晶圆升降装置及晶圆传送系统的制作方法

本实用新型涉及半导体制造设备技术领域，尤其涉及一种晶圆升降装置及晶圆传送系统。

背景技术：

晶圆升降系统是半导体制造中重要的工艺设备之一，常规的晶圆升降系统通常有两种：其中一种晶圆升降系统包括：顶针、静电吸盘、组合支架及三个升降气缸，所述顶针通过所述组合支架固定在所述升降气缸上，当所述顶针托载晶圆时，所述升降气缸可以控制组合支架及托载晶圆的所述顶针相对静电吸盘上升或者下降一定的高度。但是，当组合支架使用时间过长时容易损坏，导致顶针，下降的高度不够，使得顶针与晶圆的背面的间距过小，进而导致晶圆上累积的电荷在该顶针区域局部放电起辉造成尖端放电，从而导致晶圆良率损失。

另一种晶圆升降系统包括三个顶针、静电吸盘及三个升降气缸，一个升降气缸控制一个顶针的升降，采用该装置进行晶圆升降时发现，由于顶针的上升受升降气缸压力波动的影响，导致三个顶针的下降高度存在差异，使得其中某个顶针与晶圆的背面的间距过小，进而导致晶圆上累积的电荷在该顶针区域局部放电起辉造成尖端放电，从而导致晶圆良率损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种晶圆升降装置及晶圆传送系统，能够对顶针的位置进行实时监测并进行控制，保证顶针与晶圆之间的间距合适，降低晶圆遭受缺陷的风险。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种晶圆升降装置，包括静电卡盘及位于所述静电卡盘下方的多个升降组件，所述静电卡盘上放置有一晶圆，每个所述升降组件均包括驱动单元、位移监测单元及顶针，所述驱动单元与所述顶针连接并驱动所述顶针上升或下降以顶起或远离所述晶圆，所述位移监测单元位于所述驱动单元上，并用于监测所述顶针上升或下降的高度并反馈给所述驱动单元。

可选的，所述驱动单元为伺服电机。

可选的，所述位移监测单元为位移传感器，所述位移传感器位于所述伺服电机上。

可选的，所述驱动单元为步进电机。

可选的，所述位移监测单元为编码器，所述编码器位于所述步进电机上。

可选的，所述位移监测单元为计步器，所述计步器位于所述步进电机上。

可选的，所述晶圆升降装置还包括固定支架，所述顶针通过所述固定支架与所述驱动单元连接。

可选的，多个所述驱动单元相互联动。

可选的，所述顶针沿所述晶圆的周向均匀分布。

基于此，本申请还提供了一种晶圆传送系统，包括反应腔、机械手及所述的晶圆升降装置，所述晶圆升降装置位于所述反应腔内，所述晶圆升降装置的顶针将晶圆顶起后，所述机械手抓取所述晶圆并进行传送。

本实用新型提供了一种晶圆升降装置及晶圆传送系统，所述晶圆升降装置包括静电卡盘及位于所述静电卡盘下方的多个升降组件，所述静电卡盘上放置有一晶圆，每个所述升降组件均包括驱动单元、位移监测单元及顶针，所述驱动单元与所述顶针连接并驱动所述顶针上升或下降以顶起或远离所述晶圆，所述位移监测单元位于所述驱动单元上，并用于监测所述顶针上升或下降的高度并反馈给所述驱动单元。通过设置位移监测单元对每个顶针的高度进行实时监测并控制驱动单元的启停，进而控制顶针的高度，保证所述顶针与晶圆之间的间距合适，避免了晶圆上累积的电荷在该顶针区域局部放电起辉造成尖端放电，从而降低晶圆遭受缺陷的风险。

附图说明

图1为现有技术中顶针在正常位置时对晶圆刻蚀的示意图；

图2为现有技术中顶针在异常位置时对晶圆刻蚀的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的晶圆升降装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的顶针与晶圆的示意图；

其中，附图标记为：

10-晶圆；20-氧化物介质层；30-静电卡盘；40-顶针；

100-静电卡盘；200-晶圆；300-驱动单元；400-位移监测单元；500-顶针；600-固定支架。

具体实施方式

正如背景技术所述，在多晶硅刻蚀工艺中发现，由于顶针的上升受升降气缸压力波动及组合支架的影响，导致顶针的下降高度存在差异，使得顶针与晶圆的背面的间距过小，进而导致晶圆上累积的电荷在该顶针区域局部放电起辉造成尖端放电，从而导致晶圆良率损失。

具体的，请参照图1-图2，在刻蚀工艺中，晶圆10背面的氧化物介质层20将晶圆10与静电卡盘30隔开并形成电容，由于顶针40与晶圆10的背面间距过小，导致晶圆10上累积的电荷在该顶针40区域局部放电起辉造成尖端放电，使得在刻蚀该区域的光刻胶发生变形引起形貌变化，从而影响晶圆10的良率。

基于此，本申请提供了一种晶圆升降装置，通过设置位移监测单元对每个顶针的高度进行实时监测并控制驱动单元的启停，保证所述顶针与晶圆之间的间距合适，降低晶圆遭受缺陷的风险。

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实。

实施例一

请参照图1-图4，本申请提供了一种晶圆升降装置，包括静电卡盘100及位于所述静电卡盘100下方的多个升降组件，所述静电卡盘100上放置有一晶圆200，每个所述升降组件均包括驱动单元300、位移监测单元400及顶针500，所述驱动单元300与所述顶针500连接并驱动所述顶针500上升或下降以顶起或远离所述晶圆200，所述位移监测单元400用于监测所述顶针500上升或下降的高度并反馈给所述驱动单元300。

具体的，所述静电卡盘100用于承载晶圆200，以便于对晶圆200进行多晶硅刻蚀工艺。将晶圆200从传送腔向所述静电卡盘100运输晶圆200的过程中，所述驱动单元300需要控制所述顶针500上升或下降。可预先设定好顶针500的原点、上升的最高点以及下降的最低点，然后通过所述位移监测单元400进行实时监测，保证顶针500与晶圆200之间的位置合适。

本实施例中，所述驱动单元300为伺服电机。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性。通过采用伺服电机代替气缸，能够更精准的控制顶针500的升降高度，保证顶针500与晶圆200之间的间距。

本实施例中，所述位移监测单元400为位移传感器，所述位移传感器位于所述伺服电机上。通过在伺服电机内设置位移传感器，能够实时的监测并反馈各个顶针500的位置，从而控制伺服电机的启停，保证晶圆200与顶针500之间的间距合适。本实施例中，所述位移传感器例如为直线位移传感器或光栅位移传感器。

本实施例中，所述晶圆200升降装置还包括固定支架600，所述顶针500通过所述固定支架600与所述驱动单元300连接。所述固定支架600可用于固定所述顶针500的底端，所述驱动单元300驱动所述固定支架600上升或下降，进而带动所述顶针500上升或下降。

本实施例中，多个所述驱动单元300相互联动。可通过同一套控制系统来控制多个驱动单元300的启动或停止，以保证所有顶针500能够同时上升或下降，从而避免因顶针500升降高度不一致导致晶圆200滑落的问题。例如，通过plc控制系统接收所述位移监测单元400反馈的顶针的位置信息，然后对所述驱动单元300进行控制。

进一步的，所述顶针500沿所述晶圆200的周向均匀分布，以便于更好地承托住所述晶圆200，保证晶圆200在上升或下降过程中的平稳性。本实施例中，请参照图4，所述顶针500的数量为三根，三根所述顶针500呈等边三角形分布。当然，本申请对于所述顶针500所述数量以及分布方式不作任何限制。

实施例二

与实施例一不同的是，在实施例二中，所述驱动单元300为步进电机。步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电机运行跟踪实施特性优于伺服电机，由于步进电机每发一个脉冲走一个角度，发脉信号电机就会走不会有延时，而伺服电机为闭环控制，发完脉冲和编码返回对比处理，如有过冲在转回去，有一定延时。且步机电机驱动设置简单，只需将电流，细分设好就可以了。

本实施例中，所述位移监测单元400为编码器，所述编码器位于所述步进电机内。通过在伺服电机内设置编码器，能够实时的监测并反馈各个顶针500的位置，从而控制步进电机的启停，保证晶圆200与顶针500之间的间距合适。本实施例中，所述编码器例如为增量式编码器，增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。

实施例三

与实施例一和实施例二不同的是，本实施例中，所述驱动单元300为步进电机，所述位移监测单元400为计步器，所述计步器位于步进电机上。计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现监测、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有rs触发器、t触发器、d触发器及jk触发器等。计数器通过对接收的脉冲数量进行统计及比例换算，进而推出顶针500上升或下降的高度，从而实现对每个顶针500的高度的实时监测。

基于此，本申请还提供了一种晶圆200传送装置，包括反应腔、机械手及所述的晶圆200升降装置，所述晶圆200升降装置位于所述反应腔内，所述晶圆200升降装置的顶针500将晶圆200顶起后，所述机械手抓取所述晶圆200并进行传送。

本实施例中，所述反应腔例如为多晶硅刻蚀反应腔，当晶圆200刻蚀完成后，通过所述晶圆200升降装置将所述晶圆200顶起后，所述机械手抓取所述晶圆200并传送至下一工艺腔。

综上，本实用新型实施例提供了一种晶圆升降装置及晶圆传送系统，包括静电卡盘及位于所述静电卡盘下方的多个升降组件，所述静电卡盘上放置有一晶圆，每个所述升降组件均包括驱动单元、位移测量单元及顶针，所述驱动单元与所述顶针连接并驱动所述顶针上升或下降以顶起或远离所述晶圆，所述位移测量单元位于所述驱动单元上，并用于测量所述顶针上升或下降的高度并反馈给所述驱动单元。通过设置位移测量单元对每个顶针的高度进行实时监测并控制驱动单元的启停，进而控制顶针的高度，保证所述顶针与晶圆之间的间距合适，避免了晶圆上累积的电荷在该顶针区域局部放电起辉造成尖端放电，从而降低晶圆遭受缺陷的风险。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。