多功能晶圆及膜片架操持系统技术方案

一种多功能晶圆和膜片架操持系统包括晶圆台组件，其具有提供被构造为承载晶圆或膜片架的超平面晶圆台表面的晶圆台；以及下述中的至少一个：展平设备，其被构造为在与晶圆台表面垂直方向上将向下的力自动地施加到翘曲或非平面的晶圆的各部分；移位限制设备，其被构造为在所施加的负压停止并且经由晶圆台将正压施加到晶圆的下侧之后自动地约束或防止晶圆相对于晶圆台表面的非受控的横向运动；以及旋转错位补偿设备，其被构造为自动地补偿安装在膜片架上的晶圆的旋转错位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多功能晶圆及膜片架操持系统
本公开的各方面涉及一种系统和方法，其能够以实现准确的高产量检测处理的方式操持晶圆和安装在膜片架上的晶圆。具体实施方式被配置为自动地(a)修复因晶圆翘曲或不平而导致晶圆台表面上晶圆的真空保持不足问题；(b)防止因真空力中止和/或排气设施停止而导致晶圆沿着晶圆台表面的不受控的横向位移；和/或(c)校正或补偿膜片架承载的晶圆的旋转错位。实施例还能够提供一种被构造为操持晶圆和膜片架的单一超平面多孔晶圆台。
技术介绍
半导体晶圆处理操作包括对于其上存在多个裸片(例如，大量或非常大量的裸片)的半导体晶圆执行各种类型的处理步骤或处理序列。每一个裸片上的装置、电路或结构的几何尺寸、线宽或特性尺寸通常非常小(例如，微米、亚微米或纳米尺度)。任何给定的裸片包括例如借助于对于放置在平坦晶圆表面上的晶圆执行的处理步骤而逐层制造、处理和/或图案化的大量集成电路或电路结构，从而由晶圆承载的裸片被共同地进行处理步骤。各种半导体装置处理操作涉及执行晶圆或膜片架操持操作的多个操持系统，这些操持操作涉及在晶圆或膜片架处理操作期间将晶圆或安装在膜片架上的晶圆(下面简称为“膜片架”)从一个位置、地方或目的地牢固地且选择性地输送到另一位置、地方或目的地，和/或将晶圆或膜片架保持在特定位置。例如，在开始光学检查处理前，操持系统必须从诸如晶圆盒的晶圆或膜片架源获取晶圆或膜片架，并且将晶圆或膜片架传输到晶圆台。晶圆台必须在开始检查处理前将晶圆或膜片架牢固地保持到其表面，并且必须在检查处理完成之后从其表面释放晶圆或膜片架。一旦检查处理完成，操持系统必须从晶圆台获取晶圆或膜片架，并将晶圆或膜片架传输到下一个目的地，例如晶圆或膜片架盒或另外的处理系统。在本领域中已知各种类型的晶圆操持系统和膜片架操持系统。这样的操持系统能够包括一个或多个机械或机器人臂，其被构造为执行晶圆操持操作(其涉及将晶圆传输到晶圆台，以及从晶圆台获取晶圆)；或者执行膜片架操持操作(其涉及将膜片架传输到晶圆台，以及从晶圆台获取膜片架)。每个机器人臂包括关联的末端执行器，其被构造为以本领域技术人员理解的方式借助于对于晶圆或膜片架的部分的真空力的施加和中止来获取、拾取、保持、传输和释放晶圆或膜片架。晶圆台本身能够被视为或定义为一种操持系统，其必须在相对于处理系统的元件(例如，对应于光学检查系统的一个或多个图像捕获装置和一个或多个光源)移动晶圆或膜片架的同时，可靠、牢固且选择性地将晶圆或膜片架定位在晶圆台表面并保持晶圆或膜片架。晶圆台的结构能够显著影响检查系统是否能够实现如下面更详细地描述的高平均检查吞吐量。此外，与晶圆的物理特性和膜片架的物理特性关联地，晶圆台的结构较大地影响了光学检查处理是否能够可靠地产生准确的检查结果。关于准确的检查结果的产生，在光学检查处理期间，晶圆或膜片架必须牢固地保持在晶圆台上。此外，晶圆台必须将晶圆或膜片架的上层或顶表面布置并保持在同一检查平面，从而所有晶圆裸片或尽可能多的晶圆裸片的表面区域以最小或可忽略的偏差一起位于该同一平面上。更具体地，以非常高的倍率对裸片进行适当或准确的光学检查要求晶圆台非常平坦，优选的是，晶圆台的平面性的误差裕量少于图像捕获装置的景深的1/3。如果图像捕获装置的景深为例如20μm，则对应的晶圆台平面性误差不能超过6μm。为了操持非常小(例如0.5×0.5mm或更小)和/或厚度(50μm或更小–例如，由非常薄和/或柔性晶圆或基板承载)的裸片，此平面性要求变得非常关键。对于非常薄的晶圆，重要的是，晶圆台是超平坦的，否则晶圆或膜片架上的一个或多个裸片容易被定位到景深之外。本领域的技术人员将了解的是，裸片越小，所要求的倍率越高，并且因此检查平面所在的景深带越窄。在如上所概述的平面性的情况下，放置于晶圆台的晶圆将平放于晶圆台表面上，晶圆几乎挤出了其下方的所有空气。晶圆被布置在晶圆台上时在晶圆的顶表面与底表面之间的大气压的差导致了由于大气压而在晶圆的顶表面上施加的较大的力，同时将晶圆强力或相当强力地保持在晶圆台上。由于该压力是表面面积的函数，因此，晶圆的尺寸越大，向下施加在晶圆上的力越大。这通常称为晶圆上的“固有吸力”或“自然吸力”。晶圆台表面越平，自然吸力越强，最高可达由晶圆的有限表面所定义的限制。但是，这样的吸力的强度依赖于晶圆台的平坦度。一些晶圆台没有那么平，且其表面上可能有其它沟槽或孔，从而导致吸力减少。尽管存在这样的自然吸力，但是因为晶圆台会在每个裸片的检查期间在短的距离上重复加速，且通常通过晶圆台将大的真空力施加到晶圆台表面以到达晶圆的下侧，从而确保晶圆保持尽可能地平并且在检查期间不会移动。已开发了不同类型的晶圆台结构，以尝试在进行晶圆或膜片架检查操作期间，牢固地保持晶圆或膜片架，并在检查操作期间，将最大数目的裸片可靠地保持在同一平面上。然而，没有一种设计会允许晶圆操持系统能够在没有下面描述的问题中的一个或多个的情况下操持晶圆和安装在膜片架上的切割后的晶圆。将会简要描述每种类型的现有设计及其相关的问题。已经或当前正在使用若干类型的晶圆夹具。在过去，晶圆较小(例如，4、6或8英寸)且显著较厚(特别是与其整个表面面积相比，例如，基于按晶圆表面面积进行标准化的晶圆厚度)，从而每个裸片尺寸较大。目前的晶圆大小通常为12或16英寸，而这些处理后的晶圆的厚度分别随着大小和裸片大小(例如，0.5–1.0平方毫米)的增大而减少(例如，通常的是，对于12英寸的晶圆来说，在薄化/背面研磨/背面抛光前，厚度为0.70–1.0mm，而在薄化/背面抛光后为50–150μm)。能够预计的是，标准晶圆大小随时间进一步增加。此外，能够预计的是，响应于电子装置和移动电话制造商对于将更薄的裸片/更薄的组件嵌入到薄型电子装置(例如，平板电视、移动电话、笔记本计算机、平板计算机等等)的越来越大的需求和要求，每年要处理的晶圆愈来愈薄。以下将说明导致用于操持晶圆和膜片架的晶圆台的当前设计的越来越多的缺陷的这些因素。在历史上，甚至在现在，许多晶圆夹具都是由诸如钢的金属制成。这样的金属晶圆夹具嵌入与从中心位置线性辐射的沟槽交叉的沟槽(通常为圆形的沟槽)的网络。通过这样的沟槽，真空力能够被施加到与晶圆台表面相交的晶圆的下侧，从而有利于晶圆相对于晶圆台表面的牢固保持。在许多晶圆台设计中，这样的沟槽被布置为大小逐渐增加的同心圆的形式。根据晶圆的大小，当晶圆放置于晶圆台表面上时，晶圆将覆盖一个或多个沟槽。能够通过被晶圆覆盖的沟槽来激活真空，以在处理操作(例如，晶圆检查操作)期间向下保持晶圆。在检查后，真空被去激活，并且，采用弹出销以将晶圆提升离开晶圆台表面，从而能够通过末端执行器来获取或移除晶圆。因为存在从金属晶圆台表面的中心幅射的线性沟槽，因此一旦真空被去激活，与真空力到晶圆的下侧的施加相关的剩余吸力会迅速消失。较厚的晶圆更适合通过弹出销施加的用于提升晶圆(如果存在任何残余的吸力，则同时抵抗该残余的吸力)而没有发生折断的显著的力的施加。如上所述，今日愈来愈多制造的晶圆更薄或比之前更薄(例如，目前的晶圆厚度能够薄达50μm)，并且其上的每个裸片的大小也较过去日益缩小(例如0.5平方毫米)。技术上的进步使得裸片尺寸更小，并且导致了更薄的裸片，这导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操持晶圆和其上安装有晶圆或其一部分的系统，每个晶圆具有外围和表面区域，每个膜片架包括其上安装晶圆或其一部分并且由所述膜片架支撑的对应的膜片，所述系统包括：晶圆台组件，所述晶圆台组件包括晶圆台，所述晶圆台提供被构造为承载晶圆或膜片架的超平面晶圆台表面，所述晶圆台组件被构造为将负压或正压施加到晶圆的下侧或者膜片架的其上安装所述晶圆的膜片的下侧；以及膜片架操持设备；以及下述中的至少一个：展平设备，所述展平设备被构造为在与所述晶圆台表面垂直的方向上将向下的力自动地施加到翘曲或非平面的晶圆的多个部分；移位限制设备，所述移位限制设备被构造为在所施加的负压停止以及经由所述晶圆台将正压施加到所述晶圆的下侧之后自动地约束或防止晶圆相对于所述晶圆台表面的非受控的横向运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.31 US 61/696,0511.一种用于操持晶圆的系统，每个晶圆具有外围和表面区域，所述系统包括:晶圆台组件，所述晶圆台组件包括晶圆台，所述晶圆台提供被构造为承载晶圆的平面晶圆台表面，所述晶圆台组件被构造为选择性实施下列其中之一者：将负压施加到所述晶圆的下侧以加速在所述晶圆台表面的保持，或正压施加到所述晶圆的下侧以加速来自所述晶圆台表面的释放；以及展平设备，所述展平设备被构造为在与所述晶圆台表面垂直的方向上将一组向下的力自动地施加到翘曲或非平面的晶圆的可选择的明显位置，其中所述展平设备消除了对于当所述翘曲或非平面的晶圆由于其翘曲或非平面性而不能够被可靠地保持在所述晶圆台表面上时的手动介入需要，展平设备包括：多个臂，所述多个臂的每个臂具有耦接到其的包括软且可弹性形变的材料的尖端元件，每个臂可相对于垂直所述晶圆台之垂直轴横向地以可控的方式在朝向所述垂直轴或离开所述垂直轴的方向上移位到多个不同位置，每个臂可沿着平行所述垂直轴的一垂直方向垂直移位使得所述臂的所述尖端元件的一部分可使用该晶圆的暴露的表面。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述晶圆台表面包括多孔材料，多孔材料能够造成下列的每一者(a)流通的流体的传输；(b)流通的真空力的传输。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述展平设备更包括:主体，所述主体可定位在所述晶圆台表面上方并且可沿着所述垂直轴移位，所述垂直轴承载所述多个臂以及对应的所述尖端元件；以及垂直移位驱动器，所述垂直移位驱动器被构造为(a)可控地移位所述主体并且因此沿着平行于所述垂直轴的所述垂直方向同时移位所述多个臂和耦接到其的所述尖端元件，根据对应于所述晶圆台上的所述晶圆的尺寸的接合辅助位置自动定位所述尖端元件，从而每个尖端元件的一部分被直接布置在所述晶圆的暴露的上表面上方以与所述晶圆的暴露的表面的一部分接合或接触；以及(b)在朝向所述晶圆台表面的向下方方向上可控地移位根据所述接合辅助位置定位的所述尖端元件，其中每个臂以及对应的每个尖端元件包括一信道用以传输负压。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个尖端元件可移位到多个接合辅助位置，每个接合辅助位置将所述尖端元件布置为在所述晶圆台表面上的晶圆的外围处彼此分离小于标准晶圆直径的区域，其中，每个接合辅助位置对应于不同的标准晶圆尺寸。5.根据权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括移位限制设备，所述移位限制设备被构造为在所施加的负压停止和/或经由所述晶圆台将正压施加到所述晶圆的下侧之后自动地约束或防止晶圆相对于所述晶圆台表面的非受控的横向移位。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述移位限制设备包括:主体，所述主体可定位在所述晶圆台表面上方并且可沿着垂直于所述晶圆台表面的垂直轴移位；多个臂，所述多个臂耦接到所述主体，所述多个臂内的每个臂具有耦接到其的包括软且可弹性形变的材料的尖端元件，每个臂可相对于所述垂直轴横向地以可控的方式在朝向所述垂直轴或离开所述垂直轴的方向上移位到多个不同位置；垂直移位驱动器，所述垂直移位驱动器被构造为(a)可控地移位所述主体并且因此沿着平行于所述垂直轴的垂直方向同时移位所述多个臂和耦接到其的所述尖端元件，以根据对应于所述晶圆台上的所述晶圆的尺寸的约束构造定位所述尖端元件，从而每个尖端元件被布置为超出所述晶圆的外围；以及(b)在朝向所述晶圆台表面的向下方方向上可控地移位根据所述约束构造定位的所述尖端元件。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述尖端元件可移位到多个约束构造，每个约束构造将所述尖端元件布置为彼此分离平面空间约束区域，所述平面空间约束区域略大于所述晶圆台表面上的所述晶圆的表面区域，其中，每个约束构造对应于不同的标准晶圆尺寸。8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述晶圆台组件包括一组弹出销，所述弹出销可沿着垂直于所述晶圆台表面的垂直方向移位，并且其中，所述移位限制设备包括:控制单元，所述控制单元被构造为控制:(a)在所述负压到所述晶圆的下侧的施加的中断或停止之后紧接着的吹气到所述晶圆的下侧的施加，所述吹气被从吹气开始时间施加到吹气停止时间；以及(b)所述一组弹出销的激活，所述激活用于将所述一组弹出销在所述吹气开始时间之后的非常短的弹出销激活延迟时间之后在向上方向上移位，从而由于相对于所述吹气开始时间的非常短的弹出销激活延迟时间而使得在横向移位最小或可忽略的情况下将所述晶圆提升离开所述晶圆台表面，其中，所述弹出销激活延迟时间被相对于所述吹气开始时间精确地控制，从而所述晶圆被与所述晶圆响应于所述吹气从所述晶圆台表面的释放同步地垂直升起离开所述晶圆台表面。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述弹出销激活延迟时间是5至50毫秒。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：金剑平，李龙谦，
申请(专利权)人：联达科技设备私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG