TW201810521A - 基板壓平設備與使用該基板壓平設備之半導體製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種基板壓平設備和使用該基板壓平設備之半導體製造方法。該基板壓平設備，包含：一基座；一旋轉臂，其一端與該基座可轉動地連接；以及一盤型組件，與該旋轉臂之另一端連接，其中該盤型組件隨著該旋轉臂在一垂直平面上的轉動而向下移動，使得該盤型組件之一盤面疊置於承載在一旋轉夾頭的一基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力，以便將該基板平整地壓合於該旋轉夾頭上。

Description

基板壓平設備與使用該基板壓平設備之半導體製造方法

本發明是關於一種基板壓平設備，特別是關於一種用於半導體製程的基板壓平設備。

隨著科技的進步，電子裝置朝向小型化與精密化發展，使得半導體的製程也趨於繁雜。舉例來說，半導體的基板需經過研磨、機械加工、蝕刻、高溫加熱等多道製程才得以形成電子裝置內的積體電路。此外，當基板在進行清洗或蝕刻等製程時，一般是採用真空吸附或者是邊緣夾持的方式將基板固定在旋轉夾頭(spin chuck)上，並且將基板進行高速旋轉並於上方噴灑清洗或蝕刻的液體。

然而，當基板在經由上述多道研磨、機械加工和高溫製程後，基板會因機械力或熱應力的影響而產生形變。尤其是對於薄型的基板(例如矽晶圓或玻璃基板等)而言，在經由各種加工和高溫製程後，更為容易造成基板發生嚴重的形變而使得基板整體呈現不規則的翹曲。因此，當發生翹曲變形的基板在進行清洗或蝕刻等製程時，基板並非平整地放置在旋轉夾頭上，因而導致旋轉夾頭無法順利地藉由真空吸盤將基板進而真空吸附以固定於其上。亦或是由於基板之翹曲的邊緣與旋轉夾頭的夾爪發生結構 上的干涉，導致夾爪無法順利地將基板夾持且固定在旋轉夾頭上。

有鑑於此，有必要提出一種設備用於輔助改善基板與旋轉夾頭之間的接觸面，以使得基板可平整地放置在旋轉夾頭上，進而使旋轉夾頭可藉由其固定機構將基板順利地固定於其上。

為解決上述習知技術之問題，本發明之目的在於提供一種基板壓平設備，藉由特定機構對放置於旋轉夾頭上的基板施加一適當的壓力，以將翹曲變形的基板緊密地壓附在旋轉夾頭上，進而使旋轉夾頭可藉由其固定機構(例如真空吸盤或夾爪等)將基板順利地固定於其上。

為達成上述目的，本發明提供一種基板壓平設備，包含：一基座；一旋轉臂，其一端與該基座可轉動地連接；以及一盤型組件，與該旋轉臂之另一端連接，其中該盤型組件隨著該旋轉臂朝一第一旋轉方向轉動而向下移動，使得該盤型組件之一盤面疊置於承載在一旋轉夾頭的一基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力，藉此以將該基板平整地壓合於該旋轉夾頭上。

於本發明其中之一較佳實施例當中，其中該盤型組件包含：一連接盤，其一面藉由一萬向接頭與該旋轉臂之該另一端銜接，並且藉由該萬向接頭調節該連接盤與該旋轉臂之間的連結角度，以使得當該盤型組件疊置在該基板上時，該盤型組件保持在相對該基板的一水平位置；以及一毛刷盤，藉由複數個固定栓固定在該連接盤之另一面。

於本發明其中之一較佳實施例當中，部分的該複數個固定栓上套設有一緩衝彈簧，用於緩衝該盤型組件施加在該基板上的該垂直向下 的壓力。

於本發明其中之一較佳實施例當中，該毛刷盤包含環形陣列設置的至少一排刷毛，該盤型組件藉由該至少一排刷毛與該基板接觸以對該基板施加該垂直向下的壓力。

於本發明其中之一較佳實施例當中，該毛刷盤包含環形陣列設置的一內排刷毛和一外排刷毛，且該外排刷毛位於相對於該基板外邊緣的位置。

於本發明其中之一較佳實施例當中，該旋轉臂藉由一旋轉動力裝置與該基座可轉動地連接，該旋轉動力裝置包含旋轉氣壓缸或旋轉馬達。

於本發明其中之一較佳實施例當中，該旋轉夾頭為一真空吸附式的旋轉夾頭。

於本發明其中之一較佳實施例當中，該旋轉夾頭為一邊緣夾持式的旋轉夾頭。

本發明還提供一種半導體製造方法，包含：放置一基板在一旋轉夾頭上；提供一基板壓平設備，包含一基座、一旋轉臂以及一盤型組件，其中該旋轉臂之一端與該基座可轉動地連接，以及該盤型組件與該旋轉臂之另一端連接；控制該基板壓平設備之該旋轉臂朝一第一旋轉方向轉動，以使得該盤型組件連帶地向下移動；以及控制該盤型組件之一盤面疊置於該基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力，藉此以將該基板平整地壓合於該旋轉夾頭上。

於本發明其中之一較佳實施例當中，該基板係以真空吸附在 該旋轉夾頭上；以及其中在控制該盤型組件疊置於該基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力之後，該方法還包含：判斷該基板與該盤型組件之間的真空吸附值是否到達一預設值，如是，控制該基板壓平設備之該旋轉臂朝一第二旋轉方向轉動，以使得該盤型組件連帶地向上移動進而離開該基板之表面，如否，控制該盤型組件繼續對該基板施以該垂直向下的壓力直到該基板與該盤型組件之間的真空吸附值到達該預設值。

於本發明其中之一較佳實施例當中，該旋轉夾頭為一邊緣夾持式的旋轉夾頭；以及其中在控制該盤型組件疊置於該基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力之後，該方法還包含：判斷該基板是否被平整地壓合於該邊緣夾持式的旋轉夾頭上，如是，控制該邊緣夾持式的旋轉夾頭的夾爪將該基板的邊緣夾持固定，並控制該基板壓平設備之該旋轉臂朝一第二旋轉方向轉動，以使得該盤型組件連帶地向上移動進而離開該基板之表面，如否，控制該盤型組件繼續對該基板施以該垂直向下的壓力直到該基板被平整地壓合於該邊緣夾持式的旋轉夾頭。

100‧‧‧基板壓平設備

110‧‧‧基座

120‧‧‧旋轉臂

121‧‧‧第一端

122‧‧‧第二端

130‧‧‧盤型組件

131‧‧‧連接盤

132‧‧‧毛刷盤

1322‧‧‧外排刷毛

1324‧‧‧內排刷毛

133‧‧‧中間盤

140‧‧‧萬向接頭

150‧‧‧旋轉動力裝置

160‧‧‧蓋體

171‧‧‧第一固定栓

172‧‧‧第二固定栓

173‧‧‧緩衝彈簧

200‧‧‧旋轉夾頭

210‧‧‧真空吸取管路

300‧‧‧基板

400‧‧‧邊緣夾持式的旋轉夾頭

410‧‧‧夾爪

R1‧‧‧第一旋轉方向

F‧‧‧垂直向下的壓力

S11~S15‧‧‧步驟

第1圖顯示一種顯示根據本發明之第一較佳實施例的基板壓平設備之立體示意圖；第2圖顯示第1圖之基板壓平設備壓疊在一基板上之作動示意圖；第3圖顯示第1圖之基板壓平設備之盤型組件之零件爆炸圖；第4圖顯示第1圖之基板壓平設備用於壓平承載在另一承載機構上的基板之示意圖；以及 第5圖顯示將第1圖之基板壓平設備用於製造半導體的方法流程圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照第1圖，其顯示根據本發明之第一較佳實施例的基板壓平設備100之立體示意圖。該基板壓平設備100包含一基座110、一旋轉臂120和一盤型組件130。該基座110之一端可固定在地面上或者是架設在一傳送機構上，並且藉由該傳送機構將該基板壓平設備100傳送至一工作位置。如第1圖所示，該旋轉臂120大致呈現一「L」型，並且具有一第一端121和一第二端122。該旋轉臂120之該第一端121藉由一旋轉動力裝置150與該基座110可轉動地連接，以及該旋轉臂120之該第二端122與該盤型組件130連接，其中該旋轉動力裝置150可為一旋轉氣壓缸(如第1圖所示)或者是旋轉馬達。並且，如第1圖所示，可藉由一蓋體160將該旋轉動力裝置150覆蓋於其內，以避免人員誤碰觸或者是避免落塵汙染該旋轉動力裝置150。為清楚顯示該旋轉動力裝置150，在第1圖中，該蓋體160為透明/半透明的，像是由一透明/半透明塑膠材料所製成。可為習於此技之士所知悉的是，該蓋體160亦可為不透明的，像是由不透明塑膠材料或金屬所製成。

請參照第1圖和第2圖，其中第2圖顯示第1圖之基板壓平設備100壓疊在一基板300上之作動示意圖。該基板300較佳為一用於半導體製程的薄型基板，例如矽晶圓、玻璃基板等。一般而言，該基板300在經由研磨、機械加工、高溫加熱等多道製程後，該基板300容易產生翹曲變形。因此，當藉由一機器手臂將該基板300放置在旋轉夾頭(spin chuck)200上後，該基 板300並非平整的貼附在該旋轉夾頭200上。有鑒於此，在本發明中，當該基板300放置在旋轉夾頭200上後，該基板壓平設備100會相應地啟動。並且，藉由該旋轉動力裝置150控制該旋轉臂120在一垂直平面上朝一第一旋轉方向R1轉動，連帶使得該盤型組件130向下移動，進而將該盤型組件130之一盤面疊置於該基板300上，並且對該基板300施以一垂直向下的壓力F。通過上述的操作使得能有效地壓平該基板300之翹曲變形的部位以達到將該基板300平整地貼附在該旋轉夾頭200上之功效。接著，該旋轉夾頭200可通過與該真空吸取管路210連通的多個真空吸盤(未顯示於圖中)對該基板300進行真空吸附，以將該基板300有效地固定於該旋轉夾頭200上。

請參照第3圖，其顯示第1圖之基板壓平設備100之盤型組件130之零件爆炸圖。該盤型組件130包含一連接盤131、一毛刷盤132和一中間盤133。該連接盤131與該旋轉臂120之該第二端122連接。更明確地說，該連接盤131之一面藉由一萬向接頭140與該旋轉臂120之該第二端122銜接。可以理解的是，藉由該萬向接頭140的設置可有效地調節該連接盤131與該旋轉臂120之間的連結角度，以使得當該盤型組件130疊置在該基板300上時(如第2圖所示)，該盤型組件130整體保持在相對該基板300的一水平位置，進而使得該盤型組件130可藉由該毛刷盤132的盤面對該基板300的整體平均地施以該垂直向下的壓力F，以避免該基板300發生單邊受力不均勻而產生破片的情況。

如第1圖和第3圖所示，該盤型組件130之該毛刷盤132包含環形陣列設置的一內排刷毛1324和一外排刷毛1322。該盤型組件130係藉由該內排刷毛1324和該外排刷毛1322與該基板300接觸以對該基板300施加該垂 直向下的壓力F。在本發明的較佳實施例中，藉由選用具有彈性的刷毛與該基板300接觸，可有效的吸收該基板300的翹曲變形量。即，該內排刷毛1324和該外排刷毛1322的刷毛在與該基板300接觸時，會根據該基板300的相應位置的翹曲變形量而彈性變形，進而有效地緩衝該盤型組件130對該基板300施加的該垂直向下的壓力F，進而避免該基板300因單點受力過高而破裂。可以理解的是，在第1圖中顯示的刷毛的數量只是作為示意，在不同實施例中可根據對應的基板的尺寸而改變刷毛的數量，例如只設置環形陣列設置的單一排刷毛，或者是設置三排以上的環形陣列設置的刷毛。較佳地，設置在最外圍的刷毛(如外排刷毛1322)其係為在相對於該基板300外邊緣的位置。

如第3圖所示，該盤型組件130係藉由複數個第一固定栓171和複數個第二固定栓172將該連接盤131、該毛刷盤132和該中間盤133組裝固定。具體而言，該連接盤131係藉由該複數個第一固定栓171固定在該中間盤133之一面，並且每一該第一固定栓171上套設有一緩衝彈簧173，用於緩衝該盤型組件130施加在該基板300上的該垂直向下的壓力F。其次，該毛刷盤132係藉由該複數個第二固定栓172固定在該中間盤133之另一面。

請參照第4圖，其顯示第1圖之基板壓平設備100用於壓平承載在另一承載機構上的基板300之示意圖。在此實施例中，該承載機構為邊緣夾持式的旋轉夾頭400，其包含複數個夾爪410。當藉由一機器手臂將該基板300放置在該邊緣夾持式的旋轉夾頭400上時，該等夾爪410係位在遠離該基板300的位置。接著，當藉由該基板壓平設備100壓平該基板300時，該等夾爪410則會朝向該基板300的方向轉動，進而將該基板300夾持固定在該 邊緣夾持式的旋轉夾頭400上。

請參照第5圖，其顯示將第1圖之基板壓平設備100用於製造半導體的方法流程圖。首先，步驟S11，藉由一機器手臂將基板300放置在旋轉夾頭200上，該基板300較佳為一用於半導體製程的薄型基板，例如矽晶圓、玻璃基板等。接著，進行步驟S12，提供該基板壓平設備100，且該基板壓平設備100係設置在對應於該旋轉夾頭200的一工作位置。並且，如上所述，該基板壓平設備100包含基座110、旋轉臂120以及盤型組件130，且該旋轉臂120之一端與該基座110可轉動地連接，以及該盤型組件130與該旋轉臂120之另一端連接。接著，進行步驟S13，控制該基板壓平設備100之該旋轉臂120在一垂直平面上朝一第一旋轉方向R1(如第2圖所示)轉動，以使得該盤型組件130連帶地向下移動。接著，進行步驟S14，控制將該盤型組件130之毛刷盤132的盤面疊置於該基板300上，並且對該基板300施以垂直向下的壓力F，進而有效地將該基板300之翹曲變形的部分壓平。

再者，在本實施例中該旋轉夾頭200為一種真空吸附式的旋轉夾頭200。可以理解的是，一般而言，在真空吸附式的旋轉夾頭200上通常配置有真空吸盤、真空吸取管路210(如第2圖所示)以及用於偵測真空值的真空值感測器。因此，在控制該盤型組件130對該基板300施以該垂直向下的壓力F之後還可包含步驟S15，通過與該真空吸取管路210連通的多個真空吸盤對該基板300進行真空吸附，以將該基板300有效地固定於該旋轉夾頭200上。並且藉由真空值感測器量測到的數值判斷該基板300與該盤型組件130之間的真空吸附值是否到達一預設值，如是，控制該基板壓平設備100之該旋轉臂120朝一第二旋轉方向轉動(即，相反於該第一旋轉方向R1轉動 的方向)，以使得該盤型組件130連帶地向上移動進而離開該基板300之表面。如否，控制該盤型組件130繼續對該基板300施以該垂直向下的壓力F直到該基板300與該盤型組件130之間的真空吸附值到達該預設值。此外，當本發明之該基板壓平設備100應用壓平承載在邊緣夾持式的旋轉夾頭400(如第4圖所示)的基板300時，可藉由在該邊緣夾持式的旋轉夾頭400上設置適當的感測器，用於判斷該基板300是否已被該基板壓平設備100平整地壓合於該邊緣夾持式的旋轉夾頭400上，如是，接著再控制夾爪410朝向該基板300的方向轉動，進而將該基板300的邊緣夾持固定在該邊緣夾持式的旋轉夾頭400上，並且控制該基板壓平設備100之該旋轉臂120朝一第二旋轉方向轉動，以使得該盤型組件130連帶地向上移動進而離開該基板300之表面。如否，則控制該盤型組件130繼續對該基板300施以該垂直向下的壓力F直到該基板300被平整地壓合於該邊緣夾持式的旋轉夾頭400上。

以上僅是本發明的較佳實施方式，應當指出，對於所屬領域技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。

Claims (16)

1. 一種基板壓平設備，包含：一基座；一旋轉臂，其一端與該基座可轉動地連接；以及一盤型組件，與該旋轉臂之另一端連接，其中該盤型組件隨著該旋轉臂朝一第一旋轉方向轉動而向下移動，使得該盤型組件之一盤面疊置於承載在一旋轉夾頭的一基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力，藉此以將該基板平整地壓合於該旋轉夾頭上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之基板壓平設備，其中該盤型組件包含：一連接盤，其一面藉由一萬向接頭與該旋轉臂之該另一端銜接，並且藉由該萬向接頭調節該連接盤與該旋轉臂之間的連結角度，以使得當該盤型組件疊置在該基板上時，該盤型組件保持在相對該基板的一水平位置；以及一毛刷盤，藉由複數個固定栓固定在該連接盤之另一面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之基板壓平設備，其中部分的該複數個固定栓上套設有一緩衝彈簧，用於緩衝該盤型組件施加在該基板上的該垂直向下的壓力。
4. 如申請專利範圍第2項所述之基板壓平設備，其中該毛刷盤包含環形陣列設置的至少一排刷毛，該盤型組件藉由該至少一排刷毛與該基板接觸以對該基板施加該垂直向下的壓力。
5. 如申請專利範圍第4項所述之基板壓平設備，其中該毛刷盤包含環形陣列設置的一內排刷毛和一外排刷毛，且該外排刷毛位於相對於該基板外 邊緣的位置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之基板壓平設備，其中該旋轉臂藉由一旋轉動力裝置與該基座可轉動地連接，該旋轉動力裝置包含旋轉氣壓缸或旋轉馬達。
7. 如申請專利範圍第1項所述之基板壓平設備，其中該旋轉夾頭為一真空吸附式的旋轉夾頭。
8. 如申請專利範圍第1項所述之基板壓平設備，其中該旋轉夾頭為一邊緣夾持式的旋轉夾頭。
9. 一種半導體製造方法，包含：放置一基板在一旋轉夾頭上；提供一基板壓平設備，包含一基座、一旋轉臂以及一盤型組件，其中該旋轉臂之一端與該基座可轉動地連接，以及該盤型組件與該旋轉臂之另一端連接；控制該基板壓平設備之該旋轉臂朝一第一旋轉方向轉動，以使得該盤型組件連帶地向下移動；以及控制該盤型組件之一盤面疊置於該基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力，藉此以將該基板平整地壓合於該旋轉夾頭上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體製造方法，其中該盤型組件包含：一連接盤，其一面藉由一萬向接頭與該旋轉臂之該另一端銜接，並且藉由該萬向接頭調節該連接盤與該旋轉臂之間的連結角度，以使得當該盤型組件疊置在該基板上時，該盤型組件保持在相對該基板的一水平位置；以及 一毛刷盤，藉由複數個固定栓固定在該連接盤之另一面。
11. 如申請專利範圍第10項所述之半導體製造方法，其中部分的該複數個固定栓上套設有一緩衝彈簧，用於緩衝該盤型組件施加在該基板上的該垂直向下的壓力。
12. 如申請專利範圍第10項所述之半導體製造方法，其中該毛刷盤包含環形陣列設置的至少一排刷毛，該盤型組件藉由該至少一排刷毛與該基板接觸以對該基板施加該垂直向下的壓力。
13. 如申請專利範圍第12項所述之半導體製造方法，其中該毛刷盤包含環形陣列設置的一內排刷毛和一外排刷毛，且該外排刷毛位於相對於該基板外邊緣的位置。
14. 如申請專利範圍第9項所述之半導體製造方法，其中該旋轉臂藉由一旋轉動力裝置與該基座可轉動地連接，該旋轉動力裝置包含旋轉氣壓缸或旋轉馬達。
15. 如申請專利範圍第9項所述之半導體製造方法，其中該基板係以真空吸附在該旋轉夾頭上；以及其中在控制該盤型組件疊置於該基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力之後，該方法還包含：判斷該基板與該盤型組件之間的真空吸附值是否到達一預設值，如是，控制該基板壓平設備之該旋轉臂朝一第二旋轉方向轉動，以使得該盤型組件連帶地向上移動進而離開該基板之表面，如否，控制該盤型組件繼續對該基板施以該垂直向下的壓力直到該基板與該盤型組件之間的真空吸附值到達該預設值。
16. 如申請專利範圍第9項所述之半導體製造方法，其中該旋轉夾頭為一邊 緣夾持式的旋轉夾頭；以及其中在控制該盤型組件疊置於該基板上，並且對該基板施以一垂直向下的壓力之後，該方法還包含：判斷該基板是否被平整地壓合於該邊緣夾持式的旋轉夾頭上，如是，控制該邊緣夾持式的旋轉夾頭的夾爪將該基板的邊緣夾持固定，並控制該基板壓平設備之該旋轉臂朝一第二旋轉方向轉動，以使得該盤型組件連帶地向上移動進而離開該基板之表面，如否，控制該盤型組件繼續對該基板施以該垂直向下的壓力直到該基板被平整地壓合於該邊緣夾持式的旋轉夾頭。