KR100938115B1 - 노치가 있는 웨이퍼를 진공 흡착하는 척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노치가 있는 웨이퍼를 진공 흡착하는 척에 관한 것이다. 본 발명의 웨이퍼 척은, 웨이퍼를 흡착하여 고정시키는 웨이퍼 척으로서, 노치가 형성된 웨이퍼를 흡착하는 진공 척; 및 상기 웨이퍼를 흡착하는 진공 척의 가장자리를 따라 부착된 오링;을 구비하고, 상기 오링은 웨이퍼 노치부분을 커버할 수 있도록 노치의 곡률반경 또는 노치의 깊이 보다 큰 폭으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 웨이퍼의 노치에 따른 웨이퍼의 정렬공정 없이 웨이퍼를 흡착 고정할 수 있다.

웨이퍼, 척, 노치, 오링

Description

노치가 있는 웨이퍼를 진공 흡착하는 척{Vacuum chuck for wafer having notch}

본 발명은 노치가 있는 웨이퍼를 진공 흡착하는 척에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 노치에 따른 웨이퍼의 정렬공정 없이 웨이퍼를 고정할 수 있는 웨이퍼 척에 관한 것이다.

저저항률의 실리콘 단결정 웨이퍼 위에 고저항률의 실리콘 에피택셜(Epitaxial)층을 기상 성장시킨 실리콘 에피택셜 웨이퍼(이하, '에피 웨이퍼'라 함)는, 높은 게터링(Gettering) 능력과 낮은 래치업(latch-up) 특성, 그리고 고온에서 슬립(slip)에 강한 특징을 가지고 있다. 이와 같은 실리콘 에피 웨이퍼는 일반적으로, 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 장치를 이용하여 제조되고 있는데, 이 장치 안의 서셉터 위에 실리콘 단결정 웨이퍼를 배치하고 적정온도로 가열하고 반응가스를 흘려주면 실리콘 단결정 웨이퍼 위에서 실리콘이 에피택셜 성장하게 된다.

이와 같이 CVD 장치를 이용하여 도펀트 농도가 높은 저저항률의 실리콘 단결정 웨이퍼 위에 고저항률의 실리콘 에피택셜층을 기상성장시키는 경우에는, 실리콘 단결정 웨이퍼의 배면으로부터 실리콘 단결정 웨이퍼 내의 도펀트가 분위기 중에 방출되어 실리콘 에피택셜층에 도핑되는 현상, 즉 오토도핑(auto-doping)이 발생하게 된다. 따라서, 기상성장을 실시하기 전에 실리콘 단결정 웨이퍼의 배면(back side), 즉 실리콘 에피택셜층이 형성되지 않는 표면에 오토도핑 방지용 실리콘 저온 산화막(LTO: Low Temperature Oxide)을 증착하는 기술이 널리 이용되고 있다.

상기와 같이 오토도핑 방지용 실리콘 저온 산화막이 증착된 웨이퍼는 그 에지(edge)부분(웨이퍼의 측면 및 에피택셜층을 형성하려는 표면의 주변 일부)에도 저온 산화막이 형성되게 된다. 따라서 에피택셜층을 형성하기 전에, 웨이퍼의 에지 부위에 증착된 저온 산화막을 제거하는 웨이퍼 에지 에칭 공정을 실시한다.

그러면, 상기와 같이 저온 산화막이 형성된 웨이퍼의 에지를 에칭하는 공정을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 도 1에 도시된 도면은 웨이퍼의 노치를 설명하기 위함 참조도로서, 도 1을 참조하면, 상기 노치(5)는 웨이퍼(W)의 에지에 반원 형상으로 형성되거나, 직선상으로 파여진 삼각형 형상으로 형성될 수 있다.

웨이퍼 에지 에칭을 위해서는, 먼저, 웨이퍼(W)를 센터링 유닛(1)에 척킹하여 웨이퍼(W)의 센터를 조정한다. 즉, 후술할 진공 척(10)과 동일한 중심축선상에 위치시키기 위한 것이다. 이때, 센터링 유닛(1)은 웨이퍼(W)를 회전시키고, 회전되는 웨이퍼(W)로 센서(2)가 이동되어 웨이퍼(W)에 형성된 노치(5)를 감지한다. 여기서, 센서(2)가 웨이퍼(W)의 노치(5)를 감지하는 것은 웨이퍼(W)의 정렬을 위한 것으로서, 노치(5)는 웨이퍼(W)의 방향성을 나타내주는 역할을 한다. 따라서, 센 서(2)에 의해 웨이퍼(W)의 노치(5)가 감지되면, 웨이퍼(W)의 노치(5)가 정해진 구간에 위치되도록 한다.

다음으로, 웨이퍼(W)의 노치(5)가 감지되어 지정된 위치로 정렬되면, 정렬된 웨이퍼(W)의 뒷면(저온 산화막이 증착된 면)이 진공 척(10)에 의해 흡착 고정된다. 이때, 웨이퍼의 노치(5)와 대응되는 노치(15)가 형성된 진공 척(10)에 의해 흡착 고정된 웨이퍼(W)는 두 노치(5),(15)가 일치하도록 정렬되어 웨이퍼의 표면과 에지 부위만 노출되도록 흡착된다.

이어서, 진공 척(10)에 흡착된 웨이퍼(W)는 통상 불화수소를 이용하여 에칭함으로써 에지 부분에 증착된 저온 산화막을 제거한다.

그런데, 상기와 같이 센서(2)를 이용하여 웨이퍼(W)의 노치(5)를 감지하여 웨이퍼(W)를 정렬시키는 공정에서, 센서(2)의 오류나, 또는 웨이퍼(W)를 회전시키는 모터(미도시)의 센서(2)에 대한 응답 속도 차이에 의하여 웨이퍼(W)의 노치(5) 구간이 정확히 정렬되지 않게 되는 경우가 발생한다.

이 경우 웨이퍼의 진공 흡착과 에칭에 대한 문제가 발생하게 된다. 예컨대, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 노치(5)와 진공 척(10)의 노치(15)가 미세하게 불일치되도록 정렬되면, 웨이퍼(W)의 노치(5)가 진공 척(10)의 실링부(12)에 의해 커버되지 못하여, 노출된 웨이퍼(W)의 뒷면 일부가 웨이퍼(W)의 에지 에칭 공정시 함께 에칭되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 노치(5)와 진공척(10)의 노치(15)가 과도하게 불일치되도록 정렬되면, 진공 척(10)의 실링부(12)에 웨이퍼(W)가 밀착되지 못하여 외부 와 통하는 통로가 발생하게 된다. 따라서, 진공 흡착이 이루어지지 않음은 물론, 상기 통로로 에칭액(불화수소)이 유입되어 웨이퍼(W)의 뒷면에 증착된 산화막을 에칭시키는 문제가 발생한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 진공 척(10)의 노치(15)와 에이퍼(W)의 노치(5)가 일치되도록 웨이퍼(W)를 정렬하는 공정 및 런 테스트(run-test)를 주기적으로 실시함으로 웨이퍼 에지의 에칭공정 시간이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 웨이퍼의 노치를 감지하여 정렬시키지 않더라도 웨이퍼를 긴밀하게 흡착 고정시킬 수 있는 웨이퍼 척을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 웨이퍼 척은, 웨이퍼를 흡착하여 고정시키는 웨이퍼 척으로서, 노치가 형성된 웨이퍼를 흡착하는 진공 척; 및 상기 웨이퍼를 흡착하는 진공 척의 가장자리를 따라 부착된 오링;을 구비하고, 상기 오링은 웨이퍼 노치부분을 커버할 수 있도록 노치의 곡률반경 또는 노치의 깊이 보다 큰 폭으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 진공 척은 웨이퍼의 직경보다 큰 직경을 갖도록 이루어질 수 있다.

한편, 상기 진공 척은 PVC 재질로 이루어지고, 상기 오링은 바이톤 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 웨이퍼 척은 다음과 같은 효과를 가진다.

웨이퍼의 정렬이 불필요한 웨이퍼 척을 사용함에 따라 웨이퍼의 노치를 감지하여 정렬시키는 정렬 공정이 불필요하여, 정렬 불일치 문제로 인해 발생하는 웨이퍼의 에칭 불량 문제와 진공 흡착이 안되는 문제를 해결할 수 있다. 이에 따라, 웨 이퍼의 에지 에칭 공정 시간이 단축되며, 생산성이 향상된다. 아울러, 종래의 웨이퍼의 노치를 감지하는 센서나 웨이퍼를 안착하여 회전시키는 센터링 유닛 등이 불필요하여 장비의 단순화 및 장비의 비용절감의 효과를 얻을 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 척을 나타내는 평면도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 척에 웨이퍼가 흡착된 상태를 나타내는 평면도이며, 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ'에 따른 단면도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 웨이퍼 척(100)은 웨이퍼(W)를 흡착하여 고정하는 진공 척(110) 및 상기 진공 척(110)의 가장자리를 따라 형성된 오링(120)을 구비한다.

상기 진공 척(110)은 웨이퍼(W)의 뒷면, 즉 저온 산화막(미도시)이 증착된 면을 흡착하여 고정시킨다. 이를 위해 진공 척(110)에는 펌프(미도시)에 연결된 다수의 흡착 홀(111)이 형성되어 있다. 이와 같은 진공 척(110)은 원반 형상으로 이루어지며, PVC 재질로 제조될 수 있다.

한편, 진공 척(110)은 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 큰 직경을 갖는 것이 바람직하다. 전술된 에칭 공정시 웨이퍼(W)의 뒷면이 외부로 노출되지 않도록 하기 위함이다. 즉, 진공 척(110)은 웨이퍼(W)의 직경과 동일하면 되나, 웨이퍼(W)의 직경보다 미소하게 더 크게 형성되면 더욱 바람직하다.

상기 오링(120)은 진공 척(110) 상에 형성된다. 바람직하게, 오링(120)은 웨이퍼(W)의 가장자리, 즉 진공 척(110)의 가장자리를 따라 소정 폭을 갖도록 형성된다. 이때, 오링(120)은 웨이퍼의 노치(5)에 대응되는 노치를 갖지 않고 완전한 O자 모양이다. 한편, 상기 진공 척(110) 상에는 복수의 오링(120),(120a),(120b)이 형성될 수 있는데, 이와 같은 오링(120),(120a),(120b)은 웨이퍼의 하중을 적절히 분산하여 웨이퍼(W)를 안정적으로 지지할 수 있게 한다. 따라서, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 척(100) 척에 안정적으로 흡착되어 고정된다.

한편, 상기 오링(120)의 소정 폭의 의미는, 웨이퍼(W)의 노치(5)가 반원 형상인 경우 노치(5)의 곡률 반경(도 1의 R)보다 큰 폭을 의미하고, 웨이퍼(W)의 노치(5)가 직선상의 파여진 삼각형 형상인 경우 노치(5)의 깊이(도 1의 d)보다 큰 폭을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 오링(120)은 웨이퍼(W)의 노치(5) 부분을 커버할 수 있는 폭으로 이루어진다. 이는 웨이퍼(W)가 진공 척(110)과 동일한 중심축선 상에 위치되면, 웨이퍼(W)의 노치(5)가 오링(120)에 의해 커버되어 웨이 퍼(W)의 에지 부분을 제외한 나머지(웨이퍼의 뒷면) 부분이 진공 척(110)에 밀착되어 노출되지 않도록 하기 위함이다. 즉, 웨이퍼(W)의 노치(5)와 종래의 진공 척(10)의 노치(15)가 서로 일치하도록 정렬하지 않더라도, 웨이퍼의 노치(5)가 어디에 위치하더라도 웨어퍼(W)가 흡착 고정되어 뒷면이 노출되지 않게 되는 것이다.

상기 오링(120)은 바이톤(viton) 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 예컨대, 오링(120)은 불소 고무로 이루어진다. 이는 에칭 공정에서 사용되는 에칭액(플루오르화수소, 불화수소)으로 인하여 오링(120)이 화학적 반응으로 인한 변형이 없도록 하기 위함이다. 즉, 바이톤 재질로 이루어진 오링(120)은 내열성, 내화학성, 내산소성, 내가스투과성, 내후성, 내오존성이 우수하며, 다량의 불소를 함유하고 있어 연소가 어려우며, 또한 압축영구줄음율이 낮고 내노화성이 우수하다는 장점이 있다.

그러면, 상기와 같은 구조로 이루어진 웨이퍼 에지 에칭 척을 이용하여 웨이퍼 에지를 에칭하는 공정에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 웨이퍼(W)가 적재된 다단의 카세트(미도시)에서 웨이퍼를 순차적으로 취출하고, 취출된 웨이퍼를 진공 척(110)에 흡착 고정한다. 이때, 웨이퍼(W)의 뒷면(저온 산화막이 증착된 면)이 진공 척(110)에 의해 흡착 고정되고, 웨이퍼(W)의 에지 부위만 노출되어 진다.

이어서, 진공 척(110)에 흡착된 웨이퍼(W)는 통상 불화수소(HF)에 의하여 에칭된다. 즉, 진공 척(110)에 흡착된 웨이퍼(W)의 뒷면을 제외하고 모두 불화수소(HF)에 의해 세척된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 에지 부분에 증착된 저온 산화막이 제거된다.

마지막으로, 상기 웨이퍼(W)가 에칭되면 순수에 의하여 잔류하고 있는 화학성분(불화수소)을 제거한다. 보다 구체적으로, 세정공정은 통상 순수에 의하여 웨이퍼(W)의 표면에 잔류된 불화수소(HF)를 1차로 제거하고, 2차로 질소 등 불활성 가스로 잔류수분 및 화학성분을 제거한다.

결과적으로, 종래의 웨이퍼(W)의 노치(5)를 감지하여 정렬시키는 공정을 제거함으로써, 웨이퍼(W)의 노치(5)와 진공 척(10)의 노치(15)가 불일치되는 경우의 문제점이 해결된다. 즉, 웨이퍼(W)의 정렬 불일치에 의한 웨이퍼의 에칭 에러 및 진공 흡착의 에러가 원천적으로 해소된다. 이에, 웨이퍼 에지 에칭 공정의 시간 단축 및 웨이퍼 에지 에칭 불량을 해소함으로써 웨이퍼의 생산성 향상에 기여할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서 본 발명은 저온 산화막의 에지 에칭 공정에 사용하는 에지 에칭 척으로 설명되었으나, 이에 한하지 않고 저온 산화막 이외의 다른 막의 에지 에칭에는 물론이고, 에지 에칭이 아닌 증착 등의 다른 공정에도 사용될 수 있다. 요컨대, 본 발명은 노치가 있는 웨이퍼를 진공 흡착하여 고정하는 경우라면 어떤 경우에도 사용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 웨이퍼의 노치를 설명하기 위한 참조도.

도 2는 종래의 웨이퍼를 정렬하기 위한 척킹 유닛과 센서를 나타내는 도면.

도 3은 종래의 웨이퍼를 흡착 고정하는 진공 척을 나타내는 평면도.

도 4는 종래의 진공 척의 노치와 웨이퍼의 노치가 미세하게 불일치된 상태를 나타내는 예시도.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'에 따른 단면도.

도 6은 종래의 진공 척의 노치와 웨이퍼의 노치가 과도하게 불일치된 상태를 나타내는 예시도.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'에 따른 단면도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 척을 나타내는 평면도.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 척에 웨이퍼가 흡착된 상태를 나타내는 평면도.

도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ'에 따른 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

W : 웨이퍼 5 : 노치

100 : 웨이퍼 척 110 : 진공 척

120. 120a, 120b : 오링

Claims (4)

1. 웨이퍼를 흡착하여 고정시키는 웨이퍼 척에 있어서,

   노치가 형성된 웨이퍼를 흡착하는 진공 척; 및

   상기 웨이퍼를 흡착하는 진공 척의 가장자리를 따라 부착되어 상기 웨이퍼의 가장자리가 안착되는 오링;을 구비하고,

   상기 오링은 웨이퍼 노치부분을 커버할 수 있도록 노치의 곡률반경 또는 노치의 깊이 보다 큰 폭으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진공 척은 웨이퍼의 직경보다 큰 직경을 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 진공 척은 PVC 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 오링은 바이톤 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.

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