晶圆吸附装置的制作方法

1.本实用新型涉及晶圆制造技术领域，特别涉及一种晶圆吸附装置。


背景技术：

2.晶圆吸附装置是晶圆制造的各个工序之间交接过程中必不可少的工具，例如，在晶圆加工完成后，需要将工作台上的晶圆吸附起来，并对晶圆的贴膜面清洗，然后再转移至下一工作台上进行研磨面冲洗；
3.现有的晶圆吸附装置通常采用全吸式吸盘，该吸盘的吸附面通常是整体适形吸附在晶圆的背面上，该吸附结构会对晶圆的背面表层造成不可逆的硅粉污染，造成后段电子枪蒸镀时，气态金属在晶圆背面的粘附性降低，造成晶圆的良品率下降，而且被硅粉污染的晶圆的再加工的成功率较低，再加工时晶圆破损的概率非常高，而且再加工会降低生成节拍。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种晶圆吸附装置，该吸附装置的吸附面为环形，用于吸附晶圆的边沿处，减少与晶圆的接触面积，进而改善晶圆被硅粉污染的现象，以提高成品率。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种晶圆吸附装置，包括：吸附环、抽气孔以及吸附孔；
6.所述吸附环的轴向一端面作为吸附面，所述吸附环具有第一内腔；
7.所述吸附孔开设于所述吸附面上并与所述第一内腔连通；
8.所述抽气孔与所述第一内腔连通。
9.可选的，所述晶圆吸附装置还包括吸附台和充气孔，所述吸附台与所述吸附环的轴向远离所述吸附面的一端密封连接，所述吸附环的内周面与所述吸附台合围成充气槽，所述充气孔与所述充气槽连通。
10.可选的，所述吸附环包括环体和微孔陶瓷盖，所述环体的轴向一端开口，所述微孔陶瓷盖适形密封盖于该开口处，所述微孔陶瓷盖自身的微孔作为所述吸附孔，所述微孔陶瓷盖轴向远离所述环体的一端面作为所述吸附面。
11.可选的，所述晶圆吸附装置还包括压力检测器，所述压力检测器至少用于检测所述充气槽内的气压。
12.可选的，所述吸附环和所述吸附台一体成型。
13.可选的，所述吸附台具有第二内腔，所述吸附环轴向靠近所述吸附台的一端开口，所述第二内腔与该开口端适形连通，所述抽气孔开设于所述吸附台上并与所述第二内腔连通。
14.可选的，所述第二内腔、所述抽气孔、所述吸附环以及所述第一内腔同轴设置。
15.可选的，所述晶圆吸附装置还包括支撑臂，所述支撑臂连接于所述吸附台沿轴向
远离所述吸附环的一端。
16.可选的，所述晶圆吸附装置还包括充气管，所述充气孔由所述吸附台靠近吸附环的一端穿过所述第二内腔至所述吸附台远离所述吸附环的一端后与所述充气管连接，所述充气管顺着所述支撑臂延伸。
17.可选的，所述晶圆吸附装置还包括吸气管，所述抽气孔开设于所述吸附台远离所述吸附环的一端，所述吸气管与所述抽气孔连通并顺着所述支撑臂延伸。
18.综上所述，本实用新型提供的晶圆吸附装置，包括：吸附环、抽气孔以及吸附孔；所述吸附环的轴向一端面作为吸附面，所述吸附环具有第一内腔；所述吸附孔开设于所述吸附面上并与所述第一内腔连通；所述抽气孔与所述第一内腔连通。
19.如此配置，将吸附环的轴向一端面作为吸附面，吸附面适应性的为环形结构，则晶圆吸附装置通过吸附面吸附晶圆时，吸附面只与晶圆的边缘处的环形区域接触，可减少晶圆吸附装置与晶圆的接触面积，进而改善晶圆被硅粉污染的现象，以提高成品率；而且晶圆的边缘处通常会在后续加工工艺中切除，因此结合现有的加工工艺，可适应性的调整吸附面的径向尺寸，使得晶圆在后续加工工艺中将晶圆上与吸附面接触的位置切除，则可以彻底的消除晶圆吸附装置对晶圆的污染现象。
附图说明
20.图1为本实用新型的一实施例的晶圆吸附装置的立体结构示意图；
21.图2为本实用新型的一实施例的晶圆吸附装置的俯视结构示意图；
22.图3为图2的a-a剖视结构示意图；
23.图4为图2的b-b剖视结构示意图；
24.图5为本实用新型的另一实施例的晶圆吸附装置的结构示意图。
25.其中，附图标记如下：
26.10-吸附环；11-吸附面；12-充气槽；13-上环形开口；14-下环形开口；
27.101-环体；102-微孔陶瓷盖；103-第一内腔；
28.20-抽气孔；
29.30-吸附孔；
30.40-吸附台；41-第二内腔；
31.50-充气孔；51-充气管；
32.60-压力检测器；
33.70-支撑臂；71-螺柱；72-通孔；
34.80-充气管；
35.90-吸气管。
具体实施方式
36.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的晶圆吸附装置作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
37.本实用新型中，平行以及垂直的限定不应狭义的理解为绝对垂直或者绝对平行的
关系，理应理解为在相应垂直或者平行的前提下允许具有设定角度的误差，该设定角度通常为
±5°
，设定角度的具体数值依据所需的使用工况确定；
38.本实用新型中，水平和竖向也不应狭义的理解为绝对的水平和绝对的竖直，理应理解为在相应水平或竖向的前提下允许具有设定角度的误差，该设定角度通常为
±5°
，设定角度的具体数值依据所需的使用工况确定；
39.本实用新型中，“外径”和“内径”对于圆形结构而言，对应的是直径尺寸，对于非圆形结构而言，内径指的是其内接圆的直径，外径指的是其外接圆的直径；“轴向”对于圆柱形杆体而言，对应的是其中轴线所在的方向，对于非圆柱的杆体时，则轴向对应的是杆体的长度方向，对于环状结构时，则轴向是指沿着环形结构的中轴线的方向；
40.本实用新型中，“近端”和“远端”是从使用产品的操作者的角度来看相对于彼此的元件或动作的相对方位、相对位置、方向，尽管“近端”和“远端”并非是限制性的，但是“近端”通常指该产品在正常操作过程中靠近操作者的一端，而“远端”通常是指远离操作者的一端。
41.如在本实用新型中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”或“多个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。此外，如在本实用新型中所使用的，“安装”、“相连”、“连接”，一元件“设置”于另一元件，应做广义理解，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。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。此外，诸如上方、下方、上、下、向上、向下、左、右等的方向术语相对于示例性实施方案如它们在图中所示进行使用，向上或上方向朝向对应附图的顶部，向下或下方向朝向对应附图的底部。
42.本实施例中的晶圆吸附装置，包括：吸附环10、抽气孔20以及吸附孔30；所述吸附环10的轴向一端面作为吸附面11，所述吸附环10具有第一内腔103；所述吸附孔30开设于所述吸附面11上并与所述第一内腔103 连通；所述抽气孔20与所述第一内腔103连通。
43.本实施例中轴向方向均是指吸附环10的中轴线对应的方向。
44.此处对吸附环10的轴向切割后的截面形状不做限定，只需要保持吸附面11为平面即可；此处对吸附面11上的吸附孔30的形状、大小以及数量不做限定，例如吸附孔30可以为沿吸附面11周向方向延伸并与吸附面11 同轴的环形孔，此时吸附孔30只需要设置一个孔即可；或者吸附孔30可设置为圆孔、椭圆孔多其他形状的孔，此时吸附孔30设置多个并沿吸附面 11的周向方向均匀分布，吸附孔30的形状和大小以及数量可以依据吸附需求适应性的调整。
45.请参考图1至图3所示，本实施例中吸附环10的轴向截面呈矩形结构，吸附环的壁厚均匀，则第一内腔103的轴向截面适应性的为矩形结构，吸附孔30为圆孔结构并沿着吸附
面11的周向方向均匀分布，以使得吸附力可均匀的作用于晶圆的周向，抽气孔20可外接真空泵用于抽出第一内腔 103中的气体使得第一内腔103中形成负压环境，进而使得晶圆被吸附于吸附面11上。
46.吸附环10的轴向一端面作为吸附面11，吸附面11适应性的为环形结构，则晶圆吸附装置通过吸附面11吸附晶圆时，吸附面11只与晶圆的边缘处的环形区域接触，可减少晶圆吸附装置与晶圆的接触面积，进而改善晶圆被硅粉污染的现象，以提高成品率；而且晶圆的边缘处通常会在后续加工工艺中切除，因此结合现有的加工工艺，可适应性的调整吸附面11的径向尺寸，使得晶圆在后续加工工艺中将晶圆上与吸附面11接触的位置切除，则可以彻底的消除晶圆吸附装置对晶圆的污染现象。
47.晶圆吸附装置吸附晶圆后，例如对晶圆的非吸附面侧清洗时，晶圆的中心位置处会受到轴向作用力，而此时吸附环10并不能对晶圆的中心位置提供轴向支撑，因此晶圆中心位置受到轴向作用力时容易形变甚至破损，故进一步的，所述晶圆吸附装置还包括吸附台40和充气孔50，所述吸附台40与所述吸附环10的轴向远离所述吸附面11的一端密封连接，所述吸附环10的内周面与所述吸附台40合围成充气槽12，所述充气孔50与所述充气槽12连通。
48.本实施例中对吸附台40的形状不做限定，也对吸附台40与吸附环10 的连接方式不做限定，请参考图1至图3所示，适配于吸附环10的圆环形结构，吸附台40适应性的设置为圆盘形结构，吸附台40与吸附环10同轴设置，吸附台40将吸附环10的轴向一端密封形成了充气槽12，该充气槽 12在轴向靠近吸附面11的一侧呈开口状，当晶圆吸附于吸附面11上时，则充气槽12的开口侧被晶圆遮挡，因此晶圆的中心位置对应于充气槽12，此时可通过充气孔50向充气槽12内注入气体以增大充气槽12内的气压，进而通过充气槽12内注入的气体实现对晶圆中心位置处的支撑，改善晶圆中心受到外部的轴向作用力而形变甚至破损的现象；其中充气孔50可外接充气设备用于向充气槽12内注入气体，优选注入的气体经过过滤器过滤掉杂质以保证注入在充气槽12内的气体的清洁，同时优选注入的气体为惰性气体，例如氮气。
49.充气槽12内的气体对晶圆轴向的作用方向与吸附孔30对晶圆的吸附力的方向相反，故充气槽12内的气压应保持在一定的范围内，以保证充气槽12内气体对晶圆的作用力不影响对晶圆的吸附，同时也保证充气槽12 内气体对晶圆的作用力保持在合适范围内而不会导致晶圆受力过大而形变或破损，因此进一步，所述晶圆吸附装置还包括压力检测器60，所述压力检测器至少用于检测所述充气槽12内的气压。请参考图1和图4所示，压力检测器60设置于充气孔50处用于实时检测充气槽12内的气压，压力检测器60优选精度较高的yl型数字气压传感器，压力检测器可依据使用需求选择现有型号的传感器，该传感器的结构、安装方式以及使用方式均为现有技术，此处不在赘述；通过压力检测器60利于精确的检测充气槽12 内的气压，进而可精确的控制充气槽12内的充气量，使得充气槽12内的气压与第一内腔103的真空度相匹配，而且也利于依据不同厚度的晶圆适应性的调整充气槽12内的气压，以适配不同规格的晶圆；当然，压力检测器60还可以同时检测第一内腔103的气压，以使得充气槽12内的气压与第一内腔103的真空度更好的匹配。
50.进一步，所述吸附台40具有第二内腔41，所述吸附环10轴向靠近所述吸附台40的一端开口，所述第二内腔41与该开口端适形连通，所述抽气孔20开设于所述吸附台40上并
与所述第二内腔41连通。此处的适形连通是指第二内腔41和第一内腔103的连通位置处与吸附环10的开口端的形状适配。
51.请参考图3所示，第二内腔41为柱状体，吸附环10轴向靠近所述吸附台40的一端具有上环形开口13，吸附台40靠近环体101的轴向一端适应性设置有环形开口，该环形开口与上环形开口13适形配置并连接，则第二内腔41与第一内腔103在周向方向上均匀连通；抽气孔20与所述第二内腔41连通，实际上第二内腔41作为一个缓冲腔，当抽气孔20抽出第二内腔41中的空气的瞬时，使得负压环境均匀扩散至第一内腔103中，进而使得周向分布的吸附孔30的吸附力大致保持相同。
52.进一步，所述第二内腔41、所述抽气孔20、所述吸附环10以及所述第一内腔103同轴设置。
53.请参考图3所示，所述吸附环10以及所述第一内腔103同轴设置，则使得吸附面11相对第一内腔103同轴，则利于使得吸附面11上的吸附孔 30所产生的吸附力大致相同，同时第二内腔41、所述抽气孔20和所述吸附环10同轴设置，该布置方式使得抽气孔20抽出气体的瞬间，在第二内腔41的中心处形成局部负压环境，该局部负压环境周围的空气均匀向第二内腔41的中心处流动，则使得负压环境由第二内腔41的中心处均匀向外扩散至第一内腔103中，因此可以保持在通过抽气孔20抽出气体的过程中，第一内腔103中各个部位的气压变化保持一致，因此可保证各个吸附孔30 所产生的吸附力大致相同。
54.进一步，所述晶圆吸附装置还包括支撑臂70，所述支撑臂70连接于所述吸附台40上沿轴向远离所述吸附环10的一端。所述晶圆吸附装置还包括充气管80，所述充气孔50由所述吸附台40靠近吸附环10的一端穿过所述第二内腔41至所述吸附台40远离所述吸附环10的一端后与所述充气管80连接，所述充气管80顺着所述支撑臂70延伸。所述晶圆吸附装置还包括吸气管90，所述抽气孔20开设于所述吸附台40远离所述吸附环10 的一端，所述吸气管90与所述抽气孔20连通并顺着所述支撑臂70延伸。
55.该结构使得支撑臂70、充气管80和吸气管90三者与吸附环10分设于吸附台40的轴向两侧，则可避免支撑臂70、充气管80和吸气管90对吸附环10吸附晶圆时的干扰，本实施中对支撑臂70的延伸方向不做限定，例如支撑臂70可以垂直于吸附台40端面设置沿吸附台40的轴向方向延伸，或者支撑臂70可以平行于吸附台40端面设置沿吸附台40的径向方向延伸；支撑臂70用于与机械臂连接，故支撑臂70的具体结构形式和延伸方向适配于机械臂设置。
56.请参考图1至图4所示，本实施例中，支撑臂70平行于吸附台40设置，其中吸附台40轴向远离吸附环10的一端固定连接有两个螺柱71，支撑臂70通过螺母锁紧在螺柱上，支撑臂70靠近吸附台40的一端呈圆盘形，该端部位置开设有供吸气管90穿过的通孔72，通孔72轴向正对抽气孔20，抽气孔20开设于吸附台40轴向远离吸附环10的一端，吸气管90与抽气孔20连接并穿过通孔72后沿吸附台40的径向方向顺着支撑臂70延伸；充气孔50与抽气孔20的径向排列方向与支撑臂70的延伸方向重合，吸附台40轴向贯穿设置有充气管51，充气管51的内腔作为抽气孔50，使得充气孔50独立于第二内腔41且轴向贯穿过第二内腔41，充气管80与充气孔50连接后弯曲并沿吸附台40的径向方向顺着支撑臂70延伸，其中压力检测器60设置于吸附台40远离吸附环10的一端；该设置方式利于支撑臂 70、充气管80和吸气管90的集中布置，提高晶圆吸附装置的结构紧凑型，同时也避免充气管80和吸气管90过于分散
对吸附作业的干扰。
57.请参考图4所示，所述吸附环10和所述吸附台40一体成型。该结构提高了吸附环10和吸附台40的整体一致性。
58.请参考图4所示，本实施中，吸附环10本身也为一体成型结构，那么需要在吸附面11上沿周向方开设多个吸附孔30。
59.请参考图5所示，在另一个实施例中，吸附环10为分体式结构，所述吸附环10包括环体101和微孔陶瓷盖102，所述环体101的轴向一端开口，所述微孔陶瓷盖102适形密封盖于该开口处，所述微孔陶瓷盖102自身的微孔作为所述吸附孔30，所述微孔陶瓷盖102轴向远离所述环体101的一端面作为所述吸附面11。
60.所述环体101的轴向远离吸附台40的一端为下环形开口14，微孔陶瓷盖102为环形结构并适形盖于下环形开口14上，微孔陶瓷盖102采用微孔陶瓷，微孔陶瓷指在陶瓷内部以及表面含有大量开口或闭口微小气孔的陶瓷体，其孔径一般为微米级或亚微米级，微孔陶瓷具有吸附性、透气性，则微孔陶瓷盖自身的微孔作为吸附孔30，使得吸附力分布均匀，进而改善吸附晶圆过程中，晶圆局部应力集中的现象。
61.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
62.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。