TWI611504B - 等離子蝕刻設備、晶片頂升裝置及其頂升方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一種等離子蝕刻設備、晶片頂升裝置及其頂升方法，利用第一頂升元件完成第一頂升階段，微型氣缸驅動頂桿元件上升頂起晶片，使晶片與靜電吸盤分離，利用第二頂升元件完成第二頂升階段，氣缸進一步驅動微型氣缸和頂桿元件將晶片頂升至設定距離。本發明採用微型氣缸來實現第一階段頂升過程，利用微型氣缸來調節頂桿的頂升高度和頂升速度，獲得相同的頂升時間和頂升力，微型氣缸的行程短，合理控制微型氣缸的進氣量可以實現輕柔穩定的頂升過程，防止晶片受損，微型氣缸的體積小，節省了空間，採用多個微型氣缸實現第一階段頂升，而利用一個氣缸實現第二階段頂升，更加靈活，且降低了成本，不需要採用氦氣，避免了晶片被污染的風險。

Description

等離子蝕刻設備、晶片頂升裝置及其頂升方法
本發明有關於一種等離子蝕刻設備、晶片頂升裝置及其頂升方法。
在等離子體刻蝕設備中，靜電吸盤利用靜電將晶片牢牢吸附固定住，晶片被固定在靜電吸盤上進行相應的刻蝕操作，刻蝕操作完成後，需要將晶片取出進行後續制程。而只有當靜電荷被完全釋放後，靜電吸盤對晶片不再存在吸附力，此時才能利用頂升裝置將晶片從靜電吸盤上頂起。由於很難確保靜電荷是否完全被釋放，如果還殘存靜電荷，那就仍然存在局部的吸附力，因此在頂升晶片的時候，在頂升力和殘存吸附力的相互作用下，容易使晶片發生破損，所以需要設計一種智慧的頂升裝置，以確保晶片能夠被安全地頂升。
通常來說，頂升過程包含兩個階段：第一頂升階段，將晶片頂升至0.5～3mm，使晶片與靜電吸盤分離；第二頂升階段，繼續將晶片頂升至9.5～15mm，以便機械手取走晶片。第一頂升階段是非常關鍵的，需要的頂升力較小，並且最好頂升力是可調節的，而頂升過程必須緩慢而輕柔，否則晶片受損的風險會很大。
目前已經有多種頂升裝置和頂升方法應用在等離子體刻蝕設備中，例如：美國專利案US8628675B2中公開了一種頂升裝置，如第1圖所示，半導體晶片406放置在靜電吸盤404上，晶片406被頂升銷428頂起，頂升銷428連接在銷升降軛430上，銷升降軛430藉由導螺桿444連接馬達446，當需要頂升晶片時，馬達446驅動銷升降軛430帶動頂升銷428向上運動，將晶片406頂起，在頂升過程中，應變儀442即時檢測頂升力資料並傳輸給數位訊號處理器(DSP)450，馬達控制器452將控制訊號傳輸給馬達446，即時調整馬達的頂升力和頂升速度。採用這種方式，頂升力和頂升速度都可以得到快速而精確地調整，保證了頂升過程中晶片的安全，但是這種方式的系統複雜性較高，成本高昂。美國專利案US8628675B2中還公開了一種頂升裝置，利用兩個氣缸來實現頂升過程的兩個階段，如第2A圖所示，第一氣缸304中設置第一活塞301，第二氣缸305中設置第二活塞302，在第一頂升階段，如第2B圖所示，第二氣缸305進氣，第二活塞302向上運動，塞桿312向上頂升，同時帶動第一活塞301向上頂升，在第二頂升階段，如第2C圖所示，第一氣缸304進氣，第一活塞301向上運動，塞桿311向上頂升。採用這種頂升方式，需要兩個氣缸，佔據的空間太大，且大氣缸的調節精度不高。如第3圖所示，習知技術中還有一種方式，利用氦氣來實現第一頂升階段，採用氣缸206來實現第二頂升階段，藉由探測氦氣的流量和壓力資料可以判斷晶片第一階段的頂升是否成功，而藉由調節氣缸206的氣體流量來控制頂升速度和頂升高度。但是這種方法由於引入了氦氣，會對晶片造成污染，而且氦氣氣流會導致晶片偏移。
本發明提供一種等離子蝕刻設備、晶片頂升裝置及其頂升方法，可以實現穩定輕柔地頂升過程，避免晶片遭到損壞和污染，同時節省了空間，降低了成本，具有很強的靈活性和可操作性。
為了達到上述目的，本發明提供一種晶片頂升裝置，設置在等離子體刻蝕腔體內，刻蝕腔體內設置有設備盤、設備盤上設置靜電吸盤，晶片吸附在靜電吸盤上，靜電吸盤和設備盤上都具有複數個通孔，設備盤上的通孔與靜電吸盤上的通孔形成導向通道，晶片頂升裝置包含：複數個第一頂升元件，其穿過導向通道設置在晶片下方，用於完成第一頂升階段，將晶片頂升至與靜電吸盤分離；第二頂升元件，其與所有的第一頂升元件機械連接，用於完成第二頂升階段，繼續將晶片頂升至設定距離；第一頂升組件包含：微型氣缸以及與微型氣缸連接的頂桿元件，微型氣缸藉由活塞驅動頂桿元件上升頂起晶片；第二頂升元件包含：氣缸以及連接氣缸和微型氣缸的複數個連接元件，氣缸利用氣缸活塞藉由連接元件進一步驅動微型氣缸和頂桿元件將晶片頂升至設定距離。
較佳地，微型氣缸設置在導向套中，可以沿著導向套的軸向上下移動，導向套固定設置在各導向通道的下方。
較佳地，第一頂升組件的數量大於等於3個。
較佳地，微型氣缸內設置有止動塊，止動塊阻止活塞繼續向上運動。
較佳地，止動塊的設置位置滿足以下條件：當活塞位於微型氣缸底部的初始位置時，止動塊的底面與活塞的頂面距離為H1=0.5至3mm。
較佳地，頂桿元件，其設置在導向通道內，頂桿元件包含頂桿主體和設置在頂桿主體中的頂桿，頂桿主體的底部藉由波紋管與微型氣缸的頂部密封連接，頂桿藉由密封圈嵌設在頂桿主體的頂部，頂桿的底部固定連接微型氣缸的活塞，在活塞的帶動下，頂桿可以向上頂起，頂桿的頂端接觸晶片並將晶片頂起。
較佳地，晶片頂升裝置更包含控制裝置，控制裝置包含：複數個推力探測器，其分別設置在各活塞底部，用於探測推力大小資料，推力探測器的數量與第一頂升組件的數量相同；複數個接觸探測器，其設置在晶片底部，分別位於頂桿上方，用於探測頂桿接觸到晶片的時間，接觸探測器的數量與第一頂升元件的數量相同；控制器，其電性連接各推力探測器、各接觸探測器和各微型氣缸，控制器實現對複數個第一頂升元件的同步控制，以保證各頂桿的推力相同，各頂桿接觸晶片的時間相同。
較佳地，第一頂升組件更包含：密封圈法蘭，其設置在設備盤和導向套之間，用於隔離密封。
較佳地，氣缸內設置有氣缸止動塊，氣缸止動塊阻止氣缸活塞繼續向上運動。
較佳地，氣缸止動塊的設置位置滿足以下條件：當氣缸活塞位於氣缸底部的初始位置時，氣缸止動塊的底面與氣缸活塞的頂面距離為H2=9.5至15mm。
較佳地，第二頂升元件中的連接元件包含：複數個頂升臂，各頂升臂固定連接氣缸活塞，頂升臂的數量與第一頂升組件的數量相同；複數個柱塞桿，各柱塞桿的上端分別對應連接微型氣缸的底部，各柱塞桿的下端分別固定連接一個頂升臂，柱塞桿的數量與第一頂升組件的數量相同。
為了達到上述目的，本發明更提供一種利用上述之晶片頂升裝置來實現的晶片頂升方法，包含以下步驟：步驟S1、利用第一頂升元件完成第一頂升階段，在等離子體開啟狀態下將晶片頂升至距離靜電吸盤0.5至3mm，使晶片與靜電吸盤分離；微型氣缸的進氣端輸入氣體，活塞帶動頂桿向上頂升，頂升過程中，控制裝置藉由控制微型氣缸的進氣量來控制所有的頂桿的推力相同以及所有頂桿接觸晶片的時間相同，當活塞接觸到止動塊時，停止運動，頂桿停止頂升，保持微型氣缸的當前進氣量不變；步驟S2、利用第二頂升元件完成第二頂升階段，在等離子體關閉狀態下繼續將晶片頂升至距離靜電吸盤9.5至15mm；氣缸的進氣端輸入氣體，氣缸活塞帶動複數個頂升臂向上運動，頂升臂帶動與其相連的柱塞桿向上運動，複數個柱塞桿分別帶動微型氣缸和頂桿向上頂升，直至氣缸活塞接觸到氣缸止動塊時，氣缸活塞停止運動；步驟S3、晶片被取走後，第一頂升元件和第二頂升元件下降恢復到初始位置，等待下一次頂升過程。
較佳地，第一頂升階段在等離子體開啟狀態下進行。
較佳地，第二頂升階段在等離子體關閉狀態下進行。
較佳地，第一頂升元件和第二頂升元件下降恢復到初始位置具體包含以下步驟：微型氣缸的進氣端停止輸入氣體，缸內氣體從出氣端排出，活塞下降到初始位置，頂桿下降到初始位置，頂桿的頂端低於晶片底面，氣缸的進氣端停止輸入氣體，缸內氣體從出氣端排出，氣缸活塞下降到初始位置，頂升臂和柱塞桿下降到初始位置，微型氣缸下降到初始位置。
為了達到上述目的，本發明再提供一種等離子刻蝕設備，包含：刻蝕腔體、設置在刻蝕腔體內的設備盤、設置在設備盤上的靜電吸盤，晶片吸附在靜電吸盤上，靜電吸盤和設備盤上都具有複數個通孔，設備盤上的通孔與靜電吸盤上的通孔形成一個導向通道；等離子刻蝕設備更包含上述設置在等離子體刻蝕腔體內的晶片頂升裝置。
本發明具有以下優點：
1、採用微型氣缸來實現第一階段頂升過程，利用微型氣缸來調節頂桿的頂升高度和頂升速度，獲得相同的頂升時間和頂升力，微型氣缸的行程短，合理控制微型氣缸的進氣量可以實現輕柔穩定的頂升過程，防止晶片受損；
2、微型氣缸的體積小，節省了空間，採用多個微型氣缸實現第一階段頂升，而利用一個氣缸實現第二階段頂升，更加靈活，且降低了成本；
3、不需要採用氦氣，避免了晶片被污染的風險。
以下根據第4至8圖，具體說明本發明的較佳實施例。
如第4圖所示，本發明提供一種晶片頂升裝置，設置在等離子體刻蝕腔體內，刻蝕腔體內設置有設備盤3、設備盤3上設置靜電吸盤2，晶片吸附在靜電吸盤2上，靜電吸盤2和設備盤3上都具有複數個通孔，設備盤3上的通孔與靜電吸盤2上的通孔形成一個導向通道21，該晶片頂升裝置包含：
複數個第一頂升元件，其穿過導向通道21設置在晶片下方，用於完成第一頂升階段，將晶片頂升至距離靜電吸盤0.5～3mm，使晶片與靜電吸盤分離；
第二頂升元件，其與所有的第一頂升元件機械連接，用於完成第二頂升階段，繼續將晶片頂升至距離靜電吸盤9.5～15mm，以便機械手取走晶片。
第一頂升組件包含：
導向套103，其固定設置在每個導向通道21的下方；
微型氣缸101，其設置在導向套103中，可以沿著導向套103的軸向上下移動，微型氣缸101內具有活塞102，在氣體的推動下，活塞102可在微型氣缸101內上下移動，微型氣缸101內還設置有止動塊107，止動塊107阻止活塞102繼續向上運動；
頂桿元件，其設置在導向通道21內，如第5圖所示，該頂桿組件包含頂桿主體1041和設置在頂桿主體1041中的頂桿104，頂桿主體1041的底部藉由波紋管105與微型氣缸101的頂部密封連接，頂桿104藉由密封圈1042嵌設在頂桿主體1041的頂部，頂桿104的底部固定連接微型氣缸101的活塞102，在活塞102的帶動下，頂桿104可以向上頂起，頂桿104的頂端接觸晶片1並將晶片1頂起。
第一頂升組件更包含：密封圈法蘭106，其設置在設備盤3和導向套103之間，由於頂桿104上方是真空腔體，法蘭密封圈106主要起到與外界氣體隔離的作用，該密封圈法蘭106接觸設備盤3底面和導向套103的內壁，達到密封效果。
如第4圖所示，第二頂升元件包含：
氣缸201，其中具有氣缸活塞202，在氣體的推動下，氣缸活塞202可在氣缸201內上下移動，氣缸201內還設置有氣缸止動塊205，氣缸止動塊205阻止氣缸活塞202繼續向上運動；
複數個頂升臂203，每一個頂升臂203固定連接氣缸活塞202，頂升臂203的數量與第一頂升組件的數量相同；
複數個柱塞桿204，每一個柱塞桿204的上端分別對應連接微型氣缸101的底部，柱塞桿204的下端分別固定連接一個頂升臂203，柱塞桿204的數量與第一頂升組件的數量相同。
在刻蝕制程完成後，首先由第一頂升組件完成第一頂升階段，將晶片頂升至距離靜電吸盤0.5～3mm，使晶片與靜電吸盤分離，具體地，微型氣缸101的進氣端輸入氣體，推動活塞102向上運動，同時帶動頂桿元件中的頂桿104向上運動，頂桿104的頂端接觸到晶片1後進一步上升，將晶片1頂起，直至活塞102接觸到止動塊107後停止運動，頂桿104也停止。接著由第二頂升元件完成第二頂升階段，繼續將晶片頂升至距離靜電吸盤9.5～15mm，以便機械手取走晶片，具體地，氣缸201的進氣端輸入氣體，推動氣缸活塞202向上運動，帶動多個頂升臂203和多個柱塞桿204同時向上運動，同時帶動微型氣缸101和頂桿104向上運動，微型氣缸101和頂桿104上升過程中，波紋管105收縮，直至氣缸活塞202接觸到氣缸止動塊205後停止運動，此時晶片被頂升至距離靜電吸盤9.5～15mm，氣缸201進氣端停止輸入氣體，氣缸201停止驅動活塞202，完成頂升過程。
為了保證頂升力的均勻分佈，設置多個第一頂升元件，第一頂升元件的數量大於等於3個。如第6圖所示，本實施例中，設置3個第一頂升組件，呈等腰三角形分佈在靜電吸盤2上的1號孔位、2號孔位和3號孔位處。如果按照常規設置，將所有的頂桿元件直接與氣缸201連接，直接實現第一頂升階段和第二頂升階段，由於在頂升過程中頂桿204僅僅受到密封圈1042的彈力束縛，又缺少止動裝置，故而較難控制多個頂桿204的頂升距離，難以獲得同樣的頂升距離，當其中一個頂桿204已經接觸晶片1時，可能其他的頂桿204還未接觸到晶片1，又或者也許所有的頂桿204是同步接觸到晶片1的，但是由於靜電吸盤2上的靜電荷並未完全釋放，導致靜電吸盤2上的電荷分佈不均，某些孔位處對晶片的吸力大，某些空位處對晶片的吸力小，此時用同樣的頂升力來驅動頂桿204，會導致某些孔位處的頂桿204已經頂起，但是某些孔位處的頂升力不足以克服吸力，無法頂起晶片，這勢必就造成了晶片的破損。本發明為每一個第一頂升元件都單獨配置了微型氣缸101，分別用微型氣缸101來驅動每一個頂桿元件，微型氣缸101的體積小，可以設置在導向套內，且微型氣缸101的行程短，利用微型氣缸101來控制每個頂桿元件的頂升力和頂升時間，使每個頂桿104的頂升高度保持一致，令晶片與靜電吸盤安全分離。
為了更好地控制第一頂升元件實現第一頂升階段，可以藉由控制裝置來調節頂升時間和頂升速度。如第7圖所示，控制裝置包含：
複數個推力探測器108，其分別設置在每個活塞102底部，用於探測推力大小資料，該推力探測器108的數量與第一頂升組件的數量相同；
複數個接觸探測器109，其設置在晶片1底部，分別位於頂桿104上方，用於探測頂桿104接觸到晶片的時間，該接觸探測器109的數量與第一頂升元件的數量相同；
控制器（圖中未顯示），其電性連接每一個推力探測器108、每一個接觸探測器109和每一個微型氣缸101，該控制器實現對複數個第一頂升組件的同步控制，具體來說，是將推力探測器108探測到的推力和接觸探測器109探測到的接觸時間與預先設定的推力和接觸時間相比較，計算得到實際推力和接觸時間與設定推力和接觸時間的差值，經過PID控制計算，即時調整微型氣缸101的進氣氣壓和速率，從而即時調整活塞102的上升速度，進一步控制頂桿104的頂升高度和頂升力度，以保證每一個頂桿的推力相同，每一個頂桿接觸晶片的時間相同。
本發明還提供一種等離子刻蝕設備，包含：刻蝕腔體、設置在刻蝕腔體內的設備盤3、設置在設備盤3上的靜電吸盤2，晶片吸附在靜電吸盤2上，靜電吸盤2和設備盤3上都具有複數個通孔，設備盤3上的通孔與靜電吸盤2上的通孔形成一個導向通道21；
該等離子刻蝕設備更包含設置在等離子體刻蝕腔體內的晶片頂升裝置，該晶片頂升裝置包含：
複數個第一頂升元件，其穿過導向通道21設置在晶片下方，用於完成第一頂升階段，將晶片頂升至距離靜電吸盤0.5～3mm，使晶片與靜電吸盤分離；
第二頂升元件，其與所有的第一頂升元件機械連接，用於完成第二頂升階段，繼續將晶片頂升至距離靜電吸盤9.5～15mm，以便機械手取走晶片。
第一頂升組件包含：
導向套103，其固定設置在每個導向通道21的下方；
微型氣缸101，其設置在導向套103中，可以沿著導向套103的軸向上下移動，微型氣缸101內具有活塞102，在氣體的推動下，活塞102可在微型氣缸101內上下移動，微型氣缸101內還設置有止動塊107，止動塊107阻止活塞102繼續向上運動；
頂桿元件，其設置在導向通道21內，該頂桿元件包含頂桿主體1041和設置在頂桿主體1041中的頂桿104，頂桿主體1041的底部藉由波紋管105與微型氣缸101的頂部密封連接，頂桿104藉由密封圈1042嵌設在頂桿主體1041的頂部，頂桿104的底部固定連接微型氣缸101的活塞102，在活塞102的帶動下，頂桿104可以向上頂起，頂桿104的頂端接觸晶片1並將晶片1頂起。
第一頂升組件更包含：密封圈法蘭106，其設置在設備盤3和導向套103之間，由於頂桿104上方是真空腔體，法蘭密封圈106主要起到與外界氣體隔離的作用，該密封圈法蘭106接觸設備盤3底面和導向套103的內壁，達到密封效果。
第二頂升元件包含：
氣缸201，其中具有氣缸活塞202，在氣體的推動下，氣缸活塞202可在氣缸201內上下移動，氣缸201內還設置有氣缸止動塊205，氣缸止動塊205阻止氣缸活塞202繼續向上運動；
複數個頂升臂203，每一個頂升臂203固定連接氣缸活塞202，頂升臂203的數量與第一頂升組件的數量相同；
複數個柱塞桿204，每一個柱塞桿204的上端分別對應連接微型氣缸101的底部，柱塞桿204的下端分別固定連接一個頂升臂203，柱塞桿204的數量與第一頂升組件的數量相同。
第一頂升組件的數量大於等於3個。
晶片頂升裝置更包含控制裝置，該控制裝置包含：
複數個推力探測器108，其分別設置在每個活塞102底部，用於探測推力大小資料，該推力探測器108的數量與第一頂升組件的數量相同；
複數個接觸探測器109，其設置在晶片1底部，分別位於頂桿104上方，用於探測頂桿104接觸到晶片的時間，該接觸探測器109的數量與第一頂升元件的數量相同；
控制器（圖中未顯示），其電性連接每一個推力探測器108、每一個接觸探測器109和每一個微型氣缸101，該控制器實現對複數個第一頂升組件的同步控制，具體來說，是將推力探測器108探測到的推力和接觸探測器109探測到的接觸時間與預先設定的推力和接觸時間相比較，計算得到實際推力和接觸時間與設定推力和接觸時間的差值，經過PID控制計算，即時調整微型氣缸101的進氣氣壓和速率，從而即時調整活塞102的上升速度，進一步控制頂桿104的頂升高度和頂升力度，以保證每一個頂桿的推力相同，每一個頂桿接觸晶片的時間相同。
本發明還提供一種晶片頂升方法，包含以下步驟：
步驟S1、利用第一頂升組件完成第一頂升階段，將晶片頂升至距離靜電吸盤0.5～3mm，使晶片與靜電吸盤分離；
步驟S2、利用第二頂升元件完成第二頂升階段，繼續將晶片頂升至距離靜電吸盤9.5～15mm；
步驟S3、晶片被取走後，第一頂升元件和第二頂升元件下降恢復到初始位置，等待下一次頂升過程。
如第8A圖所示，步驟S1中，第一頂升階段在等離子體開啟狀態下進行，以便更好地釋放靜電吸盤上的靜電荷，第一頂升階段具體包含以下步驟：
微型氣缸101的進氣端輸入氣體（一般輸入氣體為乾燥的空氣Compress Dry Air，採用獨立的CDA系統回路提供乾燥的空氣），活塞102帶動頂桿104向上頂升，頂升過程中，控制裝置藉由控制微型氣缸101的進氣量來控制所有的頂桿的推力相同以及所有頂桿接觸晶片的時間相同，當活塞102接觸到止動塊107時，停止運動，頂桿104停止頂升，保持微型氣缸101的當前進氣量不變。
如第8C圖所示，止動塊107的設置位置滿足以下條件：當活塞102位於微型氣缸101底部的初始位置時，止動塊107的底面與活塞102的頂面距離為H1=0.5～3mm。
整個第一頂升階段完成後，晶片與靜電吸盤的距離為H1=0.5～3mm。
如第8B圖所示，步驟S2中，第二頂升階段在等離子體關閉狀態下進行，第二頂升階段具體包含以下步驟：
氣缸201的進氣端輸入氣體（一般輸入氣體為乾燥的空氣，採用獨立的CDA系統回路提供乾燥的空氣），氣缸活塞202帶動多個頂升臂203向上運動，頂升臂203帶動與其相連的柱塞桿204向上運動，多個柱塞桿204分別帶動微型氣缸101和頂桿104向上頂升，直至氣缸活塞202接觸到氣缸止動塊205時，氣缸活塞202停止運動。
氣缸止動塊205的設置位置滿足以下條件：當氣缸活塞202位於氣缸201底部的初始位置時，氣缸止動塊205的底面與氣缸活塞202的頂面距離為H2=9.5～15mm。
整個第二頂升階段完成後，晶片與靜電吸盤的距離為H2=9.5～15mm。
如第8C圖所示，步驟S3中，微型氣缸101的進氣端停止輸入氣體，缸內氣體從出氣端排出，活塞102下降到初始位置，頂桿104下降到初始位置，頂桿104的頂端低於晶片1底面，氣缸201的進氣端停止輸入氣體，缸內氣體從出氣端排出，氣缸活塞202下降到初始位置，頂升臂203和柱塞桿204下降到初始位置，微型氣缸101下降到初始位置。
本發明具有以下優點：
1、採用微型氣缸來實現第一階段頂升過程，利用微型氣缸來調節頂桿的頂升高度和頂升速度，獲得相同的頂升時間和頂升力，微型氣缸的行程短，合理控制微型氣缸的進氣量可以實現輕柔穩定的頂升過程，防止晶片受損；
2、微型氣缸的體積小，節省了空間，採用多個微型氣缸實現第一階段頂升，而利用一個氣缸實現第二階段頂升，更加靈活，且降低了成本；
3、不需要採用氦氣，避免了晶片被污染的風險。
儘管本發明的內容已經藉由上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。
1、406‧‧‧晶片
101‧‧‧微型氣缸
102‧‧‧活塞
103‧‧‧導向套
104‧‧‧頂桿
1041‧‧‧頂桿主體
1042‧‧‧密封圈
105‧‧‧波紋管
106‧‧‧密封圈法蘭
107‧‧‧止動塊
108‧‧‧推力探測器
109‧‧‧接觸探測器
2、404‧‧‧靜電吸盤
201、206‧‧‧氣缸
202‧‧‧氣缸活塞
203‧‧‧頂升臂
204‧‧‧柱塞桿
205‧‧‧氣缸止動塊
21‧‧‧導向通道
3‧‧‧設備盤
301‧‧‧第一活塞
302‧‧‧第二活塞
305‧‧‧第二氣缸
311、312‧‧‧塞桿
442‧‧‧應變儀
450‧‧‧數位訊號處理器
452‧‧‧馬達控制器
第1圖是先前技術中頂升裝置的結構示意圖。 第2A至2C圖是先前技術中另一種頂升裝置的結構示意圖。 第3圖是先前技術中第三種頂升裝置的結構示意圖。 第4圖是本發明提供的晶片頂升裝置的結構示意圖。 第5圖是頂升元件的局部放大示意圖。 第6圖是晶片頂升裝置的俯視圖。 第7圖是第一頂升元件的結構示意圖。 第8A至8C圖是晶片頂升方法的示意圖。
1‧‧‧晶片
101‧‧‧微型氣缸
102‧‧‧活塞
103‧‧‧導向套
104‧‧‧頂桿
1041‧‧‧頂桿主體
105‧‧‧波紋管
106‧‧‧密封圈法蘭
107‧‧‧止動塊
2‧‧‧靜電吸盤
201‧‧‧氣缸
202‧‧‧氣缸活塞
203‧‧‧頂升臂
204‧‧‧柱塞桿
205‧‧‧氣缸止動塊
21‧‧‧導向通道
3‧‧‧設備盤

Claims (16)

  1. 一種晶片頂升裝置，設置在等離子體刻蝕腔體內，該刻蝕腔體內設置有設備盤(3)、該設備盤(3)上設置靜電吸盤(2)，該靜電吸盤(2)和該設備盤(3)上都具有複數個通孔，晶片(1)吸附在該靜電吸盤(2)上，該設備盤(3)上的通孔與該靜電吸盤(2)上的通孔形成導向通道(21)，該晶片頂升裝置包含： 複數個第一頂升元件，其穿過該導向通道(21)設置在該晶片下方，用於完成第一頂升階段，將該晶片頂升至與該靜電吸盤分離；以及 第二頂升元件，其與所有的該第一頂升元件機械連接，用於完成第二頂升階段，繼續將該晶片頂升至設定距離； 其中，該第一頂升組件包含微型氣缸(101)及與該微型氣缸(101)連接的頂桿元件，該微型氣缸(101)藉由活塞(102)驅動該頂桿元件上升頂起該晶片； 其中，該第二頂升元件包含氣缸(201)及連接該氣缸(201)和該微型氣缸(101)的複數個連接元件，該氣缸(201)利用氣缸活塞(202)藉由該連接元件進一步驅動該微型氣缸(101)和該頂桿元件將該晶片頂升至設定距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶片頂升裝置，其中該微型氣缸(101)設置在導向套(103)中，以沿著該導向套(103)的軸向上下移動，該導向套(103)固定設置在各該導向通道(21)的下方。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之晶片頂升裝置，其中該第一頂升組件的數量大於等於3個。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之晶片頂升裝置，其中該微型氣缸(101)內設置有止動塊(107)，該止動塊(107)阻止該活塞(102)繼續向上運動。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之晶片頂升裝置，其中該止動塊(107)的設置位置滿足以下條件：當該活塞(102)位於該微型氣缸(101)底部的初始位置時，該止動塊(107)的底面與該活塞(102)的頂面距離為H1=0.5至3mm。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之晶片頂升裝置，其中該頂桿元件，其設置在該導向通道(21)內，該頂桿元件包含頂桿主體(1041)和設置在該頂桿主體(1041)中的頂桿(104)，該頂桿主體(1041)的底部藉由波紋管(105)與該微型氣缸(101)的頂部密封連接，該頂桿(104)藉由密封圈(1042)嵌設在該頂桿主體(1041)的頂部，該頂桿(104)的底部固定連接該微型氣缸(101)的該活塞(102)，在該活塞(102)的帶動下，該頂桿(104)可以向上頂起，該頂桿(104)的頂端接觸晶片(1)並將晶片(1)頂起。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之晶片頂升裝置，其中該晶片頂升裝置更包含控制裝置，該控制裝置包含： 複數個推力探測器(108)，其分別設置在各該活塞(102)底部，用於探測推力大小資料，該推力探測器(108)的數量與該第一頂升組件的數量相同； 複數個接觸探測器(109)，其設置在該晶片(1)底部，分別位於該頂桿(104)上方，用於探測該頂桿(104)接觸到該晶片的時間，該接觸探測器(109)的數量與該第一頂升組件的數量相同； 控制器，其電性連接各該推力探測器(108)、各該接觸探測器(109)和各該微型氣缸(101)，該控制器實現對該複數個第一頂升元件的同步控制，以保證各該頂桿的推力相同，各該頂桿接觸該晶片的時間相同。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之晶片頂升裝置，其中該第一頂升組件更包含：密封圈法蘭(106)，其設置在該設備盤(3)和導向套(103)之間，用於隔離密封。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之晶片頂升裝置，其中該氣缸(201)內設置有氣缸止動塊(205)，該氣缸止動塊(205)阻止該氣缸活塞(202)繼續向上運動。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之晶片頂升裝置，其中該氣缸止動塊(205)的設置位置滿足以下條件：當該氣缸活塞(202)位於該氣缸(201)底部的初始位置時，該氣缸止動塊(205)的底面與該氣缸活塞(202)的頂面距離為H2=9.5至15mm。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之晶片頂升裝置，其中該第二頂升元件中的該連接元件包含： 複數個頂升臂(203)，各該頂升臂(203)固定連接該氣缸活塞(202)，該頂升臂(203)的數量與該第一頂升組件的數量相同； 複數個柱塞桿(204)，各該柱塞桿(204)的上端分別對應連接該微型氣缸(101)的底部，各該柱塞桿(204)的下端分別固定連接一個該頂升臂(203)，該柱塞桿(204)的數量與該第一頂升組件的數量相同。
  12. 一種利用如申請專利範圍第1至11項中之任一項所述之晶片頂升裝置來實現的晶片頂升方法，其包含以下步驟： 步驟S1、利用該第一頂升元件完成該第一頂升階段，在該等離子體開啟狀態下將該晶片頂升至距離該靜電吸盤0.5至3mm，使該晶片與該靜電吸盤分離； 該微型氣缸(101)的進氣端輸入氣體，該活塞(102)帶動該頂桿(104)向上頂升，頂升過程中，該控制裝置藉由控制該微型氣缸(101)的進氣量來控制所有的該頂桿的推力相同及所有該頂桿接觸該晶片的時間相同，當該活塞(102)接觸到該止動塊(107)時，停止運動，該頂桿(104)停止頂升，保持該微型氣缸(101)的當前進氣量不變； 步驟S2、利用該第二頂升元件完成該第二頂升階段，在該等離子體關閉狀態下繼續將該晶片頂升至距離該靜電吸盤9.5至15mm； 該氣缸(201)的進氣端輸入氣體，該氣缸活塞(202)帶動該複數個頂升臂(203)向上運動，該頂升臂(203)帶動與其相連的該柱塞桿(204)向上運動，該複數個柱塞桿(204)分別帶動該微型氣缸(101)和該頂桿(104)向上頂升，直至該氣缸活塞(202)接觸到該氣缸止動塊(205)時，該氣缸活塞(202)停止運動；以及 步驟S3、該晶片被取走後，該第一頂升元件和該第二頂升元件下降恢復到初始位置，等待下一次頂升過程。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之晶片頂升方法，其中該第一頂升階段在該等離子體開啟狀態下進行。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之晶片頂升方法，其中該第二頂升階段在該等離子體關閉狀態下進行。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之晶片頂升方法，其中該第一頂升元件和該第二頂升元件下降恢復到初始位置具體包含以下步驟： 該微型氣缸(101)的進氣端停止輸入氣體，缸內氣體從出氣端排出，該活塞(102)下降到初始位置，該頂桿(104)下降到初始位置，該頂桿(104)的頂端低於該晶片(2)底面，該氣缸(201)的進氣端停止輸入氣體，缸內氣體從出氣端排出，該氣缸活塞(202)下降到初始位置，該頂升臂(203)和該柱塞桿(204)下降到初始位置，該微型氣缸(101)下降到初始位置。
  16. 一種等離子刻蝕設備，其包含：刻蝕腔體、設置在該刻蝕腔體內的設備盤(3)、設置在該設備盤(3)上的靜電吸盤(2)，晶片吸附在該靜電吸盤(2)上，該靜電吸盤(2)和該設備盤(3)上都具有複數個通孔，該設備盤(3)上的通孔與該靜電吸盤(2)上的通孔形成一個導向通道(21)； 該等離子刻蝕設備更包含如申請專利範圍第1至11項中之任一項所述之設置在等離子體刻蝕腔體內的晶片頂升裝置。
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