TW383442B - Device for transferring a semiconductor wafer - Google Patents

Description

五、發明説明（ 發明背景 本發明係普遍地關於在不污染或損壞晶圓之下用於握持 半導體晶圓的裝置，以及更持別地係關於用在運送半導往 返於一基座。 高品質半導體晶圓的製造需要晶圓表两保持無損壞，晶 圓之握持會引起損壞或污染的機會。例如，損壞或污染通 ¥發生於運送晶圓至基座，基座係用於晶圓之一正面上之 一外延層的沉澱。該基座係一種普遍爲多角形，垂直方向 由碳化矽被覆石墨所製成的管子。該管壁之外平面具備圓 的凹處於其中，每一個凹處都具備自基座向外指引以便自 晶圓正來握持一晶圓的大小。該基座於外延層沉澱製程中 在反應室内握持多個晶圓。晶圓的背面通常啣接至凹處的 背邵以便讓一最少量之材料沉澱於背面之上。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 晶圓藉著特殊的鉗子（夾具）或一個眞空棒自一貯存匣運 送至—基座凹處係很典型地。該鉗子沿著正及背面的周邊 界限啣接晶圓的正反兩面。一眞空棒係啣接晶圓背面之一 中央部分。該眞空棒不可以向内啣接晶圓之正面的周邊界 限，則污染將可能發生。與晶圓正面之周邊界限啣接不允 终眞2棒牢牢地緊握晶圓但要足以攜帶晶圓。 /鉗子或眞空棒的使用需要操作者以—相對於基座用非平 行I方式將晶圓插入晶圓凹處，以便在凹處的背面壁與啣 接晶圓背面之鉗子或眞空棒之間提供空間。在任一個事例 之中：該晶圓首先以晶圓之頂部自凹處向上傾斜方式在凹 處底郅接觸晶圓。晶圓頂部通常接著壓入凹處然後用一分 —— -；—!— ----- 4 - 本紙張尺度it财國國家標準（CNS ) A4規格丁2似297公釐~] - A7 B7 五'發明説明（2 開的尖端工具或鉗子將晶圓置於凹處内。這個動作通常會 因該工具或鉗子引起晶圓的損壞。這種上料與接下來的置 放過程在操作晶圓放入凹處時將增加晶圓靠著凹處侧邊時 之刮傷機會。反應室及晶圓之微粒狀的污染甚至可能因爲 少量刮落物而引起。這些技術偶而會造成晶圓未能確實地 放置靠著基座’以致於發生熱游導滑動或處理時晶圓掉出 基座。 鉗子或眞空棒之使用會讓在基座凹處之内以一致性的方 式足位晶圓變得困難，造成由先前反應過程所得之沉澱矽 會在晶圓之下，因而可防止晶圓背面與凹處之背面壁接 觸。更有甚者，用於運送晶圓之該鉗子主要是依賴與晶圓 面之摩擦啣接以抓住晶圓。所以常有晶圓滑办鉗子而發生. 損壞。辦子或眞空棒之使用也要求操作者具備高度的手 藝靈巧度以便在不掉落晶圓或晶圓靠著凹處側邊時不致於 到傷晶圓。 發明.概要 、、本發明之數個目的之中可能要注意的係提供—種裝置， 该裝置提供了在不損壞晶圓的情況下運送一半導體θ圓往 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 返基座；提供此一裝置以確實地握持晶圓；提供裝置 可在僅啣接晶圓一面的情形下垂直地將晶圓放入基座提 供此-裝置以在基座上保持半導體晶圓之—致性的定位； 提供此-裝置在晶圓與裝置命接時以—種晶圓冷染機率最 小的方式握持晶圓；以及提供一種易於使用的裝置。 本發明之一裝置係用來自晶圓之— “ • ^ ^正面執握—半導體晶 -5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2Ι0Χ297公爱） 五、發明説明（ 3 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製.

圓，藉著半導體晶圓處理一種加工面形成於正面上。此正 面包括一外周邊緣界限。 本發明之一裝置係用來自晶圓之一正面執握—半導體晶 圓’藉著半導體晶圓處理一種加工面形成於正面上。此正 面包括一外周邊緣界限。一般來説該裝置包括具備尖端部 分的手指，適用於晶圓握持中啣接晶圓與一裝有手指之支 架以確實地放置手指以同時地在晶圓正面之外周邊緣界限 上啣接晶圓並與琢晶圓背面不啣接。眞空壓力通過裝置在 手指的尖端部分終止以經由手指尖端部分運用眞空壓力來 抓住晶圓。 本發明之其他目的與特性在下文中部分係顯而易見的而 部分係用指示的。 圖式簡單説明 圖1係使用於執握一半導體晶圓之裝置之一侧面視圖，顯 示握持一半導體晶圓； 圖2係圖1中握持半導體晶圓之裝置之—正面視圖；以及 圖3係圖1中該裝置之放大片斷部分，顯示該裝置之指尖 部分與半導體晶圓之啣接。 相對應之參考數字指出遍及於該圖形之數個視圖中之相 對應零件。 較佳具體實例之説明 首先參考圖形1，本發明中用於執握一半導體晶圓w之一 ，置，一般指示於10。一般指示於w之該半導體晶圓包括 —正面FF，藉著半導體晶圓處理一種加工面形成於FF 請 先 閲 讀 背 Sr 意 事 項 再f； 本 頁 裝 訂 工張尺度適用 五、發明説明（ 4 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 上，而一背面RF可加工或不用加工。晶圓之正面包括一不 使用於加工完成晶圓中的外周邊緣界限Μ。例如，在一具 備直徑150公厘之晶圓上該邊緣界限约爲3公厘。如此則外 周邊緣界限Μ在晶圓W之執握中不必保持無缺陷。一般 上該晶圓W係圓的形狀且具備一平面F沿著外周邊.緣界 面部分形成於其中。 ' 該裝置1 0係可操作的以便垂直地放置晶圓W至一基座（未 顯示）中之一晶圓凹處，用一適當的方式如在共同指定美國 專利號碼5,518,549中所敘述之該專利發明合併於此當作參 考。要瞭解的係雖然本發明特別應用於外延層沉澱之環境 中半導體晶圓之執握，也可用於其他應用中以握執其他項 目而且仍舊落在本發明的範疇之中。該晶圓凹處一般係圓 的且位於基座之一垂直壁中，基座中晶圓W係支撐在該凹 處之一薄唇上。更特別地，該晶圓W —般係沿著晶圓邊緣 _接唇部。如在該晶圓凹處中所配置的，該晶圓w之正面 F F係自凹處向外。一外延層係藉著由循環通過反應室與基 座之上之一化學蒸氣來的半導體材料之沉澱形成於正面FF 上。 該裝置10包括手指22，裝有手指與眞空壓力通過裝 (通常指示於23)之一支架（通常指示於24)以應用眞空壓 、’·二過手扣的尖端邵分2 5於晶圓W而用以抓住晶圓。該支架 24包括一由裝置10握持而由半導體晶圓w之正面延伸之把 手26，以及一歧管部分28限定一支架通道於其中。該支架 通道係與每一個手指22之一手指通道3 〇做流動式連接 置 力 該 -----------装-- (諳先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 衣紙張尺度國家標準(CNS774規格(210'；^^·ρ~ .經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 手把2 6及支架通道提供了一流體通道以便眞空壓力可傳送 至置於歧管28之手指22。該歧管28係由複數管狀部分所 组成。6個管狀部分32形成五邊形的構造（見圖2)，一般而 3安置在平行於裝置1〇所握持之半導體晶圓正面之一平面 上0 如圖2中所顯示的該支架具備一中心c，—般而言當晶圓 由菽裝置所握持時會和半導體晶圓中心同軸。該手指22係 如此構造以便僅在晶圓外邊界限M上抓住晶圓w，因而消 除了手指與處理後將用到之晶圓部分的接觸。該歧管部分 28係安排使由該五邊形下方角落（如圖2中所見）所延伸之2 個手指位於離支架中心C Γ之處，而由五邊形上方角落所 延伸之第3個手指則位於距離中心c小於r之處。一般而 言，該距離Γ係對應（但稍爲大於）於晶圓w之半徑。從支架 2 4之中心C至弟.二假手指2 2的距離係對應於晶圓中心與平 面F間之最短距離。此種安排容許晶圓w可由裝置1〇牢牢 地握持晶圓於僅一個位置，以第3個手指2 2啣接於外周邊 緣界限Μ之平面部分F。此舉容許晶圓W用如前導及後續同 樣的方式用晶圓平面F定位安放晶圓於基座袋中。該支架 24如此構成以便讓由支架角落延伸出來的手指22分開，而 僅啣接晶圓W於正面F F之外周邊緣界限上。不同直徑大小 的晶圓需要不同尺寸的裝置。要瞭解的係在不聪離本發明 之範疇之下，各種其他的支架形狀可能使用而且不同的手 指數目可能連接到支架。 該支架24包括一連接至歧管部分28並安置於如歧管部分 -8 - K紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） n- n n n n u n I— n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) ~ ~ 同平面中之第七根管狀部分44。該第七根管狀部分44_般 係由歧管部分2 8之底部延伸至支架中心c。.該手把2 6係連 接至第七根官狀部分44且從歧管部28垂直延伸出來。在該 舉例説明之實例中，該手把26係得自於如一可得自加州， Sunnyvale之H-Square公司於模型命名號碼]^〇1> 1914Ncp 191下之眞空棒。例如，顯示於圖丨中手把之尺寸係直徑 0.62英吋及長度6.2英吋。該手把26包括一附加於支架以之 一尖端45和一可附加於眞空壓力源（未顯示）之一倒鈎式接 頭。孩手把26可能用一聚合材料或其他適當的材料來形 成。孩手把2 6更包括一用在手把中可選擇性地打開或關閉 之閥48以便控制經由手指部分之應用眞空壓力。於是，不 必在一置於遠端的眞空壓力源處控制壓力而改在裝置1〇處 控制壓力。該閥包括一按鈕49及一柄部5〇用來定位一閘門 或球形閥、或其他型式在把手中的關閉裝覃。 '•亥ί狀邠刀」2係由〇 · 2 5英忖不銹鋼管所形成。該管狀部 分3 2係以不銹鋼時管5 8及一 τ型管所連結。其他適合的材 料如塑膠可使用而不同尺寸大小的管子也可使用。可想像 的係一支架（未顯示）也可用類似於如圖1和2中所顯示的支 木之結構由實心棒來製成而沿著實心棒延伸之彈性配管可 在實心棒之外提供—流體通道。 每一個手指尖端部25都具備一缺口 5〇，建造用來接納晶 圓W外邊界限Μ之部分於其中以抓住晶圓，如顯示於圖3中 手4m 22。該缺口 5〇界限了 一通常是轴面向表面52及 自轴面向表面向外延忡之突出部分54。下方之二手指之 k紙張尺度適^- -----------装-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

.1T 01. A7 B7 五、發明説明（7 突出部分54位於晶圓下且支撐晶圓，與眞空壓力一起幫助 握持晶圓。一手指通道開口 31係位於軸面向表面52中，該 尖端部份更包含一軸向向後方傾斜遠離軸面向表面52之平 面5 6。該手指尖端部分較可取的係由熱阻塑膠如由e ·工.

DuP0nt de Nemours及公司以商標名稱VSEpEL所販賣的塑 膠。 、在作業中，該晶圓執握裝置10係丄把手26抓牢於一手中 且操作者藉著押下按鈕49來打開閥48以便使眞空壓力流入 尖端部份25。該裝置10接著用置放至利用相鄰於晶圓外周 邊緣之突出部分5 4與一晶圓相接觸的位置。自歧管部份28 之上角落所延伸之該指部22置放於晶圓w之平面部分f 上。該眞空壓力與突出部分54 一起在晶圓握持裝置上於固 定位置處握持晶圓。該晶圓w接著垂直運送至基座，適當 地與凹處排成一線並牢牢地放在凹處中。操作者接著釋放 閥48之按鈕49以關閉至手指尖端部分25眞空壓力流並釋 放晶圓。該裝置10也可用於運送晶圓往返於其他的處理設 備.。一眞空棒（未顯示）可甩來自一貯存匣運送晶圓至晶圓 執握裝置。 從前文可知本發明之晶圓執握裝置所具備無數的優點係 値得觀察的，該舉例説明之構造允許利用眞空壓力以拾起 並握持晶圓而僅接觸晶圓之外周邊緣界限，因而降低了晶 圓正面損壞的可能性。該裝置允許晶圓自相對於裝置之垂 直方向接近而放置在一外延反應器基座上，所以藉著以一 角度將晶圓放入凹處的方式，提供了較以往方式更佳之排 / ^ 本紙張尺度適用中國@家標準（CNS )从驗（2~i〇^297^t ----------士衣—I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *τ+ 經济-部中央標準局員工消費合作社印製 -10- A7 B7 S8S442 五、發明説明（） 8 列。更有甚者，該裝置允許晶圓—致性地定位於袋中已選 定的方向上，更進一步增進了加工晶圓的品質。 由以上所述，本發明之數個目的已達成而其他的優點也 獲得了。 •在不離開本發明之範疇下，既然在上述的結構及方法中 可作不同的改變則意味著包含在以上敘述或顯示於添附圖 面中的所有事情將解釋爲舉例説明而非以一限定的意義。 n· n n n I - I - I I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、\s° 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. S8S442 第86114373號專利申請案 A8 中文申請專利範圍修正本(S8年9月）驾年

   、申請專利範圍 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 h —種用於自晶圓之一正面執握一半導體晶圓之裝置，藉 著邊半導體晶圓處理一加工面形成於正面上，此正面包 括一外周邊緣界限，該裝置包括具備尖端部分之手指， 適用於晶圓執握中以啣接晶圓，一裝有手指的支架以及 確實地放置手指，以便同時地僅在晶圓之該外周邊緣上 啣接晶圓，而與該晶圓背面不啣接，真空壓力通道裝置 在手指尖端邵分終止’以便經由手指尖端部分施加一真 S壓力而抓住晶圓，該尖端部分係建造用來沿晶圓正面 之外周邊緣界限來啣接晶圓。 2.如申請專利範圍第丨項之晶圓執握裝置，其中該通道裝置 包含一手指通道於每一根手指中，且其終結於每一手指 之尖端部分之一開口中。 3·如申請專利範圍第2項之晶圓執握裝置，其中該通道裝置 更在支架中包含一支架通道，該支架通道係與每一根手 指之手指通道做流體性連通。 4. 如申請專利範圍第3項之晶圓執握裝置，其中該支架包含 歧管部分限定該支架通道於其中，該手指安裝在歧管 部分上，以及一連接到支架的把手丨_1支架通道自歧管 部分延伸經過把手❶ ’ ::::Ί 5. 如申凊專利範圍第4項之晶圓執握裝含一設於手把 上之閥，用來選擇性地打開或關閉道裝置，因而可 才二制經由手指尖·端部分之施加真空壓力。 如申凊專利範圍第2項之晶圓執握裝置，其中每一個手指 之手指尖端部分皆具備一缺口於其中，界限了一通常是

   (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 费 S8S442 第86114373號專利申請案 A8 中文申請專利範圍修正本(S8年9月）驾年

   、申請專利範圍 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 h —種用於自晶圓之一正面執握一半導體晶圓之裝置，藉 著邊半導體晶圓處理一加工面形成於正面上，此正面包 括一外周邊緣界限，該裝置包括具備尖端部分之手指， 適用於晶圓執握中以啣接晶圓，一裝有手指的支架以及 確實地放置手指，以便同時地僅在晶圓之該外周邊緣上 啣接晶圓，而與該晶圓背面不啣接，真空壓力通道裝置 在手指尖端邵分終止’以便經由手指尖端部分施加一真 S壓力而抓住晶圓，該尖端部分係建造用來沿晶圓正面 之外周邊緣界限來啣接晶圓。 2.如申請專利範圍第丨項之晶圓執握裝置，其中該通道裝置 包含一手指通道於每一根手指中，且其終結於每一手指 之尖端部分之一開口中。 3·如申請專利範圍第2項之晶圓執握裝置，其中該通道裝置 更在支架中包含一支架通道，該支架通道係與每一根手 指之手指通道做流體性連通。 4. 如申請專利範圍第3項之晶圓執握裝置，其中該支架包含 歧管部分限定該支架通道於其中，該手指安裝在歧管 部分上，以及一連接到支架的把手丨_1支架通道自歧管 部分延伸經過把手❶ ’ ::::Ί 5. 如申凊專利範圍第4項之晶圓執握裝含一設於手把 上之閥，用來選擇性地打開或關閉道裝置，因而可 才二制經由手指尖·端部分之施加真空壓力。 如申凊專利範圍第2項之晶圓執握裝置，其中每一個手指 之手指尖端部分皆具備一缺口於其中，界限了一通常是

   (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 费 S8S442、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 軸面向表面及一抽面向表面向外延伸士由山， 、， T_<^哭出那分，該手 指通道開口係位於軸面向表面中。 7·如申請專利範圍第6項之晶圓執握裝置，其中手浐尖1山二 分之突出部分係建造與排列’用來容納」薄而：：：： 向外面對半導體晶圓之邊緣，徑向向内面對突出部分， 以便用該手指尖端部分之軸面向表面來β卸接晶圓正^ 外周邊緣界限，該突出部分建造用來却接外周邊緣 分’以便自正面握持晶圓而不與晶圓τ ° v 正面砭反側背面相 啣接。 q 8. 如申請專利範圍第6項之晶圓執握裝置， 一 农罝其中Μ哭出部分 係建U與排列用來在一預定的方向上容納晶圓， 具備-中心’當半導體晶圓為裝置所握持時， 二 大致與半導體中心同軸，第一與第- ^ ^ + ^ 罘—大出部分係配置在 離支果中心固足距離r的位置，而第三突八 離中心距離小於Γ的位置。 刀’、配置在9. 如申請專利範圍第6項之晶圓執握裝置，戈访> 部分更包含一軸向向後傾斜表面而遠離軸面向表面曰尖％ 1〇·如申請專利範圍第Η，7-9項中任-喝之晶圓執握裝 置，其中孩手指安排用來以晶圓之—平面在單一預定方 •-Ν請先閎讀背面之注意事項再填、窝本頁〕 裝 訂- Φ' 向中握持半導體晶圓於支架頂部上