TW201727815A

TW201727815A - 真空夾頭

Info

Publication number: TW201727815A
Application number: TW105137742A
Authority: TW
Inventors: 菊地真哉; 小野寺教夫
Original assignee: 日本特殊陶業股份有限公司
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2017-08-01
Also published as: JPWO2017086333A1; CN107408530A; WO2017086333A1

Abstract

提供一種可達成在將存在有翹曲或起伏等之晶圓等的基板吸附保持之際，擴張可擔保基板平坦度之區域的真空夾頭。在基體1的表面形成有包圍連通路徑102之呈環狀窪陷的環狀凹部10。在環狀凹部10配置有環狀的密封構件2。密封構件2係構成為：其一部分即第2元件22是從環狀凹部10比在基體1的表面中與基板抵接的部位(或其等所定義之吸附平面)還朝上方突出。密封構件2的第2元件22具有可傾倒達基體1的表面中與晶圓W抵接的部位相同高度之彈性，俾減少存在於和第1元件21之間的間隙20。

Description

真空夾頭

本發明有關一種藉由通過被形成於基體的連通路徑所形成之負壓將晶圓等之基板吸附保持於該基體的表面之真空夾頭。

有提案一種真空夾頭，其在基體的外緣設有由彈性材料(例如橡膠)構成且以從下到上緩慢朝外側擴展的方式形成的裙狀的密封構件(參照專利文獻1)。

另有提案一種真空夾頭，其構成為在板狀構件上固定有密封構件且複數個該板狀構件以可相對於基體卸下的方式固定(參照專利文獻2)。

依據該構成的真空夾頭，即便在晶圓具有翹曲、起伏或階差的情況，使密封構件的上端部遍及其全周抵接於該晶圓，以在晶圓和吸附面之間隙形成密閉區域。因此，解消原本因晶圓之翹曲等而在與基體之間產生之間隙的影響，將該密閉區域設為負壓使該晶圓確實被吸附保持。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1 日本國特開平07-308856號公報

專利文獻2 日本國特開2010-153419號公報

然而，因為晶圓中與密封構件抵接的部位及比抵接的部位(例如位在最外側的抵接部位)還外側的區域有無法擔保平坦度的情況，故從晶圓上儘可能製造多個電路晶片等之晶圓有效活用的觀點而言，尚存有改善空間。

於是，本發明之目的在於提供一種可達成在將存在有翹曲或起伏等之晶圓等的基板吸附保持之際，擴張可擔保基板平坦度之區域的真空夾頭。

本發明係有關一真空夾頭，具備形成有連通路徑之基體，且構成為藉由通過前述連通路徑在前述基體的表面與基板之間形成負壓區域而將前述基板吸附保持於前述基體的表面側。

本發明第1態樣的真空夾頭之特徵為：在前述基體的表面形成有包圍前述連通路徑之呈環狀窪陷的環狀凹部，在前述環狀凹部配置由環狀的彈性素材構成之密封構件，前述密封構件的一部分構成為從前述基體的吸附平面突出且可彈性變形。

依據本發明第1態樣的真空夾頭，在基板被載置於基體的表面側之際，密封構件的一部分彈性變形，即便基板有翹曲或起伏等，亦可使該一部分對基板遍及全周或大致全周地抵接。此外，關於基板的翹曲態樣方面，可例舉該基板變形成鞍形或圓頂型的態樣。除了基板的中央部是處在比其周邊部還上方之中凸態樣的變形，亦包含中央部是處在比其周邊部還下方之中凹態樣的變形。接著，藉由通過連通路徑使藉基板、基體及密封構件所包圍的空間(內側空間)被真空吸引而在該內側空間形成負壓區域，密封構件的該一部分進一步彈性變形而與基體的吸附表面(包含被形成於基體的表面之構造物的上端的點或面之假想平面)成為相同高度。藉此，可使基板整體抵接於被形成在基體的表面之構造物或與其等抵接的部位，可達成於該基板擴張可擔保平坦度之區域。

在本發明第1態樣的真空夾頭中，前述密封構件具備：配置於前述環狀凹部之環狀的第1元件；及至少一部分以從前述環狀凹部突出於比前述吸附平面還上方之方式傾斜延伸之環狀的第2元件，前述第2元件構成為可彈性地傾倒達前述基體的表面中與前述吸附平面相同高度。

依據該構成的真空夾頭，藉由通過連通路徑使內側空間被真空吸引而在該內側空間形成負壓區域，以密封構件的一部分即第2元件彈性地傾倒達與基體的吸附表面相同高度，俾縮小存在於和第1元件之間的間隙。藉此，可使基板整體抵接於被形成在基體的表面之構造物或與其等抵接的部位，能達成在該基板擴張可擔保平坦度之區域。

本發明第2態樣的真空夾頭之特徵為：在前述基體的表面形成有包圍前述連通路徑之呈環狀窪陷的環狀凹部，在前述環狀凹部配置由環狀的彈性素材構成之密封構件，前述密封構件具備：以收納於環狀凹部的方式配置之下側的第1元件；及一端部或基端部對前述第1元件固定或連接，且在其他端部和前述基板抵接之上側的第2元件，在未將前述基板吸附保持的狀態下，前述第2元件的其他端部係位在比吸附平面還上方側。

依據本發明第2態樣的真空夾頭，在基板被載置於基體的表面側之際，密封構件中至少第2元件彈性變形，即便基板有翹曲或起伏等，亦可使該第2元件的其他端部(抵接部)對基板遍及全周或大致全周地抵接。接著，藉由通過連通路徑使藉基板、基體及密封構件所包圍的空間(內側空間)被真空吸引，而在該內側空間形成負壓區域，密封構件中至少第2元件進一步彈性變形而和基體的吸附表面成為相同高度。藉此，可使基板整體抵接於被形成在基體的表面之構造物或與其等抵接的部位，可達成於該基板擴張可擔保平坦度之區域。

關於本發明第2態樣的真空夾頭，較佳為：以在前述第1元件及前述第2元件之間存在間隙之方式來構成前述密封構件。關於本發明第2態樣的真空夾頭，較佳為：以在前述第1元件及前述第2元件之間存在對外部開放的間隙之方式來構成前述密封構件。

依據該構成的真空夾頭，藉由以第1元件及第2元件之間隙的形態會變化之方式使密封構件彈性地變化，可如上述般使基板整體抵接於被形成在基體的表面之構造物或與其等抵接的部位，可達成於該基板擴張可擔保平坦度之區域。

1‧‧‧基體

2‧‧‧密封構件

10‧‧‧環狀凹部

12‧‧‧環狀凸部

20‧‧‧第1及第2元件之間隙

21‧‧‧第1元件

22‧‧‧第2元件

102‧‧‧連通路徑

104‧‧‧升降銷用貫通孔

圖1係作為本發明一實施形態的真空夾頭之上視圖。

圖2係圖1的II-II線剖視圖。

圖3係有關作為本發明一實施形態的真空夾頭的機能之說明圖。

圖4係有關密封構件的其他實施例之說明圖。

圖5係有關密封構件的其他實施例之說明圖。

圖6係有關密封構件的其他實施例之說明圖。

圖7係作為本發明的其他實施形態的真空夾頭之上視圖。

(構成)

如圖1及圖2所示之作為本發明一實施形態的真空夾頭，係具備由大致圓板狀的陶瓷燒結體構成之基體1。基體1係燒成以碳化矽、氮化鋁、氧化鋁或氮化矽等之陶瓷粉末作為主原料之原料粉末的成形體且透過施以必要的加工而製成。

基體1中，除連通路徑102(貫通孔)以外，還形成有供用以使晶圓W(基板)升降的升降銷(圖示省略)插通之升降銷用貫通孔104。在基體1的表面形成有包圍連通路徑102之呈環狀窪陷的環狀凹部10(例如深度1~10[mm]，寬度1~10[mm])。在環狀凹部10配置有環狀的密封構件2。

基體1中，形成有包圍環狀凹部10之呈環狀突出的環狀凸部12(例如高度30~200[μm])。環狀凸部12的上端部是構成基體1中之「與晶圓W的抵接部位」。此外，亦可在基體1的吸附面上，形成將從該吸附面突出之大致圓柱狀、大致半球狀或大致圓錐台狀的複數個銷(圖示省略(例如高度30~200[μm]))以三角格子狀、正方格子狀或同心圓狀等規則地配置。複數個銷的上端部構成在基體1中之「與晶圓W的抵接部位」且定義吸附平面。圖2中顯示基體1的上端面或表面看似平坦面，但實際上係藉由環狀凸部12的上端面及各銷的上端面所構成之離散的面之集合。

密封構件2係環狀的構件，利用胺甲酸乙酯或氟橡膠等之彈性素材所構成。密封構件2具備下側的第1元件21及上側的第2元件22。密封構件2中，下側的第1元件21係以其全部被收納於環狀凹部10的方式作配置。密封構件2中，上側的第2元件22係以其一端部或基端部對第1元件21固定或連接，且在其他端部和基板(晶圓W)抵接。在未將基板(晶圓W)吸附保持的狀態下，第2元件22的其他端部係位在比吸附平面還上方側。在構成第2元件22的材料方面，採用其硬度是0~60的材料。構成第1元件21的材料之硬度可與構成第2元件22的材料之硬度相同，不同亦可。硬度係使用硬度計且依據JIS K6253：2012作測定。

密封構件2具備：在剖視圖中大致梯形狀的第1元件21；及位在第1元件21的上部且於剖視圖中大致L字狀的第2元件22(參照圖2)。第2元件22係相對於第1元件21具有間隙20且在其基端部和第1元件21連接。例如，亦能以在剖視圖中第2元件22的長度L包含在2.0~20[mm]的範圍，第2元件22的厚度T包含在0.1~2.0[mm]的範圍且以吸附平面為基準的第2元件22的突出高度H包含在1.0~9.0[mm]的範圍之方式來構成密封構件2。

第2元件22是構成為：可彈性地傾倒達基體1的表面中與晶圓W的抵接部(吸附平面)相同高度以縮小和第1元件21之間存在的間隙20(參照圖3)。在第2元件22從有負荷的狀態遷移到從該負荷解放的狀態之際可復元成原本的姿勢或形態那樣的彈性是密封構件2所必備的。經考量此點，設計出構成密封構件2之素材的硬度及第2元件22的彎曲部位或基端的厚度。在密封構件2的側面202與環狀凹部10的內側面之間形成有在基體1的表面側備有開放部之間隙。密封構件2係構成為：第2元件22的上側的傾斜面是從密封構件2的平坦的上端面204連續地朝上方傾斜。

(機能)

依據前述構成的真空夾頭，在晶圓W載置於基體1的表面側之際，即便晶圓W有翹曲或起伏等，亦可使密封構件2的一部分即第2元件22對晶圓W遍及全周或大致全周地抵接。接著，經由連通路徑102使藉晶圓W、基體1及密封構件2所包圍的空間(內側空間)被真空吸引。因此，在該內側空間形成負壓區域，密封構件2以其第2元件22彈性地傾倒的方式彈性變形而與基體1的吸附平面成為相同或大致相同的高度(參照圖3)。其結果，可使晶圓W整體抵接於基體1的吸附表面，進而達成於該晶圓W中擴張可擔保平坦度之區域。

(本發明的其他實施形態)

密封構件2及環狀凹部10各自的形狀亦可作各種變更。例如，圖4所示，密封構件2亦可為圓環狀。密封構件2在剖視圖中為大致圓形狀，基體1的比吸附平面還朝上方突出的部分(相當於第2元件22。)的上端部是構成和基板(晶圓W)抵接的抵接部。同樣如圖4所示，環狀凹部10亦可形成為上側具有上底之具有大致梯形狀的剖面。換言之，亦可為環狀凹部10的內側面是傾斜於環狀凹部10的底面側之形態。依據此種形態，剖視圖中，環狀凹部10之底面側的寬度比剖視圖中上邊側的寬度還大，所以可防止密封構件2自環狀凸部10脫落的事態。此外，密封構件2的剖面形狀亦可為軸線方向是上下方向延伸之蛇腹形狀(波紋形狀)(圖示省略)。環狀凹部10的剖面形狀，除了大致梯形狀以外，亦可為在從下端位置到上端位置的中途具有向內側突出的一或複數個凸部那樣的形狀(圖示省略)等，也可以是能防止密封構件2從環狀凸部10脫落的任何形狀。

如圖5所示，密封構件2的外觀與圖4同樣形成為圓環狀，亦可藉由剖視圖中下半圓弧狀的第1元件21及上半圓弧狀的第2元件22所構成。換言之，圖5所示之密封構件2係利用中空的構件所構成。雖為圖示，但中空的構件亦可藉由向上開口的U字狀的第1元件及向下開口的U字狀的第2元件所構成。

如圖6所示，亦能以第1元件21具有縱長的大致矩形狀的剖面且第2元件22具有從第1元件21的上部連續地朝斜上方延伸的大致矩形狀的剖面之方式形成密封構件2。又，密封構件2亦可為在剖視圖呈大致Γ字形狀(倒L字那樣的形狀)，環狀凹部10是在供收容密封構件21之縱長的矩形狀的上端部連接有橫向延伸之橫長的矩形狀。

例如，亦可為在密封構件2沒有平坦的上端面204(參照圖2)，其上端面是僅藉由傾斜面所構成。亦可形成第2元件22的上側傾斜面不是以一樣的角度傾斜且該傾斜角度是緩慢減少或增加那樣的形狀。構成密封構件2的第2元件22係傾斜於基體1的外側(外緣側)上方(參照圖2)，但也可傾斜於基體1的內側(中心部側)上方。亦可密封構件2的內側面202與環狀凹部10的內側面抵接而未設置兩者之間隙。

上述實施形態的真空夾頭中之環狀凹部10、密封構件2及環狀凸部12分別形成大致圓環狀，但配合晶圓W之形狀而為橢圓環狀、矩形環狀、框狀或正多角形環狀等，若為環狀則可被變更成任意形狀。

上述實施形態中的環狀凸部12也可省略。藉由被與密封構件10的抵接部位所包圍之內側區域的翹曲或變形等被矯正成平坦，使得位在比該內側區域還外側之外側區域的翹曲等也可被矯正成平坦。

亦可於上述實施形態中於基體1的表面上取代環狀凸部12，改為如圖7所示形成外側環狀凹部10’後並於其上配置與上述同樣構成的外側密封構件2’。亦即，也可在基體1的表面形成複數個環狀凹部10，於複數個環狀凹部10分別配置密封構件2，構成外側密封構件2’的第2元件22(參照圖2)的至少一部分是形成該環狀凸部，該外側密封構件2’配置於內側環狀凹部10所存在之外側環狀凹部10’。於基體1，在內側密封構件2及外側密封構件2’之間亦可形成連通路徑102’。

依據該構成的真空夾頭，在晶圓W被載置於基體1的表面側之際，內側密封構件2的一部分即第2元件22及外側密封構件2’的一部分即第2元件係因為從晶圓W承接負荷而彈性變形。為此，即便晶圓W有翹曲或起伏等，亦可使第2元件分別對晶圓W遍及全周或大致全周地抵接。

接著，經由內側連通路徑102使藉晶圓W、基體1及內側密封構件2所包圍的空間(內側空間)被真空吸引，進而經由外側連通路徑102’使藉晶圓W、基體1、內側密封構件2及外側密封構件2’所包圍的環狀的空間(外側空間)被真空吸引。因此，在該內側空間形成負壓區域，內側密封構件2的第2元件22及外側密封構件2’的第2元件進一步彈性變形而與基體1的吸附表面成為相同高度(參照圖3)。其結果，可使晶圓W整體抵接於基體1的表面之抵接部位，進而達成於該晶圓W中擴張可擔保平坦度的區域。

由於除了外側密封構件2’外還配置有內側密封構件2，所以不僅是與外側密封構件2’對應的較大徑(例如徑12吋)的晶圓W，亦可將與內側密封構件2對應之較小徑(例如徑8吋)的晶圓W真空吸附。又，即便該晶圓W極端翹曲成無法使外側密封構件2’對晶圓W遍及全周地抵接之程度，亦可使內側密封構件2對晶圓W確實地抵接，晶圓W藉由內側空間之減壓而被矯正成平坦。藉此，因為能使外側密封構件2’對晶圓W遍及全周地抵接，故藉由外側空間之減壓而可達成提升晶圓W之平坦性。

在前述實施形態的真空夾頭，亦可省略環狀凸部12。

1‧‧‧基體

2‧‧‧密封構件

10‧‧‧環狀凹部

12‧‧‧環狀凸部

20‧‧‧第1及第2元件之間隙

21‧‧‧第1元件

22‧‧‧第2元件

202‧‧‧側面

204‧‧‧平坦的上端面

T‧‧‧厚度

W‧‧‧晶圓

H‧‧‧突出高度

Claims

一種真空夾頭，具備形成有連通路徑之基體，且構成為藉由通過前述連通路徑在前述基體的表面與基板之間形成負壓區域而將前述基板吸附保持於前述基體的表面側，該真空夾頭之特徵為：在前述基體的表面形成有包圍前述連通路徑之呈環狀窪陷的環狀凹部，在前述環狀凹部配置由環狀的彈性素材構成之密封構件，前述密封構件的一部分構成為從前述基體的吸附平面突出且可彈性變形。
如請求項1之真空夾頭，其中前述密封構件具備：配置於前述環狀凹部之環狀的第1元件；及至少一部分以從前述環狀凹部突出於比前述吸附平面還上方之方式傾斜延伸之環狀的第2元件，前述第2元件構成為可彈性地傾倒達前述基體的表面中與前述吸附平面相同高度。
一種真空夾頭，具備形成有連通路徑之基體，且構成為藉由通過前述連通路徑在前述基體的表面與基板之間形成負壓區域而將前述基板吸附保持於前述基體的表面側，該真空夾頭之特徵為：在前述基體的表面形成有包圍前述連通路徑之呈環狀窪陷的環狀凹部，在前述環狀凹部配置由環狀的彈性素材構成之密封構件，前述密封構件具備：以收納於環狀凹部的方式配置之下側的第1元件；及一端部或基端部對前述第1元件固定或連接，且在其他端部和前述基板抵接之上側的第2元件，在未將前述基板吸附保持的狀態下，前述第2元件的其他端部係位在比吸附平面還上方側。
如請求項3之真空夾頭，其中以在前述第1元件及前述第2元件之間存在間隙之方式來構成前述密封構件。
如請求項4之真空夾頭，其中以在前述第1元件及前述第2元件之間存在對外部開放的間隙之方式來構成前述密封構件。