CN116487314B - 一种带翘曲校正功能的晶圆承载器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体设备技术领域，提供了一种带翘曲校正功能的晶圆承载器，包括：承载板、密封盖板、吸附校正组件及第一中心吸附源，吸附校正组件包括两条吸附条、平行轨道，初始位置，两条吸附条位于所述承载板的中心下方；在校正状态下，两条吸附条沿平行轨道在承载板下方的中间朝相反方向移动；第一中心吸附源在完成校正后使得晶圆被吸附于承载板上。本发明通过吸附条从中间向两侧移动吸附的方式，从而使得晶圆能够从中间向两侧逐渐被展平，实现对晶圆翘曲部分的校正。

Description

一种带翘曲校正功能的晶圆承载器

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，尤其是涉及一种带翘曲校正功能的晶圆承载器。

背景技术

半导体晶圆物料在加工操作中涉及多道晶圆物料的检测工序，例如对晶圆表面薄膜厚度的检测。

在BCD工艺中（Bipolar CMOS DMOS一种单片集成工艺），需要使用外延工艺。硅外延工艺一般在高温下进行，通过对晶圆进行热处理操作从而在其表面生长外延层。基于外延生长的原理，晶圆不同区域的外延厚度存在一定的差异。由于晶圆上膜层的均匀性关系到器件性能的稳定性，因此，需要对晶圆上膜层的厚度进行监控。在对晶圆薄膜层厚度检测的操作中包括稳固并且选择性地将晶圆放置在待检测的承载平台上。例如在光学检测程序开始之前,都会首先选择适合晶圆尺寸的晶圆承载平台将晶圆原片稳定的放置在承载平台上；在检测开始时就需要精细控制待检测晶圆与检测设备检测源之间的距离。

承载平台的表面会产生负压，以此将晶圆片稳定的吸附固定在承载表面，在晶圆薄片上升或者下降的时候，对于较薄的晶圆，会在晶圆的边缘部位产生翘曲现象，主要以12寸的晶圆为主，这是因为成品的晶圆在减薄以后就没有了用来补偿翘曲的应力膜，在晶圆薄片上下运动调整时，由于部分位置悬空，薄晶圆会产生应力差，从而导致晶圆产生翘曲，使得晶圆成拱形。

现有技术中也有在陶瓷吸附平台上来对晶圆翘曲进行校正的装置，有的需要在陶瓷平台上设计大量的吸附孔，有的采用特殊的陶瓷板形状或者采用很多圈隔离设计的陶瓷板，这些方式对陶瓷板的加工带来了更大的难度，且使用寿命较短，另外在校正效果上也并不理想，因此现在需要一种易于实现且校正效果更好的吸附平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带翘曲校正功能的晶圆承载器，以解决了现有技术中存在的晶圆翘曲校正效果不理想的技术问题。

本发明实施例提供了一种带翘曲校正功能的晶圆承载器，包括：承载板，所述承载板为多孔结构，所述多孔结构的孔内部连通；密封盖板，所述密封盖板设置于所述承载板周围；吸附校正组件，所述吸附校正组件包括两条吸附条、平行轨道，所述两条吸附条完全相同，所述两条吸附条各自的两端分别接触所述平行轨道；初始位置，所述两条吸附条位于所述承载板的中心下方；在校正状态下，所述两条吸附条沿所述平行轨道在所述承载板下方的中间朝相反方向移动；第一中心吸附源，所述第一中心吸附源连接至所述承载板下方，所述第一中心吸附源用于在完成校正后使得晶圆被吸附于所述承载板上。

进一步的，所述吸附条包括在其长度方向上间隔设置的若干吸嘴，在启动阶段，若干所述吸嘴从所述吸附条的中间向两侧逐渐打开，在校正状态下，若干所述吸嘴为打开状态。

进一步的，所述晶圆承载器还包括第二吸附源，所述吸附条的长度小于所述晶圆的直径，将所述承载板上所述吸附条移动轨迹的投影之外的区域设置为固定吸附区，所述固定吸附区连接至所述第二吸附源。

进一步的，所述固定吸附区与所述承载板上所述吸附条移动轨迹的投影之内的区域互不连通。

进一步的，所述固定吸附区包括第一固定吸附区与第二固定吸附区，所述第一固定吸附区与所述第二固定吸附区关于所述承载板垂直于所述吸附条的中心线对称。

进一步的，所述晶圆承载器还包括第一升降组件及第二升降组件，所述第一升降组件安装于所述第一固定吸附区下方，所述第二升降组件安装于所述第二固定吸附区下方。

进一步的，所述晶圆承载器还包括第一压力传感器、第二压力传感器及控制器，所述第一压力传感器与所述第一固定吸附区连接，所述第二压力传感器与所述第二固定吸附区连接；所述控制器根据所述第一压力传感器的感测压力，控制所述第一升降组件的开启或关闭，使得所述第一固定吸附区实现升降；所述控制器根据所述第二压力传感器的感测压力，控制所述第二升降组件的开启或关闭，使得所述第二固定吸附区实现升降。

进一步的，所述第一固定吸附区的宽度L小于所述晶圆直径的八分之一。

进一步的，所述吸附校正组件还包括环形支架，所述平行轨道的两端与所述环形支架连接；所述平行轨道绕所述环形支架相对旋转，带动所述吸附条旋转，或所述环形支架绕其圆心旋转，带动所述平行轨道及所述吸附条相对所述承载板旋转。

进一步的，所述吸附条在所述平行轨道上的移动速度小于1cm/s。

进一步的，所述承载板的材料为陶瓷板。

本发明实施例至少具有以下技术效果：

本发明实施例提供的一种带翘曲校正功能的晶圆承载器，在承载板的下方设置两个吸附条、以及更下方的第一中心吸附源，两个吸附条各自的两侧都分别搭接在平行轨道上，两个吸附条能够沿着平行轨道滑动。由于承载板是多孔结构，其内部的孔是基本连通的状态，因此，当位于承载板下方的吸附条在进行吸附时，整个承载板也会产生吸附力，能够对未产生翘曲的晶圆部分起到一定的吸附固定作用，但同时，吸附条所在的位置吸附力必然是更大的。在晶圆翘曲校正的过程中，通过将两个吸附条沿平行轨道从承载板下方的中间向两侧移动，从而使得晶圆能够从中间向两侧逐渐被展平。当两个吸附条的部分移动到密封盖板下方时，密封盖板能密闭住除位于承载板下方之外的吸附条的其他部分，保证吸附条的正常吸附效果。本发明通过从中间向两侧逐渐吸附的方式，先将晶圆的未翘曲部分吸附到正常平面位置的，而随着近的部分被校正到正常的位置，其可以带动其他翘曲部分向承载板靠近，就可以实现对晶圆翘曲部分的校正。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种带翘曲校正功能的晶圆承载器的截面示意图；

图2为本发明实施例提供的一种带翘曲校正功能的晶圆承载器的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的吸附条示意图；

图4为本发明实施例提供的第二例晶圆承载器的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第二例晶圆承载器的截面示意图；

图6为本发明实施例提供的第三例晶圆承载器的俯视结构示意图。

图标：1-承载板；2-密封盖板； 4-第一中心吸附源；5-第二吸附源；6-晶圆；10-固定吸附区；30-吸附条；31-平行轨道；32-环形支架；101-第一固定吸附区；102-第二固定吸附区；301-吸嘴。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式 “一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

第一个方面，请参阅图1及图2，本发明实施例提供了一种带翘曲校正功能的晶圆承载器，包括：承载板1，承载板1为多孔结构，多孔结构的孔内部连通；密封盖板2，密封盖板2设置于承载板1周围；吸附校正组件，吸附校正组件包括两条吸附条30、平行轨道31，两条吸附条30完全相同，两条吸附条30各自的两端分别接触平行轨道31；初始位置，两条吸附条30位于承载板1的中心下方；在校正状态下，两条吸附条30沿平行轨道31在承载板1下方的中间朝相反方向移动；第一中心吸附源4，第一中心吸附源4连接至承载板1下方，第一中心吸附源4用于在完成校正后使得晶圆被吸附于承载板1上。

本实施例中，在承载板1的下方设置两个吸附条30、以及更下方的第一中心吸附源4，两个吸附条30各自的两侧都分别搭接在平行轨道31上，两个吸附条30能够沿着平行轨道31滑动。两个吸附条30是用于实现对晶圆的翘曲校正，当完成校正后，关闭两个吸附条30，启动第一中心吸附源4来将晶圆稳定地保持在承载板1上。晶圆的翘曲部分都是从一侧逐渐远离承载板1的，翘曲的部分无法与承载板1贴合，但未产生翘曲的晶圆部分则容易被吸附。由于承载板1是多孔结构，其内部的孔是基本连通的状态，因此，当位于承载板1下方的吸附条30在进行吸附时，整个承载板1也会产生吸附力，能够对未产生翘曲的晶圆部分起到一定的吸附固定作用，但同时，晶圆下方两条吸附条30对应的区域所受吸附力大于其它区域所受吸附力，即吸附条30所在的位置吸附力必然是更大的。在晶圆翘曲校正的过程中，通过将两个吸附条30沿平行轨道31从中间向两侧移动，从而使得晶圆能够从中间向两侧逐渐被展平。

基于此，本发明通过从中间向两侧逐渐吸附的方式，先将晶圆的未翘曲部分吸附到正常平面位置的，而随着近的部分被校正到正常的位置，其可以带动其他翘曲部分向承载板1靠近，就可以实现对晶圆翘曲部分的校正。另外，除承载板1之外的其他部分均用密封盖板2进行密封，从而确保当两个吸附条30的部分移动到密封盖板2下方时，密封盖板2能密闭住除位于承载板1下方之外的吸附条30的其他部分，保证吸附条30的正常吸附效果。在校正状态下，承载板与第一中心吸附源并不连通（例如采用阀门关闭），或者第一中心吸附源是关闭状态，当有晶圆放置于承载板上时，承载板底部的腔体也可以看做一个密闭的空间，吸附条产生的吸附力可以有效的将晶圆吸附在承载板上。

可选的，吸附条30包括在其长度方向上间隔设置的若干吸嘴301，在启动阶段，若干吸嘴301从吸附条30的中间向两侧逐渐打开，在校正状态下，若干吸嘴301为打开状态。本实施例中，为了确保在起始位置时，吸附条30对晶圆的吸附效果，在吸附条30内部设置若干吸嘴301，吸嘴的数量可根据吸附条30的长度以及每个吸附嘴在设定吸附功率下吸附效果最佳的范围来确定。请参阅图3，图3中给出了设置5个吸嘴301的示意。吸附条30在初始位置时（即承载板1下方的中间位置），启动阶段，5个吸嘴301从中间向两侧逐渐启动，确保在初始位置上下两端的晶圆也能按从中间向外侧的吸附方式来实现校正，然后，当两个吸附条30各自开始向两侧运动时，5个吸嘴301则可以都一起进行吸附，保证校正效果。

可选的，请参阅图4及图5，晶圆承载器还包括第二吸附源5，吸附条30的长度小于晶圆的直径，将承载板1上吸附条30移动轨迹的投影之外的区域设置为固定吸附区10，固定吸附区10连接至第二吸附源5。

本实施例中，考虑到可能存在晶圆翘曲部分正好位于吸附条30的初始位置的上方/下方边缘，如果不能够确保这里的翘曲部分被校正，则在后续吸附条30向两侧运动的吸附过程中，可能无法利用逐步吸附最近晶圆部分这一原理来完成翘曲校正。因此，设置吸附条30的长度小于晶圆的直径，将承载板1上吸附条30移动轨迹的投影之外的区域设置为固定吸附区10，固定吸附区10连接单独的第二吸附源5，单独的第二吸附源5能够使固定吸附区10的负压按照晶圆翘曲部分能被校正的需求调节，保证了校正效果。

可选的，固定吸附区10与承载板1上吸附条30移动轨迹的投影之内的区域互不连通。本实施例中，这样的设定可以使第二吸附源5的吸附压强只聚集在固定吸附区10，调节效果明显，同时也可以相应的对负压的能耗减少。

可选的，固定吸附区10包括第一固定吸附区101与第二固定吸附区102，第一固定吸附区101与第二固定吸附区102关于承载板1垂直于吸附条30的中心线对称。本实施例中，因此设置第一固定吸附区101与第二固定吸附区102互相对称，能够降低第二吸附源的控制难度。

可选的，晶圆承载器还包括第一升降组件及第二升降组件，第一升降组件安装于第一固定吸附区下方，第二升降组件安装于第二固定吸附区下方（图5中未示出）。本实施例中，固定吸附区10连接单独的吸附源，且具有升降功能，当晶圆的边缘部分未贴合第一固定吸附区101或/和第二固定吸附区102时，则第一升降组件或/和第二升降组件使得第一固定吸附区101或/和第二固定吸附区102上升，待晶圆的边缘部分与第一固定吸附区101或/和第二固定吸附区102贴合，则第一升降组件或/和第二升降组件使得第一固定吸附区101或/和第二固定吸附区102缓慢下降，整个承载板位于同一平面。

可选的，晶圆承载器还包括第一压力传感器、第二压力传感器及控制器，第一压力传感器与第一固定吸附区连接，第二压力传感器与第二固定吸附区连接（图5中未示出）；控制器根据第一压力传感器的感测压力，控制第一升降组件的开启或关闭，使得第一固定吸附区实现升降；控制器根据第二压力传感器的感测压力，控制第二升降组件的开启或关闭，使得第二固定吸附区实现升降。当吸附条30在初始位置处，启动并完成吸嘴从吸附条30的中间向两头的吸附之后，固定吸附区10的第二吸附源5进行吸附，并通过第一压力传感器和第二压力传感器的压力值，检测是否存在漏气。由于固定吸附区10是独立的，与吸附条30移动轨迹的投影之内的区域不连通，因此，如果不存在漏气，则代表固定吸附区10上方的晶圆已完全覆盖固定吸附区域，其处于水平状态，不存在翘曲的情况。由此，再启动两个吸附条30向两侧运动，确保能可靠地将整个晶圆平整吸附在晶圆上，固定吸附区10继续工作。

如图5中所示，如果存在漏气，则代表固定吸附区10上方的晶圆6仍处于翘曲状态，此时，在吸附条30继续吸附的同时，存在漏气侧的第一固定吸附区101或/和第二固定吸附区102开始上升，直到吸附住晶圆6的翘曲部分，也就是第一压力传感器或/和第二压力传感器达到某个压力值，即检测到不再漏气时，控制器控制第一升降组件或/和第二升降组件使得第一固定吸附区101或/和第二固定吸附区102停止上升，再缓慢下降，实现对翘曲部分的校正。之后，吸附条30开始向两侧运动并吸附。通过这种方式，可以先确保吸附条30初始位置边缘对应的晶圆没有翘曲，然后再向两侧进行翘曲校正的吸附。

可选的，第一固定吸附区101的宽度L小于晶圆直径的八分之一。本实施例中，限定了第一固定吸附区101的宽度L，第二固定吸附区102与第一固定吸附区101对称，因此固定吸附区10在晶圆径向上的长度不会太长。固定吸附区10的面积不能太大，否则一方面会影响其在正常位置时无法对较大翘曲进行吸附，另一方面在通过升降状态对晶圆翘曲校正时，可能造成对晶圆的损坏。

可选的，请参考图6，吸附校正组件还包括环形支架32，平行轨道31的两端与环形支架32连接；平行轨道31绕环形支架32相对旋转，带动吸附条30旋转，或环形支架32绕其圆心旋转，带动平行轨道31及吸附条30相对承载板1旋转。本实施例中，将平行轨道31设置在一个环形支架32上，通过平行轨道31或者环形支架32的转动来调节吸附条30的角度。在完成一次吸附校正后，可调节吸附条30的角度，两个吸附条30相互靠近后再次启动进行一次吸附校正。

优选的，使得吸附条30旋转调节90度，采用两次垂直的角度，也可以解决翘曲部分正好位于吸附初始位置的上方/下方边缘而造成不易吸附的问题。另外，在旋转角度的过程中，吸附条30不进行吸附，此时通过第一中心吸附源4来对晶圆进行吸附固定，当吸附条旋转到位后，再由第一中心吸附源4切换为吸附条30进行吸附，防止晶圆出现旋转。

可选的，吸附条30在平行轨道上的移动速度小于1cm/s。本实施例中，需要保证吸附条30的移动速度不能过快，需要一定的时间来使晶圆受到吸附力展平贴合在承载板1上，保证校正效果。

可选的，承载板1的材料为陶瓷板。本实施例中，承载板1选用陶瓷，陶瓷板可以制作成多微孔结构，与晶圆接触也不会带来静电。

本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体状况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，包括：

承载板，所述承载板为多孔结构，所述多孔结构的孔内部连通；

密封盖板，所述密封盖板设置于所述承载板周围；

吸附校正组件，所述吸附校正组件包括两条吸附条、平行轨道，所述两条吸附条完全相同，所述两条吸附条各自的两端分别接触所述平行轨道；

初始位置，所述两条吸附条位于所述承载板的中心下方；在校正状态下，所述两条吸附条沿所述平行轨道在所述承载板下方的中间朝相反方向移动；

第一中心吸附源，所述第一中心吸附源连接至所述承载板下方，所述第一中心吸附源用于在完成校正后使得晶圆被吸附于所述承载板上。

2.根据权利要求1所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，所述吸附条包括在其长度方向上间隔设置的若干吸嘴，在启动阶段，若干所述吸嘴从所述吸附条的中间向两侧逐渐打开，在校正状态下，若干所述吸嘴全部为打开状态。

3.根据权利要求1所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，还包括第二吸附源，所述吸附条的长度小于所述晶圆的直径，将所述承载板上所述吸附条移动轨迹的投影之外的区域设置为固定吸附区，所述固定吸附区连接至所述第二吸附源。

4.根据权利要求3所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，所述固定吸附区与所述承载板上所述吸附条移动轨迹的投影之内的区域互不连通。

5.根据权利要求4所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，所述固定吸附区包括第一固定吸附区与第二固定吸附区，所述第一固定吸附区与所述第二固定吸附区关于所述承载板垂直于所述吸附条的中心线对称。

6.根据权利要求5所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，还包括第一升降组件及第二升降组件，所述第一升降组件安装于所述第一固定吸附区下方，所述第二升降组件安装于所述第二固定吸附区下方。

7.根据权利要求6所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，还包括第一压力传感器、第二压力传感器及控制器，所述第一压力传感器与所述第一固定吸附区连接，所述第二压力传感器与所述第二固定吸附区连接；

所述控制器根据所述第一压力传感器的感测压力，控制所述第一升降组件的开启或关闭，使得所述第一固定吸附区实现升降；所述控制器根据所述第二压力传感器的感测压力，控制所述第二升降组件的开启或关闭，使得所述第二固定吸附区实现升降。

8.根据权利要求6所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，所述第一固定吸附区的宽度L小于所述晶圆直径的八分之一。

9.根据权利要求1所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，所述吸附校正组件还包括环形支架，所述平行轨道的两端与所述环形支架连接；

所述平行轨道绕所述环形支架相对旋转，带动所述吸附条旋转，或所述环形支架绕其圆心旋转，带动所述平行轨道及所述吸附条相对所述承载板旋转。

10.根据权利要求1所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，所述吸附条在所述平行轨道上的移动速度小于1cm/s。

11.根据权利要求1所述的带翘曲校正功能的晶圆承载器，其特征在于，所述承载板的材料为陶瓷板。