CN118099036B - 一种循环水冷式晶圆热处理腔体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环水冷式晶圆热处理腔体，属于晶圆热处理技术领域，本发明包括上端盖，所述上端盖的下方设置有下端盖，且上端盖和下端盖之间固定安装有中心框架，所述上端盖和下端盖的内部均固定安装有加热管；还包括：所述中心框架的右侧安装有注气管，所述中心框架的内部固定安装有横向通气板，且横向通气板的右端下方固定连接有竖向通气板；所述中心框架内部下方石英支撑板的上端固定连接有引流罩，且引流罩的中部安装有传动杆。该循环水冷式晶圆热处理腔体，能够方便对不同尺寸的晶圆进行支撑，保证晶圆在热处理时的稳定性，同时能够使晶圆在热处理时，晶圆的各个位置能够均匀受热，避免晶圆被顶针遮挡位置与其他区域温度出现偏差。

Description

一种循环水冷式晶圆热处理腔体
技术领域
本发明涉及晶圆热处理技术领域，具体为一种循环水冷式晶圆热处理腔体。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，在进行晶圆加工时，通常都会对其晶圆进行热处理，通过对晶圆热处理从而消除晶圆内应力和缺陷，为了提高对晶圆的热处理效果通常需要将其晶圆放置在热处理腔体中进行加工。
如公开号为CN213147406U的一种热处理装置，包括第一加热腔室、第二加热腔室、加热装置和固定装置，第一加热腔室包括上腔室和下腔室，加热装置包括上加热装置和下加热装置，上加热装置位于上腔室，下加热装置位于下腔室；第二加热腔室位于上腔室和下腔室之间；上腔室和下腔室的侧壁分别设有至少一组固定孔，加热装置设置于固定孔中，加热装置的末端从固定孔中伸出，并延伸至固定装置的外部；固定装置连接于第一加热腔室的外壁，用于将加热装置固定在固定孔内。
其中上述现有技术中存在以下技术问题：现有的热处理装置在使用的过程中，通过腔体内部的顶针对待热处理的晶圆进行支撑，但腔体内部的顶针位置固定，从而导致在对晶圆热处理时，仅仅只能对固定尺寸的晶圆进行支撑，同时顶针在对晶圆支撑时，因自身位置不可调节，导致顶针与晶圆接触的位置被遮盖，使其顶针与晶圆接触部位容易与其他不接触位置温度出现偏差。
所以我们提出了一种循环水冷式晶圆热处理腔体，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种循环水冷式晶圆热处理腔体，以解决上述背景技术提出的目前市场上现有的热处理装置在使用的过程中，通过腔体内部的顶针对待热处理的晶圆进行支撑，但腔体内部的顶针位置固定，从而导致在对晶圆热处理时，仅仅只能对固定尺寸的晶圆进行支撑，同时顶针在对晶圆支撑时，因自身位置不可调节，导致顶针与晶圆接触的位置被遮盖，使其顶针与晶圆接触部位容易与其他不接触位置温度出现偏差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种循环水冷式晶圆热处理腔体，包括上端盖，所述上端盖的下方设置有下端盖，且上端盖和下端盖之间固定安装有中心框架，所述上端盖和下端盖的内部均固定安装有加热管，且上端盖和下端盖的内侧均固定连接有石英支撑板；
还包括：
所述中心框架的右侧安装有注气管，所述中心框架的内部固定安装有横向通气板，且横向通气板的右端下方固定连接有竖向通气板，所述竖向通气板和横向通气板上均开设有流通孔，所述中心框架的内侧中部固定连接有边缘硅环；
所述中心框架内部下方石英支撑板的上端固定连接有引流罩，且引流罩的中部安装有传动杆，并且传动杆的下端键连接有活动叶轮，所述传动杆的上端固定连接有承托板，且承托板的侧边安装有调节限位机构，用于对不同尺寸的晶圆限位，使其晶圆的表面各处能够均匀受热，所述上端盖和下端盖的内部均安装有水冷机构，通过水冷机构保持上端盖和下端盖的壁温。
优选的，所述横向通气板和竖向通气板为垂直分布，且横向通气板和竖向通气板上都均匀分布有多个流通孔。
通过采用上述技术方案，通过横向通气板和竖向通气板上的多个流通孔，从而能够将气流均匀的分散，使其分散的气流能够作用于晶圆。
优选的，所述活动叶轮位于引流罩中间的弧形腔体内部，且活动叶轮键连接的传动杆能够在引流罩的中部旋转，并且引流罩的左右两端设置为开口结构。
通过采用上述技术方案，通过引流罩的设置能够便于对通入的气体进行导向引流，利用进入至引流罩内部的气流从而使其活动叶轮带动传动杆进行同步旋转。
优选的，所述水冷机构包括衔接通道、注水管和出水管，且衔接通道开设在上端盖和下端盖的内部，所述衔接通道的一端开口连接有注水管，且衔接通道的另一端开口连接有出水管。
通过采用上述技术方案，通过注水管的设置能够方便向衔接通道的内部注入冷水源，通过冷水源的流动能够保持上端盖和下端盖的壁温。
优选的，所述衔接通道在上端盖和下端盖的内部均设置为螺旋状结构，且上端盖和下端盖的内侧均匀分布有多个加热管，并且每个加热管的功率独立可调。
通过采用上述技术方案，通过螺旋状结构的衔接通道，从而能够减缓水流在上端盖和下端盖内部的流动时长，使其能够充分换热。
优选的，所述调节限位机构包括定位架，且定位架位于承托板的侧边，所述定位架上固定连接有调控杆，且调控杆插入至承托板的内部，并且调控杆通过辅助弹簧和承托板的内部相互连接，所述定位架的内侧安装有移动辊，且相邻定位架之间安装有对接架，所述对接架与内侧的定位架之间安装有第一联动杆，且对接架与外侧的定位架之间安装有第二联动杆，并且第一联动杆和第二联动杆的端部分别固定在一个驱动电机的输出端上，驱动电机的外侧安装有隔热罩，靠近所述承托板的定位架下端固定连接有受压柱，且受压柱的内侧设置有施压柱，并且施压柱固定在引流罩的上端。
通过采用上述技术方案，通过辅助弹簧的设置能够使其在承托板上移动后的调控杆复位回弹。
优选的，所述调控杆伸入至承托板内部的一端外壁和承托板的内壁相互贴合，且调控杆通过辅助弹簧和承托板的内部构成弹性伸缩结构。
通过采用上述技术方案，调控杆的外壁和承托板的内壁相互贴合，从而能够保证调控杆在承托板内部移动时的稳定性。
优选的，所述移动辊和定位架为转动连接，且移动辊的直径大于承托板的厚度。
通过采用上述技术方案，通过移动辊在定位架上的转动，从而能够使其移动辊与晶圆之间发生滚动摩擦。
优选的，所述受压柱的下端和施压柱的上端均设置为球形结构，且施压柱在引流罩的上端固定安装有两个。
通过采用上述技术方案，当受压柱随着定位架转动后，通过受压柱球形端部与施压柱球形端部的接触和脱离，能够使得受压柱带动定位架进行移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该循环水冷式晶圆热处理腔体，能够方便对不同尺寸的晶圆进行支撑，保证晶圆在热处理时的稳定性，同时能够使其晶圆在热处理时，晶圆的各个位置能够均匀受热，避免晶圆被顶针遮挡位置与其他区域温度出现偏差；
1、设置有竖向通气板和横向通气板，通过注气管能够方便向中心框架的内部注入热处理工艺所需气流，气流被竖向通气和横向通气板上均匀分布的流通孔分散，分散后的气流均匀的作用在晶圆上；
2、设置有引流罩，通过引流罩的设置能够便于部分气流穿过其中，利用穿过引流罩中的气流从而能够推动活动叶轮进行旋转，通过活动叶轮的旋转带动传动杆以及其上的承载板进行同步旋转，由此利用承载板的转动，使其摆放在其上的晶圆也同步旋转，从而使得晶圆能够被均匀加热；
3、设置有衔接通道，通过向衔接通道的内部注入冷却水，冷却水经过注水管进入至衔接通道的内部，并通过衔接通道另一端的出水管向外排出，以此往复循环对上端盖和下端盖进行水冷，从而保证上端盖和下端盖的壁温，同时利用螺旋状结构的衔接通道，能够提高水源在其中流通的时长，提高水源换热的充分性；
4、设置有移动辊，不同尺寸的晶圆搭载在不同定位架上的移动辊上，此时首先通过驱动电机控制第一联动杆转动，使其对应位置的对接架转动至竖直状态，接着通过驱动电机控制第二联动杆转动，使其旋转成竖直状态的对接架上方的定位架转动至水平状态，此时转动至水平状态的定位架上的移动辊与下方的移动辊对不同尺寸的晶圆进行夹紧定位，保证晶圆在热处理时的稳定性；
5、设置有受压柱，当承托板转动时，能够使其定位架进行同步旋转，当定位架旋转后通过其球形端部和施压柱上方球形端部的接触和脱离，能够使得定位架带动调控杆在承托板上进行往复移动，定位架移动后能够使得移动辊在晶圆的表面滚动，从而防止移动辊对晶圆的遮盖部位与晶圆其他的裸露部位温度存在差异，提高晶圆受热时的均匀性。
附图说明
图1为本发明正面立体结构示意图；
图2为本发明正面剖视立体结构示意图；
图3为本发明横向通气板和竖向通气板结构示意图；
图4为本发明引流罩和活动叶轮结构示意图；
图5为本发明上端盖和水冷机构结构示意图；
图6为本发明定位架和移动辊结构示意图；
图7为本发明图2中A处放大结构示意图；
图8为本发明承托板和调控杆剖视结构示意图；
图9为本发明定位架和受压柱结构示意图；
图10为本发明对接架翻转后结构示意图；
图11为本发明引流罩和施压柱结构示意图。
图中：1、上端盖；2、下端盖；3、中心框架；4、加热管；5、石英支撑板；6、注气管；7、横向通气板；8、竖向通气板；9、流通孔；10、边缘硅环；11、引流罩；12、传动杆；13、活动叶轮；14、承托板；15、水冷机构；151、衔接通道；152、注水管；153、出水管；16、调节限位机构；161、定位架；162、调控杆；163、辅助弹簧；164、移动辊；165、对接架；166、第一联动杆；167、第二联动杆；168、驱动电机；169、受压柱；1610、施压柱。
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。
实施例一：请参阅图1-图6和图9、图10所示，现有的热处理装置在使用的过程中，通过腔体内部的顶针对待热处理的晶圆进行支撑，但腔体内部的顶针位置固定，从而导致在对晶圆热处理时，仅仅只能对固定尺寸的晶圆进行支撑，为了解决这一技术问题，本实施例公开了如下技术内容；
一种循环水冷式晶圆热处理腔体，包括上端盖1，上端盖1的下方设置有下端盖2，且上端盖1和下端盖2之间固定安装有中心框架3，上端盖1和下端盖2的内部均固定安装有加热管4，且上端盖1和下端盖2的内侧均固定连接有石英支撑板5；中心框架3的右侧安装有注气管6，中心框架3的内部固定安装有横向通气板7，且横向通气板7的右端下方固定连接有竖向通气板8，竖向通气板8和横向通气板7上均开设有流通孔9，中心框架3的内侧中部固定连接有边缘硅环10；中心框架3内部下方石英支撑板5的上端固定连接有引流罩11，且引流罩11的中部安装有传动杆12，并且传动杆12的下端键连接有活动叶轮13，传动杆12的上端固定连接有承托板14，且承托板14的侧边安装有调节限位机构16，用于对不同尺寸的晶圆限位，使其晶圆的表面各处能够均匀受热，上端盖1和下端盖2的内部均安装有水冷机构15，通过水冷机构15保持上端盖1和下端盖2的壁温。横向通气板7和竖向通气板8为垂直分布，且横向通气板7和竖向通气板8上都均匀分布有多个流通孔9。活动叶轮13位于引流罩11中间的弧形腔体内部，且活动叶轮13键连接的传动杆12能够在引流罩11的中部旋转，并且引流罩11的左右两端设置为开口结构。水冷机构15包括衔接通道151、注水管152和出水管153，且衔接通道151开设在上端盖1和下端盖2的内部，衔接通道151的一端开口连接有注水管152，且衔接通道151的另一端开口连接有出水管153。衔接通道151在上端盖1和下端盖2的内部均设置为螺旋状结构，且上端盖1和下端盖2的内侧均匀分布有多个加热管4，并且每个加热管4的功率独立可调。调节限位机构16包括定位架161，且定位架161位于承托板14的侧边，定位架161上固定连接有调控杆162，且调控杆162插入至承托板14的内部，并且调控杆162通过辅助弹簧163和承托板14的内部相互连接，定位架161的内侧安装有移动辊164，且相邻定位架161之间安装有对接架165，对接架165与内侧的定位架161之间安装有第一联动杆166，且对接架165与外侧的定位架161之间安装有第二联动杆167，并且第一联动杆166和第二联动杆167的端部分别固定在一个驱动电机168的输出端上，驱动电机168的外侧安装有隔热罩，调控杆162伸入至承托板14内部的一端外壁和承托板14的内壁相互贴合，且调控杆162通过辅助弹簧163和承托板14的内部构成弹性伸缩结构。移动辊164和定位架161为转动连接，且移动辊164的直径大于承托板14的厚度。
当需要对晶圆进行热处理时，将晶圆放置在中心框架3内部的承托板14上，此时晶圆的下端搭载在定位架161对应位置处的移动辊164上，接着开启驱动电机168，驱动电机168开启后先使其第一联动杆166带动对接架165转动成竖直状态，小尺寸的晶圆，则靠近承托板14的第一个对接架165转动至竖直状态，大尺寸的晶圆，则承托板14侧边的第二个对接架165转动至竖直状态，以此来适应不同尺寸的晶圆热处理，提高装置整体的实用性，对接架165转动竖直状态后，开启另一个驱动电机168，从而控制第二联动杆167转动，第二联动杆167转动后，能够使得竖直状态对接架165上的定位架161转动至水平状态，此时定位架161上的移动辊164与晶圆的表面相互贴合，通过对接架165上下两侧定位架161上的移动辊164对晶圆进行固定限位，保证晶圆在热处理时的稳定性，开启上端盖1和下端盖2内部的加热管4对晶圆进行热处理，同时利用注气管6向中心框架3的内部注入热处理工艺所需气流，气流被横向通气板7和竖向通气板8上的流通孔9分散，分散后的气流均匀的作用于晶圆上，同时通过注水管152向上端盖1和下端盖2内部的衔接通道151内部注入冷却水，通过衔接通道151内部的冷却水，从而维持上端盖1和下端盖2的壁温，利用螺旋状结构的衔接通道151，从而能够增加水源在其中流动的时长，让其水源能够充分换热，当气流注入至中心框架3的内部后，部分气流能够在引流罩11的内部流通，气流在引流罩11内部流动后，能够推动活动叶轮13带动传动杆12进行旋转，传动杆12转动后能够使其承托板14上的晶圆进行同步旋转，由此使其晶圆能够均匀受热。
实施例二：本实施例中公开的技术内容是在上述实施例一的基础上作出的进一步改进，顶针在对晶圆支撑时，因自身位置不可调节，导致顶针与晶圆接触的位置被遮盖，使其顶针与晶圆接触部位容易与其他不接触位置温度出现偏差，为了进一步解决这一技术问题，本实施例公开了如下技术内容，如图6-图11所示；
靠近承托板14的定位架161下端固定连接有受压柱169，且受压柱169的内侧设置有施压柱1610，并且施压柱1610固定在引流罩11的上端。受压柱169的下端和施压柱1610的上端均设置为球形结构，且施压柱1610在引流罩11的上端固定安装有两个。
当承托板14带动晶圆转动后，其承托板14侧边的定位架161能够进行同步旋转，定位架161转动后能够使其下端的受压柱169进行转动，当受压柱169转动后其球形端部和施压柱1610上方的球形端部抵触后，从而能够利用施压柱1610对受压柱169进行推动，此时受压柱169使其定位架161朝向承托板14的外侧移动，定位架161移动后其上的调控杆162在承托板14的内部滑动，当定位架161转动后，其上的受压柱169和施压柱1610相互分离时，定位架161和调控杆162在辅助弹簧163的作用下复位回弹，由此即实现了定位架161的往复移动，定位架161往复移动后能够使得其内侧的移动辊164在晶圆的表面滚动，由此避免移动辊164因位置固定，导致被遮盖部位与晶圆其它位置裸露位置的温度出现偏差，使其晶圆能够被均匀加热。
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 (5)

1.一种循环水冷式晶圆热处理腔体，包括上端盖（1），所述上端盖（1）的下方设置有下端盖（2），且上端盖（1）和下端盖（2）之间固定安装有中心框架（3），所述上端盖（1）和下端盖（2）的内部均固定安装有加热管（4），且上端盖（1）和下端盖（2）的内侧均固定连接有石英支撑板（5）；
其特征在于，还包括：
所述中心框架（3）的右侧安装有注气管（6），所述中心框架（3）的内部固定安装有横向通气板（7），且横向通气板（7）的右端下方固定连接有竖向通气板（8），所述竖向通气板（8）和横向通气板（7）上均开设有流通孔（9），所述中心框架（3）的内侧中部固定连接有边缘硅环（10）；
所述中心框架（3）内部下方石英支撑板（5）的上端固定连接有引流罩（11），且引流罩（11）的中部安装有传动杆（12），并且传动杆（12）的下端键连接有活动叶轮（13），所述传动杆（12）的上端固定连接有承托板（14），且承托板（14）的侧边安装有调节限位机构（16），用于对不同尺寸的晶圆限位，使其晶圆的表面各处能够均匀受热，所述上端盖（1）和下端盖（2）的内部均安装有水冷机构（15），通过水冷机构（15）保持上端盖（1）和下端盖（2）的壁温；
所述调节限位机构（16）包括定位架（161），且定位架（161）位于承托板（14）的侧边，所述定位架（161）上固定连接有调控杆（162），且调控杆（162）插入至承托板（14）的内部，并且调控杆（162）通过辅助弹簧（163）和承托板（14）的内部相互连接，所述定位架（161）的内侧安装有移动辊（164），且相邻定位架（161）之间安装有对接架（165），所述对接架（165）与内侧的定位架（161）之间安装有第一联动杆（166），且对接架（165）与外侧的定位架（161）之间安装有第二联动杆（167），并且第一联动杆（166）和第二联动杆（167）的端部分别固定在一个驱动电机（168）的输出端上，驱动电机（168）的外侧安装有隔热罩，靠近所述承托板（14）的定位架（161）下端固定连接有受压柱（169），且受压柱（169）的内侧设置有施压柱（1610），并且施压柱（1610）固定在引流罩（11）的上端；
所述调控杆（162）伸入至承托板（14）内部的一端外壁和承托板（14）的内壁相互贴合，且调控杆（162）通过辅助弹簧（163）和承托板（14）的内部构成弹性伸缩结构；
所述移动辊（164）和定位架（161）为转动连接，且移动辊（164）的直径大于承托板（14）的厚度；
所述受压柱（169）的下端和施压柱（1610）的上端均设置为球形结构，且施压柱（1610）在引流罩（11）的上端固定安装有两个。
2.根据权利要求1所述的一种循环水冷式晶圆热处理腔体，其特征在于：所述横向通气板（7）和竖向通气板（8）两者以相互垂直的方式分布，且横向通气板（7）和竖向通气板（8）上都均匀分布有多个流通孔（9）。
3.根据权利要求1所述的一种循环水冷式晶圆热处理腔体，其特征在于：所述活动叶轮（13）位于引流罩（11）中间的弧形腔体内部，且活动叶轮（13）键连接的传动杆（12）能够在引流罩（11）的中部旋转，并且引流罩（11）的左右两端设置为开口结构。
4.根据权利要求1所述的一种循环水冷式晶圆热处理腔体，其特征在于：所述水冷机构（15）包括衔接通道（151）、注水管（152）和出水管（153），且衔接通道（151）开设在上端盖（1）和下端盖（2）的内部，所述衔接通道（151）的一端开口连接有注水管（152），且衔接通道（151）的另一端开口连接有出水管（153）。
5.根据权利要求4所述的一种循环水冷式晶圆热处理腔体，其特征在于：所述衔接通道（151）在上端盖（1）和下端盖（2）的内部均设置为螺旋状结构，且上端盖（1）和下端盖（2）的内侧均匀分布有多个加热管（4），并且每个加热管（4）的功率独立可调。
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