CN213936140U - 一种晶圆缓存装置和化学机械抛光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆缓存装置和化学机械抛光系统，所述晶圆缓存装置包括支撑架和检测组件，所述支撑架用于水平支撑晶圆，所述检测组件设置于所述支撑架的外周侧；所述检测组件包括信号收发部、反射部和遮光板，所述遮光板罩设于所述反射部的侧部，其上设置有透光孔，所述信号收发部输出的光信号朝向所述反射部发射，光信号经由所述透光孔入射至所述反射部，再自所述反射部经由所述透光孔发射至所述信号收发部；所述检测组件根据所述信号收发部的接收的光信号判定所述支撑架是否放置晶圆。

Description

一种晶圆缓存装置和化学机械抛光系统

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体而言，涉及一种晶圆缓存装置和化学机械抛光系统。

背景技术

在半导体行业，晶圆需要经过多种工艺步骤甚至不同的半导体装备实现加工制造，其中，搬运机械手承担着晶圆传输的任务。由于晶圆的处理工艺不同，各个工序的生产节拍存在差异，晶圆就不能直接传输至下一工序，也不能简单的停留在机械手上缓存，而是需要放置在晶圆缓存装置中。

图1示出了现有技术的晶圆缓存装置，其配置有层叠设置的支撑架。为控制搬运机械手的动作，必须预先判定支撑架上是否放置晶圆。目前通过光学传感器检测晶圆的有无，光学传感器朝向晶圆发射光信号，光学传感器匹配设置有反射板，反射板接收光信号并将其发射回光学传感器。若支撑架上存在晶圆，则光信号被晶圆阻挡，所述反射板无法接收光信号，相应的光学传感器也无法接收到反射的光信号；若支撑架没有晶圆，则光信号射向反射板并将光信号发射回光学传感器。

晶圆加工过程中，为防止晶圆使用性能降低，晶圆的表面需要保持湿润，即晶圆的表面会存在一层水膜。照射在晶圆的水膜上的会光信号发生发射，如图1所示，水膜发射的光信号可能会由相邻支撑架的反射板接收。这样会干扰相邻支撑架的状态判定，甚至引起误判而影响传输机械手的正常工作。

实用新型内容

本实用新型旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型实施例的提供了一种晶圆缓存装置，其包括支撑架和检测组件，所述支撑架用于水平支撑晶圆，所述检测组件设置于所述支撑架的外周侧；所述检测组件包括信号收发部、反射部和遮光板，所述遮光板罩设于所述反射部的侧部，其上设置有透光孔，所述信号收发部输出的光信号朝向所述反射部发射，光信号经由所述透光孔入射至所述反射部，再自所述反射部经由所述透光孔发射至所述信号收发部。

作为优选实施例，所述信号收发部倾斜朝向支撑架所在平面发射光信号，其倾斜角度小于10°。

作为优选实施例，所述遮光板包括顶板和凸台，所述凸台设置于所述顶板的两端以形成U形结构；所述顶板的尺寸与所述反射部的外形相匹配。

作为优选实施例，所述透光孔为贯通孔，其偏心设置于所述遮光板的顶板。

作为优选实施例，所述透光孔为腰形孔，所述腰形孔的中心位于所述遮光板的水平中线下侧。

作为优选实施例，所述腰形孔的中心与所述遮光板的水平中线的距离为1mm-3mm。

作为优选实施例，所述遮光板由非金属材料制成，所述顶板涂覆有抗反射涂层。

作为优选实施例，所述遮光板由聚四氟乙烯制成，所述抗反射涂层的厚度为0.001mm-0.1mm。

作为优选实施例，所述支撑架的数量为多个，其沿竖直方向间隔设置；相邻支撑架配置的检测组件的信号收发部和反射部交错设置。

此外，本实用新型还公里开了一种化学机械抛光系统，其特征在于，包括上面所述的晶圆缓存装置。

本实用新型的有益效果包括：

(1)在反射部的外侧设置带有透光孔的遮光板，以防止晶圆表面的水膜对检测结果的干扰；

(2)相邻支撑架配置的检测组件的信号收发部和反射部交错设置，也有利于降低检测干扰，提高检测的准确性，保障晶圆缓存及传输的顺畅性。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型的保护范围，其中：

图1是现有技术中晶圆缓存装置的示意图；

图2是本实用新型所述一种晶圆缓存装置的结构示意图；

图3是本实用新型所述反射部与遮光板的连接示意图；

图4是本实用新型所述遮光板的结构示意图；

图5是图4对应的遮光板的主视图；

图6是本实用新型所述反射部另一实施例的示意图；

图7是本实用新型所述一种晶圆缓存装置另一实施例的示意图；

图8是本实用新型所述一种化学机械抛光系统的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

在本实用新型中，“化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)”也称为“化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)”，晶圆(Wafer)也称基板(Substrate),其含义和实际作用等同。

本实用新型所述一种晶圆缓存装置的结构示意图，如图2所示，晶圆缓存装置100包括支撑架10和检测组件20，所述支撑架10用于水平支撑晶圆，所述检测组件20设置于所述支撑架10的外周侧。

图2所示的实施例中，支撑架10的数量为两件，其沿竖直方向层叠设置，相邻支撑架10之间的间距与运输机械手的移动空间相匹配。支撑架10的顶面设置有多个凸起结构，所述凸起结构沿晶圆的外轮廓设置以便水平支撑晶圆。

进一步地，检测组件20包括信号收发部21和匹配设置的反射部22，所述信号收发部21输出的光信号朝向所述反射部22发射，所述反射部22将光信号反射至所述信号收发部21；所述检测组件20根据所述信号收发部21的接收的光信号判定所述支撑架10是否放置晶圆。具体地，若信号收发部21接收到来自反射部22发射的光信号，则所述支撑架10未放置晶圆；若信号收发部21未接收到来自反射部22发射的光信号，则所述支撑架10放置有晶圆，这是因为光信号照射在支撑架10的晶圆上而引起反射改变了传输路线而无法正常照射至反射部22。

图2中，信号收发部21发射的光信号使用细实线表示，信号收发部21倾斜朝向支撑架10所在平面发射光信号，其倾斜角度小于10°。作为本实施例的一个方面，光信号与支撑架10所在平面形成的倾斜角为5°，以便控制光信号的作用范围，降低光信号对半导体设备其他零部件的干扰。

进一步地，所述检测组件20还包括遮光板23，其罩设于所述反射部22朝向支撑架10的侧部，如图3所示；遮光板23的设置能够阻挡相邻支撑架10配置的检查组件20对检测结果的干扰，保证检测的准确性。具体地，由于晶圆的表面可能存在水膜，照射在水膜上的光信号可能发生散射，散射光照射在相邻支撑架10配置的反射部22并反射回对应的信号收发部21，这样会引起误判。即原本相邻支撑架10上放置有晶圆而匹配的检测组件20检测到反射的光信号，则判定为支撑架10未放置晶圆。

图1所示的检测组件20配置有遮光板23，遮光板23能够遮挡相邻支撑架10上的晶圆对检测结果的干扰，提高检测组件20的准确性。

进一步地，所述遮光板23配置有透光孔23a,信号收发部21发射的光信号经由所述透光孔23a入射至所述反射部22，再自所述反射部22经由所述透光孔23a发射至所述信号收发部21。即遮光板23能够过滤其他干扰信号，提高晶圆检测的准确性。

图4是本实用新型所述遮光板的结构示意图，遮光板23包括顶板23b和凸台23c，凸台23c设置于顶板23b的两端以形成U形结构；所述顶板23b的尺寸与所述反射部22的外形相匹配。作为本实施例的一个方面，凸台23c的高度为2mm-5mm，以控制信号收发部21的光信号自透光孔23a入射及反射。

作为本实施例的一个方面，所述透光孔23a为贯通孔，其偏心设置于所述遮光板23的顶板23b。透光孔23a偏心设置，主要目的是将信号收发部21发射的光信号照射在透光孔23a的内部，光信号再由透光孔23a的内部反射至信号收发部21。即将光信号的反射控制在可控的范围内，以提升检测的精度。

图2所示的晶圆缓存装置100配置有遮光板23，其将晶圆检测的误报率由原来的1％降低至0.02‰，有效保证了晶圆缓存及周转的顺畅性。

图5中，所述透光孔23a为腰形孔，所述腰形孔的中心位于所述遮光板23的水平中线下侧。作为本实施例的另一个方面，所述腰形孔的中心与遮光板23的水平中线的距离为1mm-3mm。图2所示的实施例中，透光孔23a的中心与遮光板23的水平中线的距离为2mm。如此设置，能够降低外部干扰信号对检测结果的影响，提高晶圆检测的准确度。

为了减少金属材料的使用，避免金属离子对晶圆制造的影响，所述遮光板23由非金属材料制成，所述顶板23b涂覆有抗反射涂层。

作为本实施例的一个方面，所述遮光板23由聚四氟乙烯制成，所述抗反射涂层的折射率为1-1.5。可以理解的是，为了避免射向遮光板23表面的光信号发生反射而干扰晶圆的检测，抗反射涂层的折射率可以介于空气与玻璃之间。

作为本实施例的另一个方面，抗反射涂层的厚度为0.001mm-0.1mm。优选地，抗反射涂层的厚度为0.05mm。抗反射涂层是涂覆在遮光板23表面上的薄的电介质涂层，以减小表面对某一波长区域光的反射率。

具体地，抗反射涂层是旋涂于光刻胶与Si衬底界面处以吸收光刻反射光的物质，其主要包括底部抗反射涂层、顶部抗反射涂层、可以显影的底部抗反射涂层、旋涂的含Si抗反射涂层、碳涂层等；其中，底部抗反射涂层是位于Si衬底和光刻胶之间的涂层，底部抗反射涂层主要由能交联的树脂、热致酸发生剂、表面活性剂以及溶剂。

作为本实施例的一个变体，为了控制光信号在有限的范围内发射以减少光反射对相邻支撑架10的晶圆检测的影响，可以在反射部20的侧面局部涂覆吸光层20a，如图6所示。吸光层20a涂覆在反射部20的外侧，其可以吸收外部干扰信号，防止光信号反射而干扰晶圆的检测。即仅控制局部未涂覆吸光层20a的区域发生反射以提高检测精度。

图6所示的实施例中，吸光层20a的未涂覆区域为腰形结构，其偏心设置于所述反射部20的侧面，所谓侧面即为朝向支撑架10的平面。在一些实施例中，腰形结构偏心设置于反射部20的侧面。腰形结构的中心与反射部20的水平中线的距离为2mm。

作为本实施例的一个方面，吸光层20a可以与信号收发部21发射的光信号的波长匹配设置，以防止照射在吸光层20a发生反射而干扰晶圆检测。优选地，吸光层20a的厚度为0.01-0.1mm。吸光层20a的设置能够减少遮光板23的配置，减少晶圆缓存装置的零部件的数量，控制晶圆缓存装置的制造加工成本。

可以理解的是，为了严格控制光信号的反射对晶圆检测的影响，可以将配置有吸光层20a的反射部20与遮光板23组合使用，以避免晶圆检测的误判，防止检测组件20的相互干扰。

图7是本实用新型所述一种晶圆缓存装置100另一实施例的示意图，在该实施例中，支撑架10的数量为三个，其沿竖直方向间隔均匀设置；相邻支撑架10配置的检测组件20的信号收发部21和反射部22交错设置。具体地，一个支撑架10配置的信号收发部21位于左侧，匹配设置的反射部22位于右侧；相邻支撑架10配置的发射部22位于左侧，匹配设置的信号收发部21位于右侧。相邻支撑架10配置的信号收发部21交错设置，一定程度上避免光反射的相互的干扰，提高晶圆检测的准确性。

此外，本实用新型还公开了一种化学机械抛光系统，其示意图，如图8所示，化学机械抛光系统包括前端模块1、清洗模块2和抛光模块3，清洗模块2设置于所述前端模块1与抛光模块3之间；清洗模块2配置有清洗单元2a和清洗单元2b，清洗单元2a和清洗单元2b之间设置有本实用新型所述的晶圆缓存装置100，晶圆缓存装置100靠近前端模块1的位置设置以缓存晶圆。

可以理解的是，本实用新型所述的晶圆缓存装置也可以应用于其他半导体设备，如晶圆减薄设备、晶圆封装设备等，以平衡生产节拍不均衡的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种晶圆缓存装置，其特征在于，包括支撑架和检测组件，所述支撑架用于水平支撑晶圆，所述检测组件设置于所述支撑架的外周侧；所述检测组件包括信号收发部、反射部和遮光板，所述遮光板罩设于所述反射部的侧部，其上设置有透光孔，所述信号收发部输出的光信号朝向所述反射部发射，光信号经由所述透光孔入射至所述反射部，再自所述反射部经由所述透光孔发射至所述信号收发部。

2.如权利要求1所述的晶圆缓存装置，其特征在于，所述信号收发部倾斜朝向支撑架所在平面发射光信号，其倾斜角度小于10°。

3.如权利要求1所述的晶圆缓存装置，其特征在于，所述遮光板包括顶板和凸台，所述凸台设置于所述顶板的两端以形成U形结构；所述顶板的尺寸与所述反射部的外形相匹配。

4.如权利要求1所述的晶圆缓存装置，其特征在于，所述透光孔为贯通孔，其偏心设置于所述遮光板的顶板。

5.如权利要求4所述的晶圆缓存装置，其特征在于，所述透光孔为腰形孔，所述腰形孔的中心位于所述遮光板的水平中线下侧。

6.如权利要求5所述的晶圆缓存装置，其特征在于，所述腰形孔的中心与所述遮光板的水平中线的距离为1mm-3mm。

7.如权利要求3所述的晶圆缓存装置，其特征在于，所述遮光板由非金属材料制成，所述顶板涂覆有抗反射涂层。

8.如权利要求7所述的晶圆缓存装置，其特征在于，所述遮光板由聚四氟乙烯制成，所述抗反射涂层的厚度为0.001mm-0.1mm。

9.如权利要求1所述的晶圆缓存装置，其特征在于，所述支撑架的数量为多个，其沿竖直方向间隔设置；相邻支撑架配置的检测组件的信号收发部和反射部交错设置。

10.一种化学机械抛光系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的晶圆缓存装置。

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