KR0162162B1 - 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성장치 - Google Patents
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Abstract
원하는 형상으로 실리콘 웨이퍼에 미소빔을 직접 가공할 수 있도록 하므로 간단하고 정확하게 실리콘 웨이퍼에 원하는 형상의 미소빔을 형성할수 있도록, 척 테이블에 놓여 있는 웨이퍼에 홈파기 가공을 행하기 위한 절단톱이 연결되어 있는 스핀들을 회전시키기 위한 스핀들 모터와; 웨이퍼가 놓여 있는 척 테이블을 좌/우 방향으로 이동시키기 위한 X축 모터와; 스핀들을 전/후 방향으로 이동시키기 위한 Y축 모터와; 웨이퍼가 놓여 있는 척 테이블을 회전시키기 위한 θ축 모터와; 스핀들과 척 테이블의 위치를 감지하여 해당 전기 신호를 출력하는 다수개의 센서와; 각 다수개의 센서에서 입력되는 각종 입력 신호에 따라 스핀들의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하여 이루어지는 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치를 제공한다.
Description
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치를 도시한 사시도이고,
제2도의 (a)∼(c)는 이 발명의 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치의 작동 원리도이고,
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형상도이고.
제4도의 (a)∼(h)는 종래의 실리콘 웨이퍼에 미소빔을 형성하는 과정을 도시한 공정도이다.
이 발명은 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치에 관한 것으로서, 특히, 실리콘 웨이퍼의 미세한 구조물인 미소빔을 식각(etching) 방법을 이용하지 않고 홈파기 가공에 의하여 형성할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼 (Si Wafer)에 미소한 구조물인 미소빔(Beam)을 형성하기 위해서, 종래에는 식각(etching) 방식을 이용하였다.
그런데 식각 방식을 이용하여 실리콘 웨이퍼에 원하는 형상의 미소빔을 형성하기 위해서는, 세정 과정(cleaning), 연소 과정(singe), 코팅 과정(PR coating), 노광 물질의 증착 과정 및 노광 과정 등 소정의 수많은 공정 단계를 거쳐야 원하는 패턴이나 형상으로 실리콘 웨이퍼 위에 미소빔을 형성할 수 있다.
따라서 식각 방법을 이용하여 하나의 형상을 얻기 위해서는, 상기와 같은 많은 공정을 거쳐야 하므로 많은 시간과 노력이 필요하며, 많은 공정 과정 중에 어느 하나의 공정이라도 정확하게 이루어지지 않을 경우에 원하는 형상을 얻을 수 없다.
고집적 다수 전극을 일대일로 동시 또는 개별 접속하기 위한 고집적 미소 커넥터를 제작하기 위한 발명이, 대한민국 특허 출원 제94-27297호(출원일자: 서기 1994년 10월 25일)의 고집적 미소 커넥터 및 그 제조 방법에 기재되어 있다.
상기 고집적 미소 커넥터 및 그 제조 방법은 액정 표시 장치, 인쇄 회로 기판 또는 반도체 칩 등의 부품을 제조 공정 도중이나 출고 직전 또는 제품에 영구 부착하기 이전에 고집적 전극의 통전 시험을 행함으로서 부품의 불량 여부를 판정할 수 있도록 한다.
따라서 각 통전 시험을 실행하기 위한 각 전극에 일대일 또는 개별 접속시키기 위한 아주 미소한 고집적 미소빔을 제작하고, 제작된 미소빔 각각에 자체 진단체를 설치하여 접속되는 전극의 파손 여부를 항상 검지할 수 있도록 한다.
상기와 같이 자체 진단체가 설치되어 시험하기 위한 접점 전극의 상태를 체크할 수 있도록 하는 미소빔을 제작하기 위해서는 제4도의 (a)∼(h)와 같은 많은 단계를 거쳐야 한다.
제4도의 (a)∼(h)는 종래의 실리콘 웨이퍼에 미소빔을 형성하는 과정을 도시한 공정도이다.
먼저, 제4도의 (a)와 같이 양면 가공(double-side polished)된 실리콘 기판(17)의 윗면 일부를 비등방 식각(anisotropic etching)하여 육각형 방향 표시물을 형성한 후, 실리콘 기판(17) 양면에 제4도의 (b)와 같이 열산화막(18)을 기른다.
그리고 노광 전사(Lithography) 및 화학적 식각 공정을 이용하여 실리콘 기판(17) 위면의 열산화막 일부를 식각하여 미소빔 및 정렬 기준 구조물을 형성하기 위한 식각 방지층을 만든다.
따라서 제4도의 (c)와 같은 공정을 거쳐 형성되는 열산화막(21a, 21b)은 미소빔을 형성하기 위한 식각 방지층과 각 장치의 절연막으로 이용된다.
가공된 열산화막(21a,21b) 위에 티타늄(titanium) 등의 금속 박막을 이베이포레이션(evaporation) 또는 스퍼터링(sputtering) 공정으로 형성한 후, 패터닝(patterning) 하여 제4도의 (d)와 같이 자체 진단체(10)나 금속 도선(20) 등을 형성한다.
그리고 제4도의 (e)와 같이 윗면에 감광제(photoresist) 또는 폴리이미드(polyimide) 등의 두꺼운 부도체층(22)을 도포한 후, 금속 접점을 형성하기 위해 금속 접점의 직경보다 작은 직경의 구멍(23)을 형성한다.
이어서 실리콘 기판 전체를 니켈 전해 욕조에 담그고, 상기한 제4도의 (e)와 같은 단계에서 형성되는 각 전극을 사용하여 전해 도금함으로서 니켈 금속 접점 (30a, 30b)을 형성하고, 접점의 전기적 접속성을 향상시키기 위해 니켈 접점(30a, 30b) 끝에 금도금하여 금속 접점(9a, 9b)을 완성한다(제4도의 (f) 참조).
상기와 같은 공정을 통해 다수개의 미소빔을 형성하고, 형성된 각 미소빔에 각 자체 진단체(10)와 니켈 접점(30a, 30b) 등 해당 전극의 상태를 테스트할 수 있는 장치가 모두 설치되면, 부도체층(22)과 열산화막(18)을 제거한 후(제4도의 (g), (h) 참조), 정수(deionized water)로 세척하여 원하는 형상의 실리콘 본체를 형성한다.
사용되는 각 전극의 상태를 체크하기 위한 고집적 미소 커넥터를 제작하기 위해서는, 종래에는 상기와 같은 많은 공정을 통해야만 하므로 제품의 불량율이 증가한다.
그리고 식각 공정을 위해 이용되는 약품이나 용액들은 인체에 매우 유해하므로 사용상의 각별한 주의를 요하고, 인체의 해를 줄이기 위해 별도의 작업 공간을 마련해야 한다.
상기와 같은 이유 때문에 식각 공정을 실행하는 사람의 건강을 해칠 수 있고, 별도의 작업 공간을 위한 많은 비용을 소비해야 하는 문제가 발생한다.
그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 홈파기 가공을 이용하여 원하는 형상으로 실리콘 웨이퍼에 미소빔을 간단하고 정확하게 형성하는 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 실리콘 웨이퍼에 미소빔을 형성하기 위해, 척 테이블(chuck table)에 놓여 있는 웨이퍼에 홈파기 가공을 하기 위한 절단톱이 연결되어 있는 스핀들(spindle)을 회전시키기 위한 스핀들 모터와; 웨이퍼가 놓여 있는 척 테이블을 좌/우 방향으로 이동시키기 위한 X축 모터와; 스핀들을 전/후 방향으로 이동시키기 위한 Y축 모터와; 웨이퍼가 놓여 있는 척 테이블을 회전시키기 위한 θ축 모터와; 스핀들과 척 테이블의 위치를 감지하여 해당 전기 신호를 출력하는 다수개의 센서와; 각 다수개의 센서에서 입력되는 각종 입력 신호에 따라 스핀들의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 이 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치를 도시한 사시도이고, 제2도의 (a)∼(c)는 이 발명의 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치의 작동 원리도이고, 제3도는 이 발명의 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형상도이다.
다수개의 미소빔을 형성하기 위해 이 발명에서는, 반도체 공정에서 생산된 웨이퍼(1001)나 기타 다른 물질을 절단하기 위해 다이아몬드로 제작된 다이아몬드 휠 소잉 장치(diamond wheel sawing machine)를 이용한다.
상기 다이아몬드 휠 소잉 장치를 이용하여 이루어지는 이 발명의 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치는 제1도와 제2도에 도시된 것처럼, 척 테이블(1000)에 놓여 있는 웨이퍼(1001)를 절단하기 위한 절단톱(1002)이 연결되어 있는 스핀들을 회전시키기 위한 스핀들 모터(101)와, 웨이퍼(1001)가 놓여 있는 척 테이블(1000)을 좌/우 방향으로 이동시키기 위한 X축 모터(102)와, 스핀들을 전/후 방향으로 이동시키기 위한 y축 모터(103)와, 웨이퍼 (1001)가 놓여 있는 척 테이블(1000)을 회전시키기 위한 θ축 모터(104)와, 스핀들의 위치를 감지하기 위한 X축, Y축, Z축 센서 (105, 106, 107)와, 각 상기 X축, Y축, Z축 센서 (105, 106, 107) 등에서 입력되는 각종 입력 신호에 따라 스핀들의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부(108) 등으로 이루어져 있다.
상기한 절단톱(1002)는 다이아몬드 횔을 이용하여 이루어진다.
또 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치에는 제1도에 도시되어 있지 않지만, 스핀들을 상/하 방향으로 이동시키기 위한 Z축 모터와, 스핀들의 동작 상태를 제어하기 위한 각종 제어 스위치 등이 설치되어 있다.
상기와 같이 이루어지는 이 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치의 동작은 다음과 같다.
이 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성장치는 도시되지 않는 각종 스위치의 조작과 제어부(108)의 동작에 따라 이미 설정되어 있는 상태로 자동 작동하므로, 원하는 미소빔의 형상에 따라 사용자가 미리 제어부(108)의 데이터를 설정하여 입력한다.
먼저 웨이퍼 (1001)를 척 테이블(1000)에 올려 놓아 고정하고 스핀들 모터(101)를 회전시킨 상태에서, 스핀들에 고정되어 회전하는 절단톱(1002)에 웨이퍼(1001)의 좌측 끝부분이 위치하도록 X축 모터(102)를 회전시켜 척 테이블(1000)을 좌/우 방향으로 이동시키고, 웨이퍼(1001)의 앞쪽 끝부분에서 미소빔 하나의 폭 만큼 거리를 두고 절단톱(102)이 위치하도록 Y축 모터(103)를 회전시켜 스핀들을 전/후 방향으로 이동시킨다.
따라서 절단톱(1002)의 위치가 척 테이블(1000)의 설정 장소에 위치할 수 있도록 조정되면, 장착되어 있는 제어 스위치를 조작하여 자동으로 웨이퍼 (1001)의 홈파기 가공을 실행한다.
즉 Z축 모터를 회전시켜 미소빔의 높이에 대응하여 스핀들을 아래로 이동시키고, X축 모터(102)를 회전시켜 척 테이블(1000)을 제2도의 (a)와 같이 좌측으로 이동시키면 절단톱(1003)이 웨이퍼(1001)에 홈파기 가공을 행하는 것에 의하여 미소빔이 형성된다.
상기와 같이 행하여 하나의 미소빔이 형성되면, 제2도의 (c)에 화살표로 나타낸 바와 같이 Z축 모터를 회전시켜 스핀들을 위쪽으로 이동시켜 웨이퍼(1001)로부터 떨어지게 하고, X축모터(102)를 회전시켜 척 테이블(1000)을 우측으로 이동시켜 웨이퍼(1001)의 좌측 끝부분을 초기 위치에 위치시키면서 Y축 모터(103)를 회전시켜 절단톱(1002)이 다음의 미소빔을 형성하기 위한 위치에 위치하도록 스펀들을 이동시킨다.
홈파기 가공은 제어부(108)에서 출력되는 제어 신호에 따라 X축 모터(102)를 동작시켜, 가공되는 웨이퍼(1001)가 놓여져 있는 척 테이블(1000)을 좌/우 방향으로 이동시키므로 스핀들 모터(101)에 의해 회전하는 절단톱(1002)에 의해 웨이퍼(1001)에는 가로 방향으로 홈이 파여진다.
상기 제어부(108)는 X축 센서(10O5)에서 출력되는 신호를 이용하여 척 테이블(1000)의 이동 정도를 판단하여 X축 모터(102)의 회전 상태를 변경시킬 수 있도록 한다.
그리고 Y축 모터(103)는 스핀들을 전/후 방향으로 이동시키기 위한 것이다.
따라서 웨이퍼(1001)의 가공 위치를 변경시키고자 할 경우, Y축 모터(103)를 해당 방향으로 회전시켜 스핀들을 전/후 방향으로 이동시켜 위치를 변경시킨 후, X축 모터(102)를 설정된 상태만큼 해당 방향으로 회전시켜 척 테이블(1000)에 놓여진 웨이퍼(1001)의 가공하고자 하는 위치를 변경시킬 수 있도록 한다.
상기와 같은 X축 모터(103)의 작동에 따른 척 테이블(1000)의 좌/우 방향으로의 이동과 Y축 모터(103)의 작동에 따른 스핀들의 전/후 방향으로의 이동에 의해 제2도의 (a)∼(c)에 도시된 것과 같은 과정을 거쳐 웨이퍼(1001)의 홈파기 가공이 이루어진다.
절단톱(1002)을 상하로 이동시킬 경우에는 제어부(108)가 도시되지 않은 Z축 모터의 회전 상태를 제어한다.
그리고 θ축 모터(104)를 동작시켜 웨이퍼(1001)가 탑재되어 있는 척 테이블(1000) 자체를 각 해당 방향으로 90°씩 회전시키는 것이 가능하므로 빈번한 스핀들의 이동 동작을 제거할 수 있다.
그러므로 상기와 같은 동작을 반복하여 행하므로 척 테이블(1000) 위에 놓여진 웨이퍼(1001)에 홈파기 가공을 행하여 제3도에 나타낸 바와 같이 원하는 형상으로 웨이퍼(1001)에 미소빔을 형성할 수 있다.
상기와 같이 동작하여 웨이퍼(1001)에 일정한 규격으로 미소빔을 가공하는 이 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치를 이용하여, 제3도에 도시된 것과 같이 액정 표시 장치나 인쇄 회로 기판 등에 형성되는 전극 상태를 시험하기 위한 미소빔을 웨이퍼(1001)에 형성할 수 있다.
그러므로 종래와 같이 별도의 복잡한 공정을 거치지 않고 직접 실리콘 웨이퍼에 원하는 형상으로 미소빔을 제작한 후, 시험 장치에 형성되어 있는 전극 상태를 테스트하기 위한 자체 진단체나 배선 등을 미소빔에 직접 장착할 수 있다.
상기와 같이 동작하는 이 발명의 효과는, 복잡한 화학 공정 단계를 거치지 않고 실리콘 웨이퍼에 원하는 형상의 미소빔을 제작할 수 있으므로 많은 시간과 경비를 절감할 수 있다.
그리고 스핀들의 동작 상태만을 제어하여 원하는 형상으로 실리콘 웨이퍼에 미소빔을 형성할 수 있으므로, 사용자의 편의를 도모할 수 있다.
Claims (2)
- 척 테이블에 놓여 있는 웨이퍼에 홈파기 가공을 하기 위한 절단톱이 연결되어 있는 스핀들을 회전시키기 위한 스핀들 모터와; 웨이퍼가 놓여 있는 척 테이블을 좌/우 방향으로 이동시키기 위한 X축 모터와; 스핀들을 전/후 방향으로 이동시키기 위한 Y축 모터와; 웨이퍼가 놓여 있는 척 테이블을 회전시키기 위한 θ축 모터와; 스핀들과 척 테이블의 위치를 감지하여 해당 전기 신호를 출력하는 다수개의 센서와; 각 다수개의 센서에서 입력되는 각종 입력 신호에 따라 스핀들의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하여 이루어지는 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치.
- 제1항에 있어서, 상기한 절단톱은 다이아몬드 휠을 이용하여 이루어지는 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 미소빔 형성 장치.
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| KR970003578A (ko) | 1997-01-28 |
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