[發明專利]伴隨射頻導入的電加熱噴淋板及其溫控系統

有效

• 申請號: 201811530898.8
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109594062B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 戴佳卉;金基烈;吳鳳麗;譚華強
• 申請（專利權）人: 拓荊科技股份有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/52
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

本發明涉及一種電加熱噴淋板及其控溫系統，該系統通過電加熱器、熱電偶和溫控器的配合實現溫度的精準控制。此種噴淋板可以加熱至400℃以下，其溫度上限主要受加熱絲及噴淋板的材料限定，若系統可以使用更耐高溫的材料，則可以突破400℃的溫度限制。實現了在不增加濾波器的情況下，以噴淋板為上電極導入射頻，它既可以滿足高溫(200℃以上)需求，又可以拆分清洗，既不增加設備占地面積，又降低了設備成本。

技術領域

本發明屬于半導體薄膜沉積應用及制造技術領域，具體涉及一種伴隨射頻導入的電加熱噴淋板及其溫控系統。

背景技術

目前，在半導體薄膜沉積應用及制造技術領域，噴淋板的溫控多采用兩種方式：流體加熱和電加熱。流體加熱的噴淋板分為一體噴淋板和分體噴淋板，一體式噴淋板多為焊接制成，在噴淋板內有流體通道，此種方式的優點是熱傳導效果好，溫度均勻性好，缺點是價格昂貴，溫度受流體限制而不能過高。分體式噴淋板多為上下兩層，上層噴淋板內設有流體通道用于加熱，下層噴淋板僅用于通氣，熱量由上層噴淋板傳遞給下層噴淋板。此種方式的優點是價格適中，便于維護和更換，缺點是溫度受流體限制而不能過高，且熱傳導效果較差。電加熱噴淋板同樣分為一體式和分體式兩種，一體式多為鑄造或焊接工藝，一體鑄造式噴淋板是將帶有絕緣層的加熱絲直接澆注在鋁型材內，因此有良好的貼合性，但鑄造工藝對制造廠商有著很高的要求，因此出現了很多焊接工藝的噴淋板。

噴淋板在半導體制造業中有著廣泛的應用，它是一種氣體引入裝置，類似于家用的淋浴噴頭。以往的半導體設備中，噴淋板沒有加熱需求，它的溫度可以依靠于腔體的熱傳遞和加熱盤的熱輻射，但隨著半導體技術的進步，我國獨立制造的薄膜類型逐漸增多，對噴淋板的溫度要求也日益升高。我們也開始對噴淋板進行了加熱處理，目前多采用的是流體加熱方式，噴淋板內部有油路通道，通過油溫機與高溫熱油的配合，將流體通入噴淋板流體通道內，從而使噴淋板達到設定溫度。此種方式可以滿足較低的噴淋板溫度需求(200℃以下)，對于溫度需求高于200℃的噴淋板，由于受高溫油和油溫機的溫度限制，這種方式是無法達到的。另外，它的使用成本較高，因為油溫機和高溫油都比較昂貴。因此從功能和成本兩個方面考慮，均不滿足目前的使用需求。

美國噴淋板專利(專利號：US8137467B2)為一體焊接式噴淋板，噴淋板外圈有電加熱絲，內圈區域為氣體流經區域，噴淋板柄狀結構上有流體冷卻通道，其優點是可以加熱至較高溫度，缺點是一體式噴淋板一旦污染只能換新，因為內部存在電氣件不能直接泡在酸中清洗，二次利用的可能性大大降低，所以使用成本較高。另外一個缺點是噴淋板在半導體設備中多作為射頻導入的上電極，如果是流體控溫噴淋板，只要做好絕緣就可以滿足使用要求。但是，電加熱噴淋板無論是一體還是分體結構都面臨射頻能量干擾電路失效的問題。分體式電加熱噴淋板主要是通過可拆分的幾個零件組合在一起對噴淋板進行加熱，它的優點是價格低廉、便于更換及維護、可加熱至較高溫度。缺點同樣是射頻能量會對電加熱器產生干擾信號問題。此問題以往是通過增加濾波器來避免的，但濾波器除了增加設備成本以外還占據了大量的設備空間。另一個缺點是分體會導致熱傳遞效率降低。美國噴淋板專利(專利號：US20050241765A1)采用分體結構，將片狀加熱器放置于噴淋板上方處于大氣中，中間填充絕緣材料，下方噴淋板處于真空中。此種加熱方式熱傳遞效率較低，且沒有解決射頻干擾電氣回路問題。因此，本專利旨在提出一種分體式電加熱噴淋板結構，在不增加濾波器的情況下，以噴淋板為上電極導入射頻，它既可以滿足高溫(200℃以上)需求，又可以拆分清洗，既不增加設備占地面積，又降低了設備成本。

發明內容

本專利旨在提出一種電加熱噴淋板及其控溫系統，主要解決現階段半導體制造領域中噴淋板溫度不能滿足更嚴酷的工藝需求問題；本發明提出了一種伴隨射頻導入的電加熱噴淋板及其溫控系統，該系統通過電加熱器、熱電偶和溫控器的配合實現溫度的精準控制。該噴淋板可以加熱至400℃以下，其溫度上限主要受加熱絲及噴淋板的材料限定，若系統可以使用更耐高溫的材料，則可以突破400℃的溫度限制；

本發明包括如下技術方案：