TWI407525B - 輸送機 - Google Patents

Description

輸送機

本發明係有關於一種輸送機，用以輸送例如薄板狀的晶圓。

在製造IC(半導體積體電路)的過程中，在用來建構IC電路於一矽晶圓上的晶圓製程(包括擴散製程、蝕刻製程、以及光微影製程)之後，會進組裝製程(包括背側表面研磨製程、檢測製程、以及組合製程)。

在組裝製程的檢測製程中，一裝設有顯微鏡及類似者的檢測機會被用來檢測做為IC的基本功能及特性，以因之而判斷晶片的可接受性。

經歷過擴散製程，並以此狀態離開的矽晶圓，會因殘餘氧化物之故而產生背側表面有著高電阻的困擾。

因此，已做完擴散製程的矽晶圓要以背側表面研磨(背側研磨)製程加以拋光或研磨至數百μm。

多個經過背側表面研磨製程加以磨薄的矽晶圓會被置放於一具有小間距設置隔板(槽縫)的專用晶圓托架(匣)內。

在檢測製程中，當容置於晶圓托架內的薄的矽晶圓要被取出放置至顯微鏡或類似者的檢測台(平台)上時，則要使用稱為晶圓裝載器(Wafer Loader)的專用輸送機。

習用上，在日本專利11－71025A號中提出一種輸送薄矽晶圓的技術。

根據該日本專利11－71025A號的說明，其提出一種技，其中是使用一對平行設置的支撐桿，因之可以在晶圓是由中心點重合於該晶圓之重心的輸送臂加以輸送時，減少晶圓因其自身的重量而致的彎曲。

但是即使是在使用如上所述的輸送機的情形中，對於在背側表面研磨製程中研磨成薄至數百μm的矽晶圓處理的困難度仍會使其不易在製造過程中提升生產率。

本發明的申請人發現會阻礙生產率提升的因素是矽晶圓上因為充電於矽晶圓與用來支撐該矽晶圓之輸送臂(支撐桿)上的靜電所造成的振動。

詳細地說，在晶圓製程及組裝製程的作業過程中，矽晶圓上會充滿著大量的靜電。

在充滿著靜電並容置於由絕緣材料製成的晶圓托架內的晶圓是由呈浮動狀態的輸送臂(支撐桿)加以輸送時，該輸送臂會因之而被充電至和晶圓相同的電位，故會有一斥力作用於該矽晶圓與該輸送臂之間。如此，因為該斥力(推力)之故，在矽晶圓上會產生振動。

當在輸送過程中因為該斥力而產生大的振動時，晶圓會觸碰到托架的隔板部位或類似之物而破裂，因之而會減低製造過程中的生產率。

因此，本發明的目的在於減少輸送過程中產生於晶圓上的振動。

根據本發明的第一態樣，其提供一種輸送機，係可使用一非接地狀態的輸送臂來輸送一薄板狀晶圓，而前述之目的的達成係在於在該輸送臂上塗佈以一具有高靜電消散性質的物質。

根據本發明的第二態樣，該根據第一態樣的輸送機的特徵是在於該輸送臂上塗佈以一物質，其相對於構成該輸送臂之基礎材料的物質而言是位在摩擦電序的負側。

根據本發明的第三態樣，該根據第一或第二態樣的輸送機的特徵是在於該輸送臂包含有一由金屬構成的基礎材料，且該輸送臂上塗佈以氟化石墨材料。

根據本發明的第四態樣，該根據第一至第三態樣中任一者的輸送機的特徵是在於該輸送臂可將晶圓自一具有多個晶圓容置區段的匣內取出，並可將晶圓插入至該匣內。

根據本發明的第五態樣，該根據第一至第四態樣中任一者的輸送機的特徵是在於該輸送臂包含有一支撐部，其係沿著該輸送臂上供放置晶圓的表面延伸，該支撐部係形成為使該支撐部的厚度朝向其前側末端縮減。

根據本發明的第六態樣，該根據第一至第五態樣中任一者之用來輸送薄碟盤狀晶圓的輸送機的特徵是在於該輸送臂具有多個吸附孔，其等係設置在一中心點重合於置放狀態中之晶圓的中心的扇形區域內，用以吸附及固定住該晶圓。

根據本發明，該輸送臂上塗佈一種具有高靜電消散性質的物質，因此該輸送臂所充滿著的靜電會更容易放電至大氣中。因此，可以抑制非接地狀態下的此輸送臂的電位升高。因此之故，作用於輸送臂與晶圓間的斥力的減低可以讓晶圓因為靜電之作用而造成的振動減低。

下文中將配合於第1圖至第4圖來詳細說明本發明之一較佳實施例。

(1)實施例的概略說明

接下來將說明一種可以透過讓多個容置於一晶圓托架內並置放於其隔板(槽縫)內的薄的矽晶圓以一個接一個的方式吸附並固定至輸送臂之表面上而用以輸送該等矽晶圓的晶圓輸送系統，其係被稱為晶圓裝載器者。

該用來輸送矽晶圓的輸送臂具有二突出的支撐部，係如同堆高機之推高叉般的叉狀(分叉狀)。

該等支撐部每一者的前側末端係形成為使其厚度朝向其前側部位(前側末端)縮減。

該輸送臂上供矽晶圓放置的表面上設有多個吸附孔，其等係以等間距形成於一扇形區域的內側部位內。藉由在該等以扇形配置設置的吸附孔內形成真空，其可以將矽晶圓吸附並固定在輸送臂上。

該矽晶圓會因為在晶圓製程(包括擴散製程、蝕刻製程、以及光微影製程)及組裝製程之背側表面研磨製程的處理作業中與晶圓托架或類似者間的摩擦之故而充滿著大量的靜電。該輸送臂則會被充電以靜電。

為有助於放電至大氣中，該輸送臂中由金屬構成的基礎材料的表面上係塗佈以具有導電性的氟化石墨。

該塗層可改善自該輸送臂上放電至大氣中的放電率，並可適度地抑制處於浮動狀態的輸送臂之表面上的電位的升高。

因此之故，由該靜電所造成而作用於該輸送臂與矽晶圓間的斥力的減低，可使得該矽晶圓的振動減少。

(2)實施例的細節

第1圖是顯示出根據此實施例之晶圓輸送系統的示意結構的圖式。

如第1圖中所示，此晶圓輸送系統包含有一晶圓托架1及一輸送臂2。

此晶圓輸送系統是一種可以讓容置於晶圓托架1內的矽晶圓3在利用輸送臂2將該等矽晶圓3取出後，能夠輸送至某些位置上，並且能夠讓矽晶圓3能被容置於晶圓托架1內的系統。

此晶圓輸送系統係應用在例如要將矽晶圓3放置至諸如顯微鏡之類的檢測機具上的情形中，或是在IC(半導體積體電路)之製造的檢測製程中進行檢測之時將被檢測的矽晶圓3置入至晶圓托架1內。

再者，雖然未顯示在圖中，此晶圓輸送系統設有該輸送臂2的驅動控制裝置、該晶圓托架1的驅動控制裝置、晶圓的位置偵測裝置等等。

矽晶圓3是一種用來製做半導體裝置的材料，係為一碟狀(碟盤狀)的薄板，由半導體材料圓柱(矽)切割而成的。

要注意到，根據此實施例的矽晶圓3是先在製做IC電路的晶圓製程及組裝製程的背面研磨製程中做過處理的。

要注意到，矽晶圓3是極薄的基體，研磨(拋光)至僅約數百μm之厚度。

晶圓托架1是一種用來裝載大量矽晶圓3於其內的儲放匣(盒)。

如第1圖中所示，晶圓托架1是一種箱盒形狀的構件，具有一開口。在與該開口相鄰的左側及右側表面上，沿在高度方向以相等間距設置有多個向內突伸的隔板11。

矽晶圓3的邊緣部位可置於晶圓托架1內所設的隔板11上。

要注意到，該等隔板11設置的間距是生產線或機具所共同使用的標準間距大小來決定的。

晶圓托架1係由諸如塑膠或氟樹脂之類的絕緣材料所製成的。

第2A圖是輸送臂2的平面圖，而第2B圖則是輸送臂2中沿著第2A圖中線X－X’所取之截面的圖式。

如第2A圖及第2B圖所示，輸送臂2具有支撐部21及22，自該輸送臂2的基礎部沿著其上可供矽晶圓3放置的表面延伸而出。

根據此實施例的輸送臂2具有不同長度的支撐部21及支撐部22。但是該等支撐部21及22的形狀並不侷限於此等。例如說，該等支撐部21及22可以形成為具有相同長度的叉子(梳子)形狀。

支撐部21及22係形成為其厚度是朝向其前側末端縮減。如第2A圖及第2B圖每一者內的A部位所示，支撐部21及22係形成為在其等的前側末端處具有指向的形狀。

在輸送臂2的末端部位處設置有插置孔28，可供用來將輸送臂2固定至一用以支撐該輸送臂2的接合構件上的扣接構件插入。

再者，該輸送臂2設有多個用以吸附矽晶圓3的吸附孔23，形成在輸送臂2的基礎部上。

該等吸附孔23係沿著厚度方向貫穿過輸送臂2的板狀基礎部的材料的孔洞，且該等多個吸附孔23係以相等的間距設置在其中心重合於設置在其上之矽晶圓3的中心的扇形區域內。

在輸送臂2的基部材料的背側表面上沿著形成該等吸附孔23的區域設有一凹陷部位24。再者，在該輸送臂2之基部材料的背側表面上，形成有一與該凹陷部位24相連通的凹陷通道25，亦即一溝槽。凹陷通道25的末端部位連接至一吸力控制裝置4的導管。

在輸送臂2的基部材料的背側表面上，其形成有一密封板26，用以密封住該凹陷部位24及凹陷通道25。

再者，在根據此實施例的輸送臂2上，在該由諸如SUS(不銹鋼)材料之類的金屬材料製成的基部材料的表面上塗佈一層氟化石墨材料塗層27。

接下來將說明在如上構成的晶圓輸送系統內輸送矽晶圓3的方法。

晶圓托架1的驅動控制裝置(未顯示)可根據做為下一個要輸送之矽晶圓3所要放置之高度的預定位置來調整晶圓托架1的位置。

在完成晶圓托架1的定位後，輸送臂2的驅動控制裝置會使輸送臂2進入至晶圓托架1內。

在此時，如第3圖中所示，由於放置於晶圓托架1內的薄矽晶圓3會彎曲，因此輸送臂2之插入會使得輸送臂2上要讓晶圓放置至其上的表面與矽晶圓3之背側表面的一部份相接觸。

在輸送臂2充份插入後，輸送臂2的驅動控制裝置會控制吸力控制裝置4來開始吸附住矽晶圓3。

輸送臂2的驅動控制裝置會讓矽晶圓3在被輸送臂2吸附住的情形下自晶圓托架1內抽出(取出)，並可將矽晶圓3移動至輸送目的處。

在此時，為避免晶圓托架1之隔板11與矽晶圓3間的觸碰，最好要被輸送臂2加以吸附住的矽晶圓3，以及晶圓托架1或輸送臂2係作動成能將矽晶圓3自隔板11上舉升起來。

在讓矽晶圓3移動至輸送目的後，輸送臂2的驅動控制裝置會中止對於矽晶圓3的吸引，而矽晶圓3則被釋放開。

以此方式，此晶圓輸送系統中即可進行矽晶圓3的輸送作業。

另外，由於組裝製程中的晶圓製程(包括擴散製程、蝕刻製程及光微影製程)及背側表面研磨製程的處理作業、與晶圓托架1間的摩擦等等之故，在矽晶圓3上會充滿著大量的靜電。詳細地說，矽晶圓3會帶正電。

由於晶圓托架1是由絕緣材料製成的，矽晶圓3上所帶的靜電無法輕易地消除掉(無法輕易地放電)，而這些靜電會蓄積在晶圓托架1上。

在此實施例中，為此晶圓輸送系統之結構的便利性，輸送臂2並未做接地處理；此輸送臂2是處於浮動狀態。

該矽晶圓3上所帶的靜電的一部份會在輸送的過程中消散(放電)至輸送臂2上。

由於輸送臂2是處於浮動狀態，因此自矽晶圓3上逃逸的靜電(矽晶圓上所帶的靜電)，僅能透過與大氣的摩擦所致的放電過程來加以釋放掉。

在電未充份地自輸送臂2上釋放掉的情形中，由於輸送臂2是充滿著自矽晶圓3上逃逸出的靜電，因此輸送臂2的表面電位會逐漸地升高。

當輸送臂2的表面電位變高時，作用於輸送臂2與帶著正電的矽晶圓3間的斥力，亦即其間的推力，會增大。

基於此種作用之故，矽晶圓3的振動會變得較大，使得穩定地輸送矽晶圓3變得困難，而且也會有矽晶圓3觸碰到晶圓托架1之隔板11而受損的危險。

因此，在此實施例中，為加大輸送臂2的放電率，以抑制輸送臂2表面電位的增高，輸送臂2的表面會施用以該氟化石墨材料塗層27，以使得輸送臂2的表面能具有有著適當阻抗的傳導性。

要注意到，塗層27並不限於氟化石墨材料，可以是任何的物質，只要該物質具有高的靜電消散性質即可。

該具有高靜電消散性質物質是一種具有能讓靜電緩慢地洩漏掉之性質的物質，例如說具有約10E5至10E12Ω/sq.表面阻抗的物質。

由於相對於輸送臂2的基部材料(例如SUS材料、鐵、鋁及陶瓷)而言，該具有高靜電消散性質的物質最好是屬於位在摩擦電序(Triboelectric Series)負側的物質，亦即易於帶負電(-)的物質。

至於用來做塗層27以增加輸送臂2放電率的材料，導電聚合物材料、氟樹脂材料、聚酯材料或類似者均可使用。

此實施例中所使用的該氟化石墨材料的塗層27就成本、以及與該由金屬構成的基礎材料的相容性及黏著性來看，是相當合用的。

再者，該氟化石墨材料塗層27具有足夠的抗磨性及 適當的導電性。

藉由在輸送臂2上塗佈前述的物質，蓄積在輸送臂2上的靜電(正電荷)將可在矽晶圓3的輸送過程中輕易地釋放(放電)至大氣中。因此，可以抑制輸送臂2的表面電位的升高。

透過此種結構，其將可進一步地減少作用在輸送臂2與矽晶圓3間的斥力。因此，矽晶圓3振動的作用將可減輕(減緩)。

因此，可以減少矽晶圓3的斷裂率(Breakage Rate)。因此之故，製程中的生產力可以提升。

由於矽晶圓3振動的作用能夠被減輕(減緩)，因此本發明可以應用在輸送更薄之矽晶圓3的情形中。

再者，由於矽晶圓3振動的作用會減輕(減緩)，因此晶圓托架1內之隔板11間的間距可以更小些。

習用上，在輸送臂2是僅由以SUS(不銹鋼)材料構成的基礎材料所形成的情形中，輸送臂2的表面電位會是例如200V。另一方面，在相同的條件下，在輸送臂2上有施用氟化石墨材料塗層27的情形中，輸送臂2的表面電位會降低至例如約0至20V。

也就是說，透過氟化石墨材料塗層27的施用，輸送臂2上的電荷量可以減低至不設置塗層27之輸送臂2上的電荷量的約10%。

如前所述，透過氟化石墨材料塗層27的施用，其可以不需要使用諸如靜電消除器之類的特殊裝置而達成對於浮動狀態中之輸送臂2的靜電的反制效果。

根據此實施例，氟化石墨材料塗層27之施用至輸送臂2上可改善輸送臂2表面的滑動效果，而可在輸送臂2插入至晶圓托架1內時抑制矽晶圓3背側表面上瑕疵的產生。

再者，根據此實施例，藉由刮消及銳化輸送臂2之支撐部21及22的前側末端上方表面，其可以在將輸送臂2插入至晶圓托架1內時減少其相對於矽晶圓3之背側表面的接觸阻力。因此之故，矽晶圓3能以更穩定的方式加以輸送。

根據此實施例，輸送臂2上用來吸附矽晶圓3的吸附孔23是設置在中心點重合於矽晶圓3中心的扇形區域內，也就是說，吸力是作用在形狀對應於矽晶圓3外側周邊形狀的區域內，因此可以可以輕易地加大吸力作用的區域。因此，矽晶圓3能以更穩定的方式加以輸送。

再者，藉由將該吸力區域形成為扇形形狀，作用在矽晶圓3與輸送臂2間之接觸部位(吸附部位)上的應力可以適度的分散開，也就是說不同於習用技術，該應力之集中情形會被抑制。因此，可以抑制矽晶圓3在輸送過程中的損傷。

接下來將說明內設有前述晶圓輸送系統的晶圓外觀檢測機的例子。

第4圖是顯示出晶圓外觀檢測機範例性示意結構的圖式。

要注意到，第4圖中的晶圓外觀檢測機是一種使用在6吋晶圓及8吋晶圓的機具。

如第4圖中所示，該晶圓外觀檢測機包含有一晶圓托架台101、一輸送臂102、一平台201、一偵測感測器202、一旋轉臂203、以及一檢測台204。

該晶圓托架台101係一可在第1圖中所示之晶圓輸送系統內供晶圓托架1設置於其上的平台。設置在晶圓托架台101上的晶圓托架1內以預定的間距容置有多片半導體晶圓103。

該輸送臂102具有和該晶圓輸送系統之輸送臂2相同的結構，並接合至一連接臂上。

平台201是一個在半導體晶圓103運送於旋轉臂203與輸送臂102之間時暫時供半導體晶圓103放置的平台。

偵測感測器202用來偵測半導體晶圓103的大小及位置。

旋轉臂203用來執行半導體晶圓103之於平台201與檢測台204間的輸送。

在檢測台204上會進行半導體晶圓103之外觀的檢測。

接下來將說明前面所述之晶圓外觀檢測機的作業。

輸送臂102在吸附並固定住半導體晶圓103的情形下，將設置於晶圓托架台101上的晶圓托架1內所容置而尚未檢測過的半導體晶圓103加以輸送至平台201的位置處。

輸送至平台201上的半導體晶圓103的位置會在被偵測感測器202加以偵測的情形下被加以調整。

在完成位置調整作業後，輸送臂102將半導體晶圓103釋放至平台201上。

接下來，放置於平台201上的半導體晶圓103會被吸附並固定在旋轉臂203上的預定支撐表面(置放部位)上。

旋轉臂203會被轉動180°而將半導體晶圓103輸送至該檢測台204的位置處。

在檢測台204上進行過預定的外觀檢測作業後，該旋轉臂203會再次轉動180°，而將半導體晶圓103放置至平台201上。

放置至平台201上的半導體晶圓103會被輸送臂102加以吸附及固定住，而輸送臂102則會在固定住半導體晶圓103的情形下被驅動，以使得半導體晶圓103能被置放(插入)至設置於晶圓托架台101上的晶圓托架1內。

相同於述的輸送臂2，輸送臂102上亦塗佈有氟化石墨材料，其係施用至由SUS材料構成的基礎材料的表面上。

浮動狀態中的輸送臂102之放電至大氣中的放電率的提升可以適度地抑制該輸送臂表面電位的升高。

因此之故，作用於輸送臂102與半導體晶圓103間的斥力的減低可造成半導體晶圓103振動的減輕。

1．．．晶圓托架

2．．．輸送臂

3．．．矽晶圓

4．．．吸力控制裝置

11．．．隔板

21．．．支撐部

22．．．支撐部

23．．．吸附孔

24．．．凹陷部位

25．．．凹陷通道

26．．．密封板

27．．．塗層

28．．．插置孔

101‧‧‧晶圓托架台

102‧‧‧輸送臂

103‧‧‧半導體晶圓

201‧‧‧平台

202‧‧‧偵測感測器

203‧‧‧旋轉臂

204‧‧‧檢測台

第1圖是顯示出根據本發明之實施例晶圓輸送系統的示意結構的圖式。

第2A圖是輸送臂的平面圖，而第2B圖則是該輸送臂中沿著第2A圖中線X－X’所取之截面的圖式。

第3圖是示意地顯示出輸送臂插入至晶圓托架內之方式的圖式。

第4圖是顯示出晶圓外觀檢測機範例性示意結構的圖式。

1．．．晶圓托架

2．．．輸送臂

3．．．矽晶圓

11．．．隔板

21．．．支撐部

23．．．吸附孔

Claims (5)

1. 一種用來輸送薄板狀晶圓之裝置，包括：基礎部，由基礎材料所形成，該基礎部包括：複數個吸附孔，用來吸附並固定在該基礎部之第一端配置成弧形的晶圓；及塗層物質，塗佈該基礎部，其中該塗層物質選自於相對於該基礎部在摩擦電序中的位置位在摩擦電序中負側的物質；第一支撐部，由該基礎部之第一端延伸；以及第二支撐部，由該基礎部之第一端延伸並包括一遠離該基礎部之末端部位，其厚度朝向該第二支撐部之末端上的尖端而縮減；其中該第一支撐部之長度比該第二支撐部之長度長。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該基礎材料包括金屬且該塗層物質包括氟化石墨材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該複數個吸附孔以相等間距而配置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該複數個吸附孔朝向該基礎部之第一端配置成弧形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該第一支撐部包括一遠離該基礎部之末端部位，其厚度朝向該第一支撐部之末端部位的尖端而縮減。