[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體熱處理設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410174552.4
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103928373B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫少東;王艾;周厲穎
• 申請（專利權(quán)）人: 北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種半導(dǎo)體熱處理設(shè)備。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體生產(chǎn)中，晶圓的熱處理設(shè)備起著重要作用，例如，在半導(dǎo)體熱處理設(shè)備中，立式擴(kuò)散/氧化爐，是集成電路生產(chǎn)線前工序的重要工藝設(shè)備半導(dǎo)體之一。半導(dǎo)體熱處理設(shè)備主要包括設(shè)置在外側(cè)的爐體外殼、爐體保溫層、加熱單元、爐體內(nèi)的反應(yīng)腔室(tube)、晶舟(boat)+晶圓(wafer)以及保溫筒。

在工藝過程中，晶圓放置在熱處理設(shè)備內(nèi)的晶圓支撐裝置(晶舟)上，通常在晶圓與加熱單元之間還設(shè)置有石英管，用來將晶圓與熱處理反應(yīng)腔室的壁分開。加熱單元主要由加熱元件和保溫材料構(gòu)成，加熱絲用來給晶圓加熱。通常，加熱元件安裝在保溫層的內(nèi)表面上，給反應(yīng)腔室內(nèi)的晶圓加熱，以進(jìn)行硅片工藝中的擴(kuò)散、退火、合金、氧化、薄膜生長等工藝，加熱元件與保溫材料安裝在一起，通過一定的手段，保溫材料將加熱元件按一定的布局支撐固定。保溫層中的保溫材料則起著絕熱的作用，將熱處理裝置內(nèi)部的熱與外部隔絕開，以保證環(huán)境溫度不過高，同時，對熱處理裝置的能耗及控溫效果都有著不同程度的影響作用。

作為發(fā)熱體的加熱元件通常包括加熱絲和將加熱絲固定在保溫層上的絕緣件組成。最常用的安裝形式為，加熱絲繞成螺旋狀，貼著爐體外殼的保溫層內(nèi)壁面安裝，支撐絕緣件嵌入保溫層，并按一定的間距，將加熱絲安裝在保溫層的內(nèi)表面上。

本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，上述加熱元件在使用過程中，會存在如下缺點(diǎn)：

①、針對晶圓低溫工藝，在沒有附加輔助降溫系統(tǒng)(RCU)的條件下，低溫控溫精度和降溫速率低；

②、加熱絲和保溫層內(nèi)壁面固定安裝，以及保溫層與爐體內(nèi)壁的固定安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

上述兩個缺陷，直接影響到了晶圓的熱處理的可靠性、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及后期可維護(hù)性等問題，成為目前業(yè)界急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體熱處理設(shè)備，其針對晶圓工藝的熱處理工藝，尤其針對晶圓低溫工藝，在沒有附加輔助降溫系統(tǒng)(RCU)的條件下，實(shí)現(xiàn)低溫下控溫精度高，同時可以獲得較大的降溫速率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種半導(dǎo)體熱處理設(shè)備，包括爐體、保溫層、加熱元件以及絕緣固定組件；所述爐體包括內(nèi)壁、外壁和頂蓋，所述保溫層設(shè)置在加熱元件和內(nèi)壁之間；所述加熱元件由若干段縱向分布的加熱絲構(gòu)成，且所述若干段縱向分布的加熱絲緊貼著所述爐體保溫層的內(nèi)壁面安裝；所述絕緣固定組件將加熱絲固定在所述保溫層的內(nèi)壁面上，并同時將所述保溫層固定在爐體的內(nèi)壁上。

優(yōu)選地，所述保溫層的內(nèi)壁為圓環(huán)形，每段所述加熱絲為帶狀結(jié)構(gòu)，按所述保溫層的圓環(huán)形內(nèi)壁圓周繞成波紋狀；每段所述加熱絲設(shè)置兩個引出端，用于與相鄰加熱絲焊接或從所述保溫層的內(nèi)壁引出連接電纜，所述加熱絲彎曲的位置設(shè)置絕緣固定組件。

優(yōu)選地，固定所述加熱絲的絕緣固定組件包括固定輪和緊固安裝件；所述固定輪由固定輪擋片和固定輪主體構(gòu)成，所述固定輪擋片和固定輪主體中心具有同心的通孔，用于供所述緊固安裝件穿接所述爐體的內(nèi)壁，所述固定輪主體由固定輪擋片和加熱絲固定軸一體成型，兩個所述固定輪擋片之間用于安裝并限制所述加熱絲。

優(yōu)選地，所述固定輪擋片和固定輪主體由耐高溫絕緣材料制成。

優(yōu)選地，所述保溫層的材料為保溫棉，所述的緊固安裝件穿過所述保溫棉，將所述絕緣固定組件與所述爐體內(nèi)壁連接固定，同時所述固定輪將保溫棉壓緊固定在爐體的內(nèi)壁上，所述固定輪支撐所述加熱絲，并將所述加熱絲限制在兩個所述固定輪擋片之間。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體熱處理設(shè)備還可以包括頂部連接環(huán)和底部連接環(huán)；所述頂部連接環(huán)設(shè)置在爐體頂部且位于內(nèi)壁外側(cè)，所述爐體頂部外壁與所述頂部連接環(huán)安裝固定；所述底部連接環(huán)與所述爐體的底部外壁安裝固定。

優(yōu)選地，所述頂蓋與所述頂部連接環(huán)連接固定。

優(yōu)選地，所述頂部連環(huán)設(shè)置有安裝孔，所述頂蓋上設(shè)置有相應(yīng)的連接孔，用于與頂部連接環(huán)的安裝孔安裝固定；所述爐體頂部外壁與所述頂部連接環(huán)焊接，所述爐體底部外壁與所述底部連接環(huán)焊接。

優(yōu)選地，所述頂蓋包括頂蓋板和保溫棉，所述頂蓋板具有中央凹陷的圓形區(qū)域，用于設(shè)置所述保溫棉，所述保溫棉與頂蓋板固定在一起，所述保溫棉設(shè)置在朝向所述爐體的內(nèi)側(cè)。

優(yōu)選地，所述保溫層的內(nèi)壁為圓環(huán)形，在所述爐體的內(nèi)壁與外壁之間設(shè)置有水冷單元，所述水冷單元由水冷管縱向繞成波紋狀，并按所述保溫層的圓環(huán)形內(nèi)壁圍成圓周。