专利名称：冷盘盘体结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体晶片加工过程中对晶片制冷的技术，具体的说 是一种冷盘盘体结构。
背景技术：
在半导体晶片加工过程中有很多加热的程序，也有一些在加热后需要
快速冷却，并要求晶片冷却后的温度控制在20°C~25°C，且晶片各处的温 度均勾性小于0.2°〇。目前半导体制冷模块是一种通过直流电流使一侧加热、 另一侧制冷的半导体器件。半导体制冷模块的两侧温差越小，制冷或加热 的效率就越高。
在半导体生产过程中，将晶片温度快速控制在室温23'C左右，或是需 要的温度，并要求晶片各处温度均匀性小于0.2"C,这就要求冷盘即能快速 对晶片降温又能保证各处温度均匀性小于0.21:。目前对冷盘温度的处理一 是自然降温，但晶片要经过长时间才能达到设定温度；二是仅釆用半导体 制冷模块制冷功能，降温速度较快，但是温度一直很难稳定。
发明内容
为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种满足半导体晶片加 工对于温度控制的高精度要求的冷盘盘体结构。
为了实现上述目的，本实用新型技术方案具有上盘、下盘及冷却装 置，为上盘与下盘间夹设半导体制冷模块结构，并分别在半导体制冷模块 与上盘和半导体制冷模块与下盘中间夹设硅脂层，所述上盘中嵌有PT100 的温度传感器，在上、下盘侧表面外部涂设密封硅胶层；另外，下盘中设 冷却水管。
其中所述半导体制冷模块采用通用型产品，沿上下盘中心均匀排布；
所述上盘设不穿透的孔，即孔底与上表面留有距离，并置PT100温度传感 器于孔中；所述PTIOO的温度传感器与孔壁之间的空隙处加设硅脂层；所
述冷却水管釆用不锈钢材料。
本实用新型具有如下优点
1. 本实用新型将在应用在其他行业的半导体制冷模块用在了半导体晶 片加工的设备中，釆用通用型半导体制冷模块于冷盘结构中，结构简单且 可节约成本。
2. 本实用新型将上盘加工成薄的铝圆饼，可以改善上盘上表面温度的 均匀性，同时温度控制迟滞又不大。
3. 本实用新型通过在上盘中置入PT100传感器，并在孔中空隙处添加 硅脂，使得PT100传感器感测温度最接近上盘表面温度，并通过对半导体 制冷模块加电，以控制上盘达到设定温度；另外，埋铸有不锈钢材料的冷 却水管的铝质下盘能将半导体制冷模块的下表面多余热量带走，用以保证 满足半导体晶片加工对于温度控制的高精度要求。
附闺说明
附图l是采用不同温度控制方式的温度随时间的变化曲线。 图中横轴为时间，竖轴为温度，曲线A为现有技术中仅使用制冷功能
进行温度控制曲线，曲线B为本实用新型使用半导体制冷模块进行温度控
制的曲线，曲线C为自然冷却的温度曲线。 附图2是本实用新型的结构示意图。
图中l-冷却水管、2-密封硅胶层、3-上盘、4-晶片、5-半导体制冷模块、 6-硅脂层、7-PT100温度传感器、8-下盘。
具体实施方式
本实用新型采用上盘3与下盘8中夹着半导体制冷模块5(为市购产品) 的结构，使用PT100的温度传感器7对上盘3的温度感测。半导体制冷模块 5釆用通用型，沿上下盘中心均匀排布，并分别在半导体制冷模块5与上盘 3和半导体制冷模块5与下盘8中间夹设硅脂层6,以改善热量在半导体制 冷模块5与上盘3和下盘8之间的传导。釆用通用型半导体制冷模块，不用 开模具特别设计生产，可以节约成本。将上盘3加工成10-20mm的铝圆饼， 可以改善上盘上表面温度的均匀性，同时温度控制迟滞又不大。通过在上盘 3接近中心处自下而上钻孔(但不穿透)、并保证孔底与上表面有lmm的距 离，置PT100温度传感器7于孔中，并在PT100的温度传感器7与孔壁之间 的空隙处加设硅脂层6。使得PT100传感器感7测温度最接近上盘表面温度。 再对半导体制冷模块5加直流电对上盘3进行冷却，若PT100温度传感器7 感测到的温度高于设定值，则继续对半导体制冷模块5加电，以制冷上盘； 若PT100温度传感器7感测到的温度低于设定值，则对半导体制冷模块5加
反相电(连接时正负极对调)，以加热上盘；如此反复控制电流方向，使得
上盘3保持设定温度，间接控制了上盘3上的晶片4的温度。
然而，由于半导体制冷模块5的上下表面之间温度差变大，则制冷或 加热的效率就会降低，而且若对上盘3制冷则半导体制冷模块5的下表面 就会发热，又由于在半导体制冷模块5与上盘3和下盘8中间夹硅脂层6， 则热量都会被传导到下盘中。为了克服上述不足，故本实用新型将不锈钢 材料的冷却水管l埋铸到铝质的下盘8中，并在冷却水管1中通过15~30 度的冷却水，将下盘8中的热量带走，从而防止了下盘温度升高。在上下 盘侧表面外部涂抹-密封硅胶层2,将半导体制冷模块5密封到上盘3和下 盘8之间，防止水汽进入。
附
图1为釆用不同温度控制方式的温度随时间的变化曲线，若采用自 然降温则晶片的温度曲线如曲线C,晶片要经过长时间才能达到设定温度； 若仅用半导体制冷模块制冷功能，则晶片的温度曲线如曲线A所示，速度 较快，但是温度一直很难稳定。曲线B为本实用新型对晶片温度的控制曲 线，可以较快降温，且很快达到设定温度并稳定下来。
权利要求1.一种冷盘盘体结构，具有上盘(3)、下盘(8)及冷却装置，其特征在于为上盘(3)与下盘(8)间夹设半导体制冷模块(5)结构，并分别在半导体制冷模块(5)与上盘(3)和半导体制冷模块(5)与下盘(8)中间夹设硅脂层(6)，所述上盘(3)中嵌有PT100的温度传感器(7)，在上、下盘侧表面外部涂设密封硅胶层(2)；另外，下盘(8)中设冷却水管(1)。
2. 按权利要求l所述种冷盘盘体结构，其特征在于其中所述半导体 制冷模块(5)釆用通用型产品，沿上下盘中心均匀排布。
3. 按权利要求1所述种冷盘盘体结构，其特征在于所述上盘(3) 设不穿透的孔，即孔底与上表面留有距离，并置PT100温度传感器(7)于孔中。
4. 按权利要求l所述种冷盘盘体结构，其特征在于所述PT100的温 度传感器(7)与孔壁之间的空隙处加设硅脂层(6)。
5. 按权利要求1所述种冷盘盘体结构，其特征在于所述冷却水管(1 ) 采用不锈钢材料。
专利摘要一种冷盘盘体结构，具有上盘、下盘及冷却装置，具体为上盘与下盘间夹设半导体制冷模块结构，并分别在半导体制冷模块与上盘和半导体制冷模块与下盘中间夹设硅脂层，所述上盘中嵌有PT100的温度传感器，在上、下盘侧表面外部涂设密封硅胶层；另外，下盘中设冷却水管。本实用新型结构简单且可节约成本，特别能满足半导体晶片加工对于温度控制的高精度要求。
文档编号F25B21/02GK201011654SQ200620168328
公开日2008年1月23日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者张怀东 申请人:沈阳芯源先进半导体技术有限公司