KR102519871B1 - 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 가공방식에 맞춰 세척공정을 다채롭게 구비함에 따라 웨이퍼에 잔류한 각종 이물질을 용이하게 제거할 수 있고, 더불어 단일 구조의 박리시스템에 의존하던 기존방식과 달리 듀얼 박리시스템을 구축함에 따라 지그와 웨이퍼 간 분리시간과 웨이퍼의 박리시간이 대폭 단축되어 작업 속도와 생산 효율성이 적극 향상되는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함 등으로 인해 사용의 편의성 내지 효율성이 극대화 유도되는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템에 관한 것으로, 지그에 접착된 잉곳을 절단 및 세척하여 웨이퍼를 획득하고, 획득한 웨이퍼를 낱장으로 분리하여 제품화하는 시스템을 기반으로 하되, 지그에 부착된 웨이퍼가 하측을 향하도록 거치한 후 세척수가 담수된 탱크에 침지시켜 이물질을 불림하는 전처리부(100);와, 정제수가 담수된 탱크 2개조에 각각 세척된 웨이퍼를 침지한 후 정제수를 가열하여 지그로부터 웨이퍼를 분리하고, 각 분리된 웨이퍼의 양측 부를 고정한 상태에서 진공패드로 개별 흡착하여 낱장으로 분리 및 인출하는 박리부(200);와, 인출된 웨이퍼의 표면에 물과 브러시로 세척한 후 건조하는 집진부(300);와, 이물질이 제거된 웨이퍼를 카세트에 복수 수납하는 배출부(400);로 구성된다.

Description

반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템{Single Wafer Separation System}
본 발명은 지그에 접착된 잉곳을 절단 및 세척하여 웨이퍼를 획득하고, 획득한 웨이퍼를 낱장으로 분리하여 제품화하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 가공방식에 맞춰 세척공정을 다채롭게 구비함에 따라 웨이퍼에 잔류한 각종 이물질을 용이하게 제거할 수 있고, 더불어 단일 구조의 박리시스템에 의존하던 기존방식과 달리 듀얼 박리시스템을 구축함에 따라 지그와 웨이퍼 간 분리시간과 웨이퍼의 박리시간이 대폭 단축되어 작업 속도와 생산 효율성이 적극 향상되는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함 등으로 인해 사용의 편의성 내지 효율성이 극대화 유도되는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템에 관한 것이다.
통상적으로 웨이퍼란 반도체 직접회로를 구성하는 기판으로써, 상세하게는 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 단결정 기둥을 획득하고, 접착제를 이용하여 지그에 부착시킨 후 와이어를 이용하여 설정 두께로 절단한 얇은 판재를 말한다.
이러한 웨이퍼는 와이어로 절단하는 과정에서 웨이퍼의 표면에 슬러리가 잔류하므로 이를 제거하기 위한 세척공정이 반드시 필요하다. 한편, 웨이퍼는 지그에 부착된 상태로 세척 및 보관되고, 제품화 작업 시 접착제를 용해하여 지그로부터 웨이퍼를 분리한 후 로봇으로 웨이퍼를 개별 박리하여 카세트에 수납한다.
기존에는 상기의 공정이 수작업으로 이루어졌고, 이는 공수 낭비와 높은 불량률로 작업 효율이 좋지 못하였다. 또한, 접착제를 용해하여 지그로부터 웨이퍼를 분리하기 위한 시간이 소요되고, 가열된 웨이퍼를 냉각하기 위한 시간이 소요되며, 수작업으로 웨이퍼를 일일이 박리하기 위한 시간이 소요되고, 박리된 웨이퍼를 카세트로 운반하기 위한 시간이 소요되는 등 불필요한 공정으로 인해 상당한 작업시간이 소요되고, 부족한 정밀성과 여타의 물리적 충돌로 웨이퍼가 손상되는 등 심각한 문제가 발생하였다.
최근에는 이러한 문제를 보완하기 위한 방안으로 공개특허공보 제10-2011-0009363호 "반도체 웨이퍼 낱장 분리장치"와, 공개특허공보 제10-2012-0086873호 "웨이퍼 분리 장치"가 게재되어 있다.
상기에서 전자는 웨이퍼를 잉곳블록으로부터 분리하는 로봇 암 시스템을 제안하고, 후자는 세정과정에서 웨이퍼를 자유낙하로 분리하는 욕조 시스템을 제안하면서 기존에 수작업으로 일관되던 비효율적인 공정을 자동 처리되게 하여 생산성 향상 도모는 물론 불량률이 최소화되는 등의 쾌거를 이루게 되었다. 그러나 상기 기술들은 웨이퍼의 분리과정에서 웨이퍼에 과도하거나 의도치 않은 방향으로의 외력이 작용함에 따라 간혹 웨이퍼가 파손되는 문제가 발생하기도 하였다.
이에 따라 공개특허공보 제10-2011-0086764호 "슬라이스된 웨이퍼의 분리를 용이하게 하는 방법 및 장치"가 개발되었으며, 해당 기술은 웨이퍼를 분리하는 척에 히터를 적용한 시스템을 제안하며 이러한 시스템은 척이 웨이퍼를 분리하기 위해 파지하는 과정에서 열이 방출되어 분리될 웨이퍼만을 가열함으로써 접착제가 제거된다. 따라서 웨이퍼가 접착제로 고정된 상태에서 파지하여 불량을 방지하도록 개선하였다. 그러나 척은 기설정된 수치로 작동하고, 가열이나 파지를 위해 웨이퍼로 접근하는 과정에서 지그에 고정된 웨이퍼의 자세에 따라 척과 충돌하거나 올바른 파지를 수행할 수 없어 결과적으로 웨이퍼의 파손 및 불량이 발생하는 등의 또 다른 문제가 발생하였다.
상기와 같이 기존에도 웨이퍼를 신속하고 안전하게 박리할 수 있도록 각고의 노력이 기울여졌으나, 과도한 발전은 없었다. 따라서 본 발명은 기존의 방식과는 전혀 다른 구조적 개선을 기반으로 웨이퍼를 신속하고 안전하게 박리할 수 있는 최적의 웨이퍼 낱장 분리시스템을 개발하게 되었으며, 이를 제안하고자 한다.
공개특허공보 제10-2011-0009363호 "반도체 웨이퍼 낱장 분리장치" 공개특허공보 제10-2012-0086873호 "웨이퍼 분리 장치" 공개특허공보 제10-2011-0086764호 "슬라이스된 웨이퍼의 분리를 용이하게 하는 방법 및 장치"
본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 웨이퍼의 가공방식에 맞춰 다양한 형태의 세척 시스템을 제공함으로써 제품의 품질 향상에 적극 기여하는 것이 주된 해결과제이다.
또한, 본 발명은 지그에 부착된 웨이퍼의 로딩과 세척, 박리 및 카세트 수납까지 일련의 모든 공정이 자동화로 이루어질 수 있도록 시스템을 구축하며, 나아가 웨이퍼의 박리공정이 듀얼 시스템을 기반으로 한 동시 다발적으로 이루어질 수 있도록 구조를 개선하는 것이 다른 해결과제이다.
또한, 본 발명은 웨이퍼를 낱장 별로 박리하는 과정에서 지그에 잔여한 웨이퍼가 흐트러지거나 이탈하지 않도록 웨이퍼를 효과적으로 지지할 수 있는 수단을 제공하는 것이 또 다른 해결과제이다.
또한, 본 발명은 웨이퍼를 낱장 별로 박리하는 과정에서 센싱을 기반으로 하여 웨이퍼의 인출 여부, 배정 위치, 웨이퍼의 잔여량을 정확하게 감지할 수 있고, 이러한 감지과정에서 웨이퍼와의 접촉에 의한 웨이퍼의 손상을 완벽하게 방지할 수 있는 고감도의 감지 구조를 제안하는 것이 또 다른 해결과제이다.
상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템은 다음과 같다.
본 발명의 웨이퍼 낱장 분리시스템은 지그에 접착된 잉곳을 절단 및 세척하여 웨이퍼를 획득하고, 획득한 웨이퍼를 낱장으로 분리하여 제품화하는 시스템을 기반으로 하되, 지그에 부착된 웨이퍼가 하측을 향하도록 거치한 후 세척수가 담수된 탱크에 침지시켜 이물질을 불림하는 전처리부(100);와, 정제수가 담수된 탱크 2개조에 각각 세척된 웨이퍼를 침지한 후 정제수를 가열하여 지그로부터 웨이퍼를 분리하고, 각 분리된 웨이퍼의 양측 부를 고정한 상태에서 진공패드로 개별 흡착하여 낱장으로 분리 및 인출하는 박리부(200);와, 인출된 웨이퍼의 표면에 물과 브러시로 세척한 후 건조하는 집진부(300);와, 이물질이 제거된 웨이퍼를 카세트에 복수 수납하는 배출부(400);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전처리부(100)는 정제수 또는 경유 중 어느 하나의 세척수로 웨이퍼의 전처리가 실시되는 것을 포함한다.
또한, 상기 전처리부(100)는 지그에 부착된 웨이퍼가 하측을 향하도록 거치한 후 경유가 담수된 탱크에 침지시켜 슬러리를 불림하는 저수부(110);와, 웨이퍼의 표면에 경유를 고압 분사하여 불린 슬러리를 제거하는 분사부(120);와, 웨이퍼의 표면에 잔류한 경유를 세척하는 다수의 세척부(130);를 포함한다.
또한, 상기 세척부(130)는 알칼리 용액이 담수된 탱크에 웨이퍼를 침지하는 제1세척부(131);와, 정제수가 담수된 탱크에 웨이퍼를 다 회 침지하는 제2세척부(132);를 포함한다.
또한, 상기 박리부(200)는 지그에 부착된 웨이퍼를 설정의 탱크에 거치한 후 웨이퍼의 양측을 가압하여 고정하고, 탱크에 정제수를 투입한 후 가열하여 지그에 부착된 웨이퍼의 접착력을 상실되게 하는 용해부(210);와, 접착제가 상실된 웨이퍼를 낱장 별로 설정 위치에 배정한 후 개별 흡착하여 집진부(300)로 인계하는 인출부(220);를 포함한다.
또한, 상기 용해부(210)는 지그에 부착된 웨이퍼의 거치 및 정제수가 저수되는 탱크부(211);와, 지그에 부착된 웨이퍼의 양측에 밀착하여 배열을 유지하는 지지부(212);를 포함한다.
또한, 상기 인출부(220)는 지그로부터 이탈된 웨이퍼를 일 방향 밀착하여 정렬하면서 일 측 선단에 배치된 웨이퍼를 설정 위치로 배정하는 보정부(221);와, 보정부에 배정된 단일의 웨이퍼를 흡착한 상태로 선회하여 12시 방향으로 운반하는 제1인출부(222);와, 제1인출부로부터 웨이퍼를 인계받아 3시 방향에 위치한 집진부(300)로 웨이퍼를 전달하는 제2인출부(223);를 포함한다.
또한, 상기 보정부(221)는 웨이퍼를 일 방향으로 밀착시켜 대열을 정렬하며, 선단에 배치된 단일의 웨이퍼를 제1인출부(222)가 대기 중인 위치로 배정하는 정렬부(221-1);와, 정렬부에 배정된 웨이퍼의 표면을 접촉함에 따라 웨이퍼의 인출과 배정 여부, 웨이퍼의 잔여량을 파악하는 변위센서 기반의 센싱부(221-2);를 포함한다.
상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 웨이퍼의 가공방식에 맞춰 정제수 또는 경유로 구분하여 세척하고, 특히 경유로 세척할 경우 별도의 후속 공정을 통해 경유가 웨이퍼에 잔류하지 않도록 하여 제품 품질 향상에 적극 기여할 수 있어 매우 효과적이다.
또한, 본 발명은 지그로부터 웨이퍼를 분리 및 분리된 웨이퍼를 박리하여 집진부로 전달하는 일련의 과정이 동시 다발적으로 이루어질 수 있도록 듀얼 박리 시스템을 구축함에 따라 기존 대비 박리 시간이 적극적으로 단축되어 생산 효율성이 향상되는 등 매우 긍정적인 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 지지부가 웨이퍼의 양측을 견고하게 지지하므로 웨이퍼의 박리 시 다음 차례의 웨이퍼가 쓰러지지 않고 배열이 온전하게 유지되어 후속 박리에 대한 정밀성이 보장되고, 나아가 웨이퍼의 배정 위치를 감지하는 센서가 웨이퍼를 정확하게 감지할 수 있어 자동화 시스템의 구동 오류를 완벽하게 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 웨이퍼 낱장 분리 시스템의 레이아웃.
도 5 내지 도 12는 본 발명이 제안하는 웨이퍼 낱장 분리 시스템 중 박리부의 구조와 공정 과정을 나타낸 도면.
도 13 내지 도 18은 본 발명이 제안하는 웨이퍼 낱장 분리 시스템 중 보정부의 구조와 공정 과정을 나타낸 도면.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 지그에 접착된 잉곳을 절단 및 세척하여 웨이퍼를 획득하고, 획득한 웨이퍼를 낱장으로 분리하여 제품화하는 시스템에 관한 것이다.
무엇보다 본 발명은 웨이퍼의 가공방식에 맞춰 세척공정을 다채롭게 구비함에 따라 웨이퍼에 잔류한 각종 이물질을 용이하게 제거할 수 있고, 더불어 단일 구조의 박리시스템에 의존하던 기존방식과 달리 듀얼 박리시스템을 구축함에 따라 지그와 웨이퍼 간 분리시간과 웨이퍼의 박리시간이 대폭 단축되어 작업 속도와 생산 효율성이 적극 향상되는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함 등으로 인해 사용의 편의성 내지 효율성이 극대화 유도되는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템에 관련됨을 주지한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 웨이퍼 낱장 분리 시스템의 레이아웃이고, 도 5 내지 도 12는 본 발명이 제안하는 웨이퍼 낱장 분리 시스템 중 박리부의 구조와 공정 과정을 나타낸 것이며, 도 13 내지 도 18은 본 발명이 제안하는 웨이퍼 낱장 분리 시스템 중 보정부의 구조와 공정 과정을 나타낸 것이다.
본 발명은 지그에 일렬로 중첩 배열된 복수의 웨이퍼를 세척, 건조, 지그와 분리, 박리, 배출 등 일렬의 공정을 자동화로 실시하는 장치들로 구성된 시스템이다.
여기에서 상기 웨이퍼는 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 단결정 기둥을 획득하고, 접착제를 이용하여 지그에 부착시킨 후 와이어를 이용하여 설정 두께로 절단한 얇은 판재를 말한다. 이러한 웨이퍼는 지그에 부착된 상태로 보관되었다가 본 발명의 웨이퍼 낱장 분리 시스템에 의해 개별 박리되어 카세트에 적재된다.
상기 웨이퍼 낱장 분리 시스템은 지그에 부착된 웨이퍼가 하측을 향하도록 거치한 후 세척수가 담수된 탱크에 침지시켜 이물질을 불림하는 전처리부(100);와, 정제수가 담수된 탱크 2개조에 각각 세척된 웨이퍼를 침지한 후 정제수를 가열하여 지그로부터 웨이퍼를 분리하고, 각 분리된 웨이퍼의 양측 부를 고정한 상태에서 진공패드로 개별 흡착하여 낱장으로 분리 및 인출하는 박리부(200);와, 인출된 웨이퍼의 표면에 물과 브러시로 세척한 후 건조하는 집진부(300);와, 이물질이 제거된 웨이퍼를 카세트에 복수 수납하는 배출부(400);로 구성된다.
상기 전처리부(100)에서 세척수는 정제수 또는 경유일 수 있다. 예컨대 웨이퍼는 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 획득한 단결정 기둥을 와이어로 절삭하여 이루어지며, 이 과정에서 웨이퍼의 표면에 젖산과 같은 수용성 물질이나 또는 지용성 물질이 잔류하게 된다. 따라서 이를 세척하기 위한 공정이 요구되며, 웨이퍼에 수용성 물질이 잔류한 경우 정제수를 이용한 세척작업이 요구되고, 웨이퍼에 지용성 물질이 잔류한 경우 경유를 이용한 세척작업이 요구된다. 물론, 지용성 물질을 세척하기 위한 세척액으로 경유를 이용하는 것은 본 발명의 실시 예일 뿐 이에 국한되진 않으며 지용성 물질을 효과적으로 세척할 수 있는 모든 지용성 성분으로 대체 가능하다. 여기에서 중요한 것은 웨이퍼의 표면에 잔류한 오염물을 제거하기에는 수용성과 지용성을 명확히 구분하여야 한다는 점이다.
상기 전처리부(100)는 지그에 부착된 웨이퍼가 하측을 향하도록 거치한 후 세척수(정제수 또는 경유)가 담수된 탱크에 침지시켜 슬러리를 불림하는 저수부(110);와, 웨이퍼의 표면에 세척수를 고압 분사하여 불린 슬러리를 제거하는 분사부(120);로 구분 구성되고, 지용성 이물질을 제거하는 전처리부의 경우 웨이퍼의 표면에 잔류한 경유를 세척하는 다수의 세척부(130);를 포함하여 구성된다.
상기 저수부(110)는 지그에 부착된 웨이퍼를 침지시킨 상태에서 약 20~60Mhz의 초음파를 방사하여 진동을 부가하고, 더불어 4~6Kgf/㎠의 공기를 주입하여 발생한 기포를 웨이퍼에 충돌시켜 이물질의 탈리를 촉진시킨다.
상기 분사부(120)는 로봇을 이용하여 세척액을 분사하며, 웨이퍼의 표면과 웨이퍼 간 사이를 집중적으로 세척한다. 상기 분사부(120)는 로봇의 핑거에 고압 분사 노즐을 결합하고, 로봇의 동작을 설정한 후 앞서 언급한 바와 같이 웨이퍼의 구석구석을 세밀하게 세척한다.
상기 세척부(130)는 지용성 웨이퍼를 세척하는데 필요한 공정이며, 알칼리 용액이 담수된 탱크에 웨이퍼를 침지하는 제1세척부(131);와, 정제수가 담수된 탱크에 웨이퍼를 다 회 침지하는 제2세척부(132);로 구분 구성된다.
상기 박리부(200)는 지그에 부착된 웨이퍼를 설정의 탱크에 거치한 후 웨이퍼의 양측을 가압하여 고정하고, 탱크에 정제수를 투입한 후 가열하여 지그에 부착된 웨이퍼의 접착력을 상실되게 하는 용해부(210);와, 접착제가 상실된 웨이퍼를 낱장 별로 설정 위치에 배정한 후 개별 흡착하여 집진부(300)로 인계하는 인출부(220);로 구분 구성된다.
예컨대 본 발명의 박리부(200)는 2개소로 구분된 용해부(210)와, 각 용해부에 배정된 웨이퍼를 개별적으로 분리, 흡착, 인출하는 2개소의 인출부(220)로 구성될 수 있다.
여기에서 상기 용해부(210)는 설명의 편의를 위해 제1용해부(210a)와 제2용해부(210b)로 구분하여 지칭하고자 한다. 그리고 상기 제1용해부(210a)에 배정된 웨이퍼를 인출하는 인출부(210)를 제1인출부(220a)로 지칭하고자 하며, 제2용해부(210b)에 배정된 웨이퍼를 인출하는 인출부를 제2인출부(220b)로 구분하여 지칭하고자 한다. 그리고 아래 후술하겠으나 제1인출부(210a)에 배정된 웨이퍼를 정렬하는 보정부(221)를 제1보정부(221a)라 지칭하고자 하며, 제2인출부(210b)에 배정된 웨이퍼를 정렬하는 보정부를 제2보정부(221b)로 지칭하고자 한다.
상기와 같이 제1용해부(210a)와 제2용해부(210b)에 각각 지그와 웨이퍼가 동시 수용되며, 공정 가동 여부에 따라 각각의 지그로부터 접착제를 제거하여 웨이퍼를 분리할 수 있고, 덧붙여 용해부(210)마다 인출부(220)가 구비되어 용해부에 수용된 웨이퍼를 흡착 및 인출하는 과정이 동시다발적으로 이루어짐에 따라 작업시간이 적극 단축되면서 생산 효율성이 극대화되는 효과를 얻을 수 있다.
상기 용해부(210)는 지그에 부착된 웨이퍼의 거치 및 정제수가 저수되는 탱크부(211);와, 지그에 부착된 웨이퍼의 양측에 밀착하여 배열을 유지하는 지지부(212);로 구분 구성된다.
상기 탱크부(211)는 지그의 수용과 정제수의 담수를 허용하는 함체(211-1)와, 함체 내에 설치되어 지그의 안착을 허용하는 거치대(211-2)와, 함체 내부로 정제수의 공급을 허용하는 주입구(도면 미도시)와, 정제수를 가열하는 히터(도면 미도시)와, 접착제를 용해한 정제수를 외부 배출하는 배출관(도면 미도시)으로 구분 구성된다.
상기 거치대(211-2)는 지그의 전방과 후방을 각각 지지 및 안착할 수 있도록 2개 1조로 구성되며, 좌우전후로 움직이지 못하도록 고정하는 복수의 스토퍼가 구비되어 있다.
상기와 같이 함체(211-1)는 주입구를 통해 용매가 공급되고, 히터를 통해 정제수가 가열되어 95~97℃를 유지하게 되며, 가열된 정제수는 지그와 웨이퍼를 고정하는 접착제를 용해한 후 배출구를 통해 외부 배출된다. 여기에서 정제수는 지그의 최상단을 기준으로 3~5mm 높이의 수표로 공급하는 것이 바람직하며, 이를 위해 함체(211-1)의 내부 벽면 중 어느 일면에는 정제수의 수심을 감지할 수 있는 적어도 하나 이상의 수심감지센서가 설치될 수 있다.
상기 지지부(212)는 함체(211-1) 내에 침지된 웨이퍼의 양측을 지지하도록 2개 1조로 배치되며, 웨이퍼의 좌측부를 지지하는 제1지지부(212a)와, 웨이퍼의 우측부를 지지하는 제2지지부(212b)로 구성될 수 있다.
상기 지지부(212)는 함체(211-1) 내부에 설치되며, 지그에 안착된 웨이퍼의 양측을 설정 힘으로 가압하여 웨이퍼가 쓰러지는 것을 방지한다.
상기 지지부(212)는 함체(211-1)의 바닥면에서 설정 이격된 상태로 수직 입설되는 2개 1조의 입설대(212-1)와, 입설대 상단에 수평 배치되는 지지판(212-2)과, 지지판 상측에서 설정 높이 이격 배치되며 지지판에 설치된 직동유닛(LM Guide)에 의해 전·후진 이동하는 이송판(212-3)과, 지지판 상측에 설치되어 이송판에 전·후진에 대한 동력을 제공하는 엑츄에이터(212-4)와, 이송판의 전방에 탈부착 형태로 설치되며, 이송판의 전·후 이동 여부에 기인하여 지그에 수용된 웨이퍼의 측부를 지지하는 가이드(212-5)로 구분 구성된다.
상기 이송판(212-3)은 일 측 단부에 가이드(212-5)가 탈부착 형태로 결합된다.
이에 따라 상기 이송판(212-3)은 일 측 가장자리를 따라 설정 깊이의 단턱을 형성함에 따라 가이드(212-5)의 안착을 허용하는 안착면(212-3a);과, 이송판의 상면 중 안착면과 인접한 위치에서 상향 돌출되며 외주를 따라 나사산이 형성된 체결부(212-3b);와, 체결부를 매개로 결합되며 안착면에 설치된 가이드의 상면을 가압하는 가압편(212-3c);과, 가압편 상부로 노출된 체결부에 결합되어 가안편을 구속 및 압박하는 나비너트(212-3d);로 구분 구성된다.
상기와 같이 가이드(212-5)는 이송판(212-3)의 안착면(212-3a)에 안착시킨 상태에서 나비너트(212-3d)를 조여 가압편(212-3c)으로 가압함으로써 이송판에 고정되며, 추후 마모로 인해 기능을 상실할 경우 나비너트를 풀어 가압력을 해제함에 따라 가이드를 제거 및 교체할 수 있다.
도 12와 같이 용해부(210)마다 측 부에 인출부(220)가 배치되어 지그에 수용된 웨이퍼를 개별 흡착하여 집진부(300)로 이송시킨다.
상기 인출부(220)는 진공패드가 구비되어 웨이퍼를 흡착하는 제1인출부(222)와, 제1인출부가 제공하는 웨이퍼를 전달받아 후방으로 이송하는 제2인출부(223)와, 제2인출부가 제공하는 웨이퍼를 전달받아 집진기(300)로 전달하는 배출핑거(224)로 구성된다.
상기 제1인출부(222)와 제2인출부(223)는 용해부(210)에 설치된 보정부(221)의 양 측면에서 서로 교차 및 회동 가능한 형태로 설치되며, 상기 배출핑거(224)는 인출부(220)의 후방에 설치된다. 상기 인출부(220)는 제1인출부(222)와 제2인출부(223) 및 배출핑거(224)가 지그에 수용된 웨이퍼를 개별 흡착한 후 연계적으로 전달하여 최종적으로 집진기(300)로 전달한다.
상기와 같이 제1인출부(222)와 제2인출부(223)로 구분하여 전달하는 이유는 지그로부터 배출핑거(224)에 이르기까지 회동에 필요한 동선을 1/2로 감소시켜 웨이퍼의 공급 속도를 향상시키기 위한 것이다.
한편, 상기 인출부(220)는 용해부(210)의 측 부에서 길이방향으로 설치되어 수평 이동하는 직교로봇(S)을 포함하며, 이에 따라 웨이퍼가 줄어드는 것에 맞춰 제1인출부(222)와 제2인출부(223) 및 배출핑거(224)의 위치를 지속적으로 조절되게 한다.
상기 보정부(221)는 용해부(210)에 수용된 지그의 전방 또는 후방에 밀접 배치되며, 복수의 웨이퍼를 설정 위치에 개별적으로 밀착 배정되게 하고, 나아가 인출부(220)가 흡착한 웨이퍼가 정확한 위치로 인출될 수 있도록 경로를 안내하는 역할을 수행한다.
상기 보정부(221)는 웨이퍼를 일 방향으로 밀착시켜 대열을 정렬하며, 선단에 배치된 단일의 웨이퍼를 제1인출부(222)가 대기 중인 위치로 배정하는 정렬부(221-1)와, 정렬부에 배정된 웨이퍼의 표면을 접촉함에 따라 웨이퍼의 인출과 배정 여부, 웨이퍼의 잔여량을 파악하는 변위센서 기반의 센싱부(221-2)로 구분 구성된다.
상기 정렬부(221-1)는 지그(G)에 거치된 웨이퍼의 정면을 밀착시키는 바디(221-1a)와, 바디의 중심부를 따라 상향 절개형성된 절개부(221-1b)와, 바디로부터 웨이퍼의 낱장 두께만큼 이격 설치되어 인출부(220)가 흡착한 웨이퍼의 상부 인출을 허용하는 안내블록(221-1c)과, 아래 후술할 센서의 노출을 허용하는 센서홀(221-1d)로 구분 구성된다.
상기 바디(221-1a)는 웨이퍼의 직경과 대응하거나 다소 확장된 면적의 평판으로 이루어지며, 지그의 전방에 배치되어 웨이퍼의 정면을 밀착시킨다. 상기 바디(221-1a)는 웨이퍼와 접촉하는 면에 동일한 형태인 완충판이 중첩 결합된 2중 구조인 것을 포함하며, 상기 완충판은 우레탄이나 실리콘 등의 완충 소재로 이루어져 웨이퍼와 밀착 시 웨이퍼의 손상을 적극 방지토록 한다.
상기 절개부(221-1b)는 바디(221-1a)의 하단과 인접한 위치에서 중심부를 따라 상단에 이르는 영역까지 절개된 형태로 이루어진다. 상기 절개부(221-1b)는 인출부(220)의 제1인출부(222)에 구비된 흡착패드의 패드 직경과 대응하는 폭으로 절개되며, 제1인출부가 선회하는 경로에 맞춰 곡선으로 절개된 것이 특징이다.
예컨대, 인출부(220)는 보정부(221)의 전방에서 선회하고, 지그에 수납된 웨이퍼는 보정부의 후방에 배치된다. 인출부(220)의 제1인출부(222)는 보정부(221)의 바디(221-1a))에 형성된 절개부(221-1b)를 통해 수평 진입하여 보정부의 후방에 배치된 웨이퍼를 흡착하고, 그 상태에서 절개부(221-1b)의 곡선으로 절개된 영역을 통해 흡착한 웨이퍼를 상부로 인출시킨다.
따라서, 상기 절개부(221-1b)는 인출부(220)에 구비된 흡착패드에 대응하는 폭으로 형성되어야 하며, 제1인출부(222)가 선회하는 경로를 따라 곡선으로 형성되어야 함이 바람직하다.
상기 센서홀(221-1d)은 바디(221-1a)의 하단 중심부에서 하향 연장 형성된 것으로, 아래 후술할 센싱부(221-2)의 설치를 허용한다. 본 발명에서 언급하는 웨이퍼는 원형이기 때문에 웨이퍼를 감지하기 가장 적절한 위치는 상하좌우 그리고 중심부이다. 그러나 바디(211-1a)는 중심부를 기준으로 상단에 이르기까지 절개부(221-1b)가 형성되어 있으므로 중심부와 상단을 제외한 좌측과 우측 그리고 하단에 국한된다. 여기에서 본 발명이 제안하는 웨이퍼 낱장 분리장치는 지그에 수납된 웨이퍼가 쓰러지지 않고 지속적으로 고정되게 하는 지지부(212)가 웨이퍼의 양측을 지지하기 때문에 센서가 설치될 수 있는 위치가 좌측과 우측을 제외한 하단에 국한된다.
따라서, 상기 센서홀(221-2)은 바디(221-1a)의 하단에서 하향 연장 형성된다.
상기 안내블록(211-1c)은 바디(221-1a)의 후방 상단에 결합하며, 바디와 안내블록 사이에는 단일의 웨이퍼가 인출될 수 있을 정도의 이격된 공간을 포함한다.
상기 안내블록(211-1c)은 바디(221-1a)의 좌측 가장자리와 우측 가장자리에 볼팅 결합하여 일체화되며, 일 측은 측방향으로 더 연장되어 인출부(220)와 결부된다. 예컨대 지그에 수납된 웨이퍼는 인출부(220)가 개별 인출할 때마다 수량이 점차 줄어들기 때문에 이에 맞춰 인출부(220)와 보정부(221)의 수평 이동이 요구된다. 따라서 지그 동일한 길이방향으로 별도의 직교로봇(S)이 설치되고, 직교로봇의 상단에 인출부(220)가 설치됨에 따라 웨이퍼가 줄어드는 정도에 맞춰 인출부의 수평 이동이 이루어진다. 또한, 상기 직교로봇(S)은 센싱부(221-2)와 연동하며, 센싱부가 웨이퍼의 인출 여부 내지 배정 위치를 감지할 때마다 구동하여 보정부(221)를 웨이퍼에 밀착시키고, 인출부가 다음 차례의 웨이퍼를 인출할 수 있도록 위치시킨다.
상기 센싱부(221-2)는 바디(221-1a)에 설치되는 브라켓(221-2a);과, 브라켓을 매개로 수평 설치되는 동적로봇(221-2b);과, 동적로봇에 동력을 제공하는 모터(221-2c);와, 동적로봇의 로드에 설치되어 수평 이동하는 메인블록(221-2d);과, 메인블록에 관통 설치되며 웨이퍼의 접촉 여부에 따라 웨이퍼의 인출 또는 배정 여부를 감지 및 판단하는 변위센서(221-2e);로 구분 구성된다.
상기 브라켓(221-2a)은 바디(221-1a)의 중심부에 설치되는 것이 바람직하나, 바디의 중심부에는 절개부(221-1b)가 형성되어 있기 때문에 바디의 좌측부 또는 우측부에 설치된다.
상기 동적로봇(221-2b)은 수평 이동하는 로드가 하측을 향하도록 뒤집은 후 로봇의 바디를 브라켓(221-2a)에 결합한다. 상기 동적로봇(221-2b)의 후방에는 모터(221-2c)가 설치되어 로봇의 로드가 구동되도록 하고, 모터는 외부의 영향을 받지 않도록 상하 포위되는 커버체(221-2g)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 메인블록(221-2d)은 동적로봇(221-2b)의 로드에 중첩 결합되고, 일 측이 직각으로 하향 연장되어 변위센서(221-2e)가 결합되도록 한다. 특히 메인블록(221-2d)은 동적로봇(221-2b)에 결합된 상태에서 변위센서(221-2e)가 센서홀(221-1d)에 위치할 수 있도록 사선방향의 연장블록(221-2i)이 더 결합된 형태로 구성될 수도 있다.
본 발명에서 연장블록(221-2i)은 메인블록(221-2d)과 일대일 맞춤 볼팅 형태로 결합관계를 표현하였으나, 연장블록의 볼트홀을 슬롯(Slot)으로 형성함으로써 소정 위치 조절 가능하게 대체할 수도 있다.
상기 변위센서(221-2e)는 연장블록(221-2i)을 매개로 수평 설치되며, 바디(221-1a)의 센서홀(221-1d)과 동심원 상을 유지되게 배치된다. 상기 변위센서(221-2e)는 최초 바디(221-1a)의 전방에서 대기하며, 웨이퍼의 인출 여부 및 배정 위치에 따라 모터(221-2c)가 구동되어 바디의 후방을 향하도록 전진하며, 최종적으로 바디의 후방에 배정된 웨이퍼를 접촉하여 감지 정보를 획득한다.
상기 변위센서(221-2e)는 별도의 제어부(221-2h)와 연결되어 대기 위치, 웨이퍼를 측정하기 위한 접촉압력, 접촉시간 등을 제어할 수 있다. 여기에서 상기 제어부(221-2h)는 디지털 인디게이터(DIGITAL INDICATOR)인 것을 포함한다.
마지막으로 상기 변위센서(221-2e)는 웨이퍼와의 접촉 감도 향상을 위해 접지부에 실리콘 소재의 터치핀(221-2f)이 더 설치된 것을 포함한다.
상기 집진부(300)는 박리부(200)로부터 인출된 웨이퍼에 잔류하는 이물질과 수분을 제거하며, 바람직하게는 컨베이어에 적재되어 이송 중인 웨이퍼를 개별적으로 세척, 연마, 건조작업이 순차 진행된다.
상기 세척작업은 인출된 웨이퍼가 이송되는 과정에서 웨이퍼의 외면으로 정제수를 분사하여 이물질을 제거하고, 연마작업은 웨이퍼의 외면을 브러시로 문질러 고착된 이물질을 탈리하며, 건조작업은 웨이퍼의 표면에 고온의 공기를 분사하여 잔류하는 수분을 제거한다.
상기 배출부(400)는 이물질이 제거된 웨이퍼를 카세트에 하나 이상 수납하여 제품화한다. 즉, 배출부(400)는 집진부(300)로부터 배출되는 웨이퍼를 로봇핑거로 파지하여 카세트에 차례로 수납한다. 웨이퍼의 수납이 완료된 카세트는 후속하는 공정을 위해 안전하게 보관할 수 있도록 별도의 포장과정을 거친다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 웨이퍼 낱장 분리 시스템은 웨이퍼의 가공방식에 맞춰 정제수 또는 경유로 구분하여 세척하고, 특히 경유로 세척할 경우 별도의 후속 공정을 통해 경유가 웨이퍼에 잔류하지 않도록 하여 제품 품질 향상에 적극 기여할 수 있다.
또한, 지그로부터 웨이퍼를 분리 및 분리된 웨이퍼를 박리하여 집진부로 전달하는 일련의 과정이 동시 다발적으로 이루어질 수 있도록 듀얼 박리 시스템을 구축함에 따라 기존 대비 박리 시간이 적극적으로 단축되어 생산 효율성이 향상되는 등 매우 긍정적이다.
또한, 지지부가 웨이퍼의 양측을 견고하게 지지하므로 웨이퍼의 박리 시 다음 차례의 웨이퍼가 쓰러지지 않고 배열이 온전하게 유지되어 후속 박리에 대한 정밀성이 보장되고, 나아가 웨이퍼의 배정 위치를 감지하는 센서가 웨이퍼를 정확하게 감지할 수 있어 자동화 시스템의 구동 오류를 완벽하게 예방할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 전처리부
200. 박리부
300. 집진부
400. 배출부

Claims (8)

  1. 지그에 접착된 잉곳을 절단 및 세척하여 웨이퍼를 획득하고, 획득한 웨이퍼를 낱장으로 분리하되, 지그에 부착된 웨이퍼가 하측을 향하도록 거치한 후 세척수가 담수된 탱크에 침지시켜 이물질을 불림하는 전처리부(100);와, 정제수가 담수된 탱크 2개조에 각각 세척된 웨이퍼를 침지한 후 정제수를 가열하여 지그로부터 웨이퍼를 분리하고, 각 분리된 웨이퍼를 고정한 상태에서 진공패드로 개별 흡착하여 낱장으로 분리 및 인출하는 박리부(200);와, 인출된 웨이퍼의 표면을 물과 브러시로 세척한 후 건조하는 집진부(300);와, 이물질이 제거된 웨이퍼를 카세트에 복수 수납하는 배출부(400);로 이루어지는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템에 있어서,
    상기 박리부(200)는 지그에 부착된 웨이퍼를 설정의 탱크에 거치한 후 웨이퍼의 양측을 가압하여 고정하고, 탱크에 정제수를 투입한 후 가열하여 지그에 부착된 웨이퍼의 접착력을 상실되게 하는 용해부(210);와, 접착제가 상실된 웨이퍼를 낱장 별로 설정 위치에 배정한 후 개별 흡착하여 집진부(300)로 인계하는 인출부(220);를 포함하고,
    상기 용해부(210)는 지그에 부착된 웨이퍼의 거치 및 정제수가 저수되는 탱크부(211);와, 지그에 부착된 웨이퍼의 양측에 밀착하여 배열을 유지하는 지지부(212);로 이루어지되,
    상기 지지부(212)는 탱크부(211)의 양측에 각각 수직 입설되는 2개 1조의 입설대(212-1);와, 입설대 상단에 수평 배치되는 지지판(212-2);과, 지지판 상측에서 설정 높이 이격 배치되며 지지판에 설치된 직동유닛(LM Guide)에 의해 전·후진 이동하는 이송판(212-3);과, 지지판 상측에 설치되어 이송판에 전·후진에 대한 동력을 제공하는 엑츄에이터(212-4);와, 이송판의 전방에 탈부착 형태로 설치되며, 이송판의 전·후 이동 여부에 기인하여 지그에 수용된 웨이퍼의 측부를 지지하는 가이드(212-5)를 포함하며,
    상기 이송판(212-3)은 일 측 단부에 가이드(212-5)가 탈부착 형태로 결합되되. 상기 이송판은 일 측 가장자리를 따라 설정 깊이의 단턱이 형성되어 가이드(212-5)의 안착을 허용하는 안착면(212-3a);과, 이송판의 상면 중 안착면과 인접한 위치에서 상향 돌출되며 외주를 따라 나사산이 형성된 체결부(212-3b);와, 체결부를 매개로 결합되며 안착면에 설치된 가이드의 상면을 가압하는 가압편(212-3c);과, 가압편 상부로 노출된 체결부에 결합되어 가압편을 구속 및 압박하는 나비너트(212-3d);를 더 포함하고,
    상기 가이드(212-5)는 이송판(212-3)의 안착면(212-3a)에 안착시킨 상태에서 나비너트(212-3d)를 조여 가압편(212-3c)으로 가압함으로써 이송판에 고정되며, 추후 마모로 인해 기능을 상실할 경우 나비너트를 풀어 가압력을 해제함에 따라 가이드를 제거 및 교체할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전처리부(100)는 정제수 또는 경유 중 어느 하나의 세척수로 웨이퍼의 전처리가 실시되는 것을 포함하는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전처리부(100)는,
    지그에 부착된 웨이퍼가 하측을 향하도록 거치한 후 경유가 담수된 탱크에 침지시켜 슬러리를 불림하는 저수부(110);
    웨이퍼의 표면에 경유를 고압 분사하여 불린 슬러리를 제거하는 분사부(120);
    웨이퍼의 표면에 잔류한 경유를 세척하는 다수의 세척부(130);
    를 포함하는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세척부(130)는,
    알칼리 용액이 담수된 탱크에 웨이퍼를 침지하는 제1세척부(131);
    정제수가 담수된 탱크에 웨이퍼를 다 회 침지하는 제2세척부(132);
    를 포함하는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인출부(220)는,
    지그로부터 이탈된 웨이퍼를 일 방향 밀착하여 정렬하면서 일 측 선단에 배치된 웨이퍼를 설정 위치로 배정하는 보정부(221);
    보정부에 배정된 단일의 웨이퍼를 흡착한 상태로 일 방향 선회하는 제1인출부(222);
    제1인출부로부터 웨이퍼를 인계받아 집진부(300)로 전달하는 제2인출부(223);
    를 포함하는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보정부(221)는,
    웨이퍼를 일 방향으로 밀착시켜 대열을 정렬하며, 선단에 배치된 단일의 웨이퍼를 제1인출부(222)가 대기 중인 위치로 배정하는 정렬부(221-1);
    정렬부에 배정된 웨이퍼의 표면을 접촉함에 따라 웨이퍼의 인출과 배정 여부, 웨이퍼의 잔여량을 파악하는 변위센서 기반의 센싱부(221-2);
    를 포함하는 반도체 웨이퍼 낱장 분리시스템.
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