[发明专利]翘曲硅片吸附装置及其吸附方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻设备领域，尤其涉及一种翘曲硅片吸附装置及其吸附方法。

背景技术

光刻设备主要用于IC（集成电路板）或其它微型器件的制造。通过光刻设备，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次曝光成像在涂覆有光刻胶的硅片上，例如半导体硅片、LED（发光二极管，英文全称：Light Emitting Diode）液晶面板。

已知的光刻设备包括步进重复式和步进扫描式。不论哪种光刻设备，均需具有相应的装置作为掩模版和硅片的载体，装载有掩模版或硅片的载体产生精确的相互运动来满足光刻需要，上述掩模版的载体被称之为承版台，硅片的载体被称之为承片台，承版台和承片台分别位于光刻设备的掩模台分系统和工件台分系统中，作为上述分系统的核心模块。在承版台和承片台的相互运动中，须保证掩模版和硅片始终被可靠地定位，也就是说掩模版和硅片的六个自由度皆被限制住。

现有的承片台中，用于吸附固定硅片的装置称之为吸盘，吸盘又被定位且吸附在承片台的核心部件方镜的上表面上，保证光刻过程中硅片能随工件台的移动，按照预定的路线和速度到达正确的位置。由于硅片的表面需要涂覆光刻胶，故吸盘多采用吸附式，方镜由一系列驱动器驱动，可产生多个自由度的运动，从而完成对承片台的位置调整，使硅片完成调平调焦的要求。吸盘的精度对光刻设备的焦深（focus）和套刻精度（overlay）有很大的影响，体现在其上下表面的面型精度以及自身的夹持变形量。

随着TSV（通过硅片通道，英文全称：Through Silicon Vias）技术的发展，硅片的不断减薄以及硅片键合工艺，导致硅片自身存在不确定的翘曲，在硅片翘曲处和吸盘表面形成了间隙，当吸盘打开真空时漏气，无法满足正常情况下的真空阈值，而降低真空阈值则会导致硅片吸附的可靠性降低，导致现有的真空吸盘不能理想地吸附翘曲硅片。

现有技术多是使用真空吸盘，利用真空吸附力来固定夹持硅片，即采用真空吸附的方式使硅片定位在吸盘上表面，并提出了吸盘上表面若干形态的分布，以优化在真空吸附时对硅片产生的变形、热应力等影响。但是这些类型的吸盘都不能解决翘曲硅片的吸附问题。

发明内容

本发明提供一种翘曲硅片吸附装置及其吸附方法，以解决现有技术中的硅片吸附装置无法吸附翘曲硅片的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种翘曲硅片吸附装置，包括吸盘和至少三个吸头组件，所述吸头组件分布于所述吸盘上，所述吸头组件包括吸嘴、球头、气缸以及位置传感器，所述吸嘴与所述气缸通过所述球头活动连接，并在所述气缸的作用下相对吸盘表面作升降运动，所述位置传感器设于所述气缸中。

较佳地，所述气缸包括缸体、活塞、导向柱以及弹簧，所述导向柱固定于所述缸体中，所述活塞位于所述缸体中，且一端穿出所述缸体与所述吸嘴通过所述球头活动连接，所述导向柱插置于所述活塞中，所述弹簧套设于所述活塞与缸体底部之间的导向柱上。

较佳地，所述活塞将所述缸体分为密闭的第一气室和第二气室，所述第一气室连接至正压源，所述第二气室连接至负压源。

较佳地，吸嘴的腔体与所述第二气室通过所述导向柱上的通孔相连通。

较佳地，所述缸体与所述吸盘通过螺钉连接。

较佳地，所述吸盘的上表面还设有真空传感器。

较佳地，所述各吸头组件均匀分布于所述吸盘等半径的圆周上。

较佳地，所述吸头组件的圆心与吸盘的圆心的距离与吸盘直径的比值为1：3至4：5。

较佳地，所述吸嘴的直径为5mm~100mm。

本发明还提供了一种硅片吸附方法，采用如上所述的翘曲硅片吸附装置，其工作步骤如下：

第一步，气缸带动吸嘴位置下降至低于吸盘上表面，执行硅片上片，吸盘真空开启吸附硅片；

第二步，将硅片交接完成后，真空传感器检测硅片是否被吸盘100吸附，是则吸附完成，否则进行下一步骤；

第三步，气缸带动吸嘴上升贴合硅片，吸嘴开启真空对硅片进行吸附，并将硅片拉至所述吸盘的上表面；

第四步，吸盘真空开启；

第五步，吸嘴停止真空吸附，气缸带动吸嘴回复至初始位置。

较佳地，所述气缸分为密闭的第一气室和第二气室，所述气缸通过第一气室和第二气室的开启和关闭控制所述吸嘴的升降。