CN108257901A - 一种晶圆传片结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆传片结构，包括：基座，所述基座表面设有承载晶圆的承载面，在所述承载面边缘设有通孔；升降针，穿过所述基座的通孔，并经由所述通孔上下活动；升降轴，与所述升降针的底部连接，带动所述升降针上下活动。本发明的晶圆传片结构将传统设置于晶圆下方的升降针设置到晶圆的边缘，并改良升降针的顶部结构，减少晶圆与升降针的接触面积，不会在晶圆背面留下任何痕迹，不会破坏硅片的背面形貌，由于基座上的开孔位置移到了晶圆的边缘，即使在热传导的性能上不能很均匀，但是只会影响最边缘的部分，能够让晶圆的使用率更高，从而可提高生产良率。

Description

一种晶圆传片结构
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种晶圆传片结构。
背景技术
在半导体外延工艺中，通常是将硅片放置于石英腔体内部的基座(susceptor)上以对其进行外延生长。在此过程中，温度的控制要求十分严格。硅片的受热方式一般都是采用加热基座(susceptor)传导热量至硅片。所以针对基座(susceptor)的形状有着很严格的要求。
目前在腔室(chamber)内的传片基本采用升降针(Pin)的方式，通过升降针(pin)的托举将硅片从机械设备(robot)上放置于基座(susceptor)上，继而进行反应。所以避免不了会在基座(susceptor)上进行开孔，以便于升降针(pin)的上下活动。然而，基座(susceptor)上开孔会严重影响基座(susceptor)对硅片的均匀导热性，继而会影响在升降针(pin)区域的外延层(EPI)的质量，在硅片背面也容易留下升降针(pin)的痕迹。
因此，实有必要对传统的硅片传片方式进行改良，避免升降针对的EPI层质量及硅片背面形貌的影响。
发明内容
鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种晶圆传片结构，用于解决现有技术中硅片传片方式影响EPI层质量及硅片背面形貌的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆传片结构，包括：
基座，所述基座表面设有承载晶圆的承载面，在所述承载面边缘设有通孔；
升降针，穿过所述基座的通孔，并经由所述通孔上下活动；
升降轴，与所述升降针的底部连接，带动所述升降针上下活动。
可选地，所述升降针的顶部设有两个交接的倾斜面。
进一步可选地，所述两个交接的倾斜面之间的夹角为钝角。
进一步可选地，所述升降针的针体为非圆柱型。
进一步可选地，所述升降针的针体为椭圆柱型。
进一步可选地，所述通孔包括收容所述升降针顶部的顶部空间以及嵌套所述升降针针体的孔体。
进一步可选地，所述通孔的孔体为配合所述升降针针体的非圆柱型。
进一步可选地，所述通孔的孔体为配合所述升降针针体的椭圆柱型。
可选地，所述升降针的数量为三个，配合所述升降针的通孔的数量也为三个，所述升降针及所述通孔均匀地分布在所述承载面的边缘。
进一步可选地，所述承载面为圆形，三个所述通孔均匀分布在所述承载面边缘的圆周上，将所述圆周分为三个120度的圆弧。
可选地，所述基座下方设有基座支撑针、以及与所述基座支撑针连接的基座支撑轴，所述基座支撑轴带动所述基座支撑针使所述基座上下活动。
如上所述，本发明的晶圆传片结构，具有以下有益效果：
本发明将传统设置于晶圆下方的升降针设置到晶圆的边缘，并改良升降针的顶部结构，减少晶圆与升降针的接触面积，不会在晶圆背面留下任何痕迹，不会破坏硅片的背面形貌，由于基座上的开孔位置移到了晶圆的边缘，即使在热传导的性能上不能很均匀，但是只会影响最边缘的部分，能够让晶圆的使用率更高，从而可提高生产良率。
附图说明
图1显示为本发明实施例提供的晶圆传片结构示意图。
图2显示为本发明实施例中晶圆传片结构的升降针的示意图。
图3a-3c显示为本发明实施例中采用晶圆传片结构进行晶圆传片的工作状态示意图。
元件标号说明
100 基座
1001 承载面
1002 通孔
201 升降针
202 升降轴
101 基座支撑针
102 基座支撑轴
300 晶圆
400 叶片
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在半导体外延工艺中，现有的硅片传片结构是在基座承载晶圆的承载面上开设孔洞，使升降针穿过这些孔洞上下活动。晶圆的背面由机械手臂的叶片托举并带入反应腔室，这些升降针从晶圆的下方托举晶圆离开叶片，待叶片撤走后，升降针下降，使晶圆落入基座，并放置于承载面上，由于承载面设有孔洞，升降针下降到最低位置时，升降针的顶部沉入承载面的孔洞中，略低于承载面，以尽量减少对晶圆的影响。
然而在进行外延生长时，会加热基座使热量通过承载面传递给晶圆，位于基座承载面上的孔洞难免会影响对晶圆的均匀导热，从晶圆的背面进行托举，也容易在晶圆背面留下升降针的痕迹，从而影响外延片的质量。
为了避免上述问题，本发明提供一种晶圆传片结构，请参阅图1。
该晶圆传片结构，包括：
基座100，所述基座100表面设有承载晶圆300的承载面1001，在所述承载面1001边缘设有通孔1002；
升降针201，穿过所述基座100的通孔1002，并经由所述通孔1002上下活动；
升降轴202，与所述升降针201的底部连接，带动所述升降针201上下活动。
本发明通过将托举晶圆的升降针排布到基座上承载面的边缘，从而减少了由于基座上开孔对晶圆均匀导热的影响，升降针托举晶圆的边缘，可避免在晶圆背面留下升降针的痕迹。
如图2所示，在本发明的一些实施例中，所述升降针201的顶部端面不采用常规的平面，而是设计为两个交接的倾斜面。具体地，这两个倾斜面均与水平面成一定角度，两个倾斜面之间的夹角为钝角。这种类似阶梯状的顶部结构，在所述升降针201与晶圆300接触时可以使晶圆300的边缘面与所述升降针201的顶部成点接触，从而可避免对晶圆300背面造成损伤。
为了使升降针201能够沉入基座100的通孔1002中，本发明的一些实施例中，所述通孔1002包括收容所述升降针201顶部的顶部空间以及嵌套所述升降针201针体的孔体。
由于升降针201的顶部采用了类似阶梯状的特殊结构，为了保证升降针201不会因为发生旋转的问题导致不能自由沉入基座100的通孔1002内，本发明的一些实施例中，所述升降针201的针体采用了非圆柱型，所述通孔1002的孔体为了配合所述升降针201针体的形状，也采用非圆柱型。例如，所述升降针201的针体可以为椭圆柱型，所述通孔1002的孔体为了配合所述升降针201针体的形状，也采用椭圆柱型。这样，所述升降针201的针体能够恰好嵌套在所述通孔1002的孔体中，从而可防止升降针201发生旋转而不能沉入通孔1002的情况。
在本发明的一些实施例中，所述升降针201的数量可以为三个，配合所述升降针201的通孔1002的数量也为三个，所述升降针201及所述通孔1002均匀地分布在所述承载面1001的边缘。具体地，所述承载面1001可以为配合所述晶圆300尺寸的圆形，三个所述通孔1002均匀地分布在所述承载面1001边缘的圆周上，将所述圆周分为三个120度的圆弧。这种设计使升降针201在托举晶圆300时更加稳定。
在本发明的一些实施例中，所述基座100的下方还设有基座支撑针101，以及与所述基座支撑针101连接的基座支撑轴102，所述基座支撑轴102可以带动所述基座支撑针101使所述基座100上下活动。这种采用可活动的基座支撑轴102配合升降轴202的设计更便于实现对升降针201与基座100相对位置的精确控制。
为了详细说明本发明的技术方案，图3a-3c提供了采用该晶圆传片结构进行晶圆传片的工作状态示意图。
下面详细描述本发明实施例中的晶圆传片结构进行晶圆传片的具体操作步骤。
首先，如图3a所示，基座支撑轴102和升降轴202位于最低位置，便于机械手臂的叶片400带着晶圆300进入反应腔室。本实施例中，晶圆300的背面由机械手臂的叶片400托举实现移位，并被带入反应腔室中。
然后，如图3b所示，基座支撑轴102和升降轴202开始移动，使升降针201接触晶圆300的边缘面，并托举晶圆300离开叶片400。
待叶片400撤走后，如图3c所示，基座支撑轴102和升降轴202继续移动，使晶圆300在升降针201的托举下落入基座100，并放置于承载面1001上。优选地，在带动基座100接触晶圆300后，升降轴202不再移动，而基座支撑轴102还在向上移动，让升降针201自由沉入基座100上的通孔1002中，略低于承载面1001。至此完成晶圆在反应腔室内的传片操作。
综上所述，本发明将传统设置于晶圆下方的升降针设置到晶圆的边缘，并改良升降针的顶部结构，减少晶圆与升降针的接触面积，不会在晶圆背面留下任何痕迹，不会破坏硅片的背面形貌，由于基座上的开孔位置移到了晶圆的边缘，即使在热传导的性能上不能很均匀，但是只会影响最边缘的部分，能够让晶圆的使用率更高，从而可提高生产良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种晶圆传片结构，其特征在于，包括：
基座，所述基座表面设有承载晶圆的承载面，在所述承载面边缘设有通孔；
升降针，穿过所述基座的通孔，并经由所述通孔上下活动；
升降轴，与所述升降针的底部连接，带动所述升降针上下活动。
2.根据权利要求1所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述升降针的顶部设有两个交接的倾斜面。
3.根据权利要求2所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述两个交接的倾斜面之间的夹角为钝角。
4.根据权利要求2所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述升降针的针体为非圆柱型。
5.根据权利要求2所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述升降针的针体为椭圆柱型。
6.根据权利要求2所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述通孔包括收容所述升降针顶部的顶部空间以及嵌套所述升降针针体的孔体。
7.根据权利要求4所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述通孔的孔体为配合所述升降针针体的非圆柱型。
8.根据权利要求5所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述通孔的孔体为配合所述升降针针体的椭圆柱型。
9.根据权利要求1所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述升降针的数量为三个，配合所述升降针的通孔的数量也为三个，所述升降针及所述通孔均匀地分布在所述承载面的边缘。
10.根据权利要求9所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述承载面为圆形，三个所述通孔均匀分布在所述承载面边缘的圆周上，将所述圆周分为三个120度的圆弧。
11.根据权利要求1所述的晶圆传片结构，其特征在于：所述基座下方设有基座支撑针、以及与所述基座支撑针连接的基座支撑轴，所述基座支撑轴带动所述基座支撑针使所述基座上下活动。
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