TWI684239B - 固持裝置 - Google Patents

Abstract

一種固持裝置適用於固持一晶圓，並包含一承載盤及多個支臂單元。承載盤適用於承載並吸附晶圓，並能以一中心軸為軸心旋轉。支臂單元連接於承載盤並與承載盤連動。每一支臂單元包括一軌道架、一傳動模組及一限位模組。軌道架連接於承載盤周緣並界定出一軌道空間。傳動模組設置於軌道空間，並具有一可受承載盤旋轉時產生的離心力牽引而朝遠離中心軸的方向移動的傳動件。限位模組連接於傳動模組與軌道架，並具有一可受傳動件帶動而往接近或遠離中心軸方向轉動的限位機構，限位機構具有一用以容置晶圓的側緣的卡扣槽。

Description

固持裝置

本發明是有關於一種固持裝置，特別是指一種晶圓的固持裝置。

參閱圖1與圖2，現有晶圓的微影製程中，會透過承載裝置8帶動晶圓9旋轉進行光阻塗佈、顯影、光阻去除和蝕刻等製程。承載裝置8包括一真空吸盤81，及多個設置於真空吸盤81周緣的限位機構82。真空吸盤81用以吸附晶圓9。各限位機構82具有一重錘821及一壓制件822。該重錘821垂吊於該真空吸盤81周側，該壓制件822連接於該重錘821且可相對於該真空吸盤81樞轉。在真空吸盤81旋轉的過程中，該重錘821受該真空吸盤81旋轉時產生的離心力帶動而朝斜上方偏移，以連動該壓制件822扣壓於該晶圓9頂面，達到晶圓9定位的效果。然而，以重錘821來帶動壓制件822定位晶圓9，較難以控制壓制件822下壓的應力，容易因為真空吸盤81旋轉時需要猛烈加速，重錘821才能大幅度偏擺，卻也造成壓制件822瞬間下壓於晶圓9的頂面，容易於晶圓9表面產生裂痕或受損。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種能減少對晶圓傷害的固持裝置。

於是，本發明固持裝置在一些實施態樣中，適用於固持一晶圓， 該晶圓具有位於相反側的一頂面與一底面，及一連接於該頂面與該底面的外側面。該固持裝置包含一承載盤，及多個支臂單元。該承載盤適用於承載並吸附該晶圓的該底面，並能以一中心軸為軸心旋轉。該等支臂單元間隔分布地連接於該承載盤周緣並與該承載盤連動，且與該承載盤共同界定一與該晶圓尺寸相對應的晶圓置放區。該等支臂單元適用於在該承載盤旋轉時共同將該晶圓限位於該承載盤上。每一支臂單元包括一軌道架、一傳動模組及一限位模組。該軌道架連接於該承載盤周緣並朝遠離該中心軸的方向在該承載盤的徑向延伸，該軌道架界定出一軌道空間。該傳動模組設置於該軌道空間，並具有一可受該承載盤旋轉時產生的離心力牽引而朝遠離該中心軸的方向移動的傳動件。該限位模組連接於該傳動模組與該軌道架，並具有一可受該傳動件帶動而往接近或遠離該中心軸方向轉動的限位機構。該限位機構具有一用以容置該晶圓的側緣的卡扣槽，且該限位機構可受該傳動件帶動而在一常態位置及一固持位置間轉動，當該限位機構位於該常態位置，該卡扣槽離開該晶圓置放區，而當該限位機構轉動至該固持位置，該卡扣槽進入該晶圓置放區以容置該晶圓的側緣。

在一些實施態樣中，每一傳動件具有一板體，及一形成於該板體一表面的齒狀部，每一限位機構還具有一對應嚙合於該齒狀部的齒狀結構。

在一些實施態樣中，每一限位模組還具有一連接於該軌道架的端框件，及一兩端樞設於該端框件的樞軸，每一限位機構還具有一限位件，該限位件具有該卡扣槽，該齒狀結構與該限位件套設於該樞軸。

在一些實施態樣中，每一支臂單元的該軌道架具有一側壁部，該 側壁部具有一與該軌道架同向延伸呈長條形的限位槽，每一支臂單元的該傳動模組還具有一連接於該傳動件並穿過該限位槽的限位桿，該限位桿的移動範圍受限於該限位槽，進而限制該傳動件的移動距離。

在一些實施態樣中，每一支臂單元的該軌道架具有相對的一底壁部與一頂壁部，該底壁部具有一面向該頂壁部的第一導槽，該頂壁部具有一面向該底壁部的第二導槽，每一支臂單元的該傳動模組還具有多個連接於該傳動件且能在該第一導槽與該第二導槽中滾動的導輪。

在一些實施態樣中，每一支臂單元還包括一連接於該軌道架及該傳動件以提供該傳動件一恆朝向該中心軸的彈性回復力的復位模組。

在一些實施態樣中，該復位模組具有一連接於該軌道架的固定件、一連接於該傳動件的連接件，及一兩端分別抵接於該固定件與該連接件以提供該傳動件一恆朝向該中心軸的彈性回復力的彈性件。

本發明至少具有以下功效：藉由承載盤繞中心軸旋轉時產生的離心力帶動傳動件在軌道空間中朝遠離該中心軸的方向移動，同時傳動件帶動限位機構往靠近該中心軸的方向旋轉，使該等限位機構的卡扣槽對接於該晶圓的外周緣，防止晶圓飛脫離承載盤，並降低晶圓表面產生裂痕或受損的風險。

100‧‧‧固持裝置

1‧‧‧承載盤

11‧‧‧盤體

111‧‧‧第一溝槽

112‧‧‧第二溝槽

12‧‧‧轉軸

13‧‧‧吸氣通道

2‧‧‧支臂單元

3‧‧‧晶圓置放區

4‧‧‧軌道架

41‧‧‧軌道壁

411‧‧‧軌道空間

412‧‧‧側壁部

412a‧‧‧限位槽

413‧‧‧底壁部

413a‧‧‧第一導槽

414‧‧‧頂壁部

414a‧‧‧第二導槽

42‧‧‧側蓋板

5‧‧‧傳動模組

51‧‧‧傳動件

511‧‧‧板體

512‧‧‧齒狀部

52‧‧‧導輪

53‧‧‧限位桿

6‧‧‧限位模組

61‧‧‧端框件

611‧‧‧方槽

612‧‧‧軸孔

62‧‧‧樞軸

63‧‧‧軸承

64‧‧‧限位機構

641‧‧‧限位件

641a‧‧‧傳動部

641b‧‧‧抵靠部

641c‧‧‧遮牆部

641d‧‧‧卡扣槽

642‧‧‧齒狀結構

7‧‧‧復位模組

71‧‧‧固定件

72‧‧‧連接件

73‧‧‧彈性件

8‧‧‧承載裝置

81‧‧‧真空吸盤

82‧‧‧限位機構

821‧‧‧重錘

822‧‧‧壓制件

9‧‧‧晶圓

91‧‧‧頂面

92‧‧‧底面

93‧‧‧外側面

C1‧‧‧中心軸

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是現有的晶圓承載裝置的一示意圖； 圖2是一示意圖，說明現有的晶圓承載裝置旋轉時，該晶圓承載裝置的一壓制件容易瞬間下壓於晶圓表面，造成晶圓受損；圖3是本發明固持裝置的一實施例的一立體圖；圖4是該實施例夾持一晶圓的一側視圖；圖5是圖4的一局部放大圖，說明該實施例的一支臂單元；圖6是圖5的一立體分解圖；圖7是該支臂單元的一側視示意圖，說明該支臂單元的一限位機構位於一常態位置；圖8是一側視示意圖，說明晶圓在其他的實施態樣中也可能因為封裝製程後具有翹曲的周緣；及圖9是該支臂單元的一側視示意圖，說明該限位機構位於一固持位置。

參閱圖3與圖4，本發明固持裝置100之一實施例，適用於固持一晶圓9，並帶動該晶圓9旋轉進行光阻塗佈、顯影、光阻去除和蝕刻等製程。該晶圓9具有位於相反側的一頂面91與一底面92，及一連接於該頂面91與該底面92的外側面93。於本實施例中，該晶圓9是以平整的外觀為例說明，但並不以此外觀的晶圓9為限，也可以是周緣呈些微翹曲的晶圓9。

該固持裝置100包含一承載盤1，及四個支臂單元2。該承載盤1適用於承載並吸附該晶圓9的該底面92，並能以一中心軸C1為軸心旋轉。詳細的說，該承載盤1包括一盤體11、一連接於該盤體11底側的轉軸12，及一沿該 中心軸C1貫穿該盤體11與該轉軸12的吸氣通道13。該盤體11外觀呈圓形並以該中心軸C1為圓心。該盤體11適用於供該晶圓9置放，並具有多個呈同心圓狀地自頂側下凹而成的第一溝槽111，及一呈十字狀並交叉於該盤體11的圓心的第二溝槽112。該等第一溝槽111、該第二溝槽112與該吸氣通道13相連通。該轉軸12適用於連接一驅動裝置(未圖示)及一真空幫浦(未圖示)。該驅動裝置能驅動該轉軸12轉動，進而帶動盤體11繞該中心軸C1旋轉。該真空幫浦能產生一吸力使該晶圓9的該底面92與該盤體11之間的氣體同時經由該第一溝槽111、該第二溝槽112導入該吸氣通道13，再使氣體從吸氣通道13導出至該真空幫浦，達到該承載盤1真空吸附該晶圓9的功效。藉由該等第一溝槽111與該第二溝槽112的設計，增加該晶圓9的該底面92被吸附的面積，加強真空吸附的效果。

該等支臂單元2等距間隔分布地連接於該承載盤1周緣並與該承載盤1連動，且與該承載盤1的盤體11共同界定一與該晶圓9尺寸相對應的晶圓置放區3。該等支臂單元2適用於在該承載盤1旋轉時共同夾持該晶圓9，以將該晶圓9限位於該承載盤1上，防止該晶圓9飛脫離該承載盤1。

另配合參閱圖5與圖6，詳細的說，每一支臂單元2包括一軌道架4、一傳動模組5、一限位模組6，及一復位模組7。該軌道架4連接於該承載盤1周緣並朝遠離該中心軸C1的方向在該承載盤1的徑向延伸，並具有一界定出一軌道空間411的軌道壁41，及一可分離地覆蓋於該軌道壁41一側的側蓋板42。於本實施例中，該軌道壁41是一體成型製成，並具有一側壁部412，及自該側壁部412上下相反兩側彎折延伸的一底壁部413與一頂壁部414。該側壁部412具 有一連通於該軌道空間411且與該軌道架4同向延伸呈長條形的限位槽412a。該底壁部413具有一面向該頂壁部414的第一導槽413a。該頂壁部414具有一面向該底壁部413且外型與該第一導槽413a相同的第二導槽414a。藉由該側蓋板42可拆卸的設計，方便安裝或更換設置於該軌道空間411的該傳動模組5。

該傳動模組5設置於該軌道空間411，並可受該承載盤1旋轉時產生的離心力牽引而沿著該軌道空間411朝遠離該中心軸C1的方向移動。具體而言，該傳動模組5具有一傳動件51、兩個導輪52，及一限位桿53。於本實施例中，該傳動件51為一齒條板，並具有一長條狀的板體511，及一形成於該板體511的一上表面且鄰近該板體511較遠離該中心軸C1的一端的齒狀部512。該等導輪52相間隔地設置於該板體511的一側表面且能在該第一導槽413a與該第二導槽414a中滾動，以使該傳動件51受離心力牽引時能在該軌道空間411滑動。該限位桿53垂直地連接於該板體511的該側表面並穿過該限位槽412a，使該限位桿53的移動範圍受限於該限位槽412a，進而限制該傳動件51的移動距離，防止該傳動件51飛脫出該軌道空間411。

該限位模組6連接於該傳動模組5與該軌道架4，並可受該傳動件51帶動以側向抵接該晶圓9的外側面93。具體而言，該限位模組6具有一端框件61、一樞軸62、兩個軸承63，及一限位機構64。該端框件61圍繞出一方槽611且連接於該軌道架4的末端，並具有兩個位於該方槽611兩側的軸孔612。該等軸承63分別套設該樞軸62兩端且分別安裝於該等軸孔612，以使該樞軸62兩端樞設於該端框件61。該限位機構64具有一限位件641，及一齒狀結構642。該限 位件641具有一位於該端框件61的方槽611且樞設於該樞軸62的傳動部641a、一自該傳動部641a頂側向上延伸的抵靠部641b，及一自該抵靠部641b頂側彎折延伸的遮牆部641c。該傳動部641a、該抵靠部641b及該遮牆部641c共同界定出一用以容置該晶圓9的側緣的卡扣槽641d。該齒狀結構642於本實施例中為齒輪，且該齒狀結構642套設於該樞軸62並對應嚙合於該傳動件51的該齒狀部512。當該傳動件51在該軌道空間411中移動，能透過該齒狀部512連動該齒狀結構642，使該樞軸62與該限位件641同步地旋轉。在一變化的實施態樣中，該齒狀結構642也可以是直接形成於該限位件641的該傳動部641a的外緣並能對應嚙合於該傳動件51的該齒狀部512，不用另外加裝齒輪。

該復位模組7連接於該軌道架4及該傳動件51，並能提供該傳動件51一恆朝向該中心軸C1的彈性回復力。詳細的說，該復位模組7具有一固定件71、一連接件72，及一彈性件73。該固定件71呈方塊狀並抵接於該軌道架4的末端，且藉由例如螺絲鎖固於該端框件61，以使該固定件71與該軌道架4相對固定。該連接件72呈L型且固定地連接於該傳動件51的該板體511的側表面，因此可隨著該傳動件51在該軌道空間411中移動。該彈性件73於本實施例中為彈簧，且兩端分別抵接於該固定件71與該連接件72。當該承載盤1旋轉產生離心力，該傳動件51受離心力牽引朝遠離該中心軸C1的方向移動，使該連接件72壓縮該彈性件73蓄積一彈性回復力，而當該承載盤1轉速下降，使離心力下降，該彈性回復力驅使該傳動件51朝靠近該中心軸C1的方向移動，回復到原始位置。

參閱圖7與圖9，每一支臂單元2的該限位機構64可受該傳動件51帶動而在一如圖7所示的常態位置及一如圖9所示的固持位置間轉動。當該限位機構64在該常態位置，該限位件641呈現一傾斜狀態，使得該限位件641的該卡扣槽641d離開該晶圓置放區3，如此可供操作者放置晶圓或取出晶圓，而不會受到該限位件641的干擾。當該限位機構64在該固持位置，該限位件641的該卡扣槽641d進入該晶圓置放區3，對應容置該晶圓9的側緣，進而使該限位機構64的該限位件641的該抵靠部641b抵接於該晶圓9的該外側面93。參閱圖8，值得一提的是，在其他的實施態樣中，晶圓9也可能因為在封裝製程中產生周緣翹曲的外觀，導致濕製程中的藥液容易集中在晶圓9中央，造成顯影或蝕刻不均的現象發生，是以該等限位機構64除了可在該承載盤1(見圖3)旋轉時共同將該晶圓9限位於該晶圓置放區3，也可以協助將翹曲度較大的晶圓9稍微整平，使藥液在旋轉過程中能均勻塗布在晶圓9表面。

續參閱圖7與圖9，以下段落以該固持裝置100的任一支臂單元2的運作過程為例進行說明。當該承載盤1(見圖4)處於靜止的狀態而未產生離心力，或該轉軸12(見圖4)旋轉的轉速較低所產生的離心力不足以克服該傳動模組5與該軌道架4之間的磨擦力或該傳動模組5與該復位模組7之間的彈性回復力，使該傳動模組5未能受力移動，該限位桿53位於該限位槽412a靠近該中心軸C1(見圖3)的一端，此時該限位機構64在該常態位置。操作員可將該晶圓9放入該晶圓置放區3並開啟該真空幫浦。啟動該驅動裝置，使該轉軸12旋轉且逐漸提高轉速，該固持裝置100產生的離心力會逐漸升高，使該傳動模組5受離心 力牽引且克服摩擦力與彈性回復力朝遠離該中心軸C1的方向移動，該限位桿53移動至該限位槽412a遠離該中心軸C1的一端，且該傳動件51在該軌道空間411(見圖6)移動的過程中透過該齒狀部512漸進式地同步帶動該齒狀結構642、該樞軸62、該限位件641往靠近該中心軸C1的方向旋轉，使該限位件641的該卡扣槽641d漸進式地進入該晶圓置放區3，以較柔和的方式對應容置該晶圓9的側緣，進而使該限位機構64的該限位件641的該遮牆部641c逐漸抵接於該晶圓9的該頂面91，使該限位機構64抵達該固持位置。在本實施例中，該抵靠部641b與該晶圓9的該外側面93相間隔一預定距離，但並不以此為限，該抵靠部641b也可以接觸於該晶圓9的該外側面93。此外，由於該復位模組7的該固定件71是不可動的，當該傳動件51受離心力牽引而朝遠離該中心軸C1的方向移動，該連接件72會壓縮該彈性件73蓄積一彈性回復力。

最後，當晶圓9的製程結束，該承載盤1轉速下降，離心力亦跟著下降，該彈性件73產生的彈性回復力驅使該傳動件51朝靠近該中心軸C1的方向移動，令該限位機構64反向旋轉，自動回復至如圖7所示的該常態位置。

綜上所述，本發明固持裝置100藉由承載盤1繞中心軸C1旋轉時產生的離心力帶動傳動件51在軌道空間411中朝遠離該中心軸C1的方向移動，同時藉由傳動件51的齒狀部512與限位機構64的齒狀結構642相配合，帶動限位機構64漸進式地往靠近該中心軸C1的方向旋轉，使該等限位機構64的卡扣槽641d以較柔和的方式對接於該晶圓9的外周緣，防止晶圓9飛脫離承載盤1，並降低晶圓9表面產生裂痕或受損的風險；另外，藉由設置復位模組7，使承載盤 1轉速下降時，傳動件51可自動地往靠近該中心軸C1的方向移動，回復至初使的常態位置，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧固持裝置

1‧‧‧承載盤

11‧‧‧盤體

111‧‧‧第一溝槽

112‧‧‧第二溝槽

12‧‧‧轉軸

13‧‧‧吸氣通道

2‧‧‧支臂單元

3‧‧‧晶圓置放區

C1‧‧‧中心軸

Claims (7)

1. 一種固持裝置，適用於固持一晶圓，該晶圓具有位於相反側的一頂面與一底面，及一連接於該頂面與該底面的外側面，該固持裝置包含：一承載盤，適用於承載並吸附該晶圓的該底面，並能以一中心軸為軸心旋轉；及多個支臂單元，間隔分布地連接於該承載盤周緣並與該承載盤連動，且與該承載盤共同界定一與該晶圓尺寸相對應的晶圓置放區，該等支臂單元適用於在該承載盤旋轉時共同將該晶圓限位於該承載盤上，每一支臂單元包括一軌道架，連接於該承載盤周緣並朝遠離該中心軸的方向在該承載盤的徑向延伸，該軌道架界定出一軌道空間；一傳動模組，設置於該軌道空間，並具有一可受該承載盤旋轉時產生的離心力牽引而朝遠離該中心軸的方向移動的傳動件；及一限位模組，連接於該傳動模組與該軌道架，並具有一可受該傳動件帶動而往接近或遠離該中心軸方向轉動的限位機構，該限位機構具有一用以容置該晶圓的側緣的卡扣槽，且該限位機構可受該傳動件帶動而在一常態位置及一固持位置間轉動，當該限位機構位於該常態位置，該卡扣槽離開該晶圓置放區，而當該限位機構轉動至該固持位置，該卡扣槽進入該晶圓置放區以容置該晶圓的側緣。
2. 如請求項1所述的固持裝置，其中，每一傳動件具有一板體，及一形成於該板體一表面的齒狀部，每一限位機構還具有一對應嚙合於該齒狀部的齒狀結構。
3. 如請求項2所述的固持裝置，其中，該齒狀結構為齒輪，每一限位模組還具有一連接於該軌道架的端框件，及一兩端樞設於該端框件的樞軸，每一限位機構還具有一限位件，該限位件具有該卡扣槽，該齒狀結構與該限位件套設於該樞軸。
4. 如請求項1所述的固持裝置，其中，每一支臂單元的該軌道架具有一側壁部，該側壁部具有一與該軌道架同向延伸呈長條形的限位槽，每一支臂單元的該傳動模組還具有一連接於該傳動件並穿過該限位槽的限位桿，該限位桿的移動範圍受限於該限位槽，進而限制該傳動件的移動距離。
5. 如請求項1所述的固持裝置，其中，每一支臂單元的該軌道架具有相對的一底壁部與一頂壁部，該底壁部具有一面向該頂壁部的第一導槽，該頂壁部具有一面向該底壁部的第二導槽，每一支臂單元的該傳動模組還具有多個連接於該傳動件且能在該第一導槽與該第二導槽中滾動的導輪。
6. 如請求項1所述的固持裝置，其中，每一支臂單元還包括一連接於該軌道架及該傳動件以提供該傳動件一恆朝向該中心軸的彈性回復力的復位模組。
7. 如請求項6所述的固持裝置，其中，該復位模組具有一連接於該軌道架的固定件、一連接於該傳動件的連接件，及一兩端分別抵接於該固定件與該連接件以提供該傳動件一恆朝向該中心軸的彈性回復力的彈性件。

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