KR20190142522A - 진공척 크리닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공척 표면에 묻은 이물질을 효과적으로 균일하게 제거할 수 있는 진공척 크리닝 장치에 관한 것이다.
본 발명은 웨이퍼가 진공 흡착되는 진공척을 회전시키고, 상기 진공척 표면과 접촉하여 청소해 주는 진공척 크리닝 장치에 있어서, 상기 진공척 상측에 수평하게 위치된 장착부; 상기 장착부의 하면에 고정되고, 상기 드레서 표면과 선접촉되는 칼날 형태의 드레서; 및 상기 드레서가 상기 진공척 표면에 소정 압력으로 접촉하도록 상기 장착부를 승강시키는 승강 구동부;를 포함하는 진공척 크리닝 장치를 제공한다.

Description

진공척 크리닝 장치 {Vacuum Chuck Cleaning Apparatus}

본 발명은 진공척 표면에 묻은 이물질을 효과적으로 균일하게 제거할 수 있는 진공척 크리닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 등의 전자부품을 생산하기 위해 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)는, 봉형의 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 얇게 절단하는 슬라이싱 공 정(slicing), 절단된 웨이퍼의 두께와 평탄도를 유지하도록 하는 랩핑 공정(lapping process), 불순물이나 결함 등의 제거를 위한 에칭 공정(etching), 표면의 손상이나 평탄도를 향상시키기 위한 폴리싱 공정(polishing)과 후속 세정 공정(cleaning) 등의 공정 단계를 거쳐 제조된다.

또한, 실리콘 웨이퍼를 제조하기 위한 공정 중에서 래핑 공정 또는 폴리싱 공정 이전 단계에서 슬라이싱된 실리콘 웨이퍼의 표면을 그라인딩하는 그라인딩 공정(grinding)이 추가적으로 이루어진다.

이러한 그라인딩 공정은 반도체 디바이스가 고집적화됨에 따라 요구되는 높은 평탄도를 충족시키기 위해 추가되는 공정으로서, 실리콘 웨이퍼의 두께와 평탄도를 제어한다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 그라인딩 장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1에 장치에 의한 그라인딩 공정 중 이물질에 의한 웨이퍼 불량이 도시된 측면도이다.

일반적인 웨이퍼 그라인딩 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 진공척(vaccume chuck : 10)과 그라인딩 휠(grinding wheel : 20)로 구성되는데, 상기 그라인딩 휠(20)은 실제 웨이퍼(W)의 표면을 그라인딩시키는 일종의 절삭 도구인 팁(tip : 21)이 구비된다.

따라서, 웨이퍼를 진공척(10)에 흡착시킨 다음, 웨이퍼 상측에서 그라이딩 휠(20)의 팁(21)이 맞닿도록 하고, 상기 진공척(10)과 그라인딩 휠(20)을 회전시키면, 상기 팁(21)이 웨이퍼(W)의 표면을 가공하게 된다.

그런데, 도 2에 도시된 바와 같이 그라인딩 공정으로 인하여 실리콘 파편(silicon debris) 또는 오염물 등과 같은 이물질(A)이 진공척(10) 표면에 잔류할 수 있는데, 세라믹 소재의 진공척(10) 표면에 이물질(A)이 묻은 상태에서 웨이퍼(W)를 올려 놓고 그라인딩 공정을 진행하면, 이물질(A)이 웨이퍼(W) 표면이 전사됨에 따라 딤플(dimple)이 발생되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 그라인딩 공정이 완료되면, 진공척 위에 세정액을 분사하는 동시에 작업자가 칼날 형태의 드레서를 진공척 표면을 청소해 주는 크리닝 작업을 진행하고 있다.

그러나, 종래 기술에 따르면, 작업자가 칼날 형태의 드레서를 이용하여 진공척 표면을 직접 긁어내는 청소를 하기 때문에 번거로울 뿐 아니라 크리닝 효율이 떨어지고, 작업자에 따라 크리닝 정도가 달라질 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 진공척 표면에 묻은 이물질을 효과적으로 균일하게 제거할 수 있는 진공척 크리닝 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 웨이퍼가 진공 흡착되는 진공척을 회전시키고, 상기 진공척 표면과 접촉하여 청소해 주는 진공척 크리닝 장치에 있어서, 상기 진공척 상측에 수평하게 위치된 장착부; 상기 장착부의 하면에 고정되고, 상기 드레서 표면과 선접촉되는 칼날 형태의 드레서; 및 상기 드레서가 상기 진공척 표면에 소정 압력으로 접촉하도록 상기 장착부를 승강시키는 승강 구동부;를 포함하는 진공척 크리닝 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 진공척 크리닝 장치는 승강 구동부에 의해 장착부 하면에 고정된 드레서를 진공척 표면에 소정 압력으로 접촉시키고, 진공척을 회전시키면, 드레서에 의해 진공척 표면에 증착된 이물질을 효과적으로 균일하게 제거할 수 있다.

따라서, 크리닝 효율을 높이는 동시에 깨끗한 크리닝 효과를 제공함으로써, 그라인딩 공정 중 진공척 표면에 잔류하는 이물질에 의한 웨이퍼의 딤플 불량을 개선하고, 그라인딩 성능을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 그라인딩 장치가 도시된 사시도.
도 2는 도 1에 장치에 의한 그라인딩 공정 중 이물질에 의한 웨이퍼 불량이 도시된 측면도.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 진공척 크리닝 장치가 도시된 정면도 및 측면도.
도 5는 내지 도 6은 도 3에 적용된 드레서의 다양한 장착구조 일예가 도시된 측면도.
도 7 내지 도 8은 도 3에 적용된 드레서의 다양한 각도조절 일예가 도시된 측단면도.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.

도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 진공척 크리닝 장치가 도시된 정면도 및 측면도이다.

본 발명에 따른 진공척 크리닝 장치는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 그라인딩 공정이 완료된 진공척(10)의 표면을 청소하기 위한 것으로서, 장착부(110)와, 드레서(120)와, 승강 구동부(130)와, 압력 측정부(미도시)와, 수평 구동부(140)를 포함하도록 구성된다.

상기 장착부(110)는 원판 형상으로 구성되고, 그 하면에 상기 드레서(120)가 고정된다. 물론, 상기 장착부(110)는 상기 드레서(120)를 안정적으로 상기 진공척(10) 표면에 눌러줄 수 있도록 구성된다.

상기 드레서(120)는 상기 진공척(10)의 표면에 증착된 이물질을 긁어낼 수 있는 일종의 칼날 형태로서, 소정 강도를 가지는 소재로 구성되는데, 원가가 저렴한 실리콘 카바이트 복합 소재로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다.

또한, 상기 드레서(120)는 상기 진공척(10)의 표면에 반경 방향으로 선접촉하는 동시에 소정 각도 경사지도록 설치되고, 상기 진공척(10)이 회전됨에 따라 상기 드레서(120)가 상기 진공척(10)의 표면에 묻은 이물질을 긁어낼 수 있다.

물론, 상기 드레서(120)의 형상 및 설치 각도에 따라 크리닝 효과가 달라질 수 있는데, 하기에서 자세히 설명하기로 한다.

상기 승강 구동부(130)는 상기 장착부(10)를 승강시킴으로써, 상기 드레서(120)가 상기 진공척(10)의 표면에 소정 압력으로 접촉하도록 한다.

실시예에 따르면, 상기 승강 구동부(130)는, 상하 방향으로 왕복 직선 운동하는 실린더(131)와, 상기 실린더(131)의 속도를 조절하는 제어부(132)로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

상기 압력 측정부(미도시)는 상기 드레서(120)가 상기 진공척(10)의 표면에 접촉하는 압력을 측정하도록 구비되고, 상기 압력 측정부(미도시)에서 측정된 압력에 따라 상기 승강 구동부(130)의 작동이 제어된다.

실시예에 따르면, 상기 압력 측정부(미도시)는, 상기 장착부(10) 상측에 상하 방향으로 소정의 탄성력을 제공하도록 설치된 스프링 등과 같은 탄성부재와, 상기 탄성부재의 압축 길이를 측정하여 압력으로 환산하는 센서로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

상기 수평 구동부(140)는 상기 장착부(10)와 수직 구동부(130)를 수평 방향으로 왕복 이동시킴으로써, 상기 드레서(120)가 상기 진공척 표면 전체와 골고루 접촉하도록 한다.

실시예에 따르면, 상기 수평 구동부(140)는 회전 구동력을 제공하는 구동 모터(141)와, 상기 구동 모터(141)에 의해 회전 가능하게 설치된 수평축(142)으로 구성되고, 상기 수평축(142)이 회전됨에 따라 상기 승강 구동부(130)를 상기 수평축(142)을 따라 수평 방향으로 이동하도록 안내하는 가이드(미도시) 및 장착부재(미도시) 등이 추가로 구비될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

물론, 상기 드레서(120)의 선접촉 부분이 상기 진공척의 반경보다 더 길게 형성되면, 상기 수평 구동부(140)가 생략될 수 있다.

하지만, 크리닝 효율을 고려하여 상기 드레서(120)의 선접촉 부분이 상기 진공척(10)의 반경보다 더 짧게 형성되고, 상기 수평 구동부(140)가 상기 장착부(110)에 장착된 드레서(120)를 상기 진공척(10)의 중심부터 둘레까지 반경 방향으로 왕복 수평 이동시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 진공척 크리닝 장치의 작동을 살펴보면, 상기 승강 구동부(130)가 작동되면, 상기 드레서(120)가 상기 진공척(10)의 표면과 맞닿게 되고, 상기 진공척(10)이 회전되는 동시에 상기 수평 구동부(140)가 작동되면, 상기 드레서(120)가 상기 진공척(10)의 표면을 따라 원주 방향 및 반경 방향으로 이동되면서 그 표면에 증착된 이물질을 긁어낸 다음, 제거할 수 있다.

도 5 내지 도 6은 도 3에 적용된 드레서의 다양한 장착구조 일예가 도시된 측면도이다.

본 발명에 적용된 드레서는 도 5에 도시된 바와 같이 장착부(110)의 하면에 구비된 장착홈(110h)에 끼워진 다음, 별도의 볼트에 의해 고정된다.

물론, 상기 드레서(120)의 설치 각도는 볼트의 체결 정도나, 장착홈의 형상 등에 따라 다르게 조절될 수 있으며, 하기에서 자세히 설명하기로 한다.

크리닝 공정을 위하여, 상기 드레서(120)가 상기 진공척(10)의 반경 방향으로 선접촉하도록 가압되고, 상기 진공척(10)이 반시계 방향으로 회전되면, 도면 상에서 상기 진공척(10)이 좌에서 우측으로 이동된다.

상기와 같이, 상기 진공척(10)이 회전되는 방향을 기준으로 상기 드레서의 후면(120a)과 진공척(10) 표면과 이루는 각도(α)가 90 ~ 180°범위 내에서 설정되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 상기 드레서(120)가 상기 진공척(10)의 표면에 증착된 이물질을 효과적으로 긁어낼 수 있도록 상기 진공척(10)의 표면에 지지되도록 한다.

또한, 상기 진공척(10)이 회전되는 방향을 기준으로 상기 드레서의 전면(120b)과 진공척(10) 표면과 이루는 각도(β) 역시 90°이상을 유지하도록 설정되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 상기 드레서(120)에 의해 제거된 이물질이 다시 상기 진공척(10)의 표면에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 장착부(110)의 하면에 일정 간격을 두고 구비된 복수개의 장착홈(111h,112h,113h)에 각각 드레서(121,122,123)가 끼워진 다음, 마찬가지로 볼트에 의해 각각 고정될 수 있다.

따라서, 복수개의 드레서(121,122,123)가 상기 진공척(10)의 표면에 가압되고, 상기 진공척(10)이 회전되면, 상기 드레서들(121,122,123)이 한정된 시간 안에 상기 진공척(10)의 표면을 연속하여 여러 번 긁어줄 수 있어 보다 신속하고 확실하게 이물질을 제거할 수 있다.

도 7 내지 도 8은 도 3에 적용된 드레서의 다양한 각도조절 일예가 도시된 측단면도이다.

본 발명의 드레서(120)가 도 7에 도시된 바와 같이 상대적으로 크게 형성된 장착부의 장착홈(110h)에 끼워진 다음, 두 개의 볼트(B)가 상기 장착홈(110h)의 상/하측에서 수직하게 장착됨에 따라 상기 드레서(120)를 상기 장착홈(110h)에 고정시킬 수 있다.

이때, 상기 볼트들(B)의 체결 정도를 조절하면, 상기 드레서(120)의 설치 각도를 조절할 수 있도록 구성되는데, 두 개의 볼트(B)가 서로 일직선 상에 체결되지 않도록 한다.

따라서, 상측 볼트(B)를 깊이 체결할수록 드레서(120)의 설치 각도를 수직하게 조절할 수 있고, 하측 볼트(B)를 깊이 체결할수록 드레서(120)의 설치 각도를 수평하게 조절할 수 있다.

한편, 본 발명의 드레서가 도 8에 도시된 바와 같이 다양한 각도로 형성된 장착부의 장착홈들(111h,112h,113h)에 선택적으로 장착되도록 하여 그 설치 각도를 조절할 수 있다.

물론, 드레서를 각 장착홈들(111h,112h,113h)에 고정하기 위하여 별도의 볼트가 구비될 수 있으나, 각 장착홈들(111h,112h,113h)이 드레서와 소정의 공차로 맞물리도록 구성하여 볼트 체결을 생략할 수 있다.

상기와 같이, 진공척의 표면과 맞닿는 드레서의 설치 각도를 다양하게 조절할 수 있으며, 한정되지 아니한다.

100 : 진공척 크리닝 장치 110 : 장착부
120 : 드레서 130 : 승강 구동부
140 : 수평 구동부

Claims (8)

1. 웨이퍼가 진공 흡착되는 진공척을 회전시키고, 상기 진공척 표면과 접촉하여 청소해 주는 진공척 크리닝 장치에 있어서,
   상기 진공척 상측에 수평하게 위치된 장착부;
   상기 장착부의 하면에 고정되고, 상기 드레서 표면과 선접촉되는 칼날 형태의 드레서; 및
   상기 드레서가 상기 진공척 표면에 소정 압력으로 접촉하도록 상기 장착부를 승강시키는 승강 구동부;를 포함하는 진공척 크리닝 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장착부는,
   상기 드레서의 상단이 끼워지도록 그 하면에 구비된 복수개의 장착홈과,
   상기 장착홈에 상기 드레서를 고정시켜주는 볼트를 더 포함하는 진공척 크리닝 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 드레서는,
   상기 진공척이 회전되는 방향을 기준으로 상기 진공척 표면에 대해 90 ~ 180°범위 내에서 경사지도록 설치되는 진공척 크리닝 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 드레서는,
   상기 진공척이 회전되는 방향을 기준으로 그 일면이 상기 진공척 표면에 대해 90°이상의 각도를 유지하는 진공척 크리닝 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 드레서는,
   상기 진공척의 반경 방향으로 선접촉하도록 설치되는 진공척 크리닝 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 드레서가 상기 진공척 표면에 접촉하는 압력을 측정하는 압력 측정부를 더 포함하고,
   상기 승강 구동부는,
   상기 압력 측정부에서 측정된 압력에 따라 상기 장착부를 승강시키는 진공척 크리닝 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장착부를 왕복 수평 이동시키는 수평 구동부를 더 포함하는 진공척 크리닝 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 수평 구동부는,
   상기 장착부에 장착된 드레서를 상기 진공척의 중심부터 둘레까지 반경 방향으로 왕복 수평 이동시키도록 구동되는 진공척 크리닝 장치.
   

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