[发明专利]一种载板加热装置及应用该装置的等离子体处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种载板加热装置及应用该载板加热装置的等离子体处理设备。

背景技术

在太阳能电池、半导体芯片以及TFT(Thin Film Transistor)面板等微电子产品的制造过程中，广泛地采用一种等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD)技术进行工艺处理。

请参阅图1，为一种常用PECVD设备的原理图。该设备包括：依次连接的装载平台、装载腔室、工艺腔室、卸载腔室及卸载平台。在装载腔室内设置有预热模块用以使载板升温至工艺所需温度，相应地，在卸载腔室设置有冷却模块用以为载板降温。上述设备的工作过程为：在装载平台区域将待加工工件装载到载板上，并经由装载腔室进入预热模块进行预热处理；当载板达到工艺温度后被传送至工艺腔室进行PECVD工艺；当工艺完成后则通过卸载腔室及卸载平台将工件传出。

在上述过程中，载板在由装载腔室传输到工艺腔室的过程中会散失一些热量而使温度降低，并且在工艺进行过程中也需要使载板及工件保持恒定的温度范围，为此，在工艺腔室内设置有加热装置。

如图2所示，为目前常用的加热装置的工作示意图。加热装置20通常被设置在载板10的下方并与载板10保持一定间隙，其主要通过热辐射的方式对载板10进行加热。这是因为在工艺过程中需要把载板10接地(通过接地柱30进行接地)以形成射频回路，如果加热装置20与载板10紧密接触会导致载板10接地不稳定；并且，为避免载板10在进入工艺腔室时与加热装置20发生摩擦而损坏，也需要使载板10与加热装置20保持一定距离。常用的加热装置主要由框架及设置在框架中的发热元件构成，目前使用较多的发热元件是发热电阻丝。

请参阅图3，为加热装置中电阻丝的排布方式示意图。由于在工艺过程中需要对工艺腔室外部进行水冷降温处理，所以腔室侧壁温度散失较快，导致载板边缘区域的热量损失速率要明显大于其中心区域。为弥补载板边缘的热量损失，技术人员采用增大加热装置边缘区域电阻丝缠绕密度的方法来增加载板边缘的受热；但是，这种缠绕方式会使电阻丝的总体阻值增大，从而导致加热装置的总发热功率下降，影响载板整体的加热能力。

为此，技术人员设计出一种分区结构的加热装置。如图4所示，将整个加热区域分为9个子区域，根据各个子区域的热量损失速率而分配不同的发热功率，从而达到使载板温度平衡的目的。具体地，使各个子区域的发热功率按照如下方式分配：编号为5的子区域位于中心位置，因而其发热功率最低；编号为1、3、7、9的四个子区域的发热功率大致相等，并且由于这四个子区域的载板热损失最快所以使其发功率最大；编号为2、4、6、8的四个子区域的发热功率大致相等并且其发热功率介于子区域5和子区域1、3、7、9之间。

上述结构的加热装置虽然在一定程度上能够弥补一些载板边缘的热量损失，但是依然存在以下不足：其一、上述具有多个分区结构的加热装置为了设置分区，需要在各个子区域的交界处设置框架及电阻丝固定结构，因而在交界处的电阻丝密度相对其它位置的电阻丝密度明显偏低，从而导致交界处发热功率不足的问题，这一问题将最终影响载板受热的均匀性。其二，上述载板加热装置在加工成型之后就难以再对分区进行调整或更改，如果发现分区不合理就只能返工重新制作，不但浪费大量的设备成本，而且效率低下、影响生产进程。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种载板加热装置，其能够有效提高对载板加热的均匀性，并且无需返工即可对加热装置的位置进行调节，从而有效提高效率、节约成本。

为解决上述问题，本发明还提供一种等离子体处理设备，其同样能够有效提高对载板加热的均匀性，并提高效率、节约成本。

为此，本发明提供一种载板加热装置，用于在等离子体工艺腔室中加热载板，所述载板加热装置包括具有多个加热分区的第一加热器，在所述第一加热器的附近设置有补偿加热器，所述补偿加热器具有针对第一加热器上加热分区的交界处进行补偿加热的补偿加热分区。

其中，所述补偿加热器设置在所述第一加热器的下方。

其中，所述载板加热装置还包括设置在所述载板边缘位置处的边缘加热器。

其中，所述补偿加热器包括框架以及可拆/装地固定于所述框架上的加热元件，所述框架上具有多个用于可拆/装地固定所述加热元件的固定位置，通过变换所述加热元件在所述框架上的固定位置而调整所述补偿加热分区的位置。

优选地，所述补偿加热器上的补偿加热分区的功率可调。