CN117672947A - 一种晶圆真空吸附保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种晶圆真空吸附保护装置包括用于吸附晶圆到吸盘表面上的真空吸盘，用于为所述真空吸盘提供真空环境的第一真空产生通道和第二真空产生通道，所述第一真空产生通道与所述第二真空产生通道并联连接，在正常供电状态下，所述第一真空产生通道为所述真空吸盘提供真空环境；在断电状态下，自动从所述第一真空产生通道切换为所述第二真空产生通道为所述真空吸盘提供真空环境。能够在不可控的突然断电情形下，通过快速切换真空吸附的方式，迅速将晶圆稳固地固定在装置上，避免了晶圆因失去吸附力而掉落的风险，对于生产过程中的精度和效率有着重要的影响，降低了不良品率，提高了生产效率和产品质量。

Description

一种晶圆真空吸附保护装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆真空吸附保护装置。

背景技术

在集成电路晶圆加工制造过程中，晶圆的自动取放和自动传输是一项至关重要的技术，其稳定性和可靠性直接影响到晶圆的碎片率，进而影响到整个生产过程的效率和品质。当前，随着晶圆尺寸的不断发展，12英寸的晶圆已经成为主流，每片晶圆的价值往往高达几万元甚至十几万元。

然而，一些关键半导体设备的真空产生方式仍然依赖于真空泵，这种设备需要供电才能产生真空。一旦发生断电，真空泵将难以维持正常工作，这将直接影响到晶圆的自动取放和传输。

因此，如何应对断电等不可控因素，确保在设备断电的情况下，晶圆仍能保持完整，成为了亟待解决的问题。目前，晶圆传输夹持最常采用的方式是真空吸附。但在断电情况下，如何保证真空的正常供应，从而实现对晶圆的稳固吸附与固定，仍是一个关键问题。

当前还没有一种很好的真空保护方法，常见的方式是通过阀门关闭并通过管路在断电情况下短时间内固定晶圆，但这并不能很好地起到对晶圆的固定保护作用。因此，非常有必要设计一种更加可靠、合理的真空保护方式。这将是一项重要的技术创新，对于提高集成电路晶圆加工制造的稳定性和可靠性具有重要意义。

发明内容

为克服上述用于晶圆真空吸附装置和方法所存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种能够在突然断电情形下对晶圆正常吸附的晶圆真空吸附保护装置。

第一方面本发明为解决所述技术问题的晶圆真空吸附保护装置包括：

用于吸附晶圆到吸盘表面上的真空吸盘，用于为所述真空吸盘提供真空环境的第一真空产生通道和第二真空产生通道，所述第一真空产生通道与所述第二真空产生通道并联连接，

在正常供电状态下，所述第一真空产生通道为所述真空吸盘提供真空环境；

在断电状态下，自动从所述第一真空产生通道切换为所述第二真空产生通道为所述真空吸盘提供真空环境。

作为上述晶圆真空吸附保护装置的改进，可选择地从所述第一真空产生通道切换至所述第二真空产生通道为所述真空吸盘提供真空环境。

作为上述晶圆真空吸附保护装置的改进，所述第一真空产生通道包括第一真空阀，所述第一真空阀通过通过真空管道连接有真空泵。

作为上述晶圆真空吸附保护装置的改进，所述第二真空产生通道包括用于控制所述第二真空产生通道开闭的真空保护阀。

作为上述晶圆真空吸附保护装置的改进，所述真空保护阀为气控阀，所述真空保护阀通过真空管道连接有真空发生器和第二真空阀，所述第二真空阀通过真空管道连接有气源。

作为上述晶圆真空吸附保护装置的改进，所述真空保护阀通过真空管道与所述真空发生器的真空口连接，所述真空发生器的气源口通过真空管道与所述第二真空阀连接，所述真空保护阀的控制口通过真空管道与所述第二真空阀连接。

作为上述晶圆真空吸附保护装置的改进，所述真空吸盘上设置有用于连接真空管道的真空接头，所述第一真空产生通道和所述第二真空产生通道并联连接在所述真空接头上。

与相关技术相比，本发明的晶圆真空吸附保护装置通过能够瞬间切换的第一和第二两路真空产生通道产生真空，在不可控的突然断电情形下，通过快速切换真空吸附的方式，迅速将晶圆稳固地固定在装置上，避免了晶圆因失去吸附力而掉落的风险，对于制造生产过程中的可靠性和安全性至关重要，避免了因掉落导致的晶圆损坏、生产中断或安全隐患等问题。该装置能够提高吸附力和稳定性，确保了在各种操作条件下都能保持对晶圆的稳固吸附。这种稳定性对于生产过程中的精度和效率有着重要的影响，降低了不良品率，提高了生产效率和产品质量。

第二方面，本发明提供一种为解决所述技术问题的多通道晶圆真空吸附保护装置，

包括至少两套上述的晶圆真空吸附保护装置，多套所述晶圆真空吸附保护装置共用气源。

作为上述多通道晶圆真空吸附保护装置的改进，多套所述晶圆真空吸附保护装置共用第二真空阀。

与相关技术相比，本发明的多通道晶圆真空吸附保护装置，每套晶圆真空吸附保护装置均能够在不可控的突然断电情形下，通过快速切换真空吸附的方式，迅速将晶圆稳固地固定在装置上，避免了晶圆因失去吸附力而掉落的风险，对于制造生产过程中的可靠性和安全性至关重要，避免了因掉落导致的晶圆损坏、生产中断或安全隐患等问题。对于生产过程中的精度和效率有着重要的影响，降低了不良品率，提高了生产效率和产品质量。多套晶圆吸附保护装置并联使用时，可以根据实际生产需求进行灵活扩展，有助于提高生产过程中的可靠性、稳定性和效率，进一步保证了晶圆生产的顺利进行。

附图说明

图1为根据本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置的吸附结构示意图；

图2为根据本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置正常供电状态下的真空吸附原理图；

图3为根据本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置断电状态下的真空吸附原理图；

图4为根据本发明实施例的正常供电状态下双通道真空吸附原理图；

图5为根据本发明实施例的断电状态下双通道真空吸附原理图；

附图标记：

真空吸盘1；晶圆2；真空接头3；第一真空阀4；真空泵5；真空保护阀6；真空发生器7；第二真空阀8；气源9。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

目前，一些关键的半导体设备的真空产生方式，都是真空泵，需要供电产生真空，一旦发生断电，真空很难保持。为克服上述用于晶圆真空吸附装置和方法所存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种能够在突然断电情形下对晶圆正常吸附的晶圆真空吸附保护装置，实现晶圆吸附过程中的稳定可靠的真空吸附保护。

本发明实施例提供的晶圆真空吸附保护装置，核心在于采用通过压缩空气，驱动真空发生器，产生真空的方式，并通过真空阀路的改造，产生真空的方式，对晶圆在断电的情况下，进行吸附，从而保护晶圆。

实施例一：

其技术方案请参见图1，图1为根据本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置的吸附结构示意图，如图1所示，本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置包括真空吸盘1，真空吸盘1用于与晶圆2直接接触并通过真空效应将晶圆2牢固地吸附到吸盘表面上，实现晶圆2制过程中晶圆的自动取放和传输。

真空吸盘1上设置有真空接头3，真空接头3是用来连接真空管道，从而将用于产生真空环境的设备产生的真空环境引入真空吸盘1。真空接头3够确保吸盘与用于产生真空环境的设备之间的真空连接，以实现更高效和可靠的晶圆吸附效果。

本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置包括第一和第二两路真空产生通道，请参见图2-3，图2为根据本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置正常供电状态下的真空吸附原理图，图3为根据本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置断电状态下的真空吸附原理图，如图2-3所示，真空接头3通过真空管道连接有第一真空阀4，第一真空阀4通过通过真空管道连接有真空泵5，构成本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置包括第一真空产生通道。

其中，第一真空阀4的主要作用是控制气体在真空管路中的流动与否，调节真空度；真空泵5能够从真空管路中抽出气体，从而形成低于大气压状态，即真空状态或负压状态。

具体实施过程中，请参见图2，正常供电的情况下，真空由真空泵5产生，通过控制第一真空阀4，使第一真空阀14处于打开状态，真空进入真空接头3以及真空吸盘1，从而对晶圆2进行吸附。

请继续参见图2-3，真空接头3通过真空管道连接有真空保护阀6，真空保护阀6通过真空管道连接有真空发生器7和第二真空阀8，第二真空阀8通过真空管道连接有气源9，构成本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置包括第二真空产生通道。

其中，真空保护阀6为气控阀，真空保护阀6通过改变控制信号的压力大小，控制气动阀门的开合，当控制信号的压力大于阀门的开启压力时，阀门开始开启；反之，当控制信号的压力小于阀门的关闭压力时，阀门开始关闭。真空发生器7是利用正压气源产生负压的设备，它通常由喷管高速喷射压缩空气，在喷管出口形成射流，从而产生卷吸流动，在卷吸的作用下，使喷管出口周围的空气不断被抽吸，使吸附腔内的压力降至大气压以下，形成了一定的真空度。第二真空阀8为常开阀，其主要作用也是控制气体在真空管路中的流动与否，调节真空度。气源9则是为真空发生器7和真空保护阀6提供压缩气体。

具体的，真空保护阀6通过真空管道与真空发生器7的真空口连接，即真空发生器的连接需要抽真空的设备或管道的阀口，真空发生器7的气源口(空气入口)通过真空管道与第二真空阀8连接，真空保护阀6的控制口(连接气源的入口)通过真空管道与第二真空阀8连接，第二真空阀8与气源9连接。示例性的，真空发生器7的气源口(空气入口)的真空管道与真空保护阀6的控制口(连接气源的入口)的真空管道合并连接至一条真空管道，再与第二真空阀8的阀口连接。

上述包括真空阀4、真空泵5的第一真空产生通道和包括真空保护阀6、真空发生器7、第二真空阀8和气源9的第二真空产生通道通过真空管道并联在真空接头3上。

具体实施过程中，请参见图2，正常供电的情况下，真空由真空泵5产生，通过控制第一真空阀4，使第一真空阀14处于打开状态，真空进入真空接头3以及真空吸盘1，从而对晶圆2进行吸附，此时第二真空阀8为关闭状态，气源9的空气不会进入系统。

请参见图3，突然发生断电的情况下，真空泵5断电，无法产生真空，此时第一真空阀4关闭，第二真空阀8为常开阀，处于打开状态，气源9产生的压缩空气进入真空发生器7，在与其真空口连接的真空管道中产生真空，同时，压缩空气进入真空保护阀6，真空保护阀6获得控制信号，真空保护阀6打开，与真空发生器7真空口连接的真空管道中产生的真空通过真空保护阀6进入真空接头3，从而完成切换，保持吸附晶圆状态，保证突然断电的情况下，对晶圆的正常吸附不掉落。

与相关技术相比，本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置通过能够瞬间切换的第一和第二两路真空产生通道产生真空，在不可控的突然断电情形下，通过快速切换真空吸附的方式，迅速将晶圆稳固地固定在装置上，避免了晶圆因失去吸附力而掉落的风险，对于制造生产过程中的可靠性和安全性至关重要，避免了因掉落导致的晶圆损坏、生产中断或安全隐患等问题。

在一些实施例中，本发明实施例的晶圆真空吸附保护装置还可以通过主动控制切换吸附方式，使真空环境得以长时间保持，适应需要长时间吸附晶圆的生产或运输环境，提高吸附力和稳定性，具有极高的可靠性。

总之，该装置能够提高吸附力和稳定性，确保了在各种操作条件下都能保持对晶圆的稳固吸附。这种稳定性对于生产过程中的精度和效率有着重要的影响，降低了不良品率，提高了生产效率和产品质量。

实施例二：

本发明实施例还提供一种多通道晶圆真空吸附保护装置，下面以双通道晶圆真空吸附保护装置为例进行说明。

请继续参见图4-5，图4为根据本发明实施例的正常供电状态下双通道真空吸附原理图，图5为根据本发明实施例的断电状态下双通道真空吸附原理图，如图4-5所示，本发明实施例的双通道晶圆真空吸附保护装置可以总体理解为包括两套第一实施例的晶圆真空吸附保护装置，但在相应的真空阀路设计上存在改进。

本发明实施例的双通道晶圆真空吸附保护装置包括第一晶圆真空吸附保护装置，该第一晶圆真空吸附保护装置与实施例一中的晶圆真空吸附保护装置相同；还包括第二晶圆真空吸附保护装置，第二晶圆真空吸附保护装置与第一晶圆真空吸附保护装置的区别在于不包括第二真空阀8和气源9，也就是第二晶圆真空吸附保护装置包括：真空吸盘1、真空接头3、第一真空阀4、真空泵5、真空保护阀6和真空发生器7，其连接关系与第一晶圆真空吸附保护装置相同，第二晶圆真空吸附保护装置与第一晶圆真空吸附保护装置共用同一第二真空阀8和同一气源9。

示例性的，请参见图4，在具体实施时，第一晶圆真空吸附保护装置的真空发生器7的气源口的真空管道与真空保护阀6的控制口的真空管道合并连接至一条真空管道a；第二晶圆真空吸附保护装置的真空发生器7的气源口的真空管道与真空保护阀6的控制口的真空管道合并连接至一条真空管道b；真空管道a和真空管道b合并连接至一条真空管道c后再与第二真空阀8的阀口连接。

值得说明的是，本发明实施例的双通道晶圆真空吸附保护装置仅仅是示例性的，在具体应用中，本发明实施例可以是多通道晶圆真空吸附保护装置，可以理解为包括但不限于两套第一实施例的晶圆真空吸附保护装置。

与相关技术相比，本发明实施例的多通道晶圆真空吸附保护装置，通过能够瞬间切换的第一和第二两路真空产生通道产生真空，在不可控的突然断电情形下，通过快速切换真空吸附的方式，迅速将晶圆稳固地固定在装置上，避免了晶圆因失去吸附力而掉落的风险，对于制造生产过程中的可靠性和安全性至关重要，避免了因掉落导致的晶圆损坏、生产中断或安全隐患等问题。可以通过主动控制切换吸附方式，使真空环境得以长时间保持，适应需要长时间吸附晶圆的生产或运输环境，提高吸附力和稳定性，具有极高的可靠性。确保了在各种操作条件下都能保持对晶圆的稳固吸附。这种稳定性对于生产过程中的精度和效率有着重要的影响，降低了不良品率，提高了生产效率和产品质量。

此外，与相关技术相比，本发明实施例的多通道晶圆真空吸附保护装置，多套晶圆吸附保护装置并联使用时，可以根据实际生产需求进行灵活扩展，有助于提高生产过程中的可靠性、稳定性和效率，进一步保证了晶圆生产的顺利进行。

实施例三：

本发明实施例还提供一种多通道晶圆真空吸附保护装置，与第二实施例的多通道晶圆真空吸附保护装置不同之处在于，多套晶圆真空吸附保护装置共用同一个气源，每套晶圆真空吸附保护装置各自设置相应的第二真空阀。

本发明实施例的多通道晶圆真空吸附保护装置与第二实施例的多通道晶圆真空吸附保护装置相比，控制更加灵活，相应成本有所增加，但更加有助于提高生产过程中的可靠性、稳定性和效率，进一步保证了晶圆生产的顺利进行。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (9)

1.一种晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，包括：

用于吸附晶圆到吸盘表面上的真空吸盘，用于为所述真空吸盘提供真空环境的第一真空产生通道和第二真空产生通道，所述第一真空产生通道与所述第二真空产生通道并联连接，

在正常供电状态下，所述第一真空产生通道为所述真空吸盘提供真空环境；

在断电状态下，自动从所述第一真空产生通道切换为所述第二真空产生通道为所述真空吸盘提供真空环境。

2.根据权利要求1所述的晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，

可选择地从所述第一真空产生通道切换至所述第二真空产生通道为所述真空吸盘提供真空环境。

3.根据权利要求1-2任一项所述的晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，

所述第一真空产生通道包括第一真空阀，所述第一真空阀通过通过真空管道连接有真空泵。

4.根据权利要求1-2任一项所述的晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，

所述第二真空产生通道包括用于控制所述第二真空产生通道开闭的真空保护阀。

5.根据权利要求4所述的晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，

所述真空保护阀为气控阀，所述真空保护阀通过真空管道连接有真空发生器和第二真空阀，所述第二真空阀通过真空管道连接有气源。

6.根据权利要求5所述的晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，

所述真空保护阀通过真空管道与所述真空发生器的真空口连接，所述真空发生器的气源口通过真空管道与所述第二真空阀连接，所述真空保护阀的控制口通过真空管道与所述第二真空阀连接。

7.根据权利要求1所述的晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，

所述真空吸盘上设置有用于连接真空管道的真空接头，所述第一真空产生通道和所述第二真空产生通道并联连接在所述真空接头上。

8.一种多通道晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，

包括至少两套如权利要求1-7任一项所述的晶圆真空吸附保护装置，多套所述晶圆真空吸附保护装置共用气源。

9.根据权利要求8所述的多通道晶圆真空吸附保护装置，其特征在于，

多套所述晶圆真空吸附保护装置共用第二真空阀。