一种晶圆限位结构及应用其的半导体加热装置的制作方法

本发明涉及半导体工艺设备，具体涉及一种晶圆限位结构及应用其的半导体加热装置。

背景技术：

1、在半导体工艺设备中，晶圆经由传输顶针下放，落至加热器表面的承载槽内开展后续加热工艺，晶圆下落接触加热器表面的过程中，受下落惯性以及加热器微小平面偏差影响，晶圆容易产生水平方向的滑移偏移，偏移问题会进一步引发设备传片报警以及晶圆受热不均的不良后果，在设备完成加热器调平作业之后，还会进一步增大晶圆发生滑移偏移的概率与偏移幅度，现有技术方案很难在不增设独立驱动源的条件下实现落片阶段对晶圆的侧向限位。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种晶圆限位结构及应用其的半导体加热装置，解决了晶圆放置于加热器表面时易发生水平滑移偏移的技术问题。

2、为了解决上述问题，根据本申请的一个方面，本发明的实施例提供了一种晶圆限位结构，包括加热器以及至少一组配置于所述加热器上的限位柱机构，所述加热器开设有导向通孔，所述限位柱机构包括柱体、承载座以及弹性复位件，所述柱体滑动穿设于所述导向通孔内，所述承载座设置在柱体的下端，所述弹性复位件作用于柱体与承载座之间；所述弹性复位件可驱动柱体顶端伸出加热器顶面以侧向限位晶圆。

3、进一步地，所述导向通孔包括第一孔段和第二孔段，所述第一孔段相对第二孔段靠近加热器的顶面，所述第一孔段的孔径大于第二孔段的孔径使得两者之间形成台阶面；所述柱体外壁设置有第一法兰部，所述第一法兰部收容于第一孔段内部，所述第一法兰部的外径大于第二孔段的孔径，所述台阶面能够与第一法兰部形成承托配合，用于带动所述柱体跟随加热器同步运动。

4、进一步地，所述柱体外壁还设置有第二法兰部，所述第二法兰部位于加热器背向晶圆的一侧，所述第二法兰部的外径大于第二孔段的孔径，所述第二法兰部用于抵接加热器背向晶圆的外表面，限定所述柱体伸出加热器顶面的最大高度。

5、进一步地，所述柱体的顶端设置有定位销头部，所述定位销头部朝向加热器顶面中心的一侧加工有导向斜面，所述导向斜面的倾斜角度与加热器顶面承载槽的侧壁倾角相匹配，所述导向斜面用于对下落的晶圆提供导向归位作用。

6、进一步地，所述柱体的下端设置有第三法兰部，所述承载座的顶面开设有销孔部，所述承载座的内部设置有与销孔部相连通的环形卡槽；所述第三法兰部与销孔部轮廓适配，所述第三法兰部插入销孔部并旋转预设角度后能够卡接于环形卡槽内。

7、进一步地，所述弹性复位件为压缩弹簧，所述柱体远离定位销头部的一端延伸设置有弹簧安装柱，所述压缩弹簧套装在弹簧安装柱的外侧，所述压缩弹簧的一端抵接于承载座的内腔底面，另一端抵接于所述第三法兰部朝向承载座内腔底面的一面；所述压缩弹簧呈预压缩装配状态，用于向所述柱体施加朝向加热器顶面方向的弹性推力。

8、进一步地，所述限位柱机构设置有多组，多组所述限位柱机构沿加热器顶面承载槽的周向均匀间隔排布；多组所述限位柱机构的柱体顶端共同形成周向环绕式限位边界，用于自多个方位对下落晶圆施加侧向约束。

9、进一步地，在承载座未接触外部固定止挡结构的行程区间内，所述台阶面对第一法兰部的承托配合维持柱体与加热器相对静止，所述柱体顶端保持伸出加热器顶面的限位状态。

10、进一步地，所述环形卡槽的轴向高度大于第三法兰部的轴向厚度，使得其能够为第三法兰部提供轴向活动余量。

11、根据本申请的另一个方面，本发明的实施例提供了一种半导体加热装置，包括腔体固定基座以及上述的晶圆限位结构；所述腔体固定基座上固定设置有固定止挡结构，所述固定止挡结构布置在承载座的竖向运动路径上；所述固定止挡结构配置为可与承载座抵接限位，所述承载座受固定止挡结构约束停止运动时，所述柱体相对加热器产生位移。

12、与现有技术相比，本发明的晶圆限位结构具有下列有益效果：

13、本发明提供的晶圆限位结构包括加热器以及至少一组装配于所述加热器上的限位柱机构，所述加热器开设有沿轴向贯通的导向通孔；所述限位柱机构包含柱体、承载座与弹性复位件，所述柱体可滑动地穿设于所述导向通孔内部，所述承载座连接于柱体的下端，所述弹性复位件作用于柱体与承载座之间；所述弹性复位件可驱动柱体顶端伸出加热器顶面以侧向限位晶圆。

14、当加热器处于低位的第一工位时，弹性复位件提供的弹性推力推动柱体沿导向通孔向上滑移，柱体的顶端伸出于加热器的顶面；当加热器向高位的第二工位抬升时，承载座受到下方固定结构的阻挡而停止运动，柱体随承载座保持静止，加热器继续上行，柱体相对加热器向下滑动，最终柱体顶端回缩至加热器的顶面以下。

15、针对晶圆下落放置于加热器表面过程中易发生水平滑移偏移的技术问题，本发明通过在加热器上集成可轴向伸缩的限位柱机构，依托加热器自身的升降动作配合弹性复位件的弹力，在落片的第一工位自动伸出柱体，在晶圆下落路径的外围形成侧向约束结构，使晶圆下落过程中受到侧向限位，不会因下落惯性、加热器平面度偏差出现大幅水平滑移；在加热器上升至第二工艺工位时，柱体自动回缩至加热器顶面以下，不会干涉晶圆与加热器承载面的完全贴合。该方案无需增设独立的驱动机构，即可同时满足落片阶段的晶圆限位需求与工艺阶段的完整贴合需求，有效抑制晶圆滑移偏移问题的发生。

16、本发明提供的半导体加热装置是基于上述晶圆限位结构而设计的，其有益效果参见晶圆限位结构的有益效果，在此不一一赘述。

17、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

1.一种晶圆限位结构，其特征在于，包括加热器以及至少一组配置于所述加热器上的限位柱机构，所述加热器开设有导向通孔，所述限位柱机构包括柱体、承载座以及弹性复位件，所述柱体滑动穿设于所述导向通孔内，所述承载座设置在柱体的下端，所述弹性复位件作用于柱体与承载座之间；所述弹性复位件可驱动柱体顶端伸出加热器顶面以侧向限位晶圆。

2.根据权利要求1所述的晶圆限位结构，其特征在于，所述导向通孔包括第一孔段和第二孔段，所述第一孔段相对第二孔段靠近加热器的顶面，所述第一孔段的孔径大于第二孔段的孔径使得两者之间形成台阶面；所述柱体外壁设置有第一法兰部，所述第一法兰部收容于第一孔段内部，所述第一法兰部的外径大于第二孔段的孔径，所述台阶面能够与第一法兰部形成承托配合，用于带动所述柱体跟随加热器同步运动。

3.根据权利要求2所述的晶圆限位结构，其特征在于，所述柱体外壁还设置有第二法兰部，所述第二法兰部位于加热器背向晶圆的一侧，所述第二法兰部的外径大于第二孔段的孔径，所述第二法兰部用于抵接加热器背向晶圆的外表面，限定所述柱体伸出加热器顶面的最大高度。

4.根据权利要求1所述的晶圆限位结构，其特征在于，所述柱体的顶端设置有定位销头部，所述定位销头部朝向加热器顶面中心的一侧加工有导向斜面，所述导向斜面的倾斜角度与加热器顶面侧壁倾角相匹配，所述导向斜面用于对下落的晶圆提供导向归位作用。

5.根据权利要求1所述的晶圆限位结构，其特征在于，所述柱体的下端设置有第三法兰部，所述承载座的顶面开设有销孔部，所述承载座的内部设置有与销孔部相连通的环形卡槽；所述第三法兰部与销孔部轮廓适配，所述第三法兰部插入销孔部并旋转预设角度后能够卡接于环形卡槽内。

6.根据权利要求5所述的晶圆限位结构，其特征在于，所述弹性复位件为压缩弹簧，所述柱体的下端延伸设置有弹簧安装柱，所述压缩弹簧套装在弹簧安装柱的外侧，所述压缩弹簧的一端抵接于承载座的内腔底面，另一端抵接于所述第三法兰部朝向承载座内腔底面的一面；所述压缩弹簧呈预压缩装配状态，用于向所述柱体施加朝向加热器顶面方向的弹性推力。

7.根据权利要求1所述的晶圆限位结构，其特征在于，所述限位柱机构设置有多组，多组所述限位柱机构沿加热器顶面的周向均匀间隔排布；多组所述限位柱机构的柱体顶端共同形成周向环绕式限位边界，用于自多个方位对下落晶圆施加侧向约束。

8.根据权利要求2所述的晶圆限位结构，其特征在于，在承载座未接触外部固定止挡结构的行程区间内，所述台阶面对第一法兰部的承托配合维持柱体与加热器相对静止，所述柱体顶端保持伸出加热器顶面的限位状态。

9.根据权利要求5所述的晶圆限位结构，其特征在于，所述环形卡槽的轴向高度大于第三法兰部的轴向厚度，使得其能够为第三法兰部提供轴向活动余量。

10.一种半导体加热装置，其特征在于，包括腔体固定基座以及权利要求1至9任意一项所述的晶圆限位结构；所述腔体固定基座上固定设置有固定止挡结构，所述固定止挡结构布置在承载座的竖向运动路径上；所述固定止挡结构配置为可与承载座抵接限位，所述承载座受固定止挡结构约束停止运动时，所述柱体相对加热器产生位移。