一种安全性能高的晶圆承载盘的制作方法

1.本发明涉及战略性新兴产业技术领域，具体为一种安全性能高的晶圆承载盘。


背景技术：

2.在半导体制造的过程中，需要通过转运装置(例如机械臂)将晶圆送入不同处理工艺的反应腔中对其进行处理，为了方便加持、避免晶圆损坏，需要将晶圆置于承载盘中。
3.现有晶圆卡接在承载盘的卡槽内，晶圆的外圈与卡槽接触，这将使得晶圆外圈的接触面无法被机械触碰到，使得晶圆外圈材料被浪费，且承载盘在转运晶圆的过程中，以及晶圆处理工艺中的离心操作，将使晶圆的外圈撞击在承载盘的卡槽内壁上，容易发生撞击损坏以及应力堆积，同时受离心力影响，晶圆有向上移动的趋势，其外圈受卡槽影响，使得晶圆位移受限的同时，晶圆的外圈部分也同时产生应力堆积，严重时将引起晶体滑移线，造成晶圆受损，同时在晶圆完成热处理工艺后，其温度超过650摄氏度，此时晶圆置于承载盘的卡槽内，卡槽结构的设计，将会导致热量堆积，散发缓慢的问题，这将严重影响晶圆的后续处理效率。


技术实现要素：

4.针对背景技术中提出的现有晶圆承载盘在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种安全性能高的晶圆承载盘，具备吸附式固定、晶圆外周与置物腔侧壁柔性接触、对热处理后的晶圆进行风冷的优点，解决了上述背景技术中提出承载盘卡槽硬性接触晶圆、晶圆外周机械损坏以及应力集中、晶圆热处理后散热慢的问题。
5.本发明提供如下技术方案：一种安全性能高的晶圆承载盘，包括承载盘，承载盘的顶部开设有置物腔，所述承载盘内开设有内腔，所述内腔的底部设有吸压腔，所述内腔的顶部设有均布的阻断圈和低压圈，所述低压圈的底端开设有均布的吸盘孔，所述阻断圈和低压圈的左右中心固定连接有隔板，所述隔板远离中心的一侧开设有通风口，所述承载盘的内腔中心固定连接有热敏材料棒，所述敏材料棒的底部开设有变压腔，所述变压腔的底端固定连接有鼓胀膜，所述鼓胀膜的底端固定连接有活动杆，所述热敏材料棒的顶部两侧固定连接有对称的一号弹簧，所述一号弹簧的另一端固定连接有隔离滑块，所述承载盘的内腔下方开设有环形风道，所述环形风道的底端设有环形风道喷口，所述承载盘的底端固定连接有吸气组件。
6.优选的，所述吸气组件的一端开设有进风通道，所述吸气组件的另一端固定连接有出风通道，所述承载盘位于出风通道和环形风道之间开设有移动槽，所述移动槽的一端固定连接有二号弹簧，所述二号弹簧的一端固定连接有堵塞滑块，所述堵塞滑块的一端固定连接有拉绳。
7.优选的，所述出风通道与环形风道连通，所述堵塞滑块的长度值是出风通道长度值的一点五倍，所述拉绳的另一端贯穿承载盘与活动杆固定连接。
8.优选的，所述置物腔呈圆形的凹槽形状，所述阻断圈和低压圈均呈圆环形。
9.优选的，所述通风口连通吸压腔和隔板形成的空腔，所述隔板形成的内腔与各低压圈连通。
10.优选的，所述热敏材料棒的材料可以是铜、钴、锰，所述热敏材料棒的顶端贯穿承载盘的内腔并与置物腔的底端平行。
11.优选的，所述隔离滑块位于隔板形成的空间内，所述隔离滑块的长、宽、高的值均比隔板形成的空间长、宽、高的值小零点一毫米，所述隔离滑块到达最大行程时不接触通风口。
12.优选的，所述环形风道喷口位于置物腔的内壁上，所述环形风道喷口的最低点比置物腔的最低点高超过五毫米。
13.本发明具备以下有益效果：
14.1、本发明通过设计的置物腔、低压腔、吸盘孔，使晶圆置于承载盘中时能通过底部低压腔与空气的压差而被吸在承载盘的凹槽内，使晶圆的外圈不再受到卡槽挤压而带来的应力，使晶圆的外圈不再受到卡接问题的影响而造成材料的浪费。
15.2、本发明通过设计的环形风道、隔离滑块，使晶圆在进行离心阶段的的处理时，隔离滑块能打开出风通道与环形风道的接口，使环形风道喷口喷出气流，使置物腔的内壁与晶圆的外圈之间形成风墙，使晶圆在高速转动或者移动下导致晃动时，其外圈能受到风墙影响与置物腔内壁柔性接触，避免了晶圆的撞击损坏，同时经过设计的隔离滑块，使承载盘在转动中通过离心力带动隔离滑块滑动并使其堵塞靠近中心的低压圈，使工作的吸盘孔减少，从而增大对晶圆的吸力，避免了由于离心旋转导致晶圆向上运动而发生晶圆脱落的情况。
16.3、本发明通过设计的热敏材料棒、变压腔、活动杆，使晶圆在进行热处理之后，中心的热敏材料将使变压腔内的空气受热膨胀，使活动杆同步向下移动，打开出风通道与环形风道的接口，使环形风道持续喷出周围的洁净冷空气接触晶圆，形成流动气流，从而使晶圆的散热速度加快。
附图说明
17.图1为本发明结构示意图；
18.图2为本发明置物腔结构示意图；
19.图中：1、承载盘；2、置物腔；3、吸压腔；4、隔板；401、通风口；5、阻断圈；6、低压圈；7、吸盘孔；8、热敏材料棒；801、变压腔；802、鼓胀膜；803、活动杆；9、一号弹簧；10、隔离滑块；11、环形风道；111、环形风道喷口；12、吸气组件；121、进风通道；122、出风通道；13、泄压阀；14、移动槽；15、堵塞滑块；16、二号弹簧；17、拉绳。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.请参阅图1
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2，一种安全性能高的晶圆承载盘，包括承载盘1，承载盘1的顶部开设
有置物腔2，置物腔2呈圆形的凹槽形状，使晶圆能置于置物腔2内，承载盘1内开设有内腔，内腔的底部设有吸压腔3，内腔的顶部设有均布的阻断圈5和低压圈6，阻断圈5和低压圈6均呈圆环形，低压圈6的底端开设有均布的吸盘孔7，使吸盘孔7按照环形排布在置物腔2的底部，使晶圆的底端与均布的吸盘孔7接触而被吸附，避免接触不均匀而导致应力集中的情况，阻断圈5和低压圈6的左右中心固定连接有隔板4，隔板4远离中心的一侧开设有通风口401，通风口401连通吸压腔3和隔板4形成的空腔，隔板4形成的内腔与各低压圈6连通，使吸气组件12经过吸压腔3、通风口401、隔板4形成的空间、各低压圈6的顺序吸取低压圈6中的气体，使各低压圈6隔开，使隔离滑块10可以在离心处理阶段向通风口401的方向移动时可以阻挡靠近中心的低压圈6继续被吸取空气形成低压区。
22.承载盘1的内腔中心固定连接有热敏材料棒8，热敏材料棒8的材料可以是铜、钴、锰，热敏材料棒8的顶端贯穿承载盘1的内腔并与置物腔2的底端平行，使热敏材料棒8的顶端能与晶圆的底端中心贴合，使晶圆的温度变化能及时的传递给热敏材料棒8，从而使其将热量传递给变压腔801，控制变压腔801内的气体缩涨，热敏材料棒8的底部开设有变压腔801，变压腔801的底端固定连接有鼓胀膜802，鼓胀膜802的底端固定连接有活动杆803，热敏材料棒8的顶部两侧固定连接有对称的一号弹簧9，一号弹簧9的另一端固定连接有隔离滑块10，隔离滑块10位于隔板4形成的空间内，隔离滑块10的长、宽、高的值均比隔板4形成的空间长、宽、高的值小零点一毫米，隔离滑块10到达最大行程时不接触通风口401，避免隔离滑块10与通风口401接触后被卡住无法回复的情况，使隔离滑块10可以在离心处理阶段向通风口401的方向移动，使其可以阻挡靠近中心的低压圈6继续被吸取空气形成低压区，使离心处理时，与晶圆底部作用的吸盘孔7数量减少，增大吸附力，从而避免晶圆在离心旋转的作用下上方压力减小而向上方脱离的情况。
23.承载盘1的内腔下方开设有环形风道11，环形风道11的底端设有环形风道喷口111，环形风道喷口111位于置物腔2的内壁上，环形风道喷口111的最低点比置物腔2的最低点高超过五毫米，使气体能从环形风道喷口111处喷出后，能在晶圆外周与置物腔2侧壁之间形成风墙，从而使晶圆在晃动下与置物腔2的侧壁柔性接触，同时超过五毫米的设计，避免了气体吹出后作用在晶圆底端，从而使晶圆底端的低压区压力增大导致吸附力减小的情况。
24.承载盘1的底端固定连接有吸气组件12，吸气组件12的一端开设有进风通道121，吸气组件12的另一端固定连接有出风通道122，出风通道122的一端固定连接有泄压阀13，出风通道122与环形风道11连通，承载盘1位于出风通道122和环形风道11之间开设有移动槽14，移动槽14的一端固定连接有二号弹簧16，二号弹簧16的一端固定连接有堵塞滑块15，堵塞滑块15的长度值是出风通道122长度值的一点五倍，使堵塞滑块15能在移动槽14中滑动，并使其可以打开或堵塞出风通道122和环形风道11之间的接口，堵塞滑块15的一端固定连接有拉绳17，拉绳17的另一端贯穿承载盘1与活动杆803固定连接，使活动杆803在变压腔801内腔气体热涨时下压，使其能通过拉绳17带动堵塞滑块15向中心方向位移，使堵塞滑块15能打开接口，使气体能喷出与高温晶圆进行换热。
25.本发明的使用方法(工作原理)如下：
26.首先，将晶圆置于置物腔2内，打开吸气组件12，使低压圈6内的空气被吸取，使吸盘孔7吸附晶圆，此时吸气组件12持续吸取低压圈6内的空气气，使低压圈6保持接近真空的
状态，且吸气组件12将持续通过进风通道121吸取空气，由于此时堵塞滑块15堵塞出风通道122与环形风道11的接口，使此时被吸取的空气从泄压阀13处排出；
27.然后，当承载盘1被放入离心处理环节时，承载盘1高速旋转，此时隔离滑块10受离心力影响向通风口401的方向移动，使接近中心部位的低压圈6的开口被堵住，使被堵住的低压圈6失去低压限制作用，使此时受离心力以及受旋转导致上方气压减小而有上升趋势的晶圆被更少的吸盘孔7吸附，从而增大吸附力，同时堵塞滑块15受离心力影响向外侧滑动而打开出风通道122与环形风道11的接口，使气体灌入环形风道11内，并从环形风道喷口111喷出，在置物腔的内壁与晶圆的外圈之间形成风墙，此时泄压阀13关闭，然后，当离心处理完成后，各部件复位，接着，当承载盘1被置入热处理工艺处理后，晶圆温度上升至六百五十度以上，此时热敏材料棒8接触晶圆下表面而受热，使变压腔801内空气热涨，使鼓胀膜802涨大，使活动杆803下移拉动拉绳17，使堵塞滑块15向内侧滑动打开出风通道122与环形风道11的接口，使气体再次从环形风道喷口111处喷出，使流动的气体与晶圆发生换热，此时晶圆的整体温度逐渐下降，其中心温度将会在最后时间端消失，使得热敏材料棒8持续受热而保持气体的持续喷出；
28.最后，晶圆温度达到要求后，变压腔801内空气收缩，使得活动杆803回复，堵塞滑块15再次堵塞接口，此时机械臂将承载盘1移向下一道工序即可。
29.最后，机械臂抓取承载盘1的边缘将承载盘进行位移，使承载盘1进入各处理工业区域即可
30.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
31.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。