KR20100068557A - 트랜스퍼 아암 척 - Google Patents

Abstract

트랜스퍼 아암 척(transfer arm chuck)을 제공한다. 본 발명에 따른 트랜스퍼 아암 척은 진공 홀이 중심에 형성된 원반형의 몸체 및 상기 진공 홀을 중심으로 상기 몸체 상면에 형성된 동심원 모양의 홈(vacuum groove)을 포함하며, 상기 홈의 너비와 깊이는 각각 1 내지 2mm인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 그라운딩된 웨이퍼의 점결함 발생을 억제할 수 있다.

Description

트랜스퍼 아암 척{transfer arm chuck}

본 발명은 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼를 그라운딩(grinding)하는 장치에 관한 것으로서, 특히 그라운딩 장치 내에서 웨이퍼를 이송하는 데 이용되는 트랜스퍼 아암(transfer arm)에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼 제조 공정은 슬라이싱(slicing), 에지 그라인딩(edge grinding), 래핑(lapping), 코스틱 에칭(caustic etching), 그라인딩, 에지 폴리싱(edge polishing), 단면 또는 양면 폴리싱(single side or double side polishing), 최종 폴리싱(final polishing) 공정 등으로 크게 나누어 볼 수 있다.

슬라이싱 공정에서는 쵸크랄스키 방법에 의하여 성장된 원통형의 단결정 잉곳(ingot)을 와이어 쏘(wire saw) 등을 이용해 웨이퍼 형태로 얇게 절단한다. 절단된 웨이퍼는 외주면이 고르게 형성되지 못하고 불규칙하게 되어 있다. 이에 외주면을 연삭하여 웨이퍼의 전체 형상을 소정의 직경을 가지는 원 형상으로 만들며 고객 요구 사양에 따라 웨이퍼의 에지 프로파일이 변하도록 가공하는 단계가 에지 그라인딩 공정이다. 래핑 공정에서는 슬라이싱 공정에서 발생한 쏘 마크(saw mark) 등을 개선하고 웨이퍼의 평탄도를 높이기 위해 연마한다. 그 후의 코스틱 에칭 공정에서는 래핑 공정에서의 기계적 데미지(damage)를 제거하기 위해 알칼리 에칭액으로 화학적인 에칭을 실시한다. 그라인딩 공정에서는 웨이퍼의 전면을(단면 그라인딩) 연마하여 웨이퍼의 전체적 두께를 보정하고 평탄도(flatness)를 개선한다. 에지 폴리싱 공정에서는 에지 그라인딩 과정에서 에지면에 발생된 손상층을 제거하고 거칠기(roughness)를 향상시키기 위한 연마를 진행한다. 양면 폴리싱 공정에서는 웨이퍼의 평탄도 개선 및 최종 두께를 결정하고, 최종 폴리싱 공정에서는 웨이퍼의 경면화를 통한 파티클(particle) 제어 및 최종 평탄도와 나노토포그래프(nanotopograph)를 제어한다.

도 1은 종래 단면 그라인딩 시스템을 도시한다.

카세트(10)가 로딩되면 로봇 아암(20)이 카세트(10)에 담긴 에칭된 웨이퍼를 웨이퍼 척킹(wafer chucking)에 의해 스피너 테이블(30)로 이송한다(이동방향 ①). 트랜스퍼 아암(40)은 스피너 테이블(30)로 이송된 웨이퍼를 역시 웨이퍼 척킹에 의해 척 테이블(50)로 이송한다(이동방향 ②). 척 테이블(50)에서는 웨이퍼의 전면을 그라인딩한다. 그런 다음, 트랜스퍼 아암(40)은 웨이퍼를 이송하여 트랜스퍼 아암(40) 위치에 둔다(이동방향 ③). 트랜스퍼 아암(40)은 웨이퍼의 전면을 척킹하여 웨이퍼를 스피너 테이블(30)로 이송한다(이동방향 ④). 스피너 테이블(30)에서 웨이퍼의 건조가 진행된다. 이후 로봇 아암(20)은 웨이퍼의 후면을 척킹하여 웨이퍼를 카세트(10)로 이송하게 된다(이동방향 ⑤).

이와 같이, 에칭된 웨이퍼의 전면을 그라인딩하기 위해 척 테이블(50)로 이송하고, 척 테이블(50)에서 가공 완료된 웨이퍼를 건조시키기 위해 스피너 테이 블(30)로 이송시키기 위해 트랜스퍼 아암(40)을 이용하는데, 종래의 트랜스퍼 아암(40)의 사진은 도 2에서 보는 바와 같으며, 웨이퍼 이송시 웨이퍼가 잘 안착되어 움직이지 않도록 진공 흡착 방식의 척(100)을 이용한다.

도 3은 종래 척(100)의 평면도이다.

도 3을 참조하면, 척(100)의 중앙에 진공 홀(120)이 형성되어 있다. 진공 홀(120)은 웨이퍼(미도시)와 척(100) 사이에 존재하는 공기를 흡입하여 진공 상태를 형성하는 역할을 한다. 척(100) 전체에 걸쳐 진공압을 골고루 분포시키기 위하여, 진공 홀(120)을 중심으로 척(100)의 가장자리에서 중심까지 동심원 모양의 홈(vacuum groove, 140)과 동심원 모양의 홈(140)의 지름을 지나는 복수개의 직선 홈(145)이 형성되어 있다. 동심원 모양의 지지부(supporter)(150)는 웨이퍼의 밑면과 닿아 웨이퍼를 지지한다.

지지부(150)와 같은 척(100)의 재질은 테플론(Teflon)과 같은 소프트한 재질이다. 그리고 홈(140, 145)은 너비가 0.4mm, 깊이가 0.5mm로 제작되어 있다. 이로 인하여 에칭된 웨이퍼를 그라인딩하기 위해 척 테이블(50)로 이송할 때 에칭된 웨이퍼 표면에 웨이퍼의 아주 작은 조각(chip) 또는 찌꺼기(debris) 등 경질 이물질이 흡착되어 있는 경우 이러한 경질 이물질이 척(100) 표면에 쉽게 박히거나 홈(140, 145)에 끼이는 현상이 발생하게 된다.

이 때 척(100) 표면이나 홈(140, 145)에 끼인 경질 이물질에 의해 그라인딩 이후 웨이퍼 건조를 위해 스피너 테이블(30)로 이송시 웨이퍼 전면에 구덩이(pit) 형태의 결함(점결함의 일종임)을 유발하게 된다.

도 4는 이렇게 종래의 척(100)을 사용함에 따라 웨이퍼에 발생된 결함을 보여주기 위한 도면이다.

검은 점으로 표시된 결함은 척(100)의 최외각 홈(140)에 경질 이물질 끼임 현상이 발생하여 그라운딩된 웨이퍼 전면에 형성된 점결함에 해당된다. 이 점결함은 웨이퍼 1장 가공시마다 1 군데씩 유발되며 그라운딩된 웨이퍼를 폴리싱까지 진행한 후 폴리싱된 웨이퍼 표면의 파티클 수준을 측정하는 카운트 장비로 측정시 결함으로 확인이 된다. 발생된 결함 형태를 중첩시키게 되면 도시한 바와 같이 웨이퍼 중심 부분에 환형 결함 형태가 나타나게 되며, 이 점결함이 발생된 영역에 반도체 칩을 집적하게 되면 불량을 유발하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 그라운딩된 웨이퍼에 점결함 발생을 방지할 수 있도록 트랜스퍼 아암의 척 부분을 개선하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 트랜스퍼 아암 척은, 진공 홀이 중심에 형성된 원반형의 몸체, 및 상기 진공 홀을 중심으로 상기 몸체 상면에 형성된 동심원 모양의 홈을 포함하며, 상기 홈의 너비와 깊이는 각각 1 내지 2mm인 것을 특징으로 한다.

상기 몸체의 재질은 PEEK인 것이 바람직하며, 상기 트랜스퍼 아암 척은 동심 원 모양의 홈의 지름을 지나는 복수개의 직선 홈을 더 포함할 수 있는데, 이 때 상기 직선 홈의 너비와 깊이도 각각 1 내지 2mm인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 종래 척보다 경질의 재질과 넓고 깊은 홈을 가지도록 설계한다. 이에 따라 경질 이물질의 박힘 또는 끼임 현상이 종래보다 덜 발생하여 웨이퍼 점결함 발생을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

도 5는 본 발명에 따른 트랜스퍼 아암 척의 평면도이다. 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 트랜스퍼 아암 척의 재질과 디자인을 변경한 것이다.

본 발명에 따른 트랜스퍼 아암 척(200)은, 진공 홀(220)이 중심에 형성된 원반형의 몸체(250)로 이루어져 있다. 그리고, 진공 홀(220)을 중심으로 몸체(250) 상면에는 동심원 모양의 홈(240)이 형성되어 있으며, 여기에 추가하여 동심원 모양의 홈(240)의 지름을 지나는 복수개의 직선 홈(245)을 더 포함할 수도 있다.

몸체(250)의 재질은 PEEK(polyether ether ketone : 폴리에테르 에테르 케 톤)인 것이 바람직하다. PEEK는 종래 사용하는 테플론에 비하여 경질의 재질이므로 웨이퍼 조각 등 경질의 이물질이 덜 박히게 된다.

그리고, 홈(240, 245)의 너비와 깊이는 종래보다 크게 디자인한다. 예를 들어 각각 1 내지 2mm로 디자인한다. 바람직하기로는 홈(240, 245)의 너비와 깊이는 각각 1mm로 한다. 에칭된 웨이퍼 표면에 흡착되는 경질 이물질의 경우 그 크기가 1mm 미만이므로 이렇게 1 내지 2mm의 홈(240, 245)을 형성하면 홈(240, 245)에 이물질이 끼더라도 에어 분사 등을 통해 클리닝함으로써 이물질 제거가 용이하다.

몸체(250)가 PEEK와 같은 경질의 재질로 이루어지므로 홈(240, 245)의 너비가 2mm 이상인 경우에는 진공이 누설되어 척킹이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 2mm 이하로 디자인한다.

그리고, 몸체(250)의 두께를 감안하여 홈(240, 245)의 깊이를 결정하도록 하는데, 기존 규격상 몸체(250)의 두께를 4mm로 할 경우 홈(240, 245)의 깊이는 2mm 이상이 되지 않는 것이 기계적 강도상 적당하다. 또한 깊이가 깊어질수록 홈(240, 245) 안의 클리닝이 원활히 되지 않음을 고려한다.

종래 척의 경우 소프트한 재질과 좁고 얕은 홈을 사용함에 따라 이물질의 박힘 또는 끼임 현상이 발생하여 웨이퍼 점결함을 유발하였으나, 본 발명에서와 같이 트랜스퍼 아암 척의 재질과 디자인을 변경하면 웨이퍼 제조시 유발 가능한 불량 발생 원인을 제거할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. 본 발명의 실시예는 예시적이고 비한정적으로 모든 관점에서 고려되었으며, 이는 그 안에 상세한 설명 보다는 첨부된 청구범위와, 그 청구범위의 균등 범위와 수단내의 모든 변형예에 의해 나타난 본 발명의 범주를 포함시키려는 것이다.

도 1은 종래 단면 그라인딩 시스템을 도시한다.

도 2는 종래 단면 그라인딩 시스템에 구비되는 트랜스퍼 아암의 사진이다.

도 3은 도 2에 도시한 트랜스퍼 아암의 척 평면도이다.

도 4는 종래의 척을 사용함에 따라 웨이퍼에 발생된 결함을 보여주기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 트랜스퍼 아암 척의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200...트랜스퍼 아암 척 220...진공 홀

240, 245...홈 250...몸체

Claims (3)

1. 진공 홀이 중심에 형성된 원반형의 몸체; 및

   상기 진공 홀을 중심으로 상기 몸체 상면에 형성된 동심원 모양의 홈(vacuum groove)을 포함하며, 상기 홈의 너비와 깊이는 각각 1 내지 2mm인 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 아암 척.
2. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 재질은 PEEK인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 트랜스퍼 아암 척.
3. 제1항에 있어서, 상기 동심원 모양의 홈의 지름을 지나는 복수개의 직선 홈을 더 포함하며 상기 직선 홈의 너비와 깊이는 각각 1 내지 2mm인 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 아암 척.

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