CN107000175B - 以波纹管卡紧翘曲的晶片 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种真空卡盘，其具有拉动晶片表面朝向卡紧表面的至少一个吸力组合件。所述吸力组合件可与翘曲的晶片一起使用。吸力使吸力组合件的垫与所述晶片表面接合且使所述吸力组合件的波纹管缩回。当所述波纹管缩回且使所述晶片表面更靠近于所述卡紧表面时，由所述真空卡盘提供的所述吸力可将所述晶片拉平。

Description

以波纹管卡紧翘曲的晶片

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2014年12月6日申请的第62/088,546号美国临时专利申请案的优先权，所述专利申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及晶片处理，且更特定地说，本发明涉及卡紧翘曲的晶片。

背景技术

真空卡盘通常用于固定晶片。举例来说，真空卡盘可用于在检测期间或在晶片制造的其它时期期间固定半导体晶片。真空卡盘通常具有接触晶片的卡紧表面。一或多个真空凹槽延伸穿过此卡紧表面。当通过一或若干真空凹槽而抽空空气或另一气体时，吸力使晶片保持于真空卡盘上。卡紧表面与对置晶片表面之间的压力差使晶片在处理期间固定于适当位置中或可使晶片紧贴真空卡盘。

并非全部晶片都是完全平面的。晶片会变翘曲。这使晶片的表面弯曲或以其它方式不规则(即，非平面的)。举例来说，翘曲晶片的表面上的点会偏离相对于表面的圆周的参考平面。此翘曲可为晶片处理的结果或对晶片的应力或应变的结果。举例来说，晶片上的层或膜可引起导致翘曲的应力或应变。

使翘曲晶片充分固定到真空卡盘可较困难。晶片表面的平整度影响真空卡盘可固定晶片的良好程度。当真空卡盘与晶片表面之间的距离增大时，所述真空卡盘固定或平整晶片的效力下降。因此，如果晶片表面的部分归因于翘曲而进一步远离真空卡盘，那么无法使用真空卡盘来固定或平整晶片表面的此部分。未固定晶片或未经适当平整的晶片可影响晶片制造。

在使用计量系统的半导体应用中，一些晶片被翘曲到使得这些翘曲晶片无法由检测系统正常处理或处置的程度。此类晶片会由于上游制造工艺(例如金属沉积)(其改变平面平整度且引起这些晶片呈碗形、圆顶形或不对称的(经扭转))而翘曲。计量工具(例如亮场工具)通常需要基本上平整的晶片。通常使用卡盘来夹紧晶片以平整所述晶片来用于计量或处理。翘曲的晶片通常无法被夹紧于真空卡盘上以充分平整所述晶片来用于计量系统中的检测。因此，通过计量系统的大量产量损失可由晶片的翘曲引起。

真空卡盘通常可固定具有高达0.1毫米的翘曲的晶片。尽管有0.1毫米的翘曲，但可紧贴卡紧表面拉平晶片且仅使用真空卡盘的吸力来使充分保持晶片。将具有从0.4毫米到0.8毫米的翘曲的翘曲晶片卡紧于真空卡盘上在一些实例中是可行的，但这会受限于特定翘曲定向或具有特定背面光洁度的晶片。然而，一些晶片具有大于0.8毫米的翘曲。举例来说，一些晶片具有高达约5毫米或约6毫米的翘曲。翘曲到此程度的晶片无法被充分固定到现有真空卡盘。因此，需要一种新设备及方法来卡紧翘曲晶片。

发明内容

在第一实施例中，提供一种吸力组合件。所述吸力组合件具有基座、波纹管、垫及真空口。所述波纹管(其可由不锈钢制造)具有第一端及与所述第一端相对的第二端。所述波纹管的所述第二端安置于所述基座上。所述垫(其可由聚酰亚胺制造)具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面。所述垫的所述第二表面安置于所述波纹管的所述第一端上。所述第一表面界定所述垫中的凹口且所述垫包含所述第一表面与所述第二表面之间的至少一个通道，所述至少一个通道由通道壁界定。所述真空口与第一容积及第二容积流体连通。所述第一容积由所述基座、所述波纹管及所述垫界定。所述第二容积由所述凹口部分地界定。

浮动部分可安置于所述波纹管与所述垫之间。所述浮动部分包含穿过所述浮动部分的浮动部分主体的浮动部分通道，其由浮动部分通道壁界定。所述浮动部分通道与所述垫的所述通道流体连通。所述第一容积由所述浮动部分进一步界定。

止动螺丝可安置于所述基座中。所述止动螺丝是可调整的且经配置以在所述波纹管缩回时对所述垫提供止动。

弹簧可安置于所述基座与所述垫之间。

所述波纹管的横截面积可大于所述垫的横截面积。所述波纹管的所述横截面积与所述垫的所述横截面积的比率可为从1.1:1到1.5:1。

在第二实施例中，提供一种真空卡盘。所述真空卡盘具有界定卡紧表面的主体，其中吸力组合件开口由所述卡紧表面界定。所述真空卡盘还具有安置于所述吸力组合件开口中的吸力组合件。所述吸力组合件具有基座、波纹管、垫及真空口。所述波纹管(其可由不锈钢制造)具有第一端及与所述第一端相对的第二端。所述波纹管的所述第二端安置于所述基座上。所述垫(其可由聚酰亚胺制造)具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面。所述垫的所述第二表面安置于所述波纹管的所述第一端上。所述第一表面界定所述垫中的凹口且所述垫包含所述第一表面与所述第二表面之间的至少一个通道，所述至少一个通道由通道壁界定。所述真空口与第一容积及第二容积流体连通。所述第一容积由所述基座、所述波纹管及所述垫界定。所述第二容积由所述凹口部分地界定。所述垫的所述第一表面在第一位置中与所述卡紧表面相距一距离且所述垫的所述第一表面在第二位置中比在所述第一位置中更接近于所述卡紧表面。所述垫的所述第一表面在所述第二位置中可与所述卡紧表面齐平。

所述真空卡盘可包含多个吸力组合件开口及安置于所述吸力组合件开口中的多个吸力组合件。

浮动部分可安置于所述波纹管与所述垫之间。所述浮动部分包含穿过所述浮动部分的浮动部分主体的浮动部分通道，其由浮动部分通道壁界定。所述浮动部分通道与所述垫的所述通道流体连通。所述第一容积由所述浮动部分进一步界定。

止动螺丝可安置于所述基座中。所述止动螺丝是可调整的且经配置以在所述波纹管缩回到所述第二位置时对所述垫提供止动。

弹簧可安置于所述基座与所述垫之间。

所述波纹管的一横截面积可大于所述垫的横截面积。所述波纹管的所述横截面积与所述垫的所述横截面积的比率可为从1.1:1到1.5:1。

在第三实施例中，提供一种卡紧的方法。将晶片的晶片表面定位于真空卡盘的卡紧表面上。所述晶片表面并非完全接触所述卡紧表面。所述真空卡盘包括吸力组合件，其包含波纹管及垫。所述波纹管内的容积及连接到所述波纹管的所述垫的凹口中的压力经降低使得所述垫接合所述晶片表面且所述波纹管缩回，由此不致使所述晶片表面呈非平面的。

所述真空卡盘可包含多个吸力组合件。因此，可降低多个容积及凹口中的压力，使得多个垫接合所述晶片表面且多个波纹管缩回。

附图说明

为了更完全理解本发明的本质及目的，应参考结合附图的以下详细描述，其中：

图1是根据本发明的吸力组合件的第一实施例的横截面图；

图2是根据本发明的吸力组合件的第二实施例的横截面图；

图3是包含吸力组合件的真空卡盘的俯视透视图；

图4是对应于图3的真空卡盘的真空卡盘的部分的仰视透视图；

图5是根据本发明的方法的流程图；

图6是处于第一位置中的真空卡盘中的吸力组合件的横截面图；

图7是处于第一位置中的具有多个吸力组合件的真空卡盘的横截面图；

图8是处于第二位置中的真空卡盘中的吸力组合件的横截面图；及

图9是处于第二位置中的具有多个吸力组合件的真空卡盘的横截面图。

具体实施方式

虽然将依据某些实施例而描述所主张的目标物，但其它实施例(其包含未提供本文中所阐述的全部益处及特征的实施例)也在本发明的范围内。可在不背离本发明的范围的情况下作出各种结构、逻辑、过程步骤及电子改变。

本发明提供一种卡紧晶片的系统及方法。将可被翘曲的晶片放置于真空卡盘的卡紧表面上。所述卡紧表面可为基本上呈平面的。所述真空卡盘具有可接触或以其它方式接合晶片表面的至少一个吸力组合件。所述吸力组合件包含基座、安置于所述基座上的柔性波纹管及安置于所述柔性波纹管上的垫。

在实施例中，每个吸力组合件具有连接到柔性波纹管的垫。所述垫接合晶片表面。所述垫中的孔隙使低压能够形成于所述垫的表面的凹口中。所述柔性波纹管随着低压形成于所述波纹管内而缩回。这使所述垫在卡紧表面上方的第一位置到更靠近于卡紧表面的第二位置之间移动。此第二位置可与卡紧表面大致齐平。

本文中所揭示的吸力组合件可用于封闭卡紧表面与晶片表面之间的间隙以有助于使用真空卡盘来固定晶片。形成于波纹管内及凹口中的低压及所得吸力使吸力组合件的垫与晶片表面连接或接合且使波纹管缩回。当波纹管缩回且使晶片表面更靠近于卡紧表面时，由真空卡盘提供的吸力可固定晶片或拉动翘曲晶片紧贴卡紧表面。

图1是吸力组合件100的第一实施例的横截面图。基座101经配置以安装或连接到真空卡盘的主体，且可由金属、塑料或此技术领域已知的其它材料制造。基座101可包含固定孔、夹具或其它机构来将基座101或吸力组合件100固定到真空卡盘。举例来说，图1说明基座101中的两个固定孔117，其使紧固件(例如螺栓或螺丝)能够将基座101固定到真空卡盘中的空气轴承心轴。可具有更多或更少固定孔117。基座101可由不锈钢(例如不锈钢316L)或其它材料制造。

波纹管102连接到基座101。波纹管102具有第一端108及第二端109。第二端109安置于基座101上。波纹管102可由不锈钢或其它材料制造。不锈钢可提供耐久性且可抵抗归因于操作波纹管102的疲劳。波纹管102的壁121与基座101及垫103一起界定第一容积107。第一容积107位于波纹管102内。波纹管102在z方向上的长度可取决于吸力组合件100的所要操作而变动。

波纹管102是有弹性的。波纹管102的k因子使波纹管102能够在z方向上缩回。然而，波纹管102在x方向或y方向上的挠曲是相对刚性。因此，第一容积107中的压力降低时波纹管102的壁121的任何向内收折将被减少或被防止且波纹管102将主要或仅在z方向上朝向基座101缩回。x方向及y方向上的此刚性可由波纹管102的第一端108及第二端109处的波纹管102的结构组件提供。此类结构组件可比波纹管102的其余部分更刚性或更不具柔性。

波纹管102可在z方向上完全缩回到其无法进一步缩回的点。在使波纹管102完全缩回之前，波纹管102可在x方向或y方向上收折或以其它方式移位。x方向或y方向上的任何收折或其它平移通常小于z方向上的缩回。

波纹管102可在z方向上移位的距离可变动。例如每一组件的直径、节距、总长度、厚度等因子或材料可影响波纹管102可在z方向上平移的距离。

垫103连接到波纹管102。垫103具有第一表面111及第二表面110。垫103的第二表面110安置于波纹管102的第一端108上。垫103可直接安置于波纹管102上，或浮动部分104(如果存在)可定位于垫103与波纹管102之间。其它组件或层还可安置于垫103与波纹管102之间。垫103具有由第一表面111界定的凹口115。第二容积106由凹口115与晶片表面(当存在晶片时)一起界定。如(例如)图6中所见，第二容积106可由与垫103接触的晶片表面定界。

垫103的凹口115或第一表面111的形状可变动。第一表面111或凹口115可经塑形以在吸力组合件100的操作期间使真空能够起始及保持。为避免在波纹管102缩回时垫103与晶片之间分离，垫103的真空吸力面积可大于由波纹管102形成的有效真空吸力面积。垫103的真空吸力区域可拥有针对晶片表面的充足支撑以防止由吸力引起的过度变形。第一表面111可包含隆脊(如图1中所见)，可呈碗形，或可呈其它形状。

垫103可由塑料制造。在一个实例中，垫103可由基于聚酰亚胺的塑料(例如VESPEL(由杜邦公司(DuPont)制造))制造。垫103还可由ERTALYTE(由象限塑料(QuadrantPlastics)制造)、聚醚醚酮(PEEK)、VITON(由杜邦公司制造)、或所属领域技术人员已知的其它材料制造。垫103的材料可具有低释气性质。可针对吸力组合件100的特定操作而选择垫103材料的释气性、集尘性或摩擦系数。

垫103可与垫103接合或以其它方式接触的晶片表面适形。举例来说，当施加吸力时，垫103可压缩且其表面可与晶片表面适形。这可有助于形成垫103与晶片表面之间的密封以促进维持凹口115或第二容积106中的吸力。

垫103的第一表面111可在x方向或y方向上具有从约10毫米到约50毫米的直径。在特定实例中，垫103的第一表面111在x方向或y方向上具有约24毫米的直径。可具有其它尺寸且此仅作为实例而列出。

垫103具有第一表面111与第二表面110之间的至少一个通道118。此通道118由垫103的主体122的通道壁界定。图1中说明三个通道118。然而，可使用更多或更少通道118。在实例中，垫103可具有一个到六个通道。举例来说，仅一个通道118可用于垫103中。通道118的尺寸可经配置以限制气流。此气流限制可用于控制波纹管102内的压力以控制波纹管102在与晶片的接合之前的z方向上的高度。

垫103可具有使其能够保持其形状(尽管第一容积107中存在低压)的性质。在此实施例中，垫103可直接安置于波纹管102上或可以其它方式避免垫103的加强。

吸力组合件100可包含安置于波纹管102与垫103之间的浮动部分104。举例来说，浮动部分104可针对第一容积107中的低压而加强垫103。垫103位于浮动部分104的一侧上且波纹管102位于浮动部分104的另一侧上。垫103及波纹管102两者可直接连接到浮动部分104。浮动部分104进一步界定第一容积107。因此，在存在浮动部分104的情况下，波纹管102的壁121与基座101及浮动部分104一起界定第一容积107。

浮动部分104可由能够与波纹管102的熔合、结合或连接的材料制造。举例来说，浮动部分104可由与波纹管102相同的材料制造。浮动部分104可具有对垫103提供支撑同时使垫103的变形最小化的材料性质。

浮动部分104包含穿过浮动部分主体123的至少一个浮动部分通道112。浮动部分通道112由浮动部分通道壁界定。浮动部分通道112与垫103的通道118流体连通。

浮动部分通道112的数目可匹配或不同于垫103中的通道118的数目。因此，可使用比图1中所说明的浮动部分通道多或少的浮动部分通道112。

O形环119可定位于垫103与浮动部分104之间。浮动部分104可包含用于O形环119一凹口。O形环119可有助于防止来自浮动部分通道112及通道118的泄漏。

基座101、波纹管102、垫103或浮动部分104之间的连接可包含胶合或粘合、螺纹配合、O形环、压配合或另一密封形成机构，使得可抑制低压或可将吸力施加于第一容积107及第二容积106，同时使泄漏最小化。

吸力组合件100还可具有止动螺丝105，其可为固定螺丝。止动螺丝105定位于基座101中且是可调整的。当波纹管102缩回时，止动螺丝105对垫103提供止动。止动螺丝105的数目可变动且吸力组合件100不受限于仅一个止动螺丝105。当吸力组合件100位于真空卡盘中时，当吸力组合件100与所述真空卡盘分离时，或当自吸力组合件100移除所述真空卡盘时，可调整止动螺丝105。

止动螺丝105可经调整以防止波纹管102缩回过多或过少且因此防止垫103移动过多或过少。在实例中，真空卡盘的卡紧表面放置于平整表面上。这使波纹管102缩回且将垫103的第一表面111定位成与真空卡盘的卡紧表面齐平。接着，调整止动螺丝105直到止动螺丝105接触或以其它方式接合垫103或浮动部分104为止。这将设置止动螺丝105使其对垫103提供止动，使得垫103将随着波纹管102缩回而与卡紧表面齐平。

O形环120可定位于止动螺丝105周围。基座101可包含空腔来固定O形环120。此O形环120可有助于维持第一容积107内的低压。

除止动螺丝105之外，其它机构也可在波纹管102缩回时对垫103提供止动。举例来说，可使用差动调整螺丝。这可提供每回转约25微米的分辨率。

真空口116与第一容积107流体连通且通过浮动部分通道112及通道118而与第二容积106流体连通。在图1的实施例中，真空口116与通向第一容积107的通道一起定位于基座101中。真空口116可具有不同于图1中所说明的配置或位置的配置或位置。真空口116可与真空泵连接。

垫103可在第二表面110上具有延伸超过第二表面110的平面的凸块113。当波纹管102缩回时，此凸块113接触或以其它方式接合止动螺丝105。此凸块113可位于第二表面110的中央中，但凸块113可位于其它位置中或具有其它配置。

如果使用浮动部分104，那么浮动部分104可具有浮动部分凸块114。此浮动部分凸块114可覆盖或包围垫103中的凸块113(如果存在)。浮动部分凸块114的位置或配置可基本上匹配凸块113的位置或配置，或可为不同的。当波纹管102缩回时，浮动部分凸块114可直接接触止动螺丝105。

在操作期间，由垫103的凹口115界定的第二容积106中的吸力度可大于由波纹管102界定的第一容积107中的吸力度。这使垫103能够保持与晶片接合。这还防止拉动垫103远离晶片表面的波纹管102的缩回破坏晶片表面与垫103之间的接合。通过压力乘以吸力面积而测量真空力。在正常操作期间，第一容积107及第二容积106中的压力可保持大致相同。真空力的差值可由吸力面积确定。

为了提供比由波纹管102界定的第一容积107中的吸力度高的由垫103的凹口115界定的第二容积106中的吸力度，波纹管102的横截面积对垫103的横截面积或垫103中的通道118的大小可变动。波纹管102的横截面积可大于垫103的横截面积以使垫103能够保持与晶片表面接合且波纹管102的缩回不中断所述接合。波纹管102的横截面积与垫103的横截面积的比率可为从约1.1:1到约1.5:1，但其它比率是可行的。在实例中，波纹管102的横截面积与垫103的横截面积的比率可为约1.2:1。此比率可基于晶片的劲度而变动。

图2是吸力组合件200的第二实施例的横截面图。吸力组合件200具有基座101、波纹管102、任选的浮动部分104、垫103、止动螺丝105及真空口116。

垫103具有由第一表面111界定的凹口115。当存在晶片时，此凹口115与晶片表面一起界定第二容积106。如(例如)图6中所见，第二容积106可由与垫103接触的晶片表面定界。垫103具有第一表面111与第二表面110之间的至少一个通道118。此通道118由垫103的主体122的通道壁界定。虽然图2中说明一个通道118，但可使用一个以上通道118。

在一些实施例中，浮动部分104介于垫103与波纹管102之间。浮动部分104包含穿过浮动部分主体123的至少一个浮动部分通道112。浮动部分通道112由浮动部分通道壁界定。浮动部分通道112与垫103的通道118流体连通。浮动部分104中的浮动部分通道112的数目可与垫103中的通道118的数目相同或不同。

波纹管102具有第一端108及第二端109。波纹管102的壁121与基座101及垫103(或浮动部分104(如果存在))一起界定第一容积107。第一容积107位于波纹管102内。

弹簧201定位于基座101与浮动部分104之间。在实施例中，弹簧201定位于波纹管102的第一容积107中。此弹簧201抵抗波纹管102的缩回且有助于促使波纹管102远离基座101。在图2的实施例中，弹簧201部分地定位于基座101及浮动部分104内以固定弹簧201。弹簧201还可经定位成抵靠基座101或浮动部分104的平面，而非部分地定位于基座101或浮动部分104内。

在图2的实施例中，弹簧201经定位成抵靠真空口116。在实例中，真空口116是金属，其可对弹簧201提供刚性支撑。在另一实施例中，弹簧201在远离真空口116的点处经定位成抵靠基座101。真空口116可与真空泵连接。

在另一实施例中，浮动部分104不存在且弹簧201定位于基座101与垫103之间。在此实施例中，弹簧201可定位于垫103的第二表面110上或部分地定位于垫103内。

图2的实施例具有三个止动螺丝105，但归因于横截面，图中仅说明两个。止动螺丝105的数目可变动。举例来说，可使用一个或两个止动螺丝105，但还可使用更多止动螺丝105。止动螺丝105可全部经调整到z方向上的大致相同高度，使得垫103与真空卡盘的卡紧表面等高或平行于真空卡盘的卡紧表面。止动螺丝105还可经调整到z方向上的不同高度。这可改变垫103相对于真空卡盘的卡紧表面的角度，以便促进垫103接合晶片表面。

在另一实施例中，图1的吸力组合件100或图2的吸力组合件200不包含任何止动螺丝。在实例中，波纹管可在z方向上完全缩回到最小长度以使垫的第一表面与真空卡盘的卡紧表面大致齐平。在另一实例中，当垫的第一表面与真空卡盘的卡紧表面大致齐平时，波纹管在z方向上可不完全缩回到其最小长度。在此实例中，当晶片接触卡紧表面时，晶片的材料性质使波纹管的进一步缩回停止。因此，虽然归因于吸力而促使波纹管缩回，但当晶片接触卡紧表面时，由晶片停止缩回。

图3是包含吸力组合件301到303的真空卡盘300的俯视透视图。吸力组合件301到303可对应于(例如)图1或2中的吸力组合件100或200。

图3中的真空卡盘300具有界定卡紧表面304的主体310。晶片在卡紧期间放置于此卡紧表面304上。卡紧表面304可为基本上平面的。虽然图中未说明，但可横跨卡紧表面304而分布圆形凸柱以减小与晶片的背面的接触应力。

真空卡盘300具有定位于卡紧表面304中的一或多个真空入口以从晶片表面与卡紧表面304之间的空间抽空空气或气体。此抽空施加卡紧力且可使晶片保持或固定到真空卡盘300。

在图3中，真空卡盘300具有由卡紧表面304界定的三个吸力组合件开口305到307。吸力组合件301到303中的一者定位于吸力组合件开口305到307中的每一者中。吸力组合件开口305到307中的每一者可为穿过真空卡盘300的整个主体310的孔的部分或可为真空卡盘300的主体310中的空腔(其具有底面)。

真空卡盘300可包含可使晶片相对于卡紧表面304而上升或下降的升降销308。升降机构(图中未说明)经配置以使升降销308的头部上升到高于卡紧表面304且使升降销308下降到卡紧表面304中或低于卡紧表面304。凹槽309可形成于真空卡盘300的主体310中以使机械人末端操作器(robot end effector)能够插入于晶片与真空卡盘300之间。所述机械人末端操作器可将晶片放置于真空卡盘300上或从真空卡盘300移除晶片。

吸力组合件的大小可变动。举例来说，吸力组合件的直径可为从约10毫米到约50毫米，其取决于晶片大小、翘曲量或晶片劲度。

吸力组合件的数目可变动。虽然图中说明三个吸力组合件301到303，但吸力组合件的数目可为(例如)从一个到二十个。取决于吸力组合件的大小及卡紧表面的大小，可使用二十个以上吸力组合件。在实例中，十二个吸力组合件可与真空卡盘300一起使用。与真空卡盘300一起使用的吸力组合件可围绕真空卡盘300等距间隔开或呈其它图案。吸力组合件的数目及吸力组合件的位置可基于晶片的翘曲度、翘曲的形状、劲度、表面光洁度或其它因素而变动。

吸力组合件的数目可与吸力组合件开口的数目相同。在另一实施例中，真空卡盘中存在比吸力组合件多的吸力组合件开口。在此配置中，吸力组合件可针对特定晶片而最佳地定位于真空卡盘中。

在实施例中，吸力组合件的群组一起成群集于真空卡盘300的单个区域中，而非如图3中所见那样围绕真空卡盘300等距间隔。

在另一实施例中，单个吸力组合件可与真空卡盘300一起使用。在此实施例中，晶片经翘曲使得(例如)晶片表面的仅一个区域不与卡紧表面304接触。单个吸力组合件可用于使此区域下降且接着真空卡盘的吸力足以卡紧晶片或使晶片呈平面或以其它方式不翘曲。

图4是对应于图3的真空卡盘的真空卡盘的部分的仰视透视图。在图4中，吸力组合件301到303与真空卡盘300连接。举例来说，吸力组合件301到303可使用每一个吸力组合件的基座中的孔隙来螺合到真空卡盘300中。

图5是根据本发明的方法的流程图。在500中，将晶片表面定位于具有至少一个吸力组合件的真空卡盘的卡紧表面上。每个吸力组合件包含波纹管及垫。所述真空卡盘可为(例如)图3中的真空卡盘300。所述晶片表面可不完全接触所述卡紧表面。因此，晶片可为非平面的，这是因为其已被翘曲。

在501中，降低波纹管内的容积及连接到波纹管的垫的凹口中的压力。垫与晶片表面接合且波纹管缩回。拉动晶片表面朝向卡紧表面，由此不致使晶片表面呈非平面的。

可使用多个吸力组合件，其各自具有波纹管及垫。在此实施例中，降低波纹管内的多个容积及垫的凹口中的压力。垫在多个点处附接到晶片表面且波纹管缩回。在所述多个点处拉动晶片表面朝向卡紧表面，由此不致使晶片表面呈非平面的。垫可在相同或不同时间附接到晶片。举例来说，当在晶片表面上的一个点处使用第一垫拉动晶片的部分朝向卡紧表面时，在附接到所述第一垫的波纹管缩回之后，不同垫可在不同点处附接到晶片表面。因此，在一个区域中拉动晶片朝向卡紧表面可引起另一区域中的吸力组合件接合晶片表面。

如果无晶片与吸力组合件的垫接合，那么所述吸力组合件可不缩回或可以较慢速率缩回。这可使吸力组合件能够停留于第一位置中或停留于第一位置附近以接合晶片，同时以其它方式拉动所述晶片朝向卡紧表面。

真空泵可对真空卡盘及一或若干吸力组合件两者提供吸力。所述真空泵的真空压力范围可为从约0atm到约-29.9英寸汞柱。此真空泵可提供(例如)24英寸汞柱的吸力或1atm的吸力，但所述真空泵可提供其它吸力量或吸力范围。

真空泵可致动吸力组合件。开始或停止到真空卡盘或吸力组合件的吸力使吸力组合件能够接合晶片表面且使波纹管能够缩回。通过(例如)真空口而将吸力施加到波纹管的第一容积及垫的第二容积。可通过垫中的至少一个通道而将吸力从第一容积施加到第二容积。当在第一容积中提供低压时，波纹管缩回。当在第二容积中提供低压时，垫接合晶片表面。

可无需额外机械致动装置来拉动吸力组合件垫朝向卡紧表面。机械致动装置的免除可确保高可靠性、较低成本，且减少必要维护。

还可使用两个或两个以上吸力泵。在实施例中，一或多个真空泵对吸力组合件提供吸力。这些真空泵与对真空卡盘供应吸力的真空泵分离。在此实施例中，控制器可用于控制何时对吸力组合件及真空卡盘提供吸力的时序。

阀还可用于控制何时对吸力组合件或真空卡盘提供吸力。阀可为(例如)电磁阀。在实施例中，一或多个真空泵对吸力组合件及真空卡盘提供吸力。控制器可用于控制阀，所述阀又控制何时对个别吸力组合件或真空卡盘提供吸力。

在波纹管缩回时对垫提供止动可防止晶片被拉动到卡紧表面中的吸力组合件开口中。如果吸力组合件将晶片拉动到吸力组合件开口中，那么薄晶片会偏转或弯曲。此偏转或弯曲可影响(例如)晶片表面在检测期间是否适当地焦点对准。

图6及7是处于第一位置中的具有一或若干吸力组合件的真空卡盘600的横截面图。晶片601的晶片表面经定位成与吸力组合件602到604接触。吸力组合件602到604中的每一者可对应于图1的吸力组合件100或可具有其它配置。虽然晶片601经说明为平面的，但晶片601可为非平面的。垫605到607中的每一者接触晶片601的晶片表面。在图6及7中，可不将吸力施加到吸力组合件602到604或施加到吸力组合件602到604的吸力可能不够高或施加不够长，使得晶片601归因于波纹管(例如图6中的波纹管609及7中的波纹管610)的缩回而与真空卡盘600的卡紧表面608接触。

在一个特定实施例中，真空卡盘包含三个吸力组合件。每个吸力组合件可突出高于真空卡盘的卡紧表面达从1毫米的分数到12毫米或更大。在第一位置中，垫突出高于真空卡盘的卡紧表面达(例如)约6毫米。波纹管缩回，使得(例如)垫与真空卡盘的卡紧表面齐平。

可个别地或以一或多个群组控制波纹管(例如波纹管609及610)的高度或一或多个垫(例如垫605到607)在波纹管静止时相距于卡紧表面的距离。举例来说，垫可经改变或修改以提供不同大小通道。可无需改变或调换波纹管。

图8及9是处于第二位置中的具有一或若干吸力组合件的真空卡盘600的横截面图。在比较图6与8及图7与9时，垫605到607在第二位置中比在第一位置中更接近于卡紧表面608。

波纹管(例如波纹管609及610)归因于形成于其内的低压而缩回，这使垫605到607从图6及7中的第一位置降低到图8及9中的第二位置。垫605到607与晶片601的晶片表面接合。当波纹管(例如波纹管609及610)缩回时，维持此接合。

在此第二位置中，垫605到607可与卡紧表面608齐平，但垫605到607还可在第二位置中高于卡紧表面608。晶片601可在第二位置中与卡紧表面608接触或仍可在第二位置中高于卡紧表面608。如果晶片601在第二位置中高于卡紧表面608，那么晶片601可足够接近于卡紧表面608，使得真空卡盘600的吸力可足以夹紧或固定晶片601且拉动晶片601紧贴卡紧表面608。在一个实例中，此可使波纹管进一步缩回以使垫与卡紧表面608齐平。

图8及9说明当垫605到607处于第二位置中时的浮动部分611与止动螺丝612之间的接触。然而，当垫605到607处于第二位置中时，浮动部分611与止动螺丝612之间可存在间隙。

由吸力组合件提供的力可变动。取决于晶片劲度，由吸力组合件提供的吸力可为从小于约1牛顿到约200牛顿，其包含上限值、下限值及其间的范围。在实例中，吸力组合件602到604可在晶片601上提供约44牛顿的力。可通过压力乘以净吸力面积而计算来自真空卡盘的总吸力。举例来说，300毫米晶片可经受多达7162牛顿的力(1atm或0.101325N/mm²乘以A＝π150²)。

可使用一或多个吸力组合件的多个群组。这些群组中的每一者可具有处于不同高度的第一位置。可基于晶片表面的形状而配置这些不同高度，或这些不同高度可经配置以使由所述吸力组合件引起的晶片上的应力最小化。

可单独地或在不同时段期间激活个别吸力组合件或吸力组合件群组。阀可基于(例如)晶片翘曲的几何形状或晶片劲度而激活到特定吸力组合件或吸力组合件群组的吸力。阀可经激活以使晶片最佳地紧贴卡紧表面。

可针对特定晶片而优化一或若干吸力组合件的放置、数目或分组。举例来说，晶片直径、厚度、劲度或翘曲可影响此放置、数目或分组。

不同晶片可具有不同翘曲度、形状或表面光洁度。可个别地调整每一晶片的每一止动螺丝。为了调整止动螺丝，可拧松锁紧螺母，可使用艾伦(Allen)扳手来调整螺丝，且可拧紧锁紧螺母。

本文中所揭示的吸力组合件及真空卡盘可用于与形成于背面上的装置一起夹紧晶片。接触仍发生于垫与晶片表面之间，但垫的材料经配置以减少对装置的损坏风险。

真空卡盘还可使用静电卡紧(例如库仑(Coulombic)或约翰逊-拉别克(Johnson-Rahbeck)力)来部分地保持或固定晶片。这可为对真空力的补充。在另一实施力中，本文中所揭示的吸力组合件可与仅执行静电卡紧的卡盘一起使用。在此实施例中，真空泵仅连接到一或多个吸力组合件。

本文中所描述的系统及方法可用于卡紧任何类型的晶片。举例来说，晶片可为半导体晶片或另一类型的晶片，例如用于制造LED、太阳能电池、磁盘、平板或抛光板的晶片。还可卡紧其它物体，如所属领域非技术人员所知。本发明的实施例可经配置以卡紧可大体上呈圆形、大体上呈矩形或呈其它形状的晶片。举例来说，晶片可为大体上呈圆形的半导体晶片。实施例可经配置以卡紧不同大小的晶片。在一些实施例中，晶片可具有例如100毫米、200毫米、300毫米或450毫米的直径及从约500微米到约1,000微米的厚度。在其它实例中，晶片可为大体上呈矩形的太阳能电池，其具有从约100平方毫米到约200平方毫米的尺寸及从约150微米到约300微米的厚度。

如本文中所揭示，可使用一或多个吸力组合件来卡紧具有约5毫米翘曲的晶片。在一个实例中，可使用多个吸力组合件来卡紧具有约10毫米翘曲的晶片。可将晶片平整到(例如)约5微米或更小内。

如本文中所揭示，可使用一或多个吸力组合件来卡紧具有碗形或不规则翘曲图案的晶片。举例来说，可使用本文中所揭示的系统的实施例来卡紧炸薯片形或花形翘曲。在以前，这是无法有效执行的。

虽然已相对于一或多个特定实施例而描述本发明，但应了解，可在不背离本发明的范围的情况下设想本发明的其它实施例。因此。本发明被认为仅受限于所附权利要求书及其合理解译。

Claims (17)

1.一种吸力组合件，其包括：

基座；

波纹管，其具有第一端及与所述第一端相对的第二端，其中所述波纹管的所述第二端安置于所述基座上；

垫，其具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，其中所述垫的所述第二表面安置于所述波纹管的所述第一端上，其中所述第一表面界定所述垫中的凹口，且所述垫进一步包括所述第一表面与所述第二表面之间的至少一个通道，所述通道由通道壁界定；

真空口，其与第一容积及第二容积流体连通，其中所述第一容积由所述基座、所述波纹管及所述垫界定，且其中所述第二容积由所述凹口部分地界定；及

所述波纹管内的弹簧，所述弹簧安置于所述基座与所述垫之间以抵抗所述波纹管的缩回。

2.根据权利要求1所述的吸力组合件，其中所述垫由聚酰亚胺制造。

3.根据权利要求1所述的吸力组合件，其中所述波纹管由不锈钢制造。

4.根据权利要求1所述的吸力组合件，其进一步包括安置于所述基座中的止动螺丝，其中所述止动螺丝是可调整的且其中所述止动螺丝经配置以在所述波纹管缩回时对所述垫提供止动。

5.根据权利要求1所述的吸力组合件，其中所述波纹管的横截面积大于所述垫的横截面积。

6.根据权利要求5所述的吸力组合件，其中所述波纹管的所述横截面积与所述垫的所述横截面积的比率是从1.1:1到1.5:1。

7.一种真空卡盘，其包括：

主体，其界定卡紧表面且具有由所述卡紧表面界定的吸力组合件开口；

吸力组合件，其安置于所述吸力组合件开口中，其中所述吸力组合件包括：

基座；

波纹管，其具有第一端及与所述第一端相对的第二端，其中所述波纹管的所述第二端安置于所述基座上；

垫，其具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，其中所述垫的所述第二表面安置于所述波纹管的所述第一端上，其中所述第一表面界定所述垫中的凹口，且所述垫进一步包括所述第一表面与所述第二表面之间的至少一个通道，所述通道由通道壁界定；

真空口，其与第一容积及第二容积流体连通，其中所述第一容积由所述基座、所述波纹管及所述垫界定，且其中所述第二容积由所述凹口部分地界定；及

所述波纹管内的弹簧，所述弹簧安置于所述基座与所述垫之间以抵抗所述波纹管的缩回；

其中所述垫的所述第一表面在第一位置中与所述卡紧表面相距一定距离且所述垫的所述第一表面在第二位置中比在所述第一位置中更接近于所述卡紧表面。

8.根据权利要求7所述的真空卡盘，其进一步包括多个所述吸力组合件开口及安置于所述吸力组合件开口中的多个所述吸力组合件。

9.根据权利要求7所述的真空卡盘，其进一步包括安置于所述波纹管与所述垫之间的浮动部分，其中所述浮动部分包含穿过所述浮动部分的浮动部分主体的浮动部分通道，所述浮动部分通道由浮动部分通道壁界定，其中所述浮动部分通道与所述垫的所述通道流体连通，且其中所述第一容积由所述浮动部分进一步界定。

10.根据权利要求7所述的真空卡盘，其中所述垫由聚酰亚胺制造。

11.根据权利要求7所述的真空卡盘，其中所述波纹管由不锈钢制造。

12.根据权利要求7所述的真空卡盘，其进一步包括安置于所述基座中的止动螺丝，其中所述止动螺丝是可调整的且其中所述止动螺丝经配置以在所述波纹管缩回到所述第二位置时对所述垫提供止动。

13.根据权利要求7所述的真空卡盘，其中所述垫的所述第一表面在所述第二位置中与所述卡紧表面齐平。

14.根据权利要求7所述的真空卡盘，其中所述波纹管的横截面积大于所述垫的横截面积。

15.根据权利要求14所述的真空卡盘，其中所述波纹管的所述横截面积与所述垫的所述横截面积的比率是从1.1:1到1.5:1。

16.一种卡紧的方法，其包括：

将晶片的晶片表面定位于真空卡盘的卡紧表面上，其中所述晶片表面并非完全接触所述卡紧表面，其中所述真空卡盘包括吸力组合件，所述吸力组合件包含：

基座；

波纹管，其具有第一端及与所述第一端相对的第二端，其中所述波纹管的所述第二端安置于所述基座上；

垫，其具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，其中所述垫的所述第二表面安置于所述波纹管的所述第一端上，其中所述第一表面界定所述垫中的凹口，且所述垫进一步包括位于所述第一表面与所述第二表面之间的至少一个通道，所述通道由通道壁界定；

真空口，其与第一容积及第二容积流体连通，其中所述第一容积由所述基座、所述波纹管及所述垫界定，且其中所述第二容积由所述凹口部分地界定；及

所述波纹管内的弹簧，所述弹簧安置于所述基座与所述垫之间以抵抗所述波纹管的缩回；及

降低所述波纹管内的容积及连接到所述波纹管的所述垫的凹口中的压力，使得所述垫接合所述晶片表面且所述波纹管缩回，由此不致使所述晶片表面呈非平面的。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述真空卡盘包括多个所述吸力组合件，其中所述降低包括：降低多个所述容积及所述凹口中的压力，使得多个所述垫接合所述晶片表面且多个所述波纹管缩回。