TWI571350B - 吸著盤 - Google Patents

Description

吸著盤

本發明係有關一種吸著盤，尤其是有關以連接在真空源之方式構成，且藉由使此真空源作動來用以吸著板狀的被吸著物之吸著盤。

以往，在將半導體晶圓從某個處理步驟搬運到下一個處理步驟之設備中，使用吸著且固定屬於搬運對象的半導體晶圓之吸著盤。此種吸著盤具有由均等地分布有孔的多孔質體所構成之基座。將半導體晶圓吸著且固定在基座時，首先使半導體晶圓接觸此基座之平坦的上表面，接著藉由利用真空幫浦將多孔質體的孔內予以真空化，而在基座之平坦的上表面將半導體晶圓吸著且固定到吸著盤。

然而，近年來隨著半導體晶圓之大型化/薄型化，在上述之類的吸著盤中，亦最好是可適當地吸著/固定大型化/薄型化的半導體晶圓。一般而言，半導體晶圓大型化/薄型化時半導體晶圓容易彎曲，而使用以往所使用的吸著盤時，會有半導體晶圓損壞之虞。

亦即，使用一般的吸著盤來吸著/固定大 型化/薄型化的半導體晶圓時，在吸著盤係均等地分布有多孔質體的孔，故使連接在吸著盤的真空幫浦作動時在開口於吸著盤與多孔質體的接觸面之所有的孔中同時開始吸著。

在此，尤其是大型化的半導體晶圓，由於在沒彎曲之狀態下難以載置在吸著盤上，故半導體晶圓係在彎曲的狀態下載置在吸著盤上。而半導體晶圓在彎曲的狀態下載置在吸著盤上時，在半導體晶圓上會形成與吸著盤接觸之部分、及未與吸著盤接觸之部分。

在此狀態下使真空幫浦作動，且在開口於吸著盤與多孔質體的接觸面之所有的孔中同時開始進行空氣的吸引時，從半導體晶圓與吸著盤接觸之部分開始吸著。藉此方式，利用吸引速度的差，產生使彎曲的半導體晶圓變形之外力，且在半導體晶圓之內部應力產生顯著的偏差，結果，半導體晶圓會損壞。

以用以防止此種半導體晶圓的損壞之技術而言，專利文獻1所記載之裝置為人熟知。

(先前技術文獻) (專利文獻)

(專利文獻)：日本特開平7-58191號公報

此專利文獻1的裝置具備有：基座，供半導體晶圓載置；複數個貫穿孔，形成在基座；電磁閥，配置在連結各貫穿孔與真空幫浦之間的各個流路；以及控制 部，用以控制電磁閥。在專利文獻1之裝置中，利用控制部，依照半導體晶圓的翹曲單獨地控制各個電磁閥且依各個貫穿孔將從貫穿孔作用於半導體晶圓之吸引速度予以單獨地控制，藉此方式於吸著/固定半導體晶圓時防止半導體晶圓損壞。

但是在上述專利文獻1的裝置中，產生一個問題，即依形成在基座之複數個貫穿孔設置電磁閥，並且為了個別控制各電磁閥而必須具有複雜的設備。此問題係在使半導體晶圓大型化時特別顯著。

此外，例如於處理FPD(Flat Panel Display，平面顯示器)用的玻璃面板之類的大型薄板時亦產生同樣的問題。

因此，本發明係為了解決上述問題點而研創者，其目的在於提供一種吸著盤，其不使用複雜的設備，在不損壞半導體晶圓或FPD用的玻璃面板等之被吸著物的情形下可將該被吸著物予以吸著。

為了解決上述課題，本發明係一種吸著盤，其係以連接在真空源之方式構成，且藉由使此真空源作動來用以吸著板狀的被吸著物，而該吸著盤具備：多孔質的墊部，具有載置被吸著物之上表面及下表面；以及保持部，用以保持墊部；而墊部具有第1部分及第2部分，其 中，第1部分係由在從墊部之上表面到下表面的方向具有預定的氣體穿透量之第1多孔質材料所形成，而第2部分係由在從墊部之上表面到下表面的方向之氣體穿透量比第1多孔質材料更多的第2多孔質材料所形成，而保持部具備有一流路，其係用以從墊部的下表面側將形成墊部之第1多孔質材料的氣孔及第2多孔質材料的氣孔直接連接在真空源。

依據以此方式構成之本發明，載置有被吸著物之墊部的氣體穿透量係在對應第1部分與第2部分之部分中不同。接著將被吸著物載置在此種吸著盤之上表面且將吸著盤連接在真空源並從下表面側開始進行墊部的氣孔內之真空化時，比起由氣體穿透量較少的第1多孔質材料形成的第1部分，由氣體穿透量較多的第2多孔質材料所形成的第2部分之吸著速度較快。因此，開始進行真空化時，首先，在墊部上表面中之與對應於第2部分的部分接觸之被吸著物的一部分會被吸著在墊部。接著，之後在墊部之上表面中與對應於第1部分的部分接觸之被吸著物的一部分會被吸著在墊部。如此，藉由以具有不同的氣體穿透量之多孔質材料形成墊部，即可在墊部之上表面中之對應於第1部分之部分、以及對應於第2部分之部分產生吸著速度的差。藉此方式可經過二個階段將被吸著物吸著且固定在墊部，故可防止被吸著物過度彎曲，藉此方式，可防止過度的應力集中在被吸著物內部之現象的產生。

此外，依據以此方式構成的本發明，可經 由流路將形成吸引速度較慢的第1部分之第1多孔質材料的氣孔、以及形成吸引速度較快的第2部分之第2多孔質材料的氣孔，直接連接在真空源。藉此方式，僅使真空源作動即可使在墊部上表面中之對應於第1部分之部分、以及對應於第2部分之部分產生不同的吸著速度。此時，由於無須使用控制閥等，故可利用簡單的構造來防止被吸著物之損壞。

依據本發明其他理想的態樣，前述墊部具有矩形形狀，且前述第2部分係定位在該墊部的角。

依據此種構成，可將矩形的薄板正確地定位在墊部上的預定位置。

依據本發明其他的理想態樣，前述墊部具有圓形形狀，且前述第2部分係定位在該墊部的中央。

依據本發明其他之理想態樣，前述墊部之上表面之前述第1部分與前述第2部分之面積比為5：1至100：1。

如以上所述依據本發明，不使用複雜的設備，在不損壞半導體晶圓與FPD用的玻璃面板等之被吸著物之情形下，可將該被吸著物予以吸著。

1‧‧‧吸著盤

3‧‧‧幫浦

5‧‧‧半導體晶圓

7‧‧‧墊部

7a‧‧‧上表面

7b‧‧‧下表面

9‧‧‧保持部

9a‧‧‧側壁

11‧‧‧連結具

13‧‧‧第1圓形凹陷

15‧‧‧第2圓形凹陷

15a‧‧‧開口

17‧‧‧空間

L‧‧‧第1部分

H‧‧‧第2部分

第1圖係表示具備本發明實施形態之吸著盤的吸著系統之斜視圖。

第2圖係表示本發明實施形態之吸著盤的剖視圖。

第3圖係表示本發明實施形態之吸著盤的保持部之俯視圖。

第4圖係表示本發明實施形態之墊部的一例之俯視圖。

第5圖係表示本發明的變形例之墊部的俯視圖。

以下，參照圖式，就本發明實施形態之吸著盤加以說明。

第1圖係表示具備本發明實施形態之吸著盤的吸著系統之斜視圖，第2圖係本發明實施形態之吸著盤的剖視圖。

如第1圖及第2圖所示，吸著系統具備吸著盤1以及成為連接在吸著盤的真空源之幫浦3。吸著盤1具備載置屬於被吸著物的半導體晶圓5之墊部7、以及用以保持墊部7之保持部9。此吸著盤1係經由軟管等連結具11連接在幫浦3。

墊部7具有將平坦的2個圓形面分別設為上表面7a及下表面7b之圓板形狀，且在該上表面可載置半導體晶圓5。在本實施形態中，墊部7係將上表面7a的尺寸形狀設為與屬於被吸著物之圓形的半導體晶圓5大致相同的尺寸形狀。並且，墊部7係如後述，具備有第1部分 L第與2部分H，其中，第1部分L係配置在中心部且氣體穿透量相對較少，而2部分H係配置在第1部分L的周圍且氣體穿透量相對較多。

此外，保持部9係為比墊部7更大徑的厚壁之圓板形狀，在中央具備有朝上方開口之凹部。詳細而言，保持部9係於其上表面具有接收墊部之第1圓形凹陷13。第1圓形凹陷13係藉由將保持部9之側壁9a的內周側切開為矩形狀而形成。此第1圓形凹陷13係具有與墊部7的外徑大致相同的直徑，而於接收墊部7時在墊部7與第1圓形凹陷13的側壁之間並未形成間隙。

第3圖係本發明實施形態之吸著盤的保持部9之俯視圖。

如第2圖及第3圖所示，保持部9係以連續方式設置在第1圓形凹陷13的下方，且具備有比第1圓形凹陷13更小徑的第2圓形凹陷15。第2圓形凹陷15係將墊部7嵌合於第1圓形凹陷13時，由墊部7所覆蓋，且由此第2圓形凹陷15與墊部7所形成之空間17的頂部係由墊部7的下表面7b所構成。

此外，在第2圓形凹陷15的底面，係形成連結有連結具11之開口15a。透過此種構成，保持部9係經由利用第2圓形凹陷15與墊部7的下表面7b所形成的空間17，而使墊部7的氣孔與幫浦3流體相通。

第4圖係表示墊部7的一例之俯視圖。墊部7係由多孔質碳的複合體所形成。具體而言，墊部7係以 使由具有預定的氣體穿透量之第1多孔質碳所形成之第1部分L、以及由比第1多孔質碳具更多的氣體穿透量之第2多孔質碳所形成之第2部分H成為一體之方式形成。

在俯視時，由第1多孔質碳形成之第1部分L係具有包圍配置在墊部7中央之圓形(詳細而言為圓柱狀)的第2部分H之環狀。而第2部分H係配置在環狀的第1部分L之中央的開口內。

此種墊部7係跨越上表面7a與下表面7b之間具有相同的水平剖面形狀，亦即具有在環狀的第1部分L之中央配置有第2部分H之剖面形狀。如此構成之墊部7係在第1部分L所佔的區域中，於從上表面7a到下表面7b之方向，發揮第1多孔質碳所具有之氣體穿透量，而在第2部分H所佔的區域中，於從上表面7a到下表面7b之方向，發揮第2多孔質碳所具有之氣體穿透量。

接著，就墊部的氣體穿透量加以詳述。

氣體穿透量係表示在一定的壓力下，每單位時間通過單位面積區域之氣體的量。而此氣體穿透量係藉由將利用阿基米德法(Archimedian method)所測量之多孔質碳的開氣孔率[vol%]及平均氣孔徑[μm]予以調整而決定。為了調整多孔質碳的開氣孔率[vol%]及平均氣孔徑[μm]，而在多孔質碳的製造步驟中之加壓步驟中，調整施加在被成形體之壓力。

以下，表示具有不同的多孔質碳之開氣孔率[vol%]及平均氣孔徑[μm]之2種類的多孔質碳之製造 例。

藉由調整將平均粒徑20μm之自燒結性碳塑造成形且進行加壓時之成形面壓，且在非氧化環境下以升溫速度30℃/hr將完成的成形體予以鍛燒，而可製造開氣孔率及平均氣孔率不同之2個多孔質碳。將藉由調整成形時之成形面壓而得到之多孔質碳的例子表示在以下的第1表。

如第1表所示，藉由加大成形時之成形面壓，即可製造開氣孔率低且平均氣孔徑小、氣體穿透量少的多孔質碳。此外，藉由縮小成形時之成形面壓，即可製造開氣孔率高且平均氣孔徑大、氣體穿透量多的多孔質碳。

在上述第1表所示之例中，第1多孔質碳之氣體穿透量與第2多孔質碳的氣體穿透量之比為1：20至1：300左右。

此外，以藉由調整多孔質碳的開氣孔率來用以調整氣體穿透量之手段而言，亦有一種方法，係於成 形體的鍛燒時添加進行分解/氣化之樹脂。

接著，就包含上述吸著盤1之吸著系統的作用加以詳述。

為了將半導體晶圓吸著到吸著盤1，首先，將半導體晶圓5載置到吸著盤1的墊部7之上表面。此時，例如只要半導體晶圓5為圓板形狀，則半導體晶圓5的中心與墊部7的中心一致。在此狀態下使幫浦3作動時，保持部9之空間17內的空氣經由連結在幫浦3之連結具11被吸引到幫浦3的方向。

空間17內的空氣被吸引時，空氣會從墊部7之第1多孔質碳的氣孔及第2多孔質碳的氣孔被吸引，且半導體晶圓5開始被吸著至墊部7。開始進行半導體晶圓5的吸著時，首先，位於由氣體穿透量多的第2多孔質碳所構成之第2部分H的上表面之半導體晶圓5的部分，亦即半導體晶圓5的中心附近會被吸著於墊部7。

此時，如上所述，由於第2部分H之吸引速度比第1部分L之吸引速度快得很多，故假設即使半導體晶圓5並未接觸於第2部分H的上表面，半導體晶圓5的中心附近亦最初被吸引到墊部7。接著，在比第2部分H之吸著速度更慢的第1部分L中開始進行半導體晶圓5的吸著。

如此，首先，利用第2部分H將半導體晶圓5的中心附近予以吸著且穩固地予以固定，接著吸著半導體晶圓5的中心以外的部分，故經過二個階段吸著半導 體晶圓5。藉此方式，即使載置在墊部7之半導體晶圓5彎曲，亦可防止應力集中在半導體晶圓5的一部分。

此外，從吸著盤1釋放半導體晶圓時，切換幫浦3且從幫浦3將空氣送入吸著盤1。藉此方式，首先，位於由墊部7之氣體穿透量較多的第2多孔質碳所構成之第2部分H的上表面之半導體晶圓5的部分，亦即半導體晶圓5的中心附近會從墊部7被釋放。

然後，半導體晶圓5的中心從墊部7被釋放時，在墊部7與第2部分H的上表面之間形成空間，且此空間內部成為高壓。當此空間內部變為高壓時，利用空間內的壓力使空間周圍的半導體晶圓5(與第1部分L接觸之部分)從墊部7慢慢地分離，且空間會朝墊部7的周圍方向開始擴張。接著空間擴張時，內部的壓力會變低，而在直到空間擴張到某種程度為止的期間，亦從第1部分L充分地送入空氣。然後，藉此方式與第1部分L接觸之剩餘部分亦慢慢地從墊部7被釋放。

接著，位在由墊部7之氣體穿透量較少的第1多孔質碳所構成的第1部分L的上表面之半導體晶圓5的部分，亦即半導體晶圓5的周邊部會從墊部7被釋放。最後，藉由從墊部7上表面送出之壓縮空氣而使半導體晶圓5成為從墊部7的上表面浮出之狀態。藉此方式，釋放半導體晶圓時，亦可從半導體晶圓的中心朝周邊慢慢地釋放，且於釋放半導體晶圓5時亦可防止半導體晶圓5損壞。

如以上所述依據本發明的實施形態，藉由 以氣體穿透量較多的第2多孔質碳來形成欲開始進行吸引之位置，且以氣體穿透量較少的第1多孔質碳來形成其他的部分，而不論載置在墊部7之上的半導體晶圓5之彎曲的形狀如何，皆可從所希望的位置開始吸引。藉此方式，進行吸著時可防止半導體晶圓5損壞。

不限定於本發明之前述實施形態，在申請專利範圍所記載之精神和範圍內可作些許之變更與變形。

在前述實施形態中，如上述，墊部7之上表面7a的尺寸/形狀係與屬於被吸著物的半導體晶圓5之吸著面大致相同。但是，墊部7的上表面7a之尺寸、形狀係可依照半導體晶圓等之吸著物的大小、特性，或依照所要求的吸著條件等而作適當的變更。

例如，亦可將墊部7，設為成為其上表面7a比半導體晶圓5等之被吸著物的吸著面之尺寸更大的尺寸，亦即比圓形的半導體晶圓5更大徑的圓形狀。此時，墊部7之第2部分H係設置在由半導體晶圓5所覆蓋之部分。

藉由以此方式構成墊部7，可有效地活用在墊部7的上表面7a中之對應於第1部分L之部分的吸著速度、與在墊部7的上表面7a中之對應於第2部分H之部分的吸著速度之差，而可更確實地防止半導體晶圓之損壞。

此外，亦可將第2部分H之形狀/尺寸、配置位置予以適當地變更。例如，如第5圖(a)所示，亦可將第2部分H設定為比前述實施形態更大徑。再者，第1 部分L與第2部分H之大小(俯視時的面積)的比，最好適當地設定在5：1至100：1之間。

並且，如第5圖(b)所示，亦可為一種構成，其係將墊部設為矩形，且在其中央設置圓形的第2部分H，且將其他部分設為第1部分L。此時，保持部等亦配合墊部的形狀，而設為矩形狀。

並且，如第5圖(c)所示，亦可為將圓形的第2部分H，從矩形之墊部的中心偏移來予以配置者。該等例係例如於吸著FPD用的玻璃面板之類的長方形之被吸著物時有效。

並且，如第5圖(d)所示，亦可為一些構成，其係將大致正方形的第2部分H配置在矩形之墊部的角，而將其他的部分設為第1部分L，或如第5圖(e)所示，將大致正方形的第2部分H配置在沿著矩形的墊部之長邊的中央位置，且將其他的部分設為第1部分L。

如此藉由將第2部分H配置在矩形的墊部之角，或沿著一邊予以配置，而可容易地進行被吸著物的定位。例如將FPD用的玻璃面板之類的較大型之被吸著物予以定位時，將墊部的角與玻璃面板的角予以對準，且在此位置一邊保持玻璃面板一邊使幫浦作動。藉此方式，於吸著時吸引力作用在玻璃面板時可確實地防止玻璃面板相對於墊部偏離。此種作用/效果係於第2部分H位於墊部外周之任一位置時可達成。

並且，如第5圖(f)或(g)所示，亦可為一種 構成，其係沿著矩形的墊部之一邊或鄰接之二邊配置第2部分H，且將其他部分設為第1部分L。藉由此種構成，亦可達成與第5圖(d)等的構成同樣的作用/效果。

此外，在前述實施形態中，為一種構成，其係於墊部7與支持部9的第2圓形凹陷15之間形成圓板狀的空間17，而亦可設為一種構成，其係將支持部之圓形凹陷的形狀予以變更，而在墊部7與支持部之間的空間，形成經由連結具11與幫浦3流體相通之同心狀的複數條環狀流路。

例如，在前述實施形態中，雖使用多孔質碳作為構成墊部之材料，但亦可使用多孔質陶瓷等之其他透氣性材料。

1‧‧‧吸著盤

3‧‧‧幫浦

5‧‧‧半導體晶圓

7‧‧‧墊部

9‧‧‧保持部

11‧‧‧連結具

L‧‧‧第1部分

H‧‧‧第2部分

Claims (3)

1. 一種吸著盤，係以連接在真空源之方式構成，且藉由使此真空源作動來用以吸著板狀的被吸著物，該吸著盤具備：多孔質的墊部，具有載置前述被吸著物之上表面及下表面；以及保持部，用以保持前述墊部，前述墊部具有第1部分及第2部分，其中，第1部分係由在從前述墊部之前述上表面到前述下表面的方向具有預定的氣體穿透量之第1多孔質材料所形成，而第2部分係由在從前述墊部之前述上表面到前述下表面的方向之氣體穿透量比前述第1多孔質材料更多的第2多孔質材料所形成，而前述保持部係從前述墊部的前述下表面側將形成前述墊部之前述第1多孔質材料的氣孔及前述第2多孔質材料的氣孔直接連接在前述真空源，前述墊部具有矩形形狀，且前述第2部分係定位於該墊部的角。
2. 一種吸著盤，係以連接在真空源之方式構成，且藉由使此真空源作動來用以吸著板狀的被吸著物，該吸著盤具備：多孔質的墊部，具有載置前述被吸著物之上表面及下表面；以及保持部，用以保持前述墊部，前述墊部具有第1部分及第2部分，其中，第1部分係由在從前述墊部之前述上表面到前述下表面的 方向具有預定的氣體穿透量之第1多孔質材料所形成，而第2部分係由在從前述墊部之前述上表面到前述下表面的方向之氣體穿透量比前述第1多孔質材料更多的第2多孔質材料所形成，而前述保持部係從前述墊部的前述下表面側將形成前述墊部之前述第1多孔質材料的氣孔及前述第2多孔質材料的氣孔直接連接在前述真空源，前述墊部具有圓形形狀，且前述第2部分係定位於該墊部的中央，前述第1部分係佔前述第2部分以外的部分。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之吸著盤，其中，前述墊部的上表面之前述第1部分與前述第2部分之面積比為5：1至100：1。