KR20180065175A - 실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 내구성을 통해 검사 신뢰도를 향상시키기 위한 실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
또한, 사파이어 웨이퍼를 흡착하여 사파이어 웨이퍼의 두께 균일도를 측정하기 위한 측정장치의 사파이어 웨이퍼 진공척의 제조방법에 있어서, 실리콘 카바이드 파우더를 가압하여 제1 성형체를 제조하는 1차 가공단계와 제1 성형체를 가압, 가열하여 제2 성형체를 제조하는 2차 가공단계와 제2 성형체의 표면에 복수 개의 골을 형성하는 표면 가공단계와 복수 개의 홀 가공을 통해 진공 흡입공을 형성하는 흡입공 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법{vacuum chuck using a silicon carbide, and manufacturing method thereof}
본 발명은 실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 내구성을 통해 검사 신뢰도를 향상시키기 위한 실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 LED 제조 공정을 비롯한 중 회로패턴 설계에 앞서 웨이퍼를 가공하는 과정중에서 웨이퍼를 고정시켜주기 위해 다양한 진공척이 사용되고 있다.
특히, 회전 가공에 특화된 한국공개특허 제10-2002-0097332호 "반도체 웨이퍼 고정용 진공 척"과 같이, 가공을 위한 진공이 개발되어 사용되고 있으며, 가공이 완료된 후에는 웨이퍼 두께의 균일도를 측정하게 된다.
이때 웨이퍼의 흔들림이나 정확한 지점에 웨이퍼가 안착이 되도록 진공척을 이용하여 웨이퍼를 일정한 압력으로 고정시켜주게 되며, 웨이퍼의 두께 균일도를 측정하기 위한 측정장치에서 웨이퍼를 흡착하는 진공척은 두께 균일도 측정 시 가장 중요하고, 반드시 필요한 핵심부품이다.
현재 국내에서 사용되고 있는 진공척은 대부분 정밀 가공이 용이한 알루미나(
Figure pat00001
) 척이 사용되고 있으나, 경도가 낮은 소재의 특성상 알루미나는 사파이어 웨이퍼와 접촉되는 부분이 쉽게 마모되는 문제점이 있으며, 특히 사파이어 웨이퍼와 같이 경도가 높은 웨이퍼를 사용할 때 더욱 많이 마모되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 진공척의 수명 저하 문제 및 잦은 교환에 의한 양산라인의 생산수율 저하 문제와 함께 접촉에 의한 마모부위의 높이 변화에 따른 평탄도 저하 및 압력 차에 의한 검사 신뢰도 저하 등의 문제점이 있었다.
이에 따라, 경질의 재료로 제작된 진공척의 필요성이 제기되고 있다.
한국공개특허 제10-2002-0097332호 "반도체 웨이퍼 고정용 진공 척"
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 높은 경도의 재질로 구성된 진공척을 제조하기 위한 실리콘 카바이드(SiC)를 이용한 진공척 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 진공척의 평탄도를 및 흡착성을 향상시키기 위한 실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법은 사파이어 웨이퍼를 흡착하여 사파이어 웨이퍼의 두께 균일도를 측정하기 위한 측정장치의 사파이어 웨이퍼 진공척의 제조방법에 있어서, 실리콘 카바이드 파우더를 가압하여 제1 성형체를 제조하는 1차 가공단계와 제1 성형체를 가압, 가열하여 제2 성형체를 제조하는 2차 가공단계와 제2 성형체의 표면에 복수 개의 골을 형성하는 표면 가공단계와 복수 개의 홀 가공을 통해 진공 흡입공을 형성하는 흡입공 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표면 가공단계와 상기 흡입공 형성단계 사이에 복수 개의 골이 형성된 면을 연마하여 평탄도를 보정하는 평탄도 보정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡입공 형성단계는 복수 개의 골이 형성된 면에 형성된 흡입공의 지름보다 배면측 흡입공의 지름을 더 크게 형성하며, 상기 흡입공 형성단계 이후에 상기 배면측 흡입공에 흡입 유로의 체결을 위한 체결부재를 삽입 고정시키는 체결부재 삽입단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척은 상기 제2 성형체는 다공성 구조를 가지며, 상기 흡입공 형성단계 이후에 다공성 구조를 가지는 제2 성형체의 외측 표면에 코팅층을 형성하는 코팅단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실리콘 카바이드로 구성되어 원판 형태를 가진 프레임과 상기 프레임의 일면에 형성된 복수 개의 골과 상기 프레임의 일면에 배치된 골을 따라 연장되어 배면으로 관통하는 복수 개의 흡입공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실리콘 카바이드로 구성된 다공성 재질의 원판 형태를 가진 프레임과 상기 프레임의 일면에 형성된 복수 개의 골과 상기 프레임의 일면에 배치된 골을 따라 연장되어 배면으로 관통하는 복수 개의 흡입공과 상기 프레임의 외측면에 형성되어 다공성 재질의 프레임 외측으로부터 유체가 흡입되는 것을 방지하기 위한 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법에 의하면, 높은 경도의 실리콘 카바이드로 구성되어 내마모성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척 및 그 제조방법에 의하면, 일면에 복수 개의 골이 형성된 후 초정밀 연마를 통해 평탄도를 보정함으로 써 진공척의 평탄도를 및 흡착성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법을 순서대로 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척을 도시한 배면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법을 순서대로 도시한 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척을 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척을 도시한 배면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법을 순서대로 도시한 것이며, 사파이어 웨이퍼를 흡착하여 사파이어 웨이퍼의 두께 균일도를 측정하기 위한 측정장치의 사파이어 웨이퍼 진공척의 제조방법에 있어서, 실리콘 카바이드 파우더를 가압하여 제1 성형체를 제조하는 1차 가공단계(S1)와 제1 성형체를 가압, 가열하여 제2 성형체를 제조하는 2차 가공단계(S2)와 제2 성형체의 표면에 사파이어 웨이퍼의 용이한 흡착이 이루어질 수 있도록 사파이어 웨이퍼가 흡착되는 표면에 복수 개의 골을 형성하는 표면 가공단계(S3)와 복수 개의 홀 가공을 통해 흡입 유로가 체결되기 위한 진공 흡입공을 형성하는 흡입공 형성단계(S5)를 포함하여 구성된다.
상기 표면 가공단계(S3)를 통해 제2 성형체의 전면에 형성되는 상기 골은 흡입 유로가 배면에 체결되는 상기 진공 흡입공으로부터 연장되어 흡착되는 사피아이 웨이퍼가 보다 강하게 흡착될 수 있도록 제2 성형체의 전면에 진공흡착 표면적을 증가시켜주는 기능을 수행하게 된다.
이와 함께, 흡입 유로와 체결된 진공 흡입공의 높은 진공압을 넓은 표면적으로 분산시켜 단위 면적당 진공압력을 낮추어 사파이어 웨이퍼의 흡착력은 유지하되, 국소 부위의 높은 진공압력에 의한 사파이어 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 표면 가공단계(S3)는 제2 성형체의 전면에 형성하고자 하는 골의 위치에 대응하는 홀 또는 슬롯이 형성된 마스크를 부착하는 마스크 부착단계와 레이저를 이용하여 마스크의 홀 또는 슬롯을 따라 제2 성형체의 전면에 패턴(골)을 가공하여 형성시키는 레이저 가공단계와 모래 입자를 비롯한 유기 또는 무기질 입자를 분사하는 샌드블라스트를 통해 레이저 가공에 의해 패턴(골)이 형성된 제2 성형체의 표면을 가공하는 샌딩단계를 포함하여 구성된다.
상기와 같이, 표면 가공단계(S3)를 통해 제2 성형체의 전면에 복수 개의 골을 형성하는 과정에서 평탄도가 변형될 수 있으며, 이를 보정하기 위해서 상기 표면 가공단계(S3)와 상기 흡입공 형성단계(S5) 사이에 진공 흡입공으로부터 연장되는 복수 개의 골이 형성된 면(제2 성형체의 전면)을 초정밀 연마를 통해 평탄도를 보정하는 평탄도 보정 단계(S4)를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 진공 흡입공에 흡입 유로가 직접적으로 체결될 수도 있으나, 사파이어 웨이퍼를 흡착하여 사파이어 웨이퍼의 두께 균일도를 측정하기 위한 측정장치로부터 교체 가능하게 구성된 소모품에 해당하는 본 발명에 따른 사파이어 웨이퍼 진공척의 마모에 따른 교체시 측정장치로부터의 용이한 탈부착을 위해 진공 흡입공의 배면에 흡입 유로의 체결을 위한 체결부재를 삽입 고정시킴이 바람직하다.
이를 위해, 상기 흡입공 형성단계(S5)는 복수 개의 골이 형성된 면(제2 성형체의 전면)에 형성된 흡입공의 지름보다 배면측 흡입공의 지름을 더 크게 형성하며, 상기 흡입공 형성단계(S5) 이후에 상기 배면측 흡입공에 흡입 유로의 체결을 위한 체결부재를 삽입 고정시키는 체결부재 삽입단계(S6)를 더 포함하여 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 1차 가공단계(S1) 및 제2차 가공단계(S2)를 거쳐 제조되는 상기 제2 성형체가 다공성 구조를 가지도록 구성될 수 있으며, 상기 흡입공 형성단계(S5) 이후에 다공성 구조를 가지는 제2 성형체의 외측 및 배면부의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅단계(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
상기 코팅단계는 흡입 유로가 체결된 상기 흡입공을 중심으로 발생되는 진공압이 제2 성형체의 다공성 구조를 통해 전면에 배치된 사파이어 웨이퍼에만 가해질 수 있도록 제2 성형체의 외측 및 배면부의 표면을 밀폐시키게 된다.
즉, 제2 성형체의 외측 및 배면부를 통해 진공압이 유실되지 않도록 밀폐계를 형성하기 위해 코팅층을 형성하는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법 중 다른 실시예를 도시한 것이며, 상기 2차 가공단계(S2)는 도 2의 (2-I)와 같이 상기 1차 가공단계(S1)를 통해 실리콘 카바이드 파우더(20)에 소정의 압력을 가하여 제조된 복수 개의 제1 성형체(21)를 제조한 후 도 2의 (2-II)와 같이 복수 개의 제1 성형체(21) 사이에 카본시트(22)를 적층한 후 가열, 가압하여 제2 성형체(23)를 형성할 수도 있다.
이를 통해 실리콘 카바이드로 구성된 제1 성형체(21) 사이에 카본시트(22)가 적층된 제2 성형체(23)를 제조할 수 있으며, 카본시트(22)는 제1 성형체(21) 사이의 결합력을 강화시키게 되며, 카본시트(22)에 의해 제2 성형체(23)가 보다 높은 강성 및 내마모성을 가질 수 있게 된다.
또한, 상기 제1 성형체(21)가 다공성 구조를 가질 경우, 상기 카본시트(22)는 수직하게 배치됨이 바람직하며, 이를 통해 제2 성형체(23)의 배면에 체결되는 흡입유로를 통해 형성되는 진공압이 제2 성형체(23)의 전면에 배치되는 사파이어 웨이퍼에만 전달될 수 있게 된다.
보다 상세하게는, 상기 카본시트(22)는 재질의 특성상 다공성 재질의 제1 성형체(21)에 비해 유체의 통과가 어려우며, 유체의 통과가 어려운 카본시트(22)가 수직하게 배치됨으로써 카본 시트(22)가 외측으로 진공압이 유실되는 것을 억제하여 배면에 체결되는 흡입유로를 통해 형성되는 진공압이 수직 방향으로만 가해지게 된다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척을 도시한 것이며, 실리콘 카바이드로 구성되어 원판 형태를 가진 프레임(1)과 상기 프레임(1)의 일면에 형성된 복수 개의 골(2, 상세하게는 도 4 참조)과 상기 프레임(1)의 일면에 배치된 골(2)을 따라 연장되어 배면으로 관통하는 복수 개의 흡입공(3)을 포함하여 구성된다.
보다 상세하게는, 상기 1차 가공단계(S1)를 통해 제조된 복수 개의 제1 성형체를 상기 2차 가공단계(S2)를 통해 적층한 후 가열, 가압함으로써 프레임(1)을 형성하게 된다.
또한, 상기 프레임(1)의 외측면 및 배면에 형성되어 다공성 재질의 프레임(1) 외측(A1) 및 배면(A2)으로부터 유체가 흡입되거나, 진공압이 유실되는 것을 방지하기 위한 코팅층(4)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 프레임(1)의 측면에는 측정하고자 하는 사파이어 웨이퍼의 측면이 밀착되어 항상 동일한 위치에 사파이어 웨이퍼가 위치할 수 있도록 90도 간격으로 지지체(11)가 전면으로 돌출되어 배치됨이 바람직하다.
즉, 90도 간격으로 직각으로 배치된 지지체(11)에 사파이어 웨이퍼가 밀착됨으로써 항상 동일한 위치에 사파이어 웨이퍼가 위치할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 지지체(11)도 사파이어 웨이퍼와 지속적으로 마찰되며, 마모될 수 있으나, 본 발명에 따른 실리콘 카바이드를 이용한 진공척과 일체형으로 구성됨에 따라, 진공척의 흡착면 마모에 따른 진공척 교체시 상기 지지체(11)도 함께 한번에 교체할 수 있어 유지관리가 보다 용이하게 된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(1)에 형성된 상기 진공 흡입공(3)은 전면측 지름보다 배면측 지름이 더 크게 형성되고, 흡입공(3)의 배면측을 통해 체결부재(5)가 삽입, 고정될 수 있다.
상기 체결부재(5)는 흡입 유로의 체결 및 해제가 보다 용이하도록 프레임(1)과 흡입 유로를 연결시켜주는 기능을 수행함과 동시에 프레임(1)에 고정된 체결부재(5)를 통해 흡입 유로와 프레임(1)이 연결됨에 따라, 흡입 유로와 프레임(1)이 직접적으로 연결될 경우, 발생할 수 있는 진공압의 유실을 방지할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
1 : 프레임
2: 골
3 : 흡입공
4 : 코팅층
5 : 체결부재
6 : 카본시트
11 : 지지체
21 : 제1 성형체
22 : 카본시트
23 : 제2 성형체

Claims (6)

  1. 사파이어 웨이퍼를 흡착하여 사파이어 웨이퍼의 두께 균일도를 측정하기 위한 측정장치의 사파이어 웨이퍼 진공척의 제조방법에 있어서,
    실리콘 카바이드 파우더를 가압하여 제1 성형체를 제조하는 1차 가공단계와;
    제1 성형체를 가압, 가열하여 제2 성형체를 제조하는 2차 가공단계와;
    제2 성형체의 표면에 복수 개의 골을 형성하는 표면 가공단계와;
    복수 개의 홀 가공을 통해 진공 흡입공을 형성하는 흡입공 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 가공단계와 상기 흡입공 형성단계 사이에
    복수 개의 골이 형성된 면을 연마하여 평탄도를 보정하는 평탄도 보정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 흡입공 형성단계는 복수 개의 골이 형성된 면에 형성된 흡입공의 지름보다 배면측 흡입공의 지름을 더 크게 형성하며,
    상기 흡입공 형성단계 이후에
    상기 배면측 흡입공에 흡입 유로의 체결을 위한 체결부재를 삽입 고정시키는 체결부재 삽입단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 성형체는 다공성 구조를 가지며,
    상기 흡입공 형성단계 이후에
    다공성 구조를 가지는 제2 성형체의 외측 표면에 코팅층을 형성하는 코팅단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    실리콘 카바이드를 이용한 진공척의 제조방법.
  5. 실리콘 카바이드로 구성되어 원판 형태를 가진 프레임과;
    상기 프레임의 일면에 형성된 복수 개의 골과;
    상기 프레임의 일면에 배치된 골을 따라 연장되어 배면으로 관통하는 복수 개의 흡입공을 포함하는 것을 특징으로 하는
    실리콘 카바이드를 이용한 진공척.
  6. 실리콘 카바이드로 구성된 다공성 재질의 원판 형태를 가진 프레임과;
    상기 프레임의 일면에 형성된 복수 개의 골과;
    상기 프레임의 일면에 배치된 골을 따라 연장되어 배면으로 관통하는 복수 개의 흡입공과;
    상기 프레임의 외측면에 형성되어 다공성 재질의 프레임 외측으로부터 유체가 흡입되는 것을 방지하기 위한 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는
    실리콘 카바이드를 이용한 진공척.
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