以多組夾指夾持晶片的裝置的機械構造的製作方法

2023-07-24 10:16:31 2

專利名稱：以多組夾指夾持晶片的裝置的機械構造的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種以旋轉機臺夾持晶片的機構，特別是一種利用二組以上夾指以輪流夾持晶片的機械構造，使兩組以上的夾指在蝕刻或清洗晶片時能輪流夾持晶片而避免金屬或光阻殘留在晶片上。
背景技術：
集成電路製造工藝中的微影(lithography)及蝕刻(etching)製造工藝中以化學劑噴灑於一旋轉(spin)機臺的晶片表面以除去金屬圖案(pattren)中的一部分，稱為撕去法(lift-off)，或為清洗顯影后(developed)晶片上的光阻劑。晶片置於一臺(chuck)上，一般固持晶片的方式有多種。如圖1所示，圖1為先前技術以夾指將晶片固持在臺座上的示意圖。如圖1(A)所示，在臺座103上的晶片101被一組夾指102-1，102-2，102-3夾持住，如圖1(B)所示，圖1(B)為沿圖1(A)的A-A』線的剖面圖，晶片101置於臺座103上，為夾指102-1，102-2夾持住，夾指可移動以夾住或鬆開晶片。然後臺座103旋轉，晶片101得以持在位置上而不至於鬆脫離開臺座103，即可進行噴灑化學劑或純水106進行蝕刻而撕去晶片上的金屬圖案中應撕去的部分；或進行清洗。但一旦蝕刻完了，夾指102-1，102-2，102-3下的晶片表面的金屬因被夾指壓住，化學劑不能接觸晶片表面的金屬，致在夾指下殘留金屬，其形狀與夾指一致。若為清洗顯影的光阻劑，則殘留的光阻劑在晶片進入高溫爐時形成嚴重的汙染，使晶片上形成缺陷(defect)。另一固持晶片的方式如圖1(C)及(D)所示，是利用夾指的接觸塊與晶片接觸以夾持晶片，可自晶片的上表面及晶片的下表面噴灑化學劑或純水進行蝕刻或清洗晶片。圖1(C)為晶片被夾指的接觸塊夾持的示意圖。晶片101被夾指的接觸塊104夾持住，可自晶片的上表面噴灑化學劑或純水106進行蝕刻或清洗，同時自晶片的下表面噴灑化學劑或純水108進行蝕刻或清洗。但在晶片與接觸塊接觸的表面亦殘留金屬或光阻劑，其形狀與接觸塊一致。致蝕刻不完全或清洗不完全而形成汙染。
為改進此缺點，一般改用真空吸持的臺座。在臺座上有真空凹槽及管路通至真空泵，使凹槽內形成真空而吸持晶片。但此種吸持方式亦有其缺點。在瞬間斷電時真空消失，晶片勢必飛離臺座而破損。又臺座上若有汙染，真空不能形成亦有可能使晶片飛離。此法的另一缺點為設備成本較高。
另一改進方法為利用靜電吸持晶片於臺座上，在臺座下有高壓直流電源形成磁場而吸住晶片，但亦有斷電而損及晶片，且靜電對金屬或光阻亦有吸力，致清除不完全而有殘留形成缺陷及汙染。
因此，先前技術無法提供能確實夾持晶片，又能完全蝕刻晶片上的金屬或徹底清洗光阻的裝置，使製造工藝留有一大漏洞。因此有一需求，在蝕刻晶片上的金屬或清洗光阻時能確實夾住晶片而又能完全撕去不要的金屬膜，徹底清洗乾淨晶片上的光阻的裝置，以提高製造工藝的可靠性。

發明內容
本發明的目的在提供一以多組夾指夾持晶片裝置的機械構造，在一臺座上安裝二組以上的夾指，在蝕刻或清洗時，每次由一組夾指夾持晶片，以使晶片的每一部分皆被蝕刻或清洗。
本發明的次一目的在提供一以多組夾指夾持晶片裝置的機械構造，利用氣壓缸或電動推動牽引機構，作上下移動而經由一夾持臂沿轉軸而扣合或張開，每一組夾指由一個牽引機構發動，以達輪流夾持晶片的目的。
為達成上述目的及其它目的，本發明的第一觀點教導一種旋轉機臺以多組夾指夾持晶片的裝置，利用二組以上的夾指(clampingfinger)在不同階段夾持晶片，使蝕刻時夾指下的金屬或光阻能完全蝕刻或清洗而減少殘留，至少包含一旋轉臺座(chuck)。可沿一軸旋轉，供置放晶片而自晶片表面上噴灑或預置化學劑以進行蝕刻或清洗。多組夾指，每組具有多數個夾指，固定於旋轉臺座上，可控制以卡合晶片或鬆開晶片。每組夾指在晶片旋轉蝕刻中夾持晶片一段時間，俟另一組夾指夾住晶片後始鬆開晶片，以進行蝕刻前一組夾指下的金屬或清洗前一組夾指下的光阻，再換下一組夾指夾持晶片，以增加晶片被夾持部分曝露於蝕刻液的時間。
本發明的以上及其它目的及優點參考以下的參照圖標及最佳實施例的說明而更易完全了解。


圖1是先前技術以夾指夾持晶片的示意圖。
圖2是顯示依據本發明的一實施例以二組夾持分階段夾持晶片的第一階段的示意圖。
圖2(A)為以夾指將晶片固持在臺座上的頂視圖。
圖2(B)為沿圖2(A)的A-A』線的剖面圖。
圖2(C)為沿圖2(A)的B-B』線的剖面圖。
圖2(D)為以夾指的接觸塊將晶片固持的頂視圖。
圖2(E)為沿圖2(D)的A-A』線的剖面圖。
圖2(F)為沿圖2(D)的B-B』線的剖面圖。
圖3是顯示依據本發明的一實施例以二組夾指分階段夾持晶片的第二階段的示意圖。
圖3(A)為以夾指將晶片固持在臺座上的頂視圖。
圖3(B)為沿圖3(A)的A-A』線的剖面圖。
圖3(C)為沿圖3(A)的B-B』線的剖面圖。
圖3(D)為以夾指的接觸塊將晶片固持的頂視圖。
圖3(E)為沿圖3(D)的A-A』線的剖面圖。
圖3(F)為沿圖3(D)的B-B』線的剖面圖。
圖4是依據本發明的一實施例的旋轉臺座及夾持機構的透視圖。
圖5是依據本發明的一實施例的旋轉臺座及夾持機構的剖面圖。
圖6為圖5進一步放大的剖面圖。
主要組件符號說明

101晶片 102夾指103臺座 104接觸塊106化學劑或純水 108化學劑或純水201晶片202-1、202-2、202-3、202-4夾指202』-1、202』-2、202』-3、202』-4夾指203-1、203-2、203-3、203-4夾指203』-1、203』-2、203』-3、203』-4夾指204臺座206、208化學劑或純水402-1，402-2，402-3，402-4夾指404-1，404-2，404-3，404-4夾指 406噴嘴408旋轉軸 410轉盤412-1、412-2傳動機構 414液體管路502接觸塊504夾持臂506夾持臂轉軸508恢復彈簧510軸承關節 512牽引機構具體實施方式
參考圖2，圖2顯示依據本發明的一實施例以二組夾指分階段夾持晶片的第一階段的示意圖。圖2(A)為以夾指將晶片固持在臺座上的頂視圖。晶片201在蝕刻的前半段是利用第1組夾指202-1、202-2、202-3、202-4夾住以進行蝕刻，此時夾指下的金屬膜因受夾指202-1、202-2、202-3遮蓋，不能接觸蝕刻液，因而仍留在晶片201上。
圖2(B)為沿圖1B-B』線的剖面圖，晶圖201以機械手臂置於臺座(chuck)204上，臺座是可以旋轉的晶片座，一般以不鏽鋼製造，然後，控制夾指202-1、202-2、202-3、203-4下降以夾住晶片，夾指202-1、202-2、202-3、203-4固定在臺座204上，與臺座及晶片一同旋轉，以化學劑206自晶片表面噴灑以進行蝕刻。另外第2組夾指203-1、203-2、203-3、203-4則升起不夾持晶片，如圖2(C)所示。夾指亦可令其向外離開晶片表面，以利化學劑噴灑向下。圖2(D)為以夾指的接觸塊將晶片固持的頂視圖。晶片201在蝕刻的前半段是利用第1組夾指202』-1、202』-2、202』-3、202』-4夾住晶片圖2(E)所示。另外第2組夾指203』-1、203』-2、203』-3、203』-4則離開晶片，如圖2(F)所示。以化學劑206、208自晶片的上表面及下表面噴灑以進行蝕刻，此時接觸塊上晶片的金屬膜因受夾指202』-1、202』-2、202』-3、202』-4遮蓋，不能接觸蝕刻液，因而仍留在晶片201上。
請參考圖3。圖3是顯示依據本發明的一實施例以二組夾指分階段夾持晶片的第二階段的示意圖。圖3(A)為以夾指將晶片固持在臺座上的頂視圖。於蝕刻一段時間以後，例如一半的蝕刻時間後，臺座204繼續旋轉，第2組夾指203-1、203-2、203-3、203-4向下夾住晶片201，再將第1組夾指夾指升起或離開晶片表面，再進行後半段的蝕刻。以將第一階段蝕刻時受第1組夾指202-1、202-2、202-3、202-4遮蓋的金屬膜蝕刻去除。圖3(B)為沿圖3A-A』線的剖面圖。圖3(B)顯示第1組夾指202-1、202-2、202-3、202-4離開晶片的情形。此時化學劑206自晶片表面噴灑以進行蝕刻以將第一階段蝕刻時受第1組夾指202-1、202-2、202-3、202-4遮蓋的金屬膜蝕刻去除。而圖3(C)是沿圖3(A)的B-B』線的剖面圖，顯示第2組夾指203-1、203-2、203-3、203-4夾住晶片201的情形。以化學劑206自晶片表面噴灑以進行蝕刻。圖3(D)為以夾指的接觸塊將晶片固持的頂視圖。晶片201在蝕刻的後半段是利用第2組夾指203』-1、203』-2、203』-3、203』-4夾住以進行蝕刻，如圖2(E)所示。而第一階段受夾指202』-1、202』-2、202』-3、203』-4遮蓋的金屬膜，因夾指202』-1、202』-2、202』-3、203』-4離開晶片201而接觸蝕刻液，因而完全將金屬膜蝕刻去除。
如上所述，蝕刻時或清洗時是以兩組夾指先後夾持晶片，使夾指下的金屬或光阻能被完全蝕刻或移除，可增進位造工藝的完整及可靠性。在第一階段清洗完成後，可不停止旋轉而先將第2組夾指下降夾住晶片，再升起第1組夾指，如此即不必停止旋轉，晶片亦不致飛離。
請參考圖4，圖4是依據本發明的一實施例的旋轉臺座及夾持機構的透視圖。轉盤旋轉軸408內有液體管路414供應液體如蝕刻液或去離子水(D.I.water)至噴嘴406，以自晶片(未圖標)下供應液體以進行蝕刻或清洗，轉盤410位於旋轉軸408的頂部，其上有多組夾指，本例為2組，每組4個夾指，第1組夾指402-1，402-2，402-3，402-4，第2組夾指404-1，404-2，404-3，404-4。夾指的動作由多組傳動機構使其向內扣合以夾住晶片，向外張開以離開晶片，本例以兩組傳動機構412-1，412-2，此傳動機構由氣壓缸以氣動方式或以電力或磁力的電動方式推動。
參考圖5，圖5是依據本發明的一實施例的旋轉臺座及夾持機構的剖面圖。並同時顯示不在剖面上的其它夾指402-1，402-2及404-1，以便說明。由圖5可見，在轉盤旋轉軸408內，有多組噴嘴406供應液體至晶片的中央部位，再由離心力而向晶片外流動而達到蝕刻或清洗的目的，每一組噴嘴由液體管路414供應液體。每一個夾指上端皆有接觸塊502以接觸並支承晶片(未圖標)於定位。可免旋轉時鬆脫，接觸塊502是耐腐蝕的彈性材料製成，例如橡膠或塑料材料。夾指由一夾持臂504的上端部形成。夾持臂以夾持臂轉軸506為軸而可搖動，夾持臂504的另一端以軸承關節510與牽引機構512相連。而牽引機構則與傳動機構412相連。在傳動機構412受氣動或電動而向上時，夾持臂504則以夾持臂轉軸506為軸而向外張開離開晶片，同時恢復彈簧508受壓縮而儲存動力。當氣動力或電動力消失時，夾持臂504的一端受恢復彈簧508的推力而向下，使夾持臂504以夾持臂轉軸506為軸而向內扣合而夾住晶片，此時其它組夾指皆向外張開離開晶片，蝕刻至一定程度後換另一組夾指扣合其它組夾指皆向外張開離開晶片，因而可以完全蝕刻或清洗晶片的每一部分。
圖6為圖5進一步放大的剖面圖。可以更清晰地看到夾持臂的構造。
本發明的另一實施例，夾指的組數不限於二組，而可為多組，例如二組、三組、四組...，使每一組夾持晶片的時間縮短，其下的金屬或光阻受保護的時間較短，蝕刻即較徹底。
通過以上較佳的具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發明的特徵與精神，而並非以上述所公開的較佳具體實例來對本發明的範疇加以限制。相反的，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲保護的範疇內。
權利要求
1.一種以多組夾指夾持晶片的裝置的機械構造，在旋轉臺座上設置多組夾指，使每一組夾指在蝕刻或清洗晶片時輪流夾持晶片，使旋轉及蝕刻清洗不停止而能蝕刻清洗晶片的每一部分而無殘留，至少包含(a)多組夾指，每一組夾指在一定的蝕刻或清洗時程中輪流夾持晶片；(b)每一組夾指有至少三個夾指，供同時夾持晶片不致鬆脫；(c)每一夾指由一接觸塊、一夾持臂、一夾持臂轉軸、一軸承關節、一恢復彈簧、一牽引機構及一傳動機構組成，接觸塊用以接觸並支承晶片於定位，夾持臂繞夾持臂轉軸形成一槓桿機構，夾持臂的一端以軸承關節與牽引機構相連，牽引機構與傳動機構相連，在傳動機構受氣動或電動向上運動而使接觸塊向外張開離開晶片，牽引機構向下時夾持臂的一端受恢復彈簧的推力而向下使夾持臂以夾持臂轉軸為軸而向內扣合以夾住晶片；(d)傳動機構連至一氣壓缸或電動機，使傳動機構能上、下運動一定距離而推動牽引機構，每一蝕刻時程有一組傳動機構向下使該組夾指夾住晶片後，再使其它組傳動機械構向上以使其它組夾指離開晶片，以輪流清洗蝕刻晶片的每一部分。
2.如權利要求1所述的機械構造，其特徵在於，該多組夾指至少有二組。
3.如權利要求1所述的機械構造，其特徵在於，該多組夾指每一組至少有三個夾指。
4.如權利要求1所述的機械構造，其特徵在於，該氣動由氣壓缸提供動力。
5.如權利要求1所述的機械構造，其特徵在於，該電動由電力或磁力提供動力。
全文摘要
本發明公開一種以多數夾指(clampingfinger)夾持晶片(wafer)的裝置的機械構造，在旋轉蝕刻清洗機臺的旋轉臺座(chuck)上設置多組夾指，使每一組夾指在蝕刻(etch)或清洗晶片時輪流夾持晶片，使旋轉及蝕刻清洗不停止而能蝕刻清洗晶片的每一部分而無殘留。夾指是由接觸塊、夾持臂、夾持臂轉軸、軸承關節、恢復彈簧、牽引機構及傳動機構組成。
文檔編號H01L21/02GK1848400SQ200510059979
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月4日 優先權日2005年4月4日
發明者王家康, 王志成, 黎源欣, 張良有 申請人:弘塑科技股份有限公司