CN110323150A - 温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种温度控制装置，包括：基座、位于所述基座内的水路和气路；所述基座的一承载面上具有多个孔洞，所述气路通过所述孔洞在所述承载面上形成气浮层；所述水路对所述气路进行热交换。在本发明提供的温度控制装置中，气路通过所述孔洞形成的气浮层，可以控制放置于基座承载面上的硅片的温度；水路可以对气路进行热交换，而且水路和气路位于同一个基座内，可以增加水路对气路的热交换的效率。

Description

温度控制装置

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，尤其涉及一种温度控制装置。

背景技术

在光刻设备中，硅片传送***不仅需要以较高的定心定向精度将硅片传送到光刻机内部，还要保持硅片的温度稳定，硅片在工艺处理时，其本体温度会受到影响，硅片的外形尺寸由于温度不稳定会产生变化，从而导致预对准精度下降，并且硅片形貌的不稳定在光刻机光刻时会严重影响良率。因此在硅片传送***内引入硅片温度控制装置是必要的。

现有技术，在硅片传送时的温度控制装置包括气浮盘和水冷盘，气浮盘与水冷盘采用分体式连接，气浮盘里包括正压气道，通过气浮技术稳定硅片的温度，水冷盘里流通有冷却水，通过导热材料对气浮层的气体进行热交换。此装置有以下几个缺点：一是，此装置由于气浮层和水冷层分在两个盘体，水冷层对气浮层换热效率不高导致对硅片温度的控制效率不高且整个装置体积大结构复杂；二是，此控制装置表面的节气孔是均匀分布，而装置自身有部分材料去除造成的通孔，最终造成通孔附近的硅片的温度与其他地方的硅片的温度不一致。因此需要提供一种对硅片温度控制效率更高且使硅片温度更均匀的温度控制装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度控制的装置，提高硅片温度的控制效率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种温度控制装置，所述温度控制装置包括：基座、位于所述基座内的水路和气路；所述基座的一承载面上具有多个孔洞，所述气路通过所述孔洞在所述承载面上形成气浮层；所述水路对所述气路进行热交换。

可选的，在所述的温度控制装置中，靠近所述通孔位置的孔洞的密度大于远离所述通孔位置的孔洞的密度。

可选的，在所述的温度控制装置中，所述气浮层的厚度为15微米到22微米。

可选的，在所述的温度控制装置中，所述水路存储有冷却水或冷冻水，所述冷却水或冷冻水对所述气路进行热交换。

可选的，在所述的温度控制装置中，所述气路包括多条子气路，多条所述子气路的入口分别设置在所述基座的外侧壁上。

可选的，在所述的温度控制装置中，所述水路包括多条子水路，所述子水路和所述子气路对应，多条所述子水路的入口分别设置在所述基座的外侧壁上。

可选的，在所述的温度控制装置中，所述温度装置还包括多个气密件，一条所述子气路通过一个所述气密件密封。

可选的，在所述的温度控制装置中，所述温度装置还包括多个水密件，一条所述子水路通过一个所述水密件密封。

可选的，在所述的温度控制装置中，所述温度控制装置还包括温度传感器，所述温度传感器分布于所述基座的承载面上，所述温度传感器用以感测放置在所述基座承载面上的硅片的温度。

可选的，在所述的温度控制装置中，所述基座呈圆盘形状，所述基座的厚度小于或等于30mm。

在本发明提供的温度控制装置中，气路通过所述孔洞形成的气浮层，可以控制放置于基座承载面上的硅片的温度；水路可以对气路进行热交换，而且水路和气路位于同一个基座内，既可以减小整个装置的体积，又可以增加水路对气路的热交换的效率。

附图说明

图1是本发明实施例一的温度控制装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一的温度控制装置的横截面结构示意图；

图3是本发明实施例一的温度控制装置的底面结构示意图；

图4是现有技术的温度控制装置对硅片变形量的仿真图；

图5是本发明实施例的温度控制装置对硅片变形量的仿真图；

图6是本发明实施例一的温度控制装置的水路结构示意图；

图7是本发明实施例一的温度控制装置的工作原理结构示意图；

图8是本发明实施例二的温度控制装置的结构示意图；

图中：110-基座、120-水路、130-气路、140-孔洞、150-气浮层、160-通孔、170-气密件、121-内圈子水路、122-外圈子水路、123-内圈子水路入口、124-外圈子水路入口、131-内圈子气路、132-外圈子气路、133-内圈子气路入口、134-外圈子气路入口、180-水密件、200-硅片、11-孔洞均匀分布的温度控制装置对硅片变形量的仿真曲线、21-孔洞非均匀分布的温度控制装置对硅片变形量的仿真曲线、260-孔洞。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本发明提供了一种温度控制装置，参照图1、图2和图3，所述温度装置包括：基座110、位于所述基座110内的水路120和气路130；所述基座110的一承载面上具有多个孔洞140，所述气路130通过所述孔洞140在所述承载面上形成气浮层150；所述水路120对所述气路130进行热交换。

优选的，所述基座110上开有通孔160，靠近所述通孔160位置的孔洞140的密度大于远离所述通孔160位置的孔洞140的密度。本实施例的温度控制装置是在硅片进行预对准的同时对硅片进行温度控制，进行预对准时旋转吸盘可以从中间的通孔160穿出从而对硅片进行吸附，使硅片旋转。在本发明的实施例一中，所述通孔160的数量为两个。硅片放置在基座110的承载面上时，两个通孔160处没有气浮支撑，因此，若采用现有技术的方案，这两处硅片的变形量将与其他地方的变形量不一致，同时，这两处硅片的温度也将和其他地方的温度不一致。在本申请实施例中，可以在靠近这两个通孔160的地方将孔洞140的密度增大，由此提高了这两处对于硅片的支撑以及对于硅片的温度的调节，从而可以更好的调节这两个部分的硅片的变形量和温度。

优选的，所述气浮层150的厚度为15到22微米。具体的，形成的气浮层150是厚度为15微米到22微米的气浮间隙，通过气浮间隙可以对放置在基座110承载面上的硅片进行温度控制。

图4是现有技术的温度控制装置对硅片变形量的仿真图，此图有多个不同变形量的仿真曲线11(同一条线上的变形量相同)。从仿真图可见，整个硅片上的变形量并不对称。图5是本发明实施例的温度控制装置对硅片变形量的仿真图，图中有多个不同变形量仿真曲线21，从仿真图可见，硅片上的变形量是对称的，并且每条线之间的变形量相差不大，由此可见，孔洞140非均匀分布的温度控制装置调节后的硅片变形量更均匀。此外，孔洞140非均匀分布的温度控制装置调节后的硅片温度也更加均匀。

优选的，所述水路120存储有冷却水或冷冻水，所述冷却水或冷冻水对所述气路130进行热交换。高精度冷却水从水路120接口进入后，存储于水路120内。冷却时，水路120内的水对位于上层的气路130内的气体通过辐射的方式进行热交换，使气路130内的气体的温度控制在一定的范围内。相比普通温度的水，冷却水或冷冻水冷却的效率更高。

优选的，所述气路130包括多条子气路，多条所述子气路的入口分别设置在所述基座110的外侧壁上。具体的，本实施例的子气路可以做成圈状(也即首尾相接的环状)，一条子气路做成一个圈状。例如，气路130可以包括内圈子气路131和外圈子气路132，参照图2和图6，所述内圈子气路131通过第一气路入口133供气，所述外圈子气路132通过第二气路入口134供气。所述气路130存储的气体可以为压缩空气，压缩空气可以对硅片施加向上的浮力。如图7，硅片200放置在基座110承载面上时，气路130内的压缩空气通过所述孔洞140产生向上的气压，可以抵消硅片200的自身重力，从而使硅片200表面平整，同时通过气浮层150控制硅片200表面的温度，使硅片200表面的温度达标且均匀。

优选的，所述水路120包括多条子水路，所述子水路和所述子气路对应，多条所述子水路的入口分别设置在所述基座110的外侧壁上。本实施例的子水路可以做成圈状，即从内到外分为多圈子水路，具体的，可以分为内圈子水路121和外圈子水路122。在此，一条子水路在内侧盘成圈状作为内圈子水路121，另一条子水路在内圈子水路121外侧盘成环状作为外圈水路122。内圈子水路121通过基座110的外侧壁上的内圈子水路入口123进水，外圈子水路122可以通过基座110的外侧壁上的外圈子水路入口124进水。所述水路120可以和所述气路130位于相邻层，即在本实施例中，所述水路120位于所述气路130的下面，可以直接对所述气路130进行热交换，增加换热效率。在本发明的其他实施例中，所述水路120部分向上凸起和所述气路130部分向下凸起，并且所述水路120的凸起部分与所述气路130的凸起部分相互交错，可以增加水路120和气路130之间的接触面积，从而可以进一步增加换热效率。

优选的，所述温度装置还包括多个气密件170，一条所述子气路通过一个所述气密件170密封，所述温度装置还包括多个水密件180，一条所述子水路通过一个所述水密件180密封。进一步的，本实施例的水路120位于所述基座110内靠近基座110的底部，因此可以通过所述水密件180将水路120密封在所述基座110内。不同圈的子水路可以使用不同的水密件180密封。

多圈子水路(多条子水路)、多圈子气路(多条子气路)、多个水密件和多个气密件使得温度控制装置可以适用于多种规格的硅片。例如，本实施例的温度控制装置可以适用于两种不同规格硅片，分别是200mm和300mm规格的硅片。内圈子气路和内圈子水路适合200mm大小的硅片，内圈子气路和外圈子气路以及内圈子水路和外圈子水路一起适合300mm大小的硅片。当适用的是200mm的硅片时，通过内圈子气路入口133向内圈子气路131供气，同时，开启内圈子水路121，向内圈子气路131进行热交换。当适用于300mm的硅片时，内圈子气路入口133和外圈子气路入口134同时打开，内圈子气路131和外圈子气路132同时产生向上的气压对硅片进行温度控制，同时开启内圈子水路121和外圈子水路122对内圈子气路131和外圈子气路133分别进行热交换。

优选的，所述温度控制装置还包括温度传感器，所述温度传感器分布于所述基座110的承载面上，所述温度传感器用以感测放置在所述基座110承载面上的硅片的温度。具体的，所述温度传感器有多个，设置在所述基座110承载面上，硅片放置在基座110承载面上时，温度传感器可以对硅片平面内任意多点温度进行检测，判断硅片温度、均匀度是否已经达到标。

优选的，所述基座110呈圆盘形状，所述基座110的厚度小于或等于30mm。本实施例的基座110整体呈一个圆盘形，圆盘上可以有一部分向圆心处内凹，即所述基座110呈一个具有缺口的圆盘形。本实施例的气路130和水路120在同一个圆盘内，气路130在上面一层，水路120在下面一层，气路130通过气密件170密封，水路120通过水密件180密封。相比其他气路和水路分别位于两个圆盘内，两个圆盘再通过导热材料粘结在一起形成的温度控制装置，本发明实施例的温度控制装置的结构更加紧凑工艺更简单，整个装置厚度也降低了。而且水路120形成的水冷层与气路130的间距更近，可以直接对气路130进行换热，提高了换热效率，最终提高了温度控制装置控制硅片温度的效率，具体的，经过验证，可以将硅片温度从23摄氏度稳定到22摄氏度，使用时间在1s左右，相比现有技术效率提高了3倍左右。

实施例二

如图8，在本发明的实施例二的温度控制装置中，所述温度装置包括：基座、位于所述基座内的水路和气路；所述基座的一承载面上具有多个孔洞，所述气路通过所述孔洞在所述承载面上形成气浮层；所述水路对所述气路进行热交换。本实施例二与实施例一的差别在于，本实施例二中的基座上具有更多的通孔，具体的，所述通孔260的数量为5个，留有的多个通孔除了用于预对准时使用外还可以在光刻工艺中供其他装置使用。在实施例二中，水路、气路、气密件、水密件以及孔洞的设置与实施例一致，本实施例二不再赘述。

综上，在本发明实施例提供的温度控制装置中，气路通过所述孔洞形成的气浮层，可以控制放置于温度控制装置上的硅片的温度；水路可以对气路进行热交换，而且水路和气路位于同一个基座内，整个装置结构更简单厚度更小并且可以增加水路对气路的换热效率。进一步的，基座承载面上靠近所述通孔位置的孔洞的密度大于远离所述通孔位置的孔洞的密度。可以使得硅片受到气浮层气体对其产生的正压更加均匀，从而使硅片变形更加小且硅片温度更加均匀。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置包括：基座、位于所述基座内的水路和气路；所述基座的一承载面上具有多个孔洞，所述气路通过所述孔洞在所述承载面上形成气浮层；所述水路对所述气路进行热交换。

2.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述基座上开有通孔，靠近所述通孔位置的孔洞的密度大于远离所述通孔位置的孔洞的密度。

3.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述气浮层的厚度为15微米到22微米。

4.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述水路存储有冷却水或冷冻水，所述冷却水或冷冻水对所述气路进行热交换。

5.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述气路包括多条子气路，多条所述子气路的入口分别设置在所述基座的外侧壁上。

6.如权利要求5所述的温度控制装置，其特征在于，所述水路包括多条子水路，所述子水路和所述子气路对应，多条所述子水路的入口分别设置在所述基座的外侧壁上。

7.如权利要求6所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度装置还包括多个气密件，一条所述子气路通过一个所述气密件密封。

8.如权利要求6所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度装置还包括多个水密件，一条所述子水路通过一个所述水密件密封。

9.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括温度传感器，所述温度传感器分布于所述基座的承载面上，所述温度传感器用以感测放置在所述基座承载面上的硅片的温度。

10.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述基座呈圆盘形状，所述基座的厚度小于或等于30mm。