[發(fā)明專利]一種晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置和加熱方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011293519.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114521035A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭宇現(xiàn);周娜;李琳;王佳;李俊杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所;真芯(北京)半導(dǎo)體有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H05B6/10
• 分類(lèi)號(hào): H05B6/10;H05B6/36;H05B1/02;H05B3/00;G03F7/20
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 程虹

本發(fā)明公開(kāi)了一種晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置和加熱方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中晶圓間接誘導(dǎo)加熱方式加熱速度慢、加熱深度不可控的問(wèn)題。上述晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置，包括交變磁束發(fā)生組件，利用交變磁束發(fā)生組件的交流電產(chǎn)生交變磁束，晶圓置于交變磁束發(fā)生組件產(chǎn)生的交變磁束內(nèi)，置于交變磁束內(nèi)的晶圓內(nèi)產(chǎn)生渦電流，渦電流通過(guò)晶圓產(chǎn)生焦耳熱，對(duì)晶圓進(jìn)行加熱。上述晶圓的直接誘導(dǎo)加熱方法，包括如下步驟：利用交流電產(chǎn)生交變磁束，將晶圓置于交變磁束內(nèi)，晶圓內(nèi)產(chǎn)生渦電流，渦電流通過(guò)晶圓產(chǎn)生焦耳熱，對(duì)晶圓進(jìn)行加熱。本發(fā)明的晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置和加熱方法可用于晶圓的直接誘導(dǎo)加熱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置和加熱方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體制造工藝中，需要反復(fù)進(jìn)行刻蝕形成又窄又深的孔，然后，再采用平坦化工藝將孔填滿，在上述工藝中，由于晶圓溫度會(huì)影響產(chǎn)品的良率，因此，維持適當(dāng)?shù)木A溫度非常重要。在刻蝕工藝中，依照維持晶圓整體溫度均一的需求不同，分為兩個(gè)以上的溫度控制區(qū)域，需要使用精細(xì)的溫度控制技術(shù)。隨著半導(dǎo)體制造工藝日漸小型化，需要刻蝕的孔比以前要更深更窄，為了改善孔的剖面，需要進(jìn)行各方面的努力。

現(xiàn)有的光刻工藝中，晶圓采用間接誘導(dǎo)加熱方式，具體來(lái)說(shuō)，將晶圓放置在碳卡盤(pán)上，碳卡盤(pán)利用工作線圈來(lái)加熱。采用間接誘導(dǎo)加熱方式，需要額外設(shè)置用于加熱的工作線圈，升溫速度慢，加熱深度不可控。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上分析，本發(fā)明旨在提供一種晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置和加熱方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中晶圓間接誘導(dǎo)加熱方式加熱速度慢、加熱深度不可控的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置，包括交變磁束發(fā)生組件，利用交變磁束發(fā)生組件的交流電產(chǎn)生交變磁束，晶圓置于交變磁束發(fā)生組件產(chǎn)生的交變磁束內(nèi)，置于交變磁束內(nèi)的晶圓內(nèi)產(chǎn)生渦電流，渦電流通過(guò)晶圓產(chǎn)生焦耳熱，對(duì)晶圓進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步地，上述晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置還包括演算部，用于根據(jù)所需渦電流的電流滲透深度自動(dòng)計(jì)算交流電的頻率。

進(jìn)一步地，根據(jù)電流滲透深度計(jì)算交流電的頻率采用如下公式：

其中，δ為電流滲透深度，ρ為材料的固有電阻(μΩ.cm)，f為交流電的頻率(Hz)，μs為比透磁率，c是光速，m是質(zhì)量。

進(jìn)一步地，強(qiáng)磁性體μs＞1，常磁性體≈1，反磁性體μs≈(μs＜1)。

進(jìn)一步地，上述晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置還包括溫度傳感部和控制部，控制部獲取溫度傳感部采集的晶圓溫度數(shù)據(jù)，將晶圓溫度數(shù)據(jù)與閾值范圍進(jìn)行比較。

進(jìn)一步地，上述晶圓的直接誘導(dǎo)加熱裝置還包括與控制部連接的報(bào)警器，當(dāng)晶圓溫度數(shù)據(jù)低于或超過(guò)閾值范圍，控制器控制報(bào)警器報(bào)警。

進(jìn)一步地，交變磁束發(fā)生組件包括交流電源組件以及與交流電源組件連接的工作線圈，晶圓置于工作線圈產(chǎn)生的交變磁束內(nèi)。

進(jìn)一步地，工作線圈采用金屬制成，采用電力方式傳熱。

進(jìn)一步地，將工作線圈分為靠近工作線圈軸線的內(nèi)部區(qū)域以及靠近邊緣的外部區(qū)域，位于外部區(qū)域的工作線圈的匝間距離大于內(nèi)部區(qū)域的工作線圈的匝間距離，外部區(qū)域的工作線圈分布密度大于內(nèi)部區(qū)域的工作線圈分布密度。

進(jìn)一步地，位于外部區(qū)域的工作線圈與晶圓之間的距離小于內(nèi)部區(qū)域的工作線圈與晶圓之間的距離。

進(jìn)一步地，沿工作線圈的中心至邊緣方向，工作線圈的匝間距離逐漸減小。

進(jìn)一步地，沿工作線圈的中心至邊緣方向，工作線圈與晶圓之間的距離逐漸減小。