一種用于高真空環(huán)境的半導(dǎo)體冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及晶圓加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于高真空環(huán)境的半導(dǎo)體冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，全球半導(dǎo)體消費市場和產(chǎn)業(yè)增長速度十分迅猛，尤其國內(nèi)的半導(dǎo)體消費市場和產(chǎn)業(yè)增長速度為全球的10倍以上。在半導(dǎo)體行業(yè)極其激烈的競爭下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)越來越需要極大規(guī)模的集成化。
[0003]半導(dǎo)體集運輸、加工、封裝于一體，由于加工工藝的要求，如提高生產(chǎn)合格率，在加工工藝中會對半導(dǎo)體進(jìn)行高溫加熱，如果將高溫的半導(dǎo)體直接封裝會損傷半導(dǎo)體封裝盒，甚至損壞半導(dǎo)體。
[0004]為不影響生產(chǎn)效率，直接在半導(dǎo)體極大規(guī)模生產(chǎn)平臺上設(shè)置半導(dǎo)體冷卻裝置，有效降低半導(dǎo)體溫度至半導(dǎo)體封裝盒可接受的溫度，提高半導(dǎo)體的生產(chǎn)合格率又不降低生產(chǎn)效率，成為遼待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有半導(dǎo)體冷卻裝置的缺陷，提供一種用于高真空環(huán)境的半導(dǎo)體冷卻裝置，有效地實現(xiàn)過高溫半導(dǎo)體冷卻。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供一種用于高真空環(huán)境的半導(dǎo)體冷卻裝置，包括晶圓支撐機(jī)構(gòu)(I)、舉升PIN支架機(jī)構(gòu)(2)、冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)、冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)(4)和氣動舉升機(jī)構(gòu)(5)，所述晶圓支撐機(jī)構(gòu)(I)、舉升PIN支架機(jī)構(gòu)(2)、冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)(4)設(shè)置在所述冷卻盤機(jī)構(gòu)
(3)上，所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)設(shè)置在所述氣動舉升機(jī)構(gòu)(5)上；所述晶圓支撐機(jī)構(gòu)(1)，用于支撐無需冷卻的晶圓；所述舉升PIN支架機(jī)構(gòu)(2)，用于升降待冷卻的晶圓；所述冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)(4)，用于隔離晶圓與所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)以及支撐晶圓；所述氣動舉升機(jī)構(gòu)
(5)，用于晶圓升降提供動力源。
[0008]—些實施例中，所述晶圓支撐機(jī)構(gòu)(I)包括晶圓雙爪支撐架(18)、晶圓單爪支撐架(19)和多個爪部石英支柱(20)，所述晶圓雙爪支撐架(18)、晶圓單爪支撐架(19)分別設(shè)置在所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)的兩側(cè)，所述多個爪部石英支柱(20)分別設(shè)置在晶圓雙爪支撐架(18)、晶圓單爪支撐架(19)上。
[0009]一些實施例中，所述舉升PIN支架機(jī)構(gòu)(2)設(shè)置在所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)上方、且與所述氣動舉升機(jī)構(gòu)(5)連接，包括PIN支架(8)、PIN支架夾緊裝置(9)和PIN石英支柱
[10]，所述PIN支架(8)和PIN支架夾緊裝置(9)連接，所述PIN石英支柱(10)設(shè)置在所述PIN支架⑶和PIN支架夾緊裝置(9)之間。
[0010]一些實施例中，所述PIN支架(8)為Y型。
[0011]—些實施例中，所述冷卻盤機(jī)構(gòu)⑶包括冷盤(6)和設(shè)置在所述冷盤(6)下部的水路密封板(7)，所述冷盤(6)和水路密封板(7)通過O型圈密封，所述O型圈設(shè)置在所述冷盤￠)的密封槽內(nèi)，冷卻水在所述冷盤(6)和水路密封板(7)之間的水路流動。
[0012]—些實施例中，所述冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)(4)為一具有平臺面的冷卻盤支撐石英球(21)，所述冷卻盤支撐石英球(21)的平臺面與所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)相連，且所述冷卻盤支撐石英球(21)固定在所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)上。
[0013]—些實施例中，所述氣動舉升機(jī)構(gòu)(5)包括氣缸支撐蓋(15)、氣缸連接轉(zhuǎn)接板
[14]、氣缸(13)、氣缸支撐架(12)和頂起軸(11)，
[0014]所述氣缸支撐架(12)位于所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)的下方且與所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)固定連接；所述氣缸支撐蓋(15)固定連接在所述氣缸支撐架(12)底部，所述氣缸支撐蓋
(15)與所述氣缸支撐架(12)形成一腔體；所述氣缸(13)位于所述腔體內(nèi)，且所述氣缸(13)的固定端固定在氣缸支撐蓋(15)上；所述氣缸連接轉(zhuǎn)接板(14)的底部與所述氣缸
(13)的伸縮端固定連接，所述氣缸連接轉(zhuǎn)接板(14)的頂部與所述頂起軸(11)固定連接；所述頂起軸(11)貫穿所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)，且所述頂起軸(11)相對所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)升降運動。
[0015]—些實施例中，所述氣動舉升機(jī)構(gòu)(5)還包括氣缸支架外罩(16)，所述氣缸支架外罩(16)設(shè)置在所述氣缸支撐架(12)外部。
[0016]—些實施例中，還包括密封連接機(jī)構(gòu)，所述密封連接機(jī)構(gòu)包括密封波紋管(22)、中心支架(23)、中心支架(24)，所述密封波紋管(22)用于所述氣動舉升機(jī)構(gòu)(5)的頂起軸(11)與所述冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)的密封和相對運動；所述密封波紋管(22)的底部與頂起軸
(11)的底部通過中心支架(24)密封；所述密封波紋管(22)的頂部與冷卻盤機(jī)構(gòu)(3)的底部通過中心支架(23)密封。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明裝置實現(xiàn)半導(dǎo)體的自動升降功能，并實現(xiàn)半導(dǎo)體的冷卻。同時本發(fā)明針對半導(dǎo)體加工后溫度過高的冷卻的實現(xiàn)，有效地實現(xiàn)過高溫半導(dǎo)體冷卻。當(dāng)晶圓由加工工藝腔室傳輸?shù)骄A裝載位置時，晶圓首先由加工工藝腔室經(jīng)冷卻裝置進(jìn)入晶圓裝載位置，晶圓放在舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2上，此時，舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2上放置支撐需要冷卻的晶圓。同時，冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)4保證晶圓不與冷卻盤機(jī)構(gòu)3直接接觸，即不直接進(jìn)行冷卻，避免冷卻不均勻，造成晶圓炸裂；氣動舉升機(jī)構(gòu)5帶動舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2做升降，使晶圓貼近和遠(yuǎn)離冷卻盤機(jī)構(gòu)3，實現(xiàn)冷卻和支撐晶圓。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一實施例的半導(dǎo)體冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明一實施例的半導(dǎo)體冷卻裝置的俯視圖。
[0020]圖3為本發(fā)明一實施例的半導(dǎo)體冷卻裝置的剖面視圖。
[0021]圖4為本發(fā)明一實施例的PIN支架及冷卻盤石英支撐球的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為本發(fā)明一實施例的PIN支架的局部放大圖。
[0023]圖6為本發(fā)明一實施例的冷卻盤石英支撐球的局部放大圖。
[0024]圖7為本發(fā)明一實施例的冷卻水進(jìn)出水口的位置示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0026]在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明提出一種用于高真空環(huán)境的半導(dǎo)體冷卻裝置，包括晶圓支撐機(jī)構(gòu)1、舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2、冷卻盤機(jī)構(gòu)3、冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)4和氣動舉升機(jī)構(gòu)5。
[0028]本發(fā)明裝置處理對象不僅包括晶圓，也可以為硅片等半導(dǎo)體材料。
[0029]所述晶圓支撐機(jī)構(gòu)1、舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2、冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)4設(shè)置在所述冷卻盤機(jī)構(gòu)3上，所述冷卻盤機(jī)構(gòu)3設(shè)置在所述氣動舉升機(jī)構(gòu)5上。
[0030]其中，所述晶圓支撐機(jī)構(gòu)1，用于支撐無需冷卻的晶圓；所述舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2，用于升降待冷卻的晶圓；所述冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)4，用于隔離晶圓與所述冷卻盤機(jī)構(gòu)3以及支撐晶圓；所述氣動舉升機(jī)構(gòu)5，用于晶圓升降提供動力源。
[0031]具體應(yīng)用中，
[0032]當(dāng)晶圓由裝載位置傳輸?shù)郊庸すに嚽皇視r，晶圓首先由裝載位置經(jīng)冷卻裝置進(jìn)入加工工藝腔室，晶圓放在晶圓支撐機(jī)構(gòu)I上，此時，晶圓支撐機(jī)構(gòu)I上放置支撐不需要冷卻的晶圓。
[0033]當(dāng)晶圓由加工工藝腔室傳輸?shù)骄A裝載位置時，晶圓首先由加工工藝腔室經(jīng)冷卻裝置進(jìn)入晶圓裝載位置，晶圓放在舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2上，此時，舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2上放置支撐需要冷卻的晶圓。
[0034]同時，冷卻盤隔熱支撐機(jī)構(gòu)4保證晶圓不與冷卻盤機(jī)構(gòu)3直接接觸，即不直接進(jìn)行冷卻，避免冷卻不均勻，造成晶圓炸裂；氣動舉升機(jī)構(gòu)5帶動舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2做升降，使晶圓貼近和遠(yuǎn)離冷卻盤機(jī)構(gòu)3，實現(xiàn)冷卻和支撐晶圓。
[0035]—并參閱圖1-7所示，優(yōu)選實施例中，所述晶圓支撐機(jī)構(gòu)I穩(wěn)定連接在冷盤6上，包括晶圓雙爪支撐架18、晶圓單爪支撐架19和多個爪部石英支柱20。其中，晶圓支撐為幾個點接觸實現(xiàn)，點接觸使接觸面積變小，更易保護(hù)晶圓不在支撐中被破壞，單爪和雙爪的形狀既能滿足穩(wěn)定支撐晶圓，又能滿足晶圓傳輸機(jī)械手在傳輸晶圓中不與晶圓支撐裝置干涉。
[0036]所述晶圓雙爪支撐架18、晶圓單爪支撐架19分別設(shè)置在所述冷卻盤機(jī)構(gòu)3的兩偵牝所述多個爪部石英支柱20分別設(shè)置在晶圓雙爪支撐架18、晶圓單爪支撐架19上。
[0037]在優(yōu)選實施例中，所述舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2設(shè)置在所述冷卻盤機(jī)構(gòu)3上方、且與所述氣動舉升機(jī)構(gòu)5連接，具體地，舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2連接在氣動舉升機(jī)構(gòu)5的頂起軸11上，安裝位置在冷盤6的上部凹槽圖中未示出中。
[0038]舉升PIN支架機(jī)構(gòu)2包括PIN支架8、PIN支架夾緊裝置9和PIN石英支柱10，所述PIN支架8和PIN支架夾緊裝置9連接，所述PIN石英支柱10設(shè)置在所述PIN支架8和PIN支架夾緊裝置9之間。
[0039]PIN石英支柱10的位置可以根據(jù)所傳輸晶圓的大小來調(diào)節(jié)，本發(fā)明實施例中提供三個安裝可選位置，對于安裝可選位置的數(shù)量不限制。
[0040]進(jìn)一步地，所述PIN支架8為Y型。采用Y型使晶圓與PIN支架8為三點穩(wěn)固支撐，Y型使得PIN支架8既能滿足穩(wěn)定支撐晶圓，又能滿足晶圓傳輸機(jī)械手在傳輸晶圓中不與舉升PIN支架裝置發(fā)生干涉。
[0041 ] 所述冷卻盤機(jī)構(gòu)3包括冷盤6和設(shè)置在所述冷盤6下部的水路密封板7，所述冷盤6和水路密封板7通過O型圈密封，所述O型圈設(shè)置在所述冷盤6的密封槽內(nèi)，以滿足真空環(huán)境密封要求；冷卻水在所述冷盤6和水路密封板7之間的水路流動。
[0042]進(jìn)一步，如圖7所示，冷盤6還包括進(jìn)水口和出水口，用于冷盤6的冷卻水的流入和流出。
[0043]其中，在該方案中，冷盤6的尺寸大小需滿足半導(dǎo)體集成生產(chǎn)平臺所傳輸處理的晶圓的尺寸大小；冷盤6的厚度需滿足傳輸平面的高度、冷盤6冷卻水水槽深度提