CN113446770B - 一种晶圆加工用的均流腔环 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种晶圆加工用的均流腔环，包括环体，晶圆放置在环体的内腔内，环体的一端端面开设有凹槽，环体的端面上盖设有用于封堵凹槽的第一板，第一板的外壁上贯穿开设有用于将外界气流通入凹槽内腔内的进气口，凹槽的内腔内设置有若干个用于增加晶圆表面空气流速的上出气管，若干个上出气管绕着环体的轴向呈圆形分布，上出气管一端位于凹槽的内腔内，另一端位于环体的内腔内，凹槽的内腔内设置有若干个用于增强晶圆底面流速的下出气管，上出气管绕着环体的轴向呈圆形分布，下出气管一端位于凹槽的内腔内，另一端位于环体的内腔内，晶圆位于上出气管与下出气管之间。本申请具有提升晶圆生产质量的效果。

Description

一种晶圆加工用的均流腔环

技术领域

本申请涉及晶圆加工技术领域，尤其是涉及一种晶圆加工用的均流腔环。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，硅晶棒在经过研磨、抛光、切片后形成硅晶片，也就是晶圆。

晶圆在制造过程中，需要对晶圆进行多次冷却，一般的晶圆冷却方式分为空冷和人为强制冷却，空冷时，由于晶圆的初始温度较高，自然冷却需花费大量的时间，因此需要借助外界冷却装置对晶圆进行加速冷却。

现有的市面上冷却装置通常为一个带喷嘴的管道，将喷嘴垂直于晶圆设置，且喷嘴的位置在冷却过程中为固定设置。

针对上述中的相关技术，发明人认为喷嘴正对晶圆表面设置，正对晶圆表面的位置处的气流流速大，而其与晶圆区域的气流流速较低，导致晶圆各区域的冷却速度不同，进而容易造成晶圆出现变形的现象，从而严重影响了晶圆的生产质量。

发明内容

为了提升晶圆的生产质量，本申请提供一种晶圆加工用的均流腔环。

本申请提供的一种晶圆加工用的均流腔环，采用如下的技术方案：

一种晶圆加工用的均流腔环，包括环体，晶圆放置在所述环体的内腔内，所述环体的一端端面开设有凹槽，所述环体的端面上盖设有用于封堵凹槽的第一板，所述第一板的外壁上贯穿开设有用于将外界气流通入凹槽内腔内的进气口，所述凹槽的内腔内设置有若干个用于增加晶圆表面空气流速的上出气管，若干个所述上出气管绕着环体的轴向呈圆形分布，所述上出气管一端位于凹槽的内腔内，另一端位于环体的内腔内，所述凹槽的内腔内设置有若干个用于增强晶圆底面流速的下出气管，所述上出气管绕着环体的轴向呈圆形分布，所述下出气管一端位于凹槽的内腔内，另一端位于环体的内腔内，晶圆位于上出气管与下出气管之间。

通过采用上述技术方案，通过外界气路管道与进气口连通，使得外界冷却气流从进气口进入凹槽的内腔内，晶圆放置在上出气管与下出气管之间，最终气流从上出气管吹向晶圆的上表面，从下出气管吹向晶圆的底面上，从而实现晶圆的快速冷却，由于上出气管与下出气管均设置有若干个，从而更加便于晶圆的四周均受到气流的冷却，且晶圆四周的冷却速度均匀，提升了整个晶圆的生产质量。

可选的，所述上出气管与下出气管伸出凹槽内腔外的一端均固定有三通管，所述三通管的出气端均呈缩口设置，所述凹槽的内腔内转动设置有第二板，所述第二板两侧的内腔呈连通设置，所述第二板上设置有用于驱使上出气管与下出气管同步转动的动力组件。

通过采用上述技术方案，通过动力组件，使得上出气管与下出气管向外吹气的过程中，实现同步且同向转动，从而使得三通管部位处形成涡流，若干个涡流位于晶圆的上下两侧，更加便于晶圆冷却。

可选的，所述动力组件包括同轴固定在上出气管外壁上的第一齿轮、同轴固定在下出气管外壁上的第二齿轮、同轴固定在第二板两侧上的端面齿轮、倾斜设置在第二板朝向第一板一侧的风板，所述第一齿轮与第二板朝向第一板一侧的端面齿轮啮合，所述第二齿轮与第二板背离第一板一侧的端面齿轮啮合，所述进气口的气流流向与风板的倾斜方向呈平行设置。

通过采用上述技术方案，气流吹向风板，使得风板与第二板同步绕着整个环体的轴向转动，第二板转动的过程中，使得端面齿轮啮合第一齿轮和第二齿轮同步且同向转动，从而使得上出气管与下出气管向外吹风的过程中还同步转动，使得晶圆的上下面形成涡流，更加便于整个晶圆冷却。

可选的，所述凹槽的内壁上开设有限位槽，所述限位槽内转动设置有滚珠，所述第二板伸入限位槽内的一侧与滚珠接触。

通过采用上述技术方案，滚珠减小了第二板与限位槽之间的摩擦程度，从而更加便于第二板转动。

可选的，所述第二板与第一板之间设置有第三板，所述第三板上贯穿开设有第一孔，所述第三板朝向第一板一侧放置有第四板，所述第四板上贯穿开设有第二孔，所述第一孔与第二孔均为斜孔，所述凹槽内设置有用于限制第四板在第三板上滑动的抵接组件。

通过采用上述技术方案，可通过滑动第四板，从而控制第一孔与第二孔之间重叠的面积，从而实现控制吹向风板气流的大小，实现控制第四板的转动速度。

可选的，所述抵接组件包括固定在凹槽内壁上的安装块、滑移在安装块上的抵接杆、固定在抵接杆下端的抵接块、套设在抵接杆外壁上的弹簧，所述弹簧一端抵接在安装块上，另一端抵接在抵接块上。

通过采用上述技术方案，调节第四板位置的过程中，预先将整个抵接杆竖直向上拉起，使得弹簧被压缩，调节完成后，松开抵接杆，在弹簧回复力的作用下，使得抵接块牢牢抵接在第四板的侧壁上，从而使得整个第四板难以转动。

可选的，所述第四板朝向第一板一侧固定有若干个定位块，所述抵接块侧壁上开设有用于嵌设定位块的定位槽。

通过采用上述技术方案，调整好第一孔与第二孔交错的面积后，使得定位块插设在定位槽内，从而第四板更加难以在第三板上滑动。

可选的，所述环体的外壁上间隔均匀的固定有若干个加强块，所述加强块的侧壁上贯穿开设有用于固定安装整个环体的安装孔，所述环体的内腔侧壁上间隔均匀的开设有若干个用于释放应力的工艺槽。

通过采用上述技术方案，加强块增强了整个环体在机加工过程中难以发生变形的能力，工艺槽使得机加工后的整个环体以及使用该过程中的环体均能以发生变形，提升了整个环体的使用寿命。

本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1. 晶圆放置在上出气管与下出气管之间，最终气流从上出气管吹向晶圆的上表面，从下出气管吹向晶圆的底面上，从而实现晶圆的快速冷却，由于上出气管与下出气管均设置有若干个，从而更加便于晶圆的四周均受到气流的冷却，且晶圆四周的冷却速度均匀，提升了整个晶圆的生产质量；

2.通过设置第三板、第四板以及第一孔和第二孔，从而实现控制吹向风板气流的大小，实现控制第四板的转动速度；

3.通过设置加强块和工艺槽，提升了整个环体的使用寿命。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图。

图2是本实施例中环体的剖视图。

图3是本实施例中抵接组件部位处的整体结构示意图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是图2中B处的局部放大图。

图6是本实施例中动力组件的整体结构示意图。

附图标记说明：1、环体；2、凹槽；3、第一板；4、进气口；5、上出气管；6、下出气管；7、三通管；8、第二板；9、动力组件；10、第一齿轮；11、第二齿轮；12、端面齿轮；13、风板；14、限位槽；15、滚珠；16、第三板；17、第一孔；18、第四板；19、第二孔；20、抵接组件；21、安装块；22、抵接杆；23、抵接块；24、弹簧；25、定位块；26、定位槽；27、加强块；28、安装孔；29、工艺槽。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种晶圆加工用的均流腔环。

参照图1，一种晶圆加工用的均流腔环，包括环体1，环体1为金属圆环，环体1的外侧间隔均匀的一体成型有若干个加强块27，加强块27的外壁上贯穿开设有安装孔28，若干个加强块27绕着环体1的外侧呈圆形分布，加强块27一方面使得机加工环体1过程中，整个环体1难以发生变形，另一方面更加便于将整个环体1固定在晶圆加工的设备上，环体1的内腔侧壁上间隔均匀的开设有若干个工艺槽29，工艺槽29使得加工后的应力得以释放，从而进一步提升了整个环体1的使用寿命。

参照图2，加工过程中，晶圆可通过吊装的方式放置在环体1的内腔内，环体1的一端端面上开设有凹槽2，环体1上固定有用于封堵凹槽2开口的第一板3，第一板3的外壁上贯穿开设有进气口4，向凹槽2的内腔内通入气流的过程中，使得外界气泵的气嘴连接在进气口4上，使得外界气泵管道内的气流通入凹槽2的内腔内。

参照图3和图4，凹槽2的内腔内固定有第三板16，第三板16为环状，第三板16的侧壁上贯穿开设有第一孔17，第一孔17的形状为腰形孔，第一孔17为圆弧状，第三板16朝向第一板3的一侧放置有第四板18，第四板18为环状板，第四板18的侧壁上贯穿开设有第二孔19，第二孔19的形状与第一孔17的形状相同，且第一孔17与第二孔19均为斜孔，初始状态下，第一孔17与第二孔19重合，此时气流通过第三板16与第四板18时的风量最大，当需要增大气流的流速，可通过调节第一孔17与第二孔19之间的重合面积。

参照图3和图4，凹槽2的内腔内还设置有用于限制第四板18在第三板16上自由滑动的抵接组件20，抵接组件20包括安装块21、抵接杆22、抵接块23和弹簧24，安装块21固定在凹槽2的内侧壁上，抵接杆22的长度方向与凹槽2的深度方向呈平行设置，抵接杆22滑移在安装块21上，抵接块23固定在抵接杆22朝向凹槽2槽底的一端，弹簧24同轴套设在抵接杆22的外壁上，弹簧24一端抵接在安装块21朝向抵接块23的一侧，弹簧24的另一端抵接在抵接块23上。

参照图2和图5，抵接块23背离弹簧24的一侧开设有定位槽26，定位槽26连通抵接块23的端面，第四板18朝向第一板3的侧壁上固定有定位块25，初始状态下，定位块25插设在定位槽26的内腔内，从而使得整个第四板18难以在第三板16上转动。

参照图3和图6，凹槽2的内腔内转动设置有若干个上出气管5，上出气管5一端位于凹槽2的内腔内，另一端伸入环体1的内腔内，若干个上出气管5绕着环体1的轴向呈圆形分布，上出气管5伸出凹槽2外的一端固定有三通管7，三通管7远离上出气管5的出气端呈缩口设置，加工过程中，上出气管5位于晶圆上表面的上方，上出气管5的气流吹向晶圆的上表面上。

参照图3和图6，凹槽2的内腔转动设置有若干个下出气管6，下出气管6一端位于凹槽2的内腔内，另一端伸入环体1的内腔内，若干个下出气管6绕着环体1的轴向呈圆形分布，下出气管6伸出凹槽2外的一端也固定有三通管7，三通管7远离下出气管6的出气端部位呈缩口设置，加工过程中，晶圆放置在上出气管5与下出气管6之间，下出气管6的气流吹向晶圆的底部。

参照图2和图6，凹槽2的内腔内转动设置有第二板8，凹槽2的内壁上开设有环状的限位槽14，限位槽14内转动设置有若干个滚珠15，第二板8伸入限位槽14的内一侧与滚珠15接触，滚珠15减缓了第二板8与凹槽2之前的摩擦，从而更加便于第二板8在凹槽2的内腔内转动。

参照图2和图6，第二板8的两侧内腔呈连通设置，第二板8上设置有用于驱使上出气管5与下出气管6同步转动的动力组件9，动力组件9包括第一齿轮10、第二齿轮11、端面齿轮12和风板13，第一齿轮10同轴固定在上出气管5伸入凹槽2内的一端，第二齿轮11同轴固定在下出气管6伸入凹槽2内的一端，端面齿轮12设置有两个，两个端面齿轮12分别固定在第二板8的两侧，第一齿轮10与朝向第一板3的端面齿轮12相互啮合，第二齿轮11与背向第一板3的端面齿轮12啮合，风板13设置有若干个，若干个风板13间隔均匀的固定在第二板8朝向第一板3的侧壁上，风板13呈倾斜设置，进气口4所吹出的气流吹向相邻两个风板13之前，从而使得整个第二板8转动。

本申请实施例一种晶圆加工用的均流腔环的实施原理为：对晶圆进行冷却的过程中，将整个晶圆放置在上出气管5与下出气管6之间，通过外界气泵的气管与进气口4连通，气流进入凹槽2的内腔内经过第一孔17与第二孔19的导向以及加压，使得气流吹向风板13，从而驱使第二板8绕着环体1的轴向转动，第二板8转动的过程中，端面齿轮12啮合第一齿轮10与第二齿轮11同步且同向转动，使得晶圆的两侧同时在冷却的过程中产生涡流，加速的整个晶圆四周的空气流动性，使得晶圆的冷却更高。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种晶圆加工用的均流腔环，包括环体(1)，其特征在于：晶圆放置在所述环体(1)的内腔内，所述环体(1)的一端端面开设有凹槽(2)，所述环体(1)的端面上盖设有用于封堵凹槽(2)的第一板(3)，所述第一板(3)的外壁上贯穿开设有用于将外界气流通入凹槽(2)内腔内的进气口(4)，所述凹槽(2)的内腔内设置有若干个用于增加晶圆表面空气流速的上出气管(5)，若干个所述上出气管(5)绕着环体(1)的轴向呈圆形分布，所述上出气管(5)一端位于凹槽(2)的内腔内，另一端位于环体(1)的内腔内，所述凹槽(2)的内腔内设置有若干个用于增强晶圆底面流速的下出气管(6)，所述上出气管(5)绕着环体(1)的轴向呈圆形分布，所述下出气管(6)一端位于凹槽(2)的内腔内，另一端位于环体(1)的内腔内，晶圆位于上出气管(5)与下出气管(6)之间，所述上出气管(5)与下出气管(6)伸出凹槽(2)内腔外的一端均固定有三通管(7)，所述三通管(7)的出气端均呈缩口设置，所述凹槽(2)的内腔内转动设置有第二板(8)，所述第二板(8)两侧的内腔呈连通设置，所述第二板(8)上设置有用于驱使上出气管(5)与下出气管(6)同步转动的动力组件(9)，所述动力组件(9)包括同轴固定在上出气管(5)外壁上的第一齿轮(10)、同轴固定在下出气管(6)外壁上的第二齿轮(11)、同轴固定在第二板(8)两侧上的端面齿轮(12)、倾斜设置在第二板(8)朝向第一板(3)一侧的风板(13)，所述第一齿轮(10)与第二板(8)朝向第一板(3)一侧的端面齿轮(12)啮合，所述第二齿轮(11)与第二板(8)背离第一板(3)一侧的端面齿轮(12)啮合，所述进气口(4)的气流流向与风板(13)的倾斜方向呈平行设置。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用的均流腔环，其特征在于：所述凹槽(2)的内壁上开设有限位槽(14)，所述限位槽(14)内转动设置有滚珠(15)，所述第二板(8)伸入限位槽(14)内的一侧与滚珠(15)接触。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用的均流腔环，其特征在于：所述第二板(8)与第一板(3)之间设置有第三板(16)，所述第三板(16)上贯穿开设有第一孔(17)，所述第三板(16)朝向第一板(3)一侧放置有第四板(18)，所述第四板(18)上贯穿开设有第二孔(19)，所述第一孔(17)与第二孔(19)均为斜孔，所述凹槽(2)内设置有用于限制第四板(18)在第三板(16)上滑动的抵接组件(20)。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆加工用的均流腔环，其特征在于：所述抵接组件(20)包括固定在凹槽(2)内壁上的安装块(21)、滑移在安装块(21)上的抵接杆(22)、固定在抵接杆(22)下端的抵接块(23)、套设在抵接杆(22)外壁上的弹簧(24)，所述弹簧(24)一端抵接在安装块(21)上，另一端抵接在抵接块(23)上。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆加工用的均流腔环，其特征在于：所述第四板(18)朝向第一板(3)一侧固定有若干个定位块(25)，所述抵接块(23)侧壁上开设有用于嵌设定位块(25)的定位槽(26)。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用的均流腔环，其特征在于：所述环体(1)的外壁上间隔均匀的固定有若干个加强块(27)，所述加强块(27)的侧壁上贯穿开设有用于固定安装整个环体(1)的安装孔(28)，所述环体(1)的内腔侧壁上间隔均匀的开设有若干个用于释放应力的工艺槽(29)。

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