CN112687606A - 一种具有背面保护功能的晶圆吸盘 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体晶圆涂胶、刷胶、喷砂技术领域，具体涉及一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，在晶圆加工过程中，通过空气压缩腔体结构，利用气流的喷射冲击原理作用于晶圆背面，防止晶圆背面被胶体、颗粒污染和沾污。本发明装置包括底板（7）为基础的底座，在底板（7）的上方安装压空腔主体（6）；压空腔主体（6）的上方安装真空腔主体（4）；晶圆（1）放置在真空腔主体（4）上方；其中底板（7）、压空腔主体（6）、真空腔主体（4）三大部分通过螺丝进行固定连接；底板（7）的下表面设有多个压空接口（9）；压空腔主体（6）中心位置设有真空接口（8）；真空腔主体（4）内部设有多个真空吸附孔。
Description
技术领域
本发明属于半导体晶圆涂胶、刷胶、喷砂技术领域，具体涉及一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，在晶圆加工过程中，通过空气压缩腔体结构，利用气流的喷射冲击原理作用于晶圆背面，防止晶圆背面被胶体、颗粒污染和沾污。
背景技术
在晶圆加工工序中，涂胶、刷胶、喷砂是一项基础且重要的操作工序。涂胶的质量将决定晶圆在后道工序中的加工质量，例如光刻。如果有杂质、残胶粘附在晶圆背面，在后续加工时，晶圆需要吸附固定时，将会导致晶圆翘曲，不平整等问题，最终使制程失效。在涂胶过程中，需要将晶圆放置在固定装置上，通过真空负压进行固定，并采用旋转、滑动刮刀、喷洒等方法，使胶体均匀分布于晶圆表面。取出涂胶完毕的晶圆后，再进行下一工序的加工。由于在涂胶过程中胶体容易出现挥发、流淌以及飞溅等情况，因此经常会导致晶圆背面污染，从而导致晶圆不平整、受压裂片、颗粒脱落污染等各种情况，将严重影响晶圆后续的加工质量。
公告号为CN104934356B的专利文件公开了《一种大尺寸晶圆真空吸盘》。发明内容是，一种大尺寸晶圆真空吸盘，包括：吸持面、吸持面固定螺钉、上吸孔、下吸孔、吸盘、 多孔物、开孔支撑垫、开孔支撑垫固定螺栓、气道接口、气道接口固定螺栓。吸持面与吸盘通过吸持面固定螺钉连接，吸持面与吸盘之间设有密封垫，吸持面可进行拆卸便于内部清洗，吸持面吸孔布置区域稍高于吸持面边缘区域。上吸孔位于吸持面上表面，下吸孔位于吸持面下表面多孔物的上方，下吸孔直径大于上吸孔直径。多孔物位于吸持面下方由开孔支撑垫支撑，开孔支撑垫由开孔支撑垫固定螺栓与吸盘底部固定。开孔支撑垫与吸盘底面形成空腔，吸盘底部中心区域设有气道接口，气道接口与吸盘固定，气道接口与吸盘之间设有密封圈。
该发明只是在传统真空吸附的基础上进行了分解优化，调整了结构，方便了拆卸清洗等工作。存在结构复杂，制造困难，操作难度大，效率低，成本大的问题。
公告号为CN103165504B的专利文件公开了一种跟踪旋转晶圆吸盘。发明内容是，晶圆吸盘包括与腔体流体连通的多个真空孔，其中，腔体沿着晶圆吸盘的顶面在真空孔之间连续延伸，将该晶圆吸盘配置成接纳工件。将真空源连接至多个真空孔并且将该真空源配置在腔体内形成低压真空，其中，将相应的真空孔配置在腔体内有利于形成低压真空。
该发明只是在传统真空吸附的基础上进行了优化，调整了结构，在技术方面没有突破性的创新。实际运用过程中，仍然会出现晶圆背面胶体污染的问题。
现有公告号为CN102641823B的专利文件《一种微波匀胶装置》，采用的是传统匀胶吸盘，在旋转匀胶过程中，多余的胶体将甩至晶片边缘。由于主要利用真空的吸附作用进行晶圆的固定，匀胶平台与晶圆之间又存在细微的缝隙，始终会有微量的真空存在，部分胶体将会被吸入晶圆背面，最终导致匀胶平台和晶圆背面都造成污染。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺点和问题，提出了一种具有背面保护功能的晶圆吸盘。本发明利用空气压缩腔体结构，利用气流的喷射作用去除晶圆在涂胶过程中溢出边缘的胶体，防止晶圆背面被胶体污染和沾污，有效地解决了现有技术中存在的问题，提高了晶圆在涂胶后的背面清洁度，大大提高了晶圆加工的质量。本发明所涉及的装置主要分为两层结构，上层为固定装置，利用真空腔体中的负压作用实现晶圆的固定，下层设有一个空腔，并设计了具有一定角度和口径的喷嘴，将压缩气体以一定的流速通过管路输送入空腔，压缩空腔气体会通过喷嘴均匀地吹拂在晶圆背面，形成一股向外推送的气流，从而防止胶体污染晶圆背面，起到防污作用。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，包括吸盘底板，所述底板的上方设有压空腔主体；
所述压空腔主体的上方设有真空腔主体；
所述真空腔主体上方放置晶圆；
其中，底板，压空腔主体，真空腔主体三大部分通过螺丝进行连接；
其中，压空腔主体边缘与真空腔主体边缘部分有一圈环形空隙用于喷出气体，该结构定义为压空喷嘴；
其中，底板的下表面设有多个压缩空气接口；
其中，压空腔主体中心位置设有真空接口；
其中，真空腔主体内部设有多个真空吸附孔。
其中，压空喷嘴喷射气流的角度与晶圆成0度-90度。
其中，气体流速在0 m/s -10m/s。
其中，吸盘的面积小于晶圆面积，晶圆边缘的露出量在0.1mm-10mm范围。
本发明的工作原理为：
利用压缩气体的喷射冲击力，作用于晶圆背面边缘部分，在喷射区域内形成一个气墙阻碍其他物质进入，从而防止晶圆背面被污染。
在进行涂胶作业时，晶圆直径略大于吸盘，将晶圆放置于吸盘表面，晶圆边缘的露出量在0.1mm-10mm范围。通过真空将晶圆吸附固定在吸盘上表面，工作时，打开保护气源通入到压缩腔主体，一般优选氮气。由于设置了压空喷嘴，该喷嘴能按照设定强度喷出氮气。该气流作用于晶圆背面所露出的面积上，在该区域内形成一个连续向外的推力，阻碍污染物进入到晶圆背面，实现晶圆背面保护的目的。
本发明具有以下有益效果：
（1）一种具有背面保护功能的晶圆吸盘结构简单，工作可靠；
（2） 实现了晶圆背面的保护功能，提高了晶圆加工的质量；
（3） 保护效果显著，大大降低生产成本低。
附图说明
图1为实现本发明的一种具有背面保护功能的晶圆吸盘的结构示意图。
其中，1-晶圆、2-真空吸附孔、3-真空腔、4-真空腔主体、5-压空腔、6-压空腔主体、7-底板、8-真空接口、9-压空接口、10-压空喷嘴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，包括底板7为基础的底座，在底板7的上方设有压空腔主体6；
压空腔主体6的上方设有真空腔主体4；
晶圆1放置在真空腔主体4上方；
其中，底板7、压空腔主体6、真空腔主体4三大部分通过螺丝进行连接；
底板7的下表面设有多个压空接口9；
压空腔主体6中心位置设有真空接口8；
真空腔主体4内部设有多个真空吸附孔。
传统匀胶、刷胶装置都使用普通吸盘固定，没有对晶圆背面做任何处理和保护措施，在匀胶时，胶体容易渗入到晶圆背面，造成晶圆不平整，会造成以下2种不良情形：
情形1：背面受胶体污染的晶圆在后续加工过程中若受到外力作用，会挤压上表面，则容易使晶圆碎裂；
情形2：背面受胶体污染的晶圆在后续加热或流转的情况下会粘连并粘附其他颗粒等。
实施例1
在晶圆匀胶工艺中，将晶圆放置于吸盘表面，此时打开第一路真空负压，由于吸盘表面开有微孔或沟槽，负压作用于晶圆，利用大气压的作用对晶圆形成固定作用。然后打开第二路保护气体，一般优选氮气，氮气通过吸盘内部设置的管路以一定的流速进入到吸盘空腔中，通过压空腔主体与真空腔主体边缘处的喷嘴喷射出气流。喷射气流作用于晶圆背面边缘处，喷射角度与晶圆成0-90度。该气流在晶圆背面的边缘处形成一个向外的力，阻止胶体进入，从而起到了保护作用。在吹走晶圆背面边缘溢出的胶体或其他颗粒过程中，气体流速在0-10m/s。
实施例2
在晶圆喷砂工艺中，在晶圆背面喷砂工艺中，目前现有的技术方案是采用贴膜，涂胶等方法进行背面保护。过程是，首先在晶圆背面覆盖蓝膜，通过修剪，烘烤等方式将膜与晶圆贴合紧密，再进行喷砂处理，目的是让晶圆一面光洁一面粗糙。喷砂操作时，将贴膜后的晶圆固定到吸盘后，直接进行喷砂处理。当完成喷砂工艺后，通过加热、剥离等方法再将蓝膜剥离下来，整个工艺复杂，对晶圆的损伤较大。很容易破坏划伤晶圆的抛光面，使晶圆报废。且整个过程成本高，需要专用设备进行贴膜，并且浪费大量的蓝膜。
采用本发明的一种具有背面保护功能的晶圆吸盘时，可以直接将晶圆固定到吸盘上，先开启真空固定，再开启保护用的压缩气体，保护背面。当砂粒喷洒、飞溅到晶圆背面时，由于压缩气流的作用，气流方向由晶圆中心向四周挤压，砂粒全部被排除在外，无法靠近晶圆背面。
本发明很好的解决了晶圆的背面保护问题，而且操作简单，具有很高的先进性，能够提高喷砂效率及大大降低成本。
实施例3
一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，将实施例1中的真空吸附孔替换为微孔陶瓷方式，其余零部件不变。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，通过空气压缩腔体结构，利用气流的喷射冲击原理作用于晶圆背面，以防止晶圆背面被胶体、颗粒污染和沾污，其特征在于，包括底板(7)为基础的底座，在底板(7)的上方安装压空腔主体(6)；压空腔主体(6)的上方安装真空腔主体(4)；晶圆（1）放置在真空腔主体(4)上方；其中底板(7)、压空腔主体(6)、真空腔主体(4)三大部分通过螺丝进行固定连接；底板(7)的下表面设有多个压空接口(9)；压空腔主体(6)中心位置设有真空接口(8)；真空腔主体(4)内部设有多个真空吸附孔。
2.根据权利要求1所述的一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，其特征在于在吸盘下方设置一个空气压缩腔体结构，使压缩空气以一定的角度吹拂晶圆背面，从而形成一股向外推送的气流来保护晶圆背面不受污染，其中，喷射角度为0度-90度。
3.根据权利要求1所述的一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，其特征在于压缩空气以一定的流速通过气体输送管路充入空腔内，形成具有一定喷射强度的气流，吹走晶圆背面边缘溢出的胶体或其他颗粒，其中，气体流速在0 m/s -10m/s。
4.根据权利要求1所述的一种具有背面保护功能的晶圆吸盘，其特征在于吸盘的面积小于晶圆面积，晶圆边缘的露出量在0.1mm-10mm范围。
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| CN113171950A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-27 | 高必静 | 一种半导体加工晶圆涂胶用匀胶机 |
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