KR100189973B1 - 반도체 웨이퍼 접착장치 - Google Patents

Abstract

반도체 웨이퍼 접착장치가 개시되어 있다. 본 발명은 회전력을 발생시키는 스테핑모터와, 상기 스테핑모터의 양 단에 각각 연결되어 일직선 상에 위치하고 서로 반대방향으로 회전하는 제1 및 제2구동축과, 상기 제1 및 제2구동축에 각각 끼워지고 이들과 함께 회전하도록 고정된 제1 및 제2로울러와, 상기 제1 및 제2로울러 사이의 구동축에 끼워지고 이들과 각각 인접하여 설치된 제3 및 제4로울러와, 상기 제3 및 제4로울러 사이의 구동축에 끼워지고 상기 제1 내지 제4로울러의 직경보다 큰 직경을 갖는 제5로울러와, 상기 제1로울러와 인접한 제3로울러 및 상기 제2로울러에 고정되고 웨이퍼가 놓여지는 제1접착판과, 상기 제2로울러와 인접한 제4로울러 및 상기 제1로울러에 고정되고 웨이퍼가 놓여지는 제2접착단과. 상기 제3로울러가 회전할 때 상기 제5로울러가 함께 회전되도록 상기 제3로울러와 상기 제5로울러를 서로 연결시켜주는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 접착장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 접착된 웨이퍼들을 항상 제1접착판 위에 위치시킬 수 있다. 따라서, 로봇을 이용하여 자동으로 접착된 웨이퍼들을 언로딩시킬 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼 접착장치

제1도 및 제2도는 종래기술에 의한 웨이퍼 접착장치의 정면도들이다.

제3도는 본 발명에 의한 웨이퍼 접착장치의 개략도이다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 접착장치에 관한 것으로, 특히 SOI 기판을 제작하기 위하여 두 장의 웨이퍼를 서로 접착시키는 반도체 웨이퍼 접착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수 많은 트랜지스터를 구비하는 반도체장치는 단결정 실리콘으로 이루어진 웨이퍼에 형성된다. 이와 같이 단결정 실리콘 웨이퍼에 반도체장치를 형성하게 되면 우수한 전기적 특성을 갖는 트랜지스터를 얻을 수 있으므로 지금까지 대부분의 반도체장치를 단결정 실리콘 웨이퍼에 제작하고 있다. 그러나 최근 반도체장치가 고집적화되고 그 동작속도 또한 매우 빨라지고 있으므로, 전력소모 특성이 관심의 대상이 되고 있다. 따라서, 현재 생산되고 있는 반도체장치의 대부분은 전력소모면에서 매우 우수한 특성을 보이는 CMOS 회로로 형성하고 있다.

그러나, NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터로 구성된 CMOS 회로를 단결정 실리콘 웨이퍼에 형성하여 반도체장치를 제조하는 경우에 전력소모면에서는 우수한 특성을 얻을 수 있는 반면에, 래치업(latch-up) 현상이 발생하는 문제점을 피할 수 없다. 여기서, 래치업 현상이란 CMOS 회로로 구성되는 반도체장치에서 기생적으로 형성되는 NPN 바이폴라 트랜지스터와 PNP 바이폴라 트랜지스터가 서로 영향을 주도록 동작하여 전원 단자(Vcc terminal)와 접지 단자(ground terminal) 사이의 전위차를 감소시키므로써 CMOS 회로가 오동작을 일으키는 현상을 말한다.

따라서, 래치업 현상이 발생하지 않도록 하기 위하여 CMOS 회로로 구성되는 반도체장치를 SOI 기판에 형성하는 방법이 출현하게 되었다. 이는, SOI 기판에 NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터로 구성되는 CMOS 회로를 형성하면, NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터를 전기적으로 완전히 격리시킬 수 있으므로 기생 바이폴라 트랜지스터가 형성되지 않기 때문이다.

이와 같이 SOI 기판에 CMOS 회로를 형성하면, 상술한 래치업 현상을 완전히 제거할 수 있으므로 신뢰도가 높은 반도체장치를 구현할 수 있다. 그러나, 종래의 단결정 실리콘 웨이퍼에 상응하는 SOI 기판은 그 제작상에 많은 어려움이 따르고 있다. 이러한 SOI 기판을 제작하는 방법은 여러 가지가 있으며, 그 중에 하나로 표면에 얇은 산화막이 형성된 두 장의 실리콘 웨이퍼를 정렬시킨 후, 상기 정렬된 두 장의 실리콘 웨이퍼가 쉽게 분리되지 않도록 상기 정렬된 두 장의 실리콘 웨이퍼에 물리적인 힘을 가하여 이들을 서로 접착시키는 단계와, 상기 접착된 두 장의 실리콘 웨이퍼가 외부로부터의 물리적인 힘에 의하여 분리되지 않도록 실리콘 웨이퍼 표면에 형성된 얇은 산화막을 매개체로 하여 상기 접착된 두 장의 실리콘 웨이퍼를 열 에너지 또는 전기적인 에너지를 사용하여 완전히 접합(bonding)시키는 단계와, 상기 접합된 두 장의 실리콘 웨이퍼중 하나의 실리콘 웨이퍼를 일정두께만큼 그라인딩하는 단계를 구비하여 소정의 두께를 갖는 SOI 기판을 제작하는 방법을 들 수 있다. 여기서, 두 장의 실리콘 웨이퍼를 서로 정렬시키고 접착시키는 단계는 웨이퍼 접착장치를 이용하여 실시된다.

제1도 및 제2도는 종래기술에 의한 반도체 웨이퍼 접착장치의 정면도들이다.

제1도는 웨이퍼가 로딩된 직후의 웨이퍼 접착장치를 도시한 것으로, 참조번호 1은 지지대, 3은 상기 지지대(1) 위에 설치되고 동일 축 상에 놓여진 한 쌍의 로울러, 5a 및 5b는 상기 한 쌍의 로울러(3)에 각각 고정되고 그 위에 웨이퍼가 놓여지는 한 쌍의 접착판, 그리고 7a 및 7b는 각각 상기 한 쌍의 접착판(5a, 5b) 위에 로딩된 웨이퍼들을 나타낸다. 여기서, 상기 웨이퍼들(7a, 7b)은 그 표면에 얇은 산화막이 형성된 상태이다. 그리고 상기 한 쌍의 로울러(3)는 스테핑 모터(도시하지 않음)에 의해 서로 반대 방향으로 회전하며, 도시된 바와 같이 정면에서 바라볼 때 서로 겹쳐져서 하나로 보인다.

제2도는 두 장의 웨이퍼를 서로 접착시킨 상태의 웨이퍼 접착장치를 도시한 것이다. 여기서, 제1도의 참조번호와 동일한 번호로 표시한 부분은 동일부분을 의미한다. 참조번호 1 및 3은 각각 지지대 및 로울러를 나타내고, 5a 및 5b는 웨이퍼들(7a, 7b)을 서로 접착시키기 위하여 상기 한 쌍의 로울러(3)에 의해 서로 마주보도록 회전시킨 상태의 접착판들을 나타낸다. 그리고, 참조번호 7a 및 7b는 상기 서로 마주보는 접착판(5a, 5b)에 의해 서로 접착된 웨이퍼들을 나타낸다. 이와 같이 접합된 웨이퍼들은 그들 사이에 틈이 존재하지 않으므로 쉽게 분리되지 않는다.

다음에, 상기 접착판들(5a, 5b)이 각각 양 옆으로 눕히어 수평상태를 유지하도록 한 쌍의 로울러(3)를 회전시킨다. 이때, 상기 접착된 웨이퍼들(7a, 7b)은 두 개의 접착판들(5a, 5b)중 어느 한 쪽의 접착판(5a 또는 5b)을 따라서 그 위에 놓여지며, 항상 일정한 방향으로 눕허지지 않는다.

상술한 바와 같이 종래의 기술에 의한 웨이퍼 접착장치는 접착된 웨이퍼들을 항상 일정한 방향으로 눕히기가 어려우므로 접착된 웨이퍼들을 자동으로 언로딩시킬 수 없는 문제점이 있다. 다시 말해서, 로봇을 이용하여 접착된 웨이퍼들을 자동으로 언로딩시킬 때 로봇이 항상 한 쪽 방향의 접착판에 놓여진 접착된 웨이퍼들을 언로딩시키므로 접착된 웨이퍼들이 다른 한 쪽 방향의 접착판에 놓여졌을 때 에러가 발생하는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 접착된 웨이퍼를 항상 일정한 접착판 위에 위치시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 접착장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 회전력을 발생시키는 스테핑모터, 상기 스테핑모터의 양 단에 각각 연결되어 일직선 상에 위치하고 서로 반대방향으로 회전하는 제1 및 제2구동축, 상기 제1 및 제2구동축에 각각 끼워지고 이들과 함께 회전하도록 고정된 제1 및 제2로울러, 상기 제1 및 제2로울러 사이의 구동축에 끼워지고 이들과 각각 인접하여 설치된 제3 및 제4로울러, 상기 제3 및 제4로울러 사이의 구동축에 끼워지고 상기 제1 내지 제4로울러의 직경보다 큰 직경을 갖는 제5로울러, 상기 제1로울러와 인접한 제3로울러 및 상기 제2로울러에 고정되고 웨이퍼가 놓여지는 제1접착판, 상기 제2로울러와 인접한 제4로울러 및 상기 제1로울러에 고정되고 웨이퍼가 놓여지는 제2접착판, 및 상기 제3로울러가 회전할 때 상기 제5로울러가 함께 회전되도록 상기 제3로울러와 상기 제5로울러를 서로 연결시켜주는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 접착장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 제5로울러와 그 옆에 설치된 제3로울러를 서로 고정핀으로 연결함으로써, 접착된 웨이퍼들을 항상 제1접착판 위에 놓여지도록 할 수 있다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 의한 웨이퍼 접착장치의 개략도이다.

제3도를 참조하면, 참조번호 21은 회전력을 발생시키는 스테핑모터, 23a 및 23b는 상기 스테핑모터(21)의 회전력을 전달하는 수단으로서 각각 스테핑모터(21)의 양 단에 연결된 제1 및 제2구동축을 나타낸다. 여기서, 상기 제1구동축(23a)와 제2구동축(23b)는 일직선 상에 위치하며, 참조부호 A 및 B로 표시한 화살표와 같이 서로 반대방향으로 회전하도록 상기 스테핑모터(21)와 연결된다.

계속해서, 참조번호 25 및 33은 각각 상기 제1구동축(23a) 및 제2구동축(23b)에 끼워지고 이들이 회전할 때 함께 회전되도록 제1 및 제2구동축(23a, 23b)에 고정된 제1로울러 및 제2로울러, 참조번호 27 및 31은 각각 상기 제1 및 제2로울러(25, 33) 사이의 구동축에 끼워지고 제1 및 제2구동축(23a, 23b)의 회전방향에 영향을 받지 않도록 베어링이 장착된 제3로울러 및 제4로울러, 그리고 참조번호 29는 상기 제3로울러(27) 및 제4로울러(31) 사이의 구동축에 끼워지고 상기 제1 내지 제4로울러(25, 33, 27, 31)의 직경보다 큰 직경을 갖는 제5로울러를 나타낸다. 여기서, 상기 제5로울러(29) 역시 제3 및 제4로울러(27, 31)와 마찬가지로 베어링이 장착되어 구동축의 회전방향에 영향을 받지 않는다.

또한, 참조번호 39는 상기 제2로울러(33) 및 상기 제3로울러(27)에 고정되고 웨이퍼가 놓여지는 제1접착판을 나타내고, 37은 상기 제1로울러(25) 및 상기 제4로울러(31)에 고정되고 웨이퍼가 놓여지는 제2접착판을 나타낸다. 따라서, 제1접착판(39)는 제2구동축(23b)이 회전할 때 함께 회전되며, 제2접착판(37)은 제1구동축(23a)이 회전할 때 함께 회전된다.

계속해서, 참조번호 35는 상기 제3로울러(27)와 이와 인접한 제5로울러(29)를 서로 연결시켜주는 고정핀을 나타낸다. 이와 같이 제3로울러(27)와 제5로울러(29)가 상기 고정핀(35)에 의해 서로 연결되어 있으므로, 제5로울러(29)는 제2구동축(13b)이 회전할 때 함께 회전된다.

그리고 상기 제5로울러(29)는 제1 내지 제4로울러(25, 33, 27, 31)에 비하여 그 직경이 크므로 웨이퍼를 접착대(37, 39) 위에 로딩시킬 때 웨이퍼의 일부분, 예컨대 플랫존(flat zone) 부분이 상기 제5로울러(29)에 접촉된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 접착장치가 웨이퍼를 접착시키는 동작을 살펴보면, 먼저 제1 및 제2접착판(39, 37)이 제1 및 제5로울러의 양 옆에 각각 수평상태를 유지하도록 위치시킨 다음에, 제1 및 제2접착판(39, 37) 위에 각각 로봇을 이용하여 웨이퍼를 로딩시킨다. 이때, 상기 웨이퍼의 일부분, 예컨대 플랫존 부분은 직경이 가장 큰 제5로울러(29)에 접촉된다. 이어서, 상기 제1 및 제2접착판(39, 37)이 서로 마주보도록 스테핑 모터를 동작시키어 제1 및 제2접착판(39, 37) 위에 로딩된 웨이퍼들을 서로 밀착시킨다. 이와 같이 웨이퍼들을 서로 밀착시키면, 상기 웨이퍼들 사이에 틈이 존재하지 않으면서 이들이 접착된다. 그리고 이러한 접착된 웨이퍼들은 쉽게 분리되지 않는다. 다음에, 서로 마주보도록 회전된 상기 제1 및 제2접착판들(39, 37)을 서로 멀어지도록 서서히 회전시키면 제5로울러(29)에 플랫존이 접촉된 상기 접착된 웨이퍼들은 제5로울러(29)가 회전되는 방향으로 넘어지면서 제1접착판(39) 위에 놓여지게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 접착된 한 쌍의 웨이퍼들은 항상 제1접착판 위에 놓여지므로 이들을 로봇에 의해 자동으로 언로딩시킬 수 있다.

본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (1)

1. 회전력을 발생시키는 스테핑모터, 상기 스테핑모터의 양 단에 각각 연결되어 일직선 상에 위치하고 서로 반대방향으로 회전하는 제1 및 제2구동축, 상기 제1 및 제2구동축에 각각 끼워지고 이들과 함께 회전하도록 고정된 제1 및 제2로울러, 상기 제1 및 제2로울러 사이의 구동축에 끼워지고 이들과 각각 인접하여 설치된 제3 및 제4로울러, 상기 제3 및 제4로울러 사이의 구동축에 끼워지고 상기 제1 내지 제4로울러의 직경보다 큰 직경을 갖는 제5로울러, 상기 제1로울러와 인접한 제3로울러 및 상기 제2로울러에 고정되고 웨이퍼가 놓여지는 제1접착판, 상기 제2로울러와 인접한 제4로울러 및 상기 제1로울러에 고정되고 웨이퍼가 놓여지는 제2접착판, 및 상기 제3로울러가 회전할 때 상기 제5로울러가 함께 회전되도록 상기 제3로울러와 상기 제5로울러를 서로 연결시켜주는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 접착장치.