KR101997366B1 - 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치 - Google Patents

접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼가 접착제에 의해 블록에 접착된 상태로 연마 공정이 진행된 다음, 접착제를 화학 반응시켜 웨이퍼를 손상 없이 분리할 수 있는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치에 관한 것이다.
본 발명은 웨이퍼가 접착제에 의해 상면에 부착된 블록(block); 상기 웨이퍼와 블록 사이의 접착제와 화학 반응하는 접착제 제거성분이 함유된 세정액; 상기 블록 상측에 구비되고, 상기 세정액을 분사하는 분사노즐; 및 상기 분사노즐을 상기 웨이퍼와 블록 사이를 향하도록 이동시키는 이동수단; 포함하는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치를 제공한다.

Description

접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치 {Demounting apparatus applied to adhesive wafer polishing equipment}
본 발명은 웨이퍼가 접착제에 의해 블록에 접착된 상태로 연마 공정이 진행된 다음, 접착제를 화학 반응시켜 웨이퍼를 손상 없이 분리할 수 있는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼(wafer)는, 반도체 소자 제조용 재료로 광범위하게 사용되는 것으로서, 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말한다.
이러한 웨이퍼는, 다결정의 실리콘을 단결정 실리콘 잉곳(ingot)으로 성장시킨 다음, 실리콘 잉곳을 웨이퍼의 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정과, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정과, 기계적인 연마에 의하여 발생한 손상을 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정과, 웨이퍼 표면을 경면화하는 폴리싱(polishing) 공정과, 웨이퍼를 세정하는 세정 공정(cleaning) 등을 거쳐 제조된다.
그런데, 폴리싱 공정 중 웨이퍼를 왁스로 블록 위에 접착시킨 다음, 웨이퍼의 표면을 연마시키는데, 폴리싱 공정이 완료된 웨이퍼는 블록에서 디마운트(demount)되는 과정을 거치게 된다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 접착식 연마장비에 적용된 디마운트 장치가 간략하게 도시된 측면도 및 평면도이다.
종래 기술에 따르면, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 왁스(A)에 의해 블록(B)에 접착된 웨이퍼(W)를 분리하기 위하여 별도의 가열장치(미도시)를 통하여 블록(B)을 가열하여 왁스(A)를 녹이고, 웨이퍼(W)와 블록(B) 사이에 날카로운 형상의 칼날(C)을 넣어 분리시키도록 구성된다.
한국공개특허 제2013-103897호에는 왁스로 블록에 접착된 웨이퍼를 손상 없이 분리하기 위한 디마운팅 장치가 개시되어 있는데, 롤러부를 통해 수평이동되는 상면에 웨이퍼가 탑재된 블록을 가열하여 상기 웨이퍼를 분리하는 피크부와, 상기 분리된 웨이퍼를 회동시켜 카세트로 이동시키는 이송유닛과, 상기 카세트를 상/하 구동시켜, 상기 이송된 웨이퍼가 순차적으로 수납되도록 유도하는 구동유닛과, 내부에 초순수가 수용되도록 함 형상을 이루며, 상부 끝단에 상기 구동유닛이 거치되는 수용조를 포함하는 수납부;를 포함한다.
상기와 같은 종래 기술에 따르면, 피크부에 포함된 가열유닛에 의해 블록이 고온으로 가열되기 때문에 작업자가 고온에 노출됨에 따라 작업 환경이 위험해지는 문제점이 있다.
나아가, 종래 기술에 따르면, 피크부에 포함된 분리날을 이용하여 블록과 왁스 사이에 넣어서 분리하기 때문에 분리날의 각도와 속도에 따라 분리날과 접촉되는 웨이퍼의 하면 접촉점에 응력(stress)이 가해지고, 이로 인하여 웨이퍼가 손상 또는 파손되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼가 접착제에 의해 블록에 접착된 상태로 연마 공정이 진행된 다음, 접착제를 화학 반응시켜 웨이퍼를 손상 없이 분리할 수 있는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 웨이퍼가 접착제에 의해 상면에 부착된 블록(block); 상기 웨이퍼와 블록 사이의 접착제와 화학 반응하는 접착제 제거성분이 함유된 세정액; 상기 블록 상측에 구비되고, 상기 세정액을 분사하는 분사노즐; 및 상기 분사노즐을 상기 웨이퍼와 블록 사이를 향하도록 이동시키는 이동수단;을 포함하는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치는 웨이퍼와 블록 사이에 위치한 노즐을 통하여 세정액을 분사함으로써, 세정액이 웨이퍼와 블록 사이의 접착제와 화학 반응하여 웨이퍼를 분리할 수 있다.
따라서, 작업자가 고온에 노출되는 것을 방지하여 작업 환경을 개선할 수 있고, 웨이퍼가 화학 반응에 의해 블록에서 분리되도록 하여 웨이퍼의 손상 또는 파손을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 접착식 연마장비에 적용된 디마운트 장치가 간략하게 도시된 측면도 및 평면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 접착식 연마장비에 적용된 디마운트 장치 제1실시예가 도시된 측면도 및 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 접착식 연마장비에 적용된 디마운트 장치 제2실시예가 도시된 평면도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 접착식 연마장비에 적용된 디마운트 장치 제1실시예가 도시된 측면도 및 평면도이다.
본 발명의 접착식 연마장비는 도 3에 도시된 바와 같이 크게 웨이퍼(W)를 블록(110)에서 화학 반응에 의해 분리하는 탈착 로봇(100)과, 상기 탈착 로봇(100)에서 분리된 웨이퍼(W)를 순수에 잠긴 카세트(220)로 수납하는 적재 로봇(200)으로 구성된다.
상기 탈착 로봇(100)은, 복수개의 웨이퍼가 접착제에 의해 부착된 블록(110)과, 상기 블록(110)과 웨이퍼(W) 사이의 접착제와 화학 반응하여 접착제를 제거해 주는 세정액을 분사하는 분사노즐(120)과, 상기 분사노즐(120)을 수직 이동 및 수평 이동시키는 분사노즐 이동수단(130)과, 상기 블록(110) 위에서 웨이퍼(W)의 단부를 수평 방향으로 밀어주는 받침대(140)를 포함한다.
상기 블록(110)은 원판 형상으로써, 그 상면에 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 웨이퍼(W)가 접착제에 의해 접착될 수 있으며, 그 하면 중심에 회전축이 연결됨에 따라 회전 가능하게 설치된다.
상기 분사노즐(120)은 소정의 세정액을 고압 상태로 분사할 수 있는데, 상기 블록(110)과 웨이퍼(W) 사이를 향하도록 설치되고, 수평면을 기준으로 상향 45°의 분사 각도로 구비되는 것이 바람직하다.
물론, 상기 분사노즐(120)은 웨이퍼(W)의 둘레에 세정액을 분사하기 위하여 복수개가 구비될 수 있다.
실시예에서, 상기 분사노즐들(120)을 일정 간격을 두고 설치하기 위하여 상기 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 원주 상에 일부 구간에만 형성된 연결유로(121)가 구비되고, 상기 분사노즐들(120)을 통하여 한꺼번에 세정액을 분사시키기 위하여 상기 연결유로(121)와 연결된 공급유로(122)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 분사노즐(120)을 통하여 공급되는 세정액(L)은 접착제와 화학 반응하여 접착제를 제거해 주는 접착제 제거성분을 비롯하여 웨이퍼 표면의 미세 오염을 제거하는 오염 제거성분과, 웨이퍼 표면에 미세 오염의 재흡착을 방지하는 오염 재흡착방지성분을 포함하도록 구성되는 것이 바람직하다.
실시예에서, 상기 블록(110)에 웨이퍼를 접착시키는 접착제는 접착 성분인 산화 HD 폴리에틸렌 왁스 분산액(Oxidized HD polyethylene wax dispersion) 35%를 포함하는데, 이러한 접착제를 제거해주기 위하여 상기 분사노즐(120)을 통하여 공급되는 세정액(L)은 상기 접착제 제거성분인 폴리에틸렌글리콜 알킬에테르(polyoxyalkylenealkyl ether) 25% 이하, 상기 오염 제거성분인 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol) 10% 이하, 상기 오염 재흡착방지성분인 폴리알킬렌(polyalkylene) 5% 이하, 순수 60% 이상으로 구성될 수 있다.
또한, 세정액(L)과 접착제 사이의 화학 반응을 높이기 위하여, 상기 분사노즐(120)을 통하여 분사되는 세정액(L)은 적정 압력과 적정 온도 및 적정 시간 동안 분사되는 것이 바람직하다.
실시예에서, 상기 분사노즐(120)을 통하여 공급되는 세정액은 웨이퍼의 파손을 고려하여 50 ~ 100kgf/cm2 범위의 압력과, 작업자가 노출되더라도 안전한 40℃ 이하의 온도와, 기존의 칼날로 웨이퍼를 탈착한 경우에 소요된 5 ~ 10초 범위의 시간에 걸쳐 분사될 수 있다.
따라서, 상기 분사노즐들(120)을 통하여 세정액이 분사되면, 상기 블록(110)과 웨이퍼(W) 사이의 접착제가 일측에서 분사되는 세정액(L)과 화학 반응하여 제거되고, 상기 블록(110)에 접착된 웨이퍼(W)의 일측이 탈거될 수 있다.
상기 분사노즐 이동수단(130)은 상기 분사노즐(120) 상측에 구비되어 상기 분사노즐(120)을 상기 블록(110) 상측에서 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부(131)와, 상기 수직 구동부(131) 상측에 구비되어 상기 수직 구동부(131)를 상기 블록(110)의 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부(132)로 구성된다.
따라서, 상기 분사노즐(120)은 상기 수직 구동부(131)와 수평 구동부(132)의 작동에 따라 상하 방향 및 수평 방향으로 이동되고, 상기 분사노즐(120)은 상기 블록(110) 위에 접착된 웨이퍼(W)의 둘레에 위치하게 된다.
상기 받침대(140)는 상기 분사노즐(120) 하측에 구비되는데, 상기 분사노즐 이동수단(130)에 의해 상기 분사노즐(120)과 같이 상하 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하게 설치된다.
따라서, 상기 분사노즐(120)에서 분사된 세정액에 의해 상기 블록(110)과 웨이퍼(W) 사이의 접착제가 완전히 제거되지 못하면, 상기 받침대(140)가 상기 분사노즐 이동수단(130)에 의해 이동됨에 따라 상기 블록(110) 측에서 웨이퍼(W)의 단부를 수평 방향으로 밀어주고, 웨이퍼(W)를 상기 블록(110)으로부터 완전히 분리할 수 있다.
상기 적재 로봇(200)은, 순수가 담긴 수조(210)와, 웨이퍼들이 수용되는 카세트(220)와, 상기 카세트(220)를 상기 수조(210) 내/외부로 이동시키는 카세트 이동수단(230)과, 상기 블록(110)에서 분리된 웨이퍼(W)를 상기 카세트(220) 내부로 이동시키는 웨이퍼 이동수단(240)을 포함한다.
따라서, 상기 카세트(220)가 상기 수조(210) 내부의 순수에 위치되면, 상기 블록(110)에서 분리된 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼 이동수단(240)에 의해 상기 카세트(220)에 수납될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 접착식 연마장비에 적용된 디마운트 장치 제2실시예가 도시된 평면도이다.
본 발명에 따른 디마운트 장치 제2실시예는 도 5에 도시된 바와 같이 블록(110)에 접착된 웨이퍼를 분리하기 위하여 웨이퍼의 직경보다 큰 원주 상에 복수개의 분사노즐(120)이 위치된다.
물론, 상기 분사노즐들(120)을 설치하기 위하여 상기 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 원주를 따라 링 형상으로 형성된 연결유로(121)가 구비되고, 상기 분사노즐들(120)을 통하여 한꺼번에 세정액을 분사시키기 위하여 상기 연결유로(121)와 연결된 공급유로(122)가 구비될 수 있다.
따라서, 상기 분사노즐들(120)을 통하여 세정액이 분사되면, 상기 블록(110)과 웨이퍼(W) 사이의 접착제가 세정액(L)과 화학 반응하여 완전히 제거되고, 별도의 물리적인 힘을 가하지 않더라도 상기 블록(110)에 접착된 웨이퍼(W)가 완전히 탈거될 수 있다.
본 발명의 제1실시예는 블록에 접착된 웨이퍼를 세정액에 의해 화학 반응과 함께 받침대에 의해 웨이퍼 일측에서 물리적 힘으로 밀어주어 분리하고, 본 발명의 제2실시예는 블록에 접착된 웨이퍼를 세정액에 의해 화학 반응으로만 분리한다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 비해 제2실시예는, 블록에 접착된 웨이퍼를 화학 반응으로만 분리하기 때문에 웨이퍼의 파손 불량률 및 파손 갯수가 더욱 저감된다.
110 : 블록 120 : 분사노즐
121 : 연결유로 122 : 공급유로
130 : 분사노즐 이동수단 140 : 받침대

Claims (14)

  1. 웨이퍼가 접착제에 의해 상면에 부착된 블록(block);
    상기 웨이퍼와 블록 사이의 접착제와 화학 반응하는 접착제 제거성분과, 상기 웨이퍼 표면의 미세 오염을 제거하는 오염 제거성분과, 상기 웨이퍼 표면에 미세 오염의 재흡착을 방지하는 오염 재흡착방지성분이 함유된 세정액;
    상기 블록 상측에 구비되고, 상기 세정액을 분사하는 분사노즐; 및
    상기 분사노즐을 상기 웨이퍼와 블록 사이를 향하도록 이동시키는 이동수단; 포함하고,
    상기 세정액은,
    상기 접착제 제거성분 25% 이하, 상기 오염 제거성분 10% 이하, 상기 오염 재흡착방지성분 5% 이하, 순수 60% 이상으로 구성되는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분사노즐은,
    상기 웨이퍼의 직경보다 큰 원주 상에 복수개가 구비되는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분사노즐들은,
    세정액이 동시에 분사될 수 있도록 상기 원주 상 일부 구간에 구비된 연결유로에 의해 연결되는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분사노즐은,
    상기 웨이퍼 또는 블록에 대해서 45°의 분사 각도로 구비되는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분사노즐은,
    상기 세정액을 50 ~ 100kgf/cm2 범위의 압력과, 40℃ 이하의 온도와, 5 ~ 10초 범위의 시간에 걸쳐 분사하는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동수단은,
    상기 분사노즐이 하측에 구비되고, 상기 분사노즐을 상기 블록 상측에서 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부와,
    상기 수직 구동부를 상기 블록의 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부를 포함하는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분사노즐 하측에 구비되고, 상기 분사노즐이 수평 이동됨에 따라 웨이퍼의 단부를 수평 방향으로 밀어줄 수 있는 받침대;를 더 포함하는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  10. 웨이퍼가 접착제에 의해 상면에 부착된 블록(block);
    상기 웨이퍼와 블록 사이의 접착제와 화학 반응하는 접착제 제거성분이 함유된 세정액;
    상기 블록 상측에 구비되고, 상기 세정액을 분사하는 분사노즐; 및
    상기 분사노즐을 상기 웨이퍼와 블록 사이를 향하도록 이동시키는 이동수단;을 포함하고,
    상기 분사노즐은,
    상기 세정액을 50 ~ 100kgf/cm2 범위의 압력과, 40℃ 이하의 온도와, 5 ~ 10초 범위의 시간에 걸쳐 분사하는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분사노즐은,
    상기 웨이퍼의 직경보다 큰 원주 상에 복수개가 구비되는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분사노즐들은,
    세정액이 동시에 분사될 수 있도록 상기 원주 상 일부 구간에 구비된 연결유로에 의해 연결되는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 분사노즐은,
    상기 웨이퍼 또는 블록에 대해서 45°의 분사 각도로 구비되는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
  14. 웨이퍼가 접착제에 의해 상면에 부착된 블록(block);
    상기 웨이퍼와 블록 사이의 접착제와 화학 반응하는 접착제 제거성분이 함유된 세정액;
    상기 블록 상측에 구비되고, 상기 세정액을 분사하는 분사노즐;
    상기 분사노즐이 하측에 구비되고, 상기 분사노즐을 상기 블록 상측에서 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부와, 상기 수직 구동부를 상기 블록의 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부를 포함하며, 상기 분사노즐을 상기 웨이퍼와 블록 사이를 향하도록 이동시키는 이동수단; 및
    상기 분사노즐 하측에 구비되고, 상기 분사노즐이 수평 이동됨에 따라 웨이퍼의 단부를 수평 방향으로 밀어줄 수 있는 받침대;를 포함하는 접착식 웨이퍼 연마장비에 적용된 디마운트 장치.
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