CN111477532A - 半导体工艺设备及其冷却装置 - Google Patents

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CN111477532A CN202010301393.5A CN202010301393A CN111477532A CN 111477532 A CN111477532 A CN 111477532A CN 202010301393 A CN202010301393 A CN 202010301393A CN 111477532 A CN111477532 A CN 111477532A
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Abstract

本申请提供了一种半导体工艺设备及其冷却装置。该冷却装置设置于半导体工艺设备的工艺腔室上，用于对工艺腔室内托盘及承载于托盘上的待加工件进行冷却，其包括：吹风机构、匀流机构及冷却机构；吹风机构设置于工艺腔室的上盖，吹风机构的出风口面向工艺腔室的中部设置，以及吹风机构的回风口背离工艺腔室中部设置；匀流机构设置于吹风机构的下方，匀流机构包括有与出风口连接的匀流腔；冷却机构设置于匀流腔内，吹风机构产生的气流经过出风口进入匀流腔，并且经由冷却机构冷却后与托盘及待加工件进行换热，并且换热后的气流再经由回风口进入吹风机构。本申请实施例大幅提高了待加工件的冷却效率，从而有效提高镀膜的生产效率以及加快生产节拍。

Description

半导体工艺设备及其冷却装置
技术领域
本申请涉及半导体工艺技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体工艺设备及其冷却装置。
背景技术
目前，随科学技术的迅猛发展，磁控溅射镀膜技术逐渐广泛应用在工业各个领域，成为新一代环保镀膜技术的主要方式。
现有技术中，基片在磁控溅射镀膜工艺过程中会产生一定的热量，在随着连续镀膜工艺不断进行中，沉积薄膜过程产生的热量使工艺腔室内的温度会不断生高，同时也会使基片的温度升高，最终达到一定的峰值。在钕铁硼基片采用磁控溅射镀铽膜过程中，如果基片出样温度过高，会导致铽膜较薄及其基体氧化、氮化的现象，最终会导致基片报废。因此在经过镀膜工艺之后，工艺腔室在进行基片降温过程中，降温的效率直接影响着生产效率，如果降温效率低就需要更长的时间进行降温以达到要求的出样温度，从而会严重影响生产节拍，进而导致半导体工艺设备的产能降低。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体工艺设备及其冷却装置，用以解决现有技术存在降温效率低从而导致产能降低的技术问题。
第一个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备的冷却装置，设置于半导体工艺设备的工艺腔室上，用于对所述工艺腔室内托盘及承载于所述托盘上的待加工件进行冷却，包括吹风机构、匀流机构及冷却机构；所述吹风机构设置于所述工艺腔室的上盖，所述吹风机构的出风口面向所述工艺腔室的中部设置，以及所述吹风机构的回风口背离所述工艺腔室中部设置；所述匀流机构设置于所述吹风机构的下方，所述匀流机构包括有与所述出风口连接的匀流腔；所述冷却机构设置于所述匀流腔内，所述吹风机构产生的气流经过出风口进入所述匀流腔，并且经由所述冷却机构冷却后与所述托盘及待加工件进行换热，并且换热后的气流再经由所述回风口进入所述吹风机构。
于本申请的一实施例中，所述吹风机构包括两个并列设置的风机组件，所述风机组件均包括出风口及回风口，且所述匀流机构包括两个与所述风机组件分别对应设置的匀流腔。
于本申请的一实施例中，所述风机组件包括有驱动部、叶片及风腔，所述叶片设置于所述驱动部的旋转轴上，并且所述叶片经由所述回风口伸入所述风腔内，所述回风口位于所述风腔的两端。
于本申请的一实施例中，所述驱动部设置于所述工艺腔室外，所述叶片及所述风腔均位于所述工艺腔室内，所述驱动部通过磁流体密封结构与所述工艺腔室的顶盖密封连接。
于本申请的一实施例中，所述匀流机构还包括有导流板，所述导流板设置于所述匀流腔内，并且位于所述出风口和所述冷却机构之间；所述导流板上设置有多个均匀分布的通孔。
于本申请的一实施例中，所述匀流腔的底板上设置有隔板，所述隔板将所述匀流腔分隔为两个匀流空间，并且所述底板上还设置有多个均匀分布的匀流孔。
于本申请的一实施例中，所述匀流孔为条形孔、圆孔及矩形孔的任一或组合。
于本申请的一实施例中，所述冷却装置还包括多个辅助风机，多个所述辅助风机均匀分布于所述托盘底部区域，用于将所述冷却机构冷却后的气流吹向所述托盘底部。
于本申请的一实施例中，所述冷却机构为翅片铜管散热器。
第二个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室以及第一个方面提供的冷却装置。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例通过将匀流机构设置于工艺腔室的上盖，并且将冷却机构设置于匀流腔内对气流进行冷却，由于气流在匀流腔内充分被冷却机构冷却，有效提高了气流的冷却效率，从而大幅提高了托盘及待加工件的冷却效率，进而有效提高待加工件镀膜的生产效率以及加快了生产节拍。另外由于吹风机构吹出的气流经过匀流机构之后，增大了出风面积，使得冷却后的气流均匀的吹向托盘及待加工件，不仅有效提高降温效率，而且使待加工件均匀冷却，从而提高了待加工件的成品率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种半导体工艺设备的冷却装置的主视剖视示意图；
图2为本申请实施例提供的一种半导体工艺设备的冷却装置的侧视剖视示意图；
图3为本申请实施例提供的一种导流板的结构示意图；
图4A为本申请实施例提供的一种匀流机构的俯视示意图；
图4B为本申请实施例提供的一种匀流机构的主视示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供了一种半导体工艺设备的冷却装置，设置于半导体工艺设备的工艺腔室100上，用于对工艺腔室100内托盘101及承载于托盘101上的待加工件200进行冷却，该冷却装置的结构示意图如图1所示，包括：吹风机构1、匀流机构2及冷却机构3；吹风机构1设置于工艺腔室100的上盖，吹风机构1的出风口11面向工艺腔室100的中部设置，以及吹风机构1的回风口12背离工艺腔室100中部设置；匀流机构2设置于吹风机构1的下方，匀流机构2包括有与出风口11连接的匀流腔21；冷却机构3设置于匀流腔21内，吹风机构1产生的气流经过出风口11进入匀流腔21，并且经由冷却机构3冷却后，与托盘101及待加工件200进行换热，并且换热后的气流再经由回风口12进入吹风机构1。
如图1及图4A所示，吹风机构1整***于工艺腔室的上盖，并且其出风口11面向工艺腔室的中部设置，以便于向托盘101及待加工件200进行吹风冷却，而回风口12位于出风口11的上方，以便于进行将与托盘101及待加工件200进行热交换的气流回收。匀流机构2设置于吹风机构1的下方，匀流机构2的内设置有匀流腔21，并且匀流机构2顶部与出风口11连接，将出风口11的气体导引至托盘101及待加工件200上。冷却机构3设置于匀流腔21的内部，其对匀流腔21内的气流进行冷却。在实际使用过程中，预先向工艺腔内充入氩气，氩气经过回风口12进入吹风机构1内部，然后出风口11吹出的气流先进入匀流腔21内，然后经由冷却机构3冷却，冷却后的气流与托盘101及待加工件200进行换热，待加工件200具体可以为硅基片，经过热交换的气流上升后经过回风口12再次进入吹风机构1，以此实现循环对托盘101及待加工件200进行冷却。
本申请实施例通过将匀流机构设置于工艺腔室的上盖，并且将冷却机构设置于匀流腔内对气流进行冷却，由于气流在匀流腔内充分被冷却机构冷却，有效提高了气流的冷却效率，从而大幅提高了托盘及待加工件的冷却效率，进而有效提高待加工件镀膜的生产效率以及加快了生产节拍。另外由于吹风机构吹出的气流经过匀流机构之后，增大了出风面积，使得冷却后的气流均匀的吹向托盘及待加工件，不仅有效提高降温效率，而且使待加工件均匀冷却，从而提高了待加工件的成品率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定出风口11及回风口12具***置，例如在一些其它实施例中，回风口12可以位于出风口11上方的两侧或者其它位置。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，吹风机构1包括两个并列设置的风机组件13，风机组件13均包括出风口11及回风口12，且匀流机构2包括两个与风机组件13分别对应设置的匀流腔21。
如图2至图4B所示，两个风机组件13并列设置于托盘101的上方，并且两个风机组件13可沿托盘101前后方向并列设置。两个风机组件13均包括的出风口11及回风口12。匀流机构2可以一体形成有腔体，并且在腔体内设置有隔板23，隔板23可以腔体分隔为两个相对独立的匀流腔21，并且两个匀流腔21分别与两个风机组件13对应设置，但是本申请实施例并不以此为限，例如匀流机构2可以一体形成有两个匀流腔21。采用上述设计，由于两个匀流腔21进一步将气流分为两部分，以同时对托盘101和待加工件200的前后两侧进行冷却，实现了更加均匀的对托盘101和待加工件200进行冷却，避免了出现待加工件200两侧散热不均匀的情况发生，从而进一步提高冷却的均匀性及冷却效率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定两个风机构组件具体排列方式，例如在一些其它实施例中，两个风机组件13也可以沿前后方向并列设置。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，风机组件13包括有驱动部131、叶片132及风腔133，叶片132设置于驱动部131的旋转轴上，并且叶片132经由回风口12伸入风腔133内，回风口12及出风口11分别位于风腔133的两端。
如图1及图2所示，驱动部131具体可以采用三相交流电机，而叶片132的类型可以是轴流风扇的叶片，风腔133具体可以采用中空圆柱体结构。驱动部131的旋转轴上安装有叶片132，叶片132经由回风口12伸入风腔133内，风腔133沿竖直方向套设于叶片132的外侧，并且回风口12及出风口11分别形成于风腔133的上下两端。采用上述设计，不仅使得本申请实施例结构简单，而且可以有效降低应用及维护成本，进而可以大幅提升经济效益。需要说明的是，本申请实施例并不限定风机组件13的具体结构及类型，例如在一些其它实施例中，驱动部131也可以采用轴流风扇。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，驱动部131设置于工艺腔室100外，叶片132及风腔133均位于工艺腔室100内，驱动部131通过磁流体密封结构4与工艺腔室100密封连接。具体来说，驱动部131设置于工艺腔室100外，并且其可以通过支架设置工艺腔室100的顶部，驱动部131的旋转轴伸入工艺腔室100内与叶片132传动连接，并且旋转轴可以通过磁流体密封结构4与工艺腔室100的上盖密封连接，从而确保工艺腔室100的真空状态。由于工艺腔室100内温度较高，驱动部131长时间在工艺腔室100内工作容易发生损坏，因此本申请实施例将驱动部131设置于工艺腔室100的外侧，不仅大幅提高驱动部131的使用寿命，而且还可以有效降低故障率，并且还可以有效提高拆装维护效率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定密封结构的具体类型，例如在一些其它实施例中，驱动部131的旋转轴可以通过油封的方式与工艺腔室100的上盖之间密封连接。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图3所示，匀流机构2还包括有导流板5，导流板5设置于匀流腔21内，并且位于出风口11冷却机构3之间导流板5上贯穿有多个均匀分布的通孔51。导流板5与出风口11在竖直方向上间隔设置。导流板5的外径可以与风腔133径向尺寸相同，导流板5与出风口11间隔设置，当气流经过导流板5时，导流板5将气流均匀的导引至匀流腔21内。由此实现对气流进行两级匀流，从而进一步提高冷却效率，进而大幅提升生产效率及经济效益。但是，并非本申请所有实施例中都必须包括有导流板5，例如在一些其它实施例中也可以省略该导流板5。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
需要说明的是，本申请实施例并不限定导流板5的具体结构，例如在一些其它实施例中，导流板5也可以百叶窗结构，并且各叶条的开合角度可控，同样可以实现上述功能。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，匀流腔21的底板25上设置有隔板23，隔板23将匀流腔21分隔为两个匀流空间，并且底板上还设置有多个均匀分布的匀流孔22。可选地，匀流孔22为条形孔、圆孔及矩形孔的任一或组合。
如图4A及图4B所示，匀流腔21的底板25上设置有多个条形的匀流孔22，且多个匀流孔22均匀的分布于底板25上。结合参考如图1、图4A及上述实施例的描述，隔板23设置于底板25上，以将匀流腔21划分为两个匀流空间，该两个匀流空间可以分别对应两个风机组件13，但是本申请实施例并不以此为限。采用上述设计，不仅使得本申请实施例结构简单，而且能有效降低应用及维护成本。
需要说明的是，本申请实施例并不限定匀流机构2的具体结构，例如匀流腔21采用一体成型方式制成，或者匀流腔21也可以采用焊接方式固定连接；以及本申请实施例并不限定匀流孔22的具体形状。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，冷却装置还包括多个辅助风机6，多个辅助风机6均匀分布于托盘101底部区域，用于将冷却机构3冷却后的气流吹向托盘101底部。辅助风机6具体可以采用直流轴流风扇，多个辅助风机6可以均匀的分布于托盘101的底部区域，通过将冷却机构3冷却后的气流对托盘101底部进行辅助吹扫，以实现从底部为托盘101及待加工件200降温，从而进一步提高冷却效率。需要说明的是，本申请实施例并不限定辅助风机6的类型的数量，例如辅助风机6也可以采用交流风扇。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，冷却机构3为翅片铜管散热器。冷却机构3具体可以采用中心为铜管且外部设置有翅片的结构，而且冷却机构3的横向尺寸可以略小于匀流腔21，采用该设计有效增加了换热面积，以进一步提高冷却效率。需要说明的是，本申请实施例并不限定冷却机构3的具体结构及材质，只要其可以供气流穿过并且可以对气体进行冷却即可，因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室100以及如上述各实施例提供的冷却装置。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例通过将匀流机构设置于工艺腔室的上盖，并且将冷却机构设置于匀流腔内对气流进行冷却，由于气流在匀流腔内充分被冷却机构冷却，有效提高了气流的冷却效率，从而大幅提高了托盘及待加工件的冷却效率，进而有效提高待加工件镀膜的生产效率以及加快了生产节拍。另外由于吹风机构吹出的气流经过匀流机构之后，增大了出风面积，使得冷却后的气流均匀的吹向托盘及待加工件，不仅有效提高降温效率，而且使待加工件均匀冷却，从而提高了待加工件的成品率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体工艺设备的冷却装置，设置于半导体工艺设备的工艺腔室上，用于对所述工艺腔室内托盘及承载于所述托盘上的待加工件进行冷却，其特征在于，包括吹风机构、匀流机构及冷却机构；
所述吹风机构设置于所述工艺腔室的上盖，所述吹风机构的出风口面向所述工艺腔室的中部设置，以及所述吹风机构的回风口背离所述工艺腔室中部设置；
所述匀流机构设置于所述吹风机构的下方，所述匀流机构包括有与所述出风口连接的匀流腔；
所述冷却机构设置于所述匀流腔内，所述吹风机构产生的气流经过出风口进入所述匀流腔，并且经由所述冷却机构冷却后与所述托盘及待加工件进行换热，并且换热后的气流再经由所述回风口进入所述吹风机构。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述吹风机构包括两个并列设置的风机组件，所述风机组件均包括出风口及回风口，且所述匀流机构包括两个与所述风机组件分别对应设置的匀流腔。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述风机组件包括有驱动部、叶片及风腔，所述叶片设置于所述驱动部的旋转轴上，并且所述叶片经由所述回风口伸入所述风腔内，所述回风口位于所述风腔的两端。
4.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述驱动部设置于所述工艺腔室外，所述叶片及所述风腔均位于所述工艺腔室内，所述驱动部通过磁流体密封结构与所述工艺腔室的顶盖密封连接。
5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述匀流机构还包括有导流板，所述导流板设置于所述匀流腔内，并且位于所述出风口和所述冷却机构之间；所述导流板上设置有多个均匀分布的通孔。
6.如权利要求1至5的任一所述的冷却装置，其特征在于，所述匀流腔的底板上设置有隔板，所述隔板将所述匀流腔分隔为两个匀流空间，并且所述底板上还设置有多个均匀分布的匀流孔。
7.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述匀流孔为条形孔、圆孔及矩形孔的任一或组合。
8.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括多个辅助风机，多个所述辅助风机均匀分布于所述托盘底部区域，用于将所述冷却机构冷却后的气流吹向所述托盘底部。
9.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却机构为翅片铜管散热器。
10.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括工艺腔室以及如权利要求1至9的任一所述的冷却装置。
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