KR102637921B1

KR102637921B1 - 웨이퍼 템플릿 부착 장치 및 그 조작 방법

Info

Publication number: KR102637921B1
Application number: KR1020210150383A
Authority: KR
Inventors: 런-졔 린; 웨이-전 저우; 즈-위안 쉬; 런-허 쉬; 진-위 장; 환-렁 쥬; 한-쭝 우
Original assignee: 글로벌웨이퍼스 씨오., 엘티디.
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2024-02-16
Also published as: JP7261851B2; TW202218804A; JP2022075584A; KR20220061881A; TWI741866B

Abstract

웨이퍼 템플릿 부착 장치는 케이스, 케이스 도어, 구동 어셈블리, 결합 홀더 및 위치 고정 홀더를 포함하며, 케이스는 챔버 및 챔버와 연통되는 개구를 구비하고, 챔버는 가스 추출 장치와 연통되며; 케이스 도어는 케이스에 피벗 설치되고; 구동 어셈블리는 구동 부재 및 이동 부재를 포함하며, 구동 부재는 이동 부재가 축 방향으로 이동하도록 구동하고; 결합 홀더는 이동 부재에 연결되어 화학 기계적 연마 헤드와 결합되도록 하며; 위치 고정 홀더는 챔버의 밑면에 설치되고, 위치 고정 홀더는 수용홈을 구비하며, 수용홈은 서로 연결된 하부홈 및 상부홈을 구비하고, 하부홈은 상부홈의 하부에 위치하여 웨이퍼 템플릿이 배치되도록 하며, 상부홈의 폭은 아래에서 위로 점차 넓어진다. 부착 장치의 조작 방법은, 웨이퍼 템플릿을 화학 기계적 연마 헤드에 부착하여, 부착 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 템플릿 부착 장치 및 그 조작 방법{DEVICE FOR PASTING WAFER TEMPLATE AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 웨이퍼의 화학 기계적 연마에 관한 것으로, 특히 화학 기계적 연마용 웨이퍼 템플릿 부착 장치에 관한 것이다.

웨이퍼는 잉곳을 절단하여 형성되고, 웨이퍼 상에 반도체 소자를 제조하기 전에, 일반적으로 먼저 웨이퍼의 표면을 폴리싱하여, 웨이퍼의 표면을 평탄화시켜, 후속 공정에 유리하도록 한다. 통상의 폴리싱 기술은 화학 기계적 연마이며, 웨이퍼 템플릿을 통해 웨이퍼를 화학 기계적 연마 헤드에 고정시키고, 화학 기계적 연마 헤드로 웨이퍼를 연마 패드에 가압 접촉시켜 연마를 진행한다. 웨이퍼 템플릿은 점착층을 구비하고, 웨이퍼 템플릿은 점착층으로 화학 기계적 연마 헤드에 부착된다.

화학 기계적 연마를 거친 후의 웨이퍼의 평탄도는 웨이퍼 템플릿 부착 품질에 달려 있으며, 종래 웨이퍼 템플릿은 작업자가 수동으로 부착하였으므로, 조작 환경의 청결도, 수동 조작으로 인한 차이에 따라, 모두 부착 균일성의 불량 또는 품질이 고르지 않는 경우가 발생할 수 있으며, 예를 들어 점착층과 화학 기계적 연마 헤드 사이에 기포가 형성되거나, 또는 부착 위치의 이동으로 인해, 연마 후의 웨이퍼의 평탄도가 부분적으로 또는 전체적으로 악화되는 문제가 발생하여, 웨이퍼의 전체 평탄도에 영향을 미친다.

이를 감안하여, 본 발명의 목적은 웨이퍼 템플릿 부착 품질을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 템플릿 부착 장치 및 그 조작 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의해 제공되는 웨이퍼 템플릿을 화학 기계적 연마 헤드에 부착하기 위한 웨이퍼 템플릿 부착 장치는, 케이스, 케이스 도어, 구동 어셈블리, 결합 홀더 및 위치 고정 홀더를 포함하고, 상기 케이스는 챔버 및 상기 챔버와 연통되는 개구를 구비하며, 상기 챔버는 밑면을 구비하고, 상기 챔버는 가스 추출 장치와 연통되며; 상기 케이스 도어는 상기 케이스에 피벗 설치되어 상기 개구를 폐쇄하도록 하며; 상기 구동 어셈블리는 상기 케이스에 설치되고, 상기 구동 어셈블리는 구동 부재 및 이동 부재를 포함하며, 상기 이동 부재는 상기 챔버 내에 위치하고, 상기 구동 부재는 상기 이동 부재에 연결되어 상기 이동 부재가 축 방향을 따라 상기 챔버의 밑면에 가까워지거나 멀어지도록 하며; 상기 결합 홀더는 상기 이동 부재에 연결되어 상기 화학 기계적 연마 헤드와 결합되도록 하며; 상기 위치 고정 홀더는 상기 챔버의 밑면에 설치되고 상기 결합 홀더의 하부에 위치하며, 상기 위치 고정 홀더는 환벽을 구비하고, 상기 환벽이 둘러싸여 수용홈을 형성하며; 상기 수용홈은 서로 연결된 하부홈 및 상부홈을 구비하고, 상기 하부홈은 상기 상부홈의 하부에 위치하여 상기 웨이퍼 템플릿이 배치되도록 하며, 상기 상부홈의 폭은 아래에서 위로 점차 넓어진다.

본 발명에 의해 제공되는 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법은,

상기 케이스 도어를 열어, 상기 화학 기계적 연마 헤드를 상기 케이스의 챔버 내에 놓는 단계로서, 상기 화학 기계적 연마 헤드는 결합홈을 구비하고, 상기 결합홈은 상기 결합 홀더를 향한 단계;

상기 구동 부재는 상기 이동 부재가 아래로 이동하도록 구동하여, 상기 결합 홀더가 상기 결합홈에 결합되도록 하는 단계;

상기 구동 부재는 상기 이동 부재가 위로 이동하도록 구동하여, 상기 화학 기계적 연마 헤드를 위로 들어올리는 단계;

상기 웨이퍼 템플릿을 상기 위치 고정 홀더의 수용홈의 하부홈 내에 놓는 단계로서, 상기 웨이퍼 템플릿은 상부를 향한 점착층을 구비한 단계;

상기 케이스 도어를 닫고, 상기 가스 추출 장치를 작동시켜 상기 챔버에 대해 가스 추출을 진행하는 단계;

상기 챔버 내의 압력이 소정의 압력보다 낮으면, 상기 구동 부재는 상기 이동 부재가 아래로 이동하도록 구동하여, 상기 화학 기계적 연마 헤드가 아래로 이동하여 상기 수용홈 내로 진입하도록 구동하고, 소정의 시간대에 상기 구동 부재는 누르는 힘을 제공하여 상기 화학 기계적 연마 헤드의 밑면이 상기 웨이퍼 템플릿의 점착층을 누르면서 접촉하도록 하는 단계;

상기 소정의 시간대가 지나면, 상기 구동 부재는 상기 누르는 힘을 제거하는 단계;

상기 챔버의 압력을 상승시키고, 상기 케이스 도어를 열어, 상기 결합 홀더를 상기 화학 기계적 연마 헤드의 결합홈에서 떼어놓는 단계를 포함한다.

본 발명은 가스를 추출한 챔버 내에서 웨이퍼 템플릿을 부착하여, 웨이퍼 템플릿 부착 시 기포가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로써, 웨이퍼 템플릿 부착 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 위치 고정 홀더의 상부홈은 안내 작용이 있어, 화학 기계적 연마 헤드가 웨이퍼 템플릿 상에 정확히 맞춰지게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 바람직한 실시예의 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 사시도이다.
도 2는 개략도로서, 잠금 부재가 후크 부재에 잠긴 것을 나타내다.
도 3은 상술한 바람직한 실시예의 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 상술한 바람직한 실시예의 결합 홀더의 사시도이다.
도 5는 상술한 바람직한 실시예의 결합 홀더의 평면도이다.
도 6은 도 5의 6-6 방향의 단면도이다.
도 7은 상술한 바람직한 실시예의 위치 고정 홀더의 사시도이다.
도 8은 상술한 바람직한 실시예의 위치 고정 홀더의 평면도이다.
도 9는 도 7의 9-9 방향의 단면도이다.
도 10은 개략도로서, 부착 장치의 케이스 내부 구성을 나타낸다.
도 11은 상술한 바람직한 실시예의 화학 기계적 연마 헤드의 단면도이다.
도 12는 상술한 바람직한 실시예의 화학 기계적 연마 헤드의 평면도이다.
도 13은 개략도로서, 화학 기계적 연마 헤드가 챔버 내에 놓인 것을 나타낸다.
도 14는 개략도로서, 결합 홀더가 화학 기계적 연마 헤드의 결합홈에 결합된 것을 나타낸다.
도 15는 개략도로서, 웨이퍼 템플릿을 위치 고정 홀더에 배치하는 것을 나타낸다.
도 16은 개략도로서, 웨이퍼 템플릿이 위치 고정 홀더에 위치한 것을 나타낸다.
도 17은 개략도로서, 웨이퍼 템플릿 및 위치 고정 홀더가 화학 기계적 연마 헤드의 하부에 위치한 것을 나타낸다.
도 18은 개략도로서, 화학 기계적 연마 헤드가 웨이퍼 템플릿에 가압 접촉된 것을 나타낸다.
도 19는 개략도로서, 수용홈의 상부홈이 화학 기계적 연마 헤드의 이동을 안내하는 것을 나타낸다.
도 20은 개략도로서, 웨이퍼 템플릿이 화학 기계적 연마 헤드에 부착된 것을 나타낸다.
도 21은 본 발명의 제3 바람직한 실시예의 웨이퍼 템플릿을 위치 고정 홀더에 배치하는 개략도이다.
도 22는 개략도로서, 화학 기계적 연마 헤드가 웨이퍼 템플릿에 가압 접촉된 것을 나타낸다.
도 23은 본 발명의 제4 바람직한 실시예의 화학 기계적 연마 헤드이다.
도 24는 개략도로서, 결합 홀더가 화학 기계적 연마 헤드의 결합홈에 결합된 것을 나타낸다.
도 25는 개략도로서, 화학 기계적 연마 헤드가 웨이퍼 템플릿에 가압 접촉된 것을 나타낸다.

본 발명을 명백하게 설명하기 위하여, 바람직한 실시예를 들어 도면과 결합하여 아래와 같이 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 바람직한 실시예의 웨이퍼 템플릿 부착 장치(100)이며, 부착 장치(100)는 케이스(10), 케이스 도어(26), 구동 어셈블리(28), 결합 홀더(38) 및 위치 고정 홀더(46)를 포함한다.

케이스(10) 내부는 챔버(12)를 구비하고, 케이스(10)의 외측면(14)에 챔버(12)와 연통되는 개구(142)를 구비하며, 외측면(14)에는 개구(142)를 둘러싸는 밀봉링(16)을 선택적으로 설치할 수 있다. 챔버(12)는 밑면(122)을 구비하고, 밑면(122)에는 위치 고정홀(122a)이 오목 형성된다. 케이스(10)는 가스 추출관(18)이 연결되어 있고, 가스 추출관(18)은 챔버(12)와 연통되어 가스 추출 장치(미도시)에 연통되도록 하며, 가스 추출 장치는 예를 들면 진공 펌프일 수 있다. 케이스(10)의 한 측변에는 잠금 부재(20)(도 2 참조)가 피벗 설치되어 있고, 잠금 부재(20)는 사용자가 젖힐 수 있도록 한다. 케이스(10)의 상부에 2개의 관측창(22)이 설치되어, 사용자가 챔버(12) 내의 상황을 관측할 수 있도록 하고, 관측창(22)은 1개일 수도 있다. 케이스(10)에는 압력계(24)가 설치되어 있고, 압력계(24)는 챔버(12)와 연통되어, 챔버(12) 내의 압력을 관측하도록 한다.

케이스 도어(26)는 개구(142)의 외측에 위치하여, 개구(142)를 폐쇄 또는 개방하도록 하고, 케이스 도어(26)는 상대적인 두 측변을 구비하고, 한 측변은 케이스(10)에 피벗 연결되고, 다른 한 측변은 후크 부재(262)(도 2 참조)가 설치되어 있다. 사용자는 잠금 부재(20)를 젖혀 후크 부재(262)에 잠기도록 하여, 케이스 도어(26)를 케이스(10)의 외측면(14)에 접촉시켜 개구(142)를 폐쇄한다.

구동 어셈블리(28)는 케이스(10)에 설치되고, 구동 어셈블리(28)는 구동 부재(30) 및 이동 부재(32)를 포함하며, 구동 부재(30)는 케이스(10)의 상부에 설치되고, 본 실시예에서 구동 부재(30)는 공압 실린더이나, 이에 한정되지 않으며, 모터일 수도 있다. 이동 부재(32)는 구동 부재(30)에 연결되고 케이스(10)를 관통하여 챔버(12) 내에 위치하며, 이동 부재(32)는 긴 형상을 이루고, 본 실시예에서 이동 부재(32)는 푸시 로드(34) 및 원기둥형의 결합 기둥(36)을 포함하며, 푸시 로드(34)는 구동 부재(30)와 결합 기둥(36) 사이에 연결되고, 결합 기둥(36)은 플랜지(362)를 구비한다. 구동 부재(30)는 이동 부재(32)가 축 방향(i)을 따라 챔버(12)의 밑면(122)에 가까워지거나 멀어지도록 구동할 수 있다.

결합 홀더(38)는 이동 부재(32)에 연결되고, 결합 홀더(38)는 도 11, 도 12에 도시된 화학 기계적 연마 헤드(200)와 결합되도록 한다. 본 실시예에서, 결합 홀더(38)는 축 방향(i)을 따라 회전할 수 있으며, 결합 홀더(38)는 적어도 하나의 파지부(40)가 설치되어 사람들이 결합 홀더(38)를 회전시킬 수 있도록 한다. 결합 홀더(38)는 연결관(42) 및 트레이(44)를 구비하며, 연결관(42)은 축홀(422)을 구비하고, 연결관(42)의 하단은 트레이(44)에 분리 가능하게 연결되고, 하단에 위로 오목하게 환형 홈(424)이 형성되어 있으며, 환형 홈(424)은 축홀(422)의 외곽에 위치하고 축홀(422)과 서로 통한다. 이동 부재(32)의 결합 기둥(36)은 연결관(42)을 관통하고 플랜지(362)가 환형 홈(424) 내에 위치한다. 트레이(44)의 가장자리에는 복수의 걸림 블록(442)이 있으며, 파지부(40)는 4개이고 트레이(44)의 상부에 위치한다.

위치 고정 홀더(46)는 챔버(12)의 밑면(122)에 설치되고 결합 홀더(38)의 하부에 위치하며, 본 실시예에서 위치 고정 홀더(46)는 챔버(12)의 밑면(122)으로부터 분리될 수 있다. 도 7 내지 도 9를 참조하면, 위치 고정 홀더(46)는 환벽(48)을 구비하고, 환벽(48)이 둘러싸여 수용홈(50)을 형성하며, 수용홈(50)은 서로 연결된 하부홈(502) 및 상부홈(504)를 구비하고, 하부홈(502)은 상부홈(504)의 하부에 위치하며, 상부홈(504)의 폭은 아래에서 위로 점차 넓어진다. 본 실시예에서, 상부홈(504)의 홈 벽면(504a)은 원추면을 이루고, 홈 벽면의 연장선(504b)과 수용홈(50)의 홈 밑면(50a)은 협각(θ)을 이루고, 협각(θ)은 50~85도이다. 환벽(48)은 복수의 절개홈(52)을 구비하며, 상기 절개홈(52)들은 수용홈(50)과 서로 통하고, 절개홈(52)은 1개, 2개 또는 3개일 수도 있다. 위치 고정 홀더(46)의 하부에 위치 고정 블록(54)이 있고, 위치 고정 블록(54)은 챔버(12) 밑면(122)의 위치 고정홀(122a) 내에 삽입되도록 하여, 위치 고정 홀더(46)가 챔버(12) 내의 소정의 위치에 위치하도록 한다. 위치 고정 블록(54)은 원기둥형일 수 있고, 위치 고정홀(122a)의 벽면에 접촉한다.

도 11 및 도 12를 결합하면, 화학 기계적 연마 헤드(200)의 상부에 결합홈이 있으며, 결합 홀더(38)의 트레이(44)가 결합홈(202)에 걸림 결합되도록, 결합홈(202)의 개구 및 내부의 형상은 결합 홀더(38)의 트레이(44)와 서로 매칭되고 트레이(44)보다 조금 크다. 본 실시예에서 헐거운 결합을 예로 드나, 이에 한정되지 않는다.

이하 도 13 내지 도 19를 결합하여 본 실시예의 부착 장치(100)의 조작 방법을 설명한다.

도 13을 결합하면, 케이스 도어(26)를 열어, 화학 기계적 연마 헤드(200)를 케이스(10)의 챔버(12) 내에 놓으며, 화학 기계적 연마 헤드(200)의 결합홈(202)은 결합 홀더(38)를 향한다. 본 실시예에서, 사용자는 화학 기계적 연마 헤드(200)를 위치 고정 홀더(46)의 수용홈(50) 내에 놓을 수 있다. 일 실시예에서는, 화학 기계적 연마 헤드(200)를 챔버(12)에 배치하기 전에, 먼저 위치 고정 홀더(46)를 챔버(12)에서 꺼낸 다음, 화학 기계적 연마 헤드(200)를 챔버(12)의 밑면(122)에 놓을 수도 있다.

도 14를 결합하면, 구동 부재(30)를 제어하여 이동 부재(32)가 아래로 이동하도록 구동함으로써, 결합 홀더(38)가 결합홈(202)에 결합되도록 하며, 결합 홀더(38)와 결합홈(202)은 헐거운 결합이다. 본 실시예에서, 사용자는 손으로 파지부(40)를 잡고 트레이(44)를 회전시켜, 트레이(44)의 걸림 블록(442)의 위치가 결합홈(202)의 개구(202a)와 서로 대응되게 할 수 있으며, 트레이(44)가 결합홈(202)으로 진입한 후, 다시 트레이(44)를 회전시켜 걸림 블록(442)이 결합홈(202)에 걸리게 할 수 있다.

이후, 구동 부재(30)를 제어하여 이동 부재(32)가 위로 이동하도록 구동함으로써, 화학 기계적 연마 헤드(200)를 위로 들어올릴 수 있다.

도 15 내지 도 17을 결합하면, 웨이퍼 템플릿(300)을 위치 고정 홀더(46)의 수용홈(50)의 하부홈(502)에 놓으며, 웨이퍼 템플릿(300)은 위를 향한 점착층(302)을 구비한다. 본 실시예에서, 웨이퍼 템플릿은 시트 형상의 캐리어(304) 및 캐리어(304) 밑면의 둘레 가장자리 부위에 결합된 제한 와셔(306)를 포함하며, 캐리어(304)의 상면에 점착층(302)이 설치되어 있다. 제한 와셔(306)로 둘러싸인 범위에 웨이퍼(미도시)가 설치되도록 한다. 웨이퍼 템플릿(300)을 배치하기 전에, 수용홈(50)의 하부홈(502)에 패드판(56) 및 완충 패드(58)를 배치할 수 있으며, 패드판(56)의 재질은 플라스틱 또는 테플론일 수 있다. 완충 패드(58)는 패드판(56) 상에 설치되고, 완충 패드(58)의 형상, 두께는 웨이퍼와 동일할 수 있으며, 완충 패드(58)는 연성 재질이고, 예를 들면 실리콘일 수 있다. 완충 패드(58)의 외곽에 와셔(60)를 더 설치할 수 있으며, 와셔(60)는 패드판 상에 위치하여 완충 패드(58)를 둘러싸고, 와셔(60)의 두께는 완충 패드(58)의 두께보다 작다. 와셔(60)의 두께는 제한 와셔(306)와 동일할 수 있다. 웨이퍼 템플릿(300)이 수용홈(50)의 하부홈(502)에 배치되면, 제한 와셔(306)는 와셔(60)와 접촉하고, 캐리어(304) 밑면은 완충 패드(58)의 상면과 접촉한다. 절개홈(52)과 수용홈(50)의 하부홈(502) 및 상부홈(504)이 서로 통하므로, 패드판(56)을 배치하면, 공기가 절개홈(52)으로부터 배출될 수 있어, 패드판(56)이 홈 밑면(50a)에 평평하게 배치되도록 한다.

본 실시예에서, 위치 고정 홀더(46)를 챔버(12)에서 꺼내어, 케이스(10) 밖에서 웨이퍼 템플릿(300)을 위치 고정 홀더(46)의 수용홈(50)의 하부홈(502)에 배치하도록 한 다음, 웨이퍼 템플릿(300)이 설치된 위치 고정 홀더(46)를 챔버(12)의 밑면(122)에 배치한다. 일 실시예에서는, 위치 고정 홀더(46)를 꺼내지 않고, 직접 챔버(12) 내 패드판(56), 완충 패드(58), 와셔(60) 및 웨이퍼 템플릿(300)을 배치할 수도 있다.

이후, 케이스 도어(26)를 닫고, 가스 추출 장치를 작동시켜 챔버(12)에 대해 가스 추출을 진행할 수 있다.

도 18 내지 도 19를 결합하면, 챔버(12) 내의 압력이 소정의 압력보다 낮으면, 구동 부재(30)를 제어하여 이동 부재(32)가 아래로 이동하도록 구동하여, 화학 기계적 연마 헤드(200)가 아래로 이동하여 위치 고정 홀더(46)의 수용홈(50) 내로 진입하도록 구동하며, 소정의 시간대에 구동 부재(30)는 누르는 힘을 제공하여 화학 기계적 연마 헤드(200)의 밑면이 웨이퍼 템플릿(300)의 점착층(302)을 누르면서 접촉하도록 한다. 화학 기계적 연마 헤드(200)가 아래로 이동하여 수용홈(50)으로 진입하는 과정에서, 화학 기계적 연마 헤드(200)와 점착층(302) 사이에 잔여 공기가 있어도 절개홈(52)을 통해 배출될 수 있다.

본 실시예에서, 소정의 압력은 20 mm-Hg이다. 그리고, 구동 부재(30)가 제공하도록 한 누르는 힘은 0.4Mpa이다. 상기 소정의 시간대는 2분일 수 있다. 실무적으로, 누르는 힘는 0.1MPa~0.45Mpa일 수 있고, 대응되는 소정의 시간대 범위는 1~3분일 수 있으며, 소정의 시간대와 누르는 힘는 반비례한다.

결합 홀더(38)와 화학 기계적 연마 헤드(200)의 결합홈(202)은 헐거운 결합이므로, 화학 기계적 연마 헤드(200)는 한 쪽으로 치우쳐 상부홈(504)의 홈 벽면(504a)의 바로 위에 위치할 수 있다. 이때, 도 19에 도시된 바와 같이, 화학 기계적 연마 헤드(200)가 아래로 이동하여 수용홈(50)으로 진입할 때, 화학 기계적 연마 헤드(200)는 상부홈(504)의 홈 벽면(504a)에 의해 안내되면서 가로 방향으로 이동하여, 하부홈(502) 내로 진입한다. 이로써, 위치 고정 목적을 달성한다.

챔버(12) 내가 저압이므로, 화학 기계적 연마 헤드(200)가 웨이퍼 템플릿(300)의 점착층(302)에 접촉되면, 공기가 화학 기계적 연마 헤드(200) 밑면과 점착층(302) 사이에 존재하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 기포의 발생을 방지한다. 완충 패드(58)를 설치하여 화학 기계적 연마 헤드(200)로 누를 때 완충 작용을 하도록 하면, 부착 효과를 더 좋게 할 수 있다.

화학 기계적 연마 헤드(200)로 눌러 상기 소정의 시간대가 지나면, 구동 부재(30)를 제어하여 상기 누르는 힘을 제거한다.

이어서, 진공을 파괴하여 챔버(12)의 압력을 상승시킨 다음, 케이스 도어(26)를 열어, 결합 홀더(38)를 화학 기계적 연마 헤드(200)의 결합홈(202)에서 떼어놓을 수 있다. 예를 들면, 먼저 결합 홀더(38)의 트레이(44)의 각도를 회전시켜, 걸림 블록(442)이 결합홈(202)의 개구와 대응되게 한 다음, 구동 부재(30)를 제어하여 결합 홀더(38)가 위로 이동하도록 구동하면, 위치 고정 홀더(46)에서 웨이퍼 템플릿(300)가 부착된 화학 기계적 연마 헤드(200)를 꺼낼 수 있다(도 20 참조).

또한, 화학 기계적 연마 헤드(200)를 소정의 온도로 가열할 수도 있고, 소정의 온도는 40~80℃일 수 있으며, 이때, 화학 기계적 연마 헤드(200)의 온도가 실온보다 높으므로, 점착층(302)을 연화시켜, 충분한 반응 속도를 가질 수 있어, 공기 배출에 유리하여, 기포의 발생을 방지한다. 상기 소정의 온도를 초과하면 캐리어(304)를 손상시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 결합 홀더(38)의 트레이(44)는 결합홈(202)의 개구 및 내부의 형상과 서로 매칭되어, 고정 결합될 수도 있으며, 화학 기계적 연마 헤드(200)가 위치 고정 홀더(46)의 상부홈(504)의 홈 벽면의 상부로 조금 이동할 경우, 위치 고정 홀더(46)의 상부홈(504)의 홈 벽면은 여전히 화학 기계적 연마 헤드(200)를 하부홈(502) 내로 안내할 수 있다.

제2 바람직한 실시예에서는, 부착 장치(100)의 조작 방법은 제1 실시예와 대체적으로 동일하며, 상이한 점이라면, 화학 기계적 연마 헤드(200)로 누르는 것을 지속하는 소정의 시간대는 복수의 시간대일 수 있고, 제1 시간대 및 제2 시간대를 포함하며, 제1 시간대에서, 누르는 힘은 제1 하향 압력이고, 제2 시간대에서, 누르는 힘은 제2 하향 압력이며, 제2 시간대는 제1 시간대보다 크고, 제2 하향 압력은 제1 하향 압력보다 크다. 제1 시간대에서 시간이 비교적 짧고 누르는 힘이 비교적 작으며, 목적은 점착층(302)과 화학 기계적 연마 헤드(200) 사이의 공기를 제거하려는 것이며; 제2 시간대에서 시간이 비교적 길고 누르는 힘이 비교적 크며, 목적은 점착층(302)이 충분한 시간 및 압력으로 화학 기계적 연마 헤드(200)와 긴밀하게 부착되도록 하는 것이며; 본 실시예에서, 제1 시간대는 25~30초이고, 제2 시간대는 60~80초이다. 제1 하향 압력은 0.1~0.2Mpa이고, 제2 하향 압력은 0.35~0.45Mpa이다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 본 발명의 제3 바람직한 실시예의 부착 장치의 개략도이고, 구조는 제1 실시예와 대체적으로 동일하며, 상이한 점이라면, 완충 패드(64)는 상부 표면(642)을 구비하고, 상부 표면(642)은 둘레 가장자리 부위가 중앙 부위를 향해 위로 돌출된다. 본 실시예에서, 상부 표면(642)의 중앙 부위와 둘레 가장자리 부위 사이의 높이 차이(H)는 5~200㎛이다. 완충 패드(64)의 중앙 부위가 위로 돌출된 설계를 통해, 화학 기계적 연마 헤드(200)로 누를 때, 화학 기계적 연마 헤드(200)의 힘이 먼저 점착층(302)의 중앙 부위에 집중되게 할 수 있어, 공기를 점착층(302)의 둘레 가장자리 부위로 밀어내는데 유리하여, 기포의 발생을 방지한다. 본 실시예의 부착 장치도 마찬가지로 상술한 각 실시예의 조작 방법을 적용할 수 있다.

도 23 내지 도 25를 참조하면, 본 발명의 제4 바람직한 실시예의 부착 장치의 개략도이고, 제3 실시예를 기반으로 하며, 상이한 점이라면, 화학 기계적 연마 헤드(400)는 상단 홀더(402) 및 플렉시블 플레이트(404)를 포함하며, 상단 홀더(402)는 결합홈(402a)을 구비하고, 상단 홀더(402)에 가스 주입구(406)가 설치되어 있으며, 플렉시블 플레이트(404)는 상단 홀더(402)의 하부에 결합되어 상단 홀더(402)와의 사이에 챔버(408)를 형성하고, 챔버(408)는 가스 주입구(406)와 연통되며, 플렉시블 플레이트(404)의 하부 표면(404a)은 화학 기계적 연마 헤드(400)의 밑면을 구성한다. 가스 주입구(406)를 통해 챔버(408)에 가스를 주입하여, 플렉시블 플레이트(404)가 아래로 돌출되게 할 수 있다. 또한, 결합 홀더(66)의 트레이(662)는 오목홈(662a)을 구비하여, 가스 주입구(406)가 수용되도록 한다.

본 실시예의 부착 장치의 조작 방법은, 화학 기계적 연마 헤드(400)를 챔버(408)에 배치하기 전에, 먼저 가스 주입구(406)를 통해 챔버(408)에 가스를 주입하여, 플렉시블 플레이트(404)의 하부 표면(404a)이 아래로 돌출되게 하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 플렉시블 플레이트(404)의 하부 표면(404a)이 돌출되면, 중앙 부위와 둘레 가장자리 부위 사이의 높이 차이(H)는 5~200㎛이다.

이후, 화학 기계적 연마 헤드(400)의 밑면이 웨이퍼 템플릿(300)의 점착층(302)을 누르면서 접촉할 때, 플렉시블 플레이트(404)의 하부 표면(404a)의 중앙 부위가 먼저 웨이퍼 템플릿(300)의 점착층(302)의 중앙 부위에 접촉하고, 이후 하부 표면(404a)의 중앙 부위에서 하부 표면(404a)의 둘레 가장자리 부위로 웨이퍼 템플릿(300)의 점착층(302)이 점차 접촉하므로, 공기를 점착층(302)의 둘레 가장자리 부위로 밀어내는데 유리하다. 본 실시예에서 완충 패드(64)의 중앙 부위가 위로 돌출된 설계와 결합하면, 플렉시블 플레이트(404)의 중앙 부위와 점착층(302)의 중앙 부위가 더 확실하게 접착되도록 하여, 기포의 발생을 방지한다.

본 실시예의 화학 기계적 연마 헤드(400) 및 결합 홀더(66)는 제1 , 제2 실시예에 적용될 수도 있다.

상술한 바에 의하면, 본 발명은 가스를 추출한 챔버(12) 내에 웨이퍼 템플릿(300)을 부착하여, 웨이퍼 템플릿(300) 부착 시 기포가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로써, 웨이퍼 템플릿(300)의 부착 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 참고로, 위치 고정 홀더(46)의 상부홈(504)은 안내 작용이 있어, 화학 기계적 연마 헤드가 웨이퍼 템플릿(300) 상에 정확히 맞춰지게 할 수 있다.

이상은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일뿐, 본 발명의 명세서 및 특허청구범위를 응용한 등가 변화는 모두 본 발명의 특허 범위 내에 포함된다.

100: 부착 장치
10: 케이스
12: 챔버
122: 밑면
122a: 위치 고정홀
14: 외측면
142: 개구
16: 밀봉링
18: 가스 추출관
20: 잠금 부재
22: 관측창
24: 압력계
26: 케이스 도어
262: 후크 부재
28: 구동 어셈블리
30: 구동 부재
32: 이동 부재
34: 푸시 로드
36: 결합 기둥
362: 플랜지
38: 결합 홀더
40: 파지부
42: 연결관
422: 축홀
424: 환형 홈
44: 트레이
442: 걸림 블록
46: 위치 고정 홀더
48: 환벽
50: 수용홈
50a: 홈 밑면
502: 하부홈
504: 상부홈
504a: 홈 벽면
504b: 연장선
52: 절개홈
54: 위치 고정 블록
56: 패드판
58: 완충 패드
60: 와셔
64: 완충 패드
642: 상부 표면
66: 결합 홀더
662: 트레이
662a: 오목홈
400: 화학 기계적 연마 헤드
402: 상단 홀더
402a: 결합홈
404: 플렉시블 플레이트
404a: 하부 표면
406: 가스 주입구
408: 챔버
200: 화학 기계적 연마 헤드
202: 결합홈
202a: 개구
300: 웨이퍼 템플릿
302: 점착층
304: 캐리어
306: 제한 와셔
H: 높이 차이
i: 축 방향
θ: 협각

Claims

웨이퍼 템플릿을 화학 기계적 연마 헤드에 부착하기 위한 웨이퍼 템플릿 부착 장치에 있어서,
케이스, 케이스 도어, 구동 어셈블리, 결합 홀더, 위치 고정 홀더, 패드판 및 완충 패드를 포함하고,
상기 케이스는 챔버 및 상기 챔버와 연통되는 개구를 구비하며, 상기 챔버는 밑면을 구비하고, 상기 케이스는 가스 추출 장치와 연결되어 상기 챔버가 상기 가스 추출 장치와 연통되도록 하고;
상기 케이스 도어는 상기 케이스에 피벗 설치되어 상기 개구를 폐쇄하도록 하고;
상기 구동 어셈블리는 상기 케이스에 설치되고, 구동 부재 및 이동 부재를 포함하며, 상기 이동 부재는 상기 챔버 내에 위치하고, 상기 구동 부재는 상기 이동 부재에 연결되어 상기 이동 부재가 상기 구동 부재의 축 방향을 따라 상기 챔버의 밑면에 가까워지거나 멀어지도록 하고;
상기 결합 홀더는 상기 이동 부재에 연결되어 상기 화학 기계적 연마 헤드와 결합되도록 하고;
상기 위치 고정 홀더는 상기 챔버의 밑면에 설치되고 상기 결합 홀더의 하부에 위치하며, 환벽 및 수용홈을 구비하고, 상기 환벽이 상기 수용홈을 둘러싸며, 상기 수용홈은 서로 연결된 하부홈 및 상부홈을 구비하고, 상기 하부홈은 상기 상부홈의 하부에 위치하여 상기 웨이퍼 템플릿이 배치되도록 하며, 상기 상부홈의 직경은 아래에서 위로 점차 커지고;
상기 패드판은 상기 위치 고정 홀더의 수용홈의 하부홈에 설치되고, 상기 완충 패드는 상기 패드판 상에 설치되는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치.
제1항에 있어서,
상기 상부홈의 홈 벽면은 원추면을 이루고; 상기 상부홈의 홈 벽면의 연장선과 상기 수용홈의 홈 밑면은 협각을 형성하며, 상기 협각은 50~85도인, 웨이퍼 템플릿 부착 장치.
제1항에 있어서,
상기 위치 고정 홀더의 환벽은 상기 수용홈과 서로 통하는 적어도 하나의 절개홈을 구비하는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치.
제1항에 있어서,
상기 위치 고정 홀더는 챔버의 밑면에 분리 가능하게 설치되고, 상기 챔버의 밑면에는 위치 고정홀이 오목 형성되며, 상기 위치 고정 홀더의 하부는 위치 고정 블록을 구비하고, 상기 위치 고정 블록은 상기 위치 고정홀 내로 삽입되는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치.
제1항에 있어서,
상기 완충 패드는 상부 표면을 구비하고, 상기 상부 표면은 둘레 가장자리 부위가 중앙 부위를 향해 위로 돌출되며, 상기 상부 표면의 중앙 부위와 둘레 가장자리 부위 사이의 높이 차이는 5~200㎛인 웨이퍼 템플릿 부착 장치.
제5항에 있어서,
상기 패드판 상에 설치되어 상기 완충 패드를 둘러싸는 와셔를 포함하고, 상기 와셔의 두께는 상기 완충 패드의 두께보다 작은, 웨이퍼 템플릿 부착 장치.
제1항에 있어서,
상기 결합 홀더는 상기 구동 부재의 축 방향을 따라 회전 가능하고, 상기 이동 부재는 플랜지를 구비하며; 상기 결합 홀더는 환형 홈을 구비하고, 상기 플랜지는 환형 홈 내에 위치하며; 상기 결합 홀더는 연결관 및 트레이를 구비하고, 상기 연결관의 하단은 상기 트레이에 연결되고, 상기 연결관은 축홀을 구비하며, 상기 환형 홈은 상기 축홀의 외곽에 위치하고 상기 축홀과 서로 통하며; 상기 이동 부재는 원기둥형의 결합 기둥을 구비하고, 상기 결합 기둥은 상기 플랜지를 구비하며, 상기 결합 기둥은 상기 축홀을 관통하고 플랜지가 환형 홈 내에 위치하는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치.
제7항에 있어서,
상기 결합 홀더는 적어도 하나의 파지부가 설치되어 사람들이 상기 결합 홀더를 회전시키도록 하는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치.
제1항에 따른 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법에 있어서,
상기 케이스 도어를 열어, 상기 화학 기계적 연마 헤드를 상기 케이스의 챔버 내에 놓는 단계로서, 상기 화학 기계적 연마 헤드는 결합홈을 구비하고, 상기 결합홈은 상기 결합 홀더를 향하도록 배치하는 단계;
상기 구동 부재는 상기 이동 부재가 아래로 이동하도록 구동하여, 상기 결합 홀더가 상기 결합홈에 결합되도록 하는 단계;
상기 구동 부재는 상기 이동 부재가 위로 이동하도록 구동하여, 상기 화학 기계적 연마 헤드를 위로 들어올리는 단계;
상기 웨이퍼 템플릿을 상기 위치 고정 홀더의 수용홈의 하부홈 내에 놓는 단계로서, 상기 웨이퍼 템플릿은 상기 웨이퍼 템플릿의 상부를 향하도록 점착층을 배치하는 단계;
상기 케이스 도어를 닫고, 상기 가스 추출 장치를 작동시켜 상기 챔버에 대해 가스 추출을 진행하는 단계;
상기 챔버 내의 압력이 소정의 압력보다 낮으면, 상기 구동 부재는 상기 이동 부재가 아래로 이동하도록 구동하여, 상기 화학 기계적 연마 헤드가 아래로 이동하여 상기 수용홈 내로 진입하도록 구동하고, 소정의 시간대에 상기 구동 부재는 누르는 힘을 제공하여 상기 화학 기계적 연마 헤드의 밑면이 상기 웨이퍼 템플릿의 점착층을 누르면서 접촉하도록 하는 단계;
상기 소정의 시간대가 지나면, 상기 구동 부재는 상기 누르는 힘을 제거하는 단계;
상기 챔버의 압력을 상승시키고, 상기 케이스 도어를 열어, 상기 결합 홀더를 상기 화학 기계적 연마 헤드의 결합홈에서 떼어놓는 단계를 포함하는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제9항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마 헤드가 상기 상부홈의 홈 벽면의 바로 위에 위치하고, 상기 화학 기계적 연마 헤드가 아래로 이동하여 상기 수용홈으로 진입할 때, 상기 화학 기계적 연마 헤드는 상기 상부홈의 홈 벽면에 의해 안내되면서 가로 방향으로 이동하여, 상기 하부홈 내로 진입하는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제9항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마 헤드를 상기 챔버에 배치하기 전에, 먼저 상기 위치 고정 홀더를 상기 챔버에서 꺼내고; 상기 화학 기계적 연마 헤드가 위로 이동한 후, 상기 위치 고정 홀더를 상기 챔버의 밑면에 배치하며; 상기 위치 고정 홀더를 상기 챔버에서 꺼내어, 상기 케이스 밖에서 상기 웨이퍼 템플릿을 상기 위치 고정 홀더의 수용홈의 하부홈에 배치하도록 한 다음, 상기 웨이퍼 템플릿이 설치된 상기 위치 고정 홀더를 상기 챔버의 밑면에 배치하는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제9항에 있어서,
상기 소정의 시간대는 제1 시간대 및 제2 시간대를 포함하며, 상기 제1 시간대에서, 상기 누르는 힘은 제1 하향 압력이고, 상기 제2 시간대에서, 상기 누르는 힘은 제2 하향 압력이며, 상기 제2 시간대는 상기 제1 시간대보다 길고, 상기 제2 하향 압력은 상기 제1 하향 압력보다 큰, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 하향 압력은 0.1~0.25Mpa이고, 상기 제2 하향 압력은 0.35~0.45Mpa인, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제9항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마 헤드를 소정의 온도로 가열하는 단계를 포함하고, 상기 소정의 온도은 40~80℃인, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제9항에 있어서,
상기 화학 기계적 연마 헤드는 상단 홀더 및 플렉시블 플레이트를 포함하며, 상기 상단 홀더는 상기 결합홈을 구비하고, 상기 상단 홀더는 가스 주입구가 설치되어 있으며, 상기 플렉시블 플레이트는 상기 상단 홀더의 하부에 결합되어 상기 상단 홀더와의 사이에 챔버를 형성하고, 상기 챔버는 상기 가스 주입구와 연통되며, 상기 플렉시블 플레이트의 하부 표면은 상기 화학 기계적 연마 헤드의 밑면을 구성하며; 상기 조작 방법은 상기 화학 기계적 연마 헤드를 상기 챔버에 배치하기 전에, 먼저 상기 가스 주입구를 통해 상기 챔버에 가스를 주입하여, 상기 플렉시블 플레이트의 하부 표면이 아래로 돌출되게 하는 단계를 포함하며; 상기 화학 기계적 연마 헤드의 밑면이 상기 웨이퍼 템플릿의 점착층을 누르면서 접촉할 때, 상기 플렉시블 플레이트의 하부 표면의 중앙 부위가 먼저 상기 웨이퍼 템플릿의 점착층에 접촉하고, 이후 상기 하부 표면의 중앙 부위에서 상기 하부 표면의 둘레 가장자리 부위로 상기 웨이퍼 템플릿의 점착층이 점차 접촉하는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제15항에 있어서,
상기 플렉시블 플레이트의 하부 표면이 돌출되면, 상기 플렉시블 플레이트의 하부 표면의 중앙 부위와 둘레 가장자리 부위 사이의 높이 차이는 5~200㎛인, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제9항에 있어서,
상기 웨이퍼 템플릿을 상기 위치 고정 홀더의 수용홈의 하부홈에 배치하기 전에, 패드판을 상기 위치 고정 홀더의 수용홈의 하부홈에 설치하고, 완충 패드를 상기 패드판 상에 설치하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.
제9항에 있어서,
상기 웨이퍼 템플릿을 상기 위치 고정 홀더의 수용홈의 하부홈에 놓기 전에, 와셔를 상기 패드판 상에 설치하여 상기 완충 패드를 둘러싸는 단계를 포함하고, 상기 와셔의 두께는 상기 완충 패드의 두께보다 작은 웨이퍼 템플릿 부착 장치의 조작 방법.