一種tsv硅片的真空吸盤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光刻制造【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及TSV硅片的移動裝置，具體涉及TSV硅片的真空吸盤。所述真空吸盤包括吸盤底座、設(shè)置吸盤底座上部的吸附層、設(shè)置在吸盤底座內(nèi)部的真空室和陣列排布在吸附層上與真空室相通的吸附孔群，所述吸附層包括中間芯部和環(huán)繞芯部的環(huán)形層，所述環(huán)形層包括嵌套設(shè)置的至少一個(gè)環(huán)狀彈性吸附層和至少一個(gè)環(huán)狀剛性吸附層。本發(fā)明提供的吸盤采用彈性吸附層和由內(nèi)至外變化的吸附面積，將點(diǎn)吸附變?yōu)榱嗣嫖?，增加了TVS硅片的吸附牢固度。為了防止TVS硅片因彈性吸附層的形變造成翹曲，采用剛性吸附層和彈性吸附層環(huán)狀交替布局且設(shè)置高度差的方式來設(shè)計(jì)吸附面，使得吸附時(shí)依舊可以保持TSV硅片的平面度。
【專利說明】—種TSV硅片的真空吸盤
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光刻制造【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及TSV硅片的移動裝置，具體涉及TSV硅片的真空吸盤。
【背景技術(shù)】
[0002]TSV叫做娃通孔(Through-Silicon-Via),是一種系統(tǒng)級的集成結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過多層硅片平面堆疊，再通過平面法線方向上的通孔進(jìn)行連接而成。TSV硅片具有三維方向堆疊密度最大、芯片之間互連線最短、外形尺寸最小及可以實(shí)現(xiàn)3D芯片堆疊等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊、汽車電子、航空航天領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，主要采用真空吸盤技術(shù)進(jìn)行硅片的夾持與輸送，即通過真空吸附將硅片緊貼吸盤，確保硅片的傳送穩(wěn)定性，為了在保持硅片的平面度的狀態(tài)下對其進(jìn)行吸附保持，要求吸盤表面的平面度極高，同時(shí)要求吸附力均勻防止引起硅片表面翹曲，變形?，F(xiàn)有技術(shù)中公開了一種硅片吸盤，吸盤表面由內(nèi)向外逐級加密，在吸附硅片時(shí)，吸附力均勻，但表面的加工難度并未能降低。
[0004]在高端光刻領(lǐng)域，被傳輸?shù)焦ぜ_上的硅片有高精度的偏心及偏向要求。在理論上，由于硅片有著圓邊及缺口兩大幾何特征，只需要在硅片圓邊上通過光電檢測CCD(Charge Couple Device)進(jìn)行透過式掃描,取得足夠的特征點(diǎn)，就可以得到娃片的圓心位置和缺口方向。但實(shí)際上，TSV硅片作為一個(gè)鍵合硅片，具有與其他硅片不同的幾何特稱，在定位方面，TSV硅片底部為曲面，參見圖1，由于傳統(tǒng)的吸盤表面101為陶瓷材料，表面不易形變，與TSV硅片102曲面的接觸面積小，吸附不牢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是TSV硅片的真空吸盤吸附不牢的問題，為了克服以上不足，提供了一種TSV硅片的真空吸盤。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:所述真空吸盤包括吸盤底座、設(shè)置吸盤底座上部的吸附層、設(shè)置在吸盤底座內(nèi)部的真空室和陣列排布在吸附層上與真空室相通的吸附孔群，所述吸附層包括中間芯部和環(huán)繞芯部的環(huán)形層，所述環(huán)形層包括嵌套設(shè)置的至少一個(gè)環(huán)狀彈性吸附層和至少一個(gè)環(huán)狀剛性吸附層。
[0007]進(jìn)一步，彈性吸附層和剛性吸附層穿插設(shè)置，例如環(huán)形層從內(nèi)到外依次包括一個(gè)以上彈性吸附層、一個(gè)以上剛性吸附層、一個(gè)以上彈性吸附層和一個(gè)以上剛性吸附層。
[0008]進(jìn)一步，所述彈性吸附層與剛性吸附層交替設(shè)置，例如環(huán)形層從內(nèi)到外依次包括一個(gè)彈性吸附層、一個(gè)剛性吸附層、一個(gè)彈性吸附層和一個(gè)剛性吸附層。
[0009]彈性吸附層可以隨TSV硅片的曲面形狀產(chǎn)生形變，保證TSV硅片與吸附層良好的接觸和吸附效果。而剛性吸附層用于TSV硅片的剛性接觸面，防止彈性吸附層支撐力不足，造成TSV硅片本身產(chǎn)生翹曲，保證TSV硅片本身的平面度。
[0010] 進(jìn)一步，所述吸附孔群包括芯部吸附孔群和環(huán)形層吸附孔群，環(huán)形層吸附孔群中的吸附孔按矩陣劃分，同行的吸附孔均勻分布在一個(gè)彈性吸附層或一個(gè)剛性吸附層的圓周上，同列的吸附孔沿通過圓心向外的一個(gè)輻射線分布。
[0011]進(jìn)一步，所述吸附孔由一個(gè)單孔或一組多孔組成。
[0012]進(jìn)一步，同列的吸附孔中，內(nèi)側(cè)的吸附孔的吸附面積不大于外側(cè)的吸附孔的吸附面積，同列吸附孔的吸附面積從內(nèi)到外呈上升趨勢，同行的吸附孔的吸附面積相同。
[0013]當(dāng)吸附孔為一個(gè)單孔時(shí)，所述吸附面積為該單孔的孔面積，當(dāng)吸附孔為一組多孔時(shí)，所述吸附面積為該組多孔包含的所有孔的孔面積之和。TSV硅片外圍相對于中心需要較大的吸附力，通過增大外側(cè)的吸附面積，可以有效增大吸附力，這樣在吸附過程中，減小了由于吸力不均勻造成的TSV硅片本身變形，各行吸附孔的吸附面積可以通過具體TSV硅片重量，由仿真分析得出。
[0014] 進(jìn)一步，所述彈性吸附層高出相鄰的剛性吸附層。
[0015]在吸附時(shí)，彈性吸附層適應(yīng)了 TSV硅片的曲面，在吸附力作用下，彈性吸附層被壓縮，TSV硅片可以落在剛性吸附層的平面上，保持了 TSV硅片的平面度。
[0016]進(jìn)一步，外側(cè)的剛性吸附層高于內(nèi)側(cè)的剛性吸附層，高度差由TSV硅片的曲面形狀計(jì)算推出，高度差用于補(bǔ)償TSV硅片底面曲度帶來的高度差，這樣可以使TSV硅片在吸附時(shí)保證一定的平面度。
[0017]進(jìn)一步，所述彈性吸附層為彈性體材料，多個(gè)彈性吸附層可采用不同的彈性體材料。
[0018]進(jìn)一步，所述彈性體材料為熱塑性聚氨酯，熱塑性聚氨酯具有高模量、高強(qiáng)度、高伸長、耐磨損、加工性能好、可分解等特性，因此采用該材料的彈性吸附層具有彈性佳，耐磨損且環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在使用過程中，彈性吸附層壓縮及回彈重復(fù)度高，能夠保持長期的穩(wěn)定性，提高了整個(gè)陶瓷吸盤的使用壽命。
[0019]本發(fā)明提供的吸盤采用彈性吸附層和由內(nèi)至外變化的吸附面積，將點(diǎn)吸附變?yōu)榱嗣嫖剑黾恿?TVS硅片的吸附牢固度。為了防止TVS硅片因彈性吸附層的形變造成翹曲，采用剛性吸附層和彈性吸附層環(huán)狀交替布局且設(shè)置高度差的方式來設(shè)計(jì)吸附面，使得吸附時(shí)依舊可以保持TSV硅片的平面度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)問題示意圖；
[0021]圖2是實(shí)施例1的吸盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是圖3的A-A向剖面圖；
[0023]圖4是圖4的B部局部放大圖；
[0024]圖5是實(shí)施例2的吸盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是彈性吸附層的工作原理示意圖。
[0026]圖中所示:
[0027]1-吸盤底座，101-吸盤表面，102-TVS硅片，103-彈性層；
[0028]2-吸附層，21-中間芯部，22-彈性吸附層，23-剛性吸附層；
[0029]221-第一彈性吸附層，222-第二彈性吸附層，223-第三彈性吸附層，224-內(nèi)
[0030]圈彈性吸附層，225-外圈彈性吸附層；[0031]231-第一剛性吸附層，232-第二剛性吸附層，233-第三剛性吸附層，234-內(nèi)
[0032]圈剛性吸附層，235-外圈剛性吸附層；
[0033]3-真空室；
[0034]4-吸附孔群，41-芯部吸附孔群，42-環(huán)形層吸附孔群；
[0035]421-圓周，422-輻射線，423-小單孔，424-大單孔，425-多孔；
[0036]Dl-小單孔孔徑，D2-大單孔孔徑，Hl-第三彈性吸附層與第三剛性吸附層的
[0037]高度差，H2-第三剛性吸附層和第二剛性吸附層之間的高度差。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述:
[0039]實(shí)施例1
[0040]如圖2和3所示，本發(fā)明所述真空吸盤包括吸盤底座1、設(shè)置吸盤底座I上部的吸附層2、設(shè)置在吸盤底座I內(nèi)部的真空室3和陣列排布在吸附層2上與真空室3相通的吸附孔群4，所述吸附層2包括中間芯部21和環(huán)繞芯部的環(huán)形層，所述環(huán)形層包括交替設(shè)置的三個(gè)環(huán)狀彈性吸附層22和三個(gè)環(huán)狀剛性吸附層23，也就是從內(nèi)向外依次為第一彈性吸附層221、第一剛性吸附層231、第二彈性吸附層222、第二剛性吸附層232、第三彈性吸附層223和第三剛性吸附層233。
[0041]所述吸附孔群4包括芯部吸附孔群41和環(huán)形層吸附孔群42，芯部吸附孔群41從內(nèi)到外分三層圓周均勻分布，三層依次包一個(gè)吸附孔、7個(gè)吸附孔和12個(gè)吸附孔，環(huán)形層吸附孔群41中的吸附孔按矩陣劃分，共6行12列，同行的吸附孔均勻分布在一個(gè)彈性吸附層22或一個(gè)剛性吸附層23的圓周421上，同列的吸附孔沿通過圓心向外的一個(gè)輻射線422分布，共有6層12條輻射線。
[0042]所述第一彈性吸附層221、第一剛性吸附層231和第二彈性吸附層222上3行12列的小單孔423的孔徑為D1，所述第二剛性吸附層232、第三彈性吸附層223和第三剛性吸附層233上3行12列的大單孔424的孔徑為D2，D2大于Dl，也就是大單孔424的孔面積大于小單孔423的孔面積，也就是第一彈性吸附層221、第一剛性吸附層231和第二彈性吸附層222的吸附面積小于第二剛性吸附層232、第三彈性吸附層223和第三剛性吸附層233的吸附面積，具體孔徑的選擇通過具體硅片重量，由仿真分析得出。
[0043]如圖4所示，所述第三彈性吸附層223與第三剛性吸附層233的高度差為H1，約為1mm，所述第一彈性吸附層221和第二彈性吸附層222與第三彈性吸附層223等高。所述第三剛性吸附層233和第二剛性吸附層232之間的高度差H2，第二剛性吸附層232和第一剛性吸附層231之間的高度差(圖中未示)用于補(bǔ)償TSV硅片曲度帶來的高度差，從而有效保證吸附時(shí)的平面度。
[0044]所述芯部21和剛性吸附層23的材料為陶瓷，所述彈性吸附層22的材料均為熱塑性聚氨酯的彈性體材料。
[0045]需要指出的是，第一彈性吸附層221、第二彈性吸附層222和第三彈性吸附層223可以選用相同或不同的彈性體材料。
[0046]實(shí)施例2
[0047] 如圖5所示，參考實(shí)施例1，其不同之處在于，所述環(huán)形層包括穿插設(shè)置的三個(gè)環(huán)狀彈性吸附層22和二個(gè)環(huán)狀剛性吸附層和二個(gè)環(huán)狀彈性吸附層，具體是從內(nèi)向外內(nèi)圈剛性吸附層234、內(nèi)圈彈性吸附層224、外圈彈性吸附層225和外圈彈性吸附層235，所述內(nèi)圈剛性吸附層234和內(nèi)圈彈性吸附層224上設(shè)置小單孔423，所述外圈彈性吸附層225上設(shè)置的吸附孔為多孔425，多孔425的孔面積之和大于小單孔423，所述外圈彈性吸附層235上設(shè)置大單孔424，大單孔424的孔面積不小于多孔425的孔面積之和，具體個(gè)孔的孔徑通過具體硅片重量，由仿真分析得出。所述內(nèi)圈彈性吸附層224和外圈彈性吸附層225為不同的彈性體材料。
[0048]原理說明:發(fā)明人為了保證吸附的牢固性，在吸盤上增加一層彈性層103，原理如圖2所示，彈性層103可以隨TSV硅片102的曲面形狀產(chǎn)生形變，保證TSV硅片與吸附層良好的接觸和吸附效果。但是單一的彈性層103無法保證TSV硅片的原有平面度，造成TSV硅片變形，無法滿足應(yīng)用的要求，因此本發(fā)明提供的技術(shù)方案是在單一彈性層技術(shù)方案基礎(chǔ)上的改進(jìn)方案，工作原理相似。
[0049]具體實(shí)施過程如下所示:首先將TSV硅片放置于吸附層2上，打開真空泵，抽空真空室3，相應(yīng)的吸附孔群4產(chǎn)生對TSV硅片的吸附力；在吸附力的作用下，TSV硅片壓縮彈性吸附層22，吸附力大小可以使硅片接觸到剛性吸附層23 ;待TSV硅片和所有剛性吸附層23接觸后，便被完全吸附，在保證高吸附度的同時(shí)又具有一定的平面度。吸盤帶動TSV硅片旋轉(zhuǎn)一圈，即可完成定心定向,最后開啟閥門，氣體流入真空室3,完成TSV娃片的卸載。
[0050]上述實(shí)例僅是對該發(fā)明的某種實(shí)施特例進(jìn)行描述，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員對上訴內(nèi)容進(jìn)行簡單的更改、變換，均屬于權(quán)利要求中需要保護(hù)的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種真空吸盤，其包括吸盤底座、設(shè)置吸盤底座上部的吸附層、設(shè)置在吸盤底座內(nèi)部的真空室和陣列排布在吸附層上與真空室相通的吸附孔群，其特征在于，所述吸附層包括中間芯部和環(huán)繞芯部的環(huán)形層，所述環(huán)形層包括嵌套設(shè)置的至少一個(gè)環(huán)狀彈性吸附層和至少一個(gè)環(huán)狀剛性吸附層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種真空吸盤，其特征在于，所述彈性吸附層和剛性吸附層穿插設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2述一種 真空吸盤，其特征在于，所述彈性吸附層與剛性吸附層交替設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2述一種真空吸盤，其特征在于，外側(cè)的剛性吸附層高于內(nèi)側(cè)的剛性吸附層，高度差由TSV硅片的曲面形狀計(jì)算推出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1任一所述一種真空吸盤，其特征在于，所述彈性吸附層高出相鄰的剛性吸附層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種真空吸盤，其特征在于，所述吸附孔群包括芯部吸附孔群和環(huán)形層吸附孔群，環(huán)形層吸附孔群中的吸附孔按矩陣劃分，同行的吸附孔均勻分布在一個(gè)彈性吸附層或一個(gè)剛性吸附層的圓周上，同列的吸附孔沿通過圓心向外的一個(gè)輻射線分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種真空吸盤，其特征在于，所述吸附孔由一個(gè)單孔或一組多孔組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種真空吸盤，其特征在于，同列的吸附孔中，內(nèi)側(cè)的吸附孔的吸附面積不大于外側(cè)的吸附孔的吸附面積，同列吸附孔的吸附面積從內(nèi)到外呈上升趨勢，同行的吸附孔的吸附面積相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求廣8任一所述一種真空吸盤，其特征在于，所述彈性吸附層為彈性體材料，多個(gè)彈性吸附層可采用不同的彈性體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求f8任一所述一種真空吸盤，其特征在于，所述彈性體材料為熱塑性聚氨酯。
【文檔編號】H01L21/683GK103904012SQ201210586865
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】黃明, 鄭教增, 胡松立, 王邵玉, 阮冬, 姜曉玉 申請人:上海微電子裝備有限公司