TW201442144A - 晶圓支撐及校準設備 - Google Patents

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Abstract

所揭露的是晶圓支撐及校準設備。晶圓支撐及校準設備包括適用於固定、校準及支撐晶圓的晶圓支撐元件。晶圓支撐元件包括至少一個平坦部分以支撐晶圓、至少一個校準邊緣部分從至少一個平坦部分向上突出以及由至少一個基座部分的一部分雕刻而成的至少一個凹陷袋區。至少一個凹陷袋區適用於接收至少一個墊。

Description

晶圓處理裝置
本發明的實施例是有關於半導體裝置製程的領域，更特別的是，本發明是有關於用於裝置間傳送晶圓材料的晶圓處理裝置。
矽晶圓被用於製造半導體及太陽能電池。晶圓受到牽涉多個機器及多個機台的多段製造程序。因此，晶圓需要由一個機器/站傳送至另一個機器/站一次或更多次。
通常使用叫做終端作用器的設備來傳送晶圓。典型的終端作用器可以是外觀像手，其基座單元可依附於多個像手指的延伸。在每一個像手指的延伸上，多個晶圓可間隔分開地固定於晶圓墊的上面。最後的結果為由多個終端作用器指部支撐晶圓而形成的晶圓矩陣。通常，終端作用器可線性移動(例如是向前及向後)或是整個在同個平面上旋轉(例如是x-y軸)。終端作用器亦可沿著第三方向的z軸移動以提供全範圍的動作。
有幾個形式的晶圓介面特徵用於半導體晶圓處理設備。有時候矽酮墊用以從金屬機械終端作用器指部隔離矽晶圓。有時 候半導體晶圓坐落在附著於沿著終端作用器指部的週期間隔的硬滑墊上。硬滑墊通常由為高熱塑性材料的聚醚醚酮(polyetheretherketone，以下簡稱PEEK)塑料所組成，其中高熱塑性材料是半晶質的聚合物所組成。PEEK塑料的優點是在極端高溫下保持其可焊接、可加工的力學性質，且可接線於環氧樹脂(epoxies)氰基丙烯酸酯(cyanoacrylates)、聚胺基甲酸酯(polyurethanes)或矽酮。PEEK亦不會在真空下釋氣且為一般允許接觸半導體晶圓的可接受的材料。
有幾個形式的晶圓介面特徵用於半導體處理設備。有時候矽酮墊用於晶圓處理設備，以從典型的金屬機械終端作用器指部分開矽晶圓。如果矽晶圓被金屬終端作用器指部接觸，晶圓可能被終端作用器指部的基材污染。最近的晶圓處理設備的發展包括具有唇狀部形成於其上的典型的硬聚合物墊(例如是PEEK)。晶圓坐落在墊上且當終端作用器設備加速或減速進入位置時被反推離唇狀部。墊上的唇狀部是用以相對於終端作用器對準晶圓且確保當晶圓傳遞至處理機台時有適當的晶圓對準。若此種沿著終端作用器指部支撐晶圓的硬聚合物墊旋轉太快時，晶圓可側著滑離終端作用器設備。當終端作用器震動或機械控制系統未被適當地調整，造成終端作用器指部也振動時，在硬聚合物墊上的晶圓亦可在線性動作項目中滑動。
在此揭露及請求的實施例是對技術的改良，描述用以保持矽晶圓的校準以及在(其)位置(上)以防止負責在製造程序中移動矽晶圓從站至站的機械終端作用設備在線性和旋轉移動時滑動的系統和設備。在一實施例中有揭露晶圓支撐及校準設備。晶圓支撐及校準設備包括適用於固定、校準及支撐晶圓的晶圓支撐元件。晶圓支撐元件包括至少一個用以支撐晶圓的平坦部分、從所述至少一個平坦部分向上突出的至少一個校準邊緣部分以及由至少一個基座部分的一部分雕刻而成的至少一個凹陷袋區。所述至少一個凹陷袋區適用於接收至少一個墊。
在另一個實施例中，揭露了晶圓支撐及校準設備。晶圓支撐及校準設備包括適用於固定、校準及支撐晶圓的晶圓支撐元件。晶圓支撐元件包括至少一個平坦部分以支撐晶圓、至少一個校準邊緣部分從所述至少一個平坦部分向上突出以及由至少一個基座部分的一部分雕刻而成的至少一個凹陷袋區。所述至少一個凹陷袋區適用於接收至少一個墊。所述基座部分適用於接收所述晶圓支撐元件。所述基座部分更適用依附至終端作用設備。
100、200、300‧‧‧校準設備
105‧‧‧墊
110‧‧‧終端作用器指部
120、220‧‧‧晶圓支撐元件
123‧‧‧平坦部分
125‧‧‧校準邊緣部分
130‧‧‧凹陷袋區
140‧‧‧元件支撐部件
150、410、510‧‧‧基座部分
240‧‧‧基座耦合部分
320‧‧‧終端作用設備耦合機構
400、500‧‧‧終端作用器設備
511‧‧‧洞
600‧‧‧晶圓
圖1為一實施例中晶圓支撐及校準設備的說明。
圖2為一實施例中使用於圖1A的晶圓支撐及校準設備的墊的說明。
圖3為另一實施例中晶圓支撐及校準設備的說明。
圖4為一實施例說明其上依附有多個晶圓支撐及校準設備的終端作用器設備晶圓的部份透視圖。
圖5為一實施例說明其上依附有多個晶圓支撐及校準設備的終端作用設備的上視圖。
圖6A為一實施例說明終端作用器設備具有介於多個晶圓支撐及校準設備之間的多個晶圓的上視圖。
圖6B為一實施例說明具有晶圓放置在多個晶圓支撐及校準設備之間的終端作用器設備的更多細節的部份透視圖。
本發明將在現在於下文中藉由參考隨附的圖式(揭示本發明的較佳實施例)而被描述地更為充分。然而，本發明可以用許多不同形式來實施，且不應被建構為對於在此所列的實施例的限制。相反地，這些實施例被提供以使本公開是徹底且完善的，且充分地傳遞發明的範疇至本領域的技術人員。在所有的圖式中，類似的數字代表類似的元件。
圖1為一實施例中晶圓支撐及校準設備100的說明。晶圓支撐及校準設備100包括可移除的可附上於元件支撐部件140的晶圓支撐元件120。元件支撐部件140，反過來說，可以是附著於或可移除的可附上於終端作用器設備-特別是終端作用器指部110。終端作用器指部110通常為了強度、硬度及共振而以金屬製 作而成，進而在製造程序中，傳送晶圓從站到站的操作期間理想地執行(工作)。然而，金屬必須從其負責運送的半導體晶圓被屏蔽，因為金屬可污染半導體晶圓而改變晶圓的理想性質。因此，晶圓支撐及校準設備100可包括聚合物材質，例如(舉例而言)是聚醚醚酮(PEEK)或矽酮。晶圓支撐元件120及元件支撐部件140可包括太陽能相容的材料，例如是PEEK或其他聚合物、金屬、陶瓷或玻璃。
晶圓支撐元件120可以是使用扣合或螺紋接口並可移除的可附著於元件支撐部件140，其中晶圓支撐元件120合適地緊貼於元件支撐部件140，但如有必要仍可被移除或取代。
晶圓支撐元件120更包括晶圓(或其部分)可以固定於其上的平坦部分123。晶圓支撐元件120亦包括突出或延伸向上並垂直於平坦部分123的校準邊緣部分125。操作校準邊緣部分125以提供止動(特別是當晶圓支撐及校準設備100在動作中時)給固定的晶圓。校準邊緣部分125可具有輕微的曲度以協助晶圓置換，其中曲度的峰或頂點可以是當用於和其他晶圓支撐元件120的晶圓支撐及校準設備100連接時有校準點的特徵。舉例而言，比一個還多的校準設備100可以是放在特定的終端作用器指部110上，晶圓可以是放在其中兩個這些校準設備100之間。
校準邊緣部分125可操作以藉由與其他晶圓支撐及校準設備100的其他晶圓支撐元件120共同工作，校準藉由晶圓支撐元件支撐的晶圓。其它晶圓支撐元件120的校準邊緣部分125皆 校準，使得當晶圓接觸校準邊緣部分125時晶圓會自我對準。此內容將伴隨後面的討論且更清楚地示意於圖5至圖6。
晶圓支撐元件120更包括可以是由平坦部分123的次部份雕刻而成的凹陷袋區130。操作凹陷袋區130以接收且固定墊。元件支撐部件140包括基座部份150。基座部分150適於依附於如上敘述的終端作用器110。舉例而言，終端作用器指部110可以是圓形狀的。若是如此，基座部分150可以是類似的，半徑稍微較大的圓的(形狀)，進而合適地緊貼在涵蓋終端作用器指部110。這僅是終端作用器指部110的形狀的一個例子。終端作用器指部110亦可以是其它形狀，而基座部分150可以是適合於永久的或可移除的耦合於終端作用器指部110。
圖2為一實施例中使用於圖1A的晶圓支撐及校準設備100的墊105的說明。如稍早所提到，墊105可以是固定於晶圓支撐元件120的凹陷袋區130的裡面。凹陷袋區130及墊105已經示意為圓形狀。這僅是一例子或實施例。凹陷袋區130及墊105可以其它互補的形狀施行。
墊105可包括基於結合不汙染晶圓及介於墊105及晶圓之間的摩擦係數的矽酮。矽酮具有約略0.25至0.75的摩擦係數。再者，墊105的表面質地亦可被改變以影響摩擦係數。舉例而言，墊105的表面區域可以是類似於砂紙的質地以增加摩擦係數。因此，材料的選擇及墊的表面的質地圖樣影響了介於墊105和晶圓的整體摩擦係數。此造成了“可調式”設備，其中較大的摩擦係 數可應用至晶圓在動作時遭受較大的力的區域。因此，在一位置的墊105或終端作用器設備的末端，像是圖5的終端作用設備500，可具有相較於不同位置上或末端的不同的摩擦係數。舉例而言，在終端作用器的反方向的兩末端的長度的墊105可具有不同或變化的摩擦係數。終端作用器設備的墊105亦可具有隨著一特定維度變化的摩擦係數，其可以是，舉例而言，沿著從一位置或末端至另一位置或末端的長度的梯度。使用在此揭露的實施例，終端作用器可具有伴隨著不同摩擦係數的墊。舉例而言，每一個晶圓、半個晶圓、或藉由終端作用器持住的每一個晶圓的特定列可以是在墊上(並)伴隨著不同的摩擦係數。除此之外，墊105可包括其它太陽能相容的材料像是PEEK或其它聚合物、陶瓷、玻璃或金屬等不會污染晶圓的材料。
當墊105固定於凹陷袋區130內時(會)略微突出於晶圓支撐元件120的平坦部分123。這使得固定於平坦部分123上的晶圓實際上會接觸墊105。除此之外，當墊固定時，被設計為不升高在校準邊緣部分125上方固定的晶圓。墊105具有的主要功能為當操作終端作用器設備使從一站移動固定的晶圓至另一站的整個過程中始終維持晶圓位置。經由終端作用器的傳送可造成晶圓被施加側向力。若晶圓滑離它們的預期位置，其可阻止製造程序。因此，墊105可包括具有理想的摩擦係數的材料。其中一個這樣的材料可以是矽酮。墊的摩擦係數可以是大於或少於晶圓支撐元件120的平坦部分123的摩擦係數。
再者，墊105的摩擦係數可以是因不同的晶圓支撐及校準設備100而變化。舉例而言，當晶圓沿著終端作用器指部110位於更加外面時，施加到固定於終端作用器指部110的多個晶圓的力可增加。若在終端作用器設備的移動中有旋轉元件，這點尤其正確。更加遠離終端作用器設備的基座的旋轉力(也就是終端作用器指部110耦合於剩下的終端作用器設備處)大於較靠近終端作用器設備的基座的旋轉力。因此，具有較高的摩擦係數的墊105可以用於更加遠離終端作用器設備的基座且依附於終端作用器指部110的晶圓支撐元件120。可以依據終端作用器設備傳給晶圓的預期的線性、旋轉及振動力選擇墊的摩擦係數並施行於墊上。墊105可以是附著於凹陷袋區130的裡面，用壓力感測黏著劑、環氧基樹脂或其他固定機構以保持其(在)位置(上)。
圖3為另一實施例中晶圓支撐及校準設備300的說明。與圖1A中相同的那些元件與特徵已保持相同的參考標號。不同於那些在圖1A的元件與特徵已用新的參考標號來辨別。晶圓支撐及校準設備300包括晶圓支撐元件220。晶圓支撐元件220可以是附著於或可移除的可依附於終端作用器設備-特別是終端作用指部110。晶圓支撐及校準設備300亦包括聚合物材料，舉例而言，像是PEEK。
晶圓支撐元件120更包括在晶圓(或其部分)可以固定於其上的平坦部分123。晶圓支撐元件220亦包括突出或延伸向上並垂直於平坦部分123的校準邊緣部分125。操作校準邊緣部分125 以提供止動給固定的晶圓，特別是當晶圓支撐元件及校準設備300在做動時。校準邊緣部分125可具有輕微的曲度以協助晶圓置換，其中曲度的峰或頂點可以是用作當用於和其他晶圓支撐及校準設備300的其他晶圓支撐元件220連接時的校準點。
操作校準邊緣部分125，藉由與其他晶圓支撐及校準設備300的其他晶圓支撐元件220共同工作，校準藉由晶圓支撐元件支撐的晶圓。其它晶圓支撐元件220的校準邊緣部分125皆校準，使得當晶圓接觸校準邊緣部分125時晶圓會自我對準。更清楚的內容將討論於後並清楚地示意於圖6A、6B。晶圓支撐元件220更包括可以是由平坦部分123的次部份雕刻而成的凹陷袋區130。操作凹陷袋區130以接收且固定墊，例如是圖1A的墊105。
晶圓支撐元件220包括基座耦合部份150。基座耦合部份240從晶圓支撐元件220下傾，且適用於依附在終端作用器指部110上。舉例而言，終端作用器指部110可以是圓形狀的。若是如此，基座耦合部分240可以是類似的，半徑稍微較大的圓，進而合適地緊貼在涵蓋終端作用器指部110。這僅是終端作用器指部110的形狀的一個例子。為了基座耦合部分240適合於永久的或可移除的耦合，終端作用器指部110可以使用其它形狀。
圖4為一實施例的說明多個依附於其上的晶圓支撐及校準設備200的終端作用器設備400的部份透視圖。終端作用器設備400部份被示意且包括基座部分410及多個終端作用器指部110。每一個終端作用器指部110包括多個依附於其上的晶圓支撐 元件及校準設備300。雖然說明校準設備300是為了方便解釋，每一個晶圓支撐元件及校準設備已為了校準目的而被明確地放置且更明確地示於圖5至圖6中。
圖5說明具有多個晶圓支撐物及依附於其上的校準設備200的終端作用設備500的一實施例的上視圖。在此上視圖中，終端作用器設備500被示意地更完整且包括具有多個洞511及終端作用器設備耦合機構320的基座部分510，其中終端作用器設備耦合機構320為可操作以耦合終端作用器設備500至未示意的移動的源)。舉例而言，移動的源可以是在二維平面上(例如是x-y軸)具有整個範圍的線性和旋轉動作及可在z軸移動的第三個線性移動元件的機械手臂。
晶圓支撐元件及校準設備200可以是沿著每一個終端作用器指部110，在一校正的方向被相隔開以接收且分別固定於多個晶圓中的其中一個。如圖6將示意的，每一個個別晶圓的部份可以是固定在多個晶圓支撐及校準設備200的多個晶圓支撐元件220(如圖3所示意)上。
圖6A說明與示意於圖5中同樣的終端作用器設備500(具有放置於其頂上且介於多個晶圓支撐及校準設備200之間的多個晶圓600)的上視圖。在本上視圖中，多個晶圓600中的每一個分別固定於多個晶圓支撐及校準設備200上的其中一個。每一個晶圓600伴隨著單一個終端作用器指部110。多個晶圓600被相隔開且沿著每一個終端作用器指部110的長度放置以形成列。每一個 晶圓600依靠於兩個晶圓支撐及校正設備200。除此之外，每一個晶圓支撐及校準設備200，如圖2A中所說明，包括四個平坦部分123、四個凹陷袋區130及四個校準邊緣部分125，安排成對操作：前方側對側面對面一對，後方側對側面對面一對。每一個前方側對側及後方面對面的一對跨坐終端作用器指部110。雖然未示意，墊105可以是固定於每一個凹陷袋區130裡面以控制介於每一個晶圓600及晶圓支撐及校準設備200之間的摩擦係數。每一個晶圓600可依靠於晶圓支撐及校準設備200的後方面對面的一對以及沿著終端作用器指部110的下一個晶圓支撐物及校準設備200的前方面對面的一對。晶圓600校準至前方或後方的其一(並非兩者)的校準邊緣部分125的組。因為在每一個晶圓600的另一面及介於晶圓500與對側的校準邊緣部分125之間有小間隙，晶圓500放置在反離校準邊緣部分125。在此方式下，每一個晶圓600依靠在四(4)個表面123或在墊105上。在此安排下，晶圓600可接觸操作以校準晶圓600的四個墊105且在末端作用設備300動作的期間保持晶圓在位置上。當終端作用設備500在動作時，晶圓600可能想要騎乘在校準邊緣部分125之間。然而，墊105依據介於墊105及晶圓600間的摩擦係數起到減少任何晶圓600的移動的作用。重覆此安排於每一個終端作用指部110上以製造晶圓600的矩陣，其可以確實地且有效地防止晶圓600在校準時移動滑離。
圖6B說明一實施例的具有放置在多個晶圓支撐及校準設備200之間的晶圓600的終端作用器設備500的更多細節的部 份透視圖。在此觀點中，晶圓600固定於四個墊105(在晶圓600下方)之上且利用晶圓支撐及校準設備200的晶圓支撐元件220的校準邊緣部分125來校準。晶圓600實質上依靠於墊105之上且並未以任何其他方法依附。因此，摩擦力是僅有的，當外加側向、旋轉或震動力在傳送期間施加至晶圓600時保持晶圓600在位置上的力。校準邊緣部分125及墊105的組合提供保持多個晶圓600的每一個在製造程序期間從站移動晶圓600至另一站時維持晶圓在位置上的作用。
展現於此的實施例提供超過現有設計的改良。介於晶圓和終端作用器之間的較高的摩擦係數可利用矽酮墊來達成，同時保持校準特徵。再者，每一個晶圓位置可具有帶著不同的摩擦係數的墊105以最佳化地抵制因為在每一個晶圓位置的力可以是不同而每一個晶圓600將遭受的加速度及旋轉力。舉例而言，晶圓位置在終端作用指部110的更加外面時，相較於晶圓位置在較靠近終端作用器設備500的基座510時可遭受更大的旋轉力。對這些晶圓位置提供更大的摩擦係數可使他們保持如同其他晶圓位置一般穩定。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧校準設備
110‧‧‧終端作用器指部
120‧‧‧晶圓支撐元件
123‧‧‧平坦部分
125‧‧‧校準邊緣部分
130‧‧‧凹陷袋區
140‧‧‧元件支撐部件
150‧‧‧基座部分

Claims (15)

  1. 一種晶圓支撐及校準設備，包括：晶圓支撐元件，適用於固定、校準及支撐晶圓，所述晶圓支撐元件包括：至少一平坦部分以支撐所述晶圓；至少一校準邊緣部分從所述至少一平坦部分向上突出；以及至少一凹陷袋區，由所述至少一平坦部分的一部分雕刻而成，所述至少一凹陷袋區適用於接收至少一墊；以及基座，適用於接收所述晶圓支撐元件，所述基座更適用於依附至終端作用設備。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述晶圓支撐元件的材質包括聚醚醚酮(PEEK)塑料，所述至少一墊的材質包括矽酮。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述至少一校準邊緣部分是彎曲的，使得所述至少一校準邊緣部分的最外面的點對應到固定在所述至少一平坦部分的晶圓上的校準點。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述至少一墊相較於所述晶圓支撐元件的所述平坦部分具有較高的摩擦係數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓支撐及校準設備，其中 所述至少一墊相較於所述晶圓支撐元件的所述平坦部分具有較低的摩擦係數。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述終端作用設備包括多個指狀部，每一所述指狀部具有多個基座，所述多個基座沿著所述指狀部的長度依附，其中所述至少一墊的摩擦係數伴隨著所述多個基座，沿著所述指狀部的長度變化的。
  7. 一種晶圓支撐及校準設備，包括：晶圓支撐元件，適用於固定、校準及支撐晶圓，所述晶圓支撐元件包括：至少一平坦部分以支撐所述晶圓；至少一校準邊緣部分從所述至少一平坦部分向上突出；以及至少一凹陷袋區由所述至少一基座部分的一部分雕刻而成，所述凹陷袋區適用於接收至少一墊；以及下降部分，適用於依附終端作用設備。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述晶圓支撐元件的材質包括聚醚醚酮(PEEK)塑料，所述至少一墊的材質包括矽酮。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述至少一校準邊緣部分是彎曲的，使得所述至少一校準邊緣部分的最外面的點對應到固定在所述至少一平坦部分的晶圓上的校 準點。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述至少一墊相較於晶圓支撐元件的所述平坦部分具有較高的摩擦係數。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述至少一墊相較於晶圓支撐元件的所述平坦部分具有較低的摩擦係數。
  12. 一種晶圓支撐及校準設備，包括：晶圓支撐元件，適用於固定、校準及支撐晶圓，所述晶圓支撐元件包括：至少一平坦部分以支撐所述晶圓；至少一校準邊緣部分從所述至少一平坦部分向上突出；以及至少一凹陷袋區由所述至少一基座部分的一部分雕刻而成，所述凹陷袋區適用於接收至少一墊。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述至少一校準邊緣部分是彎曲的，使得所述至少一校準邊緣部分的最外面的點對應到固定在所述至少一平坦部分的晶圓上的校準點。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述至少一墊相較於晶圓支撐元件的所述平坦部分具有較高的摩擦係數。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的晶圓支撐及校準設備，其中所述至少一墊相較於晶圓支撐元件的所述平坦部分具有較低的摩擦係數。
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