KR102476523B1 - 반도체 웨이퍼 그립유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조설비인 습식 세정기의 챔버 내부에서 웨이퍼를 회전 가능하게 그립할 수 있는 반도체 웨이퍼 그립유닛에 관한 것이다.
본 발명은, 반도체 웨이퍼를 회전 가능하게 그립핑하는 그립유닛에 있어서, 중심 하부에 수직으로 형성된 가이드홀에서 방사상으로 복수의 슬릿이 연결되어 웨이퍼가 안착되는 스핀플레이트; 상기 스핀플레이트에 안착된 상기 웨이퍼의 엣지를 그립하도록 상기 슬릿을 따라 이동 가능하게 결합된 그립핀; 상기 그립핀을 슬릿의 바깥쪽으로 이동시켜서 상기 웨이퍼의 그립을 해제하도록 상기 가이드홀에 승강 가능하게 설치된 슬라이더; 상기 슬라이더에 의해 이동된 상기 그립핀을 탄성적으로 복원시키는 제1 복원부재; 상기 슬라이더를 승강시키도록 승강샤프트로 연결된 승강실린더; 상기 승강실린더에 의해 상승된 상기 슬라이더를 탄성적으로 복원시키는 제2 복원부재; 상기 승강샤프트를 승강 가능하게 수용하도록 중공으로 형성되어 상기 스핀플레이트를 회전시키는 스핀들;을 포함하는 것을 기술사상으로 한다.
따라서, 본 발명은 반도체 세정 공정 중 전원이 차단되어도 제1 코일스프링 및 제2 코일스프링에 의해 웨이퍼의 그립 상태를 견고히 유지할 수 있고, 웨이퍼를 그립하기 위한 진공장치 등이 필요치 않으므로 그립유닛을 소형화하여 습식 세정기 챔버의 내부 주요 공간을 확보할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

Description

반도체 웨이퍼 그립유닛{WAFER GRIP UNIT}
본 발명은 반도체 웨이퍼 그립유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조설비인 습식 세정기의 챔버 내부에서 웨이퍼를 회전 가능하게 그립할 수 있는 반도체 웨이퍼 그립유닛에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 반도체의 제조 공정에서 폴리싱(polishing) 완료된 웨이퍼(wafer)는 파티클, 금속 불순물, 유기 오염물 및 불필요한 표면막 등을 제거하여 이후 공정이 원활히 진행되도록 습식 세정기를 거치게 된다.
첨부된 도 6은 습식 세정기의 챔버 내부에서 웨이퍼를 고정하기 위한 종래기술을 나타낸 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 스핀척(2)의 척몸체(3) 상면에 안착된 웨이퍼(1)는 척몸체(3)의 중앙에 형성된 버큠홀(4)을 통해 척몸체(3)의 일정 면적에 형성된 진공에 의해 척몸체(3)의 상면에 고정된다.
그리고 웨이퍼(1)는 척몸체(3)의 하부에 연결된 모터의 구동에 의해 회전하면서 세정 공정이 진행된다.
이와 유사하거나 다른 종래기술로서, 대한민국 공개실용신안 제20-1999-0041941호(공개일자 1999년12월27일) ‘반도체 웨이퍼 세정 장비의 스핀척’, 대한민국 등록특허 제10-0513276호(등록일자 2005년08월31일) ‘웨이퍼 고정 스핀 척’ 및 대한민국 공개특허 제10-1997-0077478호(공개일자 1997년12월12일) 등이 개시되어 있다.
그러나 종래기술은 웨이퍼를 고정하기 위해 진공을 유지해야 하는데, 세정 공정 중 전원이 차단된 경우 진공이 깨지기 때문에 웨이퍼의 그립 상태를 유지할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술은 웨이퍼의 고정 및 회전을 위해 부피가 커져서 공간을 많이 차지하므로, 습식 세정기 챔버 내부의 점검 및 보수를 위한 주요 공간이 협소해지는 등의 문제점이 있었다.
(0001) 대한민국 공개실용신안 제20-1999-0041941호(공개일자 1999년12월27일) (0002) 대한민국 등록특허 제10-0513276호(등록일자 2005년08월31일) (0003) 대한민국 공개특허 제10-1997-0077478호(공개일자 1997년12월12일)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 세정 공정 중 전원이 차단되어도 웨이퍼의 그립 상태를 견고히 유지하며, 그립유닛을 소형화하여 습식 세정기 챔버의 내부 주요 공간을 확보할 수 있는 반도체 웨이퍼 그립유닛을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 반도체 웨이퍼를 회전 가능하게 그립핑하는 그립유닛에 있어서, 중심 하부에 수직으로 형성된 가이드홀에서 방사상으로 복수의 슬릿이 연결되어 웨이퍼가 안착되는 스핀플레이트; 상기 스핀플레이트에 안착된 상기 웨이퍼의 엣지를 그립하도록 상기 슬릿을 따라 이동 가능하게 결합된 그립핀; 상기 그립핀을 슬릿의 바깥쪽으로 이동시켜서 상기 웨이퍼의 그립을 해제하도록 상기 가이드홀에 승강 가능하게 설치된 슬라이더; 상기 슬라이더에 의해 이동된 상기 그립핀을 탄성적으로 복원시키는 제1 복원부재; 상기 슬라이더를 승강시키도록 승강샤프트로 연결된 승강실린더; 상기 승강실린더에 의해 상승된 상기 슬라이더를 탄성적으로 복원시키는 제2 복원부재; 상기 승강샤프트를 승강 가능하게 수용하도록 중공으로 형성되어 상기 스핀플레이트를 회전시키는 스핀들;을 포함하는 것을 기술사상으로 한다.
상기 슬릿은, 상기 가이드홀에서 수평으로 연결된 로드슬릿, 상기 로드슬릿의 외측 단부에서 상기 스핀플레이트의 상면으로 연통하도록 수직으로 연결된 핀슬릿을 포함할 수 있다.
상기 그립핀은 상기 로드슬릿을 따라 이동 가능하게 결합된 핀로드를 더 포함할 수 있다.
상기 로드슬릿에는 상기 제1 복원부재가 설치되도록 제1 설치홈이 형성될 수 있다.
이때, 상기 그립핀은 상기 웨이퍼의 엣지를 그립하도록 형성된 그루브 및 상기 핀슬릿을 차폐하도록 형성된 차폐커버를 더 포함할 수 있다.
상기 슬라이더의 중앙 내부에는 상기 제2 복원부재가 설치되도록 제2 설치홈이 형성되고, 상기 스핀플레이트에는 상기 슬라이더의 승강 시 제2 설치홈을 안내하도록 가이드바가 구비될 수 있다.
이때, 상기 제2 복원부재는 상기 제2 설치홈과 상기 가이드바 사이에 설치되는 제2 코일스프링으로 이루어질 수 있다.
상술한 해결 수단으로 구현된 본 발명에 따르면, 반도체 세정 공정 중 전원이 차단되어도 제1 코일스프링 및 제2 코일스프링에 의해 웨이퍼의 그립 상태를 견고히 유지할 수 있고, 웨이퍼를 그립하기 위한 진공장치 등이 필요치 않으므로 그립유닛을 소형화하여 습식 세정기 챔버의 내부 주요 공간을 확보할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전체적인 형태를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면을 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 ‘B’ 부분을 확대하여 나타낸 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼의 안착 상태를 나타낸 작동도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼의 그립 상태를 나타낸 작동도.
도 6은 종래기술을 나타낸 예시도.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 의한 반도체 웨이퍼 그립유닛은, 가이드홀(121)과 복수의 슬릿(130)이 구비되어 웨이퍼(W)가 안착되는 스핀플레이트(100), 스핀플레이트(100)에 안착된 웨이퍼(W)의 엣지를 그립하도록 슬릿(130)에 이동 가능하게 결합된 그립핀(200), 그립핀(200)을 슬릿(130)의 외측단으로 이동시켜서 웨이퍼(W)의 그립을 해재하도록 가이드홀(121)에 승강 가능하게 설치된 슬라이더(300), 슬라이더(300)에 의해 이동된 그립핀(200)을 탄성적으로 복원시키는 제1 복원부재, 슬라이더(300)를 승강시키도록 승강샤프트(530)로 연결된 승강실린더(500), 승강실린더(500)에 의해 상승된 슬라이더(300)를 탄성적으로 복원시키는 제2 복원부재, 승강샤프트(530)를 승강 가능하게 수용하도록 중공으로 형성되어 스핀플레이트(100)를 회전시키는 스핀들(700)을 포함한다.
스핀플레이트(100)는 웨이퍼(W)를 안착시키고 스핀들(700)의 구동에 의해 회전시키는 기능을 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스핀플레이트(100)는 원판 모양으로 형성된 어퍼플레이트(110)와 로워플레이트(120)를 포함한다.
어퍼플레이트(110)의 상면 가장자리에는 복수의 서포트핀(111)이 소정 간격으로 구비되어 웨이퍼(W)의 하면을 지지한다.
로워플레이트(120)의 중심에는 하면으로 연이어져 통하도록 가이드홀(121)이 수직으로 형성되고, 가이드홀(121)의 내경 하부에는 디텐트(122)가 구비되어 슬라이더(300)의 하강 이탈을 단속한다.
그리고 어퍼플레이트(110)와 로워플레이트(120) 사이에는 가이드홀(121)의 중심에서 방사상으로 연결된 복수의 슬릿(130)이 형성된다.
도 3을 참조하면, 슬릿(130)은 가이드홀(121)에서 수평으로 연결된 로드슬릿(131), 로드슬릿(131)의 외측 단부에서 어퍼플레이트(110)의 상면으로 연이어져 통하도록 수직으로 연결된 핀슬릿(132)을 포함한다.
여기서, 로드슬릿(131)에는 제1 설치홈(140)이 형성되어 제1 복원부재가 설치된다.
또한, 어퍼플레이트(110) 하부 중심에는 가이드바(112)가 수직으로 형성되어 로워플레이트(120)의 가이드홀(121)과 함께 슬라이더(300)의 승강을 안내한다.
그립핀(200)은 원통 모양으로 형성되어 스핀플레이트(100)의 서포트핀(111)에 안착된 웨이퍼(W)를 그립하는 구성이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 그립핀(200)은 서포트핀(111) 사이사이에 배치되도록 스핀플레이트(100)의 슬릿(130)에 이동 가능하게 결합된다.
도 3을 참조하면, 그립핀(200)의 상부에는 그루브(210)가 형성되어 웨이퍼(W)를 그립하고, 중앙에는 핀슬릿(132)을 차폐하도록 차폐커버(220)가 일체로 형성된다.
그리고 그립핀(200)은 로드슬릿(131)을 따라 이동 가능하게 결합된 핀로드(230)를 더 포함한다.
여기서, 핀로드(230)의 외측 단부에는 보스(231)가 구비되어 그립핀(200)이 결합되고, 중앙에는 홀더(232)가 구비되어 스핀플레이트(100)의 제1 설치홈(140)에 설치되는 제1 복원부재의 내측 단부를 받치게 된다.
슬라이더(300)는 핀로드(230)의 내측 단부를 밀어서 웨이퍼(W)를 그립한 그립핀(200)을 해제하는 구성이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 슬라이더(300)는 원뿔형의 빗면(310)을 갖는 원통 모양으로 형성되어 핀로드(230)의 내측 단부를 스핀플레이트(100)의 바깥쪽으로 밀어서 웨이퍼(W)를 그립한 그립핀(200)을 해제시킨다.
도 3을 참조하면, 슬라이더(300)의 상부에는 원뿔형의 빗면(310)이 구비되어 상승 시 핀로드(230)를 스핀플레이트(100)의 가장자리 방향으로 이동시키고, 중앙 내부에는 제2 설치홈(320)이 형성되어 제2 복원부재가 설치되며, 제2 설치홈(320)은 슬라이더(300)의 승강 시 로워플레이트(120)의 가이드홀(121)과 함께 어퍼플레이트(110)의 가이드바(112)를 따라 안내되어 작동의 안정성을 확보할 수 있다.
그리고 슬라이더(300)의 외경 중앙에는 림(330)이 형성되어 가이드홀(121)의 디텐트(122)에 걸려서 하강이 단속되고, 밑면에는 원뿔 모양의 푸시요부(340)가 형성되어 후술하는 승강샤프트(530)의 푸셔(532)에 요철결합된다.
제1 복원부재는 슬라이더(300)의 상승에 의해 스핀플레이트(100)의 가장자리 방향으로 이동된 그립핀(200)을 탄성적으로 복원시킨다.
도 3을 참조하면, 제1 복원부재는 스핀플레이트(100)의 제1 설치홈(140)에 설치되어 스핀플레이트(100)의 가장자리 방향으로 이동된 그립핀(200)을 탄성적으로 복원시키는 제1 코일스프링(400)으로 구현될 수 있다.
이러한 제1 코일스프링(400)의 일단부는 제1 설치홈(140)에 지지되고 타단부는 핀로드(230)의 홀더(232)에 지지된다.
즉, 제1 코일스프링(400)은 슬라이더(300)의 상승에 의해 스핀플레이트(100)의 가장자리 방향으로 이동된 그립핀(200)이 원래의 위치로 복원되도록 탄성력을 작용하는 것이다.
승강실린더(500)는 슬라이더(300)를 상승 또는 하강시킨다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 승강실린더(500)는 슬라이더(300)의 밑면에 승강샤프트(530)로 연결되어 슬라이더(300)를 상승시키거나 하강시키도록 작용한다.
승강실린더(500)의 상부에는 실린더로드(510)가 상하로 이동 가능하게 연결되고, 실린더로드(510)의 상면에는 원뿔 모양의 시트(520)가 형성된다.
승강샤프트(530)의 하단에는 원뿔 모양의 슈(531)가 구비되어 실린더로드(510)의 시트(520)에 요철 결합되고, 상단에는 원뿔 모양의 푸셔(532)가 구비되어 슬라이더(300)의 푸시요부(340)에 요철결합되며, 푸셔(532)의 둘레에는 러그(533)가 일체로 형성되어 후술하는 부싱(820)의 상단에 걸려서 승강샤프트(530)의 하강을 저지한다.
선택적으로, 승강샤프트(530)와 부싱(820)은 키(K)에 의해 결합될 수 있다.
제2 복원부재는 승강실린더(500)에 의해 상승된 슬라이더(300)를 탄성적으로 복원시킨다.
도 3을 참조하면, 제2 복원부재는 제2 설치홈(320)에 설치되어 승강실린더(500)의 구동에 의해 상승된 슬라이더(300)를 탄성적으로 복원시키는 제2 코일스프링(600)으로 구현될 수 있다.
이러한 제2 코일스프링(600)의 하단부는 제2 설치홈(320)에 지지되고 상단부는 스핀플레이트(100)의 가이드바(112)에 지지된다.
즉, 제2 코일스프링(600)은 승강실린더(500)의 구동에 의해 상승된 슬라이더(300)가 원래의 위치로 복원되도록 탄성력을 작용하는 것이다.
스핀들(700)은 승강샤프트(530)를 승강 가능하게 수용하도록 중공으로 형성되어 스핀플레이트(100)를 회전시키는 기능을 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스핀들(700)은 내부가 빈 중공 모양으로 형성되고, 이 중공에는 승강샤프트(530)가 부싱(820)에 의해 회전 가능하게 설치된다.
스핀들(700)의 상부는 스핀플레이트(100)의 하부에 결합되고, 하부에는 풀리(PU)가 설치되어 모터(도시생략)에 벨트(BT)로 연결된다.
즉, 모터의 구동에 의해 벨트(BT)로 연결된 풀리(PU)가 작동되어 스핀들(700)이 회전되는 것이다.
그리고 스핀들(700)의 외경은 복수의 베어링(810)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 베어링(810)은 하우징(800)에 설치된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 그립유닛의 전체적인 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 의하여 웨이퍼(W)가 회전플레이트에 안착되는 작동을 나타낸 도 4를 참조하면, 승강실린더(500)의 구동으로 실린더로드(510)가 상부로 작동하여 승강샤프트(530)를 상승시키고, 승강샤프트(530)의 상승에 의해 슬라이더(300)도 동시에 상승된다.
이어서, 슬라이더(300)의 빗면(310)은 핀로드(230)의 내측 단부를 바깥쪽으로 밀고, 이로 인해 그립핀(200)도 도 4의 화살표 방향으로 이동되어 웨이퍼(W)가 안착될 수 있는 공간을 확보하게 된다.
상기와 같이 공간을 확보한 상태에서 로봇을 이용하여 웨이퍼(W)를 스핀플레이트(100)의 서포트핀(111)에 안착시킨다.
다음, 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼(W)가 그립핀(200)에 그립되는 작동을 나타낸 도 5를 참조하면, 서포트핀(111)에 웨이퍼(W)가 안착된 후 실린더의 구동으로 실린더로드(510)가 하부로 작동하여 승강샤프트(530)를 하강시키고, 승강샤프트(530)의 하강에 의해 슬라이더(300)도 동시에 하강된다.
이때, 슬라이더(300)는 제2 코일스프링(600)의 탄성에 의해 원래의 위치로 복원되어 더 이상 핀로드(230)를 바깥쪽으로 밀어내지 않게 되고, 핀로드(230)는 제1 코일스프링(400)의 탄성에 의해 원래의 위치로 복원되며, 이와 함께 그립핀(200)의 위치도 도 5의 화살표 방향으로 이동되어 서포트핀(111)에 지지된 웨이퍼(W)의 엣지를 그립하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 반도체 세정 공정 중 전원이 차단되어도 제1 코일스프링(400) 및 제2 코일스프링(600)에 의해 웨이퍼(W)의 그립 상태를 견고히 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면 웨이퍼(W)를 그립하기 위한 진공장치 등이 필요치 않으므로 그립유닛을 소형화하여 습식 세정기 챔버의 내부 주요 공간을 확보할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 스핀플레이트 112 : 가이드바
121 : 가이드홀 130 : 슬릿
131 : 로드슬릿 132 : 핀슬릿
140 : 제1 설치홈 200 : 그립핀
230 : 핀로드 300 : 슬라이더
310 : 빗면 320 : 제2 설치홈
400 : 제1 코일스프링 500 : 승강실린더
530 : 승강샤프트 600 : 제2 코일스프링
700 : 스핀들 BT : 벨트
PU : 풀리

Claims (7)

  1. 반도체 웨이퍼를 회전 가능하게 그립핑하는 그립유닛에 있어서,
    중심 하부에 수직으로 형성된 가이드홀에서 방사상으로 복수의 슬릿이 연결되어 웨이퍼가 안착되는 스핀플레이트;
    상기 스핀플레이트에 안착된 상기 웨이퍼의 엣지를 그립하도록 상기 슬릿을 따라 이동 가능하게 결합된 그립핀;
    상기 그립핀을 슬릿의 바깥쪽으로 이동시켜서 상기 웨이퍼의 그립을 해제하도록 상기 가이드홀에 승강 가능하게 설치된 슬라이더;
    상기 슬라이더에 의해 이동된 상기 그립핀을 탄성적으로 복원시키는 제1 복원부재;
    상기 슬라이더를 승강시키도록 승강샤프트로 연결된 승강실린더;
    상기 승강실린더에 의해 상승된 상기 슬라이더를 탄성적으로 복원시키는 제2 복원부재;
    상기 승강샤프트를 승강 가능하게 수용하도록 중공으로 형성되어 상기 스핀플레이트를 회전시키는 스핀들;
    을 포함하며,
    상기 슬라이더의 중앙 내부에는 상기 제2 복원부재가 설치되도록 제2 설치홈이 형성되고, 상기 스핀플레이트에는 상기 슬라이더의 승강 시 제2 설치홈을 안내하도록 가이드바가 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그립유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬릿은,
    상기 가이드홀에서 수평으로 연결된 로드슬릿, 상기 로드슬릿의 외측 단부에서 상기 스핀플레이트의 상면으로 연통하도록 수직으로 연결된 핀슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그립유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 그립핀은 상기 로드슬릿을 따라 이동 가능하게 결합된 핀로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그립유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 로드슬릿에는 상기 제1 복원부재가 설치되도록 제1 설치홈이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그립유닛.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 그립핀은 상기 웨이퍼의 엣지를 그립하도록 형성된 그루브 및 상기 핀슬릿을 차폐하도록 형성된 차폐커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그립유닛.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 복원부재는 상기 제2 설치홈과 상기 가이드바 사이에 설치되는 제2 코일스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 그립유닛.
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