CN112885738B - 晶片固定机构及使用该晶片固定机构的晶片预清洁机台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶片固定机构，主要包括一固定环、复数个固定件及复数个弹性单元，其中固定件通过一连接轴连接固定环。固定环包括一容置区用以容置一晶片，并通过固定件固定容置区内的晶片。弹性单元的两端分别连接固定环及固定件，当晶片对固定件施加推力时，固定件会相对于固定环摆动，以避免固定件对晶片造成损害。此外固定件相对于固定环摆动时，会造成弹性单元变形，使得弹性单元的回复力经由固定件施加在晶片上，藉此将晶片固定在一承载盘上。
Description
技术领域
本发明有关于一种晶片固定机构及使用该晶片固定机构的晶片预清洁机台，其中晶片固定机构可将晶片固定在承载盘上，亦不会压破晶片，藉此可避免在预清洁晶片的过程中对晶片造成损害。
背景技术
薄膜沉积是半导体制程中常用的技术，例如在化学气相沉积制程(CVD)及物理气相沉积制程(PVD)，主要用以在晶片的表面形成薄膜。在实际应用时晶片的表面往往会具有氧化层或氧化物，进而影响薄膜沉积的品质。此外若沉积的薄膜与晶片之间存在氧化层或氧化物，亦可能会造成接触电阻大幅升高，进行提高晶片损坏的机率。
为了解决上述的问题，目前业界在进行沉积制程前，通常会对晶片进行预清洁(pre-clean)，以除去晶片表面上的氧化层或氧化物。具体而言，可将氩气通入反应空间，并对反应空间施加磁场以形成氩电浆。而后对承载晶片的承载盘上提供负压，使得氩离子撞击晶片，以去除晶片表面的氧化层或氧化物。
一般而言，通常会使用固定环将晶片固定在承载盘上，其中固定环上的固定件会接触并压合晶片的表面，以防止在预清洁的过程中晶片相对于承载盘位移。然而晶片通常不会是完全平整的，当晶片放置在承载盘时，晶片的边缘区域可能会向上凸起。因此固定环上的固定件在压合晶片的边缘区域时，可能会造成晶片的边缘区域破碎，进而影响晶片的良率。
发明内容
为了解决上述先前技术的问题，本发明提出一种并新颖的晶片固定机构及使用该晶片固定机构的晶片预清洁机台，其中晶片固定装置的固定件受到的外力大于一门槛值时会相对摆动，以避免固定件对晶片施加过大的压力，而造成晶片的破损。
本发明的一目的，在于提供一种晶片固定机构，主要包括一固定环及复数个固定件，其中固定件通过连接轴连接固定环，并可相对于固定环摆动。固定件及固定环之间设置一弹性单元，其中弹性单元可提供回复力给固定件，而固定件则会对位于固定环的容置区内的晶片施压，以将晶片固定在一承载盘上。
此外当固定件受到外力的作用时，例如受到晶片的推挤时，固定件会相对于固定环摆动，并造成弹性单元变形，其中弹性单元可作为固定件与晶片之间的缓冲，并避免固定件压碎晶片的边缘区域。当施加在固定件上的外力消失时，固定件则会受到弹性单元的回复力作用，回到原本的位置。
本发明的一目的，在于提供一种晶片预清洁机台，主要包括一腔体、一晶片固定机构及一承载盘，其中晶片固定机构及承载盘位于腔体的容置空间内。晶片固定机构包括一固定环及至少三个固定件，其中固定件通过连接轴连接固定环，使得固定件可相对于固定环摆动。一升降单元可带动承载盘及承载的晶片上升，使得承载盘连接固定环，而固定件则会接触及固定承载盘上的晶片。当晶片施加在固定件的推力大于一门槛值时，固定件将会相对于固定环摆动，以避免晶片的边缘区域被固定件压碎。
为了达到上述的目的，本发明提出一种晶片预清洁机台，包括：一腔体，包括一容置空间；至少一抽气端，流体连接腔体的容置空间，并用以抽出容置空间内的一气体；至少一进气端，流体连接腔体的容置空间，并用以将一清洁气体输送至容置空间；至少一线圈，与腔体相邻，并电性连接一交流电源，其中线圈用以在容置空间内形成一磁场，使得清洁气体成为一电浆；一承载盘，位于容置空间内，并用以承载至少一晶片，其中承载盘电性连接一偏压电源，并在承载盘上形成一电压，使得电浆撞击承载盘上的晶片，以清洁承载盘承载的晶片；至少一固定环，设置在容置空间内，并包括一容置区，而承载盘承载的晶片位于容置区内；复数个固定件，分别通过一连接轴连接固定环，并以连接轴为轴心相对于固定环摆动，其中固定件接触晶片的一表面，并将晶片固定在承载盘上；及复数个弹性单元，分别位于复数个固定件与固定环之间，其中晶片对固定件施加一推力时，固定件会相对于固定环摆动，并使得弹性单元变形。
本发明还提出一种晶片固定机构，包括：一固定环，包括一容置区用以容置一晶片；复数个固定件，分别通过一连接轴连接固定环，并以连接轴为轴心相对于固定环摆动，其中固定件用以接触并固定晶片；及复数个弹性单元，分别位于复数个固定件与固定环之间，其中晶片对固定件施加一推力时，固定件会相对于固定环摆动，并使得弹性单元变形。
所述的晶片预清洁机台及晶片固定机构，其中固定环包括复数个连接臂，连接臂位于固定环的一下表面，而固定件则通过连接轴连接连接臂，连接臂包括一止档部用以限制固定件相对于固定环的摆动角度。
所述的晶片预清洁机台及晶片固定机构，其中固定件的外观为U字型，并包括一第一端、一第二端及一连接部，连接部的两端分别连接第一端及第二端，第一端位于固定环的一上表面的一侧，而第二端位于固定环的一下表面的一侧，并通过连接轴连接连接臂。
所述的晶片预清洁机台，其中弹性单元位于固定件的第二端与固定环的下表面之间，而固定件的第一端则沿伸至固定环的容置区，并用以将位于容置区内的晶片固定在承载盘上。
所述的晶片预清洁机台，还包括一环形构造设置在承载盘上，环形构造环绕设置在承载盘的周围，而固定环则位在环形构造的周围，其中环形构造的一内表面连接承载盘，环形构造的一外表面则设置一斜面，而固定环的一内表面设置一斜面与环形构造的外表面的斜面契合。
所述的晶片预清洁机台，其中固定环的一上表面的高度不高于承载盘的承载晶片的一表面。
所述的晶片预清洁机台，其中固定环包括复数个对位孔，复数个对位孔环绕设置在承载盘的周围。
本发明的有益效果是：透過晶片固定机构將晶片固定在承載盤上，以避免固定件对晶片施加过大的压力，而造成晶片的破损。
附图说明
图1为本发明晶片预清洁机台一实施例的侧面示意体。
图2为本发明晶片预清洁机台的晶片固定结构及承载盘一实施例的立体示意图。
图3为本发明晶片预清洁机台的晶片固定结构一实施例的立体示意图。
图4为本发明晶片预清洁机台的部分构造一实施例的立体放大示意图。
图5为本发明晶片预清洁机台的部分构造一实施例的放大剖面示意图。
图6为本发明晶片预清洁机台的晶片固定结构一实施例的放大侧视图。
图7为本发明晶片预清洁机台的晶片固定结构一实施例的放大侧视图。
附图标记说明：10-晶片预清洁机台；100-晶片固定结构；11-腔体；111-进气端；112-气体源；113-抽气端；114-抽气装置；12-容置空间；13-承载盘；131-凸出部；133-底部；135-偏压电源；137-升降装置；14-晶片；15-固定环；150-容置区；151-上表面；152-对位孔；153-下表面；155-外表面；157-内表面；16-环状构造；161-内表面；163-外表面；17-固定件；171-第一端；173-第二端；175-连接部；181-弹性单元；183-连接臂；1831-止档部；185-连接轴；19-线圈；191-交流电源。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明晶片预清洁机台一实施例的侧面示意体。如图所示，晶片预清洁机台10主要包括一腔体11、一承载盘13、一晶片固定结构100及一线圈19，其中腔体11具有一容置空间12，承载盘13及晶片固定结构100位于腔体11的容置空间12内。承载盘13用以放置至少一晶片14，而晶片固定结构100则用以将晶片14固定在承载盘13上。
腔体11设置至少一进气端111及一抽气端113，其中进气端111及抽气端113流体连接腔体11的容置空间12。抽气端113可连接一抽气装置114，并用以抽出容置空间12内的气体。进气端111可连接一气体源112，其中气体源112可为储存一清洁气体的容器，并经由进气端111将清洁气体输送至容置空间12内。例如清洁气体可为氩气或其他惰性气体，而抽气装置114可为帮浦，并可于预清洁之前、预清洁当下及/或预清洁后抽出容置空间12内的气体。
线圈19电性连接一交流电源191，其中交流电源191提供一交流电流给线圈19，使得线圈19在腔体11的容置空间12内形成一磁场。容置空间12内的清洁气体受到磁场的作用形成一电浆，例如使得氩气形成氩离子。线圈19与腔体11相邻，并位于腔体11的上方或侧边，基本上只要使得线圈19可以在腔体11的容置空间12内产生磁场，并在容置空间12内形成电浆即可，因此线圈19的位置并非本发明权利范围的限制。
承载盘13用以承载至少一晶片14，承载盘13电性连接一偏压电源135，其中偏压电源135用以在承载盘13上形成一电压，使得电浆撞及承载盘13上的晶片14，例如偏压电源135可为交流电源或直流电源。具体而言，承载盘13可为导体，而偏压电源135则用以在承载盘13形成负电压，以吸引带正电的氩离子(Ar+)，使得氩离子撞击承载盘13上的晶片14，藉此以去除晶片14表面的氧化层或氧化物，并达到预清洁(pre-clean)晶片14的目的。
晶片固定结构100包括一固定环15及复数个固定件17，如图2及图3所示。固定环15包括一上表面151、一下表面153、一外表面155及一内表面157，其中上表面151及下表面153可为环形构造。外表面155及内表面157则是连接上表面151及下表面153的侧表面，其中外表面155及内表面157的俯视近似圆形，且外表面155的半径大于内表面157。固定环15的内表面157的内侧可形成一容置区150，其中承载盘13及晶片14可位于固定环15的容置区150内。
复数个固定件17分别通过一连接轴185连接固定环15，如图4及图5所示，其中固定件17的数量可为三个以上，并可以连接轴185为轴心相对于固定环15摆动。位于固定环15的上表面151上的固定件17由固定环15的外表面155朝内表面157的方向延伸，凸出固定环15的内表面157，使得部分的固定件17位于容置区域150的垂直延伸位置。在本新型一实施例中，固定环15的外观近似圆环状，而固定件17则沿着固定环15的径向延伸。
固定环15可连接承载盘13，并位于承载盘13及/或晶片14的周围。当固定环15设置在承载盘13上时，连接固定环15的固定件17将会接触承载盘13承载的晶片14，藉此将晶片14固定在承载盘13上。
为了避免固定件17将晶片14固定在承载盘13的过程中，对晶片14施加过大的压力，而造成晶片14的破损，本发明的固定件17可相对于固定环15摆动，例如向上摆动。此外，于固定件17与固定环15之间设置一弹性单元181，例如弹性单元181可为弹簧或弹片，其中弹性单元181的一端连接固定件17，而另一端则连接固定环15。当晶片14对固定件17施加推力时，固定件17会相对于固定环15摆动，并使得固定件17及固定环15之间的弹性单元181变形。变形的弹性单元181产生的回复力会经由固定件17传到晶片14上，并用以将晶片14固定在承载盘13上。
在实际应用时可依据晶片14可承受的最大外力及造成晶片14移动的最大外力，选择具有适当回复力的弹性单元181。使得弹性单元181经由固定件17传到晶片14上的力在不造成晶片14损坏的同时，亦可将晶片14固定在承载盘13上。
在本发明一实施例中，固定环15包括复数个连接臂183，例如连接臂183可设置在固定环15的下表面153，并通过连接轴185连接固定件17。具体而言，连接臂183的一端连接固定环15的下表面153，而另一端则连接固定件17，其中连接固定件17的一端可设置一止档部1831，以限制固定件17相对于固定环15的摆动角度。
固定件17的外观可近似U字型，如图4及图5所示，并包括一第一端171、一第二端173及一连接部175，其中连接部175的两端分别连接第一端171及第二端173，以形成近似U字型的固定件17。固定件17设置在固定环15的侧边，其中固定件17的第一端171位于固定环15的上表面151的一侧，连接部175位于固定环15的外表面155的一侧，而第二端173则位于固定环15的下表面153的一侧。
固定件17的第一端171由固定环15的外表面155朝内表面157的方向延伸到容置区150，并用以接触及固定位于承载盘13上的晶片14，而固定件17的第二端173则通过连接轴185连接固定环15，例如通过连接轴185与位于固定环15的下表面153上的连接臂183相连接，此外固定件17的第二端173与固定环15的下表面153之间可设置弹性单元181。
在本发明一实施例中，弹性单元181可位于连接臂183与承载盘13之间，其中弹性单元181的一端连接固定环15的下表面153，而另一端则连接固定件17的第二端173。当固定件17的第一端171受到晶片14推挤时，会相对于固定环15摆动，并压缩固定件17的第二端173与固定环15的下表面153之间的弹性单元181。
在本发明另一实施例中，弹性单元181可位于连接臂183与固定件17的连接部175之间，其中弹性单元181的一端连接固定环15的下表面153，而另一端则连接固定件17的第二端173。当固定件17的第一端171受到晶片14推挤时，固定件17的第二端173与固定环15的下表面153之间的弹性单元181将会被拉长。
弹性单元181被压缩或拉长时都会产生回复力，使得固定件17可以压合承载盘13上的晶片14，藉此将晶片14固定在承载盘13上。此外通过弹性单元181设置，更可作为固定件17与接触的晶片14之间的缓冲，以避免晶片14受到固定件17的挤压力道过大，而造成晶片14的损坏。
在本发明一实施例中，晶片预清洁机台10还包括一环状构造16，其中环状构造16设置在承载盘13上，并环绕在晶片14的周围。具体而言，承载盘13可包括一凸出部131及一底部133，其中凸出部131连接底部133，且底部133的截面积大于凸出部131，而环状构造16则套设于承载盘13的凸出部131。
环形构造16可包括一内表面161及一外表面163，其中环形构造16套设在承载盘13的凸出部131时，环形构造16的内表面161会接触承载盘13的凸出部131的表面，而环形构造16的外表面163则接触固定环15的内表面157。例如环形构造16的外表面163可为一斜面，而固定环15的内表面157亦为一斜面，其中固定环15的内表面157上的斜面与环形构造16的外表面163的斜面契合，并具有相近的倾斜角度。在连接固定环15及承载盘13时，可通过两者的外表面163及内表面157的斜面，将固定环15引导至承载盘13的固定位置。
在实际应用时，承载盘13可连接一升降装置137，其中升降装置137用以驱动承载盘13及晶片14相对于固定环15位移。具体而言，升降装置137可带动承载盘13下降至入料位置，并通过一机械手臂将晶片14输送至承载盘13，而后升降装置137会带动承载盘13及晶片14上升，使得承载盘13连接固定环15，而承载盘13上的晶片14则会接触固定件17，并通过固定件17将晶片14固定在承载盘13上。
如图6所示，升降装置137驱动承载盘13及平整的晶片14连接固定环15时，固定环15上的固定件17会接触并固定承载盘13上的晶片14。此时固定件17不会相对于固定环15摆动，其中固定件17的第一端171可保持水平。
反之，如图7所示，升降装置137驱动承载盘13及不平整的晶片14连接固定环15时，例如晶片14的边缘区域上翘，使得放置在承载盘13的晶片14的边缘区域将会高于中央区域。由于本发明设置在固定环15上的固定件17为可动件，因此晶片14上凸起的边缘区域推挤固定件17时，固定件17会相对于固定环15及晶片14摆动，以避免固定件17施加在晶片14的压力过大，而造成晶片14的损害。相较之下，在先前技术中当升降装置驱动承载盘及晶片靠近固定环时，固定环上的固定件将会压迫晶片凸起的边缘区域，并造成晶片的边缘区域破损。
此外本发明的固定环15在连接承载盘13时，固定环15的上表面151的高度不高于承载盘13承载晶片14的表面的高度，可避免固定环15遮挡晶片14的边缘区域，并可避免在晶片14的边缘区域形成扰流，而有利于提高晶片14表面蚀刻的均匀度。
在本发明一实施例中，固定环15上可设置至少三个对位孔152，其中对位孔152可环绕在承载盘13及/或晶片14的周围。腔体11内可设置至少三个定位销(未显示)，其中固定环15的对位孔152可对准腔体11的定位销，并定位及设置在腔体11的容置空间12内。在本新型一实施例中，腔体11内可设置一挡件，并通过挡件承载固定环15，挡件的一端形成一圆形的容置空间，用以容置承载盘13及晶片14，此外挡件上可设置定位销，以定位挡件及固定环15。
本发明优点：
透過晶片固定机构將晶片固定在承載盤上，以避免固定件对晶片施加过大的压力，而造成晶片的破损。
以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。
Claims (9)
1.一种晶片预清洁机台，其特征在于，包括：
一腔体，包括一容置空间；
至少一抽气端，流体连接该腔体的该容置空间，并用以抽出该容置空间内的一气体；
至少一进气端，流体连接该腔体的该容置空间，并用以将一清洁气体输送至该容置空间；
至少一线圈，与该腔体相邻，并电性连接一交流电源，其中该线圈用以在该容置空间内形成一磁场，使得该清洁气体成为一电浆；
一承载盘，位于该容置空间内，并用以承载至少一晶片，其中该承载盘电性连接一偏压电源，并在该承载盘上形成一电压，使得该电浆撞击该承载盘上的该晶片，以清洁该承载盘承载的该晶片；
至少一固定环，设置在该容置空间内，并包括一容置区，而该承载盘承载的该晶片位于该容置区内；
复数个固定件，分别通过一连接轴连接该固定环，并以该连接轴为轴心相对于该固定环摆动，其中该固定件接触该晶片的一表面，并将该晶片固定在该承载盘上；及
复数个弹性单元，分别位于该复数个固定件与该固定环之间，其中该晶片对该固定件施加一推力时，该固定件会相对于该固定环摆动，并使得该弹性单元变形。
2.根据权利要求1所述的晶片预清洁机台，其特征在于，其中该固定环包括复数个连接臂，该连接臂位于该固定环的一下表面，而该固定件则通过该连接轴连接该连接臂，该连接臂包括一止档部用以限制该固定件相对于该固定环的摆动角度。
3.根据权利要求2所述的晶片预清洁机台，其特征在于，其中该固定件的外观为U字型，并包括一第一端、一第二端及一连接部，该连接部的两端分别连接该第一端及该第二端，该第一端位于该固定环的一上表面的一侧，而该第二端位于该固定环的一下表面的一侧，并通过该连接轴连接该连接臂。
4.根据权利要求3所述的晶片预清洁机台，其特征在于，其中该弹性单元位于该固定件的该第二端与该固定环的该下表面之间，而该固定件的该第一端则沿伸至该固定环的该容置区，并用以将位于该容置区内的该晶片固定在该承载盘上。
5.根据权利要求1所述的晶片预清洁机台，其特征在于，还包括一环形构造设置在该承载盘上，该环形构造环绕设置在该承载盘的周围，而该固定环则位在该环形构造的周围，其中该环形构造的一内表面连接该承载盘，该环形构造的一外表面则设置一斜面，而该固定环的一内表面设置一斜面与该环形构造的该外表面的该斜面契合。
6.根据权利要求1所述的晶片预清洁机台，其特征在于，其中该固定环的一上表面的高度不高于该承载盘的承载该晶片的一表面。
7.根据权利要求1所述的晶片预清洁机台，其特征在于，其中该固定环包括复数个对位孔，该复数个对位孔环绕设置在该承载盘的周围。
8.一种晶片固定机构，其特征在于，包括：
一固定环，包括一容置区用以容置一晶片；其中该固定环包括复数个连接臂，该连接臂位于该固定环的一下表面，而该固定件则通过该连接轴连接该连接臂，该连接臂包括一止档部用以限制该固定件相对于该固定环的摆动角度；
复数个固定件，分别通过一连接轴连接该固定环，并以该连接轴为轴心相对于该固定环摆动，其中该固定件用以接触并固定该晶片的一表面；及
复数个弹性单元，分别位于该复数个固定件与该固定环之间，其中该晶片对该固定件施加一推力时，该固定件会相对于该固定环摆动，并使得该弹性单元变形。
9.根据权利要求8所述的晶片固定机构，其特征在于，其中该固定件的外观为U字型，并包括一第一端、一第二端及一连接部，该连接部的两端分别连接该第一端及该第二端，该第一端位于该固定环的一上表面的一侧，而该第二端位于该固定环的一下表面的一侧，并通过该连接轴连接该连接臂，而该弹性单元则位于该第二端及该固定环的该下表面。
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