TWI393212B - 熱處理用晶圓支持器 - Google Patents

Description

熱處理用晶圓支持器

本發明係與半導體晶圓熱製程中用以承載晶圓的支持器。

關於半導體晶圓熱製程當中所普遍使用的一種加熱機具，可參考中華民國專利第M266541號，該案的第一圖表示了上述的加熱機具，該加熱機具的加熱區可供承載晶圓的托盤定置，其托盤可在相關運送機械的帶動下將晶圓載入加熱區進行加熱處理，以及將完成加熱處理之晶圓移出加熱區。

上述托盤事實上是以若干鎖固於其底部的支持器10來支持晶圓。習知支持器10如第一圖所示，包括一體相連的一固定部11以及一延伸部12，該固定部11設二鎖孔13，該延伸部12開放端以一下降的階層構成一晶圓支托部14，該晶圓支托部14於開放端設一珠槽15及一滾輪容置空間16，該珠槽15中設一可滾動的圓珠17，該滾輪容置空間16則以一輪軸18樞架一滾輪19。一扣夾90從該晶圓支托部14的開放端水平地嵌於其外部，據以限位該圓珠17以及該輪軸18。該支持器10經鎖固元件穿鎖於固定部11的鎖孔13而固定在前述托盤底部，該延伸部12則向該托盤的中心方向延伸。至少三個支持器10以其晶圓支托部14共同支托一晶圓，以該圓珠17支托於晶圓的底面，該滾輪18則觸接晶圓的圓周側部。

值得注意的問題焦點在於晶圓進出加熱區時，該支持器10及其上的所有組件均反覆的承受差異極大的冷熱溫度變化，熱脹冷縮作用使支持器10及其組件內部形成壓應力及張應力，造成的熱應力破壞不容小覷。不僅如此，在晶圓鍍鎢程序中，該支持器10、扣夾31均受到化學侵蝕作用，而於該等結構表面殘留的鎢層需再以電漿清洗技術去除。而習知支持器10容易受熱應力、化學侵蝕以及電漿清洗而破壞斷裂之處在於該晶圓支托部14、扣夾90以及珠槽15兩側的薄弱部141、142。

習知扣夾90是由晶圓支托部14的開放端水平地嵌於其外部，其延伸長度含括該晶圓支托部14以及大部份的延伸部12，而延伸長度愈長則彎折應力相對增加，以致扣夾90承受熱應力、化學侵蝕以及電漿清洗時極容易斷裂。

習知晶圓支托部14除了承受晶圓的重量之外，尚需承受另外設置的圓珠17以及扣夾90的重量，彎折應力易集中在晶圓支托部14與延伸部12的連接處，該晶圓支托部14極容易受熱應力影響而從應力集中處斷裂。

習知晶圓支托部14設有珠槽15以便填設圓珠17，而珠槽15之設置使晶圓支托部14相對位置左右部份的結構厚度變薄，形成了兩處的薄弱部141、142，受熱應力或震動時極易斷裂，而致生圓珠17脫位的問題。

不論是支持件10或扣夾90損壞或圓珠17脫位，均可能嚴重磨損晶圓，而且必需令生產線停工維修，造成龐大損失。

基於上述支持件10及扣夾90的種種問題，本案發明人提出解決方案。

本案熱處理用晶圓支持器，包括：一體相連的一固定部以及一延伸部；該延伸部開放端以一下降的階層構成一晶圓支托部，該晶圓支托部於開放端頂面一體設一半球珠，該延伸部設一滾輪容置空間，一滾輪以一輪軸樞設於該滾輪容置空間；該延伸部設一扣夾樞設孔；一扣夾，包括二平行的夾臂、連接於二夾臂一端的連接部、以及設於該夾臂開放端相對的彈力作用部；該扣夾以該連接部樞設於該扣夾樞設孔中，其二夾臂貼著該延伸部的側面並朝晶圓支托部的方向延伸至滾輪輪軸，其彈力作用部將該扣夾的彈夾力作用於該輪軸的兩端。

基於本發明技術方案，使扣夾能以較佳的結構強度應付熱應力以及震動，確實減少扣夾斷裂的問題。

基於本發明技術方案，使晶圓支托部的負荷減少，緩和其與延伸部連接處的彎折應力，確實減少晶圓支托部從與延伸部連接之處斷裂的機率。

基於本發明技術方案，可省除於支持器上設置圓珠的加工手續。且使先前技術中所述之珠槽兩側的薄弱部不存在，而完全避免薄弱部受熱應力或震動而破損以致圓珠脫位的問題。

基於本發明技術方案，確實減少支持件於晶圓熱製程中的損壞機率。

本案支持器20如第二圖以及第六至八圖所示，包括一體相連的一固定部21以及一延伸部22，該固定部21設二鎖孔23，該延伸部22開放端以一下降的階層構成晶圓支托部24，該晶圓支托部24於開放端頂面一體成型一半球珠25，該延伸部22接近該晶圓支托部24設一滾輪容置空間26以及二軸孔27，一滾輪28以輪軸29樞設於二軸孔27中而設置於該滾輪容置空間26。該延伸部22設有一側向貫穿的扣夾樞設孔30。

一扣夾31，包括二平行的夾臂32、連接於二夾臂32一端的連接部33、以及設於該夾臂32開放端相對的彈力作用部34。如第五圖所示，該扣夾31是以連接部33樞設於該扣夾樞設孔30中，其二夾臂32貼著該延伸部22的側面，其彈力作用部34將扣夾31的夾力作用於該輪軸29的兩端。

將扣夾31設置於夾持器20的方式如第三、四、五圖所示。先將扣夾31的其中一夾臂32穿過該扣夾樞設孔30，使扣夾31與夾持器20呈直角相交，之後翻轉該扣夾31使其二夾臂32相對該延伸部22的左、右垂直面，再使該扣夾31與該延伸部22平行，即可令其彈力作用部34著力於該輪軸29軸端。

如第六圖所示，該扣夾樞設孔30上方延伸部22二側壁各設一凹槽35，使扣夾31能較容易地從第三圖的狀態被翻轉成第四圖所示的狀態。該延伸部22是以左右內縮的階層使該晶圓支托部24的左右寬度W1小於該延伸部21的左右寬度W2。

如第九、十圖，本案支持器20經鎖固元件37穿鎖於固定部21的鎖孔23而固定在一習知晶圓加熱機具的托盤40底部，該延伸部22則向該托盤40的中心方向延伸。至少三個支持器20以其晶圓支托部24共同支托一晶圓50，以該半球珠25支托於晶圓50的底面，該滾輪28則觸接晶圓50的圓周側部。

如先前技術所述，該托盤40可在相關運送機械的帶動下將晶圓50載入一加熱單元的加熱區中進行鍍鎢處理，或將完成加熱處理之晶圓移出加熱區。而無可避免的狀況係該晶圓進出加熱區時，該支持器20及扣夾31均反覆的承受差異極大的冷熱溫度變化，熱脹冷縮作用使支持器20及扣夾31仍承受熱應力的問題。不僅如此，在加熱以及晶圓鍍鎢程序中，該托盤40、支持器20、扣夾31均受到化學侵蝕作用，而於該等結構表面的殘留鎢層則需再以電漿清洗技術去除。而本案對該支持器20以及該扣夾31之設計，使其在承受熱應力、化學侵蝕、電漿清洗等狀況時，減少斷裂的發生率，申請人將原因詳述如下。

本案晶圓支托部24以一體成型的半球珠25支托晶圓50，且該扣夾31未作用至該晶圓支托部24，以及該晶圓支托部24的左右寬度小於該延伸部22左右寬度而縮減體積的多重有利條件下，該晶圓支托部24除了承受晶圓50的重量之外，並不需額外承受如習知的整顆圓珠及扣夾的重量，所以本案晶圓支托部24的負荷減少，緩和其與延伸部22連接處的彎折應力，在支持器20反覆進出加熱區而承受熱應力及震動時，可確實減少該晶圓支托部24斷裂的機率。

本案晶圓支托部24以一體成型的半球25支托晶圓50，可省除習知者外置圓珠的加工手續。除此之外，本案晶圓支托部24與該半球25為一體式的結構，在先前技術中位於珠槽兩側的薄弱部即不存在，而完全避免薄弱部受熱應力或震動而破損以致圓珠脫位的問題。

本案扣夾31是由該延伸部22與固定部21交界處的扣夾樞設孔30向該滾輪28輪軸29的方向延伸，習知扣夾則是由晶圓支托部14的開放端向固定部11的方向延伸；所以本案扣夾31的延伸長度大致上僅含括該延伸部22的長度，但是習知扣夾90的延伸長度則含括了延伸部12以及晶圓支托部14兩者的長度；相較之，本案扣夾31的延伸長度較短，彎折應力較小，所以本案扣夾31能以較佳的結構強度應付進出上述加熱區時的熱應力、震動、化學侵蝕、電漿清洗，而確實減少扣夾31斷裂的問題。

雖然本案是以一個最佳實施例做說明，但精於此技藝者能在不脫離本案精神與範疇下做各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本案而已，非用以限制本案之範圍。舉凡不違本案精神所從事的種種修改或變化，俱屬本案申請專利範圍。

10．．．支持器

11．．．固定部

12．．．延伸部

13．．．鎖孔

14．．．晶圓支托部

141．．．薄弱部

142．．．薄弱部

15．．．珠槽

16．．．滾輪容置空間

17．．．圓珠

18．．．輪軸

19．．．滾輪

20．．．支持器

21．．．固定部

22．．．延伸部

23．．．鎖孔

24．．．晶圓支托部

25．．．半球珠

26．．．滾輪容置空間

27．．．軸孔

28．．．滾輪

29．．．輪軸

30．．．扣夾樞設孔

31．．．扣夾

32．．．夾臂

33．．．連接部

34．．．彈力作用部

35．．．凹槽

37．．．鎖固元件

40．．．托盤

50．．．晶圓

90．．．扣夾

第一圖為習知支持器之外觀圖。

第二圖為本案支持器之立體分解圖。

第三圖為本案支持器與扣夾結合之動作示意圖之一。

第四圖為本案支持器與扣夾結合之動作示意圖之二。

第五圖為本案支持器與扣夾結合之外觀圖。

第六圖為本案支持器與扣夾結合之俯視圖。

第七圖為本案支持器與扣夾結合之側視圖。

第八圖為第二圖中關於該支持器之8－8剖面圖。

第九圖為本案支持器結合於習知托盤以及承載晶圓的示意圖。

第十圖為第九圖中10－10剖面圖。

20．．．支持器

21．．．固定部

23．．．鎖孔

24．．．晶圓支托部

25．．．半球珠

26．．．滾輪容置空間

29．．．輪軸

32．．．夾臂

33．．．連接部

34．．．彈力作用部

35．．．凹槽

Claims (2)

1. 一種熱處理用晶圓支持器，包括：一體相連的一固定部以及一延伸部；該延伸部開放端以一下降的階層構成一晶圓支托部，該晶圓支托部於開放端頂面一體設一半球珠，該延伸部設一滾輪容置空間，一滾輪以一輪軸樞設於該滾輪容置空間；該延伸部設一扣夾樞設孔，其中，該扣夾樞設孔上方的延伸部二側壁各設一凹槽；一扣夾，包括二平行的夾臂、連接於二夾臂一端的連接部、以及設於該夾臂開放端相對的彈力作用部；該扣夾以該連接部樞設於該扣夾樞設孔中，其二夾臂貼著該延伸部的側面並朝晶圓支托部的方向延伸至滾輪輪軸，其彈力作用部將該扣夾的彈夾力作用於該輪軸的兩端。
2. 如申請專利範圍第1項所述熱處理用晶圓支持器，其中，該延伸部是以左右內縮的階層使該晶圓支托部的左右寬度小於該延伸部的左右寬度。