CN215377383U - 晶圆承载盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶圆承载盘，所述晶圆承载盘包括：晶圆承载面；第一尺寸标识，所述第一尺寸标识限定了位于所述晶圆承载面上的第一尺寸晶圆的放置位置；第二尺寸标识，所述第二尺寸标识限定了位于所述晶圆承载面上的第二尺寸晶圆的放置位置，所述第一尺寸晶圆的放置位置处于所述第二尺寸晶圆的放置位置的范围内；通气孔，所述通气孔设置于所述晶圆承载面所在的一侧；凹台，所述凹台与所述晶圆承载面限定了适于机械手容纳的空间。

Description

晶圆承载盘

技术领域

本实用新型涉及半导体设备领域，具体涉及一种晶圆承载盘。

背景技术

目前的半导体代工厂中存在不同晶圆尺寸的工艺线共存的情况，如4寸线和6寸线共存、6寸线和8寸线共存等等，在生产线上有一些设备通过改装是可以针对不同尺寸的晶圆共用的，尤其是一些测试或检测设备。对于此类设备的改装中，往往都需要对承载晶圆的承载台进行改进或替换，以使其能够适用于不同尺寸晶圆的装载。

在现有的技术方案中，承载台上对于不同尺寸晶圆的放置主要是设置台阶，不同台阶适用于不同尺寸的晶圆。如申请号为200720072736.5、发明名称为“晶圆定位装置”的中国实用新型专利，提供了一种晶圆定位装置，其与机台相配合，机台内部设有测量平台，其中，该装置包括与机台相配合的底座，承载晶圆的承载台以及连接底座和承载台的支撑部；承载台与底座平行设置，该承载台包括多个承载部，这些承载部依次错层分布，以适用于各种尺寸晶圆放置；如申请号为201921270916.3、发明名称为“一种兼容大尺寸硅片的PECVD石墨载板”的中国实用新型专利，公开了一种兼容大尺寸硅片的PECVD石墨载板，石墨载板的石墨框上设有多个用于承载硅片的框格，框格为内部镂空的正方形边框结构，四个边框内侧结构形状相同，每个边框均设有阶梯状的多个台阶，相邻的两个台阶间的连接面为斜面，水平的台阶面和为斜面的连接面均为用于搭载硅片的承载台。对于类似上述具有两个台阶的承载台，对于放置的晶圆往往只能采用压环或卡夹等方式使其与承载台保持固定，这样的固定方式易造成机械或应力的损伤，而发生晶圆的边缘破损甚至碎裂。

另一方面，上述台阶式的承载台，在取放晶圆时，往往需要通过顶针与机械手相配合执行，如在取出承载台上的晶圆时，先通过承载台下方的顶针顶起台面上的晶圆，机械手伸入晶圆下方，再放下顶针或抬起机械手，从而将晶圆承载在机械手上，由机械手将晶圆送回至片盒。这一过程需要多信号配合，整体结构较为繁复，产生落片甚至碎片的几率相对增大。

实用新型内容

有鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种晶圆承载盘，其包括：

晶圆承载面；

第一尺寸标识，所述第一尺寸标识限定了位于所述晶圆承载面上的第一尺寸晶圆的放置位置；

第二尺寸标识，所述第二尺寸标识限定了位于所述晶圆承载面上的第二尺寸晶圆的放置位置，所述第二尺寸晶圆的放置位置处于所述第一尺寸晶圆的放置位置的范围内；

通气孔，所述通气孔设置于所述晶圆承载面所在的一侧；

凹台，所述凹台与所述晶圆承载面限定了适于机械手容纳的空间。

进一步地，所述第一尺寸标识和所述第二尺寸标识是相对于所述晶圆承载面的凹槽结构。

进一步地，所述凹槽结构呈与相应晶圆尺寸相适应的圆弧状。

进一步地，所述晶圆承载盘还包括气道，所述气道的一端与所述通气孔连通，另一端设置于所述晶圆承载盘的侧面。

进一步地，所述通气孔周围设置有凹槽，所述凹槽限定了真空吸盘区域。

进一步地，所述通气孔和所述真空吸盘区域位于所述第一尺寸晶圆的放置位置的范围内。

进一步地，所述晶圆承载盘整体具有圆柱形结构。

进一步地，所述通气孔设置于所述晶圆承载面的中心位置。

进一步地，所述晶圆承载盘的边缘设置有若干螺栓孔。

进一步地，所述凹台的轮廓与所述机械手的轮廓相适应。

本实用新型还提供了一种适于与上述的晶圆承载盘配合使用的机械手，所述机械手的一侧表面上分别设置有与所述晶圆承载盘的第一尺寸标识和第二尺寸标识相配合的标识结构。

本实用新型的晶圆承载盘相比于现有技术具有以下技术效果：

1、不同尺寸的晶圆可以被装置在同一平面，无需设置复杂的台阶或错层结构；

2、使用真空吸附固定晶圆，可有效减少因采用压环或卡夹等固定方式对晶圆造成的机械或应力损伤；

3、晶圆承载盘设置凹台，方便机械手进出取放片，避免了使用顶针的方式，极大简化了装置结构，并且降低了晶圆落片的风险。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的晶圆承载盘的结构示意图；

图2是本实用新型的一个实施例的晶圆承载盘的另一视角的结构示意图；

图3是沿图2中A-A向的剖面示意图；

图4是一种适于与本实用新型的一个实施例的晶圆承载盘配合使用的机械手的结构示意图；

图5是本实用新型的一个实施例的晶圆承载盘和机械手相配合的结构示意图；其中机械手的上表面与晶圆承载面处于同一平面。

附图标记说明：

100—晶圆承载盘， 110—晶圆承载面，

120—凹台， 130—第一凹槽，

140—第二凹槽， 150—通气孔，

160—气道， 170—凹槽区，

180—螺栓孔， 200—机械手，

210—机械手主体， 220—叉齿，

230—第三凹槽， 240—第四凹槽。

具体实施方式

在本实用新型的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对实用新型的限制。附图为原理图或者概念图，各部分厚度与宽度之间的关系，以及各部分之间的比例关系等等，与其实际值并非完全一致。

图1至图3示出了本实用新型的一个实施例的晶圆承载盘的结构示意图，其中晶圆承载盘100包括晶圆承载面110、凹台120、第一凹槽130、第二凹槽140、通气孔150、气道160、凹槽区170和螺栓孔180。

本实施例的晶圆承载盘100的整体具有圆柱形结构，一侧的圆形端面上限定了晶圆承载面110，晶圆承载面110的面积与需要放置的最大尺寸的晶圆面积相适应。在实际使用时，不同尺寸的晶圆均被装载在晶圆承载面110，即针对不同尺寸晶圆，其在晶圆承载盘100上的装置位置均处于同一平面上。

凹台120与晶圆承载面110形成一台阶，由该台阶所限定的空间，或者说凹台120与晶圆承载面110间限定的空间，适应与本实施例的晶圆承载盘100相配合的机械手进出。当有晶圆被放置于晶圆承载面110时，机械手适于从上述限定的空间伸入晶圆承载面110上的晶圆下方，在此过程中机械手不会触及晶圆和凹台120，从理论上来说，只需凹台120与晶圆承载面110形成的台阶高度大于机械手的厚度，即可实现上述效果，但在实际设计时，仍需考虑机械手升降时的位置波动以及预留一定的安全余量。凹台120在晶圆承载面110上投影的轮廓与所配合使用的机械手相适应。

在晶圆承载面110所在的端面上设置有第一凹槽130和第二凹槽140，分别作为6寸和4寸晶圆的定位标识。第一凹槽130在长度方向上呈圆弧状，圆弧的端部止于凹台120所形成的台阶处，第一凹槽130的宽度较小，本实施例中，第一凹槽130内侧圆弧的直径为6英寸，从而通过第一凹槽130可以限定6寸晶圆的放置位置；同样地，第二凹槽140在长度方向上也呈圆弧状，圆弧的端部止于凹台120所形成的台阶处，第二凹槽140的宽度较第一凹槽130的宽度略小一些，本实施例中，第二凹槽140内侧圆弧的直径为4英寸，从而通过第二凹槽140可以限定4寸晶圆的放置位置。

在另一些实施例中，第一凹槽130和第二凹槽140在长度方向的延伸并非连续的，而是采用多段圆弧间隔设置的形式。

在另一些实施例中，第一凹槽130和第二凹槽140被替换为在晶圆承载面110上设置的易于区分的线条，如采用具有与晶圆承载盘100具有不同颜色的涂层所形成的线条。

通气孔150被设置在晶圆承载面110所在端面的中心处，在晶圆承载盘100内部还设置有气道160，本实施例中，气道160沿直线延伸，其一端与通气孔150相连通，另一端延伸至晶圆承载盘100的侧壁。在安装连接时，气道160连接负压管路，如真空发生器的负压管路，从而当晶圆承载面110上放置有晶圆时，通过在通气孔150和气道160内产生负压，从而将晶圆承载面110上的晶圆与晶圆承载盘100保持固定。

为了进一步提高晶圆承载面110上的晶圆的吸附效果，在通气孔150周围还设置有凹槽区170，凹槽区170以通气孔150为中心设置有若干直径依次增大的圆形凹槽，以及相互垂直并且在通气孔150处相交的线形凹槽。当有晶圆被放置在晶圆承载面110时，晶圆下方凹槽区170内的各凹槽与通气孔150和气道160相连通，当对气道160产生负压时，凹槽区170内各凹槽所限定的空间也同时为负压，相对于只有通气孔150的设置，增设的凹槽区170增大了真空吸附的面积，相当于形成了一个真空吸盘，从而更有利于将晶圆牢固地吸附在晶圆承载面110上。通气孔150和凹槽区170设置在晶圆承载面110的中心位置，均处于两种不同尺寸晶圆放置位置的范围内，从而对于两种不同尺寸晶圆的固定均能产生效果。

本实施例的晶圆承载盘100的边缘周向上还设置有若干螺栓孔180，用于将晶圆承载盘100固定于相应的设备机台上。

图4示出了一种适于与本实施例的晶圆承载盘100配合使用的机械手的结构示意图，其中机械手200包括机械手主体210和叉齿220，机械手200的平面轮廓与凹台120的平面轮廓相适应。

在机械手主体210上设置有分别与晶圆承载盘100上的第一凹槽130和第二凹槽140相配合的第三凹槽230和第四凹槽240。第三凹槽230在长度方向上呈圆弧状，圆弧的端部止于机械手主体210的边缘，第三凹槽230的宽度与第一凹槽130相同，并且第三凹槽230内侧圆弧的直径也为6英寸，从而当第一凹槽130和第三凹槽230在平面内处于同一圆周轨迹上时，即限定了机械手200取放6寸晶圆的水平方向位置，即当机械手200水平伸入凹台120至该位置时停止，继而垂直上升托起晶圆承载盘100上的晶圆，实现取片操作，或者是当载有晶圆的机械手200，水平伸向凹台120至该位置时停止，继而垂直下降将晶圆放置在晶圆承载盘100上，实现放片操作；同样地，第四凹槽240在长度方向上也呈圆弧状，圆弧的端部止于机械手主体210的边缘，第四凹槽240的宽度与第二凹槽140相同，并且第四凹槽240内侧圆弧的直径也为4英寸，从而当第二凹槽140和第四凹槽240在平面内处于同一圆周轨迹上时，即限定了机械手200取放4寸晶圆的水平方向位置，在本实施例中，这一位置与上述取放6寸晶圆的位置是相同的。

在另一种机械手的设计中，第三凹槽230和第四凹槽240在长度方向的延伸并非连续的，而是采用多段圆弧间隔设置的形式。

在另一种机械手的设计中，第三凹槽230和第四凹槽240被替换为在机械手主体210上设置的易于区分的线条，如采用具有与机械手主体210具有不同颜色的涂层所形成的线条。

在本实施例的晶圆承载盘100和机械手200安装后的正常使用前，需要对机械手200的行进位置做一校正，以下提供一种可行的校正方式。

如图5所示，将机械手200的高度位置调整至使其表面与晶圆承载面110齐平，同时机械手200的水平位置使得第三凹槽230和第四凹槽240分别与晶圆承载盘100上的第一凹槽130和第二凹槽140处于同一圆周轨迹上，此时该位置即记录为机械手200在水平方向上的取放片位置。

在第一凹槽130和第三凹槽230所限定的圆周内放置6寸晶圆，或者在第二凹槽140和第四凹槽240所限定的圆周内放置4寸晶圆，以确定晶圆处于机械手200上时两者的相对位置关系，即机械手200无论在何种状态下承载晶圆，两者均需保持上述相对位置关系，如机械手200从片盒内取出晶圆时。

在垂直方向调整机械手200的上下高度限位，当处于上高度限位时，机械手200能托起晶圆使其完全脱离晶圆承载盘100，当处于下高度限位时，机械手200不会触及在其上方的处于晶圆承载盘100上的晶圆。

经过以上校准，晶圆承载盘100和机械手200相配合可以实现不同尺寸晶圆的装载，以实现在同一机台上对不同尺寸的晶圆进行加工或检测。

一个完整的取放片操作包括：机械手200从片盒内托取出晶圆后，在垂直方向上移动至上述的上高度限位，水平位置上移动至上述的取放片位置，继而机械手200在垂直方向上移动至上述的下高度限位，从而将晶圆放置于晶圆承载盘100的预设的放置位置(如由第一凹槽130或第二凹槽140所限定的放置位置)，通过真空吸附将晶圆固定在晶圆承载盘100上，在机台内执行相应的加工或检测操作。待上述操作完成后，关闭真空吸附，机械手200移动至上述的下高度限位，水平位置上移动至上述的取放片位置，继而机械手200在垂直方向上移动至上述的上高度限位，从而托起晶圆使其脱离晶圆承载盘100，最后机械手200将晶圆放回片盒。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆承载盘，其特征在于，包括：

晶圆承载面；

第一尺寸标识，所述第一尺寸标识限定了位于所述晶圆承载面上的第一尺寸晶圆的放置位置；

第二尺寸标识，所述第二尺寸标识限定了位于所述晶圆承载面上的第二尺寸晶圆的放置位置，所述第一尺寸晶圆的放置位置处于所述第二尺寸晶圆的放置位置的范围内；

通气孔，所述通气孔设置于所述晶圆承载面所在的一侧；

凹台，所述凹台与所述晶圆承载面限定了适于机械手容纳的空间。

2.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其特征在于，所述第一尺寸标识和所述第二尺寸标识是相对于所述晶圆承载面的凹槽结构。

3.如权利要求2所述的晶圆承载盘，其特征在于，所述凹槽结构呈与相应晶圆尺寸相适应的圆弧状。

4.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其特征在于，还包括气道，所述气道的一端与所述通气孔连通，另一端设置于所述晶圆承载盘的侧面。

5.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其特征在于，所述通气孔周围设置有凹槽，所述凹槽限定了真空吸盘区域。

6.如权利要求5所述的晶圆承载盘，其特征在于，所述通气孔和所述真空吸盘区域位于所述第一尺寸晶圆的放置位置的范围内。

7.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其特征在于，所述晶圆承载盘整体具有圆柱形结构。

8.如权利要求6所述的晶圆承载盘，其特征在于，所述通气孔设置于所述晶圆承载面的中心位置。

9.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其特征在于，所述晶圆承载盘的边缘设置有若干螺栓孔。

10.如权利要求1所述的晶圆承载盘，其特征在于，所述凹台的轮廓与所述机械手的轮廓相适应。

Images