CN105448796A - 卡盘 - Google Patents

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肖东风
贾照伟
王坚
王晖
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Abstract

本发明揭示了一种卡盘，包括：第一耦合层、温度调节管、第一导热层、第二导热层及卡盘表层。温度调节管埋设在第一耦合层中，第一导热层的下表面与第一耦合层粘结，第二导热层位于第一导热层的上表面之上，卡盘表层位于第二导热层的上表面之上，第一导热层和第二导热层的热传递系数不同，温度调节管的热量通过第一耦合层传递至第一导热层，再由第一导热层传递至第二导热层，最后由第二导热层传递至卡盘表层。本发明的卡盘能够提高卡盘表层的温度均匀性。

Description

卡盘
技术领域
本发明涉及半导体制造设备，尤其涉及一种卡盘。
背景技术
在半导体器件制造过程中，通常会用到卡盘，卡盘承载晶圆，以便对晶圆进行工艺加工。根据不同的工艺需求，卡盘内可以配有加热器或冷却器，晶圆放置在卡盘上后，卡盘对晶圆进行加热或冷却。例如，气相刻蚀晶圆时，卡盘除了承载晶圆外，还需要卡盘为晶圆提供合适的工艺温度。目前，常用的卡盘内配置电阻丝，通过电阻丝对卡盘进行加热，然后，卡盘再将热量传递至晶圆。此种卡盘的一个最大弊端在于卡盘承载晶圆的表面的温度均匀性难以控制，从而导致传递给晶圆的热量高低不同，进而降低晶圆加工良率。
发明内容
本发明的目的是提供一种卡盘，该卡盘能够提高卡盘承载晶圆的表面的温度均匀性。
为实现上述目的，本发明提出一种卡盘，包括：第一耦合层、温度调节管、第一导热层、第二导热层及卡盘表层。温度调节管埋设在第一耦合层中，第一导热层的下表面与第一耦合层粘结，第二导热层位于第一导热层的上表面之上，卡盘表层位于第二导热层的上表面之上，第一导热层和第二导热层的热传递系数不同，温度调节管的热量通过第一耦合层传递至第一导热层，再由第一导热层传递至第二导热层，最后由第二导热层传递至卡盘表层。
综上所述，本发明的卡盘通过在加热器(也就是温度调节管)与卡盘表层之间设置热传递系数不同的第一导热层以及第二导热层，热量每经过一层导热层后，其分布更均匀，从而提高了卡盘表层温度均匀性。
附图说明
图1揭示了本发明的一种卡盘的一实施例的剖面结构示意图。
图2揭示了本发明的一种卡盘的温度调节管的结构示意图。
图3揭示了导热层的热传递示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
参考图1所示，图1揭示了本发明的一种卡盘的一实施例的剖面结构示意图。如图1所示，该卡盘包括第一耦合层101、温度调节管102、第一导热层103、第二导热层104及卡盘表层105。温度调节管102埋设在第一耦合层101中。第一导热层103的下表面与第一耦合层101粘结。第二导热层104位于第一导热层103的上表面之上。卡盘表层105位于第二导热层104的上表面之上。第一导热层103和第二导热层104的热传递系数不同，温度调节管102的热量通过第一耦合层101传递至第一导热层103，再由第一导热层103传递至第二导热层104，最后由第二导热层104传递至卡盘表层105。本发明通过在温度调节管102与卡盘表层105之间设置具有不同导热系数的导热层(第一导热层103及第二导热层104)，热量通过各导热层后传递至卡盘表层105并均匀分散在卡盘表层105，从而提高了卡盘表层105温度均匀性。
在一个实施例中，温度调节管102为盘管，如图2所示。温度调节管102具有进口和出口，具有恒定温度的水由温度调节管102的进口进入温度调节管102，最后由温度调节管102的出口流出温度调节管102。温度调节管102的进口和出口位于卡盘的中心。温度调节管102的进口和出口分别与一恒温水机的出口和进口连接，恒温水机供应设定的恒定温度的水至温度调节管102。通过恒温水机为温度调节管102供应设定的恒定温度的水，提高了更为稳定、精确的温度控制。温度调节管102的形状除了盘管外，还可以有其他形状，并不仅限盘管。
第一导热层103的热传递系数低于第二导热层104的热传递系数。第二导热层104的热传递系数随温度的升高而降低。第一导热层103可以选用陶瓷导热层。第二导热层104可以选用金属导热层。下文以陶瓷导热层和金属导热层为例，对本发明作进一步详细说明。
陶瓷导热层103的上表面与金属导热层104的下表面之间设置有第二耦合层106，陶瓷导热层103的上表面与金属导热层104的下表面之间通过第二耦合层106粘结。金属导热层104的上表面与卡盘表层105之间设置有第三耦合层107，金属导热层104的上表面与卡盘表层105之间通过第三耦合层107粘结。第一耦合层101、第二耦合层106及第三耦合层107优选导热的胶体材料，例如，导热硅胶等，其目的是实现第一耦合层101与陶瓷导热层103之间、陶瓷导热层103与金属导热层104之间、金属导热层104与卡盘表层105之间无缝粘结，降低了对陶瓷导热层103和金属导热层104表面平整度的要求。
陶瓷导热层103的热量通过第二耦合层106以平面的方式传递到上层的金属导热层104。陶瓷导热层103的热传递系数较低，且远低于金属导热层104的热传递系数，金属导热层104优选热传递系数随温度变化而变化较大的金属材料，例如，铝、铜等。如图3所示，图3揭示了导热层的热传递示意图，该示意图由实验结果得出。由于陶瓷导热层103的热传递系数较低，温度调节管102的热量由陶瓷导热层103的下表面传递到陶瓷导热层103的上表面后，陶瓷导热层103的上表面的温度趋于均匀。由于金属导热层104的热传递系数随温度的升高而降低，因此，金属导热层104下表面温度偏高的区域处的热量传递到金属导热层104的上表面后，温度降低的幅度比金属导热层104下表面温度偏低的区域处的热量传递到金属导热层104的上表面后温度降低的幅度大。这样就使得金属导热层104的上表面温度更均匀，当热量由金属导热层104的上表面传递到卡盘表层105时，卡盘表层105的温度分布更均匀。在图3中，曲线A是金属导热层104的上表面温度曲线，曲线B是陶瓷导热层上表面温度曲线，曲线C是陶瓷导热层下表面温度曲线。
本发明的卡盘通过在加热器(也就是温度调节管102)与卡盘表层105之间设置热传递系数不同的导热层(陶瓷导热层103以及金属导热层104)，热量每经过一层导热层后，其分布更均匀，从而提高了卡盘表层105温度均匀性。
本发明通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (10)

1.一种卡盘，其特征在于，包括：第一耦合层、温度调节管、第一导热层、第二导热层及卡盘表层，所述温度调节管埋设在所述第一耦合层中，所述第一导热层的下表面与所述第一耦合层粘结，所述第二导热层位于所述第一导热层的上表面之上，所述卡盘表层位于所述第二导热层的上表面之上，所述第一导热层和第二导热层的热传递系数不同，温度调节管的热量通过第一耦合层传递至第一导热层，再由第一导热层传递至第二导热层，最后由第二导热层传递至卡盘表层。
2.根据权利要求1所述的一种卡盘，其特征在于，所述第一导热层的热传递系数低于第二导热层的热传递系数。
3.根据权利要求1所述的一种卡盘，其特征在于，所述第一导热层为陶瓷导热层。
4.根据权利要求1所述的一种卡盘，其特征在于，所述第二导热层的热传递系数随温度的升高而降低。
5.根据权利要求4所述的一种卡盘，其特征在于，所述第二导热层为金属导热层。
6.根据权利要求1所述的一种卡盘，其特征在于，所述第一导热层的上表面与第二导热层的下表面之间设置有第二耦合层。
7.根据权利要求1所述的一种卡盘，其特征在于，所述第二导热层的上表面与卡盘表层之间设置有第三耦合层。
8.根据权利要求1所述的一种卡盘，其特征在于，所述温度调节管为盘管。
9.根据权利要求1或8所述的一种卡盘，其特征在于，还包括恒温水机，温度调节管的进口和出口分别与恒温水机的出口和进口连接，恒温水机供应设定的恒定温度的水至温度调节管。
10.根据权利要求9所述的一种卡盘，其特征在于，所述温度调节管的进口和出口位于卡盘的中心。
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