[发明专利]一种TSV硅片的真空吸盘

说明书

技术领域

本发明属于半导体光刻制造技术领域，涉及TSV硅片的移动装置，具体涉及TSV硅片的真空吸盘。

背景技术

TSV叫做硅通孔（Through-Silicon-Via），是一种系统级的集成结构，该结构通过多层硅片平面堆叠，再通过平面法线方向上的通孔进行连接而成。TSV硅片具有三维方向堆叠密度最大、芯片之间互连线最短、外形尺寸最小及可以实现3D芯片堆叠等优点，被广泛应用于计算机、通讯、汽车电子、航空航天领域。

现有技术中，主要采用真空吸盘技术进行硅片的夹持与输送，即通过真空吸附将硅片紧贴吸盘，确保硅片的传送稳定性，为了在保持硅片的平面度的状态下对其进行吸附保持，要求吸盘表面的平面度极高，同时要求吸附力均匀防止引起硅片表面翘曲，变形。现有技术中公开了一种硅片吸盘，吸盘表面由内向外逐级加密，在吸附硅片时，吸附力均匀，但表面的加工难度并未能降低。

在高端光刻领域，被传输到工件台上的硅片有高精度的偏心及偏向要求。在理论上，由于硅片有着圆边及缺口两大几何特征，只需要在硅片圆边上通过光电检测CCD（Charge Couple Device）进行透过式扫描，取得足够的特征点，就可以得到硅片的圆心位置和缺口方向。但实际上，TSV硅片作为一个键合硅片，具有与其他硅片不同的几何特称，在定位方面，TSV硅片底部为曲面，参见图1，由于传统的吸盘表面101为陶瓷材料，表面不易形变，与TSV硅片102曲面的接触面积小，吸附不牢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是TSV硅片的真空吸盘吸附不牢的问题，为了克服以上不足，提供了一种TSV硅片的真空吸盘。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述真空吸盘包括吸盘底座、设置吸盘底座上部的吸附层、设置在吸盘底座内部的真空室和阵列排布在吸附层上与真空室相通的吸附孔群，所述吸附层包括中间芯部和环绕芯部的环形层，所述环形层包括嵌套设置的至少一个环状弹性吸附层和至少一个环状刚性吸附层。

进一步，弹性吸附层和刚性吸附层穿插设置，例如环形层从内到外依次包括一个以上弹性吸附层、一个以上刚性吸附层、一个以上弹性吸附层和一个以上刚性吸附层。

进一步，所述弹性吸附层与刚性吸附层交替设置，例如环形层从内到外依次包括一个弹性吸附层、一个刚性吸附层、一个弹性吸附层和一个刚性吸附层。

弹性吸附层可以随TSV硅片的曲面形状产生形变，保证TSV硅片与吸附层良好的接触和吸附效果。而刚性吸附层用于TSV硅片的刚性接触面，防止弹性吸附层支撑力不足，造成TSV硅片本身产生翘曲，保证TSV硅片本身的平面度。

进一步，所述吸附孔群包括芯部吸附孔群和环形层吸附孔群，环形层吸附孔群中的吸附孔按矩阵划分，同行的吸附孔均匀分布在一个弹性吸附层或一个刚性吸附层的圆周上，同列的吸附孔沿通过圆心向外的一个辐射线分布。

进一步，所述吸附孔由一个单孔或一组多孔组成。

进一步，同列的吸附孔中，内侧的吸附孔的吸附面积不大于外侧的吸附孔的吸附面积，同列吸附孔的吸附面积从内到外呈上升趋势，同行的吸附孔的吸附面积相同。

当吸附孔为一个单孔时，所述吸附面积为该单孔的孔面积，当吸附孔为一组多孔时，所述吸附面积为该组多孔包含的所有孔的孔面积之和。TSV硅片外围相对于中心需要较大的吸附力，通过增大外侧的吸附面积，可以有效增大吸附力，这样在吸附过程中，减小了由于吸力不均匀造成的TSV硅片本身变形，各行吸附孔的吸附面积可以通过具体TSV硅片重量，由仿真分析得出。

进一步，所述弹性吸附层高出相邻的刚性吸附层。

在吸附时，弹性吸附层适应了TSV硅片的曲面，在吸附力作用下，弹性吸附层被压缩，TSV硅片可以落在刚性吸附层的平面上，保持了TSV硅片的平面度。

进一步，外侧的刚性吸附层高于内侧的刚性吸附层，高度差由TSV硅片的曲面形状计算推出，高度差用于补偿TSV硅片底面曲度带来的高度差，这样可以使TSV硅片在吸附时保证一定的平面度。

进一步，所述弹性吸附层为弹性体材料，多个弹性吸附层可采用不同的弹性体材料。

进一步，所述弹性体材料为热塑性聚氨酯，热塑性聚氨酯具有高模量、高强度、高伸长、耐磨损、加工性能好、可分解等特性，因此采用该材料的弹性吸附层具有弹性佳，耐磨损且环保等优点，在使用过程中，弹性吸附层压缩及回弹重复度高，能够保持长期的稳定性，提高了整个陶瓷吸盘的使用寿命。