[发明专利]伴随射频导入的电加热喷淋板及其温控系统

说明书

本发明涉及一种电加热喷淋板及其控温系统，该系统通过电加热器、热电偶和温控器的配合实现温度的精准控制。此种喷淋板可以加热至400℃以下，其温度上限主要受加热丝及喷淋板的材料限定，若系统可以使用更耐高温的材料，则可以突破400℃的温度限制。实现了在不增加滤波器的情况下，以喷淋板为上电极导入射频，它既可以满足高温(200℃以上)需求，又可以拆分清洗，既不增加设备占地面积，又降低了设备成本。

技术领域

本发明属于半导体薄膜沉积应用及制造技术领域，具体涉及一种伴随射频导入的电加热喷淋板及其温控系统。

背景技术

目前，在半导体薄膜沉积应用及制造技术领域，喷淋板的温控多采用两种方式：流体加热和电加热。流体加热的喷淋板分为一体喷淋板和分体喷淋板，一体式喷淋板多为焊接制成，在喷淋板内有流体通道，此种方式的优点是热传导效果好，温度均匀性好，缺点是价格昂贵，温度受流体限制而不能过高。分体式喷淋板多为上下两层，上层喷淋板内设有流体通道用于加热，下层喷淋板仅用于通气，热量由上层喷淋板传递给下层喷淋板。此种方式的优点是价格适中，便于维护和更换，缺点是温度受流体限制而不能过高，且热传导效果较差。电加热喷淋板同样分为一体式和分体式两种，一体式多为铸造或焊接工艺，一体铸造式喷淋板是将带有绝缘层的加热丝直接浇注在铝型材内，因此有良好的贴合性，但铸造工艺对制造厂商有着很高的要求，因此出现了很多焊接工艺的喷淋板。

喷淋板在半导体制造业中有着广泛的应用，它是一种气体引入装置，类似于家用的淋浴喷头。以往的半导体设备中，喷淋板没有加热需求，它的温度可以依靠于腔体的热传递和加热盘的热辐射，但随着半导体技术的进步，我国独立制造的薄膜类型逐渐增多，对喷淋板的温度要求也日益升高。我们也开始对喷淋板进行了加热处理，目前多采用的是流体加热方式，喷淋板内部有油路通道，通过油温机与高温热油的配合，将流体通入喷淋板流体通道内，从而使喷淋板达到设定温度。此种方式可以满足较低的喷淋板温度需求(200℃以下)，对于温度需求高于200℃的喷淋板，由于受高温油和油温机的温度限制，这种方式是无法达到的。另外，它的使用成本较高，因为油温机和高温油都比较昂贵。因此从功能和成本两个方面考虑，均不满足目前的使用需求。

美国喷淋板专利(专利号：US8137467B2)为一体焊接式喷淋板，喷淋板外圈有电加热丝，内圈区域为气体流经区域，喷淋板柄状结构上有流体冷却通道，其优点是可以加热至较高温度，缺点是一体式喷淋板一旦污染只能换新，因为内部存在电气件不能直接泡在酸中清洗，二次利用的可能性大大降低，所以使用成本较高。另外一个缺点是喷淋板在半导体设备中多作为射频导入的上电极，如果是流体控温喷淋板，只要做好绝缘就可以满足使用要求。但是，电加热喷淋板无论是一体还是分体结构都面临射频能量干扰电路失效的问题。分体式电加热喷淋板主要是通过可拆分的几个零件组合在一起对喷淋板进行加热，它的优点是价格低廉、便于更换及维护、可加热至较高温度。缺点同样是射频能量会对电加热器产生干扰信号问题。此问题以往是通过增加滤波器来避免的，但滤波器除了增加设备成本以外还占据了大量的设备空间。另一个缺点是分体会导致热传递效率降低。美国喷淋板专利(专利号：US20050241765A1)采用分体结构，将片状加热器放置于喷淋板上方处于大气中，中间填充绝缘材料，下方喷淋板处于真空中。此种加热方式热传递效率较低，且没有解决射频干扰电气回路问题。因此，本专利旨在提出一种分体式电加热喷淋板结构，在不增加滤波器的情况下，以喷淋板为上电极导入射频，它既可以满足高温(200℃以上)需求，又可以拆分清洗，既不增加设备占地面积，又降低了设备成本。

发明内容

本专利旨在提出一种电加热喷淋板及其控温系统，主要解决现阶段半导体制造领域中喷淋板温度不能满足更严酷的工艺需求问题；本发明提出了一种伴随射频导入的电加热喷淋板及其温控系统，该系统通过电加热器、热电偶和温控器的配合实现温度的精准控制。该喷淋板可以加热至400℃以下，其温度上限主要受加热丝及喷淋板的材料限定，若系统可以使用更耐高温的材料，则可以突破400℃的温度限制；

本发明包括如下技术方案：