CN105283941B - 在半导体基底上贴附黏性薄膜的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露了一种在半导体基底上贴附黏性薄膜的装置和方法。在一个实施例中，该装置包括：固持半导体基底的支持臂；加载和定位黏性薄膜并使黏性薄膜位于半导体基底上方的工作台；具有线性轨道且设置在黏性薄膜的上方的旋转盘；安装在线性轨道上且能够沿着线性轨道移动的线性驱动器；向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的黏贴面上的气体喷嘴，气体喷嘴安装在线性驱动器上且与线性驱动器一起移动；与旋转盘连接并驱动旋转盘在平行于半导体基底的平面内旋转的旋转驱动器。
Description
技术领域
本发明涉及一种在半导体基底上贴附黏性薄膜的装置和方法。更具体地，本发明涉及利用支持臂固持半导体基底及可移动的喷嘴提供贴膜气体以在半导体基底上按照一可编程的轨迹自动地贴附黏性薄膜。
背景技术
在半导体器件制造过程中，为了不同目的，例如切割、芯片切割、清洗，一层黏性薄膜贴附在半导体基底上以保护或支持半导体基底。在现有的贴膜工艺中，当在半导体基底的背面贴膜时，该半导体基底的器件面需要采用真空吸附的方式加以固定。在这种情况下，半导体基底的器件面将与真空吸盘的表面相接触，在对半导体基底的背面进行贴膜时，半导体基底的器件面的表面将由机械力压在真空吸盘的表面。美国专利号为8,281,838 B2揭露了一种在晶圆上自动贴膜的装置。当对晶圆的背面进行贴膜时，晶圆的正面(器件面)由真空吸盘所固持。在没有机械力的贴膜工艺中，气泡和皱褶难以避免。随着技术节点的进步以及半导体基底的特征尺寸变得越来越小，半导体基底的器件面上的结构非常容易被机械力所破坏。另外，随着半导体基底变得越来越薄，器件面受到损伤的风险也就更高。而且，由于薄的半导体基底更容易发生翘曲，需要寻求一种在贴膜过程中固定半导体基底的方法。在贴膜过程中，薄的半导体基底的翘曲需要被控制且机械力对器件面的损伤需要被消除。
发明内容
本发明涉及使用支持臂固持一薄的半导体基底并提供贴膜力以在该薄的半导体基底上自动贴附黏性薄膜。黏性薄膜和半导体基底之间的黏合按照一可编程的轨迹进行，通常从半导体基底的中心向半导体基底的边缘进行贴膜以保证黏性薄膜被贴附在半导体基底上时不会产生气泡和皱褶。半导体基底能够在不受机械力损害的情况下被支持，且该半导体基底保持为一个平面而几乎不发生翘曲。
本发明的一个实施例揭露了在一薄的半导体基底上自动贴附黏性薄膜的装置。该装置包括：固持半导体基底的支持臂；加载和定位黏性薄膜，使黏性薄膜位于半导体基底上方的工作台；具有线性轨道的旋转盘，该旋转盘设置在黏性薄膜的上方；设置在旋转盘的线性轨道上且能够沿着该线性轨道移动的线性驱动器；向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的黏贴面上的气体喷嘴，该气体喷嘴安装在线性驱动器上且能够与该线性驱动器一起移动；与旋转盘相连接并驱动旋转盘在一个平行于半导体基底的平面内旋转的旋转驱动器。
本发明的一个实施例揭露了在一薄的半导体基底上自动贴附黏性薄膜的装置。该装置包括：固持半导体基底的支持臂；与支持臂连接的工作台，该工作台加载和定位黏性薄膜，使黏性薄膜位于半导体基底上方；向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的黏贴面上的气体喷嘴；支撑气体喷嘴的摆臂；与摆臂连接以驱动摆臂摆动的摆臂驱动器；与支持臂连接以驱动支持臂旋转的旋转驱动器。
本发明的一个实施例揭露了一系统。该系统包括：在半导体基底上贴附黏性薄膜的贴膜装置，该贴膜装置包括伯努利手臂，该伯努利手臂固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间具有一间隙，半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触；真空手臂固持半导体基底的背面并将半导体基底传送至伯努利手臂；清洗装置清洗半导体基底的器件面和背面，其中伯努利手臂和真空手臂在清洗装置和贴膜装置之间传送半导体基底。
根据本发明，揭露了在一薄的半导体基底上自动贴附黏性薄膜的方法。该方法包括如下步骤：由支持臂固持半导体基底；将黏性薄膜传送至半导体基底的黏贴面的上方；将气体喷嘴移动至黏性薄膜的上方并靠近黏性薄膜；通过气体喷嘴向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的黏贴面上；使黏性薄膜与半导体基底的黏合按照一可编程的轨迹进行；停止供应贴膜气体；将贴附有黏性薄膜的半导体基底从支持臂上移走。
根据本发明，揭露了在一薄的半导体基底上自动贴附黏性薄膜的方法。该方法包括如下步骤：将半导体基底传送至清洗装置，固持半导体基底的背面以清洗该半导体基底的器件面；将半导体基底从清洗装置中取出并将半导体基底传送至伯努利手臂，该伯努利手臂固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间存在一定的间隙，半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触；将半导体基底传送至清洗装置并清洗半导体基底的背面；将半导体基底从清洗装置中取出并将半导体基底传送至贴膜装置；将黏性薄膜传送至半导体基底的背面上方；将气体喷嘴移动至黏性薄膜的上方并靠近黏性薄膜；通过气体喷嘴向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的背面上；使黏性薄膜与半导体基底的黏合按照一可编程的轨迹进行；停止供应贴膜气体；将贴附有黏性薄膜的半导体基底从伯努利手臂上移走。
附图说明
图1A-1B揭示了本发明在半导体基底上贴附黏性薄膜的装置的一实施例的示意图。
图2A-2B揭示了本发明在半导体基底上贴附黏性薄膜的装置的另一实施例的示意图。
图3A-3B揭示了本发明在半导体基底上贴附黏性薄膜的装置的又一实施例的示意图。
图4A-4B揭示了本发明在半导体基底上贴附黏性薄膜的装置的又一实施例的示意图。
图5A和图5B揭示了黏性薄膜和半导体基底黏合的可编程的轨迹的示意图。
图6揭示了本发明在半导体基底上贴附黏性薄膜的装置的又一实施例的示意图。
图7A和图7B揭示了本发明在半导体基底上贴附黏性薄膜的方法的流程示意图。
具体实施方式
参考图1A-1B，揭示了本发明在半导体基底上自动贴附黏性薄膜的装置的一实施例。该装置包括伯努利手臂1010、工作台1022、气体喷嘴1002、旋转盘1001、线性驱动器1004以及旋转驱动器1005。伯努利手臂1010支撑起一薄的半导体基底1000且不与该半导体基底1000接触。工作台1022加载和定位黏性薄膜1020，使黏性薄膜1020位于半导体基底1000上方。气体喷嘴1002向黏性薄膜1020上提供贴膜气体。旋转盘1001安装在线性驱动器1004上，用于引导气体喷嘴1002运动。旋转驱动器1005驱动旋转盘1001旋转。
伯努利手臂1010作为支持臂固持该薄的半导体基底1000，并使半导体基底1000处于悬浮状态，半导体基底1000的器件面与伯努利手臂1010的顶面之间具有一间隙。半导体基底1000的器件面正对着伯努利手臂1010的顶面且半导体基底1000的器件面与伯努利手臂1010的顶面无接触。伯努利手臂1010顶面的边缘设置有一组第一喷射口1012，第一喷射口1012与第一气体管路相连，当第一气体管路向第一喷射口1012提供纯净的气体时，伯努利手臂1010通过伯努利效应吸住半导体基底1000。伯努利手臂1010顶面的中心设置有一组第二喷射口1013，第二喷射口1013与第二气体管路相连，当第二气体管路向第二喷射口1013提供纯净的气体时，伯努利手臂1010将半导体基底1000举起。优选地，伯努利手臂1010设置有多组第二喷射口1013。每组第二喷射口1013与一相应的第二气体管路相连接，这些第二气体管路均被独立控制。半导体基底1000和伯努利手臂1010之间的间隙的高度可以通过控制提供至第一喷射口1012和第二喷射口1013的纯净气体的流量来加以调节。伯努利手臂1010上设置有至少三个定位针1011以限制半导体基底1000，防止半导体基底1000在整个贴膜过程中发生水平移动。伯努利手臂1010可以设置数个引导柱，例如至少三个引导柱，来引导半导体基底1000被准确地放置在伯努利手臂1010上。对于具体地利用伯努利效应来固持基底的装置的说明，请参考专利申请号为PCT/CN2012/085319的PCT专利申请，该专利申请的名称为基板支撑装置，申请日为2012年11月27日，该专利申请所包含的全部内容在此处被引用。伯努利手臂1010能够水平移动至位于工作台1022上的黏性薄膜1020的下方以进行贴膜。伯努利手臂1010也可以垂直地上下移动，当贴膜工艺开始时靠近黏性薄膜1020，或者在贴膜工艺结束后离开工作台1022。
工作台1022用于自动加载和拉紧支撑黏性薄膜1020。工作台1022持续的提供黏性薄膜1020。黏性薄膜1020的黏贴面正对着半导体基底1000的背面。在一个实施例中，薄膜框架1021被自动的传送并放置在工作台1022上。黏性薄膜1020被黏贴在薄膜框架1021上，然后，当贴膜时，黏性薄膜1020由切割机切割成所需要的尺寸。工作台1022是可改变的，以适应直径在3-18英寸范围内的不同尺寸的薄膜框架1021。
与线性驱动器1004安装在一起的旋转盘1001设置在工作台1022和黏性薄膜1020的上方。垂直驱动器1006与旋转盘1001相连接以驱动旋转盘1001在垂直方向上下移动。旋转驱动器1005与旋转盘1001相连接以驱动旋转盘1001在平行于半导体基底1000的平面内旋转。优选地，为了避免驱动器的线路缠绕，旋转驱动器1005驱动旋转盘1001按一圈顺指针然后再一圈逆时针这种交替的方式进行旋转。旋转盘1001横向地设置有一条线性轨道1003。线性驱动器1004安装在线性轨道1003上且能够沿着线性轨道1003移动。线性驱动器1004可以是一个马达、液压式气缸或气动气缸。气缸的运动速度由气体或液体的流量控制。气体喷嘴1002安装在线性驱动器1004上且能够沿着旋转盘1001的径向方向与线性驱动器1004一起运动。旋转驱动器1005的旋转速度以及线性驱动器1004的移动速度能够通过时间来加以编程和控制，从而使半导体基底1000和黏性薄膜1020之间的黏合按照一可编程的轨迹进行。气体喷嘴1002与贴膜气体管路相连。供气阀与贴膜气体管路相连以在所需的时间内向气体喷嘴1002提供贴膜气体。压力调节器和流量调节器与贴膜气体管路相连以控制贴膜气体的喷射压力和流量。加热装置也与贴膜气体管路相连以将贴膜气体的温度控制在20℃至80℃。一旦贴膜气体从气体喷嘴1002喷出，贴膜气体提供一局部贴膜力施加在黏性薄膜1020上，从而将黏性薄膜1020压在半导体基底1000上。结合旋转盘1001的旋转以及气体喷嘴1002的线性运动，黏性薄膜1020与半导体基底1000的黏合按照一个如图5A所示的可编程的轨迹进行，通常从半导体基底1000的中心向半导体基底1000的边缘进行。
参考图2A-2B，揭示了本发明在半导体基底上自动贴附黏性薄膜的装置的另一实施例。该装置包括伯努利手臂2010、工作台2022、旋转驱动器2007、气体喷嘴2002、摆臂2030以及摆臂驱动器2032。伯努利手臂2010支撑起一薄的半导体基底2000，且不与该半导体基底2000接触。工作台2022与伯努利手臂2010相连接，工作台2022加载和定位黏性薄膜2020，使黏性薄膜2020位于半导体基底2000上方。旋转驱动器2007与伯努利手臂2010相连接，该旋转驱动器2007驱动伯努利手臂2010旋转，因此，半导体基底2000和黏性薄膜2020随着伯努利手臂2010一起旋转。气体喷嘴2002向黏性薄膜2020上提供贴膜气体。摆臂2030支撑气体喷嘴2002。摆臂驱动器2032与摆臂2030相连接，该摆臂驱动器2032驱动摆臂2030摆动从而气体喷嘴2002跟随摆臂2030一起摆动。
伯努利手臂2010作为支持臂固持该薄的半导体基底2000，并使半导体基底2000处于悬浮状态，半导体基底2000的器件面与伯努利手臂2010的顶面之间具有一间隙。半导体基底2000的器件面正对着伯努利手臂2010的顶面且半导体基底2000的器件面与伯努利手臂2010的顶面不接触。伯努利手臂2010顶面的边缘设置有一组第一喷射口2012，该第一喷射口2012与第一气体管路相连，当第一气体管路向第一喷射口2012提供纯净的气体时，伯努利手臂2010通过伯努利效应吸住半导体基底2000。伯努利手臂2010顶面的中心设置有一组第二喷射口2013，第二喷射口2013与第二气体管路相连，当第二气体管路向第二喷射口2013提供纯净的气体时，伯努利手臂2010将半导体基底2000举起。优选地，伯努利手臂2010上设置有多组第二喷射口2013。每组第二喷射口2013与一相应的第二气体管路相连接，这些第二气体管路均被独立控制。半导体基底2000和伯努利手臂2010之间的间隙的高度可以通过控制提供至第一喷射口2012和第二喷射口2013的纯净气体的流量来加以调节。至少三个定位针2011设置在伯努利手臂2010上以限制半导体基底2000，防止半导体基底2000在整个贴膜过程中发生水平移动。伯努利手臂2010可以设置数个引导柱，例如至少三个引导柱，来引导半导体基底2000被准确地放置在伯努利手臂2010上。对于具体地利用伯努利效应来固持基底的装置的说明，请参考专利申请号为PCT/CN2012/085319的PCT专利申请，该专利申请的名称为基板支撑装置，申请日为2012年11月27日，该专利申请所包含的全部内容在此处被引用。旋转驱动器2007与伯努利手臂2010相连接以驱动伯努利手臂2010旋转，因此，半导体基底2000和工作台2022随着伯努利手臂2010一起旋转。优选地，旋转驱动器2007驱动伯努利手臂2010按一圈顺指针然后再一圈逆时针这种交替的方式进行旋转。
用于自动加载和拉紧支撑黏性薄膜2020的工作台2022安装在伯努利手臂2010的顶面且与伯努利手臂2010一同旋转。工作台2022持续的提供黏性薄膜2020。黏性薄膜2020的黏贴面正对着半导体基底2000的背面。在一个实施例中，薄膜框架2021被自动地传送并放置在工作台2022上。黏性薄膜2020被黏贴在薄膜框架2021上，然后，当贴膜时，黏性薄膜2020由切割机切割成所需要的尺寸。工作台2022是可改变的，以适应直径在3-18英寸的不同尺寸的薄膜框架2021。
气体喷嘴2002设置在工作台2022的上方并固定在摆臂2030上。摆臂驱动器2032与摆臂2030相连以驱动摆臂2030摆动，因此气体喷嘴2002随摆臂2030一起摆动。垂直驱动器2031与摆臂2030相连以驱动摆臂2030与气体喷嘴2002在垂直方向上下移动。旋转驱动器2007的旋转速度以及摆臂驱动器2032的运动速度能够通过时间来编程和控制，因而黏性薄膜2020与半导体基底2000的黏合按照一个可编程的轨迹进行。气体喷嘴2002与贴膜气体管路相连。供气阀与贴膜气体管路相连以在所需的时间内向气体喷嘴2002提供贴膜气体。压力调节器和流量调节器与贴膜气体管路相连以控制贴膜气体的喷射压力和流量。加热装置也与贴膜气体管路相连以将贴膜气体的温度控制在20-80℃。一旦贴膜气体从气体喷嘴2002中喷出，贴膜气体提供一局部贴膜力施加在黏性薄膜2020上，从而将黏性薄膜2020压在半导体基底2000上。结合伯努利手臂2010的旋转以及气体喷嘴2002的摆动，黏性薄膜2020和半导体基底2000之间的黏合按照如图5B所示的可编程的轨迹进行，通常从半导体基底2000的中心向半导体基底2000的边缘进行。
参考图3A-3B，揭示了本发明在半导体基底上自动贴附黏性薄膜的装置的又一实施例。该装置包括真空手臂3040、工作台3022、气体喷嘴3002、旋转盘3001、线性驱动器3004以及旋转驱动器3005。真空手臂3040固持半导体基底3000。工作台3022加载和定位黏性薄膜3020，使黏性薄膜3020位于半导体基底3000上方。气体喷嘴3002向黏性薄膜3020上提供贴膜气体。旋转盘3001与线性驱动器3004安装在一起以带动气体喷嘴3002运动。旋转驱动器3005驱动旋转盘3001旋转。
真空手臂3040作为支持臂固持半导体基底3000。为了防止半导体基底3000被压坏损伤，一种软且多孔的材料覆盖在真空手臂3040的支持面上。
工作台3022用于自动加载和拉紧支撑黏性薄膜3020。工作台3022持续的提供黏性薄膜3020。黏性薄膜3020的黏贴面正对着半导体基底3000的黏贴面。在一个实施例中，薄膜框架3021被自动的传送并放置在工作台3022上。黏性薄膜3020被黏贴在薄膜框架3021上，然后，当贴膜时，黏性薄膜3020由切割机切割成所需要的尺寸。工作台3022是可改变的，以适应直径在3-18英寸的不同尺寸的薄膜框架3021。
与线性驱动器3004安装在一起的旋转盘3001设置在工作台3022以及黏性薄膜3020的上方。垂直驱动器3006与旋转盘3001连接以驱动旋转盘3001在垂直方向上下移动。旋转驱动器3005与旋转盘3001相连以驱动旋转盘3001在平行于半导体基板3000的平面内旋转。优选地，为了防止驱动器的线路缠绕，旋转驱动器3005驱动旋转盘3001按一圈顺指针然后再一圈逆时针这种交替的方式进行旋转。旋转盘3001横向地设置有线性轨道3003。线性驱动器3004设置在线性轨道3003上，并沿着线性轨道3003运动。线性驱动器3004可以是一个马达、液压式气缸或气动气缸。气缸的运动速度由气体或液体的流量控制。气体喷嘴3002安装在线性驱动器3004上并能沿旋转盘3001的径向与线性驱动器3004一起运动。旋转驱动器3005的旋转速度以及线性驱动器3004的运动速度能够通过时间来加以控制和编程，以使黏性薄膜3020与半导体基底3000之间的黏合按照一条可编程的轨迹进行。气体喷嘴3002与贴膜气体管路相连。供气阀与贴膜气体管路相连以在所需的时间内向气体喷嘴3002提供贴膜气体。压力调节器和流量调节器与贴膜气体管路相连以控制贴膜气体的喷射压力和流量。加热装置也与贴膜气体管路相连以将贴膜气体的温度控制在20-80℃。一旦贴膜气体从气体喷嘴3002中喷出，贴膜气体提供一局部贴膜力施加在黏性薄膜3020上，从而将黏性薄膜3020压在半导体基底3000上。结合旋转盘3001的旋转以及气体喷嘴3002的线性运动，黏性薄膜3020与半导体基底3000的黏合按照一个如图5A所示的可以编程的轨迹进行，通常从半导体基底3000的中心向半导体基底3000的边缘进行。
参考图4A-4B，揭示了本发明在半导体基底上自动贴附黏性薄膜的装置的又一实施例。该装置包括真空手臂4040、工作台4022、旋转驱动器4007、气体喷嘴4002、摆臂4030以及摆臂驱动器4032。真空手臂4040固持半导体基底4000。工作台4022与真空手臂4040相连接，工作台4022加载和定位黏性薄膜4020，使黏性薄膜4020位于半导体基底4000上方。旋转驱动器4007与真空手臂4040相连接以驱动真空手臂4040旋转，因此半导体基底4000和黏性薄膜4020随真空手臂4040一起旋转。气体喷嘴4002向黏性薄膜4020上提供贴膜气体。摆臂4030支撑气体喷嘴4002。摆臂驱动器4032与摆臂4030相连接以驱动气体喷嘴4002随摆臂4030一起运动。
真空手臂4040作为支持臂固持半导体基底4000。为了防止半导体基底4000被压坏损伤，一种软且多孔的材料被覆盖在真空手臂4040的支持面上。旋转驱动器4007与真空手臂4040相连接以驱动真空手臂4040旋转，因此半导体基底4000和工作台4022随真空手臂4040一起旋转。优选地，旋转驱动器4007驱动真空手臂4040按一圈顺指针然后再一圈逆时针这种交替的方式进行旋转。
用于自动加载和拉紧支撑黏性薄膜4020的工作台4022安装在真空手臂4040的支持面上且与真空手臂4040一同旋转。工作台4022持续的提供黏性薄膜4020。黏性薄膜4020的黏贴面正对着半导体基底4000的黏贴面。在一个实施例中，薄膜框架4021被自动地传送并放置在工作台4022上。黏性薄膜4020被黏贴在薄膜框架4021上，然后，当贴膜时，黏性薄膜4020由切割机切割成所需要的尺寸。工作台4022是可改变的，以适应直径在3-18英寸的不同尺寸的薄膜框架4021。
气体喷嘴4002设置在工作台4022的上方并安装在摆臂4030上。摆臂驱动器4032与摆臂4030连接以驱动摆臂4030摆动，从而使气体喷嘴4002也随摆臂4030一起摆动。垂直驱动器4031与摆臂4030连接以驱动摆臂4030和气体喷嘴4002在垂直方向上下移动。旋转驱动器4007的旋转速度以及摆臂驱动器4032的运动速度能够通过时间来加以编程和控制，从而使黏性薄膜4020与半导体基底4000的黏合按照一个可编程的轨迹进行。气体喷嘴4002与贴膜气体管路相连。供气阀与贴膜气体管路相连以在所需的时间内为气体喷嘴4002提供贴膜气体。压力调节器和流量调节器与贴膜气体管路相连以控制贴膜气体的喷射压力和流量。加热装置也与贴膜气体管路相连以将贴膜气体的温度控制在20-80℃。一旦贴膜气体从气体喷嘴4002中喷出，贴膜气体提供一局部贴膜力施加在黏性薄膜4020上，从而将黏性薄膜4020压在半导体基底4000上。结合真空手臂4040的旋转以及气体喷嘴4002的摆动，黏性薄膜4020和半导体基底4000之间的黏合按照如图5B所示的可编程的轨迹进行，通常从半导体基底4000的中心向半导体基底4000的边缘进行。
参考图5A和图5B，揭示了黏性薄膜和半导体基底黏合的可编程的轨迹的示意图。通过控制气体喷嘴的运动速度以及旋转盘或伯努利手臂或真空手臂的旋转速度，这条可编程的轨迹呈现出螺旋状或许多个同心圆环状。在这种情况下，贴膜过程被精确控制且贴膜过程中不会产生气泡和皱褶。
根据本发明的具体实施例，一种在半导体基底上贴附黏性薄膜的方法包括以下步骤。
工艺流程
步骤102：将半导体基底传送至支持臂，该支持臂固持半导体基底；
步骤104：将黏性薄膜传送至半导体基底的黏贴面的上方；
步骤106：将气体喷嘴移动至位于黏性薄膜的上方且靠近该黏性薄膜的位置；
步骤108：通过气体喷嘴向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的黏贴面上，例如可以打开气体喷嘴的供气阀，其中贴膜气体是一种压缩气体，例如洁净的干燥空气、氮气、氦气、氩气或它们的组合，并且贴膜气体的温度控制在20-80℃；
步骤110：使黏性薄膜与半导体基底的黏合按照一条可编程的轨迹进行，通常从半导体基底的中心向半导体基底的边缘进行；
步骤112：停止供应贴膜气体，例如可以关闭气体喷嘴的供气阀，黏性薄膜和半导体基底的黏合工艺完成后，向上移动气体喷嘴；
步骤114：将贴附有黏性薄膜的半导体基底从支持臂上移走。
在步骤102中，支持臂是伯努利手臂。伯努利手臂固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间具有一间隙。半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触。半导体基底和伯努利手臂之间的间隙的高度可以通过控制提供至伯努利手臂的纯净气体的流量来加以调节。
在步骤102中，支持臂是真空手臂。真空手臂的支持面上覆盖一层软且多孔的材料。
在步骤110中，可编程的轨迹可以通过控制气体喷嘴的旋转速度以及线性移动速度来形成。
在步骤110中，可编程的轨迹可以通过控制支持臂的旋转速度以及气体喷嘴的摆动速度来形成。
参考图6所示，揭示了在半导体基底上贴附黏性薄膜的系统。与前述的装置相比，本发明提供的在半导体基底上贴附黏性薄膜的系统进一步包括用于清洗半导体基底的器件面和背面的清洗装置5070。真空手臂5040从装载端口5050处获取半导体基底并固持该半导体基底的背面。之后该真空手臂5040将半导体基底送入清洗装置5070中。清洗装置5070清洗半导体基底的器件面。半导体基底的器件面被清洗干净后，真空手臂5040将半导体基底从清洗装置5070中取出并将其传送至伯努利手臂5010处。伯努利手臂5010固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂5010的顶面之间具有一间隙。半导体基底的器件面不与伯努利手臂5010的顶面接触。半导体基底和伯努利手臂5010之间的间隙的高度可以通过控制提供至伯努利手臂5010的纯净气体的流量来加以调节。然后伯努利手臂5010将该半导体基底送入清洗装置5070中。清洗装置5070清洗半导体基底的背面。半导体基底的背面被清洗干净之后，伯努利手臂5010将半导体基底从清洗装置5070中取出，并将半导体基底送入贴膜装置5060，在贴膜装置5060中将黏性薄膜贴附在半导体基底的背面。
参考图7A和图7B，揭示了本发明在半导体基底上自动贴附黏性薄膜的方法的流程图。在整个贴膜过程中，半导体基底的器件面不与伯努利手臂接触。该方法包括如下步骤：
工艺流程
步骤202：使用真空手臂5040从承载台上取得半导体基底5000并固持该半导体基底5000的背面，其中半导体基底5000的厚度在30μm-1000μm。
步骤204：真空手臂5040将半导体基底5000传送至清洗装置5070中，并在清洗装置5070中清洗半导体基底5000的器件面，其中清洗液至少选用下述一种：去离子水、酸性溶液、碱性溶液或溶剂。
步骤206：真空手臂5040将半导体基底5000从清洗装置5007中取出并将半导体基底5000传送至伯努利手臂5010，伯努利手臂5010固持半导体基底5000，并使半导体基底5000处于悬浮状态，半导体基底5000的器件面与伯努利手臂5010的顶面之间具有一间隙。
步骤208：伯努利手臂5010将半导体基底5000传送至清洗装置5070中，并在清洗装置5070中清洗半导体基底5000的背面，其中清洗液至少选用下述一种：去离子水、酸性溶液、碱性溶液或溶剂。
步骤210：伯努利手臂5010将半导体基底5000从清洗装置5070中取出并将半导体基底5000传送至贴膜装置5060中。
步骤212：将黏性薄膜5020传送至半导体基底5000背面的上方。
步骤214：将气体喷嘴5002移动至黏性薄膜5020的上方且靠近黏性薄膜5020的位置。
步骤216：向黏性薄膜5020上提供贴膜气体以将黏性薄膜5020压在半导体基底5000的背面，例如可以打开气体喷嘴5002的供气阀，其中贴膜气体是一种压缩气体，例如洁净的干燥空气、氮气、氦气、氩气或它们的组合，并且贴膜气体的温度控制在20-80℃。
步骤218：使黏性薄膜5020与半导体基底5000的黏合按照一条可编程的轨迹进行，通常从半导体基底5000的中心向半导体基底5000的边缘进行。
步骤220：停止供应贴膜气体，例如可以关闭气体喷嘴5002的供气阀，黏性薄膜5020和半导体基底5000的黏合工艺完成后，向上移动气体喷嘴5002。
步骤222：将贴附有黏性薄膜5020的半导体基底5000从伯努利手臂5010上移走。
气体喷嘴的移动速度与安装有气体喷嘴的旋转盘的旋转速度或者伯努利手臂或真空手臂的旋转驱动器的旋转速度相结合决定了黏合的轨迹。没有气泡和皱褶产生的贴膜是通过控制黏合的轨迹来决定的。在本发明的一个实施例中，气体喷嘴的运动速度以及旋转盘的旋转速度或者伯努利手臂或真空手臂的旋转驱动器的旋转速度保持不变。在本发明的另一实施例中，气体喷嘴的运动速度以及旋转盘的旋转速度或者伯努利手臂或真空手臂的旋转驱动器的旋转速度被设置为不同的值。
Claims (32)
1.一种在半导体基底上贴附黏性薄膜的系统，其特征在于，包括在半导体基底上贴附黏性薄膜的贴膜装置、伯努利手臂，固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间具有一间隙，半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触；
真空手臂，固持半导体基底的背面并将半导体基底传送至伯努利手臂；以及
清洗装置，清洗半导体基底的器件面和背面；
其中，所述伯努利手臂和所述真空手臂在所述贴膜装置和所述清洗装置之间传送半导体基底；
所述装置包括：
所述伯努利手臂；
工作台，加载和定位黏性薄膜，使黏性薄膜位于半导体基底上方；
旋转盘，具有线性轨道，旋转盘设置在黏性薄膜的上方；
线性驱动器，安装在旋转盘的线性轨道上且能够沿着线性轨道移动；
气体喷嘴，向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的黏贴面上，气体喷嘴安装在线性驱动器上且与线性驱动器一起移动；以及
旋转驱动器，与旋转盘连接并驱动旋转盘在平行于半导体基底的平面内旋转。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括垂直驱动器，所述垂直驱动器与旋转盘连接以驱动旋转盘在垂直方向上下移动。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述伯努利手臂能够在垂直方向上下移动。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括薄膜框架，所述薄膜框架设置在工作台上，黏性薄膜黏贴在所述薄膜框架上。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述半导体基底的黏贴面是与半导体基底的器件面相对的半导体基底的背面，所述伯努利手臂固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间具有一间隙，半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述伯努利手臂顶面的边缘设置有一组第一喷射口，该第一喷射口与第一气体管路相连，当第一气体管路向第一喷射口提供纯净的气体时，伯努利手臂通过伯努利效应吸住半导体基底，伯努利手臂顶面的中心设置有一组或多组第二喷射口，该一组或多组第二喷射口与一个或多个第二气体管路相连，当第二气体管路向第二喷射口提供纯净的气体时，伯努利手臂将半导体基底举起，该一个或多个第二气体管路被独立控制。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述半导体基底与伯努利手臂之间的间隙的高度通过控制提供至第一喷射口和第二喷射口的纯净气体的流量来加以调节。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体喷嘴与贴膜气体管路相连，供气阀与所述贴膜气体管路相连以向所述气体喷嘴提供贴膜气体。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，进一步包括压力调节器，与所述贴膜气体管路相连以控制贴膜气体的喷射压力。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，进一步包括流量调节器，与所述贴膜气体管路相连以控制贴膜气体的流量。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，进一步包括加热装置，与所述贴膜气体管路相连以控制贴膜气体的温度。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述贴膜气体的温度控制在20℃-80℃。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述黏性薄膜与所述半导体基底的黏合的轨迹通过调整所述旋转盘的旋转速度以及所述线性驱动器的线性移动速度来加以控制。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述黏性薄膜与所述半导体基底的黏合的轨迹可被编程为螺旋状，由半导体基底的中心旋绕至半导体基底的边缘。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转驱动器驱动旋转盘按一圈顺指针然后再一圈逆时针交替的方式进行旋转。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述线性驱动器是马达、液压式气缸或气动气缸。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述气缸的运动速度由液体或气体的流量控制。
18.一种在半导体基底上贴附黏性薄膜的系统，其特征在于，包括在半导体基底上贴附黏性薄膜的贴膜装置、伯努利手臂、固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间具有一间隙，半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触；
真空手臂，固持半导体基底的背面并将半导体基底传送至伯努利手臂；以及
清洗装置，清洗半导体基底的器件面和背面；
其中，所述伯努利手臂和所述真空手臂在所述贴膜装置和所述清洗装置之间传送半导体基底；
所述装置包括：
所述伯努利手臂；
工作台，与所述伯努利手臂相连接，工作台加载和定位黏性薄膜，使黏性薄膜位于半导体基底上方；
气体喷嘴，向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的黏贴面上；
摆臂，支撑气体喷嘴；
摆臂驱动器，与摆臂相连接以驱动摆臂摆动；以及
旋转驱动器，与所述伯努利手臂相连接以驱动所述伯努利手臂旋转。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，进一步包括垂直驱动器，与所述摆臂相连接，以驱动所述摆臂和气体喷嘴在垂直方向上下移动。
20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述旋转驱动器驱动所述伯努利手臂按一圈顺指针然后再一圈逆时针交替的方式进行旋转。
21.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述半导体基底的黏贴面是与半导体基底的器件面相对的半导体基底的背面，所述伯努利手臂固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间具有一间隙，半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触。
22.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述黏性薄膜与所述半导体基底的黏合的轨迹通过调节所述旋转驱动器的旋转速度和所述摆臂驱动器的摆动速度来加以控制。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述黏性薄膜与所述半导体基底的黏合的轨迹可被编程为由半导体基底的中心到半导体基底的边缘的多个同心圆环状。
24.根据权利要求1或18所述的系统，其特征在于，所述半导体基底在所述清洗装置中进行背面清洗工艺时由所述伯努利手臂固持，所述半导体基底在所述清洗装置中进行器件面的清洗工艺时由所述真空手臂固持。
25.一种在半导体基底上贴附黏性薄膜的方法，其特征在于，包括：
真空手臂将半导体基底传送至清洗装置中，在清洗装置中清洗所述半导体基底的器件面；
所述真空手臂将所述半导体基底从所述清洗装置中取出并将所述半导体基底传送至伯努利手臂，
所述伯努利手臂固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间具有一间隙，半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触；
所述伯努利手臂和所述真空手臂在一贴膜装置和所述清洗装置之间传送半导体基底；
将黏性薄膜传送至半导体基底的黏贴面的上方；
将气体喷嘴移动至黏性薄膜的上方并靠近黏性薄膜；
通过气体喷嘴向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的黏贴面上；
使黏性薄膜和半导体基底的黏合按照一可编程的轨迹进行；
停止供应贴膜气体；以及
将贴附有黏性薄膜的半导体基底从伯努利手臂上移走。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述可编程的轨迹为螺旋状或多个同心圆环状。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述半导体基底的厚度为30μm-1000μm。
28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述贴膜气体是压缩的洁净的干燥空气、氮气、氦气、氩气或它们的组合。
29.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述贴膜气体的温度为20℃-80℃。
30.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述可编程的轨迹的形成是通过控制所述气体喷嘴的旋转速度和线性移动速度来实现的。
31.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述可编程的轨迹的形成是通过控制所述伯努利手臂的旋转速度和所述气体喷嘴的摆动速度来实现的。
32.一种在半导体基底上贴附黏性薄膜的方法，其特征在于，包括：
真空手臂将半导体基底传送至清洗装置中，通过固持半导体基底的背面来清洗半导体基底的器件面；
所述真空手臂从清洗装置中取出半导体基底并将半导体基底传送至伯努利手臂，所述伯努利手臂固持半导体基底，并使半导体基底处于悬浮状态，半导体基底的器件面与伯努利手臂的顶面之间具有一间隙，半导体基底的器件面不与伯努利手臂的顶面接触；
将半导体基底传送至清洗装置中以清洗半导体基底的背面；
从清洗装置中取出半导体基底并将半导体基底传送至贴膜装置；
将黏性薄膜传送至半导体基底的背面上方；
将气体喷嘴移动至黏性薄膜的上方并靠近黏性薄膜；
通过气体喷嘴向黏性薄膜上提供贴膜气体以将黏性薄膜压在半导体基底的背面；
使黏性薄膜与半导体基底的黏合按照一可编程的轨迹进行；
停止供应贴膜气体；以及
将贴附有黏性薄膜的半导体基底从伯努利手臂上移走。
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