CN116564876A - 晶圆装载系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆装载系统，包括：传送承载卡盘，所述传送承载卡盘为圆盘状且其直径与第一类晶圆的直径相同，所述传送承载卡盘的上表面设有可容纳第二类晶圆的圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述传送承载卡盘在水平面上的投影为同心圆；所述第一类晶圆的直径大于所述第二类晶圆的直径。本发明通过引入与第一晶圆大小形状相似的传送承载卡盘，将第二类晶圆固定于传送承载卡盘中，使第二类晶圆能够进入第一晶圆专用的量测机台中进行量测，从而实现了低成本地在同一量测机台兼容不同尺寸晶圆的量测。

Description

晶圆装载系统
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种晶圆装载系统。
背景技术
在现今主流半导体制造产线中，一般采用8寸晶圆和12寸晶圆进行半导体生产制造。针对8寸和12寸不同尺寸的晶圆，半导体生产、量测和测试设备需要进行不同的设备调配以承载不同尺寸的晶圆执行生产工艺。
目前，对于用于产线工艺监控的量测机台，在8寸和12寸晶圆都有使用的产线中，需要同时兼顾8寸和12寸晶圆的量测。这就要求制造商同时购置8寸和12寸晶圆的不同量测机台；或者，为了节省成本，需要在同一量测机台兼容8寸和12寸晶圆的量测，例如，通过采用静电吸盘兼容8寸和12寸晶圆在量测机台中的吸附固定。
然而，同时购置8寸和12寸晶圆的量测机台将导致生产成本至少翻倍；而能够兼容8寸和12寸晶圆的静电吸盘价格昂贵、维护成本较高且稳定性不佳。如何低成本地在同一量测机台兼容8寸和12寸等不同尺寸晶圆的量测已成为产线节省生产成本的关注方向。
因此，有必要提出一种新的晶圆装载系统，解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆装载系统，用于解决现有技术中无法低成本地在同一量测机台兼容不同尺寸晶圆量测的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种晶圆装载系统，包括：
传送承载卡盘，所述传送承载卡盘为圆盘状且其直径与第一类晶圆的直径相同，所述传送承载卡盘的上表面设有可容纳第二类晶圆的圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述传送承载卡盘在水平面上的投影为同心圆；所述第一类晶圆的直径大于所述第二类晶圆的直径。
作为本发明的一种可选方案，所述第一类晶圆为12寸晶圆，所述第二类晶圆为8寸晶圆；或者，所述第一类晶圆为8寸晶圆，所述第二类晶圆为6寸晶圆；或者，所述第一类晶圆为12寸晶圆，所述第二类晶圆为6寸晶圆。
作为本发明的一种可选方案，所述传送承载卡盘上设置有固定销，所述固定销位于所述圆形凹槽的边缘区域，用于将所述第二类晶圆固定于所述圆形凹槽中；所述固定销包括伸缩固定件、拉力弹簧和偏心活动件；所述偏心活动件包括在轴向上偏心连接的第一圆柱和第二圆柱，所述第一圆柱的直径大于所述第二圆柱的直径；所述伸缩固定件的一端通过所述拉力弹簧连接所述第一圆柱的轴心，另一端用于卡固所述第二类晶圆；当所述固定销处于关闭状态时，所述拉力弹簧处于压缩状态，所述伸缩固定件贴近所述第一圆柱的轴心；当所述固定销处于打开状态时，所述拉力弹簧处于回复状态，所述第二圆柱将所述伸缩固定件推离所述第一圆柱的轴心。
作为本发明的一种可选方案，所述固定销的数量为三个，均匀分布于所述圆形凹槽的边缘区域的圆周上。
作为本发明的一种可选方案，所述晶圆装载系统还包括晶圆卸载装置，所述晶圆卸载装置包括支撑台和设置于所述支撑台上的卸载支柱；所述圆形凹槽底部还设置有卸载通孔，所述卸载通孔在垂直方向上贯通所述传送承载卡盘；当所述传送承载卡盘放置于所述支撑台上时，所述卸载支柱与所述卸载通孔的位置一一对应，且所述卸载支柱通过所述卸载通孔托举所述第二类晶圆与所述传送承载卡盘分离。
作为本发明的一种可选方案，所述卸载通孔的数量为四个，均匀分布于所述圆形凹槽所包含的一个同心圆的圆周上。
作为本发明的一种可选方案，所述圆形凹槽的边缘区域还设有晶圆放置缓冲区；所述晶圆放置缓冲区在所述传送承载卡盘上表面的投影为环形；所述晶圆放置缓冲区在垂直方向上的截面为一斜坡；所述晶圆放置缓冲区的内侧平缓连接所述圆形凹槽的外缘顶部，另一端平缓连接所述传送承载卡盘上表面。
作为本发明的一种可选方案，所述圆形凹槽的边缘设有晶圆固定凸块，所述晶圆固定凸块的形状大小贴合所述第二类晶圆的缺口。
作为本发明的一种可选方案，所述传送承载卡盘的边缘设有卡盘缺口，所述卡盘缺口的形状大小与所述第一类晶圆的缺口的形状大小相同。
作为本发明的一种可选方案，所述圆形凹槽的深度大于所述第二类晶圆的厚度。
如上所述，本发明提供的晶圆装载系统，具有以下有益效果：
本发明通过引入与第一晶圆大小形状相似的传送承载卡盘，将第二类晶圆固定于传送承载卡盘中，使第二类晶圆能够进入第一晶圆专用的量测机台中进行量测，从而实现了低成本地在同一量测机台兼容不同尺寸晶圆的量测。
附图说明
图1为本发明实施例一中所提供的晶装载系统的传送承载卡盘的示意图。
图2为本发明实施例一中所提供的晶圆装载系统的传送承载卡盘的截面图。
图3为图2中虚线圈部分的放大示意图。
图4为本发明实施例一中所提供的固定销关闭状态和打开状态的示意图。
图5为本发明实施例二中所提供的晶圆装载系统的晶圆卸载装置的示意图。
元件标号说明
101 传送承载卡盘
102 圆形凹槽
103 固定销
104 伸缩固定件
105 拉力弹簧
106 偏心活动件
106a 第一圆柱
106b 第二圆柱
106c 轴心
107 晶圆放置缓冲区
108 晶圆固定凸块
109 卡盘缺口
110 卸载通孔
111 支撑台
112 卸载支柱
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
实施例一
请参阅图1至图4，本实施例提供了一种晶圆装载系统，包括：
传送承载卡盘101，所述传送承载卡盘101为圆盘状且其直径与第一类晶圆的直径相同，所述传送承载卡盘101的上表面设有可容纳第二类晶圆的圆形凹槽102，所述圆形凹槽102与所述传送承载卡盘101在水平面上的投影为同心圆；所述第一类晶圆的直径大于所述第二类晶圆的直径。
如图1所示，是本实施例提供的传送承载卡盘101的俯视图，图2是其半径截面图。所述传送承载卡盘101为圆盘状，其直径与第一类晶圆的直径相同，而其上表面所设置的圆形凹槽102可容纳第二类晶圆。较优的，所述第一类晶圆为12寸晶圆，所述第二类晶圆为8寸晶圆；或者，所述第一类晶圆为8寸晶圆，所述第二类晶圆为6寸晶圆；或者，所述第一类晶圆为12寸晶圆，所述第二类晶圆为6寸晶圆。本发明通过引入具有较大晶圆尺寸的传送承载卡盘101，可以使较小尺寸的晶圆也可以被较大晶圆尺寸专用的量测机台所识别，并进入机台中进行量测作业。例如，所述传送承载卡盘101模拟12寸晶圆的形状大小，而圆形凹槽102则容纳8寸晶圆于其中，则8寸晶圆可以通过本发明提供的晶圆装载系统进行12寸晶圆的量测设备进行量测作业，从而实现了低成本地在同一量测机台兼容不同尺寸晶圆的量测。类似的，通过调整传送承载卡盘和圆形凹槽的尺寸，也可以实现8寸和6寸晶圆在同一量测机台量测，12寸和6寸晶圆在同一量测机台量测，或者其他任意可行的晶圆尺寸组合。所述传送承载卡盘101也可以装载入第一类晶圆的片架中，以便量测机台进行装卸载。
作为示例，图2中展示了所述传送承载卡盘101设计尺寸。较优的，所述传送承载卡盘101的厚度a为4mm，所述传送承载卡盘101的半径b为150mm，所述圆形凹槽102的半径c为101mm。图3为图2中的虚线圈部分的放大示意图。
作为示例，如图1所示，所述传送承载卡盘101上设置有固定销103，所述固定销103位于所述圆形凹槽102的边缘区域，用于将所述第二类晶圆固定于所述圆形凹槽102中。如图4所示，所述固定销103包括伸缩固定件104、拉力弹簧105和偏心活动件106；所述偏心活动件106包括在轴向上偏心连接的第一圆柱106a和第二圆柱106b，所述第一圆柱106a的直径大于所述第二圆柱106b的直径；所述伸缩固定件104的一端通过所述拉力弹簧105连接所述第一圆柱106a的轴心106c，另一端用于卡固所述第二类晶圆。在图4中，上半部分展示的是所述固定销103的关闭状态，下半部分展示的是所述固定销103的打开状态。当所述固定销103处于关闭状态时，所述拉力弹簧105处于压缩状态，所述伸缩固定件104贴近所述第一圆柱106a的轴心106c；当所述固定销103处于打开状态时，所述偏心活动件106沿轴心106c旋转了180°，所述拉力弹簧105处于回复状态，所述第二圆柱106b将所述伸缩固定件104推离所述第一圆柱106a的轴心106c，所述伸缩固定件104将从所述传送承载卡盘101的径向上对第二类晶圆施加压力并进行卡固。所述固定销103处于关闭或打开状态下，所述伸缩固定件104在所述传送承载卡盘101径向上的移动距离为0.35mm。所述伸缩固定件104接触所述第二类晶圆的一端为半球状，以将所述第二类晶圆的边缘压紧固定于所述伸缩固定件104与所述圆形凹槽102底部之间。所述偏心活动件106的一侧还设有便于手动拨动其旋转的把手。较优的，如图1所示，所述固定销103的数量为三个，均匀分布于所述圆形凹槽102的边缘区域的圆周上。
作为示例，如图1至图3所示，所述圆形凹槽102的边缘区域还设有晶圆放置缓冲区107；所述晶圆放置缓冲区107在所述传送承载卡盘101上表面的投影为环形；所述晶圆放置缓冲区107在垂直方向上的截面为一斜坡；所述晶圆放置缓冲区107的内侧平缓连接所述圆形凹槽102的外缘顶部，另一端平缓连接所述传送承载卡盘101上表面。在图3中，所述晶圆放置缓冲区107在所述传送承载卡盘101径向上的长度h为5mm；所述圆形凹槽102的深度i为1mm，所述圆形凹槽102的深度i大于所述第二类晶圆的厚度；所述晶圆放置缓冲区107所形成的斜坡高度g为1.5mm。
作为示例，如图1所示，所述圆形凹槽102的边缘设有晶圆固定凸块108，所述晶圆固定凸块108的形状大小贴合所述第二类晶圆的缺口(wafer notch)。所述传送承载卡盘101的边缘设有卡盘缺口109，所述卡盘缺口109的形状大小与所述第一类晶圆的缺口的形状大小相同。通过上述设置，可以使所述圆形凹槽102更贴合地容纳第二类晶圆，并使所述传送承载卡盘101能够更好地模拟第一类晶圆，以便被第一类晶圆专用的量测机台识别，在进入机台后，机台找准缺口位置进行对准并进行量测。
作为示例，如图1和图2所示，所述圆形凹槽102底部还设置有卸载通孔110，所述卸载通孔110在垂直方向上贯通所述传送承载卡盘101；所述卸载通孔110的数量为四个，均匀分布于所述圆形凹槽102所包含的一个同心圆的圆周上。在图2中，展示了两个所述卸载通孔110，其直径f为30mm，半径e为15mm，所述卸载通孔110的轴心距离所述圆形凹槽102圆心的距离d为80mm。通过所述圆形凹槽102底部的卸载通孔110，可以将嵌入所述圆形凹槽102的第二类晶圆顶出，以便使其卸载。
实施例二
请参阅图5，本实施例提供了一种晶圆装载系统，与实施例一的区别在于，所述晶圆装载系统除具有实施例一的传送承载卡盘外，还包括晶圆卸载装置，所述晶圆卸载装置包括支撑台111和设置于所述支撑台111上的卸载支柱112；当所述传送承载卡盘101放置于所述支撑台111上时，所述卸载支柱112与所述卸载通孔110的位置一一对应，且所述卸载支柱112通过所述卸载通孔110托举所述第二类晶圆与所述传送承载卡盘分离。如图5所示，所述支撑台111为长方体，能够稳固地容纳所述传送承载卡盘101放置其上，所述卸载支柱112与所述卸载通孔110的位置一一对应，与实施例一所述卸载支柱112的数量为四个。
本实施例的其他技术方案与实施例一相同，具体请参考实施例一，此处不再赘述。
综上所述，本发明提供了一种晶圆装载系统，包括：传送承载卡盘，所述传送承载卡盘为圆盘状且其直径与第一类晶圆的直径相同，所述传送承载卡盘的上表面设有可容纳第二类晶圆的圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述传送承载卡盘在水平面上的投影为同心圆；所述第一类晶圆的直径大于所述第二类晶圆的直径。本发明通过引入与第一晶圆大小形状相似的传送承载卡盘，将第二类晶圆固定于传送承载卡盘中，使第二类晶圆能够进入第一晶圆专用的量测机台中进行量测，从而实现了低成本地在同一量测机台兼容不同尺寸晶圆的量测。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种晶圆装载系统，其特征在于，包括：
传送承载卡盘，所述传送承载卡盘为圆盘状且其直径与第一类晶圆的直径相同，所述传送承载卡盘的上表面设有可容纳第二类晶圆的圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述传送承载卡盘在水平面上的投影为同心圆；所述第一类晶圆的直径大于所述第二类晶圆的直径。
2.根据权利要求1所述的晶圆装载系统，其特征在于，所述第一类晶圆为12寸晶圆，所述第二类晶圆为8寸晶圆；或者，所述第一类晶圆为8寸晶圆，所述第二类晶圆为6寸晶圆；或者，所述第一类晶圆为12寸晶圆，所述第二类晶圆为6寸晶圆。
3.根据权利要求1所述的晶圆装载系统，其特征在于，所述传送承载卡盘上设置有固定销，所述固定销位于所述圆形凹槽的边缘区域，用于将所述第二类晶圆固定于所述圆形凹槽中；所述固定销包括伸缩固定件、拉力弹簧和偏心活动件；所述偏心活动件包括在轴向上偏心连接的第一圆柱和第二圆柱，所述第一圆柱的直径大于所述第二圆柱的直径；所述伸缩固定件的一端通过所述拉力弹簧连接所述第一圆柱的轴心，另一端用于卡固所述第二类晶圆；当所述固定销处于关闭状态时，所述拉力弹簧处于压缩状态，所述伸缩固定件贴近所述第一圆柱的轴心；当所述固定销处于打开状态时，所述拉力弹簧处于回复状态，所述第二圆柱将所述伸缩固定件推离所述第一圆柱的轴心。
4.根据权利要求3所述的晶圆装载系统，其特征在于，所述固定销的数量为三个，均匀分布于所述圆形凹槽的边缘区域的圆周上。
5.根据权利要求1所述的晶圆装载系统，其特征在于，还包括晶圆卸载装置，所述晶圆卸载装置包括支撑台和设置于所述支撑台上的卸载支柱；所述圆形凹槽底部还设置有卸载通孔，所述卸载通孔在垂直方向上贯通所述传送承载卡盘；当所述传送承载卡盘放置于所述支撑台上时，所述卸载支柱与所述卸载通孔的位置一一对应，且所述卸载支柱通过所述卸载通孔托举所述第二类晶圆与所述传送承载卡盘分离。
6.根据权利要求5所述的晶圆装载系统，其特征在于，所述卸载通孔的数量为四个，均匀分布于所述圆形凹槽所包含的一个同心圆的圆周上。
7.根据权利要求1所述的晶圆装载系统，其特征在于，所述圆形凹槽的边缘区域还设有晶圆放置缓冲区；所述晶圆放置缓冲区在所述传送承载卡盘上表面的投影为环形；所述晶圆放置缓冲区在垂直方向上的截面为一斜坡；所述晶圆放置缓冲区的内侧平缓连接所述圆形凹槽的外缘顶部，另一端平缓连接所述传送承载卡盘上表面。
8.根据权利要求1所述的晶圆装载系统，其特征在于，所述圆形凹槽的边缘设有晶圆固定凸块，所述晶圆固定凸块的形状大小贴合所述第二类晶圆的缺口。
9.根据权利要求1所述的晶圆装载系统，其特征在于，所述传送承载卡盘的边缘设有卡盘缺口，所述卡盘缺口的形状大小与所述第一类晶圆的缺口的形状大小相同。
10.根据权利要求1所述的晶圆装载系统，其特征在于，所述圆形凹槽的深度大于所述第二类晶圆的厚度。
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