CN116884882A - 半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置，包括底座、冷却台和控制器，所述冷却台安装在底座的上方，通过接触的方式进行降温，且冷却台的外侧设置有控制器，对冷却台的温度进行控制，所述底座的上方固定有支撑座，且支撑座的上方转动安装有驱动轴。该半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置通过放置圈配合托板为晶圆主体提供支撑，后续直接通过放置圈的移动即可将晶圆主体放置到冷却台上进行冷却倾斜的托板可使晶圆主体自动滑动到放置圈的中部，保证其后续在冷却台上位置的一致性，且多个放置圈的设置可实现晶圆主体的连续冷却，提高其整体工作效率，也避免了人工上下料对晶圆主体造成的污染。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆冷却技术领域，具体为半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置。
背景技术
半导体晶圆作为电器设备中的重要组成部件，其可决定相关设备的使用寿命，在半导体晶圆加工过程中，高温固化或是涂胶加工后的晶圆需要通过冷却装置进行降温，如申请号为CN202223150254.0，2023年4月11日公开的一种晶圆冷却装置，所述半导体制冷片的制冷面安装在所述制冷座的底部，且环形阵列设置；换热座，所述换热座与所述制冷座连接，所述半导体制冷片的制热面与所述换热座的顶部连接，所述换热座上设有冷却水路，所述冷却水路与所述半导体制冷片相对设置通过水冷方式对半导体制冷片进行冷却，既能保证晶圆的快速冷却，同时降低了成本，并且无噪音，结构简单；
上述冷却装置以及现有的冷却装置在对晶圆进行冷却时，一般是人工手动对晶圆进行放置和拿取，在操作时增加了晶圆受到污染的可能性，且晶圆直接摆放在冷却台上，不能得到居中定位，后续晶圆摆放位置不同其受到的冷却效果也会存在偏差，降低了装置对晶圆的整体冷却效果以及装置的冷却效率和使用便捷性。
发明内容
本发明的目的在于提供半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置，以解决上述背景技术提出的现有的冷却装置在对晶圆进行冷却时，一般是人工手动对晶圆进行放置和拿取，在操作时增加了晶圆受到污染的可能性，且晶圆直接摆放在冷却台上，不能得到居中定位，后续晶圆摆放位置不同其受到的冷却效果也会存在偏差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：半导体晶圆的冷却装置，包括底座、冷却台和控制器，所述冷却台安装在底座的上方，通过接触的方式进行降温，且冷却台的外侧设置有控制器，对冷却台的温度进行控制，所述底座的上方固定有支撑座，且支撑座的上方转动安装有驱动轴，并且驱动轴的下方连接有伺服电机，用于控制驱动轴的旋转，所述驱动轴的外侧设置有放置圈，且放置圈位于冷却台的上方，并且放置圈以驱动轴的中心为圆心等角度设置，放置圈的内部设置有晶圆主体，通过放置圈对晶圆主体进行定位，所述放置圈的下方等角度设置有托板，为晶圆主体提供底部支撑，所述托板呈下倾状结构设计，且托板和放置圈之间设置有旋转控制机构，使托板能进行旋转，倾斜的托板使晶圆主体能滑落到放置圈的中部，所述冷却台的上方开设有摆放槽，且摆放槽和托板之间构成凹凸配合结构，托板进入到摆放槽内将晶圆主体放置到冷却台上进行降温，所述放置圈的外侧固定有连接架，连接架的内端和驱动轴相连接与驱动轴之间构成上下滑动连接，且连接架的下方设置有位置控制机构，在放置圈移动到冷却台处时可控制放置圈向下移动，所述冷却台的右侧设置有收集盒，冷却完成后的晶圆主体可通过收集盒进行收集。
进一步优化本技术方案，所述底座的左侧设置有输送上料机构，且输送上料机构位于放置圈的上方，将晶圆主体输送到放置圈内。
进一步优化本技术方案，所述连接架的下方设置有复位弹簧，且复位弹簧固定在驱动轴的内部，为连接架提供上推复位力。
进一步优化本技术方案，所述位置控制机构包括磁性块和电磁铁；
磁性块，固定在连接架的下方随连接架进行同步的移动；
电磁铁，固定在底座的上方，且电磁铁设置一组，位于冷却台的外侧，在连接架移动到该处时控制连接架的下移，使连接架能在磁性吸附的作用下向进行移动，将晶圆主体带到冷却台上。
进一步优化本技术方案，所述放置圈在驱动轴的外侧等角度设置四组，且驱动轴下方的伺服电机每次控制驱动轴进行九十度的旋转，四个放置圈可分别作为上料位，冷却位，下料位和检查位。
进一步优化本技术方案，所述旋转控制机构包括连接轴、第一扭力弹簧和遮挡机构；
连接轴，固定在托板的外端，且托板通过连接轴和放置圈之间构成转动连接；
第一扭力弹簧，安装在连接轴的外侧为连接轴提供旋转复位力，使其能向下进行旋转；
遮挡机构，设置在托板的外侧，对托板的旋转位置进行遮挡，使其能为晶圆主体提供底部支撑。
进一步优化本技术方案，所述遮挡机构包括挡板、安装块、传动齿轮、活动轴、第二扭力弹簧和自动控制机构；
挡板，设置在放置圈的下方对托板的旋转进行限制；
安装块，固定在放置圈的下方，挡板贯穿安装块和安装块之间构成滑动连接；
传动齿轮，设置在安装块的内部，且传动齿轮和挡板之间构成啮合连接；
活动轴，固定在传动齿轮的中部，且活动轴转动安装在安装块的内部；
第二扭力弹簧，安装在活动轴的端部为活动轴提供旋转复位力；
自动控制机构，在放置圈移动到收集盒处时控制活动轴进行旋转，使晶圆主体从托板上落下。
进一步优化本技术方案，所述自动控制机构包括控制绳、吸附磁体和磁性定位圈；
控制绳，缠绕在活动轴的表面；
吸附磁体，设置在安装块的内部和安装块之间构成上下滑动结构，且吸附磁体的上方和控制绳固定连接，吸附磁体下移时可带动活动轴进行旋转；
磁性定位圈，套设在收集盒的外侧，且磁性定位圈和吸附磁体相互吸引，并且磁性定位圈固定在底座的上方，右侧呈开口状用于摆放收集盒，收集盒的外侧固定有把手，辅助收集盒的移动。
半导体晶圆的冷却装置的冷却方法，该方法包括以下步骤：
S1：通过控制器将冷却台设置到需要的冷却温度，使其能适配晶圆主体的冷却需要；
S2：将待进冷却的晶圆主体放置位于左侧的放置圈内，通过托板为其提供支撑，使晶圆主体能沿托板的倾斜面向放置圈中部移动，实现对晶圆主体的摆放居中定位，且可适配不同大小晶圆主体的使用，然后可通过伺服电机控制驱动轴进行旋转，驱动轴通过连接架带动放置圈和晶圆主体进行移动，将晶圆主体移动到冷却台的上方，在位置控制机构的作用下可使放置圈带动晶圆主体向下移动，托板移动到摆放槽内，并受摆放槽的挤压绕连接轴进行旋转，同时晶圆主体将落在冷却台上方，通过冷却台对其进行冷却降温，降温完成后再将放置圈升起，通过托板将冷却完成的晶圆主体带出；
S3：继续控制驱动轴进行旋转，将冷却完成的晶圆主体移动到收集盒的上方，此时磁性定位圈将对吸附磁体进行吸引，使吸附磁体在安装块内进行移动，拉动控制绳在活动轴上放卷，带动活动轴旋转，活动轴带动传动齿轮进行旋转，使传动齿轮通过和挡板的啮合带动挡板进行移动，解除挡板对托板的遮挡，此时第一扭力弹簧将继续通过连接轴带动托板进行旋转，解除托板对晶圆主体的支撑，使晶圆主体下落到收集盒内完成收集，后续可通过把手将收集盒从磁性定位圈内拉出对收集的晶圆主体进行处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)该半导体晶圆的冷却装置通过放置圈配合托板为晶圆主体提供支撑，后续直接通过放置圈的移动即可将晶圆主体放置到冷却台上进行冷却倾斜的托板可使晶圆主体自动滑动到放置圈的中部，保证其后续在冷却台上位置的一致性，且多个放置圈的设置可实现晶圆主体的连续冷却，提高其整体工作效率，也避免了人工上下料对晶圆主体造成的污染；
(2)该半导体晶圆的冷却装置通过挡板可对托板的旋转进行限位，在完成冷却后通过磁性定位圈对吸附磁体的吸附可自动控制挡板进行移动，解除挡板对托板的限位效果，使托板能继续旋转解除对晶圆主体的支撑，从而使晶圆主体能自动下落到收集盒内，实现晶圆主体的自动下料收集，且下料后的放置圈继续旋转可进行下一组晶圆主体的接收，提高装置的使用便捷性。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明主视结构示意图；
图3为本发明放置圈立体结构示意图；
图4为本发明放置圈主剖结构示意图；
图5为本发明放置圈仰视结构示意图；
图6为本发明安装块主剖结构示意图；
图7为本发明冷却台立体结构示意图；
图8为本发明收集盒立体结构示意图。
图中：1、底座；2、支撑座；3、驱动轴；4、伺服电机；5、放置圈；6、托板；7、连接架；8、复位弹簧；9、输送上料机构；10、晶圆主体；11、冷却台；12、控制器；13、磁性块；14、电磁铁；15、摆放槽；16、连接轴；17、第一扭力弹簧；18、挡板；19、安装块；20、传动齿轮；21、活动轴；22、第二扭力弹簧；23、控制绳；24、吸附磁体；25、磁性定位圈；26、收集盒；27、把手。
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：半导体晶圆的冷却装置，包括底座1、冷却台11和控制器12，冷却台11安装在底座1的上方，通过接触的方式进行降温，且冷却台11的外侧设置有控制器12，对冷却台11的温度进行控制，底座1的上方固定有支撑座2，且支撑座2的上方转动安装有驱动轴3，并且驱动轴3的下方连接有伺服电机4，用于控制驱动轴3的旋转，驱动轴3的外侧设置有放置圈5，且放置圈5位于冷却台11的上方，并且放置圈5以驱动轴3的中心为圆心等角度设置，放置圈5的内部设置有晶圆主体10，通过放置圈5对晶圆主体10进行定位，放置圈5的下方等角度设置有托板6，为晶圆主体10提供底部支撑，托板6呈下倾状结构设计，且托板6和放置圈5之间设置有旋转控制机构，使托板6能进行旋转，倾斜的托板6使晶圆主体10能滑落到放置圈5的中部，冷却台11的上方开设有摆放槽15，且摆放槽15和托板6之间构成凹凸配合结构，托板6进入到摆放槽15内将晶圆主体10放置到冷却台11上进行降温，放置圈5的外侧固定有连接架7，连接架7的内端和驱动轴3相连接与驱动轴3之间构成上下滑动连接，且连接架7的下方设置有位置控制机构，在放置圈5移动到冷却台11处时可控制放置圈5向下移动，冷却台11的右侧设置有收集盒26，冷却完成后的晶圆主体10可通过收集盒26进行收集，底座1的左侧设置有输送上料机构9，且输送上料机构9位于放置圈5的上方，将晶圆主体10输送到放置圈5内，连接架7的下方设置有复位弹簧8，且复位弹簧8固定在驱动轴3的内部，为连接架7提供上推复位力，位置控制机构包括磁性块13和电磁铁14，磁性块13，固定在连接架7的下方随连接架7进行同步的移动，电磁铁14，固定在底座1的上方，且电磁铁14设置一组，位于冷却台11的外侧，在连接架7移动到该处时控制连接架7的下移，使连接架7能在磁性吸附的作用下向进行移动，将晶圆主体10带到冷却台11上，放置圈5在驱动轴3的外侧等角度设置四组，且驱动轴3下方的伺服电机4每次控制驱动轴3进行九十度的旋转，四个放置圈5可分别作为上料位，冷却位，下料位和检查位；
晶圆主体10可通过输送上料机构9自动的输送到放置圈5内，输送上料机构9控制其间歇工作，当下一组空的放置圈5移到其端部时使其对晶圆主体10进行输送，当晶圆主体10移动到冷却台11的上方时，电磁铁14将对磁性块13进行吸引，拉动连接架7向下移动，使放置圈5带动晶圆主体10向下移动，将其带到冷却台11上进行冷却，四个放置圈5的设置可实现晶圆主体10的连续上料冷却，且可留出一个空位作为检查位，在检查位上的晶圆主体10未下落时可及时进行处理。
旋转控制机构包括连接轴16、第一扭力弹簧17和遮挡机构，连接轴16，固定在托板6的外端，且托板6通过连接轴16和放置圈5之间构成转动连接，第一扭力弹簧17，安装在连接轴16的外侧为连接轴16提供旋转复位力，使其能向下进行旋转，遮挡机构，设置在托板6的外侧，对托板6的旋转位置进行遮挡，使其能为晶圆主体10提供底部支撑，遮挡机构包括挡板18、安装块19、传动齿轮20、活动轴21、第二扭力弹簧22和自动控制机构，挡板18，设置在放置圈5的下方对托板6的旋转进行限制，安装块19，固定在放置圈5的下方，挡板18贯穿安装块19和安装块19之间构成滑动连接，传动齿轮20，设置在安装块19的内部，且传动齿轮20和挡板18之间构成啮合连接，活动轴21，固定在传动齿轮20的中部，且活动轴21转动安装在安装块19的内部，第二扭力弹簧22，安装在活动轴21的端部为活动轴21提供旋转复位力，自动控制机构，在放置圈5移动到收集盒26处时控制活动轴21进行旋转，使晶圆主体10从托板6上落下，自动控制机构包括控制绳23、吸附磁体24和磁性定位圈25，控制绳23，缠绕在活动轴21的表面，吸附磁体24，设置在安装块19的内部和安装块19之间构成上下滑动结构，且吸附磁体24的上方和控制绳23固定连接，吸附磁体24下移时可带动活动轴21进行旋转，磁性定位圈25，套设在收集盒26的外侧，且磁性定位圈25和吸附磁体24相互吸引，并且磁性定位圈25固定在底座1的上方，右侧呈开口状用于摆放收集盒26，收集盒26的外侧固定有把手27，辅助收集盒26的移动；
半导体晶圆的冷却装置的冷却方法，该方法包括以下步骤：
S1：通过控制器12将冷却台11设置到需要的冷却温度，使其能适配晶圆主体10的冷却需要；
S2：将待进冷却的晶圆主体10放置位于左侧的放置圈5内，通过托板6为其提供支撑，使晶圆主体10能沿托板6的倾斜面向放置圈5中部移动，实现对晶圆主体10的摆放居中定位，且可适配不同大小晶圆主体10的使用，然后可通过伺服电机4控制驱动轴3进行旋转，驱动轴3通过连接架7带动放置圈5和晶圆主体10进行移动，将晶圆主体10移动到冷却台11的上方，在位置控制机构的作用下可使放置圈5带动晶圆主体10向下移动，托板6移动到摆放槽15内，并受摆放槽15的挤压绕连接轴16进行旋转，同时晶圆主体10将落在冷却台11上方，通过冷却台11对其进行冷却降温，降温完成后再将放置圈5升起，通过托板6将冷却完成的晶圆主体10带出；
S3：继续控制驱动轴3进行旋转，将冷却完成的晶圆主体10移动到收集盒26的上方，此时磁性定位圈25将对吸附磁体24进行吸引，使吸附磁体24在安装块19内进行移动，拉动控制绳23在活动轴21上放卷，带动活动轴21旋转，活动轴21带动传动齿轮20进行旋转，使传动齿轮20通过和挡板18的啮合带动挡板18进行移动，解除挡板18对托板6的遮挡，此时第一扭力弹簧17将继续通过连接轴16带动托板6进行旋转，解除托板6对晶圆主体10的支撑，使晶圆主体10下落到收集盒26内完成收集，后续可通过把手27将收集盒26从磁性定位圈25内拉出对收集的晶圆主体10进行处理。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.半导体晶圆的冷却装置，包括底座(1)、冷却台(11)和控制器(12)，所述冷却台(11)安装在底座(1)的上方，通过接触的方式进行降温，且冷却台(11)的外侧设置有控制器(12)，对冷却台(11)的温度进行控制；
其特征在于：所述底座(1)的上方固定有支撑座(2)，且支撑座(2)的上方转动安装有驱动轴(3)，并且驱动轴(3)的下方连接有伺服电机(4)，用于控制驱动轴(3)的旋转，所述驱动轴(3)的外侧设置有放置圈(5)，且放置圈(5)位于冷却台(11)的上方，并且放置圈(5)以驱动轴(3)的中心为圆心等角度设置，放置圈(5)的内部设置有晶圆主体(10)，通过放置圈(5)对晶圆主体(10)进行定位，所述放置圈(5)的下方等角度设置有托板(6)，为晶圆主体(10)提供底部支撑，所述托板(6)呈下倾状结构设计，且托板(6)和放置圈(5)之间设置有旋转控制机构，使托板(6)能进行旋转，倾斜的托板(6)使晶圆主体(10)能滑落到放置圈(5)的中部，所述冷却台(11)的上方开设有摆放槽(15)，且摆放槽(15)和托板(6)之间构成凹凸配合结构，托板(6)进入到摆放槽(15)内将晶圆主体(10)放置到冷却台(11)上进行降温，所述放置圈(5)的外侧固定有连接架(7)，连接架(7)的内端和驱动轴(3)相连接与驱动轴(3)之间构成上下滑动连接，且连接架(7)的下方设置有位置控制机构，在放置圈(5)移动到冷却台(11)处时可控制放置圈(5)向下移动，所述冷却台(11)的右侧设置有收集盒(26)，冷却完成后的晶圆主体(10)可通过收集盒(26)进行收集。
2.根据权利要求1所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于：所述底座(1)的左侧设置有输送上料机构(9)，且输送上料机构(9)位于放置圈(5)的上方，将晶圆主体(10)输送到放置圈(5)内。
3.根据权利要求1所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于：所述连接架(7)的下方设置有复位弹簧(8)，且复位弹簧(8)固定在驱动轴(3)的内部，为连接架(7)提供上推复位力。
4.根据权利要求3所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于：所述位置控制机构包括磁性块(13)和电磁铁(14)；
磁性块(13)，固定在连接架(7)的下方随连接架(7)进行同步的移动；
电磁铁(14)，固定在底座(1)的上方，且电磁铁(14)设置一组，位于冷却台(11)的外侧，在连接架(7)移动到该处时控制连接架(7)的下移。
5.根据权利要求1所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于：所述放置圈(5)在驱动轴(3)的外侧等角度设置四组，且驱动轴(3)下方的伺服电机(4)每次控制驱动轴(3)进行九十度的旋转。
6.根据权利要求1所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于：所述旋转控制机构包括连接轴(16)、第一扭力弹簧(17)和遮挡机构；
连接轴(16)，固定在托板(6)的外端，且托板(6)通过连接轴(16)和放置圈(5)之间构成转动连接；
第一扭力弹簧(17)，安装在连接轴(16)的外侧为连接轴(16)提供旋转复位力，使其能向下进行旋转；
遮挡机构，设置在托板(6)的外侧，对托板(6)的旋转位置进行遮挡，使其能为晶圆主体(10)提供底部支撑。
7.根据权利要求6所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于：所述遮挡机构包括挡板(18)、安装块(19)、传动齿轮(20)、活动轴(21)、第二扭力弹簧(22)和自动控制机构；
挡板(18)，设置在放置圈(5)的下方对托板(6)的旋转进行限制；
安装块(19)，固定在放置圈(5)的下方，挡板(18)贯穿安装块(19)和安装块(19)之间构成滑动连接；
传动齿轮(20)，设置在安装块(19)的内部，且传动齿轮(20)和挡板(18)之间构成啮合连接；
活动轴(21)，固定在传动齿轮(20)的中部，且活动轴(21)转动安装在安装块(19)的内部；
第二扭力弹簧(22)，安装在活动轴(21)的端部为活动轴(21)提供旋转复位力；
自动控制机构，在放置圈(5)移动到收集盒(26)处时控制活动轴(21)进行旋转，使晶圆主体(10)从托板(6)上落下。
8.根据权利要求8所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于：所述自动控制机构包括控制绳(23)、吸附磁体(24)和磁性定位圈(25)；
控制绳(23)，缠绕在活动轴(21)的表面；
吸附磁体(24)，设置在安装块(19)的内部和安装块(19)之间构成上下滑动结构，且吸附磁体(24)的上方和控制绳(23)固定连接，吸附磁体(24)下移时可带动活动轴(21)进行旋转；
磁性定位圈(25)，套设在收集盒(26)的外侧，且磁性定位圈(25)和吸附磁体(24)相互吸引，并且磁性定位圈(25)固定在底座(1)的上方，右侧呈开口状用于摆放收集盒(26)，收集盒(26)的外侧固定有把手(27)，辅助收集盒(26)的移动。
9.根据权利要求8所述的半导体晶圆的冷却装置的冷却方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：通过控制器(12)将冷却台(11)设置到需要的冷却温度，使其能适配晶圆主体(10)的冷却需要；
S2：将待进冷却的晶圆主体(10)放置位于左侧的放置圈(5)内，通过托板(6)为其提供支撑，使晶圆主体(10)能沿托板(6)的倾斜面向放置圈(5)中部移动，实现对晶圆主体(10)的摆放居中定位，且可适配不同大小晶圆主体(10)的使用，然后可通过伺服电机(4)控制驱动轴(3)进行旋转，驱动轴(3)通过连接架(7)带动放置圈(5)和晶圆主体(10)进行移动，将晶圆主体(10)移动到冷却台(11)的上方，在位置控制机构的作用下可使放置圈(5)带动晶圆主体(10)向下移动，托板(6)移动到摆放槽(15)内，并受摆放槽(15)的挤压绕连接轴(16)进行旋转，同时晶圆主体(10)将落在冷却台(11)上方，通过冷却台(11)对其进行冷却降温，降温完成后再将放置圈(5)升起，通过托板(6)将冷却完成的晶圆主体(10)带出；
S3：继续控制驱动轴(3)进行旋转，将冷却完成的晶圆主体(10)移动到收集盒(26)的上方，此时磁性定位圈(25)将对吸附磁体(24)进行吸引，使吸附磁体(24)在安装块(19)内进行移动，拉动控制绳(23)在活动轴(21)上放卷，带动活动轴(21)旋转，活动轴(21)带动传动齿轮(20)进行旋转，使传动齿轮(20)通过和挡板(18)的啮合带动挡板(18)进行移动，解除挡板(18)对托板(6)的遮挡，此时第一扭力弹簧(17)将继续通过连接轴(16)带动托板(6)进行旋转，解除托板(6)对晶圆主体(10)的支撑，使晶圆主体(10)下落到收集盒(26)内完成收集，后续可通过把手(27)将收集盒(26)从磁性定位圈(25)内拉出对收集的晶圆主体(10)进行处理。
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