TWI569351B - 晶圓旋轉裝置 - Google Patents

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TWI569351B TW104113930A TW104113930A TWI569351B TW I569351 B TWI569351 B TW I569351B TW 104113930 A TW104113930 A TW 104113930A TW 104113930 A TW104113930 A TW 104113930A TW I569351 B TWI569351 B TW I569351B
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張元豪
李德浩
施英汝
徐文慶
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環球晶圓股份有限公司
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Description

晶圓旋轉裝置
本發明是有關於一種裝置，且特別是有關於一種用於晶圓處理設備的晶圓旋轉裝置。
積體電路元件的製程包括了晶圓清洗以及晶圓無電電鍍。晶圓洗淨是為了去除附著於晶圓表面上的有機化合物、金屬雜質或微粒(Particle)，以避免這些汙染物對後續製程產生重大影響(例如為造成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，甚至使電路結構之短路。)。此外，晶圓無電電鍍是在水溶液中金屬離子(例如為鎳或金)利用自身催化反應使水溶液中欲鍍金屬離子還原，析鍍於晶圓上，使晶圓的表面具有焊接性或抗氧化的鍍層。
然而，在晶圓清洗設備中，晶圓例如為平口晶圓(wafer with a flat edge)，可能會因為被晶圓清洗設備的構件(例如為晶圓盒)遮蔽，而造成晶圓浸蝕清洗液不均勻，導致晶片外觀不良並讓晶圓的良率降低。另外，在晶圓無電電鍍製程中，若不將自身催化反應中所產生的氫氣快速地帶離晶圓的表面，則可能使得欲鍍 液體無法有效地附著於晶圓的表面，造成鍍層不均勻並讓晶圓的良率降低。
本發明提供一種晶圓旋轉裝置，可用於晶圓清洗與晶圓無電電鍍的處理設備中，以提高晶圓的良率。
本發明的晶圓旋轉裝置用於晶圓處理設備。晶圓旋轉裝置包括基座、承載裝置、第一軸齒輪、動力單元、滾輪、第二軸齒輪與驅動組件。基座具有容置空間。承載裝置配置於容置空間內，且用以容置晶圓。第一軸齒輪配置於基座的側面。動力單元組裝至基座的頂部，其中第一軸齒輪連接動力單元。滾輪位於承載裝置下，且承靠晶圓的邊緣。第二軸齒輪配置於基座的側面上，且連接滾輪。驅動組件連接於第一軸齒輪與第二軸齒輪之間。當動力單元提供動力使第一軸齒輪與驅動組件轉動時，第二軸齒輪轉動以帶動滾輪轉動，使晶圓轉動。
在本發明的一實施例中，上述的滾輪具有包覆層，其包覆在滾輪的周圍以增加滾輪與晶圓的邊緣之間的摩擦。
在本發明的一實施例中，上述的包覆層的材質為橡膠。
在本發明的一實施例中，上述的包覆層的材質為馬福林(Marprene)。
在本發明的一實施例中，上述的基座更具有固定部。固定部配置於容置空間中且包括多個限位壁與任兩相鄰的限位壁之 間的一限位槽，且限位槽連通容置空間。承載裝置的底部的相對側配置於限位槽內以限制承載裝置移動，其中限位壁的頂面的高度相較於滾輪的旋轉中心的高度低。
在本發明的一實施例中，上述的基座更具有固定部。固定部配置於容置空間中且包括多個限位壁與任兩相鄰的限位壁之間的一限位槽。限位槽由限位壁的頂面凹陷並形成多個底板。各底板具有與容置空間及限位槽連通的多個貫孔。承載裝置的底部的相對側配置於限位槽內並承靠在底板上以限制承載裝置移動，其中限位壁的頂面的高度相較於滾輪的旋轉中心的高度低。
在本發明的一實施例中，上述的驅動組件為齒輪鏈組。齒輪鏈組包括多個齒輪，且這些齒輪嚙合於第一軸齒輪與第二軸齒輪之間。
在本發明的一實施例中，上述的驅動組件為皮帶。皮帶環繞第一軸齒輪與第二軸齒輪。
在本發明的一實施例中，上述的基座更具有手持部。基座藉由手持部可移動地設置於晶圓處理設備中。
在本發明的一實施例中，上述的手持部具有至少一對懸臂。這些懸臂分別突出朝向基座的外部。
在本發明的一實施例中，上述的手持部具有兩第一框架與第二框架。兩第一框架設置於基座的側面與基座的另一側面，且第二框架垂直連接於兩第一框架之間。
在本發明的一實施例中，上述的動力單元包括馬達與電 源供應裝置。馬達連接第一軸齒輪。電源供應裝置電性連接馬達以驅動馬達帶動第一軸齒輪轉動。
在本發明的一實施例中，晶圓旋轉裝置更包括限位柱，其配置於基座的另一側面。限位柱由基座的另一側面突伸進容置空間內，且位於承載裝置的頂部之上，以限制該承載裝置搖晃。
在本發明的一實施例中，上述的滾輪的材質為聚醚醚酮(polyaryletherketone,PEEK)。
基於上述，在本發明的晶圓旋轉裝置中，將晶圓的邊緣承靠在滾輪上，因此當動力單元驅動了第一軸齒輪、驅動組件與第二軸齒輪轉動時，滾輪帶動了晶圓轉動。故，不論將本發明的晶圓旋轉裝置應用至晶圓清洗設備中或是晶圓無電電鍍設備中，晶圓的表面可均勻地浸泡清洗液或是晶圓的表面不易殘留氣體。藉此，可提高晶圓的良率。
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。
100‧‧‧晶圓旋轉裝置
110‧‧‧基座
110a‧‧‧容置空間
110b‧‧‧側面
110c‧‧‧另一側面
112‧‧‧固定部
112a‧‧‧限位壁
112b‧‧‧限位槽
112c‧‧‧頂面
114‧‧‧手持部
114a‧‧‧第一懸臂
114b‧‧‧第二懸臂
120‧‧‧承載裝置
120a‧‧‧狹槽
122‧‧‧晶圓
130‧‧‧第一軸齒輪
140‧‧‧動力單元
142‧‧‧馬達
144‧‧‧電源供應裝置
150‧‧‧滾輪
150a‧‧‧旋轉中心
152‧‧‧包覆層
160‧‧‧第二軸齒輪
170‧‧‧驅動組件
172‧‧‧第一齒輪
174‧‧‧第二齒輪
176‧‧‧第三齒輪
180‧‧‧限位柱
200‧‧‧晶圓旋轉裝置
210‧‧‧基座
210a‧‧‧容置空間
210b‧‧‧側面
210c‧‧‧另一側面
212‧‧‧固定部
212a‧‧‧限位壁
212b、212c‧‧‧限位槽
212d‧‧‧頂面
212e‧‧‧底板
212f‧‧‧貫孔
214‧‧‧手持部
214a‧‧‧第一框架
214b‧‧‧第二框架
220‧‧‧承載裝置
222、224‧‧‧晶圓
270‧‧‧驅動組件
272‧‧‧第一齒輪
274‧‧‧第二齒輪
圖1是依照本發明的一實施例的一種晶圓旋轉裝置的立體圖。
圖2是圖1的晶圓旋轉裝置移除承載裝置後的立體圖。
圖3是圖1的承載裝置的立體圖。
圖4是圖1的基座與承載裝置組裝時的剖視圖。
圖5是圖1的晶圓旋轉裝置移除承載裝置後的另一立體圖。
圖6是依照本發明的另一實施例的一種晶圓旋轉裝置的立體圖。
圖7是圖6的晶圓旋轉裝置的左側視圖。
圖8是圖6的基座的局部立體圖。
圖9是圖6的基座與承載裝置組裝時的剖視圖。
圖1是依照本發明的一實施例的一種晶圓旋轉裝置的立體圖。圖2是圖1的晶圓旋轉裝置移除承載裝置後的立體圖。圖3是圖1的承載裝置的立體圖。在本實施例中，晶圓旋轉裝置100可用於晶圓清洗或晶圓無電電鍍等處理設備(未繪示)，以提高經由該些處理設備處理後的晶圓122的良率。晶圓旋轉裝置100包括基座110、承載裝置120、第一軸齒輪130、動力單元140、滾輪150、第二軸齒輪160與驅動組件170。基座110具有容置空間110a。承載裝置120配置於容置空間110內，且具有多個狹槽120a以容置晶圓122。此外，本實施例的晶圓122可為無平口的晶圓或具平口的晶圓，且以下實施例的晶圓122以具平口的晶圓進行說明。
第一軸齒輪130配置於基座110的側面110b。動力單元140組裝至基座110的頂部，其中第一軸齒輪130連接動力單元 140。另外，本實施例的動力單元140包括馬達142與電源供應裝置144(例如為電池)，其中馬達142連接第一軸齒輪130，且電源供應裝置144電性連接馬達142以驅動馬達142帶動第一軸齒輪130。
圖4是圖1的基座與承載裝置組裝時的剖視圖。請參考圖1、2與圖4，滾輪150位於承載裝置120下，且承靠晶圓122的邊緣。第二軸齒輪160配置於基座110的側面110b上，且連接滾輪150。驅動組件170連接於第一軸齒輪130與第二軸齒輪160之間。當電源供應裝置144的電力傳遞至馬達142時，馬達142使第一軸齒輪130與驅動組件170轉動時，且第二軸齒輪160轉動以帶動滾輪150繞著旋轉中心150a轉動。因此，晶圓122轉動。由於晶圓122轉動，因此晶圓122不論在晶圓清洗過程或是晶圓無電電鍍過程中，晶圓122的表面可均勻地浸泡清洗液(未繪示)或是晶圓122的表面不殘留氣體(例如為氫氣)，使晶圓122具有良好外觀或是具有均勻鍍層而提高經處理後的晶圓122的良率。藉此，晶圓122的良率提高以減少後續處理的時間，進而能減少晶圓122的製造成本。
以下將進一步說明於晶圓清洗設備及晶圓無電電鍍設備中使用本發明的晶圓旋轉裝置100與未使用本發明的晶圓旋轉裝置100的差異處。
表一為對照組與實驗組的對照表，其中在表一中的對照組的數據為未使用本發明的晶圓旋轉裝置100所獲得的數據，且 實驗組為使用本發明的晶圓旋轉裝置100所獲得的數據。由表一觀之，不論在晶圓清洗過程以及晶圓無電電鍍過程中，在使用本發明的晶圓旋轉裝置100後，晶圓外觀能達到良好狀態以及鍍層能均勻覆蓋晶圓表面，其中晶圓122的良率可大於97%。
請參考圖4，為了增加滾輪150與晶圓122的邊緣之間的摩擦力以確保晶圓122能順利的轉動，本實施例的滾輪150可具有包覆層152，其材質為橡膠。此外，在另一實施例中，滾輪150的包覆層152的材質為馬福林。再者，本實施例的滾輪150的材質可為聚醚醚酮。藉此，可提高滾輪150的耐高溫與耐化學性。
請參考圖2與圖4，基座110更具有固定部112。固定部112配置於容置空間110a中且包括多個限位壁112a與任兩相鄰的限位壁112a之間的一限位槽112b，且限位槽112b連通容置空間110a以幫助晶圓122充分接觸晶圓處理液體。承載裝置120的底 部的相對側配置於限位槽112b內以限制承載裝置120移動。藉此，可避免承載裝置120因移動而造成晶圓122無法與晶圓處理液體充分反應。須說明的是，本實施例的限位槽112b的數量以兩個進行說明，且在其他實施例中，限位槽112b的數量配合承載裝置120的數量可為四個。惟本發明並不限定限位槽122b的數量以及承載裝置120的數量，使用者可依據實際需求而進行調整。
圖5是圖1的晶圓旋轉裝置移除承載裝置後的另一立體圖。請參考圖2、圖4與圖5，在本實施例中，晶圓旋轉裝置100更包括限位柱180，其配置於基座110的另一側面110c。限位柱180由基座的110另一側面110c突伸進容置空間110a，且位於承載裝置120的頂部之上。具體來說，本實施例的限位柱180可為一螺絲，在承載裝置120安裝於容置空間110a後，限位柱180的前端旋進容置空間110a內並限制承載裝置120搖晃。藉此，亦可避免承載裝置120因移動而造成晶圓122無法與晶圓處理液體充分反應。
此外，本實施例的限位壁112a的頂面112c的高度相較於滾輪150的旋轉中心150a的高度低。藉此，滾輪150抵靠晶圓122的邊緣，以確保驅動晶圓122轉動。
本實施例的驅動組件170包括與第一軸齒輪130嚙合的第一齒輪172、與第二軸齒輪160嚙合的第二齒輪174，以及嚙合於第一齒輪172與第二齒輪174之間的第三齒輪176。藉此，動力單元140的馬達142提供的動力可在基座110的側面110b被傳 遞，以縮小動力傳遞所需空間。因此，晶圓旋轉裝置100可具有彈性的元件配置空間。在另一實施例中，驅動組件170為皮帶，其環繞第一軸齒輪130與第二軸齒輪160。
請參考圖1、圖2與圖5，基座110更具有手持部114。基座110藉由手持部114可移動地設置於上述晶圓處理設備中。具體來說，本實施例的手持部114包括多對的第一懸臂114a與多對的第二懸臂114b。第一懸臂114a與第二懸臂114b分別突出朝向基座110的外部，且第一懸臂114a的延伸方向與第二懸臂的延伸方向彼此不平行。在承載裝置120安裝至基座110後，使用者可藉由第一懸臂114a、第二懸臂114b或第一懸臂114a與第二懸臂114b的組合將晶圓旋轉裝置100懸掛於上述晶圓處理設備中。藉此，在晶圓122處理完畢後或是晶圓處理有異常狀況時，使用者可方便地將晶圓旋轉裝置100移出於上述晶圓處理設備之外。
圖6是依照本發明的另一實施例的一種晶圓旋轉裝置的立體圖。圖7是圖6的晶圓旋轉裝置的左側視圖。請參考圖6與圖7，本實施例的晶圓旋轉裝置200與圖1的晶圓旋轉裝置100相似，其中相同或相似的元件標號代表相同或相似的元件，於此不再贅述。本實施例的驅動組件270包括了第一齒輪272與第二齒輪274，且第二軸齒輪160的數量為兩個，同時滾輪150(請參考圖9)的數量對應兩第二軸齒輪160亦為兩個，其中兩第二軸齒輪160嚙合第二齒輪274。換言之，本實施例的晶圓旋轉裝置200可供兩個承載裝置220安裝且同時轉動晶圓222、224。另外，本實 施例的驅動組件270可為皮帶，並環繞第一軸齒輪130與兩第二軸齒輪160。
圖8是圖6的基座的局部立體圖。圖9是圖6的基座與承載裝置組裝時的剖視圖。請參考圖6、圖8與圖9，本實施例的基座210的固定部212配置於容置空間210a內。固定部212包括多個限位壁212a與任兩相鄰的限位壁212a之間的限位槽212b、212c。限位槽212b、212c由限位壁212a的頂面212d凹陷並形成多個底板212e。各底板212e具有與容置空間210a及限位槽212b、212c連通的多個貫孔212f。承載裝置220的底部的相對側配置於兩限位槽212b內，或是承載裝置220的底部的相對側配置於另兩限位槽212c內，且兩承載裝置220承靠在底板212e上以限制晶圓222、224移動。因此，本實施例的基座210的固定部212與圖1的基座210的固定部112之差異在於：本實施例的固定部212可同時限制兩個容置不同尺寸晶圓222、224(例如為3吋晶圓及4吋晶圓)的承載裝置220移動或是同時限制兩個容置相同尺寸晶圓222、224的承載裝置220移動。
此外，由於貫孔212f與限位槽212b、212c連通容置空間210a，因此可幫助晶圓222、224充分接觸晶圓處理液體。另外，本實施例的限位壁212a的頂面212d的高度相較於滾輪150的旋轉中心150a的高度低。藉此，滾輪150抵靠晶圓222、224的邊緣，以確保驅動晶圓222、224轉動。
請參考圖6與圖7，本實施例的基座210更具有手持部 214。手持部214包括兩第一框架214a與第二框架214b。兩第一框架214a設置於基座210的側面210b與基座210的另一側面210c，且第二框架214b垂直連接於兩第一框架214a之間。藉此，使用者可方便地將晶圓旋轉裝置200放入或懸吊於上述晶圓處理設備中。
綜上所述，本發明的晶圓藉由軸齒輪、驅動組件以及滾輪轉動，使晶圓表面具有良好外觀或是晶圓表面不殘留氣體。藉此，晶圓的良率提高以減少後續處理的時間，進而能減少晶圓的製造成本。此外，當滾輪具有包覆層，且包覆層的材質為橡膠或馬福林時，可增加滾輪與晶圓的邊緣之間的摩擦力以幫助晶圓滾動。另外，當基座具有固定部時，可防止承載裝置移動並減少晶圓無法與晶圓處理液體充分反應的風險。再者，當基座具有手持部時，可便於使用者移入或移出晶圓處理設備中。
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。
100‧‧‧晶圓旋轉裝置
110‧‧‧基座
112‧‧‧固定部
114‧‧‧手持部
114a‧‧‧第一懸臂
120‧‧‧承載裝置
122‧‧‧晶圓
130‧‧‧第一軸齒輪
160‧‧‧第二軸齒輪
170‧‧‧驅動組件
172‧‧‧第一齒輪
174‧‧‧第二齒輪
176‧‧‧第三齒輪

Claims (14)

  1. 一種晶圓旋轉裝置，用於一晶圓處理設備，該晶圓旋轉裝置包括：一基座，具有一容置空間與一固定部，其中該固定部配置於該容置空間中，且包括多個限位壁與任兩相鄰的限位壁之間的一限位槽，該些限位槽由該些限位壁的頂面凹陷並形成多個底板，各該底板具有與該容置空間及該些限位槽連通的多個貫孔；一承載裝置，配置於該容置空間內，且用以容置一晶圓，該承載裝置的底部的相對側配置於該些限位槽內，且承靠在該些底板上以限制該承載裝置移動；一第一軸齒輪，配置於該基座的一側面上一動力單元，組裝至該基座的頂部，其中該第一軸齒輪連接該動力單元；一滾輪，位於該承載裝置下，且承靠該晶圓的邊緣；一第二軸齒輪，配置於該側面上，且連接該滾輪；以及一驅動組件，連接於該第一軸齒輪與該第二軸齒輪之間，其中當該動力單元提供動力使該第一軸齒輪與該驅動組件轉動時，該第二軸齒輪轉動以帶動該滾輪轉動，使該晶圓轉動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓旋轉裝置，其中該滾輪具有一包覆層，包覆在該滾輪的周圍以增加該滾輪與該晶圓的邊緣之間的摩擦。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓旋轉裝置，其中該包覆 層的材質為橡膠。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓旋轉裝置，其中該包覆層的材質為馬福林。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓旋轉裝置，其中該些限位槽連通該容置空間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的晶圓旋轉裝置，其中該些限位壁的頂面的高度相較於該滾輪的旋轉中心的高度低。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓旋轉裝置，其中該些限位壁的該些頂面的高度相較於該滾輪的旋轉中心的高度低。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓旋轉裝置，其中該驅動組件為一齒輪鏈組，該齒輪鏈組包括多個齒輪，且該些齒輪嚙合於該第一軸齒輪與該第二軸齒輪之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓旋轉裝置，其中該驅動組件為一皮帶，該皮帶環繞該第一軸齒輪與該第二軸齒輪。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓旋轉裝置，其中該基座更具有一手持部，該基座藉由該手持部可移動地設置於該晶圓處理設備中。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的晶圓旋轉裝置，其中該手持部具有至少一對懸臂，該些懸臂分別突出朝向該基座的外部。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的晶圓旋轉裝置，其中該手持部具有兩第一框架與一第二框架，該兩第一框架設置於該基座的該側面與該基座的另一側面，且該第二框架垂直連接於該兩第 一框架之間。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓旋轉裝置，其中該動力單元包括：一馬達，連接該第一軸齒輪；以及一電源供應裝置，電性連接該馬達以驅動馬達帶動該第一軸齒輪轉動。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓旋轉裝置，更包括一限位柱，配置於該基座的另一側面，該限位柱由該另一側面突伸進該容置空間內，且位於該承載裝置的頂部之上，以限制該承載裝置搖晃。
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