CN109817560B - 一种防止热传导的晶圆吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体生产制造领域，具体地说是一种防止热传导的晶圆吸附装置，承片台的上表面分别设有内密封环及外密封环，内、外密封环之间形成环形的真空腔，内密封环的内部为常压腔；真空腔内设置有承片凸台，并在真空腔内的承片台上开设有真空孔；常压腔内的承片台上分别开有示教孔及常压腔排气孔；承片台下部的吸盘颈的内孔中设有环状凸台，电机轴由吸盘颈的内孔插入、仅与环状凸台连接，电机轴上开设有电机轴中空孔，真空孔的一端与真空腔相连通，另一端与电机轴中空孔相连通；晶圆放置在承片台上，由承片凸台及内、外密封环支撑，常压腔排气孔的一端与常压腔相连通，另一端与承片台下部的大气相连通。本发明可以有效避免由电机高速旋转带来的晶圆温度变化。

Description

一种防止热传导的晶圆吸附装置

技术领域

本发明属于半导体生产制造领域，具体地说是一种防止热传导的晶圆吸附装置，可应用于匀胶、显影、去胶、蚀刻等需要真空吸附晶圆，再由电机带动晶圆旋转的晶圆加工设备中。

背景技术

在芯片制造的过程中，晶圆及其表面的化学品在反应过程中，对温度变化的响应极其敏感。传统的吸附装置，电机轴高速旋转产生温度直接向上传导至中心附近的承片台，再通过承片台传导至晶圆，被加工晶圆的温度分布为中间热、径向递减；由于温度不均匀，因为会导致晶圆加工出现问题。

发明内容

为了解决由于温度不均匀而导致的晶圆加工问题，本发明的目的在于提供一种防止热传导的晶圆吸附装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括承载晶圆的承片台，该承片台与电机的电机轴相连，通过所述电机驱动带动晶圆旋转；所述承片台的上表面分别设有内密封环及外密封环，该内、外密封环之间形成环形的真空腔，所述内密封环的内部为常压腔；所述真空腔内设置有承片凸台，并在真空腔内的承片台上开设有真空孔；所述常压腔内的承片台上分别开有示教孔及常压腔排气孔；所述承片台下部的吸盘颈的内孔中设有环状凸台，所述电机轴由吸盘颈的内孔插入、仅与所述环状凸台连接，该电机轴上开设有电机轴中空孔，所述真空孔的一端与真空腔相连通，另一端与所述电机轴中空孔相连通；所述晶圆放置在承片台上，由所述承片凸台及内、外密封环支撑，所述常压腔排气孔的一端与常压腔相连通，另一端与所述承片台下部的大气相连通；

其中：所述真空孔为多个，沿所述真空腔的圆周方向均布，各所述真空孔均为斜向真空孔，即各所述真空孔的轴向中心线与所述电机轴中空孔的轴向中心线倾斜相交；

所述吸盘颈的内孔孔壁上沿径向向内延伸、形成所述环状凸台，除该环状凸台外的孔壁其他部分均与所述电机轴之间形成非接触的空腔；

所述承片凸台为多个环形、呈同心圆布置，每个环形的承片凸台沿圆周方向均开设有多个豁口，所述真空孔的一端开设在该豁口处；各所述承片凸台的圆心与所述内、外密封环的圆心以及承片台上部的圆心同心设置；

所述承片凸台及内、外密封环的高度相等；所述常压腔排气孔的轴向中心线与电机轴中空孔的轴向中心线平行。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明可以有效避免由电机高速旋转带来的晶圆温度变化。

2.本发明与电机轴配合的部分结构简单，无需进行电机的特殊设计即可通配。

3.本发明相对于传统晶圆吸附装置，减少了接触面积，可以减少对晶圆的污染。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明真空吸附晶圆时的剖面图；

图3为图2的局部放大图；

其中：1为内密封环，2为外密封环，3为常压腔排气孔，4为承片凸台，5为真空孔，6为示教孔，7为吸盘颈，8为电机轴，9为晶圆，10为真空腔，11为常压腔，12为环状凸台，13为电机轴中空孔，14为空腔，15为承片台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括承载晶圆的承片台15，该承片台15与电机的电机轴8相连，通过电机驱动带动晶圆9旋转。

承片台15的轴向截面呈“T”形，承片台15的下部为与电机轴8连接的吸盘颈7，该吸盘颈7的内孔孔壁上沿轴向上下设置有两处环状凸台12，电机轴8由吸盘颈7的内孔插入、仅与环状凸台12连接；每处的环状凸台12均为吸盘颈7内孔孔壁径向向内延伸而形成，除环状凸台12外的孔壁其他部分均与电机轴8之间形成非接触的空腔14，以减少因接触带来的热量传导。环状凸台12与电机轴8之间按照设定的公差与电机轴8形成配合关系，以保证承片台15的上表面在旋转时的端跳符合要求。

承片台15的上部为圆盘状，上表面分别设有内密封环1及外密封环2，外密封环2设置在承片台15上表面的外边缘，内密封环1设置在承片台15上表面的中央。内、外密封环1、2之间形成环形的真空腔10，内密封环1的内部为常压腔11。

真空腔10内设置有承片凸台4，并在真空腔10内的承片台15上开设有真空孔5。承片凸台4为多个环形、呈同心圆布置，每个环形的承片凸台4沿圆周方向均开设有多个豁口，真空孔5的一端开设在该豁口处、与真空腔10相连通，另一端与电机轴8上的电机轴中空孔13相连通。真空孔5为多个(本实施例为三个)，沿真空腔10的圆周方向均布，各真空孔5均为斜向真空孔，即各真空孔5的轴向中心线与电机轴中空孔13的轴向中心线倾斜相交。各承片凸台4的圆心与内、外密封环1、2的圆心以及承片台15上部的圆心同心设置。

常压腔11内的承片台15上分别开有示教孔6及常压腔排气孔3，常压腔排气孔3的轴向中心线与电机轴中空孔13的轴向中心线平行(即垂直于承片台15的上表面)。承片凸台4及内、外密封环1、2的高度相等，晶圆9放置在承片台15上，由承片凸台4及内、外密封环1、2支撑，常压腔排气孔3的一端与常压腔11相连通，另一端与承片台15下部的大气相连通。

本发明的工作原理为：

自各真空孔5传递而来的真空，使内密封环1与外密封环2之间形成了环状的真空腔10，达到吸附晶圆9的目的。为防止真空腔10与外界的压力差而导致的晶圆9发生形变，在内密封环1与外密封环2之间设置了多个承片凸台4。晶圆9与各承片凸台4及内、外密封环1、2接触时，内密封环1内部形成常压腔11，不具备承片凸台4，常压腔11隔绝了与承片台15与晶圆9之间的接触，从而切断热传导的通道；常压腔11的上下压力相等，晶圆9不会发生形变；而常压腔排气孔3的作用，是为了防止当放置或取走晶圆时，因常压腔11部分密闭而产生的晶圆漂移或者黏连情况。

本发明可以防止因热传导而导致的待加工晶圆局域温度变化。在芯片制造的过程中，晶圆及其表面的化学品在反应过程中，对温度变化的响应极其敏感，本发明通过设计的常压腔排气孔、真空孔、吸附面结构及真空通道，在很小的尺寸空间中，实现隔绝高速旋转的电机产生的热量与晶圆间的传递通道的目的，使加工中的晶圆表面各处温度一致。

Claims (6)

1.一种防止热传导的晶圆吸附装置，包括承载晶圆的承片台，该承片台与电机的电机轴相连，通过所述电机驱动带动晶圆旋转；其特征在于：所述承片台(15)的上表面分别设有内密封环(1)及外密封环(2)，该内、外密封环(1、2)之间形成环形的真空腔(10)，所述内密封环(1)的内部为常压腔(11)；所述真空腔(10)内设置有承片凸台(4)，并在真空腔(10)内的承片台(15)上开设有真空孔(5)；所述常压腔(11)内的承片台(15)上分别开有示教孔(6)及常压腔排气孔(3)；所述承片台(15)下部的吸盘颈(7)的内孔中设有环状凸台(12)，所述电机轴(8)由吸盘颈(7)的内孔插入、仅与所述环状凸台(12)连接，该电机轴(8)上开设有电机轴中空孔(13)，所述真空孔(5)的一端与真空腔(10)相连通，另一端与所述电机轴中空孔(13)相连通；所述晶圆(9)放置在承片台(15)上，由所述承片凸台(4)及内、外密封环(1、2)支撑，所述常压腔排气孔(3)的一端与常压腔(11)相连通，另一端与所述承片台(15)下部的大气相连通；

所述吸盘颈(7)的内孔孔壁上沿径向向内延伸、形成所述环状凸台(12)，除该环状凸台(12)外的孔壁其他部分均与所述电机轴(8)之间形成非接触的空腔(14)。

2.根据权利要求1所述防止热传导的晶圆吸附装置，其特征在于：所述真空孔(5)为多个，沿所述真空腔(10)的圆周方向均布，各所述真空孔(5)均为斜向真空孔，即各所述真空孔(5)的轴向中心线与所述电机轴中空孔(13)的轴向中心线倾斜相交。

3.根据权利要求1所述防止热传导的晶圆吸附装置，其特征在于：所述承片凸台(4)为多个环形、呈同心圆布置，每个环形的承片凸台(4)沿圆周方向均开设有多个豁口，所述真空孔(5)的一端开设在该豁口处。

4.根据权利要求3所述防止热传导的晶圆吸附装置，其特征在于：各所述承片凸台(4)的圆心与所述内、外密封环(1、2)的圆心以及承片台(15)上部的圆心同心设置。

5.根据权利要求1所述防止热传导的晶圆吸附装置，其特征在于：所述承片凸台(4)及内、外密封环(1、2)的高度相等。

6.根据权利要求1所述防止热传导的晶圆吸附装置，其特征在于：所述常压腔排气孔(3)的轴向中心线与电机轴中空孔(13)的轴向中心线平行。

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