TWI576970B - 降低預抽腔體中晶片溫度的方法及晶片降溫裝置 - Google Patents

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Description

降低預抽腔體中晶片溫度的方法及晶片降溫裝置
本發明有關於一種半導體製程及其設備，尤指一種降低晶片溫度的方法及其裝置。
當晶片經過反應腔體的高溫製程之後，必須將晶片運送至一預抽腔體(Load Lock)進行冷卻，直到晶片冷卻至小於攝氏100度以後，才可將晶片傳送至晶盒內，以避免晶片過熱而導致晶盒變形。因此，預抽腔體的冷卻速率一直以來成為晶片產能的瓶頸。
目前的預抽腔體設有晶片承載盤、氣體入口及氣體出口，而預抽腔體的內表面以及晶片承載盤的表面的材質為拋光氧化鋁。借由氣體入口通入氮氣來降低預抽腔體內的溫度以及提升預抽腔體的熱輻射吸收能力，以便可以更快速地降低晶片的溫度。為了避免晶片背面受到污染，晶片承載盤必須使用支撐腳將晶片隔離於晶片承載盤的表面，但同時也阻絕了晶片與晶片承載盤之間的熱傳導。由於拋光氧化鋁的熱輻射吸收係數只有0.05，幾乎不會吸收熱輻射。至於氮氣的熱輻射吸收係數也只有0.0196W/m.K，所以氮氣也幾乎不會吸收熱輻射。至於預抽腔體內的熱對流，因為要避免湍流所引起的顆粒物污染，只能採用散熱效果較差的層流。
有鑑於此，目前有需要一種降低晶片溫度的裝置及方法的改良，以改善上述的缺點。
本發明提供一種降低預抽腔體中晶片溫度的方法及晶片降溫裝置，可以更快速地降低晶片溫度，相對提高晶片的產能。
本發明的一實施例提供一種降低預抽腔體中晶片溫度的方法，包括：提供一預抽腔體及一晶片承載盤，該晶片承載盤裝設於該預抽腔體內；以及導入冷卻氣體至該預抽腔體內，該冷卻氣體的成分包含有氮氣以及100ppm~1%的二氧化碳。
本發明的一實施例提供一種晶片降溫裝置，包括：一預抽腔體；一晶片承載盤，該晶片承載盤組接於該預抽腔體內；以及一氣體入口，該氣體入口連接於該預抽腔體，冷卻氣體經由該氣體入口導入至該預抽腔體內，該冷卻氣體的成分包含有氮氣以及100ppm~1%的二氧化碳。
100‧‧‧晶片降溫裝置
102‧‧‧預抽腔體
104‧‧‧晶片承載盤
106‧‧‧氣體入口
108‧‧‧氣體出口
110‧‧‧氣體擴散器
112‧‧‧拋光氧化鋁內表面
114‧‧‧拋光氧化鋁表面
120、122‧‧‧支撐腳
124‧‧‧冷卻氣體
126‧‧‧氮氣
128‧‧‧二氧化碳
200‧‧‧晶片
200A‧‧‧背面
第1圖為繪示本發明提供的降低預抽腔體中晶片溫度的方法的流程圖。
第2圖為繪示本發明一實施例所提供的晶片降溫裝置的示意圖。
下面結合說明書附圖和優選實施例對本發明作進一步的描述，但本發明的實施方式不限於此。
參閱第1圖，提供本發明一實施例的降低預抽腔體中晶片溫度的方法流程圖，包括下列步驟：
S101：提供一預抽腔體以及一晶片承載盤，其中晶片承載盤組接於預抽腔體的內部。
S102：將一晶片架設於晶片承載盤上的至少一支撐腳。
S103：導入冷卻氣體至預抽腔體內，而冷卻氣體的成分包含有氮氣以及100ppm~1%的二氧化碳。利用二氧化碳的溫室效應，當晶片處於400℃時，所散發的輻射熱的波長約為4.3um(大約為紅外線波長)，正好位於二氧化碳對於紅外線的吸收峰值，因此可有效地吸收高溫晶片所散發出的輻射熱，提升冷卻氣體的熱交換能力。
S104：透過一氣體擴散器使得氮氣與二氧化碳對流於預抽腔體內，以便降低預抽腔體內的晶片的溫度。
為了更具體地闡述第1圖的降低預抽腔體中晶片溫度的方法，請參照第2圖，為提供本發明一實施例所提供的晶片降溫裝置的示意 圖。
如第2圖所示，該晶片降溫裝置100包括一預抽腔體102以及一晶片承載盤104，而該晶片承載盤104組接於該預抽腔體102的內部。預抽腔體102的頂部與底部分別連接有一氣體入口106以及一氣體出口108，一氣體擴散器110連接於該氣體入口106之下端，該氣體入口106與該氣體擴散器110位於該晶片承載盤104的上方，而該氣體出口108位於該晶片承載盤104的下方。
預抽腔體102與晶片承載盤104分別設有一拋光氧化鋁內表面112以及一拋光氧化鋁表面114，拋光氧化鋁內表面112與拋光氧化鋁表面114的熱輻射吸收係數均為0.05。晶片承載盤104的頂部的左右兩端分別組接有兩個支撐腳120、122，一晶片200的邊緣可架設於該兩個支撐腳120、122之上，使得晶片200的背面200A與晶片承載盤104相互間隔。
冷卻氣體124分別經由氣體入口106與氣體出口108導入及流出於預抽腔體102，而冷卻氣體124的成分包含有氮氣126以及100ppm~1%的二氧化碳128，利用二氧化碳128的溫室效應，可提升冷卻氣體的熱交換能力。至於氣體擴散器110的用途在於使冷卻氣體124於預抽腔體102內進行對流，以便提升冷卻效能，進而降低預抽腔體102內的晶片200的溫度。
本發明所提供的降低預抽腔體中晶片溫度的方法及晶片降溫裝置。由於冷卻氣體的成分除了氮氣之外還包含有100ppm~1%的二氧化碳，當晶片處於高溫時，正好位於二氧化碳對於紅外線的吸收峰值，可有效地吸收晶片所散發出的輻射熱，提升冷卻氣體的熱交換能力。因此，不需長時間的等待，便可即時降低預抽腔體內的晶片的溫度，進而提升晶片的產能。再者，也由於二氧化碳的溫室效應，所以不需要通入大量的氮氣至預抽腔體內，可以避免湍流的發生而導致的顆粒污染，從而降低額外的耗材成本。
由以上所揭露的僅為本發明的優選實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明申請專利範圍所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。
流程圖無符號標示

Claims (8)

  1. 一種降低預抽腔體中晶片溫度的方法，包括：提供一預抽腔體及一晶片承載盤，該晶片承載盤裝設於該預抽腔體內；以及導入冷卻氣體至該預抽腔體內，該冷卻氣體的成分包含有氮氣以及100ppm~1%的二氧化碳。
  2. 如請求項1所述的降低預抽腔體中晶片溫度的方法，更包括將一晶片架設於該晶片承載盤的至少一支撐腳之上，使得該晶片之背面與該晶片承載盤相間隔。
  3. 一種晶片降溫裝置，包括：一預抽腔體；一晶片承載盤，該晶片承載盤組接於該預抽腔體內；以及一氣體入口，該氣體入口連接於該預抽腔體，冷卻氣體經由該氣體入口導入至該預抽腔體內，該冷卻氣體的成分包含有氮氣以及100ppm~1%的二氧化碳。
  4. 如請求項3所述的晶片降溫裝置，更包括一氣體出口，該氣體入口及該氣體出口分別連接於該預抽腔體的頂部與底部。
  5. 如請求項4所述的晶片降溫裝置，更包括一氣體擴散器，該氣體擴散器連接於該氣體入口之下端且位於該晶片承載盤的上方，而該氣體出口位於該晶片承載盤之下方。
  6. 如請求項3所述的晶片降溫裝置，其中該晶片承載盤的頂面組接有至少一支撐腳，該至少一支撐腳用以支撐一晶片的邊緣。
  7. 如請求項3所述的晶片降溫裝置，其中該該預抽腔體具有一拋光氧化鋁內 表面。
  8. 如請求項3所述的晶片降溫裝置，其中該晶片承載盤具有一拋光氧化鋁表面。
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