TW202007798A - 用於操作襯底的設備 - Google Patents

Abstract

本發明一種用於操作襯底的設備，包括：抽氣管和抓取盤裝置；在抓取盤裝置的底部設置有沿圓周方向均勻設置的複數個第一抽氣孔，複數個第一抽氣孔與抽氣管連通；複數個第一抽氣孔分佈在抓取盤裝置底部的特定區域，在襯底與抓取盤裝置底部接觸時，複數個第一抽氣孔位於襯底外邊緣處，通過抽氣管以及複數個第一抽氣孔抽出在襯底與抓取盤裝置的底部之間的空氣，用以吸附襯底。本發明在生成負壓時，所需的抽氣量、抽力更小，襯底邊緣負壓均勻，避免襯底的壓傷及污染；提供雙重緩衝，避免在取放片過程中對晶片壓傷和污染，提高產品良率。

Description

用於操作襯底的設備

本發明涉及半導體集成製造技術領域，尤其涉及一種用於操作襯底的設備。

在半導體積體電路製造領域中，為了生成外延塗覆的半導體晶圓，通常採用對外延反應器中的半導體晶圓進行外延塗層，沉積氣體穿過外延反應器，能在半導體晶圓的表面上沉積外延材料。在外延反應器中，晶片襯底傳送屬於非常重要的內容。晶片一般是圓形的，具有正面和背面，晶片正面是形成實現積體電路結構的晶片面；另外，晶片的邊緣處幾毫米區域也不用於實現積體電路製造。所以，在晶片傳送過程中，保護晶片正面不受損壞是非常重要的。

目前，在現有的外延反應器中具有多種用於傳送襯底的設備，但都有不足之處。例如，對於一種外延反應器中的用於操作襯底的設備，在取片過程中，在各抽氣孔處形成的吸附力作用於襯底的正面中央，襯底中央作用的吸附力將使襯底變形過大，從而容易形成壓傷；此外，在由工藝腔中取片時，襯底尚存有一定溫度，與設備的抓取裝置之間存在一定的粘附性，襯底可能不能被十分精準地吸附起來，無法保證平穩吸附，從而造成取片失敗或掉落；對於另一種外延反應器中的用於操作襯底的設備，設備的抓取裝置上的吸取孔佈置不合理，如果在抓取裝置和襯底之間出現真空，則需使用大流量抽吸，而產生的大吸附力往往會使襯底出現變形。因此，需要一種新的用於傳送襯底的設備。

有鑑於此，本發明實施例提供一種用於操作襯底的設備。

根據本發明實施例的一面向，提供一種用於操作襯底的設備，包括：抽氣管和抓取盤裝置；所述抽氣管的一端與所述抓取盤裝置連接；在所述抓取盤裝置的底部設置有複數個第一抽氣孔，所述複數個第一抽氣孔與所述抽氣管連通；所述複數個第一抽氣孔分佈在所述抓取盤裝置底部的特定區域，使得在襯底與所述抓取盤裝置的底部接觸的狀態下，所述複數個第一抽氣孔位於所述襯底外邊緣處；通過所述抽氣管以及所述複數個第一抽氣孔抽出在所述襯底與所述抓取盤裝置的底部之間的空氣，用以吸附所述襯底。

較佳地，所述特定區域為環形區域，所述複數個第一抽氣孔在所述環形區域內沿圓周方向均勻設置；所述環形區域的最大半徑與所述襯底的半徑相等；所述環形區域的最小半徑與所述襯底半徑的比值為7/10。較佳地，所述抓取盤裝置包括：勻氣盤和承載盤；所述勻氣盤和所述承載盤連接；所述複數個第一抽氣孔設置在所述承載盤的底部；所述抽氣管的一端與所述勻氣盤連接，所述勻氣盤設置有通氣管道，所述複數個第一抽氣孔通過所述通氣管道與所述抽氣管連通。

較佳地，還包括：第一環形彈性元件和第二環形彈性元件；所述第一環形彈性元件和所述第二環形彈性元件位於所述勻氣盤和所述承載盤之間；所述第一環形彈性元件和所述第二環形彈性元件在所述勻氣盤和所述承載盤之間圍成環形密封空腔區域，所述通氣管道和所述複數個第一抽氣孔均與所述通氣管道的連通處位於所述環形密封空腔區域內連通。

較佳地，所述複數個第一抽氣孔包括：至少兩組第一抽氣孔，所述至少兩組第一抽氣孔呈同心圓佈置並且每組第一抽氣孔都沿圓周方向均勻分佈；其中，所述至少兩組第一抽氣孔都位於所述環形密封空腔區域內。

較佳地，所述複數個第一抽氣孔包括：兩組第一抽氣孔；第一組第一抽氣孔相對於第二組第一抽氣孔靠近所述承載盤的外邊緣；所述承載盤的底部設置有吸附槽，所述第一組第一抽氣孔與第二組第一抽氣孔均與所述吸附槽連通。

較佳地，所述勻氣盤包括：圓盤裝置；在所述圓盤裝置上設置有與所述環形密封空腔區域相連通的第二抽氣孔；其中，所述環形密封空腔區域通過所述第二抽氣孔與所述通氣管道相連通。

較佳地，所述通氣管道包括：複數個抽氣支管；所述複數個抽氣支管設置在所述圓盤裝置上；所述複數個抽氣支管的一端都與所述抽氣管的一端連通，各抽氣支管以與所述抽氣管的連接處為中心呈輻射狀分佈；所述複數個抽氣支管的另一端通過所述第二抽氣孔與所述環形密封空腔區域相連通。

較佳地，在所述勻氣盤與所述抽氣管之間設置第三環形彈性元件和第四環形彈性元件；其中，所述第三環形彈性元件和所述第四環形彈性元件為同軸設置，所述第三環形彈性元件用以對所述複數個抽氣支管與所述抽氣管的連接處進行密封，所述第四環形彈性元件位於所述第三環形彈性元件的週邊，並分別與所述勻氣盤與所述抽氣管相接觸。

較佳地，所述圓盤裝置包括：中心圓盤和環形盤，所述中心圓盤和所述環形盤同心設置，並且複數個抽氣支管的兩端分別連接所述中心圓盤（151）和所述環形盤固定；所述中心圓盤與所述抽氣管的一端密封連接；其中，所述第二抽氣孔設置在所述環形盤上。

較佳地，複數個所述第二抽氣孔依照圓環形排列並沿圓周方向均勻分佈，其中，所述第二抽氣孔與所述抽氣支管對應設置。

本發明用於操作襯底的設備，將抽氣孔均勻分散在襯底的邊緣，在襯底與設備之間產生負壓時，所需的抽氣量、抽力更小，襯底邊緣負壓均勻，可以降低襯底所受作用力，避免襯底的壓傷及污染；採用“階梯狀”的雙環形密封元件構成的緩衝系統，能夠使設備在接觸襯片的過程，提供雙重緩衝，避免在取放片過程中對晶片壓傷和污染，提高產品良率。

本發明實施例附加的面向和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐瞭解到。

下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。下面結合圖和實施例對本發明的技術方案進行多方面的描述。

下文為了敘述方便，下文中所稱的“左”、“右”、“上”、“下”與附圖本身的左、右、上、下方向一致。

下文中的“第一”、“第二”等，僅用於描述上相區別，並沒有其它特殊的含義。

如第一圖至第三圖所示，本發明提供一種用於操作襯底的設備200，包括：抽氣管181和抓取盤裝置。抓取盤裝置可以實現為多種具體的結構，抽氣管181有中空的腔道35。抽氣管181的一端與抓取盤裝置連接，在抓取盤裝置的底部設置有沿圓周方向均勻設置的複數個第一抽氣孔，複數個第一抽氣孔與抽氣管181連通。複數個第一抽氣孔38，39分佈在所述抓取盤裝置底部的特定區域，第一抽氣孔的數量和具體佈置方式可以根據設計要求進行設置。

襯底40可以為多種半導體晶片襯底。在襯底40與抓取盤裝置的底部接觸的狀態下，複數個第一抽氣孔位於襯底40外邊緣處，通過抽氣管181以及複數個第一抽氣孔抽出在襯底40與抓取盤裝置的底部之間的空氣，用以吸附襯底40，使得吸附力分散在襯底40的外邊緣，可以減少襯底40的變形。其中，襯底外邊緣可以按照本領域技術人員對於襯底的中部和邊緣的通常理解來認定，例如，將半徑為襯底半徑70%-100%的環形區域看做是襯底外邊緣，此種情況下，特定區域為環形區域，複數個第一抽氣孔38，39在環形區域內沿圓周方向均勻設置。環形區域的最大半徑與襯底40的半徑相等；環形區域的最小半徑與襯底40半徑的比值為7/10。

在一實施例中，抓取盤裝置包括：勻氣盤182和承載盤183。勻氣盤182和承載盤183連接，可以採用多種連接方式。複數個第一抽氣孔設置在承載盤183的底部。抽氣管181的一端與勻氣盤182連接，可以採用多種連接方式，例如抽氣管181通過連接螺釘101與勻氣盤182連接固定。勻氣盤182設置有通氣管道，通氣管道可以有多種結構和組成，複數個第一抽氣孔通過通氣管道與抽氣管181連通。

第一環形彈性元件221和第二環形彈性元件222位於勻氣盤182和承載盤183之間。第一環形彈性元件221和第二環形彈性元件222在勻氣盤182和承載盤183之間圍成環形密封空腔區域，複數個第一抽氣孔與通氣管道的連通處位於環形密封空腔區域內。例如，勻氣盤182可以通過連接螺釘111與承載盤183連接固定，第一環形彈性元件221和第二環形彈性元件222設置於勻氣盤182與承載盤183之間，提供密封的空腔。

通過第一環形彈性元件221和第二環形彈性元件222可以形成“階梯狀”分佈，兩個環形彈性元件構成的彈性緩衝系統，同時達到提供密封的作用。第一環形彈性元件221和第二環形彈性元件222可以為O形橡膠圈進行密封，且O形橡膠圈能夠在350~400℃之間長期工作。採用高彈性聚合膠粘接、密封蝶簧等也可實現“階梯狀”分佈、環形密封空腔區域構成的彈性緩衝。

複數個第一抽氣孔可以為按圓形排列的至少兩組第一抽氣孔38，39，至少兩組第一抽氣孔38，39呈同心圓佈置並且每組第一抽氣孔都沿圓周方向均勻分佈，至少兩組第一抽氣孔都位於環形密封空腔區域內，第一抽氣孔38，39在承載盤183頂部的開孔都位於環形密封空腔區域內。例如，複數個第一抽氣孔包括兩組第一抽氣孔，第一組第一抽氣孔38相對於第二組第一抽氣孔39靠近承載盤183的外邊緣，承載盤183的底部設置有吸附槽41，第二組第一抽氣孔39位於吸附槽41內，第一組第一抽氣孔38和第二組第一抽氣孔39均與吸附槽41連通，從而能夠將吸附槽41內的空氣抽出。

勻氣盤182包括圓盤裝置，圓盤裝置可以採用多種結構。例如，圓盤裝置包括中心圓盤151和環形盤171，中心圓盤151和環形盤171同心設置，並且中心圓盤151和環形盤171固定連接，中心圓盤151與抽氣管181的一端密封連接。在圓盤裝置上設置有與環形密封空腔區域相連通的第二抽氣孔37，第二抽氣孔37可以設置在環形盤171上，環形密封空腔區域通過第二抽氣孔37與通氣管道相連通。

通氣管道可以有多種結構。例如，通氣管道包括複數個抽氣支管161，複數個抽氣支管161設置在圓盤裝置上。複數個抽氣支管161的一端都與抽氣管181的一端連通，各抽氣支管161以與抽氣管181的連接處為中心呈輻射狀分佈。複數個抽氣支管161的另一端通過第二抽氣孔37與環形密封空腔區域相連通。複數個第二抽氣孔37按圓環形排列並沿圓周方向均勻分佈，第二抽氣孔37與抽氣支管161對應設置。中心圓盤151和環形盤171通過複數個抽氣支管161相互固定，複數個抽氣支管161的兩端分別連接中心圓盤151和環形盤171。可以採用通過中心向四周均勻輻射勻氣的方式，也可以採用從邊緣一點向中心勻氣、邊緣一點向邊緣四周勻氣等方式。例如，勻氣盤182可以是由中心圓盤151、複數個呈輻射狀的抽氣支管161以及環形盤171通過焊接或者膠接等方式組合而成的一個整體。

抽氣支管161擁有中空的腔道36，環形盤171上設有和抽氣支管161相對應的複數個第二抽氣孔37。在勻氣盤182與抽氣管181之間設置第三環形彈性元件121和第四環形彈性元件122；其中，第三環形彈性元件121和第四環形彈性元件122為同軸設置，第三環形彈性元件121用以對複數個抽氣支管161與抽氣管181的連接處進行密封，第四環形彈性元件122位於第三環形彈性元件121的週邊，並分別與勻氣盤182與抽氣管181相接觸。第四環形彈性元件122以及第三環形彈性元件121起到緩衝、密封的作用。

使用如上實施例中的用於操作襯底的設備進行襯底操作的方法，包括：

步驟一，水平移動用於操作襯底的設備200，直到承載盤183位於襯底40的正上方。

步驟二，降低設備200直到承載盤183觸碰到襯底40的上邊緣的至少一點。

步驟三，繼續緩慢降低設備200，使得勻氣盤182相對於水準軸線，但不相對於其垂直對稱軸線發生旋轉運動，直到承載盤183底面觸碰襯底40的整個上邊緣。在承載盤183對襯底40施加持續壓力的過程中，第一環形彈性元件221、第二環形彈性元件222提供彈性緩衝。

在繼續緩慢降低設備200的過程中，由於設備200的本身自重，承載盤183將對襯底40施加持續壓力，此時勻氣盤182與承載盤183之間的第三環形密封元件221、222提供彈性緩衝，消解掉一部分壓力，同時，抽氣管181與勻氣盤182之間的環形密封元件121、122將使連接在一起的勻氣盤182和承載盤183經由相對於設備200的任意水準軸線，但不相對於設備200的垂直對稱軸線發生旋轉運動，從而使承載盤183下部面觸碰襯底40的整個上邊緣。

步驟四，通過抽吸系統經由抽氣管181、抽氣支管161、第二抽氣孔37、第一抽氣孔38，39將襯底40與承載盤183之間的吸附槽41內的氣體抽走，形成真空負壓，用以吸附襯底40。

借助於設備200的抽吸系統抽取空氣，襯底40與承載盤183之間的吸附槽41中的氣體經由腔道35、腔道36，再由第二抽氣孔37、第一抽氣孔38、39被抽走，形成真空負壓，該負壓將壓迫襯底40“吸附”在承載盤183上，由於第一抽氣孔38、39所圍直徑微小於承載盤183的直徑，抽氣所需流量較小，襯底40邊緣受力也較小，同時由於第二抽氣孔37、第一抽氣孔38、39的均勻分佈，襯底40邊緣受力均勻。

步驟五，在提升帶有襯底40的設備200後進行水平移動。

上述實施例提供的用於操作襯底的設備，將抽氣孔均勻分散在襯底的邊緣，在生成襯底與設備之間負壓時，所需的抽氣量、抽力更小，襯底邊緣負壓均勻，可以降低襯底所受作用力，避免襯底的壓傷及污染；採用“階梯狀”的雙環形密封元件構成的緩衝系統，能夠使設備在接觸襯片的過程，提供雙重緩衝，避免在取放片過程中對晶片壓傷和污染，提高產品良率。

上述本發明所公開的任一技術方案除另有聲明外，如果其公開了數值範圍，那麼公開的數值範圍均為優選的數值範圍，任何本領域的技術人員應該理解：優選的數值範圍僅僅是諸多可實施的數值中技術效果比較明顯或具有代表性的數值。由於數值較多，無法窮舉，所以本發明才公開部分數值以舉例說明本發明的技術方案，並且，上述列舉的數值不應構成對本發明創造保護範圍的限制。

同時，上述本發明如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結構件，那麼，除另有聲明外，固定連接可以理解為：能夠拆卸地固定連接（例如使用螺栓或螺釘連接），也可以理解為：不可拆卸的固定連接（例如鉚接、焊接），當然，互相固定連接也可以為一體式結構（例如使用鑄造工藝一體成形製造出來）所取代（明顯無法採用一體成形工藝除外）。

另外，上述本發明公開的任一技術方案中所應用的用於表示位置關係或形狀的術語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態或形狀。本發明提供的任一部件既可以是由複數個單獨的組成部分組裝而成，也可以為一體成形工藝製造出來的單獨部件。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。

本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的或者將本發明限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。

35、36‧‧‧腔道37‧‧‧第二抽氣孔38、39‧‧‧第一抽氣孔40‧‧‧襯底41‧‧‧吸附槽101、111‧‧‧螺釘121‧‧‧第三環形彈性元件122‧‧‧第四環形彈性元件151‧‧‧中心圓盤161‧‧‧抽氣支管171‧‧‧環形盤181‧‧‧抽氣管182‧‧‧勻氣盤183‧‧‧承載盤200‧‧‧用於操作襯底的設備221‧‧‧第一環形彈性元件222‧‧‧第二環形彈性元件

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖：

第一圖為根據本發明用於操作襯底的設備的一實施例的立體結構示意圖。

第二圖為根據本發明用於操作襯底的設備的一實施例的分解結構示意圖。

第三圖為根據本發明用於操作襯底的設備的一實施例的結構剖面示意圖。

181‧‧‧抽氣管

182‧‧‧勻氣盤

183‧‧‧承載盤

200‧‧‧用於操作襯底的設備

Claims (11)

1. 一種用於操作襯底的設備，其特徵在於，包括： 一抽氣管（181）和一抓取盤裝置；所述抽氣管（181）的一端與所述抓取盤裝置連接；在所述抓取盤裝置的一底部設置有複數個第一抽氣孔（38，39），所述複數個第一抽氣孔與所述抽氣管（181）連通；所述複數個第一抽氣孔（38，39）分佈在所述抓取盤裝置底部的一特定區域，使得在一襯底（40）與所述抓取盤裝置的底部接觸的狀態下，所述複數個第一抽氣孔位於所述襯底（40）外邊緣處；通過所述抽氣管（181）以及所述複數個第一抽氣孔抽出在所述襯底（40）與所述抓取盤裝置的底部之間的空氣，用以吸附所述襯底（40）。
2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中所述特定區域為一環形區域，所述複數個第一抽氣孔（38，39）在所述環形區域內沿圓周方向均勻設置；所述環形區域的最大半徑與所述襯底（40）的半徑相等；所述環形區域的最小半徑與所述襯底（40）半徑的比值為7/10。
3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中所述抓取盤裝置包括：一勻氣盤（182）和一承載盤（183）；所述勻氣盤（182）和所述承載盤（183）連接；所述複數個第一抽氣孔設置在所述承載盤（183）的一底部；所述抽氣管（181）的一端與所述勻氣盤（182）連接，所述勻氣盤（182）設置有一通氣管道，所述複數個第一抽氣孔通過所述通氣管道與所述抽氣管（181）連通。
4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，進一步包括：一第一環形彈性元件（221）和一第二環形彈性元件（222）；所述第一環形彈性元件（221）和所述第二環形彈性元件（222）位於所述勻氣盤（182）和所述承載盤（183）之間；所述第一環形彈性元件（221）和所述第二環形彈性元件（222）在所述勻氣盤（182）和所述承載盤（183）之間圍成一環形密封空腔區域，所述通氣管道和所述複數個第一抽氣孔均與所述環形密封空腔區域連通。
5. 如申請專利範圍第4項所述之設備，其中所述複數個第一抽氣孔包括：至少兩組第一抽氣孔（38，39），所述至少兩組第一抽氣孔呈同心圓設置並且每組第一抽氣孔都沿圓周方向均勻分佈；其中，所述至少兩組第一抽氣孔都位於所述環形密封空腔區域內。
6. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其中所述複數個第一抽氣孔包括：兩組第一抽氣孔；第一組第一抽氣孔（38）相對於第二組第一抽氣孔（39）靠近所述承載盤（183）的外邊緣；所述承載盤（183）的一底部設置有一吸附槽（41），所述第一組第一抽氣孔（38）與第二組第一抽氣孔（39）均與所述吸附槽（41）連通。
7. 如申請專利範圍第6項所述之設備，其中所述勻氣盤包括：圓盤裝置；在所述圓盤裝置上設置有與所述環形密封空腔區域相連通的一第二抽氣孔（37）；其中，所述環形密封空腔區域通過所述第二抽氣孔（37）與所述通氣管道相連通。
8. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中所述通氣管道包括：複數個抽氣支管（161）；所述複數個抽氣支管（161）設置在所述圓盤裝置上；所述複數個抽氣支管（161）的一端都與所述抽氣管（181）的一端連通，各抽氣支管（161）以與所述抽氣管（181）的連接處為中心呈輻射狀分佈；所述複數個抽氣支管（161）的另一端通過所述第二抽氣孔（37）與所述環形密封空腔區域相連通。
9. 如申請專利範圍第8項所述之設備，其中在所述勻氣盤（182）與所述抽氣管（181）之間設置一第三環形彈性元件（121）和一第四環形彈性元件（122）；其中，所述第三環形彈性元件（121）和所述第四環形彈性元件（122）為同軸設置，所述第三環形彈性元件（121）用以對所述複數個抽氣支管（161）與所述抽氣管（181）的連接處進行密封，所述第四環形彈性元件（122）位於所述第三環形彈性元件（121）的週邊，並分別與所述勻氣盤（182）與所述抽氣管（181）相接觸。
10. 如申請專利範圍第8項所述之設備，其中所述圓盤裝置包括：一中心圓盤（151）和一環形盤（171），所述中心圓盤（151）和所述環形盤（171）同心設置，並且複數個抽氣支管（161）的兩端分別連接所述中心圓盤（151）和所述環形盤（171）；所述中心圓盤（151）與所述抽氣管（181）的一端密封連接；其中，所述第二抽氣孔（37）設置在所述環形盤（171）上。
11. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中複數個所述第二抽氣孔（37）依照圓環形排列並沿圓周方向均勻分佈，其中，所述第二抽氣孔（37）與所述抽氣支管（161）對應設置。

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