CN218299780U - 一种晶圆支撑结构及半导体设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种晶圆支撑结构及半导体设备，其中晶圆支撑结构包括冷却盘及至少两个支架，每个支架彼此不相连；支架包括底座、支撑杆以及承托部，底座与相对于冷却盘垂直设置的支撑杆的一端相连，底座安装于冷却盘上，承托部与支撑杆的另一端相连，每个支架上的承托部共同承托起晶圆的边缘，以令晶圆的底部不与冷却盘的表面接触。本实用新型所设计的晶圆支撑结构适用于半导体设备的冷却室内用于支撑晶圆进行冷却处理，采用分体式支架来支撑晶圆，取消了原一体式支架固定用的基盘，将分体式支架直接安装于冷却盘上，新支撑结构可用于支撑翘曲度更大的晶圆，且避免了机械臂取片时与晶圆发生碰撞的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体设备技术领域，具体涉及一种晶圆支撑结构及半导体设备。
背景技术
在半导体制造过程中，许多工艺都是在高温环境下进行，经过高温环节的晶圆在继续下一工艺过程前通常需要进行冷却处理。对晶圆的冷却通常采用机械臂将晶圆放置于支撑结构上，该支撑结构设置于机台的冷却室内，冷却室内设有冷却盘，支撑结构靠近冷却盘设置以实现对晶圆的冷却。
现有半导体设备冷却室内的支撑结构通常采用一体式支架，且该支架通过螺丝固定于一个基盘上，基盘位于冷却盘的上方，待冷却的晶圆被机械臂放置于一体式支架上，避免晶圆直接与冷却盘接触引起热应力变化过大。本申请发明人发现现有的一体式支架的固定方式使得一体式支架的边缘至中间最低点的高度差最大为4mm，除去一体式支架自身的厚度，这种一体式支架支撑结构仅适用于翘曲度3mm以下的晶圆，由于基盘的存在，机械臂取片时也无法下降到足够的低位，对于翘曲度超过3mm的晶圆而言，机械臂抓取晶圆时很容易与晶圆发生碰撞从而造成破片问题。
实用新型内容
本实用新型首先公开一种晶圆支撑结构，该支撑结构主要设置在半导体设备的冷却室内，相比于现有一体式Y型支架的晶圆支撑结构，可将晶圆的翘曲度适用范围拓宽，避免了机械臂取片时与晶圆发生碰撞的问题。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种晶圆支撑结构，包括冷却盘及至少两个支架，每个所述支架彼此不相连；所述支架包括底座、支撑杆以及承托部，所述底座与相对于所述冷却盘垂直设置的所述支撑杆的一端相连，所述底座安装于所述冷却盘上，所述承托部与所述支撑杆的另一端相连，每个所述支架上的所述承托部共同承托起晶圆的边缘，以令所述晶圆的底部不与所述冷却盘的表面接触。
进一步，所述支架设置三个，三个所述支架的中心分别与所述冷却盘的圆心相连形成Y字型。
进一步，三个所述支架分为第一支架、第二支架及第三支架，所述第一支架的中心至所述冷却盘的圆心连线与所述第二支架的中心至所述冷却盘的圆心连线所形成的夹角为60°，所述第一支架的中心至所述冷却盘的圆心连线与所述第三支架的中心至所述冷却盘的圆心连线所形成的夹角为150°。
进一步，所述支架采用不锈钢材质。
进一步，所述不锈钢材质为316不锈钢。
进一步，所述承托部包括第一级台阶和第二级台阶，所述第一级台阶高于所述第二级台阶，所述第二级台阶的台面用于承托所述晶圆。
进一步，所述第一级台阶的台面至所述底座的底面高度为47mm～57mm。
进一步，所述第一级台阶的台面至所述底座的底面高度为52mm，所述底座的高度为9mm，所述底座的宽度为9mm，所述底座的长度为25mm；所述承托部的底面至所述底座的底面高度为44mm，所述承托部的宽度为17mm，所述承托部的长度为15mm，所述第二级台阶的台面至所述承托部的底面高度为5.5mm。
进一步，所述第二级台阶的台面宽度为5mm～8mm。
本实用新型还同时公开一种半导体设备，包括冷却室，所述冷却室内设有上述晶圆支撑结构。
本实用新型所设计的晶圆支撑结构适用于半导体设备的冷却室内用于支撑晶圆进行冷却处理，采用分体式支架来支撑晶圆，取消了原一体式支架固定用的基盘，将分体式支架直接安装于冷却盘上，新支撑结构可用于支撑翘曲度更大的晶圆，且避免了机械臂取片时与晶圆发生碰撞的问题。
附图说明
图1为实施例中采用分体式支架构成的支撑结构排布的简化版俯视图；
图2为图1中单个支架的结构简化图。
具体实施方式
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、完整地描述。
本实施例公开一种晶圆支撑结构，如图1和图2所示，包括冷却盘1以及安装于冷却盘1顶部的支架，支架用于承托住晶圆的边缘以令晶圆靠近冷却盘1且不与冷却盘1贴合接触。不同于现有技术中的一体式支架，本实用新型设置在冷却盘1顶部的支架采用分体式结构且至少设置两个，每个支架彼此不相连，在冷却盘1上间隔排布。单个支架的结构如下：支架包括底座5、支撑杆6以及承托部7，底座5固定于冷却盘1顶部，支撑杆6垂直于冷却盘1设置，支撑杆6的底部与底座5相连，支撑杆6的顶部与承托部7相连，每个支架上的承托部7共同承托起晶圆的边缘。
作为对上述支撑结构的进一步优化，本实施例以及附图中以设置三个分体式支架为例加以展示，如图1所示，三个支架分为第一支架2、第二支架3、第三支架4，三个支架排布成Y字型结构，即三个支架的中心分别与冷却盘1的圆心相连形成Y字型。三个支架采用Y字型排布，形成三角形支撑结构，可以起到稳定承托晶圆的作用。
考虑到与现有冷却设备以及机械臂取放片设定的兼容，三个支架形成Y字型排布时，相邻支架的排布位置如下设置：第一支架2的中心至冷却盘1的圆心连线与第二支架3的中心至冷却盘1的圆心连线所形成的夹角为60°，第一支架2的中心至冷却盘1的圆心连线与第三支架4的中心至冷却盘1的圆心连线所形成的夹角为150°。
上述分体式支架直接安装于冷却盘1上取消了基盘，三个支架围合的中心区域为翘度晶圆留出了较大的形变空间，并且可以通过适当增大支架中支撑杆6的高度，调整承托部7距离冷却盘1的距离，进一步为支撑翘曲度较大的晶圆且不会被机械臂发生碰撞提供了可能。
多个分体式支架为实现共同对晶圆稳定的承托限位，每个支架的承托部7至少包括两级台阶，本实施例中的承托部7以设置两级台阶为例来说明，即包括第一级台阶9和第二级台阶8，第一级台阶9高于第二级台阶8。第二级台阶8的台面作为晶圆的承托面，第一级台阶9与第二级台阶8相邻的侧壁起到对晶圆边缘限位的作用，多个支架在安装时，每个支架的承托部7的第二级台阶8的台面延伸方向朝向冷却盘1的圆心方向设置。
上述给出结构的支架可承托翘曲度5mm以下的晶圆，以承托8寸薄片晶圆为例，本实施例中的支架各部分尺寸设计时，相对重要的尺寸说明如下：第一级台阶9的台面至底座5的底面高度为47mm～57mm，如设计为52mm，该高度是根据8寸薄片晶圆的翘曲度实际测量结果所确定；第二级台阶8的宽度（此处的宽度是指：作为对晶圆起限位作用的侧壁与第二级台阶8交界处为起始边，朝向冷却盘1中心延伸的宽度）为5mm～8mm，如设计为6mm，该宽度正好可以承托住8寸晶圆边缘的空白区域，即无效晶粒设计宽度，在确保稳定支撑效果前提下减少与晶圆中心有效图形区域的接触。对于承托比8寸晶圆更小或翘曲度小于3mm的晶圆，上述给出的两处尺寸设计可适当减小，还可以将支撑杆6设计成高度可调的结构，如采用可伸缩结构设计。
以下给出一个支架各部分尺寸设计的具体案例：以图2所示方向为参考，第一级台阶9台面至底座5的底面高度为52mm，底座5的高度（指图2中底座5的厚度）为9mm，底座5的宽度（指图2中底座5的长度）为9mm，底座5为长方体，底座5的长度（是指图2左视图中可以看到的长度，附图省略）为25mm；承托部7的底面至底座5的底面高度为44mm，承托部7的宽度（指图2中承托部7的总长度）为17mm，承托部7的长度（是指图2左视图中可以看到的长度，附图省略）为15mm，承托部7的总厚度为8mm，第二级台阶8的台面至承托部7的底面高度为5.5mm。
本实施例中上述支架选用不锈钢材质制成，可以增加耐腐蚀性（耐酸、耐碱）及耐高温性，优选316不锈钢，316不锈钢中添加了钼元素，使其耐蚀性和耐高温性有更大的提高。
本实用新型还同时公开一种半导体设备，该半导体设备包括冷却室，冷却室内设有上述给出的晶圆支撑结构。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种晶圆支撑结构，其特征在于：包括冷却盘及至少两个支架，每个所述支架彼此不相连；所述支架包括底座、支撑杆以及承托部，所述底座与相对于所述冷却盘垂直设置的所述支撑杆的一端相连，所述底座安装于所述冷却盘上，所述承托部与所述支撑杆的另一端相连，每个所述支架上的所述承托部共同承托起晶圆的边缘，以令所述晶圆的底部不与所述冷却盘的表面接触。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆支撑结构，其特征在于：所述支架设置三个，三个所述支架的中心分别与所述冷却盘的圆心相连形成Y字型。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆支撑结构，其特征在于：三个所述支架分为第一支架、第二支架及第三支架，所述第一支架的中心至所述冷却盘的圆心连线与所述第二支架的中心至所述冷却盘的圆心连线所形成的夹角为60°，所述第一支架的中心至所述冷却盘的圆心连线与所述第三支架的中心至所述冷却盘的圆心连线所形成的夹角为150°。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆支撑结构，其特征在于：所述支架采用不锈钢材质。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆支撑结构，其特征在于：所述不锈钢材质为316不锈钢。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆支撑结构，其特征在于：所述承托部包括第一级台阶和第二级台阶，所述第一级台阶高于所述第二级台阶，所述第二级台阶的台面用于承托所述晶圆。
7.根据权利要求6所述的一种晶圆支撑结构，其特征在于：所述第一级台阶的台面至所述底座的底面高度为47mm～57mm。
8.根据权利要求7所述的一种晶圆支撑结构，其特征在于：所述第一级台阶的台面至所述底座的底面高度为52mm，所述底座的高度为9mm，所述底座的宽度为9mm，所述底座的长度为25mm；所述承托部的底面至所述底座的底面高度为44mm，所述承托部的宽度为17mm，所述承托部的长度为15mm，所述第二级台阶的台面至所述承托部的底面高度为5.5mm。
9.根据权利要求6所述的一种晶圆支撑结构，其特征在于：所述第二级台阶的台面宽度为5mm～8mm。
10.一种半导体设备，包括冷却室，其特征在于：所述冷却室内设有如权利要求1-9任一项所述晶圆支撑结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221819818.2U CN218299780U (zh) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 一种晶圆支撑结构及半导体设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218299780U true CN218299780U (zh) | 2023-01-13 |
Family
ID=84790700
Family Applications (1)
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| CN202221819818.2U Active CN218299780U (zh) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 一种晶圆支撑结构及半导体设备 |
Country Status (1)
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|---|---|
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2022
- 2022-07-15 CN CN202221819818.2U patent/CN218299780U/zh active Active
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