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KR101115552B1 - 이단 에어 실린더 및 이를 이용하는 정전척 잔류전하 제거장치 - Google Patents

이단 에어 실린더 및 이를 이용하는 정전척 잔류전하 제거장치 Download PDF

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KR101115552B1
KR101115552B1 KR1020100138725A KR20100138725A KR101115552B1 KR 101115552 B1 KR101115552 B1 KR 101115552B1 KR 1020100138725 A KR1020100138725 A KR 1020100138725A KR 20100138725 A KR20100138725 A KR 20100138725A KR 101115552 B1 KR101115552 B1 KR 101115552B1
Authority
KR
South Korea
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cylinder
flow path
air
supply pipe
lift
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Application number
KR1020100138725A
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English (en)
Inventor
임창선
고은호
김기준
Original Assignee
이프로링크텍(주)
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 한꺼번에 정전척에서 이탈시키는 것이 아니라 미들 포지션 및 탑 포지션으로 2단 승강시켜 이탈시키는 것을 특징으로 한다. 이 때 2단 승강을 위하여 2개의 독립적인 실린더를 사용하는 것이 아니라 하나의 이단 에어 실린더(900)를 사용하기 때문에 그 설치면적이 작아 전체 장비의 면적을 작게 할 수 있다. 또한 1차적으로 웨이퍼를 미들 포지션에 위치시켜 잔류전하 방전시간을 부여한 후에 2차적으로 탑 포지션에 도달시키기 때문에 종래와 같이 무리하게 기계적 힘을 가하지 않게 되어 디척킹시에 발생하는 웨이퍼 손상 문제를 해결할 수 있게 된다. 이 때 이단 에어 실린더(900)의 동작을 공압을 이용하여 자동제어하여 간단하게 구성될 수 있도록 함으로써 장비의 작동상의 편의도 도모할 수 있다. 공압을 사용하는 경우에는 웨이퍼가 2가지 상태 즉, 척킹상태와 탑 포지션 상태로 위치할 수 밖에 없는데, 본 발명에서는 실린더를 개량하여 하나의 실린더를 사용하더라도 이단(2-stage)로 상승시킬 수 있게 함으로서 이러한 문제를 극복하였다.

Description

이단 에어 실린더 및 이를 이용하는 정전척 잔류전하 제거장치{2-stage air cylinder and apparatus for removing residual charge from electrostatic chuck using the same}
본 발명은 이단 에어 실린더(2-stage air cylinder)에 관한 것으로서, 특히 이단(2-stage)의 승강동작이 필요할 경우에 두 개의 에어 실린더를 사용하는 종래의 경우와 달리 하나의 실린더를 통하여 이단으로 승강동작을 할 수 있도록 함으로써 좁은 공간에 설치하기에 유리한 이단 에어 실린더에 관한 것이다.
또한 본 발명은 정전척 잔류전하 제거장치에 관한 것으로서, 특히 상기 이단 에어 실린더를 이용하여 정전척에서 기판을 미들 포지션(middle position)으로 1차적으로 상승시켜 약간 머물게 함으로써 웨이퍼에 존재하는 잔류 전하를 자연 방전시킨 후에 2차적으로 탑 포지션(top position)까지 완전히 상승시킬 수 있도록 한 정전척 잔류전하 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 제조공정은 밀폐된 챔버 내에서 이루어진다. 이 때 웨이퍼를 챔버 내에 고정시키는 척으로서 기계식 척, 진공척 등 다양한 것이 있다. 근래에는 공정 중에 발생하는 오염을 최소화하고, 공정의 균일성을 높이기 위하여 기계적인 방법보다는 정전기력을 이용하여 웨이퍼를 고정시키는 정전척(electrostatic chuck)이 널리 이용되고 있다.
도 1은 종래의 정전척을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼(40)가 정전척(30) 상에 놓이면 정전기용 직류전원(10)은 제어부(20)의 제어를 받으며 정전척(30)에 직류전압을 인가한다. 그러면 웨이퍼(40)와 정전척(30) 사이에 정전기력이 발생하여 웨이퍼(40)가 정전척(30)에 고정된다. 이러한 상태로 공정을 진행하고, 공정이 끝난 후에는 제어부(20)의 제어를 통하여 정전척(30)으로의 직류전압 공급을 멈추고, 정전척(30)을 관통하여 승하강 가능하게 설치되는 리프트핀(31)을 승강시켜 웨이퍼(40)를 정전척(30)에서 디척킹(dechucking)시켜 챔버 밖으로 언로딩(unloading) 한다.
종래의 경우에는 공정 완료 후 정전척(30)에 인가되는 전압을 제거하더라도 정전척(30)과 웨이퍼(40) 사이에 존재하던 정전기력이 바로 사라지지 않고 잔존하게 된다. 예를 들면, 플라즈마 식각 등을 실시하는 경우에는, 정전척(30)에 인가되는 전압을 제거하더라도 플라즈마에 의하여 웨이퍼(40)에 상당한 잔류전하가 존재하게 되며, 이러한 잔류전하는 리프트 핀(31)과 연결된 접지를 통해 빠져나가야 하는데, 웨이퍼(40)의 배면에 존재하는 절연층에 의하여 웨이퍼(40)의 잔류전하 배출이 제대로 이루어지지 못하여, 정전척(30)과 웨이퍼(40) 사이에 정전기력이 원하지 않게 잔존하게 된다.
이러한 잔류 정전기력에 의하여 웨이퍼(40)를 정전척(30)에서 분리할 때에 웨이퍼(40)가 잘 떨어지지 않는 스틱킹(sticking) 현상이 발생하고, 이를 극복하기 위해 가해지는 기계적인 힘에 의해 웨이퍼(40)가 강제로 떨어지면서 흔들리거나 파손되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 정전척에 인가되는 전압에 반대되는 극성의 전압을 인가할 수 있는 보조직류전원을 더 구비하여 웨이퍼를 디척킹(dechucking) 할 때에 정전척에 남아 있는 잔류전하를 제거하는 정전기척 잔류전하 제거장치가 제안된 바 있다(대한민국 공개특허 제2007-0015790호 참조). 그러나 이 경우는 보조직류전원이라는 별도 전원이 더 필요하므로 제조비용이 증가하고, 공정 완료 후에도 계속 이루어져야 하는 별도 전원의 동작에 의해 설비의 고장이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 양전압과 음전압을 빠르게 교번시켜 인가하여 웨이퍼에 존재하는 잔류전화를 중화시키는 디척킹 모듈을 통하여 스틱킹 현상을 방지할 수 있는 정전척 잔류전하 제거장치도 제안된 바 있다(대한민국 등록특허 제690136호 참조). 그러나 이 경우는 순간적인 극성 변이로 인하여 웨이퍼의 손상 및 수율 감소를 야기하는 문제가 있다.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는, 이단계(2-stage)로 웨이퍼를 정전척에서 디척킹하여 웨이퍼의 잔류전하를 중간에서 미리 방전시킴으로써 상술한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 정전척 잔류전하 제거장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명이 해결하려는 과제는, 상기 정전척 잔류전하 제거장치에서 웨이퍼를 디처킹하는데 사용하기에 적합한 이단 에어 실린더를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이단 에어 실린더는,
내부가 외부와 격리되며 상기 내부가 수평격판에 의하여 상부공간과 하부공간으로 분리되는 실린더통;
상기 실린더통의 밑면과 상기 수평격판을 관통하여 승하강 가능하게 설치되는 하부 피스톤축;
상기 하부공간에서의 위아래로의 에어흐름을 차단하도록 상기 하부 피스톤축에 설치되는 하부 피스톤판;
상기 실린더통의 상면을 관통하여 승하강 가능하게 설치되며 상기 하부 피스톤축과는 분리되는 상부 피스톤축;
상기 상부공간에서의 위아래로의 에어흐름을 차단하도록 상기 상부 피스톤축의 밑단에 설치되는 상부 피스톤판;
상기 하부 피스톤판의 밑에 위치하는 상기 실린더통의 하부공간과 연통되도록 설치되는 제1유로;
상기 하부 피스톤판의 위에 위치하는 상기 실린더통의 하부공간과 연통되도록 설치되는 제2유로;
상기 상부 피스톤판의 밑에 위치하는 상기 실린더통의 상부공간과 연통되도록 설치되는 제3유로; 및
상기 상부 피스톤판의 위에 위치하는 상기 실린더통의 상부공간과 연통되도록 설치되는 제4유로; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1유로는 상기 실린더통의 측면에서 상기 실린더통의 밑면으로 관통된 후 위로 절곡되어 이루어지고, 상기 제2유로는 상기 실린더통의 측면에서 상기 수평격판으로 관통된 후 아래로 절곡되어 이루어지며, 상기 제3유로는 상기 실린더통의 측면에서 상기 수평격판으로 관통된 후 위로 절곡되어 이루어지며, 상기 제4유로는 상기 실린더통의 측면에서 상기 실린더통의 상면으로 관통된 후 아래로 절곡되어 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전척 잔류전하 제거장치는,
웨이퍼가 올려 놓이는 정전척과; 상기 정전척을 관통하여 승하강 가능하도록 설치되는 리프트핀과; 상기 리프트핀을 승하강 시키도록 설치되는 이단 에어 실린더와; 상기 이단 에어 실린더의 승하강을 제어하는 승하강 제어수단;을 포함하고,
상기 이단 에어 실린더는,
내부가 외부와 격리되며 상기 내부가 수평격판에 의하여 상부공간과 하부공간으로 분리되는 실린더통; 상기 실린더통의 밑면과 상기 수평격판을 관통하여 승하강 가능하게 설치되는 하부 피스톤축; 상기 하부공간에서의 위아래로의 에어흐름을 차단하도록 상기 하부 피스톤축에 설치되는 하부 피스톤판; 상기 리프트핀과 연결되면서 상기 실린더통의 상면을 관통하여 승하강 가능하도록 설치되는 상부 피스톤축; 상기 상부공간에서의 위아래로의 에어흐름을 차단하도록 상기 상부 피스톤축의 밑단에 설치되는 상부 피스톤판; 상기 하부 피스톤판의 밑에 위치하는 상기 실린더통의 하부공간과 연통되도록 설치되는 제1유로; 상기 하부 피스톤판의 위에 위치하는 상기 실린더통의 하부공간과 연통되도록 설치되는 제2유로; 상기 상부 피스톤판의 밑에 위치하는 상기 실린더통의 상부공간과 연통되도록 설치되는 제3유로; 및 상기 상부 피스톤판의 위에 위치하는 상기 실린더통의 상부공간과 연통되도록 설치되는 제4유로; 를 포함하며,
상기 승하강 제어수단은,
상기 제1유로 및 제3유로를 통한 에어주입과 배출을 결정하는 승강제어밸브; 상기 제2유로 및 제4유로를 통한 에어주입과 배출을 결정하는 하강제어밸브; 및 상기 제3유로를 통한 에어주입 타이밍이 상기 제1유로를 통한 에어주입 타이밍보다 더 늦도록 상기 승강제어밸브와 상기 제3유로 사이에 설치되는 시간지연밸브; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하강제어밸브는 상기 제1유로와 제3유로로 공기가 주입될 때에는 상기 제2유로 및 제4유로로의 공기주입을 차단시키고 상기 제2유로 및 제4유로를 통하여 상기 실린더통 내부의 공기가 외부로 배출되도록 작동하고, 상기 승강제어밸브는 상기 제2유로 및 제4유로로 공기가 주입될 때에는 상기 제1유로 및 제3유로로의 공기주입을 차단시키고 상기 제1유로 및 제3유로를 통하여 상기 실린더통 내부의 공기가 외부로 배출되도록 작동하는 것이 바람직하다.
상기 리프트핀은 적어도 3개가 설치되고 그 각각의 밑단들이 리프트핀 기저대에 의해 지지되며, 상기 리프트핀 기저대는 상기 상부 피스톤축의 윗단에 의해 지지됨으로써 상기 상부 피스톤축이 상기 리프트핀에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 승강제어밸브는 승강제어 공급관, 승강에어 배출관, 및 제1유로 공급관의 연통여부를 결정하는 삼방 밸브이고, 상기 하강제어밸브는 하강에어 공급관, 하강에어 배출관, 및 제4유로 공급관의 연통여부를 결정하도록 설치되는 삼방 밸브인 것이 바람직하다.
이 경우 상기 승강제어밸브는 상기 제1유로 공급관을 통하여 상기 제1유로에 연결되고, 상기 제3유로는 상기 제1유로 공급관에서 분기되는 제3유로 공급관에 연결되며, 상기 하강제어밸브는 상기 제4유로 공급관을 통하여 상기 제4유로에 연결되며, 상기 제2유로는 상기 제4유로 공급관에서 분기되는 제2유로 공급관에 연결되며, 상기 시간지연밸브는 상기 제3유로 공급관에 설치된다.
상기 승하강 제어수단에 디척킹 신호가 입력되면, 상기 승하강 제어수단은 상기 승강에어 공급관과 제1유로 공급관은 서로 연결되고 상기 승강에어 배출관은 폐쇄되도록 상기 승강제어밸브를 동작시키고, 상기 제4유로공급관과 상기 하강에어 배출관은 서로 연결되고 상기 하강에어 공급관은 폐쇄되도록 상기 하강제어밸브를 동작시킨다.
상기 승하강 제어수단에 척킹 신호가 입력되면, 상기 승하강 제어수단은 상기 하강에어 공급관과 상기 제4유로 공급관은 서로 연결되고 상기 하강에어 배출관은 폐쇄되도록 상기 하강제어밸브를 동작시키고, 상기 제1유로 공급관과 상기 승강에어 배출관은 서로 연결되고 상기 승강에어 공급관은 폐쇄되도록 상기 승강제어밸브를 동작시킨다.
본 발명에 의하면, 2단 승강을 위하여 2개의 독립적인 실린더를 사용하는 것이 아니라 하나의 실린더를 사용하기 때문에 그 설치면적이 작아 전체 장비의 면적을 작게 할 수 있다. 또한 1차적으로 웨이퍼를 미들 포지션에 위치시켜 잔류전하 방전시간을 부여한 후에 2차적으로 탑 포지션에 도달시키기 때문에 종래와 같이 무리하게 기계적 힘을 가하지 않게 되어 디척킹시에 발생하는 웨이퍼 손상 문제를 해결할 수 있게 된다.
이 때 이러한 동작을 공압을 이용하여 자동제어하여 간단하게 구성될 수 있도록 함으로써 장비의 작동상의 편의도 도모할 수 있다. 공압을 사용하는 경우에는 웨이퍼가 2가지 상태 즉, 척킹상태와 탑 포지션 상태로 위치할 수 밖에 없는데, 본 발명에서는 실린더를 개량하여 하나의 실린더를 사용하더라도 이단(2-stage)로 상승시킬 수 있게 함으로서 이러한 문제를 극복하였다.
도 1은 종래의 정전척을 설명하기 위한 도면;
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 이단 에어 실린더(900)를 설명하기 위한 도면;
도 5는 본 발명에 따른 이단 에어 실린더(900)를 사용하여 웨이퍼(40)를 이단(2-stage)으로 디척킹하는 과정을 설명하기 위한 도면;
도 6은 본 발명에 따른 이단 에어 실린더(900)의 승하강을 제어하는 승하강 제어수단(700)을 설명하기 위한 도면이다
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 정전척 잔류전하 제거장치에 사용되는 이단 에어 실린더(900)의 이단(2-stage) 상승과정을 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이단 에어 실린더(900)는 내부와 외부가 격리되며 상기 내부가 수평격판(114)에 의하여 상부공간과 하부공간으로 분리되는 실린더통(110)을 가진다. 즉 실린더통(110)은 상면(111), 밑면(112), 및 측벽(113)을 포함하여 통형상을 하며 그 내부에는 수평격판(114)이 설치된다.
피스톤은 하부 피스톤(210)과 상부 피스톤(310)으로 구분되어 설치되며, 하부 피스톤(210)은 실린더통의 밑면(112)과 수평격판(114)을 관통하여 승하강 가능하게 설치되며, 상부 피스톤(310)은 실린더통의 상면(111)을 관통하여 승하강 가능하게 설치된다.
하부 피스톤(210)은 하부 피스톤축(211)과 하부 피스톤판(212)으로 구분되며, 하부 피스톤판(212)은 실린더통(110)의 하부공간에서의 위아래로의 에어흐름을 차단하도록 하부 피스톤축(211)에 설치된다.
상부 피스톤(310)은 상부 피스톤축(311)과 상부 피스톤판(312)으로 구분되며, 상부 피스톤판(312)은 실린더통(110)의 상부공간에서의 위아래로의 에어흐름을 차단하도록 상부 피스톤축(311)의 밑단에 설치된다.
상부 피스톤축(311)의 윗단에는 리프트핀 기저대(410)가 설치되는데, 원판 형태의 웨이퍼를 수평하게 승하강 시키기 위해서는 리프트핀이 적어도 3개는 되어야 바람직하므로, 리프트핀 기저대(410)는 세 개의 팔이 60ㅀ의 중심각을 가지고 방사형으로 분기되어 각 팔에 리프트핀이 하나씩 지지되도록 하는 것이 바람직하다.
실린더통(110)은 실린더 하우징(510) 내에 설치되며, 실린더 하우징(510)의 측면에는 리프트핀 기저대(410)의 팔이 승하강 이동시 걸리지 않도록 가이드 홈(511)이 3개 형성된다.
제1유로(611)는 실린더통(110)의 하부공간 중에서 하부 피스톤판(212)의 밑에 위치하는 공간에 연통되도록 실린더통의 측면(113)에서 실린더통의 밑면(112)으로 관통된 후 위로 절곡되어 이루어진다.
제2유로(612)는 실린더통(110)의 하부공간 중에서 하부 피스톤판(212)의 위에 위치하는 공간에 연통되도록 실린더통의 측면(113)에서 수평격판(114)으로 관통된 후 아래로 절곡되어 이루어진다.
제3유로(613)는 실린더통(110)의 상부공간 중에서 상부 피스톤판(312)의 밑에 위치하는 공간에 연통되도록 실린더통의 측면(113)에서 수평격판(114)으로 관통된 후 위로 절곡되어 이루어진다.
제4유로(614)는 실린더통(110)의 하부공간 중에서 상부 피스톤판(312)의 위에 위치하는 공간에 연통되도록 실린더통의 측면(113)에서 실린더통의 상면(111)으로 관통된 후 아래로 절곡되어 이루어진다.
본 발명에 따른 이단 에어 실린더의 작동과정은 다음과 같다.
1차 승강(도 3)
도 2와 같이 리프트핀 기저대(410)가 최저점에 있는 상태에서 도 3에서와 같이 제1유로(611)로 에어를 공급하면 실린더통의 밑면(112)과 하부 피스톤판(212) 사이에 에어(air)가 차면서 하부 피스톤판(212)이 수평격판(114)에 닿을 때까지 승강한다. 이 때 하부 피스톤축(211)이 상부 피스톤판(312)을 위로 밀기 때문에 결국에는 리프트핀 기저대(410)의 1차 승강이 이루어진다.
2차 승강(도 4)
도 3에서와 같이 리프트핀 기저대(410)가 1차 승강된 상태에서 도 4에서와 같이 제3유로(613)로 에어를 공급하면 수평격판(114)과 상부 피스톤판(312) 사이에 에어가 차면서 상부 피스톤판(312)이 실린더통의 상면(111)에 닿을 때까지 2차 승강한다. 이 때 하부 피스톤축(211)과 상부 피스톤판(312)은 떨어지게 된다.
하강(도 2)
도 4에서와 같이 상부 피스톤(210)이 2차 승강된 상태에서 제2유로(612) 및 제4유로(614)에 에어를 공급하면 상부 피스톤판(312)의 윗공간과 하부 피스톤판(212)의 윗공간에 에어가 차면서 상부 피스톤(310)과 하부 피스톤(210)이 하강한다. 따라서 리프트핀 기저대(410)가 최저점으로 하강하게 되는데, 이 때 1차 및 2차 승강에 사용되었던 제1유로(611) 및 제3유로(613)를 통한 에어공급을 중단하고 여기를 통해서 실린더통(110)의 에어가 밖으로 빠져나가도록 해야 리프트핀 기저대(410)의 하강이 원활히 이루어진다.
다시 1차 승강(도 3)
도 2와 같이 리프트핀 기저대(410)가 최저점에 있는 상태에서 도 3에서와 같이 제1유로(611)로 에어를 공급하면 실린더통의 밑면(112)과 하부 피스톤판(212) 사이에 에어가 차면서 하부 피스톤판(212)이 수평격판(114)에 닿을 때까지 승강하는데, 이 때 하강에 기여했던 제2유로(612) 및 제4유로(614)를 통한 에어공급을 중단하고 여기를 통해서 실린더통(110)의 에어가 밖으로 빠져나가도록 해야 리프트핀 기저대(410)의 1차 승강이 이루어진다.
도 5는 본 발명에 따른 이단 에어 실린더(900)를 사용하여 웨이퍼(40)를 이단(2-stage)으로 디척킹하는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도 5a는 도 2에 대응되고, 도 5b는 도 3에 대응되고, 도 5c는 도 4에 대응되는 상태이다.
도 5a에서와 같이 웨이퍼(40)가 정전척(30)에 척킹되어 있는 상태에서 도 5b에서와 같이 이단 에어 실린더(900)를 1차 승강시켜 웨이퍼(40)를 미들 포지션(middle position)에 위치시킨 후, 도 5c에서와 같이 이단 에어 실린더(900)를 최종적으로 2차 승강시켜 웨이퍼(40)가 탑 포지션(top position)에 위치하도록 한다.
리프트핀 기저대(410)는 웨이퍼(40)가 수평한 상태를 유지하면서 승하강되도록 3개의 리프트핀(31)을 하나의 세트로 승하강시키기 위한 것이다.
상기 미들 포지션은 웨이퍼(40)가 정전척(30)으로부터 2~3mm 정도 떨어진 위치가 되도록 하는 것이 바람직하며, 웨이퍼(40)가 상기 미들 포지션에서 일정시간 동안 머물도록 하여 웨이퍼(40)에 존재하는 잔류전하가 충분히 방전되어 없어지도록 기다린다. 상기 탑 포지션은 웨이퍼(40)가 정전척(30)으로 약 10~20mm 정도 떨어진 위치가 되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 탑 포지션에서는 웨이퍼(40)가 잔류전하의 영향을 받지 않고 챔버의 외부로 용이하게 언로딩될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 이단 에어 실린더(900)의 승하강을 제어하는 승하강 제어수단(700)을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 승하강 제어수단(700)은 승강제어밸브(702), 하강제어밸브(701), 및 시간지연밸브(730)를 포함하여 이루어진다.
승강제어밸브(702)는 제1유로(611) 및 제3유로(613)를 통한 에어주입과 배출을 결정하며, 승강에어 공급관(722), 승강에어 배출관(732), 및 제1유로 공급관(711)의 연통여부를 결정하도록 설치되는 삼방 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.
하강제어밸브(701)는 제2유로(612) 및 제4유로(614)를 통한 에어주입과 배출을 결정하며 하강에어 공급관(721), 하강에어 배출관(731), 및 제4유로 공급관(714)의 연통여부를 결정하도록 설치되는 삼방 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.
승강제어밸브(702)는 제1유로 공급관(711)을 통하여 제1유로(611)에 연결되고, 제3유로 공급관(713)은 제1유로 공급관(711)에서 분기되어 제3유로(613)에 연결된다. 시간지연밸브(730)는 제3유로 공급관(713)에 설치되어 제3유로 공급관(713)을 통한 에어주입 타이밍이 제1유로 공급관(711)을 통한 에어주입 타이밍보다 더 늦도록 제3유로 공급관(713)에 설치된다.
하강제어밸브(701)는 제4유로 공급관(714)을 통하여 제4유로(614)에 연결되고, 제2유로 공급관(712)은 제4유로 공급관(714)에서 분기되어 제2유로(612)에 연결된다.
디척킹(dechucking)
웨이퍼(40)의 디척킹 신호가 승하강 제어수단(700)에 입력되면 승강제어밸브(702)는 승강에어 공급관(722)과 제1유로 공급관(711)을 연결시키고 승강에어 배출관(732)은 폐쇄시킨다. 그러면 에어는 제1유로 공급관(711)과 제3유로 공급관(713)을 통하여 제1유로(611) 및 제3유로(613)에 각각 유입된다. 이 때 제3유로 공급관(713)에 설치되는 시간지연밸브(730)에 의해서 제1유로(611)에 먼저 에어가 주입되고 그 후에 제3유로(613)에 에어가 주입된다. 이 때의 시간 지연은 2~3초인 것이 바람직하다. 왜냐하면 시간 지연이 너무 길면 불필요하게 공정이 지연되는 문제가 생기고 시간 지연이 너무 짧으면 정전척(30) 및 웨이퍼(40)에서의 잔류전하 방전이 충분히 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.
제1유로(611)로 에어가 주입되면 도 3에서와 같이 이단 에어 실린더(900)가 1차 승강하여 웨이퍼(40)가 도 5b에서와 같이 미들 포지션에 잠깐 머무르면서 잔류전하 방전시간을 부여받게 된다.
그 후에 약간의 시간 차이로 제3유로(613)에 에어가 주입되면 도 4에서와 같이 이단 에어 실린더(900)가 2차 승강하여 웨이퍼(40)가 도 5c에서와 같이 탑 포지션에 도달하게 되어 잔류전하의 영향력에서 완전히 벗어나게 된다.
척킹(chucking)
웨이퍼(40)의 척킹 신호가 승하강 제어수단(700)에 입력되면 하강제어밸브(701)는 하강에어 공급관(721)과 제4유로 공급관(714)을 연결시키고 하강에어 배출관(731)은 폐쇄시킨다. 그러면 에어는 도 2에서와 같이 제4유로 공급관(714)과 제2유로 공급관(712)을 통하여 제4유로(614) 및 제2유로(612)에 동시에 유입된다. 이 때 승강제어밸브(702)는 제1유로 공급관(711)과 승강에어 배출관(732)을 연결시키고 승강에어 공급관(722)은 폐쇄시킨다. 그 이유는 실린더통(100)의 내부에 있던 압력을 해제시켜 제4유로(614) 및 제2유로(612)를 통한 에어 유입이 원활히 이루어지도록 하기 위함이다.
다시 디척킹(dechucking)
웨이퍼(40)가 척킹된 상태에서 웨이퍼(40)의 디척킹 신호가 승하강 제어수단(700)에 입력되면 다시 상기 디척킹 과정을 거치게 되는데, 이 때 제1유로(611) 및 제3유로(613)로의 에어 공급이 원활히 이루도록 하기 위하여 하강제어밸브(701)는 제4유로 공급관(714)과 하강에어 배출관(731)을 연결시키고 하강에어 공급관(712)은 폐쇄시킨다. 그러면 수평격판(114) 상에 있던 에어가 빠져나가므로 이단 에어 실린더(900)의 2단 승강과정이 원활하게 이루어진다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 2단 승강을 위하여 2개의 독립적인 실린더를 사용하는 것이 아니라 하나의 실린더를 사용하기 때문에 그 설치면적이 작아 전체 장비의 면적을 작게 할 수 있다.
일본공개특허 평10-64982호(1998.03.06)에는 두 개의 실린더 사이에 브래킷을 개입시켜 리프트핀 기저대를 미들 포지션에 위치시키는 내용에 관한 것이 기재되어 있는데, 여기서는 본 명세서의 서두에 기재한 것처럼 두 개의 실린더를 사용하는 것이어서, 본 발명에 비할 때 실린더가 차지하는 공간이 커서 장비의 크기에 제한을 받는다. 본 발명은 이러한 문제점을 극복하여 하나의 실린더로 이단 승강을 도모하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면 1차적으로 웨이퍼를 미들 포지션에 위치시켜 잔류전하 방전시간을 부여한 후에 2차적으로 탑 포지션에 도달시키기 때문에 종래와 같이 무리하게 기계적 힘을 가하지 않게 되어 디척킹시에 발생하는 웨이퍼 손상 문제를 해결할 수 있게 된다.
이 때 이러한 동작을 공압을 이용하여 자동제어하여 간단하게 구성될 수 있도록 함으로써 장비의 작동상의 편의도 도모할 수 있다. 공압을 사용하는 경우에는 웨이퍼가 2가지 상태 즉, 척킹상태와 탑 포지션 상태로 위치할 수 밖에 없는데, 본 발명에서는 실린더를 개량하여 하나의 실린더를 사용하더라도 이단(2-stage)로 상승시킬 수 있게 함으로서 이러한 문제를 극복하였다.
10: 정전기용 직류전원
20: 제어부
30: 정전척
40: 웨이퍼
110: 실린더통
111: 실린더통의 상면
112: 실린더통의 밑면
113: 실린더통의 측면
114: 수평격판
210: 하부 피스톤
211: 하부 피스톤축
212: 하부 피스톤판
310: 상부 피스톤
311: 상부 피스톤축
312: 상부 피스톤판
410: 리프트핀 기저대
510: 실린더 하우징
511: 가이드 홈
611: 제1유로
612: 제2유로
613: 제3유로
614: 제4유로
900: 이단 에어 실린더

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 웨이퍼가 올려 놓이는 정전척과; 상기 정전척을 관통하여 승하강 가능하도록 설치되는 리프트핀과; 상기 리프트핀을 승하강 시키도록 설치되는 이단 에어 실린더와; 상기 이단 에어 실린더의 승하강을 제어하는 승하강 제어수단;을 포함하고,
    상기 이단 에어 실린더는,
    내부가 외부와 격리되며 상기 내부가 수평격판에 의하여 상부공간과 하부공간으로 분리되는 실린더통; 상기 실린더통의 밑면과 상기 수평격판을 관통하여 승하강 가능하게 설치되는 하부 피스톤축; 상기 하부공간에서의 위아래로의 에어흐름을 차단하도록 상기 하부 피스톤축에 설치되는 하부 피스톤판; 상기 리프트핀과 연결되면서 상기 실린더통의 상면을 관통하여 승하강 가능하도록 설치되는 상부 피스톤축; 상기 상부공간에서의 위아래로의 에어흐름을 차단하도록 상기 상부 피스톤축의 밑단에 설치되는 상부 피스톤판; 상기 하부 피스톤판의 밑에 위치하는 상기 실린더통의 하부공간과 연통되도록 설치되는 제1유로; 상기 하부 피스톤판의 위에 위치하는 상기 실린더통의 하부공간과 연통되도록 설치되는 제2유로; 상기 상부 피스톤판의 밑에 위치하는 상기 실린더통의 상부공간과 연통되도록 설치되는 제3유로; 및 상기 상부 피스톤판의 위에 위치하는 상기 실린더통의 상부공간과 연통되도록 설치되는 제4유로; 를 포함하며,
    상기 승하강 제어수단은,
    상기 제1유로 및 제3유로를 통한 에어주입과 배출을 결정하는 승강제어밸브; 상기 제2유로 및 제4유로를 통한 에어주입과 배출을 결정하는 하강제어밸브; 및 상기 제3유로를 통한 에어주입 타이밍이 상기 제1유로를 통한 에어주입 타이밍보다 더 늦도록 상기 승강제어밸브와 상기 제3유로 사이에 설치되는 시간지연밸브; 를 포함하며,
    상기 하강제어밸브는 상기 제1유로와 제3유로로 공기가 주입될 때에는 상기 제2유로 및 제4유로로의 공기주입을 차단시키고 상기 제2유로 및 제4유로를 통하여 상기 실린더통 내부의 공기가 외부로 배출되도록 작동하고, 상기 승강제어밸브는 상기 제2유로 및 제4유로로 공기가 주입될 때에는 상기 제1유로 및 제3유로로의 공기주입을 차단시키고 상기 제1유로 및 제3유로를 통하여 상기 실린더통 내부의 공기가 외부로 배출되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 정전척 잔류전하 제거장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서, 상기 리프트핀은 적어도 3개가 설치되고 그 각각의 밑단들이 리프트핀 기저대에 의해 지지되며, 상기 리프트핀 기저대는 상기 상부 피스톤축의 윗단에 의해 지지됨으로써 상기 상부 피스톤축이 상기 리프트핀에 연결되는 것을 특징으로 하는 정전척 잔류전하 제거장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1유로는 상기 실린더통의 측면에서 상기 실린더통의 밑면으로 관통된 후 위로 절곡되어 이루어지고, 상기 제2유로는 상기 실린더통의 측면에서 상기 수평격판으로 관통된 후 아래로 절곡되어 이루어지며, 상기 제3유로는 상기 실린더통의 측면에서 상기 수평격판으로 관통된 후 위로 절곡되어 이루어지며, 상기 제4유로는 상기 실린더통의 측면에서 상기 실린더통의 상면으로 관통된 후 아래로 절곡되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전척 잔류전하 제거장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 승강제어밸브는 승강제어 공급관, 승강에어 배출관, 및 제1유로 공급관의 연통여부를 결정하는 삼방 밸브이고, 상기 하강제어밸브는 하강에어 공급관, 하강에어 배출관, 및 제4유로 공급관의 연통여부를 결정하도록 설치되는 삼방 밸브이며,
    상기 승강제어밸브는 상기 제1유로 공급관을 통하여 상기 제1유로에 연결되고, 상기 제3유로는 상기 제1유로 공급관에서 분기되는 제3유로 공급관에 연결되며, 상기 하강제어밸브는 상기 제4유로 공급관을 통하여 상기 제4유로에 연결되며, 상기 제2유로는 상기 제4유로 공급관에서 분기되는 제2유로 공급관에 연결되며,
    상기 시간지연밸브는 상기 제3유로 공급관에 설치되는 것을 특징으로 하는 정전척 잔류전하 제거장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 승하강 제어수단에 디척킹 신호가 입력되면, 상기 승하강 제어수단은 상기 승강에어 공급관과 제1유로 공급관은 서로 연결되고 상기 승강에어 배출관은 폐쇄되도록 상기 승강제어밸브를 동작시키고, 상기 제4유로공급관과 상기 하강에어 배출관은 서로 연결되고 상기 하강에어 공급관은 폐쇄되도록 상기 하강제어밸브를 동작시키는 것을 특징으로 하는 정전척 잔류전하 제거장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 승하강 제어수단에 척킹 신호가 입력되면, 상기 승하강 제어수단은 상기 하강에어 공급관과 상기 제4유로 공급관은 서로 연결되고 상기 하강에어 배출관은 폐쇄되도록 상기 하강제어밸브를 동작시키고, 상기 제1유로 공급관과 상기 승강에어 배출관은 서로 연결되고 상기 승강에어 공급관은 폐쇄되도록 상기 승강제어밸브를 동작시키는 것을 특징으로 하는 정전척 잔류전하 제거장치.
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