本實(shí)用新型涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)的晶元裝載裝置，更為詳細(xì)地涉及一種晶元裝載裝置，所述晶元裝載裝置能夠?qū)⒂糜谕度胗诨瘜W(xué)機(jī)械研磨工藝的晶元以晶元沒有損傷的形式準(zhǔn)確地裝載于載體頭。

背景技術(shù)：

化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)系統(tǒng)是一種為了實(shí)現(xiàn)全面平坦化與由用于形成電路的接觸(contact)/布線膜分離以及高度集成的元件化而產(chǎn)生的晶元表面粗糙度的改善等而用于對晶元的表面進(jìn)行精細(xì)研磨加工的裝置，所述全面平坦化是清除在半導(dǎo)體元件制造過程中反復(fù)進(jìn)行掩蔽(masking)、刻蝕(etching)及布線工藝等的同時(shí)生成的晶元表面的凹凸而導(dǎo)致的單元(cell)區(qū)域與周圍電路區(qū)域間的高度差。

CMP系統(tǒng)將晶元裝載于載體頭90后，如韓國登記專利公報(bào)第10-1188579號等所示，在載體頭進(jìn)行移動的同時(shí)，在規(guī)定的研磨平板對于晶元的研磨面同時(shí)進(jìn)行通過機(jī)械摩擦的機(jī)械研磨與通過研磨液的化學(xué)研磨。

此時(shí)，如圖1所示，載體頭90在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中將用于通過底板92a向下方加壓晶元W的膜92固定于本體部91，在膜92和本體部91之間形成有壓力腔(chamber)92C，利用從壓力調(diào)節(jié)部95通過空氣壓力供給管95a來施加的空氣壓力可將晶元W向下方加壓。并且，在膜92的周圍設(shè)置有防止晶元W脫離的護(hù)環(huán)(retainer ring)93，在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中，通過護(hù)圈室(retaining chamber)93C的空氣壓力可將護(hù)環(huán)93向下方加壓。

此外，如圖1所示，將晶元W裝載于載體頭90的裝載裝置1包括，放置架10，其支撐晶元W；驅(qū)動部MH，其使得放置架10向上下方向10d移動。換句話說，如圖2所示，在將晶元W放置在放置架10的中央?yún)^(qū)域A1的狀態(tài)下，如果將放置架10向上方10d1移動至規(guī)定的高度9H，則載體頭90接近放置架10并將吸入壓施加于中央的貫通孔95X，據(jù)此，晶元W成為緊貼于載體頭90的膜底板92a并得到裝載的狀態(tài)。

但是，在未進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝期間，通過壓力調(diào)節(jié)部95，載體頭90的護(hù)圈室(retainer chamber)93C的壓力不能得到精確地調(diào)節(jié)，因此載體頭90的護(hù)環(huán)93以向下方下沉的狀態(tài)移動。不僅如此，通過移動驅(qū)動部M來移動的載體頭90的高度難以精確地調(diào)節(jié)至具有1mm之內(nèi)的誤差的高度。

因此，具有的問題在于，即使將裝載裝置1的放置架10的高度設(shè)置為一定，抓握晶元W的膜底板92a和放置于裝載裝置1的放置架10的晶元W之間的間距e也無法保存一定，在所述間距e比規(guī)定的間距較大的情況下，產(chǎn)生無法使得放置于裝載裝置10的晶元W裝載于載體頭90的錯(cuò)誤。

為了解決上述問題，提出了在本申請的申請日之前未被公開的方案。如圖3a及圖3b所示，在晶元裝載裝置1的邊緣以通過彈簧30來得到彈性支撐的狀態(tài)可設(shè)置有首先與載體頭9的護(hù)環(huán)93接觸的移動接觸部20。據(jù)此，與膜93的底板相比，向下方下沉的護(hù)環(huán)93與移動接觸部20接觸，隨著載體頭9向下方移動，通過護(hù)環(huán)93移動接觸部20被按壓，可更精確地調(diào)節(jié)膜92的底板92a與裝載裝置1的晶元W之間的間隙,晶元W吸附固定于所述膜92。

但是，若在放置有晶元W的放置架10上晶元W的位置只要有一點(diǎn)偏差，也會產(chǎn)生如下嚴(yán)重的問題：在載體頭9向下方移動9d的同時(shí)，護(hù)環(huán)93的底面93a和晶元W的邊緣產(chǎn)生碰撞，從而晶元W的位置產(chǎn)生偏差，不僅無法正確地裝載至載體頭9，還會引起晶元W的損傷。

因此，就將晶元W從裝載裝置1裝載至載體頭9而言，切實(shí)有必要以排除晶元W的損傷可能性的狀態(tài)能夠無誤地進(jìn)行裝載。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是在上述的技術(shù)背景下提出的，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種晶元裝載裝置，所述晶元裝載裝置能夠?qū)⒂糜谕度胗诨瘜W(xué)機(jī)械研磨工藝的晶元以無誤的形式準(zhǔn)確地裝載于載體頭。

此外，本實(shí)用新型目的在于，就將晶元裝載至載體頭而言，根本性地排除晶元的邊緣和載體頭的碰撞，防止在裝載工藝中產(chǎn)生晶元的破損。

為了達(dá)成所述目的，本實(shí)用新型提供一種晶元裝載裝置，所述晶元裝載裝置作為一種在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中將所述晶元裝載于載體頭的晶元裝載裝置，所述載體頭包括與晶元的板面接觸的膜、配置于所述膜的周圍的護(hù)環(huán)，所述晶元裝載裝置的特征在于，包括：排列部件，其包括引導(dǎo)隔壁和接觸面，并且輔助對于所述載體頭的位置排列，所述引導(dǎo)隔壁與所述護(hù)環(huán)的外周面接觸并將所述護(hù)環(huán)引導(dǎo)至規(guī)定位置，所述接觸面與所述護(hù)環(huán)的底面相接觸；放置架，其將想要裝載于所述載體頭的第一晶元放置于支撐面。

其目的在于，包括排列部件，以便在將晶元裝載至載體頭的工藝前，與載體頭的護(hù)環(huán)周圍外面相接觸，可先對護(hù)環(huán)和排列部件之間的位置進(jìn)行排列，由此，在放置于放置架的晶元和載體頭的膜底板的相對位置準(zhǔn)確地被排列至預(yù)定的位置的狀態(tài)下，晶元能夠被裝載于載體頭。

由此，本實(shí)用新型可得到的有利的效果在于，可防止在裝載晶元的過程中由于沒有對晶元與載體頭的位置進(jìn)行排列，因此晶元被裝載于錯(cuò)誤的位置，或者由于與護(hù)環(huán)的接觸導(dǎo)致晶元邊緣損傷或破損。

在此，優(yōu)選地，所述排列部件通過彈簧得到彈性支撐。據(jù)此，載體頭的護(hù)環(huán)相對于排列部件進(jìn)行排列的過程中，通過彈簧的彈性變形，可收容從載體頭向排列部件施加的力，即使載體頭的護(hù)環(huán)按壓排列部件，也可防止排列部件的姿態(tài)被扭曲的變位或變形的產(chǎn)生。此外，所述排列部件通過彈簧來得到彈性支撐，由此，排列部件通過彈簧的彈性復(fù)原力而自動恢復(fù)到原來的位置，從而可進(jìn)行連續(xù)性的裝載工藝。

并且，所述排列部件還包括測定部，所述測定部與所述護(hù)環(huán)接觸，同時(shí)對所述彈簧向下方移動并被按壓的力進(jìn)行測定，也可構(gòu)成為通過所述測定部來測定由于所述彈簧的壓縮變形量而產(chǎn)生的彈性復(fù)原力，并傳送至所述載體頭的控制部。

據(jù)此，在將晶元裝載至載體頭的過程中，載體頭的護(hù)環(huán)的底面與膜的底板相比位于下側(cè)，因此從護(hù)環(huán)首先與排列部件接觸并通過護(hù)環(huán)向下方推動而移動的排列部件的移動距離，可更加準(zhǔn)確地感知與載體頭的膜底板和支架上的晶元的間距，從而利用其在將與晶元和載體頭的間距保持為規(guī)定間距的狀態(tài)下，使得晶元裝載于載體頭。

因此，可得到的有利的效果在于，可完全消除如下錯(cuò)誤：在現(xiàn)有技術(shù)中，以載體頭和放置架的絕對位置為基準(zhǔn)來調(diào)節(jié)晶元和載體頭之間的間距，由于如此被調(diào)節(jié)的間距的誤差而導(dǎo)致無法將晶元裝載于載體頭。

不僅如此，由于排列部件通過彈簧來得到彈性支撐，由此根據(jù)排列部件向下方進(jìn)行移動的距離來測定護(hù)環(huán)和排列部件之間的被按壓的力，因此考慮到隨著護(hù)環(huán)的向下方的移動量而被按壓的力和位于護(hù)環(huán)的上側(cè)的護(hù)圈室的空氣壓力的合力狀態(tài)，可更加準(zhǔn)確地確定與載體頭和放置架的相對位置。

在此，所述測定部對通過排列部件而向下方移動距離進(jìn)行測定，并從彈簧的彈性復(fù)原力來測定護(hù)環(huán)按壓排列部件的力，從而也可感知所述護(hù)環(huán)對所述接觸面進(jìn)行加壓的力是否達(dá)到規(guī)定的值。

與此并行或另外地，所述測定部包括負(fù)荷傳感器(load cell)，所述負(fù)荷傳感器測定所述排列部件向下方被按壓的力，從而所述測定部也可感知所述護(hù)環(huán)對所述接觸面進(jìn)行加壓的力是否到達(dá)規(guī)定的值。

如此，如果護(hù)環(huán)對排列部件向下方按壓的力到達(dá)規(guī)定的值，則通過所述規(guī)定的值可得知載體頭和放置于支撐面的晶元之間的距離達(dá)到適合于裝載的距離，由此，此時(shí)通過在載體頭得到吸入壓的施加等來進(jìn)行將晶元抓握于膜底板的裝載工藝。

因此，由于晶元在始終與載體頭保持一定的距離的狀態(tài)下裝載至載體頭，因此減少在晶元的裝載工藝中無法吸入抓握晶元的錯(cuò)誤產(chǎn)生頻率，并且可提高操作可靠性。

另外，所述引導(dǎo)隔壁的上端可形成有內(nèi)向傾斜面。由此，可順暢地實(shí)現(xiàn)將載體頭的護(hù)環(huán)與排列部件的引導(dǎo)隔壁的內(nèi)周面相連并接觸的工藝。

并且，所述排列部件和所述放置架可形成為一體。其不僅包括排列部件和放置架形成為一個(gè)主體的構(gòu)成，而且包括對排列部件和放置架相互之間通過連接部件等來固定相對位置的構(gòu)成。據(jù)此，在排列部件和載體頭的位置被排列的狀態(tài)下，成為放置于放置架的晶元可緊貼于載體頭的膜底板的得到位置排列的狀態(tài)。

另外，所述排列部件和所述放置架可形成為環(huán)形態(tài)。據(jù)此，排列部件的接觸面與環(huán)形態(tài)的護(hù)環(huán)的底面進(jìn)行接觸，以將晶元的邊緣區(qū)域放置于支撐面的形式進(jìn)行接觸支撐，從而防止晶元的中央部由于支撐面而導(dǎo)致一部分成為翹起的狀態(tài)，并可穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)將晶元裝載于載體頭的操作。

尤其，所述支撐面形成于比所述接觸面更低的位置，由此，在護(hù)環(huán)與排列部件的接觸面進(jìn)行接觸的瞬間，或在護(hù)環(huán)將排列部件向下方按壓并使得排列部件移動的期間，可防止護(hù)環(huán)與放置于支撐面的晶元的邊緣受到干涉。

另外，所述排列部件設(shè)置為可向水平方向移動。據(jù)此，在載體頭位于晶元裝載裝置的上側(cè)的狀態(tài)下，在使得晶元裝載裝置的排列部件和載體頭排列的過程中，即使載體頭不向水平方向移動，也可通過排列部件的水平移動來使得晶元和載體頭的位置排列，由此在晶元裝載工藝中更加順利地實(shí)現(xiàn)排列位置的操作。

在此，還可包括：支撐軸，其以支撐所述排列部件的形式向鉛直方向延長；彈性彈簧，其向水平方向設(shè)置，以便所述支撐軸向水平方向移動。據(jù)此，排列部件克服由于彈性彈簧而產(chǎn)生的彈性力的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)向水平方向的移動，并且具有想要恢復(fù)至原來的位置的性質(zhì)。

此時(shí)，優(yōu)選地，所述彈性彈簧在所述支撐軸的周圍沿著圓周方向以間隔一定間距的形式配置有多個(gè)。如此，彈性彈簧在支撐軸的周圍沿著圓周方向以間隔45度至120度范圍的間距的形式配置有多個(gè)，由此支撐軸在通過彈性彈簧得到向水平方向的變位的允許，同時(shí)具有通過彈性彈簧的彈性復(fù)原力使得支撐軸恢復(fù)至規(guī)定的位置的性質(zhì)。

另外，與此類似地，還可包括：支撐軸，其以支撐所述排列部件的形式向鉛直方向延長；支架塊體(holder block)，其以與所述支撐軸的一部分以上的周圍隔開的狀態(tài)進(jìn)行包裹；支撐磁鐵，其設(shè)置于所述支撐軸和所述支撐塊體中任意一個(gè)以上，以便所述支撐軸以非接觸的狀態(tài)支撐于所述支架塊體的內(nèi)部。據(jù)此，支撐軸通過與支架磁鐵的磁力而想要位于一個(gè)位置，但如果外力進(jìn)行作用，則可實(shí)現(xiàn)沿著水平方向的移動。

此時(shí)，優(yōu)選地，所述支架磁鐵在所述支撐軸的周圍沿圓周方向以間隔一定間距的形式配置多個(gè)。

另外，與所述支架磁鐵相面對的軸磁鐵也可在所述支撐軸配置有多個(gè)。并且，所述支架磁鐵與所述軸磁鐵以斥力互相作用的形式配置，由此具有支撐軸通過支架磁鐵和軸磁鐵的磁力而位于原來的位置(重心位置)的性質(zhì)，如果克服磁力的外力起作用，則也得到向水平方向的移動的允許。

因此，還可包括位置固定部件，所述位置固定部件如果所述排列部件對所述載體頭進(jìn)行排列，則約束所述支撐軸向水平方向移動。因此，如果排列部件和支撐軸進(jìn)行水平移動從而晶元和載體頭相互得到排列，則通過位置固定部件來固定支撐軸及排列部件的位置，從而在將晶元裝載于載體頭的過程中，支架可穩(wěn)定地保持得到位置固定的狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述排列部件形成為環(huán)形態(tài)，并以與護(hù)環(huán)均勻地相接于整個(gè)表面的狀態(tài)向下方移動。

另外，本實(shí)用新型提供一種晶元裝載裝置，所述晶元裝載裝置作為一種在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中將所述晶元裝載于載體頭的晶元裝載裝置，所述載體頭包括膜和護(hù)環(huán)，所述膜與晶元的表面接觸，所述護(hù)環(huán)配置于所述膜的周圍，所述晶元裝載裝置的特征在于，包括：放置架，其放置有想要裝載于所述載體頭的第一晶元；驅(qū)動裝置，其使得所述支架上下移動；排列部件，其配置于所述支架的周圍，以接觸的形式容納所述護(hù)環(huán)，并且相對于所述放置架以可上下移動的形式設(shè)置；測定部，其包括負(fù)荷傳感器，所述負(fù)荷傳感器對在所述排列部件與所述護(hù)環(huán)接觸的同時(shí)向下方移動并被按壓的力進(jìn)行測定。

換句話說，在排列部件的下側(cè)作為測定部配置有排列部件被按壓的負(fù)荷傳感器(load cell)等的荷重傳感器，如果隨著載體頭和放置架之間的距離變近，排列部件被護(hù)環(huán)按壓并向下方移動，則可測定排列部件被護(hù)環(huán)按壓的力。由此，可得到的有利的效果在于，根據(jù)護(hù)圈室的空氣壓力大小，如果成為護(hù)環(huán)以規(guī)定的力程度被排列部件按壓的狀態(tài)，則能夠可靠地感知放置于放置架的晶元和載體頭的膜底板之間的間距成為接觸的狀態(tài)，或成為以可搭載晶元的程度進(jìn)行靠近的狀態(tài)，從而可防止在將晶元裝載于載體頭的過程中產(chǎn)生錯(cuò)誤。

根據(jù)本實(shí)用新型，可得到的有利的效果在于，設(shè)置有排列部件，以便在將晶元裝載至載體頭的工藝之前，與載體頭的護(hù)環(huán)的周圍外面接觸，可先對護(hù)環(huán)和排列部件之間的位置進(jìn)行排列，由此，在放置于放置架的晶元和載體頭的膜底板的相對位置準(zhǔn)確地向水平方向被排列至預(yù)定的位置的狀態(tài)下，可將晶元裝載于載體頭

由此，本實(shí)用新型可得到的有利的效果在于，在晶元的裝載過程中，可防止由于晶元和載體頭的位置排列錯(cuò)誤導(dǎo)致晶元被裝載至錯(cuò)誤的位置，或由于和護(hù)環(huán)的接觸導(dǎo)致晶元邊緣受到損傷或破損。

此外，本實(shí)用新型得到的優(yōu)點(diǎn)在于，通過彈簧對使得載體頭的沿著水平方向的位置排列的排列部件進(jìn)行彈性支撐，由此，排列部件通過彈簧的彈性復(fù)原力自動恢復(fù)到原來的位置，從而可進(jìn)行連續(xù)性的裝載工藝。

并且，本實(shí)用新型可得到的有利的效果在于，還包括測定部，所述測定部對隨著排列部件和所述護(hù)環(huán)相接觸的同時(shí)所述彈簧向下方移動并被按壓的力進(jìn)行測定，將載體頭和晶元之間的垂直間距到達(dá)適合于裝載的間距的時(shí)候理解為護(hù)環(huán)按壓排列部件的力達(dá)到規(guī)定的值的時(shí)間點(diǎn)，由此，在將與晶元和載體頭的間距保持為規(guī)定的間距的狀態(tài)下，可將晶元準(zhǔn)確無誤地裝載于載體頭。

尤其，可得到的效果在于，所述支撐面形成于比所述接觸面更低的位置，由此在護(hù)環(huán)與排列部件的接觸面進(jìn)行接觸的瞬間，或在護(hù)環(huán)向下方按壓排列部件并使得排列部件移動的期間，可防止護(hù)環(huán)與放置于支撐面的晶元的邊緣受到干涉。

由此，本實(shí)用新型可得到的有利的效果在于，可完全消除如下錯(cuò)誤：在現(xiàn)有技術(shù)中，在以載體頭和放置架的絕對位置為基準(zhǔn)來調(diào)節(jié)晶元和載體頭之間的間距的情況下，由于間距的誤差而導(dǎo)致無法將晶元裝載于載體頭。

附圖說明

圖1是表示現(xiàn)有的晶元裝載裝置的構(gòu)成的圖。

圖2是表示圖1的載體頭和晶元裝載裝置靠近的狀態(tài)的圖。

圖3a及圖3b是表示現(xiàn)有的其他形態(tài)的晶元裝載裝置的構(gòu)成的圖。

圖4是圖3b的'A'部分的放大圖。

圖5是表示根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的晶元裝載裝置的構(gòu)成的圖。

圖6是圖5的'B'部分的放大圖。

圖7a是沿著圖5的切斷線Ⅶ-Ⅶ的截面圖。

圖7b是根據(jù)與圖5的切斷線Ⅶ-Ⅶ相對應(yīng)的其他實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成的截面圖。

圖8a至圖8c是表示根據(jù)圖5的晶元裝載裝置的操作順序的構(gòu)成的圖。

圖9是表示根據(jù)其他實(shí)施形態(tài)的測定部構(gòu)成的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)的晶元裝載裝置100進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，就對本實(shí)用新型進(jìn)行說明而言，為了使得本實(shí)用新型的要旨清晰，省略對于公知的功能或構(gòu)成的具體的說明。

如圖所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)的晶元裝載裝置100包括：排列部件110A，其形成有接觸面112和引導(dǎo)隔壁111，所述接觸面與護(hù)環(huán)93的底面93a相接觸，所述引導(dǎo)隔壁111引導(dǎo)護(hù)環(huán)93；放置架110B，其與排列部件110A一體地操作，并形成有支撐面117，所述支撐面117放置有想要裝載至載體頭90的晶元W；彈簧130，其彈性支撐放置架110B；支撐軸120，其支撐彈簧130，并且從水平移動部件120向下方延長，所述水平移動部件120設(shè)置為可沿著水平方向移動；支架塊體140，其形成為包裹支撐軸120的周圍的形態(tài)；多個(gè)彈性彈簧145，其設(shè)置于支架塊體140和支撐軸120之間；位置固定部件150，其選擇性地限制支撐軸120及排列部件110A的水平移動。

如圖5及圖6所示，所述排列部件110A形成為環(huán)形態(tài)，并且形成有接觸面112和引導(dǎo)隔壁111，所述接觸面112與載體頭90的護(hù)環(huán)93的底面93a相接，所述引導(dǎo)隔壁111形成為從接觸面112的外周邊緣向上方延長，以便輔助和載體頭90的排列工藝。引導(dǎo)隔壁111的直徑Da形成為比護(hù)環(huán)93的外徑Dr在第二允許誤差范圍內(nèi)略大。

在引導(dǎo)隔壁111的上端部形成有朝向半徑內(nèi)側(cè)的內(nèi)向傾斜面111a，載體頭90的護(hù)環(huán)93通過引導(dǎo)隔壁111來得到引導(dǎo)，同時(shí)，順利地實(shí)現(xiàn)護(hù)環(huán)93的底面93a和排列部件110A的接觸面112進(jìn)行接觸的過程。雖然在圖中例示了內(nèi)向傾斜面111a形成為直線形態(tài)的構(gòu)成，但是內(nèi)向傾斜面111a可形成為曲線形態(tài)并以多種形式起到引導(dǎo)護(hù)環(huán)93的作用。

接觸面112按照護(hù)環(huán)93的底面93a的形狀形成為環(huán)形態(tài)。

所述放置架110B形成為放置有想要裝載于載體頭90的晶元W。如圖所示，放置架110B的支撐面117形成為環(huán)形態(tài)并以接觸的形式支撐晶元W的邊緣底面。因此，與支撐面形成為平坦的平板形態(tài)的情況相比，可使得由于可流入至平板中央部的異物而導(dǎo)致晶元W被翹起等的姿勢變得不穩(wěn)定的情況最小化。根據(jù)本實(shí)用新型的其他實(shí)施形態(tài)，支撐面117也可形成為圓板形態(tài)。

所述排列部件110A以環(huán)形態(tài)形成于放置架110的圓形中央部A1的周圍區(qū)域A2。排列部件110A用于在晶元W的裝載工藝中和載體頭90的護(hù)環(huán)93進(jìn)行接觸，因此可形成為和護(hù)環(huán)93的寬度類似的寬度。

另外，排列部件110A也可形成為沿著圓周方向互相分離的三個(gè)至六個(gè)環(huán)切片。為了對與護(hù)環(huán)93相接觸而被按壓的力進(jìn)行分散支撐，整體可形成為一個(gè)環(huán)。排列部件通過彈簧130來得到彈性支撐，并支撐通過護(hù)環(huán)93而被按壓的力，因此為了將自身的重量最小化，可由鋁、樹脂等重量較輕的材質(zhì)形成，并且以較薄的形式形成。

如圖所示，放置架110B與排列部件110A通過螺栓、過盈配合、粘合等結(jié)合并形成為一體，從而形成排列部件110。根據(jù)本實(shí)用新型的其他實(shí)施形態(tài)，如圖6所示，放置架110B和排列部件110A也可構(gòu)成為不結(jié)合為一體，并且通過連接部件(未圖示)得到連接并一起進(jìn)行移動。由此，如果排列部件110A通過護(hù)環(huán)93排列于載體頭90，則放置架110B也成為排列于載體頭90的狀態(tài)，因此放置架110B的晶元W成為可排列于載體頭90并得到裝載的狀態(tài)。

尤其，放置架110B的支撐面117位于比與護(hù)環(huán)93的底面相接觸的接觸面112更下方。因此，護(hù)環(huán)93通過引導(dǎo)隔壁111得到引導(dǎo)并到達(dá)接觸面112，即使在載體頭90按壓排列部件110B并使得排列部件110B向下方移動的期間，也可完全排除放置于接觸面117上的晶元W和護(hù)環(huán)93接觸的可能性，因此，在載體頭90與想要裝載的晶元W進(jìn)行接觸的過程中，可根本性地防止由于護(hù)環(huán)93和晶元W的邊緣產(chǎn)生碰撞從而晶元損傷的情況。

另外，在放置有晶元W的支撐面117的外側(cè)邊緣也形成有用于使得晶元W放置于支撐面117的引導(dǎo)面116。在引導(dǎo)面116的上端部可形成有內(nèi)向傾斜面116a，以便晶元W的邊緣順利地插入至引導(dǎo)面116。此時(shí)，引導(dǎo)面116的內(nèi)徑Db比晶元的直徑Dw在第二允許誤差范圍內(nèi)以更大的形式形成

在此，第一允許誤差和第二允許誤差的總和，規(guī)定為比從想要裝載的晶元的重心和載體頭90的重心完全一致的狀態(tài)正常地裝載于載體頭90的最大偏心距離(eccentric distance)更小。例如，第一允許誤差和第二允許誤差的總和可規(guī)定為0.2mm至1.0mm。

結(jié)合有排列部件110A和放置架110B的裝載部件110由鋼材等具有較高剛性的材質(zhì)形成，以便使得在與載體頭90接觸時(shí)被按壓的力引起的變形最小化。根據(jù)不同的情況，載體頭90不是向上下方向進(jìn)行移動，而是也能夠通過驅(qū)動裝置MH來向上下方向得到移動驅(qū)動，以便接近載體頭90或遠(yuǎn)離。

雖然沒有在圖中示出，但是可追加地設(shè)置有對排列部件110A的上下運(yùn)動進(jìn)行引導(dǎo)的引導(dǎo)部件。

所述彈簧130設(shè)置于水平移動部件120和裝載部件110之間，并且允許裝載部件110可向上下方向移動。因此，即使在載體頭90接近晶元裝載裝置100且護(hù)環(huán)93的底面向下方按壓排列部件110A的接觸面112的情況下，裝載部件110也能夠以通過彈簧130來得到彈性支撐的狀態(tài)向下方移動，應(yīng)力沒有局部地集中在排列部件110A。

此外，如后述一樣，一般情況下，載體頭90的護(hù)環(huán)93通常在移動中處于下沉至比膜92的底面更下側(cè)的狀態(tài)，由此，既然不另外控制護(hù)圈室92c，就直到膜底面和晶元W之間的間距成為適合于裝載的尺寸為止，需要使得護(hù)環(huán)93向上側(cè)進(jìn)行移動，為了使得護(hù)環(huán)93向上側(cè)進(jìn)行移動，而以護(hù)環(huán)93的底面93a和接觸面112相接觸的狀態(tài)將載體頭90向下方移動。在此過程中，通過對排列部件110進(jìn)行支撐的彈簧130的彈性復(fù)原力，在載體頭90向下方移動的過程中，可實(shí)現(xiàn)將護(hù)環(huán)93向上方抬起的作用。

彈簧130相對于環(huán)形態(tài)的裝載部件110沿著圓周方向以間隔規(guī)定的間距的形式配置有多個(gè)。例如，以間隔15度至120度的間距的形式可多個(gè)地配置有三個(gè)至十二個(gè)彈簧130。

所述水平移動部件120形成為以通過彈簧130來彈性支撐裝載部件110的狀態(tài)可沿著前、后、左、右方向的水平方向移動。為此，在水平移動部件120的中心部設(shè)置有向下方延長的支撐軸125，如圖7a所示，彈性彈簧145在支撐軸125的周圍沿圓周方向以間隔一定間距形式得到配置。

由此，支撐軸125不是向水平方向得到位置固定，而是成為通過彈性彈簧145來得到彈性支撐的狀態(tài)，由此，如果克服彈性彈簧145的彈性復(fù)原力的向水平方向的力起作用，則成為可向水平方向進(jìn)行移動的狀態(tài)。

在此，為了對于水平移動部件120的周圍均勻地作用彈性復(fù)原力，而對于支撐軸125的圓周方向以間隔15度至120度的間距的形式配置有多個(gè)彈性彈簧145。在圖7a中，例示了以間隔90度間距的形式配置有彈性彈簧125的構(gòu)成。此時(shí)，在與彈性彈簧125的末端相接觸的支架塊體140的內(nèi)壁，設(shè)置有彈簧座144，和彈性彈簧125的其他末端接觸的支撐軸125的外周面形成為平坦面120a，從而使得彈性彈簧125的位置固定堅(jiān)固并穩(wěn)定地進(jìn)行。

并且，支撐軸125的底面設(shè)置有球(ball)129或滑動(sliding)部件(未圖示)，不顧支撐軸125及水平移動部件120的自重，也可進(jìn)行向水平方向的移動。

另外，在圖5及圖7a中例示了如下構(gòu)成：支撐軸125設(shè)置為通過彈性彈簧145的彈性復(fù)原力145F允許水平移動部件120的水平移動，但是根據(jù)圖7b示出的其他實(shí)施形態(tài)，支撐軸125也可設(shè)置為通過支架磁鐵245和軸磁鐵225的磁力245F允許水平移動部件120的水平移動。在通過磁力245F允許水平移動部件120的水平移動的情況下，水平移動部件120的水平移動變位限制為相面對的磁鐵225、245的間隙以下，由此，也可起到限位器(stopper)作用。在圖中示出了通過向相反方向相面對的磁鐵225、245來分別使得斥力作用于支撐軸125和支架塊體140的構(gòu)成，但是根據(jù)本實(shí)用新型的其他實(shí)施形態(tài)，支撐軸125由對磁力有反應(yīng)的磁性體形成，磁鐵245僅設(shè)置于支架塊體140的內(nèi)壁，從而支撐軸125也可以通過向半徑外部方向拉動的磁鐵245的引力得到支撐。

如此，支撐軸125設(shè)置為通過彈性彈簧145或磁鐵225、245使得水平移動變位得到允許120d，由此，在載體頭90排列于裝載裝置100的排列部件110A的過程中，在向載體頭90和排列部件110A的水平方向偏心的狀態(tài)下，如果載體頭90和排列部件110A接近并接觸，則即使不使載體頭90向水平方向移動，只向上下方向移動，排列部件110A也可向水平方向移動與載體頭90的偏心變位的程度，從而可成為通過排列部件110A的水平移動與載體頭90向水平方向得到排列的狀態(tài)。

所述位置固定部件150形成有與支撐軸120(包括與支撐軸一起移動的支撐塊體128)相接的面，并設(shè)置為可通過驅(qū)動部Mf來移動150d。據(jù)此，若載體頭90和排列部件110A成為向水平方向互相得到排列的狀態(tài)，則以驅(qū)動部Mf使得位置固定部件150移動并與支撐軸120相接的形式進(jìn)行操作，從而約束支撐軸120向水平方向移動。

在此，在位置固定部件150和支撐軸125直接相接的情況下，可形成為與支撐軸125的外周面相接的曲面，在與位于支撐軸125的下側(cè)的支撐塊體128相接的情況下，形成為與支撐塊體128的外周面的形狀(平面或鼓起的面)相吻合的形狀的表面。據(jù)此，在位置固定部件150和支撐軸125(包括支撐塊體)相接的狀態(tài)下，支撐軸1125的水平移動受到限制，由此可穩(wěn)定地保持載體頭90和排列部件110A的排列狀態(tài)。

在圖中例示了如下構(gòu)成：位置固定部件150向水平方向移動并限制支撐軸125的水平移動，但是也可以通過空氣壓力等來約束支撐軸125的向水平方向的移動，也可構(gòu)成為向豎直方向移動并限制支撐軸125的水平移動。

另外，設(shè)置有測定部135，其對結(jié)合有排列部件110A和放置架110B的裝載部件110的上下移動110d變位進(jìn)行測定，并且對裝載部件110向下方被按壓的力進(jìn)行測定。如圖6所示，測定部135設(shè)置于裝載部件110的底面，以非接觸的方式對直到水平移動部件120的上面的距離y進(jìn)行測定，彈簧130的彈性系數(shù)乘以裝載部件110向下方移動的距離，據(jù)此，可對排列部件110A向下方被按壓的力進(jìn)行測定。

如圖9所示，負(fù)荷傳感器等的荷重傳感器235設(shè)置于裝載部件110和水平移動部件120之間，也可直接測定裝載部件110向下方被按壓的力。此時(shí)，荷重傳感器235相對于固定部235b保持活塞(plunger)235a接觸于裝載部件110的狀態(tài)，之后，對裝載部件110通過載體頭90向下方被按壓并移動的力進(jìn)行測定。

如此，在裝載工藝中，在載體頭90的護(hù)環(huán)93首先和排列部件110A接觸，并使得排列部件110A向下方被按壓并移動的期間，通過彈簧130的彈性復(fù)原力來排列部件110A得到支撐，根據(jù)位于護(hù)環(huán)93的上側(cè)的護(hù)圈室93C的空氣壓力和彈簧的彈性復(fù)原力130的相互關(guān)系，如果排列部件110A的向下方被按壓的力(從向下方移動距離可計(jì)算，從而包括向下方移動距離)達(dá)到規(guī)定的設(shè)定值，則可準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)感知載體頭90的膜底板92a以與放置于放置架110上面的晶元W非常近的狀態(tài)接近。

在圖中舉了測定部135設(shè)置于排列部件110A的底面并且作為用于測定直到放置架120的延長部111的上面的距離y的距離傳感器的例子，但也可構(gòu)成為從第三位置對排列部件110A上面的距離變化進(jìn)行測定的距離傳感器。

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，在以載體頭90的絕對坐標(biāo)和放置架10的絕對坐標(biāo)進(jìn)行移動的狀態(tài)下，將放置架10和載體頭90之間的間距調(diào)節(jié)為可吸入抓握晶元W的程度，與此不同，本實(shí)用新型中，比載體頭90的膜底板向下方下沉的護(hù)環(huán)93嵌入可向水平方向移動的排列部件110A的引導(dǎo)隔壁111，同時(shí)進(jìn)行向水平方向的排列，在將護(hù)環(huán)93的底面93a水平排列于排列部件110A的接觸面112并接觸的狀態(tài)下，護(hù)環(huán)93相對于排列部件110A追加地向下方移動。由此，載體頭90和放置架110之間的間距越變近，通過護(hù)環(huán)93越向下方推動排列部件110A，從而通過測定部135、235來測定排列部件110A向下方移動的距離或向下方被按壓的力120F，在護(hù)圈室93C的規(guī)定壓力狀態(tài)下，用事先算出并得知的移動距離或者是否達(dá)到荷重來可以得知載體頭90和放置架110之間的間距是否成為可抓握晶元W的靠近的距離(例如，0.3mm至0mm)。

換句話說，本實(shí)用新型可得到的有利的效果在于，為了裝載晶元，不依賴于放置架110和載體頭90的絕對坐標(biāo)，而利用與放置架110和載體頭90之間的相互作用的力和它們之間的間距的關(guān)系，可準(zhǔn)確地感知是否成為最適合裝載晶元的間隔距離，因此即使放置架110及載體頭90的位置控制有錯(cuò)誤，也可將晶元W正常無誤地裝載于載體頭90。

以下，對如上構(gòu)成的本實(shí)用新型的晶元裝載裝置100的操作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。

步驟1：首先，將想要裝載的第一晶元W放置于放置架110上。此時(shí)，第一晶元W放置于放置架110的環(huán)形態(tài)的支撐面117。

步驟2：然后，如圖8a所示，進(jìn)行使的放置架110和載體頭90以向?qū)Ψ浇咏男问揭苿拥牡谝灰苿庸に?。在圖中例示了放置架110向上方移動的構(gòu)成，但也可構(gòu)成為，放置架110以在原位靜止的狀態(tài)使得載體頭90向下方移動，也可以使得放置架110和載體頭90一起向?qū)Ψ揭苿?。如此，第一移動工?d進(jìn)行到將載體頭90的護(hù)環(huán)93的底面93a接觸于排列部件110A的上面為止。

隨著進(jìn)行第1移動工藝，載體頭90的護(hù)環(huán)93通過排列部件110A的向下傾斜面111a得到引導(dǎo)并插入至用引導(dǎo)隔壁111包圍的空間，在此過程中，因?yàn)橥ㄟ^在護(hù)環(huán)93插入至用引導(dǎo)隔壁111包圍的空間的同時(shí)作用的水平方向的力來使得水平移動部件120及支撐軸125進(jìn)行水平移動，所以載體頭90和裝載裝置100的向水平方向的偏心量在允許范圍內(nèi)被清除。通過排列部件110A和護(hù)環(huán)93的排列，放置于和排列部件110A成為一體并移動的放置架110B的晶元W成為相對于載體頭90向水平方向得到排列的狀態(tài)。

如圖8b所示，即使通過第一移動工藝成為使得載體頭90的護(hù)環(huán)93的底面與排列部件110A的接觸面112相接觸的狀態(tài)，也成為載體頭90的膜底板92a和晶元W間隔充分大的間隔距離e1的狀態(tài)。

此時(shí)，形成于護(hù)環(huán)93的上側(cè)的護(hù)圈室93a的空氣壓力因?yàn)闆]有從壓力調(diào)節(jié)部95進(jìn)行另外的控制所以保持為大氣壓，或保持為通過壓力調(diào)節(jié)部95來控制的規(guī)定壓力。此時(shí)，優(yōu)選地，將晶元W裝載于載體頭90時(shí)，護(hù)圈室93a的壓力保持為預(yù)先規(guī)定的值(例如，-0.5atm～0.5atm中任意一個(gè)值)，從而可精確地保持膜底板92a和晶元W之間的間距。

步驟3：通過步驟2，如果實(shí)現(xiàn)載體頭90和晶元W的向水平方向的排列，驅(qū)動部Mf使得位置固定部件150移動150d，從而物理性地干涉支撐軸125及水平支撐部件120向水平方向的移動并約束。

通過位置固定部件150，裝載部件110向水平方向的移動受到限制，通過向水平方向的移動受到限制，與載體頭90和裝載部件110向水平方向的得到排列的狀態(tài)穩(wěn)定地保持到完成晶元裝載工藝為止。

步驟4：如圖8c所示，在載體頭90的護(hù)環(huán)93的底面93a接觸于排列部件110A的上面后，載體頭90和放置架110中的任意一個(gè)以上也進(jìn)行繼續(xù)向?qū)Ψ揭苿?d的第二移動工藝。第二移動工藝也可與第一移動工藝分開進(jìn)行，但是通常和第一移動工藝連續(xù)進(jìn)行。

如此，隨著排列部件110A相對于支架110向下方進(jìn)行移動，裝載部件110和到水平移動部件120的上面為止的距離y逐漸變小，隨著用于彈性支撐裝載部件110的彈簧130的壓縮變位的產(chǎn)生，通過彈簧130的彈性復(fù)原力產(chǎn)生將排列部件110A向上方推動的力。

因此，根據(jù)護(hù)圈室93a的壓力值，護(hù)環(huán)93a將排列部件110A向下方推動，據(jù)此，排列部件110A的高度從初始值yo到達(dá)預(yù)先規(guī)定的設(shè)定值y1。如此，如果測定部135、235感知到排列部件110A的高度到達(dá)預(yù)先規(guī)定的設(shè)定值y1，或按壓排列部件110A的力到達(dá)預(yù)先規(guī)定的設(shè)定值，則晶元W和載體頭90的膜底板92a之間的間距e2為0.3mm以下，從而成為適合于裝載晶元W的間距，因此完成載體頭90和放置架110中的任意一個(gè)以上繼續(xù)向?qū)Ψ揭苿?d的第二移動工藝。

此時(shí)，按壓排列部件110A的力到達(dá)預(yù)先規(guī)定的設(shè)定值根據(jù)對護(hù)環(huán)93進(jìn)行支撐的護(hù)圈室93C的壓力而變動，由此所述設(shè)定值根據(jù)護(hù)圈室93C的壓力不同地進(jìn)行規(guī)定。

步驟5：然后，將吸入壓施加至載體頭90的中央吸入孔95x，放置架110上的晶元W成為緊貼于載體頭90的膜底板92a并得到裝載的狀態(tài)。

在圖中例示的構(gòu)成為，吸入孔95x形成于載體頭90的膜底板92a的中央部，但本實(shí)用新型也同樣適用于如下載體頭：不在膜底板92a形成有直接施加吸入壓的吸入孔95x，而分割為多個(gè)室并調(diào)節(jié)被分割的室的壓力，從而以抓握的形態(tài)裝載晶元W。

根據(jù)如上構(gòu)成的本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的晶元裝載裝置100可得到的有利的效果在于，設(shè)置有排列部件110A，以便在將晶元W裝置至載體頭90的工藝前，與載體頭90的護(hù)環(huán)93的周圍外面接觸，并可先對護(hù)環(huán)93和排列部件110A之間的位置進(jìn)行排列，由此，在放置于放置架的晶元W和載體頭90的膜底板92a的相對位置準(zhǔn)確地向水平方向被排列至預(yù)定的位置的狀態(tài)下，晶元裝載于載體頭，因此防止在晶元的裝載過程中由于晶元W和載體頭90的位置排列錯(cuò)誤而導(dǎo)致晶元W被裝載于錯(cuò)誤的位置，或由于和護(hù)環(huán)93的接觸導(dǎo)致晶元邊緣受到損傷或破損。

此外，本實(shí)用新型可得到的有利的效果在于，護(hù)環(huán)93首先接觸排列部件110A，使得排列部件110A相對于放置架110向下方移動的移動距離y或向下方按壓的力120F達(dá)到預(yù)先規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，用使得放置架110上的晶元W和載體頭90的膜底板92a之間的間距成為適合于裝載晶元的間距e2的原理來裝載晶元W，由此，確實(shí)地防止在將晶元W從裝載裝置100裝載至載體頭90的過程中產(chǎn)生錯(cuò)誤。

以上通過優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型以例示的形式進(jìn)行了說明，但本實(shí)用新型并非限定于如上所述的特定實(shí)施例，在本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想范疇內(nèi)，具體地在權(quán)利要求所記載的范疇內(nèi)能夠以多種形態(tài)進(jìn)行修改、變更或改善。

例如，在圖中示出的實(shí)施例中以如下構(gòu)成為例示進(jìn)行了說明：在裝載裝置100的位置得到固定的狀態(tài)下，載體頭90向下方移動的同時(shí)進(jìn)行相互排列，并在以適當(dāng)距離程度隔開的狀態(tài)下，移動晶元，但是在載體頭90的位置得到固定并且裝載裝置100向上方移動的同時(shí)進(jìn)行相互排列，并且以適當(dāng)距離程度隔開的狀態(tài)下，也可以移動晶元。此外，也可構(gòu)成為載體頭90和裝載裝置100一起移動。

標(biāo)號說明

W：晶元 100：晶元裝載裝置

110：裝載部件 110A：排列部件

110B：放置架 112：接觸面

111：引導(dǎo)隔壁 117：支撐面

120：水平移動部件 125：支撐軸

130：彈簧 140：支架塊體

145：彈性彈簧 225：磁鐵

130：彈簧 140、240：測定部