CN1848400A - 以多组夹指夹持晶片的装置的机械构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种以多数夹指(clampingfinger)夹持晶片(wafer)的装置的机械构造，在旋转蚀刻清洗机台的旋转台座(chuck)上设置多组夹指，使每一组夹指在蚀刻(etch)或清洗晶片时轮流夹持晶片，使旋转及蚀刻清洗不停止而能蚀刻清洗晶片的每一部分而无残留。夹指是由接触块、夹持臂、夹持臂转轴、轴承关节、恢复弹簧、牵引机构及传动机构组成。

Description

以多组夹指夹持晶片的装置的机械构造

技术领域

本发明是有关于一种以旋转机台夹持晶片的机构，特别是一种利用二组以上夹指以轮流夹持晶片的机械构造，使两组以上的夹指在蚀刻或清洗晶片时能轮流夹持晶片而避免金属或光阻残留在晶片上。

背景技术

集成电路制造工艺中的微影(lithography)及蚀刻(etching)制造工艺中以化学剂喷洒于一旋转(spin)机台的晶片表面以除去金属图案(pattren)中的一部分，称为撕去法(lift-off)，或为清洗显影后(developed)晶片上的光阻剂。晶片置于一台(chuck)上，一般固持晶片的方式有多种。如图1所示，图1为先前技术以夹指将晶片固持在台座上的示意图。如图1(A)所示，在台座103上的晶片101被一组夹指102-1，102-2，102-3夹持住，如图1(B)所示，图1(B)为沿图1(A)的A-A’线的剖面图，晶片101置于台座103上，为夹指102-1，102-2夹持住，夹指可移动以夹住或松开晶片。然后台座103旋转，晶片101得以持在位置上而不至于松脱离开台座103，即可进行喷洒化学剂或纯水106进行蚀刻而撕去晶片上的金属图案中应撕去的部分；或进行清洗。但一旦蚀刻完了，夹指102-1，102-2，102-3下的晶片表面的金属因被夹指压住，化学剂不能接触晶片表面的金属，致在夹指下残留金属，其形状与夹指一致。若为清洗显影的光阻剂，则残留的光阻剂在晶片进入高温炉时形成严重的污染，使晶片上形成缺陷(defect)。另一固持晶片的方式如图1(C)及(D)所示，是利用夹指的接触块与晶片接触以夹持晶片，可自晶片的上表面及晶片的下表面喷洒化学剂或纯水进行蚀刻或清洗晶片。图1(C)为晶片被夹指的接触块夹持的示意图。晶片101被夹指的接触块104夹持住，可自晶片的上表面喷洒化学剂或纯水106进行蚀刻或清洗，同时自晶片的下表面喷洒化学剂或纯水108进行蚀刻或清洗。但在晶片与接触块接触的表面亦残留金属或光阻剂，其形状与接触块一致。致蚀刻不完全或清洗不完全而形成污染。

为改进此缺点，一般改用真空吸持的台座。在台座上有真空凹槽及管路通至真空泵，使凹槽内形成真空而吸持晶片。但此种吸持方式亦有其缺点。在瞬间断电时真空消失，晶片势必飞离台座而破损。又台座上若有污染，真空不能形成亦有可能使晶片飞离。此法的另一缺点为设备成本较高。

另一改进方法为利用静电吸持晶片于台座上，在台座下有高压直流电源形成磁场而吸住晶片，但亦有断电而损及晶片，且静电对金属或光阻亦有吸力，致清除不完全而有残留形成缺陷及污染。

因此，先前技术无法提供能确实夹持晶片，又能完全蚀刻晶片上的金属或彻底清洗光阻的装置，使制造工艺留有一大漏洞。因此有一需求，在蚀刻晶片上的金属或清洗光阻时能确实夹住晶片而又能完全撕去不要的金属膜，彻底清洗干净晶片上的光阻的装置，以提高制造工艺的可靠性。

发明内容

本发明的目的在提供一以多组夹指夹持晶片装置的机械构造，在一台座上安装二组以上的夹指，在蚀刻或清洗时，每次由一组夹指夹持晶片，以使晶片的每一部分皆被蚀刻或清洗。

本发明的次一目的在提供一以多组夹指夹持晶片装置的机械构造，利用气压缸或电动推动牵引机构，作上下移动而经由一夹持臂沿转轴而扣合或张开，每一组夹指由一个牵引机构发动，以达轮流夹持晶片的目的。

为达成上述目的及其它目的，本发明的第一观点教导一种旋转机台以多组夹指夹持晶片的装置，利用二组以上的夹指(clampingfinger)在不同阶段夹持晶片，使蚀刻时夹指下的金属或光阻能完全蚀刻或清洗而减少残留，至少包含：一旋转台座(chuck)。可沿一轴旋转，供置放晶片而自晶片表面上喷洒或预置化学剂以进行蚀刻或清洗。多组夹指，每组具有多数个夹指，固定于旋转台座上，可控制以卡合晶片或松开晶片。每组夹指在晶片旋转蚀刻中夹持晶片一段时间，俟另一组夹指夹住晶片后始松开晶片，以进行蚀刻前一组夹指下的金属或清洗前一组夹指下的光阻，再换下一组夹指夹持晶片，以增加晶片被夹持部分曝露于蚀刻液的时间。

本发明的以上及其它目的及优点参考以下的参照图标及最佳实施例的说明而更易完全了解。

附图说明

图1是先前技术以夹指夹持晶片的示意图。

图2是显示依据本发明的一实施例以二组夹持分阶段夹持晶片的第一阶段的示意图。

图2(A)为以夹指将晶片固持在台座上的顶视图。

图2(B)为沿图2(A)的A-A’线的剖面图。

图2(C)为沿图2(A)的B-B’线的剖面图。

图2(D)为以夹指的接触块将晶片固持的顶视图。

图2(E)为沿图2(D)的A-A’线的剖面图。

图2(F)为沿图2(D)的B-B’线的剖面图。

图3是显示依据本发明的一实施例以二组夹指分阶段夹持晶片的第二阶段的示意图。

图3(A)为以夹指将晶片固持在台座上的顶视图。

图3(B)为沿图3(A)的A-A’线的剖面图。

图3(C)为沿图3(A)的B-B’线的剖面图。

图3(D)为以夹指的接触块将晶片固持的顶视图。

图3(E)为沿图3(D)的A-A’线的剖面图。

图3(F)为沿图3(D)的B-B’线的剖面图。

图4是依据本发明的一实施例的旋转台座及夹持机构的透视图。

图5是依据本发明的一实施例的旋转台座及夹持机构的剖面图。

图6为图5进一步放大的剖面图。

【主要组件符号说明】

101晶片           102夹指

103台座           104接触块

106化学剂或纯水   108化学剂或纯水

201晶片

202-1、202-2、202-3、202-4夹指

202’-1、202’-2、202’-3、202’-4夹指

203-1、203-2、203-3、203-4夹指

203’-1、203’-2、203’-3、203’-4夹指

204台座

206、208化学剂或纯水

402-1，402-2，402-3，402-4夹指

404-1，404-2，404-3，404-4夹指           406喷嘴

408旋转轴       410转盘

412-1、412-2传动机构     414液体管路

502接触块                504夹持臂

506夹持臂转轴            508恢复弹簧

510轴承关节              512牵引机构

具体实施方式

参考图2，图2显示依据本发明的一实施例以二组夹指分阶段夹持晶片的第一阶段的示意图。图2(A)为以夹指将晶片固持在台座上的顶视图。晶片201在蚀刻的前半段是利用第1组夹指202-1、202-2、202-3、202-4夹住以进行蚀刻，此时夹指下的金属膜因受夹指202-1、202-2、202-3遮盖，不能接触蚀刻液，因而仍留在晶片201上。

图2(B)为沿图1B-B’线的剖面图，晶图201以机械手臂置于台座(chuck)204上，台座是可以旋转的晶片座，一般以不锈钢制造，然后，控制夹指202-1、202-2、202-3、203-4下降以夹住晶片，夹指202-1、202-2、202-3、203-4固定在台座204上，与台座及晶片一同旋转，以化学剂206自晶片表面喷洒以进行蚀刻。另外第2组夹指203-1、203-2、203-3、203-4则升起不夹持晶片，如图2(C)所示。夹指亦可令其向外离开晶片表面，以利化学剂喷洒向下。图2(D)为以夹指的接触块将晶片固持的顶视图。晶片201在蚀刻的前半段是利用第1组夹指202’-1、202’-2、202’-3、202’-4夹住晶片图2(E)所示。另外第2组夹指203’-1、203’-2、203’-3、203’-4则离开晶片，如图2(F)所示。以化学剂206、208自晶片的上表面及下表面喷洒以进行蚀刻，此时接触块上晶片的金属膜因受夹指202’-1、202’-2、202’-3、202’-4遮盖，不能接触蚀刻液，因而仍留在晶片201上。

请参考图3。图3是显示依据本发明的一实施例以二组夹指分阶段夹持晶片的第二阶段的示意图。图3(A)为以夹指将晶片固持在台座上的顶视图。于蚀刻一段时间以后，例如一半的蚀刻时间后，台座204继续旋转，第2组夹指203-1、203-2、203-3、203-4向下夹住晶片201，再将第1组夹指夹指升起或离开晶片表面，再进行后半段的蚀刻。以将第一阶段蚀刻时受第1组夹指202-1、202-2、202-3、202-4遮盖的金属膜蚀刻去除。图3(B)为沿图3A-A’线的剖面图。图3(B)显示第1组夹指202-1、202-2、202-3、202-4离开晶片的情形。此时化学剂206自晶片表面喷洒以进行蚀刻以将第一阶段蚀刻时受第1组夹指202-1、202-2、202-3、202-4遮盖的金属膜蚀刻去除。而图3(C)是沿图3(A)的B-B’线的剖面图，显示第2组夹指203-1、203-2、203-3、203-4夹住晶片201的情形。以化学剂206自晶片表面喷洒以进行蚀刻。图3(D)为以夹指的接触块将晶片固持的顶视图。晶片201在蚀刻的后半段是利用第2组夹指203’-1、203’-2、203’-3、203’-4夹住以进行蚀刻，如图2(E)所示。而第一阶段受夹指202’-1、202’-2、202’-3、203’-4遮盖的金属膜，因夹指202’-1、202’-2、202’-3、203’-4离开晶片201而接触蚀刻液，因而完全将金属膜蚀刻去除。

如上所述，蚀刻时或清洗时是以两组夹指先后夹持晶片，使夹指下的金属或光阻能被完全蚀刻或移除，可增进制造工艺的完整及可靠性。在第一阶段清洗完成后，可不停止旋转而先将第2组夹指下降夹住晶片，再升起第1组夹指，如此即不必停止旋转，晶片亦不致飞离。

请参考图4，图4是依据本发明的一实施例的旋转台座及夹持机构的透视图。转盘旋转轴408内有液体管路414供应液体如蚀刻液或去离子水(D.I.water)至喷嘴406，以自晶片(未图标)下供应液体以进行蚀刻或清洗，转盘410位于旋转轴408的顶部，其上有多组夹指，本例为2组，每组4个夹指，第1组夹指402-1，402-2，402-3，402-4，第2组夹指404-1，404-2，404-3，404-4。夹指的动作由多组传动机构使其向内扣合以夹住晶片，向外张开以离开晶片，本例以两组传动机构412-1，412-2，此传动机构由气压缸以气动方式或以电力或磁力的电动方式推动。

参考图5，图5是依据本发明的一实施例的旋转台座及夹持机构的剖面图。并同时显示不在剖面上的其它夹指402-1，402-2及404-1，以便说明。由图5可见，在转盘旋转轴408内，有多组喷嘴406供应液体至晶片的中央部位，再由离心力而向晶片外流动而达到蚀刻或清洗的目的，每一组喷嘴由液体管路414供应液体。每一个夹指上端皆有接触块502以接触并支承晶片(未图标)于定位。可免旋转时松脱，接触块502是耐腐蚀的弹性材料制成，例如橡胶或塑料材料。夹指由一夹持臂504的上端部形成。夹持臂以夹持臂转轴506为轴而可摇动，夹持臂504的另一端以轴承关节510与牵引机构512相连。而牵引机构则与传动机构412相连。在传动机构412受气动或电动而向上时，夹持臂504则以夹持臂转轴506为轴而向外张开离开晶片，同时恢复弹簧508受压缩而储存动力。当气动力或电动力消失时，夹持臂504的一端受恢复弹簧508的推力而向下，使夹持臂504以夹持臂转轴506为轴而向内扣合而夹住晶片，此时其它组夹指皆向外张开离开晶片，蚀刻至一定程度后换另一组夹指扣合其它组夹指皆向外张开离开晶片，因而可以完全蚀刻或清洗晶片的每一部分。

图6为图5进一步放大的剖面图。可以更清晰地看到夹持臂的构造。

本发明的另一实施例，夹指的组数不限于二组，而可为多组，例如二组、三组、四组...，使每一组夹持晶片的时间缩短，其下的金属或光阻受保护的时间较短，蚀刻即较彻底。

通过以上较佳的具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实例来对本发明的范畴加以限制。相反的，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲保护的范畴内。

Claims (5)

1.一种以多组夹指夹持晶片的装置的机械构造，在旋转台座上设置多组夹指，使每一组夹指在蚀刻或清洗晶片时轮流夹持晶片，使旋转及蚀刻清洗不停止而能蚀刻清洗晶片的每一部分而无残留，至少包含：

(a)多组夹指，每一组夹指在一定的蚀刻或清洗时程中轮流夹持晶片；

(b)每一组夹指有至少三个夹指，供同时夹持晶片不致松脱；

(c)每一夹指由一接触块、一夹持臂、一夹持臂转轴、一轴承关节、一恢复弹簧、一牵引机构及一传动机构组成，接触块用以接触并支承晶片于定位，夹持臂绕夹持臂转轴形成一杠杆机构，夹持臂的一端以轴承关节与牵引机构相连，牵引机构与传动机构相连，在传动机构受气动或电动向上运动而使接触块向外张开离开晶片，牵引机构向下时夹持臂的一端受恢复弹簧的推力而向下使夹持臂以夹持臂转轴为轴而向内扣合以夹住晶片；

(d)传动机构连至一气压缸或电动机，使传动机构能上、下运动一定距离而推动牵引机构，每一蚀刻时程有一组传动机构向下使该组夹指夹住晶片后，再使其它组传动机械构向上以使其它组夹指离开晶片，以轮流清洗蚀刻晶片的每一部分。

2.如权利要求1所述的机械构造，其特征在于，该多组夹指至少有二组。

3.如权利要求1所述的机械构造，其特征在于，该多组夹指每一组至少有三个夹指。

4.如权利要求1所述的机械构造，其特征在于，该气动由气压缸提供动力。

5.如权利要求1所述的机械构造，其特征在于，该电动由电力或磁力提供动力。

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