一种高温金属外壳晶圆加热器及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种高温金属外壳晶圆加热器，其特征在于，包括外壳

【技术实现步骤摘要】
一种高温金属外壳晶圆加热器及其加工方法


[0001]本专利技术涉及化学气相淀积装置所使用的陶瓷晶圆加热器
,
特别涉及一种高温金属外壳晶圆加热器及其加工方法
。

技术介绍

[0002]半导体晶圆对于
5G
网络
、
人工智能
、
自动驾驶和物联网是必不可少的，随着半导体芯片技术的飞速发展
,
对芯片线路的小型化的需求不断增长，以提高处理单元的集成程度
。
半导体代工行业竞争激烈
,
半导体生产设备面临多样式制程的挑战
,
原有设备需要进行更先进的制程
,
晶圆厂需要更低成本的竞争优势
,
要使用现有设备满足多样化的客户制程需求
,
才能适应多样化竞争
,
在行业中保持领先
.
本专利技术以化学气相淀积
(CVD)
和刻蚀工艺为研究对象
,
研究随着制程要求提高
,
如何通过设计优化
,
寻找一种新方法去克服制程瓶颈
.
[0003]晶圆加热器是半导体芯片加工的关键设备，起承载吸附晶圆及提供加热的作用
,
随着工艺温度要求的不断提高，为了实现高均匀度的薄膜沉积，必须在晶片表面实现非常均匀的温度分布，对晶圆加热器表面温度分布的要求更为苛刻
。
常规的金属晶圆加热器在高于
500℃
时，由于内部结构的原因，如匀热板失效
、
温度过高需要通水冷却，都会导致均匀性变差
。
只能频繁更换金属加热器
。
或者去选用氮化铝的陶瓷加热器，价格昂贵，又无法快速升温和降温，严重影响工艺效率
。
[0004]因此非常迫切需要找出一种新的金属晶圆加热器的加工方法，实现良好的温度控制，提升其升温和冷却速度，保证其在大于
500℃
时也有良好的温度均匀性，可以快速升温和冷却，提升晶圆工艺效率及降低成本
。
因此，亟需一种新得技术方案解决以上问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种高温金属外壳晶圆加热器，保证在工艺过程中晶圆温度加热均匀，在内部集成了冷却组件，实现均匀降温
、
迅速调整工艺温度，提高良品率
。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供一种加工方法，加工得到的晶圆加热器加热均匀性好，抗裂性能好
。
[0007]为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本专利技术所采用的技术方案是：一种高温金属外壳晶圆加热器，其特征在于，包括外壳
、
设置在外壳内的匀热板
、
设置在所述匀热板一端的第一绝缘导热层
、
至少1个加热元件
、
设置在所述第一绝缘导热层背离所述匀热板一侧的第二绝缘导热层
、
设置在所述第二绝缘导热层背离所述第一绝缘导热层一端的散热板
、
设置在所述散热板一端的冷却组件
、
多个电极，所述加热元件设置在所述第一绝缘导热层和第二绝缘导热层之间，所述电极与所述加热元件电连
。
[0008]作为优选的技术方案，所述加热元件的数量为3个，3个加热元件分别为外圈加热元件
、
中圈加热元件和内圈加热元件，所述匀热板上设置有外圈沟槽
、
中圈沟槽和内圈沟槽，所述外圈加热元件设置在所述外圈沟槽中，所述中圈加热元件设置在所述中圈沟槽中，所述内圈加热元件设置在所述内圈沟槽中
。
[0009]作为优选的技术方案，所述匀热板包括从外圈到圆心依序均匀间隔设置的外环板
、
中环板和內圆板，所述外圈沟槽设置在所述外环板上，所述中圈沟槽设置在所述中环板上，所述内圈沟槽设置在所述内圆板上
。
[0010]作为优选的技术方案，所述外圈加热元件包括多个圆周均匀设置的第一凸形加热丝
、
多个圆周均匀设置的第一连接加热丝，相邻2个所述第一凸形加热丝通过所述第一连接加热丝连接，其中1个所述第一连接加热丝断开设置形成第一外圈导电端和第二外圈导电端，所述第一外圈导电端连接有1个第一外圈导电段，所述第二外圈导电端连接有1个第二外圈导电段，所述第一外圈导电段和第二外圈导电段分别连接有1个电极
。
[0011]作为优选的技术方案，所述中圈加热元件包括多个圆周均匀设置的第二凸形加热丝
、
多个圆周均匀设置的第二连接加热丝，相邻2个所述第二凸形加热丝通过所述第二连接加热丝连接，其中2个相邻的所述第二凸形加热丝分别作为第一中圈导电部和第二中圈导电部，所述第一中圈导电部的靠近所述第二中圈导电部的一端连接有第一中圈导电段，所述第二中圈导电部靠近所述第一中圈导电部的一端连接有第二中圈导电段，所述第一中圈导电段和第二中圈导电段分别连接有1个电极
。
[0012]作为优选的技术方案，所述内圈加热元件包括对称设置的第一内环加热丝和第二内环加热丝
、
对称设置的第一中环加热丝和第二中环加热丝
、
外环加热丝，所述第一内环加热丝的一端通过第一连接段与所述第一中环加热丝的一端连接，所述第一中环加热丝的另一端通过第二连接段与所述第外环加热丝的一端连接，所述外环加热丝的另一端通过第三连接段与所述第二中环加热丝的一端连接，所述第二中环加热丝的另一端通过第四连接段与所述第二内环加热丝的一端连接，所述第一内环加热丝的另一端连接有第一内圈导电段，所述第二内环加热丝的另一端连接有第二内圈导电段
。
[0013]作为优选的技术方案，所述冷却组件包括冷却板
、
嵌设在所述冷却板上的冷却管
、
进水管和出水管，所述冷却管上设有进水口和出水口
。
[0014]作为优选的技术方案，所述外壳的一端固定设置有背板，所述背板上固定设置有支撑轴，所述支撑轴包括轴段
、
固定设置在所述轴体一端的隔热段和设置在所述隔热段一端的密封段，所述轴段与所述背板连接，所述电极穿过所述支撑轴
。
[0015]作为优选的技术方案，所述支撑轴上插设有测温热电偶
。
[0016]本专利技术还提供一种加工方法，包括以下步骤：
[0017]步骤一
、
采用热解石墨制成匀热板，采用氮化铝氮化硼复合板制成第一绝缘导热层；
[0018]步骤二
、
采用钼或铼加工成薄片，然后将所述薄片使用刻蚀或线切割加工成型制成加热元件；
[0019]步骤三
、
将所述加热元件嵌设到所述第一绝缘导热层上，并在所述第一绝缘导热层嵌设有所述加热元件的一端喷涂陶瓷形成第二绝缘导热层；
[0020]步骤四
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高温金属外壳晶圆加热器，其特征在于，包括外壳
、
设置在外壳内的匀热板
、
设置在所述匀热板一端的第一绝缘导热层
、
至少1个加热元件
、
设置在所述第一绝缘导热层背离所述匀热板一侧的第二绝缘导热层
、
设置在所述第二绝缘导热层背离所述第一绝缘导热层一端的散热板
、
设置在所述散热板一端的冷却组件
、
多个电极，所述加热元件设置在所述第一绝缘导热层和第二绝缘导热层之间，所述电极与所述加热元件电连
。2.
根据权利要求1所述的一种高温金属外壳晶圆加热器，其特征在于，所述加热元件的数量为3个，3个加热元件分别为外圈加热元件
、
中圈加热元件和内圈加热元件，所述匀热板上设置有外圈沟槽
、
中圈沟槽和内圈沟槽，所述外圈加热元件设置在所述外圈沟槽中，所述中圈加热元件设置在所述中圈沟槽中，所述内圈加热元件设置在所述内圈沟槽中
。3.
根据权利要求2所述的一种高温金属外壳晶圆加热器，其特征在于，所述匀热板包括从外圈到圆心依序均匀间隔设置的外环板
、
中环板和內圆板，所述外圈沟槽设置在所述外环板上，所述中圈沟槽设置在所述中环板上，所述内圈沟槽设置在所述內圆板上
。4.
根据权利要求2所述的一种高温金属外壳晶圆加热器，其特征在于，所述外圈加热元件包括多个圆周均匀设置的第一凸形加热丝
、
多个圆周均匀设置的第一连接加热丝，相邻2个所述第一凸形加热丝通过所述第一连接加热丝连接，其中1个所述第一连接加热丝断开设置形成第一外圈导电端和第二外圈导电端，所述第一外圈导电端连接有1个第一外圈导电段，所述第二外圈导电端连接有1个第二外圈导电段，所述第一外圈导电段和第二外圈导电段分别连接有1个电极
。5.
根据权利要求2所述的一种高温金属外壳晶圆加热器，其特征在于，所述中圈加热元件包括多个圆周均匀设置的第二凸形加热丝
、
多个圆周均匀设置的第二连接加热丝，相邻2个所述第二凸形加热丝通过所述第二连接加热丝连接，其中2个相邻的所述第二凸形加热丝分别作为第一中圈导电部和第二中圈导电部，所述第一中圈导电部的靠近所述第二中圈导电部的一端连接有第一中圈导电段，所述第二中圈导电部靠近所述第一中圈导电部的一端连接有第二中圈导电段，所述第一中圈导电段和第二中圈导电段分别连接有1个电极
。6.
根据权利要求2所述的一种高温金属外壳晶圆加热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国辉，
申请(专利权)人：无锡至辰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：