KR102220348B1 - 웨이퍼 분리 장치 - Google Patents

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KR102220348B1
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vacuum chuck
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carrier wafer
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사윤기
김병근
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세메스 주식회사
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Abstract

웨이퍼 분리 장치가 개시된다. 상기 웨이퍼 분리 장치는, 디바이스 웨이퍼 상에 캐리어 웨이퍼가 접합층에 의해 임시로 본딩된 웨이퍼 접합체를 지지하며 진공압을 이용하여 상기 디바이스 웨이퍼를 파지하는 하부 진공척과, 상기 하부 진공척 상에 지지된 상기 웨이퍼 접합체의 가장자리 부위들을 따라 소정 간격 이격되도록 배치되며 상기 캐리어 웨이퍼의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 구성되는 복수의 블레이드들과, 상기 하부 진공척의 상부에 배치되며 상기 접합층의 접합력을 감소시키기 위하여 자외선과 적외선을 포함하는 광을 조사하는 광 조사 유닛을 포함한다. 상기 블레이드들은 열팽창률이 서로 다른 이종의 금속들로 이루어진 바이메탈로 구성되어 상기 광 조사에 의해 상방으로 벤딩되며, 상기 캐리어 웨이퍼는 상기 블레이드들의 벤딩에 의해 상기 디바이스 웨이퍼로부터 분리된다.

Description

웨이퍼 분리 장치{WAFER DEBONDING APPARATUS}
본 발명의 실시예들은 웨이퍼 분리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 다이들을 포함하는 디바이스 웨이퍼 상에 임시로 본딩된 캐리어 웨이퍼를 상기 디바이스 웨이퍼로부터 분리하기 위한 웨이퍼 분리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 상기 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼는 다이싱 공정을 통해 복수의 다이들로 분할될 수 있으며, 상기 다이들은 기판 상에 탑재된 후 몰딩 공정을 통해 반도체 패키지들로 제조될 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼 상에 반도체 소자들을 형성한 후 상기 웨이퍼의 두께를 감소시키기 위한 백그라인딩 공정이 수행될 수 있다. 상기 백그라인딩 공정에 의해 두께가 얇아진 웨이퍼는 통상 50㎛ 이하의 얇은 두께를 가질 수 있으며, 상기와 같이 두께가 얇아진 웨이퍼의 핸들링을 용이하게 하기 위해 상기 웨이퍼(이하, 캐리어 웨이퍼와의 구분을 위해 ‘디바이스 웨이퍼’라 함) 상에는 상기 백그라인딩 공정을 수행하기 전에 유리 또는 실리콘과 같은 물질로 이루어지는 캐리어 웨이퍼가 접합층을 통해 본딩될 수 있다. 또한, 상기 백그라인딩 공정이 수행된 후 상기 디바이스 웨이퍼는 다이싱 테이프를 통해 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임에 장착될 수 있다.
상기와 같이 디바이스 웨이퍼 상에 부착된 캐리어 웨이퍼는 후속 공정, 예를 들면, 다이싱 공정을 위해 상기 디바이스 웨이퍼로부터 분리될 수 있다. 상기 디바이스 웨이퍼로부터 캐리어 웨이퍼를 분리하는 공정(debonding process)은 쐐기 형태의 삽입 부재를 이용하여 분리 개시점을 형성하고 상기 분리 개시점으로부터 상기 디바이스 웨이퍼로부터 상기 캐리어 웨이퍼를 분리하는 방법과, 자외선 조사, 레이저 조사, 등의 방법으로 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼 사이의 접합 강도를 감소시킨 후 상기 캐리어 웨이퍼를 상기 디바이스 웨이퍼로부터 분리하는 방법이 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 웨이퍼 분리 장치들은 자외선 조사 유닛 또는 레이저 조사 유닛과, 상기 캐리어 웨이퍼를 분리시키기 위한 상부 진공척을 포함하는 웨이퍼 분리 유닛을 별도로 구비해야 하며, 상기 상부 진공척은 상기 접합 강도보다 큰 힘으로 상기 캐리어 웨이퍼를 진공 흡착해야 하므로 상대적으로 크게 구성되어야 하는 단점이 있다. 특히, 상기 자외선 조사 또는 레이저 조사가 다소 불균일하게 수행되는 경우 상기 접합 강도가 충분히 감소되지 않을 수 있으며, 이 경우 강한 힘으로 상기 캐리어 웨이퍼를 분리하는 동안 상기 캐리어 웨이퍼 또는 상기 디바이스 웨이퍼의 손상이 발생될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0104666호 (공개일자 2012년 09월 24일) 대한민국 등록특허공보 제10-1503326호 (등록일자 2015년 03월 11일) 대한민국 등록특허공보 제10-1617316호 (등록일자 2016년 04월 26일)
본 발명의 실시예들은 디바이스 웨이퍼로부터 캐리어 웨이퍼를 보다 용이하게 분리할 수 있는 개선된 웨이퍼 분리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 분리 장치는, 디바이스 웨이퍼 상에 캐리어 웨이퍼가 접합층에 의해 임시로 본딩된 웨이퍼 접합체를 지지하며 진공압을 이용하여 상기 디바이스 웨이퍼를 파지하는 하부 진공척과, 상기 하부 진공척 상에 지지된 상기 웨이퍼 접합체의 가장자리 부위들을 따라 소정 간격 이격되도록 배치되며 상기 캐리어 웨이퍼의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 구성되는 복수의 블레이드들과, 상기 하부 진공척의 상부에 배치되며 상기 접합층의 접합력을 감소시키기 위하여 자외선과 적외선을 포함하는 광을 조사하는 광 조사 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 블레이드들은 열팽창률이 서로 다른 이종의 금속들로 이루어진 바이메탈로 구성되어 상기 광 조사에 의해 상방으로 벤딩되며, 상기 캐리어 웨이퍼는 상기 블레이드들의 벤딩에 의해 상기 디바이스 웨이퍼로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼 분리 장치는, 상기 블레이드들이 상기 캐리어 웨이퍼의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 상기 블레이드들을 상기 웨이퍼 접합체의 중심 부위를 향하여 이동시키는 블레이드 구동부들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼 분리 장치는, 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 후 상기 블레이드들이 벤딩 이전의 초기 상태로 회복되도록 상기 블레이드들을 냉각시키는 냉각 유닛들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각 유닛들은 상기 블레이드들 상으로 냉각 가스를 분사하는 가스 분사 노즐을 각각 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼 분리 장치는, 상기 블레이드들이 각각 장착되는 마운트 블록들을 더 포함하며, 상기 마운트 블록들에는 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 후 상기 블레이드들을 벤딩 이전의 초기 상태로 회복시키기 위한 냉매를 공급하기 위한 냉각 유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼 분리 장치는, 상기 캐리어 웨이퍼의 상부면을 진공 흡착하기 위한 상부 진공척과, 상기 상부 진공척을 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 상부 척 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼 분리 장치는, 상기 웨이퍼 접합체를 상기 하부 진공척 상에 로드하고 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 후 상기 캐리어 웨이퍼와 상기 디바이스 웨이퍼를 상기 하부 진공척으로부터 언로드하기 위한 웨이퍼 이송 로봇을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 진공척과 상기 상부 척 구동부는 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 후 상기 캐리어 웨이퍼를 픽업하여 상기 웨이퍼 이송 로봇에 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼 분리 장치는, 상기 웨이퍼 이송 로봇에 의해 이송된 상기 웨이퍼 접합체를 상기 하부 진공척 상에 로드하고 상기 디바이스 웨이퍼를 상기 웨이퍼 이송 로봇에 전달하기 위해 상기 웨이퍼 접합체와 상기 디바이스 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 승강 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이퍼 분리 장치는, 상기 웨이퍼 접합체와 상기 디바이스 웨이퍼를 수납하기 위한 제1 카세트와, 상기 캐리어 웨이퍼를 수납하기 위한 제2 카세트를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 블레이드들은 상기 캐리어 웨이퍼의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 배치되고, 상기 광 조사 유닛은 상기 접합층의 접합력을 감소시키고 상기 블레이드들을 가열하기 위해 상기 웨이퍼 접합체와 상기 블레이드들 상으로 자외선 및 적외선을 포함하는 광을 조사할 수 있다. 특히, 상기 블레이드들은 가열에 의해 상방으로 벤딩이 발생되도록 바이메탈로 구성될 수 있으며, 결과적으로 상기 광 조사에 의한 상기 접합층의 접합력 감소와 상기 블레이드들의 벤딩에 의해 상기 캐리어 웨이퍼가 상기 디바이스 웨이퍼로부터 분리될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 접합층의 접합력 감소를 위한 광 조사와 동시에 상기 블레이드들을 이용하여 상기 캐리어 웨이퍼를 상기 디바이스 웨이퍼로부터 분리시킬 수 있으므로 종래 기술에서와 같이 광 조사 유닛과 웨이퍼 분리 유닛을 별도로 구성할 필요가 없고 이에 따라 상기 웨이퍼 분리 장치의 제조 비용이 크게 감소될 수 있다. 또한, 상기 상부 진공척은 상기 디바이스 웨이퍼로부터 상기 캐리어 웨이퍼가 분리된 후 단순히 상기 캐리어 웨이퍼를 픽업하기 위해서만 사용되는 것이므로 종래 기술과 비교하여 크기와 진공 흡착력을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 과정에서 상기 캐리어 웨이퍼 또는 상기 디바이스 웨이퍼의 손상이 충분히 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 분리 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 분리 장치를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 블레이드들을 이용하여 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼로부터 분리하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 확대도들이다.
도 5는 도 2에 도시된 블레이드들을 냉각시키기 위한 냉각 유닛을 설명하는 개략적인 확대도이다.
도 6은 도 5에 도시된 냉각 유닛의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 분리 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 분리 장치를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 분리 장치(100)는 반도체 소자들이 형성된 디바이스 웨이퍼(10; 도 3 참조)로부터 캐리어 웨이퍼(20; 도 3 참조)를 분리하기 위해 사용될 수 있다. 상기 캐리어 웨이퍼(20)는 접합층(30; 도 3 참조)을 통해 상기 디바이스 웨이퍼(10) 상에 임시로 본딩될 수 있다. 상기 디바이스 웨이퍼(10)와 상기 캐리어 웨이퍼(20)가 임시로 본딩된 웨이퍼 접합체(2)는 다이싱 테이프(12; 도 3 참조) 상에 부착된 상태로 제공될 수 있으며, 상기 다이싱 테이프(12)는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(14; 도 3 참조)에 장착될 수 있다.
상기 웨이퍼 분리 장치(100)는, 상기 웨이퍼 접합체(2)를 지지하며 진공압을 이용하여 상기 디바이스 웨이퍼(10)를 파지하는 하부 진공척(102)과, 상기 하부 진공척(102) 상에 지지된 상기 웨이퍼 접합체(2)의 가장자리 부위들을 따라 소정 간격 이격되도록 배치되며 상기 캐리어 웨이퍼(20)의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 구성되는 복수의 블레이드들(110)과, 상기 하부 진공척(102)의 상부에 배치되며 상기 접합층(30)의 접합력을 감소시키기 위하여 자외선과 적외선을 포함하는 광을 조사하는 광 조사 유닛(120)을 포함할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 하부 진공척(102)은 상기 다이싱 테이프(12)의 하부면을 진공 흡착하기 위한 복수의 진공홀들(미도시)을 포함할 수 있으며, 척 스테이지(104) 상에 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 접합층(30)은 자외선 경화형 접착 물질(UV curable PSA(pressure sensitive adhesive)), 예를 들면, 아크릴계 접착 물질로 구성될 수 있으며, 상기 접합층(30)의 접합력은 자외선 조사에 의한 가교 반응을 통해 크게 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 블레이드들(110)은 열팽창률이 서로 다른 이종의 금속들로 이루어진 바이메탈로 구성될 수 있으며, 특히 상기 광 조사에 의해 상방으로 벤딩되도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 상기 캐리어 웨이퍼(20)는 상기 접합층(30)의 접합력 감소와 상기 블레이드들(110)의 벤딩에 의해 상기 디바이스 웨이퍼(10)로부터 분리될 수 있다. 즉, 상기 광 조사 유닛(120)은 자외선을 이용하여 상기 접합층(30)의 접합력을 감소시킬 뿐만 아니라 적외선을 이용하여 상기 블레이드들(110)의 벤딩을 위해 상기 블레이드들(110)을 가열할 수 있다. 이를 위하여 상기 광 조사 유닛(120)은 자외선과 적외선을 모두 제공할 수 있는 광학 램프들(122)을 포함할 수 있다.
상기 척 스테이지(104) 상에는 상기 블레이드들(110)이 상기 캐리어 웨이퍼(20)의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 상기 블레이드들(110)을 상기 웨이퍼 접합체(2)의 중심 부위를 향하여 이동시키는 블레이드 구동부들(112)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 블레이드 구동부들(112)은 상기 하부 진공척(102) 상에 상기 웨이퍼 접합체(2)를 로드하는 동안 상기 웨이퍼 접합체(2)와의 간섭을 방지하기 위하여 상기 블레이드들(110)이 상기 하부 진공척(102)으로부터 멀어지도록 상기 블레이드들(110)을 후진시킬 수 있으며, 상기 웨이퍼 접합체(2)가 상기 하부 진공척(102) 상에 로드된 후 상기 블레이드들(110)을 상기 웨이퍼 접합체(2)를 향하여 전진시킬 수 있다. 이때, 상기 블레이드들(110)의 전방 단부들이 상기 캐리어 웨이퍼(20)와 상기 접합층(30) 사이로 진입될 수 있다. 한편, 도시된 바에 따르면, 4개의 블레이드들(110)이 사용되고 있으나, 상기 블레이드들(110)의 개수는 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 블레이드들을 이용하여 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼로부터 분리하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 확대도들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 웨이퍼 접합체(2)가 상기 하부 진공척(102) 상에 로드되고 이어서 상기 블레이드들(110)이 전진된 후 상기 광 조사 유닛(120)은 상기 접합층(30)의 접합력을 감소시키고 상기 블레이드들(110)을 가열하기 위해 상기 웨이퍼 접합체(2)와 상기 블레이드들(110) 상으로 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 광의 조사에 의해 상기 블레이드들(110)이 가열되면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 블레이드들(110)이 상방으로 벤딩될 수 있으며 아울러 상기 접합층(30)의 접합력이 크게 약화될 수 있다. 결과적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 캐리어 웨이퍼(20)가 가장자리 부위들로부터 중심 부위를 향하여 상기 디바이스 웨이퍼(10)로부터 분리될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 웨이퍼 분리 장치(100)는 상기 캐리어 웨이퍼(20)의 상부면을 진공 흡착하기 위한 상부 진공척(130)과, 상기 상부 진공척(130)을 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 상부 척 구동부(134)와, 상기 웨이퍼 접합체(2)를 상기 하부 진공척(102) 상에 로드하고 상기 캐리어 웨이퍼(20)의 분리 후 상기 캐리어 웨이퍼(20)와 상기 디바이스 웨이퍼(10)를 상기 하부 진공척(102)으로부터 언로드하기 위한 웨이퍼 이송 로봇(140)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 웨이퍼 분리 장치(100)는 상기 웨이퍼 접합체(2)와 상기 디바이스 웨이퍼(10)를 수납하기 위한 제1 카세트(40)와, 상기 캐리어 웨이퍼(20)를 수납하기 위한 제2 카세트(42)를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼 이송 로봇(140)은 상기 제1 카세트(40)로부터 상기 웨이퍼 접합체(2)를 인출하여 상기 하부 진공척(102) 상으로 이송할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼 분리 장치(100)는 상기 웨이퍼 이송 로봇(140)에 의해 이송된 상기 웨이퍼 접합체(2)를 상기 하부 진공척(102) 상에 로드하기 위한 웨이퍼 승강 유닛(150)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 웨이퍼 승강 유닛(150)은 상기 하부 진공척(102)을 통해 수직 방향으로 이동 가능한 리프트 핀들(152)과, 상기 리프트 핀들(152)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 핀 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼 이송 로봇(140)에 의해 상기 하부 진공척(102)의 상부로 이송된 웨이퍼 접합체(2)는 상기 웨이퍼 승강 유닛(150)에 의해 지지될 수 있으며, 상기 웨이퍼 승강 유닛(150)은 상기 웨이퍼 접합체(2)를 하강시킴으로써 상기 하부 진공척(102) 상으로 상기 웨이퍼 접합체(2)를 전달할 수 있다. 상기에서는 일 예로서, 상기 웨이퍼 승강 유닛(150)이 상기 리프트 핀들(152)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 상기 웨이퍼 승강 유닛(150)의 세부 구성은 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
상기 캐리어 웨이퍼(20)가 상기 디바이스 웨이퍼(10)로부터 분리된 후 상기 캐리어 웨이퍼(20)는 상기 상부 진공척(130)과 상기 상부 척 구동부(134)에 의해 픽업될 수 있다. 상기 상부 진공척(130)은 상기 캐리어 웨이퍼(20)를 진공 흡착하기 위한 진공 노즐들(132)을 포함할 수 있으며, 상기 상부 척 구동부(134)는 상기 상부 진공척(130)을 상기 캐리어 웨이퍼(20)의 상부로 수평 이동시키고 상기 진공 노즐(132)에 의해 상기 캐리어 웨이퍼(20)가 픽업될 수 있도록 상기 상부 진공척(130)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 광 조사 유닛(120)은 상기 상부 진공척(130)과의 간섭을 방지하기 위하여 수평 구동부(124)에 의해 상기 하부 진공척(102)의 일측으로 수평 이동될 수 있다.
상기와 같이 상부 진공척(130)에 의해 픽업된 상기 캐리어 웨이퍼(20)는 상기 웨이퍼 이송 로봇(140)으로 전달될 수 있으며, 상기 웨이퍼 이송 로봇(140)은 상기 캐리어 웨이퍼(20)를 상기 제2 카세트(42)에 수납할 수 있다. 또한, 상기 디바이스 웨이퍼(10)는 상기 웨이퍼 승강 유닛(150)에 의해 상승되어 상기 하부 진공척(102)으로부터 언로드될 수 있으며, 상기 웨이퍼 이송 로봇(140)은 상기 상승된 디바이스 웨이퍼(10)를 상기 제1 카세트(40)에 수납할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 블레이드들을 냉각시키기 위한 냉각 유닛을 설명하는 개략적인 확대도이다.
도 5를 참조하면, 상기 웨이퍼 분리 장치(100)는 상기 캐리어 웨이퍼(20)의 분리 후 상기 블레이드들(110)이 벤딩 이전의 초기 상태로 회복되도록 상기 블레이드들(110)을 냉각시키는 냉각 유닛들(160)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 냉각 유닛들(160)은 상기 블레이드들(110) 상으로 냉각 가스를 분사하는 가스 분사 노즐(162)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 분리 장치(100)는 상기 블레이드들(110)이 각각 장착되는 마운트 블록들(114)을 포함할 수 있으며, 상기 마운트 블록들(114)은 상기 블레이드 구동부들(112)에 의해 전진 및 후진될 수 있다. 일 예로서, 상기 가스 분사 노즐들(162)은 상기 마운트 블록들(114)에 각각 장착될 수 있으며, 상기 냉각 가스로서 질소 가스 또는 드라이 에어를 상기 블레이들 상으로 분사할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 냉각 유닛의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 확대도이다.
도 6을 참조하면, 상기 마운트 블록들(114)에는 상기 블레이드들(110)을 벤딩 이전의 초기 상태로 회복시키기 위한 냉각 유로(116)가 구비될 수 있으며, 상기 냉각 유로(116)에는 상기 블레이드들(110)을 냉각시키기 위한 냉매, 일 예로서, 질소 가스 또는 드라이 에어가 공급될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 블레이드들(110)은 상기 캐리어 웨이퍼(20)의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 배치되고, 상기 광 조사 유닛(120)은 상기 접합층(30)의 접합력을 감소시키고 상기 블레이드들(110)을 가열하기 위해 상기 웨이퍼 접합체(2)와 상기 블레이드들(110) 상으로 자외선 및 적외선을 포함하는 광을 조사할 수 있다. 특히, 상기 블레이드들(110)은 가열에 의해 상방으로 벤딩이 발생되도록 바이메탈로 구성될 수 있으며, 상기 광 조사에 의한 상기 접합층(30)의 접합력 감소와 상기 블레이드들(110)의 벤딩에 의해 상기 캐리어 웨이퍼(20)가 상기 디바이스 웨이퍼(10)로부터 분리될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 접합층(30)의 접합력 감소를 위한 광 조사와 동시에 상기 블레이드들(110)을 이용하여 상기 캐리어 웨이퍼(20)를 상기 디바이스 웨이퍼(10)로부터 분리시킬 수 있으므로 종래 기술에서와 같이 광 조사 유닛과 웨이퍼 분리 유닛을 별도로 구성할 필요가 없고 이에 따라 상기 웨이퍼 분리 장치(100)의 제조 비용이 크게 감소될 수 있다. 또한, 상기 상부 진공척(130)은 상기 디바이스 웨이퍼(10)로부터 상기 캐리어 웨이퍼(20)가 분리된 후 상기 캐리어 웨이퍼(20)를 픽업하기 위해 사용되는 것이므로 종래 기술과 비교하여 크기와 진공 흡착력을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 캐리어 웨이퍼(20)의 분리 과정에서 상기 캐리어 웨이퍼(20) 또는 상기 디바이스 웨이퍼(10)의 손상이 충분히 방지될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
2 : 웨이퍼 접합체 10 : 디바이스 웨이퍼
20 : 캐리어 웨이퍼 30 : 접합층
40 : 제1 카세트 42 : 제2 카세트
100 : 웨이퍼 분리 장치 102 : 하부 진공척
104 : 척 스테이지 110 : 블레이드
112 : 블레이드 구동부 114 : 마운트 블록
120 : 광 조사 유닛 122 : 광학 램프
130 : 상부 진공척 132 : 진공 노즐
140 : 웨이퍼 이송 로봇 150 : 웨이퍼 승강 유닛
160 : 냉각 유닛

Claims (10)

  1. 디바이스 웨이퍼 상에 캐리어 웨이퍼가 접합층에 의해 임시로 본딩된 웨이퍼 접합체를 지지하며 진공압을 이용하여 상기 디바이스 웨이퍼를 파지하는 하부 진공척;
    상기 하부 진공척 상에 지지된 상기 웨이퍼 접합체의 가장자리 부위들을 따라 소정 간격 이격되도록 배치되며 상기 캐리어 웨이퍼의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 구성되는 복수의 블레이드들; 및
    상기 하부 진공척의 상부에 배치되며 상기 접합층의 접합력을 감소시키기 위하여 자외선과 적외선을 포함하는 광을 조사하는 광 조사 유닛을 포함하되,
    상기 블레이드들은 열팽창률이 서로 다른 이종의 금속들로 이루어진 바이메탈로 구성되어 상기 광 조사에 의해 상방으로 벤딩되며, 상기 캐리어 웨이퍼는 상기 블레이드들의 벤딩에 의해 상기 디바이스 웨이퍼로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 블레이드들이 상기 캐리어 웨이퍼의 가장자리 부위들의 하부면에 밀착되도록 상기 블레이드들을 상기 웨이퍼 접합체의 중심 부위를 향하여 이동시키는 블레이드 구동부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 후 상기 블레이드들이 벤딩 이전의 초기 상태로 회복되도록 상기 블레이드들을 냉각시키는 냉각 유닛들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉각 유닛들은 상기 블레이드들 상으로 냉각 가스를 분사하는 가스 분사 노즐을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 블레이드들이 각각 장착되는 마운트 블록들을 더 포함하며,
    상기 마운트 블록들에는 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 후 상기 블레이드들을 벤딩 이전의 초기 상태로 회복시키기 위한 냉매를 공급하기 위한 냉각 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 웨이퍼의 상부면을 진공 흡착하기 위한 상부 진공척과,
    상기 상부 진공척을 수직 및 수평 방향으로 이동시키는 상부 척 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 웨이퍼 접합체를 상기 하부 진공척 상에 로드하고 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 후 상기 캐리어 웨이퍼와 상기 디바이스 웨이퍼를 상기 하부 진공척으로부터 언로드하기 위한 웨이퍼 이송 로봇을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 상부 진공척과 상기 상부 척 구동부는 상기 캐리어 웨이퍼의 분리 후 상기 캐리어 웨이퍼를 픽업하여 상기 웨이퍼 이송 로봇에 전달하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 웨이퍼 이송 로봇에 의해 이송된 상기 웨이퍼 접합체를 상기 하부 진공척 상에 로드하고 상기 디바이스 웨이퍼를 상기 웨이퍼 이송 로봇에 전달하기 위해 상기 웨이퍼 접합체와 상기 디바이스 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 승강 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 웨이퍼 접합체와 상기 디바이스 웨이퍼를 수납하기 위한 제1 카세트와,
    상기 캐리어 웨이퍼를 수납하기 위한 제2 카세트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 분리 장치.
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