CN1266547C - 用于制造半导体器件的烘烤系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烘烤系统，包括：热管，在其顶表面上装载了将被烘烤的晶片，其中填充了预定量的工作流体，在其侧面和顶面上形成提供工作流体的芯子；加热器，其用于通过加热工作流体来加热顶表面；辅助冷却系统，其包含液体冷却液，所述液体冷却液通过循环将与来自热管的工作流体交换；连接管，用于连接热管和辅助冷却系统以使工作流体和液体冷却液循环；和控制单元，其安装在连接管上控制经由连接管的流体流动。

Description

用于制造半导体器件的烘烤系统

技术领域

本发明涉及一种用于制造半导体器件的烘烤系统，更具体地讲，涉及一种带有作为冷却单元的热管的烘烤系统。

背景技术

光刻工艺为在制造半导体器件中执行的一种工艺类型，其包括一把光刻胶层涂敷到晶片上的涂敷工艺、一在曝光之前烘烤涂敷的光刻胶层的前烘烤工艺和一在曝光之后烘烤光刻胶层的后曝光烘烤工艺，以形成预定图案的光刻胶层。

在光刻工艺中，烘烤温度根据光刻胶层的类型和烘烤工艺的类型而变化。例如，可以根据环境在150℃或90℃的温度进行烘烤工艺。因此，广泛使用的烘烤设备包括一加热系统和一冷却系统，以便根据环境调节烘烤温度。

图1至3是传统烘烤设备冷却系统(在下文中称作“传统冷却系统”)的剖面图。

在韩国专利申请No.2001-0015371中公开了图1所示的传统冷却系统。在该冷却系统中，在板54中安装了冷却液流通的冷却液路径56和57，冷却液循环通过并冷却加热板51。在图1中，附图标记52和53分别是加热器和顶杆，附图标记55是冷却板。附图标记60和61是冷却液供应路径，62和63是开关阀，64至69分别是排放口、温度传感器、单元控制器、温度调节器、电磁阀和电源。而且，附图标记80是用于控制整个系统运行的系统控制器。

在日本专利No.11-227512(日本特开公报No.2001-118789A)中公开了图2所示的传统冷却系统。在该冷却系统中，在对应烘烤板的加热板70之下安装多个喷嘴74。通过经由喷嘴74把流体喷射到加热板70上来冷却加热板70。在图2中，附图标记71、83、85、87、93和96分别是加热器、导管、内壳、运动环(sport ring)、冷却板和黑板。

在韩国专利申请No.2001-0051755中公开的图3所示的传统冷却系统包括其中埋置珀耳帖(Peltier)器件101的冷却板99。珀耳帖器件101把冷却板99调节到预定温度。冷却系统30还包括向珀耳帖器件101提供电能的电能控制器102、调节珀耳帖器件101温度的温度调节器103和PID控制参数变化单元105。而且，冷却系统30包括用于辐射在珀耳帖器件101中产生的热的流道111。在图3中，附图标记90、91和92分别是用于提升晶片W的顶杆，穿透杆和用于支撑晶片W的邻近杆，104是用于检测冷却板99温度的温度传感器。

在传统冷却系统中，尽管它们有优点，但是烘烤板不同区之间的温度差是非常大的。也就是说，不能均匀地冷却整个烘烤板。而且，在冷却开始之后直到温度均匀地分布花费很长的时间。这些不利之处降低了半导体器件制造产量。

随着传统冷却系统的这些问题变得显著，提出了各种替代形式。其中之一就是在冷却系统中安装设置到不同温度的多个烘烤板。在这种情况中，虽然可以减少冷却时间，但是单个旋转器包括多个烘烤板，由此旋转器变得不合要求地大。

发明内容

本发明提供了一种用于制造半导体器件的烘烤系统，其能均匀地冷却热板的整个顶表面并能有效地缩短冷却时间。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于制造半导体器件的烘烤系统，包括：一热管，在其顶表面(top surface)上装载了将被烘烤的晶片，其中填充了预定量的工作流体，在其侧面和顶面(ceiling)上形成用于提供所述的工作流体的芯子；一加热器，其用于通过加热所述的工作流体来加热所述的顶表面；一辅助冷却系统，其包含经由循环与来自所述的热管的工作流体交换的液体冷却液；一连接管，其用于连接所述的热管和所述的辅助冷却系统，以使所述的工作流体和所述的液体冷却液循环；和一控制单元，其安装在所述的连接管上，以控制经由所述的连接管的流体流动。

在一个实施例中，所述连接管包括连接所述热管和所述辅助冷却系统的一第一连接管和一第二连接管。

而且，辅助冷却系统包括：一用于存储液体冷却液的冷却液存储槽，在其内部形成一芯子执行一热管功能；一安装在所述冷却液存储槽上的冷却单元，其用于冷却液体冷却液和所提供的工作流体；和一加压单元，其用于在所述顶表面冷却期间对所述液体冷却液加压。这里，因为在所述冷却液存储槽的内部形成所述芯子，所以所述辅助冷却系统基本上具有与所述热管相同的构造。

在另一个实施例中，所述连接管包括用于连接所述热管一侧和所述辅助冷却系统一侧的一第一连接管和用于连接所述热管另一侧和所述辅助冷却系统另一侧的一第二连接管。

而且，所述辅助冷却系统包括用于存储所述液体冷却液的一第一冷却液存储槽和安装在所述第一冷却液存储槽上用于冷却工作流体的一冷却单元。

所述控制单元可以是一泵或一阀。

可以在所述热管另一侧和所述辅助冷却系统之间的所述连接管上安装一辅助加热器，以加热经由连接管流动的一流体。而且，可以在所述第一冷却液存储槽安装另一个辅助加热器，以加热提供到所述热管中的一流体。

按照本发明的另一方面，提供了一种烘烤系统，包括：一热管，在其顶表面上装载了将被烘烤的一晶片，其中填充了一预定量的工作流体，在其侧面和顶面上形成用于提供工作流体的芯子；一加热器，用于通过加热所述工作流体来加热所述顶表面；一连接管，其一端与从其中提供工作流体的所述热管一侧连接，其另一端与提供的工作流体流入的所述热管另一侧连接；一冷却系统，安装在所述连接管上，用于冷却经由所述连接管流动的工作流体；和一控制单元，用于控制所述工作流体。

安装所述冷却单元，以缠绕(wrap around)部分连接管。

而且，所述控制单元包括安装在所述热管一侧和所述冷却单元之间的一泵或阀和安装在所述热管另一侧和所述冷却单元之间的另一泵或阀。

本发明的烘烤系统能够以少量的时间均匀地冷却所述热板的整个区，以稳定所述热板的温度。而且，使用一辅助加热器能够缩短加热所述热板花费的时间，由此提高了半导体器件制造产量。

附图说明

通过参照附图详细介绍其优选实施例，本发明的上述和其它特征和优点将变得更明显，其中：

图1至3是带热板的传统冷却系统的剖面图；

图4至9是按照本发明的第一至第六实施例烘烤系统的局部剖面图；

图10是显示使用自然冷却的传统烘烤系统的冷却效率的模拟结果曲线图；

图11至13是显示传统烘烤系统的冷却效率的模拟结果曲线图，其中在一热板中埋置了一冷却管路；

图14是显示传统烘烤系统的冷却效率的模拟结果曲线图，其中在一加热器之下安装了一冷却管路；

图15和16分别是带在热板中埋置的冷却管路的传统烘烤系统的局部前视图和顶平面图；

图17是带有安装在所述加热器之下的冷却管路的传统烘烤系统的局部前视图；和

图18至20是显示按照本发明实施例的烘烤系统的冷却效率的模拟结果曲线图。

具体实施方式

实施例1

如图4所示，按照第一实施例的烘烤系统包括一主体P1和一辅助冷却系统P2。主体P1包括一热管100和接触热管100底部的一加热器102。辅助冷却系统P2包括：一第一冷却液存储槽106，其中部分填充液体冷却液104b；一第一冷却单元110，用于液体冷却液104b；和一加压单元109，用于强制液体冷却液104经由热管100循环。在第一冷却液存储槽106的内部，特别是在第一冷却液存储槽106的内侧和顶面上形成芯子，使得流到第一冷却液存储槽106中的高温工作流体由于芯子的毛细引力能够沿着第一冷却液存储槽106的侧面移动到其顶面并蒸发。在这种工艺中，流到第一冷却液存储槽106中的高温工作流体被冷却。换句话说，辅助冷却系统P2包括起热管功能的第一冷却液存储槽106。加压单元109加热包含在第一冷却液存储槽106中的液体冷却液104b之上的蒸汽并对液体冷却液加压。加压单元109最好不引起第一冷却液存储槽106的物理转化。

如图4所示，当进行烘烤工艺时，在热管100的顶表面S1上装载晶片W，并把热管100的顶表面S1，即热板表面加热到例如100℃至150℃的预定温度。在完成烘烤工艺和从顶表面S1移走晶片W之后，热管100冷却在烘烤工艺中被加热的顶表面S1到一预定温度。

为了冷却顶表面S1，用预定量的工作流体104a填充热管100。而且，在热管100的内侧上和顶面中心中形成芯子(未示出)。

工作流体104a把来自加热器102的热传送到热管100的顶表面S1来在烘烤工艺中加热顶表面S1。也就是说，从加热器102传送的热引起工作流体104a蒸发到在热管100上方的空间112并接触热管100的顶面，由此加热热管100的顶表面S1。

同时，工作流体104a沿着芯子被提供给热管100的顶面并且蒸发，借此冷却热板表面，即热管100的顶表面S1。这里，因为在热管100的整个顶面上均匀地形成芯子，所以工作流体104a被均匀地提供到热管100的整个顶面。而且，在冷却工艺期间，工作流体104a受到芯子的毛细引力作用并且被快速地提供到热管100的整个顶面上。因此，在很短的时间内使热管100的整个顶表面S1被冷却。在冷却工序中产生的蒸汽经由空间112并接触其温度比该蒸汽温度低的工作流体104a。因此，蒸汽再次冷凝进到工作流体104a中。

尽管工作流体104a优选为水(去离子水)，但是还可以使用其它流体，例如丙酮或甲醇。

同时，冷却热管100的顶表面时，如果用温度比工作流体104a的温度低的其它流体取代工作流体104a，那么将会提高热管100的冷却效率。为了这个目的，制备包含在辅助冷却系统P2的第一冷却液存储槽106中的液体冷却液104b。液体冷却液104b优选维持在比工作流体104a温度低的温度。

如上所述，在热管100的顶表面S1被冷却的同时，为了提高热管100的冷却效率，流体在辅助冷却系统P2和热管100之间循环直到顶表面S1被冷却到所需温度。

特别地，在热管100和辅助冷却系统P2之间安装第一流动路径L1和第二流动路径L2以帮助流体循环。用于控制流体流动的阀108被安装在第一和第二流动路径L1和L2中，使得该流体仅在冷却工序中循环。可以用泵取代阀108。

当开始冷却热管100的顶表面S1时，打开阀108，同时加压单元109，例如辅助冷却系统P2的珀耳帖器件，对液体冷却液104b加压。结果，一些液体冷却液104b经由第二流动路径L2被提供给热管100，而热管100的工作流体104a经由第一流动路径L1被提供给第一冷却液存储槽106。连续或周期性地实施这种流体循环直到热管100的顶表面S1被冷却到一预定温度，例如100℃。在流体循环期间，热管100的被加热的工作流体104a流到辅助冷却系统P2的第一冷却液存储槽106中并使存储在第一冷却液存储槽106中的液体冷却液104b的温度升高。但是，安装在第一冷却液存储槽106之下的第一冷却单元110使液体冷却液104b保持在恒定温度。

实施例2

参照图5，按照第二实施例的烘烤系统包括与热管100连接的一第二冷却液存储槽120。热管100的一侧通过一第一连接管126与第二冷却液存储槽120的一侧，例如顶部连接，热管100的另一侧通过一第二连接管128与第二冷却液存储槽120的另一侧连接。工作流体104a经由第一连接管126从热管100流动到第二冷却液存储槽120。流到第二冷却液存储槽120中的工作流体104a被冷却到例如23℃的预定温度，接着再次经由第二连接管128把工作流体104a提供到热管100。

优选在烘烤工序期间中断在热管100和第二冷却液存储槽120之间的流体循环，并在热管100的顶表面S1冷却期间重新开始。为了执行这一操作，分别在第一连接管126和第二连接管128安装第一冷却液控制单元126a和第二冷却液控制单元128a。尽管第一冷却液控制单元126a优选为自动泵，但是可以使用阀作为替代。而且，尽管第二冷却液控制单元128a优选为阀，但是可以使用自动泵或手动泵。

同时，流体在热管100和第二冷却液存储槽120之间循环时，热管100中的工作流体104a的液面可以从头到尾(over time)上升，但优选尽可能保持恒定。因此，自热管100流出的工作流体104a的流速优选与流到热管100中的液体冷却液(未示出)的流速相等。由于这一原因，在第一连接管126的直径与第二连接管128的直径相等的情况下，第一冷却液控制单元126a的控制功能优选与第二冷却液控制单元128a的控制功能相同。另一方面，当第一连接管126的直径不同于第二连接管128的直径时，优选把第一冷却液控制单元126a的控制功能调节到不同于第二冷却液控制单元的控制功能，使得从热管100流出的工作流体104a的流速与流到热管100中的液体冷却液的流速相等。

而且，经由第一连接管126从热管100流到第二冷却液存储槽120中的工作流体104a具有高温，而经由第二连接管128从冷却液存储槽120提供到热管100中的液体冷却液优选具有例如23℃的预定温度。因此，优选把提供到第二冷却液存储槽120的工作流体104a冷却到23℃的预定温度，并且在第二冷却液存储槽120上安装第二冷却单元124以冷却工作流体104a。尽管优选在第二冷却液存储槽120的顶部上设置第二冷却单元124，但是还可以在第二冷却液存储槽120之下安装第二冷却单元，如附图标记125所示。

同时，在第二冷却单元124包括蒸发单元和冷凝单元的情况下，在第二冷却液存储槽120的顶、底和/或侧面上安装蒸发单元，在与蒸发单元间隔开的区域中安装冷凝单元。

实施例3

参照图6，第三连接管130被安装在热管100的外部，以在顶表面S1，即热板表面，冷却期间帮助工作流体104a在热管100中循环。第三连接管130的一端与热管100的一侧连接，第三连接管130的另一端与热管100的另一侧连接。在沿着第三连接管130的预定位置安装第三冷却单元132以便缠绕部分第三连接管130，并执行与第二实施例的烘烤系统中的第二冷却单元124相同的功能。也就是说，第三冷却单元132将经由第三连接管130自热管100流出的工作流体104a冷却到一预定温度。如第二实施例中介绍的那样，第一冷却液控制单元126a被安装在工作流体104a从其中流出的热管100侧和第三冷却单元132之间。而且，第二冷却液控制单元128a被安装在自第三冷却单元132流出的液体冷却液流进的热管100的另一侧和第三冷却单元132之间。

实施例4

参照图7，在热管100外部安装第三冷却液存储槽134和第四冷却液存储槽136。第三冷却液存储槽134和第四冷却液存储槽136存储在热板冷却期间自热管100提供的一高温工作流体104a，并把工作流体104a冷却到一预定温度。为了执行这一操作，分别在第三冷却液存储槽134和第四冷却液存储槽136上安装第四冷却单元144和第五冷却单元146。

同时，当开始冷却热板时，工作流体104a自热管100流出，同时优选以与工作流体104a流速相等的流速向热管100提供一液体冷却液(未示出)。因此，优选将一预定量的液体冷却液保持在例如2℃至3℃的预定温度，并存储在第三冷却液存储槽134和第四冷却液存储槽136中，特别是存储在邻近液体冷却液流进的热管100侧的第四冷却液存储槽136中。

第四冷却单元144和第五冷却单元146执行与包括在第二实施例的烘烤系统中的第二冷却单元(图5的124)相同的功能。第四冷却单元144和第五冷却单元146可以一体地制作成为一个附图标记148所示的单独的冷却单元。给出第三冷却液存储槽134和第四冷却液存储槽136的位置，流到第四冷却液存储槽136中的液体冷却液被限制流过第三冷却液存储槽134。因此，流到第四冷却液存储槽136中的液体冷却液具有比流到第三冷却液存储槽134中的工作流体104a低的温度。由于这一原因，尽管第四冷却单元144优选具有与第五冷却单元146相同的冷却效率，第四冷却单元144的冷却效率还可以高于第五冷却单元146的冷却效率。

热管100的一侧通过第四连接管138与第三冷却液存储槽134连接，第三冷却液存储槽134通过第五连接管140与第四冷却液存储槽136连接，并且热管100的另一侧通过第六连接管142与第四冷却液存储槽136连接。在第四连接管138上安装第一冷却液控制单元126a，在第六连接管142上安装第二冷却液控制单元128a。与第一和/或第二冷却液控制单元126a和128a一样，第三冷却液控制单元128a优选为自动阀，手动阀、自动泵或手动泵。第一至第三冷却液控制单元126a、128a和140a在开始冷却热板时打开，并且在完成冷却热板时或热板被再次加热以烘烤新的晶片时关闭。

热板的冷却工序如下。当开始冷却热板时，第一至第三冷却液控制单元126a、128a和140a全部打开，热工作流体104a经由第四连接管138从热管100流到第三冷却液存储槽134中。提供到第三冷却液存储槽134的热工作流体104被第四冷却单元144冷却，并接着通过第五连接管140流进第四冷却液存储槽136中。提供到第四冷却液存储槽136的液体冷却液被第五冷却单元146冷却到一所需温度，并接着经由第六连接管142流到热管100中。

可以连续进行流体循环直到热板完全冷却，或可以在一预定持续时间内重复几次，例如每次15秒。这里，从第四冷却液存储槽136流到热管100中的液体冷却液可以保持在比热管100的热工作流体104a温度低的任意温度。但是，该液体冷却液的温度优选为低于80℃。这将随后详细介绍。

如上所述，在流经由第三和第四冷却液存储槽134和136的同时，热工作流体104a被冷却到在加热热板之前在热管100中它的先前温度。这里，热工作流体104可以被第三冷却液存储槽134或第四冷却液存储槽136冷却。也就是说，尽管优选热工作流体104a在流经第三和第四冷却液存储槽134和136两者的同时被逐渐地冷却，但是也可以仅使用第三和第四冷却液存储槽134和136之一把热工作流体104a冷却到一所需温度。

实施例5

如图8所示，除了在第五实施例中从烘烤系统的辅助冷却系统中去掉了第三冷却液存储槽134和第四冷却液存储槽144之外，第五实施例的烘烤系统与第四实施例的相似。

在图8中，附图标记150是对应于第四冷却液存储槽136的第五冷却液存储槽，156是安装在第五冷却液存储槽150中的第七冷却系统。第五冷却液存储槽150通过第七连接管152与热管100的一侧连接，并且第五冷却液存储槽150通过第八连接管154与热管100的另一侧连接。在第七连接管152上顺序安装第四冷却控制单元152a和第五冷却控制单元152b，经由第七连接管152热工作流体104a从热管100流到第五冷却液存储槽150中。而且，在第八连接管154上安装第六冷却液控制单元154a，通过第八连接管154被冷却的液体冷却液从第五冷却液存储槽150流出。第四冷却液控制单元152a和第六冷却液控制单元154a是自动阀或手动阀，第五冷却液控制单元152b是泵。可以用泵取代第六冷却液控制单元154a。

实施例6

参照图9，在热管100外部安装第六冷却液存储槽160。第六冷却液存储槽160通过第九连接管162与热管100的一侧连接，并通过第十连接管164与热管100的另一侧连接。热工作流体104a经由第九连接管162从热管100流到第六冷却液存储槽160中。热工作流体104a在经由第十连接管164流过第六冷却液存储槽160时被冷却。被冷却的工作流体104a再次被提供到热管100。在第九连接管162安装第七冷却液控制单元162a，在第十连接管164上安装第八冷却液控制单元164a。第七冷却液控制单元162a和第八冷却液控制单元164a是自动阀、手动阀或泵。在第六冷却液存储槽160之下安装第八冷却系统160b，在第六冷却液存储槽160上安装辅助加热器160a。第八冷却系统160b执行与前述冷却系统相同的功能。

同时，辅助加热器160a和在热管100之下安装的加热器102一起被用来加热热管100的顶表面S1即热板表面。

特别是当开始加热热管100的顶表面S1时，与前述实施例不同，以与冷却顶表面S1时相同的方式，第七冷却液控制单元162a和第八冷却液控制单元164a保持打开。接着，通过加热器102加热在热管100中的一些工作流体104a，通过辅助加热器160a加热在第六冷却液存储槽160中的工作流体104a。辅助加热器160a帮助加热器102加热热管100的顶表面S1并减少加热顶表面S1所花费的时间。

在下文中将描述显示本发明的烘烤系统的冷却效率的模拟结果。

发明人使用图4所示的烘烤系统作为模拟模型并使用图15至17所示的常规烘烤系统作为对比实例(在下文中称为“对比烘烤系统”)。这里，包括在本发明的烘烤系统中的热管的顶表面，即热板，和对比烘烤系统的热板被加热到150℃的温度，并接着被冷却到100℃的温度。

图15和16分别是对比烘烤系统的热板200的前视图和顶平面图，其中埋置了用于提供液体冷却液，例如水，的第一冷却管路206和第二冷却管路208。图15示出其中埋置了第一冷却管路206的热板200的右半边，图16是整个热板的平面图，其中埋置了第一冷却管路206和第二冷却管路208。

在图15中，附图标记202和204分别是加热器和下板。而且，参考字符Lc表示横过图16所示热板200中心的中心线。

图17是对比烘烤系统的局部前视图，其中在加热器之下的下板中埋置了用于提供冷却水的冷却管路。

图10至14是显示对比烘烤系统的模拟结果的曲线图，图18至20是显示本发明的烘烤系统的模拟结果的曲线图。

特别是图10、11、13和14示出对比烘烤系统的热板表面平均温度和最大温度差相对时间的变化。图10示出热板自然冷却的情况(在下文中的实例1)，图11示出通过以每分钟1.5升(总的3升/分)的速率向每个第一冷却管路206和第二冷却管路208提供23℃的冷却水来冷却热板的情况(在下文中的实例2)，图13示出通过向每个第一冷却管路206和第二冷却管路208提供23℃的空气取代冷却水来冷却热板的情况(在下文中的实例3)，和图14示出通过以每分钟1.5升(总的3升/分)的速率向埋置在安装在加热器202之下的下板204中的每个冷却管路210提供18℃的冷却水来冷却热板的情况(在下文中的实例4)。而且，图12示出在实例2中稳定温度所花费的时间。

图10的参考字符G1、图11的参考字符G3、图12的参考字符G5、图13的参考字符G7和图14的参考字符G9是显示冷却工序期间热板200的顶表面平均温度相对时间的变化的第一、第三、第五、第七和第九曲线。图10的参考字符G2、图11的参考字符G4、图12的参考字符G6、图13的参考字符G8和图14的参考字符G10是示出冷却工艺期间最大温度差相对时间的变化的第二、第四、第六、第八和第十曲线。

参照图10的第一和第二曲线G1和G2，在实例1中，花费50分钟把热板从150℃冷却到100℃，并且热板200的最大温度差大约从0.2℃变化到0.3℃。

参照图11的第三曲线G3，在实例2中，仅花费大约10秒就把热板200从150℃冷却到100℃。但是，如第四曲线G4所示，热板200的最大温度差具有在从70℃到80℃的范围内的一个极大值(very high value)。

结果，在实例2中，如图12的第五和第六曲线G5和G6所示，在热板200被冷却到100℃之后花费大约5分钟来稳定温度。

接着参照图13的第七和第八曲线G7和G8，在实例3中，花费大约至少200秒来把热板200从150℃冷却到100℃，并且预期热板200的最大温度差分布在从大约1.0℃到2.0℃的范围内。

而且，参照图14的第九和第十曲线G9和G10，在实例4中，花费大约95秒把热板200从150℃冷却到100℃，并且最大温度差大约是6℃。而且，花费大约4分20秒来稳定温度。

同时，图18至20是示出本发明的烘烤系统模拟结果的曲线图。图18的第十一和第十二曲线G11和G12示出在23℃的液体冷却液以15秒间隔循环3次的情况下(在下文中的实例5)，热板的顶表面的平均温度和最大温度差相对时间的变化。

在图19中，第十三和第十四曲线G13和G14示出在50℃的液体冷却液以15秒间隔循环4次的情况下(在下文中的实例6)，热板的顶表面的平均温度和最大温度差相对时间的变化。

在图20中，第十五和第十六曲线G15和G16示出在80℃的液体冷却液以15秒间隔循环6次的情况下(在下文中的实例7)，热板的顶表面的平均温度和最大温度差相对时间的变化。

参照图18的第十一和第十二曲线G11和G12，在实例5中，热板在40秒内冷却到100℃的温度，并且热板的最大温度差ΔT为ΔT＜0.4℃。

而且，参照图19的第十三和第十四曲线G13和G14，在实例6中，热板在60秒内冷却到100℃的温度，并且热板的最大温度差ΔT为ΔT＜0.2℃。

而且，参照图20的第十五和第十六曲线G15和G16，在实例7中，热板在90秒内冷却到100℃的温度，并且热板的最大温度差ΔT为ΔT＜0.2℃。

下表概括了对对比烘烤系统和本发明烘烤系统的热板冷却的前述模拟结果。在列表中，系统1代表本发明的烘烤系统，系统2代表对比烘烤系统。而且，“其它”示出在实例2中冷却水保持在18℃温度的情况。

[表]

如表中所示，在对比烘烤系统(系统2)中，与本发明的烘烤系统(系统1)相比，在使用冷却水冷却热板的情况中(实例2和4和其它)，冷却时间被缩短(实例2和其它实例)或相似(实例4)，但是温度差ΔT很高，并且稳定热板的温度花费的时间量较长。

换句话说，在本发明的烘烤系统(系统1)中，冷却时间与对比烘烤系统中的相似或梢长，温度稳定时间比对比烘烤系统中的短，并且温度差与自然冷却方法(实例1)中的相同。

同时，在实例1中使用自然冷却方法，冷却时间和稳定时间比本发明的烘烤系统中的长得多。因此，尽管温度差小，实例1也不适合用于实际使用。

结果，通过分析模拟结果，考虑到总产量、冷却效果和温度均匀性，本发明的烘烤系统比任何对比烘烤系统完成得都好。

如上所述，本发明的烘烤系统包括：一热管，其顶表面被用作装载了将被烘烤的晶片的热板，并且在其侧面和顶面上安装提供工作流体的芯子。因此，当冷却顶表面时，均匀并快速地向热管的整个顶面提供工作流体，因此均匀地冷却整个顶表面。通过蒸发提供到热管顶面的工作流体冷却了顶表面。因此，与使用冷却水循环的常规系统相比可以显著地减小稳定热板表面温度所需的时间。

同时，热管与辅助冷却系统连接，辅助冷却系统用于使工作流体经由热管循环以冷却顶表面。辅助冷却系统包括一冷却液存储槽和一冷却单元，该液存储槽用预定量的准备与工作流体交换的液体冷却液填充以冷却所述顶表面，该冷却单元防止由于工作流体流入引起的液体冷却液温度上升。而且，如果需要，冷却液存储槽还包括加压单元、第二冷却系统或辅助加热器。辅助冷却系统可以在热管顶表面冷却期间把热管中的工作流体保持在低温，由此提高了热管的冷却效率。而且，如果该冷却液存储槽包括一辅助加热器，那么能够减少加热热管顶表面(即热板表面)所需的时间以便提高半导体器件制造产量。

虽然参照其优选实施例特别示出和介绍了本发明，本领域技术人员可以理解，在不脱离如以下权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可以做出形式和细节上的各种变型。例如，如果需要，除了带冷却单元的冷却液存储单元之外，还可以使用带有用于加热液体冷却液的辅助加热器的冷却液存储单元。

Claims (13)

1.一种用于制造半导体器件的烘烤系统，包括：

一热管，在其顶表面上装载了将被烘烤的晶片，其中填充了一预定量的工作流体，在其侧面和顶面上形成用于提供所述的工作流体的芯子；

一加热器，其用于通过加热所述的工作流体来加热所述的顶表面；

一辅助冷却系统，其包含将通过循环与来自所述的热管的所述的工作流体交换的一液体冷却液；

一连接管，其用于连接所述的热管和所述的辅助冷却系统，以使所述的工作流体和所述的液体冷却液循环；和

一控制单元，其安装在所述的连接管上，以控制通过所述的连接管的流体的流动。

2.根据权利要求1所述的烘烤系统，其中所述的连接管包括用于连接所述的热管和所述的辅助冷却系统的一第一流动路径和一第二流动路径。

3.根据权利要求1所述的烘烤系统，其中所述的连接管包括用于连接所述的热管的一侧和所述的辅助冷却系统的一侧的一第一连接管和用于连接所述的热管的另一侧和所述的辅助冷却系统的另一侧的一第二连接管。

4.根据权利要求2或3所述的烘烤系统，其中所述的辅助冷却系统包括：

一冷却液存储槽，其用于存储所述的液体冷却液，在该冷却液存储槽内部形成一芯子，以完成一热管功能；

一冷却单元，其安装在所述的冷却液存储槽上，用于冷却液体冷却液和所提供的工作流体；和

一加压单元，其用于在所述的顶表面冷却期间对所述的液体冷却液加压。

5.根据权利要求3所述的烘烤系统，其中所述的辅助冷却系统包括：

一第一冷却液存储槽，其用于存储所述的液体冷却液；和

一第一冷却单元，其安装在第一冷却液存储槽上，用于冷却液体冷却液和所提供的工作流体。

6.根据权利要求1所述的烘烤系统，其中所述的控制单元是泵和阀之一。

7.根据权利要求5所述的烘烤系统，其中所述辅助冷却系统还包括与所述的第一冷却液存储槽连接的第二冷却液存储槽，并且所述的第一冷却单元延伸到所述的第二冷却液存储槽。

8.根据权利要求5所述的烘烤系统，其中所述辅助冷却系统还包括与所述的第一冷却液存储槽连接的第二冷却液存储槽，并且第二冷却单元安装在所述的第二冷却液存储槽上。

9.根据权利要求1所述的烘烤系统，其中还包括安装在所述的热管的另一侧和所述的辅助冷却系统之间的所述的连接管上的一辅助加热器，以加热通过所述的连接管流动的流体。

10.根据权利要求5所述的烘烤系统，其中在所述的第一冷却液存储槽上安装一辅助加热器，以加热提供到所述的热管中的流体。

11.一种用于制造半导体器件的烘烤系统，包括：

一热管，在其顶表面上装载了将被烘烤的一晶片，其中填充了一预定量的工作流体，在其侧面和顶面上形成提供工作流体的芯子；

一加热器，其用于通过加热所述的工作流体来加热所述的顶表面；

一连接管，其一端与从其中提供工作流体的所述的热管一侧连接，其另一端与所提供的工作流体流入的所述的热管另一侧连接；

一冷却系统，其安装在所述的连接管上，用于冷却通过所述的连接管流动的所述的工作流体；和

一控制单元，其用于控制所述的工作流体。

12.根据权利要求11所述的烘烤系统，其中安装所述的冷却单元，以缠绕部分所述的连接管。

13.根据权利要求11所述的烘烤系统，其中所述的控制单元包括安装在所述的热管一侧和所述的冷却单元之间的一泵或一阀和安装在所述的热管另一侧和所述的冷却单元之间的另一泵或阀。

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