TW202346768A - 用於氣體處理組件之加熱器系統 - Google Patents

Abstract

一種用於半導體處理之加熱器系統包括一基底、複數個氣體處理組件及一加熱器。該等複數個氣體處理組件係固定至該基底。該加熱器係沿著該基底之一長度且在該基底與該等複數個氣體處理組件之間安置。該加熱器係組配來提供熱給該等複數個氣體處理組件。

Description

用於氣體處理組件之加熱器系統

本申請案主張於2022年5月9日申請之美國專利申請案第63/339,625號的優先權及利益。上述申請案之揭露內容係藉由參照併入本文。

本揭露內容係關於一種加熱器系統，且更特定地係關於一種軌道安裝式加熱器系統，供用於在工業程序遞送關鍵流體時的壓力控制歧管中。

本節中的陳述僅提供與本揭露內容有關之背景資訊，且可不構成先前技術。

壓力控制歧管係在工業程序中被使用來控制、指示壓力、過濾及隔離流動通過處理氣體線路的氣體。此等工業程序包括，舉例而言，半導體、奈米技術及太陽能處理工具。這些壓力控制歧管在本技術領域中亦稱為「氣體棒」。

對於半導體處理，系統內之每一件裝備經控制至嚴密容差。隨著處理氣體流動通過供氣體供給線路，氣體被緊密控制至特定溫度及質量流率。當處理氣體冷卻時，凝結作用傾向於在該等氣體線路的內部形成，其可能抑制處理氣體的所欲流動及化學性質。據此，已沿著該等氣體棒使用加熱器，以維持高於某一位準的溫度以抑制此等凝結。但是，通常沿著一軌道安裝式系統使用各種形狀及大小之氣體棒，因此產生複雜的加熱器組態及安裝件。

本揭露內容解決這些有關於供用於氣體棒中之軌道安裝式加熱器的問題還有關於處理氣體系統之其他問題。

本節提供本揭露內容之一大致簡要說明，並非是其完整範圍或其所有特徵之全面揭露。

在一形式中，本揭露內容提供一種用於半導體處理之加熱器系統。該加熱器系統包含一基底、固定至該基底之複數個氣體處理組件及一加熱器。該加熱器係沿著該基底之一長度且在該基底與該等複數個氣體處理組件之間安置。該加熱器係組配來提供熱給該等複數個氣體處理組件。

在可個別地或以任何組合實行之以上段落之加熱器系統的變化中：該基底呈一軌道之一形式，且該加熱器沿著該軌道之一長度安置；該加熱器係一聚醯亞胺加熱器；該加熱器係選自由以下各者組成之群組：一層狀加熱器、一匣式加熱器、一管狀加熱器及一纜線式加熱器；該加熱器包括一連續式加熱電路；該加熱器包括複數個加熱區域，每一加熱區域對應於一個別氣體處理組件；該等複數個加熱區域可獨立於彼此操作；該等複數個氣體處理組件包含一質量流控制器、一調節器、一閥及一壓力傳感器中至少一者；複數個介面塊係固定至該基底且安置在該加熱器與一對應氣體處理組件之間，一處理氣體係組配來流動通過每一介面塊；該等複數個氣體處理組件係藉由機械緊固件固定至該基底；該等機械緊固件延伸穿過該加熱器；電力引線，其係組配來提供電力給該加熱器，該等電力引線連接至該加熱器之一端或該加熱器之一中心區；該等電力引線平行於或垂直於該加熱器延伸；該等電力引線包含由一第一傳導材料製成的一第一電力引線，及由與該第一傳導材料不同之一第二傳導材料製成的一第二電力引線，該等第一及第二電力接腳形成一熱偶接合部以判定該加熱器的一溫度；一熱及電氣絕緣材料，該熱及電氣絕緣材料包圍著相近該熱偶接合部的該等第一及第二電力接腳；該等第一及第二電力引線係分別經由第一及第二傳導突耳連接至該加熱器；該等第一及第二傳導突耳係平坦且可撓的；該第一傳導突耳係由該第一傳導材料製成，且該第二傳導突耳係由該第二傳導材料製成；該第一傳導突耳係焊接至該第一電力引線，且該第二傳導突耳係焊接至該第二電力引線；且該加熱器之一底側及該等第一及第二傳導突耳係使用一介電材料覆蓋且接合至該基底。

進一步的適用範圍將根據本文所提供的說明而變得顯易可見。應理解，說明及特定範例係意圖僅供例示之目的，而不意圖限制本揭露內容之範圍。

以下說明本質上僅為範例性，並非意欲限制本揭露內容、應用或用途。應理解，在所有圖式中，對應參考數字指示相似或對應部件及特徵。

參看圖1-4，例示一加熱器系統10。在一範例中，加熱器系統10係與半導體處理裝備中之軌道安裝式氣體棒一起使用。亦即，加熱器系統10用以促進用於各種電子產品之半導體晶片的生產。如所示，加熱器系統10包含：一基底12，諸如一軌道；複數個氣體處理組件14；複數個介面塊16；一加熱器或加熱條帶18；及電力引線30。

軌道12係例如由諸如鋁的一金屬材料製成，且包括一長形本體20及複數個安裝部22。在所例示之範例中，本體20具有一大體上係矩形的形狀且包括沿著本體20之一長度安置的複數對開口24(圖2及4)。該等成對開口24中之每一開口24自本體20之一上表面延伸至本體20之一下表面。安裝部22係組配來將加熱器系統10固定至一支撐表面(未示出)，且係位於沿著本體20的各種位點。舉例而言，一或多個安裝部22可位於在或靠近本體20之一第一端的本體20之一第一側，而一或多個安裝部22可位於在或靠近本體20之一相對第二端的本體20之一相對第二側。

氣體組件14係固定至介面塊16，且係組配來控制、指示壓力、過濾及隔離流動通過一氣體供給線路(未示出)之處理氣體。在所例示之範例中，氣體組件14中之一些者可螺接進個別介面塊16。在一些變化中，處理氣體之至少一部分係儲存在氣體組件14中之一或多者中。氣體組件14可包含，舉例而言，一或多個質量流控制器(MFC)、調節器(例如，電子調節器)、混合室、壓力傳感器、氣體過濾器、閥(例如，手動或氣動閥)、及類似者。

複數個介面塊16係例如由諸如鋼的一金屬材料製成，且係固定至軌道12。複數個介面塊16亦安置在加熱器18與複數個氣體組件14之間。介面塊16彼此流體式連接，以使得介面塊16協作以形成處理氣體流動通過之氣體供給線路。在所例示之範例中，每一介面塊16包括一上部塊16a及一下部塊16b。上部塊16a係固定至一個別氣體處理組件14，且下部塊16b係固定至上部塊16a及軌道12。在一些形式中，處理氣體流動通過上部塊16a及下部塊16b中之每一者。在其他形式中，處理氣體流動通過上部塊16a及下部塊16b中之僅一者。

參看圖1、2及4，加熱器18沿著軌道12之一長度、在軌道12與介面塊16之間安置(亦即，加熱器18在與軌道12之一長度平行的一方向上延伸)。在所例示之範例中，加熱器18係夾在軌道12與介面塊16之間。在一些形式中，加熱器18係使用諸如例如一介電材料的一黏著材料來接合至軌道12。加熱器18係組配來提供熱給介面塊16及複數個氣體組件14。在一些形式中，一絕緣材料(未示出)係安置在加熱器18與軌道12之間，且一傳導材料(例如，傳導糊)係安置在加熱器18與介面塊16之間。以此方式，由加熱器18產生的熱以一均一方式朝向介面塊16及氣體組件14流動。在所例示之範例中，加熱器18係一聚醯亞胺加熱器且延伸軌道12之一整個長度。然而，應理解的是，加熱器18可係任何形式的一加熱器，包括，舉例而言，一層狀加熱器、一匣式加熱器、一管狀加熱器、或一纜線式加熱器、還有其他。因此，一聚醯亞胺加熱器之例示及說明不應被解釋為限制本揭露內容之範圍。

在一些形式中，加熱器18可延伸軌道12之長度之一部分，且可為組配來提供熱給介面塊16及複數個氣體組件14之任何其他合適的加熱器。在所例示之範例中，加熱器18包括一連續式加熱電路，且係形成具一薄輪廓。以此方式，加熱器18可沿著軌道12之長度、在軌道12與介面塊16之間安置，而不干擾介面塊16及氣體組件14至軌道12之安裝。在一些範例中，加熱器18可藉由一黏著劑接合至軌道12。

如圖4所示，加熱器18包括沿著加熱器18之一長度安置的複數對開口26。每一對開口26係與本體20的一個別對的開口24對準。依此方式，機械緊固件28(圖1及2)，諸如例如螺栓、螺釘或鉚釘，延伸穿過個別介面塊16、加熱器18之一個別對的開口26、及本體20之一個別對的開口24，藉此將介面塊16、加熱器18及軌道12彼此固定。在一些形式中，加熱器18包括複數個加熱區域(未示出)，其取決於區域組態可包括額外電力引線及匯流排(busing)布置。舉例而言，每一加熱區域對應於一個別氣體棒14且可獨立於其他加熱區域操作。複數個電力引線連接至加熱器18之個別加熱區域且可使用一切換器來獨立地控制，例如，俾以根據流過該氣體供給線路之處理氣體的需求來加熱個別加熱區域。

電力引線30係連接至一電源(未示出)及加熱器18(經由傳導突耳)，且係組配來提供電力給加熱器18以產生熱。在所例示之範例中，電力引線30在加熱器18之一中心區處連接至加熱器18，且垂直於加熱器18延伸。在一些形式中，電力引線30連接至加熱器18之一端，且平行於加熱器18延伸。在一形式中，電力引線30包含由第一傳導材料製成的一第一電力引線或接腳30a，及由與該第一傳導材料不同之一第二傳導材料製成的一第二電力引線或接腳30b。因此第一及第二電力接腳30a、30b形成一熱偶接合部。以此方式，在該熱偶接合部處的電壓改變被偵測以在一預定位置處判定加熱器18之一溫度。在所例示之範例中，該熱偶接合部在或靠近加熱器18之一中心處判定加熱器18之溫度。在一些形式中，該熱偶接合部在加熱器18之一端處判定加熱器18之溫度。在所例示之範例中，一熱及電氣絕緣蓋體34包圍著相近該熱偶接合部的第一及第二電力接腳30a、30b。熱及電氣絕緣蓋體34可例如由一聚矽氧橡膠製成，且亦可對電力接腳30a、30b提供應變釋放。

本揭露內容之加熱器系統10的布置提供將從加熱器18產生之熱分佈至介面塊16及氣體組件14的益處。

現參看圖5A-5B，本揭露內容的另一形式包括溫度感測電力引線。電力引線30a、30b係經由定位在軌道12與加熱器18之間的個別薄、可撓傳導突耳40a、40b來電氣連接至加熱器18。在所例示之範例中，傳導突耳40a係由與電力引線30a相同的傳導材料製成，且係焊接至電力引線30a。傳導突耳40a被焊接至電力引線30a的位置係例如使用一介電材料覆蓋。在一形式中，傳導突耳40b係由與電力引線30b相同的傳導材料製成，其係與電力引線30a不同的一材料。舉例而言，在一形式中，傳導突耳40a可係一克美鉻(chromel)材料，且傳導突耳40b係一亞鋁美(alumel)材料(K型熱偶)。傳導突耳40b之一第一端係焊接至加熱器18之一端接端，且傳導突耳40b之一第二端係焊接至電力引線30b。以此方式，一熱偶接合部41形成於傳導突耳40b之第一端被焊接至加熱器18之端接端的位置。傳導突耳40b被焊接至電力引線30b的位置係例如使用一介電材料覆蓋。在所例示之範例中，第一及第二傳導突耳40a、40b平行於加熱器18延伸。在其他形式中，第一及第二傳導突耳40a、40b與加熱器18正交或呈任何其他角度延伸。參看圖5B，使用一介電材料42覆蓋加熱器18之一底側及傳導突耳40a、40b。以此方式，加熱器18及傳導突耳40a、40b受保護且加熱器18係接合至軌道12。溫度感測電力引線的額外形式係揭露於美國專利號10,728,956中，其與本申請案共同擁有且其內容係藉由參照全文併入本文。

參看圖5C，例示另一加熱器系統110。加熱器系統110之結構及功能大體上相似於或相同於上述加熱器系統10之結構及功能，除了下文所提之任何例外。

加熱器系統110包含：一軌道112；複數個氣體處理組件(未示出)；複數個介面塊(未示出)；一加熱器或加熱條帶118；及電力引線130。軌道112及加熱器118的長度比上文所例示的軌道12及加熱器18更短。機械緊固件128延伸穿過軌道112、氣體處理組件、介面塊及加熱器118，藉此將軌道112、氣體處理組件、介面塊及加熱器118彼此固定。電力引線130係連接至一電源(未示出)及加熱器118(經由傳導突耳)，且係組配來提供電力給加熱器118以產生熱。在例示之範例中，電力引線130連接至加熱器118之一端，且平行於加熱器118延伸。

參看圖6，例示另一加熱器系統210，其係長形的且係安裝至軌道212(為了清楚起見，未示出介面塊16及氣體組件14)。在此形式中，電力引線230沿著與聚醯亞胺加熱器220相同的方向延伸且自一端部分離開而非穿過側邊，垂直於聚醯亞胺加熱器220，如圖1所示。如進一步所示，一電氣連接器240可設置有電力引線230，以便於連接至一電源(未示出)及一控制器(未示出)。

參看圖7，例示另一加熱器318。加熱器318而非加熱器18可被併入上述加熱器系統10。加熱器318之結構及功能可相似於或相同於上述加熱器18之結構及功能，除了下文所提之任何例外。

加熱器318包括沿著加熱器318之一長度安置的複數對開口326。每一對開口326係與本體20的一個別對的開口24對準。電力引線330係連接至一電源(未示出)及加熱器318，且係組配來提供電力給加熱器318以產生熱。在所例示之範例中，電力引線330在或於靠近加熱器318之一中心區處連接至加熱器318之一個別加熱區域340，且垂直於加熱器318延伸。舉例而言，每一加熱區域340對應於一個別氣體處理組件且可獨立於其他加熱區域340操作。每一電力引線330包含由一第一傳導材料製成的一第一電力引線330a，及由與該第一傳導材料不同之一第二傳導材料製成的一第二電力引線330b。第一及第二電力接腳330a、330b形成一熱偶接合部。以此方式，在該熱偶接合部處的電壓改變被偵測以在一個別加熱區域340處判定加熱器318之一溫度。在所例示之範例中，一熱及電氣絕緣蓋體334包圍著相近該熱偶接合部的每一電力引線330之第一及第二電力接腳330a、330b。

應理解的是，雖然上文顯示基底12為一軌道，但基底12可為一類似板狀的構形，其中氣體處理組件14呈多列布置，如圖8所示。在一範例中，此基底12為矩形形狀，但應理解的是，基底12可為諸如三角形或正方形之任何其他合適的形狀。亦應理解的是，在一些組態中，氣體處理組件14可任意地布置在基底12上，而非成列布置。加熱器18定位在氣體處理組件14與基底12之間。

除非本文另外明確指出，否則在說明本揭露內容之範圍上，指示機械/熱性質、組成百分比、尺寸及/或容差或其他特性之所有數值，將被理解為經用詞「約」或「大約」修改。此修改係出於各種原因而為所欲的，包括：工業實踐；材料、製造及組裝容差；以及測試能力。

在本文中使用時，A、B、及C中至少一者這個句型應該解釋為使用一非排他性邏輯「或」表示一邏輯(A或B或C)，並且不應該被解釋為表示「至少一A、至少一B、以及至少一C」。

本揭露內容之說明本質上僅為範例性，因此，未脫離本揭露實質內容之變化係意欲落入本揭露內容之範圍內。此等變化不可視為脫離本揭露內容之精神及範圍。

10,110,210:加熱器系統 12:基底,軌道 14:氣體(處理)組件,氣體棒 16:介面塊 16a:上部塊 16b:下部塊 18,118:加熱器,加熱條帶 20:(長形)本體 22:安裝部 24,26,326:開口 28,128:機械緊固件 30,130,230,330:電力引線 30a:(第一)電力引線,(第一)電力接腳 30b:(第二)電力引線,(第二)電力接腳 34,334:熱及電氣絕緣蓋體 41:熱偶接合部 42:介電材料 112,212:軌道 220:聚醯亞胺加熱器 240:電氣連接器 318:加熱器 340:加熱區域 330a:第一電力引線,第一電力接腳 330b:第二電力引線,第二電力接腳 40a:(第一)傳導突耳 40b:(第二)傳導突耳

為了使本揭露內容可被良好理解，現將以範例方式且參看隨附圖式說明其不同形式，其中：

圖1為根據本揭露內容之原理之供用於半導體處理裝備之氣體棒中的一加熱器系統的立體圖；

圖2為圖1之加熱器系統安裝至之一軌道的仰視圖；

圖3為圖1之加熱器系統的分解側視圖；

圖4為圖1之加熱器系統之一軌道及一加熱器的俯視圖；

圖5A為根據本揭露內容之原理所建構之具有溫度感測電力引線之另一加熱器的立體圖；

圖5B為圖5A之加熱器接合至一軌道的示意圖；

圖5C為根據本揭露內容之原理之另一加熱器系統的立體圖；

圖6為根據本揭露內容之原理之又一加熱器系統之一部分的立體圖；

圖7為根據本揭露內容之原理之另一加熱器的俯視圖；以及

圖8為根據本揭露內容之原理之另一加熱器系統的立體圖。

本文說明之圖式係僅供例示之目的，且不意欲以任何方式限制本揭露內容之範圍。

10:加熱器系統

12:基底，軌道

14:氣體(處理)組件，氣體棒

16:介面塊

18:加熱器，加熱條帶

28:機械緊固件

30a:(第一)電力引線，(第一)電力接腳

30b:(第二)電力引線，(第二)電力接腳

34:熱及電氣絕緣蓋體

Claims (20)

1. 一種用於半導體處理之加熱器系統，該加熱器系統包含： 一基底； 複數個氣體處理組件，其固定至該基底；以及 一加熱器，其安置在該基底上且在該基底與該等複數個氣體處理組件之間，該加熱器係組配來提供熱給該等複數個氣體處理組件。
2. 如請求項1之加熱器系統，其中該基底呈一軌道之形式，且該加熱器沿著該軌道之長度安置。
3. 如請求項1之加熱器系統，其中該加熱器係一聚醯亞胺加熱器。
4. 如請求項1之加熱器系統，其中該加熱器係選自由以下各者組成之群組：一層狀加熱器、一匣式加熱器、一管狀加熱器及一纜線式加熱器。
5. 如請求項1之加熱器系統，其中該加熱器延伸於該基底之一整個長度。
6. 如請求項1之加熱器系統，其中該加熱器包括一連續式加熱電路。
7. 如請求項1之加熱器系統，其中該加熱器包括複數個加熱區域，且其中每一加熱區域對應於一個別氣體處理組件。
8. 如請求項7之加熱器系統，其中該等複數個加熱區域可獨立於彼此操作。
9. 如請求項1之加熱器系統，其中該等複數個氣體處理組件包含一質量流控制器、一調節器、一閥、一氣體過濾器及一壓力傳感器中之至少一者。
10. 如請求項1之加熱器系統，其進一步包含固定至該基底且安置在該加熱器與一對應氣體處理組件之間的一或多個介面塊，其中一處理氣體係組配來流動通過每一介面塊。
11. 如請求項1之加熱器系統，其中該等複數個氣體處理組件係藉由機械緊固件固定至該基底。
12. 如請求項11之加熱器系統，其中該等機械緊固件延伸穿過該加熱器。
13. 如請求項1之加熱器系統，其進一步包含電力引線，其係組配來提供電力給該加熱器，該等電力引線連接至該加熱器之一端或該加熱器之一中心區。
14. 如請求項13之加熱器系統，其中該等電力引線平行於或垂直於該加熱器延伸。
15. 如請求項13之加熱器系統，其中該等電力引線包含由一第一傳導材料製成的一第一電力接腳，及由與該第一傳導材料不同之一第二傳導材料製成的一第二電力接腳，該第一電力接腳及該第二電力接腳形成一熱偶接合部以判定該加熱器的一溫度。
16. 如請求項15之加熱器系統，其進一步包含一熱及電氣絕緣材料，該熱及電氣絕緣材料包圍著鄰近該熱偶接合部的該第一電力接腳及該第二電力接腳。
17. 如請求項15之加熱器系統，其中該第一電力引線及該第二電力引線係分別經由一第一傳導突耳及一第二傳導突耳連接至該加熱器。
18. 如請求項17之加熱器系統，其中該第一傳導突耳及該第二傳導突耳係平坦且可撓的。
19. 如請求項17之加熱器系統，其中該第一傳導突耳係由該第一傳導材料製成，且該第二傳導突耳係由該第二傳導材料製成。
20. 如請求項17之加熱器系統，其中，該第一傳導突耳係焊接至該第一電力引線，且該第二傳導突耳係焊接至該第二電力引線，且其中該加熱器之一底側及該第一傳導突耳及該第二傳導突耳係使用一介電材料覆蓋且接合至該基底。