CN216361459U - 一种用于晶圆卡盘的水冷盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，包括底板，底板上一体焊接中空的盖板，所述底板一侧边缘处固设有弧形挡板，所述弧形挡板径向内侧均布固设有若干个相互平行且长短不一的焊板一，所述盖板另一侧内壁均布固设有若干个与焊板一平行且长短不一的焊板二，所述焊板二与焊板一交替穿插布置且其端部与所述弧形挡板之间存在间隔，所述焊板一、焊板二在所述水冷盘内部分隔出若干个直线型的供冷却水流通的冷却流道，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利于提高冷却效率的用于晶圆卡盘的水冷盘。

Description

一种用于晶圆卡盘的水冷盘

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，特别是涉及一种用于晶圆卡盘的水冷盘。

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利于提高冷却效率的用于晶圆卡盘的水冷盘。

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，包括底板，底板上一体焊接中空的盖板，所述底板一侧边缘处固设有弧形挡板，所述弧形挡板径向内侧均布固设有若干个相互平行且长短不一的焊板一，所述盖板另一侧内壁均布固设有若干个与焊板一平行且长短不一的焊板二，所述焊板二与焊板一交替穿插布置且其端部与所述弧形挡板之间存在间隔，所述焊板一、焊板二在所述水冷盘内部分隔出若干个直线型的供冷却水流通的冷却流道，所述冷却水对位于所述水冷盘上的晶圆卡盘进行冷却。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其中所述底板中部沿一直径方向固定布置有分水板，所述分水板与焊板一、焊板二平行且一端固定在弧形挡板上，另一端固定在所述盖板内壁上，所述分水板将水冷盘的内部居中分隔为进水区域I、出水区域II，所述进水区域I、出水区域II分别与进水管路、出水管路连通。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其中所述盖板在进水区域I一侧设置有进水口，出水区域II一侧设置有出水口，所述进水口、出水口分别通过卡套接头孔安装有用于连接进水、出水管路系统的卡套接头。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，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。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，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。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其中所述盖板周向间隔设置有四个螺孔一，靠近所述卡套接头孔的两个螺孔一处共同安装有支撑固定块二，其余两个螺孔一处均安装有支撑固定块一。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其中所述支撑固定块二的两端分别通过支撑柱一、支撑柱二与盖板连接，所述支撑固定块一通过支撑柱一与所述盖板连接。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其中所述螺孔一内配设有固定螺栓一，所述支撑固定块一、支撑固定块二上均配设有与固定螺栓一同轴反向布置的固定螺栓二，同轴的一对固定螺栓一、固定螺栓二外部同轴螺纹连接支撑柱一或支撑柱二。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其中所述支撑柱一的两端、支撑柱二的顶端均有凸台部，所述盖板底部、支撑固定块一顶部、支撑固定块二一端顶部均设置有与所述凸台部吻合的凹陷部。

本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘，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，本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘至少具有以下有益效果：

1、供冷却水流动的冷却流道由弧形挡板、焊板一、焊板二焊接而成，加工工艺方便，成本低。

2、弧形挡板、焊板一、焊板二尺寸小，占用面积小，使冷却水与晶圆卡盘接触面积大，冷却均匀、效果好。

3、冷却水经进水口流入冷却流道内，会在右侧进水区域I内的冷却流道内流动一段时间后才会流入左侧出水区域II，冷却液吸热后温度上升，导致左侧进水区域I冷却效果下降，为避免因此导致晶圆卡盘降温不均匀，弧形挡板、焊板一、焊板二焊接时采用点焊形式，焊接位置留有间隙，部分冷却液通过该间隙流入相邻冷却流道内，形成湍流，有利于提高冷却效率，同时也有利于降低左右两侧区域温度差变化。

下面结合附图对本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘与晶圆卡盘装配图；

图2为本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘的结构示意图；

图3为本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘的仰视图；

图4为本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘的侧视图；

图5为本实用新型一种用于晶圆卡盘的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为本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘与晶圆卡盘装配爆炸图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种用于晶圆卡盘的水冷盘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。底板11一侧边缘处焊接固设有弧形挡板13，弧形挡板13与盖板12内壁平行间隔布置，以为冷却水沿水冷盘1周向流动提供通道。弧形挡板13径向内侧均布固设有若干个相互平行且长短不一的焊板一14，焊板一14一端固定在弧形挡板13上，另一端与盖板12内壁之间形成间隔。盖板12远离弧形挡板13的另一侧内壁均布固设有若干个与焊板一14平行的焊板二15，各焊板二15长短不一，与焊板一14交替穿插布置，焊板二15靠近弧形挡板13的一端端部与弧形挡板13之间存在间隔，也为冷却水提供流动空间。焊板一14、焊板二15在水冷盘1内部分隔出若干个直线型的冷却流道16，最外侧的焊板一14、焊板二15与盖板12内壁之间均有间隔，供冷却水顺利流通，冷却水对位于水冷盘1上的晶圆卡盘2进行冷却。本实施例中，焊板一14、焊板二15均为薄板，相互之间的间隔即冷却流道16的宽度视冷却物热分析情况进行调整，如晶圆卡盘2中心区域温度较高，则将进水区域冷却流道16加宽，由公式ΔQ₁＝C_wρ_wq_wΔT_wdt可得出，流道体积增大，单位时间内过流体积增大，吸收热量增加，有利于提高冷却效率。

上述公式中：

C_w—冷却流道16内冷却水的比热容；

ρ_w—冷却流道16内冷却水密度；

q_w—冷却流道16内冷却水流量；

A_p—冷却流道16与冷却水接触面积；

T_w—冷却流道内冷却水体温度变化值(实际情况下单位时间内温度变化量)；

再如图5所示，底板11中部沿一直径方向固定布置有分水板17，分水板17与焊板一14、焊板二15平行且一端固定在弧形挡板13上，另一端固定在盖板12内壁上，分水板17将水冷盘1的内部居中分隔为右侧的进水区域I、左侧的出水区域II，盖板12在进水区域I一侧设置有进水口18，出水区域II一侧设置有出水口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、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。

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，支撑固定块一9、支撑固定块二10上均配设有固定螺栓二71，具体的，每个支撑固定块一9上配设有一个固定螺栓二71，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之间连接有支撑柱一5、支撑柱二6，具体的，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。

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)

1.一种用于晶圆卡盘的水冷盘(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，所述底板(11)一侧边缘处固设有弧形挡板(13)，所述弧形挡板(13)径向内侧均布固设有若干个相互平行且长短不一的焊板一(14)，所述盖板(12)另一侧内壁均布固设有若干个与焊板一(14)平行且长短不一的焊板二(15)，所述焊板二(15)与焊板一(14)交替穿插布置且其端部与所述弧形挡板(13)之间存在间隔，所述焊板一(14)、焊板二(15)在所述水冷盘(1)内部分隔出若干个直线型的供冷却水流通的冷却流道(16)，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所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其特征在于，所述底板(11)中部沿一直径方向固定布置有分水板(17)，所述分水板(17)与焊板一(14)、焊板二(15)平行且一端固定在弧形挡板(13)上，另一端固定在所述盖板(12)内壁上，所述分水板(17)将水冷盘(1)的内部居中分隔为进水区域I、出水区域II，所述进水区域I、出水区域II分别与进水管路、出水管路连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其特征在于，所述盖板(12)在进水区域I一侧设置有进水口(18)，出水区域II一侧设置有出水口(19)，所述进水口(18)、出水口(19)分别通过卡套接头孔(111)安装有用于连接进水、出水管路系统的卡套接头(8)。

4.根据权利要求3所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，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所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，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3-5中任一项所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其特征在于，所述盖板(12)周向间隔设置有四个螺孔一(123)，靠近所述卡套接头孔(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)。

7.根据权利要求6所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其特征在于，所述支撑固定块二(10)的两端分别通过支撑柱一(5)、支撑柱二(6)与盖板(12)连接，所述支撑固定块一(9)通过支撑柱一(5)与所述盖板(12)连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其特征在于，所述螺孔一(123)内配设有固定螺栓一(7)，所述支撑固定块一(9)、支撑固定块二(10)上均配设有与固定螺栓一(7)同轴反向布置的固定螺栓二(71)，同轴的一对固定螺栓一(7)、固定螺栓二(71)外部同轴螺纹连接支撑柱一(5)或支撑柱二(6)。

9.根据权利要求8所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，其特征在于，所述支撑柱一(5)的两端、支撑柱二(6)的顶端均有凸台部(51)，所述盖板(12)底部、支撑固定块一(9)顶部、支撑固定块二(10)一端顶部均设置有与所述凸台部(51)吻合的凹陷部(52)。

10.根据权利要求9所述的一种用于晶圆卡盘的水冷盘，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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