CN113826190A - 真空夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种真空夹持装置，其用于夹紧工件，特别地用于夹紧诸如晶圆等平面基材，包括具有吸附表面的底板，其中在底板的吸附表面中设计有多个吸附开口，其中底板可通过至少一个抽吸管道，与至少一个负压装置相连，其特征在于，吸附开口被布置在底板的吸附表面的边沿区域中。

Description

真空夹持装置

技术领域

本发明涉及一种真空夹持装置，其用于夹紧工件，特别地用于夹紧诸如晶圆等平面基材，包括具有吸附表面的底板和多个设计在底板的吸附表面中的吸附开口，其中底板通过至少一个抽吸管道，与至少一个负压装置相连。

背景技术

在现有技术中，这种真空夹持装置原则上是已知的。这种真空夹持装置通常具有真空夹持板(底板)，其包括多个分布在其面上的吸附开口。所述类型的真空夹持装置被用在各种不同的技术领域中。

这种技术领域例如是晶圆形式的基材的加工和检查。原则上，晶圆绝大部分是圆形或者四边形的薄片，在其上有多个电子元器件。在这种晶圆的加工过程中，其通常位于可以包括例如加工台的加工装置上或者说位于其中。加工台具有保持设备，待加工的晶圆在加工过程中被布置在保持设备上，并且晶圆例如借助于真空吸附在保持设备上。

根据DE 20 2013 100 632U1，例如已知了一种真空夹持装置，其包括真空夹持板，其中真空夹持板具有多个均匀地设计在吸附表面中的吸附开口。在该已知的装置中，在真空夹持板上放置有另一真空板。在该已知的解决方案中，该真空板被设计为一种垫子，在施加真空时，其可以紧贴待夹紧的工件。真空板为此具有多个真空通道。真空通道与位于真空板下方的真空夹持板中的吸附开口相连，使得可以在待夹紧的工件的表面上产生真空。

除了加工外，晶圆的检查也是重要的作业领域。因此，在制造晶圆后，通常还必须进行光学检测，以发现并且剔除生产缺陷。在这种情况下，必须借助于光，检查待检查的晶圆的表面。特别理想的是，在这一光学检测过程中，既可以用入射光，也可以用透射光来检查晶圆。在这种检查之前，重要的是将待检查的晶圆“拉”平。这通常借助于上文中所述的真空夹持装置实现。在这种情况下，真空夹持特别地基于以下原则，即在可以被设计为真空台的真空夹持装置外部和内部，首先施加通常为约1bar的标准大气压。此时，待夹紧的晶圆被放到真空夹持装置上。通过真空设备，例如真空泵，真空夹持装置内部的空气被抽走。由此，内外之间产生压差，其边界层就是待夹紧的工件。由此在工件(特别是晶圆)与真空夹持装置之间产生真空。这里特别地指的是负压，其显著(即成倍地)低于环境压力，例如大气压力。大气压力此时将工件压紧到真空夹持装置上。现在，可以检查已然平面地存在的工件的上侧，而工件不会在此过程中滑走。

根据现有技术已知的真空夹持装置的缺点在于，只能不充分地进行所夹紧的工件(特别是晶圆)的光学检测，因为设计在底板的吸附表面中的、均匀分布在吸附表面中的吸附开口会干扰光学检测或者甚至使其无法进行。这些吸附开口产生例如阴影，阴影对于通过入射光或者说透射光进行的光学检测是非常具有干扰性的。

发明内容

本发明的目的在于，克服源于现有技术的真空夹持装置的缺点。本发明的目的特别地在于，提供一种真空夹持装置，通过该真空夹持装置，工件(特别是晶圆)一方面可以平面地在底板上被夹紧并且同时经受最佳的光学检测。

根据本发明，该目的通过一种开头所述类型的真空夹持装置得以实现，其特征在于，吸附开口被布置在底板的吸附表面的边沿区域中。在此，特别可取的是，吸附开口仅仅被布置在底板的吸附表面的边沿。令人惊奇地证明了，通过根据本发明的真空夹持装置，有可能最佳地夹紧并“拉平”晶圆，即便吸附开口并非均匀地分布在底板的吸附表面上，而是被布置在底板的吸附表面的边沿区域中。鉴于吸附开口位于底板的吸附表面的边沿区域中这一事实，可以几乎完全用透射光检测晶圆，因为在待检查的面中不存在任何吸附开口形式的干扰性开口。由此，可以用最大对比度对结构进行检测。通过在待检查的晶圆与底板的吸附表面之间产生的真空，可以将晶圆完全平面地拉到在同样平面地设计的底板上。因此，光学***需要尽可能小的景深。由此有可能在检测过程中取得最佳的光学分辨率和最佳的光效率。

为了使得最佳的光学检测成为可能，底板通常是透明的，特别地基本上由玻璃或者透明塑料，例如有机玻璃制成。

有利地，在吸附开口与底板的边缘之间存在间隔，特别是约1至约30mm的间隔。鉴于吸附开口被布置为稍微与底板的边缘相隔这一事实，在吸附开口与底板的最外边缘之间产生了边缘部段，其在放置下文中详细阐述的薄膜时起对外密封的作用。由此，可以在底板与待检查的工件之间施加特别强的真空。

有利地，吸附开口被设计为圆形。该实施方案更容易制造并且同时具有最佳的吸附特性。

在根据本发明的真空夹持装置的一种优选实施方案中，延伸穿过底板的吸附通道分别连接到至少两个吸附开口上，该吸附通道优选地相对于吸附表面扩展。通过该实施方案，可以快速地在底板与工件之间产生特别强的真空。

通常，至少两个吸附开口具有用于吸附管道的接口和/或与吸附管道相连。

优选地，吸附开口被布置在基本上对应于待夹紧的物体的外形的轮廓线上。因此，如果该物体例如是设计为正方形的，则同样以正方形的形式布置吸附开口。

如果待夹紧的物体是晶圆，则吸附开口优选地被布置在底板的吸附表面中的假想的、特别地被设计为在某部位处被削平的环上，其中环的尺寸稍微小于晶圆的尺寸，使得吸附开口能够刚好被晶圆覆盖。通过这一环形布置，可以在真空夹持装置的底板与待检查的晶圆之间生成特别高并且均匀的真空。

根据本发明的真空夹持装置的一种改进方案的特征在于布置在底板与待夹紧的工件之间的、透明的且设计为易弯曲的薄膜，其在工件的边沿范围内具有吸附洞孔。通过这种薄膜，还可以借助于施加在薄膜与工件之间的真空，将明显拱形的工件平面地拉到底板上。在施加真空时，薄膜紧贴在工件上并且将其几乎一同拉到根据本发明的装置的底板上。以此方式方法，还可以将更加拱形的工件平面地放置到设计为平坦的底板上。晶圆通常是拱形的(最大高达500μm)。因为所述薄膜被设计为透明的并且同样仅在其边沿具有吸附洞孔，所以在使用这种薄膜时，也有可能借助于透射光，进行不受干扰的光学检查。在工件被吸附到底板上时，薄膜首先呈现工件的形状。如果这一点实现，则在薄膜与底板之间会构建出甚至更强的真空，使得薄膜整个被拉到底板上并且呈现工作台的形状。

优选地，上文中所述的易弯曲的薄膜由玻璃制成。这种薄膜被证明是特别有利的，因为其不太容易产生划痕。不同于玻璃薄膜，例如由有机玻璃制成的薄膜容易产生划痕，这在分辨率为1μm的光学检测过程中是不利的。

有利地，上文中所述的薄膜突出于工件的边缘和/或底板的边缘。由此，可在薄膜与底板之间并且由此亦在薄膜与待检查的工件之间产生特别稳定的真空。

附图说明

本发明的其它特征得自下文中结合附图和从属权利要求进行的本发明的优选实施方案的描述。在此，单个特征本身可以单独地或者相互组合地实现。

在附图中：

图1示出了根据本发明的真空夹持装置的立体图；

图2示出了图1的真空夹持装置的俯视图；

图3a以敞开状态示出了图1的真空夹持装置的侧视图；

图3b以关闭状态示出了图1的真空夹持装置的侧视图；

图4a示出了沿着图3a的真空夹持装置的线B-B的剖面；

图4b示出了沿着图3b的真空夹持装置的线G-G的剖面；

图5示出了图4b的放大局部图(局部K)；

图6示出了图4a的放大局部图(局部C)；

图7示出了处于真空接口范围内的根据图1的真空夹持装置的侧视图；

图8示出了吸附开口范围内的图2的放大局部图(局部A)；

图9示出了放大显示的真空接口；

图10示出了图6的放大局部图。

具体实施方式

在下文中，用相同的附图标记标明相同或者功能相同的特征。

在图1和图2中显示了一种真空台1形式的根据本发明的真空夹持装置。在真空台1上夹紧有应经受光学检查的晶圆2。真空台1包括具有吸附表面4的底板3。底板3由玻璃制成。平放于底板3上的晶圆2被设计为基本上圆形的，其中晶圆2被设计为在部位5处是被削平的，以能够更好地抓取。在底板3的吸附表面4中设计有多个吸附开口6。吸附开口6被布置在底板3的吸附表面4中的假想的环6a上，其被设计为在某部位处是被削平的。该假想环6a的形状对应于晶圆2的形状，其中该环6a被设计为稍微小于晶圆2，使得晶圆2刚好遮盖假想的环6a连同吸附开口6。在图8中可以很好地辨识出吸附开口6和晶圆2的这一布置。在此，为了能更好的图示，晶圆被显示为透明的，从而可以看到吸附开口。

真空台1还包括上环7、与上环7相连并且用于固定底板3的止动环8以及下环9。环7、8和9由铝制成，并且通过螺栓连接相互连接。在图1和图2中可以看到上环7中用于***紧固螺栓的洞孔10。此外，上环7包括多个凹口19。这些凹口19用于嵌入校正装置，这些校正装置规定环7、8和9的竖直移动性的特定程度。为了解除真空，稍微抬起止动环8。在图3a、图4a和图6中显示了该“敞开位置”。在图3b、图4b和图5中显示了环8和9摞在一起的“关闭位置”。

止动环8还包括O形环20，其在真空台1的关闭状态下确保对外的最佳密封。真空台1的提升机构还包括导杆11以及与导杆11相连的滚珠衬套12。在滚珠衬套的上端预设有遮盖物13。在图5和图6中可以很好地辨识出这些元件。

在底板3与晶圆2之间布置有设计为易弯曲的、包括吸附洞孔的玻璃薄膜14。布置玻璃薄膜14的吸附洞孔，使得其被布置在底板3的吸附表面4中的吸附开口6上方。因此，玻璃薄膜14中的吸附洞孔同样被布置在被设计为在某部位处被削平的假想环上。为了固定玻璃薄膜14，其被夹紧在上环7与止动环8之间。

在真空台1的与底板3相对的下侧上，该真空台通过封闭板15而对外封闭。在关闭状态下，封闭板15提供底板3与封闭板15之间的内部空间16的气密密封。

为了夹紧晶圆，按如下方式操作。

首先，借助于运输导向斗(此处未显示)，将晶圆2放置到底板3上，使得晶圆2覆盖底板3的吸附表面4中的所有吸附开口6。如上文中已经提及的，吸附开口6在底板3中的布置对应于晶圆2的形状，其中晶圆2被设计为稍微大于其上布置有吸附开口6的假想的、被削平的环6a吸附开口。鉴于晶圆2被设计为仅稍大于假想环6a这一事实，实现了晶圆2仅最低限度地突出于包括吸附开口6的假想环并且由此，仅有晶圆2的极小部段21伸出到环6a外。以此方式方法，可以节省晶圆材料。在晶圆2与底板3之间有玻璃薄膜14，其吸附洞孔被直接定位在底板3的吸附开口6上方。

真空台1至迟此时从打开位置进入关闭位置。这一点通过将止动环8降到下环9上实现。

因为晶圆2不是直的，而是被设计为些许弯曲的并且必须借助于真空台1拉平，所以玻璃薄膜14与止动环8成约3°的角度。由此，实现对非平面设计的晶圆2的适应。以此方式方法，可以更快速地在晶圆2与玻璃薄膜14之间构建足够强的真空。在图10中可以很好地辨识出玻璃薄膜14的布置。

为了产生真空，此时通过真空接口17a和17b，将空气从内部空间16中泵出。这些吸附开口6中的至少一个与真空通道18相连，该真空通道又与真空接口17a或17b中的一个处于开放式连接。通过所产生的真空，晶圆2首先在与真空通道18相连的吸附开口的范围内被拉到玻璃薄膜14上。因为玻璃薄膜14中的吸附洞孔被直接定位在吸附开口6上方并且真空能够以此方式直接作用在晶圆2上，所以这一点是特别好实现的。所有吸附开口6都相互开放式连接。这一点可以例如以如下方式实现，即吸附开口6从其上侧到其下侧完整穿过底板3并且由此通过内部空间16相互间处于开放式连接。鉴于吸附开口6相互间处于开放式连接这一事实，真空快速地扩大到所有吸附开口6上，使得晶圆最终通过所有吸附开口6，被拉到玻璃薄膜14或者说底板3上。晶圆2用作一种“盖板”，只有通过这种盖板，才有可能在晶圆与底板3或者说玻璃薄膜14之间产生真空并且由此将晶圆2平面地拉到底板3上。以这一平面的形状，此时可以最佳地对晶圆2进行光学检测。鉴于吸附开口6全部被布置在底板3的边沿区域中和待检测的晶圆2的最外侧边缘区域中这一事实，这些吸附开口6不会干扰晶圆2的光学检查。由此，除了最外侧的边缘区域外，可以在没有因吸附开口造成的干扰性阴影的条件下，进行晶圆2的光学检测，因为在环6a内没有预设任何吸附开口。与此同时，已经证明了，通过将吸附开口6布置在待检测的晶圆2的最外侧边缘区域中，可以产生非常强的真空，通过该真空可以强劲且安全地将非平面的晶圆拉平。

在当前实施方案中，晶圆2的直径为15cm。吸附开口的直径为0.5mm。

Claims (10)

1.一种真空夹持装置(1)，所述真空夹持装置用于夹紧工件，特别地用于夹紧诸如晶圆(2)等平面基材，所述真空夹持装置包括具有吸附表面(4)的底板(3)，其中在所述底板(3)的吸附表面(4)中设计有多个吸附开口(6)，其中所述底板(3)能通过至少一个抽吸管道与至少一个负压装置相连，其特征在于，所述吸附开口(6)被布置在所述底板(3)的吸附表面(4)的边沿区域中。

2.根据权利要求1所述的真空夹持装置，其特征在于，在所述吸附开口(6)与所述底板(3)的外边缘之间存在间隔，特别是约1至约30mm的间隔。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的真空夹持装置，其特征在于，所述吸附开口(6)被设计为圆形，并且优选地具有约0.3到1.5mm，特别是0.8到1.3mm的直径。

4.根据前述权利要求中任一项所述的真空夹持装置，其特征在于，延伸到所述底板(3)中的吸附通道(18)连接到至少一个吸附开口(6)上，所述吸附通道优选地向所述吸附表面(4)扩展。

5.根据前述权利要求中任一项所述的真空夹持装置，其特征在于，至少两个吸附开口(6)具有用于吸附管道的接口和/或与吸附管道相连。

6.根据前述权利要求中任一项所述的真空夹持装置，其特征在于，所述吸附开口(6)被布置在基本上对应于待夹紧的所述工件(2)的外形的轮廓线上，优选地被布置在所述底板(3)的吸附表面(4)中的被设计为优选地在部位(5)处被削平的环(6a)上，其中所述吸附开口(6)优选地被布置为，使得其能够被待夹紧的所述工件(2)覆盖。

7.根据前述权利要求中任一项所述的真空夹持装置，其特征在于，所述底板被制成透明的，特别地基本上由玻璃或者透明塑料制成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的真空夹持装置，其特征在于布置在所述底板(3)与待夹紧的所述工件(2)之间的、透明的且设计为易弯曲的薄膜(14)，所述薄膜在所述工件的边沿范围内具有吸附洞孔，其中所述洞孔优选地直接布置在所述吸附开口(6)上方。

9.根据权利要求8所述的真空夹持装置，其特征在于，所述薄膜(14)由玻璃制成。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的真空夹持装置，其特征在于，所述薄膜(14)突出于所述工件(2)的边缘和/或所述底板(3)的边缘。

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