承载组件、晶圆传送装置及晶圆热处理设备的制作方法

1.本技术涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种承载组件、晶圆传送装置及晶圆热处理设备。


背景技术：

2.在晶圆的制造过程中，由于晶圆表面会吸附一定量的水蒸气及其他易挥发杂质，会对晶圆的后续加工产生不利影响，因此需要将晶圆放入热处理设备的热处理腔室中对晶圆进行热处理，以去除晶圆上吸附的水汽和杂质。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本技术提供一种承载组件、晶圆传送装置及晶圆热处理设备，能够有效地将晶圆准确放置于承载空间内。
4.第一方面，本技术实施例提供一种承载组件，包括支撑件以及至少三个顶针，顶针间隔设置于支撑件上，每一顶针均具有一用于承载晶圆的承载面以及一与承载面连接的导向面，承载面与导向面限定出晶圆的承载空间，且导向面越远离承载面的部位与承载空间的中轴线之间的距离越远。
5.基于本技术实施例的承载组件，通过设计顶针的承载面与导向面连接并限制出晶圆的承载空间，导向面越远离承载面的部位与承载空间的中轴线之间的距离越远，使得当机械手放置晶圆的位置发生偏移时，本应放置于承载面上的晶圆被放置于导向面上，即晶圆的一端斜搭在导向面上，由于导向面越远离承载面的部位与承载空间的中轴线之间的距离越远，导向面引导晶圆斜搭在顶针顶部的部位向承载面运动，由此晶圆被准确放置于承载空间内。
6.在一些实施例中，支撑件开设有圆形开口，导向面以及承载面沿中轴线方向在支撑件上的投影位于圆形开口内。
7.基于上述实施例，支撑件开设的圆形开口可以使承载组件环绕在基座的周侧，并可以沿着圆形开口的轴线方向产生位移，导向面沿中轴线方向的投影与承载面沿中轴线方向的投影均投射于圆形开口内，使得晶圆与基座接触时增大晶圆与基座的接触面积，有利于对晶圆的热处理。
8.在一些实施例中，顶针包括承载件和导向件，承载件与支撑件连接并具有承载面；导向件具有导向面，且凸设于承载件上并与承载面相邻。
9.基于上述实施例，导向件与承载件的设置使得晶圆能够被准确放置于承载空间内，进一步提高晶圆放置的准确性。
10.在一些实施例中，承载件开设有排气孔，排气孔贯穿承载件，且排气孔在承载面上具有排气口。
11.基于上述实施例，在晶圆热处理的应用场景中，晶圆在基座上加热时通入的惰性气体会在晶圆于基座间、晶圆与承载面间形成气膜，气膜减小晶圆与基座、承载面间的摩擦
力，可能导致晶圆发生相对滑动，开设的排气孔可以排出晶圆与承载面间的气体，增大承载面与晶圆间的摩擦力，避免晶圆的相对滑动，使晶圆稳定地处于承载空间内。
12.在一些实施例中，导向件还包括弧形面，弧形面与导向面远离承载面的侧边连接。
13.基于上述实施例，弧形面起到过渡的作用，弧形面使晶圆更容易搭靠在导向面上，从而实现晶圆的准确放置，且由于弧形面具有弧度，使得晶圆在弧形面上运动时不易在晶圆表面留有刮痕。
14.在一些实施例中，导向件与承载件一体成型。
15.基于上述实施例，导向件与承载件一体成型保证导向件与承载件所形成顶针的结构强度，方便顶针的制造与安装。
16.在一些实施例中，导向面与承载面之间所形成的夹角为α，且α满足：110
°
≤α≤130
°
，和/或，导向件相比于承载面的高度为h，且h满足2cm≤h≤3.5cm。
17.基于上述实施例，通过使顶针的设计满足上述条件式，能更准确地将晶圆放置于承载空间内。
18.在一些实施例中，顶针关于所述中轴线周向均匀分布。
19.基于上述实施例，顶针关于中轴线周向均匀分布，既能使晶圆从导向面滑向承载面的过程中不易从承载组件中掉落，还使得晶圆在承载空间内静止时所受的外力平衡，保证晶圆在承载空间内的稳定性。
20.第二方面，本技术实施例提供了一种晶圆传送装置，包括承载组件及驱动组件，驱动组件与支撑件连接。
21.基于本技术实施例的晶圆传送装置，驱动组件与支撑件连接，可以驱动承载组件的运动，能够在晶圆被准确地放置于承载空间内的基础上，还能够实现对晶圆的传送，降低因晶圆无法准确放置于承载空间内从而在传送过程中发生滑片的概率。
22.第三方面，本技术实施例提供了一种晶圆热处理设备，包括基座、外壳及晶圆传送装置，外壳具有热处理腔室，基座设置于热处理腔室内，驱动组件以及承载组件均设置于热处理腔室内，驱动组件驱动承载组件相对于基座运动。
23.基于本技术实施例的晶圆热处理设备，热处理腔室内设置有晶圆传送装置，能够在不同质量的晶圆被准确地放置于承载空间内的基础上，还能对晶圆进行热处理，降低因晶圆无法准确放置于承载空间内从而在热处理过程中发生滑片的概率。
24.基于本技术实施例的承载组件、晶圆传送装置及晶圆热处理设备，通过设计顶针的承载面与导向面连接并限制出晶圆的承载空间，导向面越远离承载面的部位与承载空间的中轴线之间的距离越远，当机械手放置晶圆的位置发生偏移时，晶圆的一端斜搭在导向面上，导向面引导晶圆斜搭在顶针顶部的部位向承载面运动，达到晶圆被准确放置于承载空间内的效果。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术一种实施例中的承载组件的结构示意图；
27.图2为图1中a部的放大结构示意图；
28.图3a、图3b、图3c为相关技术中晶圆在热处理过程中与基台相对运动的过程示意图；
29.图4a、图4b、图4c为相关技术中晶圆发生滑片的一种情形的示意图；
30.图5a、图5b、图5c为相关技术中晶圆发生滑片的另一种情形的示意图；
31.图6为本技术一种实施例中的基座承载晶圆的结构示意图；
32.图7为图1中沿b-b剖面的剖视示意图；
33.图8为本技术一种实施例中晶圆热处理设备的结构示意图。
34.附图标记：1、晶圆热处理设备；10、传送装置；20、晶圆；30、基座；40、外壳；100、承载组件；110、支撑件；120、顶针；121、承载面；122、导向面；123、圆形开口；124、承载件；1241、连接部；1242、延伸部；1243、排气孔；125、导向件；1251、弧形面；200、驱动组件；m、中心线；α、夹角；h、高度。
具体实施方式
35.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
36.在相关技术中，由于顶针的结构设计存在问题，也即多个顶针间形成的用于容纳晶圆的空间只比晶圆略大，机械手难以将晶圆准确放置于容纳晶圆的空间内，使得晶圆可能斜搭在顶针顶部而无法准确放入顶针间形成的用于容纳晶圆的空间中。
37.第一方面，请参考图1至图2，本技术实施例提供了一种承载组件100，包括支撑件110以及至少三个顶针120。
38.支撑件110用于承载顶针120，支撑件110可以是板状结构的圆形、方形、菱形、椭圆形以及不规则图形等等，本技术实施例对支撑件110的形状不做限制。
39.至少三个顶针120间隔设置于支撑件110上，每一顶针120均具有一用于承载晶圆20的承载面121以及一与承载面121连接的导向面122，承载面121与导向面122限定出晶圆20的承载空间，且导向面122越远离承载面121的部位与承载空间的中轴线m之间的距离越远。
40.当通过机械手将晶圆20放置于承载空间内时，机械手放置晶圆20的位置可能发生偏移，晶圆20无法被准确放置于承载空间内，此时晶圆20斜搭在一个或多个顶针120的顶部，晶圆20的表面与导向面122相接触，由于导向面122越远离承载面121的部位与承载空间的中轴线m之间的距离越远，也即，同一顶针120的承载面121与导向面122之间成钝角设置，因此，斜搭在顶针120顶部的晶圆在导向面122的导向作用下向承载面121滑动，以使晶圆20滑入承载空间，从而使得晶圆20被准确放置于承载空间内。此外，导向面122在晶圆20滑向承载面121的过程中起到缓冲作用，可以避免晶圆20由顶针120顶部直接掉落至承载面121，避免晶圆与承载面121直接碰撞而导致晶圆20受损的情况发生。
41.具体的，顶针120与支撑件110的连接方式可以是本领域常见的焊接、胶接、卡接、螺接等形式，本技术实施例对顶针120与支撑件110的连接方式不进行限定。在本实施例中，
至少三个顶针120间隔设置于支撑件110上，以使得承载组件100可以更稳定地承载晶圆20。可以理解的是，不在同一条直线上的三点可以确定一个平面，因此本技术实施例通过设置至少三个顶针120可以稳定地承载晶圆20。顶针120的数量还可以为四个、五个、六个等，此处对顶针120的数量不做限制。
42.可以理解的是，在一些实施例中，顶针120的数量可以为一个，此时顶针120可以包含一个环形承载面以及一个环形导向面，环形承载面与环形导向面限定的承载空间也可以实现对晶圆20的承载；在另一些实施例中，顶针120的数量为两个，此时顶针120的承载面与导向面为圆弧形，顶针120沿中轴线m中心对称设置，也可以实现对晶圆20的承载。
43.由于晶圆20表面在制造过程中会吸附一定量的水蒸气及其他易挥发杂质，对晶圆20的后续加工产生负面影响，因此需要将晶圆20放在热处理腔室中进行加热，以去除晶圆20上吸附的水汽和杂质。请参照图3a至图3c，晶圆20被传入热处理腔室后，如图3a所示，机械手将晶圆20放置在顶针120上，随着顶针120位置的下降，如图3b所示，晶圆20被承载于基座30上，基座30对晶圆20进行加热，当晶圆20完成加热过程后，如图3c所示，顶针120升起，以带动晶圆20升起并达到传片位，随后机械手抓取晶圆20并移出热处理腔室外，以进行后续的对晶圆20的加工步骤。
44.如图4a至图4c所示，晶圆20从顶针120上滑落的过程称为滑片。在相关技术中，当机械手放置晶圆20的位置发生偏移时，如图4a所示，晶圆20将斜搭在顶针120的顶部，当顶针120将承载的晶圆20放置于基座30上时，如图4b所示，晶圆20被倾斜放置于基座30上，晶圆20在基座30上受热不均匀；在顶针120的上升过程中，如图4c所示，由于晶圆20受力不平衡，晶圆20可能在顶针120上产生滑动，从而发生滑片。
45.为避免此类情况的发生，如图1所示，在一些实施例中，支撑件110开设有圆形开口123，导向面122以及承载面121沿中轴线m方向在支撑件110上的投影位于圆形开口123内。可以理解的是，由于基座30的形状大多为圆台或圆柱体，支撑件110开设的圆形开口123可以使支撑件110套设于基座30的周围，支撑件110可以沿着中轴线m方向下降，从而将顶针120上的晶圆20放置于基座30上，从而可以通过基座30对晶圆20进行加热。本实施例中的支撑件110的形状为圆环形，在其他实施例中，支撑件110也可以为方形、菱形、椭圆形等形状，同样可以在支撑件110上开设圆形开口123。在本实施例中，导向面122以及承载面121沿中轴线m方向在支撑件110上的投影位于圆形开口123内，换言之，顶针120所限制的承载空间沿中轴线m的方向的投影位于圆形开口123内，当顶针120将晶圆20放置于基座30上加热时，此设计不仅使晶圆20在基座30上受热均匀，还能够增大晶圆20表面与基座30的接触面积，有利于提高晶圆的热处理效率。
46.应当想到的是，为保证晶圆20放置在基座30上的稳定性，圆形开口123的中心点、基座30的中轴线与承载装置100的中轴线m三者可以是重合的关系，在本实施例中，圆形开口123的中心点、基座30的中轴线与承载空间的中轴线m三者重合，当三者重合时，晶圆20可以被更稳定地放置于基座30上。
47.如图1所示，在一些实施例中，顶针120关于中轴线m周向均匀分布。在晶圆20滑落至承载面121的过程中，顶针120的均匀分布可以使晶圆20受到导向面122给予的支持力，从而使晶圆20在滑向承载面121的过程中不易从顶针120上滑落；在晶圆20完全处于承载空间内时，顶针120的均匀分布也能使晶圆20被稳定放置于承载空间内。
48.如图2所示，在一些实施例中，顶针120还包括承载件124和导向件125。承载件124与支撑件110连接并具有承载面121，承载件124起到承载晶圆20的作用；导向件125凸设于承载件124，导向件125具有导向面122，且导向件125与承载面121相邻，以使导向面122与承载面121连接，承载件124与导向件125的共同作用使得晶圆20可以被稳定地放置于承载空间内。
49.更具体而言，承载件124包括连接部1241以及延伸部1242。连接部1241与支撑件110连接，延伸部1242凸设于连接部1241，延伸部1242的延伸方向朝向中心线m，以使导向面122以及承载面121沿中轴线m方向在支撑件110上的投影位于圆形开口123内。
50.如图5a至图5c所示，晶圆20与基座30间存在的“气垫效应”还可能导致另一种情形的滑片。“气垫效应”是指在两种物体之间存在一层气体，使这两种物体不直接接触，因此两种物体之间的摩擦力会大大减小。晶圆20在热处理腔室的加热过程是在高温下进行的，晶圆20与基座30间会通入用于辅助加热的惰性气体，以使晶圆20均匀受热，晶圆20与基座30间、晶圆20与顶针120间存在一层气体，从而产生“气垫效应”，使晶圆20与基座30、晶圆20与顶针120间的摩擦力大大减小，且由于惰性气体的吹气方向不一定是稳定不变的，紊乱的惰性气体可能会导致晶圆20在基座30表面产生移动；如图3b所示，由于顶针120形成的晶圆20承载空间大于晶圆20的尺寸，因此晶圆20可能在水平方向发生移动，当晶圆20在水平方向上移动的距离过大时，可能有部分顶针120因晶圆20的水平移动无法实现对晶圆20的承载；如图3c所示，在顶针120上升时，只有部分顶针120可以承载晶圆20并带动晶圆20上升，导致晶圆20在顶针120的上升过程中受力不平衡而发生滑片。
51.请参阅图6，为解决“气垫效应”导致的滑片问题，承载件124开设有排气孔1243，排气孔1243贯穿承载件124，且排气孔1243在承载面121上具有排气口。图6中的箭头表示惰性气体在晶圆20与顶针120间的流向，惰性气体经基座30与顶针120间的通道喷向晶圆20，惰性气体触碰到晶圆20后在晶圆20表面散开，从而在晶圆20与基座30间以及晶圆20与顶针120间形成气膜，使晶圆20与基座30、承载面121间的摩擦力减小；当顶针120在承载面121上开设排气口后，晶圆20与顶针120间的惰性气体经排气孔1243排出，惰性气体的排出可以减小或消除晶圆20与顶针120间形成的气膜，从而消减晶圆20与顶针120间的“气垫效应”，使晶圆20与承载面121直接接触。从而增大晶圆20与顶针120间的摩擦力，使得晶圆20在加热过程中不易在水平方向发生移动，避免晶圆20在顶针120上升的过程中发生滑片。
52.在本实施例中，排气口的形状可以是圆形、椭圆形、半圆形、方形、菱形等，此处对排气口的开设形状不作限定。排气孔1243垂直于孔中心线的截面形状可以为圆形、椭圆形、半圆形、方形、菱形等不规则形状，在其他实施例中，排气孔1243在承载件124上还开设有另一个排气口，排气孔1243的两个排气口可以呈现不同的形状，此处对排气孔1243的结构特征不作限定；同样地，对排气孔1243的设置位置也可不进行限定，排气孔1243既可以位于承载面121的中心，也可以靠近承载面121的边缘。当排气孔1243开设于承载面121的中心时，能较好地消减“气垫效应”。排气孔1243还可以开设在承载面121的边缘，即为排气通槽，排气通槽同样可以消减晶圆20与顶针120间的“气垫效应”。
53.如图7所示，在又一些实施例中，导向件125还包括弧形面1251，弧形面1251与导向面122远离承载面121的侧边连接。弧形面1251的弧形可以为圆弧、椭圆弧等形状，本实施例对此不做限定。当晶圆20斜搭在弧形面1251上时，弧形面1251的弧度使得晶圆20更容易向
导向面122滑动。在晶圆20向承载面121滑动的过程中，先后在弧形面1251与导向面122上滑动，最后滑至承载面121。当晶圆20在弧形面1251上滑动时，顶针120不易在晶圆20的表面留下划痕，避免晶圆20在滑动过程中产生表面缺陷。
54.在一些实施例中，导向件125与承载件124一体成型，如此，可以保证导向件125与承载件124所形成的顶针120的结构强度，同时方便顶针120的制造，降低制造成本。
55.进一步地，可以理解的是，导向面122的导向效果一方面取决于导向面122与承载面121之间所形成的夹角α，另一方面取决于导向件125相对于承载面121的高度h。
56.如图7所示，在一些实施例中，导向面122与承载面121相交所形成的夹角为α，且α满足：110
°
≤α≤130
°
，夹角α的约束条件使得晶圆20被更准确地放置于承载空间内，即在此约束条件下，晶圆20能够更容易地实现晶圆滑向承载面121的过程。当夹角α满足0
°
《α《90
°
时，晶圆20可能无法被机械手放入承载空间内；当夹角α满足90
°
《α《110
°
时，导向面122所具有的缓冲效果较小，晶圆20可能与承载面121相碰造成晶圆20损坏；当夹角α满足130
°
《α《180
°
时，导向面122给予晶圆20的支持力可能不足以使晶圆20向承载面121滑动。在另一些实施例中，夹角α的取值可以为115
°
、120
°
、125
°
等。
57.如图7所示，在一些实施例中，导向件125相比于所述承载面121的高度为h，且h满足：2cm≤h≤3.5cm。对高度h的约束能够使晶圆20更容易地被放置于导向面122上，当高度h较低时，晶圆20所受的支持力可能不足以使晶圆20向承载面121滑动，晶圆20可能在顶针120的上升过程中发生滑片现象；当高度h较高时，导向面122所具有的缓冲效果较小，晶圆20可能与承载面121相碰造成晶圆20损坏。在另一些实施例中，高度h的取值可以为2.5cm、3cm等。
58.还需注意的是，高度h与夹角α既可以一同约束顶针120所围设的承载空间，也可以二者择其一单独限制，当高度h与夹角α一同约束顶针120所形成的承载空间时，能较好地引导晶圆20滑动至承载空间内。
59.本技术的第二方面提出了一种晶圆传送装置10，如图8所示，该晶圆传送装置10包括上述的承载组件100以及驱动组件200，驱动组件200与承载组件100连接，驱动组件200可为伺服马达或步进马达等，能够驱动承载组件100沿中轴线m方向运动。本技术实施例的晶圆传送装置10，通过安装如上所述的承载组件100，在将晶圆20被准确地放置于承载空间内的基础上，还能在承载组件100的移动过程中避免晶圆20从承载空间内滑落，降低晶圆20在承载组件100沿中轴线m的移动过程中发生滑片的概率。
60.本技术的第三方面提出了一种晶圆热处理设备1，如图8所示，该晶圆热处理设备1包括基座30、外壳40和上述的晶圆传送装置10，外壳40具有热处理腔室，基座30设置于热处理腔室内，驱动组件200以及承载组件100均设置于热处理腔室内，驱动组件200驱动承载组件100相对于基座30运动。本技术实施例的晶圆热处理设备1，通过安装如上所述的晶圆传送装置10，在晶圆热处理设备1对晶圆20进行热处理的基础上，还能够降低因晶圆20无法准确放置于承载空间内从而在热处理过程中发生滑片的概率。
61.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的件件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用
语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
62.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。