一种用于半导体设备的快速加热装置的制作方法

本发明属于半导体设备，具体地涉及一种用于半导体设备的快速加热装置。

背景技术：

1、目前在半导体设备中，有些工艺需要对晶圆（wafer）进行快速加热，例如对于快速热处理（rtp）工艺，经常会用数百甚至上千个灯具来对晶圆进行加热，这些灯具以某种阵列的方式排布在灯箱中。现有技术中的加热装置例如申请公开号为cn1645575a的中国发明专利中所示的结构，亦如本说明书附图2所示，大体呈圆柱形的现有灯具a在灯箱中以类似蜂巢状的方式均匀地平行并排设置。

2、目前常用的此类加热装置的灯箱通常是一体式结构的，如果其内部某个位置由于制造或使用等方面的原因，在工作过程中出现缺陷或问题，就会造成整个灯箱报废或失效。此外，灯箱正对晶圆的面为平面，灯具是以垂直晶圆的方向放置在灯箱中，为了实现晶圆边缘与其他部位的温度一致性，灯具覆盖面通常比晶圆大出一部分。因而，现有的此种整体式灯箱的灯具数量较多，制造困难，不便于或根本无法维修，并且占用空间大，导致半导体设备腔室和机台的占地面积也较大。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于半导体设备的快速加热装置，解决现有加热装置灯箱制造困难，难以维修，并且占用空间大的问题，同时保证不降低晶圆的加热温度及均匀性。

2、依据本发明的技术方案，本发明提供了一种用于半导体设备的快速加热装置，其通过灯具对半导体设备中的晶圆进行加热，包括有中间灯箱和设置于中间灯箱外围的边缘灯箱，中间灯箱中设有若干中间灯具，边缘灯箱中设置有若干边缘灯具；边缘灯具与半导体设备中的晶圆所在平面的垂直距离小于中间灯具与半导体设备中的晶圆所在平面的垂直距离；越靠外侧的边缘灯具与半导体设备中的晶圆所在平面的垂直距离越小；中间灯箱正对半导体设备中的晶圆，中间灯具覆盖的范围与半导体设备中的晶圆相匹配；中间灯具的朝向垂直于半导体设备中的晶圆；边缘灯具的朝向为朝半导体设备中的晶圆的边缘倾斜。

3、进一步地，中间灯箱和边缘灯箱在朝向半导体设备中的晶圆的一侧面设置有密封板；密封板的中间部分与中间灯箱相对应、贴合地密封连接，且平行于半导体设备中的晶圆。密封板的边缘部分与边缘灯箱相对应、贴合地密封连接，且倾斜于半导体设备中的晶圆。

4、优选地，中间灯箱在朝外的侧面突出设置有第一搭接部，边缘灯箱在朝内的侧面突出设置有第二搭接部，中间灯箱和边缘灯箱通过第一搭接部和第二搭接部相配合地搭接密封连接。

5、优选地，中间灯箱上开设有若干中间灯具容纳孔，中间灯具一一对应地位于中间灯具容纳孔内。中间灯箱在背向半导体设备中的晶圆的一侧设置有中间灯座基板，中间灯具与中间灯座基板相连接。边缘灯箱上开设有若干边缘灯具容纳孔，边缘灯具一一对应地位于边缘灯具容纳孔内；边缘灯箱在背向半导体设备中的晶圆的一侧设置有边缘灯座基板，边缘灯具与边缘灯座基板相连接。

6、优选地，中间灯箱内的中间灯具之间，以及边缘灯箱内的边缘灯具之间，均设置有冷却通道。

7、优选地，中间灯箱和边缘灯箱为相互独立的两个灯箱；边缘灯箱呈环形，套设在中间灯箱外。

8、进一步地，半导体设备具有腔室，腔室内通过转子转动连接有支撑环，支撑环上通过边缘环支撑半导体设备中的晶圆；腔室在半导体设备中的晶圆上方的位置还设置有进气通道和出气通道；本发明的用于半导体设备的快速加热装置位于腔室上方，密封板与腔室的侧壁密封连接并形成腔室的顶部。

9、与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

10、1、本发明的快速加热装置采用具有相互独立的中间灯具和边缘灯具的分体式结构，解决了现有整体式灯箱制造困难的问题，降低了灯箱加工和焊接的工艺风险。

11、2、本发明的快速加热装置中边缘灯具更靠近半导体设备中的晶圆，从而实现在保证半导体设备中的晶圆加热温度及加热效果均匀性基本不变的情况下，减少加热灯具的数量，有助于降低设备制造和维护成本。

12、3、本发明的快速加热装置占用空间更小，有助于优化缩小腔室和机台的占地空间，提高机台的竞争优势。

技术特征：

1.一种用于半导体设备的快速加热装置，其通过灯具对半导体设备中的晶圆（w）进行加热，其特征在于，包括有中间灯箱（1）和设置于中间灯箱（1）外围的边缘灯箱（2），中间灯箱（1）中设有若干中间灯具（3），边缘灯箱（2）中设置有若干边缘灯具（4）；边缘灯具（4）与晶圆（w）所在平面的垂直距离小于中间灯具（3）与晶圆（w）所在平面的垂直距离；

2.如权利要求1所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，中间灯箱（1）和边缘灯箱（2）在朝向半导体设备中的晶圆（w）的一侧面设置有密封板（5）；密封板（5）的中间部分与中间灯箱（1）相对应、贴合地密封连接，且平行于半导体设备中的晶圆（w）；密封板（5）的边缘部分与边缘灯箱（2）相对应、贴合地密封连接，且倾斜于半导体设备中的晶圆（w）。

3.如权利要求2所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，中间灯箱（1）在朝外的侧面突出设置有第一搭接部（6），边缘灯箱（2）在朝内的侧面突出设置有第二搭接部（7）。

4.如权利要求3所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，中间灯箱（1）和边缘灯箱（2）通过第一搭接部（6）和第二搭接部（7）相配合地搭接密封连接。

5.如权利要求1所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，中间灯箱（1）上开设有若干中间灯具容纳孔（8），中间灯具（3）一一对应地位于中间灯具容纳孔（8）内。

6.如权利要求5所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，中间灯箱（1）在背向半导体设备中的晶圆（w）的一侧设置有中间灯座基板（9），中间灯具（3）与中间灯座基板（9）相连接。

7.如权利要求6所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，边缘灯箱（2）上开设有若干边缘灯具容纳孔（10），边缘灯具（4）一一对应地位于边缘灯具容纳孔（10）内；边缘灯箱（2）在背向半导体设备中的晶圆（w）的一侧设置有边缘灯座基板（11），边缘灯具（4）与边缘灯座基板（11）相连接。

8.如权利要求1-2中任意一项所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，中间灯箱（1）内的中间灯具（3）之间，以及边缘灯箱（2）内的边缘灯具（4）之间，均设置有冷却通道（12）。

9.如权利要求1-2中任意一项所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，中间灯箱（1）和边缘灯箱（2）为相互独立的两个灯箱；边缘灯箱（2）呈环形，套设在中间灯箱（1）外。

10.如权利要求1-2中任意一项所述的用于半导体设备的快速加热装置，其特征在于，半导体设备具有腔室（13），腔室（13）内通过转子（14）转动连接有支撑环（15），支撑环（15）上通过边缘环（16）支撑半导体设备中的晶圆（w）；腔室（13）在半导体设备中的晶圆（w）上方的位置还设置有进气通道（17）和出气通道（18）；

技术总结
本发明提供一种用于半导体设备的快速加热装置，属于半导体设备技术领域，其通过灯具对半导体设备中的晶圆进行加热；用于半导体设备的快速加热装置包括有中间灯箱和设置于中间灯箱外围的边缘灯箱，中间灯箱中设有若干中间灯具，边缘灯箱中设置有若干边缘灯具；边缘灯具与晶圆所在平面的垂直距离小于中间灯具与晶圆所在平面的垂直距离。本发明解决了现有整体式灯箱制造困难的问题，降低了灯箱加工和焊接的工艺风险，并且在保证晶圆加热温度及加热效果均匀性基本不变的情况下，减少了加热灯具的数量，有助于降低设备制造和维护成本，更有助于优化缩小腔室和机台的占地空间，提高机台的竞争优势。

技术研发人员：何金群,贾海立,于小杰,刘闻敏
受保护的技术使用者：盛吉盛半导体科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13