TW201402267A - 夾持平面盤狀物的裝置 - Google Patents

Abstract

一種夾持平面盤狀物的裝置，包含一圓柱形的旋轉主體、兩組夾持元件、一空心圓筒形的電磁鐵保持架、以及若干電磁鐵，該兩組夾持元件藉由若干基座安裝於該旋轉主體的側壁上，該兩組夾持元件藉由一旋轉軸與該些基座連接，在該夾持元件上設有一磁性單元，每組夾持元件中各個夾持元件的磁性單元沿徑向的極性相同，該兩組夾持元件之間的磁性單元沿徑向的極性相反，在該基座上與該夾持元件下部相對處設有一張力單元，該夾持元件能繞該旋轉軸旋轉。本案通過輪換夾持來實現晶圓清洗的過程中晶圓上表面的完全清洗，有效提高晶圓的整體品質。

Description

夾持平面盤狀物的裝置

本案係關於半導體技術領域，特別關於一種夾持平面盤狀物的裝置。

本申請案主張2012年2月17日申請之大陸申請案第201210037911.2號之優先權，該等案至全文以引用的方式併入本文中。

在晶圓生產過程中，需要對晶圓進行清洗，但由於在晶圓清洗的過程中需要使晶圓進行高速旋轉，因而需要通過夾持元件來帶動晶圓旋轉，夾持元件在本技術領域內應用最多的是銷夾盤、伯努利吸盤等，在公開號為CN101587851A的大陸申請案中公開了一種利用離心力將晶圓卡緊，利用磁鐵的排斥力來打開晶圓的裝置，但由於無法對夾持元件與晶圓接觸的地方進行有效地清洗，在乾燥後常形成晶圓表面邊緣和夾持元件接觸地方的污染，即“水印”，從而在分子外延、熱擴散等晶圓製造工藝過程中造成水印在晶圓表面邊緣的揮發、擴散而導致晶圓表面品質的缺陷，從而影響晶圓整體品質。

本發明所要解決之技術問題在於如何在晶圓清洗的過程中，對夾持元件與晶圓接觸的地方進行有效清洗。

為實現上述目的，本發明提供一種夾持平面盤狀物的裝置，該裝置包括：一圓柱形的旋轉主體、兩組夾持元件、一空心圓筒形的電磁鐵保持架、以及若干電磁鐵，每組夾持元件具有至少三個夾持元件，該旋轉主體的側壁上設有與該夾持元件個數相同的基座，該兩組夾持元件通過該基座安裝於該旋轉主體的側壁上，該兩組夾持元件通過一旋轉軸與該基座連接，該電磁鐵保持架繞該旋轉主體一周且內壁與該旋轉主體的外壁呈預設距離，該若干電磁鐵沿該電磁鐵保持架徑向設於該電磁鐵保持架的內部，在該夾持元件上設有一磁性單元，每組夾持元件中各個夾持元件的磁性單元沿徑向的極性相同，該兩組夾持元件之間的磁性單元沿徑向的極性相反，在該基座上與該夾持元件下部相對處設有一張力單元，該夾持元件繞該旋轉軸旋轉。

優選地，該張力單元為壓縮彈簧，且沿徑向設置。

優選地，該磁性單元為沿徑向設置的永磁鐵。

優選地，該基座上設有一調整單元，用於調整該夾持元件繞該旋轉軸旋轉的最大角度。

優選地，該旋轉主體上表面設有至少三個平面盤狀物支撐。

優選地，該夾持元件用於夾持一平面盤狀物，該平面盤狀物為晶圓。

承上所述，本案之夾持平面盤狀物的裝置，通過設置兩組夾持元件，在晶圓清洗的過程中通過輪換夾持來實現晶圓上表面的完全清洗，有效提高了晶圓的整體品質。

為讓本發明之上述和其他特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之特徵與實施方式，內容足以使任何熟習相關技藝者能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段並據以實施，藉此實現本發明可達成的功效，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

下面以每組夾持元件具有三個夾持元件來說明本發明，但不限制本發明之專利保護範圍。參照圖1~5，該裝置包括：圓柱形的旋轉主體2、兩組夾持元件1，1'、空心圓筒形的電磁鐵保持架3、以及若干電磁鐵4，每組夾持元件具有三個夾持元件(本實施方式中的三個夾持元件為等間隔設置)，該旋轉主體2的側壁上設有與該夾持元件個數相同的基座，該兩組夾持元件1，1'通過該基座安裝於該旋轉主體2的側壁上，該兩組夾持元件1，1'通過旋轉軸G與該基座連接。該電磁鐵保持架3繞該旋轉主體2一周且內壁與該旋轉主體2的外壁呈預設距離，電磁鐵4沿該電磁鐵保持架3徑向設於該電磁鐵保持架3的內部。在該夾持元件1，1'上設有磁性單元，每組夾持元件中各個夾持元件的磁性單元沿徑向的極性相同，該兩組夾持元件之間的磁性單元沿徑向的極性相反，例如，第一組夾持 元件1的磁性單元的N極沿徑向向外，而第二組夾持元件1'的磁性單元的N極則沿徑向向內，優選地，本實施方式中該磁性單元為沿徑向設置的永磁鐵7。在該基座上與該夾持元件下部相對處設有張力單元，優選地，本實施方式中該張力單元為壓縮彈簧5、且沿徑向設置，該夾持元件1，1'能繞旋轉軸G旋轉。

為便於調整夾持元件1，1'的旋轉活動範圍，優選地，該基座上設有調整單元6，用於調整該夾持元件繞旋轉軸G旋轉的最大角度(通過調整圖4中的調整单元限位面S2的位置來調整該最大角度)，參照圖5，圖中的“α”為旋轉軸限位面S3與夾持元件鬆開晶圓時的限位面S4之間的夾角，也即為夾持元件繞旋轉軸旋轉的最大角度。

為便於平面盤狀物的放置，優選地，該旋轉主體2上表面設有至少三個平面盤狀物支撐8。

優選地，該夾持元件用於夾持平面盤狀物，其中平面盤狀物可為晶圓W。該夾持元件與晶圓W接觸處可通過設置凹槽進行夾持，這樣可使夾持元件1，1'的夾持點到旋轉主體2的中心距離稍小於晶圓半徑，藉此夾持元件能夠每次皆以相同的力夾持晶圓W，避免由於夾持力太小造成晶圓W相對旋轉主體2的相對滑動，該夾持元件與平面盤狀物接觸處也可不設置凹槽，通過摩擦力來進行夾持。

本實施方式的裝置的工作原理為：在清洗工藝過程開始時，先在旋轉主體2的平面盤狀物支撐8上放置晶圓W，並通過夾持元件1，1'對晶圓W進行夾持，旋轉主體 2開始旋轉，由於夾持元件的關係，使得旋轉主體2帶動晶圓W進行旋轉，清洗液體噴射單元9噴射清洗液對晶圓W的上表面進行清洗。由於晶圓W的旋轉，能夠使清洗液比較均勻的覆蓋晶圓W的上表面，但該夾持元件1，1'與晶圓W接觸處存在阻力和液體流動死區導致該處清洗液在甩乾的過程中無法完全甩乾，為使得該夾持元件與晶圓接觸處的清洗液完全甩乾，則通過如下兩個步驟：第一步，對電磁鐵4進行通電，使得電磁鐵4會對第一組夾持元件1的永磁鐵7之間產生排斥力，從而使得第一組夾持元件1克服壓縮彈簧5的張力和作用在第一組夾持元件1上的離心力，以使得第一組夾持元件1沿與其對應的旋轉軸G逆時針旋轉α角度，使第一組夾持元件1的限位面S1與調整單元限位元面S2接觸，此時，第一組夾持元件1處於完全打開狀態，第一組夾持元件1與晶圓W接觸處的殘留的液體被迅速甩乾，此時由於第二組夾持元件1'的永磁鐵由於與第一組夾持元件1的永磁鐵沿徑向的極性相反，而不會打開；第二步，對電磁鐵4進行通電，使得電磁鐵4會對第二組夾持元件1'的永磁鐵7之間產生排斥力，從而使得第二組夾持元件1'克服壓縮彈簧5的張力和作用在第二組夾持元件1'上的離心力，以使得第二組夾持元件1'沿與其對應的旋轉軸G逆時針旋轉α角度，使第二組夾持元件1'的限位面S1與調整單元的限位元面S2接觸，此時，第二組夾持元件1'處於完全打開狀態，第二組夾持元件1'與晶 圓W接觸處的殘留的液體被迅速甩乾，此時由於第一組夾持元件1的永磁鐵與第二組夾持元件1'的永磁鐵沿徑向的極性相反，而不會打開。

清洗工藝完成後，旋轉主體2停在圖3所示位置，使夾持元件正對電磁鐵，對與第一組夾持元件1正對的電磁鐵4"通電，使電磁鐵4"與第一組夾持元件1內的永磁鐵產生排斥力，對於第二組夾持元件1'正對的電磁鐵4'通電，使電磁鐵4'與第二組夾持元件1'內的永磁鐵產生排斥力，以使得第一組夾持元件1和第二組夾持元件1'均完全打開，便於換取晶圓W。

如此一來，在第一步的旋轉過程中，晶圓W與第一組夾持元件1脫離了接觸，在接觸處殘留的清洗液在離心力的作用下能夠被甩乾，在第二步的旋轉過程中，晶圓W與第二組夾持元件1'脫離了接觸，在接觸處殘留的清洗液在離心力的作用下能夠被甩乾。由此，晶圓W與夾持元件接觸的地方殘留的清洗液完全被甩乾，使得晶圓W的上表面完全被清洗，從而提高了清洗品質。

雖然本發明所揭露之實施方式如上，惟該之內容並非用以直接限定本發明之專利保護範圍。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露之精神和範圍的前提下，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧第一組夾持元件

1'‧‧‧第二組夾持元件

2‧‧‧旋轉主體

3‧‧‧電磁鐵保持架

4,4',4"‧‧‧電磁鐵

5‧‧‧壓縮彈簧

6‧‧‧調整單元

7‧‧‧永磁鐵

8‧‧‧平面盤狀物支撐

9‧‧‧清洗液體噴射單元

W‧‧‧晶圓

G‧‧‧旋轉軸

S1‧‧‧夾持元件卡緊晶圓時的限位面

S2‧‧‧調整單元限位元面

S3‧‧‧旋轉軸限位面

S4‧‧‧夾持元件鬆開晶圓時的限位面

圖1為按照本發明一實施方式的夾持平面盤狀物的裝置的結構示意圖(圖中的電磁鐵保持架為沿徑向的剖視圖)；圖2為圖1所示的夾持平面盤狀物的裝置的沿徑向的剖視圖；圖3為圖1所示的夾持平面盤狀物的裝置清洗結束後的俯視圖；圖4為圖1所示的夾持平面盤狀物的裝置中夾持元件處於卡緊晶圓狀態時的局部結構示意圖；以及圖5為圖1所示的夾持平面盤狀物的裝置中夾持元件處於鬆開晶圓狀態時的局部結構示意圖。

1‧‧‧第一組夾持元件

1'‧‧‧第二組夾持元件

2‧‧‧旋轉主體

3‧‧‧電磁鐵保持架

4‧‧‧電磁鐵

9‧‧‧清洗液體噴射單元

W‧‧‧晶圓

G‧‧‧旋轉軸

Claims (6)

1. 一種夾持平面盤狀物的裝置，包括：一圓柱形的旋轉主體、兩組夾持元件、一空心圓筒形的電磁鐵保持架、以及若干電磁鐵，每組夾持元件具有至少三個夾持元件，該旋轉主體的側壁上設有與該夾持元件個數相同的基座，該兩組夾持元件通過該基座安裝於該旋轉主體的側壁上，該兩組夾持元件通過一旋轉軸與該基座連接，該電磁鐵保持架繞該旋轉主體一周且內壁與該旋轉主體的外壁呈預設距離，該若干電磁鐵沿該電磁鐵保持架徑向設於該電磁鐵保持架的內部，在該夾持元件上設有一磁性單元，每組夾持元件中各個夾持元件的磁性單元沿徑向的極性相同，該兩組夾持元件之間的磁性單元沿徑向的極性相反，在該基座上與該夾持元件下部相對處設有一張力單元，該夾持元件繞該旋轉軸旋轉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，該張力單元為壓縮彈簧，且沿徑向設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，該磁性單元為沿徑向設置的永磁鐵。
4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，該基座上設有一調整單元，用於調整該夾持元件繞該旋轉軸旋轉的最大角度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，該旋轉主體上表 面設有至少三個平面盤狀物支撐。
6. 如申請專利範圍第1至5任一項所述之裝置，該夾持元件用於夾持一平面盤狀物，該平面盤狀物為晶圓。