KR100981748B1 - 진공 척 및 이를 구비한 가공 장치 - Google Patents

진공 척 및 이를 구비한 가공 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 척(vacuum chuck)과, 이를 구비한 가공 장치를 제공한다. 상기 진공 척은, 공기를 흡입하는 진공 펌프, 상기 진공 펌프에 연결되고 서로 이격되어 가공 대상물을 지지하는 것으로, 공기가 흡입되는 흡기구(吸氣口)와, 상기 가공 대상물을 지지하는 지지면을 구비한 복수의 마운트(mount), 및 상기 복수의 마운트에 의해 지지된 가공 대상물이 처지지 않도록, 상기 복수의 마운트 사이의 간격이 이격되는 방향으로 각 마운트를 가압하는 장력 제공 수단을 구비한다.

Description

진공 척 및 이를 구비한 가공 장치{Vacuum chuck and machine with the same}
본 발명은 가공 대상물에 산업적으로 유용한 가공을 수행하는 가공 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공 대상물을 지지하는 진공 척(vacuum chuck)과, 이를 구비한 가공 장치에 관한 것이다.
예컨대, 반도체 제조 공정 등에서 얇은 웨이퍼(wafer)에 포토리소그래피(photolithography)를 이용하여 회로를 형성하거나, 레이저(laser)를 조사(照射)하여 통공을 형성할 때 진공 척(vacuum chuck)을 이용하여 상기 웨이퍼를 지지하고, 상기 웨이퍼에 가공을 개시할 수 있다.
상기 진공 척은 가공 공정에 따른 가공 대상물의 구속 및 해제가 용이하고, 구속 중에 가공 대상물의 손상을 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 상기 진공 척은 가공 대상물의 저면의 대부분을 면(面) 지지하는 구성이 아니라 몇몇 지점에서 점(點) 지지하거나 협소한 면적만을 면 지지하는 구성이기 때문에 웨이퍼와 같이 얇은 가공 대상물은 지지되지 않는 부분이 아래로 처져 웨이퍼 전체가 휘어지는, 소위 '워피지(warpage)' 가 발생될 수 있다. 이러한 가공 대상물의 워피지는 가공 대상물에 수행되는 가공의 정밀도를 저해하여 불량률을 높일 수 있어 문제이다.
본 발명은 가공 대상물을 지지하는 중에 상기 가공 대상물의 워피지(warpage)가 억제되는 진공 척과, 이를 구비한 가공 장치를 제공한다.
본 발명은, 공기를 흡입하는 진공 펌프; 상기 진공 펌프에 연결되고 서로 이격되어 가공 대상물을 지지하는 것으로, 공기가 흡입되는 흡기구(吸氣口)와, 상기 가공 대상물을 지지하는 지지면을 구비한 복수의 마운트(mount); 및, 상기 복수의 마운트에 의해 지지된 가공 대상물이 처지지 않도록, 상기 복수의 마운트 사이의 간격이 이격되는 방향으로 각 마운트를 가압하는 장력 제공 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 척을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진공 척은 상기 복수의 마운트 사이의 간격이 이격되는 방향으로 각 마운트가 움직일 수 있게 상기 각 마운트를 안내하는 가이드(guide)를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장력 제공 수단은 상기 마운트를 탄성 가압하는 스프링(spring)을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 마운트의 개수는 적어도 3개이고, 상기 복수의 마운트는 일직선 상에 배치되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장력 제공 수단은, 상기 복수의 마운트를 꼭지점으로 하는 가상의 도형 내부의 일 점을 피봇(pivot) 중심으로 제1 위치와 제2 위치로 피봇 가능한 피봇 부재와, 상기 피봇 부재에 지지되는 스프링을 구비하고, 상기 피봇 부재가 제2 위치일 때 상기 스프링이 상기 마운트를 탄성 가압하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스프링은 판 스프링일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 진공 척과, 상기 진공 척에 의해 고정된 가공 대상물을 가공하기 위한 가공 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 가공 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가공 유닛은 광을 조사(照射)하여 상기 가공 대상물에 홈 또는 통공을 형성하기 위한 드릴링 유닛(drilling unit)일 수 있다.
본 발명은 웨이퍼와 같이 얇은 가공 대상물을 지지하는 경우에도 워피지가 억제될 수 있으므로 가공 대상물에 수행되는 가공 정밀도가 향상되고, 불량률을 낮출 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 진공 척과, 이를 구비한 가공 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가공 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 진공 척을 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 진공 척과, 이에 지지되는 가공 대상물을 도시한 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공 장치(10)는 가 공 대상물의 일 예인 얇은 두께의 웨이퍼(wafer, 5)에 홈 또는 통공을 형성하기 위한 장치로서, 상기 웨이퍼(5) 상의 미리 정해진 특정 지점에 광의 일종인 레이저(laser, L)를 조사(照射)하는 레이저 드릴링 유닛(30)과, 가공 작업 중에 상기 웨이퍼(5)를 고정 지지하기 위한 진공 척(vacuum chuck, 11)을 구비한다.
상기 진공 척(11)은 공기를 흡입하는 진공 펌프(12)와, 공기를 흡입하여 웨이퍼(5)를 부착시켜 지지하는 4개의 마운트(15)와, 상기 4개의 마운트(15) 사이의 간격이 이격되는 방향으로 각 마운트(15)를 가압하는 장력(tension) 제공 수단을 구비한다. 상기 4개의 마운트(15)는 각각 호스(14)에 의해 상기 진공 펌프(12)와 연결된다. 상기 각 마운트(15)는 그 말단에 상기 웨이퍼(5)의 저면을 부분적으로 지지하는 지지면(17)을 구비하고, 상기 지지면(17)의 중앙에 상기 진공 펌프(12)의 작동으로 공기가 흡입되는 흡기구(吸氣口, 16)를 구비한다.
상기 4개의 마운트(15)는 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(5)가 점유하는 영역 내부에 모두 배치되며 일직선 상에 배치되지 않는다. 상기 4개의 마운트(15)를 꼭지점으로 하는 가상의 사각형 내부에 상기 웨이퍼(5)의 무게 중심(미도시)이 위치하도록 상기 웨이퍼(5)가 놓여지면 상기 웨이퍼(5)가 상기 마운트(15)의 지지면(17)에서 떨어지지 않고 지지될 수 있다. 또한, 상기 진공 펌프(12)를 이용하여 흡기구(16)를 통해 공기를 흡입함으로써 상기 흡기구(16)와 이에 연결된 호스(14)로 이루어진 공기 통로가 대기압보다 낮은 기압 상태가 되므로, 상기 웨이퍼(5)가 4개의 마운트(15)에 고정될 수 있다.
상기 장력 제공 수단은 모터(20)에 의해 제1 위치와 제2 위치로 피봇(pivot) 가능한 피봇 부재(22)와, 상기 피봇 부재(22)에 지지되는 4개의 판 스프링(25)을 구비한다. 상기 피봇 부재(22)는 상기 4개의 마운트(15)를 꼭지점으로 하는 가상의 사각형 내부의 일 점을 피봇 중심(pivot center, C)으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 피봇한다. 상기 4개의 판 스프링(25)은 상기 피봇 중심(C)에 대해 방사 방향(radial direction)으로 돌출되어 있으며, 그 말단에는 가압부(26)가 마련된다.
상기 피봇 부재(22)가 제1 위치일 때 상기 판 스프링(25)은 도 2에서 이점쇄선으로 도시된 바와 같이 인접한 한 쌍의 마운트(15) 사이에 위치한다. 따라서, 상기 제1 위치에서는 상기 피봇 중심(C)에서 상기 가압부(26)까지의 이격 거리(D1)가, 상기 피봇 중심(C)에서 상기 마운트(15)까지의 최단거리(D2)보다 크지만, 상기 판 스프링(25)은 상기 마운트(15)를 가압하지 않는다. 한편, 상기 피봇 부재(22)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 일정 각도만큼 회전하여 상기 피봇 부재(22)가 제2 위치일 때에는, 도 2에서 실선으로 도시된 바와 같이 상기 판 스프링(25)의 가압부(26)가 상기 마운트(15)에 밀착되어 상기 마운트(15)를 탄성 가압한다.
상기 진공 척(11)은 상기 4개의 마운트(15) 사이의 간격이 이격되는 방향으로 각 마운트(15)가 움직일 수 있게 상기 각각의 마운트(15)를 안내하는 가이드(guide, 28)를 더 구비한다. 도 2의 실시예에서 상기 가이드(28)는 상기 회전 중심(C)에서 방사 방향(radial direction)으로 멀어지도록 각각의 마운트(15)를 안내한다. 상기 마운트(15)가 가이드(28)를 따라 움직일 수 있는 한계에 이르면 상기 판 스프링(25)이 탄성 변형되므로, 상기 마운트(15)의 과도한 움직임으로 인한 마운트(15)의 손상이나, 상기 마운트(15)에 고정 지지된 웨이퍼(5)의 손상이 방지된 다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 웨이퍼(5)가 복수의 마운트(15) 위에 놓여지고, 진공 펌프(12)를 작동하여 흡기구(16)를 통해 공기를 흡입함으로써 상기 웨이퍼(5)가 복수의 마운트(15) 위에 고정 지지된다. 그러나, 마운트(15)에 의해 직접 지지되지 못한 웨이퍼(5)의 영역들은, 도 3에서 이점쇄선으로 도시된 바와 같이 중력(重力)으로 인해 아래로 처지는 워피지(warpage)가 발생될 수 있다. 이러한 웨이퍼(5)의 처짐을 무시하고 레이저 드릴링 유닛(30)을 이용하여 레이저(L)를 조사하면 웨이퍼(5) 상의 의도된 지점을 벗어난 지점에 홈 또는 통공이 형성될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 상기 피봇 부재(22)를 제1 위치에서 제2 위치로 피봇하면 판 스프링(25)이 4개의 마운트(15)를 서로 이격되도록 가압하므로 상기 마운트(15)에 흡착된 웨이퍼(5)에 장력(tension)이 가해져 웨이퍼(5)의 워피지 정도가 감소하고 편평도가 향상된다. 따라서, 이때 상기 레이저 드릴링 유닛(30)을 이용하여 레이저(L)를 조사하면 웨이퍼(5) 상의 의도된 지점에 홈 또는 통공을 형성할 수 있다. 한편, 상기 4개의 마운트(15)의 움직임으로 인해 상기 웨이퍼(5)에 과도한 장력이 가해져 파손되기 전에 상기 판 스프링(25)이 탄성 변형되므로 상기 웨이퍼(5)의 파손이나 마운트(15)의 파손이 방지될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가공 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 진공 척을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 진공 척과, 이에 지지되는 가공 대상물을 도시한 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5 ...웨이퍼 10 ...가공 장치
11 ...진공 척 12 ...진공 펌프
14 ...호스 15 ...마운트(mount)
16 ...흡기구 17 ...지지면
20 ...모터 22 ...피봇 부재
25 ...판 스프링 30 ...레이저 드리릴 유닛

Claims (8)

  1. 공기를 흡입하는 진공 펌프;
    상기 진공 펌프에 연결되고 서로 이격되어 가공 대상물을 지지하는 것으로, 공기가 흡입되는 흡기구(吸氣口)와, 상기 가공 대상물을 지지하는 지지면을 구비한 복수의 마운트(mount); 및,
    상기 복수의 마운트에 의해 지지된 가공 대상물이 처지지 않도록, 상기 복수의 마운트 사이의 간격이 이격되는 방향으로 각 마운트를 가압하는 장력(tension) 제공 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 척(vacuum chuck).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 마운트 사이의 간격이 이격되는 방향으로 각 마운트가 움직일 수 있게 상기 각 마운트를 안내하는 가이드(guide)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 진공 척.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 장력 제공 수단은 상기 마운트를 탄성 가압하는 스프링(spring)을 구비한 것을 특징으로 하는 진공 척.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 마운트의 개수는 적어도 3개이고, 상기 복수의 마운트는 일직선 상에 배치되지 않은 것을 특징으로 하는 진공 척.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 장력 제공 수단은, 상기 복수의 마운트를 꼭지점으로 하는 가상의 도형 내부의 일 점을 피봇(pivot) 중심으로 제1 위치와 제2 위치로 피봇 가능한 피봇 부재와, 상기 피봇 부재에 지지되는 스프링을 구비하고,
    상기 피봇 부재가 제2 위치일 때 상기 스프링이 상기 마운트를 탄성 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공 척.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 스프링은 판 스프링인 것을 특징으로 하는 진공 척.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항의 진공 척; 및,
    상기 진공 척에 의해 고정된 가공 대상물을 가공하기 위한 가공 유닛;을 구비한 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 가공 유닛은 광을 조사(照射)하여 상기 가공 대상물에 홈 또는 통공을 형성하기 위한 드릴링 유닛(drilling unit)인 것을 특징으로 하는 가공 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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