CN117174644B - 晶圆加热承载装置、晶圆加热生产线及晶圆加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体加工技术领域，公开一种晶圆加热承载装置、晶圆加热生产线及晶圆加热方法。晶圆加热承载装置包括底板、石墨盒，以及设置于底板上的第一顶针组和第二顶针组，第一顶针组包括第一顶针，第一顶针上设置有第一承载台阶，第二顶针组包括第二顶针；第一顶针的高度大于第二顶针的高度，第二顶针的高度大于第一承载台阶的高度；石墨盒包括托盘和盒盖；托盘能沿第一顶针延伸方向远离底板移动，以承载晶圆并与盒盖扣合；或沿第一顶针延伸方向靠近底板移动，以使盒盖承载于第一顶针，晶圆承载于第二顶针。本发明能将托盘、晶圆和盒盖进行分层承载，便于将晶圆置于石墨盒内，同时便于将加热后的石墨盒和晶圆分层，提高晶圆取放的便捷性。

Description

晶圆加热承载装置、晶圆加热生产线及晶圆加热方法

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种晶圆加热承载装置、晶圆加热生产线及晶圆加热方法。

背景技术

在半导体行业里，单独加热晶圆会出现加热不均匀的问题，因此影响晶圆的良品率。此时通常会用到石墨盒，即将晶圆固定在石墨盒里面，然后再盖上一个石墨盖子，使得晶圆能完全被密封在石墨盒里面；然后通过加热石墨盒，来实现对晶圆的均匀加热。

但是，现有技术中，通过石墨盒承载并加热晶圆过程中，需要分别抓取石墨盒、石墨盖子和晶圆组装后再进行加热；加热后还需打开相互扣合的石墨盒和石墨盖子，并从中取出晶圆。上述操作过程复杂，严重影响了晶圆的加热效率。

所以，亟需一种晶圆加热承载装置、晶圆加热生产线及晶圆加热方法，以解决上述问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种晶圆加热承载装置、晶圆加热生产线及晶圆加热方法，可以快速便捷地对晶圆进行承载，便于后续对晶圆的加热。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

晶圆加热承载装置，包括：

底板，以及设置于所述底板上的第一顶针组和第二顶针组，所述第一顶针组包括至少三个不在同一条直线上的第一顶针，所述第一顶针上设置有第一承载台阶，所述第二顶针组包括至少三个不在同一条直线上的第二顶针；所述第一顶针的高度大于所述第二顶针的高度，所述第二顶针的高度大于所述第一承载台阶的高度；

石墨盒，包括托盘和盒盖，所述第一承载台阶用于承载所述托盘，所述第二顶针用于承载晶圆，所述第一顶针用于承载所述盒盖；且所述托盘能沿所述第一顶针延伸方向远离所述底板移动，以承载所述晶圆并与所述盒盖扣合；或沿所述第一顶针延伸方向靠近所述底板移动，以使所述盒盖承载于所述第一顶针，所述晶圆承载于所述第二顶针，所述托盘承载于所述第一承载台阶。

作为晶圆加热承载装置的一种优选方案，所述第一顶针和所述第二顶针均与所述底板垂直设置。

作为晶圆加热承载装置的一种优选方案，所述第一顶针可拆卸设置于所述底板，所述第二顶针焊接于所述底板。

作为晶圆加热承载装置的一种优选方案，所述托盘设置有放置槽，所述放置槽与所述晶圆适配，以承载所述晶圆。

作为晶圆加热承载装置的一种优选方案，所述放置槽的槽深不小于所述晶圆的厚度。

作为晶圆加热承载装置的一种优选方案，所述第一顶针和/或所述第二顶针和/或所述第一承载台阶均设置有缓冲层。

作为晶圆加热承载装置的一种优选方案，所述第一承载台阶与所述第一顶针同轴设置，且所述第一承载台阶的直径大于所述第一顶针的直径；所述托盘上设置有定位通孔，所述第一顶针能穿设于所述定位通孔，所述定位通孔的直径小于所述第一承载台阶的直径。

作为晶圆加热承载装置的一种优选方案，所述底板采用不锈钢材质；所述托盘和所述盒盖均采用石墨材质，且表面设置有碳化硅层。

晶圆加热生产线，包括抓取装置和如以上任一方案所述的晶圆加热承载装置，所述抓取装置能置于所述托盘和所述底板之间，并驱动所述托盘沿所述第一顶针延伸方向远离所述底板移动；或将所述石墨盒沿所述第一顶针延伸方向靠近所述底板移动。

作为晶圆加热生产线的一种优选方案，所述晶圆加热生产线设置有备料工位和加热工位，所述底板设置于所述备料工位，所述抓取装置能在所述备料工位和所述加热工位之间移动。

晶圆加热方法，应用于如上任一项所述的晶圆加热生产线，所述晶圆加热方法包括：

所述托盘、所述晶圆和所述盒盖依次放置于所述第一承载台阶、所述第二顶针和所述第一顶针；

所述抓取装置置于所述托盘和所述底板之间，并沿所述第一顶针延伸方向远离所述底板移动，以将所述托盘承载所述晶圆并与所述盒盖扣合；

对所述石墨盒和所述晶圆加热；

所述抓取装置抓取所述石墨盒和所述晶圆，并沿所述第一顶针延伸方向靠近所述底板移动，以将所述盒盖承载于所述第一顶针，所述晶圆承载于所述第二顶针，所述托盘承载于所述第一承载台阶。

本发明的有益效果为：

本发明通过在底板上设置石墨盒，用于承载晶圆，使得晶圆可以置于石墨盒的托盘和盒盖之间进行加热，有效地提高了对晶圆加热的均匀性。晶圆加热承载装置还设置有第一顶针组和第二顶针组，用于将托盘、晶圆和盒盖进行分层承载，分层承载后的托盘、晶圆和盒盖便于将晶圆置于石墨盒内，同时便于将加热后的石墨盒和晶圆分层，使得晶圆的取出更加便捷。具体地，第一个顶针组的三个第一顶针均设置有第一承载台阶，同时，第一承载台阶、第二顶针和第一顶针高度依次增加。

当晶圆加热承载装置承载石墨盒和晶圆时，首先石墨盒的托盘置于第一承载台阶上，位于最下层；然后晶圆置于第二顶针上，位于中层；最后盒盖置于第一顶针上，位于最上层；使得托盘、晶圆和盒盖分层承载，避免托盘、晶圆和盒盖之间相互摩擦造成的损伤。当晶圆加热承载装置承载石墨盒和晶圆需要加热时，托盘能沿第一顶针延伸方向远离底板移动，此时托盘首先与第一承载台阶脱离抵接；然后与晶圆接触，并进一步移动使晶圆与第二顶针脱离抵接；最后与盒盖抵接，并进一步移动使盒盖与第一顶针脱离抵接，至此，使得晶圆被承载于石墨盒内。当晶圆加热承载装置承载石墨盒和晶圆加热完成后，第一顶针能首先承载盒盖，此时晶圆置于托盘内，盒盖与晶圆和托盘整体脱离并稳定承载于第一顶针上；然后第二顶针承载晶圆，使得晶圆与托盘脱离；最后托盘被承载于第一承载台阶上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的晶圆加热承载装置与晶圆的爆炸示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的一种晶圆加热承载装置承载晶圆的示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的另一种晶圆加热承载装置承载晶圆的示意图。

图中：

1、晶圆；

100、底板；

200、第一顶针组；210、第一顶针；211、第一承载台阶；

300、第二顶针组；310、第二顶针；

400、石墨盒；410、托盘；411、放置槽；420、盒盖。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，本实施方式提供一种晶圆加热承载装置，该晶圆加热承载装置包括底板100、石墨盒400，以及设置于底板100上的第一顶针组200和第二顶针组300，第一顶针组200包括至少三个不在同一条直线上的第一顶针210，第一顶针210上设置有第一承载台阶211，第二顶针组300包括至少三个不在同一条直线上的第二顶针310；第一顶针210的高度大于第二顶针310的高度，第二顶针310的高度大于第一承载台阶211的高度；石墨盒400包括托盘410和盒盖420，第一承载台阶211用于承载托盘410，第二顶针310用于承载晶圆1，第一顶针210用于承载盒盖420；且托盘410能沿第一顶针210延伸方向远离底板100移动，以承载晶圆1并与盒盖420扣合；或沿第一顶针210延伸方向靠近底板100移动，以使盒盖420承载于第一顶针210，晶圆1承载于第二顶针310，托盘410承载于第一承载台阶211。

通过在底板100上设置石墨盒400，用于承载晶圆1，使得晶圆1可以置于石墨盒400的托盘410和盒盖420之间进行加热，有效地提高了对晶圆1加热的均匀性。晶圆加热承载装置还设置有第一顶针组200和第二顶针组300，用于将托盘410、晶圆1和盒盖420进行分层承载，分层承载后的托盘410、晶圆1和盒盖420便于将晶圆1置于石墨盒400内，同时便于将加热后的石墨盒400和晶圆1分层，使得晶圆1的取出更加便捷。具体地，第一顶针组200的三个第一顶针210均设置有第一承载台阶211，同时，第一承载台阶211、第二顶针310和第一顶针210的高度依次增加。

当晶圆加热承载装置承载石墨盒400和晶圆1时，首先石墨盒400的托盘410置于第一承载台阶211上，位于最下层；然后晶圆1置于第二顶针310上，位于中层；最后盒盖420置于第一顶针210上，位于最上层；使得托盘410、晶圆1和盒盖420分层承载，避免托盘410、晶圆1和盒盖420之间相互摩擦造成的损伤。

当晶圆加热承载装置承载石墨盒400和晶圆1需要加热时，托盘410能沿第一顶针210延伸方向远离底板100移动，此时托盘410首先与第一承载台阶211脱离抵接；然后与晶圆1接触，并进一步移动使晶圆1与第二顶针310脱离抵接；最后与盒盖420抵接，并进一步移动使盒盖420与第一顶针210脱离抵接，至此，使得晶圆1被承载于石墨盒400内。

当晶圆加热承载装置承载石墨盒400和晶圆1加热完成后，第一顶针210能首先承载盒盖420，此时晶圆1置于托盘410内，盒盖420与晶圆1和托盘410整体脱离并稳定承载于第一顶针210上；然后第二顶针310承载晶圆1，使得晶圆1与托盘410脱离；最后托盘410被承载于第一承载台阶211上。

值得说明的是，第一承载台阶211与第二顶针310之间的高度差要大于托盘410的厚度，以避免承载于第二顶针310上的晶圆1与承载于第一承载台阶211上的托盘410之间发生干涉；同理，第二顶针310与第一顶针210之间的高度差大于晶圆1的厚度。另外，为避免第二顶针310对晶圆1进行承载时与托盘410发生干涉，托盘410上还设置有避让通孔，第二顶针310能穿设于避让通孔内。可以理解的是，避让通孔的设置在实现第二顶针310穿设的同时直径设置的尽量小，以减少避让通孔对石墨盒400加热过程中造成的影响。

优选地，第一顶针组200设置有三个第一顶针210；第二顶针组300设置有三个第二顶针310，且三个第一顶针210以及三个第二顶针310分别沿底板100的周向均匀间隔设置，既有利于简化晶圆加热承载装置的结构，又可以保证承载受力的均匀，继而保证承载的可靠。

在其中一个实施例中，第一顶针210和第二顶针310均与底板100垂直设置。一方面使得第一顶针210和第二顶针310的受力沿第一顶针210的方向，使得支撑更加稳定和可靠；另一方面可以有效地避免在将石墨盒400和晶圆1放置于晶圆加热承载装置，或相对于晶圆加热承载装置上取出时出现干涉的情况发生，使得放置和取出过程更加顺畅。

可选地，第一顶针210可拆卸设置于底板100，以便于更换具有不同高度的第一承载台阶211的第一顶针210，示例性地，第一顶针210可以通过螺纹与底板100连接；第二顶针310焊接于底板100，有利于保证第二顶针310与底板100之间连接的可靠，进而保证对晶圆1承载的可靠。

优选地，为使得晶圆1可以稳定地放置于托盘410内，托盘410设置有放置槽411，放置槽411与晶圆1适配，以对晶圆1起到较好的定位和固定作用，避免在石墨盒400移动过程中晶圆1发生晃动。

值得说明的是，放置槽411的槽深不小于晶圆1的厚度。如此设置，使得托盘410和盒盖420可以充分扣合，进而晶圆1可以放置于托盘410和盒盖420扣合形成的密闭空间内，以保证石墨盒400加热过程中晶圆1受热的均匀；同时还能避免晶圆1与盒盖420之间出现磨损的情况。

具体地，第一顶针210和/或第二顶针310和/或第一承载台阶211均设置有缓冲层。通过设置缓冲层，可以避免承载过程中对托盘410、晶圆1以及盒盖420的磨损。示例性地，缓冲层可以通过粘接或涂覆进行加工，在此不做具体限定。

本实施例中，第一承载台阶211与第一顶针210同轴设置，且第一承载台阶211的直径大于第一顶针210的直径；托盘410上设置有定位通孔，第一顶针210能穿设于定位通孔，定位通孔的直径小于第一承载台阶211的直径。

在其它实施例中，如图3所示，若盒盖420的直径大于托盘410的直径时，还可以将第一承载台阶211设置于至少三个第一顶针210的径向内侧，此时则托盘410无需设置定位通孔，而通过边缘放置于第一承载台阶211上。此种方案有利于简化托盘410的结构。

可选地，底板100采用不锈钢材质，以具有足够的强度来支撑石墨盒400和晶圆1；托盘410和盒盖420均采用石墨材质，且表面设置有碳化硅层。石墨材质吸热效果，吸热速度快，热传导快，进而可以提高对置于其内的晶圆1的加热效率，同时提高加热的均匀性。

本实施方式还公开一种晶圆加热生产线，包括抓取装置和如上任一方案所述的晶圆加热承载装置，抓取装置能置于托盘410和底板100之间，并驱动托盘410沿第一顶针210延伸方向远离底板100移动。当抓取装置驱动托盘410沿第一顶针210延伸方向远离底板100移动时，托盘410能承载晶圆1并与盒盖420扣合，以便于后续加热。具体地，抓取装置还可以将石墨盒400和晶圆1放置于晶圆加热承载装置，此时盒盖420、晶圆1和托盘410能依次被第一顶针210、第二顶针310和第一承载台阶211分层承载。而抓取装置能置于托盘410和底板100之间则可以避免抓取装置在执行上述操作时与托盘410或底板100之间发生干涉。

进一步地，晶圆加热生产线设置有备料工位和加热工位，底板100设置于备料工位，抓取装置能在备料工位和加热工位之间移动。即抓取装置不仅能实现将石墨盒400和晶圆1放置于晶圆加热承载装置，以及相对于晶圆加热承载装置取出石墨盒400和晶圆1；还可以实现石墨盒400和晶圆1在备料工位和加热工位之间的传输，有利于简化晶圆加热生产线的结构。

本实施方式还公开一种晶圆加热方法，应用于如上任一方案所述的晶圆加热生产线，晶圆加热方法包括：

托盘410、晶圆1和盒盖420依次放置于第一承载台阶211、第二顶针310和第一顶针210；可选地，该步骤于备料工位执行，具体执行可通过抓取装置，或其他抓取结构进行操作，在此不做具体限定。

抓取装置移动至托盘410和底板100之间，并沿第一顶针210延伸方向远离底板100移动，以将托盘410承载晶圆1并与盒盖420扣合。

对石墨盒400和晶圆1加热；可以理解的是，抓取装置需要将扣合后的石墨盒400和晶圆1移动至加热工位，以对石墨盒400和晶圆1进行加热。

抓取装置抓取石墨盒400和晶圆1，并沿第一顶针210延伸方向靠近底板100移动，以将盒盖420承载于第一顶针210，晶圆1承载于第二顶针310，托盘410承载于第一承载台阶211。

示例性地，加热工位可以通过红外灯光对晶圆1进行加热，由于晶圆1置于石墨盒400内，因此加热效率更高，同时加热更加均匀。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.晶圆加热承载装置，其特征在于，包括：

底板(100)，以及设置于所述底板(100)上的第一顶针组(200)和第二顶针组(300)，所述第一顶针组(200)包括至少三个不在同一条直线上的第一顶针(210)，所述第一顶针(210)上设置有第一承载台阶(211)，所述第二顶针组(300)包括至少三个不在同一条直线上的第二顶针(310)；所述第一顶针(210)的高度大于所述第二顶针(310)的高度，所述第二顶针(310)的高度大于所述第一承载台阶(211)的高度；

石墨盒(400)，包括托盘(410)和盒盖(420)，所述第一承载台阶(211)用于承载所述托盘(410)，所述第二顶针(310)用于承载晶圆(1)，所述第一顶针(210)用于承载所述盒盖(420)；且所述托盘(410)能沿所述第一顶针(210)延伸方向远离所述底板(100)移动，以承载所述晶圆(1)并与所述盒盖(420)扣合；或沿所述第一顶针(210)延伸方向靠近所述底板(100)移动，以使所述盒盖(420)承载于所述第一顶针(210)，所述晶圆(1)承载于所述第二顶针(310)，所述托盘(410)承载于所述第一承载台阶(211)；所述第一承载台阶(211)与所述第一顶针(210)同轴设置，且所述第一承载台阶(211)的直径大于所述第一顶针(210)的直径；

所述托盘(410)仅设置有放置槽(411)、定位通孔和避让通孔；

所述放置槽(411)与所述晶圆(1)适配，以承载所述晶圆(1)；

所述第一顶针(210)能穿设于所述定位通孔，所述定位通孔的直径小于所述第一承载台阶(211)的直径；

第二顶针(310)能穿设于所述避让通孔内。

2.根据权利要求1所述的晶圆加热承载装置，其特征在于，所述第一顶针(210)和所述第二顶针(310)均与所述底板(100)垂直设置。

3.根据权利要求1所述的晶圆加热承载装置，其特征在于，所述第一顶针(210)可拆卸设置于所述底板(100)，所述第二顶针(310)焊接于所述底板(100)。

4.根据权利要求1所述的晶圆加热承载装置，其特征在于，所述放置槽(411)的槽深不小于所述晶圆(1)的厚度。

5.根据权利要求1所述的晶圆加热承载装置，其特征在于，所述第一顶针(210)和/或所述第二顶针(310)和/或所述第一承载台阶(211)均设置有缓冲层。

6.根据权利要求1-5任一项所述的晶圆加热承载装置，其特征在于，所述底板(100)采用不锈钢材质；所述托盘(410)和所述盒盖(420)均采用石墨材质，且表面设置有碳化硅层。

7.晶圆加热生产线，其特征在于，包括抓取装置和如权利要求1-6任一项所述的晶圆加热承载装置，所述抓取装置能置于所述托盘(410)和所述底板(100)之间，并驱动所述托盘(410)沿所述第一顶针(210)延伸方向远离所述底板(100)移动；或将所述石墨盒(400)沿所述第一顶针(210)延伸方向靠近所述底板(100)移动。

8.根据权利要求7所述的晶圆加热生产线，其特征在于，所述晶圆加热生产线设置有备料工位和加热工位，所述底板(100)设置于所述备料工位，所述抓取装置能在所述备料工位和所述加热工位之间移动。

9.晶圆加热方法，其特征在于，应用于如权利要求7或8所述的晶圆加热生产线，所述晶圆加热方法包括：

所述托盘(410)、所述晶圆(1)和所述盒盖(420)依次放置于所述第一承载台阶(211)、所述第二顶针(310)和所述第一顶针(210)；

所述抓取装置置于所述托盘(410)和所述底板(100)之间，并沿所述第一顶针(210)延伸方向远离所述底板(100)移动，以将所述托盘(410)承载所述晶圆(1)并与所述盒盖(420)扣合；

对所述石墨盒(400)和所述晶圆(1)加热；

所述抓取装置抓取所述石墨盒(400)和所述晶圆(1)，并沿所述第一顶针(210)延伸方向靠近所述底板(100)移动，以将所述盒盖(420)承载于所述第一顶针(210)，所述晶圆(1)承载于所述第二顶针(310)，所述托盘(410)承载于所述第一承载台阶(211)。