CN100362645C - 顶针装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体刻蚀设备。本发明顶针装置包括顶针，其中顶针包括顶针主体和顶针顶杆，其中在顶针主体内设有插槽，插槽内插装顶针顶杆，顶针顶杆的底端面与插槽底壁之间设有空间，该空间内装有高度变形器和位置传感器，其中高度变形器的变形量为0.05～1.2mm。本发明的积极效果是通过采用可伸缩的顶针，测量顶针顶杆上升过程中与晶片接触时弹簧的变形量，来测量晶片残余电荷的情况，待残余电荷释放后，顶起晶片完成机械手传片。同时能够避免由于晶片残余电荷引起的跳片现象、甚至晶片破碎情况；同时由于能够实现晶片残余电荷的测量，能够确定地知道晶片是否带电情况，避免了通过时间控制来释放残余电荷造成的生产效率低的情况。

Description

顶针装置
技术领域
本发明涉及半导体刻蚀设备，特别是一种等离子反应室中支撑晶片的顶针装置。
背景技术
一般情况下，静电卡盘用于微电子芯片加工，主要应用在等离子刻蚀、CVD等设备上，通过在静电卡盘直流电极添加直流电压，使得晶片产生与之相反的电压，进而产生静电吸附力，使得晶片吸附在静电卡盘。刻蚀加工完毕后，由于晶片上残余静电电荷，因此需要添加反向电压(双极静电卡盘)或者继续等离子状态(单极静电卡盘)，去除晶片静电电荷，取出晶片，传入下一片待加工晶片。
图1，描述的是等离子体刻蚀(ICP)的基本原理。静电卡盘按电极的种类可以分为单极和双极两种，下面以单极为例进行描述。通过机械手(图中未表示)将晶片2传入反应腔室9，泵口5由摆阀和分子泵(图中未表示)保证腔室9内压力稳定。升起机械顶针装置4，机械手将晶片2放置在机械顶针装置4上，下降机械顶针装置4，晶片2放置在静电卡盘3表面，然后通过喷嘴1输入工艺气体，通入上电极射频(图中未表示)，工艺气体被激发为等离子体；然后，将直流电压通过DC电源7通入静电卡盘电极8，产生静电吸附力，使晶片2吸附于静电卡盘3上表面，为了控制晶片的温度，通常在静电卡盘3和晶片2之间，添加热传递媒介，一般为氦气。在静电卡盘3通入射频6，产生偏置电压(Bias)，使等离子轰击晶片2，通过物理化学左右，进行刻蚀。刻蚀完毕后，仍然需要持续通入气体激发为等离子体，释放晶片残余电荷，然后升起机械顶针装置4，机械手进入反应腔室9，取出晶片2，进行下一片晶片加工。
由于采用静电卡盘方式，晶片在加工完成后会有残余电荷，因此，必须释放残余电荷，目前采用的方法，在一定时间内(如30秒)，是通过导入反向直流电压(双极静电卡盘)或继续产生等离子体方式(单极静电卡盘)释放残余电荷。但是，采用时间控制的方法，也会产生一定的问题，以单极静电卡盘为例，继续产生等离子体时间过短，会导致机械顶针装置升起的过程中，造成晶片损坏破碎或者产生跳片，使机械手不能正常传片；如果继续产生等离子体时间过长，会降低工作效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种可以避免晶片破损并提高工作效率的顶针装置。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明顶针装置，包括顶针，其中所述顶针包括顶针主体和顶针顶杆，其中在所述顶针主体内设有插槽，插槽内插装所述顶针顶杆，顶针顶杆的底端面与插槽底壁之间设有空间，该空间内装有高度变形器和位置传感器，其中高度变形器的变形量为0.05～1.2mm。
其中所述高度变形器是弹簧。
其中所述高度变形器(12)变形量在0.05～0.15mm所产生的力大于晶片重量，在0.25mm～1.2mm所产生的力小于晶片残余电荷静电引力。
(三)有益效果
本发明的顶针装置的优点和积极效果在于：本发明通过采用可伸缩的顶针，测量顶针顶杆上升过程中与晶片接触时弹簧的变形量，来测量晶片残余电荷的情况，待残余电荷释放后，顶起晶片完成机械手传片。通过该发明，我们能够避免由于晶片残余电荷引起的跳片现象、甚至晶片破碎情况；同时由于能够实现晶片残余电荷的测量，能够确定地知道晶片是否带电情况，避免了通过时间控制来释放残余电荷造成的生产效率低的情况。
附图说明
图1是现有的等离子体刻蚀反应装置的结构示意图；
图2是本发明的顶针装置的剖面图，其表示顶针顶杆动作前的初始状态；
图3是本发明的顶针装置的剖面图，其表示顶针顶杆动作时的中间状态；
图4是本发明的顶针装置的剖面图，其表示顶针顶杆动作的结束状态。
图中：1.喷嘴；2.晶片；3.静电卡盘；4.顶针装置；5.泵口；6.射频；7.DC电源；8.静电卡盘电极；9.反应腔室；11.顶针顶杆；12.弹簧；14.位置传感器；15.顶针主体；16.空间。
具体实施方式
下面结合附图，进一步详细说明本发明顶针装置的具体实施方式，但不用来限制本发明的保护范围。
参见图2、图3和图4。本发明的顶针装置，包括顶针4，所述顶针4包括顶针主体15和顶针顶杆11，其中在所述顶针主体15内设有插槽，插槽内插装所述顶针顶杆11，顶针顶杆11的底端面与插槽底壁之间设有空间16，该空间16的高度为1mm，所述高度为0.5mm～2mm范围内均是可行的。所述空间16内装有弹簧12和位置传感器14。弹簧12可以由阻尼器等其他高度变形器来代替。弹簧12的变形量在0.1mm左右所产生的力略大于晶片重量，在0.5mm～1mm左右所产生的力小于晶片残余电荷静电引力。根据晶片2的尺寸不同，上述的变形量在0.05～0.15mm所产生的力略大于晶片重量，在0.25mm～1.2mm所产生的力小于晶片残余电荷静电引力，在这样的范围内都是可行的。
具体工作原理如下，初始状态如图2所示，晶片2位于静电卡盘3上表面，由于静电引力作用，晶片2吸附在静电卡盘3上，顶针顶杆11与晶片2之间具有1mm距离。见图3，当撤掉静电，机械顶杆4整体向上移动，使顶针顶杆11与晶片2接触，由于存在残余电荷，晶片2与静电卡盘3之间还存在一定引力，弹簧12为克服该引力而被压缩，弹簧12的顶端部下移，传感器接收到弹簧12的位置变化信号，将该信号传给控制器，控制器控制步进电机停止驱动，顶针4不再向上移动。此时，见图3，晶片2开始通过放电电路释放残余静电电荷，当残余电荷释放完全后，由残余电荷产生的静电引力消失，晶片2不再吸附在静电卡盘3，弹簧12顶端部上移恢复正常状态，晶片2被顶起，由于弹簧12被压缩的变形量很小，因此不会造成晶片的跳片。见图4，传感器接受弹簧12上端部上移恢复正常状态的信号，将该信号传给控制器，控制器控制步进电机形如驱动，顶针4则继续向上移动，将晶片2顶至制定位置，机械手进入反应腔室，将加工完毕的晶片2传送出反应腔室。
本发明的顶针装置通过采用可伸缩的顶针，测量顶针顶杆上升过程中与晶片接触时弹簧的变形量，来测量晶片残余电荷的情况，待残余电荷释放后，顶起晶片完成机械手传片。同时还能够避免由于晶片残余电荷引起的跳片现象、甚至晶片破碎情况；同时由于能够实现晶片残余电荷的测量，能够确定地知道晶片是否带电情况，避免了通过时间控制来释放残余电荷造成的生产效率低的情况。
以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (2)

1.顶针装置，包括顶针(4)，其特征在于所述顶针(4)包括顶针主体(15)和顶针顶杆(11)，其中在所述顶针主体(15)内设有插槽，插槽内插装所述顶针顶杆(11)，顶针顶杆(11)的底端面与插槽底壁之间设有空间(16)，该空间内装有高度变形器(12)和位置传感器(14)，其中高度变形器(12)可以发生形变的变形量范围为0.05～1.2mm，且所述高度变形器(12)变形量在0.05～0.15mm所产生的力大于晶片重量，在0.25mm～1.2mm所产生的力小于晶片残余电荷静电引力。
2.根据权利要求1所述的顶针装置，其特征在于所述高度变形器(12)是弹簧。
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