[發明專利]一種用于隔絕熱量的熱屏障裝置及熔煉爐

在審

• 申請號: 202010621665.X
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111893557A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 薛忠營;劉赟;魏星;栗展;魏濤;李名浩
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所;上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明涉及一種晶圓涂膠系統，包括晶圓涂膠裝置、加熱裝置和控制裝置；晶圓涂膠裝置用于對晶圓進行涂膠；加熱裝置包括加熱板，加熱板表面承載涂膠后晶圓，加熱板劃分成若干個加熱區域，每個加熱區域對應設有一個監測組件，監測組件包括溫度監測件和警報器；控制裝置包括溫度監測模塊、溫度判斷模塊和警報控制模塊；溫度獲取模塊用于獲取溫度監測件監測的實時溫度；溫度判斷模塊用于判斷溫度監測件的溫度比是否大于預設溫度比；警報控制模塊用于當判斷溫度監測件的溫度比大于預設溫度比時，控制警報器啟動；本發明能夠保證加熱板中各個區域的溫度均勻性，避免溫度不均勻影響到晶圓的烘烤質量。

技術領域

本發明涉及半導體制備技術領域，特別涉及一種用于隔絕熱量的熱屏障裝置及熔煉爐。

背景技術

單晶硅是制造半導體硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶體管、二極管、開關器件等。熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無定形硅，然后用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。

單晶爐是一種在惰性氣體(氮氣、氦氣為主)環境中，用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生長無錯位單晶的設備。

目前，大尺寸硅單晶尤其是12寸以上硅單晶主要通過直拉法制備獲得。直拉法是通過將11個9的高純多晶硅在石英坩堝內熔化，利用籽晶經過引晶、放肩、等徑、收尾制備硅單晶。該方法最關鍵的是由石墨及保溫材料組成的熱場，熱場的設計直接決定了晶體的質量、工藝、能耗等。

在整個熱場設計中，最為關鍵的就是熱屏的設計。首先熱屏的設計直接影響固液界面界面的垂直溫度梯度，通過梯度的變化影響V/G比值決定晶體質量。其次，會影響固液界面的水平溫度梯度，控制整個硅片的質量均勻性。最后，熱屏的合理設計會影響晶體熱歷史，控制晶體內部缺陷的形核與長大，在制備高階硅片過程中非常關鍵。

目前，常用的熱屏的外層為SiC鍍層或熱解石墨，內層為保溫石墨氈。熱屏的位置放置于熱場上部，呈圓筒狀，晶棒從圓桶內部被拉制出來。熱屏靠近晶棒的石墨熱反射率較低，吸收晶棒散發的熱量。熱屏外部的石墨通常熱反射率較高，利于將熔體散發的熱量放射回去，提高熱場的保溫性能，降低整個工藝的功耗。

現有的熱屏內部的保溫石墨氈吸收熱量，無法隔絕熱屏內部的溫度，即由于熱屏內部具有溫度，使得晶棒與固液界面界之間的溫度梯度很小，而溫度梯度直接影響到直拉法的拉速，導致直拉法的拉速較慢，形成晶棒的速度較慢，生產速率較低。

因此，上述技術問題是本領域技術人員需要效解決的。

發明內容

針對現有技術的上述問題，本發明的目的在于提供一種用于隔絕熱量的用于隔絕熱量的熱屏障裝置及熔煉爐，保證加熱板中各個區域的溫度均勻性，避免溫度不均勻影響到晶圓的烘烤質量。

為了解決上述問題，本發明提供一種用于隔絕熱量的用于隔絕熱量的熱屏障裝置，包括：熱屏障機構和隔熱機構；

所述熱屏障機構包括屏底和屏壁，所述屏底為雙層結構，所述雙層結構的內部設有容置空腔，所述容置空腔的高度不得小于預設高度，所述屏底中心設有通孔，所述通孔用于通過待提拉的熔體，所述屏蔽設置在與所述通孔相對的所述屏底的側面；

所述隔熱機構設置在所述容置空腔內部，所述隔熱機構包括隔熱件和保溫件，所述隔熱件設置在所述屏底靠近坩堝液面的層板上方，所述述隔熱件的距所述屏底靠近坩堝液面的層板的距離不得大于預設距離，所述隔熱件用于完全隔絕所述坩堝的熱量散發至所述用于隔絕熱量的熱屏障裝置內，所述容置空腔內部除所述隔熱件外，全部填充所述保溫件進一步地，所述第一層板與所述坩堝的端口平行設置。

進一步地，所述屏底包括第一層板、第二層板和側板，所述第一層板、所述第二層板和所述側板圍成所述通孔。