KR100872889B1 - 웨이퍼 스핀 척 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 스핀척이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 스핀 척은, 회전가능한 회전테이블과, 회전테이블의 상부 가장자리에 구비되며 웨이퍼를 고정하는 고정핀과, 고정핀과 결합되며 고정핀을 회전시키는 종동자석과, 회전테이블의 하부에 이격되어 위치하며 종동자석과 자력이 작용되는 구동자석을 포함한다.

웨이퍼 스핀 척, 자석, 마그네틱, 고정핀

Description

웨이퍼 스핀 척{Wafer Spin Chuck}

도 1은 종래기술에 따른 웨이퍼 스핀 척의 정면도이다.

도 2는 도 1의 웨이퍼 스핀 척의 평면도이다.

도 3은 도 1의 웨이퍼 스핀 척의 작용모습이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 스핀 척의 사시도이다.

도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.

도 6은 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 측면도이다.

도 7은 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 정면도이다.

도 8은 도 4의 A 부분의 분해도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101: 회전테이블 102: 고정핀

103: 종동자석 104: 구동자석

105: 캠 106: 탄성체

107: 구동장치 108: 회전축

111: 웨이퍼 고정부 112: 캠공이

113: 캠홈

본 발명은 웨이퍼 스핀 척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정시 웨이퍼의 고정 정도를 조절할 수 있는 웨이퍼 스핀 척에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼 상에 제조 공정을 반복적으로 진행하여 완성되며, 반도체 제조 공정은 확산공정, 식각공정, 사진공정 및 성막공정 등으로 나눌 수 있다. 이렇게 나누어진 공정 등을 통하여 적절한 전기적 특성들을 갖는 하나의 반도체소자를 제조하기 위하여 소자들을 웨이퍼 상에 형성시키고, 이렇게 처리된 웨이퍼를 조립공정에 따라 다이싱하고 패키징하는 등의 여러 공정들을 거치게 된다.

상술한 공정에 있어서, 공급되는 가스는 일반적으로 웨이퍼를 포함하여 공정이 수행되는 제조설비의 각 부품, 즉 각종 구성부품의 측벽에 선택성 없이 반응하여 각종 부산물 형태로 증착된다. 이들 부산물은 다음의 공정 과정에서 웨이퍼의 손상을 초래하는 파티클로 작용하게 되며 제작되는 반도체 장치의 불량 초래 및 그에 따른 제조수율을 저하시키는 문제가 발생한다. 이러한 문제 발생을 제거하기 위해 각 부품 및 웨이퍼를 세정한다.

웨이퍼의 세정은 웨이퍼가 회전할 수 있도록 일정한 위치에 배치한 상태에서 상기 웨이퍼의 일면에 순수 등의 세정수를 분사하여 이루어진다. 이때 상기 웨이퍼가 회전하는 상태를 유지할 수 있는 웨이퍼 스핀 척이 필요하게 된다. 이러한 종래의 웨이퍼 스핀 척은 진공 패드를 이용하거나 또는 편심으로 배치되는 다수의 웨이 퍼 고정핀이 회전테이블 상에 웨이퍼를 고정하였다.

도 1 내지 도 3은 웨이퍼 고정핀를 이용하여 웨이퍼를 고정하는 종래기술에 대한 웨이퍼 스핀 척의 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래에는 세정공정이 시작되기 전에 웨이퍼(W)가 로딩되면, 모터 등으로 구성되는 구동장치(30)가 회전테이블(10)의 내부에 구비된 기어 등으로 이루어진 동력전달장치(40)에 결합하였다. 구동장치(30)가 동력전달장치(40)에 결합된 후 구동장치가 작동을 하여 고정핀(20)이 회전을 하여 웨이퍼(W)를 고정하였다. 웨이퍼(W)가 고정된 후 구동장치(30)는 동력전달장치(40)와 분리되면 회전테이블(10)이 회전을 하며 필요한 공정을 수행하였다.

그러나, 공정시에도 웨이퍼를 약간 느슨하게 고정하거나 더욱 고정시키는 등 웨이퍼의 고정 정도를 조절하기 위하여 고정핀을 회전시킬 필요가 있다. 하지만, 도 3과 같이 공정시에는 회전테이블(10)이 회전을 하여야 하므로 구동장치(30)가 동력전달장치(40)와 결합을 할 수 없어, 공정시에는 고정핀(20)을 회전시킬 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구동장치가 회전테이블과의 접촉없이 고정핀을 회전시켜 공정시에도 웨이퍼의 고정 정도를 조절할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것 이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 스핀 척은, 회전가능한 회전테이블과, 회전테이블의 상부 가장자리에 구비되며 웨이퍼를 고정하는 고정핀과, 고정핀과 결합되며 고정핀을 회전시키는 종동자석과, 회전테이블의 하부에 이격되어 위치하며 종동자석과 자력이 작용되는 구동자석을 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 웨이퍼 스핀 척을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 스핀 척의 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이 중에서 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 스핀 척의 사시도이고, 도 5 내지 도 8은 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 사시도, 측면도, 정면도 및 분해도이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 스핀 척은, 회전가능한 회전테이블(101)과, 회전테이블의 상부 가장자리에 구비되며 웨이퍼를 고정하는 고정핀(102)과, 고정핀과 결합되며 고정핀을 회전시키는 종동자석(103)과, 회전테이블의 하부에 이격되어 위치하며 종동자석과 자력이 작용되는 구동자석(104)을 포함한다.

회전테이블(101)은 웨이퍼 보다 넓은 원반형으로 이루어진다. 회전테이블(101)은 회전축(108)과 연결되어 있으며 공정시 회전을 한다. 회전테이블(101)의 상부 가장자리에는 웨이퍼를 고정하는 고정핀(102)이 구비된다. 회전테이블(101)의 하부에는 구동자석(104)이 이격되어 위치한다.

고정핀(102)은 회전테이블(101)의 상부 가장자리에 구비된다. 바람직한 고정핀(102)의 배치는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 6개가 등간격으로 배치된다. 고정핀(102)은 웨이퍼를 고정시킨다. 바람직한 웨이퍼 고정방법은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 고정핀(102)의 상부에 웨이퍼 고정부(111)가 편심되어 구비되어 웨이퍼를 고정하는 경우이다. 고정핀(102)은 종동자석(103)에 의하여 회전한다.

종동자석(103)은 고정핀(102)에 결합된다. 종동자석(103)은 구동자석(104)과 자력이 작용되어 고정핀(102)을 회전시킨다. 종동자석(103)이 고정핀(102)을 회전 시키는 방법은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 종동자석(103)은 고정핀(102)의 사각기둥과 끼움결합을 하여 종동자석(103)이 나선운동을 할 때 고정핀(102)도 함께 회전하게 한다. 종동자석은 캠공이(112)가 구비되어 캠(105)과 결합하여 직선운동을 회전운동으로 변화시키는 것이 바람직하다. 종동자석(103)은 구동자석(104)과 척력이 작용하는 것이 바람직하다. 종동자석(103)은 탄성체(106)가 구비되는 것이 바람직하다.

구동자석(104)은 회전테이블(101)의 하부에 이격되어 위치한다. 바람직한 구동자석(104)의 형태는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 원반 고리형으로 형성된 경우이다. 구동자석(104)은 구동장치(107)와 연결되어 상하운동을 한다. 바람직한 구동장치(107)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 유압실린더에 의하여 상하운동을 하는 경우이다. 구동자석(104)은 종동자석(103)과 자력이 작용되어 종동자석(103)을 상하운동시킨다. 구동자석(104)은 종동자석(103)과 척력이 작용하여 구동자석이 종동자석으로 접근할 때 종동자석이 밀려 올라가는 것이 바람직하다.

캠(105)은 종동자석(103)과 결합된다. 캠(105)은 직선운동을 회전운동으로 변환시킨다. 바람직한 캠(105)의 형태는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 사선방향으로 캠홈(113)이 구성되어 종동자석(103)의 캠공이(112)와 결합되는 경우이다.

탄성체(106)는 종동자석(103)에 구비되는 것이 바람직하다. 탄성체(106)는 종동자석(103)이 구동자석(104)과의 척력에 의하여 밀려 올라간 경우 척력이 사라진 뒤 종동자석(103)이 다시 내려가게 하는 것이 바람직하다. 바람직한 탄성체(106)의 종류는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 스프링으로 구성된 경우이다.

캠공이(112)와 캠홈(113)은 각각 종동자석(103)과 캠(105)에 구비되는 것이 바람직하다. 캠공이(112)와 캠홈(113)은 직선운동을 회전운동으로 바꾼다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 웨이퍼 스핀 척의 작용을 설명하면 다음과 같다

회전테이블(101)의 하부에 이격되어 위치하는 구동자석(104)이 구동장치(107)에 의하여 종동자석(103) 방향으로 상승하게 되면, 종동자석은 구동자석과의 척력에 의하여 밀려 올라간다.

종동자석(103)이 상승하면, 종동자석에 구비되는 캠공이(112)는 캠(105)에 구비되는 캠홈(113)을 따라서 움직이게 되므로 종동자석은 위쪽으로 나선운동을 하게 된다.

종동자석(103)이 나선운동을 하게 되며, 종동자석과 끼움결합되어 있는 고정핀(102)은 회전운동을 하게 된다. 고정핀(102)이 회전운동을 하게 되면, 고정핀(102) 상부에 편심되어 위치하는 웨이퍼 고정부(111)가 웨이퍼를 고정시킨다.

구동장치(107)에 의하여 구동자석(104)이 종동자석(103)과 멀어지는 방향으로 하강하게 되면, 종동자석은 구동자석과의 척력이 약해지게 되어 탄성체(106)가 종동자석(103)을 밀어 내린다.

종동자석(103)이 하강하면, 종동자석의 캠공이(112)는 캠(105)의 캠홈(113)을 따라서 움직이게 되므로 종동자석은 아래쪽으로 나선운동을 하게 된다.

종동자석(103)이 나선운동을 하게 되며, 종동자석과 결합되어 있는 고정핀(102)은 고정시킬 때와 반대방향으로 회전운동을 하게 된다. 고정핀(102)이 회전운동을 하게 되면, 고정핀(102) 상부에 편심되어 위치하는 웨이퍼 고정부(111)가 웨이퍼 고정을 해제한다.

따라서, 구동장치(107)가 회전테이블(101)과의 접촉없이 고정핀(102)을 회전시켜 공정시에도 웨이퍼의 고정 정도를 조절할 수 있다.

이상에서 구동자석(104)의 직선운동이 고정핀(102)의 회전운동으로 변환하는 방법은 상기의 방법 외에 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 캠공이를 캠(105)에 구비하고 캠홈을 종동자석(103)에 구비하여 구현할 수 있다. 또한 종동자석(103)과 고정핀(102)을 볼스크류로 결합하여 구현할 수도 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 발명의 명칭에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 구동장치와 회전장치의 접촉없이 고정핀을 회전시킬 수 있어 공정시에도 웨이퍼의 고정 정도를 조절할 수 있는　장점이 있다.

둘째, 회전테이블 내에 동력전달장치가 구현되지 않아도 되어 회전테이블의 구성이 간편해 지는　장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 회전가능한 회전테이블;

   상기 회전테이블의 상부 가장자리에 구비되며 웨이퍼를 고정하는 고정핀;

   상기 고정핀과 결합되며 상기 고정핀을 회전시키는 종동자석;

   상기 회전테이블에 이격되어 위치하며 자력을 이용하여 상기 종동 자석을 직선 운동시키는 구동자석; 및

   상기 종동 자석과 결합되며 상기 종동 자석의 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키는 캠을 포함하는 웨이퍼 스핀 척.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 캠은 캠홈이 구비되며 상기 종동자석은 캠공이가 구비되는 웨이퍼 스핀 척.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 종동자석에 구비되는 탄성체를 더 포함하는 웨이퍼 스핀 척.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 구동자석과 상기 종동자석은 척력이 작용되는 웨이퍼 스핀 척.

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