CN216361458U - 晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，包括底板，底板上一体焊接中空的盖板，所述水冷盘内部设置有蛇形流道，所述蛇形流道的若干圈流道平行等距布置且均与盖板同轴，所述蛇形流道与外部进水管路、出水管路之间流通有冷却水，所述冷却水对位于所述水冷盘上的晶圆卡盘进行冷却。其目的在于提供一种晶圆卡盘能够得到均匀冷却且有效降低因冷却速率差引起晶圆卡盘热应力的产生的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘。

Description

晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘

技术领域

本实用新型涉及专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置，特别是涉及晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘。

背景技术

晶圆的加工程序繁复且精密，大致上包括有：微影、蚀刻、扩散、离子布植、薄膜等过程，其中很多都属于高温工艺过程，晶圆在经过高温工艺后，一般都需要快速冷却至室温或工艺要求的晶圆材料温度后，才能进行后续的工艺。

公告号为CN202205717U的实用新型专利公开了一种晶圆冷却装置，用以冷却晶圆，所述晶圆冷却装置包括：支架；匀流板，固定在所述支架上，并位于所述晶圆的上方；气体喷吹元件，固定在所述支架上，并位于所述匀流板的上方。使用时，首先，开启气体供应单元，使气体经由气体喷吹元件喷吹出来；接着，气体通过匀流板吹向晶圆表面，使晶圆表面能够快速冷却。这种方式的不足在于对厂务压缩空气要求较高，需要源源不断提供高压气源，能源开销较大，使用成本较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种晶圆卡盘能够得到均匀冷却且有效降低因冷却速率差引起晶圆卡盘热应力的产生的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘。

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，包括底板，底板上一体焊接中空的盖板，所述水冷盘内部设置有蛇形流道，所述蛇形流道的若干圈流道平行等距布置且均与盖板同轴，所述蛇形流道与外部进水管路、出水管路之间流通有冷却水，所述冷却水对位于所述水冷盘上的晶圆卡盘进行冷却。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述盖板一侧设置有进水口、出水口，所述进水口、出水口分别通过卡套接头孔安装有用于连接所述进水管路、出水管路系统的卡套接头。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述蛇形流道的出水端位于其径向最外圈且端部与出水口连通，进水端从底板圆心处沿径向向外延伸后与进水口连通，所述进水端与各圈流道均不接触。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述晶圆卡盘通过定位销钉一、定位销钉二连接于所述盖板上方。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述盖板上设置有销钉孔一、销钉孔二，所述底板以及晶圆卡盘上对应设置有与所述销钉孔一、销钉孔二适配的销钉孔三、销钉孔四、盲孔，所述定位销钉一、定位销钉二与所述销钉孔一、销钉孔二、销钉孔三、销钉孔四、盲孔配合，将所述晶圆卡盘定位在所述水冷盘上。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述盖板下方通过螺栓连接组件连接有支撑固定块一、支撑固定块二，所述支撑固定块二位于所述卡套接头孔下方。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述螺栓连接组件包括支撑柱一、支撑柱二以及与二者适配的固定螺栓一、固定螺栓二，所述盖板边缘处穿设所述固定螺栓一，所述支撑固定块一中部以及支撑固定块二两端均穿设与固定螺栓一同轴的固定螺栓二，同轴的一对固定螺栓一、固定螺栓二同轴螺纹连接于支撑柱一或支撑柱二内。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述盖板周向间隔设置有若干个螺孔一，所述固定螺栓一穿入所述螺孔一内，所述固定螺栓二与固定螺栓一反向布置。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述支撑柱一、支撑柱二支撑在所述盖板与支撑固定块一、支撑固定块二之间。

本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其中所述水冷盘采用铝合金制成，所述晶圆卡盘采用钛合金制成。

与现有技术相比，本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘至少具有以下有益效果：

1、蛇形流道的各圈流道粗细尺寸均匀一致，冷却水在流道内流速一致，有利于降温速率分析。

2、蛇形流道使得其内流动的冷却水与晶圆卡盘接触均匀，有效降低因冷却速率差引起晶圆卡盘热应力的产生。

3、冷却水经进水口流入水冷盘内并迅速沿进水端流入中心区域，晶圆卡盘中心区域温度较高，冷却水进入蛇形流道内快速带走中心区域热量，降温速率高；而当冷却水从中心区域向外流向外围流道时，吸收热量，温度相对升高，但由于晶圆卡盘边缘部位温度较低，故降温速率低，由此实现了晶圆卡盘高低温区的均匀散热。

下面结合附图对本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘与晶圆卡盘装配图；

图2为本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘的结构示意图；

图3为本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘的仰视图；

图4为本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘的侧视图；

图5为本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘的局部剖面图；

图6a为图5的A-A剖面图；

图6b为图6a中C处的局部放大图；

图7a为图5的B-B剖面图；

图7b为图7a中D处的局部放大图；

图8为本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘与晶圆卡盘装配爆炸图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘1，晶圆卡盘2置于带有冷却水流道的该水冷盘1上进行冷却，同时做缓存用。本实施例中，水冷盘1采用铝合金制成，铝合金导热率高，同时还避免了金属污染。晶圆卡盘2采用钛合金制成，包括内盘21、外盘22。

如图2至图5所示，本申请的水冷盘1包括底板11，底板11为一块平板，底板11上方一体焊接有盖板12，盖板12为开口向下的中空壳体，盖板12与底板11在边缘部焊接后形成一个封闭体。水冷盘1内部设置有供冷却水流动的蛇形流道16，蛇形流道16的若干圈流道平行等距布置且均与盖板12同轴，蛇形流道16由铣刀在盖板12上一次性加工而成，冷却水对位于水冷盘1上的晶圆卡盘2进行冷却。

盖板12一侧设置有相邻的进水口18、出水口19，再如图2、图4、图8所示，进水口18、出水口19分别通过卡套接头孔111安装有用于连接进水管路、出水管路系统的卡套接头8，便于水冷盘快速接入到冷却系统管路中。蛇形流道16的出水端161位于其最外圈上且端部与出水口19连通，进水端162从底板11圆心处沿径向向外延伸后与进水口18连通，该进水端162与各圈流道均不接触且其两侧的各圈流道也互不接触，保证了冷却水的顺利流动。冷却水经进水管路从进水口18进入上述进水端162并迅速流向底板11圆心处，接着从圆心处向外沿各圈流道流出，最后经出水端161从出水口19流入出水管路。

如图5、图7a、图8所示，晶圆卡盘2通过定位销钉一3、定位销钉二4连接于盖板12上方。盖板12的圆心处设置有销钉孔一121，销钉孔一121的一侧设置有销钉孔二122，底板11上设置有分别与销钉孔一121、销钉孔二122对应的销钉孔三112、销钉孔四113，晶圆卡盘2底部设置有与销钉孔一121、销钉孔二122对应的盲孔，定位销钉一3插入销钉孔一121、销钉孔三112内且端部进入晶圆卡盘2圆心处的盲孔内，保证水冷盘1与晶圆卡盘2同轴并对晶圆卡盘2进行定位。同时，定位销钉二4插入销钉孔二122、销钉孔四113内且端部进入晶圆卡盘2上的另一盲孔内，防止晶圆卡盘2相对于水冷盘1转动，进一步实现晶圆卡盘2的定位。

再如图2至图8所示，盖板12下方通过螺栓连接组件连接有支撑固定块一9、支撑固定块二10，支撑固定块二10位于卡套接头孔111下方。具体的，螺栓连接组件包括支撑柱一5、支撑柱二6以及与二者适配的固定螺栓一7、固定螺栓二71。盖板12周向间隔设置有四个螺孔一123，4个螺孔一123内均配设有固定螺栓一7，两个支撑固定块一9的中部均配设有一个固定螺栓二71，一个支撑固定块二10的两端各配设一个固定螺栓二71，固定螺栓二71与固定螺栓一7同轴反向布置，这样，与4个螺孔一123对应，共设置有四组同轴的固定螺栓一7、固定螺栓二71，盖板12与位于其下方的支撑固定块一9、支撑固定块二10之间支撑连接有支撑柱一5、支撑柱二6，支撑柱一5的两端以及支撑柱二6的顶端均有凸台部51，盖板12底部、支撑固定块一9顶部以及支撑固定块二10的一端顶部均设置有与凸台部51吻合的凹陷部52，这样，支撑柱一5的两端均嵌入凹陷部52内，支撑柱二6的顶端也嵌入盖板12上的相应凹陷部52内，支撑柱一5、支撑柱二6内壁均设置有与固定螺栓一7、固定螺栓二71适配的螺纹，同轴的一对固定螺栓一7、固定螺栓二71的端部伸入支撑柱一5或支撑柱二6内并与支撑柱一5或支撑柱二6同轴螺纹连接，这样，支撑固定块一9通过支撑柱一5与盖板12连接，支撑固定块二10的两端则分别通过支撑柱一5、支撑柱二6与盖板12连接，最后，对于四个螺孔一123来说，靠近卡套接头孔111的两个螺孔一123处共同安装有支撑固定块二10，其余两个螺孔一123处均安装有支撑固定块一9。上述螺孔一123的数量可以按需调整，固定螺栓一7、固定螺栓二71、支撑固定块一9、支撑固定块二10的数量随螺孔一123适应性调整，此处不一一列举。

本实用新型的冷却水流道形式采用蛇形流道16，流道经由铣床一次性加工而成，尺寸均匀，使得圆卡盘不同温度区域有不同的冷却速率，高温区冷却块，低温区冷却慢，最终实现了均匀冷却。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘(1)，包括底板(11)，底板(11)上一体焊接中空的盖板(12)，其特征在于，所述水冷盘(1)内部设置有蛇形流道(16)，所述蛇形流道(16)的若干圈流道平行等距布置且均与盖板(12)同轴，所述蛇形流道(16)与外部进水管路、出水管路之间流通有冷却水，所述冷却水对位于所述水冷盘(1)上的晶圆卡盘(2)进行冷却。

2.根据权利要求1所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述盖板(12)一侧设置有进水口(18)、出水口(19)，所述进水口(18)、出水口(19)分别通过卡套接头孔(111)安装有用于连接所述进水管路、出水管路系统的卡套接头(8)。

3.根据权利要求2所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述蛇形流道(16)的出水端(161)位于其径向最外圈且端部与出水口(19)连通，进水端(162)从底板(11)圆心处沿径向向外延伸后与进水口(18)连通，所述进水端(162)与各圈流道均不接触。

4.根据权利要求3所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述晶圆卡盘(2)通过定位销钉一(3)、定位销钉二(4)连接于所述盖板(12)上方。

5.根据权利要求4所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述盖板(12)上设置有销钉孔一(121)、销钉孔二(122)，所述底板(11)以及晶圆卡盘(2)上对应设置有与所述销钉孔一(121)、销钉孔二(122)适配的销钉孔三(112)、销钉孔四(113)、盲孔，所述定位销钉一(3)、定位销钉二(4)与所述销钉孔一(121)、销钉孔二(122)、销钉孔三(112)、销钉孔四(113)、盲孔配合，将所述晶圆卡盘(2)定位在所述水冷盘(1)上。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述盖板(12)下方通过螺栓连接组件连接有支撑固定块一(9)、支撑固定块二(10)，所述支撑固定块二(10)位于所述卡套接头孔(111)下方。

7.根据权利要求6所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述螺栓连接组件包括支撑柱一(5)、支撑柱二(6)以及与二者适配的固定螺栓一(7)、固定螺栓二(71)，所述盖板(12)边缘处穿设所述固定螺栓一(7)，所述支撑固定块一(9)中部以及支撑固定块二(10)两端均穿设与固定螺栓一(7)同轴的固定螺栓二(71)，同轴的一对固定螺栓一(7)、固定螺栓二(71)同轴螺纹连接于支撑柱一(5)或支撑柱二(6)内。

8.根据权利要求7所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述盖板(12)周向间隔设置有若干个螺孔一(123)，所述固定螺栓一(7)穿入所述螺孔一(123)内，所述固定螺栓二(71)与固定螺栓一(7)反向布置。

9.根据权利要求8所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述支撑柱一(5)、支撑柱二(6)支撑在所述盖板(12)与支撑固定块一(9)、支撑固定块二(10)之间。

10.根据权利要求9所述的晶圆卡盘暂存冷却用水冷盘，其特征在于，所述水冷盘(1)采用铝合金制成，所述晶圆卡盘(2)采用钛合金制成。

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