本发明专利技术提供了一种晶圆冷却装置及电镀设备，其中，晶圆冷却装置包括冷却腔体、固态冷却机组及气体吹扫系统；固态冷却机组与冷却腔体的腔壁接触，冷却腔体的内部设置有多个晶圆放置架，冷却腔体和晶圆放置架均采用导热基板制成；气体吹扫系统包括若干个进气孔，若干个进气孔设置于冷却腔体的腔壁并面向晶圆放置架设置。本发明专利技术采用传导冷却和对流冷却相结合的方式，晶圆的冷却效率更高，相关工艺制程更快，且相较于单一的传导冷却方式，晶圆在降温过程中的表面温度更加均匀，从而还对保证晶圆的工艺良率有积极意义，并且，本发明专利技术支持多张晶圆的冷却加工，打破了晶圆冷却时间慢而对晶圆产能的限制。能的限制。能的限制。
【技术实现步骤摘要】
一种晶圆冷却装置及电镀设备
[0001]本专利技术涉及半导体设备领域，具体地，涉及一种晶圆冷却装置，以及包含该晶圆冷却装置的电镀设备。
技术介绍
[0002]近年来，随着科学技术的飞速发展与日新月异，各种高科技电子产品为我们的生活提供方便、娱乐，例如手机、主板、数字相机等电子产品。此类电子产品内部皆装设并布满许多芯片，而芯片的材料来源便是晶圆。
[0003]现下，社会对高科技电子产品的需求不断增加，芯片制造商为了提高产能，对相关的原材料及零部件，如硅晶圆，也有了强劲的需求。在此情况下，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。
[0004]晶圆的加工程序繁复且精密，大致上包括有如下几个步骤：沉积、光刻胶涂覆、曝光、光刻、烘烤与显影、刻蚀、扩散、离子植入、薄膜等过程，其中很多属于高温工艺过程。晶圆在经过高温工艺后，需要先经过冷却，等到温度下降至室温或目标温度后，才能进行后续的工艺。
[0005]现有技术中，常用的冷却方式为传导冷却(Conduction Cooling)，如使用冷盘对晶圆进行冷却，冷盘的底部设置有循环冷却水系统，通过冷却水的流动带走晶圆表面的热量。但该种冷却方式效率较低，并且，一个冷盘上仅能放置一片晶圆，这导致整体工艺制程慢，而为提高工艺效率，设备须兼容多个独立的冷却腔体及相关配套装置才能提供较高的流片量，这无疑将提高设备的占地面积，大大增加工艺成本。
[0006]因此，有必要提出一种新型结构的晶圆冷却装置，以解决现有的晶圆冷却方式效率低、产能低、成本高等诸多问题。
技术实现思路
[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种新型结构的晶圆冷却装置，并相应提出包含该晶圆冷却装置的电镀设备，该晶圆冷却装置结合传导冷却及对流冷却两种方式，一次可冷却多片晶圆，不仅大大提高晶圆冷却效率，还大幅度加快工艺制程。
[0008]为实现本专利技术的上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0009]一种晶圆冷却装置，包括冷却腔体、固态冷却机组以及气体吹扫系统；所述固态冷却机组与冷却腔体的腔壁接触，冷却腔体的内部设置有多个晶圆放置架，冷却腔体和晶圆放置架均采用导热基板制成；所述气体吹扫系统包括排气孔和若干个进气孔，若干个进气孔设置于冷却腔体的腔壁并面向晶圆放置架设置，排气孔设置于冷却腔体的侧壁或底部。
[0010]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，采用固态冷却机组(solid state chiller)作为冷却源，固态冷却机组和冷却腔体的腔壁接触，而冷却腔体和设置在冷却腔体内部的晶圆放置架均采用导热基板制成，这使得，固态冷却机组工作后，放置在晶圆放置架上的晶圆能够快速传导冷却；同时，本技术方案提供的晶圆冷却装置还设置有气体吹扫
系统，气体吹扫系统通过进气孔吹出的气体受固态冷却机组的冷却效果影响，成为冷却气体，冷却气体流过晶圆表面时，通过对流换热，带走晶圆表面的部分热量，从而进一步提高了冷却效果，且提高了晶圆在降温过程中表面温度的均匀性，提升了工艺质量。此外，本技术方案提供的晶圆冷却装置可支持多张(指2张及2张以上)晶圆的冷却加工，极大的加快了工艺制程，打破了晶圆冷却时间慢而对晶圆产能的限制。
[0011]优选地，每个晶圆放置架均包括两块相对设置的支撑板，两块支撑板分别固定于冷却腔体的两个侧壁。
[0012]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，将晶圆放置架一分为二，并将组成每一晶圆放置架的两块支撑板分别固定于冷却腔体的两个侧壁，由此便于晶圆的取放，并且，相较于一片式的晶圆放置架，此结构设计也有利于气体吹扫系统吹出的气体在冷却腔体内的流动，达到更为有效的冷却效果。
[0013]优选地，所述晶圆放置架与晶圆背面的接触面积超过晶圆背面面积的50％。
[0014]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，使晶圆放置架与晶圆的背面具有足够的接触面积，由此实现较优的传导冷却效果。
[0015]优选地，所述多个晶圆放置架均匀间隔设置。
[0016]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，将晶圆放置架均匀间隔设置，有利于提高同一批晶圆冷却的均匀性。
[0017]优选地，所述导热基板采用不锈钢金属或铝制成。
[0018]本技术方案中，通过采用以上的设计，利用不锈钢金属或铝制作冷却腔体和晶圆放置架，不锈钢金属和铝具有导热性能佳、价格便宜等优点，可有效提高冷却效果并降低工艺成本。
[0019]优选地，所述固态冷却机组设置于冷却腔体的底部。
[0020]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，将固态冷却机组设置于冷却腔体的底部，在晶圆横向放置于冷却腔体内部的情况下，此设计能够使晶圆在横向方向上受到的冷却效果更加均匀，从而提高工艺质量。
[0021]优选地，所述进气孔的数量为多个，多个进气孔一一正对晶圆的上表面设置。
[0022]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，多个进气孔一一正对晶圆的上表面设置，由此使得进气孔吹出的气体能够正对晶圆吹扫，进一步提高晶圆冷却效果。
[0023]优选地，所述气体吹扫系统吹扫的气体为氮气、或氩气、或氮气和氩气的混合气。
[0024]本技术方案中，通过采用以上的设计，采用氮气和/或氩气对晶圆进行吹扫，氮气和氩气均为无毒无害的惰性气体，不会对周围环境产生任何影响，并且，氮气和氩气的临界温度较低，在冷却过程中能够始终维持在气体状态，保证对流冷却的冷却效果。此外，通过气体吹扫系统不断向冷却腔体内部吹扫氮气或氩气，能够将冷却腔体内部的空气排出，避免在冷却过程中空气在晶圆表面形成水雾。
[0025]优选地，所述冷却腔体的侧壁设置有传片窗，冷却腔体顶部靠近传片窗的一侧设置有氮气帘。
[0026]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，利用氮气帘的设计，可以有效的阻止外界的空气进入冷却腔体内部，从而避免外部空气污染冷却腔体的内部环境。
[0027]优选地，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于冷却腔体内部。
[0028]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，利用温度传感器实时监测冷却腔体的内部环境，使用者能据此对固态冷却机组的冷却温度和/或气体吹扫系统的吹扫量进行及时的控制，以将冷却腔体内的温度控制在预设水平。
[0029]一种电镀设备，包括以上任一项所述的晶圆冷却装置。
[0030]本技术方案中，通过采用以上的结构设计，采用传导冷却(Conduction Cooling)和对流冷却(Convection Cooling)相结合的方式，晶圆的冷却效率更高，相关工艺制程更快，且相较于单一的传导冷却方式，晶圆在降温过程中的表面温度更加均匀，从而还对保证晶圆的工艺良率有积极意义。此外，通过以上所述晶圆冷却装置的结构设计，本技术方案提供的电镀设备在无须增加冷却腔体和配套设施的情况下，即可支持多张晶圆的冷却加工，从而极大的加快了工艺制程，打破了晶圆冷却时间慢而对晶圆产能的限制。
[0031]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种晶圆冷却装置，其特征在于，包括冷却腔体、固态冷却机组以及气体吹扫系统；所述固态冷却机组与冷却腔体的腔壁接触，冷却腔体的内部设置有多个晶圆放置架，冷却腔体和晶圆放置架均采用导热基板制成；所述气体吹扫系统包括排气孔和若干个进气孔，若干个进气孔设置于冷却腔体的腔壁并面向晶圆放置架设置，排气孔设置于冷却腔体的侧壁或底部。2.根据权利要求1所述的晶圆冷却装置，其特征在于，每个晶圆放置架均包括两块相对设置的支撑板，两块支撑板分别固定于冷却腔体的两个侧壁。3.根据权利要求1所述的晶圆冷却装置，其特征在于，所述晶圆放置架与晶圆背面的接触面积超过晶圆背面面积的50％。4.根据权利要求1所述的晶圆冷却装置，其特征在于，所述多个晶圆放置架均匀间隔设置。5.根据权利要求1所述的晶圆冷却装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：新阳硅密上海半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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