单片工艺腔的晶圆卡置装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种半导体集成电路制造设备，特别是涉及一种单片工艺腔的晶圆卡置装置。


背景技术：

2.单片工艺腔中，往往需要采用晶圆卡置装置来固定晶圆，晶圆卡置的方式包括真空吸附、静电吸附和顶针夹紧等。在类似于单片湿法清洗机台的单片工艺腔中，往往采用顶针从晶圆的边缘夹紧晶圆的方式来固定晶圆。
3.单片湿法清洗机台能实现对晶圆的一个表面进行清洗刻蚀如进行晶圆的背面刻蚀(backside etch，bse)。通过顶针夹紧晶圆后，能防止晶圆在清洗刻蚀过程中出现不规则的晃动。
4.如图1所示，是现有单片工艺腔中晶圆放置正常时的结构示意图；图1中的单片工艺腔为单片湿法清洗的工艺腔即所述单片湿法清洗工艺腔，所述单片湿法清洗工艺腔中包括6个顶针102，晶圆103放置后会被顶针102夹住。晶圆103会放置在晶圆卡置装置的平台结构101上方，所述晶圆103的第一表面为被刻蚀表面，所述晶圆103的第二表面为所述第一表面的反面。
5.所述晶圆103固定在所述晶圆卡置装置上时，所述晶圆103的第二表面和所述平台结构101的顶部表面具有间距。
6.所述晶圆103的第二表面和所述平台结构101的顶部表面之间的间距区域中形成有气垫。较佳为，所述气垫为氮气气垫。
7.所述单片湿法清洗工艺腔中还设置有供液喷嘴，所述供液喷嘴位于所述平台结构101的顶部；在刻蚀时，所述供液碰嘴将清洗液喷射到所述晶圆103的第一表面实现对所述晶圆103的第一表面的刻蚀。
8.如图2a所示，是现有单片工艺腔的晶圆卡置装置的顶针和顶针状态控制部件在顶针打开状态时的结构示意图；如图2b所示，是现有单片工艺腔的晶圆卡置装置的顶针和顶针状态控制部件在顶针夹紧状态时的结构示意图；现有单片工艺腔的晶圆卡置装置包括：多个顶针102和顶针状态控制部件。
9.所述顶针102具有夹紧状态和打开状态；在所述夹紧状态下各所述顶针102从晶圆103的边缘夹紧所述晶圆103并使所述晶圆103的固定在晶圆卡置装置上；在打开状态下，各所述顶针102和所述晶圆103的边缘脱离接触。
10.所述顶针状态控制部件包括一个气缸104，所述气缸104中的活塞105将所述气缸104分割成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和驱动气体管路107相连，所述第二腔室中设置有弹簧106，驱动杆109穿过所述第二腔室且所述驱动杆109的第一侧和所述活塞105相连以及所述驱动杆109的第二侧和所述顶针102相连。图2a中，还显示了支架110，所述支架110上设置有供所述驱动杆109穿过的底部部分；所述顶针102通过一个轴承111固定在所述支架110上，所述顶针102会沿着轴承111旋转。
11.所述驱动气体管路107上设置有第一常闭阀108。所述第一常闭阀108打开时，驱动气体充入到所述第二腔室中压缩所述弹簧106从而使所述活塞105向第二侧即图2a中的右侧移动，所述活塞105移动带动所述驱动杆109移动从而使所述顶针102处于夹紧状态。图2a中，显示所述驱动气体为n2，所述驱动气体的流动方向如所述驱动气体管路107入口的箭头线所示。在其他实施例中，也能为：所述驱动气体采用惰性气体或cda。
12.所述第一常闭阀108关闭时，所述弹簧106复位使所述活塞105向第一侧即图2a中的左侧移动，所述活塞105移动带动所述驱动杆109移动从而使所述顶针102处于打开状态。
13.图2a中，所述顶针102处于打开状态，这种状态用于实现所述晶圆103的取放。当有新的所述晶圆103放入时，所述顶针102就会切换到夹紧状态使所述晶圆103固定，夹紧时，所述活塞105会向第二侧移动，所述顶针102会逆时针转动一个角度，夹紧状态的所述顶针102请参考图2b所示。
14.现有晶圆卡置装置容易出现在所述第一常闭阀108关闭时所述顶针102无法完全恢复在打开状态的情形，也即在打开状态下无法完全复位。这是因为，虽然所述第一常闭阀108关闭了，没有新的所述驱动气体进入到所述第一腔室中，但是在所述第一常闭阀108和所述第一腔室之间的所述驱动气体管路107和所述第一腔室处于密封状态，依然保留有所述驱动气体，保留的所述驱动气体会使所述弹簧106无法完全复位，从而使得所述顶针102也无法完全打开。
15.所述顶针102无法打开，会造成下一片晶圆103放置时产生位置偏移。如图3所示，是现有单片工艺腔中晶圆放置偏移时的结构示意图；可以看出，标记102a对应的所述顶针在所述打开状态时没有完全复位，这使得所述晶圆103在放入时会直接顶在所述顶针102a，这样所述顶针102a就无法夹住所述晶圆103的边缘，这样，所述晶圆103就无法夹紧，这显然会对工艺产生不利影响。


技术实现要素：

16.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单片工艺腔的晶圆卡置装置，能保证顶针在打开状态下完全复位，防止由于顶针复位不完全所产生的晶圆放置位置偏移。
17.为解决上述技术问题，本实用新型提供的单片工艺腔的晶圆卡置装置包括：多个顶针和顶针状态控制部件。
18.所述顶针具有夹紧状态和打开状态；在所述夹紧状态下各所述顶针从晶圆的边缘夹紧所述晶圆并使所述晶圆的固定在晶圆卡置装置上；在打开状态下，各所述顶针和所述晶圆的边缘脱离接触。
19.所述顶针状态控制部件包括一个气缸，所述气缸中的活塞将所述气缸分割成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和驱动气体管路相连，所述第二腔室中设置有弹簧，驱动杆穿过所述第二腔室且所述驱动杆的第一侧和所述活塞相连以及所述驱动杆的第二侧和所述顶针相连。
20.所述驱动气体管路上设置有第一常闭阀，在所述第一常闭阀和所述气缸之间的所述驱动气体管路上连接有泄气管路，所述泄气管路上设置有第二常开阀。
21.所述第一常闭阀打开以及所述第二常开阀关闭时，驱动气体充入到所述第二腔室中压缩所述弹簧从而使所述活塞向第二侧移动，所述活塞移动带动所述驱动杆移动从而使
所述顶针处于夹紧状态。
22.所述第一常闭阀关闭以及所述第二常开阀打开时，所述弹簧复位使所述活塞向第一侧移动，所述活塞移动带动所述驱动杆移动从而使所述顶针处于打开状态，所述第二腔室中的所述驱动气体从所述泄气管路泄放使所述弹簧实现完全复位并保证所述顶针处于打开状态。
23.进一步的改进是，各所述顶针共用一个所述顶针状态控制部件；或者，一个所述顶针单独设置一个所述顶针状态控制部件。
24.进一步的改进是，所述驱动气体采用氮气、惰性气体或压缩空气(cda)。
25.进一步的改进是，所述第一常闭阀采用气动阀；
26.进一步的改进是，所述第二常开阀采用气动阀。
27.进一步的改进是，所述第一常闭阀和所述第二常开阀都采用cda驱动。
28.进一步的改进是，所述第一常闭阀和所述第二常开阀都采用电磁阀控制。
29.进一步的改进是，所述第一常闭阀和所述第二常开阀采用同一个电磁阀控制，保证所述第一常闭阀和所述第二常开阀的开关状态正好相反。
30.进一步的改进是，所述顶针等间距分布在所述晶圆放置后对应的所述晶圆的边缘上。
31.进一步的改进是，单片工艺腔包括单片湿法清洗工艺腔。
32.进一步的改进是，所述单片湿法清洗工艺腔中的所述顶针的数量包括6个。
33.进一步的改进是，所述晶圆卡置装置还包括平台结构；
34.所述晶圆的第一表面为被刻蚀表面，所述晶圆的第二表面为所述第一表面的反面；
35.所述晶圆固定在所述晶圆卡置装置上时，所述晶圆的第二表面和所述平台结构的顶部表面具有间距。
36.进一步的改进是，所述晶圆的第二表面和所述平台结构的顶部表面之间的间距区域中形成有气垫。
37.进一步的改进是，所述气垫为氮气气垫。
38.进一步的改进是，所述单片湿法清洗工艺腔中还设置有供液喷嘴，所述供液喷嘴位于所述平台结构的顶部；在刻蚀时，所述供液碰嘴将清洗液喷射到所述晶圆的第一表面实现对所述晶圆的第一表面的刻蚀。
39.本实用新型在顶针状态控制部件的驱动气体管路上设置了泄气管路以及在泄气管路上设置了常开阀即第二常开阀，第二常开阀能在顶针切换到打开状态时控制将气缸的第一腔室中的驱动气体从泄气管路泄放，从而能使弹簧实现完全复位并保证顶针处于打开状态也即能保证顶针在打开状态下完全复位，避免在打开状态下时依然会夹紧，从而能防止由于顶针在打开状态复位不完全时下一片晶圆放置时产生位置偏移。
附图说明
40.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
41.图1是现有单片工艺腔中晶圆放置正常时的结构示意图；
42.图2a是现有单片工艺腔的晶圆卡置装置的顶针和顶针状态控制部件在顶针打开
状态时的结构示意图；
43.图2b是现有单片工艺腔的晶圆卡置装置的顶针和顶针状态控制部件在顶针夹紧状态时的结构示意图；
44.图3是现有单片工艺腔中晶圆放置偏移时的结构示意图；
45.图4是本实用新型实施例单片工艺腔的晶圆卡置装置的顶针和顶针状态控制部件的结构示意图。
具体实施方式
46.如图4所示，是本实用新型实施例单片工艺腔的晶圆卡置装置的顶针102和顶针状态控制部件的结构示意图；本实用新型实施例单片工艺腔的结构也请参考图1所示，本实用新型实施例单片工艺腔的晶圆卡置装置包括：多个顶针102和顶针状态控制部件。
47.所述顶针102具有夹紧状态和打开状态；在所述夹紧状态下各所述顶针102从晶圆103的边缘夹紧所述晶圆103并使所述晶圆103的固定在晶圆卡置装置上；在打开状态下，各所述顶针102和所述晶圆103的边缘脱离接触。
48.所述顶针状态控制部件包括一个气缸104，所述气缸104中的活塞105将所述气缸104分割成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和驱动气体管路107相连，所述第二腔室中设置有弹簧106，驱动杆109穿过所述第二腔室且所述驱动杆109的第一侧和所述活塞105相连以及所述驱动杆109的第二侧和所述顶针102相连。图4中，还显示了支架110，所述支架110上设置有供所述驱动杆109穿过的底部部分；所述顶针102通过一个轴承111固定在所述支架110上，所述顶针102会沿着轴承111旋转。
49.所述驱动气体管路107上设置有第一常闭阀108，在所述第一常闭阀108和所述气缸104之间的所述驱动气体管路107上连接有泄气管路201，所述泄气管路201上设置有第二常开阀202。
50.所述第一常闭阀108打开以及所述第二常开阀202关闭时，驱动气体充入到所述第二腔室中压缩所述弹簧106从而使所述活塞105向第二侧移动，所述活塞105移动带动所述驱动杆109移动从而使所述顶针102处于夹紧状态。图4中，显示所述驱动气体为n2，所述驱动气体的流动方向如所述驱动气体管路107入口的箭头线所示。在其他实施例中，也能为：所述驱动气体采用惰性气体或cda。
51.所述第一常闭阀108关闭以及所述第二常开阀202打开时，所述弹簧106复位使所述活塞105向第一侧移动，所述活塞105移动带动所述驱动杆109移动从而使所述顶针102处于打开状态，所述第二腔室中的所述驱动气体从所述泄气管路201泄放使所述弹簧106实现完全复位并保证所述顶针102处于打开状态。图4中，所述驱动气体的泄放方向如所述泄气管路201中的箭头线所示。
52.图4中，所述顶针102处于打开状态。当有新的所述晶圆103放入时，所述顶针102就会切换到夹紧状态使所述晶圆103固定，夹紧时，所述活塞105会向第二侧即图4中的右侧移动，所述顶针102会逆时针转动一个角度。夹紧状态的所述顶针102也请参考图2b所示。
53.本实用新型实施例中，各所述顶针102共用一个所述顶针状态控制部件。在其他实施例中也能为：一个所述顶针102单独设置一个所述顶针状态控制部件。
54.所述第一常闭阀108采用气动阀；所述第二常开阀202采用气动阀。所述第一常闭
阀108和所述第二常开阀202都采用cda驱动。
55.所述第一常闭阀108和所述第二常开阀202都采用电磁阀203控制。较佳为，所述第一常闭阀108和所述第二常开阀202采用同一个电磁阀203控制，保证所述第一常闭阀108和所述第二常开阀202的开关状态正好相反。图4中，在所述电磁阀203的控制下，连接到所述第一常闭阀108和所述第二常开阀202的压缩气体管路204会导通或关断，cda输入到所述第一常闭阀108和所述第二常开阀202的控制端时，会切换所述第一常闭阀108和所述第二常开阀202的状态。图4中，在压缩气体管路204标出了cda，表示压缩气体管路204会流动cda，三个三角形标识则表示cda的流动方向。
56.如图1所示，所述顶针102等间距分布在所述晶圆103放置后对应的所述晶圆103的边缘上。单片工艺腔包括单片湿法清洗工艺腔。
57.所述单片湿法清洗工艺腔中的所述顶针102的数量包括6个。
58.所述晶圆卡置装置还包括平台结构101。
59.所述晶圆103的第一表面为被刻蚀表面，所述晶圆103的第二表面为所述第一表面的反面；
60.所述晶圆103固定在所述晶圆卡置装置上时，所述晶圆103的第二表面和所述平台结构101的顶部表面具有间距。
61.所述晶圆103的第二表面和所述平台结构101的顶部表面之间的间距区域中形成有气垫。较佳为，所述气垫为氮气气垫。
62.所述单片湿法清洗工艺腔中还设置有供液喷嘴，所述供液喷嘴位于所述平台结构101的顶部；在刻蚀时，所述供液碰嘴将清洗液喷射到所述晶圆103的第一表面实现对所述晶圆103的第一表面的刻蚀。
63.本实用新型实施例在顶针状态控制部件的驱动气体管路107上设置了泄气管路201以及在泄气管路201上设置了常开阀即第二常开阀202，第二常开阀202能在顶针102切换到打开状态时控制将气缸104的第一腔室中的驱动气体从泄气管路201泄放，从而能使弹簧106实现完全复位并保证顶针102处于打开状态也即能保证顶针102在打开状态下完全复位，避免在打开状态下时依然会夹紧，从而能防止由于顶针102在打开状态复位不完全时下一片晶圆103放置时产生位置偏移。
64.以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。