TW201624592A - 以伸縮摺管卡緊扭曲之晶圓 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種真空卡盤，其具有拉動一晶圓表面朝向一卡緊表面之至少一吸力總成。該吸力總成可與扭曲之一晶圓一起使用。一吸力使一吸力總成之一平台與該晶圓表面接合且使該吸力總成之一伸縮摺管縮回。當該伸縮摺管縮回且使該晶圓表面更靠近於該卡緊表面，由該真空卡盤提供之該吸力可將該晶圓拉平。

Description

以伸縮摺管卡緊扭曲之晶圓 [相關申請案之交叉參考]
本申請案主張2014年12月6日申請之美國臨時專利申請案第62/088,546號之優先權，該案之全文以引用的方式併入本文中。
本發明係關於晶圓處理，且更特定言之，本發明係關於卡緊扭曲之晶圓。
真空卡盤通常用於固持晶圓。例如，真空卡盤可用於在檢測期間或在晶圓製造之其他時期期間固持半導體晶圓。真空卡盤通常具有接觸晶圓之一卡緊表面。一或多個真空凹槽延伸穿過此卡緊表面。當透過一或若干真空凹槽而抽空空氣或另一氣體時，吸力使一晶圓保持於真空卡盤上。卡緊表面與對置晶圓表面之間的一壓力差使晶圓在處理期間固持於適當位置中或可使晶圓緊貼真空卡盤。
並非全部晶圓係完全平面的。晶圓會變扭曲。此使晶圓之表面彎曲或否則不規則(即，非平面的)。例如，一扭曲晶圓之表面上之一點會偏離相對於表面之一圓周之一參考平面。此扭曲可為晶圓處理之一結果或對晶圓之應力或應變之一結果。例如，晶圓上之層或膜可引起導致扭曲之應力或應變。
使一扭曲晶圓充分固定至一真空卡盤會較困難。晶圓表面之平整度影響一真空卡盤可固定一晶圓之良好程度。當一真空卡盤與晶圓 表面之間的距離增大，該真空卡盤固定或平整一晶圓之效力下降。因此，若晶圓表面之部分歸因於扭曲而進一步遠離真空卡盤，則無法使用真空卡盤來固定或平整晶圓表面之此部分。一不固定晶圓或未經適當平整之晶圓會影響晶圓製造。
在使用度量系統之半導體應用中，一些晶圓被扭曲至使得此等扭曲晶圓無法由一檢測系統正常處理或處置之一程度。此等晶圓會由於上遊製程(例如金屬沈積)(其改變平面平整度且引起此等晶圓呈碗形、圓頂形或不對稱的(經扭轉))而扭曲。度量工具(諸如亮場工具)通常需要實質上平整之晶圓。通常使用一卡盤來夾緊晶圓以平整該等晶圓來用於度量或處理。扭曲之晶圓通常無法被夾緊於一真空卡盤上以充分平整該等晶圓來用於一度量系統中之檢測。因此，透過度量系統之大量產量損失可由晶圓之扭曲引起。
真空卡盤通常可固定具有高達0.1毫米之扭曲之一晶圓。儘管有0.1毫米扭曲，但可拉動晶圓緊貼卡緊表面且僅使用一真空卡盤之吸力來使充分保持晶圓。將具有自0.4毫米至0.8毫米之扭曲之扭曲晶圓卡緊於一真空卡盤上在一些例項中係可行的，但此會受限於特定扭曲定向或具有特定背面光潔度之晶圓。然而，一些晶圓具有大於0.8毫米之扭曲。例如，一些晶圓具有高達約5毫米或約6毫米之扭曲。扭曲至此程度之晶圓無法被充分固定至現有真空卡盤。因此，需要一種新裝置及方法來卡緊扭曲晶圓。
在一第一實施例中，提供一種吸力總成。該吸力總成具有一基座、一伸縮摺管、一平台及一真空口。該伸縮摺管(其可由不鏽鋼製造)具有一第一端及相對於該第一端之一第二端。該伸縮摺管之該第二端安置於該基座上。該平台(其可由聚醯亞胺製造)具有一第一表面及相對於該第一表面之一第二表面。該平台之該第二表面安置於該伸 縮摺管之該第一端上。該第一表面界定該平台中之一凹口且該平台包含該第一表面與該第二表面之間的至少一通道，該至少一通道由一通道壁界定。該真空口與一第一容積及一第二容積流體連通。該第一容積由該基座、該伸縮摺管及該平台界定。該第二容積由該凹口部分地界定。
一浮動部分可安置於該伸縮摺管與該平台之間。該浮動部分包含穿過該浮動部分之一浮動部分主體之一浮動部分通道，其由一浮動部分通道壁界定。該浮動部分通道與該平台之該通道流體連通。該第一容積由該浮動部分進一步界定。
一止動螺絲可安置於該基座中。該止動螺絲係可調整的且經結構設計以在該伸縮摺管縮回時對該平台提供一止動。
一彈簧可安置於該基座與該平台之間。
該伸縮摺管之一橫截面積可大於該平台之一橫截面積。該伸縮摺管之該橫截面積與該平台之該橫截面積之一比率可為自1.1：1至1.5：1。
在一第二實施例中，提供一種真空卡盤。該真空卡盤具有界定一卡緊表面之一主體，其中一吸力總成開口由該卡緊表面界定。該真空卡盤亦具有安置於該吸力總成開口中之一吸力總成。該吸力總成具有一基座、一伸縮摺管、一平台及一真空口。該伸縮摺管(其可由不鏽鋼製造)具有一第一端及相對於該第一端之一第二端。該伸縮摺管之該第二端安置於該基座上。該平台(其可由聚醯亞胺製造)具有一第一表面及相對於該第一表面之一第二表面。該平台之該第二表面安置於該伸縮摺管之該第一端上。該第一表面界定該平台中之一凹口且該平台包含該第一表面與該第二表面之間的至少一通道，該至少一通道由一通道壁界定。該真空口與一第一容積及一第二容積流體連通。該第一容積由該基座、該伸縮摺管及該平台界定。該第二容積由該凹口 部分地界定。該平台之該第一表面在一第一位置中與該卡緊表面相距一距離且該平台之該第一表面在一第二位置中比在該第一位置中更接近於該卡緊表面。該平台之該第一表面在該第二位置中可與該卡緊表面齊平。
該真空卡盤可包含多個吸力總成開口及安置於該等吸力總成開口中之多個吸力總成。
一浮動部分可安置於該伸縮摺管與該平台之間。該浮動部分包含穿過該浮動部分之一浮動部分主體之一浮動部分通道，其由一浮動部分通道壁界定。該浮動部分通道與該平台之該通道流體連通。該第一容積由該浮動部分進一步界定。
一止動螺絲可安置於該基座中。該止動螺絲係可調整的且經結構設計以在該伸縮摺管縮回至該第二位置時對該平台提供一止動。
一彈簧可安置於該基座與該平台之間。
該伸縮摺管之一橫截面積可大於該平台之一橫截面積。該伸縮摺管之該橫截面積與該平台之該橫截面積之一比率可為自1.1：1至1.5：1。
在一第三實施例中，提供一種卡緊之方法。將一晶圓之一晶圓表面定位於一真空卡盤之一卡緊表面上。該晶圓表面並非完全接觸該卡緊表面。該真空卡盤包括一吸力總成，其包含一伸縮摺管及一平台。該伸縮摺管內之一容積及連接至該伸縮摺管之該平台之一凹口中之一壓力經降低使得該平台接合該晶圓表面且該伸縮摺管縮回，藉此不致使該晶圓表面呈非平面的。
該真空卡盤可包含多個吸力總成。因此，可降低多個容積及凹口中之一壓力，使得多個平台接合該晶圓表面且多個伸縮摺管縮回。
100‧‧‧吸力總成
101‧‧‧基座
102‧‧‧伸縮摺管
103‧‧‧平台
104‧‧‧浮動部分
105‧‧‧止動螺絲
106‧‧‧第二容積
107‧‧‧第一容積
108‧‧‧第一端
109‧‧‧第二端
110‧‧‧第二表面
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧浮動部分通道
113‧‧‧凸塊
114‧‧‧浮動部分凸塊
115‧‧‧凹口
116‧‧‧真空口
117‧‧‧固定孔
118‧‧‧通道
119‧‧‧O形環
120‧‧‧O形環
121‧‧‧壁
122‧‧‧主體
123‧‧‧浮動部分主體
200‧‧‧吸力總成
201‧‧‧彈簧
300‧‧‧真空卡盤
301‧‧‧吸力總成
302‧‧‧吸力總成
303‧‧‧吸力總成
304‧‧‧卡緊表面
305‧‧‧吸力總成開口
306‧‧‧吸力總成開口
307‧‧‧吸力總成開口
308‧‧‧升降銷
309‧‧‧凹槽
310‧‧‧主體
500‧‧‧將一晶圓表面定位於具有至少一吸力總成之一真空卡盤之一卡緊表面上
501‧‧‧降低伸縮摺管內之一容積及連接至伸縮摺管之平台之一凹口中之一壓力
600‧‧‧真空卡盤
601‧‧‧晶圓
602‧‧‧吸力總成
603‧‧‧吸力總成
604‧‧‧吸力總成
605‧‧‧平台
606‧‧‧平台
607‧‧‧平台
608‧‧‧卡緊表面
609‧‧‧伸縮摺管
610‧‧‧伸縮摺管
611‧‧‧浮動部分
612‧‧‧止動螺絲
為更完全理解本發明之本質及目的，應參考結合隨附圖式之以 下詳細描述，其中：圖1係根據本發明之一吸力總成之一第一實施例之一橫截面圖；圖2係根據本發明之一吸力總成之一第二實施例之一橫截面圖；圖3係包含吸力總成之一真空卡盤之一俯視透視圖；圖4係對應於圖3之真空卡盤的一真空卡盤之部分之一仰視透視圖；圖5係根據本發明之一方法之一流程圖；圖6係處於一第一位置中之一真空卡盤中之一吸力總成之一橫截面圖；圖7係處於一第一位置中之具有多個吸力總成之一真空卡盤之一橫截面圖；圖8係處於一第二位置中之一真空卡盤中之一吸力總成之一橫截面圖；及圖9係處於一第二位置中之具有多個吸力總成之一真空卡盤之一橫截面圖。
雖然將依據某些實施例而描述所主張之標的，但其他實施例(其包含未提供本文中所闡述之全部益處及特徵之實施例)亦在本發明之範疇內。可在不背離本發明之範疇之情況下作出各種結構、邏輯、程序步驟及電子改變。
本發明提供一種卡緊一晶圓之系統及方法。將可經扭曲之一晶圓放置於一真空卡盤之一卡緊表面上。該卡緊表面可為實質上呈平面的。該真空卡盤具有可接觸或否則接合晶圓表面之至少一吸力總成。該吸力總成包含一基座、安置於該基座上之一可撓性伸縮摺管、及安置於該可撓性伸縮摺管上之一平台。
在一實施例中，各吸力總成具有連接至一可撓性伸縮摺管之一 平台。該平台接合晶圓表面。該平台中之一孔口使一低壓能夠形成於該平台之一表面之一凹口中。該可撓性伸縮摺管隨著低壓形成於該伸縮摺管內而縮回。此使該平台在卡緊表面上方之一第一位置至更靠近於卡緊表面之一第二位置之間移動。此第二位置可與卡緊表面大致齊平。
本文中所揭示之吸力總成可封閉一卡緊表面與一晶圓表面之間的一間隙以有助於使用真空卡盤來固持晶圓。形成於伸縮摺管內及凹口中之低壓及所得吸力使吸力總成之平台與晶圓表面連接或接合且使伸縮摺管縮回。當伸縮摺管縮回且使晶圓表面更靠近於卡緊表面，由真空卡盤提供之吸力可固定晶圓或拉動扭曲晶圓緊貼卡緊表面。
圖1係一吸力總成100之一第一實施例之一橫截面圖。一基座101經結構設計以安裝或連接至一真空卡盤之一主體，且可由金屬、塑膠或此項技術已知之其他材料製造。基座101可包含固定孔、夾具或其他機構來將基座101或吸力總成100固定至一真空卡盤。例如，圖1繪示基座101中之兩個固定孔117，其等使一緊固件(諸如一螺栓或螺絲)能夠將基座101固定至一真空卡盤中之一空氣軸承心軸。可具有更多或更少固定孔117。基座101可由不鏽鋼(諸如不鏽鋼316L)或其他材料製造。
一伸縮摺管102連接至基座101。伸縮摺管102具有一第一端108及一第二端109。第二端109安置於基座101上。伸縮摺管102可由不鏽鋼或其他材料製造。不鏽鋼可提供耐久性且可抵抗歸因於操作伸縮摺管102之疲勞。伸縮摺管102之壁121與基座101及平台103一起界定一第一容積107。第一容積107位於伸縮摺管102內。伸縮摺管102在z方向上之長度可取決於吸力總成100之所要操作而變動。
伸縮摺管102係有彈性的。伸縮摺管102之k因數使伸縮摺管102能夠在z方向上縮回。然而，伸縮摺管102在x方向或y方向上之撓曲係 相對剛性。因此，第一容積107中之壓力降低時伸縮摺管102之壁121之任何向內收摺將被減少或被防止且伸縮摺管102將主要或僅在z方向上朝向基座101縮回。x方向及y方向上之此剛性可由伸縮摺管102之第一端108及第二端109處之伸縮摺管102之結構組件提供。此等結構組件可比伸縮摺管102之其餘部分更剛性或更不可撓。
伸縮摺管102可在z方向上完全縮回至其無法進一步縮回之一點。在使伸縮摺管102完全縮回之前，伸縮摺管102可在x方向或y方向上收摺或否則移位。x方向或y方向上之任何收摺或其他移位通常小於z方向上之縮回。
伸縮摺管102可在z方向上移位之距離可變動。諸如各組件之直徑、節距、總長度、厚度等因數或材料可影響伸縮摺管102可在z方向上移位之一距離。
一平台103連接至伸縮摺管102。平台103具有一第一表面111及一第二表面110。平台103之第二表面110安置於伸縮摺管102之第一端108上。平台103可直接安置於伸縮摺管102上，或浮動部分104(若存在)可定位於平台103與伸縮摺管102之間。其他組件或層亦可安置於平台103與伸縮摺管102之間。平台103具有由第一表面111界定之一凹口115。一第二容積106由凹口115與一晶圓表面(當存在一晶圓時)一起界定。如(例如)圖6中所見，第二容積106可由與平台103接觸之一晶圓表面定界。
平台103之凹口115或第一表面111之形狀可變動。第一表面111或凹口115可經塑形以在吸力總成100之操作期間使真空能夠起動及保持。為避免在伸縮摺管102縮回時平台103與晶圓之間分離，平台103之真空吸力面積可大於由伸縮摺管102形成之有效真空吸力面積。平台103之真空吸力區域可擁有針對一晶圓表面的充足支撐以防止由吸力引起之過度變形。第一表面111可包含隆脊(如圖1中所見)，可呈碗 形，或可呈其他形狀。
平台103可由塑膠製造。在一實例中，平台103可由基於聚醯亞胺之塑膠(諸如VESPEL(由DuPont製造))製造。平台103亦可由ERTALYTE(由Quadrant Plastics製造)、聚醚醚酮(PEEK)、VITON(由DuPont製造)、或熟習此項技術者已知之其他材料製造。平台103之材料可具有低釋氣性質。可針對吸力總成100之特定操作而選擇平台103材料之釋氣性、集塵性或一摩擦係數。
平台103可遵從與平台103接合或否則接觸之一晶圓表面。例如，當施加吸力時，平台103可壓縮且其表面可遵從晶圓表面。此可有助於形成平台103與晶圓表面之間的一密封以促進維持凹口115或第二容積106中之吸力。
平台103之第一表面111可在x方向或y方向上具有自約10毫米至約50毫米之一直徑。在一特定實例中，平台103之第一表面111在x方向或y方向上具有約24毫米之一直徑。可具有其他尺寸且此僅作為一實例而列出。
平台103具有第一表面111與第二表面110之間的至少一通道118。此通道118由平台103之主體122之一通道壁界定。圖1中繪示三個通道118。然而，可使用更多或更少通道118。在一例項中，一平台103可具有一個至六個通道。例如，僅一個通道118可用於平台103中。一通道118之尺寸可經結構設計以限制氣流。此氣流限制可用於控制伸縮摺管102內之壓力以控制伸縮摺管102在與一晶圓之接合之前之z方向上之高度。
平台103可具有使其能夠保持其形狀(儘管第一容積107中存在低壓)之性質。在此實施例中，平台103可直接安置於伸縮摺管102上或可依其他方式避免平台103之加強。
吸力總成100可包含安置於伸縮摺管102與平台103之間的一浮動 部分104。例如，浮動部分104可針對第一容積107中之低壓而加強平台103。平台103位於浮動部分104之一側上且伸縮摺管102位於浮動部分104之另一側上。平台103及伸縮摺管102兩者可直接連接至浮動部分104。浮動部分104進一步界定第一容積107。因此，若存在浮動部分104，則伸縮摺管102之壁121與基座101及浮動部分104一起界定一第一容積107。
浮動部分104可由能夠與伸縮摺管102之熔合、結合或連接之一材料製造。例如，浮動部分104可由相同於伸縮摺管102之材料製造。浮動部分104可具有對平台103提供支撐且使平台103之變形最小化之材料性質。
浮動部分104包含穿過浮動部分主體123之至少一浮動部分通道112。浮動部分通道112由一浮動部分通道壁界定。浮動部分通道112與平台103之通道118流體連通。
浮動部分通道112之數目可匹配或不同於平台103中之通道118之數目。因此，可使用比圖1中所繪示之浮動部分通道多或少之浮動部分通道112。
一O形環119可定位於平台103與浮動部分104之間。浮動部分104可包含用於O形環119之一凹口。O形環119可有助於防止來自浮動部分通道112及通道118之洩漏。
基座101、伸縮摺管102、平台103或浮動部分104之間的一連接可包含一膠合或黏著、螺紋配合、O形環、壓配合或另一密封形成機構，使得可抑制低壓或可將吸力施加於第一容積107及第二容積106，同時使洩漏最小化。
吸力總成100亦可具有一止動螺絲105，其可為一固定螺絲。止動螺絲105定位於基座101中且係可調整的。當伸縮摺管102縮回時，止動螺絲105對平台103提供一止動。止動螺絲105之數目可變動且吸 力總成100不受限於僅一個止動螺絲105。當吸力總成100位於一真空卡盤中時，當吸力總成100與該真空卡盤分離時，或當自吸力總成100移除該真空卡盤時，可調整止動螺絲105。
止動螺絲105可經調整以防止伸縮摺管102縮回過多或過少且因此防止平台103移動過多或過少。在一實例中，一真空卡盤之一卡緊表面放置於一平整表面上。此使伸縮摺管102縮回且將平台103之第一表面111定位成與真空卡盤之卡緊表面齊平。接著，止動螺絲105經調整直至止動螺絲105接觸或否則接合平台103或浮動部分104為止。此將設定止動螺絲105對平台103提供一止動，使得平台103將隨著伸縮摺管102縮回而與卡緊表面齊平。
一O形環120可定位於止動螺絲105周圍。基座101可包含一空腔來固持O形環120。此O形環120可有助於維持第一容積107內之低壓。
除止動螺絲105之外，其他機構亦可在伸縮摺管102縮回時對平台103提供一止動。例如，可使用一差動調整螺絲。此可提供每迴轉約25微米之一解析度。
一真空口116與第一容積107流體連通且透過浮動部分通道112及通道118而與第二容積106流體連通。在圖1之實施例中，真空口116與通向第一容積107之一通道一起定位於基座101中。真空口116可具有不同於圖1中所繪示之結構設計或位置的結構設計或位置。真空口116可與一真空泵連接。
平台103可在第二表面110上具有延伸超過第二表面110之一平面的一凸塊113。當伸縮摺管102縮回時，此凸塊113接觸或否則接合止動螺絲105。此凸塊113可位於第二表面110之中央中，但凸塊113可位於其他位置中或具有其他結構設計。
若使用浮動部分104，則浮動部分104可具有一浮動部分凸塊114。此浮動部分凸塊114可覆蓋或包圍平台103中之凸塊113(若存 在)。浮動部分凸塊114之位置或結構設計可實質上匹配凸塊113之位置或結構設計，或可為不同的。當伸縮摺管102縮回時，浮動部分凸塊114可直接接觸止動螺絲105。
在操作期間，由平台103之凹口115界定之第二容積106中之吸力度可大於由伸縮摺管102界定之第一容積107中之吸力度。此使平台103能夠保持與晶圓接合。此亦防止拉動平台103遠離晶圓表面之伸縮摺管102之縮回破壞晶圓表面與平台103之間的接合。藉由壓力乘以吸力面積而量測真空力。在正常操作期間，第一容積107及第二容積106中之壓力可保持大致相同。真空力之差值可由吸力面積判定。
為提供比由伸縮摺管102界定之第一容積107中之吸力度高之由平台103之凹口115界定之第二容積106中之一吸力度，伸縮摺管102之橫截面積對平台103之橫截面積或平台103中之通道118之大小可變動。伸縮摺管102之一橫截面積可大於平台103之一橫截面積以使平台103能夠保持與一晶圓表面接合且伸縮摺管102之縮回不中斷該接合。伸縮摺管102之橫截面積與平台103之橫截面積之比率可為自約1.1：1至約1.5：1，但其他比率係可行的。在一實例中，伸縮摺管102之橫截面積與平台103之橫截面積之比率可為約1.2：1。此比率可基於晶圓之勁度而變動。
圖2係一吸力總成200之一第二實施例之一橫截面圖。吸力總成200具有一基座101、伸縮摺管102、選用之浮動部分104、平台103、止動螺絲105及一真空口116。
平台103具有由第一表面111界定之一凹口115。當存在晶圓時，此凹口115與一晶圓表面一起界定一第二容積106。如(例如)圖6中所見，第二容積106可由與平台103接觸之一晶圓表面定界。平台103具有第一表面111與第二表面110之間的至少一通道118。此通道118由平台103之主體122之一通道壁界定。雖然圖2中繪示一個通道118，但可 使用一個以上通道118。
在一些實施例中，一浮動部分104介於平台103與伸縮摺管102之間。浮動部分104包含穿過浮動部分主體123之至少一浮動部分通道112。浮動部分通道112由一浮動部分通道壁界定。浮動部分通道112與平台103之通道118流體連通。浮動部分104中之浮動部分通道112之數目可相同於或不同於平台103中之通道118之數目。
伸縮摺管102具有一第一端108及一第二端109。伸縮摺管102之壁121與基座101及平台103(或浮動部分104(若存在))一起界定一第一容積107。第一容積107位於伸縮摺管102內。
一彈簧201定位於基座101與浮動部分104之間。在一實施例中，彈簧201定位於伸縮摺管102之第一容積107中。此彈簧201抵抗伸縮摺管102之縮回且有助於促使伸縮摺管102遠離基座101。在圖2之實施例中，彈簧201部分地定位於基座101及浮動部分104內以固定彈簧201。彈簧201亦可經定位成抵靠基座101或浮動部分104之一平面，而非部分地定位於基座101或浮動部分104內。
在圖2之實施例中，彈簧201經定位成抵靠真空口116。在一實例中，真空口116係金屬，其可對彈簧201提供剛性支撐。在另一實施例中，彈簧201在遠離真空口116之一點處經定位成抵靠基座101。真空口116可與一真空泵連接。
在另一實施例中，浮動部分104不存在且彈簧201定位於基座101與平台103之間。在此實施例中，彈簧201可定位於平台103之第二表面110上或部分地定位於平台103內。
圖2之實施例具有三個止動螺絲105，但歸因於橫截面，圖中僅繪示兩個。止動螺絲105之數目可變動。例如，可使用一或兩個止動螺絲105，但亦可使用更多止動螺絲105。止動螺絲105可全部經調整至z方向上之大致相同高度，使得平台103與一真空卡盤之一卡緊表面 等高或平行於一真空卡盤之一卡緊表面。止動螺絲105亦可經調整至z方向上之不同高度。此可改變平台103相對於一真空卡盤之一卡緊表面之角度以便促進平台103接合一晶圓表面。
在另一實施例中，圖1之吸力總成100或圖2之吸力總成200不包含任何止動螺絲。在一例項中，伸縮摺管可在z方向上完全縮回至一最小長度以使平台之第一表面與一真空卡盤之一卡緊表面大致齊平。在另一例項中，當平台之第一表面與一真空卡盤之一卡緊表面大致齊平時，伸縮摺管在z方向上可不完全縮回至其最小長度。在此例項中，當晶圓接觸卡緊表面時，晶圓之材料性質使伸縮摺管之進一步縮回停止。因此，雖然歸因於吸力而促使伸縮摺管縮回，但當晶圓接觸卡緊表面時，由晶圓停止縮回。
圖3係包含吸力總成301至303之一真空卡盤300之一俯視透視圖。吸力總成301至303可對應於(例如)圖1或圖2中之吸力總成100或200。
圖3中之真空卡盤300具有界定一卡緊表面304之一主體310。一晶圓在卡緊期間放置於此卡緊表面304上。卡緊表面304可為實質上平面的。雖然圖中未繪示，但可橫跨卡緊表面304而分佈圓形凸柱以減小與一晶圓之背面之接觸應力。
真空卡盤300具有定位於卡緊表面304中之一或多個真空入口以自一晶圓表面與卡緊表面304之間的空間抽空空氣或氣體。此抽空施加一卡緊力且可使一晶圓保持或固定至真空卡盤300。
在圖3中，真空卡盤300具有由卡緊表面304界定之三個吸力總成開口305至307。吸力總成301至303之一者定位於吸力總成開口305至307之各者中。吸力總成開口305至307之各者可為穿過真空卡盤300之整個主體310之一孔之部分或可為真空卡盤300之主體310中之一空腔(其具有一底面)。
真空卡盤300可包含可使一晶圓相對於卡緊表面304而上升或下降之升降銷308。一升降機構(圖中未繪示)經結構設計以使升降銷308之頭部上升至高於卡緊表面304且使升降銷308下降至卡緊表面304中或低於卡緊表面304。凹槽309可形成於真空卡盤300之主體310中以使一機械臂末端作用器(robot end effector)能夠插入於晶圓與真空卡盤300之間。該機械臂末端作用器可將一晶圓放置於真空卡盤300上或自真空卡盤300移除一晶圓。
吸力總成之大小可變動。例如，吸力總成之一直徑可為自約10毫米至約50毫米，其取決於晶圓大小、扭曲量或晶圓勁度。
吸力總成之數目可變動。雖然圖中繪示三個吸力總成301至303，但吸力總成之數目可為(例如)自一個至二十個。取決於吸力總成之大小及卡緊表面之大小，可使用二十個以上吸力總成。在一實例中，十二個吸力總成可與真空卡盤300一起使用。與真空卡盤300一起使用之吸力總成可圍繞真空卡盤300等距間隔開或呈其他圖案。吸力總成之數目及吸力總成之位置可基於一晶圓之扭曲度、扭曲之形狀、勁度、表面光潔度或其他因數而變動。
吸力總成之數目可相同於吸力總成開口之數目。在另一實施例中，真空卡盤中存在比吸力總成多之吸力總成開口。在此一結構設計中，吸力總成可針對一特定晶圓而最佳地定位於真空卡盤中。
在一實施例中，一群組之吸力總成一起成群集於真空卡盤300之一單一區域中，而非如圖3中所見般圍繞真空卡盤300等距間隔。
在另一實施例中，一單一吸力總成可與真空卡盤300一起使用。在此實施例中，一晶圓經扭曲使得(例如)晶圓表面之僅一個區域不與卡緊表面304接觸。一單一吸力總成可用於使此區域下降且接著真空卡盤之吸力足以卡緊晶圓或使晶圓呈平面的或否則不扭曲的。
圖4係對應於圖3之真空卡盤的一真空卡盤之部分之一仰視透視 圖。在圖4中，吸力總成301至303與真空卡盤300連接。例如，吸力總成301至303可使用各者之基座中之一孔口來螺合至真空卡盤300中。
圖5係根據本發明之一方法之一流程圖。在500中，將一晶圓表面定位於具有至少一吸力總成之一真空卡盤之一卡緊表面上。各吸力總成包含一伸縮摺管及一平台。該真空卡盤可為(例如)圖3中之真空卡盤300。該晶圓表面可不完全接觸該卡緊表面。因此，晶圓可為非平面的，此係因為其已被扭曲。
在501中，降低伸縮摺管內之一容積及連接至伸縮摺管之平台之一凹口中之一壓力。平台與晶圓表面接合且伸縮摺管縮回。拉動晶圓表面朝向卡緊表面，藉此不致使晶圓表面呈非平面的。
可使用多個吸力總成，其等各具有一伸縮摺管及一平台。在此實施例中，降低伸縮摺管內之多個容積及平台之凹口中之一壓力。平台在多個點處附接至晶圓表面且伸縮摺管縮回。在該多個點處拉動晶圓表面朝向卡緊表面，藉此不致使晶圓表面呈非平面的。平台可在相同或不同時間附接至晶圓。例如，當在晶圓表面上之一個點處使用一第一平台拉動晶圓之部分朝向卡緊表面時，在附接至該第一平台之伸縮摺管縮回之後，一不同平台可在一不同點處附接至晶圓表面。因此，在一區域中拉動晶圓朝向卡緊表面可引起另一區域中之一吸力總成接合晶圓表面。
若無晶圓與一吸力總成之一平台接合，則該吸力總成可不縮回或可以一較慢速率縮回。此可使一吸力總成能夠停留於一第一位置中或停留於一第一位置附近以接合一晶圓，同時依其他方式拉動該晶圓朝向卡緊表面。
一真空泵可對真空卡盤及一或若干吸力總成兩者提供吸力。該真空泵之真空壓力範圍可為自約0atm至約-29.9英寸汞柱。此真空泵可提供(例如)24英寸汞柱之吸力或1atm之吸力，但該真空泵可提供 其他吸力量或吸力範圍。
真空泵可致動吸力總成。開始或停止至真空卡盤或一吸力總成之吸力使吸力總成能夠接合一晶圓表面且使伸縮摺管能夠縮回。透過(例如)一真空口而將吸力施加至伸縮摺管之第一容積及平台之第二容積。可透過平台中之至少一通道而將吸力自第一容積施加至第二容積。當在第一容積中提供一低壓，伸縮摺管縮回。當在第二容積中提供一低壓，平台接合一晶圓表面。
額外機械致動器件可無需拉動吸力總成之平台朝向卡緊表面。機械致動器件之免除可確保高可靠性、較低成本，且減少必要維護。
亦可使用兩個或兩個以上吸力泵。在一實施例中，一或多個真空泵對吸力總成提供吸力。此等真空泵與對真空卡盤供應吸力之真空泵分離。在此實施例中，一控制器可用於控制何時對吸力總成及真空卡盤提供吸力之時序。
閥亦可用於控制何時對吸力總成或真空卡盤提供吸力。閥可為(例如)電磁閥。在一實施例中，一或多個真空泵對吸力總成及真空卡盤提供吸力。一控制器可用於控制閥，閥繼而控制何時對個別吸力總成或真空卡盤提供吸力。
在伸縮摺管縮回時對平台提供一止動可防止一晶圓被拉動至卡緊表面中之一吸力總成開口中。若一吸力總成將晶圓拉動至吸力總成開口中，則一薄晶圓會偏轉或彎曲。此一偏轉或彎曲會影響(例如)晶圓表面在檢測期間是否適當地焦點對準。
圖6及圖7係處於一第一位置中之具有一或若干吸力總成之一真空卡盤600之橫截面圖。晶圓601之晶圓表面經定位成與吸力總成602至604接觸。吸力總成602至604之各者可對應於圖1之吸力總成100或可具有其他結構設計。雖然晶圓601經繪示為平面的，但晶圓601可為非平面的。平台605至607之各者接觸晶圓601之晶圓表面。在圖6及圖 7中，可不將吸力施加至吸力總成602至604或施加至吸力總成602至604之吸力可能不夠高或施加不夠長，使得晶圓601歸因於伸縮摺管(諸如圖6中之伸縮摺管609及圖7中之伸縮摺管610)之縮回而與真空卡盤600之卡緊表面608接觸。
在一特定實施例中，一真空卡盤包含三個吸力總成。各吸力總成可突出高於真空卡盤之卡緊表面達自1毫米之一分數至12毫米或更大。在一第一位置中，平台突出高於真空卡盤之卡緊表面達(例如)約6毫米。伸縮摺管縮回，使得(例如)平台與真空卡盤之卡緊表面齊平。
可個別地或以一或多個群組控制伸縮摺管(諸如伸縮摺管609及610)之高度或一或多個平台(諸如平台605至607)在伸縮摺管靜止時相距於卡緊表面之距離。例如，一平台可經改變或修改以提供一不同大小通道。可無需改變或調換伸縮摺管。
圖8及圖9係處於一第二位置中之具有一或若干吸力總成之一真空卡盤600之橫截面圖。在比較圖6與圖8及圖7與圖9時，平台605至607在第二位置中比在第一位置中更接近於卡緊表面608。
伸縮摺管(諸如伸縮摺管609及610)歸因於形成於其內之一低壓而縮回，其使平台605至607自圖6及圖7中之第一位置降低至圖8及圖9中之第二位置。平台605至607與晶圓601之晶圓表面接合。當伸縮摺管(諸如伸縮摺管609及610)縮回時，維持此接合。
在此第二位置中，平台605至607可與卡緊表面608齊平，但平台605至607亦可在第二位置中高於卡緊表面608。晶圓601可在第二位置中與卡緊表面608接觸或仍可在第二位置中高於卡緊表面608。若晶圓601在第二位置中高於卡緊表面608，則晶圓601可足夠接近於卡緊表面608，使得真空卡盤600之吸力可足以夾緊或固定晶圓601且拉動晶圓601緊貼卡緊表面608。在一實例中，此可使伸縮摺管進一步縮回以 使平台與卡緊表面608齊平。
圖8及圖9繪示平台605至607處於第二位置中時之浮動部分611與止動螺絲612之間的接觸。然而，當平台605至607處於第二位置中時，浮動部分611與止動螺絲612之間可存在一間隙。
由吸力總成提供之力可變動。取決於晶圓勁度，由一吸力總成提供之吸力可為自小於約1牛頓至約200牛頓，其包含上限值、下限值及其間之範圍。在一實例中，吸力總成602至604可在晶圓601上提供約44牛頓之力。可藉由壓力乘以凈吸力面積而計算來自真空卡盤之總吸力。例如，一300毫米晶圓可經受多達7162牛頓之一力(1atm或0.101325N/mm2乘以A=π1502)
可使用多個群組之一或多個吸力總成。此等群組之各者可具有處於一不同高度之一第一位置。可基於晶圓表面之形狀而結構設計此等不同高度，或此等不同高度可經結構設計以使由該等吸力總成引起之晶圓上之應力最小化。
可單獨地或在不同時段期間啟動個別吸力總成或吸力總成群組。閥可基於(例如)晶圓扭曲之幾何形狀或晶圓勁度而啟動至特定吸力總成或吸力總成群組之吸力。閥可經啟動以使晶圓最佳地緊貼卡緊表面。
可針對一特定晶圓而最佳化一或若干吸力總成之放置、數目或分組。例如，晶圓直徑、厚度、勁度或扭曲會影響此放置、數目或分組。
不同晶圓可具有不同扭曲度、形狀或表面光潔度。可個別地調整各晶圓之各止動螺絲。為調整止動螺絲，可鬆釋一鎖緊螺母，可使用一艾倫(Allen)扳手來調整螺絲，且可擰緊鎖緊螺母。
本文中所揭示之吸力總成及真空卡盤可用於與形成於背面上之器件一起夾緊晶圓。接觸仍發生於平台與晶圓表面之間，但平台之材 料經結構設計以減少對器件之損壞風險。
一真空卡盤亦可使用靜電卡緊(諸如庫侖(Coulombic)或約翰遜-拉別克(Johnson-Rahbeck)力)來部分地保持或固定一晶圓。此可為對真空力之補充。在另一實施力中，本文中所揭示之吸力總成可與僅執行靜電卡緊之一卡盤一起使用。在此實施例中，真空泵僅連接至一或多個吸力總成。
本文中所描述之系統及方法可用於卡緊任何類型之晶圓。例如，晶圓可為一半導體晶圓或另一類型之晶圓，諸如用於製造LED、太陽能電池、磁碟、平板或拋光板之晶圓。亦可卡緊其他物件，如熟習此項技術者所知。本發明之實施例可經結構設計以卡緊可大體上呈圓形、大體上呈矩形或呈其他形狀之晶圓。例如，晶圓可為一大體上呈圓形之半導體晶圓。實施例可經結構設計以卡緊不同大小之晶圓。在一些實施例中，晶圓可具有諸如100毫米、200毫米、300毫米或450毫米之一直徑及自約500微米至約1,000微米之一厚度。在其他實例中，晶圓可為一大體上呈矩形之太陽能電池，其具有自約100平方毫米至約200平方毫米之尺寸及自約150微米至約300微米之一厚度。
如本文中所揭示，可使用一或多個吸力總成來卡緊具有約5毫米扭曲之晶圓。在一實例中，可使用多個吸力總成來卡緊具有約10毫米扭曲之一晶圓。可將晶圓平整至(例如)約5微米或更小內。
如本文中所揭示，可使用一或多個吸力總成來卡緊具有碗形或不規則扭曲圖案之晶圓。例如，可使用本文中所揭示之系統之一實施例來卡緊炸薯片形或花形扭曲。在以前，此係無法有效執行的。
雖然已相對於一或多個特定實施例而描述本發明，但應瞭解，可在不背離本發明之範疇之情況下設想本發明之其他實施例。因此。本發明被認為僅受限於隨附申請專利範圍及其合理解譯。
100‧‧‧吸力總成
101‧‧‧基座
102‧‧‧伸縮摺管
103‧‧‧平台
104‧‧‧浮動部分
105‧‧‧止動螺絲
106‧‧‧第二容積
107‧‧‧第一容積
108‧‧‧第一端
109‧‧‧第二端
110‧‧‧第二表面
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧浮動部分通道
113‧‧‧凸塊
114‧‧‧浮動部分凸塊
115‧‧‧凹口
116‧‧‧真空口
117‧‧‧固定孔
118‧‧‧通道
119‧‧‧O形環
120‧‧‧O形環
121‧‧‧壁
122‧‧‧主體
123‧‧‧浮動部分主體

Claims (20)

  1. 一種吸力總成，其包括：一基座；一伸縮摺管，其具有一第一端及相對於該第一端之一第二端，其中該伸縮摺管之該第二端安置於該基座上；一平台，其具有一第一表面及相對於該第一表面之一第二表面，其中該平台之該第二表面安置於該伸縮摺管之該第一端上，其中該第一表面界定該平台中之一凹口，且該平台進一步包括該第一表面與該第二表面之間的至少一通道，該通道由一通道壁界定；及一真空口，其與一第一容積及一第二容積流體連通，其中該第一容積由該基座、該伸縮摺管及該平台界定，且其中該第二容積由該凹口部分地界定。
  2. 如請求項1之吸力總成，其進一步包括安置於該伸縮摺管與該平台之間的一浮動部分，其中該浮動部分包含穿過該浮動部分之一浮動部分主體之一浮動部分通道，該浮動部分通道由一浮動部分通道壁界定，其中該浮動部分通道與該平台之該通道流體連通，且其中該第一容積由該浮動部分進一步界定。
  3. 如請求項1之吸力總成，其中該平台由一聚醯亞胺製造。
  4. 如請求項1之吸力總成，其中該伸縮摺管由不鏽鋼製造。
  5. 如請求項1之吸力總成，其進一步包括安置於該基座中之一止動螺絲，其中該止動螺絲係可調整的且其中該止動螺絲經結構設計以在該伸縮摺管縮回時對該平台提供一止動。
  6. 如請求項1之吸力總成，其進一步包括該伸縮摺管內之一彈簧，該彈簧安置於該基座與該平台之間。
  7. 如請求項1之吸力總成，其中該伸縮摺管之一橫截面積大於該平台之一橫截面積。
  8. 如請求項7之吸力總成，其中該伸縮摺管之該橫截面積與該平台之該橫截面積之一比率係自1.1：1至1.5：1。
  9. 一種真空卡盤，其包括：一主體，其界定一卡緊表面且具有由該卡緊表面界定之一吸力總成開口；一吸力總成，其安置於該吸力總成開口中，其中該吸力總成包括：一基座；一伸縮摺管，其具有一第一端及相對於該第一端之一第二端，其中該伸縮摺管之該第二端安置於該基座上；一平台，其具有一第一表面及相對於該第一表面之一第二表面，其中該平台之該第二表面安置於該伸縮摺管之該第一端上，其中該第一表面界定該平台中之一凹口，且該平台進一步包括該第一表面與該第二表面之間的至少一通道，該通道由一通道壁界定；及一真空口，其與一第一容積及一第二容積流體連通，其中該第一容積由該基座、該伸縮摺管及該平台界定，且其中該第二容積由該凹口部分地界定；其中該平台之該第一表面在一第一位置中與該卡緊表面相距一距離且該平台之該第一表面在一第二位置中比在該第一位置中更接近於該卡緊表面。
  10. 如請求項9之真空卡盤，其進一步包括複數個該等吸力總成開口及安置於該等吸力總成開口中之複數個該等吸力總成。
  11. 如請求項9之真空卡盤，其進一步包括安置於該伸縮摺管與該平 台之間的一浮動部分，其中該浮動部分包含穿過該浮動部分之一浮動部分主體之一浮動部分通道，該浮動部分通道由一浮動部分通道壁界定，其中該浮動部分通道與該平台之該通道流體連通，且其中該第一容積由該浮動部分進一步界定。
  12. 如請求項9之真空卡盤，其中該平台由一聚醯亞胺製造。
  13. 如請求項9之真空卡盤，其中該伸縮摺管由不鏽鋼製造。
  14. 如請求項9之真空卡盤，其進一步包括安置於該基座中之一止動螺絲，其中該止動螺絲係可調整的且其中該止動螺絲經結構設計以在該伸縮摺管縮回至該第二位置時對該平台提供一止動。
  15. 如請求項9之真空卡盤，其進一步包括該伸縮摺管內之一彈簧，該彈簧安置於該基座與該平台之間。
  16. 如請求項9之真空卡盤，其中該平台之該第一表面在該第二位置中與該卡緊表面齊平。
  17. 如請求項9之真空卡盤，其中該伸縮摺管之一橫截面積大於該平台之一橫截面積。
  18. 如請求項17之真空卡盤，其中該伸縮摺管之該橫截面積與該平台之該橫截面積之一比率係自1.1：1至1.5：1。
  19. 一種卡緊之方法，其包括：將一晶圓之一晶圓表面定位於一真空卡盤之一卡緊表面上，其中該晶圓表面並非完全接觸該卡緊表面，其中該真空卡盤包括一吸力總成，該吸力總成包含一伸縮摺管及一平台；及降低該伸縮摺管內之一容積及連接至該伸縮摺管之該平台之一凹口中之一壓力，使得該平台接合該晶圓表面且該伸縮摺管縮回，藉此不致使該晶圓表面呈非平面的。
  20. 如請求項19之方法，其中該真空卡盤包括複數個該等吸力總成，其中該降低包括：降低複數個該等容積及該等凹口中之一 壓力，使得複數個該等平台接合該晶圓表面且複數個該等伸縮摺管縮回。
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