CN111863699B - 承载装置及工艺腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种承载装置及工艺腔室，所述承载装置包括：可旋转的承载盘，在所述承载盘上设置有沿其周向间隔设置的多个用于承载晶片的工位；并且，在所述承载盘的每个所述工位中设置有至少三个沿其厚度贯穿的通孔，至少三个所述通孔沿其所在的所述工位的周向间隔分布；至少三个顶针，竖直设置在所述承载盘的下方，且位于与取放片位置相对应的位置处，并且各个所述顶针的位置与旋转至所述取放片位置的所述工位中的各个所述通孔的位置一一对应；升降机构，用于驱动各个所述顶针穿过与之对应的各个所述通孔上升或下降至高于或低于所述工位的位置处。通过本发明，提高了承载装置上晶片的安全性与兼容性，同时还提高了晶片工艺均匀性。

Description

承载装置及工艺腔室
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及承载装置及工艺腔室。
背景技术
目前，半导体设备工艺过程中取放片工艺包括：单次取放片以及多站流动式取放片模式。
针对多站流动式取放片模式，目前较普遍使用的流程为：机械手将装载腔内的晶片传输至反应腔内，反应腔内设有多个喷淋头和一个整体加热器，加热器内包含一个传片机构，传片机构功能为将机械手传入晶片接住，放置在加热器上，并在单次起辉后，将晶片传输至下一个喷淋头，取放片结构如图1与图2所示，承载晶片的加热器1’上设置有安放叉指2’的叉指凹槽11’，加热器1’中心部位有安放叉指固定盘3’圆形凹槽12’，叉指凹槽11’与圆形凹槽12’相通，加热器1’为铝合金等材质，叉指2’为陶瓷等耐高温防腐蚀材质，如图2所示，叉指2’固定在叉指固定盘3’上形成叉指组件，叉指组件安装在加热器1’上，加热器1’上设置有托举和旋转装置，可使叉指组件上升、下降或在圆周方向转动，当叉指组件上升后，叉指2’托举晶片至高出加热器1’和叉指凹槽11’的位置；下降后，叉指2’可处于叉指凹槽11’内，且叉指2’上表面低于加热器1’上表面，而晶片落在加热器1’上表面。
现有技术的取放结构具有以下缺点：1)叉指位于晶片下方，其位置穿过晶片大部分区域，在工艺过程中，由于叉指与加热器材质不同，因此在叉指所处位置电磁场与加热器其他位置不同；2)叉指上表面低于加热器上表面，因此叉指上表面与对应地晶片下表面间会形成缝隙，进行工艺后缝隙中会有气体进入，进一步造成晶片温度不均匀，且进入的气体会在晶片背面沉积，形成薄膜；3)叉指上表面虽然穿过晶片大部分区域，晶片重心在叉指上，当叉指升起晶片后叉指无法有效固定晶片，当叉指组件在圆周方向转动时，晶片可能会从叉指上滑落；4)叉指结构在晶片尺寸方面兼容较差。
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及工艺腔室，以提高承载装置上晶片的安全性与兼容性，并提高晶片进行工艺时的工艺均匀性。
为实现本发明的目的而提供一种承载装置，包括：
可旋转的承载盘，在所述承载盘上设置有沿其周向间隔设置的多个用于承载晶片的工位；并且，在所述承载盘的每个所述工位中设置有至少三个沿其厚度贯穿的通孔，至少三个所述通孔沿其所在的所述工位的周向间隔分布；
至少三个顶针，竖直设置在所述承载盘的下方，且位于与取放片位置相对应的位置处，并且各个所述顶针的位置与旋转至所述取放片位置的所述工位中的各个所述通孔的位置一一对应；
升降机构，用于驱动各个所述顶针穿过与之对应的各个所述通孔上升或下降至高于或低于所述工位的位置处。
优选地，还包括：位于所述承载盘下方的加热器；
所述加热器用于加热所述承载盘；在所述加热器上与取放片位置相对应的位置处设置有至少三个沿其厚度贯穿的顶针孔，各个所述顶针的位置与各个顶针孔的位置一一对应，各个所述顶针可穿过与之对应的各个顶针孔。
优选地，所述承载盘能相对所述加热器转动，且在二者之间具有间隙。
优选地，所述加热器与所述承载盘之间的间隙值小于1mm。
优选地，还包括：气孔以及迷宫结构；
所述气孔位于所述承载盘和所述加热器的中部；
所述迷宫结构包括第一迷宫结构与第二迷宫结构；
所述第一迷宫结构用于防止工艺气体由所述承载装置的侧壁进入所述加热器与所述承载盘之间的间隙；
所述第二迷宫结构用于防止工艺气体由所述气孔进入所述加热器与所述承载盘之间的间隙。
优选地，所述第一迷宫结构由所述加热器外侧壁与所述承载盘内侧壁上分别设置的一个或多个凹部和凸部形成，且所述凹部与所述凸部之间具有迷宫式通道。
优选地，所述第二迷宫结构由所述加热器上表面与所述承载盘下表面上分别设置的一个或多个凹部和凸部形成，且所述凹部与所述凸部之间具有迷宫式通道。
优选地，所述顶针外壁与所述顶针孔的内壁之间的最小距离大于2mm。
优选地，相对于所述工位中心在不同半径的圆周上都分布有至少三个所述通孔。
优选地，还包括：用于控制所述承载盘旋转的转位机构；
所述转位机构包括：第一驱动器以及设置在所述承载盘底面中心的旋转轴，所述旋转轴与所述第一驱动器连接，所述第一驱动器通过驱动所述旋转轴使所述承载盘围绕所述旋转轴中心转动。
优选地，所述升降机构包括：顶升臂以及与所述顶升臂连接的第二驱动器；所述第二驱动器驱动所述顶升臂沿竖直方向运动，
所述顶升臂包括：固定盘以及与所述固定盘连接的中心臂，所述固定盘分别与各个所述顶针固定连接；
所述中心臂与所述第二驱动器连接，且同轴套设在所述旋转轴上。
一种工艺腔室，其特征在于，所述工艺腔室内的底部设置有承载装置，所述承载装置采用本申请中所述的承载装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的承载装置及工艺腔室，具有升降机构、顶针以及可旋转的承载盘；顶针在承载盘下方并且至少有三个，且位于取放片位置相对应的位置处；承载盘上设置有沿其周向间隔设置的多个用于承载晶片的工位，在承载盘的每个工位中设置有至少三个沿其厚度贯穿的通孔，至少三个通孔沿其所在的工位的周向间隔分布，各个顶针的位置与旋转至取放片位置的工位中的各个通孔的位置一一对应；升降机构用于驱动各个顶针穿过与之对应的各个通孔上升或下降至高于或低于工位的位置处；本发明中，采用承载盘与顶针的配合方式代替传统的叉指结构，既可以避免叉指引起的晶片翘曲，又能够保证晶片边缘与背面之间不存在缝隙，从而有效提高了工艺均匀性；采用至少三个顶针，可以保证运输晶片时的安全性；进一步，在承载盘的工位上设置至少三个沿其厚度贯穿的通孔，可以保证顶针穿过不同的通孔，因此可以兼容不同尺寸的晶片，提高了晶片的兼容性。
附图说明
图1为现有技术中一种取放片结构；
图2为现有技术中叉指组件的结构；
图3为本发明实施例提供的承载装置的一种正视图；
图4为本发明实施例提供的承载装置的一种剖视图；
图5为本发明实施例提供的第一迷宫结构的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第二迷宫结构的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的承载装置及工艺腔室进行详细描述。
如图3与图4所示，本发明提供的承载装置包括：承载盘1、顶针2、以及升降机构3，其中，承载盘1可旋转，而顶针2至少有三个。
在承载盘1上设置有沿其周向间隔设置的多个用于承载晶片的工位11；并且，在承载盘1的每个工位11中设置有至少三个沿其厚度贯穿的通孔12，至少三个通孔12沿其所在的工位11的周向间隔分布。
各个顶针2竖直设置在承载盘1的下方，且位于与取放片位置相对应的位置处，并且各个顶针2的位置与旋转至取放片位置的工位中的各个通孔12的位置一一对应。
升降机构3用于驱动各个顶针2穿过与之对应的各个通孔12上升或下降至高于或低于工位11的位置处。
本发明实施例提供的承载装置，采用可旋转的承载整体设计，可由升降机构驱动各个顶针顶升晶片，还可以实现晶片在不同腔室之间的传输；本发明，采用承载盘与顶针的配合方式代替传统的叉指结构，既可以避免叉指引起的晶片翘曲，又能够保证晶片边缘与背面之间不存在缝隙，从而有效提高了工艺均匀性；采用至少三个顶针，可以保证运输晶片时的安全性；进一步，在承载盘的工位上设置至少三个沿其厚度贯穿的通孔，可以保证顶针穿过不同的通孔，因此可以兼容不同尺寸的晶片，提高了晶片的兼容性。
进一步，本发明的另一个实施例中，如图4所示，承载装置还包括：还包括：位于承载盘1下方的加热器4。
加热器4用于加热承载盘1，在加热器4上与取放片位置相对应的位置处设置有至少三个沿其厚度贯穿的顶针孔41，各个顶针2的位置与各个顶针孔41的位置一一对应，各个顶针2可穿过与之对应的各个顶针孔41。
进一步，为了保证承载盘1在加热器4上能够自由旋转，加热器4与承载盘1相互分离，承载盘1能相对加热器4转动，且在二者之间具有间隙6。
进一步，为了保证加热器4与承载盘1之间的热辐射效果，加热器4与承载盘1之间间隙值小于1mm。将间隙值设置为1mm既可以保证加热器之间的热辐射又可以保证承载盘在加热器上能够自由旋转。
本发明实施例提供的承载装置，在承载盘下方设置有加热器，可以为承载盘进行加热；当晶片放置在工位上时可以保证晶片受热的均匀性较好，进一步，减小了晶片温度均匀性对工艺均匀性的影响。
参见图4、图5以及图6所示，承载装置还包括：气孔13以及迷宫结构，气孔13位于承载盘1和加热器4的中部；该迷宫结构包括：第一迷宫结构I与第二迷宫结构II。
第一迷宫结构I用于防止工艺气体由承载装置的侧壁进入加热器4与承载盘1之间的间隙。
第二迷宫结构II用于防止工艺气体由气孔13进入加热器4与承载盘1之间的间隙。
进一步，参见图5所示，第一迷宫结构I由加热器4外侧壁与承载盘1内侧壁上分别设置的一个或多个凹部7和凸部8形成，且凹部7与凸部8之间具有迷宫式通道61。需要说明的是，本发明实施例中，凹部7可以设置在加热器4外侧壁，而与凹部7配合的可以是设置在承载盘1内侧壁上的凸部8；而凹部7可以设置在承载盘1内侧壁上，而与凹部7配合的可以是设置在加热器4外侧壁上的凸部8。
进一步，参见图6所示，第二迷宫结构II由加热器4上表面与承载盘1下表面上分别设置的一个或多个凹部7和凸部8形成，且凹部7与凸部8之间具有迷宫式通道61。本发明实施例中，凹部7可以设置在加热器4上表面，而与凹部7配合的可以是设置在承载盘1下表面的凸部8；而凹部7可以设置在承载盘1下表面，而与凹部7配合的可以是设置在加热器4上表面的凸部8。
本发明实施例提供的承载装置，通过在承载装置上设置第一迷宫结构与第二迷宫结构，可以有效防止工艺气体进入加热器与承载盘之间的间隙，避免晶片的背面沉积薄膜。
进一步，本发明的一个实施例中，如图4所示，顶针孔41的直径大于顶针2的直径；具体地，顶针的材质一般为热变形较小的材质，如陶瓷等；而加热器材质一般为热变形较大的材质，如铝合金；当加热器升温膨胀后，径向膨胀较大，因此，将顶针孔41的直径设置为大于顶针2的直径，可以有利于加热器4膨胀。
进一步，顶针外壁与顶针孔的内壁之间的最小距离大于2mm。通过此设置，可以保证顶针与顶针孔之间的单边间隙大于2mm，保证了加热器膨胀后使顶针左右间隙均匀。本发明另一个实施例中，还可以将加热器4与顶针2之间设置为偏向膨胀一侧安装，也可以保证加热器膨胀后使顶针左右间隙均匀。
本发明的一个实施例中，参见图3所示，相对于工位11中心在不同半径的圆周上都分布有至少三个通孔12。进一步，半径的尺寸可以为30mm和/或55mm。图3中，承载盘1上设有6个工位11，每个工位内设置有多个通孔12，其中，在半径为30mm的圆上具有四个通孔12，可以使顶针2穿过半径为30mm的圆上的四个通孔12后，顶起规格为4寸的晶片；而在半径为55mm的圆上也具有四个通孔12，可以使顶针2穿过半径为55mm的圆上的四个通孔12后，顶起规格为6寸或8寸的晶片，而在应用4寸晶片时，需要拆除顶起规格为6寸或8寸的晶片的顶针；而在用6寸或8寸的晶片时，需要拆除顶起规格为4寸晶片的顶针。本发明实施例提供的承载装置，兼容性更高，能够兼容更多尺寸规格晶片。承载盘上具有多种通孔，可根据晶片尺寸选择安装顶针位置，避免因晶片规格不同而更换加热器。
本发明的另一个实施例，参见图4所示，承载装置还包括：用于控制承载盘旋转的转位机构。
转位机构包括：第一驱动器(图中未示)以及设置在承载盘底面中心的旋转轴5，旋转轴5与第一驱动器连接，第一驱动器通过驱动旋转轴5使承载盘1围绕旋转轴5中心转动。具体地，承载盘1上设置有与旋转轴5配合的安装孔，该安装孔与旋转轴5一端连接，旋转轴5另一端连接在腔室外的第一驱动器，第一驱动器实现了承载盘1上各个工位11之间旋转切换。
具体地，升降机构3包括：顶升臂以及与顶升臂连接的第二驱动器(图中未示)；第二驱动器驱动顶升臂沿竖直方向运动；顶升臂包括：固定盘31以及与固定盘31连接的中心臂32，固定盘31分别与各个顶针2固定连接；中心臂32与第二驱动器连接，且同轴套设在旋转轴5上。本实施例中，中心臂32与固定盘31垂直设置，并且中心臂32只能作升降运动，不可旋转；固定盘31上在与加热器4的顶针孔41对应位置安装有顶针2，用于顶升晶片。
针对上述承载装置，本发明实施例还提供了一种工艺腔室，工艺腔室内的底部设置有承载装置，该承载装置采用本发明中的承载装置。
在进行工艺时，当机械手从传输模块传片至工艺腔室对应取放片位置时，顶针2升起，接住晶片，机械手撤出，顶针2下降，晶片被放置在承载盘1相应工位11上进行工艺，完成后，旋转轴5驱动承载盘1旋转，将该晶片旋转至下一工位，机械手继续传片重复上述步骤，当一枚晶片在6个工位顺序进行一次工艺后，再次旋转至取放片位置，顶针2托起晶片，机械手进入，顶针2下降，机械手接住晶片并传出工艺腔室，该晶片工艺结束。
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 (11)

1.一种承载装置，其特征在于，包括：
可旋转的承载盘，在所述承载盘上设置有沿其周向间隔设置的多个用于承载晶片的工位；并且，在所述承载盘的每个所述工位中设置有至少三个沿其厚度贯穿的通孔，至少三个所述通孔沿其所在的所述工位的周向间隔分布；
至少三个顶针，竖直设置在所述承载盘的下方，且位于与取放片位置相对应的位置处，并且各个所述顶针的位置与旋转至所述取放片位置的所述工位中的各个所述通孔的位置一一对应；
升降机构，用于驱动各个所述顶针穿过与之对应的各个所述通孔上升或下降至高于或低于所述工位的位置处；
位于所述承载盘下方的加热器，所述加热器用于加热所述承载盘；
气孔以及迷宫结构；
所述气孔位于所述承载盘和所述加热器的中部；
所述迷宫结构包括第一迷宫结构与第二迷宫结构；
所述第一迷宫结构用于防止工艺气体由所述承载装置的侧壁进入所述加热器与所述承载盘之间的间隙；
所述第二迷宫结构用于防止工艺气体由所述气孔进入所述加热器与所述承载盘之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，在所述加热器上与取放片位置相对应的位置处设置有至少三个沿其厚度贯穿的顶针孔，各个所述顶针的位置与各个顶针孔的位置一一对应，各个所述顶针可穿过与之对应的各个顶针孔。
3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述承载盘能相对所述加热器转动，且在二者之间具有间隙。
4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述加热器与所述承载盘之间的间隙值小于1mm。
5.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述第一迷宫结构由所述加热器外侧壁与所述承载盘内侧壁上分别设置的一个或多个凹部和凸部形成，且所述凹部与所述凸部之间具有迷宫式通道。
6.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述第二迷宫结构由所述加热器上表面与所述承载盘下表面上分别设置的一个或多个凹部和凸部形成，且所述凹部与所述凸部之间具有迷宫式通道。
7.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述顶针外壁与所述顶针孔的内壁之间的最小距离大于2mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的承载装置，其特征在于，相对于所述工位中心在不同半径的圆周上都分布有至少三个所述通孔。
9.根据权利要求1或2所述的承载装置，其特征在于，还包括：用于控制所述承载盘旋转的转位机构；
所述转位机构包括：第一驱动器以及设置在所述承载盘底面中心的旋转轴，所述旋转轴与所述第一驱动器连接，所述第一驱动器通过驱动所述旋转轴使所述承载盘围绕所述旋转轴中心转动。
10.根据权利要求9所述的承载装置，其特征在于，所述升降机构包括：顶升臂以及与所述顶升臂连接的第二驱动器；所述第二驱动器驱动所述顶升臂沿竖直方向运动；
所述顶升臂包括：固定盘以及与所述固定盘连接的中心臂，所述固定盘分别与各个所述顶针固定连接；
所述中心臂与所述第二驱动器连接，且同轴套设在所述旋转轴上。
11.一种工艺腔室，其特征在于，所述工艺腔室内的底部设置有承载装置，所述承载装置采用权利要求1-10任一项所述的承载装置。
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