CN1734738A - 冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷却装置，用以控制一静电承载座上的一半导体晶圆的温度。上述冷却装置包括一多孔隙流动层、一多孔隙接触层、一多孔隙热交换层、一入口端、一出口端以及循环装置。前述多孔隙热交换层设置于多孔隙流动层与多孔隙接触层之间。前述多孔隙接触层连接静电承载座与出口端，多孔隙流动层则连接入口端。工作流体自入口端依序流经多孔隙流动层、多孔隙热交换层以及多孔隙接触层，并经由出口端流出多孔隙接触层，借以与半导体晶圆进行热交换。前述循环装置连接入口端以及出口端，用以驱动工作流体循环地于冷却系统内流动。本发明不仅构造简单且成本低廉，可节省人力以及硬设备的支出，此外亦可改善制程的稳定性进而提升产品的良率。

Description

冷却装置
技术领域
本发明是有关于一种半导体晶圆的温度控制系统，特别是有关于一种适用于集成电路的制程中半导体晶圆的温度控制系统，其中前述半导体晶圆是固定于一静电承载座上。
背景技术
在现有半导体组件的制造过程中，静电承载座是经常被用来固定一对象，例如可将静电承载座可设置于一制程反应腔室内，借以固定一半导体晶圆。一般而言，前述静电承载座可在高精度的半导体制程中使用，例如现有的物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溅镀相关制程或者蚀刻制程等等，其中静电承载座的主要作用在于：可透过静电力稳固地吸附半导体晶圆，进而达到精密定位的目的，同时借此可利于在半导体晶圆上形成薄膜以及其它特定结构。
由于温度的变化往往是影响半导体制程良率的重要因素，为了达到特定的线宽(Critical Dimension)要求，静电承载座一般是必须在一温度稳定的制程环境中使用。为了避免制程温度的剧烈变化影响产品的品质与良率，对于半导体晶圆的温度控制便显得相当重要，尤其在一需要加热或高温的制程中，更需要随时地保持晶圆温度的稳定。
现有美国专利U.S.4,645,218(Mayer et al.)揭露了一种可防止高温损害晶圆的静电承载座结构，如图1所示，其静电承载座结构主要包括一支撑体B以及一盖板D，上述盖板D位设置于支撑体B上方，其中一晶圆A则位于盖板D中央的一圆孔D1内。于图1中，前述支撑体B的中央位置具有一圆盘状的突出部B1，一静电吸附体E则设置于前述突出部B1上，此外一金属电极E 1设置于静电吸附体E内部，并连接一外部电源(未图示)。特别地是，在支撑体B内部设有多个通道B2，通过使一工作流体于通道B2内流动，可以用来冷却上方的晶圆A。
发明内容
本发明提供一种冷却装置，通过使一工作流体流经冷却系统内部，借以控制一半导体晶圆的温度，其中半导体晶圆是固定于一静电承载座。上述冷却装置包括一多孔隙流动层、一多孔隙接触层、一多孔隙热交换层、一入口端、一出口端以及循环装置。前述多孔隙接触层连接静电承载座。前述多孔隙热交换层设置于多孔隙流动层与多孔隙接触层之间。前述入口端连接多孔隙流动层，出口端则连接多孔隙接触层，其中工作流体自入口端依序流经多孔隙流动层、多孔隙热交换层以及多孔隙接触层，并经由出口端流出多孔隙接触层，借以与半导体晶圆进行热交换。前述循环装置连接入口端以及出口端，用以驱动工作流体循环地于冷却系统内流动，并使得工作流体于冷却系统内形成一回路。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙流动层具有多个开孔，分别连接入口端，工作流体是由入口端经过前述开孔流入多孔隙流动层。
本发明所述的冷却装置，前述开孔是设置于冷却装置的底部。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙接触层具有一环状空间，环绕于多孔隙接触层外围并连接前述出口端。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙接触层的密度小于多孔隙热交换层的密度。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙流动层具有多个管状结构。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙流动层具有多个柱状结构。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙流动层具有一网状结构。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙热交换层具有多个管状结构。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙热交换层具有多个柱状结构。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙热交换层具有一网状结构。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙热交换层具有银。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙热交换层具有铜。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙接触层具有多个管状结构。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙接触层具有多个柱状结构。
本发明所述的冷却装置，前述多孔隙接触层具有一网状结构。
本发明所述的冷却装置，前述循环装置具有一泵，驱动工作流体循环地于冷却系统内流动。
本发明所述的冷却装置，不仅构造简单且成本低廉，可节省人力以及硬设备的支出，此外亦可改善制程的稳定性进而提升产品的良率。
附图说明
图1是表示现有静电承载座的示意图；
图2是表示本发明的冷却系统示意图；
图3a是表示图2中多孔隙流动层的俯视图；
图3b是表示图2中多孔隙热交换层的俯视图；
图3c是表示图2中多孔隙接触层的俯视图；
图3d是表示图3c中P区域的放大图。
具体实施方式
为使本发明的上述及其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举具体的较佳实施例，并配合所附图式做详细说明。
首先请参照图2，本发明的冷却系统10主要是用以冷却一半导体晶圆A，其中上述半导体晶圆A是固定于一静电承载座C上。于本实施例中，冷却系统10主要包括一冷却装置C’以及一循环装置(未图标)，其中冷却装置C’连接于静电承载座C下方。
如图2所示，前述冷却装置C’具有一本体M，在本体M底部以及侧边则分别设有一入口端1以及多个出口端2。特别地是，前述本体M是由三个多孔隙层所构成，其中冷却装置C’可连接一循环装置(未图标)，并透过循环装置驱动一工作流体于上述冷却装置C’内循环地流动。举例而言，上述循环装置可为一泵，分别连接于前述入口端1以及出口端2，借此可驱动工作流体形成一回路，其中前述工作流体可以采用水、乙二醇，或者水和乙二醇的混合物。
于图2中，本体M包括一多孔隙流动层3、一多孔隙热交换层4以及一多孔隙接触层5，其中多孔隙热交换层4设置于多孔隙流动层3以及多孔隙接触层5之间。特别地是，在多孔隙流动层3底部设有多个开孔6，上述开孔6是与入口端1相连接，工作流体可由入口端1经过开孔6而流入本体M。此外，前述出口端2则是连接于多孔隙接触层5外围，如此一来，前述工作流体可以经由入口端1以及出口端2流入/流出本体M(如图2中箭头所示)，并形成一循环回路。
接着请参阅图3a，该图是表示本发明中多孔隙流动层3的俯视图。于一较佳实施例中，多孔隙流动层3可为网状结构，然而亦可采用具有多个管状或柱状结构所组成的多孔隙材质，如此一来当工作流体由开孔6进入本体M后可迅速地在多孔隙流动层3内部流动，同时可均匀地扩散至多孔隙流动层3与多孔隙热交换层4间的邻接面。上述多孔隙流动层3不仅可用以支撑上方多孔隙热交换层4，同时通过使工作流体在多孔隙流动层3中迅速地流动，可提升整体温度分布的均匀性。
再请参阅图3b，该图是表示多孔隙热交换层4的俯视图。如同前述多孔隙流动层3，多孔隙热交换层4可为网状结构，然而亦可采用具有多个管状或柱状结构所组成的多孔隙材质。特别地是，在多孔隙热交换层4中更具有高导热性材质，例如银、铜或其它合金材质。如图3b所示，前述多孔隙热交换层4内部具有均匀分布的多个微小孔隙7，借此可以使来自多孔隙流动层3的工作流体均匀地分散于多孔隙热交换层4内部。于本发明中，通过多孔隙热交换层4可有效地使工作流体在二维方向(如图3b所示的平面)上的均匀地扩散，因此主要来自半导体晶圆A背面所产生的热可以充分地在多孔隙热交换层4内部与工作流体进行热交换，进而可有效地改善半导体晶圆A整体温度均匀性。
于图2以及图3c中，前述多孔隙接触层5是位于本体M中三个多孔隙层中的最上层，并且和用以固定半导体晶圆A的静电承载座C相连接。于本实施例中，半导体晶圆A可视为一热源，透过上述机构可使得半导体晶圆A所产生的热经由静电承载座C传递至多孔隙接触层5，同时可与多孔隙接触层5内的工作流体进行热交换。于一较佳实施例中，前述多孔隙接触层5可包含高导热性材质，例如银、铜或其它合金材质。
如图3c所示，前述出口端2是与多孔隙接触层5外围的一环形空间11相通，工作流体可由多孔隙接触层5中央向外流至环形空间11后，再经由出口端2流出本体M。接着请一并参阅图3c以及图3d，多个柱状体9是分布于多孔隙接触层5内部，借以形成一多孔隙结构，其中工作流体可于各柱状体9间所形成的空隙8迅速地向外移动。特别地是，前述工作流体可以朝各个不同方向流向多孔隙接触层5外围的环形空间11，如此可有利于工作流体迅速地由各出口端2排出本体M。
于一较佳实施例中，前述多孔隙接触层5可为网状结构，然而亦可采用具有多个管状或柱状结构所组成的多孔隙材质。如此一来，半导体晶圆A所产生的热可经由其背面传递至多孔隙接触层5，并与多孔隙接触层5内的工作流体进行热交换。于一较佳实施例中，前述多孔隙接触层5的密度是小于多孔隙热交换层4，借此可加速工作流体在多孔隙接触层5内的流动速度，并迅速地将热量由出口端2排出。
针对不同的集成电路制程，尤其是对于浅沟槽分离(ShallowTrench Isolation，STI)以及采用等离子或非等离子形式的多晶硅(polysilicon)制程而言，例如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等等，通过本发明的冷却系统可以提升在二维平面上的温度均匀性，同时可有效地抑制半导体晶圆在制程当中所产生的温度变化。
综上所述，本发明不仅构造简单且成本低廉，可节省人力以及硬设备的支出，此外亦可改善制程的稳定性进而提升产品的良率。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下：
1：入口端
2：出口端
3：多孔隙流动层
4：多孔隙热交换层
5：多孔隙接触层
6：开孔
7：孔隙
8：空隙
9：柱状体
10：冷却系统
A：晶圆
B：支撑体
B1：突出部
B2：通道
C：静电承载座
C′：冷却装置
D：盖板
E：静电吸附体
E1：金属电极
M：本体

Claims (15)

1、一种冷却装置，一工作流体流经该冷却装置内部，用以控制一半导体晶圆的温度，其中该半导体晶圆是固定于一静电承载座，该冷却装置包括：
一多孔隙流动层；
一多孔隙接触层，连接该静电承载座；
一多孔隙热交换层，设置于该多孔隙流动层与该多孔隙接触层之间；
一入口端，连接该多孔隙流动层；以及
一出口端，连接该多孔隙接触层，
其中该工作流体自该入口端依序流经该多孔隙流动层、该多孔隙热交换层以及该多孔隙接触层，并经由该出口端流出该多孔隙接触层，借以与该半导体晶圆进行热交换。
2、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙流动层具有多个开孔，分别连接该入口端，该工作流体是由该入口端经过该开孔流入该多孔隙流动层。
3、根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于：该开孔设置于该冷却装置的底部。
4、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙接触层具有一环状空间，环绕该多孔隙接触层外围并连接该出口端。
5、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙接触层的密度小于该多孔隙热交换层的密度。
6、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙流动层具有多个管状结构。
7、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙流动层具有多个柱状结构。
8、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙流动层具有一网状结构。
9、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙热交换层具有多个管状结构。
10、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙热交换层具有多个柱状结构。
11、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙热交换层具有一网状结构。
12、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙热交换层具有银或铜。
13、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙接触层具有多个管状结构。
14、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙接触层具有多个柱状结构。
15、根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：该多孔隙接触层具有一网状结构。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106328565A (zh) * 2016-09-30 2017-01-11 上海华力微电子有限公司 一种浅沟槽隔离刻蚀设备之冷却装置及冷却方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10216786C5 (de) * 2002-04-15 2009-10-15 Ers Electronic Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Konditionierung von Halbleiterwafern und/oder Hybriden
US8226769B2 (en) * 2006-04-27 2012-07-24 Applied Materials, Inc. Substrate support with electrostatic chuck having dual temperature zones
JP5069452B2 (ja) * 2006-04-27 2012-11-07 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 二重温度帯を有する静電チャックをもつ基板支持体
US9275887B2 (en) 2006-07-20 2016-03-01 Applied Materials, Inc. Substrate processing with rapid temperature gradient control
US8596336B2 (en) * 2008-06-03 2013-12-03 Applied Materials, Inc. Substrate support temperature control
US11261742B2 (en) * 2013-11-19 2022-03-01 Raytheon Technologies Corporation Article having variable composition coating
EP3975243A4 (en) * 2019-05-21 2023-05-24 Tomoegawa Co., Ltd. TEMPERATURE CONTROL UNIT
US20210381101A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-09 Applied Materials, Inc. Substrate processing system

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6131636U (ja) * 1984-07-31 1986-02-26 株式会社 徳田製作所 静電チヤツク
US6278600B1 (en) * 1994-01-31 2001-08-21 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with improved temperature control and puncture resistance
US5671116A (en) * 1995-03-10 1997-09-23 Lam Research Corporation Multilayered electrostatic chuck and method of manufacture thereof
US5720818A (en) * 1996-04-26 1998-02-24 Applied Materials, Inc. Conduits for flow of heat transfer fluid to the surface of an electrostatic chuck
US6352073B1 (en) * 1998-11-12 2002-03-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor manufacturing equipment
TW498705B (en) * 1999-03-05 2002-08-11 Tadahiro Ohmi Apparatus for plasma processing
US6215642B1 (en) * 1999-03-11 2001-04-10 Nikon Corporation Of Japan Vacuum compatible, deformable electrostatic chuck with high thermal conductivity
US6290274B1 (en) * 1999-04-09 2001-09-18 Tsk America, Inc. Vacuum system and method for securing a semiconductor wafer in a planar position
US6373679B1 (en) * 1999-07-02 2002-04-16 Cypress Semiconductor Corp. Electrostatic or mechanical chuck assembly conferring improved temperature uniformity onto workpieces held thereby, workpiece processing technology and/or apparatus containing the same, and method(s) for holding and/or processing a workpiece with the same
US6740853B1 (en) * 1999-09-29 2004-05-25 Tokyo Electron Limited Multi-zone resistance heater
JP3448737B2 (ja) * 2000-05-25 2003-09-22 住友重機械工業株式会社 ウエハーチャック用冷却板及びウエハーチャック
US6606234B1 (en) * 2000-09-05 2003-08-12 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Electrostatic chuck and method for forming an electrostatic chuck having porous regions for fluid flow
US6538872B1 (en) * 2001-11-05 2003-03-25 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having heater and method
US20050211418A1 (en) * 2002-11-01 2005-09-29 Cooligy, Inc. Method and apparatus for efficient vertical fluid delivery for cooling a heat producing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106328565A (zh) * 2016-09-30 2017-01-11 上海华力微电子有限公司 一种浅沟槽隔离刻蚀设备之冷却装置及冷却方法

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Publication number Publication date
TW200605178A (en) 2006-02-01
US20060023395A1 (en) 2006-02-02
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TWI264050B (en) 2006-10-11

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