KR20150087133A - 기판 홀딩 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20150087133A
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헤일 존슨
그레고리 조지
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수스 마이크로텍 리소그라피 게엠바하
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Abstract

처리 중에 기판을 기계적으로 유지하기 위한 시스템은, 폐쇄가능한 처리 챔버, 및 그 처리 챔버의 내부에 위치되며 3개의 기계식 홀딩 어셈블리를 통해 웨이퍼를 유지하도록 되어 있는 상부 블럭 어셈블리를 포함한다. 3개의 기계식 홀딩 어셈블리는 웨이퍼 처리 챔버의 덮개 위로 돌출되어 있고 웨이퍼의 에지에서 그 웨이퍼를 유지하고 또한 상기 처리 챔버의 외부에서 조정되도록 되어 있다. 기계식 홀딩 어셈블리 중의 두 개는 웨이퍼 에지에 대해 위치 잠금될 수 있고, 기계식 홀딩 어셈블리 중의 하나는 프리로드 메커니즘(preload mechanism)을 통해 웨이퍼 에지에 가해지는 홀드 프리로드(hold preload)를 유지하도록 되어 있다.

Description

기판 홀딩 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SUBSTRATE HOLDING}
본 출원은 "SYSTEM AND METHOD FOR SUBSTRATE HOLDING" 이라는 발명의 명칭으로 2014년 1월 20일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 제 61/929,192의 이익을 주장하며, 이의 내용은 특별히 본원에 참조로 관련되어 있다.
본 출원은 "DEVICE FOR CENTERING WAFERS" 라는 발명의 명칭으로 2010년 4월 15일에 출원된 미국 출원 일련 번호 제 12761044의 일부 계속 출원이며, 이의 내용은 특별히 본원에 참조로 관련되어 있다.
본 발명은 기판 홀딩 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 기판의 동심 및 회전 정렬을 유지하면서 처리 중에 그 기판을 기계적으로 유지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
여러 웨이퍼 결합 공정에서, 두개 이상의 정렬된 웨이퍼가 서로 대향하여 유지되며 그리고 서로 접촉하게 된다. 유사하게, 여러 화학적 또는 기계적 반도 체 공정에서, 웨이퍼는 처리가 일어나는 중에 위치 유지된다. 이들 반도체 웨이퍼 공정들 중의 일부는 웨이퍼 박화(thinning) 단계를 포함한다. 특히, 어떤 용도를 위해 웨이퍼는 집적회로(IC) 장치를 제작하기 위해 또는 3D-통합 결합을 위해 그리고 웨이퍼 비아(via)을 통한 제작을 위해 100 ㎛ 미만의 두께로 얇게 된다.
200 ㎛ 이상의 웨이퍼 두께의 경우, 웨이퍼는 통상적으로 진공 척(chuck)을 이용하는 고정구 또는 일부 다른 기계식 부착 수단에 의해 위치에 유지된다. 그러나, 200 ㎛ 미만의 웨이퍼 두께의 경우 및 특히 100 ㎛ 미만의 웨이퍼 두께의 경우에는, 웨이퍼를 기계적으로 유지하고 또한 처리 중에 웨이퍼의 정렬, 평탄성 및 온전성에 대한 제어를 유지하는 것이 점점 어려워 지고 있다. 이들 경우, 실제로 처리 중에 웨이퍼에 미세 균열이 발생하고 웨이퍼가 파손되는 것이 일반적이다. 웨이퍼의 두께를 200 ㎛ 미만으로 만드는 박화 공정 중에 웨이퍼를 기계적으로 유지하는 것에 대한 대안으로서, 장치 웨이퍼(즉, 처리되어 장치로 되는 웨이퍼)의 제 1 표면을 캐리어 웨이퍼 상에 부착하고 이어서 그 장치 웨이퍼의 노출된 반대쪽 표면을 박화하는 것이 있다. 캐리어 웨이퍼와 장치 웨이퍼 사이의 결합은 일시적인 것으로, 박화 공정 및 다른 처리 단계가 완료되면 제거된다. 일시적으로 결합되는 장치 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼의 쌍은 박화 공정 중에 기계적으로 유지된다.
처리 중에 웨이퍼를 기계적으로 유지하는 것에 대한 대안으로서, 정전기력으로 웨이퍼를 유지하기 위한 정전기 척(e-척)을 사용하는 것이 있다. 그러나, 그 e-척은 일반적으로 비싸고 복잡한 장치이며 고전압 공급 및 케이블을 필요로 한다. 또한, e-척은 일반적으로 유리 기판을 유지하는데에는 적용될 수 없다.
위에서 언급한 웨이퍼 홀딩 기구의 일 중요한 점은, 유지되는 웨이퍼들의 서로에 대한 위치 결정 및 정렬에 관한 것이다. 웨이퍼의 동심 및 회전 정렬을 유지하고 또한 웨이퍼의 파손, 표면 손상 또는 뒤틀림을 방지하면서 처리 중에 웨이퍼를 유지하고 지지하기 위한 산업적 규모의 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 기판의 동심 및 회전 정렬을 유지하면서 처리 중에 그 기판을 기계적으로 유지하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
일반적으로 일 양태에서, 본 발명은, 폐쇄가능한 처리 챔버, 및 그 처리 챔버의 내부에 위치되며 3개의 기계식 홀딩 어셈블리를 통해 웨이퍼를 유지하도록 되어 있는 상부 블럭 어셈블리를 포함하는 웨이퍼 처리 시스템을 제공한다. 상기 3개의 기계식 홀딩 어셈블리는 상기 웨이퍼 처리 챔버의 덮개 위로 돌출되어 있고 웨이퍼의 에지에서 그 웨이퍼를 유지하고 또한 상기 처리 챔버의 외부에서 조정되도록 되어 있다. 상기 기계식 홀딩 어셈블리 중의 두 개는 웨이퍼 에지에 대해 위치 잠금될 수 있고, 상기 기계식 홀딩 어셈블리 중의 하나는 프리로드 메커니즘(preload mechanism)을 통해 웨이퍼 에지에 가해지는 홀드 프리로드(hold preload)을 유지하도록 되어 있다.
본 발명의 이 양태의 실시는 다음 중 하나 이상을 포함한다. 각각의 기계식 홀딩 어셈블리는 플래그(flag) 및 피봇 구동 아암을 포함하고, 상기 플래그는 구동 메커니즘를 통해 반경 방향으로 구동되어 상기 웨이퍼 에지와 접촉하게 된다. 잠금될 수 있는 상기 두 기계식 홀딩 어셈블리 각각에서, 상기 플래그의 말단 에지는 웨이퍼 에지와 접촉하도록 되어 있고, 상기 피봇 구동 아암은 옆으로 움직여 상기 플래그의 기단부의 측면에 형성되어 있는 슬롯에 핀으로 결합하도록 되어 있다. 홀드 프리로드를 유지하는 기계식 홀딩 어셈블리에서, 상기 프리로드 메커니즘은 내고온성의 베어링 안내식 선형 슬라이드를 포함한다. 상기 각각의 기계식 홀딩 어셈블리에 있는 구동 메커니즘는 공압 구동식 피스톤 및 구동 아암을 포함하고, 그 공압 구동식 피스톤은 상기 구동 아암에 연결되어 그 구동 아암을 구동하도록 되어 있고, 구동 아암은 축과 피봇 구동 아암을 통해 상기 플래그에 연결되어 있다. 잠금될 수 있는 상기 두 기계식 홀딩 어셈블리 각각에서, 상기 구동 메커니즘는 가요성 브레이크 아암을 구동하도록 되어 있는 브레이크 실린더를 더 포함하고, 상기 가요성 브레이크 아암은 상기 축을 통해 제동 운동을 상기 피봇 구동 아암에 전달하도록 되어 있다. 상기 가요성 브레이크 아암은 면내에서 강성적이고 면외에서는 가요적인 굴곡형 재료를 갖는다. 상기 플래그는 판형이고 상부 블럭 어셈블리에 포함되어 있는 척(chuck)에 의해 지지되며 또한 그 척의 외측 에지에서 상기 웨이퍼 에지까지 이르는 거리에 걸치는 크기의 길이를 갖는다. 상기 플래그의 말단 에지는 단차부를 갖는다. 상기 플래그의 말단 에지는 만곡되어 있다. 상기 플래그의 말단 에지는 상기 웨이퍼 에지의 곡률과 일치하고 그에 상보적인 곡률을 갖는다. 상기 플래그의 말단 에지는 보호 코팅을 가지며, 이 보호 코팅은 웨이퍼 에지의 온전성을 보호하고 플래그의 말단 에지가 웨이퍼 에지와 접촉할 때 감쇠를 제공하며 또한 플래그의 말단 에지와 웨이퍼 에지 사이의 확실한 홀딩 마찰을 제공하도록 되어 있다. 상기 보호 코팅은 내고온성 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK) 코팅, 폴리이미드 코팅 또는 테플론 코팅으로 만들어진다. 상기 플래그의 말단 에지의 옆 모습은 곧게 되어 있거나, 각져 있거나 또는 만곡되어 있다.
일반적으로 다른 양태에서, 본 발명은, 웨이퍼의 에지에서 그 웨이퍼를 유지하도록 되어 있는 3개의 기계식 홀딩 어셈블리를 포함하는 웨이퍼 홀딩 시스템을 제공한다. 상기 기계식 홀딩 어셈블리 중의 두 개는 웨이퍼 에지에 대해 위치 잠금될 수 있고, 상기 기계식 홀딩 어셈블리 중의 하나는 프리로드 메커니즘(preload mechanism) 통해 웨이퍼 에지에 가해지는 홀드 프리로드를 유지하도록 되어 있다.
상기 시스템은 진공에서 기판을 유지하기 위해 또한 중력을 받는 기판을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 상기 시스템은 또한 장치 웨이퍼의 처리 중에 일시적으로 결합된 웨이퍼 쌍을 유지하는데 적용될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시 형태들의 상세점들은 첨부 도면 및 아래의 설명에 나와 있다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 설명, 도면 및 청구 범위로부터 명확히 알 수 있을 것이다.
도면을 참조하는데, 여기서 유사한 번호는 몇 개의 도 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다.
도 1a 는 본 발명에 따른 웨이퍼 결합 모듈의 사시도이다.
도 1b 는 도 1a 의 웨이퍼 결합 모듈을 X - X' 면을 따라 취한 단면도이다.
도 1c 는 도 1a 의 웨이퍼 결합 모듈을 Y - Y' 면을 따라 취한 단면도이다.
도 1d 는 도 1b 의 웨이퍼 결합 모듈의 영역(A)에서 상부 블럭 어셈블리(또는 챔버 뚜껑)의 상세 단면도이다.
도 1e 는 도 1a 의 웨이퍼 결합 모듈의 개략적인 다이어그램이다.
도 2 는 폐쇄 상태에 있는 본 발명에 따른 웨이퍼 결합 시스템의 사시도이다.
도 3 은 개방 상태에 있는 도 2 의 웨이퍼 결합 시스템의 사시도이다.
도 4a 는 200 mm 의 직경을 갖는 웨이퍼를 유지하는 도 2 의 웨이퍼 결합 모듈의 상부 블럭 어셈블리(또는 챔버 뚜껑)를 나타낸다
도 4b 는 300 mm 의 직경을 갖는 웨이퍼를 유지하는 도 2 의 웨이퍼 결합 모듈의 상부 블럭 어셈블리(또는 챔버 뚜껑)를 나타낸다
도 5a 는 200 mm 의 직경을 갖는 웨이퍼를 유지하는 도 2 의 웨이퍼 결합 모듈의 상부 블럭 어셈블리(또는 챔버 뚜껑)의 사시도이다.
도 5b 는 도 5a 의 상부 블럭 어셈블리(또는 챔버 뚜껑)의 영역(B)에 대한 확대 상세 단면도이다.
도 5c 는 도 2 의 웨이퍼 결합 모듈을 X - X' 면을 따라 취한 확대 단면도이다.
도 6a 는 도 5c 의 웨이퍼 결합 모듈의 영역(C)에 대한 확대 상세도이다.
도 6b ∼ 6d 는 도 6a 에 있는 플래그(112)의 대안적인 끝면의 옆 모습을 나타낸다.
도 7a 은 도 4a 의 웨이퍼 홀딩 어셈블리(110A)의 확대 저부도이다.
도 7b 는 도 4b 의 웨이퍼 홀딩 어셈블리(110A)의 확대 저부도이다.
도 8a 는 도 4a 의 웨이퍼 홀딩 어셈블리(110A)를 위한 플래그 구동 메커니즘의 확대 상면도이다.
도 8b 는 도 8a 의 플래그 구동 메커니즘의 단면도이다.
도 8c 는 도 8a 의 플래그 구동 메커니즘의 저부 단면도이다.
도 8d 는 도 8b 의 플래그 구동 메커니즘의 확대 단면도이다.
본 발명은 기판의 동심 및 회전 정렬을 유지하면서 처리 중에 그 기판을 기계적으로 유지하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
도 1a ∼ 1e 를 참조하면, 전형적인 웨이퍼 결합 모듈(210)은 로드(load) 도어(211)를 갖는 하우징(212), 상부 블럭 어셈블리(220) 및 반대쪽의 하부 블럭 어셈블리(230)를 포함한다. 상부 및 하부 블럭 어셈블리(220, 230)는 4개의 Z-안내 기둥(242)에 가동적으로 연결되어 있다. 다른 실시 형태에서, 4개 이하 또는 4개 이상의 Z-안내 기둥이 사용된다. 상부 및 하부 블럭 어셈블리(220, 230) 사이에는 신축자재형(telescoping) 커튼 시일(235)이 배치되어 있다. 상부 및 하부 어셈블리(220, 230)와 신축자재형 커튼 시일(235) 사이에는 결합 챔버(202)가 형성되어 있다. 커튼 시일(235)은 결합 챔버 영역(202)의 외부에 있는 많은 처리 요소들을 처리 챔버 온도, 압력, 진공 및 분위기로부터 절연시킨다. 챔버 영역(202) 외부에 있는 처리 요소들은 특히 안내 기둥(242), Z-축 구동기(243), 조명원, 기계적 예비 정렬 아암 및 웨이퍼 중심 맞춤 죠오(jaw)를 포함한다. 커튼(235)은 또한 반경방향으로 결합 챔버(202)에 접근할 수 있게 해준다. 전형적인 웨이퍼 결합 모듈(210)에 대한 보다 상세한 설명은 "DEVICE FOR CENTERING WAFERS" 라는 발명의 명칭을 갖는 US 2010/0266373 A1(미국 특허 8,764,026)에 나와 있으며, 이의 내용은 특별히 본원에 참조로 관련되어 있다.
도 1b 를 참조하면, 하부 블럭 어셈블리(230)는, 웨이퍼(20)를 지지하는 히터 플레이트(232), 절연층(236), 수냉식 지지 플랜지(237), 전달 핀 스테이지(238) 및 Z-축 블럭(239)을 포함한다. 상기 히터 플레이트(232)는 세라믹 플레이트이고 저항 히터 요소 및 통합형 공기 냉각을 포함한다. 히터 요소들은 2개의 상이한 가열 영역, 즉 주 또는 중심 영역 및 에지 영역이 형성되도록 배치된다. 두 가열 영역은 히터 플레이트(232)의 온도가 균일하도록 제어된다. 히터 플레이트(232)는 또한 200 mm 및 300 mm 웨이퍼를 각각 유지하기 위한 2개의 상이한 진공 영역을 포함한다. 상기 수냉식 열절연 지지 플랜지(237)는 절연층(236)에 의해 히터 플레이트로부터 분리되어 있다. 상기 전달 핀 스테이지(238)는 하부 블럭 어셈블리(230) 아래에 배치되며 4개의 기둥(242)에 의해 지지되면서 움직일 수 있다. 전달 핀 스테이지(238)는, 상이한 크기의 웨이퍼를 상승 또는 하강시킬 수 있도록 배치되어 있다. 일 실시예에서, 전달 핀(240)들은 200 mm 및 300 mm 웨이퍼를 상승 또는 하강시킬 수 있도록 배치된다. 전달 핀(240)은 직선형 축이며, 어떤 실시 형태에서는 그의 중심을 통과해 연장되어 있는 진공 공급 개구를 갖는다. 전달 핀의 개구를 통해 도입된 진공은 피지지 웨이퍼를 이동 중에 전달 핀 상에 위치 유지시키고 웨이퍼의 정렬 불량을 방지한다. Z-축 블럭(239)은, 도 1c 에 나타나 있는 바와 같이, 볼 스크류를 갖는 정밀 Z-축 구동기(243), 선형 캠 설계, 미크론 미만의 위치 제어를 위한 선형 인코더 피드백(244), 및 기어 박스를 갖는 서보모터(246)를 포함한다.
도 1d 를 참조하면, 상부 블럭 어셈블리(220)는 상부 세라믹 척(chuck; 222), 커튼(235)이 시일 요소(235a)로 시일링되는 정상 정적 챔버 벽(221), 200 mm 막층(224a) 및 300 mm 막층(224b)을 포함한다. 막층(224a, 224b)은 클램프(215a, 215b)로 상부 척(222)과 정상 하우징 벽(213) 사이에 각각 고정되며, 200 mm 웨이퍼와 300 mm 웨이퍼를 각각 유지하도록 설계되어 있는 2개의 개별적인 진공 영역을 형성한다. 막층(224a, 224b)은 탄성중합체 재료 또는 금속 벨로우즈로 만들어진다. 상부 세라믹 척(222)은 매우 평평하고 얇다. 상부 세라믹 척은 낮은 질량을 가지며 또한 웨이퍼(20, 30)에 균일한 압력을 가하기 위해 반(semi) 유순적이다. 상부 척(222)은 3개의 조정가능한 수평화 클램프/구동기 어셈블리(216)들에 대해 막 압력으로 가볍게 프리로드된다(pre-loaded). 클램프/구동기 어셈블리(216)들은 120도로 원형으로 배치된다. 상부 척(222)은 하부 세라믹 히터 플레이트(232)와 접촉한 상태에서 처음에 수평하게 있으며, 그래서 히터 플레이트(232)와 평행하다. 클램프/구동기 어셈블리(216)는, 피지지 웨이퍼의 중심에 대응하는 중심점 주위로 세라믹 척(222)을 병진 운동 없이 회전시키고/회전시키거나 경사시키는 구형 쐐기 오차 보상(WEC) 기구를 또한 제공한다. 다른 실시 형태에서, 상부 세라믹 척(222)의 위치 결정은 고정된 수평화/위치잡기 핀들에 의해 이루어지며, 그 핀들에 척(222)이 부딪히게 된다.
도 2 및 3 을 참조하면, 개선된 웨이퍼 결합 시스템(100)은 개선된 웨이퍼 챔버(210) 및 전자 장치 유닛(250)을 포함한다. 웨이퍼 결합 챔버(210)는 상부 블럭 어셈블리(220)를 포함하는 힌지식 덮개(225)를 포함한다. 이 실시 형태에서, 웨이퍼(30)는 3개의 기계식 홀딩 어셈블리(110A, 110B, 110C)를 통해 상부 척(222) 상에 지지된다. 기계식 홀딩 어셈블리(110A, 110B, 110C)는 덮개(225) 위로 돌출되어 있다.
도 4a ∼ 8d 를 참조하면, 각각의 기계식 홀딩 어셈블리는 플래그(112) 및 피봇 구동 아암(114)을 포함한다. 플래그(112)는 구동 메커니즘(150)로 반경 방향으로 구동되어 상부 웨이퍼(30)의 에지(30a)와 접촉하게 된다. 두 홀딩 어셈블리(110A, 110C)에서, 플래그(112)의 말단 에지(113)가 웨이퍼의 에지(30a)와 접촉하게 되면, 피봇 구동 아암(114)이 옆으로 움직여, 도 5b 및 7a 에 나타나 있는 바와 같이 플래그(112)의 기단부(118)의 측면(118a)에 형성되어 있는 슬롯(117)에 핀(119)으로 결합하게 된다. 피봇 아암 핀(119)과 플래그 슬롯(117)의 이러한 결합에 의해, 홀딩 어셈블리(110A, 110C)에서 웨이퍼 에지(30a)에 대한 플래그(112)의 위치가 고정된다. 홀딩 어셈블리(110B)에서, 플래그(112)는 도 8d 에 나타나 있는 공압 또는 스프링 구동식 프리로드 메커니즘(160)으로 홀드 프리로드(hold preload)를 유지한다. 일 실시예에서, 상기 프리로드 메커니즘은 도 7a 에 나타나 있는 내고온성의 베어링 안내식 선형 슬라이드(116)를 포함한다.
도 8a ∼ 8d 를 참조하면, 각각의 홀딩 어셈블리(110A, 110B, 110C)를 위한 구동 메커니즘(150)는 공압 구동식 피스톤(152) 및 구동 아암(154)을 포함한다. 공압 구동식 피스톤(152)은 구동 아암(154)의 제 1 단부에 연결되어 있는 단부를 갖는 실린더(152a)를 포함하며, 이 실린더는 구동 아암(154)의 운동을 안내하도록 되어 있다. 구동 아암(154)은 도 8b 및 8d 에 나타나 있는 바와 같이 축(155) 및 피봇 구동 아암(114)을 통해 플래그(112)에 연결되는 제 2 단부를 갖는다. 피스톤(152), 구동 아암(154) 및 축(155)은 플래그(112)의 반경 방향 운동을 구동하고 안내하게 된다. 축(155)의 운동은, 도 8d 에 나타나 있는 하우징(162) 안에 들어 있는 볼 베어링(159a, 159b)에 의해 안내된다. 하우징(162)은 역시 도 8d 에 나타나 있는 O-링 시일(161a, 161b)로 상부 블럭 어셈블리(220) 내부에서 시일링된다.
두 홀딩 어셈블리(110A, 110C) 각각에 있는 구동 메커니즘(150)는 또한 가요성 브레이크 아암(157)을 구동하는 브레이크 실린더(156)를 포함한다. 가요성 브레이크 아암(157)은 제동 운동을 또한 축(155)을 통해 피봇 구동 아암(114)에 전달하게 된다. 가요성 브레이크 아암(157)은, 면내 강성을 가지며 또한 피봇 구동 아암(114)을 확실하게 잠금시킬 수 있는 굴곡형 재료로 만들어진다. 가요성 브레이크 아암(157)은 면내 방향(브레이크 아암(157)의 x-y 면)에서 강성적이며 면외 방향(z-축(165))으로는 가요적이다.
작업시, 웨이퍼(30)는 "DEVICE FOR CENTERING WAFERS" 라는 발명의 명칭을 갖고 2010년 4월 15일에 출원된 미국 출원 일련 번호 제 12761044 호(이의 내용은 특별히 본원에 참조로 관련되어 있음)에 기재되어 있는 바와 같은 중심 맞춤부를 사용하여 중심 맞춤된다. 대안적으로, 웨이퍼(30)는 정밀 로봇 웨이퍼 배치를 통해 중심 맞춤된다. 중심 맞춤된 웨이퍼(30)는 정상 척(222)에 전달되어 처음에 진공에 의해 유지된다. 대안적으로, 중심 맞춤된 웨이퍼는 정전기 척 또는 진공과 정전기력의 조합을 통해 유지될 수 있다.
다음, 3개의 홀딩 어셈블리(110A, 110B, 110C)에 있는 플래그(112)는 반경 방향으로 구동되어 웨이퍼의 에지(30a)에 접촉하게 된다. 이 단계 중에, 진공(또는 정전기) 홀딩 기구가 지배적이고 플래그(112)의 반경 방향 운동은 부차적인 것이다. 그러므로, 플래그(112)의 초기 위치는 전달된 위치와 유지력에 의해 결정된다. 이리하여, 장치는 공칭 크기 외의 다양한 직경 공차를 갖는 원형 웨이퍼를 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 300 mm 웨이퍼를 유지하도록 설계된 플래그(112)를 갖는 장치가 301 mm 또는 299 mm의 직경을 갖는 웨이퍼를 유지하는데 사용될 수 있다.
다음, 어셈블리(110B)에 있는 플래그(112)가 스프링(160)으로 홀드 프리로드를 유지하는 중에 어셈블리(110A, 110C)의 플래그(112)에 있는 브레이크(156, 157)가 적용된다. 잠금된 두 어셈블리(110A, 110C)는 2개의 고정점을 규정하게 되며 어셈블리(110B)의 프리로드력에 의해 웨이퍼가 확실하게 유지된다. 어셈블리(110B)의 프리로드력은, 처리 중에 열 팽창 또는 시스탬 내의 다른 편향으로 인해 확실한 유지를 보상하고 유지하게 된다. 이때 진공(또는 정전기) 홀딩 기구는 제거될 수 있다.
다음, 웨이퍼(30)가 3개의 어셈블리(110A, 110B, 110C)로 기계적으로 위치 유지되는 중에 웨이퍼의 처리가 일어난다. 처리의 끝 또는 다른 시점에서 웨이퍼(30)는 어셈블리(110B)에 있는 프리로드 메커니즘의 해제로 풀리게 된다.
플래그(112)는 판형이고, 상부 척(222)의 외측 에지에서 웨이퍼(30)의 외측 에지(30a)까지 이르는 거리에 걸치는 크기의 길이를 갖는다. 도 4a, 도 4b, 도 7a 및 도 7b 에 나타나 있는 바와 같이, 200 mm의 직경을 갖는 웨이퍼 또는 300 mm의 직경을 갖는 웨이퍼를 유지하기 위해 다른 길이의 플래그가 각각 사용된다. 플래그(112)의 말단 에지(113)는 단차부(111)를 갖는데, 도 6a 에 나타나 있는 바와 같이, 두 웨이퍼(20, 30)가 접촉할 때 상기 단차부는 하부 웨이퍼(20)를 위한 충분한 여유를 제공하게 된다. 말단 에지(113)의 끝면(113a)은 만곡되어 있다. 이 끝면(113a)의 곡률은 웨이퍼(30)의 외측 에지(30a)의 곡률과 일치하며 그에 상보적이다. 말단 에지(113)의 끝면(113a)에는 보호 코팅이 피복되어 있는데, 이 보호 코팅은 웨이퍼 에지(30a)의 온전성을 보호하고 또한 두 에지 면(113a, 30a)이 서로 접촉할 때 감쇠 기능을 제공하게 된다. 상기 코팅은 또한 두 에지 면(113a, 30a) 사이의 증가된 확실한 홀딩 마찰을 제공한다. 에지 면(113a)을 위한 보호 코팅의 예를 들면, 특히, 내고온성 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK) 코팅, 폴리이미드 코팅 또는 테플론 코팅이 있다. 끝면(113a)의 옆 모습은 도 6b, 도 6c 및 도 6d 에 각각 나타나 있는 바와 같이 곧게 되어 있거나, 각져 있거나 또는 만곡되어 있을 수 있다.
본 발명의 여러 실시 형태를 설명하였다. 그럼에도, 본 발명의 요지와 범위에서 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 다른 실시 형태도 다음의 청구 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 웨이퍼 홀딩 시스템으로서,
    웨이퍼의 에지에서 그 웨이퍼를 유지하도록 구성되어 있는 3개의 기계식 홀딩 어셈블리를 포함하며,
    상기 기계식 홀딩 어셈블리 중의 두 개는 웨이퍼 에지에 대해 위치 잠금될 수 있고, 상기 기계식 홀딩 어셈블리 중의 하나는 프리로드 메커니즘(preload mechanism)을 통해 웨이퍼 에지에 가해지는 홀드 프리로드(hold preload)를 유지하도록 구성되어 있는, 웨이퍼 홀딩 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 기계식 홀딩 어셈블리는 플래그(flag) 및 피봇 구동 아암을 포함하고, 상기 플래그는 구동 메커니즘을 통해 반경 방향으로 구동되어 상기 웨이퍼 에지와 접촉하게 되는, 웨이퍼 홀딩 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    잠금될 수 있는 두개의 기계식 홀딩 어셈블리 각각에서, 상기 플래그의 말단 에지(distal edge)는 웨이퍼 에지와 접촉하도록 구성되어 있고, 상기 피봇 구동 아암은 옆으로 움직여 상기 플래그의 기단부의 측면에 형성되어 있는 슬롯에 핀으로 결합하도록 구성되어 있는, 웨이퍼 홀딩 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    홀드 프리로드(hold preload)를 유지하는 하나의 기계식 홀딩 어셈블리에서, 상기 프리로드 메커니즘은 내고온성의 베어링 안내식 선형 슬라이드를 포함하는, 웨이퍼 홀딩 시스템.
  5. 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    각각의 기계식 홀딩 어셈블리에 있는 구동 메커니즘은 공압 구동식 피스톤 및 구동 아암을 포함하고, 상기 공압 구동식 피스톤은 상기 구동 아암에 연결되어 상기 구동 아암을 구동하도록 구성되어 있고, 구동 아암은 축과 피봇 구동 아암을 통해 상기 플래그에 연결되어 있는, 웨이퍼 홀딩 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    잠금될 수 있는 두개의 기계식 홀딩 어셈블리 각각에서, 상기 구동 메커니즘은 가요성 브레이크 아암을 구동하도록 구성되어 있는 브레이크 실린더를 더 포함하고, 상기 가요성 브레이크 아암은 상기 축을 통해 제동 운동을 상기 피봇 구동 아암에 전달하도록 구성되어 있는, 웨이퍼 홀딩 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가요성 브레이크 아암은 면내에서 강성적이고 면외에서는 가요적인 굴곡형 재료를 포함하는, 웨이퍼 홀딩 시스템.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래그는 판형이고 척(chuck)에 의해 지지되며, 상기 척의 외측 에지에서 상기 웨이퍼 에지까지 이르는 거리에 걸치는 크기의 길이를 갖는, 웨이퍼 홀딩 시스템.
  9. 웨이퍼 처리 시스템으로서,
    폐쇄가능한 처리 챔버; 및
    상기 처리 챔버의 내부에 위치되며, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 3개의 기계식 홀딩 어셈블리를 갖는 웨이퍼 홀딩 시스템을 통해 웨이퍼를 유지하도록 되어 있는 상부 블럭 어셈블리를 포함하고,
    상기 3개의 기계식 홀딩 어셈블리는 상기 웨이퍼 처리 챔버의 덮개 위로 돌출되어 있고 웨이퍼의 에지에서 상기 웨이퍼를 유지하고 상기 처리 챔버의 외부에서 조정되도록 구성되어 있는, 웨이퍼 처리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 플래그는 판형이고 상기 상부 블럭 어셈블리에 포함되어 있는 척에 의해 지지되며, 상기 척의 외측 에지에서 웨이퍼 에지까지 이르는 거리에 걸치는 크기의 길이를 갖는, 웨이퍼 처리 시스템.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 플래그의 말단 에지는 단차부를 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래그의 말단 에지는 만곡되어 있는, 웨이퍼 처리 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 플래그의 말단 에지는 상기 웨이퍼 에지의 곡률과 일치하고 그에 상보적인 곡률을 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래그의 말단 에지는 보호 코팅을 포함하고, 상기 보호 코팅은 웨이퍼 에지의 온전성을 보호하고 플래그의 말단 에지가 웨이퍼 에지와 접촉할 때 감쇠를 제공하고 플래그의 말단 에지와 웨이퍼 에지 사이의 확실한 홀딩 마찰을 제공하도록 구성되어 있는, 웨이퍼 처리 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보호 코팅은 내고온성 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK) 코팅, 폴리이미드 코팅 또는 테플론 코팅 중 하나를 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템.
  16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래그의 말단 에지는 곧게 되어 있거나, 각져 있거나 또는 만곡되어 있는 웨이퍼 처리 시스템.















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