在处理过程中支撑工件的装置和方法【专利摘要】本发明公开了一种用于在工件处理过程中支撑工件的装置，该装置包含有：底座，其具有和真空源相连的真空腔室；支撑设备，其可相对于底座旋转，该支撑设备具有中空的间隔和支撑表面以固定工件；以及在该底座和支撑设备之间设置有一个或一个以上的密封设备，以在允许支撑设备相对于底座旋转的同时在底座和支撑设备之间提供气密密封，以便于形成真空通道，该真空通道从支撑设备的支撑表面处，通过支撑设备的中空间隔和底座的真空腔室，延伸至真空源，藉此在工件的处理过程中将工件固定至支撑设备的支撑表面处。【专利说明】在处理过程中支撑工件的装置和方法【
技术领域：
】[0001]本发明申请涉及一种用于在处理过程中支撑工件(workpiece)的装置和方法，这种装置和方法尤其但并非排他地用作为在半导体晶圆的分割过程中支撑该半导体晶圆。【
背景技术：
】[0002]传统意义上，在切割处理过程中，工件(如胶带、衬底或带体(strip))通过真空的方式被固定在夹盘平台(chucktable)上。该夹盘平台能够提供向前、向后和旋转动作。具体地，该夹盘平台能够向前移动以便于位于工件上方的切割设备的旋转刀片切割放置在该夹盘平台上的工件。完成工件在第一方向上的切割之后，定位设备(如?马达或通过外部旋转马达驱动的皮带轮)将该夹盘平台旋转90度，以便于能够进行工件在第二方向上的切害lJ,该第二方向垂直于第一方向。以这种方式，工件能够被切割设备切割以获得一系列较小的单元。[0003]在工件通过胶带被固定于夹盘平台上的情形下，该胶带的顶面包括用于固定工件的黏着层，而来自夹盘平台处的真空从其底面固定胶带。由于胶带的柔软和薄(小于0.5mm)的属性，夹盘平台和胶带之间的间隙能够被密封而防止真空泄露。这保证了工件通过胶带牢牢地固定在夹盘平台上，以便于工件能够被切割设备准确地切割。[0004]相对比而言，通过橡胶夹具(rubberjig)使用真空的方式将工件固定在夹盘平台上比通过胶带更为困难。首先，由于工件内部的内应力所引起的工件扭曲联系到橡胶夹具的顶面缺少黏着层可能导致橡胶夹具和工件之间出现微间隙。第二，橡胶夹具比胶带更硬和更厚，所以微间隙也可能存在于夹盘平台和橡胶夹具之间。从而，在切割处理过程中，微间隙的出现损害了工件的稳定性。在切割过程中工件的振动进一步提高了工件的碎裂和损坏的可能性。[0005]图1a表明了传统的分割装置100，其包括:i)底座109;ii)可相对于底座109旋转的旋转夹盘平台110，该夹盘平台110被操作来通过橡胶夹具106并在那里固定工件104；以及iii)切割设备103，其带有旋转刀片105以用于切割工件104。为了向夹盘平台110提供真空以固定工件104，多个真空管道108被连接至夹盘平台110的真空孔洞111并被容置在底座109的内部间隔(interiorcompartment)中。在操作期间，当夹盘平台110相对于底座109线性移动和/或转动时，真空管道108能够弯曲和扭曲。[0006]图1b表明了另一个传统的分割装置120，其类似于图1a所示的分割装置100。类似分割装置100，分割装置120包括:i)底座129;ii)可相对于底座129旋转的旋转夹盘平台130，该夹盘平台130被操作来通过橡胶夹具126固定工件124；iii)切割设备123，其带有旋转刀片125以用于切割工件124;以及iv)多个真空管道128，其连接至夹盘平台130的真空孔洞121。但是和图1a的分割装置100进行对比，图1b的分割装置120的真空管道128设置在底座129的外部而不是内部间隔中。[0007]因此，分割装置100、120的真空管道108、128的数量应被限定。否则，转动夹盘平台110、130的定位设备不能提供足够大的力矩来克服扭曲的真空管道108、128所产生的张紧力。而且，设置足够的空间来储存连接至夹盘平台110的真空孔洞的真空管道108、128的需要同样也面临进一步的限制。在切割期间，当真空力随着真空管道108、128的总数量同比例增加时，分割装置100、120内所产生的真空力可能不是足够强来牢牢地固定工件。因此，在操作期间工件可能振动，这增加了操作期间对工件和/或切割刀片损坏的可能性。[0008]所以，本发明申请的目的在于提供一种用于在处理过程中支撑工件的装置和方法，其解决了如上所述的传统装置所面临的难题。【
发明内容】[0009]第一方面，本发明提供了一种用于在工件处理过程中支撑工件的装置，该装置包含有:i)底座，其具有和真空源相连的真空腔室；ii)支撑设备，其可相对于底座旋转，该支撑设备具有中空的间隔和支撑表面以固定工件；以及iii)在该底座和支撑设备之间设置有一个或一个以上的密封设备，以在允许支撑设备相对于底座旋转的同时在底座和支撑设备之间提供气密密封，以便于形成真空通道，该真空通道从支撑设备的支撑表面处，通过支撑设备的中空间隔和底座的真空腔室，延伸至真空源，藉此在工件的处理过程中将工件固定至支撑设备的支撑表面处。这种装置也可以使用于具有切割设备的分割装置中，以便于分割半导体晶圆，其中半导体晶圆在被切割设备分割的同时固定在该装置的支撑设备上。[0010]第二方面，本发明提供了一种使用支撑装置支撑工件以处理工件的方法，该支撑装置具有:i)底座，其具有和真空源相连的真空腔室；ii)支撑设备，其可相对于底座旋转，该支撑设备具有中空的间隔和支撑表面以固定工件；该方法包含有以下步骤:i)在该底座和支撑设备之间提供有一个或一个以上的密封设备，以在允许支撑设备相对于底座旋转的同时在底座和支撑设备之间提供气密密封；以及ii)形成真空通道，该真空通道从支撑有工件的支撑设备的支撑表面处，通过支撑设备的中空间隔和底座的真空腔室，延伸至真空源，藉此在工件的处理过程中将工件固定至支撑设备的支撑表面处。[0011]本发明的一些较佳但是可选的特征/步骤已经描述在从属权利要求中。【专利附图】【附图说明】[0012]现在仅仅通过示例的方式，并参考附图描述本发明较佳实施例，其中。[0013]图1a和图1b所示为传统的分割装置，其中真空管道分别容置在该分割装置的内部和外部。[0014]图2所示为根据本发明较佳实施例所述的分割装置的侧视剖面示意图，该分割装置具有密封设备。[0015]图3所示为图2的分割装置的密封设备的放大示意图。[0016]图4所示为图2的分割装置的一个可选的配置示意图。【具体实施方式】[0017]图2所示为根据本发明较佳实施例所述的分割装置200的侧视剖面示意图。该分割装置200包括:i)底座202;ii)支撑设备(所示为旋转夹盘平台206)，其可相对于底座202旋转；iii)定位设备(所示为马达顶板216)，其藕接至夹盘平台206以相对于底座202转动夹盘平台206;以及iv)密封设备214，其设置在底座202和夹盘平台206之间。[0018]具体地，底座202包括真空腔室204，该真空腔室204具有各个排出通道205以连接至一个或多个真空源(图中未示)。夹盘平台206包含有支撑表面以用于固定橡胶夹具(rubberjig)210和放置在橡胶夹具210上的工件212(如半导体晶圆)。夹盘平台206也包含有中空的内部间隔208，其和橡胶夹具210的相应的通孔211和底座202的真空腔室204进行流体互通。[0019]尤其是，密封设备214在允许夹盘平台206相对于底座202转动的同时，在底座202和夹盘平台206之间提供有气密密封。所以，在分割装置200的内部能够形成有真空通道(在图2中所示为画影线区域)，其从橡胶夹具210的通孔211处，通过夹盘平台206的中空间隔208和底座202的真空腔室204，延伸至一个或多个真空源。从而，凭借通过橡胶夹具210的通孔211施加的真空力，工件212能够被固定在夹盘平台206的支撑表面上。[0020]另外，切割设备(图中未示)还进一步相对于夹盘平台206设置，以当通过橡胶夹具210由真空力将工件212固定在夹盘平台206的支撑表面上时切割工件212。[0021]值得注意的是，底座202、夹盘平台206和密封设备214应足够强以承受外部环境和分割装置200的中空间隔208之间的压差(或者为正或者为负)。而且，底座202、夹盘平台206应也能抵抗残洛颗粒、去离子水(deionizedwater)和低至摄氏5度的冷冻水。[0022]图3所示为分割装置200的密封设备214的放大示意图，其表明了密封设备214具有两个密封环214a、214b,每个密封环包含有环状结构。可以看出，密封环214a、214b包含有聚合物材料300a、300b(如聚四氟乙烯基材料(polytetrafluroethylene(PTFE)basedmaterials))和偏压设备302a、302b(如不锈钢弹簧),该偏压设备相对于聚合物材料300a、300b设置以推紧聚合物材料300a、300b抵靠于底座202和夹盘平台206，藉此在二者之间提供气密密封。[0023]具体地，密封环214a、214b的聚合物材料300a、300b具有通常的U型横截面，并带有相应的设置在U型横截面内的偏压设备302a、302b以分别推紧聚合物材料300a、300b的U型横截面内的边侧抵靠于底座202和夹盘平台206。在图3的下部密封环214b的特写视图中，这种推紧力通过箭头304表示。[0024]更为详细地讲，上部密封环214a相当于外部的密封环，其中，它的聚合物材料300a的U型横截面的开口端和外部环境进行流体互通。当一个或多个真空源被激活以在分割装置200内部产生真空通道时，在分割装置200的内部和外部环境之间所产生的负压差导致了作用在上部密封环214a的聚合物材料300a的U型横截面的开口端上的向下的力。从而，聚合物材料300a的U型横截面的边侧被分别推紧抵靠于底座202和夹盘平台206，以在其间产生更强的气密密封而封住任何存在的间隙。较为合适地，在底座202和夹盘平台206之间的更强的气密密封仍然允许夹盘平台206相对于底座202旋转。所以，在操作期间，上部密封环214a防止了真空从分割装置200内部泄露至外部环境。[0025]另一方面，下部密封环214b相当于内部的密封环，其中，它的聚合物材料300b的U型横截面的开口端和夹盘平台206的中空间隔208进行流体互通。在分割装置200的内部和外部环境之间所产生的正压差导致了作用在下部密封环214b的聚合物材料300b的U型横截面的开口端上的向上的力。从而，聚合物材料300b的U型横截面的边侧被分别推紧抵靠于底座202和夹盘平台206，以在其间产生较强的气密密封而封住任何存在的间隙。较为合适地，该正压差同样也被一个或多个真空源所产生，而在底座202和夹盘平台206之间的较强的气密密封仍然允许夹盘平台206相对于底座202旋转。所以，在操作期间，下部密封环214b防止了分割装置200内部的污染物(如残渣和水)进入外部环境。[0026]值得注意的是，密封环214a、214b的聚合物材料300a、300b应具有小的摩擦系数以实现夹盘平台206相对于底座202旋转。聚合物材料300a、300b也应具有高的抗磨损性和忍受温度快速变化的能力。同样值得注意的是，除了图3的下部密封环214b的特写视图所显示的聚合物材料300b的通用U型横截面之外，密封环214a、214b的聚合物材料300a、300b的其他横截面也可以被设计出。例如，密封环214a、214b的聚合物材料300a、300b的横截面可以如此设置以便于它完全地环绕偏压设备302a、302b。[0027]现在描述分割装置200的设置过程和操作。[0028]分割装置200的设置过程首先包含有下面的步骤:将密封环214a、214b设置在底座202和夹盘平台206之间，以便于允许夹盘平台206相对于底座202旋转的同时在其间提供气密密封。具体地，将密封环214a、214b设置在底座和夹盘平台206之间的步骤包含有下面的步骤:推紧聚合物材料300a、300b抵靠于底座202和夹盘平台206，以在其间提供气密密封。[0029]具体地，各自的偏压设备302a、302b被设置在聚合物材料300a、300b的U型横截面内以推紧聚合物材料300a、300b的U型横截面的两侧分别抵靠于底座202和夹盘平台206。更为具体地，匹配于外部密封环的上部密封环214a被如此定位，以便于它的聚合物材料300a的U型横截面的开口端和外部环境进行流体互通，以防止在操作期间真空从夹盘平台206的中空间隔208和底座202的真空腔室204泄露至外部环境。匹配于内部密封环的下部密封环214b被如此定位，以便于它的聚合物材料300b的U型横截面的开口端和夹盘平台206的中空间隔208进行流体互通，以防止在操作期间污染物(如残渣和水)从夹盘平台206的中空间隔208内部进入外部环境。[0030]接着，底座202的各个排出通道205被连接至一个或多个真空源，以形成有真空通道，其从橡胶夹具210的通孔211处，通过夹盘平台206的中空间隔208和底座202的真空腔室204，延伸至一个或多个真空源。从而，该真空通道在分割装置200的内部和外部环境之间产生负压差，藉此当工件212被分割时将橡胶夹具210连同工件212—起固定在夹盘平台206的支撑表面上。[0031]在工件212的分割已经完成之后，一个或多个真空源然后被关闭。但是，由于分割装置200内部和外部环境之间的负压差，工件212分割后的单元仍然会被通过橡胶夹具210固定在夹盘平台206上。为了平衡压差以致于分割后的单元不再通过真空固定在夹盘平台206上而能被拾取，在分割装置200的内部和外部环境之间产生有正压差以将空气从真空腔室204内部推出至外部环境中。可是，当正压力正被产生以将空气从真空腔室内部推出至外部环境中时，分割装置200的拾取臂应较为合适地压靠在分割单元上以将它们固定定位。[0032]图4所示为根据图2的分割装置200的另一个配置所述的分割装置400的示意图。分割装置400很大程度地类似于前述的分割装置200，因此，在两个分割装置200、400之间，同一个参考数字被使用来显示相同的技术特征。具体地，图4中所示的分割装置400仅仅在其定位设备的配置方面不同于前述的分割装置200。取代使用马达顶板216以相对于底座202旋转夹盘平台206，分割装置400包含有皮带轮402，该皮带轮被外部旋转马达驱动以相对于底座202旋转夹盘平台206。[0033]由于分割装置200、400中提供有密封环214a、214b，传统的分割装置100、120使用连接于旋转夹盘平台110、130的真空管道108、128所遇到的难题得以解决。作为说明，在传统的分割装置100、120中所产生的较大的真空力会需要相应更大数量的真空管道108、128，其可能会被传统的分割装置100、120内部或周围的有限空间所限制。比较而言，不同于传统的分割装置100、120，本较佳实施例所述的分割装置200、400由于它们没有必要考虑空间限制，所以能够提供更大的真空力。而且，基于和传统的分割装置100、120相比较的真空通道的大横截面面积，分割装置200、400也能够提供比传统的分割装置100、120更大的真空力。从而，分割装置200、400的最大切割速度会比传统的分割装置100、120的更高，其有益地导致了分割装置200、400的更高产能。[0034]在不离开本发明申请的宗旨的情形下，本发明申请的其他实施例也能被设计出。例如，值得注意的是，工件212的分割处理可以或者涉及完全切割(或切粒(dicing))，或者为不完全切割(如工件212的蚀刻以形成线性凹槽)。事实上，同样也值得注意的是，除了如上所述的工件212的分割之外，根据本发明其他实施例所述的其他的处理操作可以在工件212上完成(如激光标刻、晶粒键合和导线键合)。而且，关于分割装置200、400的密封设备214虽然描述了两个密封环214a、214b，但是值得注意的是本发明其他实施例可包括一个或超过两个这样的密封环。另外还值得注意的是，分割装置200、400的定位设备也可以被操作来以线性移动的方式沿着正交轴线或方向移动夹盘平台206，以处理工件212。【权利要求】1.一种用于在工件处理过程中支撑工件的装置，该装置包含有:底座，其具有和真空源相连的真空腔室；支撑设备，其可相对于底座旋转，该支撑设备具有中空的间隔和支撑表面以固定工件；以及在该底座和支撑设备之间设置的一个或一个以上的密封设备，以在允许支撑设备相对于底座旋转的同时在底座和支撑设备之间提供气密密封，以便于形成真空通道，该真空通道从支撑设备的支撑表面处，通过支撑设备的中空间隔和底座的真空腔室，延伸至真空源，藉此在工件的处理过程中将工件固定至支撑设备的支撑表面处。2.如权利要求2所述的装置，其中，该一个或一个以上的密封设备中的每一个包括环状结构。3.如权利要求2所述的装置，其中，该一个或一个以上的密封设备中的每一个包含有:聚合物材料；和偏压设备，其相对于聚合物材料设置，以推紧聚合物材料抵靠于底座和支撑设备，藉此在其间提供气密密封。4.如权利要求3所述的装置，其中，该聚合物材料为聚四氟乙烯基材料。5.如权利要求3所述的装置，其中，该一个或一个以上的密封设备中每一个密封设备的聚合物材料具有通用的U型横截面，而密封设备的偏压设备被设置在聚合物材料的通用的U型横截面以内，以推紧聚合物材料的U型横截面的边侧分别抵靠于底座和支撑设备。6.如权利要求5所述的装置，其中，该一个或一个以上的密封设备包括外部密封设备和内部密封设备，`外部密封设备的聚合物材料的通用的U型横截面的开口端和外部环境进行流体互通，以当形成真空通道时，进一步推紧聚合物材料的U型横截面的边侧分别抵靠于底座和支撑设备；内部密封设备的聚合物材料的通用的U型横截面的开口端和支撑设备的中空间隔进行流体互通，以当在支撑设备的中空间隔和底座的真空腔室以及外部环境之间形成正压差时，进一步推紧聚合物材料的U型横截面的边侧分别抵靠于底座和支撑设备。7.一种使用支撑装置支撑工件以处理工件的方法，该支撑装置具有:i)底座，其具有和真空源相连的真空腔室；ii)支撑设备，其可相对于底座旋转，该支撑设备具有中空的间隔和支撑表面以固定工件；该方法包含有以下步骤:在该底座和支撑设备之间提供有一个或一个以上的密封设备，以在允许支撑设备相对于底座旋转的同时在底座和支撑设备之间提供气密密封；以及形成真空通道，该真空通道从支撑有工件的支撑设备的支撑表面处，通过支撑设备的中空间隔和底座的真空腔室，延伸至真空源，以便于在工件的处理过程中将工件固定至支撑设备的支撑表面处。8.如权利要求7所述的方法，其中，该一个或一个以上的密封设备中的每一个包含有:聚合物材料；和偏压设备，其相对于聚合物材料设置；在该底座和支撑设备之间提供有一个或一个以上的密封设备的步骤还包含有以下步骤:推紧聚合物材料抵靠于底座和支撑设备，以在其间提供气密密封。9.如权利要求8所述的方法，其中，该一个或一个以上的密封设备中每一个密封设备的聚合物材料具有通用的U型横截面，而推紧聚合物材料抵靠于底座和支撑设备的步骤还包含有以下步骤:将偏压设备设置在聚合物材料的通用的U型横截面以内，以推紧聚合物材料的通用的U型横截面的两侧分别抵靠于底座和支撑设备。10.如权利要求9所述的方法，其中，该支撑装置包含有外部密封设备和内部密封设备，而将偏压设备设置在每个密封设备的聚合物材料的通用的U型横截面以内的步骤还包含有以下步骤:定位外部密封设备的聚合物材料的通用的U型横截面的开口端和外部环境进行流体互通，以当形成真空通道时，进一步推紧聚合物材料的U型横截面的边侧分别抵靠于底座和支撑设备；定位内部密封设备的聚合物材料的通用的U型横截面的开口端和支撑设备的中空间隔进行流体互通，以当在支撑设备的中空间隔和底座的真空腔室以及外部环境之间形成正压差时，进一步推紧聚合物材料的U型横截面的边侧分别抵靠于底座和支撑设备。11.一种用于分割半导体晶圆的装置，该装置包含有:如权利要求1所述的装置；以及切割设备，其相对于如权利要求1所述的装置布置，当半导体晶圆通过真空通道被固定在如权利要求1所述的装置的支撑设备的支撑表面时，该切割设备用于分割半导体晶圆。【文档编号】B28D5/00GK103531515SQ201310273515【公开日】2014年1月22日申请日期:2013年7月2日优先权日:2012年7月6日【发明者】郑志华,周立基,梁志恒申请人:先进科技新加坡有限公司