用于半导体制造的化学品加热装置的制作方法

本发明是关于一种化学品加热装置，尤其是关于一种用于半导体制造的化学品加热装置。

背景技术：

半导体制造过程中涉及多种化学源的利用，在工艺过程中对这些化学品温度的控制会影响整体制程的表现和产品性能。半导体制造中，对于化学物质所形成的颗粒度有严格的要求，此有赖于化学源料的加热和温度控制。然而，目前针对高纯度化学源料的加热手段有限。

以流体的化学品而言，习知的加热方法是从流体通过的管路外以硅橡胶(siliconerubber)加热套包裹的方式实现流体化学品的加热和温控。这方面会遇到一些问题。例如，流体通过的某些特殊位置，像是歧管，硅橡胶加热套的贴合程度通常不佳，导致难以有效加热化学源料，因此容易造成流体的冷凝。若是在大流量的例子中，这种包裹加热套很难有效的在极短时间内加热流体。此外，这种包裹式管路的组件难以维护，其一旦发生故障需耗费时间拆卸。

因此，有必要发展一种化学品加热装置，其赋予具有不同管路结构的半导体处理设备更有效地执行化学品的加热和温度控制，且具备维护方便的目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于半导体制造的化学品加热装置，包括：一外壳，具有一入口及一出口，该入口和该出口供化学品进入及排出该壳体；一导流器，容置于该外壳中并形成有复数个流道及一或多个容置槽，其中该等流道与该入口和该出口连通且该等流道与该一或多个容置槽结构上相互独立；及一或多个加热单元，容置于该一或多个容置槽以对该导流器加热。

在一具体实施例中，加热装置还包括：一或多个温度感应单元，容置于该一或多个容置槽以感测该导流器的温度。

在一具体实施例中，该等流道的长度总合大于该外壳的一长边。

在一具体实施例中，该等流道具有多个转折。

在一具体实施例中，该等流道彼此平行。

在一具体实施例中，该导流器具有复数层的所述流道。

在一具体实施例中，该一或多个容置槽于该导流器中延伸且独立于该等流道。

在一具体实施例中，多个容置槽延伸于该导流体中并分别为在对应流道的一侧。

在一具体实施例中，一个容置槽延伸于该导流器中并被该等流道包围。

在一具体实施例中，该壳体的入口和该壳体的出口为不同方向。

在一具体实施例中，含一或多个冷却单元，容置于该导流器的一或多个容置槽。

在一具体实施例中，该外壳的入口连通耦接至一化学源，而该外壳的出口连通耦接至一半导体处理站的一气体供应组件。

本发明的另一目的在于提供一种多站半导体处理腔，包含：所述加热装置；多个处理腔；及一分配器，连接于所述加热装置与多个处理腔之间，以将加热的化学品分配置各处理腔。

在以下本发明的说明书以及藉由本发明原理所例示的图式当中，将更详细呈现本发明的这些与其他特色和优点。

附图说明

参照下列图式与说明，可更进一步理解本发明。非限制性与非穷举性实例系参照下列图式而描述。在图式中的构件并非必须为实际尺寸；重点在于说明结构及原理。

图1显示利用本发明加热装置的多站半导体处理腔；

图2显示连接有本发明加热装置的化学品分配器；

图3显示本发明加热装置的第一实施例；

图4显示图3的局部内部结构；

图5显示本发明加热装置的第二实施例；。

图6显示图5根据aa线的剖面图；

图7显示图5根据bb线的剖面图。

具体实施方式

下面将参考图式更完整说明本发明，并且藉由例示显示特定范例具体实施例。不过，本主张主题可具体实施于许多不同形式，因此所涵盖或申请主张主题的建构并不受限于本说明书所揭示的任何范例具体实施例；范例具体实施例仅为例示。同样，本发明在于提供合理宽阔的范畴给所申请或涵盖之主张主题。除此之外，例如主张主题可具体实施为方法、装置或系统。因此，具体实施例可采用例如硬件、软件、韧体或这些的任意组合(已知并非软件)之形式。

本说明书内使用的词汇「在一实施例」并不必要参照相同具体实施例，且本说明书内使用的「在其他(一些/某些)实施例」并不必要参照不同的具体实施例。其目的在于例如主张的主题包括全部或部分范例具体实施例的组合。

图1显示一多站半导体处理腔1的顶部配置，包含六个处理腔10的顶部，其以一中心排列。多站半导体处理腔1的一侧提供有一对开口20，其允许一对晶圆载入腔1及自其卸除。尽管图中未显示，但可了解该腔1中包含于站和站之间移动的机械手壁或刀片，以将晶圆在站与站之间运送。站具有独立于其他站的晶圆座及处理区域。意即，在工艺期间，站与站由隔离组件防止反应物质相互干扰。该腔1还包含气体供应组件及排气信道。气体供应组件包含位于该腔1顶部的盖体、歧管、喷淋板及喷淋头等，其接收来自一或多个化学源(未显示)的物质作为晶圆处理的反应气体。其他的部件和配置不在此逐一赘述，以聚焦本发明的实施例。

多站半导体处理腔1的顶部中央配置有一分配器30，其与上游的所述化学源连通耦接以接收用于反应的物质并将物质混合后分配至一或多个站所属的气体供应组件。本发明的加热装置40配置于分配器30及上游气体供应组件之间以传递并将化学物质适当快速地加热，达到成为反应气体的预期条件。加热的气体经过分配器30后，通过复数组末端气体供应组件(图中有三个分支，且每一分支又与两个处理腔连通)被输送到反应位置。图2显示加热装置40的一端可以适当的方式连接至分配器30，而加热装置40的另一端具有用于接收不同讯号的多个导线。相关细节详细将说明如下。本实施例仅显示加热装置40与下游支线管路连接，但在其他可能实施例中的加热装置40可以配置于较为上游的位置并与主管线连接。

图3显示本发明加热装置40的第一实施例，其包含一外壳401。外壳401由一长边l、一宽边w和一厚度t所定义。长边l和宽边w定义外壳401的上和下表面(未标号)，而宽边w与厚度t则定义外壳401的两侧。外壳401具有一入口403和一出口402分别配置于外壳401的两侧。出口402和入口403分别供化学品进入及排出壳体401。在具有出口402的一侧提供有一连接器404连通耦接至如图2的分配器30。在具有入口403的一侧提供有另一连接器405连通耦接至的所述气体上游供应组件。此外，在具有入口403的一侧还提供有一对加热单元406的多个导线及一对温度感应单元407的多个导线，其可以适当的方式连接至一控制器(未显示)，如多站半导体处理腔的过程控制器。虽然未显示，但应可了解，这些导线的部分穿越外壳401至其内部并与内部的表面接触从而实现加热和测温。

图4显示通过外壳401上表面所见的内部结构，即外壳401容置有一导流器408，其配置成引导化学品自入口403流向出口402并提供加热。导流器408具有从入口403和出口402伸出的连接端(未标号)以和所述连接器404、405连接，使导流器408与提供化学品的所述分配器30和提供反应气体的气体供应组件连通耦接。在其他实施例中，尽管未显示，导流器408可提供分流的结构于靠近入口403处，并与复数个流道相连以达成内部分流加热的目的。导流器408具有相互独立的一第一容置空间和一第二容置空间，其中所述第一容置空间包含一或多个流道409，其允许化学品前进至气体供应组件。流道409的封闭可由导流器408和外壳401的内壁所定义。可替代的，流道409的封闭可由导流器408本身所定义。如图所见，流道409具有多个转折410，使流道409弯延地延伸于一平面。较佳地，流道409的设计应具有足够的转折410以尽可能涵盖一最大面积，使化学品无论是流体或气体的状态均能保有与导流器408接触的一最大面积以充分获得加热。因此，单或多个流道409的长度总和应大于外壳408的长边l。或者，流道的润湿表面面积总合大于等该外壳长的单一管道的润湿表面积。此设计确保，化学品在导流器408流动时，经过的热润湿表面的面积总和尽可能大，以使流体得充分加热。在可能的实施例中，导流器408可具有复数层的所述流道409。

导流器408的第二容置空间包含多个容置槽(未显示)，用于容置多个加热单元406。尽管仅显示加热单元406的导线，但本实施例以筒式加热器(cartridgeheater)为举例，熟知该领域技术者应能了解所述筒式加热器的主体为长条柱状的结构，而能够想象加热单元406在导流器408中的分布。一般而言，筒式加热器具有两条导线，其可电连接至控制器以接收加热所需的电能以及讯号。所述容置槽与前述流道409为结构上相互独立。如图所示，加热单元406以入口403为中心配置于其两侧并插入所述导流器408的容置槽中。加热单元406可于导流器408中延伸至一深度或者贯穿导流器408。较佳地，这些加热单元406可分别配置在对应流道409的一侧，有助于化学品加热的效果。在某些实施例中，可提供冷却单元取代至少一部分的加热单元406，使加热与冷却的操作相互配合。在一些实施例中，所述加热单元406或冷却单元可由通入加热液或冷却液实现。

本发明加热装置还可提供有一或多个温度感应单元407，其配置成与导流器408接触以读取其温度关联讯号。温度感应单元407具有一对导线，其电性连接至并传送所述温度关联讯号至控制器。本实施例的温度感应单元407以热电耦温度传感器(tcsensor)为例，其尽管未显示，但熟知该领域技术者应了解其主体可为一筒状并有能力将其进行适当的配置。藉此，本发明加热装置可提供加热、冷却及恒温的功能。

本发明加热装置不限于配置在所述分配器或支线管路的上游。在可能的实施中，本发明加热装置亦可配置在较为下游的区段。图5显示本发明加热装置50的第二实施例，此加热装置50适合配置于一分配器的下游并连接或靠近腔的气体供应组件。应了解，因应此加热装置50的配置，分配器的位置或结构应适当地调整以建立畅通的流动路径。与第一实施例不同的是第二实施例提供一种化学品垂直流动式的加热装置50，其包含一外壳501。外壳501为高度为h的一筒状且具有一顶部和一底部(未标号)。外壳501的筒身外侧提供有给一对温度感应单元507容置的一对插入部511。外壳501的顶部提供有一加热单元506的导线。外壳501底部提供有一固定环512，其配置成与螺丝部件(未显示)配合，使外壳501底部固定至如图1处理腔10的顶部。

图6显示根据图5的aa线的剖面图。外壳501具有位在顶部的一入口502及位在底部的一出口503。与第一实施例不同的是入口502和出口503为不同的方向，意即化学品在入口502和出口503的流动方向大致上相互垂直。入口502处提供有一连接器504用于连通耦接如图1所示分配器30。应了解，适用于第二实施例的分配器可能会稍微与图1显示的分配器30有些不同，以符合第二实施例加热装置50的配置。尽管未显示，出口503可以适当的方式与处理腔的气体供应组件连通耦接以供应作为反应气体的化学品。

一导流器508容置于外壳501中。导流器508可为筒状并与外壳501顶部和底部保持一距离，以定义一第一停留空间513及一第二停留空间514，其中第一停留空间513与入口502连通而第二停留空间514与出口503连通。当化学品进入外壳501后可于第一停留空间513停留短暂时间进行第一阶段加热，通过导流器508加热后的化学品则于第二停留空间514汇聚。导流器508包含彼此相互独立的一第一容置空间及一第二容置空间，其中第一容置空间包含多个流道509，自第一停留空间513至第二停留空间514贯穿导流器508。这些流道509彼此平行且等间距排列。化学品以分流的方式通过导流器508，此使化学品与导流器508的接触面积增加，有助于快速、充分且均匀的加热。

导流器508的第二容置空间为一容置槽515，其由导流器508中央朝顶部延伸的一井516所定义。容置槽515结构上独立于外壳501的第一停留空间513和第二停留空间514以及导流器508的流道509。加热单元506插入容置槽515，使其延伸于导流器508的中心并被流道509包围。在其他的实施例中，更多的加热单元506配置也是可行的。

图7显示根据图5的bb线的剖面图。前述插入部511为导流器508暴露在外壳501外的一部分。因此，容置于插入部511的温度感应单元407尽管未在外壳501外面，仍可读取关联导流器508温度的讯号。较佳地，适当的绝热方式可应用于插入部511，使导流器508的热不至于轻易散除。应了解，在第一实施例中所提道的一些替代也可适用于第二实施例。

综上所述，本发明加热装置提供的导流器除了负责引导化学品还容置有加热单元，使热源得以从导流器的内部向外扩散，高效率地加热经过导流器的化学品。与习知的包裹式加热套相比，本发明加热装置至少包含下列优点：适用于具有歧管结构的半导体处理装置；结构紧凑且所占空间小，便于安装在各种位置；适用通电加热或流体加热；维修便利，加热单元和温度感应单元容易更换。

虽然为了清楚了解已经用某些细节来描述前述本发明，应了解在申请专利范围内还可实施特定变更与修改。因此，以上实施例仅用于说明，并不设限，并且本发明并不受限于此处说明的细节，而是可以在不背离本发明的范围的情况下以各种形式进行修改和改进。