用于晶片的衬底处置装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于晶片的衬底处置装置、一种用于晶片的衬底处置系统和一种用于衬底处置的方法。本发明特定来说涉及用于薄衬底的单晶片处置。薄衬底是指从几百微米到100微米以下的衬底。


背景技术：

2.在半导体和邻近行业(封装、太阳能电池板等)中，晶片处理和一般来说衬底处理通常需要可靠地处置薄衬底。用于从存储卡匣以垂直或水平位置拾取、放置或更换衬底或在处理工具中进行机器人处置，而不会使衬底刮伤、断裂、强烈弯曲或甚至开裂的可靠构件。薄衬底是指从几百微米到有时远低于100微米的衬底。
3.薄的影响导致这些衬底经常非常易碎并且已经弯曲，因此当在没有支撑结构的情况下固持时未形成或显示平面衬底。当试图处置薄晶片时，尤其是当试图用处置工具处置薄衬底时，通过材料中的应力或仅仅是重力引起的衬底弯曲的这种自然发生是一个主要问题，所述处置工具通过在衬底的一或多个位置施加一定量的真空来将衬底保固持在适当的位置上。
4.当施加足够强的真空以使衬底不从移动的处置装置上掉落时，在目前存在的系统中发生以下情况：除了已经存在的变形之外，衬底还通过真空力变形。此额外变形在许多情况下导致以下事实：真空吸力丧失，且衬底从处置装置掉落，或者在某些情况下，由于在施加真空力的位置处的额外变形的裂纹和断裂。
5.wo 2015/134258 a1公开晶片处置末端执行器和包含晶片处置末端执行器和/或与晶片处置末端执行器一起使用的半导体制造装置。末端执行器包含末端执行器主体和多个晶片接触表面，所述晶片接触表面由所述末端执行器主体支撑并经配置以与晶片形成至少部分面对面接触。所述末端执行器进一步包含在所述末端执行器主体的机器人近端与所述多个晶片接触表面之间延伸的真空分配歧管。所述末端执行器还包含多个真空开口，所述多个真空开口界定在所述多个晶片接触表面内并在所述多个晶片接触表面与所述真空分配歧管之间延伸。末端执行器进一步包含多个密封结构，所述密封结构中的每一者与多个晶片接触表面中的相应一者相关联。
6.当薄的、已经弯曲的衬底被(例如)wo 2015/134258 a1的末端执行器接触时，衬底保持弯曲或弯曲甚至更多，因为垫圈正在依据衬底的给定弯曲状态调整其变形。此变形导致真空吸力丧失、衬底从处置装置掉落和/或裂纹的事实。
7.此外，当真空关闭时，从此真空固持系统释放晶片存在显著的延迟。由于衬底与集成真空源的晶片接触表面紧密接触，因此在真空弱到足以释放晶片之前，花费数百微秒到几秒钟之间的时间。在每天处置数十万晶片的大型制造操作中，此释放延迟导致显著的处理和制造延迟。


技术实现要素：

8.因此，可需要提供一种改进的衬底处置装置，其允许更好地处置，特定来说薄衬底。
9.本发明的问题通过独立权利要求的标的物来解决，其中进一步实施例被并入附属权利要求中。应注意，下文描述的本发明的方面也适用于用于晶片的衬底处置装置、用于晶片的衬底处置系统和用于衬底处置的方法。
10.根据本发明，提出一种用于晶片的衬底处置装置。所述衬底处置装置包括：
11.‑
末端执行器，
12.‑
矫直环，及
13.‑
吸盘。
14.所述吸盘布置在所述矫直环内。所述吸盘的第一部分可经由所述末端执行器连接到真空供应，且所述吸盘的第二部分可通过由所述真空供应提供的减压附着到衬底。所述吸盘在常压状态下从所述矫直环突出。所述吸盘在减压状态下与所述矫直环处于同一水平上，在所述减压状态下，所述衬底被所述吸盘固持，使得所述矫直环接触所述衬底。
15.所述衬底处置装置经配置以处置衬底。将要处置的所述衬底可为晶片。所述衬底可为薄的或超薄的，其应被理解为厚度从几百微米到100微米以下，优选地10到750μm，且更优选地20到100μm的衬底。具有此厚度的衬底通常非常易碎，并且最初已经弯曲，可能是由于重力、材料内部的应力或类似的原因。这意味着，当在没有支撑的情况下固持时，薄衬底通常不具有平坦表面或不形成平坦表面。
16.所述吸盘布置在所述矫直环内。所述吸盘可布置在所述矫直环的中心。所述矫直环可围绕所述吸盘。所述矫直环借此限制所述吸盘。所述矫直环限制或防止所述吸盘的(径向)变形，并且不允许所述吸盘根据所述衬底的给定弯曲状态变形。因此，在薄的且通常非平面的衬底的情况下，真空吸力也不损失，并且此类衬底既不破裂也不损失。
17.所述矫直环可能可释放地附着到所述末端执行器。所述矫直环可能可移除地或可互换地连接到所述末端执行器。换句话说，所述矫直环可能并非所述末端执行器的一部分，未集成在所述末端执行器中，不与所述末端执行器成一体。所述矫直环可能未固定或永久地连接到所述末端执行器，但可更换或替换为另一矫直环，所述另一矫直环更新或具有其它性质、形状或尺寸。另外或替代地，所述吸盘可能可释放地附着到所述末端执行器。
18.在实施例中，所述矫直环可直接或经由布置在所述末端执行器与所述矫直环之间的支撑元件间接地连接到所述末端执行器。当安装到所述末端执行器或所述支撑元件时，所述矫直环可提供形状配合、力配合或螺纹连接，使得所述矫直环可容易地被释放、交换或更换。
19.在实施例中，所述吸盘可直接或经由布置在所述末端执行器与所述矫直环之间的支撑元件间接地连接到所述末端执行器。所述吸盘可独立于所述矫直环连接到所述末端执行器，因此所述矫直环的拆卸不会影响所述吸盘。当安装到所述末端执行器或所述支撑元件时，所述吸盘可提供形状配合、力配合或螺纹连接，使得所述吸盘可容易地被释放、交换或更换。
20.在所述衬底处置装置的操作期间，所述吸盘的所述第一部分连接到所述真空供应，且所述吸盘的所述第二部分被吸到所述衬底或晶片。
21.在常压状态或环境压力下，所述吸盘从所述矫直环突出。特定来说，所述吸盘的衬底接触表面可从所述矫直环突出。换句话说，与所述矫直环相比，所述吸盘的外边缘最初可远离所述末端执行器主体进一步延伸一定距离。
22.在由所述真空供应提供的减压状态下，所述吸盘与所述矫直环处于同一水平上。换句话说，所述吸盘的所述外边缘可达到与所述矫直环相同的高度。在所述减压状态下，所述矫直环可接触所述衬底，减压或真空可被施加到衬底表面，并且所述吸盘可将所述衬底固持在适当的位置。所述矫直环提供与所述衬底的特定接触区域(特定的区域轮廓)，并由此提供也用于矫直弯曲和/或以其它方式变形的衬底的构件。因此，由减压或真空引起的所述衬底的曲率，以及如果适用的话，所述衬底的初始或预先存在的曲率也可显著减小。
23.根据本发明的用于晶片的所述衬底处置装置由此允许更好地处置薄衬底。它显著改进易碎衬底处置的性能和功能。所述盘状矫直环布置在所述吸盘周围，充当真空吸力垫圈。所述矫直环由此限制或防止所述吸盘的(径向)变形，并且不允许所述吸盘根据所述衬底的给定弯曲状态变形。因此，在薄的且通常非平面的衬底的情况下，真空吸力也不损失，并且此类衬底既不破裂也不损失。由此，使薄的和/或弯曲的衬底安全移动进出尺寸接近衬底厚度的非常小的间隙(如传送卡匣或特定处理室或设备或类似者)成为可能。换句话说，薄的和甚至翘曲的、弯曲的、弯的和/或另外非平面的晶片/衬底可经处置、保持、转移和/或类似情况。此类衬底可在处置时被矫直或压平，以允许也在减小的空间要求下移动。
24.在实施例中，所述吸盘从所述矫直环的突出速率或释放速度可通过控制施加在所述吸盘中的压力或真空来调整，以便以受控的方式从所述吸盘释放所述衬底。因此，所述减压或真空可逐渐关闭或减小。因此，所述衬底可在预定时间点释放。从所述矫直环释放所述吸盘并由此释放所述衬底可用从立即到相对较慢的所有速度进行。其可为弹出或其可仔细且平顺地完成。在某些情况下，主要优点可为可以零不可控延迟实现所述衬底的释放。在所述减压或真空被有意削弱到足以释放所述衬底之前，在释放所述衬底方面也可存在微秒到秒的有意延迟。当所述衬底被再次释放时，所述减压或真空可被关闭或逐渐减小。因此，所述吸盘抬高、移动、膨胀回到其初始位置，并再次与所述矫直环相比远离所述末端执行器主体进一步延伸一定距离。因此，所述衬底被推离所述矫直环，并且可在预定时刻从所述吸盘释放而没有任何困难或释放延迟。换句话说，所述衬底的所述释放在根据需要确定的时刻是瞬间发生的。由此，显著改进衬底处置和衬底处置时间，并显著消除通过延迟衬底释放而导致晶片破裂的风险。
25.在实施例中，当所述矫直环接触所述衬底并且所述衬底是非平面时，所述矫直环至少部分地矫直非平面衬底。所述矫直环不仅可接触所述衬底，而且还可仔细地强制对最初已经弯曲或弯的衬底进行矫直。所述矫直可取决于真空强度和/或所述矫直环的尺寸和/或形状。换句话说，可通过所施加真空或减压的强度和/或所述矫直环的尺寸和/或形状来调整对弯曲衬底的矫直效果。在实施例中，所述吸盘可随着所述所施加真空或减压的强度而缩回。因此，可在不损坏(超)薄衬底的情况下促进压平弯曲的衬底。
26.所述衬底可包括导体板、半导体衬底、薄膜衬底、基本上板状的、金属或金属化工件或类似者。真空或减压可通过所述吸盘供应到所述衬底，并且优选地供应到所述衬底的背侧。所述衬底的所述背侧是所述衬底的不具备例如电子组件的结构或具有较小的所述结构的侧(如果适用)。然而，所述衬底的前侧也可被接触，所述前侧是具有(更多)结构或电子
组件的侧。可通过(例如)沉积在所述结构或电子组件顶部上的钝化层来保护所述结构或电子组件免受接触损坏。真空出口可定位于所述矫直环下方，且优选地与所述矫直环相距一定距离。
27.所述末端执行器可包括多个衬底处置表面触点，并利用真空或减压将所述衬底或晶片保持在所述末端执行器上。所述所施加真空或减压的所述强度可依据不同衬底及其弯曲轮廓的要求进行调整。此外，所述矫直环的所述形状、尺寸和材料可依据不同衬底及其弯曲轮廓的要求进行调整。所述吸盘也是如此。
28.所述吸盘可为弹性的、柔软的和/或柔性的。其可由弹性、柔软和/或柔性材料制成。其可由不污染所述衬底的材料制成。所述吸盘可由硅酮制成。
29.所述矫直环或圆盘可以环形形状或非环形形状执行，其可为圆形、椭圆形或正方形或可能提供有益效果的任何其它形状。所述矫直环可为硬质的、坚硬的和/或刚性的。在实施例中，所述矫直环由比所述吸盘的材料更刚性的材料制成。所述矫直环可由陶瓷(例如sic)或塑料(例如peek)制成。
30.在实施例中，所述衬底处置装置进一步包括多个吸盘。优选地，所述衬底处置装置包括两到二十个，且更优选地包括两个、三个或四个吸盘。
31.在实施例中，所述衬底处置装置进一步包括多个矫直环，每一矫直环围绕吸盘中的一者。优选地，所述衬底处置装置包括两到二十个，且更优选地包括两个、三个或四个矫直环，每一矫直环围绕吸盘中的一者。所述衬底处置装置优选地包括相等数量的吸盘和矫直环。
32.在实施例中，所述吸盘可在相对于地面的所有位置或几个选定位置或任意位置固持处于减压状态的衬底。优选地，所述衬底处置装置和所述吸盘可将处于所述减压状态的所述衬底固持在基本上水平或垂直位置。当衬底和衬底处置装置定位于水平延伸方向上时，所述衬底可被放置或处于所述衬底处置装置的所述吸盘的顶部上。当所述处置装置颠倒以从之前已放置所述衬底的位置拾取所述衬底时，所述衬底也可安装在所述吸盘下方。当衬底和衬底处置装置定位于垂直延伸方向上时，例如在存储或运输卡匣内，所述衬底可经放置或置于靠近所述吸盘平行且垂直延伸。由于减小压力或真空，所述吸盘可以水平或垂直位置附着到所述衬底，并将所述衬底拉得更近，直到所述衬底碰触所述矫直环。
33.在实施例中，所述矫直环的外圆周大于所述吸盘的外圆周。这可被理解为所述矫直环可在所述吸盘上方径向延伸。
34.在实施例中，在常压状态下，所述吸盘从所述矫直环突出一定距离。距离对衬底的尺寸的比可在30：1到800:1的范围内，并且优选地在100：1到600：1的范围内。换句话说，在常压状态下，所述吸盘可在所述矫直环上方轴向延伸。相比之下，在减压状态下，所述吸盘可与所述矫直环处于同一水平上。
35.根据本发明，也提出一种用于晶片的衬底处置系统。所述衬底处置系统包括如本文所描述的衬底处置装置和真空供应。所述真空供应连接到所述衬底处置装置的吸盘的第一部分。
36.在实施例中，所述衬底处置系统进一步包括至少一个替换矫直环以替换所述衬底处置装置的矫直环。
37.根据本发明，也提出一种用于衬底处置的方法。所述衬底处置方法包括以下步骤，
不一定按此顺序：
38.a)提供布置在矫直环内的吸盘。
39.将至少所述矫直环可释放地附着到末端执行器。经由所述末端执行器将所述吸盘的第一部分连接到真空供应。所述吸盘在常压状态下从所述矫直环突出。
40.b)提供所述吸盘的第二部分与衬底之间的接触。
41.c)通过所述真空供应提供减压状态，使得所述衬底被所述吸盘固持。
42.所述吸盘在所述减压状态下与所述矫直环处于同一水平上，使得所述矫直环接触所述衬底。
43.所述矫直环在所述减压状态下接触所述衬底，并且在所述衬底是非平面的情况下，可至少部分地矫直所述衬底。
44.特定来说，装置、系统和方法适用于结构化半导体衬底、导体板和薄膜衬底的处理，但也适用于平面金属和金属化衬底的整个表面的处理。根据本发明，装置、系统和方法也可用于生产用于太阳能发电的大表面光电板或大型监控器面板。
45.应理解，根据独立权利要求的用于晶片的衬底处置的系统、装置和方法具有类似和/或相同的优选实施例，特定来说如附属权利要求中所定义。应进一步理解，本发明的优选实施例也可为附属权利要求与相应独立权利要求的任何组合。
46.本发明的这些和其它方面将从以下描述的实施例变得明显并将参考以下描述的实施例来阐明。
附图说明
47.下文将参考附图描述本发明的示范性实施例：
48.图1示意性且示范性地展示根据本发明的用于晶片的衬底处置装置的实施例。
具体实施方式
49.图1示意性且示范性地展示根据本发明的用于晶片的衬底处置装置10的实施例。衬底处置装置10经配置以处置薄或超薄衬底或晶片(未展示)，所述衬底或晶片可具有约20μm到500μm的厚度。具有这种厚度的衬底通常非常易碎，最初已经弯曲，并且没有平坦的表面。
50.衬底处置装置10包括：
51.‑
末端执行器11，
52.‑
矫直环12，及
53.‑
吸盘13。
54.末端执行器11包括多个吸盘13(仅展示一个)，所述吸盘13接触衬底并利用真空或减压来将衬底保持在吸盘13或末端执行器11上。
55.矫直环12比吸盘13更刚性，所述吸盘13比矫直环12更柔软且更有弹性。矫直环12可释放地附着到末端执行器11。矫直环12的外圆周大于吸盘13的外圆周。这可被理解为矫直环12在吸盘13上方径向延伸。
56.吸盘13布置在矫直环12内并布置在矫直环12的中心。矫直环12围绕吸盘13，并由此限制吸盘13。它限制或防止吸盘13的径向变形，并且不允许作为垫圈的吸盘13根据薄衬
底的给定弯曲状态变形。因此，在薄的且通常非平面的衬底的情况下，真空吸力也不损失，并且此类衬底既不破裂也不损失。
57.吸盘13的第一部分经由末端执行器11的真空出口15连接到真空供应，且吸盘13的第二部分可通过由真空供应提供的减压附着到衬底。在衬底处置装置10的操作期间，启动真空供应，且吸盘13的第二部分被吸到衬底。在图1中，衬底将处于在吸盘13的顶部上水平延伸。
58.如展示，吸盘13在常压状态下从矫直环12突出。特定来说，吸盘13的衬底接触表面14或外边缘从矫直环12轴向突出。与矫直环12相比，其远离末端执行器主体进一步延伸一定距离。吸盘13将在减压状态(未展示)下与矫直环12处于同一水平上，其中矫直环12接触衬底，使得衬底由吸盘13固持。吸盘13的外边缘将达到与矫直环12相同的高度，并因此将矫直潜在弯曲的衬底。
59.当衬底应被释放时，减压或真空将关闭或逐渐减小。因此，吸盘13将抬高回到其初始位置，并再次远离末端执行器主体和矫直环12进一步延伸。因此，衬底将被推离矫直环，并且接着在预定时刻从吸盘13释放。
60.矫直环12和吸盘13可释放、可拆卸和可交换地附着到末端执行器11。其可被另一个矫直环12或吸盘13交换或替换，所述另一个矫直环12或吸盘13更新或具有其它性质、形状或尺寸。
61.必须注意，参考不同的标的物描述本发明的实施例。特定来说，参考方法类型权利要求描述一些实施例，而参考装置类型权利要求描述其它实施例。但是，所属领域的技术人员将从上文和下文的描述了解到，除非另有告知，否则除属于一种类型的标的物的特征的任何组合之外，还认为本技术公开与不同标的物有关的特征之间的任何组合。但是，所有功能都可组合，从而提供比功能的简单相加更多的协同效应。
62.虽然在附图和前述描述中已经详细地说明和描述本发明，但此说明和描述应被认为是说明性的或示范性的，且非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。对所公开的实施例的其它变化可被理解且由所属领域的技术人员在根据附图、公开及附属权利要求的研究实践所主张发明时实现。
63.在权利要求中，词“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一(a或an)”不排除多个。单个处理器或其它单元可完成权利要求中引述的几个项目的功能。仅仅在互不相同的从属权利要求中引述某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何参考符号不应被视为限制范围。