專利名稱：靜電式夾盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電式夾盤，其可應(yīng)用于外延裝置或刻蝕裝置中夾持半導(dǎo)體襯底。
例如，在等離子體刻蝕裝置中，在等離子體刻蝕時(shí)，半導(dǎo)體襯底或下面稱為晶片，它的外圍部分被一個(gè)鉗位器機(jī)械地夾住或者是它的背面被靜電吸持在一個(gè)平臺(tái)上。近些年來(lái)，靜電吸持方案因其保證了晶片和平臺(tái)之間的緊密接觸從而加強(qiáng)了晶片冷卻效果，因而正在取代機(jī)械鉗位方案。另外，因?yàn)殪o電吸持方案不必鉗住晶片，所以允許刻蝕整個(gè)晶片，從而增加了芯片組件密度。
用于前面所述用途的常規(guī)靜電式夾盤包括一個(gè)由絕緣材料構(gòu)成的平臺(tái)，其中埋有一個(gè)電極。當(dāng)來(lái)自直流電源的直流電壓施加到這個(gè)電極時(shí)，該平臺(tái)靜電式地吸住其上面的晶片。多個(gè)升降針桿由提升機(jī)構(gòu)選擇地升起或降下。當(dāng)升起時(shí)，升降針桿上推，晶片從平臺(tái)的靜電保持狀態(tài)中釋放出來(lái)。為從夾盤中釋放出晶片，電源停止向電極供應(yīng)直流電壓。然后，為了放掉充電晶片背面的電荷執(zhí)行一放電指令。其后，為了從平臺(tái)上推起晶片，升降針桿在同時(shí)升起。接下來(lái)，一個(gè)為傳送機(jī)的特殊形式的叉子叉入晶片和平臺(tái)之間，然后升降針桿下降。所以晶片被放在叉子上，并且被叉子傳送到反應(yīng)室的外面。
然而，常規(guī)的夾盤有一個(gè)問(wèn)題，即根據(jù)晶片背面的條件、殘留電荷的數(shù)量、反應(yīng)室內(nèi)不同的氣壓和壁等條件，放電指令序列有時(shí)會(huì)出錯(cuò)。當(dāng)電荷或靜電吸力維持在晶片的整個(gè)面上或局部地維持在晶片上時(shí)，晶片不能夠平穩(wěn)地從平臺(tái)表面釋放。其結(jié)果，當(dāng)釋放時(shí)晶片往上彈起，不能準(zhǔn)確停留在叉子上，或甚至由于振動(dòng)和裂開掉下來(lái)并損壞。這對(duì)于近來(lái)的直徑大到8英寸和12英寸和晶片來(lái)說(shuō)更是一個(gè)事實(shí)。這是因?yàn)樵卺尫艜r(shí)作用在每個(gè)升降針桿和晶片之間的力隨著晶片直徑的增加而增加。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種既使當(dāng)晶片上保留有電荷或靜電吸力時(shí)，仍能夠從平臺(tái)上平穩(wěn)地釋放晶片的靜電式夾盤。
本發(fā)明的一種靜電式夾盤包括一個(gè)用于靜電式地保留其上晶片的平臺(tái)。多個(gè)升降針桿可升高地上推晶片。多個(gè)釋放針桿安置在平臺(tái)上，用于上推晶片的周邊部分。多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在晶片允許的彈性變形范圍內(nèi)逐級(jí)的分別上推釋放針桿。一個(gè)控制裝置通過(guò)相連的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇地驅(qū)動(dòng)釋放針桿。
通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明前面所述的和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得很清楚明了。


圖1是一種常規(guī)靜電式夾盤的剖面圖；圖2A是本發(fā)明的一個(gè)靜電式夾盤實(shí)施例剖面圖；圖2B是圖2A中A部分的放大視圖；圖2C是圖2A中B部分的放大視圖；圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
在圖中，相同的標(biāo)注號(hào)碼代表相同結(jié)構(gòu)的單元。
為了更好的理解本發(fā)明，將對(duì)圖1所示的常規(guī)的靜電式夾盤作一簡(jiǎn)要說(shuō)明。如圖所示，夾盤有一個(gè)絕緣材料構(gòu)成的平臺(tái)5。在平臺(tái)5中埋有一個(gè)電極6，當(dāng)直流電源7的直流電壓施加到電極6時(shí)，平臺(tái)5靜電式地吸住其上的晶片10。多個(gè)升降針桿9被提升機(jī)械8選擇地升起或下降。當(dāng)升起時(shí)，升降針桿9上推，晶片10從平臺(tái)5的靜電約束中釋放出來(lái)。
為了從夾盤中釋放晶片10，電源7停止向電極6提供直流電壓。然后，執(zhí)行一條指令以便放掉帶電晶片10背面的電荷。在這一瞬間，沒(méi)有畫出的自高頻電源施加的電能隨著放電的完成序貫地下降。為使平臺(tái)5上能更可靠地釋放晶片10，在晶片10或電極間可以施加一與保持電壓極性相反的電壓，以便順序地消除電荷。放電指令之后，升降針桿9在同時(shí)被升起以便上推晶片10離開平臺(tái)5，如圖1中點(diǎn)一劃線表示的那樣。其后，一個(gè)叉子11，其是一特定形式的傳送機(jī)，插入晶片10和平臺(tái)5之間，然后降下升降針桿9。其結(jié)果，晶片10被放置在叉子11上并被叉子11傳送到反應(yīng)室的外面。通常，夾盤有三個(gè)或四個(gè)升降針桿9。
如前面所討論過(guò)的，上述的常規(guī)夾盤還有一些沒(méi)解決的問(wèn)題。
結(jié)合圖2A、2B和2C，將描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。如圖2A所示，夾盤有一個(gè)包括多個(gè)釋放針桿1的平臺(tái)，釋放針桿1被定位在平臺(tái)5上便于上推晶片10背面周緣部分的位置。各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2使不同的釋放針桿1在晶片10允許的變形范圍內(nèi)逐級(jí)地上推晶片10?？刂蒲b置3選擇地驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，如將在后面專門描述的那樣。至于這個(gè)結(jié)構(gòu)的其它部分，圖示說(shuō)明的實(shí)施例是與常規(guī)夾盤相同的。
例如，在單個(gè)圓周上排置四到十個(gè)釋放針桿1以便于均勻地上推晶片10。其上排置釋放針桿1的圓周是圍繞著升降針桿9設(shè)置的。給出的用于逐級(jí)地上推相聯(lián)釋放針桿1的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2各為一組電致伸縮單元，用于推動(dòng)不同針桿1的后端。各個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的一端接觸不同針桿1的后端，而另一端接觸容納機(jī)構(gòu)2的容器的底部。一壓縮彈簧保持向下壓針桿1，當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的電致伸縮組沒(méi)有被施加電壓時(shí)，針桿1的前端維持與平臺(tái)5的表面平齊或略向下以吸住晶片10。
控制裝置3有一個(gè)開關(guān)或選擇器3a和一驅(qū)動(dòng)電源3b。開關(guān)3a選擇將要驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電源3b向由開關(guān)3a選擇的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2施加一電壓?？刂蒲b置3通過(guò)開關(guān)3a使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2選擇地動(dòng)作，因而允許力更加均勻地作用到晶片10上。此外，甚至當(dāng)靜電吸力保持在晶片10的整個(gè)面上時(shí)，作用在各釋放針桿1和晶片10之間的力與僅有三個(gè)或四個(gè)升降針桿存在的情況相比，成功地減少到七分之一或更小。這就從變形和由于局部力的集中產(chǎn)生的反彈中解脫了晶片10。
作為例子每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2有一個(gè)五個(gè)電致伸縮單元的組。當(dāng)電壓被加至五個(gè)電致伸縮單元中的一個(gè)時(shí)，該組將相聯(lián)的釋放針桿1上升約0.1毫米。也就是，當(dāng)電壓同時(shí)加至五個(gè)電致伸縮單元時(shí)，該組將針桿1提升0.5毫米。針桿1的最大提升選擇為0.5毫米的原因是6英寸晶片允許變形范圍為0.6毫米，而且其不會(huì)使這樣一塊晶片在0.6毫米左右時(shí)損壞。當(dāng)然，當(dāng)用8英寸或10英寸的晶片時(shí)，當(dāng)提升到上述最大距離時(shí)，盡管造成晶片變形，針桿1將不會(huì)造成晶片損壞。
下面將介紹實(shí)施例如何從平臺(tái)5釋放晶片10。為了便于理解實(shí)施例，設(shè)定在單個(gè)圓周上排列四個(gè)釋放針桿。首先，控制裝置3控制第一組的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2是對(duì)應(yīng)于在晶片10的徑向方向相對(duì)的兩個(gè)釋放針桿1。相應(yīng)的，這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將相聯(lián)的釋放針桿提升約0.1毫米。如在圖2B所示，位于殘留吸力弱的位置的針桿1能夠輕易地將晶片10上推離開平臺(tái)5。然而，如圖2C所示，某些時(shí)候釋放針桿沒(méi)能從平臺(tái)5上釋放晶片10。事實(shí)上在圖2C所示的情況中，控制裝置3執(zhí)行如下所述的下一步驟。
控制裝置3控制第二組的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2對(duì)應(yīng)于其它兩個(gè)相對(duì)的并且與第一組針桿1間隔90度的釋放針桿1，相應(yīng)的屬于第二組的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2將相聯(lián)的釋放針桿1提升約0.1毫米。其后，不管晶片10可能已經(jīng)從平臺(tái)5上釋放出來(lái)，控制裝置3進(jìn)一步提升已在先前升高了0.1毫米的第一針桿1。這樣一個(gè)過(guò)程重復(fù)到針桿1被提升到最大值0.5毫米。因此，既使在殘留電荷存在時(shí)，晶片10也能夠從平臺(tái)5上釋放出來(lái)。這是被一系列的實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證的。在上述的情況中，升降針桿9被升上，然后叉子11插入晶片10和平臺(tái)5之間。其后，升降針桿9被降下以便于將晶片10放在叉子11上。
圖3給出了一個(gè)釋放針桿1，它表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例不同于先前的實(shí)施例，其在釋放針桿1中包括一壓力傳感器4。壓力傳感器4接觸晶片10，以便于檢測(cè)作用在針桿1和晶片10之間的壓力。尤其是，在針桿1的前端放置一彈簧4b，并且持續(xù)壓向接觸部件4a，以致使部件4a部分地從針桿1的前端伸出。傳感器4接觸接觸部件4a的后端。假設(shè)如圖2A中所示，針桿1接觸晶片10。那么，傳感器4檢測(cè)到一由接觸壓力表示的殘留靜電吸力。當(dāng)殘留吸力變?yōu)榱銜r(shí)，傳感器4確定晶片10已經(jīng)從平臺(tái)5釋放。
比如，設(shè)定由于駐留電荷產(chǎn)生的作用在一單個(gè)釋放針桿1和晶片10之間的維持力是50克/平方厘米。那么，在圖2C所示情況中，傳感器4每0.1毫米測(cè)得的輸出是50克/平方厘米。然而，隨著針桿1逐級(jí)重復(fù)地提升，晶片10從平臺(tái)5上釋放出來(lái)，如圖2B所示。如果正對(duì)上面所說(shuō)那根針桿1的針桿1也已從平臺(tái)5上釋放出晶片10，那么傳感器4應(yīng)該顯示從晶片10的重量中導(dǎo)出的一個(gè)壓力。如果正時(shí)前面所說(shuō)那根針桿1的針桿1還沒(méi)從平臺(tái)5上釋放晶片10，事實(shí)上是在圖2B所示的釋放狀態(tài)下，那么傳感器4應(yīng)該顯示一中間壓力，即25克/平方厘米。
如上面所述的，另一實(shí)施例根據(jù)相聯(lián)的傳感器4的輸出適當(dāng)?shù)乜刂漆尫裴槜U1的逐級(jí)提升。這使得在所有釋放針桿1被升高到如先前實(shí)施例中的0.5毫米之前，能夠確定晶片10是否已從平臺(tái)5中釋放出。
總之，可以看出，本發(fā)明提供了一種靜電式夾盤，其通過(guò)慢慢平穩(wěn)地上推晶片的周邊部分，能使晶片從平臺(tái)上釋放，這就防止了由于晶片反彈落下并被損壞和因此產(chǎn)生的有缺陷地傳送。
那些熟悉本領(lǐng)域的人員在了解了本發(fā)明公開的內(nèi)容之后，能夠進(jìn)行不同的改動(dòng)，而沒(méi)有超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種靜電式夾盤，其特征在于包括一個(gè)靜電式保持在其上半導(dǎo)體襯底的平臺(tái)；多個(gè)能夠提升以上推半導(dǎo)體襯底的升降針桿；多個(gè)排放在所述平臺(tái)上用以上推半導(dǎo)體襯底周緣部分的釋放針桿；多個(gè)在半導(dǎo)體襯底彈性變形允許的范圍內(nèi)逐級(jí)分別上推所述多個(gè)釋放針桿的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；一個(gè)選擇地驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾盤，其特征在于所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)每個(gè)包括一組電致伸縮單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾盤，其特征在于還包括用于檢測(cè)所述各個(gè)釋放針桿和半導(dǎo)體襯底間接觸壓力的多個(gè)壓力傳感器，各個(gè)壓力傳感器安裝在各個(gè)釋放針桿的頂部。
全文摘要
一種靜電式夾盤，其能應(yīng)用于如外延裝置或刻蝕裝置，用于靜電式夾持半導(dǎo)體襯底或晶片。夾盤包括用于靜電式在其上保持晶片的一平臺(tái)。多升降針桿能夠提升以上推晶片。安置在平臺(tái)上的多釋放針桿用于上推晶片的周緣部分。多驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別在晶片允許的彈性變形范圍內(nèi)逐級(jí)地上推釋放針桿?？刂蒲b置通過(guò)相聯(lián)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇驅(qū)動(dòng)釋放針桿。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK1157482SQ9612069
公開日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1996年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月24日
發(fā)明者原島啟一, 秋元健司 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社