CN110797292B - 承载装置、工艺腔室和半导体处理设备 - Google Patents

承载装置、工艺腔室和半导体处理设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种承载装置、工艺腔室和半导体处理设备。包括：静电卡盘以及环绕所述静电卡盘的周向侧壁设置的支撑环，所述静电卡盘和所述支撑环共同承载待加工件，还包括第一驱动组件，用于驱动支撑环移动至第一卸载位置，以使得待加工件与静电卡盘脱离；第二驱动组件，用于驱动待加工件移动至第二卸载位置，以使得待加工件与支撑环脱离。支撑环顶起待加工件时，其与待加工件之间为均匀的环状面接触，可以避免由于待加工件由于粘片等导致的受力不均现象，此外，在利用第二驱动组件顶起待加工件时，只需要克服待加工件本身的重量即可，从而不会发生待加工件偏移的现象。

Description

承载装置、工艺腔室和半导体处理设备
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种承载装置、一种包括该承载装置的工艺腔室以及一种包括该工艺腔室的半导体处理设备。
背景技术
一般地，晶圆在进入工艺腔室后，静电卡盘通过高压直流电压对晶圆进行吸附(chuck)固定，然后晶圆进行工艺，工艺完成后静电卡盘施加反向的高压直流电压对晶圆进行解吸附(dechuck)，然后升针将晶圆与静电卡盘分离，最后通过机械手传出腔室。
但是，上述结构中，采用升针直接将晶圆顶起，升针与晶圆为局部的点接触，当静电卡盘或者晶圆上参与电荷较多而产生粘片时，这种点接触的升针方式会导致晶圆受力不均，从而发生偏移。进而导致晶圆产生划痕，增加工艺腔室的颗粒风险、导致机台不能正常运行，甚至可能造成碎片，损失严重。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种承载装置、一种包括该承载装置的工艺腔室以及一种包括该工艺腔室的半导体处理设备。
为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种承载装置，包括静电卡盘以及环绕所述静电卡盘的周向侧壁设置的支撑环，所述静电卡盘和所述支撑环共同承载待加工件，所述承载装置还包括：
第一驱动组件，用于驱动所述支撑环移动至第一卸载位置，以使得所述待加工件与所述静电卡盘脱离；
第二驱动组件，用于驱动所述待加工件移动至第二卸载位置，以使得所述待加工件与所述支撑环脱离。
可选地，所述第一驱动组件包括：
若干个第一升针；
第一升降机构，用于驱动所述第一升针升降，以使得所述第一升针与所述支撑环相接触并顶起所述支撑环。
可选地，所述第一升降机构包括第一气缸以及与所述第一气缸的活塞杆连接的第一支撑件；
各所述第一升针均固定设置在所述第一支撑件上。
可选地，所述支撑环朝向所述第一支撑件的一侧设置有若干个容纳槽，每个所述容纳槽均对应一个所述第一升针，每个所述第一升针的端部内嵌在对应的所述容纳槽中。
可选地，所述第二驱动组件包括：
若干个第二升针；
第二升降机构，用于驱动所述第二升针升降，以使得所述第二升针与所述待加工件相接触并顶起所述待加工件。
可选地，所述第二升降机构包括第二气缸以及与所述第二气缸的活塞杆连接的第二支撑件；
各所述第二升针均固定设置在所述第二支撑件上。
可选地，所述第一驱动组件与所述第二驱动组件为联动结构或所述第一驱动组件与所述第二驱动组件为独立结构。
可选地，还包括基环和缓冲件；
所述基环环绕所述静电卡盘的周向侧壁设置，且所述基环位于所述支撑环朝向所述第一驱动组件的一侧；
所述缓冲件夹设在所述基环与所述支撑环之间。
可选地，所述缓冲件的制作材料包括耐腐蚀性树脂材料。
本发明的第二方面，提供了一种工艺腔室，包括腔室本体以及设置在所述腔室本体内的承载装置，所述承载装置包括前文记载的所述的承载装置。
本发明的第三方面，提供了一种半导体处理设备，所述半导体处理设备包括前文记载的所述的工艺腔室。
本发明的承载装置、工艺腔室和半导体处理设备。其包括第一驱动组件和第二驱动组件，第一驱动组件与支撑环连接，用于驱动支撑环移动至第一卸载位置，以使得支撑环顶起待加工件，从而可以使得待加工件与静电卡盘脱离。第二驱动组件用于驱动待加工件移动至第二卸载位置，以使得待加工件与支撑环脱离，从而可以利用机械手完成取件工作。这样，在采用第一驱动组件驱动支撑环将待加工件顶起时，支撑环与待加工件之间为均匀的环状面接触，可以避免由于待加工件由于粘片等导致的受力不均现象，此外，待加工件被限制在支撑环的范围内，在利用第二驱动组件顶起待加工件时，只需要克服待加工件本身的重量即可，从而不会发生待加工件偏移的现象，进而可以提高取片良率。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明第一实施例中承载装置的结构示意图；
图2为本发明第二实施例中支撑环处于第一卸载位置时的结构示意图；
图3为本发明第三实施例中待加工件处于第二卸载位置时的结构示意图；
图4为本发明第四实施例中第一驱动组件与支撑环处的局部放大图；
图5为本发明第五实施例中承载装置的结构示意图。
附图标记说明
100：承载装置；
110：静电卡盘；
120：支撑环；
121：台阶槽；
122：容纳槽；
130：第一驱动组件；
131：第一升针；
132：第一气缸；
133：第一支撑件；
140：第二驱动组件；
141：第二升针；
142：第二气缸；
143：第二支撑件；
150：基环；
160：缓冲件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1至图5所示，本发明的第一方面，涉及一种承载装置100，该承载装置100包括静电卡盘110、支撑环120、第一驱动组件130和第二驱动组件140等。
其中，如图1所示，支撑环120环绕静电卡盘110的周向侧壁设置，该支撑环120与静电卡盘110一起共同支撑待加工件200，该待加工件200视具体地应用场景而定，例如，在半导体制造领域，该待加工件200可以是晶圆等。如图1所示，在沿支撑环120的径向方向上，该支撑环120的内侧壁可以与静电卡盘110的周向侧壁之间具有一定的间隙，或者，在沿支撑环120的径向方向上，该支撑环120的内侧壁可以与静电卡盘110的周向侧壁贴合等等。此外，静电卡盘110支撑待加工件200的中央区域，支撑环120支撑待加工件的边缘区域。
具体地，如图1所示，支撑环120可以在靠近待加工件200的边缘区域设置有台阶槽121，该台阶槽121位于待加工件200的下方，并与待加工件200相重叠。此外，支撑环120也可以不必设置如图1所示的台阶槽121的结构，此时，整个支撑环120可以均位于待加工件200的下方。应当理解的是，支撑环120位于待加工件200的下方，可以是如图1中所示的那样，支撑环120与待加工件200的下表面之间具有间隔，也可以是支撑环120与待加工件200相重叠的两部分直接接触等等。
如图1所示，第一驱动组件130与支撑环120连接，该第一驱动组件130用于驱动支撑环120移动至第一卸载位置，以使得支撑环120顶起待加工件200，从而可以使得待加工件200与静电卡盘110脱离。第二驱动组件140用于驱动待加工件200移动至第二卸载位置，以使得待加工件200与支撑环120脱离，从而可以利用机械手完成取件工作。
下面结合图1至图3，以待加工件200为晶圆为例，对在承载装置100的取件过程作详细说明。
工艺阶段：
如图1所示，在工艺位置时，待加工件200(例如，晶圆等)被固定设置在静电卡盘110上，以在该工艺位置时，对待加工件200进行工艺制程，例如，刻蚀、沉积等工艺制程。
第一卸载位置：
如图2所示，在待加工件200完成工艺制程以后，需要将待加工件200从静电卡盘110上脱离。在本实施例结构中，先利用所设置的第一驱动组件130，驱动支撑环120运动(朝向靠近待加工件200的方向)，并当支撑环120移动至第一卸载位置时，该支撑环120可以将待加工件200顶起，从而可以使得待加工件200脱离静电卡盘110。
需要说明的是，此处的第一卸载位置可以根据实际需要进行确定，只要能够满足将待加工件200完全与静电卡盘110发生脱离即可，例如，该第一卸载位置可以是比静电卡盘110的上表面高出3mm～5mm等等。
第二卸载位置：
如图3所示，利用所设置的第二驱动组件140，驱动待加工件200移动至第二卸载位置，在该第二卸载位置处，待加工件200与支撑环120脱离。并且，在该第二卸载位置处，可以使得取片机构300(例如，机械手等)将待加工件200从第二驱动组件140中取下，从而可以完成待加工件200的取件过程。
需要说明的是，此处的第二卸载位置可以根据实际需要进行确定，只要能够满足将待加工件200完全与支撑环120发生脱离即可，并且，还应当留出取片机构300的取片空间，例如，该第二卸载位置可以是比支撑环120的上表面高出20mm～35mm等等。
本实施例结构的承载装置100，包括第一驱动组件130和第二驱动组件140，第一驱动组件130与支撑环120连接，用于驱动支撑环120移动至第一卸载位置，以使得支撑环120顶起待加工件200，从而可以使得待加工件200与静电卡盘110脱离。第二驱动组件140用于驱动待加工件200移动至第二卸载位置，以使得待加工件200与支撑环120脱离，从而可以利用机械手完成取件工作。本实施例结构的承载装置100，其采用第一驱动组件130驱动支撑环120将待加工件200顶起，支撑环120与待加工件200之间为均匀的环状面接触，可以避免由于待加工件由于粘片等导致的受力不均现象，此外，待加工件200被限制在支撑环120的范围内，在利用第二驱动组件140顶起待加工件200时，只需要克服待加工件200本身的重量即可，从而不会发生待加工件200偏移的现象，进而可以提高取片良率。
如图1所示，第一驱动组件130可以包括若干个第一升针131以及第一升降机构，该第一升降机构用于驱动第一升针131升降，以使得第一升针131与支撑环120相接触并顶起支撑环120，从而可以使得待加工件200与静电卡盘110脱离。
具体地，如图1所示，作为第一升降机构的一种具体示例，该第一升降机构可以包括第一气缸132以及与第一气缸131的活塞杆连接的第一支撑件133。各第一升针131均固定设置在第一支撑件133上。
具体地，在前文记载的第一卸载位置时，如图2所示，第一气缸132驱动第一支撑件133朝向待加工件200的方向移动，第一支撑件133带动若干个第一升针132朝向待加工件200的方向移动，从而可以带动支撑环120向靠近待加工件200的方向移动，并当支撑环120与待加工件200的下表面抵接时，支撑环120在第一气缸132的带动下，可以将待加工件200顶起，从而可以使得待加工件200与静电卡盘110发生脱离。
本实施例结构的承载装置100，其第一升降机构包括第一气缸132和第一支撑件133，该结构的第一升降机构结构简单，且能够根据第一气缸132的运动行程有效控制支撑环120的运动行程，从而可以使得待加工件200与静电卡盘110完成更加精准的分离。
需要说明的是，第一升降机构除了可以是上述的气缸结构以外，还可以是其他的一些驱动结构，例如，该第一升降机构也可以是齿轮齿条机构，齿轮可以与伺服电机的输出轴连接，齿条与齿轮相啮合，并且，齿条与支撑环120固定连接，这样，可以通过伺服电机驱动齿轮转动，从而可以带动齿条竖直运动，进而该齿条可以带动支撑环120升降，以便顶起待加工件200。此外，该第一驱动组件130也可以是连杆机构等等。
如图1和图4所示，支撑环120朝向第一支撑件133的一侧(也即如图1中所示的支撑环120的底部)设置有若干个容纳槽122，每个容纳槽122均对应一个第一升针131，每个第一升针131的端部内嵌在与其所对应的容纳槽122中。
本实施例结构的承载装置100，在支撑环120上设置有若干个容纳槽122，每个容纳槽122可以容纳与其所对应的第一升针131，这样，可以利用所设置的容纳槽122对支撑环120进行定位，保证支撑环120位置的准确性，从而可以进一步有效确保支撑环120在顶起待加工件200时，可以使得待加工件200受力更加均匀，避免待加工件200发生偏移现象，提高取片良率。
如图1所示，第二驱动组件140可以包括若干个第二升针141和第二升降机构，该第二升降机构用于驱动第二升针141升降，以使得第二升针141与待加工件200相接触并顶起待加工件200。
具体地，如图1所示，第二升降机构可以包括第二气缸142以及与第二气缸142的活塞杆连接的第二支撑件143。各第二升针141均固定设置在第二支撑件143上。
具体地，在前文记载的第二卸载位置时，如图3所示，第二气缸142驱动第二支撑件143朝向待加工件200的方向移动，第二支撑件143带动若干个第二升针141朝向待加工件200的方向移动，直至若干个第二升针141与待加工件200的下表面抵接，此时，第二气缸142继续驱动第二升针141移动，从而可以使得若干个第二升针141将待加工件200顶起，进而可以使得待加工件200与支撑环120脱离，此时，可以借助机械手，将待加工件200从第二升针141上取下，完成待加工件200的取件工作。
本实施例结构的承载装置100，其第二升降机构包括第二气缸142和第二支撑件143，该结构的第二升降机构结构简单，且能够根据第二气缸142的运动行程有效控制待加工件200的运动行程，从而可以使得待加工件200与支撑环120完成更加精准的分离。此外，本实施例结构的承载装置100，在利用第二升针141顶起待加工件200时，虽然第二升针141与待加工件200之间也是局部的点接触，但是，待加工件200与支撑环120之间不存在粘片现象，因此，第二升针141顶起待加工件200时，只需要克服待加工件200本身的重量即可，从而不会发生待加工件200偏移的现象，进而可以提高取片良率。
需要说明的是，第二升降机构除了可以是上述的气缸结构以外，还可以是其他的一些驱动结构，例如，该第二升降机构也可以是齿轮齿条机构等等。
如图1至图3所示，第一驱动组件130和第二驱动组件140可以为联动系统，具体地，第二驱动组件140的第二气缸142可以固定设置在第一驱动组件130的第一支撑件133上。
这样，在支撑环120移动至第一卸载位置的过程中，第一气缸132在驱动第一支撑件133的移动过程中，同时可以带动第一升针131与第二气缸142移动。当支撑环120到达第一卸载位置时，此时，第一气缸132停止工作，第二气缸142单独驱动第二升针141继续向上运动，以顶起待加工件200。采用联动系统，可以有效缩短第二气缸142的行程，从而可以降低第二气缸142的制作成本。
当然，第一驱动组件130和第二驱动组件140也可以为单独的驱动系统，如图5所示，第一气缸132和第二气缸142可以独立设置在机架上，具体地升针过程与前述记载的相同，唯一不同的是，第二气缸142的工作行程较联动系统的工作行程长。
如图1所示，承载装置100还包括基环150和缓冲件160，上述的支撑环120可以是聚焦环。其中，基环150环绕静电卡盘110的周向侧壁设置，并且基环150位于支撑环120朝向第一驱动组件130的一侧。缓冲件160夹设在基环150与支撑环120之间，能够有效避免基环150与支撑环120之间发生硬接触，该缓冲件160的制作材料，例如，可以是耐腐蚀性树脂材料，例如，特氟龙等等。
本发明的第二方面，提供了一种工艺腔室，包括腔室本体以及设置在腔室本体内的承载装置，承载装置包括前文记载的的承载装置。
本实施例结构的工艺腔室，具有前文记载的承载装置100，其采用第一驱动组件130驱动支撑环120将待加工件200顶起，支撑环120与待加工件200之间为均匀的环状面接触，可以避免由于待加工件由于粘片等导致的受力不均现象，此外，待加工件200被限制在支撑环120的范围内，在利用第二驱动组件140顶起待加工件200时，只需要克服待加工件200本身的重量即可，从而不会发生待加工件200偏移的现象，进而可以提高取片良率。
本发明的第三方面，提供了一种半导体处理设备，半导体处理设备包括前文记载的工艺腔室。
本实施例结构的半导体处理设备，具有前文记载的工艺腔室，该工艺腔室又具有前文记载的承载装置100，其采用第一驱动组件130驱动支撑环120将待加工件200顶起，支撑环120与待加工件200之间为均匀的环状面接触，可以避免由于待加工件由于粘片等导致的受力不均现象，此外，待加工件200被限制在支撑环120的范围内，在利用第二驱动组件140顶起待加工件200时，只需要克服待加工件200本身的重量即可，从而不会发生待加工件200偏移的现象，进而可以提高取片良率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种承载装置，包括静电卡盘以及环绕所述静电卡盘的周向侧壁设置的支撑环，所述静电卡盘和所述支撑环共同承载待加工件，其特征在于，所述承载装置还包括：
第一驱动组件，用于驱动所述支撑环移动至第一卸载位置，以使得所述待加工件与所述静电卡盘脱离；
第二驱动组件，用于驱动所述待加工件移动至第二卸载位置，以使得所述待加工件与所述支撑环脱离；
所述承载装置还包括基环和缓冲件；
所述基环环绕所述静电卡盘的周向侧壁设置，且所述基环位于所述支撑环朝向所述第一驱动组件的一侧；
所述缓冲件夹设在所述基环与所述支撑环之间。
2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述第一驱动组件包括：
若干个第一升针；
第一升降机构，用于驱动所述第一升针升降，以使得所述第一升针与所述支撑环相接触并顶起所述支撑环。
3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述第一升降机构包括第一气缸以及与所述第一气缸的活塞杆连接的第一支撑件；
各所述第一升针均固定设置在所述第一支撑件上。
4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述支撑环朝向所述第一支撑件的一侧设置有若干个容纳槽，每个所述容纳槽均对应一个所述第一升针，每个所述第一升针的端部内嵌在对应的所述容纳槽中。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的承载装置，其特征在于，所述第二驱动组件包括：
若干个第二升针；
第二升降机构，用于驱动所述第二升针升降，以使得所述第二升针与所述待加工件相接触并顶起所述待加工件。
6.根据权利要求5所述的承载装置，其特征在于，所述第二升降机构包括第二气缸以及与所述第二气缸的活塞杆连接的第二支撑件；
各所述第二升针均固定设置在所述第二支撑件上。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的承载装置，其特征在于，所述第一驱动组件与所述第二驱动组件为联动结构或所述第一驱动组件与所述第二驱动组件为独立结构。
8.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述缓冲件的制作材料包括耐腐蚀性树脂材料。
9.一种工艺腔室，包括腔室本体以及设置在所述腔室本体内的承载装置，其特征在于，所述承载装置包括权利要求1至8中任意一项所述的承载装置。
10.一种半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备包括权利要求9所述的工艺腔室。
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