CN104617008A - 晶圆加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对半导体晶片和液晶显示装置用的玻璃晶圆进行加热处理的方式，具体地说是一种晶圆加热装置。包括加热装置框架、温控表、红外线测温装置、CPU、加热部、升降驱动部及支撑杆，其中温控表和升降驱动部设置于加热装置框架的底部，所述加热部与升降驱动部连接，所述支撑杆穿过加热部、并固定于加热装置框架上，所述加热部内设有与温控表连接的加热丝；所述加热部通过升降驱动部的驱动上升、并与加热装置框架的顶部接触形成容置晶圆的密封腔室；所述红外线测温装置和CPU设置于加热装置框架的顶部，所述红外线测温装置和温控表均与CPU连接。本发明达到能够自动调节盘体温度，保持晶圆表面温度均匀性一致。

Description

晶圆加热装置
技术领域
本发明涉及对半导体晶片和液晶显示装置用的玻璃晶圆进行加热处理的方式，具体地说是一种晶圆加热装置。
背景技术
一般晶圆加热用的加热装置中为了使晶圆温度保持均匀性一致，在盘体表面加入陶瓷球使得晶圆与盘面之间形成微小缝隙来达到目的，但是温度传感器只有一个点测量，而且不能测得晶圆表面温度，也不能调节温度，结果会导致晶圆中心到边缘温度不一致。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种晶圆加热装置。所述装置达到能够自动调节盘体温度，保持晶圆表面温度均匀性一致。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种晶圆加热装置，包括加热装置框架、温控表、红外线测温装置、CPU、加热部、升降驱动部及支撑杆，其中温控表和升降驱动部设置于加热装置框架的底部，所述加热部与升降驱动部连接，所述支撑杆穿过加热部、并固定于加热装置框架上，所述加热部内设有与温控表连接的加热丝；所述加热部通过升降驱动部的驱动上升、并与加热装置框架的顶部接触形成容置晶圆的密封腔室；所述红外线测温装置和CPU设置于加热装置框架的顶部，所述红外线测温装置和温控表均与CPU连接，所述红外线测温装置测得密封腔室内晶圆的不同区域温度后把数据传送给CPU，经CPU判断后发送信号给温控表，温控表会控制加热源不同区域的升降温。
所述加热部包括上热板和下热板，其中下热板的上表面设有螺旋线状凹槽，且由中心向边缘分为多个分区，每个分区内均埋入加热丝，各加热丝通过设置于下热板上的加热丝孔与温控表连接，其中两个分区之间设有多个支撑杆孔，所述上热板的上表面边缘设有用于容置密封圈的凹槽。所述分区包括第一分区、第二分区及第三分区。
所述加热装置框架包括底板、隔热板、上板、侧板及后挡板，其中底板、隔热板及上板由下至上依次设置、并两侧通过侧板连接，所述隔热板和上板的后侧设有后挡板；所述温控表和升降驱动部设置于底板上，所述红外线测温装置和CPU设置于上板上，所述支撑杆底端固定于隔热板上，所述加热部设置于隔热板和上板之间。
所述上板的下方设有盘盖，所述盘盖的下表面设有凹槽，所述加热部上升与盘盖接触，所述加热部的上表面与盘盖下表面的凹槽形成所述容置晶圆的密封腔室。
所述上板和盘盖上设有多个红外线照射孔，所述红外线测温装置发射的红外线光通过红外线照射孔后照射到晶圆的上表面。所述多个红外线照射孔均匀分布在从晶圆中心到边缘的直线上。
所述支撑杆为三个，所述三个支撑杆均布在同一个圆周上，并上端端部位于同一个水平面上。
所述升降驱动部包括气缸和支撑杆，其中气缸固定于所述底板上，所述气缸的输出端与支撑杆的一端连接，所述支撑杆的另一端穿过隔热板上设有的孔与加热部连接。所述支撑杆包括圆形板和细杆，其中细杆的一端与气缸的输出端连接，另一端穿过隔热板上的孔后与圆形板连接，所述圆形板与加热部连接。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明可以测得晶圆表面温度，多点测量可以随时掌握晶圆表面温度的均匀性。
2.本发明可以自动调节控制热板温度，使温度均匀性保持一致，实现了高精度晶圆加热。
3.本发明改善了传统的支撑杆升降结构，使支撑杆固定后，避免了滑片及不水平问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明的立体轴视图；
图4为本发明的立体分解图；
图5为下热板的俯视图；
图6为本发明气缸动作后示意图。
其中：1为红外线测温装置，2为CPU，3为下热板，4为上热板，5为气缸，6为温控表，7为电磁阀，8为支撑杆，9为支撑杆，10为盘盖，11为底板，12为隔热板，13为上板，14为侧板，15为后档板，16为加热丝，17为密封圈，18为支撑杆孔，19为加热丝孔，20为红外线照射孔，21为第一分区，22为第二分区，23为第三分区，W为晶圆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1-4所示，本发明包括加热装置框架、温控表6、红外线测温装置1、CPU(中央处理器)2、加热部、升降驱动部及支撑杆，其中加热装置框架包括底板11、隔热板12、上板13、侧板14及后挡板15，其中底板11、隔热板12及上板13由下至上依次设置、并两侧通过侧板14连接，形成两层结构，所述隔热板12和上板13的后侧设有后挡板15，起到隔热效果，所述隔热板12、上板13及后挡板15采用真空隔热板来隔热。底板11、隔热板12、上板13可以是半圆形加正方形的薄板，材料为铝，侧板14可以是长方形薄板，材料为铝，这些板之间用螺栓进行连接组成加热装置框架。所述温控表6和升降驱动部设置于底板11上。
所述加热部设置于隔热板12和上板13之间，包括上热板4和下热板3，其中下热板3为圆形薄板，其直径要大于晶圆W直径，下热板3的上表面设有螺旋线状凹槽，且由中心向边缘分为三个分区，即第一分区21、第二分区22及第三分区23。每个分区内均埋入加热丝16，三个加热丝16通过设置于下热板3上的加热丝孔19与温控表6连接，其中第一分区21和第二分区22之间设有三个支撑杆孔18，如图5所示。上热板4与下热板3通过螺栓固定连接、并大小相同，所述上热板4的上表面边缘设有用于容置密封圈17的凹槽，密封圈17埋入该凹槽内。所述支撑杆9为细棒状结构、并为三个，在加热装置框架的上层中，把三个支撑杆9固定在隔热板12上的螺纹孔中，三个支撑杆9穿过下热板3的支撑杆孔18，所述三个支撑杆均布在同一个圆周上，并上端高度一致，即上端部位于同一个水平面上，用来支撑晶圆W。所述上热板4的上方设有通过螺栓固定在上板13下方的盘盖10，盘盖10的大小与上热板4相同，盘盖10的下表面开有凹槽，凹槽直径大于晶圆W直径。
所述升降驱动部包括气缸5和支撑杆8，其中气缸5固定于所述底板11上，所述支撑杆8包括圆形板和细杆，其中细杆的一端与气缸5的输出端连接，另一端穿过隔热板12上的孔后与圆形板连接，所述圆形板与下热板3连接。
如图6所示，所述加热部通过气缸5的驱动实现升降运动，使其与盘盖10密封或分离。所述上热板4上升、并与盘盖10密封连接，上热板4的上表面与盘盖10的下表面的凹槽形成容置晶圆W的密封腔室。
所述红外线测温装置1和CPU2设置于上板13的上方，红外线测温装置1与CPU2连接，所述上板13和盘盖10上设有三个红外线照射孔20，所述三个红外线照射孔20均匀分布在从晶圆W中心到边缘的直线上。所述红外线测温装置1发射的红外线光通过红外线照射孔20后照射到晶圆W的上表面。所述红外线测温装置1测得放置于上热板4上的晶圆W的不同区域温度后把数据传送给CPU2，经CPU2判断后发送信号给温控表6，温控表6会控制不同区域的加热丝16的升降温。
本发明的工作原理为：
机械手将晶圆W传送到加热装置的支撑杆9的上方后撤离，气缸5受电磁阀7控制向上伸出气缸杆带动支撑杆8，使上热板4和下热板3升起与固定的盘盖10进行密封，此时晶圆W脱离支撑杆贴付在上热板4的上表面，晶圆W的上表面不与盘盖10的下表面接触，是在盘盖10与上热板4所形成的密闭腔室中；温控表6受CPU2控制给加热丝16供电，使晶圆W在密闭的腔室中加热；在加热期间，红外线加热装置1有频率地发射出红外线光，经过红外线照射孔20照射到晶圆W表面，测得的数据传送给CPU2，经CPU2的判断各照射点的温度差值，计算出下热板3的哪个分区需要给电或断电，把这些信号传送给温控表6，由温控表6控制3根加热丝16断电或给电来达到调节晶圆W的温度均匀性。加热完毕后由电磁阀7控制，使气缸5带动上热板4和下热板3下降，晶圆W落在支撑杆上，由机械手将其取走。
本发明采用红外线测温方法，将测温装置安装在晶圆上部，分别测得晶圆的不同区域温度后把数据传送给CPU2，经CPU2判断温度高低后发送信号给温控表6，温控表6会控制相应温区来升降温，达到能够自动调节盘体温度，保持晶圆表面温度均匀性一致。

Claims (10)

1.一种晶圆加热装置，其特征在于：包括加热装置框架、温控表(6)、红外线测温装置(1)、CPU(2)、加热部、升降驱动部及支撑杆(9)，其中温控表(6)和升降驱动部设置于加热装置框架的底部，所述加热部与升降驱动部连接，所述支撑杆(9)穿过加热部、并固定于加热装置框架上，所述加热部内设有与温控表(6)连接的加热丝(16)；所述加热部通过升降驱动部的驱动上升、并与加热装置框架的顶部接触形成容置晶圆(W)的密封腔室；所述红外线测温装置(1)和CPU(2)设置于加热装置框架的顶部，所述红外线测温装置(1)和温控表(6)均与CPU(2)连接，所述红外线测温装置(1)测得密封腔室内晶圆(W)的不同区域温度后把数据传送给CPU(2)，经CPU(2)判断后发送信号给温控表(6)，温控表(6)会控制加热源不同区域的升降温。
2.按权利要求1所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述加热部包括上热板(4)和下热板(3)，其中下热板(3)的上表面设有螺旋线状凹槽，且由中心向边缘分为多个分区，每个分区内均埋入加热丝(16)，各加热丝(16)通过设置于下热板(3)上的加热丝孔(19)与温控表(6)连接，其中两个分区之间设有多个支撑杆孔(18)，所述上热板(4)的上表面边缘设有用于容置密封圈(17)的凹槽。
3.按权利要求2所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述分区包括第一分区(21)、第二分区(22)及第三分区(23)。
4.按权利要求1所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述加热装置框架包括底板(11)、隔热板(12)、上板(13)、侧板(14)及后挡板(15)，其中底板(11)、隔热板(12)及上板(13)由下至上依次设置、并两侧通过侧板(14)连接，所述隔热板(12)和上板(13)的后侧设有后挡板(15)；所述温控表(6)和升降驱动部设置于底板(11)上，所述红外线测温装置(1)和CPU(2)设置于上板(13)上，所述支撑杆(9)底端固定于隔热板(12)上，所述加热部设置于隔热板(12)和上板(13)之间。
5.按权利要求4所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述上板(13)的下方设有盘盖(10)，所述盘盖(10)的下表面设有凹槽，所述加热部上升与盘盖(10)接触，所述加热部的上表面与盘盖(10)下表面的凹槽形成所述容置晶圆(W)的密封腔室。
6.按权利要求5所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述上板(13)和盘盖(10)上设有多个红外线照射孔(20)，所述红外线测温装置(1)发射的红外线光通过红外线照射孔(20)后照射到晶圆(W)的上表面。
7.按权利要求6所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述多个红外线照射孔(20)均匀分布在从晶圆(W)中心到边缘的直线上。
8.按权利要求4所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述支撑杆(9)为三个，所述三个支撑杆(9)均布在同一个圆周上，并上端端部位于同一个水平面上。
9.按权利要求4所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述升降驱动部包括气缸(5)和支撑杆(8)，其中气缸(5)固定于所述底板(11)上，所述气缸(5)的输出端与支撑杆(8)的一端连接，所述支撑杆(8)的另一端穿过隔热板(12)上设有的孔与加热部连接。
10.按权利要求9所述的晶圆加热装置，其特征在于：所述支撑杆(8)包括圆形板和细杆，其中细杆的一端与气缸(5)的输出端连接，另一端穿过隔热板(12)上的孔后与圆形板连接，所述圆形板与加热部连接。
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