晶圆冷却装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种晶圆冷却装置，包括：晶圆承载盘；与晶圆承载盘密封连接的冷却腔；设置于冷却腔内的毛细管路，毛细管路具有进气口及出气口且在立体空间呈盘绕结构；与进气口连接的高压气体管路；与出气口连接的低压气体管路；与高压气体管路连接的高压气体源。采用本方案的晶圆冷却装置，由于晶圆冷却过程中不需要接触其他冷媒，比如冷却液，晶圆转移臂等外界物质，可降低晶圆的污染风险；另外，该晶圆冷却装置可直接集成在工艺腔体中，当需要冷却晶圆时，不必将晶圆转移至专门的晶圆冷却装置，降低提供专门晶圆冷却装置的设备成本，同时可提高产能。

Wafer cooling device

The utility model provides a wafer cooling device, which comprises: a wafer bearing disc; a cooling chamber sealed with the wafer bearing disc; a capillary pipeline arranged in the cooling chamber, which has an air inlet and an air outlet and is coiled in three-dimensional space; a high-pressure gas pipeline connected with an air inlet; a low-pressure gas pipeline connected with an air outlet; and a high-pressure gas pipeline connected with a high-pressure gas pipeline. High pressure gas source. The wafer cooling device adopted in this scheme can reduce the risk of wafer contamination because it does not need to contact other refrigerants, such as coolant, wafer transfer arm, etc. In addition, the wafer cooling device can be directly integrated in the process chamber. When the wafer needs to be cooled, it is not necessary to transfer the wafer to a special wafer cooling device to reduce the provision of specialized wafers. The equipment cost of the circular cooling device can also increase the production capacity.

【技术实现步骤摘要】
晶圆冷却装置
本技术涉及半导体设备领域，特别是涉及一种晶圆冷却装置。
技术介绍
随着科技的快速发展，高科技电子产品使用于日常生活中已是相当普遍，例如手机、主板、数字相机等电子产品，该类电子产品内部皆装设并布满许多IC半导体，而IC半导体的材料来源就是晶圆，为了能够应各式高科技电子产品的大量需求，故晶圆加工产业皆以如何更加快速且精确制造出晶圆为目标，不断地进行研发与改良突破。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。以高温快速热退火工艺为例，高温快速热退火工艺可以达到释放应力、激活元素等的目的，而在高温快速热退火工艺后，需要将具有高温的晶圆传输至冷却腔体，然后采用冷却水冷却晶圆，这种传输冷却方式存在很多弊端，需要额外增加传输设备组件，提高生产成本；且在传输过程中以及使用冷却水冷却过程中，容易产生污染，降低良率；从工艺腔体传输至冷却腔体进行冷却，影响设备的正常运行时间，降低机台的产能。晶圆加工的很多高温工艺多采用上述冷却方式进行晶圆冷却。因此，有必要提出一种晶圆冷却装置，以解决现有的晶圆冷却方式成本较高、容易产生污染以及产能低的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种晶圆冷却装置，用于解决现有技术中的晶圆冷却装置成本较高、容易产生污染以及产能低等的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种晶圆冷却装置，所述晶圆冷却装置包括：晶圆承载盘；与所述晶圆承载盘密封连接的冷却腔；设置于所述冷却腔内的毛细管路，所述毛细管路具有进气口及出气口且在立体空间呈盘绕结构；与所述进气口连接的高压气体管路；与所述出气口连接的排气气体管路；与所述高压气体管路连接的高压气体源。可选地，所述毛细管路设置为至少两层。可选地，所述冷却腔内均匀设置有至少两个所述毛细管路。可选地，所述毛细管路的外部设置有散热部件。进一步地，所述毛细管路在立体空间呈螺旋盘绕结构。进一步地，所述散热部件呈片状设置于所述毛细管路长度方向的相对两侧。可选地，所述毛细管路在立体空间呈涡旋盘绕结构。进一步地，所述散热部件呈环状设置于所述毛细管路的横截面外围。进一步地，所述毛细管路的横截面外围设置有至少两个所述散热部件。可选地，所述高压气体源包括氮气。如上所述，本技术的晶圆冷却装置，具有以下有益效果：采用本方案的晶圆冷却装置，由于晶圆冷却过程中不需要接触其他冷媒，比如冷却液，晶圆转移臂等外界物质，可降低晶圆的污染风险；另外，该晶圆冷却装置可直接集成在工艺腔体中，当需要冷却晶圆时，不必将晶圆转移至专门的晶圆冷却装置，降低提供专门晶圆冷却装置的设备成本，同时可提高产能。附图说明图1显示为本技术的晶圆冷却装置一实施例的结构示意图。图2显示为本技术的晶圆冷却装置的另一实施例的俯视图。图3显示为图2所示的晶圆冷却装置的主视图。图4-图5显示为焦耳-汤姆逊节流膨胀原理图，其中图4显示为节流膨胀的初态图，图5显示为节流膨胀的末态图。元件标号说明10晶圆1晶圆承载盘2冷却腔3毛细管路31进气口32出气口4高压气体管路5排气气体管路6高压气体源7散热部件71散热片固定索道81管道82多孔塞83活塞具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。如图1至图3所示，本技术提供一种晶圆冷却装置，所述晶圆冷却装置包括：晶圆承载盘1；与所述晶圆承载盘1密封连接的冷却腔2；设置于所述冷却腔2内的毛细管路3，所述毛细管路3具有进气口31及出气口32且在立体空间呈盘绕结构；与所述进气口31连接的高压气体管路4；与所述出气口32连接的排气体管路5；与所述高压气体管路4连接的高压气体源6。这里需要说明得是，所述晶圆承载盘1与所述冷却腔2的作用是用于承载晶圆10并形成冷却晶圆10的密封空间，所以所述晶圆承载盘1可与所述冷却腔2一体成型，也可是分离状态，只要在冷却晶圆10时，两者之间可形成密封空间即可。本技术的晶圆冷却装置主要运用了焦耳-汤姆逊节流膨胀原理(J-T效应)的致冷效应。所谓焦耳-汤姆逊节流膨胀原理是指，气体通过多孔塞或阀门从高压到低压作不可逆绝热膨胀时温度发生变化的现象，在常温下，许多气体在膨胀后温度降低，称为冷效应或正效应；温度升高称为热效应或负效应。J-T阀就是焦耳-汤姆逊节流膨胀阀，利用焦耳-汤姆逊节流膨胀原理设计的节流阀门，简单的说通过节流减压使加压气体膨胀而产生低温。以下简单描述下焦耳-汤姆逊节流膨胀原理的制冷机理。如图4至图5所示，在绝热良好的管道81中间，放置一个用多孔物质制成的多孔塞82，通过活塞83在所述多孔塞82左边的管道81，将进口压强为P1，温度为T1，体积为V1的气体在恒压下持续不断地通过所述多孔塞82压入所述多孔塞82右边的管道81，所述气体压强变为P2，温度变为T2，体积变为V2，该过程的节流膨胀过程的热力学特征，可用热力学第一定律分析：由于节流膨胀过程(从初态至末态)为绝热过程；故Q＝0该过程的总功W是左侧活塞推送V1体积的气体通过多孔塞时所作的功与进入右侧V2体积的气体推动活塞所做的功的代数和；故W＝P1V1+P2V2将Q及W的关系带入热力学第一定律的数学式，可得：U2-U1＝0-(-P1V1+P2V2)即U2+P2V2＝U1+P1V1即H2＝H1上式说明节流膨胀过程始末态焓值相等，为等焓过程。因此，理想气体经节流膨胀是不会发生温度变化的，而真实的气体态焓是温度与压力的函数，故节流膨胀使压力改变ΔP＝P2-P1时，将引起温度改变ΔT＝T2-T1。过程中温度随压力的变化率可表示为(ΔT/ΔP)H，下标H表示等焓过程，针对物系的某一状态来说，这种变化率可表示为μ＝(dT/dP)H，式中μ称焦耳-汤姆逊系数，或称节流膨胀系数。由于膨胀过程dP总是负值，所以μ值为正时dT应与dP同号，即dT为负值，这就表示节流引起了致冷效应。本技术中通过将所述冷却腔2内的毛细管路3设置为在立体空间呈盘绕结构，当高压气体源6通过高压管路4进入所述在立体空间呈盘绕结构的毛细管路3会产生气流阻抗变化，气流阻抗的变化即相当于所述多孔塞82的作用，使前进中的气流温度降低，而不断变化的气流阻抗，相当于管路中存在无数个多孔塞82，使前进中的气流温度不断降低。高温晶圆10通过所述晶圆承载盘1将热量传递至所述毛细管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆冷却装置，其特征在于，所述晶圆冷却装置包括：晶圆承载盘；与所述晶圆承载盘密封连接的冷却腔；设置于所述冷却腔内的毛细管路，所述毛细管路具有进气口及出气口且在立体空间呈盘绕结构；与所述进气口连接的高压气体管路；与所述出气口连接的排气气体管路；与所述高压气体管路连接的高压气体源。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆冷却装置，其特征在于，所述晶圆冷却装置包括：晶圆承载盘；与所述晶圆承载盘密封连接的冷却腔；设置于所述冷却腔内的毛细管路，所述毛细管路具有进气口及出气口且在立体空间呈盘绕结构；与所述进气口连接的高压气体管路；与所述出气口连接的排气气体管路；与所述高压气体管路连接的高压气体源。2.根据权利要求1所述的晶圆冷却装置，其特征在于：所述毛细管路设置为至少两层。3.根据权利要求1所述的晶圆冷却装置，其特征在于：所述冷却腔内均匀设置有至少两个所述毛细管路。4.根据权利要求1所述的晶圆冷却装置，其特征在于：所述毛细管路的外部设置有散热部件。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱宇航，周颖，洪纪伦，吴宗祐，林宗贤，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32