CN112071797B - 用于晶圆载置的真空吸盘系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于晶圆载置的真空吸盘系统，包括用于吸附并保持晶圆的吸盘、第一密封腔室、第二密封腔室、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀；吸盘通过管路依次连接第一密封腔室、第一电磁阀、第二密封腔室和第二电磁阀，第一密封腔室连接负压源从而为吸盘提供持续的吸附力并将从吸盘吸引的气体与液体、固体颗粒分离，第二密封腔室分别连接负压源和正压源以在第二密封腔室连通负压源并且第一电磁阀导通时从第一密封腔室吸引液体和/或固体颗粒以及在第二密封腔室连通正压源并且第二电磁阀导通时将其中的液体和/或固体颗粒排出；第二密封腔室的气路端口和负压源之间连接第三电磁阀。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆超精密制造技术领域，尤其涉及一种用于晶圆载置的真空吸盘系统。
背景技术
目前半导体行业采用在半导体晶圆的表面上形成有电子电路来制造半导体芯片。因此晶圆制造是制约超/极大规模集成电路(即芯片，IC，Integrated Circuit)产业发展的关键环节。晶圆在被分割为半导体芯片之前，通过加工装置来减薄形成有电子电路的器件面的相反侧的背面，从而将晶圆减薄至预定的厚度。
在晶圆生产制造的过程中，陶瓷吸盘负责支撑、吸附并固定晶圆，因此为陶瓷吸盘提供真空吸附力的真空源的压力稳定性对于减薄过程的稳定性较为重要，一旦真空源的压力下降极有可能发生滑片甚至碎片。然而，由于陶瓷吸盘表面为多孔结构，在减薄和清洗过程中，会有液体和固体的磨削颗粒通过该多孔结构进入真空管路中，导致真空管路的真空度下降，使得吸盘对晶圆的吸附能力下降，并且还会对真空管路中的零部件造成损耗，影响晶圆的产品质量和生产安全。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于晶圆载置的真空吸盘系统，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本发明实施例提供了一种用于晶圆载置的真空吸盘系统，包括用于吸附并保持晶圆的吸盘、第一密封腔室、第二密封腔室、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀；
所述吸盘通过管路依次连接第一密封腔室、第一电磁阀、第二密封腔室和第二电磁阀，第一密封腔室连接负压源从而为吸盘提供持续的吸附力并将从吸盘吸引的气体与液体、固体颗粒分离，第二密封腔室分别连接负压源和正压源以在第二密封腔室连通负压源并且第一电磁阀导通时从第一密封腔室吸引液体和/或固体颗粒以及在第二密封腔室连通正压源并且第二电磁阀导通时将其中的液体和/或固体颗粒排出；
其中，在液体和/或固体颗粒由第一密封腔室转移至第二密封腔室以及从第二密封腔室排出的排液过程中不影响吸盘的真空状态；
所述吸盘与第一密封腔室之间连接的管路上设有单向阀以实现由吸盘至第一密封腔室单向导通；
所述第二密封腔室的气路端口和负压源之间连接第三电磁阀，在第一电磁阀导通之前控制第三电磁阀导通以使第二密封腔室内的负压力大于等于第一密封腔室内的负压力从而利于使液体和/或固体颗粒由第一密封腔室转移至第二密封腔室。
在一个实施例中，还包括控制器，控制器分别与第一电磁阀和第二电磁阀连接；所述控制器控制第一电磁阀的通断以使第一密封腔室和第二密封腔室之间不发生气体交换。
在一个实施例中，所述第一密封腔室还连接有高液位传感器和低液位传感器，高液位传感器和低液位传感器分别连接控制器；
所述控制器通过高液位传感器检测到第一密封腔室内的液位升至高液位时控制第一电磁阀导通以使液体和/或固体颗粒由第一密封腔室转移至第二密封腔室；
所述控制器通过低液位传感器检测到第一密封腔室内的液位降至低液位时控制第一电磁阀断开；
其中，所述高液位低于所述第一密封腔室的内顶面且高于所述低液位，所述低液位高于所述第一密封腔室的内底面。
在一个实施例中，所述第一密封腔室的第一气路端口和负压源之间还设有第一调压阀以调节所述第一密封腔室内的气压；所述第一密封腔室的第二气路端口连通所述吸盘。
其中，第一密封腔室的第一气路端口和第二气路端口均高于所述高液位。
在一个实施例中，所述第一密封腔室的压力检测端口连接有第一压力传感器，其中，第一密封腔室的压力检测端口高于所述高液位。
在一个实施例中，所述第二密封腔室的气路端口和负压源之间连接有第二调压阀，第二调压阀和第三电磁阀分别与所述控制器连接。
在一个实施例中，所述第二密封腔室的气路端口和正压源之间连接有第四电磁阀。
在一个实施例中，所述第二密封腔室的压力检测端口连接有第二压力传感器。
在一个实施例中，所述第二密封腔室的底端位置不高于所述第一密封腔室的底端位置。
在一个实施例中，所述第一密封腔室的容积小于所述第二密封腔室的容积。
本发明实施例的有益效果包括：通过设置两个密封腔室实现了气液分离，可以将吸入吸盘的液体和固体颗粒分离出来并排走，从而保护真空气路的零部件，并且，排液过程不影响气路的真空压力，可以在吸盘工作的同时完成排液，能够保证吸盘对晶圆的真空吸附力的稳定性，从而提高产品质量和生产效率。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：
图1为本发明实施例1提供的一种用于晶圆载置的真空吸盘系统的示意图；
图2和图3为本发明实施例1的工作原理示意图；
图4为本发明实施例2提供的一种用于晶圆载置的真空吸盘系统的示意图；
图5和图6为本发明实施例2的工作原理示意图；
图7为本发明实施例3提供的一种用于晶圆载置的真空吸盘系统的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本发明具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。
此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种用于晶圆载置的真空吸盘系统，包括用于吸附并保持晶圆的吸盘11、第一密封腔室C1、第一电磁阀V1、第二密封腔室C2和第二电磁阀V2；
吸盘11通过管路依次连接第一密封腔室C1、第一电磁阀V1、第二密封腔室C2和第二电磁阀V2，第一密封腔室C1连接负压源VAC从而为吸盘11提供持续的吸附力并将从吸盘11吸引的气体与液体、固体颗粒分离，第二密封腔室C2分别连接负压源VAC和正压源CDA以在第二密封腔室C2连通负压源VAC并且第一电磁阀V1导通时从第一密封腔室C1吸引液体和/或固体颗粒以及在第二密封腔室C2连通正压源CDA并且第二电磁阀V2导通时将其中的液体和/或固体颗粒排出；
其中，在液体和/或固体颗粒由第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2以及从第二密封腔室C2排出的排液过程中不影响吸盘11的真空状态。
吸盘11为多孔陶瓷吸盘以实现真空吸附晶圆。
优选地，第一密封腔室C1的容积小于第二密封腔室C2的容积，从而防止第二密封腔室C2内的液体溢出进入气路。
在一个实施例中，吸盘11与第一密封腔室C1之间连接的管路上设有单向阀以实现由吸盘11至第一密封腔室C1单向导通。
在一个实施例中，用于晶圆载置的真空吸盘系统还包括控制器，控制器分别与第一电磁阀V1和第二电磁阀V2连接。
其中，控制器控制第一电磁阀V1的通断以使第一密封腔室C1和第二密封腔室C2之间不发生气体交换，以使这两个腔室气相隔离，也就是说，只能使液体和/或固体颗粒从第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2，不能使气体从第一密封腔室C1进入第二密封腔室C2或者从第二密封腔室C2进入第一密封腔室C1。
如图1所示，通过第一密封腔室C1实现吸盘11与负压源VAC连通以为吸盘11提供真空吸附力从而使吸盘11吸附并固定晶圆，并且，第一密封腔室C1还用于将流入吸盘11的液体和/或固体颗粒通过负压吸入第一密封腔室C1内并暂存液体和/或固体颗粒。当第一密封腔室C1内的液体达到一定高度后，将第一密封腔室C1内的液体和/或固体颗粒转移至第二密封腔室C2。然后，通过向第二密封腔室C2施加正压从而将第二密封腔室C2内的液体和/或固体颗粒排出。
本实施例通过将吸盘11吸入的液体和/或固体颗粒暂存至第一密封腔室C1实现了气液分离，然后将液体和/或固体颗粒从第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2，最后在第二密封腔室C2内通过施加正压排放液体和/或固体颗粒。整个排液过程通过气相隔离的第一密封腔室C1和第二密封腔室C2，从而实现了排液过程对吸盘11内的真空压力无影响。
本实施例可以将液体和固体颗粒从真空气路中分离出去并直接排放，既保证了真空气路的清洁又能节省过滤耗材，并且排液过程不受吸盘11的工作状态限制，在排液过程中也能维持吸盘11内的压力稳定。
在一个实施例中，第一密封腔室C1还连接有高液位传感器S1和低液位传感器S2，高液位传感器S1和低液位传感器S2分别连接控制器。
所述控制器通过高液位传感器S1检测到第一密封腔室C1内的液位升至高液位时控制第一电磁阀V1导通以使液体和/或固体颗粒由第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2；
所述控制器通过低液位传感器S2检测到第一密封腔室C1内的液位降至低液位时控制第一电磁阀V1断开；
其中，高液位低于第一密封腔室C1的内顶面且高于所述低液位，所述低液位高于第一密封腔室C1的内底面。
在一个实施例中，第一密封腔室C1的排液口通过第一电磁阀V1连接第二密封腔室C2的进液口。
在一个实施例中，第一密封腔室C1的第一气路端口和负压源VAC之间还设有第一调压阀V5以调节第一密封腔室C1内的气压。
第一密封腔室C1的第二气路端口连通吸盘11。
第一密封腔室C1的压力检测端口连接有第一压力传感器S3。
其中，第一密封腔室C1的第一气路端口、第二气路端口和压力检测端口均高于所述高液位已避免第一密封腔室C1内的液体和/或固体颗粒进入；第一密封腔室C1的排液口低于低液位以避免气体通过该排液口。
优选地，第一密封腔室C1的第一气路端口、第二气路端口和压力检测端口均设于第一密封腔室C1的顶部；第一密封腔室C1的排液口设于第一密封腔室C1的底部。
在一个实施例中，第二密封腔室C2的气路端口和负压源VAC之间连接有第二调压阀V6和第三电磁阀V3，以控制第二密封腔室C2内的气压。
在第一电磁阀V1导通之前控制第三电磁阀V3导通以使第二密封腔室C2内的负压力大于等于第一密封腔室C1内的负压力从而利于使液体和/或固体颗粒由第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2。优选地，使第二密封腔室C2内的负压力大于第一密封腔室C1内的负压力。其中，第一密封腔室C1和第二密封腔室C2之间的压力差可以通过分别调节第一调压阀V5和第二调压阀V6实现，并且，可以预先设定第一调压阀V5和第二调压阀V6的导通比例，从而避免二次调节。
第二密封腔室C2的气路端口和正压源CDA之间连接有第四电磁阀V4。
第二密封腔室C2的压力检测端口连接有第二压力传感器S4。
第二密封腔室C2的排液口通过第二电磁阀V2连接废液处理装置13。
优选地，第二密封腔室C2的气路端口、压力检测端口、和进液口均设于第二密封腔室C2的顶部以使液体无法进入，第二密封腔室C2的排液口设于第二密封腔室C2的底部以便于排液。
可以理解的是，第一调压阀V5、第一压力传感器S3、第二调压阀V6、第三电磁阀V3、第四电磁阀V4、和第二压力传感器S4均分别连接控制器以控制阀门动作以及接收传感器数据。
在一个实施例中，负压源VAC为真空发生器12，真空发生器12连接正压源CDA以输出真空。
可以理解的是，第一密封腔室C1和第二密封腔室C2的位置关系可以有多种形式，只要能够实现液体和/或固体颗粒由第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2的布置形式都落入本专利的保护范围之内。优选地，第二密封腔室C2的底端位置不高于第一密封腔室C1的底端位置。
如图1至图7所示，下面介绍本公开中三种具体的实现方式。
实施例1，如图1所示，第一密封腔室C1和第二密封腔室C2集成在一个箱体内，并且，第一密封腔室C1位于第二密封腔室C2上方。
如图2和图3所示，大部分的液体和/或固体颗粒都可由第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2，转移完成后，第一密封腔室C1内的残留很少。
实施例2，如图4所示，第一密封腔室C1和第二密封腔室C2并排设置。图4所示实施例与图1所示实施例的不同之处在于：
如图5和图6所示，由于连通器效应，仅部分的液体和/或固体颗粒可由第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2，转移完成后，在两个腔室内的压力相等时，第一密封腔室C1和第二密封腔室C2内的液面将达到等高。
实施例3，如图7所示，第一密封腔室C1和第二密封腔室C2分别独立设置，可以为两个独立的箱体。
为了便于理解，下面通过一个具体实施例说明本申请中的用于晶圆载置的真空吸盘系统的工作过程。
步骤1，第一电磁阀V1、第二电磁阀V2、第三电磁阀V3和第四电磁阀V4均处于断开状态，控制第一调压阀V5的导通比例以使真空通过第一调压阀V5进入第一密封腔室C1并到达吸盘11，同时利用第一压力传感器S3监控第一密封腔室C1内的第一气压值；随着晶圆加工数量的增多，第一密封腔室C1内的液体和/或固体颗粒也将增多，直至到达高液位。
步骤2，当检测到第一密封腔室C1内的液体和/或固体颗粒到达高液位时，控制第三电磁阀V3导通以使真空进入第二密封腔室C2，同时利用第二压力传感器S4控制第二密封腔室C2内的气压稳定至第二气压值；其中，第二密封腔室C2内的负压力大于第一密封腔室C1内的负压力。
步骤3，控制第一电磁阀V1导通，此时第一密封腔室C1内的液体和/或固体颗粒通过重力以及两个腔室之间的压差作用而从第一密封腔室C1转移至第二密封腔室C2。
步骤4，当检测到第一密封腔室C1内的液体和/或固体颗粒到达低液位时，控制第一电磁阀V1和第三电磁阀V3断开。
步骤5，控制第四电磁阀V4和第二电磁阀V2导通，从而将液体和/或固体颗粒从第二密封腔室C2排出；优选地，第四电磁阀V4先于第二电磁阀V2导通以便于利用正压将第二密封腔室C2内的液体和/或固体颗粒迅速排出。
步骤6，经过一定时间后（例如5s-10s），或者检测到第二密封腔室C2内的压力接近大气压力时，认为第二密封腔室C2已经排空，控制第四电磁阀V4和第二电磁阀V2断开，完成一次完整的排液过程。
可以理解的是，由于第一密封腔室C1和第二密封腔室C2之间不发生气体交换，因此，在整个排液过程中，第一密封腔室C1内的气压不会发生变化。
另外上述检测和控制过程均由控制器实现。
本发明实施例通过设置两个密封腔室实现了气液分离，可以将吸入吸盘11的液体和固体颗粒分离出来并排走，从而保护真空气路的零部件，并且，排液过程不影响气路的真空压力，可以在吸盘11工作的同时完成排液，能够保证吸盘11对晶圆的真空吸附力的稳定性，从而提高产品质量和生产效率。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，包括用于吸附并保持晶圆的吸盘、第一密封腔室、第二密封腔室、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀；
所述吸盘通过管路依次连接第一密封腔室、第一电磁阀、第二密封腔室和第二电磁阀，第一密封腔室连接负压源从而为吸盘提供持续的吸附力并将从吸盘吸引的气体与液体、固体颗粒分离，第二密封腔室分别连接负压源和正压源以在第二密封腔室连通负压源并且第一电磁阀导通时从第一密封腔室吸引液体和/或固体颗粒以及在第二密封腔室连通正压源并且第二电磁阀导通时将其中的液体和/或固体颗粒排出；
其中，在液体和/或固体颗粒由第一密封腔室转移至第二密封腔室以及从第二密封腔室排出的排液过程中不影响吸盘的真空状态；
所述吸盘与第一密封腔室之间连接的管路上设有单向阀以实现由吸盘至第一密封腔室单向导通；
所述第二密封腔室的气路端口和负压源之间连接第三电磁阀，在第一电磁阀导通之前控制第三电磁阀导通以使第二密封腔室内的负压力大于等于第一密封腔室内的负压力从而利于使液体和/或固体颗粒由第一密封腔室转移至第二密封腔室。
2.如权利要求1所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，还包括控制器，控制器分别与第一电磁阀和第二电磁阀连接；所述控制器控制第一电磁阀的通断以使第一密封腔室和第二密封腔室之间不发生气体交换。
3.如权利要求2所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，所述第一密封腔室还连接有高液位传感器和低液位传感器，高液位传感器和低液位传感器分别连接控制器；
所述控制器通过高液位传感器检测到第一密封腔室内的液位升至高液位时控制第一电磁阀导通以使液体和/或固体颗粒由第一密封腔室转移至第二密封腔室；
所述控制器通过低液位传感器检测到第一密封腔室内的液位降至低液位时控制第一电磁阀断开；
其中，所述高液位低于所述第一密封腔室的内顶面且高于所述低液位，所述低液位高于所述第一密封腔室的内底面。
4.如权利要求3所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，所述第一密封腔室的第一气路端口和负压源之间还设有第一调压阀以调节所述第一密封腔室内的气压；所述第一密封腔室的第二气路端口连通所述吸盘；
其中，第一密封腔室的第一气路端口和第二气路端口均高于所述高液位。
5.如权利要求3所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，所述第一密封腔室的压力检测端口连接有第一压力传感器，其中，第一密封腔室的压力检测端口高于所述高液位。
6.如权利要求2所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，所述第二密封腔室的气路端口和负压源之间连接有第二调压阀，第二调压阀和第三电磁阀分别与所述控制器连接。
7.如权利要求6所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，所述第二密封腔室的气路端口和正压源之间连接有第四电磁阀。
8.如权利要求6所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，所述第二密封腔室的压力检测端口连接有第二压力传感器。
9.如权利要求1至8任一项所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，所述第二密封腔室的底端位置不高于所述第一密封腔室的底端位置。
10.如权利要求1至8任一项所述的用于晶圆载置的真空吸盘系统，其特征在于，所述第一密封腔室的容积小于所述第二密封腔室的容积。
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2020
- 2020-09-04 CN CN202010919971.1A patent/CN112071797B/zh active Active
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