TWI546889B - 晶圓夾具 - Google Patents

Description

晶圓夾具

本申請是有關於一種夾具，且特別是有關於一種晶圓夾具。

在半導體製程中，離子植入是其中的一道製程。離子植入主要是將欲摻質元素轉變為離子型態(Ion Beam)並使其有足夠之能量與速度，以植入晶圓的表面或其中特定的位置，使得材料的表面的性能得到改善。

當進行離子植入時，會將原本位於大氣狀態下的晶圓移動至高真空狀態的腔體中，再透過晶圓夾具將晶圓夾至離子植入區域中的承載盤上，便放開晶圓而回位，其後離子植入機開始對晶圓植入離子。

然而，晶圓夾具在來回於離子植入區域的過程中，會有部分的離子附著於晶圓夾具的邊緣。當晶圓夾具在抓取晶圓時，這些原本附著於晶圓夾具邊緣的離子便會轉移至晶圓上而造成污染。離子附著於晶圓表面會對於產品後續製程的影響非常大。舉例來說，這些污染物可能會造成元件p-n接面之漏電、縮減少數 載子的生命期、降低閘極氧化層之崩潰電壓、金屬導線腐蝕等問題，而導致半導體元件之品質及可靠度降低，甚至造成半導體元件失效。

本申請提供一種晶圓夾具，其可降低對晶圓所造成的離子污染。

本申請提供一種晶圓夾具，包括一第一夾合件及一第二夾合件。第一夾合件包括一第一板體。第二夾合件位於第一夾合件的一側，且包括一第二板體。第一夾合件與第二夾合件適於相對移動，以夾持或釋放一晶圓。當第一夾合件與第二夾合件相互靠攏時，第一夾爪與第二夾爪共同承靠晶圓的側邊，且第一板體與第二板體在晶圓上的垂直投影至少覆蓋位於晶圓中央的一實質上為圓形的區域。

在本申請的一實施例中，上述的第一板體與第二板體所覆蓋的區域位於晶圓的一主動面上。

在本申請的一實施例中，上述的第一板體與第二板體覆蓋晶圓的整個主動面。

在本申請的一實施例中，上述的被覆蓋的區域的面積與主動面的面積的比值介於__至1之間。

在本申請的一實施例中，上述的第一板體與第二板體實質上分別呈半圓形。

本申請更提供一種晶圓夾具，包括一第一夾合件及一第二夾合件。第一夾合件包括一第一板體。第二夾合件位於第一夾合件的一側，且包括一第二板體。第一夾合件與第二夾合件適於相對移動，以夾持或釋放一晶圓。當第一夾合件與第二夾合件相互靠攏時，第一夾爪與第二夾爪共同承靠晶圓的側邊。第一板體與第二板體在晶圓上的垂直投影覆蓋晶圓的一區域，且被覆蓋的區域的面積與晶圓的一主動面之面積的比值介於__至1之間。

在本申請的一實施例中，上述的第一板體與第二板體所覆蓋的區域位於晶圓的主動面上。

在本申請的一實施例中，上述的第一板體與第二板體分別呈半圓形。

基於上述，本申請的晶圓夾具採用了大面積的第一板體與第二板體，使得晶圓夾具在夾持晶圓時，第一板體與第二板體能夠覆蓋晶圓全部或絕大部分的區域。如此，除了可避免懸浮於工作區中的離子沾附到晶圓而造成污染之外，也可降低附著於晶圓夾具邊緣的離子轉移到晶圓的機率，藉以提高製程良率。

為讓本申請的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

A‧‧‧主動面

C‧‧‧區域

Z1‧‧‧等待區

Z2‧‧‧工作區

1‧‧‧離子植入機

2‧‧‧腔體

3‧‧‧閥門

4‧‧‧移動手臂

5‧‧‧離子供應單元

6‧‧‧承載盤

10‧‧‧晶圓

100、200‧‧‧晶圓夾具

110、210‧‧‧第一夾合件

112、212‧‧‧第一板體

112a‧‧‧第一延伸段

112b‧‧‧缺口

114、214‧‧‧第一夾爪

116‧‧‧第一驅動桿

120、220‧‧‧第二夾合件

122、222‧‧‧第二板體

122a‧‧‧第二延伸段

124、224‧‧‧第二夾爪

126‧‧‧第二驅動桿

圖1A是依照本申請的一實施例的一種晶圓夾具應用於一離 子植入機的示意圖。

圖1B是圖1A中的晶圓夾具與移動手臂的局部放大示意圖。

圖2A是圖1的晶圓夾具的示意圖。

圖2B是靠攏圖2A之第一夾合件與第二夾合件的示意圖。

圖3是依照本申請的另一實施例的一種晶圓夾具的示意圖。

下文提出將本申請的晶圓夾具應用於離子植入機的實施例來說明相關的技術方案。當然，本技術領域中具有通常知識者在參閱本申請的內容之後，應能理解本申請的晶圓夾具還可適用於其他具有相似的工作環境以及類似需求的製程設備，例如，化學氣相沈積(chemical vapor deposition,CVD)設備或一物理氣相沈積(physical vapor deposition,PVD)設備，以降低晶圓被汙染的機率，藉以提高製程良率。

圖1A是依照本申請的一實施例的一種晶圓夾具應用於一離子植入機的示意圖。圖1B是圖1A的晶圓夾具與移動手臂的局部放大示意圖。請先參閱圖1A，離子植入機1包括一腔體2、一閥門3、一移動手臂4、一晶圓夾具100、一離子供應單元5及一承載盤6。

腔體2內基本上維持在真空狀態，閥門3可開啟或封閉腔體2。晶圓10自閥門3進入腔體2後，先位於一等待區Z1。位於腔體2內的移動手臂4會如圖1A所示地將晶圓10橫向移動至 一工作區Z2。當晶圓10被移動手臂4移動至工作區Z2之後，請同時參閱圖1A及圖1B，晶圓夾具100會與移動手臂4對位以承接晶圓10，接著，晶圓夾具100往前將晶圓10放置於工作區Z2的承載盤6上。

離子供應單元5可產生各種離子，其工作原理係將靶材物質游離，使其形成帶正電或負電的離子。其後離子在透過電壓加速而傳送至真空的工作區Z2，以將離子植入位於承載盤6上的晶圓10。

完成離子植入程序之後，晶圓夾具100將晶圓10夾離承載盤6，移動手臂4會再度與晶圓夾具100對位，以將晶圓10自晶圓夾具100轉移至移動手臂4。接著，移動手臂4將晶圓10自工作區Z2帶回等待區Z1。最後，晶圓10再從閥門3離開腔體2。

由於工作區Z2中可能懸浮許多未被植入的離子，當夾具100夾合晶圓10時，附著於夾具100中的離子可能會濺附至晶圓10。此外，部分未被植入的離子也可能會在晶圓夾具100在作動的過程中附著於晶圓夾具100，特別是晶圓夾具100的邊緣部位。具此，本實施例提出晶圓夾具100，用以有效地降低晶圓夾具100在抓取晶圓10時，附著於晶圓夾具100邊緣的離子轉移至晶圓10的機率。下文進一步對晶圓夾具100進行介紹。

圖2A是圖1的晶圓夾具100的示意圖。請參閱圖2A，晶圓夾具100包括一第一夾合件110及一第二夾合件120。第一夾合件110包括一第一板體112、連接於第一板體112的至少一第一 夾爪114及一第一驅動桿116。第二夾合件120位於第一夾合件110的一側，且包括一第二板體122、連接於第二板體122的至少一第二夾爪124及一第二驅動桿126。

在本實施例中，第一板體112與第二板體122實質上分別呈半圓形，且第一板體112與第二板體122分別具有從半圓形的部位往外延伸的兩個第一延伸段112a及兩個第二延伸段122a。第一夾合件110與第二夾合件120分別具有兩個第一夾爪114與兩個第二夾爪124，第一夾爪114與第二夾爪124分別以鎖固的方式固定於第一延伸段112a與第二延伸段122a。

當然，前述以鎖固方式來固定第一夾爪114與第二夾爪124僅是本申請諸多設計方案的一種。舉凡可以在第一夾合件110與第二夾合件120上(或邊緣)形成或提供第一夾爪114與第二夾爪124的方法，均可適用於此。例如，在其他實施例中，第一夾爪114與第二夾爪124可以採用焊接的方式固定於第一延伸段112a與第二延伸段122a，或是，第一夾爪114與第二夾爪124也可直接和第一板體112與第二板體122以一體成型的方式製造(如鍛造、鑄造等)。

此外，第一驅動桿116與第二驅動桿126分別連接第一板體112與第二板體122之間，以帶動第一夾合件110與第二夾合件120相對地靠攏或遠離，而共同夾持或釋放晶圓10。

圖2B是靠攏圖2A之第一夾合件與第二夾合件的示意圖。請參閱圖2B，當第一夾合件110與第二夾合件120相互靠攏 時，第一夾爪114與第二夾爪124共同承靠晶圓10的側邊，以夾持晶圓10。此時，第一板體112與第二板體122面向晶圓10的主動面A。

為了降低晶圓10在被晶圓夾具100抓取過程中，被附著在晶圓夾具100邊緣上的離子污染以及懸浮於工作區Z2中的離子沾附至晶圓10的機率，本實施例的第一夾合件110及第二夾合件120特別使用大面積的第一板體112與第二板體122，使第一板體112與第二板體122相互靠攏後的總面積能盡可能地接近晶圓10的主動面的面積。亦即，當第一夾合件110及第二夾合件120靠攏時，第一板體112與第二板體122能夠盡量地覆蓋晶圓10的主動面A，以減少晶圓10的主動面A外露於晶圓夾具100的面積，降低晶圓10被汙染的機率或被污染的面積，藉以提高製程良率。

當然，受限於晶圓夾具100在實際應用上的設計，第一板體112與第二板體122有可能難以完全地覆蓋晶圓10的整個主動面A。如圖2B所示，為了形成用以鎖固第一夾爪114與第二夾爪124的第一延伸段112a與第二延伸段122a，第一板體112與第二板體122的邊緣會相較於晶圓10的邊緣內縮，而暴露晶圓10的外圍區域。換言之，在本實施例中，第一板體112與第二板體122在晶圓10上的垂直投影約覆蓋了晶圓10的主動面A中位於中央的區域C，而暴露出主動面A中的其他區域。此外，第一板體112可能還需形成一缺口112b，以供偵測器(未繪示)透過缺口112b來判斷晶圓10是否位於晶圓夾具100上。

然而，雖然在第一板體112與第二板體122相互靠攏的狀態下，本實例所示的晶圓夾具100難以避免地暴露出部分的晶圓10(例如是區域C以外的部位、缺口112b或是第一板體112與第二板體122之間的縫隙等)，但是，由於第一板體112與第二板體122已足以覆蓋晶圓10的絕大部分的主動面A，因此仍然有助於降低晶圓10被汙染的機率或被污染的面積，藉以提高製程良率。換言之，晶圓10的主動面A上被第一板體112與第二板體122所覆蓋的區域C的面積與整個主動面A的面積的比值可介於0.75至1之間。當然，第一板體112與第二板體122所覆蓋的區域的面積越接近整個主動面A的面積，晶圓10被汙染的機率或被污染的面積越小。

值得一提的是，雖然在本實施例中，第一板體112與第二板體122的形狀以半圓形為例，第一板體112與第二板體122的形狀並不以此為限制，第一板體112與第二板體122在晶圓10上的垂直投影所覆蓋的形狀也不以圓形為限。只要在第一板體112與第二板體122靠攏時可以盡量地覆蓋晶圓10的整個主動面A或是大部分的區域即可。在其他實施例中，第一板體112與第二板體122也可以是角度相加為360的兩個形狀不同的扇形。或者，第一板體112與第二板體122亦可為其他可能的形狀。

圖3是依照本申請的另一實施例的一種晶圓夾具的示意圖。在本實施例中，藉由改變採用更大面積的第一板體212與第二板體222，第一夾爪214與第二夾爪224直接鎖固於半圓形的第 一板體212與第二板體222，也就是鎖固於第一板體212與第二板體222的邊緣部位，而省略了延伸段的設計。如此，在第一夾爪214與第二夾爪224共同承靠晶圓10的側邊時，第一板體212與第二板體222所覆蓋的區域更為接近整個晶圓10，而可更佳地降低晶圓夾具200在夾持過程中對晶圓10所造成的離子污染。

綜上所述，本申請的晶圓夾具採用了大面積的第一板體與第二板體，使得晶圓夾具在夾持晶圓時，第一板體與第二板體能夠覆蓋晶圓全部或絕大部分的區域。如此，除了可避免懸浮於工作區中的離子沾附到晶圓而造成污染之外，也可降低附著於晶圓夾具邊緣的離子轉移到晶圓的機率，藉以提高製程良率。

雖然本申請已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本申請，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本申請之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本申請之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧晶圓

A‧‧‧主動面

C‧‧‧區域

100‧‧‧晶圓夾具

110‧‧‧第一夾合件

112‧‧‧第一板體

112a‧‧‧第一延伸段

112b‧‧‧缺口

114‧‧‧第一夾爪

116‧‧‧第一驅動桿

120‧‧‧第二夾合件

122‧‧‧第二板體

122a‧‧‧第二延伸段

124‧‧‧第二夾爪

126‧‧‧第二驅動桿

Claims (8)

1. 一種晶圓夾具，包括：一第一夾合件，包括一第一板體及連接於該第一板體的一第一夾爪；以及一第二夾合件，位於該第一夾合件的一側，且包括一第二板體及連接於該第二板體的一第二夾爪，該第一夾合件與該第二夾合件適於相對移動，以夾持或釋放一晶圓，其中當該第一夾合件與該第二夾合件相互靠攏時，該第一夾爪與該第二夾爪共同承靠該晶圓的側邊，且該第一板體與該第二板體在該晶圓上的垂直投影至少覆蓋位於該晶圓中央的一實質上為圓形的區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓夾具，其中該第一板體與該第二板體所覆蓋的該區域位於該晶圓的一主動面上。
3. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓夾具，其中該第一板體與該第二板體覆蓋該晶圓的整個主動面。
4. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓夾具，其中被覆蓋的該區域的面積與該主動面的面積的比值介於0.75至1之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓夾具，其中該第一板體與該第二板體實質上分別呈半圓形。
6. 一種晶圓夾具，包括：一第一夾合件，包括一第一板體及連接於該第一板體的一第一夾爪；一第二夾合件，位於該第一夾合件的一側，且包括一第二板 體及連接於該第二板體的一第二夾爪，該第一夾合件與該第二夾合件適於相對移動，以夾持或釋放一晶圓，其中當該第一夾合件與該第二夾合件相互靠攏時，該第一夾爪與該第二夾爪共同承靠該晶圓的側邊，該第一板體與該第二板體在該晶圓上的垂直投影覆蓋該晶圓的一區域，且被覆蓋的該區域的面積與該晶圓的一主動面之面積的比值介於0.75至1之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述的晶圓夾具，其中該第一板體與該第二板體所覆蓋的該區域位於該晶圓的該主動面上。
8. 如申請專利範圍第6項所述的晶圓夾具，其中該第一板體與該第二板體分別呈半圓形。