半导体设备及其加热器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种用于半导体设备的加热器，加热器，包括：上盖板、下盖板、连接组件、加热丝和背吹气体进气部件，其中：上盖板具有供气通孔；连接组件与下盖板的下表面相连，连接组件用于将上盖板和下盖板以及连接组件自身定位在半导体设备的真空反应腔室内；在下盖板的上表面与上盖板的下表面之间限定出空腔；加热丝的电气引线与连接组件之间密封；背吹气体进气部件依次穿过连接组件和下盖板并与供气通孔密封地相连。根据本发明的用于半导体设备的加热器，加热丝位于真空环境中，由此，加热丝不再与大气进行直接热交换，减少了热量损失，提高加热效率。另外，本发明还公开了一种半导体设备。
【专利说明】半导体设备及其加热器【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体设备制造领域，特别是涉及一种半导体设备及该半导体设备的加热器。
【背景技术】
[0002]在半导体设备中，很多工艺过程需要进行加热，加热器的形式主要可以分为两种，一种是辐射式加热，另外一种是电阻丝加热；辐射式加热方式具有加热速率快、效率高等特点，但往往加热的均匀性不好；而电阻丝加热器则可以很好的解决均匀性问题，同时，为提高其加热速率和效率，往往会引入背吹气，通过该气体将热量从加热器均匀、快速的传递到加热目标上。
[0003]现有技术中的高温加热器的各零部件之间采用焊接的方式实现密封连接，但由于加热器结构所限，其零部件之间的焊缝往往会较长，为保证焊缝在真空中使用时不出现对反应腔室内放气的情况,对焊接的工艺要求较高,成本高。
[0004]而且，现有技术中的高温加热器的加热丝通常在大气侧加热，由于加热丝与大气直接接触，通过空气的传导和对流会带走部分加热功率，造成加热器效率不高。另外，由于加热器采用整体焊接成型，当部分部件，特别是加热丝或者传感器损坏时，造成加热器完全失去使用价值，增加了成本 ，造成了浪费。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种在真空中使用的以电阻丝为热源的高温不锈钢的加热器，该加热器具有加热效率高、制造成本低及维修方便的优点。
[0006]本发明的另一个目的在于提出一种具有上述加热器的半导体设备。
[0007]根据本发明第一方面实施例的用于半导体设备的加热器，所述加热器包括:上盖板、下盖板、连接组件、加热丝和背吹气体进气部件，其中:所述上盖板具有供气通孔；所述连接组件与所述下盖板的下表面相连，所述连接组件用于将所述上盖板和下盖板以及所述连接组件自身置于半导体设备的真空腔室内；
[0008]所述下盖板与所述上盖板叠放连接，在所述下盖板的上表面与所述上盖板的下表面之间限定出空腔；所述加热丝设在空腔内，所述加热丝的电气引线穿过所述下盖板和所述连接组件延伸出真空腔室外，且所述加热丝的电气引线与所述连接组件之间密封；所述背吹气体进气部件设置在真空腔室外，所述背吹气体进气部件穿过所述连接组件和下盖板，所述背吹气体进气部件的上端与所述供气通孔密封地相连，以将背吹气体供给到所述上盖板的上表面，所述背吹气体进气部件与所述连接组件之间密封连接。
[0009]根据本发明的实施例的用于半导体设备的加热器，加热丝所在的空间与真空腔室连通，即加热丝位于真空环境中，由此，加热丝不再与大气进行热交换，减少了热量损失，提高加热效率。同时，由于上盖板、下盖板和连接组件都位于真空反应腔室内，盖板与下盖板之间、下盖板与连接组件之间不必采用密封的连接方式，降低了加工难度和生产成本。另夕卜，更换加热丝更加容易，方便拆卸和维修。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述背吹气体进气部件与所述上盖板焊接。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述下盖板的上表面设有凹槽，所述上盖板封盖所述凹槽以形成所述空腔。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述上盖板与所述下盖板通过螺栓连接。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述上盖板上设有上销孔，所述下盖板上设有与所述上销孔对应的下销孔，所述上销孔和所述下销孔内设有定位销。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述的半导体设备的加热器还包括:温度传感器，所述温度传感器设在所述空腔内，用于检测所述上盖板的温度，所述温度传感器的电气引线穿过所述下盖板和所述连接组件延伸出真空腔室外，且所述温度传感器的电气引线与所述连接组件之间密封焊接。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述连接组件包括:连接套管，所述连接套管的上端与所述下盖板的下表面连接；和法兰，所述法兰与所述连接套管的下端连接，所述法兰与所述加热丝和所述温度传感器的电气引线之间密封且所述法兰与所述背吹气体进气部件之间密封。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述连接套管与所述下盖板之间以及所述连接套管与所述法兰之间断续焊接。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述下盖板具有中心通孔，所述法兰具有供所述背吹气体进气部件穿过的第一引出孔、供所述加热丝感器的电气引线穿过的第二引出孔和供所述温度传感器的电气引线穿过的第三引出孔。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述上盖板、下盖板和所述连接组件均由不锈钢材料制成。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述上盖板的上表面上形成有沿所述上盖板的径向延伸的放气槽，所述放气槽与所述供气通孔相连。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述放气槽为多个，所述多个放气槽为沿所述上盖板的周向间隔分布。
[0021]根据本发明的一个实施例，所述下盖板设有与所述空腔连通的贯通孔，所述空腔与所述半导体设备的真空腔室连通。
[0022]根据本发明实施例的半导体设备包括:真空反应腔室；和加热器，所述加热器为上述半导体设备的加热器，其中所述加热器所述真空反应腔室连接，其中所述加热丝的电气引线和所述背吹气体进气部件从所述真空反应腔室内延伸出，所述贯通孔连通所述空腔与所述真空反应腔室的内部。
[0023]根据本发明实施例的半导体设备，其具有加热器，加热器的加热丝所在的空间与真空腔室连通，即加热丝位于真空环境中，由此，加热丝不再与大气进行热交换，减少了热量损失，提高加热效率。同时，由于上盖板、下盖板和连接组件都位于真空反应腔室内，盖板与下盖板之间、下盖板与连接组件之间不必采用密封连接方式，降低了加工难度和生产成本。另外，更换加热丝更加容易，方便拆卸和维修。
[0024]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0026]图1是根据本发明的一个实施例的用于半导体设备的加热器的结构示意图；
[0027]图2是根据本发明的一个实施例的用于半导体设备的加热器的上盖板的俯视图；
[0028]图3是根据本发明的一个实施例的用于半导体设备的加热器的法兰的俯视图。
【具体实施方式】
[0029]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0030]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0031]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0032]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0034]下面参考附图描述根据本发明实施例的用于半导体设备的加热器。
[0035]如图1和图2所示，根据本发明实施例的用于半导体设备的加热器100包括:上盖板10、下盖板20、连接组件30、加热丝40和背吹气体进气部件50。
[0036]具体而言，上盖板10可以具有供气通孔11，背吹气体进气部件50通过供气通孔11可以向上盖板10的上表面提供背吹气体，以在上盖板10与设在上盖板10上方的托盘(未示出)之间产生流动的背吹气体，以均匀热量，提高对托盘的加热效果。[0037]如图1和2所示，在本发明的一个优选实施例中，在上盖板10的上表面上形成有放气槽19，放气槽19与供气通孔11相连，放气槽19沿上盖板10的径向延伸，更优选地，放气槽19为多个，多个放气槽19沿上盖板10的周向间隔布置，从而进一步提高对托盘加热的均匀性。
[0038]下盖板20与上盖板10叠放连接，在下盖板20的上表面与上盖板10的下表面之间限定出空腔60。下盖板20设有与空腔60连通的贯通孔，所述空腔与所述半导体设备的真空腔室可以通过所述贯通孔连通。
[0039]连接组件30与下盖板20的下表面相连，连接组件30用于将上盖板10和下盖板20以及连接组件30自身定位在半导体设备的真空反应腔室内，即图1所示的真空侧V，其中与真空侧相互隔离的为大气侧A。
[0040]加热丝40可以设在空腔60内，加热丝40的电气引线41穿过下盖板20和连接组件30延伸出真空反应腔室外，且加热丝40的电气引线41与连接组件30之间密封。换言之，加热丝40的电气引线可以穿过连接组件30进入到位于真空反应腔室内的空腔60内，且加热丝40的电气引线与连接组件30之间密封连接，避免空气进入空腔60。
[0041]背吹气体进气部件50设置在真空腔室外，可以依次穿过连接组件30和下盖板20，背吹气体进气部件50的上端与供气通孔11密封地相连，以将背吹气体供给到上盖板10的上表面，背吹气体进气部件50与连接组件30之间密封连接。换言之，背吹气体进气部件50一部分位于真空反应腔室外，背吹气体进气部件50的另一部分一次穿过连接组件30和下盖板20且其上端与供气通孔11密封地相连，以将背吹气体供给到上盖板10的上表面，背吹气体进气部件50与连接组件30之间密封连接，从而避免空气进入真空腔室。
[0042]根据本发明实施例的用于半导体设备的加热器100，加热丝4位于与半导体设备的真空腔室连通的空腔60内，由此位于真空环境中，加热丝40不再与大气进行热交换，减少了热量损失，提高加热效率。同时，由于上盖板10、下盖板20和连接组件30都位于真空反应腔室内，盖板10与下盖板20之间、下盖板20与连接组件30之间无需采用密封连接方式，降低了制造难度和生产成本。另外，更换加热丝40更加容易，方便拆卸和维修。
[0043]根据本发明的一个实施例，背吹气体进气部件50与上盖板10焊接，更具体而言，背吹气体进气部件50的上端与供气通孔11焊接。由此，加工简单，并且可以保证背吹气体进气部件50与上盖板10的连接处的气密性。上盖板10、下盖板20和连接组件30可以均由不锈钢材料制成。
[0044]如图1所示，在本发明的一些实施例中，下盖板20的上表面设有凹槽21，上盖板10封盖凹槽21以形成空腔60。凹槽21的形状可以是圆形。例如，上盖板10可以为圆形，圆形凹槽21与上盖板10同心。
[0045]由于上盖板10和下盖板20均处在真空反应腔室内，因此上盖板10与下盖板20之间无需密封连接，降低了制造难度和成本，例如上盖板10与下盖板20可以通过螺栓70连接。由此，可以便于安装和拆卸。
[0046]可选地，上盖板10上可以设有上销孔101，下盖板20上设有与上销孔101对应的下销孔201，上销孔101和下销孔201内设有定位销80。由此，在组装上盖板10和下盖板20时，可以方便将上盖板10定位在下盖板20上，提高安装效率。
[0047]如图1和图3所示，根据本发明的一个实施例，加热器100还包括温度传感器90，温度传感器90可以设在空腔60内，用于检测上盖板10的温度，温度传感器90的电气引线91穿过下盖板20和连接组件30延伸出真空反应腔室外，且温度传感器90的电气引线91与连接组件30之间密封连接，例如密封地焊接。由此，可以将温度传感器90的电气引线位于真空反应腔室内的部分与位于真空反应腔室外大气侧的部分气密地隔离。
[0048]如图1和图3所示，根据本发明的一个实施例，连接组件30包括连接套管31和法兰32。
[0049]具体而言，连接套管31的上端可以与下盖板20的下表面连接。法兰32与连接套管31的下端连接，法兰32与加热丝40和温度传感器90的电气引线之间密封且法兰32与背吹气体进气部件50之间密封。
[0050]进一步地，由于连接组件30与下盖板20均位于真空反应腔室内，连接套管31与下盖板20之间以及连接套管31与法兰32之间可以断续焊接，无需进行密封焊接，降低了制造难度和成本。
[0051]如图1所示，可选地，下盖板20可以具有中心通孔29，中心通孔29适于背吹气体进气部件50、加热丝40的电气引线41及温度传感器90的电气引线91穿过，相应地，法兰32具有供背吹气体进气部件50穿过的第一引出孔321、供加热丝40的电气引线41穿过的第二引出孔322和供温度传感器90的电气引线91穿过的第三引出孔323。由此，可以方便对背吹气体进气部件50、加热丝40和温度传感器90的设置。
[0052]如图3所示，温度传感器90优选为两个，分别从两个电气引线91穿过，其中一个可以用于备用，在一个温度传感器90失效后，可以使用另一个测温。
[0053]下面参考附图描述根据本发明实施例的半导体设备。
[0054]根据本发明的实施例的半导体设备包括真空反应腔室200 (图1中的真空侧V)和加热器。所述加热器可以为根据上述实施例描述的在加热器100。
[0055]具体地，加热器100可以与真空反应腔室200连接，加热丝40的电气引线和背吹气体进气部件50从真空反应腔室200内延伸出，贯通孔11连通空腔60与真空反应腔室200的内部。
[0056]根据本发明实施例的半导体设备，加热器100的加热丝4设在真空反应腔室200连通的空腔60内，从而位于真空环境中，由此，加热丝40不再与大气进行热交换，减少了热量损失，提高加热效率。同时，由于上盖板10、下盖板20和连接组件30都位于真空反应腔室200内，盖板10与下盖板20之间、下盖板20与连接组件30之间不必采用密封(例如焊接)的连接方式，降低了加工难度和生产成本。另外，更换加热丝40更加容易，方便拆卸和维修。
[0057]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0058]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种半导体设备的加热器，其特征在于，所述加热器包括:上盖板、下盖板、连接组件、加热丝和背吹气体进气部件，其中: 所述上盖板具有供气通孔； 所述连接组件与所述下盖板的下表面相连，所述连接组件用于将所述上盖板和下盖板以及所述连接组件自身置于半导体设备的真空腔室内； 所述下盖板与所述上盖板叠放连接，在所述下盖板的上表面与所述上盖板的下表面之间限定出空腔； 所述加热丝设在空腔内，所述加热丝的电气引线穿过所述下盖板和所述连接组件延伸出真空腔室外，且所述加热丝的电气引线与所述连接组件之间密封； 所述背吹气体进气部件设置在真空腔室外，所述背吹气体进气部件穿过所述连接组件和下盖板，所述背吹气体进气部件的上端与所述供气通孔密封地相连，以将背吹气体供给到所述上盖板的上表面，所述背吹气体进气部件与所述连接组件之间密封连接。
2.根据权利要求1所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述背吹气体进气部件与所述上盖板焊接。
3.根据权利要求1所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述下盖板的上表面设有凹槽，所述上盖板封盖所述凹槽以形成所述空腔。
4.根据权利要求1所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述上盖板与所述下盖板通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述上盖板上设有上销孔，所述下盖板上设有与所述上销孔对应的下销孔，所述上销孔和所述下销孔内设有定位销。
6.根据权利要求1所述的半导体设`备的加热器，其特征在于，所述加热器，还包括: 温度传感器，所述温度传感器设在所述空腔内，用于检测所述上盖板的温度，所述温度传感器的电气引线穿过所述下盖板和所述连接组件延伸出真空腔室外，且所述温度传感器的电气引线与所述连接组件之间密封焊接。
7.根据权利要求6所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述连接组件包括: 连接套管，所述连接套管的上端与所述下盖板的下表面连接；和 法兰，所述法兰与所述连接套管的下端连接，所述法兰与所述加热丝和所述温度传感器的电气引线之间密封且所述法兰与所述背吹气体进气部件之间密封。
8.根据权利要求6所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述连接套管与所述下盖板之间以及所述连接套管与所述法兰之间断续焊接。
9.根据权利要求6所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述下盖板具有中心通孔，所述法兰具有供所述背吹气体进气部件穿过的第一引出孔、供所述加热丝感器的电气引线穿过的第二引出孔和供所述温度传感器的电气引线穿过的第三引出孔。
10.根据权利要求1所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述上盖板、下盖板和所述连接组件均由不锈钢材料制成。
11.根据权利要求1所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述上盖板的上表面上形成有沿所述上盖板的径向延伸的放气槽，所述放气槽与所述供气通孔相连。
12.根据权利要求11所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述放气槽为多个，所述多个放气槽为沿所述上盖板的周向间隔分布。
13.根据权利要求1所述的半导体设备的加热器，其特征在于，所述下盖板设有与所述空腔连通的贯通孔，所述空腔与所述半导体设备的真空腔室连通。
14.一种半导体设备，其特征在于，包括: 真空反应腔室；和 加热器，所述加热器为根据权利要求1-13中任一项所述的半导体设备的加热器，其中所述加热器所述真空反应腔室连接，其中所述加热丝的电气引线和所述背吹气体进气部件从所述 真空 反应腔室内延伸出，所述贯通孔连通所述空腔与所述真空反应腔室的内部。
【文档编号】H01L21/67GK103871928SQ201210544030
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2012年12月14日
【发明者】张阳, 赵梦欣 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司