用于把持晶片状物件的设备制造技术

一种用于把持诸如半导体晶片等晶片状物件的设备，其装有一系列销，所述销被设定为在公共齿圈或者一系列联合操作的齿轮段的控制下与晶片状物件的外围边缘接触。在齿圈或齿轮段啮合销总成的区域，这些元件被设计为比齿圈或齿轮段的其它区域更容易屈服，以在销总成附近适应卡盘部件的不均匀热膨胀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于把持诸如半导体晶片等晶片状物件的设备。
技术介绍
半导体晶片会经历各种表面处理工艺，比如蚀刻、清洁、抛光和材料沉积。为了适应这样的工艺，单个晶片可相对于一或多个处理流体喷嘴被关联于可旋转载具的卡盘支撑，例如，如美国专利第4，903，717号和5，513，668号中所描述的。上面所参考的专利按伯努利原理(Bernoulli principle)操作，因此晶片受到来自气垫的下方支撑而不与卡盘接触。不过，这样的卡盘通常包括沿置于卡盘上 的晶片径向向外设置的一圈销。这些销防止晶片相对于卡盘的横向位移。如美国专利第4，903，717号中所描述的，每一个销从各自的枢轴基座向上凸出。销轴和基座是垂直的但彼此偏移(offset)使得基座的绕轴旋转引起相关联的销沿着圆弧移动从而在其径向位置可调整。枢轴基座各自具有齿轮齿，其与和卡盘旋转轴共轴的公共齿圈的齿啮合。因此，齿圈相对于卡盘的旋转引起所有的销联合移动相同的程度。该构造使得销被径向向外移动以放置或移除晶片，然后被径向向内移动以与晶片的外围边缘接触。这样的接触不仅防止晶片相对于卡盘的横向位移，也防止在卡盘旋转时晶片和卡盘之间的相对旋转。通过将卡盘主体加工为共轴地设置于周围的环形磁性定子内的磁性转子，其它旋转卡盘在磁场的控制下运转，例如，如美国专利第6，485，531号中所描述的。在这样的卡盘中，旋转头支撑晶片。受让人利用具有与上述那些销一样的特征的销设计了这样的卡盘，但其在本文中也用来支撑晶片的重量。旋转卡盘在使用中经受极端温度和高度酸性蚀刻溶液。在一系列处理条件下无意外地执行的设计可在不同的处理条件下以较小的一致性执行。
技术实现思路
本专利技术人已发现，在上述类型的卡盘中，在极端处理条件下，销并非总是可靠地打开和关闭。根据本专利技术，用于把持诸如半导体晶片等晶片状物件的设备装有一系列销，所述销被设定为在公共齿圈或者一系列联合操作的齿轮段的控制下与晶片状物件的外围边缘接触。在齿圈或齿轮段啮合销总成的区域，这些元件被设计为比齿圈或齿轮段的其它区域更容易屈服，以适应在销总成附近卡盘部件的不均匀热膨胀。附图说明参考附图，在阅读了接下来的本专利技术优选实施方式的详细描述之后，本专利技术的其他目的、特征和优点会变得更显而易见，其中图Ia是部分截面的透视图，示出了根据本专利技术的一实施方式的设备；图Ib是图Ia的细节Dlb的透视图，也是部分截面的透视图Ic是对应于图Ib的视图的视图,其中定子进而卡盘已相对于处理室的圆筒形壁被抬升；图Id是对应于图Ie的视图的视图，其中卡盘取不同的角方向以暴露销总成；图2是部分剖视的平面图，示出了齿圈、销总成和卡盘之间的连接，以及齿圈和其相关控制机构的相互作用；图3是根据本专利技术的齿圈或齿轮段的第一实施例的径向截面图；图4是根据本专利技术的齿圈或齿轮段的第二实施例的径向截面图；图5是根据本专利技术的齿圈或齿轮段的第三实施例的径向截面图； 图6是根据本专利技术的齿圈或齿轮段的第四实施例的径向截面图；图7是根据本专利技术的齿圈或齿轮段的第五实施例的径向截面图；图8是根据本专利技术的齿圈或齿轮段的第六实施例的径向截面图；图9是根据本专利技术的卡盘的第二实施方式的从上看的透视图；图IOa是图9的实施方式的从下看的透视图；以及图IOb是图IOa的细节DlOb中的齿圈30’的一实施例的示意性透视图。具体实施例方式图Ia的设备100包括腔室、用于夹紧和旋转晶片(圆盘状物件)的环形卡盘20以及定子80。该腔室包括圆筒形壁60、底板65和顶板(未图示)。上分发管63被引导穿过顶板，下分发管67被引导穿过底板65。定子80被安装到定子基板5并与圆筒形壁60同中心。定子基板5可例如通过使用气动升降设备沿着圆筒形壁60的轴轴向地移动。定子基板5和安装在其上的定子80具有中心开口，其直径大于圆筒形壁60的外径。顶板也可被轴向地移动以打开该腔室。在其关闭位置，顶板抵靠圆筒形壁60是密封的。定子80包括若干线圈84用于轴向和径向取向以及用于驱动转子85，其是环形卡盘的一部分。这样的装置在美国专利6，485，531中有进一步的详细描述。环形卡盘20的直径小于圆筒形壁的内径使其可以在圆筒形壁60内自由飘浮(levitate)和旋转。环形卡盘20包括内卡盘基体21，环形槽环绕内卡盘基体21的外侧，该环形槽容纳齿圈30。齿圈30优选地由PEEK、铝或者不锈钢制成。齿圈30包括朝内齿31。朝内齿31转而驱动销轴27的齿(参见图lc)。该实施方式具有6个向下取向的销轴27，每一个均具有由齿圈30驱动的小齿轮。销轴27被安装使得它们可围绕平行于环形卡盘的旋转轴的轴A转动。在相对于销轴27的旋转轴A偏心的位置，销28被安装到各个销轴27或者与各个销轴27形成整体。因此，当销轴27被齿圈30转动时，销28依卡盘径向位移。由于销和齿圈30 二者均由卡盘基体21承载，因此仅当齿圈30相对于卡盘基体旋转时，销轴27被齿圈30旋转。定位销28以便在晶片的外围边缘接触晶片W。由于销28还支撑晶片W的重量，因此销28在形状上可以是圆筒形的或者在其接触晶片边缘的径向朝内侧具有凹陷部分，以防止晶片W在该晶片被夹紧过程中相对于销28的轴向位移。为了将齿圈30安装到卡盘基体21的环形槽中，齿圈30由两个独立的区段构成，当被插入环形槽中时所述区段被固定在一起。卡盘基体21和齿圈30通过一或多个螺旋弹簧40连接(参见图2)使得齿圈30将销28推进到它们径向最里面的位置，相当于夹紧晶片。两个永久磁铁33 (参见图Ib)被安装到齿轮齿圈30。多个至少二十四转子磁铁85 (其为永久磁铁)围绕卡盘基体21均匀排布。这些转子磁铁85是驱动和定位单元的一部分，即，被安装到卡盘基体21的转子(活动轴承的元件)的一部分。多个转子磁铁85和承载永久磁铁33的齿圈30被装入由卡盘基体21、外下卡盘盖22以及转子磁铁盖29提供的中空环形空间。这样的转子磁铁盖29可以是不锈钢护套。盖22和29是环形的并与卡盘基体21同中心。当组装卡盘20时，销轴27从上面插入其各自的位置使得销轴抵靠卡盘基体21紧密密封，如图Ic中所示。每个销轴27用螺钉24固定位置。此外，每个销轴可被销轴和螺钉之间的螺旋弹簧压入它的位置。 附着于定子基板5的是定子和活动定位单元80，其相对于圆筒形壁60同中心排布。定位单元80与转子磁铁85对应，从而浮起、定位和旋转卡盘20。在活动定位单元80的下面有两个安装到定子基板5的气缸50。在气缸50的杆的远端安装有锁定磁铁55 (永久磁铁)。锁定磁铁对应于齿圈30的永久磁铁33。气缸50被安装使得锁定磁铁55可相对于圆筒形壁60的轴径向移动。当销被打开例如以释放晶片时，进行如下的程序定子基板5随同升起的卡盘20被抬升使得圆筒形壁60不再处于锁定磁铁55和卡盘20之间的间隙中(参见图lc)。之后，气缸50移动靠卡盘20很近的锁定磁铁55，且该卡盘被转动使得永久磁铁33随同齿圈30被锁定磁铁锁定。现在卡盘转动而齿圈静止，因此销28打开。替代地，可以卡盘基体静止而气缸移动使得锁定磁铁切线地转动(沿着卡盘的周长)，从而齿圈被转动。但是，如上所述，本专利技术人已经发现，在较高的工艺温度，卡盘的销，比如所描述的那种，在处理完成时或者在处理过程中要实行晶片转换时会无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗茨·康姆尼格，托马斯·维恩斯伯格，赖纳·奥博威格，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：
国别省市：