KR101511814B1 - 정전형 보강 장치 - Google Patents
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Abstract
처리 공정에서 일시적으로 보강이 필요한 박형의 보강 대상물(101)을 보강하기 위한 보강 장치이다. 이 보강 장치는, 전기 절연층(113)의 내부에 전극부(112)를 매설시킨 박판형의 정전 유지부를 구비하는 보강재 본체(110)와, 보강 대상물(101)을 어스에 도통 가능하게 하는 제1 접속 단자(121)와, 전극부(112)를 어스 또는 고전압에 도통 가능하게 하는 제2 접속 단자(122)를 구비함으로써 보강재 본체(110)와 분리 가능하게 구성되는 전압 제어부(120)를 구비하고 있다. 전압 제어부(120)는, 보강 대상물(101)에 대하여 어스로부터 전극부(112)에 공급된 전하와 역극성인 전하를 공급시킴으로써 정전 유지부에 흡착력을 발휘시켜 보강 대상물(101)을 흡착하여 보강재 본체(110)를 보강재로서 기능시키는 흡착 공정부와, 보강 대상물(101) 및 전극부(112)에 축적된 전하를 방출시켜 정전 흡착 능력을 소멸시키는 흡착 개방 공정부를 구비하고 있다.
Description
본 발명은 실리콘 웨이퍼 등의 박막 재료에 가해지는 응력을 억제하는 정전형 보강 장치에 관한 것이다.
최근 실리콘 웨이퍼의 박막화, 대면적화가 진행되고 있다. 이러한 얇은 실리콘 웨이퍼는 취약하여, 핸들링 시에 응력이 가해지면 실리콘 웨이퍼에 균열이나 마이크로 크랙이 발생하며, 실리콘 웨이퍼의 성능 열화를 초래하여 품질을 저하시키거나, 또한, 불량품이 증대한다.
실리콘 웨이퍼에 균열이나 마이크로 크랙이 발생하는 것을 방지하는 대책으로서, 웨이퍼 보호 테이프가 개발되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
이 웨이퍼 보호 테이프(800)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 테이프형의 지지체(803)의 일면에 점착제 또는 접착제(802)를 부여하여 구성되고, 접착제(802)를 통해 테이프형 지지체가 실리콘 웨이퍼에 점착되어, 실리콘 웨이퍼(101)는 이면으로부터 테이프형 지지체에 의해 보호된다. 보호가 불필요해진 경우에는, 보호 테이프 박리 장치 등을 이용하여 웨이퍼 보호 테이프(800)는 박리되고, 폐기된다.
이러한 웨이퍼 보호 테이프(800)를 이용함으로써, 얇게 연마되는 실리콘 웨이퍼(101)라도, 공정 간의 이동 중이나 프로세스 중에 보강되어, 크랙의 발생이 억제된다.
한편, 종래부터, 실리콘 웨이퍼 등의 박막 재료를 유지하는 유지 장치로서 정전 유지 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2, 3 참조).
이러한 정전 유지 장치에서는, 베이스판에 유지부가 부착되며, 이 유지부는, 플러스 마이너스 한쌍의 전하를 부여하는 전극 요소군과, 그 전극 요소군을 덮어 베이스판에 고정되는 절연층으로 대략 구성되고, 전극 요소군에 고전압을 인가시키거나, 인가된 전압을 방전시키는 전압 제어부를 구비하고 있다.
이에 따라, 이들 전극 요소군에 전압 제어부에 배치되어 있는 스위치를 통해 고전압을 인가시킴으로써, 절연층의 표면을 유지면으로 하여 핸들링 대상물로서의 실리콘 웨이퍼와 유지면 사이에 유기되는 정전 흡인력에 의해 핸들링 대상물이 유지된다. 스위치의 오프 시에는, 이들 정전 흡인력은 해소되어, 핸들링 대상물의 릴리스(release)를 행할 수 있다. 이에 따라, 도체, 반도체 또는 고저항체 등의 핸들링 대상물을 정전 흡인력에 의해 흡인하여 유지(로드)하며, 릴리스 시에는 핸들링 대상물을 탈착(언로드)할 수 있는 정전척으로서 기능된다.
최근의 박막 트랜지스터(TFT)에 이용되는 반도체 칩에서는, 실리콘 웨이퍼의 양면에 전극 패턴을 형성하는 것이 시도되고 있다. 거기서는, 예컨대, 면치수 φ3 인치∼φ12 인치 정도로서 두께 650 ㎛ 정도의 실리콘 웨이퍼가 이용된다.
이 실리콘 웨이퍼의 편면(표면)에 TFT 패턴이 형성된 후, TFT 패턴이 형성된 면의 이면이 연마된다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼의 전체 두께는 30 ㎛∼80 ㎛ 정도로 감해져 박막 실리콘 웨이퍼가 된다. 그 후, 이 박막 실리콘 웨이퍼는, TFT 패턴이 형성된 면을 유지면으로 하며, 연마면(이면)에도 TFT 패턴이 형성되고, 이에 따라 양면에 전극 패턴이 형성된 박막 트랜지스터(TFT)가 제조된다.
이와 같이 실리콘 웨이퍼의 양면에 전극 패턴을 형성시키는 경우, 보강 부재로서 보호 테이프를 이용하면, 표면의 TFT 패턴이 형성된 면을 보호 테이프로 점착하게 된다. 그러나, 보호 테이프는, 접착제에 의한 고정을 위해, 이면의 TFT 패턴 형성 처리의 완료 후, 박막 실리콘 웨이퍼로부터 보호 테이프를 박리시키는 공정(필링 공정)이 필요하게 된다. 이 필링 공정에서는, 접착제에 의해 고정된 보호 테이프를 실리콘 웨이퍼로부터 강제 박리하기 때문에, 박막 실리콘 웨이퍼에의 응력 발생이 부득이하게 되어, 박막 실리콘 웨이퍼의 두께가 얇은 것에 의해, 균열 발생의 리스크가 높아진다고 하는 문제가 있었다.
여기서, 특허문헌 1에서 개시되는 것과 같은 스트레스를 가하는 일 없이 행할 수 있는 보호 테이프의 박리 장치를 이용하여도, 균열 발생의 리스크는 여전히 존재한다. 또한 사용하는 접착제에 의해 섬세한 TFT 패턴이 형성된 표면이 오염된다고 하는 과제도 있다. 미세한 요철이 부여되어 있는 TFT 패턴에서는, 접착제에 의해 오염되어 TFT 패턴면을 깨끗하게 세정하는 것은 일반적으로 곤란하다. 또한 세정에 이용하는 세정액 및 사용 종료의 보호 테이프 등의 폐기 및 리사이클 등에도 다대한 경비가 필요하게 된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 접착제에 의한 오염의 우려가 없고, 또한, 리사이클 등의 경비가 적으며, 실리콘 웨이퍼 등의 박판 재료의 보강 대상물을 흡착할 수 있는 정전형 보강 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 정전형 보강 장치는, 전기 절연층의 내부에 전극부를 매설시킨 박판형의 정전 유지부를 구비하는 보강재 본체와, 보강 대상물을 어스에 도통 가능하게 하는 제1 접속 단자와, 상기 전극부를 어스 또는 고전압에 도통 가능하게 하는 제2 접속 단자를 구비하며, 상기 보강재 본체와 분리 가능하게 구성되는 전압 제어부를 구비하고, 상기 전압 제어부는, 상기 전극부에 고전압을 인가하며, 상기 전극부에의 인가 전압과는 역극성의 전하를 상기 보강 대상물에 대하여 상기 어스로부터 공급시킴으로써 상기 정전 유지부에 흡착력을 발휘시켜 보강 대상물을 흡착하여 상기 보강재 본체를 보강재로서 기능시키는 흡착 공정부와, 상기 보강 대상물 및 상기 전극부에 축적된 전하를 상기 어스로부터 방출시켜 상기 정전 유지부의 정전 흡착 능력을 소멸시킴으로써 상기 보강재 본체의 흡착력을 소멸시켜 상기 보강 대상물을 분리하여 상기 보강재 본체의 보강재로서의 기능 이용을 용이하게 하는 흡착 개방 공정부를 구비하며, 상기 전압 제어부는, 상기 보강 대상물과 상기 어스를 도통 제어하기 위한 제1 스위치와, 상기 전극부와 어스를 도통 제어하기 위한 제2 스위치와, 상기 전극부에 고전압을 인가 제어하는 제3 스위치를 구비하고, 초기 설정에서는, 전체 스위치는 함께 개방(off)되며, 상기 흡착 공정부에서는, 제1 스위치가 폐쇄(on)된 후에 제3 스위치가 폐쇄(on)되고, 계속해서 상기 제1 스위치, 상기 제3 스위치가 순차 개방(off)되며, 상기 흡착 개방 공정부에서는, 제1 스위치가 폐쇄(on)된 후에 제2 스위치가 폐쇄(on)된다.
이러한 전기 절연층의 내부에 전극부를 매설시킨 박판형의 정전 유지부를 구비하는 보강재 본체를 구비하는 구성에 따르면, 전극부에 인가된 전하와 역극성의 전하를 보강 대상물에 대하여 어스로부터 공급할 수 있기 때문에, 보강 대상물과 보강재 본체는 역극성의 전하로 서로 강하게 당길 수 있다. 또한, 이에 따라, 전압 제어부를 분리하여 구성하여도, 보강 대상물과 보강재 본체에 축적된 전하는, 서로 역극성으로 강하게 당김으로써, 외부에 방산되는 일 없이, 장시간에 걸쳐 정전기에 의한 흡착력을 유지할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예를 나타내는 정전형 보강 장치의 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예를 나타내는 정전형 보강 장치의 일부 단면을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 정전형 보강 장치의 일부 단면을 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1a 및 도 1b에 나타낸 정전형 보강 장치의 동작 타이밍 차트이다.
도 4a는 본 발명의 변형예를 나타내는 정전형 보강 장치의 평면도이다.
도 4b는 본 발명의 변형예를 나타내는 정전형 보강 장치의 일부 단면을 도시한 구성도이다.
도 5는 도 1a 및 도 1b 또는 도 4a 및 도 4b에 나타낸 정전형 보강 장치의 동작 타이밍 차트이다.
도 6a는 종래의 테이프식 보강 장치의 평면도이다.
도 6b는 종래의 테이프식 보강 장치의 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예를 나타내는 정전형 보강 장치의 일부 단면을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 정전형 보강 장치의 일부 단면을 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1a 및 도 1b에 나타낸 정전형 보강 장치의 동작 타이밍 차트이다.
도 4a는 본 발명의 변형예를 나타내는 정전형 보강 장치의 평면도이다.
도 4b는 본 발명의 변형예를 나타내는 정전형 보강 장치의 일부 단면을 도시한 구성도이다.
도 5는 도 1a 및 도 1b 또는 도 4a 및 도 4b에 나타낸 정전형 보강 장치의 동작 타이밍 차트이다.
도 6a는 종래의 테이프식 보강 장치의 평면도이다.
도 6b는 종래의 테이프식 보강 장치의 단면도이다.
이하, 본 발명이 바람직한 실시예를, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 우선, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정전형 보강 장치(100)를 설명하는 구성도이며, 도 1은 도 2의 정전형 보강 장치(100)에 의해 보강 대상물(101)을 유지한 상태를 설명하는 구성도이다. 어느 도면에서도, 본 발명에 따른 정전형 보강 장치(100)의 구성을 원리에 의해 설명하기 위한 구성도이며, 예컨대, 두께 방향이 면방향에 비하여 확대되어 그려져 있다.
도 2에서, 정전형 보강 장치(100)는, 웨이퍼 등의 박막형의 보강 대상물의 운반이나 가공 작업 중에 보강 대상물의 크랙 발생 등을 방지하는 목적의 보강재 또는 보강 장치이다. 이 정전형 보강 장치(100)는, 박판형의 정전 유지부로서의 보강재 본체(110)와, 이 보강재 본체(110)에 대하여 분리 자재로 구성된 전압 제어부(120)를 구비하고 있다. 이 전압 제어부(120)는, 보강재 본체(110)를 보강재로서 기능시키는 경우에 보강재 본체(110)에 정전 흡착력을 발휘시키며, 보강재 본체(110)의 보강재로서의 이용이 종료하여 보강재 본체(110)를 회수하는 경우에는 보강재 본체(110)의 정전 흡착력을 소멸시킬 수 있도록 제어 가능하게 구성되어 있다.
이러한 보강재 본체(110)는, 평면에서 본 형상이 보강 대상물(101)과 개략 동일 형상이며, 전극부(112)와 이 전극부(112)의 주위를 절연을 위해 피복하는 절연층(113)의 필수 구성에 부가하여, 이 실시예에 따른 정전형 보강 장치(100)에서는 도전성 베이스(114)를 구비하고 있다.
전극부(112)의 평면에서 본 외부 직경 형상은, 보강 대상물(101)의 평면에서 본 외부 직경 형상과 대략 같다. 또한 이 전극부(112)는, 빗살형, 격자형 등이어도 되지만, 평면에서 본 외형이 보강 대상물(101)의 평면에서 본 외형과 개략 일치하고 있는 것이 바람직하다.
이 전극부(112)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 표리(d1, d2) 및 주위(d3)는 함께 얇은 절연층(113)에 의해 피복되고, 이 실시예에 따른 보강재 본체(110)에서는, 절연층(113)의 이면측에는 박막형의 도전성 베이스(114)가 고정되어 있다.
여기서, 이들 절연층(113)은, 전극부에 인가된 전하를 절연시킴으로써 전극부에 축적된 전하를 유지시키기 위한 것이다.
또한, 이 도전성 베이스(114)는, 전극부(112)에의 전압 인가에 따른 전극부(112)의 하부에 발생하는 전계를 차단하는 목적에서의 전계 누설 방지 장치이다. 또한, 이 실시예의 도전성 베이스(114)는, 보강 대상물(101)에 축적된 전하의 방출을 쉽게 하기 위해 전압 제어부(120)와 보강 대상물(101)의 도통을 구조적으로 쉽게 하기 위한 전기 도통 장치를 겸하고 있다.
전극부(112) 등으로부터의 전계 누설이 문제시되지 않는 경우에는 전극부(112)에 대향하는 이면에 설치된 도전성 베이스(114)를 생략하여도 된다.
또한, 이 도전성 베이스(114)를 전기 도통 장치로서 이용하는 경우에는, 전하의 방출을 순조롭게 행할 수 있으면 되기 때문에, 대용량의 전기의 도통성은 반드시 요하지 않는다. 즉, 전기가 도통할 수 있으면 되는 정도의 도전성이 미소한 미도전성이어도 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 보강재 본체(110)는, 보강 대상물에 응력이 가해져 크랙 등의 발생을 억제시키는 것이 목적이기 때문에, 전극부(112), 절연층(113) 및 도전성 베이스(114) 등의 보강재 본체(110)를 구성하는 재료가 일체가 된 상태로, 보강 대상물(101)을 보호할 수 있을 정도의 휨응력에 저항하는데 충분한 강도를 가지고 있는 것은 필요하지만, 그 범위 내에서 각 재료의 두께는 극력 얇게 구성하는 것이 좋다.
이어서, 이 실시예에 따른 도전성 베이스(114)의 일부에는 관통 구멍(114a)이 설치되어 있다. 이 관통 구멍(114a)을 관통하여 절연층(113)에 의해 피복된 전극부(112)의 일부가 이면측에 노출되고, 이 노출부는, 후술하는 전압 제어부(120)의 각 스위치(SW2∼SW4)에 접속되는 접속 단자(112b)로서 기능한다.
여기서, 도 1 및 도 2에 나타낸 접속 단자(112b)는, 도전성 베이스(114)의 이면과 동일면이지만, 후술하는 전압 제어부(120)의 접속 단자와 접속 가능하면, 반드시 동일면일 필요는 없다. 예컨대, 접속 단자(112b)는 도전성 베이스(114)에 대하여 오목형부 또는 볼록형부에 설치되어 있어도 된다. 또한, 이 실시예에서는, 도전성 베이스(114)를 관통시켜 전극부(112)를 이면에 배치하고 있지만, 본 발명에서는, 전극부(112)는 전압 제어부(120)와 접속, 분리가 가능하면 되기 때문에, 접속 단자(112b)의 위치는, 이면에 한정되지 않고, 예컨대 측면이어도 된다.
한편, 이 실시예에서는, 전극부(112)의 일부에는 관통 구멍(112a)이 설치되어 있다. 이 관통 구멍(112a)을 관통하여 절연층(113)에 의해 피복된 도전성 베이스(114)의 일부가 표면측까지 연장되어 표면측에 노출된 접속 단자(114b)가 설치되어 있다. 이 접속 단자(114b)는 보강 대상물(101)과 접촉하여 보강 대상물(101)과 도전성 베이스(114)의 전위를 같게 하는 것으로, 도전성 베이스(114)가 어스되었을 때에는 보강 대상물(101)의 전하를 동시에 제거하는 전기 도통 장치를 구성한다. 이 접속 단자(114b)는 절연층(113)의 표면과 개략 동일면인 것이 바람직하다.
다음에 전압 제어부(120)를 설명한다. 이 실시예에 따른 전압 제어부(120)는, 4개의 스위치(SW1∼SW4)를 구비하고 있다.
스위치(SW1)의 일단에는 도전성 베이스(114)에의 접속 단자(121)[제1 접속 단자(T1)]가 설치되고, 스위치(SW1)의 타단은 저항(R1)을 통해 어스에 접지되어 있다.
스위치(SW2∼SW4)의 일단은 합류되어 접속 단자(122)[제2 접속 단자(T2)]가 설치되고, 이 접속 단자(122)는, 전극부(112)의 접속 단자(112b)와 접속된다.
한편, 스위치(SW2)의 타단은 어스에 접지되어 있다. 또한, 스위치(SW3)의 타단은 +V(또는 -V) 볼트의 고압 전원에 접속되고, 스위치(SW4)의 타단은 -V(또는 +V) 볼트의 고압 전원에 접속되어 있다.
또한, 이 전압 제어부(120)에는, 후술하는 단계 2의 보강 대상물의 흡착 공정부 및 단계 4의 보강 대상물의 흡착 개방 공정부에 따라, 보강 대상물(101)과 보강재 본체(110) 사이에서 쿨롱력에 의한 흡착, 박리를 각각 순조롭게 행할 수 있기 위한 스위치 제어 프로그램이 내장되어 있다.
다음에, 이러한 스위치 제어 프로그램의 상세를 보강 대상물의 흡착, 박리 조작의 순서의 일례와 함께 설명한다.
(단계 1: 준비 공정)
초기 설정에서는, 모든 SW1∼SW4는 개방(off)되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 보강 대상물(101)을 보강재 본체(110) 상에 얹는 등을 하여, 보강 대상물(101)을 보강재 본체(110)와 접촉시킨다. 이에 따라, 보강 대상물(101)과 도전성 베이스(114)는 전기적으로 도통한다.
(단계 2: 보강 대상물의 흡착 공정부)
각 SW1∼SW4가 개방(off)된 상태로, 스위치(SW1)가 폐쇄(on)되고, 이어서, 스위치(SW3)가 폐쇄(on)된다. 이에 따라 전극부(112)에는, 스위치(SW3)를 통해 고전압 +V(또는 -V) 볼트가 인가된다. 이 전극부(112)에 인가된 인가 전압에 대하여, 스위치(SW1)를 통해 접지되어 있는 보강 대상물(101)과 도전성 베이스(114)에 인가 전압과 역전위의 전하가 어스로부터 공급된다.
즉, 전극부(112)에 +1 KV의 전압이 인가되면, 보강 대상물(101)과 도전성 베이스(114)에서의 전극부(112)의 대항면에 -1 KV에 상당하는 전위가 접지로부터 공급된다.
이 상태로, 전극부(112)와 보강 대상물(101) 사이에 절연층(113)을 사이에 두고 전위차가 발생하고, 서로 끌어 당기는 쿨롱력이 발생하며, 이 쿨롱력에 의해 보강 대상물(101)은 보강재 본체(110)에 흡착된다.
스위치(SW1)와 스위치(SW3)를 폐쇄(on)시키는 순서는, 쿨롱력에 의해 보강 대상물을 흡착시키는 것만의 목적에서는 역전되어도 되지만, 스위치(SW3)를 폐쇄(on)시킨 후에 스위치(SW1)를 폐쇄(on)시키면, 보강 대상물에 대전류가 흐르는 경우가 생긴다. 그 때문에, 보강 대상물이 실리콘 웨이퍼 등의 전류의 흐름으로 파손될 우려가 있는 경우에는, 우선, 스위치(SW1)를 폐쇄(on)시키고, 이어서, 스위치(SW3)를 폐쇄(on)시키는 것이 좋다. 이에 따라, 보강 대상물(101)을 파손할 가능성이 경감된다.
(단계 3: 전압 제어부의 분리 공정)
보강 대상물(101)이 쿨롱력에 의해 보강재 본체(110)에 흡착된 상태로 접속 단자(121) 및 접속 단자(122)의 쌍방을 보강재 본체(110)로부터 분리하여도, +V 볼트의 플러스의 고전위를 유지하는 전극부(112)와 -V 볼트의 마이너스의 고전위를 유지하는 보강 대상물(101)은, 상호 축적한 역극성의 전하가 서로 끌어당겨, 서로 속박되기 때문에, 전하가 외부로 누설되는 일 없이, 장시간에 걸쳐, 유지력이 감쇠하지 않는다.
보강재 본체(110)는, 전압 제어부(120)로부터 분리됨으로써, 경량의 박판 지지재로서, 보호 테이프 대체품으로서의 작용 효과를 나타내게 된다. 즉, 보강재 본체(110)를 구성하는 재료가, 보강 대상물(101)을 보호할 수 있을 정도의 휨응력에 저항하는데 충분한 강도를 가지고 있으면, 보강재 본체(110)를 보호 테이프 대체로서 기능시킬 수 있다.
또한, 이 실시예에 따른 흡착력(쿨롱력)은, 전압 제어부(120)를 분리하여도, 장시간에 걸쳐 유지력이 감쇠하지 않기 때문에, 이 잔류하는 쿨롱력에 의해 보강재 본체(110)에 보강 대상물(101)이 유지된 상태로, 보강 대상물(101)의 흡착면과 반대측의 표면의 가공을 행할 수 있다.
(단계 4: 보강 대상물의 흡착 개방 공정부)
필요한 가공이 완료한 후, 보강 대상물(101)로부터 보강재 본체(110)를 분리하는 경우는, 보강재 본체(110)에 전압 제어부(120)를 접속한다. 이어서, 스위치(SW1 및 SW2)를 함께 폐쇄(on)하면, 전극부(112) 및 보강 대상물(101), 도전성 베이스(114)에 대전된 전하는 각각 어스에 방출되어 보강재 본체(110)의 유지력이 저하하며 보강재 본체(110)로부터 보강 대상물(101)을 분리시킬 수 있다.
그러나, 스위치(SW1)와 스위치(SW2)를 폐쇄(on)시키는 순서는, 보강 대상물을 박리시키는 것만의 목적에서는 어떠한 순서여도 좋지만, 보강 대상물이 실리콘 웨이퍼 등의 전류의 흐름으로 파손될 우려가 있는 경우에는, 보강 대상물 내를 대전류가 흐르는 것을 극력 억제시키기 위해서는, 스위치(SW1)와 스위치(SW2)를 폐쇄(on)시키는 순서는 중요하다.
예컨대, 스위치(SW1)를 폐쇄(on)시켜 보강 대상물(101)을 먼저 접지하고, 이어서 스위치(SW2)를 폐쇄(on)시킨다. 이에 따라, 보강 대상물(101)의 전하 방출 개시 시의 대전류가 저지되어, 보강 대상물(101)이 파손될 가능성이 경감된다.
또한, 스위치(SW1)를 폐쇄(on)시켜 보강 대상물(101)과 도전성 베이스(114)를 접지한 상태로 스위치(SW4)를 폐쇄(on)시켜, 전극부(112)에 마이너스의 고전압을 단시간에 부여하여도 된다. 이에 따라, 절연층(113)의 내부에 생긴 내부 분극을 조속히 해소시킬 수 있다. 그 후, 스위치(SW2)를 폐쇄(on)시켜 전극부(112)를 접지시킴으로써 보강재 본체(110) 내의 모든 전하를 방출시킴으로써 쿨롱력이 해소되어 보강재 본체(110)와 보강 대상물(101)의 분리 동작을 순조롭게 행할 수 있다.
(실험예 1)
다음에, 도 1 또는 도 2에 도시하는 정전형 보강 장치(100)를 실리콘 웨이퍼의 제조 공정에서 이용하는 웨이퍼 서포터로서 응용하는 구체예를, 도 3에 나타내는 전압 인가 타이밍 테이블을 이용하여 설명한다.
여기서, 보강 대상물은 실리콘 웨이퍼(101)이며, 보강재 본체는, 이 실험예에서는 웨이퍼 서포터 본체(110)라고 호칭된다.
이 웨이퍼 서포터 본체(110)에서는, 절연층(113)의 재료로서 PI(폴리이미드)가 선택되어 있다. 이 폴리이미드층(113)의 상면 두께(d1) 및 이면측 두께(d2)는 모두 대략 75 ㎛이며, 측면측 두께(d3)는 약 1 ㎜정도이다.
또한, 스위치(SW3)를 통해 전극부(112)에 인가되는 전압은, +1 KV(또는 -1 KV)이며, 또한 스위치(SW4)를 통해 전극부(112)에 인가되는 전압은 -1 KV(또는 +1 KV)이다.
(단계 1: 준비 공정)
도 1에 나타내는 바와 같이, 보강 대상물로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(101)를 보강재 본체로서의 웨이퍼 서포터 본체(110) 상에 얹은 상태로, 웨이퍼(101)는 도전성 베이스(114)의 접속 단자(114b)에 접촉되어, 웨이퍼(101)와 도전성 베이스(114)는 전기적으로 도통하고 있다.
(단계 2: 보강 대상물의 흡착 조작)
다음에, 이 상태로, 도 3에 나타내는 바와 같이, 최초의 타이밍(t1)에서 SW1을 폐쇄(on)하여, 도전성 베이스(114)와 함께 웨이퍼(101)를 접지한다.
계속해서, 스위치(SW1)의 폐쇄(on)후의 타이밍(t2)에서 SW3을 폐쇄(on)하여, 전극부(112)에 +1 KV의 전압을 인가한다. 전극부(112)에의 전압 인가에 따라, 웨이퍼(101)와 도전성 베이스(114)의 면 상에 인가 전압과는 역극성의 전하가 접지로부터 끌어 당겨져, 전극부(112)와 웨이퍼(101) 사이에 전위차가 발생하여, 인력(attractive force)이 발생한다.
이 t1과 t2의 타이밍은, 흡착시킬 목적에서는, 역전하여도 되지만, 반도체 웨이퍼 등의 보강 장치로서 이용하는 경우에는, 반도체 웨이퍼 내에 대전류가 흐르는 것을 막을 목적에서는 이 타이밍은 중요하다.
전극부(112)에 인가된 고전압 +1 KV에 알맞은 충분한 전하가 웨이퍼(101) 및 도전성 베이스(114)에 축적된 타이밍(t3)에서 SW1을 개방(off)한다. 이에 따라, 웨이퍼(101)에 도통된 도전성 베이스(114)의 어스(접지)가 해제되고, 도전성 베이스(114) 및 웨이퍼(101)에 축적된 전하의 흐름이 차단된다. 또한, 그와 동시에 도전성 베이스(114) 및 웨이퍼(101)에 축적된 전하는 전극부(112)의 역극성 전하에 구속된다.
그 후의 타이밍(t4)에서 SW3을 개방(off)하여, 전극부(112)와 전원을 차단한다. 이 상태로, 전압 제어부(120)를 웨이퍼 서포터 본체(110)로부터 분리하여도, 전극부에 축적된 +V 볼트의 전하의 플로우 오프(flow off) 경로, 및 도전성 베이스(114) 및 웨이퍼(101)에 축적된 -V 볼트의 전하의 플로우 오프 경로가 함께 차단되고, 또한, 웨이퍼(101)와 전극부(112)에 축적된 역극성의 전하가 절연층(113)을 사이에 두고, 서로 당기고 있기 때문에, 축적된 전하가 외계로 빠져 나가지 않아, 인력을 장시간 유지한다.
여기서, t3과 t4의 타이밍의 순서는 중요하다. 이 순서가 역전하여도 흡착은 행할 수 있지만, t3의 앞에 t4를 행하였다면, 도전성 베이스(114) 및 웨이퍼(101)에 축적된 -V 볼트의 전하의 일부가 어스에 방출되어, 흡착력이 저하한다.
또한, t3의 타이밍과 t4의 타이밍은, 엄밀한 의미에서는 동시여도 되지만, 오동작 등을 고려하면 t3의 후에 t4를 행하는 것이 좋다.
이어서 전압 제어부(120)를 웨이퍼 서포터 본체(110)로부터 분리한다.
여기서, 도 1에 나타내는 장치에서, 전극부(112)에의 인가 전압 +1 KV에서 12시간 이상, 서로 인력이 감쇠하지 않고, 6인치 웨이퍼의 흡착면에 대하여 수직 방향으로 7 Kgf의 유지력을 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 이 유지력은, 얇은 웨이퍼를 웨이퍼 서포터에 고정하는데 필요 충분한 흡인력이다.
이 유지력을 이용하여, 얇은 웨이퍼를 웨이퍼 서포터 본체(110)에 밀착시키고, 웨이퍼의 보강재로서 기능시켜, 얇은 웨이퍼(101)의 운반, 가공 등의 처리를 행할 수 있다.
다음에, 웨이퍼(101)로부터 웨이퍼 서포터 본체(110)를 분리하는 작용을 설명한다.
도 3의 타이밍(t5)에서 스위치(SW1)를 폐쇄(on)하고, 재차, 도전성 베이스(114)와 함께 웨이퍼(101)를 접지한다. 이어서, 타이밍(t6)에서 스위치(SW4)를 폐쇄(on)하여, 타이밍(t2) 시 스위치(SW3)로부터 인가한 전압과 역극성의 전압을 전극부(112)에 인가한다. 여기서, 이 실시예에서는, 서로 역극성이기는 하지만 동일 전압을 인가하고 있어, 이 스위치(SW4)로부터 공급되는 전압의 극성이 역이면, 전압은 동일 전압에 한정되지 않는 것은 물론이다.
이 전압의 인가는, 장시간의 유지에 따라, 전극부(112)와 웨이퍼(101) 사이에서 장시간에 걸친 전계의 존재에 의한, 절연층(113)의 내부 분극을 제거하고, 이후의 타이밍(t8)에서의 분리 작업을 잔류력 없이 행하기 위해서다. 즉, 유지 시간이란 역방향의 전계를 절연층(113)에 가하여, 내부 분극을 없앤다. 그 때문에, 타이밍(t6)과 타이밍(t7)의 간격은 짧아도 되며, 예컨대, 약 2초간 정도로 충분하다.
내부 분극이 제거된 후, 타이밍(t7)에서 스위치(SW4)를 개방(off)한 후, 타이밍(t8)에서 스위치(SW2)를 폐쇄(on)하여 전극부(112)를 접지한다. 이 시점에서, 전극부(112), 웨이퍼(101), 그리고 도전성 베이스(114)가 함께 접지되고, 축적 전하가 접지에 흘러, 전극부(112)와 웨이퍼(101) 사이에 전위차가 없어지고, 웨이퍼(101)와 웨이퍼 서포터 본체(110)의 흡착력이 소멸한다. 이에 따라, 웨이퍼(101)와 웨이퍼 서포터 본체(110)의 분리가 용이해진다.
또한, 도 1의 전기 저항(R1)은, 흡착 개시 시에서의 접지로부터 웨이퍼에 유입되는 전하, 또는 박리 시에서의 웨이퍼로부터 접지에 유출되는 전하의 전류를 작게 억제하기 위해 설치되어 있다.
이는, 웨이퍼 상의 TFT의 허용 최대 전류에 맞추어 저항값이 선정되기 때문이다.
또한, SW4의 폐쇄(on)에 따른 전극부(112)에의 전압 인가는, 장시간의 흡착 유지에 따른 절연층의 내부 분극을 소거하기 위한 처치이기 때문에, SW4의 폐쇄(on)의 제어가 포함되는 것이 바람직하지만, 장시간의 유지가 행하여지지 않는 등, 분극 소거가 불필요한 경우, 또는, 박리 시의 잔류 유지력이 문제시되지 않는 경우에서는, 타이밍(t6과 t7)의 제어는 생략되어도 된다.
또한, 도전성 베이스(114)의 존재는 전극부(112)로부터 하부에 발생하는 전계를 차단하기 위해서이며, 기본적으로는 유지력에 영향을 끼치지 않는다. 이 전계 누설이 문제시되지 않는 경우, 그 도전성 베이스(114)를 없애도 된다.
(변형예 1)
변형예 1에 따른 정전형 보강 장치(100)는, 도 4에 나타내며, 그 제어의 일례는 도 5에 나타내는 전압 인가 타이밍 테이블을 가지고 있다.
도 4에서, 도 1에 나타내는 정전형 보강 장치와 동일 내지는 균등한 부위 부재는 동일 번호를 붙여 상세한 설명은 생략하지만, 이 정전형 보강 장치는, 도 1의 정전형 보강 장치와 대비하여, 도전성 베이스(114) 및 스위치(SW4)가 생략되어 있다. 이에 따라 도전성 베이스(114)를 이용한 보강재 본체(110)에 배치된 접촉 단자(114b)는 생략되고, 접속 단자(121)(T1)는, 직접, 보강 대상물(101)에 접촉되도록 구성되어 있다.
또한, 도전성 베이스(114)의 존재는 전극부(112)로부터 하부에 발생하는 전계를 차단하기 위해서이며, 유지력에 영향을 끼치지 않는다. 이 전계 누설이 문제시되지 않는 경우, 도 4에 나타내는 바와 같이 도전성 베이스(114)를 없애고, 웨이퍼(101)만을 직접 SW1 경유로 접지하여도 된다.
또한, 접속 단자(121)(T1)는, 보강 대상물에 축전된 전하를 방출하기 위한 접점이기 때문에, 이와 같이 직접 전압 제어부(120)에 접속되어도 동등한 기능을 발휘할 수 있는 것은 물론이다.
단, 도 1에 나타내는 바와 같이, 보강재 본체(110)측에 접속 단자(112b)를 도출하는 편이, 전압 제어부의 구성을 용이하게 할 수 있다.
또한, 스위치(SW4)가 불필요한 것은, 전술한 바와 같고, 이에 따라 도 5에 나타내는 타이밍 테이블에 의해 정전형 보강 장치로서 이용 가능하다.
(단계 1: 준비 공정)
도 4에 나타내는 바와 같이, 보강 대상물(101)을 보강재 본체(110) 상에 얹은 상태로, 보강 대상물(101)은 전압 제어부(120)의 접속 단자(121)(T1)에 접속되어 있다.
(단계 2: 보강 대상물의 흡착 조작)
이 상태로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 최초의 타이밍(t1)에서 SW1을 폐쇄(on)하며 보강 대상물(101)을 접지한다.
계속해서, 스위치(SW1)의 폐쇄(on) 후의 타이밍(t2)에서 SW3을 폐쇄(on)하여, 전극부(112)에 플러스의 고전압을 인가한다. 전극부(112)에의 전압 인가에 따라, 보강 대상물(101)은 역극성의 전하가 접지로부터 끌어 당겨져, 전극부(112)와 보강 대상물(101) 사이에 전위차가 발생하여, 인력이 발생한다.
이 t1과 t2의 타이밍은, 흡착시킬 목적에서는, 역전하여도 되지만, 반도체 웨이퍼 등의 보강 장치로서 이용하는 경우에는, 반도체 웨이퍼 내에 대전류가 흐르는 것을 막는 목적에서는 이 타이밍은 중요하다.
전극부(112)에 인가된 고전압에 걸맞는 충분한 전하가 보강 대상물(101)에 축적된 타이밍(t3)에서 SW1을 개방(off)한다. 이에 따라, 보강 대상물(101)의 어스(접지)가 해제되어, 보강 대상물(101)에 축적한 전하의 흐름이 차단된다. 또한, 그와 동시에 보강 대상물(101)에 축적된 전하는 전극부(112)의 역극성 전하에 구속된다.
그 후의 타이밍(t4)에서 SW3을 개방(off)하여, 전극부(112)와 전원을 차단한다. 이 상태로, 전압 제어부(120)를 보강재 본체(110)로부터 분리하여도, 전극부에 축적한 플러스의 전하의 플로우 오프 경로, 및 보강 대상물(101)에 축적된 마이너스의 전하의 플로우 오프 경로가 함께 차단되고, 또한, 보강 대상물(101)과 전극부(112)에 축적한 역극성의 전하가 절연층(113)을 사이에 두고, 서로 당기고 있기 때문에, 축적한 전하가 외계로 빠져 나가지 않고, 인력을 장시간 유지한다.
여기서, t3과 t4의 타이밍의 순서는 중요하다. 이 순서가 역전되어도 흡착은 행할 수 있지만, t3의 앞에 t4를 행하였다면, 보강 대상물(101)에 축적된 마이너스의 전하의 일부가 어스에 방출되어, 흡착력이 저하한다.
또한, t3의 타이밍과 t4의 타이밍은, 엄밀한 의미에서는 동시여도 되지만, 오동작 등을 고려하면 t3의 후에 t4를 행하는 것이 좋다.
이어서 전압 제어부(120)를 웨이퍼 서포터 본체(110)로부터 분리한다.
이 유지력을 이용하여, 보강 대상물은 보강재 본체(110)에 밀착되어, 얇은 재료여도 운반, 가공 등의 처리를 행할 수 있다.
다음에, 보강 대상물(101)로부터 보강재 본체(110)를 분리하는 조작을 설명한다.
도 5의 타이밍(t5)에서 스위치(SW1)를 폐쇄(on)하고, 재차, 보강 대상물(101)을 접지한다. 이어서, 타이밍(t8)에서 스위치(SW2)를 폐쇄(on)하여 전극부(112)를 접지한다. 이 시점에서, 전극부(112), 보강 대상물(101)이 함께 접지되고, 축적 전하가 접지에 흘러, 전극부(112)와 보강 대상물(101) 사이에 전위차가 없어지고, 보강 대상물(101)과 보강재 본체(110)의 흡착력이 소멸한다. 이에 따라, 보강 대상물(101)과 보강재 본체(110)의 분리(또는 박리)가 용이해진다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, 접착제에 의한 오염의 걱정이 없고, 또한, 박리에 있어서 보강 대상물에의 응력의 발생을 극력 억제할 수 있는 보강재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보강재는, 접착제에 의한 오염의 걱정이 없고, 또한, 박리에 있어서 응력의 발생을 극력 억제할 수 있기 때문에, 양면 가공용의 실리콘 웨이퍼의 보강재로서 적합하게 응용할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 따른 정전 보강 장치의 적용이 가능한 보강 대상물은, 웨이퍼뿐만 아니라, 다른 도전성∼미도전성의 박판의 유지 보강판으로서 기능할 수 있다.
또한, 이상 설명한 정전 보강 장치에 따르면, 접착제에 의한 오염이 없기 때문에, 박막 트랜지스터(TFT)의 양면에 전극 패턴을 형성하는 경우의 실리콘 웨이퍼의 보강재로서 특히 유효하게 이용할 수 있다.
100: 웨이퍼 서포터(정전형 보강 장치) 101: 웨이퍼(보강 대상물)
110: 웨이퍼 서포터 본체(보강재 본체) 112: 전극부
112a: 관통 구멍 112b: 접속 단자
113: 전기 절연층(폴리이미드층)
114: 도전성 베이스(전계 누설 방지 장치) 114a: 관통 구멍
114b: 접속 단자(전기 도통 장치) 121: 접속 단자(T1)
122: 접속 단자(T2) 120: 전압 제어부
SW1∼SW4: 전기 스위치 R1: 전기 저항
110: 웨이퍼 서포터 본체(보강재 본체) 112: 전극부
112a: 관통 구멍 112b: 접속 단자
113: 전기 절연층(폴리이미드층)
114: 도전성 베이스(전계 누설 방지 장치) 114a: 관통 구멍
114b: 접속 단자(전기 도통 장치) 121: 접속 단자(T1)
122: 접속 단자(T2) 120: 전압 제어부
SW1∼SW4: 전기 스위치 R1: 전기 저항
Claims (7)
- 전기 절연층의 내부에 전극부를 매설시킨 박판형의 정전 유지부를 구비하는 보강재 본체, 및 보강 대상물을 어스(earth)에 도통 가능하게 하는 제1 접속 단자(T1)와, 상기 전극부를 어스 또는 고전압에 도통 가능하게 하는 제2 접속 단자(T2)를 가지며, 상기 보강재 본체와 분리 가능하게 구성되는 전압 제어부를 구비하고,
상기 전압 제어부는, 상기 전극부에 고전압을 인가하며, 상기 전극부에의 인가 전압과는 역극성인 전하를 상기 보강 대상물에 대하여 상기 어스로부터 공급함으로써 상기 정전 유지부에 흡착력을 생기게 하여 보강 대상물을 흡착하는 흡착 공정부와, 상기 보강 대상물 및 상기 전극부에 축적된 전하를 상기 어스로부터 방출시켜 상기 정전 유지부의 정전 흡착 능력을 소멸시켜 상기 보강 대상물을 분리하는 흡착 개방 공정부를 구비하고,
상기 전압 제어부는, 상기 보강 대상물과 상기 어스를 도통 제어하기 위한 제1 스위치(SW1)와, 상기 전극부와 어스를 도통 제어하기 위한 제2 스위치(SW2)와, 상기 전극부에 고전압을 인가 제어하는 제3 스위치(SW3)를 구비하고,
초기 설정에서는, 전체 제1 내지 제3 스위치(SW1∼SW3)는 함께 개방(off)되며,
상기 흡착 공정부에서는, 제1 스위치(SW1)가 폐쇄(on)된 후에 제3 스위치(SW3)가 폐쇄(on)되고, 계속해서 상기 제1 스위치(SW1), 상기 제3 스위치(SW3)가 순차 개방(off)되며,
상기 흡착 개방 공정부에서는, 제1 스위치(SW1)가 폐쇄(on)된 후에 제2 스위치(SW2)가 폐쇄(on)되는 것인, 정전형 보강 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전압 제어부는, 상기 제3 스위치(SW3)에 의해 인가되는 전압과 역극성인 고전압을 상기 전극부에 인가 제어하는 제4 스위치(SW4)를 더 구비하고,
초기 설정에서는, 전체 제1 내지 제4 스위치(SW1∼SW4)는 함께 개방(off)되며,
상기 흡착 개방 공정부에서는, 제1 스위치(SW1)의 폐쇄(on), 상기 제4 스위치(SW4)의 폐쇄(on), 상기 제2 스위치(SW2)의 폐쇄(on)가 순차 행해지는 것인, 정전형 보강 장치. - 제1항에 있어서,
상기 보강재 본체는, 상기 제1 스위치(SW1)에의 접속 단자와 상기 보강 대상물을 전기적으로 도통 가능하게 하는 전기 도통 장치를 구비하는 것인, 정전형 보강 장치. - 제1항에 있어서,
상기 보강재 본체의 이면측은, 상기 보강재 본체로부터 외계(外界)에의 전계 누설을 막는 전계 누설 방지 장치를 구비하는 것인, 정전형 보강 장치. - 제1항에 있어서,
상기 보강 대상물은 웨이퍼인 것인, 정전형 보강 장치. - 제1항에 있어서,
상기 보강 대상물은 전기적으로 도전성을 갖는 박판인 것인, 정전형 보강 장치. - 삭제
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