KR20190135929A - 유지 장치 및 기판을 유지하는 방법 - Google Patents

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KR20190135929A
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토마스 그룬트
라이너 타르구스
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수스 마이크로텍 리소그라피 게엠바하
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Abstract

본 발명은, 기판(101)용 유지 장치(100), 특히 척(chuck)으로서, 상부측(105)을 갖는 본체(103); 캐리어 부재(107)로서, 상기 캐리어 부재(107)는, 돌출하는 로딩 위치와 수축된 클램핑 위치 사이에서 조절될 수 있도록 수직으로 이동 가능하도록 상기 본체(103)의 리세스(109) 내에 배열되고, 상기 캐리어 부재(107)는 상기 기판(101)이 놓이기 위한 지지 표면(111)을 포함하고, 상기 지지 표면(111)은 상기 본체(103)보다 더 작은 직경을 갖는, 상기 캐리어 부재(107); 및 상기 캐리어 부재(107)를 상기 로딩 위치로 상승시키는 리프팅 부재를 포함하고, 상기 캐리어 부재(107)는 밀봉된 공동(113)이 상기 본체(103)와 상기 캐리어 부재(107) 사이에 제공되도록 상기 리세스(109)를 밀봉하고, 상기 공동에는 상기 리프팅 부재의 영향을 상쇄시키는 부압이 인가될 수 있는 유지 장치(100)에 관한 것이다.

Description

유지 장치 및 기판을 유지하는 방법{HOLDING APPARATUS AND METHOD FOR HOLDING A SUBSTRATE}
본 발명은, 특히 마이크로구조 디바이스(microstructure device)용 제조 장비에서 기판을 유지(holding) 및 고정(fixing)하는 분야에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼와 같은 기판은 마이크로구조 디바이스용 특수 제조 장비, 예를 들어, 코팅 장비(코팅기(coater))에서 처리된다. 특히, 이러한 장비에서 기판을 유지하기 위해 기판 홀더, 소위 척(chuck)이 자주 사용된다. 흔히, 이들 척은 예를 들어 기판을 균일하게 코팅하기 위해 고속 회전 속도로 기판을 회전시키는 스피너(spinner) 척이다. 기판은, 예를 들어, 진공 흡입에 의해, 척 상에 고정된다.
이러한 방식으로 처리된 기판은 거의 편평하고 평면이다. 그러나 기판은 이상적인 평면 형상에서 벗어나 휘어져 있을 수도 있다. 휘어진 웨이퍼는 예를 들어 뒤틀린 웨이퍼(warped wafer)로서 정의된다. 휘어짐이 있으면 척 상부측과 기판 하부측 사이에 진공이 수립되지 않거나 불충분한 진공만이 수립되기 때문에 굴곡된 기판을 스피너 척 상에 진공 흡입에 의해 고정하는 것이 어렵게 된다.
휘어진 기판을 고정시키는 것을 향상시키기 위해, 척의 지지 표면(support surface) 상에 부드러운 밀봉 립(soft sealing lip)을 배열하는 것이 알려져 있다. 기판은 기판과 척 사이에 진공이 수립될 수 있도록 밀봉 립의 둘레(periphery)에서 지지된다.
그러나 이 경우, 흡입 공정 동안 기판이 수평으로 안내되지 않는 것은 바람직하지 않다. 공기가 배기(evacuated)되고 있을 때, 최종적으로 기판이 척 상에 평면적으로 지지될 때까지 기판이 유지 표면에서 측방향으로 미끄러지거나(slide) 부양(float)될 수 있어서, 이로 인해 수직 운동이 발생할 수 있다. 이것은 기판이 척의 중심에 자리 잡는데 악영향을 미쳐서, 이에 의해 후속 공정 과정에서 바람직하지 않은 영향, 예를 들어, 둘레를 따라 진동하는 또는 불균일한, 즉 변동하는 에지 비드 제거(edge bead removal: EBR)를 초래할 수 있다.
밀봉 립이 오염되고 노화된 결과 또 다른 단점이 발생한다. 밀봉 립은 입자를 발생시킬 수 있고 시간에 따라 표면 특성과 마찰 특성을 변화시킬 수 있다. 이것은, 예를 들어, 밀봉 립의 교체, 저장 위치의 보정, 또는 밀봉 립의 세정으로 인해 발생하며 특별히 유지 보수 비용을 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판, 특히 휘어진 기판을 효율적이고 안전하게 유지하고 고정하는 것이다.
본 목적은 독립 청구항의 특징에 의해 달성된다. 유리한 개선은 종속 청구항, 상세한 설명 및 도면의 주제이다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은, 기판용 유지 장치, 특히 척으로서, 상부측을 갖는 본체; 캐리어 부재(carrier element)로서, 상기 캐리어 부재는 돌출하는 로딩(loading) 위치와 수축된 클램핑(clamping) 위치 사이에서 조절될 수 있도록 수직으로 이동 가능하도록 상기 본체의 리세스(recess) 내에 배열되고, 상기 캐리어 부재는 상기 기판이 놓이기 위한 지지 표면을 포함하고, 상기 지지 표면은 상기 본체보다 더 작은 직경을 갖는, 상기 캐리어 부재; 및 상기 캐리어 부재를 상기 로딩 위치로 들어올리는 리프팅 부재(lifting element)를 포함하고, 상기 캐리어 부재는 밀봉된 공동(sealed cavity)이 상기 본체와 상기 캐리어 부재 사이에 제공되도록 상기 리세스를 밀봉하고, 상기 공동에는 상기 리프팅 부재의 영향을 상쇄시키는 부압(negative pressure)이 인가될 수 있는, 상기 기판용 유지 장치, 특히 척에 관한 것이다. 이것은 흡입이 용이하게 적용될 수 없는 기판, 특히 휘어진 웨이퍼(뒤틀린 웨이퍼)가 초기에 진공 표면이 작은 것으로 인해 안전하게 유지되고 수직 운동으로 안내될 수 있다는 장점을 제공한다.
상기 캐리어 부재의 상기 지지 표면의 크기가 작다는 것은 초기에 상기 캐리어 부재 상에 휘어진 웨이퍼를 고정시키기 위해 상기 로딩 위치에서 충분한 밀봉이 달성될 수 있다는 것을 의미한다. 이후, 상기 기판은 상기 클램핑 위치에서 상기 본체의 상기 상부측에 대하여 견인되고 최종적으로 견고하게 클램핑될 수 있다.
상기 본체의 상기 상부측은 상기 클램핑 위치에서 상기 기판이 견고하게 클램핑되는 상기 기판용 클램핑 표면에 대응할 수 있다.
이 경우, 수직 운동은 상기 본체의 횡방향 축과 동축인 운동을 말한다. 특히, 이것은 상기 캐리어 부재의 상기 지지 표면에 수직인 운동을 의미한다.
상기 캐리어 부재의 직경은, 상기 기판의 직경 및/또는 상기 본체의 직경의 예를 들어 1/2 미만, 1/3 또는 1/4이다. 특히, 기판이 상당히 휘어진 경우, 상기 로딩 위치에서 충분한 진공 흡입을 생성하기 위해 상기 캐리어 부재의 직경은 가능한 한 작은 것이 유리하다.
상기 캐리어 부재는 피스톤 방식으로 상기 리세스 내에서 이동 가능하도록 배열될 수 있다.
상기 리세스는, 특히 상기 본체의 중심축을 따라 상기 본체 내에 형성된 함몰부일 수 있다. 상기 리세스는 원형 직경을 가질 수 있다. 상기 리세스의 직경은 상기 캐리어 부재의 직경에 대응하거나, 상기 캐리어 부재의 직경보다 적어도 더 클 수 있다.
상기 공동은 상기 리세스의 바닥과 상기 캐리어 부재 사이에 남아 있는 공간일 수 있다. 상기 공동의 크기는 상기 캐리어 부재의 위치에 의해 한정될 수 있으며, 상기 캐리어 부재의 운동에 따라 변할 수 있다.
상기 기판은 웨이퍼일 수 있다. 상기 기판은 디스크 형상일 수 있다. 상기 기판은 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 또는 18 인치의 직경을 갖는 대체로 둥근 둘레를 가질 수 있다. 또한, 상기 기판은 대체로 편평할 수 있고, 50㎛ 내지 4000㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 기판은 직선형 (편평한) 에지를 가질 수 있고 및/또는 적어도 하나의 노치(notch)를 가질 수 있다. 또한, 상기 기판은 각진 형상, 특히 정사각형 또는 직사각형일 수 있다.
상기 기판은 반도체 물질, 예를 들어, 실리콘(Si) 또는 갈륨 비소(GaAs), 유리, 예를 들어, 석영 유리, 합성 물질 또는 세라믹으로 형성될 수 있다. 상기 기판은 단결정, 다결정 또는 비정질 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판은 다수의 관련 물질을 포함할 수 있다.
상기 기판은 전기 회로, 예를 들어, 트랜지스터, 발광 다이오드 또는 광 검출기, 이들 회로를 연결하는 전기 전도성 트랙, 또는 광학 디바이스뿐만 아니라 MEMS 또는 MOEMS 구조물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판은 코팅, 예를 들어, 구조화된 크롬 층, 예비 가교 결합된 또는 경화된 본드 접착제 또는 분리 층을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 부재의 상기 지지 표면이 상기 본체의 상기 상부측과 실질적으로 동일한 높이에 배열되는 위치인, 상기 캐리어 부재의 클램핑 위치를 한정하는 스페이서(spacer)가 제공된다. 이것은, 상기 본체의 상기 상부측과 상기 지지 표면이 상기 클램핑 위치에서 상기 기판에 대한 공통 지지체를 형성하여, 상기 기판이 상기 클램핑 위치에서 상기 공통 지지체 상에 클램핑될 수 있도록 상기 캐리어 부재의 위치를 고정시킬 수 있다는 장점을 제공한다.
바람직하게는, 하강 후 상기 캐리어 부재의 상기 지지 표면과 상기 본체의 상기 상부측 사이의 높이 편차는 변형 또는 휘어짐으로 인해 상기 기판의 높이 변동보다 더 작다. 특히 바람직하게, 상기 높이 편차는 기판 두께보다 더 작다.
일 실시예에 따르면, 상기 본체는 이격된 간격을 두고 상기 캐리어 부재를 둘러싸고 상기 본체의 상기 상부측과 상기 기판 사이를 밀봉할 수 있는 밀봉 수단, 특히 밀봉 립을 포함한다. 이것은 상기 클램핑 위치에서 상기 기판이 특히 효율적으로 흡입되고 클램핑될 수 있다는 장점을 제공한다. 상기 밀봉 수단의 도움으로 상기 기판 아래에 진공이 생성될 수 있고, 이 진공은 상기 기판에 균일한 힘을 가하고 상기 기판을 클램핑한다.
일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 부재에는 상기 본체 내 상기 리세스의 측방향 벽에 대하여 밀봉하는 밀봉재가 제공된다. 이것은 상기 공동의 밀봉 기밀 및 상기 리세스 내 상기 캐리어 부재의 마찰 없는 운동이 보장될 수 있다는 장점을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 부재는 상기 지지 표면 상에 지지된 상기 기판을 고정하기 위한 고정 수단, 특히 흡입 개구를 포함한다. 이것은 상기 기판이 상기 지지 표면 상에 안전하게 고정될 수 있다는 장점을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 본체는 하강된 기판을 상기 상부측 상에 고정하기 위한 추가적인 고정 수단을 갖는다. 상기 추가적인 고정 수단은 추가적인 흡입 개구를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 공동과 상기 고정 수단은 유체적으로 연결된다. 이것은 상기 유지 장치를 특히 간단히 구성하고 제어할 수 있다는 장점을 제공한다. 예를 들어, 상기 기판의 고정 및 상기 캐리어 부재의 하강을 제어하기 위해 개별 압력 공급원만으로도 충분하다.
일 실시예에 따르면, 상기 유지 장치는 상기 공동 내의 압력을 제어할 수 있는 압력 연결부를 갖는다. 이것은, 예를 들어, 외부 압력 공급원을 통해 압력을 인가하는 것에 의해 상기 캐리어 부재의 기능을 제어할 수 있다는 장점을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 리프팅 부재는 상기 캐리어 부재에 힘을 가해 상기 캐리어 부재를 상승시키도록 설계된 클램핑 부재, 특히 압축 스프링을 포함한다.
상기 리프팅 부재는 상기 공동 내 부압에 의해 생성된 견인력(pulling force)을 상쇄시키는 힘을 상기 캐리어 부재에 생성한다. 상기 리프팅 부재, 특히 상기 클램핑 부재는 상기 본체와 상기 캐리어 부재 사이에, 특히 상기 본체의 상기 리세스 내에 배열될 수 있다.
또한, 상기 유지 장치는 정지부를 포함할 수 있으며, 상기 리프팅 부재는 상기 캐리어 부재를 상기 정지부에 대하여 가압하도록 설계된다. 상기 정지부는 예를 들어 상기 캐리어 부재의 로딩 위치를 한정하고, 이에 의해 상기 캐리어 부재가 상기 리세스 밖으로 미끄러져 나가는 것을 방지한다.
일 실시예에 따르면, 상기 유지 장치는 상기 유지 장치, 특히 상기 본체와 상기 캐리어 부재를 회전시키기 위한 회전 장치를 포함한다. 이것은 코팅을 도포하는 것과 같은 추가 처리 단계를 위해 특히 상기 유지 장치에 의해 안전하게 유지된 기판이 회전될 수 있다는 장점을 제공한다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 전술된 바와 같은 유지 장치를 포함하는 마이크로구조 디바이스용 제조 장비에 관한 것이다. 이것은, 흡입이 용이하게 적용될 수 없는 기판, 특히 휘어진 웨이퍼(뒤틀린 웨이퍼)가 상기 제조 장비에서 효율적이고 안전하게 유지되고 처리될 수 있다는 장점을 제공한다.
상기 제조 장비는 코팅기(coater), 래커기(lacquerer), 현상기(developer), 스핀 건조기(spin dryer), 마스크 정렬기, 보호 스캐너, 레이저 스테퍼(stepper), 웨이퍼 본딩기(bonder), 포토마스크 시스템, 클리닝 시스템 또는 임프린트(imprint) 시스템일 수 있다.
제3 양태에 따르면, 본 발명은, 본체와 캐리어 부재를 포함하는 유지 장치에서 기판을 유지하는 방법으로서, 상기 방법은 다음 방법 단계, 즉 상기 캐리어 부재를 로딩 위치로 상승시키는 단계로서, 상기 캐리어 부재는 상기 기판보다 더 작은 직경을 갖는, 상기 캐리어 부재를 로딩 위치로 상승시키는 단계; 상기 기판을 상기 캐리어 부재의 지지 표면 상에 놓는 단계; 상기 기판을 상기 지지 표면 상에 고정시키는 단계; 및 상기 캐리어 부재의 상기 지지 표면이 상기 본체의 상부측과 실질적으로 동일한 높이에 배열된 클램핑 위치로 상기 캐리어 부재를 하강시키는 단계를 포함하는, 상기 유지 장치에서 기판을 유지하는 방법에 관한 것이다. 이것은 흡입이 용이하게 적용될 수 없는 기판, 특히 휘어진 웨이퍼(뒤틀린 웨이퍼)가 초기에 진공 표면이 작은 것으로 인해 안전하게 유지되고 수직 운동으로 안내될 수 있다는 장점을 제공한다.
상기 캐리어 부재의 직경은, 상기 기판의 직경 및/또는 상기 본체의 직경의 예를 들어 1/2 미만, 1/3 또는 1/4이다. 특히, 기판이 상당히 휘어진 경우, 상기 로딩 위치에서 충분한 진공 흡입을 생성하기 위해 상기 캐리어 부재의 직경이 가능한 작은 것이 유리하다.
웨이퍼 크기에 비해 직경이 작으면, 상기 로딩 위치에서 상기 웨이퍼에 흡입을 인가하기에 진공 표면이 초기에 더 작아서 밀봉하기 더 쉬워진다. 특히, 휘어진 웨이퍼의 경우, 진공 표면이 더 작은 것에 의해 흡입이 간단하게 된다. 이후, 상기 기판은 상기 본체의 상기 상부측에 대하여 견인되고, 최종적으로 상기 기판이 상기 클램핑 위치에서 상기 상부측의 전체 표면에 걸쳐 견고하게 클램핑될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판을 상기 지지 표면 상에 고정하기 위해, 제1 부압이 상기 유지 장치의 공동에 인가되고, 또 상기 캐리어 부재를 상기 클램핑 위치로 하강시키기 위해 제2 부압이 상기 공동에 인가되고, 여기서 상기 제2 부압은 상기 제1 부압보다 더 낮은 압력이다. 이것은 상기 유지 장치의 제어, 특히 상기 기판의 고정 및 상기 캐리어 부재의 운동이 단일 압력 연결부에 의해 수행될 수 있다는 장점을 제공한다. 상기 부압아 변하는 것에 의해, 상기 기판은 초기에 예비 고정될 수 있고, 상기 캐리어 부재는 조절될 수 있고, 이후 상기 기판이 최종적으로 고정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 부재의 상기 지지 표면 상에 상기 기판을 놓는 단계는, 특히 상기 지지 표면 상의 흡입 개구를 밀봉하는 것에 의해, 상기 공동 내 압력의 감소를 생성하고, 여기서 상기 클램핑 위치로 상기 캐리어 부재를 하강시키는 단계는 압력이 감소하는 것에 의해 트리거되고 및/또는 보조된다. 이것은 특히 상기 캐리어 부재를 하강시키기 위해 압력이 수동적으로 변하는 것이 더 이상 필요치 않기 때문에 상기 유지 장치를 특히 간단히 제어할 수 있다는 장점을 제공한다.
예를 들어, 상기 기판을 상기 지지 표면 상에 고정시키기 위해, 상기 제1 부압이 초기에 상기 유지 장치의 상기 공동에 인가되고, 이후, 예를 들어, 상기 기판에 의해 상기 지지 표면 상의 흡입 개구를 덮는 것에 의해 상기 기판이 상기 캐리어 부재 상에 놓인 후에 상기 제2 부압이 상기 공동 내에 인가된다.
일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 부재는 상기 클램핑 위치에서 상기 기판을 상기 본체의 상기 상부측에 대하여 가압하고, 상기 기판에 가해지는 힘은 상기 기판의 휘어짐이 감소되는 크기이다. 이것은 휘어진 기판이 상기 유지 장치에 의해 평활화(smoothed out)될 수 있다는 장점을 제공한다. 그 결과, 상기 기판을 추가 처리하는 것, 예를 들어, 코팅을 도포하는 것이 간단하게 되거나 심지어 허용될 수 있다. 또한, 평활화된 기판은 특히 척이 회전하는 동안 보다 안정된 방식으로 유지될 수 있다.
상기 휘어진 기판은 소위 뒤틀린 웨이퍼일 수 있다. 휘어짐은 상기 기판의 두께가 더 작기 때문에 및/또는 상기 기판의 내부 응력으로 인해 발생할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판은 상기 기판과 상기 상부측 사이에 작용하는 부압에 의해 상기 본체의 상기 상부측에 대하여 견인된다. 이것은 상기 클램핑 위치에서 상기 기판이 상기 상부측 상에 안전하고 견고하게 고정될 수 있다는 장점을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 특히 상기 캐리어 부재를 하강시킨 후에 상기 기판을 회전시키는 단계를 더 포함한다. 이것은 특히 이러한 방식으로 안전하게 유지된 기판이 추가적인 처리 단계를 위해 회전될 수 있다는 장점을 제공한다.
추가적인 예시적인 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 기판용 유지 장치의 개략도를 도시한다;
도 2a 내지 도 2d는 기판을 놓는 동안 유지 장치의 개략도를 도시한다;
도 3은 유지 장치를 갖는 마이크로구조 디바이스용 제조 장비의 개략도이다; 및
도 4는 유지 장치에서 기판을 유지하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 1은 일 실시예에 따라 기판(101)용 유지 장치(100)의 개략도를 도시한다.
유지 장치(100)는 상부측(105)을 갖는 본체(103); 및 돌출하는 로딩 위치와 수축된 클램핑 위치 사이에서 조절될 수 있도록 수직으로 이동 가능하도록 본체(103)의 리세스(109) 내에 배열된 캐리어 부재(107)를 포함하고, 캐리어 부재(107)는 기판(101)이 놓이기 위한 지지 표면(111)을 포함하고, 지지 표면(111)은 본체(103)보다 더 작은 직경을 갖는다. 또한, 유지 장치(100)는 캐리어 부재(107)를 로딩 위치로 상승시키는 리프팅 부재를 포함한다.
캐리어 부재(107)는 밀봉된 공동(113)이 본체(103)와 캐리어 부재(107) 사이에 제공되도록 리세스(109)를 밀봉하고, 이 공동에는 리프팅 부재의 영향을 상쇄시키는 부압이 인가될 수 있다.
본체(103)의 상부측(105)은 기판(101)이 클램핑 위치에서 견고하게 클램핑되는 기판(101)용 클램핑 표면에 대응할 수 있다.
캐리어 부재(107)는 피스톤 방식으로 조절 가능한 방식으로 리세스(109) 내에 수용될 수 있다. 밀봉된 공동에 부압을 인가함으로써, 캐리어 부재(107)는 로딩 위치로부터 클램핑 위치로 이동될 수 있다.
공동은 리세스(109)의 바닥과 캐리어 부재(101) 사이에 남아 있는 공간이다. 그리하여, 공동의 크기는 캐리어 부재(101)의 위치에 따라 변할 수 있고 이 위치에 의존한다.
대안적인 실시예에서, 공동(113)은 또한 본체(103) 내의 다른 보어(bore) 또는 유체 라인에 의해 형성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 리프팅 부재는, 본체(103)의 리세스(109) 내에 배열되고 캐리어 부재에 미는 힘(pushing force)을 가하는 압축 스프링 형태의 2개의 클램핑 요소(115a, 115b)로 형성한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 본체의 표면 상에는 밀봉 수단(119)이 배열된다. 밀봉 수단(119)은 클램핑 위치에서 본체(103)의 상부측 표면(105) 및/또는 지지 표면(111)의 기판(101)을 진공 흡입하는 것을 향상시킬 수 있다. 특히, 밀봉 수단(119)은 기판(101)과 유지 장치(100) 사이에 넓은 표면에 걸쳐 진공이 수립될 수 있게 한다.
기판(101)은 웨이퍼일 수 있다. 기판(101)은 디스크 형상일 수 있다. 기판(101)은 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 또는 18 인치의 직경을 갖는 대체로 둥근 둘레를 가질 수 있다. 또한, 기판(101)은 대체로 편평할 수 있고, 50㎛ 내지 4000㎛의 두께를 가질 수 있다. 기판(101)은 직선형 (편평한) 에지를 가질 수 있고 및/또는 적어도 하나의 노치를 가질 수 있다. 또한, 기판(101)은 각진 형상, 특히 정사각형 또는 직사각형일 수 있다.
기판(101)은 반도체 물질, 예를 들어, 실리콘(Si) 또는 갈륨 비소(GaAs), 유리, 예를 들어, 석영 유리, 합성 물질 또는 세라믹으로 형성될 수 있다. 기판은 단결정, 다결정 또는 비정질 물질로 형성될 수 있다. 또한, 기판(101)은 다수의 관련 물질을 포함할 수 있다.
기판(101)은 전기 회로, 예를 들어, 트랜지스터, 발광 다이오드 또는 광 검출기, 이들 회로를 연결하는 전기 전도성 트랙, 또는 광학 디바이스뿐만 아니라 MEMS 또는 MOEMS 구조물을 포함할 수 있다. 또한, 기판(101)은 코팅, 예를 들어, 구조화된 크롬 층, 예비 가교 결합된 또는 경화된 본드 접착제 또는 분리 층을 가질 수 있다.
또한, 유지 장치(100)는 본체(103)의 리세스(109)의 측방향 벽에 대하여 밀봉하는 밀봉재(125)를 포함한다. 밀봉재(125)는 O-링 또는 밀봉 립일 수 있다.
또한, 캐리어 부재(107)는 하부측에, 예를 들어, 핀(pin) 형태의 스페이서(117a, 117b)를 갖는다.
스페이서(117a, 117b)는, 리세스(109) 내로 캐리어 부재(107)의 하강 깊이를 한정하기 위해 그리고 클램핑 위치에서 캐리어 부재(107)의 지지 표면(111)이 본체(103)의 상부측(105)과 실질적으로 동일한 높이에 배열되는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 스페이서(117a, 117b)는 캐리어 부재(107)가 리세스 내로 완전히 하강하는 것을 방지하여 공동(113)의 최소 크기를 보장할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 캐리어 부재(107)는 또한 지지 표면 상에 지지된 기판을 고정하기 위한 고정 수단(123a, 123b)을 갖는다. 고정 수단(123a, 123b)은 흡입 개구일 수 있다. 또한, 고정 수단(123a, 123b)은 진공 보어 또는 진공 그루브(groove)를 포함할 수 있다.
본체(103)는 공동(113)에 압력을 인가하기 위한 유체 채널(121)을 포함한다.
유체 채널(121)은 리세스(109) 또는 이 리세스(109)로 형성된 공동(113)으로 이어지는, 본체(113) 내 보어, 특히 중심 보어일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유지 장치(100)는 공동(113) 내 압력을 제어할 수 있는, 도 1에 도시되지 않은 압력 연결부를 갖는다. 유체 채널(121)은 공동(113)을 압력 연결부에 유체적으로 연결시킬 수 있다. 부압이 공동(113)에 인가될 때, 이 공동이 결과적으로 또한 고정 수단(123a, 123b)에 대하여 놓여 있어서, 이에 의해 상기 고정 수단이 기판(101)에 흡입을 인가할 수 있다.
또한, 유지 장치(100)는 정지부를 포함할 수 있으며, 이 정지부에 대하여, 캐리어 부재(107)는 로딩 위치에서 가압된다. 그리하여, 정지부는 로딩 위치에서 캐리어 부재(107)의 위치를 한정하는데 사용될 수 있다. 정지부는, 말하자면, 캐리어 부재(107)가 리세스(109) 밖으로 미끄러져 나가는 것을 방지하는데 사용될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 다른 실시예에 따라 기판(101)을 놓는 동안 유지 장치(100)의 개략도를 도시한다.
도 2a 내지 도 2d의 유지 장치(100)의 캐리어 부재(107)는 4개의 흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)를 포함한다. 흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)는 기판(101)을 지지 표면(111) 상에 고정하기 위한 고정 수단을 형성한다.
흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)는 유체 채널(203)을 통해 공동(113)에 유체적으로 연결된다.
도 2a 내지 도 2d에서 유지 장치(100)는 도시되지 않은 회전 장치를 포함할 수 있다. 특히, 유지 장치(100)는, 한편으로는 기판(101)에 흡입을 인가하고, 다른 한편으로는, 캐리어 부재(107)의 위치를 조절하기 위해 척(100)에 대해 또는 공동(103)에 대해 모터의 중공 샤프트 내에서 진공을 유지하는 스피너 척이다.
도 2a는 기판(101)을 놓기 전에 로딩 위치에 있는 유지 장치(100)를 도시한다.
수직으로 이동 가능한 캐리어 부재(107)는 압축 스프링(115a, 115b)에 의해 상승되고, 도시되지 않은 정지부에 대하여 가압된다.
제1 부압(P1)이 공동(113)에 인가되어, 공동(113) 내에 낮은 진공이 생성된다. 그 결과 힘이 압축 스프링(115a, 115b)을 압축하기에는 너무 작아서, 캐리어 부재(107)가 정지부에 대하여 계속 놓여 있어서 본체(103)의 상부측(105)을 넘어 돌출한다.
또한, 흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)를 공동(113)에 유체적으로 연결하는 것에 의해 공기가 공동(113)으로 유입될 수 있어서, 또한 과도하게 강한 진공이 공동(113)에 생성되는 것을 방지할 수 있다.
도 2b는 기판(101)이 캐리어 부재(107)의 지지 표면(111) 상에 놓인 것을 도시한다.
지지 표면(111) 상의 흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)를 통해 기판(101)에 흡입이 가해지고, 이 지지 표면에 기판이 고정된다. 동시에, 기판(101)은 흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)를 덮는다.
흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)가 덮이면, 예를 들어, 주위 영역으로부터 공기가 공동(113) 내로 진입하는 것이 방지될 수 있다. 이것은 공동(113) 내의 압력을 더 감소시켜 공동에 제2 부압(P2)(여기서 P2 < P1)이 존재할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 기판(101)이 예를 들어 압력 연결부에 의해 척(100) 상에 놓인 후에 제2 부압(P2)이 또한 수동으로 조절될 수 있다.
도 2c는 기판(101)이 놓인 후에 캐리어 부재(107)가 클램핑 위치로 하강된 것을 도시한다.
캐리어 부재(107)는 공동(113) 내의 압력이 감소하는 것에 의해 하강된다. 공동(113) 내 부압(P2)에 의해 캐리어 부재(107)에 가해지는 견인력은 클램핑 요소(115a, 115b)가 캐리어 부재(107)에 가하는 미는 힘을 초과한다. 그 결과, 클램핑 요소(115a, 115b)가 압축된다.
캐리어 부재(107)는, 지지 표면(111)이 본체(103)의 상부측(105)과 대략 동일한 높이에 배열되어, 기판(101)이 지지 표면(111) 상에 놓일 뿐만 아니라 상부측(105) 상에도 놓이는 정도로 리세스(109) 내로 하강된다. 캐리어 부재(107)의 최대 하강 깊이는 스페이서(117a, 117b)에 의해 결정된다.
지지 표면(111)과 상부측(105)은 클램핑 위치에서 기판(101)에 대해 공통 클램핑 표면을 형성한다. 도 2a 내지 도 2d에 도시된 실시예에서, 본체(103)의 직경은 기판의 직경에 대응하여, 기판의 전체 후방 면이 상부측(105) 및 지지 표면(111) 상에 지지된다.
대안적으로, 본체(103)는 또한 기판보다 더 큰 직경을 가질 수 있고, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 기판(101)보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 그리하여, 유지 장치(100)는 특히 작은 기판 또는 특히 큰 기판(101)에도 사용될 수 있다.
도 2d는 캐리어 부재(107)가 하강된 후에 기판(101)을 처리하는 것을 도시한다.
처리 동안, 기판(101)은, 본체(103)와 캐리어 부재(107)를 회전시키는, 예를 들어, 도시되지 않은 회전 장치에 의해 회전된다.
이를 위해, 본체(103)는 유지 장치(100)의 강성 유지 부재에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 특히, 유지 장치(100)는 스핀 척으로서 설계된다.
도 2a 내지 도 2d에 도시된 흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)에 더하여, 본체(103)는 하강된 기판(101)을 상부측(105) 상에 고정하거나 클램핑하기 위한 추가적인 고정 수단을 가질 수 있다. 추가적인 고정 수단은 추가적인 흡입 개구를 포함할 수 있다.
또한, 도 2d는 유체를 회전하는 기판에 도포할 수 있는 도포 장치(205)를 도시한다. 유체는, 예를 들어, 래커, 특히, 포토레지스트, 코팅액, 세정액 또는 용매일 수 있다.
대안적인 실시예에서, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 밀봉 수단(119), 예를 들어, 밀봉 립은 생략될 수 있다. 클램핑 위치에서, 기판(101)은 본체(103)의 상부측(105)과 직접 접촉하게 된다. 이것은 밀봉 립을 더 이상 정기적으로 교체할 필요가 없고 밀봉 립을 더 이상 세정할 필요가 없기 때문에 유지 보수 비용이 감소된다는 장점을 제공한다. 또한, 기판(101)이 밀봉 립 상에 놓이고 있을 때 기판이 부양되는 일이 방지된다.
또한, 이동 가능한 캐리어 부재(100)는 알려진 척에서 사용되는 단부 작동체(end effector)로 기판(101)을 이송하기 위한 리프팅 핀(lifting pin)을 대체할 수 있다. 기판을 유지 장치(100) 상에 놓이거나 또는 유지 장치(100)로부터 기판을 픽업하기 위해, 캐리어 부재(107)는 기판을 상승시킬 수 있는데, 이는 추가적인 리프팅 핀이 필요치 않다는 것을 의미한다.
대안적인 실시예에서, 본체(103)는 예를 들어, 본체의 상부측(105) 상에 배열된 유체용 추가 도포 개구 및/또는 노즐을 포함한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 유지 장치(100)가 로딩 위치에 위치되어, 기판(101)이 캐리어 부재(107) 상에 지지되는 경우, 상부측(105) 상의 이러한 추가 도포 개구에 의해 유체가 기판(101)의 후방 측에 도포될 수 있다.
유체는 캐리어 부재(107)에 의해 덮이지 않은 기판(101)의 후방측 상의 표면에 도포될 수 있다. 이것은 기판(101)이 유지 장치(100)로부터 들어올려져서 회전될 필요 없이 기판의 후방 측을 코팅 또는 세정 또는 용매 처리하는 것을 가능하게 한다는 장점을 제공한다.
도 3은 일 실시예에 따라 유지 장치(100)를 포함하는 마이크로구조 디바이스용 제조 장비(300)를 도시한다.
제조 장비(300)는 코팅기, 래커기, 현상기, 스핀 건조기, 마스크 정렬기, 투사 스캐너, 레이저 스테퍼, 웨이퍼 본딩기, 포토마스크 시스템, 클리닝 시스템 또는 임프린트 시스템일 수 있다.
유지 장치(100)는 도 1 및/또는 도 2a 내지 도 2d에 도시된 유지 장치(100)에 대응할 수 있다. 유지 장치(100)는 제조 장비(300)의 압력 공급원에 연결될 수 있다.
또한, 도 3은 기판(101)을 지지하는 단부 작동체(303)를 포함하는 로봇 암(301)을 도시한다. 이러한 로봇 암(301)에 의해 기판(101)은 유지 장치(100) 상에 놓일 수 있으며, 여기서 캐리어 부재는 기판(101)이 놓이는 동안 상승된다.
도 4는 일 실시예에 따라 유지 장치(100)에서 기판(101)을 유지하기 위한 방법(400)의 흐름도를 도시한다.
기판(101)은 유리 또는 반도체 기판일 수 있다. 또한, 기판(101)은 웨이퍼 또는 마스크일 수 있다. 기판(101)은 도 1, 도 2a 내지 도 2d 및/또는 도 3에 도시된 기판(101)에 대응할 수 있다.
방법(400)은 도 1 및/또는 도 2a 내지 도 2d의 유지 장치(100)로 수행될 수 있고, 방법은, 캐리어 부재(107)를 로딩 위치로 상승시키는 단계(401)로서, 상기 캐리어 부재(107)는 기판(101)보다 더 작은 직경을 갖는, 상기 캐리어 부재를 로딩 위치로 상승시키는 단계; 상기 기판(101)을 상기 캐리어 부재(107)의 지지 표면(111) 상에 놓는 단계(403); 상기 지지 표면(111) 상에 기판(101)을 고정시키는 단계(405); 및 상기 캐리어 부재(107)를 클램핑 위치로 하강시키는 단계(407)를 포함한다.
클램핑 위치에서, 캐리어 부재(107)의 지지 표면(111)은 본체(103)의 상부측(105)과 실질적으로 동일한 높이에 배열된다.
기판(101)은 휘어짐 또는 변형을 가질 수 있거나 매우 가요성일 수 있다. 휘어진 기판(101)은 소위 뒤틀린 웨이퍼일 수 있다.
기판(101)에 비해 캐리어 부재(107)의 직경이 더 작은 경우, 기판(101) 아래 진공 표면의 크기가 더 작기 때문에 큰 표면의 척에서보다 특히 휘어진 기판(101)에 보다 쉽게 흡입이 가해질 수 있는 것이 보장된다.
일 실시예에 따르면, 지지 표면(111) 상에 기판(101)을 고정(405)하기 위해, 유지 장치(100)의 공동(113)에 제1 부압이 가해지고, 또 캐리어 부재(107)를 클램핑 위치로 하강시키기 위해 공동(113)에 제2 부압이 가해지며, 상기 제2 부압은 상기 제1 부압보다 더 낮은 압력이다.
공동(113)에 부압이 인가되면 리프팅 부재의 미는 힘을 상쇄시키는 견인력이 생성된다. 리프팅 부재는 제2 부압을 인가하는 동안 캐리어 부재(107)에 가해지는 견인력이 리프팅 부재의 미는 힘을 초과하는 방식으로 조절된다. 그 결과, 캐리어 부재(107)가 하강된다.
부압은 외부 압력 공급원을 통해 유지 장치의 압력 연결부에 가해질 수 있다.
대안적인 실시예에서, 지지 표면(111) 상에 기판을 고정(405)시키기 위해, 제1 부압이 유지 장치(100)의 공동(113)에 인가되고, 또 예를 들어, 기판(101)에 의해 지지 표면(111) 상의 흡입 개구(201a 내지 201d)를 덮는 것에 의해 기판(101)이 캐리어 부재(107) 상에 놓인 후 공동(113) 내에 제2 부압이 인가된다.
클램핑 위치에서, 기판(101)은 기판(101)과 상부측(105) 사이에 작용하는 부압에 의해 본체(103)의 상부측(105)에 대하여 추가적으로 견인되고 및/또는 고정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 캐리어 부재(107)는, 클램핑 위치에서, 기판(101)에 가해지는 힘이 커서 기판(101)의 휘어짐 또는 변형이 감소하도록, 휘어지거나 변형된 기판(101)을 본체(103)의 상부측(105)에 대하여 가압할 수 있다.
기판은 이러한 방식으로 가해지는 힘에 의해 평활화되거나 및/또는 클램핑될 수 있다.
또한, 방법(400)은 특히 캐리어 부재(107)를 클램핑 위치로 하강(407)시킨 후에 기판(101)을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
기판(101)을 하강시킨 후에, 기판(101)은 처리되거나 취급될 수 있고, 예를 들어, 코팅이 회전하는 기판에 도포될 수 있다.
기판(101)을 하강(407)시키는 것은 예를 들어 사전 설정된 공정 파라미터에 따라 기판(101)을 놓고(403) 나서 미리 결정된 시간 후에 수행되거나 또는 기판(101)을 놓은 직후에 수행될 수 있다.
제조 장비(300)에서, 유지 장치(100)의 동작 모드는, 예를 들어, 처리 모듈에 의해 제어된다.
뒤틀린 웨이퍼를 기판 핸들러(로봇, 단부 작동체를 갖는 액슬 등)로부터 유지 장치(100)로 이송할 때, 처리 모듈은, 예를 들어, 들어올려진 "Z-척"(캐리어 요소(107)) 상에 기판을 수용할 것을 기판 핸들러에 신호하고, 이때 기판 핸들러 상의 유지 진공이 비활성화된다. 그리하여, 기판 핸들러로부터 유지 장치(100)로 이송 시 에러가 최소화될 수 있다.
휘어진 기판(101)을 갖는 캐리어 부재(107)가 하강하고 있을 때, 기판은 중심이 맞춰진 상태에서 안내된다. 측방향으로 미끄러지거나 부양하는 일이 더 이상 일어나지 않는다. 유지 장치(100)의 외부 영역에 있는, 예를 들어, 본체(105)의 상부측(105)에 있는 밀봉 립(119)은 하강 과정 동안 기판(101)과 접촉해서, 기판 아래에 큰 표면 진공이 수립되어 기판(101)이 평면적으로 2차원으로 견인될 수 있게 한다.
100: 유지 장치 101: 기판
103: 본체 105: 상부측
107: 캐리어 부재 109: 리세스
111: 지지 표면 113: 공동
115a, 115b: 클램핑 부재 117a, 117b: 스페이서
119: 밀봉 수단 121: 유체 채널
123a, 123b: 고정 수단 125: 밀봉재
201a 내지 201d: 흡입 개구 203: 유체 채널
205: 도포 장치
300: 마이크로구조 디바이스용 제조 장비
301: 로봇 암 303: 단부 작동체
400: 기판을 유지하는 방법 401: 캐리어 부재를 상승시키는 단계
403: 기판을 놓는 단계 405: 기판을 고정하는 단계
407: 캐리어 부재를 하강시키는 단계

Claims (14)

  1. 기판(101)용 유지 장치(100), 특히 척(chuck)으로서,
    상부측(105)을 포함하는 본체(103);
    캐리어 부재(107)로서, 상기 캐리어 부재(107)는, 돌출하는 로딩 위치와 수축된 클램핑 위치 사이에서 조절될 수 있도록 수직으로 이동 가능하도록 상기 본체(103)의 리세스(109) 내에 배열되고, 상기 캐리어 부재(107)는 상기 기판(101)이 놓이기 위한 지지 표면(111)을 포함하고, 상기 지지 표면(111)은 상기 본체(103)보다 더 작은 직경을 갖는, 상기 캐리어 부재(107); 및
    상기 캐리어 부재(107)를 상기 로딩 위치로 상승시키는 리프팅 부재를 포함하고,
    상기 캐리어 부재(107)는 밀봉된 공동(113)이 상기 본체(103)와 상기 캐리어 부재(107) 사이에 제공되도록 상기 리세스(109)를 밀봉하고, 상기 공동에는 상기 리프팅 부재의 영향을 상쇄시키는 부압(negative pressure)이 인가될 수 있고,
    상기 캐리어 부재(107)의 상기 지지 표면(111)이 상기 본체(103)의 상기 상부측(105)과 실질적으로 동일한 높이에 배열된 위치인, 상기 캐리어 부재(107)의 상기 클램핑 위치를 한정하는 스페이서(117a, 117b)가 제공되는, 유지 장치(100).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 본체(103)는, 이격된 간격을 두고 상기 캐리어 부재(107)를 둘러싸고 상기 본체(103)의 상기 상부측(105)과 상기 기판(101) 사이를 밀봉할 수 있는 밀봉 수단(119), 특히 밀봉 립(sealing lip)을 갖는, 유지 장치(100).
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 캐리어 부재(107)에는 상기 본체(103)의 상기 리세스(109)의 측방향 벽에 대하여 밀봉하는 밀봉재(125)가 제공되는, 유지 장치(100).
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 캐리어 부재(107)는 상기 지지 표면(111) 상에 지지된 상기 기판(101)을 고정하기 위한 고정 수단(123a, 123b), 특히 흡입 개구(201a, 201b, 201c, 201d)를 포함하는, 유지 장치(100).
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 공동(113)과 상기 고정 수단(123a, 123b)은 유체적으로 연결되는, 유지 장치(100).
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 유지 장치(100)는 상기 공동(113) 내 압력을 제어할 수 있는 압력 연결부를 포함하는, 유지 장치(100).
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 리프팅 부재는 상기 캐리어 부재(107)에 힘을 가하여 상기 캐리어 부재를 상승시키도록 구성된 클램핑 부재(115a, 115b), 특히 압축 스프링을 포함하는, 유지 장치(100).
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 유지 장치(100)는 상기 유지 장치(100), 특히 상기 본체(103) 및/또는 상기 캐리어 부재(107)를 회전시키기 위한 회전 장치를 포함하는, 유지 장치(100).
  9. 청구항 1에 따른 유지 장치(100)를 포함하는 마이크로구조 디바이스용 제조 장비(300).
  10. 본체(103)와 캐리어 부재(107)를 포함하는 유지 장치(100)에서 기판(101)을 유지하는 방법(400)으로서, 상기 방법은 다음 방법 단계, 즉
    상기 캐리어 부재(107)를 로딩 위치로 상승시키는 단계(401)로서, 상기 캐리어 부재(107)는 상기 기판(101)보다 더 작은 직경을 갖는, 상기 캐리어 부재를 로딩 위치로 상승시키는 단계;
    상기 캐리어 부재(107)의 지지 표면(111) 상에 상기 기판(101)을 놓는 단계(403);
    상기 지지 표면(111) 상에 상기 기판(101)을 고정하는 단계(405); 및
    상기 캐리어 부재의 상기 지지 표면이 상기 본체의 상부측과 실질적으로 동일한 높이에 배열된 클램핑 위치로 상기 캐리어 부재(107)를 하강시키는 단계(407)를 포함하고,
    상기 기판(101)을 상기 지지 표면(111) 상에 고정(405)하기 위해, 상기 유지 장치(100)의 공동(113)에 제1 부압이 가해지고, 상기 캐리어 부재(107)를 상기 클램핑 위치로 하강(407)시키기 위해 제2 부압이 상기 공동(113)에 가해지고 상기 제2 부압은 상기 제1 부압보다 더 낮은 압력인, 기판을 유지하는 방법(400).
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 캐리어 부재(107)의 상기 지지 표면(111) 상에 상기 기판(101)을 놓는(403) 단계는 특히 상기 지지 표면(111) 상의 흡입 개구를 밀봉하는 것에 의해 상기 공동(113) 내에 압력의 감소를 생성하고, 상기 클램핑 위치로 상기 캐리어 부재(107)를 하강(407)시키는 단계는 상기 압력이 감소하는 것에 의해 트리거되거나 및/또는 보조되는, 기판을 유지하는 방법(400).
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 캐리어 부재(107)는 상기 클램핑 위치에서 상기 기판(101)을 상기 본체(103)의 상부측(105)에 대하여 가압하고, 상기 기판(101)에 가해지는 힘은 상기 기판(101)의 가능한 휘어짐이 감소되는 크기인, 기판을 유지하는 방법(400).
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 클램핑 위치에서 상기 기판(101)은 상기 기판(101)과 상부측(105) 사이에 작용하는 부압에 의해 상기 본체(103)의 상기 상부측(105)에 대하여 견인되는, 기판을 유지하는 방법(400).
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 방법(400)은 특히 상기 캐리어 부재(107)를 상기 클램핑 위치로 하강시킨 후에 상기 기판(100)을 회전시키는 단계를 더 포함하는, 기판을 유지하는 방법(400).
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