KR100333362B1 - 웨이퍼 고정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 웨이퍼 고정 장치에 관한 것으로 특히 웨이퍼 고정시 웨이퍼의 측면과 클램프가 접촉하게하여 웨이퍼 표면의 치핑(Chipping) 및 긁힘 등을 방지하고, 웨이퍼 안치시 정확한 위치를 유지하게 하는 웨이퍼 고정 장치에 관한 것이다.
본 발명은 공정쳄버 내에 설치되어 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼 안착 수단과, 웨이퍼 안착수단의 주연에 일정간격을 두고 결합핀으로 회전 가능하도록 다수개 설치되어 웨이퍼를 고정 및 해제하는 클램프와, 클램프의 하부에 설치되어 상하로 구동하면서 상승시 클램프를 밀어 웨이퍼의 고정해제방향으로 일정 각도만큼 회전시키는 클램프 작동바와, 에어의 인/아웃을 조절하는 에어 컨트롤러에 연결된 에어 라인의 상부에 설치되어 에어의 인/아웃에 따라 상하로 이동하면서 클램프 작동바를 상하로 구동시키는 피스톤과, 피스톤에 일측이 연결되고 타측은 클램프 작동바에 연결된 피스톤 로드와, 클램프 작동바 및 피스톤, 피스톤 로드를 수용하며 공정챔버 내의 진공 유지 및 피스톤 실린더 역할을 하는 벨로우즈와, 상승된 클램프 작동바를 하강시켜 웨이퍼의 고정 해제방향으로 회전된 클램프를 웨이퍼의 고정방향으로 복원시키는 클램프 복원수단을 포함하여 구성된다.

Description

웨이퍼 고정 장치{WAFER FIXING EQUIPMENT}
본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 웨이퍼 고정 장치에 관한 것으로 특히 웨이퍼 고정시 웨이퍼의 측면과 클램프가 접촉하게하여 웨이퍼 표면의 치핑(Chipping) 및 긁힘 등을 방지하고, 웨이퍼 안치시 정확한 위치를 유지하게 하는 웨이퍼 고정 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 많은 공정에서 웨이퍼 고정 장치를 사용한다. 일반적으로 웨이퍼 고정에 사용되는 장치로 클램프가 부착되어 웨이퍼의 표면을 압박하여 웨이퍼를 고정하거나 클램프 없이 정전기의 원리를 이용하여 웨이퍼를 잡아주는 것등이 사용되어 왔다. 하지만 전자의 경우 웨이퍼 표면이 손상될 수 있다는 단점이 있고, 후자의 경우 웨이퍼 후면에 파티클이 발생되는 단점이 있었다.
일례로 이온 주입 장비인 임플란트 에서는 웨이퍼 고정장치로 기계식 플레이튼 클램프를 사용하였다.
도 1a와 1b에서 보인 바와 같이, 기계식 플레이튼 클램프(9)는 스파이더(8)가 설치된 정반(4)과 클램프(6)가 설치된 클램프 커버(10)로 구성되며 좌,우에는 정반 내외로 웨이퍼(20)를 공급 또는 이송해 나가는 좌,우 핸들러(22)가 설치된다.
이하, 종래의 장치에서 웨이퍼가 정반에 안착되어 고정되는 동작을 설명한다.
모션 컨트롤러(2)의 신호에 의해 정반(4)이 아래로 내려가며 클램프 커버(10)와 분리되면 상부에 조금씩 돌출되어있던 클램프(6)가 클램프 커버 내로 들어가고 커버는 오픈 된다. 웨이퍼(20)는 핸들러(22)에 의해 클램프 커버(10)와 정반(4) 사이로 이동하고 이때 정반 중앙에 설치된 스파이더(8)가 올라와 핸들러(22)에서 웨이퍼를 들어준다. 핸들러는 다시 원위치로 귀환하고, 스파이더(8)는 다시 아래로 내려오며 정반(4)에 웨이퍼를 안착시킨다. 모션 컨트롤러(2)의 신호에 의해 웨이퍼(20)가 안착되어 있는 정반이 다시 올라가며 클램프 커버(10)와 결합하게 되고, 이때 정반은 클램프 커버 내에 있는 클램프를 밀어올려 커버 외부로 약 3mm정도 돌출 시키므로써 웨이퍼의 상면을 압박하며 고정 하게된다.
이상과 같이 예를 든 종래의 웨이퍼 고정 장치의 경우 웨이퍼 고정시 클램프가 웨이퍼의 상부 표면을 눌러 고정시킨다. 그런데 이런 경우 클램프 각각의 스프링 힘이 다를 수 있어 각 클램프가 웨이퍼를 고정하는 힘이 달라질 수 있었다. 따라서 웨이퍼 상부 표면에 치핑을 유발하거나 및 클램프에의한 긁힘 발생 및 웨이퍼가 정반에서 약간 치우치게 되어 균일한 이온 주입에 방해가 되는 문제점등이 있었다.
이러한 문제점들을 해결하고자 하는 본 발명의 목적은 클램프로 웨이퍼를 고정할 때 웨이퍼의 측면과 클램프가 접촉하게 하여 웨이퍼 표면에서 발생되는 치핑(Chipping) 및 긁힘 등을 방지하며 웨이퍼 안치시 정확한 위치를 유지하게 하는 웨이퍼 고정 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 웨이퍼 고정 장치는 공정쳄버 내에 설치되어 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼 안착 수단과, 웨이퍼 안착수단의 주연에 일정간격을 두고 결합핀으로 회전 가능하도록 다수개 설치되어 웨이퍼를 고정 및 해제하는 클램프와, 클램프의 하부에 설치되어 상하로 구동하면서 상승시 클램프를 밀어 웨이퍼의 고정해제방향으로 일정 각도만큼 회전시키는 클램프 작동바와, 에어의 인/아웃을 조절하는 에어 컨트롤러에 연결된 에어 라인의 상부에 설치되어 에어의 인/아웃에 따라 상하로 이동하면서 클램프 작동바를 상하로 구동시키는 피스톤과, 피스톤에 일측이 연결되고 타측은 클램프 작동바에 연결된 피스톤 로드와, 클램프 작동바 및 피스톤, 피스톤 로드를 수용하며 공정챔버 내의 진공 유지 및 피스톤 실린더 역할을 하는 벨로우즈와, 상승된 클램프 작동바를 하강시켜 웨이퍼의 고정 해제방향으로 회전된 클램프를 웨이퍼의 고정방향으로 복원시키는 클램프 복원수단을 포함하여 구성된다.
도 1a는 종래의 웨이퍼 고정 장치 사시도
도 1b는 종래의 웨이퍼 고정 장치가 주변 장치와 연결된 상태를 간단하게 나타낸 개략도
도 2a는 본 발명에 따른 웨이퍼 고정 장치에서 클램프가 웨이퍼를 고정하고 있는 상태를 보인 정면도
도 2b는 본 발명에 따른 웨이퍼 고정 장치에서 클램프가 웨이퍼를 해제한 모습을 보인 정면도
도 2c는 본 발명에 따른 웨이퍼 고정 장치가 주변 장치와 연결된 상태를 간단하게 도시한 개략도
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >
1:공정 챔버 2:모션 컨트롤러 3:정반 지지바
4:정반 5:제 1스프링 6:클램프(종래 기술)
6-1:클램프(발명) 7:클램프 작동바 8:스파이더
9:기계식 플래이튼 클램프 10:클램프 커버 20:웨이퍼
22:핸들러 32:제 2스프링 34:피스톤
36:피스톤 로드 37:에어 라인 38:벨로우즈
39:에어 컨트롤러
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 자세히 설명한다.
도 2a,2b,2c는 본 발명에 의한 웨이퍼 고정 장치의 구체적인 실시예를 보인 도면이다. 본 발명의 웨이퍼 고정장치는 웨이퍼 (20)와, 클램프(6-1)와, 클램프 구동부와, 스프링(5,32)등으로 구성된다.
웨이퍼가 안치되는 정반(4)은 챔버와 연결된 지지바(3)에 의해 고정되며 웨이퍼를 핸들러(22)로 이송시키거나 전달 받을 수 있게하는 스파이더(8)가 설치된다. 또, 정반의 측면에는 다수개의 클램프(6-1)의 몸체 일부분이 결합핀(6-2)으로 결합되어 있다. 스파이더는 모션 컨트롤러(2)에 의해 동작이 제어 된다. 클램프(6-1)는 상술한 대로 정반(4)측면에 결합핀(6-2)으로 다수개 연결되고 일정각도 회전할 수 있게되어 정반 위로 돌출되는 부분이 웨이퍼의 측면과 접촉하게되어 웨이퍼를 고정한다. 클램프와 직접 접촉하여 클램프를 회전시키는 요소는 클램프 구동부 내의 클램프 작동바(7)와, 클램프와 정반 사이에 설치되는 제 1 스프링(5)이다.
먼저, 클램프 작동바(7)는 클램프 하부에 설치되고 작동바 아래의 피스톤에서 발생되는 상향 직선 운동을 그대로 클램프로 전달하여 클램프가 웨이퍼를 해제시키는 방향(42)으로 회전시킨다. 클램프 구동부에는 클램프 작동바 외에도 에어에 의한 피스톤의 운동으로 직선운동을 발생시키는 부분이 있다. 클램프 구동부 최하단에 위치한 에어 컨트롤러(39)는 에어의 조절기능을 갖는다. 클램프 구동부는 진공과 대기 모두에 노출되므로 챔버(1)내의 진공 유지를 위해 피스톤 실린더로서 벨로우즈(38)를 사용한다. 벨로우즈 내부에는 에어 컨트롤러로부터 유입되는 에어 라인(37)과, 피스톤(34) 및 피스톤 로드(36), 피스톤 로드에 감긴 제 2 스프링(32)이 설치되어 있다.
이하, 본 발명의 동작예를 설명한다.
먼저, 클램프를 고정 상태에서 오픈 상태로 바꾸는 경우의 예를 든다.
에어 컨트롤러(39)가 에어 라인(37)을 통해 벨로우즈(38) 내로 에어를 공급한다.
에어의 압력에의해 피스톤(34)이 상승하고 제 2스프링(32)이 압축한다. 이에따라 피스톤에 연결된 클램프 작동바(7)가 상승하며 클램프 하부에 접촉하며 밀게된다. 이때 클램프와 클램프 작동바의 접촉점과 정반에 클램프가 고정된 점에서 각각 지면에 수선을 그엇을 때 만나지 않아야 한다. 클램프는 일정각도 회전하며 접촉된 웨이퍼와 떨어지게 된다.이때, 제 1 스프링(5)역시 상승력에 의해 압축된다.
이하, 클램프가 다시 웨이퍼 고정 상태로 되는 동작을 설명한다.
에어 컨트롤러(39)에 의해 벨로우즈(38) 내에서 에어가 빠져 나온다. 따라서 피스톤(34)을 올리던 공기 압력이 제거되므로 상승력이 모두 제거된다. 따라서 하향으로 작용하는 스프링의 복원력에 의해 피스톤(34), 클램프 작동바(7)가 하향운동 하고 클램프 역시 웨이퍼를 고정하는 방향(41)으로 회전하여 웨이퍼를 고정한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 고정 장치를 사용하게 되면, 공기압에 의해 작동하는 클램프를 사용하여 웨이퍼를 고정하는 힘이 균일하게 분배 되므로 웨이퍼가 정확히 안치되고 따라서 이온 주입장치 내에서 사용할 경우 정확한 양의 이온 주입이 가능해 진다. 또, 웨이퍼 고정시 클램프가 웨이퍼 측면과 접촉하여 고정 시키므로 웨이퍼 표면에 발생하던 치핑(Chipping) 및 스크래칭(Scratching)등이 사라져 불량을 감소 시킨다.

Claims (4)

  1. 공정쳄버 내에 설치되어 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼 안착 수단과;
    상기 웨이퍼 안착수단의 주연에 일정간격을 두고 결합핀으로 회전 가능하도록 다수개 설치되어 웨이퍼를 고정 및 해제하는 클램프와;
    상기 클램프의 하부에 설치되어 상하로 구동하면서 상승시 상기 클램프를 밀어 웨이퍼의 고정해제방향으로 일정 각도만큼 회전시키는 클램프 작동바와;
    에어의 인/아웃을 조절하는 에어 컨트롤러에 연결된 에어 라인의 상부에 설치되어 에어의 인/아웃에 따라 상하로 이동하면서 상기 클램프 작동바를 상하로 구동시키는 피스톤과;
    상기 피스톤에 일측이 연결되고 타측은 상기 클램프 작동바에 연결된 피스톤 로드와;
    상기 클램프 작동바 및 피스톤, 피스톤 로드를 수용하며 공정챔버 내의 진공 유지 및 피스톤 실린더 역할을 하는 벨로우즈와;
    상승된 상기 클램프 작동바를 하강시켜 웨이퍼의 고정 해제방향으로 회전된 상기 클램프를 웨이퍼의 고정방향으로 복원시키는 클램프 복원수단을 포함하여 구성된 웨이퍼 고정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램프는 웨이퍼 고정시 웨이퍼의 측면에 접촉하는 것이 특징인 웨이퍼 고정 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 클램프 복원 수단은 상기 클램프 안착 수단과 상기 클램프 사이 및 상기 피스톤 로드에 설치되는 스프링(5,32) 인 것이 특징인 클램프 고정 장치.
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