具有非對稱電熱絲結構的基座加熱器塊制造技術

本發明專利技術提供一種用于化學氣相沉積機的基座加熱器塊，其特征在于，表面設置有真空施加結構以通過真空吸附固定晶圓，具有用于向晶圓背面供應溫度均勻化用氣體的供氣孔和用于加熱晶圓的電熱絲，所述電熱絲的設置成在相當于晶圓中心部的加熱器塊的中心部大于其外側的周圍部。其中，為了便于設置，電熱絲的布置可以采用耳蝸狀等非對稱式，而不是左右對稱式，在非對稱式的情況下，可以設置成彈筒式加熱器。根據本發明專利技術，當晶圓或基板放置于基座加熱器塊并執行化學氣相沉積工藝時，對基板背面施加低壓，如3托以下的低壓而真空吸附力增加時，通過在相當于晶圓中容易成為低溫的位置的加熱器塊的中心部以大于周圍部的設置密度設置加熱器，能夠在沉積工藝過程中整個晶圓的溫度偏差與現有技術相比減少，能夠提高晶圓上沉積的膜的厚度均勻度和均質性。的厚度均勻度和均質性。的厚度均勻度和均質性。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有非對稱電熱絲結構的基座加熱器塊


[0001]本專利技術涉及一種基座加熱器塊，更具體地，涉及一種具有非對稱電熱絲結構的基座加熱器塊，其在加熱器塊內具有高溫度均勻性。

技術介紹

[0002]半導體裝置通常使用各種工藝，如使用熱或離子注入等的擴散、材料層的層壓和使用光刻的圖案化等制作，以在半導體基板或晶圓（wafer）上形成半導體器件和包括其的電路。
[0003]作為材料層的層壓方法，可以使用濺射等物理層壓和化學沉積，化學氣相沉積機可作為負責化學沉積的半導體裝置制造設備。
[0004]化學氣相沉積法是一種材料層形成方法，將氣化的薄膜原料通過載氣（carrier gas）或液體輸送系統（liquid delivery system：LDS）注入工藝腔室，在加熱的基板上進行吸附、分解等化學過程，以沉積材料薄膜。
[0005]這種化學氣相沉積法中使用的原料化合物應具備的重要特性包括高蒸氣壓、液態化合物、氣化溫度和儲存過程中的熱穩定性、易于處理、工藝過程中易與反應物發生反應、沉積機理簡單，以及易于去除副產品等。當通過這種化學氣相沉積法沉積和形成材料薄膜時，需要在整個基板上均勻地保持沉積溫度等工藝條件才能以均勻的厚度和成分形成薄膜。
[0006]圖1為顯示在現有的化學氣相沉積機中放置工藝晶圓的基座加熱器塊的結構的剖視圖。如圖所示，其包括：底座10（base block），表面供基板放置（未圖示），通過真空吸附進行沉積；后蓋20，結合到底座10的后側；外桿40，用作將底座10和后蓋20固定到腔室（未圖示）的介質；內桿30，用于使底座10和后蓋20升降；護套式加熱器50（Sheath heater），用于加熱底座10；真空管60，用于通過真空吸附固定基板；供氣管70，用于供應氬氣，氬氣排放到基板背面，將加熱器塊的熱量均勻傳遞到基板；以及溫度傳感器管80，供溫度傳感器穿過，以檢測底座10的溫度。
[0007]然而，加熱器塊的內部形成有電熱絲，需要在向晶圓傳遞熱量的同時保持均勻的溫度，但根據電熱絲的排列，在基板中不同位置出現溫差，從而可能難以通過化學氣相沉積形成均質、均勻厚度的沉積膜。
[0008]圖2為顯示現有的電熱絲布置形狀的俯視圖。在這種結構下，電熱絲的布置以圓形加熱器塊110的一條直徑為中心左右對稱。并且，在加熱器塊的周圍部和加熱器塊的中心部的電熱絲120相對均勻分布。
[0009]一般來說，在電熱絲均勻分布于圓形晶圓的中心部和周圍部的情況下，可能預計從加熱器塊到晶圓的熱傳遞也均勻，且晶圓中不同位置的溫差不大，但在實際結構中，晶圓的中心部的晶圓溫度較低，溫度高的部位與低的部位之間的溫差高達4
?
5攝氏度。
[0010]這種溫差看似微不足道，但即使是這種溫差導致的沉積膜厚度的微小差異也會對作為工藝最終結果的半導體器件或電路產生巨大影響，因為半導體器件是高度集成化和小
型化，因此需要盡可能減少這種差異。
[0011]對溫度偏差現象進行詳細調查以解決現有加熱器塊中的問題，結果確認到，為了將晶圓穩定安裝到加熱器塊，而通過形成于加熱器塊的用于真空吸附的真空孔和與其連接的凹槽130等真空結構對晶圓背面施加壓力時，在背面氣壓非常低，約為3托（torr）而真空吸附力增加的情況下，這種溫差非常大，而且中心部的部分區域的低溫部位比周圍部明顯。
專利技術的內容專利技術要解決的問題
[0012]本專利技術的一目的在于提供一種基座加熱器塊，其具有能夠減少放置于現有用于化學氣相沉積機的基座加熱器塊的晶圓的溫度偏差的結構。
[0013]本專利技術的另一目的在于提供一種基座加熱器塊，其具有能夠減少晶圓的化學氣相沉積工藝過程中在晶圓中不同位置的溫度偏差的電熱絲結構。用于解決問題的技術方案
[0014]為了實現上述目的，本專利技術的特征在于，在用于化學氣相沉積機的基座加熱器塊中，在中心部設置有用于通過真空吸附固定晶圓的真空孔，向晶圓背面供應溫度均勻化用氣體，電熱絲設置成設置密度在加熱器塊的中心部大于其外側的周圍部，其中加熱器塊的中心部是相當于以半徑的1/2至4/5，優選地3/5至2/3以內的位置為基準的晶圓中心部的位置。
[0015]在本專利技術中，為了便于設置，電熱絲的布置可以采用耳蝸狀等非對稱式，而不是左右對稱式，在非對稱式的情況下，可以設置成彈筒（cartridge）式加熱器，而不是護套（sheath）式加熱器。
[0016]在本專利技術中，優選地，加熱器塊本體由具有優良導熱性的鋁或鋁合金制成，并且在表面上形成用于增加導熱性的涂膜。
[0017]在本專利技術中，形成于加熱器塊表面的凹槽具有與現有技術相比更寬的寬度和更淺的深度，以在工藝過程中對晶圓背面施加的背面壓力保持3托以下時提高壓緊力，例如，現有的凹槽截面呈寬度為1.2mm至1.9mm且深度為1.2mm至1.9mm的接近正方形的截面，而本專利技術的凹槽的寬度可以增加約1
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1.5倍到2.3mm至3.0mm，深度可以增加約0.3
?
0.6倍到0.5mm至1.0mm的范圍，使得整體呈寬度比深度大2
?
6倍的形狀。
專利技術的效果
[0018]根據本專利技術，當晶圓或基板放置于基座加熱器塊并執行化學氣相沉積工藝時，對基板背面施加低壓，如3托以下的低壓而真空吸附力增加時，用于對基板的整個表面的溫度起到均勻化作用的溫度均勻化用氣體的流動不夠充分而導致溫度偏差，在這種情況下也可以通過在相當于晶圓中容易成為低溫的位置的加熱器塊的中心部以大于周圍部的設置密度設置加熱器，向中心部傳遞較多的熱量，向周圍部傳遞較少的熱量，從而能夠在沉積工藝過程中整個晶圓的溫度偏差與現有技術相比減少，能夠提高晶圓上沉積的膜的厚度均勻度和均質性。
附圖說明
[0019]圖1為顯示現有的用于化學氣相沉積機的基座加熱器塊的結構的一側面剖視圖，
[0020]圖2為顯示現有的用于化學氣相沉積機的基座加熱器塊中電熱絲以左右對稱方式均衡設置的例的簡要俯視圖，
[0021]圖3為概念性地簡要示出本專利技術一實施例的采用非對稱結構彈筒方式的電熱絲的基座加熱器塊的基本結構的結構概念圖，
[0022]圖4為顯示本專利技術一實施例的彈筒方式的電熱絲以非對稱式設置的形狀的簡要俯視圖，
[0023]圖5為根據現有技術和圖4的實施例對晶圓傳遞熱量時的熱像儀照片，其中以不同顏色顯示不同溫度以便對比溫度分布，
[0024]圖6為在現有的電熱絲分布和本專利技術一實施例的電熱絲分布的情況下將化學氣相沉積機中的晶圓溫度設定為300攝氏度時用于測定不同位置的溫度的測試晶圓和各個溫度測定位置的俯視圖，
[0025]圖7為在現有的電熱絲分布和本專利技術一實施例的電熱絲分布的情況下將化學氣相沉積機中的晶圓溫度設定為300攝氏度時根據幾種工藝腔室壓力和背面壓力組合的測試晶圓中不同位置的溫度分布的熱像儀照片。
具體實施方式
[0026]以下，參照附圖，通過本專利技術實施例更具體說明本專利技術。<本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種具有非對稱電熱絲結構的基座加熱器塊，其是用于化學氣相沉積機的基座加熱器塊，表面設置有真空施加結構以通過真空吸附固定晶圓，具有用于向晶圓背面供應溫度均勻化用氣體的供氣孔和用于加熱晶圓的電熱絲，其特征在于，將所述真空施加結構和所述供氣孔對晶圓背面施加的背面壓力設定為3托以下的低壓，所述加熱器塊由鋁或鋁合金制成，所述電熱絲為彈筒式，所述電熱絲設置成設置密度在加熱器塊的中心部大于其外側的周圍部。2.根據權利要求1所述的具有非對稱電熱絲結構的基座加熱器塊，其特征在于，形成于所述加熱器塊表面的凹...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李俊皞，崔東鐵，安世赫，洪明基，樸珍萬，
申請(專利權)人：馬卡羅有限公司，
類型：發明
國別省市：