CN101039537A - 放置热电阻温度检测器晶片的高温晶片夹持器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高温晶片夹持器，用于在测量调整热板温度时放置热电阻温度检测器晶片。目前将热电阻温度检测器晶片用于测量调节各种热板温度时，需要工程师手工放置热电阻温度检测器晶片于热板上，这个过程中，一方面由于空间狭窄使得操作不便，另一方面所述操作的环境温度较高(100℃～250℃)，也不利于人手操作。这种条件容易造成工程师不小心打破热电阻温度检测器晶片而造成浪费，且容易造成危险。使用本发明提供的工具可以防止这些问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工业中对机台进行故障检修或者定期维护时，用热电阻温度检测器晶片测量调整热板温度的过程，尤其涉及一种用于放置热电阻温度检测器晶片于热板上的高温晶片夹持器。
背景技术
在半导体制程的许多应用中，温度都是必须监测和控制的关键参数，例如在光刻制程中使用的Track Act-8，Mk-8等机台，它们可以用于光刻制程中的光刻胶涂布，显影或者微影制程的烘烤等步骤，这些机台在进行故障检修或者定期维护的时候，会使用到热电阻温度检测器(RTD，resistance temperature detector)晶片，这种晶片的功能和一般的温度计相同，通过分布于其上适当位置的温度感知器，能均匀量测出高温热板上的温度变化。量测到的温度数据可以用来校正机台的加热器，以得到需要的温度规格，使之符合例如半导体黄光制程的生产规格，最后可得到精度较高的良率及制程。随着技术发展，未来对精度要求愈来愈高，所需的工艺规格也愈来愈严谨，与之相应，黄光制程对温度的要求也愈来愈严格。
热电阻温度检测器通常用于调节例如低温热板(LHP，Low temperatureHot Plate)，高温热板(HHP，High temperature Hot Plate)，精密热板(PHP，Precision Hot Plate)，冷却热板(CHP，Chilling Hot Plate)，精密冷却热板(PCH，Precision Chilling Plate)等的温度性能，温度的范围约为100℃～250℃。如果上述热板的温度异常，加热时就不能得到令人满意的结果，这将影响涂布光刻胶的厚度，关键尺寸均匀性，使光阻线宽大小不佳，最后导致实际生产中的产品良率降低。
上述的热电阻温度检测器晶片(RTD wafer，Resistance-Temperature-Detector wafer)在使用的时候，需要将其放到热板上，然后其与热板温度控制系统分别与计算机系统进行连接，根据对热板进行温度控制时反馈的热力学数据对机台作故障检修或维护。目前在这个过程中，将热电阻温度检测器放置于热板上的过程一般由熟练的工程师手工操作，但是由于热电阻温度检测器晶片非常容易破裂，虽然由熟练人士操作，这种晶片在放置过程中仍然有极高的破损率，从多个半导体晶圆厂反馈的数据显示破损率高达88％。如果热电阻温度检测器晶片破损，那么在定期维护或者故障检修的时候，工程师就没有工具可以用来测量并校正热板温度，这样会使热板温度不平衡或者异常，导致光刻胶厚度不均匀倾斜，关键尺寸的均匀性非常差，进而影响产品性能，图1和图2分别显示了热板温度异常状态下所形成的光刻胶不均匀倾斜的情况，以及热板温度正常状态下光刻胶表面应该具有的外观。
热电阻温度检测器晶片破损本身也是一种很大的浪费，因为热电阻温度检测器晶片是一种代价不菲的贵重物品。而另一方面，放置检测晶片于热板上的环境温度约为150℃～250℃，同样也不利于人工操作，完全用手进行这样的工作具有危险性。
发明内容
针对目前在放置热电阻温度检测器(RTD，resistance temperaturedetector)晶片到热板上容易出现晶片破裂并且人工进行这样的操作具有危险性的问题，提出本发明。
本发明的目的在于，提供一种高温晶片夹持器，用于在测量调整热板温度时放置热电阻温度检测器晶片。此种工具可以防止所述晶片在放置过程中破裂。
所述的高温晶片夹持器的设计构想为：1)在高温下性质稳定，不至于和其夹持的物质反应，没有微粒、铁锈污染；2)在使用时保证操作人员安全；3)简单而使用方便，能轻易将检测器晶片放置到位而不破裂；4)轻巧，但不易变形。
根据提出的各方面要求，本发明提供的夹持器具有如下所述的结构：
握柄；
和握柄一体成型的开口环形圈，其开口位于握柄的相对位置；
至少三个固定于环形圈下面的支持块，所述支持块位于环形圈内侧；
本发明提供的高温晶片夹持器中，所述的握柄为镂空结构，中间具有一道或多道横梁；
所述环形圈的半径与热电阻温度检测器晶片半径相适应，并且其位于握柄相对位置的开口角度为40°。
所述支持块的形状为弧形块，弧形块的外弧与环形圈相适应，内弧和外弧的圆心角相同，内弧和外弧之间的圆心角边作为弧形块的两边，所述支持块与开口环形圈铆接或一体成型。其中内弧和外弧的圆心角为40°。
上述的支持块厚度为2mm，其具有内弧面、外弧面、上表面、下表面以及两个侧面，其中，内弧面和上下表面的结合部为弧形导角结构，这样不容易对放置于支持块上的热电阻温度检测器晶片造成刮伤。
另外，本发明提供的高温晶片夹持器采用的材料为铝，或者，其中的支持块也可以采用不锈钢作为材料。
在用热电阻温度检测器晶片对半导体制程中使用的各种热板温度进行检测调整时，需要将热电阻温度检测器晶片直接送入机台中热板所在位置，在其处一般有三个竖直向上的陶瓷针(支持棒)被用来支撑检测器晶片。应用本发明提供的工具，可以在机台外先将检测器晶片放入夹持器的开口环形圈，使其在环形圈内被下方的至少三个支持块稳定支持。然后将承载晶片的高温晶片夹持器送入预定放置的位置上方，控制夹持器向下降落，热电阻温度检测器晶片即被放置在预定的位置上，例如，3个竖直向上用来支撑检测器晶片的陶瓷针上。最后可以将高温晶片夹持器向外抽出，整个放置热电阻温度检测器晶片的过程完成。
本发明的优点在于，由于放置所述检测器晶片时避免了用手拿取放置的动作，首先降低了较高温度(100℃～250℃)下手工操作的危险性，其次，用手拿取热电阻温度检测器晶片时，由于晶片受到的应力不平衡，非常容易破裂，而在本发明提供的高温晶片夹持器中，晶片可以得到平衡的支持，不会因为应力不平衡导致其破裂；另外，如操作过程中所述，机台中用于承载热电阻温度检测器晶片的装置为三个陶瓷针，这种陶瓷针也是很脆弱的结构，在人工放置热电阻温度检测器晶片于其上时，即使是熟练人士，仍然可能有操作不当，发生热电阻温度检测器晶片撞断陶瓷针的情况，而如果采用本发明的高温晶片夹持器，只需要到达位置后将高温晶片夹持器下移即可完成放置，并且由于握柄的存在，在高温环境外操作相对更加从容和准确，因此不会发生陶瓷针撞断的情况。
为了更容易理解本发明的目的、特征以及其优点，下面将配合附图和实施例对本发明加以详细说明。
附图说明
本申请中包括的附图是说明书的一个构成部分，附图与说明书和权利要求书一起用于说明本发明的实质内容，用于更好地理解本发明。
附图1为热板温度异常状态下光刻胶不均匀倾斜的情况示意图；
附图2为热板正常温度状态下光刻胶表面应该具有的外观示意图；
附图3为本发明所提供高温晶片夹持器的俯视图；
附图4为本发明所提供高温晶片夹持器的侧视图；
附图5为图3中AA剖面线处支持块的截面放大示意图，其中数字1表示支持块的内弧面，2表示支持块的外弧面，3表示支持块的上表面，4表示支持块的下表面；
附图6为一个真实的热板模块示意图，其中数字5表示支持棒，图中所指示处为3根支持棒之一，数字6表示热板，数字7表示热板盖子，字母a表示人工保养侧(human maintain site)，b表示通过机械手臂传送晶片一侧(robot transfer wafer site)；和
附图7为本发明提供的高温晶片夹持器具体操作流程示意图，其中代表每个流程的字母(A)～(M)和实施例2中从人工保养侧a进行晶片取放的步骤(A)～(M)相对应。
附图标记说明
| 1 | 支持块的内弧面 |
| 2 | 支持块的外弧面 |
| 3 | 支持块的上表面 |
| 4 | 支持块的下表面 |
| 5 | 支持棒 |
| 6 | 热板 |
| 7 | 热板盖子 |
| 8 | 高温晶片夹持器 |
| 81 | 支持块 |
| 82 | 开口环形圈 |
| 83 | 握柄 |
| 831 | 横梁 |
| AA | 剖面线 |
| a | 人工保养侧(human maintain site) |
| b | 通过机械手臂传送晶片一侧(robot transfer wafer site) |
具体实施方式
为了更好地理解本发明的工艺，下面结合本发明的具体实施例作进一步说明，但其不限制本发明。
实施例1
高温晶片夹持器的结构
此实施例中显示了一个本发明所述高温晶片夹持器8的具体实例，结合其俯视图3说明结构如下：
镂空结构的握柄83，中间有一道横梁831，握柄长度92mm，中间横梁宽5mm，握柄底部横梁宽8mm，被横梁隔开的两处镂空分别长65mm和14mm；
和握柄一体成型的的开口环形圈82，为了和晶片大小相适应，其内侧半径为106mm，环形圈开口位于握柄的相对位置，环形圈的宽度为5mm，开口角度为40度；
三个位于环形圈内侧，固定于环形圈下面的支持块81，所述支持块81的形状为弧形块，弧形块的外弧与环形圈相适应，内弧的圆心角和外弧相同，为40°，内弧和外弧之间的圆心角边作为弧形块的两边，所述支持块与开口环形圈铆接或一体成型。结合附图4显示的本发明高温晶片夹持器的侧视图以及图5所示的支持块在图3中AA剖面线处的截面放大示意图可以更清楚得知其结构；图4的数字81表示支持块，其位于开口环形圈下面，而从图5支持块的AA剖面放大示意图可以看到，图中数字1表示支持块的内弧面，2表示支持块的外弧面，3表示支持块的上表面，4表示支持块的下表面，内弧面1和上下表面3、4的结合部为弧形导角结构，此实施例中支持块的厚度为2mm，上述的弧形导角结构可以避免在放置热电阻温度检测器晶片过程中对器件造成损伤。
高温晶片夹持器的整体长度为365mm。所述的高温晶片夹持器采用材料全部为金属铝合金，或者，也可以用不锈钢作为支持块的材料。
实施例2
高温晶片夹持器的操作过程
图6为一个真实的热板模块示意图，其中数字5表示支持棒，图中所指示处为3根支持棒之一，数字6表示热板，数字7表示热板盖子。
上述模块分为a、b两侧，其中b侧为正常制程程序中，通过机械手臂传送晶片的一侧(robot transfer wafer site)，所述正常制程程序的模块工作流程如下：
(A)机械手臂(robot)传送晶片到热板模块(hot plate module)前面；
(B)热板盖子(hot plate cover)打开；
(C)3根支持棒(3pins)升上来；
(D)机械手臂(robot)传送晶片到3根支持棒(3pins)上方；
(E)机械手臂(robot)降下来，晶片此时会由机械手臂(robot)交接到3根支持棒(3pins)上；
(F)机械手臂(robot)退到热板模块(hot plate module)外面；
(G)3根支持棒(3pins)降下；
(H)热板盖子(hot plate cover)降下，晶片此时会坐落在热板(hot plate)上，此时热板(hot plate)作升温的制程对晶片加热一定时间；
(I)制程完毕后热板盖子(hot plate cover)打开；
(J)3根支持棒(3pins)上升；
(K)机械手臂(robot)进入热板模块(hot plate module)到达晶片下方；
(L)机械手臂(robot)上升，此时晶片会由3根支持棒(3pins)交接到机械手臂(robot)上；
(M)机械手臂(robot)再传送晶片到其它模块继续工作。
模块的a侧为人工保养侧(human maintain site)，工程师对机台热板进行保养时，通过这一侧取放晶片，当工程师使用本发明的高温晶片夹持器，例如实施例1所述的高温晶片夹持器时，完整的取放晶片流程如下(具体请参照附图7所示流程图)：
(A)热板模块的初始状态；
(B)工程师将热板盖子(hot plate cover)升起来；
(C)将3根支持棒(3pins)升起；
(D)用将热电阻温度检测器晶片放入高温晶片夹持器，并将热电阻温度检测器晶片传送到3根支持棒(3pins)上方；
(E)高温晶片夹持器再降下来，晶片此时会经由机械手臂(robot)交接到3根支持棒(3pins)上；
(F)取出高温晶片夹持器；
(G)3根支持棒(3pins)降下来使热电阻温度检测器晶片坐落到高温热板(hot plate)上→调整热电阻温度检测器晶片于热板的正圆心上；
(H)盖上热板盖子(hot plate cover)，此时可由软件量测并得知热板的工作温度(100℃℃～250℃)；
(I)量测好之后打开热板盖子(hot plate cover)；
(J)并升起3根支持棒(3pins)；
(K)再用高温晶片夹持器伸在热电阻温度检测器芯片下方；
(L)高温晶片夹持器上升；
(M)高温晶片夹持器将100°～250°的热电阻温度检测器芯片取出。
可以看到整个操作过程中，工程师避免了直接用手在高温环境下工作的危险，并且在本发明提供的高温晶片夹持器中，晶片可以得到平衡的支持，不会因为应力不平衡导致其破裂。
Claims (9)
1、一种放置热电阻温度检测器晶片的高温晶片夹持器，用来夹持热电阻温度检测器晶片并将其放置于热板上，使热电阻温度检测器晶片可用于测量调整热板温度，其特征在于，具有如下结构：
握柄；
和握柄一体成型的开口环形圈，开口位于握柄的相对位置；
至少三个固定于环形圈下面的支持块，所述支持块位于环形圈内侧。
2、如权利要求1所述的高温晶片夹持器，其特征在于，所述的握柄为镂空结构，中间具有一道或多道横梁。
3、如权利要求1所述的高温晶片夹持器，其特征在于，所述环形圈的半径与热电阻温度检测器晶片半径相适应，并且其位于握柄相对位置的开口角度为40°。
4、如权利要求1所述的高温晶片夹持器，其特征在于，所述支持块的形状为弧形块，弧形块的外弧与环形圈相适应，内弧和外弧的圆心角相同，内弧和外弧之间的圆心角的边作为弧形块的两边，所述支持块与开口环形圈铆接或一体成型。
5、如权利要求4所述的高温晶片夹持器，其特征在于，所述内弧和外弧的圆心角为40°。
6、如权利要求4所述的高温晶片夹持器，其特征在于，所述支持块的内弧面和上下表面的结合部为圆弧形导角结构。
7、如权利要求4所述的高温晶片夹持器，其特征在于所述的弧形支持块厚度为2mm。
8、如权利要求1所述的高温晶片夹持器，其特征在于采用的材料为金属铝合金。
9、如权利要求6所述的高温晶片夹持器，其特征在于，所述支持块采用的材料为不锈钢。
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| CN 200610024841 CN101039537A (zh) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | 放置热电阻温度检测器晶片的高温晶片夹持器 |
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| CN110582844A (zh) * | 2017-04-07 | 2019-12-17 | 应用材料公司 | 对齐设备及方法 |
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2006
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