一种加热冷却一体式盘体及其制作方法和用途与流程

1.本发明属于半导体产品技术领域，涉及水冷散热和加热盘的设计，尤其涉及一种加热冷却一体式盘体及其制作方法和用途。


背景技术：

2.随着半导体领域的不断发展，对与之配套的设施也需要不断升级，加热盘就是其中之一，传统的加热盘使用风冷冷却，虽也可达到散热的目的，但存在诸多缺点，影响了生产效率。
3.cn106324994a公开了一种冷热一体式加热盘，包括加热盘体和冷却盘体，加热盘体内设置有放丝槽，放丝槽在加热盘体内呈等间距排布，放丝槽内安装有加热丝；冷却盘体内设置有冷却槽，冷却槽在冷却盘体内呈等间距排布，冷却槽内安装水管，水管内填充有冷却油；加热盘体上还设置有控温槽，控温槽内安装有温度传感器，温度传感器用于感应加热盘体的温度，并将感应信号传递给控制中心，控制中心协同各部件实现冷热一体式加热盘的加热和冷却过程。该发明的冷热一体式加热盘同时实现快速升温和快速降温的效果。
4.cn203839351u公开了一种具有冷却功能的均匀加热装置，包括：加热盘和冷却盘，所述加热盘的盘面与所述冷却盘的盘面对应匹配固定连接在一起；所述加热盘中嵌有加热管，所述冷却盘中设有流道。该实用新型由加热盘与冷却盘组成，集成加热与冷却功能；加热盘中均匀嵌有加热管，保证了加热的均匀性；在冷却盘内设有流道，保证了冷却水能快速冷却加热盘。
5.cn103792974b公开了一种可快速精细调节温度场空间分布的加热盘及控制方法，属于加热盘的精细控制技术领域。在加热盘金属基体上设置若干个隔热层，隔热层将加热盘金属机体分成不同直径的环形或扇形区域；在加热盘金属基体内部、各隔热层分隔的环形或扇形区域内，分别设置若干个温度传感器、加热棒及冷却装置；由控制模块控制加热棒加热或冷却装置制冷，对温度空间分布进行精准控制，使其逼近预期温度空间分布要求。该发明通过隔热层，减小相邻区域间的热扩散效应，使得不同区域间的控制更加独立，进而通过在不同区域设置独立可控的加热与冷却装置，实现对该区域温度的双向快速调节，最终实现对温度场空间分布双向、快速、灵活及精细化的调控能力。
6.由于冷却方式影响，传统加热盘存在许多缺点，加热过程中晶圆容易过热导致报废，目前没有一种技术方法可以解决，要解决加热过程中晶圆因温度过高报废的问题，水冷可能会由于热胀冷缩产生变形。该问题我们应从材料入手，解决这一问题，因此，亟需设计一种加热冷却一体式盘体克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种加热冷却一体式盘体及其制作方法和用途，在本发明中，针对加热盘快速冷却降温的工艺设计，制成的加热冷却一体式盘体使得盘体冷却效率高，噪音小，且能够循环使用，提高了生产效率的同时，降低了生
产成本。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供了一种加热冷却一体式盘体的制作方法，所述的制作方法包括：
10.将冷却件和加热盘通过扩散焊接的方式固定连接，得到加热冷却一体式盘体。
11.在本发明中，针对加热盘快速冷却降温的工艺设计，制成的加热冷却一体式盘体使得盘体冷却效率高，噪音小，且能够循环使用，提高了生产效率的同时，降低了生产成本。
12.作为本发明一种优选的技术方案，所述的加热盘采用镍基高温合金。
13.作为本发明一种优选的技术方案，所述镍基高温合金的密度为7.5～8.5g/cm3，例如可以是7.5g/cm3、7.6g/cm3、7.7g/cm3、7.8g/cm3、7.9g/cm3、8.0g/cm3、8.1g/cm3、8.2g/cm3、8.3g/cm3、8.4g/cm3、8.5g/cm3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14.优选地，所述镍基高温合金的熔点为1354～1413℃，例如可以是1354℃、1360℃、1370℃、1380℃、1390℃、1400℃、1402℃、1404℃、1406℃、1408℃、1410℃、1412℃、1413℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
15.作为本发明一种优选的技术方案，所述镍基高温合金包括ni、cr、fe、mn、cu、c、si、p和s。
16.作为本发明一种优选的技术方案，以质量100wt.％计，所述的镍基高温合金包括如下质量分数的各元素：
17.ni≥72wt.％，例如可以是72wt.％、73wt.％、74wt.％、75wt.％、76wt.％、77wt.％、80wt.％、82wt.％、84wt.％、86wt.％、88wt.％、90wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18.cr为14～17wt.％，例如可以是14wt.％、14.2wt.％、14.4wt.％、14.6wt.％、14.8wt.％、15wt.％、15.2wt.％、15.4wt.％、15.6wt.％、15.8wt.％、16wt.％、16.2wt.％、16.4wt.％、16.6wt.％、16.8wt.％、17wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.fe为6～10wt.％，例如可以是6wt.％、6.2wt.％、6.4wt.％、6.6wt.％、6.8wt.％、7wt.％、7.2wt.％、7.4wt.％、7.6wt.％、7.8wt.％、8wt.％、8.2wt.％、8.4wt.％、8.6wt.％、8.8wt.％、9wt.％、9.2wt.％、9.4wt.％、9.6wt.％、9.8wt.％、10wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20.mn≤1wt.％，例如可以是1wt.％、0.9wt.％、0.8wt.％、0.7wt.％、0.6wt.％、0.5wt.％、0.4wt.％、0.3wt.％、0.2wt.％、0.1wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21.cu≤0.5wt.％，例如可以是0.5wt.％、0.4wt.％、0.3wt.％、0.2wt.％、0.1wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22.c≤0.15wt.％，例如可以是0.15wt.％、0.14wt.％、0.13wt.％、0.12wt.％、0.10wt.％、0.9wt.％、0.8wt.％、0.6wt.％、0.5wt.％、0.1wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23.si≤0.5wt.％，例如可以是0.5wt.％、0.4wt.％、0.3wt.％、0.2wt.％、0.1wt.％，
但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
24.p≤0.03wt.％，例如可以是0.03wt.％、0.02wt.％、0.01wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25.s≤0.015wt.％，例如可以是0.015wt.％、0.014wt.％、0.013wt.％、0.012wt.％、0.010wt.％、0.09wt.％、0.08wt.％、0.06wt.％、0.05wt.％、0.01wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
26.作为本发明一种优选的技术方案，所述的冷却件为冷却水道。
27.需要说明的是，本发明对冷却件的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，冷却件在本发明中的作用是与加热盘构成加热冷却一体式的盘体，且为盘体提供降温作用，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的冷却件均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对冷却件的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
28.作为本发明一种优选的技术方案，所述的冷却水道为蛇形或空心环形。
29.需要说明的是，本发明对冷却水道的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，冷却水道在本发明中的作用是构成冷却件，且可以向内注水达到降温效果，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的冷却水道均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对冷却水道的尺寸和形状进行适应性调整。
30.第二方面，本发明提供了一种加热冷却一体式盘体，采用第一方面所述的制作方法制备得到，所述的加热冷却一体式盘体包括固定连接的加热盘和冷却件。
31.作为本发明一种优选的技术方案，所述的加热冷却一体式盘体边缘等间距设置有至少两个侧孔，所述的侧孔固定连接侧板。
32.需要说明的是，本发明对侧板的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，侧板在本发明中的作用是能够连接螺母，固定盘体，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的侧板均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对侧板的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
33.优选地，所述的侧板活动连接螺母。
34.需要说明的是，本发明对螺母的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，螺母在本发明中的作用是能固定盘体，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的螺母均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对螺母的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
35.第三方面，本发明提供了一种第二方面所述的加热冷却一体式盘体的用途，所述加热冷却一体式盘体用于半导体产品加热过程中晶圆的散热。
36.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
37.在本发明中，针对加热盘快速冷却降温的工艺设计，制成的加热冷却一体式盘体使得盘体冷却效率高，噪音小，且能够循环使用，提高了生产效率的同时，降低了生产成本。
附图说明
38.图1为本发明一个具体实施方式提供的加热冷却一体式盘体的结构示意图；
39.其中，1
‑
加热盘；2
‑
冷却水道；3
‑
侧板。
具体实施方式
40.需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等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。
41.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
43.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
44.在一个具体实施方式中，本发明提供了一种加热冷却一体式盘体的制作方法，所述的制作方法包括：将冷却件和加热盘1通过扩散焊接的方式固定连接，得到加热冷却一体式盘体。
45.在本发明中，针对加热盘1快速冷却降温的工艺设计，制成的加热冷却一体式盘体使得盘体冷却效率高，噪音小，且能够循环使用，提高了生产效率的同时，降低了生产成本。
46.加热盘1采用镍基高温合金，进一步地，镍基高温合金的密度为7.5～8.5g/cm3，例如可以是7.5g/cm3、7.6g/cm3、7.7g/cm3、7.8g/cm3、7.9g/cm3、8.0g/cm3、8.1g/cm3、8.2g/cm3、8.3g/cm3、8.4g/cm3、8.5g/cm3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
47.镍基高温合金的熔点为1354～1413℃，例如可以是1354℃、1360℃、1370℃、1380℃、1390℃、1400℃、1402℃、1404℃、1406℃、1408℃、1410℃、1412℃、1413℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
48.镍基高温合金包括ni、cr、fe、mn、cu、c、si、p和s。具体地，以质量100wt.％计，镍基高温合金包括如下质量分数的各元素：
49.ni≥72wt.％，例如可以是72wt.％、73wt.％、74wt.％、75wt.％、76wt.％、77wt.％、80wt.％、82wt.％、84wt.％、86wt.％、88wt.％、90wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
50.cr为14～17wt.％，例如可以是14wt.％、14.2wt.％、14.4wt.％、14.6wt.％、14.8wt.％、15wt.％、15.2wt.％、15.4wt.％、15.6wt.％、15.8wt.％、16wt.％、16.2wt.％、16.4wt.％、16.6wt.％、16.8wt.％、17wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
51.fe为6～10wt.％，例如可以是6wt.％、6.2wt.％、6.4wt.％、6.6wt.％、6.8wt.％、7wt.％、7.2wt.％、7.4wt.％、7.6wt.％、7.8wt.％、8wt.％、8.2wt.％、8.4wt.％、8.6wt.％、8.8wt.％、9wt.％、9.2wt.％、9.4wt.％、9.6wt.％、9.8wt.％、10wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
52.mn≤1wt.％，例如可以是1wt.％、0.9wt.％、0.8wt.％、0.7wt.％、0.6wt.％、0.5wt.％、0.4wt.％、0.3wt.％、0.2wt.％、0.1wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
53.cu≤0.5wt.％，例如可以是0.5wt.％、0.4wt.％、0.3wt.％、0.2wt.％、0.1wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
54.c≤0.15wt.％，例如可以是0.15wt.％、0.14wt.％、0.13wt.％、0.12wt.％、0.10wt.％、0.9wt.％、0.8wt.％、0.6wt.％、0.5wt.％、0.1wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
55.si≤0.5wt.％，例如可以是0.5wt.％、0.4wt.％、0.3wt.％、0.2wt.％、0.1wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
56.p≤0.03wt.％，例如可以是0.03wt.％、0.02wt.％、0.01wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
57.s≤0.015wt.％，例如可以是0.015wt.％、0.014wt.％、0.013wt.％、0.012wt.％、0.010wt.％、0.09wt.％、0.08wt.％、0.06wt.％、0.05wt.％、0.01wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
58.冷却件为冷却水道2。需要说明的是，本发明对冷却件的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，冷却件在本发明中的作用是与加热盘1构成加热冷却一体式的盘体，且为盘体提供降温作用，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的冷却件均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对冷却件的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
59.冷却水道2为蛇形或空心环形。需要说明的是，本发明对冷却水道2的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，冷却水道2在本发明中的作用是构成冷却件，且可以向内注水达到降温效果，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的冷却水道2均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对冷却水道2的尺寸和形状进行适应性调整。
60.在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种加热冷却一体式盘体，如图1所示，运用一个具体实施方式的制作方法制备得到，加热冷却一体式盘体包括固定连接的加热盘1和冷却件。具体地，加热冷却一体式盘体用于半导体产品加热过程中晶圆的散热。
61.加热冷却一体式盘体边缘等间距设置有至少两个侧孔，侧孔固定连接侧板3。
62.需要说明的是，本发明对侧板3的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，侧板3在本发明中的作用是能够连接螺母，固定盘体，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的侧板3均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对侧板3的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
63.侧板3活动连接螺母。需要说明的是，本发明对螺母的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，螺母在本发明中的作用是能固定盘体，因此可以理解的是，其
他能实现此类功能的螺母均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对螺母的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
64.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。