CN113764330A - 一种晶圆夹持装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种晶圆夹持装置，所述晶圆夹持装置包括：底座；至少一个垫块，设置于所述底座的工作面；至少两个晶圆限位结构，设置于所述底座的工作面，所述晶圆限位结构包括第一工作面和凹槽，所述第一工作面延伸至所述凹槽。本申请所述的晶圆夹持装置，在进行晶圆翻转时，晶圆可以在重力作用下沿所述第一工作面滑入所述沟槽，并被所述沟槽固定，不会损伤晶圆，并且晶圆不容易倾倒，可以大幅提高晶圆加工良率和效率。

Description

一种晶圆夹持装置
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆夹持装置。
背景技术
在大规模集成电路生产制造过程中，需要对晶圆进行多道工艺、工序处理，最终才能造出合格的产品。在这些工艺和工序中，经常需要移动甚至翻转晶圆。晶圆夹持装置在工序中可起到夹持、固定、传输晶圆等作用，使晶圆保持或按一定方式运动。
目前，晶圆夹持装置主要采用气缸、弹簧、电机等进行驱动夹持晶圆，但存在一些问题和不足之处。由于气缸、弹簧、电机驱动在夹持过程中结构复杂，夹持力不易精确控制，一方面可能会造成夹持装置对晶圆的摩擦刮伤，影响晶圆表面光洁度，另一方面还可能因为夹持力过大造成晶圆的裂纹、应力损伤以及夹持力过小导致晶圆脱落等问题。
因此，有必要提供更有效、更可靠的晶圆夹持装置，提高晶圆加工质量和效率。
发明内容
本申请提供一种晶圆夹持装置，可以提高晶圆加工良率和效率。
本申请的一个方面提供一种晶圆夹持装置，包括：底座；至少一个垫块，设置于所述底座的工作面；至少两个晶圆限位结构，设置于所述底座的工作面，所述晶圆限位结构包括第一工作面和能够夹持晶圆的凹槽，所述第一工作面延伸至所述凹槽。
在本申请的一些实施例中，所述垫块包括第二工作面，所述第二工作面为曲面。
在本申请的一些实施例中，所述第一工作面为曲面。
在本申请的一些实施例中，所述凹槽的宽度与晶圆的厚度匹配。
在本申请的一些实施例中，所述凹槽的深度为3毫米至5毫米。
在本申请的一些实施例中，所述垫块和所述晶圆限位结构的材料包括聚四氟乙烯。
在本申请的一些实施例中，所述垫块和所述晶圆限位结构均匀分布于所述底座的工作面。
在本申请的一些实施例中，所述垫块的数量为两个以上，所述晶圆限位结构的数量为三个以上。
在本申请的一些实施例中，所述垫块的数量为两个，所述晶圆限位结构的数量为两个，所述垫块位于所述底座的工作面的一侧，所述晶圆限位结构位于所述底座的工作面的另一侧。
在本申请的一些实施例中，所述晶圆夹持装置还包括：动力结构和连接结构，所述连接结构设置于所述底座侧壁，所述动力结构与所述连接结构连接。
本申请所述的晶圆夹持装置，在进行晶圆翻转时，晶圆可以在重力作用下沿所述第一工作面滑入所述沟槽，并被所述沟槽固定，不会损伤晶圆，并且晶圆不容易倾倒，可以大幅提高晶圆加工良率和效率。
附图说明
以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
图1为本申请实施例所述的晶圆夹持装置的结构示意图；
图2为本申请实施例所述的晶圆夹持装置的晶圆限位结构的结构示意图；
图3为本申请实施例所述的晶圆夹持装置的垫块的结构示意图；
图4为本申请实施例所述的晶圆夹持装置翻转时的结构示意图；
图5为本申请实施例所述的晶圆夹持装置翻转时的截面结构示意图。
具体实施方式
以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。
在晶圆的制造过程中，经常需要移动晶圆。例如，在一些情况下，甚至需要将晶圆从水平状态翻转到垂直状态。然而目前的一些晶圆夹持装置主要采用气缸、弹簧、电机等进行驱动夹持晶圆。但由于气缸、弹簧、电机驱动在夹持过程中结构复杂，夹持力不易精确控制。若夹持力过大，可能会造成夹持装置对晶圆的摩擦刮伤，影响晶圆表面光洁度，甚至造成晶圆的裂纹、应力损伤；若夹持力过小，则晶圆容易脱落，例如在翻转过程中倾倒。
针对上述问题，本申请提供一种晶圆夹持装置，不需要使用外力驱动来夹持晶圆，而是利用晶圆本身的重力结合特殊设计的工作面来固定晶圆，不会有夹持力过大或过小等问题，不会有晶圆损伤或晶圆倾倒脱落等问题，可以大幅提高晶圆加工良率和效率。
图1为本申请实施例所述的晶圆夹持装置的结构示意图。
本申请的实施例提供一种晶圆夹持装置，参考图1，所述晶圆夹持装置包括：底座1；至少一个垫块2，设置于所述底座1的工作面；至少两个晶圆限位结构3，设置于所述底座1的工作面，所述晶圆限位结构3包括第一工作面 31和能够夹持晶圆的凹槽32，所述第一工作面31延伸至所述凹槽32。
在本申请的一些实施例中，所述垫块2和所述晶圆限位结构3均匀分布于所述底座1的工作面。为了更好地固定晶圆5，所述垫块2和所述晶圆限位结构3均匀分布。
在本申请的一些实施例中，所述垫块2的数量为一个，所述晶圆限位结构3的数量为两个。三点即可以固定一个平面，因此所述垫块2和所述晶圆限位结构3的数量总和最少可以为三个。参考图1，当晶圆5被翻转至垂直状态时，需要至少两个所述晶圆限位结构3来托住所述晶圆5，因此所述晶圆限位结构3的最低数量为两个，而所述垫块2的最低数量为一个。
在本申请的另一些实施例中，参考图1所示，所述垫块2的数量为两个，所述晶圆限位结构3的数量为两个，所述垫块2位于所述底座1的工作面的一侧，所述晶圆限位结构3位于所述底座1的工作面的另一侧。所述晶圆限位结构3需要在晶圆5被翻转至垂直状态时托住晶圆5，因此所述两个晶圆限位结构3需要位于所述底座1的工作面的同一侧。所述两个垫块2则位于所述底座1的工作面的另一侧。
在本申请的还一些实施例中，所述垫块2的数量可以为两个以上，所述晶圆限位结构3的数量可以为三个以上，只要所述垫块2和所述晶圆限位结构3 可以固定所述晶圆5。
在本申请的一些实施例中，所述晶圆夹持装置还包括：动力结构(图中未示出)和连接结构4，所述连接结构4设置于所述底座1侧壁，所述动力结构与所述连接结构4连接。所述动力结构可以向所述连接结构4提供动力进而移动与所述连接结构4相连的底座1以及底座1上的晶圆5。例如，所述动力结构可以提供翻转力来翻转所述底座1进而翻转所述晶圆5。
在本申请的一些实施例中，所述动力结构的动力可以是气缸、弹簧、电机等。
在本申请的一些实施例中，所述垫块2和所述晶圆限位结构3的材料包括聚四氟乙烯。所述聚四氟乙烯是一种摩擦系数较低的材料，可以减少垫块2 和晶圆限位结构3与晶圆5之间的摩擦力，使所述晶圆5更为流畅地在所述晶圆限位结构3和垫块2上移动，并且不会损伤所述晶圆5。
如图1所示，当晶圆5被翻转至垂直状态时，所述晶圆5可以在自身重力作用下沿所述第一工作面31滑入所述沟槽32，并被所述沟槽32固定，不会损伤晶圆5，并且晶圆5不容易倾倒。
下面结合附图对所述晶圆夹持装置进行详细说明。
图2为本申请实施例所述的晶圆夹持装置的晶圆限位结构的结构示意图。其中，图2(a)为主视图，图2(b)为俯视图，图2(c)为左视图。
参考图2(c)，在本申请的一些实施例中，所述第一工作面31为曲面。所述曲面可以在晶圆5水平时结合晶圆5自身的重力固定所述晶圆5，使所述晶圆5不会水平移动。并且，当所述晶圆5由水平向垂直翻转时，所述曲面也可以使晶圆5较为平缓地滑入所述沟槽32。在实际结构中，所述曲面的弧度可以根据晶圆的尺寸和重量等具体设计。
在本申请的一些实施例中，所述凹槽32的宽度与晶圆5的厚度匹配。若所述凹槽32的宽度较小，则晶圆5难以顺利流畅地滑入所述沟槽32中；若所述凹槽32的宽度太大，则晶圆5滑入所述沟槽32中后，所述晶圆5也容易晃动，不会被固定。
在本申请的一些实施例中，所述凹槽32的深度为3毫米至5毫米。若所述凹槽32的深度太浅，则当所述晶圆5滑入所述沟槽32中后仍然容易倾倒；若所述凹槽32的深度太深，则所述凹槽32会覆盖较多晶圆5表面，影响后续对晶圆5的工艺，例如清洗等。
图3为本申请实施例所述的晶圆夹持装置的垫块的结构示意图。其中，图3(a)为主视图，图3(b)为俯视图，图3(c)为左视图。
参考图3(c)，所述垫块2包括第二工作面21，所述第二工作面21 为曲面。所述曲面可以在晶圆5水平时结合晶圆5自身的重力固定所述晶圆 5，使所述晶圆5不会水平移动。在实际结构中，所述曲面的弧度可以根据晶圆的尺寸和重量等具体设计。在本申请的一些实施例中，所述第二工作面 21的弧度可以与所述第一工作面31的弧度相同。
图4为本申请实施例所述的晶圆夹持装置翻转时的结构示意图。其中，图4(a)为晶圆夹持装置处于水平时，图4(b)为晶圆夹持装置处于倾斜时，图4(c)为晶圆夹持装置处于垂直时。图5为本申请实施例所述的晶圆夹持装置翻转时的截面结构示意图，其中，图5(a)为晶圆夹持装置处于水平时，图5(b)为晶圆夹持装置处于倾斜时，图5(c)为晶圆夹持装置处于垂直时。
下面结合图4与图5，描述所述晶圆夹持装置翻转时所述晶圆如何移动。
参考图4(a)和图5(a)，当所述晶圆夹持装置位于水平时，所述晶圆5设置于所述第一工作面31和所述第二工作面21上，由于所述第一工作面31和所述第二工作面21是曲面，因此所述晶圆5在自身重力的作用下受到向下的力，不会在水平方向移动。
参考图4(b)和图5(b)，当所述晶圆夹持装置翻转倾斜时，所述晶圆5在自身重力的作用下沿所述第一工作面31和所述第二工作面21移动，由于所述第一工作面31和所述第二工作面21是曲面，因此所述晶圆5可以较为平缓地移动。
参考图4(c)和图5(c)，当所述晶圆夹持装置继续翻转至垂直时，所述晶圆5在自身重力的作用下沿所述第一工作面31移动最终滑入所述沟槽32，由于所述沟槽32的尺寸与所述晶圆5的尺寸相匹配，因此所述沟槽 32可以固定住所述晶圆5。
由于所述晶圆5是在自身重力的作用下沿光滑的曲面移动，因此所述晶圆5不会受到夹持力的损伤，可以大幅提高晶圆的良率；此外，利用所述沟槽32来固定所述晶圆5，所述晶圆5不容易倾倒，可以大幅提高晶圆加工的效率。
在一些实施例中，采用传统的晶圆夹持装置翻转晶圆时，由于晶圆容易倾倒以及被损伤，每个月约会发生8次到12次故障，每次导致4片到6片晶圆损伤；在一些实施例中，采用本申请所述的晶圆夹持装置翻转晶圆时，由于晶圆不易倾倒以及不会损伤，每个月只会发生约0次至1次故障，并且不会有晶圆损伤。
本申请所述的晶圆夹持装置，在进行晶圆翻转时，晶圆可以在重力作用下沿所述第一工作面滑入所述沟槽，并被所述沟槽固定，不会损伤晶圆，并且晶圆不容易倾倒，可以大幅提高晶圆加工良率和效率。
综上所述，在阅读本申请内容之后，本领域技术人员可以明白，前述申请内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改都在本申请的示例性实施例的精神和范围内。
应当理解，本实施例使用的术语″和/或″包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作″连接″或″耦接″至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。
还应当理解，术语″包含″、″包含着″、″包括″或者″包括着″，在本申请文件中使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本申请的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标记符在整个说明书中表示相同的元件。
此外，本申请说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/ 或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。例如，被示出为矩形的蚀刻区域通常会具有圆形的或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆夹持装置，其特征在于，包括：
底座；
至少一个垫块，设置于所述底座的工作面；
至少两个晶圆限位结构，设置于所述底座的工作面，所述晶圆限位结构包括第一工作面和能够夹持晶圆的凹槽，所述第一工作面延伸至所述凹槽。
2.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，所述垫块包括第二工作面，所述第二工作面为曲面。
3.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，所述第一工作面为曲面。
4.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，所述凹槽的宽度与晶圆的厚度匹配。
5.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，所述凹槽的深度为3毫米至5毫米。
6.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，所述垫块和所述晶圆限位结构的材料包括聚四氟乙烯。
7.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，所述垫块和所述晶圆限位结构均匀分布于所述底座的工作面。
8.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，所述垫块的数量为两个以上，所述晶圆限位结构的数量为三个以上。
9.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，所述垫块的数量为两个，所述晶圆限位结构的数量为两个，所述垫块位于所述底座的工作面的一侧，所述晶圆限位结构位于所述底座的工作面的另一侧。
10.如权利要求1所述的晶圆夹持装置，其特征在于，还包括：动力结构和连接结构，所述连接结构设置于所述底座侧壁，所述动力结构与所述连接结构连接。
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