CN109494180A - 一种晶圆承载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆承载装置，包括：承载台，所述承载台包括基底以及排布在所述基底顶面上的多个齿，相邻的两个齿之间形成用于承载所述晶圆的载片槽，其中，所述齿的底面与水平面之间具有第一夹角，所述第一夹角大于0，以使放置于所述载片槽中的所述晶圆向同一方向倾斜，从而避免晶圆在垂直状态下出现晃动，确保载片槽内放置的晶圆向同一方向倾斜，所有晶圆间的间隙是均匀的，均匀的晶圆间隙降低了机械手在传输晶圆时发生故障的概率，提高了晶圆的良率。

Description

一种晶圆承载装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种晶圆承载装置。
背景技术
在半导体制造工艺中，晶圆表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素。因此，清洗是其中最重要和最频繁的工艺之一。晶圆清洗的目的是为了去除附着于晶圆表面上的污染物，例如，有机化合物、金属杂质或微细颗粒、需要去除的氧化层等，该清洗通常在盛放有清洗液的清洗机中进行，在晶圆(例如尺寸为300mm的晶圆)清洗过程中，晶圆的放置情况如下：1、晶圆以90度的垂直方式放置在承载台上；2、承载台为水平放置，载片槽为V型结构或Y型结构。
在使用承载台载片时由于载片槽和晶圆厚度尺寸两者都存在细微的尺寸差异，在垂直放置硅片时，会出现晃动，晶圆可能发生往某个方向倾斜的情况，导致晶圆间的间隙不均匀。该倾斜的发生，很容易导致机械手在抓取间隙不均匀的晶圆时发生故障，或者抓取失败等问题，导致碎片的发生，影响产品的良率。
鉴于上述技术问题的存在，有必要提出一种新的晶圆承载装置。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
针对现有技术的不足，本发明提供了一种晶圆承载装置，包括：
承载台，所述承载台包括基底以及排布在所述基底顶面上的多个齿，相邻的两个齿之间形成用于承载所述晶圆的载片槽，其中，所述齿的底面与水平面之间具有第一夹角，所述第一夹角大于0，以使放置于所述载片槽中的所述晶圆向同一方向倾斜。
示例性地，所述第一夹角为锐角。
示例性地，所述第一夹角的范围在1°～3°之间。
示例性地，所述载片槽的截面形状为Y型或者V型。
示例性地，置于所述载片槽内的晶圆与所述齿的底面垂直。
示例性地，还包括：机械手，用于抓取所述晶圆从一个位置移动到另一个位置。
示例性地，所述机械手包括主轴以及排布在所述主轴侧面的多个卡盘，相邻卡盘之间形成用于抓取所述晶圆的卡槽。
示例性地，所述主轴的轴线与所述多个齿的排列方向平行，并且，所述主轴的轴线与水平面之间具有第二夹角，所述第二夹角和所述第一夹角相同，以确保所述机械手正常抓取所述晶圆。
示例性地，所述晶圆承载装置应用在清洗机内。
示例性地，每个所述载片槽具有相同的尺寸。
本发明的晶圆承载装置包括：承载台，所述承载台包括基底以及排布在所述基底顶面上的多个齿，相邻的两个齿之间形成用于承载所述晶圆的载片槽，其中，所述齿的底面与水平面之间具有第一夹角，所述第一夹角大于0，以使放置于所述载片槽中的所述晶圆向同一方向倾斜，从而避免晶圆在垂直状态下出现晃动，确保载片槽内放置的晶圆向同一方向倾斜，所有晶圆间的间隙是均匀的，均匀的晶圆间隙降低了机械手在传输晶圆时发生故障的概率，提高了晶圆的良率。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了目前常用晶圆承载台的载片槽的剖面示意图；
图2示出了目前晶圆承载台用于承载晶圆时的剖面示意图；
图3示出了本发明一个实施方式的承载台承载晶圆时的剖面示意图；
图4示出了本发明一个实施方式的机械手抓取晶圆时的剖面示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
在晶圆(例如300mm的晶圆)清洗过程中，晶圆的放置情况如下：1、晶圆以90度的垂直方式放置在承载台上；2、承载台为水平放置，如图1所示，载片槽为V型结构104或Y型结构105。
在使用承载台载片时存在以下问题：1、承载台上V型或Y型槽是固定尺寸，槽与槽之间存在微米级的差异；2、晶圆的厚度是775±15um，晶圆之间的厚度尺寸也存在细微的差异；3、由于两者都存在细微的尺寸差异，在垂直放置硅片时，会出现晃动，晶圆可能发生往某个方向倾斜的情况，如图2所示，晶圆101竖直放置在承载台10上，此时晶圆处于正常状态，而晶圆102则向右倾斜，晶圆103向左倾斜，导致晶圆间的间隙不均匀。该倾斜的发生，很容易导致机械手在抓取间隙不均匀的晶圆时发生故障，或者抓取失败等问题，导致碎片的发生，影响产品的良率。
鉴于上述问题的存在，本发明提出一种晶圆承载装置，包括：承载台，所述承载台包括基底以及排布在所述基底顶面上的多个齿，相邻的两个齿之间形成用于承载所述晶圆的载片槽，其中，所述齿的底面与水平面之间具有第一夹角，所述第一夹角大于0，以使放置于所述载片槽中的所述晶圆向同一方向倾斜。
本发明的晶圆承载装置可以使放置于所述载片槽中的所述晶圆向同一方向倾斜，从而避免晶圆在垂直状态下出现晃动，确保载片槽内放置的晶圆向同一方向倾斜，所有晶圆间的间隙是均匀的，均匀的晶圆间隙降低了机械手在传输晶圆时发生故障的概率，提高了晶圆的良率。
下面，参考图3和图4对本发明的晶圆承载装置做详细描述，其中，图3示出了本发明一个实施方式的承载台承载晶圆时的剖面示意图；图4示出了本发明一个实施方式的机械手抓取晶圆时的剖面示意图。
作为示例，如图3所示，本发明的晶圆承载装置包括承载台，所述承载台包括基底(未示出)以及排布在所述基底顶面上的多个齿201。
在半导体制造工艺中，晶圆表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素。因此，清洗是其中最重要和最频繁的工艺之一。晶圆清洗的目的是为了去除附着于晶圆表面上的污染物，例如，有机化合物、金属杂质或微细颗粒、需要去除的氧化层等，该清洗通常在盛放有清洗液的清洗机中进行，作为示例，该晶圆承载装置可以用于晶圆清洗机中的晶圆承载。
示例性地，所述晶圆可以是硅晶片，例如硅单晶。晶圆的形状大体上为圆形。可选地，晶圆20的尺寸可以是本领域技术人员熟知的任何适合的尺寸，例如，尺寸为300mm(也即12寸)，6寸、8寸等。
该晶圆可以由通过提拉法生长的单晶硅棒经过切段、滚磨、切片、倒角、抛光等制程后制备获得的。
示例性地，承载台的基底和多个齿201可以是一体成型。由于承载台需要放置在清洗机中，而清洗机中的清洗液可以是包括稀释的氢氟酸等的酸性溶液。因此，承载台的材质可以使用具有耐酸性的材料，例如聚四氟乙烯、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂等有机材料。
示例性地，如图3所示，所述齿从所述基底的顶面向上凸起，相邻的两个齿201之间形成用于承载晶圆20的载片槽202，其中，所述齿201的底面2011与水平面之间具有第一夹角α，所述第一夹角大于0。
可选地，所述第一夹角可以为锐角，例如，所述第一夹角的范围在1～45°之间，为了防止由于倾斜过大而导致晶圆不稳的问题出现，较佳地，所述第一夹角的范围在1°～3°之间。
示例性地，所述基底的底面与水平面平行，该水平面可以用于放置承载台的台面，也即基底的底面放置在台面上，而所述多个齿的底面与水平面之间具有第一夹角α，也即多个齿的底面与基底的底面之间具有第一夹角α。
在一个示例中，还可以使所述多个齿的底面与所述基底的底面平行，在基底的底面与水平面之间具有第一夹角α，此时齿的底面与水平面之间也具有第一夹角α。
示例性地，所述多个齿201均匀的排布在基底的顶面上，使得由相邻的齿201之间形成的载片槽202具有大体相同的尺寸，载片槽和载片槽的尺寸之间可能存在误差范围内的差异，该差异可以在微米级。
在一个示例中，所述载片槽202的截面形状可以为Y型或者V型，或者其他适合的形状。其中，图3和图4中仅示出了载片槽202的截面形状为V型的情况，所述截面是指以与所述载片槽的延伸方向垂直的面去截所述载片槽所获得的面。
其中，每个所述齿201具有大体相同的形状，以及位于相邻齿之间的载片槽也具有大体相同的形状，示例性地，如图3所示，每个所述齿201的截面形状为等腰三角形，相邻齿的底边相接触，形成多个V型的载片槽202。
值得一提的是，载片槽202的尺寸与其所承载的晶圆的厚度尺寸相匹配，使得部分晶圆能够插入到载片槽内，以支撑晶圆保持直立，例如，所述载片槽202的顶部开口的宽度大于所述晶圆的厚度，所述晶圆的厚度介于所述载片槽的最大宽度和最小宽度之间。
示例性地，置于所述载片槽202内的晶圆20与所述齿201的底面垂直，这样，晶圆的表面与竖直方向之间存在夹角，以使放置于所述载片槽202中的所述晶圆20向同一方向倾斜。
在一个示例中，如图4所示，所述晶圆承载装置还包括机械手30，用于抓取所述晶圆从一个位置移动到另一个位置，例如，将待清洗的晶圆放置到承载台的载片槽内，或者抓取载片槽内的晶圆20移动到其他的盛放器具中等。
示例性地，所述机械手30包括主轴301以及排布在所述主轴301侧面的多个卡盘302，相邻卡盘302之间形成用于抓取所述晶圆20的卡槽303。
在一个示例中，所述卡盘302包围所述主轴301，从内到外所述卡盘的厚度逐渐减小，例如，卡盘具有尖锐的端部，而相应的卡槽303的开口尺寸则由内向外逐渐增大，所述卡槽围绕所述主轴的侧面一周。
在一个示例中，所述主轴301的轴线与所述多个齿201的排列方向平行，并且，所述主轴301的轴线与水平面之间具有第二夹角β，所述第二夹角β和所述第一夹角α相同，以确保所述机械手30正常抓取所述晶圆20，也即保持夹角相同，可以保证机械手的卡槽能够和晶圆很好的对准，确保抓取晶圆时位置一致，并且均匀的晶圆间隙能够降低机械手在传输晶圆时发生故障的概率。
值得一提的是为了能够平衡的抓取所述晶圆，所述机械手的数目可以是多个，例如，两个对称设置的机械手，能够同时抓取晶圆相对的两侧边缘。
示例性地，还包括驱动装置，用于驱动机械手从一个位置移动至另一位置。
至此完成了对本发明的晶圆承载装置的关键结构的介绍，对于完整的结构还可能包括其他的部件，在此不做一一赘述。
本发明的晶圆承载装置可以使放置于所述载片槽中的所述晶圆向同一方向倾斜，从而避免晶圆在垂直状态下出现晃动，确保载片槽内放置的晶圆向同一方向倾斜，所有晶圆间的间隙是均匀的，均匀的晶圆间隙降低了机械手在传输晶圆时发生故障的概率，提高了晶圆的良率，避免了由于晶圆发生不可控的倾斜而导致的间隙不均问题的出现，防止了由于间隙不均而导致的机械手抓取失败或者晶圆碎片等问题。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种晶圆承载装置，其特征在于，包括：
承载台，所述承载台包括基底以及排布在所述基底顶面上的多个齿，相邻的两个齿之间形成用于承载所述晶圆的载片槽，其中，所述齿的底面与水平面之间具有第一夹角，所述第一夹角大于0，以使放置于所述载片槽中的所述晶圆向同一方向倾斜。
2.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第一夹角为锐角。
3.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第一夹角的范围在1°～3°之间。
4.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述载片槽的截面形状为Y型或者V型。
5.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，置于所述载片槽内的晶圆与所述齿的底面垂直。
6.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，还包括：机械手，用于抓取所述晶圆从一个位置移动到另一个位置。
7.如权利要求6所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述机械手包括主轴以及排布在所述主轴侧面的多个卡盘，相邻卡盘之间形成用于抓取所述晶圆的卡槽。
8.如权利要求7所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述主轴的轴线与所述多个齿的排列方向平行，并且，所述主轴的轴线与水平面之间具有第二夹角，所述第二夹角和所述第一夹角相同，以确保所述机械手正常抓取所述晶圆。
9.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述晶圆承载装置应用在清洗机内。
10.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，每个所述载片槽具有相同的尺寸。
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