專利名稱：加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體微電子行業(yè)中加熱器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用石英材質(zhì)的加熱器。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體微電子行業(yè)中，襯底的清洗是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)ー步向前發(fā)展。新結(jié)構(gòu)、新材料、更高的精度要求都給傳統(tǒng)的清洗エ藝帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的方法主要通過(guò)化學(xué)試劑進(jìn)行清洗，大量浪費(fèi)化學(xué)試劑和水資源，且對(duì)環(huán)境造成污染，又如采用氯氟烴和其他一些鹵化溶剤，由于它們會(huì)對(duì)臭氧層造成破壞，并危害健康和安全，所以其使用日益受到限制。目前開(kāi)發(fā)的ー些替代產(chǎn)品，也不同程度地存在價(jià)格昂 貴、毒性大、易燃、易污染水質(zhì)等缺點(diǎn)。超臨界流體，特別是超臨界CO2，作為ー種特殊的清洗齊U，其極小的表面張カ等獨(dú)特超臨界流體獨(dú)特的物理性質(zhì)，加之無(wú)毒、不燃、惰性、便宜、易得、既不污染產(chǎn)品又不污染環(huán)境，在精密清洗中，已初步顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性，并逐漸得到廣泛研究及應(yīng)用。超臨界流體精密清洗的原理如下所述超臨界流體能夠快速滲透部件表面基質(zhì)的小空隙和毛細(xì)孔，將吸附和隱藏其中的一切雜質(zhì)除去。目前用于精密清洗的主要流體是ニ氧化碳、或添加少量共溶劑組合體，它適用于溶解一系列的有機(jī)化合物。在半導(dǎo)體行業(yè)中，超臨界水、超臨界ニ氧化碳在去除光刻膠，MEMSエ藝犧牲層技術(shù)清洗、干燥、釋放等關(guān)鍵步驟上都表現(xiàn)出了強(qiáng)大的能力，完全可以解決困擾多年的光刻膠剝離，犧牲層釋放等難題。而加熱器是超臨界清洗技術(shù)必不可少的組成部分。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，申請(qǐng)人意識(shí)到現(xiàn)有技術(shù)存在如下技術(shù)缺陷由于加熱器的原因，在超臨界流體精密清洗過(guò)程中，所清洗的襯底可能會(huì)引入污染，尤其是金屬污染。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)人提出一種采用石英材質(zhì)的加熱器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于加熱器的原因，在超臨界流體精密清洗過(guò)程中，所清洗的襯底可能會(huì)引入污染的問(wèn)題。( ニ )技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了一種加熱器。該加熱器包括加熱盤、加熱元件和均熱板，其中加熱盤，采用石英材料制備；均熱板，采用石英材料制備，位于加熱盤的上方，加熱盤和均熱板固定連接，加熱盤和均熱板之間形成空腔；加熱元件，設(shè)置于加熱盤和均熱板之間的空腔內(nèi)。優(yōu)選地，本技術(shù)方案加熱器中，加熱盤與均熱板之間密封連接。優(yōu)選地，本技術(shù)方案加熱器中，加熱盤與均熱板之間的密封連接采用以下方式中的ー種耐熱密封膠密封、螺紋密封或燒結(jié)密封。優(yōu)選地，本技術(shù)方案加熱器中，加熱盤包括環(huán)狀隔離槽；加熱元件為電阻絲，電阻絲繞設(shè)于環(huán)狀隔離槽內(nèi)，電阻絲和環(huán)狀隔離槽之間的空隙填充有石英砂。優(yōu)選地，本技術(shù)方案加熱器中，加熱盤和均熱板之間的空隙填充有石英砂。優(yōu)選地，本技術(shù)方案加熱器中，加熱盤底部設(shè)置中空隔熱層。優(yōu)選地，本技術(shù)方案加熱器中，中空隔熱層為真空隔熱層，該真空隔熱層的氣體壓カ小于lOOPa。優(yōu)選地，本技術(shù)方案加熱器中，中空隔熱層內(nèi)設(shè)置隔熱材料，隔熱材料為以下材料中的ー種多孔材料或真空隔熱板。
(三)有益效果本發(fā)明具有下列有益效果I)石英材料穩(wěn)定的構(gòu)成及其物理性質(zhì)，保證了待加熱襯底和加熱元件的可靠隔離，從而避免了在襯底中引入污染；2)加熱盤與均熱板采用燒結(jié)密封，進(jìn)ー步保證了待加熱襯底和加熱元件的可靠隔離；3)在加熱元件采用電阻絲的情況下，電阻絲和加熱盤的環(huán)狀隔離槽之間填充石英砂，進(jìn)ー步保證了待加熱襯底和加熱元件的可靠隔離，并且延長(zhǎng)了電阻絲的使用壽命；4)在加熱盤的底部設(shè)置中空隔熱層，該中空隔熱層采用真空設(shè)計(jì)或填充隔熱材料，可以使被加熱硅片在較快時(shí)間內(nèi)迅速升溫，節(jié)約能源，并且有利于在超臨界流體精密清洗的溫度控制。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例加熱器的示意圖；圖2為本發(fā)明圖I所示加熱器的整體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，公開(kāi)了ー種采用石英材質(zhì)的加熱器。該加熱器包括加熱盤、加熱元件和均熱板。加熱盤，采用石英材料制備。均熱板，采用石英材料制備，位于所述加熱盤的上方，所述加熱盤和所述均熱板固定連接，所述加熱盤和所述均熱板之間形成空腔。加熱元件，設(shè)置于加熱盤和均熱板之間的空腔內(nèi)。其中，加熱盤和均熱板優(yōu)選為密封連接，密封的方式可以采用耐熱密封膠密封，也可以采用螺紋密封。優(yōu)選地，加熱盤和均熱板采用燒結(jié)密封，從而保證密封的可靠性。加熱元件可以為電阻絲、加熱管或其他加熱元件。優(yōu)選地，加熱元件為常用的電阻絲。本實(shí)施例中，均熱板和加熱盤用高純石英構(gòu)成，石英材質(zhì)特殊的構(gòu)成及其物理性質(zhì)，保證了待加熱的硅片和加熱元件的可靠隔離，避免了加熱元件對(duì)待加熱硅片的污染；將加熱元件密封起來(lái)，使整個(gè)加熱器滿足耐高溫、高壓、耐酸堿腐蝕的要求。在本發(fā)明ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，公開(kāi)了ー種在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上的加熱器。在本實(shí)施例加熱器中，加熱盤包括環(huán)狀隔離槽；加熱元件為電阻絲，電阻絲繞設(shè)于環(huán)狀隔離槽內(nèi)，電阻絲和環(huán)狀隔離槽之間的空隙填充有石英砂。優(yōu)選地，加熱盤和均熱板之間的空隙也填充有石英砂。本實(shí)施例中，將高純石英砂其填充在電阻絲與加熱盤及均熱板之間，進(jìn)ー步防止了電阻絲可能的金屬污染，増加了整個(gè)加熱器的耐壓限制，而且有助于延長(zhǎng)電阻絲壽命。在本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，公開(kāi)了ー種在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上的加熱器。在本實(shí)施例加熱器中，加熱盤底部設(shè)置中空隔熱層。中空隔熱層可以為真空隔熱層，其中的氣體壓カ應(yīng)小于lOOPa。此外，中空隔熱層內(nèi)也可以設(shè)置隔熱材料，隔熱材料為以下材料中的一種多孔材料或真空隔熱材料。多孔材料利用材料本身所含的孔隙隔熱，因?yàn)榭障秲?nèi)的空氣或惰性氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很低，如泡沫材料、纖維材料等。真空絕熱材料是利用材料的內(nèi)部真空達(dá)到阻隔對(duì)流來(lái)隔熱。常用的真空隔熱材料包括泡沫塑料、超細(xì)玻璃棉、高硅氧棉、真空隔熱板等。真空隔熱板是最新的隔熱材料，多用于家電行業(yè)等，這種材料的導(dǎo)熱系數(shù)極低僅為O. 004，所以在保溫節(jié)能上面效果突出，也可以應(yīng)用到本發(fā)明當(dāng)中。 以下將以上述各實(shí)施例為基礎(chǔ)，描述本發(fā)明的一最優(yōu)實(shí)施例。圖I為本發(fā)明實(shí)施例加熱器的示意圖。圖2為本發(fā)明圖I所示加熱器的整體結(jié)構(gòu)圖。如圖I所示，加熱盤(2)以石英材料做成，內(nèi)部纏繞高功率電阻絲(6)后，空隙處全部用精細(xì)、高純石英砂(5)填充。如圖2所示，加熱盤(2)上覆均熱板(I)密封，電阻絲通過(guò)位于均熱板底面的兩個(gè)孔(3)、
(4)引出，并與電源線相連。加熱盤底部設(shè)置中空隔熱層(未在圖中示出)，整個(gè)裝置可置于超臨界流體反應(yīng)釜的內(nèi)部。上述實(shí)施例中，均熱板(I)和加熱盤(2)用高純石英構(gòu)成，石英材質(zhì)特殊的構(gòu)成及其物理性質(zhì)，將電阻絲密封起來(lái)，使其可以對(duì)硅片無(wú)金屬污染，而且使整個(gè)加熱器耐高溫、高壓、耐酸堿腐蝕的要求。加熱盤(2)的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以保證良好的保溫，隔熱性能。高功率電阻絲(6)為該發(fā)熱裝置的發(fā)熱元件，電源接通后電阻絲迅速散熱。(5)為精細(xì)、高純石英砂，將其填充在電阻絲與爐盤底座及爐盤蓋之間，進(jìn)一歩防止了電阻絲可能的金屬污染，増加了整個(gè)加熱器的耐壓限制，而且有助于延長(zhǎng)電阻絲壽命。加熱盤底部設(shè)置中空隔熱層(未在圖中示出)。該中空隔熱層采用真空隔熱的方式，中空隔熱層內(nèi)的氣體壓カ小于IOOPa,從而有利于加熱、保溫和溫度控制。本實(shí)施例的加熱器的形狀和尺寸由所加熱的硅片和超臨界流體反應(yīng)釜內(nèi)部空間來(lái)確定，通常情況下，加熱器為圓形，其直徑為4英寸或8英寸。在需要采用加熱器對(duì)硅片進(jìn)行加熱時(shí)，將該加熱器置于超臨界流體反應(yīng)釜內(nèi)，接通220伏交流電源，被加熱物質(zhì)可以在較快時(shí)間內(nèi)迅速升溫，達(dá)到所要求的溫度(室溫至1000°C )之上。配合其他真空設(shè)備，該加熱器的工作壓カ可介于常壓至30MPa之間。綜上所述，本發(fā)明公開(kāi)了ー種無(wú)金屬離子污染，均勻性好的高溫石英加熱器。超臨界流體技術(shù)在半導(dǎo)體清洗領(lǐng)域正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，石英材質(zhì)構(gòu)成密封的用于超臨界流體精密清洗的加熱器，不僅可以提高加熱效率，而且可以有效地避免金屬污染等污染問(wèn)題。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種加熱器，其特征在于，該加熱器包括加熱盤、加熱元件和均熱板，其中 所述加熱盤，采用石英材料制備； 所述均熱板，采用石英材料制備，位于所述加熱盤的上方，所述加熱盤和所述均熱板固定連接，所述加熱盤和所述均熱板之間形成空腔； 所述加熱元件，設(shè)置于所述加熱盤和所述均熱板之間的空腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱器，其特征在于所述加熱盤與所述均熱板之間密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱器，其特征在于所述密封連接采用以下方式中的ー種耐熱密封膠密封、螺紋密封或燒結(jié)密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱器，其特征在于 所述加熱盤包括環(huán)狀隔離槽； 所述加熱元件為電阻絲，所述電阻絲繞設(shè)于所述環(huán)狀隔離槽內(nèi)，所述電阻絲和所述環(huán)狀隔離槽之間的空隙填充有石英砂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱器，其特征在于所述加熱盤和所述均熱板之間的空隙填充有石英砂。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱器，其特征在于，所述加熱盤底部設(shè)置中空隔熱層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱器，其特征在于，所述中空隔熱層為真空隔熱層，該真空隔熱層的氣體壓カ小于lOOPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱器，其特征在于，所述中空隔熱層內(nèi)設(shè)置隔熱材料，所述隔熱材料為以下材料中的ー種多孔材料或真空隔熱板。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的加熱器，其特征在于所述加熱盤的底部或側(cè)面設(shè)置通孔，所述加熱元件的電源連接線從所述通孔內(nèi)伸出，與外界電源相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的加熱器，其特征在于，所述加熱器置于超臨界流體反應(yīng)釜內(nèi)，用于超臨界流體清洗半導(dǎo)體襯底。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于超臨界流體精密清洗的加熱器，該加熱器包括加熱盤、加熱元件和均熱板，其中加熱盤，采用石英材料制備；均熱板，采用石英材料制備，位于加熱盤的上方，加熱盤和均熱板固定連接，加熱盤和均熱板之間形成空腔；加熱元件，設(shè)置于加熱盤和均熱板之間的空腔內(nèi)。本發(fā)明加熱器中，由于石英材料穩(wěn)定的構(gòu)成及其物理性質(zhì)，保證了待加熱襯底和加熱元件的可靠隔離，從而避免了在襯底中引入污染。
文檔編號(hào)H05B3/26GK102685945SQ20111006438
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者景玉鵬, 郭新賀 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所