CN103367213B - 一种热板和用于该热板的晶圆自定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热板和用于该热板的晶圆自定位装置及方法，通过设置至少三个可转动的挡片，来替代原先热板上的若干限位垫圈，在热板上的中心位置围成一个圆形的限位空间；而当晶圆的传送位置有偏差而没有进入该限位空间之内时，通过使该些挡片转动至与热板表面基本垂直，可以将晶圆推送到正确的加热位置。因此，本发明能够避免因为晶圆传送的惯性漂移，而造成热板上的晶圆倾斜状况的发生，有效避免晶圆的返工，减少低良率风险。

Description

一种热板和用于该热板的晶圆自定位装置及方法

技术领域

本发明涉及一种可以避免晶圆发生倾斜的晶圆自定位装置及方法，以及安装有所述晶圆自定位装置的热板。

背景技术

在半导体器件制造的光刻工艺流程中，晶圆的热处理是极其重要的工艺步骤。一般来说，在晶圆上涂布光阻之后，曝光完成之后，及显影完成之后，使用热板对晶圆进行热处理。热处理会对光阻的膜厚以及最终的关键尺寸产生很大的影响。

配合参见图1、图3所示，在晶圆200的热处理过程中，热板100不直接接触晶圆200，主要通过热辐射方式对晶圆200进行加热。热板100顶面设置有若干个垫圈110，用于对晶圆200进行限位，并维持晶圆200与热板100之间的间隙。每个垫圈110是上小下大的圆锥台形状，即，从图3的侧视图来看每个垫圈110为梯形结构。

例如现有200mm尺寸的热板100上，一般设置了6个所述的垫圈110；这6个垫圈110在热板100表面围成一个内径为200.2mm的圆形限位空间。机械手臂的内径是200.5mm，晶圆200的外径是200±0.2mm，因此会有0.3~0.5mm的空间余量，意味着晶圆200会在机械手臂内由于传送惯性最多向前移动0.5mm。例如在以箭头A所示方向，通过机械手臂将晶圆200传送至热板100时，由于传送的惯性会先搭在传送路径终点位置的那个垫圈111的斜面上；晶圆200再依靠自身重力作用向下滑落，进入由所有6个垫圈110围成的限位空间内；之后，由热板100进行加热制程。

然而，通过上述方式传送晶片，偶尔会发生晶圆斜片的现象。如图2、图4所示，晶圆200没有完全落入6个垫圈110围成的限位空间内，而是斜靠在其中一侧的若干个垫圈110上。一个热板100上，往往是处在晶圆200传送路径终点位置的那个垫圈111，受到晶圆200传送惯性的漂移影响最大。

若晶圆在热板上放置的位置不好，甚至发生了上述晶圆斜片现象的时候，会使得光阻膜厚不均匀，造成关键尺寸不均匀，严重时会导致光刻图形消失；尤其是如果异常晶圆未被探测到，而流至最终测试的话，会造成产品报废。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶圆自定位装置，安装该晶圆自定位装置的热板，以及该热板的晶圆自定位方法：通过设置至少三个可转动的挡片，替代原先热板上的若干限位垫圈，在热板上的中心位置围成一个圆形的限位空间。晶圆即被传送至该限位空间之内进行热处理，当晶圆的传送位置有偏差时，使该些挡片转动至与热板表面基本垂直，从而将晶圆推送到正确的位置。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种用于热板的晶圆自定位装置；所述晶圆自定位装置包含在热板上设置的多个挡片；每个挡片能够绕其与所述热板连接的支点进行转动，从而改变该挡片与热板的上表面之间的夹角θ；

多个所述挡片在所述热板的上表面围成一个限位空间；所述限位空间的形状尺寸，与传送到所述热板上准备进行热处理的晶圆的形状尺寸相匹配；

传送时位置发生偏差的晶圆，会遮挡热板上的其中若干个挡片；当被遮挡的若干个挡片转动一定角度时，会与偏离的晶圆相接触，从而产生合力将偏离的晶圆推送到所述限位空间内。

一种优选的实施方式中，所述晶圆自定位装置中包含的至少三个所述挡片，在所述热板上形成一个圆形的限位空间；

设每个所述挡片上靠近所述限位空间圆点的一端为第一端，所述挡片上远离限位空间圆点的一端为第二端，则所述挡片的第一端到第二端是沿径向布置的；

其中，所述挡片的第一端，设置在所述限位空间的边缘位置，并且，所述挡片的第一端与所述热板形成可转动连接；所述挡片的第二端是活动端，能够使得该挡片的第二端绕其第一端进行转动。

优选的，多个所述挡片在所述限位空间的周边均匀分布。

优选的，多个挡片围成的所述限位空间的内径，大于等于晶圆直径的上限。

所述挡片至少能够从水平布置的初始状态，转动到与所述热板的上表面垂直的竖直位置；

即，在传送晶圆的过程中，所述挡片处在水平布置的初始状态，该挡片与热板上表面之间的θ角为0°；当所述挡片转动到与热板上表面之间的θ角呈90°时，所述晶圆被推送到所述限位空间内。

在所述热板的上表面上，为每个挡片对应开设有凹槽；

所述挡片在水平布置的初始状态时，嵌入在所述凹槽内；并且，至少使嵌入凹槽的挡片的上表面，不高于所述热板的上表面。

所有挡片在晶圆被传送到热板之后一起转动；

或者，在晶圆被传送到热板之后，至少使得被遮挡的若干个挡片一起转动。

本发明的另一个技术方案是提供一种热板，其通过安装上述的晶圆自定位装置，对传送到该热板上准备进行热处理的晶圆进行偏差位置的自定位调整；

所述热板上设置有晶圆自定位装置，所述晶圆自定位装置进一步包含至少三个挡片；这些挡片在所述热板的上表面围成一个与晶圆的形状尺寸相匹配的限位空间；

每个挡片能够绕其与所述热板连接的支点进行转动，从而使得该挡片与热板的上表面之间的夹角θ至少能够在大于等于0°且小于等于90°的范围内改变；所述挡片的支点设置在所述限位空间的边缘位置；

传送时位置发生偏差的晶圆，会遮挡热板上的其中若干个挡片；当被遮挡的若干个挡片转动时，会与偏离的晶圆相接触，从而产生合力将偏离的晶圆推送到所述限位空间内；所述晶圆即是在限位空间内进行后续的热处理。

本发明的又一个技术方案是提供一种使用上述晶圆自定位装置，对传送到热板上准备进行热处理的晶圆进行偏差位置调整的自定位方法；

所述热板上设置的至少三个挡片，在该热板的上表面围成一个与晶圆的形状尺寸相匹配的限位空间；每个挡片能够绕其与所述热板连接的支点转动，从而使得挡片与热板的上表面之间的夹角θ至少能够在大于等于0°且小于等于90°的范围内改变；所述挡片的支点设置在所述限位空间的边缘位置；

所述晶圆自定位方法，包含以下步骤：

步骤1、在初始状态时，控制所述挡片水平布置，使挡片与热板上表面的夹角θ为0°；此时，将晶圆传送到热板上，则传送时位置发生偏差的晶圆，会遮挡其中的若干个挡片；

步骤2、当晶圆被传送到热板上以后，使得所有挡片一起转动，或者至少使得被遮挡的挡片一起转动；则被遮挡的挡片在转动时，会与偏离的晶圆相接触，并产生合力来推动偏离的晶圆；

步骤3、当所述挡片转动到与热板的上表面垂直的时候，也就是θ角为90°时，偏离的晶圆被推送到限位空间内，完成对晶圆偏离位置的自定位调整；所述晶圆即是在所述限位空间内进行后续的热处理。

与现有技术相比，本发明所述的热板和用于该热板的晶圆自定位装置及方法，其优点在于：本发明中所述的晶圆自定位装置，可以被广泛地应用在各种热板上，通过设置至少三个可转动的挡片，来替代原先热板上的若干限位垫圈，在热板上的中心位置围成一个圆形的限位空间；而当晶圆的传送位置有偏差没有进入该限位空间之内时，通过使该些挡片转动至与热板表面基本垂直，可以将晶圆推送到正确的加热位置。因此，本发明能够避免因为晶圆传送的惯性漂移，而造成热板上的晶圆倾斜状况的发生，有效避免晶圆的返工，减少低良率风险。

附图说明

图1、图2是现有一种热板的结构示意图，其中图1所示为晶圆落入限位空间内的情况；图2所示为晶圆没有完全落入限位空间，发生了晶圆斜片现象的情况；

图3、图4是现有热板的结构侧视图，其中图3所示为晶圆落入限位空间的情况；图4所示为晶圆没有完全落入限位空间，发生了晶圆斜片现象的情况；

图5是本发明所述热板及其晶圆自定位装置以俯视图表示的结构示意图；

图6是本发明所述热板及其晶圆自定位装置以B-B’方向的侧视剖面图表示的运动示意图；

图7~图9是本发明所述热板及其晶圆自定位装置进行自定位调整方法时的示意图，图7是调整开始前的俯视图，图8是调整进行时B-B’方向的侧视剖面图，图9是调整完成时B-B’方向的侧视剖面图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图5所示，本发明所述用于热板的晶圆自定位装置，包含有三个可转动的挡片11。在其他的实施例中，热板10上还可以设置其他数量的挡片11来进行限位；由于三点可以确定一个圆，所以挡片11的数量是大于等于3的。优选的，使这些挡片11在所围成的限位空间12的周边均匀分布。

由于后续需要通过机械手臂，将晶圆20传送至热板10的该限位空间12内进行相应的热处理；所述限位空间12的形状尺寸应当与晶圆20及机械手臂的形状尺寸等相互匹配。例如，机械手臂的内径是200.5mm，晶圆20的外径是200±0.2mm时候，就需要至少3个挡片11在热板10上形成内径r为200.2mm的限位空间12，即限位空间12的内径需要达到晶圆20直径的上限。

如图6所示，设每个挡片11上靠近限位空间12圆点的一端为第一端，挡片11上远离限位空间12圆点的一端为第二端，则挡片11的第一端到第二端是沿径向布置的；其中，挡片11的第一端处在限位空间12的边缘位置，并与所述热板10形成可转动连接作为转动的支点；挡片11的第二端是活动端。可以将挡片11由第二端向上翻起，并使其绕第一端进行转动，从而改变挡片11与热板10上表面的夹角θ。

在热板10的上表面对应每个挡片11的位置，可以开设有凹槽13；使得挡片11在不转动时能够完全嵌入凹槽13内，此时至少是使挡片11的上表面不高于热板10的上表面，例如是保持挡片11的上表面与热板10的上表面处在同一水平面。

在挡片11转动时，其与热板10的上表面之间的夹角θ应该至少能够在0~90°之间改变。即，在晶圆20被传送的过程中，挡片11水平布置，嵌入在热板10的凹槽13内没有翘起，此时θ角为0°。

配合参见图7到图9所示，假设晶圆20以箭头A所示方向被传送到热板10后，若因为传送产生了偏差，则会使其中的若干个挡片11被晶圆20一侧的边缘所遮挡（见图7）。如图8所示，那些被遮挡的挡片11在转动过程中，会形成合力，将晶圆20往箭头A所示的相反方向推动，使其恢复到正确的加热位置（不被遮挡的挡片11在转动时与晶圆20没有接触）。如图9所示，优选的，是使挡片11向内转动约90°，至挡片11与热板10的上表面基本垂直，即θ角为90°的时候，晶圆被推回到限位空间12之内，实现对晶圆20的自定位调整。

优选的是在晶圆20传送到热板10之后，控制所有挡片11一起转动。或者，在其他实施例中，也可以是另外设置传感监测装置，来监测晶圆20在热板10上的偏离位置，并控制仅仅被遮挡的那些挡片11一起转动，来进行晶圆20的自定位调整。

挡片11的转动，可以通过一些常见的机械运动或者电磁力机构来实现。例如，使用杠杆机构驱动挡片11转动，或者使用空气阀将挡片11弹起，又或者通过磁性装置的斥力或吸力来实现，等等，在此不一一赘述。

本发明提供了安装有上述晶圆自定位装置的热板10，在利用晶圆自定位装置调整了晶圆20的偏离位置后，通过该热板10对晶圆20进行热处理。所述热板10上，由至少三个挡片11围成一个圆形的限位空间12，使得晶圆20被传送到热板10上后，控制各个挡片11转动约90°，即是说，在挡片11从水平布置转动为竖直布置的过程中，将晶圆20推动到限位空间12内进行后续的加热工艺。本发明所述热板10中，其他例如是支撑旋转或对晶圆20加热的相关部件，可以参照现有的热板进行设置，下文不做具体描述，在附图中也省略了该些部件。

本发明还提供了使用上述晶圆自定位装置，对热板10上的晶圆20进行自定位的方法，包含以下步骤：

步骤1、在初始状态时，控制各个挡片11水平布置，挡片11与热板10上表面的夹角θ为0°；即，挡片11嵌入在热板10的凹槽13内，没有翘起、没有转动。

步骤2、当晶圆20被外部的机械手臂传送到热板10上以后，控制各个挡片11转动，并形成合力从晶圆20传送方向的反方向推动晶圆20，直至将晶圆20推到正确的加热位置：优选的是不做区分，控制所有挡片11一起转动；也可以只是驱动被遮挡的若干个挡片11进行转动。

步骤3、挡片11转动到θ角为90°时，也就是挡片11与热板10的上表面基本垂直的时候，晶圆12会被推回到限位空间12内，完成对晶圆的自定位调整。

当晶圆20被推送到正确的加热位置（也就是限位空间12内）以后，可以控制各个挡片11转回到θ角为0°的水平初始位置，再可以开始对晶圆20的加热工艺。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。本发明所述自定位装置中诸如以下的各个方面，都可以根据实际应用需要进行设置：

譬如挡片的数量，挡片在热板上的分布位置，挡片或限位空间的形状尺寸，挡片的转动方式：例如，挡片可能在晶圆传送前不是水平放置而是与热板保持一定角度，或者各个挡片不是一起转动，或者挡片的转动角度可以大于90°，又或者转动的支点不是在挡片的第一端而是在中心点或其他位置，等等。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于热板的晶圆自定位装置，其特征在于，

所述晶圆自定位装置包含在热板（10）上设置的多个挡片（11）；每个挡片（11）能够绕其与所述热板（10）连接的支点进行转动，从而改变该挡片（11）与热板（10）的上表面之间的夹角θ；

多个所述挡片（11）在所述热板（10）的上表面围成一个限位空间（12）；所述限位空间（12）的形状尺寸，与传送到所述热板（10）上准备进行热处理的晶圆（20）的形状尺寸相匹配；

传送时位置发生偏差的晶圆（20），会遮挡热板（10）上的其中若干个挡片（11）；当被遮挡的若干个挡片（11）转动一定角度时，会与偏离的晶圆（20）相接触，从而产生合力将偏离的晶圆（20）推送到所述限位空间（12）内；

其中，所述晶圆自定位装置中包含的至少三个所述挡片（11），在所述热板（10）上形成一个圆形的限位空间（12）。

2.如权利要求1所述用于热板的晶圆自定位装置，其特征在于，

设每个所述挡片（11）上靠近所述限位空间（12）圆点的一端为第一端，所述挡片（11）上远离限位空间（12）圆点的一端为第二端，则所述挡片（11）的第一端到第二端是沿径向布置的；

其中，所述挡片（11）的第一端，设置在所述限位空间（12）的边缘位置，并且，所述挡片（11）的第一端与所述热板（10）形成可转动连接；所述挡片（11）的第二端是活动端，能够使得该挡片（11）的第二端绕其第一端进行转动。

3.如权利要求2所述用于热板的晶圆自定位装置，其特征在于，

多个所述挡片（11）在所述限位空间（12）的周边均匀分布。

4.如权利要求2所述用于热板的晶圆自定位装置，其特征在于，

多个挡片（11）围成的所述限位空间（12）的内径，大于等于晶圆（20）直径的上限。

5.如权利要求1或2或4所述用于热板的晶圆自定位装置，其特征在于，

所述挡片（11）至少能够从水平布置的初始状态，转动到与所述热板（10）的上表面垂直的竖直位置；

即，在传送晶圆（20）的过程中，所述挡片（11）处在水平布置的初始状态时，该挡片（11）与热板（10）上表面之间的θ角为0°；当所述挡片（11）转动到与热板（10）上表面之间的θ角呈90°时，所述晶圆（20）被推送到所述限位空间（12）内。

6.如权利要求5所述用于热板的晶圆自定位装置，其特征在于，

在所述热板（10）的上表面上，为每个挡片（11）对应开设有凹槽（13）；

所述挡片（11）在水平布置的初始状态时，嵌入在所述凹槽（13）内；并且，至少使嵌入凹槽（13）的挡片（11）的上表面，不高于所述热板（10）的上表面。

7.如权利要求1或2所述用于热板的晶圆自定位装置，其特征在于，

所有挡片（11）在晶圆（20）被传送到热板（10）之后一起转动。

8.如权利要求1或2所述用于热板的晶圆自定位装置，其特征在于，

所有挡片（11）中至少是被遮挡的若干个挡片（11），在晶圆（20）被传送到热板（10）之后一起转动。

9.一种热板，其通过安装如权利要求1所述的晶圆自定位装置，对传送到该热板（10）上准备进行热处理的晶圆（20）进行偏差位置的自定位调整，其特征在于，

所述热板（10）上设置有晶圆自定位装置，所述晶圆自定位装置进一步包含至少三个挡片（11）；这些挡片（11）在所述热板（10）的上表面围成一个与晶圆（20）的形状尺寸相匹配的限位空间（12）；

每个挡片（11）能够绕其与所述热板（10）连接的支点进行转动，从而使得该挡片（11）与热板（10）的上表面之间的夹角θ至少能够在大于等于0°且小于等于90°的范围内改变；所述挡片（11）的支点设置在所述限位空间（12）的边缘位置；

传送时位置发生偏差的晶圆（20），会遮挡热板（10）上的其中若干个挡片（11）；当被遮挡的若干个挡片（11）转动时，会与偏离的晶圆（20）相接触，从而产生合力将偏离的晶圆（20）推送到所述限位空间（12）内；所述晶圆（20）即是在限位空间（12）内进行后续的热处理。

10.一种使用如权利要求1所述晶圆自定位装置，对传送到热板（10）上准备进行热处理的晶圆（20）进行偏差位置调整的自定位方法，其特征在于，

所述热板（10）上设置的至少三个挡片（11），在该热板（10）的上表面围成一个与晶圆（20）的形状尺寸相匹配的限位空间（12）；每个挡片（11）能够绕其与所述热板（10）连接的支点转动，从而使得挡片（11）与热板（10）的上表面之间的夹角θ至少能够在大于等于0°且小于等于90°的范围内改变；所述挡片（11）的支点设置在所述限位空间（12）的边缘位置；

所述晶圆自定位方法，包含以下步骤：

步骤1、在初始状态时，控制所述挡片（11）水平布置，使挡片（11）与热板（10）上表面的夹角θ为0°；此时，将晶圆（20）传送到热板（10）上，则传送时位置发生偏差的晶圆（20），会遮挡其中的若干个挡片（11）；

步骤2、当晶圆（20）被传送到热板（10）上以后，使得所有挡片（11）一起转动，或者至少使得被遮挡的挡片（11）一起转动；则被遮挡的挡片（11）在转动时，会与偏离的晶圆（20）相接触，并产生合力来推动偏离的晶圆（20）；

步骤3、当所述挡片（11）转动到与热板（10）的上表面垂直的时候，也就是θ角为90°时，偏离的晶圆（20）被推送到限位空间（12）内，完成对晶圆（20）偏离位置的自定位调整；所述晶圆（20）即是在所述限位空间（12）内进行后续的热处理。