CN104658956A - 晶圆传输系统的支撑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶圆传输系统的支撑结构。其中,所述支撑结构设置在真空进样室中,包括两个对称设置的支撑柱,两个所述支撑柱结构相同;所述支撑柱包括垂直柱和第一水平柱,所述垂直柱垂直固定在所述真空进样室中,所述第一水平柱与所述垂直柱垂直固定;所述第一水平柱的上表面与所述真空进样室的传片口的上沿之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍。本发明的晶圆传输系统的支撑结构在晶圆传输过程中给晶圆的翘曲留出足够的空间,使得晶圆在传输过程中不会因为翘曲而发生擦碰现象,保证了晶圆的安全传输,保障了设备的平稳运行。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备制造领域,尤其涉及一种晶圆传输系统的支撑结构。
背景技术
随着半导体装备自动化程度的提高以及晶圆多样化程度的增加,对半导体设备晶圆传输系统的要求越来越高,而传统的针对晶圆尤其是硅晶圆所设计的传输系统,无法完全适应封装领域所使用的键合晶圆。键合晶圆经过加热等工艺后,由于制造工艺或晶圆自身特性等因素,可能会产生比较大的翘曲。这就要求传输系统中的所有组成单元都要适应并兼容键合晶圆的翘曲特性。传统的传输系统中真空进样室(Load Lock)的作用是晶圆从大气侧传输到真空侧的中转站,是传输系统不可或缺的一部分,且传统的装填闭锁腔是采用两个工位的支撑柱来承载晶圆,但这种两工位的支撑柱在遇到易产生翘曲的键合晶圆时就表现出了种种弊端。当键合晶圆产生的翘曲较大时,在晶圆传入到装填闭锁腔腔中时可能会导致晶圆发生擦碰,晶圆无法传输到指定位置,可能导致晶圆破碎或脱落等,传统的两工位的支撑柱将不再适合用于键合晶圆的传输。图1和图2分别是晶圆可能产生的两种翘曲在Load Lock腔中的形态。
参见图1,当晶圆具有向下弓形翘曲时,当晶圆传入到Load Lock中第一工位(即上工位)时,晶圆边缘可能与Load Lock的传片口发生擦碰;当晶圆传入到Load Lock中第二工位(即下工位)时,晶圆边缘可能与支撑柱的第一工位的下沿发生擦碰。当晶圆放置在支撑柱第一工位或第二工位后,End effector(机械手,以下简称EE)将下降脱离晶圆,然后缩回,由于晶圆有向下的弓形翘曲,EE下降后可能没有完全与晶圆脱离,在EE缩回的过程中可能将晶圆带偏。
参见图2,当晶圆具有向上的弓形翘曲时,当晶圆传入到Load Lock中第一工位时,晶圆的边缘可能与支撑柱上沿发生擦碰,晶圆的中心可能与Load Lock的传片口发生擦碰;当晶圆传入到Load Lock中第二工位时,晶圆的边缘可能与第二工位的上沿发生擦碰。
无论晶圆发生哪种擦碰,都可能导致晶圆无法传输到指定位置,在这种情况下,晶圆可能脱落或破碎。当Load Lock的门(slot valve)关闭时,还可能发生夹片,导致晶圆破碎。
因此提供一种新的适用于翘曲的键合晶圆的晶圆传输系统的支撑结构是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
为了克服上述的不足,本发明的目的是提供一种新的晶圆传输系统的支撑结构。
本发明的技术方案如下:
一种晶圆传输系统的支撑结构,所述支撑结构设置在真空进样室中,包括两个对称设置的支撑柱,两个所述支撑柱结构相同;
所述支撑柱包括垂直柱和第一水平柱,所述垂直柱垂直固定在所述真空进样室中,所述第一水平柱与所述垂直柱垂直固定;
所述第一水平柱的上表面与所述真空进样室的传片口的上沿之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍。
在其中一个实施例中,所述晶圆传入时,所述晶圆与所述传片口的上沿之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量;所述晶圆的下表面与所述第一水平柱的上表面之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量。
在其中一个实施例中,所述第一水平柱的长度至少为所述晶圆的长度的1/10。
在其中一个实施例中,两个所述支撑柱的第一水平柱的相对端之间的距离至少为所述晶圆长度的1/2。
在其中一个实施例中,所述支撑柱还包括第二水平柱,所述第二水平柱的上表面与所述第一水平柱的下表面之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍。
在其中一个实施例中,所述第二水平柱的上表面与所述传片口的下沿之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍与机械手的厚度之和。
在其中一个实施例中,所述第一水平柱和第二水平柱的形状相同。
在其中一个实施例中,所述第一水平柱的上表面为粗糙表面。
在其中一个实施例中,所述第二水平柱的上表面为粗糙表面。
在其中一个实施例中,所述晶圆为键合晶圆。
本发明的有益效果是:本发明的晶圆传输系统的支撑结构,在晶圆传输过程中给晶圆尤其是键合晶圆的翘曲留出足够的空间,使得晶圆在传输过程中不会因为翘曲而发生擦碰现象,保证了晶圆的安全传输,保障了设备的平稳运行。
附图说明
为了使本发明的晶圆传输系统的支撑结构的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体附图及具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。
图1为现有技术中晶圆传输系统中当晶圆产生翘曲时其中一种翘曲形态的整体示意图;
图2为现有技术中晶圆传输系统中当晶圆产生翘曲时另一种翘曲形态的整体示意图;
图3为本发明的晶圆传输系统的支撑结构的一个实施例的整体示意图;
图4为本发明的晶圆传输系统的支撑结构的另一实施例的整体示意图;
图5为本发明的晶圆传输系统的支撑结构的支撑柱与现有技术中的支撑柱的结构对比示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
晶圆传输系统中真空进样室(load lock)是晶圆1从大气侧传输到真空侧或从真空侧传输到大气侧的中转站,其中晶圆通过机械手2的操作传入设置在真空进样室中的晶圆传输系统的工位上。半导体封装工艺所使用的键合晶圆在真空侧的工艺腔室中完成相关工艺后,晶圆本身的温度可能会很高,晶圆在高温作用下可能会产生一定的翘曲,而不同晶圆之间的特性不一样,所产生的翘曲程度也不尽相同。为了适应可能产生翘曲的晶圆,参见图3,本实施例提供了一种晶圆传输系统的支撑结构,所述支撑结构设置在真空进样室中,包括两个对称设置的支撑柱即第一支撑柱100和第二支撑柱200,其中第一支撑柱100和第二支撑柱200的结构相同;其中第一支撑柱包括垂直柱101和第一水平柱102,所述垂直柱101垂直固定在所述真空进样室中,所述第一水平柱102与所述垂直柱101垂直固定;所述第一水平柱102的上表面与所述真空进样室的传片口300的上沿301之间的距离H1至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍,所述第一水平柱102的上表面与所述真空进样室的传片口300的下沿302之间的距离H2至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍。
本实施例主要是增加了支撑柱的第一水平柱的上表面与传片口之间的距离,这样即使晶圆产生翘曲,晶圆也不会与传片口发生接触。第一水平柱的上表面即支撑柱与晶圆接触的面,晶圆主要放置在两个支撑柱的水平柱上。晶圆本来是直线形的,翘曲后变成弧形,经过试验发现晶圆的翘曲至多为5mm。所以本实施例增加了第一水平柱的上表面与传片口的上沿之间的距离,通常这个距离至少应当为晶圆的最大翘曲量两倍,较佳地,综合机械手等因素,该距离越大越好。所述第一水平柱102的上表面与所述真空进样室的传片口300的下沿302之间的距离H2至少为晶圆的最大翘曲量的两倍与机械手的厚度之和,能够保证机械手有足够的操作空间。本实施例中的支撑结构为一个工位,设置一个工位的目的是保证第一水平柱的上表面与传片口的上沿之间能有足够的高度容纳翘曲的晶圆。在真空进样室大小尺寸不变的情况下,增加第一水平柱与传片口上沿之间的距离实际上是降低了支撑柱的垂直柱的高度,这样设置能够使本实施例的支撑结构适用范围广,适用于各种真空进样室。
作为一种可实施方式,所述晶圆传入时,所述晶圆与所述传片口的上沿之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量;所述晶圆的下表面与所述第一水平柱的上表面之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量。这样能够保证机械手的操作空间,保证机械手不会与支撑结构发生接触。
作为一种可实施方式,第一支撑柱100的第一水平柱102的长度L1至少为所述晶圆的长度的1/10。为了增加晶圆与支撑柱的接触面积,本实施例同时增加了水平柱的长度,相应的,也增加了第二支撑柱200的水平柱的长度。
第一支撑柱100的第一水平柱102与第二支撑柱200的水平柱的相对端之间的距离L2至少为所述晶圆的长度的1/2。这样设置既可以最大限度的增加晶圆与支撑柱的接触面积,同时可以避免干涉机械手2的运动轨迹。
参见图5,图5左侧为现有技术的支撑柱,图5右侧为本实施中的支撑柱。其中图5中的a为现有技术中的晶圆传入时晶圆与传片口的上沿之间的距离;b为现有技术中晶圆在高位时,晶圆与支撑柱的上表面之间的距离;c为现有技术中晶圆放置在支撑柱上时,机械手下降脱离晶圆后,晶圆与机械手之间的距离;d为现有技术中水平柱的长度;a1为本实施中的晶圆传入时晶圆与传片口的上沿之间的距离;b1为本实施例中晶圆在高位时,晶圆与支撑柱的上表面之间的距离;c1为本实施例中晶圆放置在支撑柱上时,机械手下降脱离晶圆后,晶圆与机械手之间的距离;d1为本实施例中第一水平柱的长度。与现有技术中的支撑结构相比,首先本实施例中的支撑结构仅包括一个工位,即支撑柱上只有一个水平柱。同时,能明显看到,a1>a,b1>b,c1>c,d1>d。而a+b即水平柱的上表面与传片口的上沿之间的距离。可以看到,与现有技术相比,本实施例增加了水平柱的上表面与传片口的上沿之间的距离。
作为一种可实施方式,参见图4,所述支撑柱还包括第二水平柱103,所述第二水平柱103的上表面与所述第一水平柱101的下表面之间的距离H3至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍。本实施例中的支撑结构包括两个工位,其中两个第一水平柱组成第一工位,两个第二水平柱组成第二工位。第二水平柱的上表面与第一水平柱的下表面之间的距离实际上是两个工位之间的距离,本实施例主要是增加了两个工位之间的距离,使得放置在第二工位上的翘曲的晶圆也不会与传片口发生干涉。
所述第二水平柱103的上表面与所述传片口300的下沿302之间的距离H4至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍与机械手的厚度之和。这主要是为了给机械手2留出足够的操作空间,使得机械手脱离晶圆后,机械手既不与传片口下沿擦碰,同时和晶圆之间留有足够的空间。
作为一种可实施方式,所述第一水平柱和第二水平柱的形状相同。其中长度在不干涉机械手操作的条件下,应当尽量长,而水平柱的高度应当根据实际条件确定。
作为一种可实施方式,所述第一水平柱102的上表面为粗糙表面,所述第二水平柱103的上表面为粗糙表面。将支撑柱与晶圆接触的表面设置为粗糙表面能够增加晶圆与支撑柱表面之间的摩擦力,避免放置在支撑柱上的晶圆由于震动等各种原因造成的偏离。较佳的,第一水平柱102的上表面和所述第二水平柱103的上表面的表面粗糙度为Ra0.8~Ra0.1。
本发明实施例的晶圆传输系统的支撑结构,在晶圆传输过程中给晶圆尤其是键合晶圆的翘曲留出足够的空间,使得晶圆在传输过程中不会因为翘曲而发生擦碰现象,保证了晶圆的安全传输,保障了设备的平稳运行。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以权利要求为准。
Claims (10)
1.一种晶圆传输系统的支撑结构,所述支撑结构设置在真空进样室中,其特征在于,包括两个对称设置的支撑柱,两个所述支撑柱结构相同;
所述支撑柱包括垂直柱和第一水平柱,所述垂直柱垂直固定在所述真空进样室中,所述第一水平柱与所述垂直柱垂直固定;
所述第一水平柱的上表面与所述真空进样室的传片口的上沿之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍。
2.根据权利要求1所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,所述晶圆传入时,所述晶圆与所述传片口的上沿之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量;所述晶圆的下表面与所述第一水平柱的上表面之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量。
3.根据权利要求1所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,所述第一水平柱的长度至少为所述晶圆的长度的1/10。
4.根据权利要求3所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,两个所述支撑柱的第一水平柱的相对端之间的距离至少为所述晶圆长度的1/2。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,所述支撑柱还包括第二水平柱,所述第二水平柱的上表面与所述第一水平柱的下表面之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍。
6.根据权利要求5所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,所述第二水平柱的上表面与所述传片口的下沿之间的距离至少为所述晶圆的最大翘曲量的两倍与机械手的厚度之和。
7.根据权利要求5所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,所述第一水平柱和第二水平柱的形状相同。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,所述第一水平柱的上表面为粗糙表面。
9.根据权利要求5所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,所述第二水平柱的上表面为粗糙表面。
10.根据权利要求1所述的晶圆传输系统的支撑结构,其特征在于,所述晶圆为键合晶圆。
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