KR101176821B1 - 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연삭용 테이블(1)과, 상기 테이블의 상부에 설치된 마운팅지그(2)와, 상기 마운팅지그(2)의 상부에 설치된 진공척(3)과, 상기 진공척(3)과 진공척(3)의 상부 일측에 이격되어 설치된 연삭숫돌(4)과, 상기 진공척(3)과 연삭숫돌(4)사이에 설치된 절삭유분사노즐(10)및 절삭유분사기(12)와, 상기 절삭유분사기(12)와, 진공척(3)에 절삭유를 공급하는 절삭유공급파이프(5)가 연결된 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)와, 상기 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)의 다른 일측에 연결된 절삭유회수파이프(6)로 구성된 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치에 관한 것이다.

Description

온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치{vacuum chuck making device for temperature control type wafer}
본 발명은 반도체 웨이퍼용 진공척의 제조에 관련된 것으로서, 연삭기의 냉각수 공급시스템과 가공용 테이블의 냉각수 순환시스템을 개량한 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 라디오, 컴퓨터, 텔레비젼 등의 각종 전자 제품에는 필수적으로 다이오우드, 트랜지스터, 사이리스터등의 반도체 소자가 필요하고, 반도체 소자는, 산화실리콘(모래)에서 고순도의 실리콘을 추출한 것을 단결정으로 성장시키고 이를 원판 모양으로 잘라서 웨이퍼를 만드는 과정, 상기 웨이퍼의 전체 표면에 막을 형성하고 필요한 부분을 제거하여 일정한 패턴을 형성하는 과정, 형성된 패턴에 따라 불순물 이온을 도핑하고 금속배선을 통하여 최초 설계된 회로를 구현하며 필요한 소자로 만들기 위한 패키지 공정등이 포함된 일련의 웨이퍼 가공 과정을 통하여 제조된다.
웨이퍼용 진공척은 반도체 제조공정에 사용되는 부품 중 매우 정밀한 가공이 요구되는 핵심 부품으로서 12인치(300mm) 다이싱용의 경우 5㎛정도의 평탄도를 요구한다. 이러한 정밀가공을 위해서 대부분의 진공척 제조업체에서는 최적의 온도조건인 23~24℃의 일률적인 환경에서 제작이 이루어지기 때문에 실제 사용되어지는 반도체 제조공장의 실내온도나 가공 시 사용되어지는 절삭수의 온도가 이와 다를 경우 재료의 변형이 발생하여 심각한 불량현상을 초래하게 된다.
이러한 현상을 감소시키고자 많은 연구가 있어 왔다.
국내공개특허공보 공개번호 제1020090033247호에는 정전척(5)을 포함하고, 정전척(5) 상에 웨이퍼를 설치하고, 정전척(5) 상에 서로 연결되지 않는 중심 후방냉각기체 통로(2)와 에지 후방냉각기체 통로(4)를 설치하며, 중심 후방냉각기체 통로(2)와 웨이퍼의 접촉하는 부분은 밀접하게 접촉하여 밀폐가 양호하고, 에지 후방냉각기체 통로(4)와 웨이퍼가 접촉하는 부분의 접촉면을 다소 거칠게 하거나 정전척(5)의 에지에 하나 또는 다수의 기체 누설공(11)을 설치하여, 에지 후방냉각기체 통로(4)의 냉각기체가 거친 면을 따라 또는 누설공(11) 부분으로 누설되게 하고, 중심 후방냉각기체 통로(2)와 연결된 것은 압력강도 조절기(8)이고, 에지 후방냉각기체 통로(4)와 연결된 MFC로 구성된 온도 제어 장치 및 그 웨이퍼 온도를 제어하는 방법이 공개되어 있고,
동 공보 공개번호 제1020050069684호에는 상면에 웨이퍼가 안착되는 정전척, 상기 정전척으로 헬륨가스를 공급하는 공급부, 상기 공급부와 정전척을 잇는 공급관을 포함하여 이루어지는 반도체 웨이퍼용 정전척의 온도조절장치에 있어서, 상기 정전척의 중심과 가장자리에는 각각 온도센서가 설치되며, 상기 정전척의 중심과 가장자리에는 헬륨가스가 유입되는 각각의 유입공이 형성되고, 상기 정전척의 내부에는 상기 각각의 유입공으로 유입된 헬륨가스의 이동통로가 되는 각각의 유로부가 형성된 반도체 웨이퍼용 정전척의 온도조절장치 및 온도조절방법이 공개되어 있으며,
동 공보 공개번호 제1019990020125호에는 자기 저항 헤드를 제조하기 위한 알틱(AlTiC)재질의 웨이퍼를 옮기기 위한 척에 있어서, 상기한 웨이퍼의 온도 감지를 위해 상기한 척의 저면에 매설한 온도 감지 수단과, 상기한 웨이퍼의 냉각을 위해 가스를 분사할 수 있도록 그 일측에 설치한 가스 분사 수단과, 상기한 온도 감지 수단에서 감지된 온도를 비교한 후, 가스 분사 수단의 작동을 지시하는 콘트롤 수단을 구비한 자기저항 헤드(Magneto Resistive Head)를 제조하기 위한 웨이퍼(Wafer)의 척킹 장치가 기재되어 있고,
국내등록특허공보 등록번호 제100609064호에는 웨이퍼가 안착되는 바디, 바디 내부에 바디와 수평으로 설치되며, 복수개의 분지관으로 분지된 온도조절가스 공급 라인으로, 각 분지관의 바디 가장자리부의 직경이 바디 중심부의 직경보다 큰 온도조절가스 공급 라인; 및 바디를 덮는 플레이트로, 온도조절가스 공급 라인 상에 대응하도록 수직으로 관통하여 형성되어 웨이퍼의 일면으로 온도조절가스를 분사하는 복수개의 분사홀들을 포함하되, 바디 가장자리부에 배치되는 분사홀들의 직경이 바디 중심부에 배치되는 분사홀들의 직경보다 큰 분사홀들을 포함하는 플레이트를 포함한 반도체 제조 장치용 정전척이 공개되어 있음을 알 수 있다.
상기 종래의 기술들은 반도체 웨이퍼용 진공척은 매우 정밀한 평탄도를 요구하는데, 사용되어지는 공정에 따라 주변의 온도가 서로 다른 환경에서 사용되어진다. 그동안 진공적의 제조과정이나 검사 시에는 일반적인 상온상태인 23~24℃정도의 환경에서 제조 및 검사가 이루어졌다. 실제 사용되어지는 반도체 제조공장의 실내온도나 가공 시 사용되어지는 절삭수의 온도가 이와 다를 경우(온도가 상승하거나 하강하면) 진공척의 재료에 따른 열변형의 영향으로 팽창하거나 수축하여 수㎛의 평탄도를 만족해야하는 상황에서 수십㎛정도로 평탄도가 증가하여 웨이퍼 가공 시 심각한 불량현상을 초래하는 문제점이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 진공척의 정밀가공을 위한 평면연삭기에 공급되는 절삭유의 온도를 조절할 수 있는 쿨러를 설치하여 연삭기의 절삭유 공급장치로 공급해주고, 연삭기의 절삭유 공급장치의 토출구를 두개로 분리하여 하나는 기존의 위치인 공구인 숫돌과 제품이 접촉하는 위치에 분사할 수 있게 하여 진공척의 상면에 절삭유를 공급할 수 있게 하였으며, 다른 하나는 진공척을 가공하기 위해 설치하는 테이블의 마운팅 지그로 공급하여 진공척의 바닥면 전체에 일정한 온도의 절삭유를 공급할 수 있는 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치를 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제해결 수단인 것이다.
본 발명은 사용환경과 동일한 온도조건에서 진공척을 제작함으로서 사용 시 발생하는 온도에 따른 변형률을 최소화 할 수 있기 때문에 웨이퍼의 정밀가공 시 불량률을 감소시킬 수 있으며, 정밀가공을 위한 가공조건 도출에 유리한 상황을 제공하고, 특히 진공척 가공 시 공급되는 절삭유의 온도를 콘트롤하는 것 과 더불어 진공척의 마운팅 지그에 같은 온도의 절삭유를 공급함으로서 진공척의 전체면적에 고른 온도분포의 분위기를 조성하여 재료가 안정된 상태에서 가공이 이루어 질 수 있으며, 마운팅 지그와 진공척의 고정방법에서 나사채결방법과 진공방식을 동시에 적용하여 진공척의 형태에 따라서 선택적으로 사용하거나 동시에 사용이 가능하도록 하였기 때문에 여러 종류의 진공척을 하나의 마운팅 지그에 적용하여 활용 할 수 있게 되어 가공 준비시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.
도1은 본 발명의 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치 전체도.
도2는 도1의 진공척의 상면부과 마운팅지그에 절삭유 공급시스템 상세도.
도3은 본 발명의 온도변화에 따른 진공척의 변형 형태 상세도.
정상일때(3A), 주변온도가 낮을 때(3B), 주변온도가 높을 때(3C),
도4는 본 발명의 진공척 마운팅 지그의 절삭유 순환구조 상세도.
평단면도(4A), 측단면도(4B)
상기와 같은 목적을 달성 위하여 본 발명은 연삭용 테이블(1)과, 상기 테이블의 상부에 설치된 마운팅지그(2)와, 상기 마운팅지그(2)의 상부에 설치된 진공척(3)과,
상기 진공척(3)의 상부에 일정간격 이격되어 설치된 연삭숫돌(4)과, 상기 연삭숫돌(4)의 상부에 설치된 숫돌지지장치(11)와,
상기 진공척(3)의 상부 측면 일측에 설치된 절삭유분사노즐(10)과, 상기 절삭유분사노즐(10)의 상부에 설치된 절삭유분사기(12)와,
상기 절삭유분사기(12)와 절삭유유입구(305)와 상기 진공척(3)의 일측 절삭유유입구(305)에 연결된 절삭유공급파이프(5)와,
상기 절삭유공급파이프(5)의 후면에 연결된 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)와,
절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)의 다른 일측과, 진공척(3)의 다른 일측절삭유출구(306)에 연결된 절삭유회수파이프(6)로 구성된 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 반도체 웨이퍼용 진공척의 가공에 있어서 실제 사용조건인 실내온도 및 절삭수의 온도조건을 맞춤형으로 관리하여 최적의 조건에서 진공척을 사용하기 위한 제조기술에 관한 것으로서,
진공척의 정밀가공을 위한 평면연삭기에 공급되는 절삭유의 온도를 조절할 수 있는 쿨러를 설치하여 연삭기의 절삭유 공급장치로 공급해주고, 연삭기의 절삭유 공급장치의 토출구를 두개로 분리하여 하나는 기존의 위치인 공구인 숫돌과 제품이 접촉하는 위치에 분사할 수 있게 하여 진공척의 상면에 절삭유를 공급할 수 있게 하였으며,
다른 하나는 진공척을 가공하기 위해 설치하는 테이블의 마운팅 지그로 공급하여 진공척의 바닦면 전체에 일정한 온도의 절삭유를 공급할 수 있도록 고안한 장치이다.
본 발명 연삭기 테이블의 마운팅 지그는 절삭유가 전체면적에 고른 분포로 지나갈 수 있도록 순차적인 홈형상의 라인이 가공되어있다. 마운팅 지그의 재질은 자성체인 SUS420J2를 사용하여 연삭기의 마그네틱테이블에 고정할 수 있게 하였으며,
마운팅 지그와 진공척의 고정방법은 나사채결방식과 진공압에 의한 방식 두 가지를 동시에 적용함으로서 진공척의 형태에 따라 선택하여 사용할 수 있게 하였다.
마운팅 지그에 사용되어진 절삭유는 다시 피드백되어 절삭유 공급장치인 쿨러로 유입되도록 하여 재활용 할 수 있게 하였다.
본 발명의 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치는 도1에 도시된 바와 같이, 연삭기의 제품을 고정하는 마그네특 테이블과 숫돌을 표현하였고, 연삭기의 마그네틱 테이블위에 진공척의 고정을 위한 마운팅 지그가 설치되어져 있다.
본 발명의 연삭기는 절삭유를 공급해주고 절삭유온도를 조절해주는 쿨러가 설치되어 있으며, 절삭유 공급 장치로부터 보내어진 절삭유는 실제가공이 이루어지는 연삭숫돌과 제품 표면 사이에 공급되어 절삭유 고유의 역할을 수행하게 된다.
또 하나의 공급라인은 마운팅 지그로 공급하여 마운팅지그와 진공척의 바닥면을 접촉하며 순환할 수 있게 구성되어 있다. 마운팅 지그로 공급되어진 절삭유는 사용 후 다시 피드백 되어 재사용이 가능하다.
본 발명의 진공척을 위주로 절삭유가 공급되는 부분이 도2에 도시되어 있으며, 진공척의 상면부와 마운팅지그에 절삭유가 공급되도록 구성된 시스템이다.
온도변화에 따른 진공척의 변형 형태가 도3에 도시되어 있고, 기준온도보다 주변의 온도가 낮으면 진공척의 형태는 볼록해지게 되며, 반대로 온도가 높아지면 진공척의 형태는 오목해지는 형태가 된다.
본 발명의 진공척은 주위 온도 변화에 따라 약간 변형되며, 도3에 도시된 바와 같이, 정상일 경우에는 3A와 같은 상태로 있다가, 주위온도가 낮을 때에는 3B와 같이 테두리가 하부로 기울어져 테두리부분에 변형각도 α가 생성되며, 주위온도가 높을 경우에는 3C와 같이 테두리가 상부로 상승하여 중앙부에 변형각도 β가 생성되는 것이다.
변형각도는 주변온도와의 차이와 진공척의 재질에 따라 달라진다.
본 발명의 진공척 마운팅 지그의 절삭유 순환 구조가 도4에 도시되어 있으며, 마운팅 지그는 진공척의 고정을 위해서 진공을 이용하여 흡착할 수 있는 진공홀이 형성되어 있고, 주변에 볼트채결을 위한 나사가공이 되어져 있다. 절삭유의 순환을 위해서 입구부분과 출구부를 형성하고, 진공척 바닦면과 접촉하는 면에는 절삭유가 순차적으로 흐를 수 있도록 관로가 형성되어 있다.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치 상세도, 도2는 도1의 진공척의 상면부과 마운팅지그에 절삭유 공급시스템 상세도, 도3은 본 발명의 온도변화에 따른 진공척의 변형 형태 상세도, 정상일때(3A), 주변온도가 낮을 때(3B), 주변온도가 높을 때(3C), 도4는 본 발명의 진공척 마운팅 지그의 절삭유 순환구조 상세도, 평단면도(4A), 측단면도(4B)를 도시한 것이며, 테이블(1), 마운팅지그(2), 진공척(3), 연삭숫돌(4), 절삭유공급파이프(5), 절삭유회수파이프(6), 절삭유분사노즐(10), 숫돌지지장치(11), 절삭유분사기(12), 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20), 진공척베이스(31), 다공질세라믹(32), 웨이퍼(33), 절삭유유입구(305), 절삭유출구(306), 절삭유순환홈(310), 진공파이프(350)를 나타낸 것임을 알 수 있다.
구조를 살펴보면 도1내지 도4에 도시된 바와 같이, 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치는 연삭용 테이블(1)과, 상기 테이블의 상부에 설치된 마운팅지그(2)와, 상기 마운팅지그(2)의 상부에 설치된 진공척(3)과, 상기 진공척(3)과 진공척(3)의 상부 일측에 이격되어 설치된 연삭숫돌(4)과,
상기 진공척(3)과 연삭숫돌(4)사이에 설치된 절삭유분사노즐(10)및 절삭유분사기(12)와, 상기 절삭유분사기(12)와, 진공척(3)에 절삭유를 공급하는 절삭유공급파이프(5)가 연결된 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)와,
상기 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)의 다른 일측에 연결된 절삭유회수파이프(6)로 구성되며,
상기 진공척(3)은 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 하부에 설치된 원판형상의 진공척베이스(31)와, 상기 진공척베이스(31)의 상부에 설치된 다공질세라믹(32)과, 상기 다공질세라믹(32)의 상부에 설치된 웨이퍼(33)로 구성되며,
상기 진공척베이스(31)에는 일측에 설치되며 절삭유공급파이프(5)가 연결된 된 일측 절삭유유입구(305)와, 상기 절삭유유입구(305)와 연결되어 진공척베이스몸체내부에 지그자그로 홈이 형성된 절삭유순환홈(310)과, 상기 절삭유순환홈(310)의 다른 일측 끝단부에 설치되며 절삭유회수파이프(6)에 연결된 절삭유출구(306)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
사용상태는 웨이퍼(33)를 진공척(3)의 다공질세라믹(32)의 상부에 안치한 후,
절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)와 숫돌지지장치(11)를 작동시켜 연삭숫돌(4)을 하강하여 웨이퍼(33)의 표면을 연마함과 동시에 진공척(3)내부와 진공척(3)의 상부 일측에 설치된 절삭유분사기(12)에 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)에 연결된 절삭유공급파이프(5)를 통해 절삭유가 공급및 분사되고,
사용된 절삭유는 진공척(3)의 일측에 설치된 절삭유출구(306)에 연결된 절삭유회수파이프(6)를 통해 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)로 회수되어 재사용하면서 작동하는 방법인 것이다.
테이블(1), 마운팅지그(2), 진공척(3), 연삭숫돌(4), 절삭유공급파이프(5), 절삭유회수파이프(6), 절삭유분사노즐(10), 숫돌지지장치(11), 절삭유분사기(12), 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20), 진공척베이스(31), 다공질세라믹(32), 웨이퍼(33), 절삭유유입구(305), 절삭유출구(306), 절삭유순환홈(310), 진공파이프(350),

Claims (2)

  1. 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치에 있어서, 연삭용 테이블(1)과, 상기 테이블의 상부에 설치된 마운팅지그(2)와, 상기 마운팅지그(2)의 상부에 설치된 진공척(3)과, 상기 진공척(3)과 진공척(3)의 상부 일측에 이격되어 설치된 연삭숫돌(4)과,
    상기 진공척(3)과 연삭숫돌(4)사이에 설치된 절삭유분사노즐(10)및 절삭유분사기(12)와, 상기 절삭유분사기(12)와, 진공척(3)에 절삭유를 공급하는 절삭유공급파이프(5)가 연결된 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)와,
    상기 절삭유공급 및 절삭유온도조절장치(20)의 다른 일측에 연결된 절삭유회수파이프(6)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 진공척(3)은 하부에 설치된 원판형상의 진공척베이스(31)와, 상기 진공척베이스(31)의 상부에 설치된 다공질세라믹(32)과, 상기 다공질세라믹(32)의 상부에 설치된 웨이퍼(33)로 구성되며,
    상기 진공척베이스(31)에는 일측에 설치되며 절삭유공급파이프(5)가 연결된 된 일측 절삭유유입구(305)와, 상기 절삭유유입구(305)와 연결되어 진공척베이스몸체내부에 지그자그로 홈이 형성된 절삭유순환홈(310)과, 상기 절삭유순환홈(310)의 다른 일측 끝단부에 설치되며 절삭유회수파이프(6)에 연결된 절삭유출구(306)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치.
KR1020110018383A 2011-03-02 2011-03-02 온도조절형 웨이퍼용 진공척 제조장치 KR101176821B1 (ko)

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