CN106098590A - 晶圆旋转装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆旋转装置用于晶圆处理设备。晶圆旋转装置包括基座、承载装置、第一轴齿轮、动力单元、滚轮、第二轴齿轮与驱动组件。基座具有容置空间。承载装置配置于容置空间内，且用以容置晶圆。第一轴齿轮配置于基座的侧面。动力单元组装至基座的顶部，其中第一轴齿轮连接动力单元。滚轮位于承载装置下，且承靠晶圆的边缘。第二轴齿轮配置于基座的侧面上，且连接滚轮。驱动组件连接于第一轴齿轮与第二轴齿轮之间。当动力单元提供动力使第一轴齿轮与驱动组件转动时，第二轴齿轮转动以带动滚轮转动，使晶圆转动。

Description

晶圆旋转装置
技术领域
本发明是有关于一种装置，且特别是有关于一种用于晶圆处理设备的晶圆旋转装置。
背景技术
集成电路组件的工艺包括了晶圆清洗以及晶圆无电电镀。晶圆洗净是为了去除附着于晶圆表面上的有机化合物、金属杂质或微粒(Particle)，以避免这些污染物对后续工艺产生重大影响(例如为造成p-n接面的漏电、缩减少数载子的生命期、降低闸极氧化层的崩溃电压，甚至使电路结构短路。)。此外，晶圆无电电镀是在水溶液中金属离子(例如为镍或金)利用自身催化反应使水溶液中欲镀金属离子还原，析镀于晶圆上，使晶圆的表面具有焊接性或抗氧化的镀层。
然而，在晶圆清洗设备中，晶圆例如为平口晶圆(wafer with a flat edge)，可能会因为被晶圆清洗设备的构件(例如为晶圆盒)遮蔽，而造成晶圆浸蚀清洗液不均匀，导致芯片外观不良并让晶圆的良率降低。另外，在晶圆无电电镀工艺中，若不将自身催化反应中所产生的氢气快速地带离晶圆的表面，则可能使得欲镀液体无法有效地附着于晶圆的表面，造成镀层不均匀并让晶圆的良率降低。
发明内容
本发明提供一种晶圆旋转装置，可用于晶圆清洗与晶圆无电电镀的处理设备中，以提高晶圆的良率。
本发明的晶圆旋转装置用于晶圆处理设备。晶圆旋转装置包括基座、承载装置、第一轴齿轮、动力单元、滚轮、第二轴齿轮与驱动组件。基座具有容置空间。承载装置配置于容置空间内，且用以容置晶圆。第一轴齿轮配置于基座的侧面。动力单元组装至基座的顶部，其中第一轴齿轮连接动力单元。滚轮位于承载装置下，且承靠晶圆的边缘。第二轴齿轮配置于基座的侧面上，且连接滚轮。驱动组件连接于第一轴齿轮与第二轴齿轮之间。当动力单元提供动力使第一轴齿轮与驱动组件转动时，第二轴齿轮转动以带动滚轮转动，使晶圆转动。
在本发明的一实施例中，上述的滚轮具有包覆层，其包覆在滚轮的周围以增加滚轮与晶圆的边缘之间的摩擦。
在本发明的一实施例中，上述的包覆层的材质为橡胶。
在本发明的一实施例中，上述的包覆层的材质为马福林(Marprene)。
在本发明的一实施例中，上述的基座进一步具有固定部。固定部配置于容置空间中且包括多个限位壁与任两相邻的限位壁之间的一限位槽，且限位槽连通容置空间。承载装置的底部的相对侧配置于限位槽内以限制承载装置移动，其中限位壁的顶面的高度相较于滚轮的旋转中心的高度低。
在本发明的一实施例中，上述的基座进一步具有固定部。固定部配置于容置空间中且包括多个限位壁与任两相邻的限位壁之间的一限位槽。限位槽由限位壁的顶面凹陷并形成多个底板。各底板具有与容置空间及限位槽连通的多个贯孔。承载装置的底部的相对侧配置于限位槽内并承靠在底板上以限制承载装置移动，其中限位壁的顶面的高度相较于滚轮的旋转中心的高度低。
在本发明的一实施例中，上述的驱动组件为齿轮链组。齿轮链组包括多个齿轮，且这些齿轮啮合于第一轴齿轮与第二轴齿轮之间。
在本发明的一实施例中，上述的驱动组件为皮带。皮带环绕第一轴齿轮与第二轴齿轮。
在本发明的一实施例中，上述的基座更具有手持部。基座通过手持部可移动地设置于晶圆处理设备中。
在本发明的一实施例中，上述的手持部具有至少一对悬臂。这些悬臂分别突出朝向基座的外部。
在本发明的一实施例中，上述的手持部具有两第一框架与第二框架。两第一框架设置于基座的侧面与基座的另一侧面，且第二框架垂直连接于两第一框架之间。
在本发明的一实施例中，上述的动力单元包括马达与电源供应装置。马达连接第一轴齿轮。电源供应装置电性连接马达以驱动马达带动第一轴齿轮转动。
在本发明的一实施例中，晶圆旋转装置更包括限位柱，其配置于基座的另一侧面。限位柱由基座的另一侧面突伸进容置空间内，且位于承载装置的顶部之上，以限制所述承载装置摇晃。
在本发明的一实施例中，上述的滚轮的材质为聚醚醚酮(polyaryletherketone,PEEK)。
基于上述，在本发明的晶圆旋转装置中，将晶圆的边缘承靠在滚轮上，因此当动力单元驱动了第一轴齿轮、驱动组件与第二轴齿轮转动时，滚轮带动了晶圆转动。故，不论将本发明的晶圆旋转装置应用至晶圆清洗设备中或是晶圆无电电镀设备中，晶圆的表面可均匀地浸泡清洗液或是晶圆的表面不易残留气体。因此，可提高晶圆的良率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种晶圆旋转装置的立体图。
图2是图1的晶圆旋转装置移除承载装置后的立体图。
图3是图1的承载装置的立体图。
图4是图1的基座与承载装置组装时的剖视图。
图5是图1的晶圆旋转装置移除承载装置后的另一立体图。
图6是依照本发明的另一实施例的一种晶圆旋转装置的立体图。
图7是图6的晶圆旋转装置的左侧视图。
图8是图6的基座的局部立体图。
图9是图6的基座与承载装置组装时的剖视图。
附图标记说明：
100：晶圆旋转装置
110：基座
110a：容置空间
110b：侧面
110c：另一侧面
112：固定部
112a：限位壁
112b：限位槽
112c：顶面
114：手持部
114a：第一悬臂
114b：第二悬臂
120：承载装置
120a：狭槽
122：晶圆
130：第一轴齿轮
140：动力单元
142：马达
144：电源供应装置
150：滚轮
150a：旋转中心
152：包覆层
160：第二轴齿轮
170：驱动组件
172：第一齿轮
174：第二齿轮
176：第三齿轮
180：限位柱
200：晶圆旋转装置
210：基座
210a：容置空间
210b：侧面
210c：另一侧面
212：固定部
212a：限位壁
212b、212c：限位槽
212d：顶面
212e：底板
212f：贯孔
214：手持部
214a：第一框架
214b：第二框架
220：承载装置
222、224：晶圆
270：驱动组件
272：第一齿轮
274：第二齿轮。
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种晶圆旋转装置的立体图。图2是图1的晶圆旋转装置移除承载装置后的立体图。图3是图1的承载装置的立体图。在本实施例中，晶圆旋转装置100可用于晶圆清洗或晶圆无电电镀等处理设备(图中未标示)，以提高经由所述处理设备处理后的晶圆122的良率。晶圆旋转装置100包括基座110、承载装置120、第一轴齿轮130、动力单元140、滚轮150、第二轴齿轮160与驱动组件170。基座110具有容置空间110a。承载装置120配置于容置空间110内，且具有多个狭槽120a以容置晶圆122。此外，本实施例的晶圆122可为无平口的晶圆或具平口的晶圆，且以下实施例的晶圆122以具平口的晶圆进行说明。
第一轴齿轮130配置于基座110的侧面110b。动力单元140组装至基座110的顶部，其中第一轴齿轮130连接动力单元140。另外，本实施例的动力单元140包括马达142与电源供应装置144(例如为电池)，其中马达142连接第一轴齿轮130，且电源供应装置144电性连接马达142以驱动马达142带动第一轴齿轮130。
图4是图1的基座与承载装置组装时的剖视图。请参考图1、2与图4，滚轮150位于承载装置120下，且承靠晶圆122的边缘。第二轴齿轮160配置于基座110的侧面110b上，且连接滚轮150。驱动组件170连接于第一轴齿轮130与第二轴齿轮160之间。当电源供应装置144的电力传递至马达142时，马达142使第一轴齿轮130与驱动组件170转动时，且第二轴齿轮160转动以带动滚轮150绕着旋转中心150a转动。因此，晶圆122转动。由于晶圆122转动，因此晶圆122不论在晶圆清洗过程或是晶圆无电电镀过程中，晶圆122的表面可均匀地浸泡清洗液(附图中未标示)或是晶圆122的表面不残留气体(例如为氢气)，使晶圆122具有良好外观或是具有均匀镀层而提高经处理后的晶圆122的良率。因此，晶圆122的良率提高以减少后续处理的时间，进而能减少晶圆122的制造成本。
以下将进一步说明于晶圆清洗设备及晶圆无电电镀设备中使用本发明的晶圆旋转装置100与未使用本发明的晶圆旋转装置100的差异处。
表一为对照组与实验组的对照表，其中在表一中的对照组的数据为未使用本发明的晶圆旋转装置100所获得的数据，且实验组为使用本发明的晶圆旋转装置100所获得的数据。由表一观之，不论在晶圆清洗过程以及晶圆无电电镀过程中，在使用本发明的晶圆旋转装置100后，晶圆外观能达到良好状态以及镀层能均匀覆盖晶圆表面，其中晶圆122的良率可大于97％。
表一 对照组与实验组的对照表
请参考图4，为了增加滚轮150与晶圆122的边缘之间的摩擦力以确保晶圆122能顺利的转动，本实施例的滚轮150可具有包覆层152，其材质为橡胶。此外，在另一实施例中，滚轮150的包覆层152的材质为马福林。再者，本实施例的滚轮150的材质可为聚醚醚酮。藉此，可提高滚轮150的耐高温与耐化学性。
请参考图2与图4，基座110更具有固定部112。固定部112配置于容置空间110a中且包括多个限位壁112a与任两相邻的限位壁112a之间的一限位槽112b，且限位槽112b连通容置空间110a以帮助晶圆122充分接触晶圆处理液体。承载装置120的底部的相对侧配置于限位槽112b内以限制承载装置120移动。因此，可避免承载装置120因移动而造成晶圆122无法与晶圆处理液体充分反应。须说明的是，本实施例的限位槽112b的数量以两个进行说明，且在其它实施例中，限位槽112b的数量配合承载装置120的数量可为四个。本发明并不限定限位槽122b的数量以及承载装置120的数量，使用者可依据实际需求而进行调整。
图5是图1的晶圆旋转装置移除承载装置后的另一立体图。请参考图2、图4与图5，在本实施例中，晶圆旋转装置100进一步包括限位柱180，其配置于基座110的另一侧面110c。限位柱180由基座的110另一侧面110c突伸进容置空间110a，且位于承载装置120的顶部之上。具体来说，本实施例的限位柱180可为一螺丝，在承载装置120安装于容置空间110a后，限位柱180的前端旋进容置空间110a内并限制承载装置120摇晃。因此，也可避免承载装置120因移动而造成晶圆122无法与晶圆处理液体充分反应。
此外，本实施例的限位壁112a的顶面112c的高度相较于滚轮150的旋转中心150a的高度低。因此，滚轮150抵靠晶圆122的边缘，以确保驱动晶圆122转动。
本实施例的驱动组件170包括与第一轴齿轮130啮合的第一齿轮172、与第二轴齿轮160啮合的第二齿轮174，以及啮合于第一齿轮172与第二齿轮174之间的第三齿轮176。因此，动力单元140的马达142提供的动力可在基座110的侧面110b被传递，以缩小动力传递所需空间。因此，晶圆旋转装置100可具有弹性的组件配置空间。在另一实施例中，驱动组件170为皮带，其环绕第一轴齿轮130与第二轴齿轮160。
请参考图1、图2与图5，基座110更具有手持部114。基座110通过手持部114可移动地设置于上述晶圆处理设备中。具体来说，本实施例的手持部114包括多对的第一悬臂114a与多对的第二悬臂114b。第一悬臂114a与第二悬臂114b分别突出朝向基座110的外部，且第一悬臂114a的延伸方向与第二悬臂的延伸方向彼此不平行。在承载装置120安装至基座110后，使用者可通过第一悬臂114a、第二悬臂114b或第一悬臂114a与第二悬臂114b的组合将晶圆旋转装置100悬挂于上述晶圆处理设备中。因此，在晶圆122处理完毕后或是晶圆处理有异常状况时，使用者可方便地将晶圆旋转装置100移出于上述晶圆处理设备之外。
图6是依照本发明的另一实施例的一种晶圆旋转装置的立体图。图7是图6的晶圆旋转装置的左侧视图。请参考图6与图7，本实施例的晶圆旋转装置200与图1的晶圆旋转装置100相似，其中相同或相似的组件标号代表相同或相似的组件，于此不再赘述。本实施例的驱动组件270包括了第一齿轮272与第二齿轮274，且第二轴齿轮160的数量为两个，同时滚轮150(请参考图9)的数量对应两第二轴齿轮160也为两个，其中两第二轴齿轮160啮合第二齿轮274。换言之，本实施例的晶圆旋转装置200可供两个承载装置220安装且同时转动晶圆222、224。另外，本实施例的驱动组件270可为皮带，并环绕第一轴齿轮130与两第二轴齿轮160。
图8是图6的基座的局部立体图。图9是图6的基座与承载装置组装时的剖视图。请参考图6、图8与图9，本实施例的基座210的固定部212配置于容置空间210a内。固定部212包括多个限位壁212a与任两相邻的限位壁212a之间的限位槽212b、212c。限位槽212b、212c由限位壁212a的顶面212d凹陷并形成多个底板212e。各底板212e具有与容置空间210a及限位槽212b、212c连通的多个贯孔212f。承载装置220的底部的相对侧配置于两限位槽212b内，或是承载装置220的底部的相对侧配置于另两限位槽212c内，且两承载装置220承靠在底板212e上以限制晶圆222、224移动。因此，本实施例的基座210的固定部212与图1的基座210的固定部112的差异在于：本实施例的固定部212可同时限制两个容置不同尺寸晶圆222、224(例如为3吋晶圆及4吋晶圆)的承载装置220移动或是同时限制两个容置相同尺寸晶圆222、224的承载装置220移动。
此外，由于贯孔212f与限位槽212b、212c连通容置空间210a，因此可帮助晶圆222、224充分接触晶圆处理液体。另外，本实施例的限位壁212a的顶面212d的高度相较于滚轮150的旋转中心150a的高度低。因此，滚轮150抵靠晶圆222、224的边缘，以确保驱动晶圆222、224转动。
请参考图6与图7，本实施例的基座210更具有手持部214。手持部214包括两第一框架214a与第二框架214b。两第一框架214a设置于基座210的侧面210b与基座210的另一侧面210c，且第二框架214b垂直连接于两第一框架214a之间。因此，使用者可方便地将晶圆旋转装置200放入或悬吊于上述晶圆处理设备中。
综上所述，本发明的晶圆藉由轴齿轮、驱动组件以及滚轮转动，使晶圆表面具有良好外观或是晶圆表面不残留气体。因此，晶圆的良率提高以减少后续处理的时间，进而能减少晶圆的制造成本。此外，当滚轮具有包覆层，且包覆层的材质为橡胶或马福林时，可增加滚轮与晶圆的边缘之间的摩擦力以帮助晶圆滚动。另外，当基座具有固定部时，可防止承载装置移动并减少晶圆无法与晶圆处理液体充分反应的风险。再者，当基座具有手持部时，可便于使用者移入或移出晶圆处理设备中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种晶圆旋转装置，用于一晶圆处理设备，所述晶圆旋转装置包括：
一基座，具有一容置空间；
一承载装置，配置于所述容置空间内，且用以容置一晶圆；
一第一轴齿轮，配置于所述基座的一侧面上；
一动力单元，组装至所述基座的顶部，其中所述第一轴齿轮连接所述动力单元；
一滚轮，位于所述承载装置下，且承靠所述晶圆的边缘；
一第二轴齿轮，配置于所述侧面上，且连接所述滚轮；以及
一驱动组件，连接于所述第一轴齿轮与所述第二轴齿轮之间，其中，当所述动力单元提供动力使所述第一轴齿轮与所述驱动组件转动时，所述第二轴齿轮转动以带动所述滚轮转动，使所述晶圆转动。
2.如权利要求1所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述滚轮具有一包覆层，包覆在所述滚轮的周围以增加所述滚轮与所述晶圆的边缘之间的摩擦。
3.如权利要求2所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述包覆层的材质为橡胶。
4.如权利要求2所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述包覆层的材质为马福林。
5.如权利要求1所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述基座进一步具有一固定部，所述固定部配置于所述容置空间中且包括多个限位壁与任两相邻的限位壁之间的一限位槽，且所有所述限位槽连通所述容置空间，所述承载装置的底部的相对侧配置于所有所述限位槽内以限制所述承载装置移动。
6.如权利要求5所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所有所述限位壁的顶面的高度相较于所述滚轮的旋转中心的高度低。
7.如权利要求1所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述基座进一步具有一固定部，所述固定部配置于所述容置空间中且包括多个限位壁与任两相邻的限位壁之间的一限位槽，且所有所述限位槽由所有有所述限位壁的顶面凹陷并形成多个底板，各所述底板具有与所述容置空间及所有所述限位槽连通的多个贯孔，所述承载装置的底部的相对侧配置于所有所述限位槽内且承靠在所有所述底板上以限制所述承载装置移动。
8.如权利要求7所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所有所述限位壁的所有所述顶面的高度相较于所述滚轮的旋转中心的高度低。
9.如权利要求1所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述驱动组件为一齿轮链组，所述齿轮链组包括多个齿轮，且所有所述齿轮啮合于所述第一轴齿轮与所述第二轴齿轮之间。
10.如权利要求1所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述驱动组件为一皮带，所述皮带环绕所述第一轴齿轮与所述第二轴齿轮。
11.如权利要求1所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述基座更具有一手持部，所述基座通过所述手持部可移动地设置于所述晶圆处理设备中。
12.如权利要求11所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述手持部具有至少一对悬臂，所有所述悬臂分别突出朝向所述基座的外部。
13.如权利要求11所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述手持部具有两第一框架与一第二框架，所述两第一框架设置于所述基座的所述侧面与所述基座的另一侧面，且所述第二框架垂直连接于所述两第一框架之间。
14.如权利要求1所述的晶圆旋转装置，其特征在于，所述动力单元包括：
一马达，连接所述第一轴齿轮；以及
一电源供应装置，电性连接所述马达以驱动马达带动所述第一轴齿轮转动。
15.如权利要求1所述的晶圆旋转装置，其特征在于，进一步包括一限位柱，配置于所述基座的另一侧面，所述限位柱由所述另一侧面突伸进所述容置空间内，且位于所述承载装置的顶部之上，以限制所述承载装置摇晃。
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