CN111211083B - 晶圆承载装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种晶圆承载装置，包括：第一支撑结构，具有第一支撑面和多个第一吸附孔；设置在所述第一支撑结构上的多个间隔排布的吸盘，用于吸附放置在第一支撑面上的晶圆；与第一吸附孔、吸盘连接的真空装置，使第一吸附孔的内部与吸盘的内腔气压为负压；第一吸附孔调压阀，设置在所述第一吸附孔与所述真空装置之间的气路上；吸盘调压阀，设置在吸盘与真空装置之间的气路上，第一真空孔调压阀和第一吸附孔调压阀分别独立地调节第一吸附孔内的气压和吸盘的腔内气压。通过第一吸附孔调压阀与吸盘调压阀精确地把控了吸附孔与吸盘对晶圆的吸附强度，使得吸盘在减小晶圆弓度值保证吸附孔固定住晶圆的同时，不会因吸盘的吸附力过大造成对晶圆的损伤。

Description

晶圆承载装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种晶圆承载装置。
背景技术
在半导体器件的制造、检测过程中，需要使用晶圆承载装置(chuck)固定晶圆(wafer)。在现有技术中，由于晶圆发生翘曲，晶圆的弓度值(bow)较大导致晶圆表面不平整会对半导体器件的制造与检测带来不良影响。因此希望进一步改进晶圆承载装置，以提高半导体器件的良率。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种晶圆承载装置，通过第一吸附孔调压阀与吸盘调压阀精确地把控了吸附孔与吸盘对晶圆的吸附强度，使得吸盘在减小晶圆弓度值保证吸附孔固定住晶圆的同时，不会因吸盘的吸附力过大造成对晶圆的损伤。
本发明实施例提供了一种晶圆承载装置，包括：第一支撑结构，具有第一支撑面和位于所述第一支撑面内的多个第一吸附孔；多个间隔排布的吸盘，所述吸盘设置在所述第一支撑结构上，用于吸附放置在所述第一支撑面上的晶圆；与所述第一吸附孔、所述吸盘连接的真空装置，用于使所述第一吸附孔的内部与所述吸盘的内腔气压为负压；第一吸附孔调压阀，设置在所述第一吸附孔与所述真空装置之间的气路上；以及吸盘调压阀，设置在所述吸盘与所述真空装置之间的气路上，所述第一吸附孔调压阀和所述吸盘调压阀分别独立地调节所述第一吸附孔内的气压和所述吸盘的腔内气压。
可选地，所述第一支撑面包括中心支撑区以及至少一个外围支撑区，所述外围支撑区围绕所述中心支撑区，多个所述吸盘位于所述中心支撑区，多个所述第一吸附孔均匀分布在所述中心支撑区与外围支撑区。
可选地，多个所述吸盘呈三角形分布。
可选地，所述第一吸附孔调压阀包括：中心调压阀，用于调节位于所述中心支撑区的第一吸附孔内的气压；以及外围调压阀，用于调节位于所述外围支撑区的第一吸附孔内的气压。
可选地，所述第一支撑面设有凹槽，所述凹槽穿过所述外围支撑区并延伸到所述中心支撑区中。
可选地，所述凹槽的数量包括两个，所述吸盘位于所述两个凹槽之间。
可选地，所述第一吸附孔与所述真空装置之间的气路、所述吸盘调压阀与所述真空装置之间的气路在气路汇合处汇合接入所述真空装置。
可选地，还包括：机械臂，具有第一吸附结构，所述机械臂可伸入所述凹槽中，所述真空装置还与所述第一吸附结构连接，用于使所述第一吸附结构的内部气压为负压；以及第一吸附结构调压阀，设置在所述第一吸附结构与所述真空装置之间的气路上，所述第一吸附结构与所述真空装置之间的气路经所述气路汇合处接入所述真空装置，所述第一吸附结构调压阀独立地调节所述第一吸附结构的内部气压。
可选地，还包括：多个间隔排布的第二支撑结构，所述第二支撑结构自所述第一支撑结构向外突出，每个所述第二支撑结构具有第二支撑面和位于所述第二支撑面内的多个第二吸附孔，所述真空装置还与所述第二吸附孔连接，用于使所述第二吸附孔的内部气压为负压；以及第二吸附孔调压阀，设置在所述第二吸附孔与所述真空装置之间的气路上，所述第二吸附孔与所述真空装置之间的气路经所述气路汇合处接入所述真空装置，所述第二吸附孔调压阀独立地调节所述第二吸附孔内的气压。
可选地，还包括：预校准器，具有第二吸附结构，所述真空装置还用于使所述第二吸附结构的内部气压为负压；以及第二吸附结构调压阀，设置在所述第二吸结构与所述真空装置之间的气路上，所述第二吸附结构与所述真空装置之间的气路经所述气路汇合处接入所述真空装置，所述第二吸附结构调压阀独立地调节所述第吸附结构的内部气压。
可选地，还包括总调压阀，位于所述气路汇合处，用于控制所述负压的极限。
根据本发明提供的晶圆承载装置，通过真空装置使第一吸附孔内的气压为负压，从而可以将晶圆固定在第一支撑结构的第一支撑面上，并通过真空装置使吸盘的内腔气压为负压，减小晶圆的弓度值，使得晶圆表面保持平整，从而更利于第一吸附孔对晶圆的吸附固定。该晶圆承载装置分别通过第一吸附孔调压阀与吸盘调压阀独立地调节第一吸附孔内与吸盘内腔的气压，精确地把控了吸附孔与吸盘对晶圆的吸附强度，使得吸盘在减小晶圆弓度值并保证吸附孔固定住晶圆的同时，不会因吸盘的吸附力过大造成对晶圆的损伤。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出了根据本发明施例的晶圆承载装置的部分立体结构示意图。
图2示出了根据本发明施例的晶圆承载装置的控制流程示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
图1示出了根据本发明施例的晶圆承载装置的部分立体结构示意图。
如图1所示，晶圆承载装置包括：第一支撑结构100、多个吸盘200、多个第二支撑结构300、真空装置、总调压阀、第一吸附孔调压阀、第二吸附孔调压阀、吸盘调压阀、第一吸附结构调压阀、第二吸附结构调压阀、机械臂以及预校准器，其中，机械臂与预校准器分别具有第一吸附结构和第二吸附结构，第一吸附结构和第二吸附结构例如为吸盘，机械臂可伸入所述凹槽130中。
第一支撑结构100包括第一支撑面110和位于第一支撑面110内的多个第一吸附孔120。多个第一吸附孔120均匀分布在中心支撑区111与外围支撑区112上。
本实施例中的外围支撑区112的数量为一个，围绕中心支撑区111。中心支撑区111为圆形，外围支撑区112呈与中心支撑区111同心的圆环。中心支撑区111的直径范围包括100至200mm，外围支撑区112的外径范围包括200至450mm。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对中心支撑区111与外围支撑区112的直径进行其他设置，从而适应不同晶圆的尺寸。在一些其他实施例中，外围支撑区的数量为多个，并且均呈与中心支撑区111同心的圆环，依次围绕中心支撑区111。
第一支撑结构100还包括凹槽130，凹槽130的开口与第一支撑面110的朝向相同，凹槽130穿过外围支撑区112并延伸到中心支撑区111中。在本实施例中，凹槽130的数量包括两个。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对凹槽130的数量进行其他设置。
多个吸盘200的吸附面位于第一支撑面110内，多个吸盘200位于中心支撑区111。在本实施例中，多个吸盘200的数量为3个，呈三角形排布，并且均位于两个凹槽130之间。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对吸盘200的数量与位置进行其他设置。
多个第二支撑结构300围绕第一支撑结构100，每个第二支撑结构300具有第二支撑面310和位于第二支撑面310内的多个第二吸附孔320，其中，第二支撑面320与第一支撑面110共面。本实施例的第二支撑结构300的数量为4个，均匀分布在第一支撑结构100的周围，每个第二支撑面320呈长方形。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第二支撑结构300的数量与第二支撑面320的形状进行其他设置。
真空装置，通过管路(气路)分别与第一吸附孔110、吸盘200、第二吸附孔320、第一吸附结构以及第二吸附结构连通，并向第一吸附孔110、吸盘200、第二吸附孔320、第一吸附结构以及第二吸附结构提供抽吸压力，使得第一吸附孔110的内部、吸盘200的内腔、第二吸附孔320的内部、第一吸附结构的内部以及第二吸附结构的内部气压分别为负压。总调压阀与真空装置连接，用于控制负压的极限(此处负压的上限)。
第一吸附孔调压阀设置在第一吸附孔110与真空装置之间的气路上，具体位于第一吸附孔110与总调压阀之间，用于独立调节第一吸附孔110内的气压，其中，第一吸附孔调压阀包括中心调压阀与外围调压阀，外围控制阀的数量与外围支撑区112的数量对应。中心调压阀用于独立调节位于中心支撑区111的第一吸附孔内的气压，外围调压阀用于独立调节位于外围支撑区112的第一吸附孔内的气压。吸盘调压阀设置在吸盘200与真空装置之间的气路上，具体位于总调压阀与吸盘200之间，用于独立调节吸盘200内腔的气压。第二吸附孔调压阀设置在第二吸附孔320与真空装置之间的气路上，具体位于总调压阀与第二吸附孔320之间，用于独立调节第二吸附孔320内的气压。第一吸附结构调压阀设置在第一吸附结构与真空装置之间的气路上，具体位于总调压阀与第一吸附结构之间，用于独立调节第一吸附结构内的气压。第二吸附结构调压阀设置在第二吸附结构与真空装置之间的气路上，具体位于总调压阀与第二吸附结构之间，用于独立调节第二吸附结构内的气压。
在本实施例中，第一吸附孔调压阀、第二吸附孔调压阀、吸盘调压阀、第一吸附结构调压阀、第二吸附结构调压阀均为独立安装的调压装置，它们的气路汇合接入并接入真空装置，总调压阀安装在气路汇合处。
图2示出了根据本发明施例的晶圆承载装置的控制流程示意图。
如图2所示，当需要将晶圆放置在第一支撑结构的第一支撑面上时，通过调压总阀700设置真空装置600提供的抽吸压力上限。真空装置600使预校准器500的吸附结构(第二吸附结构)内的气压为负压，并通过第二吸附结构调压阀820单独调节第二吸附结构内的压强，保证负压值在合适的范围内，使得晶圆的背面被吸附在预校准器500上，通过预校准器500识别晶圆的方向，并将晶圆旋转至预定朝向，具体的，例如晶圆的边缘具有用于定向缺口，预校准器500识别当前缺口的朝向，并通过旋转晶圆将当前缺口的朝向调整为预定朝向。
真空装置600使机械臂400的吸附结构(第一吸附结构)内的气压为负压，并通过第一吸附结构调压阀810单独调节第一吸附结构内的压强，保证负压值在合适的范围内，使得晶圆的背面被吸附在机械臂400上，机械臂400伸入第一支撑结构的凹槽中，晶圆背面与第一支撑面相对，调整第一吸附结构调压阀810以撤除对晶圆的吸附力，由于凹槽130具有一定深度，机械臂400先沿远离晶圆的方向垂直朝凹槽130的底部移动，使得晶圆与机械臂400分开，之后机械臂400再撤出凹槽回到初始位置，此时晶圆就会留在第一支撑表面上。
真空装置600使吸盘200的内腔气压为负压，并通过吸盘调压阀830单独调节吸盘200内腔的压强，保证负压值在合适的范围内，减小晶圆的弓度值(bow)，从而提高了晶圆的平整度。
真空装置600使第一吸附孔120的内部气压为负压，并通过第一吸附孔调压阀840单独调节第一吸附孔120内的压强，保证负压值在合适的范围内，使得第一吸附孔120将晶圆吸附固定在第一支撑面上，保证在测量晶圆的过程中，晶圆与第一支撑结构保持相对静止。
真空装置600使第二吸附孔320的内部气压为负压，并通过第二吸附孔调压阀850单独调节第二吸附孔320内的压强保证负压值在合适的范围内，使得第二吸附孔320将4个校准芯片(Cal chip)吸附固定在相应的第二支撑面上，保证在测量晶圆的过程中，校准芯片与第二支撑结构保持相对静止。
根据本发明提供的晶圆承载装置，通过真空装置使第一吸附孔内的气压为负压，从而可以将晶圆固定在第一支撑结构的第一支撑面上，并通过真空装置使吸盘的内腔气压为负压，减小晶圆的弓度值，使得晶圆表面保持平整，从而更利于第一吸附孔对晶圆的吸附固定。该晶圆承载装置分别通过第一吸附孔调压阀与吸盘调压阀独立地调节第一吸附孔内与吸盘内腔的气压，精确地把控了吸附孔与吸盘对晶圆的吸附强度，使得吸盘在减小晶圆弓度值并保证吸附孔固定住晶圆的同时，不会因吸盘的吸附力过大造成对晶圆的损伤(例如在晶圆背面产生颗粒)，此外，还避免了因吸附力过大使吸盘与晶圆背面之间的摩擦变大造成吸盘损坏的问题。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (11)

1.一种晶圆承载装置，其特征在于，包括：
第一支撑结构，具有第一支撑面和位于所述第一支撑面内的多个第一吸附孔；
多个间隔排布的吸盘，所述吸盘设置在所述第一支撑结构上，用于吸附放置在所述第一支撑面上的晶圆并通过吸盘调压阀独立地调整该晶圆的弓度值；
与所述第一吸附孔、所述吸盘连接的真空装置，用于使所述第一吸附孔的内部与所述吸盘的内腔气压为负压；
第一吸附孔调压阀，设置在所述第一吸附孔与所述真空装置之间的气路上；以及
所述吸盘调压阀，设置在所述吸盘与所述真空装置之间的气路上，
所述第一吸附孔调压阀和所述吸盘调压阀分别独立地调节所述第一吸附孔内的气压和所述吸盘的腔内气压，
所述多个吸盘的吸附面与所述多个第一吸附孔共同位于所述第一支撑面内。
2.根据权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第一支撑面包括中心支撑区以及至少一个外围支撑区，所述外围支撑区围绕所述中心支撑区，
多个所述吸盘位于所述中心支撑区，多个所述第一吸附孔均匀分布在所述中心支撑区与外围支撑区。
3.根据权利要求2所述的晶圆承载装置，其特征在于，多个所述吸盘呈三角形分布。
4.根据权利要求2所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第一吸附孔调压阀包括：
中心调压阀，用于调节位于所述中心支撑区的第一吸附孔内的气压；以及
外围调压阀，用于调节位于所述外围支撑区的第一吸附孔内的气压。
5.根据权利要求2所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第一支撑面设有凹槽，所述凹槽穿过所述外围支撑区并延伸到所述中心支撑区中。
6.根据权利要求5所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述凹槽的数量包括两个，所述吸盘位于两个凹槽之间。
7.根据权利要求5所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第一吸附孔与所述真空装置之间的气路、所述吸盘调压阀与所述真空装置之间的气路在气路汇合处汇合接入所述真空装置。
8.根据权利要求7所述的晶圆承载装置，其特征在于，还包括：
机械臂，具有第一吸附结构，所述机械臂可伸入所述凹槽中，所述真空装置还与所述第一吸附结构连接，用于使所述第一吸附结构的内部气压为负压；以及
第一吸附结构调压阀，设置在所述第一吸附结构与所述真空装置之间的气路上，所述第一吸附结构与所述真空装置之间的气路经所述气路汇合处接入所述真空装置，所述第一吸附结构调压阀独立地调节所述第一吸附结构的内部气压。
9.根据权利要求7所述的晶圆承载装置，其特征在于，还包括：
多个间隔排布的第二支撑结构，所述第二支撑结构自所述第一支撑结构向外突出，每个所述第二支撑结构具有第二支撑面和位于所述第二支撑面内的多个第二吸附孔，所述真空装置还与所述第二吸附孔连接，用于使所述第二吸附孔的内部气压为负压；以及
第二吸附孔调压阀，设置在所述第二吸附孔与所述真空装置之间的气路上，所述第二吸附孔与所述真空装置之间的气路经所述气路汇合处接入所述真空装置，所述第二吸附孔调压阀独立地调节所述第二吸附孔内的气压。
10.根据权利要求7所述的晶圆承载装置，其特征在于，还包括：
预校准器，具有第二吸附结构，所述真空装置还用于使所述第二吸附结构的内部气压为负压；以及
第二吸附结构调压阀，设置在所述第二吸附结构与所述真空装置之间的气路上，所述第二吸附结构与所述真空装置之间的气路经所述气路汇合处接入所述真空装置，所述第二吸附结构调压阀独立地调节所述第二吸附结构的内部气压。
11.根据权利要求7-10任一所述的晶圆承载装置，其特征在于，还包括总调压阀，位于所述气路汇合处，用于控制所述负压的极限。
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