CN111326465B - 固持装置 - Google Patents

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Abstract

一种固持装置，适用于固持晶圆，并包含承载盘及多个支臂单元。承载盘适用于承载并吸附晶圆，并能以中心轴为轴心旋转。支臂单元连接于承载盘并与承载盘连动。每个支臂单元包括轨道架、传动模块及限位模块。轨道架连接于承载盘周缘并界定出轨道空间。传动模块设置于轨道空间，并具有可受承载盘旋转时产生的离心力牵引而朝远离中心轴的方向移动的传动件。限位模块连接于传动模块与轨道架，并具有可受传动件带动而往接近或远离中心轴方向转动的限位机构，限位机构具有用于容置晶圆的侧缘的卡扣槽，卡扣槽对接于晶圆的外周缘，防止晶圆飞脱离承载盘，并降低晶圆表面产生裂痕或受损的风险。

Description

固持装置
技术领域
本发明涉及一种固持装置，特别是涉及一种晶圆的固持装置。
背景技术
参阅图1与图2，现有晶圆的微影制程中，会通过承载装置8带动晶圆9旋转进行光阻涂布、显影、光阻去除和蚀刻等制程。承载装置8包括一真空吸盘81，及多个设置于真空吸盘81周缘的限位机构 82。真空吸盘81用于吸附晶圆9。各限位机构82具有一重锤821及一压制件822。所述重锤821垂吊于所述真空吸盘81周侧，所述压制件822连接于所述重锤821且可相对于所述真空吸盘81枢转。在真空吸盘81旋转的过程中，所述重锤821受所述真空吸盘81旋转时产生的离心力带动而朝斜上方偏移，以连动所述压制件822扣压于所述晶圆9顶面，达到晶圆9定位的效果。然而，以重锤821来带动压制件822定位晶圆9，较难以控制压制件822下压的应力，容易因为真空吸盘81旋转时需要猛烈加速，重锤821才能大幅度偏摆，却也造成压制件822瞬间下压于晶圆9的顶面，容易于晶圆9表面产生裂痕或受损。
发明内容
本发明之其中一目的在于提供一种能减少对晶圆伤害的固持装置。
本发明的固持装置在一些实施态样中，适用于固持晶圆，所述晶圆具有位于相反侧的顶面与底面，及连接于所述顶面与所述底面的外侧面。所述固持装置包含承载盘，及多个支臂单元。所述承载盘适用于承载并吸附所述晶圆的所述底面，并能以中心轴为轴心旋转。所述支臂单元间隔分布地连接于所述承载盘周缘并与所述承载盘连动，且与所述承载盘共同界定与所述晶圆尺寸相对应的晶圆置放区。所述支臂单元适用于在所述承载盘旋转时共同将所述晶圆限位于所述承载盘上。每个支臂单元包括轨道架、传动模块及限位模块。所述轨道架连接于所述承载盘周缘并朝远离所述中心轴的方向在所述承载盘的径向延伸，所述轨道架界定出轨道空间。所述传动模块设置于所述轨道空间，并具有受所述承载盘旋转时产生的离心力牵引而朝远离所述中心轴的方向移动的传动件。所述限位模块连接于所述传动模块与所述轨道架，并具有受所述传动件带动而往接近或远离所述中心轴方向转动的限位机构。所述限位机构具有用于容置所述晶圆的侧缘的卡扣槽，且所述限位机构受所述传动件带动而在常态位置及固持位置间转动，当所述限位机构位于所述常态位置，所述卡扣槽离开所述晶圆置放区，而当所述限位机构转动至所述固持位置，所述卡扣槽进入所述晶圆置放区以容置所述晶圆的侧缘。
在一些实施态样中，每个传动件具有板体，及形成于所述板体表面的齿状部，每个限位机构还具有对应啮合于所述齿状部的齿状结构。
在一些实施态样中，所述齿状结构为齿轮，每个限位模块还具有连接于所述轨道架的端框件，及两端枢设于所述端框件的枢轴，每个限位机构还具有限位件，所述限位件具有所述卡扣槽，所述齿状结构与所述限位件套设于所述枢轴。
在一些实施态样中，每个支臂单元的所述轨道架具有侧壁部，所述侧壁部具有与所述轨道架同向延伸呈长条形的限位槽，每个支臂单元的所述传动模块还具有连接于所述传动件并穿过所述限位槽的限位杆，所述限位杆的移动范围受限于所述限位槽，进而限制所述传动件的移动距离。
在一些实施态样中，每个支臂单元的所述轨道架具有相对的底壁部与顶壁部，所述底壁部具有面向所述顶壁部的第一导槽，所述顶壁部具有面向所述底壁部的第二导槽，每个支臂单元的所述传动模块还具有多个连接于所述传动件且能在所述第一导槽与所述第二导槽中滚动的导轮。
在一些实施态样中，每个支臂单元还包括连接于所述轨道架及所述传动件以提供所述传动件恒朝向所述中心轴的弹性回复力的复位模块。
在一些实施态样中，所述复位模块具有连接于所述轨道架的固定件、连接于所述传动件的连接件，及两端分别抵接于所述固定件与所述连接件以提供所述传动件恒朝向所述中心轴的弹性回复力的弹性件。
本发明的有益的效果在于：通过承载盘绕中心轴旋转时产生的离心力带动传动件在轨道空间中朝远离所述中心轴的方向移动，同时传动件带动限位机构往靠近所述中心轴的方向旋转，使所述限位机构的卡扣槽对接于所述晶圆的外周缘，防止晶圆飞脱离承载盘，并降低晶圆表面产生裂痕或受损的风险。
附图说明
本发明之其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是现有的晶圆承载装置的一示意图；
图2是一示意图，说明现有的晶圆承载装置旋转时，所述晶圆承载装置的一压制件容易瞬间下压于晶圆表面，造成晶圆受损；
图3是本发明固持装置的一实施例的一立体图；
图4是所述实施例夹持一晶圆的一侧视图；
图5是图4的一局部放大图，说明所述实施例的一支臂单元；
图6是图5的一立体分解图；
图7是所述支臂单元的一侧视示意图，说明所述支臂单元的一限位机构位于一常态位置；
图8是一侧视示意图，说明晶圆在其他的实施态样中也可能因为封装制程后具有翘曲的周缘；及
图9是所述支臂单元的一侧视示意图，说明所述限位机构位于一固持位置。
具体实施方式
参阅图3与图4，本发明固持装置100之一实施例，适用于固持一晶圆9，并带动所述晶圆9旋转进行光阻涂布、显影、光阻去除和蚀刻等制程。所述晶圆9具有位于相反侧的一顶面91与一底面92，及一连接于所述顶面91与所述底面92的外侧面93。于本实施例中，所述晶圆9是以平整的外观为例说明，但并不以此外观的晶圆9为限，也可以是周缘呈些微翘曲的晶圆9。
所述固持装置100包含一承载盘1，及四个支臂单元2。所述承载盘1适用于承载并吸附所述晶圆9的所述底面92，并能以一中心轴 C1为轴心旋转。详细的说，所述承载盘1包括一盘体11、一连接于所述盘体11底侧的转轴12，及一沿所述中心轴C1贯穿所述盘体11 与所述转轴12的吸气通道13。所述盘体11外观呈圆形并以所述中心轴C1为圆心。所述盘体11适用于供所述晶圆9置放，并具有多个呈同心圆状地自顶侧下凹而成的第一沟槽111，及一呈十字状并交叉于所述盘体11的圆心的第二沟槽112。所述第一沟槽111、所述第二沟槽112与所述吸气通道13相连通。所述转轴12适用于连接一驱动装置(未图示)及一真空泵(未图示)。所述驱动装置能驱动所述转轴12转动，进而带动盘体11绕所述中心轴C1旋转。所述真空泵能产生一吸力使所述晶圆9的所述底面92与所述盘体11之间的气体同时经由所述第一沟槽111、所述第二沟槽112导入所述吸气通道13，再使气体从吸气通道13导出至所述真空泵，达到所述承载盘1真空吸附所述晶圆9的功效。通过所述第一沟槽111与所述第二沟槽112的设计，增加所述晶圆9的所述底面92被吸附的面积，加强真空吸附的效果。
所述支臂单元2等距间隔分布地连接于所述承载盘1周缘并与所述承载盘1连动，且与所述承载盘1的盘体11共同界定一与所述晶圆9尺寸相对应的晶圆置放区3。所述支臂单元2适用于在所述承载盘1旋转时共同夹持所述晶圆9，以将所述晶圆9限位于所述承载盘1上，防止所述晶圆9飞脱离所述承载盘1。
另配合参阅图5与图6，详细的说，每个支臂单元2包括一轨道架4、一传动模块5、一限位模块6，及一复位模块7。所述轨道架4 连接于所述承载盘1周缘并朝远离所述中心轴C1的方向在所述承载盘1的径向延伸，并具有一界定出一轨道空间411的轨道壁41，及一可分离地覆盖于所述轨道壁41一侧的侧盖板42。于本实施例中，所述轨道壁41是一体成型制成，并具有一侧壁部412，及自所述侧壁部 412上下相反两侧弯折延伸的一底壁部413与一顶壁部414。所述侧壁部412具有一连通于所述轨道空间411且与所述轨道架4同向延伸呈长条形的限位槽412a。所述底壁部413具有一面向所述顶壁部414 的第一导槽413a。所述顶壁部414具有一面向所述底壁部413且外型与所述第一导槽413a相同的第二导槽414a。通过所述侧盖板42可拆卸的设计，方便安装或更换设置于所述轨道空间411的所述传动模块 5。
所述传动模块5设置于所述轨道空间411，并可受所述承载盘1 旋转时产生的离心力牵引而沿着所述轨道空间411朝远离所述中心轴C1的方向移动。具体而言，所述传动模块5具有一传动件51、两个导轮52，及一限位杆53。于本实施例中，所述传动件51为一齿条板，并具有一长条状的板体511，及一形成于所述板体511的一上表面且邻近所述板体511较远离所述中心轴C1的一端的齿状部512。所述导轮52相间隔地设置于所述板体511的一侧表面且能在所述第一导槽413a与所述第二导槽414a中滚动，以使所述传动件51受离心力牵引时能在所述轨道空间411滑动。所述限位杆53垂直地连接于所述板体511的所述侧表面并穿过所述限位槽412a，使所述限位杆53 的移动范围受限于所述限位槽412a，进而限制所述传动件51的移动距离，防止所述传动件51飞脱出所述轨道空间411。
所述限位模块6连接于所述传动模块5与所述轨道架4，并可受所述传动件51带动以侧向抵接所述晶圆9的外侧面93。具体而言，所述限位模块6具有一端框件61、一枢轴62、两个轴承63，及一限位机构64。所述端框件61围绕出一方槽611且连接于所述轨道架4 的末端，并具有两个位于所述方槽611两侧的轴孔612。所述轴承63 分别套设所述枢轴62两端且分别安装于所述轴孔612，以使所述枢轴 62两端枢设于所述端框件61。所述限位机构64具有一限位件641，及一齿状结构642。所述限位件641具有一位于所述端框件61的方槽 611且枢设于所述枢轴62的传动部641a、一自所述传动部641a顶侧向上延伸的抵靠部641b，及一自所述抵靠部641b顶侧弯折延伸的遮墙部641c。所述传动部641a、所述抵靠部641b及所述遮墙部641c 共同界定出一用于容置所述晶圆9的侧缘的卡扣槽641d。所述齿状结构642于本实施例中为齿轮，且所述齿状结构642套设于所述枢轴62 并对应啮合于所述传动件51的所述齿状部512。当所述传动件51在所述轨道空间411中移动，能通过所述齿状部512连动所述齿状结构 642，使所述枢轴62与所述限位件641同步地旋转。在一变化的实施态样中，所述齿状结构642也可以是直接形成于所述限位件641的所述传动部641a的外缘并能对应啮合于所述传动件51的所述齿状部 512，不用另外加装齿轮。
所述复位模块7连接于所述轨道架4及所述传动件51，并能提供所述传动件51一恒朝向所述中心轴C1的弹性回复力。详细的说，所述复位模块7具有一固定件71、一连接件72，及一弹性件73。所述固定件71呈方块状并抵接于所述轨道架4的末端，且通过例如螺丝锁固于所述端框件61，以使所述固定件71与所述轨道架4相对固定。所述连接件72呈L型且固定地连接于所述传动件51的所述板体511 的侧表面，因此可随着所述传动件51在所述轨道空间411中移动。所述弹性件73于本实施例中为弹簧，且两端分别抵接于所述固定件 71与所述连接件72。当所述承载盘1旋转产生离心力，所述传动件 51受离心力牵引朝远离所述中心轴C1的方向移动，使所述连接件72 压缩所述弹性件73蓄积一弹性回复力，而当所述承载盘1转速下降，使离心力下降，所述弹性回复力驱使所述传动件51朝靠近所述中心轴C1的方向移动，回复到原始位置。
参阅图7与图9，每个支臂单元2的所述限位机构64可受所述传动件51带动而在一如图7所示的常态位置及一如图9所示的固持位置间转动。当所述限位机构64在所述常态位置，所述限位件641呈现一倾斜状态，使得所述限位件641的所述卡扣槽641d离开所述晶圆置放区3，如此可供操作者放置晶圆或取出晶圆，而不会受到所述限位件641的干扰。当所述限位机构64在所述固持位置，所述限位件641的所述卡扣槽641d进入所述晶圆置放区3，对应容置所述晶圆 9的侧缘，进而使所述限位机构64的所述限位件641的所述抵靠部 641b抵接于所述晶圆9的所述外侧面93。参阅图8，值得一提的是，在其他的实施态样中，晶圆9也可能因为在封装制程中产生周缘翘曲的外观，导致湿制程中的药液容易集中在晶圆9中央，造成显影或蚀刻不均的现象发生，是以所述限位机构64除了可在所述承载盘1(见图3)旋转时共同将所述晶圆9限位于所述晶圆置放区3，也可以协助将翘曲度较大的晶圆9稍微整平，使药液在旋转过程中能均匀涂布在晶圆9表面。
续参阅图7与图9，以下段落以所述固持装置100的任一支臂单元2的运作过程为例进行说明。当所述承载盘1(见图4)处于静止的状态而未产生离心力，或所述转轴12(见图4)旋转的转速较低所产生的离心力不足以克服所述传动模块5与所述轨道架4之间的摩擦力或所述传动模块5与所述复位模块7之间的弹性回复力，使所述传动模块 5未能受力移动，所述限位杆53位于所述限位槽412a靠近所述中心轴C1(见图3)的一端，此时所述限位机构64在所述常态位置。操作员可将所述晶圆9放入所述晶圆置放区3并开启所述真空泵。启动所述驱动装置，使所述转轴12旋转且逐渐提高转速，所述固持装置100 产生的离心力会逐渐升高，使所述传动模块5受离心力牵引且克服摩擦力与弹性回复力朝远离所述中心轴C1的方向移动，所述限位杆53 移动至所述限位槽412a远离所述中心轴C1的一端，且所述传动件 51在所述轨道空间411(见图6)移动的过程中通过所述齿状部512渐进式地同步带动所述齿状结构642、所述枢轴62、所述限位件641往靠近所述中心轴C1的方向旋转，使所述限位件641的所述卡扣槽641d 渐进式地进入所述晶圆置放区3，以较柔和的方式对应容置所述晶圆 9的侧缘，进而使所述限位机构64的所述限位件641的所述遮墙部 641c逐渐抵接于所述晶圆9的所述顶面91，使所述限位机构64抵达所述固持位置。在本实施例中，所述抵靠部641b与所述晶圆9的所述外侧面93相间隔一预定距离，但并不以此为限，所述抵靠部641b也可以接触于所述晶圆9的所述外侧面93。此外，由于所述复位模块 7的所述固定件71是不可动的，当所述传动件51受离心力牵引而朝远离所述中心轴C1的方向移动，所述连接件72会压缩所述弹性件 73蓄积一弹性回复力。
最后，当晶圆9的制程结束，所述承载盘1转速下降，离心力亦跟着下降，所述弹性件73产生的弹性回复力驱使所述传动件51朝靠近所述中心轴C1的方向移动，令所述限位机构64反向旋转，自动回复至如图7所示的所述常态位置。
综上所述，本发明固持装置100通过承载盘1绕中心轴C1旋转时产生的离心力带动传动件51在轨道空间411中朝远离所述中心轴 C1的方向移动，同时通过传动件51的齿状部512与限位机构64的齿状结构642相配合，带动限位机构64渐进式地往靠近所述中心轴 C1的方向旋转，使所述限位机构64的卡扣槽641d以较柔和的方式对接于所述晶圆9的外周缘，防止晶圆9飞脱离承载盘1，并降低晶圆9表面产生裂痕或受损的风险；另外，通过设置复位模块7，使承载盘1转速下降时，传动件51可自动地往靠近所述中心轴C1的方向移动，回复至初使的常态位置，故确实能达成本发明之目的。
以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (7)

1.一种固持装置，适用于固持晶圆，所述晶圆具有位于相反侧的顶面与底面，及连接于所述顶面与所述底面的外侧面，其特征在于：所述固持装置包含：
承载盘，适用于承载并吸附所述晶圆的所述底面，并能以中心轴为轴心旋转；及
多个支臂单元，间隔分布地连接于所述承载盘周缘并与所述承载盘连动，且与所述承载盘共同界定与所述晶圆尺寸相对应的晶圆置放区，所述支臂单元适用于在所述承载盘旋转时共同将所述晶圆限位于所述承载盘上，每个支臂单元包括
轨道架，连接于所述承载盘周缘并朝远离所述中心轴的方向在所述承载盘的径向延伸，所述轨道架界定出轨道空间；
传动模块，设置于所述轨道空间，并具有受所述承载盘旋转时产生的离心力牵引而朝远离所述中心轴的方向移动的传动件；及
限位模块，连接于所述传动模块与所述轨道架，并具有受所述传动件带动而往接近或远离所述中心轴方向转动的限位机构，所述限位机构具有用于容置所述晶圆的侧缘的卡扣槽，且所述限位机构受所述传动件带动而在常态位置及固持位置间转动，当所述限位机构位于所述常态位置，所述卡扣槽离开所述晶圆置放区，而当所述限位机构转动至所述固持位置，所述卡扣槽进入所述晶圆置放区以容置所述晶圆的侧缘。
2.根据权利要求1所述的固持装置，其特征在于：每个传动件具有板体，及形成于所述板体表面的齿状部，每个限位机构还具有一对应啮合于所述齿状部的齿状结构。
3.根据权利要求2所述的固持装置，其特征在于：所述齿状结构为齿轮，每个限位模块还具有连接于所述轨道架的端框件，及一两端枢设于所述端框件的枢轴，每个限位机构还具有限位件，所述限位件具有所述卡扣槽，所述齿状结构与所述限位件套设于所述枢轴。
4.根据权利要求1所述的固持装置，其特征在于：每个支臂单元的所述轨道架具有侧壁部，所述侧壁部具有与所述轨道架同向延伸呈长条形的限位槽，每个支臂单元的所述传动模块还具有一连接于所述传动件并穿过所述限位槽的限位杆，所述限位杆的移动范围受限于所述限位槽，进而限制所述传动件的移动距离。
5.根据权利要求1所述的固持装置，其特征在于：每个支臂单元的所述轨道架具有相对的底壁部与顶壁部，所述底壁部具有面向所述顶壁部的第一导槽，所述顶壁部具有面向所述底壁部的第二导槽，每个支臂单元的所述传动模块还具有多个连接于所述传动件且能在所述第一导槽与所述第二导槽中滚动的导轮。
6.根据权利要求1所述的固持装置，其特征在于：每个支臂单元还包括连接于所述轨道架及所述传动件以提供所述传动件恒朝向所述中心轴的弹性回复力的复位模块。
7.根据权利要求6所述的固持装置，其特征在于：所述复位模块具有连接于所述轨道架的固定件、连接于所述传动件的连接件，及两端分别抵接于所述固定件与所述连接件以提供所述传动件恒朝向所述中心轴的弹性回复力的弹性件。
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