KR20030086760A

KR20030086760A - 표면장력을 이용한 웨이퍼의 정위치 정렬방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20030086760A
Application number: KR1020020024918A
Authority: KR
Inventors: 김용택
Original assignee: 태화일렉트론(주)
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-11-12

Abstract

본 발명은 표면장력을 이용한 웨이퍼의 정위치 정렬방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 가공 시 일정한 위치로 이동 또는 이송시킬 수 있도록 센터 포지션을 잡는 방법 및 장치에 있어서, 깨지거나 외주연에 흠이 발생하는 등의 웨이퍼 손상을 방지하면서도 정확한 위치로 정렬 가능하도록 하여 다음 가공 공정으로 진행하여 가공이 이루어지도록 하는 표면장력을 이용한 웨이퍼의 정위치 정렬방법 및 그 장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 급수로를 통해 저수조로 물을 공급하여 오버플로우 되지 않는 만수 상태로 세팅하는 저수조 세팅 과정과, 저수된 물의 표면에 이송수단으로 웨이퍼를 공급하는 웨이퍼 공급 과정과, 물의 표면으로 공급되어 안착된 웨이퍼가 물의 표면 장력에 의해 저수조의 중심으로 이동하여 정지하면 저수조의 배수로를 통해 물을 배수토록하는 배수 과정과, 물이 배수되면서 물의 표면을 따라 하강하는 웨이퍼가 흡착 플레이트의 상부면에 안착됨과 동시에 진공 흡입하여 고정하도록 하는 진공 흡착 과정과, 흡착 플레이트에 진공 흡착된 웨이퍼를 다음 과정으로 이송하는 이송 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

표면장력을 이용한 웨이퍼의 정위치 정렬방법 및 그 장치{Centering alignment method and the equipment of wafer using surface tension}

일반적으로 섬세한 가공작업이 이루어지는 웨이퍼를 가공하기 위해서는 매우 정확한 위치에 이송시켜 가공하여야 한다.

상기와 같이, 웨이퍼를 정확한 위치로 이송하기 위해서는 이송장치가 항상 웨이퍼의 일정한 부분을 취하여(Griping 또는 Keeping) 이송시켜 정위치에 안착시킨 후 가공하도록 한다.

상기 이송장치가 웨이퍼의 일정한 부분을 취하여 이송시키기 위해서는 정위치에 웨이퍼가 위치하도록 위치를 조절하는 장치가 필요하며, 이와 같은 정위치 조절 장치의 종래 구조는 첨부 도면 도 1a,b에서 보는 바와 같이, 에어 실린더(1)에 의해 상,하,좌,우로 이동하는 가이드바(2)가 웨이퍼(3)를 정위치에 위치하도록 하고 흡착 플레이트(4)가 흡착하여 이송하도록 이루어져 있다.

이와 같은 종래의 정위치 조절 장치를 통해 웨이퍼(3)를 정렬시킬 경우 상,하,좌,우에 설치된 가이드바(2)와 웨이퍼(3)의 외주연이 충돌하면서 웨이퍼(3)가 깨지거나 흠이 발생하는 등 손상을 입게 되는 문제점이 있는 것이다.

이는 웨이퍼(3) 자체의 손상에 그치지 않고 수율 저하 및 생산성 저하와 이에 따른 생산 단가 상승 등으로 인한 반도체 업계의 대외 경쟁력 약화로 이어지는 2차 적인 문제점 또한 발생되는 것이다.

상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 본 발명은 웨이퍼 가공 시 일정한 위치로 이동 또는 이송시킬 수 있도록 센터 포지션을 잡는 방법 및 장치에 있어서, 깨지거나 외주연에 흠이 발생하는 등의 웨이퍼 손상을 방지하면서도 정확한 위치로 정렬 가능하도록 하여 다음 가공 공정으로 진행하여 가공이 이루어지도록 하는 표면장력을 이용한 웨이퍼의 정위치 정렬방법 및 그 장치를 제공함을 기술적 과제로 삼는다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 급수로를 통해 저수조로 물을 공급하여 오버플로우 되지 않는 만수 상태로 세팅하는 저수조 세팅 과정과, 저수된 물의 표면에 이송수단으로 웨이퍼를 공급하는 웨이퍼 공급 과정과, 물의 표면으로 공급되어 안착된 웨이퍼가 물의 표면 장력에 의해 저수조의 중심으로 이동하여 정지하면 저수조의 배수로를 통해 물을 배수토록하는 배수 과정과, 물이 배수되면서 물의 표면을 따라 하강하는 웨이퍼가 흡착 플레이트의 상부면에 안착됨과 동시에 진공 흡입하여 고정하도록 하는 진공 흡착 과정과, 흡착 플레이트에 진공 흡착된 웨이퍼를 다음 과정으로 이송하는 이송 과정으로 이루어진 것이다.

도 1a,b는 종래의 웨이퍼 정위치 조절 장치의 구조를 보인 개략도

도 2는 본 발명의 웨이퍼 정위치 정렬 방법에 따른 과정으로 보인 블럭도

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 웨이퍼 정위치 정렬 장치의 구조를 보인측 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 웨이퍼 정위치 정렬 장치 11 : 저수조

12 : 급수로 13 : 배수로

14 : 흡착 플레이트 14': 승간 수단

15 : 웨이퍼 W : 물

본 발명의 이해를 돕기 위한 첨부도면 도 2는 본 발명의 웨이퍼 정위치 정렬 방법에 따른 과정으로 보인 블록도이며, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 웨이퍼 정위치 정렬 장치의 구조를 보인 측 단면도로서 이중 도면 부호 10은 본 발명의 웨이퍼 정위치 정렬 장치를 나타낸 것이다.

본 발명은 도 2 에서 보는 바와 같이, 급수로(12)를 통해 저수조(11)로물(W)을 공급하여 오버플로우 되지 않는 만수 상태로 세팅하는 저수조 세팅 과정(S1)과, 저수된 물(W)의 표면에 이송수단으로 웨이퍼(15)를 공급하는 웨이퍼 공급 과정(S2)과, 물(W)의 표면으로 공급되어 안착된 웨이퍼(15)가 물(W)의 표면 장력에 의해 저수조(11)의 중심으로 이동하여 정지하면 저수조(15)의 배수로를 통해 물을 배수토록하는 배수 과정(S3)과, 물(W)이 배수되면서 물(W)의 표면을 따라 하강하는 웨이퍼(15)가 흡착 플레이트(14)의 상부면에 안착됨과 동시에 진공 흡입하여 고정하도록 하는 진공 흡착 과정(S4)과, 흡착 플레이트(14)에 진공 흡착된 웨이퍼(15)를 다음 과정으로 이송하는 이송 과정(S5)으로 진행되는 것이다.

참고로, 상기의 표면장력이라 함은 액체의 표면이 스스로 수축하여 가능한 한 작은 면적을 취하려는 힘을 말하는 것으로, 비누방울과 액체의 작은 방울이 거의 구형이 되는 것도 이 현상 때문이며, 이 성질 때문에 어떤 곤충은 물의 표면에 서 있을 수 있다.

면도날 역시 물의 표면장력으로 받쳐질 수 있으며, 이때 면도날은 떠 있는(floating) 것은 아니며, 표면 밑으로 밀어 넣으면 물 속으로 가라앉게 된다.

표면장력은 주로 주어진 액체 내부의 입자 사이에 작용하는 인력과 그 액체가 접한 기체·고체·액체에도 의존한다.

예를 들어 물방울 내의 분자들은 서로 약하게 잡아당기고 있다.

물방울 안에 있는 물 분자들은 주변의 분자들에 의해 모든 방향으로 균등하게 잡아당겨지고 있다고 생각되나 만약 표면 분자들을 표면으로부터 약간만 밖으로 이동시킬 수 있다면, 그것들은 주변의 분자들에 의해 다시 잡아당겨질 것이다.

표면장력 현상을 일으키는 에너지는 단위면적당 표층분자들을 제거하는 데 필요한 일이나 에너지와 거의 같으며, 따라서 표면장력은 단위면적당 에너지(J/㎡)로 나타낼 수 있다. (물의 표면장력은 20℃에서 0.07275J/㎡ 정도이다)

상기와 같이 진행되는 본 발명의 웨이퍼 정위치 정렬 장치(10)는 첨부 도면 도 3에서 보는 바와 같이, 하부면에 일측에 물(W)을 공급하도록 하는 급수로(12)와 별도로 물을 배수토록 하는 배수로(13)를 갖는 원형의 저수조(11)와, 저수조(11)의 중앙에서 승강 수단(14')을 통해 승강 작동하는 백큠 시스템(14")에 의해 진공 흡착 가능한 원형의 흡착 플레이트(14)로 구성된 것이다.

상기 흡착 플레이트(14)를 승강시키는 승강 수단(14')은 에어 실린더로 하는 것이 바람직하며, 피스톤 내측에 백큠 라인이 형성되어 상부면에 한 개 이상의 흡입공(H)이 형성된 흡착 플레이트(14)와 백큠 시스템((14")Vaccum system)을 연결하여 진공흡입이 가능하며, 공기와 함께 흡입된 물(W)은 배수가 가능하도록 되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명은 첨부 도면 도 3a에서 보는 바와 같이, 저수조 세팅 과정(S1)에서 급수로(12)를 통해 저수조(11)로 물(W)을 공급하여 오버플로우 되지 않는 만수 상태로 세팅한다.

상기 오버플로우 되지 않는 만수 상태는 물(W)이 저수조(11)의 상부면(내주면)에서 표면장력이 최대가 되는 상태를 의미한다.

이후, 첨부 도면 도 3b에서 보는 바와 같이, 웨이퍼 공급 과정(S2)에서 저수된 물(W)의 표면에 이송수단으로 웨이퍼(15)를 공급하여 물(W)의 표면장력에 의해웨이퍼(15)가 받쳐져 물(W) 위에 떠 있도록 한다.

이때, 물(W)에 부분적으로 잠긴 웨이퍼(15)의 부피만큼 저수조(11)의 물(W)은 오버플로우 되어 배수된다.

첨부 도면 도 3c에서 보는 바와 같이, 배수 과정(S3)에서 물(W)의 표면으로 공급되어 떠있는 웨이퍼(15)가 물(W)의 표면 장력에 의해 저수조(11)의 중심으로 이동하여 정지하면 저수조(15)의 배수로를 통해 물을 배수토록 한다.

웨이퍼(15)가 물(W)의 표면에 안착됨과 동시에 표면 장력에 의해 웨이퍼(15)는 바로 저수조(11)의 중심, 즉, 물(W) 표면의 중심으로 빨리듯이 이동하여 진동하다 정지하게 된다.

이후, 첨부 도면 도 3d에서 보는 바와 같이, 진공 흡착 과정(S4)에서 저수조(11)의 물(W)이 배수되면서 물(W)의 표면을 따라 하강하는 웨이퍼(15)가 흡착 플레이트(14)의 상부면에 안착됨과 동시에 흡착 플레이트(14)는 웨이퍼(15)를 진공 흡입하여 고정하게 된다.

이때, 흡착 플레이트(14)의 상부면은 물(W)의 표면 보다 낮고 저수조(11)의 최 상부면 보다 높은 위치하는 것이 바람직하다.

그 이유는 저수조(11)의 최 상부면 보다 높은 위치에서는 표면 장력이 계속 유지되므로, 항상 정위치를 유지하게 되기 때문이며, 만약 저수조 보다 낮은 위치에 흡착 플레이트(14)가 정지된 상태에서 웨이퍼(15)가 배수되는 물(W)의 표면을 따라 하강하여 흡착 플레이트(14)와 접하게 되면 흡착 플레이트(14) 상부면의 수막에 의해 미끄러져 정위치를 벗어나게 된다.

상기와 같이, 웨이퍼(15)가 흡착 플레이트(14)의 상부면 정위치에 흡착 고정되면, 첨부 도면 도 3e에서 보는 바와 같이, 이송 과정(S5)에서 흡착 플레이트(14)에 진공 흡착된 웨이퍼(15)를 다음 가공 과정으로 이송하게 된다.

상기와 같이 본 발명은 물(W)의 표면장력을 이용하여 웨이퍼(15)를 항상 일정한 위치에서 흡착 이송 가능할 뿐 아니라, 물(W) 자체의 완충 작용으로 취급 시 웨이퍼(15)에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 웨이퍼(15)는 물론 원형 기판 등 정위치로 이송을 요하는 반도체 소자에 응용할 수도 있는 것으로, 물(W)의 표면장력에 의해 받쳐질 수 있는 소자는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함을 밝혀두는 바이다.

상기와 같이 되는 본 발명은 웨이퍼 가공 시 일정한 위치로 이동 또는 이송시킬 수 있도록 센터 포지션을 잡는 방법 및 장치에 있어서, 깨지거나 외주연에 흠이 발생하는 등의 웨이퍼 손상을 방지하면서도 정확한 위치로 정렬 가능하도록 하여 다음 가공 공정으로 진행하여 가공이 이루어지도록 함으로써, 수율과 가공 공정의 정확성을 향상시켜 생산성을 향상시킴과 동시에, 이에 따른 생산 원가 및 단가 절감 등으로 인해 반도체 업계의 대외 경쟁력이 강화되는 효과를 갖는다.

Claims

급수로(12)를 통해 저수조(11)로 물(W)을 공급하여 오버플로우 되지 않는 만수 상태로 세팅하는 저수조 세팅 과정(S1)과, 저수된 물(W)의 표면에 이송수단으로 웨이퍼(15)를 공급하는 웨이퍼 공급 과정(S2)과, 물(W)의 표면으로 공급되어 안착된 웨이퍼(15)가 물(W)의 표면 장력에 의해 저수조(11)의 중심으로 이동하여 정지하면 저수조(15)의 배수로를 통해 물을 배수토록하는 배수 과정(S3)과, 물(W)이 배수되면서 물(W)의 표면을 따라 하강하는 웨이퍼(15)가 흡착 플레이트(14)의 상부면에 안착됨과 동시에 진공 흡입하여 고정하도록 하는 진공 흡착 과정(S4)과, 흡착 플레이트(14)에 진공 흡착된 웨이퍼(15)를 다음 과정으로 이송하는 이송 과정(S5)으로 이루어짐을 특징으로 하는 표면장력을 이용한 웨이퍼의 정위치 정렬방법.
하부면에 일측에 물(W)을 공급하도록 하는 급수로(12)와 별도로 물을 배수토록 하는 배수로(13)를 갖는 원형의 저수조(11)와, 저수조(11)의 중앙에서 승강 수단(14')을 통해 승강 작동하는 백큠 시스템(14")에 의해 진공 흡착 가능한 원형의 흡착 플레이트(14)로 구성됨을 특징으로 하는 표면장력을 이용한 웨이퍼의 정위치 정렬 장치.