具有温度调整功能的承载盘组件及机械手臂的制作方法

本实用新型涉及晶圆生产制造加工设备领域，具体涉及一种具有温度调整功能的承载盘组件及机械手臂。

背景技术：

在晶圆生产制造的过程中，经常会需要对晶圆进行加热处理或冷却处理。

现有技术中，晶圆的加热处理通和冷却处理通常是在不同的腔室中进行的。当需要对晶圆进行加热处理或冷却处理时，需要将晶圆在不同腔室间转移。由于晶圆的传送速度有限，在进行晶圆的转移时，晶圆加工所需时长会大大增加，晶圆加工过程中的时间成本增加。

且在转移过程中，晶圆难免会暴露于外界空气中，外界的杂质可能会对晶圆的加工造成影响。在现有技术中，可以通过在腔室内设置清洁装置来清洁晶圆暴露在外界空气中时沾染的杂质，以消除外界杂质对晶圆的加工的影响，但采用这种方法时，晶圆加工过程中的物料成本将会大大增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有温度调整功能的承载盘组件及机械手臂，能够减小晶圆加工过程中所需的时间成本和物料成本，提高晶圆加工的良率。

为了解决上述技术问题，本实用新型中提供了一种具有温度调整功能的承载盘组件，包括承载盘以及设置在承载盘上的制冷片，其中，所述承载盘具有晶圆放置位，用于放置晶圆；所述制冷片设置于所述晶圆放置位表面，用于调整放置于所述承载盘上的晶圆的温度。

可选的，所述制冷片的最小宽度大于或等于待放置的晶圆的直径。

可选的，所述制冷片包括至少一个制冷单元，所述制冷单元包括：P型半导体层和N型半导体层，所述P型半导体层和N型半导体层串联；所述制冷单元连接到电源时，通过改变流经所述P型半导体层和N型半导体层的电流的流向，能够使所述制冷单元处于制冷状态或加热状态，其中，当电流从N型半导体层流向P型半导体层时，所述制冷单元处于制冷状态；当电流从P型半导体层流向N型半导体层时，所述制冷单元处于加热状态。

可选的，所述制冷单元中还包括连接所述P型半导体层与N型半导体层的导流条，所述导流条包括第一导流条、第二导流条和第三导流条，其中，所述P型半导体层的第一端连接至第一导流条；所述P型半导体层的第二端连接至第二导流条；所述N型半导体层的第一端连接至第一导流条；所述N型半导体层的第二端连接至第三导流条；所述制冷单元通过第二导流条和第三导流条连接到外接电源。

可选的，所述制冷片包括两个以上的制冷单元，且各个制冷单元之间并联连接。

可选的，所述制冷片还包括两块基板，所述制冷单元设于两块基板之间。

为了解决上述技术问题，本实用新型中还提供了一种机械手臂，包括机械臂部和上述承载盘组件，且所述承载盘组件设置于所述机械臂部的一端，跟随所述机械臂部运动。

可选的，还包括电源和控制器，所述电源和控制器相互连接，其中，所述电源连接至所述制冷片，用于向所述制冷片输出控制电压，从而调整所述制冷片的温度；所述控制器连接到所述电源，用于控制所述电源的输出功率。

可选的，所述承载盘的晶圆放置位处具有第一开口，所述第一开口在垂直于所述承载盘所在平面的方向上贯穿所述承载盘；所述制冷片上设置有至少一个第二开口，所述第二开口在垂直于所述制冷片所在平面的方向上贯穿所述制冷片；所述第一开口和第二开口的宽度相同，且所述第一开口和至少一个第二开口重合。

本实用新型中的具有温度调整功能的承载盘组件及机械臂均能通过制冷片对放置于所述承载盘组件的晶圆进行温度调整，因此，可直接对晶圆进行加热、冷却处理，使晶圆无需在加热、冷却腔室之间进行转移，缩短了晶圆进行加热、冷却处理所需时长，从而节省了晶圆加工过程中所需的时间成本。同时，所述机械手臂上设置的承载盘组件也解决了在腔室间转移晶圆时沾染的杂质的清洁问题。由于晶圆无需在不同腔室间进行转移，不会沾染上外界杂质，因此也无需在各个腔室内设置清洁装置，因此节省了晶圆加工过程中所需的物料成本，也提高了晶圆加工的良率。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施方式中的具有温度调整功能的承载盘组件的俯视示意图。

图2为本实用新型的一种具体实施方式中的具有温度调整功能的承载盘组件的侧视示意图

图3为本实用新型的一种具体实施方式中的制冷片的内部结构示意图。

图4为本实用新型的一种具体实施方式中的机械手臂的俯视示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种具有温度调整功能的承载盘组件及机械手臂进一步详细说明。

请参阅图1、2，为本实用新型的一种具体实施方式中的具有温度调整功能的承载盘组件结构示意图；其中图1为俯视示意图，图2为侧视示意图。

在图1、2所示的具体实施方式中，所述承载盘组件包括承载盘102以及设置在承载盘102上的制冷片101，其中，所述承载盘102具有晶圆放置位，用于放置晶圆；所述制冷片101设置于所述晶圆放置位表面，用于调整放置于所述承载盘102上的晶圆的温度。

在图1、2所示的具体实施方式中，所述晶圆放置位被所述制冷片101完全覆盖。

在一种具体实施方式中，所述承载盘102的晶圆放置位处具有第一开口103，所述第一开口103在垂直于所述承载盘102所在平面的方向上贯穿所述承载盘102。在图1、2所示的具体实施方式中，晶圆位于处理腔室内，放置于腔室内的晶圆基台上，在机械手臂需要获取晶圆时，晶圆基台下方的升降销会将晶圆抬起，承载盘102伸入晶圆下方。所述第一开口103的位置与升降销的位置对应，供升降销通过，避免阻挡升降销的移动路径。

在一种具体实施方式中，所述第一开口103的宽度为所述升降销的最大宽度的1.2倍至2倍。在图1、2所示的具体实施方式中，所述第一开口103的宽度为所述升降销的最大宽度的1.5倍。通过设置足够宽的第一开口103的宽度，使挪移晶圆的设备能够在所述第一开口103内挪移，而不会与所述承载盘102发生碰撞。

所述制冷片101通过导线201连接至电源。且所述制冷片101的最小宽度大于或等于待放置的晶圆的直径。通过设置最小宽度大于或等于待放置的晶圆的直径的制冷片101，使得放置在制冷片101上的晶圆能够完全于所述制冷片101相接触，所述制冷片101能够完全作用于所述晶圆，对所述晶圆进行温度调整。

在图1、2所示的具体实施方式中，所述制冷片101的尺寸与所述待放置的晶圆的尺寸完全相同，在保证晶圆能够完全与所述制冷片101相接触的前提下，尽可能减少所述制冷片101的尺寸，以节省制备所述承载盘组件的物料成本。

在一种具体实施方式中，所述制冷片101上设置有至少一个第二开口104，所述第二开口104在垂直于所述制冷片101所在平面的方向上贯穿所述制冷片101；所述第一开口103和第二开口104的宽度相同，且所述第一开口103和至少一个第二开口104重合。在一种具体实施方式中，由于晶圆基台下方通常设置有三个升降销，为了避免承载盘移动至晶圆下方时受到升降销的阻挡，所述制冷片101上对应设置有3个第二开口104。

在一种具体实施方式中，所述第二开口104与第一开口103的宽度相同，均为所述升降销的最大宽度的1.2倍至2倍。在图1、2所示的具体实施方式中，所述第二开口104的宽度为所述升降销的最大宽度的1.5倍。通过设置足够宽的第一开口103的宽度和第二开口104的宽度，使升降销能够在所述第一开口103和第二开口104内挪移，而不会与所述承载盘102以及制冷片101发生碰撞。

请参阅图3，为本实用新型的一种具体实施方式中的制冷片的内部结构示意图。在该具体实施方式中，所述制冷片包括至少一个制冷单元300，所述制冷单元300包括P型半导体层304和N型半导体层305，所述P型半导体层304和N型半导体层305串联。

在一种具体实施方式中，P型半导体层304和N型半导体层305可以是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，本领域的技术人员可根据需要自行选择。在图3所示的具体实施方式中，所述P型半导体层304的材料包括Bi2Te3、Sb2Te3中的至少一种，所述N型半导体层305的材料包括Bi2Te3、Bi2Se3中的至少一种。

在图3所示的具体实施方式中，所述P型半导体层304和N型半导体层305的厚度均为20μm。在一种具体实施方式中，所述P型半导体层304和N型半导体层305的厚度相等，在图3所示的具体实施方式中，所述P型半导体层304和N型半导体层305的厚度可由本领域的技术人员根据需求来确定。

在一种具体实施方式中，所述制冷单元300中还包括连接所述P型半导体层304与N型半导体层305的导流条，所述导流条包括第一导流条303、第二导流条302和第三导流条306，其中，所述P型半导体层304的第一端连接至第一导流条303；所述P型半导体层304的第二端连接至第二导流条302；所述N型半导体层305的第一端连接至第一导流条303；所述N型半导体层305的第二端连接至第三导流条306；所述制冷单元300通过第二导流条302和第三导流条306连接到外接电源。

在一种具体实施方式中，所述导流条由导电金属制成，用以导电，实际上，本领域的技术人员可根据需要选择所述导流条的制备材料。在图3所示的具体实施方式中，所述导流条由铜制成，且所述导流条呈片状。

在其他的具体实施方式中，也可以通过导线与制冷单元300内的P型半导体层304和N型半导体层305直接连接。本领域的技术人员可根据需要自行选择。

在一种具体实施方式中，所述制冷片包括两个以上的制冷单元300，且各个制冷单元300并联。实际上，本领域的技术人员可根据需要根据设置所述制冷片内制冷单元300的个数。当需要所述制冷片有较大的加热能力和制冷能力时，所述制冷片中需设置多个制冷单元300。

所述制冷片还包括两块基板301，所述制冷单元300设置于所述两块基板301之间。在图3所示的具体实施方式中，所述基板301为陶瓷板，由陶瓷材料制成。在其他的具体实施方式中，可根据需要选择不导电材料制备基板301。优选的，所述不导电材料还具有较高的热导率。在一种具体实施方式中，制备基板301的不导电材料的热导率应当大于30W/(m·K)实际上，本领域的技术人员可根据需要选取基板301的材料。

在图3所示的具体实施方式中，所述基板301的形状与待放置的晶圆的形状相同，所述导流条设置于所述基板301与导体层之间。

在一种具体实施方式中，所述制冷单元连接到电源时，通过改变流经所述P型半导体层304和N型半导体层305的电流的流向，能够使所述制冷单元300处于制冷状态或加热状态，其中，当电流从N型半导体层305流向P型半导体层304时，所述制冷单元300处于制冷状态；当电流从P型半导体层304流向N型半导体层305时，所述制冷单元300处于加热状态。具体的，请参阅图3，当流经P型半导体层304和N型半导体层305的电流的流向为是从N型半导体层305经第一导流条303流向P型半导体层304时，所述第一导流条303会从空气吸收热量，第二导流条302和第三导流条306会向空气放出热量。改变直流电源的正负极方向，使电流方向从P型半导体层304经第一导流条303流向N型半导体层305时，第一导流条303会从空气放出热量，第二导流条302和第三导流条306会向空气吸收热量。

本实用新型中的具有温度调整功能的承载盘组件能通过制冷片对放置于所述承载盘组件的晶圆进行温度调整，可直接对晶圆进行加热、冷却处理，使晶圆无需在加热、冷却腔室之间进行转移，缩短了晶圆进行加热、冷却处理所需时长，从而节省了晶圆加工过程中所需的时间成本。同时，制冷片也解决了在腔室间转移晶圆时沾染的杂质的清洁问题。由于晶圆无需在不同腔室间进行转移，不会沾染上外界杂质，因此也无需在各个腔室内设置清洁装置，因此节省了晶圆加工过程中所需的物料成本，也提高了晶圆加工的良率。

本实用新型还提供了一种机械手臂。请参阅图4，为本实用新型的一种具体实施方式中的机械手臂的俯视示意图。在该具体实施方式中，所述机械手臂包括机械臂部和所述的承载盘组件，且所述承载盘组件设置于机械臂部的一端，跟随所述机械臂部运动。所述承载盘102、制冷片101如图1至3所述。

所述机械臂部包括大臂402和小臂400，两者之间通过一肘部401相连接，所述小臂400绕所述肘部401发生转动。所述大臂402通过基座403连接到固定位置。所述大臂402也可以绕所述基座403发生转动。

在图4所示的具体实施方式中，所述承载盘组件设置在所述小臂400的末端，与所述小臂400连接到大臂402的位置相对，使放置在所述承载盘组件上的晶圆在一次机械手臂的伸展过程中可以达到的最大位移预设与所述机械手臂的最大伸展长度相同或相近。

在一种具体实施方式中，机械手臂还包括电源和控制器，所述电源和控制器相互连接，其中，所述电源连接至所述制冷片，用于向所述制冷片输出控制电压，从而调整所述制冷片的温度。

在一种具体实施方式中，所述控制器连接到所述电源，用于控制所述电源的输出功率。在图4所示的具体实施方式中，所述控制器为可编程逻辑器件。在其他具体实施方式中，所述控制器也可以为微控制器等具有控制功能的器件。

本实用新型中的机械手臂能通过制冷片对放置于所述承载盘组件的晶圆进行温度调整，因此，可在所述机械手臂传输晶圆的过程中直接对晶圆进行加热、冷却处理，使晶圆无需在加热、冷却腔室之间进行转移，缩短了晶圆进行加热、冷却处理所需时长，从而节省了晶圆加工过程中所需的时间成本。同时，所述机械手臂上设置的承载盘组件也解决了在腔室间转移晶圆时沾染的杂质的清洁问题。由于晶圆无需在不同腔室间进行转移，不会沾染上外界杂质，因此也无需在各个腔室内设置清洁装置，因此节省了晶圆加工过程中所需的物料成本，也提高了晶圆加工的良率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。