JP4242949B2 - 半導体ウェーハ整列システムおよびこれを利用したウェーハ整列方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ整列システムおよびこれを利用したウェーハ整列方法に関し、特に超純水膜上に浮遊するウェーハを把持して整列することでウェーハを保護し、ウェーハを精密に整列することができるようにする半導体ウェーハ整列システムおよびこれを利用したウェーハ整列方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に半導体工程に使用される設備は、ウェーハをローディングする移送装置を利用してウェーハの供給を受けこれを加工した後、再びウェーハをアンローディングする移送装置を利用して次の工程にウェーハを移送させる準備をする。上記のような半導体設備においては、通常ウェーハをローディングする前またはウェーハをアンローディングした後、ウェーハの位置が正位置から外れる場合を考え、ウェーハの位置が正しくなるように調整し、正しくなったウェーハが正確な正位置を維持しながら移動するようにするためのウェーハ整列システムが必須的に備えられる。
【０００３】
ウェーハの整列が十分に行われない場合、ウェーハが周辺設備と衝突して壊れるか、ウェーハ移送が失敗するなどの問題点があった。
一般的な半導体ウェーハ整列システムは、その原理や形態において多様な装置が使用されているが、ガイドがウェーハを左右側面で支えてウェーハを整列させる形態のウェーハ把持型整列システムと、重力を利用するか、または人為的にウェーハがガイドに接触されて移動する間、要求される正位置を誘導されて整列される形態のウェーハ誘導型整列システムがあった。
【０００４】
上記のようなウェーハ把持型整列システムやウェーハ誘導型整列システムは、全て一般的にパターンが形成されたウェーハの前面が上方を向いており、整列システムに安着されて接触するウェーハの安着面は、通常使用しないウェーハの後面である。
したがって、ウェーハが整列される間、ウェーハの後面またはガイド面と接触され摩擦されることによって発生されるウェーハ後面のスクラッチは問題にならなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、半導体設備の清浄度がさらに重要になっている今日は、ウェーハの整列時に微細な摩擦によって発生するパーティクルの影響がとても重要な問題点として浮き彫りになっている。さらに完成したチップの厚さを調節して、ウェーハの後面に密集した不純物を除去するために行われるウェーハ後面の研磨工程などの工程では、通常ウェーハの使用しない後面が上方に向き、ウェーハ前面は接着テープ等で保護され下方を向いた状態でウェーハ整列システムに安着されて整列されているのでウェーハの整列時、ガイドとウェーハ前面が摩擦されて接着テープが損傷するか、ウェーハがスクラッチするなどの問題点があった。
【０００６】
また、一次の整列動作で整列を終えるようになるので、精密な整列が行われないことが頻繁に生じた。
そこで本発明の目的は、ウェーハに損傷を与えることなく、パーティクルの発生を防止し、精密なウェーハの整列作業が可能な半導体ウェーハ整列システムを提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、ウェーハの損傷を防止し、超純水の使用量を最少化することができる半導体ウェーハ整列方法を提供することにある。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
前述の目的を達成するために本発明の請求項１記載の半導体ウェーハ整列システムによると、超純水供給源から供給された超純水が上方に噴霧されるように噴霧管が形成されたテーブルと、テーブル上に設置され超純水の噴霧圧によって形成される水膜上に浮遊するウェーハを左右で把持して正位置に案内するガイド手段とを含んでいる。
【０００９】
本願請求項１の半導体ウェーハ整列システムによると、噴霧管から噴霧される超純水の一定の量を閉じ込めて、水膜が広く形成されるように噴霧管の入口の周りに一定の高さの突出部を形成し、突出部は水膜上に浮遊するウェーハが特定方向に流れる超純水の水膜に沿って一方向に水平移動されるようにその一部が開放されている。
【００１０】
本発明の請求項２および３記載の半導体ウェーハ整列システムによると、ガイド手段は、ウェーハの円形周りを左右側から把持するようにウェーハと接触する左右側ガイドと、左右側ガイドにそれぞれ連結され、左側および右側ガイドの間隔を狭くまたは広く調節する駆動装置を備えることが可能である。ガイドは、ウェーハの周りと接触し、ウェーハが把持されるように突出段差が形成され、ウェーハの下方からウェーハを水平に支持するようにウェーハが安着されるガイド片である。
【００１１】
本発明の請求項４載の半導体ウェーハ整列システムによると、突出段差として、多様な種類のウェーハ直径に合うようにガイド片にあらかじめ形成された多数個の雌ネジホールのうち、使用するウェーハの直径に合う雌ネジホールに螺着することができるネジ部が形成されたネジ段差を使用する。
【００１２】
本発明の請求項５載の半導体ウェーハ整列システムによると、ガイド片は、噴霧される超純水の噴霧圧によって形成される水膜の下方に位置し、水膜の形成が容易であるように貫通部が形成されている。
【００１３】
本発明の請求項６記載の半導体ウェーハ整列システムによると、駆動装置として、左側および右側ガイド片の一端部にそれぞれピストンの一端が連結され固定されており、空圧ラインを通じて空圧の供給を受けピストンを相対的に垂直往復運動させる少なくとも一つ以上のシリンダーを含めて使用することが可能である。
【００１４】
本発明の請求項７記載の半導体ウェーハ整列システムによると、空圧ラインにはシリンダーに供給する空圧の量を調節し、ピストンの直線往復運動を調節することができる速度調節装置を備えることができる。
本発明の請求項８記載の半導体ウェーハ整列システムによると、駆動装置には、駆動装置内部に超純水が侵入することを防止するシーリング部を設置することができる。
【００１５】
本発明の請求項９記載の半導体ウェーハ整列システムによると、ガイドに設置されウェーハの安着を感知するセンシング部と、センシング部からウェーハ感知信号を受けて、ガイド手段を駆動させるためにガイド手段に制御信号を与える制御部とをさらに備えている。
【００１６】
本発明の請求項１５〜１６記載の半導体ウェーハ整列方法によると、ウェーハ移送用真空チャックがウェーハをガイド片上に安着させるウェーハ安着段階と、ウェーハが安着されるとセンシング部がこれを感知して、制御部にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部は閉鎖されていたバルブを開放することでウェーハに超純水を噴霧する超純水噴霧段階と、超純水の噴霧圧によって形成された水膜上にウェーハが浮遊されると、浮遊されたウェーハが一側が開放された突出部によって一方向に誘導される水膜によって一方向に一次整列され、制御部の制御信号を受けて、待機していた両側のガイド片が狭くなってウェーハを二次整列させて、制御部がバルブを閉鎖し超純水の噴霧を止めるようにするウェーハ整列段階と、整列を終えたウェーハを移送用真空チャックが吸着し、ガイド片が広くなってウェーハを自由にすると移送用真空チャックがウェーハを他の設備に移送するウェーハ移送段階とを含んでいる。
【００１７】
さらに、ウェーハの大きさに応じてネジ段差を再螺着するガイド調整段階、ウェーハの前面のパターンが形成された面を保護するために、後面を切削する後面研磨行程の前にウェーハ前面に接着テープを密着させるラミネーティング段階、ウェーハの後面を研磨する後面研磨段階を含む。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１〜図３に示すように、超純水供給源１１から供給された超純水１０が上方に噴霧されるように噴霧管１２が形成されたテーブル１４と、テーブル１４上に設置され、超純水１０の噴霧圧によって形成される水膜上に浮遊されるウェーハ１６を左右で把持して正位置に案内するガイド手段、ウェーハ１６と接触する左右側ガイド片１８および左右側ガイド片１８にそれぞれ連結され左側および右側ガイド片１８の間隔を狭くまたは広く調節する駆動装置２０を備える。
【００１９】
テーブル１４には、噴霧管１２から噴霧される超純水１０の一定量を閉じ込めて、水膜が広く形成されるように噴霧管１２の入口の周りに一定の高さの突出部２２を形成して、突出部２２の一部を開放して水膜上に浮遊するウェーハ１６が特定方向に流れる超純水１０の水膜に沿って一方向に水平移動されるようにする。
【００２０】
したがって、テーブル１４に形成された噴霧管１２を通じて上方に噴霧される水圧で形成された水膜上でウェーハ１６が浮遊する。この際、噴霧管１２の入口の周りに形成された突出部２２は水膜を広く形成するようにし、ウェーハ１６の下方でウェーハ１６を浮遊するように加圧する超純水１０の加圧面積を広くすることで、ウェーハ１６の浮遊力を増加させる効果を有する。
【００２１】
水膜は、周りの空気中に含まれる微細なパーティクルを吸着して排出口から抜く役割も果たすので、ウェーハ１６に与えるパーティクルの悪影響を最少に防止することができる。
また、図１に示すように、突出部２２の一部を開放し、噴霧する超純水の一部が開放した突出部２２の方向に流れるようにし、ウェーハ１６が超純水１０の水膜上で水膜面に沿って開放した突出部２２方向に移動するようにし一次整列が行われる。一次整列が終わると、一方向に傾いたウェーハ１６を図２に示すように、ウェーハ左右側のガイド片１８がウェーハ１６を把持して二次整列する。
このように一次および二次にわたる整列が行われるので、より精密なウェーハ整列作業が可能となる。
【００２２】
ガイド片１８は多様な形態が可能であるが、望ましくは、図４に示すように、ウェーハ１６の周りと接触しウェーハ１６をパージするようにネジ段差２４が螺着され、ウェーハ１６を下方で水平に支持するようにウェーハ１６が安着される左側および右側のガイド片１８を使用する。
【００２３】
図６に示すように、ネジ段差２４は、多様な種類のウェーハ直径（４インチ、６インチ、８インチ、１２インチ）に応じ、ガイド片に円く形成された４インチ用、６インチ用、８インチ用、１２インチ用雌ネジホールの中で使用するウェーハのサイズに合う雌ネジホールに螺着される。ネジ段差２４は、雌ネジホールに螺着するためのネジ部２６を備えている。すなわち、ネジ段差２４は作業者が手または工具を用いて回転させることで、ガイド片１８に螺着および脱離させることができる。
【００２４】
ネジ段差２４の他に段差を強制的に差し込む挿入段差を使用したり、多様なウェーハのサイズに合わせて円く溝を形成した円弧型段差部材をガイド片１８にネジ結合させることもできる。したがって、図２に示すようにガイド片１８に形成された外側の１２インチ用雌ネジホール２８にネジ段差２４を螺着すると、直径１２インチのウェーハを整列させることができ、整列するウェーハが直径４インチの場合は、図５に示すようにガイド片１８に既に形成された内側の４インチ用雌ネジホール３４にネジ段差２４を螺着すると、直径４インチのウェーハを整列することができる。
【００２５】
その他にも、図４に示すように、ガイド片１８上には、６インチ用雌ネジホール３２、８インチ用雌ネジホール３０が多数個形成されているので、多様な直径のウェーハに汎用に使用することができる。
図４に示すように噴霧される超純水１０の噴霧圧によって形成される水膜の下方に位置し、水膜の形成を容易にし水膜がウェーハ１６を容易に加圧するように超純水１０が通過する貫通部３６がガイド片１８に形成されている。貫通部３６の形状は広ければ広いほど望ましく、ウェーハ１６へ均等に噴霧圧が加えられるように左右対称になる形状に形成する。
【００２６】
駆動装置２０は図１および図２に示すように、左側および右側ガイド片１８の一端部にそれぞれピストン３８の一端が連結されて固定され、空圧ライン４０を通じて空圧の供給を受けピストン３８を相対的に垂直往復させる複動式シリンダー４２を備える。複動式シリンダー４２以外にもガイド片１８に２つの単動式シリンダーをそれぞれ連結して駆動させることも可能で、ネジ山の方向がお互い異なる二重ネジをガイド片に連結した移動部材に貫通させて二重ネジをモータで回転させることで、移動部材がお互い相対的な直線往復運動をするようにする構成も可能である。しかし、取り扱いが容易で、精密制御が可能な複動式空圧シリンダーを使用することが望ましい。
【００２７】
シリンダー４２には、図７に示すように空圧ライン４０が設置され、空圧ライン４０を通じてシリンダー４２に供給される空圧の流量を調節することでピストン３８の直線往復運動速度を調節する速度調節バルブ４４を備える。速度調節バルブ４４を利用すると、ガイド片１８がウェーハ１６を把持する時、ウェーハ１６に加える衝撃を最小限に減らすと同時に、ウェーハ１６を把持して整列される速度を一番早くすることができる最適の速度を見つけ、これを適用させることができる。
【００２８】
図１および図２に示すように、駆動装置２０の内部に突出部２２を超えて流れ込む超純水１０の侵入を防止するために、駆動装置２０と超純水１０が溢れる突出部２２との間に駆動装置を隔離して放水する格子型の突出シーリング部４６が設置されている。ガイド片１８に設置されウェーハ１６の安着を感知するセンシング部４８、およびセンシング部４８からウェーハ感知信号を受けシリンダー４２を駆動させるためにシリンダー４２に制御信号を与える制御部５０をさらに備える。制御部５０は、空圧ライン４０を通じてシリンダー４２の駆動を制御する。したがって、ウェーハ１６がガイド片１８に安着されるとセンシング部４８がこれを感知して制御部５０にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部５０は閉鎖されていたバルブ５２を開放し、一定の圧力に加圧されている超純水１０を噴霧させることによって、噴霧される超純水の水圧によりガイド片１８に安着されたウェーハ１６が水膜上に浮遊される。
【００２９】
次に、前述した本発明の半導体ウェーハ整列システムの動作を説明する。
整列するウェーハの直径によってガイド片１８に螺着されたネジ段差２４を解体し、ガイド片１８に既に形成された４インチ用、６インチ用、８インチ用、１２インチ用雌ネジホール３４、３２、３０、２８の中でウェーハ直径に合う雌ネジホールにネジ段差２４を再螺着させる。
このように整列するウェーハの直径に合わせて、ネジ段差２４を螺着すると、ウェーハ移送用真空チャックが整列するウェーハをテーブルに設置したガイド片１８上に安着させる。
【００３０】
ガイド片１８上に設置されたセンシング部４８が安着したウェーハ１６を感知して制御部５０にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部５０は閉鎖されていたバルブ５２を開放し、ウェーハ１６に超純水１０を噴霧する。噴霧された超純水１０の噴霧圧によって形成される水膜上にウェーハ１６が浮遊すると、図１に示すように浮遊したウェーハ１６が一側を開放した突出部により一方向に誘導される水膜に沿って一次整列され、図２に示すように制御部の制御信号を受け待機していた両側のガイド片１８が狭くなりウェーハを二次整列させる。このとき、制御部がバルブ５２を閉鎖して超純水の噴霧を止める。
【００３１】
整列を終えたウェーハ１６を移送用真空チャックまたは他の設備の移送用真空チャックが吸着し、ガイド片１８が広くなりウェーハを開放すると移送用真空チャックがウェーハを他の設備に移送する。
以後、継続的に整列する他のウェーハをガイド片に安着させ整列作業を継続的に遂行する。噴霧した超純水を誘導しテーブルから排水されるように一方向に誘導する排水溝をテーブルに形成し、排水溝に沿って流れてきた超純水を貯蔵する超純水貯蔵容器をテーブル下部に設置することができる。
【００３２】
このように、超純水の使用量を節減するために、噴霧された超純水を誘導してテーブルで排水し、排水した超純水を超純水供給源に循環させて再使用するように超純水循環装置をテーブルに設置することが望ましい。
このような超純水循環装置は、テーブルに形成され、噴霧された超純水を集めて一方向に流れるように誘導する排水溝と、排水溝に沿って排水された超純水を浄化する超純水浄化装置および超純水浄化装置によって浄化された超純水を超純水供給源に供給する超純水供給装置を備えることもできる。
【００３３】
本発明の半導体ウェーハ整列システムを利用するウェーハ整列方法は、整列するウェーハ１６の直径に合わせてガイド片１８に螺着されたネジ段差２４を脱離して、ガイド片１８に既に形成された雌ネジホール３４、３２、３０、２８の中でウェーハ直径に合う雌ネジホールにネジ段差２４を再螺着するガイド調整段階と、ガイド調整が終わるとウェーハ移送用真空チャックがウェーハをガイド片１８上に安着させるウェーハ安着段階と、ウェーハ１６が安着されると、センシング部４８がこれを感知して制御部５０にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部５０は閉鎖されていたバルブ５２を開放することでウェーハ１６に超純水１０を噴霧する超純水噴霧段階と、超純水１０の噴霧圧によって形成された水膜上にウェーハ１６が浮遊すると浮遊したウェーハ１６が一側が開放された突出部２２によって一方向に誘導される水膜に沿って一方向に一次的に整列され、制御部５０の制御信号を受けて待機していた両側ガイド片１８が狭くなって、ウェーハ１６を把持することでウェーハ１６を整列させて、制御部５０がバルブ５２を閉鎖して超純水１０の噴霧を止めるようにするウェーハ整列段階と、整列を終えたウェーハを移送用真空チャックが吸着するとガイド片１８が広くなって、ウェーハ１６を自由にし、移送用真空チャックがウェーハ１６を他の設備に移送するウェーハ移送段階を備えている。
【００３４】
したがって、ウェーハが安着されない状態でウェーハの整列が行われるシステム誤動作を防止することができ、ウェーハが安着されることを確認した後、超純水の噴霧が行われ、ウェーハが整列されると超純水の噴霧を行わないので超純水の使用量を最少化することができる。
【００３５】
一方、本発明の半導体ウェーハ整列システムを利用して、ウェーハ後面研磨工程を遂行する場合、ウェーハ安着段階を遂行する前にウェーハの後面を切削する後面研磨工程のためにパターンが形成されたウェーハの前面にウェーハの前面が保護されるように接着テープを密着させて、接着テープが密着されたウェーハの前面が下方を向くようにし、ウェーハの後面が上方を向くようにウェーハ移送用真空チャックがウェーハを吸着した後、移送準備をするラミネーティング段階と、ウェーハ移送段階を終えた後ウェーハ溝に移送されたウェーハが正位置されると、上方を向くウェーハの後面を切削機または研磨機が切削または研磨するウェーハ後面研磨段階が遂行される。
【００３６】
【発明の効果】
以上、実施例を用いて説明したように本発明の半導体ウェーハ整列システムおよびこれを利用したウェーハ整列方法によると、ウェーハに損傷を与えることなくパーティクルの発生を防止し、精密なウェーハ整列作業を可能にし、超純水の使用量を最少化する効果がある。
【００３７】
以上で本発明は記載された具体例に対してのみ詳細に説明されたが、本発明の技術思想範囲内で多様な変形および修正が可能であることは当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が添付された特許請求範囲に属することは当然なことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による半導体ウェーハ整列システムのガイド片に大直径のウェーハが安着され一次整列される状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例による半導体ウェーハ整列システムのガイド片が大直径のウェーハを把持し整列させる状態を示す斜視図である。
【図３】図２を切断して側面から見た部分断面図である。
【図４】図２のガイド片を上から見た平面図である。
【図５】図２の半導体ウェーハ整列システムのガイド片がガイド調整された後、小直径のウェーハを把持して整列する状態を示す斜視図である。
【図６】図１のネジ段差がガイド片に螺着された状態を拡大して示した断面図である。
【図７】本発明の実施例による半導体ウェーハ整列システムを概略的に示した構成図である。
【符号の説明】
１０ 超純水
１１ 超純水供給源
１２ 噴霧管
１４ テーブル
１６ ウェーハ
１８ ガイド片
２０ 駆動装置
２２ 突出部
２４ ネジ段差
２６ ネジ部
２８ １２インチ用雌ネジホール
３０ ８インチ用雌ネジホール
３２ ６インチ用雌ネジホール
３４ ４インチ用雌ネジホール
３６ 貫通部
３８ ピストン
４０ 空圧ライン
４２ シリンダー
４４ 速度調節バルブ
４６ シーリング部
４８ センシング部
５０ 制御部
５２ バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ整列システムおよびこれを利用したウェーハ整列方法に関し、特に超純水膜上に浮遊するウェーハを把持して整列することでウェーハを保護し、ウェーハを精密に整列することができるようにする半導体ウェーハ整列システムおよびこれを利用したウェーハ整列方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に半導体工程に使用される設備は、ウェーハをローディングする移送装置を利用してウェーハの供給を受けこれを加工した後、再びウェーハをアンローディングする移送装置を利用して次の工程にウェーハを移送させる準備をする。上記のような半導体設備においては、通常ウェーハをローディングする前またはウェーハをアンローディングした後、ウェーハの位置が正位置から外れる場合を考え、ウェーハの位置が正しくなるように調整し、正しくなったウェーハが正確な正位置を維持しながら移動するようにするためのウェーハ整列システムが必須的に備えられる。
【０００３】
ウェーハの整列が十分に行われない場合、ウェーハが周辺設備と衝突して壊れるか、ウェーハ移送が失敗するなどの問題点があった。
一般的な半導体ウェーハ整列システムは、その原理や形態において多様な装置が使用されているが、ガイドがウェーハを左右側面で支えてウェーハを整列させる形態のウェーハ把持型整列システムと、重力を利用するか、または人為的にウェーハがガイドに接触されて移動する間、要求される正位置を誘導されて整列される形態のウェーハ誘導型整列システムがあった。
【０００４】
上記のようなウェーハ把持型整列システムやウェーハ誘導型整列システムは、全て一般的にパターンが形成されたウェーハの前面が上方を向いており、整列システムに安着されて接触するウェーハの安着面は、通常使用しないウェーハの後面である。
したがって、ウェーハが整列される間、ウェーハの後面またはガイド面と接触され摩擦されることによって発生されるウェーハ後面のスクラッチは問題にならなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、半導体設備の清浄度がさらに重要になっている今日は、ウェーハの整列時に微細な摩擦によって発生するパーティクルの影響がとても重要な問題点として浮き彫りになっている。さらに完成したチップの厚さを調節して、ウェーハの後面に密集した不純物を除去するために行われるウェーハ後面の研磨工程などの工程では、通常ウェーハの使用しない後面が上方に向き、ウェーハ前面は接着テープ等で保護され下方を向いた状態でウェーハ整列システムに安着されて整列されているのでウェーハの整列時、ガイドとウェーハ前面が摩擦されて接着テープが損傷するか、ウェーハがスクラッチするなどの問題点があった。
【０００６】
また、一次の整列動作で整列を終えるようになるので、精密な整列が行われないことが頻繁に生じた。
そこで本発明の目的は、ウェーハに損傷を与えることなく、パーティクルの発生を防止し、精密なウェーハの整列作業が可能な半導体ウェーハ整列システムを提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、ウェーハの損傷を防止し、超純水の使用量を最少化することができる半導体ウェーハ整列方法を提供することにある。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
前述の目的を達成するために本発明の請求項１記載の半導体ウェーハ整列システムによると、超純水供給源から供給された超純水が上方に噴霧されるように噴霧管が形成されたテーブルと、テーブル上に設置され超純水の噴霧圧によって形成される水膜上に浮遊するウェーハを左右で把持して正位置に案内するガイド手段とを含んでいる。
【０００９】
本願請求項１の半導体ウェーハ整列システムによると、噴霧管から噴霧される超純水の一定の量を閉じ込めて、水膜が広く形成されるように噴霧管の入口の周りに一定の高さの突出部を形成し、突出部は水膜上に浮遊するウェーハが特定方向に流れる超純水の水膜に沿って一方向に水平移動されるようにその一部が開放されている。
【００１０】
本発明の請求項２および３記載の半導体ウェーハ整列システムによると、ガイド手段は、ウェーハの円形周りを左右側から把持するようにウェーハと接触する左右側ガイドと、左右側ガイドにそれぞれ連結され、左側および右側ガイドの間隔を狭くまたは広く調節する駆動装置を備えることが可能である。ガイドは、ウェーハの周りと接触し、ウェーハが把持されるように突出段差が形成され、ウェーハの下方からウェーハを水平に支持するようにウェーハが安着されるガイド片である。
【００１１】
本発明の請求項４載の半導体ウェーハ整列システムによると、突出段差として、多様な種類のウェーハ直径に合うようにガイド片にあらかじめ形成された多数個の雌ネジホールのうち、使用するウェーハの直径に合う雌ネジホールに螺着することができるネジ部が形成されたネジ段差を使用する。
【００１２】
本発明の請求項５載の半導体ウェーハ整列システムによると、ガイド片は、噴霧される超純水の噴霧圧によって形成される水膜の下方に位置し、水膜の形成が容易であるように貫通部が形成されている。
【００１３】
本発明の請求項６記載の半導体ウェーハ整列システムによると、駆動装置として、左側および右側ガイド片の一端部にそれぞれピストンの一端が連結され固定されており、空圧ラインを通じて空圧の供給を受けピストンを相対的に垂直往復運動させる少なくとも一つ以上のシリンダーを含めて使用することが可能である。
【００１４】
本発明の請求項７記載の半導体ウェーハ整列システムによると、空圧ラインにはシリンダーに供給する空圧の量を調節し、ピストンの直線往復運動を調節することができる速度調節装置を備えることができる。
本発明の請求項８記載の半導体ウェーハ整列システムによると、駆動装置には、駆動装置内部に超純水が侵入することを防止するシーリング部を設置することができる。
【００１５】
本発明の請求項９記載の半導体ウェーハ整列システムによると、ガイドに設置されウェーハの安着を感知するセンシング部と、センシング部からウェーハ感知信号を受けて、ガイド手段を駆動させるためにガイド手段に制御信号を与える制御部とをさらに備えている。
【００１６】
本発明の請求項１５〜１６記載の半導体ウェーハ整列方法によると、ウェーハ移送用真空チャックがウェーハをガイド片上に安着させるウェーハ安着段階と、ウェーハが安着されるとセンシング部がこれを感知して、制御部にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部は閉鎖されていたバルブを開放することでウェーハに超純水を噴霧する超純水噴霧段階と、超純水の噴霧圧によって形成された水膜上にウェーハが浮遊されると、浮遊されたウェーハが一側が開放された突出部によって一方向に誘導される水膜によって一方向に一次整列され、制御部の制御信号を受けて、待機していた両側のガイド片が狭くなってウェーハを二次整列させて、制御部がバルブを閉鎖し超純水の噴霧を止めるようにするウェーハ整列段階と、整列を終えたウェーハを移送用真空チャックが吸着し、ガイド片が広くなってウェーハを自由にすると移送用真空チャックがウェーハを他の設備に移送するウェーハ移送段階とを含んでいる。
【００１７】
さらに、ウェーハの大きさに応じてネジ段差を再螺着するガイド調整段階、ウェーハの前面のパターンが形成された面を保護するために、後面を切削する後面研磨行程の前にウェーハ前面に接着テープを密着させるラミネーティング段階、ウェーハの後面を研磨する後面研磨段階を含む。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１〜図３に示すように、超純水供給源１１から供給された超純水１０が上方に噴霧されるように噴霧管１２が形成されたテーブル１４と、テーブル１４上に設置され、超純水１０の噴霧圧によって形成される水膜上に浮遊されるウェーハ１６を左右で把持して正位置に案内するガイド手段、ウェーハ１６と接触する左右側ガイド片１８および左右側ガイド片１８にそれぞれ連結され左側および右側ガイド片１８の間隔を狭くまたは広く調節する駆動装置２０を備える。
【００１９】
テーブル１４には、噴霧管１２から噴霧される超純水１０の一定量を閉じ込めて、水膜が広く形成されるように噴霧管１２の入口の周りに一定の高さの突出部２２を形成して、突出部２２の一部を開放して水膜上に浮遊するウェーハ１６が特定方向に流れる超純水１０の水膜に沿って一方向に水平移動されるようにする。
【００２０】
したがって、テーブル１４に形成された噴霧管１２を通じて上方に噴霧される水圧で形成された水膜上でウェーハ１６が浮遊する。この際、噴霧管１２の入口の周りに形成された突出部２２は水膜を広く形成するようにし、ウェーハ１６の下方でウェーハ１６を浮遊するように加圧する超純水１０の加圧面積を広くすることで、ウェーハ１６の浮遊力を増加させる効果を有する。
【００２１】
水膜は、周りの空気中に含まれる微細なパーティクルを吸着して排出口から抜く役割も果たすので、ウェーハ１６に与えるパーティクルの悪影響を最少に防止することができる。
また、図１に示すように、突出部２２の一部を開放し、噴霧する超純水の一部が開放した突出部２２の方向に流れるようにし、ウェーハ１６が超純水１０の水膜上で水膜面に沿って開放した突出部２２方向に移動するようにし一次整列が行われる。一次整列が終わると、一方向に傾いたウェーハ１６を図２に示すように、ウェーハ左右側のガイド片１８がウェーハ１６を把持して二次整列する。
このように一次および二次にわたる整列が行われるので、より精密なウェーハ整列作業が可能となる。
【００２２】
ガイド片１８は多様な形態が可能であるが、望ましくは、図４に示すように、ウェーハ１６の周りと接触しウェーハ１６をパージするようにネジ段差２４が螺着され、ウェーハ１６を下方で水平に支持するようにウェーハ１６が安着される左側および右側のガイド片１８を使用する。
【００２３】
図６に示すように、ネジ段差２４は、多様な種類のウェーハ直径（４インチ、６インチ、８インチ、１２インチ）に応じ、ガイド片に円く形成された４インチ用、６インチ用、８インチ用、１２インチ用雌ネジホールの中で使用するウェーハのサイズに合う雌ネジホールに螺着される。ネジ段差２４は、雌ネジホールに螺着するためのネジ部２６を備えている。すなわち、ネジ段差２４は作業者が手または工具を用いて回転させることで、ガイド片１８に螺着および脱離させることができる。
【００２４】
ネジ段差２４の他に段差を強制的に差し込む挿入段差を使用したり、多様なウェーハのサイズに合わせて円く溝を形成した円弧型段差部材をガイド片１８にネジ結合させることもできる。したがって、図２に示すようにガイド片１８に形成された外側の１２インチ用雌ネジホール２８にネジ段差２４を螺着すると、直径１２インチのウェーハを整列させることができ、整列するウェーハが直径４インチの場合は、図５に示すようにガイド片１８に既に形成された内側の４インチ用雌ネジホール３４にネジ段差２４を螺着すると、直径４インチのウェーハを整列することができる。
【００２５】
その他にも、図４に示すように、ガイド片１８上には、６インチ用雌ネジホール３２、８インチ用雌ネジホール３０が多数個形成されているので、多様な直径のウェーハに汎用に使用することができる。
図４に示すように噴霧される超純水１０の噴霧圧によって形成される水膜の下方に位置し、水膜の形成を容易にし水膜がウェーハ１６を容易に加圧するように超純水１０が通過する貫通部３６がガイド片１８に形成されている。貫通部３６の形状は広ければ広いほど望ましく、ウェーハ１６へ均等に噴霧圧が加えられるように左右対称になる形状に形成する。
【００２６】
駆動装置２０は図１および図２に示すように、左側および右側ガイド片１８の一端部にそれぞれピストン３８の一端が連結されて固定され、空圧ライン４０を通じて空圧の供給を受けピストン３８を相対的に垂直往復させる複動式シリンダー４２を備える。複動式シリンダー４２以外にもガイド片１８に２つの単動式シリンダーをそれぞれ連結して駆動させることも可能で、ネジ山の方向がお互い異なる二重ネジをガイド片に連結した移動部材に貫通させて二重ネジをモータで回転させることで、移動部材がお互い相対的な直線往復運動をするようにする構成も可能である。しかし、取り扱いが容易で、精密制御が可能な複動式空圧シリンダーを使用することが望ましい。
【００２７】
シリンダー４２には、図７に示すように空圧ライン４０が設置され、空圧ライン４０を通じてシリンダー４２に供給される空圧の流量を調節することでピストン３８の直線往復運動速度を調節する速度調節バルブ４４を備える。速度調節バルブ４４を利用すると、ガイド片１８がウェーハ１６を把持する時、ウェーハ１６に加える衝撃を最小限に減らすと同時に、ウェーハ１６を把持して整列される速度を一番早くすることができる最適の速度を見つけ、これを適用させることができる。
【００２８】
図１および図２に示すように、駆動装置２０の内部に突出部２２を超えて流れ込む超純水１０の侵入を防止するために、駆動装置２０と超純水１０が溢れる突出部２２との間に駆動装置を隔離して放水する格子型の突出シーリング部４６が設置されている。ガイド片１８に設置されウェーハ１６の安着を感知するセンシング部４８、およびセンシング部４８からウェーハ感知信号を受けシリンダー４２を駆動させるためにシリンダー４２に制御信号を与える制御部５０をさらに備える。制御部５０は、空圧ライン４０を通じてシリンダー４２の駆動を制御する。したがって、ウェーハ１６がガイド片１８に安着されるとセンシング部４８がこれを感知して制御部５０にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部５０は閉鎖されていたバルブ５２を開放し、一定の圧力に加圧されている超純水１０を噴霧させることによって、噴霧される超純水の水圧によりガイド片１８に安着されたウェーハ１６が水膜上に浮遊される。
【００２９】
次に、前述した本発明の半導体ウェーハ整列システムの動作を説明する。
整列するウェーハの直径によってガイド片１８に螺着されたネジ段差２４を解体し、ガイド片１８に既に形成された４インチ用、６インチ用、８インチ用、１２インチ用雌ネジホール３４、３２、３０、２８の中でウェーハ直径に合う雌ネジホールにネジ段差２４を再螺着させる。
このように整列するウェーハの直径に合わせて、ネジ段差２４を螺着すると、ウェーハ移送用真空チャックが整列するウェーハをテーブルに設置したガイド片１８上に安着させる。
【００３０】
ガイド片１８上に設置されたセンシング部４８が安着したウェーハ１６を感知して制御部５０にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部５０は閉鎖されていたバルブ５２を開放し、ウェーハ１６に超純水１０を噴霧する。噴霧された超純水１０の噴霧圧によって形成される水膜上にウェーハ１６が浮遊すると、図１に示すように浮遊したウェーハ１６が一側を開放した突出部により一方向に誘導される水膜に沿って一次整列され、図２に示すように制御部の制御信号を受け待機していた両側のガイド片１８が狭くなりウェーハを二次整列させる。このとき、制御部がバルブ５２を閉鎖して超純水の噴霧を止める。
【００３１】
整列を終えたウェーハ１６を移送用真空チャックまたは他の設備の移送用真空チャックが吸着し、ガイド片１８が広くなりウェーハを開放すると移送用真空チャックがウェーハを他の設備に移送する。
以後、継続的に整列する他のウェーハをガイド片に安着させ整列作業を継続的に遂行する。噴霧した超純水を誘導しテーブルから排水されるように一方向に誘導する排水溝をテーブルに形成し、排水溝に沿って流れてきた超純水を貯蔵する超純水貯蔵容器をテーブル下部に設置することができる。
【００３２】
このように、超純水の使用量を節減するために、噴霧された超純水を誘導してテーブルで排水し、排水した超純水を超純水供給源に循環させて再使用するように超純水循環装置をテーブルに設置することが望ましい。
このような超純水循環装置は、テーブルに形成され、噴霧された超純水を集めて一方向に流れるように誘導する排水溝と、排水溝に沿って排水された超純水を浄化する超純水浄化装置および超純水浄化装置によって浄化された超純水を超純水供給源に供給する超純水供給装置を備えることもできる。
【００３３】
本発明の半導体ウェーハ整列システムを利用するウェーハ整列方法は、整列するウェーハ１６の直径に合わせてガイド片１８に螺着されたネジ段差２４を脱離して、ガイド片１８に既に形成された雌ネジホール３４、３２、３０、２８の中でウェーハ直径に合う雌ネジホールにネジ段差２４を再螺着するガイド調整段階と、ガイド調整が終わるとウェーハ移送用真空チャックがウェーハをガイド片１８上に安着させるウェーハ安着段階と、ウェーハ１６が安着されると、センシング部４８がこれを感知して制御部５０にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部５０は閉鎖されていたバルブ５２を開放することでウェーハ１６に超純水１０を噴霧する超純水噴霧段階と、超純水１０の噴霧圧によって形成された水膜上にウェーハ１６が浮遊すると浮遊したウェーハ１６が一側が開放された突出部２２によって一方向に誘導される水膜に沿って一方向に一次的に整列され、制御部５０の制御信号を受けて待機していた両側ガイド片１８が狭くなって、ウェーハ１６を把持することでウェーハ１６を整列させて、制御部５０がバルブ５２を閉鎖して超純水１０の噴霧を止めるようにするウェーハ整列段階と、整列を終えたウェーハを移送用真空チャックが吸着するとガイド片１８が広くなって、ウェーハ１６を自由にし、移送用真空チャックがウェーハ１６を他の設備に移送するウェーハ移送段階を備えている。
【００３４】
したがって、ウェーハが安着されない状態でウェーハの整列が行われるシステム誤動作を防止することができ、ウェーハが安着されることを確認した後、超純水の噴霧が行われ、ウェーハが整列されると超純水の噴霧を行わないので超純水の使用量を最少化することができる。
【００３５】
一方、本発明の半導体ウェーハ整列システムを利用して、ウェーハ後面研磨工程を遂行する場合、ウェーハ安着段階を遂行する前にウェーハの後面を切削する後面研磨工程のためにパターンが形成されたウェーハの前面にウェーハの前面が保護されるように接着テープを密着させて、接着テープが密着されたウェーハの前面が下方を向くようにし、ウェーハの後面が上方を向くようにウェーハ移送用真空チャックがウェーハを吸着した後、移送準備をするラミネーティング段階と、ウェーハ移送段階を終えた後ウェーハ溝に移送されたウェーハが正位置されると、上方を向くウェーハの後面を切削機または研磨機が切削または研磨するウェーハ後面研磨段階が遂行される。
【００３６】
【発明の効果】
以上、実施例を用いて説明したように本発明の半導体ウェーハ整列システムおよびこれを利用したウェーハ整列方法によると、ウェーハに損傷を与えることなくパーティクルの発生を防止し、精密なウェーハ整列作業を可能にし、超純水の使用量を最少化する効果がある。
【００３７】
以上で本発明は記載された具体例に対してのみ詳細に説明されたが、本発明の技術思想範囲内で多様な変形および修正が可能であることは当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が添付された特許請求範囲に属することは当然なことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による半導体ウェーハ整列システムのガイド片に大直径のウェーハが安着され一次整列される状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例による半導体ウェーハ整列システムのガイド片が大直径のウェーハを把持し整列させる状態を示す斜視図である。
【図３】図２を切断して側面から見た部分断面図である。
【図４】図２のガイド片を上から見た平面図である。
【図５】図２の半導体ウェーハ整列システムのガイド片がガイド調整された後、小直径のウェーハを把持して整列する状態を示す斜視図である。
【図６】図１のネジ段差がガイド片に螺着された状態を拡大して示した断面図である。
【図７】本発明の実施例による半導体ウェーハ整列システムを概略的に示した構成図である。
【符号の説明】
１０ 超純水
１１ 超純水供給源
１２ 噴霧管
１４ テーブル
１６ ウェーハ
１８ ガイド片
２０ 駆動装置
２２ 突出部
２４ ネジ段差
２６ ネジ部
２８ １２インチ用雌ネジホール
３０ ８インチ用雌ネジホール
３２ ６インチ用雌ネジホール
３４ ４インチ用雌ネジホール
３６ 貫通部
３８ ピストン
４０ 空圧ライン
４２ シリンダー
４４ 速度調節バルブ
４６ シーリング部
４８ センシング部
５０ 制御部
５２ バルブ
Claims (16)
- 超純水供給源から供給された超純水が上方に噴霧されるように噴霧管が形成されたテーブルと、
前記テーブル上に設置され、前記超純水の噴霧圧によって形成される水膜上に浮遊するウェーハを左右で把持し、正位置に案内するガイド手段と、
を備え、
前記噴霧管から噴霧される超純水を一定の量閉じ込め、前記水膜が広く形成するように前記噴霧管の入口の周りに一定の高さの突出部を形成されており、
前記突出部は、前記水膜上に浮遊するウェーハが特定方向に流れる超純水の水膜に沿って一方向に水平移動されるように、その一部が開放されている
ことを特徴とする半導体ウェーハ整列システム。 - 前記ガイド手段は、前記ウェーハの円形周りを左右から把持するように接触する左側ガイドおよび右側ガイドと、前記左側ガイドおよび前記右側ガイドにそれぞれ連結され、前記左側ガイドおよび前記右側ガイドの間隔を狭くまたは広く調節する駆動装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記左側ガイドおよび右側ガイドは、前記ウェーハの周りと接触し、前記ウェーハが把持されるように突出段差が形成され、前記ウェーハの下方からウェーハを水平に支持するように安着可能なガイド片であることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記突出段差は、多様な種類のウェーハの直径に合わせ前記ガイド片に形成されている多数個の雌ネジホールに螺着して整列し、前記雌ネジホールに螺着されるネジ部を備えるネジ段差であることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記ガイド片は、前記噴霧される超純水の噴霧圧によって形成される水膜の下方に位置し、前記水膜の形成が容易であるように貫通部が形成されることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記駆動装置は、前記左側および右側ガイド片の一端部にそれぞれピストンの一端が連結されて固定され、空圧ラインを通じて空圧の供給を受けて前記ピストンを相対的に垂直往復運動させる少なくとも一つ以上のシリンダーを備えることを特徴とする請求項４に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記空圧ラインに設置され、前記シリンダーに供給される空圧の量を調節することで前記ピストンの直線往復運動速度を調節可能な速度調節装置をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記駆動装置の内部に超純水が侵入することを防止するように前記駆動装置に前記駆動装置を防水するシーリング部を設置することを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記ガイド手段に設置されウェーハの安着を感知するセンシング部と、前記センシング部からウェーハ感知信号を与えられ前記ガイド手段を駆動させるように前記ガイド手段に制御信号を与える制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記制御部の制御信号を受け、前記噴霧管を開閉させるバルブが前記噴霧管に設けられることを特徴とする請求項９に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記テーブルは、噴霧された前記超純水を誘導し排水する超純水排出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記超純水排出手段は、前記テーブルに形成され噴霧された超純水を集めて一方向に流れるように誘導する排水溝と、前記排水溝に沿って流れてきた超純水を流入させる流入口が形成され前記超純水を貯蔵する超純水貯蔵容器とを備えることを特徴とする請求項１１に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 噴霧された前記超純水を誘導し、前記テーブルで排水されるようにし、排水された前記超純水を前記超純水供給源に循環させて再使用する超純水循環手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ整列システム。
- 前記超純水循環手段は、前記テーブルに形成され噴霧された超純水を集めて一方向に流れるように誘導する排水溝と、前記排水溝に沿って排水された超純水を浄化する超純水浄化装置と、前記超純水浄化装置によって浄化された超純水を前記超純水供給源に供給する超純水供給装置とを備えることを特徴とする請求項１３記載の半導体ウェーハ整列システム。
- バルブにより開閉され超純水が噴霧される噴霧管と、前記噴霧管の入口の周りに水平に突出する突出段が形成されたテーブルと、前記超純水の噴霧圧で浮遊するウェーハを左右で把持する螺着式のネジ段差が設置され前記ウェーハを正位置に案内しウェーハの安着を感知するセンシング部が設置されたガイド片と、前記ガイド片の一端部にピストンが連結され空圧または流圧の供給を受け前記ピストンを直線往復運動させるシリンダーと、前記センシング部を通じてウェーハの安着を感知し前記バルブと前記シリンダーを制御する制御部とを備える半導体ウェーハ整列システムを利用したウェーハ整列方法において、
ウェーハ移送用真空チャックがウェーハを前記ガイド片上に安着させるウェーハ安着段階と、
前記ウェーハが安着されるとセンシング部がこれを感知し、制御部にウェーハ感知信号を与え、ウェーハ感知信号を受けた制御部は閉鎖されていた前記バルブを開放し前記ウェーハに超純水を噴霧する超純水噴霧段階と、
前記超純水の噴霧圧によって形成された水膜上にウェーハが浮遊すると、浮遊したウェーハは、一側が開放された突出部によって一方向に誘導される水膜に沿って一方向に一次整列し、制御部の制御信号を受け待機していた前記両側のガイド面が狭くなりウェーハを把持することでウェーハを二次整列させ、前記制御部が前記バルブを閉鎖して超純水の噴霧を止めるウェーハ整列段階と、
整列を終えたウェーハを前記移送用真空チャックが吸着し、前記ガイド片が広くなり前記ウェーハを開放すると、前記移送用真空チャックがウェーハを他の設備に移送するウェーハ移送段階と、
を含み、
ウェーハの後面を切削する後面研磨工程のために、前記ウェーハ安着段階を遂行する前に、パターンが形成されたウェーハの前面を保護するように前記ウェーハの前面に接着テープを密着させ、接着テープが密着したウェーハ前面が下方を向くようにし、前記ウェーハの後面が上方を向くようにウェーハ移送用真空チャックがウェーハを吸着した後、移送準備をするラミネーティング段階をさらに含み、
前記ウェーハ移送段階を終えた後、正位置に案内され上方を向いた前記ウェーハの後面を、前記切削機または研磨機が切削または研磨するウェーハ後面研磨段階をさらに含む
ことを特徴とする半導体ウェーハ整列システムを利用したウェーハ整列方法。 - 前記ウェーハ安着段階が遂行される前に、整列するウェーハの直径に沿って前記ガイド片に螺着されたネジ段差を解体して、ガイド片に形成された雌ネジホールのうち使用するウェーハの直径に合う雌ネジホールに前記ネジ段差を再螺着するガイド調整段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体ウェーハ整列システムを利用したウェーハ整列方法。
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