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吋往往需要使晶圆 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 及工艺吋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， 这样会耗费大量的吋间， 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， 同吋能更好的改善晶圆温度的均匀性。

技术问题

[0004] [0003]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。 在工艺幵始前， 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] 在进行工艺吋， 会幵启射频， 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。 问题的解决方案

技术解决方案

[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，

[0007] 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。

[0008] 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， 及吋实现加热盘及晶圆的热交换。

[0009] 工作原理

[0010] 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， 在幵启射 频吋， 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， 此吋， 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。

发明的有益效果 有益效果

[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。

对附图的简要说明

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； 1 ₃ 、 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。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[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 1的 下表面幵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 1固定连接。 所述加热盘盘 体 1的下盘面靠近中心的相应位置制有热电偶安� �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 1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 1的上表面。 所述加热盘盘体 1相应的位置制有陶瓷柱孔 10， 陶 瓷柱孔 10靠近加热盘盘体 1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 1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 1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 1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 1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。