进气结构、温度控制方法及半导体设备与流程

文档序号:43921073发布日期:2025-12-02 19:03阅读:14来源:国知局

本申请属于半导体,具体涉及一种进气结构、进气结构的温度控制方法及半导体设备。


背景技术:

1、随着工业4.0的蓬勃发展,智能制造的概念已经遍布整个社会和生活中。目前作为所有设备的最核心的器件芯片,促使集成电路产业飞速发展,对于芯片的产能和良率就有了更高的要求。薄膜沉积作为芯片工艺产线中核心的关键技术,直接影响到半导体器件的可靠性与良品率,而化学气相沉积(cvd)技术又是薄膜沉积工艺流程中应用最为广泛且具有良好的台阶覆盖特性,能够在高深宽比结构中均匀成膜。

2、钨塞(w-plug)是薄膜沉积中应用较为广泛的工艺技术,它通过工艺技术将金属钨填充于孔洞(via)或沟槽(trench)中,利用金属钨的良好导电性和抗电迁移特性,实现半导体器件导通的功能。cvd钨工艺主要是通过气体的氧化还原反应,在wafer表面沉积成一层钨膜,而钨膜的均匀沉积就成为了薄膜沉积工艺的核心技术指标,直接影响产品的良率与产能。cvd工艺反应对腔室内的温度、反应气体的流量等参数要求较高,当腔室环境温度一定,且反应气体量合适时,钨膜才能具备更好地均匀性。

3、相关技术中的工艺腔室包括进气块、顶盘和腔体,进气块和顶盘均设置在腔体的顶部,向腔体内输送反应气体(如,h2等)和反应源(如,w(co)6等)。在工艺过程中,由于承载晶圆的基座温度较高,达到250℃,而进气块温度为70℃,顶盘温度为75℃。

4、在工艺过程中,基座的热量可以通过热辐射的方式到达进气块和顶盘,造成进气块和顶盘等进气结构的温度升高,高温会使反应气体电离出的等离子体能量和浓度增大,导致晶圆表面的氧化还原反应程度变大,影响工艺效果;并且,高温还会使反应源分解,对工艺过程产生不利影响。当然,过低的温度同样会影响工艺反应。


技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种进气结构及进气结构的温度控制方法,能够解决进气结构温度过高或过低影响工艺效果等问题。

2、为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:

3、本申请实施例提供了一种进气结构,包括:进气块、顶盘、加热组件和冷却组件,其中:

4、所述顶盘用于设置在工艺腔室的上盖上,所述顶盘具有贯穿其厚度方向的进气通道,且所述顶盘内设置有第一冷却通道;

5、所述进气块设置于所述顶盘上,且所述进气块内设有第二冷却通道,所述进气块用于通过所述进气通道向所述工艺腔室提供气体;

6、所述加热组件包括第一加热器和第二加热器,所述第一加热器用于对所述顶盘进行加热,所述第二加热器用于对所述进气块进行加热;

7、所述冷却组件包括第一管路、第二管路设于所述第一管路上的第一流量控制器以及设于所述第二管路上的第二流量控制器;所述第一管路用于向所述第一冷却通道提供冷却介质,并接收所述第一冷却通道排出的冷却介质;所述第二管路用于向所述第一冷却通道提供冷却介质,并接收所述第一冷却通道排出的冷却介质。

8、本申请实施例还提供了一种应用于进气结构的温度控制方法,针对所述进气结构中的任一被加热件,按照设定加热功率控制所述被加热件对应的加热器,以及按照设定流量控制所述被加热件对应的冷却管路中冷却介质的流量;其中,所述被加热件为所述进气块或所述顶盘,当所述被加热件为所述顶盘时,所述被加热件对应的加热器为所述第一加热器,所述被加热件对应的冷却管路为所述第一管路,当所述被加热件为所述进气块时,所述被加热件对应的加热器为所述第二加热器,所述被加热件对应的冷却管路为所述第二管路;

9、所述温度控制方法包括:

10、检测所述被加热件的实际温度;

11、确定所述实际温度是否在预设范围内;

12、若否,则根据所述实际温度与所述被加热件的设定温度,调节所述被加热件对应的加热器的加热功率和所述被加热件对应的冷却管路中冷却介质的流量中的至少一者。

13、本申请实施例还提供了一种半导体设备,包括上述进气结构和控制器,所述控制器包括至少一个处理器和至少一个存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述温度控制方法。

14、本申请实施例通过第一加热器可以对顶盘进行加热,通过第一流量控制器可以控制流入顶盘的第一冷却管道的冷却介质的流量,从而可以实现对顶盘温度的调控,以防止顶盘温度过高或过低;通过第二加热器可以对进气块进行加热,通过第二流量控制器可以控制流入进气块的第二冷却管道的冷却介质的流量,从而可以实现对进气块温度的调控,以防止进气块温度过高或过低。基于上述设置,可以有效缓解进气结构温度过高而导致经由进气结构进入的反应气体分离出等离子体能量和浓度过大,以及反应源分解的问题,从而可以实现良好的工艺效果;并且,还可以有效缓解进气结构温度过低而导致工艺过程无法正常进行的问题。



技术特征:

1.一种进气结构,其特征在于,包括:进气块、顶盘、加热组件和冷却组件,其中:

2.根据权利要求1所述的进气结构,其特征在于,还包括:

3.根据权利要求1所述的进气结构,其特征在于,所述冷却组件还包括旁通管路、第三流量控制器和第三单向阀;

4.一种应用于权利要求1至3中任意一项所述的进气结构的温度控制方法,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的温度控制方法,其特征在于,根据所述实际温度与所述被加热件的设定温度,调节所述被加热件对应的加热器的加热功率和所述被加热件对应的冷却管路中冷却介质的流量中的至少一者,包括:

6.根据权利要求5所述的温度控制方法,其特征在于,当所述实际温度大于所述设定温度,且所述实际温度与所述设定温度的差值小于或等于第一阈值时,采用增量式pid控制算法调节所述被加热件对应的加热器的加热功率和所述被加热件对应的所述冷却管路中冷却介质的流量,包括:

7.根据权利要求6所述的温度控制方法,其特征在于,所述校准因子通过如下方法获得:

8.根据权利要求5所述的温度控制方法,其特征在于,当所述实际温度大于所述设定温度时,且所述实际温度与所述设定温度的差值大于所述第一阈值时,采用增量式pid控制算法调节所述被加热件对应的所述冷却管路中冷却介质的流量,包括:

9.根据权利要求8所述的温度控制方法,其特征在于,所述校准因子通过如下方法获得:

10.根据权利要求5所述的温度控制方法,其特征在于,当所述实际温度小于所述设定温度时,采用增量式pid控制算法调节所述被加热件对应的加热器的加热功率,包括:

11.根据权利要求10所述的温度控制方法,其特征在于,所述校准因子通过如下方法获得:

12.根据权利要求5所述的温度控制方法,其特征在于,当所述冷却组件还包括所述旁通管路时,所述温度控制方法还包括

13.一种半导体设备,其特征在于,包括权1至3中任意一项的进气结构和控制器,其特征在于,所述控制器包括至少一个处理器和至少一个存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求4至12中任意一项所述的温度控制方法。


技术总结
本申请公开了一种进气结构、温度控制方法及半导体,涉及半导体领域。一种进气结构,包括:进气块、顶盘、加热组件和冷却组件,顶盘设在工艺腔室的上盖上,顶盘具有进气通道,且顶盘内设有第一冷却通道;进气块设于顶盘上,且进气块内设有第二冷却通道,进气块通过进气通道向工艺腔室提供气体;加热组件包括第一加热器和第二加热器;冷却组件包括第一管路、第二管路、第一流量控制器和第二流量控制器;第一管路用于向第一冷却通道提供冷却介质,并接收第一冷却通道排出的冷却介质;第二管路用于向第一冷却通道提供冷却介质,并接收第一冷却通道排出的冷却介质。本申请能够解决进气结构温度较高影响工艺效果等问题。

技术研发人员:李斌,李冰
受保护的技术使用者:北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/12/1
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