KR102143180B1 - 척 테이블 및 그 제조 방법 - Google Patents

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원찬희
신정용
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Abstract

본 발명은 일측에 오목한 수용홈(111)이 형성되고 상기 수용홈(111)의 바닥면으로 연통된 흡입공(113)이 형성된 판상의 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 수용홈(111)에 삽입되어 수용되며 다공성 세라믹 재질로 이루어진 판상의 유지부재(120)를 포함하며; 상기 하우징(110)은 탄소 재질로 형성된 척 테이블(100) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

척 테이블 및 그 제조 방법{A Chuck Table And The Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 척 테이블 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 가공하기 위한 기판을 고정하는 척 테이블 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼를 제조하는 과정에서 테두리가 둥글게 연마된 웨이퍼의 이면을 얇게 연마하여 웨이퍼를 요구되는 적정 수준까지 얇게 함으로써 반도체칩의 소형화와 반도체칩이 요구하는 특성을 이룰 수 있다. 이러한 연마를 백-그라인딩(Back-Grinding) 혹은 백-랩(Back-Lap) 공정이라 한다. 이와 같이 웨이퍼를 얇게 마모하기 위한 수단으로 종래에는 다공성 세라믹(Porous Ceramic)과 하우징으로 된 척 테이블 위에 웨이퍼를 위치시키고 척 테이블의 하부에서 진공펌프를 통해 공기를 빨아들이면 척 테이블 위에 적치된 웨이퍼가 척 테이블에서 분리되지 않고 진공으로 흡착함으로써 웨이퍼 이면을 연마하였다.
또한, 연마된 웨이퍼는 격자형으로 배열된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역으로 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 반도체 디바이스가 형성되며, 분할 예정 라인을 따라 절단됨으로써 반도체 디바이스가 되는 칩으로 제조된다. 이와 같이 웨이퍼를 절단하는 가공 장치로서 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사시켜 웨이퍼를 절단하는 레이저 가공 장치나, 회전하는 절삭 블레이드에 의해 웨이퍼를 절삭 가공시켜 절단하는 절삭 가공 장치가 사용되고 있다. 이들 가공 장치에서도 웨이퍼는 척 테이블에 흡인된 상태로 하여 가공된다.
상기 다공성 세라믹이라 함은 대부분은 SiC분말을 주 원료로 하여 고온에서 소결한 제품으로 그 형상은 마치 딱딱한 폼형인 스폰지와 유사하다. 그 분말의 입도에 따라 기공의 차이가 있는데 분말의 메쉬 사이즈(Mesh Size) 값이 높으면 높을수록 기공이 작아지고 작으면 작을수록 기공이 커지게 된다.
일반적으로 사용되는 척 테이블용 다공성 세라믹의 메쉬사이즈는 70∼300 정도이고, 기공이 너무 클 경우 제품에 손상이 있을 수 있고, 기공이 너무 작을 경우 진공 흡착율이 떨어지게 된다.
도 1은 웨이퍼 연마 장치나 절단 장치의 베이스에 설치된 종래 기술의 척 테이블을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 척 테이블(20)은 다공성 세라믹으로 형성되는 유지부재(21)와, 유지부재(21)의 측면 및 바닥면을 둘러싸는 하우징(22)으로 이루어진다. 상기 유지 부재(21)는 상면이 판상 워크인 웨이퍼(W)를 유지하는 유지면(21a)으로서 형성되어 있다. 하우징(22)의 상부에는 오목부(22a)가 형성되고 이 오목부(22a)에 유지부재(21)가 삽입되어 구비된다. 상기 하우징(22)은 유지부재(21)의 유지면(21a)을 노출시키도록 유지부재(21)를 둘러싸고 있다. 하우징(22)은 알루미나(AL2O3)이나 스테인레스 등으로 구성되고, 오목부(22a)의 바닥부에 있어서 유지 부재(21)와 통전하도록 도통성을 갖는 접착제로 접착되어 있다.
상기 하우징(22)에는 제1 흡인로(22b)가 형성되고, 상기 베이스(39)에는 흡인원(23)에 접속되는 제2 흡인로(39a) 및 제3 흡인로(39b)가 형성된다. 상기 제1 흡인로(22b)는 유지부재(21)의 하면측으로부터 하우징(22)의 하면으로 연장되어 제2 흡인로(39a)에 접속되어, 제1 흡인로(22b) 및 제2 흡인로(39a)를 통해 유지부재(21)와 흡인원(23)이 연통된다. 이 연통에 의해, 흡인원(23)의 작동에 의해 유지면(21a)에 부압이 발생하고, 이 부압에 의해 판상 워크(W)가 유지면(21a)에서 흡착 유지된다. 제3 흡인로(39b)는 일단이 베이스(39)의 상면으로 개구되는 복수의 유로(39ba)와, 이들 유로(39ba)를 흡인원에 연통하는 연결 유로(39bb)로 이루어진다. 따라서, 흡인원(23)의 작동에 의해, 제3 흡인로(39b)에 의한 흡인을 통해 베이스(39)의 상면에 배치된 하우징(22)이 베이스(39)의 상면에서 흡착 유지된다. 또한, 제1 흡인로(22b) 및 제2 흡인로(39a)는, 척 테이블(20)의 평면에서 보아, 중앙부에 형성되고, 제3 흡인로(39b)의 유로(39ba)의 상단은 하우징(22)의 외주 근처의 복수 지점으로 분산되어 형성되어 있다.
상기 유지부재(21)는 비도전성 입자 및 본드 등의 결합제에 대하여 도전성 입자를 분산시킨 다공성 세라믹으로 형성되어 있다.
종래에는 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)를 연마하기 위한 수단으로 사용되는 척 테이블(20)은 장시간 사용하면 웨이퍼(W)가 위치되는 다공성 세라믹 재질로 이루어진 유지부재(21)와 하우징(22) 간에 단차가 발생되므로 웨이퍼(W) 가공시 웨이퍼(W)에 단차로 인한 일명 디스칼라(DISCOLOR) 현상이 발생된다. 지속적으로 진공흡착과 에어 또는 물을 이용한 탈착을 반복함으로써 다공성 세라믹 재질의 유지부재(21)와 하우징(22)의 팽창 계수가 차이로 이로 인해 상기와 같은 디스칼라 현상이 발생되며, 이 현상은 절단하였을 때 칩 크랙이나 칩 플라잉 등의 문제의 원인이 되고, 칩 스크래치 등을 일으키는 요인이 되었다. 또한, 하우징(22)의 무게에 의한 관성으로 가공시 이동시킬 때 제어가 어렵고, 제어 위치에 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
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본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 하우징의 무게에 의한 제어의 어려움이나 제어 위치 오차 발생을 방지할 수 있으며, 유지부재와 하우징 사이에 팽창 계수 차이로 인한 단차 발생을 방지할 수 있는 척 테이블 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 일측에 오목한 수용홈이 형성되고 상기 수용홈의 바닥면으로 연통된 흡입공이 형성된 판상의 하우징과, 상기 하우징의 수용홈에 삽입되어 수용되며 다공성 세라믹 재질로 이루어진 판상의 유지부재를 포함하며; 상기 하우징은 탄소 재질로 형성된 척 테이블을 제공한다.
상기에서, 하우징에는 수용홈의 주위로 평면인 가장자리면이 구비하고; 상기 하우징을 표면을 덮는 합성수지로 형성된 코팅층을 더 포함하며, 상기 가장자리면은 코팅층에 덮이지 않고 노출된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 수용홈의 바닥면에는 흡입공으로부터 방사상으로 연장된 복수의 제1 오목부와, 상기 흡입공과 동심원을 이루며 반경 방향으로 이격되며 제1 오목부와 교차하는 복수의 제2 오목부가 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 상기의 테이블을 제조하는 방법에 있어서, 탄소 재질의 판상의 하우징용 소재가 준비되는 소재 준비 단계와, 상기 판상의 하우징용 소재를 절삭 가공하여 수용홈과 흡입공을 형성하여 제1 가공품을 제조하는 제1 가공단계와, 상기 제1 가공단계에서 가공된 제1 가공품을 연삭 가공하여 제2 가공품을 제조하는 제2 가공단계와, 제2 가공품의 표면을 합성수지로 코팅하는 표면처리 단계와, 상기 수용홈에 다공성 세라믹 재질인 판상의 유지부재를 삽입하고 접착제를 매개로 수용홈에 유지부재를 수용 결합시키는 결합단계와, 상기 결합단계 후 수용홈의 개구된 쪽의 유지부재 노출면과 수용홈 주위의 제2 가공품을 일체로 연마하여 가장자리면과 유지부재 노출면을 동일 평면으로 하는 평면연마 단계로 이루어진 척 테이블 제조 방법을 제공한다.
상기에서, 표면처리 단계는 제2 가공품을 가열하는 제1 가열 단계와, 가열된 제2 가공품을 액상의 합성수지에 함침시키는 함침단계와, 함침되어 액상 합성수지가 표면에 코팅된 제2 가공품을 가열하는 제2 가열단계를 포함하며; 상기 함침단계에서 함침은 1회 이상 반복되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제1 가열 단계에서의 가열 온도는 40∼50℃이고, 가열 시간은 25분∼40분 범위이고; 상기 제2 가열단계에서의 가열온도는 130∼145℃이고 가열 시간은 2∼3시간 범위이며; 상기 함침단계에서 함침은 3∼4회 반복되는 되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르는 척 테이블 및 그 제조 방법에 의하면, 유지부재와 하우징 사이에 팽창 계수 차이로 인한 단차 발생이 방지되어 장시간 사용이 가능하고, 웨이퍼에 가공 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 하우징 무게에 의하여 제어 오차가 발생하는 것이 방지되고, 하우징 표면이 함침에 의하여 합성수지 코팅되므로 외부 충격에 의하여 하우징이 손상되는 것이 방지되어 장시간 사용이 가능하다.
도 1은 베이스에 설치된 종래 기술의 척 테이블을 도시한 단면도이며,
도 2는 본 발명에 따르는 척 테이블을 도시한 평면도이며,
도 3은 도 2에 도시한 척 테이블의 측면 반단면도이며,
도 4는 본 발명 척 테이블을 이루는 하우징의 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따르는 척 테이블의 배면도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 척 테이블 및 그 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명 척 테이블이 설치되어 웨이퍼가 가공되는 가공장치와 척 테이블의 작용에 대한 설명은 생략하며, 본 발명 척 테이블 및 그 제조 방법의 특징이 되는 구성을 중심으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따르는 척 테이블을 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2에 도시한 척 테이블의 측면 반단면도이며, 도 4는 본 발명 척 테이블을 이루는 하우징의 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따르는 척 테이블의 배면도이다.
본 발명에 따르는 척 테이블은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(110)과 하우징(110)에 결합되는 유지부재(120)를 포함하며, 상기 하우징(110)을 표면을 덮는 합성수지로 형성된 코팅층(130)을 더 포함한다.
상기 하우징(110)은 원형의 판상으로 형성되며, 일측에 오목한 수용홈(111)이 형성된다. 상기 수용홈(111)은 원형으로 형성된다. 상기 하우징(110)은 탄소 재질로 형성된다.
1,200℃에서 태워진 백탄을 100∼120 메쉬로 분쇄하여 미세한 가루로 분쇄하고, 미세 가루 80∼90중량％에 목초액을 10∼90중량％를 믹싱하여 교반시키고, 성형하고자 하는 금형에 주입하여 원형의 판상으로 성형하고, 이를 3,000℃로 72시간 가열하고, 탈영하며, 탈영된 제품을 냉각하여 하우징 제조용 소재를 제조할 수 있다. 상기 하우징(110)은 탄소 입자와 본드 등의 결합제가 혼합되고 도시하지 않은 성형틀에 투입되고 가열 가압하여 성형 제조될 수도 있다.
상기 하우징(110)에는 수용홈(111)의 주위로 평면인 링 형태인 가장자리면(117)이 구비된다. 상기 수용홈(111)의 바닥면에는 흡입공(113)으로부터 방사상으로 연장된 복수의 제1 오목부(114)와, 상기 흡입공(113)과 동심원을 이루며 반경 방향으로 이격되며 제1 오목부(114)와 교차하는 복수의 제2 오목부(116)가 오목하게 형성된다. 도 3 및 도 5에서 도면부호 115는 하우징(110)의 배면에 흡입공(113) 주위로 오목하게 형성된 배면오목부를 도시한 것이다.
하우징(110)은 원판 형태인 하우징(110) 제조용 소재가 2회에 걸쳐 가공되어 형태를 하우징(110)의 형태를 가진다. 제1 가공 단계(ST-110)에서는 판상의 하우징용 소재를 절삭 가공하여 수용홈(111)과 흡입공(113)을 형성한다. 수용홈(111)의 바닥면에 상기 제1 오목부(114)와 제2 오목부(116)도 절삭 가공된다.
제2 가공단계(ST-120)는 선삭 가공된 제1 가공품을 다듬질 가공하는 연삭 가공 단계로 다이아몬드 공구(Tool)가 사용된다. 하우징 제조용 소재는 상기 제1 가공 단계(ST-110)와 제2 가공단계(ST-120)를 거쳐 하우징(110) 형태를 가지는 가공품으로 가공된다.
제1 및 제2 가공단계(ST-110, ST-120)를 거쳐 가공된 가공품의 수용홈(111)이 마스킹되고 액상의 합성수지인 테프론에 침적시켜 표면을 합성수지로 코팅한다. 상기 수용홈(111)에 원판상의 마스커를 삽입하고, 액상의 테프론에 함칩하고 꺼내면, 수용홈(111)을 제외한 가공품의 표면이 액상의 테프론을 코팅된다. 함침에 의하여 테프론은 가공품의 기공으로 스며들어 결합 강도를 향상시키고 거친 표면도 매끄럼게 형성된다. 함침은 1회 이상 바람직하게는 3∼4회 실시된다.
상기에서, 슬러리가 공급되는 가공에 사용되는 척 테이블(100)의 제조에서는 수용홈(111)을 마스킹하지 않고, 수용홈(111)을 포함하여 가공품의 표면이 합성수지로 코팅되도록 하는 것도 가능하다.
함침 전, 가공품은 가열되어(제1 가열 단계), 액상의 테프론이 가공품의 표면에 접촉하여 응고되는 것을 방지하고 액상으로 유지되어 가공품 표면을 덮도록 한다. 상기 제1 가열 단계에서의 가열 온도는 40∼50℃ 범위이고, 고르게 가열되도록 하기 위하여, 25분∼40분 가열하는 것이 바람직한다.
표면이 테프론으로 코팅된 가공품은 다시 가열되어(제2 가열 단계), 테프론이 가공품에 견고하게 결합되도록 한다. 테프론은 수용홈(111)을 둘러싼 가장자리까지 코팅된다.
상기와 같이 가공품의 표면에 테프론이 코팅되고, 수용홈(111)에 다공성 세라믹 재질의 유지부재(120)가 삽입되며 유지부재(120)와 하우징(110)이 결합된다(결합단계). 유지부재(120)의 외경은 수용홈(111)의 내경 보다 미소 크게 형성된다. 상기 유지부재(120)는 하우징(110)의 수용홈(111)에 억지 끼워 맞춤 또는 중간 끼워 맞춤 결합된다. 유지부재(120)의 배면과 수용홈(111)의 바닥면 사이에 본드 등과 같은 접착제가 게재되어 유지부재(120)가 수용홈(111)에 접착 결합될 수 있다. 상기 접착재는 도전성 접착재가 사용된다.
하우징(110)의 수용홈(111)에 다공성 세라믹 재질의 유지부재(120)가 삽입되어 결합되고, 수용홈(111)의 개구된 쪽의 유지부재(120) 노출면과 수용홈(111) 주위의 제2 가공품을 일체로 연마하여 가장자리면(117)과 유지부재 노출면을 동일 평면으로 형성된다(평면연마 단계, ST-150). 상기 평면연마 단계(ST-150)에서 수용홈(111)의 가장자리면을 덮고 있던 테프론 코팅층이 제거되어, 가장자리면(117)이 노출된다.
100: 척 테이블 110: 하우징
120: 유지부재

Claims (6)

  1. 일측에 오목한 수용홈(111)이 형성되고 상기 수용홈(111)의 바닥면으로 연통된 흡입공(113)이 형성된 판상의 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 수용홈(111)에 삽입되어 수용되며 다공성 세라믹 재질로 이루어진 판상의 유지부재(120)를 포함하며; 상기 하우징(110)은 탄소 재질로 형성되며;
    상기 하우징(110)에는 수용홈(111)의 주위로 평면인 가장자리면(117)이 구비하고; 가열된 하우징(110)이 액상 테프론에 함침되어 상기 하우징(110)의 표면을 덮으며 기공으로 스며들어 형성된 테프론 코팅층(130)을 더 포함하며, 상기 수용홈(111)의 개구된 쪽의 유지부재(120)의 노출면과 수용홈(111) 주위가 일체로 연마되어 가장자리면(117)을 덮는 테프론 코팅층이 제거되어 상기 가장자리면(117)은 코팅층(130)에 덮이지 않고 노출되며;
    상기 수용홈(111)의 바닥면에는 흡입공(113)으로부터 방사상으로 연장된 복수의 제1 오목부(114)와, 상기 흡입공(113)과 동심원을 이루며 반경 방향으로 이격되며 제1 오목부(114)와 교차하는 복수의 제2 오목부(116)가 오목하게 형성되며;
    상기 유지부재(120)의 배면과 수용홈(111)의 바닥면 사이에 도전성 접착제가 게재되어 유지부재(120)가 수용홈(111)에 접착 결합되는 것을 특징으로 하는 척 테이블(100).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 기재된 척 테이블을 제조하는 방법에 있어서, 탄소 재질의 판상의 하우징용 소재가 준비되는 소재 준비 단계와, 상기 판상의 하우징용 소재를 절삭 가공하여 수용홈(111)과 흡입공(113)을 형성하여 제1 가공품을 제조하는 제1 가공단계(ST-110)와, 상기 제1 가공단계(ST-110)에서 가공된 제1 가공품을 연삭 가공하여 제2 가공품을 제조하는 제2 가공단계(ST-120)와, 제2 가공품을 테프론으로 코팅하는 표면처리 단계(ST-130)와, 상기 수용홈(111)에 다공성 세라믹 재질인 판상의 유지부재(120)를 삽입하고 접착제를 매개로 수용홈(111)에 유지부재(120)를 수용 결합시키는 결합단계(ST-140)와, 상기 결합단계(ST-140) 후 수용홈(111)의 개구된 쪽의 유지부재(120) 노출면과 수용홈(111) 주위의 제2 가공품을 일체로 연마하여 가장자리면(117)과 유지부재 노출면을 동일 평면으로 형성하는 평면연마 단계(ST-150)를 포함하며;
    상기 표면처리 단계(ST-130)는 제2 가공품을 가열하는 제1 가열 단계와, 가열된 제2 가공품을 액상의 테프론에 함침시키는 함침단계와, 함침되어 액상 테프론이 표면에 코팅된 제2 가공품을 가열하는 제2 가열단계를 포함하며; 상기 함침단계에서 함침은 1회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 척 테이블 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제4 항에 있어서, 상기 제1 가열 단계에서의 가열 온도는 40∼50℃이고, 가열 시간은 25분∼40분 범위이고; 상기 제2 가열단계에서의 가열온도는 130∼145℃이고 가열 시간은 2∼3시간 범위이며; 상기 함침단계에서 함침은 3∼4회 반복되는 되는 것을 특징으로 하는 척 테이블 제조 방법.
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