KR200405748Y1 - 다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척 - Google Patents

다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척 Download PDF

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Abstract

본 고안은 반도체 제조공정에서의 진공 척에 관한 것이다.
이 같은 본 고안은, 메인 척 베이스와 서브 척 베이스로 분할되는 이중의 진공 척을 구성하는 한편, 서브 척 베이스는 다수의 홀이 마련되는 다공질 실리콘으로 구성하여, 서브 척 베이스와 웨이퍼의 배면에 대한 접촉면적을 최소화시켜 파티클 발생을 줄이는 효과는 물론, 서브 척 베이스에 형성된 다수의 홀로부터 웨이퍼를 균일 압력으로 흡착시켜 서브 척 베이스 위에 올려진 웨이퍼의 평탄도를 안정적으로 유지시키면서 웨이퍼가 국부 변형되는 것을 방지함은 물론, 포토 공정에서의 웨이퍼 포커싱에 대한 정밀성을 높이는 다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척을 제공한다.
진공 척, 다공질 실리콘,

Description

다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척{Vacuum chuck of dual industrial structure that use porous silicon}
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 이중구조 진공 척의 분해사시도.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 메인 척 베이스의 구조를 보인 평면도.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 이중구조 진공 척의 결합사시도.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 도 3의 A-A선 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10; 메인 척 베이스 11; 외벽
12; 안착면 13; 진공홀
14; 진공해제홀 15; 제 1 리프팅홀
16; 위치설정부 20; 서브 척 베이스
21; 제 2 리프팅홀
본 고안은 반도체 제조공정에서의 진공 척에 관한 것으로서, 보다 상세하게 는 진공 척을 이중으로 구성하고 그 이중의 진공 척 중 웨이퍼의 배면과 접촉되는 하나의 척 베이스를 다공실 실리콘으로 제작하여 웨이퍼의 흡착시 그 평탄도를 높일 수 있도록 함은 물론, 파티클 발생을 효과적으로 줄일 수 있도록 하는 다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 집적회로는 손톱만큼이나 작고 얇은 실리콘 칩에 지나지 않지만 그 안에는 수 천 만개 이상의 전자부품들(트랜지스터, 다이오드, 저항)이 가득 들은 장치로, 이러한 반도체 집적회로는 최종 완성에 이르기까지에는 사진 공정, 식각 공정, 증착 공정, 열처리 공정을 비롯한 수많은 제조 공정이 수반된다.
실리콘 단결정인 규소봉(잉곳:Ingot)은 수백 ㎛의 두께로 절단되어 그 한쪽 면이 거울같이 연마되어 실리콘 웨이퍼(Wafer)로 형성되는데, 반도체의 집적회로는 실리콘 웨이퍼에 형성된다.
반도체 제조 공정 중에 웨이퍼를 고정시키거나 이송시키기 위하여 사용되는 척에는 기계식 척과 정전기 척과 진공 척이 사용된다.
기계식 척은 그 지지표면에 대해 웨이퍼를 누르기 위해서 아암 또는 클램프를 갖고 있으며, 정전기 척은 웨이퍼와 금속 전극 또는 전극 쌍 간에 전압 차를 발생시키고 웨이퍼와 전극이 유전 층에 의해 분리되도록 구성되며, 그리고 진공 척은 진공의 압력을 이용하여 웨이퍼를 안정적으로 흡착시키도록 구성된다.
반도체 칩 제조공정 중에 발생되는 먼지, 이물질 혹은 부산물(이하, 파티클(particle)이라 약칭 함)은 웨이퍼가 안착되는 척의 안착 면을 오염시킨다.
진공 척의 안착 면이 오염된 상태로, 진공 척의 안착 면에 웨이퍼가 안착될 경우, 디포커스(Defocus)의 원인이 되어 반도체 생산에 막대한 손실을 초래한다.
한편, 포토 공정에서는 웨이퍼에 정밀한 포커스를 수행하기 위해서 진공 척을 사용하여 웨이퍼를 고정하는데, 근래에는 진공 척의 안착 면에 소정높이를 갖는 팁(핀 혹은 돌기)을 일체로 형성하고, 이 팁에 웨이퍼를 접촉시키도록 구성하였다.
상기 팁과 웨이퍼의 접촉면적은 어느 정도 줄일 수는 있지만, 팁과 웨이퍼와의 접촉면적을 무한정 줄이면 팁의 지지력이 저하되어 진공 척의 안착 면에 웨이퍼가 안정적으로 흡착되지 못하고 이탈되며, 이 경우 반도체 제품의 불량을 초래하고 아울러 반도체 제품의 신뢰도를 하락시키며 반도체 제조 작업시간을 지연시킨다.
따라서, 웨이퍼와 팁의 접촉면적을 최소화하면서도, 웨이퍼의 평탄도를 높이고 안정적으로 웨이퍼를 진공 척의 안착 면에 흡착시키는 것은 반도체 제조공정의 진행과 반도체 제품의 신뢰도 및 웨이퍼의 양품을 결정하는 데에 매우 중요하다.
이를 위해 종래의 진공 척은 도면에 도시하지 않았지만, 그 직경을 통상적으로 198mm로 하고, 이 진공 척의 안착 면에는 다수의 진공 홀 및 진공 해제홀이 일정간격을 두고 연속 위치시켰으며, 상기 진공 홀 및 진공 해제홀은 진공 척 내부를 관통하는 복수개의 진공라인과 단일 영역으로 연결함은 물론, 상기 진공라인은 진공압력을 발생시키는 진공펌프와 연결되도록 하였다.
그리고, 상기 진공 척의 안착 면 중심부분에는 다수의 리프팅 홀이 형성하였으며, 상기 진공 척의 안착 면 테두리 부분에는 웨이퍼의 배면이 접촉되는 외벽을 형성하고, 상기 외벽의 안쪽에는 진공영역이 형성되도록 하였다.
또한, 상기 진공영역 안쪽에 위치한 진공 척의 안착 면에는 소정높이를 갖고 웨이퍼 배면을 지지하는 팁이 원형 기둥형태로 일정간격을 두고 다수 형성되도록 하였다.
이때, 상기 진공 척의 안착 면에 돌출된 팁은 1단으로 이루어지며 그 직경이 0.5mm, 높이가 0.35mm, 팁 간격이 3mm로 설정되도록 하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 진공 척은 웨이퍼 배면을 지지하고 있는 팁이 원기둥 형상으로 이루어져 있는 바, 팁과 웨이퍼와의 접촉면적 증가로 인하여, 파티클(Particles)이 커져서 결과적으로 디포커스의 원인이 되어 반도체 생산에 막대한 손실을 초래할 수 밖에 없었다.
이에 상기의 종래 진공 척에서 발생되는 문제를 개선할 수 있도록 등록실용신안 제 273741 호(이하 선행고안 이라함)와 같이 웨이퍼의 배면을 지지하는 팁의 끝단을 2단 구조로 하여 팁과 웨이퍼와의 접촉면적을 최소화한 진공 척이 개시되기에 이르렀다.
그러나, 상기와 같은 선행고안의 경우에는 포토공정의 특성상 자그마한 파티클이나 진공에 의한 웨이퍼의 휨 때문에 디포커스가 발생하여 웨이퍼상의 포토작업이 원활하게 이루어지지 못하는 단점이 있다.
또한, 상기와 같이 팁을 2단으로 구성할 경우, 그 팁의 2단 가공에 너무나 많은 어려움이 있고, 많은 양의 웨이퍼가 진공 척 위에서 가공될 때 웨이퍼와 접촉되는 2단 팁의 끝 부분이 마모되면서 웨이퍼의 평탄도가 낮아질 수 밖에 없는 구조적인 단점이 있다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래는 물론 선행고안의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 메인 척 베이스와 서브 척 베이스로 분할되는 이중의 진공 척을 구성하는 한편, 서브 척 베이스는 다수의 홀이 마련되는 다공질 실리콘으로 구성하여, 다공질 실리콘으로 이루어진 서브 척 베이스와 웨이퍼의 배면에 대한 접촉면적을 최소화시켜 파티클 발생을 줄이고, 아울러 서브 척 베이스에 형성된 다공질로부터 웨이퍼를 균일 압력으로 흡착시킬 수 있도록 하면서 서브 척 베이스 위에 올려진 웨이퍼의 평탄도를 안정적으로 유지시킬 수 있도록 하는 다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척을 제공하려는데 그 목적이 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 고안은,
진공의 흡입력을 이용하여 웨이퍼를 흡착하기 위한 반도체 제조설비의 진공 척에 있어서,
상기 진공 척은,
진공홀과 진공해제홀이 서로 일정간격을 갖고 연속 위치하면서 외벽을 통해 안착면이 마련된 메인 척 베이스와,
다수의 홀을 가진 다공질 실리콘으로 상기 메인 척 베이스의 안착면에 안착되는 서브 척 베이스의 이중 구조로 구성함을 특징으로 한다.
다른 일면에 따라, 상기 서브 척 베이스는 웨이퍼의 평탄도 안정을 위해 원판형으로 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 메인 척 베이스의 외벽 내측으로는 안착면으로 서브 척 베이스가 안착시 그 안착위치를 설정하기 위한 복수의 위치설정부를 돌출되게 구성하고,
상기 원판형의 서브 척 베이스는 상기 위치설정부와 대응되는 위치에 상기 위치설정부가 돌출된 범위만큼 절개 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 메인 및 서브 척 베이스에는 각각 제 1 리프팅홀과 제 2 리프팅홀을 마련하되,
상기 제 1,2 리프팅홀은 상기 위치설정부에 의해 서브 척 베이스의 안착 위치가 고정될 때 동일선상에 위치하여 관통로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 이중구조 진공 척의 분해사시도이고, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 메인 척 베이스의 구조를 보인 평면도이며, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 이중구조 진공 척의 결합사시도이고, 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 도 3의 A-A선 단면도 이다.
도 1 내지 도 4에 보인 바와같이, 본 고안의 실시예에 따른 진공 척은 메인 척 베이스(10)와 서브 척 베이스(20)로 구성되며, 상기 메인 척 베이스(10)에는 외벽(11)과 안착면(12)을 포함한다.
상기 안착면(12)에는 다수의 진공홀(13) 및 진공 해제홀(14)이 서로 일정간격을 갖고 연속 위치되어 있고, 진공 홀(13) 및 진공 해제홀(14)은 메인 척 베이스(10)의 내부를 관통하는 복수개의 진공라인(미도시)과 단일 영역으로 연결되며, 상 기 진공라인은 진공압력을 발생시키는 진공펌프(미도시)와 연결되도록 구성한다.
상기 메인 척 베이스(10)의 안착면(12) 중심부분에는 다수의 제 1 리프팅홀(15)이 형성되고, 상기 안착면(12)의 테두리 부분에는 웨이퍼의 배면이 접촉되는 외벽(11)이 형성되는데, 상기 외벽(11)의 안쪽에는 진공영역(Vacuum Zone, 미도시)이 형성된다.
이때, 상기 진공영역 안쪽에 위치한 메인 척 베이스(10)의 안착면(12)에는 소정높이를 갖고 웨이퍼의 배면을 지지하는 다공질 실리콘으로 원판형의 서브 척 베이스(20)가 안착 구성된다.
즉, 상기 서브 척 베이스(20)는 다수의 홀(미도시)이 마련되는 다공질 실리콘으로, 상기 다수의 홀이 진공을 유지하기 위한 홀 작용을 하여, 웨이퍼를 진공흡착할 수 있도록 구성한 것이다.
이때, 상기 메인 척 베이스(10)의 외벽 내측으로는 복수의 위치설정부(16)가 돌출되고, 상기 서브 척 베이스(20)에는 상기 복수의 위치설정부(16)와 대응되는 위치를 상기 위치설정부(16)의 돌출범위만큼 절개 구성하였으며, 이에따라 상기 서브 척 베이스(20)에 마련된 제 2 리프팅홀(21)은 상기 메인 척 베이스(10)의 안착면(12)이 마련된 제 1 리프팅홀(15)과 일치할 수 있는 것이다.
이와 같이 구성된 본 고안의 실시예에 따른 작용을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 메인 척 베이스(10)의 안착면(12)으로 다공질 실리콘으로 이루어진 원판형의 서브 척 베이스(20)를 안착시킨다.
이때, 상기 서브 척 베이스(20)의 절개부위로 메인 척 베이스(10)의 위치설정부(16)가 밀착되도록 하여, 상기 메인 척 베이스(10)와 서브 척 베이스(20)에 마련된 제 1,2 리프팅홀(15)(21)을 서로 일치시킨다.
이후, 상기 서브 척 베이스(20)의 위로 웨이퍼를 올려 놓은 후, 상기 메인 척 베이스(10)에 마련된 진공홀(13)을 통해 상기 웨이퍼를 진공 흡착하면, 다공질 실리콘으로 다수의 홀이 마련된 원판형의 서브 척 베이스(20) 평면에서는 균일한 진공흡입력이 발생되는 바,
상기 웨이퍼에 대한 진공 흡입은 고루게 이루어지고, 아울러 원판형을 이루는 상기 서브 척 베이스(20)에 의해 웨이퍼의 평탄도 또한 안정되게 유지되면서 웨이퍼의 국부 변형이 방지될 수 있는 것이다.
더불어, 상기 서브 척 베이스(20)는 다공질 실리콘으로 다수의 홀이 마련된 것인 바, 상기 서브 척 베이스(20)에 웨이퍼의 배면이 지지될 때, 상기 서브 척 베이스(20)와 웨이퍼의 접촉면적은 최소화될 수 밖에 없고, 이에따라 파티클 발생을 줄여 포토 공정에서의 웨이퍼 포커싱에 대한 정밀성을 높일 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 메인 척 베이스와 서브 척 베이스로 분할되는 이중의 진공 척을 구성하는 한편, 서브 척 베이스는 다수의 홀이 마련되는 다공질 실리콘으로 구성하여, 서브 척 베이스와 웨이퍼의 배면에 대한 접촉면적을 최소화시켜 파티클 발생을 줄이는 효과는 물론, 서브 척 베이스에 형성된 다수의 홀로부터 웨이퍼를 균일 압력으로 흡착시켜 서브 척 베이스 위에 올려진 웨이퍼의 평탄도를 안정적으로 유지시키면서 웨이퍼가 국부 변형되는 것을 방지함은 물론, 포토 공정에서의 웨이퍼 포커싱에 대한 정밀성을 높이는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (4)

  1. 진공의 흡입력을 이용하여 웨이퍼를 흡착하기 위한 반도체 제조설비의 진공 척에 있어서,
    상기 진공 척은,
    진공홀과 진공해제홀이 서로 일정간격을 갖고 연속 위치하면서 외벽을 통해 안착면이 마련된 메인 척 베이스와,
    다수의 홀을 가진 다공질 실리콘으로 상기 메인 척 베이스의 안착면에 안착되는 서브 척 베이스의 이중 구조로 구성함을 특징으로 하는 다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서브 척 베이스는 웨이퍼의 평탄도 안정을 위해 원판형으로 구성함을 특징으로 하는 다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 메인 척 베이스의 외벽 내측으로는 안착면으로 서브 척 베이스가 안착시 그 안착위치를 설정하기 위한 복수의 위치설정부를 돌출되게 구성하고,
    상기 원판형의 서브 척 베이스는 상기 위치설정부와 대응되는 위치에 상기 위치설정부가 돌출된 범위만큼 절개 구성함을 특징으로 하는 다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 메인 및 서브 척 베이스에는 각각 제 1 리프팅홀과 제 2 리프팅홀을 마련하되, 상기 제 1,2 리프팅홀은 상기 위치설정부에 의해 서브 척 베이스의 안착 위치가 고정될 때 동일선상에 위치하여 관통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 다공질 실리콘을 이용한 이중 구조의 진공 척.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101062595B1 (ko) * 2007-07-30 2011-09-06 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 축대칭이며 균일한 열 프로파일의 진공 처킹 히터
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