CN202178243U - 用于晶圆交换装置的晶圆托架和晶圆交换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于晶圆交换装置的晶圆托架和具有该晶圆托架的晶圆交换装置。所述用于晶圆交换装置的晶圆托架包括本体，所述本体的上表面上设有凹槽，所述本体设有通孔，所述通孔的第一端与所述凹槽相连通且所述通孔的第二端适于与负压源相连通。根据本实用新型实施例的晶圆托架可以快速地卸载晶圆，从而大大地节省晶圆的卸载时间、大大地提高工作效率。

Description

用于晶圆交换装置的晶圆托架和晶圆交换装置

技术领域

本实用新型涉及化学机械抛光设备领域，具体而言，涉及一种用于晶圆交换装置的晶圆托架和具有该晶圆托架的晶圆交换装置。

背景技术

在化学机械抛光机中，晶圆的装载和卸载是利用晶圆交换装置来完成的。在利用已有的晶圆交换装置对晶圆进行卸载时，由于抛光头的水膜张力的存在，晶圆需要克服水膜张力才能从抛光头卸载到晶圆交换装置的晶圆托架上。但是晶圆克服水膜张力需要花费一定的时间，这样就导致晶圆卸载的效率低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种可以快速地卸载晶圆的晶圆托架。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有所述晶圆托架的晶圆交换装置。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面提出一种用于晶圆交换装置的晶圆托架，所述用于晶圆交换装置的晶圆托架包括本体，所述本体的上表面上设有凹槽，所述本体设有通孔，所述通孔的第一端与所述凹槽相连通且所述通孔的第二端适于与负压源相连通。

在利用根据本实用新型的用于晶圆交换装置的晶圆托架卸载晶圆(晶圆吸附在抛光头上)时，所述晶圆托架的本体的上表面与晶圆接触。由于所述晶圆托架的本体的上表面上设有所述凹槽，因此晶圆与所述凹槽之间限定出腔室。所述腔室通过所述通孔与负压源相连通，这样所述腔室内为负压(即所述负压源通过所述通孔向所述腔室内通负压)。所述晶圆托架与晶圆接触后开始向下运动，晶圆在向下的大气压力的作用下可以有效地克服抛光头上的水膜张力，从而紧紧地吸附在所述晶圆托架上。因此，根据本实用新型的用于晶圆交换装置的晶圆托架可以快速地卸载晶圆，从而大大地节省晶圆的卸载时间、大大地提高工作效率。

另外，根据本实用新型的用于晶圆交换装置的晶圆托架可以具有如下附加的技术特征：

所述本体包括：中心部；多个圆弧部，所述多个圆弧部间隔开地绕所述中心部设置，所述多个圆弧部的上表面的外沿位于同一圆周上，其中所述圆周的圆心与所述中心部的上表面的中心重合，所述圆周的直径与晶圆的直径相等；和多个连接臂，所述多个连接臂的第一端分别对应地与所述多个圆弧部相连而每个所述连接臂的第二端与所述中心部相连。

所述凹槽包括：圆形子槽，所述圆形子槽设在所述中心部的上表面上；多个弧形子槽，所述多个弧形子槽分别对应地设在所述多个圆弧部的上表面上；和多个径向子槽，所述多个径向子槽间隔开地设在所述本体的上表面上且每个所述径向子槽沿所述圆周的径向延伸以连通对应的一个所述弧形子槽和所述圆形子槽。通过在所述本体的上表面上设置所述圆形子槽、所述多个弧形子槽和所述多个沿所述圆周的径向延伸的径向子槽，从而在晶圆与所述本体的上表面接触后，可以使向下的大气压力均匀地作用在晶圆上，以便所述晶圆托架可以更加快速地卸载晶圆。

所述圆形子槽为多个，所述多个圆形子槽间隔开且所述多个圆形子槽的圆心均为所述圆周的圆心，且所述多个径向子槽的内端相交于所述圆心。这样可以使向下的大气压力更加均匀地作用在晶圆上，以便所述晶圆托架可以更加快速地卸载晶圆。

每个所述弧形子槽为圆弧形，所述多个弧形子槽位于以所述中心部的上表面的中心为圆心的圆周上。这样可以使向下的大气压力更加均匀地作用在晶圆上，以便所述晶圆托架可以更加快速地卸载晶圆。

所述本体包括：中心部；圆环部，所述圆环部绕所述中心部设置，其中所述圆环部的上表面的圆心与所述中心部的上表面的中心重合，所述圆环部的外径与晶圆的直径相等；和多个连接臂，每个所述连接臂的第一端与所述圆环部相连而每个所述连接臂的第二端与所述中心部相连。

所述凹槽包括：第一圆形子槽，所述第一圆形子槽设在所述中心部的上表面上；第二圆形子槽，所述第二圆形子槽设在所述圆环部的上表面上，其中所述第二圆形子槽的圆心和所述第一圆形子槽的圆心均为所述圆环部的上表面的圆心；和多个径向子槽，所述多个径向子槽间隔开地设在所述本体的上表面上且每个所述径向子槽沿所述圆环部的径向延伸，其中所述多个径向子槽的外端与所述第二圆形子槽相连通且所述多个径向子槽的内端穿过所述第一圆形子槽并相交于所述圆环部的圆心。通过在所述本体的上表面上设置所述第一圆形子槽、所述第二圆形子槽和所述多个径向子槽，从而在晶圆与所述本体的上表面接触后，可以使向下的大气压力均匀地作用在晶圆上，以便所述晶圆托架可以更加快速地卸载晶圆。

所述通孔沿竖直方向贯通所述本体。

根据本实用新型的第二方面的提出一种晶圆交换装置，所述晶圆交换装置包括：基座；举升架；第一升降器，所述第一升降器安装在所述基座上且与所述举升架相连以升降所述举升架；对位环，所述对位环安装在所述举升架的上部；晶圆托架，所述晶圆托架设在所述对位环的上方，其中所述晶圆托架为根据本实用新型第一方面所述的晶圆托架；和第二升降器，所述第二升降器安装在所述对位环上且与所述晶圆托架相连以升降所述晶圆托架。

根据本实用新型的晶圆交换装置通过利用根据本实用新型第一方面所述的晶圆托架，从而可以快速地卸载晶圆，大大地节省晶圆的卸载时间、大大地提高工作效率。

所述第二升降器通过弹性件与所述晶圆托架相连，其中所述弹性件的第一端与所述第二升降器相连且第二端与所述晶圆托架的底部相连。这样可以在所述晶圆托架与晶圆接触后形成缓冲，从而防止撞碎晶圆。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的用于晶圆交换装置的晶圆托架的俯视图；

图2是根据本实用新型实施例的用于晶圆交换装置的晶圆托架的局部剖视图；

图3是根据本实用新型实施例的用于晶圆交换装置的晶圆托架的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的晶圆交换装置在卸载晶圆前的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的晶圆交换装置在卸载晶圆时的结构示意图；和

图6是根据本实用新型实施例的晶圆交换装置在卸载晶圆后的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照图1-3描述根据本实用新型实施例的用于晶圆交换装置10的晶圆托架500。如图1-3所示，根据本实用新型实施例的用于晶圆交换装置10的晶圆托架500包括本体510，本体510的上表面540上设有凹槽520，本体510设有通孔530，通孔530的第一端与凹槽520相连通且通孔530的第二端适于与负压源相连通。

在利用根据本实用新型实施例的用于晶圆交换装置10的晶圆托架500卸载晶圆20(晶圆20吸附在抛光头30上)时，晶圆托架500的本体510的上表面540与晶圆20接触。由于晶圆托架500的本体510的上表面540上设有凹槽520，因此晶圆20与凹槽520之间限定出腔室550。腔室550通过通孔530与负压源相连通，这样腔室550内为负压(即所述负压源通过通孔530向腔室550内通负压)。晶圆托架500与晶圆20接触后开始向下运动，晶圆20在向下的大气压力的作用下可以有效地克服抛光头30上的水膜张力，从而紧紧地吸附在晶圆托架500上。因此，根据本实用新型实施例的用于晶圆交换装置10的晶圆托架500可以快速地卸载晶圆20，从而大大地节省晶圆20的卸载时间、大大地提高工作效率。

如图1和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，本体510可以包括中心部511、多个圆弧部513和多个连接臂515。多个圆弧部513可以间隔开地绕中心部511设置，多个圆弧部513的上表面514的外沿可以位于同一圆周上，其中所述圆周的圆心可以与中心部511的上表面512的中心重合，所述圆周的直径可以与晶圆20的直径相等。换言之，当晶圆20放置在本体510的上表面540上时，晶圆20的外沿可以与本体510的上表面540的外沿对齐。

多个连接臂515的第一端可以分别对应地与多个圆弧部513相连，且每个连接臂515的第二端可以与中心部511相连。也就是说，连接臂515的数量可以与圆弧部513的数量相等，且一个连接臂515的第一端可以与一个圆弧部513相连。具体地，圆弧部513可以是三个且连接臂515也可以是三个，其中三个圆弧部513的上表面514的外沿可以等间隔地分布在所述圆周上。

在本实用新型的一些示例中，如图1和图3所示，凹槽520可以包括圆形子槽521、多个弧形子槽522和多个径向子槽523。圆形子槽521可以设在中心部511的上表面512上。多个弧形子槽522可以分别对应地设在多个圆弧部513的上表面514上。换言之，弧形子槽522的数量可以与圆弧部513的数量相等，且一个弧形子槽522可以设在一个圆弧部513的上表面514上。

多个径向子槽523可以间隔开地设在本体510的上表面540上，每个径向子槽523可以沿所述圆周的径向延伸以连通对应的一个弧形子槽522和圆形子槽521。通过在本体510的上表面540上设置圆形子槽521、多个弧形子槽522和多个沿所述圆周的径向延伸的径向子槽523，从而在晶圆20与本体510的上表面540接触后，可以使向下的大气压力均匀地作用在晶圆20上，以便晶圆托架500可以更加快速地卸载晶圆20。

具体地，多个径向子槽523的外端可以分别对应地位于多个圆弧部513的上表面514上，多个径向子槽523的内端可以位于中心部511的上表面512上，多个径向子槽523的外端和内端之间的部分可以分别对应地位于多个连接臂515的上表面516上。也就是说，径向子槽523的数量、圆弧部513的数量和连接臂515的数量可以相等，一个径向子槽523的外端可以位于一个圆弧部513的上表面514上，一个径向子槽523的外端和内端之间的部分可以位于一个连接臂515的上表面516上。其中，径向子槽523的外端是指径向子槽523的远离中心部511的端部，径向子槽523的内端是指径向子槽523的靠近中心部511的端部。

如图1和图3所示，在本实用新型的一个具体示例中，圆形子槽521可以是多个，多个圆形子槽521可以间隔开，且多个圆形子槽521的圆心可以都是所述圆周的圆心。换言之，多个圆形子槽521可以是同心圆。多个径向子槽523的内端可以相交于所述圆周的圆心以便一个径向子槽523可以与其余的径向子槽523都连通。这样可以使向下的大气压力更加均匀地作用在晶圆20上，以便晶圆托架500可以更加快速地卸载晶圆20。

如图1和图3所示，在本实用新型的一个示例中，每个弧形子槽522可以是圆弧形，多个弧形子槽522可以位于以中心部511的上表面512的中心为圆心的圆周上，即多个弧形子槽522所位于的圆周与多个圆弧部513的上表面514的外沿所位于的圆周可以是同心圆。圆弧形的弧形子槽522可以使向下的大气压力更加均匀地作用在晶圆20上。具体地，多个弧形子槽522(例如三个)可以等间隔地分布在以中心部511的上表面512的中心为圆心的圆周上，这样可以使向下的大气压力更加均匀地作用在晶圆20上，以便晶圆托架500可以更加快速地卸载晶圆20。

在本实用新型的一些实施例中，所述本体可以包括中心部、圆环部和多个连接臂。所述圆环部可以绕所述中心部设置，其中所述圆环部的上表面的圆心可以与所述中心部的上表面的中心重合，所述圆环部的外径可以与晶圆20的直径相等。换言之，当晶圆20放置在所述本体的上表面上时，晶圆20的外沿可以与所述本体的上表面的外沿对齐。每个所述连接臂的第一端可以与所述圆环部相连，每个所述连接臂的第二端可以与所述中心部相连。具体地，所述多个连接部可以间隔开地设置，且每个所述连接部可以位于所述圆环部的径向上。

在本实用新型的一个实施例中，所述凹槽可以包括第一圆形子槽、第二圆形子槽和多个径向子槽。所述第一圆形子槽可以设在所述中心部的上表面上。所述第二圆形子槽可以设在所述圆环部的上表面上，其中所述第二圆形子槽的圆心和所述第一圆形子槽的圆心可以都是所述圆环部的上表面的圆心(所述圆环部的上表面为圆环形)。换言之，所述第一圆形子槽和所述第二圆形子槽可以使同心圆。

所述多个径向子槽可以间隔开地设在所述本体的上表面上，且每个所述径向子槽可以沿所述圆环部的径向延伸，其中所述多个径向子槽的外端可以与所述第二圆形子槽相连通，且所述多个径向子槽的内端可以穿过所述第一圆形子槽并可以相交于所述圆环部的圆心。通过在所述本体的上表面上设置所述第一圆形子槽、所述第二圆形子槽和所述多个径向子槽，从而在晶圆20与所述本体的上表面接触后，可以使向下的大气压力均匀地作用在晶圆20上，以便晶圆托架500可以更加快速地卸载晶圆20。

具体地，所述多个径向子槽的外端可以位于所述圆环部的上表面上，所述多个径向子槽的内端可以位于所述中心部的上表面上，所述多个径向子槽的外端和内端之间的部分可以分别对应地位于所述多个连接臂的上表面上。也就是说，所述径向子槽的数量可以与所述连接臂的数量相等，一个所述径向子槽的外端和内端之间的部分可以位于一个所述连接臂的上表面上。其中，所述径向子槽的外端是指所述径向子槽的远离所述中心部的端部，所述径向子槽的内端是指所述径向子槽的靠近所述中心部的端部。

如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，通孔530可以沿竖直方向A(图2中的箭头方向，即上下方向)贯通本体510。具体地，通孔530的第二端(下端)可以通过快换接头40与负压源相连通。

下面参照图4-6描述根据本实用新型实施例的晶圆交换装置10。如图4-6所示，根据本实用新型实施例的晶圆交换装置10包括基座100、举升架200、第一升降器300、对位环400、晶圆托架和第二升降器600。

第一升降器300安装在基座100上，且第一升降器300与举升架200相连以升降举升架200。对位环400安装在举升架200的上部。所述晶圆托架设在对位环400的上方，其中所述晶圆托架为根据上述实施例的晶圆托架500。第二升降器600安装在对位环400上，且第二升降器600与晶圆托架500相连以升降晶圆托架500。

下面参照图4-6描述利用根据本实用新型实施例的晶圆交换装置10卸载晶圆20的过程。如图4所示，在卸载晶圆20前，晶圆20可以吸附在抛光头30上。第一升降器300工作以带动举升架200向上运动并进而带动对位环400和晶圆托架500向上运动，直至对位环400与抛光头30对接。随后第二升降器600工作以带动晶圆托架500向上运动直至晶圆托架500的本体510的上表面540与晶圆20接触。这样晶圆20与本体510的上表面540上的凹槽520之间限定出腔室550，所述负压源通过通孔530向腔室550内通负压。随后第二升降器600工作以带动晶圆托架500向下运动，晶圆20在向下的大气压力的作用下可以有效地克服抛光头30上的水膜张力，从而紧紧地吸附在晶圆托架500上并跟随晶圆托架500一起向下运动，至此完成了晶圆20的卸载(如图6所示)。

根据本实用新型实施例的晶圆交换装置10通过利用根据上述实施例的晶圆托架500，从而可以快速地卸载晶圆20，大大地节省晶圆20的卸载时间、大大地提高工作效率。

基座100、举升架200、第一升降器300、对位环400和第二升降器600都可以是已有的(例如第一升降器300和第二升降器600都可以是气缸)，在此不再详细地描述。

如图3所示，在本实用新型的一些实施例中，第二升降器600可以通过弹性件700与晶圆托架500相连，其中弹性件700的第一端可以与第二升降器600相连，且弹性件700的第二端可以与晶圆托架500的底部相连。在卸载晶圆时，晶圆托架500可以在第二升降器600的带动下向上运动并与晶圆20相接触。通过设置弹性件700，可以在晶圆托架500与晶圆20接触后形成缓冲，从而防止撞碎晶圆20。具体地，第二升降器600可以通过连接块800与弹性件700的第一端相连。

根据本实用新型实施例的晶圆托架500可以快速地卸载晶圆20，从而大大地节省晶圆20的卸载时间、大大地提高工作效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于晶圆交换装置的晶圆托架，其特征在于，包括本体，所述本体的上表面上设有凹槽，所述本体设有通孔，所述通孔的第一端与所述凹槽相连通且所述通孔的第二端适于与负压源相连通。

2.根据权利要求1所述的用于晶圆交换装置的晶圆托架，其特征在于，所述本体包括：

中心部；

多个圆弧部，所述多个圆弧部间隔开地绕所述中心部设置，所述多个圆弧部的上表面的外沿位于同一圆周上，其中所述圆周的圆心与所述中心部的上表面的中心重合，所述圆周的直径与晶圆的直径相等；和

多个连接臂，所述多个连接臂的第一端分别对应地与所述多个圆弧部相连而每个所述连接臂的第二端与所述中心部相连。

3.根据权利要求2所述的用于晶圆交换装置的晶圆托架，其特征在于，所述凹槽包括：

圆形子槽，所述圆形子槽设在所述中心部的上表面上；

多个弧形子槽，所述多个弧形子槽分别对应地设在所述多个圆弧部的上表面上；和

多个径向子槽，所述多个径向子槽间隔开地设在所述本体的上表面上且每个所述径向子槽沿所述圆周的径向延伸以连通对应的一个所述弧形子槽和所述圆形子槽。

4.根据权利要求3所述的用于晶圆交换装置的晶圆托架，其特征在于，所述圆形子槽为多个，所述多个圆形子槽间隔开且所述多个圆形子槽的圆心均为所述圆周的圆心，且所述多个径向子槽的内端相交于所述圆心。

5.根据权利要求3所述的用于晶圆交换装置的晶圆托架，其特征在于，每个所述弧形子槽为圆弧形，所述多个弧形子槽位于以所述中心部的上表面的中心为圆心的圆周上。

6.根据权利要求1所述的用于晶圆交换装置的晶圆托架，其特征在于，所述本体包括：

中心部；

圆环部，所述圆环部绕所述中心部设置，其中所述圆环部的上表面的圆心与所述中心部的上表面的中心重合，所述圆环部的外径与晶圆的直径相等；和

多个连接臂，每个所述连接臂的第一端与所述圆环部相连而每个所述连接臂的第二端与所述中心部相连。

7.根据权利要求6所述的用于晶圆交换装置的晶圆托架，其特征在于，所述凹槽包括：

第一圆形子槽，所述第一圆形子槽设在所述中心部的上表面上；

第二圆形子槽，所述第二圆形子槽设在所述圆环部的上表面上，其中所述第二圆形子槽的圆心和所述第一圆形子槽的圆心均为所述圆环部的上表面的圆心；和

多个径向子槽，所述多个径向子槽间隔开地设在所述本体的上表面上且每个所述径向子槽沿所述圆环部的径向延伸，其中所述多个径向子槽的外端与所述第二圆形子槽相连通且所述多个径向子槽的内端穿过所述第一圆形子槽并相交于所述圆环部的圆心。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于晶圆交换装置的晶圆托架，其特征在于，所述通孔沿竖直方向贯通所述本体。

9.一种晶圆交换装置，其特征在于，包括：

基座；

举升架；

第一升降器，所述第一升降器安装在所述基座上且与所述举升架相连以升降所述举升架；

对位环，所述对位环安装在所述举升架的上部；

晶圆托架，所述晶圆托架设在所述对位环的上方，其中所述晶圆托架为根据权利要求1-8中任一项所述的晶圆托架；和

第二升降器，所述第二升降器安装在所述对位环上且与所述晶圆托架相连以升降所述晶圆托架。

10.根据权利要求9所述的晶圆交换装置，其特征在于，所述第二升降器通过弹性件与所述晶圆托架相连，其中所述弹性件的第一端与所述第二升降器相连且第二端与所述晶圆托架的底部相连。

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