TW202301541A - 一種手持式晶圓吸附裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例公開了一種手持式晶圓吸附裝置，該手持式晶圓吸附裝置包括：中空狀的機械臂，該機械臂包括吸附端和手持端，且該機械臂的橫截面從該手持端至該吸附端逐漸增大；設置在該機械臂內部的負壓管路，該負壓管路沿該機械臂的軸向方向延伸且貫穿該機械臂；與該負壓管路連通的吸附槽，該吸附槽沿該機械臂的徑向方向形成於該機械臂的吸附端，用於吸附晶圓的邊緣以固定該晶圓。

Description

一種手持式晶圓吸附裝置
本發明實施例屬於半導體技術領域，尤其關於一種手持式晶圓吸附裝置。
晶圓作為製造半導體器件的基礎性原材料，廣泛地應用於航空航太、汽車、醫學、智慧終端機等行業，目前各行業對晶圓產品品質的要求越來越高，而在設備裝機和生產製造過程中，技術人員需要將晶圓從晶圓盒中手動取出以用於測試，在晶圓的取放過程中容易對晶圓造成損壞以及汙染，因此對晶圓取放過程中的安全性和潔淨度提出了更高的要求。目前，研究者們提出了多種手動取放晶圓的裝置，以實現晶圓夾取和轉移。但是，相關的晶圓取放裝置是作用於晶圓的表面，在與晶圓接觸過程中上述的取放裝置易造成晶圓表面損傷，或者易在晶圓的表面引入顆粒汙染物以影響晶圓的潔淨度，造成了後續晶圓的測試誤差，降低了測試的準確度。
有鑑於此，本發明實施例期望提供一種手持式晶圓吸附裝置；能夠避免與晶圓的表面接觸，保證了取放過程中晶圓的安全性和潔淨度，降低了後續晶圓的測試誤差，提高了測試精度。
本發明實施例的技術方案是這樣實現的： 本發明實施例提供了一種手持式晶圓吸附裝置，該手持式晶圓吸附裝置包括： 中空狀的機械臂，該機械臂包括吸附端和手持端，且該機械臂的橫截面從該手持端至該吸附端逐漸增大； 設置在該機械臂內部的負壓管路，該負壓管路沿該機械臂的軸向方向延伸且貫穿該機械臂； 與該負壓管路連通的吸附槽，該吸附槽沿該機械臂的徑向方向形成於該機械臂的吸附端，用於吸附晶圓的邊緣以固定該晶圓。
本發明實施例提供了一種手持式晶圓吸附裝置；通過在機械臂的吸附端設置與負壓管路連通的吸附槽，在對晶圓W進行吸附和轉移時可以將晶圓的邊緣固定於吸附槽中以達到固定晶圓的目的，在這個過程中避免了吸附裝置與晶圓的表面接觸，不會損傷晶圓以及也不會對晶圓表面引入顆粒汙染物，保證了晶圓取放過程中的安全性和潔淨度，提高了後續晶圓測試的準確性。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。
在本發明實施例的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明實施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明實施例中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的具通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明實施例中的具體含義。
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。
參見圖1，其示出了常規技術方案中一種晶圓第一取放裝置1，該第一取放裝置1主要是利用鑷子頭11前部伸入晶圓（圖中未示出）邊緣，通過鑷子頭11施加的力實現對晶圓的夾取和轉移。
參見圖2，其示出了常規技術方案中另一種晶圓第二取放裝置2，該第二取放裝置2主要在機械臂21的前端設置有三個分別與負壓源連接的真空吸口22，且這三個真空吸口22位於同一水平面上，以便於通過吸附晶圓W表面來實現對晶圓W的夾取和轉移。
但是對於第一取放裝置1來說，在晶圓W的夾取過程中，鑷子頭11的前部會伸入晶圓W的邊緣，在這種情況下容易造成晶圓W邊緣產生損傷；而對於第二取放裝置2來說，在晶圓W的夾取過程中，第二取放裝置2會吸附晶圓W的表面，在這種情況下容易使得晶圓W的表面引入顆粒汙染物，進而影響晶圓W表面的潔淨度，最終造成晶圓W的測試結果產生誤差。
需要說明的是，在本發明實施例中，對晶圓W的材質並不做限制，其可以為矽晶圓、鍺晶圓、鍺矽晶圓等常用晶圓。基於上述闡述，參見圖3，其示出了本發明實施例提供的一種手持式晶圓吸附裝置3，該手持式晶圓吸附裝置3具體可以包括： 中空狀的機械臂31，該機械臂31包括吸附端311和手持端312，且該機械臂31的橫截面從該手持端312至該吸附端311逐漸增大； 設置在該機械臂31內部的負壓管路32，該負壓管路32沿該機械臂31的軸向方向延伸且貫穿該機械臂31； 與該負壓管路32連通的吸附槽33，該吸附槽33沿該機械臂31的徑向方向形成於該機械臂31的吸附端311，用於吸附晶圓W的邊緣以固定該晶圓W。
需要說明的是，在本發明實施例中，規定機械臂31的軸向方向是指沿機械臂31長度的方向，也就是說從手持端312至該吸附端311的方向為機械臂31的軸向方向；徑向方向是指沿機械臂31橫截面的方向；可選地，徑向方向選取橫截面所有方向中面積較大的一個方向作為徑向方向。另一方面，機械臂31的軸向方向和徑向方向並不用於限定機械臂31的形狀為圓柱狀；在具體實施過程中機械臂31的形狀可以為長方體狀，也可以為圓柱狀，也可以為具有橫截面的、類似於長方體或圓柱體的三維元件，在本發明實施例中對此不做進一步地限定。此外，如圖3所示，機械臂31的橫截面沿軸向方向逐漸增大，具體表現為：如圖3所示，機械臂31的外表面沿其軸向方向具有一定的弧度，呈現為喇叭狀的結構，以使得機械臂31的手持端312較細、開設有吸附槽31的吸附端311較粗；當利用該手持式晶圓吸附裝置3吸附晶圓W時，技術人員握持較細的手持端312，晶圓W則通過吸附槽33吸附在機械臂31較粗的吸附端311。並且，機械臂31的吸附端311較粗可以增大吸附槽33與晶圓W邊緣之間的接觸面積，以提高吸附的穩定性。
同時，在本發明實施例中，負壓管路32可以為在機械臂31中開設的真空通道，也可以為在中空狀的機械臂31中增設的真空管路。負壓管路32的前端延伸至機械臂31的手持端312與真空裝置（圖中未示出）連接，真空裝置為負壓管路32提供真空強度，以使得晶圓W能夠在負壓的作用下被吸附固定；負壓管路32連接的真空裝置可以為廠建真空管路，也可以為移動式真空裝置。
對於圖3所示的手持式晶圓吸附裝置3，通過在機械臂31的吸附端311設置與負壓管路32連通的吸附槽33，在對晶圓W進行吸附和轉移時可以將晶圓W的邊緣固定於吸附槽33中以達到固定晶圓W的目的，在這個過程中避免了吸附裝置3與晶圓W的表面接觸，不會損傷晶圓W以及也不會對晶圓W表面引入顆粒汙染物，保證了晶圓W取放過程中的安全性和潔淨度，提高了後續晶圓測試的準確性。
此外，吸附槽33主要作用是通過接觸晶圓W的邊緣以達到吸附固定晶圓W的目的，因此在整個晶圓W的吸附過程中，晶圓W的邊緣可以容納於吸附槽33中，並且晶圓W的邊緣與吸附槽33之間緊密接觸，以保證負壓管路32中的真空環境。
可以理解地，在一些示例中，吸附槽33可以形成於機械臂31吸附端的端面上，當晶圓W被吸附時，如圖4所示，晶圓W的表面與機械臂31的軸向方向平行；在另一些示例中，吸附槽33也可以形成於機械臂31的側面上，當晶圓W被吸附時，晶圓W的表面與機械臂31的軸向方向垂直。此外，吸附槽33與機械臂31可以為一體式的結構，也就是說，吸附槽33是在機械臂31吸附端的端面上開設的一個凹槽；而除此之外，吸附槽33也可以為獨立的元件，採用機械耦合的方式與機械臂31連接固定。
同時，吸附槽33的長度可以與機械臂31吸附端311的端面徑向長度相等，也可以略小於機械臂31吸附端311的端面徑向長度，這樣，通過設計不同型號的吸附槽33，能夠使得該手持式晶圓吸附裝置3適用於吸附不同尺寸的晶圓W。
對於圖3所示的手持式晶圓吸附裝置3，在一些示例中，該負壓管路32與該吸附槽33連通的一端具有與該吸附槽33形狀相匹配的橫截面。具體地，負壓管路32前端的形狀與吸附槽33的形狀一致，具有與吸附槽33相同的長度和寬度，例如在具體實施過程中，在機械臂31的吸附端311開設吸附槽33，然後沿著吸附槽33在機械臂31中開設中空的負壓管路32，負壓管路32的橫截面可以先逐漸減小然後保持不變，以使得負壓管路32前端的橫截面與吸附槽33的橫截面保持一致。進一步地，如圖5所示，該負壓管路32包括漸變段321、直線段322和收縮段323，其中， 該漸變段321連接在該吸附槽33和該直線段322之間，用於與該吸附槽33匹配連通； 該收縮段323設置在該機械臂31的手持端312，用於連接真空裝置（圖中未示出）。
可以理解地，將負壓管路32的前端的形狀與吸附槽33的橫截面保持一致，可以使得負壓管路32為吸附槽33的每個位置均提供足夠的真空強度，以使得晶圓W可以緊密吸附在吸附槽33中，提高吸附的穩定性。
進一步地，由於吸附槽33與晶圓W的邊緣進行接觸吸附，其接觸面積較小，可能會導致晶圓W的脫落，因此，負壓管路32需提供較強的真空強度以保證晶圓W吸附的穩定性；可選地，該負壓管路32的真空強度為晶圓W的重量的1.5~1.8倍。
對於圖3所示的手持式晶圓吸附裝置3，在一些示例中，該吸附槽33沿該機械臂31徑向方向的長度部分呈圓弧狀。需要說明的是，在本發明實施例中，圓弧狀並不是指吸附槽33的凹槽形狀為圓弧狀，而是指吸附槽33的長度所形成的形狀為圓弧狀，具體如圖6中點劃線箭頭所指的長度部分所示，即吸附槽33從兩端至中心逐漸向機械臂31凹陷，從而形成與晶圓W邊緣一致或近似的圓弧。
對於上述示例，在一些具體的實施方式中，該吸附槽33的圓弧長度為5~10cm。
可以理解地，為使得晶圓W邊緣與吸附槽33貼合，增大晶圓W邊緣與吸附槽33的接觸面積以提高吸附的穩定性。因此在本發明實施例中，將吸附槽33的長度部分設置為圓弧狀且圓弧的弧長為5~10cm，這一長度不僅可以保證晶圓W邊緣與吸附槽33的接觸面積，而且還能夠有效地避開晶圓W的缺口（Notch）位置，進而避免在吸附過程中對晶圓W缺口造成損傷或汙染。此外，可選地，該吸附槽33長度部分的弧度與晶圓W的弧度保持一致，負壓管路32前端的弧度與吸附槽33長度部分的弧度也保持一致；在這種情況下，晶圓W的弧度、負壓管路32和吸附槽33長度部分的弧度一致，負壓管路32為晶圓W邊緣提供足夠的吸附強度的同時，吸附槽33與晶圓W邊緣形成緊密接觸，大幅度地提高了吸附的穩定性。
對於上述示例，在一些具體的實施方式中，該吸附槽33的寬度為500~600μm。可以理解地，為匹配晶圓W的厚度以及晶圓W邊緣的形狀，與晶圓W形成良好的接觸，吸附槽33的寬度為500~600μm，為了與吸附槽33匹配連通，負壓管路32前端處的厚度也可以設置為500~600μm。
對於圖3所示的手持式晶圓吸附裝置3，在一些示例中，該吸附槽33兩側的槽邊沿延伸有第一過渡部34和第二過渡部35，且該第一過渡部34和該第二過渡部35之間形成預設夾角θ。其中，如圖4所示，該第一過渡部和該第二過渡部之間形成的預設夾角θ為30°~60°。
對於上述示例，在一些具體的實施方式中，該第一過渡部34遠離該吸附槽33的槽邊沿與該第二過渡部35遠離該吸附槽33的槽邊沿之間的距離L為5~10 mm。
具體來說，第一過渡部34和第二過渡部35可以與機械臂31製造為一體式結構，即第一過渡部34和第二過渡部35是機械臂31的一部分，由機械臂31的吸附端311形成；當然，第一過渡部34和第二過渡部35也可以為分別固定於機械臂31的吸附端311的兩個元件。進一步地，第一過渡部34和第二過渡部35在吸附槽33的兩側對稱分佈，且第一過渡部34的槽邊沿與第二過渡部35的槽邊沿之間的距離大於吸附槽33的寬度以形成一定的夾角，從而在吸附槽33的周圍形成V型槽，該V型槽為晶圓W的取放提供導向，具體來說，將第一過渡部34和第二過渡部35之間形成的預設夾角θ設置為30°~60°，能夠縮小限定範圍，以便於對晶圓W滑入吸附槽33以進行吸附操作，並能夠避免晶圓W在吸附過程中人為地引入顆粒汙染物以及對晶圓W表面的損傷。其次，第一過渡部34遠離吸附槽33的邊沿與第二過渡部35遠離吸附槽33的邊沿之間的距離為5~10mm，第一過渡部34與第二過渡部35之間形成的夾角為30°~60°，在避免晶圓W被汙染以及表面損傷的同時以便於技術人員進行觀察操作。
需要說明的是，在本發明實施例中，機械臂31、吸附槽33、第一過渡部34與第二過渡部35的材質可以選用特種工程塑料，例如聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide，PPS）、聚醯亞胺（Polyimide，PI）、聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）中的一種或多種，這是因為特種工程塑料具有優良的機械性能和耐熱性能，易於加工製作為上述手持式晶圓吸附裝置3中的部件，同時具備耐磨耐腐蝕性，可以降低上述手持式晶圓吸附裝置3對晶圓W邊緣的損傷以及在晶圓表面引入顆粒物的幾率。
對於圖3所示的手持式晶圓吸附裝置3，該手持式晶圓吸附裝置3還包括緩衝墊36，該緩衝墊36設置於該吸附槽33兩側的槽邊沿處，用以支撐晶圓W的邊緣。
需要說明的是，緩衝墊36適用於不同形狀倒角（例如梯形倒角、圓弧形倒角）的晶圓W。此外，緩衝墊36的材質可以為聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE），這是因為聚四氟乙烯的機械性質較軟，具有較小的摩擦係數，可以為晶圓W邊緣提供足夠的支撐，同時避免與晶圓W邊緣摩擦產生顆粒汙染物。
需要說明的是：本發明實施例所記載的技術方案之間，在不衝突的情況下，可以任意組合。
需要說明的是：本發明實施例所記載的技術方案之間，在不衝突的情況下，可以任意組合。以上僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍，如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。
1:第一取放裝置 2:第二取放裝置 3:手持式晶圓吸附裝置 11:鑷子頭 21:機械臂 22:真空吸口 31:機械臂 32:負壓管路 33:吸附槽 34:第一過渡部 35:第二過渡部 36:緩衝墊 311:吸附端 312:手持端 321:漸變段 322:直線段 323:收縮段 W:晶圓
圖1為本發明實施例提供的常規技術方案中一種晶圓第一取放裝置示意圖； 圖2為本發明實施例提供的常規技術方案中另一種晶圓第二取放裝置示意圖； 圖3為本發明實施例提供的一種手持式晶圓吸附裝置立體示意圖； 圖4為本發明實施例提供的一種手持式晶圓吸附裝置側面示意圖； 圖5為本發明實施例提供的負壓管路結構組成示意圖； 圖6為本發明實施例提供的吸附槽長度部分的示意圖。
3:手持式晶圓吸附裝置
31:機械臂
32:負壓管路
33:吸附槽
34:第一過渡部
35:第二過渡部
36:緩衝墊
311:吸附端
312:手持端

Claims (10)

  1. 一種手持式晶圓吸附裝置，該手持式晶圓吸附裝置包括： 中空狀的機械臂，該機械臂包括吸附端和手持端，且該機械臂的橫截面從該手持端至該吸附端逐漸增大； 設置在該機械臂內部的負壓管路，該負壓管路沿該機械臂的軸向方向延伸且貫穿該機械臂； 與該負壓管路連通的吸附槽，該吸附槽沿該機械臂的徑向方向形成於該機械臂的吸附端，用於吸附晶圓的邊緣以固定該晶圓。
  2. 如請求項1所述之手持式晶圓吸附裝置，其中，該負壓管路與該吸附槽連通的一端具有與該吸附槽形狀相匹配的橫截面。
  3. 如請求項1所述之手持式晶圓吸附裝置，其中，該負壓管路包括漸變段、直線段以及收縮段；其中， 該漸變段連接在該吸附槽和該直線段之間，用於與該吸附槽匹配連通； 該收縮段設置在該機械臂的手持端，用於連接真空裝置。
  4. 如請求項1所述之手持式晶圓吸附裝置，其中，該吸附槽沿該機械臂徑向方向的長度部分呈圓弧狀。
  5. 如請求項4所述之手持式晶圓吸附裝置，其中，該吸附槽的圓弧長度為5~10cm。
  6. 如請求項1所述之手持式晶圓吸附裝置，其中，該吸附槽的寬度為500~600μm。
  7. 如請求項1所述之手持式晶圓吸附裝置，其中，該吸附槽兩側的槽邊沿延伸有第一過渡部和第二過渡部，且該第一過渡部和該第二過渡部之間形成預設夾角θ。
  8. 如請求項7所述之手持式晶圓吸附裝置，其中，該第一過渡部和該第二過渡部之間形成的預設夾角θ為30°~60°。
  9. 如請求項8所述之手持式晶圓吸附裝置，其中，該第一過渡部遠離該吸附槽的槽邊沿與該第二過渡部遠離該吸附槽的槽邊沿之間的距離L為5~10mm。
  10. 如請求項1所述之手持式晶圓吸附裝置，，其中，該手持式晶圓吸附裝置還包括緩衝墊，該緩衝墊設置於該吸附槽兩側的槽邊沿處。
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