CN116013844A - 一种晶圆覆硼夹具及覆硼装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆覆硼夹具及覆硼装置，属于制造半导体器件的设备技术领域，覆硼夹具，包括：转盘及定位组件。定位组件沿转盘的圆周阵列设有至少三组，包括沿转盘法线方向滑动设置的滑块，滑块的顶面的前端设有圆弧结构的侧压板，侧压板的内壁半径与晶圆的外径相同，侧压板的内壁设有排液口，覆硼时，侧压板的内壁与晶圆外侧壁贴合，且排液口的底面位于晶圆底面的上方；定位组件还包括摆杆，其中段铰接于转盘，摆杆的上段活动设于滑块的后端，摆杆的下端设有摆锤。覆硼装置，包括上述的覆硼夹具，转盘转动设于一壳体内，壳体的底部设有电机，用于驱动转盘旋转。本方案能有效防止硼液反渗至晶圆的底面。

Description

一种晶圆覆硼夹具及覆硼装置

技术领域

本发明属于制造半导体器件的设备技术领域，尤其涉及一种晶圆覆硼夹具及覆硼装置。

背景技术

常见的晶圆的扩散工艺是指将杂质源涂覆在晶圆的表面（本发明以硼源为例），然后通过高温使硼原子扩散入半导体硅层形成P型。现有的覆硼装置主要采用以下两种方式进行覆硼，其一是利用毛刷蘸取硼源后在旋转的晶圆上进行涂覆，而此种方式涂覆的硼液厚度不一，且容易使晶圆表面粘上有害杂质；另一种则是将硼液滴在晶圆的中心，然后利用晶圆旋转时的离心力使硼液覆盖在晶圆的表面。而在制作单层PN结构的晶圆时，扩散工艺中仅需要在晶圆的正面涂覆硼液，如果硼液反渗至晶圆的底面则会在晶圆边沿部位形成PNP结构，导致最终产品的反向击穿电压降低，而正向降压增大，造成最终的产品质量不合格。现有的覆硼装置在采用上述两种涂覆方式时均无法避免硼液从晶圆的边沿反渗至晶圆的底面，从而导致晶圆边沿部位的芯片报废。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种晶圆覆硼夹具及覆硼装置，能有效防止硼液反渗至晶圆的底面。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种晶圆覆硼夹具，包括：转盘及定位组件。

转盘顶面用于放置晶圆。

定位组件沿转盘的圆周阵列设有至少三组，包括沿转盘法线方向滑动设置的滑块，滑块的顶面的前端设有圆弧结构的侧压板，侧压板的高度大于晶圆的厚度，侧压板的内壁半径与晶圆的外径相同，侧压板的内壁设有排液口，覆硼时，侧压板的内壁与晶圆外侧壁贴合，且排液口的底面位于晶圆底面的上方，且相邻定位组件的侧压板的端部贴合；定位组件还包括摆杆，其中段铰接于转盘，摆杆的上段活动设于滑块的后端，摆杆的下端设有摆锤。

进一步的，转盘的顶面沿圆周开设有集液槽，测压板的底部具有与排液口连通的出液口，覆硼时，出液口与集液槽对齐。

进一步的，出液口及集液槽的上端与转盘轴线之间的间距均小于各自下端与转盘轴线之间的间距。

进一步的，排液口、出液口及集液槽均呈弧形条状结构。

进一步的，侧压板沿圆弧轨迹开设有弧形槽，排液口与弧形槽连通，覆硼时，晶圆的表面位于弧形槽的高度范围内。

进一步的，滑块的后端顶面设有连接块，连接块与侧压板之间通过弹性件相连，侧压板沿转盘的法线方向移动设于滑块上。

进一步的，连接块的顶部设有上挡块，上挡块的前端朝向转盘的中部设置，当弹性件呈自然状态时，上挡块的前端面位于侧压板的上方，当侧压板压紧晶圆时，上挡块的前端面位于晶圆的上方。

进一步的，转盘圆周同轴套设有一圆环，当摆锤向转盘的外侧摆动时，通过摆杆的下段推动圆环沿转盘的轴线向上移动。

进一步的，转盘上沿圆周阵列开设有T型槽，滑块的下段滑动设于T型槽内，T型槽靠近转盘中间的一端设有三角板，滑块的前端底边与三角板的斜面滑动接触，三角板底面与T型槽的底部之间设有圆柱弹簧，当侧压板松开晶圆时，圆柱弹簧呈自然伸展状态，此时三角板的顶部凸出于转盘的顶面，用于支撑晶圆，当侧压板压紧晶圆时，三角板的顶面低于转盘的底面。

一种晶圆覆硼装置，包括上述的晶圆覆硼夹具，转盘转动设于一壳体内，壳体的底部设有电机，用于驱动转盘旋转。

本发明的有益效果在于：利用排液口排出晶圆边沿甩出的硼液，防止硼液在侧压板内壁与晶圆表面的边沿处堆积，从而避免晶圆边沿的覆硼厚度过大，并且能防止硼液从晶圆的边沿反渗至晶圆的底面，并利用侧压板的内壁与晶圆外侧壁的贴合密封结构进一步避免硼液反渗至晶圆的底面。

附图说明

本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。

图1示出了本申请晶圆覆硼装置的结构示意图。

图2示出了本申请定位组件的构造图。

图3示出了排液口、出液口、集液槽及输出口的局部剖视图。

图4示出了晶圆放置于本申请覆硼夹具上的状态示意图。

图5示出了图4中A处的局部放大图。

图6示出了本申请覆硼夹具放置晶圆时的整体剖视图。

图7示出了图6中B处的局部放大图。

图8示出了覆硼时本申请覆硼夹具的状态示意图。

图9示出了图8中C处的局部放大图。

图10示出了覆硼时本申请覆硼夹具的整体剖视图。

图11示出了图10中D处的局部放大图。

图中标记：转盘-1、集液槽-11、输出口-12、堵塞-13、T型槽-14、滑块-2、连接块-21、弹性件-22、上挡块-23、侧压板-3、排液口-31、出液口-32、弧形槽-33、摆杆-4、摆锤-41、条形孔-42、圆环-5、导杆-51、三角板-6、圆柱弹簧-61、壳体-7、电机-71、晶圆-9。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明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。

实施例1

如图2、图4、图8所示，一种晶圆覆硼夹具，包括：转盘1及定位组件。

具体的，如图1、图4及图8所示，转盘1呈圆盘结构，其顶面用于放置晶圆9。

具体的，定位组件沿转盘1的圆周阵列设有至少三组，包括沿转盘1法线方向滑动设置的滑块2，滑块2的顶面的前端设有圆弧结构的侧压板3，侧压板3的高度大于晶圆9的厚度，侧压板3的内壁半径与晶圆9的外径相同，侧压板3的内壁设有排液口31，覆硼时，侧压板3的内壁与晶圆9外侧壁贴合，且排液口31的底面位于晶圆9底面的上方，利用排液口31排出晶圆9边沿甩出的硼液，防止硼液在侧压板3内壁与晶圆9表面的边沿处堆积，从而避免晶圆9边沿的覆硼厚度过大，并利用侧压板3的内壁与晶圆9外侧壁的贴合密封结构防止硼液从晶圆9的边沿反渗至晶圆9的底面。且相邻定位组件的侧压板3的端部贴合，以避免硼液从相邻侧压板3的端部溢出甚至反渗至晶圆9的底面。因此本方案无论采用毛笔粘取还是滴液的方式进行覆硼，均能有效防止硼液反渗至晶圆的底面。为保证侧压板3端部之间的密封效果，在侧压板3的两端均设有橡胶垫。定位组件还包括摆杆4，中段铰接于转盘1，摆杆4的上段活动设于滑块2的后端，摆杆4的下端设有摆锤41。

更具体的，摆杆4的上段与滑块2后端的活动连接结构如图2所示，摆杆4的上段沿长度方向开设有条形孔42，滑块2后端设有连接轴，且连接轴穿设于条形孔42内，当摆杆4摆动时，摆杆4的上段通过连接轴带动滑块2沿转盘1的法线移动，且连接轴在条形孔42内移动，以适应摆杆4与滑块2之间的相对位置及角度变化。

如图4、图6所示，当转盘1静止时，摆锤41自然下垂，侧压板3呈松开状态。如图8、图10所示，当转盘1旋转时，摆锤41向转盘1的外侧摆动，摆杆4的上段推动滑块2向转盘1的中部移动，从而使侧压板3将晶圆9压紧固定，此种压紧结构的压紧力更加平稳且柔和，在保证侧压板3压紧晶圆的同时，可有效防止压碎晶圆，并且通过三组或是四组定位组件同时对晶圆压紧，还能有效保证晶圆与转盘1的对中性，使晶圆处于转盘1的中心位置。

优选的，如图3及图5所示，转盘1的顶面沿圆周开设有多条集液槽11，测压板3的底部具有与排液口31连通的出液口32，覆硼时，即侧压板3的内壁与晶圆9外侧壁贴合时，出液口32与集液槽11对齐，以使通过排液口31及出液口32排出的硼液暂存在集液槽11内，以便于再次使用，从而达到节约硼液的目的，在转盘1的外壁开设有与集液槽11连通的输出口12，用于输出集液槽11内的硼液，且输出口12内设有堵塞13，以封堵输出口12。

优选的，如图3所示，出液口32及集液槽11的上端与转盘1轴线之间的间距均小于各自下端与转盘1轴线之间的间距，以使出液口32及集液槽11均呈倾斜状态，从而方便硼液从出液口32快速排入集液槽11，并使硼液聚集在集液槽11的底部，此结构还可防止转盘1旋转时出液口32及集液槽11内的硼液倒流。

优选的，如图2、图5所示，排液口31、出液口32及集液槽11均呈弧形条状结构，以增加排液面积，从而加快排液速度。

优选的，如图2、图5、图9及图11所示，侧压板3沿圆弧轨迹开设有弧形槽33，排液口31与弧形槽33连通，覆硼时，晶圆的表面位于弧形槽33的高度范围内，可使多余的硼液快速排至弧形槽33内暂存，然后再通过排液口31排出。同时利用弧形槽33将侧压板3的内壁上下段隔断，以防止在离心力的作用下硼液沿着侧压板3的内壁向上排出，避免硼液四散。

优选的，如图2、图7及图11所示，滑块2的后端顶面设有连接块21，连接块21的前端与侧压板3的外壁之间通过弹性件22相连，侧压板3沿转盘1的法线方向移动设于滑块2上，通过弹性件22缓冲侧压板3与晶圆贴合时的冲击，以减小对晶圆的冲击力，弹性件22为弹簧。

优选的，如图2、图5所示，连接块21的顶部设有上挡块23，上挡块23的前端朝向转盘1的中部设置。如图7所示，当弹性件22呈自然状态时，上挡块23的前端面位于侧压板3的上方，以避免妨碍装取晶圆；如图11所示，当侧压板3压紧晶圆时，上挡块23的前端面位于晶圆的上方，利用上挡块23的前端在晶圆边沿的上方形成阻挡结构，以此防止晶圆飞出。

优选的，如图4、图6及图8、图10所示，转盘1圆周同轴套设有一圆环5，当摆锤41向转盘1的外侧摆动时，通过摆杆4的下段推动圆环5沿转盘1的轴线向上移动，以避免其中部分摆杆4摆动幅度过大，而影响所有摆杆4摆动时的一致性，继而导致侧压板3对晶圆压紧位置造成偏移甚至相邻侧压板3的端部发生错位，设置圆环5可对摆杆4进行限位，使所有摆杆4的摆动角度保持一致，从而使侧压板3的移动节奏及位置保持一致，从而保证晶圆压紧位置的固定以及使相邻侧压板3的端部对齐贴紧，并且当转盘1停止旋转之后，圆环5在自身重量的作用下加工自动下落，此时摆杆4失去了离心力的作用，将无法推动圆环5上移，而圆环5通过与摆杆4下段的接触，可使摆杆4的下段快速向中间收拢，以使侧压板3快速松开晶圆，并且通过圆环5的限位，还能减小摆杆4的摆动幅度，使侧压板3对晶圆保持松开的状态；更具体的，圆环5的顶面垂直设有多根导杆51，导杆51向上穿设于转盘1的外周侧，以保持圆环5与转盘1的同轴度，并且使圆环5可沿转盘1的轴线移动。

优选的，如图4至图11所示，转盘1上沿圆周阵列开设有T型槽14，滑块2的下段滑动设于T型槽14内，T型槽14靠近转盘1中间的一端设有三角板6，三角板6的斜面朝向转盘1的外侧，滑块2的前端底边与三角板6的斜面滑动接触，三角板6底面与T型槽14的底部之间设有圆柱弹簧61。如图5至图7所示，当侧压板3松开晶圆时，圆柱弹簧61呈自然伸展状态，此时三角板6的顶部凸出于转盘1的顶面，用于支撑晶圆，无论是在放置晶圆还是取走晶圆时都通过三角板6使晶圆与转盘1隔开。如图9至图11所示，当侧压板3压紧晶圆时，三角板6的顶面低于转盘1的底面，以避免三角板6影响晶圆与转盘1的顶面贴合，并且三角板6与侧压板3均通过滑块2实现同步控制，即滑块2推动侧压板3压紧晶圆时，三角板6已下降至转盘1的顶面之下。当滑块2带动侧压板3松开晶圆后，三角板6在圆柱弹簧61的弹力作用下将向上撑起晶圆，使晶圆与转盘1分离，从而便于晶圆取出。

实施例2

如图1、图8及图10所示，一种晶圆覆硼装置，包括实施例1记载的晶圆覆硼夹具，转盘1转动设于一壳体7内，以避免摆锤41暴露在外，防止发生安全事故，同时将晶圆覆硼夹具设置于壳体7内，更加容易进行防尘生产，壳体7的底部设有电机71，用于驱动转盘1旋转。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，包括：

转盘（1）顶面用于放置晶圆（9）；

定位组件，沿转盘（1）的圆周阵列设有至少三组，包括沿转盘（1）法线方向滑动设置的滑块（2），滑块（2）的顶面前端设有圆弧结构的侧压板（3），侧压板（3）的高度大于晶圆（9）的厚度，侧压板（3）的内壁半径与晶圆（9）的外径相同，侧压板（3）的内壁设有排液口（31），覆硼时，侧压板（3）的内壁与晶圆（9）外侧壁贴合，且排液口（31）的底面位于晶圆（9）底面的上方，且相邻定位组件的侧压板（3）的端部贴合；定位组件还包括摆杆（4），其中段铰接于转盘（1），摆杆（4）的上段活动设于滑块（2）的后端，摆杆（4）的下端设有摆锤（41）。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，转盘（1）的顶面沿圆周开设有集液槽（11），测压板（3）的底部具有与排液口（31）连通的出液口（32），覆硼时，出液口（32）与集液槽（11）对齐。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，出液口（32）及集液槽（11）的上端与转盘（1）轴线之间的间距均小于各自下端与转盘（1）轴线之间的间距。

4.根据权利要求2所述的一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，排液口（31）、出液口（32）及集液槽（11）均呈弧形条状结构。

5.根据权利要求1所述的一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，侧压板（3）沿圆弧轨迹开设有弧形槽（33），排液口（31）与弧形槽（33）连通，覆硼时，晶圆的表面位于弧形槽（33）的高度范围内。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，滑块（2）的后端顶面设有连接块（21），连接块（21）与侧压板（3）之间通过弹性件（22）相连，侧压板（3）沿转盘（1）的法线方向移动设于滑块（2）上。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，连接块（21）的顶部设有上挡块（23），上挡块（23）的前端朝向转盘（1）的中部设置，当弹性件（22）呈自然状态时，上挡块（23）的前端面位于侧压板（3）的上方，当侧压板（3）压紧晶圆时，上挡块（23）的前端面位于晶圆的上方。

8.根据权利要求1所述的一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，转盘（1）圆周同轴套设有一圆环（5），当摆锤（41）向转盘（1）的外侧摆动时，通过摆杆（4）的下段推动圆环（5）沿转盘（1）的轴线向上移动。

9.根据权利要求1所述的一种晶圆覆硼夹具，其特征在于，转盘（1）上沿圆周阵列开设有T型槽（14），滑块（2）的下段滑动设于T型槽（14）内，T型槽（14）靠近转盘（1）中间的一端设有三角板（6），滑块（2）的前端底边与三角板（6）的斜面滑动接触，三角板（6）底面与T型槽（14）的底部之间设有圆柱弹簧（61），当侧压板（3）松开晶圆时，圆柱弹簧（61）呈自然伸展状态，此时三角板（6）的顶部凸出于转盘（1）的顶面，用于支撑晶圆，当侧压板（3）压紧晶圆时，三角板（6）的顶面低于转盘（1）的底面。

10.一种晶圆覆硼装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的晶圆覆硼夹具，转盘（1）转动设于一壳体（7）内，壳体（7）的底部设有电机（71），用于驱动转盘（1）旋转。

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