CN104718608A - 用于容纳及安装晶片的容纳装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于容纳及安装晶片(3)以将流体(9)施加至该晶片(3)的顶部(3o)的容纳装置，其具有以下特征：旋转式环区段(4)，其具有：d)旋转式上边缘(5)，e)旋转式凹部(6)及f)圆周壁(7)，其从该上边缘(5)延伸至该凹部(6)，接触平面(A)，其被布置在该环区段(4)内以用于在该晶片(3)的接触表面(3a)上容纳该晶片(3)，其中借助于该晶片(3)的容纳，该环区段(4)与所述晶片形成用于容纳该流体(9)的容纳空间(8)。

Description

用于容纳及安装晶片的容纳装置
本发明依照Eastman Chemical Company与EV Group, Inc.之间的联合研究协议进行，该协议在做出该发明的日期之前有效。
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的用于容纳及安装晶片以处理该晶片的容纳装置。
背景技术
在半导体产业中，使用也称为样本支持器或卡盘的各种类型的容纳装置。取决于各自的应用工艺，存在各种样本支持器，其可在整个表面上方或局部地被加热，并且具有变化的形式及大小且基于不同的支持原理。用于将晶片固定至容纳装置的最频繁使用的方法在于在容纳装置的安装表面上的结构中创建真空。常常卡盘的目的尤其由在旋转期间充分固定晶片组成。
在一些类型的晶片处理期间，期望将预先确定的流体体积施加至该晶片的顶部上，但期望尽可能阻止流体进入接触晶片的背部。一方面流体本身可污染背部；另一方面通过由流体被运输至背部的产品及反应产品的背部的污染是可想像的。也常期望具有对施加至晶片的顶部的流体的加热速率及温度的空间均匀性的精确及迅速反应控制。由于真空安装装置触碰到落在其顶部上的晶片背部的表面的相当大区域，所以真空安装装置可充当散热器。这转而可减慢晶片顶部上的流体的加热速率。此外，与真空安装装置接触的晶片背部的区域使覆盖晶片的流体在对应接触区域比未与安装装置接触的面对晶片背部的流体更冷。与晶片的触碰区域相对的流体区域的较慢加热速率及在晶片上的流体的空间温度均匀性的两者对于多个上部侧晶片工艺(诸如例如光阻剂的移除、蚀刻、粒子的移除及类似工艺)通常皆非所期望的。
在插脚及真空安装装置两者中知道的一个问题是在将固定的流体体积倾泻在晶片表面上时，流体可自晶片表面流下。在晶片处理期间，这可导致晶片的至少一部分上的流体厚度的减小，且处理步骤可被负面地影响。例如，如果在光阻剂的移除期间流体厚度中有减小，则存在将仅部分移除光阻剂的可能性。在一些情况下流体自晶片的顶部流掉可导致该晶片上的干区，其可在光阻剂移除期间施加热之后在晶片的区域中引起热集中点。这转而可在完成工艺期间阻碍光阻剂的移除或以其它方式影响工艺质量。
所以，由本发明处理的问题是以下的问题：指定容纳装置，利用所述容纳装置使相对于温度和/或流体分布的流体的改进的施加可能，同时尽自己最大的努力来防止将流体施加在未被假定具有施加至其的流体的晶片的一侧上。
发明内容
以权利要求1的特征解决此问题。本发明的有利发展在附属权利要求中被指定。再者，在描述、权利要求和/或附图中引用的至少两个特征的所有组合也落入本发明的范围内。就值范围而言，在指定界限内的那些值也应被公开为界限且可在任何组合中被要求保护。
本发明基于容纳装置的提供，该容纳装置特别具有适于待容纳的晶片的具体形成或轮廓化的环区段，尤其是与容纳的晶片一起形成容纳空间以使流体被施加至晶片上的圆周封闭环区段。根据本发明，可将晶片容纳于环区段内，其中词语“在……内”意指在环内部内。因此所形成的容纳空间尤其向上敞开且向下紧紧密封。根据本发明，密封尤其在环区段的内部圆周处，优选在用于晶片的容纳的圆周边缘处和/或凹部处和/或安装表面处发生。在工艺中，安装表面尤其仅接触晶片的接触表面的小的，尤其环形的表面区段(有效接触表面)。
环区段和/或容纳装置尤其至少主要是环形，其中容纳空间优选对环区段同心地构造。将可设想合并安装表面上的真空吸引路径以便借助低压固定晶片。然而，安装表面也可展示其它固定。例如，可设想使用静电固定元件、胶粘元件、夹钳、表面研磨等等。
换言之或在替换配方设计中，本发明描述将用于单个晶片处理应用中的晶片支撑装置，其容许被施加至与安装装置接触的晶片的顶部的流体的较快加热速率且此外改进流体温度的空间均匀性。其另外包含在晶片的顶部上保持发出的流体的显著部分的媒介，其结果可提升晶片的性能，否则所述性能可通过流体自晶片顶部的流掉而降低。
本发明解决上文描述问题且容许复数个不同晶片处理步骤期间的缓慢及迅速的晶片旋转两者。可以以如下方式构造晶片安装装置：晶片安装装置支持在半导体、微机电组件、发光二极管、光伏打设备、晶片级封装的领域及其它类似领域中找到的典型晶片形状及大小。本发明允许在晶片顶部及背部上的附加的温度监测。
本发明的一个显著优点是相比于利用普通真空安装装置或插脚安装装置可能的，能够用更多的流体体积覆盖晶片的可能性，这可帮助移除厚的干薄膜光阻剂。在某些优选实施例中，本发明尤其以下列方式构造：晶片上可容纳大于0.1 mm、大于1.0 mm、大于1.5 mm或甚至高达5 mm的流体厚度。在替换的较不优选实施例中，本发明以下列方式构造：晶片上可容纳大于10 mm或甚至大于15 mm的流体厚度。优选根据本发明以下列方式选择安装装置的尺寸：可容纳容许在晶片上的大于0.1 mm、大于1.0 mm、大于1.5 mm或甚至高达5 mm的流体厚度的流体体积。在较不优选的实施例中，根据本发明以下列方式选择安装装置的尺寸：可容纳容许在晶片上的法线方向上的大于10 mm或甚至大于15 mm的流体厚度的流体体积。
根据本发明的有利实施例，规定根据晶片的圆周边缘轮廓化圆周壁。作为此的结果，一方面，确保晶片相对于容纳装置的最佳对准。另一方面，环区段的内部圆周上的密封接触变成可能。可将晶片构造为至少主要为环形(具有对准凹口或平坦区段)。在此情况下，不仅需要沿着晶片进行对准，而且在旋转方向上也需要进行对准。
根据本发明的实施例的进一步发明措施在于：容纳装置展示与接触平面不同的溢流平面，该溢流平面由上边缘形成，尤其与接触平面平行。作为此的结果，晶片与限定的容纳空间体积的完全接触及安装变成可能。同时更容易处置容纳装置。
在工艺中，如果接触平面与溢流平面之间的距离大于待容纳的晶片的厚度，则其尤其是有利的。
根据本发明的进一步有利实施例，规定容纳装置展示用于容纳晶片的由上边缘及圆周壁形成的容纳开口。因此，可有效地容纳晶片且同时可通过容纳开口供应流体。
通过使容纳装置展示至少部分由圆周壁和/或由凹部或由至少凹部上提供的容纳突出物形成的安装表面，尤其能够以容易处理的方式在容纳装置上密封、安装晶片。根据本发明，尤其可设想使用对应的、尤其分开的密封组件以便确保晶片与安装表面之间的密封紧密性。在工艺中，其优选为密封环。
根据本发明的另一想法在于，使安装表面小于接触表面的50%，尤其小于接触表面的25%，优选小于接触表面的10%。因此传递至晶片与容纳装置之间的主要有效接触表面的热量变得更一致，使得沿着晶片表面存在轻微热波动/差异。对应地，晶片较少变形。对应地，选择具有最佳热传导性，优选具有最低可能热传导性的材料，以便减小或尽可能阻止对流热传导。
由于提供邻接凹部的接触元件(尤其优选在容纳装置中心中以支柱形式提供，甚至更优选地为放射状的、会聚的接触元件)的事实，容纳装置的稳定性，尤其硬度根据本发明被改进。
如果在圆周壁上提供至少一个突出物以在旋转方向上固定晶片，则能够以简单且牢固的方式旋转晶片。
如果使用附加设备以延伸所公开的实施例之一，则可大量地增加清洁晶片表面的效率。
第一延伸将是在晶片被旋转的同时接触晶片表面的机械电刷。电刷可具有任何形状但将具有最优选圆柱形状。电刷的圆柱轴与晶片的表面平行。就平坦、旋转对称电刷而言，旋转轴一直垂直于晶片表面。就平坦、全区电刷而言，电刷的对称轴甚至与晶片的垂直对称轴重合(假设晶片不具有凹口或平边（flat）以具有完全旋转对称)。就小于晶片的平坦、区电刷而言，电刷可围绕晶片执行平移运动。电刷本身可一直围绕其对称轴旋转。
第二延伸将是将气体和/或液体包含（imply）至晶片的表面上的喷嘴。可使用外部硬件和/或软件控制器精确地控制气体和/或液体的压力和/或速度。此外，可调整晶片的法线与来自喷嘴的气体和/或液体的喷射之间的角度。
第三延伸将是声波装置，最有可能是接触至少湿润晶片和/或晶片的表面的液体的兆声波装置。兆声波装置形状像馅饼或是全区装置。
所有延伸可在湿润晶片表面之前、同时及之后用于改进及加速晶片表面的清洁。
附图说明
本发明的附加优点、特征及细节从优选示例性实施例的描述及在附图的帮助下出现。各图示出下列各项：
图1a         发明的容纳装置的第一实施例的视图，
图1b         在沿着从图1a的横断线A-A的剪切的局部侧视图中的具有安装晶片的根据图1a的容纳装置，
图2a         发明的容纳装置的第二实施例的视图，
图2b         在沿着从图2a的横断线B-B的剪切的局部侧视图中的具有安装晶片的根据图1a的容纳装置，
图3a         发明的容纳装置的第三实施例的视图，
图3b         在沿着从图3a的横断线C-C的剪切的局部侧视图中的具有安装晶片的根据图1a的容纳装置，
图4a         发明的容纳装置的第四实施例的剪切的局部侧视图及
图4b         在沿着从图4a的横断线D-D的剪切的局部侧视图中的具有安装晶片的根据图4a的容纳装置。
具体实施方式
在图中相同元件或满足相同功能的元件由相同参考数字标记。
各图示出用于容纳及安装晶片3的容纳装置1的不同实施例。晶片3的容纳借助于安装表面2、2'、2''、2'''上的晶片3的接触表面3a的接触(例如通过在图中未示出的从晶片堆栈或晶片盒拿取晶片3且将其放置于安装表面2上的机械手臂)而发生。
至少主要环状环区段4具有至少两个彼此不同的平面，即其上容纳及固定(如果必要)晶片3的一接触平面A。在该工艺中，可规定仅触碰晶片3的接触表面3a的一部分，尤其优选环状圆周壁(晶片3与容纳装置1之间的接触表面)。
可存在于晶片中的围绕凹部或平坦位置的背部边界被认为边界且将尤其同样地触碰接触平面A。晶片3的圆周边缘3k可尤其与圆周壁7接触。圆周壁7可与晶片3的接触平面A垂直或相对于晶片主平面(接触表面3a)成一角度地延伸。圆周壁7关于接触平面A的高度的圆环直径B1大于或等于晶片3的晶片直径，而环区段4的内直径B2小于晶片直径。这类似地适用于对应轮廓化的实施例，尤其平边或凹口或在晶片3的非环形设计的情况下。因此，圆环直径B1优选具有在1''、2''、3''、4''、5''、6''、8''、12''或18''的产业标准中确定的晶片直径。然而，圆环直径B1也可具有从该产业标准偏离的直径。
第二平面(溢流平面C)可终止为与晶片表面的顶部3o齐平或优选超过晶片表面的顶部3o而突出，使得可容纳晶片3上的流体9而所述流体不大量地流出至容纳装置1的上方。流体9被容纳于由晶片3及环区段4形成的容纳空间8中，其中可借助于分配装置(在图中未示出)经由容纳开口10(例如自上方)将流体9供应至容纳空间8。晶片3的接触不仅在凹部6上，而且尤其附加地在接触元件12上发生，其放射状地或自容纳装置1的中心以星状模式地与凹部6接合。在工艺中，如果将容纳元件12提供在三与九(优选六)之间使得至少主要暴露晶片3的接触表面3a且因此经由容纳装置1可能发生最少热消散，则其是有利的。在具体实施例中，接触元件12也可定位于凹部6下方使得其表面不与晶片接触，且因此根据本发明，进一步的热绝缘发生。
在接触平面A与溢流平面C之间的距离D指示第一与第二平面(接触平面A与溢流平面C)之间的分离距离且与可由容纳装置1容纳在容纳空间8中的流体体积成比例。具有厚度d的晶片3的体积在这一点上将被扣除。距离D尤其被选择为大于晶片3的厚度d。
接触平面A由安装表面2、2'、2''、2'''形成。此外，环区段展示与圆周壁7接合的凹部6。另一方面溢流平面C通过使上边缘5接合在圆周壁的相对端部而形成，其中圆周壁7可具有至上边缘5的倒圆的过渡。
指向晶片3的方向，尤其圆周壁7的区域的放射状形成(在图中未示出)可在旋转时支持晶片，使得晶片的速度与容纳装置1的速度一致，因此晶片3在容纳装置1中不偏移。
容纳装置1至少部分地、优选主要地由聚合物、金属、陶瓷或其它材料或材料组合制成。可涂覆一些表面，尤其可与处理流体接触的那些表面而使得它们是耐化学药品性的或它们的表面能被变更。容纳装置1的个别组件可由数个这些材料组成。因此，可能的是，使用最佳地适于系统的具有限定的物理和/或化学性质的组件。例如，通过不同材料的组合，可最小化热传导率及在其情况下的热量的转移。
根据图1a及1b的本发明的第一实施例的特性在于：容纳装置1在此包括恰好两个平面(接触平面A及溢流平面C)。在该实施例中，接触平面A由凹部6形成。因此，可容易地具有成本效率地产生本发明的该实施例。
图2a及图2b示出本发明的第二实施例。该实施例具有以下的特征：接触平面A由从凹部6突出的至少三个、优选(此处)六个突出物13(支撑元件)的顶部，尤其尖顶所限定。优选将支撑元件构造为成圆锥形状的插脚。晶片3被布置为在支撑元件上对准。因此，该实施例展示恰好三个平面(接触平面A、溢流平面C且由凹部6限定)。突出物13展示高度H1，该高度H1与晶片3的厚度d的总和小于距离D。
图3a及图3b示出第三且优选的实施例。在该实施例中，接触平面A如同第一实施例中一样由凹部6形成。然而，第三实施例展示以下的具体特征：从凹部6突出的至少三个，优选(此处)六个突出物13'被布置为同心地分布在圆周上。这些被用于关于容纳装置1定位晶片3，尤其通过触碰晶片3的圆周边缘3k。突出物13'可被固定在它们的位置或被偏离中心地安装，使得可调整由它们形成的内部尺寸。突出物13'展示尤其大于晶片3的厚度d和/或小于距离D的高度H2。
在突出物13'的至少一个上的指向晶片3的方向的放射状形成可在旋转时支持晶片3使得晶片3的速度与容纳装置1的速度一致。取代形成，突出物13'之一也可在容纳晶片3之后通过放射状地向内，即在晶片3的方向上偏移该突出物而呈现该功能。
在图4a及图4b中可见第四且同样优选的实施例。该实施例实质上对应于第三实施例，其中差异在于此处的突出物13''被布置在圆周壁7至凹部6的过渡上，尤其作为环区段4的一个或多个形成。优选将突出物构造为旋转式层。突出物13''展示尤其大约等于晶片3的厚度d和/或小于距离D的高度H3。
尽管所有前面所描绘的实施例是放射状对称的，但显然实施例可具有任意形状(例如，可以是矩形)。因此也将公开具有相同功能特征的矩形实施例。
参考列表
1                                   容纳装置
2、2'、2''、2'''            安装表面
3                                   晶片
3a                                 接触表面
3k                                 圆周边缘
3o                                 顶部
4                                   环区段
5                                   上边缘
6                                   凹部
7                                   圆周壁
8                                   容纳空间
9                                   流体
10                                 容纳开口
11                                 容纳突出物
12                                 接触元件
13、13'、13''               突出物
d                                    晶片厚度
D                                    距离
A                                    接触平面
C                                    溢流平面
R                                    旋转方向
B1                                   圆形直径
B2                                   内直径
H1, H2, H3                      高度

Claims (10)

1.一种用于容纳及安装晶片(3)以将流体(9)施加至该晶片(3)的顶部(3o)的容纳装置，其具有以下特征：
- 旋转式环区段(4)，其具有：
　　a) 旋转式上边缘(5)，
　　b) 旋转式凹部(6)及
　　c) 圆周壁(7)，其从该上边缘(5)延伸至该凹部(6)，
- 接触平面(A)，其被布置在该环区段(4)内以用于在该晶片(3)的接触表面(3a)上容纳该晶片(3)，
其中借助于该晶片(3)的容纳，该环区段(4)与所述晶片形成用于容纳该流体(9)的容纳空间(8)。
2.根据权利要求1的容纳装置，其特征在于：该圆周壁(7)是根据该晶片(3)的圆周边缘(3k)轮廓化的。
3.根据权利要求1的容纳装置，其特征在于：其展示与该接触平面(A)不同的溢流平面(C)，该溢流平面(C)由该上边缘(5)形成，尤其与该接触平面(A)平行延伸。
4.根据权利要求3的容纳装置，其特征在于：该接触平面(A)与该溢流平面(C)之间的距离(D)大于待容纳的该晶片(3)的厚度d。
5.根据权利要求1的容纳装置，其特征在于：其展示由该上边缘(5)及该圆周壁(7)形成的容纳开口(10)以用于容纳该晶片(3)。
6.根据权利要求1的容纳装置，其特征在于：其展示安装表面(2)，该安装表面(2)至少部分由以下形成：
- 该圆周壁(7)和/或
- 该凹部(6)或
- 在该凹部(6)上提供的至少一容纳突出物(11)。
7.根据权利要求6的容纳装置，其特征在于：该安装表面(2)被构造为小于该接触表面(3a)的50%，尤其小于该接触表面(3a)的25%，优选小于该接触表面(3a)的10%。
8.根据权利要求1的容纳装置，其特征在于：该环区段(4)被圆周封闭地构造。
9.根据权利要求1的容纳装置，其特征在于：接触元件(12)与该凹部(6)接合地被提供，尤其以支柱形式进行会聚，优选在该容纳装置(1)的中心进行会聚而被提供。
10.根据权利要求1的容纳装置，其特征在于：将至少一突出物(13)提供在该圆周壁(7)上以用于在旋转方向(R)上固定该晶片(3)。
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