[發明專利]具有管道加熱功能的半導體制造裝置

在審

• 申請號: 201811344872.4
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN111180353A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 袁禮君;闞梓瑄

本發明提供一種具有管道加熱功能的半導體制造裝置，本發明的實施例的具有管道加熱功能的半導體制造裝置包括進行半導體加工工藝的工藝腔室、使所述工藝腔室保持真空狀態的真空泵以及由不銹鋼管構成且用于連接所述工藝腔室和所述真空泵之間的前級管道，其包括：熱交換器，設置于所述工藝腔室及所述真空泵的外側，用于產生加熱所述前級管道所需的熱量；以及熱交換管，與所述熱交換器相連接，以盤繞于所述前級管道的外周面全體的方式設置，利用所述熱交換管中流動的流體向所述前級管道均勻地供應所述熱量。

技術領域

本發明涉及半導體制造裝置，尤其是涉及一種具有加熱前級管道的功能，以能夠使前級管道內部堆積粉末的情形最小化的具有管道加熱功能的半導體制造裝置。

背景技術

最近，包括反應爐的半導體制造裝置中使用諸如退火工藝、擴散工藝、氧化工藝以及化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)工藝的半導體制造工藝。

圖1是示出現有技術的半導體制造裝置的一例的概略結構圖，圖2是示出現有技術的半導體制造裝置的前級管道和加熱套的連接關系的概略示意圖。

圖1所示的半導體制造裝置100是包括垂直型反應爐101的半導體制造裝置的代表性的例，在反應爐101內設置有用于對晶片進行工藝處理的工藝腔室102，多個晶片W在垂直地配置于管道103內的狀態下移送到工藝腔室102，并執行以與外部隔離的狀態在晶片上形成規定的薄膜的工藝處理。根據反應條件和處理氣體的種類，作為反應氣體使用多樣的氣體，并由這樣的反應氣體的化學反應來生成多樣的副產物。尤其是，當在保持650℃以上的高溫及10^-2托(torr)程度的壓力的工藝腔室102內，使氨氣NH₃和二氯甲硅烷(SiH₂Cl₂，DCS)氣體進行反應時，蒸鍍得到作為所需的薄膜的氮化硅膜Si₃N₄，并作為副產物生成氯化銨NH₄Cl。

工藝腔室102下部連接有用于排出內部的氣體的排氣口105，在該排氣口105結合有由多個氣體管構成的前級管道106(fore line)的一端，前級管道106的另一端與真空泵104相連接。

在構成前級管道106的各氣體管中，為了防止在反應氣體的排出過程中因溫度降低而產生粉末(powder)，如圖2所示，在氣體管外表面設置有利用熱量對氣體管內部間接地保溫及加熱，從而使前級管道106保持規定溫度的加熱套(heating jacket；110a、110b、110c)。

例如，在工藝腔室102內使用DCS和NH₃進行的氮化硅蒸鍍工藝中產生的NH₄Cl氣體在130℃以上的溫度時保持氣體狀態，而當溫度降低到130℃以下時達到固體狀態，在進行蒸鍍后從工藝腔室102排出的NH₄Cl氣體在通過前級管道106排出的過程中，利用保持約150℃的溫度的加熱套110a、110b、110c進行加熱，從而防止因溫度下降而產生粉末。

但是，在前述的現有技術的半導體制造裝置中，即使安裝有如上所述的加熱套，由于加熱套不易對前級管道的全體進行溫度控制，因受到外部影響而前級管道上將可能局部地產生溫度損失，從而導致與實際溫度存在差異。

并且，當利用加熱套向前級管道進行發熱的部件發生劣化，或者加熱套內設置的電熱線斷開時，前級管道將逐漸被產生的粉末堵塞。

如上所述，現有技術中使用的加熱套方式的結構存在有局部熱損失較大的問題，并且不易確認何時發生加熱套的故障，如果在前級管道的多個部位安裝用于檢測溫度是否降低以發現加熱套的故障的諸如熱電偶溫度傳感器(Thermocouple temperature sensor,TC sensor)的溫度傳感器108，則會產生較多的部件費用，從而導致生產成本的上升。