TWI511228B - 用於固持半導體基板之工作固持治具 - Google Patents

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Description

用於固持半導體基板之工作固持治具
本發明係關於如請求項1之工作固持治具。
半導體基板之精密且定位固定對於半導體工業中之大量製程為必需。為了處理半導體基板，大體上極薄且敏感半導體基板係放置於一工作固持治具(所謂的卡盤)上且固定於其上。用於固定半導體基板於卡盤上之已知技術尤其不可用於具有小於100微米，尤其小於50微米厚度之極薄半導體基板，且不可用於具有一構形之基板。
一極頻繁使用類型的固定使用一真空或負壓而發生，一平坦半導體基板係固定於一平坦硬化表面上，真空路徑係在該平坦硬化表面中銑削。尤其對於薄半導體基板，沿該等真空路徑，該等半導體基板可破壞或可至少被毀壞。
一更大問題為固定具有極高構形之基板，舉例而言，該構形係藉由所謂的凸塊而產生。凸塊係球狀地、圓錐形地或稜柱地(立方形地)施加且之後用於製成與其他組件電接觸之導電材料。該等凸塊可具有大於500微米，典型地4微米至200微米之間，大體上10微米至150微米之間的高度，且可大規模地分佈於整個基板表面上方。由此推斷以該等已知方法可能不足以固定半導體基板。
另一可能性存在於靜電固定中。然而靜電固定裝置具有半導體基板上之複雜電路由於建立電場可能受到毀壞之缺點。
因此本發明之目的旨在擬出一種工作固持治具，薄半導體基板及具有構形之半導體基板可用該工作固持治具可靠且謹慎固持且固定。
該目的係以技術方案1之該等特徵實現。該等附屬請求項中給定本發明之有利發展。本發明之框架亦包含說明書、請求項及/或圖中給定之該等特徵之至少二者之所有組合。在該等特定值範圍內，屬於該等指示限制內之值亦將揭示為邊界值且以任何組合待主張該等值。
本發明係基於藉由在該工作固持治具之一固持側上設置一界定吸取結構同時使用該吸取結構之一柔軟表面材料或材料而改良一同屬工作固持治具之想法。藉由在與該半導體基板製成接觸之該表面上設置一彈性材料，可確保該半導體基板之謹慎固持，甚至在該半導體基板上之一構形存在之情況下。藉由該柔軟材料且同時具有吸取該半導體基板之一吸取結構，避免自先前技術之該等已知缺點且可能具有薄半導體基板及/或具有一構形之該等半導體基板之可靠且謹慎固持。
該吸取結構之鄰近隆起部之間的距離應與該半導體基板之厚度成小於1：7，尤其小於1：5，較佳地小於1：3，再更佳地小於1：2之比例。此類似地應用於該半導體基板上之可能構形之該等直徑。與該半導體基板之厚度比較及/或與待固持於該工作固持治具上之該半導體基板之個別構形之直徑比較，該吸取結構之鄰近隆起部之間的距離對應地為 7倍之一最大值。在本發明之一有利組態中，其提供該吸取結構延伸於該整個固持側上方。因此可謹慎固持該整個半導體基板。
此外，有利地提供該吸取結構具有小於90 Shore-A之肖氏硬度。由於在某種程度上藉由負載及/或橫向力之高壓可作用在該半導體基板上，故具有10 Shore-A與70 Shore-A之間的一肖氏硬度之一柔軟材料係最適宜用於固持該半導體基板，一方面穩定且另一方面謹慎。此外，對於該半導體基板之高精密定位，該半導體基板必須不漂浮於該工作固持治具上。但意外地已發現柔軟材料與負壓之組合亦提供穩定橫向導引或穩定橫向固定。
該固持主體與該吸取結構可藉由由一柔軟材料組成之該固持主體而形成為一個部件。
在該界定吸取結構具有尤其主要以該固持主體及/或該半導體基板之周邊方向延伸之一或多個路徑之情況下，一特殊界定負壓可建立於該半導體基板之該整個表面上方。此外，由於主要以該固持主體之該周邊方向對準之該等路徑，故一微小負壓係足以可靠地固定該半導體基板。
在本發明之另一有利實施例中，其提供該吸取結構(尤其剖面鄰近之該等路徑)係製成齒形。
此外，有利地假如尤其由隆起部及凹陷部組成之至少一路徑尤其螺旋形延伸出該固持主體之中心Z。一方面使用生產技術可易於實施一螺旋路徑，且另一方面實施從該工作固持治具之該中心至該工作固持治具之該周邊之一最大 路徑使得首要於該路徑上之該負壓係保證最適宜延伸。
可能靜電改變可藉由製成導電之該柔軟材料而避免，諸如藉由將該工作固持治具接地。
根據本發明之另一有利實施例，其提供該固持側形成一固持面A且該等凹陷部之側壁係與該固持平面A成相同角度，尤其成30°與85°之間，較佳地50°與70°之間的角度W1/W2。該角度W1施加至該凹陷部之該第一側壁且該角度W2施加至該凹陷部之該第二側壁。
若由於該吸取結構之彈性及幾何，該吸取結構係經製成以容納該半導體基板之構形，則此處為尤其有利。
本發明之其他優點、特徵及細節將從較佳實施例之以下描述及以下圖式瞭解。
在該等圖中，相同組件及具有相同功能之組件係用相同參考數字識別。
圖1繪示具有一構形5(特定而言，個別凸塊5b)之一半導體基板4之一擷取，該等個別凸塊5b係經定位分佈於該半導體基板4之該表面上。
圖2繪示由一載體1及固定於該載體1上之一固持主體3組成之一工作固持治具。舉例而言，該載體1可藉由一機械臂或處理站而用於固持且因此係較佳地由剛性材料，尤其金屬形成。該載體1有利地具有比該固持主體3之一更大區域。與該載體1比較，該固持主體3係由一更柔軟材形成。舉例而言，該柔軟材料可為合成橡膠、矽酮、橡膠、 NBR(丁腈橡膠)、氯丁橡膠等等。
具有其構形5之該半導體基板4可固持於背向該載體1之該固持主體3之該固持側7上。該半導體基板4亦可強調具有其構形5，因此可背離該固持側7固持。
該固持主體3係藉由一負壓通道2而穿透，該負壓通道2進一步延伸穿過該載體1直到一真空構件(圖中未繪示)，該真空構件用於應用一真空於定位於該固持側7上之一吸取末端8上。如本發明，若干負壓通道2可經配置分佈於該固持主體3上方。該固持主體3之中心Z外之該負壓通道2或該吸取末端8之一配置為有利。若從該中心Z至該吸取末端8之距離B1係大於從該吸取末端8至該固持主體3之周邊9之距離B2，則尤其有利。1.5：1至3：1，較佳地2：1之一B1：B2比例為尤其有利。
該吸取末端8係定位於該吸取結構6之一凹陷部10中且形成該吸取結構6之隆起部11係鄰近於該等凹陷部10。在此情況中，該等隆起部11為齒形，該等凹陷部10及隆起部11係藉由在該中心Z開始的一螺旋路徑12而形成。該螺旋路徑12形成該界定吸取結構6，且從該中心Z至該周邊9之高流動阻力係藉由該螺旋結構而實現且提供該固持主體3上之該半導體基板4之穩定吸取。
該等凸塊5b可固持於該路徑12之該等凹陷部10中。
圖3繪示該固持主體3之一放大擷取。該等凹陷部10之側壁S1、S2係相對於藉由該固持主體3之該固持側7所形成之該固持平面A成相同角度，在該例示性實施例中，在該等 側壁S1、S2與該固持平面A之間具有相等的角度W1、W2。該等角度W1、W2為30°與85°之間，較佳地40°與75°之間。
在本發明之一有利實施例中，圖3中尖形繪示的該等隆起部11可為圓形。
此外，本發明之一特定優點在於不同半導體基板，尤其亦具有不同直徑的半導體基板4可用相同工作固持治具可靠且謹慎固持。
本質上具有與該固持主體3之相同外輪廓及/或相同外周邊及/或相同直徑之半導體基板4被尤其可靠且謹慎固持。
1‧‧‧載體
2‧‧‧負壓通道
3‧‧‧固持主體
4‧‧‧半導體基板
5‧‧‧構形
5b‧‧‧凸塊
6‧‧‧吸取結構
7‧‧‧固持側
8‧‧‧吸取末端
9‧‧‧周邊
10‧‧‧凹陷部
11‧‧‧隆起部
12‧‧‧路徑
A‧‧‧固持平面
B1‧‧‧距離
B2‧‧‧距離
S1/S2‧‧‧側壁
W1‧‧‧角
W2‧‧‧角
Z‧‧‧中心
圖1繪示已施加至該半導體基板4之一構形5之一顯微照片及；圖2繪示如本發明之工作固持治具之一示意圖；及圖3繪示從如本發明之柔軟材料吸取結構之一示意擷取。
1‧‧‧載體
2‧‧‧負壓通道
3‧‧‧固持主體
4‧‧‧半導體基板
5‧‧‧構形
5b‧‧‧凸塊
6‧‧‧吸取結構
7‧‧‧固持側
8‧‧‧吸取末端
9‧‧‧周邊
10‧‧‧凹陷部
11‧‧‧隆起部
12‧‧‧路徑
Z‧‧‧中心
B1‧‧‧距離
B2‧‧‧距離

Claims (11)

  1. 一種用於固持(holding)平坦半導體基板之工作固持治具(workholding fixture)，該工作固持治具包括：一載體(carrier)，一固持主體，其係固定或可固定於該載體上，且具有背向(face away)該載體之一固持側，及至少一負壓通道，其穿過(penetrate)該固持主體，且具有一吸取末端(suctionend)在該固持側上，該固持側具有柔軟材料的一界定(dcfined)吸取結構用於吸取該半導體基板，其中該界定吸取結構具有一或多個路徑(path)，其尤其主要以該固持主體或該半導體基板之周邊(peripheral)方向上延伸，及其中由隆起部(elevations)及凹陷部(depressions)組成之至少一路徑螺旋(helically)延伸出該固持主體之中心(Z)，且該吸取結構之相鄰隆起部之間的一距離對該半導體基板之一厚度之一比率小於1：7。
  2. 如請求項1之工作固持治具，其中該吸取結構延伸於該整個固持側上方。
  3. 如請求項1或2中任一項之工作固持治具，其中該吸取結構具有小於90 Shore-A之一肖式(shore)硬度。
  4. 如請求項1之工作固持治具，其中該固持主體由一柔軟材料組成。
  5. 如請求項1之工作固持治具，其中剖面尤其鄰近之路徑 之該吸取結構係製成齒形。
  6. 如請求項1之工作固持治具，其中該柔軟材料係製成導電。
  7. 如請求項1之工作固持治具，其中該固持側形成一固持平面A且該等凹陷部之側壁(S1/S2)係與該固持平面A特別係成相同角度，尤其成角度W1/W2，其係介於30°與85°之間，較佳地成介於40°與75°之間。
  8. 如請求項7之工作固持治具，其中該吸取結構係經製成以適應(accommodate)該半導體基板之構形(tvpographies)。
  9. 如請求項1之工作固持治具，其中螺旋延伸之該至少一路徑之一末端係對該固持主體之周邊邊緣呈開口(open)。
  10. 一種用於固持平坦半導體基板之工作固持治具，其具括：一載體，一固持主體，其係固定或可固定於該載體上，且具有背向該載體之一固持側，及至少一負壓通道，其穿過該固持主體，且具有一吸取末端在該固持側上，該固持側具有柔軟材料的一界定吸取結構用於吸取該半導體基板，其中該界定吸取結構經組態以適應該平坦半導體基板之構形，且其中該界定吸取結構包括複數個隆起部，且該吸取結構之相鄰隆起部之間的一距離對該半導體基板 之一厚度之一比率小於1：7。
  11. 一種用於固持平坦半導體基板之工作固持治具，該工作固持治具包括：一載體，一固持主體，其係固定或可固定於該載體上，且具有背向該載體之一固持側，及至少一負壓通道，其穿過該固持主體且具有一吸取末端在該固持側上，該固持側具有柔軟材料的一界定吸取結構用於吸取該半導體基板，其中該界定吸取結構具有一或多個路徑，其尤其主要以該固持主體或該半導體基板之周邊方向上延伸，其中由隆起部及凹陷部組成之至少一路徑螺旋延伸出該固持主體之中心(Z)，及其中螺旋延伸之該至少一路徑之一末端係對該固持主體之周邊邊緣呈開口。
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