基板处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种基板处理装置，更为详细地，涉及一种基板处理装置，其防止装载基板的过程中基板损伤,并可以提高稳定性及可靠性。

背景技术：

化学机械研磨(CMP)系统是一种用于对晶元表面进行精密研磨加工的装置，其目的是为了实现由大面积平坦化和用于形成电路的接触/配线膜分离及高集成元件化导致的晶元表面粗糙度(surface roughness)的提高等，大面积平坦化是去除由在半导体元件制作过程中反复执行掩蔽、蚀刻及配线工艺等的同时产生的晶元表面的凹凸引起的单元区域和周边电路区域间的高度差。

化学机械研磨系统，将晶元装载于载体头90之后，如韩国登记专利公报第10-1188579号等中公开的一样，使得载体头移动的同时在规定的研磨平板对晶元的研磨面同时进行利用机械摩擦的机械研磨与利用研磨液的化学研磨。

此时，如图1所示，载体头90在化学机械研磨工艺中将用于通过底板92a向下方加压晶元W的膜92固定于本体部91，在膜92和本体部91之间形成有压力腔室(chamber)92C，利用从压力调节部95通过空气压力供给管95a施加的空气压力可将晶元W向下方加压。并且，在膜92的周围设置有防止晶元W脱离的卡环(retainer ring)93，在化学机械研磨工艺中，通过卡环腔室(retaining chamber)93C的空气压力可将卡环93向下方加压。

此外，如图1所示，将晶元W装载于载体头90的装载装置1包括：放置架10，其用于放置晶元W；驱动部MH，其使得放置架10向上下方向10d移动。换句话说，如图2所示，在将晶元W放置在放置架10的中央区域A1的状态下，如果将放置架10向上方10d1移动规定的高度9H，则载体头90接近放置架10并将吸入压施加于中央的贯通孔95X，据此，晶元W成为以紧贴于载体头90的膜底板92a的形式被装载的状态。

但是，在未进行化学机械研磨工艺期间，通过压力调节部95，载体头90的卡环腔室(retainer chamber)93C的压力不能得到精确地调节，因此载体头90的卡环93以向下方低垂的状态移动。不仅如此，通过移动驱动部M进行移动的载体头90的高度难以精确地调节至具有1mm之内的误差的高度。

因此，具有的问题在于，即使将装载装置1的放置架10的高度设置为一定，抓握晶元W的膜底板92a和放置于装载装置1的放置架10的晶元W之间的间距e也无法保持一定，在所述间距e比规定的间距大的情况下，产生无法使得放置于装载装置10的晶元W装载于载体头90的错误。

为了解决上述问题，如图3所示，在现有技术中提出如下一种方案：在晶元装载装置1的边缘以通过弹簧30进行弹性支撑的状态设置有首先与载体头9的卡环93接触的可动接触部20。据此，与膜93的底板相比，向下方低垂的卡环93与可动接触部20接触，随着载体头9向下方移动，通过卡环93按压可动接触部20的同时可更精确地调节膜92的底板92a与装载装置1的晶元W之间的间隙,晶元W被吸附固定于膜92的底板92a。

但是，相对于载体头9的放置架10的位置(中心对齐位置)只要有一点偏差，如图4所示，也会产生如下严重的问题：在载体头9向下方移动9d的同时，卡环93的底面93a和晶元W的边缘产生碰撞，从而晶元W的位置发生偏离，不仅无法正确地将晶元W装载于载体头9，还会引起晶元W的损伤。

由此，最近就将晶元W从装载装置1装载至载体头9而言，正在进行多种用于以排除晶元W的损伤可能性的状态无误地进行装载的研究，但目前尚有不足，需要对此的开发。

技术实现要素：

本实用新型目的在于，提供一种基板处理装置，其能够在没有基板的损伤及破损的情况下稳定地对基板进行装载。

尤其，本实用新型的目的在于，在将基板装载至载体头的工艺中，防止由卡环与基板的接触引起的基板的损伤及破损，并提高基板的装载稳定性。

此外，本实用新型的目的在于，可以快速并稳定地执行基板的位置对齐，并且可以无误地装载基板。

此外，本实用新型的目的在于，在基板的装载工艺中可以减弱对基板施加的力，并且可以使基板损伤最小化。

此外，本实用新型的目的在于，提高稳定性及可靠性，装载基板后准确地控制下一工艺。

为了达成所述本实用新型的目的，本实用新型提供一种基板处理装置，其包括：载体头，其包括搭载基板的膜和配置于膜周围的卡环；放置架，其包括放置卡环的卡环放置部件和形成于卡环放置部件并放置基板的基板放置部，用于将基板装载于载体头；定心单元(centering unit)，其使得卡环放置部件相对于载体头移动至规定的对齐位置。

如上所述，根据本实用新型，可以得到在没有基板的损伤及破损的情况下稳定地对基板进行装载的有利效果。

尤其，根据本实用新型可以得到如下有利的效果：在将基板装载于载体头的工艺中防止由卡环和基板的接触引起的基板的损伤及破损，并且提高基板的装载稳定性。

此外，根据本实用新型可以得到如下的有利效果：可以快速并稳定地执行基板的位置对齐，并且无误准确地装载基板。

此外，根据本实用新型可以得到如下有利的效果：在基板的装载工艺中可以减弱对基板施加的力(按压基板的力)，并且使得由于向基板施加的力的增加引起的基板的损伤最小化。

此外，根据本实用新型可以得到如下有利效果：提高稳定性和可靠性，准确地控制装载基板后的下一工艺。

附图说明

图1是表示现有的晶元装载装置的构成的图，

图2是表示图1的载体头靠近晶元的状态的图，

图3及图4是表示现有的其他的形态的晶元装载装置的构成的图，

图5是用于说明根据本实用新型的基板处理装置的侧面图，

图6是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的放置架的立体图，

图7是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的放置架的平面图，

图8及图9是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的装载基板工艺的图，

图10至图12是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的约束单元的图，

图13是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的移动单元的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明，但本实用新型并不受实施例的限制或限定。作为参考，在本说明书中相同的标号实际上指相同的要素，在这样的规定下可以引用记载于其他附图的内容来进行说明，并且可以省略判断为对该领域从业者来说显而易见的内容或者重复的内容。

图5是用于说明根据本实用新型的基板处理装置的侧面图，图6是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的放置架的立体图，图7是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的放置架的平面图。此外，图8及图9是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的装载基板工艺的图，图10至图12是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的约束单元的图，图13是用于说明作为根据本实用新型的基板处理装置的移动单元的图。

参照图5至图13，根据本实用新型的基板处理装置包括：载体头100，其包括搭载基板10的膜192和配置于膜192周围的卡环193；放置架200，其包括放置卡环193的卡环放置部件210和形成于卡环放置部件210并放置基板10的基板放置部220，用于将基板10装载于载体头100；定心单元(centering unit)250，其使卡环放置部件210相对于载体头100移动至规定的对齐位置。

其目的在于，在没有基板10的损伤及破损的情况下将基板10从放置架200稳定地装载至载体头100。

换句话说，在将放置于放置架的基板装载于载体头的过程中，相对于载体头的放置架的位置(中心对齐位置)只要有一点偏差，也会产生如下问题：载体头的卡环与基板产生碰撞的同时基板的位置发生偏离，不仅无法正确地将基板装载于载体头，还会引起基板的损伤及破损。

尤其，具有如下问题：在放置架中放置基板的基板放置部和放置卡环的卡环放置部可相互移动地进行分离的构造中，即使使得卡环放置部相对于载体头对齐位置，如果相对于载体头的基板放置部的位置有偏差的话就会在装载工艺中产生基板和卡环的碰撞。

但是，本实用新型通过在放置卡环193的卡环放置部件210上形成放置基板10的基板放置部220，可以得到如下的有利效果：使卡环放置部件210相对于载体头100对齐的同时可以同时实现相对于载体头100的基板10的对齐，由此防止在基板10的装载工艺中载体头100(卡环)和基板的碰撞。

此外，本实用新型可以得到如下有利的效果：直至将基板10搭载至膜192之前维持相对于载体头100的基板10的对齐状态并可以使得基板10的晃动最小化，由此提高基板10的装载稳定性。

此外，本实用新型可以得到如下有利的效果：和载体头100最先接触的卡环放置部件210相对于载体头100进行对齐的同时可对齐基板放置部220，由此简化了相对于载体头100的放置架200的对齐工艺以及缩短了对齐所需的时间。

作为参考，在装载基板10时，随着放置架200从载体头100的下部向上方移动，载体头100的卡环193可先与放置架200的上面接触，并且放置架200的上面(基板的上面)和载体头的膜192之间的间隔如果接近一定以上，则基板10装载至载体头100。

载体头100从放置架200获得基板10的装载后，在向提供至研磨平板(未示出)上的研磨垫(未示出)上面供给研磨液的状态下对基板10进行加压从而执行化学机械研磨工艺，利用研磨垫及研磨液的化学机械研磨工艺结束后基板10被移送至清洗装置。

载体头100可根据要求的条件及设计样式设置为各种结构。例如，载体头100包括：本体部191，其以可旋转的形式设置；膜192，其设置于本体部191的底面；以及卡环193，其以配置于膜192的周围的形式结合于本体部191的边缘部并防止基板10的脱离。

膜192可根据要求的条件及设计样式设置为各种结构。例如，在膜192可形成多个活板(flap)(例如，环形态的活板)，并且通过多个活板在本体部191和膜192之间可形成有沿着本体部192的半径方向被划分的多个压力腔室192C。

在各个压力腔室192C可分别设置有用于测定压力的压力传感器。各个压力腔室192C的压力可通过压力控制部195的控制来个别地得到调节，并且通过对各个压力腔室192C的压力进行调节，从而可个别地调节加压基板10的压力。

在载体头100的中心部可形成有通过膜192的开口而贯通形成的中心部压力腔室195X。中心部压力腔室195X与基板10直接连通并在吸入压的作用下将基板10紧贴于载体头100的膜192，由此可对基板10进行装载。

放置架200设置为可沿着上下方向升降，在放置架200的上面放置有用于装载(或卸载)的基板10。

更为具体地，放置架200包括：卡环放置部件210，其用于放置卡环193；和基板放置部220，其形成于卡环放置部件210并用于放置基板10。

卡环放置部件210可形成为可放置卡环193的多样的结构，本实用新型不受卡环放置部件210的形状和结构的限定或限制。

例如，卡环放置部件210沿着卡环193的圆周方向在间隔开(例如，以120度的间隔来隔开)的位置可以部分支撑卡环193的底面。根据情况的不同，卡环放置部件也可以沿着卡环的圆周方向形成环形并可连续地支撑卡环的底面。

基板放置部220与卡环放置部件210形成为一体并支撑基板10的底面。

优选地，基板放置部220配置于卡环193的内侧，卡环193放置于比基板放置部220高的位置的卡环放置部件210。

例如，基板放置部220以凸出的形式形成于卡环放置部件210的上面。以下，将以基板放置部220大致形成为圆锥形态为例进行说明。根据情况的不同，基板放置部可形成为多面棱柱形态或其他不同的形态，并且基板放置部的形态及结构可根据所需的条件及设计样式进行多样变形。

优选地，沿着基板的圆周方向以间隔开的形式设置多个基板放置部220，通过在多个基板放置部220放置基板，可以得到提高基板的放置稳定性的有利效果。根据情况的不同，也可以沿着基板的圆周方向将基板放置部形成为环形。

此外，基板处理装置包括：基板安放部件230，其设置为可相对于卡环放置部件210上下移动并使基板从基板放置部220选择性的上升；和升降部件240，其选择性地使基板安放部件230升降。

基板安放部件230可形成为能够使放置于基板放置部220的基板选择性的上升的多种结构。

例如，基板安放部件230和放置于基板放置部220的基板的底面以间隔开的形式配置于卡环放置部件210的上面，随着升降部件240的上升沿着基板的圆周方向在间隔开(例如，以120度间隔来隔开)的位置对基板的底面进行部分支撑。根据情况的不同，基板安放部件也可以沿着基板的圆周方向形成为环形，从而可连续地支撑基板的底面。

作为参考，在本实用新型中虽然以基板安放部件230形成为板形态为例进行说明，但根据不同的情况也可将基板安放部件形成为棒状或杆状。

升降部件240设置为使基板安放部件230选择性地升降，卡环放置部件210设置为通过升降部件240选择性地进行升降。

例如，基板安放部件230包括通过卡环放置部件210并从卡环放置部件210的底面露出的升降引导部232，升降部件240设置为使升降引导部232选择性地进行升降。

为此，在卡环放置部件210沿着上下方向贯通形成贯通孔(未示出)，升降引导部232通过贯通部结合于基板安放部件230的底面。

更为具体地，升降部件240包括：升降轴242，其支撑安装于放置架200的底面的定心单元250并设置为相对于定心单元250可上下移动；和轴延长部244，其连接于升降轴242并随着升降轴242的上下移动选择性地与升降引导部232接触并使升降引导部232升降。例如，轴延长部244可形成为以可与升降引导部232接触的形式凸出于升降轴242的外周面的形态。

通过所述的结构，通过升降轴242的上升使得载体头100和放置架200之间的间隔接近于一定以上(卡环与卡环放置部件接触)时，卡环放置部件210的上升被限制，在卡环放置部件210的上升被限制的状态下升降轴242针对卡环放置部件210(定心单元)向上部方向移动。

同时，在卡环193与卡环放置部件210接触的过程中，卡环放置部件210相对于载体头100对齐的同时进行基板10相对于载体头100的对齐。

之后，随着升降轴242针对卡环放置部件210向上部方向移动，从升降轴242延长的轴延长部244可以与从基板安放部件230延长的升降引导部232接触，在轴延长部244和升降引导部232接触的状态下，随着升降轴242向上部方向移动，放置于基板放置部220的基板以安放于基板安放部件230的状态和基板安放部件230一起上升并紧贴于载体头100(膜)。

如上所述，本实用新型通过将放置卡环193的卡环放置部件210和放置基板10的基板放置部220形成为一体，使得卡环放置部件210相对于载体头100对齐的同时可以实现基板10相对于载体头100的对齐，由此可以得到防止基板10的装载工艺中载体头100(卡环)和基板10碰撞的有利效果。

另外，本实用新型可以得到如下有利效果：直至将基板10搭载至膜192之前维持基板10相对于载体头100的对齐状态并可以使得基板10的晃动最小化，由此提高基板10的装载稳定性。

此外，本实用新型可以得到如下有利效果：和载体头100最先接触的卡环放置部件210相对于载体头100进行对齐的同时可对基板放置部220进行对齐，由此简化了相对于载体头100的放置架200的对齐工艺以及缩短了对齐所需的时间。

优选地，相对于卡环放置部件210的基板安放部件230的上下移动通过第一弹性部件246弹性地得到支撑。

作为第一弹性部件246，可以使用通常的弹簧部件。根据不同的情况可使用其他弹性体来代替弹簧部件，或者也可以利用空气压力或液压来构成第一弹性部件。

如上所述，通过使得相对于卡环放置部件210的基板安放部件230的上下移动弹性地得到支撑，膜192与基板接触时，基板安放部件230相对于卡环放置部件210可以向下部方向弹性地进行移动，由此可得到如下有利效果：随着膜192与基板10接触可使施加于基板10的力衰减，并将通过施加于基板10的冲击力导致的基板10的损伤及变形最小化。

此外，相对于定心单元250(卡环放置部件)的升降轴242的上下移动通过第二弹性部件234来弹性地得到支撑。

作为第二弹性部件234可使用通常的弹簧部件。根据不同的情况可以使用其他不同的弹性体来代替弹簧部件，或者也可以利用空气压力或液压来构成第二弹性部件。

如上所述，通过使得相对于定心单元250的升降轴242的上下移动得到弹性的支撑，膜192与基板接触时，升降轴242可以针对定心单元250(卡环放置部件)向下部方向弹性地进行移动，由此可以得到如下有利效果：随着膜192与基板10的接触可以使施加于基板10的力衰减，并且可以将通过施加于基板的冲击力导致的基板的损伤及变形最小化。

尤其，本实用新型通过在基板的装载工艺中使得施加于基板的力(按压基板的力)通过第一弹性部件246和第二弹性部件234得到双重衰减，可以得到如下有利效果：可以减弱施加于基板10的力，并且将基板10的损伤及变形最小化。

定心单元250的设置是为了使得卡环放置部件210相对于载体头100移动至规定的对齐位置。

在此，所谓的定心单元250使得卡环放置部件210相对于载体头100移动至对齐位置，定义为调节卡环放置部件210的位置，以便载体头100的中心位置和卡环放置部件210的中心位置一致。

此时，相对于载体头100的卡环放置部件210的位置对齐可以通过以下形式进行：使得卡环放置部件210相对于载体头100水平移动相对于载体头100的卡环放置部件210的偏心距离(错位配置的距离)程度。

尤其，定心单元250通过在将基板10装载于载体头100之前使得放置架200相对于载体头100对齐，可以得到如下有利的效果：在装载工艺中预先防止卡环193和基板10的接触并防止基板10的损伤及破损。

更为具体地，定心单元250包括：第一摆块(centering block)252，其结合于升降轴242；和第二摆块254，其结合于卡环放置部件210并相对于第一摆块252进行水平移动。

第一摆块252和第二摆块254可结合为能够相对水平移动的多种结构，并且本实用新型并不受第一摆块252和第二摆块254的结合结构的限制或限定。

优选地，第一摆块252和第二摆块254解除外力(使第二摆块254相对于第一摆块252移动的力)时，通过第一摆块252和第二摆块254的相互磁力使第一摆块252和第二摆块254的中心恢复为互相对齐的初始位置。根据不同的情况也可以将第一摆块和第二摆块结合为万向节(gimbal)结构。

此外，基板处理装置包括约束单元260，约束单元260用于在放置架200上对基板10进行选择性的约束。

约束单元260的设置是为了稳定地维持放置于放置架200(基板放置部)的基板10的放置状态。

约束单元260可以形成为可对基板10进行选择性的约束的多种结构。例如，约束单元260包括：夹具262，其以可沿着接近及远离基板10的周围面的方向移动的形式安装于卡环放置部件210；弹簧部件264，其用于弹性地支撑相对于卡环放置部件210的夹具262的移动。

夹具262以可沿着接近及远离基板10的周围面的方向(例如，基板的半径方向)移动的形式安装于卡环放置部210，夹具262与基板10的周围面接触时对基板10的放置状态进行约束。

例如，沿着基板10的圆周方向以间隔开的形式设置3个夹具262。根据情况的不同，约束单元可由2个以上的夹具构成，或者也可包括4个以上的夹具。

弹簧部件264弹性地实现相对于卡环放置部件210的夹具262的移动并支撑夹具262。例如，作为弹簧部件264可以使用通常的螺旋弹簧(coi l spring)。

此外，基板处理装置包括解锁单元270，其用于解锁(unlock)卡环193接近于卡环放置部件210时夹具262对基板的约束。

解锁单元270设置为载体头100的卡环193接近于卡环放置部件210时自动解锁夹具262对基板10的约束。

例如，解锁单元270包括：上部倾斜引导部272，其形成于夹具262的上部；解锁部件274，其沿着上下方向以可移动的形式安装于卡环放置部件210，与卡环193接触时沿着上部倾斜引导部272进行移动，并且使夹具262向远离基板的方向移动。

通过所述构造，卡环193与解锁部件274的上部接触时，解锁部件274被卡环193加压并向下部方向移动。解锁部件274在向下部方向移动的同时解锁部件274的下端沿着上部倾斜引导部272进行移动，从而解锁部件274的上下移动可以转换为夹具262的左右移动，并且通过夹具262向远离基板的方向进行移动，从而解锁夹具262对基板的约束。

优选地，解锁单元270包括解锁弹簧部件276，解锁弹簧部件276用于弹性地支撑解锁部件274的上下移动。卡环和解锁部件274的接触解除时通过解锁弹簧部件276的弹力使夹具262再次恢复到约束基板的位置。

而且，基板处理装置包括移动单元280，在基板10被放置于基板放置部220之前，移动单元280使夹具262向远离基板10的方向移动。

在夹具262向接近基板10的方向移动的状态下难以将基板10放置于基板放置部220。为此，移动单元280的设置是为了在基板10被放置于基板放置部220之前将夹具262定位于解锁位置。在此，所谓的夹具262的解锁位置，定义为夹具262以与基板10的周围隔开的方式配置的状态。

例如，移动单元280包括：下部倾斜引导部282，其形成于夹具262的下部；移动部件284，其以可沿着上下方向移动的形式设置于夹具262的下部，与夹具262接触时沿着下部倾斜引导部282进行移动，并使夹具262向远离基板的方向移动。

通过所述构造，在基板10被放置于基板放置部220之前移动部件284相对于夹具262向上部方向移动。移动部件284向下部方向移动的同时移动部件284的上端沿着下部倾斜引导部282进行移动，据此，移动部件284的上下移动可以转换为夹具262的左右移动，并且夹具262位于与基板10隔开的解锁位置。

基板10被放置于基板放置部220之后，放置架200上升至一定的高度，由此夹具262再次移动至约束基板10的约束位置(与基板接触的位置)。

优选地，移动单元280包括移动弹簧部件286，用于弹性地支撑移动部件284的上下移动。放置架200上升至一定高度时通过移动弹簧部件286的弹力使移动部件284向下部方向回归。

如上所述，虽然参照本实用新型的优选的实施例进行了说明，但可以理解的是，如果是相关技术领域的熟练的从业者，在不脱离权利要求书中记载的本实用新型的思想及领域的范围内可以对本实用新型以多样形式进行修改及变更。

标号说明

10：基板 100：载体头

200：放置架 210：卡环放置部件

220：基板放置部 230：基板安放部件

232：升降引导部 234：第二弹性部件

240：升降部件 242：升降轴

244：轴延长部 246：第一弹性部件

250：定心单元 252：第一摆块

254：第二摆块 260：约束单元

262：夹具 264：弹簧部件

270：解锁单元 272：上部倾斜引导部

274：解锁部件 276：解锁弹簧部件

280：移动单元 282：下部倾斜引导部

284：移动部件 286：移动弹簧部件