一种承载半导体衬底的基座、衬底移动装置及其使用方法与流程

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种承载半导体衬底的基座、衬底移动装置及其使用方法。

背景技术：

虽然随着半导体产业发展，半导体设备的自动化程度日趋提升，导致手动取放衬底的机会大大降低，但该现象只局限在少数12寸及以上晶元生产厂家。在国内，仍有大量半导体产业，6、8寸机台及泛半导体产业，如发光二极管产业、光伏太阳能产业的4、6寸生产设备需人工手动装取，且随着工艺水平的提高，对衬底表面的质量把控也越发严格。

原始的采用真空吸笔或其他替代物将衬底从基座的片槽内撬出的操作极易损伤衬底边缘及表面，对产品良率造成影响；而采取直接接触衬底表面的吸盘式取片又会引起颗粒污染及一定程度的压伤。

因此如何降低手动取片过程中对衬底的影响成为目前亟需解决的问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种承载半导体衬底的基座、衬底移动装置及其使用方法，解决了现有技术中在手动取片时容易对衬底表面及边缘造成损伤、影响衬底表面质量的问题。

(二)技术方案及效果

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明一方面提供一种承载半导体衬底的基座，基座上设置有至少一个用于承载衬底的片槽，在每个片槽的边缘设有一导气孔，导气孔的出气孔位于片槽承载的衬底的下方；导气孔的进气孔用于接收外部的气动装置通入的用于托举衬底的气体，气体经由导气孔的出气孔导出，以托起片槽内承载的衬底。

本发明中在每个片槽的边缘设置导气孔，并与外部的气动装置相配合，导气孔的气流来源于气动装置，利用气动装置提供的气体经导气孔的出气孔导出，利用气压使衬底的部分区域托起一定的高度，避免了因撬动衬底或者吸附衬底的表面而造成的损伤，同时也简化了现有技术中整个基座下部采用顶针顶起衬底时所需的冗余的机械机构，节约了成本。

可选地，为便于气动装置向导气孔的进气孔通入气体，基座上设置有使气动装置伸入的至少一个卡槽，每个卡槽位于每个片槽的槽沿区域，且与对应的导气孔的进气孔连通。

本发明另一方面提供一种包括上述的基座的衬底移动装置，衬底移动装置还包括：伯努利气动装置；伯努利气动装置包括：与外部气源连通的进气口，用于向导气孔通入气体的出气口，以及用于吸附托举起来的衬底的吸附口。

整个衬底移动装置通过导气孔与伯努利气动装置相互配合，导气孔的气流来源于伯努利气动装置，而伯努利气动装置的气流既可以用于将衬底顶起，又可以用于吸附衬底，通过对同一气流的两次不同的利用，实现了从顶起衬底以及将衬底吸附到伯努利气动装置上的整个取片过程。整个系统结构简单，操作简便，成本低，适合大规模生产和应用。

可选地，为了方便对气流流速的调整，伯努利气动装置还包括：用于调节气体流量的气体调节开关。

在具体的例子中，伯努利气动装置为真空吸笔。

可选地，真空吸笔包括：具有空腔的笔筒以及与笔筒相连通的吸附盘；进气口和出气口设置在笔筒上，吸附口设置在吸附盘的吸附面上，且吸附口与笔筒的空腔相连通。

本发明中的真空吸笔与现有技术中的真空吸笔的工作原理完全不同，本发明中的真空吸笔所产生的吸力完全来自于笔筒的空腔内的高速气流，因而节省了当前市面上真空吸笔所使用的真空泵，大大节约了成本。

可选地，空腔与吸附口相连通处的横截面积最小，以满足伯努利原理的要求，使吸附口处的气压最小而起到吸附作用。

本发明再一方面提供一种基于上述的衬底移动装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：在取出基座承载的衬底时，采用伯努利气动装置向导气孔通入气体，以使片槽内的衬底的部分区域被托举；

步骤2：移动伯努利气动装置，使伯努利气动装置的吸附口接触并吸附托举起的衬底的底部；

步骤3：将吸附有衬底的伯努利气动装置移出基座的片槽，以完成从片槽中取出衬底。

整个使用方法操作简单，通过对同一气流的两次不同的利用，实现了从顶起衬底以及将衬底吸附到伯努利气动装置上的整个取片过程，避免了现有技术中采用真空吸笔或者其他替代物撬动衬底、或者采取直接接触衬底表面的吸盘式取放而对衬底的边缘或者表面造成的损伤，大大提高了衬底的表面质量。

附图说明

图1为如下实施例提供的基座的侧视图；

图2为如下实施例提供的片槽为圆形时基座上的片槽、导气孔和卡槽的俯视图；

图3为如下实施例提供的片槽为方形时基座上的片槽、导气孔和卡槽的俯视图；

图4为如下实施例提供的真空吸笔的结构示意图；

图5为图4中示出的真空吸笔的侧视图。

【附图标记说明】

1：基座；2：片槽；3：导气孔；4：卡槽；5：笔筒；6：进气口；7：出气口；8：吸附盘；9：吸附口；10：气体调节开关；11：手柄。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

参照图1至图3，本申请一方面提供一种承载半导体衬底的基座，基座1上设置有至少一个用于承载衬底的片槽2，在每个片槽2的边缘设有一导气孔3，导气孔3的出气孔位于片槽2承载的衬底的下方。导气孔3的进气孔用于接收外部的气动装置通入的用于托举衬底的气体，气体经由导气孔3的出气孔导出，以托起片槽2内承载的衬底。

其中，上述的片槽2可以是图2中示出的圆形，也可以是图3中示出的方形，以适用于圆形衬底或者方形衬底。当然，片槽2也可以根据需要设计成其他的形状，以满足不同形状的衬底的要求，具体根据实际情况而定，本实施例仅为举例说明，并不对其进行限定。

上述的导气孔3并不穿透基座1的底部，一般导气孔3的进气孔位于片槽2的槽沿区域，在实际应用中，为便于气动装置向导气孔3的进气孔通入气体，在基座1上设置有使气动装置伸入的至少一个卡槽4，每个卡槽4位于每个片槽2的槽沿区域，且与对应的导气孔3的进气孔连通。

相较于现有技术中采用真空吸笔或者其他替代物撬动衬底，或者采取直接接触衬底表面的吸盘式取片，均对衬底的边缘或者表面造成的损伤较大，无法保证衬底的表面质量。本实施例中在每个片槽2的边缘设置导气孔3，并与外部的气动装置相配合，导气孔3的气流来源于气动装置，利用气动装置提供的气体经导气孔3的出气孔导出，利用气压使衬底的部分区域托起一定的高度，避免了因撬动衬底或者吸附衬底的表面而造成的损伤，同时也简化了现有技术中整个基座1下部采用顶针顶起衬底时所需的冗余的机械机构，节约了成本。

上述的气动装置可以采用下述的伯努利气动装置，这样，当衬底被托起后，可以顺势将伯努利气动装置伸入衬底的底部，利用伯努利气动装置上开设的吸附口9对衬底进行吸附。当然，上述的气动装置也可以是单独提供气体的装置，此时，当衬底被托起后，可以采用其他的吸附装置伸入衬底的底部后进行吸附，以完成整个取片的过程。对于气动装置的具体结构本实施例仅为举例说明，对此并不进行限定。

参照图4和图5，根据本申请的另一方面，本实施例提供一种包括上述的基座1的衬底移动装置，该衬底移动装置还包括：伯努利气动装置。伯努利气动装置包括：与外部气源连通的进气口6，用于向导气孔3通入气体的出气口7，以及用于吸附托举起来的衬底的吸附口9。

其中，上述的伯努利气动装置的工作过程是依据伯努利原理，具体为：在气流里，如果流速小，压强就大；如果流速大，压强就小。正是基于伯努利原理，上述的出气口7处气压最大，能够经导气孔3的出气孔导出后将衬底的部分区域托起；上述的吸附口9处的气压最小，能够作为吸力的来源而产生吸气，以吸附衬底的底部。

由此，整个衬底移动装置利用基座1上的导气孔3与基于伯努利原理的伯努利基座1相互配合，伯努利气动装置内的气流一方面用于由出气口7流出后经导气孔3而作用于衬底的底部以将衬底顶起，另一方面该气流在流经吸附口9时可以产生吸力而在后续对衬底产生吸附作用。通过对同一气流的两次不同的利用，实现了从顶起衬底以及将衬底吸附到伯努利气动装置上的整个取片过程。

既避免了现有技术中采用真空吸笔或者其他替代物撬动衬底、或者采取直接接触衬底表面的吸盘式取放而对衬底的边缘或者表面造成的损伤；同时简化了整个基座1下部采用顶针顶起衬底时所需的冗余的机械机构；此外，吸片时所需的吸力来源于伯努利气动装置内的高速气流，也节省了当前市面上真空吸笔所使用的真空泵，进而大大简化了整个系统结构，适合大规模生产。

为了方便对气流流速的调整，伯努利气动装置还包括：用于调节气体流量的气体调节开关10。

在具体实现过程中，上述的伯努利气动装置为真空吸笔。

具体而言，真空吸笔包括：具有空腔的笔筒5以及与笔筒5相连通的吸附盘8，进气口6和出气口7设置在笔筒5上，吸附口9设置在吸附盘8的吸附面上，且吸附口9与笔筒5的空腔相连通。在实际应用中，空腔与吸附口9相连通处的横截面积最小，以满足伯努利原理的要求，使吸附口9处的气压最小而起到吸附作用。

本实施例中的真空吸笔与现有技术中的真空吸笔的工作原理完全不同，现有技术中的真空吸笔需要真空泵作为吸力来源，通过真空泵对笔筒5的空腔进行抽气而产生吸力。而本实施例中的真空吸笔所产生的吸力完全来自于笔筒5的空腔内的高速气流，通过向空腔内进行通气，利用伯努利原理而在吸附口9处产生吸力，因而节省了当前市面上真空吸笔所使用的真空泵，大大节约了成本。

其中，吸附盘8的形状可以根据实际需要进行选择，例如可以设计成图4中示出的长方体，也可以采用其他的形状，本申请对此不做限定。为了使用者手握更加方便，在真空吸笔的笔筒5上靠近进气口6处还设有手柄11，以便于使用者对真空吸笔的操作。

根据本申请的再一方面，本实施例提供一种基于上述的衬底移动装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：在取出基座1承载的衬底时，采用伯努利气动装置向导气孔3通入气体，以使片槽2内的衬底的部分区域被托举。

其中，伯努利气动装置的进气口6连接外部气源，例如可以是压缩空气或者高纯氮气，伯努利气动装置伸入到卡槽4内，来自伯努利气动装置的气流经导气孔3后导入衬底的底部，进而将衬底的部分区域被托起。

步骤2：移动伯努利气动装置，使伯努利气动装置的吸附口9接触并吸附托举起的衬底的底部。

具体地，在衬底被托起时，将伯努利气动装置顺势伸入衬底的底部，利用气流在吸附口9处产生的吸力将衬底的底部吸附在伯努利气动装置上，例如吸附在上述真空吸笔的吸附盘8上。

步骤3：将吸附有衬底的伯努利气动装置移出基座1的片槽2，以完成从片槽2中取出衬底。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。