TWI453858B - 用於支持工作件之裝置 - Google Patents

Description

用於支持工作件之裝置 發明領域

本發明概有關於半導體製造，特別是有關一種可供在背面標記製程中以一實質上平坦的形式來支撐一半導體晶圓尤其是翹曲晶圓的裝置。

發明背景

在製造過程中，半導體晶圓會由於各種步驟包括重複的高溫退火，晶圓薄化，及壓縮和拉伸的精修沈積等之結果而易於翹曲。翹曲的晶圓不僅容易破裂而造成實質上的製造良率損失，且亦會有礙於自動化環境下的製造精度，而導致最終產品的品質變異。晶圓曲翹在背面標記製程中會特別地顯著，此時由於缺乏對背面的中央支撐，故薄晶圓在重力下會傾向於形成一似碗的形狀。此不平坦的晶圓表面會造成記號的錯置。

美國專利No. 7,015,418建議一卡盤系統可於一背面標記製程中來在邊緣支撐一半導體晶圓。該卡盤系統包含數個分開的定位器。各定位器皆具有一支座，一水平及一垂直的線性驅動器可供精微地定位該支座，及一旋轉夾固機構用以將該晶圓固持於該支座上。但在實施時，此系統的構造對於個別定位器的同步化和協調操作而來達到所支撐晶圓之充分的平坦程度將會有一大挑戰。該等旋轉夾固機構之任何不精確的集體運動皆可能造成該晶圓之一移位運動，此會破壞該精確的背面標記。且該等定位器之相對位置的任何誤差，或由個別夾固機構施加於該晶圓之不同部位上的不均勻之力皆可能甚至更惡化該晶圓的變形。

此外，其亦會有一晶圓在被釋夾之後仍黏附於該夾固機構而隨之由該支座向上移離的情況。當該晶圓最後在重力下掉出該夾固機構而落到該支座上時，對該晶圓的瞬間衝擊可能會毀壞其功能性。

有見於上述的問題，故乃需要一種裝置來支撐一晶圓並改良其平坦性，且係容易控制並具有附加的晶圓保護性者。

發明概要

為能解決與習知技術相關的問題，本發明乃提供一種用以支撐一工件的裝置，其包含一連續的底座具有一平坦的支撐表面用以固持置於其上的工件，並有一開孔貫穿該底座用以部份地曝露該工件的背面；及一連續的夾件具有一平坦的夾固表面平行於該支撐表面用以將該工件夾固其上。

依據本發明之一態樣係在提供一種裝置，其中該底座更包含至少一真空槽隙其具有一第一開口通至該支撐表面，及一第二開口會與一真空源導通，其中當該真空源被開啟時有一負壓會產生於該至少一真空槽隙中，而可穩定化該工件與該支撐表面之間的接觸。

依據本發明的另一態樣係在提供一種裝置，其中該夾件具有多數個伸出的夾顎，各有一平坦的夾固表面；且其中該等夾固表面會落在一共同的平坦平面中。

依據本發明之又另一態樣，係在提供一種裝置，其更包含至少一機械驅動器用以調整該夾固表面和支撐表面之間的相對距離。

依據本發明的再另一態樣，係在提供一種裝置，其更包含至少一頂出器耦接於該夾件，用以在該夾件釋夾並由該支撐表面移離時將該工件由該夾固表面頂出。

依據本發明的另一態樣，係在提供一種裝置，其中該底座更具有一凹槽設在該支撐表面中以容許一末端作動件穿過而來將該工件不會與該裝置之任何零件碰撞地載入於/卸載出該裝置。

本發明之該等目的和優點等將可由以下其實施例的詳細說明配合所附圖式而輕易地瞭解。

圖式簡單說明

本發明的較佳實施例現將參照所附圖式來被描述，其中相同的標號係指相同的元件。

第1圖示出一依據本發明一實施例的支撐裝置之立體圖。

第2圖示出第1圖中的支撐裝置之一側視圖。

第3圖示出第1圖中的支撐裝置之一分解圖。

第4A和4B圖示出該支撐裝置當該夾件分別在一預備位置和夾固位置時的部份截面圖。

第5圖為第4B圖之一局部放大圖。

較佳實施例之詳細說明

本發明係可參閱以下某些發明實施例的詳細說明而更輕易地瞭解。

現請參閱第1及2圖，其係分別提供一依據本發明之一實施例的支撐裝置之一立體圖與一側視圖。該支撐裝置100包含一底座/可供支撐一置於其上的晶圓101(未示於第1圖中)；一夾件2用以將晶圓101夾固於該底座1上，而可減少該晶圓101的撓曲；二機械驅動器3a和3b可合作地調整該夾件2與該底座1之間的垂直距離；及四個頂出器4a，4b，4c，4d用以促使該晶圓101由該夾件2釋離。

現請參閱第3圖，其係提供第1圖中的支撐裝置100之一分解圖，而詳細示出該等構件的組合。該底座1具有一平坦的支撐表面11其中有一貫穿開孔12。該開孔12係被定寸成在操作時，置設於該底座1上的晶圓101(未示於第3圖中)會與該支撐表面11充分地接觸以確保一牢固的支撐，而在該晶圓101之背面上的標記區域係完全曝露於一設在該開孔12底下的標記裝置。

在一自動化製造環境中，晶圓通常係藉一機器人的末端作動件來轉移。有見於此，一凹槽13會被切空鏤設於該支撐表面11的一側上，以容許該末端作動件穿過，而使被該末端作動件轉移的晶圓101能被妥當地定位在該支撐表面11上方並輕柔地置於其上。

如第3圖所示，該底座1的外廓係為一對稱的八邊形，而該開孔12的輪廓係為一圓形，其係與該八邊形同軸。但是，熟習該技術者應會瞭解該底座1的構形並不受限於此。例如，在一實施例中，該底座1的外廓與該開孔12係呈一矩形。在另一實施例中，該底座1的外廓與該開孔12皆呈一圓形。

在第3圖所示的底座實施例中，該底座1更具有四個真空槽隙14a，14b，14c和14d(未示於第3圖中)等切入該支撐表面11中。該等真空槽隙14的細節係被示於第4A和4B圖中，其係提供該支撐裝置100的部份截面圖。各真空槽隙14會垂直地伸入該底座1內，而有一第一開口141通至該支撐表面11，並有一第二開口142會與該底座1內之一水平空氣通道15的第一端151導通。該空氣通道15在該底座1的側邊具有一第二端152被一柱塞螺絲16所阻塞。一細孔17係被由該底座1的底側鑽入該底座1中。而有一第一開口171連接於該空氣通道15，及一第二開口172可操作地耦接於一真空源。在操作時，當該晶圓101被置於該支撐表面11上且各真空槽隙14的第一開口141係被該晶圓101的背面覆蓋時，則連接於該細孔17的真空源將會啟動。因此，空氣會被由該空氣通道15和真空槽隙14移除；而一負壓會產生於其中，此會使該晶圓101牢固地黏附於該支撐表面11。

現請回參第1圖，該四個真空槽隙14係呈弧形且均勻地相隔設在該底座1的內邊緣。但是，精習於該技術之人應可瞭解該等真空槽隙14的數目、大小、形狀和位置並不受限於此。例如，在一實施例中，該底座1具有三個均勻隔開的弧形真空槽隙14。在另一實施例中，有多數個真空槽隙14係間隔於該底座1上，其各被呈一直線地切設。

仍請參閱第1圖，該夾件2具有比該開孔12更大的外徑而被同軸地安裝在該底座1上方。為能在夾固時令接觸所帶來之對該晶圓101的損害最小化，故取代設具一連續的夾固表面，該夾件2具有四個突出的夾顎21a，21b，21c和21d等均勻地相隔，其各界定一個別的夾固表面22(未示於第1圖中)。該四個夾顎21係被構製成使該等對應的夾固表面22會落諸於一平行於該底座1之支撐表面11的共同平坦表面中。

如第1圖中所示，該夾件2係為一圓環。但是，精習於該技術者應可瞭解該夾件的形狀並不受限於此。例如，在一實施例中，該夾件2係為一矩形環。

在該夾件之一實施例中，該等夾顎21係被構製成會與該等真空槽隙14對準。在操作時，當該夾件2逐漸地接近置於該底座1上的晶圓101時，該等夾顎21最後會接觸並施加夾合力於該晶圓101上，平坦化該真空槽隙14之第一開口141上的晶圓之撓彎邊緣部份，而形成一密閉空間可在其內產生負壓。但是，精習於該技術者應可瞭解該等夾顎的構形並不受限於此。一與該等真空槽隙的確實匹配並不需要。

仍請參閱第1和2圖，該二機械驅動器3係設在該底座1上且在該夾件2的二相反側處，而可協同地控制該夾件2對底座1的相對移動。第3圖示出各機械驅動器的細節。各機械驅動器包含二導軸31，二導軸套32，二間隔塊33，一載板34，及一驅動裝置35。各導軸31係以一螺絲固定於該底座1，並有一導軸套32耦合其上。該驅動裝置35係可操作來作動該二導軸套32同時地沿所耦合的導軸31滑動。該載板34係透過三個連接件341連接於該夾件2，並連接於該二導軸套32而該二間隔塊33設在其間，用以將該等導軸套32的運動傳送至該夾件2。

在操作時，該二機械驅動器3會相對於該底座1將該夾件2垂直地移動於一預定的預備位置與一預定的夾緊位置之間。現再請參閱第4A及4B圖，其係提供該支撐裝置分別在該預定的預備位置和夾緊位置時之部份截面圖。在第4A圖所示的預備位置時，該夾件2係遠離該底座1，而在其間造成一空間可容該末端作動件將該晶圓101置入其內，但不會使該晶圓101的任何部份與該夾件2或該底座1碰撞。該末端作動器會沿X和Y方向進行細微的位置調整，而使該晶圓101與該底座1同軸。當該對準達成後，該末端作動器會降低至該凹槽13中，直到該晶圓101的邊緣與該支撐表面11接觸為止。嗣該二機械驅動器3會將該夾件2降低至該夾緊位置。在如第4B圖所示的夾緊位置時，該夾固表面22會與該晶圓101接觸，並施加一適當的壓力於其上來平坦化翹曲的邊緣，而不會對該晶圓表面造成損害。當該晶圓的妥當支撐可由該夾件2和支撐表面11來確保時，該末端作動件會進一步朝該凹槽13的底部降低遠離該晶圓101，然後再由之退開。

在該機械驅動器之一實施例中，該驅動裝置35係為一二定位的開放迴路系統，譬如一氣壓缸。在另一實施例中，該驅動裝置35係為一多定位的封閉迴路系統，譬如一線性步進器或伺服器和導件。

精習於該技術者應可瞭解，該機械驅動器3的數目和位置並不受限於如第1圖中所示者。例如，在一實施例中，該支撐裝置100有三個機械驅動器3均勻地分佈於該底座1上。

如第1和2圖中所示，有四個頂出器4係耦接於該夾件2，用以在釋夾之後將該晶圓101由該夾固表面22頂出。現請參閱第3、4A及4B圖，其係提供該等頂出器4的細節。各頂出器4包含一支架41，一頂出銷42，一擋止件43，及一偏壓元件44。該支架41係固定於該夾件2，並有一貫孔411在頂面413中，其係與一在該夾件2中的貫孔23垂直地對準而可承納該頂出銷42。設於其中的頂出銷42係可操作來相對於該夾件2上下移動。該擋止件43有一端耦接於該頂出銷42，而另一端設在該支架41側面之一垂直槽隙412中。該垂直槽隙412的寬度會限制該擋止件43的水平移動，而可最小化該頂出銷42繞其縱軸的旋轉。該垂直槽隙412的長度會界定該擋止件43的垂向移行範圍，此則會決定該頂出銷42的垂向移動範圍。該偏壓元件44係設在該擋止件43與該支架43的頂面413之間，用以將該擋止件43朝向該槽隙412的較下端偏壓，而此則會界定該頂出銷42之一怠動位置。在如第4A圖所示的怠動位置時，該頂出銷42的底端421會由該夾固表面22突出一預定距離。

現請參閱第4A、4B及5圖，該頂出銷42的底端421是一階狀端，不具有一凸部422與一凹部423。當該夾件2係在第4B及5圖中所示的夾固位置時，該凸部422會迫抵該底座1，且該凸部422與夾固表面22之間預定距離會縮短。但是，在該凹部423與該晶圓101之間並沒有直接接觸。因此，沒有偏壓力會透過該頂出銷42傳送至該晶圓101。

在由該裝置100卸除該已標記的晶圓101之操作時，該末端作動件會移動穿過該凹槽13而被定位在該晶圓101底下，再向下移動來與該晶圓101接觸。嗣該夾件2將會釋夾並由該夾固位置向上移離至該預備位置。由於有偏壓力施於其上，故該頂出銷42在同一方向的對應移動會有一點延遲。該凸部422會保持與該底座1接觸，直到與該夾固表面22的預定距離恢復為止。結果，黏附於該夾固表面22的晶圓101在被該凹部頂出之前，只能向上移行如該階狀部的高度一樣遠。以此方式，對該晶圓101之破壞性衝擊將可藉控制該晶圓101的最大掉落距離而被最小化。當該晶圓101完全地由該夾件2釋離時，該末端作動器與被撐持其上的晶圓會一起由該底座1向上移開，然後移出該裝置100外。

在該頂出器之一實施例中，該偏壓裝置44係為一壓縮彈簧。在另一實施例中，該偏壓裝置44係為一氣動銷。

在第1圖所示的實施例中，各頂出器4係裝在一夾顎21的中央處。但是，精習於該技術者應可瞭解該等頂出器4的數目和位置並不受限於此。例如，在一實施例中，二頂出器4會被耦接於每一夾顎21的兩端。

雖本發明已參照特定實施例來被描述說明，但應請瞭解該等實施例係為舉例說明，而本發明的範圍並不被此所限。本發明的變化實施例將可為精習於本發明之相關領域的人士輕易得知。該等變化實施例係被視為含括於本發明的精神和範圍內。因此，本發明的範圍係由所附申請專利範圍來界述，並由以上描述說明來支持。

1．．．底座

2．．．夾件

3a，3b．．．機械驅動器

4a，b，c，d．．．頂出器

21a，b，c，d．．．夾顎

11．．．支撐表面

12．．．開孔

13．．．凹槽

14a，b，c，d．．．真空槽隙

15．．．空氣通道

16．．．螺絲

17．．．細孔

22．．．夾固表面

23，411．．．貫孔

31．．．導軸

32．．．導軸套

33．．．間隔塊

34．．．載板

35．．．驅動裝置

41．．．支架

42．．．頂出銷

43．．．擋止件

44．．．偏壓元件

100．．．支撐裝置

101．．．晶圓

141，171．．．第一開口

142，172．．．第二開口

151．．．第一端

152．．．第二端

341．．．連接件

412．．．槽隙

413．．．頂面

421．．．底端

422．．．凸部

423．．．凹部

第1圖示出一依據本發明一實施例的支撐裝置之立體圖。

第2圖示出第1圖中的支撐裝置之一側視圖。

第3圖示出第1圖中的支撐裝置之一分解圖。

第4A和4B圖示出該支撐裝置當該夾件分別在一預備位置和夾固位置時的部份截面圖。

第5圖為第4B圖之一局部放大圖。

1．．．底座

2．．．夾件

3a，3b．．．機械驅動器

4a，b，c，d．．．頂出器

21a，b，c，d．．．夾顎

100．．．支撐裝置

Claims (20)

1. 一種用以支撐工件的裝置，該裝置包含：一連續的底座，其具有一平坦的支撐表面、一貫穿該底座的開孔、以及一設在該支撐表面中的凹槽，該支撐表面用以固持置於其上的工件，該開孔用以部份地曝露該工件的背面，該凹槽用以容許一末端作動件穿過以便將該工件載入於/卸載出該支撐表面；及一連續的夾件，其具有一平坦的夾固表面平行於該支撐表面，用以夾住其上的該工件。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該底座更具有至少一真空槽隙鏤設於其內，該至少一真空槽隙具有一第一開口通至該支撐表面，及一第二開口與一真空源呈導通；當該真空源開啟時會有一負壓產生於該至少一真空槽隙中，以便穩定化該工件與該支撐表面之間的接觸。
3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中貫穿該底座的開孔係被定寸成使該工件之底面上要被標記的區域完全地曝露。
4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中貫穿該底座的開孔是圓形。
5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中貫穿該底座的開孔是矩形。
6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該夾件是一圓環。
7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該夾件是一矩形環。
8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該夾件包含多數個 伸出的夾顎，各夾顎具有一平坦的夾固表面；且其中該等夾固表面會落在一共同的平坦平面中。
9. 如申請專利範圍第1項之裝置，其更包含至少一機械驅動器而其用以調整該夾固表面與該支撐表面之間的相對距離。
10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該至少一機械驅動器係為一氣壓缸。
11. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該至少一機械驅動器係為一線性步道器。
12. 如申請專利範圍第1項之裝置，其更包含係耦接於該夾件的至少一頂出器而其用以在該夾件釋夾並由該支撐表面移離時從該夾固表面頂出該工件。
13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該至少一頂出器包含：一頂出銷，其可相對於該夾件移動，並具有一階狀末端；及一偏壓元件，其用以偏壓該頂出銷朝向一怠動位置，在該怠動位置處該階狀末端會由該夾固表面突出一預定距離；其中當夾合時，該階狀末端會與該支撐表面接觸但不會與該工件接觸，因此施加於該頂出銷的偏壓力不會傳輸至該工件；及其中當釋夾之後，該階狀末端會保持接觸該支撐表面直到該階狀末端與該夾固表面之間的預定距離恢復為止，藉此可阻止該工件黏附於該夾件且隨之進一步移動。
14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該至少一頂出器更包含：一支撐構件，其固接於該夾件並將該頂出銷納裝其中，該支撐構件具有一側槽與一頂面；及一擋止件，其具有一第一端係與該頂出銷相關連，及一第二端可移動地設在該側槽中；其中該偏壓元件係設在該支撐構件的頂面與該擋止件之間。
15. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該偏壓元件係為一壓縮彈簧。
16. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該偏壓元件係為一氣動銷。
17. 一種用以支撐工件的裝置，該裝置包含：一連續的底座，其具有一平坦的支撐表面、一貫穿該底座的開孔、一設在該支撐表面中的凹槽、以及鏤設於該底座內的至少一真空槽隙，該支撐表面用以固持置於其上的工件，該開孔用以部份地曝露該工件的背面，該凹槽用以容許一末端作動件穿過以便將該工件載入於/卸載出該支撐表面，該至少一真空槽隙使一負壓可經由其來施加以便穩定化該工件與該支撐表面之間的接觸；及一連續的夾件，其用以將該工件夾固於該支撐表面上，該夾件具有多數個伸出的夾顎，各夾顎具有一平坦的夾固表面，其中該等夾固表面會落在一平行於該支撐表面的共同平坦平面中。
18. 如申請專利範圍第17項之裝置，其中該至少一真空槽隙係被構製成會與該多數個夾顎中之一者垂直地對準。
19. 如申請專利範圍第17項之裝置，其更包含係耦接於該夾件的至少一頂出器而其用以在該夾件釋夾並由該支撐表面移離時從該至少一夾固表面頂出該工件。
20. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中該至少一頂出器係耦接於該多數個夾顎中之一者。