CN110890310A - 晶圆承载盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆承载盘，包括承载本体及第一接触部和第二接触部。承载本体具有相对的第一表面和第二表面。第一接触部和第二接触部均凸设于第一表面，第一接触部和第二接触部分别位于第一表面的周边。本发明的晶圆承载盘由第一接触部和第二接触部接触并支撑晶圆，在保证稳定支撑的基础上，尽可能减小晶圆承载盘与晶圆的接触面积，大幅降低晶圆被损坏的风险，从而可尽量避免由此导致的颗粒污染及相关联的金属线短路等难以修补的问题，从而提高芯片产品的良率。

Description

晶圆承载盘

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及用于承载晶圆的装置。

背景技术

在半导体制造过程中，需要通过例如机械手臂将晶圆在不同处理工艺的反应腔之间转移。机械手臂通常是利用晶圆承载盘承载、转移晶圆。

现有技术中，晶圆整体与晶圆承载盘的表面直接接触，受到晶圆承载盘的形状、材料等影响，晶圆极容易受到碰撞、损伤，并在碰撞过程中掉落颗粒于晶圆承载盘上，导致后续工艺受到污染，影响芯片产品的良率。

因此，如何对现有的晶圆承载盘进行改进，以降低晶片受损的风险，提高产品良率。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种晶圆承载盘，以降低晶片受损的风险，提高产品良率。

为达成上述目的，本发明提供一种晶圆承载盘，包括承载本体及第一接触部和第二接触部。承载本体具有相对的第一表面和第二表面。第一接触部和第二接触部均凸设于第一表面，第一接触部和第二接触部分别位于第一表面的周边。

本发明相较于现有技术的有益效果在于：本发明的晶圆承载盘由第一接触部和第二接触部接触并支撑晶圆，由于第一接触部和第二接触部分别位于第一表面的周边，晶圆居中放置于第一表面上时，晶圆能够得到稳定的支撑，且晶圆与晶圆承载盘的接触面积小。相比于现有技术中整个承载盘的表面接触晶圆，本实施例的晶圆承载盘在保证稳定支撑的基础上，尽可能减小晶圆承载盘与晶圆的接触面积，大幅降低晶圆被损坏的风险，从而可尽量避免由此导致的颗粒污染及相关联的金属线短路等难以修补的问题，从而提高芯片产品的良率。

附图说明

图1为现有的机械手臂的示意图。

图2为现有的机械手臂的晶圆承载盘的示意图。

图3为现有的晶圆承载盘与晶圆发生接触碰撞的示意图。

图4为现有的晶圆承载盘受热变形的示意图。

图5为现有的晶圆承载盘受热变形后与反应腔内部结构发生碰撞的示意图。

图6至图8为现有的晶圆承载盘与晶圆之间的静电导致颗粒污染的原理示意图。

图9a、图9b为颗粒污染导致芯片产品出现金属线短路的过程示意图。

图10为本公开一实施例的晶圆承载盘的俯视示意图。

图11为本公开一实施例的晶圆承载盘的截面示意图。

图12为本公开另一实施例的晶圆承载盘的截面示意图。

图13至图16为本公开又一实施例的晶圆承载盘的俯视示意图。

图17为通过本公开一实施例的晶圆承载盘转移晶圆的示意图。

图18为晶圆支撑于本公开一实施例的晶圆承载盘上的示意图。

图19为未出现颗粒污染的晶圆的后续工艺的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。

图1示出了一种机械手臂的示意图，其包括本体1和晶圆承载盘2，晶圆承载盘2用于承载晶圆100，在本体的驱动作用下，转移晶圆。如图2、3所示，晶圆承载盘的承载面3为平面，晶圆100与承载面3的接触面积较大，晶圆的接触区域容易被磨损，例如对于较大体积的晶圆来说，晶圆的外周容易碰撞晶圆承载盘的边缘，不仅导致晶圆受损，并且晶圆表面由于被碰撞而掉落颗粒于晶圆承载盘上，导致后续工艺受到污染。

另外，在后段制程中反应室的种类越来越多，因此晶圆承载盘的材料和形状可能会影响到制程。现有的部分晶圆承载盘由金属材料制成，例如铁、铝、钛、锌等。在一些制程中，晶圆承载盘往往会进入高温的反应腔200内，频繁经受高温将导致晶圆承载盘变形，如图4、5所示，晶圆承载盘2的表面出现凸起，导致晶圆100被刮伤而报废，或者，晶圆承载盘2的一端向下倾斜，接触并损坏反应腔内其他结构。

为避免上述受热变形问题，现有的部分晶圆承载盘由非金属材料制成，非金属材料可包含：三氧化二铝、四氧化三铁、钛酸钡、陶瓷类等材料。由于非金属材料有较好的支撑力和较大的比热，因此，可很大程度上避免发生变形。然而，如图6、7、8所示，非金属材料的晶圆承载盘2无法将晶圆100和晶圆承载盘2产生的静电E导掉，所产生的静电E将吸引晶圆背部或者晶边的颗粒P，这些颗粒会附着在晶圆100、反应腔200、晶圆承载盘2的表面，使得制得的芯片产品存在颗粒，如图9a、9b所示，后续工艺中，将在这些晶圆上形成金属线300，这些颗粒将导致芯片产品出现金属线短路等难以修补的问题，从而造成良率减少。

为解决上述至少一问题，本实施例提供一种晶圆承载盘，如图10所示，其包括承载本体10及第一接触部20和第二接触部30。承载本体10具有相对的第一表面S1和第二表面S2。第一接触部20和第二接触部30均凸设于第一表面S1，第一接触部20和第二接触部30分别位于第一表面S1的中心的周边。

本实施例的晶圆承载盘可应用于机械手臂，适用于各种半导体生产的机台，可将晶圆在多个处理工艺的机台的反应腔之间转移，多个反应腔可包括室温到高温以及金属层或介电层制程腔体。

使用过程中，晶圆承载盘承载晶圆100，由第一接触部20和第二接触部30接触并支撑晶圆100，由于第一接触部20和第二接触部30分别位于第一表面S1的中心的周边，晶圆100居中放置于第一表面S1上时，晶圆100能够得到稳定的支撑，且晶圆100仅与第一表面S1的凸出的部分接触，即，第一接触部20和第二接触部30，因此接触面积小。相比于现有技术中的整个承载盘的表面接触晶圆，本实施例的晶圆承载盘在保证稳定支撑的基础上，尽可能减小晶圆承载盘与晶圆的接触面积，大幅降低晶圆被损坏的风险，从而可尽量避免由此导致的颗粒污染及相关联的金属线短路等难以修补的问题，从而提高芯片产品的良率。

本实施例中，如图10所示，晶圆100为圆形，晶圆100居中放置于第一表面S1，第一接触部20的上表面和第二接触部30的上表面均与晶圆的下表面的周边接触。如图17、18所示，晶圆转移过程中，晶圆能够得到更加稳定的支撑，避免晃动、碰撞。

本实施例中，第一接触部20和第二接触部30的数量可为一个或多个。例如，如图10所示，第一接触部20的和第二接触部30的数量共为2～4个，每一个第一接触部20和第二接触部30的高度大于1mm且小于5mm，与承载主体一体成型，第一接触部20和第二接触部30的截面积例如为1～3平方厘米。因此，第一接触部20的和第二接触部30分散分布，在晶圆承载盘与晶圆的接触面积很小的情况下，能够保证为晶圆提供稳定支撑。

如图10、13-16所示，第一接触部20的和第二接触部30可在第一表面S1的周边、靠近第一表面S1的相对的两个边缘各设置一个，也可一侧设置一个，另一侧设置两个。截面形状例如为圆形、方形或其他不规则形状，每一个第一接触部20和第二接触部30的形状和尺寸可相同或不同。可选的，第一接触部20的上表面的外周为圆滑过渡面，第二接触部30的上表面的外周为圆滑过渡面，此结构可防止第一接触部20和第二接触部30的边缘刮伤晶圆。第一接触部20和二接触部的材料可与承载本体的材料相同

应当理解，第一接触部20的和第二接触部30的形状、数量、排布、材料不限于此，可根据实际需要、承载本体10的形状相应调整，且各种变形均涵盖于本发明的保护范围内。

本实施例中，如图10所示，晶圆承载盘还可包括防撞部40，其凸设于第一表面S1且位于第一接触部20和第二接触部30的外侧，防撞部40的内周面为弧形。如图18所示，弧形的防撞部40避免与晶圆的外周直接的硬性碰撞，从而为晶圆提供保护，防止晶圆受损，并避免由此产生颗粒污染。

本实施例中，防撞部40的数量至少为两个，防撞部40的内周与第一表面S1之间具有圆滑过渡面，例如为凹入的弧面，从而增大晶圆放置空间。

本实施例中，承载本体10与防撞部40为一体成型，二者由相同材料制成。防撞部40和承载本体10可由弹性材料制成，例如树脂、橡胶等，如此可进一步避免与晶圆发生硬性碰撞。

本实施例中，如图10所示，晶圆承载盘还可包括位置检测部50，其设置于承载本体10上，其能够检测晶圆100是否居中的位于承载本体10上。本实施例中，位置检测部50设置于承载本体10的中心处，位置检测部50可为位置传感器，但不以此为限。

本实施例中，承载本体10为长条形，第一接触部20和第二接触部30沿着承载本体10的长度方向设置，且第一接触部20和第二接触部30相对于长度方向的中心线对称。

图10、13-16示出了晶圆承载盘的多种实施例，晶圆承载盘可应用于机械手臂，晶圆承载盘的一端与机械手臂的本体连接，晶圆承载盘的另一端为自由端。第一接触部20靠近所述的一端，第二接触部30靠近所述的另一端。如图10所示，承载本体10可为楔形，所述的另一端的宽度较窄。如图13所示，承载本体10的另一端具有凹槽。如图14所示，承载本体10的两侧朝向中心凹入。如图15所示，承载本体10的一端和另一端附近均存在凹入部。如图16所示，承载本体10的中部为圆形，中部与所述两端之间的部分凹入。

应当理解，以上实施例仅为列举说明，根据使用环境、工艺要求等合理设计晶圆承载盘的形状。

本实施例中，如图11所示，承载本体10由主体材料与掺杂材料混合制成，主体材料的硬度大于掺杂材料的硬度，且耐高温，掺杂材料为导电性金属的合金，掺杂材料的原子比为0.5～10百分比。

由于主体材料的硬度较大且耐高温，因此可提高承载本体10的整体硬度，避免受到反应腔的高温影响而变形，从而避免损坏晶圆和反应腔内部结构。

而掺杂材料由于具有导电性，因此，可以把晶圆和晶圆承载盘产生的静电导掉，避免静电去吸引晶圆背部或者晶边的颗粒，颗粒随后掉到晶圆表面，造成颗粒污染，造成良率降低。

如图19所示，后续工艺中，将在这些晶圆100上形成金属线300，由于未出现颗粒污染，因此，芯片产品不会出现金属线短路等难以修补的问题，从而提高了芯片良率。

本实施例中，主体材料为陶瓷、硅藻土或尼龙聚合物，这些非金属材料具有较好的支撑力和较大的比热，使得晶圆承载盘有较长的使用期限。导电性金属为金、银、铜、铁、钛、铝等材料，但不限于此。

图12示出了晶圆承载盘的另一实施例，其与图11所示的实施例的区别在于：

承载本体10由主体材料51与包覆在主体材料51外表面的包覆材料52制成，主体材料51的硬度大于包覆材料52的硬度，包覆材料52为导电性金属的合金，包覆材料52的厚度为10～100μm。

主体材料与上述实施例的主体材料相同，包覆材料与上述实施例的掺杂材料相同，对此不再赘述。

综上，上述实施例中，晶圆承载盘由硬度大、耐高温的主体材料掺杂或包覆导电性金属的合金制成，因此，兼具防变形和防静电的效果，从而更能够适应不同温度的反应腔及各种制程条件。

综上所述，本发明的晶圆承载盘由第一接触部和第二接触部接触并支撑晶圆，由于第一接触部和第二接触部分别位于第一表面的周边，晶圆居中放置于第一表面上时，晶圆能够得到稳定的支撑，且晶圆与晶圆承载盘的接触面积小。相比于现有技术中整个承载盘的表面接触晶圆，本实施例的晶圆承载盘在保证稳定支撑的基础上，尽可能减小晶圆承载盘与晶圆的接触面积，大幅降低晶圆被损坏的风险，从而可尽量避免由此导致的颗粒污染及相关联的金属线短路等难以修补的问题，从而提高芯片产品的良率。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种晶圆承载盘，包括：

承载本体，具有相对的第一表面和第二表面；及

第一接触部和第二接触部，均凸设于第一表面，第一接触部和第二接触部分别位于第一表面的周边。

2.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其中，第一接触部的和第二接触部的数量共为2～4个，每一个第一接触部和第二接触部的高度大于1mm且小于5mm，与承载主体一体成型。

3.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其中，第一接触部和第二接触部的形状和尺寸相同，第一接触部的上表面的外周为圆滑过渡面，第二接触部的上表面的外周为圆滑过渡面。

4.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其中，晶圆承载盘还包括防撞部，其凸设于第一表面且位于第一接触部和第二接触部的外侧，防撞部的内周面为弧形，防撞部的数量至少为两个，防撞部的内周与第一表面之间具有圆滑过渡面，承载本体与防撞部为一体成型。

5.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其中，承载本体为长条形，第一接触部和第二接触部沿着承载本体的长度方向设置。

6.如权利要求5所述的晶圆承载盘，其中，承载本体的一端的宽度相对于另一端的宽度较宽，第一接触部和第二接触部分别设置于承载本体的一端和另一端。

7.如权利要求5所述的晶圆承载盘，其中，承载本体的其中一端的外周具有凹槽，或者，承载本体的两侧均存在凹入部，或者，承载本体的中部为圆形或多边形。

8.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其中，承载本体由主体材料与掺杂材料混合制成，主体材料的硬度大于掺杂材料的硬度，掺杂材料为导电性金属的合金，掺杂材料的原子比为0.5～10百分比。

9.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其中，承载本体由主体材料与包覆在主体材料外表面的包覆材料制成，主体材料的硬度大于包覆材料的硬度，包覆材料为导电性金属的合金，包覆材料的厚度为10～100μm。

10.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其中，晶圆承载盘还包括位置检测部，其设置于承载本体上，其能够检测晶圆是否居中的位于承载本体上，位置检测部设置于承载本体的中心处，位置检测部为位置传感器。

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