KR102365819B1 - 웨이퍼 클램핑 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 클램핑 장치가 제공된다. 상기 웨이퍼 클램핑 장치는, 웨이퍼의 하부에 배치되고, 상기 웨이퍼를 지지하는 복수 개의 서포트 핀(pin), 및 상기 웨이퍼의 측부에 배치되고, 상기 웨이퍼의 측부에 직접 접촉하여 상기 웨이퍼를 가압하는 사이드 클램프를 포함하고, 상기 사이드 클램프는, 제1 방향 또는 제2 방향으로 상기 웨이퍼를 가압하고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다른 방향이다.

Description

웨이퍼 클램핑 장치{Apparatus for clamping a wafer}
본 발명은 웨이퍼 클램핑 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 상에 포토리소그래피, 식각, 이온 주입, 확산, 금속 증착, 연마, 세정 등의 다양한 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여, 복수의 회로패턴을 적층하는 것으로 제조된다.
이러한 반도체 소자로 제조되기까지 웨이퍼는 각각 단위 공정을 수행하는 반도체 소자 제조 설비로 이송이 이루어질 뿐만 아니라 상기 반도체 소자 제조 설비내에서도 공정 수행 위치에 적절하게 고정되어 있을 필요가 있다.
따라서, 반도체 제조 설비에서는 웨이퍼와 같은 반송 대상물의 이송은 이송용 로봇의 암(arm)에 설치되는 웨이퍼 이송용 핑거를 이용하여 수행하고 있으며, 이러한 웨이퍼 이송용 핑거에 의해 로딩된 웨이퍼는 다른 부가적인 요소에 의해 지지되어 공정이 수행될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고속 열 처리 공정 수행 중에 웨이퍼 손상을 방지하기 위한 사이드 클램프를 포함하는 웨이퍼 클램핑 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 고속 열 처리 공정 수행 중에 웨이퍼 파손에 의한 열 처리 설비 파손을 방지하도록 웨이퍼 진동에 의해 발생되는 웨이퍼 변형을 방지할 수 있는 사이드 클램프를 포함하는 웨이퍼 클램핑 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 웨이퍼 클램핑 장치의 일 면(aspect)은, 웨이퍼의 하부에 배치되고, 상기 웨이퍼를 지지하는 복수 개의 서포트 핀(pin), 및 상기 웨이퍼의 측부에 배치되고, 상기 웨이퍼의 측부에 직접 접촉하여 상기 웨이퍼를 가압하는 사이드 클램프를 포함하고, 상기 사이드 클램프는, 제1 방향 또는 제2 방향으로 상기 웨이퍼를 가압하고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다른 방향이다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프와 연결되고, 상기 사이드 클램프에 탄성력을 제공하는 사이드 클램핑 탄성체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는 접촉부와 돌출부를 포함하고, 상기 접촉부는 상기 웨이퍼의 측부와 접촉하고, 상기 돌출부는 상기 웨이퍼의 측부와 비접촉할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 돌출부는 상기 웨이퍼의 상면과 오버랩되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 돌출부는 상기 접촉부에 대해 경사진 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는, 상기 접촉부와 상기 돌출부를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 연결부는 상기 접촉부에 대해 제1 각을 갖도록 경사지게 형성되고, 상기 돌출부는 상기 접촉부에 대해 상기 제1 각과 다른 제2 각을 갖도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 방향은 상기 웨이퍼의 내부 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직인 방향일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 방향은 상기 웨이퍼의 하부 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 웨이퍼의 상부 방향일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는 복수 개 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는 4개 형성되고, 상기 4개의 사이드 클램프는 직교 좌표의 축 상에 각각 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프가 형성된 위치에 대응하도록 상기 복수 개의 서포트 핀이 형성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 웨이퍼 클램핑 장치의 다른 면(aspect)은, 웨이퍼를 수용하는 챔버, 상기 웨이퍼의 하부에 평면 형태로 형성된 플레인 플레이트(plane plate), 상기 플레인 플레이트 상에 상기 웨이퍼를 지지하도록 형성된 서포트 핀(pin), 상기 챔버의 측부에 형성되고, 상기 웨이퍼의 측부에 직접 접촉하여 상기 웨이퍼를 가압하는 사이드 클램프, 및 상기 사이드 클램프와 연결되고, 상기 사이드 클램프에 탄성력을 제공하는 사이드 클램핑 탄성체를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는, 제1 방향 또는 제2 방향으로 상기 웨이퍼를 가압하고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다른 방향일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는 접촉부와 돌출부를 포함하고, 상기 접촉부는 상기 웨이퍼의 측부와 접촉하고, 상기 돌출부는 상기 웨이퍼의 측부와 비접촉할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 돌출부는 상기 웨이퍼의 상면과 오버랩되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 돌출부는 상기 접촉부에 대해 경사진 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는, 상기 접촉부와 상기 돌출부를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 연결부는 상기 접촉부에 대해 제1 각을 갖도록 경사지게 형성되고, 상기 돌출부는 상기 접촉부에 대해 상기 제1 각과 다른 제2 각을 갖도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 방향은 상기 웨이퍼의 내부 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직인 방향일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 방향은 상기 웨이퍼의 하부 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 웨이퍼의 상부 방향일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는 복수 개 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프는 4개 형성되고, 상기 4개의 사이드 클램프는 직교 좌표의 축 상에 각각 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 사이드 클램프가 형성된 위치에 대응하도록 4개의 서포트 핀이 형성될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 고속 어닐링 공정 설비를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대 도시한 것이다.
도 3은 웨이퍼가 변형되는 형태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치에 의해 고정된 웨이퍼를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치의 개념도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치의 개념도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치의 개념도이다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 이용하여 제조한 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템의 블록도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 이용하여 제조한 반도체 장치를 적용할 수 있는 예시적인 반도체 시스템이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명은 고속 어닐링 공정 과정 중 열에너지로 인한 웨이퍼 변형과 파손을 최소화하기 위하여 종래의 고속 어닐링 공정 설비에 용이하게 장착할 수 있는 웨이퍼 사이드 클램프를 제공한다.
고속 어닐링 공정 설비 중, 핀(pin) 구조는 웨이퍼를 지지하여 열전달 효율성이나 균일도를 향상시키는 용도로 사용된다. 그러나 핀은 운동 및 변형하는 웨이퍼와 국부적으로 접촉하여 충격 에너지를 집중시켜 고속 어닐링 공정에서 웨이퍼 파손의 원인이 된다. 웨이퍼의 파손은 직접적인 손실로 이어질 뿐만 아니라 설비 파손 등 심각한 2차 피해를 야기 시킨다.
종래의 설비 구조는 클램프와 웨이퍼의 화학적 상호 작용을 막는 목적을 가지는 반면, 본 발명에 따른 설비 구조에서는 웨이퍼의 지지, 효과적 고정, 운동(밴딩, 진동, 점핑) 에너지의 흡수를 통한 웨이퍼 파손 방지를 그 목적으로 한다. 즉, 종래의 설비 구조는 웨이퍼를 정적으로 고정하는 장치에 관한 것이다. 반면, 본 발명에 따른 설비 구조에서는 주로 웨이퍼와 동적인 상호 작용을 하며, 이를 통해서 웨이퍼의 지지, 효과적 고정, 운동(밴딩, 진동, 점핑) 에너지의 흡수를 통한 웨이퍼 파손을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2에는 고속 어닐링 공정 설비에 관해 도시되어 있다. 도 1은 고속 어닐링 공정 설비를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 일부를 확대 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 고속 어닐링 공정 설비에는, 챔버(10), 플레인 플레이트(11), 서포트 핀(12), 웨이퍼 리프팅 클램프(13) 등이 포함된다.
챔버(10)는 웨이퍼(W)를 수용하는 공간이다. 예를 들어, 챔버(10)는 복수 개 형성될 수 있다. 웨이퍼 이송 장치를 이용하여, 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내로 이송시킬 수 있다.
플레인 플레이트(11)는 챔버(10)를 정의하는 하부면으로서, 웨이퍼(W) 하부에 배치되는 평면 형태의 플레이트이다. 플레인 플레이트(11)는 웨이퍼(W)의 뒤틀림(warpage) 방지를 위해 웨이퍼(W) 하부를 보호하는 용도로 이용된다. 플레인 플레이트(11)는, 예를 들어, 합성 쿼츠(quartz)로 형성될 수 있다.
서포트 핀(12)은 플레인 플레이트(11) 상에 형성되며, 웨이퍼(W)를 지지하는 역할을 한다. 서포트 핀(12)은 고속 어닐링 공정 중에, 웨이퍼(W)의 운동 에너지를 흡수하거나 최소화하는 역할을 할 수 없어, 웨이퍼(W) 파손의 원인이 될 수 있다. 서포트 핀(12)은, 예를 들어, 금속 또는 쿼츠(quartz)를 이용하여 형성할 수 있다.
웨이퍼 리프팅 클램프(13)는 웨이퍼 암(arm)을 보조하는 역할을 하고, 웨이퍼(W) 센터 포지셔닝을 위해 이용될 수 있다. 웨이퍼 리프팅 클램프(13)는, 예를 들어, 알루미늄(Aluminum) 또는 쿼츠(quartz)를 이용하여 형성할 수 있다.
도 3은 웨이퍼가 변형되는 형태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 고속 어닐링 공정 설비에서 웨이퍼(W)를 지지할 수 있는 서포트 핀(12) 위에 웨이퍼(W)가 놓여있는 것이 나타나있다. 웨이퍼(W)를 지지하는 서포트 핀(12)의 구조를 보면 고속 어닐링 공정 중 웨이퍼(W)의 운동 에너지를 흡수하거나 최소화하는 장치가 없어 웨이퍼(W)의 변형이나 손상을 초래할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)가 파손되고, 파손된 웨이퍼에 의해 고속 어닐링 공정 설비 자체가 파손될 수도 있다.
구체적으로, 열에너지를 과하게 받은 웨이퍼(W)는 플레인 플레이트(11) 상에서 상하로 운동하게 되어 변형을 일으키며, 서포트 핀(12)은 그러한 웨이퍼(W)와 접촉하여 충격에너지를 집중시키는 원인이 된다. 이러한 웨이퍼(W)의 변형은 웨이퍼(W)의 균열에 따른 웨이퍼 칩 취득수를 하강시키는 주요한 원인이 된다.
본 발명의 목적은 고속 어닐링 공정에서 웨이퍼 파손을 감소시켜 직접적인 웨이퍼의 손실을 막아 웨이퍼의 칩 취득수를 향상시키는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 반도체 웨이퍼의 운동과 변형을 최소화 하여 열에너지의 절감과 2차 설비 손실의 피해, 즉 파손 시에 필요한 유지 보수 및 교환 과정을 줄임으로써 고속 어닐링 설비의 양산성을 유지하는 것이다.
이하에서, 도 4 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치에 의해 고정된 웨이퍼를 도시한 것이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치의 개념도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(1)는, 웨이퍼(W)의 하부에 배치되고 웨이퍼(W)를 지지하는 서포트 핀(100)과, 웨이퍼(W)의 측부에 배치되고 웨이퍼(W)에 접촉하여 가압하는 사이드 클램프(110)를 포함한다. 이 때, 사이드 클램프(110)는 웨이퍼(W)가 제1 방향(D1)으로 휘어져 변형되는 경우, 웨이퍼(W)에 대해 제2 방향(D2)으로 가압하여 웨이퍼(W)의 변형을 억제하도록 형성될 수 있다.
또한, 웨이퍼 클램핑 장치(1)는, 사이드 클램핑 탄성체(120를 더 포함할 수 있다. 사이드 클램핑 탄성체(120)는 사이드 클램프(110)와 연결되고, 웨이퍼(W)의 변형을 억제하도록 사이드 클램프(110)에 탄성력을 제공하도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(1)는 고속 어닐링 공정 또는 플래쉬 고속 어닐링 공정에서, 웨이퍼(W)와 접촉하고 있는 서포트 핀(100) 등과 같은 구조물과의 접촉 스트레스를 줄이기 위해 형성된다. 웨이퍼 클램핑 장치(1)는 서포트 핀(100) 구조와 결합하여 웨이퍼(W)의 사이드 에지 부분과 직접 접촉을 최소화한 사이드 클램프(110)와, 힘의 세기 및 반응 속도를 적절하게 조절할 수 있는 사이드 클램핑 탄성체(120)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 클램프 장치(1)에서 사이드 클램프(110) 및 사이드 클램핑 탄성체(120)의 사용 예시가 나타나 있다.
본 발명에 따른 사이드 클램프(110) 구조가 효과적으로 작용하기 위해서, 서포트 핀(100), 웨이퍼(W), 사이드 클램프(110)가 적절한 위치에 적절한 개수로 배열되어야 한다. 또한, 사이드 클램프(110)가 웨이퍼(W)에 작용하는 힘의 방향은 사이드 클램프 구조(접촉 각도)에 의해 결정되며, 힘의 세기 및 반응 속도는 스프링, 옵저버, 전자석 등의 장치를 통해서 최적화할 수 있다.
즉, 접촉하는 웨이퍼의 변위를 최소화함과 동시에 이 변위 에너지를 효과적으로 흡수하기 위해서, 힘의 세기 및 반응 속도가 최적화되어야 하며, 이는 스프링, 옵저버, 전자석 등의 장치를 통해서 최적화될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)와 사이드 클램프(110)의 접촉에 의해서 발생될 수 있는 웨이퍼(W) 상의 스크레치 등을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(1)에서는, 웨이퍼(W) 에지로부터 최적화된 거리에 4개의 서포트 핀(100)과 사이드 클램프(110)가 형성될 수 있다. 웨이퍼(W) 하부의 서포트 핀(100)은 균일하게 배열되어야 하며, 사이드 클램프(110)는 서포트 핀(100)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 사이드 클램프(110)는 서포트 핀(100)과 접촉하고 있는 웨이퍼(W)의 열 변형에 의한 운동 변위를 막고, 그 에너지를 효과적으로 흡수하여 접촉 스트레스를 최소화하기 위해, 웨이퍼(W)의 사이드 에지 부분과 직접 접촉을 최소화 되게 형성되어야 한다. 웨이퍼(W)의 변형이 X축과 Y축 방향으로 동시에 발생하므로 사이드 클램프(110) 역시 서포트 핀(100)과 연동되어 웨이퍼(W)에 수평 방향의 힘 및 수직 방향의 힘을 전달하거나 받게 형성되어야 한다.
본 발명에 따르면 사이드 클램프(110)와 웨이퍼(W) 상호간에 작용하는 힘은 기계적, 공기 유체 역학적, 및 전기적으로 제어될 수 있으며, 이를 통해서 적절하게 조절되는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(1)를 상세하게 설명하고자 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(1)는 센터링용 탄성체 외에 사이드 클램프(110)의 웨이퍼(W) 컨택 힘(force) 유지 및 웨이퍼(W) 모션 에너지 흡수용 탄성체(즉, 사이드 클램핑 탄성체(120))를 포함한다.
사이드 클램핑 탄성체(120)는 웨이퍼(W)의 운동에너지를 흡수거나 유지하여 웨이퍼(W)의 변형을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(1)는 서포트 핀(100)과 사이드 클램프(110)를 포함한다. 특히, 사이드 클램프(110)에는 사이드 클램핑 탄성체(120)이 연결되어 있다.
구체적으로, 웨이퍼(W)를 지지하는 서포트 핀(100)은 웨이퍼(W)의 하부에 배치되고, 웨이퍼(W)에 접촉하여 가압하는 사이드 클램프(110)는 웨이퍼의 측부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 서포트 핀(100)과 사이드 클램프(110)는 복수 개 형성될 수 있으며, 필요에 따라 적절한 개수로 형성될 수 있다.
사이드 클램프(110)는 접촉부(111)와 돌출부(113)를 포함하고, 접촉부(111)는 웨이퍼(W)의 측부와 접촉하고 돌출부(113)는 웨이퍼(W)의 측부와 비접촉할 수 있다. 또한, 돌출부(113)는 웨이퍼(W)의 상면과 오버랩 되도록 형성될 수 있다.
돌출부(113)는 접촉부(111)에 대해 경사진 형태로 형성되며, 접촉부(111)와 돌출부(113)를 연결하는 연결부(112)를 더 포함할 수 있다. 연결부(112)는 접촉부(111)에 대해 제1 각(θ1)을 갖도록 경사지게 형성되고, 돌출부(113)는 접촉부(111)에 대해 제2 각(θ2)을 갖도록 경사지게 형성될 수 있다.
사이드 클램프(110)는 플래쉬 고속 어닐링 공정에서 웨이퍼(W)가 견딜 수 있는 임계 이상의 열에너지가 전달되어 고속으로 운동하거나 진동하는 웨이퍼(W)의 운동 변위를 막고 그 에너지를 효과적으로 흡수하여 접촉 스트레스를 최소화할 수 있다.
예를 들어, 사이드 클램프(110)는 4개 형성되고, 4개의 사이드 클램프(110)는 직교 좌표의 축 상에 각각 배치될 수 있다. 웨이퍼(W) 하부의 서포트 핀(100)은 웨이퍼 에지로부터의 최적화된 거리에 균일하게 배열되어야 하며 4개의 서포트 핀(100)이 형성되어, 사이드 클램프(110)와 서포트 핀(100)이 각각 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 내지 도 11에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따르면, 웨이퍼(W)를 지지하고 있는 서포트 핀(100)과 웨이퍼 옆과 위쪽에 마찰을 최소화하여 위치한 사이드 클램프(110) 및 사이드 클램프(110)에 연결된 사이드 클램핑 탄성체(120)가 상호 작용하여 웨이퍼(W)에 전달되는 열에너지에 의해 발생된 웨이퍼(W)의 운동에너지를 최적으로 흡수할 수 있다.
고속 어닐링 공정에서 열에너지를 과하게 받은 웨이퍼(W)가 진동, 점핑 등 필요한 운동을 하게되며, 이에 따라, 웨이퍼(W)가 파손될 수 있고, 또한 웨이퍼(W)의 운동을 효과적으로 지지하지 못하여 웨이퍼(W)가 변형되거나 깨지는 현상이 발생할 수 있다.
이러한 현상을 방지하기 위하여 웨이퍼(W)의 운동에너지를 효과적으로 흡수하고 고정하기 위하여 사이드 클램프(110) 옆에 웨이퍼(W) 컨택 힘(force) 유지 및 웨이퍼(W) 모션 에너지 흡수용 스프링이 위치할 수 있다.
도 9를 참조하면, 임계 이상의 열에너지를 받지 않은 웨이퍼(W)의 상태에서는 웨이퍼(W)와 사이드 클램프(110), 사이드 클램핑 탄성체(120)의 움직임은 없다. 도 7을 참조하면, 순간적으로 높은 열에너지를 받은 웨이퍼(W)가 사이드 클램프(110) 방향(D3)으로 진동하고, 도 11을 참조하면, 웨이퍼(W)가 사이드 클램프(110) 반대 방향(D2)으로 움직인다. 본 발명에 따른 사이드 클램프(110)는 웨이퍼(W)와 효과적으로 상호 작용하여 사이드 클램프(110)와 사이드 클램핑 탄성체(120)가 그 운동 에너지를 흡수할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W) 자체의 밴딩 스트레스에 의한 파괴 또는 내부 구조물과 2차 충돌에 의한 웨이퍼(W) 파손을 방지할 수 있다.
사이드 클램프(110)는 웨이퍼(W) 무게에 의해서 사이드 클램핑 탄성체(120) 측으로 밀려지면서 충격을 흡수함과 동시에 사이드 클램핑 탄성체(120)는 탄성복원력을 갖도록 수축될 수 있다. 사이드 클램프(110)는 웨이퍼의 외측면에 점접촉되고, 이러한 점접촉 상태는 사이드 클램핑 탄성체(120)의 탄성복원력에 의해서 유지되는 것이다.
도 9에 따르면 웨이퍼(W)의 운동에너지는 사이드 클램프와 스프링에 의해 효과적으로 흡수되어 웨이퍼(W)의 불필요한 운동을 막을 수 있다. 서포트 핀(100)과 사이드 클램프(110)의 결합은 운동 중인 웨이퍼(W)를 효과적으로 고정할 수 있다.
도 8 및 도 10을 참조하면 웨이퍼(W)의 점핑 및 진동에 따른 웨이퍼(W) 운동이 발생한다. 이러한 웨이퍼(W)의 움직임은 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향의 변형을 발생시킬 수 있다. 사이드 클램프(110)는 구조적으로 웨이퍼(W)의 수직 방향의 변형에 따른 변위에 대응할 수 있게 만들어져야 한다.
마지막으로, 웨이퍼(W)의 가장자리에서 서포트 핀(100)과 사이드 클램프(110)는 각각 독립적으로 작용할 수 있으며, 또한 둘이 결합하여 작용할 수 있다. 결국 서포트 핀(100)과 사이드 클램프(110) 구조는 웨이퍼(W)의 수평 방향의 변형(팽창과 수축)뿐만 아니라 수직 방향의 변형(구부러짐과 휨)을 동시에 대응할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 웨이퍼 클램핑 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 도시한 것이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(2)는 사이드 클램프(115)를 3개 포함할 수 있다.
필요에 따라, 사이드 클램프(115)는 적절한 개수로 형성될 수 있으며, 비용을 줄이기 위해, 사이드 클램프(115)는 3개 형성될 수 있다. 또한, 사이드 클램프(115)가 3개 형성되는 경우, 4개 형성되는 경우에 비하여, 고속 어닐링 공정에서 웨이퍼(W)가 마스킹 되는 면적이 감소할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치의 개념도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다..
도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(3)는 사이드 클램프(117)가 제1 돌출부(113a) 및 제2 돌출부(113b)를 포함할 수 있다.
웨이퍼(W)가 하부 방향으로 진동하는 경우에도, 이에 따른 웨이퍼(W)의 변형을 감소시키기 위해, 사이드 클램프(117)에는 제2 돌출부(113b)를 더 형성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치의 개념도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 설명한 것과 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다..
도 14를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치(4)는 수평 방향의 사이드 클램핑 탄성체(120)와 수직 방향의 사이드 클램핑 탄성체(121, 122)가 형성될 수 있다.
사이드 클램프(110)가 수평 방향으로 진동하는 경우뿐만 아니라, 수직 방향으로 진동하는 경우에도 탄성복원력을 제공할 수 있도록 수직 방향으로 형성된 사이드 클램핑 탄성체(121, 122)가 더 형성될 수 있다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 이용하여 제조한 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템의 블록도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자 시스템(4100)은 컨트롤러(4110), 입출력 장치(4120, I/O), 기억 장치(4130, memory device), 인터페이스(4140) 및 버스(4150, bus)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(4110), 입출력 장치(4120), 기억 장치(4130) 및/또는 인터페이스(4140)는 버스(4150)를 통하여 서로 결합 될 수 있다. 버스(4150)는 데이터들이 이동되는 통로(path)에 해당한다.
컨트롤러(4110)는 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세스, 마이크로컨트롤러, 및 이들과 유사한 기능을 수행할 수 있는 논리 소자들 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입출력 장치(4120)는 키패드(keypad), 키보드 및 디스플레이 장치 등을 포함할 수 있다.
기억 장치(4130)는 데이터 및/또는 명령어 등을 저장할 수 있다.
인터페이스(4140)는 통신 네트워크로 데이터를 전송하거나 통신 네트워크로부터 데이터를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 인터페이스(4140)는 유선 또는 무선 형태일 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(4140)는 안테나 또는 유무선 트랜시버 등을 포함할 수 있다.
도시하지 않았지만, 전자 시스템(4100)은 컨트롤러(4110)의 동작을 향상시키기 위한 동작 메모리로서, 고속의 디램 및/또는 에스램 등을 더 포함할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치는 기억 장치(4130) 내에 제공되거나, 컨트롤러(4110), 입출력 장치(4120, I/O) 등의 일부로 제공될 수 있다.
전자 시스템(4100)은 개인 휴대용 정보 단말기(PDA, personal digital assistant) 포터블 컴퓨터(portable computer), 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 디지털 뮤직 플레이어(digital music player), 메모리 카드(memory card), 또는 정보를 무선환경에서 송신 및/또는 수신할 수 있는 모든 전자 제품에 적용될 수 있다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 이용하여 제조한 반도체 장치를 적용할 수 있는 예시적인 반도체 시스템이다.
도 16은 태블릿 PC이고, 도 17은 노트북을 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 광 생성 장치를 이용하여 제조한 반도체 장치는 태블릿 PC, 노트북 등에 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 광 생성 장치를 이용하여 제조한 반도체 장치는 예시하지 않은 다른 집적 회로 장치에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 챔버 11: 플레인 플레이트
12: 서포트 핀 13: 웨이퍼 리프팅 클램프
100: 서포트 핀 110: 사이드 클램프
111: 접촉부 112: 연결부
113: 돌출부 120: 사이드 클램핑 탄성체

Claims (10)

  1. 웨이퍼의 하부에 배치되고, 상기 웨이퍼를 지지하는 복수 개의 서포트 핀(pin); 및
    상기 웨이퍼의 측부에 배치되고, 상기 웨이퍼의 측부와 접촉하는 접촉부 및 상기 웨이퍼의 측부와 비접촉하는 돌출부를 포함하고, 상기 웨이퍼의 측부에 직접 접촉하여 상기 웨이퍼를 가압하는 사이드 클램프를 포함하고,
    상기 사이드 클램프는, 상기 웨이퍼의 내부 방향인 제1 방향 또는 상기 웨이퍼의 상면에 수직인 제2 방향으로 상기 웨이퍼를 가압하고,
    상기 사이드 클램프의 상기 접촉부는 상기 웨이퍼의 측부와 접촉한 상태로 상기 제2 방향으로 움직이는 웨이퍼 클램핑 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 사이드 클램프와 연결되고, 상기 사이드 클램프에 탄성력을 제공하는 사이드 클램핑 탄성체를 더 포함하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 웨이퍼의 상면과 오버랩되도록 형성된 웨이퍼 클램핑 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 접촉부에 대해 경사진 형태로 형성된 웨이퍼 클램핑 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 사이드 클램프는, 상기 접촉부와 상기 돌출부를 연결하는 연결부를 더 포함하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 접촉부에 대해 제1 각을 갖도록 경사지게 형성되고, 상기 돌출부는 상기 접촉부에 대해 상기 제1 각과 다른 제2 각을 갖도록 경사지게 형성된 웨이퍼 클램핑 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 사이드 클램프는 복수 개 형성된 웨이퍼 클램핑 장치.
  10. 웨이퍼를 수용하는 챔버;
    상기 웨이퍼의 하부에 평면 형태로 형성된 플레인 플레이트(plane plate);
    상기 플레인 플레이트 상에 상기 웨이퍼를 지지하도록 형성된 서포트 핀(pin);
    상기 챔버의 측부에 형성되고, 상기 웨이퍼의 측부와 접촉하는 접촉부 및 상기 웨이퍼의 측부와 비접촉하는 돌출부를 포함하고, 상기 웨이퍼의 측부에 직접 접촉하여 상기 웨이퍼를 가압하는 사이드 클램프; 및
    상기 사이드 클램프와 연결되고, 상기 사이드 클램프에 탄성력을 제공하는 사이드 클램핑 탄성체를 포함하고,
    상기 사이드 클램프의 상기 접촉부는 상기 웨이퍼의 측부와 접촉한 상태로 상기 웨이퍼의 상면에 수직인 방향으로 움직이는 웨이퍼 클램핑 장치.
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