[发明专利]对电感线圈进行冷却的方法

说明书

本发明涉及一种对包埋式电感线圈(immersed induction coil)、比如用于真空处理腔室中的致电离线圈进行冷却的方法。

如果不能够对致电离线圈的温度进行适当地控制将会产生很多问题，并且对于真空处理腔室内部的线圈来说这种问题尤为突出，这是因为在这种情况下在线圈上所淀积的物质的粘附性将会变得不再充分，从而会在处理腔室中产生有害微粒。通常，通过沿一穿经线圈的冷却通道恒定地流动液态冷却剂来对这种线圈进行冷却。如果是利用水，那么冷却作用的效率将会非常高并且线圈的温度可以保持远远低于所述处理腔室内部的环境温度，从而造成在经受处理的晶体上附着大量的微粒。相反，如果是利用空气，那么冷却作用就原理上而言是可行的，但是对于具有一定长度的线圈来说，甚至包括那些单匝线圈，会沿该线圈的长度方向形成热梯度，从而导致所淀积材料发生剥离。

本发明的要点在于提供一种对具有一穿经其进行延伸的冷却通道的电感线圈进行冷却的方法，该方法包括首先将冷却剂沿第一方向穿经所述冷却通道进行流动，并且随后再沿相反方向穿经该冷却通道进行流动。

所述流动方向可以进行周期性转换，比如，处理工艺所运行的时间越长，转换周期越短，并且另外或者可选择地也可根据所探测到的线圈温度来对转换周期进行控制。通常该方法可以包括对冷却剂和/或线圈的下游温度进行监控，并且在当所述温度超过一预定水平时转换流动方向。

尤其优选的是所述冷却剂为空气或者一些其他适用的气体。

虽然已经在前面对本发明进行了详细说明，但是应该理解的是其包括任何由前面所述或者下文中所述的技术特征所形成的创造性组合。本发明还包括用于执行该方法的设备。

本发明可以以各种方式进行实施，并且现在将结合附图对一个特定实施例进行描述，其中：

附图1是一电感线圈和一与其相关的冷却系统的示意图；

附图2是一图表，示出了不同冷却方法下所附着的微粒与经处理的晶体数目之间的相对关系；

附图3是一图表，示出了不同方法下冷却作用与时间之间的相对关系；

附图4是一在利用射频线圈加热工艺(RF coil heating)时与附图3相对应的图表。

一电感线圈，比如一致电离线圈，总体上用10来进行指代。可以看出其包括有一绕制的中空管11，该中空管11通常由不锈钢制成。该中空管11形成了一个冷却剂可以流经的中部通道12。一泵13具有一空气入口14和一出口15。并由出口15向一换向阀16(by-directionalvalve)供送气体，而该换向阀16又通过导管17和18经由一热交换器19与线圈10的对应端部相连通。在使用过程中，依照阀16的设置状态，空气可以沿实线箭头所示方向或者沿虚线箭头所示方向穿经中空管11。阀16的设置状态由一控制器20来决定。该控制器20可以仅仅对阀16进行控制，以便阀16可以以恒定的频率或者以这样一种频率进行转换，即该频率由处理工艺已经运行的时间所决定或者与一些预定曲线相对应，随着工艺的运行，后者尤其适用于所述的处理工艺。但是，尤其优选的是在线圈10的端部设置热电偶21和22，以便可以对所述线圈的“下游”温度进行监控或者对沿该线圈的长度方向所实际存在的热梯度进行监控。随后由控制器20对转换频率进行调整，来达到一预定的热梯度或者一粗确定(ore-determined)的下游温度。

应该明白的是热电偶21和22可以相同地设置在导管17和18上，并且为了实际应用这种状况尤为适宜，虽然随温度的读取将会略微显得不太直接。也可以选择性地对冷却剂的温度进行监控。为了试验目的，将一额外的热电偶放置在所述线圈上距热交换器最远的位置处。

控制器20也可以对泵13进行控制，以便对流速进行调节。

由于只有经过除去离子的水才能够用来传导RF，所以需要利用到硅油。这将导致在实际中的各个公知接头及溶解性PTFE胶带(管工胶带(plumber’s tape))处发生泄漏现象，从而在地面上留下一层油膜。

试验结果：

参看附图2，在氮化钛淀积工艺中处于200℃和300℃之间的线圈温度最好参照所测定出的在硅晶体上所附着的微粒量来进行确定。在利用水对线圈进行冷却的情况下在室温时的微粒量迅速增大，而根据本发明的温度受控线圈却能够得到较低的稳定微粒附着量。

在附图3中示出了在单向和双向工作模式中热电偶21,22处的温度。可以看出，在双向模式中，在150秒的试验周期内沿所述线圈的温度梯度不会超过10℃，相比之下，对于单向冷却模式来说在相同周期内的温度差却为105℃。

在附图4中示出了在这样一工艺中热电偶21,22,23处的温度，即利用小于60℃的热循环来使得线圈稳定地保持在220℃。应该指出的是热电偶21和22均被固定在RF真空馈入装置中，并且从而无法显示出真空处理腔室内的线圈温度。