半导体镀膜设备控温系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体镀膜设备控温系统，此系统主要适用于半导体镀膜设备控制热源温度，属于半导体薄膜沉积的应用技术领域。
【背景技术】
[0002]半导体设备在进行沉积反应时往往需要使晶圆及腔室加热或维持在沉积反应所需要的温度，所以加热盘必需具备加热结构以满足给晶圆预热的目的。多半半导体薄膜沉积设备，在沉积过程中还会有等离子体参与沉积反应，因等离子体能量的释放以及化学气体间反应的能量释放，加热盘及晶圆的温度会随着射频及工艺时间的增加温度会不断的上升；如果在进行相同温度下的工艺，需要等待加热盘降到相同的温度后才能进行，这样会耗费大量的时间，设备的产能相对比较低。如果晶圆和加热盘的温度升温过快，晶圆和加热盘的温度会超出薄膜所需承受的温度，致使薄膜失败。
[0003]为了解决工艺过程中加热盘温升过快降温慢的问题，由冷却控温系统来控制热盘温度，保证加热盘的温度在工艺过程中稳定。为了更好的控制晶圆的温度，我们需要将晶圆的温度传递到加热盘上，通过控制加热盘的温度来控制晶圆表面的温度。但半导体薄膜沉积反应多是在真空条件下进行，真空条件热传导主要靠辐射，热传导效率低，热量会在晶圆表面聚集。为了更好的将晶圆上的热量传递到加热盘上，加热盘与晶圆间需要通入一层导热介质，以便加热盘与晶圆间快速的进行热交换，同时能更好的改善晶圆温度的均匀性。
【发明内容】
[0004]本发明以解决上述问题为目的，重新设计了加热盘，改变了加热盘的控温方式，通过循环媒介对加热盘进行温度控制，不但能够实现加热盘的升温，而且还能实现加热盘的降温，本发明还设计了热传导介质流通结构，在加热盘中部设有进气通道将导热介质通入加热盘与晶圆之间，将晶圆上的热量传递到加热盘上。在工艺开始前，要把加热盘加热到工艺温度，在这期间，媒介通过控温机将媒介加热到高温，媒介在加热盘内循环，实现加热盘的升温。当达到工艺温度后，使加热盘温度保持不变。
[0005]在进行工艺时，会开启射频，工艺气体在晶圆表面发生化学反应，在此过程中会产生大量的热，在射频和化学反应放热的共同作用下，普通加热盘下晶圆和加热盘都会有不同温度的升高，升温幅度较大，相对于本设计的控温加热盘，加热盘的温度可以保持不变，晶圆的温度相对于普通加热盘的温度低很多。
[0006]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:半导体镀膜设备控温系统，该系统包括加热盘，加热盘为一体式结构，加热盘内部并不是普通的加热丝结构，而是设置有媒介管道实现对加热盘温度的控制。上述的加热结构采用将媒介管道以铸造的方式布置在加热盘内部或采用机械加工的方式加工出相应的沟槽，再将媒介管道焊接在加热盘内。上述媒介管道结构按涡旋排布，尽量使媒介管路布局均匀，以更好的实现温度控制。
[0007]除了上述结构，本发明还设计了热传导介质流通结构，在加热盘中部设有进气通道，将导热介质通入加热盘与晶圆之间，并在其间形成一定的气隙，因传热介质的热传导效果较好，可使加热盘的温度快速、均匀的传导到晶圆，或是将晶圆的温度迅速的传导至加热盘上导出。通过合理的通气结构设计，使得导热介质能够快速、均匀的在空隙中流动，及时实现加热盘及晶圆的热交换。
[0008]工作原理
[0009]本发明通过媒介控温机控制媒介的温度，从而控制加热盘温度的升降，在工艺前将加热盘的温度升高到工艺温度，保持温度不变。在工艺过程中，在开启射频时，有射频及化学反应放热，当加热盘受到射频能量的作用，加热盘温度升高，此时，媒介的温度低于加热盘的温度，媒介起降温的作用，从而达到控制加热盘温度的目的。气体通过加热盘底部通道盘面均布的小孔，具有两个作用，一是充当媒介将晶圆的温度传递到加热盘上，二是气体在晶圆底部均匀分布可以使晶圆的温度更加均匀。
[0010]本发明的有益效果及特点:
[0011]本控温系统结构合理，通过控制媒介的温度实现对加热盘温度的控制。导热介质进气结构可以使加热盘及晶圆之间快速、均匀的充满导热介质以使得加热盘的温度快速、均匀的传导到晶圆，或是将晶圆的温度迅速的传导至加热盘上导出。可广泛地应用于半导体薄膜沉积技术领域。
【附图说明】
[0012]图1是加热盘结构透视爆炸图。
[0013]图2是加热盘盘面结构示意图。
[0014]图3是热传导气体均布通道示意图。
[0015]图4是媒介管道分布剖视图。
[0016]图5是本发明的总体结构示意图。
[0017]图中所示:1、加热盘盘体；2、陶瓷柱；3、固定螺母；4、媒介管道；5、媒介管道压板；
6、热传导气体进气管道；7、加热盘基座；8、热电偶安装孔；9、热传导气体进气分配孔；10、陶瓷柱孔；11、加热盘媒介管道槽；12、热传导气体均布通道；13、热传导气体喷气孔；14、晶圆；15加热盘；16、媒介出口 ；17、媒介入口 ；18、热传导气体入口。
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0019]实施例
[0020]参照图1-4，半导体镀膜设备控温系统，包括加热盘盘体1，在加热盘盘体I的下表面开有加热盘媒介管道槽11，加热盘媒介管道槽11的形状与媒介管道4的形状相匹配，将媒介管道4嵌入加热盘媒介管道槽11内，再用相同形状的媒介管道压板5压入沟槽内。上述媒介管道压板5与加热盘盘体I固定连接。所述加热盘盘体I的下盘面靠近中心的相应位置制有热电偶安装孔8和热传导气体进气分配孔9。上述热电偶安装孔8用来连接外接热电偶，热传导气体进气分配孔9与热传导气体进气管道6连接，作为热传导气体的气体通道。在所述的加热盘盘体I靠近上盘面的位置，制有热传导气体均布通道12，用来分配传导气体。在热传导气体分布通道12对应的上盘面制有热传导气体喷气孔13，将热传导气体均匀的分散在加热盘盘体I的上表面。所述加热盘盘体I相应的位置制有陶瓷柱孔10，陶瓷柱孔10靠近加热盘盘体I下表面的的位置制有内螺纹，将陶瓷柱2安装在陶瓷柱孔10内再将固定螺母3安装在陶瓷柱孔2的底端，用来压紧陶瓷柱2。将加热盘基座7与加热盘盘体I及热传导气体进气管道6进行连接。整个加热盘能够精确的控制温度，对产品良率、生产率的提高有较大的益处。
[0021]上述媒介管道压板5与加热盘盘体I采用焊接的方式进行连接；
[0022]上述热传导气体进气分配孔9与热传导气体进气管道6的气体通道连接，热传导气体进气管道6通过焊接的方式与加热盘盘体I进行连接；
[0023]上述热传导气体分布通道12对应的上盘面制有N个热传导气体喷气孔13 ；
[0024]上述加热盘基座7与加热盘盘体I及热传导气体进气管道6通过焊接的方式进行连接。
[0025]参照图5，热传导气体通过热传导气体入口 18进入，并通过晶圆14与加热盘15之间的热传导气体喷气孔13流出；热传导介质从媒介入口 17进入加热盘15并在其内循环后通过媒介出口 16流出，热传导介质在整个控温系统中可循环使用。
【主权项】
1.半导体镀膜设备控温系统，其特征在于:该系统包括加热盘，加热盘为一体式结构，加热盘内部设有媒介管道，所述媒介管道以铸造的方式布置在加热盘内部或采用机械加工的方式加工出相应的沟槽，再将媒介管道焊接在加热盘内，除了上述结构，还具有热传导介质流通结构，在加热盘中部设有进气通道。2.如权利要求1所述的半导体镀膜设备控温系统，其特征在于:在加热盘盘体的下表面开有加热盘媒介管道槽，所述加热盘媒介管道槽的形状与媒介管道的形状相匹配，将媒介管道嵌入加热盘媒介管道槽内，再用相同形状的媒介管道压板压入沟槽内，上述媒介管道压板与加热盘盘体固定连接，所述加热盘盘体的下盘面靠近中心的相应位置制有热电偶安装孔和热传导气体进气分配孔，上述热电偶安装孔用来连接外接热电偶，热传导气体进气分配孔与热传导气体进气管道连接，在所述的加热盘盘体靠近上盘面的位置，制有热传导气体均布通道，在热传导气体分布通道对应的上盘面制有热传导气体喷气孔，所述加热盘盘体相应的位置制有陶瓷柱孔，陶瓷柱孔靠近加热盘盘体下表面的的位置制有内螺纹，将陶瓷柱安装在陶瓷柱孔内再将固定螺母安装在陶瓷柱孔的底端，用来压紧陶瓷柱，将加热盘基座与加热盘盘体及热传导气体进气管道进行连接。3.如权利要求1所述的半导体镀膜设备控温系统，其特征在于:所述媒介管道结构按涡旋排布，其布局均匀。4.如权利要求2所述的半导体镀膜设备控温系统，其特征在于:所述媒介管道压板与加热盘盘体采用焊接的方式进行连接。5.如权利要求2所述的半导体镀膜设备控温系统，其特征在于:所述热传导气体进气分配孔与热传导气体进气管道的气体通道连接，热传导气体进气管道通过焊接的方式与加热盘盘体进行连接。6.如权利要求2所述的半导体镀膜设备控温系统，其特征在于:所述热传导气体分布通道对应的上盘面制有N个热传导气体喷气孔。7.如权利要求2所述的半导体镀膜设备控温系统，其特征在于:所述加热盘基座与加热盘盘体及热传导气体进气管道通过焊接的方式进行连接。
【专利摘要】半导体镀膜设备控温系统，包括加热盘，加热盘为一体式结构，加热盘内部并不是普通的加热丝结构，而是设置有媒介管道实现对加热盘温度的控制。上述的加热结构采用将媒介管道以铸造的方式布置在加热盘内部或采用机械加工的方式加工出相应的沟槽，再将媒介管道焊接在加热盘内。上述媒介管道结构按涡旋排布，尽量使媒介管路布局均匀，以更好的实现温度控制。在加热盘中部设有进气通道，将导热介质通入加热盘与晶圆之间，并在其间形成一定的气隙，因传热介质的热传导效果较好，可使加热盘的温度快速、均匀的传导到晶圆，或是将晶圆的温度迅速的传导至加热盘上导出。通过合理的通气结构设计，使得导热介质能够快速、均匀的在空隙中流动，及时实现加热盘及晶圆的热交换。
【IPC分类】C23C16/52
【公开号】CN104988472
【申请号】CN201510357861
【发明人】吕光泉, 吴凤丽, 国建花, 郑英杰
【申请人】沈阳拓荆科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月25日