KR102294505B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102294505B1
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(주) 예스티
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Abstract

일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 지지하고 상기 기판을 진공으로 흡입하여 고정시킬 수 있는 베이스, 상기 베이스의 하면부터 상면까지 관통되는 형상으로 형성된 적어도 하나의 홀, 상기 베이스 상에 배치된 상기 기판의 정렬 상태를 상기 홀을 통하여 감지할 수 있는 적어도 하나의 센서부, 상기 홀을 향해 조명할 수 있는 적어도 하나의 조명부 및 상기 센서부에 의하여 감지된 상기 기판의 정렬 상태를 기반으로 상기 기판 상에 형성된 패턴의 부분이 상기 홀이 형성된 부분에 대응되게 배치되도록 상기 기판을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 {A SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
아래의 실시예들은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
다이싱(Dicing) 및 그루빙(grooving)은 반도체 산업에서 잘 알려진 공정들이고, 예를 들어, 실리콘을 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는 반도체 웨이퍼와 같은 공작물(workpiece) 또는 기판을 가공하기 위해 절단 기계가 사용된다. 본 명세서 전반에 걸쳐, "기판(substrate)"이라는 용어는 모든 이러한 제품들을 포함하는 데 사용된다.
예를 들어, 원형 톱을 사용하는 기계식 절단 기계들이 통상적으로 이를 위해 사용되었지만, 더욱 최근에 레이저 절단 기계들이 광범위하게 되어, 기계들이 하나 이상의 레이저 빔들(예를 들어, 레이저 빔들의 어레이)을 생성하고 기판 위쪽을 향하게 한다.
레이저 다이싱(예를 들어, 레이저 싱귤레이션(laser singulation), 절단(severing), 절삭(cleaving)이라고도 함)에서, 하나 이상의 레이저 빔들이 기판을 개별적인 다이들로 단일화하기 위해 기판을 완전히 절단하는 데 사용된다. 레이저 그루빙(예를 들어, 레이저 스크라이빙(laser scribing), 스코링(scoring), 가우징(gouging) 또는 항적(furrowing))에서, 하나 이상의 레이저 빔들은 채널을 절단하거나 기판으로 그루빙(groove)하는 데 사용된다. 예를 들어, 레이저-절단 채널들을 따라 물리적인 톱을 사용함으로써 완전한 싱귤레이션과 같은 다른 공정들이 이어서 적용될 수 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐, "레이저 절단"이라는 용어는 레이저 다이싱 및 레이저 그루빙 양자 모두를 포함하도록 사용될 것이다.
한국등록특허 제10-0789542호 (공개일 2007년 12월 20일)에는 기판 인쇄용 테이블 유지장치에 관하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 기판의 후면에 대하여 패턴을 가공하기 위해 기판을 정밀하게 정렬시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 기판에 대한 다이싱 종료 시점을 정확하게 판단할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 공정 중에 파티클 발생을 최소화하고, 절단 영역에서의 불량 또는 오염 발생을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 지지하고 상기 기판을 진공으로 흡입하여 고정시킬 수 있는 베이스, 상기 베이스의 하면부터 상면까지 관통되는 형상으로 형성된 적어도 하나의 홀, 상기 베이스 상에 배치된 상기 기판의 정렬 상태를 상기 홀을 통하여 감지할 수 있는 적어도 하나의 센서부, 상기 홀을 향해 조명할 수 있는 적어도 하나의 조명부 및 상기 센서부에 의하여 감지된 상기 기판의 정렬 상태를 기반으로 상기 기판 상에 형성된 패턴의 부분이 상기 홀이 형성된 부분에 대응되게 배치되도록 상기 기판을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
복수 개의 홀은 기 설정된 배치에 따라 상기 베이스 상에 형성되고, 상기 제어부는 2개 이상의 홀에 대응되는 부분에 상기 기판 상에 형성된 패턴의 부분이 배치되도록 상기 기판의 정렬을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 기판의 일 측에 형성된 패턴의 지점이 감지되는 제1 홀의 위치와 상기 기판의 타 측에 형성된 패턴의 지점이 감지되는 제2 홀의 위치가 형성하는 기울기가 기 설정된 기울기 값이 되도록 상기 기판의 정렬을 제어할 수 있다.
아울러, 상기 제어부는, 상기 베이스에 대하여 상기 기판을 이동시키거나 회전시킬 수 있다.
이 때, 상기 센서부 및 상기 조명부는 상기 홀이 형성된 상기 베이스의 하측에 배치되고, 상기 조명부는 LED 광원으로 형성되어 상기 홀을 향해 광을 조사할 수 있으며, 상기 센서부는 비젼 센서로 형성되어 상기 홀이 형성된 부분에 배치된 기판의 부분이 패턴이 형성된 부분인지 또는 칩이 형성된 부분인지 감지할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 칩 및 패턴이 형성된 기판의 상면이 상기 베이스의 상측을 향하도록 상기 기판을 뒤집어 상기 베이스 상에 배치시킬 수 있는 구동부 및 상기 베이스 상에 배치된 상기 기판의 하면을 향해 레이저 또는 플라즈마를 조사할 수 있는 조사부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 조사부는 상기 제어부에 의하여 상기 기판의 정렬이 기 설정된 위치로 정렬된 경우 상기 기판의 하면을 향해 레이저 또는 플라즈마를 조사하여 상기 기판을 다이싱할 수 있다.
아울러, 상기 조사부는, 상기 기판에 형성된 패턴의 형상과 대응되게 기 입력된 패턴의 형상에 따라 상기 기판의 하면을 향해 레이저를 조사하여 상기 기판을 분할하고, 상기 분할 후 플라즈마를 상기 기판의 하면을 향해 조사함으로써 상기 레이저에 의한 가공에 의하여 형성된 크랙 또는 파티클을 제거할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 기판 처리 장치는, 어느 하나의 홀의 하측에 배치되어 상기 기판에 대한 다이싱 공정이 완료되었음을 판단하는 판단부 및 상기 어느 하나의 홀의 내측에 배치되어 상기 판단부를 상기 레이저 또는 상기 플라즈마로부터 보호하는 보호부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 처리 장치는, 상기 베이스의 테두리 측에 배치되어 상기 베이스 상에 배치된 상기 기판 또는 상기 기판에 부착된 프레임이 상기 베이스의 외측으로 이탈하는 것을 방지하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판의 후면에 대하여 패턴을 가공하기 위해 기판을 정밀하게 정렬시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판에 대한 다이싱 종료 시점을 정확하게 판단할 수 있다.
일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 공정 중에 파티클 발생을 최소화하고, 절단 영역에서의 불량 또는 오염 발생을 방지할 수 있다.
도1 및 도2는 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 워킹 테이블을 나타낸다.
도3은 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 측면도를 나타낸다.
도4는 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 얼라인 공정을 나타낸다.
도5는 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의해서 기판이 처리되기 전의 상태를 나타낸다.
도6 및 도7은 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의해서 기판이 처리된 후의 상태를 나타낸다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도1 및 도2는 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 워킹 테이블을 나타내며, 도3은 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 측면도를 나타낸다. 도4는 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 얼라인 공정을 나타내고, 도5는 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의해서 기판이 처리되기 전의 상태를 나타내며, 도6 및 도7은 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의해서 기판이 처리된 후의 상태를 나타낸다.
도1 내지 도3을 참조하면, 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판(W)을 지지하고 기판을 진공으로 흡입하여 고정시킬 수 있는 베이스(100), 베이스의 하면부터 상면까지 관통되는 형상으로 형성된 적어도 하나의 홀(200), 베이스 상에 배치된 기판의 정렬 상태를 홀을 통하여 감지할 수 있는 적어도 하나의 센서부(300), 홀을 향해 조명할 수 있는 적어도 하나의 조명부(400) 및 센서부에 의하여 감지된 기판의 정렬 상태를 기반으로 기판 상에 형성된 패턴의 부분(P)이 홀(200)이 형성된 부분에 대응되게 배치되도록 기판을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 베이스(100)는 기판(W)을 고정하기 위한 진공 척(vacuum chuck)으로 형성될 수 있으며 다공성 세라믹 재질로 형성되거나 매쉬형 금속 플레이트로 형성될 수 있다. 다만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 당업계에서 통상의 지식을 가진 자의 입장에서 선택할 수 있는 다른 물질로 형성될 수 있음은 자명하다.
아울러, 상기 기판 처리 장치는 베이스의 테두리 측에 배치되어 베이스 상에 배치된 기판 또는 상기 기판에 부착된 프레임이 베이스의 외측으로 이탈하는 것을 방지하는 가이드부(800)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 가이드부(800)는 기판의 두께가 얇은 경우 기판이 쉽게 베이스의 외측으로 이탈될 수 있음을 고려한 것이다. 또한, 기판이 씬 웨이퍼인 경우 상기 기판이 링 프레임에 부착된 상태에서 베이스 상에 배치되는 점을 고려하여 상기 가이드부는 기판에 부착된 프레임이 베이스의 외측으로 이탈되는 것을 방지할 수도 있다.
이 때, 복수 개의 홀은 기 설정된 배치에 따라 베이스 상에 형성되고, 제어부는 2개 이상의 홀(200)에 대응되는 부분에 기판 상에 형성된 패턴의 부분(P)이 배치되도록 기판의 정렬을 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 기판의 일 측에 형성된 패턴의 지점이 감지되는 제1 홀의 위치와 기판의 타 측에 형성된 패턴의 지점이 감지되는 제2 홀의 위치 사이의 기울기가 기 설정된 기울기 값이 되도록 기판의 정렬을 제어할 수 있다.
즉, 홀(200)이 형성된 부분 상에 기판의 칩의 부분(C)이 아닌 패턴의 부분(P)이 배치되도록 기판의 정렬 상태를 제어함으로써, 기판을 기 설정된 위치로 정렬시킬 수 있으며, 그에 따라, 기판의 하면에 대한 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이와 같은, 기판의 정렬 과정에서, 제어부는, 상기 베이스에 대하여 기판을 이동시키거나 회전시킬 수 있다.
기판의 정렬은 상기 제어부에 의하여 자동적으로 수행될 수 있다. 즉, 제어부는 기 입력된 기판의 패턴의 위치에 대한 정보 및 베이스 상에 형성된 홀의 배치에 대한 정보에 기초하여, 홀이 형성된 부분 상에 기판의 패턴의 부분(P)이 배치되도록 기판을 기 설정된 위치로 자동적으로 정렬시킬 수 있다.
구체적으로, 도4의 (a)와 같이 홀 상에 형성된 X축에 대한 가상의 가이드 라인(점선)을 따라 기판의 패턴의 부분(P)이 배치되도록 정렬될 수 있으며, 도4의 (b)와 같이 홀 상에 형성된 Y축에 대한 가상의 가이드 라인(점선)을 따라 기판의 패턴의 부분(P)이 배치되도록 정렬될 수 있다. 뿐만 아니라, 도4의 (c)와 같이 홀 상에 형성된 X축 및 Y축에 대한 가상의 가이드 라인(점선)을 따라 기판의 패턴의 부분(P)이 완전히 일치하여 배치도도록 정렬될 수 있다.
이 때, 센서부(300) 및 조명부(400)는 복수 개로 구성될 수 있으며, 홀이 형성된 베이스의 하측에 배치될 수 있다. 조명부는 LED 광원으로 형성되어 홀을 향해 광을 조사할 수 있으며, 센서부는 비젼 센서(vision sensor)로 형성되어 홀이 형성된 부분에 배치된 기판의 부분이 패턴이 형성된 부분(P)인지 또는 칩이 형성된 부분(C)인지 감지할 수 있다.
또한, 상기 기판 처리 장치는 상측에 배치되어 기판에 형성된 노치를 감지할 수 있는 추가적인 센서부를 포함할 수 있다. 이 때, 일 예로서 기판의 가장자리부에 노치가 형성될 수 있다. 상기 센서부는 초기에 베이스 상에 놓여진 기판의 노치를 감지함으로써 기판의 초기 위치를 파악할 수 있으며, 제어부는 상기 기판에 형성된 노치가 기 설정된 위치에 배치될 수 있도록 기판을 회전시킬 수 있다. 그에 따라, 기판에 형성된 노치가 기 설정된 위치에 배치된 경우, 기판 자체가 베이스 상의 정 중앙에 위치하도록 제어될 수 있다.
뿐만 아니라, 기판 처리 장치는, 어느 하나의 홀의 하측에 배치되어 기판에 대한 다이싱 공정이 완료되었음을 판단하는 판단부(600) 및 상기 어느 하나의 홀의 내측에 배치되어 판단부를 후술할 레이저 또는 상기 플라즈마로부터 보호하는 보호부(700)를 더 포함할 수 있다
상기 판단부(600)는 EPD(End point detector)로 구성될 수 있으며, 이와 같은 판단부는 레이저에 의하여 기판의 패턴이 형성된 부분에 대한 절단이 완료되어 상기 레이저가 상기 보호부(700)까지 도달하는 경우 이를 통하여 상기 레이저를 감지하여 다이싱 공정이 완료되었음을 판단할 수 있다.
이 때, 상기 보호부(700)는 클래스(glass)로 형성될 수 있으며, 일 예로서 석영(Quartz) 또는 사파이어(Sapphire)의 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 당업계에서 통상의 지식을 가진 자의 입장에서 선택할 수 있는 다른 물질로 형성될 수 있음은 자명하다.
또한, 기판 처리 장치는, 칩 및 패턴이 형성된 기판의 상면이 베이스의 상측을 향하도록 기판을 뒤집어 베이스 상에 배치시킬 수 있는 구동부(미도시) 및 베이스 상에 배치된 상기 기판의 하면을 향해 레이저(L) 또는 플라즈마(P)를 조사할 수 있는 조사부(500)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 조사부는 제어부에 의하여 기판의 정렬이 기 설정된 위치로 정렬된 경우 기판의 하면을 향해 레이저 또는 플라즈마를 조사하여 기판을 다이싱할 수 있다.
즉, 조사부는, 기판에 형성된 패턴의 형상과 대응되게 기 입력된 패턴의 형상에 따라 기판의 하면을 향해 레이저를 조사하여 기판을 분할하고, 분할 후 플라즈마를 기판의 하면을 향해 조사함으로써 레이저에 의한 가공에 의하여 형성된 크랙 또는 파티클을 제거할 수 있다.
구체적으로, 휠 그라인딩을 사용하여 얇게 형성된 기판(<100um)의 하면에 대하여 팸토초 레이저를 사용하여 분할의 가공을 수행할 수 있으며, 오버 에칭된 부분에 대하여 불활성가스를 사용하여 플라즈마 에칭 처리할 수 있다.
이와 같은 플라즈마 에칭을 통하여 표면 및 레이저 가공면에 형성된 마이크로 크랙을 제거할 수 있으며, 게터링 레이어를 형성할 수 있으며, 부수적인 기판 컷팅 효과를 도출할 수 있다.
뿐만 아니라, 이와 같은 플라즈마 에칭을 통하여 레이저 공정에서 발생한 파티클을 제거할 수 있으며, 기판의 하면 가공에 의하여 생성된 Saw line을 최소화 시킬 수 있다.
도5를 참조하면, 단순히 레이저를 조사하여 기판을 절단한 경우 절단된 절단 영역에 발생한 버(Burr)를 확인할 수 있다.
반면, 도6를 참조하면 레이저 공정 후 플라즈마 에칭 처리를 진행함으로써 버가 일부 제거된 모습을 확인할 수 있다. 또한, 도7을 참조하면, 플라즈마 스터퍼링 조사 시간을 적절히 조정함으로써 버가 완전히 제거된 모습을 확인할 수 있다.
이와 같이 플라즈마 에칭을 통하여 레이저 가공면에 형성된 버를 효과적을 제거할 수 있는 효과가 도출될 수 있음을 확인할 수 있다.
상기에서 설명한 구성들을 포함하는 기판 처리 장치는 기판의 후면에 대하여 패턴을 가공하기 위해 기판을 정밀하게 정렬시킬 수 있다. 또한, 상기 기판 처리 장치는 기판에 대한 다이싱 종료 시점을 정확하게 판단할 수 있으며, 공정 중에 파티클 발생을 최소화하고, 절단 영역에서의 불량 또는 오염 발생을 방지할 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 베이스
200 : 홀
300 : 센서부
400 : 조명부
500 : 조사부
600 : 판단부
700 : 보호부

Claims (9)

  1. 기판을 지지할 수 있는 베이스;
    상기 베이스의 하면부터 상면까지 관통되는 형상으로 형성된 적어도 하나의 홀;
    상기 베이스 상에 배치된 상기 기판의 정렬 상태를 상기 홀을 통하여 감지할 수 있는 적어도 하나의 센서부;
    상기 홀을 향해 조명할 수 있는 적어도 하나의 조명부;
    상기 센서부에 의하여 감지된 상기 기판의 정렬 상태를 기반으로 상기 기판 상에 형성된 패턴의 부분이 상기 홀이 형성된 부분에 대응되게 배치되도록 상기 기판을 제어하는 제어부; 및
    칩 및 패턴이 형성된 기판의 상면이 상기 베이스의 상측을 향하도록 상기 기판을 뒤집어 상기 베이스 상에 배치시킬 수 있는 구동부;
    를 포함하고,
    복수 개의 홀은 기 설정된 배치에 따라 상기 베이스 상에 형성되고,
    상기 제어부는 2개 이상의 홀에 대응되는 부분에 상기 기판 상에 형성된 패턴의 부분이 배치되도록 상기 기판의 정렬을 제어하는,
    기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기판의 일 측에 형성된 패턴의 지점이 감지되는 제1 홀의 위치와 상기 기판의 타 측에 형성된 패턴의 지점이 감지되는 제2 홀의 위치가 형성하는 기울기가 기 설정된 기울기 값이 되도록 상기 기판의 정렬을 제어하는,
    기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 베이스에 대하여 상기 기판을 이동시키거나 회전시킬 수 있는,
    기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서부 및 상기 조명부는 상기 홀이 형성된 상기 베이스의 하측에 배치되고,
    상기 조명부는 LED 광원으로 형성되어 상기 홀을 향해 광을 조사할 수 있으며,
    상기 센서부는 비젼 센서로 형성되어 상기 홀이 형성된 부분에 배치된 기판의 부분이 패턴이 형성된 부분인지 또는 칩이 형성된 부분인지 감지할 수 있는,
    기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스 상에 배치된 상기 기판의 하면을 향해 레이저 또는 플라즈마를 조사할 수 있는 조사부;
    를 더 포함하고,
    상기 조사부는 상기 제어부에 의하여 상기 기판의 정렬이 기 설정된 위치로 정렬된 경우 상기 기판의 하면을 향해 레이저 또는 플라즈마를 조사하여 상기 기판을 다이싱하는,
    기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조사부는,
    상기 기판에 형성된 패턴의 형상과 대응되게 기 입력된 패턴의 형상에 따라 상기 기판의 하면을 향해 레이저를 조사하여 상기 기판을 분할하고,
    상기 분할 후 플라즈마를 상기 기판의 하면을 향해 조사함으로써 상기 레이저에 의한 가공에 의하여 형성된 크랙 또는 파티클을 제거하는,
    기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    어느 하나의 홀의 하측에 배치되어 상기 기판에 대한 다이싱 공정이 완료되었음을 판단하는 판단부; 및
    상기 어느 하나의 홀의 내측에 배치되어 상기 판단부를 상기 레이저 또는 상기 플라즈마로부터 보호하는 보호부;
    를 더 포함하는,
    기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이스의 테두리 측에 배치되어 상기 베이스 상에 배치된 상기 기판 또는 상기 기판에 부착된 프레임이 상기 베이스의 외측으로 이탈하는 것을 방지하는 가이드부;
    를 더 포함하는,
    기판 처리 장치.
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