CN113658896A - 一种晶圆加工用加热载盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆加工用加热载盘，包括：晶圆载盘，所述晶圆载盘上活动连接有晶圆，所述晶圆载盘的内部安装有多个加热棒，所述晶圆载盘的一侧设置有直流电源，所述直流电源通过电源连接线与所述加热棒串联，所述直流电源的一侧设置有PID控制器，所述PID控制器的控制输出端与所述加热棒的电控端连接，所述温度传感器的信号输出端与所述PID控制器的信号输入端连接，本发明中，通过将加热棒均匀的安装到晶圆载盘中，减少加热棒加热时对晶圆载盘的温度传输距离，同时通过温度传感器实时监控温度，并通过PID控制器对加热棒的温度进行控温，大大提高了温度传输的均匀性，便于工作人员均匀对晶圆进行去胶。

Description

一种晶圆加工用加热载盘
技术领域
本发明涉及晶圆加工处理技术领域，具体为一种晶圆加工用加热载盘。
背景技术
在半导体工艺中，晶圆载盘用来承载晶圆，一方面起到机械支撑的作用，另一方面通常需要给晶圆一定的热传导以稳定或提升工艺速率。对于普通的加热载盘设计，通常是中心部分有两根加热棒，通过对加热棒加热，加热棒再通过热传导至整个加热载盘，这种设计方法通常中心部分加热快，然后再传到至载盘周边，传导路径很长，对加热载盘的材质热导率均匀性要求非常高；测试发现即便使用了温度控制系统，在加热到某一温度点且保持很长时间下，中心温度相比较边缘温度也高1-2度，这种物理差异会使得工艺均匀性变差，为此，提出一种晶圆加工用加热载盘。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆加工用加热载盘，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：热传导结构和加热结构；
其中，热传导结构包括晶圆载盘，所述晶圆载盘上活动连接有晶圆，所述晶圆载盘的内部固定安装有铜块层，所述铜块层的外部固定安装有热管，所述铜块层和所述热管的内部均开设有螺纹通孔，所述晶圆的外部固定安装有外铜圈，所述晶圆载盘的内部粘接有导热硅胶层，所述晶圆载盘的内壁粘接有保温层；
其中，加热结构包括，所述加热结构包括加热棒，所述加热棒的外部一体成型有外螺纹，所述加热棒活动连接于所述螺纹通孔的内部，所述晶圆载盘的一侧设置有直流电源，所述直流电源通过电源连接线与所述加热棒串联，所述直流电源的一侧设置有PID控制器，所述PID控制器的一侧设置有温度传感器，所述加热棒上固定安装有磁铁块，所述磁铁块的内部开设有多个限位槽，所述限位槽的内部固定安装有弹簧，弹簧远离所述限位槽的一端固定安装有限位杆，所述晶圆载盘的内部开设有限位孔，所述晶圆载盘的外部固定安装有多个铁质固定片。
通过采用上述技术方案，直流电源直流方式给加热棒供电，并通过温度传感器实时测量加热棒的温度，便于工作人员的监控，同时通过PID控制器进行控温，并将加热棒在晶圆载盘上进行重新安装分布，使得温度传输和温度均匀性都得到了很大的提高，有利于得到良好均匀性的晶圆去胶速率，同时通过外螺纹和螺纹通孔的设置，便于工作人员将加热棒安装到晶圆载盘当中，并通过弹簧带动限位杆插接入限位孔的内部，同时通过磁铁块对铁质固定片的吸附加强加热棒安装时的稳定性，且通过铜块层和热管的设置，快速将加热棒的热量传导到晶圆当中，加快晶圆的受热速度，且晶圆外圈的外铜圈可以将热量从外到内快速传导入晶圆当中。
优选的，所述加热棒的电控端与所述PID控制器连接，所述温度传感器的信号输出端与所述PID控制器的信号输入端连接
优选的，所述加热棒的数量至少为四个。
通过采用上述技术方案，数量至少为四个的加热棒使得加热速度更快，且加热速度更加均匀。
优选的，多个所述加热棒之间为均匀分布。
通过采用上述技术方案，通过均匀分布的加热棒，使得加热棒对晶圆载盘的加热可以更加快速的扩散到整个晶圆载盘中，提高加热速度。
优选的，所述晶圆载盘外壁直径和所述晶圆的外壁直径相等。
通过采用上述技术方案，相等的外壁直径便于晶圆载盘对晶圆的承载。
优选的，所述加热棒在所述晶圆载盘的内部为对称设置。
通过采用上述技术方案，对称设置的加热棒可以在加热棒启动时，均匀的将热量扩散到晶圆载盘中，使得对晶圆的受热更加均匀，避免出现一边温度过高，一边温度过低的情况。
优选的，所述加热棒与所述螺纹通孔之间通过外螺纹螺纹连接。
通过采用上述技术方案，通过螺纹连接的加热棒，便于工作人员对加热棒的拆卸和安装。
优选的，所述晶圆载盘与所述晶圆之间为滑动连接。
通过采用上述技术方案，晶圆载盘与晶圆之间的滑动连接，便于工作人员对晶圆和晶圆载盘之间的分离。
优选的，所述限位孔的内部设置有倾斜部，倾斜部的倾斜角度为45°。
通过采用上述技术方案，倾斜角度为45°便于工作人员将限位杆插接或拔出限位孔的内部。
优选的，所述限位杆与所述限位孔之间为插接。
通过采用上述技术方案，限位杆插接入限位孔的内部，保证了加热棒与晶圆载盘之间的稳定性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，通过将加热棒均匀的安装到晶圆载盘中，减少加热棒加热时对晶圆载盘的温度传输距离，同时通过温度传感器实时监控温度，并通过PID控制器对加热棒的温度进行控温，大大提高了温度传输的均匀性，便于工作人员均匀对晶圆进行去胶，同时在晶圆载盘中安装铜块层和热管，通过铜块层和热管将温度快速传导到晶圆中，并通过晶圆外圈安装的外铜圈快速将热量从外到内进行传导，并配合加热棒大大提高了晶圆的加热速度和受热效率。
附图说明
图1为本发明的晶圆加工用加热载盘的结构示意图之一；
图2为本发明的晶圆加工用加热载盘结构示意图之二；
图3为本发明的晶圆加工用加热载盘中加热棒和晶圆载盘的结构示意图；
图4为本发明的晶圆加工用加热载盘中晶圆载盘的剖视结构示意图；
图5为本发明的晶圆加工用加热载盘中加热棒的结构示意图；
图6为本发明的晶圆加工用加热载盘中限位孔和倾斜部的结构示意图；
图7为本发明的晶圆加工用加热载盘中弹簧和限位杆的结构示意图；
图8为本发明的晶圆加工用加热载盘中和晶圆和外铜圈的结构示意图。
图中：10、晶圆载盘；11、晶圆；12、加热棒；13、直流电源；14、PID控制器；15、温度传感器；16、外螺纹；17、电源连接线；20、外铜圈；30、铜块层；31、螺纹通孔；32、热管；33、导热硅胶层；34、保温层；40、磁铁块；41、限位槽；42、弹簧；43、限位杆；44、限位孔；45、倾斜部；46、铁质固定片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图8，本发明提供一种技术方案：
一种晶圆加工用加热载盘，包括：热传导结构和加热结构。
晶圆载盘10，将不少于四个的加热棒12均匀的安装到晶圆载盘10当中，晶圆载盘10外壁直径和晶圆11的外壁直径相等，相等的外壁直径便于晶圆载盘10对晶圆11的承载和安装，加热棒12与螺纹通孔31之间通过外螺纹16螺纹连接，且通过位于限位槽41内部的弹簧42带动限位杆43配合倾斜部45插接入限位孔44的内部，保证加热棒12安装时的稳定性，同时通过磁铁块40对铁质固定片46的吸附加强加热棒12安装时的稳定性，同时通过直流电源13对加热棒12进行供电，直流电源13通过电源连接线17与加热棒12串联，在加热棒12进行加热的过程中通过PID控制器14加热棒12进行温度控制，PID控制器14的控制输出端与加热棒12的电控端连接，同时通过温度传感器15实时对加热棒12的温度进行测量，温度传感器15的信号输出端与PID控制器14的信号输入端连接；
同时在晶圆载盘10中安装铜块层30和热管32，加快热传导的效率，且在热管32与晶圆载盘10之间粘接一层导热硅胶层33再次加快热传导的效率，并在晶圆载盘10中粘接保温层34，通过保温层34保持晶圆载盘10的内部温度，减少能源损耗，且晶圆11进行加热时，通过外铜圈20配合加热棒12将晶圆11的温度从外部和内部进行同时提高，加快晶圆的加热速度。
根据上述技术方案对本方案工作步骤进行总结梳理：工作人员通过直流电源13以直流供电的方式给加热棒12供电，在加热棒12进行加热的过程中通过温度传感器15实时测量加热棒12的温度，便于工作人员的监控，同时通过PID控制器14进行温度控制，避免出现温度过高或温度较低的现象，且将加热棒12在晶圆载盘10上进行重新安装分布，使得温度传输和温度均匀性都得到了很大的提高，有利于得到良好均匀性的晶圆11去胶速率，同时通过外螺纹16和螺纹通孔31的设置，便于工作人员将加热棒12安装到晶圆载盘10当中，并通过弹簧42带动限位杆43插接入限位孔44的内部，同时通过磁铁块40对铁质固定片46的吸附加强加热棒12安装时的稳定性，且通过铜块层30和热管32的设置，快速将加热棒12的热量传导到晶圆11当中，加快晶圆11的受热速度，且晶圆11外圈的外铜圈20可以将热量从外到内快速传导入晶圆11当中。
综上：本发明中，通过将加热棒12均匀的安装到晶圆载盘10中，减少加热棒12加热时对晶圆载盘10的温度传输距离，同时通过温度传感器15实时监控温度，并通过PID控制器14对加热棒12的温度进行控温，大大提高了温度传输的均匀性，便于工作人员均匀对晶圆进行去胶，同时在晶圆载盘10中安装铜块层30和热管32，通过铜块层30和热管32将温度快速传导到晶圆11中，并通过晶圆11外圈安装的外铜圈20快速将热量从外到内进行传导，并配合加热棒12大大提高了晶圆11的加热速度和受热效率。
本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于，包括：热传导结构和加热结构；
其中，热传导结构包括晶圆载盘(10)，所述晶圆载盘(10)上活动连接有晶圆(11)，所述晶圆载盘(10)的内部固定安装有铜块层(30)，所述铜块层(30)的外部固定安装有热管(32)，所述铜块层(30)和所述热管(32)的内部均开设有螺纹通孔(31)，所述晶圆(11)的外部固定安装有外铜圈(20)，所述晶圆载盘(10)的内部粘接有导热硅胶层(33)，所述晶圆载盘(10)的内壁粘接有保温层(34)；
其中，加热结构包括，所述加热结构包括加热棒(12)，所述加热棒(12)的外部一体成型有外螺纹(16)，所述加热棒(12)活动连接于所述螺纹通孔(31)的内部，所述晶圆载盘(10)的一侧设置有直流电源(13)，所述直流电源(13)通过电源连接线(17)与所述加热棒(12)串联，所述直流电源(13)的一侧设置有PID控制器(14)，所述PID控制器(14)的一侧设置有温度传感器(15)，所述加热棒(12)上固定安装有磁铁块(40)，所述磁铁块(40)的内部开设有多个限位槽(41)，所述限位槽(41)的内部固定安装有弹簧(42)，弹簧(42)远离所述限位槽(41)的一端固定安装有限位杆(43)，所述晶圆载盘(10)的内部开设有限位孔(44)，所述晶圆载盘(10)的外部固定安装有多个铁质固定片(46)。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：所述加热棒(12)的电控端与所述PID控制器(14)连接，所述温度传感器(15)的信号输出端与所述PID控制器(14)的信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：所述加热棒(12)的数量至少为四个。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：多个所述加热棒(12)之间为均匀分布。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：所述晶圆载盘(10)外壁直径和所述晶圆(11)的外壁直径相等。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：所述加热棒(12)在所述晶圆载盘(10)的内部为对称设置。
7.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：所述加热棒(12)与所述螺纹通孔(31)之间通过外螺纹(16)螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：所述晶圆载盘(10)与所述晶圆(11)之间为滑动连接。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：所述限位孔(44)的内部设置有倾斜部(45)，倾斜部(45)的倾斜角度为45°。
10.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用加热载盘，其特征在于：所述限位杆(43)与所述限位孔(44)之间为插接。
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