CN114975208B - 一种晶圆取放方法及减薄机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆取放方法及减薄机。晶圆取放方法包括如下步骤，S1：当取片机构移动至放置有晶圆的承片台的上方时，承片台向上吹气，以使晶圆悬浮于承片台的上方。S2：取片机构逐渐增加吸附力直至吸附晶圆。S3：取片机构将晶圆转运至吸附台的上方。S4：当吸附台向上吹气时，取片机构释放晶圆，以使晶圆悬浮于吸附台的上方。S5：吸附台停止吹气的同时逐渐增加吸附力直至吸附晶圆。减薄机包括承片台、取片机构和吸附台，取片机构能够通过上述的晶圆取放方法将晶圆从承片台转运至吸附台，以实现晶圆的柔性取放，避免了减薄后的晶圆在取放时发生破碎，提高了产品良率。

Description

一种晶圆取放方法及减薄机
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆取放方法及减薄机。
背景技术
随着集成电路芯片不断向高密度、高性能和轻薄短小方向发展，集成密度的提高也带来功率密度的增加。因此需要减薄晶圆的厚度，以提高芯片的散热性能。
目前，减薄后的晶圆（超薄晶圆）在减薄机上的承片台转运至吸附台时，通常使用真空吸笔等取片机构来取放和转运晶圆。在此过程中，取片机构取放超薄晶圆时可能产生碰撞损伤，严重时会导致破片，从而影响产品良率。
因此，亟需一种晶圆取放方法及减薄机来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆取放方法及减薄机，以实现晶圆的柔性取放，避免晶圆在取放时发生破碎，提高产品良率。
为达此目的，本发明所采用的技术方案是：
一种晶圆取放方法，包括如下步骤：
S1：当取片机构移动至放置有晶圆的承片台的上方时，所述承片台向上吹气，以使所述晶圆悬浮于所述承片台的上方；
S2：所述取片机构逐渐增加吸附力直至吸附所述晶圆；
S3：所述取片机构将所述晶圆转运至吸附台的上方；
S4：当所述吸附台向上吹气时，所述取片机构释放所述晶圆，以使所述晶圆悬浮于所述吸附台的上方；
S5：所述吸附台停止吹气的同时逐渐增加吸附力直至吸附所述晶圆。
作为优选方案，在步骤S2中，所述取片机构在逐渐增加吸附力的同时，逐渐靠近所述晶圆。
作为优选方案，在步骤S4中，所述取片机构逐渐降低吸附力，以释放所述晶圆；同时所述吸附台逐渐降低吹气量，以使所述晶圆逐渐靠近所述吸附台。
作为优选方案，在步骤S4中，所述取片机构对所述晶圆的吸附力与所述吸附台的吹气量不同时为零。
作为优选方案，在步骤S5中，所述吸附台的吹气量逐渐降低为零。
一种减薄机，包括承片台、取片机构和吸附台，所述取片机构能够通过上述的晶圆取放方法将所述晶圆从所述承片台转运至所述吸附台。
作为优选方案，所述取片机构包括：
取片吸盘；
真空发生器，被配置为使所述取片吸盘吸附或释放所述晶圆；以及
机械臂，与所述取片吸盘传动连接，以带动所述取片吸盘在所述承片台与所述吸附台之间往复移动。
作为优选方案，所述取片吸盘包括：
环体，所述环体内开设有环形的空腔，所述真空发生器的抽气口与所述空腔连通；以及
面板，所述环体设置于所述面板上并使所述面板封堵所述空腔，所述面板上沿所述环体的周向间隔开设有多个吸附孔，所述吸附孔与所述空腔连通。
作为优选方案，多个所述环体同轴设置于所述面板上且具有不同的径向尺寸。
作为优选方案，所述取片吸盘还包括：
连接臂，与所述环体的数量相同，多个所述连接臂的一端交汇于所述环体的中心并分别沿所述环体的径向延伸，以使每个所述连接臂分别与多个所述环体依次相连；
每个所述连接臂上均开设有第一孔、输气管路和第二孔，所述输气管路的两端分别与所述第一孔和所述第二孔连通；多个所述输气管路的一端均延伸至所述连接臂的交汇位置，另一端分别延伸至对应的所述环体上；多个所述第一孔位于所述连接臂的交汇位置，所述真空发生器的抽气口可选择性地与其中一个或多个所述第一孔连通；多个所述第二孔分别与对应的所述环体的所述空腔连通。
本发明的有益效果为：
本发明提出的晶圆取放方法，当取片机构移动至放置有晶圆的承片台的上方时，承片台向上吹气，以使晶圆悬浮于承片台的上方，实现了承片台与晶圆的分离，同时取片机构逐渐增加吸附力直至吸附晶圆，以使取片机构轻巧缓慢地吸附晶圆。当吸附台向上吹气时，取片机构释放晶圆，以使晶圆悬浮于吸附台的上方，实现了晶圆与取片机构的分离，吸附台停止吹气的同时逐渐增加吸附力直至吸附晶圆，以使吸附台轻巧缓慢地吸附晶圆。晶圆取放方法实现了晶圆的柔性取放，避免了减薄后的晶圆在取放时发生破碎，提高了产品良率。
本发明提出的减薄机通过上述晶圆取放方法，能够实现了晶圆的柔性取放，避免了减薄后的晶圆在取放时发生破碎，提高了产品良率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的晶圆取放方法的主要流程图；
图2是本发明实施例提供的取片吸盘的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的去除面板后的取片吸盘的结构示意图一；
图4是本发明实施例提供的去除面板后的取片吸盘的结构示意图二。
图中部件名称和标号如下：
10、取片吸盘；
1、环体；11、空腔；2、面板；21、吸附孔；3、连接臂；31、第一孔；32、输气管路；33、第二孔；34、副腔。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例公开了一种减薄机，用于减薄晶圆的厚度，以提高芯片的散热性能。具体地，减薄机包括承片台、取片机构和吸附台，晶圆放置于承片台上，承片台通过真空吸附固定晶圆，以使晶圆在减薄加工时保持稳定。然后取片机构将减薄后的晶圆从承片台转运至吸附台，吸附台同样通过真空吸附的方式固定晶圆。
目前，晶圆由承片台转运至吸附台过程中，取片机构取放超薄晶圆时可能产生碰撞损伤，严重时会导致破片，从而影响产品良率。
为解决上述问题，如图1所示，本实施例还公开了一种晶圆取放方法，晶圆取放方法包括如下步骤：
S1：当取片机构移动至放置有晶圆的承片台的上方时，承片台向上吹气，以使晶圆悬浮于承片台的上方。
S2：取片机构逐渐增加吸附力直至吸附晶圆。
S3：取片机构将晶圆转运至吸附台的上方。
S4：当吸附台向上吹气时，取片机构释放晶圆，以使晶圆悬浮于吸附台的上方。
S5：吸附台停止吹气的同时逐渐增加吸附力直至吸附晶圆。
当取片机构移动至放置有晶圆的承片台的上方时，承片台向上吹气，以使晶圆悬浮于承片台的上方，实现了承片台与晶圆的分离，同时取片机构逐渐增加吸附力直至吸附晶圆，以使取片机构轻巧缓慢地吸附晶圆。当吸附台向上吹气时，取片机构释放晶圆，以使晶圆悬浮于吸附台的上方，实现了晶圆与取片机构的分离，吸附台停止吹气的同时逐渐增加吸附力直至吸附晶圆，以使吸附台轻巧缓慢地吸附晶圆。晶圆取放方法实现了晶圆的柔性取放，避免了减薄后的晶圆在取放时发生破碎，提高了产品良率。
在步骤S2中，取片机构在逐渐增加吸附力的同时，逐渐靠近晶圆，以尽量减少取片机构与晶圆的间距，降低取片机构吸附晶圆的难度，从而提高取片机构吸附晶圆的效率。当然，取片机构还可以稳定在固定的水平高度，并依靠逐渐增大的吸附力将晶圆吸附至取片机构上。
在步骤S4中，取片机构逐渐降低吸附力，以缓慢释放晶圆，避免取片机构的吸附力瞬间归零导致晶圆快速掉落破碎，提高了对晶圆的保护。同时吸附台逐渐降低吹气量，以使晶圆逐渐靠近吸附台，实现了吸附台缓慢轻巧的吸附晶圆，以避免晶圆发生碰撞破碎。
需要注意的是，取片机构对晶圆的吸附力与吸附台的吹气量不同时为零，避免晶圆在自身重力作用下快速跌落至吸附台，从而导致晶圆与吸附台发生碰撞破碎。
在步骤S5中，吸附台的吹气量逐渐降低为零，以使悬浮状态的晶圆在自身重力和吸附天的吹气的作用下缓慢靠近吸附台，使得吸附台对晶圆产生向上的支撑力，避免晶圆发生快速地自由坠落并与吸附台相碰撞。
为了便于理解，本实施例的减薄机上超薄晶圆的取放过程为：
取片时：取片机构移动至承片台的上方，承片台向上吹气，晶圆受到微小且均匀向上的支撑力，以使晶圆悬浮于承片台的上方。取片机构靠近晶圆并逐渐增加吸附力直至吸附晶圆。
转运时：取片机构吸附晶圆并将晶圆从承片台转运至吸附台的上方。
放片时：吸附台向上吹气，取片机构逐渐减小吸附力并释放晶圆，以使晶圆悬浮于吸附台的上方。吸附台逐渐降低吹气量并转变为吸附力，以使晶圆逐渐靠近吸附台，直至晶圆贴合于吸附台上，从而实现了晶圆的柔性取放过程。
本实施例的取片机构包括取片吸盘10、真空发生器和机械臂，真空发生器使取片吸盘10吸附或释放晶圆。机械臂与取片吸盘10传动连接，以带动取片吸盘10在承片台与吸附台之间往复移动。
本实施例的机械臂为多自由度机器人，以实现取片吸盘10多个方向和角度的移动，提高了取片吸盘10的灵活性。
如图2和图3所示，取片吸盘10包括环体1和面板2，环体1内开设有环形的空腔11，真空发生器的抽气口与空腔11连通。环体1设置于面板2上并使面板2封堵空腔11，面板2上沿环体1的周向间隔开设有多个吸附孔21，吸附孔21与空腔11连通。
具体地，环体1的外径与待吸附的晶圆尺寸大致相等。面板2为圆形板，面板2封堵空腔11的开口端，以使空腔11形成密闭腔室。真空发生器将环体1的空腔11抽成真空环境并通过多个吸附孔21共同吸附晶圆。由于多个吸附孔21沿环体1的周向分布，使得晶圆受到均匀的吸附力，保证了晶圆的受力均匀性和稳定性。
在本实施例中，减薄机能够对不同尺寸的晶圆进行减薄加工。例如，晶圆可以为四寸、五寸或六寸等不同尺寸。为了提高取片机构的通用性，避免频繁更换不同尺寸的取片吸盘10，本实施例的环体1具有多个，多个环体1同轴设置于面板2上且具有不同的径向尺寸，以使取片吸盘10能够分别吸附多种尺寸的晶圆。
如图3和图4所示，取片吸盘10还包括连接臂3，连接臂3与环体1的数量相同，多个连接臂3的一端交汇于环体1的中心并分别沿环体1的径向延伸，以使每个连接臂3分别与多个环体1依次相连。
本实施例的环体1与连接臂3的数量均为三个，三个环体1的外径分别为R1、R2和R3，且R1＜R2＜R3。三个连接臂3的长度大致为R3/2并呈120°夹角分布。当然，环体1和连接臂3的数量还可以为两个、四个或五个以上，在此不作具体限定。
当取片吸盘10吸附直径尺寸为R1的晶圆时，真空发生器与外径为R1的环体1的空腔11连通，以使该环体1所对应的吸附孔21吸附直径为R1的晶圆。当取片吸盘10吸附直径为R2的晶圆时，真空发生器与外径为R1和R2的两个环体1的空腔11连通，以使两个环体1所对应的吸附孔21共同吸附直径为R2的晶圆。当取片吸盘10吸附直径为R3的晶圆时，真空发生器与外径为R1、R2和R3的三个环体1的空腔11连通，以使三个环体1所对应的吸附孔21共同吸附直径为R3的晶圆，以此类推，在此不再一一列举。
如图3所示，三个连接臂3上靠近面板2的端面均开设有与外径为R1的环体1的空腔11连通的副腔34，三个副腔34沿连接臂3的长度方向延伸并交汇于环体1的中心。面板2上开设有与副腔34相对应的多个吸附孔21，以使得副腔34对应的吸附孔21共同吸附晶圆，提高了对晶圆的吸附强度。
在本实施例中，每个连接臂3上均开设有第一孔31、输气管路32和第二孔33，输气管路32的两端分别与第一孔31和第二孔33连通。多个输气管路32的一端均延伸至连接臂3的交汇位置，另一端分别延伸至对应的环体1上。多个第一孔31位于连接臂3的交汇位置，真空发生器的抽气口密封连接于连接臂3的交汇位置并可选择性地与其中一个或多个第一孔31连通。多个第二孔33分别与对应的环体1的空腔11连通。
具体地，三个输气管路32的长度分别为r1、r2和r3，且r1＝R1/2、r2=R2/2、r3=R3/2。长度为r1的输气管路32两端的第一孔31和第二孔33均贯穿连接臂3，以使真空发生器通过第一孔31和第二孔33将外径为R1的环体1的空腔11迅速抽成真空状态。长度为r2的输气管路32一端的第一孔31能够与真空发生器的抽气口连通，另一端的第二孔33贯穿连接臂3并与外径为R2的环体1的空腔11连通。长度为r3的输气管路32一端的第一孔31能够与真空发生器的抽气口连通，另一端的第二孔33贯穿连接臂3并与外径为R3的环体1的空腔11连通。
需要说明的是，为了便于理解，图4中的输气管路32显示为外露于连接臂3的端面，在实际的取片吸盘10中，输气管路32为密闭状态，以保证真空吸盘的吸附效果。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种晶圆取放方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：当取片机构移动至放置有晶圆的承片台的上方时，所述承片台向上吹气，以使所述晶圆悬浮于所述承片台的上方；
S2：所述取片机构逐渐增加吸附力直至吸附所述晶圆；
S3：所述取片机构将所述晶圆转运至吸附台的上方；
S4：当所述吸附台向上吹气时，所述取片机构逐渐降低吸附力，以释放所述晶圆，以使所述晶圆悬浮于所述吸附台的上方；同时所述吸附台逐渐降低吹气量，以使所述晶圆逐渐靠近所述吸附台；
S5：所述吸附台的吹气量逐渐降低为零，并在停止吹气的同时逐渐增加吸附力直至吸附所述晶圆。
2.根据权利要求1所述的晶圆取放方法，其特征在于，在步骤S2中，所述取片机构在逐渐增加吸附力的同时，逐渐靠近所述晶圆。
3.根据权利要求1所述的晶圆取放方法，其特征在于，在步骤S4中，所述取片机构对所述晶圆的吸附力与所述吸附台的吹气量不同时为零。
4.一种减薄机，其特征在于，包括承片台、取片机构和吸附台，所述取片机构能够通过权利要求1～3中任一项所述的晶圆取放方法将所述晶圆从所述承片台转运至所述吸附台。
5.根据权利要求4所述的减薄机，其特征在于，所述取片机构包括：
取片吸盘（10）；
真空发生器，被配置为使所述取片吸盘（10）吸附或释放所述晶圆；以及
机械臂，与所述取片吸盘（10）传动连接，以带动所述取片吸盘（10）在所述承片台与所述吸附台之间往复移动。
6.根据权利要求5所述的减薄机，其特征在于，所述取片吸盘（10）包括：
环体（1），所述环体（1）内开设有环形的空腔（11），所述真空发生器的抽气口与所述空腔（11）连通；以及
面板（2），所述环体（1）设置于所述面板（2）上并使所述面板（2）封堵所述空腔（11），所述面板（2）上沿所述环体（1）的周向间隔开设有多个吸附孔（21），所述吸附孔（21）与所述空腔（11）连通。
7.根据权利要求6所述的减薄机，其特征在于，多个所述环体（1）同轴设置于所述面板（2）上且具有不同的径向尺寸。
8.根据权利要求7所述的减薄机，其特征在于，所述取片吸盘（10）还包括：
连接臂（3），与所述环体（1）的数量相同，多个所述连接臂（3）的一端交汇于所述环体（1）的中心并分别沿所述环体（1）的径向延伸，以使每个所述连接臂（3）分别与多个所述环体（1）依次相连；
每个所述连接臂（3）上均开设有第一孔（31）、输气管路（32）和第二孔（33），所述输气管路（32）的两端分别与所述第一孔（31）和所述第二孔（33）连通；多个所述输气管路（32）的一端均延伸至所述连接臂（3）的交汇位置，另一端分别延伸至对应的所述环体（1）上；多个所述第一孔（31）位于所述连接臂（3）的交汇位置，所述真空发生器的抽气口可选择性地与其中一个或多个所述第一孔（31）连通；多个所述第二孔（33）分别与对应的所述环体（1）的所述空腔（11）连通。
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