弹性固定轮及包含其的晶圆适配器

摘要

公开了一种弹性固定轮及包含该弹性固定轮的晶圆适配器。该弹性固定轮包括轮圈、位于轮圈内的主固定部以及至少两个支撑条。每一个支撑条位于轮圈与主固定部之间的间隙中。支撑条的一端与主固定部接触，例如固定到主固定部，而另一端与轮圈的内侧接触。例如，在轮圈内侧形成有滑道，支撑条的所述另一端可在滑道中滑动。当弹性固定轮受到不均匀外力时或者当外力过大时，支撑条能够从轮圈内侧对轮圈提供增强的支撑作用，或者至少部分地分散弹性固定轮受到的不均匀力，从而防止轮圈的过度形变，由此减少或避免弹性固定轮断裂的发生。

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制造领域，尤其涉及晶圆适配器。

背景技术

在现代半导体制造业中，为了降低半导体器件的成本，采用的晶 圆尺寸不断增大。众所周知，晶圆尺寸越大，利用单片晶圆制造出的 芯片总数越多，由此单个芯片的成本就越低。

然而，晶圆尺寸的发展是个逐步的过程，且由于开发大尺寸晶圆 需要巨额投资，因此对于半导体制造商来说，通常会同时生产两种或 更多种尺寸的晶圆。这就需要半导体制造加工设备提供对不同尺寸晶 圆的兼容。

在半导体器件的制造过程中，从晶圆到半导体芯片，需要经过各 种复杂的加工步骤，这些加工步骤由不同的设备完成。为了简化运输 和尽可能降低污染，通常使用一种前开式标准晶圆盒(Front Opening  Unified Pod，FOUP)在不同设备之间搬移晶圆。FOUP中可以放置 多个晶圆。承载有晶圆的FOUP移动到加工设备前端后，与各加工 设备进行对接，然后晶圆被加工设备吸入并进行加工。完成加工后， 晶圆被放回FOUP，再由FOUP运送到下一个加工设备处。

为使承载大尺寸晶圆的FOUP能够同时兼容小尺寸晶圆，可以 使用一种晶圆适配器。图1示出常见的放置有晶圆适配器的FOUP 的结构示意图。如图1所示，在适用大尺寸晶圆的FOUP 100中放置 有可承载小尺寸晶圆的适配器102。通过晶圆适配器102上的弹性固 定轮104，使得晶圆适配器102能够在弹性固定轮104与FOUP内侧 壁的相互作用力下固定在FOUP 100中。

然而，现有的弹性固定轮104易因受力不均匀而发生断裂，例如， 当弹性固定轮104受到过大的挤压力时，弹性固定轮104的轮圈106 可能发生过度形变，从而导致轮圈106发生断裂。由此，不仅弹性固 定轮104断裂的破屑极易划伤甚至击碎放置在晶圆适配器102里的晶 圆，而且使得晶圆适配器102不能在FOUP 100中稳定地固定，甚至 导致晶圆破裂，从而污染生产或量测机台。

发明内容

本发明的发明人发现了上述现有技术中存在的晶圆适配器的弹性 固定轮容易断裂的问题。为了消除或者至少部分地减轻现有技术中的 上述问题，提出了本发明。

在本发明中，通过在用于晶圆适配器的弹性固定轮的主固定部与 轮圈之间增加支撑条，来为弹性固定轮提供增强的支撑能力，由此减 少或消除断裂的发生。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于晶圆适配器的弹性固定 轮，包括：轮圈；和主固定部，该主固定部位于所述轮圈内且与所述 轮圈一体形成，该主固定部与所述轮圈的一部分之间存在间隙，其特 征在于所述弹性固定轮还包括至少两个支撑条，所述至少两个支撑条 中的每一个都位于所述间隙中，且每一个所述支撑条的一端与所述主 固定部接触，而另一端与所述轮圈的内侧接触。

在一个实施例中，所述轮圈的内侧形成有滑道，每一个所述支撑 条的所述另一端可滑动地设置在所述滑道中。

在一个实施例中，每一个所述支撑条的所述一端与所述主固定部 固定接触。

在一个实施例中，所述主固定部的侧围形成有主固定部滑道，每 一个所述支撑条的所述一端可滑动地设置在所述主固定部滑道中。

在一个实施例中，每一个所述支撑条的所述另一端与所述轮圈的 内侧固定接触。

在一个实施例中，所述轮圈内侧的滑道由相互分开的多个滑道分 段构成，其中每一个所述支撑条的所述另一端可滑动地设置在相应的 一个所述滑道分段中。

在一个实施例中，所述主固定部滑道由相互分开的多个主固定部 滑道分段构成，其中每一个所述支撑条的所述一端可滑动地设置在相 应的一个所述主固定部滑道分段中。

在一个实施例中，在所述支撑条的总个数为偶数时，所述支撑条 关于所述主固定部对称地分布。

在一个实施例中，在所述支撑条的总个数为奇数时，一个所述支 撑条与所述主固定部的中心轴线共线，其余所述支撑条关于该共线的 支撑条对称地分布。

在一个实施例中，所述至少两个支撑条的部分或全部集中在所述 间隙的一部分中。

在一个实施例中，形成所述支撑条的材料与形成所述轮圈和所述 主固定部的材料相同。

在一个实施例中，所述支撑条的材料为塑料。

在一个实施例中，所述主固定部上设置有螺孔，便于将所述弹性 固定轮固定在晶圆适配器上。

在一个实施例中，所述支撑条的总个数为三个。

根据本公开的第二方面，还提供了一种晶圆适配器，包括：上支 架；下支架；以及晶圆层架，该晶圆层架设置在所述上支架和下支架 之间，用以承载晶圆，其中，在所述上支架的上表面或下支架的上表 面上固定有一个或多个根据本公开第一方面所述的弹性固定轮。

本公开实施例的用于晶圆适配器的弹性固定轮通过在主固定部与 轮圈之间增加支撑条，从轮圈内侧对轮圈提供了增强的支撑力，由此 阻止轮圈的过度形变，从而消除或减少弹性固定轮断裂的发生。

本公开实施例的弹性固定轮可以在轮圈内侧设置有滑道，且支撑 条可以在滑道内滑动。通过支撑条在滑道内的滑动，可以至少部分地 分散弹性固定轮受到的不均匀力，由此进一步减少弹性固定轮断裂的 发生。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明 的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说 明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明， 其中：

图1是示出了现有技术的放置有晶圆适配器的FOUP的结构示 意图；

图2A至2C是示出了根据本公开实施例的用于晶圆适配器的弹 性固定轮的结构示意图；

图3是示出了根据本公开实施例的包括如图2A至2C所示的弹 性固定轮的晶圆适配器的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意 到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相 对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺 寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决 不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详 细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说 明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是 示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具 有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此， 一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行 进一步讨论。

为了减少或消除用于晶圆适配器的弹性固定轮的断裂，本公开实 施例提出了在弹性固定轮的主固定部与轮圈之间增加支撑条，由此为 弹性固定轮提供增强的支撑能力。更进一步，可以在弹性固定轮的轮 圈内侧设置有滑道，且支撑条可以在滑道内滑动。通过支撑条在滑道 内的滑动，可以至少部分地分散弹性固定轮受到的不均匀力，由此进 一步减少弹性固定轮断裂的发生。

下面参考图2A至2C，描述根据本公开实施例的用于晶圆适配 器的弹性固定轮200的结构。

如图2A所示，弹性固定轮200包括轮圈202和主固定部204。主 固定部204位于轮圈202内，并且通常与轮圈202一体形成。主固定 部204与轮圈202的一部分之间存在间隙205。在图2A所示的示例中， 主固定部204具有大体圆形或椭圆形形状。然而，主固定部204可以 具有任意其他适合的形状。出于便于制造的考虑，主固定部204通常 设计为具有对称形状，具有中心对称轴线210。

在一个实施例中，主固定部204上可以设置有螺孔203，便于将 弹性固定轮200固定在晶圆适配器上。在其他实施例中，也可以采取 本领域技术人员所公知的其他固定方法将弹性固定轮200固定在晶圆 适配器上。

弹性固定轮200还包括位于间隙205中的至少两个支撑条206。 如图2A所示，每一个支撑条206的一端222与主固定部204接触， 例如，支撑条206的这一端222可以固定到主固定部204上，进一步 例如可以固定到主固定部204的侧围220。另选地，支撑条206可以 与主固定部204一体形成。每一个支撑条206的另一端224与轮圈202 的内侧接触。形成支撑条206的材料可以与形成轮圈202和主固定部 204的材料相同，例如为塑料，进一步例如为硬质塑料。

在将包括上述弹性固定轮200的晶圆适配器放入如图1所示的 FOUP 100中时，弹性固定轮200的轮圈202会受到来自FOUP 100 的内侧壁的挤压力，由此发生形变。由于支撑条206的一端222连接 到主固定部分204，且另一端224与轮圈202的内侧接触，因此支撑 条206能够从轮圈内侧对轮圈202起到支撑作用，从而防止轮圈202 的过度形变，由此减少弹性固定轮200断裂的情形。进一步，可以防 止弹性固定轮断裂而带来的晶圆适配器固定不稳定的问题，也避免了 断裂的破屑划伤或击碎放置在晶圆适配器里的晶圆，或者破屑对晶圆 以及生产或量测机台的污染，再或者碎裂的晶圆本身给生产或量测机 台造成的污染。

在一个实施例中，支撑条206的与轮圈202内侧接触的一端224 可以固定到轮圈202内侧。在另一个实施例中，轮圈202的内侧形成 有滑道208，每一个支撑条206的一端224可滑动地设置在滑道208 中。

当弹性固定轮200的轮圈202受外力作用发生挤压形变时，支撑 条206设置于滑道208中的一端224会受外力作用在滑道208中向受 力点两侧滑动。弹性固定轮200的轮圈202的受力处发生弹性形变， 而支撑条206在滑道208内进行有限的滑动后，被迫固定于滑道208 中，并对弹性固定轮200的轮圈202的形变起到阻止的作用，这可以 防止弹性固定轮所受外力不均，而内部无反作用力阻止其过度的形变 而发生断裂。

需要说明的是，尽管在以上实施例中将支撑条206描述为其一端 222固定到主固定部204上，但是在其他实施例中，主固定部204上 (例如，在主固定部204的侧围220上)也可以形成有主固定部滑道 (未示出)，并且每一个支撑条206的一端222可滑动地设置在该主 固定部滑道中。

另外，尽管图2A至2C所示的滑道208沿整个轮圈202的内侧形 成，但是在一些实施例中，滑道208可以仅设置在轮圈202的一部分 的内侧上。例如，滑道208可以由相互分开的多个滑道分段构成。每 一个滑道分段与一个支撑条206相对应。即，一个支撑条206的一端 224只可在相应的一个滑道分段中滑动。另外，在主固定部204形成 有主固定部滑道的情况下，也可以将主固定部滑道形成为由多个主固 定部滑道分段构成，且每一个支撑条206的一端222可滑动地设置在 相应的一个主固定部滑道分段中。

弹性固定轮200的支撑条206可以相对均匀地分布在主固定部 204与轮圈202之间的间隙205中，例如各支撑条206可以等角间隔 地分布在间隙205中。在一个实施例中，当支撑条206的总个数为偶 数时，支撑条206可以关于主固定部204对称地分布，如图2B所示。 在另一个实施例中，当支撑条206的总个数为奇数时，其中一个支撑 条206可以与通过主固定部204的中心轴线210共线，其余支撑条206 关于该共线的支撑条206对称地分布，如图2A所示。

弹性固定轮200的支撑条206也可以部分或全部集中在间隙205 的一部分中，如图2C所示。如上所述，弹性固定轮200的支撑条206 的一个作用是，在弹性固定轮200受到外力不均匀或者该外力过大的 情况下，从内侧对轮圈202起到支撑作用以及在一定程度上分散所受 外力，从而防止轮圈202的过度形变。因此，在一个实施例中，考虑 到弹性固定轮200需要具有适当的弹性以将晶圆适配器固定到FOUP 中，支撑条206可以部分或全部集中分布在与轮圈202的受力部分相 对的间隙205部分。

可以根据实际支撑需要来确定适合的支撑条的总个数。例如，在 弹性固定轮破裂严重的情况下，可以设置较多的支撑条，以提供较强 的内部支撑力。而若支撑条的数量过多，则弹性固定轮的弹性减弱， 不利于晶圆适配器固定到FOUP中。本发明的发明人发现，平衡支 撑力与固定效果两者，支撑条的总个数优选为三个。

如图2A至2C所示的根据本公开实施例的弹性固定轮200可以 适用于半导体制造设备中的各种晶圆适配器。下面将参照图3以用于 FOUP的晶圆适配器为例，描述弹性固定轮200的应用。

图3示意性地示出了根据本公开实施例的包括如图2A至2C所 示的弹性固定轮200的晶圆适配器300的结构。晶圆适配器300包括： 上支架301、下支架302以及晶圆层架303。晶圆层架303设置在上 支架301和下支架302之间，用以承载晶圆。目前，通常的晶圆层架 可以放置25片晶圆。

通常，一个或多个如图2A至2C所示的根据本公开前述实施例 的弹性固定轮200可以固定在上支架301的上表面304和/或下支架 302的上表面305上。例如，在上支架301的上表面304或下支架302 的上表面305上的特定位置处可以设置有螺孔，通过与弹性固定轮 200上的螺孔203配合，可以将弹性固定轮200固定到上支架301和 下支架302上。如上所述，采用本领域技术人员所公知的其他固定方 法来将弹性固定轮200固定在晶圆适配器300上也是可以的。

根据本公开实施例的用于晶圆适配器的弹性固定轮通过在主固定 部与轮圈之间增加支撑条，从轮圈内侧对轮圈提供了增强的支撑力， 由此阻止轮圈的过度形变，从而消除或减少弹性固定轮断裂的发生。

根据本公开实施例的弹性固定轮可以在轮圈内侧设置有滑道，且 支撑条可以在滑道内滑动。通过支撑条在滑道内的滑动，可以至少部 分地分散弹性固定轮受到的不均匀力，由此进一步减少弹性固定轮断 裂的发生。

至此，已经详细描述了根据本发明的半导体器件制造设备的结构。 为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本 领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技 术方案。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明， 但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不 是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离 本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范 围由所附权利要求来限定。