專利名稱：用于銷釘卡盤的加固銷釘及使用這種加固銷釘?shù)匿N釘卡盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理晶片狀物體的裝置，尤其涉及具有銷釘結(jié)構(gòu)的這種裝置。本發(fā)明還涉及在這種裝置中使用的銷釘結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
處理晶片狀物體的裝置通常包括從晶片邊緣下方或側(cè)面支撐物體的銷釘。這種裝置的示例在共同所有的美國(guó)專利No. 4，903, 717,5, 513，668及6，435，200中有描述，通過(guò)引用將這些專利的全部?jī)?nèi)容清楚地合并于此。這樣的裝置實(shí)際上通常用作在單個(gè)晶片濕處理設(shè)備的處理腔中的旋轉(zhuǎn)卡盤，使用在半導(dǎo)體晶片處理和這種晶片上的半導(dǎo)體裝置的制造中。由于這些卡盤使用中受到高腐蝕性化學(xué)物的作用，所以它們通常由諸如聚四氟こ烯(PTFE)或聚偏氟こ烯(PVDF)等化學(xué)性質(zhì)相對(duì)惰性的塑料形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在處理晶片狀物體的裝置中慣常使用的支撐銷釘在使用中承受相當(dāng)大的壓力，這會(huì)損害該裝置的可靠性和/或縮短其總的使用壽命。由于這種裝置的資本投資相當(dāng)巨大，所以改進(jìn)這種裝置的可靠性和/或延遲其使用壽命的新結(jié)構(gòu)會(huì)是相當(dāng)有價(jià)值的。根據(jù)本發(fā)明，處理晶片狀物體的裝置配有具有本體的支撐銷釘，該本體由化學(xué)性質(zhì)不活潑的疏松(bulk)材料形成并定義了包含不同材料的空腔，該不同材料的楊氏模量(Young’ s modulus)大于疏松材料的楊氏模量。配有這些銷釘?shù)难b置能夠比慣用裝置承受更多數(shù)量的處理循環(huán)而不損壞。


參考附圖，在閱讀本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的以下詳細(xì)說(shuō)明后，本發(fā)明的其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于處理晶片狀物體裝置的部分垂直截面的側(cè)視圖；圖2a是說(shuō)明在圖I中使用的銷釘模塊的實(shí)施方式的透視并且部分截面的視圖；圖2b是圖2a銷釘模塊的截面圖；及圖2c是圖2a銷釘模塊的透視圖。
具體實(shí)施方式

在圖I中，支撐體1，其用于支持晶片狀物體，尤其在后者用處理液(用于刻蝕硅晶片)處理時(shí)，支撐物I設(shè)置在空心支撐軸2上并可以設(shè)置為通過(guò)這個(gè)軸繞著其軸線11旋轉(zhuǎn)；為此目的，提供了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3 (比較美國(guó)專利4，903，717)。
該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)4，其輸出小齒輪5通過(guò)齒形帶6與固定連接到支撐軸2的齒輪7聯(lián)接。為了將受壓氣體供應(yīng)到空心支撐軸2，其下端容納了連接到用于供氣(例如氮?dú)?的壓縮氣體導(dǎo)管9的杯形部件8 ;通過(guò)曲徑密封墊片10使杯形部件8相對(duì)支撐軸2的下端密封。支撐體I包括基體部件20，基體部件20具有形狀近似杯形的環(huán)形部件21和大體為盤狀結(jié)構(gòu)的中心部件22。環(huán)形部件21通過(guò)在其外邊緣的環(huán)形肋23安置在杯形部件20外邊緣上。此外，環(huán)形部件21通過(guò)諸如在基體部件20的表面25上的圓弧形凸起24支撐。中心部件22具有位于環(huán)形部件21的臺(tái)階27上的肩部26。中心部件22通過(guò)若干夾緊螺栓30附于基體部件20。環(huán)形部件21夾緊在基體部件20與中心部件22之間的適當(dāng)位置。在基體部件20與中心部件22之間設(shè)有空間31，該空間31下方是由基體部件20的表面25限定、上方是由中心部件22的表面32限定。間隙狀空間33從該空間31發(fā)散；空間33分別由基體部件20與環(huán)形部件21互相面對(duì)的表面34和35限定。齒輪緣40容納在空間31和間隙狀空間33中，該齒輪緣40與支撐軸2的上端41耦合，并且齒輪緣40向外放射狀延伸的外齒42與軸44上的齒輪43嚙合，軸44可旋轉(zhuǎn)地容納在環(huán)形部件21的孔中。每個(gè)軸44帶有設(shè)為偏離其旋轉(zhuǎn)軸的銷釘45。通過(guò)齒輪緣40的幫助轉(zhuǎn)動(dòng)軸44，銷釘45與支撐體I的旋轉(zhuǎn)軸11的徑向距離可以變化。銷釘45用作橫向保留維持在支撐體I上的晶片狀物體(如硅晶片)的停止件。齒輪緣40由環(huán)形分布插設(shè)在基體部件20中的滑塊6支撐和引導(dǎo)。這些滑塊46諸如由聚四氟こ烯形成。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一歩注意到的是，未示出的凹槽設(shè)置在齒輪緣40中，環(huán)形部件21的凸起24與夾緊螺栓30延伸經(jīng)過(guò)這些凹槽。這些凹槽被設(shè)置成使得齒輪緣40可以相對(duì)環(huán)形部件21旋轉(zhuǎn)，并且從而使支撐體I到達(dá)可以將銷釘45調(diào)節(jié)到理想程度的程度。在通過(guò)調(diào)節(jié)軸44徑向轉(zhuǎn)動(dòng)銷釘45時(shí)，基體部件20通過(guò)未示出細(xì)節(jié)的制動(dòng)裝置制動(dòng)，該制動(dòng)裝置可以如美國(guó)專利4，903，717描述的那樣設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)為軟管制動(dòng)器，并且支撐軸2相對(duì)于支撐體I旋轉(zhuǎn)。通過(guò)支撐體I與其支撐軸2之間的這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)，銷釘45的軸44也同樣地轉(zhuǎn)動(dòng)。基體部件22也可以與快式制動(dòng)器(shoe brake)關(guān)聯(lián)，以代替美國(guó)專利No. 4，903，717中已知的軟管制動(dòng)器。盲孔50設(shè)置在支撐體I的中心部件22中；支撐軸2的上端容納在該盲孔50中，支撐軸2中的孔51終止在該上端。支撐軸2的上端通過(guò)墊圈52相對(duì)中心部件是密封的。由支撐軸2中的孔51出去并進(jìn)入由盲孔50形成的空間的氣體通過(guò)若干徑向孔53流入環(huán)形空間54，并從那到達(dá)噴嘴12，氣體通過(guò)噴嘴離開支撐體I。環(huán)形空間54分別由中心部件22與環(huán)形部件21互相面對(duì)的表面55和56限定?？梢钥吹剑渲蟹庋b用于偏心銷釘45的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間31和間隙狀空間33是與壓縮空氣通過(guò)支撐體(盲孔50、孔53、環(huán)形空間54)到噴嘴12的流動(dòng)路徑隔開并密封的(通過(guò)墊圈52)。
銷釘45由相對(duì)于使用在晶片濕處理中的高腐蝕性化學(xué)品呈惰性的疏松材料制成，優(yōu)選諸如聚四氟こ烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯こ烯/聚こ基苯こ烯(polyethylstyrene) (PS/PES)、こ烯-四氟こ烯共聚物(ETFE)、聚偏ニ氟こ烯(PVDF)、聚氯代三氟こ烯(PCTFE)均聚物、聚全氟こ丙烯(FEP)，或者こ烯三氟氯こ烯(ECTFE)等塑料。PTFE和PVDF是特別優(yōu)選的。如圖2a、2b和2c所示，銷釘45可以是銷釘模塊201的形式，其包括向下或橫向沿著晶片的邊緣接觸晶片狀物體的夾緊部件(213)。上述銷釘45的結(jié)構(gòu)用于橫向接觸晶片狀物體的邊緣，例如，如使用在以伯努利法則運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)卡盤(spin chuck)那樣，晶片被維持在空氣墊上并且還應(yīng)該限制其橫向移位。 這里使用的術(shù)語(yǔ)“銷釘”還包括圖2a、2b和2c描述的銷釘模塊。銷釘模塊(201)包括齒輪(207)、軸(204)和夾緊部件(213)，其全部都優(yōu)選由上述的惰性疏松材料形成。夾緊部件(213)可以全部是圓柱形的，也可以具有徑向向內(nèi)的扇形表面部件以幫助晶片從其邊緣托起，這有時(shí)被實(shí)施以幫助處理階段之間液體排出。實(shí)踐中，夾緊部件(213)的直徑往往在大約Imm到大約5_的范圍內(nèi)，通常大多為約3_。當(dāng)關(guān)閉銷釘模塊(201)時(shí)，夾緊部件(213)夾緊晶片并因此而受壓。然而，銷釘模塊(201)還包括形成在軸(204)中的腔(202)，例如當(dāng)通過(guò)銷釘?shù)膴A緊部件(213)夾緊晶片時(shí)，在晶片實(shí)施液體處理過(guò)程中，從不流體聯(lián)通的面鉆入軸(204)的狹孔。在該實(shí)施方式中腔(202)是通過(guò)細(xì)桿(210)填充的，細(xì)桿(210)優(yōu)選壓入該腔(202)以使該桿與疏松材料之間幾乎沒(méi)有間隙留下。為了將桿(210)固定在腔(202)中，使用了用固定螺絲釘(216)關(guān)閉腔(202)。由于在該實(shí)施方式中腔(202)是盲孔，所以桿(210)全部由夾緊部件(213)內(nèi)所有表面上的疏松惰性材料覆蓋。細(xì)桿(210)具有比其由周圍的惰性疏松材料制成時(shí)具有的楊氏模量(E)(或者模量或彈性模量)更高。該桿的材料優(yōu)選由碳纖維增強(qiáng)復(fù)合物制成；然而，取決于對(duì)銷釘所托持的晶片實(shí)施的過(guò)程，其他材料也是可以的(例如不銹鋼或鈦)。占據(jù)腔(202)的材料，無(wú)論是細(xì)桿還是某些其他種類插入或集成材料，都優(yōu)選楊氏模量比周圍疏松惰性材料高出至少ー個(gè)數(shù)量級(jí)的材料(當(dāng)由N/mm2表示吋)，更優(yōu)選由N/mm2表示時(shí)楊氏模量比周圍疏松惰性材料高出至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)的材料。例如，由ASTM D638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法測(cè)量時(shí)，PVDF的楊氏模量是約I. lKN/mm2,而碳纖維增強(qiáng)塑料的楊氏模量大約是124kN/mm2到152kN/mm2。容納桿(210)的孔(202)優(yōu)選為平行于軸(204)的軸線并位于銷釘?shù)膴A緊部件(213)的中心。然而該孔可能是斜鉆的，只要該孔的上部在銷釘?shù)膴A緊部件(213)內(nèi)這是足夠的。根據(jù)本發(fā)明的銷釘復(fù)合結(jié)構(gòu)為包含該結(jié)構(gòu)的卡盤提供了增強(qiáng)的耐久性與壽命。例如，原來(lái)由于夾持過(guò)100，000個(gè)晶片后銷釘損壞而失效的卡盤現(xiàn)在將維持夾持1，000, 000個(gè)晶片。雖然本發(fā)明已經(jīng)以其中的各種優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解到提供的這些實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的示例，并且不應(yīng)當(dāng)將其作為限制保護(hù)范圍的借ロ，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求的真實(shí)范圍和精神給出。
權(quán)利要求
1.用于處理晶片狀物體的裝置，包括適于在對(duì)該物體實(shí)施處理操作期間以預(yù)定方位維持晶片狀物體的支撐體，以及可操作地嚙合該支撐體的多個(gè)支撐銷釘，該支撐銷釘適于該支撐體并被相對(duì)該支撐體設(shè)置以從該物體下方或邊緣將待處理的晶片狀物體支撐在所述裝置上，其中所述支撐銷釘包括由化學(xué)惰性的疏松材料形成并定義了空腔的本體、以及設(shè)置在由楊氏模量大于該疏松材料的材料形成的所述腔內(nèi)的插入件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該支撐體是由用于半導(dǎo)體晶片的單晶片濕處理的處理腔包圍的旋轉(zhuǎn)卡盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該銷釘設(shè)置在圍繞將放置晶片狀物體的在該支撐體上的區(qū)域的循環(huán)系列中，該銷釘適于與晶片狀物體進(jìn)行邊緣接觸從而限制該晶片狀物體橫向移離預(yù)定位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該疏松材料是化學(xué)性質(zhì)呈惰性的塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該疏松材料選自聚四氟こ烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯こ烯/聚こ基苯こ烯(PS/PES)、こ烯-四氟こ烯共聚物(ETFE)、聚偏ニ氟こ烯(PVDF)、聚氯代三氟こ烯(PCTFE)均聚物、聚全氟こ丙烯(FEP)和こ烯三氟氯こ烯(ECTFE)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中該疏松材料是聚四氟こ烯(PTFE)或者聚偏ニ氟こ烯(PVDF)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該插入件是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該插入件是不銹鋼或者鈦。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該插入件的楊氏模量在用N/mm2表示時(shí)比所述疏松材料的楊氏模量大至少ー個(gè)數(shù)量級(jí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中該插入件的楊氏模量在用N/mm2表示時(shí)比所述疏松材料的楊氏模量大至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
11.在處理晶片狀物體的裝置中使用的銷釘，包括由化學(xué)性質(zhì)呈惰性的疏松材料形成并定義了空腔的本體，以及設(shè)于由其楊氏模量大于該疏松材料的楊氏模量的材料形成的所述空腔內(nèi)的插入件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銷釘，其中該疏松材料選自聚四氟こ烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯こ烯/聚こ基苯こ烯(PS/PES)、こ烯-四氟こ烯共聚物(ETFE)、聚偏ニ氟こ烯(PVDF)、聚氯代三氟こ烯(PCTFE)均聚物、聚全氟こ丙烯(FEP)和こ烯三氟氯こ烯(ECTFE)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銷釘，其中該插入件是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合物或者不銹鋼或者鈦。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的銷釘，其中該插入件的楊氏模量在用N/mm2表示時(shí)比所述疏松材料的楊氏模量大至少ー個(gè)數(shù)量級(jí)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的銷釘，其中該插入件的楊氏模量在用N/mm2表示時(shí)比所述疏松材料的楊氏模量大至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)使用復(fù)合支撐銷釘結(jié)構(gòu)改善旋轉(zhuǎn)卡盤的耐久性與壽命，其中化學(xué)惰性塑料的銷釘本體包括包含插入件的空腔，該插入件由楊氏模量大于插入件塑料的楊氏模量的材料形成。
文檔編號(hào)H01L21/687GK102656680SQ201080056623
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者奧托·洛奇, 邁克爾·布魯格, 迪特馬爾·哈默 申請(qǐng)人:朗姆研究公司