TW200816365A - Chucking member and spin head and method for chucking substrate using the chucking member - Google Patents

Description

200816365 九、發明說明： 【發明所屬 <技術領域】 背景 本發明係有關於用以夾持一基體之構件及方法，且特 5別是有關於一與一基體一起旋轉且夾持該基體邊緣部份之 夾持構件及使用該夾持構件以夾持基體的方法。 L· 在一如半導體基體、玻璃基體或液晶面板之基體上可 透過多種製程形成所需之圖案，且在蝕刻與清潔製程中， 10 一晶圓旋轉以去除其上之殘餘物或薄膜。在一如晶圓等基 體以數千RPM旋轉的同時，供應去離子水(DI水）或蝕刻液 或清潔液。當然，除了應用於一清潔製程以外，該基體旋 轉操作亦可同樣地應用於如一光阻製程之半導體製程。各 種有關一用以旋轉一晶圓之旋轉頭的技術係揭露在 15 Mackawa等人之美國專利第5860181號中。 通常有兩種固持一晶圓之方法，其中一方法是真空吸 引一晶圓之後表面，以固持該晶圓，而另一種方法是利用 一支持構件由該晶圓之邊緣以機械方式固定該晶圓邊緣， 以固持該晶圓。在後者之方法中，一相對一旋轉軸為偏心 20之夾持銷將會旋轉而與一晶圓之邊緣接觸，且當與該晶圓 之邊緣接觸時，多數夾持銷支持該晶圓。此時，該等受支 持之晶圓會以一高速旋轉，且一處理化學藥品將供應至該 旋轉晶圓之頂表面上。 不幸地，習知夾持銷具有以下缺點： 5 200816365 首先，由於該夹持銷之形狀，在一夾持銷之後端處會 產生一渦流，且一旋轉晶圓使-渦流在一與該晶圓旋轉方 向相反之方向上產生，即，當該晶圓逆時針旋轉時，會由 於該晶圓之旋轉而產生一順時針空氣流。該空氣流流動至 5該晶圓外並且環繞該夾持銷之圓周緣表面且沿該夹持銷 之圓周緣表面流動之空氣流會在該夾持銷之後端產生一渦 流，而制流會妨礙該空氣流平順地流至該晶圓外。 其次’由於夾持銷會在夾持晶圓時接近該晶圓後表 面，所以-供應至-晶圓後表面且沿著該晶圓後表面排流 1〇至外側之清潔液會在該晶圓後表面上流動。因此，該晶圓 後表面會受到污染。 C發明内容】 發明概要 本^月之實知例提供一種在爽持一基體之邊緣時與該 15基體了起轉動之夾持構件。在一實施例中，該失持構件可 包括·-可轉動本體；_夾持銷，係與該本體之頂部麵接 而可相對该本體之旋轉中心為偏心並構形成可爽持該基體 之这緣者’ A旋轉轴，係與該本體編妾而可與該本體一 起旋轉者，其中該夾軸呈流線形。 20 本毛明之貝轭例提供一種旋轉頭，且在一實施例中， 該旋轉頭可包括-可旋轉支持板及多數夾持構件，且該等 爽持構件安裝在該支持板之頂表面並支持該基體之邊緣， 以防止載置於該支持板上之基體與該支持板由於該基體之 旋轉而分離，其中各夾持構件包含：一可轉動本體；一夹 6 200816365 持銷’係與該本體之頂部耦接而町相對該本體之旋轉中心 為偏心並構形成可失持該基體之邊緣者；及一旋轉軸，係 與該本體耦接而可與該本體一起旋轉者，其中該夾持銷呈 流線形。 5 本發明之實施例提供一種使用一夾持構件以夾持基體 的方法，且該夾持構件具有一本體及夾持銷，並且該夾持 銷與該本體之頂部耦接且構形成可夾持該基體之邊緣。在 實方也例中，忒方法包括：旋轉該本體，使相對該本體之 方疋轉中心為偏心之夾持銷可接觸該基體之邊緣，其中該夾 10持銷之第-尖端相對於由該基體旋轉所產生之空氣流流動 而設置在一前端。 圖式簡單說明 第1圖是本發明之旋轉頭之立體圖。 第2圖是本發明之夾持構件的立體圖。 15 第3八與36圖顯示一被夾持之晶圓。 …第4A^圖顯示—環繞本發明之夾持構件流動之空 氣流。 C 】 較佳實施例之詳細說明 20 以下將參照其中顯示本發明較佳實施例之添附圖式更 :整地說明本發明，衫，本發明可以許多不同形態作為 實施例且不應被視為受限於在此說明之實施例。又，這些 實施例係使錢明書技徹料㈣提供者，且可讓發明 所屬技術領域巾具有通常知識者了解本發明之範圍。此 7 200816365 外，相似之數字將用以表示相似之元件。 雖然以下將以一晶圓w作為一基體之例加以說明，作 是本發明不限於此。 一 第1圖是本發明之旋轉頭丨的立體圖，且該旋轉頭1在固 5持該晶圓W時使-晶圓w旋轉，並且職轉晶圓％可利用另 一分開之蝕刻或清潔裝置加以蝕刻或清潔。 該旋轉頭1包括一盤形板10及多數沿著該板之邊緣而 5又置在该板10上之夾持構件100，且該板1〇具有與該晶圓W 相同尺寸之盤形狀。多數貫穿孔12沿著該板1〇之邊緣形成 10在該板丨〇之頂表面處，且一夾持構件1〇〇安裝在該貫穿孔12 上。 該等貫穿孔12環繞該板1 〇之中心以規則間距與規則角 度Θ分開，使該等夾持構件1〇〇對該晶圓|施加一相等之力 1。在14實施例中，在該板1〇上形成有六個貫穿孔12且在 15該等貫穿孔12之間的角度Θ是60度。但是，如果所設置之貫 穿孔12數目不是六，則在該等貫穿孔12之間的角度㊀會隨著 所設置之貫穿孔12數目而改變。 另一方面，一旋轉轴14連接於該板1〇之底部，且該旋 轉軸14可利用另一分開之驅動單元（圖未示）而旋轉。 20 第2圖是本發明夾持構件100之立體圖，且該夾持構件 100包括一夾持銷120、一本體14〇、及旋轉軸16〇。 該夾持銷12 0在與一晶圓W之邊緣接觸的同時，支持該 晶圓W。该夾持銷120設置成相對一將在以下說明之旋轉軸 160旋轉中心A為偏心，因此，該夾持銷12〇將會接觸該晶圓 200816365 w之邊緣或透過其旋轉而與其分開。 如圖所示，該婦銷⑽包括-設置在前端處之第一前 端部份122及一設置在後端處之第一後端部份124，且該第 一前端部份122具有一呈尖端狀之第—尖端122a，並且該第 5 一後端部份124具有一呈圓形之流線形橫截面。該夹持銷 12 0之頂表面由該第一前端部份丨2 2朝該第一後端部份丨2 4 向下傾斜，且該第一前端部份122接觸該晶圓w之邊緣或透 過其旋轉而與其分開，此點將在以下詳細說明。 該本體140係設置成可支持該夾持銷12〇，且該旋轉軸 10 與該本體140之底部連接。該旋轉軸16〇之旋轉使該本體 140及該夾持銷120可一起旋轉。 如圖所示，該本體140具有一設置在前端處之第二前端 部份142、及一設置在後端處之第二後端部份144。 該第二前端部份142具有一呈尖端狀之第二尖端 15 142a，並且該第二後端部份144具有一呈圓形之流線形橫截 面。該本體140之頂表面由該第二前端部份142朝該第二後 端部份144向下傾斜，且由於該旋轉軸160與該第一後端部 份124之底部連接，所以該旋轉軸160之旋轉使該第二前端 部份142可接近該晶圓w或與其分開，此點將在以下詳細說 20 明。 該旋轉軸160利用另一分開之驅動單元（圖未示）而以其 旋轉中心A為中心旋轉，且一晶圓w因該旋轉軸160之旋轉 而呈被夾持與未被夾持狀態。如前所述，該旋轉軸160之旋 轉使該等第一與第二前端部份122與H2可接近該晶圓W或 200816365 可與該晶圓w分離。 第3A與3B圖顯示一被夾持之晶圓w，且第4A與4B圖顯 示一環繞本發明之夾持構件1〇〇流動之空氣流。 如前所述，如果一板10在一旋轉中心A上旋轉，則一夾 5持銷120之第一前端部份122將會接觸一晶圓W之邊緣且該 晶圓w將會由該第一前端部份122加以支持。 如果該受支持之晶圓W逆時針旋轉，則會產生一順時 針之空氣流U。如第3A圖所示，所產生之空氣流u朝晶圓w 之切線方向且對應於該晶圓w之切線速度流動。接著，該 1〇空氣流U沿著該失持銷120之圓周緣表面與該本體140之圓 周緣表面排流至外 則。 相對於該空氣流U，第一與第二前端部份122與142設置 在刖端處，且該等第一與第二後端部份124與144設置在後 端處。如此流過該晶圓W上方之空氣流u將通過該第一後端 15部份124而沿著該第一前端部份122之第-尖端122a排流至 外側。另一方面，在該晶圓w下方之空氣流則通過該第二 後端部份144而沿著該第二前端部份⑷之第二尖端池排 抓至外側*於錢持銷丨2 〇與該本體丨4 Q之橫截面呈流線 形，所以在該等第一與第二後端部份m與Μ4之後端處不 20 會產生渦流。 該··流綠形〃表示 用以避免在物體於流體中流動時產 生阻力之物體n例如，魚之身體與飛機之機身與機翼 具有“流線形，，之形狀。-在—物體後方產生之渦流是減少 在物體後方之壓力而產生拖&力的主要因素，且由空氣流 200816365 之種類來看，流線形之原則如下：（1)一物體之前部應足夠 圓；且(2)—物體應具有一由該物體後方朝中心呈錐形之曲 線。如先前在這實施例中所述者，在該前端處形成有一尖 端，且前端部是圓的。但是，尖端可形成在後端而前端部 5可以是圓的。此外，可使用各種不同種類之流線形狀。 第4A圖顯示一流過一晶圓W上方之空氣流u，且第4B 圖顯示在該晶圓W下方之空氣流U。如前所述，一因晶圓w 旋轉而產生之空氣流u不會在該等第一與第二後端部份124 與144之後端處產生一渦流。如此，該空氣流U可平順地排 10 流至該晶圓W外側。 如果將一切線畫至一接觸該第一前端部份122之晶圓 w的接觸點，則在一由該旋轉中心A至該第一尖端122a之直 線與該切線之間將形成一角度Θ。該角度Θ非常重要，即， 空氣流U之流動將隨著角度Θ增加而不斷受到阻擋。另一方 15 面，該空氣流u之流動隨著該角度Θ減少而逐漸平順。 第一與第二尖端122a與142a利用其旋轉而接近該晶圓 W，且由於它們呈尖端狀，所以可以防止由該晶圓w之頂 或底表面分散至該晶圓W外侧之處理液在與一夾持銷120 或一本體140碰撞後回流至該晶圓W。 Ί〇 如第3Β圖所示，該夾持銷120之頂表面由該第一前端部 份122朝該第一後端部份124向下傾斜。如此，在該夾持銷 12〇之頂表面處，一對應於該第一前端部份122之部份設置 成高於該晶圓W之頂表面，而一對應於該第一後端部份124 之部份則設置成低於該晶圓W之頂表面。 11 200816365 由於晶圓w之旋轉，一供應至該晶圓w頂表面上之處 理液將排流至該晶圓w外側。但是，該處理液會因用以支 持該晶圓W之夾持銷120而回流至該晶圓W之頂表面。如前 所述，該夾持銷120之頂表面是傾斜成使僅該夾持銷12〇之 5 一部份高於該晶圓W之頂表面，因此，可以防止該處理液 回流至該晶圓W。 依據本發明，一由於基體旋轉所產生之空氣流沿夾持 銷與本體之流線形圓周緣表面平順地排流至該基體外側。 此外，一排出至該基體外侧之處理液將不會因於一失持構 10 件而回流至該基體之後表面。 雖然本發明已透過在添附圖式中所示之本發明實施例 說明過了，但是本發明不限於此。發明所屬技術領域中具 有通常知識者可了解在不偏離本發明範鳴與精神之情形 下，可以有各種替代物、修改例與變化。 15 【圖式簡單説明】 第1圖是本發明之旋轉頭之立體圖。 第2圖是本發明之夾持構件的立體圖。 第3A與3B圖顯示一被夾持之晶圓。 第4A與4B圖顯示一環繞本發明之夾持構件流動之空 20 氣流。 12 200816365 【主要元件符號說明】 1…旋轉頭 140."本體 10···板 142…第二前端部份 12...貫穿孔 142a…弟二尖端 14···旋轉軸 144··.第二後端部份 100…夾持構件 160."旋轉軸 120…夾持銷 A."旋轉軸 122...第一前端部份 U...空氣流 122a...第一尖端 λ¥...晶圓 124·.·第一後端部份 Θ…角度 13

Claims (1)

1. 200816365 十、申請專利範圍： 1. 一種夾持構件，係在夾持一基體之邊緣時與該基體一起 轉動者，且該夾持構件包含： 一可轉動本體； 5 一夾持銷，係與該本體之頂部耦接而可相對該本體 之旋轉中心為偏心並構形成可夾持該基體之邊緣者；及 一旋轉軸，係與該本體底部耦接而可與該本體一起 旋轉者， 其中該夾持銷呈流線形。 10 2.如申請專利範圍第1項之夾持構件，其中該夾持銷包 含·· 一第一前端部份，係設置於在夾持該基體時相對一 因該基體旋轉所產生之空氣流流動之前端，且該第一前 端部份具有一第一尖端；及 15 一第一後端部份，係設置於相對該空氣流流動之後 端。 3.如申請專利範圍第2項之夾持構件，其中該夾持銷具有 一由該第一前端部份朝該第一後端部份向下傾斜的頂 表面。 20 4.如申請專利範圍第2項之夾持構件，其中當該夾持銷夾 持該基體之邊緣時，由相對接觸該夾持銷之基體接觸點 的切線與一由該夾持銷之旋轉中心至該第一尖端之直 線形成一銳角。 5.如申請專利範圍第1項之夾持構件，其中該本體呈流線 14 200816365 形。 6. 如申請專利範圍第5項之夾持構件，其中該本體包含： 一第二前端部份，係在夾持該基體時相對一因該基 體旋轉所產生之空氣流流動而設置於前端，且具有一第 5 二尖端者；及 一第二後端部份，係相對該空氣流流動而設置於後 端且呈圓形者。 7. 如申請專利範圍第6項之夾持構件，其中該本體具有一 由該第二前端部份朝該第二後端部份向下傾斜的頂表 10 面。 8. 如申請專利範圍第6項之夾持構件，其中當該夾持銷夾 持該基體之邊緣時’由相對接觸該炎持銷之基體接觸點 的切線與一由該夾持銷之旋轉中心至該第二尖端之直 線形成一銳角。 15 9. —種旋轉頭，包含： 一可旋轉支持板；及 多數夾持構件，係安裝在該支持板之頂表面並支持 該基體之邊緣’以防止載置於該支持板上之基體與該支 持板由於該基體之旋轉而分離， 20 其中各夾持構件包含= 一可轉動本體； 一夾持銷，係與該本體之頂部耦接而可相對該本體 之旋轉中心為偏心並構形成可夾持該基體之邊緣者；及 一旋轉軸，係與該本體耦接而可與該本體一起旋轉 15 200816365 者， 其中該失持銷呈流線形。 10·如申請專利範項之旋_，其中該夾持鎖包含： 第别端部份，係在夾持該基體時相對一因該基 體疑轉所產生之空氣流流動而設置於前端，且具有一第 一尖端者；及 第一後端部份，係相對該空氣流流動而設置於後 端者。 η·如申♦專利範51第1_之旋轉頭，其中触持銷具有- 由°亥第一 Θ端部份朝該第一後端部份向下傾斜的頂表 面。 12·如申請專利範圍第10項之旋轉頭，其中當該夾持銷夾持 該基體之邊緣時，由相對接觸該夾持銷之基體接觸點的 切線與一由該失持銷之旋轉中心至該第 一尖端之直線 形成一銳角。 13·如申請專利範圍第9項之旋轉頭，其中該本體呈流線 形。 14·如申請專利範圍第13項之旋轉頭，其中該本體包含： 一第二前端部份，係在夾持該基體時相對一因該基 體旋轉所產生之空氣流流動而設置於前端，且具有一第 二尖端者；及 一第二後端部份，係相對該空氣流流動而設置於後 端且呈圓形者。 15.如申請專利範圍第14項之旋轉頭，其中當該夾持銷夾持 16 200816365 該基體之邊緣時，由相對接觸該夾持銷之基體接觸點的 切線與一由該夾持銷之旋轉中心至該第二尖端之直線 形成一銳角。 16_ —種使用一失持構件以夾持基體的方法，且該失持構件 八有本體及炎持銷’並且該炎持銷與該本體之頂部耗 接且構形成可夾持該基體之邊緣，該方法包含： 旋轉該本體，使相對該本體之旋轉中心為偏心之夾 持銷可接觸該基體之邊緣， 其中邊夾持銷之第一尖端相對於由該基體旋轉所 產生之空氣流流動而設置在一前端。 17·如申請專利範圍第16項之方法，其中該夾持銷相對於該 二氣流流動而設置在後端處之一部份呈圓形。 18.如申請專利範圍第16項之方法，其中當該爽持銷爽持該 基體之邊緣時’由相對接觸該夾持銷之基體接觸點的切 線與一由該夾持銷之旋轉中心至該第一尖端之直線形 成一銳角。 17