CN220731488U - 晶圆夹具、晶圆测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶圆夹具、晶圆测试装置，所述晶圆夹具包括：手持部；承载部，与所述手持部连接，所述承载部设置有用于容纳晶圆的容纳孔；其中，所述容纳孔为台阶孔，所述台阶孔包括至少三个通孔，所述至少三个通孔依次上下设置，上一个所述通孔与下一个所述通孔连通，且上一个所述通孔的直径大于下一个所述通孔的直径，最下方一个通孔之上的多个通孔分别用于容纳不同直径的晶圆。本申请可以兼容不同尺寸的晶圆。

Description

晶圆夹具、晶圆测试装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种晶圆夹具、晶圆测试装置。

背景技术

在半导体集成电路制造技术领域，随着半导体集成电路集成度越来越高，以及半导体技术的发展，对半导体器件性能的要求越来越高，因此对半导体制造过程中的缺陷检测的要求也越来越高。

在对晶圆进行测试时，为了方便晶圆放置到测试装置的载台上，避免晶圆在载台上发生移动等，通常采取将晶圆放置于夹具中。

现有的晶圆夹具，只能适应于一种尺寸晶圆，对于不同尺寸的晶圆，需要采取不同的晶圆夹具。

鉴于上述技术问题的存在，本实用新型提供一种新的晶圆夹具、晶圆测试装置，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对目前存在的问题，本实用新型提供了一种晶圆夹具，所述晶圆夹具包括：手持部；承载部，与所述手持部连接，所述承载部设置有用于容纳晶圆的容纳孔；其中，所述容纳孔为台阶孔，所述台阶孔包括至少三个通孔，所述至少三个通孔依次上下设置，上一个所述通孔与下一个所述通孔连通，且上一个所述通孔的直径大于下一个所述通孔的直径，最下方一个通孔之上的多个通孔分别用于容纳不同直径的晶圆。

在本申请的一个实施例中，所述最下方一个通孔的直径小于所述不同直径的晶圆中任意一个所述晶圆的直径。

在本申请的一个实施例中，所述晶圆夹具还包括吸附部，所述吸附部设置于相邻的两个所述通孔之间的台阶面，所述吸附部用于吸附位于所述台阶面上的晶圆。

在本申请的一个实施例中，所述晶圆夹具还包括负压源，所述吸附部与所述负压源连通。

在本申请的一个实施例中，所述承载部为圆环形。

在本申请的一个实施例中，所述承载部还设置有缺口，所述缺口与所述容纳孔连通，所述缺口用于允许晶圆吸笔由所述承载部的外部进入所述容纳孔，以对所述容纳孔内的晶圆进行取放。

在本申请的一个实施例中，所述缺口的尺寸为37～43mm；对于所述最下方一个通孔之上的其中两个通孔，所述两个通孔中其中一个通孔的直径为150～152mm，另一个通孔的直径为159～161mm。

根据本申请又一方面，提供了一种晶圆测试装置，所述晶圆测试装置包括测试装置本体和上述中任一项所述的晶圆夹具，所述测试装置本体设置有用于放置所述晶圆夹具的载台，所述晶圆夹具用于容纳待检测晶圆。

在本申请的一个实施例中，所述测试装置本体包括：反射传感器，用于采集所述待检测晶圆表面的反射光强度；处理单元，与所述反射传感器电连接，用于在所述反射光强度大于预设值时发出报警信号。

在本申请的一个实施例中，所述测试装置本体还包括报警器，与所述处理单元电连接，所述报警器用于接收所述报警信号，并根据所述报警信号进行报警。

根据本申请实施例的晶圆夹具、晶圆测试装置，通过设置包括至少三个通孔的台阶孔，至少三个通孔依次上下设置，由此使得除三个通孔内的最下方一个通孔外，其余的通孔可以分别用来容纳不同尺寸的晶圆，从而该晶圆夹具可以兼容不同尺寸的晶圆。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

图1示出了本实用新型一个实施例的晶圆夹具的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细步骤和结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

下面参考图1描述根据本申请一个实施例的晶圆夹具100。如图1所示，晶圆夹具100包括：手持部110；承载部120，与所述手持部110连接，所述承载部120设置有用于容纳晶圆的容纳孔130；其中，所述容纳孔130为台阶孔，所述台阶孔包括至少三个通孔，所述至少三个通孔依次上下设置，上一个所述通孔与下一个所述通孔连通，且上一个所述通孔的直径大于下一个所述通孔的直径，最下方一个通孔之上的多个通孔分别用于容纳不同直径的晶圆。

在一个示例中，手持部110也可以称为晶圆夹具100的把手，通过设置手持部110，可以方便用户握持晶圆夹具100，提高操作的便捷性。

在一个示例中，如图1所示，以台阶孔包括三个通孔为例，由上至下三个通孔依次是第一通孔、第二通孔和第三通孔，第一通孔与第二通孔连通，第二通孔与第三通孔连通，第一通孔的直径大于第二通孔的直径，第二通孔的直径大于第三通孔的直径。

由于第一通孔的直径大于第二通孔的直径，因此第一通孔和第二通孔之间存在一个环形台阶面131，可以用来放置第一尺寸的晶圆。同理，由于第二通孔的直径大于第三通孔的直径，因此第二通孔和第三通孔之间也存在一个环形台阶面132，可以用来放置第二尺寸的晶圆，由此使得该台阶孔内可以容纳两个不同尺寸的晶圆。

示例性地，第一尺寸的晶圆的直径可以是159mm，第二尺寸的晶圆的直径可以是150mm。

当然，上文仅是以台阶孔包括三个通孔进行举例，可以理解，台阶孔也可以包括更多数目的通孔，从而用来容纳更多个不同尺寸的晶圆。

根据本申请的晶圆夹具100，通过设置包括至少三个通孔的台阶孔，至少三个通孔依次上下设置，由此使得除三个通孔内的最下方一个通孔外，其余的通孔可以分别用来容纳不同尺寸的晶圆，从而该晶圆夹具100可以兼容不同尺寸的晶圆。

此外，通过晶圆夹具100容纳晶圆，进而放置到晶圆测试装置的载台上或者从晶圆测试装置的载台上取回容纳有晶圆的晶圆夹具100，相比人手直接取放晶圆的操作，操作更为方便，且可以避免人手取放晶圆所存在的晶圆沾污、划伤、破片等风险。

而且，在晶圆测试装置的载台取放晶圆时，通常需要双人作业，协助手动取放片。通过将晶圆容纳于晶圆夹具100后再进行取放，通过单人即可进行作业，每片晶圆可以节省1分钟左右的时长，从而可以提高晶圆转移效率。

另外，由于晶圆测试装置的载台通常是玻璃透明光滑的，晶圆若直接放置到载台上容易发生移动，导致检测存在误差。通过晶圆夹具100来容纳晶圆，进而放置到载台上，可以避免晶圆在载台上发生滑动，提高晶圆在载台上的稳定性，减少检测误差。

可以理解，对于任意一个通孔内容纳的晶圆，该晶圆的直径小于等于该通孔的直径，但大于该通孔下方的下一个通孔的直径。由此使得该晶圆可以容纳于该通孔内，但不会掉落到该通孔下方的下一个通孔内。以第一通孔容纳的第一尺寸的晶圆为例，第一尺寸的晶圆的直径小于等于第一通孔的直径，但大于第二通孔的直径；以第二通孔容纳的第二尺寸的晶圆为例，第二尺寸的晶圆的直径小于等于第二通孔的直径，但大于第三通孔的直径。

由此，对于最下方一个通孔而言，该通孔的直径要小于不同直径的晶圆中任意一个晶圆的直径，以避免其余通孔内的晶圆掉入到最下方一个通孔内。

在一些具体实施例中，第一通孔的直径可以为159～161mm，例如，159mm、160mm或161mm，第二通孔的直径可以为150～152mm，例如150mm、151mm、或152mm，第一通孔和第二通孔分别用于容纳第一尺寸的晶圆(159mm尺寸的晶圆)和第二尺寸的晶圆(例如150mm尺寸的晶圆)。优选地，第一通孔的尺寸可以为159mm，第二通孔的尺寸可以为150mm，以使第一尺寸的晶圆和第二尺寸的晶圆分别放置于第一通孔和第二通孔之后，通孔和晶圆之间不存在尺寸余量，可以避免晶圆在通孔内发生移动。需要说明的是，第三通孔的直径应当小于第二尺寸的晶圆的直径，以避免第二尺寸的晶圆掉落到第三通孔内。

在一个示例中，台阶孔所包括的至少三个通孔通常是共圆心的。当然由于制作精度的限制，至少三个通孔彼此之间的圆心有可能存在稍微的位置偏移，但只要位置偏移在合理的范围内，仍可以将至少三个通孔视为是共圆心的。

此外，至少三个通孔不共圆心时，相邻两个通孔之间的台阶面可能也不是标准的环形，但只要圆心的位置偏移在合理的范围内，仍可将该台阶面视为环形台阶面。

在一个示例中，晶圆夹具100还包括吸附部，吸附部设置于相邻的两个通孔之间的台阶面，吸附部用于吸附位于台阶面上的晶圆。

以第一通孔容纳第一尺寸的晶圆为例，第一通孔和第二通孔之间存在一个环形台阶面131，第一尺寸的晶圆的边缘位于该环形台阶面131上，通过该环形台阶面131对第一尺寸的晶圆进行支撑。该环形台阶面可以设置有吸附部，进而可以通过吸附部将第一尺寸的晶圆牢稳地吸附在该环形台阶面131上，以避免第一尺寸的晶圆从第一通孔内脱离。

上文仅是以第一通孔和第二通孔之间所存在的一个环形台阶面131进行举例，可以理解，对于整个台阶孔，任意相邻的两个通孔之间的台阶面都可以设置有吸附部，从而对该台阶面上放置的晶圆进行吸附固定。

当然，对于任意一个台阶面，可以设置有一个或多个吸附部，设置有多个吸附部时，多个吸附部可以在台阶面上均匀或非均匀分布，对此不进行限定。

需要说明的是，吸附部可以通过负压吸附、静电吸附、黏性吸附等方式将晶圆吸附在台阶面上，对具体的吸附方式并不进行限定。

在一个示例中，晶圆夹具100还包括负压源，吸附部与负压源连通。通过负压源可以向吸附部提供负压，从而可以通过负压吸附的方式将晶圆吸附在台阶面上。

示例性地，吸附部可以是抽气孔，抽气孔与负压源连通，通过负压源对抽气孔进行抽气，从而使抽气孔内形成负压，进而将晶圆吸附在台阶面上。其中，负压源可以是真空泵、真空发生器等，对此不进行限定。

在一个示例中，如图1所示，承载部120还设置有缺口140，缺口140与容纳孔130连通，缺口140用于允许晶圆吸笔由承载部120的外部进入容纳孔130，以对容纳孔130内的晶圆进行取放。

其中，真空吸笔是一种利用真空原理，通过吸盘或吸嘴对物体进行吸附和移动的工具。真空吸笔可以用于半导体硅晶圆的搬运，避免对晶圆造成损伤或污染。本实施例中，真空吸笔可以通过承载部120上的缺口140，由承载部120的外部进入容纳孔130，从而将真空吸笔上吸附的晶圆放置到容纳孔130内(向晶圆夹具100内放置晶圆)，或者，将容纳孔130内容纳的晶圆吸附到真空吸笔上(从晶圆夹具100内取出晶圆)。

在一个示例中，承载部120的外形可以具有多种形状，对此不进行限定。示例性地，如图1所示，承载部120可以为圆环形。其中，圆环形承载部120的一部分与手持部110连接，使得晶圆夹具100整体呈类似球拍的形状。圆环形可以具有开口，开口即为承载部120的缺口140。示例性地，缺口140的尺寸可以为37～43mm，对此不进行限定。优选地，缺口140的尺寸可以采取为40mm。

在一个示例中，晶圆夹具100可以采取多种材质制备而成，对晶圆夹具100的材质不进行限定。示例性地，晶圆夹具100的材质可以为特氟龙(也即聚四氟乙烯)。

根据本申请的又一方面，还提供了一种晶圆测试装置。晶圆测试装置包括测试装置本体和晶圆夹具，测试装置本体设置有用于放置晶圆夹具的载台，晶圆夹具用于容纳待检测晶圆。

在一个示例中，晶圆测试装置可以是显微镜分析仪器等，对此不进行限定。

在一个示例中，晶圆夹具可以实现为前文所述的晶圆夹具100，可以参考上文中的描述，在此不做赘述。

其中，通过晶圆夹具将待检测的晶圆放置到晶圆测试装置的载台上或者从晶圆测试装置的载台上取回测试完成的晶圆，相比人手直接取放晶圆的操作，操作更为方便，且可以避免人手取放晶圆所存在的晶圆沾污、划伤、破片等风险。

而且，在晶圆测试装置的载台取放晶圆时，通常需要双人作业，协助手动取放片。通过将晶圆容纳于晶圆夹具后再进行取放，通过单人即可进行作业，每片晶圆可以节省1分钟左右的时长，从而可以提高晶圆转移效率。

此外，由于晶圆测试装置的载台通常是玻璃透明光滑的，晶圆若直接放置到载台上容易发生移动，导致检测存在误差。通过晶圆夹具来容纳晶圆，进而放置到载台上，可以避免晶圆在载台上发生滑动，提高晶圆在载台上的稳定性，减少检测误差。

在一个示例中，测试装置本体包括：反射传感器，用于采集待检测晶圆表面的反射光强度；处理单元，与反射传感器电连接，用于在反射光强度大于预设值时发出报警信号。

其中，通过反射传感器可以采集晶圆正面的反射光强度，处理单元可以判断反射光强度是否大于预设值，并在大于预设值时发出报警信号。当然，也可以通过反射传感器采集晶圆反面的反射光强度，处理单元可以判断反射光强度是否大于预设值，并在大于预设值时发出报警信号。当然，处理单元也可以根据晶圆正面的反射光强度和晶圆反面的反射光强度判断晶圆是否放反，并在晶圆放反时发出报警信号。

在一个示例中，反射传感器可以是红外线反射传感器等，对此不进行限定。

在一个示例中，处理单元可以是中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、控制器等，对此不进行限定。

在一个示例中，测试装置本体还包括报警器，与处理单元电连接，报警器用于接收报警信号，并根据报警信号进行报警。其中，报警器进行报警可以是灯光报警、声音报警、文字报警、图像报警中的一种或其结合。

综上所述，根据本申请实施例的晶圆夹具、晶圆测试装置，通过设置包括至少三个通孔的台阶孔，至少三个通孔依次上下设置，由此使得除三个通孔内的最下方一个通孔外，其余的通孔可以分别用来容纳不同尺寸的晶圆，从而该晶圆夹具可以兼容不同尺寸的晶圆。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个申请方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其申请点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种晶圆夹具，其特征在于，所述晶圆夹具包括：

手持部；

承载部，与所述手持部连接，所述承载部设置有用于容纳晶圆的容纳孔；

其中，所述容纳孔为台阶孔，所述台阶孔包括至少三个通孔，所述至少三个通孔依次上下设置，上一个所述通孔与下一个所述通孔连通，且上一个所述通孔的直径大于下一个所述通孔的直径，最下方一个通孔之上的多个通孔分别用于容纳不同直径的晶圆。

2.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述最下方一个通孔的直径小于所述不同直径的晶圆中任意一个所述晶圆的直径。

3.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述晶圆夹具还包括吸附部，所述吸附部设置于相邻的两个所述通孔之间的台阶面，所述吸附部用于吸附位于所述台阶面上的晶圆。

4.如权利要求3所述的晶圆夹具，其特征在于，所述晶圆夹具还包括负压源，所述吸附部与所述负压源连通。

5.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述承载部为圆环形。

6.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述承载部还设置有缺口，所述缺口与所述容纳孔连通，所述缺口用于允许晶圆吸笔由所述承载部的外部进入所述容纳孔，以对所述容纳孔内的晶圆进行取放。

7.如权利要求6所述的晶圆夹具，其特征在于，

所述缺口的尺寸为37～43mm；

对于所述最下方一个通孔之上的其中两个通孔，所述两个通孔中其中一个通孔的直径为150～152mm，另一个通孔的直径为159～161mm。

8.一种晶圆测试装置，其特征在于，所述晶圆测试装置包括测试装置本体和如权利要求1～7中任一项所述的晶圆夹具，所述测试装置本体设置有用于放置所述晶圆夹具的载台，所述晶圆夹具用于容纳待检测晶圆。

9.如权利要求8所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述测试装置本体包括：

反射传感器，用于采集所述待检测晶圆表面的反射光强度；

处理单元，与所述反射传感器电连接，用于在所述反射光强度大于预设值时发出报警信号。

10.如权利要求9所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述测试装置本体还包括报警器，与所述处理单元电连接，所述报警器用于接收所述报警信号，并根据所述报警信号进行报警。