一种半导体加工设备转让专利
申请号 : CN202010359496.7
文献号 : CN111524835B
文献日 : 2021-09-17
发明人 : 郝晓明 , 郑建宇 , 侯鹏飞 , 赵福平
申请人 : 北京北方华创微电子装备有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种半导体加工设备,其特征在于,包括:辅助加热器(100)、主加热部(200)、晶片承载部(300)和石英管(400),其中:所述主加热部(200)环绕设置于所述石英管(400)的外周壁,所述辅助加热器(100)至少部分和所述晶片承载部(300)均设置于所述石英管(400)内;
所述辅助加热器(100)包括绝缘套管(110)、绝缘支撑管(120)、抗氧化电阻丝(130)和绝缘封头(140);所述抗氧化电阻丝(130)至少部分缠绕于所述绝缘支撑管(120)的外周,且在所述绝缘支撑管(120)上形成加热区,所述加热区和所述绝缘支撑管(120)均设置于所述绝缘套管(110)中,所述绝缘封头(140)设置于所述绝缘套管(110)的管口处,所述抗氧化电阻丝(130)的两端穿过所述绝缘封头(140);所述加热区包括多个依次相连的螺旋子圈,任意相邻的两个所述螺旋子圈之间填充有耐火材料部,所述螺旋子圈的靠近所述绝缘支撑管(120)的部分嵌入在所述耐火材料部中;
所述半导体加工设备还包括用于传输所述晶片承载部(300)的移载机构(500),所述移载机构(500)上设置有至少一个所述辅助加热器(100);
所述移载机构(500)包括移载本体(510)和安装件(520),所述移载本体(510)包括至少两个支撑杆(511),至少两个所述支撑杆(511)间隔设置,所述辅助加热器(100)通过所述安装件(520)设置于至少两个所述支撑杆(511)之间。
2.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,任意相邻的两个所述螺旋子圈之间的距离与所述抗氧化电阻丝(130)的直径满足P≥1.5d,其中:P为相邻的两个所述螺旋子圈之间的距离,d为所述抗氧化电阻丝(130)的直径。
3.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述耐火材料部由高纯氧化铝纤维组成。
4.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述辅助加热器(100)还包括热电偶(150),所述热电偶(150)的第一端位于所述绝缘支撑管(120)内,所述热电偶(150)的第二端穿过所述绝缘封头(140)伸出至所述绝缘套管(110)之外,所述热电偶(150)的测温部位于所述第一端。
5.根据权利要求4所述的半导体加工设备,其特征在于,所述第一端位于所述加热区的
1/3至2/3区域内。
6.根据权利要求4所述的半导体加工设备,其特征在于,所述绝缘封头(140)开设有两个第一安装孔,一个第二安装孔,所述抗氧化电阻丝(130)的两端分别穿过两个所述第一安装孔,所述第二端穿过所述第二安装孔。
7.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述加热区的长度为m,所述晶片承载部(300)的长度为n,且m≥n+x,20厘米≤x≤60厘米。
8.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述抗氧化电阻丝(130)为铁铬铝电阻加热丝。
9.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述绝缘支撑管(120)为陶瓷支撑管。
10.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述绝缘套管(110)为石英套管。
11.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述石英管(400)的两端均设置有托架(600),所述辅助加热器(100)至少部分通过所述托架(600)设置于所述石英管(400)内,且所述辅助加热器(100)与所述晶片承载部(300)的中部相对设置。
12.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述辅助加热器(100)的数量为多个,多个所述辅助加热器(100)间隔设置于所述石英管(400)内。
13.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,任意相邻的所述辅助加热器(100)与所述支撑杆(511)之间的距离相等。
说明书 :
一种半导体加工设备
技术领域
背景技术
的器件。目前,技术最成熟,并具有商业价值的、市场应用最广的太阳能电池是晶体硅太阳
能电池。太阳光在晶体硅表面的反射损失率高达35%左右,严重影响太阳能电池的最终转
换效率。为提高转换效率,即,减少晶体硅表面对太阳光的反射,增加太阳光的折射率,常在
晶体硅表面蒸镀一层或多层二氧化硅或氮氧硅或氮化硅减反射膜。减反射膜不但可以减少
晶体硅表面对太阳光的发射,而且可以对晶体硅表面起到钝化和保护作用。PECVD(Plasma
Enhanced Chemical Vapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积)设备采用的等离子
体增强化学气相沉积技术,在低压条件下,利用射频电场使反应气体产生辉光放电,电离出
等离子体,促进反应活性基团的生成,从而使得硅烷和氨气能在较低的温度(200℃~450
℃)下反应,减少了工艺的复杂性,并有效防止了晶体硅太阳能电池寿命的衰减,广泛应用
于晶体硅太阳能电池表面减反射膜的蒸镀。
同时,此种结构的辅助加热器故障率较高,需要经常更换和维修,导致PECVD设备的产能提
升受限。
发明内容
述加热区和所述绝缘支撑管均设置于所述绝缘套管中,所述绝缘封头设置于所述绝缘套管
的管口处,所述抗氧化电阻丝的两端穿过所述绝缘封头。
绝缘套管抽真空,简化辅助加热器的制备过程,同时,绝缘套管无需特殊处理(例如涂光反
射层),从而使得辅助加热器的成本较低。该辅助加热器均采用高温稳定的零部件,以使该
辅助加热器在高温的情况下较难损坏,从而减少该辅助加热器的故障率,提高该辅助加热
器的稳定性,避免经常更换和维修该辅助加热器,减少维修时间,进而能够提高半导体加工
设备的产能。
片承载部存在边缘温度高,中间温度低的温度分布情形,从而使得同一晶片承载部中的晶
片成膜厚度较为均匀,进而使得晶片的均匀性较高,良品率高。同时,主加热部和辅助加热
器共同加热晶片承载部,使得加热晶片承载部的速度较快,以使晶片承载部的温度能够在
较短的时间内达到工艺温度,从而能够较快地加工晶片,减少晶片的加工工艺时间,进而提
高该半导体加工设备的产能。
附图说明
不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
具体实施方式
部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
置于石英管400的外周壁,辅助加热器100至少部分和晶片承载部300均设置于石英管400
内。
较远,且热量从晶片承载部300的边缘向内部传导,所以在一定时间内晶片承载部300存在
边缘温度高,中间温度低的温度分布情形,而温度对晶片成膜速率的影响较大,从而导致同
一晶片承载部300中的晶片成膜厚度不一,进而导致晶片的均匀性较差,良品率低。因此,位
于石英管400内的辅助加热器100能够对晶片承载部300的中间部位进行加热,以使晶片承
载部300的温度较为均匀,防止晶片承载部300存在边缘温度高,中间温度低的温度分布情
形,从而使得同一晶片承载部300中的晶片成膜厚度较为均匀,进而使得晶片的均匀性较
高,良品率高。
而能够较快地加工晶片,减少晶片的加工工艺时间,进而提高该半导体加工设备的产能。主
加热部200以及晶片承载部300均为已知技术,为了文本简洁,在此不再赘述。
主加热部200的加热效率,进而使得主加热部200能够较快地加热晶片承载部300。
缘支撑管120,以使抗氧化电阻丝130形成螺旋加热区。在具体的制备过程中,可以先将抗氧
化电阻丝130烧制为螺旋状,然后再将螺旋状的抗氧化电阻丝130安装到绝缘支撑管120,当
然,也可以先将抗氧化电阻丝130螺旋缠绕至绝缘支撑管120上,然后进行烧至为螺旋状,本
发明实施例中对抗氧化电阻丝130的缠绕方式以及缠绕过程不做限制。
130的作用,且能够防止加热区中任意相邻的两个加热子圈之间短路,从而避免加热区出现
发热效果较差的问题,进而提高加热区的稳定性。
相邻的两个螺旋子圈之间的距离,d为抗氧化电阻丝130的直径,以使加热区中任意相邻的
两个螺旋子圈之间的距离较大,防止任意相邻的两个螺旋子圈之间出现短路或打火击穿的
现象,进一步提高加热区的稳定性,延长抗氧化电阻丝130的使用寿命,从而降低辅助加热
器100的故障率,进而提高辅助加热器100的稳定性,避免经常更换和维修该辅助加热器
100,减少维修时间,最终能够提高半导体加工设备的产能。
辅助加热器100对晶片承载部300的加热效果更好,且加热速度更快。
或打火击穿的现象。基于此,在一种可选的实施例中,加热区可以包括多个如上文所述的螺
旋子圈,且多个螺旋子圈依次相连,任意相邻的两个螺旋子圈之间设置有耐火材料部。该耐
火材料部能够防止任意相邻的两个螺旋子圈之间出现短路或打火击穿的现象,以更进一步
提高加热区的稳定性,延长抗氧化电阻丝130的使用寿命,从而降低辅助加热器100的故障
率,进一步提高该辅助加热器100的稳定性,避免经常更换和维修该辅助加热器100,减少维
修时间,所以能够进一步地提高半导体加工设备的产能。
保持稳定,避免相邻的两个螺旋子圈之间出现短路或打火击穿的现象。需要说明的是,该耐
火材料部需要满足绝缘要求。
磨性好、机械强度高、电绝缘性好以及耐腐蚀等优势。具体地,高纯氧化铝纤维部可以通过
真空湿法成型技术填充至任意相邻的两个螺旋子圈之间,此种工艺方法操作简单,且效果
较好,从而使得耐火材料部的成型较好。本发明实施例中对耐火材料部的种类以使设置方
式不做限制。
使耐火材料部对相邻的两个螺旋子圈的限位效果较好,进一步限制加热区收缩。
镍铬电阻加热丝采用较为稀缺的镍金属材料制成,故镍铬电阻加热丝的价格大于铁铬铝电
阻加热丝的价格,导致该辅助加热器100的成本较高。所以,在发明实施例中,抗氧化电阻丝
130可以为铁铬铝电阻加热丝,因为铁铬铝电阻加热丝具有使用温度高,最高使用温度可达
1400摄氏度,使用寿命长、表面负荷高、抗氧化性能好、电阻率高以及价格便宜等优势。同
时,半导体加工设备的主加热部200所采用的加热电阻丝也为铁铬铝电阻加热丝,使得半导
体加工设备采用相同的加热电阻丝,方便采购加热电阻丝,也能够方便及时更换及维修半
导体加工设备。
学稳定性和热稳定性,以使陶瓷支撑管较难老化变质,并具有良好的电气和机械性能,同时
具有优良的导热性能、机械强度,不易损坏等优势。具体地,陶瓷支撑管可以为氧化铝瓷支
撑管和滑石瓷支撑管等。
多种,例如,玻璃和陶瓷等,本发明实施例中对绝缘套管110的种类不做限制。可选地,绝缘
套管110可以为石英套管。由于石英套管具有耐高温,红外波段吸收率低的特性,所以加热
区发出的热量尽可能地透过石英套管,从而能够较好地加热晶片承载部300,提高该辅助加
热器100的加热效率,进而使得该辅助加热器100能够较快地加热晶片承载部300,减少工艺
时间,提高半导体加工设备的产能。
相接触,从而避免短路。具体地,绝缘封头140可以开设有两个第一安装孔,抗氧化电阻丝
130的两端分别穿过两个第一安装孔。此种固定方式简单,方便操作,且固定效果可靠。进一
步地,第一安装孔需要与抗氧化电阻丝130紧配合,防止抗氧化电阻丝130松动。伸出至绝缘
套管110之外的抗氧化电阻丝130可以与电源线或接线端子相连,方便为抗氧化电阻丝130
通电。
长,且无需对绝缘套管110抽真空,简化辅助加热器100的制备过程,同时,绝缘套管110无需
特殊处理(例如涂光反射层),从而使得辅助加热器100的成本较低。该辅助加热器100均采
用高温稳定的零部件,以使该辅助加热器100在高温的情况下较难损坏,从而减少该辅助加
热器100的故障率,提高该辅助加热器100的稳定性,避免经常更换和维修该辅助加热器
100,减少维修时间,进而能够提高半导体加工设备的产能。
150的测温部位于第一端。热电偶150能够测量加热区的温度,方便控制该辅助加热器100的
加热温度,避免过高的温度烧坏该辅助加热器100,从而减少该辅助加热器100的故障率,延
长该辅助加热器100的使用寿命。
部,此区域内的温度较为均匀,从而使得热电偶150能够精确测量加热区的温度,从而提高
该辅助加热器100加热温度的准确性。具体地,绝缘封头140可以开设有第二安装孔,热电偶
150的第二端穿过第二安装孔,以使绝缘封头140能够固定热电偶150,此种固定方式简单,
方便操作,且固定效果可靠,从而避免热电偶150的位置较容易改变,导致热电偶150不能稳
定测量该辅助加热器100的加热温度。更进一步地,第二安装孔需要与热电偶150紧配合,防
止热电偶150松动。
内,且辅助加热器100与晶片承载部300的中部相对设置,托架600能够起到支撑辅助加热器
100的作用,以使辅助加热器100能够较好地设置于石英管400内,且此种设置方式简单可
靠,方便设置,易于操作。
多地辐射至晶片承载部300的中部,从而使得辅助加热器100能够较好地加热晶片承载部
300的中部,以使晶片承载部300的温度更为均匀,进而使得晶片的均匀性更高,良品率更
高。
以间隔设置于石英管400内。多个辅助加热器100共同加热晶片承载部300,无疑能够使得晶
片承载部300中间部位的加热效果较好及加热速度较快,以使晶片承载部300的温度能够在
更短的时间内达到工艺温度,从而能够更快地加工晶片,进一步减少晶片的加工工艺时间,
进一步提高该半导体加工设备的产能。
晶片承载部300的全长范围内均能够被加热区能够加热,从而使得加热区能够更加有效且
快速地加热晶片承载部300。
上的辅助加热器100与晶片承载部300之间的距离较短,使得辅助加热器100对晶片承载部
300的加热效率更高。同时,辅助加热器100能够随时加热位于移载机构500上的晶片承载部
300。
两个支撑杆511之间。本方案中,在晶片承载部300安装于移载本体510的情况下,晶片承载
部300可以覆盖至少两个支撑杆511,因此,至少两个支撑杆511之间区域能够与晶片承载部
300的中间部分相对,进而使得设置在至少两个支撑杆511之间的辅助加热器100能够加热
晶片承载部300的中间部分,以使加工后的晶片均匀性较好。需要说明的是,晶片承载部300
的中间部分是指在晶片承载部300安装于移载本体510,晶片承载部300与两个支撑杆511之
间区域相对的部分,且沿着晶片承载部300的长度方向延伸,也就是说,晶片承载部300的中
间部分是指晶片承载部300在其宽度方向上的中间部位。
300设置于移载本体510的情况下,辅助加热器100可以与晶片承载部300的中间部分相对,
且精准性较高,从而使得晶片承载部300的中间部分能够较为准确地与辅助加热器100相对
设置,进而能够进一步提高晶片的均匀性以及半导体加工设备的产能。
均与辅助加热器100相连。此种情况下,两个安装件520无疑能够提高辅助加热器100安装于
移载本体510的可靠性,从而使得辅助加热器100较为可靠地设置于移载本体510,且两个安
装件520能够使辅助加热器100与安装件520相连的部位受力较小,辅助加热器100受力较为
均衡,进而提高移载机构500的可靠性。
述。
替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。