KR101175252B1

KR101175252B1 - 웨이퍼용 회전식 연마장치

Info

Publication number: KR101175252B1
Application number: KR1020100036750A
Authority: KR
Inventors: 천옥순
Original assignee: 천옥순
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2012-08-21
Also published as: KR20110028205A

Abstract

본 발명은 웨이퍼용 회전식 연마장치에 관한 것으로서, 가공대상 웨이퍼 및 가공 완료된 웨이퍼가 적재되는 적어도 하나 이상의 카세트(CASSETTE)와, 상기 카세트 일측에 설치되고, 상기 카세트를 상하이동시키는 제1 상하이동수단과, 상기 카세트와 동심원상에 설치되고, 상기 카세트로부터 인출되는 웨이퍼의 후면을 연마하는 다수의 연마부와, 상기 동심원의 중심에 회전가능하게 설치되는 회전플레이트 및 상기 다수의 연마부와 대응되는 상기 회전플레이트의 일측으로부터 외측으로 연장형성되는 회전바를 포함하는 회전암 및 "Y"자 형상으로 형성되어 상기 회전바의 선단부에 회전가능하게 결합되고 각 단부에 가공대상 웨이퍼 및 가공완료 웨이퍼를 그립하는 그립수단이 형성된 그립부을 포함하며, 회전하는 경우 상기 이송로봇으로부터 가공대상 웨이퍼를 전달받으면서 상기 다수의 연마부에 각각 위치한 웨이퍼를 동시에 다음공정으로 이동시키는 센터로봇과, 상기 센터로봇의 중심에 결합되고, 상기 센터로봇에 회전력을 제공하는 회전부 및 상기 센터로봇 일측에 결합되고, 상기 센터로봇을 상하이동시키는 제2 상하이동수단을 포함하되, 상기 다수의 회전바 중 둘이상의 회전바는 상기 회전플레이트의 일측으로부터 연장형성되는 지지암과, 상기 지지암으로부터 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 하나의 장치 내에 웨이퍼가 적재된 카세트와, 다수의 연마부를 동심원상으로 배치한 상태에서 동심원 중심에 센터로봇을 회전가능하게 설치하고, 카세트로부터 인출되어 다수의 연마부에 각각 위치한 세개의 웨이퍼의 연마공정이 완료되면 이를 동시에 다음공정으로 이동시킴으로써 장치의 소형화가 가능하여 요구되는 설치면적이 현저하게 줄어들 뿐 아니라 세개의 웨이퍼를 동시에 연마 및 이송하여 각 공정간 이동시간이 현격히 단축되고, 작업시간이 단축되며, 이에 따라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

웨이퍼용 회전식 연마장치{Rotary type polishing apparatus for wafer}

본 발명은 웨이퍼용 회전식 연마장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 장치 내에 웨이퍼가 적재된 카세트와, 다수의 연마부를 동심원상으로 배치한 상태에서 동심원 중심에 센터로봇을 회전가능하게 설치하고, 카세트로부터 인출되어 다수의 연마부에 각각 위치한 세개의 웨이퍼의 연마공정이 완료되면 이를 동시에 다음공정으로 이동시킴으로써 장치의 소형화가 가능하여 요구되는 설치면적이 현저하게 줄어들 뿐 아니라 세개의 웨이퍼를 동시에 연마 및 이송하여 각 공정간 이동시간이 현격히 단축되고, 작업시간이 단축되며, 이에 따라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 웨이퍼용 회전식 연마장치에 관한 것이다.

일련의 반도체 제조공정을 거친 웨이퍼는 개별 칩으로 분리되기 전에 후면연마 공정을 거친다. 웨이퍼의 후면연마 공정은 전 공정이나 이송 중 외부충격으로부터 가해지는 충격을 방지하기 위해 두껍게 제작된 웨이퍼의 후면을 연마하여 박막화하기 위한 공정이다.

이러한 웨이퍼는 일반적으로 초기 450㎛정도의 두께를 갖는 사파이어 웨이퍼가 사용되며, 웨이퍼 후면 연마 공정은 이러한 웨이퍼 두께를 85㎛로 가공되는데, 웨이퍼의 최종 두께는 반도체 제품의 종류 또는 고객의 요구에 따라 달라질 수 있다.

이러한 웨이퍼 후면 연마 공정은 웨이퍼의 두께가 초기 두께에서 250㎛정도가 되도록 연마하는 그라인딩 단계, 그라인딩 단계의 웨이퍼 두께에서 110㎛정도가 되도록 연마하는 래핑단계, 래핑단계에서 연마된 웨이퍼의 후면에 연마액을 사용하여 최종두께까지 연마하는 폴리싱단계, 폴리싱 처리된 웨이퍼의 표면을 세정하는 세정(cleaning)단계 등의 순서로 진행될 수 있다.

그러나, 종래의 웨이퍼의 후면 연마장치는 상기한 그라인딩 단계와, 래핑 단계 및 폴리싱 단계가 각각의 장치에서 별도로 수행되며, 상기한 공정을 별도로 수행하기 위해 각 장치들을 구입하면서 장치 구입비용에 따른 웨이퍼의 단가가 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 그라인딩과 래핑 및 폴리싱 단계를 수행하기 위한 각각의 장치를 설치하기 위해 넓은 설치면적이 요구될 뿐 아니라 각각의 단계를 수행한 후 다음 공정을 위해 웨이퍼를 이동시켜야 하므로 그에 따라 이동시간이 소요되어 작업시간이 상승하면서 생산성이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 장치 내에 웨이퍼가 적재된 카세트와, 다수의 연마부를 동심원상으로 배치한 상태에서 동심원 중심에 센터로봇을 회전가능하게 설치하고, 카세트로부터 인출되어 다수의 연마부에 각각 위치한 세개의 웨이퍼 연마공정이 완료되면 이를 동시에 다음공정으로 이동시킴으로써 장치의 소형화가 가능하여 요구되는 설치면적이 현저하게 줄어들 뿐 아니라 세개의 웨이퍼를 동시에 연마 및 이송하여 각 공정간 이동시간이 현격히 단축되고, 작업시간이 단축되며, 이에 따라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 웨이퍼용 회전식 연마장치를 제공함에 있다.

또한, 그라인딩과 폴리싱공정의 시간보다 래핑공정의 시간이 두배가량 더 소요되는 점을 감안하여 래핑부를 제1 래핑부 및 제2 래핑부로 분리한 후 제1 래핑부 및 제2 래핑부에서 래핑공정을 나누어 수행하고, 그라인딩, 래핑, 폴리싱 공정이 동시에 완료되도록 함으로써 센터로봇이 다수의 연마부에 각각 위치한 웨이퍼를 동시에 다음공정으로 이송되도록 하여 공정 중 지연시간을 줄일 수 있고 이에 따라 작업시간을 현저하게 단축시킬 수 있는 웨이퍼용 회전식 연마장치를 제공함에 있다.

아울러, 연마부에서 공정을 실시하는 경우 그라인딩부와 카세트 사이에 위치하는 회전바와, 폴리싱부와 카세트 사이에 위치하는 회전바 사이의 회전플레이트 일측으로부터 카세트 방향으로 적재암을 더 형성하고, 연마공정 실시중에 세척 및 건조가 완료된 웨이퍼를 카세트에 적재함으로써 웨이퍼를 카세트에 적재하기 위해 다른 연마공정이 지연되는 것을 미연에 방지하여 작업시간을 보다 단축시키고, 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 웨이퍼용 회전식 연마장치를 제공함에 있다.

또한, 하나의 구동수단으로 세개의 웨이퍼 안착부가 회전하여 세개의 웨이퍼 안착부에 각각 안착된 웨이퍼의 회전속도를 동일하고, 그라인더의 절삭날 폭 중심의 세 개의 웨이퍼 중심을 지나도록 함으로써 하나의 그라인더에 의해 연마되는 웨이퍼의 평탄도 및 연마효율을 향상시킬 수 있는 웨이퍼용 회전식 연마장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 가공대상 웨이퍼 및 가공 완료된 웨이퍼가 적재되는 적어도 하나 이상의 카세트(CASSETTE)와, 상기 카세트 일측에 설치되고, 상기 카세트를 상하이동시키는 제1 상하이동수단과, 상기 카세트와 동심원상에 설치되고, 상기 카세트로부터 인출되는 웨이퍼의 후면을 연마하는 다수의 연마부와, 상기 동심원의 중심에 회전가능하게 설치되는 회전플레이트 및 상기 다수의 연마부와 대응되는 상기 회전플레이트의 일측으로부터 외측으로 연장형성되는 회전바를 포함하는 회전암 및 "Y"자 형상으로 형성되어 상기 회전바의 선단부에 회전가능하게 결합되고 각 단부에 가공대상 웨이퍼 및 가공완료 웨이퍼를 그립하는 그립수단이 형성된 그립부을 포함하며, 회전하는 경우 상기 카세트로부터 가공대상 웨이퍼를 전달받으면서 상기 다수의 연마부에 각각 위치한 웨이퍼를 동시에 다음공정으로 이동시키는 센터로봇과, 상기 센터로봇의 중심에 결합되고, 상기 센터로봇에 회전력을 제공하는 회전부 및 상기 센터로봇 일측에 결합되고, 상기 센터로봇을 상하이동시키는 제2 상하이동수단을 포함하되, 상기 다수의 회전바 중 둘이상의 회전바는 상기 회전플레이트의 일측으로부터 연장형성되는 지지암과, 상기 지지암으로부터 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치를 제공한다.

그리고, 상기 다수의 연마부는 상기 이송로봇으로부터 인출된 웨이퍼의 후면을 연마하는 그라인딩부와, 상기 그라인딩부에 의해 연마된 웨이퍼의 후면을 재연마하는 래핑부 및 상기 래핑부에 의해 정밀연마된 웨이퍼의 후면에 연마액을 도포하여 상기 웨이퍼의 후면을 최종연마하는 폴리싱부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 래핑부는 상기 가공대상 웨이퍼의 후면을 1차 정밀연마하는 제1 래핑부 및 상기 제1 래핑부로부터 이동되는 웨이퍼의 후면을 2차 정밀연마하는 제2 래핑부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 그립수단은 상기 웨이퍼를 진공흡착할 수 있다.

아울러 상기 카세트의 하부에 설치되고, 연마가 완료된 웨이퍼를 세척 및 건조하는 세정부 및 상기 세정부 일측에 설치되고, 상기 세정부를 상하이동시키는 제3 상하이동수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 센터로봇은 상기 연마부에서 공정을 실시하는 경우 상기 그라인딩부와 상기 카세트 사이에 위치하는 회전바와, 상기 폴리싱부와 상기 카세트 사이에 위치하는 회전바 사이의 회전플레이트 일측으로부터 상기 카세트 방향으로 연장형성되는 적재암을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 하나의 장치 내에 웨이퍼가 적재된 카세트와, 다수의 연마부를 동심원상으로 배치한 상태에서 동심원 중심에 센터로봇을 회전가능하게 설치하고, 카세트로부터 인출되어 다수의 연마부에 각각 위치한 세개의 웨이퍼 연마공정이 완료되면 이를 동시에 다음공정으로 이동시킴으로써 장치의 소형화가 가능하여 요구되는 설치면적이 현저하게 줄어들 뿐 아니라 세개의 웨이퍼를 동시에 연마 및 이송하여 각 공정간 이동시간이 현격히 단축되고, 작업시간이 단축되며, 이에 따라 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 그라인딩과 폴리싱공정의 시간보다 래핑공정의 시간이 두배가량 더 소요되는 점을 감안하여 래핑부를 제1 래핑부 및 제2 래핑부로 분리한 후 제1 래핑부 및 제2 래핑부에서 래핑공정을 나누어 수행하고, 그라인딩, 래핑, 폴리싱 공정이 동시에 완료되도록 함으로써 센터로봇이 다수의 연마부에 각각 위치한 웨이퍼를 동시에 다음공정으로 이송되도록 하여 공정 중 지연시간을 줄일 수 있고 이에 따라 작업시간을 현저하게 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 연마부에서 공정을 실시하는 경우 그라인딩부와 카세트 사이에 위치하는 회전바과, 폴리싱부와 카세트 사이에 위치하는 회전바 사이의 회전플레이트 일측으로부터 카세트 방향으로 적재암을 더 형성하고, 연마공정 실시중에 세척 및 건조가 완료된 웨이퍼를 카세트에 적재함으로써 웨이퍼를 카세트에 적재하기 위해 다른 연마공정이 지연되는 것을 미연에 방지하여 작업시간을 보다 단축시키고, 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 하나의 구동수단으로 세개의 웨이퍼 안착부가 회전하여 세개의 웨이퍼 안착부에 각각 안착된 웨이퍼의 회전속도를 동일하고, 그라인더의 절삭날 폭 중심의 세 개의 웨이퍼 중심을 지나도록 함으로써 하나의 그라인더에 의해 연마되는 웨이퍼의 평탄도 및 연마효율을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치의 사시도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치의 평면도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 센터로봇과, 회전부 및 상하이동수단의 사시도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 센터로봇이 카세트로부터 웨이퍼를 인출하는 동작을 도시한 도면,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 센터로봇이 전달받은 웨이퍼를 연마부의 각 부에 안착시키는 동작을 도시한 도면.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치의 평면도,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치의 평면도,
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그라인딩부의 사시고,
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베큠척의 저면도.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치의 사시도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치의 평면도이며, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 센터로봇과, 회전부 및 상하이동수단의 사시도이다.

도1 및 도2에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치(1)는 카세트(10)와, 제1 상하이동수단(20)과, 세정부(30)와, 제2 상하이동수단(40)과, 연마부(50)와, 센터로봇(60)과, 회전부(70) 및 제3 상하이동수단(80)를 포함하여 구성된다.

카세트(10)는 대략 박스형상으로 형성되고, 도면에 도시되어 있진 않지만 내부에는 수용공간(미도시)이 형성되며, 수용공간을 다수의 공간으로 구획하는 구획판(미도시)을 포함하여 구성되고, 가공대상 웨이퍼 및 가공이 완료된 웨이퍼가 적재된다.

이러한 카세트(10)는 가공대상 웨이퍼 및 가공이 완료된 웨이퍼의 수의 따라 복수개가 상하로 설치될 수 있다.

제1 상하이동수단(20)은 카세트(10)의 일측에 결합되어 카세트(10)를 상하이동시키는 것으로서, 후술하는 센터로봇(60)이 카세트(10)에 적재된 웨이퍼를 인출하고자 하는 경우 카세트(10)를 센터로봇(60)과 대응하는 위치로 이동시키는 역할을 한다.

세정부(30)는 카세트(10)의 하부에 설치되고, 폴리싱공정까지 완료된 웨이퍼를 전달받아 연마공정에서 오염된 웨이퍼를 세척 및 건조하는 역할을 한다.

이러한 세정부(30) 또한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것임은 자명한 것으로서, 그에 대한 구체적인 구성 및 동작설명은 생략토록 한다.

제2 상하이동수단(40)은 세정부(30)의 일측에 결합되어 세정부(30)를 상하이동시키는 것으로서, 후술하는 센터로봇(60)이 폴리싱공정이 완료된 웨이퍼를 세정부(30)로 이동시키고자 하는 경우 세정부(30)를 상하이동시켜 센터로봇(60)과 대응하는 위치로 세정부(30)를 이동시키는 역할을 한다.

연마부(50)는 동심원상에 설치되는 그라인딩부(51)와, 래핑부(52) 및 폴리싱부(53)를 포함하여 구성되며, 각 부의 공정에 따라 웨이퍼의 후면을 연마하는 역할을 한다.

그라인딩부(51)는 후술하는 센터로봇(60)에 의해 웨이퍼가 카세트(10)로부터 이동되면 웨이퍼의 후면을 연마하는 역할을 한다.

래핑부(52)는 그라인딩부(51)에 의해 연마된 웨이퍼의 후면을 정밀연마하는 역할을 하는 것으로, 제1 래핑부(52a) 및 제2 래핑부(52b)로 이루어져 래핑공정을 제1 래핑부(52a) 및 제2 래핑부(52b)에서 나누어 수행하게 된다.

이와 같이 제1 래핑부(52a) 및 제2 래핑부(52b)로 구성되는 이유는 래핑공정의 소요시간이 그라인딩 공정 및 폴리싱 공정에 비해 대략 2배의 시간이 소요되는 바 각 공정을 동시에 완료되도록 함으로써 각 부에 위치한 웨이퍼를 다음공정으로 동시에 이동시키기 위함이다.

폴리싱부(53)는 래핑부(52)에 의해 연마된 웨이퍼의 후면에 연마액을 도포하여 웨이퍼의 후면을 최종연마하는 역할을 한다.

상기한 그라인딩부(51)와 래핑부(52) 및 폴리싱부(53)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것임은 자명한 것으로서, 그에 대한 구체적인 구성 및 동작설명은 생략토록 한다.

그리고, 그라인딩부(51)와 래핑부(32) 및 폴리싱부(33)는 후술하는 그립편(62a)에 의해 이송되는 세개의 웨이퍼를 연마할 수 있도록 각각 세개의 연마장치가 구비된다.

아울러, 본 실시예에서는 다수의 연마부(50)가 그라인딩부(51)와, 래핑부(52) 및 폴리싱부(53)로 구성되는 것으로 설명하였으나, 작업자의 실시공정에 따라 그라인딩부(51)와, 폴리싱부(53)로 구성될 수 있으며, 각 연마부(50)의 공정시간을 동일하게 하여 후술하는 센터로봇(60)에 의한 웨이퍼의 이송작업을 용이하도록 하기 위해 연마부(50)의 구성이 그 작업환경에 맞게 변경될 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 그라인딩부(51)와 폴리싱부(53)를 구비하고, 그라인딩 고정시간을 15분으로 늘리고자 하는 경우 앞서 설명한 래핑부(52)와 같이 그라인딩부(51)를 제1, 제2 및 제3 그라인딩부로 분할하여 설치할 수 있다.

센터로봇(60)은 도3에서 보는 바와 같이 카세트(10)와 다수의 연마부(50)의 동심원의 중심에 회전가능하게 설치되는 회전플레이트(61a)와 회전플레이트(61a)의 측부로부터 외측으로 연장형성된 5개의 회전바(61b) 를 포함하는 회전암(61) 및 "Y"자 형상으로 형성되어 상기 회전바의 선단부에 회전가능하게 결합되고 다수의 연마부(50)와 대응되는 5개의 그립편(62a) 각 단부에 형성되는 그립수단(62b)을 포함하는 그립부(62)를 포함하여 구성되며, 다수의 연마부(50)에 의해 후면연마공정이 완료된 웨이퍼를 다음공정으로 이송시키는 역할을 한다.

여기서 그립수단(62b)은 웨이퍼를 진공흡착하기 위해 흡착공으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 5개의 회전바(61b) 중 2개의 회전바는 회전플레이트(61a)로부터 외측으로 연장된 지지암(61ba)과, 지지암(61ba)으로부터 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩부(61bb)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 5개의 회전바(61b) 중 2개의 회전바(61b)가 지지암(61ba)과, 슬라이딩부(61bb)로 형성되는 이유는 카세트(10)에 적재된 웨이퍼를 인출 또는 적재하고자 하기 위함이다.

즉, 카세트(10)에 적재된 웨이퍼를 인출하는 경우 슬라이딩부(61bb)가 지지암(61ba)으로부터 돌출되어 카세트(10)에 삽입되어 인출하고자 하는 웨이퍼를 후술하는 그립수단(62b)에 의해 흡착한 상태에서 슬라이딩부(61bb)가 지지암(61ba)으로 삽입되어 웨이퍼를 카세트(10)로부터 인출할 수 있으며, 카세트(10)에 폴리싱공정이 완료된 웨이퍼를 적재하고자 하는 경우는 회전바(61b)가 폴리싱부(53)에 위치한 웨이퍼를 흡착한 상태에서 회전플레이트(61a)의 회전과 동반 회전하고, 카세트(10)에 삽입되어 웨이퍼를 카세트(10)에 적재한다.

이와 같이 센터로봇(60)은 세개의 웨이퍼를 다음 공정으로 이송함으로써 웨이퍼의 이송시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라 세개의 웨이퍼를 동시에 연마하므로 웨이퍼의 연마공정 시간이 현저하게 단축되고, 생산성을 현격히 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

이러한 센터로봇(60)의 구체적인 동작설명은 후술하는 본 발명의 웨이퍼용 회전식 연마장치의 동작설명에서 상세히 설명하도록 한다.

회전부(70)는 통상의 모터가 사용될 수 있으며, 모터의 축이 센터로봇(60)의 회전플레이트(61a)중심에 결합되어 센터로봇(60)에 회전력을 제공하는 역할을 한다.

여기서, 회전부(70)는 센터로봇(60)에 회전력을 제공하는 경우 센터로봇(60)이 일정구간을 왕복 회전하도록 회전력을 제공하며, 센터로봇(60)의 회전각도를 정확하게 제어하기 위해 미세제어가 가능한 통상의 서보모터가 사용되는 것이 바람직하다.

제3 상하이동수단(80)은 통상의 실린더구조가 사용될 수 있으며, 회전부(70)의 하부에 결합되어 센터로봇(60)과 회전부(70)를 상하강시키는 역할을 한다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 그립편이 카세트로부터 웨이퍼를 인출하고 회전바 상에서 회전하는 상태를 도시한 도면이고, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 그립편의 각 단부에 세개의 웨이퍼가 흡착된 상태를 도시한 도면이며, 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 센터로봇이 폴리싱 작업이 완료된 웨이퍼를 세정부로 이동시키는 동작을 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치(1)의 동작설명을 첨부된 도4 내지 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도4에서 보는 바와 같이 회전바(61b)의 슬라이딩부(61bb)가 카세트(10) 내에 삽입되어 그립편(62a)의 일단부에 웨이퍼(W)를 흡착한 상태에서 후퇴하여 카세트(10)에 적재된 가공대상 웨이퍼(W)를 인출하고, 그립편(62a)의 다른 단부가 카세트(10)에 삽입될 수 있도록 대략 120˚회전하여 상기와 같은 동작으로 웨이퍼를 흡착한다.

이에 도5에서 보는 바와 같이 세개의 웨이퍼(W)를 인출한 센터로봇(60)은 회전플레이트(61a)가 회전하여 회전암(62)이 그라인딩부(51)의 작업영역에 위치하고, 그라인딩부(51)의 작업영역에 세개의 웨이퍼(W)를 안착시킨 후 역회전하여 센터로봇(60)의 회전암(62)이 그라인딩부(51)의 작업영역으로부터 이탈된다.

다음, 그라인딩부(51)의 작업이 완료되면, 센터로봇(40)이 역회전하여 그라인딩부(51)와 제1 래핑부(31a)사이에 위치한 회전암(62)이 그라인딩부(51)에 안착된 세개의 웨이퍼(W)를 흡착한 후 다시 회전하여 다음 공정인 제1 래핑부(52a)의 작업영역으로 세개의 웨이퍼(W)를 이송시킨다.

이와 같은 동작을 반복하여 제1 래핑부(52a)에서 1차 래핑작업이 완료되면 센터로봇(60)이 세개의 웨이퍼(W)를 제2 래핑부(52b)로 이송시킨 후 웨이퍼(W)를 2차 래핑한다.

이후 2차 래핑된 세개의 웨이퍼(W)를 폴리싱부(53)로 이송하여 폴리싱공정을 수행한다.

다음, 도6에서 보는 바와 같이 폴리싱공정까지 완료된 세개의 웨이퍼(W)는 센터로봇(60)에 의해 세정부(30)로 이동되는데, 이때, 센터로봇(60)이 세정부(30)로 웨이퍼를 전달할 수 있도록 세정부(30)에 상부에 위치한 카세트(10)가 제1 상하이동수단(20)에 의해 상승하고, 세정부(30)가 제2 상하이동수단(40)에 의해 상승한 상태에서 센터로봇(60)이 폴리싱공정까지 완료된 웨이퍼(W)를 세정부(30)로 이송하여 연마공정간 오염된 이물질을 세척하고, 이를 건조하여 연마공정을 완료한다.

본 실시예에서 설명한 웨이퍼용 회전식 연마장치의 동작설명은 설명의 이해를 돕기 위해 각 공정이 단계적으로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 웨이퍼용 회전식 연마장치는 앞서 설명한 동작이 연속적으로 이루어지는 것이다.

즉, 카세트(10)로부터 인출된 가공대상 웨이퍼(W)가 센터로봇(60)에 의해 인출된 후 인출된 웨이퍼(W)가 그라인딩부(51)로 이송되는 경우 센터로봇(60)의 다른 회전암(62)은 그라인딩부(51)에 위치한 웨이퍼(W)를 흡착하고, 다음공정인 제1 래핑부(52a)로 이송시킴과 아울러 제1 래핑부(52a)에 위치한 웨이퍼(W)를 제2 래핑부(52b)로 이송시키고, 제2 래핑부(52b)에 위치한 웨이퍼(W)를 폴리싱부(53)로 이송시키며, 폴리싱부(53)에 위치한 웨이퍼(W)를 센터로봇(60)이 세정부(30)로 이송하는 것으로서, 다수의 웨이퍼(W)의 연마공정이 연속적으로 이루어지게 된다.

이와 같이 본 발명은 카세트(10)와, 연마부(50)가 동심원상으로 설치되고, 센터로봇(60)을 회전하여 그라인딩공정과, 래핑공정 및 폴리싱공정을 수행하기 위해 웨이퍼(W)를 연속적으로 이동시킴으로써 작업시간이 현저하게 단축될 뿐 아니라 각 부를 하나의 장치로 설치하여 연마장치의 크기를 최소화하여 요구되는 설치면적이 현저하게 줄일 수 있는 특징이 있다.

도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼용 회전식 연마장치의 평면도이다.

도7의 실시예는 기본적인 구성은 도1 및 도5의 실시예와 동일하나 연마부(50)에서 공정수행시 세척 및 건조가 완료된 세개의 웨이퍼(W)를 세정부(30)로부터 인출하여 카세트(10)에 적재함으로써 가공이 완료된 웨이퍼(W)를 카세트(10)에 적재하면서도 웨이퍼(W)의 연마공정이 연속적으로 수행되도록 구성된 것이다.

도7에서 보는 바와 같이 본 실시예는 전 실시예와는 달리 센터로봇(60)이 회전하여 회전암(62)이 그라인딩부(51)와, 래핑부(52) 및 폴리싱부(53)로부터 이탈된 경우 회전플레이트(61a)에 형성된 그라인딩부(51)와 제1 래핑부(52) 사이에 위치한 회전바(61b)과, 폴리싱부(53)와 카세트(10) 사이에 위치한 회전바(61b) 사이의 일측으로부터 카세트(10) 방향으로 연장형성되는 적재암(63)이 더 형성된다.

이와 같은 적재암(63)은 회전플레이트(61a)로부터 외측으로 연장된 지지암(63a)과, 지지암(63a)으로부터 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩부(63b)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 실시예의 동작을 살펴보면, 그라인딩부(51)와, 래핑부(52) 및 폴리싱부(53)에 위치한 세개의 웨이퍼(W)의 후면을 연마하는 경우 연마공정시간이 5분인데 반해 작업공정시간이 5 ~ 10초로 비교적 짧은 작업공정시간을 갖는 웨이퍼(W)의 세척 및 건조공정이 완료되면 세정부(30) 및 카세트(10)가 상승하여 센터로봇(60)의 적재암(63)이 세정부(30)에 위치한 웨이퍼(W)를 흡착한 후 세정부(30) 및 카세트(10)가 하강하여 카세트(10)가 적재암(63)과 대응되는 위치에 도달하면 적재암(63)이 흡착한 웨이퍼(W)를 카세트(10)에 적재시킨다.

그 외의 동작은 전술한 기본 실시예와 동일하므로 나머지 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 본 실시예는 전 실시예와 달리 연마공정 실시중에 세척 및 건조가 완료된 웨이퍼(W)를 카세트(10)에 적재함으로써 웨이퍼(W)를 카세트(10)에 적재하기 위해 다른 연마공정이 지연되는 것을 미연에 방지하여 작업시간을 보다 단축시키고, 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그라인딩부의 사시고이고, 도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베큠척의 저면도이다.

여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호로 표기되었음에 유의해야 한다.

도8 실시예의 기본적인 구성은 도1 내지 도6의 실시예와 동일하나 그라인딩부(51)의 웨이퍼의 평탄도 및 연마효율을 향상시키기 위한 구조로 형성된 것이다.

도8에서 보는 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그라인딩부(51)는 저면에 웨이퍼가 안착되고 적어도 둘이상 설치되는 웨이퍼 안착부(51a)와, 웨이퍼 안착부(51a)에 회전력을 제공하는 구동부(51b)와, 구동부(51b)로부터 제공되는 회전력을 다수의 웨이퍼 안착부(51a)로 각각 전달하는 동력전달부재(51c)와, 웨이퍼 안착부(51a)의 하방에 설치되어 웨이퍼의 저면을 그라인딩하는 그라인더(51d) 및 그라인더(51d)를 상하이동하는 상하구동수단(51e)을 포함하여 구성된다.

여기서, 웨이퍼 안착부(51a)는 저면에 베큠장치와 연결된 흡착공(51aa')이 형성되는 버큠척(51aa)과, 버큠척(51aa) 상부에 결합되는 샤프트(51ab) 및 샤프트(51ab)의 외주 일측을 지지하는 지지플레이트(51ac)를 포함하여 구성되며, 그립편(62a)에 의해 이송된 웨이퍼를 흡착함과 아울러 구동부(51b)로부터 회전력을 전달받아 웨이퍼를 회전시키는 역할을 한다.

여기서 지지플레이트(51ac)는 중앙에 통과공(51ac')이 형성되어 샤프트(51ab)가 통과공(51ac')을 통해 통과하고, 도면에 도시되어 있진 않지만 외부에 구비된 브라켓(미도시)에 고정설치되며, 통과공(51ac')이 형성된 내면 중 샤프트(51ab)와 대응되는 일측에는 샤프트(51ab)가 용이하기 회전하도록 베어링(미도시)이 설치되어 구동부(51b)에 의해 샤프트(51ab)가 회전하는 경우 유동없이 안정적으로 회전되도록 하는 역할을 한다.

구동부(51b)는 통상의 모터가 사용될 수 있으며, 동력전달부재(51c)를 통해 웨이퍼 안착부(51a)에 회전력을 제공하는 역할을 한다.

동력전달부재(51c)는 구동부(51b)와 샤프트(51ab) 상부에 연결되어 구동부(51b)로부터 발생되는 회전력을 샤프트(51ab)에 전달함으로써 샤프트(51ab)가 회전함에 따라 웨이퍼가 흡착된 베큠척(51aa)가 회전되도록 하는 역할을 한다.

본 실시예에서의 동력전달부재(51c)로는 도4에서 보는 바와 같이 벨트구조가 사용되고 있으나, 본 발명은 동력전달부재(51c)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 구동부(51b)로부터 발생되는 회전력을 웨이퍼 안착부(51a)에 전달할 수 있는 구조이면 어느 것이든 적용이 가능하다.

그라인더(51d)는 웨이퍼 안착부(51a)의 하방에 설치되는 베이스판(51da) 및 베이스판(51a)의 상면 중 외주를 따라 설치되는 절삭날(51db)을 포함하여 구성되며, 상기한 바와 같이 각 웨이퍼 안착부(51a)에 안착된 웨이퍼의 저면을 그라인딩하는 역할을 한다.

여기서 절삭날(51db)은 소정의 폭을 갖고 설치되는데, 폭의 중심이 각 웨이퍼 안착부(51a)에 안착된 웨이퍼의 중심을 지나도록 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 절삭날(51db)의 폭 중심이 웨이퍼의 중심을 지나도록 함으로써 그라인더(51d)의 절삭날(51db)이 세개의 웨이퍼 면을 균일하게 연마되도록 하여 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

상하구동수단(51e)은 그라인더를 상하이동시키는 역할을 하는데, 통상의 실린더 구조가 사용될 수 있다.

이러한 상하구동수단(51e)은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것임이 자명한 것으로 구체적인 설명은 생략토록 한다.

아울러 제1 래핑부(52a)와 제2 래핑부(52b) 및 폴리싱부(53)는 앞서 설명한 그라인딩부(51)와 같이 적어도 둘이상의 웨이퍼 안착부(51a)와, 구동부(51b)와, 동력전달부재(51c)와 그라인더(51d) 및 상하구동수단(51e)을 포함하여 구성될 수 있음을 밝혀둔다.

한편 본 실시예의 그라인딩부(51)와 래핑부(32) 및 폴리싱부(33)는 세개의 웨이퍼를 연마할 수 있도록 각각 세개의 웨이퍼 안착부(51a)가 구비되는 것이 바람직하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 두개 또는 세개 이상의 웨이퍼를 연마할 수 있도록 이송되는 웨이퍼의 갯수와 대응되게 웨이퍼 안착부(51a)를 구비할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라인딩부(51)는 하나의 구동수단으로 세개의 웨이퍼 안착부(51a)가 회전하여 세개의 웨이퍼 안착부(51a)에 각각 안착된 웨이퍼의 회전속도를 동일하고, 그라인더(51d)의 절삭날(51db) 폭 중심의 세 개의 웨이퍼 중심을 지나도록 함으로써 하나의 그라인더(51d)에 의해 연마되는 웨이퍼의 평탄도 및 연마효율을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 웨이퍼용 회전식 연마장치 10 : 카세트
20 : 제1 상하이동수단 30 : 세정부
40 : 제2 상하이동수단 50 : 연마부
51 : 그라인딩부 52 : 래핑부
53 : 폴리싱부 60 : 센터로봇
61 : 회전암 62 : 그립부
63 : 적재암 70 : 회전부
80 : 제3 상하이동수단

Claims

가공대상 웨이퍼 및 가공 완료된 웨이퍼가 적재되는 적어도 하나 이상의 카세트(CASSETTE)와;
상기 카세트 일측에 설치되고, 상기 카세트를 상하이동시키는 제1 상하이동수단과;
상기 카세트와 동심원상에 설치되고, 상기 카세트로부터 인출되는 웨이퍼의 후면을 연마하는 다수의 연마부와;
상기 동심원의 중심에 회전가능하게 설치되는 회전플레이트 및 상기 다수의 연마부와 대응되는 상기 회전플레이트의 일측으로부터 외측으로 연장형성되는 회전바를 포함하는 회전암 및 "Y"자 형상으로 형성되어 상기 회전바의 선단부에 회전가능하게 결합되고 각 단부에 가공대상 웨이퍼 및 가공완료 웨이퍼를 그립하는 그립수단이 형성된 그립부을 포함하며, 회전하는 경우 상기 카세트로부터 가공대상 웨이퍼를 전달받으면서 상기 다수의 연마부에 각각 위치한 웨이퍼를 동시에 다음공정으로 이동시키는 센터로봇과;
상기 센터로봇의 중심에 결합되고, 상기 센터로봇에 회전력을 제공하는 회전부; 및
상기 센터로봇 일측에 결합되고, 상기 센터로봇을 상하이동시키는 제2 상하이동수단을 포함하되,
상기 다수의 회전바 중 둘이상의 회전바는 상기 회전플레이트의 일측으로부터 연장형성되는 지지암과, 상기 지지암으로부터 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치.
제1항에 있어서,
상기 다수의 연마부는
상기 카세트로부터 인출된 웨이퍼의 후면을 연마하는 그라인딩부와;
상기 그라인딩부에 의해 연마된 웨이퍼의 후면을 재연마하는 래핑부; 및
상기 래핑부에 의해 정밀연마된 웨이퍼의 후면에 연마액을 도포하여 상기 웨이퍼의 후면을 최종연마하는 폴리싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치.
제2항에 있어서,
상기 그라인딩부는
저면에 웨이퍼가 안착되고, 적어도 둘이상 설치되는 웨이퍼 안착부와;
상기 웨이퍼 안착부가 회전되도록 상기 웨이퍼 안착부에 각각 회전력을 제공하는 구동부와;
상기 구동부와 상기 웨이퍼 안착부를 연결하고 상기 구동부로부터 제공되는 회전력을 상기 웨이퍼 안착부로 각각 전달하는 동력전달부재; 및
상기 웨이퍼 안착부 하방에 설치되고 상기 각 웨이퍼 안착부에 안착된 상기 웨이퍼의 저면을 그라인딩하는 그라인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치.
제3항에 있어서,
상기 그라인더는
상기 웨이퍼 안착부의 하방에 설치되는 베이스판; 및
상기 베이스판의 상면 중 외주를 따라 설치되고, 상기 각 웨이퍼 안착부에 안착된 상기 웨이퍼의 저면을 그라인딩하는 절삭날을 포함하되,
상기 절삭날은 폭 중심이 상기 웨이퍼 안착부에 각각 안착된 웨이퍼의 중심과 일치되는 것을 특징으로 웨이퍼용 회전식 연마장치.
제2항에 있어서,
상기 래핑부는
상기 가공대상 웨이퍼의 후면을 1차 정밀연마하는 제1 래핑부; 및
상기 제1 래핑부로부터 이동되는 웨이퍼의 후면을 2차 정밀연마하는 제2 래핑부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치.
제1항에 있어서,
상기 그립수단은 상기 웨이퍼를 진공흡착하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치.
제1항에 있어서,
상기 카세트의 하부에 설치되고, 연마가 완료된 웨이퍼를 세척 및 건조하는 세정부; 및
상기 세정부 일측에 설치되고, 상기 세정부를 상하이동시키는 제3 상하이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치.
제2항에 있어서,
상기 센터로봇은
상기 연마부에서 공정을 실시하는 경우 상기 그라인딩부와 상기 카세트 사이에 위치하는 회전바와, 상기 폴리싱부와 상기 카세트 사이에 위치하는 회전바 사이의 회전플레이트 일측으로부터 상기 카세트 방향으로 연장형성되는 적재암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 회전식 연마장치.