一種柔性吸盤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種柔性吸盤，包括上表面凸點(diǎn)和下表面凸點(diǎn)，上下表面為環(huán)形陣列的凸點(diǎn)定位面，其特征在于：在上、下表面凸點(diǎn)與凸點(diǎn)之間還開(kāi)有凹槽，在吸盤的上下表面凸點(diǎn)與凸點(diǎn)之間形成柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，使柔性吸盤的彎曲剛度小于硅片的彎曲剛度。本發(fā)明改進(jìn)了現(xiàn)有的吸盤形態(tài)特征，整體厚度為2~6mm的吸盤也可以具有比硅片小的彎曲剛度。
【專利說(shuō)明】—種柔性吸盤

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝備制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種用于光刻設(shè)備的承片臺(tái)柔性吸盤。

【背景技術(shù)】
[0002]光刻設(shè)備是一種將掩模圖案曝光成像到硅片上的設(shè)備。已知的光刻設(shè)備包括步進(jìn)重復(fù)式和步進(jìn)掃描式。在上述的光刻設(shè)備中，需具有相應(yīng)的裝置作為掩模版和硅片的載體，裝載有掩模版/硅片的載體產(chǎn)生精確的相互運(yùn)動(dòng)來(lái)滿足光刻需要。上述掩模版的載體被稱之為承版臺(tái)，硅片的載體被稱之為承片臺(tái)。承版臺(tái)和承片臺(tái)分別位于光刻設(shè)備的掩模臺(tái)分系統(tǒng)和工件臺(tái)分系統(tǒng)中，為上述分系統(tǒng)的核心模塊。在承版臺(tái)和承片臺(tái)的相互運(yùn)動(dòng)中，須保證掩模版和硅片始終被可靠地定位，也即上述掩模版和硅片的六個(gè)自由度皆被限制住。
[0003]在承片臺(tái)模塊中，直接用于定位硅片的裝置稱之為吸盤。吸盤由其以下的一系列驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，可產(chǎn)生多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，從而完成對(duì)承片臺(tái)模塊的調(diào)平調(diào)焦，使硅片進(jìn)行必需的位置調(diào)整。吸盤的精度對(duì)光刻設(shè)備的焦深focus和套刻精度overlay有很大的影響，體現(xiàn)在其上下表面的面型精度，以及自身的夾持變形量。已知技術(shù)采用真空吸附的方法使硅片定位，在美國(guó)專利US6257564B1，US6664549B2, US200910027649A1,中國(guó)專利200510113862.6A中均有提出采用真空吸附的方式使硅片定位在吸盤上表面，提出了吸盤上表面若干形態(tài)的分布，以優(yōu)化在真空吸附時(shí)對(duì)硅片產(chǎn)生的變形、熱應(yīng)力等影響。但現(xiàn)有專利條例和文獻(xiàn)資料中并未涉及吸盤厚度設(shè)計(jì)、與硅片剛度匹配以及加工經(jīng)濟(jì)性考慮。
[0004]現(xiàn)有吸盤主要有厚型和薄型——厚型吸盤的厚度大約為2飛mm，薄型吸盤的厚度小于2mm，厚度的選擇主要由空間制約，材質(zhì)一般為微晶玻璃(Zerodur)。由于厚型吸盤容易使硅片發(fā)生二次變形的問(wèn)題，通常需要一個(gè)連續(xù)夾持力，這就需要設(shè)計(jì)附加真空/靜電等通路，使得空間本已很緊湊的微動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、維護(hù)更為繁瑣。對(duì)于薄型吸盤，目前在加工和測(cè)量等方面還存在較多的壁壘。
[0005]現(xiàn)有吸盤結(jié)構(gòu)如圖1所示，承片臺(tái)03為低線性熱膨脹系數(shù)的材料(可以為微晶玻璃ZER0DUR)制作，主要用于承載一些對(duì)準(zhǔn)用光學(xué)傳感器(圖中未標(biāo)出)以及吸盤等部件。承片臺(tái)03上表面中心有一圓形腔，用于放置吸盤02。吸盤02采用低線性熱膨脹系數(shù)的材料(可以為微晶玻璃ZER0DUR)制作，具有中層基體022部分，一系列的上表面凸點(diǎn)021和一系列的下表面凸點(diǎn)023。其中，上表面凸點(diǎn)021和下表面凸點(diǎn)023等半徑差圓周分布。上表面凸點(diǎn)頂部形成一個(gè)很平的面，下表面凸點(diǎn)頂部亦形成很平的面。上表面凸點(diǎn)021和下表面凸點(diǎn)023直徑約0.3?1mm，高度約0.Γθ.3mm,間距約I?5mm。吸盤的整體厚度(即上表面凸點(diǎn)021頂部與下表面凸點(diǎn)023頂部距離)可以為2飛mm。真空通道05從承片臺(tái)03下部導(dǎo)通至吸盤底部，再由貫穿吸盤基體022的真空孔024導(dǎo)引至吸盤上表面。當(dāng)吸盤上表面放置硅片01后，在硅片01下表面，凸點(diǎn)上表面021間隙，下表面凸點(diǎn)023間隙以及承片臺(tái)圓形腔031底部形成真空腔。保護(hù)件04用于真空意外丟失時(shí)防止吸盤飛出，或運(yùn)輸途中吸盤的防竄動(dòng)保護(hù)。這種布局的缺陷在于硅片會(huì)發(fā)生二次變形，可能破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由于吸盤02的厚度和材質(zhì)決定其彎曲剛度大于硅片01的彎曲剛度。當(dāng)開(kāi)啟真空時(shí)，真空度逐漸增大時(shí)，剛度較小的硅片首先被平整地吸附在頂部，此時(shí)，硅片發(fā)生一次變形；當(dāng)真空足夠大時(shí)，吸盤亦被牢固可靠的吸附在承片臺(tái)03圓形腔底部，此時(shí)吸盤自身發(fā)生變形，本來(lái)被吸附在吸盤上的硅片跟隨吸盤的變形發(fā)生第二次變形。
[0006]為了避免硅片在吸附過(guò)程中發(fā)生二次變形，也有一種方法解決該問(wèn)題，即將吸盤02的厚度設(shè)計(jì)到足夠小，基體022部分小于2_，其彎曲剛度小于硅片的彎曲剛度。這樣，在真空開(kāi)啟時(shí)，吸盤先發(fā)生變形被吸附于承片臺(tái)，硅片跟隨其后被吸附在吸盤上，該過(guò)程硅片只會(huì)發(fā)生一次變形。這種方案避免了硅片吸附中的二次變形，但該厚度的吸盤存在加工和測(cè)量的難度，現(xiàn)有技術(shù)可實(shí)現(xiàn)者寥寥，且制作成本很高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提出一種具有柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的吸盤方案，改進(jìn)現(xiàn)有吸盤的形態(tài)特征，降低加工難度，且使吸盤的剛度足夠低，防止硅片的二次變形。
[0008]本發(fā)明提出一種柔性吸盤，包括上表面凸點(diǎn)和下表面凸點(diǎn)，上下表面為環(huán)形陣列的凸點(diǎn)定位面，其特征在于:在上、下表面凸點(diǎn)與凸點(diǎn)之間還開(kāi)有凹槽，在吸盤的上下表面凸點(diǎn)與凸點(diǎn)之間形成柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，使柔性吸盤的彎曲剛度小于硅片的彎曲剛度。
[0009]其中，所述凹槽為圓槽或直槽。
[0010]其中，當(dāng)所述吸盤的整體厚度(即上表面凸點(diǎn)頂部與下表面凸點(diǎn)頂部之間的距離)為2飛mm時(shí)，凸點(diǎn)間鉸鏈厚度為0.2^0.6mm，鉸鏈寬度為f 2.5mm,凹槽半徑為0.5^2.5mm。
[0011]優(yōu)選地，所述柔性吸盤采用低彈性模量、低線性熱膨脹系數(shù)材料制作。
[0012]優(yōu)選地，所述柔性吸盤采用微晶玻璃材質(zhì)。
[0013]本發(fā)明改進(jìn)了現(xiàn)有的吸盤形態(tài)特征，整體厚度為2飛_的吸盤也可以具有比硅片小的彎曲剛度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
[0015]圖1為現(xiàn)有吸盤結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明柔性吸盤結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明柔性吸盤結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖4為本發(fā)明柔性吸盤第一實(shí)施例鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明柔性吸盤第二實(shí)施例鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0017]如圖2和3所示，本發(fā)明柔性吸盤02包括上表面凸點(diǎn)021和下表面凸點(diǎn)023，在上、下表面的凸點(diǎn)和凸點(diǎn)之間加工有凹槽025，從吸盤的剖面圖圖3上可以看出，在吸盤上下表面凸點(diǎn)與凸點(diǎn)之間形成了柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)。吸盤的基體022尺寸可以具有一定厚度，通過(guò)環(huán)形柔性鉸鏈解決剛度大的問(wèn)題。本方案改進(jìn)了現(xiàn)有的吸盤形態(tài)特征，整體厚度為2飛mm的吸盤也可以具有比硅片小的彎曲剛度。
[0018]圖4和圖5為本發(fā)明柔性吸盤的柔性鉸鏈的兩個(gè)具體實(shí)施例。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，凹槽025a為半徑為R的圓槽。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，凹槽025b為直槽。在本發(fā)明中，吸盤的整體厚度t (即上表面凸點(diǎn)021頂部與下表面凸點(diǎn)023頂部之間的距離)可選2?6_。凸點(diǎn)的特征參數(shù)繼承傳統(tǒng)凸點(diǎn)參數(shù)，凸點(diǎn)間鉸鏈厚度tl和t2可選0.2^0.6mm,鉸鏈寬度I可選廣2.5mm,凹槽25半徑R可選0.5^2.5mm。特別的，當(dāng)吸盤采用微晶玻璃材質(zhì)(E=90.3GPa)時(shí)，吸盤的整體厚度t為3mm，上下表面凸點(diǎn)直徑0.5mm,凸點(diǎn)高度0.1mm,凸點(diǎn)間鉸鏈厚度tl或t2為0.5mm，鉸鏈寬度I為2.5mm，R為1mm。真空值為-0.5Bar時(shí)，有限元分析得出該參數(shù)吸盤focus數(shù)值為7.02nm, overlay數(shù)值為1.2nm,彎曲剛度為4.7Nm/rad，該值比0.8mm厚度硅片(E=IlOGPa)的彎曲剛度更低。本發(fā)明改進(jìn)了現(xiàn)有的吸盤形態(tài)特征，整體厚度為2飛mm的吸盤也可以具有比硅片小的彎曲剛度。
本說(shuō)明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性吸盤，包括上表面凸點(diǎn)和下表面凸點(diǎn)，上下表面為環(huán)形陣列的凸點(diǎn)定位面，其特征在于:在上、下表面凸點(diǎn)與凸點(diǎn)之間還開(kāi)有凹槽，在吸盤的上下表面凸點(diǎn)與凸點(diǎn)之間形成柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，使柔性吸盤的彎曲剛度小于硅片的彎曲剛度。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性吸盤，其特征在于所述凹槽為圓槽或直槽。
3.如權(quán)利要求1所述的柔性吸盤，其特征在于當(dāng)所述吸盤的整體厚度(即上表面凸點(diǎn)頂部與下表面凸點(diǎn)頂部之間的距離)為2飛mm時(shí)，凸點(diǎn)間鉸鏈厚度為0.2^0.6mm，鉸鏈寬度為1?2.5mm,凹槽半徑為0.5^2.5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的柔性吸盤，其特征在于所述柔性吸盤采用低彈性模量、低線性熱膨脹系數(shù)材料制作。
5.如權(quán)利要求1所述的柔性吸盤，其特征在于所述柔性吸盤采用微晶玻璃材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK104423171SQ201310376681
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】方潔, 夏海 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司, 上海微高精密機(jī)械工程有限公司