CN102685945A

CN102685945A - 加热器

Info

Publication number: CN102685945A
Application number: CN2011100643816A
Authority: CN
Inventors: 郭新贺; 景玉鹏
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开了一种用于超临界流体精密清洗的加热器，该加热器包括加热盘、加热元件和均热板，其中：加热盘，采用石英材料制备；均热板，采用石英材料制备，位于加热盘的上方，加热盘和均热板固定连接，加热盘和均热板之间形成空腔；加热元件，设置于加热盘和均热板之间的空腔内。本发明加热器中，由于石英材料稳定的构成及其物理性质，保证了待加热衬底和加热元件的可靠隔离，从而避免了在衬底中引入污染。

Description

加热器

技术领域

本发明涉及半导体微电子行业中加热器技术领域，尤其涉及一种采用石英材质的加热器。

背景技术

在半导体微电子行业中，衬底的清洗是至关重要的环节之一。随着半导体产业的飞速发展，技术节点进一步向前发展。新结构、新材料、更高的精度要求都给传统的清洗工艺带来了前所未有的挑战。

传统的方法主要通过化学试剂进行清洗，大量浪费化学试剂和水资源，且对环境造成污染，又如采用氯氟烃和其他一些卤化溶剂，由于它们会对臭氧层造成破坏，并危害健康和安全，所以其使用日益受到限制。目前开发的一些替代产品，也不同程度地存在价格昂贵、毒性大、易燃、易污染水质等缺点。超临界流体，特别是超临界CO₂，作为一种特殊的清洗剂，其极小的表面张力等独特超临界流体独特的物理性质，加之无毒、不燃、惰性、便宜、易得、既不污染产品又不污染环境，在精密清洗中，已初步显示出独特的优越性，并逐渐得到广泛研究及应用。

超临界流体精密清洗的原理如下所述：超临界流体能够快速渗透部件表面基质的小空隙和毛细孔，将吸附和隐藏其中的一切杂质除去。目前用于精密清洗的主要流体是二氧化碳、或添加少量共溶剂组合体，它适用于溶解一系列的有机化合物。在半导体行业中，超临界水、超临界二氧化碳在去除光刻胶，MEMS工艺牺牲层技术清洗、干燥、释放等关键步骤上都表现出了强大的能力，完全可以解决困扰多年的光刻胶剥离，牺牲层释放等难题。而加热器是超临界清洗技术必不可少的组成部分。

在实现本发明的过程中，申请人意识到现有技术存在如下技术缺陷：由于加热器的原因，在超临界流体精密清洗过程中，所清洗的衬底可能会引入污染，尤其是金属污染。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述技术问题，本申请人提出一种采用石英材质的加热器，以解决现有技术中由于加热器的原因，在超临界流体精密清洗过程中，所清洗的衬底可能会引入污染的问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种加热器。该加热器包括加热盘、加热元件和均热板，其中：加热盘，采用石英材料制备；均热板，采用石英材料制备，位于加热盘的上方，加热盘和均热板固定连接，加热盘和均热板之间形成空腔；加热元件，设置于加热盘和均热板之间的空腔内。

优选地，本技术方案加热器中，加热盘与均热板之间密封连接。

优选地，本技术方案加热器中，加热盘与均热板之间的密封连接采用以下方式中的一种：耐热密封胶密封、螺纹密封或烧结密封。

优选地，本技术方案加热器中，加热盘包括：环状隔离槽；加热元件为电阻丝，电阻丝绕设于环状隔离槽内，电阻丝和环状隔离槽之间的空隙填充有石英砂。

优选地，本技术方案加热器中，加热盘和均热板之间的空隙填充有石英砂。

优选地，本技术方案加热器中，加热盘底部设置中空隔热层。

优选地，本技术方案加热器中，中空隔热层为真空隔热层，该真空隔热层的气体压力小于100Pa。

优选地，本技术方案加热器中，中空隔热层内设置隔热材料，隔热材料为以下材料中的一种：多孔材料或真空隔热板。

(三)有益效果

本发明具有下列有益效果：

1)石英材料稳定的构成及其物理性质，保证了待加热衬底和加热元件的可靠隔离，从而避免了在衬底中引入污染；

2)加热盘与均热板采用烧结密封，进一步保证了待加热衬底和加热元件的可靠隔离；

3)在加热元件采用电阻丝的情况下，电阻丝和加热盘的环状隔离槽之间填充石英砂，进一步保证了待加热衬底和加热元件的可靠隔离，并且延长了电阻丝的使用寿命；

4)在加热盘的底部设置中空隔热层，该中空隔热层采用真空设计或填充隔热材料，可以使被加热硅片在较快时间内迅速升温，节约能源，并且有利于在超临界流体精密清洗的温度控制。

附图说明

图1为本发明实施例加热器的示意图；

图2为本发明图1所示加热器的整体结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的一个示例性实施例中，公开了一种采用石英材质的加热器。该加热器包括加热盘、加热元件和均热板。加热盘，采用石英材料制备。均热板，采用石英材料制备，位于所述加热盘的上方，所述加热盘和所述均热板固定连接，所述加热盘和所述均热板之间形成空腔。加热元件，设置于加热盘和均热板之间的空腔内。其中，加热盘和均热板优选为密封连接，密封的方式可以采用耐热密封胶密封，也可以采用螺纹密封。优选地，加热盘和均热板采用烧结密封，从而保证密封的可靠性。加热元件可以为电阻丝、加热管或其他加热元件。优选地，加热元件为常用的电阻丝。

本实施例中，均热板和加热盘用高纯石英构成，石英材质特殊的构成及其物理性质，保证了待加热的硅片和加热元件的可靠隔离，避免了加热元件对待加热硅片的污染；将加热元件密封起来，使整个加热器满足耐高温、高压、耐酸碱腐蚀的要求。

在本发明一个优选实施例中，公开了一种在上述实施例基础上的加热器。在本实施例加热器中，加热盘包括：环状隔离槽；加热元件为电阻丝，电阻丝绕设于环状隔离槽内，电阻丝和环状隔离槽之间的空隙填充有石英砂。优选地，加热盘和均热板之间的空隙也填充有石英砂。

本实施例中，将高纯石英砂其填充在电阻丝与加热盘及均热板之间，进一步防止了电阻丝可能的金属污染，增加了整个加热器的耐压限制，而且有助于延长电阻丝寿命。

在本发明另一个优选实施例中，公开了一种在上述实施例基础上的加热器。在本实施例加热器中，加热盘底部设置中空隔热层。中空隔热层可以为真空隔热层，其中的气体压力应小于100Pa。此外，中空隔热层内也可以设置隔热材料，隔热材料为以下材料中的一种：多孔材料或真空隔热材料。多孔材料利用材料本身所含的孔隙隔热，因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低，如泡沫材料、纤维材料等。真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。常用的真空隔热材料包括泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉、真空隔热板等。真空隔热板是最新的隔热材料，多用于家电行业等，这种材料的导热系数极低仅为0.004，所以在保温节能上面效果突出，也可以应用到本发明当中。

以下将以上述各实施例为基础，描述本发明的一最优实施例。图1为本发明实施例加热器的示意图。图2为本发明图1所示加热器的整体结构图。如图1所示，加热盘(2)以石英材料做成，内部缠绕高功率电阻丝(6)后，空隙处全部用精细、高纯石英砂(5)填充。如图2所示，加热盘(2)上覆均热板(1)密封，电阻丝通过位于均热板底面的两个孔(3)、(4)引出，并与电源线相连。加热盘底部设置中空隔热层(未在图中示出)，整个装置可置于超临界流体反应釜的内部。

上述实施例中，均热板(1)和加热盘(2)用高纯石英构成，石英材质特殊的构成及其物理性质，将电阻丝密封起来，使其可以对硅片无金属污染，而且使整个加热器耐高温、高压、耐酸碱腐蚀的要求。加热盘(2)的物理结构设计可以保证良好的保温，隔热性能。高功率电阻丝(6)为该发热装置的发热元件，电源接通后电阻丝迅速散热。(5)为精细、高纯石英砂，将其填充在电阻丝与炉盘底座及炉盘盖之间，进一步防止了电阻丝可能的金属污染，增加了整个加热器的耐压限制，而且有助于延长电阻丝寿命。加热盘底部设置中空隔热层(未在图中示出)。该中空隔热层采用真空隔热的方式，中空隔热层内的气体压力小于100Pa，从而有利于加热、保温和温度控制。

本实施例的加热器的形状和尺寸由所加热的硅片和超临界流体反应釜内部空间来确定，通常情况下，加热器为圆形，其直径为4英寸或8英寸。在需要采用加热器对硅片进行加热时，将该加热器置于超临界流体反应釜内，接通220伏交流电源，被加热物质可以在较快时间内迅速升温，达到所要求的温度(室温至1000℃)之上。配合其他真空设备，该加热器的工作压力可介于常压至30MPa之间。

综上所述，本发明公开了一种无金属离子污染，均匀性好的高温石英加热器。超临界流体技术在半导体清洗领域正发挥着越来越重要的作用，石英材质构成密封的用于超临界流体精密清洗的加热器，不仅可以提高加热效率，而且可以有效地避免金属污染等污染问题。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种加热器，其特征在于，该加热器包括加热盘、加热元件和均热板，其中：

所述加热盘，采用石英材料制备；

所述均热板，采用石英材料制备，位于所述加热盘的上方，所述加热盘和所述均热板固定连接，所述加热盘和所述均热板之间形成空腔；

所述加热元件，设置于所述加热盘和所述均热板之间的空腔内。

2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于：所述加热盘与所述均热板之间密封连接。

3.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于：所述密封连接采用以下方式中的一种：耐热密封胶密封、螺纹密封或烧结密封。

4.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于：

所述加热盘包括：环状隔离槽；

所述加热元件为电阻丝，所述电阻丝绕设于所述环状隔离槽内，所述电阻丝和所述环状隔离槽之间的空隙填充有石英砂。

5.根据权利要求4所述的加热器，其特征在于：所述加热盘和所述均热板之间的空隙填充有石英砂。

6.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热盘底部设置中空隔热层。

7.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，所述中空隔热层为真空隔热层，该真空隔热层的气体压力小于100Pa。

8.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，所述中空隔热层内设置隔热材料，所述隔热材料为以下材料中的一种：多孔材料或真空隔热板。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的加热器，其特征在于：所述加热盘的底部或侧面设置通孔，所述加热元件的电源连接线从所述通孔内伸出，与外界电源相连接。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的加热器，其特征在于，所述加热器置于超临界流体反应釜内，用于超临界流体清洗半导体衬底。