CN109712929B - 单晶圆卡盘及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单晶圆卡盘及使用方法，涉及单晶圆清洗技术领域，以缓解现有技术中存在的夹具结构复杂、装夹及拆卸不便的技术问题。该单晶圆卡盘包括基座、压板、第一限位柱、第二限位柱和支撑柱；多个第一限位柱圆形阵列于基座，第一限位柱的远离基座的端部与压板连接；多个支撑柱间隔设置在基座；多个第二限位柱间隔设置于压板。该使用方法包括：断开第一限位柱与压板的连接，取下压板；放置单晶圆于多个第一限位柱围成的圆形空间内，并将单晶圆放置在支撑柱；将第一限位柱与压板连接。本发明提供的单晶圆卡盘结构简单紧凑、装夹及拆卸简便。

Description

单晶圆卡盘及使用方法

技术领域

本发明涉及单晶圆清洗技术领域，尤其是涉及一种单晶圆卡盘及使用方法。

背景技术

在半导体晶圆制造工艺过程中，单晶圆需要经过多次的清洗步骤。单晶圆湿法清洗，分为槽式清洗和单晶圆清洗两种方式。单晶圆清洗可以降低重要的清洗过程中交叉污染的风险，提高成品率。

单晶圆清洗工艺中很重要的一环就是对单晶圆的支撑、夹持装置，由于现在对单晶圆的要求越来越高，尺寸越来越小，可接触的晶圆区域也逐渐变小。但是在进行工艺时对单晶圆清洗的均匀性、机械手夹持的精度等方面的要求非常高，同时还要保证方便装卡、拆卸，有足够的操作空间等等因素，导致对单晶圆的承载、固定极其困难。

在单晶圆清洗装置中，由于单晶圆厚度薄，因此在大部分处理过程中需要夹具固定，但现有的技术中夹具结构复杂，装夹及拆卸不便，在取放过程中容易出现掉落或碎裂情况而损坏单晶圆。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶圆卡盘及使用方法，以缓解现有技术中存在的夹具结构复杂、装夹及拆卸不便的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种单晶圆卡盘，包括基座、压板、第一限位柱、第二限位柱和支撑柱；

多个所述第一限位柱圆形阵列于所述基座，所述第一限位柱的远离所述基座的端部与所述压板连接；

多个所述支撑柱间隔设置在所述基座，并指向所述压板，且所述支撑柱位于多个所述第一限位柱围成的圆形空间内；

多个所述第二限位柱间隔设置于所述压板，并指向所述基座。

更进一步地，

多个所述支撑柱与多个所述第二限位柱在垂直于所述基座方向一一对应。

更进一步地，

多个所述支撑柱在所述基座上圆形阵列，并且，多个所述支撑柱的阵列圆心与多个所述第一限位柱的阵列圆心重合。

更进一步地，

所述压板包括圆环部和凸出部；

多个所述凸出部沿圆环部的周向间隔设置于所述圆环部的内侧；

所述第一限位柱与所述圆环部连接，所述第二限位柱一一对应设置于所述凸出部。

更进一步地，

所述第一限位柱的两端开设有螺纹孔，所述第一限位柱的两端通过螺钉分别与所述基座和所述压板连接。

更进一步地，

所述支撑柱朝向压板的端部和所述第二限位柱朝向所述基座的端部均为半球形。

更进一步地，

所述基座开设有镂空孔。

更进一步地，

所述第一限位柱的数量为偶数个。

更进一步地，

所述支撑柱、所述第一限位柱和所述第二限位柱均为聚醚醚酮材质。

一种使用上述的单晶圆卡盘的方法，包括：

断开所述第一限位柱与所述压板的连接，取下所述压板；

放置单晶圆于多个所述第一限位柱围成的圆形空间内，并将单晶圆放置在所述支撑柱；

将所述第一限位柱与所述压板连接。

结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：

本发明提供一种单晶圆卡盘，该单晶圆卡盘包括基座、压板、第一限位柱、第二限位柱和支撑柱；多个第一限位柱圆形阵列于基座，第一限位柱的远离基座的端部与压板连接；多个支撑柱间隔设置在基座，并指向压板，且支撑柱位于多个第一限位柱围成的圆形空间内；多个第二限位柱间隔设置于压板，并指向基座。

基座上的多个支撑柱为单晶圆提供支撑，基座上的多个第一限位柱能够限制单晶圆在水平方向的移动，同时，压板上的多个第二限位柱能够限制单晶圆向远离基座方向移动，该单晶圆卡盘的整体结构简单紧凑，同时，该单晶圆卡盘为单晶圆提供了良好的夹持作用，防止单晶圆掉落。

该单晶圆卡盘装夹及拆卸简便，使用该单晶圆卡盘时，首先断开第一限位柱与压板的连接，取下压板；然后，放置单晶圆于多个第一限位柱围成的圆形空间内，并将单晶圆放置在支撑柱；最后，将第一限位柱与压板连接。单晶圆安装到该单晶圆卡盘后，将该单晶圆卡盘放置于清洗设备的清洗腔中。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的单晶圆卡盘的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的单晶圆卡盘的俯视图；

图3为本发明实施例提供的单晶圆夹持于单晶圆卡盘的结构示意图。

图标：10－基座；11－镂空孔；20－压板；21－圆环部；22－凸出部；30－第一限位柱；40－第二限位柱；50－支撑柱；60－单晶圆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对实施例1和实施例2进行详细描述：图1为本发明实施例提供的单晶圆卡盘的结构示意图；图2为本发明实施例提供的单晶圆卡盘的俯视图；图3为本发明实施例提供的单晶圆60夹持于单晶圆卡盘的结构示意图。

实施例1

本实施例1提供了一种单晶圆卡盘，请一并参照说明书附图中图1至图3。

如图1和图2所示，该一种单晶圆卡盘包括基座10、压板20、第一限位柱30、第二限位柱40和支撑柱50。

多个第一限位柱30圆形阵列于基座10，第一限位柱30的远离基座10的端部与压板20连接；多个支撑柱50间隔设置在基座10，并指向压板20，且支撑柱50位于多个第一限位柱30围成的圆形空间内；多个第二限位柱40间隔设置于压板20，并指向基座10。

多个第一限位柱30圆形阵列于基座10，即多个第一限位柱30的轴线位于同一圆柱面上且相邻第一限位柱30的距离相等，该圆柱面内部空间即多个第一限位柱30围成的圆形空间。

图3示出了该单晶圆卡盘夹持单晶圆60，基座10上的多个支撑柱50为单晶圆60提供支撑，基座10上的多个第一限位柱30能够限制单晶圆60在水平方向的移动，同时，压板20上的多个第二限位柱40能够限制单晶圆60向远离基座10方向移动，该单晶圆卡盘的整体结构简单紧凑，同时，该单晶圆卡盘为单晶圆60提供了良好的夹持作用，防止单晶圆60掉落。

当单晶圆60夹持在该单晶圆卡盘时，第二限位柱40靠近基座10的端部与单晶圆60之间具有间隙，第一限位柱30与单晶圆60之间具有间隙。当然，当单晶圆60夹持在该单晶圆卡盘时，第二限位柱40靠近基座10的端部也可以直接与单晶圆60接触，第一限位柱30也可以直接与单晶圆60接触。

该单晶圆卡盘装夹及拆卸简便，使用该单晶圆卡盘时，首先断开第一限位柱30与压板20的连接，取下压板20；然后，放置单晶圆60于多个第一限位柱30围成的圆形空间内，并将单晶圆60放置在支撑柱50；最后，将第一限位柱30与压板20连接。单晶圆60安装到该单晶圆卡盘后，将该单晶圆卡盘放置于清洗设备的清洗腔中。

进一步地，如图1所示，多个支撑柱50与多个第二限位柱40在垂直于基座10方向一一对应。

具体地，支撑柱50的数量与第二限位柱40的数量相等，图1至图3示出了该单晶圆卡盘具有6个支撑柱50和6个第二限位柱40，当然，支撑柱50与第二限位柱40还可以为其他数量，每个支撑柱50在垂直于基座10的方向上均有一个第二限位柱40与之对应。

单晶圆60夹持在该单晶圆卡盘时，支撑柱50对单晶圆卡盘提供支撑，第二限位柱40对单晶圆60远离基座10方向的移动进行限制，支撑柱50对单晶圆60提供支撑的位置与第二限位柱40对单晶圆60进行限位的位置相对应，使单晶圆60在垂直于基座10方向受力平衡，防止单晶圆60在清洗过程中因受力不平衡而破裂。

进一步地，如图1所示，多个支撑柱50在基座10上圆形阵列，并且，多个支撑柱50的阵列圆心与多个第一限位柱30的阵列圆心重合。

具体地，由于多个支撑柱50与多个第二限位柱40在垂直于基座10方向一一对应，所以，如图1至图3所示，多个第二限位柱40在压板20上圆形阵列，且多个第二限位柱40的阵列圆心与多个第一限位柱30的阵列圆心重合。

由于单晶圆60为圆形，多个支撑柱50在基座10上圆形阵列，多个支撑柱50的阵列圆心与多个第一限位柱30的阵列圆心重合，使单晶圆60支撑在多个支撑柱50上时，单晶圆60的受力更加平衡，防止单晶圆60因受力不平衡而破损。

进一步地，如图1至图3所示，压板20包括圆环部21和凸出部22；多个凸出部22沿圆环部21的周向间隔设置于圆环部21的内侧；第一限位柱30与圆环部21连接，第二限位柱40一一对应设置于凸出部22。

具体地，凸出部22与圆环部21为一体连接，一体连接能够保证凸出部22与圆环部21的连接强度，同时，一体连接使压板20的圆环部21和凸出部22同时进行加工，一次加工过程便可以完成压板20的制作。当然，凸出部22与圆环部21也可以通过焊接、粘接、铆接等非一体连接方式进行连接。

上述结构能够允许圆环部21设置较大的内圆半径，减少压板20对单晶圆60的遮挡，使夹持在该单晶圆卡盘上的单晶圆60能够得到充分清洗，避免出现清洗的盲区。

需要说明的是，压板20并不以上述结构形式为限制，压板20还可以是其他结构形式。例如，压板20包括外圆环和内圆环，内圆环位于外圆环内，且内圆环的外侧面与外圆环的内侧面接触连接，多个第二限位柱40设置于内圆环，第一限位柱30与外圆环连接。

进一步地，如图1所示，第一限位柱30的两端开设有螺纹孔，第一限位柱30的两端通过螺钉分别与基座10和压板20连接。

第一限位柱30的两端通过螺钉分别与基座10和压板20连接，使该单晶圆卡盘组装和拆卸方便。同时螺钉连接方便该单晶圆卡盘多次使用，只需要将螺钉旋出即可断开压板20与第一限位柱30的连接，放置好单晶圆60后，将螺钉穿过压板20旋紧第一限位柱30端部的螺纹孔即可完成压板20与第一限位柱30的连接。

需要说明的是，第一限位柱30并不以上述结构为限制，还可以为其他结构形式。例如，第一限位柱30的一端开设螺纹孔，另一端设置外螺纹段；第一限位柱30开设螺纹孔的一端与基座10通过螺钉连接；第一限位柱30设置外螺纹段的一端穿过压板20，使用螺母将压板20连接于第一限位柱30。

进一步地，如图1所示，支撑柱50朝向压板20的端部和第二限位柱40朝向基座10的端部均为半球形。

该单晶圆卡盘夹持单晶圆60时，单晶圆60与支撑柱50的半球形端部和第二限位柱40的半球形端部接触，半球形结构能够避免支撑柱50和第二限位柱40在单晶圆60上造成划痕。

需要说明的是，支撑柱50和第二限位柱40并不以上述结构为限制，支撑柱50和第二限位柱40还可以是其他结构形式。例如，支撑柱50朝向压板20的端部设置有倒圆角，第二限位柱40朝向基座10的端部设置有倒圆角。

进一步地，如图1至图3所示，基座10开设有镂空孔11。

镂空孔11减轻了该单晶圆卡盘的质量，实现该单晶圆卡盘的轻量化，同时基座10开设镂空孔11后使单晶圆60在夹持过程中不容易与基座10发生刮擦。

进一步地，如图1和图3所示，第一限位柱30的数量为偶数个。

具体地，图1和图3都示出了第一限位柱30的数量为6，当然第一限位柱30的数量还可以为8、10、12等其他偶数个。

第一限位柱30圆形阵列在基座10上，将第一限位柱30的数量设置为偶数个，使第一限位柱30两两相对设置，夹持在该单晶圆卡盘的单晶圆60在径向方向受力更加平衡。

进一步地，支撑柱50、第一限位柱30和第二限位柱40均为聚醚醚酮材质。

清洗单晶圆60的清洗液具有腐蚀性，聚醚醚酮材质能够耐腐蚀，进而是支撑柱50、第一限位柱30和第二限位柱40具有较长的使用寿命；聚醚醚酮材质具有自润滑性，能够进一步减少支撑柱50、第一限位柱30和第二限位柱40对单晶圆60磨损。

需要说明的是，支撑柱50、第一限位柱30和第二限位柱40的材质并不以聚醚醚酮，还可以为其他材质。例如，支撑柱50、第一限位柱30和第二限位柱40均为陶瓷材质。

实施例2

本实施例提供了一种使用实施例1中单晶圆卡盘的方法，请一并参照说明书附图中图1至图3。

该使用实施例1中单晶圆卡盘的方法包括：

断开第一限位柱30与压板20的连接，取下压板20；

放置单晶圆60于多个第一限位柱30围成的圆形空间内，并将单晶圆60放置在支撑柱50；

将第一限位柱30与压板20连接。

单晶圆卡盘的结构简单，使用方便简便，能够快速将单晶圆60夹持在单晶圆卡盘上。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种单晶圆卡盘，其特征在于，包括基座、压板、第一限位柱、第二限位柱和支撑柱；

多个所述第一限位柱圆形阵列于所述基座，所述第一限位柱的远离所述基座的端部与所述压板连接；

多个所述支撑柱间隔设置在所述基座，并指向所述压板，且所述支撑柱位于多个所述第一限位柱围成的圆形空间内；

多个所述第二限位柱间隔设置于所述压板，并指向所述基座；

所述压板包括圆环部和凸出部；

多个所述凸出部沿圆环部的周向间隔设置于所述圆环部的内侧；

所述第一限位柱与所述圆环部连接，所述第二限位柱一一对应设置于所述凸出部；

所述第一限位柱的两端开设有螺纹孔，所述第一限位柱的两端通过螺钉分别与所述基座和所述压板连接。

2.根据权利要求1所述的单晶圆卡盘，其特征在于，多个所述支撑柱与多个所述第二限位柱在垂直于所述基座方向一一对应。

3.根据权利要求2所述的单晶圆卡盘，其特征在于，多个所述支撑柱在所述基座上圆形阵列，并且，多个所述支撑柱的阵列圆心与多个所述第一限位柱的阵列圆心重合。

4.根据权利要求1所述的单晶圆卡盘，其特征在于，所述支撑柱朝向压板的端部和所述第二限位柱朝向所述基座的端部均为半球形。

5.根据权利要求1所述的单晶圆卡盘，其特征在于，所述基座开设有镂空孔。

6.根据权利要求1所述的单晶圆卡盘，其特征在于，所述第一限位柱的数量为偶数个。

7.根据权利要求1所述的单晶圆卡盘，其特征在于，所述支撑柱、所述第一限位柱和所述第二限位柱均为聚醚醚酮材质。

8.一种使用权利要求1－7任一项所述的单晶圆卡盘的方法，其特征在于，包括：

断开所述第一限位柱与所述压板的连接，取下所述压板；

放置单晶圆于多个所述第一限位柱围成的圆形空间内，并将单晶圆放置在所述支撑柱；

将所述第一限位柱与所述压板连接。

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