CN203644750U - 半导体晶圆承载平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半导体晶圆承载平台，包括：卡盘和主轴；所述卡盘为圆柱体且用于放置晶圆，所述卡盘的圆心轴下侧处连接主轴；所述卡盘的下方设有防腐蚀外壳，所述防腐蚀外壳内设置有若干个悬浮磁铁单元和控制电路；其中，所述悬浮磁铁单元上设置有若干个齿，每个齿上分别缠绕绕组；在齿间间隙处设置有位移传感器，所述悬浮磁铁单元的正上方设置有环形悬浮导体板；所述控制电路用于接收位移传感器的信号，再调节悬浮磁铁单元绕组中电流的幅值，从而控制所述卡盘的悬浮。本实用新型通过利用电磁力使得晶圆承载平台稳定地悬浮于空中，提高了晶圆承载平台的稳定性，降低了晶圆在高速旋转过程中的阻力，减少对晶圆的损伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体集成电路设备领域，具体是涉及一种半导体晶圆承载平台。
背景技术
在集成电路制造工艺中，包含了多道晶圆的湿法处理工艺步骤。所谓湿法工艺，就是将晶圆利用酸碱有机物等液体化学品进行浸泡或冲洗，从而达到清洗表面颗粒、去除反应聚合物、刻蚀表面膜层等目的。随着对工艺的有效性要求不断提高，因此湿法设备的类型由早期的批式处理逐渐转变为目前主流的单片式处理。
通常单片晶圆处理的工艺方式为：将晶圆放置在旋转平台上，平台高速旋转，上方的喷头喷射化学药品到晶圆表面，由离心力迅速扩散至整片晶圆，待化学品在晶圆表面反应一段时间后，用去离子水喷射至晶圆表面，冲洗晶圆去除残留化学品，最后用氮气喷头吹扫，利用离心力将硅片表面的液体甩出，以达到干燥晶圆的目的。
如图1所示，通常晶圆2承载在卡盘平台3上时，所述卡盘3的圆心轴下侧处连接主轴4，主轴4下侧通过联轴器5与电机6相连。当工作状态时，卡盘平台的旋转速度可达数千转每分钟，因此平台旋转的稳定性对于晶圆工艺至关重要。目前常见的旋转平台结构为电机通过联轴器直接连接主轴，主轴上直接连接卡盘平台,电机的旋转带动主轴转动，继而连同卡盘平台一起转动。由于旋转过程中电机、轴、卡盘平台为硬性接触式结构，如果电机或者旋转轴本身有不稳定情况，将会被逐级传递，且在各连接处不可避免地也会产生一定程度的作用力，最后作用于卡盘平台，就可能会表现出平台的抖动、晃动、转速不均等现象，容易使晶圆破损或工艺结果等指标不达标。
因此，对现有的晶圆承载平台进行改进并提高晶圆承载平台的稳定性成为本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种半导体晶圆承载平台，从而提高晶圆承载平台的稳定性。
本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种半导体晶圆承载平台，包括：卡盘和主轴；所述卡盘为圆柱体且用于放置晶圆，所述卡盘的下侧圆心轴处连接主轴；
所述卡盘的下方设有防腐蚀外壳，所述防腐蚀外壳内设置有若干个悬浮磁铁单元和控制电路；其中，
所述悬浮磁铁单元以主轴轴心为中心，在圆周方向上均匀分布，所述悬浮磁铁单元上设置有若干个齿，每个齿上分别缠绕绕组；在齿间间隙处设置有位移传感器，所述位移传感器用于检测卡盘在竖直方向的位移；所述悬浮磁铁单元的正上方设置有环形悬浮导体板；
所述控制电路与所述悬浮磁铁单元及所述位移传感器连接，该控制电路用于接收位移传感器的信号，再调节悬浮磁铁单元绕组中电流的幅值，从而控制所述卡盘的悬浮。
优选的，所述悬浮磁铁单元下方还设有驱动磁铁单元，在所述驱动磁铁单元外侧设置有多组齿，在每组齿上缠绕绕组；在所述驱动磁铁单元的下侧设有光电传感器。
优选的，所述悬浮磁铁单元为4个，以主轴轴心为中心，在水平圆周方向上均匀分布。
优选的，在所述驱动磁铁单元的边缘外侧还设有环形永磁体转子。
优选的，所述环形永磁体转子为径向充磁的钕铁硼磁环。
优选的，所述控制电路包括位移检测电路、位移控制模块；所述位移传感器、位移检测电路与位移控制模块依次连接。
优选的，所述环形悬浮导体板采用铝制导体板。
优选的，所述卡盘的正上方设有可移动喷头。
优选的，所述悬浮磁铁单元为6个，以主轴轴心为中心，在水平圆周方向上均匀分布。
优选的，所述悬浮磁铁单元采用硅钢材料。
本实用新型通过利用电磁力使得晶圆承载平台稳定地悬浮于空中，使得晶圆承载平台实现了在工艺过程中的无接触无摩擦旋转，解决了现有装置旋转易抖动不平稳的问题，提高了晶圆承载平台的稳定性，降低了晶圆在高速旋转过程中的阻力，减少了对晶圆的损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
图1为现有晶圆承载平台结构示意图；
图2为本实用新型晶圆承载平台的结构示意图；
图3为本实用新型晶圆承载平台的结构俯视图；
附图中各标号所代表的部件列表如下：
1、喷头；2、晶圆；3、卡盘；4、主轴；5、联轴器；6、电机；7、磁场；8、悬浮磁铁单元；9、防腐蚀外壳；10、驱动磁铁单元;11、环形悬浮导体板；12、位移传感器；13、环形永磁体转子；14、光电传感器。
具体实施方式
本实用新型特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
下面结合图2至图3对本实用新型中的半导体晶圆承载平台作进一步的说明：
如图2、图3所示，本实用新型提供一种半导体晶圆承载平台，包括：卡盘3和主轴4；所述卡盘3为圆柱体且用于放置晶圆2，所述卡盘3的下侧圆心轴处连接主轴4；所述卡盘3的下方设有防腐蚀外壳9，所述防腐蚀外壳9内设置有若干个悬浮磁铁单元8和控制电路；其中，所述悬浮磁铁单元8以主轴轴心为中心，在圆周方向上均匀分布，所述悬浮磁铁单元8上设置有若干个齿，每个齿上分别缠绕绕组；在齿间间隙处设置有位移传感器12，所述位移传感器12用于检测卡盘3在竖直方向的位移；所述悬浮磁铁单元8的正上方设置有环形悬浮导体板11；所述控制电路与所述悬浮磁铁单元8及所述位移传感器12连接，该控制电路用于接收位移传感器12的信号，再调节悬浮磁铁单元8绕组中电流的幅值，从而控制所述卡盘3的悬浮。
根据楞次定律，在悬浮磁铁单元8中通入交变电流时产生交变磁场7，从而环形悬浮导体板11中感生出与其相反的磁场7，当两者间的斥力与卡盘3的重力相等时，即可实现卡盘3的电磁悬浮。
其中，位移传感器12用于检测卡盘3位于垂直方向的位置发生偏移时检测偏离量，转换为信号传至控制电路，再通过调节悬浮磁铁单元8中电流的幅值，改变卡盘3所受到的磁场力大小与方向，使驱动卡盘3修正至正确位置。
进一步的，所述控制电路包括位移检测电路、位移控制模块；所述位移传感器12、位移检测电路与位移控制模块依次连接。
如图3所示，所述悬浮磁铁单元8下方还设有驱动磁铁单元10，在所述驱动磁铁单元10外侧设置有多组齿，在每组齿上缠绕绕组；在所述驱动磁铁单元10的下侧设有光电传感器14。其中，所述驱动磁铁单元10为4个，以主轴4轴心为中心，在水平圆周方向上均匀分布。优选的，在所述驱动磁铁单元10的边缘外侧还设置有环形永磁体转子13，所述环形永磁体转子13为径向充磁的钕铁硼磁环。
悬浮磁铁单元8和驱动磁铁单元10结构外部均应有防腐蚀性外壳9保护，以防受到化学品的腐蚀。
为了进一步提高本实用新型，所述悬浮磁铁单元8为6个，以主轴4轴心为中心，在水平圆周方向上均匀分布，采用硅钢材料；所述环形悬浮导体板11采用铝制导体板；所述卡盘3的正上方设有可移动喷头1，用于喷射化学品和超纯水。
本实用新型提供的半导体晶圆承载平台操作步骤为：
首先，通过设备机械臂将晶圆片放置在卡盘上，此时卡盘保持初时静止状态；向悬浮磁铁单元通入电流，产生电磁感应力，当电磁力达到一定大小，卡盘开始悬浮并保持稳定；向驱动磁铁单元内通入电流，在交变电磁力的作用下，开始旋转，并带动上面的卡盘一起转动。当电磁力达到一定大小时，旋转速度保持稳定。上方工艺喷头移入，开始喷射化学品和超纯水进行工艺。
工艺结束后，喷头停止工作并移开，驱动磁铁单元逐步减小至停止供应电流，使得卡盘停止转动，但仍保持悬浮状态，旋转平台停止转动后，逐步减少悬浮磁铁单元绕组的电流直至停止供应电流，使得旋转平台从悬浮状态恢复至初始状态，将晶圆从平台上取走。
本实用新型通过利用电磁力使得晶圆承载平台稳定地悬浮于空中，使得晶圆承载平台实现了在工艺过程中的无接触无摩擦旋转，解决了现有装置旋转易抖动不平稳的问题，提高了晶圆承载平台的稳定性。
以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种半导体晶圆承载平台，包括：卡盘和主轴；所述卡盘为圆柱体且用于放置晶圆，所述卡盘的下侧圆心轴处连接主轴；其特征在于：
所述卡盘的下方设有防腐蚀外壳，所述防腐蚀外壳内设置有若干个悬浮磁铁单元和控制电路；其中，
所述悬浮磁铁单元以主轴轴心为中心，在圆周方向上均匀分布，所述悬浮磁铁单元上设置有若干个齿，每个齿上分别缠绕绕组；在齿间间隙处设置有位移传感器，所述位移传感器用于检测卡盘在竖直方向的位移；所述悬浮磁铁单元的正上方设置有环形悬浮导体板；
所述控制电路与所述悬浮磁铁单元及所述位移传感器连接，该控制电路用于接收位移传感器的信号，再调节悬浮磁铁单元绕组中电流的幅值，从而控制所述卡盘的悬浮。
2.根据权利要求1所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，所述悬浮磁铁单元下方还设有驱动磁铁单元，在所述驱动磁铁单元外侧设置有多组齿，在每组齿上缠绕绕组；在所述驱动磁铁单元的下侧设有光电传感器。
3.根据权利要求2所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，所述悬浮磁铁单元为4个，以主轴轴心为中心，在水平圆周方向上均匀分布。
4.根据权利要求2所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，在所述驱动磁铁单元的边缘外侧还设有环形永磁体转子。
5.根据权利要求4所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，所述环形永磁体转子为径向充磁的钕铁硼磁环。
6.根据权利要求1所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，所述控制电路包括位移检测电路、位移控制模块；所述位移传感器、位移检测电路与位移控制模块依次连接。
7.根据权利要求1～6任一所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，所述环形悬浮导体板采用铝制导体板。
8.根据权利要求1～6任一所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，所述卡盘的正上方设有可移动喷头。
9.根据权利要求8所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，所述悬浮磁铁单元为6个，以主轴轴心为中心，在水平圆周方向上均匀分布。
10.根据权利要求8所述的半导体晶圆承载平台，其特征在于，所述悬浮磁铁单元采用硅钢材料。
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