TWI803986B

TWI803986B - 晶圓治具

Info

Publication number: TWI803986B
Application number: TW110135306A
Authority: TW
Inventors: 劉建聖; 楊詠皓; 陳俊賢
Original assignee: 環球晶圓股份有限公司
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2023-06-01
Also published as: TW202314897A

Abstract

一種晶圓治具，適於供多個晶圓設置，包括一基座、一第一晶圓載體、一第二晶圓載體以及一輔助轉換組件。第一晶圓載體包括多個第一容置槽，這些晶圓適於設置在這些第一容置槽內。第二晶圓載體包括對應於這些第一容置槽的多個第二容置槽。輔助轉換組件位於第一晶圓載體與第二晶圓載體之間，輔助轉換組件包括多個軌道，其中這些軌道分別對位於這些第一容置槽與這些第二容置槽。設置在第一晶圓載體的這些第一容置槽內的這些晶圓適於通過輔助轉換組件的這些軌道之後，進入第二晶圓載體的這些第二容置槽內。

Description

晶圓治具

本發明是有關於一種晶圓治具，且特別是有關於一種能使晶圓穩定地轉換位置的晶圓治具。

一般而言，為了提升加工效率，一個晶圓載體內通常會容納多個晶圓，這些晶圓以並排的方式分別設置於晶圓載體的多個容置槽中，而能夠一起進行加工。這些晶圓適於在不同的晶圓載體之間轉換，以在不同的晶圓載體內進行不同的加工。

在轉換的過程中，這些晶圓適於被浸泡於液體中移動。但這些晶圓在液體中移動時可能會產生飄移，而出現這些晶圓無法順利進入容置槽或者兩個晶圓進入到同一個容置槽的問題。

本發明提供一種晶圓治具，晶圓能夠藉由輔助轉換組件穩定而良好地從第一晶圓載體轉換到第二晶圓載體。

本發明的晶圓治具，適於供多個晶圓設置，包括基座、一第一晶圓載體、一第二晶圓載體以及一輔助轉換組件。第一晶圓載體可拆卸地設置在基座上，且包括多個第一容置槽，這些晶圓適於設置在這些第一容置槽內。第二晶圓載體可拆卸地設置在基座上，且包括對應於這些第一容置槽的多個第二容置槽。輔助轉換組件設置於基座上且位於第一晶圓載體與第二晶圓載體之間，輔助轉換組件包括多個軌道，其中這些軌道分別對位於這些第一容置槽與這些第二容置槽。設置在第一晶圓載體的這些第一容置槽內的這些晶圓適於通過輔助轉換組件的這些軌道之後，進入第二晶圓載體的這些第二容置槽內。

在本發明的一實施例中，上述的基座包括一支架、樞接於支架上的一板體及設置於板體的一把手，第一晶圓載體、第二晶圓載體及輔助轉換組件設置於板體上，扳動把手適於使板體相對於支架轉動而傾斜。

在本發明的一實施例中，上述的板體包括多個降阻孔洞。

在本發明的一實施例中，上述的晶圓治具更包括一滑軌及可滑動地設置於滑軌的一滑車，滑軌設置在基座上，第一晶圓載體及輔助轉換組件設置在滑車上。

在本發明的一實施例中，上述的滑車連同第一晶圓載體及輔助轉換組件相對於滑軌移動至靠近第二晶圓載體旁時，第二晶圓載體中靠近第一晶圓載體的一棒狀結構與輔助轉換組件之間的間距介於0公厘至20公厘之間。

在本發明的一實施例中，上述的第二晶圓載體包括多個棒狀結構，這些棒狀結構適於共同夾固這些晶圓，各棒狀結構包括一中心軸體及從中心軸體沿著徑向延伸出的多個盤體，這些盤體沿著中心軸體的延伸方向排列，這些第二容置槽形成於這些棒狀結構的這些盤體之間，各盤體在延伸方向上的厚度隨著遠離中心軸體而漸縮。

在本發明的一實施例中，上述的各盤體具有相對的一第一端與一第二端，第一端遠離於中心軸體，第二端連接中心軸體，第一端在延伸方向上的厚度與第二端在延伸方向上的厚度的比值介於0.1至0.3之間。

在本發明的一實施例中，上述的各盤體的第一端在延伸方向上的厚度介於1.5公厘至2.5公厘之間，且第二端在延伸方向上的厚度介於6公厘至10公厘之間。

在本發明的一實施例中，上述的各盤體在延伸方向上的剖面呈一梯形，梯形的底角介於45度至75度之間。

在本發明的一實施例中，上述的各盤體凸出於中心軸體的高度與晶圓的直徑的比值介於0.05至0.1之間。

在本發明的一實施例中，上述的各第二容置槽包括一槽口及遠離槽口的一底部，在方向上，各底部的尺寸小於對應的槽口的尺寸，且大於這些晶圓中任一者的厚度，而使得晶圓的邊緣在伸入環狀凹槽內時接觸底部。

在本發明的一實施例中，上述的各底部在方向上的尺寸介於2公厘至4公厘之間。

基於上述，在本案的晶圓治具中，輔助轉換組件位於第一晶圓載體與第二晶圓載體之間，輔助轉換組件的多個軌道分別對位於這些第一容置槽與這些第二容置槽。設置在第一晶圓載體的這些第一容置槽內的這些晶圓適於通過輔助轉換組件的這些軌道之後，進入第二晶圓載體的這些第二容置槽內。藉此，這些軌道能夠限制這些晶圓在這些第一容置槽與這些第二容置槽之間的移動路徑，以避免這些晶圓在不平行於這些第一容置槽與這些第二容置槽的方向上偏移，而出現這些晶圓無法順利進入這些第二容置槽或者兩個晶圓進入到同一個第二容置槽的問題。

為讓本發明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。

d:直徑

D1:尺寸

D2:尺寸

G:間距

H:高度

L:厚度

T1:厚度

T2:厚度

W:晶圓

θ:底角

100:晶圓治具

110:基座

112:支架

114:板體

116:降阻孔洞

118:把手

119:支撐架

120:第一晶圓載體

122:第一容置槽

130:第二晶圓載體

131:第二容置槽

131a:槽口

131b:底部

132:棒狀結構

133:中心軸體

134:盤體

134a:第一端

134b:第二端

135:定位板

135a:槽孔

136:支撐軸

140:輔助轉換組件

142:軌道

150:滑軌

152:滑車

圖1是本發明一實施例的晶圓治具的側視圖。

圖2是圖1的晶圓治具的透視圖。

圖3是圖1的晶圓治具的局部結構圖。

圖4是圖1的第二容置槽的立體圖。

圖5是圖1的晶圓治具的運作示意圖。

圖6是圖1的晶圓治具的運作示意圖。

圖7是圖4的棒狀結構的示意圖。

圖8是在圖4的第二容置槽中設置晶圓時的局部示意圖。

圖9A是盤體的厚度T1等於厚度T2及厚度T2大於厚度T1 的晶圓摩擦率的圖表。

圖9B是盤體的厚度T1等於厚度T2及厚度T2大於厚度T1的晶圓邊緣浸蝕痕不良率的圖表。

圖10A是盤體的厚度T1等於厚度T2及厚度T2大於厚度T1的晶圓摩擦率的圖表。

圖10B是盤體的厚度T1等於厚度T2及厚度T2大於厚度T1的晶圓邊緣浸蝕痕不良率的圖表。

圖11A是底部的尺寸D2為2.5公厘及3公厘的晶圓摩擦率的圖表。

圖11B是底部的尺寸D2為2.5公厘及3公厘的晶圓邊緣浸蝕痕不良率的圖表。

圖1是本發明一實施例的晶圓治具的側視圖。圖2是圖1的晶圓治具的透視圖。請參考圖1及圖2，本實施例的晶圓治具100適於供多個晶圓W設置，在圖1及圖2中以虛線表示這些晶圓W。在本實施例中，這些晶圓W例如為寬度介於200微米至300微米之間且直徑介於4吋至6吋之間的晶圓W。本實施例的晶圓治具100適於被浸泡於液體中，尺寸輕薄的這些晶圓W與晶圓治具100的摩擦小，因此這些晶圓W在液體中可能會產生飄移。

晶圓治具100包括一基座110、一第一晶圓載體120、一第二晶圓載體130以及一輔助轉換組件140。在本實施例中，這些晶圓W能夠藉由輔助轉換組件140穩定而良好地從第一晶圓載體120轉換到第二晶圓載體130。以下將對此進行說明。

如圖1所示，基座110包括一支架112、樞接於支架112上的一板體114及設置於板體114的一把手118。第一晶圓載體120、第二晶圓載體130及輔助轉換組件140設置於板體114上，扳動把手118適於使板體114相對於支架112轉動而傾斜(圖6)。

此外，如圖2所示，板體114包括多個降阻孔洞116。降阻孔洞116可以減小板體114在液體中轉動的阻力，及這些晶圓W在液體中從第一晶圓載體120往第二晶圓載體130移動的阻力。

在本實施例中，第一晶圓載體120可拆卸地設置在基座110上，且包括多個第一容置槽122(圖2)，這些晶圓W適於設置在這些第一容置槽122內。

圖3是圖1的晶圓治具的局部結構圖。在圖3中省略了第二晶圓載體130。請參考圖2及圖3，輔助轉換組件140設置於基座110上且位於第一晶圓載體120與第二晶圓載體130之間，輔助轉換組件140包括多個軌道142，這些軌道142分別對位於這些第一容置槽122(圖2)與這些第二容置槽131(圖2)。在本實施例中，這些軌道142的長度介於70公厘至90公厘之間，較佳地介於75公厘至85公厘之間。

如圖3所示，輔助轉換組件140例如為方形通道，這些軌道142設置於輔助轉換組件140內的上部及下部。當這些晶圓W通過輔助轉換組件140時，這些軌道142在上方及下方限制住這些晶圓W的移動方向。

藉此，當這些晶圓W從這些第一容置槽122往這些第二容置槽131移動時，這些軌道142能夠限制這些晶圓W在這些第一容置槽122與這些第二容置槽131之間的移動路徑，避免這些晶圓W在不平行於這些第一容置槽122與這些第二容置槽131的方向上偏移。因此，這些晶圓W能夠正確地移動到對應的這些第二容置槽131中。

如圖1所示，基座110還包括一支撐架119，第二晶圓載體130還包括一支撐軸136，第二晶圓載體130藉由支撐軸136可拆卸地設置在基座110上。

圖4是圖1的第二容置槽的立體圖。請參考圖2與圖4，第二晶圓載體130例如為用於進行酸蝕的裝置。第二晶圓載體130包括多個棒狀結構132，這些棒狀結構132適於共同夾固這些晶圓W，這些晶圓W能夠藉由這些棒狀結構132而旋轉，以進行酸蝕加工。

如圖2所示，各棒狀結構132包括一中心軸體133及從中心軸體133沿著徑向延伸出的多個盤體134，這些盤體134沿著中心軸體133的延伸方向排列。這些第二容置槽131形成於這些棒狀結構132的這些盤體134之間，這些第二容置槽131對應於這些第一容置槽122。

如圖4所示，在本實施例中，第二晶圓載體130還包括多個定位板135，這些棒狀結構132位於這些定位板135中的任兩個之間。定位板135連接支撐軸136且具有一槽孔135a。本實施例的這些棒狀結構132的數量為三個，其中兩個棒狀結構132相對於定位板135固定，另一個棒狀結構132可移動地設置於槽孔135a中，其移動方式如圖4的箭頭所示。

當槽孔135a中的棒狀結構132位於如圖4所示的位置時，三個棒狀結構132之間的間隙不等。在靠近第一晶圓載體120一側的兩個棒狀結構132之間的間隙較大，因此，這些晶圓W能夠通過該較大的間隙而進入到三個棒狀結構132中間。當槽孔135a中的棒狀結構132移動至另一端時，三個棒狀結構132之間的間隙相等。因此，這些棒狀結構132均勻地圍繞這些晶圓W，而具有良好的夾固效果。

如圖1所示，在本實施例中，晶圓治具100還包括一滑軌150及可滑動地設置於滑軌150的一滑車152。滑軌150設置在基座110上。第一晶圓載體120及輔助轉換組件140設置在滑車152上，第一晶圓載體120及輔助轉換組件140可隨著滑車152相對於滑軌150移動。

以下對本實施例的晶圓治具100的運作流程進行說明。圖5是圖1的晶圓治具的運作示意圖。圖6是圖1的晶圓治具的運作示意圖。在圖5及圖6中以虛線表示這些晶圓W。首先，如圖1所示，將滑車152置於遠離第二晶圓載體130的一側，在此位置上方便於裝設第一晶圓載體120與輔助轉換組件140。

接著，如圖5所示，推動滑車152而使滑車152連同第一晶圓載體120及輔助轉換組件140相對於滑軌150移動，第一晶圓載體120及輔助轉換組件140移動至靠近第二晶圓載體130旁。此時，第二晶圓載體130中靠近第一晶圓載體120的一棒狀結構132與輔助轉換組件140(圖5中以虛線表示輔助轉換組件140前端的位置)之間的間距G介於0公厘至20公厘之間。

最後，如圖6所示，扳動把手118使板體114相對於支架112轉動，板體114朝向第二晶圓載體130的一側傾斜。設置在第一晶圓載體120的這些第一容置槽122內的這些晶圓W受重力通過輔助轉換組件140的這些軌道142之後，進入第二晶圓載體130的這些第二容置槽131內。

藉此，這些晶圓W從這些第一容置槽122移動離開後的移動路徑受這些軌道142限制，這些軌道142能夠將這些晶圓W引導至更接近這些第二容置槽131的位置，因此這些晶圓W偏移的機率能夠有效地被降低。

接著，進入第二晶圓載體130的這些晶圓W可進行酸蝕加工處理。在一實施例中，應用於酸蝕加工的這些晶圓W例如為寬度大於1000微米的晶圓W，但不以此為限制。

圖7是圖4的棒狀結構的示意圖。圖8是在圖4的第二容置槽中設置晶圓時的局部示意圖。請參考圖4、圖7及圖8，這些棒狀結構132的這些盤體134之間形成環狀凹槽(圖4)，這些晶圓W的邊緣適於伸入環狀凹槽內而被這些棒狀結構132夾固住(圖8)。第二晶圓載體130適於浸泡在酸蝕液，酸蝕液適於流入環狀凹槽內以對這些晶圓W的邊緣進行酸蝕。

在本實施例中，各盤體134在中心軸體133的延伸方向上的厚度隨著遠離中心軸體133而漸縮。具體而言，各盤體134具有相對的一第一端134a與一第二端134b，第一端134a遠離於中心軸體133，第二端134b連接中心軸體133，第一端134a在中心軸體133的延伸方向上的厚度T1與第二端134b在中心軸體133的延伸方向上的厚度T2的比值介於0.1至0.3之間，較佳地介於0.1至0.2之間，更佳地為0.125。

在本實施例中，各盤體134的第一端134a在中心軸體133的延伸方向上的厚度T1介於1.5公厘至2.5公厘之間，較佳地介於1.5公厘至2公厘之間。第二端134b在中心軸體133的延伸方向上的厚度T2介於6公厘至10公厘之間，較佳地介於6公厘至8公厘之間。在本實施例中，各盤體134在中心軸體133的延伸方向上的剖面呈一梯形，梯形的底角θ介於45度至75度之間。

藉此，這些盤體134之間留有足夠的空間，使得酸蝕液能夠均勻地流入這些第二容置槽131中，進而實現對這些晶圓W均勻的浸蝕。

以下列舉實例做更進一步地說明。雖然描述了以下實驗，但是在不逾越本發明範疇的情況下，可做適當改變。因此，不應根據下文所述的實驗對本發明作出限制性的解釋。

表1

圖9A是盤體的厚度T1等於厚度T2及厚度T2大於厚度T1的晶圓摩擦率的圖表。圖9B是盤體的厚度T1等於厚度T2及厚度T2大於厚度T1的晶圓邊緣浸蝕痕不良率的圖表。圖9A及圖9B對應於表1的數據。圖10A是盤體的厚度T1等於厚度T2及厚度T2大於厚度T1的晶圓摩擦率的圖表。圖10B是盤體的厚度T1等於厚度T2及厚度T2大於厚度T1的晶圓邊緣浸蝕痕不良率的圖表。圖10A及圖10B對應於表2的數據。

請參考圖9A至圖10B及表1、表2，當厚度T1等於厚度T2時，這些盤體134在中心軸體133的延伸方向上的剖面呈一長方形，酸蝕液較不容易流入這些盤體134之間，因此晶圓W的邊緣浸蝕痕不良率較高。並且，長方形的盤體134較容易與晶圓W產生摩擦，晶圓W的摩擦率較高。

當厚度T1小於厚度T2時，這些盤體134在中心軸體133的延伸方向上的剖面呈梯形，酸蝕液能夠均勻地流入這些盤體134之間，因此這些晶圓W的邊緣浸蝕痕不良率較低。並且，梯形的盤體134較不容易與晶圓W產生摩擦，晶圓W的摩擦率較低。

如圖7及圖8所示，在本實施例中，各第二容置槽131包括一槽口131a及遠離槽口131a的一底部131b。在各盤體134的中心軸體133的延伸方向上，各底部131b的尺寸D2小於對應的各槽口131a的尺寸D1，且尺寸D2大於這些晶圓W中任一者的厚度L，而使得這些晶圓W的邊緣在伸入環狀凹槽內時接觸底部131b(圖8)。藉此，第二晶圓載體130能夠穩定地使這些晶圓W旋轉。

如圖8所示，在本實施例中，各晶圓W的厚度L介於0.2公厘至2.5公厘之間。各底部131b的尺寸D2介於2公厘至4公厘之間，較佳地介於2.5公厘至3.5公厘之間。在各底部131b，各晶圓W的最邊緣部分與各盤體134的第二端134b之間仍存在空隙，使得酸蝕液能夠均勻地接觸到這些晶圓W的最邊緣部分，進而實現對這些晶圓W均勻的浸蝕。

以下列舉實例做更進一步地說明。

圖11A是底部的尺寸D2為2.5公厘及3公厘的晶圓摩擦率的圖表。圖11B是底部的尺寸D2為2.5公厘及3公厘的晶圓邊緣浸蝕痕不良率的圖表。圖11A及圖11B對應於表3的數據。在表3中，厚度T1固定為1.7公厘，厚度T2固定為7公厘，且厚度L固定為2公厘，而尺寸D2則有2.5公厘或3公厘兩種情況。

在尺寸D2為2.5公厘及3公厘的情況下，尺寸D2皆大於這些晶圓W的厚度L。在此情況下，酸蝕液皆能夠接觸到這些晶圓W的最邊緣部分而進行浸蝕。但由表3可知，相較於尺寸D2為2.5公厘，在尺寸D2為3公厘的情況下，各晶圓W的最邊緣部分與各盤體134的第二端134b之間留有更多的空隙，而能夠使酸蝕液更均勻地接觸到這些晶圓W的最邊緣部分。因此，這晶圓W的邊緣浸蝕痕不良率較低。

此外，相較於尺寸D2為2.5公厘，在尺寸D2為3公厘的情況下，各晶圓W的最邊緣部分與各盤體134的第二端134b之間的空隙較大，因此這些盤體134較不易與這些晶圓W產生摩擦，晶圓W的摩擦率較低。

在本實施例中，各盤體134凸出於中心軸體133的高度H與晶圓W的直徑d(圖6及圖8)的比值介於0.05至0.1之間，較佳地介於0.06至0.08之間。藉此，在這些盤體134能夠穩固地夾固這些晶圓W的同時，可減少這些盤體134對酸蝕液接觸這些晶圓W的影響。

綜上所述，在本案的晶圓治具中，輔助轉換組件位於第一晶圓載體與第二晶圓載體之間，輔助轉換組件的多個軌道分別對位於這些第一容置槽與這些第二容置槽。設置在第一晶圓載體的這些第一容置槽內的這些晶圓適於通過輔助轉換組件的這些軌道之後，進入第二晶圓載體的這些第二容置槽內。藉此，這些軌道能夠限制這些晶圓在這些第一容置槽與這些第二容置槽之間的移動路徑，以避免這些晶圓在不平行於這些第一容置槽與這些第二容置槽的方向上偏移，而出現這些晶圓無法順利進入這些第二容置槽或者兩個晶圓進入到同一個第二容置槽的問題。

雖然本發明已以實施例揭露如上，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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。