辅助热交换装置及方法与流程

本发明涉及辅助热交换装置及方法，更具体地涉及一种能够对加热器板等用于加热或冷却基板的热处理板强制地进行快速冷却或快速加热，从而缩短晶圆等待时间，缩短设备运行时间的辅助热交换装置及方法。

背景技术：

1、通常，将晶圆加热或冷却至适合工艺的温度的多种热处理板作为半导体工艺设备被广泛地开发并使用。

2、作为这种热处理板，可以应用为了加热晶圆而设置有加热器的加热器板、或为了冷却晶圆而设置有制冷剂流路的冷却板等非常多样化的种类和形式的板。

3、对于现有的加热器板或冷却板等热处理板而言，当工艺腔室被封闭后，在将晶圆加热或冷却至适合工艺的温度后，维持适当的等待时温度，以便防止因终止工序或过渡至下一个工序或者制造方案等导致的晶圆的过热或过冷并防止能量消耗。

4、例如，对于内置有加热器的加热器板而言，在结束工序后准备下一个工序期间，为了使加热器板的温度降低至等待温度，可以应用将工艺腔室开放后对加热器板进行自然冷却或者对加热器板的下表面喷射气体等的多种冷却方式。

技术实现思路

1、要解决的问题

2、然而，这种现有的加热器板的自然冷却方式或气体喷射方式等方式存在为了使加热至高温的加热器板达到低温的等待温度需要相当长的时间，因此下一个晶圆需要等待的晶圆等待时间变长，由此导致工艺的进程变慢，从整体上设备运行时间发生延迟等诸多问题。

3、此外，这种现有的自然冷却方式或气体喷射方式等方式主要利用的是自然对流或强制对流，通常对流现象不仅会促进工艺腔室内部的异物的传播并引发不良品的产生，而且对后续工序产生坏影响等，因此存在诸多问题。

4、本发明为了解决包含上述问题在内的诸多问题，其目的是提供一种辅助热交换装置及方法，所述辅助热交换装置及方法能够通过能量传递方式中热传递效率最高的直接接触式热传导方式对热处理板尽可能迅速地进行快速冷却或快速加热，从而缩短达到等待温度的时间，大幅度缩短晶圆等待时间或整体设备运行时间，并且减少不必要的对流现象，防止因异物导致的污染，生产出优质的产品，使对后续工序的坏影响最小化。

5、解决问题的手段

6、解决上述问题的基于本发明精神的辅助热交换装置包括：辅助热交换板，以能够朝着用于加热或冷却基板的热处理板方向相对前进或者朝着相对远离所述热处理板的方向后退的方式设置，并且形成为能够与所述热处理板进行热交换的结构，以便利用热传导改善所述热处理板的快速冷却性能或快速加热性能；和板进退装置，使所述辅助热交换板前进或后退。

7、此外，根据本发明，所述基板为晶圆；所述热处理板为利用加热线对安置的所述晶圆进行加热的加热器板；所述辅助热交换板为与所述加热器板热接触并迅速地对所述加热器板进行冷却的冷却板。

8、此外，根据本发明，所述辅助热交换板包括：辅助板主体，形成有热交换接触面，朝着与所述加热器板对应的方向与所述加热器板接触，以热传导方式实现热交换；和制冷剂流路，以使制冷剂流通的方式设置于所述辅助板主体；和制冷剂供给管线，向所述制冷剂流路供给所述制冷剂。

9、此外，根据本发明，所述辅助板主体为整体接触于所述加热器板的背面的一体型主体。

10、此外，根据本发明，所述辅助板主体为选择所述加热器板的背面的一部分并单独接触的多个同心圆环形分离主体。

11、此外，根据本发明，所述辅助板主体至少与所述晶圆的边缘部、中间部、中心部、提升晶圆的顶升销中的一种或它们的组合中的一种以上接触。

12、此外，根据本发明，所述制冷剂流路包括一侧形成有制冷剂流入口而在另一侧形成有制冷剂排出口的旋涡形制冷剂流路或圆环形制冷剂流路。

13、此外，根据本发明，所述制冷剂流路在第一部分处以第一间隔或第一流路宽度形成，在第二部分处以第二间隔或第二流路宽度形成，以便按照部位来实现差异化的热交换。

14、此外，根据本发明，所述制冷剂供给管线在至少一部分上形成有软质管或柔性管，以便对改变位置的所述辅助板主体供给所述制冷剂。

15、此外，根据本发明，所述辅助热交换板还包括热交换弹性层，所述热交换弹性层形成于所述热交换接触面，以便能够对所述辅助板主体的接触时的冲击进行缓冲，并改善热紧贴性。

16、此外，根据本发明，所述板进退装置包括使所述辅助热交换板朝着所述热处理板方向相对前进或后退的进退执行器。

17、此外，根据本发明，所述进退执行器至少包括液压缸、气动缸、电动执行器、直线马达、升降驱动马达、电磁阀进退装置、关节装置、动力传递装置中的一种或它们的组合中的一种以上。

18、此外，根据本发明，所述进退执行器至少包括设置于升降轴线上的中心执行器、以所述升降轴为基准分别设置于左右两侧的左右执行器、以所述升降轴为中心以三个角度进行配置的三个角度配置型执行器、以所述升降轴为中心在前后左右以四个角度进行配置的四个角度配置型执行器、以所述升降轴为中心以多个角度进行配置的多个角度配置型执行器中的一种。

19、此外，根据本发明，所述板进退装置还包括将所述辅助热交换板向所述热处理板方向进行引导的引导构件。

20、此外，根据本发明，所述引导构件至少包括设置于所述热处理板的边缘的引导环、形成于所述热处理板的一侧或中心且以贯通所述辅助热交换板的方式形成的引导杆、内部形成有加热器用电线的中空型引导杆、引导所述辅助热交换板的lm导轨、形成于腔室的腔室型导轨、移送机械手中的一种或它们的组合中的一种以上。

21、此外，根据本发明，所述基板为晶圆；所述热处理板为对安置的所述晶圆进行冷却的冷却板；所述辅助热交换板为与所述冷却板接触且迅速地对所述冷却板进行加热的加热器板。

22、另一方面，解决上述问题的基于本发明精神的辅助热交换方法包括：步骤(a)，利用热处理板对基板进行加热或冷却；步骤(b)，利用板进退装置使辅助热交换板朝着所述热处理板方向相对前进；步骤(c)，所述辅助热交换板与所述热处理板热接触，从而对所述热处理板进行快速冷却或快速加热；和步骤(d)，当所述热处理板达到所需的温度时，利用所述板进退装置使所述辅助热交换板朝着远离所述热处理板的方向相对后退。

23、此外，根据本发明，在所述步骤(b)中，从所述热处理板中卸载所述基板。

24、此外，根据本发明，在所述步骤(c)中，使热交换介质流通于所述辅助热交换板内部。

25、又一方面，解决上述问题的基于本发明精神的辅助热交换装置包括：辅助热交换板，以能够朝着用于加热或冷却基板的热处理板方向相对前进或者朝着相对远离所述热处理板的方向后退的方式设置，并且形成为能够与所述热处理板进行热交换的结构，以便利用热传导改善所述热处理板的快速冷却性能或快速加热性能；和板进退装置，使所述辅助热交换板前进或后退；所述基板为晶圆；所述热处理板为利用加热线对安置的所述晶圆进行加热的加热器板；所述辅助热交换板为与所述加热器板接触并迅速地对所述加热器板进行冷却的冷却板；所述辅助热交换板包括：辅助板主体，形成有热交换接触面，朝着与所述加热器板对应的方向与所述加热器板接触，以热传导方式实现热交换；制冷剂流路，以使制冷剂流通的方式设置于所述辅助板主体；和制冷剂供给管线，向所述制冷剂流路供给所述制冷剂；所述板进退装置包括：进退执行器，使所述辅助热交换板朝着所述热处理板方向相对前进或后退；和引导构件，将所述辅助热交换板向所述热处理板方向进行引导。

26、发明的效果

27、根据如上所述的那样构成的本发明的多个实施例具有如下效果：能够通过能量传递方式中热传递效率最高的直接接触式热传导方式对热处理板尽可能迅速地进行快速冷却或快速加热，从而缩短达到等待温度的时间，大幅度缩短晶圆等待时间或整体设备运行时间，并且减少不必要的对流现象，防止因异物导致的污染，生产出优质的产品，使对后续工序的坏影响最小化。当然，本发明的范围并不由这些效果所限定。