KR101279188B1 - 웨이퍼 세라믹 척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상면에 웨이퍼가 안착되기 위한 안착부가 형성되고, 세라믹 재질로 이루어지며, 저면에 경량화를 위한 포켓이 형성되는 본체; 상기 안착부에 다수로 분포하도록 형성되고, 웨이퍼를 지지하는 지지핀; 상기 안착부에서 중심의 둘레에 형성되고, 웨이퍼를 지지하는 지지돌기; 및 상기 안착부에 진공을 공급하도록 형성되는 진공홀을 포함하는 웨이퍼 세라믹 척이 제공된다.
본 발명에 따르면, 세라믹 재질을 사용하면서도 경량화를 가능하도록 하고, 세라믹 재질의 척에 대한 단점을 개선하여 내구성이 우수할 뿐만 아니라 크랙을 방지하며, 금속 재질의 척으로부터 일반 파티클과 금속 파티클이 웨이퍼에 부착되는 것을 최소화하여 파티클로 인한 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있다.

Description

웨이퍼 세라믹 척{Wafer ceramic chuck}
본 발명은 웨이퍼 세라믹 척에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세라믹 재질을 사용하면서도 경량화를 가능하도록 하고, 세라믹 재질의 척에 대한 단점을 개선하여 내구성이 우수할 뿐만 아니라 크랙을 방지하며, 금속 재질의 척으로부터 일반 파티클과 금속 파티클이 웨이퍼에 부착되는 것을 최소화하여 파티클로 인한 웨이퍼의 오염을 방지하도록 하는 웨이퍼 세라믹 척에 관한 것이다.
일반적으로, 순수 실리콘 웨이퍼(Silicon wafer)는 사진공정, 박막증착공정, 이온주입공정, 식각공정, 등 다수의 단위 공정을 반복적으로 수행함으로써 반도체 장치인 칩(Chip)으로 제조되는 바, 각 단위 공정을 수행하는 반도체 제조 및 측정 설비에는 대부분 이와 같은 공정에 따라 이송되는 웨이퍼를 클램핑하는 웨이퍼 척이 구비되어 있다.
특히 필름박막 계측장비과 결함 측정장비는 알루미늄금속에 아노다이징 코팅처리를 한 금속 웨이퍼 척을 사용하고 있는데, 이 금속코팅은 2~3년간 웨이퍼 이송 작업에 사용되면 금속코팅이 닳거나 벗겨져서 웨이퍼의 뒷면에 금속 파티클이 붙어나오게 되는데, 웨이퍼 케리어에 저장시 붙어나온 금속 파티클이 아래 웨이퍼 표면 및 칩에 떨어져서 불량을 발생시킨다. 그리고 이 금속 파티클의 영향으로 칩의 불량율이 증가하는 문제가 발생한다. 반도체에서 금속성 파티클은 칩에 떨어질 경우 칩의 기능을 상실하는 치명적인 역할을 한다. 따라서, 기존에 사용하는 금속 척은 웨이퍼가 놓여지는 본체의 상측면에 웨이퍼의 뒷면 대부분이 진공으로 흡착으로 닿게 되어 있다.
이와 같은 진공 방식을 이용한 금속 웨이퍼 척은 금속성 파티클(Particle)이 웨이퍼에 쉽게 부착되고, 이로 인해 반도체 측정 및 제조 공정에서 결함을 발생시켜서 수율을 현저하게 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 금속 파티클 문제를 해결하기 위해서 척의 재질을 금속에서 다른 재질, 예컨대 세라믹으로 변경해야 될 필요성이 있는데, 이 경우 금속의 밀도보다 세라믹의 밀도가 높아 동일 형태로 척을 제작할 경우 제품의 중량이 사용 가능 중량을 초과하게 된다. 또한 세라믹은 경도는 높고 강도가 낮기 때문에 척 하부의 고정부가 스테이지에 고정되면서 파손되는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 세라믹 재질을 사용하면서도 경량화를 가능하도록 하고, 세라믹 재질의 척에 대한 단점을 개선하여 내구성이 우수할 뿐만 아니라 크랙을 방지하며, 금속 재질의 척으로부터 일반 파티클과 금속 파티클이 웨이퍼에 부착되는 것을 최소화하여 파티클로 인한 웨이퍼의 오염을 방지하도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 진공으로 웨이퍼가 부착되는 웨이퍼 척에 있어서, 상면에 웨이퍼가 안착되기 위한 안착부가 형성되고, 세라믹 재질로 이루어지며, 저면에 경량화를 위한 포켓이 형성되는 본체; 상기 안착부에 다수로 분포하도록 형성되고, 웨이퍼를 지지하는 지지핀; 상기 안착부에서 중심의 둘레에 형성되고, 웨이퍼를 지지하는 지지돌기; 및 상기 안착부에 진공을 공급하도록 형성되는 진공홀을 포함하는 웨이퍼 세라믹 척이 제공된다.
상기 본체는, 상기 포켓이 방사상으로 형성되고, 상기 포켓을 가로지르도록 지지부가 형성되며, 상기 지지부의 단면이 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
상기 본체는, 중심부에 원형의 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부 내에 상기 진공홀이 다수로 형성되며, 웨이퍼를 이송시키기 위한 웨이퍼 이송용 플레이트 또는 웨이퍼 이송용 포크가 삽입되기 위한 삽입홈이 상기 안착부에 형성되고, 상기 지지돌기는, 두 줄로 이루어져서 상기 삽입홈에 인접하는 양단이 서로 곡률로 연결되고, 반경방향을 따라 다수로 배열되도록 형성될 수 있다.
상기 본체는, 상기 삽입홈의 입구 양측에 곡률을 가진 곡률부가 형성될 수 있다.
상기 본체의 저면 중심부에 고정되고, 알루미늄 재질의 링 형태를 가지며, 설치면에 볼트로 고정되기 위한 나사홈이 테두리를 따라 간격을 두고서 다수로 형성되는 고정링을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세라믹 척에 의하면, 세라믹 재질을 사용하면서도 경량화를 가능하도록 하고, 세라믹 재질의 척에 대한 단점을 개선하여 내구성이 우수할 뿐만 아니라 크랙을 방지하며, 금속 재질의 척으로부터 일반 파티클과 금속 파티클이 웨이퍼에 부착되는 것을 최소화하여 파티클로 인한 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세라믹 척을 도시한 평면도이고,
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세라믹 척을 도시한 저면 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세라믹 척의 지지부를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세라믹 척의 곡률부를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세라믹 척을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세라믹 척을 도시한 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세라믹 척(100)은 진공으로 웨이퍼가 부착되도록 하는데, 본체(110)와, 다수의 지지핀(120)과, 지지돌기(130)와, 진공홀(140)을 포함할 수 있다.
본체(110)는 일례로 원반 형태를 가질 수 있고, 이에 한하지 않고, 다양한 플레이트 내지 입체 형상을 가질 수 있으며, 상면에 웨이퍼가 안착되기 위한 안착부(111)가 형성되고, Al2O3(Alumina Oxide), SiC(Silicon Carbide) 등의 세라믹재질로 이루어지며, 저면에 경량화를 위한 포켓(112)이 형성된다.
본체(110)는 본 실시예와 달리, 웨이퍼를 승강시키기 위한 승강핀(미도시)이 슬라이딩 가능하게 결합되도록 핀홀(미도시)이 형성될 수 있고, 반도체 제조 장비의 설치면에 설치되기 위하여, 볼트나 스크루 등의 체결부재로 직접 고정되기 위하여 고정홀이 다수로 형성될 수 있고, 이와 달리, 본 실시예에서처럼 저면 중심부에 고정되는 고정링(150)을 매개로 하여 반도체 제조 장비의 설치면, 예컨대 척고정부에 고정될 수 있다. 여기서, 고정링(150)은 알루미늄 재질의 링 형태를 가질 수 있고, 반도체 제조 장비의 척고정부에 볼트로 고정되기 위한 나사홈(151)이 테두리를 따라 간격을 두고서 다수로 형성되며, 다수의 핀을 매개로 본체(110)의 저면에 고정될 수 있다. 여기서, 핀은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
포켓(112)은 홈 형태를 가지고, 본체(110)의 저면에서 다수의 부채꼴 형상을 가지도록 방사상으로 형성될 수 있고, 그 깊이가 2.09mm임이 바람직한데, 포켓(112)을 가로지르도록 지지부(113)가 형성되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지부(113)의 단면이 테이퍼(taper) 형상을 가질 수 있다.
본체(110)는 중심부에 원형의 돌출부(114)가 형성되고, 돌출부(114) 내에 진공홀(140)이 다수로 형성되며, 안착부(111) 상의 웨이퍼를 들어올리거나 안착부(111) 상에 웨이퍼를 놓도록 웨이퍼를 이송시키기 위한 웨이퍼 이송용 플레이트 또는 웨이퍼 이송용 포크가 삽입되기 위한 삽입홈(115)이 안착부(111)에 형성될 수 있다. 여기서, 삽입홈(115)은 본 실시예에서처럼 웨이퍼 이송용 플레이트가 출입하기 위한 폭과 깊이를 가지는 단일의 홈 형태로 이루어지거나, 본 실시예와 달리 웨이퍼 이송용 포크가 삽입되기 위한 한 상의 삽입홈이 각각 형성될 수도 있다.
삽입홈(115)의 입구 양측에는 곡률을 가진 곡률부(116)가 형성됨으로써 깨짐 등에 의한 파티클 발생을 억제할 수 있다.
지지핀(120)은 안착부(111)에 다수로 분포하도록 형성되고, 웨이퍼를 지지하도록 하는데, 파티클의 크기와 파티클의 부착 경우를 고려하여 안착부(111)로부터 0.05 내지 0.15㎜의 높이를 가지도록 도트(dot) 형태 내지 반구 형태로 볼록하게 형성될 수 있고, 일례로 안착부(111)로부터 0.1㎜의 높이를 가지는 것이 바람직하며, 육각형 형태로 연속해서 배열되도록 형성될 수 있다. 여기서, 지지핀(120)이 어느 하나를 중심으로 육각형 형태로 에워싸는 배열로 인해 지지핀(120) 간의 간격이 서로 일정하게 이루어지도록 할 수 있으며, 지지핀(120) 중 어느 하나가 파손되어도 웨이퍼의 평면도 유지에는 변화가 없게 됨으로써 웨이퍼를 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 지지핀(120)은 안착부(111)에 대한 엠보싱 구조의 형성에 의해 다수로 형성될 수도 있다.
지지돌기(130)는 안착부(111)에서 중심의 둘레에 연속적으로 돌출되도록 형성되고, 웨이퍼를 지지하도록 하며, 동심원을 이루도록 다수로 형성될 수 있고, 본 실시예에서처럼, 반경방향을 따라 다수로 배열되도록 형성되되, 도 5에 도시된 바와 같이, 두 줄로 이루어져서 삽입홈(115)에 인접하는 양단이 서로 곡률로 연결될 수 있다.
진공홀(140)은 본체(110)가 반도체 제조장비의 설치면, 에컨대 척고정부에 고정시, 외부의 진공공급부로부터 유로를 통해서 진공이 공급되고, 안착부(111) 전체에 분포하도록 다수로 형성되거나, 본 실시예에서처럼 돌출부(114) 내에 다수로 형성될 수 있으며, 일례로 1mm의 직경을 가질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 웨이퍼 세라믹 척의 작용을 설명하기로 한다.
본체(110)에서 웨이퍼가 안착되는 안착부(111)에 지지핀(120)이 다수로 분포되도록 형성됨으로써 진공홀(140)에 진공을 공급하여 웨이퍼를 부착시, 웨이퍼가 지지핀(120)에 지지됨으로써 안착부(111)의 평면으로부터 이격되고, 웨이퍼의 접촉 면적을 최소화하며, 이로 인해 파티클이 웨이퍼에 부착되는 것을 최소화하도록 한다.
또한, 본체(110)가 지지핀(120) 및 지지돌기(130)와 함께 세라믹 재질로 이루어짐으로써 금속성 파티클 오염의 발생을 예방할 수 있고, 삽입홈(115)의 입구 양측에 형성된 곡률부(116), 지지돌기(130)의 곡률 형태 연결에 의해 파티클 발생 요소를 줄이도록 한다.
또한, 공정과정에서 변형되어 휜 웨이퍼가 지지돌기(130)에 밀착됨으로써 웨이퍼가 안정적으로 부착되도록 하며, 포켓(112)의 형성에 의해 경량화를 가능하도록 지지부(113)에 의해 내구성을 증대시킬 뿐만 아니라 크랙 발생을 방지하고, 특히 지지부(113)의 단면 형상이 테이퍼지게 형성됨으로써 경량화에 더욱 기여한다.
그러므로, 금속 파티클 문제를 해결하기 위해서 척의 재질을 금속에서 세라믹으로 변경하고, 금속의 밀도보다 세라믹의 밀도가 높아 중량이 초과하는 문제를 해결하며, 경도가 높고 강도가 낮은 세라믹 척 하부의 고정부가 스테이지에 고정되면서 파손되는 문제점을 개선하였다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 본체 111 : 안착부
112 : 포켓 113 : 지지부
114 : 돌출부 115 : 삽입홈
116 : 곡률부 120 : 지지핀
130 : 지지돌기 140 : 진공홀
150 : 고정링 151 : 나사홈

Claims (5)

  1. 진공으로 웨이퍼가 부착되는 웨이퍼 척에 있어서,
    상면에 웨이퍼가 안착되기 위한 안착부가 형성되고, 세라믹 재질로 이루어지며, 저면에 경량화를 위한 포켓이 형성되는 본체;
    상기 안착부에 다수로 분포하도록 형성되고, 웨이퍼를 지지하는 지지핀;
    상기 안착부에서 중심의 둘레에 형성되고, 웨이퍼를 지지하는 지지돌기; 및
    상기 안착부에 진공을 공급하도록 형성되는 진공홀;을 포함하고,
    상기 본체는,
    중심부에 원형의 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부 내에 상기 진공홀이 다수로 형성되며, 웨이퍼를 이송시키기 위한 웨이퍼 이송용 플레이트 또는 웨이퍼 이송용 포크가 삽입되기 위한 삽입홈이 상기 안착부에 형성되고,
    상기 지지돌기는,
    두 줄로 이루어져서 상기 삽입홈에 인접하는 양단이 서로 곡률로 연결되고, 반경방향을 따라 다수로 배열되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세라믹 척.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체는,
    상기 포켓이 방사상으로 형성되고, 상기 포켓을 가로지르도록 지지부가 형성되며, 상기 지지부의 단면이 테이퍼 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세라믹 척.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 본체는,
    상기 삽입홈의 입구 양측에 곡률을 가진 곡률부가 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세라믹 척.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 본체의 저면 중심부에 고정되고, 알루미늄 재질의 링 형태를 가지며, 설치면에 볼트로 고정되기 위한 나사홈이 테두리를 따라 간격을 두고서 다수로 형성되는 고정링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세라믹 척.
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