專利名稱：頂針裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備，特別是一種等離子反應(yīng)室中支撐晶片的頂針裝置。
背景技術(shù)：
一般情況下，靜電卡盤用于微電子芯片加工，主要應(yīng)用在等離子刻蝕、CVD等設(shè)備上，通過在靜電卡盤直流電極添加直流電壓，使得晶片產(chǎn)生與之相反的電壓，進(jìn)而產(chǎn)生靜電吸附力，使得晶片吸附在靜電卡盤?？涛g加工完畢后，由于晶片上殘余靜電電荷，因此需要添加反向電壓(雙極靜電卡盤)或者繼續(xù)等離子狀態(tài)(單極靜電卡盤)，去除晶片靜電電荷，取出晶片，傳入下一片待加工晶片。
圖1，描述的是等離子體刻蝕(ICP)的基本原理。靜電卡盤按電極的種類可以分為單極和雙極兩種，下面以單極為例進(jìn)行描述。通過機械手(圖中未表示)將晶片2傳入反應(yīng)腔室9，泵口5由擺閥和分子泵(圖中未表示)保證腔室9內(nèi)壓力穩(wěn)定。升起機械頂針裝置4，機械手將晶片2放置在機械頂針裝置4上，下降機械頂針裝置4，晶片2放置在靜電卡盤3表面，然后通過噴嘴1輸入工藝氣體，通入上電極射頻(圖中未表示)，工藝氣體被激發(fā)為等離子體；然后，將直流電壓通過DC電源7通入靜電卡盤電極8，產(chǎn)生靜電吸附力，使晶片2吸附于靜電卡盤3上表面，為了控制晶片的溫度，通常在靜電卡盤3和晶片2之間，添加熱傳遞媒介，一般為氦氣。在靜電卡盤3通入射頻6，產(chǎn)生偏置電壓(Bias)，使等離子轟擊晶片2，通過物理化學(xué)左右，進(jìn)行刻蝕?？涛g完畢后，仍然需要持續(xù)通入氣體激發(fā)為等離子體，釋放晶片殘余電荷，然后升起機械頂針裝置4，機械手進(jìn)入反應(yīng)腔室9，取出晶片2，進(jìn)行下一片晶片加工。
由于采用靜電卡盤方式，晶片在加工完成后會有殘余電荷，因此，必須釋放殘余電荷，目前采用的方法，在一定時間內(nèi)(如30秒)，是通過導(dǎo)入反向直流電壓(雙極靜電卡盤)或繼續(xù)產(chǎn)生等離子體方式(單極靜電卡盤)釋放殘余電荷。但是，采用時間控制的方法，也會產(chǎn)生一定的問題，以單極靜電卡盤為例，繼續(xù)產(chǎn)生等離子體時間過短，會導(dǎo)致機械頂針裝置升起的過程中，造成晶片損壞破碎或者產(chǎn)生跳片，使機械手不能正常傳片；如果繼續(xù)產(chǎn)生等離子體時間過長，會降低工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以避免晶片破損并提高工作效率的頂針裝置。
(二)技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明頂針裝置，包括頂針，其中所述頂針包括頂針主體和頂針頂桿，其中在所述頂針主體內(nèi)設(shè)有插槽，插槽內(nèi)插裝所述頂針頂桿，頂針頂桿的底端面與插槽底壁之間設(shè)有空間，該空間內(nèi)裝有高度變形器和位置傳感器，其中高度變形器的變形量為0.05～1.2mm。
其中所述高度變形器是彈簧。
其中所述高度變形器(12)變形量在0.05～0.15mm所產(chǎn)生的力大于晶片重量，在0.25mm～1.2mm所產(chǎn)生的力小于晶片殘余電荷靜電引力。
(三)有益效果本發(fā)明的頂針裝置的優(yōu)點和積極效果在于本發(fā)明通過采用可伸縮的頂針，測量頂針頂桿上升過程中與晶片接觸時彈簧的變形量，來測量晶片殘余電荷的情況，待殘余電荷釋放后，頂起晶片完成機械手傳片。通過該發(fā)明，我們能夠避免由于晶片殘余電荷引起的跳片現(xiàn)象、甚至晶片破碎情況；同時由于能夠?qū)崿F(xiàn)晶片殘余電荷的測量，能夠確定地知道晶片是否帶電情況，避免了通過時間控制來釋放殘余電荷造成的生產(chǎn)效率低的情況。


圖1是現(xiàn)有的等離子體刻蝕反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的頂針裝置的剖面圖，其表示頂針頂桿動作前的初始狀態(tài)；圖3是本發(fā)明的頂針裝置的剖面圖，其表示頂針頂桿動作時的中間狀態(tài)；。
圖4是本發(fā)明的頂針裝置的剖面圖，其表示頂針頂桿動作的結(jié)束狀態(tài)。
圖中1.噴嘴；2.晶片；3.靜電卡盤；4.頂針裝置；5.泵口；6.射頻；7.DC電源；8.靜電卡盤電極；9.反應(yīng)腔室；11.頂針頂桿；12.彈簧；14.位置傳感器；15.頂針主體；16.空間。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明頂針裝置的具體實施方式
，但不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
參見圖2、圖3和圖4。本發(fā)明的頂針裝置，包括頂針4，所述頂針4包括頂針主體15和頂針頂桿11，其中在所述頂針主體15內(nèi)設(shè)有插槽，插槽內(nèi)插裝所述頂針頂桿11，頂針頂桿11的底端面與插槽底壁之間設(shè)有空間16，該空間16的高度為1mm，所述高度為0.5mm～2mm范圍內(nèi)均是可行的。所述空間16內(nèi)裝有彈簧12和位置傳感器14。彈簧12可以由阻尼器等其他高度變形器來代替。彈簧12的變形量在0.1mm左右所產(chǎn)生的力略大于晶片重量，在0.5mm～1mm左右所產(chǎn)生的力小于晶片殘余電荷靜電引力。根據(jù)晶片2的尺寸不同，上述的變形量在0.05～0.15mm所產(chǎn)生的力略大于晶片重量，在0.25mm～1.2mm所產(chǎn)生的力小于晶片殘余電荷靜電引力，在這樣的范圍內(nèi)都是可行的。
具體工作原理如下，初始狀態(tài)如圖2所示，晶片2位于靜電卡盤3上表面，由于靜電引力作用，晶片2吸附在靜電卡盤3上，頂針頂桿11與晶片2之間具有1mm距離。見圖3，當(dāng)撤掉靜電，機械頂桿4整體向上移動，使頂針頂桿11與晶片2接觸，由于存在殘余電荷，晶片2與靜電卡盤3之間還存在一定引力，彈簧12為克服該引力而被壓縮，彈簧12的頂端部下移，傳感器接收到彈簧12的位置變化信號，將該信號傳給控制器，控制器控制步進(jìn)電機停止驅(qū)動，頂針4不再向上移動。此時，見圖3，晶片2開始通過放電電路釋放殘余靜電電荷，當(dāng)殘余電荷釋放完全后，由殘余電荷產(chǎn)生的靜電引力消失，晶片2不再吸附在靜電卡盤3，彈簧12頂端部上移恢復(fù)正常狀態(tài)，晶片2被頂起，由于彈簧12被壓縮的變形量很小，因此不會造成晶片的跳片。見圖4，傳感器接受彈簧12上端部上移恢復(fù)正常狀態(tài)的信號，將該信號傳給控制器，控制器控制步進(jìn)電機形如驅(qū)動，頂針4則繼續(xù)向上移動，將晶片2頂至制定位置，機械手進(jìn)入反應(yīng)腔室，將加工完畢的晶片2傳送出反應(yīng)腔室。
本發(fā)明的頂針裝置通過采用可伸縮的頂針，測量頂針頂桿上升過程中與晶片接觸時彈簧的變形量，來測量晶片殘余電荷的情況，待殘余電荷釋放后，頂起晶片完成機械手傳片。同時還能夠避免由于晶片殘余電荷引起的跳片現(xiàn)象、甚至晶片破碎情況；同時由于能夠?qū)崿F(xiàn)晶片殘余電荷的測量，能夠確定地知道晶片是否帶電情況，避免了通過時間控制來釋放殘余電荷造成的生產(chǎn)效率低的情況。
以上為本發(fā)明的最佳實施方式，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.頂針裝置，包括頂針(4)，其特征在于所述頂針(4)包括頂針主體(15)和頂針頂桿(11)，其中在所述頂針主體(15)內(nèi)設(shè)有插槽，插槽內(nèi)插裝所述頂針頂桿(11)，頂針頂桿(11)的底端面與插槽底壁之間設(shè)有空間(16)，該空間內(nèi)裝有高度變形器(12)和位置傳感器(14)，其中高度變形器(12)的變形量為0.05～1.2mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂針，其特征在于所述高度變形器(12)是彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂針，其特征在于所述高度變形器(12)變形量在0.05～0.15mm所產(chǎn)生的力大于晶片重量，在0.25mm～1.2mm所產(chǎn)生的力小于晶片殘余電荷靜電引力。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備。本發(fā)明頂針裝置包括頂針，其中頂針包括頂針主體和頂針頂桿，其中在頂針主體內(nèi)設(shè)有插槽，插槽內(nèi)插裝頂針頂桿，頂針頂桿的底端面與插槽底壁之間設(shè)有空間，該空間內(nèi)裝有高度變形器和位置傳感器，其中高度變形器的變形量為0.05～1.2mm。本發(fā)明的積極效果是通過采用可伸縮的頂針，測量頂針頂桿上升過程中與晶片接觸時彈簧的變形量，來測量晶片殘余電荷的情況，待殘余電荷釋放后，頂起晶片完成機械手傳片。同時能夠避免由于晶片殘余電荷引起的跳片現(xiàn)象、甚至晶片破碎情況；同時由于能夠?qū)崿F(xiàn)晶片殘余電荷的測量，能夠確定地知道晶片是否帶電情況，避免了通過時間控制來釋放殘余電荷造成的生產(chǎn)效率低的情況。
文檔編號C23F4/00GK1851898SQ20051012635
公開日2006年10月25日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者趙夢欣 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司