TW201806053A - 基板斜邊和背面保護裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種基板斜邊和背面保護裝置。裝置包括真空卡盤、保護裝置、供氣裝置、旋轉致動器和垂直致動器。真空卡盤承載並固定基板。保護裝置包括基部和支撐部，支撐部靠近基板並與基板之間形成有間隙，支撐部設有多個向間隙內供氣的氣體進口和多個將間隙內的氣體排出的氣體出口。基部設有多條氣體通道，每條氣體通道與一個氣體進口相連接。供氣裝置向保護裝置的氣體通道供應氣體。該多個氣體進口向間隙內供氣使間隙內的氣壓大於大氣壓，間隙內的氣體作為氣體阻擋層保護基板的斜邊和背面。旋轉致動器驅動真空卡盤和保護裝置旋轉。垂直致動器驅動真空卡盤垂直移動。

Description

基板斜邊和背面保護裝置

本發明關於一種基板加工裝置，尤其關於一種使用氣體阻擋層保護基板斜邊和背面的裝置，防止基板的斜邊和背面在濕法工藝中受損，濕法工藝包括如清洗、刻蝕、顯影、光刻膠的塗覆或去除。

在半導體器件製造過程中，基板的斜邊和背面需要被保護好以防受到化學品的損傷。在某些應用中，基板的斜邊和背面對化學品非常敏感，在處理基板的正面時，如清洗、刻蝕、顯影、光刻膠的塗覆或去除，挑戰之一就是保護基板的斜邊和背面不受到損傷。

在一種情況下，一個基板，例如矽片，粘貼在由半導體基板、玻璃或藍寶石製成的基板載體上，在一系列工藝後，基板將會從基板載體上分離。在特定的濕製程中，使用化學品處理基板表面，由於沒有有效的裝置或方法保護基板載體的斜邊和背面，基板載體的斜邊和背面會在化學品處理基板表面的過程中受到化學品的損傷。然而，由於接下來的工序或基板載體重復利用的需求，基板載體應該被保護，避免損傷。

因此，在處理基板正面的過程中，需要一種保護基板斜邊和背面的裝置。

本發明提出一種基板斜邊和背面保護裝置，該裝置包括真空卡盤、保護裝置、供氣裝置、旋轉致動器和垂直致動器。真空卡盤承載並固定基板。保護裝置包括基部和支撐部，支撐部靠近基板並與基板之間形成有間隙，支撐部設有多個向間隙內供氣的氣體進口和多個將間隙內的氣體排出的氣體出口。基部設有多條氣體通道，每條氣體通道與一個氣體進口相連接。供氣裝置向保護裝置的氣體通道供應氣體。該多個氣體進口向間隙內供氣使間隙內的氣壓大於大氣壓，間隙內的氣體作為氣體阻擋層保護基板的斜邊和背面。旋轉致動器驅動真空卡盤和保護裝置旋轉。垂直致動器驅動真空卡盤垂直移動。

本發明利用保護裝置形成氣體阻擋層來保護基板的斜邊和背面，當處理基板時，避免基板的斜邊和背面受損。

101‧‧‧基板

102‧‧‧基板載體

103‧‧‧真空卡盤

104‧‧‧支撐部

105‧‧‧間隙

106‧‧‧旋轉軸

107‧‧‧氣體進孔

108‧‧‧氣體出口

110‧‧‧基部

111‧‧‧氣體通道

112‧‧‧噴嘴

113‧‧‧垂直致動器

114‧‧‧供氣裝置

115‧‧‧旋轉致動器

115a‧‧‧間隙

115b‧‧‧另一間隙

116‧‧‧真空通道

118‧‧‧防護罩

127‧‧‧調壓器

128‧‧‧氣體管

129‧‧‧質量流量控制器

131‧‧‧突起物

132‧‧‧插槽

201‧‧‧基板

202‧‧‧基板載體

204‧‧‧支撐部

205‧‧‧間隙

234‧‧‧尖狀突起物

235‧‧‧扁平狀突起物

301‧‧‧基板

302‧‧‧基板載體

303‧‧‧真空卡盤

304‧‧‧支撐部

305‧‧‧間隙

306‧‧‧旋轉軸

307‧‧‧氣體進口

308‧‧‧氣體出口

310‧‧‧基部

311‧‧‧氣體通道

312‧‧‧噴嘴

313‧‧‧垂直致動器

314‧‧‧供氣裝置

315‧‧‧旋轉致動器

315a‧‧‧間隙

315b‧‧‧另一間隙

316‧‧‧真空通道

318‧‧‧上防護罩

319‧‧‧下防護罩

320a‧‧‧機械手

320b‧‧‧機械手

327‧‧‧調壓器

328‧‧‧氣體管

329‧‧‧質量流量控制器

331‧‧‧突起物

332‧‧‧插槽

本領域的技術人員透過閱讀具體實施例的描述，並參考附圖，能夠清楚的理解本發明的內容，其中，附圖包括： 圖1A和1B是本發明基板斜邊和背面保護裝置的一種具體實施方式的截面圖；圖1C是圖1A沿A-A線的截面圖；圖1D是圖1A沿B-B線的截面圖；圖2A是本發明基板斜邊和背面保護裝置的一種具體實施方式的俯視圖；圖2B是本發明基板斜邊和背面保護裝置的另一種具體實施方式的俯視圖；圖3A-3C是本發明基板斜邊和背面保護裝置的另一種具體實施方式的截面圖；圖3D是圖3A沿A-A線的截面圖。

參考圖1A-1D，示意了本發明基板斜邊和背面保護裝置的一種具體實施方式。裝置包括使用真空吸力承載並固定基板背面的真空卡盤103，環繞在真空卡盤103周圍用來保護基板斜邊和背面的保護裝置，向保護裝置供氣以形成氣體阻擋層保護基板斜邊和背面的供氣裝置114，與真空卡盤103相連並用於驅動真空卡盤103和保護裝置旋轉的旋轉致動器115，以及用於驅動真空卡盤103垂直移動的垂直致動器113。

真空卡盤103透過旋轉軸106與旋轉致動器115相連。旋轉軸106的一端連接真空卡盤103，旋轉軸106的另一端與旋轉致動器115相連。真空通道116穿過旋轉 致動器115的中心和旋轉軸106的中心並延伸至真空卡盤103，以便提供真空吸力承載並固定基板。真空通道116上設有用於控制真空通道116內壓力的調壓器127。

保護裝置包括基部110和可拆卸的安裝在基部110上的支撐部104。支撐部104設有多個氣體進口107和多個氣體出口108。多個氣體進口107和多個氣體出口108分別在支撐部104上呈圓形排布。每個氣體進口107傾斜並與支撐部104的底面形成角度，以便引導氣體向外擴散。基部110設有多條氣體通道111，每條氣體通道111與一個氣體進口107相連以向該氣體進口107供氣。如圖1C所示，旋轉軸106的外壁設有至少兩塊突起物131，突起物131沿著旋轉軸106的軸向延伸，相應的，基部110的內壁設有至少兩個用於容納突起物131的插槽132。當旋轉致動器115透過旋轉軸106驅動真空卡盤103旋轉時，基部110跟隨真空卡盤103以相同的速度一併旋轉。因此，在工藝過程中，真空卡盤103、基板和保護裝置的基部110和支撐部104以設定的速度一起轉動。

供氣裝置114圍繞保護裝置基部110的外壁設置，供氣裝置114是固定的，當基部110旋轉時，供氣裝置114不與基部110一起轉動。在一種具體實施方式中，供氣裝置114可以固定在工藝腔的底部。供氣裝置114的氣體管128向保護裝置的氣體通道111供氣，氣體管128上設有用於控制氣體流速的質量流量控制器129，氣體管128上還設有控制氣壓的氣壓調節器。

垂直致動器113驅動旋轉致動器115上下移動，從而帶動真空卡盤103垂直移動。

如圖1A和1B所示，當使用此裝置處理基板時，尤其是，處理粘貼在由半導體基板、玻璃或藍寶石製成的基板載體102上的基板101時，真空卡盤103透過真空吸力吸住基板的背面，在本具體實施方式中，真空卡盤103吸住的是基板載體102。垂直致動器113驅動旋轉致動器115向下移動到垂直致動器113的底部位置。旋轉致動器115驅動真空卡盤103、基板載體102和保護裝置在工藝過程中以10-3000RPM的速度旋轉。保護裝置的支撐部104非常靠近基板載體102且支撐部104和基板載體102之間形成有間隙105，多個氣體進口107向間隙105內供應保護氣體，如氮氣或壓縮氣體，多個氣體出口108釋放出間隙105內的保護氣體，防止保護氣體沖出基板載體102的斜邊和支撐部104之間的間隙到達間隙上方，在這種情況下，間隙105內形成正壓，且在工藝過程中，間隙105內的保護氣體作為氣體阻擋層保護基板載體102的斜邊和背面。噴嘴112向基板101正面噴灑化學液，間隙105內的氣體阻擋層阻止化學液流到基板載體102的斜邊和背面，同時，化學液透過支撐部104的頂面向外流向位於支撐部104周邊的防護罩118，防護罩118遮擋化學液防止化學液飛濺。在一種具體實施方式中，工藝腔的壁可以用作防護罩118。間隙105內保持恒定的氣壓，且大於大氣壓，並受氣體通道111的氣體流速和氣壓控制。

如圖1B所示，垂直致動器113驅動旋轉致動器115向上移動到垂直致動器113的頂部位置，從而帶動真空卡盤103向上移動，使真空卡盤103與支撐部104之間保持設定的垂直距離以便裝載或卸載基板，此處為基板載體102。為了確保真空卡盤103平穩的上下移動，旋轉軸106和基部110之間保持有間隙115a，真空卡盤103和支撐部104之間保持有另一間隙115b。間隙115b應該足夠小以便在基板斜邊和背面的保護過程中使間隙105內的氣壓大於大氣壓。

參考圖2A-2B，為了保持圍繞在基板載體202週邊的間隙205的尺寸一致性，尖狀突起物234或扁平狀突起物235設於支撐部204來匹配基板載體202的缺口。相應的，粘貼在基板載體202上的基板201設有相同的缺口。具有不同形狀突起物的支撐部204能夠很容易的替換以便與不同基板匹配。在另一種具體實施方式中，為了使支撐部204和基板載體202的頂面保持在相同的水平面，具有不同厚度的支撐部204能夠很容易的替換以便與不同基板載體匹配。

參考圖3A-3D，示意了本發明基板斜邊和背面保護裝置的另一種具體實施方式。裝置包括使用真空吸力承載並固定基板背面的真空卡盤303，環繞在真空卡盤303周圍用來保護基板斜邊和背面的保護裝置，向保護裝置供氣以形成氣體阻擋層保護基板斜邊和背面的供氣裝置314，與真空卡盤303相連並用於驅動真空卡盤303和保護 裝置旋轉的旋轉致動器315，用於驅動真空卡盤303垂直移動的垂直致動器313，用來阻擋不同類型工藝液體的上防護罩318和下防護罩319，避免在不同工藝步驟中工藝液體飛濺。

真空卡盤303透過旋轉軸306與旋轉致動器315相連。旋轉軸306的一端連接真空卡盤303，旋轉軸306的另一端與旋轉致動器315相連。真空通道316穿過旋轉致動器315的中心和旋轉軸306的中心並延伸至真空卡盤303，以提供真空吸力承載並固定基板。真空通道316上設有用於控制真空通道316內壓力的調壓器327。

保護裝置包括基部310和可拆卸的安裝在基部310上的支撐部304。支撐部304設有多個氣體進口307和多個氣體出口308。多個氣體進口307和多個氣體出口308分別在支撐部304上呈圓形排布。每個氣體進口307傾斜並與支撐部304的底面形成角度，以便引導氣體向外擴散。基部310設有多條氣體通道311，每條氣體通道311與一個氣體進口307相連以向氣體進口307供氣。如圖3D所示，旋轉軸306的外壁設有至少兩塊突起物331，該至少兩塊突起物331沿著旋轉軸306的軸向延伸，相應的，基部310的內壁設有至少兩個用於容納突起物331的插槽332。當旋轉致動器315透過旋轉軸306驅動真空卡盤303旋轉時，基部310跟隨真空卡盤303以相同的速度一併旋轉。因此，在工藝過程中，真空卡盤303、基板和保護裝置的基部310和支撐部304以設定的速度一起轉動。

供氣裝置314圍繞保護裝置基部310的外壁設置。供氣裝置314是固定的，當基部310旋轉時，供氣裝置314不與基部310一起轉動。在一種具體實施方式中，供氣裝置314可以固定在工藝腔的底部。供氣裝置314的氣體管328向保護裝置的氣體通道311供氣，氣體管328上設有用於控制氣體流速的質量流量控制器329，氣體管328上還設有控制氣壓的氣壓調節器。

垂直致動器313驅動旋轉致動器315上下移動，從而帶動真空卡盤303垂直移動。

如圖3A至3C所示，當使用此裝置處理基板時，尤其是處理粘貼在由半導體基板、玻璃或藍寶石製成的基板載體302上的基板301時，真空卡盤303透過真空吸力吸住基板的背面，在這種具體實施方式中，真空卡盤303吸住的是基板載體302。垂直致動器313驅動旋轉致動器315向下移動到垂直致動器313的底部位置，旋轉致動器315驅動真空卡盤303、基板載體302和保護裝置在工藝過程中以10-3000RPM的速度旋轉。保護裝置的支撐部304非常靠近基板載體302且支撐部304和基板載體302之間形成有間隙305，多個氣體進口307向間隙305內供應保護氣體，如氮氣或壓縮氣體，多個氣體出口308釋放出間隙305內的保護氣體，防止保護氣體沖出基板載體302的斜邊和支撐部304之間的間隙到達間隙上方，在這種情況下，間隙305內形成正壓，且在工藝過程中，間隙305內的保護氣體作為氣體阻擋層來保護基板載體302的斜邊和背面。 噴嘴312向基板301正面噴灑化學液，間隙305內的氣體阻擋層阻止化學液流到基板載體302的斜邊和背面，同時，化學液透過支撐部304的頂面向外流向下防護罩319，下防護罩319阻擋化學液防止飛濺。間隙305內保持恒定的氣壓，且氣壓大於大氣壓，並受氣體通道311的氣體流速和氣壓控制。

如圖3B所示，垂直致動器313驅動旋轉致動器315向上移動到垂直致動器313的中間位置，真空卡盤303隨著旋轉致動器315一起向上移動。然後噴嘴312向基板301的正面噴灑清洗液，由於支撐部304和基板載體302之間的間隙變大，無法形成用來保護基板載體302斜邊和背面的氣簾，清洗液回流到基板載體302的斜邊和背面。這步清洗步驟用來清洗基板載體302的斜邊和背面，確保沒有化學殘留。清洗液由上防護罩318阻擋以防飛濺。保護氣體仍然持續供應到多個氣體進口307，防止飛濺的清洗液聚集在支撐部304或流到氣體通道311內。

如圖3C所示，垂直致動器313驅動旋轉致動器315向上移動到垂直致動器313的頂部位置，從而帶動真空卡盤303向上移動，使真空卡盤303與支撐部304之間保持設定的垂直距離以便裝載或卸載基板，此處為基板載體302。為了確保真空卡盤303平穩的上下移動，旋轉軸306和基部310之間保持有間隙315a，真空卡盤303和支撐部304之間保持有另一間隙315b。間隙315b應該足夠小以便在基板斜邊和背面的保護過程中使間隙305內的氣壓大 於大氣壓。機械手320a和320b用來從基板載體302的背面裝載或卸載基板載體302。

本發明使用保護裝置形成氣體阻擋層來保護基板的斜邊和背面，當加工基板時，避免基板的斜邊和背面在工藝過程中受損。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。

101‧‧‧基板

102‧‧‧基板載體

103‧‧‧真空卡盤

104‧‧‧支撐部

105‧‧‧間隙

106‧‧‧旋轉軸

107‧‧‧氣體進孔

108‧‧‧氣體出口

110‧‧‧基部

111‧‧‧氣體通道

112‧‧‧噴嘴

113‧‧‧垂直致動器

114‧‧‧供氣裝置

115‧‧‧旋轉致動器

115a‧‧‧間隙

115b‧‧‧另一間隙

116‧‧‧真空通道

118‧‧‧防護罩

127‧‧‧調壓器

128‧‧‧氣體管

129‧‧‧質量流量控制器

Claims (22)

1. 一種基板斜邊和背面保護裝置，其特徵在於，包括：真空卡盤，承載並固定基板；保護裝置，包括基部和支撐部，支撐部靠近基板並與基板之間形成有間隙，支撐部設有多個向間隙內供氣的氣體進口和多個將間隙內的氣體排出的氣體出口，該多個氣體進口向間隙內供氣使間隙內的氣壓大於大氣壓，間隙內的氣體作為氣體阻擋層保護基板的斜邊和背面，基部設有多條氣體通道，每條氣體通道與一個氣體進口相連接；供氣裝置，向保護裝置的氣體通道供應氣體；旋轉致動器，驅動真空卡盤和保護裝置旋轉；以及垂直致動器，驅動真空卡盤垂直移動。
2. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，該多個氣體進口和多個氣體出口在支撐部上分別呈圓形排布。
3. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，每個氣體進口傾斜並與支撐部的底面形成角度，以便引導氣體向外擴散。
4. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，支撐部可拆卸的安裝在基部上。
5. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，真空卡盤透過旋轉軸與旋轉致動器相連。
6. 根據請求項求5所述的裝置，其特徵在於，旋轉軸的外壁設有至少兩塊沿著旋轉軸的軸向延伸的突起物，基部的內壁設有至少兩個用於容納突起物的插槽，當旋轉致動器透過旋轉軸驅動真空卡盤旋轉時，基部跟隨真空卡盤以與真空卡盤相同的速度旋轉。
7. 根據請求項求5所述的裝置，其特徵在於，進一步包括穿過旋轉致動器中心和旋轉軸中心並延伸到真空卡盤的真空通道，真空通道向真空卡盤提供真空吸力以承載並固定基板。
8. 根據請求項求7所述的裝置，其特徵在於，進一步包括設置在真空通道上用於控制真空通道內壓力的調壓器。
9. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，供氣裝置圍繞保護裝置基部的外壁設置，供氣裝置是固定的，並且當基部旋轉時，供氣裝置不隨基部一起轉動。
10. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，供氣裝置包括用於向保護裝置的氣體通道供氣的氣體管。
11. 根據請求項求10所述的裝置，其特徵在於，進一步包括設置在氣體管上的質量流量控制器，用來控制氣體流速。
12. 根據請求項求10所述的裝置，其特徵在於，進一步包括設置在氣體管上的控制氣壓的氣壓調節器。
13. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，間隙內保持恒定的氣壓，間隙內的氣壓受氣體通道內的氣體流速和氣壓控制。
14. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，垂直致動器驅動旋轉致動器上下移動，從而帶動真空卡盤垂直移動。
15. 根據請求項求14所述的裝置，其特徵在於，垂直致動器驅動旋轉致動器向下移動到垂直致動器的底部位置，向基板上噴灑化學液，防護罩遮擋化學液，避免化學液飛濺。
16. 根據請求項求14所述的裝置，其特徵在於，垂直致動器驅動旋轉致動器向上移動到垂直致動器的中間位置，向基板上噴灑清洗液清洗基板斜邊和背面，清洗液由另一防護罩遮擋以防飛濺。
17. 根據請求項求16所述的裝置，其特徵在於，當向基板上噴灑清洗液清洗基板斜邊和背面時，仍然向多個氣體進口供氣，以防止清洗液積累在支撐部上或流入氣體通道。
18. 根據請求項求14所述的裝置，其特徵在於，垂直致動器驅動旋轉致動器向上移動到垂直致動器的頂部位置，以帶動真空卡盤向上移動，使真空卡盤與支撐部之間保持設定的垂直距離以便裝載或卸載基板。
19. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，保護裝置的支撐部設有尖狀突起物或扁平狀突起物來匹配基板的缺口。
20. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，保護裝置的支撐部可根據不同需求替換。
21. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，環繞在基板週邊的間隙大小保持不變。
22. 根據請求項求1所述的裝置，其特徵在於，保護裝置的支撐部的頂面與基板在同一水平面上。