CN107452660A - 晶圆载具及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆载具及其制作方法。用这种载具，使适用于加工单一大直径晶圆的设备能加工多种直径的晶圆。载具包括晶圆仓、两个侧耳加宽部和腿垫高部。两个侧耳加宽部和腿垫高部使得载具等效于在宽度、高度上与对应的机械手匹配的装载较大直径晶圆的晶圆仓。这样不用修改机械手的运动程序，就能取放移动装载着晶圆的载具，同时腿垫高部使不同直径的晶圆的顶部处于同一水平面，使晶圆加工流体流过不同直径的晶圆时产生的加工效果一致，提高了生产效率和设备利用率，提高了设备的适应性，避免重复购置同类设备，节省成本。晶圆载具的制作方法简单。

Description

晶圆载具及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种晶圆载具及其制作方法，用于晶圆镀膜、除胶、清洗、蚀刻加工中。

背景技术

目前用于生产电路芯片的晶圆大小不一，晶圆直径有多种，比如4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸、16英寸、18英寸等等。晶圆加工时，多片晶圆放在晶圆仓内，晶圆仓再放入加工槽内，使流体流过晶圆仓内的晶圆进行加工，流体包括化学药液、气体、去离子纯净水。

在现有技术中，晶圆加工设备设计时只专门针对一种直径的晶圆加工，如果加工另一种直径的晶圆，就要调节设备的很多参数，比如调整设备内的机械手运动程序，使机械手移动不同的距离取放另一种尺寸的晶圆，这技术难度大，不是普通工作人员能掌握的，还耗费调整时间，降低生产效率，并且有时加工质量达不到要求，为了加工不同直径的晶圆，不得不另买设备，半导体加工设备昂贵，投资很大。

从而，现有技术中使用适用于加工单一大直径晶圆的加工设备加工较小直径的晶圆时具有生产效率较低的缺陷，还有加工效果不合格的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中使用适用于加工单一大直径晶圆的加工设备加工较小直径的晶圆时具有生产效率较低的缺陷，提供一种晶圆载具及其制作方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种晶圆载具，用于晶圆加工设备，所述晶圆加工设备具有机械手，其特点在于，所述晶圆载具包括有：

晶圆仓，具有相对设置的两个第一侧耳；

两个侧耳加宽部，一一对应连接于两个所述第一侧耳，两个所述侧耳加宽部之间的距离用于与所述机械手相适配；

腿垫高部，设于所述晶圆仓的底部，用于使不同直径的晶圆的顶部处于同一水平面，并用于使加宽后的两个所述第一侧耳的底面所处的高度与所述机械手相适配。

在本方案中，通过腿垫高部使不同直径的晶圆的顶部处于同一水平面，以此保证对不同直径的晶圆加工效果一致。侧耳加宽部相当于增加了晶圆仓的宽度，使得连接有侧耳加宽部的晶圆仓等效于在宽度上与对应的加工设备的机械手相匹配的较大直径的晶圆仓。腿垫高部相当于增加了晶圆仓的高度，使得连接有腿垫高部的晶圆仓等效于在高度上与对应的加工设备的机械手相匹配的较大直径的晶圆仓。将这种载具应用于晶圆加工设备时，不用修改机械手的运动程序，加工设备就能取放移动装载着晶圆的载具，同时使不同直径的晶圆的顶部处于同一水平面，使晶圆加工流体流过不同直径的晶圆时产生的加工效果一致。该载具使得适用于加工单一大直径晶圆的设备能加工多种直径的晶圆，提高了生产效率，提高设备利用率，提高设备的适应性。

较佳地，两个所述侧耳加宽部和所述腿垫高部为一整体结构。

在本方案中，便于组装所述晶圆载具，提高了工作效率。

较佳地，所述晶圆载具包括支架，所述支架具有：

支撑本体，所述支撑本体围成支架容置腔；

间隔设置的多个支撑腿，连接于所述支撑本体的底部；

相对设置的两个第二侧耳，所述第二侧耳自所述支撑本体的顶部朝着背离所述支架容置腔的方向延伸；

其中，所述晶圆仓架设于所述支架容置腔内，两个所述第一侧耳一一对应贴合并压设于两个所述第二侧耳，且所述第二侧耳沿背离所述支架容置腔的方向延伸出所述第一侧耳，所述第二侧耳用于形成所述侧耳加宽部；

所述晶圆仓的底部与所述支撑腿的底部之间形成有间隙，且所述晶圆仓的底部位于所述支撑本体的底部的上方，所述支撑腿用于形成所述腿垫高部。

在本方案中，所述侧耳加宽部和所述腿垫高部是通过支架实现，所述晶圆仓架设于所述支架，所述支架的第二侧耳用于充当所述侧耳加宽部，两个所述第二侧耳伸出两个所述第一侧耳的部分相当于所述晶圆仓增加的宽度。所述间隙的大小相当于所述晶圆仓增加的高度。

较佳地，所述第二侧耳上间隔设置有多个贯穿孔。

在本方案中，一方面，贯穿孔能够起到减重的作用；另一方面，当将所述晶圆载具放入加工槽中以加工晶圆时，流体能够从贯穿孔中流出，防止流体在第二侧耳上飞溅而影响晶圆的质量。

较佳地，所述侧耳加宽部与第一侧耳之间焊接连接，所述腿垫高部与所述承载本体的底部之间焊接连接。

在本方案中，根据实际需要的侧耳加宽部和腿垫高部的尺寸，在第一侧耳远离晶圆仓容置腔的一端焊接侧耳加宽部、承载本体的底部焊接腿垫高部。该方案操作简单，成本较低。

较佳地，所述晶圆仓、所述侧耳加宽部和所述腿垫高部为一整体结构。

较佳地，所述晶圆仓、所述侧耳加宽部和所述腿垫高部通过注塑或压塑一体成型。

在本方案中，在所述晶圆仓的模具的基础上，通过增加侧耳加宽部和腿垫高部改进第一侧耳和承载本体部分，然后通过注塑或压塑加工出所述晶圆载具。

本发明还提供一种如上所述的载具的制作方法，其特点在于，所述制作方法包括以下步骤：

制作支架；

将所述晶圆仓架设于所述支架；

其中，所述支架具有支撑本体、间隔设置的多个支撑腿和相对设置的两个第二侧耳，所述支撑本体围成支架容置腔，支撑腿连接于所述支撑本体的底部，所述第二侧耳自所述支撑本体的顶部朝着背离所述支架容置腔的方向延伸，所述晶圆仓架设于支架容置腔内，两个所述第一侧耳一一对应贴合并压设于两个所述第二侧耳，且所述第二侧耳沿背离所述支架容置腔的方向延伸出所述第一侧耳，所述第二侧耳用于形成所述侧耳加宽部，所述支撑腿用于形成所述腿垫高部。

在本方案中，设计一种用于架设晶圆仓的支架，支架的宽度与晶圆仓的宽度之间的差值为晶圆仓实际增加的宽度，支架的高度与晶圆仓的高度之间的差值为晶圆仓实际增加的高度，操作方便，使用较为方便。

本发明还提供一种如上所述的载具的制作方法，其特点在于，所述制作方法包括以下步骤：

将两个所述侧耳加宽部一一对应焊接于两个所述第一侧耳；

将所述腿垫高部焊接于所述晶圆仓的底部。

本发明还提供一种如上所述的载具的制作方法，其特点在于，所述制作方法包括以下步骤：

通过注塑或压塑一体成型所述晶圆仓、所述侧耳加宽部和所述腿垫高部。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

侧耳加宽部和腿垫高部使得载具等效于在宽度、高度上与对应的机械手匹配的装载较大直径晶圆的晶圆仓。这样不用修改机械手的运动程序，就能取放移动装载着晶圆的载具，同时腿垫高部使不同直径的晶圆的顶部处于同一水平面，使晶圆加工流体流过不同直径的晶圆时产生的加工效果一致，提高了生产效率和设备利用率，提高了设备的适应性，避免重复购置同类设备，节省成本。晶圆载具的制作方法简单。

附图说明

图1为本发明实施例1的晶圆载具的立体结构示意图。

图2为本发明实施例1的装载有晶圆的晶圆载具的立体结构示意图。

图3为本发明实施例1的晶圆的结构示意图。

图4为本发明实施例1的晶圆载具中晶圆仓的立体结构示意图。

图5为本发明实施例1的晶圆载具中支架的立体结构示意图。

图6为本发明实施例2与实施例3的晶圆载具的立体结构示意图。

附图标记说明：

10：晶圆仓

101：晶圆仓容置腔

102：承载本体

103：容置槽

104：第一侧耳

20：晶圆

30：支架

301：支撑本体

302：支撑腿

303：第二侧耳

304：支架容置腔

305：贯穿孔

具体实施方式

下面举3个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实施例1

晶圆加工设备包括两个机械手，晶圆加工设备在对晶圆进行加工时，需要机械手将装载有晶圆的载具放入加工槽中。如图1-5所示，晶圆载具包括有晶圆仓10、两个侧耳加宽部和腿垫高部。

晶圆是薄圆片，如图2和图3所示，把晶圆20装入晶圆仓10内，可以装入多片晶圆，为了简洁，图示只装入了一片晶圆，做加工时，两个机械手由运动程序控制，托着支架30左右两个第二侧耳303的底面，提起移动，放入加工槽内，之后机械手脱离晶圆仓10及支架30，设备开始使流体流过晶圆20，流体与晶圆20发生作用，产生加工效果，加工完成后，两个机械手再移过来托起支架30左右两个第二侧耳303的底面，把晶圆仓10与其内的晶圆20移走。

其中，晶圆顶部在加工槽内相对于槽顶的高度位置，影响加工效果，所以要有设定的合适高度，该载具中的晶圆仓及其支架的装配体等效于较大直径的晶圆仓，较小直径的晶圆装入晶圆仓及其支架的装配体内，等效于较大直径晶圆装入晶圆仓内，较小直径晶圆的顶部在加工槽内相对于槽顶的高度位置，与较大直径晶圆的顶部在加工槽内相对于槽顶的高度位置一样，设备内的流体流过较小直径晶圆与流过较大直径晶圆的效果一致，加工效果一致，同一设备就能等效加工异径晶圆了。也就是说适用于加工单一较大直径的晶圆的设备便能加工多种直径的晶圆了。

从而，使支架两个第二侧耳之间的宽度与现有技术中较大晶圆仓的两个侧耳之间的宽度一样，各侧耳底面的高度一样，从而，在不修改运动程序的情况下，加工设备的机械手可以同样地取放、移动它们。

具体地，如图1-5所示，晶圆仓10具有晶圆仓容置腔101和相对设置的两承载本体102，两承载本体102用于围成晶圆仓容置腔101，每一承载本体102上设有多个容置槽103，两承载本体102上的多个容置槽103一一对应设置，用于承载晶圆20；承载本体102的顶部具有第一侧耳104，第一侧耳104自承载本体102的顶部朝着背离晶圆仓容置腔101的方向延伸。所述侧耳加宽部沿背离晶圆仓容置腔101的方向一一连接于两个第一侧耳104，两个所述侧耳加宽部远离晶圆仓容置腔101的一端之间的距离与两个所述机械手相适配。所述腿垫高部设于承载本体102的底部。

在本实施方式中，所述腿垫高部设于晶圆仓的底部，用于使不同直径的晶圆的顶部处于同一水平面，并用于使加宽后的两个第一侧耳的底面所处的高度与所述机械手相适配。晶圆对应设于容置槽内，通常是一个容置槽内卡设有一个晶圆。若限定第一侧耳的延伸方向为晶圆仓的宽度方向，则侧耳加宽部相当于增加了晶圆仓的宽度，使得连接有侧耳加宽部的晶圆仓等效于在宽度上与对应的加工设备的机械手相匹配的较大直径的晶圆仓。而腿垫高部相当于增加了晶圆仓的高度，使得连接有腿垫高部的晶圆仓等效于在高度上与对应的加工设备的机械手相匹配的较大直径的晶圆仓。例如，当使用对应加工12英寸的晶圆的加工设备(为便于描述，以下用“目标设备”来表示)来加工8英寸的晶圆(为便于描述，以下用“待加工晶圆”来表示)时，根据目标设备的两机械手的距离以及加工槽的高度，在承载待加工晶圆的晶圆仓的第一侧耳、承载本体的底部相应地设置侧耳加宽部和腿垫高部，使得所述晶圆载具等效于承载12英寸的晶圆的晶圆仓，从而在不更改目标设备的程序的前提下能够加工待加工晶圆。以此类推，所述晶圆载具能够适用于加工比所述晶圆载具放置的所述晶圆的直径大的晶圆加工设备，利用率较高。

其中，腿垫高部的高度是以承载12英寸的晶圆的晶圆仓的顶部与加工槽的顶部之间的距离为标准来设置的。也就是说，承载待加工晶圆的载具放入加工槽后，所述晶圆载具的顶部与加工槽的顶部之间的距离与承载12英寸的晶圆的晶圆仓的顶部与加工槽的顶部之间的距离相等。

当使用目标设备来加工待加工晶圆时，机械手的动作过程如下：先下降至相应位置，扣住侧耳加宽部的底部将装载有晶圆的载具夹起，之后将载具向上抬起放入加工槽中。

需要说明的是，实际上，两个所述侧耳加宽部远离晶圆仓容置腔的一端之间的距离与两个所述机械手相适配便能够使得加工设备不用修改程序便能将载具夹起。也就是说，两侧耳加宽部的尺寸不需要完全相等，甚至是其中一个侧耳加宽部为零(即实际上只在其中的一个第一侧耳上增加宽度)也可以实现。

在本实施方式中，两个所述侧耳加宽部和所述腿垫高部为一整体结构。实际上，在本实施方式中，侧耳加宽部和腿垫高部是通过支架来实现的。如图1和图5所示，晶圆仓10架设于支架30。支架30具有支撑本体301、间隔设置的多个支撑腿302和相对设置的两个第二侧耳303。其中，支撑本体301围成支架容置腔304；支撑腿302连接于支撑本体301的底部；第二侧耳303自支撑本体301的顶部朝着背离支架容置腔304的方向延伸。

对于所述晶圆载具，如图1-2所示，晶圆仓10架设于支架容置腔304内，两个第一侧耳104一一对应贴合并压设于两个第二侧耳303，且第二侧耳303沿背离支架容置腔304的方向延伸出第一侧耳104，第二侧耳303用于形成所述侧耳加宽部。承载本体102的底部与支撑腿302的底部之间形成有间隙，且承载本体102的底部位于支撑本体301的底部的上方，支撑腿302用于形成所述腿垫高部。

在本实施方式中，所述侧耳加宽部和所述腿垫高部是通过支架实现，所述晶圆仓架设于所述支架，所述支架的第二侧耳用于充当所述侧耳加宽部，两个所述第二侧耳伸出两个所述第一侧耳的部分相当于所述晶圆仓增加的宽度。所述间隙的大小相当于所述晶圆仓增加的高度。

如图1、图2和图5所示，第二侧耳303上间隔设置有多个贯穿孔305。一方面，贯穿孔能够起到减重的作用；另一方面，当将所述晶圆载具放入加工槽中以加工晶圆时，流体能够从贯穿孔中流出，防止流体在第二侧耳上飞溅而影响晶圆的质量。

在本实施方式中，载具的制作方法包括：制作如上所述的支架；将晶圆仓架设于所述支架。

两个侧耳加宽部和腿垫高部使得载具等效于在宽度、高度上与对应的机械手匹配的装载较大直径的晶圆仓。这样不用修改机械手的运动程序，就能取放移动装载着晶圆的载具，同时腿垫高部使不同直径的晶圆顶部处于同一水平面，使晶圆加工流体流过不同直径的晶圆时产生的加工效果一致。从而，提高了生产效率和设备利用率。需要说明的是，图2和图3中的晶圆可以用其他载体替换，且载体的形状不限，相应的容置槽103做成适应载体的形状即可。

实施例2

本实施方式中载具的结构与实施例1中载具的结构基本相同，不同之处仅在于侧耳加宽部和腿垫高部的设置方式不同。具体而言，实施例1中，侧耳加宽部和腿垫高部是通过支架实现，之后将晶圆仓架设于支架。然而，在本实施方式中，是通过在第一侧耳远离晶圆仓容置腔的一端焊接板材作为侧耳加宽部，并在承载本体的底部焊接板材作为腿垫高部，焊接的板材上可以打一些贯穿孔或者槽减轻重量。

本实施方式中的载具为等效于大晶圆仓的一体小晶仓，焊接加宽小晶圆仓的左右两侧耳，加宽到与大晶圆仓左右两侧耳之间的宽度一致，并且焊接加高小晶仓两腿，加高两腿后使其左右两侧耳底面的高度与大晶圆仓左右两侧耳底面的高度一致，焊接之后打磨光滑，就制造出了如图6所示的等效于大晶圆仓的一体小晶仓。

实施例3

本实施方式中载具的结构与实施例1中载具的结构基本相同，不同之处仅在于侧耳加宽部和腿垫高部的设置方式不同。具体而言，实施例1中，侧耳加宽部和腿垫高部是通过支架实现，之后将晶圆仓架设于支架。然而，在本实施方式中，如图6所示，是在晶圆仓的模具的基础上，通过增加侧耳加宽部和腿垫高部改进第一侧耳和承载本体部分，然后通过注塑加工出所述晶圆载具。

在本实施方式中，相当于重新设计模具，制造等效于大晶圆仓的一体小晶仓，其左右两侧耳比普通的小晶圆仓加宽到与大晶圆仓左右两侧耳之间的宽度一致，并且，其两腿加高，使其左右两侧耳底面的高度与大晶圆仓左右两侧耳底面的高度一致。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆载具，用于晶圆加工设备，所述晶圆加工设备具有机械手，其特征在于，所述晶圆载具包括有：

晶圆仓，具有相对设置的两个第一侧耳；

两个侧耳加宽部，一一对应连接于两个所述第一侧耳，两个所述侧耳加宽部之间的距离用于与所述机械手相适配；

腿垫高部，设于所述晶圆仓的底部，用于使不同直径的晶圆的顶部处于同一水平面，并用于使加宽后的两个所述第一侧耳的底面所处的高度与所述机械手相适配。

2.如权利要求1所述的晶圆载具，其特征在于，两个所述侧耳加宽部和所述腿垫高部为一整体结构。

3.如权利要求2所述的晶圆载具，其特征在于，所述晶圆载具包括支架，所述支架具有：

支撑本体，所述支撑本体围成支架容置腔；

间隔设置的多个支撑腿，连接于所述支撑本体的底部；

相对设置的两个第二侧耳，所述第二侧耳自所述支撑本体的顶部朝着背离所述支架容置腔的方向延伸；

其中，所述晶圆仓架设于所述支架容置腔内，两个所述第一侧耳一一对应贴合并压设于两个所述第二侧耳，且所述第二侧耳沿背离所述支架容置腔的方向延伸出所述第一侧耳，所述第二侧耳用于形成所述侧耳加宽部；

所述晶圆仓的底部与所述支撑腿的底部之间形成有间隙，且所述晶圆仓的底部位于所述支撑本体的底部的上方，所述支撑腿用于形成所述腿垫高部。

4.如权利要求3所述的晶圆载具，其特征在于，所述第二侧耳上间隔设置有多个贯穿孔。

5.如权利要求1所述的晶圆载具，其特征在于，所述侧耳加宽部与所述第一侧耳之间焊接连接，所述腿垫高部与所述晶圆仓的底部之间焊接连接。

6.如权利要求1所述的晶圆载具，其特征在于，所述晶圆仓、所述侧耳加宽部和所述腿垫高部为一整体结构。

7.如权利要求6所述的晶圆载具，其特征在于，所述晶圆仓、所述侧耳加宽部和所述腿垫高部通过注塑或压塑一体成型。

8.一种如权利要求1所述的晶圆载具的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

制作支架；

将所述晶圆仓架设于所述支架；

其中，所述支架具有支撑本体、间隔设置的多个支撑腿和相对设置的两个第二侧耳，所述支撑本体围成支架容置腔，支撑腿连接于所述支撑本体的底部，所述第二侧耳自所述支撑本体的顶部朝着背离所述支架容置腔的方向延伸，所述晶圆仓架设于所述支架容置腔内，两个所述第一侧耳一一对应贴合并压设于两个所述第二侧耳，且所述第二侧耳沿背离所述支架容置腔的方向延伸出所述第一侧耳，所述第二侧耳用于形成所述侧耳加宽部，所述支撑腿用于形成所述腿垫高部。

9.一种如权利要求1所述的晶圆载具的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

将两个所述侧耳加宽部一一对应焊接于两个所述第一侧耳；

将所述腿垫高部焊接于所述晶圆仓的底部。

10.一种如权利要求1所述的晶圆载具的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

通过注塑或压塑一体成型所述晶圆仓、两个所述侧耳加宽部和所述腿垫高部。