CN214426514U - 一种蜗壳式水冷盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括水冷盘主体以及与水冷盘主体配套的盖板，所述水冷盘主体与盖板分别独立地为蜗壳状；所述水冷盘主体包括蜗壳入口与蜗壳主体；所述蜗壳入口处设置有水道入口与水道出口；所述蜗壳主体内设置有盘绕设置的进水水道与出水水道，所述进水水道与水道入口相连，所述出水水道与水道出口相连；所述进水水道与出水水道间隔设置，且在蜗壳主体的中心处连通。本实用新型通过进水水道与出水水道的间隔设置，使水冷盘内的温度分布更加均衡；在保证所述水冷盘对晶圆的冷却效果前提下，保证晶圆各处温度均一，从而降低冷却速率不均对晶圆的质量影响。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体技术领域，涉及一种冷却装置，尤其涉及一种蜗壳式水冷盘。
背景技术
半导体芯片制造过程中需要严格控制温度，温度不仅在晶圆的工艺生产过程中发挥重要作用，也对制程结束后的晶圆产生影响。晶圆各处分布的器件密度不同，晶圆表面各处的温度呈现差异，如果不及时使晶圆表面的温度平衡，会使晶圆表面因为热胀冷缩等原因导致器件性能下降甚至失效，从而造成晶圆污染。目前，常采用带有冷却水道的冷却水盘对晶圆进行冷却，不仅可以均匀降低使用过程中晶圆的温度，还能够起到校正晶圆，防止其翘曲变形的作用。
CN 111403320A公开了一种冷却盘体及其制备方法，所述冷却盘体内部的水道为圆环形水道和米字形水道的组合形状，所述米字形水道为圆环形水道内部，且所述米字形水道的各分支分别独立地与圆环形水道连通。米字形水道的相邻三个分支水道的末端相连形成第一水道组，其余三个分支水道的末端相连形成第二水道组，第一水稻组与第二水道组通过圆环水道相连通。该冷却盘体的水道结构需要消耗大量的冷却水，且水道内湍流严重，影响换热效果。
CN 110405474A公开了一种冷却盘体中水道的表面处理方法及冷却盘体的制造方法，所述冷却盘体上安装有辅助流道体，辅助流道体上设有第一流道和第二流道，第一流道与进口连通，第二流道与出口连通；容器的出液口对准第一流道远离所述冷却盘体的流道口。所述表面处理方法为：将装有钝化液的容器的出液口对准冷却盘体中的水道进口，在压力作用下将容器内的钝化液注入水道中，直至水道的出口有钝化液流出；保持钝化液在水道中停留，使水道完全钝化；采用压力元件将钝化液从水道中吹出；对钝化后的冷却盘体进行干燥。所述表面处理方法通过钝化提高了冷却盘体的抗腐蚀性能，但水道的表面积较小，影响换热效果。
CN 207338314U公开了一种冷却盘组件，包括冷却盘和冷却盘底板，冷却盘与冷却盘底板相对扣合固定；冷却盘与冷却盘底板相对的一面设有冷却剂凹槽和第一密封沟槽，冷却盘底板与冷却盘相对的一面设有第二密封沟槽；冷却盘和冷却底板之间还设置有密封垫，密封垫将冷却剂凹槽、第一密封沟槽和第二密封沟槽覆盖，用于防止冷却剂凹槽内的冷却剂漏出。冷却盘用于放置晶圆的第二面设有辅助冷却凹槽，第一密封沟槽和第二密封沟槽的纵截面均为三角形且相互错开设置。但所述冷却盘组件的水道布置较为凌乱，且难以保证盖板在使用过程中发生形变，影响对晶圆的冷却效果。
对此，需要提供一种新型结构冷却水盘，使其具有较高的换热效果，且结构强度高，盖板在使用过程中不易变形。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘的温度分布均一，在保证所述水冷盘对晶圆的冷却效果前提下，保证晶圆各处温度均一，从而降低冷却速率不均对晶圆的质量影响。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括水冷盘主体以及与水冷盘主体配套的盖板，所述水冷盘主体与盖板分别独立地为蜗壳状。
所述水冷盘主体包括蜗壳入口与蜗壳主体；所述蜗壳入口处设置有水道入口与水道出口；所述蜗壳主体内设置有盘绕设置的进水水道与出水水道，所述进水水道与水道入口相连，所述出水水道与水道出口相连。
所述进水水道与出水水道间隔设置，且在蜗壳主体的中心处连通。
本实用新型所述间隔设置是指，与进水水道相邻的水道为出水水道，同时，与出水水道相邻的水道为进水水道。本实用新型所述进水水道与出水水道在蜗壳主体内同时盘绕设置，能够最大程度的利用蜗壳主体的空间，从而保证蜗壳式水冷盘的换热面积；而进水水道与出水水道的间隔设置，能够促进进水水道与出水水道之间的换热，从而使蜗壳水冷盘的进水水道与出水水道的温度分布更加均一，保证晶圆各处降温速率均一，从而克服冷却速率不均对晶圆质量造成的不利影响。
优选地，所述进水水道的截面形状与出水水道的截面形状分别独立地为长方形。
本实用新型通过使进水水道与出水水道的截面形状为长方形，提高了进水水道与出水水道的换热面积，同时也保证了进水水道、出水水道与盖板的换热面积，从而提高了所述蜗壳式水冷板的换热效率。
优选地，所述进水水道的宽度为10-15mm，例如可以是10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；深度为4-6mm，例如可以是4mm、4.5mm、5mm、5.5mm或6mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述出水水道的宽度为10-15mm，例如可以是10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；深度为4-6mm，例如可以是4mm、4.5mm、5mm、5.5mm或6mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述进水水道与出水水道由隔板间隔设置，所述隔板设置有螺纹孔；所述盖板设置有与螺纹孔对应的连接孔。
本实用新型通过在隔板上设置螺纹孔，并在盖板设置与螺纹孔对应的连接孔，通过螺纹孔与连接孔固定连接水冷盘主体与盖板，提高了盖板在使用过程中的稳定性，从而保证晶圆与盖板接触的效果，保证晶圆的降温速率均一稳定。
优选地，所述隔板的厚度不超过4mm，例如可以1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm或4mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本实用新型所述隔板的厚度是指隔板主体的平均厚度，不包括为了设置螺纹孔而适当扩大部位的厚度。
优选地，所述隔板的材质包括铝合金A6061-T6或无氧铜。
优选地，所述水冷盘主体的材质包括铝合金A6061-T6或无氧铜。
优选地，所述盖板的材质包括铝合金A6061-T6或无氧铜。
优选地，所述进水水道与出水水道的内壁分别独立地设置有硬质氧化层，所述硬质氧化层的厚度为35-50μm。
本实用新型所述硬质氧化层为本领域常规硬质氧化方法得到的硬质氧化层，本实用新型不对硬质氧化的方法做过多限定，只要使硬质氧化层的厚度为35-50μm即可。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型所述进水水道与出水水道在蜗壳主体内同时盘绕设置，能够最大程度的利用蜗壳主体的空间，从而保证蜗壳式水冷盘的换热面积；而进水水道与出水水道的间隔设置，能够促进进水水道与出水水道之间的换热，从而使蜗壳水冷盘的进水水道与出水水道的温度分布更加均一，保证晶圆各处降温速率均一，从而克服冷却速率不均对晶圆质量造成的不利影响；
(2)本实用新型通过在隔板上设置螺纹孔，并在盖板设置与螺纹孔对应的连接孔，通过螺纹孔与连接孔固定连接水冷盘主体与盖板，提高了盖板在使用过程中的稳定性，从而保证晶圆与盖板接触的效果，保证晶圆的降温速率均一稳定。
附图说明
图1为本实用新型提供的蜗壳式水冷盘的水冷盘主体结构示意图；
图2为本实用新型提供的蜗壳式水冷盘的盖板结构示意图。
其中：1，水冷盘主体；11，蜗壳入口；12，蜗壳主体；2，盖板；3，水道入口；4，进水水道；5，出水水道；6，水道出口；7，隔板；81，螺纹孔；82，连接孔。
具体实施方式
需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括如图1所示的水冷盘主体1，以及与水冷盘主体1配套的盖板2，所述盖板2的结构示意图如图2所示，所述水冷盘主体1与盖板2分别独立地为蜗壳状。
所述水冷盘主体1包括蜗壳入口11与蜗壳主体12；所述蜗壳入口11处设置有水道入口63与水道出口；所述蜗壳主体12内设置有盘绕设置的进水水道4与出水水道5，所述进水水道4与水道入口63相连，所述出水水道5与水道出口相连。
所述进水水道4与出水水道5间隔设置，且在蜗壳主体12的中心处连通。
所述进水水道4的截面形状与出水水道5的截面形状分别独立地为长方形；所述进水水道4的宽度为10mm，深度为4mm；所述出水水道5的宽度为10mm，深度为4mm；所述隔板7的厚度为2mm。
所述隔板7的材质为铝合金A6061-T6；所述水冷盘主体1的材质为铝合金A6061-T6；所述盖板2的材质为铝合金A6061-T6。
本实施例所述进水水道4与出水水道5在蜗壳主体12内同时盘绕设置，能够最大程度的利用蜗壳主体12的空间，从而保证蜗壳式水冷盘的换热面积；而进水水道4与出水水道5的间隔设置，能够促进进水水道4与出水水道5之间的换热，从而使蜗壳水冷盘的进水水道4与出水水道5的温度分布更加均一，保证晶圆各处降温速率均一，从而克服冷却速率不均对晶圆质量造成的不利影响。
实施例2
本实施例提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括如图1所示的水冷盘主体1，以及与水冷盘主体1配套的盖板2，所述盖板2的结构示意图如图2所示，所述水冷盘主体1与盖板2分别独立地为蜗壳状。
所述水冷盘主体1包括蜗壳入口11与蜗壳主体12；所述蜗壳入口11处设置有水道入口63与水道出口；所述蜗壳主体12内设置有盘绕设置的进水水道4与出水水道5，所述进水水道4与水道入口63相连，所述出水水道5与水道出口相连。
所述进水水道4与出水水道5间隔设置，且在蜗壳主体12的中心处连通。
所述进水水道4的截面形状与出水水道5的截面形状分别独立地为长方形；所述进水水道4的宽度为11mm，深度为4.5mm；所述出水水道5的宽度为11mm，深度为4.5mm；所述隔板7的厚度为2.5mm。
所述隔板7的材质为铝合金A6061-T6；所述水冷盘主体1的材质为铝合金A6061-T6；所述盖板2的材质为铝合金A6061-T6。
本实施例所述进水水道4与出水水道5在蜗壳主体12内同时盘绕设置，能够最大程度的利用蜗壳主体12的空间，从而保证蜗壳式水冷盘的换热面积；而进水水道4与出水水道5的间隔设置，能够促进进水水道4与出水水道5之间的换热，从而使蜗壳水冷盘的进水水道4与出水水道5的温度分布更加均一，保证晶圆各处降温速率均一，从而克服冷却速率不均对晶圆质量造成的不利影响。
实施例3
本实施例提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括如图1所示的水冷盘主体1，以及与水冷盘主体1配套的盖板2，所述盖板2的结构示意图如图2所示，所述水冷盘主体1与盖板2分别独立地为蜗壳状。
所述水冷盘主体1包括蜗壳入口11与蜗壳主体12；所述蜗壳入口11处设置有水道入口63与水道出口；所述蜗壳主体12内设置有盘绕设置的进水水道4与出水水道5，所述进水水道4与水道入口63相连，所述出水水道5与水道出口相连。
所述进水水道4与出水水道5间隔设置，且在蜗壳主体12的中心处连通。
所述进水水道4的截面形状与出水水道5的截面形状分别独立地为长方形；所述进水水道4的宽度为12mm，深度为5mm；所述出水水道5的宽度为12mm，深度为5mm；所述隔板7的厚度为3mm。
所述隔板7的材质为无氧铜；所述水冷盘主体1的材质为铝合金A6061-T6；所述盖板2的材质为铝合金A6061-T6。
本实施例所述进水水道4与出水水道5在蜗壳主体12内同时盘绕设置，能够最大程度的利用蜗壳主体12的空间，从而保证蜗壳式水冷盘的换热面积；而进水水道4与出水水道5的间隔设置，能够促进进水水道4与出水水道5之间的换热，从而使蜗壳水冷盘的进水水道4与出水水道5的温度分布更加均一，保证晶圆各处降温速率均一，从而克服冷却速率不均对晶圆质量造成的不利影响。
实施例4
本实施例提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括如图1所示的水冷盘主体1，以及与水冷盘主体1配套的盖板2，所述盖板2的结构示意图如图2所示，所述水冷盘主体1与盖板2分别独立地为蜗壳状。
所述水冷盘主体1包括蜗壳入口11与蜗壳主体12；所述蜗壳入口11处设置有水道入口63与水道出口；所述蜗壳主体12内设置有盘绕设置的进水水道4与出水水道5，所述进水水道4与水道入口63相连，所述出水水道5与水道出口相连。
所述进水水道4与出水水道5间隔设置，且在蜗壳主体12的中心处连通。
所述进水水道4的截面形状与出水水道5的截面形状分别独立地为长方形；所述进水水道4的宽度为13mm，深度为5.5mm；所述出水水道5的宽度为13mm，深度为5.5mm；所述隔板7的厚度为3.5mm。
所述隔板7的材质为无氧铜；所述水冷盘主体1的材质为无氧铜；所述盖板2的材质为铝合金A6061-T6。
本实施例所述进水水道4与出水水道5在蜗壳主体12内同时盘绕设置，能够最大程度的利用蜗壳主体12的空间，从而保证蜗壳式水冷盘的换热面积；而进水水道4与出水水道5的间隔设置，能够促进进水水道4与出水水道5之间的换热，从而使蜗壳水冷盘的进水水道4与出水水道5的温度分布更加均一，保证晶圆各处降温速率均一，从而克服冷却速率不均对晶圆质量造成的不利影响。
实施例5
本实施例提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括如图1所示的水冷盘主体1，以及与水冷盘主体1配套的盖板2，所述盖板2的结构示意图如图2所示，所述水冷盘主体1与盖板2分别独立地为蜗壳状。
所述水冷盘主体1包括蜗壳入口11与蜗壳主体12；所述蜗壳入口11处设置有水道入口63与水道出口；所述蜗壳主体12内设置有盘绕设置的进水水道4与出水水道5，所述进水水道4与水道入口63相连，所述出水水道5与水道出口相连。
所述进水水道4与出水水道5间隔设置，且在蜗壳主体12的中心处连通。
所述进水水道4的截面形状与出水水道5的截面形状分别独立地为长方形；所述进水水道4的宽度为15mm，深度为6mm；所述出水水道5的宽度为15mm，深度为6mm；所述隔板7的厚度为4mm。
所述隔板7的材质为无氧铜；所述水冷盘主体1的材质为无氧铜；所述盖板2的材质为无氧铜。
本实施例所述进水水道4与出水水道5在蜗壳主体12内同时盘绕设置，能够最大程度的利用蜗壳主体12的空间，从而保证蜗壳式水冷盘的换热面积；而进水水道4与出水水道5的间隔设置，能够促进进水水道4与出水水道5之间的换热，从而使蜗壳水冷盘的进水水道4与出水水道5的温度分布更加均一，保证晶圆各处降温速率均一，从而克服冷却速率不均对晶圆质量造成的不利影响。
实施例6
本实施例提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括如图1所示的水冷盘主体1，以及与水冷盘主体1配套的盖板2，所述盖板2的结构示意图如图2所示，所述水冷盘主体1与盖板2分别独立地为蜗壳状。
除隔板7设置有螺纹孔81，盖板2设置有与螺纹孔81对应的连接孔82外，其余均与实施例1相同。
本实施例通过在隔板7上设置螺纹孔81，并在盖板2设置与螺纹孔81对应的连接孔82，通过螺纹孔81与连接孔82固定连接水冷盘主体1与盖板2，提高了盖板2在使用过程中的稳定性，从而保证晶圆与盖板2接触的效果，保证晶圆的降温速率均一稳定。
实施例7
本实施例提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括如图1所示的水冷盘主体1，以及与水冷盘主体1配套的盖板2，所述盖板2的结构示意图如图2所示，所述水冷盘主体1与盖板2分别独立地为蜗壳状。
除进水水道4与出水水道5的内壁分别独立地设置有硬质氧化层，所述硬质氧化层的厚度为35μm外，其余均与实施例1相同。
本实施例通过硬质氧化层的设置提高了所述蜗壳式水冷盘的抗腐蚀效果，提高了所述蜗壳式水冷盘的使用寿命。
实施例8
本实施例提供了一种蜗壳式水冷盘，所述蜗壳式水冷盘包括如图1所示的水冷盘主体1，以及与水冷盘主体1配套的盖板2，所述盖板2的结构示意图如图2所示，所述水冷盘主体1与盖板2分别独立地为蜗壳状。
除进水水道4与出水水道5的内壁分别独立地设置有硬质氧化层，所述硬质氧化层的厚度为50μm外，其余均与实施例1相同。
本实施例通过硬质氧化层的设置提高了所述蜗壳式水冷盘的抗腐蚀效果，提高了所述蜗壳式水冷盘的使用寿命。
综上所述，本实用新型所述进水水道与出水水道在蜗壳主体内同时盘绕设置，能够最大程度的利用蜗壳主体的空间，从而保证蜗壳式水冷盘的换热面积；而进水水道与出水水道的间隔设置，能够促进进水水道与出水水道之间的换热，从而使蜗壳水冷盘的进水水道与出水水道的温度分布更加均一，保证晶圆各处降温速率均一，从而克服冷却速率不均对晶圆质量造成的不利影响；本实用新型通过在隔板上设置螺纹孔，并在盖板设置与螺纹孔对应的连接孔，通过螺纹孔与连接孔固定连接水冷盘主体与盖板，提高了盖板在使用过程中的稳定性，从而保证晶圆与盖板接触的效果，保证晶圆的降温速率均一稳定。
申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (7)
1.一种蜗壳式水冷盘，其特征在于，所述蜗壳式水冷盘包括水冷盘主体以及与水冷盘主体配套的盖板，所述水冷盘主体与盖板分别独立地为蜗壳状；
所述水冷盘主体包括蜗壳入口与蜗壳主体；所述蜗壳入口处设置有水道入口与水道出口；所述蜗壳主体内设置有盘绕设置的进水水道与出水水道，所述进水水道与水道入口相连，所述出水水道与水道出口相连；
所述进水水道与出水水道间隔设置，且在蜗壳主体的中心处连通。
2.根据权利要求1所述的蜗壳式水冷盘，其特征在于，所述进水水道的截面形状与出水水道的截面形状分别独立地为长方形。
3.根据权利要求2所述的蜗壳式水冷盘，其特征在于，所述进水水道的宽度为10-15mm，深度为4-6mm。
4.根据权利要求2所述的蜗壳式水冷盘，其特征在于，所述出水水道的宽度为10-15mm，深度为4-6mm。
5.根据权利要求1或2所述的蜗壳式水冷盘，其特征在于，所述进水水道与出水水道由隔板间隔设置，所述隔板设置有螺纹孔；
所述盖板设置有与螺纹孔对应的连接孔。
6.根据权利要求5所述的蜗壳式水冷盘，其特征在于，所述隔板的厚度不超过4mm。
7.根据权利要求5所述的蜗壳式水冷盘，其特征在于，所述盖板的厚度为1.2-1.8mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022981756.2U CN214426514U (zh) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | 一种蜗壳式水冷盘 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202022981756.2U CN214426514U (zh) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | 一种蜗壳式水冷盘 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214426514U true CN214426514U (zh) | 2021-10-19 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202022981756.2U Active CN214426514U (zh) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | 一种蜗壳式水冷盘 |
Country Status (1)
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2020
- 2020-12-10 CN CN202022981756.2U patent/CN214426514U/zh active Active
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