CN216928533U - 一种晶圆承载吸盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及集成电路技术领域，具体为一种晶圆承载吸盘。一种晶圆承载吸盘，由聚合材料板和衬底相互粘接而成，所述聚合材料板和衬底的上下接触面的平面度和平行度均不少于0.01；所述晶圆承载吸盘的外侧边缘上分布有至少一个间隔块组件和至少一个夹紧块组件，所述晶圆承载吸盘的外侧边缘上还设有槽口定位块和滚动轴承；所述晶圆承载吸盘的中部设有至少一个衬套；所述聚合材料板的中部开设包括“十”字形的气道。本实用新型的晶圆承载吸盘能够广泛应用于12寸晶圆及相关同类的抛光晶圆的承载平面，使得晶圆在传送到单元时，能够在该承载吸盘上进行工艺腔室的相关工艺过程。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种晶圆承载吸盘。
背景技术
随着经济的发展和社会的进步，人们对精密电子仪器的需求日益增长，集成电路的发展尤为迅速，晶圆作为集成电路的一种基础材料，在现代生产过程中也越来越离不开。SOI晶圆(Silicon On Insulator：指在绝缘体上形成硅单晶体的结构)作为近年来新研发的一种制作芯片的方式，现在已经越来越受到国内外芯片生产的重视。对SOI晶圆键合设备的研究，可以有效提高SOI晶圆的生产产品质量，同时弥补国产机台的缺失。
晶圆承载吸盘(简称Chuck)将直接影响到晶圆在腔室内部进行键合的环境，对键合质量有着决定性的影响。晶圆承载吸盘作为基底晶圆的承载机构以及键合工艺进行压合的主要机构，其材料选用及表面质量将直接影响到键合晶圆的表面质量，与SOI晶圆工艺过程中要求的金属及颗粒污染物都有着至关重要的联系。
现阶段一些设备中使用的晶圆承载吸盘，通常是采用铝硬质氧化后作为承载机构，这样的材料使用在机械对准上会造成晶圆与金属材质表面的接触，同时由于连接的机械结构件的运动，可能会造成金属离子超标等风险。
因此，开发一种全新的晶圆承载吸盘成为了本领域亟需解决的问题之一。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种晶圆承载吸盘。
为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：
一种晶圆承载吸盘，由聚合材料板和衬底相互粘接而成，所述聚合材料板和衬底的上下接触面的平面度和平行度均不少于0.01；
所述晶圆承载吸盘的外侧边缘上分布有至少一个间隔块组件和至少一个夹紧块组件，所述晶圆承载吸盘的外侧边缘上还设有槽口定位块和滚动轴承；
所述晶圆承载吸盘的中部设有至少一个衬套；所述聚合材料板的中部开设包括“十”字形的气道。
其中，所述气道的深度至少0.1mm，衬底上开设有贯通晶圆承载吸盘的抽真空气孔，孔径至少0.1mm。
其中，所述夹紧块组件包括第一导轨连接板，所述第一导轨连接板的一端与夹紧块连接板的下部固定在一起，所述夹紧块连接板的上部装有夹紧块拨头，所述夹紧块拨头的前端设有拨头芯，所述第一导轨连接板的上表面装有第一线性导轨。
其中，所述间隔块组件包括第二导轨连接板，所述第二导轨连接板的一端与间隔块连接板的下部固定在一起，所述间隔块连接板的上部装有间隔块安装头，所述间隔块安装头顶部装有间隔块，所述第二导轨连接板的的上表面装有第二线性导轨。
其中，所述槽口定位块包括定位安装块，所述定位安装块上部的一侧装有定位块拨头芯。
其中，所述滚动轴承包括滚动轴承套，所述滚动轴承套内设有轴承，所述轴承的中心穿设有销轴。
其中，所述衬底的材质为硬质氧化的铝合金。
其中，所述衬套为中空结构，可供承载柱穿过。
其中，所述聚合材料板的光洁度要求为Ra0.8。聚合材料板优选为聚四氟乙烯板。
其中，间隔块组件的数量为三个，分别为第一间隔块组件、第二间隔块组件和第三间隔块组件；第一间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为68°；第一间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第三间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为146°；第一间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为146°；
所述槽口定位块和滚动轴承均位于第一间隔块组件和第三间隔块组件之间；所述槽口定位块和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第三间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为8°；所述滚动轴承和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第一间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为26°；
夹紧块组件的数量为两个，分别为第一夹紧块组件和第二夹紧块组件，所述第一夹紧块组件位于滚动轴承和第一间隔块组件之间，所述第一夹紧块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与滚动轴承和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为10°；所述第二夹紧块组件位于第二间隔块组件和第三间隔块组件之间，所述第二夹紧块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为16°。
与现有技术相比，本实用新型的晶圆承载吸盘至少具有以下有益效果：
本实用新型的晶圆承载吸盘能够广泛应用于12寸晶圆及相关同类的抛光晶圆的承载平面，使得晶圆在传送到单元时，能够在该承载吸盘上进行工艺腔室的相关工艺过程。
(1)本实用新型的晶圆承载吸盘的表面由聚合材料制成，尤其采用聚四氟乙烯板(即PTFE)制成，能够保证与晶圆接触的表面不会损伤SOI基底晶圆，PTFE材料所制成的平面需要光洁度达到Ra0.8，因其材料的特殊性，与抛光晶圆在接触时能够紧密贴合，完成设备工艺前的准确的定位和对准。
(2)本实用新型的晶圆承载吸盘的表面切削有气道，以便晶圆落下定位后进行吸附保持。
(3)晶圆承载吸盘因安装在工艺腔室内部，需要一个固定厚度的安装衬底结构，因对于衬底金属的要求仅需要满足金属粒子的浓度要求，本实用新型选用较为稳定的铝合金，经过硬质氧化之后，材料完全能够满足工艺需求。
(4)该晶圆承载吸盘由底层的金属衬底与上层的PTFE材料粘接而成，开孔粘接后一体加工。该晶圆承载吸盘表面光滑平整，在承受压合力的作用下，也不会产生局部应力，不会损伤紧密接触的基底晶圆。在晶圆承载吸盘中心留有转运支撑PIN(由三个立柱组成的支撑结构，能够通过真空吸附晶圆而完成承载与转运)升降所使用的衬套。
(5)晶圆承载吸盘除了需要满足直接与晶圆接触的基本功能之外，还需要在其上部进行一系列的工艺过程，需要完成间隔块(Spacer)与夹紧块(Pusher)两种结构的集成以及晶圆槽口(Notch)处定位装置的安装。因此，本晶圆承载吸盘共计集成了三个Spacer，两个Pusher以及一个定位用的滚动轴承结构，依靠这些集成的结构，晶圆能够在晶圆承载吸盘上方按照设定好的顺序完成对准定位、分离以及为之后的键合工艺做准备。
下面结合附图对本实用新型的晶圆承载吸盘作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型晶圆承载吸盘的立体示意图
图2为本实用新型晶圆承载吸盘的俯视图；
图3为本实用新型晶圆承载吸盘的安装角度示意图；
图4为夹紧块的结构示意图；
图5为间隔块的结构示意图；
图6为槽口定位块的结构示意图；
图7为滚动轴承的结构示意图；
图8为滚动轴承的截面图。
其中，1-聚合材料板；101-气道；102-衬套；2-衬底；3-槽口定位块；31-定位块拨头芯；32-定位安装块；4-滚动轴承；41-滚动轴承套；42-轴承；43-销轴；51-第一夹紧块组件；52-第二夹紧块组件；61-第一间隔块组件；62-第二间隔块组件；63-第三间隔块组件；7-拨头芯；8-第一线性导轨；9-第一导轨连接板；10-夹紧块连接板；11-夹紧块拨头；12-间隔块连接板，13-间隔块安装头；14-间隔块；15-第二线性导轨；16-第二导轨连接板。
具体实施方式
如图1-2所示，一种晶圆承载吸盘，包括一种晶圆承载吸盘，由聚合材料板1和衬底2相互粘接而成，所述聚合材料板1和衬底2的上下接触面的平面度和平行度均优选为0.05；这种高精度的制作条件下才能够满足晶圆在腔体内的键合工艺。
晶圆承载吸盘的外侧边缘上分布有三个间隔块组件和两个夹紧块组件，所述晶圆承载吸盘的外侧边缘上还设有槽口定位块3和滚动轴承4；
晶圆承载吸盘的中部设有三个衬套102；所述聚合材料板1的中部开设有“十”字形的气道101。其中，聚合材料板1为聚四氟乙烯板。
如图3所示，三个间隔块组件分别为第一间隔块组件61、第二间隔块组件62和第三间隔块组件63；第一间隔块组件61和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件62和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为68°；第一间隔块组件61和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第三间隔块组件63和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为146°；第一间隔块组件61和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件62和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为146°；
所述槽口定位块3和滚动轴承4均位于第一间隔块组件61和第三间隔块组件63之间；所述槽口定位块3和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第三间隔块组件63和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为8°；按照此设定的角度进行其他单元组件的设定和联调协控，能够更好的实现晶圆(Wafer)的槽口(Notch)的定位。滚动轴承4和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第一间隔块组件61和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为26°；
两个夹紧块组件分别为第一夹紧块组件51和第二夹紧块组件52，所述第一夹紧块组件51位于滚动轴承4和第一间隔块组件61之间，所述第一夹紧块组件51和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与滚动轴承4和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为10°；所述第二夹紧块组件52位于第二间隔块组件62和第三间隔块组件63之间，所述第二夹紧块组件52和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件62和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为16°。
气道101的深度优选为1mm，衬底2上开设有贯通晶圆承载吸盘的抽真空气孔，孔径优选为1mm。
如图4所示，夹紧块组件包括第一导轨连接板9，所述第一导轨连接板9的一端与夹紧块连接板10的下部固定在一起，所述夹紧块连接板10的上部装有夹紧块拨头11，所述夹紧块拨头11的前端设有拨头芯7，所述第一导轨连接板9的上表面装有第一线性导轨8。夹紧块组件的第一线性导轨8固定在衬底2的下方。
如图5所示，间隔块组件包括第二导轨连接板16，所述第二导轨连接板16的一端与间隔块连接板12的下部固定在一起，所述间隔块连接板12的上部装有间隔块安装头13，所述间隔块安装头13顶部装有间隔块14，所述第二导轨连接板16的的上表面装有第二线性导轨15。间隔块组件的第二线性导轨15固定在衬底2的下方。
如图6所示，槽口定位块3包括定位安装块32，所述定位安装块32上部的一侧装有定位块拨头芯31。定位块拨头芯31的主要功能为与槽口接触后定位。
如图7-8所示，滚动轴承4包括滚动轴承套41，所述滚动轴承套41内设有两个轴承42，所述轴承42的中心穿设有销轴43。其主要起到定位与活动的作用，在晶圆对准定位的过程中可以转动使晶圆无碰撞卡死。
在对准键合单元中，通过上述晶圆承载吸盘上的一系列组件的运动即可让晶圆完成对准键合。
衬底2的材质为硬质氧化的铝合金。衬套102为中空结构，可供承载柱穿过，给晶圆承载支撑结构的升降处留出间隙，同时能够避免金属粒子的污染。聚合材料板1的光洁度要求为Ra0.8。
加工时，将聚合材料板1粘接在衬底2上，粘接完成后整体进行加工，在部件上加工出足够大的空隙，再将衬套102粘接在空隙上，保证承载柱(Load Pin)组件能够顺利通过，同时在聚合材料板1的表面需开出表面真空所需要的气道，气道为图1-3中的“十”字，其深度为1mm，同时在晶圆承载吸盘的衬底2上需加工出进行抽真空的孔，孔径应为1mm，贯通整个晶圆承载吸盘。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种晶圆承载吸盘，其特征在于：由聚合材料板(1)和衬底(2)相互粘接而成，所述聚合材料板(1)和衬底(2)的上下接触面的平面度和平行度均不少于0.01；
所述晶圆承载吸盘的外侧边缘上分布有至少一个间隔块组件和至少一个夹紧块组件，所述晶圆承载吸盘的外侧边缘上还设有槽口定位块(3)和滚动轴承(4)；
所述晶圆承载吸盘的中部设有至少一个衬套(102)；所述聚合材料板(1)的中部开设包括“十”字形的气道(101)。
2.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：所述气道(101)的深度至少0.1mm，衬底(2)上开设有贯通晶圆承载吸盘的抽真空气孔，孔径至少0.1mm。
3.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：所述夹紧块组件包括第一导轨连接板(9)，所述第一导轨连接板(9)的一端与夹紧块连接板(10)的下部固定在一起，所述夹紧块连接板(10)的上部装有夹紧块拨头(11)，所述夹紧块拨头(11)的前端设有拨头芯(7)，所述第一导轨连接板(9)的上表面装有第一线性导轨(8)。
4.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：所述间隔块组件包括第二导轨连接板(16)，所述第二导轨连接板(16)的一端与间隔块连接板(12)的下部固定在一起，所述间隔块连接板(12)的上部装有间隔块安装头(13)，所述间隔块安装头(13)顶部装有间隔块(14)，所述第二导轨连接板(16)的上表面装有第二线性导轨(15)。
5.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：所述槽口定位块(3)包括定位安装块(32)，所述定位安装块(32)上部的一侧装有定位块拨头芯(31)。
6.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：所述滚动轴承(4)包括滚动轴承套(41)，所述滚动轴承套(41)内设有轴承(42)，所述轴承(42)的中心穿设有销轴(43)。
7.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：所述衬套(102)为中空结构，可供承载柱穿过。
8.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：所述衬底(2)的材质为硬质氧化的铝合金。
9.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：所述聚合材料板(1)的光洁度要求为Ra0.8。
10.根据权利要求1所述的晶圆承载吸盘，其特征在于：间隔块组件的数量为三个，分别为第一间隔块组件(61)、第二间隔块组件(62)和第三间隔块组件(63)；第一间隔块组件(61)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件(62)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为68°；第一间隔块组件(61)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第三间隔块组件(63)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为146°；第一间隔块组件(61)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件(62)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为146°；
所述槽口定位块(3)和滚动轴承(4)均位于第一间隔块组件(61)和第三间隔块组件(63)之间；所述槽口定位块(3)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第三间隔块组件(63)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为8°；所述滚动轴承(4)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第一间隔块组件(61)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为26°；
夹紧块组件的数量为两个，分别为第一夹紧块组件(51)和第二夹紧块组件(52)，所述第一夹紧块组件(51)位于滚动轴承(4)和第一间隔块组件(61)之间，所述第一夹紧块组件(51)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与滚动轴承(4)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为10°；所述第二夹紧块组件(52)位于第二间隔块组件(62)和第三间隔块组件(63)之间，所述第二夹紧块组件(52)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线与第二间隔块组件(62)和晶圆承载吸盘的中心之间的连线的夹角为16°。
Priority Applications (1)
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| CN202220379736.4U CN216928533U (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 一种晶圆承载吸盘 |
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| CN202220379736.4U CN216928533U (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 一种晶圆承载吸盘 |
Publications (1)
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| CN216928533U true CN216928533U (zh) | 2022-07-08 |
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ID=82267332
Family Applications (1)
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| CN202220379736.4U Active CN216928533U (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 一种晶圆承载吸盘 |
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