KR20190096069A - 웨이퍼 척 세정 유닛 및 그를 구비한 웨이퍼 에지 가공 장치 - Google Patents

웨이퍼 척 세정 유닛 및 그를 구비한 웨이퍼 에지 가공 장치 Download PDF

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KR20190096069A
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 척에 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼 척에 부착된 이물질을 제거하는 세정액 분사부; 및 상기 세정액이 분사된 웨이퍼 척에 에어(Air)를 분사하여 상기 세정액을 건조시키는 에어 분사부; 를 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛을 제공한다.

Description

웨이퍼 척 세정 유닛 및 그를 구비한 웨이퍼 에지 가공 장치{Wafer Vacuum chuck cleaning unit and wafer edge grinding apppatus having the same}
본 발명은 웨이퍼 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 외주부를 가공하는 장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼의 제조 공정은 단결정 잉곳(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장 공정과, 단결정 잉곳을 슬라이싱(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 슬라이싱(Slicing) 공정과, 슬라이싱 공정에 의해 얻어진 웨이퍼의 깨짐 또는 일그러짐을 방지하기 위해 그 외주부(Edge)를 가공하는 외주 그라인딩(Edge Grinding) 공정과, 웨이퍼에 잔존하는 기계적 가공에 의한 손상(Damage)을 제거하는 랩핑(Lapping) 공정과, 웨이퍼를 경면화하는 연마(Polishing) 공정과, 연마된 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정(Cleaning) 공정으로 이루어진다.
상술한 웨이퍼의 제조 공정 가운데 외주 그라인딩 공정은 웨이퍼 에지 가공 장치를 통해 이루어질 수 있다.
도 1은 일 실시예의 웨이퍼 에지 가공 장치의 측면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼 에지 가공 장치는 진공 척(10, Vacuum chuck)과 연마 휠(20, Grinding wheel)을 포함하여 구성될 수 있다.
진공 척(10)은 진공압 등에 의해서 웨이퍼(W)를 흡착하여 고정시킬 수 있다. 진공 척(10)은 회전축과 결합되며, 외주 그라인딩 공정 동안 회전축을 중심으로 고속 회전하면서 웨이퍼(W)를 고속으로 회전시킬 수 있다.
연마 휠(20)은 드럼 회전축(미도시)을 중심으로 고속으로 회전하면서 웨이퍼(W)의 외주부(Edge)에 대한 연마를 수행할 수 있다. 웨이퍼(W)와 접촉되는 연마 휠(20)의 외주면에는 연마 숯돌 또는 연마 패드가 부착될 수 있다.
도시하지는 않았지만 웨이퍼(W)의 외주부를 연마하는 부위에 연마액 또는 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 노즐이 설치될 수 있다.
상술한 구성을 포함하는 웨이퍼 에지 가공 장치는 외주 그라인딩 공정을 수행하는 동안, 웨이퍼(W), 연마 숯돌(또는 연마패드), 슬러리 등에 의한 이물질(P)이 발생하게 된다. 이물질(P)은 진공 척(10)에 흡착되면서 웨이퍼(W)와 진공 척(10) 사이에 침투되면서 웨이퍼(W)의 불균형한 지지 상태를 야기하기도 한다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 에지 가공 장치로부터 연마된 웨이퍼의 외주부 영역을 확대한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)가 이물질에 의해 진공 척에 불균형적으로 지지되는 경우, 웨이퍼(W)의 외주부("A", "B")는 하부 가장자리 또는 상부 가장자리가 과도하게 연마되거나 덜 연마되는 등 외주부의 포인트(Point) 별로 베벨(Bevel, 기울어진 영역) 길이에 차이가 발생하는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 웨이퍼의 외주부 그라인딩 공정 동안 발생하는 이물질을 제거하여 웨이퍼의 가공 품질을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 척 세정 유닛 및 그를 구비한 웨이퍼 에지 가공 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 웨이퍼 척에 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼 척에 부착된 이물질을 제거하는 세정액 분사부; 및 상기 세정액이 분사된 웨이퍼 척에 에어(Air)를 분사하여 상기 세정액을 건조시키는 에어 분사부; 를 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛을 제공한다.
상기 세정액 분사부는 세정액이 저장된 세정액 저장조; 상기 세정액 저장조에 저장된 세정액을 상기 웨이퍼 척을 향해 분사하는 세정액 분사 노즐을 포함할 수 있다.
상기 세정액은 초순수(DIW, DeIonized Water)를 포함할 수 있다.
상기 세정액 분사 노즐에 의해 분사되는 세정액에 초음파를 제공할 수 있다.
상기 에어 분사부는 에어를 발생시키는 에어 컴프레서; 및 상기 에어 컴프레서로부터 제공된 에어를 상기 웨이퍼 척을 향해 분사하는 에어 분사 노즐을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 웨이퍼 척에 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼 척에 부착된 이물질을 제거하는 세정액 분사부; 및 상기 세정액 분사부에 초음파를 공급하여 상기 세정액에 초음파가 포함되도록 하는 초음파 발생부를 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛을 제공한다.
상기 세정액 분사부는 세정액이 저장된 세정액 저장조; 상기 세정액 저장조에 저장된 세정액을 상기 웨이퍼 척을 향해 분사하는 세정액 분사 노즐을 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼 척을 향해 에어를 분사하는 에어 분사부를 더 포함할 수 있다.
상기 에어 분사부는 에어를 발생시키는 에어 컴프레서; 및 상기 웨이퍼 척의 상부에 배치되며 상기 에어 컴프레서로부터 제공된 에어를 상기 웨이퍼 척을 향해 분사하는 에어 분사 노즐을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 웨이퍼의 외주부를 연마하는 연마 휠(Grinding wheel); 상기 연마 휠에 대해 상기 웨이퍼를 회전시키도록 상기 웨이퍼를 흡착시켜 지지하는 웨이퍼 척(Wafer chuck); 및 상술한 형태의 웨이퍼 척 세정 유닛을 포함하는 웨이퍼 에지 가공 장치를 제공한다.
따라서 본 발명의 진공 척 세정 유닛 및 그를 구비한 웨이퍼 에지 가공 장치에 따르면, 웨이퍼의 외주부 그라인딩 공정 동안 발생하는 이물질을 제거함으로써 웨이퍼가 진공 척에 균형적으로 지지되므로 웨이퍼의 외주부에 대한 그라인딩 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예의 웨이퍼 에지 가공 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 에지 가공 장치로부터 연마된 웨이퍼의 외주부 영역을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 진공 척 세정 유닛의 구성도이다.
도 4 내지 도 6은 웨이퍼 척 세정 유닛을 구비한 웨이퍼 에지 가공 장치의 구성 및 동작도들이다.
도 7은 본 실시예의 웨이퍼 에지 가공 장치의 측면도이다.
도 8은 도 7의 웨이퍼 에지 가공 장치로부터 연마된 웨이퍼의 외주부 영역을 확대한 도면이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 웨이퍼 척 세정 유닛의 구성도이고, 도 4 내지 도 6은 웨이퍼 척 세정 유닛을 구비한 웨이퍼 에지 가공 장치의 구성 및 동작도들이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼 척 세정 유닛(1)과 그를 구비하는 웨이퍼 에지 가공장치를 제공한다. 예를 들어 실시예의 웨이퍼 에지 가공 장치는 웨이퍼 척(100), 연마 휠(20), 웨이퍼 척 세정 유닛(1)을 포함하여 구성될 수 있다.
웨이퍼 척(100)은 웨이퍼(W)의 외주부 그라인딩 공정을 수행하도록 웨이퍼(W)를 지지하는 구성일 수 있다. 예를 들어 웨이퍼 척(100)은 진공압에 의해 웨이퍼(W)를 지지하는 진공 척일 수 있으며, 그 밖에 다른 방법에 의해 웨이퍼(W)를 지지하는 다양한 기구를 포함할 수 있다. 따라서 웨이퍼 척(100)은 진공 척, 웨이퍼 테이블, 가공 테이블, 연마 테이블 등으로 불릴 수 있다.
웨이퍼 척(100)은 진공압에 의해서 웨이퍼(W)의 위치를 고정시킬 수 있다. 웨이퍼 척(100)은 회전축과 결합되며, 외주 그라인딩 공정 동안 회전축을 중심으로 고속 회전하면서 웨이퍼(W)를 고속으로 회전시킬 수 있다.
웨이퍼 척(100)은 웨이퍼(W)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 웨이퍼 척(100)은 웨이퍼(W)의 외주부를 웨이퍼 척(100)의 가장자리로부터 노출시킬 수 있도록 웨이퍼(W)의 크기보다 작은 면적을 갖는 원형의 단면을 가질 수 있다.
연마 휠(20)은 드럼 회전축(미도시)을 중심으로 고속으로 회전하면서 웨이퍼(W)의 외주부에 대한 연마를 수행할 수 있다. 예를 들어 연마 휠(20)은 1분당 1,000∼ 3,000회 정도의 고속으로 회전할 수 있다. 연마 휠(20)의 외주면에는 연마 숯돌 또는 연마 패드(미도시)가 부착될 수 있다. 예를 들어 연마 패드는 연마용 시트와, 탄력성을 갖는 탄력 시트를 포함할 수 있으며, 연마 휠(20)의 외주면에 밀착되어 웨이퍼(W)의 외주면의 연마를 수행할 수 있다.
연마 휠(20)은 일정한 회전 속도를 유지하면서 웨이퍼 척(100)에 대해 수직방향으로 조금씩 이동할 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)와 연마 휠(20)의 접촉점은 상하로 이동하면서 연마가 이루어질 수 있다. 연마 휠(20)은 휠, 그라인딩 휠 등으로 불릴 수 있다.
도시하지는 않았지만 웨이퍼(W)의 외주부를 연마하는 부위에는 연마액 또는 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 노즐이 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 웨이퍼 척 세정 유닛(1)은 에어 분사부(200), 세정액 분사부(300) 및 초음파 발생부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
에어 분사부(200)는 웨이퍼 척(100)에 에어(Air)를 분사하여 웨이퍼 척(100)에 부착된 이물질(P)을 제거하거나 후술할 세정액 분사부(300)에 의해 분사된 세정액을 건조시킬 수 있다.
예를 들어 세정액 분사부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 에어를 발생시키는 에어 컴프레서(210)와, 에어 컴프레서(210)로부터 제공된 에어를 웨이퍼 척(100)을 향해 분사하는 에어 분사 노즐(220)을 포함할 수 있다.
에어 컴프레서(210)는 고압의 에어를 생성하여 에어 분사 노즐(220)로 공급할 수 있다.
에어 분사 노즐(220)은 웨이퍼 척(100)의 상부에 배치되며 승하강 가능하게 구성될 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)의 외주부에 대한 그라인딩 공정 동안에는 에어 분사 노즐(220)은 웨이퍼 척(100)의 상부로 일정 높이 만큼 이동하여 공정에 방해가 되지 않도록 할 수 있으며, 그라인딩 공정 이후에는 웨이퍼 척(100)을 향해 하강할 수 있다.
세정액 분사부(300)는 웨이퍼 척(100)에 세정액을 분사하여 웨이퍼 척(100)에 부착된 이물질(P)을 제거할 수 있다. 여기서 세정액은 초순수(DIW, DeIonized Water)를 포함할 수 있으며, 그 밖에 다른 화학 물질을 더 포함할 수 있다.
예를 들어 세정액 분사부(300)는 세정액이 저장된 세정액 저장조(310)와, 세정액 저장조(310)에 저장된 세정액을 웨이퍼 척(100)을 향해 분사하는 세정액 분사 노즐(320)을 포함할 수 있다.
세정액 저장조(310)는 세정액을 저장하며, 세정액 분사 노즐(320)을 통해 고압의 세정액이 분사될 수 있도록 세정액에 압력을 제공하는 수단을 포함할 수 있다.
세정액 분사 노즐(320)은 웨이퍼 척(100)의 상부{예컨대 에어 분사 노즐(220)에 인접}에 배치되며 승하강 가능하게 구성될 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)의 외주부에 대한 그라인딩 공정 동안에는 세정액 분사 노즐(320)은 웨이퍼 척(100)의 상부로 일정 높이 만큼 이동하여 공정에 방해가 되지 않도록 할 수 있으며, 그라인딩 공정 이후에는 웨이퍼 척(100)을 향해 하강할 수 있다.
초음파 발생부(400)는 세정액 분사 노즐(320)에 의해 분사되는 세정액에 초음파를 제공할 수 있다. 예를 들어 초음파 발생부(400)는 세정액 분사노즐(320)의 상부에서 초음파 진동을 발생시켜 세정액 분사 노즐(320)로 제공할 수 있다. 따라서 세정액은 초음파 발생부(400)에 의해 초음파 진동을 포함하게 되므로 웨이퍼 척(100)은 세정액과 함께 초음파 세정(Ultrasonic clean)이 이루어질 수 있다.
결과적으로 세정액 분사 노즐(320)은 초음파 세정액을 분사하게 되면서 세정액이 초음파의 진동에 의해 이물질(P)을 때리게 되므로 웨이퍼 척(100)에 이물질(P)이 강하게 부착되었더라도 효율적으로 제거하면서 세척할 수 있다.
상술한 구성을 포함하는 실시예의 웨이퍼 척 세정 유닛(1) 및 그를 구비하는 웨이퍼 에지 가공 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
웨이퍼 에지 가공 장치는 외주 그라인딩 공정을 수행하는 동안, 웨이퍼(W), 연마 숯돌(또는 연마패드), 슬러리 등에 의한 이물질(P)이 발생하게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이 이물질(P)은 웨이퍼 척(100)에 흡착되면서 웨이퍼 척(100) 표면에 부착될 수 있다.
웨이퍼 척 세정 유닛(1)은 이물질(P)이 부착된 웨이퍼 척(100)을 세정하기 위해서 웨이퍼 척(100)을 향해 하강할 수 있다. 물론, 실시 형태에 따라 외주 그라인딩 공정에 방해가 되지 않는 위치에서 웨이퍼 척 세정 유닛(1)은 고정되어 있을 수도 있다.
먼저, 세정액 분사부(300)는 세정액 저장조(310)로부터 세정액을 공급하여 세정액 분사 노즐(320)로 분사시킬 수 있다. 이때, 초음파 발생부(400)는 세정액 저장조(310)에 초음파를 제공하여 세정액 분사 노즐(320)은 초음파 세정액이 분사될 수 있다.
세정액 분사 노즐(320)로부터 초음파 세정액이 분사되면서, 도 5에 도시된 바와 같이 웨이퍼 척(100)에 부착된 이물질(P)은 초음파 세정액과 함께 웨이퍼 척(100) 아래로 흘러 내려가면서 제거될 수 있다.
다음으로 에어 분사부(200)는 세정액이 분사된 웨이퍼 척(100)에 에어(Air)를 분사하여 세정액을 건조시키게 된다. 이때, 에어 분사부(200)는 고압의 에어를 포함하여 에어 분사 노즐(220)로부터 분사된 에어는 세정액 분사 노즐(320)에 의해 제거되지 못한 이물질(P)을 제거할 수도 있다.
도 7은 본 실시예의 웨이퍼 에지 가공 장치의 측면도이고, 도 8은 도 7의 웨이퍼 에지 가공 장치로부터 연마된 웨이퍼의 외주부 영역을 확대한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 실시예의 웨이퍼 척 세정 유닛(1) 및 그를 구비한 웨이퍼 에지 가공 장치는 웨이퍼(W)의 외주부 그라인딩 공정 동안 발생하는 이물질(P)을 제거함으로써 웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(100)에 균형적으로 지지될 수 있다.
따라서 그라인딩 공정 후, 도 8에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 외주부는 하부 가장자리 또는 상부 가장자리가 균형적으로 연마되면서 웨이퍼(W)의 외주부 포인트(Point) 별로 베벨(Bevel) 길이에 차이가 발생하던 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
한편, 전술한 형태에서 웨이퍼 척 세정 유닛(1) 및 웨이퍼 에지 가공장치는 에어 분사부(200), 세정액 분사부(300) 및 초음파 발생부(400)를 모두 포함하는 실시예를 설명하였으나 필요에 따라서 에어 분사부(200)만 단독으로 구성되거나 세정액 분사부(300) 및 초음파 발생부(400)만 포함된 다른 형태로도 실시할 수 있다.
즉, 다른 실시예로서 웨이퍼 척 세정 유닛(1)은 웨이퍼 척(100)에 세정액을 분사하여 상기 진공 척에 부착된 이물질(P)을 제거하는 세정액 분사부(300)와, 세정액 분사부(300)에 초음파를 공급하여 세정액에 초음파가 포함되도록 하는 초음파 발생부(400)를 포함할 수 있을 것이다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 웨이퍼 척 세정 유닛 10 : 진공 척(Vacuum chuck)
20 : 연마 휠(Grinding wheel) 100 : 웨이퍼 척
200 : 에어 분사부 210 : 에어 컴프레서
220 : 에어 분사 노즐 300 : 세정액 분사부
310 : 세정액 저장조 320 : 세정액 분사 노즐
400 : 초음파 발생부 W : 웨이퍼
P : 이물질

Claims (10)

  1. 웨이퍼 척에 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼 척에 부착된 이물질을 제거하는 세정액 분사부; 및
    상기 세정액이 분사된 웨이퍼 척에 에어(Air)를 분사하여 상기 세정액을 건조시키는 에어 분사부; 를 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세정액 분사부는
    세정액이 저장된 세정액 저장조;
    상기 세정액 저장조에 저장된 세정액을 상기 웨이퍼 척을 향해 분사하는 세정액 분사 노즐을 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세정액은 초순수(DIW, DeIonized Water)를 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 세정액 분사 노즐에 의해 분사되는 세정액에 초음파를 제공하는 초음파 발생부를 더 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에어 분사부는
    에어를 발생시키는 에어 컴프레서; 및
    상기 에어 컴프레서로부터 제공된 에어를 상기 웨이퍼 척을 향해 분사하는 에어 분사 노즐을 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  6. 웨이퍼 척에 세정액을 분사하여 상기 웨이퍼 척에 부착된 이물질을 제거하는 세정액 분사부; 및
    상기 세정액 분사부에 초음파를 공급하여 상기 세정액에 초음파가 포함되도록 하는 초음파 발생부를 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 세정액 분사부는
    세정액이 저장된 세정액 저장조;
    상기 세정액 저장조에 저장된 세정액을 상기 웨이퍼 척을 향해 분사하는 세정액 분사 노즐을 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼 척을 향해 에어를 분사하는 에어 분사부를 더 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에어 분사부는
    에어를 발생시키는 에어 컴프레서; 및
    상기 웨이퍼 척의 상부에 배치되며 상기 에어 컴프레서로부터 제공된 에어를 상기 웨이퍼 척을 향해 분사하는 에어 분사 노즐을 포함하는 웨이퍼 척 세정 유닛.
  10. 웨이퍼의 외주부를 연마하는 연마 휠(Grinding wheel);
    상기 연마 휠에 대해 상기 웨이퍼를 회전시키도록 상기 웨이퍼를 흡착시켜 지지하는 웨이퍼 척(Wafer chuck); 및
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 웨이퍼 척 세정 유닛을 포함하는 웨이퍼 에지 가공 장치.
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