一种晶圆卡盘冷却装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种晶圆卡盘冷却装置，包括水冷盘，所述水冷盘包括底板，底板上一体焊接中空的盖板，所述水冷盘内部设置有蛇形流道，沿底板径向向外，所述蛇形流道的流道宽度逐渐减小，所述蛇形流道通过盖板上的进水口、出水口与外部进水管路、出水管路连接以供冷却水流通，所述冷却水对位于所述水冷盘上的晶圆卡盘进行冷却。其目的在于提供一种实现晶圆卡盘高低温区均匀散热且有利于减少热应力产生的晶圆卡盘冷却装置。圆卡盘冷却装置。圆卡盘冷却装置。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆卡盘冷却装置


[0001]本技术涉及专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置，特别是涉及一种晶圆卡盘冷却装置。

技术介绍

[0002]晶圆的加工程序繁复且精密，大致上包括有：微影、蚀刻、扩散、离子布植、薄膜等过程，其中很多都属于高温工艺过程，晶圆在经过高温工艺后，一般都需要快速冷却至室温或工艺要求的晶圆材料温度后，才能进行后续的工艺。
[0003]公告号为CN202205717U的技术专利公开了一种晶圆冷却装置，用以冷却晶圆，所述晶圆冷却装置包括：支架；匀流板，固定在所述支架上，并位于所述晶圆的上方；气体喷吹元件，固定在所述支架上，并位于所述匀流板的上方。使用时，首先，开启气体供应单元，使气体经由气体喷吹元件喷吹出来；接着，气体通过匀流板吹向晶圆表面，使晶圆表面能够快速冷却。这种方式的不足在于对厂务压缩空气要求较高，需要源源不断提供高压气源，能源开销较大，使用成本较高。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是提供一种实现晶圆卡盘高低温区均匀散热且有利于减少热应力产生的晶圆卡盘冷却装置。
[0005]为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：
[0006]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，包括水冷盘，所述水冷盘包括底板，底板上一体焊接中空的盖板，所述水冷盘内部设置有蛇形流道，沿底板径向向外，所述蛇形流道的流道宽度逐渐减小，所述蛇形流道通过盖板上的进水口、出水口与外部进水管路、出水管路连接以供冷却水流通，所述冷却水对位于所述水冷盘上的晶圆卡盘进行冷却。
[0007]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，所述蛇形流道包括均与底板同轴并依次沿底板径向向外等距布置的环形流道、出水中间流道、进水中间流道、边缘流道，所述进水中间流道与所述进水口连通，所述边缘流道与所述出水口连通，所述冷却水进入所述环形流道后换向流出。
[0008]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，所述环形流道的入口端与所述进水中间流道的出水端之间、所述出水中间流道的出水端与所述边缘流道的入水端之间、所述进水中间流道与进水口之间均通过直线流道连通，相邻直线流道平行等距布置。
[0009]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，其中所述晶圆卡盘通过定位销钉一、定位销钉二连接于所述盖板上方。
[0010]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，其中所述盖板上设置有销钉孔一、销钉孔二，所述底板以及晶圆卡盘上对应设置有与所述销钉孔一、销钉孔二适配的销钉孔三、销钉孔四、盲孔，所述定位销钉一、定位销钉二与所述销钉孔一、销钉孔二、销钉孔三、销钉孔四、盲孔配合，将所述晶圆卡盘定位在所述水冷盘上。
[0011]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，其中所述盖板下方通过螺栓连接组件连接有支撑固定块一、支撑固定块二，所述进水口、出水口分别通过卡套接头孔安装有用于连接所述进水管路、出水管路系统的卡套接头，所述支撑固定块二位于所述卡套接头孔下方。
[0012]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，其中所述螺栓连接组件包括支撑柱一、支撑柱二以及与二者适配的固定螺栓一、固定螺栓二，所述盖板边缘处穿设所述固定螺栓一，所述支撑固定块一中部以及支撑固定块二两端均穿设与固定螺栓一同轴的固定螺栓二，同轴的一对固定螺栓一、固定螺栓二同轴螺纹连接于支撑柱一或支撑柱二内。
[0013]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，其中所述盖板周向间隔设置有若干个螺孔一，所述固定螺栓一穿入所述螺孔一内，所述固定螺栓二与固定螺栓一反向布置。
[0014]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，其中所述支撑柱一、支撑柱二支撑在所述盖板与支撑固定块一、支撑固定块二之间。
[0015]本技术一种晶圆卡盘冷却装置，其中所述水冷盘采用铝合金制成，所述晶圆卡盘采用钛合金制成。
[0016]与现有技术相比，本技术一种晶圆卡盘冷却装置至少具有以下有益效果：
[0017]1、水冷盘中心区域环形流道的流道宽度较大，由公式ΔQ1=C
W
ρ
W
q
W
ΔT
W
dt可知，单位时间内流过中心区域的冷却水流量增大，吸收热量增大，有利于中心高温区域的快速冷却降温。
[0018]上述公式中：
[0019]C
w
—冷却流道内冷却水的比热容；
[0020]ρ
w
—冷却流道内冷却水密度；
[0021]q
w
—冷却流道内冷却水流量；
[0022]A
p
—冷却流道与冷却水接触面积；
[0023]T
w
—冷却流道内冷却水体温度变化值(实际情况下单位时间内温度变化量)。
[0024]2、进水中间流道位于出水中间流道、边缘流道之间，冷却水经进水口进入，先流入进水中间流道内，后流入中心环形流道内，最后流入边缘流道后经出水口流出，因此，冷却水在进水中间流道内流过时吸收晶圆卡盘热传导的热量，温度上升，当流入环形流道时，晶圆卡盘的环形区域温度适中，该温度间于中心区域高温以及边缘区域低温之间，该环形区域与冷却水接触处温度差适中，使冷却速率平稳，避免了温差过大引起应力产生。同理，在边缘区域，边缘流道内的冷却水温度达到最高，边缘冷却效果下降，冷却速率降低，这样，冷却水流过时与晶圆卡盘接触处温差变化平缓，也避免了其因快速冷却发生应力变化，进而使晶圆卡盘整体冷却速率相对平稳。
[0025]总之，本申请的蛇形的冷却流道使得冷却水与晶圆卡盘之间热量交换充分，沿底板径向向外各个不同温度的同心圆区域的冷却降温速率相对一致，晶圆卡盘整体降温速率平缓，实现了晶圆卡盘高低温区的均匀散热，有利于减少热应力的产生。
[0026]下面结合附图对本技术一种晶圆卡盘冷却装置作进一步说明。
附图说明
[0027]图1为本技术一种晶圆卡盘冷却装置与晶圆卡盘装配图；
[0028]图2为本技术一种晶圆卡盘冷却装置的结构示意图；
[0029]图3为本技术一种晶圆卡盘冷却装置的仰视图；
[0030]图4为本技术一种晶圆卡盘冷却装置的侧视图；
[0031]图5为本技术一种晶圆卡盘冷却装置的局部剖面图(两个直角箭头表示冷却水流向)；
[0032]图6a为图5的A
‑
A剖面图；
[0033]图6b为图6a中C处的局部放大图；
[0034]图7a为图5的B
‑
B剖面图；
[0035]图7b为图7a中D处的局部放大图；
[0036]图8为本技术一种晶圆卡盘冷却装置与晶圆卡盘装配爆炸图。
具体实施方式
[0037]如图1所示，本技术晶圆卡盘冷却装置，包括水冷盘1，晶圆卡盘2置于带有冷却水流道的该水冷盘1上进行冷却，同时做缓存用。本实施例中，水冷盘1采用铝合金制成，铝合金导热率高，同时还避免了金属污染。晶圆卡盘2采用钛合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆卡盘冷却装置，包括水冷盘(1)，所述水冷盘(1)包括底板(11)，底板(11)上一体焊接中空的盖板(12)，其特征在于，所述水冷盘(1)内部设置有蛇形流道(16)，沿底板(11)径向向外，所述蛇形流道(16)的流道宽度逐渐减小，所述蛇形流道(16)通过盖板(12)上的进水口(18)、出水口(19)与外部进水管路、出水管路连接以供冷却水流通，所述冷却水对位于所述水冷盘(1)上的晶圆卡盘(2)进行冷却。2.根据权利要求1所述的一种晶圆卡盘冷却装置，其特征在于，所述蛇形流道(16)包括均与底板(11)同轴并依次沿底板(11)径向向外等距布置的环形流道(163)、出水中间流道(164)、进水中间流道(165)、边缘流道(166)，所述进水中间流道(165)与所述进水口(18)连通，所述边缘流道(166)与所述出水口(19)连通，所述冷却水进入所述环形流道(163)后换向流出。3.根据权利要求2所述的一种晶圆卡盘冷却装置，其特征在于，所述环形流道(163)的入口端与所述进水中间流道(165)的出水端之间、所述出水中间流道(164)的出水端与所述边缘流道(166)的入水端之间、所述进水中间流道(165)与进水口(18)之间均通过直线流道(167)连通，相邻直线流道(167)平行等距布置。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种晶圆卡盘冷却装置，其特征在于，所述晶圆卡盘(2)通过定位销钉一(3)、定位销钉二(4)连接于所述盖板(12)上方。5.根据权利要求4所述的一种晶圆卡盘冷却装置，其特征在于，所述盖板(12)上设置有销钉孔一(121)、销钉孔二(122)，所述底板(11)以及晶圆卡盘(2)上对应设置有与所述销钉孔一(121)、销钉...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜保彧，王超星，
申请(专利权)人：北京华卓精科科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：