KR970005944B1 - 중첩 웨이퍼의 자동개별화 장치 및 그 개별화 방법 - Google Patents

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Description

중첩 웨이퍼(stacked wafer)의 자동개별화 장치 및 그 개별화 방법

첨부도면은 이 발명의 장치의 한 실시예로서 개별화한 웨이퍼가 반송장치에 의해 트레이 충전장치(tray filling apparatus)내로 이동됨을 나타낸 개략 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 웨이퍼 중첩제(wafer stack)

2 : 웨이퍼 매가진(wafer magazine) 3 : 이송장치(feed unit)

4 : 웨이퍼 중첩제의 최상의 웨이퍼(upper most wafer)

5 : 개별화 노즐계(separating nozzle system)

6 : 플런저(plunger) 7 : 측판(side plate)

8 : 봉쇄판(dam) 9 : 후벽(rear wall)

10 : 이송파이프 11 : 유동매질(fluid medium)

12 : 반송계(conveying system)

13 : 프로세스 트레이(processing tray)

14 : 프로세스 트레이(processing tray) 15 : 이송장치(feed unit)

이 발명의 디스크타입의 가공품, 특히 반도체 웨이퍼(semiconductor wafers)를 웨이퍼 중첩제(wafer stack)에서 개별화시키는 장치에 관한 것이다.

또, 이 발명은 디스크타입의 가공품을 개별화하는 방법에 관한 것이다.

단결정 또는 다결정 반도체 웨이퍼를, 예로서 실리콘에서 또는 갈륨아르세니드(gallium arsenide) 또는 인듐 포스피드(indium phosphide)등의 화합물 반도체에서 제조하는데는 로드형상 또는 블록형상의 단결정 또는 다결정 가공품의 톱질(sawing)을 필요로 한다.

이때, 특히 와이어 프레임 톱(ware frame saws)이 사용되며, 이 톱을 사용하여 1회의 톱질조작으로 반도체 재료 1개의 잉곳(ingot) 또는 로드에서 수백개 이하의 엷은 단결정 또는 다결정 웨이퍼가 동시에 절단된다.

그다음 톱질 조작후에, 경우에 따라 톱밥이나 톱질액(sawing fluid)으로 오염된 엷은 웨이퍼 중첩제가 얻어지며, 다음에 웨이퍼는 하나하나 취출되고, 그 다음 가공하기 위해 제품지지체(웨이퍼 매가진,트레이)내로 들어간다. 이와같은 작업은 통상적으로 수동에 의해 실시된다.

동일하게 중첩형상으로 얻어진 웨이퍼 집합체(wafer populations)는 단결정 가공품, 예로서 잉곳(ingots)을 웨이퍼로 톱질할때 발생하며, 그 다음 가공프로세스단계, 예로서 래핑(lapping)공정, 에칭(etching)공정 또는 폴리싱(polishing)공정으로 들어간다.

이 중첩제중에서 웨이퍼는 실질적으로 청정한 형태로 또는 예로서 톱밥, 마손 또는 오일로 약간 오염된 형태로 존재한다.

이 웨이퍼의 개별화는 예로서 그 표면의 연속가공을 실시할 수 있도록 하기 위하여 필요하다.

이와같은 가공조작은 가공수단, 예로서 세정용액, 피복용액, 에칭용액, 폴리싱(polishing) 또는 래핑(lapping)용 공구 또는 표면과 반응하는 가스가 양표면에 충분히 접근할 수 있을 때에만 완전히 그리고 청정하게 실시할 수 있다.

이때문에 각각의 그 웨이퍼는 예로서 프로세스 트레이(processing tray)내에 도입된다.

특히, 그 웨이퍼가 통상적으로 약 200㎛ 이하의 엷은 두께를 가져 가장 갈라짐(fragility)이 용이할때 수동에 의한 개별화는 그 작업이 대단히 어렵고 만족스럽지 않다.

그 웨이퍼의 기계적 강도가 낮아 파단에 의한 손실을 발생한다. 그러나, 반도체 재료의 경우 표면의 순도와 무고장성(perfection)에 대하여 극히 엄격한 조건이 요구되므로, 그 작업을 손으로 하는 것은 오염이나, 예로서 스크래치(scratches)에 의해 손상의 원인이 되어 피해야 한다. 종래의 자동화 시도는 성공을 거두지 못하였다.

이와같이, 기계적 수단(예로서 진공흡입기등)에 의한 중첩체에서 웨이퍼의 취출이 실패한 것은 그 웨이퍼 사이의 부착력 때문이며, 이것이 종종 파단 손실을 일으킨다.

또, 그 웨이퍼와의 기계적 접촉이 필요하나, 이와같은 접촉으로 그 웨이퍼 표면상에 오염이나 손상이 발생한다.

웨이퍼 표면상에 예로서, 톱밥, 마손 또는 오일에 의한 오염도, 종래의 시스템이 해결하지 못하는 또다른 문제가 되었다.

오염은 웨이퍼가 건조하면 접착하여, 개별화할때 어려움이 있고, 고형분으로 오염된 습한 웨이퍼 또는 점착성 웨이퍼(moist or sticky wafer)는 개별화 장치를 오염시켜 신뢰성을 저하시킨다. 모든 경우, 웨이퍼가 오염되면 손상의 확률이 높아진다.

또, 웨이퍼간의 부착력은 일부 처리공정, 예로서 본딩(bonding)에 의해 이들의 힘을 이용할 수 있어도 자동개별화(automatic separation)를 실시하는데는 너무 강하다는 의견이 있었다.

따라서, 이 발명의 목적은 이와같은 결점을 제거시켜, 특히 기계적 접촉없이 웨이퍼 중첩체(wafer stack)에서 웨이퍼를 자동적으로 인양(lifting)하며, 또 선택적으로 개별화한 웨이퍼를 웨이퍼 매가진(wafer magazine)(트레이 : tray)으로 반송하여 손사없이 그 트레이내로 운반시킬 수 있도록 한 장치를 제공하는데 있다.

동시에 그 톱질작업의 잔유물로 부착된 웨이퍼의 최초 세정도 선택적으로 실시할 필요가 있다.

이 발명의 목적은, 또 위 공정을 포함시켜 알맞게 구성한 방법을 제공하는데 있다.

이 발명의 목적은 그 웨이퍼 중첩체(wafer stack)의 가장 위에 있는 웨이퍼(4)를, 노즐계(nozzle system)(5)에서 소정방향(specific direction)으로 가압하에 유출하는(emerging) 유동매질(fluid medium)(11)의 작용범위내에서 운반하는 이송장치(feed unit)(3)을 구비하여 웨이퍼 중첩체(1)를 수용하는 웨이퍼 매가진(wafer magazine)(2)과, 그 나머지 웨이퍼를 보유하면서(retaining) 가장 위에 있는 웨이퍼를 개별화할 수 있도록 하는 봉쇄판(dam)을 구성하는 장치에 의해, 그리고 또 디스크형상 가공품, 예로서 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 중첩체에서 개별화하는 방법으로서 중첩체 매가진(stack magazine)내에 위치한 디스크형상 가공품의 중첩체에서 각각의 웨이퍼를, 위 장치를 사용하여 노즐에서 유출하는 유동매질의 작용에 의해 분리함을 특징으로 하는 방법에 의해 달성된다.

이 발명을 첨부도면에 따라 더 구체적으로 아래에 설명한다.

첨부도면은 이 발명 장치의 실시예를 나타낸 것으로, 이 장치에서 그 개별화한 웨이퍼는 추가로 이송장치에 의해 트레이 충전장치내로 이송하도록 한다.

도시한 배치에서는 개별화할 수 있는 디스크형상 가공품으로 구성된 웨이퍼 중첩체(1)가 웨이퍼 매가진(2)내에 수용되어 있어, 웨이퍼 매가진(2)이 이송장치(3)에 의해 이송되어 그 중첩체가 개별화된다.

개별화할 수 있는 것은, 예로서 실리콘, 갈륨 아르세니드(gallium arsenide) 또는 인듐 포스피드(indium phosphide)등 반도체 재료로 구성된 디스크형상 가공품이며, 또 갈륨 가돌린늄 가네트(gallium gadolinium garnet), 페라이트재료(ferritic material), 사파이어(sapphire), 스피넬(spinel) 또는 글라스재료등 산화물재료와 석영으로 구성된 웨이퍼가 있다.

그러나, 예로서 플라스틱 또는 금속으로 구성된 디스크형상 가공품도 일반적으로 개별화할 수 있다.

이와같은 웨이퍼 중첩체는 특히 예로서 쵸크랄스키 도가니 인출방법(czochralski crucible pulling method)에 의해 또는 부융대정제(floating zone pulling)(浮融帶精製)를 할때, 생성되는 단결정 재료나 또는 예로서, 태양전지생산용 실리콘에서 제조되는 다결정 재료의 로드형상(rod-shape) 또는 블록형상의 가공품을 다중 절단방법(multiple cutting methods), 예로서 와이어 프레임 톱(wire frame sawing)에 의해 가늘게 톱질할 때 발생한다.

이 재료는 일반적으로 톱질조작 잔유물, 예로서 톱질한 재료의 톱밥분진(saw dust)과 예로서 결정질 혼합물을 포함한 오일등 톱질제(sawing agents)로 오염되어 있다.

이 발명은 또, 제조 프로세스의 또다른 단계에서 중첩한 웨이퍼, 예로서 세정하거나 또는 재처리하거나 또는 연마한 웨이퍼를 개별화하는데 적합하다. 그 웨이퍼는 그 중첩체에서 건조상태 또는 습윤상태로 존재할 수 있으나, 완전 건조되지 않은 웨이퍼로 개별화 하는데 효과적이며, 특히 그 웨이퍼가 세정되지 않을 경우 효과적이다.

이와같은 효과가 없으면 그 웨이퍼가 서로 점착(sticking)되기 때문이다.

이 발명에 의해 웨이퍼는 이들의 두께에 관계없이 개별화할 수 있다. 반도체 기술에서는 웨이퍼 두께 100~1000㎛이 일반적이나, 이것보다 더 엷거나 두터운 웨이퍼의 개별화도 역시 가능하다.

바람직하게는 특히 가장 엷은 200㎛까지의 하한 두께 범위를 가진 웨이퍼를 개별화할 수 있다.

각각의 웨이퍼로 구성되어 있는 웨이퍼 중첩체 이외에 서로 접합하며, 예로서 접착(gluing)하거나 본딩(bonding)한 웨이퍼로 구성된 중첩체도 본딩이나 접착이 분리되지 않고 개별화할 수 있다.

그 웨이퍼 중첩체(1)가 웨이퍼 매가진(wafer magazine)(2)내에 운반되어 들어오며, 그 웨이퍼 매가진(2)은 그 최상(upper most)의 웨이퍼(4)를 개별화 노즐계(separating nozzle system)(5)의 범위내로 운반하기 위하여, 이송장치(feed unit)(3)를 구비한다.

이 조작에서 그 웨이퍼 중첩체(1)는 이송장치(3)의 플린저(plunger)(6)에 직접 정치(rest)할 수 있으며, 그 웨이퍼 중첩체는 측판(side plate)(7)과 봉쇄판(dam)(8)에 의해 안내된다.

따라서, 이 실시예에서는 그 웨이퍼가 그 측판에 대하여 상대적으로 상방향 이동을 한다.

그러나, 또다른 실시예에서는 웨이퍼중합체(1)가 용기(container)내에 수용되고, 그 다음 그 용기는 개별화 장치의 웨이퍼 매가진내로 삽입되어 그 이송장치의 플런지상에 정치된다(rest).

이 웨이퍼 용기는 그 웨이퍼를 안내 보호지지하는 측벽을 가지며, 그 봉쇄판(dam) 방향으로 개방되고, 그 이면(rear side)에는 개구 또는 슬롯(slot)을 구비하며, 이것을 통해 노즐에서 유출되는 유동매질이 그 웨이퍼에 작용할 수 있다.

이 실시예에서는 그 웨이퍼가 용기의 측벽에 대하여 상대이동을 하지 않으나, 그 용기의 측벽은 웨이퍼 매가진의 측판에 대하여 상대 이동을 한다.

이와같은 이동의 잇점으로, 그 웨이퍼가 횡방향으로 충돌하거나(lateral jarring) 경사지는 것(tilting)을 방지할 수 있고, 또 그 웨이퍼 용기를 그 웨이퍼의 형상과 칫수에 따라 적합하게 할 수 있어, 형상과 칫수에 따라 여러가지로 변동되는 웨이퍼를 동일하게 개별화 장치로 개별화시킬 수 있다.

그 용기는 바람직하게는 그 저면에 그 플런저를 정확하게 맞추어 구성한 안내장치, 예로서 그 용기가 횡방향으로 슬라이딩(sliding)되는 것을 방지하기 위하여 적합한 상대부재(counterpiece), 플런저의 적당한 구멍에 삽입되는 스터드(stud)를 가진다.

그 웨이퍼의 형상을 개별화할 수 있는 웨이퍼의 경우 어떠한 제한도 받지 않는다.

이 발명은 반도체 기술에 통상적으로 사용되는 거의 원형 또는 원형의 웨이퍼에, 그리고 솔러기술(solar technology)에서 일반적인 장방형 또는 정방형의 웨이퍼에 적합하다. 횡단면이 다각형 또는 기타 형상의 웨이퍼에서도 개별화시킬 수 있다.

그 웨이퍼의 형상을 웨이퍼 매가진의 형상 형성에 영향을 받지 않으며, 기본적으로는 구형 웨이퍼 매가진(rectangular wafer magazine)에서, 예로서 원형 또는 다각형의 중첩체로서 존재하는 웨이퍼를 개별화할 수 있다.

그러나, 이 웨이퍼 매가진의 벽은 가급적 밀접하게, 특히 약 0.5~10mm의 허용 오차 범위내에 그 웨이퍼가 포함될 경우 효과적이다. 그 웨이퍼 매가진의 칫수설계는 웨이퍼의 칫수에 따라 결정된다. 이것은 임의로 선택할 수 있으며 반도체 기술에서 일반적인 원형 웨이퍼의 경우 직경 50~300mm가 일반적이다. 구형, 특히 정방형 웨이퍼의 경우 동일한 변길이(edge lengths)가 일반적이다.

칫수와 직경이 다른 웨이퍼를 동일하게 하나의 장치로 개별화할 경우 그 개별화 노즐계(5)가 설치되어 있는 그 웨이퍼 매가진(1)의 후벽(rear wall)(9)이 그 웨이퍼 출구의 방향으로 그 봉쇄판(8)에 대하여, 접동할 수 있게(displaceable manner) 배치되는 것이 바람직하다.

그 웨이퍼 중첩체가 이송장치(3)의 플런저(6)상에 직접 정치되어 있는 실시예에서는 이 경우 그 측판과 플런저(6)가 교환할 수 있게 또는 조절할 수 있게 구성되어 있는 것이 바람직하다.

필요가 없는 것은 용기내의 웨이퍼를 개별화 장치의 웨이퍼 매가진내에 운반하여 넣도록 실시예의 경우이다. 그 웨이퍼 매가진은 개별화 노즐계(5)의 범위내로 각각 최상의 웨이퍼(4)를 운반하여 넣도록 하는 이송장치(3)로 배치되어 있다.

이 목적을 위하여 이송장치는 그 웨이퍼 매가진의 형상에 적합한 평판(flat plate)으로 구성된 플런저(plunger)(6)를 예로서 상방향으로 이동시켜 그 웨이퍼 중첩체 자신 또는 그 웨이퍼 마운팅(wafer mounting)이 그 플런저상에 정치되어 있다(rest).

원칙적으로는 그 웨이퍼 매가진이 수동에 의해 이송되나, 이송장치를 예로서 공기압으로 또는 모터, 예로서 전동모터에 의해 개별화 노즐계(5)의 방향으로 기계적 이동을 시키는 실시예가 바람직하다.

그 모터는 그 웨이퍼 매가진을 일정한 속도로 이동시키는 직류모터로 이용할 수 있다.

그 웨이퍼 매가진은 거의 하나의 웨이퍼 두께씩 계속 이동시키는 스텝 모터(stepping motor)를 사용하는 것이 바람직하다.

그 웨이퍼 매가진(2)의 후벽(rear wall)(9)에는, 바람직하게는 거의 그 웨이퍼의 출구 개구(emergence opening)에 대향하며, 그리고 가장 적합한 경우에는 거의 동일한 높이에서 그 개별화 노즐계(5)를 포함하며, 그 개별화 노즐계는 차단수단(shut off facility)을 통하여 유체(11)용 이송파이프(feed pipe)(10)와 접속되어 있다.

그 유체는 디스크형상 가공품의 재료에 대하여 화학적으로 바람직한 성질, 예로서 불활성이며, 필요로 하는 흐름조건을 조정하기 위하여 가장 적합한 저점도를 가진 액체의 사용이 바람직하다.

코스트상의 이유에서 특히 바람직하게는 수성매질, 즉 물 및/또는 수용액이 이용되고, 그 수용액은 예로서 화학시약 및/또는 세정제를 포함시킬 수 있다.

그러나, 기타 액체 예로서 저점도 오일을 사용할 수도 있다.

그 노즐의 오염을 방지하며, 따라서 예로서 그 노즐분류(nozzle jet)의 편향 또는 확산(scattering)을 방지하기 위하여 사용전에 액체를 여과하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

가스, 예로서 압축공기 또는 순도상의 이유에서, 예로서 아르곤 또는 질소등 불활성 가스의 사용은 기본적으로 가능하나, 예로서 200㎛ 미만의 범위에서 엷은 웨이퍼를 개별화할 경우에는 불가능하다.

이와같은 엷은 웨이퍼는 일반적으로 가스 스트림중에서 진동되는 경향이 있으며, 가스압에 관계없이 파괴되나, 유동매질로서 액체가 사용되면, 이와같은 진동현상이나 파손의 발생없이 개별화할 수 있다.

이 경우 사용한 유체를 웨이퍼 매가진의 내부로 방출하는(releasing) 노즐의 배치가 특히 중요하다. 그 노즐의 형상 및 내측 직경(inside diameter)은 실질적으로 이 경우에 사용한 유동매질에 따라 결정되며, 예비실험에서는 바람직한 개별화 조건에 맞게 최적화 된다.

일반적으로, 예로서 원형 횡단면과 직경 0.1~0.5mm, 바람직하게는 0.5mm의 노즐이 바람직하며, 그 하한은 일반적으로 그 매질의 점도에 의해 그리고 그 상한이 결국 허용할 수 있는 유량과 이용할 수 있는 압력에 의해 결정된다.

그 노즐단면이 작을수록 그 스러스트강도(thrust intensity)는 일반적으로 더 커진다. 따라서, 이 분야의 기술자들은 압력이 조절하거나 또는 노즐 칫수를 조절시켜 개별화할 수 있는 웨이퍼에 스러스트강도를 쉽게 조정할 수 있다.

그 유체매질에 대해서는 20bar이내, 바람직하게는 0.2~8bar, 특히 4bar의 사용압력으로 좋은 결과를 달성할 수 있어, 이와같은 압력은 예로서 펌프에 의해, 또는 유동매질의 경우 고압용기에 의해 달성할 수 있다.

원형 단면의 노즐대신 타원형(oval), 정방형(square), 구형(rectangular) 또는 실트형(silt) 단면의 노즐도 설정할 수 있다. 일반적으로, 예로서 완전분류(full jets), 확산분류(scattering jets) 또는 분무분류(sprayed jets) 또는 이들의 적합한 혼합타입을 설정하기 위하여 유출개구(outlet opening)의 구조에 의해 그 매질의 유출특성을 조절할 수도 있다.

그 웨이퍼 매가진의 후벽에는 그 노즐계(5)가 포함되어 있으며, 이것은 바람직하게는 2종류 타입의 노즐, 즉 반송노즐과 개별화 노즐을 가진다.

이와 관련하여, 적어도 하나의 개별화 노즐, 즉 최상(upper most)의 2개의 웨이퍼 사이에 분리면쪽을 실질적으로 향한 하나의 노즐이 설정되어 있다.

노즐에서 유출된 유체는 그 최상의 웨이퍼 아래로 들어가 부착력에 대항하면서 인양(lift off)되어, 다음 웨이퍼에 대하여 유체 쿠션(fluid cushion)이 발생한다.

대향한 봉쇄판(dam)의 상부 에지(top edge) 아래에 개별화 노즐을 배치하는 것이 바람직하다.

이와 관련하여, 그 웨이퍼 표면에 대하여 -20°~+20°의 각으로 개별화 노즐을 배치하는 것이 특히 바람직한 것으로 판명되었다. 임의 수의 개별화 노즐, 예로서 50개 이하의 노즐을 설치할 수 있으나, 유체의 소비를 고려하여 4~20개가 바람직하며 이들은 바람직하게는 약 1~2mm의 서로간의 거리에서 배치된다.

일련의 개별화 노즐위에 약 5mm의 거리로 적어도 1개, 바람직하게는 수개, 특히 2~20개의 반송노즐이 그 웨이퍼 표면에 대하여, 예각으로 설치되어 있고, 유출하는 유체가 웨이퍼를 전방으로 밀어낸다. 웨이퍼 표면에 대한 노즐의 각이 유페의 압력과 결합하여 개별화시킬 수 있는 웨이퍼가 매가진을 떠날때의 속도에 영향을 준다.

그 각은 0°~30°, 특히 5°~15°가 바람직하다.

개별화할때 웨이퍼가 오염되므로, 유체는 적합한 조성으로 하며, 예로서 물에 계면활성제를 첨가시켜, 그 웨이퍼를 개별화할 뿐만 아니라, 웨이퍼를 세정 및 청정(clean)하게 하는데 이용할 수 있다.

그 결과, 고형성분과 입상성분은 이미 비산(spraying)에 의해 제거시킬 수 있다. 적당한 용매를 첨가하고, 웨이퍼 표면에서 불순물을 용해시켜 제거하는 것이 바람직하다.

노즐은 예로서 일정하게 유체로 공급시킬 수 있다.

그러나, 유체는 주기적인 충격으로 사용하는 것이(cyclic, surge like use) 바람직하다. 그 노즐계는 예로서 웨이퍼 중첩체가 웨이퍼 매가진에서 특정의 한계 높이를 초과할때에 항상 유체를 공급할 수 있다.

이것은 적당한 센서, 예로서 광 배리어(light barrier)로 측정하여 제어할 수 있다. 개별화할 수 있는 최상의 웨이퍼(4)는 웨이퍼 매가진에서 스트리핑 에지(stripping edge)(즉 봉쇄판 : dam)(8)을 통하여 떠난다.

이것은 바람직하게는 상부 에지(upper edge)가, 그 매가진에서 떠난 웨이퍼 하면과 평행하게 위치한 판(plate)이다. 이 판이 방해되어 2매 이상의 웨이퍼가, 그 매가진의 반대측에서 가해진 유체압력에 의해 매가진에서 분리되는 것을 방지한다.

그 봉쇄판(dam)은 웨이퍼의 형상에 관계없이 중첩방향에 수직한 평판으로 할 수 있으나, 특별한 실시예에서는 그 웨이퍼의 형상에 적합하게 할 수 있다. 그 봉쇄판의 상부 에지(upper edge)가 웨이퍼의 하면과 접촉되어 있을 경우, 바람직하게는 면이 둥글고 평활하게 구성함으로써, 그 웨이퍼의 하면이 손상을 입지 않도록 보장받는다.

웨이퍼가 그 매가진에서 분리될때 유동층이 웨이퍼를 그 봉쇄판에서 개별화할 수 있도록 적어도 하나의 노즐을 봉쇄판내에 배치하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.

그 웨이퍼 매가진의 후벽(9) 및 측판(7)의 형상 형성은 그 장치의 실시예와 개별화할 수 있는 웨이퍼의 형상에 따라 결정된다. 원형 또는 다각형 웨이퍼를 개별화할 경우, 그 후벽의 횡단면을 웨이퍼의 형상에 적합하게 하며, 그리고 적합하게 구부러져 있거나 경사진 형상으로 구성하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.

그 측판은 웨이퍼를 안내하는 역할을 하며, 소정의 실시예에서는 이 경우 봉쇄판을 통하여 웨이퍼의 용이한 유입을 가능하도록 하기 위하여, 약간 펀넬(funnel)형상으로 선단을 가늘게 할 수 있다(taper). 특히 그 최상의 웨이퍼의 인양제거(lifting off)를 촉진하는 수압을 그 웨이퍼 사이에서 구성할 수 있도록 형성한 측판이 바람직한 것으로 판명되었다. 이것은 특히 측판과 디스크형성 가공품 사이의 짧은 거리와, 유체에 대하여 거의 완전히 밀봉을 한(sealed) 웨이퍼 매가진의 구조에 의해 달성된다.

이와같은 경우 그 이유는 그 수압이 증가되기 때문이다.

그 웨이퍼 중첩체를 웨이퍼 홀더내로 도입할 경우 바람직하게는 그 웨이퍼 매가진을 구형으로 형성하는 것을 선택하며, 그 이유는 웨이퍼 홀더를 각각 그 웨이퍼의 특수 형상에 적합하게 할 수 있기 때문이다. 후벽과 측벽은 이 경우 바람직하게는 평판이며, 서로 그 봉쇄판에 대하여 직각으로 배치되어 있다. 그 장치의 동일 형상이 적용되는 것은 주로 구형 웨이퍼를 개별화하는 경우이다.

또, 사용한 액체의 배출구(discharge opening)와 회수장치(collecting apparatus)를 구성하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.

특히, 장치 전체를 포착용기, 예로서 조(trough)로 포위시켜(surround), 방출한 액체를 그 조내에서 회수, 배출 또는 주입하는 것이 바람직한다. 또, 그 액체를 제거하기전에 고형성분을 여과하는 것이 바람직하다.

장치, 특히 웨이퍼 매가진(2), 봉쇄판(8), 반송계(conveying system)(12), 프로세스 트레이(processing tray)(13), 플런저(plunger)(6) 및 측판(7)은 각 유동매질에 대하여 거의 불활성인 재료로 제작되는 것이 바람직하며, 그 재료는 개별화하여 반송되고 트레이(tray)에 충전될 수 있는 웨이퍼에 대하여 오염작용에 영향을 받지 않는다.

특히, 플라스틱은 실리콘, 게르마늄, 갈륨아르세니드 또는 인듐포스피드로 구성되고 특히 민감한 디스크형상 가공품을 수용하며, 또 갈륨·가돌리늄 가네트(gallium·gadolinium garnet), 페라이트재료(ferritic material), 사파이어, 스피넬 또는 글라스재료등 산화물재료 또는 석영으로 된 웨이퍼를 수용하는 웨이퍼 매가진(2)으로 바람직하다. 특히 폴리메틸메타크릴레이트(상품명 plexiglass)를 사용할 수 있으나, 예로서 폴리테트라 플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 디플루오리드, 에틸렌테트라 플루오로에틸렌 코폴리머등을 사용할 수도 있다.

투명재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 육안감시 및/또는 광센서에 의해 행한 감시를 경우에 따라 그 가공폼의 운동제어 또는 사용한 유동매질의 공급 또는 유출을 간단하게 할 수 있기 때문이다.

특별한 순도가 중요한 디스크형상 가공품의 경우, 이들의 성분은 가공품을 구성하는 재료로 내장할 수 있다(lining). 특히 부품제조용 실리콘 웨이퍼의 경우이다.

여기서 라니닝재(lining material)로서 고순도 실리콘을 사용할 수 있다. 선정한 재료가 노즐의 정밀한 칫수 안정배향과, 또 정확한 표면가공도 가능하므로 충분한 칫수 안정성이 있으며, 봉쇄판(dam), 웨이퍼 매가진의 저부, 반송계 및 프로세스 트레이(processing tray)에 대하여, 그 유체를 충분히 흐르도록 하며, 평탄하고(flat) 요철이 없는 표면을, 예로서 연마(polishing)에 의해 형성할 수 있으며, 조작 조건하에서 유지할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

바람직한 실시예에서는 봉쇄판(8)을 통하여 웨이퍼(4)가 개별화 장치를 떠나 그 봉쇄판이 웨이퍼 반송장치(12)가 접속되어 있다.

이것은 예로서 웨이퍼를 2개의 가동펠트(movable belts)상에 정치하여 이동시키는 반송장치로 할 수 있다.

이와같은 타입의 장치는 이 분야 기술자에 의해 공지되어 있다.

그러나, 첨부도면에 나타낸 실시예의 경우에서와 같이 유동매질, 특히 물을 이용하여 웨이퍼를 반송하는 것이 바람직하다.

이 경우 그 웨이퍼는 기판(base plate) 및 커버판(cover plate)의 노즐에서 유출하는 유동매질, 예로서 물에 의해 그 반송통로(transport path)를 통해서 이동시킬 수 있다.

그 반송을 행하는 유동매질은 개별화 장치내에서와 같이 동일하게 할 수 있다. 그러나, 서로 다른 유동매질을 사용하는 것이 바람직한 것은, 예로서 반송조작중에 디스크형상 가공품의 세정조작을 행할 경우이며, 특히 웨이퍼를 톱질 조작직후 개별화하여 반송하며, 톱밥(sawdust) 및 톱질제(sawing agent)등 프로세스에 기인되는 불순물이 부착되어 있는 경우이다.

이 경우, 노즐은 예로서 계면활성제 또는 착체형성제등 첨가제를 첨가한 용액을 공급할 수 있다.

또 다른 실시예에서는 반송중에 습윤 웨이퍼(damp wafer)의 건조를 동시에 달성하기 위하여 액체대신 가열시킬 수도 있는 가스를 유동매질로 사용할 수 있다.

반송장치에서 그 하류에 있는 이송장치(transfer apparatus), 예로서 트레이 충전장치(tray-filling apparatus)내로 웨이퍼를 부드럽게 재료를 보호하면서 손상됨이 없이 이행할 수 있도록 반송장치는 그 말단에 디스크형상 가공품을 제동하는 역할을 하는 노즐을 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우 제동노즐의 분무작용은 반송방향과 역방향으로 해야 한다. 압력과 노즐칫수에 의한 제동효과의 정도는 적당한 예비실험에서 이 분야의 기술자에 의해 결정할 수 있다.

첨부도면에 나타난 바람직한 실시예에서는 웨이퍼(4)가 반송장치(12)에서 트레이 충전장치(13)로 이송된다. 그 트레이 충전장치(13)는 이송장치(feed unit)를 가진 프로세스 트레이(processing tray)(14)로 구성되어 있다. 디스크형상 가공품을 충전한 처리 트레이는 그 다음에, 예로서 취출하며(removed), 세정욕조 또는 에칭욕조(etching bath)용 인서트(inserts)로서 직접 사용할 수 있다.

그러나 프로세스 트레이(processing tray)(14)는 예로서 그 웨이퍼를 반송할 수 있는 상태로 보관하는 트레이(tray)로 구성할 수도 있다.

그 이송장치는 수동으로 조작할 수 있다. 기계적 이송 보조수단, 예로서 전동모터, 즉 직류모터 또는 스텝팅모터(stepping motor)의 사용이 바람직하다.

그 이송장치는 예로서 센서, 특히 광센서에 의해 제어할 수 있으며, 그 센서는 웨이퍼 매가진에서 웨이퍼의 분리를 측정하며, 예로서 유체용 타이머(timer)(크록발생기)와 접속시켜 이송노즐과 제동노즐의 선택제어 역시 가능하도록 한다.

이와같이 하여, 웨이퍼 중첩체로부터 디스크형상 가공품을 개별화한 직후 처리 라인전체(entire treatment line)를 구성할 수 있으며, 여기서 그 웨이퍼를 차례로 교호적인 유체를 공급하는 장치에 통과하면서, 서로 전후로 하여 예로서 에칭하며, 세정하고 건조시키며 또는 다른 습식, 화학적 조작을 실시할 수 있는 것으로 확인되었다.

이 발명은 시간을 요하며 수동기술을 필요로 하는 엷은 웨이퍼의 손에 의한 개별화가 더 이상 필요하지 않는 잇점이 있다.

매력이 없는 단조로운 작업을 그 결과 회피할 수 있고, 웨이퍼의 파단 및 파손에 의한 재료손실을 현저하게 감소시킬 수 있다. 특히, 웨이퍼가 대단히 엷은 경우, 파손할 위험이 상당히 감소된다.

특히 물분사(water jet)중에 개별화 함으로써, 그 조작을 손으로 행하는 경우보다 파괴 웨이퍼가 없는 것으로 확인되었다. 그 개별화 조작을 반송조작 및 트레이 충전조작과 조합한 경우, 세정과 기타 가공공정을 동시에 행할 수 있어, 또다른 작업공정을 생략할 수 있다.

디스크형상 가공품의 재료가 어떤 시점에서도 이물(foreign body)과 접촉하지 않기 때문에 오염에 대한 문제는 이 방법을 적용함으로서 거의 완전히 배제할 수 있다.

그 봉쇄판(dam)을 통하여 이행할때에도 그 웨이퍼는 엷은 유체층에 의해 그 봉쇄판의 재료로부터 분리되어 있어, 오염 및 손상을 배제할 수 있다.

이 발명의 또다른 잇점은 후속 조작공정용 장치와 용이하게 조합할 수 있고, 이 조합으로부터 시간 및 노력을 절약하는 처리라인의 설정이 가능하다.

Claims (14)

1. 디스크형상 가공품(disk-type workpiece), 특히 반도체 웨이퍼(wafers)를 웨이퍼 중첩체(wafer stack)(1)에서 개별화(separating)하는 장치에 있어서, a) 그 웨이퍼 중첩체(wafer stack)의 최상의 웨이퍼(upper most wafer)(4)를 유동매질(fluid medium)(11)의 작용범위내로 운반하는 이송장치(feed unit)(3)을 가진 웨이퍼 중첩체(1)를 수용하는 웨이퍼 매가진(wafer magazine)(2)과, b) 유동매질을 소정방향(specific direction)으로 가압하에 유출시키는 노즐계(nozzle system)(5)와, c) 웨이퍼 중첩체(1)에서 하나의 웨이퍼(4)를 정밀하게 분리할 수 있도록 하는 봉쇄판(dam)(8)으로 구성함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 그 노즐출구의 소정방향(specific direction)은 일부에서(in part) 웨이퍼 사이의 분할면(parting line)쪽으로 향하게 함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 그 이송장치(3)에는 클록(clock)이 설정됨을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 그 노즐계(5)에서의 유동매질의 유출은 클록(clock)을 설정시켜 행함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 개별화할 수 있는 디크스형상 가공품을 안내하며, 최상의 웨이퍼(upper most wafer)를 들어올리는(ligfting off) 압력의 형성을 협력하도록 하는 측판을 구성함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 그 개별화한 디스크형상 가공품을 수용하는데는, 적어도 하나의 반송계(12)을 이용함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 그 반송계(12)내에는 노즐계로부터 유출되는 유동매질에 의해 반송을 행함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 그 유동매질로서 수성매질(aqueous medium)을 사용함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
9. 제6항에 있어서, 그 디스크형상 가공품을 개별화하거나 또는 개별화하여 반송하는 장치에, 그 디스크형상 가공품(13)을 트레이(trays)에 충전하는 장치를 접속함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
10. 제1항에 있어서, 그 이송장치는 광센서(optical sensor)에 의해 제어되며, 그 광센서는 웨이퍼 매가진에서 웨이퍼의 분리를 측정하고 유동매질용 타이머(timer)(클록발생기)와 접속시켜 이송노즐과 제동노즐의 선택제어를 할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
11. 제10항에 있어서, 프로세스 트레이(processing tray)(14)내에 적어도 웨이퍼를 선별 삽입할때, 제동노즐(decelerating nozzles)에 의해 웨이퍼를 제동시킴을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하는 장치.
12. 디스크형상 가공품, 특히 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 중첩체에서 개별화하는 방법에 있어서, 청구범위 제1항~제5항 및 제8항중 어느 한 항의 장치를 사용하여, 웨이퍼 매가진(2)내에 있고, 인접 웨이퍼가 다른 웨이퍼 상부에 있는 웨이퍼와 접속되어 있는 디스크형상 가공품 중첩체에서 각각의 웨이퍼를 노즐(nozzle)에서 유출되는 유동매질의 작용에 의해 분리됨을 특징으로 하는 개별화하는 방법.
13. 디스크형상 가공품을 개별화하여 반송하는 방법에 있어서, 청구범위 제6항 내지 제8항중 어느 한 항의 장치를 사용하여, 디스크형상 가공품을 개별화한 후 적어도 1회의 반송조작을 행하며, 개별화 및 반송에 대하여 서로 다른 유동매질을 사용함을 특징으로 하는 디스크형상 가공품을 개별화하여 반송하는 장치.
14. 디스크형상 가공품을 개별화하여, 반송하고 트레이(tray)에 충전하는 방법에 있어서, 청구범위 제9항~제11항중 어느 한 항의 장치를 사용하여, 디스크형상 가공품을 개별화한 후 적어도 1회의 반송조작을 행하고, 이와같이 하여 개별화하고 반송한 웨이퍼를 이송장치(15)를 구비한 프로세스 트레이(14)내에 삽입시켜, 개별화, 즉 반송스텝 및 트레이 충전(tray filling)에 서로 다른 유동매질을 사용함을 특징으로 하는 방법.