TW201526151A - 用於吸引並固持晶圓的夾具 - Google Patents

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Sven Hansen
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Abstract

本發明是關於夾具和利用夾具吸引並固持晶圓的方法，其中，夾具包含：平坦上表面，被細分成若干個吸引區段，其中，吸引區段分別配置用以吸附氣流；及下表面。方法包含步驟：在氣流中，將晶圓和夾具的上表面接近，使得晶圓覆蓋二或多個吸引區段，或至少輕微覆蓋；從尚未啟動之吸引區段，選擇與晶圓具有最短矩離的吸引區段；啟動前步驟所選擇的吸引區段；一旦晶圓在最後啟動之吸引區段的區域緊密地接觸夾具的上表面，且只要至少一個吸引區段未被啟動：重覆上述步驟。

Description

用於吸引並固持晶圓的夾具
本發明是關於用於吸引並固持晶圓的夾具，和一種利用上述夾具吸引並固持晶圓的方法。特別地是，本發明是關於一個具有若干個吸引區段的夾具，其中各個吸引區段是可分開啟動的，以及利用該夾具的方法，其中啟動吸引區段的順序是依據選取與晶圓具有最短距離的吸引區段。
當晶圓在積體電路(IC)或類似的微裝置的製程中被處理時，夾具裝置是用來固持基板或晶圓。晶圓典型是成一薄片形。通常，舉例來說，晶圓厚度相當薄時，或晶圓製造過程之其他因素的情況下，當晶圓由夾具固持住時，會產生晶圓本身形成不是完全平坦的薄片形狀，且/或晶圓變成彎曲或折疊。如此，該晶圓可能變成歪斜或扭曲。
目前使用墊片用以吸引弧形且/或扭曲的晶圓。這些墊片可被置於晶圓/夾具的邊緣，以及在夾具(真空吸盤)支撐板的不同的位置。因此，墊片可被分配到不同的真空迴路。那些真空迴路(夾具/真空吸盤)可被一次或 連續地切換或啟動。
在WO 2006/072 453中，敍述具有至少二個真空迴路的末端執行器(夾具)，在特別薄或超薄晶圓，這種組合可用來吸引扭曲的晶圓。根據WO 2006/072 453，該末端執行器是由多孔材料的板所構成的。例如，可使用燒結材料。
然而，藉由墊片或唇密封的吸引有其缺點。例如，墊片或唇密封可能無法抗熱/耐熱，和/或耐溶劑性不足。再者，墊片或唇密封可能產生顆粒。此外，如燒結材料之多孔材料的表面固有的粗糙，往往難以清潔該末端執行器，其也可能減少末端執行器的耐久性。而且，當晶圓由末端執行器固持住時，該晶圓被末端執行器的表面按壓，末端執行器的粗糙表面對於晶圓的表面結構可能會有不當的影響。然而，在WO 2006/072 453中所述的任二個末端執行器的真空迴路是氣動式地互相分離。所以，必須對於各個真空迴路提供額外真空連結。故，舉例來說，若使用八個真空迴路，必須配置將真空提供至八個相應真空的連結，其可能有操作上的困難。
本發明的目的是提供一夾具和利用該夾具方法，其可用於吸引如扭曲、彎曲、皺褶、折疊的晶圓，且/或當晶圓由夾具所固持住時可避免歪斜。更進一步地，本發明之目的是避免上述使用墊片和/或唇密封和/或使用具有如燒 結材料之粗糙表面的末端執行器的缺點。
根據本發明提出申請之夾具和方法，這些缺點可被解決。
對於吸引歪斜扭曲的晶圓，首先吸引該夾具的數個吸引區段之一被晶圓(的一部分)最緊密地密封的位置為最有利。換句話說，所提供的夾具被分成數個真空區域或吸引區段，晶圓必須在最低壓損失產生時的位置首先被吸附。通常，這些位置為晶圓盡可能完全地覆蓋相應的吸引區段的區域。
假使晶圓歪斜扭曲是由晶圓先前的製程所界定的，舉例來說，假設被吸引的晶圓為凸狀，該吸引區段且/或其形狀的選擇，可選擇在晶圓靜置在該夾具上具有最大體積流量的位置。
下面整個所述之“供給真空”代表流體是由一特定區域所排出。例如，供給吸引區段真空意味著流體，如空氣或液體，是由在該吸引區段夾具的上表面的上方所排出的。這相當於在各個區域建立一個低壓。
當“低壓”意味著該壓力低於參考壓力，例如，流體在夾具環境中的壓力，所分配的值是負的(如-1巴)。為了避免混淆，在下文中被稱為低壓絕對值，其始終為正值(如|-1|巴=1巴)，且比較一詞(較高、較大、較少等)參照該絕對值。舉例來說，第一低壓高於第二低壓表示第一低壓的絕對值大於第二低壓的絕對值。
更進一步地，“流體”一詞為意指氣體(如空氣)和液 體兩者。
“主要真空”一詞意味低壓強到足以吸起晶圓且固持該晶圓於夾具的上表面。
“輔助真空”一詞意味比主要真空弱的真空，其中該輔助真空僅用來測量晶圓的特定區域至夾具上表面的距離，且其中該輔助真空不適於用來吸附晶圓於夾具的上表面/夾具的各自的吸引區段。
“啟動吸引區段”表示上述吸引區段提供主要真空(參照上面“提供真空”的定義)。特別是，“啟動”一詞意味著提供真空使得晶圓可被所產生的流體的體積流量所吸入。也就是說，由“輔助真空”所產生的流體流量不會“啟動”吸引區段，如同輔助真空僅是用於測量的目的且一般是不足以強到吸附晶圓。
晶圓和吸引區段之間“距離”一詞，有同樣幾個定義可能性。例如，可以使用兩個物體之間距離的數學上的標準定義：距離是兩點間所有路徑中之那個最小的元素，其中兩點中的一點幾何上屬於晶圓，且另一個點屬於夾具的吸引區段。可用於此的同樣另一定義如下：設置吸引區段的表面(面向晶圓)為一幾何平面：考慮各個吸引區段表面的一點和晶圓表面的一點之兩點間之所有的距離，其中上述二個點位於垂直於該吸引區段的表面之直線上。則，該晶圓與吸引區段的距離可被定義為該組的所有元素的平均值，例如，該組的算術平均值。(請注意此定義亦適用於當晶圓沒完全地覆蓋吸引區段時。)當然，晶圓和吸引區 段之間距離的其他任何的合適定義也可同樣地被採用。在下列，可以假設晶圓和吸引區段之間的距離至少可以大約由測量位於該吸引區段和該晶圓間的流體低壓(輔助真空)所決定。
本發明之一方面是有關一個用於吸引並固持晶圓的夾具，包含：一個被細分成若干吸引區段之平坦上表面，其中，該吸引區段被配置用於吸引氣流；以及一個下表面，其中，該上表面配置在氣流中被帶至與所述晶圓接近，使得二個或多個吸引區段所述被晶圓覆蓋，或至少輕微覆蓋，且其中，各個該吸引區段是可分開啟動的。
這裡和以下所陳述的吸引區段被晶圓“覆蓋”表示晶圓(或其中的一部分)是位於該吸引區段的上表面那側的一個區域內，當該吸引區段被啟動時，該晶圓(或其中的一部分)被吸引區段吸引。因此，該陳述不一定指晶圓(或其中的各部)接觸吸引區段。然而，當晶圓(或其中的各部)接觸吸引區段，該吸引區段是被晶圓所覆蓋。
“輕微覆蓋”一詞意味某一吸引區段由晶圓所“覆蓋”，其中該晶圓未接觸該吸引區段的上表面。“使夾具的上表面與晶圓接近”的陳述意味著上表面相對於該晶圓的任何移動使得二個或多個吸引區段被晶圓覆蓋，或至少輕微覆蓋。大體上，晶圓的任何位置和/或方向相對於夾具的上表面，可於接近時被選擇。然而最好是夾具上表面靠近晶圓，以使該晶圓上多數點各自切向量和夾具上表面的平行方向僅偏離微小值，例如，少於30度。
最好上表面可以是關於如金屬之固體材料或不同的金屬合金或聚合物之表面。特別地是，上述之固體材料不是多孔材料，例如，燒結材料。
該夾具進一步包含：裝置，其最好是節流閥，配置來將輔助真空供給各個該吸引區段；裝置，其最好包含至少一個壓力檢測器裝置或至少一個流量檢測裝置，配置來測量任該吸引區段之低壓或當開啟輔助真空時被各個該吸引區段所吸入氣流的體積流量；以及裝置，其最好是連接至各個該用來測量低壓或流量的裝置之機械及/或電子裝置，配置來決定當開啟輔助真空時在哪個該吸引區段量測到該低壓之最大絕對值或該氣流之最小體積流量。
在此，電子裝置可以是，例如，電子電路或積體電路(IC)還有微控制器，電腦，等。
10‧‧‧上表面
11‧‧‧環槽
12a、12b、12c、12d‧‧‧徑向導向凹槽
16‧‧‧殼體
17a、17b、17c、17d‧‧‧出口
18‧‧‧入口
216‧‧‧殼體
250‧‧‧主要真空通道
218‧‧‧入口
220a、220b、220c‧‧‧止回閥
217a、217b、217c、217d‧‧‧出口
219‧‧‧入口
200‧‧‧止回閥
201‧‧‧殼體
202‧‧‧柱塞
203‧‧‧螺旋彈簧
210‧‧‧上表面
211、212、213、214‧‧‧凹槽
221、222、223、224‧‧‧入口
211‧‧‧內部吸引區段
212‧‧‧第二吸引區段
213‧‧‧第三吸引區段
36‧‧‧晶圓
39‧‧‧上表面
30‧‧‧主要真空
31a、31b‧‧‧真空
32a、32b、32c‧‧‧吸引區段
33a‧‧‧止回閥
41‧‧‧真空通道
45‧‧‧晶圓
42a、42b、42c、42d‧‧‧吸引區段
55‧‧‧晶圓
56‧‧‧夾具
52、53‧‧‧額外真空
57a、57b、57c、57d‧‧‧吸引區段
50‧‧‧主要真空
51a、51b、51c、51d‧‧‧真空
61‧‧‧主要真空
62‧‧‧額外真空
63‧‧‧級聯連接
66a、66b、66c、66d‧‧‧吸引區段
71a、71b、71c‧‧‧吸引區段
76‧‧‧輔助真空
77‧‧‧主要真空
75‧‧‧節流閥
73a、73b、73c‧‧‧止回閥
72a、72b、72c‧‧‧測量裝置
74a、74b、74c‧‧‧開關
80‧‧‧上表面
81‧‧‧吸引區段
82a、82b、82c‧‧‧吸引區段
83a、83b、83c、83d‧‧‧吸引區段
92‧‧‧凹槽
93‧‧‧上表面
91‧‧‧孔洞
100‧‧‧下表面
101‧‧‧主要真空通道
102‧‧‧止回閥
圖1具有真空配置的夾具。
圖2功能原理。
圖3啟動吸引區段且因而產生一最大體積流量以提供足夠強大的壓力在晶圓上的步驟。
圖4是在不同吸引區段壓力衰減的圖示。
圖5提供額外的真空來避免壓力衰減。
圖6藉由額外真空得到恆壓的圖示。
圖7用於測量晶圓與吸引區段之間距離的電路略圖。
圖8夾具上表面分成複數個吸引區段的可能分區。
圖9是夾具(上表面)的實施例的圖示。
圖10是夾具(具有主要真空通道和止回閥之下表面)的實施例的圖示。
實施例
在該夾具之最佳實施例，該夾具的上表面是一圓盤，內側吸引區段被配置來圍繞該上表面的中心點，更遠的吸引區段被配置成環形以圍繞該內側吸引區段，且其中，各個該吸引區段最好與其他該吸引區段分隔。
在該夾具之一實施例，各個該吸引區段包含配置於該夾具之該上表面的互連凹槽系統，且其中，最好各個該互連凹槽系統包含形成同心圓以圍繞該上表面的該中心點的一個或多個凹槽。
在該夾具之一實施例，該若干吸引區段配置於該上表面，使得虛擬螺旋路徑起始於該吸引區段內的一點並迴繞至該上表面的邊緣於該上表面進行，其中，該路徑進入和/或離開任一該吸引區段一次且僅一次。
在該夾具之最佳實施例，各個該吸引區段是連接至配置於該夾具底面且用來將真空供給各個該吸引區段之主要真空配送裝置；且可能是除了一個吸引區段外，各個吸引區段的供給，是由閥所控制。
在該夾具之一實施例，該主要真空供給裝置包含具有配置來提供真空的入口的主要真空通道，(經由上述入口 提供主要真空接下來也可稱為“第一夾具真空”)，各個該吸引區段是藉由與該主要真空通道有接合點之側邊導管連接至該主要真空通道，在任兩個鄰近的接合點之間，配置閥於該主要真空通道之內，使得該主要真空通道藉由上述的閥分隔呈現數個區段，該側邊導管是配置以致該主要真空通道之任兩個鄰近區段連接至鄰近吸引區段。
在該夾具之最佳實施例，上述之各個閥是止回閥，例如，球止回閥、隔膜止回閥、擺動止回閥、傾斜盤止回閥、停止回閥、提升回閥、直列止回閥或鴨嘴閥之一，各個止回閥是配置使得當位於通往該主要真空通道入口的止回閥隔壁區段的低壓絕對值是等於或大於預定值時自動地打開，其中，最好是各個止回閥是配置使得只有在通往該主要真空通道入口的止回閥隔壁區段的低壓絕對值是相對於狀態的值，該晶圓緊密的接觸著連接通往入口之止回閥隔壁區段之吸引區段。
本發明另一方面是關於一種用於藉由夾具吸引並固持晶圓之方法，其中，該夾具包含：被細分成若干吸引區段之平坦上表面及下表面，其中，各個吸引區段被配置用於吸引氣流。該方法包含步驟：(9a)在氣流中，將晶圓和該夾具的上表面接近，使得晶圓覆蓋二個或多個該吸引區段，或至少輕微覆蓋；(9b)從尚未啟動之吸引區段，選擇與該晶圓具有最短矩離的吸引區段； (9c)啟動步驟(9b)所選的吸引區段；以及(9d)一旦該晶圓在最後啟動之吸引區段的區域緊密地接觸該夾具的上表面，且只要至少一個吸引區段未被啟動，重覆上述步驟(9b)至(9d)。
關於步驟(9b)：在此情況為與該晶圓具有最短距離的若干吸引區段，“選擇”包含決定，其與晶圓具有最短距離的若干吸引區段之一將被選擇。例如，此處理步驟可包含一決定使從與晶圓具有最短距離的若干吸引區段中，選擇位於最靠近該夾具上表面中心點的那一個。或者，該處理步驟可包含一步驟，其中隨機選擇與晶圓具有最短距離之若干吸引區段之一。
在該方法之最佳實施例，選擇與該晶圓具有最短距離的吸引區段的步驟(9b)包含步驟：(10a)測量各個該吸引區段至晶圓面對之相應的吸引區段的表面的距離；以及(10b)從尚未被啟動之吸引區段，決定至該晶圓具有最短距離之吸引區段。
在該方法之一實施例，測量該距離的步驟(10a)包含步驟：(11a)最好是藉由節流閥，提供各個尚未被啟動之吸引區段輔助真空；(11b)在步驟(11a)中，於提供輔助真空之各個吸引區段，測量該低壓或被吸入之氣流的體 積流量，最好是利用一壓力檢測裝置或流率檢測裝置，且決定最短距離的步驟(10b)包含步驟：(11c)最好是利用機械式和/或電子裝置連接至各個壓力檢測裝置或各個流率檢測裝置，決定當開啟輔助真空時，在哪一個吸引區段測量到該低壓的最大絕對值或該氣流之最小體積流量。
在此，電子裝置可以是，例如，電子電路或積體電路(IC)還有微控制器，電腦，等。
在該方法之另一實施例，在步驟(9b)選擇吸引區段的順序是依照已知形狀之該晶圓所預先確定的。
在該方法之最佳實施例，該夾具之上表面是圓盤，內側吸引區段被配置來圍繞該上表面的中心點，更遠的吸引區段被配置成環形以圍繞該內側吸引區段。各個該吸引區段最好與其他該吸引區段分隔。
在該方法之一實施例，各個該吸引區段包含配置於該夾具之該上表面的互連凹槽系統。最好是各個互連凹槽系統包含形成同心圓以圍繞該上表面的中心點的一個或多個凹槽。
在該方法之一實施例，該若干吸引區段配置於該上表面，使得虛擬螺旋路徑起始於該吸引區段內的一點並迴繞至該上表面的邊緣於該上表面進行，該路徑進入和/或離開任一該吸引區段一次且僅一次，且在步驟(9b)選擇吸 引區段的順序依循著該虛擬螺旋路徑，其中，該第一吸引區段是該虛擬螺旋路徑啟始之吸引區段。
最好，各個該吸引區段是連接至配置於該夾具底面且用來將真空供給至各個吸引區段之主要真空配送裝置；且可能是除了一個吸引區段外，各個吸引區段的供給，是由閥所控制。因此，該方法包含步驟：(16a)提供該主要真空配送裝置真空，此步驟在步驟(9c)之前或者同時開始且在該晶圓被夾具固持住時執行，以及其中，啟動吸引區段之步驟(9c)包含步驟：(16b)若該吸引區段是由閥可控制的，打開配置用來控制各個吸引區段的閥；否則，開始步驟(16a)。
在該方法之一實施例，該主要真空供給裝置包含具有配置來開啟真空的入口的主要真空通道，各個該吸引區段是藉由與該主要真空通道有接合點之側邊導管連接至該主要真空通道，在任兩個鄰近的接合點之間，配置閥於該主要真空通道之內，使得該主要真空通道藉由上述的閥分隔呈現數個區段，該側邊導管是配置以致該主要真空通道之任兩個鄰近區段連接至鄰近吸引區段。且選擇吸引區段之步驟(9b)包含：若第一次使用該方式執行步驟(9b)時：選擇連接至靠近入口主要真空通道區之該吸引區段。
否則，選擇連接至靠近在步驟(9b)中連接至預先選定的區段之主要真空通道之該吸引區段。
最好，上述之各個閥是止回閥，例如，球止回閥、隔膜止回閥、擺動止回閥、傾斜盤止回閥、停止回閥、提升回閥、直列止回閥或鴨嘴閥之一，其中，各個止回閥是配置使得當位於通往該主要真空通道入口的止回閥隔壁區段的低壓絕對值是等於或大於預定值時自動地打開，其中，最好各個止回閥是配置使得只有在位於通往該主要真空通道入口的止回閥隔壁區段的低壓絕對值是相對於狀態的值，其中，該晶圓緊密的接觸著連接通往入口之止回閥隔壁區段之吸引區段。
在最佳實施例，該方法包含進一步的步驟：(19a)在該晶圓完全地由該夾具固持住時，從入口對面側提供該主要真空通道額外的真空(也稱為“第二夾具真空”)。
其他方面，特徵和優點從上述摘要和下面描述中明顯可見，包含圖式和申請專利範圍。
與止回閥級聯連接
為了達到在每個吸引區段盡可能高體積流量，上述吸引區段可被止回閥所隔開，例如球止回閥。根據本發明之一實施例的夾具，該夾具包含具有配置來提供真空(低壓)的入口的主要真空通道。該主要真空通道被細分為數個部分，其中在任兩個鄰近部分之間，配置一止回閥。例 如，N-1止回閥典型上需要分主要真空通道為N部分。因此，經由側邊導管，每個部分是連接到該吸引區段的其中一個。這個組件在本文中被稱為“級聯連接”。
在下列，為了清楚與簡單之故，該止回閥的編號和主要通道的部分將符合所對應的入口位置：該主要通道的第一部分是直接連接到該入口而無止回閥介於中間。接著，該第一止回閥將主要真空通道的第一部分與第二部分隔開。第二部分與第三部分再由第二止回閥隔開等等。再者，特定吸引區段的編號符合經由側邊導管連接到該吸引區段的部分的編號。
為了利用夾具吸附晶圓，經由入口提供級聯連接真空。由於該第一止回閥仍是關閉的，“完全的”流體的體積流量(例如氣流)從經由各自的側邊導管的第一吸引區段和主要真空通道的部分到連接至該入口的真空提供而產生。這使該晶圓被吸往在第一吸引區段區域的夾具的方向。最後，該晶圓緊密地密封該第一吸引區段，亦即，完全地吸附於第一吸引區段的區域。
理想上，該(第一)止回閥只在當晶圓在第一吸引區段被完全吸附時打開。隨後“完全的”體積流量在第二吸引區段產生。因此，只有當晶圓被固定於第二吸引區段且完全地密封時，下一個吸引區段將由下一個止回閥的開啟而啟動。重覆此步驟(自動地)一直到最後的止回閥開啟且“全部的”體積流量在最後吸引區段產生。最後，晶圓由各個吸引區段所吸引且固持住(所提供的晶圓大到足以覆蓋 各個吸引區段)。
若任何止回閥產生壓力損失，在最後吸引區段的真空(低壓，由低壓的絕對值所測出)相較於第一吸引區段的真空(低壓)有可能是相對低的。為了補償這點，在晶圓完全地被夾具吸引且固持之後，最後的吸引區段可被提供額外真空。
啟動吸引區段的步驟
如上面已經討論過的，在被晶圓(的一部分)最緊密覆蓋住之吸引區段的區域最先吸入晶圓是具有優勢的。根據本發明一實施例的夾具，輔助真空是用來決定此區域。
例如，可以考慮下列組合。一主要真空通道，具有配置來提供真空的入口的通道，分隔成數個分支，其中各個分支連接至配置於夾具上表面的吸引區段。各個分支包含一個開關(閥)配置來打開和關閉各個吸引區段到主要真空通道的連接。因此，藉由打開和關閉在相應分支的開關，各個吸引區段可被獨立地啟動/關閉，且從該主要真空通道以真空(低壓)建立或切斷該吸引區段的真空提供。再者，各個吸引區段連接至配置來提供吸引區段輔助真空之通道系統。例如，該輔助真空通道系統是連接至主要真空通道且包含一節流閥。
然後，與由該主要真空所產生的體積流量(例如空氣流量)比較，輔助真空的體積流量被節流閥之裝置所減少。該輔助真空是經由止回閥和壓力計連接至多數個的吸 引區段。且，被晶圓覆蓋的吸引區段越多，在此吸引區段的壓力減少(或者換言之：低壓的絕對值增加)越多。在被晶圓最緊密密封的吸引區段跟其他剩下的區段比較，低壓(的絕對值)將具最大值。
一但決定了被晶圓最緊密密封的吸引區段，該相應的止回閥會被啟動且該晶圓在此區域部分被吸入直到晶圓緊密地密封各個吸引區段。
接著，對於剩下之各個吸引區段，測量輔助真空的(低)壓力且再次決定具有最大值低壓(絕對值)之吸引要素。藉由打開各個開關來啟動此吸引區段，使得從該主要真空通道提供真空至該吸引區段。晶圓將被吸入該吸引區段的區域，並且可以重覆此過程直到各個吸引區段被啟動且晶圓完全地被吸附。
螺旋吸入
若因先前的製造過程等，晶圓呈現總是相同或類似的扭曲，該吸引區段的形狀和/或在該夾具內提供吸引區段真空的順序可適應於此扭曲或變形。例如，在凹的晶圓的情況時，從夾具的上表面的內側向外至上表面的邊緣來吸附晶圓是有優勢的。
可藉由配置在夾具上表面的下方的高流量真空通道且螺旋地從該夾具上表面中心點引導至邊緣來實現。進一步地，真空凹槽是配置在該夾具的上表面。真空凹槽或不同系統(群組)的真空凹槽是互相隔開的。另外，該夾具可 被細分成不同的吸引區域或吸引區段。這用於吸附高度變形/扭曲的晶圓時是必要的。
級聯連接和螺旋區段的組合
螺旋區段可與上述之級聯連接結合。這容許真空止回閥的縮減。例如，僅使用二個止回閥代替三個或更多止回閥來吸附高度扭曲的晶圓是可能的。
舉例來說，為了經濟考量而節省止回閥及/或因為控制該夾具的軟體必須適應上述夾具的任何組態，如該夾具通道、止回閥等之對準，可以說是具有特別的優勢。
圖1顯示根據本發明夾具之一實施例的二個部分。該夾具的上表面10是形成如一圓盤。在此圓盤上，配置數個凹槽。環槽11被配置以圍繞該夾具上表面的中心點形成一同心圓系統。此外，凹槽在徑向(相對於該上表面10的中心點)配置在該夾具的上表面10上。舉例來說，徑向導向凹槽12a、12b、12c和12d從上表面10的中心點至第三環狀凹槽(從中心點數向邊緣)星狀展開。因此，徑向凹槽12a至12d連接此三個內部環狀凹槽系統。同樣地，第四到第七環狀凹槽在徑向由凹槽互連，然而，其中這些凹槽未連接至三個最內部環狀凹槽系統和徑向凹槽12a至12d。而且，第八到第十一環狀凹槽是由徑向凹槽互相連接。最後，第十二到第十五環狀凹槽是由徑向導向凹槽互相連接。如此一來，配置四個獨立的凹槽系統(也就是系統未互相連接)於該夾具的上表面。各個系統 可被當作一個吸引區段，其可獨自地啟動。
圖1也顯示一個覆蓋級聯連接的殼體16。該殼體16包含一個配置來連接至主要真空提供的入口18和四個出口17a、17b、17c和17d，該各個出口配置來連接上述配置在夾具上表面之凹槽系統之其中一個。
圖2顯示橫切圖1之夾具上表面以及橫切殼體16。殼體216包含可傳送氣流之主要真空通道250。氣流可從該通道250經過入口218被排出。在通道250內，提供三個止回閥220a、220b和220c。該三個止回閥220a、220b和220c將通道250分成四個部分。各個部分經由一側邊導管連接至出口217a至217d的其中一個。遠端入口219配置在通道250的側邊與入口218相對的位置。遠端入口219允許額外供給該主要真空通道250額外真空。
圖2的插圖顯示橫切一示例止回閥200。該止回閥200包含殼體201。在該殼體201內，配置活塞或柱塞202，其被螺旋彈簧203支撐於一位置以保持該止回閥200關閉。然而，當柱塞202對於螺旋彈簧203那側的壓力超過從彈簧203向柱塞202施加的壓力時，止回閥200打開，且氣流可通過止回閥200。
在該夾具的上表面210上，配置四個凹槽系統211、212、213、214。這些凹槽系統可藉由入口221、222、223和224供給真空而可被獨立啟動。各個入口221至224是經由導管連接至凹槽群組之一。例如，入口221是經由導管230連接至包含三個最內部環狀凹槽之凹槽系統 211。因此，該最內部凹槽系統形成夾具的第一吸引區段可經由入口221和出口217a連接至位置最靠近入口218的級聯連接的通道250的部分。更進一步，第二凹槽系統212(從上表面210的中心往邊緣數去)可以經由入口222和出口217b連接至從入口218僅被一個止回閥220a分隔的通道250的部分。同樣地，第三凹槽系統213可以連接至通道250的第三部分，且最後外側(第四)凹槽系統214可以經由入口224和出口217d連接至從入口218被所有的止回閥分隔的通道250的部分。
由於此構造，當主要真空經由入口218提供時，止回閥將不會打開，只要流體可從內部吸引區段211吸附。然而，當內部吸引區段211被晶圓(未圖示出)緊密地密封時，則第一止回閥220a會打開，只要第二吸引區段212沒被晶圓的一部分緊密地覆蓋，進而在第二吸引區段212產生體積流量。然而，該第二止回閥220b，仍處於關閉狀態。接著，提供第二吸引區段212“完全”真空，施加在第二吸引區段212的區域中的晶圖上最強(低)壓力。只有在該第二吸引區段212已被(一部分)晶圓緊密地密封後，第二止回閥220b會打開且提供完全主要真空至第三吸引區段213。在該第三吸引區段213緊密地被一部分的晶圓覆蓋後，第三止回閥220c打開且完全主要真空被供給至夾具上表面210的最外側的吸引區段214。如此，晶圓可被夾具上表面210的內側往外側順利地吸附。
最後，當晶圓完全地由各個吸引區段所固持住時，由 級聯連結的遠端入口219供應額外真空，為了要穩定地固持晶圓而提供足夠的低壓至各個吸引區段。
此過程進一步由圖3說明。首先，晶圓36依照36a的形狀覆蓋夾具的上表面39，亦即，該晶圓36僅接觸上表面39於該上表面39的中心周圍的區域。接著，供給級聯連結38主要真空30。首先，提供真空31a至上表面39中心周圍的吸引區段32a。於是，晶圓36被緊密地吸附在該吸引區段32a的區域以致流體在此區域內無法再被吸入。該晶圓則呈形狀36b的狀態。因而，止回閥33a打開且供應真空31b至第二吸引區段32b。然後，流體在吸引區段32b的區域吸入且晶圓被拉向該第二吸引區段32b，直到晶圓覆蓋吸引區段32b且緊密地密封著。然後，晶圓是形狀36c的狀態。接著，重覆步驟打開止回閥32b和在吸引區段32c的區域內吸附晶圓，且最後重覆步驟打開止回閥32c和在吸引區段32d的區域內吸附晶圓。因此，該晶圓由止回閥完全地吸附著且在一個平坦狀態36d。
然而，每個止回閥會造成在真空通道41的(低)壓力的(絕對)值的衰減。圖4顯示一種情況，其中晶圓45是完全地被夾具所吸附使得任何吸引區段42a，42b，42c和42d是緊密地由晶圓45密封著。接著，在直接連接至主要真空提供之第一吸引區段42a，是負1巴的低壓。可是，在經由該第一止回閥42a連接至主要真空的第二吸引區段42b，低壓的(絕對)值減少且總計只有-0.7巴。由於第三吸引區段42c是經由二個止回閥42a和42b 連接至主要真空提供，在第三吸引區段42c，低壓(的絕對值)又再次減少且總計為-0.5巴。最後，在經由三個止回閥42a至42c連接至主要真空提供的最後(外面)吸引區段42d，該低壓的絕對值僅是相當於在內部吸引區段42a的值的1/4，亦即，在吸引區段42d的低壓是-0.25巴。所以，固定晶圓45在夾具上表面的壓力於該上表面上不是定值，而是從夾具中心往邊緣減少。因此，在夾具的上表面在外部的區域(吸引區段42d)固持晶圓45可能比在上表面的內側(吸引區域42a)較不穩固。
為了要穩固晶圓55於夾具56的上表面，可以供應額外真空52、53至該級聯連接。圖5顯示一狀態，其中晶圓55已經完全地被夾具吸附且在上表面56緊密地密封所有的吸引區段。主要真空50藉由真空51a、51b、51c和51d供應至該級聯連接且分布至各個吸引區段57a、57b、57c和57d。如上面在圖4的文中所敍述的，最強的真空51a被供給至內部吸引區段57a。往夾具的上表面56的邊緣的方向，供給至吸引區段57b至57d的真空遞減。為了補償這結果，可以提供額外的真空。例如，在該主要真空50的對面側，可以提供額外真空52至級聯連接。如此，外側吸引區段57d是直接連接(亦即，不經由止回閥)至額外真空52，其強度可以選擇以提供足夠的低壓在吸引區段57d，以使在這區域穩固地固持晶圓55。更進一步地，額外真空53可以額外地供給至剩下的各個吸引區段57a至57c或至位於吸引區段間的區域。如此一來，恒量 的和充分的低壓被供應至各個吸引區段，且晶圓55是穩固地由夾具的上表面56固持住。
這情況也在圖6示出。可說是類似於上面所述的情況，提供主要真空61和額外真空62至級聯連接63。如在吸引區段66a至66d下方壓力計所說明，提供(低壓)真空至任何的吸引區段66a至66d的量為-1巴。
圖7顯示用於測量電路的一個實施例，在哪個吸引區段71a、71b和71c中，晶圓最緊密地覆蓋各自的吸引區段。因此，提供輔助真空76，其為主要真空77通過節流閥75的分支。經由止回閥73a至73c，該輔助真空被提供至各個吸引區段71a至71c。在各個吸引區段的低壓接著由測量裝置72a、72b和72c測量出。隨後，決定出在哪個吸引區段低壓的絕對值是最大的。接著，操作各個開關74a、74b或74c，以提供主要真空77至各自的吸引區段。當晶圓已被吸附於此吸引區段時，將會重覆步驟，亦即，再次檢查在哪個(剩下)吸引區段具有最大的低壓絕對值，並且藉由打開各自的開關提供主要真空至這個吸引區段。
圖8顯示根據本發明之一實施例之夾具的上表面80的可能分區。上表面80形成如一圓盤。藉由分區，該上表面80被分為多個吸引區段。例如，在該圓盤的中心周圍，配置圓形吸引區段81。同樣地，圍繞上表面80的中心點，配置較大的圓形區域，其中被相對於上表面80的中心點徑向取向的三條直線劃分，其分割上述之較大圓形 區域成三個相等大小的吸引區域82a、82b和82c。當然，這些吸引區段的區域未與內部吸引區段81的區域重疊，換句話說，內部吸引區段81的區域是從吸引區段82a至82c的區域裁切出來。遠端區域是位於該吸引區段82a至82c和該夾具上表面80的半徑邊緣之間。這個區域由相對於該上表面80的中心點徑向取向的四條直線劃分成四個相等大小的吸引區域83a、83b、83c和83d。
圖9顯示已於圖1和圖2所示上表面之實施例的照片且已於文中討論過了。在此照片中，可看出於凹槽92內的多個位置經由孔洞91連接該凹槽92於排列在該夾具上表面93下的入口(未顯示)提供如圖1和圖2文中所述之真空。
圖10顯示夾具之一實施例的下表面100的照片。主要真空通道101以螺旋狀地配置於下表面100上。該真空通道101被分成數個部分其由止回閥102彼此互相分隔。如在圖2和圖3內文中所圖示和敍述的，此組裝成形一個級聯連接的實施例。
儘管本發明已在圖例和上述中詳細地圖示和描述，這樣的圖示和描述可被視為是說明性和示例性的而不是限制性的。可以理解的是，由這些普通技能在下列請求範圍內可以被改變或修改。特別的是，本發明涵蓋了上面和下列敍述之不同實施例的特徵的任何組合之進一步的實施例。
再者，在申請專利範圍中“包含”一詞並不排除其他元件或步驟，且定冠詞“一”不排除複數。單一的裝置可完成 在申請範圍所述的數個特徵的功能。“基本上”，“大概”，“相似的”和其相似詞等連接於一屬性或特定值之詞語也分別定義該屬性或特定值。在申請專利範圍中之任何參考符號不應作為限制該範圍。
10‧‧‧上表面
11‧‧‧環槽
12a、12b、12c、12d‧‧‧徑向導向凹槽
16‧‧‧殼體
17a、17b、17c、17d‧‧‧出口
18‧‧‧入口

Claims (19)

  1. 一種用於吸引並固持晶圓的夾具，包含：被細分成若干吸引區段之平坦上表面及下表面，其中，該吸引區段被配置用於吸引氣流，其中，該上表面配置在氣流中被帶至與所述晶圓接近，使得二個或多個吸引區段被該晶圓覆蓋，或至少輕微覆蓋，且其中，各個該吸引區段是可分開啟動的。
  2. 根據申請專利範圍第1項之夾具，其中，該夾具進一步包含：裝置，其最好是節流閥，配置來將輔助真空供給各個該吸引區段；裝置，其最好包含至少一個壓力檢測器裝置或至少一個流量檢測裝置，配置來測量任該吸引區段之低壓或當供應輔助真空時被各個該吸引區段所吸入氣流的體積流量；以及裝置，其最好是連接至各個該用來測量低壓或流量的裝置之機械及/或電子裝置，配置來決定當供應輔助真空時在哪個該吸引區段量測到該低壓之最大絕對值或該氣流之最小體積流量。
  3. 根據申請專利範圍第1項或第2項之夾具，其中，該夾具之該上表面是圓盤，內側吸引區段被配置來圍繞該上表面的中心點，更遠的吸引區段被配置成環形以圍繞該內側吸引區段，且其中，各個該吸引區段最好與其他 該吸引區段分隔。
  4. 根據申請專利範圍第3項之夾具，其中，各個該吸引區段包含配置於該夾具之該上表面的互連凹槽系統，且其中，各個該互連凹槽最好包含形成同心圓以圍繞該上表面的該中心點的一個或多個凹槽。
  5. 根據申請專利範圍第1項之夾具，其中，該若干吸引區段配置於該上表面，使得虛擬螺旋路徑起始於該吸引區段內的一點並迴繞至該上表面的邊緣於該上表面進行，其中，該路徑進入和/或離開任一該吸引區段一次且僅一次。
  6. 根據申請專利範圍第1項至第5項之夾具，其中，各個該吸引區段是連接至配置於該夾具底面且用來將真空供給各個該吸引區段之主要真空配送裝置；且其中，可能是除了一個吸引區段外，各個吸引區段的供給，是由閥所控制。
  7. 根據申請專利範圍有關於依附於第5項之第6項之夾具，其中，該主要真空供給裝置包含具有配置來提供真空的入口的主要真空通道，各個該吸引區段是藉由與該主要真空通道有接合點之側邊導管連接至該主要真空通道，在任兩個鄰近的接合點之間，配置閥於該主要真空通道之內，使得該主要真空通道藉由上述的閥分隔呈現數個區段，該側邊導管是配置以致該主要真空通道之任兩個鄰近區段連接至鄰近吸引區段。
  8. 根據申請專利範圍第7項之夾具，其中，上述之各個閥是止回閥，例如，球止回閥、隔膜止回閥、擺動止回閥、傾斜盤止回閥、停止回閥、提升回閥、直列止回閥或鴨嘴閥之一，其中，各個止回閥是配置使得當位於通往該主要真空通道入口的止回閥隔壁區段的低壓絕對值是等於或大於預定值時自動地打開，且其中，各個止回閥最好是配置使得只有在通往該主要真空通道入口的止回閥隔壁區段的低壓絕對值是相對於狀態的值，其中，該晶圓緊密的接觸著連接通往入口之止回閥隔壁區段之吸引區段。
  9. 一種用於藉由夾具吸引並固持晶圓之方法，其中，該夾具包含被細分成若干吸引區段之平坦上表面及下表面，其中，該吸引區段被配置用於吸引氣流，該方法包含步驟：(9a)在氣流中，將晶圓和該夾具的上表面接近，使得晶圓覆蓋二個或多個該吸引區段，或至少輕微覆蓋；(9b)從尚未啟動之吸引區段，選擇與該晶圓具有最短矩離的吸引區段；(9c)啟動步驟(9b)所選的吸引區段；以及(9d)一旦該晶圓在最後啟動之吸引區段的區域緊密地接觸該夾具的上表面，且只要至少一個吸引區段未被啟動，重覆上述步驟(9b)至(9d)。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中，選擇與該 晶圓具有最短距離的吸引區段的步驟(9b)包含步驟：(10a)測量各個該吸引區段至晶圓面對之各自的吸引區段的表面的距離；以及(10b)從尚未被啟動之吸引區段，決定至該晶圓具有最短距離之吸引區段。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，測量該距離的步驟(10a)包含步驟：(11a)最好是藉由節流閥，供應每個尚未被啟動之吸引區段輔助真空；(11b)於步驟(11a)中供應輔助真空之每個吸引區段，測量該低壓或被吸入之氣流的體積流量，最好是利用一壓力檢測裝置或流率檢測裝置，且其中，決定最短距離的步驟(10b)包含步驟：(11c)最好是利用機械式和/或電子裝置連接至各個壓力檢測裝置或各個流率檢測裝置，決定供應輔助真空的哪一個吸引區段測量到該低壓的最大絕對值或該氣流之最小體積流量。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中，在步驟(9b)選擇吸引區段的順序是依照已知形狀之該晶圓所預先確定的。
  13. 如申請專利範圍第9項至第12項之任一項的方法，其中， 該夾具之上表面是圓盤，內側吸引區段被配置來圍繞該上表面的中心點，更遠的吸引區段被配置成環形以圍繞該內側吸引區段，且其中，各個該吸引區段最好與其他該吸引區段分隔。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，各個該吸引區段包含配置於該夾具之該上表面的互連凹槽系統，且其中，各個該互連凹槽最好包含形成同心圓以圍繞該上表面的該中心點的一個或多個凹槽。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，該若干吸引區段配置於該上表面，使得虛擬螺旋路徑起始於該吸引區段內的一點並迴繞至該上表面的邊緣於該上表面進行，其中該路徑進入和/或離開任一該吸引區段一次且僅一次，且其中，在步驟(9b)選擇吸引區段的順序依循著該虛擬螺旋路徑，其中，該第一吸引區段是該虛擬螺旋路徑啟始之吸引區段。
  16. 如申請專利範圍第9項至第15項之任一項的方法，其中，各個該吸引區段是連接至配置於該夾具底面且用來將真空供給各個該吸引區段之主要真空配送裝置；且其中，可能是除了一個吸引區段外，各個吸引區段的供給，是由閥所控制，其中，該方法包含步驟： (16a)提供該主要真空配送裝置真空，此步驟在步驟(9c)之前或者一同開始且在該晶圓被夾具固持住時執行，且其中，啟動吸引區段之步驟(9c)包含步驟：(16b)若該吸引區段是由閥可控制的，打開該配置來控制各個吸引區段的閥；否則，開始步驟(16a)
  17. 如申請專利範圍有關於依附於第12項之第16項之方法，其中，該主要真空供給裝置包含具有配置來提供真空的入口的主要真空通道，各個該吸引區段是藉由與該主要真空通道有接合點之側邊導管連接至該主要真空通道，在任兩個鄰近的接合點之間，配置閥於該主要真空通道之內，使得該主要真空通道藉由上述的閥分隔呈現數個區段，該側邊導管是配置以致該主要真空通道之任兩個鄰近區段連接至鄰近吸引區段，且其中，選擇吸引區段之步驟(9b)包含：若第一次使用該方式執行步驟(9b)時，選擇連接至靠近入口主要真空通道區之該吸引區段，否則，選擇連接至靠近在步驟(9b)中連接至預先選定的區段之主要真空通道之該吸引區段。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法， 其中，上述之各個閥是止回閥，例如，球止回閥、隔膜止回閥、擺動止回閥、傾斜盤止回閥、停止回閥、提升回閥、直列止回閥或鴨嘴閥之一，其中，各個止回閥是配置使得當位於通往該主要真空通道入口的止回閥隔壁區段的低壓絕對值是等於或大於預定值時自動地打開，且其中，各個止回閥最好是配置使得只有在位於通往該主要真空通道入口的止回閥隔壁區段的低壓絕對值是相對於狀態的值，其中，該晶圓緊密的接觸著連接通往入口之止回閥隔壁區段之吸引區段。
  19. 如申請專利範圍第17項或第18項之方法，包含進一步的步驟：(19a)在該晶圓完全地由該夾具固持住時，從入口對面側提供該主要真空通道額外的真空。
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