晶圆夹持装置的夹持力测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出的晶圆夹持装置的夹持力测量装置及测量方法，涉及半导体制造技术领域。夹持力测量装置包括：晶圆模拟盘，靠近外周边缘一侧开设有安装部；滑块，包括调零滑块和测量滑块；调零滑块，设置于安装部内，在调零过程中，调零滑块用于为夹持力测量机构提供调零的位置基准；测量滑块，设置于安装部内，在测量过程中，顶针向测量滑块施加夹持力，测量滑块将该夹持力传递至夹持力测量机构；夹持力测量机构，内嵌于安装部内，测量顶针夹持滑块时的夹持力。通过调零滑块及测量滑块的设计，能够精确的测量顶针对晶圆的夹持力的大小，进而便于对夹持装置进行调整。对夹持装置进行调整。对夹持装置进行调整。

【技术实现步骤摘要】
晶圆夹持装置的夹持力测量装置及测量方法


[0001]本专利技术属于半导体制造
，特别涉及晶圆夹持装置的夹持力测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]在晶圆清洗工艺中，卡盘通过顶针夹持晶圆并带动其旋转，同时晶圆上方的喷嘴流出的化学液对晶圆表面进行清洗。顶针对晶圆的夹持力对工艺效果和零件寿命有显著影响。一方面，如果夹持力过小，则晶圆与顶针间摩擦力不足，进而造成两者相对滑移，最终会造成化学液的飞溅并导致顶针的过度磨损。另一方面，如果夹持力过大，则顶针受载过大，进而易断裂或变形失效。因此，选择大小合适的夹持力以及选择提供该夹持力的弹簧对卡盘设计至关重要。
[0003]尽管设计人员通过建立晶圆和顶针间的接触理论模型并进行理论计算，获得了对该夹持力的有价值的估算值，但其准确性仍得不到保证。准确性得不到保证的主要原因在于摩擦和顶针局部塑形变形的复杂性。故通过实验实际地测量该夹持力具有现实意义和必要性。但是截止到目前为止，本领域内缺乏衡量或测量该夹持力的有效手段。

技术实现思路

[0004]为了能够精确得知顶针对晶圆的夹持力，本专利技术提出了晶圆夹持装置的夹持力测量装置及测量方法。
[0005]本专利技术提出一种晶圆夹持装置的夹持力测量装置，所述晶圆夹持装置上设置有用于夹持晶圆的顶针，所述夹持力测量装置包括：
[0006]晶圆模拟盘，靠近外周边缘一侧开设有“工”形安装部；所述“工”形安装部包括靠近晶圆模拟盘外周边缘的第一水平段、垂直于第一水平段向晶圆模拟盘中心延伸的竖直段以及垂直于竖直段且平行于第一水平段的第二水平段；
[0007]滑块，包括调零滑块和测量滑块；所述调零滑块，设置于所述第一水平段和所述竖直段内；所述测量滑块，设置于所述第一水平段和所述竖直段内；
[0008]夹持力测量机构，内嵌于所述竖直段和所述第二水平段内，被配置为测量顶针夹持滑块时的夹持力；
[0009]其中，在调零过程中，所述顶针向调零滑块施加夹持力，调零滑块将该夹持力传递至所述夹持力测量机构，所述调零滑块用于为夹持力测量机构提供调零的位置基准；
[0010]其中，在测量过程中，所述顶针向测量滑块施加夹持力，测量滑块将该夹持力传递至所述夹持力测量机构。
[0011]更进一步的，所述夹持力测量机构包括：
[0012]力传感器，设置于所述竖直段内；
[0013]连接块，设置于所述竖直段内，被配置为连接所述力传感器和驱动单元；
[0014]固定单元，固定设置于所述第二水平段内，用于限位所述驱动单元的驱动方向；
[0015]驱动单元，贯穿所述固定单元与所述连接块连接，被配置为驱动连接块及力传感器在晶圆模拟盘的径向方向上做往复运动。
[0016]更进一步的，所述“工”形安装部为“工”形凹槽或“工”形缺口。
[0017]更进一步的，所述驱动单元为调节螺杆，所述调节螺杆贯穿所述固定单元与所述连接块相连接。
[0018]更进一步的，所述固定单元通过固定螺钉固定于所述第二水平段内。
[0019]更进一步的，所述夹持力测量装置还包括：滑块限位机构，被配置为限制所述滑块于所述“工”形安装部内部沿除晶圆模拟盘径向移动外的其他自由度。
[0020]更进一步的，当所述“工”形安装部为“工”形缺口时，所述滑块限位机构包括两组滑块限位件，其中一组所述滑块限位件设置于晶圆模拟盘的上端面，且固定安装于所述滑块正上方，另一组所述滑块限位件设置于晶圆模拟盘的下端面，固定安装于所述滑块正下方。
[0021]更进一步的，当所述“工”形安装部为“工”形凹槽时，滑块限位机构为一组滑块限位件，该组滑块限位件设置于晶圆模拟盘的上端面，且固定安装于所述滑块正上方。
[0022]更进一步的，调零滑块为T形结构：
[0023]调零滑块的水平段相较于竖直段突出的部位为突肩；
[0024]所述突肩被配置为限制调零滑块滑动。
[0025]更进一步的，测量滑块为长方体结构。
[0026]另一方面，本专利技术提出一种用于操作根据以上所述的晶圆夹持装置的夹持力测量方法，包括如下步骤：
[0027]将放置有调零滑块的晶圆模拟盘放置于晶圆夹持装置的卡盘上，其中一个顶针与调零滑块相抵触，调节驱动单元驱动连接块推动力传感器向靠近调零滑块方向移动，使力传感器与调零滑块相接触，当力传感器测量到的数值读数在阈值范围内时，将此时的力传感器读数设置归零；
[0028]将调零滑块替换为测量滑块，使一个顶针与测量滑块相抵触，夹持力测量机构测量顶针对测量滑块的夹持力。本专利技术的晶圆夹持装置的夹持力测量装置及方法，通过调零滑块及测量滑块的设计，能够精确的测量夹持装置的顶针与晶圆之间的夹持力的大小。精确的测量晶圆夹持装置的夹持力大小，进而便于对夹持装置进行调整，能够有效防止顶针的过度磨损及受载不适的问题出现。
[0029]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1示出了根据本专利技术实施例的晶圆夹持装置的俯视示意图；
[0032]图2示出了晶圆模拟盘与测量滑块、夹持力测量机构的装配完成的立体结构示意图；
[0033]图3示出了图2中测量滑块替换为调零滑块情况下的装配完成的剖面结构示意图；
[0034]图4示出了图3中A部结构放大示意图；
[0035]图5示出了图4中将调零滑块替换为测量滑块后的晶圆模拟盘与测量滑块、夹持力测量机构的装配完成的结构示意图；以及
[0036]图6示出了夹持力测量机构与测量滑块相对结构示意图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]在晶圆清洗工艺开始之前，晶圆需要被放置在晶圆夹持装置上。请参照图1，示例性的，晶圆夹持装置包括卡盘100，卡盘100通过轴承200与大齿轮300相连接，大齿轮300与卡盘100及轴承200同心设置，大齿轮300周边环形阵列若干顶针400，且大齿轮300与顶针400的一端啮合连接，顶针400的另一端用于夹持晶圆500。卡盘100上至少设置一个弹簧600，示例性的，本专利技术实施例中设置四个弹簧600，弹簧600的一端分别固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆夹持装置的夹持力测量装置，所述晶圆夹持装置上设置有用于夹持晶圆的顶针，其特征在于：所述夹持力测量装置包括：晶圆模拟盘，靠近外周边缘一侧开设有“工”形安装部；所述“工”形安装部包括靠近晶圆模拟盘外周边缘的第一水平段、垂直于第一水平段向晶圆模拟盘中心延伸的竖直段以及垂直于竖直段且平行于第一水平段的第二水平段；滑块，包括调零滑块和测量滑块；所述调零滑块，设置于所述第一水平段和所述竖直段内；所述测量滑块，设置于所述第一水平段和所述竖直段内；夹持力测量机构，内嵌于所述竖直段和所述第二水平段内，被配置为测量顶针夹持滑块时的夹持力；其中，在调零过程中，所述顶针向调零滑块施加夹持力，调零滑块将该夹持力传递至所述夹持力测量机构，所述调零滑块用于为夹持力测量机构提供调零的位置基准；其中，在测量过程中，所述顶针向测量滑块施加夹持力，测量滑块将该夹持力传递至所述夹持力测量机构。2.根据权利要求1所述的晶圆夹持装置的夹持力测量装置，其特征在于：所述夹持力测量机构包括：力传感器，设置于所述竖直段内；连接块，设置于所述竖直段内，被配置为连接所述力传感器和驱动单元；固定单元，固定设置于所述第二水平段内，用于限位所述驱动单元的驱动方向；驱动单元，贯穿所述固定单元与所述连接块连接，被配置为驱动连接块及力传感器在晶圆模拟盘的径向方向上做往复运动。3.根据权利要求1所述的晶圆夹持装置的夹持力测量装置，其特征在于：所述“工”形安装部为“工”形凹槽或“工”形缺口。4.根据权利要求2所述的晶圆夹持装置的夹持力测量装置，其特征在于：所述驱动单元为调节螺杆，所述调节螺杆贯穿所述固定单元与所述连接块相连接。5.根据权利要求4所述的晶圆夹持装置的夹持力测量装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞昊，韩阳，陆寅霄，王晖，
申请(专利权)人：盛美半导体设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：