一种可适应不同类型、多种外径尺寸晶圆的晶圆吸盘装置的制作方法

1.本实用新型涉及晶圆技术领域，具体为一种可适应不同类型、多种外径尺寸晶圆的晶圆吸盘装置。


背景技术：

2.在半导体晶圆制造领域，随着芯片制造工艺能力的提高，晶圆尺寸不断增大，目前硅晶圆裸片常见的外径尺寸有12寸，8寸，6寸和4寸，不同尺寸的硅晶圆基底用于不同类型芯片的制造。针对不同外径尺寸的硅晶圆，半导体设备的晶圆抓取和承载装置有对应的各项要求，同时考虑到设备自身的各项性能以及经济性，单台用于半导体晶圆生产的设备能够做到一定程度上的晶圆尺寸兼容性，比如可同时兼容12寸和8寸，6寸和4寸等等。
3.对于以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体，由于其材料本身的特性以及对应芯片的工艺能力，目前以6寸和4寸的晶圆基底较为常见，与硅晶圆有所不同，碳化硅晶圆多为透明材料，材料的透明特性则对半导体设备内部的晶圆承载装置也产生了一些特殊要求，例如，在某些工艺条件下，需要透明材料底部镂空，即材料的下表面与承载装置相邻的材料表面，需要保持一定的空间距离，以满足设备内部光学系统的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种可适应不同类型、多种外径尺寸晶圆的晶圆吸盘装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可适应不同类型、多种外径尺寸晶圆的晶圆吸盘装置，包括有：盘体，于所述盘体的上端面安装有至少两个的支撑部，多个所述的支撑部呈内、外圈的环状结构布置，且位于支撑部的上端面均形成有用于贴合所述晶圆底部的连接面，位于所述连接面上开设有绕支撑部环形方向开设的至少一个的槽口；气室，所述气室连通槽口并在晶圆底部贴合所述连接面时使槽口内形成可调节的气压环境。
6.还包括有支撑件，所述支撑件于每个所述支撑部的外侧设置有多个，并环形均匀分布。
7.所述槽口的底部由上至下依次通过柱塞孔和气道连通至气室。
8.各个所述的支撑部上的槽口均通过气室相互连通。
9.所述连接面为平面结构。
10.还包括有柱塞件，所述柱塞孔用于封堵除一个所述支撑部的柱塞孔以外的其余全部其它支撑部的柱塞孔，并保持封堵后的柱塞孔的气密性。
11.所述盘体上开设有通孔，于所述通孔内安装有可沿垂直于盘体上端面并线性运动的连接件，所述支撑件拆卸式地连接在所述连接件的端部；其中，所述支撑件的顶部形成有沿竖直向凸起的导向块，所述导向块于靠近支撑部一侧的内侧形成有位于导向块底部边缘处的台阶部，位于同一所述支撑部外侧的多个支撑件的台阶部用于限定并支撑直径与之相
适配的晶圆，该所述直径为多个支撑件的台阶部所合围构成的圆形轮廓的最大直径
12.由上述技术方案可知，本实用新型采用了在盘体上设置至少两个呈环状布置的支撑部，实现对至少两种直径不同的晶圆的承载吸附，同时通过结构的优化设计，采用的导向块位于内侧所形成的斜面可在晶圆抓取后快速实现定心，确保了放置稳定性和使用效率；另外，通过柱塞件配合柱塞孔的使用，保证了气体流通性可控，以实现人为对气压环境的控制。
附图说明
13.图1为本实用新型结构示意图；
14.图2为本实用新型柱塞孔安装柱塞件的结构示意图；
15.图3为本实用新型支撑件支撑晶圆时的状态图；
16.图4为本实用新型支撑部吸附或抬升晶圆时的状态图；
17.图5为本实用新型连接板的结构示意图；
18.图6为本实用新型吸附第一晶圆时状态图；
19.图7为本实用新型吸附第二晶圆时状态图；
20.图8为本实用新型吸附第三晶圆时状态图；
21.图9为本实用新型吸附第四晶圆时状态图。
22.图中：1盘体、101支撑面、102连接件、20支撑部、201槽口、202柱塞孔、203气道、204连接面、30支撑件、31导向块、311斜面、312台阶部、40柱塞件、50晶圆本体、60气室、70连接板、701定位孔、71起升件、01第一晶圆、02第二晶圆、03第三晶圆、04第四晶圆。
具体实施方式
23.下面结合附图1-9并对本实用新型做进一步说明：
24.实施例一：
25.一种可适应不同类型、多种外径尺寸晶圆的晶圆吸盘装置，包括盘体1和气室60，所述盘体1的上端面安装有至少两个的支撑部20，多个所述的支撑部20呈内、外圈的环状结构布置，且位于支撑部20的上端面均形成有用于贴合所述晶圆底部的连接面204，位于所述连接面204上开设有绕支撑部20环形方向开设的至少一个的槽口201。
26.这里，本领域技术人员即可理解为，本案的重点在于，采用了如图1所示的呈内、外依次环状布置的多个直径不同的支撑部20，实现了与之适配的能够支撑并吸附多种尺寸大小不同的晶圆，一般来说，为了适配晶圆自身的结构样式，采用的支撑部20均为环形结构，为了实现其能对晶圆吸附，支撑部20的上端面是用于和晶圆底部直接接触的连接面204，为了尽可能的减小与晶圆的接触面积，该支撑部20的厚度较窄，即连接面204的面积相对较小；同时，在位于连接面204上还开设有槽口201，所述的槽口201用于连通气室60，并在晶圆贴合连接面204提供正压或负压，以实现不吸附和吸附的效果。具体来说，为了进一步的减少连接面204与晶圆底部的接触面积，为此，所开设的槽口201沿支撑部20的环形方向开设，一般来说，槽口201上开口面积可以接近于连接面204的面积；另外，为了保证吸附过程中的稳定性，在位于连接面204上可以均布开设多个长弧形的槽口201。
27.所述气室60连通槽口201并在晶圆底部贴合所述连接面时使槽口内形成可调节的
气压环境；
28.这里，本领域技术人员即可理解为，可调节的气压环境即是指正压或负压环境，以实现对晶圆的不吸附和吸附效果。
29.实施例二：
30.于实施例一不同的是，在基于实施例一的基础上，还包括有支撑件30，所述支撑件30于每个所述支撑部20的外侧设置有多个，并环形均匀分布；
31.这里，本领域技术人员即可理解为，支撑件30是为了适配安放晶圆，并实现对晶圆的快速定心，另外，还可以通过支撑件30将晶圆抬升或降落，具体如下：
32.所述的盘体1一般为圆盘状，其可以是其它任意形状以适配支撑部20，其具有安装多个支撑部20的支撑面101，在位于盘体1的下方设置有连接板70，所述连接板70的中部安装有可线性运动的起升件71，于本实施例中，不对起升件71作出具体限定，一般可以采用行程较为精准的传动装置，例如气缸等，在位于连接板70上开设有多组在其半径方向上的定位孔701，该定位孔701用于拆卸式地与连接件102连接，之所以在位于半径方向上开设，其目的是为了适配连接件102所在安装位置，当起升件71动作时，便可带动连接板70沿竖直方向做线性运动，从而使得与之连接的连接件102做线性运动，以实现对晶圆的升降，这里，需要注意的是，在位于盘体1上开设有通孔，所述连接件通过该通孔穿过盘体1并连接至定位孔701内，晶圆的升降过程中，盘体1不作动作起升，晶圆仅通过连接件102的联动使其完成升降动作，于实作中，由于采用了多个直径不同的支撑部20，因此，可以通过更换支撑件30于连接板70半径方向上的安装位置，实现对不同尺寸晶圆的匹配性支撑。
33.所述的连接件102位于支撑部20的外侧，且每个支撑部20的外侧均对应的设置有一组连接件102，一般来说，于实作中，支撑部20为环境结构，围绕每一个的支撑部20的外侧可以设置有5个左右的支撑件30，但不限于此的数量。所述支撑件30的顶部形成有沿竖直向凸起的导向块31，所述导向块31于靠近支撑部20一侧的内侧形成有位于导向块31底部边缘处的台阶部312，位于同一所述支撑部20外侧的多个支撑件30的台阶部312用于限定并支撑直径与之相适配的晶圆，该所述直径为多个支撑件30的台阶部312所合围构成的圆形轮廓的最大直径；
34.这里，本领域技术人员可以参照图3-4以及图6-9加以理解，图6-9提供了4中直径不同的晶圆，包括有直径依次减小的第一晶圆01、第二晶圆02、第三晶圆03和第四晶圆04，不同的晶圆放置时，与之相适配的在其晶圆的外缘部均通过台阶部312以实现支撑，当降落至预设位置处是其下端面与支撑部20的连接面204接触，于槽口201内形成负压以实现吸附；当需要托起晶圆时，通过连接件102的起升，使得多个支撑件30同时动作，并以台阶部312的端面为支撑面将晶圆托起，托起过程中，槽口201内调整气压状态，以确保晶圆能顺利与支撑部20脱开。
35.这里，需要重点说明的在于，由于位于每个所述支撑部20外侧的每组支撑件30均是环形布置，且在位于导向块31的内侧均形成有斜面311，因此，当初始状态将晶圆放置于该晶圆吸盘装置上时，晶圆可以通过斜面311顺利快速的落入至台阶部312处，以实现快速确定其圆心，保证支撑部20后续对其吸附时的同心度。
36.实施例三：
37.于本实施例中，需要重点说明的在于，基于实施例一或实施例二的技术上，设计了
应用于该种晶圆吸盘装置所使用的保持气密性的方法和结构，具体如下：
38.所述槽口201的底部由上至下依次通过柱塞孔202和气道203连通至气室60。进一步的，各个所述的支撑部20上的槽口201均通过气室60相互连通，为了实现对气体流通的可选择行操作，即保证只有适配晶圆大小的特定的支撑部20具有气体的控制效果，还设置有柱塞件40，所述柱塞孔202用于封堵除一个所述支撑部20的柱塞孔202以外的其余全部其它支撑部20的柱塞孔202，并保持封堵后的柱塞孔202的气密性；
39.这里，本领域技术人员即可理解为，由于各个支撑部20的槽口201均通气道203连通同一个气室60，因此，在实际操作中，为了保证所使用的支撑部20的槽口201具有可调节的气压环境，因此，采用柱塞件40将其密封，这里，不限定柱塞件40所采用的具体材质、结构，一般来说，所述的柱塞孔202为圆柱形通孔，则与之适配的柱塞件40便是圆柱体结构，其可以是橡胶材料，或橡胶和金属的层状材料。
40.以第一晶圆01为例，其所对应的支撑部20位于支撑面101的最内侧，此时，位于最内侧的支撑部20上的柱塞孔202是打开状态，而其余其它所有的柱塞孔202均通过柱塞件40封堵，以保证气流仅能从此支撑部20的柱塞孔202处流通。
41.另外需要说明的是，气室60可以是独立的外连结构，也同样可以是位于盘体1的底部所开设的腔室结构，气室60通过支撑面101上开设的孔洞(图示中未示意出)以实现与槽口201的连通。
42.以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。