CN1219752A - 半导体晶片对准系统及对准方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种半导体晶片对准系统及其对准方法,将浮置于超高纯水上的晶片准确地对准。包括:具有喷射口的工作台,以使从超高纯水供应源提供的超高纯水喷射;安装于工作台上的导向装置,用于通过晶片的两侧固定浮置于由超高纯喷射压力形成的水表面上的晶片,以便将其导入正确位置。该半导体晶片的对准方法包括以下步骤:在固定的晶片上喷射超高纯水,用导向装置保持晶片,对准晶片、并将晶片输送到其它装置上。

Description

半导体晶片对准系统及对准方法
本发明涉及半导体晶片对准系统(aligning system)及对准方法，特别涉及一种半导体晶片对准系统及对准方法，其中浮置在超高纯水上的晶片可以被对准系统准确对准固定。
一般情况下，在半导体器件制造工艺中，晶片在被装载晶片的移动系统移动后进行处理，然后在被卸载晶片的移动系统移动后移动到另一处理线。
在这个阶段，为保证晶片不偏离晶片位置并使晶片保持在正确的位置移动，需要晶片对准系统。
当晶片没有准确对准时，晶片可能撞击制造工具从而被破坏，并且引起晶片传输的误操作。
通常，晶片对准系统具有形状和操作原理的各种类并且它可以粗分为两种不同类型，例如晶片保持对准系统和晶片导向(guide)对准系统，其中前者在晶片两侧将其保持住并对准它，而后者在晶片与导向器(guide)接触以便被定向移动时对准晶片。
一般操作上述晶片保持对准系统和晶片导向对准系统，以使其上具有图形的晶片前表面朝上，而晶片的后表面对着对准系统。
因此，当对准晶片时，在晶片后表面上和与导向器接触的表面上会出现划伤。
但是，用于半导体器件制造环境的净化室的清洁度非常重要，并且由于划伤导致的超纯颗粒对影响半导体器件制造工艺的生产率和可靠性变得更重要。而且，在为了控制晶片厚度和去掉堆积在晶片背面上的粒子而进行的晶片抛光工艺中，晶片背面朝上，而晶片前面被胶带覆盖并朝下，安装在对准系统上且对准，所以常发生这样的问题：即晶片的前面与导向器接触，以使接触胶带损坏引起划伤。
另外，由于仅有一次对准操作，所以实现准确对准很困难。
本发明目的是提供一种准确对准晶片的半导体晶片对准系统，通过固定和对准浮置在超高纯水的水表面上的晶片而不会使晶片损坏并且不会产生粒子，这基本上消除了由于相关技术的限制和不利引起的一个或多个问题。
本发明另一目的是提供使用本发明的半导体晶片对准系统的半导体晶片对准方法，防止了晶片损坏和把超高纯水的用量减至最少。
为达到这些及其它优点，并根据本发明的目的，作为概括和广义的描述，该半导体晶片对准系统包括：具有喷射口的工作台，从而使从超高纯水供应源输送的超高纯水向上喷射；和安装在工作台上的导向装置，用于通过将晶片的两侧固定浮置在由超高纯水的喷射压力形成的水表面上，以便将晶片导向正确位置。
最好是，沿着喷射口的周边安装具有一定高度的突起，从而在聚集了一定量的超高纯水之后使由喷射的超高纯水形成的水表面更宽，并且延伸的部件在其一部分壁上具有开口，从而使水面浮在水表面上的晶片沿着以一定方向移动的超高纯水的水表面运动。
另外，导向装置包括：左/右导向器，通过在左和右侧上固定晶片的圆周边而接触晶片；和驱动部件，分别与左和右导向器连接并控制左和右导向器之间的距离或宽或窄。
导向器有在其晶片下方水平支撑晶片的导板，并包括用于与晶片的周边接触并固定晶片的突出部分。
另外，最好是，该突出部分是具有与多个螺母螺纹耦合的螺纹部分的螺纹突起，其中根据晶片直径的各种尺寸，在导板上预先形成多个螺母，该多个螺母与晶片的直径匹配。
此外，导板最好被设置在由上述喷射的超高纯水的喷射压力形成的水表面下面，而且提供通孔，以便很容易形成水表面。
而且，驱动部分包括至少一个气缸和其端头与左和右导板分别相连的活塞，利用通过空气压力线输送的空气压力，气缸使活塞垂直来回移动。
半导体晶片对准系统最好还包括：安装在导向装置上的检测(sensing)部分，用于检测晶片的安装；和控制部分，用于接收来自检测部分的晶片检测信号，并把控制信号施加于导向装置，以便驱动导向装置。
同时，为达到本发明另一目的，使用本发明的半导体晶片对准系统对准半导体晶片的方法，包括：a)晶片安装，其中用于晶片传输的真空吸盘把晶片安装于导板上；b)超高纯水喷射，其中当完成晶片安装时，检测部分对其检测，并把晶片检测信号作用于控制部分，接收晶片检测信号的控制部分打开关闭的阀门，以便向晶片喷射超高纯水；c)晶片对准，其中当晶片在由超高纯水的喷射压力形成的水面上浮动时，浮动的晶片首先沿着部分开口的伸展部分以一定方向的运动，然后晶片对准，从而使根据来自控制部分的控制信号等待着的两导板变窄并固定晶片，控制部分关闭阀门，以便停止超高纯水的喷射；d)晶片传输，其中用于晶片传输的真空吸盘真空吸附对准的晶片，导板变以便松开晶片，从而使用于晶片传输的真空吸盘把晶片移动到另一装置上。
应该明白，前述一般的说明和下面详细的描述都是用于解释和说明的，并用于提供作为被保护的本发明的进一步解释。
在附图中：
图1是表示根据本发明一个实施例晶片对准系统的透视图，其中具有大直径的晶片安装在晶片对准系统的导板上；
图2是表示根据本发明一个实施例晶片对准系统的透视图，其中具有大直径的晶片被晶片对准系统的导板固定并对准；
图3是表示图2的晶片对准系统的部分剖视图；
图4是表示图2的晶片对准系统的导板的顶视图；
图5是表示根据本发明一个实施例晶片对准系统的透视图，其中在图2的导板被导向控制后，具有小直径的晶片被晶片对准系统的导板固定并对准；
图6是表示图1的螺纹突起耦合在导板上的放大剖视图；
图7是表示根据本发明的一个实施例晶片对准系统的示意图。
下面参照附图详细描述本发明的优选实施例，其中本发明的例子已在附图中示出。
图1是表示根据本发明的一个实施例晶片对准系统的透视图，其中具有大直径的晶片与晶片对准系统的导板接触安装，图2是表示根据本发明的一个实施例晶片对准系统的透视图，其中具有大直径的晶片被晶片对准系统的导板固定并对准，图3是表示图2的晶片对准系统的部分剖视图。
参照图1-图3，晶片对准系统包括：工作台14，具有用于喷射从超高纯水源11供应的超高纯水10的喷射口12；安装在工作台14上的左和右导板18，用于分别在晶片圆周的左和右侧上固定浮置在由超高纯水10提供的喷射压力形成的水面上的晶片16，以便引导晶片移动到正确位置；和驱动部分20，分别与左和右导板相连并控制两导板18之间的距离，或宽或窄。
为了固定从喷射口12喷射的一定量的超高纯水10，工作台14具有从喷射口12的周边缘突出的延伸部件22，从而使超高纯水10的水面形成较宽，并且延伸部件22的一部分壁是开口的，从而使浮置在水表面上的晶片16沿着超高纯水10的水表面运动进入确定方向。
因此，晶片16在由位于工作台14上的喷射口12喷射的超高纯水10的水压力向上形成的水表面上浮动。在这个阶段，通过增宽由喷射的超高纯水10形成的水表面面积，形成在喷射口12周围的延伸部件22容许尽可能宽地形成水表面，从而增加了晶片16的浮置能力。
水表面还可以起到吸收含在周围空气中的粒子，并通过排泄口把它们排出，从而把晶片16上的粒子的不良效应减至最小。
另外，如图1所示，一部分喷射的超高纯水流入如上所述延伸部件22的开口壁的方向，所以晶片16沿着由超高纯水10形成的水表面运动进入延伸部分22的开口壁方向，由此完成第一次对准操作。
在完成第一次对准操作之后，如图2所示，横向摆动的晶片16被导板17在其两侧固定，由此完成第二次对准操作。
因此，通过两步对准操作即：上述第一和第二对准操作，基本上实现了更准确的对准操作。
同时，晶片导向装置的形状，例如导板18，可以制成各种各样，但是最好是使用两叉状板形的左/右导板18，如图4所示，在晶片16下侧水平支撑晶片16，从而使晶片16安装在其上，而且，在其上提供螺纹突起24，与晶片16的周边接触，从而固定晶片。
螺纹突起24包括多个螺杆26，如图6所示，它们与形成在导板上的螺母螺纹耦合，其中螺母根据被对准晶片的直径具有各种尺寸，即：4英寸、6英寸、8英寸、12英寸，从而可以很容易地适用于各种直径的晶片，例如4英寸，6英寸、8英寸、12英寸。
操作者可以通过使用工具或用手旋转螺纹突起24，从而把导板18上的螺纹突起24组装或拆卸下来。
除了螺纹突起24外，被强行插入的插入突起或者具有形成在晶片的周边周围的槽的弧形突起都可以与导板18螺纹耦合。
因此，如图2所示，当12英寸晶片需要对准时，螺纹突起24与预先形成在导板18上的12英寸螺母28耦合。在4英寸晶片情况下，如图5所示，螺纹突起24与预先形成在导板18上的4英寸螺母34耦合。
除此之外，如图4所示，在导板18上形成了具有各种尺寸的多个螺母30，即：6英寸螺母、8英寸螺母等等，从而可适用于各种直径的晶片。
另外，如图4所示，在位于由喷射的超高纯水10的喷射压力形成的水表面下的导板18上形成通孔36，从而使超高纯水从此穿过；并且水表面向上推动晶片16，用于帮助很容易地形成水表面。
而且，通孔36的形状更宽些则更有利，并且对称地形成，以便均匀地使喷射压力作用于晶片16上。
此外，如图1-2，驱动部分20包括双作用(double-acting)气缸42和分别与左/右导板18的一端相连的活塞38。通过双作用气缸42接收从气压线40输送来的气压，活塞38垂直运动。
除了双作用气缸42之外，两个单作用气缸可以分别与右/左导板18相连，或者也可以使用螺纹方向彼此不同的两个复合(double)螺钉，使此复合螺钉穿过与导板相连的运动部件，并通过发动机使它们旋转，以便使运动部件直线往复运动。但是，还是希望使用双作用气缸，因为它容易操纵，而且容许更准确的控制。
另外，如图7所示，气缸42具有速度控制阀门44，以便通过控制从与气缸42相连的气压线40输送来的气压的流量来控制气缸42的直线往复运动的速度。
通过使用速度控制阀门44，在导板固定晶片16时可以得到最佳速度，这对对准晶片16是最高的，同时使作用于晶片16上的撞击减至最小。
同时，如图1和2所示，为防止超高纯水10在延伸部件22上流动并且进入驱动部分20，还可以在驱动部分20和延伸部件22之间安装屏蔽部件46。
此外，本发明的半导体晶片对准系统还包括：安装在导板18上的检测部分48，用于检测晶片16的安装；控制部分50，用于接收来自检测部分48的晶片检测信号并为驱动气缸42将控制信号作用于气缸42。
控制部分50通过气压线40控制气缸42的驱动。
因此，当晶片16被安装在导板18上时，检测部分48对其检测并把晶片检测信号作用于控制部分50。然后，接收晶片检测信号的控制部分50使阀门52打开，以便喷射被压缩在一定气压的超高纯水，并且使安装在导板18上的晶片16在由超高纯水的水压形成的水表面上浮置。
参照本发明半导体晶片对准系统的对准操作的详细描述，根据被对准晶片的直径拆下固定在导板18上的螺纹突起24，并且螺纹突起24重新安装在与晶片直径相匹配、预先形成在导板18上的选自下列中的螺母上：4英寸、6英寸、8英寸和12英寸螺母34、32、30、28。
如果根据被对准晶片的直径组装螺纹突起24，那么就需要使用晶片输送的真空吸盘把晶片固定于工作台上的导板18上。
在此阶段，安装在导板18上的检测部分48检测被安装的晶片16，并将晶片检测信号作用于控制部分50，而接收晶片检测信号的控制部分50使关闭的阀52打开，从而使超高纯水10喷射在晶片16上。
如果晶片16浮置在由超高纯水的喷射压力形成的水表面上，如图1所示，浮置的晶片16首先沿着朝向由其一个侧壁是开口的延伸部件22形成的一个方向的水表面移动，然后当接收来自控制部分的控制信号的两导板18变密时，晶片16被对准。
在此阶段，控制部分关闭阀门，以便停止喷射超高纯水。
然后，被对准的晶片16被吸附在用于晶片输送的真空吸盘上，或者吸附在用于晶片输送移动到另一处理装置上的其它真空吸盘，导板18宽变，以使晶片自由移动，并且真吸盘把晶片移动到其它处理装置上。
此后，被对准的其它晶片继续安装于导板上，并进行晶片的对准操作。
同时，为了引导喷射的超高纯水，汇集它、并使其向一个方向流动，还可以在工作台上安装排泄槽。沿着排泄槽流动的超高纯水穿过排泄口并贮存在安装于工作台下面的超高纯水存储容器中。
同时，还可以在工作台上安装超高纯水循环部分，以使喷射的超高纯水排出工作台并循环进入超高纯水源，为节省超高纯水而用于再利用。
超高纯水循环部分安装于工作台上，并且此超高纯水循环部分包括：聚集喷射的超高纯水的排泄槽，并将其导入一个方向；超高纯水纯化装置，用于纯化沿着排泄槽排出的超高纯水；和超高纯水供应装置，用于把由超高纯水纯化装置纯化的超高纯水输送到超高纯水源。
因此，使用本发明半导体晶片对准系统的对准晶片方法包括以下步骤：导向器调整，其中根据晶片16的直径拆下组装在导板18上的螺纹突起24，螺纹突起24重新组装在与晶片直径匹配、预形成在导板18上的螺母34、32、30、28中的螺母上；晶片安装，其中用于晶片输送的真吸盘把晶片16安装于导板18上；超高纯水喷射，其中当完成晶片安装时，检测部分48对其检测，并将晶片检测信号施加于控制部分50，接收晶片检测信号的控制部分50把关闭的阀门打开，以便向晶片16喷射超高纯水；晶片对准，其中当晶片16浮置于由超高纯水的喷射压力形成的水面上时，浮置的晶片首先沿着导入由一部分延伸部件22的开口壁形成的一定方向的水面移动，然后晶片被对准，即根据来自控制部分50的控制信号等待的两导板18变窄并固定晶片16，并且控制部分50关闭阀52，以便停止喷射超高纯水；晶片输送，其中用于晶片输送的真空吸盘真空吸附被对准的晶片，并且导板18变宽以便松开晶片16，用于晶片输送的真空吸盘把晶片16移动到其它装置上。
因此，应防止在没有完成替换安装之前开始晶片对准操作，超高纯水的用量应最少，因为在确定晶片安装之后开始喷射超高纯水，并在晶片16对准之后停止喷射。
同时，在使用本发明的半导体晶片对准系统进行晶片背面抛光处理时，应在晶片安装步骤之前进行晶片背面抛光处理。首先，进行叠层步骤，其中为了保护前面而用于背面抛光处理在其上形成有图形的晶片前面施加胶带，以抛光晶片背面，并且用于晶片输送的真空吸盘真空吸附晶片并输送晶片使其背面向上，而其前面向下。然后，在晶片输送后，进行晶片背面抛光步骤，其中被输送到晶片盒的晶片放置在正确位置，然后使用切削机或抛光机切削或抛光晶片背面。
根据如上所述本发明的半导体晶片对准系统和半导体晶片的对准方法，晶片损伤减至最小，防止了粒子的产生，可以提供准确的晶片对准，并且超高纯水的用量最少。
此外，在已经详细了本发明时，应该明白，在不脱离由所附权利要求书所确定的本发明的精神和范围的情况下是可以做出各种修改、替换和改变的。

Claims (20)

1．一种半导体晶片对准系统包括：
具有喷射口的工作台，从而使从超高能水供应源提供的超高纯水向上喷射；和
导向装置，安装于工作台上，在晶片两侧将浮置在由超高纯水的喷射压力形成的水表面上的晶片固定住，以便将其导入正确位置。
2．如权利要求1的半导体晶片对准系统，其特征在于，在喷射口的周边形成具有一定高度的延伸部件，从而在聚集喷射超高纯水之后，更宽地形成超高纯水的水表面。
3．如权利要求2的半导体晶片对准系统，其特征在于，延伸部件的部分壁是开口的，以使浮置在水表面上的晶片沿着以一定方向移动的超高纯水的水表面水平运动。
4．如权利要求1的半导体晶片对准系统，其特征在于导向装置包括：
左/右导向器，通过固定晶片的圆形周边的左和右侧而接触晶片；和
驱动部分，分别与左和右导向器连接，并控制左和右导向器之间的距离的宽窄。
5．如权利要求4的半导体晶片对准系统，其特征在于，导向器形成有在晶片下面水平支持晶片的导板，并包括突起部分，用于与晶片的周边接触并固定晶片。
6．如权利要求5的半导体晶片对准系统，其特征在于，突起部分是具有与多个螺母螺纹耦合的螺纹部分的螺纹突起，而该多个螺母是根据晶片直径的各种尺寸预先形成在导板上的螺母当中与晶片直径相匹配的螺母。
7．如权利要求5或6的半导体晶片对准系统，其特征在于，导板位于由上述喷射的超高纯水的喷射压力形成的水表面下面，并提供通孔，以便容易形成水表面。
8．如权利要求4的半导体晶片对准系统，其特征在于，驱动部分包括至少一个气缸和其端头分别与左和右导板相连的活塞，并通过由气压线输送的气压，使活塞垂直往复运动。
9．如权利要求7的半导体晶片对准系统，其特征在于，在气压线中安装速度控制部分，以便通过控制输送给气缸的气压的量来控制活塞直线往复运动的速度。
10．如权利要求4的半导体晶片对准系统，其特征在于，为防止超高纯水在延伸部件上流动并保护驱动部分，还可以安装屏蔽部件。
11．如权利要求1的半导体晶片对准系统，还包括：
检测部分，安装在导向装置上用于检测晶片的安装；和
控制部分，接收来自检测部分的晶片检测信号，并将控制信号施加于导向装置，以便驱动导向装置。
12．如权利要求11的半导体晶片对准系统，其特征在于，在喷射口的管线上安装一个阀门用于根据所接收的来自控制部分的控制信号开/关喷射口。
13．如权利要求1的半导体晶片对准系统，其特征在于：还可以在工作台上安装超高纯水排泄装置，用于引导喷射的超高纯水并在工作台上排出它。
14．如权利要求13的半导体晶片对准系统，其特征在于超高纯水排泄装置包括：
排泄槽，设置于工作台上并汇集喷射的超高纯水，将其导入一定方向；和
超高纯水存储容器，具有接收沿着排泄槽流动的超高纯水的排泄口，并贮存超高纯水。
15．如权利要求1的半导体晶片对准系统，还包括超高纯水循环部分，用于引导喷射的超高纯水并排出，而且将排出的超高纯水导入超高纯水循环源，用于再利用。
16．如权利要求15的半导体晶片对准系统，其特征在于超高纯水循环部分包括：
排泄槽，用于汇集喷射的超高纯水并将其导入一个方向；
超高纯水纯化装置，用于纯化沿着排泄槽出的超高纯水；和
超高纯水供应装置，用于把超高纯水纯化装置纯化的超高纯水输送到超高纯水源中。
17．一种使用半导体晶片对准系统对准半导体晶片的方法，其中该对准系统包括：
喷射口，可将阀打开并喷射超高纯水；工作台，具有在喷射口周边突起的延伸部件；导板，具有装配螺纹突起，用于在晶片的左/右侧上把在超高纯水的水表面上浮置的晶片固定；并具有用于检测晶片固定的检测部分；气缸，具有一端与导板相连的活塞，并在气压或水压作用下直线往复移动活塞；和控制部分，用于通过检测部分检测晶片的安装并控制阀门和气缸，该对准半导体晶片的方法以下步骤：
a)晶片安装，其中用于晶片输送的真空吸盘把晶片安装于导板上；
b)超高纯水喷射，其中在完成晶片安装时，检测部分对其检测，将晶片检测信号施加于控制部分，接收晶片检测信号的控制部分打开关闭的阀门，以便向晶片喷射超高纯水；
c)晶片对准，其中在晶片浮置于由超高纯水的喷射压力形成的水表面上时，浮置的晶片首先沿着通过一部分壁为开口的延伸部件导入一定方向的水表面运动，然后对准晶片，即根据来自控制部分的控制信号等待的导板变窄，并固定晶片，并且控制部分关闭阀，以便停止喷射超高纯水；和
d)晶片输送，其中用于晶片输送的真空吸盘真空吸附被对准的晶片，并且导板变以便松开晶片，从而使用于晶片输送的真吸盘将晶片移动到其它装置上。
18．如权利要求17的对准半导体晶片的方法，还包括在晶片安装步骤之前的导向器调整步骤，其中根据晶片直径装配于导板上的螺纹突起被拆下，该螺纹突起重新装配于螺母上，而该螺母是在预先形成在导板上的螺母中与晶片直径相匹配的螺母。
19．如权利要求17的对准半导体晶片的方法，还包括在晶片安装步骤之前的整层步骤，其中胶带附在具有图形的晶片前表面上以在晶片背面抛光过程中保护晶片前表面，用于晶片输送的真吸盘真吸附晶片并输送，使其背面向上，前面向下。
20．如权利要求17或19的对准半导体晶片的方法，还包括在输运步骤之后的晶片背面抛光步骤，其中被输到晶片盒的晶片放置在正确位置，然后使用切削机或抛光机切削或抛光晶片背面。
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