加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备制造技术

本发明专利技术揭示一种加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备。在物理气相沉积腔室中设置加热模块，该加热模块包括加热灯管，所述加热灯管经配置分布以构成加热区域，且所述加热区域于一投影方向上的投影覆盖所述基板的所述表面；所述加热灯管包括加热段以及非加热段，所述加热段对应所述加热区域，且所述加热段包括加热丝。本发明专利技术提供的加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备，既能够满足高温物理气相沉积工艺对基板的快速升温及快速降温的要求，又可直接应用于真空环境或大气环境内，应用范围较大；而且，当其应用于真空环境中时，加热灯管的热量损失更少，从而可进一步提高加热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体设备加工
，具体地，涉及一种加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备。
技术介绍
物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，以下简称PVD)技术是半导体领域常用的加工技术，例如磁控溅射工艺，通常是在真空腔室中进行的，且在真空腔室内设置有加热装置，该加热装置包括用于承载基板的基座，以及用于对基板进行加热以使其达到溅射工艺所需要的温度的加热组件。公知一种加热装置是电阻加热器，其是通过在基座内设置电阻丝，由电阻丝产生的热量经由基座传递至基板，来实现基板的加热。然而，电阻加热器的加热效率较低，基板的升温速度较慢，从而降低了生产效率。尤其对于高温PVD工艺，要求基板在被传送至工艺腔室之后，能够迅速被加热至工艺所需温度；在工艺结束之后，又要求基板的温度能够迅速被降至机械手的耐受温度以下，以保证机械手能够正常进行取放片操作。因此，目前的电阻加热器无法达到高温PVD工艺对快速升降温的要求。此外，公知另一种加热装置是使用灯泡加热，其同样具有加热效率低的缺点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备，加热模块不仅加热效率较高，而且可应用于真空环境或大气环境内，从而可扩大应用范围，例如可设置于物理气相沉积腔室内，对载入物理气相沉积腔室的基板进行高温加热。本专利技术的一些实施例提供一种加热模块，用以朝向基板的一个表面进行加热，所述加热模块包括加热灯管，所述加热灯管经配置分布以构成加热区域，且所述加热区域于一投影方向上的投影覆盖所述基板的所述表面；所述加热灯管包括加热段以及非加热段，所述加热段对应所述加热区域，且所述加热段包括加热丝。本专利技术的一些实施例提供一种物理气相沉积腔室，包括腔室本体、承载底座以及加热模块。承载底座设置于该腔室本体内并经配置用以承载基板。加热模块设置于腔室本体内并位于承载底座与基板之间，用以对基板进行加热。加热模块包括加热灯管，加热灯管经配置分布以构成加热区域，且加热区域于一投影方向上的投影覆盖基板。加热灯管包括加热段以及非加热段，加热段对应加热区域，且加热段包括加热丝。本专利技术的一些实施例提供一种沉积设备，包括第一腔室、第二腔室以及第三腔室。第一腔室经配置用以加载基板。第二腔室经配置用以对基板进行排气工艺以及物理气相沉积工艺。第二腔室包括加热模块，加热模块经配置用以朝向基板进行加热。加热模块包括加热灯管，加热灯管经配置分布以构成加热区域，且加热区域于一投影方向上的投影覆盖基板。加热灯管包括加热段以及非加热段，加热段对应加热区域，且加热段包括加热丝。第三腔室，设置于第一腔室以及第二腔室之间，第三腔室经配置用以将基板由第一腔室通过第三腔室传输至该二腔室。本专利技术提供的加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备，其通过加热灯管经配置分布以构成加热区域，并使加热区域于投影方向上的投影覆盖基板，且以确保对基板使用辐射加热的效果，进而可满足高温物理气相沉积工艺对基板的快速升温及快速降温的要求。而且，本专利技术提供的加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备不仅可直接应用于真空环境或大气环境内，应用范围较大，而且真空环境中的加热灯管热量损失更少，从而可进一步提高加热效率。附图说明图1A为本专利技术一些实施例提供的加热模块的剖视图；图1B为本专利技术另一些实施例提供的加热模块的剖视图；图2A为本专利技术一些实施例采用的加热灯管的排布图；图2B为本专利技术一些实施例采用的加热灯管的分区排布图；图2C为本专利技术一些实施例采用的加热控制系统的原理方块图；图2D为本专利技术一些实施例采用的加热控制系统的流程方块图；图2E为本专利技术一些实施例建立加热权重函数的流程方块图；图3A为本专利技术一些实施例采用的热辐射屏蔽组件的结构示意图；图3B为图3A中I区域的放大图；图3C为图3A中II区域的放大图；图4A为本专利技术一些变型实施例采用的加热灯管的排布图；图4B为本专利技术一些变型实施例采用的加热灯管的排布图；图4C为本专利技术一些变型实施例采用的加热灯管的排布图；图5为本专利技术一些实施例提供的物理气相沉积腔室的剖视图；图6为本专利技术一些实施例提供的沉积设备的示意图；以及图7为本专利技术另一些实施例提供的物理气相沉积腔室的剖视图。【符号说明】20承载底座10加热模块21基座22支撑件23基板23S表面24加热灯管30第一提升轴31冷却水管40腔室本体41动支撑柱42第二驱动机构43连接件44第二提升轴49驱动装置51真空泵52保护件100第一腔室200物理气相沉积腔室201物理气相沉积腔室221第一支撑柱222第二支撑柱223第三支撑柱224支撑环241加热段242非加热段243导线244有效加热区域250第二屏蔽件251第二竖直部251S反射面252第二水平部260热辐射屏蔽组件261第一屏蔽件261A第一水平部261B第一竖直部261S反射面262第一屏蔽件263第一屏蔽件271第一电屏蔽件272第二电屏蔽件281电极282电连接件282A第一端282B第二端291紧固螺钉292密封件293上法兰294波纹管295下法兰300第三腔室301测温器302温度控制器303调节控制器304功率控制器1305功率控制器2321弧形部321c加热灯管321d加热灯管322直线部322c加热丝322d加热丝323有效加热区域323c有效加热区域323d有效加热区域A长度B总长度C直径D间距Tmeas实时温度Tp预设目标温度U控制信号U1子控制信号U2子控制信号Z投影方向Z1加热组Z2加热组Z3加热组306加热组Z1307加热组Z2具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术提供的加热模块、物理气相沉积腔室以及沉积设备进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的加热模块中，加热灯管经配置分布以构成加热区域，并使加热区域于投影方向上的投影覆盖基板的表面，且以确保对基板使用辐射加热的效果，进而可满足高温物理气相沉积工艺对基板的快速升温及快速降温的要求。本专利技术的加热模块不仅可直接应用于真空环境或大气环境内，应用范围较大，而且真空环境中的加热灯管热量损失更少，从而可进一步提高加热效率。在本专利技术的加热模块中，不同的子区之间相互屏蔽，从而可分别对不同子区中的加热灯管的加热功率进行单独控制，进而可实现分区调节基板的中心区域及边缘区域的温度，减少不同子区之间的温差，进一步提高基板被加热以及进行相关工艺时的温度均匀性。请参阅图1A与图2A。图1A为本专利技术一些实施例提供的加热模块的剖视图，图2A为本专利技术一些实施例采用的加热灯管的排布图。如图1A所示，加热模块10用于采用热辐射的方式以加热基板23，基板23可为单片基板，或为用于承载多个基板的托盘。在一些实施例中，基板23可包括蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板或其它适合的材质所形成的基板，例如半导体基板、玻璃基板或陶瓷基板，但并不以此为限。如图1A与图2A所示，加热模块10包括加热灯管24，加热灯管24经配置分布以构成加热区域244，且加热区域244于投影方向Z上的投影覆盖基板23的表面23S，故加热模块10可用以朝向基板23的表面23S进行加热。在一些实施例中，加热模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热模块，用以朝向基板的一个表面进行加热，所述加热模块包括：加热灯管，其特征在于，所述加热灯管经配置分布以构成加热区域，且所述加热区域于一投影方向上的投影覆盖所述基板的所述表面；所述加热灯管包括加热段以及非加热段，所述加热段对应所述加热区域，且所述加热段包括加热丝。

【技术特征摘要】
2015.10.09 CN 2015106487311;2015.12.10 CN 201510921.一种加热模块，用以朝向基板的一个表面进行加热，所述加热模块包括：加热灯管，其特征在于，所述加热灯管经配置分布以构成加热区域，且所述加热区域于一投影方向上的投影覆盖所述基板的所述表面；所述加热灯管包括加热段以及非加热段，所述加热段对应所述加热区域，且所述加热段包括加热丝。2.如权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述加热区域的边缘与所述加热灯管在所述投影方向上至少部分重迭。3.如权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述加热模块包括多个加热灯管。4.如权利要求3所述的加热模块，其特征在于，所述加热区域包括多个子区，各所述子区内设置有至少一所述加热灯管，且位于不同的所述子区中的所述加热灯管彼此电性分离。5.如权利要求4所述的加热模块，其特征在于，位于同一个所述子区中的所述加热灯管彼此电性连接。6.如权利要求4所述的加热模块，其特征在于，位于不同的所述子区中的所述加热灯管彼此相互屏蔽。7.如权利要求3所述的加热模块，其特征在于，所述加热灯管包括多个间隔排布的直管。8.如权利要求7所述的加热模块，其特征在于，所述直管彼此互相平行设置。9.如权利要求3所述的加热模块，其特征在于，所述加热灯管包括多个弧形灯管，各所述弧形灯管具有弧形部以及与所述弧形部的两端连接的直线部，所述弧形灯管以所述弧形部同心但半径不同的方式设置，且所述弧形灯管的所述直线部相互平行。10.如权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述加热灯管包括弧形灯管，所述弧形灯管具有弧形部以及与所述弧形部的两端连接的直线部。11.如权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述加热灯管包括平面螺旋灯管。12.如权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述加热灯管包括红外线短波长加热灯管。13.如权利要求12所述的加热模块，其特征在于，所述红外线短波长加热灯管提供的热能中至少50％以波长小于2微米的辐射方式提供。14.如权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述加热灯管包括红外线中波长加热灯管。15.一种物理气相沉积腔室，包括：腔室本体；承载底座，设置于所述腔室本体内，经配置用以承载基板；以及加热模块，设置于所述腔室本体内并位于所述承载底座与所述基板之间，用以对所述基板进行加热，其特征在于，所述加热模块包括加热灯管，所述加热灯管经
\t配置分布以构成加热区域，且所述加热区域于一投影方向上的投影覆盖所述基板，所述加热灯管包括加热段以及非加热段，所述加热段对应所述加热区域，且所述加热段包括加热丝。16.如权利要求15所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，所述承载底座包括基座以及支撑件，所述支撑件设置于所述基座上并经配置用以支撑所述基板，且所述加热模块设置于所述基板与所述基座之间。17.如权利要求16所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，在所述基座内设置有冷却通道，经配置用以对所述基座进行冷却。18.如权利要求16所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，所述支撑件包括多个支撑柱。19.如权利要求16所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，所述支撑件包括支撑环。20.如权利要求16所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，所述加热模块还包括热辐射屏蔽组件，所述热辐射屏蔽组件经配置用以屏蔽由所述加热灯管朝向所述基板以外的方向辐射出的热量。21.如权利要求20所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，所述热辐射屏蔽组件包括：第一屏蔽件，包括第一水平部及第一竖直部，所述第一水平部位于所述加热灯管的下方，所述第一竖直部与所述第一水平部连接并环绕在所述加热灯管的周围，且所述第一竖直部的顶部高于所述加热灯管；以及第二屏蔽件，包括第二水平部及第二竖直部，所述第二竖直部环绕在所述基板的周围，所述第二竖直部的顶部高于所述基板，所述第二水平部环绕在所述第二竖直部的外侧，且所述第二水平部所在平面高于所述第一竖直部及所述加热灯管。22.如权利要求21所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，所述热辐射屏蔽组件包括多个第一屏蔽件，所述第一屏蔽件的所述第一竖直部互相间隔排布，且所述第一屏蔽件的所述第一水平部互相间隔排布。23.如权利要求21所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，所述第一水平部、所述第一竖直部、所述第二水平部以及所述第二竖直部包括朝向所述加热灯管的反射面。24.如权利要求23所述的物理气相沉积腔室，其特征在于，所述反射面包括经抛光或涂镀处理的表面。25....

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，徐宝岗，赵晋荣，武学伟，董博宇，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11