[发明专利]一种高效、高精度红外石英加热器

说明书

本发明公开了一种高效、高精度温控红外石英加热器。包括卤钨灯、吹扫组件、石英加热组件、温度传感器和控制器，石英加热组件的两端各安装有吹扫组件，石英加热组件的内部安装有卤钨灯，卤钨灯的两端分别与石英加热组件两端的吹扫组件相连，石英加热组件内设置有加热液，温度传感器固定安装在石英加热组件的加热液出口处，温度传感器和卤钨灯均与控制器相连。与现有技术相比，本发明可以精确测量加热液温度，提高加热效率并且通过吹扫组件延长卤钨灯寿命，节约更换灯管的经济成本和时间成本。化学品液体润湿表面均为半导体级石英玻璃，耐腐蚀能力强，能够满足半导体湿法处理领域所需化学品的高洁净度、快速响应等加热需求。

技术领域

本发明涉及半导体湿法处理领域，尤其涉及一种用于晶圆清洗、刻蚀所需化学品(超纯水、酸等)的高效、高精度红外石英加热器。

背景技术

在半导体制造中，清洗设备直接影响集成电路的成品率，是贯穿半导体制造产业链的重要环节，在单晶硅片制造、光刻、刻蚀、沉积等关键制程及封装工艺中均为必要环节，约占所有芯片制造工序步骤30％以上，且随着节点的推进，清洗工序的数量和重要性会继续提升。在清洗工序中，常常用到各种高温化学品。常见的加热方式是投入式加热和在线式加热。在线式加热方法中，相比于传导加热，红外辐射加热凭借更高的加热效率和加热温度的优点，使得其也有广泛的应用。利用红外辐射原理的红外石英加热器的典型应用场景包括作为单一热源使用和与石英处理槽配合使用，提高温控精度和响应性能。在后者应用中，加热器与石英处理槽构成循环回路，通过在石英处理槽设置温度传感器，将处理槽内化学品温度数据反馈控制器，控制器控制卤钨灯的温度。但在前者应用场景中，加热器往往作为单一热源，加热后的清洗液用于单晶圆清洗。为了保证清洗效果，有必要控制出口液温度。常规的红外石英加热器受限于加热化学品的洁净度，温度传感器无法直接接触加热化学品，难以测量到加热化学品真实温度。

尽管水的红外吸收比达到90％以上，但一些常见的酸溶液(如硫酸)并不能充分吸收红外，没有被吸收的红外能量被浪费掉。

由于常见的红外石英加热器使用卤钨灯作为红外发射器，为了保证延长钨丝受命，会在灯管内充入卤素气体形成卤钨循环，在灯座处使用热膨胀系数很小的钼作为电极封装。钨丝工作时温度可以达到2600K，长时间使用后使灯座达到很高的温度，由于灯座封装处钼电极与石英玻璃热膨胀性差异，灯座封装处常爆裂漏气，严重影响卤钨灯寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种湿法处理领域的高效、高精度温控红外石英加热器，实现加热系统的精确测温、卤钨灯寿命的延长和加热效率的提高。

本发明的技术方案如下：

本发明包括卤钨灯、吹扫组件、石英加热组件、温度传感器和控制器，石英加热组件的两端各安装有吹扫组件，石英加热组件的内部安装有卤钨灯，卤钨灯的两端分别与石英加热组件两端的吹扫组件相连，石英加热组件内设置有加热液，温度传感器固定安装在石英加热组件的加热液出口处，温度传感器和卤钨灯均与控制器相连。

所述石英加热组件包括硅酸铝保温层、选择性吸收涂层、石英外管、卤钨灯套管和传感器套管；

石英外管的两端各安装有吹扫组件，石英外管内设置有多个卤钨灯套管，多个卤钨灯套管沿圆周间隔分布，各个卤钨灯套管中设置有卤钨灯，石英外管外侧面涂覆有选择性吸收涂层，涂覆有涂层的石英外管外还包覆有硅酸铝保温层；石英外管设置有加热液出口和加热液入口，靠近加热液出口处的石英外管设置有传感器套管，传感器套管中安装温度传感器。

所述卤钨灯包括钨丝、卤钨灯管、灯座和电源线；钨丝设置在卤钨灯管中，钨丝和卤钨灯管均设置在石英加热组件中，卤钨灯管的两端均安装有灯座，两端的灯座与吹扫组件相连，两端的灯座分别与对应的电源线相连。

所述吹扫组件包括盖板、吹扫底座、支架、外固定螺钉、复位弹簧、调节螺钉和内固定螺钉；