TW583718B - Thin wafer insert - Google Patents

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M3718 A7 B7 五、發明説明（ 本申请案依據美國專利法第119(e)條第35項，主張2001年4 月1日申★音士 μ 桑國臨時申請案第60/280,774號之權利。 發明範疇 本發月係有關於晶圓載架，特別是有關於用於薄晶圓之 裝置及方法。 發明背景 a積體電路·由—般矽晶圓之晶體膜片所製成。這些晶圓在 冋度控制環境條件下，受到多項處理步騾。晶圓為非常易碎 及脆弱，以至易於受到破壞及污染。晶圓一般而言為圓形， 且在不同型式之晶圓載架内運送、儲存、及處理。晶圓載架 瓜由塑膠構成，通常具有機器介面，以提供晶圓載架在裝 備 < 精確定位。一種應用於半導體裝置製造設備之一般晶 Q載采為Η型圓桿晶圓載架。這項載架具有前向或頂端開 口，崎視它的方向而定、一對側壁、及一對尾端壁。尾端壁 之具有Η型圓桿機械介面。晶圓由複數個位於載架側壁内 側凹槽所構成之槽縫，經由前向開口被插入及抽&。凹槽由 大致朝向對向側壁所延伸之突出段構成。突出段之構造可 如同牙齒般。對於傳統晶圓，載架一般支撐及拘限晶圓在 們的環週邊緣處。 傳統晶圓為〇·〇3〇英叶厚度。由於工業界一直努力製出更】 疋電子裝置，造成積體電路變的更密集、更小、及更薄。積 體電路目前由0.007英吋厚度之薄晶圓所製成。 貝 心機械臂裝置為一般用於握取及處理個別矽晶圓成為積體 電路晶片，其包括由載架插入及抽出晶圓。晶圓之中間處=

583718 A7 B7 五、發明説明（ ） 2 步騾一般被撐放在Η型圓桿晶圓載架，且個別晶圓為設有機 械臂之傳輸裝備所抽出及插入。所安裝之傳送裝備為高度 關鍵項目，使該晶圓可被正確握緊且在任何類似之傳送期 間不會受到破壞。基於經濟原因，在要處理晶圓之時，盡可 能的希望利用傳統晶圓相對應之相同處理裝備及所同樣安 裝之傳送裝備。 目前所安裝之一般半導體晶片製造設備，為用於200或300 毫米之晶圓。此情形下，薄晶圓較傳統晶圓大體上更易碎且 較易彎曲；當此種晶圓沿著週邊被撐放在傳統晶圓載架時， 晶圓之中間點由於重力因素而向下凹陷。這需要修改晶圓 傳送裝備，以調適該凹陷及避免晶圓受到破壞。當準備要處 理薄晶圓時，希望可以利用諸如Η型圓桿晶圓載架之傳統晶 圓載架，且不需要重新建構傳送裝備。 發明概要 一種塑膠插置架，其構造成可提供位於晶圓載架之薄晶 圓的支撐；晶圓載架之構造為提供晶圓週邊的支撐。本發明 包括插置架、結合插置架於晶圓載架、及利用插置架與晶圓 ,載架供作支撐薄晶圓之方法。一較佳具體實例之插置架，利 用垂片以密接於載架側壁所構成之凹槽，且在該凹槽具有 磨檫密接，以固定插置架於其位置。在該較佳具體實例，插 置架之頂部面設有複數個晶圓撐架，其由晶圓週邊向内置 放，以最少接點支撐晶圓。在該較佳具體實例，插置架具有 一下層表面，其具有強化結構，以提供插置架之剛性。頂部 面肋件較佳的指向平行於晶圓之插入及抽出方向，且向上 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐） 583718 A7

、伸以置放文支撐之晶圓直接在凹槽構成槽縫之上，垂 將置放於此凹槽。因此，插置架可被插入載架之另一样縫 f該較,具體實例之插置架可能具有_，以提供支二 晶圓之最佳化組合，且精確的置放晶圓，同時將塑膠；： 相對應之插置架重量予以最小化。 Q此本發明之特徵為—種晶圓載架及插置架，用於支护 ::、-個薄·晶圓於其中。晶圓載架具有一載架部位，其具； 至少一頂端、一底部、一對對向側邊、及一前向開口 Y對向 側邊對件具有複數個對向肋件，其構成複數個槽縫。插置架 以途、接於槽縫之―，且包括—板片。板片具有-對對向側邊 邊緣，其設有複數個突出垂片構造，可以磨擦嚷合位於凹槽 所構成槽缝内之表面。板片具有複數個向上突出之晶圓撐 架，、可用於支撐一薄晶圓在插置架之上，以晶圓週邊之一: 分位於槽縫之内，且直接在插置架所放置槽縫之上。晶圓撐 架可構造成使該機械臂操作元件，插入在該插置架與晶圓 =間。插置架可具有底部面且附加有形成於此處之加強肋。 每一垂片之構造，可以彈簧偏動頂住為垂片所嚆合之表面， 偏動之方向可在相鄰接垂片之間交替。此外，晶圓撐架可突 入槽縫，其中該晶圓被握持住至少為槽縫高度一半的距離， 當晶圓載架被配向成為載架之前向開口為向上時，該晶圓 位於槽缝内之向後及向前之往復移動量為最小。 本發明尚有之特徵為一種晶圓載架及插置架，其支撐至 少一個薄晶圓於其中，該插置架為一板片，其具有囉合住載 架之對向側邊之裝置，使該板片被撐放在對向側邊之中間。

裝 訂 儀 線

583718 五、發明説明（ 有支琮潯晶圓在板片頂部面之 機械臂晶圓接你_ & 又上的裝置，並以插入 圓撐架上。 ，、專日9 0中間，且停放在晶 本‘月尚有之特徵為一種插 一 圓載架。晶圓載架1有μ右杯 ，、支鉻一溥晶圓在晶 Μ戰木具有一扠有插入‘ -對側壁、一頂n产· 抽出万向《則向開口、 X M ^ ” &邵。側壁具有複數個凹槽對件， 個槽縫:及底部具有緊追密接以相對於二 、止成可^放載木。插置架具有—對凹槽嚷合部位，並構 面，与有二 外’插置架具有-上層 面^又有複數個向上延伸之突出物’以提供晶圓之接觸寶占。 本1明尚有之特徵為一種可支 每m 、、、 又杈主^潯晶圓在晶圓載 法。孩万法具有步驟如下，提供具有至少一頂端、一 底:二對對向側邊、及—前向開口之晶圓載架，該對對向 侧邊具有複數個對向凹槽，其構成複數個槽縫’·構成且有一 頂部面之平面插置架’插置架可密接於該等複數個槽縫之 一 ’且具有晶圓撐架用於支撐，薄晶圓在該頂部面之上，以晶 圓週邊一部分位於該等複數^槽縫之個別者之内；置放該 t插置架在該等複數個槽縫之及置放_薄日日日圓在該插置 架之晶圓撐架上。 本發明特殊具體實例之特徵及優點，為使用垂片如同一 整體式保持彈簧，可將插置架牢固的加裝於晶圓載架。垂片 可父替的设有一軸承頂住相對應之向上突出段，及下一軸 承頂住相對應下突出段。垂片列較佳的延伸相當於每一凹 槽之長度。每一個別凹槽之交替垂片及垂片之延伸長度，提 -8 - 適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公嫠） 583718 A7 B7 五、發明説明（ ） 5 供插置架相對於載架之精確定位裝置，藉此精確置放被支 撐之晶圓。 本發明之特徵及優點，可支撐接近0.007英吋厚度之薄晶圓 在傳統晶圓載架。 本發明之他項物件、優點、及新穎特徵，將在以下之敘述 中說明其部分；熟習該項技術藝者在閱讀如下之說明，或由 本發明之實行，可瞭解本發明之部分。本發明之物件及優點 ，將藉由各項在專利申請事項中特別指出之工具及其組合， 予以實現及完成。 圖式簡單說明 圖1為依據本發明一種晶圓載架及插置架之立視圖。 圖2為依據本發明目前一種插置架最佳具體實例之頂視圖。 圖3為依據本發明一種插置架之底視圖。 圖4為依據本發明一種插置架之另一具體實例的頂視圖。 圖5為圖2及3所示插置架之頂視平面圖。 圖6為圖2、3及5所示之插置架前視剖面圖，圖式將其插入 一晶圓載架。 , 圖7為圖2、3、5及6所示插置架一部分之剖面圖，圖式為沿 著圖5剖面6- 6所示。 圖8為圖2、3、5及6所示插置架另一具體實例之剖面圖，圖 式為沿著圖5剖面6-6所示。 圖9為本發明晶圓載架及插置架置放在自動處理裝備之立 視圖，且附加機械臂晶圓操作臂組件。 發明詳細說明 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 583718 A7 B7 五、發明説明（ ） 6 將以相關圖式說明本發明之晶圓載具的具體實例，及其 特徵與元件。任何提及前向與後向、右側與左側、頂端與底 部、上層與下層、及水平與垂直，皆為敘述方便之用意，非 用於限制本發明或其元件於任何位置或特定指向d附加於 圖式之任何註記尺寸，及這項專利說明書，將依據本發明具 體實例之可能設計及使用企圖而有所變化，其皆不應脫離 本發明之範圍。 圖1所示，為依據本發明之Η形圓桿晶圓載架45及插置架20 ，其支撐住一薄晶圓49。晶圓載架具有複數個肋件50，其構 成凹槽53之對件52 ;凹槽對件之一位於左側56，相對應之另 一凹槽位於右側58。Η型圓桿晶圓載架亦具有一對端部62及 64，當載架被配向成如圖1所示，其構成頂端66及底部68。頂 端66、底部68、左側56、及右側58，構成開口前端72，以雙箭 頭75標示插入及抽出晶圓之方向。每一凹槽對件構成晶圓槽 缝76，且被構造成由開口前端插入晶圓。底部68可為緊迫密 圖2及3所示，為目前依據本發明插置架之最佳具體實例。 ，插置架20為.大致平面狀，且具有頂部面24、底部面26、及構 成凹槽嚜合部位30及32之一對外圍邊緣。插置架為大致Η型 ，且位於底部側邊具有強化結構38，其形狀如同加強肋40， 其大致依照插置架之外形，且在徑向及同心弧方向延伸。這 項強化結構，可提供插置架之勁度。頂部面24具有晶圓撐架 120、122、124、及126，每一個由肋件44向上延伸。肋件44亦提 供插置架20之勁度，可供作機械臂晶圓操作工具（未於圖中 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） ：)83718 A7 B7 I五、發明説明（) 7 示出）之導溝。晶圓撐架120、122、124、及126之配置，使該晶 圓被支撐在晶圓外圍向内之數個點。其係目前所知晶圓撐 架120、122、124及126之晶圓接觸面積最小化之最佳者，因此 當晶圓由載架插入及抽出時，可對於晶圓表面之磨擦力及 阻力最小化。無論如何，其他諸如圖4所示具有較大接觸面 積之具體實例，亦可使用。圖式之插置架，較佳的為諸如聚 碳酸酯之堅硬且具彈性塑膠材料所射出成型模製·，但是可 以由任何適當且相容之材料構成。 圖2及3所示之具體實例，凹槽嚆合部位30及32係位於側邊 邊緣或板片21，且具有垂片構造，其在高垂片80與低垂片82 之間交替存在。當安裝於晶圓載架時，高垂片80與頂部面86 為磨擦接觸，且低垂片82與凹槽53底部面88為磨擦接觸，如 圖6及7所示。高垂片80及低垂片82之置放，以便可以延伸幾 乎為凹槽53之長度。端部垂片90在頂端與底部皆具有磨擦面 。同時，高垂片80與低垂片82之構造，使該插置架20被安裝 在晶圓載架之凹槽53時，高垂片80及低垂片82被略微壓縮， 以施加偏動力量朝向凹槽53所將接觸之表面。這項彈簧偏動 •，供作增加在高垂片80、低垂片82及凹槽53表面之間的磨擦 量，且有助於更牢固的固定插置架20在晶圓載架之内，同時 為了清潔目的仍然允許抽出插置架。在鄰接垂片之間偏動 力量的交替方向，用於更準確置放插置架20在凹槽53之中央。 如圖1、2、6及7所示，對於熟悉此項發明者應瞭解，插置 架20之構造及特別是晶圓撐架120、122、124及126之置放與構 造，具有特定獨特之特徵及優點。晶圓撐架120、122、124及 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 583718 A7 B7 五、發明説明（ ） 8 126之高度，可允許選用如圖9所示之機械臂晶圓操作工具200 ，以插入在插置架20頂部面24與晶圓49之間。較佳的選擇晶 圓撐架之高度，使該晶圓49可停放在撐架，具有其外圍之一 部分位於槽缝76之内，其位置緊鄰且高於插置架20所插入槽 缝之上。同時，晶圓撐架120、122、124及126最佳的延伸進入 緊鄰之槽缝，至少為槽缝之一半高度，其中每一槽缝之高度 ，為在肋件50鄰接端部112與114之間的垂直距離。類似突出 段為較佳的，以便當載架45之配向為隨同開口前端72面向上 時，薄晶圓49在所緊鄰之槽縫配置於插置架，可允許在槽缝 内最小間隙程度下往後暨往前移動。熟習該項技術藝者將 察知，當所選用晶圓撐架120、122、124及126之高度如同敘述 般，一設計載有25個正常規格晶圓之晶圓載架，以最大數目 之插置架配置在間隔之槽縫，將具有12個薄晶圓之容量。此 外，熟習該項技藝者將察知，圖式晶圓撐架120、122、124及 126之置放位置，係以肋件44沿著插置架在前端至後端方向 配向，可令所使用之插置架設有多種變化構造之機械臂晶 圓操作工具。例如，可插入如圖9所示之叉架工具200，以便 該叉架之一岐支204密接於晶圓撐架120與122之間，叉架之另 一岐支202密接於晶圓撐架124與126之間。另一實施例，機械 臂操作工具具有單一接觸元件，可插入在晶圓撐架122與126 之間。 圖8所示，為依據本發明一插置架之另一具體實例。略微 不同的是所使用之插置架附加件裝置，其中垂片已為徑向 突出之分叉元件92所取代，其嗡合在叉架間之肋件50。再者 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

線 583718 A7 B7 五、發明説明（ ） 9 ，設置有向上延伸之晶圓撐架結構124，可為小塊件以點狀 接觸或以肋件線狀接觸。這些插置架可能被連接於肋件的 接續對件，可令晶圓被支撐在載架之每一槽缝，或在交替槽 縫之内，可令機械臂晶圓操作工具擁有更多間隙以存取晶 圓。 對於熟悉此項發明者應瞭解，雖然敘述如上Η型圓桿載架 之使用為用於接收插置架，其他類似美國專利第5,915,562及 5,944，194號所敘述之輸送模組的其他載架，將以引用的方式 併入本文中，亦可使用且位於本發明範圍之内。 雖然所敘述如上包含多種規格，其僅提供本發明某些較 佳具體實例之說明目的，不應構成限制本發明之範圍。因此 ，本發明之範圍應該由專利申請事項及其法定等效物件而 決定，而非依據所提供之實例所限制。 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 583718 A8 B8 C8

   1· 一種晶圓載架及插置架，用於支撐至少 薄日曰圓於其中 ，包栝： 一載架部=，其具有至少_頂端 底部、—斜對向 側邊、及-前向開口 ’該對對向侧邊具有複數個對向肋 件，其構成複數個槽縫；及

   一插置架’該插置架可密接於該等複數個槽縫之一， 且包括一板片，該板片具有一對對向側邊邊緣，每一哕 側邊邊緣具有複數個垂片構造，以磨擦.合該等複數個 槽縫之-’該板片進一步具有複數個向上突出之晶圓撐 架，該晶圓撐架利用在另一複數槽缝内之晶圓邊緣的一 部份以支撐位於琢插置架上之一薄晶圓，該晶圓撐架之 配置，可使一機械臂操作元件插入在該插置架與晶圓之 2·如申請專利範圍第1項之晶圓載架及插置架，其中該插置 架具有一底部面，且其中該底部面具有複數個形成於此 處之加強肋。 3·如申請專利範圍第1項之晶圓載架及插置架，其中每一該 等複數個垂片結構’被偏動以頂靠在該等複數個對向肋 件之一之一表面，每一垂片結構之偏動方向，與緊鄰垂 片結構之偏動方向相反。 4·如申請專利範圍第1項之晶圓載架及插置架，其中薄晶圓 被支撐於緊鄰於該插置架所嚜合之槽缝之該等複數個槽 縫之一槽縫之内，且其中每一該等複數個向上延伸之晶 圓撐架，伸入該緊鄰槽縫至少該緊鄰槽缝高度一半的距 -14 - 本紙張尺度適财g a家標準(CNS) M規格(⑽χ 297公董） 583718 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 •離。 5· —種晶圓載架及插置架，用於支撐至少一薄晶圓於其中 ，包括： 一載架部位，其具有至少一頂端、一底部、一對對向 側邊、及一前向開口，該對對向側邊具有複數個對向肋 件，其構成複數個對向凹槽且構成複數個槽縫；及 一大致平面狀插置架，其具有一頂部面，該插置架包 括一板片，該板片具有嚆合該對對向側邊之裝置，以便 該板片被支撐在該對對向側邊之中間，該板片進一步具 有支撐一高於該頂部面之薄晶圓的裝置，該支撐一薄晶 圓之裝置允許插入一機械臂晶圓操作元件在該插置架與 薄晶圓中間。 6.如申請專利範圍第5項之晶圓冑架及插置$，其中該插置 架可密接於該等複數個槽縫之—的内部，且嚷合該對對 向側邊之該裝置，包括—對凹㈣合部分，每—該凹样 舊合部分具有複數個垂片結構，該凹槽舊合部分可舊合 於孩等複數個對向凹槽之一對對向凹槽。 7·::申請專利範圍第6項之晶圓載架及插置架，其中每一該 等複數個垂片結構之每-垂片結構，被偏動頂靠在位： ,、 面母一垂片結構之偏動方向， 人I鄰垂片結構之偏動方向相反。 8·申請專利範圍第5項之晶圓載架及插置 對對向側邊之該裝置包括複數個 且並中毐一哕叉恕+从 口犬®又又茱兀件， 木疋件合該等複數個對向肋件之 -15 - 在每一又架元件之分又之間。 ▲申π專利範圍第5項之晶圓裁架及插置架，其中支撐一 =該插置架頂部面之薄晶圓之該裝置，包括複數個向 大出晶圓撐架，由該頂部面延伸。 1〇.::申請專利範圍第5項之晶圓載架及插置架，其中該插置 、有底部面’其中孩底部面具有複數個形成於此 處之加強肋。 U·如：請專利範圍第6項之晶圓載架及插置架，其中由該插 木支鉻之薄晶圓，被支撐在該複數槽縫中緊鄰置放該 插置木槽縫内’其中支撐位於在該插置架頂面 上之薄晶圓之裝置包括複數向上突出曰曰』，該裝置包括 複數個向上哭出之晶圓撐架，其係由該頂部面延伸，其 中母一槽縫具有一高度，且其中每一該等複數個向上突 出之晶圓撐架，伸入該緊鄰槽縫至少該緊鄰槽縫高度一 半的距離。 12·—種支撐至少一薄晶圓在晶圓載架之方法，包括下列步 驟： …提供一晶圓載架，其具有至少一頂端、一底部、—對 對向側邊、及一前向開口，該對對向側邊具有複數個對 向凹槽，其構成複數個槽缝； 形成具有一頂部面之大致平面狀插置架，該插置架可 金接於該等複數個槽縫之一，且具有晶圓撐架以最少接 觸點支撐一薄晶圓在該頂部面之上，以晶圓週邊一部分 位於該等複數個槽縫中之一各別槽缝之内； -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 583718 ABCD 六、申請專利範圍 置放該插置架在·該等複數個槽缝之一；及 置放一薄晶圓在該插置架之晶圓撐架上。 13. —種插置架，用於支撐一薄晶圓在一晶圓載架，晶圓載 架具有一設有插入及抽出方向之前向開口、一對側壁、 一頂端、及一底部，側壁具有複數個凹槽對件，其構成 複數個槽縫，插置架包括： 一對凹槽嚆合部分，其被形成可噶合晶圓載架之一凹 槽對件，該插置架具有一上層面，其設有複數個向上延 伸之突出物，以提供晶圓之接觸點。 14·如申請專利範圍第13項之插置架，其中該插置架具有一 底部面，且其中該底部面具有複數個形成於此處之加強 肋。 15.如申請專利範圍第13項之插置架，其中每一該對凹槽嚅 合部分包括複數個垂片結構。 16·如申請專利範圍第15項之插置架，其中每一該等複數個 垂片結構，被偏動頂靠在位於該凹槽對件内之一表面， 每一垂片結構之偏動方向，與緊鄰垂片結構之偏動方向 , 相反。 17·如申請專利範圍第13項之插置架，其中每一該凹槽嗡合 部分，包括複數個徑向突出之叉架元件，每一該叉架元 件具有一頂端岐支及一底部岐支，且其中每一叉架元件 之頂端岐支噶合該凹槽對件之一。 18· —種晶圓載架及插置架，用於支撐至少一薄晶圓於其中 ，包括： -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

   583718 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一載架部位，其具有至少一頂端、一底部、一對對向 側邊' 及一前向開口，該對對向側邊具有複數個對向凹 槽，其構成複數個槽缝；及 一大致平面狀插置架，其具有一頂部面，該插置架以 中間密接且為該對對向側邊所支撐，板片具有複數個向 上指向之晶圓撐架以支撐一薄晶圓，該晶圓撐架之配置 ，可插入一機械臂曰曰曰圓操作元件在該插置架與薄晶圓中 間。 19. 如申請專利範圍第18項之晶圓載架及插置架，其中該插 置架具有一底部面，且其中該底部面具有複數個形成於 此處之加強肋。 20. 如申請專利範圍第18項之晶圓載架及插置架，其中該插 置架具有一對凹槽嚆合部分，每一凹槽噶合部分構造成 嚆合該等複數個對向凹槽之一。 21·如申請專利範圍第20項之晶圓載架及插置架，其中每一 該對凹槽嗡合部分包括複數個垂片結構。 22.如申請專利範圍第21項之晶圓載架，其中每一該等複數 5 個垂片之構造，被偏動頂靠在該等複數個對向肋件之一 之一表面，每一垂片結構之偏動方向，與緊鄰垂片結構 之偏動方向相反。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)