晶圆固定装置的制作方法

本实用新型涉及半导体
技术领域：
，特别涉及一种晶圆固定装置。
背景技术：
：晶圆指半导体集成电路的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。由于在晶圆的检测与加工过程中，通常将晶圆通过利用固定卡盘进行真空吸附实现晶圆放置于旋转移动平台，再进行逐片及逐点地检测与加工，然而在工艺过程中晶圆往往呈现一定的翘曲，如薯片状、马鞍状等不规则分布，当翘曲度较大时，晶圆的边缘会有空气进入，无法形成真空腔则导致晶圆无法被固定卡盘可靠地吸附，因此，大翘曲度晶圆的吸附固定问题是设计固定卡盘要解决的难题之一。而且同时，固定卡盘还应该具备以下特点：(一)固定卡盘需要确保晶圆牢固地吸附，且当旋转移动平台高速转动条件下晶圆不会发生位移；(二)固定卡盘需要便于操作人员使用机械手迅速地取放晶圆；(三)固定卡盘在吸附连接过程中，不会对晶圆带来额外的附加物，造成晶圆的二次污染。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提供一种晶圆固定装置，旨在提高对大翘曲度晶圆的真空吸附牢固性。为实现上述目的，本实用新型提出的晶圆固定装置，包括卡盘，卡盘包括一承载面，卡盘还设置有真空管路、真空孔和密封圈中的任意一个或几个，密封圈设于凹设在承载面表面的环形槽内并突出于承载面，密封圈包括突出于承载面的形变部、以及容置于固定槽内的安装部。可选地，密封圈所围成的区域中设有至少一个真空孔。可选地，密封圈包括第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈和第二密封圈为同心设置，第一密封圈的半径小于第二密封圈。可选地，真空孔包括第一真空孔和第二真空孔，第一真空孔位于第一密封圈所围成的区域内，第二真空孔位于第一密封圈和第二密封圈之间的区域内。可选地，真空孔位于卡盘内部且连通的至少一真空管路。可选地，一密封圈的安装部位于凹设在承载面表面的一环形槽内。可选地，环形槽的底面还凹设有一固定槽，密封圈的安装部被固定槽卡持。可选地，安装部内容置有固定压条，固定压条挤压安装部以使密封圈卡紧于固定槽。可选地，承载面还开设有多条与真空孔连通的真空沟槽，多条真空沟槽的高度由卡盘的圆心向外侧逐渐增加使得承载面呈凹陷的曲面。可选地，真空沟槽包括第一真空沟槽和第二真空沟槽，第一真空沟槽设置于第一环形槽围成的区域内，第二真空沟槽设置于第一环形槽和第二环形槽之间的区域内，第一真空孔与第一环形槽连通，第二真空孔与第二环形槽连通。可选地，第二真空沟槽的槽体宽度大于第一真空沟槽的槽体宽度。可选地，卡盘内真空管路包括第一真空气路和第二真空气路，第一真空气路与第一真空孔对应连通，第二真空气路与第二真空孔对应连通。可选地，晶圆固定装置还包括至少一支撑杆和升降驱动组件，卡盘还开设有贯穿承载面的至少一定位孔，支撑杆可滑动穿设定位孔，升降驱动组件驱动支撑杆突出于承载面以顶抵样品的表面。可选地，支撑杆包括三个，定位孔的数量与支撑杆的数量相匹配，三个支撑杆设于第一环形槽的内侧。本实用新型技术方案通过通过采用将卡盘的承载面上增加设置密封圈与大翘曲度晶圆不规则分布的表面适配接触，或者直接将产品放置于设有真空吸附组件的承载面上，解决了大翘曲度晶圆的不容易被真空吸附的问题，进一步地提高对大翘曲度晶圆的吸附牢固可靠性。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型晶圆固定装置一实施例的整体结构示意图；图2为本实用新型晶圆固定装置一实施例的剖视图；图3为本实用新型晶圆固定装置的真空管路的示意图；图4为图3中A处的放大示意图；图5为本实用新型晶圆固定装置一实施例的爆炸图；图6为本实用新型晶圆固定装置的密封圈自然状态示意图；图7为本实用新型晶圆固定装置的密封圈压紧状态示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100晶圆固定装置311第一抽气孔10卡盘313第二抽气孔11承载面331第一气路导管13环形槽333第二气路导管131第一环形槽335连通槽133第二环形槽50升降驱动组件135固定槽51支撑杆15真空沟槽53压簧151第一真空沟槽55定位孔153第二真空沟槽70密封圈17真空孔701形变部171第一真空孔703安装部173第二真空孔71固定压条30真空管路本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种晶圆固定装置100。请参照图1、图3及图5，在本实用新型实施例中，该晶圆固定装置100包括卡盘10，卡盘10包括一承载面11，卡盘10还设置有真空管路30、真空孔17和密封圈70中的任意一个或几个，密封圈70为空心结构并突出于承载面11，密封圈70包括突出于承载面11的形变部、以及安装在承载面11上的安装部703。请具体参照图1，本实用新型中卡盘10的承载面11为向下凹陷的曲面设置，因大翘曲度的晶圆(未图示)本身也呈现一定的翘曲，如薯片状、马鞍状等不规则分布，当其晶圆放置于该承载面11时，相互适配接触，再通过真空孔17经由卡盘10内部的真空管路进行抽真空，将晶圆更好地贴附于卡盘，再对晶圆进行检测或者加工。本实用新型技术方案通过通过采用将卡盘10的承载面11上增加设置密封圈70与大翘曲度晶圆不规则分布的表面适配接触，或者直接将产品放置于设有真空吸附组件的承载面11上，解决了大翘曲度晶圆的不容易被真空吸附的问题，进一步地提高对大翘曲度晶圆的吸附牢固可靠性。此外，本实用新型卡盘设置的真空结构设计可以有多个实施例，其中，第一实施例可以为卡盘10只设置有真空管路、真空孔的配合，将晶圆直接接触于承载面11，对晶圆与承载面11所围成的真空封闭内腔进行抽真空吸附；第二实施例可以为在设置有真空管路、真空孔的基础上，再增加设置密封圈70设置于承载面11的表面，将晶圆先接触于密封圈70，再对晶圆、承载面11及密封圈70所共同围成的真空封闭内腔进行抽真空吸附。本方案在卡盘10的承载面11开设至少一环形槽13与嵌设于环形槽13内并高于承载面11的密封圈70配合，当大翘曲度的晶圆放置于承载面11时，晶圆先与密封圈70接触，密封圈70直接将晶圆托起，晶圆的曲面、密封圈70以及承载面11围成真空封闭腔，气压会对密封圈70以及密封圈70上的晶圆施加了向下的作用力，同时由于密封圈70是空心硅胶管，该作用力很容易地将密封圈70吸至低于承载面11，同时使得大翘曲度的晶圆被拉直直至整个晶圆面被牢固地吸附于晶圆固定装置100的承载面11；同时请仔细参照图1，在环形槽13加上密封圈70的基础上，再将承载面11设置为由外周向中心凹陷的曲面面，使得大翘曲度的晶圆边缘接触于承载面11的外周，晶圆弯曲的中心较靠近于承载面11凹陷的中心，更加便于晶圆的安放定位。本实用新型采用在将承载面11设置呈曲面的基础上，该承载面11与大翘曲度晶圆适配接触，还在承载面11开设至少一环形槽13和嵌设于该环形槽13内的密封圈70同时配合，改善大翘曲度晶圆真空吸附的问题，进一步地提高对晶圆的吸附牢固可靠性。此外，请参照图2、图3及图4，密封圈70所围成的区域中设有至少一个真空孔17。在一实施例中，设置密封圈70的基础上，在承载面11上再增加开设有至少一真空孔17，真空孔17位于密封圈70所围成的范围之内，开启真空管路30对该晶圆、密封圈70及承载面11所围成的真空封闭腔吸真空。该一实施例中增加设置真空孔17，便于对该真空封闭腔进行抽真空。进一步地，请参照图1、图2及图3，真空孔17包括第一真空孔171和第二真空孔173，第一真空孔171位于第一密封圈131所围成的区域内，第二真空孔173位于第一密封圈131和第二密封圈133之间的区域内。因在实际使用过程中，不同的晶圆具有多种不同的尺寸，该晶圆固定装置100也有可能放置比其承载面11小的晶圆，如承载面11的半径为300mm的规格可能需要放置半径为200mm的晶圆。所以为了独立真空管路的结构设计，设置对应两密封圈70的两真空孔171，并第一真空孔171位于第一密封圈131所围成的区域内，第二真空孔173位于第一密封圈131和第二密封圈133之间的区域内，当晶圆尺寸较小时，只通过第一真空孔171进行抽真空，当晶圆尺寸较大时，通过第一真空孔171和第二真空孔173同时进行抽真空。本实用新型对应两密封圈70设置两真空孔17，一物多用，该晶圆固定装置100可以适配真空吸附多种尺寸的晶圆，而且独立真空管路的设置及其抽真空的方式，便于操作，提高了抽真空的效率。此外，请参照图1、图2及图3，一密封圈70的安装部703位于凹设在承载面11表面的一环形槽13内。本实用新型的一实施例中的环形槽13包括第一环形槽131和第二环形槽133，第一环形槽131和第二环形槽133为同心设置，第二环形槽133环绕于第一环形槽131的外侧，一密封圈70嵌设于一环形槽13内，真空孔17包括设于第一环形槽131所围成的区域内的第一真空孔171，以及设于第一环形槽131和第二环形槽133之间的第二真空孔173。本实用新型实施例还在承载面11上同时开设了两圈环形槽13，同样地也可以根据使用需要设置多圈环形槽13，对应每一环形槽13内放置一密封圈70，这样两环形槽13和两密封圈70共同配合即可兼容两种尺寸的晶圆。具体地，本实用新型通过在卡盘10的承载面11设置两或者以上的环形槽13，并将对应的密封圈70放置于环形槽13内，可以提高密封圈70的稳固可靠性，确保晶圆的安全，同时设置多条环形槽13可使得该晶圆固定装置100适用于不同尺寸的晶圆，一物多用，降低了重复开模生产的经济成本。请结合参照图2、图3及图4，环形槽13的底面还凹设有一固定槽135，密封圈70的安装部703被固定槽135卡持。为了保证密封圈70容置并固定于环形槽13内，还在环形槽13的底面凹陷形成一个固定槽135，该固定槽135的口径较小，该一实施例中的密封圈70为空心结构的硅胶圈，硅胶圈呈两端细中间粗的类椭圆形结构设置，密封圈70的上部分突出于卡盘10的承载面11，密封圈70的底部较细，密封圈70的外表面抵接于固定槽135的内壁，密封圈70的底部适配卡紧于固定槽135内。本实用新型实施例中在设置环形槽13的基础上，再于环形槽13的底面增加开设一固定槽135，密封圈70的上部分突出于承载面11的高度，其下部分容置于环形槽13，同时将密封圈70的底部卡紧于固定槽135，确保了密封圈70的牢固可靠性，利于晶圆的取放，减少了对晶圆加工过程中的人为破损。请参照图6和图7，安装部703内容置有固定压条71，固定压条71挤压安装部703以使密封圈70卡紧于固定槽135，。在对晶圆的检测或加工的过程中，将晶圆通过卡盘10放置于旋转的移动平台进行逐点或者逐片的检测或者加工，所以为了防止在移动过程中，密封圈70脱离出固定槽135、或整个密封圈70完全脱离出环形槽13，进一步地保证安装部703不脱出固定槽135内，在密封圈70的底部内放置一固定压条71，该密封圈70为空心结构的硅胶圈，呈类椭圆形固定于环形槽13内，形变部701突出于承载面11，安装部703适配卡紧于固定槽135内，再通过固定压条71挤压密封圈70，使得安装部703的外表面抵接于固定槽135的内壁，将密封圈70进一步地固定卡住于固定槽135内。本方案进一步地确保密封圈70与固定槽135、环形槽13的适配一致性和密封圈70的稳固可靠性，减少晶圆取放过程中的损坏，降低了生产成本。请仔细参照图1，承载面11还开设有多条与真空孔17连通的真空沟槽15，多条真空沟槽15的高度由卡盘10的圆心向外侧逐渐增加使得承载面11呈凹陷的曲面。该晶圆固定装置100主要为了解决大翘曲度晶圆的吸附问题，本方案中还采用在承载面11均匀开设有多条不同半径同心圆设置的真空沟槽15，多条真空沟槽15分布在卡盘10的承载面11整个平面，真空沟槽15的高度由卡盘10的圆心向外侧逐渐增加使得整个承载面11呈凹陷的锥形面，由于晶圆翘曲度较大时，晶圆的表面弯曲呈不规则分布的薯片状或者马鞍状类型的曲面，该真空沟槽15作为吸附结构恰好与大翘曲度的晶圆表面适配，大翘曲度晶圆的边缘高度高于晶圆的中心，晶圆的中心凹陷于该锥形承载面11的中部，晶圆的边缘接触于该锥形承载面11的外侧，晶圆的整个表面较近地接触于承载面11，再通过真空孔17对晶圆、密封圈70和承载面11围成的真空封闭腔抽真空，使得大翘曲度晶圆得以完全贴合吸附于承载面11，解决大翘曲度晶圆的吸附问题。本方案通过设置多条高度由承载面11圆心向外侧逐渐增加的真空凹槽的结构，使得卡盘10的承载面11呈凹陷的锥形面，进一步地增大大翘曲度晶圆与卡盘10承载面11的吸附面积，提高大翘曲度晶圆的安放牢固性。请参照图1和图2所示，真空沟槽15包括第一真空沟槽151和第二真空沟槽153，第一真空沟槽151设置于第一环形槽131围成的区域内，第二真空沟槽153设置于第一环形槽131和第二环形槽133之间的区域内，第一真空孔171与第一环形槽131连通，第二真空孔173与第二环形槽133连通。将卡盘10的承载面11分为了两部分区域，由第一环形槽131围成的区域、以及第一环形槽131和第二环形槽133之间的两大吸附区域，两大吸附区域内分别对应开设有多条均匀分布的第一真空沟槽151和第二真空沟槽153；当需要放置较小尺寸的晶圆于承载面11时，较小晶圆的边缘沿第一环形槽131内的密封圈70放置，较小晶圆、第一环形槽131内的密封圈70以及第一真空沟槽151区域内的承载面11形成第一真空封闭腔，对应地，当需要放置较大尺寸的晶圆于承载面11时，较大晶圆的边缘沿第二环形槽133内的密封圈70放置，较大晶圆、第二环形槽133内的密封圈70以及第二真空沟槽153区域内的承载面11形成第二真空封闭腔。本方案中的分区域吸附适用于不同尺寸的晶圆，一物多用，节约了重复开模的制造成本，同时也便于操作者使用过程中无需频繁地更换适配的卡盘10，提高了检测和加工晶圆的工作效率。具体地，第二真空沟槽153的槽体宽度大于第一真空沟槽151的槽体宽度。承载面11不同吸附区域内的真空沟槽15的宽度设置也不同，当吸附较小尺寸晶圆时，较小晶圆的边缘沿第一环形槽131放置，较小晶圆、第一环形槽131以及承载面11的第一真空沟槽151区域，抽真空的气体量较小，第一真空沟槽151的宽度也对应较小；对应地，当吸附较大尺寸晶圆时，较大晶圆的边缘沿第二环形槽133放置，较大晶圆、第二环形槽133以及承载面11的第二真空沟槽153区域，抽真空的气体量较大，第二真空沟槽153的宽度也对应较大，对应不同的吸真空气流量设置不同的真空沟槽15的宽度。本方案提高了结构的一致性，在一定程度上提高了抽真空的效率，节约了抽真空的准备时间。请参照图2、图3及图4，真空孔17位于卡盘10内部且连通的至少一真空管路30。本实用新型的真空孔17与真空管路30连通即可对密封圈70、晶圆和承载面11所围成的真空封闭内腔进行抽真空。具体地，本实用新型一实施例中，卡盘10内真空管路30包括第一真空气路和第二真空气路，第一真空气路与第一真空孔171对应连通，第二真空气路与第二真空孔173对应连通。在增加设置多条真空沟槽15的基础上，还需要将承载面11分区并实现不同区域真空导管的独立控制，第一真空气路与设置于第一环形槽131围成区域内的第一真空孔171连通，第二真空气路与设置于第一环形槽131和第二环形槽133之间的第二真空孔173连通，当放置较小晶圆时，将较小晶圆的边缘沿第一环形槽131放置，只开通第一真空气路对第一真空封闭腔抽真空，当放置较大晶圆时，将较大晶圆的边缘沿第二环形槽133放置，同时开通第一真空气路和第二真空气路同时对第二真空封闭腔抽真空，同样地，随着开设三条环形槽13及以上时，对应设置两区域的真空沟槽15和真空孔17，则兼容三种及以上的晶圆的独立控制的真空管路30的结构设计以此类推。请参照图3，本方案中的真空管路30结构，第一真空管路30为至少一第一气路导管331贯穿于卡盘10，第一气路导管331的一端直接连通第一真空孔171，另一端连通晶圆固定装置100一外侧的第一抽气孔311；第二真空管路30为第二气路导管333，该第二气路导管333则是在卡盘10的内部开设三条纵向连通槽335，该三条纵向连通槽335相互折叠连通设置，第二气路导管333的一端连通第二真空孔173，另一端则延伸至晶圆固定装置100的外侧与第二抽气孔313连通，通过该真空管路30对真空封闭腔进行抽真空。本方案中在卡盘10内部设置相应的独立真空管路30结构，可以适用于多种尺寸晶圆的分区域吸附，增加真空吸附的通用性，对不同尺寸晶圆的单独吸附固定，在一定程度上节约了成本。请参照图1和图5所示，晶圆固定装置100还包括至少一支撑杆51和升降驱动组件，卡盘10还开设有贯穿承载面11的至少一定位孔55，支撑杆51可滑动穿设定位孔55，升降驱动组件驱动支撑杆51突出于承载面11以顶抵样品的表面。同时为了便于该晶圆固定装置100方便取放、不带来附加污染的特点，在卡盘10上开设有至少一定位孔55和支撑杆51，升降驱动组件驱动支撑杆51在定位孔55内垂直上下滑动，升降杆组件升起和降下两种工作状态，需要放置晶圆时，支撑杆51杆处于升起状态，支撑杆51顶端形成的平面高于卡盘10表面约20毫米，机械手带着晶圆从侧面移动至卡盘10正上方并下降，当机械手上的晶圆与卡盘10表面高度小于20毫米后，机械手继续下降则晶圆将被在支撑杆51顶端所支撑，机械手继续下降一定高度后并移出卡盘10上方区域，这时，支撑杆51将携带晶圆一同下降，当支撑杆51顶端高度低于卡盘10表面时晶圆被留在卡盘10表面，实现晶圆放置。晶圆取出类似放置逆过程：支撑杆51上升带动晶圆上升，机械手从侧面移动至晶圆下方并上升，带动晶圆脱离支撑杆51后向侧方移出卡盘10区域。本方案通过支撑杆51的升降结构配合晶圆上下直线圆点实现取放，便于操作者在使用过程中通过机械手卡持晶圆，较为容易地准确对位，提高了工作效率，避免晶圆对位不准容易脱离卡盘10导致污染或者损坏。请参照图1，支撑杆51包括三个，定位孔55的数量与支撑杆51的数量相匹配，三个支撑杆51设于第一环形槽131的内侧。考虑晶圆为圆形，在承载面11的第一环形槽131的第一真空吸附区域内均匀设置三个支撑杆51，每一支撑杆51之间夹角间隔120°，升降驱动组件50同时驱动三个支撑杆51共同携带晶圆一同上升或者下降；此外，还设置有辅助支撑杆51下降的三只压簧53，一压簧53对应套设于一支撑杆51，三只压簧53持续提供一个向下的弹力，当升降驱动组件50驱动支撑杆51上升过程中对压簧53进行拉伸，当升降驱动组件50的外力撤掉后，由于压簧53的固有属性恢复其弹性形变，压簧53自发地恢复并缩短至三个支撑杆51下降低于承载面11的状态。同样地，为了更稳固地对晶圆进行取放，也可以在第一环形槽131和第二环形槽133之间的第二真空吸附区域内均匀设置多个支撑杆51，进一步地对晶圆进行配合。本方案通过三个升降杆的垂直上下升降共同配合晶圆的取放，进一步地提高晶圆取放的安全性，便于操作者的对位，提高检测和加工的工作效率。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3