一种热量分流组件和半导体设备的制作方法

1.本技术涉及半导体加工领域，特别是涉及一种热量分流组件和半导体设备。


背景技术：

2.半导体设备对半导体器件进行加工，通常在半导体设备的腔室(chamber)中进行。对于某些加工工艺，需要在腔室顶部入口处通入高温压缩空气(compress dry air，cda)以维持腔室顶部物料温度。
3.目前，在腔室顶部圆形窗口左右两侧分别设置两个高温压缩空气进气管，左右两侧的高温压缩空气进气管对称分布。高温压缩空气进气管出口附近的温度较高，容易形成热点，其他位置处温度低，容易形成冷点，导致各区域加热不均匀，保温控制也比较粗糙，进而导致设备内部件(parts)温度分布不均，影响部件使用寿命、刻蚀速率(etch rate)、泄漏率(leak rate)、材料使用寿命等参数。并且，温度不均匀还会增加聚合物(polymer)脱落的风险，进而污染晶圆(wafer)。
4.因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种热量分流组件和半导体设备，以实现多点多区域的保温和加热，并提升各区域温度均匀性，减少温度死角。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种热量分流组件，包括对称分布的热量分流装置；
7.每个所述热量分流装置包括主通道和多个支通道，所述主通道的一个端口用于通入热量，所述主通道上设置有第一热量出口；所述支通道设置有热量进口和第二热量出口；所述热量进口与所述第一热量出口连通；
8.每个所述热量分流装置中多个所述支通道的长度各不相同，多个所述支通道按照长度依次增加的形式向热量分流组件中间分布；在朝向热量分流组件中间的方向上，所述支通道上热量出口总面积依次增加。
9.可选的，所述热量进口位于所述支通道的中间，所述支通道上所述第二热量出口对称分布在所述热量进口的两侧。
10.可选的，所述第二热量出口等间距分布。
11.可选的，各个所述支通道上所述第二热量出口的尺寸相同，各个所述支通道上所述热量进口的尺寸相同。
12.可选的，所述支通道上所述第二热量出口的数量随着所述支通道的长度增加而增多。
13.可选的，还包括：
14.第三热量出口，所述第三热量出口设于所述主通道上。
15.可选的，每个所述热量分流装置中，所述支通道等间距分布。
16.可选的，所述主通道和多个所述支通道均为圆柱形通道。
17.可选的，每个所述热量分流装置中，所有所述支通道上所述第二热量出口的总面积、所有所述支通道上所述热量进口的总面积及所述主通道上用于通入热量的所述端口的面积满足第一关系，所述支通道上所述第二热量出口的尺寸、所述主通道上用于通入热量的所述端口的尺寸、所述支通道的端面尺寸及所述热量进口的尺寸满足第二关系；
18.所述第一关系为：s1≤s2＜s3；
19.其中，s1为所有所述支通道上所述第二热量出口的总面积，s2为所有所述支通道上所述热量进口的总面积，s3为所述主通道上用于通入热量的所述端口的面积；
20.所述第二关系为d1＜d4＜d3＜d2；
21.其中，d1为所述支通道上所述第二热量出口的尺寸，d2为所述主通道上用于通入热量的所述端口的尺寸、d3为所述支通道的端面尺寸，d4为所述热量进口的尺寸。
22.本技术还提供一种半导体设备，包括上述任一种所述的热量分流组件。
23.本技术所提供的一种热量分流组件，包括对称分布的热量分流装置；每个所述热量分流装置包括主通道和多个支通道，所述主通道的一个端口用于通入热量，所述主通道上设置有第一热量出口；所述支通道设置有热量进口和第二热量出口；所述热量进口与所述第一热量出口连通；每个所述热量分流装置中多个所述支通道的长度各不相同，多个所述支通道按照长度依次增加的形式向热量分流组件中间分布；在朝向热量分流组件中间的方向上，所述支通道上热量出口总面积依次增加。
24.可见，本技术中热量分流装置中多个支通道的长度由外侧向热量分流组件中间的方向上依次增大，热量分流装置是对称分布的，即热量分流组件呈纺锤型分布。并且，在朝向热量分流组件中间的方向上，支通道上热量出口总面积依次增加，即支通道散出的热量由外向侧向热量分流组件中间的方向上依次增大。当热量分流组件应用在圆形需加热和保温的部件上时，从边缘到圆心截线越来越长，纺锤型分布的支管道可以尽量多的覆盖圆形部件上的区域，减少温度死角，且控温效果提升。同时，支通道上热量出口的分布实现多区域加热和保温，进而利于各个需要加热和保温的区域温度更加均匀，提升需加热部件的使用寿命、刻蚀速率、泄漏率、材料使用寿命等参数，并降低晶圆被脱落的聚合物污染的风险。
25.此外，本技术还提供一种具有上述优点的半导体设备。
附图说明
26.为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术实施例所提供的一种热量分流组件的结构示意图；
28.图中，1、热量分流装置，11、主通道，12、支通道，111、第三热量出口，121、热量进口，122、第二热量出口，2、窗口，3、金属线圈。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
31.正如背景技术部分所述，目前在腔室顶部圆形窗口左右两侧分别设置两个高温压缩空气进气管，容易出现加热不均匀、保温控制比较粗糙的情况。
32.有鉴于此，本技术提供了一种热量分流组件，请参考图1，包括对称分布的热量分流装置1；
33.每个所述热量分流装置1包括主通道11和多个支通道12，所述主通道11的一个端口用于通入热量，所述主通道11上设置有第一热量出口；所述支通道12设置有热量进口121和第二热量出口122；所述热量进口121与所述第一热量出口连通；
34.每个所述热量分流装置1中多个所述支通道12的长度各不相同，多个所述支通道12按照长度依次增加的形式向热量分流组件中间分布；在朝向热量分流组件中间的方向上，所述支通道12上热量出口总面积依次增加。
35.本技术的热量分流组件用于设在圆形需要加热和保温的部件上，例如半导体设备腔室中圆形窗口2。
36.热量分流装置1的数量可以为两个，当设置在腔室的窗口2上时，热量分流装置1分别设置在金属线圈3(coil)的两侧，可以避免影响金属线圈3的分布，如图1中所示。
37.第一热量出口、热量进口121和第二热量出口122的形状包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、长方形。
38.作为一种可实施方式，所述主通道11和多个所述支通道12可以均为圆柱形通道。
39.需要说明的是，本技术中对支通道12的数量不做限定，视情况而定。例如，每个热量分流装置1中支通道12的数量可以2个、3个、4个、5个等。
40.作为一种可实施方式，每个所述热量分流装置1中，所述支通道12等间距分布，以进一步提升散热的均匀性。
41.主通道11的一个端口是开放的，用于通入热量，例如，通入高温压缩空气，另一个端口是封闭的，主通道11中通入的热量通过第一热量出口和支通道12上的热量进口121进入支通道12中，进而由支通道12上的第二热量出口122散热。
42.第一热量出口的数量与热量进口121的数量相等。
43.在朝向热量分流组件中间的方向上，多个支通道12按照长度依次增加的形式分布，且支通道12上热量出口总面积依次增加，原因是，由外侧朝向热量分流组件中间的方向上，对应圆形需要加热和保温的部件的截线长度越来越长，即需要加热和保温的面积越来越大，支通道12长度越来越长，且支通道12上热量出口总面积在朝向热量分流组件中间的方向上依次增加，进而使得散出的热量逐渐增大，保证各处温度的均匀性。
44.为了提升热量分流组件散出热量的均匀性，所述热量进口121位于所述支通道12的中间，所述支通道12上所述第二热量出口122对称分布在所述热量进口121的两侧，如图1所示。
45.作为一种可实施方式，所述第二热量出口122等间距分布，以进一步提升支通道12各处散热的均匀性，进而提升各个需要加热和保温区域的温度均匀。
46.为了简化热量分流组件的制备工艺，各个所述支通道12上所述第二热量出口122的尺寸相同，各个所述支通道12上所述热量进口121的尺寸相同。
47.当第二热量出口122的尺寸相同时，为了实现散热温度均匀性，所述支通道12上所述第二热量出口122的数量随着所述支通道12的长度增加而增多。
48.例如，作为一种具体实施方式，热量分流装置1中支通道12的数量为4个，所有支通道12上第二热量出口122的尺寸相同，按照长度依次增加的顺序，支通道12上第二热量出口122的数量依次为2个、6个、10个、14个。
49.可选的，热量分流组件还可以包括：
50.第三热量出口111，所述第三热量出口111设于所述主通道11上。
51.第三热量出口111可以设置在支通道12的一侧，第三热量出口111可以与第一热量出口设置在同一条直线上，如图1所示。
52.主通道11上第三热量出口111对应需要加热和保温部件的横向的中部区域，可以增强对中部区域的保温效果。
53.本实施例中热量分流装置1中多个支通道12的长度由外侧向热量分流组件中间的方向上依次增大，热量分流装置1是对称分布的，即热量分流组件呈纺锤型分布。并且，在朝向热量分流组件中间的方向上，支通道12上热量出口总面积依次增加，即支通道12散出的热量由外向侧向热量分流组件中间的方向上依次增大。当热量分流组件应用在圆形需加热和保温的部件上时，从边缘到圆心截线越来越长，纺锤型分布的支管道可以尽量多的覆盖圆形部件上的区域，减少温度死角，且控温效果提升。同时，支通道12上热量出口的分布实现多区域加热和保温，进而利于各个需要加热和保温的区域温度更加均匀，提升需加热部件的使用寿命、刻蚀速率、泄漏率、材料使用寿命等参数，并降低晶圆被脱落的聚合物污染的风险。
54.在上述实施例的基础上，在本技术的一个实施例中，每个所述热量分流装置1中，所有所述支通道12上所述第二热量出口122的总面积、所有所述支通道12上所述热量进口121的总面积及所述主通道11上用于通入热量的所述端口的面积满足第一关系，所述支通道12上所述第二热量出口122的尺寸、所述主通道11上用于通入热量的所述端口的尺寸、所述支通道12的端面尺寸及所述热量进口121的尺寸满足第二关系；
55.所述第一关系为：s1≤s2＜s3(1)
56.其中，s1为所有所述支通道12上所述第二热量出口122的总面积，s2为所有所述支通道12上所述热量进口121的总面积，s3为所述主通道11上用于通入热量的所述端口的面积；
57.所述第二关系为d1＜d4＜d3＜d2(2)
58.其中，d1为所述支通道12上所述第二热量出口122的尺寸，d2为所述主通道11上用于通入热量的所述端口的尺寸、d3为所述支通道12的端面尺寸，d4为热量进口121的尺寸。
59.当主通道11和支通道12为圆柱形通道时，主通道11上用于通入热量的端口的尺寸d2为直径，支通道12的端面尺寸d3为支通道12直径，当第一热量出口、热量进口121和第二热量出口122的形状为圆形时，第二热量出口122的尺寸d1为直径，热量进口121的尺寸d4为
直径。
60.假设每个热量分流装置1中，支通道12上所有第二热量出口122的数量为n1，支通道12上所有热量进口121的数量为n2，则：
61.s1＝n1
×
π
×
(d1/2)2(3)
62.s2＝n2
×
π
×
(d4/2)2(4)
63.s3＝π
×
(d2/2)2(5)
64.为保证支通道12上每个第二热量出口122气体流速一致，热量进口121和第二热量出口122的关系主要满足两个条件：1)热量进口121总面积大于等于第二热量出口122总面积；2)支通道12上热量进口121总面积大于等于支通道12上第二热量出口122的总面积。因此，s1≤s2。支通道12的热量来自主通道11，为了保证热量稳定流通，主通道11的通入热量的总面积需大于支通道12上热量进口121的总面积，即s2＜s3。因此，便可以得到上述第一关系。
65.主通道11上用于通入热量的端口的尺寸d2，即为主通道11的直径，所以最大，支通道12的直径d3次之，即d3＜d2。由s1≤s2可知，d1＜d4。
66.支通道12上的第二热量出口122和热量进口121的直径均小于支通道12的直径，。因此，便可以得到上述第二关系。
67.本技术还提供一种半导体设备，包括上述任一实施例所述的热量分流组件。
68.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
69.以上对本技术所提供的的热量分流组件和半导体设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种热量分流组件，其特征在于，包括对称分布的热量分流装置；每个所述热量分流装置包括主通道和多个支通道，所述主通道的一个端口用于通入热量，所述主通道上设置有第一热量出口；所述支通道设置有热量进口和第二热量出口；所述热量进口与所述第一热量出口连通；每个所述热量分流装置中多个所述支通道的长度各不相同，多个所述支通道按照长度依次增加的形式向热量分流组件中间分布；在朝向热量分流组件中间的方向上，所述支通道上热量出口总面积依次增加。2.如权利要求1所述的热量分流组件，其特征在于，所述热量进口位于所述支通道的中间，所述支通道上所述第二热量出口对称分布在所述热量进口的两侧。3.如权利要求2所述的热量分流组件，其特征在于，所述第二热量出口等间距分布。4.如权利要求1所述的热量分流组件，其特征在于，各个所述支通道上所述第二热量出口的尺寸相同，各个所述支通道上所述热量进口的尺寸相同。5.如权利要求4所述的热量分流组件，其特征在于，所述支通道上所述第二热量出口的数量随着所述支通道的长度增加而增多。6.如权利要求1所述的热量分流组件，其特征在于，还包括：第三热量出口，所述第三热量出口设于所述主通道上。7.如权利要求1所述的热量分流组件，其特征在于，每个所述热量分流装置中，所述支通道等间距分布。8.如权利要求1所述的热量分流组件，其特征在于，所述主通道和多个所述支通道均为圆柱形通道。9.如权利要求1至8任一项所述的热量分流组件，其特征在于，每个所述热量分流装置中，所有所述支通道上所述第二热量出口的总面积、所有所述支通道上所述热量进口的总面积及所述主通道上用于通入热量的所述端口的面积满足第一关系，所述支通道上所述第二热量出口的尺寸、所述主通道上用于通入热量的所述端口的尺寸、所述支通道的端面尺寸及所述热量进口的尺寸满足第二关系；所述第一关系为：s1≤s2＜s3；其中，s1为所有所述支通道上所述第二热量出口的总面积，s2为所有所述支通道上所述热量进口的总面积，s3为所述主通道上用于通入热量的所述端口的面积；所述第二关系为d1＜d4＜d3＜d2；其中，d1为所述支通道上所述第二热量出口的尺寸，d2为所述主通道上用于通入热量的所述端口的尺寸、d3为所述支通道的端面尺寸，d4为所述热量进口的尺寸。10.一种半导体设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的热量分流组件。

技术总结
本申请涉及半导体加工领域，公开了一种热量分流组件和半导体设备，包括对称分布的热量分流装置；每个热量分流装置包括主通道和多个支通道，主通道的一个端口用于通入热量，主通道上设置有第一热量出口；支通道设置有热量进口和第二热量出口；热量进口与第一热量出口连通；每个热量分流装置中多个支通道的长度各不相同，多个支通道按照长度依次增加的形式向热量分流组件中间分布；在朝向热量分流组件中间的方向上，支通道上热量出口总面积依次增加。本申请中热量分流组件呈纺锤型分布，在朝向热量分流组件中间的方向上，支通道上热量出口总面积依次增加，热量分流组件可以尽可能多的覆盖到需加热区域，使得各个区域温度更加均匀。使得各个区域温度更加均匀。使得各个区域温度更加均匀。


技术研发人员：李钦 范赟伟 周可可 王凯凯
受保护的技术使用者：上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/9