TWI587427B - 晶圓整平裝置 - Google Patents

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TWI587427B TW104128976A TW104128976A TWI587427B TW I587427 B TWI587427 B TW I587427B TW 104128976 A TW104128976 A TW 104128976A TW 104128976 A TW104128976 A TW 104128976A TW I587427 B TWI587427 B TW I587427B
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Cho Chun CHUNG
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Description

晶圓整平裝置
本發明係關於減少加工時晶圓平整度不佳之裝置；特別關於大尺吋晶圓，其又薄又大所造成翹曲問題進而導致晶圓製程上無法精準加工於晶圓表面，因此藉由整平減少加工問題。
近年來智慧型手機已被消費者視為生活的一部分，而各類穿戴式裝置則是越來越被接受，對應於該些消費性商品趨勢，可明確了解商品趨於小型化及計算能力強大化。
又，該些消費性商品基本上都是電子裝置，電子裝置要做小和計算能力變強及最快的辦法製程改善，而這類理論以『摩爾定律』最為有名；其中，在半導體製程中有一雷射標記製程係利用雷射光束來標記晶圓表面，以利後續晶圓切割等製程。
以下關於晶圓整平之文獻，多個專利如下：TW I362084揭示一種用於消除晶圓撓曲之裝置，其包括：晶圓支撐構件，其接觸待標記之晶圓之底表面的邊緣且支撐晶圓；按壓構件，其經安置於晶圓支撐構件上，且經安裝以能夠在下降位置與上升位置之間移動，其中下降位置為按壓構件藉由按壓由晶圓支撐構件支撐之晶圓之上表面的邊緣而向晶圓支撐構件按壓晶圓，而上升位置為按壓構件向上遠離晶圓；以及驅動裝置，其將按壓構件升高至上升位置。
TW I233197揭示一種晶片尺度標記，包括一個雷射系統，用來執行雷射標記；一個晶圓支架，其上安裝即將接受該雷射標記的晶圓，該晶圓支架包括安裝在該晶圓支架中心，用來吸著該晶圓的一個真空板，以及安置在真空板周圍，具有面向雷射系統的一個開放區的一個晶圓轉動單元；一個照相機，安置在晶圓支架上方，用來攝影該晶圓；以及一個翹曲移除單元，安置在晶圓支架上方，用來移除晶圓的翹曲。
TW I487017揭示一種貼合裝置係具有保持晶圓之下部夾具與上部夾具。上部夾具之構成為：一旦以既定壓力來抵壓則其中心部會撓曲。於下部夾具之下面設有用以支撐下部夾具之外周部的絕熱環。絕熱環係由複數絕熱構件所組合而形成者。絕熱環之下面係支撐於由複數支撐構件所組合而形成之支撐環處。支撐構件與下部夾具係藉由相對於各支撐構件而以1對1來設置之螺釘所固定著。螺釘係插通於在絕熱構件以及支撐構件所形成之貫通孔。貫通孔之直徑係大於螺釘之直徑。
但是，翹曲校正多由兩平面以正反方式壓於晶圓兩面邊緣，且都較無彈性空間，進而導致晶圓應力承受增加。
因此，為解決以上問題，本發明之主要目的係在提供一種晶圓整平裝置，以改善上述問題。
有鑑於以上問題本發明係提供一種晶圓整平結構，係以一爪狀元件、一底座元件及一環狀元件等元件來實行整平/固定晶圓行為，另由動力模組提供升高/降低之功效。
因此，本發明之主要目的係在提供一種晶圓整平結構，藉由 多組元件結構，達成晶圓表面應力降低之目的。
本發明之再一目的係在提供一種晶圓整平結構，經由具切角及軟性質材之輔助入料單元，可減少晶圓與本裝置接觸所產生之損害。
本發明之再一目的係在提供一種晶圓整平結構，利用磁力元件可以減少整平時偏移的可能。
本發明之再一目的係在提供一種晶圓整平結構，使用三組馬達帶動晶圓升降減少移動不平穩之現象。
為達到上述目的，本發明所使用的主要技術手段是採用以下技術方案來實現的。本發明為一種晶圓整平裝置，其包含：一載體模組包含一爪狀元件及一底座元件；一固定模組包含一環狀元件，該環狀元件由一夾持元件固定位置；一動力模組，其將該爪狀元件升高/降低至所述位置；其特徵在於，由機械手臂乘載待處理之一晶圓至該爪狀元件上方，該爪狀元件升高將該晶圓之底表面接觸於該爪狀元件之一些爪狀結構邊緣，接著升高該爪狀元件使該環狀元件接觸該晶圓之上表面的邊緣，此時該夾持元件將該環狀元件鬆脫，跟著該爪狀元件、該環狀元件及該晶圓維持相對位置關係後降低使該底座元件之一些凸出結構接觸該晶圓之底表面的邊緣，跟著完成該晶圓相關程序，然後升高該爪狀元件、該環狀元件及該晶圓，最後該夾持元件固定該環狀元件，並將該載體模組與該晶圓降低。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施步驟進一步實現。
前述的晶圓整平裝置，其中該爪狀元件具有一開口。
前述的晶圓整平裝置，其中該爪狀結構具有至少一輔助入料 單元。
前述的晶圓整平裝置，其中該環狀元件具有至少一第一定位磁力單元，該定位磁力單元與該底座元件之至少一第二定位磁力單元相吸。
前述的晶圓整平裝置，其中該爪狀結構與該底座元件之至少一底座定位結構可相互固定位置。
前述的晶圓整平裝置，其中該動力模組具有：一弧形固定元件、至少一直角固定元件、至少一垂直活動元件、至少一垂直軌道元件及至少一驅動馬達元件，該爪狀元件及該直角固定元件固定於該弧形固定元件上表面，由該驅動馬達元件驅動該垂直活動元件使固定於該垂直活動元件上方之該直角固定元件沿著一惻之該垂直軌道元件升高/降低間接帶動該弧形固定元件。
前述的晶圓整平裝置，其中該直角固定元件具有一檢查單元，該檢查單元與該驅動馬達元件之一感應單元配合檢查/確認該驅動馬達元件復歸狀況。
前述的晶圓整平裝置，其中該直角固定元件具有一近距檢查單元，該近距檢查單元與該驅動馬達元件之一感應塊配合檢查之間距離。
前述的晶圓整平裝置，其中該晶圓下方可增設一真空元件。
相較於習知技術，本發明具有功效在於：(1)晶圓表面應力降低；(2)可減少晶圓與本裝置接觸所產生之損害；(3)利用磁力元件可以減少整平時偏移的可能。
10‧‧‧載體模組
11‧‧‧爪狀元件
111‧‧‧爪狀結構
1111‧‧‧輔助入料單元
112‧‧‧開口
12‧‧‧底座元件
121‧‧‧凸出結構
122‧‧‧第二定位磁力單元
123‧‧‧底座定位結構
20‧‧‧固定模組
21‧‧‧環狀元件
211‧‧‧第一定位磁力單元
22‧‧‧夾持元件
23‧‧‧真空元件
30‧‧‧動力模組
31‧‧‧弧形固定元件
32‧‧‧直角固定元件
321‧‧‧檢查單元
322‧‧‧近距檢查單元
33‧‧‧垂直活動元件
34‧‧‧垂直軌道元件
35‧‧‧驅動馬達元件
351‧‧‧感應單元
352‧‧‧感應塊
40‧‧‧晶圓
第1圖：為本發明最佳實施型態之***圖；第2圖：為本發明最佳實施型態之第一示意圖；第3圖：為本發明最佳實施型態之第二示意圖；第4圖：為本發明最佳實施型態之爪狀元件之示意圖；第5a圖：為本發明最佳實施型態之第三示意圖；第5b圖：為本發明最佳實施型態之環狀元件之固定示意圖；第6圖：為本發明最佳實施型態之環狀元件之示意圖；第7圖：為本發明最佳實施型態之底座元件之示意圖；第8圖：為本發明最佳實施型態之第四示意圖；第9圖：為本發明最佳實施型態之第五示意圖；第10圖：為本發明最佳實施型態之動力模組之示意圖；第11圖：為本發明最佳實施型態之第六示意圖。
為了讓本發明之目的、特徵與功效更明顯易懂，以下特別列舉本發明之較佳實施型態：如第1至11圖所示，為本發明一種晶圓整平裝置之最佳實施型態；請先參考第1圖所示，本發明包含一載體模組(10)、一固定模組(20)及一動力模組(30)，該載體模組(10)包含一爪狀元件(11)及一底座元件(12)，該固定模組(20)包含一環狀元件(21)及一夾持元件(22)。
具體而言，該載體模組(10)為晶圓下方之承載模組，分為如第1圖所示之該爪狀元件(11)及該底座元件(12)；見第2圖所示，當機械手臂承載待處理之晶圓(40)至該爪狀元件(11)上方，該爪狀元件(11) 由該動力模組(30)(未示於圖中)提供動力升高將該晶圓(40)之底表面接觸於該爪狀元件(11)之一些爪狀結構(111)邊緣，由此該爪狀元件(11)承載該晶圓(40)並提供上下位移功效；見第1及3圖所示，該底座元件(12)為本裝置之該爪狀元件(11)、該環狀元件(21)及該晶圓(40)堆疊後停放之定位承載元件，而該底座元件(12)之一些凸出結構(121)(如第7圖所示)接觸該晶圓(40)之底表面的邊緣。
接著，該固定模組(20)為晶圓上方的固定晶圓模組，分為如第1圖所示之該環狀元件(21)及該夾持元件(22)；如第5a圖所示，當該環狀元件(21)接觸由該爪狀元件(11)承載之晶圓(40)(未示於圖中)，見第5b圖所示先前由該夾持元件(22)固定之該環狀元件(21)，跟著該夾持元件(22)移除對該環狀元件(21)之固定，使該環狀元件(21)置於晶圓(40)及爪狀元件(11)上方(如第8圖所示)，其中該夾持元件(22)固定該環狀元件(21)方式可為卡扣、吸附或鎖附，載本實施型態中為以每120度一夾持元件(22)方式卡住該環狀元件(21)(如第1圖所示)。
較佳者，該爪狀元件(11)具有一開口(112)及至少一輔助入料單元(1111)(如第4圖所示)，該開口(112)可使在第2圖時之機械手臂於該爪狀元件(11)上升承載晶圓(40)時穿過該開口(112)，接著由具有斜角軟性材質之該些輔助入料單元(1111)承載晶圓(40)(如第3圖所示)；另，請參閱第6及7圖，該環狀元件(21)具有至少一第一定位磁力單元(211)，該定位磁力單元與該底座元件(12)之至少一第二定位磁力單元(122)，可於第9圖中該環狀元件(21)、晶圓(40)、爪狀元件(11)及底座元件(12)依序堆疊時由第一定位磁力單元(211)及第二定位磁力 單元(122)雙雙相互磁吸加以穩定相對位置，並使該爪狀結構(111)與該些凸出結構(121)間之該些底座定位結構(123)(如第7圖所示)可相互固定位置。
其中，參考第3及10圖所示，該動力模組(30)具有一弧形固定元件(31)、至少一直角固定元件(32)、至少一垂直活動元件(33)、至少一垂直軌道元件(34)及至少一驅動馬達元件(35)，該爪狀元件(11)及該直角固定元件(32)固定於該弧形固定元件(31)上表面(請參閱第3圖所示)，由該驅動馬達元件(35)驅動該垂直活動元件(33)使固定於該垂直活動元件(33)上方之該直角固定元件(32)沿著一惻之該垂直軌道元件(34)升高/降低間接帶動該弧形固定元件(31)。
具體而言，請再參閱第10圖，該弧形固定元件(31)以卡扣、鎖附或磁力吸附等方式分別結合該爪狀元件(11)及該直角固定元件(32)(如第3圖所示)，除可減少該爪狀元件(11)與該直角固定元件(32)直接相互結合的結構變形可能外，亦可依據需求更換；該直角固定元件(32)外觀如第1圖所示為水平及垂直結構所組成，主要功能為當驅動馬達元件(35)藉由垂直活動元件(33)傳遞動力，再藉由該驅動馬達元件(35)一側之該垂直軌道元件(34)固定移動方向為垂直，進而帶動該直角固定元件(32)，最後間接帶動該弧形固定元件(31)上升/下降。
較佳者，如第10圖表示，該直角固定元件(32)具有一檢查單元(321)及一近距檢查單元(322)，而該驅動馬達元件(35)具有一感應單元(351)及一感應塊(352)；由於該直角固定元件(32)位移來間接改變該爪狀元件(11)高度，因此為確保起始位置正確，由該檢查單元(321) 與該感應單元(351)配合檢查/確認該驅動馬達元件(35)復歸狀況；另，為確保該直角固定元件(32)位置，由該近距檢查單元(322)與該感應塊(352)配合檢查之間距離；為進一步提升晶圓(40)於加工時平整度，可於晶圓(40)下方配置一真空元件(23)。
以下就以本發明一種晶圓整平裝置之最佳實施型態為例，針對本發明的實施過程做一詳細的說明如下所示。
先參閱第2圖所示，首先由機械手臂將待處理之晶圓(40)帶入爪狀元件(11)上方，跟著如第10圖中該驅動馬達元件(35)提供動力移動垂直活動元件(33)，接著直角固定元件(32)沿著垂直軌道元件(34)位移上升帶動該弧形固定元件(31)及該爪狀元件(11)同步上升。
請再接著參考第3及4圖所示，此時該爪狀元件(11)升高將該晶圓(40)之底表面接觸該些爪狀結構(111)邊緣，而以無承載之機械手臂移離該位置。
然後參考第5a圖所示，當由弧形固定元件(31)帶動升高之該爪狀元件(11)使該環狀元件(21)接觸該晶圓(40)之上表面的邊緣，該爪狀元件(11)停止升高，此時該夾持元件(22)將該環狀元件(21)鬆脫。
後續如第8圖所示，跟著該爪狀元件(11)、該環狀元件(21)及該晶圓(40)維持相對位置關係，跟著如第10圖中該驅動馬達元件(35)提供動力移動垂直活動元件(33)，接著直角固定元件(32)沿著垂直軌道元件(34)位移下降帶動該弧形固定元件(31)及該爪狀元件(11)同步下降。
於是如第9圖所示，該爪狀元件(11)、該環狀元件(21)及該晶圓(40)維持相對位置關係降低使該底座元件(12)之一些凸出結構(121)接觸該晶圓(40)之底表面的邊緣，同時該爪狀元件(11)停止位移；此時，該些第一定位磁力單元(211)(如第6圖所示)及該些第二定位磁力單元(122)(如第7圖所示)雙雙相互磁吸加以穩定相對位置，並使該爪狀結構(111)(如第4圖所示)與該些凸出結構(121)(如第7圖所示)間之該些底座定位結構(123)相互固定位置，而其晶圓(40)下方可增設真空元件(23)，利用真空吸力輔助晶圓(40)整平。
隨後利用XY滑床類裝置位移本裝置利用整平功能完成繼續後續製程後移回原先位置如第9圖。
後續如第8圖所示，跟著該爪狀元件(11)、該環狀元件(21)及該晶圓(40)維持相對位置關係，跟著如第10圖中該驅動馬達元件(35)提供動力移動垂直活動元件(33)，接著直角固定元件(32)沿著垂直軌道元件(34)位移上升帶動該弧形固定元件(31)及該爪狀元件(11)同步上升。
然後參考第5a圖所示，當由弧形固定元件(31)帶動升高之該爪狀元件(11)使該環狀元件(21)位於該夾持元件(22)固定範圍，該爪狀元件(11)停止升高，此時該夾持元件(22)將該環狀元件(21)固定。
請再接著參考第3及4圖所示，此時該爪狀元件(11)下降將該晶圓(40)之底表面接觸機械手臂，同時如第10圖中該驅動馬達元件(35)提供動力移動垂直活動元件(33)，接著直角固定元件(32)沿著垂直軌道 元件(34)位移下降帶動該爪狀元件(11)同步下降，跟著如第2圖所示使機械手臂承載已處理之晶圓(40)，而爪狀元件(11)依據該檢查單元(321)與該感應單元(351)配合檢查/確認該驅動馬達元件(35)復歸時同步停止，最後機械手臂移走已處理之晶圓(40)，可再次由機械手臂帶入未處理之晶圓(40)接續處理。
因此本發明之功效有別於一般整平裝置，此於半導體業內當中實屬首創，符合發明專利要件，爰依法俱文提出申請。
惟，需再次重申，以上所述者僅為本發明之較佳實施型態，舉凡應用本發明說明書、申請專利範圍或圖式所為之等效變化，仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧載體模組
11‧‧‧爪狀元件
12‧‧‧底座元件
20‧‧‧固定模組
21‧‧‧環狀元件
22‧‧‧夾持元件
30‧‧‧動力模組
31‧‧‧弧形固定元件
32‧‧‧直角固定元件
33‧‧‧垂直活動元件
34‧‧‧垂直軌道元件
35‧‧‧驅動馬達元件

Claims (9)

  1. 一種晶圓整平裝置，其包含：一載體模組(10)包含一爪狀元件(11)及一底座元件(12)；一固定模組(20)包含一環狀元件(21)，該環狀元件(21)由一夾持元件(22)固定位置；一動力模組(30)，其將該爪狀元件(11)升高/降低至所述位置；其特徵在於，由機械手臂乘載待處理之一晶圓(40)至該爪狀元件(11)上方，該爪狀元件(11)升高將該晶圓(40)之底表面接觸於該爪狀元件(11)之一些爪狀結構(111)邊緣，接著升高該爪狀元件(11)使該環狀元件(21)接觸該晶圓(40)之上表面的邊緣，此時該夾持元件(22)將該環狀元件(21)鬆脫，跟著該爪狀元件(11)、該環狀元件(21)及該晶圓(40)維持相對位置關係後降低使該底座元件(12)之一些凸出結構(121)接觸該晶圓(40)之底表面的邊緣，跟著完成該晶圓(40)相關程序，然後升高該爪狀元件(11)、該環狀元件(21)及該晶圓(40)，最後該夾持元件(22)固定該環狀元件(21)，並將該載體模組(10)與該晶圓(40)降低。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓整平裝置，其中該爪狀元件(11)具有一開口(112)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓整平裝置，其中該爪狀結構(111)具有至少一輔助入料單元(1111)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓整平裝置，其中該環狀元件(21)具有至少一第一定位磁力單元(211)，該定位磁力單元與該底座元件(12)之至少一第二定位磁力單元(122)相吸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓整平裝置，其中該爪狀結構(111)與 該底座元件(12)之至少一底座定位結構(123)可相互固定位置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓整平裝置，其中該動力模組(30)具有：一弧形固定元件(31)、至少一直角固定元件(32)、至少一垂直活動元件(33)、至少一垂直軌道元件(34)及至少一驅動馬達元件(35)，該爪狀元件(11)及該直角固定元件(32)固定於該弧形固定元件(31)上表面，由該驅動馬達元件(35)驅動該垂直活動元件(33)使固定於該垂直活動元件(33)上方之該直角固定元件(32)沿著一惻之該垂直軌道元件(34)升高/降低間接帶動該弧形固定元件(31)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之晶圓整平裝置，其中該直角固定元件(32)具有一檢查單元(321)，該檢查單元(321)與該驅動馬達元件(35)之一感應單元(351)配合檢查/確認該驅動馬達元件(35)復歸狀況。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之晶圓整平裝置，其中該直角固定元件(32)具有一近距檢查單元(322)，該近距檢查單元(322)與該驅動馬達元件(35)之一感應塊(352)配合檢查之間距離。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓整平裝置，其中該晶圓(40)下方可增設一真空元件(23)。
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