CN216902866U

CN216902866U - 一种晶圆升降结构和退火炉

Info

Publication number: CN216902866U
Application number: CN202220466998.4U
Authority: CN
Inventors: 吴承岩; 杨锋
Original assignee: Quantum Semiconductor Equipment Shanghai Co ltd
Current assignee: Quantum Semiconductor Equipment Shanghai Co ltd
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2032-03-04

Abstract

本实用新型提供一种晶圆升降结构和退火炉，包括：晶圆托盘上设置有第一通孔；顶起结构设置在晶圆托盘的下方，顶起结构能够在伸缩驱动部件的驱动下升降；导向台活动设置在顶起结构与晶圆托盘之间，导向台上开设有导向孔；顶针的下端与顶起结构接触，上端依次活动贯穿导向孔和第一通孔。本实用新型的技术方案的有益效果在于，通过导向台可活动放置于在顶起结构与晶圆托盘之间，使得导向台上的导向孔和晶圆托盘的第一通孔位置对应，解决了顶针和顶针孔之间难以对准的问题，极大地减少了因加工误差导致装配精度不够的情况发生；以及设置导向环结构可减少顶针与导向台之间的摩擦力，防止顶针卡在晶圆托盘或导向台的导向孔中，让顶针升降更加顺畅。

Description

一种晶圆升降结构和退火炉

技术领域

本实用新型属于半导体制造设备技术领域，更具体地，涉及一种晶圆升降结构和退火炉。

背景技术

在半导体集成电路制造领域中，集成电路通常是制作在晶圆(wafer)上，而一个完整的芯片的制作需要经过多个步骤。在进行各工艺步骤中，需要将晶圆放置到对应的半导体设备的工艺腔中，晶圆的放置都是自动化进行的，在进行晶圆的自动取放过程中需要采用的晶圆升降装置，通过晶圆升降装置来实现工艺腔内晶圆的上升和下降。

现有技术中，通常采用将陶瓷顶针插入至底座上的顶针孔，将底座使用耐高温环氧胶灌胶后凝固固定，由于装配误差往往会出现底座上的顶针孔不能与晶圆托盘上的顶针孔对应，需要操作工手动调节来，不仅对操作者的技能要求较高，耗费较多的装配时间，从而降低生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的针对现有技术中的不足，提供一种晶圆升降结构和退火炉，通过导向台活动设置在顶起结构与晶圆托盘之间，顶针的下端与顶起结构接触，顶针的上端依次活动贯穿导向孔和第一通孔并能够在伸缩驱动部件的驱动下升降，解决了顶针和顶针孔之间经常难以对准的问题，极大地减少了因加工误差导致装配精度不够的情况发生，提高生产效率。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种晶圆升降结构，包括：

晶圆托盘，所述晶圆托盘上设置有第一通孔；

顶起结构，所述顶起结构设置在所述晶圆托盘的下方，所述顶起结构能够在伸缩驱动部件的驱动下升降；

导向台，所述导向台活动设置在所述顶起结构与所述晶圆托盘之间，所述导向台上开设有导向孔；

顶针，所述顶针的下端与所述顶起结构接触，所述顶针的上端依次活动贯穿所述导向孔和所述第一通孔。

优选的，所述导向台包括：

所述导向孔设置有多个，多个所述导向孔均匀分布于所述导向台的周面，每个所述导向孔中设置有沉孔；

多个导向环，所述导向环呈圆环状，每个所述导向环对应设置于一个所述沉孔中，所述导向环上设有第二通孔；

多个支撑杆，多个所述支撑杆均匀设置于所述导向台靠近所述顶起结构的表面外缘。

优选的，所述第二通孔与所述顶针之间设有间隙。

优选的，所述导向环设置为3个。

优选的，所述顶起结构包括：

顶杆和圆盘，所述圆盘设置在所述顶杆的一端，所述圆盘与所述顶针接触，所述顶杆的另一端连接所述伸缩驱动部件。

优选的，所述伸缩驱动部件包括气缸，所述气缸的输出端连接所述顶杆。

优选的，所述导向台和所述顶针的材质包括石英。

优选的，所述晶圆托盘的材质包括陶瓷托盘。

本实用新型还提供一种退火炉，包括真空腔室、机械手及上述所述的晶圆升降结构，所述真空腔室的一侧设有窗口，所述晶圆升降结构设置于所述真空腔室内，所述机械手能够通过所述窗口将晶圆送入至所述晶圆升降结构上或者将晶圆移出所述真空腔室。

优选的，所述真空腔室的底部设有开孔，所述顶起结构的顶杆的一端穿过所述开孔与所述伸缩驱动部件连接。

本实用新型的技术方案的有益效果在于：

1、该晶圆升降结构通过导向台活动设置在顶起结构与晶圆托盘之间，顶针的下端与顶起结构接触，顶针的上端依次活动贯穿导向孔和第一通孔并能够在伸缩驱动部件的驱动下升降，解决了顶针和顶针孔之间经常难以对准的问题，极大地减少了因加工误差导致装配精度不够的情况发生，提高生产效率。

2、该晶圆升降结构的导向台设有与导向孔相适配的导向环，该导向环设有可供顶针贯穿的第二通孔，通过该导向环设置在导向台的导向孔中可减少顶针与导向台之间的摩擦力，防止顶针卡在晶圆托盘或导向台的导向孔中，让顶针升降更加顺畅。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本实用新型提供的包含一种晶圆升降结构的退火炉的结构分解图；

图2示出了本实用新型提供的一种晶圆升降结构的导向台的结构分解图；

图3示出了本实用新型提供的一种退火炉中晶圆升降结构的顶起结构的顶起效果图；

图4示出了本实用新型提供的一种退火炉中晶圆升降结构的顶起结构的回落效果图。

附图标记说明：

001、顶起结构；002、导向台；003、导向环；004、顶针；105、晶圆托盘；106、机械手；107、晶圆；108、真空腔室。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

参照图1所示，本实用新型提供一种晶圆升降结构，包括：

晶圆托盘105，晶圆托盘105上设置有第一通孔；

顶起结构001，顶起结构001设置在晶圆托盘105的下方，顶起结构001能够在伸缩驱动部件的驱动下升降；

导向台002，导向台002活动设置在顶起结构001与晶圆托盘105之间，导向台002上开设有导向孔；

顶针004，顶针004的下端与顶起结构接触，顶针004的上端依次活动贯穿导向孔和第一通孔。

具体的，现有的晶圆升降结构因为装配件固定在退火炉的真空腔室内，装配件之间存在装配误差往往会出现装配件上的顶针孔不能对应，本实用新型提供的晶圆升降结构，通过导向台002可活动放置于在顶起结构001与晶圆托盘105之间，使得导向台002上的导向孔和晶圆托盘105的第一通孔位置对应，导向孔和第一通孔为装配顶针004用的顶针孔，圆柱形的顶针004的下端与顶起结构001接触，顶针004的上端依次活动贯穿导向孔和第一通孔并能够在伸缩驱动部件的驱动下升降，解决了顶针和顶针孔之间经常难以对准的问题，极大地减少了因加工误差导致装配精度不够的情况发生，提高生产效率。

可选的，参照图2所示，导向台002包括：

导向孔设置有多个，多个导向孔均匀分布于导向台002的周面，每个导向孔中设置有沉孔；

多个导向环003，导向环003呈圆环状，每个导向环003对应设置于一个沉孔中，导向环003上设有第二通孔；

多个支撑杆，多个支撑杆均匀设置于导向台002靠近顶起结构的表面外缘。

具体的，导向台002设有与导向孔相适配的导向环003，该导向环003设有可供顶针004贯穿的第二通孔，通过该导向环003设置在导向台002的导向孔中可减少顶针004与导向台002之间的摩擦力，防止顶针004卡在晶圆托盘105或导向台002的导向孔中，让顶针004升降更加顺畅。

进一步地，支撑杆的高度大于伸缩驱动部件设定的行程长度，使得顶起结构001的伸缩范围始终保持在导向台002的内部空间。

可选的，第二通孔与顶针004之间设有间隙。

具体的，第二通孔与顶针004之间设有间隙，方便顶针004装配。

可选的，导向环003设置为3个。

具体的，导向环003设置为3个，导向环003以三角阵列的方式布设在导向台002上，顶针004、导向孔和晶圆托盘105上的第一通孔都对应设置为3个，通过三角形稳定性原理，使得顶针004顶起晶圆107更加稳定。当然，导向环003也可以设置为4个及以上，其分布方式也可是矩形、圆形等多种方式，在此不作限定。

可选的，顶起结构001包括：

顶杆和圆盘，圆盘设置在顶杆的一端，圆盘与顶针004接触，顶杆的另一端连接伸缩驱动部件。

具体的，伸缩驱动部件推动顶起结构001做往复运动，顶起结构001的顶杆和圆盘一体成型，顶杆带动与圆盘接触的顶针004顶起到一定高度，使得晶圆107脱离晶圆托盘105便于机械手抓取，或者反向操作，通过顶针回落将机械手抓取的晶圆107放置于晶圆托盘105上。

可选的，伸缩驱动部件包括气缸，气缸的输出端连接顶杆。

具体的，气缸的输出端连接顶杆，气缸设定好行程长度，气缸输出端下移时，顶起结构001带动顶针004回落，使得顶针004上的晶圆107完全放置于晶圆托盘105表面，气缸输出端上移时，顶起结构001带动顶针004上升至与机械手106抓取晶圆107的下表面的高度相当，使得机械手106退出后，顶针004与晶圆107贴合，可以在顶针004的上端设置缓冲部，能够在一定程度上保护晶圆107，避免晶圆107受损。伸缩驱动部件使用气缸作为伸缩组件，运行稳定，使用方便。伸缩驱动部件还可以使用电缸、液压缸等装置。

可选的，导向台002和顶针004的材质包括石英。

具体的，顶起结构001、导向环003、导向台002和顶针004的材质为石英，具有耐高温性，提高了器件性能，也可以使用其他耐高温材料。

可选的，晶圆托盘105的材质包括陶瓷托盘。

具体的，晶圆托盘105的材质为氧化锆陶瓷，具有耐腐蚀、耐磨损、无静电、不反光、永不返白等特性，可代替不锈钢、硬质合金、钨钢等其他金属。

本实用新型还提供一种退火炉，包括真空腔室108、机械手106及上述的晶圆升降结构，真空腔室108的一侧设有窗口，晶圆升降结构设置于真空腔室108内，机械手106能够通过窗口将晶圆送入至晶圆升降结构上或者将晶圆107移出真空腔室108。

优选的，真空腔室108的底部设有开孔，顶起结构001的顶杆的一端穿过开孔与所述伸缩驱动部件连接。

具体的，真空腔室108的底部顶起结构001通过伸缩驱动部件驱动晶圆升降结构向上运动，将晶圆升降结构顶到一定高度，机械手106将晶圆107通过真空腔室108一侧的窗口送入腔室内，放置于晶圆升降结构顶针004的顶部后退出腔室，伸缩驱动部件驱动晶圆升降结构向下运动，顶针004回落，顶针004下降至晶圆托盘105上表面以下，此时晶圆107完全放置于至晶圆托盘105表面，如图3、图4所示。反向操作，退火后的晶圆107通过晶圆升降结构上升顶起至一定高度后，再通过机械手106伸入腔室抓取后退出。

优选地，该真空腔室的材质为铝合金或不锈钢。

实施例一

参照图1-图2所示，本实施例提供一种晶圆升降结构，包括：

晶圆托盘105，晶圆托盘105上设置有第一通孔；

本实施例中，导向台002包括：

本实施例中，第二通孔与顶针004之间设有间隙。

本实施例中，导向环003设置为3个。

本实施例中，顶起结构001包括：

本实施例中，伸缩驱动部件包括气缸，气缸的输出端连接顶杆。

本实施例中，导向台002和顶针004的材质包括石英。

本实施例中，晶圆托盘105的材质包括陶瓷托盘。

实施例二

参照图1、图3、图4所示，本实施例提供一种退火炉，包括真空腔室108、机械手106及上述的晶圆升降结构，真空腔室108的一侧设有窗口，晶圆升降结构设置于真空腔室108内，机械手106能够通过窗口将晶圆107送入至晶圆升降结构上或者将晶圆107移出真空腔室108。

本实施例中，真空腔室108的底部设有开孔，顶起结构001的顶杆的一端穿过开孔与所述伸缩驱动部件连接。

综上所述，本实用新型提供的晶圆升降结构，通过导向台002可活动放置于在顶起结构001与晶圆托盘105之间，使得导向台002上的导向孔和晶圆托盘105的第一通孔位置对应，圆柱形的顶针004的下端与顶起结构001接触，顶针004的上端依次活动贯穿导向孔和第一通孔并能够在伸缩驱动部件的驱动下升降，解决了顶针和顶针孔之间经常难以对准的问题，极大地减少了因加工误差导致装配精度不够的情况发生，提高生产效率。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims

1.一种晶圆升降结构，其特征在于，包括：

晶圆托盘，所述晶圆托盘上设置有第一通孔；

2.根据权利要求1所述的晶圆升降结构，其特征在于，所述导向台包括：

3.根据权利要求2所述的晶圆升降结构，其特征在于，所述第二通孔与所述顶针之间设有间隙。

4.根据权利要求2所述的晶圆升降结构，其特征在于，所述导向环设置为3个。

5.根据权利要求1所述的晶圆升降结构，其特征在于，所述顶起结构包括：

6.根据权利要求5所述的晶圆升降结构，其特征在于，所述伸缩驱动部件包括气缸，所述气缸的输出端连接所述顶杆。

7.根据权利要求1所述的晶圆升降结构，其特征在于，所述导向台和所述顶针的材质包括石英。

8.根据权利要求1所述的晶圆升降结构，其特征在于，所述晶圆托盘的材质包括陶瓷托盘。

9.一种退火炉，其特征在于，包括真空腔室、机械手及如权利要求1-8任意一项所述的晶圆升降结构，所述真空腔室的一侧设有窗口，所述晶圆升降结构设置于所述真空腔室内，所述机械手能够通过所述窗口将晶圆送入至所述晶圆升降结构上或者将晶圆移出所述真空腔室。

10.根据权利要求9所述的退火炉，其特征在于，所述真空腔室的底部设有开孔，所述顶起结构的顶杆的一端穿过所述开孔与所述伸缩驱动部件连接。