CN216773217U - 一种站立式晶圆卡座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种站立式晶圆卡座，至少包括一个基座单元；基座单元包括第一晶圆座和第二晶圆座；第一晶圆座顶部带有第一弧形凹面，其朝向第二晶圆座的一侧形成第一作用面，该第一作用面对应第一弧形凹面所在区域；第二晶圆座顶部带有第二弧形凹面，其朝向第一晶圆座的一侧形成第二作用面，该第二作用面对应第二弧形凹面所在区域；第一作用面和第二作用面配合以支撑晶圆竖直站立。本实用新型合理利用了竖直方向的空间；第一弧形凹面和第二弧形凹面、第一作用面和第二作用面的设计，使得晶圆在放入卡座后，部分弧线整体都被限位，更为稳定。

Description

一种站立式晶圆卡座

技术领域

本实用新型属于半导体集成电路芯片制造领域，尤其是涉及一种站立式晶圆卡座。

背景技术

化学机械平坦化(CMP)是集成电路工艺中的一种加工工艺。随着技术的发展，对加工工艺的要求会随之提高。化学机械抛光平坦化设备通常包括半导体设备前端模块（EFEM）、清洗单元、抛光单元和传输模块。EFEM主要包括存放晶圆的片盒、传片机械手和空气净化系统等；清洗单元主要包括数量不等的兆声波清洗部件、滚刷清洗部件、干燥部件和各部件之间传输晶圆的装置等；抛光单元主要包括抛光台、抛光头、抛光供液系统和抛光垫修整系统等。传输模块包含一系列机械手或移动平台，将待抛光晶圆从EFEM送往抛光单元，将抛光完成的晶圆从抛光单元运往清洗单元。

现有化学机械平坦化设备中包含晶圆卡座，用于各工艺中支撑晶圆的存放。晶圆卡座可分平躺式和站立式，由于CMP设备内部空间小，传统晶圆座是平躺式的，占用面积大，空间利用率低，站立式晶圆卡座在空间利用率上优于平躺式。

通常晶圆上有用于定位的缺口（flat），8寸和12寸晶圆缺口较小，6英寸晶圆缺口（flat）宽度长达57.5mm。普通的站立式晶圆卡座简单地用两个斜面支撑晶圆侧面，这种结构无法摆脱对晶圆缺口（flat）的放置不稳定，如果斜面刚好接触晶圆缺口（flat），会导致晶圆倾斜，位置偏移，影响后续传输。普通站立式晶圆卡座需要准确定位缺口（flat），且严格控制放置晶圆时缺口（flat）的位置，机构复杂，容错率低。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种不受缺口的影响，可以实现晶圆的稳定支撑的站立式晶圆卡座。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种站立式晶圆卡座，

至少包括一个基座单元；

所述基座单元包括第一晶圆座和第二晶圆座；

所述第一晶圆座顶部带有第一弧形凹面，其朝向第二晶圆座的一侧形成第一作用面，该第一作用面对应第一弧形凹面所在区域；

所述第二晶圆座顶部带有第二弧形凹面，其朝向第一晶圆座的一侧形成第二作用面，该第二作用面对应第二弧形凹面所在区域；

所述第一作用面和第二作用面配合以支撑晶圆竖直站立。

本实用新型在第一晶圆座的顶部设置第一弧形凹面，在第二晶圆座的顶部设置第二弧形凹面，两个弧形凹面为连续的面，或者是间断的面，其对应的第一作用面和第二作用面配合可以对晶圆形成稳固的支撑作用，晶圆固定位置精度高，不会偏移，便于晶圆后续的传输；即使晶圆存在较大的缺口部也不会发生晃动，无需准确定位及控制缺口部的位置；晶圆竖直站立，摆脱水平存放带来的空间大问题，减小了基座单元的占地面积，空间利用率高，且竖直存放对于后续清洗模块均为竖直放置晶圆的清洗箱体来说，机械手取放更方便。

进一步的，所述第一作用面与晶圆形成线接触，所述第二作用面与晶圆形成线接触，以支撑晶圆竖直站立；

或者，所述第一作用面与晶圆形成线接触，所述第二作用面与晶圆形成面接触，以支撑晶圆竖直站立；

或者，所述第一作用面与晶圆形成面接触，所述第二作用面与晶圆形成面接触，以支撑晶圆竖直站立。

第一作用面和第二作用面分别与晶圆形成线接触，接触面积少，对晶圆性能的影响最小；第一作用面与晶圆形成线接触，第二作用面与晶圆背面形成面接触，晶圆正面性能不会受到影响；第一作用面和第二作用面分别与晶圆边缘形成面接触，对晶圆的支撑结构更稳固。

进一步的，所述第一作用面包括第一倾斜面和第一竖直面，所述第二作用面包括第二倾斜面和第二竖直面；所述第一竖直面和第二竖直面正对接触，所述第一倾斜面和第二倾斜面分别与晶圆线接触。第一倾斜面和第二倾斜面呈V字形，便于晶圆的置入，而且两个倾斜面均与晶圆形成线接触，接触面积小。

进一步的，所述第一作用面包括第一倾斜面和第一竖直面，所述第二作用面包括第二倾斜面和第二竖直面；所述第一竖直面和第二竖直面上下错位接触，所述第一倾斜面与晶圆线接触，所述第二竖直面和第一竖直面错位的部分与晶圆面接触，或者，所述第二倾斜面与晶圆线接触，所述第一竖直面和第二竖直面错位的部分与晶圆面接触。晶圆的支撑稳固，即使缺口部朝下，晶圆也不会发生移位。

进一步的，所述第一作用面包括第一倾斜面和第一竖直面，所述第二作用面包括第二倾斜面和第二竖直面；所述第一竖直面和第二竖直面分别与晶圆的两侧面外缘面接触。

进一步的，所述第一竖直面或第二竖直面底部形成与其相垂直的支撑面，所述第二竖直面或第一竖直面底部形成台阶面，所述台阶面架设在支撑面上，且可沿支撑面平移以调节第一竖直面和第二竖直面之间的间距，该间距为0.5-2mm。第一竖直面和第二竖直面之间的间距可以调节，便于适应不同型号的晶圆，使用灵活度高；晶圆加工过程中厚度有公差，间距可调可以适应上述加工误差的存在。

进一步的，所述晶圆与第一竖直面或/和第二竖直面的面接触宽度小于3mm。晶圆外圈对晶圆的整体性能影响较小，因此接触晶圆外圈不会损伤晶圆。

进一步的，所述第一弧形凹面或/和第二弧形凹面的圆心角为30-180°。使得晶圆在放入卡座后，部分弧线整体都被限位，保证对晶圆形成稳固的支撑作用，更为稳定，可以适应6英寸晶圆、8英寸晶圆和12英寸晶圆。

进一步的，包括多个基座单元，相邻基座单元的第二晶圆座和第一晶圆座一体设置。多个基座单元可以任意组合，结构更紧凑，从而放置更多的晶圆，适用性高，应用广泛。

进一步的，所述第一晶圆座和第二晶圆座设为一体结构。

进一步的，所述第一弧形凹面和/或第二弧形凹面连续设置或间断设置，其第一作用面和/或第二作用面的结构相同或不同。

本实用新型的有益效果是：1）竖直存放晶圆，合理利用了竖直方向的空间，摆脱水平存放带来的空间大问题，且竖直存放对于后续清洗模块均为竖直放置晶圆的清洗箱体来说，机械手取放更方便；2）第一弧形凹面和第二弧形凹面、第一作用面和第二作用面的设计，使得晶圆在放入卡座后，部分弧线整体都被限位，更为稳定；3）晶圆与卡座实现线性支撑或面支撑，带缺口晶圆即使缺口部与卡座接触，也能很好得到固定，晶圆无需缺口部朝上，即无需准确定位及控制缺口部的位置；4）2片式支撑晶圆，也可多片合并支撑多个晶圆，所需增加的空间少，多片时，单片的2边都分别设计成带有作用面，让结构更紧凑；5）晶圆存放稳固，即使部分晶圆圆弧与第一作用面和第二作用面接触，也不会移位；6）晶圆的性能不会受到影响。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的基座单元的主视图。

图2为本实用新型实施例一的基座单元的立体图。

图3为本实用新型实施例一的多个基座单元的侧视图。

图4为图3中的A-A半剖视图。

图5为图4中的B处结构放大图。

图6为本实用新型实施例一的多个基座单元的立体图。

图7为本实用新型实施例二的基座单元的立体图。

图8为本实用新型实施例二的基座单元的侧视图。

图9为图8中的C-C剖视图。

图10为图9中的D处结构放大图。

图11为本实用新型实施例三的主视图。

图12为本实用新型实施例三的立体图。

图13为本实用新型实施例三的侧面剖视图。

图14为图13中的E处结构放大图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1-图5所示，一种站立式晶圆卡座，至少包括一个基座单元10，该基座单元10包括第一晶圆座1和第二晶圆座2。

第一晶圆座1的顶部带有第一弧形凹面11，第一晶圆座1朝向第二晶圆座2的一侧形成第一作用面12，且该第一作用面12对应第一弧形凹面11所在的区域。第一弧形凹面11的圆心角为30-180°，优选90-180°。

第二晶圆座2的顶部带有第二弧形凹面21，第二晶圆座2朝向第一晶圆座1的一侧形成第二作用面22，且该第二作用面22对应第二弧形凹面21所在的区域。第二弧形凹面21的圆心角为30-180°，优选90-180°。

上述的第一作用面12和第二作用面22配合可以支撑晶圆3竖直站立。

在本实施例中，晶圆3的外边缘带有缺口部31，该缺口部31为晶圆3边缘水平切削形成，即带有一平面，其缺口部31的平面宽度达到了55-60mm。

在本实施例中，第一晶圆座1和第二晶圆座2的截面均为上大下小的梯形结构，当然在其他实施例中也可以是方形等其他结构。

如图4所示，第一作用面12与晶圆3形成线接触，第二作用面22与晶圆3形成面接触，从而支撑晶圆3竖直站立。

更具体的，如图5所示，第一作用面12包括第一倾斜面121和第一竖直面122，第二作用面22包括第二倾斜面221和第二竖直面222；第一竖直面122和第二竖直面222上下错位接触，即第一竖直面122和第二竖直面222的顶端不相对齐，此时第一倾斜面121与晶圆3线接触，确切地说是与晶圆3的正面和侧面之间的棱线接触，第二竖直面222和第一竖直面122错位的部分与晶圆3面接触，即第二竖直面222的部分与第一竖直面122正对贴合，还有部分高于第一竖直面122，该部分与晶圆3的背面边缘相贴合实现面接触，即图5中的L所示部分。此时晶圆3的正面完全不会与基座单元10接触，其性能得到最大限度的保证。

上述第一竖直面122和第二竖直面222可以是竖直平面，也可以是竖直的波浪面等，并不一定是平面，只要可以与晶圆3接触实现支撑即可。

晶圆3的背面与第二竖直面222相贴合实现面接触的部分的宽度小于3mm，即图5中的h＜3mm。

如图6所示，基座单元10的数量可以是多个，相邻基座单元10的第二晶圆座2和第一晶圆座1一体设置，换句话说，在第一晶圆座1和第二晶圆座2的两侧都可以设置第一作用面12和第二作用面22。

上述结构第一晶圆座1和第二晶圆座2为分体结构，当然在其他实施例中，第一晶圆座1和第二晶圆座2也可以是一体结构，即直接在基座单元10的顶面形成第一弧形凹面11、第二弧形凹面21、第二作用面22和第一倾斜面121。

在本实施例中，第一弧形凹面11和第二弧形凹面21为连续的面，当然在其他实施例中，也可以是间断的面，此时有多个第一弧形凹面11和多个第二弧形凹面21，即有多个第一作用面12和多个第二作用面22，或者说第一作用面12和第二作用面22被分割成多个部分。

实施例二

如图7-图10所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，第一作用面12与晶圆3形成线接触，第二作用面22与晶圆3形成线接触，从而支撑晶圆3竖直站立。

更具体的，如图10所示，第一作用面12包括第一倾斜面121和第一竖直面122，第二作用面22包括第二倾斜面221和第二竖直面222；第一竖直面122和第二竖直面222完全正对接触，即第一竖直面122和第二竖直面222的顶端对齐，此时第一倾斜面121与晶圆3线接触，确切地说是与晶圆3的正面和侧面之间的棱线接触，第二倾斜面221与晶圆3线接触，确切地说是与晶圆3的背面和侧面之间的棱线接触。此时晶圆3的正面和背面均不会与基座单元10接触，其性能得到最大限度的保证。

第一倾斜面121和第二倾斜面221呈开口朝上的V字形结构，该扩口状的设计便于晶圆3的置入。第一倾斜面121和第二倾斜面221的倾斜角度均可以是30°左右。

实施例三

如图11-图14所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，第一作用面12与晶圆3形成线面接触，第二作用面22与晶圆3形成面接触，从而支撑晶圆3竖直站立。

更具体的，如图14所示，第一作用面12包括第一倾斜面121和第一竖直面122，第二作用面22包括第二倾斜面221和第二竖直面222；第一竖直面122和第二竖直面222相对但不接触，此处的相对可以是完全正对，也可以是错位正对。换句话说第一作用面12和第二作用面22形成Y字形的结构。

第一竖直面122和第二竖直面222分别与晶圆3的正面和背面外缘接触。晶圆3与第一竖直面122、第二竖直面222相贴合实现面接触的部分的宽度小于3mm，即图14中的h＜3mm。

为了调整第一竖直面122和第二竖直面222之间的间距，以适应不同厚度的晶圆，或者间距可调可以适应晶圆加工误差的存在。在第一竖直面122或第二竖直面222的底部形成与其相垂直的支撑面223，在本实施例中，以在第二竖直面222底部形成支撑面223为例进行说明，该支撑面223朝第一竖直面122所在方向延伸，在第二竖直面222的底部形成台阶面123，台阶面123可以架设在支撑面223上，且可以沿着支撑面223平移以调节第一竖直面122和第二竖直面222之间的间距，即图14中的间距S可调，且S=0.5-2mm，优选是S=0.6-1.6mm。

在第一晶圆座1上开设螺纹孔13，完成间距的调整后，可以在螺纹孔13内拧入一个顶丝，顶住第二晶圆座2，使得第一晶圆座1和第二晶圆座2的间距固定。

实施例四

上述实施例一-实施例三中，在一个晶圆卡座上的第一作用面12和第二作用面22结构都相同，本实施例与上述实施例的不同之处在于，还可以将上述三种结构进行组合，即第一弧形凹面11和第二弧形凹面21的数量为多个，此时可以将上述三种结构都应用到同一个晶圆卡座上，相邻的第一弧形凹面11和相邻的第二弧形凹面21可以设置不同结构的第一作用面12和第二作用面22。当然第一弧形凹面11和第二弧形凹面21的弧度可以相同，也可以不相同。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种站立式晶圆卡座，其特征在于：

至少包括一个基座单元(10)；

所述基座单元(10)包括第一晶圆座(1)和第二晶圆座(2)；

所述第一晶圆座(1)顶部带有第一弧形凹面(11)，其朝向第二晶圆座(2)的一侧形成第一作用面(12)，该第一作用面(12)对应第一弧形凹面(11)所在区域；

所述第二晶圆座(2)顶部带有第二弧形凹面(21)，其朝向第一晶圆座(1)的一侧形成第二作用面(22)，该第二作用面(22)对应第二弧形凹面(21)所在区域；

所述第一作用面(12)和第二作用面(22)配合以支撑晶圆(3)竖直站立。

2.根据权利要求1所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述第一作用面(12)与晶圆(3)形成线接触，所述第二作用面(22)与晶圆(3)形成线接触，以支撑晶圆(3)竖直站立；

或者，所述第一作用面(12)与晶圆(3)形成线接触，所述第二作用面(22)与晶圆(3)形成面接触，以支撑晶圆(3)竖直站立；

或者，所述第一作用面(12)与晶圆(3)形成面接触，所述第二作用面(22)与晶圆(3)形成面接触，以支撑晶圆(3)竖直站立。

3.根据权利要求1所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述第一作用面(12)包括第一倾斜面(121)和第一竖直面(122)，所述第二作用面(22)包括第二倾斜面(221)和第二竖直面(222)；所述第一竖直面(122)和第二竖直面(222)正对接触，所述第一倾斜面(121)和第二倾斜面(221)分别与晶圆(3)线接触。

4.根据权利要求1所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述第一作用面(12)包括第一倾斜面(121)和第一竖直面(122)，所述第二作用面(22)包括第二倾斜面(221)和第二竖直面(222)；所述第一竖直面(122)和第二竖直面(222)上下错位接触，所述第一倾斜面(121)与晶圆(3)线接触，所述第二竖直面(222)和第一竖直面(122)错位的部分与晶圆(3)面接触，或者，所述第二倾斜面(221)与晶圆(3)线接触，所述第一竖直面(122)和第二竖直面(222)错位的部分与晶圆(3)面接触。

5.根据权利要求1所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述第一作用面(12)包括第一倾斜面(121)和第一竖直面(122)，所述第二作用面(22)包括第二倾斜面(221)和第二竖直面(222)；所述第一竖直面(122)和第二竖直面(222)分别与晶圆(3)的两侧面外缘面接触。

6.根据权利要求5所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述第一竖直面(122)或第二竖直面(222)底部形成与其相垂直的支撑面(223)，所述第二竖直面(222)或第一竖直面(122)底部形成台阶面(123)，所述台阶面(123)架设在支撑面(223)上，且可沿支撑面(223)平移以调节第一竖直面(122)和第二竖直面(222)之间的间距，该间距为0.5-2mm。

7.根据权利要求4或5所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述晶圆(3)与第一竖直面(122)或/和第二竖直面(222)的面接触宽度小于3mm。

8.根据权利要求1所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述第一弧形凹面(11)或/和第二弧形凹面(21)的圆心角为30-180°。

9.根据权利要求1所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：包括多个基座单元(10)，相邻基座单元(10)的第二晶圆座(2)和第一晶圆座(1)一体设置。

10.根据权利要求1所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述第一晶圆座(1)和第二晶圆座(2)设为一体结构。

11.根据权利要求1所述的站立式晶圆卡座，其特征在于：所述第一弧形凹面(11)和/或第二弧形凹面(21)连续设置或间断设置，其第一作用面(12)和/或第二作用面(22)的结构相同或不同。

Images