一种晶圆冷却腔体测温装置的制作方法

本实用新型公开了一种晶圆冷却腔体测温装置，属于半导体加工领域。

背景技术：

在半导体加工领域，晶圆在工艺腔室完成工艺后，会经过传输腔室传输传回。在一些工艺中，反应温度都在100℃以上，晶圆在工艺后，需要经过冷却腔室冷却后，才能够通过机械手传输传回到前开式晶圆传送盒foup或者晶圆框架盒cassette中，避免高温会对前开式晶圆传送盒foup或者晶圆框架盒cassette造成损伤或者人在取出晶圆时，造成烫伤。对于一些工艺需要进入工艺室之前对温度要求高，需要有一个腔室实现对晶圆的冷却并稳定控制在一定温度。

在进行冷却时，晶圆通过机械手传入到冷却腔室内，通过机械手升降将晶圆放置到板形支撑件上进行冷却。但晶圆实际温度无法准确获取，无法保证晶圆温度的一致性。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种晶圆冷却腔体测温装置，应用于半导体设备中的冷却腔中，对晶圆进行直接测温的装置，实现了对晶圆温度的实时读取，保证了晶圆温度控制的一致性。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种晶圆冷却腔体测温装置，包括：

冷却腔室本体，所述冷却腔室本体的腔体一侧设有供机械手伸入/伸出的传片窗口；

晶圆放置架，设置在冷却腔室本体内，且正对所述传片窗口，其特征在于，还包括：

测温机构，用于对放置在晶圆放置架上的晶圆温度进行实时检测，包括：

连接法兰、引线、热电偶和弹簧，其中，

所述冷却腔室本体的腔体侧壁上设有法兰连接孔，所述法兰连接孔上安装所述连接法兰，所述连接法兰上位于冷却腔室外侧连接温度读取元件，法兰上位于冷却腔室内侧通过引线与热电偶连接；

所述热电偶设置在冷却腔体内部位于所述晶圆放置架的侧部，热电偶的底部通过一弹簧与所述晶圆放置架支撑连接；

当晶圆放置在所述晶圆放置架上后，晶圆的底部与所述热电偶的顶端接触连接。

所述连接法兰包括法兰本体、设置在法兰本体一侧的第一延伸部、以及设置在法兰本体另一侧的第二延伸部，其中，所述法兰本体安装在冷却腔室本体上所述法兰连接孔中，所述第一延伸部设置在所述冷却腔室本体的腔室外侧，第一延伸部与温度读取元件连接；

所述第二延伸部设置在所述冷却腔室本体的腔室内部，第二延伸部与所述引线一端连接，

所述晶圆放置架包括：

连接块、以及设置在连接块上的多层板形支撑件，多层板形支撑件之间均匀间隔布置，每层板形支撑件上放置一片所述晶圆；

所述板形支撑件的侧部设有埋线孔，所述板形支撑件上位于所述埋线孔的末端设有一热电偶安装孔；

所述埋线孔内埋设所述引线，所述热电偶安装孔内从下往上依次竖向设置所述弹簧和热电偶。

所述引线外侧有陶瓷珠保护层。

所述冷却腔室本体包括：

腔盖、腔室、第一紧固件、密封圈、第二紧固件、第三紧固件和底板、其中，

所述腔盖与腔室之间通过第一紧固件连接，并通过密封圈实现密封；

所述法兰通过第二紧固件安装在所述法兰连接孔上；

腔室内的底部通过第三紧固件连接所述底板。

所述腔盖为透明材料制作。

有益效果：

第一．本实用新型装置实现了对晶圆的直接测温且实时测温。对于晶圆温度的一致性提供了保证。

第二．测温装置测量头和安装法兰分离，便于测量头的拆装维护。

附图说明

图1为本实用新型冷却腔室本体的结构示意图；

其中，101、腔盖，102、腔室，103、第一螺钉，204、第二螺钉，104、密封圈，201、底板，202、板形支撑件，203、连接块，301、晶圆；

图2为测温装置组件示意图；

其中，401、连接法兰，402、第三螺钉，403、引线；

图3为热电偶测温示意图；

其中，404、热电偶，405、弹簧，501、热电偶安装孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

如图1~图3所示，本实用新型公开了一种应用于半导体设备中的冷却腔中，对晶圆进行直接测温的装置，实现了对晶圆温度的实时读取，保证了晶圆温度控制的一致性。

该冷却腔结构由腔盖101，腔室102，第一螺钉103、密封圈104、底板201、板形支撑件202、连接块203、第二螺钉204组成。

连接法兰401通过螺钉402安装到腔室101上，连接法兰401在腔室外侧连接温度读取元件，内侧连接引线403实现与热电偶404的连接，引线403外侧有陶瓷珠保护。

热电偶404底部安装有弹簧405。

当晶圆301通过机械手传片进入到冷却腔后，晶圆301放置于板形支撑件202上；

所述晶圆放置架包括：

连接块203、以及设置在连接块203上的多层板形支撑件202，多层板形支撑件202之间均匀间隔布置，每层板形支撑件202上放置一片所述晶圆；

所述板形支撑件202的侧部设有埋线孔，所述板形支撑件202上位于所述埋线孔的末端设有一热电偶安装孔；

所述埋线孔内埋设所述引线403，所述热电偶安装孔内从下往上依次竖向设置所述弹簧405和热电偶404。

当晶圆落到404上方后，因为晶圆重力作用，热电偶404压缩弹簧405下降，保证晶圆301与板形支撑件202贴合，实现晶圆301冷却；同时，晶圆接触到热电偶404，实现了对晶圆的直接测温。

整个测温装置包括连接法兰401、第三螺钉402、引线403、热电偶404、弹簧405组成。热电偶测量头404可单独拆卸，方便更换维护。

本实用新型晶圆冷却腔体测温装置实现了对晶圆的直接测温且实时测温。对于晶圆温度的一致性提供了保证。测温装置测量头和安装法兰分离，便于测量头的拆装维护。

技术特征：

1.一种晶圆冷却腔体测温装置，包括：

冷却腔室本体，所述冷却腔室本体的腔体一侧设有供机械手伸入/伸出的传片窗口；

晶圆放置架，设置在冷却腔室本体内，且正对所述传片窗口，其特征在于，还包括：

测温机构，用于对放置在晶圆放置架上的晶圆温度进行实时检测，包括：

连接法兰、引线、热电偶和弹簧，其中，

所述冷却腔室本体的腔体侧壁上设有法兰连接孔，所述法兰连接孔上安装所述连接法兰，所述连接法兰上位于冷却腔室外侧连接温度读取元件，连接法兰上位于冷却腔室内侧通过引线与热电偶连接；

所述热电偶设置在冷却腔体内部位于所述晶圆放置架的侧部，热电偶的底部通过一弹簧与所述晶圆放置架支撑连接；

当晶圆放置在所述晶圆放置架上后，晶圆的底部与所述热电偶的顶端接触连接。

2.根据权利要求1所述的晶圆冷却腔体测温装置，其特征在于，所述连接法兰包括法兰本体、设置在法兰本体一侧的第一延伸部、以及设置在法兰本体另一侧的第二延伸部，其中，所述法兰本体安装在冷却腔室本体上所述法兰连接孔中，所述第一延伸部设置在所述冷却腔室本体的腔室外侧，第一延伸部与温度读取元件连接；

所述第二延伸部设置在所述冷却腔室本体的腔室内部，第二延伸部与所述引线一端连接，

所述晶圆放置架包括：

连接块、以及设置在连接块上的多层板形支撑件，多层板形支撑件之间均匀间隔布置，每层板形支撑件上放置一片所述晶圆；

所述板形支撑件的侧部设有埋线孔，所述板形支撑件上位于所述埋线孔的末端设有一热电偶安装孔；

所述埋线孔内埋设所述引线，所述热电偶安装孔内从下往上依次竖向设置所述弹簧和热电偶。

3.根据权利要求1所述的晶圆冷却腔体测温装置，其特征在于，所述引线外侧有陶瓷珠保护层。

4.根据权利要求1所述的晶圆冷却腔体测温装置，其特征在于，所述冷却腔室本体包括：

腔盖、腔室、第一紧固件、密封圈、第二紧固件、第三紧固件和底板、其中，

所述腔盖与腔室之间通过第一紧固件连接，并通过密封圈实现密封；

所述法兰通过第二紧固件安装在所述法兰连接孔上；

腔室内的底部通过第三紧固件连接所述底板。

5.根据权利要求4所述的晶圆冷却腔体测温装置，其特征在于，所述腔盖为透明材料制作。

技术总结
本实用新型公开了一种晶圆冷却腔体测温装置，包括：冷却腔室本体，所述冷却腔室本体的腔体一侧设有供机械手伸入/伸出的传片窗口；晶圆放置架，设置在冷却腔室本体内，且正对所述传片窗口，还包括：测温机构，用于晶圆温度进行实时检测，包括：连接法兰、引线、热电偶和弹簧，其中，所述冷却腔室本体的腔体侧壁上设有法兰连接孔，所述法兰连接孔上安装所述连接法兰，所述连接法兰上位于冷却腔室外侧连接温度读取元件，法兰上位于冷却腔室内侧通过引线与热电偶连接；所述热电偶设置在冷却腔体内部位于所述晶圆放置架的侧部，热电偶的底部通过一弹簧与所述晶圆放置架支撑连接。本装置，实现了对晶圆温度的实时读取，保证了晶圆温度控制的一致性。

技术研发人员：张军;朱治友;郭颂;陈兆超;李娜;王铖熠;胡冬冬;许开东
受保护的技术使用者：北京鲁汶半导体科技有限公司
技术研发日：2020.05.25
技术公布日：2021.01.05