TWI732656B - 晶片固定機構及使用該晶片固定機構的晶片預清潔機台 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種晶片固定機構，主要包括一固定環、複數個固定件及複數個彈性單元，其中固定件透過一連接軸連接固定環。固定環包括一容置區用以容置一晶片，並透過固定件固定容置區內的晶片。彈性單元的兩端分別連接固定環及固定件，當晶片對固定件施加推力時，固定件會相對於固定環擺動，以避免固定件對晶片造成損害。此外固定件相對於固定環擺動時，會造成彈性單元變形，使得彈性單元的回復力經由固定件施加在晶片上，藉此將晶片固定在一承載盤上。

Description

晶片固定機構及使用該晶片固定機構的晶片預清潔機台

本發明有關於一種晶片固定機構及使用該晶片固定機構的晶片預清潔機台，其中晶片固定機構可將晶片固定在承載盤上，亦不會壓破晶片，藉此可避免在預清潔晶片的過程中對晶片造成損害。

在薄膜沉積是半導體製程中常用的技術，例如在化學氣相沉積製程(CVD)及物理氣相沉積製程(PVD)，主要用以在晶片的表面形成薄膜。在實際應用時晶片的表面往往會具有氧化層或氧化物，進而影響薄膜沉積的品質。此外若沉積的薄膜與晶片之間存在氧化層或氧化物，亦可能會造成接觸電阻大幅昇高，進行提高晶片損壞的機率。

為了解決上述的問題，目前業界在進行沉積製程前，通常會對晶片進行預清潔(pre-clean)，以除去晶片表面上的氧化層或氧化物。具體而言，可將氬氣通入反應空間，並對反應空間施加磁場以形成氬電漿。而後對承載晶片的承載盤上提供負壓，使得氬離子撞擊晶片，以去除晶片表面的氧化層或氧化物。

一般而言，通常會使用固定環將晶片固定在承載盤上，其中固定環上的固定件會接觸並壓合晶片的表面，以防止在預清潔的過程中晶片相對於承載盤位移。然而晶片通常不會是完全平整的，當晶片放置在承載盤時，晶片的邊緣區域可能會向上凸起。因此固定環上的固定件在壓合晶片的邊緣區域時，可能會造成晶片的邊緣區域破碎，進而影響晶片的良率。

為了解決上述先前技術的問題，本發明提出一種並新穎的晶片固定機構及使用該晶片固定機構的晶片預清潔機台，其中晶片固定裝置的固定件受到的外力大於一門檻值時會相對擺動，以避免固定件對晶片施加過大的壓力，而造成晶片的破損。

本發明的一目的，在於提供一種晶片固定機構，主要包括一固定環及複數個固定件，其中固定件透過連接軸連接固定環，並可相對於固定環擺動。固定件及固定環之間設置一彈性單元，其中彈性單元可提供回復力給固定件，而固定件則會對位於固定環的容置區內的晶片施壓，以將晶片固定在一承載盤上。

此外當固定件受到外力的作用時，例如受到晶片的推擠時，固定件會相對於固定環擺動，並造成彈性單元變形，其中彈性單元可作為固定件與晶片之間的緩衝，並避免固定件壓碎晶片的邊緣區域。當施加在固定件上的外力消失時，固定件則會受到彈性單元的回復力作用，回到原本的位置。

本發明的一目的，在於提供一種晶片預清潔機台，主要包括一腔體、一晶片固定機構及一承載盤，其中晶片固定機構及承載盤位於腔體的容置空間內。晶片固定機構包括一固定環及至少三個固定件，其中固定件透過連接軸連接固定環，使得固定件可相對於固定環擺動。一升降單元可帶動承載盤及承載的晶片上升，使得承載盤連接固定環，而固定件則會接觸及固定承載盤上的晶片。當晶片施加在固定件的推力大於一門檻值時，固定件將會相對於固定環擺動，以避免晶片的邊緣區域被固定件壓碎。

為了達到上述的目的，本發明提出一種晶片預清潔機台，包括：一腔體，包括一容置空間；至少一抽氣端，流體連接腔體的容置空間，並用以抽出容置空間內的一氣體；至少一進氣端，流體連接腔體的容置空間，並用以將一清潔氣體輸送至容置空間；至少一線圈，與腔體相鄰，並電性連接一交流電源，其中線圈用以在容置空間內形成一磁場，使得清潔氣體成為一電漿；一承載盤，位於容置空間內，並用以承載至少一晶片，其中承載盤電性連接一偏壓電源，並在承載盤上形成一電壓，使得電漿撞擊承載盤上的晶片，以清潔承載盤承載的晶片；至少一固定環，設置在容置空間內，並包括一容置區，而承載盤承載的晶片位於容置區內；複數個固定件，分別透過一連接軸連接固定環，並以連接軸為軸心相對於固定環擺動，其中固定件接觸晶片的一表面，並將晶片固定在承載盤上；及複數個彈性單元，分別位於複數個固定件與固定環之間，其中晶片對固定件施加一推力時，固定件會相對於固定環擺動，並使得彈性單元變形。

本發明還提出一種晶片固定機構，包括：一固定環，包括一容置區用以容置一晶片；複數個固定件，分別透過一連接軸連接固定環，並以連接軸為軸心相對於固定環擺動，其中固定件用以接觸並固定晶片；及複數個彈性單元，分別位於複數個固定件與固定環之間，其中晶片對固定件施加一推力時，固定件會相對於固定環擺動，並使得彈性單元變形。

所述的晶片預清潔機台及晶片固定機構，其中固定環包括複數個連接臂，連接臂位於固定環的一下表面，而固定件則透過連接軸連接連接臂，連接臂包括一止檔部用以限制固定件相對於固定環的擺動角度。

所述的晶片預清潔機台及晶片固定機構，其中固定件的外觀為U字型，並包括一第一端、一第二端及一連接部，連接部的兩端分別連接第一端及第二端，第一端位於固定環的一上表面的一側，而第二端位於固定環的一下表面的一側，並透過連接軸連接連接臂。

所述的晶片預清潔機台，其中彈性單元位於固定件的第二端與固定環的下表面之間，而固定件的第一端則沿伸至固定環的容置區，並用以將位於容置區內的晶片固定在承載盤上。

所述的晶片預清潔機台，還包括一環形構造設置在承載盤上，環形構造環繞設置在承載盤的周圍，而固定環則位在環形構造的周圍，其中環形構造的一內表面連接承載盤，環形構造的一外表面則設置一斜面，而固定環的一內表面設置一斜面與環形構造的外表面的斜面契合。

所述的晶片預清潔機台，其中固定環的一上表面的高度不高於承載盤的承載晶片的一表面。

所述的晶片預清潔機台，其中固定環包括複數個對位孔，複數個對位孔環繞設置在承載盤的周圍。

請參閱圖1，為本發明晶片預清潔機台一實施例的側面示意體。如圖所示，晶片預清潔機台10主要包括一腔體11、一承載盤13、一晶片固定結構100及一線圈19，其中腔體11具有一容置空間12，承載盤13及晶片固定結構100位於腔體11的容置空間12內。承載盤13用以放置至少一晶片14，而晶片固定結構100則用以將晶片14固定在承載盤13上。

腔體11設置至少一進氣端111及一抽氣端113，其中進氣端111及抽氣端113流體連接腔體11的容置空間12。抽氣端113可連接一抽氣裝置114，並用以抽出容置空間12內的氣體。進氣端111可連接一氣體源112，其中氣體源112可為儲存一清潔氣體的容器，並經由進氣端111將清潔氣體輸送至容置空間12內。例如清潔氣體可為氬氣或其他惰性氣體，而抽氣裝置114可為幫浦，並可於預清潔之前、預清潔當下及/或預清潔後抽出容置空間12內的氣體。

線圈19電性連接一交流電源191，其中交流電源191提供一交流電流給線圈19，使得線圈19在腔體11的容置空間12內形成一磁場。容置空間12內的清潔氣體受到磁場的作用形成一電漿，例如使得氬氣形成氬離子。線圈19與腔體11相鄰，並位於腔體11的上方或側邊，基本上只要使得線圈19可以在腔體11的容置空間12內產生磁場，並在容置空間12內形成電漿即可，因此線圈19的位置並非本發明權利範圍的限制。

承載盤13用以承載至少一晶片14，承載盤13電性連接一偏壓電源135，其中偏壓電源135用以在承載盤13上形成一電壓，使得電漿撞及承載盤13上的晶片14，例如偏壓電源135可為交流電源或直流電源。具體而言，承載盤13可為導體，而偏壓電源135則用以在承載盤13形成負電壓，以吸引帶正電的氬離子(Ar+)，使得氬離子撞擊承載盤13上的晶片14，藉此以去除晶片14表面的氧化層或氧化物，並達到預清潔(pre-clean)晶片14的目的。

晶片固定結構100包括一固定環15及複數個固定件17，如圖2及圖3所示。固定環15包括一上表面151、一下表面153、一外表面155及一內表面157，其中上表面151及下表面153可為環形構造。外表面155及內表面157則是連接上表面151及下表面153的側表面，其中外表面155及內表面157的俯視近似圓形，且外表面155的半徑大於內表面157。固定環15的內表面157的內側可形成一容置區150，其中承載盤13及晶片14可位於固定環15的容置區150內。

複數個固定件17分別透過一連接軸185連接固定環15，如圖4及圖5所示，其中固定件17的數量可為三個以上，並可以連接軸185為軸心相對於固定環15擺動。位於固定環15的上表面151上的固定件17由固定環15的外表面155朝內表面157的方向延伸，凸出固定環15的內表面157，使得部分的固定件17位於容置區域150的垂直延伸位置。在本新型一實施例中，固定環15的外觀近似圓環狀，而固定件17則沿著固定環15的徑向延伸。

固定環15可連接承載盤13，並位於承載盤13及/或晶片14的周圍。當固定環15設置在承載盤13上時，連接固定環15的固定件17將會接觸承載盤13承載的晶片14，藉此將晶片14固定在承載盤13上。

為了避免固定件17將晶片14固定在承載盤13的過程中，對晶片14施加過大的壓力，而造成晶片14的破損，本發明的固定件17可相對於固定環15擺動，例如向上擺動。此外，於固定件17與固定環15之間設置一彈性單元181，例如彈性單元181可為彈簧或彈片，其中彈性單元181的一端連接固定件17，而另一端則連接固定環15。當晶片14對固定件17施加推力時，固定件17會相對於固定環15擺動，並使得固定件17及固定環15之間的彈性單元181變形。變形的彈性單元181產生的回復力會經由固定件17傳到晶片14上，並用以將晶片14固定在承載盤13上。

在實際應用時可依據晶片14可承受的最大外力及造成晶片14移動的最大外力，選擇具有適當回復力的彈性單元181。使得彈性單元181經由固定件17傳到晶片14上的力在不造成晶片14損壞的同時，亦可將晶片14固定在承載盤13上。

在本發明一實施例中，固定環15包括複數個連接臂183，例如連接臂183可設置在固定環15的下表面153，並透過連接軸185連接固定件17。具體而言，連接臂183的一端連接固定環15的下表面153，而另一端則連接固定件17，其中連接固定件17的一端可設置一止檔部1831，以限制固定件17相對於固定環15的擺動角度。

固定件17的外觀可近似U字型，如圖4及圖5所示，並包括一第一端171、一第二端173及一連接部175，其中連接部175的兩端分別連接第一端171及第二端173，以形成近似U字型的固定件17。固定件17設置在固定環15的側邊，其中固定件17的第一端171位於固定環15的上表面151的一側，連接部175位於固定環15的外表面155的一側，而第二端173則位於固定環15的下表面153的一側。

固定件17的第一端171由固定環15的外表面155朝內表面157的方向延伸到容置區150，並用以接觸及固定位於承載盤13上的晶片14，而固定件17的第二端173則透過連接軸185連接固定環15，例如透過連接軸185與位於固定環15的下表面153上的連接臂183相連接，此外固定件17的第二端173與固定環15的下表面153之間可設置彈性單元181。

在本發明一實施例中，彈性單元181可位於連接臂183與承載盤13之間，其中彈性單元181的一端連接固定環15的下表面153，而另一端則連接固定件17的第二端173。當固定件17的第一端171受到晶片14推擠時，會相對於固定環15擺動，並壓縮固定件17的第二端173與固定環15的下表面153之間的彈性單元181。

在本發明另一實施例中，彈性單元181可位於連接臂183與固定件17的連接部175之間，其中彈性單元181的一端連接固定環15的下表面153，而另一端則連接固定件17的第二端173。當固定件17的第一端171受到晶片14推擠時，固定件17的第二端173與固定環15的下表面153之間的彈性單元181將會被拉長。

彈性單元181被壓縮或拉長時都會產生回復力，使得固定件17可以壓合承載盤13上的晶片14，藉此將晶片14固定在承載盤13上。此外透過彈性單元181設置，更可作為固定件17與接觸的晶片14之間的緩衝，以避免晶片14受到固定件17的擠壓力道過大，而造成晶片14的損壞。

在本發明一實施例中，晶片預清潔機台10還包括一環狀構造16，其中環狀構造16設置在承載盤13上，並環繞在晶片14的周圍。具體而言，承載盤13可包括一凸出部131及一底部133，其中凸出部131連接底部133，且底部133的截面積大於凸出部131，而環狀構造16則套設於承載盤13的凸出部131。

環形構造16可包括一內表面161及一外表面163，其中環形構造16套設在承載盤13的凸出部131時，環形構造16的內表面161會接觸承載盤13的凸出部131的表面，而環形構造16的外表面163則接觸固定環15的內表面157。例如環形構造16的外表面163可為一斜面，而固定環15的內表面157亦為一斜面，其中固定環15的內表面157上的斜面與環形構造16的外表面163的斜面契合，並具有相近的傾斜角度。在連接固定環15及承載盤13時，可透過兩者的外表面163及內表面157的斜面，將固定環15引導至承載盤13的固定位置。

在實際應用時，承載盤13可連接一升降裝置137，其中升降裝置137用以驅動承載盤13及晶片14相對於固定環15位移。具體而言，升降裝置137可帶動承載盤13下降至入料位置，並透過一機械手臂將晶片14輸送至承載盤13，而後升降裝置137會帶動承載盤13及晶片14上升，使得承載盤13連接固定環15，而承載盤13上的晶片14則會接觸固定件17，並透過固定件17將晶片14固定在承載盤13上。

如圖6所示，升降裝置137驅動承載盤13及平整的晶片14連接固定環15時，固定環15上的固定件17會接觸並固定承載盤13上的晶片14。此時固定件17不會相對於固定環15擺動，其中固定件17的第一端171可保持水平。

反之，如圖7所示，升降裝置137驅動承載盤13及不平整的晶片14連接固定環15時，例如晶片14的邊緣區域上翹，使得放置在承載盤13的晶片14的邊緣區域將會高於中央區域。由於本發明設置在固定環15上的固定件17為可動件，因此晶片14上凸起的邊緣區域推擠固定件17時，固定件17會相對於固定環15及晶片14擺動，以避免固定件17施加在晶片14的壓力過大，而造成晶片14的損害。相較之下，在先前技術中當升降裝置驅動承載盤及晶片靠近固定環時，固定環上的固定件將會壓迫晶片凸起的邊緣區域，並造成晶片的邊緣區域破損。

此外本發明的固定環15在連接承載盤13時，固定環15的上表面151的高度不高於承載盤13承載晶片14的表面的高度，可避免固定環15遮擋晶片14的邊緣區域，並可避免在晶片14的邊緣區域形成擾流，而有利於提高晶片14表面蝕刻的均勻度。

在本發明一實施例中，固定環15上可設置至少三個對位孔152，其中對位孔152可環繞在承載盤13及/或晶片14的周圍。腔體11內可設置至少三個定位銷(未顯示)，其中固定環15的對位孔152可對準腔體11的定位銷，並定位及設置在腔體11的容置空間12內。在本新型一實施例中，腔體11內可設置一擋件，並透過擋件承載固定環15，擋件的一端形成一圓形的容置空間，用以容置承載盤13及晶片14，此外擋件上可設置定位銷，以定位擋件及固定環15。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10:晶片預清潔機台 100:晶片固定結構 11:腔體 111:進氣端 112:氣體源 113:抽氣端 114:抽氣裝置 12:容置空間 13:承載盤 131:凸出部 133:底部 135:偏壓電源 137:升降裝置 14:晶片 15:固定環 150:容置區 151:上表面 152:對位孔 153:下表面 155:外表面 157:內表面 16:環狀構造 161:內表面 163:外表面 17:固定件 171:第一端 173:第二端 175:連接部 181:彈性單元 183:連接臂 1831:止檔部 185:連接軸 19:線圈 191:交流電源

[圖1] 為本發明晶片預清潔機台一實施例的側面示意體。

[圖2]為本發明晶片預清潔機台的晶片固定結構及承載盤一實施例的立體示意圖。

[圖3]為本發明晶片預清潔機台的晶片固定結構一實施例的立體示意圖。

[圖4]為本發明晶片預清潔機台的部分構造一實施例的立體放大示意圖。

[圖5]為本發明晶片預清潔機台的部分構造一實施例的放大剖面示意圖。

[圖6] 為本發明晶片預清潔機台的晶片固定結構一實施例的放大側視圖。

[圖7] 為本發明晶片預清潔機台的晶片固定結構一實施例的放大側視圖。

10:晶片預清潔機台

100:晶片固定結構

11:腔體

111:進氣端

112:氣體源

113:抽氣端

114:抽氣裝置

12:容置空間

13:承載盤

135:偏壓電源

137:升降裝置

14:晶片

15:固定環

151:上表面

153:下表面

17:固定件

181:彈性單元

183:連接臂

185:連接軸

19:線圈

191:交流電源

Claims (9)

1. 一種晶片預清潔機台，包括：一腔體，包括一容置空間；至少一抽氣端，流體連接該腔體的該容置空間，並用以抽出該容置空間內的一氣體；至少一進氣端，流體連接該腔體的該容置空間，並用以將一清潔氣體輸送至該容置空間；至少一線圈，與該腔體相鄰，並電性連接一交流電源，其中該線圈用以在該容置空間內形成一磁場，使得該清潔氣體成為一電漿；一承載盤，位於該容置空間內，並用以承載至少一晶片，其中該承載盤電性連接一偏壓電源，並在該承載盤上形成一電壓，使得該電漿撞擊該承載盤上的該晶片，以清潔該承載盤承載的該晶片；至少一固定環，設置在該容置空間內，並包括一容置區，而該承載盤承載的該晶片位於該容置區內；複數個固定件，分別透過一連接軸連接該固定環，並以該連接軸為軸心相對於該固定環擺動，其中該固定件接觸該晶片的一表面，並將該晶片固定在該承載盤上；及複數個彈性單元，分別位於該複數個固定件與該固定環之間，其中該晶片對該固定件施加一推力時，該固定件會相對於該固定環擺動，並使得該彈性單元變形。
2. 如請求項1所述的晶片預清潔機台，其中該固定環包括複數個連接臂，該連接臂位於該固定環的一下表面，而該固定件則透過該連接軸連接該連接臂，該連接臂包括一止檔部用以限制該固定件相對於該固定環的擺動角度。
3. 如請求項2所述的晶片預清潔機台，其中該固定件的外觀為U字型，並包括一第一端、一第二端及一連接部，該連接部的兩端分別連接該第一端及該第二端，該第一端位於該固定環的一上表面的一側，而該第二端位於該固定環的一下表面的一側，並透過該連接軸連接該連接臂。
4. 如請求項3所述的晶片預清潔機台，其中該彈性單元位於該固定件的該第二端與該固定環的該下表面之間，而該固定件的該第一端則沿伸至該固定環的該容置區，並用以將位於該容置區內的該晶片固定在該承載盤上。
5. 如請求項1所述的晶片預清潔機台，還包括一環形構造設置在該承載盤上，該環形構造環繞設置在該承載盤的周圍，而該固定環則位在該環形構造的周圍，其中該環形構造的一內表面連接該承載盤，該環形構造的一外表面則設置一斜面，而該固定環的一內表面設置一斜面與該環形構造的該外表面的該斜面契合。
6. 如請求項1所述的晶片預清潔機台，其中該固定環的一上表面的高度不高於該承載盤的承載該晶片的一表面。
7. 如請求項1所述的晶片預清潔機台，其中該固定環包括複數個對位孔，該複數個對位孔環繞設置在該承載盤的周圍。
8. 一種晶片固定機構，包括：一固定環，包括一容置區用以容置一晶片；複數個固定件，分別透過一連接軸連接該固定環，並以該連接軸為軸心相對於該固定環擺動，其中該固定件用以接觸並固定該晶片，其中該固定環包括複數個連接臂，該連接臂位於該固定環的一下表面，而該固定件則透過該連接 軸連接該連接臂，該連接臂包括一止檔部用以限制該固定件相對於該固定環的擺動角度；及複數個彈性單元，分別位於該複數個固定件與該固定環之間，其中該晶片對該固定件施加一推力時，該固定件會相對於該固定環擺動，並使得該彈性單元變形。
9. 如請求項8所述的晶片固定機構，其中該固定件的外觀為U字型，並包括一第一端、一第二端及一連接部，該連接部的兩端分別連接該第一端及該第二端，該第一端位於該固定環的一上表面的一側，而該第二端位於該固定環的一下表面的一側，並透過該連接軸連接該連接臂，而該彈性單元則位於該第二端及該固定環的該下表面。

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