一种半导体晶圆的支撑装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体晶圆的支撑装置，包括安装在半导体工艺设备晶圆传送系统中晶圆存储台上端的环形支撑环，安装在支撑环圆周上的支撑晶圆的若干支撑脚，其特征在于，所述支撑脚为L形，其L形竖直部分的上端设有晶圆支撑面，其L形水平部分与所述支撑环安装连接，且所述支撑脚按其L形竖直部分位于外侧、L形水平部分位于内侧的向心方向与所述支撑环安装连接。本发明的支撑环整体缩小，既可减小设备占地面积，又可避免晶圆从支撑环的内径处落地破碎，并使得晶圆更容易安放平稳，减小摩擦带来的损伤和颗粒产生，适于工厂推广。
【专利说明】—种半导体晶圆的支撑装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体工艺设备晶圆传送系统中的晶圆存储台，更具体地，涉及一种半导体工艺设备晶圆传送系统中晶圆存储台的晶圆支撑装置。
【背景技术】
[0002]半导体制造业是一系列主要工艺步骤的循环和重复。许多制备工艺都包含发生在半导体工艺设备工艺腔内的化学反应。现在，对半导体晶圆的处理工艺，通常要用到发生在工艺腔里的化学反应。
[0003]按照不同性质的处理工艺，晶圆往往需要在多个半导体工艺设备的工艺腔之间通过晶圆传送系统进行传输。在工艺设备内，晶圆传送系统的主要功能是装载晶圆，所有的装卸都由自动机械完成。晶圆从设备外部接收进来，并在工艺进行前的等候期间，需要一个暂时存储的场所。存储时用到的装置是晶圆存储台，在其上端，是用于机械手拾取晶圆的支撑装置。
[0004]目前，通常的晶圆支撑装置一般包括安装在存储台上的环形支撑环，以及安装在支撑环圆周上的支撑晶圆的若干支撑脚，机械手可进入相邻二个支撑脚之间的空间拾取晶圆。
[0005]晶圆支撑装置的设计要求能使晶圆放置平稳，便于机械手操作，并能保护晶圆不被损坏。
[0006]中国实用新型专利CN202791172U支撑脚装置公开了一种用于晶圆存储台的支撑脚装置。该装置通过安装在支撑环上的可沿支撑环圆周调整位置的若干支撑脚来支撑放置在其上的晶圆。该装置的设计形式虽然可方便地通过调整支撑脚在支撑环圆周的位置来满足机械手的进手空间，以便于机械手操作，但同时也存在明显的问题:此支撑脚装置由于支撑脚的晶圆支撑面位于支撑脚的前端，而与支撑环的装配位置位于支撑脚的后端，使得支撑环的内径大于晶圆的外径尺寸、支撑环的外径露出晶圆外径的部分很多。此问题带来的缺陷是，一方面造成整个存储台的设计占用了较大的面积，另一方面在机械手故障或调试中，由于机械手抓取晶圆不牢或偏差，导致晶圆滑出支撑装置而从支撑环的内径处落地破碎，不但造成一定的经济损失，也影响到设备的生产效率。此外，该装置可调整支撑脚在支撑环圆周位置的设计形式实际应用价值并不高。为避免机械手碰撞到支撑脚，完全可以根据机械手进手距离的最大波动范围，对支撑环上支撑脚的安装位置留有一定的防碰撞距离余量来防止。而且，该装置支撑环的结构也较复杂，造成加工难度大为提高，会带来设备成本的增加。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种半导体工艺设备晶圆传送系统中晶圆存储台的新型晶圆支撑装置，通过将支撑脚设计成按晶圆支撑面在外侧、与支撑环的安装位置在内侧方向布置的结构，使支撑环的内径可小于晶圆的外径尺寸，且支撑环的外径露出晶圆外径的部分很少，从而缩小了支撑环的直径，减小了存储台的占地面积，并可避免晶圆在因偏差滑出支撑装置时从支撑环的内径处落地破碎。
[0008]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0009]一种半导体晶圆的支撑装置，包括安装在半导体工艺设备晶圆传送系统中晶圆存储台上端的环形支撑环，安装在支撑环圆周上的支撑晶圆的若干支撑脚。所述支撑脚为L形，其L形竖直部分的上端设有晶圆支撑面，其L形水平部分与所述支撑环安装连接，且所述支撑脚按其L形竖直部分位于外侧、L形水平部分位于内侧的向心方向与所述支撑环安装连接。本发明将现有技术中支撑脚的晶圆支撑面位置与装配位置之间的结构对应关系进行改进，由原来的晶圆支撑面位于内侧、与支撑环之间的装配位置位于外侧的前后设置形式，变为本发明的晶圆支撑面位于外侧、与支撑环之间的装配位置位于内侧的前后设置形式。现有技术中支撑脚的结构形式，使得支撑环的外径远大于晶圆的直径，造成存储台的占地面积相应扩大；且支撑环的内径大于晶圆的直径，在机械手故障或调试中，由于机械手抓取晶圆不牢或偏差，会导致晶圆滑出支撑装置而从支撑环的内径处落地破碎。本发明的新设计使支撑环得以整体缩小，从而可以节省晶圆存储台的占地面积。同时，支撑环的内径也由于与支撑脚安装位置的对应关系，而肯定小于各支撑脚的晶圆支撑面内侧所围成的圆的直径，保证了支撑环的内径小于晶圆的直径，可避免晶圆在因偏差滑出支撑装置时从支撑环的内径处落地破碎。
[0010]进一步地，所述支撑脚的L形竖直部分的上端设有一梯台，所述梯台的台面为所述晶圆支撑面，所述梯台的台面外接一立面，所述立面为由二个相交的外倾斜面构成，二个所述斜面的交线形成凸出的顶角线，所述顶角线与所述支撑脚的轴对称中心面重合；构成立面的二个所述斜面与梯台相交，所述立面的外侧面与所述支撑脚L形竖直部分的外侧面同面。采用梯台设计是为了缩小晶圆支撑面的面积，减小晶圆与晶圆支撑面之间的接触面积，提高晶圆的利用率。而立面由向外侧倾斜的二个相交斜面构成的设计，起到阻挡晶圆外移和下滑导向的作用，当晶圆放置不到位时，斜面可阻挡晶圆外移，并使晶圆沿由二个斜面的交线形成的凸出顶角线下滑至晶圆支撑面。
[0011]进一步地，所述支撑脚的L形竖直部分的上端设有晶圆支撑面，所述晶圆支撑面为由二个相交的向所述支撑环内侧方向下倾的斜面构成，二个所述斜面的交线形成凸出的顶角线，所述顶角线与所述支撑脚的轴对称中心面重合。这样可减小晶圆与晶圆支撑面之间的接触面积，提高晶圆的利用率。所述二个相交的斜面外接一立面，所述立面为外倾的斜面，所述立面的外侧面与所述支撑脚L形竖直部分的外侧面同面。斜面形立面同样可起到阻挡晶圆外移和下滑导向的作用。
[0012]进一步地，所述支撑脚的L形水平部分设有腰形孔，所述支撑环的圆周上端分布设有若干向心的凹槽，所述凹槽底面设有安装孔，所述支撑脚的L形水平部分安装在所述凹槽内，所述支撑脚通过穿过所述腰形孔的紧固件与所述支撑环的所述安装孔安装连接。将支撑脚与支撑环之间的安装位置设置在晶圆支撑面的内侧，使支撑环的大小得以比现有技术大为缩小，节省了存储台的占地面积。腰形孔的设计，使支撑脚可根据需要调整向心方向的安装位置。凹槽设计可使支撑脚安装稳固，并起到安装时的导向作用。
[0013]进一步地，所述支撑脚通过穿过所述腰形孔的紧固件与所述支撑环的所述安装孔安装连接，所述腰形孔内具有安装台阶，所述紧固件通过安装台阶将所述支撑脚与所述支撑环的安装孔紧固连接。
[0014]进一步地，所述紧固件的尾部埋入所述腰形孔，其上端面不高于所述支撑脚的L形水平部分的上表面。这样可避免晶圆不当滑出支撑面落下时，接触到紧固件的尾部而损坏。
[0015]进一步地，所述梯台的台面为所述晶圆支撑面，所述晶圆支撑面的径向长度不大于2_。晶圆外周通常有2_的范围是不需要做成产品的，按原理来说晶圆与支撑脚的晶圆支撑面能重叠在2_以内是最佳状态。
[0016]进一步地，所述梯台的台面外接一立面，所述立面为由二个相交的外倾斜面构成，所述二个斜面的交线形成的顶角线所构成的顶角为圆角，其圆角半径为0.2?0.5mm。顶角设计成圆角，是为了减小其与晶圆接触时对晶圆造成的硬刮擦程度。
[0017]进一步地，所述晶圆支撑面为由二个相交的向所述支撑环内侧方向下倾的斜面构成，所述二个斜面的交线形成的顶角线所构成的顶角为圆角，其圆角半径为0.2?0.5mm。此顶角也设计成圆角，同样是为了减小其与晶圆接触时对晶圆造成的硬刮擦程度。
[0018]进一步地，所述支撑脚安装在所述支撑环的圆周上，其数量为3个。其中，任意2个相邻支撑脚与所述支撑环圆心之间连线的夹角介于30?150度之间，且所述3个支撑脚的连线构成等腰三角形。机械手的进手空间即为等腰三角形的腰长距离。根据机械手进手空间的需求，当任意2个相邻支撑脚的位置确定后，第三个支撑脚的位置也随之确定。据此，可区分晶圆的尺寸，批量加工具有不同直径及不同角度凹槽位置的支撑环进行安装使用，结构简单、加工容易，成本相对低廉。
[0019]从上述技术方案可以看出，本发明通过将支撑脚设计成按晶圆支撑面在外侧、与支撑环的安装位置在内侧方向布置的L形结构，使支撑环的内径由于与支撑脚安装位置的对应关系，而肯定小于各支撑脚的晶圆支撑面内侧所围成的圆的直径，保证了支撑环的内径小于晶圆的直径，可避免晶圆在因偏差滑出支撑装置时从支撑环的内径处落地破碎；并且，支撑环的外径也同时缩小了，减小了存储台的占地面积；同时，晶圆支撑面及阻挡斜面结构的改进，使得晶圆更容易安放平稳，减小摩擦带来的损伤和颗粒产生。因此，本发明具有结构简单、易实现、可节省设备占地面积并降低晶圆破损率的显著特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明一种半导体晶圆的支撑装置的装配结构示意图；
[0021]图2是本发明一种半导体晶圆的支撑装置的一种支撑脚结构示意图；
[0022]图3是本发明一种半导体晶圆的支撑装置的支撑环结构示意图；
[0023]图4是图1中的支撑装置的装配结构剖视图；
[0024]图5是本发明一种半导体晶圆的支撑装置支撑脚的另一种结构示意图。
[0025]图中100.支撑脚，101.L形水平部分，102.梯台形晶圆支撑面，103.二个相交的外倾斜面，104.腰形孔，105.二个相交的下倾斜面形晶圆支撑面，106.L形竖直部分，107.台阶，108.二个相交的外倾斜面顶角线，109.外倾的阻挡斜面，110.二个相交的下倾斜面顶角线，200.螺钉，300.支撑环，301.凹槽，302.安装螺孔，400.晶圆。
【具体实施方式】[0026]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0027]实施例一
[0028]在本实施例中，请参阅图1，图1是本发明一种半导体晶圆的支撑装置的装配结构示意图。如图所示，本发明晶圆的支撑装置包括安装在半导体工艺设备晶圆传送系统中晶圆存储台(图中省略)上端的环形支撑环300，和安装在支撑环圆周上的支撑晶圆的3个支撑脚100。支撑脚为L形，其L形竖直部分106的上端设有晶圆支撑面，其L形水平部分101加工有腰形孔，腰形孔内加工有安装台阶，螺钉200穿过腰形孔、并通过安装台阶将支撑脚与支撑环紧固连接。支撑脚按其L形竖直部分位于外侧、L形水平部分位于内侧的朝向支撑环圆心方向与支撑环安装连接。
[0029]本发明将现有技术中支撑脚的晶圆支撑面位置与装配位置之间的结构对应关系进行改进，由原来的晶圆支撑面位于内侧、与支撑环之间的装配位置位于外侧的前后设置形式，变为本发明的晶圆支撑面位于外侧、与支撑环之间的装配位置位于内侧的前后设置形式。现有技术中支撑脚的结构形式，使得支撑环的外径远大于晶圆的直径，造成存储台的占地面积相应扩大；且支撑环的内径大于晶圆的直径，在机械手故障或调试中，由于机械手抓取晶圆不牢或偏差，会导致晶圆滑出支撑装置而从支撑环的内径处落地破碎。本发明的新设计使支撑环得以整体缩小，从而可以节省晶圆存储台的占地面积。同时，支撑环的内径也由于与支撑脚安装位置的对应关系，而肯定小于各支撑脚的晶圆支撑面内侧所围成的圆的直径，保证了支撑环的内径小于晶圆的直径，可避免晶圆在因偏差滑出支撑装置时从支撑环的内径处落地破碎。
[0030]请参阅图2，图2是本发明一种半导体晶圆的支撑装置的一种支撑脚结构示意图。如图所示，支撑脚为L形。支撑脚的L形竖直部分106的上端设有一梯台形晶圆支撑面102，梯台的台面即为晶圆支撑面，该晶圆支撑面为平面。梯台形晶圆支撑面102外接一立面，该立面为由二个相交的外倾斜面103构成。二个相交的外倾斜面顶角线108与支撑脚的轴对称中心面重合，即位于居中位置。二个相交的外倾斜面103与梯台相交，立面的外侧面与支撑脚的L形竖直部分106的外侧面同面。
[0031]图2中支撑脚的晶圆支撑面采用梯台设计，是为了缩小晶圆支撑面的面积，减小晶圆与晶圆支撑面之间的接触面积，提闻晶圆的利用率。晶圆外周通常有2mm的范围是不需要做成产品的，按原理来说晶圆与支撑脚的晶圆支撑面能重叠在2_以内是最佳状态。因此，将晶圆支撑面的径向长度加工成不大于2_。而立面由向外侧倾斜的二个相交斜面构成的设计，起到阻挡晶圆外移和下滑导向的作用，当晶圆放置不到位时，斜面可阻挡晶圆外移，并使晶圆沿由二个斜面的交线形成的凸出顶角线下滑至晶圆支撑面。二个斜面的交线形成的顶角线所构成的顶角加工成圆角，其圆角半径为0.2?0.5mm,可减小其与晶圆接触时对晶圆造成的硬刮擦程度。
[0032]请继续参阅图2，如图所示，支撑脚的L形水平部分101设有腰形孔104，使支撑脚可根据需要调整在支撑环圆周向心方向的安装位置。腰形孔内加工有安装台阶107，这样，图1所示的螺钉200可穿过腰形孔、并通过安装台阶将支撑脚与支撑环紧固连接。
[0033]请参阅图3，图3是本发明一种半导体晶圆的支撑装置的支撑环结构示意图。如图所示，支撑环的圆周上端分布设有3个向心的凹槽301，凹槽底面设有安装螺孔302。凹槽用于将3个支撑脚的L形水平部分安装在内，可使支撑脚安装稳固，并起到安装时的导向作用。图1所示的螺钉200可穿过支撑脚L形水平部分的腰形孔、并通过腰形孔内的安装台阶将支撑脚与支撑环的安装螺孔302紧固连接。
[0034]请进一步参阅图4，图4是图1中的支撑装置的装配结构剖视图。如图所示，支撑脚100安装在支撑环300的凹槽位置，螺钉200穿过支撑脚L形水平部分的腰形孔、并通过腰形孔内的安装台阶将支撑脚与支撑环的安装螺孔紧固连接。螺钉的尾部埋入腰形孔，并与台阶压紧。螺钉尾部的上端面不高于支撑脚的L形水平部分的上表面。这样可避免晶圆不当滑出支撑面落下时，接触到紧固件的尾部而损坏。梯台形晶圆支撑面上支撑有晶圆400，当晶圆因放置不到位接触晶圆支撑面外接的斜面时，晶圆支撑面外接的二个相交斜面可阻挡晶圆外移，并促使其沿由二个斜面的交线形成的凸出顶角线下滑至晶圆支撑面。图中所示2个支撑脚L形竖直部分的内侧间距，为机械手的进手空间。
[0035]请继续参阅图1，图1中例举的支撑脚的结构与图2中的支撑脚一致。如图所示，3个支撑脚100的L形水平部分安装在支撑环300圆周上的凹槽内。3个支撑脚100的具体安装位置符合下述条件:即任意2个相邻支撑脚与支撑环圆心之间连线的夹角介于30?150度之间，且3个支撑脚的连线构成等腰三角形。机械手的进手空间即为等腰三角形的腰长距离。根据机械手进手空间的需求，当任意2个相邻支撑脚的位置确定后，第三个支撑脚的位置也随之确定。据此，可区分晶圆的尺寸，批量加工具有不同直径及不同角度凹槽位置的支撑环进行安装使用，结构简单、加工容易，成本相对低廉。
[0036]本发明的晶圆支撑面及阻挡斜面结构的改进，使得晶圆更容易安放平稳，减小摩擦带来的损伤和颗粒产生。因此，本发明具有结构简单、易实现、可节省设备占地面积并降低晶圆破损率的显著特点，适于工厂推广。
[0037]实施例二
[0038]在本实施例中，请参阅图5，图5是本发明一种半导体晶圆的支撑装置支撑脚的另一种结构示意图。如图所示，支撑脚外形仍为L形，其L形水平部分101的结构与实施例一中例举的支撑脚一致。在本实施例中，支撑脚的L形竖直部分106的上端设有晶圆支撑面，所述晶圆支撑面为由二个相交的下倾斜面形晶圆支撑面105构成。二个相交的下倾斜面顶角线110与支撑脚的轴对称中心面重合，即位于居中位置。这样可减小晶圆与晶圆支撑面之间的接触面积，提高晶圆的利用率。二个相交的斜面外接一立面，所述立面为外倾的阻挡斜面109。立面的外侧面与支撑脚L形竖直部分106的外侧面同面。斜面形立面同样可起到阻挡晶圆外移和下滑导向的作用。二个斜面的交线形成的顶角线所构成的顶角加工成圆角，其圆角半径为0.2?0.5_，可减小其与晶圆接触时对晶圆造成的硬刮擦程度。此支撑脚的其他结构及与支撑环的装配关系与实施例一类同，并具有同样的功能，本例不再赘述。
[0039]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种半导体晶圆的支撑装置，包括安装在半导体工艺设备晶圆传送系统中晶圆存储台上端的环形支撑环，安装在支撑环圆周上的支撑晶圆的若干支撑脚，其特征在于，所述支撑脚为L形，其L形竖直部分的上端设有晶圆支撑面，其L形水平部分与所述支撑环安装连接，且所述支撑脚按其L形竖直部分位于外侧、L形水平部分位于内侧的向心方向与所述支撑环安装连接。
2.如权利要求1所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述支撑脚的L形竖直部分的上端设有一梯台，所述梯台的台面为所述晶圆支撑面，所述梯台的台面外接一立面，所述立面为由二个相交的外倾斜面构成，二个所述斜面的交线形成凸出的顶角线，所述顶角线与所述支撑脚的轴对称中心面重合；构成立面的二个所述斜面与梯台相交，所述立面的外侧面与所述支撑脚L形竖直部分的外侧面同面。
3.如权利要求1所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述支撑脚的L形竖直部分的上端设有晶圆支撑面，所述晶圆支撑面为由二个相交的向所述支撑环内侧方向下倾的斜面构成，二个所述斜面的交线形成凸出的顶角线，所述顶角线与所述支撑脚的轴对称中心面重合；所述二个相交的斜面外接一立面，所述立面为外倾的斜面，所述立面的外侧面与所述支撑脚L形竖直部分的外侧面同面。
4.如权利要求1所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述支撑脚的L形水平部分设有腰形孔，所述支撑环的圆周上端分布设有若干向心的凹槽，所述凹槽底面设有安装孔，所述支撑脚的L形水平部分安装在所述凹槽内，所述支撑脚通过穿过所述腰形孔的紧固件与所述支撑环的所述安装孔安装连接。
5.如权利要求4所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述支撑脚通过穿过所述腰形孔的紧固件与所述支撑环的所述安装孔安装连接，所述腰形孔内具有安装台阶，所述紧固件通过安装台阶将所述支撑脚与所述支撑环的安装孔紧固连接。
6.如权利要求5所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述紧固件的尾部埋入所述腰形孔，其上端面不高于所述支撑脚的L形水平部分的上表面。
7.如权利要求2所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述梯台的台面为所述晶圆支撑面，所述晶圆支撑面的径向长度不大于2mm。
8.如权利要求2所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述梯台的台面外接一立面，所述立面为由二个相交的外倾斜面构成，所述二个斜面的交线形成的顶角线所构成的顶角为圆角，其圆角半径为0.2?0.5mm。
9.如权利要求3所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述晶圆支撑面为由二个相交的向所述支撑环内侧方向下倾的斜面构成，所述二个斜面的交线形成的顶角线所构成的顶角为圆角，其圆角半径为0.2?0.5mm。
10.如权利要求1或4所述的晶圆的支撑装置，其特征在于，所述支撑脚安装在所述支撑环的圆周上，其数量为3个；其中，任意2个相邻支撑脚与所述支撑环圆心之间连线的夹角介于30?150度之间，且所述3个支撑脚的连线构成等腰三角形。
【文档编号】H01L21/687GK103811399SQ201410077208
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】李广义, 赵宏宇 申请人:北京七星华创电子股份有限公司