TWI487059B - 用於置中晶圓的裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種置中(centering)裝置,特別是有關於一種用於置中晶圓的裝置。
在積體電路製造過程中,半導體晶圓通常需要在旋轉模組(spin module)上進行加工,例如將光阻塗佈於半導體晶圓上並進行顯影。在這些製程步驟進行期間,半導體晶圓需要精準地置中於用以支撐及固定半導體晶圓的吸盤(chuck)上。
半導體晶圓可先放置於吸盤上,接著進行晶圓置中。另外,可透過將晶圓放置於可動式手臂(其具有導針(guide pin)組,用以界定半導體晶圓的準確位置)上,而同時進行晶圓放置與置中。精準地調整導針組的位置,以容許將晶圓放置於其上且具有小位移容忍值,使晶圓受到導針組的限制而不會偏移。
然而,所要求的導針組位置精確性,在相同旋轉模組上進行不同尺寸的晶圓尺寸加工時,造成製程的產能降低。舉例來說,半導體晶圓與對應的承載晶圓具有不同的尺寸,而有可能需要以相同的旋轉模組進行加工。對於以相同旋轉模組來處理不同尺寸的晶圓來說,導針的位置必須來來回回調整以適應不同尺寸。因而產能會受到嚴重的影響。
在本發明一實施例中,一種用於置中晶圓的裝置,包括:一機械手臂;以及複數個導針,組裝於機械手臂上,其中每一導針包括位於不同層位的複數個晶圓支撐體,而每一個晶圓支撐體用以支撐及置中一晶圓,而對應的晶圓的尺寸不同於對應在其他晶圓支撐體上被支撐及被置中的晶圓的尺寸。
本發明另一實施例中,一種用於置中晶圓的裝置,包括:一機械手臂;至少一微型定位台,包括一固定部及一可移動部,其中固定部固定於機械手臂上方;以及複數個導針,其中導針的其中一個組裝於微型定位台的可移動部上方,且其中導針用以支撐一晶圓。
本發明又一實施例中,一種用於置中晶圓的裝置,包括:一手臂控制式機械手臂,其包括:一基體以及貼附於基體的一第一可移動部及一第二可移動部,其中第一可移動部及第二可移動部用以相對於基體滑動;一第一導針,組裝於基體上;以及一第二導針及一第三導針,分別組裝於第一可移動部及第二可移動部上方,其中第一導針、該第二導針及第三導針用以支撐一晶圓。
以下說明本發明實施例之製作與使用。然而,可輕易了解本發明實施例提供許多合適的發明概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法製作及使用本發明,並非用以侷限本發明的範圍。
以下說明本發明實施例之具有導針組裝於其上的新式機械手臂,用以引導及置中晶圓。以下說明各種不銅實施例及其運作。而在不同的實施例中,相同的標號係用以表示相同的部件。
第1A圖係繪示出一機械手臂20的立體圖,其可為一自動控制裝置(robot)(未繪示)的一部分,用以支撐、引導、置中及運送半導體晶圓。機械手臂20可為製程機械手臂(process robot arm,PRA)的一部分,其用以產生三維運動,以運輸半導體晶圓。一組導針22(例如,包括複數個導針22A、22B及22C)組裝於機械手臂20上方。導針22數量可為三個或以上,其設置形成一圓圈(如第2圖的圓圈23所示),請參照第1A圖,在一實施例中,導針22B及22C可組裝於機械手臂20的弧形臂20B及20C上方,而導針22A則組裝於機械手臂20的基體20A上方。
第1B圖係繪示出一範例之一導針22的放大示意圖。第2圖係繪示出導針22及晶圓24(其被導針22所支撐且置中)的平面示意圖。在本實施例中,三個導針22構成圓圈23且彼此具有大抵相同的距離,然其也可排置於圓圈23的不同位置上。
第3A圖係繪示出沿第1A圖中A-A’線的剖面示意圖,其中繪示出機械手臂20及導針22,也繪示出被導針22所支撐且置中的晶圓24A。導針22具有一個以上的晶圓支撐體26的層位(以26A及26B表示之),每一晶圓支撐體彼此的層位不同。晶圓支撐體26A及26B上方各自配發一晶圓(例如,第3A圖中的晶圓24A及第3B圖中的晶圓24B)。再者,晶圓支撐體26A及26B各自包括用以支撐晶圓24A的一底部水平部26’及用以防止晶圓24A沿垂直晶圓24A的主表面的方向(圖式中的水平方向)偏移的一側邊部26”。在本文全文中,當導針(及晶圓支撐體的一層位)用以支撐及置中一晶圓,其表示導針可在晶圓一側留有一最小容忍值S1(第2圖)而將晶圓放置於導針(及晶圓支撐體的一層位)上,使晶圓可放置於各自的晶圓支撐體上且不會在垂直各個晶圓的主表面的方向發生偏移。請參照第2圖,在一實施例中,晶圓24A的直徑D2約為300毫米(mm),而由導針22的晶圓支撐體層位26A所構成的圓圈23的直徑D1約為300.3毫米,而最小容忍值S1為0.3毫米。
請參照第3A圖,在一實施例中,相鄰的底部水平部26’之間的高度差ΔH約為10毫米,另外也可採用不同的高度差。晶圓支撐體26的厚度約在1毫米至2毫米的範圍,而在一範例中,其為1毫米。導針22可透過螺栓25而固定於機械手臂20上方。部體22’可為導針22的頂部且被螺栓25貫穿,其厚度約在1毫米至2毫米的範圍。
在另一實施例中,可形成二個以上的晶圓支撐體26的層位,例如三個、四個或以上。晶圓支撐體26的不同層位可貼附於傾斜部22”,其未垂直於晶圓支撐體26的底部水平部26’。因此,從每一導針22的底部至頂部,不同的晶圓支撐體26係用以支撐及置中直徑越來越大的晶圓。
請參照第3A圖,晶圓24A經由機械手臂20傳送並放置於真空吸盤30上方,其支撐及固定晶圓24A。傳送晶圓24A之後,晶圓24A放置於導針22的晶圓支撐體26A(低層位)上方。請參照第2圖,由於由晶圓支撐體26A所構成的圓圈23的直徑D1為晶圓24A的直徑加上最小容忍值S1,因此晶圓24A被置中而不容許發生偏移。因此,當晶圓24A放置於真空吸盤30上方時,晶圓24A也將置中於真空吸盤30上方。真空吸盤30可為塗佈機32(例如,光阻塗佈)或顯影機(用於光阻顯影)等等的一部分。真空吸盤30為了接收晶圓24A,真空吸盤30可自其原來的位置(如圖式中實線所示)上升至晶圓24A的正下方並與其接觸的位置(如圖式中虛線所示),而上升的高度為H1。在接收晶圓24A之後,真空吸盤30撤回其原來的位置。
第3B圖係繪示出晶圓24B,其直徑不同於晶圓24A,且經由機械手臂20傳送而放置於真空吸盤30上方。在一實施例中,晶圓24A為半導體晶圓,而晶圓24B為承載晶圓(例如,玻璃晶圓),用以貼附於各自的半導體晶圓並作為半導體晶圓的支撐。晶圓24B的直徑大於晶圓24A的直徑。因此,以導針22的晶圓支撐體26B接收並支撐晶圓24B,而晶圓支撐體26B的層位高於晶圓支撐體26A的層位。再者,由晶圓支撐體26B所界定出的圓圈23(第2圖)大於晶圓支撐體26A所界定出的圓圈。晶圓支撐體26B的底部水平部26’支撐晶圓26B。由於由晶圓支撐體26B所構成的圓圈的直徑為晶圓26B的直徑加上最小容忍值,因此當晶圓24B放置於真空吸盤30上方時,晶圓24B也將置中於真空吸盤30上方。在一實施例中,由晶圓支撐體26B所構成的圓圈的直徑約為301.3毫米,而最小容忍值為0.3毫米。真空吸盤30為了接收晶圓24B,真空吸盤30可自其原來的位置(如圖式中實線所示)上升至晶圓24B的正下方並與其接觸的位置(如圖式中虛線所示),而上升的高度為H2。在接收晶圓24B之後,真空吸盤30撤回其原來的位置。
第4圖係繪示出另一實施例,其中機械手臂20包括微型定位台控制式(micro stage controlled)導針22。每一導針22可包括晶圓支撐體26及微型定位台(micro stage)36,而晶圓支撐體26固定於微型定位台36的可移動部36A。微型定位台36更包括一固定部36B固定於機械手臂20上方。因此,當控制可移動部36A相對於固定部36B移動時,各自的晶圓支撐體26也跟著可移動部36A移動。微型定位台36可包括封閉迴圈(closed-loop)線性馬達及編碼器(未繪示),使上部(可移動部36A)可被控制以準確地行進一既定距離。在一實施例中,所有導針22(請參照第1A圖)包括微型定位台36。在另一實施例中,分別位於弧形臂20B及20C上方的導針22B及22C包括微型定位台36,而導針22A則直接組裝於機械手臂20的基體20A,其間不具有微型定位台。
每一微型定位台36包括一電子馬達(未繪示),其透過一電子信號來驅動而移動可移動部36A。如第2及4圖的箭號37所示,當微型定位台36的可移動部36A向外移動,導針22所界定出的圓圈的直徑增加。相反地,當微型定位台36的可移動部36A向內移動,導針22所界定出的圓圈的直徑縮減。因此,微型定位台控制式導針22係用以支撐及置中具有不同直徑的晶圓,而無需手動調整導針22的位置。
第5A及5B圖係繪示出另一實施例之手臂控制式(arm-controlled)導針。請參照第5A圖,機械手臂20包括基體20A及可移動部20B及20C,其中可移動部20B及20C用以相對於基體20A作移動/滑動。在一實施例中,基體20A包括分別用於可移動部20B及20C的一致動器(movement guide)(未繪示於第5A圖,請參照第7圖的致動器40),使可移動部20B及20C在對應的致動器40中滑動。第5B圖係相似於第5A圖,除了第5B圖中可移動部20B及20C相較於第5A圖來說,是朝向彼此移動。第6圖係繪示出機械手臂20的局部放大圖。在一實施例中,為了移動可移動部20B及20C,馬達42固定於基體20A(未繪示於第6圖中,請參照第5A及5B圖)上方,用以旋轉齒輪43,其包括齒部,用以驅動可移動部20B及20C而在各自的致動器40中滑動。可移動部20B及20C的驅動也可採用其他機制。
第7圖係繪示出機械手臂20的基體20A的剖面示意圖,其中第7圖為沿第5A及5B圖中B-B’線的剖面示意圖。因此,請參照第5A及5B圖,可以觀察到當可移動部20B及20C朝向彼此移動,由導針22所界定出的圓圈23(請參照第2圖)的直徑D1縮減。相反地,當可移動部20B及20C往遠離彼此移動,則圓圈23(請參照第2圖)的直徑D1增加。因此,透過將導針22B及22C的位置調整置適當的位置,圓圈23的直徑D1可調整至與經由機械手臂20傳送的晶圓直徑(可能含最小容忍值S1)相同的值。因此,透過使用可手臂控制的導針22,可快速調整機械手臂20,以支撐及置中具有不同尺寸的晶圓。
在本發明一實施例中,一種用於置中晶圓的裝置,包括:一機械手臂;以及複數個導針,組裝於機械手臂上,其中每一導針包括位於不同層位的複數個晶圓支撐體,而每一個晶圓支撐體用以支撐及置中一晶圓,而對應的晶圓的尺寸不同於對應在其他晶圓支撐體上被支撐及被置中的晶圓的尺寸。
本發明另一實施例中,一種用於置中晶圓的裝置,包括:一機械手臂;至少一微型定位台,包括一固定部及一可移動部,其中固定部固定於機械手臂上方;以及複數個導針,其中導針的其中一個組裝於微型定位台的可移動部上方,且其中導針用以支撐一晶圓。
本發明又一實施例中,一種用於置中晶圓的裝置,包括:一手臂控制式機械手臂,其包括:一基體以及貼附於基體的一第一可移動部及一第二可移動部,其中第一可移動部及第二可移動部用以相對於基體滑動;一第一導針,組裝於基體上;以及一第二導針及一第三導針,分別組裝於第一可移動部及第二可移動部上方,其中第一導針、該第二導針及第三導針用以支撐一晶圓。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作更動、替代與潤飾。再者,本發明之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟,任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本發明揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟,只要可以在此處所述實施例中實施大體相同功能或獲得大體相同結果皆可使用於本發明中。因此,本發明之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外,每一申請專利範圍構成個別的實施例,且本發明之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。
20...機械手臂
20A...基體
20B、20C...弧形臂/可移動部
22、22A、22B、22C...導針
22’...部體
22”...傾斜部
23...圓圈
24、24A、24B...晶圓
25...螺栓
26、26A、26B‧‧‧晶圓支撐體
26’‧‧‧底部水平部
26”‧‧‧側邊部
30‧‧‧真空吸盤
32‧‧‧塗佈機
36‧‧‧微型定位台
36A‧‧‧可移動部
36B‧‧‧固定部
37‧‧‧箭號
40‧‧‧致動器
42‧‧‧馬達
43‧‧‧齒輪
D1、D2‧‧‧直徑
H1、H2‧‧‧高度
△H‧‧‧高度差
S1‧‧‧最小容忍值
第1A圖係繪示出具有導針組裝於其上的機械手臂立體圖。
第1B圖係繪示出一實施例之導針放大立體圖。
第2圖係繪示出透過導針進行晶圓置中的平面示意圖。
第3A及3B圖係繪示出導針及放置於導針的不同晶圓支撐體上的晶圓剖面示意圖。
第4圖係繪示出微型定位台控制式導針剖面示意圖,其組裝於微型定位台的可移動部。
第5A及5B圖係繪示出組裝於機械手臂上的手臂控制式導針立體圖,其中一些導針的位置可變更。
第6圖係繪示出用以驅動手臂控制式導針的齒輪。
第7圖係繪示出機械手臂內的導針,其中導針容許機械手臂的可動手臂進行移動。
20...機械手臂
22...導針
22’...部體
22”...傾斜部
24A...晶圓
25...螺栓
26A、26B...晶圓支撐體
26’...底部水平部
26”...側邊部
30...真空吸盤
32...塗佈機
H1...高度
ΔH...高度差
Claims (5)
- 一種用於置中晶圓的裝置,包括:一機械手臂;至少一微型定位台,包括一固定部及一可移動部,其中該固定部固定於該機械手臂上方;以及複數個導針,其中該等導針的其中一個組裝於該微型定位台的該可移動部上方,且其中該等導針用以支撐一晶圓,且該微型定位台的該可移動部用以前往及遠離由該等導針所界定的一圓圈的一中心,以使由該些導針所界定的該圓圈以同心圓的方式增加或減少其直徑。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於置中晶圓的裝置,其中該機械手臂包括一基體及貼附於該基體的二個弧形臂,其中該裝置包括二個微型定位台,且每一微型定位台組裝於上述二個弧形臂的其中一個上方,且該等導針的其中二個組裝於上述二個微型定位台的對應的可移動部上方。
- 如申請專利範圍第2項所述之用於置中晶圓的裝置,更包括一額外微型定位台,其包括一固定部組裝於該機械手臂的該基體,而該等導針的其中一個組裝於該額外微型定位台的一可動部上方。
- 一種用於置中晶圓的裝置,包括:一手臂控制式機械手臂,包括:一基體;以及一第一可移動部及一第二可移動部,貼附於該基體,其中該第一可移動部及該第二可移動部用以相對於 該基體滑動;一第一導針,組裝於該基體上;以及一第二導針及一第三導針,分別組裝於該第一可移動部及該第二可移動部上方,其中該第一導針、該第二導針及該第三導針用以支撐一晶圓,且該第一可移動部及該第二可移動部用以前往及遠離由該第一導針、該第二導針及該第三導針所界定的一圓圈的一中心,以使由該第一導針、該第二導針及該第三導針所界定的該圓圈的一直徑增加或減少。
- 如申請專利範圍第4項所述之用於置中晶圓的裝置,其中該第一可移動部及該第二可移動部各包括一弧形臂。
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