一種圓形分布的凸臺表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于半導(dǎo)體沉積設(shè)備的可控溫加熱盤的盤面結(jié)構(gòu)。使用圓形分布的凸臺盤面氣體分布形式，以實現(xiàn)對晶圓溫度的精確控制。屬于半導(dǎo)體薄膜沉積應(yīng)用及制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體設(shè)備在沉積反應(yīng)時往往需要使晶圓及腔室空間預(yù)熱或維持在沉積反應(yīng)所需要的溫度，大多數(shù)半導(dǎo)體沉積設(shè)備都會使用加熱盤或靜電卡盤來實現(xiàn)給晶圓預(yù)熱的目的，但因為沉積反應(yīng)多是在真空條件下進(jìn)行，真空環(huán)境因缺乏導(dǎo)熱介質(zhì)，熱傳導(dǎo)性能較差。往往無法快速將晶圓預(yù)熱到所需溫度，或是在沉積反應(yīng)前無法均勻的將晶圓預(yù)熱。在有射頻參與的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備中，當(dāng)射頻所激發(fā)的能量到達(dá)晶圓表面時，因為熱傳導(dǎo)介質(zhì)的缺乏，往往又會使晶圓表面的溫度快速升高，使得晶圓表面溫度超出沉積所需溫度，而使晶圓發(fā)生損壞。隨著晶圓尺寸的逐漸增大，晶圓本身的溫度均勻性直接決定著晶圓品質(zhì)的好或壞，快速、準(zhǔn)確的控溫對生廣效率的提尚及廣品良率的提尚都是至關(guān)重要的。
[0003]現(xiàn)有的半導(dǎo)體沉積設(shè)備加熱盤及靜電卡盤大都只具有加熱盤自身的溫度調(diào)節(jié)及控溫功能，對于晶圓的溫度是無法達(dá)到精確控制的。然而沉積反應(yīng)所最急需的確是對晶圓溫度的快速、準(zhǔn)確控制。只有將晶圓的溫度快速、準(zhǔn)確的維持在沉積反應(yīng)所需的溫度范圍內(nèi)，才能實現(xiàn)對廣品良率及效率的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明以解決上述問題為目的，主要解決現(xiàn)有的加熱盤及靜電卡盤所存在的無法快速、準(zhǔn)確控制晶圓溫度的問題。本發(fā)明通過加熱盤表面凸臺結(jié)構(gòu)在加熱盤表面與晶圓間形成一定的氣隙，并在其中通入熱傳導(dǎo)效果較好的導(dǎo)熱氣體作為傳熱介質(zhì)，經(jīng)加熱盤的溫度快速的傳到晶圓，或是將晶圓的溫度迅速的傳至加熱盤上導(dǎo)出。通過合理的盤面結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得導(dǎo)熱介質(zhì)能夠快速均勻的在空隙中流動，及時實現(xiàn)加熱盤及晶圓的熱交換。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種圓形分布的凸臺表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，采用在加熱盤表面設(shè)計一種圓形分布的凸臺形式，中間作為氣體導(dǎo)入的入口，盤面有圓形規(guī)律分布的凸臺，在凸臺與凸臺的間隙形成導(dǎo)熱介質(zhì)的流動空間，導(dǎo)熱介質(zhì)通過凸臺間隙從中間輸送到加熱盤的邊緣區(qū)域，因?qū)峤橘|(zhì)在流動過程中會因壓力損失而使流速降低，故在加熱盤表面的凸臺結(jié)構(gòu)按介質(zhì)壓力損失規(guī)律，從中間至邊緣凸臺尺寸逐漸減小，使得中間至邊緣的介質(zhì)流動空間逐漸加大，以實現(xiàn)中心與邊緣帶走的熱量相同，達(dá)到精確控制晶圓溫度。氣體最終會在加熱盤外圓的小孔中從加熱盤內(nèi)部返回至導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻裝置，并在其中實現(xiàn)冷卻，以便將多余的熱量帶走。冷卻后的氣體會再次從加熱盤中心流入，以實現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動。
[0006]本發(fā)明的有益效果及特點:
[0007]通過一種圓形分布的表面凸臺結(jié)構(gòu)，在加熱盤及晶圓之間形成一定的氣隙空間，并在該氣隙空間中通入熱傳導(dǎo)系數(shù)較高的導(dǎo)熱介質(zhì)，用以加強(qiáng)真空環(huán)境下的熱傳導(dǎo)效率。通過合理化設(shè)計的表面氣體分布結(jié)構(gòu)，使得導(dǎo)熱介質(zhì)能夠直接、快速、均勻的分布在加熱盤與晶圓之間，并依據(jù)介質(zhì)流動所帶來的壓力及流速變化規(guī)律確定各個區(qū)域大小或凸臺尺寸，來調(diào)節(jié)導(dǎo)熱介質(zhì)所帶走的熱量，以實現(xiàn)對晶圓溫度的快速準(zhǔn)確控制。進(jìn)一步提高晶圓的成品率及半導(dǎo)體沉積設(shè)備的生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中零件標(biāo)號分別代表:
[0010]1、進(jìn)氣孔；2、凸臺；3、氣體回收孔；4、加熱盤。
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
【具體實施方式】
[0012]實施例
[0013]如圖1所示，一種圓形分布的凸臺表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，包括中心設(shè)有進(jìn)氣孔I的加熱盤4。所述加熱盤4的表面設(shè)有凸臺2 ;所述加熱盤4的外圓制有氣體回收孔3。
[0014]上述加熱盤4的表面所設(shè)有的凸臺2是按同心圓形規(guī)律分布的。
[0015]上述凸臺2的尺寸從中間至邊緣逐漸減小。
[0016]工作原理:熱傳導(dǎo)介質(zhì)從加熱盤4中心的進(jìn)氣孔I進(jìn)入加熱盤4的表面，在中心一定空間用來釋放氣體進(jìn)入時壓力。所述加熱盤4表面的同心圓形規(guī)律分布的凸臺2與凸臺2的間隙形成導(dǎo)熱介質(zhì)的流動空間，導(dǎo)熱介質(zhì)通過凸臺2間隙從中間輸送到加熱盤的邊緣區(qū)域，因?qū)峤橘|(zhì)在流動過程中會因壓力損失而使流速降低，故在加熱盤4表面的凸臺2結(jié)構(gòu)按介質(zhì)壓力損失規(guī)律，從中間至邊緣凸臺2尺寸逐漸減小，使得中間至邊緣的介質(zhì)流動空間逐漸加大，以實現(xiàn)中心與邊緣帶走的熱量相同，達(dá)到精確控制晶圓溫度。氣體最終會在加熱盤外圓的氣體回收孔3中從加熱盤內(nèi)部返回至導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻裝置，并在其中實現(xiàn)冷卻，以便將多余的熱量帶走。冷卻后的氣體會再次從加熱盤中心流入，以實現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動。
[0017]上述加熱盤4外圓的滯留區(qū)設(shè)計成封閉或開放式，使導(dǎo)熱介質(zhì)直接擴(kuò)散至腔室空間而不收集介質(zhì)重新進(jìn)行循環(huán)。
【主權(quán)項】
1.一種圓形分布的凸臺表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，其特征在于:它包括中心設(shè)有進(jìn)氣孔的加熱盤，所述加熱盤的表面設(shè)有凸臺；所述加熱盤的外圓制有氣體回收孔3。2.如權(quán)利要求1所述的圓形分布的凸臺表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，其特征在于:所述加熱盤表面的凸臺2是按同心圓形規(guī)律分布的。3.如權(quán)利要求1所述的圓形分布的凸臺表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，其特征在于:所述凸臺的尺寸從中間至邊緣逐漸減小。
【專利摘要】一種圓形分布的凸臺表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，主要解決現(xiàn)有的加熱盤及靜電卡盤所存在的無法快速、準(zhǔn)確控制晶圓溫度的問題。它包括中心設(shè)有進(jìn)氣孔的加熱盤。所述加熱盤的表面設(shè)有凸臺；所述加熱盤的外圓制有氣體回收孔。上述加熱盤表面的凸臺是按同心圓形規(guī)律分布的；上述凸臺的尺寸從中間至邊緣逐漸減小。在凸臺與凸臺的間隙形成導(dǎo)熱介質(zhì)的流動空間，從中間輸送到加熱盤的邊緣區(qū)域帶走熱量，冷卻后的氣體會再次從加熱盤中心流入，以實現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動，達(dá)到精確控制晶圓溫度的目的。
【IPC分類】C23C16/52, C23C16/46
【公開號】CN104928652
【申請?zhí)枴緾N201510209102
【發(fā)明人】陳英男, 姜崴, 鄭旭東, 關(guān)帥
【申請人】沈陽拓荊科技有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年4月27日