WO2023224255A1 - 웨이퍼용 척 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2023224255A1
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Definitions

  • the present invention relates to a chuck for wafers, and more specifically, to a chuck for wafers that can adsorb a wafer with vacuum pressure and change the temperature of the adsorbed wafer, and a method of manufacturing the same.
  • semiconductor devices include a deposition process to form a film on a wafer, an etching process to form the film into patterns with electrical properties, an ion implantation process or diffusion process to inject or diffuse impurities into the patterns, and a substrate on which the patterns are formed. It can be formed through a cleaning and rinsing process to remove impurities.
  • an inspection process is performed to inspect the electrical performance of the semiconductor devices.
  • the inspection process may be performed by fixing a wafer on which semiconductor elements are formed with a chuck, and then contacting the semiconductor elements of the wafer fixed on the chuck with a probe card having a plurality of probes connected to a test device.
  • the electrical performance of the semiconductor device can be tested while the wafer is heated to a temperature higher than room temperature or cooled to a temperature below zero.
  • a channel through which cooling medium is supplied and a heater are installed in the chuck.
  • a chuck that is repeatedly heated and cooled has high thermal stress, so it is prone to thermal deformation, and the thermally deformed chuck has poor wafer fixation performance.
  • chucks that are subject to significant thermal stress are prone to corrosion, and sludge resulting from corrosion accumulates in the channels through which the cooling medium flows, causing problems in which the cooling medium does not flow smoothly.
  • the present invention was conceived in consideration of the above-described points, and its purpose is to provide a chuck for wafers and a manufacturing method thereof that can minimize thermal deformation due to thermal stress and reduce the problem of channel clogging due to corrosion. .
  • a wafer chuck according to the present invention for solving the above-described object is a wafer chuck capable of adsorbing a wafer, comprising: a chuck body having an upper surface that can face one side of the wafer; a channel provided inside the chuck body through which a cooling medium flows; an inlet provided in the chuck body to introduce a cooling medium into the channel; an outlet provided in the chuck body to discharge cooling medium from the channel; a suction hole disposed on the upper surface to transmit vacuum pressure for adsorbing the wafer to the chuck body to the upper surface; and a nickel plating layer provided on the inner surface of the chuck body to surround the channel.
  • the chuck body is provided with a plurality of contact rings protruding from the upper surface so as to contact one surface of the wafer, and the plurality of contact rings may be spaced apart in a concentric circle shape.
  • the suction hole may be exposed to the outside at an end of the contact ring.
  • the plurality of contact rings form a plurality of contact parts, wherein the plurality of contact parts include a first contact part including a first contact ring disposed at the center of the chuck body among the plurality of contact rings, and the first contact part.
  • a second contact portion including a plurality of second contact rings sequentially surrounding the second contact portion, a third contact portion including a plurality of third contact rings sequentially surrounding the second contact portion, and a plurality of contact portions sequentially surrounding the third contact portion.
  • a fourth contact portion including four contact rings, wherein a radial separation distance d2 between the plurality of third contact rings is smaller than a radial separation distance d1 between the plurality of second contact rings, The radial separation distance d3 between the plurality of fourth contact rings is smaller than the radial separation distance d1 between the plurality of second contact rings, and the radial separation distance between the plurality of third contact rings d2 ) can be larger than
  • the upper surface is circular, and the plurality of suction holes are limited to an adsorption area on the upper surface, and the adsorption area may be fan-shaped with a central angle of 10 to 30 degrees.
  • the method of manufacturing a chuck for a wafer according to the present invention to solve the above-described object is a method of manufacturing a chuck for a wafer capable of adsorbing a wafer, wherein (a) an upper surface that can face one side of the wafer; preparing an upper member having an upper member and a lower member capable of covering one surface of the upper member; (b) nickel plating the upper member and the lower member; and (c) joining the upper member and the lower member to form a chuck body in which a channel through which a cooling medium can flow is formed between the upper member and the lower member.
  • the method of manufacturing a wafer chuck according to the present invention is, after step (c), by heat treating the chuck body with heat at a lower temperature than the heat applied to the upper member and the lower member in step (c). It may include a step of increasing the hardness.
  • the method of manufacturing a wafer chuck according to the present invention includes, after step (c), first heat treating the chuck body with heat at a higher temperature than the heat applied to the upper member and the lower member in step (c). ; and increasing the hardness of the chuck body by performing a second heat treatment on the chuck body with heat at a lower temperature than the heat applied to the upper member and the lower member in step (c).
  • the upper member is provided with a plurality of contact rings protruding from the upper surface so as to contact one surface of the wafer, and the contact ring has a plurality of contact rings so as to transmit vacuum pressure for adsorbing the wafer to the upper surface.
  • a suction hole exposed to the outside may be provided at the end.
  • the chuck for wafers according to the present invention can reduce the problem of narrowing or clogging of the channel due to corrosion caused by the cooling medium by surrounding the channel through which the cooling medium flows with a nickel plating layer. Therefore, stable cooling efficiency can be maintained even during long-term use.
  • a plurality of contact rings that can contact the wafer are arranged in a concentric circle on the upper surface of the chuck body facing the wafer, so that even if the wafer is not perfectly flat, the wafer is attached to the plurality of contact rings. It can be stably contacted and maintained in an adsorbed state.
  • the wafer chuck according to the present invention can quickly and stably adsorb wafers by having a limited number of suction holes for forming vacuum pressure on the upper surface and disposed in a limited adsorption area on the upper surface.
  • the wafer can be adsorbed with relatively weak vacuum pressure, which has the effect of reducing the energy consumption of the vacuum pressure generator for providing vacuum pressure to the suction hole.
  • the wafer chuck according to the present invention has a long service life, which can reduce maintenance costs of devices employing it, such as semiconductor inspection equipment, and reduce work time delays due to component replacement or malfunction repair.
  • FIG. 1 is a plan view showing a chuck for wafers according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a chuck for wafers according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the lower member and upper member of a chuck for wafers separated according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 shows the arrangement of contact rings provided in a chuck for wafers according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a process flow chart showing step by step the manufacturing method of a wafer chuck according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is for explaining the brazing process shown in Figure 5.
  • Figure 7 shows a modified example of a manufacturing method for manufacturing a chuck for wafers according to the present invention.
  • Figure 1 is a plan view showing a chuck for a wafer according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a chuck for a wafer according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a wafer chuck according to an embodiment of the present invention. This is a cross-sectional view showing the lower and upper members of the chuck separated.
  • the wafer chuck 100 is for adsorbing the wafer 10 by vacuum pressure, and includes a chuck body 110 and a chuck body 110 so as to be in contact with one surface of the wafer 10. It includes a plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144 protruding from the upper surface 131 of.
  • the chuck body 110 includes a lower member 120 and an upper member 130 coupled to the lower member 120 to cover the upper part of the lower member 120.
  • the lower member 120 and the upper member 130 may be made of a metal material with excellent thermal conductivity.
  • the lower member 120 and the upper member 130 are made of aluminum and the chuck body 110 is made of circular shape.
  • a partition member 121 forming a channel 122 through which a cooling medium can flow is provided inside the lower member 120.
  • the partition member 121 may be provided in a spiral shape to form a spiral channel 122.
  • the channel 122 is connected to an inlet 123 provided on one side of the lower member 120 and an outlet 124 provided on the other side of the lower member 120. Cooling medium supplied from the cooling medium supply device may flow into the channel 122 through the inlet 123. And the cooling medium that has passed through the channel 122 can exit the channel 122 through the outlet 124 and be recovered.
  • the cooling medium supplied to the channel 122 may be delivered to the wafer 10 through the upper member 130 and a plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144.
  • a nickel plating layer 170 is laminated on the inner surface of the lower member 120.
  • the nickel plating layer 170 laminated on the inner surface of the lower member 120 may surround a portion of the channel 122 and each of the inlet 123 and outlet 124.
  • the nickel plating layer 170 may cover the inner surface of the lower member 120 or the entire lower member 120 through a plating process.
  • the nickel plating layer 170 can prevent corrosion of the lower member 120 due to the flow of the cooling medium by improving the corrosion resistance of the lower member 120.
  • a heater for heating the wafer 10 adsorbed on the chuck body 110 may be installed on the lower member 120. Heat from the heater may be transferred to the wafer 10 through the upper member 130 and the plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144.
  • a method for heating the wafer 10 a method using a heating medium other than a heater is also possible. In this case, cooling medium and heating medium may be alternately supplied to the channel 122.
  • a cooling medium may be supplied to the channel 122, and when heating the wafer 10, the cooling medium may be discharged from the channel 122 and a heating medium may be supplied to the channel 122. there is.
  • the upper member 130 may be joined to the lower member 120 by a joining method such as brazing.
  • the upper member 130 may be joined to the upper part of the lower member 120 and cover the channel 122, the inlet 123, and the outlet 124.
  • the upper member 130 has an upper surface 131 that can face one side of the wafer 10.
  • a suction passage 132 is provided inside the upper member 130.
  • the suction flow path 132 is connected to the vacuum pressure generator so that the vacuum pressure generated by the vacuum pressure generator can be transmitted to the upper surface 131.
  • a nickel plating layer 170 is laminated on one surface of the upper member 130 facing the lower member 120.
  • the nickel plating layer 170 laminated on the upper member 130 may surround the channel 122 and other portions of the inlet 123 and outlet 124 of the lower member 120.
  • the nickel plating layer 170 may cover one side of the upper member 130 or the entire upper member 130 through a plating process.
  • the nickel plating layer 170 can prevent corrosion of the upper member 130 caused by the cooling medium.
  • a pattern corresponding to the channel 122 may be engraved on one surface of the upper member 130 facing the channel 122.
  • a plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144 may be provided integrally with the upper member 130 to protrude from the upper surface 131.
  • the plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144 have different diameters and are spaced apart in the form of concentric circles with the center C of the chuck body 110 as a common center.
  • Each contact ring 141, 142, 143, and 144 is provided with a suction hole 146 connected to the suction passage 132.
  • the suction hole 146 is exposed to the outside at the ends of the contact rings 141, 142, 143, and 144 and can transmit vacuum pressure for adsorbing the wafer 10 to the upper surface 131.
  • the plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144 form a plurality of contact portions 151, 152, 153, and 154.
  • the plurality of contact parts 151, 152, 153, and 154 include a first contact part 151 provided closest to the center C of the chuck body 110, and a second contact part surrounding the first contact part 151. It includes a contact portion 152, a third contact portion 153 surrounding the second contact portion 152, and a fourth contact portion 154 surrounding the third contact portion 153.
  • the first contact portion 151 includes a first contact ring 141 disposed at the center of the chuck body 110 among the plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144.
  • the second contact portion 152 includes a plurality of second contact rings 142 that are radially spaced apart from the first contact portion 151 and sequentially surround the first contact portion 151 .
  • the third contact portion 153 includes a plurality of third contact rings 143 that are radially spaced apart from the second contact portion 152 and sequentially surround the second contact portion 152 .
  • the fourth contact portion 154 includes a plurality of fourth contact rings 144 that are radially spaced apart from the third contact portion 153 and sequentially surround the third contact portion 153 .
  • the number of second contact rings 142 constituting the second contact portion 152 is greater than the number of first contact rings 141 constituting the first contact portion 151, and the number of second contact rings 141 constituting the third contact portion 153
  • the number of three contact rings 143 is greater than the number of second contact rings 142.
  • the number of fourth contact rings 144 constituting the fourth contact portion 154 is greater than the number of third contact rings 143.
  • the radial distance d2 between the plurality of third contact rings 143 is smaller than the radial distance d1 between the plurality of second contact rings 142.
  • the radial separation distance d3 between the plurality of fourth contact rings 144 is smaller than the radial separation distance d1 between the plurality of second contact rings 142, and the plurality of third contact rings 143 greater than the radial separation distance (d2) between them.
  • the arrangement of the contact rings 141, 142, 143, and 144 is to more stably adsorb the circular wafer 10. That is, the plurality of third contact rings 143, which have the smallest radial separation distance d2 and are relatively tightly arranged, are located in the middle between the center of the wafer 10 and the edge of the wafer 10, thereby The middle portion can be stably absorbed into the chuck body 110. Therefore, the wafer 10 can be stably adsorbed to the chuck body 110.
  • the fourth contact ring 144 which is larger than the number of the first contact ring 141 and the second contact ring 142 for adsorbing the center part of the wafer 10, adsorbs the edge part of the wafer 10, thereby adsorbing the wafer 10. (10) can be more stably absorbed into the chuck body 110 without being bent. In this way, the wafer 10 can be adsorbed more stably without lifting through the plurality of contact portions 151, 152, 153, and 154, and the wafer 10 can be cooled or heated more stably.
  • Each of the plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144 is provided with one suction hole 146.
  • the intensity of vacuum pressure provided by one suction hole 146 can be relatively increased in a situation where the intensity of vacuum pressure supplied is the same. If the suction holes 146 are spread out over the entire upper member 130 of the chuck body 110, the suction power of one suction hole 146 is relatively weak, so a problem may occur in which the wafer 10 cannot be quickly adsorbed. .
  • the wafer chuck 100 according to an embodiment of the present invention has a relatively strong suction force in one suction hole 146, so it can relatively quickly adsorb the wafer 10.
  • the suction holes 146 provided one by one in the contact rings 141, 142, 143, and 144 have the above effect when they are limitedly disposed within a portion of the entire area of the upper surface 131 of the chuck body 110. can be increased. If the suction holes 146 are spread out over the entire area of the upper surface 131, the above effect will inevitably be reduced. As shown in FIG. 4, in the wafer chuck 100 according to an embodiment of the present invention, a plurality of suction holes 146 are disposed within a limited suction area 160 out of the entire area of the upper surface 131.
  • the adsorption area 160 is a virtual area in a fan shape corresponding to a portion of the entire circular upper surface 131.
  • the adsorption area 160 has a fan shape whose center is the same as the center (C) of the chuck body 110 and a central angle ( ⁇ ) of 10 to 30 degrees.
  • the size of this adsorption area 160 is less than 10% of the total size of the upper surface 131. If the central angle ⁇ of the adsorption area 160 is less than 10 degrees, the range in which the adsorption force acts is narrow, so a problem in which the wafer 10 is not stably adsorbed to the chuck body 110 is likely to occur.
  • the central angle ⁇ of the adsorption area 160 exceeds 30 degrees, the adsorption force caused by the plurality of suction holes 146 is distributed, which is likely to cause a problem in which the wafer 10 cannot be adsorbed quickly.
  • a limited number of suction holes 146 are disposed in a limited area on the upper surface 131, so that the suction force by the suction holes 146 can be concentrated on a portion of the upper surface 131. Therefore, it is possible to quickly and stably adsorb the wafer 10, and when the adsorption force is removed from the suction hole 146, the wafer 10 can be more quickly separated from the chuck body 110. In addition, the wafer 10 can be efficiently adsorbed even when relatively weak vacuum pressure is supplied.
  • the wafer chuck 100 surrounds the channel 122 through which the cooling medium flows with a nickel plating layer 170, so that the channel 122 is damaged due to corrosion caused by the cooling medium.
  • This narrowing or blocking problem can be reduced. Therefore, stable cooling efficiency can be maintained even during long-term use.
  • the wafer chuck 100 includes a plurality of contact rings 141 that allow the wafer 10 to contact the upper surface 131 of the chuck body 110 facing the wafer 10.
  • )(142)(143)(144) are arranged in a concentric circle shape, so that even if the wafer 10 is not perfectly flat, the wafer 10 is stable on the plurality of contact rings 141, 142, 143, and 144. It can be adsorbed and maintained by contact with it.
  • the wafer chuck 100 has a limited number of suction holes 146 for forming vacuum pressure on the upper surface 131 and a limited adsorption area on the upper surface 131 ( By being placed in 160), the wafer 10 can be quickly and stably adsorbed. In addition, the wafer 10 can be adsorbed with relatively weak vacuum pressure, which has the effect of reducing energy consumption of the vacuum pressure generator for providing vacuum pressure to the suction hole 146.
  • Figure 5 is a process flow chart showing step by step the manufacturing method of a wafer chuck according to an embodiment of the present invention.
  • the wafer chuck 100 includes a component preparation step (S11), a nickel plating step (S12), a brazing step (S13), and a heat treatment step (S14). It can be manufactured through
  • the lower member 120 and the upper member 130 are prepared.
  • the lower member 120 includes a channel 122
  • the upper member 130 includes a suction passage 132, a plurality of contact rings 141, 142, 143, 144, and suction.
  • a hole 146 is provided.
  • the lower member 120 and the upper member 130 are nickel plated.
  • the nickel plating process can be accomplished in various ways.
  • the lower member 120 and the upper member 130 may be plated with nickel using an electroless plating method.
  • a step of removing stress on the lower member 120 and the upper member 130 before plating, a degreasing step using a solvent, and sanding the lower member 120 and the upper member 130 The step may be preceded by a degreasing step using an alkali, a water washing step, a rinsing step using an acid, and a water washing step.
  • the lower member 120 and upper member 130 may be subjected to electroless nickel plating.
  • the lower member 120 and the upper member 130 on which the nickel plating layer 170 is formed through the nickel plating process may be dried after going through a water washing process and a water washing step using chromic acid or the like.
  • the lower member 120 and the upper member 130 are joined in the brazing step (S13).
  • the specific process of brazing the lower member 120 and the upper member 130 is as shown in FIG. 6.
  • filler metal 180 is laminated on the lower member 120 on which the nickel plating layer 170 is formed.
  • the filler material 180 may be made of a metal with a lower melting point than the lower member 120 and the upper member 130, such as lead.
  • the filler metal 180 may be processed to have a pattern corresponding to the channel 122 and placed on the channel 122.
  • the upper member 130 is placed on the filler metal 180.
  • the brazing step (S13) may serve as a part of the heat treatment process to increase the hardness of the lower member 120 and upper member 130 made of aluminum.
  • the temperature for heating the lower member 120 and the upper member 130 in the brazing step (S13) needs to be appropriately controlled.
  • the heating temperature of the lower member 120 and the upper member 130 is such that the filler metal 180 is completely melted and the lower member 120 and the upper member 130 are solutionized. It's temperature.
  • the lower member 120 and the upper member 130 are joined with the filler metal 180 and the lower member 120 and the upper member 130 are bonded together. It can be dissolved.
  • the brazing step (S13) is a solution heat treatment step for the lower member 120 and the upper member 130. It can act as
  • the heat treatment step (S14) may serve as an aging heat treatment process during the heat treatment of aluminum. That is, after the brazing step (S13), the lower member 120 and the upper member 130 are rapidly cooled in a joined state, and then the lower member 120 and the upper member 130 are brazed in the heat treatment step (S14) (S13). ) may be heat treated with heat at a lower temperature than the heat applied to the lower member 120 and the upper member 130.
  • the method of manufacturing a wafer chuck includes a brazing step (S13) for joining the lower member 120 and the upper member 130 to the lower member 120 and the upper member 130. It is used as a heat treatment process, and after the brazing step (S13), the lower member 120 and the upper member 130 are heated with heat at a lower temperature than the heat applied in the brazing step (S13).
  • the hardness of the wafer chuck 100 which is resistant to deformation due to high-pressure cooling medium flow, can be efficiently manufactured.
  • the wafer chuck 100 manufactured according to the wafer chuck manufacturing method according to an embodiment of the present invention has a long service life, reducing maintenance costs of devices employing it, such as semiconductor inspection equipment, and reducing maintenance costs due to parts replacement or malfunction repair. This can reduce the problem of delays in work time.
  • Figure 7 shows a modified example of a manufacturing method for manufacturing a chuck for wafers according to the present invention.
  • the manufacturing method of the wafer chuck shown in FIG. 7 includes a component preparation step (S11), a nickel plating step (S12), a brazing step (S13), a first heat treatment step (S16), and a second heat treatment step (S17). Includes.
  • the part preparation step (S11), the nickel plating step (S12), and the brazing step (S13) are the same as described above.
  • the first heat treatment step (S16) is a solution heat treatment step for solutionizing the lower member 120 and the upper member 130 made of aluminum. At this stage, heat is applied to the mutually bonded lower member 120 and upper member 130 so that the lower member 120 and upper member 130 may be solutionized.
  • the lower member 120 and the upper member 130 are rapidly cooled, and then heat is applied to the lower member 120 and the upper member 130 in the second heat treatment step (S17).
  • the second heat treatment step (S17) corresponds to the aging heat treatment process among the heat treatment processes of aluminum. After the lower member 120 and the upper member 130 are rapidly cooled to generate a supersaturated solid solution, heat at an appropriate temperature is applied to the lower member 120 and the upper member 130 in the second heat treatment step (S17), thereby forming the lower member 120 and the upper member 130.
  • the hardness of member 120 and top member 130 may be increased.
  • the first step is performed after the brazing step (S13). This is a method of increasing the hardness of the lower member 120 and the upper member 130 through the first heat treatment step (S16) and the second heat treatment step (S17).
  • contact rings may be omitted.
  • a suction hole 146 is formed in the upper surface 131 of the chuck body 110, and the wafer 10 may be adsorbed to the chuck body 110 so as to directly contact the upper surface 131.
  • the arrangement form of the suction hole 146 can be changed to various other forms other than the form shown, and the position or size of the suction area where the suction hole 146 is formed can be changed in various ways.
  • the lower member 120 and the upper member 130 may be joined by various other methods other than brazing.
  • the lower member 120 or upper member 130 may be made of various other materials other than aluminum.
  • the chuck body 110 may have an integrated structure other than the form in which the lower member 120 and the upper member 130 are joined.
  • a channel 122, an inlet 123, and an outlet 124 are formed in the lower member 120, and the upper member 130 is coupled to the lower member 120 to form a channel 122 and an inlet ( 123) and the outlet 124, but all or part of the channel 122, all or part of the inlet 123, and all or part of the outlet 124 may be formed in the upper member 130. there is.
  • the chuck body 110 may have various other shapes other than circular shape.

Abstract

본 발명에 따른 웨이퍼용 척은, 웨이퍼를 흡착할 수 있는 웨이퍼용 척에 있어서, 상기 웨이퍼의 일면과 마주할 수 있는 상부 표면을 갖는 척 바디; 냉각 매체가 유동할 수 있도록 상기 척 바디의 내측에 마련되는 채널; 냉각 매체를 상기 채널로 유입시키기 위해 상기 척 바디에 마련되는 유입구; 냉각 매체를 상기 채널로부터 배출시키기 위해 상기 척 바디에 마련되는 유출구; 상기 웨이퍼를 상기 척 바디에 흡착시키기 위한 진공압을 상기 상부 표면에 전달하기 위해 상기 상부 표면 상에 배치되는 흡입 홀; 및 상기 채널을 둘러싸도록 상기 척 바디의 내면에 구비되는 니켈 도금층을 포함한다.

Description

웨이퍼용 척 및 그 제조방법
본 발명은 웨이퍼용 척에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 진공압으로 흡착하고, 흡착된 웨이퍼의 온도를 변화시킬 수 있는 웨이퍼용 척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자들은 웨이퍼 상에 막을 형성하는 증착 공정, 막을 전기적 특성을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 패턴들에 불순물들을 주입 또는 확산시키기 위한 이온 주입 공정 또는 확산 공정, 패턴들이 형성된 기판으로부터 불순물을 제거하기 위한 세정 및 린스 공정 등을 거쳐 형성될 수 있다.
위와 같은 공정들을 통해 반도체 소자가 형성된 후, 반도체 소자들의 전기적인 성능을 검사하기 위한 검사 공정이 수행된다. 검사 공정은 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼를 척으로 고정한 다음, 테스트 장치와 연결된 다수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 척에 고정된 웨이퍼의 반도체 소자들에 접촉시키는 방식으로 수행될 수 있다.
검사 공정에서 웨이퍼는 상온보다 높은 고온으로 가열되거나, 영도 이하의 저온으로 냉각되면서 반도체 소자에 대한 전기적인 성능이 테스트될 수 있다. 웨이퍼의 온도를 변화시키기 위해 척에는 냉각 매체가 공급되는 채널과 히터가 설치된다.
그런데 반복적으로 가열 및 냉각되는 척은 열적 스트레스가 커서 열변형되기 쉽고, 열변형된 척은 웨이퍼에 대한 고정 성능이 떨어지게 된다. 또한 열적 스트레스를 크게 받는 척은 부식되기 쉽고, 부식에 따른 슬러지가 냉각 매체가 유동하는 채널에 쌓여 냉각 매체가 원활하게 유동하지 못하는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 열적 스트레스에 따른 열변형을 최소화하고, 부식에 따라 채널이 막히는 문제를 줄일 수 있는 웨이퍼용 척 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼용 척은, 웨이퍼를 흡착할 수 있는 웨이퍼용 척에 있어서, 상기 웨이퍼의 일면과 마주할 수 있는 상부 표면을 갖는 척 바디; 냉각 매체가 유동할 수 있도록 상기 척 바디의 내측에 마련되는 채널; 냉각 매체를 상기 채널로 유입시키기 위해 상기 척 바디에 마련되는 유입구; 냉각 매체를 상기 채널로부터 배출시키기 위해 상기 척 바디에 마련되는 유출구; 상기 웨이퍼를 상기 척 바디에 흡착시키기 위한 진공압을 상기 상부 표면에 전달하기 위해 상기 상부 표면 상에 배치되는 흡입 홀; 및 상기 채널을 둘러싸도록 상기 척 바디의 내면에 구비되는 니켈 도금층을 포함한다.
상기 척 바디에는 상기 웨이퍼의 일면에 접할 수 있도록 상기 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 접촉 링이 구비되고, 상기 복수의 접촉 링은 동심원 형태로 이격 배치될 수 있다.
상기 흡입 홀은 상기 접촉 링의 끝단에서 외측으로 노출될 수 있다.
상기 복수의 접촉 링은 복수의 접촉부를 형성하되, 상기 복수의 접촉부는, 상기 복수의 접촉 링 중 상기 척 바디의 중심부에 배치되는 제 1 접촉 링을 포함하는 제 1 접촉부와, 상기 제 1 접촉부를 차례로 둘러싸는 복수의 제 2 접촉 링을 포함하는 제 2 접촉부와, 상기 제 2 접촉부를 차례로 둘러싸는 복수의 제 3 접촉 링을 포함하는 제 3 접촉부와, 상기 제 3 접촉부를 차례로 둘러싸는 복수의 제 4 접촉 링을 포함하는 제 4 접촉부를 포함하고, 상기 복수의 제 3 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d2)는 상기 복수의 제 2 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d1)보다 작고, 상기 복수의 제 4 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d3)는 상기 복수의 제 2 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d1)보다 작고, 상기 복수의 제 3 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d2)보다 클 수 있다.
상기 상부 표면은 원형으로 이루어지고, 상기 복수의 흡입 홀은 상기 상부 표면 상의 흡착 영역에 제한적으로 배치되되, 상기 흡착 영역은 중심각이 10 ~ 30도인 부채꼴 모양으로 이루어질 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼용 척의 제조방법은, 웨이퍼를 흡착할 수 있는 웨이퍼용 척의 제조방법에 있어서, (a) 상기 웨이퍼의 일면과 마주할 수 있는 상부 표면을 갖는 상부 부재와, 상기 상부 부재의 일면을 덮을 수 있는 하부 부재를 준비하는 단계; (b) 상기 상부 부재와 상기 하부 부재를 니켈 도금하는 단계; 및 (c) 상기 상부 부재와 상기 하부 부재를 접합하여 상기 상부 부재와 상기 하부 부재 사이에 냉각 매체가 유동할 수 있는 채널이 형성된 척 바디를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 웨이퍼용 척의 제조방법은, 상기 (c) 단계 이후에, 상기 (c) 단계에서 상기 상부 부재와 상기 하부 부재에 가해지는 열보다 낮은 온도의 열로 상기 척 바디를 열처리하여 상기 척 바디의 경도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼용 척의 제조방법은, 상기 (c) 단계 이후에, 상기 (c) 단계에서 상기 상부 부재와 상기 하부 부재에 가해지는 열보다 높은 온도의 열로 상기 척 바디를 제 1 열처리하는 단계; 및 상기 (c) 단계에서 상기 상부 부재와 상기 하부 부재에 가해지는 열보다 낮은 온도의 열로 상기 척 바디를 제 2 열처리하여 상기 척 바디의 경도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상부 부재에는 상기 웨이퍼의 일면에 접할 수 있도록 상기 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 접촉 링이 구비되고, 상기 접촉 링에는 상기 웨이퍼를 흡착하기 위한 진공압을 상기 상부 표면에 전달할 수 있도록 상기 접촉 링의 끝단에서 외측으로 노출되는 흡입 홀이 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼용 척은 냉각 매체가 유동하는 채널을 니켈 도금층이 둘러쌈으로써 냉각 매체에 의한 부식 발생으로 채널이 좁아지거나 막히는 문제를 줄일 수 있다. 따라서 장시간 사용에도 안정적인 냉각 효율을 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 웨이퍼용 척은 웨이퍼와 마주하는 척 바디의 상부 표면에 웨이퍼가 접촉할 수 있는 복수의 접촉 링이 동심원 형태로 배치됨으로써, 웨이퍼가 완벽하게 평평하지 않더라도 웨이퍼가 복수의 접촉 링에 안정적으로 접하여 흡착된 상태를 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 웨이퍼용 척은 상부 표면 상에 진공압을 형성하기 위한 복수의 흡입 홀이 제한된 개수로 상부 표면 상의 제한된 흡착 영역에 배치됨으로써, 웨이퍼를 신속하고 안정적으로 흡착할 수 있다. 그리고 상대적으로 약한 진공압으로 웨이퍼를 흡착할 수 있어 흡입 홀에 진공압을 제공하기 위한 진공압 발생장치의 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 웨이퍼용 척은 사용 수명이 길어 반도체 검사장치 등 이것이 채용된 장치의 유지 보수 비용을 줄이고, 부품 교체나 고장 수리로 인해 작업 시간이 지연되는 문제를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척의 하부 부재 및 상부 부재를 분리하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척에 구비되는 접촉 링들의 배치를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척의 제조방법을 단계별로 나타낸 공정 순서도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 브레이징 공정을 설명하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼용 척을 제조하기 위한 제조방법의 변형예를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼용 척 및 그 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척을 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척의 하부 부재 및 상부 부재를 분리하여 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척(100)은 웨이퍼(10)를 진공압으로 흡착하기 위한 것으로, 척 바디(110)와, 웨이퍼(10)의 일면에 접할 수 있도록 척 바디(110)의 상부 표면(131)에서 돌출되는 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144)을 포함한다. 척 바디(110)는 하부 부재(120)와, 하부 부재(120)의 상부를 덮도록 하부 부재(120)와 결합되는 상부 부재(130)를 포함한다. 하부 부재(120)와 상부 부재(130)는 열전도율이 우수한 금속 재질로 제작될 수 있다. 이하에서는, 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 알루미늄으로 이루어지고, 척 바디(110)가 원형으로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다.
하부 부재(120)의 내측에는 냉각 매체가 유동할 수 있는 채널(122)을 형성하는 구획부재(121)가 구비된다. 구획부재(121)는 나선형으로 구비되어 나선형의 채널(122)을 형성할 수 있다. 채널(122)은 하부 부재(120)의 일측에 구비되는 유입구(123) 및 하부 부재(120)의 다른 일측에 마련되는 유출구(124)와 연결된다. 냉각 매체 공급장치에서 공급되는 냉각 매체가 유입구(123)를 통해 채널(122)로 유입될 수 있다. 그리고 채널(122)을 통과한 냉각 매체가 유출구(124)를 통해 채널(122)을 빠져나와 회수될 수 있다. 채널(122)에 공급되는 냉각 매체는 상부 부재(130) 및 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144)을 통해 웨이퍼(10)에 전달될 수 있다.
하부 부재(120)의 내면에는 니켈 도금층(170)이 적층된다. 하부 부재(120)의 내면에 적층되는 니켈 도금층(170)은 채널(122)과, 유입구(123) 및 유출구(124) 각각의 일부분을 둘러쌀 수 있다. 니켈 도금층(170)은 도금 공정을 통해 하부 부재(120)의 내면 또는 하부 부재(120)의 전체를 덮을 수 있다. 니켈 도금층(170)은 하부 부재(120)의 내식성을 향상시킴으로써 냉각 매체의 유동에 의한 하부 부재(120)의 부식을 방지할 수 있다.
도면에 나타내지는 않았으나, 하부 부재(120)에는 척 바디(110)에 흡착되는 웨이퍼(10)를 가열하기 위한 히터가 설치될 수 있다. 히터의 열은 상부 부재(130) 및 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144)을 통해 웨이퍼(10)에 전달될 수 있다. 웨이퍼(10)를 가열하기 위한 방식으로, 히터 이외에 열 매체를 이용하는 방식도 가능하다. 이 경우, 채널(122)에 냉각 매체와 열 매체가 교대로 공급될 수 있다. 웨이퍼(10)를 냉각시키는 경우에 채널(122)에 냉각 매체가 공급되고, 웨이퍼(10)를 가열하는 경우에 채널(122)에서 냉각 매체가 배출되고 열 매체가 채널(122)에 공급될 수 있다.
상부 부재(130)는 브레이징 등의 접합 방식으로 하부 부재(120)와 접합될 수 있다. 상부 부재(130)는 하부 부재(120)의 상부에 접합되어 채널(122)과, 유입구(123) 및 유출구(124)를 덮을 수 있다. 상부 부재(130)는 웨이퍼(10)의 일면과 마주할 수 있는 상부 표면(131)을 갖는다. 상부 부재(130)의 내측에는 흡입 유로(132)가 마련된다. 흡입 유로(132)는 진공압 발생장치에서 발생하는 진공압을 상부 표면(131)에 전달할 수 있도록 진공압 발생장치와 연결된다.
하부 부재(120)와 마주하는 상부 부재(130)의 일면에는 니켈 도금층(170)이 적층된다. 상부 부재(130)에 적층되는 니켈 도금층(170)은 하부 부재(120)의 채널(122)과, 유입구(123) 및 유출구(124) 각각의 다른 일부분을 둘러쌀 수 있다. 니켈 도금층(170)은 도금 공정을 통해 상부 부재(130)의 일면 또는 상부 부재(130)의 전체를 덮을 수 있다. 니켈 도금층(170)은 냉각 매체의 의한 상부 부재(130)의 부식을 방지할 수 있다. 채널(122)과 마주하는 상부 부재(130)의 일면에는 채널(122)에 대응하는 형태의 패턴이 음각되어 형성될 수 있다.
복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144)은 상부 표면(131)으로부터 돌출되도록 상부 부재(130)와 일체형으로 마련될 수 있다. 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144)은 각기 다른 직경을 가지며 척 바디(110)의 중심(C)을 공통 중심으로 하는 동심원 형태로 이격 배치된다. 각각의 접촉 링(141)(142)(143)(144)에는 흡입 유로(132)와 연결되는 흡입 홀(146)이 구비된다. 흡입 홀(146)은 접촉 링(141)(142)(143)(144)의 끝단에서 외측으로 노출되어 웨이퍼(10)를 흡착하기 위한 진공압을 상부 표면(131)에 전달할 수 있다.
도 4에 나타낸 것과 같이, 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144)은 복수의 접촉부(151)(152)(153)(154)를 형성한다. 복수의 접촉부(151)(152)(153)(154)는 척 바디(110)의 중심(C)에 가장 가까이 마련되는 제 1 접촉부(151)와, 제 1 접촉부(151)를 둘러싸는 제 2 접촉부(152)와, 제 2 접촉부(152)를 둘러싸는 제 3 접촉부(153)와, 제 3 접촉부(153)를 둘러싸는 제 4 접촉부(154)를 포함한다. 제 1 접촉부(151)는 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144) 중 척 바디(110)의 중심부에 배치되는 제 1 접촉 링(141)을 포함한다. 제 2 접촉부(152)는 제 1 접촉부(151)에서 반경 방향으로 이격되어 제 1 접촉부(151)를 차례로 둘러싸는 복수의 제 2 접촉 링(142)을 포함한다. 제 3 접촉부(153)는 제 2 접촉부(152)에서 반경 방향으로 이격되어 제 2 접촉부(152)를 차례로 둘러싸는 복수의 제 3 접촉 링(143)을 포함한다. 제 4 접촉부(154)는 제 3 접촉부(153)에서 반경 방향으로 이격되어 제 3 접촉부(153)를 차례로 둘러싸는 복수의 제 4 접촉 링(144)을 포함한다. 제 2 접촉부(152)를 구성하는 제 2 접촉 링(142)의 개수는 제 1 접촉부(151)를 구성하는 제 1 접촉 링(141)의 개수보다 많고, 제 3 접촉부(153)를 구성하는 제 3 접촉 링(143)의 개수는 제 2 접촉 링(142)의 개수보다 많다. 그리고 제 4 접촉부(154)를 구성하는 제 4 접촉 링(144)의 개수는 제 3 접촉 링(143)의 개수보다 많다. 또한 복수의 제 3 접촉 링(143) 사이의 반경 방향 이격 거리(d2)는 복수의 제 2 접촉 링(142) 사이의 반경 방향 이격 거리(d1)보다 작다. 그리고 복수의 제 4 접촉 링(144) 사이의 반경 방향 이격 거리(d3)는 복수의 제 2 접촉 링(142) 사이의 반경 방향 이격 거리(d1)보다 작고, 복수의 제 3 접촉 링(143) 사이의 반경 방향 이격 거리(d2)보다 크다.
이러한 접촉 링(141)(142)(143)(144)의 배치는 원형의 웨이퍼(10)를 더욱 안정적으로 흡착하기 위한 것이다. 즉 반경 방향 이격 거리(d2)가 가장 작아 상대적으로 촘촘하게 배치되는 복수의 제 3 접촉 링(143)이 웨이퍼(10)의 중심에서 웨이퍼(10)의 가장자리 사이의 중간 부분에 위치함으로써 웨이퍼(10)의 중간 부분이 척 바디(110)에 안정적으로 흡착될 수 있다. 따라서 웨이퍼(10)가 안정적으로 척 바디(110)에 흡착될 수 있다. 또한 웨이퍼(10)의 중심 부분을 흡착하기 위한 제 1 접촉 링(141) 및 제 2 접촉 링(142)의 개수보다 많은 제 4 접촉 링(144)이 웨이퍼(10)의 가장자리 부분을 흡착함으로써 웨이퍼(10)가 휘어지지 않고 더욱 안정적으로 척 바디(110)에 흡착될 수 있다. 이와 같이, 복수의 접촉부(151)(152)(153)(154)를 통해 웨이퍼(10)가 들뜸없이 더욱 안정적으로 흡착될 수 있고, 웨이퍼(10)가 더욱 안정적으로 냉각 또는 가열될 수 있다.
복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144) 각각에는 흡입 홀(146)이 하나씩 마련된다. 이와 같은 방식으로 흡입 홀(146)의 개수를 제한하면 공급되는 진공압의 세기가 동일한 상황에서 흡입 홀(146) 하나가 제공하는 진공압의 세기를 상대적으로 크게 할 수 있다. 흡입 홀(146)이 척 바디(110)의 상부 부재(130) 전체에 퍼져서 배치되는 경우 흡입 홀(146) 하나의 흡착력이 상대적으로 약하여 웨이퍼(10)를 신속하게 흡착하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척(100)은 흡입 홀(146) 하나의 흡착력이 상대적으로 강하여 상대적으로 웨이퍼(10)를 신속하게 흡착할 수 있다.
접촉 링(141)(142)(143)(144)에 하나씩 구비되는 흡입 홀(146)은 척 바디(110)의 상부 표면(131)의 전체 영역 중 일부 영역 내에 제한적으로 배치될 때 위와 같은 효과를 높일 수 있다. 흡입 홀(146)이 상부 표면(131)의 전체 영역에 퍼져서 배치된다면 위와 같은 효과가 떨어질 수밖에 없다. 도 4에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척(100)은 복수의 흡입 홀(146)이 상부 표면(131)의 전체 영역 중에서 제한된 흡착 영역(160) 내에 배치된다. 흡착 영역(160)은 원형의 상부 표면(131) 전체 영역 중에서 일부 영역에 해당하는 부채꼴 모양으로 이루어지는 가상의 영역이다. 구체적으로, 흡착 영역(160)은 그 중심이 척 바디(110)의 중심(C)과 같고, 중심각(α)이 10 ~ 30도인 부채꼴 모양으로 이루어진다. 이러한 흡착 영역(160)의 크기는 상부 표면(131) 전체 크기의 10% 미만이다. 흡착 영역(160)의 중심각(α)이 10도 미만이면, 흡착력이 작용하는 범위가 좁아 웨이퍼(10)가 척 바디(110)에 안정적으로 흡착되지 못하는 문제가 발생하기 쉽다. 반면, 흡착 영역(160)의 중심각(α)이 30도를 초과하면, 복수의 흡입 홀(146)에 의한 흡착력이 분산되어 웨이퍼(10)를 신속하게 흡착하지 못하는 문제가 발생하기 쉽다. 이와 같은 방식으로 제한된 개수의 흡입 홀(146)이 상부 표면(131) 상의 제한된 영역에 배치됨으로써, 흡입 홀(146)에 의한 흡착력이 상부 표면(131)의 일부분에 집중될 수 있다. 따라서 웨이퍼(10)를 신속하고 안정적으로 흡착하는 것이 가능하고, 흡입 홀(146)에서 흡착력이 제거될 때 웨이퍼(10)가 더욱 신속하게 척 바디(110)에서 분리될 수 있다. 또한 상대적으로 약한 진공압을 공급받더라도 웨이퍼(10)를 효율적으로 흡착할 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척(100)은 냉각 매체가 유동하는 채널(122)을 니켈 도금층(170)이 둘러쌈으로써 냉각 매체에 의한 부식 발생으로 채널(122)이 좁아지거나 막히는 문제를 줄일 수 있다. 따라서 장시간 사용에도 안정적인 냉각 효율을 유지할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척(100)은 웨이퍼(10)와 마주하는 척 바디(110)의 상부 표면(131)에 웨이퍼(10)가 접촉할 수 있는 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144)이 동심원 형태로 배치됨으로써, 웨이퍼(10)가 완벽하게 평평하지 않더라도 웨이퍼(10)가 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144)에 안정적으로 접하여 흡착 유지될 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척(100)은 상부 표면(131) 상에 진공압을 형성하기 위한 복수의 흡입 홀(146)이 제한된 개수로 상부 표면(131) 상의 제한된 흡착 영역(160)에 배치됨으로써, 웨이퍼(10)를 신속하고 안정적으로 흡착할 수 있다. 그리고 상대적으로 약한 진공압으로 웨이퍼(10)를 흡착할 수 있어 흡입 홀(146)에 진공압을 제공하기 위한 진공압 발생장치의 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척의 제조방법을 단계별로 나타낸 공정 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척(100)은 부품 준비 단계(S11)와, 니켈 도금 단계(S12)와, 브레이징 단계(S13)와, 열처리 단계(S14)를 통해 제조될 수 있다.
먼저, 부품 준비 단계(S11)에서 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)가 준비된다. 앞서 설명한 것과 같이, 하부 부재(120)는 채널(122)을 포함하고, 상부 부재(130)에는 흡입 유로(132)와, 복수의 접촉 링(141)(142)(143)(144) 및 흡입 홀(146)이 구비된다.
다음으로, 니켈 도금 단계(S12)에서 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)가 니켈 도금된다. 니켈 도금 공정은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 무전해 도금 방식으로 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 니켈로 도금될 수 있다. 무전해 니켈 도금 방식을 이용하는 경우, 도금 전에 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)의 응력을 제거하는 단계와, 용제를 이용한 탈지 단계와, 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)를 샌딩하는 단계와, 알칼리를 이용한 탈지 단계와, 수세 단계와, 산(acid)을 이용한 린스 단계와, 수세 단계가 선행될 수 있다. 이들 단계 이후, 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)가 무전해 니켈 도금 처리될 수 있다. 니켈 도금 공정을 통해 니켈 도금층(170)이 형성된 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)는 수세 공정과, 크롬산(chromic acid) 등을 이용한 수세 단계를 거친 후 건조될 수 있다.
다음으로, 브레이징 단계(S13)에서 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 접합된다. 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 브레이징 접합하는 구체적인 과정은 도 6에 나타낸 것과 같다. 먼저, 도 6의 (a)에 나타낸 것과 같이, 니켈 도금층(170)이 형성된 하부 부재(120)의 상부에 용가재(180)가 적층된다. 용가재(180)는 납 등 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)보다 용융점이 낮은 금속으로 이루어질 수 있다. 용가재(180)는 채널(122)에 대응하는 패턴을 갖도록 가공되어 채널(122) 위에 배치될 수 있다. 다음으로, 도 6의 (b)에 나타낸 것과 같이, 상부 부재(130)가 용가재(180) 위에 배치된다. 이후, 열이 가해져 용가재(180)가 용융됨으로써 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 용가재(180)로 접합된다. 이때, 도 6의 (c)에 나타낸 것과 같이, 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 단단히 접합된 척 바디(110)가 완성된다.
브레이징 단계(S13)는 알루미늄으로 이루어지는 하부 부재(120)와 상부 부재(130)의 경도를 증가시키기 위한 열처리 과정 중 일부 공정으로 작용할 수 있다. 이를 위해서는 브레이징 단계(S13)에서 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 가열하기 위한 온도가 적절하게 제어될 필요가 있다. 구체적으로, 브레이징 단계(S13)에서 하부 부재(120)와 상부 부재(130)의 가열 온도는 용가재(180)를 완전히 용융시키되, 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 용체화시킬 수 있는 온도이다. 이러한 온도로 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 가열함으로써 용가재(180)로 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 접합시킴과 동시에 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 용체화시킬 수 있다. 즉 브레이징 단계(S13)에서 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 용체화될 수 있는 온도로 가열됨으로써 브레이징 단계(S13)가 하부 부재(120)와 상부 부재(130)의 용체화 열처리 단계로 작용할 수 있다.
다음으로, 열처리 단계(S14)에서 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 열처리된다. 열처리 단계(S14)는 알루미늄의 열처리 과정 중 시효 열처리 공정으로 작용할 수 있다. 즉 브레이징 단계(S13) 이후, 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 접합된 상태로 급냉된 후, 열처리 단계(S14)에서 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)가 브레이징 단계(S13)에서 하부 부재(120)와 상부 부재(130)에 가해진 열보다 낮은 온도의 열로 열처리될 수 있다. 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 급냉될 때 과포화 고용체가 생성되고, 열처리 단계(S14)에서 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)에 적절한 온도의 열이 가해짐으로써 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)의 경도가 증가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척의 제조방법은 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 접합시키기 위한 브레이징 단계(S13)를 하부 부재(120)와 상부 부재(130)의 열처리 공정으로 이용하고, 브레이징 단계(S13) 이후 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 브레이징 단계(S13)에서 가해진 열보다 낮은 온도의 열로 가열함으로써 하부 부재(120)와 상부 부재(130)의 경도를 증대시키고, 고압의 냉각 매체 유동에 따른 변형에 강한 웨이퍼용 척(100)을 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 척의 제조방법에 따라 제조된 웨이퍼용 척(100)은 사용 수명이 길어 반도체 검사장치 등 이것이 채용된 장치의 유지 보수 비용을 줄이고, 부품 교체나 고장 수리로 인해 작업 시간이 지연되는 문제를 줄일 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼용 척을 제조하기 위한 제조방법의 변형예를 나타낸 것이다.
도 7에 나타낸 웨이퍼용 척의 제조방법은 부품 준비 단계(S11)와, 니켈 도금 단계(S12)와, 브레이징 단계(S13)와, 제 1 열처리 단계(S16)와, 제 2 열처리 단계(S17)를 포함한다. 여기에서, 부품 준비 단계(S11)와, 니켈 도금 단계(S12)와, 브레이징 단계(S13)는 앞서 설명한 것과 같다.
제 1 열처리 단계(S16)는 알루미늄으로 이루어지는 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 용체화시키기 위한 용체화 열처리 단계이다. 이 단계에서 상호 접합된 하부 부재(120)와 상부 부재(130)에 열이 가해져 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 용체화될 수 있다.
제 1 열처리 단계(S16) 이후, 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 급냉된 후 제 2 열처리 단계(S17)에서 하부 부재(120)와 상부 부재(130)에 열이 가해진다. 제 2 열처리 단계(S17)는 알루미늄의 열처리 과정 중 시효 열처리 공정에 해당한다. 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 급냉되어 과포화 고용체가 생성된 후, 제 2 열처리 단계(S17)에서 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)에 적절한 온도의 열이 가해짐으로써 하부 부재(120) 및 상부 부재(130)의 경도가 증가될 수 있다.
본 실시예에 따른 웨이퍼용 척의 제조방법은 하부 부재(120)와 상부 부재(130)를 접합시키기 위한 용가재의 용융 온도가 알루미늄의 용체화 열처리 온도 범위에 미치지 못하는 경우, 브레이징 단계(S13) 이후 제 1 열처리 단계(S16) 및 제 2 열처리 단계(S17)를 통해 하부 부재(120)와 상부 부재(130)의 경도를 증대시킬 수 있는 방법이다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 접촉 링은 생략될 수 있다. 이 경우, 척 바디(110)의 상부 표면(131)에 흡입 홀(146)이 형성되고, 웨이퍼(10)가 상부 표면(131)에 직접 접촉하도록 척 바디(110)에 흡착될 수 있다.
또한 흡입 홀(146)의 배치 형태는 도시된 형태 이외에 다양한 다른 형태로 변경될 수 있고, 흡입 홀(146)이 형성되는 흡착 영역의 위치나 크기는 다양하게 변경 가능하다.
또한 하부 부재(120)와 상부 부재(130)는 브레이징 방식 이외의 다양한 다른 방식으로 접합될 수 있다.
또한 하부 부재(120)나 상부 부재(130)는 알루미늄 이외의 다양한 다른 소재로 이루어질 수 있다.
또한 척 바디(110)는 하부 부재(120)와 상부 부재(130)가 접합되는 형태 이외에 일체형 구조로 이루어질 수 있다.
또한 도면에는 채널(122)과, 유입구(123) 및 유출구(124)가 하부 부재(120)에 형성되고, 상부 부재(130)가 하부 부재(120)에 결합되어 채널(122)과, 유입구(123) 및 유출구(124)를 덮는 것으로 나타냈으나, 채널(122)의 전체 또는 일부, 유입구(123)의 전체 또는 일부, 유출구(124)의 전체 또는 일부가 상부 부재(130)에 형성될 수 있다.
또한 척 바디(110)는 원형 이외의 다양한 다른 형태로 이루어질 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 웨이퍼를 흡착할 수 있는 웨이퍼용 척에 있어서,
    상기 웨이퍼의 일면과 마주할 수 있는 상부 표면을 갖는 척 바디;
    냉각 매체가 유동할 수 있도록 상기 척 바디의 내측에 마련되는 채널;
    냉각 매체를 상기 채널로 유입시키기 위해 상기 척 바디에 마련되는 유입구;
    냉각 매체를 상기 채널로부터 배출시키기 위해 상기 척 바디에 마련되는 유출구;
    상기 웨이퍼를 상기 척 바디에 흡착시키기 위한 진공압을 상기 상부 표면에 전달하기 위해 상기 상부 표면 상에 배치되는 흡입 홀; 및
    상기 채널을 둘러싸도록 상기 척 바디의 내면에 구비되는 니켈 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 척 바디에는 상기 웨이퍼의 일면에 접할 수 있도록 상기 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 접촉 링이 구비되고,
    상기 복수의 접촉 링은 동심원 형태로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡입 홀은 상기 접촉 링의 끝단에서 외측으로 노출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 접촉 링은 복수의 접촉부를 형성하되,
    상기 복수의 접촉부는,
    상기 복수의 접촉 링 중 상기 척 바디의 중심부에 배치되는 제 1 접촉 링을 포함하는 제 1 접촉부와,
    상기 제 1 접촉부를 차례로 둘러싸는 복수의 제 2 접촉 링을 포함하는 제 2 접촉부와,
    상기 제 2 접촉부를 차례로 둘러싸는 복수의 제 3 접촉 링을 포함하는 제 3 접촉부와,
    상기 제 3 접촉부를 차례로 둘러싸는 복수의 제 4 접촉 링을 포함하는 제 4 접촉부를 포함하고,
    상기 복수의 제 3 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d2)는 상기 복수의 제 2 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d1)보다 작고,
    상기 복수의 제 4 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d3)는 상기 복수의 제 2 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d1)보다 작고, 상기 복수의 제 3 접촉 링 사이의 반경 방향 이격 거리(d2)보다 큰 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부 표면은 원형으로 이루어지고,
    상기 복수의 흡입 홀은 상기 상부 표면 상의 흡착 영역에 제한적으로 배치되되, 상기 흡착 영역은 중심각이 10 ~ 30도인 부채꼴 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척.
  6. 웨이퍼를 흡착할 수 있는 웨이퍼용 척의 제조방법에 있어서,
    (a) 상기 웨이퍼의 일면과 마주할 수 있는 상부 표면을 갖는 상부 부재와, 상기 상부 부재의 일면을 덮을 수 있는 하부 부재를 준비하는 단계;
    (b) 상기 상부 부재와 상기 하부 부재를 니켈 도금하는 단계; 및
    (c) 상기 상부 부재와 상기 하부 부재를 접합하여 상기 상부 부재와 상기 하부 부재 사이에 냉각 매체가 유동할 수 있는 채널이 형성된 척 바디를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    상기 (c) 단계에서 상기 상부 부재와 상기 하부 부재에 가해지는 열보다 낮은 온도의 열로 상기 척 바디를 열처리하여 상기 척 바디의 경도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    상기 (c) 단계에서 상기 상부 부재와 상기 하부 부재에 가해지는 열보다 높은 온도의 열로 상기 척 바디를 제 1 열처리하는 단계; 및
    상기 (c) 단계에서 상기 상부 부재와 상기 하부 부재에 가해지는 열보다 낮은 온도의 열로 상기 척 바디를 제 2 열처리하여 상기 척 바디의 경도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 상부 부재에는 상기 웨이퍼의 일면에 접할 수 있도록 상기 상부 표면으로부터 돌출되는 복수의 접촉 링이 구비되고,
    상기 접촉 링에는 상기 웨이퍼를 흡착하기 위한 진공압을 상기 상부 표면에 전달할 수 있도록 상기 접촉 링의 끝단에서 외측으로 노출되는 흡입 홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 척의 제조방법.
PCT/KR2023/004402 2022-05-19 2023-03-31 웨이퍼용 척 및 그 제조방법 WO2023224255A1 (ko)

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KR1020220061490A KR20230161746A (ko) 2022-05-19 2022-05-19 웨이퍼용 척 및 그 제조방법
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