TW202300733A - 半導體製程設備及其晶圓傳輸系統 - Google Patents

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Abstract

一種半導體製程設備及其晶圓傳輸系統，該系統包括晶圓托盤和晶圓分離組件，晶圓托盤包括托盤本體和中心托盤，托盤本體的中心形成有沿其厚度方向貫穿托盤本體的托盤孔，中心托盤設置在托盤孔中，且可分離地搭接在托盤本體上；晶圓分離組件包括托盤支撐機構和頂升機構，托盤支撐機構用於支撐托盤本體，頂升機構用於頂起托盤孔中的中心托盤，以及將中心托盤放回托盤孔中。在本發明中，晶圓分離組件的頂升機構可驅動中心托盤升降，以使中心托盤頂起晶圓托盤上的晶圓或將晶圓放下，托盤本體可在中心托盤升降的過程中保持靜止。

Description

半導體製程設備及其晶圓傳輸系統
本發明涉及半導體製程設備領域，具體地，涉及一種晶圓傳輸系統和一種包括該晶圓傳輸系統的半導體製程設備。
外延生長是碳化矽（SiC）功率半導體器件製造的首道工序，不同於矽外延1000～1200℃的外延溫度，碳化矽外延的溫度通常為1500～1800℃，且生長時間一般較長。在此條件下，若採用以往在矽外延製程條件下直接取片的方式，會增加表面缺陷，因此需要將裝片的托盤整體取出後，再由操作員用鑷子手動取放晶圓，此過程不僅效率低，且在放片過程中極易使細小顆粒掉落至晶圓表面。
為解決該技術問題，現有技術中常採用自動傳取片的半導體製程設備來提高工作效率及成品率，在該半導體製程設備中，石墨托盤在製程中由氣體驅動旋轉，製程停止後通過升降裝置升起或放下，以實現對晶圓取放。然而，現有技術中石墨托盤在多次旋轉、升降運動後常容易出現對中精度下降的問題，導致晶圓取放精度降低。並且，在石墨托盤位置偏移後往往需要對托盤進行手動複位，維護效率低下且操作複雜。 因此，如何提供一種能夠提高晶圓取放精度和半導體設備維護效率的晶圓傳輸系統，成為本領域亟待解決的技術問題。
本發明旨在提供一種晶圓傳輸系統和半導體製程設備，其能夠提高晶圓取放精度和晶圓托盤的維護效率。
為實現上述目的，作為本發明的一個方面，提供一種半導體製程設備中的晶圓傳輸系統，包括晶圓托盤和晶圓分離組件，其中，該晶圓托盤包括托盤本體和中心托盤，該托盤本體的中心形成有沿其厚度方向貫穿該托盤本體的托盤孔，該中心托盤設置在該托盤孔中，且可分離地搭接在該托盤本體上；該晶圓分離組件包括托盤支撐機構和頂升機構，該托盤支撐機構用於支撐該托盤本體，該頂升機構用於頂起該托盤孔中的該中心托盤，以及將該中心托盤放回該托盤孔中。
可選地，該晶圓分離組件還包括多個位置調節機構，多個該位置調節機構環繞該晶圓托盤設置，用於分別沿多個不同的徑向推動該托盤本體，使該中心托盤的軸線與該頂升機構的軸線重合。
可選地，該托盤支撐機構上還設置有托盤吸附結構，該托盤吸附結構用於在該中心托盤的軸線與該頂升機構的軸線重合後吸附該托盤本體；該晶圓分離組件還包括旋轉驅動機構和零點檢測機構，該晶圓托盤上還設置有零點指示結構，該零點檢測機構用於檢測該零點指示結構，該旋轉驅動機構用於驅動該托盤支撐機構旋轉，並在該零點檢測機構檢測到該零點指示結構時停止。
可選地，該托盤孔為階梯孔，該中心托盤的側壁上設置有凸出部，該凸出部搭接在該階梯孔的臺階上。
可選地，該托盤吸附結構的頂部具有用於與該托盤本體的底面接觸的環形吸附面，該環形吸附面上形成有至少一個吸附槽，該托盤吸附結構、該托盤支撐機構和該頂升機構的內部形成有吸氣通路，且該吸氣通路在該環形吸附面上形成有至少一個與該吸附槽連通的吸氣口，該吸氣通路用於在該環形吸附面與該托盤本體的底面接觸時，抽出該吸附槽中的氣體，以吸附該托盤本體。
可選地，該吸附槽為多個，多個該吸附槽沿該環形吸附面的周向均勻分佈；該吸氣口的數量與該吸附槽的數量相同，且各個該吸附槽與各個該吸氣口一一對應地連通；每個該吸附槽均包括多個弧形槽，多個該弧形槽沿該環形吸附面的徑向間隔設置，每個該弧形槽沿該環形吸附面的周向延伸；對於每個該吸附槽中的每個該弧形槽，對應的該吸氣口直接與該弧形槽連通，或者通過一個連接槽與該弧形槽連通。
可選地，該頂升機構包括驅動源、分配軸、導向杆和頂升件，其中，該分配軸的內部形成有沿豎直方向延伸的導向孔，該導向杆設置在該導向孔中；該頂升件與該導向杆的頂端固定連接，該驅動源用於驅動該導向杆沿該導向孔作往復運動，以使該頂升件頂起該中心托盤，或將該中心托盤放下。
可選地，該驅動源的驅動軸的頂端為平面，該導向杆的底端為半球面，在該驅動源驅動該導向杆沿該導向孔作往復運動時，該驅動軸頂端的該平面與該導向杆底端的該半球面相接觸。
可選地，該頂升件包括定位板和多個頂升柱，其中，多個該頂升柱設置在該定位板的頂面上，且每個該頂升柱的頂端均設置有頂升台；該定位板的底面與該導向杆的頂端固定連接。
可選地，每個該位置調節機構均包括定心手指和徑向驅動部，該徑向驅動部用於通過該定心手指推動該托盤本體沿徑向作往復運動；
該托盤本體的側面具有錐形定位面，該定心手指的端部具有定位斜面，在該定心手指推動該托盤本體時，該定位斜面與該錐形定位面相接觸。
作為本發明的第二個方面，提供一種半導體製程設備，包括前面所述的晶圓傳輸系統。
在本發明提供的晶圓傳輸系統及半導體製程設備中，晶圓托盤包括托盤本體和中心托盤，晶圓分離組件的頂升機構可頂起托盤孔中的中心托盤以間接頂起晶圓，以及將中心托盤放回托盤孔中以將晶圓放下，即，實現中心托盤相對於托盤本體升降；同時，由於托盤本體可在中心托盤升降的過程中保持靜止，其可以起到對中心托盤的對中作用，避免中心托盤產生偏移，從而可以在不影響晶圓托盤位置精度的同時進行晶圓取放，節約了對晶圓托盤的軸線位置進行頻繁校準的時間，進而提高了晶圓取放精度和半導體製程效率。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
為解決上述技術問題，作為本發明的一個方面，提供一種半導體製程設備中的晶圓傳輸系統，如圖1所示，該晶圓傳輸系統包括晶圓托盤（包括托盤本體19和中心托盤21）和晶圓分離組件。其中，
晶圓托盤包括托盤本體19和中心托盤21，托盤本體19的中心形成有沿其厚度方向貫穿托盤本體19的托盤孔，中心托盤21設置在該托盤孔中，且可分離地搭接在托盤本體19上。
晶圓分離組件包括托盤支撐機構和頂升機構，托盤支撐機構用於支撐托盤本體19，頂升機構用於頂起托盤孔中的中心托盤21，以及將中心托盤21放回托盤孔中。
在本發明提供的晶圓傳輸系統中，晶圓托盤包括托盤本體19和中心托盤21，晶圓分離組件的頂升機構可頂起托盤孔中的中心托盤21以間接頂起晶圓，以及將中心托盤21放回托盤孔中以將晶圓放下，即，實現中心托盤21相對於托盤本體19升降；同時，由於托盤本體19可在中心托盤21升降的過程中保持靜止，其可以起到對中心托盤21的對中作用，避免中心托盤21產生偏移，從而可以在不影響晶圓托盤位置精度的同時進行晶圓取放，節約了對晶圓托盤的軸線位置進行頻繁校準的時間，進而提高了晶圓取放精度和半導體製程效率。
本發明實施例對托盤孔及中心托盤21的形狀不做具體限定，例如，為便於中心托盤21落入托盤孔，且能夠在中心托盤21的重力作用下自動與托盤孔對中，該托盤孔可以為孔徑由上至下呈縮小趨勢的變徑孔，如，側壁為錐面、球面等情況。
為保證晶圓托盤的承載面（即托盤本體19的承載面與中心托盤21的頂面共同組成的表面）的水平度，優選地，如圖2、圖3所示，托盤孔為階梯孔，中心托盤21的側壁上設置有凸出部，該凸出部搭接在階梯孔的臺階上，即實現中心托盤21可分離地搭接在托盤本體19上。
在本發明實施例中，托盤孔為階梯孔，中心托盤21側壁上的凸出部可搭接在階梯孔的臺階上，從而在將中心托盤21放回托盤孔中時，可通過中心托盤21的凸出部的底面與階梯孔的臺階面之間的配合作用保證中心托盤21的水平度，從而保證中心托盤21的頂面與托盤本體19的承載面平齊，進而保證了晶圓的水平度。
可選地，托盤本體19的頂面上還形成有定位凹槽51，用於放置晶圓，定位凹槽51的輪廓與晶圓的邊緣輪廓對應，中心托盤21位於托盤孔中時，其頂面與定位凹槽51的底面（即托盤本體19的承載面）平齊。
為提高校準晶圓托盤位置的校準效率，優選地，如圖1所示，晶圓分離組件還包括多個位置調節機構（包括定心手指27和徑向驅動部25），多個位置調節機構環繞晶圓托盤設置，用於分別沿多個不同的徑向推動托盤本體19，使中心托盤21的軸線與頂升機構的軸線重合。這樣，可以通過校準托盤本體19的位置間接校準中心托盤21的位置。
在本發明實施例中，晶圓分離組件還用於在校準晶圓托盤位置後對晶圓托盤進行固定以及驅動晶圓托盤旋轉。本發明實施例對晶圓分離組件如何固定晶圓托盤的方式不作具體限定，例如，可選地，托盤支撐機構上還設置有托盤吸附結構（包括吸盤安裝架1和吸附環2），該托盤吸附結構用於吸附托盤本體19，以實現在中心托盤21的軸線與頂升機構的軸線重合後，將托盤本體19的位置固定。
在本發明中，晶圓托盤與下方的托盤吸附結構之間為可脫離的連接關係，環繞晶圓托盤的多個位置調節機構能夠分別從不同的徑向將晶圓托盤向中心推動，使晶圓托盤與晶圓傳輸系統的軸線對中，在對中後可通過托盤吸附結構吸附固定晶圓托盤。從而在每次半導體製程完成後或者在晶圓托盤位置出現偏移後，可先使托盤吸附結構停止吸附晶圓托盤，並通過位置調節機構自動調節晶圓托盤的位置，直至中心托盤21的軸線與頂升機構的軸線重合，再重新通過托盤吸附結構吸附固定晶圓托盤。這樣，既可以實現晶圓托盤位置的自動調節，又可以實現晶圓托盤位置的自動吸附或解除吸附，進而可以在提高晶圓取放精度的基礎上，實現晶圓托盤位置的自動化調節和固定，從而提高維護效率。
為提高不同晶圓取片時角度的一致性，優選地，如圖1、圖2所示，晶圓傳輸系統還包括旋轉驅動機構10和零點檢測機構，晶圓托盤上還設置有零點指示結構52，零點檢測機構用於檢測零點指示結構，旋轉驅動機構10用於驅動托盤支撐機構旋轉，並在零點檢測機構檢測到零點指示結構時停止。也就是說，零點檢測機構位於零點指示結構的運動路徑上，在旋轉驅動機構10驅動托盤支撐機構旋轉時，零點檢測機構會在零點指示結構經過時檢測到該零點指示結構，並反饋至旋轉驅動機構10，以使旋轉驅動機構10將托盤支撐機構停止在當前位置，由該當前位置可以獲得托盤支撐機構的零點位置。
作為本發明的一種可選實施方式，如圖1、圖2所示，晶圓托盤還包括定位環，定位環設置在托盤本體19的頂面上，且定位環上具有零點指示結構52。該零點指示結構52例如為設置在定位環的外周緣上的缺口。
在本發明實施例中，旋轉驅動機構10能夠在托盤吸附結構吸附晶圓托盤後，驅動托盤吸附結構旋轉，直至定位環上的零點指示結構52被零點檢測機構檢測到，從而實現找零點功能，進而可以在半導體製程前、以及在進行晶圓取放操作前，進行找零點操作，使晶圓朝向指定方向，提高了不同晶圓之間製程的一致性。
本發明實施例對零點檢測機構的結構不作具體限定，例如，可選地，如圖1所示，零點檢測機構包括導向軸支座49、導向軸50、支柱固定夾47和傳感器46，導向軸支座49（通過緊固件，如螺釘）固定設置在托盤安裝板9的一角，導向軸支座49中具有沿豎直方向延伸的導向孔，導向軸50的一端插入至導向孔中，支柱固定夾47套設在導向軸50上，傳感器46通過緊固件（如，螺釘）與支柱固定夾47固定連接。
作為本發明的一種可選實施方式，如圖1、圖12所示，晶圓傳輸系統還包括機架，如圖5所示，位置調節機構包括定心手指27和徑向驅動部25，徑向驅動部25設置在機架上，用於通過定心手指27推動托盤本體19沿徑向作往復運動。在本發明的一些實施例中，徑向驅動部25可以為氣缸，多個氣缸的行程所在直線（即，上述徑向）均經過晶圓傳輸系統的軸線。
為提高調節晶圓托盤位置的安全性，優選地，如圖6至圖8所示，托盤本體19的側面具有錐形定位面53，托盤本體19在錐形定位面53的外徑由上至下遞減，定心手指27的端部具有定位斜面54，在定心手指27推動托盤本體19時，定位斜面54與錐形定位面53相接觸。為保證定位斜面54與錐形定位面53完全貼合，定位斜面54與水平面之間的夾角與錐形定位面53的母線和水平面之間的夾角相等。
在本發明實施例中，在定心手指27推動托盤本體19的過程中，通過使定位斜面54與錐形定位面53相接觸，可以在托盤本體19發生卡頓時，使托盤本體19與定心手指27彼此順著傾斜的接觸面（即，定位斜面54與錐形定位面53）錯開，使托盤本體19暫時被掀起，隨後隨著多個定心手指27的進一步推動，托盤本體19可以在重力作用下重新落入多個定心手指27之間並恢復水平狀態，從而避免了托盤本體19卡頓時與定心手指27之間發生擠壓，提高了托盤本體19結構的安全性和位置調節機構的調節精度。
為提高空間利用率，優選地，如圖1、圖5所示，機架包括調平安裝板31、托盤安裝板9和多根支撐柱30，調平安裝板31用於與待設置晶圓傳輸系統的平臺59（如，製程腔室的底壁）固定連接，調平安裝板31的頂面通過多根支撐柱30與托盤安裝板9固定連接，托盤吸附結構設置在托盤安裝板9的頂面，多個徑向驅動部25設置在托盤安裝板9的底面。
在本發明實施例中，機架包括浮空設置的托盤安裝板9，托盤吸附結構及晶圓托盤均設置在托盤安裝板9的上方，而徑向驅動部25設置在托盤安裝板9的下方，從而將徑向驅動部25沿徑向活動所需的空間與托盤上下重疊，節約了晶圓傳輸系統所需的橫向空間。
本發明實施例對位置調節機構的數量不做具體限定，例如，可選地，如圖7所示，晶圓傳輸系統可以包括3個位置調節機構。為合理設置位置調節機構的位置，優選地，如圖1所示，托盤安裝板9的形狀為六邊形，三個徑向驅動部25分別對應設置在托盤安裝板9的一條邊位置，且徑向驅動部25的行程方向與托盤安裝板9的對應邊垂直。
為保證晶圓托盤的水平度，優選地，如圖1所示，調平安裝板31通過調整螺栓32和螺釘（圖未示）可調節地設置在平臺59上，在將調平安裝板31設置在平臺59上時，先通過調整螺栓32將調平安裝板31調平（使調平安裝板31平行於水平面）後將調整螺栓32上的鎖緊螺母（33）鎖緊，隨後將用於連接平臺59和調平安裝板31的螺釘擰緊。
本發明實施例對支撐柱30的結構不作具體限定，例如，可選地，如圖1所示，支撐柱30可以為一端具有外螺紋段、另一端端面上具有螺紋孔的六角支柱，在安裝機架時，先將4個支撐柱30的外螺紋段一端擰入調平安裝板31上的螺紋孔中，再通過螺釘將4個支撐柱30的另一端與托盤安裝板9緊固連接。
本發明實施例對定心手指27的結構不作具體限定，例如，可選地，如圖8所示，定心手指27包括豎板71和手指部72，豎板71呈倒置的漏斗狀，包括由下至上依次相互連接的連接段、過渡段和傳動段。其中，連接段用於（通過緊固件）與氣缸的輸出軸固定連接，過渡段的下端寬度與連接段寬度對應，上端寬度與傳動段的寬度對應，傳動段的寬度小於連接段的寬度。傳動段的上端具有與豎板71垂直的手指安裝面，手指部72的一端（通過緊固件）與手指安裝面固定連接，另一端用於與托盤本體19的側邊接觸。
本發明實施例對托盤吸附結構的結構不做具體限定，例如，托盤吸附結構可包括多個吸盤，通過吸盤接觸托盤本體19的底面並進行吸附。
為進一步提高晶圓托盤的對中精度，優選地，如圖10所示，托盤吸附結構的頂部具有用於與托盤本體19的底面接觸的環形吸附面，環形吸附面上形成有至少一個吸附槽22，托盤吸附結構、托盤支撐機構和頂升機構的內部形成有吸氣通路，且吸氣通路在環形吸附面上形成有至少一個與吸附槽22連通的吸氣口223，吸氣通路用於在環形吸附面與托盤本體19的底面接觸時，抽出吸附槽22中的氣體，以吸附托盤本體19。
在本發明實施例中，托盤吸附結構通過頂部的平面（環形吸附面）與托盤本體19的底面接觸，通過環形吸附面上的吸附槽形成吸盤結構，通過吸氣通路抽氣形成負壓進行吸附，在非吸附時間托盤吸附結構與托盤本體19之間可沿接觸面水平滑動，從而降低了晶圓托盤對中過程中的阻力，提高了位置調節機構調節晶圓托盤位置的精確性。
為提高托盤吸附結構吸附托盤本體19底面的精確性，優選地，如圖10所示，環形吸附面上形成有多個吸附槽22，且多個吸附槽22沿環形吸附面的周向均勻分佈；吸氣口223的數量與吸附槽22的數量相同，且各吸附槽22與各個吸氣口223一一對應地連通。本發明實施例對吸附槽22的數量不做具體限定，例如，可選地，如圖10所示，環形吸附面上可以形成有6個吸附槽22。
為進一步提高托盤吸附結構吸附托盤本體19底面的精確性，優選地，如圖10所示，每個吸附槽22均包括多個弧形槽222，多個弧形槽222沿環形吸附面的徑向間隔設置，每個弧形槽222沿環形吸附面的周向延伸，對於每個吸附槽22中的每個弧形槽222，對應的吸氣口223直接與弧形槽222連通，或者通過一個連接槽224與弧形槽222連通。本發明實施例對每個吸附槽22所包含的弧形槽222的數量不做具體限定，例如，可選地，如圖10所示，每個吸附槽22可以包含3個弧形槽222。本發明實施例對吸氣口223與每個吸附槽22中的各個弧形槽222的連通方式不做具體限定，只要該吸氣口223能夠與各個弧形槽222連通即可，例如，可選地，如圖10所示，吸氣口223直接與3個弧形槽222中位於中間的弧形槽222直接連通，並分別通過兩個連接槽224分別與其餘兩個弧形槽222連通。
為提高空間利用效率，優選地，如圖12所示，頂升機構包括驅動源11、分配軸38、導向杆39和頂升件，分配軸38的內部形成有沿豎直方向延伸的導向孔，導向杆39設置在導向孔中，頂升件與導向杆39的頂端固定連接，驅動源11用於驅動導向杆39沿導向孔作往復運動，以使頂升件頂起中心托盤21，或將中心托盤21放下。
為保證中心托盤21的水平度和對位精確性，優選地，如圖12所示，驅動源11的驅動軸的頂端為平面111，導向杆39的底端為半球面391，驅動源11驅動導向杆39沿導向孔作往復運動時，平面111與半球面391相接觸。
在本發明實施例中，通過使平面111與半球面391相接觸，可以在驅動源11驅動導向杆39沿導向孔作往復運動時，保證驅動源11始終嚮導向杆39施加向上的力，即使驅動源11的驅動軸的傳動方向與豎直方向之間出現偏差也可確保導向杆39沿豎直方向運動，進而保證了中心托盤21的水平度和對位精確性。可選地，驅動源11可包括升降電機。
本發明實施例對導向杆39向上的一端如何向中心托盤21施加抬升力不作具體限定，例如，為提高頂升件與中心托盤21之間接觸受力的均勻性以及中心托盤21的穩定性，優選地，如圖12所示，頂升件包括定位板40和多個頂升柱16，多個頂升柱16設置在定位板40的頂面上，可選的，為了受力均勻，多個頂升柱16相對於定位板40的頂面均勻分佈；每個頂升柱16的頂端均設置有用於與中心托盤21的底部接觸的頂升台，定位板40的底面與導向杆39的頂端固定連接。
本發明實施例對定位板40的形狀和頂升柱16的數量不作具體限定，例如，作為一種易於實現且結構穩定的實施方式，如圖12所示，頂升件包括3個頂升柱16，定位板40的形狀為（近似）正三角形，3個頂升柱16分別設置在定位板40的一角。
在本發明實施例中，頂升件通過均勻設置的多個頂升柱16與中心托盤21的底面接觸，且頂升柱16的頂部具有扁平狀的頂升台，增大了各頂升柱16與中心托盤21的接觸面積，提高了中心托盤21的穩定性。
本發明實施例對頂升台的形狀不作具體限定，只要頂升台具有能夠與中心托盤21的底面穩定接觸的表面即可，例如，可選地，頂升台的形狀為圓柱體，頂升台的外徑大於頂升柱16的外徑，且頂升台的頂面形成為用於與中心托盤21的底面接觸的圓形接觸面。
在進行半導體製程前，先由驅動源11驅動導向杆39向上運動，使導向杆39上固定的頂升柱16向上頂起中心托盤21，待製程前晶圓被放置在中心托盤21上後，驅動源11將導向杆39放下，使頂升柱16下落並脫離中心托盤21，中心托盤21重新落入托盤孔中，晶圓進入托盤本體19上的定位凹槽51中。在半導體製程完成後，驅動源11再驅動導向杆39和頂升柱16向上運動，並頂起中心托盤21及其上的製程後晶圓。製程後晶圓被取走、下一片製程前晶圓被放置在中心托盤21上後，驅動源11再次將導向杆39放下，開始下一輪製程。
本發明實施例對頂升柱16、定位板40和導向杆39之間如何固定連接不作具體限定，例如，可選地，如圖12所示，頂升柱16、定位板40和導向杆39之間可通過緊固件（如，螺釘）連接。具體地，頂升柱16柱狀部的底部以及導向杆39頂端的端面上均形成有螺紋孔，多個螺釘分別依次穿過定位板40上的圓孔和對應的頂升柱16的柱狀部上的螺紋孔，以將多個頂升柱16固定在定位板40上。同樣地，定位板40通過依次穿過定位板40中心的圓孔和導向杆39頂端螺紋孔的緊固件與導向杆39固定連接。
為便於由晶圓托盤下方頂起中心托盤21，優選地，如圖9所示，托盤吸附結構包括吸盤安裝架1和設置在吸盤安裝架1頂部的吸附環2，吸附環2的頂面形成為環形吸附面，吸附環2的底面與吸盤安裝架1固定連接，吸氣通路形成在吸盤安裝架1、分配軸38和吸附環2中。
在本發明實施例中，托盤吸附結構通過吸附環2上的環形吸附面與托盤本體19的底部接觸，從而可以在吸附環2環繞的區域內設置用於頂起中心托盤21的結構。
本發明實施例對吸盤安裝架1和分配軸38內部的吸氣通路結構不作具體限定，例如，可選地，如圖9、圖12、圖13所示，分配軸38包括相互連接的走氣段381和尾段382，走氣段381的外徑大於尾段382的外徑，吸盤安裝架1的底部與旋轉驅動機構10固定連接，頂部與吸附環2連接。
吸氣通路包括形成在吸附環2中的多個第一豎孔、形成在吸盤安裝架1中的多個第二豎孔與多個第一橫孔、以及形成在分配軸38的走氣段381中的多個第二橫孔383與多個第三豎孔384。第一豎孔的第一端在吸附環2的環形吸附面上形成為吸氣口223，第二端沿豎直方向貫穿至吸附環2的底面並與對應的第二豎孔在吸盤安裝架1頂部形成的開口對接，第二豎孔向下延伸並與對應的第一橫孔連通。為便於加工，優選地，第一橫孔為由吸盤安裝架1的外側向內延伸的通孔，第一橫孔向外的一端密封，向內的一端與走氣段381中對應的第二橫孔383對接連通，第二橫孔383為由外向內的盲孔，第三豎孔384的一端與對應的第二橫孔383連通，另一端延伸至走氣段381與尾段382之間的臺階，並在該臺階上形成抽氣孔。
本發明實施例對如何通過吸氣通路抽氣並吸附托盤本體19不作具體限定，例如，可選地，晶圓傳輸系統還包括抽氣組件（圖未示），旋轉驅動機構10內部具有密閉的抽氣腔，該抽氣組件用於通過抽氣腔抽取吸氣通路中的氣體，以使吸氣通路和吸附槽22中形成負壓，實現吸附托盤本體19（圖9中箭頭所示為氣流在吸氣通路中的流向）。
為提高吸氣通路的氣密性，優選地，如圖9所示，吸附環2與吸盤安裝架1的接觸面之間、以及吸盤安裝架1與分配軸38的接觸面之間均通過密封圈進行密封。
本發明實施例對吸附環2如何與吸盤安裝架1固定連接不作具體限定，例如，可選地，吸附環2可通過緊固件與吸盤安裝架1固定連接。具體地，如圖10所示，吸附環2上形成有多個沿豎直方向貫穿吸附環2的圓孔，吸盤安裝架1在對應位置形成有多個螺紋孔，多個螺釘221依次穿過對應的圓孔和螺紋孔，將吸附環2固定在吸盤安裝架1上。
作為本發明的第二個方面，提供一種半導體製程設備，該半導體製程設備包括本發明實施例提供的晶圓傳輸系統。
在本發明提供的半導體製程設備中，晶圓托盤包括托盤本體和中心托盤，晶圓分離組件的頂升機構可頂起托盤孔中的中心托盤以間接頂起晶圓，以及將中心托盤放回托盤孔中以將晶圓放下，即，實現中心托盤相對於托盤本體升降；同時，由於托盤本體可在中心托盤升降的過程中保持靜止，其可以起到對中心托盤的對中作用，避免中心托盤產生偏移，從而可以在不影響晶圓托盤位置精度的同時進行晶圓取放，節約了對晶圓托盤的軸線位置進行頻繁校準的時間，進而提高了晶圓取放精度和半導體製程效率。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文中介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
1:吸盤安裝架 2:吸附環 9:托盤安裝板 10:旋轉驅動機構 11:驅動源 16:頂升柱 19:托盤本體 21:中心托盤 25:水平驅動部 27:定心手指 30:支撐柱 31:調平安裝板 32:調整螺栓 33:鎖緊螺母 38:分配軸 39:導向杆 40:定位板 46:傳感器 47:支柱固定夾 49:導向軸支座 50:導向軸 51:定位凹槽 52:零點指示結構 53:錐形定位面 54:定位斜面 71:豎板 72:手指部 111:驅動軸頂端的平面 221:螺釘 222:弧形槽 223:吸氣口 224:連接槽 381:走氣段 382:尾段 383:第二橫孔 384:第三豎孔 391:半球面
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統的結構示意圖； 圖2是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統中晶圓托盤的結構示意圖； 圖3是圖2中晶圓托盤的A-A向剖視圖； 圖4是圖3中畫圈部分的局部視圖； 圖5是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統的內部結構示意圖； 圖6是圖5中畫圈部分的局部視圖； 圖7是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統的俯視圖； 圖8是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統中定心手指的結構示意圖； 圖9是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統中吸氣通路中的氣流流向示意圖； 圖10是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統中托盤吸附結構的環形吸附面的結構示意圖； 圖11是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統的結構示意圖； 圖12是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統的剖視圖； 圖13是本發明實施例提供的晶圓傳輸系統中分配軸的結構示意圖。
1:吸盤安裝架
2:吸附環
9:托盤安裝板
10:旋轉驅動機構
11:驅動源
19:托盤本體
21:中心托盤
25:徑向驅動部
27:定心手指27
30:支撐柱
31:調平安裝板
32:調整螺栓
33:螺母
46:傳感器
47:支柱固定夾
49:導向軸支座
50:導向軸
59:平臺

Claims (11)

  1. 一種半導體製程設備中的晶圓傳輸系統，包括一晶圓托盤和一晶圓分離組件，其中， 該晶圓托盤包括一托盤本體和一中心托盤，該托盤本體的中心形成有沿其厚度方向貫穿該托盤本體的一托盤孔，該中心托盤設置在該托盤孔中，且可分離地搭接在該托盤本體上； 該晶圓分離組件包括一托盤支撐機構和一頂升機構，該托盤支撐機構用於支撐該托盤本體，該頂升機構用於頂起該托盤孔中的該中心托盤，以及將該中心托盤放回該托盤孔中。
  2. 如請求項1所述的晶圓傳輸系統，其中，該晶圓分離組件還包括多個位置調節機構，多個該位置調節機構環繞該晶圓托盤設置，用於分別沿多個不同的徑向推動該托盤本體，使該中心托盤的軸線與該頂升機構的軸線重合。
  3. 如請求項1或2所述的晶圓傳輸系統，其中，該托盤支撐機構上還設置有一托盤吸附結構，該托盤吸附結構用於吸附該托盤本體； 該晶圓分離組件還包括一旋轉驅動機構和一零點檢測機構，該晶圓托盤上還設置有一零點指示結構，該零點檢測機構用於檢測該零點指示結構，該旋轉驅動機構用於驅動該托盤支撐機構旋轉，並在該零點檢測機構檢測到該零點指示結構時停止。
  4. 如請求項1所述的晶圓傳輸系統，其中，該托盤孔為一階梯孔，該中心托盤的側壁上設置有一凸出部，該凸出部搭接在該階梯孔的臺階上。
  5. 如請求項3所述的晶圓傳輸系統，其中，該托盤吸附結構的頂部具有用於與該托盤本體的底面接觸的一環形吸附面，該環形吸附面上形成有至少一個吸附槽，該托盤吸附結構、該托盤支撐機構和該頂升機構的內部形成有一吸氣通路，且該吸氣通路在該環形吸附面上形成有至少一個與該吸附槽連通的一吸氣口，該吸氣通路用於在該環形吸附面與該托盤本體的底面接觸時，抽出該吸附槽中的氣體，以吸附該托盤本體。
  6. 如請求項5所述的晶圓傳輸系統，其中，該吸附槽為多個，多個該吸附槽沿該環形吸附面的周向均勻分佈；該吸氣口的數量與該吸附槽的數量相同，且各個該吸附槽與各個該吸氣口一一對應地連通； 每個該吸附槽均包括多個弧形槽，多個該弧形槽沿該環形吸附面的徑向間隔設置，每個該弧形槽沿該環形吸附面的周向延伸；對於每個該吸附槽中的每個該弧形槽，對應的該吸氣口直接與該弧形槽連通，或者通過一個連接槽與該弧形槽連通。
  7. 如請求項1所述的晶圓傳輸系統，其中，該頂升機構包括一驅動源、一分配軸、一導向杆和一頂升件，其中，該分配軸的內部形成有沿豎直方向延伸的一導向孔，該導向杆設置在該導向孔中；該頂升件與該導向杆的頂端固定連接，該驅動源用於驅動該導向杆沿該導向孔作往復運動，以使該頂升件頂起該中心托盤，或將該中心托盤放下。
  8. 如請求項7所述的晶圓傳輸系統，其中該驅動源的驅動軸的頂端為平面，該導向杆的底端為半球面，在該驅動源驅動該導向杆沿該導向孔作往復運動時，該驅動軸頂端的該平面與該導向杆底端的該半球面相接觸。
  9. 如請求項7所述的晶圓傳輸系統，其中該頂升件包括定位板和多個頂升柱，其中，多個該頂升柱設置在該定位板的頂面上，且每個該頂升柱的頂端均設置有一頂升台；該定位板的底面與該導向杆的頂端固定連接。
  10. 如請求項2所述的晶圓傳輸系統，其中，每個該位置調節機構均包括一定心手指和一徑向驅動部，該徑向驅動部用於通過該定心手指推動該托盤本體沿徑向作往復運動； 該托盤本體的側面具有錐形定位面，該定心手指的端部具有定位斜面，在該定心手指推動該托盤本體時，該定位斜面與該錐形定位面相接觸。
  11. 一種半導體製程設備，其中包括如請求項1-10任一項所述的晶圓傳輸系統。
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