(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911116850.7
(22)申请日 2019.11.15
(71)申请人 北京华卓精科科技股份有限公司
地址 100084 北京市海淀区清华科技园
(72)发明人 刘效岩 张程鹏 王建 程闻兴
(74)专利代理机构 北京头头知识产权代理有限
公司 11729
代理人 刘锋 宋国云
(51)Int.Cl.
H01L 21/683(2006.01)
B25B 11/00(2006.01)
F17D 1/04(2006.01)
F17D 3/01(2006.01)
(54)发明名称
统和方法
(57)摘要
本发明公开了一种伯努利机械手在真空卡
盘上放取晶圆的系统和方法，属于半导体晶圆加
工领域。该系统包括伯努利机械手、真空卡盘和
气路，所述气路包括第一管路和第二管路，其中：
所述第一管路的一端与真空连接，另一端与真空
所述第二管路的一端与氮气连接，另一端与真空
卡盘连接，所述第二管路上设置有第二气动阀；
所述第一管路上设置有第一旁支管路，所述第一
旁支管路的一端与大气连接，另一端连接在第一
气动阀和真空卡盘之间的第一管路上，所述第一
旁支管路上设置有第三气动阀。本发明放取晶圆
位置准确，减小了晶圆的翘度，降低了晶圆的碎
片率。权利要求书2页 说明书7页 附图1页CN 111063647 A 2020.04.24
C N 111063647
A
1.一种伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，其特征在于，包括伯努利机械手、真空卡盘和气路，所述气路包括第一管路和第二管路，其中：
所述第一管路的一端与真空连接，另一端与真空卡盘连接，所述第一管路上设置有第一气动阀；
所述第二管路的一端与氮气连接，另一端与真空卡盘连接，所述第二管路上设置有第二气动阀；
所述第一管路上设置有第一旁支管路，所述第一旁支管路的一端与大气连接，另一端连接在第一气动阀和真空卡盘之间的第一管路上，所述第一旁支管路上设置有第三气动阀。
2.根据权利要求1所述的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，其特征在于，所述第一管路上设置有第二旁支管路，所述第二旁支管路的一端与大气连接，另一端连接在第一气动阀和真空卡盘之间的第一管路上，所述第二旁支管路上设置有压差计。
3.根据权利要求2所述的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，其特征在于，所述第二管路上设置有气体流量计。
4.根据权利要求1-3任一所述的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，其特征在于，所述第一气动阀和第二气动阀为常闭阀，所述第三气动阀为常开阀。
5.根据权利要求4所述的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，其特征在于，所述第一气动阀连接有控制第一气动阀开闭的第一干燥气体管路，所述第二气动阀连接有控制第二气动阀开闭的第二干燥气体管路，所述第三气动阀连接有控制第三气动阀开闭的第三干燥气体管路。
6.根据权利要求1-3任一所述的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，其特征在于，所述伯努利机械手包括片叉和机械手本体，所述片叉上开有多个氮气出口，所述片叉与机械手本体之间通过翻转机构连接。
7.根据权利要求6所述的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，其特征在于，所述真空卡盘为多孔真空吸附卡盘。
8.一种利用权利要求1-7任一所述的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统进行晶圆放取的方法，其特征在于，伯努利机械手将晶圆放到真空卡盘上之前，第一气动阀、第二气动阀和第三气动阀处于关闭状态；
伯努利机械手将晶圆放到真空卡盘上的过程包括：
下方吸附有晶圆的伯努利机械手达到真空卡盘的上方，关闭伯努利机械手，放开晶圆，同时打开第一气动阀，真空通过第一管路作用在真空卡盘上，将晶圆吸附在真空卡盘上；
伯努利机械手将晶圆从真空卡盘上取下之前，第一气动阀处于打开状态，第二气动阀和第三气动阀处于关闭状态；
伯努利机械手将晶圆从真空卡盘上取下的过程包括：
伯努利机械手达到真空卡盘的上方；
关闭第一气动阀，真空不再作用在真空卡盘上；
打开第三气动阀，将真空卡盘内部与大气连通，使真空卡盘内部的压力与大气压力相同；
打开第二气动阀，向第二管路中通入预设流量的氮气，氮气经过第二管路进入真空卡
盘，氮气向上顶一下晶圆，去除晶圆与真空卡盘之间的表面张力；
打开伯努利机械手，将晶圆吸附在伯努利机械手上。
9.根据权利要求8所述的晶圆放取的方法，其特征在于，打开第三气动阀后，待压差计的读数接近0，再打开第二气动阀。
10.根据权利要求8或9所述的晶圆放取的方法，其特征在于，伯努利机械手将晶圆放到真空卡盘上还包括：
伯努利机械手的片叉从晶圆底面吸附住晶圆；
伯努利机械手的翻转机构转动，将晶圆翻转到片叉下方。
伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体晶圆加工领域，特别是指一种伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统和方法。
背景技术
[0002]晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，是制造半导体芯片的基本材料，由于其形状为圆形，故称为晶圆。
[0003]伯努利原理可以形象的表述为：在水流或气流里，如果速度小，压强就大，如果速度大，压强就小。伯努利机械手(吸盘)就是利用了伯努利原理的机械手，机械手的喷气口中喷出的气体(例如氮气等惰性气体)遇到圆盘的表面(例如上表面，当然也可以是下表面，以上表面为例陈述仅仅是示例性的)后，气体自圆盘上表面迅速扩散，使得圆盘上表面的气流速度大于下表面的气流速度，根据伯努利原理可知，此时圆盘下表面的气压大于圆盘上表面的气压，因而使圆盘被吸附在伯努利机械手上。
[0004]在晶圆加工过程中，伯努利机械手通过伯努利原理吸附晶圆，把晶圆放在具有真空吸附功能的真空卡盘上后，机械手放开晶圆。同时真空卡盘通过多孔真空吸附把晶圆吸附到真空卡盘上。工艺结束后真空卡盘停止真空吸附，伯努利机械手吸附晶圆，把晶圆从真空卡盘上取下，并带出工艺腔室。
[0005]伯努利机械手主要用于吸附薄片小于200um厚度的晶圆，晶圆薄片脆且易碎、翘度大。在伯努利机械手将晶圆放到真空卡盘上时，如果是伯努利机械手先将晶圆放到真空卡盘上，然后真空卡盘再开启真空吸附，那么晶圆容易出现滑片现象，放置的位置出现偏差，影响整张晶圆的工艺效果的均匀性。如果是真空卡盘先开启真空吸附，伯努利机械手再将晶圆放到真空卡盘上，容易导致晶圆的翘度增加，同时易导致晶圆破碎。
[0006]在伯努利机械手将晶圆从真空卡盘上取下时，虽然真空卡盘已经停止真空吸附，但是晶圆和真空卡盘之间还存在表面张力，导致晶圆通过表面张力还被吸附在真空卡盘上。伯努利机械手去吸附晶圆时，
一种情况是伯努利机械手的吸附力小于表面张力，导致伯努利机械手吸取晶圆失败。第二种情况是是伯努利机械手的吸附力稍大于表面张力，伯努利机械手能把晶圆取走，但是晶圆的翘度会增加，影响晶圆本身的性能，这种情况还容易发生的是伯努利机械手虽然把晶圆从卡盘上取走，但是由于表面张力的作用，晶圆在伯努利机械手上的位置发生偏移，导致伯努利机械手报警，降低了伯努利机械手取片的成功率。第三种情况是伯努利机械手的吸附力远大于表面张力，这样在吸取晶圆的过程中晶圆的碎片率会明显增加。
发明内容
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统和方法，本发明放取晶圆位置准确，减小了晶圆的翘度，降低了晶圆的碎片率。
[0008]本发明提供技术方案如下：
[0009]一种伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，包括伯努利机械手、真空卡盘和气路，所述气路包括第一管路和第二管路，其中：
[0010]所述第一管路的一端与真空连接，另一端与真空卡盘连接，所述第一管路上设置有第一气动阀；
[0011]所述第二管路的一端与氮气连接，另一端与真空卡盘连接，所述第二管路上设置有第二气动阀；
[0012]所述第一管路上设置有第一旁支管路，所述第一旁支管路的一端与大气连接，另一端连接在第一气动阀和真空卡盘之间的第一管路上，所述第一旁支管路上设置有第三气动阀。
[0013]进一步的，所述第一管路上设置有第二旁支管路，所述第二旁支管路的一端与大气连接，另一端连接在第一气动阀和真空卡盘之间的第一管路上，所述第二旁支管路上设置有压差计。
[0014]进一步的，所述第二管路上设置有气体流量计。
[0015]进一步的，所述第一气动阀和第二气动阀为常闭阀，所述第三气动阀为常开阀。[0016]进一步的，所述第一气动阀连接有控制第一气动阀开闭的第一干燥气体管路，所述第二气动阀连接有控制第二气动阀开闭的第二干燥气体管路，所述第三气动阀连接有控制第三气动阀开闭的第三干燥气体管路。
[0017]进一步的，所述伯努利机械手包括片叉和机械手本体，所述片叉上开有多个氮气出口，所述片叉与机械手本体之间通过翻转机构连接。
[0018]进一步的，所述真空卡盘为多孔真空吸附卡盘。
[0019]一种利用前述的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统进行晶圆放取的方法，其特征在于，伯努利机械手将晶圆放到真空卡盘上之前，第一气动阀、第二气动阀和第三气动阀处于关闭状态；
[0020]伯努利机械手将晶圆放到真空卡盘上的过程包括：
[0021]下方吸附有晶圆的伯努利机械手达到真空卡盘的上方，关闭伯努利机械手，放开晶圆，同时打开第一气动阀，真空通过第一管路作用在真空卡盘上，将晶圆吸附在真空卡盘上；
[0022]伯努利机械手将晶圆从真空卡盘上取下之前，第一气动阀处于打开状态，第二气动阀和第三气动阀处于关闭状态；
[0023]伯努利机械手将晶圆从真空卡盘上取下的过程包括：
[0024]伯努利机械手达到真空卡盘的上方；
[0025]关闭第一气动阀，真空不再作用在真空卡盘上；
[0026]打开第三气动阀，将真空卡盘内部与大气连通，使真空卡盘内部的压力与大气压力相同；
[0027]打开第二气动阀，向第二管路中通入预设流量的氮气，氮气经过第二管路进入真空卡盘，氮气向上顶一下晶圆，去除晶圆与真空卡盘之间的表面张力；
[0028]打开伯努利机械手，将晶圆吸附在伯努利机械手上。
[0029]进一步的，打开第三气动阀后，待压差计的读数接近0，再打开第二气动阀。[0030]进一步的，伯努利机械手将晶圆放到真空卡盘上还包括：
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