CN219203129U - 一种晶圆吸附辅助构件及晶圆吸附装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆吸附辅助构件及晶圆吸附装置，晶圆吸附辅助构件包括盘体以及能够驱动盘体移动的驱动机构，盘体的内部设有互相连通的气路通道，盘体的其中一面上开设进气孔，进气孔外接气源，盘体的另一相对面上沿盘体边缘的周向开设出气孔，进气孔与出气孔通过气路通道相连通，出气孔的出气方向相对于晶圆表面倾斜。本实用新型在卡盘上方设置具有吹气功能的晶圆吸附辅助构件，当晶圆因形变导致与卡盘吸附性变差时，驱动系统驱动晶圆吸附辅助构件移动至距离晶圆较近的位置，且令两者不接触，开启气源由晶圆吸附辅助构件向晶圆的翘曲部位进行吹气，以改善晶圆吸附处的真空值，提高晶圆的吸附牢固度，降低机台因真空值异常告警停机的频次。

Description

一种晶圆吸附辅助构件及晶圆吸附装置

技术领域

本实用新型涉及半导体设备领域，具体涉及一种晶圆吸附辅助构件及晶圆吸附装置。

背景技术

在半导体制造工序中，有许多工序需要对晶圆进行定位，常用的晶圆定位方法是采用真空吸附形式将晶圆固定于卡盘上，即卡盘内部设置抽真空气道，卡盘顶面开设吸附孔，开启抽真空设备令卡盘顶面形成负压从而将晶圆吸附于卡盘上。

对于采用Taiko减薄工艺减薄后的晶圆，晶圆背面的边缘一圈保留有Taiko环，经过Taiko减薄工艺减薄后的晶圆往往会存在一定的翘曲度，当具有Taiko环的晶圆被放置在卡盘上时，一旦覆盖吸附孔处发生翘曲则会导致真空度异常，不仅会影响到晶圆的吸附牢固度，真空数值异常报警停机也会严重影响生产效率。为了解决这一问题，有人提出在晶圆上方设置一压盘，利用压盘对晶圆下压降低吸附孔处的翘曲度，以此改善真空数值异常问题。但这种方式必须令压盘与晶圆正面接触，容易造成晶圆磨损。

实用新型内容

本实用新型首先公开一种晶圆吸附辅助构件，当晶圆与卡盘出现真空数值异常时，该构件与晶圆采用非接触方式，通过向晶圆喷射气流来辅助晶圆提高吸附牢固度。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种晶圆吸附辅助构件，包括盘体以及能够驱动盘体移动的驱动机构，所述盘体的内部设有互相连通的气路通道，所述盘体的其中一面上开设进气孔，所述进气孔外接气源，所述盘体的另一相对面上沿所述盘体边缘的周向开设出气孔，所述进气孔与所述出气孔通过所述气路通道相连通，所述出气孔的出气方向相对于晶圆表面倾斜。

进一步，所述出气孔的出气方向与晶圆表面呈现的夹角为30°～45°。

进一步，所述盘体包括环形部及支撑部，所述支撑部位于所述环形部内部且与所述环形部相连，所述环形部与所述支撑部围合区域形成贯通所述盘体的镂空部，所述出气孔沿所述环形部间隔设置一圈，所述进气孔设置于所述支撑部上，所述气路通道设置于所述支撑部内部。

进一步，所述支撑部包括十字交叉的横向支撑筋和纵向支撑筋，所述进气孔设置于所述横向支撑筋与所述纵向支撑筋的交叉部上。

进一步，所述环形部上所述出气孔所在一侧凸出所述支撑部。

进一步，所述晶圆吸附辅助构件还包括传感器，所述驱动机构包括用于控制所述盘体升降的升降机构，所述升降机构根据所述传感器反馈的数据控制所述盘体的高度。

进一步，所述传感器采用位置传感器。

进一步，所述传感器采用气体压力传感器，所述环形部上开设贯通盘体的贯通孔，所述气体压力传感器安装于所述贯通孔内。

进一步，所述贯通孔靠近进气孔一侧的内径大于靠近出气孔一侧的内径。

本实用新型还同时公开一种晶圆吸附装置，包括用于真空吸附晶圆的卡盘以及上述晶圆吸附辅助构件，所述晶圆辅助构件位于所述卡盘上方且不与所述卡盘上的晶圆接触；所述晶圆与所述卡盘间的真空值小于设定值时，所述晶圆吸附辅助构件的驱动机构带动所述盘体移动至距离所述晶圆的预设高度，并开启气源通过所述出气孔向所述晶圆吹气。

本实用新型在卡盘上方设置具有吹气功能的晶圆吸附辅助构件，当晶圆因形变导致与卡盘吸附性变差时，驱动系统驱动晶圆吸附辅助构件移动至距离晶圆较近的位置，且令两者不接触，不会对晶圆造成磨损，通过开启气源由晶圆吸附辅助构件向晶圆的翘曲部位进行吹气，以改善晶圆吸附处的真空值，提高晶圆的吸附牢固度，降低机台因真空值异常告警停机的频次。

附图说明

图1为实施例中晶圆吸附装置的使用状态示意图；

图2为实施例中晶圆吸附辅助构件从底部观察的平面结构示意图。

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吸附装置，如图1所示，主要是由卡盘100以及晶圆吸附辅助构件300构成，其中，卡盘100用于吸附固定晶圆200。此处的晶圆200不局限于图1所示带有Taiko环201的晶圆，凡是需要吸附住具有一定翘曲度的晶圆，本实用新型所设计的吸附装置均适用，附图1中仅以具有Taiko环201的晶圆200为例来展示。

卡盘100顶部开设吸附孔101，晶圆200被放置在卡盘100上，通过开启抽真空设备将晶圆200吸附在卡盘100上。为了检测晶圆200是否被吸附住，通常情况下会对吸附孔101处的真空值进行测量，当采集的真空值大于设定值时，说明晶圆200吸附牢固，相反，若采集的真空值小于设定值，则表示该处漏气，会导致吸附不牢固问题。特别是对于经过Taiko减薄工艺后的晶圆，具有一定的翘曲度，放置在卡盘100上后，Taiko环201与吸附孔101之前容易发生漏气现象。

本实用新型为改善上述漏气问题，设计了如图1和图2所示的晶圆吸附辅助构件300，晶圆吸附辅助构件300位于卡盘100上方，可通过驱动机构来控制晶圆吸附辅助构件300相对于晶圆200的位置关系，以保证晶圆吸附辅助构件300不与卡盘100上的晶圆300发生接触。此处的驱动机构包括升降机构，以带动盘体上下运动来控制其相对于晶圆200的高度，可采用常规机构来实现，例如采用气缸，实施例附图中省略了升降机构。当然，在其它一些实施例中，驱动机构还可以同时包括驱动晶圆吸附辅助构件300水平方向移动的机构。晶圆吸附辅助构件300可连接外部气源，通过晶圆吸附辅助构件300向晶圆200的吸附位置吹气，借助气流的压力将晶圆200翘曲处向吸附孔101施加推力，从而改善吸附孔101处的漏气问题。

本实施例中的晶圆吸附辅助构件300，包括圆形盘体以及驱动盘体移动的驱动机构，本实施例中的驱动机构以能实现上下运动的升降机构为例。盘体整体为圆形，盘体外径优选与晶圆200外径一致。盘体的内部设有互相连通的气路通道302，以图1所示工作状态下的方向为参照，在盘体的顶面开设进气孔301，进气孔301通过气管连接外部气源（图1中省略）。盘体的底面上位于边缘处周向开设多个出气孔303（本实施例以外径为200mm～205mm晶圆为例，出气孔303均布40～60个，出气孔303的孔径为0.5mm～1.5mm），进气孔301与出气孔303通过气路通道302相连通。

上述方案中，对于带有Taiko环201的晶圆200，其中部处于悬空状态，为避免出气孔303的气流压力较大造成晶圆200中部较薄位置发生破损，将出气孔303设置在盘体的边缘处。为便于将出气孔303中喷出的气流及时排出，不会对晶圆200的中部造成冲击，本实施例中的出气孔303并不是垂直于晶圆200方向吹气，而是相对于晶圆200表面具有一定的倾斜夹角，即出气孔303的出气方向相对于晶圆200表面倾斜。在本实施例中，图1所示出气孔303的出气方向与盘体底面水平方向的夹角设定为30°～45°（如设定为45°），有助于控制气流施力方向，避免气流对晶圆200中间区域造成冲击。因盘体出气孔303所在的底面与晶圆200之间留有一定的距离（如间距为1cm），倾斜喷射出的气流沿晶圆200表面施加推力后可沿间隙向外排走。

对上述方案的进一步细化，盘体包括环形部305及支撑部，支撑部位于环形部305内部且与环形部305连为一体，在具体示例附图中，支撑部分为十字交叉的横向支撑筋307和纵向支撑筋308，进气孔301设置于横向支撑筋307与纵向支撑筋308的交叉部上。出气孔303沿环形部305圆周间隔设置，横向支撑筋307和纵向支撑筋308内部分别开设气路通道302，气路通道302将进气孔301和出气孔303连通。如图2所示，由横向支撑筋307、纵向支撑筋308、环形部305共同将盘体内部围合成四个扇形镂空部306，镂空部306的设置，可以便于气流的排气，避免气流对晶圆200的中心区域施加压力。镂空部306还有助于降低盘体的质量，本实施例中的盘体优选铝合金材质制成，是为了降低盘体的质量。

更具体地，为了便于环形部305上的气路通道倾斜设置，本实施例中环形部305的底面则凸出于支撑部的底面。

本实施例中的晶圆吸附辅助构件300通过升降机构来控制其相对于卡盘100的高度，在晶圆200与卡盘100的正常取放作业过程中，晶圆吸附辅助构件300是否参与到晶圆吸附辅助过程，则是由卡盘100上吸附孔101处采集的真空值来确定的。当晶圆200与卡盘100吸附正常时，晶圆吸附辅助构件300停留在最高位，不会对晶圆200的取放造成干扰。仅在真空值异常时，控制系统（如单片机）向升降机构发出指令，由升降机构驱动晶圆吸附辅助构件300开始下降，直至停留在距离晶圆200预设高度处，如1cm处。当晶圆吸附辅助构件300下降至预设高度处，开启气源阀门，令气源的气流从出气孔303中吹出，待晶圆200与卡盘100的真空值恢复正常后，晶圆吸附辅助构件300停止吹气，由升降机构带动其上升至原始最高位。

上述方案中，对于晶圆吸附辅助构件与晶圆200不接触的控制，可以根据卡盘100的高度加上所吸附晶圆200的厚度，计算好盘体下降的高度，将盘体的下降高度预设在控制系统内，由驱动机构根据预设高度来加以控制避免两者接触。

进一步，因不同批次的晶圆200厚度存在差异，对于不同厚度的晶圆200预设的下降高度不同，为精确控制盘体的下降高度，还可以安装传感器作为升降机构停止下降的触发信号，本实施例以加装传感器为例（附图中省略）。传感器可以采用用于检测盘体与晶圆200相对距离的位置传感器，也可以采用气体压力传感器，这两种传感器都属于现有产品，前者通过测量相对距离来控制盘体下降的最低高度，后者通过测量盘体底部与晶圆200之间气体压力值来控制盘体下降的最低高度。本实施例对盘体结构的设计以采用气体压力传感器为例进行展示，在环形部305上开设贯通盘体的贯通孔304，将气体压力传感器安装于贯通孔304内部，如，在横向支撑筋307与环形部305的连接端各自安装一个，或者在纵向支撑筋308与环形部305的连接端各自安装一个。当盘体在下降过程中，气体压力传感器实时监测贯通孔304处的气体压力值，随着盘体与晶圆200之间距离缩小，贯通孔304处的气体压力值也不断变化，当监测到气体压力值到达预设压力阈值时，气体压力传感器向控制系统所反馈的信号，触发升降机构停止运行，令盘体停止下降，停留在预设高度处。盘体在下降过程中，外部空气沿贯通孔304流动，改变此处的气体压力值，本实施例中将贯通孔304靠近进气孔301一侧的内径设置大于靠近出气孔303一侧的内径，即贯通孔304上宽下窄，气流压力变化更加明显，有助于通过气体压力传感器来控制盘体的下降高度准确性。

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)

1.一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：包括盘体以及能够驱动盘体移动的驱动机构，所述盘体的内部设有互相连通的气路通道，所述盘体的其中一面上开设进气孔，所述进气孔外接气源，所述盘体的另一相对面上沿所述盘体边缘的周向开设出气孔，所述进气孔与所述出气孔通过所述气路通道相连通，所述出气孔的出气方向相对于晶圆表面倾斜。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：所述出气孔的出气方向与晶圆表面呈现的夹角为30°～45°。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：所述盘体包括环形部及支撑部，所述支撑部位于所述环形部内部且与所述环形部相连，所述环形部与所述支撑部围合区域形成贯通所述盘体的镂空部，所述出气孔沿所述环形部间隔设置一圈，所述进气孔设置于所述支撑部上，所述气路通道设置于所述支撑部内部。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：所述支撑部包括十字交叉的横向支撑筋和纵向支撑筋，所述进气孔设置于所述横向支撑筋与所述纵向支撑筋的交叉部上。

5.根据权利要求3所述的一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：所述环形部上所述出气孔所在一侧凸出所述支撑部。

6.根据权利要求3所述的一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：所述晶圆吸附辅助构件还包括传感器，所述驱动机构包括用于控制所述盘体升降的升降机构，所述升降机构根据所述传感器反馈的数据控制所述盘体的高度。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：所述传感器采用位置传感器。

8.根据权利要求6所述的一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：所述传感器采用气体压力传感器，所述环形部上开设贯通盘体的贯通孔，所述气体压力传感器安装于所述贯通孔内。

9.根据权利要求8所述的一种晶圆吸附辅助构件，其特征在于：所述贯通孔靠近进气孔一侧的内径大于靠近出气孔一侧的内径。

10.一种晶圆吸附装置，其特征在于：包括用于真空吸附晶圆的卡盘以及如权利要求1-9任一项所述晶圆吸附辅助构件，所述晶圆吸附辅助构件位于所述卡盘上方且不与所述卡盘上的晶圆接触；所述晶圆与所述卡盘间的真空值小于设定值时，所述晶圆吸附辅助构件的驱动机构带动所述盘体移动至距离所述晶圆的预设高度，并开启气源通过所述出气孔向所述晶圆吹气。

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