KR20010019338A - 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치에 관한 것으로서, 웨이퍼 가장자리의 상, 하 쪽에서 원주방향으로 파지함과 동시에 적어도 어느 한쪽은 웨이퍼를 분리시킬 수 있도록 회전 가능하게 힌지 결합된 상, 하부 가아드 링과, 상기 상, 하부 가아드 링을 일체로 고정하는 고정 부재와, 상기 고정 부재의 외측면에 웨이퍼를 파지한 상태로 상, 하부 가아드 링을 반전시킬 수 있도록 고정되는 회전축과, 상기 고정 부재의 일 측단을 삽입시킬 수 있는 삽입홈을 갖춘 고정 척과, 웨이퍼의 양면을 손상시키지 않도록 고정하여 이송시킬 수 있는 이송 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 웨이퍼의 양면을 모두 가공하기 위하여 웨이퍼를 취급할 경우 웨이퍼의 양면을 손상시키지 않도록 함과 동시에 웨이퍼의 흔들림이나 휨을 방지함은 물론, 뒤집기도 용이하게 할 수 있다. 따라서 종래의 공정 설비에 그대로 적용이 가능할 뿐만 아니라, 또한 메모리의 집적도를 높임과 동시에 생산성을 향상시키는데 기여하는 바가 크다.

Description

양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치{Holder for working the both side of a wafer}

본 발명은 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양면을 모두 사용할 수 있게 가공되는 웨이퍼를 고정 및 이송시키는데 매우 적합한 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 라인에서 웨이퍼(Wafer)를 가공할 때 원하는 디바이스(Device)를 생산하기 위해서는 수 백 가지의 공정을 진행하여 상당한 제조 공기가 지난 후 웨이퍼 상태의 디바이스를 생산하게 된다. 현재 반도체 칩을 생산하는 모든 회사들은 웨이퍼의 한쪽 면만을 사용하여 디바이스를 생산하고 있다. 이러한 웨이퍼를 보면 그 한쪽 면만을 가공하여 역시 디바이스도 한 쪽으로만 만들어져 있다. 이는 웨이퍼를 가공할 때 그 한쪽 면을 바닥에 놓고, 예를 들어, 포토(Photo), 침적, 에칭(Etching) 등과 같은 여러 공정 작업이 진행되기 때문이다.

즉, 종래에는, 도 1 에서 나타낸 바와 같이, 소정의 공정 과정을 수행할 때 대략 25 ∼ 50 매 정도의 웨이퍼(1)가 캐리어(2) 내에 적재된 상태에서, 웨이퍼의 이송수단으로써 로봇(Robot)(3) 상에 회전 가능하게 결합된 포크 형상의 로봇 암(Robot Arm)(3a) 선단부 위에 웨이퍼(1)가 단순히 얹혀져 이송되거나 진공 흡인력에 의하여 흡착 고정되는 방식으로 고정 척(Chuck)(4) 위에 안착 고정된 후 웨이퍼(1)의 한쪽 면만 가공케 되는 것이다.

이렇게 웨이퍼의 한쪽 면만을 가공하는 방법으로 생산성을 올리려면 디바이스의 면적을 줄여 적은 면적에 동일한 메모리 밀도를 갖는 디바이스를 만들어야 한다. 여기에는 더욱 더 미세한 가공이 요구되고 여러 가지 공정 상의 어려운 문제를 해결해 나가야 하는 한계가 따른다. 따라서, 웨이퍼(1)의 양쪽 면을 모두 가공해야 할 필요성이 강하게 대두된다.

그러나, 웨이퍼(1)의 양면을 모두 사용하게 되면 동일 면적의 웨이퍼 상에 두 배의 메모리 밀도를 갖게 할 수 있지만, 전술한 종래의 웨이퍼 고정 및 이송 방식으로는 웨이퍼의 취급에 상당히 많은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 양면을 모두 가공하기 위한 웨이퍼를 고정 및 이송할 경우 웨이퍼의 흔들림이나 휨을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 뒤집기도 용이한 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치를 제공하는 데 있다.

도 1 은 종래의 웨이퍼의 고정 장치의 사용 상태를 나타낸 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치를 나타낸 사시도.

도 3 은 본 발명에 따른 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치의 작용 상태를 나타낸 단면도.

도 4 는 본 발명에 따른 양면 가공용 웨이퍼의 이송 수단을 나타낸 평면도.

도 5 는 도 4 의 A - A 선 단면도.

도 6 은 본 발명에 따른 양면 가공용 웨이퍼의 다른 이송 수단을 나타낸 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 웨이퍼, 20 : 가이드 링,

22 : 상부 가아드 링, 24 : 하부 가아드 링,

30 : 힌지 핀, 42, 44 : 고정 부재,

52, 54 : 회전축, 60 : 고정 척,

62 : 삽입홈, 70, 80 : 이송 수단,

72 : 안착대, 74 : 안착 돌기,

76, 86 : 중앙 축, 78, 88 : 이송 암,

81, 82 : 지지대, 84 : 흡착 돌기.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치는, 웨이퍼 가장자리의 상, 하 쪽에서 원주방향으로 파지함과 동시에 적어도 어느 한쪽은 웨이퍼를 분리시킬 수 있도록 회전 가능하게 힌지 결합된 상, 하부 가아드 링과, 상기 상, 하부 가아드 링을 일체로 고정하는 고정 부재와, 상기 고정 부재의 외측면에 웨이퍼를 파지한 상태로 상, 하부 가아드 링을 반전시킬 수 있도록 고정되는 회전축과, 상기 고정 부재의 일 측단을 삽입시킬 수 있는 삽입홈을 갖춘 고정 척과, 웨이퍼의 양면을 손상시키지 않도록 고정하여 이송시킬 수 있는 이송 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송 수단은 상면 가장자리 쪽에 웨이퍼의 가장자리 면을 유동되지 않게 안착시킬 수 있는 복수의 안착 돌기를 돌출 구비한 안착대와, 상기 안착대의 중앙 축 상에 결합된 이송 암을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 이송 수단은 대각선 방향으로 교차 결합된 복수의 지지대와, 상기 지지대의 각 선단에 웨이퍼의 가장자리쪽 면을 흡착시킬 수 있도록 돌출된 흡착 돌기와, 상기 지지대의 중앙 축 상에 결합된 이송 암을 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치를 나타낸 사시도이다. 도 3 은 본 발명에 따른 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치의 작용 상태를 나타낸 단면도이다.

상기 도면에서, 부호 20 은 가아드 링(Guard Ring)을 나타낸 것으로서, 이는 웨이퍼(10)의 가장자리쪽을 원주 방향으로 파지하는 것이며, 상, 하부 가아드 링(22)(24)으로 분리된다. 즉, 상부 가아드 링(22)은 웨이퍼(10) 가장자리의 상부 쪽 둘레를 따라 밀착 고정되는 것이고, 하부 가아드 링(24)은 웨이퍼(10) 가장자리의 하부 둘레를 따라 밀착 고정되는 것이다. 여기서, 상부 가아드 링(22)은 힌지 핀(Hinge Pin)(30)에 의하여 상방으로 회동 가능하게 된다. 이는 웨이퍼(10)를 끄집어내기 위함이다. 그리고 하부 가아드 링(24)은 웨이퍼(10)를 안착시킬 수 있는 안착턱(24a)을 구비한다.

상기 상, 하부 가아드 링(22)(24)은 좌, 우로 일직선상에 배치된 고정 부재(42)(44) 상에 일체로 고정된다.

상기 고정 부재(42)(44)의 각 외측면에는 회전축(52)(54)이 고정 결합되는데, 이 회전축(52)(54)은 웨이퍼(10)를 파지한 상태로 상, 하부 가아드 링(22)(24)을 반전시키는 수단이다.

상기 고정 부재(42)(44)는 고정 척(Chuck)(60)에 고정된다. 상기 고정 척(60)의 상면 가장자리 부근에는 삽입홈(62)이 형성되고, 이 삽입홈(62) 내에 고정 부재(42)(44)의 각 하단부가 삽입 결합된다. 이 때, 웨이퍼(10)의 배면은 물론 하부 가이드 링(24)이 고정 척(60) 상면에 접촉되지 않는 것이 바람직하다.

한편, 도 4 및 도 5 에서 나타낸 바와 같이, 부호 70 은 웨이퍼(10)의 양면을 손상시키지 않도록 고정하여 이송시킬 수 있는 이송 수단이다. 상기 이송 수단(70)은 상면 가장자리쪽에 웨이퍼(10)의 가장자리 면을 유동되지 않게 안착시킬 수 있는 복수의 안착 돌기(74)를 돌출 구비한 안착대(72)와, 상기 안착대(72)의 중앙 축(76) 상에 결합된 이송 암(Arm)(78)으로 이루어진다. 여기서, 상기 안착 돌기(74)는 3 ∼ 4 개 정도가 적당하며, 그 외곽면 쪽에 걸림턱(74a)이 더 돌출 형성되면 웨이퍼(10)를 유동시키지 않도록 걸림 고정할 수 있어서 바람직하다. 상기 이송 암(78)은 로봇 수단(도시 생략)에 의하여 작동케 된다.

또한, 도 6 에서 나타낸 다른 형태의 이송 수단(80)은 상기 이송 수단(70)에 의하여 이송된 웨이퍼(10)를 고정 척(60)의 위치로 다시 이송하기 위한 수단이다. 즉, 상기 이송 수단(80)은 대각선 방향으로 교차 결합된 한 쌍의 지지대(81)(82)와, 상기 지지대(81)(82)의 각 선단에 웨이퍼(10)의 상면 가장자리쪽을 흡착시킬 수 있도록 돌출된 흡착 돌기(84)와, 상기 지지대(81)(82)의 중앙 축(86) 상에 결합된 이송 암(88)으로 이루어진다. 물론, 도시는 생략되었지만 진공 흡입관이 배설되어 있다. 이러한 진공 흡착 방식이 아니라 웨이퍼(10)를 상기 흡착 돌기(84) 위에 얹어 놓는 방식으로 변형하여도 무방하다. 상기 이송 암(88)도 로봇 수단(도시 생략)에 결합된다.

이와 같이 구비된 본 실시예에 따른 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치의 작동(작용) 관계를 구체적으로 살펴본다. 소정의 공정을 진행하기 위하여 웨이퍼(10)를 캐리어(도시 생략)로부터 부호 70 으로 도시된 이송 수단을 이용하여 안착대(72)의 안착 돌기(74) 위에 웨이퍼(10)의 가장자리 쪽 일부를 고정하여 로봇 수단(도시 생략)에 의하여 이송한다. 이 때, 웨이퍼(10)의 배면 쪽이 안착대(72)로부터 소정 간격을 두고 이격되어 있으므로 손상되지 않는다.

이 후, 부호 80 으로 도시된 이송 수단을 이용하여 상기 웨이퍼(10)의 가장자리쪽 면의 일부를, 예를 들어 4 개 정도의 흡착 돌기(84)에 진공 흡착 방식이나 그대로 들어 얹어서 역시 로봇 수단(도시 생략)을 이용하여 고정 척(60)의 위치로 이송시킨다.

이렇게 이송된 웨이퍼(10)는 상부 가아드 링(22)을 힌지 핀(30)을 중심으로 상향 회동시켜 개방한 상태에서 하부 가아드 링(24)의 안착턱(24a) 위에 내려놓게 된다. 이어서 상부 가아드 링(22)을 원위치로 회동시켜 웨이퍼(10)의 가장자리면 둘레를 파지할 수 있게 한다.

이 후 고정 척(60)의 삽입홈(62) 내에 양 고정 부재(42)(44)의 하단부를 삽입시켜 움직이지 않도록 고정시킨 후 소정의 웨이퍼(10) 가공 공정을 수행한다. 이 때, 웨이퍼(10)의 하단면은 척(60) 상에 직접 접촉되지 않으므로 손상될 염려도 없이 언제든지 가공 준비 상태로 남아 있게 된다. 물론, 고정 척(60)의 표면에도 도시되지는 않았지만 진공 흡인력이 작용한다. 따라서, 상기 삽입홈(62)은 웨이퍼(10)의 가공시 떨림이나 흔들림을 방지하는 작용을 보조한다.

이와 같이 웨이퍼(10)의 일 측면(예; 상부 면)을 가공한 뒤에 그 다른 측면(예; 하부 면)을 가공하려면, 진공을 해제시킨 고정 척(60)으로부터 가아드 링(20)을 상향 이동시켜 분리한 후, 반전 수단인 회전축(52)(54)을 180°방향으로 회전시켜 다시 고정 척(60) 상에 내려놓으면 된다. 따라서 웨이퍼(10)를 뒤집어서 양쪽 면을 모두 가공할 수 있게 된다.

본 실시예는 웨이퍼(10)의 한쪽 면만을 가공하기 위하여 공정 설비가 한 쪽으로 치우쳐져 있는 경우라도 웨이퍼(10)의 앞, 뒷면에 동일한 디바이스를 만드는데 유용하게 적용될 수 있다.

상술한 본 발명에 의하면, 웨이퍼의 양면을 모두 가공하기 위하여 웨이퍼를 취급할 경우 웨이퍼의 양면을 손상시키지 않도록 함과 동시에 웨이퍼의 흔들림이나 휨을 방지함은 물론, 뒤집기도 용이하게 할 수 있다. 따라서 종래의 공정 설비에 그대로 적용이 가능할 뿐만 아니라, 또한 메모리의 집적도를 높임과 동시에 생산성을 향상시키는데 기여하는 바가 크다.

Claims (3)

1. 웨이퍼 가장자리의 상, 하 쪽에서 원주방향으로 파지함과 동시에 적어도 어느 한쪽은 웨이퍼를 분리시킬 수 있도록 회전 가능하게 힌지 결합된 상, 하부 가아드 링과,

   상기 상, 하부 가아드 링을 일체로 고정하는 고정 부재와,

   상기 고정 부재의 외측면에 웨이퍼를 파지한 상태로 상, 하부 가아드 링을 반전시킬 수 있도록 고정되는 회전축과,

   상기 고정 부재의 일 측단을 삽입시킬 수 있는 삽입홈을 갖춘 고정 척과,

   웨이퍼의 양면을 손상시키지 않도록 고정하여 이송시킬 수 있는 이송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이송 수단은 상면 가장자리쪽에 웨이퍼의 가장자리 면을 유동되지 않게 안착시킬 수 있는 복수의 안착 돌기를 돌출 구비한 안착대와,

   상기 안착대의 중앙 축 상에 결합된 이송 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 이송 수단은 대각선 방향으로 교차 결합된 복수의 지지대와,

   상기 지지대의 각 선단에 웨이퍼의 가장자리쪽 면을 흡착시킬 수 있도록 돌출된 흡착 돌기와,

   상기 지지대의 중앙 축 상에 결합된 이송 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 가공용 웨이퍼의 고정 장치.