CN106328570A - 晶圆载台 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种晶圆载台，包括：承载座，承载座的一面作为支撑面将晶圆托起至水平，支撑面仅支撑晶圆的一部分；限位柱，分布在同一圆周上，圆周的圆心为支撑面的中心，半径为晶圆的半径，且限位柱位于同一水平面上；传感器，在竖直方向上传感器处于支撑面的下方，在水平方向上传感器不超出圆周，传感器向上发射信号，并接收反射回来的信号，信号不被承载座或限位柱所阻挡。本发明所揭示的晶圆载台，能够识别晶圆在晶圆载台上所处的状态，为操作者提供警示，从而避免了晶圆被压碎。

Description

晶圆载台

技术领域

本发明涉及半导体生产和加工领域，更具体地说，涉及一种承放和固持晶圆的晶圆载台。

背景技术

电子产品的生产和制造离不开半导体行业，该行业利用各种先进的半导体设备，对晶圆进行多层次的复杂工艺处理，以提供符合电子产品要求的芯片。晶圆在进入半导体设备接受工艺处理时，不能被简单放置，而是需要有专门的装置对其进行定位和固持，以保证工艺效果。这样的装置，在行业中有着多种名称，通常可以被称之为晶圆载台。

以化学机械研磨(CMP)工艺为例，图1-图3揭示了一种用于晶圆研磨设备中的晶圆载台。图1所示的晶圆研磨设备，包括驱动腔101、夹具102、研磨头103、晶圆载台105以及容纳腔108。其中，夹具102连接驱动腔101和研磨头103，驱动腔101能够带动研磨头103运动，驱动腔101内设置有马达或气缸作为动力源。晶圆载台105安放在容纳腔108内，晶圆载台105用于承放和固持晶圆104。该晶圆载台105包括承载座106和限位柱107，晶圆104置于承载座106上时，其位置由限位柱107矫正和限定。在晶圆研磨工艺开始之前或结束之后，需要将晶圆104吸附于研磨头103上或由研磨头103上卸下。如果晶圆104的位置合适，晶圆104的中心恰好与承载座106的中心对齐，则研磨头103吸附或卸下的过程将比较顺利。

一般情况下，如果晶圆104被正常卸载到晶圆载台105上，如图2所示的，晶圆104将水平静置于承载座106上，且由于限位柱107的存在，晶圆104的位置将得到矫正，使晶圆104的中心恰好与承载座106的中心对齐。

但是，卸载过程也有可能并不顺利。如图3所示，在某些情况下，晶圆104由研磨头103卸载至晶圆载台105时，晶圆104并没有被平稳的放置于承载座106上，而是一端翘起，倾斜地跨在限位柱107和承载座106之间，这种状态下，晶圆104的中心自然也无法与承载座106的中心对齐。出现这种情况，将导致严重的后果，很容易将晶圆104损毁。因为该晶圆研磨设备并不能判断晶圆104在承载座106上是否水平或对中，在下一阶段的运行过程中，研磨头103要吸附起晶圆104时，会首先在驱动腔101的作用下向下运动，并对晶圆104产生压力。由于晶圆104一端翘起，此时施加的压力很容易压碎晶圆104，给厂商带来难以弥补的损失。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种晶圆载台，能够对晶圆所处的状态作出判断和预警，以确保晶圆被平稳中正的被放置在晶圆载台上，从而避免晶圆被压碎。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

根据本发明的一实施例，提出一种晶圆载台，包括：

承载座，承载座的一面作为支撑面将晶圆托起至水平，支撑面仅支撑晶圆的一部分；

限位柱，分布在同一圆周上，圆周的圆心为支撑面的中心，半径为晶圆的半径，且限位柱位于同一水平面上；

传感器，在竖直方向上传感器处于支撑面的下方，在水平方向上传感器不超出圆周，传感器向上发射信号，并接收反射回来的信号，信号不被承载座或限位柱所阻挡。

可选地，信号为光波或阴极射线。

进一步地，限位柱在竖直方向能伸缩。

限位柱为弹簧立柱。

传感器发射信号的位置与接收信号的位置相同。

在一个实施例中，承载座的形状为撑开至水平的爪型。

在另一实施例中，承载座为圆形。

综上所述，本发明所揭示的晶圆载台，能够通过传感器发出的信号，在晶圆没有被放置平稳的情况下提醒操作人员，以避免机械手或研磨头在无预警的状态下误伤晶圆。

附图说明

图1揭示了现有的晶圆研磨设备所使用的晶圆载台的结构示意图；

图2揭示了晶圆顺利地平稳放置于图1中的晶圆载台时的示意图；

图3揭示了晶圆未被平稳放置于图1中的晶圆载台而发生倾斜时的示意图；

图4揭示了本发明第一实施例的晶圆载台的俯视图；

图5揭示了本发明第一实施例的晶圆载台承放有晶圆时的俯视图；

图6揭示了本发明第一实施例的晶圆载台承放有晶圆时的正视图；

图7揭示了本发明第一实施例的晶圆载台安装于晶圆研磨设备后的示意图；

图8揭示了本发明第二实施例的晶圆载台的俯视图；

图9揭示了本发明第二实施例的晶圆载台的承放有晶圆时的俯视图；

图10揭示了本发明第二实施例的晶圆载台承放有晶圆时的正视图；

图11揭示了本发明第二实施例的晶圆载台安装于晶圆研磨设备后的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细介绍本发明的具体实施例。

图4-图7揭示了本发明的第一实施例。图4和图5分别揭示了第一实施例的晶圆载台在无晶圆状态下和承载有晶圆的状态下的俯视图。该晶圆载台包括承载座401、限位柱402和传感器403。承载座401的上表面是水平的，该上表面作为支撑面，与晶圆405相接触地将晶圆405托起，并相应的将晶圆405也保持在水平状态。限位柱402分布在一个水平的圆周404上，圆周404的圆心为承载座401上表面的中心，即支撑面的中心，且圆周404的半径等于晶圆405的半径。该晶圆载台还设置有传感器403，作为一个发射装置，传感器403向上发射信号，在一个实施例中，传感器403竖直向上的发射信号。同时，传感器403还是一个接收装置，如果信号打在晶圆404的表面并竖直向下地反射回来，传感器403将接收到反射回来的信号。传感器403设置在承载座401的支撑面的下方，且在水平方向上，传感器403不会超出圆周404圈定的边界，以保证传感器403发射出的信号能够打在晶圆405的表面。另外，还需保证传感器403避开承载座401和限位柱402，以免发射和接收的信号被阻挡。

由于晶圆405通常由机械手或研磨头吸附抓取，因而在本发明的实施例中，承载座401的支撑面仅支撑晶圆405的一部分，或者说，承载座401的面积要小于晶圆405的面积，以方便机械手或研磨头吸附抓取晶圆405。其原理在于，晶圆405被放置于承载座401上时，由于承载座401的支撑面仅支撑晶圆405的一部分，则晶圆405的下方势必存在一定的面积，没有与承载座401的支撑面相接触，而是直接与大气接触。这样，当研磨头或机械手利用负压吸取晶圆405时，由于晶圆405下方大气压的存在，该操作将变得非常容易。否则，如果承载座401支撑面的面积大于或者等于晶圆405的面积，则晶圆405的下表面将全部与承载座401的支撑面相接触。由于晶圆401的下方没有大气压，这样机械手或研磨头吸取晶圆401时将变得非常困难，尤其是晶圆载台在沾有水或其他液体的情况下，液体的张力将严重阻碍机械手或研磨头的吸附效率。基于上述原因，为了实现承载座401的支撑面的面积小于晶圆405的面积，本发明的第一实施例中将承载座401的形状设计为撑开至水平的爪型，由承载座401的中心向外伸出三根支撑臂，支撑臂之间彼此张开120°，且均处于同一水平面内，构成承载座401的支撑面。图4中可以看到，圆周404内除了承载座401的面积以外，其他部分均空余，以供晶圆405与大气接触，该结构设计保证了晶圆405能够被机械手或研磨头轻松吸走。

如果晶圆405被平稳的放置于承载座401上，晶圆405的位置将被限位柱402所限制固定，这种情况下晶圆405的中心将与承载座401支撑面的中心对齐，且晶圆405处于水平状态。如图6所示的，即为晶圆405被平稳放置于晶圆载台时的正视图。此时，由于传感器403是竖直向上发射信号的，该实施例中所发射的信号为光波，而晶圆405又保持水平，则发射出的光波将垂直入射晶圆405。根据反射定律，垂直入射的情况下，光波在接触到晶圆405的表面之后，将被竖直向下地反射回来，恰好被传感器403所接收，从而告知操作者晶圆405所处的位置合适。传感器403在同一位置处既发射出了信号，又接收到了信号。

相反的，如果在使用过程中，晶圆405没有被放置平稳，一端被限位柱402顶起而导致倾斜，则传感器403竖直向上发射出的光波被晶圆405的表面反射后，将偏离竖直向下的方向，无法到达传感器403所处的位置，也就无法被传感器403所接收，从而对操作者发出警示。图7中即展示的是将第一实施例中的晶圆载台应用于晶圆研磨设备中，晶圆405没有被放置平稳的情形。另外，安装于晶圆研磨设备的容纳腔409中的晶圆载台，其限位柱402能够在竖直方向伸缩。而研磨头408的大小与晶圆405的大小对应，当驱动腔406驱动夹具407和研磨头408向下移动以吸取晶圆405时，研磨头408可以将限位柱402向下压紧，这样可以使晶圆405进入研磨头408内的凹槽，从而更为准确地将晶圆405吸附起来。

图8-11涉及本发明的第二实施例。图8和图9分别展示了第二实施例中的晶圆载台未承放晶圆时的俯视图和承放有晶圆时的俯视图。该晶圆载台包括承载座801、限位柱802以及传感器803。承载座801的上表面为圆形，且是水平的。承载座801的上表面作为支撑面，与晶圆805相接触，将晶圆805托起至水平。为了方便研磨头或机械手吸取从承载座801上吸取晶圆805，该承载座801的上表面仅支撑晶圆805的一部分，或者说，承载座801的上表面的面积小于晶圆805的面积，这样当晶圆被放置于承载座801上时，晶圆805的下方还将留有许多面积与大气接触，在大气压的作用下，吸取晶圆805将变得更加方便和省力。四个限位柱802分布在一个圆周804上，该圆周804也是水平的，其圆心为承载座801的圆心，半径为晶圆805的半径。四个限位柱802将晶圆805限制固定在承载座801上，以保证晶圆805在承载座801上被放置水平，且与承载座801对中。

图10展示的是晶圆805被平稳放置于晶圆载台时的正视图。如图10所示的，晶圆805的下方设置有传感器803，该传感器803能够发射和接收阴极射线，且发射出的阴极射线竖直向上地垂直入射晶圆805的下表面，根据反射定律，相应的由晶圆805反射回来的阴极射线也将沿着竖直向下的方向返回至传感器803，被传感器803所接收，从而提醒操作者晶圆805已经被放置平稳。传感器803所处的位置需要保证发射出的阴极射线能够打到晶圆805上。因而在竖直方向上，传感器803低于承载座801的支撑面(即上表面)；在水平方向上，传感器803不超出圆周804。

图11展示了第二实施例应用于晶圆研磨设备的示意图。该晶圆载台设置于晶圆研磨设备的容纳腔809内，由于晶圆805没有被放置平稳，而是一端被限位柱802所顶起，发生倾斜。此状态下，传感器803竖直向上发射的阴极射线被晶圆805反射后，其反射回来的路线偏离了竖直向下的方向，无法到达传感器803，因而传感器803也就接收不到反射信号，从而提醒操作者晶圆805被放置偏斜，需要调整。第二实施例中所使用的限位柱802为下端带有弹簧的弹簧立柱，其能够在竖直方向伸缩。当驱动腔806带动夹具807和研磨头808向下运动并压紧限位柱802时，限位柱802收缩，以使晶圆805进入研磨头808内的凹槽，从而更为精准地将晶圆805吸附并取走。

本发明所揭示的晶圆载台，能够通过传感器发出的信号，在晶圆没有被放置平稳的情况下提醒操作人员，以避免机械手或研磨头在无预警的状态下误伤晶圆。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (7)

1.一种晶圆载台，其特征在于，包括：

承载座，承载座的一面作为支撑面将晶圆托起至水平，所述支撑面仅支撑晶圆的一部分；

限位柱，分布在同一圆周上，所述圆周的圆心为所述支撑面的中心，半径为晶圆的半径，且所述限位柱位于同一水平面上；

传感器，在竖直方向上所述传感器处于所述支撑面的下方，在水平方向上所述传感器不超出所述圆周，所述传感器向上发射信号，并接收反射回来的信号，所述信号不被所述承载座或限位柱所阻挡。

2.根据权利要求1所述的晶圆载台，其特征在于，所述信号为光波或阴极射线。

3.根据权利要求1所述的晶圆载台，其特征在于，所述限位柱在竖直方向能伸缩。

4.根据权利要求3所述的晶圆载台，其特征在于，所述限位柱为弹簧立柱。

5.根据权利要求1所述的晶圆载台，其特征在于，所述传感器发射信号的位置与接收信号的位置相同。

6.根据权利要求1所述的晶圆载台，其特征在于，所述承载座的形状为撑开至水平的爪型。

7.根据权利要求1所述的晶圆载台，其特征在于，所述承载座为圆形。