一种基板及反应腔体结构

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种基板及反应腔体结构。

背景技术

如图1和图2所示，现有的基板呈圆柱体，基板为铝基板，基板的中心处开设有供加热盘穿过的圆孔，其上表面是光滑的，基板安装在腔室内，抽气环紧邻基板，在基板的上方依次安装有加热盘和喷淋板；

在实际工艺中，由加热器所产生的热量中的一部分会传递到工艺腔室，铝基板的反射率高，通过基板表面反射会有一部分热量在加热器周围散迅速散失掉。这样不仅会使工艺腔室到达工艺所需温度的时间过长而导致生产效率低，而且不适宜的腔体温度环境会导致膜厚均匀性差。

发明内容

(一)本发明所要解决的问题是：现有铝基板的反射率高，通过基板表面反射会有一部分热量在加热器周围散迅速散失掉，这样不仅会使工艺腔室到达工艺所需温度的时间过长而导致生产效率低，而且不适宜的腔体温度环境会导致膜厚均匀性差。

(二)技术方案

一种基板，所述基板呈圆柱体，所述基板的一个面为热吸收面，在所述基板的热吸收面上开设有贯通所述基板的圆孔，所述圆孔与所述基板同轴设置；

所述热吸热面上开设有多个孔体。

根据本发明的一个实施例，所述孔体为小圆孔，所述小圆孔均匀设置。

根据本发明的一个实施例，在所述热吸收面上具有多个与所述基板同心的同心圆，每个所述同心圆上均匀排布有多个所述圆孔，相邻的两个所述同心圆之间的距离相同。

根据本发明的一个实施例，所述孔体为环孔，多个所述孔体均与所述基板同轴设置，相邻的两个所述环孔之间的距离相同；

所述环孔分为两部分，依次为上环孔和下环孔，所述上环孔设置于所述下环孔的上方，且与所述下环孔相连通。

根据本发明的一个实施例，所述下环孔的内径小于所述上环孔的内径，所述下环孔的外径大于所述上环孔的外径。

根据本发明的一个实施例，所述基板包括下盘体和上盘体，所述上盘体与所述下盘体同轴设置，所述上盘体的直径小于所述下盘体的直径，所述上盘体的上表面为热吸收面；

所述孔体从所述上盘体的上表面延伸至所述下盘体的内部。

根据本发明的一个实施例，所述下盘体的下表面一体成型有支撑体，所述支撑体与所述下盘体同轴设置；

所述支撑体与所述下盘体的外径相同，所述支撑体的内径大于所述上盘体的外径。

一种反应腔体结构，包括上所述的一种基板、本体、加热盘、喷淋板、腔盖板和抽气环；

所述本体内形成有腔室，在所述腔室内依次安装有所述喷淋板、所述加热盘和所述基板，所述喷淋板、所述加热盘和所述基板同轴设置，所述基板设于所述腔室的内底壁；

在所述基板和所述加热盘之间形成有空腔，多个所述孔体的表面积之和占所述空腔表面积的0.6％。

根据本发明的一个实施例，所述基板的直径小于所述腔室的直径，在所述基板和所述腔室内壁之间形成有环腔；

所述抽气环为圆环板状，所述抽气环的下表面搭在所述基板上，且所述抽气环盖合住所述环腔。

根据本发明的一个实施例，所述基板的热吸收面朝向所述喷淋板，所述抽气环的上表面与所述基板的热吸收面在同一水平面。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种基板，基板呈圆柱体，基板的一个面为热吸收面，在基板的热吸收面上开设有贯通基板的圆孔，圆孔与基板同轴设置，热吸热面上开设有多个孔体。该种基板增加导热面积，使得加热器散发的热量更多引向基板，减少热量损失，提高腔室温度。

本发明提供的一种反应腔体结构，包括该基板、本体、加热盘、喷淋板、腔盖板和抽气环；本体内形成有腔室，在腔室内依次安装有喷淋板、加热盘和基板，喷淋板、加热盘和基板同轴设置，基板设于腔室的内底壁；在基板和加热盘之间形成有空腔，多个孔体的表面积之和占空腔表面积的0.6％。由于加装了该种基板，由加热盘辐射到基板的热量一部分经过基板顶面多次吸收和反射，另一部分热量经过孔体全部吸收并通过热传导提升基板整体温度，提高了腔室的保温效果，大大降低各被加工基片上的膜厚不均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为现有反应腔体的内部图；

图2为现有基板的结构图；

图3为本发明实施例一提供的基板的结构图；

图4为本发明实施例以提供的基板拆分一半后的结构图；

图5为本发明实施例二提供的基板拆分一半后的结构图；

图6为本发明实施例二提供的基板的剖视图；

图7为本发明安装实施例一的基板后的反应腔体的内部图。

图标：1-下盘体；101-支撑体；2-上盘体；201-小圆孔；202-上环孔；203-下环孔；3-本体；4-抽气环；5-加热盘；6-喷淋板；301-腔盖板。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

如图1和图2所示，现有的基板呈圆柱体，基板为铝基板，基板的中心处开设有供加热盘穿过的圆孔，其上表面是光滑的，基板安装在腔室内，抽气环4紧邻基板，在基板的上方依次安装有加热盘5和喷淋板6；

在实际工艺中，由加热器所产生的热量中的一部分会传递到工艺腔室，铝基板的反射率高，通过基板表面反射会有一部分热量在加热器周围散迅速散失掉。这样不仅会使工艺腔室到达工艺所需温度的时间过长而导致生产效率低，而且不适宜的腔体温度环境会导致膜厚均匀性差。

实施例一：

如图3和图4所示，提供了一种基板，基板呈圆柱体，基板包括下盘体1和上盘体2，上盘体2与下盘体1同轴设置且一体成型，上盘体2的直径小于下盘体1的直径，上盘体2的上表面为热吸收面；

在热吸热面上开设有多个孔体，孔体从上盘体2的上表面延伸至下盘体1的内部，在基板的热吸收面上开设有贯通基板的圆孔，圆孔与基板同轴设置，该圆孔供加热盘穿过；

在本实施例中，孔体为小圆孔201，在热吸收面上具有多个与基板同心的同心圆，每个同心圆上均匀排布有多个小圆孔201，相邻的两个同心圆之间的距离相同。

具体的，小圆孔201共设置有270个，每个小圆孔的直径均为2.5mm，其深度均为90mm，基板的直径为190mm。

可选的，下盘体1的下表面一体成型有支撑体101，支撑体101与下盘体1同轴设置，支撑体101与下盘体1的外径相同，支撑体101的内径大于上盘体2的外径，支撑体101起到支撑基板的作用。

在本实施例中，基板为铝板，在铝板的上表面增加涂层，提高黑度，增加热吸收率，提高保温效果。

可选的，基板还可为铜板、钢板或银板中的任意一种，在基板的上表面也增加有涂层，提高黑度。

还提供了一种反应腔体结构，如图7所示，包括该种基板、本体3、加热盘5、喷淋板6、腔盖板301和抽气环4，其中，加热盘5的直径为300mm。

本体3内形成有腔室，在腔室内依次安装有喷淋板6、加热盘5和基板，喷淋板6、加热盘5和基板同轴设置，基板设于腔室的内底壁；

在基板和加热盘5之间形成有空腔，基板的直径小于腔室的直径，在基板和腔室内壁之间形成有环腔，抽气环4为圆环板状；

由于上盘体2的直径小于下盘体1的直径，这样下盘体1的上表面形成有环面，抽气环4的下表面搭在环面上，抽气环4的外侧面与腔室的内侧面相接触，使得抽气环4盖合住环腔；

基板的热吸收面朝向喷淋板6，抽气环4的上表面与基板的热吸收面在同一水平面。

具体的：辐射热损失计算公式如下：

其中，辐射系数δ＝5.67e-8W/m^2/K^4，其为固定值

发射率ε1＝0.3，ε2＝0.65；

T

A

在保证反应腔体结构不变的情况下，计算两种基板的热辐射损失，一种是如图2所示的传统的基板，热辐射损失记做Q1，另一种为本实施例一中的基板，热辐射损失记做Q2；

Q1中，加热盘的直径K＝300mm，基板直径D＝190mm；

A1＝πK

A2＝πD

对于Q2来说：

加热盘直径K＝300mm，基板直径D＝190mm；

A

底板结构因为增加了小圆孔导致其基板面积改变：

A

其中：

孔顶面积S1＝πφ

孔内表面积S2＝πφ

孔数N＝270；

孔直径φ＝2.5mm；

孔深H＝90mm；

两种情况下，加热盘温度为T

因此，由公式可以看出对于Q2/Q1只是基板上表面面积之比；

计算得出Q2/Q1＝0.73，即热量损失减少27％。

因此，由加热盘5辐射到基板的热量一部分经过基板顶面多次吸收(30％)和反射(70％)，另一部分热量经过小圆孔201全部吸收并通过热传导提升基板整体温度，提高了腔室的保温效果，大大降低各被加工基片上的膜厚不均匀性。

增加了导热面积及热量吸收，加热器散发的热量更多引向基板，减少热量损失，提高腔室温度。

实施例二：

如图5和图6所示，本发明的实施例二提供了一种基板，基板呈圆柱体，基板包括下盘体1和上盘体2，上盘体2与下盘体1同轴设置且一体成型，上盘体2的直径小于下盘体1的直径，上盘体2的上表面为热吸收面，基板的直径为190mm；

在热吸热面上开设有多个孔体，孔体从上盘体2的上表面延伸至下盘体1的内部，在基板的热吸收面上开设有贯通基板的圆孔，圆孔与基板同轴设置，该圆孔供加热盘穿过；

与实施例一不同之处在于，孔体为环孔，共设置有7个，每个孔体均与基板同轴设置，相邻的两个环孔之间的距离相同；

具体的，如图6所示，环孔分为两部分，依次为上环孔202和下环孔203，上环孔202设置于下环孔203的上方，且与下环孔203相连通，下环孔203的内径小于上环孔202的内径，下环孔203的外径大于上环孔202的外径。深孔纹理结构能减少热反射，增加导热面积及热量吸收。

在本实施例中，基板为铝板，在铝板的上表面增加涂层，提高黑度，增加热吸收率，提高保温效果。

可选的，基板还可为铜板、钢板或银板中的任意一种，在基板的上表面也增加有涂层，提高黑度。

可选的，环孔还可为燕尾槽孔。

本实施例还提供了加装该种基板的反应腔体结构，包括本体3、加热盘5、喷淋板6、腔盖板301和抽气环4，其中，加热盘5的直径为300mm。

本体3内形成有腔室，在腔室内依次安装有喷淋板6、加热盘5和基板，喷淋板6、加热盘5和基板同轴设置，基板设于腔室的内底壁；

在基板和加热盘5之间形成有空腔，基板的直径小于腔室的直径，在基板和腔室内壁之间形成有环腔，抽气环4为圆环板状；

由于上盘体2的直径小于下盘体1的直径，这样下盘体1的上表面形成有环面，抽气环4的下表面搭在环面上，抽气环4的外侧面与腔室的内侧面相接触，使得抽气环4盖合住环腔；

基板的热吸收面朝向喷淋板6，抽气环4的上表面与基板的热吸收面在同一水平面。

在保证反应腔体结构不变的情况下，计算两种基板的热辐射损失，一种是图2所示的传统的基板，热辐射损失记做Q1，另一种为本实施例二中的基板，热辐射损失记做Q2；

对于Q1来说：

加热盘直径K＝300mm，A

底板直径D＝190mm，A

对于Q2来说；

加热盘直径K＝300mm，A

基板结构与原基板不同，其上表面发生了改变：A

两种情况下，加热盘温度为T

由公式可以看出，对于Q2/Q1，只是面积之比。

经常计算得出，Q2/Q1＝0.74，即热量损失减少26％。

因此，安装了本实施例中的基板，能够增加导热面积及热量吸收，加热器散发的热量更多引向基板，减少热量损失，增加晶圆表面温度，腔室保温过程中将减少热量向腔室外部热量散失，提高镀膜均匀性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。