半导体热处理设备的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种半导体热处理设备。

背景技术：

1、随着芯片前道制程不断缩微，先进封装设备也在不断向更小尺寸发展，这就对先进封装设备在更小线宽处理、颗粒控制、工艺精度控制等方面提出了更高的要求。而对于固化工艺，目前是采用烘烤箱加热封装胶，但是传统的烘烤箱的温度控制、氧含量控制、颗粒控制等已经无法满足先进封装制程的需求。

2、请一并参阅图1至图3，现有的烘烤箱包括箱体1，该箱体1内部具有由上而下依次设置的上空腔、置物腔11和下空腔，其中，上空腔和下空腔均通过多个第一气孔111与置物腔11相连通；该置物腔11中设置有立管12及用于承载半导体器件的四个托架13，该立管12的两端分别与上空腔和下空腔相连通，且立管12上设置有多个第二气孔121，用以将立管12的内部与置物腔11相连通。如图2所示，在箱体1的一侧设置有用于容纳安装框架18、鼓风机10和气道结构16的安装槽17。其中，鼓风机10的输出口通过出气管15与气道结构16相连通，该气道结构16与上空腔和下空腔相连通；鼓风机10的输入口与安装框架18连接。如图3所示，安装框架18内侧安装有若干电热管19。在进行热处理工艺时，经由电热管19加热产生的热空气依次经由鼓风机10、出气管15和气道结构16进入上空腔和下空腔，再分别经由多个第一气孔111以及立管12及其上的第二气孔121进入置物腔11中，从而实现对对各个托架13上的半导体器件进行烘烤。

3、上述烘烤箱在实际应用中不可避免地存在以下问题：

4、其一，由于上述置物腔11内部的工艺区域是非封闭的，这使得该工艺区域会受环境及周围器件的影响而无法满足工艺对洁净度的要求，无法对半导体器件进行颗粒控制，同时也无法对该工艺区域的氧含量进行控制，在进行固化工艺时，若工艺区域中的氧含量过高会造成封装胶氧化，从而影响芯片性能。

5、其二，上述电热管19产生的热量损耗较大，而且受外界环境影响较大，导致加热效率较低，且温度控制精度较差，同时由于该电热管19位于置物腔11一侧，这会导致置物腔11内的温度均匀性较差，从而可能发生不完全固化，严重时会造成封装胶起泡、晶片翘曲不平等的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体热处理设备，其可以避免加热筒内的热量在环境气流的传导下自顶部开口流失，提高温度控制精度和温度均匀性，从而可以保证芯片性能。

2、为实现本发明的目的而提供一种半导体热处理设备，包括：工艺腔室、加热筒和排气管路，其中，

3、所述工艺腔室的顶部设置有排气口；

4、所述加热筒套设在所述工艺腔室上，用于加热所述工艺腔室，所述加热筒包括保温外壳，所述保温外壳的顶盖上设置有用于供所述排气管路穿过的通孔；

5、所述排气管路穿过所述加热筒与所述排气口连通，用于排出所述工艺腔室的工艺空间中的气体；

6、所述顶盖上的所述通孔中设置有密封结构，所述密封结构包括第一环形密封件、第二环形密封件和固定组件，其中，所述通孔为阶梯孔，所述第一环形密封件位于所述阶梯孔中，所述第二环形密封件套设在所述排气管路的进气端上，且位于所述阶梯孔的台阶面上，所述固定组件与所述顶盖固定连接，且向下压住所述第二环形密封件和所述第一环形密封件，以使二者产生压缩变形。

7、本发明具有以下有益效果：

8、本发明实施例提供的半导体热处理设备，利用排气管路与位于工艺腔室顶部的排气口连通，来实现排气，可以实现对工艺空间的氧含量进行控制。并且，通过套设在工艺腔室上的加热筒加热工艺腔室，在加热筒保温外壳上的阶梯孔通孔中设置包括第一环形密封件、第二环形密封件和固定组件的密封结构，可以避免加热筒内的热量在环境气流的传导下自顶部开口流失，有效提高工艺空间周向上的温度均匀性，同时该加热筒受外界环境影响较小，从而可以提高加热效率和温度控制精度。

技术特征：

1.一种半导体热处理设备，其特征在于，包括：工艺腔室、加热筒和排气管路，其中，

2.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述加热筒还包括多个加热单元，所述保温外壳套设在所述工艺腔室上，所述多个加热单元设置在所述保温外壳的内侧壁上，分别用于对所述工艺空间中多个不同的区域进行加热；

3.根据权利要求2所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述温度检测器包括检测管和设置在所述检测管中的多个热电偶，其中，

4.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述保温外壳还包括筒状侧壁和保温套，其中，

5.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述工艺腔室的所述排气口处设置有球形连接头；

6.根据权利要求5所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述球形法兰远离所述排气管路的一端上设置有凸台，所述第一环形密封件叠置在所述凸台上。

7.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述第一环形密封件的外径小于所述阶梯孔位于其台阶面以下的孔径；所述第二环形密封件的外径小于所述阶梯孔位于所述台阶面以上的孔径。

8.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述第一环形密封件的压缩量大于所述第二环形密封件的压缩量。

9.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述排气管路上沿气体排出方向依次设置有多个排气加热件，分别用于对所述排气管路在所述气体排出方向上的不同区域进行加热。

10.根据权利要求9所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述排气管路包括沿气体排出方向依次连接的第一过渡管和第二过渡管，其中，所述第一过渡管包括沿所述气体排出方向依次连接的第一垂直段、倾斜段和第二垂直段，所述倾斜段的进气端高于所述倾斜段的出气端；

11.根据权利要求1-10任意一项所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述半导体热处理设备还包括晶圆支撑组件、进气管路和气液分离装置，其中，

12.根据权利要求11所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述工艺腔室包括工艺管和歧管，其中，所述工艺管的底部敞开，顶部设置有所述排气口；所述歧管的顶部和底部均敞开，且所述歧管的顶端与所述工艺管的底端密封连接；所述歧管的底端在所述晶圆支撑组件升入所述工艺腔室中后与所述晶圆支撑组件密封连接；并且，所述歧管的侧壁上设置有所述进气口。

13.根据权利要求11所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述晶圆支撑组件包括叠置的晶圆支架、隔热结构和工艺门，所述晶圆支撑组件升入所述工艺腔室中后，所述晶圆支架和所述隔热结构位于所述工艺空间中，所述工艺门与所述工艺腔室的底端密封连接，以密封所述工艺腔室底部的开口；

14.根据权利要求13所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述隔热结构包括隔热支架和设置在所述隔热支架上的多个隔热板，且多个所述隔热板沿竖直方向间隔排布。

技术总结本发明实施例提供的半导体热处理设备，其工艺腔室的顶部设置有排气口；加热筒套设在工艺腔室上，加热筒包括保温外壳，其顶盖上设置有用于供排气管路穿过的通孔；排气管路穿过加热筒与排气口连通，用于排出工艺腔室的工艺空间中的气体；顶盖上的通孔中设置有密封结构，其包括第一环形密封件、第二环形密封件和固定组件，其中，通孔为阶梯孔，第一环形密封件位于阶梯孔中，第二环形密封件套设在排气管路的进气端上，且位于阶梯孔的台阶面上，固定组件与顶盖固定连接，且向下压住第二环形密封件和第一环形密封件，以使二者产生压缩变形。本发明实施例可以避免加热筒内的热量在环境气流的传导下自顶部开口流失，提高温度控制精度和温度均匀性。技术研发人员：杨慧萍,杨帅受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29