KR102817534B1 - Apparatus for separating ion implantation bonded wafer and method of separating ion implantation bonded wafer using the same - Google Patents
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Abstract
이온주입 접합웨이퍼의 손상을 방지하면서 이온주입 접합웨이퍼를 분리할 수 있는 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치 및 이온주입 접합웨이퍼 분리 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치는, 제1 웨이퍼 상에 제2 웨이퍼가 접합된 접합웨이퍼의 측면에 충격을 가하여 제2 웨이퍼 내에 존재하는 이온 결함층 상의 상부 기판과 이온 결함층의 아래의 하부 기판을 분리하도록 마련되는 분리헤드;를 포함한다. 분리헤드는 수용홈을 구비하고, 접합웨이퍼의 측면과 대향하는 수용홈의 전단부가 개구된 블레이드 홀더; 수용홈에 삽입되어 수용홈을 따라 전후 방향으로 이동 가능하게 마련되고, 수용홈의 전단부를 통해 일부가 노출되는 블레이드 블록; 및 블레이드 블록의 이동 거리를 제한하도록 블레이드 홀더 내에 마련되는 충격 흡수 패드;를 포함한다.An ion implantation bonded wafer separation device and an ion implantation bonded wafer separation method capable of separating an ion implantation bonded wafer while preventing damage to the ion implantation bonded wafer are disclosed. An ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention includes a separation head provided to apply an impact to a side surface of a bonded wafer in which a second wafer is bonded on a first wafer to separate an upper substrate on an ion defect layer existing in the second wafer and a lower substrate below the ion defect layer. The separation head includes a blade holder having a receiving groove, the front end of the receiving groove facing the side surface of the bonded wafer being opened; a blade block inserted into the receiving groove and provided to be movable in the front-back direction along the receiving groove, a portion of which is exposed through the front end of the receiving groove; and a shock absorbing pad provided in the blade holder to limit a moving distance of the blade block.
Description
본 발명은 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치 및 이를 이용한 이온주입 접합웨이퍼 분리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion implantation bonded wafer separation device and an ion implantation bonded wafer separation method using the same.
SAW 필터의 제조에 사용되는 PZT(Lead Zirconate Titanate) 웨이퍼는 리튬 탄탈레이트(Lithium Tantalate), 리튬 니오베이트(Lithium niobate) 등의 이종접합 웨이퍼를 활용하여 제조될 수 있다. SAW 필터용 압전 소재는 두께가 얇고 단결정성과 취성으로 인해 공정상 파손 및 크랙이 수반될 수 있으며, 이로 인해 까다로운 제조공정이 요구된다. 이종접합 웨이퍼의 제조에 활용되는 스마트 컷(Smart Cut) 기술은 이온주입 웨이퍼를 이종의 웨이퍼와 접합한 후 열처리를 통해 이온공핍층을 전이시켜 열충격을 가하거나 물리적 충격을 가하여 박형의 피에조 단결정을 박형화시키는 이종접합 기반 웨이퍼 제조 기술이다.Lead Zirconate Titanate (PZT) wafers used in the manufacture of SAW filters can be manufactured using heterojunction wafers such as lithium tantalate and lithium niobate. Piezoelectric materials for SAW filters are thin and prone to breakage and cracking during the manufacturing process due to their single crystallinity and brittleness, which requires a difficult manufacturing process. The Smart Cut technology used in the manufacture of heterojunction wafers is a heterojunction-based wafer manufacturing technology that thins a thin piezo single crystal by bonding an ion-implanted wafer with a different type of wafer and then transferring the ion depletion layer through heat treatment to apply a thermal shock or a physical shock.
종래의 접합웨이퍼의 분리 공정에서, 접합웨이퍼의 분리를 위해 접합웨이퍼에 과도한 물리적 충격이 가해질 경우 접합웨이퍼에 손상이 발생될 수 있다. 예컨대, 접합웨이퍼의 측면에 해머에 의해 물리적 충격을 가하는 방식은 해머의 가속도, 충격량, 충격힘 등이 적정 수준을 넘어설 경우, 웨이퍼에 국부적인 파손을 유발할 수 있다. 이로 인해 웨이퍼의 수율이 저하될 수 있으며, 반도체 공정의 효율성이 낮아지고 반도체 제조 비용이 증가될 수 있다.In the conventional bonded wafer separation process, if excessive physical impact is applied to the bonded wafer for separation of the bonded wafer, damage may occur to the bonded wafer. For example, a method of applying physical impact to the side of the bonded wafer by a hammer may cause local damage to the wafer if the acceleration, impact amount, or impact force of the hammer exceeds an appropriate level. This may reduce the yield of the wafer, lower the efficiency of the semiconductor process, and increase the cost of semiconductor manufacturing.
본 발명은 이온주입 접합웨이퍼의 손상을 방지하면서 이온주입 접합웨이퍼를 분리할 수 있는 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치 및 이온주입 접합웨이퍼 분리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion implantation bonded wafer separation device and an ion implantation bonded wafer separation method capable of separating an ion implantation bonded wafer while preventing damage to the ion implantation bonded wafer.
또한, 본 발명은 접합웨이퍼의 상, 하면을 흡인한 상태로 분리헤드에 의해 접합웨이퍼의 측면을 타격함으로써, 적은 충격력으로 접합웨이퍼를 쉽게 분리하고, 동시에 접합웨이퍼의 손상을 방지할 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to enable easy separation of the bonded wafer with a small impact force by striking the side of the bonded wafer with a separation head while sucking the upper and lower surfaces of the bonded wafer, and at the same time prevent damage to the bonded wafer.
또한, 본 발명은 접합웨이퍼에 물리적 충격을 가하는 분리헤드에 충격 흡수 패드를 적용하여, 분리헤드의 이동 거리 및 충격량을 적정 범위 이내로 제한함으로써 접합웨이퍼의 손상을 효과적으로 방지할 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, the present invention applies a shock absorbing pad to a separation head that applies a physical shock to a bonded wafer, thereby limiting the moving distance and shock amount of the separation head to an appropriate range, thereby effectively preventing damage to the bonded wafer.
또한, 본 발명은 접합웨이퍼에 대한 분리헤드의 상대적인 위치, 거리, 높이, 또는 방향 등에 따라 분리헤드의 위치, 방향, 충격량 등을 조절함으로써 접합웨이퍼의 손상을 방지하면서 접합웨이퍼를 효과적으로 분리하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to effectively separate a bonded wafer while preventing damage to the bonded wafer by controlling the position, direction, impact amount, etc. of the separation head according to the relative position, distance, height, or direction of the separation head with respect to the bonded wafer.
본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The technical problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the technical problems described above, and other technical problems can be inferred from the following embodiments.
본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치는, 제1 웨이퍼 상에 제2 웨이퍼가 접합된 접합웨이퍼의 측면에 충격을 가하여 상기 제2 웨이퍼 내에 존재하는 이온 결함층 상의 상부 기판과 상기 이온 결함층의 아래의 하부 기판을 분리하도록 마련되는 분리헤드; 및 상기 접합웨이퍼의 상부에 배치되어 상기 접합웨이퍼의 상면을 흡입하는 상부 로딩척과, 상기 접합웨이퍼의 하부에 배치되어 상기 접합웨이퍼의 하면을 흡입하는 하부 로딩척을 구비하는 로딩부;를 포함한다.An ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention comprises: a separation head configured to impact a side of a bonded wafer in which a second wafer is bonded on a first wafer to separate an upper substrate on an ion defect layer existing in the second wafer and a lower substrate below the ion defect layer; and a loading unit having an upper loading chuck arranged above the bonded wafer to suck an upper surface of the bonded wafer, and a lower loading chuck arranged below the bonded wafer to suck a lower surface of the bonded wafer.
상기 분리헤드는, 수용홈을 구비하고, 상기 접합웨이퍼의 측면과 대향하는 상기 수용홈의 전단부가 개구된 블레이드 홀더; 상기 수용홈에 삽입되어 상기 수용홈을 따라 전후 방향으로 이동 가능하게 마련되고, 상기 수용홈의 전단부를 통해 일부가 노출되는 블레이드 블록; 및 상기 블레이드 블록의 이동 거리를 제한하도록 상기 블레이드 홀더에 마련되는 충격 흡수 패드;를 포함한다.The above separation head comprises: a blade holder having a receiving groove, the front end of the receiving groove being opened so as to face the side of the bonded wafer; a blade block inserted into the receiving groove and provided to be movable in the forward and backward direction along the receiving groove, a portion of which is exposed through the front end of the receiving groove; and a shock absorbing pad provided on the blade holder to limit the moving distance of the blade block.
상기 로딩부는, 상기 접합웨이퍼의 상면과 하면을 진공 흡인하도록 상기 상부 로딩척 및 상기 하부 로딩척을 작동시키는 로딩척 작동부;를 더 포함할 수 있다.The above loading unit may further include a loading chuck operating unit that operates the upper loading chuck and the lower loading chuck to vacuum-suck the upper and lower surfaces of the bonded wafer.
상기 분리헤드는, 상기 블레이드 블록을 타격하여 상기 접합웨이퍼의 측면을 타격시키도록 마련되는 블레이드 해머;를 더 포함할 수 있다. 상기 블레이드 해머는, 상기 로딩척 작동부가 상기 상부 로딩척을 작동시켜 상기 접합웨이퍼의 상면이 상방으로 흡인되고 상기 하부 로딩척을 작동시켜 상기 접합웨이퍼의 하면이 하방으로 흡인되는 상태에서, 상기 블레이드 블록을 타격하여 상기 접합웨이퍼의 측면을 타격시키도록 제공될 수 있다.The above separation head may further include a blade hammer provided to strike the blade block to strike the side surface of the bonded wafer. The blade hammer may be provided to strike the blade block to strike the side surface of the bonded wafer when the loading chuck operating unit operates the upper loading chuck to suck the upper surface of the bonded wafer upward and operates the lower loading chuck to suck the lower surface of the bonded wafer downward.
상기 블레이드 블록은, 상기 접합웨이퍼를 향하는 방향으로 두께가 감소하는 충격팁을 구비하는 블레이드 헤드; 및 상기 블레이드 헤드의 측면에 측방으로 돌출 형성되는 블레이드 스토퍼;를 구비할 수 있다. 상기 블레이드 스토퍼는 상기 충격 흡수 패드에 의해 완충되어 상기 블레이드 블록의 이동 거리를 제한하도록 제공될 수 있다.The above blade block may have a blade head having an impact tip whose thickness decreases in a direction toward the bonding wafer; and a blade stopper formed to protrude laterally on a side surface of the blade head. The blade stopper may be provided to limit a movement distance of the blade block by being cushioned by the impact absorbing pad.
상기 충격 흡수 패드는, 상기 블레이드 스토퍼의 전면과 상기 블레이드 홀더의 전방 단턱 사이에 개재되는 전방 충격 흡수 패드; 및 상기 블레이드 스토퍼의 후면과 상기 블레이드 홀더의 후방 단턱 사이에 개재되는 후방 충격 흡수 패드;를 포함할 수 있다.The above shock absorbing pad may include a front shock absorbing pad interposed between the front of the blade stopper and the front step of the blade holder; and a rear shock absorbing pad interposed between the rear of the blade stopper and the rear step of the blade holder.
상기 전방 충격 흡수 패드는, 상기 전후 방향을 기준으로 상기 후방 충격 흡수 패드보다 얇은 두께로 형성될 수 있다.The above front shock absorbing pad may be formed to have a thinner thickness than the rear shock absorbing pad based on the front-rear direction.
상기 전방 충격 흡수 패드 및 상기 후방 충격 흡수 패드는 상기 블레이드 헤드의 전방으로의 이동 거리를 제한하도록 마련될 수 있다.The above front shock absorbing pad and the above rear shock absorbing pad may be provided to limit the forward movement distance of the blade head.
상기 블레이드 스토퍼는, 상기 블레이드 헤드의 일 측면에 측방으로 돌출 형성되는 제1 블레이드 스토퍼; 및 상기 블레이드 헤드의 타 측면에 측방으로 돌출 형성되는 제2 블레이드 스토퍼;를 포함할 수 있다.The above blade stopper may include a first blade stopper formed to protrude laterally on one side of the blade head; and a second blade stopper formed to protrude laterally on the other side of the blade head.
상기 전방 충격 흡수 패드는, 상기 제1 블레이드 스토퍼의 전면과 상기 블레이드 홀더의 일측 전방 영역에 마련된 제1 전방 단턱 사이에 개재되는 제1 전방 충격 흡수 패드; 및 상기 제2 블레이드 스토퍼의 전면과 상기 블레이드 홀더의 타측 전방 영역에 마련된 제2 전방 단턱 사이에 개재되는 제2 전방 충격 흡수 패드;를 포함할 수 있다.The front shock absorbing pad may include a first front shock absorbing pad interposed between the front of the first blade stopper and a first front step provided on one side of the front region of the blade holder; and a second front shock absorbing pad interposed between the front of the second blade stopper and a second front step provided on the other side of the front region of the blade holder.
상기 후방 충격 흡수 패드는, 상기 제1 블레이드 스토퍼의 후면과 상기 블레이드 홀더의 일측 후방 영역에 마련된 제1 후방 단턱 사이에 개재되는 제1 후방 충격 흡수 패드; 및 상기 제2 블레이드 스토퍼의 후면과 상기 블레이드 홀더의 타측 후방 영역에 마련된 제2 후방 단턱 사이에 개재되는 제2 후방 충격 흡수 패드;를 포함할 수 있다.The above rear shock absorbing pad may include a first rear shock absorbing pad interposed between the rear surface of the first blade stopper and a first rear step provided on one rear area of the blade holder; and a second rear shock absorbing pad interposed between the rear surface of the second blade stopper and a second rear step provided on the other rear area of the blade holder.
상기 충격팁은, 상기 이온 결함층의 높이보다 높고 상기 제2 웨이퍼의 상면보다 낮은 위치를 타격하도록 마련될 수 있다.The above impact tip may be arranged to strike a position higher than the height of the ion defect layer and lower than the upper surface of the second wafer.
상기 블레이드 해머는, 상기 블레이드 헤드의 후방에 배치되고, 상기 수용홈의 후단부를 통해 외부로 연장되는 작동로드; 상기 작동로드의 전방에 결합되어 상기 블레이드 블록의 후면을 타격하는 타격 해머 몸체; 및 상기 작동로드의 후방에 결합되는 작동 핸들이 후방으로 잡아 당겨져 상기 작동로드가 상기 블레이드 홀더에 대해 후방으로 가압될 때 상기 타격 해머 몸체에 의해 압축되도록, 상기 타격 해머 몸체와 상기 블레이드 홀더의 후방 엔드 플레이트 사이에 개재되는 탄성체;를 포함할 수 있다.The blade hammer may include an operating rod disposed at the rear of the blade head and extending outwardly through the rear end of the receiving groove; a striking hammer body coupled to the front of the operating rod and striking the rear of the blade block; and an elastic body interposed between the striking hammer body and the rear end plate of the blade holder such that when an operating handle coupled to the rear of the operating rod is pulled rearward and the operating rod is pressed rearward against the blade holder, the elastic body is compressed by the striking hammer body.
상기 블레이드 해머는, 상기 작동로드를 전후 방향으로 구동하여 상기 블레이드 해머를 상기 블레이드 블록에 타격시키는 블레이드 작동부;를 더 포함할 수 있다. 상기 블레이드 작동부는, 상기 작동로드의 후단에 결합되는 작동 핸들, 및 상기 작동로드를 상기 전후 방향으로 구동하는 작동로드 구동부 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.The blade hammer may further include a blade operating unit that drives the operating rod in the forward and backward direction to strike the blade hammer against the blade block. The blade operating unit may include at least one of an operating handle coupled to the rear end of the operating rod, and an operating rod driving unit that drives the operating rod in the forward and backward direction.
상기 로딩부는, 상기 하부 로딩척의 일단에 대해 상기 상부 로딩척의 일단을 회동축을 중심으로 회동 가능하도록 지지하는 지지 장치; 상기 상부 로딩척의 반경 방향 외측으로 연장되어 상기 상부 로딩척의 외측으로 돌출되는 로딩척 구동로드; 및 상기 상부 로딩척에 마련되는 상기 로딩척 구동로드를 상방으로 들어 올리거나 하방으로 하강시키는 로딩척 구동부;를 더 포함할 수 있다.The loading unit may further include a support device that supports one end of the upper loading chuck relative to one end of the lower loading chuck so as to be rotatable about a rotation axis; a loading chuck drive rod that extends radially outward from the upper loading chuck and protrudes outward from the upper loading chuck; and a loading chuck drive unit that lifts upward or lowers downward the loading chuck drive rod provided on the upper loading chuck.
상기 로딩척 구동부는, 상기 블레이드 홀더의 상부에 일단이 회전 가능하게 결합되고, 상기 로딩척 구동로드의 단부에 나사 결합되는 나사부재; 및 상기 나사부재의 상단에 회전 작동을 위해 마련되는 나사팁, 및 상기 나사부재를 회전시키는 구동 장치 중의 적어도 하나를 포함하는 작동부재;를 포함할 수 있다.The loading chuck driving unit may include a screw member having one end rotatably coupled to the upper portion of the blade holder and screw-coupled to an end of the loading chuck driving rod; and an operating member including at least one of a screw tip provided at the upper end of the screw member for rotational operation and a driving device that rotates the screw member.
본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치는, 상기 블레이드 블록을 기준으로 하는 상기 접합웨이퍼의 측면의 위치, 거리, 높이, 및 방향 중의 적어도 하나를 포함하는 접합웨이퍼 정보를 측정하는 측정부; 및 상기 접합웨이퍼 정보를 기초로, 상기 접합웨이퍼에 대한 상기 분리헤드의 위치, 거리, 높이, 방향, 및 상기 블레이드 블록의 충격 세기 중의 적어도 하나를 조절하여 상기 분리헤드에 의한 충격량을 조절하는 조절 장치;를 더 포함할 수 있다.An ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention may further include a measuring unit for measuring bonded wafer information including at least one of a position, a distance, a height, and a direction of a side surface of the bonded wafer with respect to the blade block; and a controlling unit for controlling an amount of impact by the separation head by controlling at least one of a position, a distance, a height, a direction, and an impact intensity of the blade block of the separation head with respect to the bonded wafer based on the bonded wafer information.
상기 조절 장치는, 상기 분리헤드를 수평 방향 및 상하 방향으로 구동하는 구동 스테이지;를 포함할 수 있다.The above control device may include a driving stage for driving the separation head in a horizontal direction and an up-down direction.
상기 충격 흡수 패드는 EPDM(Ethylene Propylene Diene Terpolymer)을 포함하는 탄성 중합체 소재로 이루어질 수 있다.The above shock absorbing pad may be made of an elastic polymer material including EPDM (Ethylene Propylene Diene Terpolymer).
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치에 의해, 제1 웨이퍼 상에 제2 웨이퍼가 접합된 접합웨이퍼의 측면에 충격을 가하여 상기 접합웨이퍼를 상기 제2 웨이퍼 내에 존재하는 이온 결함층 상의 상부 기판과, 상기 이온 결함층의 아래의 하부 기판으로 분리하는 단계;를 포함하는 이온주입 접합웨이퍼 분리 방법이 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a method for separating an ion implantation bonded wafer is provided, including the step of applying an impact to a side of a bonded wafer in which a second wafer is bonded on a first wafer by an ion implantation bonded wafer separating device according to the embodiment of the present invention to separate the bonded wafer into an upper substrate on an ion defect layer existing in the second wafer and a lower substrate below the ion defect layer.
본 발명의 실시예에 의하면, 이온주입 접합웨이퍼의 손상을 방지하면서 이온주입 접합웨이퍼를 분리할 수 있는 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치 및 이온주입 접합웨이퍼 분리 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, an ion implantation bonded wafer separation device and an ion implantation bonded wafer separation method capable of separating an ion implantation bonded wafer while preventing damage to the ion implantation bonded wafer are provided.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 접합웨이퍼의 상, 하면을 흡인한 상태로 분리헤드에 의해 접합웨이퍼의 측면을 타격함으로써, 적은 충격력으로 접합웨이퍼를 쉽게 분리하고, 동시에 접합웨이퍼의 손상을 방지할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by striking the side of the bonded wafer with the separation head while sucking the upper and lower surfaces of the bonded wafer, the bonded wafer can be easily separated with a small impact force, and at the same time, damage to the bonded wafer can be prevented.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 접합웨이퍼에 물리적 충격을 가하는 분리헤드에 충격 흡수 패드를 적용하여, 분리헤드의 이동 거리 및 충격량을 적정 범위 이내로 제한함으로써 접합웨이퍼의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by applying a shock absorbing pad to a separation head that applies a physical shock to a bonded wafer, damage to the bonded wafer can be effectively prevented by limiting the moving distance and shock amount of the separation head to an appropriate range.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 접합웨이퍼에 대한 분리헤드의 상대적인 위치, 거리, 높이, 또는 방향 등에 따라 분리헤드의 위치, 방향, 충격량 등을 조절하여, 접합웨이퍼의 손상을 방지하면서 접합웨이퍼를 효과적으로 분리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by controlling the position, direction, impact amount, etc. of the separation head according to the relative position, distance, height, or direction of the separation head with respect to the bonded wafer, the bonded wafer can be effectively separated while preventing damage to the bonded wafer.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치에 의해 분리되는 접합웨이퍼를 나타낸 도면이다.
도 4는 접합웨이퍼를 활용하는 스마트 컷(Smart Cut) 공정의 개념도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치의 동작을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 분리헤드를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 블레이드 홀더를 나타낸 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 블레이드 블록을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 블레이드 해머를 나타낸 사시도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 측정부 및 구동 스테이지를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view of an ion implantation bonding wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a drawing showing a bonded wafer separated by an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram of a Smart Cut process utilizing a bonded wafer.
FIGS. 5 to 8 are drawings sequentially showing the operation of an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a separation head constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a blade holder constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing a blade block constituting an ion implantation bonding wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing a blade hammer constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 and FIG. 14 are drawings for explaining a measuring unit and a driving stage constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. It should be noted that the drawings are schematic and not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of parts in the drawings are exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimension is merely illustrative and not limiting. In addition, the same reference numerals are used for the same structures, elements, or parts that appear in two or more drawings to indicate similar features.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 가진다. 본 명세서에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various modifications of the diagrams are expected. Accordingly, the embodiments are not limited to the specific forms of the illustrated areas, and include, for example, modifications of the forms by manufacturing. All technical and scientific terms used in this specification, unless otherwise defined, have the meanings generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. All terms used in this specification have been selected for the purpose of more clearly explaining the present invention and are not selected to limit the scope of the rights according to the present invention.
본 명세서에서 사용되는 '포함하는', '구비하는', '갖는' 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다. 본 명세서에서 사용되는 '제1', '제2' 등의 표현들은 복수의 구성 요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.As used herein, expressions such as “comprising,” “having,” and the like should be understood as open-ended terms implying the possibility of including other embodiments, unless otherwise stated in the phrase or sentence in which the expression is included. The singular forms described herein may include the plural meaning unless otherwise stated, and the same applies to the singular forms described in the claims. The expressions “first,” “second,” and the like as used herein are used to distinguish plural elements from each other, and do not limit the order or importance of the elements.
본 명세서에서 사용되는 '~모듈', '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 하나 이상의 프로세서와 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명이 생략될 수도 있다.The '~ module' and '~ section' used in this specification are units that process at least one function or operation, and may mean, for example, software, FPGA, or hardware components such as one or more processors. In describing embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or known configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치의 측면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치에 의해 분리되는 접합웨이퍼를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치(100)는 접합웨이퍼(10)를 분리헤드(200)의 물리적 충격에 의해 분리하기 위해 제공될 수 있다. 접합웨이퍼(10)는 예를 들어, POI(Piezo On Insulator) 웨이퍼, 압전 웨이퍼, 실리콘(Si) 웨이퍼, 갈륨 아세나이드(GaAs) 웨이퍼, 질화갈륨(GaN) 웨이퍼 등의 반도체 기판 등으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.FIG. 1 is a perspective view of an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a drawing showing a bonded wafer separated by an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. An ion implantation bonded wafer separation device (100) according to an embodiment of the present invention may be provided to separate a bonded wafer (10) by physical impact of a separation head (200). The bonded wafer (10) may be provided as a semiconductor substrate such as, for example, a POI (Piezo On Insulator) wafer, a piezoelectric wafer, a silicon (Si) wafer, a gallium arsenide (GaAs) wafer, a gallium nitride (GaN) wafer, or the like, but is not limited thereto.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치(100)는 접합웨이퍼(10)의 측면에 충격을 가하여 접합웨이퍼(10)를 상부 기판과 하부 기판으로 분리하는 기능 및 동작을 수행하는 것으로, 이를 위해 접합웨이퍼(10)의 측면에 충격을 가하는 분리헤드(200), 및 분리헤드(200)에 의해 접합웨이퍼(10)에 충격을 가할 수 있도록 하고 분리헤드(200)에 의한 충격에 의해 접합웨이퍼(10)의 분리를 효율적으로 수행할 수 있도록 접합웨이퍼(10)의 하면(10a) 및 상면(10b)을 흡착하여 지지하는 로딩부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3, an ion implantation bonded wafer separation device (100) according to an embodiment of the present invention performs the function and operation of applying an impact to the side surface of a bonded wafer (10) to separate the bonded wafer (10) into an upper substrate and a lower substrate. To this end, the device may include a separation head (200) that applies an impact to the side surface of the bonded wafer (10), and a loading unit (300) that supports and absorbs the lower surface (10a) and the upper surface (10b) of the bonded wafer (10) so that the impact can be applied to the bonded wafer (10) by the separation head (200) and the separation of the bonded wafer (10) can be efficiently performed by the impact by the separation head (200).
이하에서 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치(100)에 의해 웨이퍼 분리가 수행되는 접합웨이퍼(10)에 대해 설명한 후, 접합웨이퍼(10)를 분리하기 위한 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치(100)의 세부 구성에 대해 후술하기로 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 접합웨이퍼(10)는 제1 웨이퍼(11)와, 제1 웨이퍼(11) 상에 접합되는 제2 웨이퍼(12)를 포함할 수 있다. 제1 웨이퍼(11)는 SOI 웨이퍼 등의 준비를 위한 기판일 수 있다. 제2 웨이퍼(12)는 내부에 이온 결함층(이온 공핍층)(13)을 가지는 기판일 수 있다. 제2 웨이퍼(12)에 주입된 이온 분포층은 열처리와 같은 활성화 과정을 통해 공극(blister)과 같은 결함을 형성하며, 주변의 결함들과 연쇄 반응을 일으켜 마이크로 크랙과 같은 연속적인 결함층을 형성할 수 있다. 이에 따라 이온 결함층(13)은 1 ㎛ 내외의 얇은 층으로 형성될 수 있다. 제1 웨이퍼(11)와 제2 웨이퍼(12)는 어닐링/열경화 처리를 통해 접합될 수 있다. 일례로, 제1 웨이퍼(11)는 실리콘(Si) 웨이퍼이고, 제2 웨이퍼(12)는 LT(LiTaO3) 웨이퍼일 수 있으나, 이는 예시일 뿐이므로 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a bonded wafer (10) in which wafer separation is performed by an ion implantation bonded wafer separation device (100) according to an embodiment of the present invention will be described, and a detailed configuration of the ion implantation bonded wafer separation device (100) for separating the bonded wafer (10) will be described later. As illustrated in FIG. 3, the bonded wafer (10) may include a first wafer (11) and a second wafer (12) bonded on the first wafer (11). The first wafer (11) may be a substrate for preparing an SOI wafer or the like. The second wafer (12) may be a substrate having an ion defect layer (ion depletion layer) (13) therein. The ion distribution layer implanted into the second wafer (12) forms defects such as blisters through an activation process such as heat treatment, and may cause a chain reaction with surrounding defects to form a continuous defect layer such as microcracks. Accordingly, the ion defect layer (13) can be formed as a thin layer of about 1 ㎛. The first wafer (11) and the second wafer (12) can be bonded through annealing/thermal curing treatment. For example, the first wafer (11) can be a silicon (Si) wafer and the second wafer (12) can be an LT (LiTaO 3 ) wafer, but this is only an example and is not limited thereto.
접합웨이퍼(10) 중에서, 이온 결함층(13)을 기준으로 하부 영역의 기판은 '하부 기판(14)'으로 지칭되고, 이온 결함층(13)을 기준으로 상부 영역의 기판은 '상부 기판(15)'으로 지칭될 수 있다. 접합웨이퍼(10)는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치(100)에 의해, 이온 결함층(13)을 경계면으로, 하부 기판(14)과, 상부 기판(15)으로 분리될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치(100)에 의해, 접합웨이퍼(10)로부터 분리되는 하부 기판(14)은 제1 웨이퍼(11) 상에 제2 웨이퍼(12)의 하부층이 접합된 형태로 제공될 수 있다.Among the bonded wafers (10), the substrate in the lower region based on the ion defect layer (13) may be referred to as the 'lower substrate (14)', and the substrate in the upper region based on the ion defect layer (13) may be referred to as the 'upper substrate (15)'. The bonded wafer (10) may be separated into the lower substrate (14) and the upper substrate (15) with the ion defect layer (13) as the boundary by the ion implantation bonded wafer separation device (100) according to the embodiment of the present invention. The lower substrate (14) separated from the bonded wafer (10) by the ion implantation bonded wafer separation device (100) according to the embodiment of the present invention may be provided in the form in which the lower layer of the second wafer (12) is bonded on the first wafer (11).
도 4는 접합웨이퍼를 활용하는 스마트 컷(Smart Cut) 공정의 개념도이다. 스마트 컷 공정은 제1 기판(12a)을 열 산화(Thermal Oxidation) 처리하여 제1 기판(12a)의 상면에 산화층(12b)(예컨대, LiTaO3, SiO2 등)을 형성하고 수소 등의 이온 주입(ion implantation)을 통해 제1 기판(12a) 내에 수소 이온 밀도가 높은 얇은 이온 결함층(13)을 형성하여 제2 웨이퍼(12)를 제조하는 공정(Step 1)과, 미리 준비된 이종의 제1 웨이퍼(11)(예컨대, 실리콘 기판) 상에 제2 웨이퍼(12)를 접합(bonding)하여 어닐링(annealing) 처리함으로써 접합웨이퍼(10)를 제조하는 공정(Step 2)과, 접합웨이퍼(10)에 물리적 충격을 가하거나 열 처리하여 접합웨이퍼(10)를 이온 결함층(13)을 경계면으로 하부 기판(14)(예컨대, SOI 웨이퍼)과 상부 기판(15)으로 분리하는 공정(Step 3), 그리고 하부 기판(14)과 상부 기판을 연마(polishing) 처리하여 반도체 소자 등에 활용하는 공정(Step 4)을 포함할 수 있다. 접합웨이퍼(10)에서 분리된 상부 기판(15)은 후속 공정의 스마트 컷 공정에서 핸들 웨이퍼(Handle wafer)로 재사용될 수 있다.Figure 4 is a conceptual diagram of a Smart Cut process utilizing a bonded wafer. The smart cut process comprises a process (Step 1) of forming an oxide layer (12b) (e.g., LiTaO 3 , SiO 2 , etc.) on the upper surface of the first substrate (12a) by thermal oxidation treatment of the first substrate (12a) and forming a thin ion defect layer (13) with a high hydrogen ion density in the first substrate (12a) through ion implantation of hydrogen or the like to manufacture a second wafer (12), a process (Step 2) of manufacturing a bonded wafer (10) by bonding the second wafer (12) on a first wafer (11) of a different type prepared in advance (e.g., a silicon substrate) and annealing it, and a process (Step 3) of applying a physical impact to the bonded wafer (10) or performing a heat treatment to separate the bonded wafer (10) into a lower substrate (14) (e.g., an SOI wafer) and an upper substrate (15) with the ion defect layer (13) as the boundary. The process may include a process (Step 3), and a process (Step 4) of polishing the lower substrate (14) and the upper substrate to utilize them for semiconductor devices, etc. The upper substrate (15) separated from the bonded wafer (10) may be reused as a handle wafer in the smart cut process of the subsequent process.
스마트 컷 공정에서 접합웨이퍼(10)는 화학 세척 및 친수성 본딩 처리를 통해 제1 웨이퍼(11)와, 제2 웨이퍼(12)를 반데르발스 힘을 이용해 결합하여 제조될 수 있다. 이때, 핸들 웨이퍼에 해당하는 제1 웨이퍼(11)는 강성 보강재 역할을 하며, 최종 단계에서 SOI 웨이퍼에서 매립된 실리콘 산화물(SiO2) 아래의 벌크 실리콘을 제공할 수 있다. 접합웨이퍼로부터 분리 후 중온 열처리(400-600℃)와 고온 열처리(약 1100℃)가 수행될 수 있는데, 중온 열처리 단계에서는 상부 기판(15)의 수소 이온 농도가 최대인 깊이에 얇은 손상층이 나타나고, 이 층이 두 부분으로 분리되어 SOI 웨이퍼와 제2 웨이퍼(12)의 잔여물이 형성되고, 이후 고온 열처리 단계에서는 실리콘 층의 결함이 제거되고 결합력이 강화된다. 최종 분리된 박형화된 박막은 CMP 공정을 통해 균일한 표면 거칠기 값과 평탄도가 확보된다.In the smart cut process, the bonded wafer (10) can be manufactured by bonding the first wafer (11) and the second wafer (12) using the van der Waals force through chemical washing and hydrophilic bonding treatment. At this time, the first wafer (11), which corresponds to the handle wafer, acts as a rigid reinforcing material and can provide bulk silicon under the silicon oxide (SiO 2 ) embedded in the SOI wafer in the final stage. After separation from the bonded wafer, a medium-temperature heat treatment (400-600°C) and a high-temperature heat treatment (approximately 1100°C) can be performed. In the medium-temperature heat treatment step, a thin damaged layer appears at a depth where the hydrogen ion concentration of the upper substrate (15) is maximum, and this layer is separated into two parts to form residues of the SOI wafer and the second wafer (12). In the subsequent high-temperature heat treatment step, defects in the silicon layer are removed and the bonding force is strengthened. The finally separated thinned film has a uniform surface roughness value and flatness secured through a CMP process.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 분리헤드(200)는 접합웨이퍼(10)의 측면에 충격을 가하여 접합웨이퍼(10)의 제2 웨이퍼(12) 내에 존재하는 이온 결함층(13) 상의 상부 기판(15)과 이온 결함층(13) 아래의 하부 기판(14)을 분리할 수 있다. 분리헤드(200)는 로딩부(300)에 의해 접합웨이퍼(10)가 상, 하로 흡입한 상태에서 접합웨이퍼(10)의 측면에 물리적 충격을 가할 수 있다. 이에 따라, 접합웨이퍼(10)의 상, 하면에 흡착력이 가해지지 않은 경우보다 적은 충격력으로도 접합웨이퍼(10)가 분리될 수 있다. 따라서, 접합웨이퍼(10)의 분리에 필요한 분리헤드(200)의 충격력을 감소시킬 수 있으며, 분리헤드(200)의 충돌로 인한 접합웨이퍼(10)의 측면 손상 및 접합웨이퍼(10)의 분리 경계면의 손상을 줄일 수 있다.Referring again to FIGS. 1 to 3, the separation head (200) can apply an impact to the side of the bonded wafer (10) to separate the upper substrate (15) on the ion defect layer (13) existing in the second wafer (12) of the bonded wafer (10) and the lower substrate (14) under the ion defect layer (13). The separation head (200) can apply a physical impact to the side of the bonded wafer (10) while the bonded wafer (10) is sucked up and down by the loading unit (300). Accordingly, the bonded wafer (10) can be separated with a less impact force than when no suction force is applied to the upper and lower surfaces of the bonded wafer (10). Accordingly, the impact force of the separation head (200) required for separation of the bonded wafer (10) can be reduced, and damage to the side of the bonded wafer (10) and damage to the separation boundary surface of the bonded wafer (10) due to the collision of the separation head (200) can be reduced.
이를 위해, 로딩부(300)는 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320)을 구비할 수 있다. 하부 로딩척(310)은 접합웨이퍼(10)의 하부에 배치되어 접합웨이퍼(10)의 하면(10a)을 하방으로 진공 흡입할 수 있다. 상부 로딩척(320)은 접합웨이퍼(10)의 상부에 배치되어 접합웨이퍼(10)의 상면(10b)을 상방으로 진공 흡입할 수 있다. 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320)은 분리헤드(200)가 접합웨이퍼(10)에 충돌할 때 접합웨이퍼(10)의 측면에 발생되는 미세 크랙이 이온 결함층(13)의 전체 면으로 효과적으로 전이되도록 하는 기능을 할 수 있다.To this end, the loading unit (300) may be equipped with a lower loading chuck (310) and an upper loading chuck (320). The lower loading chuck (310) is positioned at the lower side of the bonded wafer (10) and can vacuum-suck the lower surface (10a) of the bonded wafer (10) downward. The upper loading chuck (320) is positioned at the upper side of the bonded wafer (10) and can vacuum-suck the upper surface (10b) of the bonded wafer (10) upward. The lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320) may have a function of effectively transferring micro-cracks generated on the side of the bonded wafer (10) when the separation head (200) collides with the bonded wafer (10) to the entire surface of the ion defect layer (13).
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치의 동작을 순차적으로 나타낸 도면이다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도 5 내지 도 8에서 접합웨이퍼의 두께는 과장되게 도시되었다. 접합웨이퍼의 실제 두께는 약 1 mm 내외로 제공될 수 있다. 먼저, 도 1 내지 도 3, 및 도 5를 참조하면, 로딩부(300)는 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320)을 작동시키는 로딩척 작동부(330)를 구비할 수 있다. 로딩척 작동부(330)는 하부 로딩척(310)을 작동시켜 접합웨이퍼(10)의 하면(10a)을 하방으로 흡입하는 하부 로딩척 작동부(331)와, 상부 로딩척(320)을 작동시켜 접합웨이퍼(10)의 상면(10b)을 상방으로 흡입하는 상부 로딩척 작동부(332)를 포함할 수 있다.FIGS. 5 to 8 are drawings sequentially showing the operation of an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. In order to help understand the present invention, the thickness of the bonded wafer is exaggerated in FIGS. 5 to 8. The actual thickness of the bonded wafer may be provided to be about 1 mm or less. First, referring to FIGS. 1 to 3 and FIG. 5, the loading unit (300) may be provided with a loading chuck operating unit (330) that operates a lower loading chuck (310) and an upper loading chuck (320). The loading chuck operating unit (330) may include a lower loading chuck operating unit (331) that operates the lower loading chuck (310) to suck downward the lower surface (10a) of the bonded wafer (10), and an upper loading chuck operating unit (332) that operates the upper loading chuck (320) to suck upward the upper surface (10b) of the bonded wafer (10).
하부 로딩척 작동부(331) 및 상부 로딩척 작동부(332)는 하부 로딩척(310) 및 상부 로딩척(320)에 각각 형성되는 흡입홈들(도시 생략됨)을 진공 흡입하여 음압을 형성함으로써 접합웨이퍼(10)의 하면(10a)을 하방으로 흡입하는 동시에 접합웨이퍼(10)의 상면(10b)을 상방으로 흡입하는 진공 척으로 제공될 수 있다. 하부 로딩척(310)의 상면에는 접합웨이퍼(10)의 하면(10a)이 지지되는 하부 지지판이 마련되고, 상부 로딩척(320)의 하면에는 접합웨이퍼(10)의 상면(10b)이 지지되는 상부 지지판이 마련될 수 있다. 하부 로딩척(310)의 하부 지지판 및 상부 로딩척(320)의 상부 지지판에는 상술한 흡입홈들이 반경 방향 및 둘레 방향을 따라 이격되어 다수개 형성될 수 있다. 하부 로딩척 작동부(331) 및 상부 로딩척 작동부(332)는 하부 로딩척(310) 및 상부 로딩척(320)에 인가되는 공압을 조절하는 공압 조절 장치를 포함할 수 있다.The lower loading chuck operating unit (331) and the upper loading chuck operating unit (332) may be provided as vacuum chucks that form a negative pressure by vacuum-sucking suction grooves (omitted from the drawing) formed in the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320), respectively, to thereby suck the lower surface (10a) of the bonded wafer (10) downwardly and simultaneously suck the upper surface (10b) of the bonded wafer (10) upwardly. A lower support plate may be provided on the upper surface of the lower loading chuck (310) to support the lower surface (10a) of the bonded wafer (10), and an upper support plate may be provided on the lower surface of the upper loading chuck (320) to support the upper surface (10b) of the bonded wafer (10). The lower support plate of the lower loading chuck (310) and the upper support plate of the upper loading chuck (320) may have a plurality of the above-described suction grooves formed spaced apart from each other in the radial and circumferential directions. The lower loading chuck operating unit (331) and the upper loading chuck operating unit (332) may include an air pressure control device that controls the air pressure applied to the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320).
로딩부(300)는 하부 로딩척(310)에 대해 상부 로딩척(320)을 회전 가능하게 지지하는 지지 장치(340)를 구비할 수 있다. 이하에서, '제1 방향(X)'은 분리헤드(200)가 접합웨이퍼(10)에 충격을 가하도록 이동하는 방향을 지칭하고, '제2 방향(Y)'은 수평면 상에서 제1 방향(X)에 수직한 방향을 지칭하고, '제3 방향(Z)'은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에 각각 수직인 상하 방향을 지칭한다. 지지 장치(340)는 제3 방향(Z)으로 연장되는 지지대(341)를 구비한다. 지지대(341)는 상단부에 회동축(342)을 구비한다. 상부 로딩척(320)과 결합된 상부 로딩척 작동부(332)의 상부에는 상부 로딩척 개폐판(333)이 마련될 수 있다. 상부 로딩척 개폐판(333)은 지지대(341)의 상단부에 마련된 회동축(342)을 중심으로 회동 가능하게 설치된다. 이에 따라 상부 로딩척 개폐판(333)이 회동축(342)을 중심으로 회동 동작한다.The loading unit (300) may be provided with a support device (340) that rotatably supports the upper loading chuck (320) with respect to the lower loading chuck (310). Hereinafter, the 'first direction (X)' refers to the direction in which the separation head (200) moves to impact the bonded wafer (10), the 'second direction (Y)' refers to the direction perpendicular to the first direction (X) on a horizontal plane, and the 'third direction (Z)' refers to the up-down direction perpendicular to the first direction (X) and the second direction (Y), respectively. The support device (340) has a support member (341) extending in the third direction (Z). The support member (341) has a rotation shaft (342) at an upper end. An upper loading chuck opening/closing plate (333) may be provided at an upper end of the upper loading chuck operating member (332) coupled with the upper loading chuck (320). The upper loading chuck opening plate (333) is installed so as to be rotatable around a rotation axis (342) provided at the upper end of the support (341). Accordingly, the upper loading chuck opening plate (333) rotates around the rotation axis (342).
회동축(342)은 상부 로딩척(320)의 일단을 하부 로딩척(310)의 일단에 대해 상하로 회동시키도록 마련될 수 있다. 회동축(342)은 분리헤드(200)가 접합웨이퍼(10)를 타격하는 방향과 수직한 제2 방향(Y)으로 마련될 수 있다. 이에 따라, 분리헤드(200) 전방의 접합웨이퍼(10)의 모서리 부분에 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320) 사이의 공간을 확보하고, 이에 따라 분리헤드(200)에 의해 타격되는 접합웨이퍼(10)의 측면 부분의 노출면을 확보하여 분리헤드(200)에 의한 접합웨이퍼(10)의 분리 작업을 용이하게 수행할 수 있다.The rotation shaft (342) may be provided to rotate one end of the upper loading chuck (320) up and down relative to one end of the lower loading chuck (310). The rotation shaft (342) may be provided in a second direction (Y) that is perpendicular to the direction in which the separation head (200) strikes the bonded wafer (10). Accordingly, a space between the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320) is secured at the edge portion of the bonded wafer (10) in front of the separation head (200), and accordingly, an exposed surface of the side portion of the bonded wafer (10) that is struck by the separation head (200) is secured, so that the separation work of the bonded wafer (10) by the separation head (200) can be easily performed.
상부 로딩척 개폐판(333)이 일 방향으로 회동하면, 상부 로딩척 작동부(332) 및 상부 로딩척(320)도 함께 회동하게 되고, 그에 따라 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320) 사이의 공간이 개방될 수 있다. 반대로 상부 로딩척 개폐판(333)이 타 방향으로 회동하면, 상부 로딩척 작동부(332) 및 상부 로딩척(320)도 반대 방향으로 함께 회동하여 하부 로딩척(310) 상에 상부 로딩척(320)이 마주보며 대향하도록 배치될 수 있다. 이와 같이, 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320)은 상대 이동하거나 회동 작동되어, 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320) 사이의 공간이 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 도시된 예에서는 상부 로딩척(320)이 회동하도록 구현되어 있으나, 하부 로딩척(310)이 이동 및/또는 회동하거나, 하부 로딩척(310) 및 상부 로딩척(320)이 모두 이동 및/또는 회동하도록 구현될 수도 있다.When the upper loading chuck opening/closing plate (333) rotates in one direction, the upper loading chuck operating part (332) and the upper loading chuck (320) also rotate together, and accordingly, the space between the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320) can be opened. Conversely, when the upper loading chuck opening/closing plate (333) rotates in the other direction, the upper loading chuck operating part (332) and the upper loading chuck (320) also rotate together in the opposite direction, and the upper loading chuck (320) can be arranged to face each other on the lower loading chuck (310). In this way, the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320) can move relative to each other or rotate together, and the space between the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320) can be opened or closed. In the illustrated example, the upper loading chuck (320) is implemented to rotate, but the lower loading chuck (310) may be implemented to move and/or rotate, or both the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320) may be implemented to move and/or rotate.
하부 로딩척(310) 및/또는 상부 로딩척(320)의 개폐 동작은 사용자에 의해 수동으로 수행될 수도 있고, 하부 로딩척(310) 및/또는 상부 로딩척(320)을 기구적으로 이동시키거나 회동시키는 로딩척 구동부(360)에 의해 자동으로 수행될 수도 있다. 하부 로딩척(310) 및/또는 상부 로딩척(320)을 구동하는 로딩척 구동부(360)는 구동 모터, 구동 실린더, 구동 벨트, 스크류축 기어, 베벨 기어, 구동 와이어, 리니어 가이드 등의 다양한 구동 매커니즘으로 구현될 수 있다.The opening and closing operation of the lower loading chuck (310) and/or the upper loading chuck (320) may be performed manually by a user, or may be automatically performed by a loading chuck driving unit (360) that mechanically moves or rotates the lower loading chuck (310) and/or the upper loading chuck (320). The loading chuck driving unit (360) that drives the lower loading chuck (310) and/or the upper loading chuck (320) may be implemented by various driving mechanisms such as a driving motor, a driving cylinder, a driving belt, a screw shaft gear, a bevel gear, a driving wire, a linear guide, etc.
도시된 예에서, 로딩척 구동부(360)는 상부 로딩척을 상방으로 들어 올리거나 하방으로 하강시키도록 제공된다. 일 실시예에서, 로딩부(300)는 상부 로딩척(320)의 반경 방향 외측으로 연장되어 상부 로딩척(320)의 외측으로 돌출되는 로딩척 구동로드(334)를 구비할 수 있다. 로딩척 구동부(360)는 나사부재(361)와 작동부재(362, 363)를 포함할 수 있다.In the illustrated example, the loading chuck drive unit (360) is provided to raise or lower the upper loading chuck upward. In one embodiment, the loading unit (300) may have a loading chuck drive rod (334) that extends radially outwardly of the upper loading chuck (320) and protrudes outwardly of the upper loading chuck (320). The loading chuck drive unit (360) may include a screw member (361) and operating members (362, 363).
나사부재(361)의 하단부는 지지봉(365)의 상단부에 회전 가능하게 결합된 회전 지지 브래킷(364) 상에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 나사부재(361)는 로딩척 구동로드(334)의 단부에 관통 형성되는 나사홀에 나사 결합될 수 있다. 작동부재(362, 363)는 나사부재(361)의 상단부에 회전 작동을 위해 마련되는 나사팁(362), 및/또는 나사부재(361)를 회전시키는 구동 장치(363)를 포함할 수 있다.The lower end of the screw member (361) may be rotatably coupled to a rotating support bracket (364) that is rotatably coupled to an upper end of the support rod (365). The screw member (361) may be screw-coupled to a screw hole formed through an end of the loading chuck driving rod (334). The operating member (362, 363) may include a screw tip (362) provided for rotational operation at the upper end of the screw member (361), and/or a driving device (363) that rotates the screw member (361).
지지봉(365)은 분리헤드(200)를 지지하고 분리헤드(200)의 동작을 지지하도록 마련되는 조절 장치(400)의 상면에 장착되거나, 조절 장치(400) 상에 지지된 분리헤드(200)에 장착될 수도 있다. 또는, 로딩척 구동부(360)는 조절 장치(400) 및 분리헤드(200)와 별개로 마련되는 지지 구조에 의해 지지될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서 로딩척 구동부(360)는 공간 효율을 최적화하기 위하여, 조절 장치(400) 상에 설치되어 있다. 지지봉(365)의 하단은 조절 장치(400)의 상면에 회전 가능하게 지지될 수 있다.The support bar (365) may be mounted on the upper surface of the adjustment device (400) provided to support the separation head (200) and support the operation of the separation head (200), or may be mounted on the separation head (200) supported on the adjustment device (400). Alternatively, the loading chuck drive unit (360) may be supported by a support structure provided separately from the adjustment device (400) and the separation head (200). In the embodiment of the present invention, the loading chuck drive unit (360) is installed on the adjustment device (400) in order to optimize space efficiency. The lower end of the support bar (365) may be rotatably supported on the upper surface of the adjustment device (400).
일례로, 사용자가 로딩척 구동부(360)의 나사팁(362)을 일 방향으로 회전시키면 나사부재(361)가 시계 방향(또는 반시계 방향)으로 회전하여 로딩척 구동로드(334)의 단부가 상방으로 들어 올려진다. 반대로, 사용자가 로딩척 구동부(360)의 나사팁(362)을 타 방향으로 회전시키면 나사부재(361)가 반시계 방향(또는 시계 방향)으로 회전하여 로딩척 구동로드(334)의 단부가 하강한다.For example, when a user rotates the screw tip (362) of the loading chuck drive unit (360) in one direction, the screw member (361) rotates clockwise (or counterclockwise) and the end of the loading chuck drive rod (334) is lifted upward. Conversely, when a user rotates the screw tip (362) of the loading chuck drive unit (360) in the other direction, the screw member (361) rotates counterclockwise (or clockwise) and the end of the loading chuck drive rod (334) is lowered.
나사부재(361)의 하단부는 회전 지지 브래킷(364) 상에 회전 가능하게 지지되어, 나사부재(361)의 하단 높이는 고정된 상태로 유지되고, 그에 따라 나사부재(361)의 회전시 나사부재(361)와 나사 결합된 로딩척 구동로드(334)가 스크류축 결합에 의해 상대 이동하여 승강 작동된다. 이때 회전 지지 브래킷(364)은 로딩척 구동로드(334)의 회동 작동 시에 방향이 조절되어, 로딩척 구동로드(334)가 원활하게 회동할 수 있게 된다.The lower part of the screw member (361) is rotatably supported on a rotation support bracket (364), so that the lower height of the screw member (361) is maintained in a fixed state, and accordingly, when the screw member (361) rotates, the loading chuck drive rod (334) that is screw-coupled with the screw member (361) moves relative to the screw shaft coupling to perform an up-and-down operation. At this time, the direction of the rotation support bracket (364) is adjusted when the loading chuck drive rod (334) rotates, so that the loading chuck drive rod (334) can rotate smoothly.
로딩척 구동로드(334)의 회동 각도를 크게 할 필요가 없는 경우에는 회전 지지 브래킷(364) 및 지지봉(365)을 제외하고, 나사부재(361)를 조절 장치(400) 상에 설치할 수도 있다. 로딩척 구동부(360)는 구동 장치(363)에 의해 나사부재(361)를 회전시켜 상부 로딩척(320)을 상하로 회동시킬 수도 있다. 도 4는 상부 로딩척(320)의 단부 측이 상부로 들어 올려져 있는 상태를 나타낸다. 이와 같은 상태에서 하부 로딩척(310) 상에 접합웨이퍼(10)가 로딩될 수 있다. 접합웨이퍼(10)는 사용자에 의해 수동으로 하부 로딩척(310)에 로딩될 수도 있고, 웨이퍼 이송 핸드에 의해 하부 로딩척(310) 상에 로딩될 수도 있다.If it is not necessary to increase the rotation angle of the loading chuck drive rod (334), the screw member (361) may be installed on the adjustment device (400) except for the rotation support bracket (364) and the support rod (365). The loading chuck drive unit (360) may rotate the screw member (361) by the drive device (363) to rotate the upper loading chuck (320) up and down. Fig. 4 shows a state in which the end side of the upper loading chuck (320) is lifted upward. In this state, the bonding wafer (10) may be loaded onto the lower loading chuck (310). The bonding wafer (10) may be manually loaded onto the lower loading chuck (310) by a user, or may be loaded onto the lower loading chuck (310) by a wafer transfer hand.
도 4에 도시된 바와 같이, 상부 로딩척(320)이 하부 로딩척(310)으로부터 상승한 상태에서, 로딩부(300)에 구비된 회전 스테이지(350)에 의해 하부 로딩척(310)을 회동시켜 접합웨이퍼(10)의 둘레 방향을 따라 측면부에 미세 크랙을 형성하는 과정이 물리적 충격(타격)에 의해 접합웨이퍼(10)를 분리하는 과정에 선행될 수 있다. 회전 스테이지(350)는 하부 로딩척(310)을 회전 동작시키도록 마련될 수 있다. 회전 스테이지(350)는 하부 로딩척(310)을 회전시키는 구동 모터, 구동 실린더 등의 구동 매커니즘으로 구현될 수 있다.As illustrated in FIG. 4, in a state where the upper loading chuck (320) is raised from the lower loading chuck (310), the process of forming micro-cracks on the side surface along the circumferential direction of the bonded wafer (10) by rotating the lower loading chuck (310) by the rotation stage (350) provided in the loading unit (300) may precede the process of separating the bonded wafer (10) by physical impact (impact). The rotation stage (350) may be provided to rotate the lower loading chuck (310). The rotation stage (350) may be implemented with a driving mechanism such as a driving motor or a driving cylinder that rotates the lower loading chuck (310).
회전 스테이지(350)에 의해 하부 로딩척(310)이 회전하면, 하부 로딩척(310) 상에 지지된 접합웨이퍼(10)가 회전하고, 접합웨이퍼(10)의 측면부에 미세 크랙 형성 장치가 접촉되면서 미세 크랙이 생성될 수 있다. 미세 크랙 형성 장치는 분리헤드(200) 또는 이와 다른 별개의 크랙 형성 장치로 제공될 수 있다. 분리헤드(200)의 위치를 제1 방향(X)을 따라 이동할 수 있도록 구현할 경우, 분리헤드(200)의 블레이드 블록을 접합웨이퍼(10)의 측면부에 접촉시킨 상태에서 접합웨이퍼(10)를 회전시켜 미세 크랙을 형성할 수 있다. 접합웨이퍼(10)의 회전에 의해 측면에 미세 크랙을 형성하는 과정은 그 필요성이 크지 않을 경우에는 생략될 수도 있다.When the lower loading chuck (310) is rotated by the rotation stage (350), the bonding wafer (10) supported on the lower loading chuck (310) is rotated, and a micro-crack forming device is brought into contact with the side surface of the bonding wafer (10), thereby generating micro-cracks. The micro-crack forming device may be provided by the separation head (200) or a separate crack forming device. When the position of the separation head (200) is implemented so as to be able to move along the first direction (X), the bonding wafer (10) may be rotated while the blade block of the separation head (200) is brought into contact with the side surface of the bonding wafer (10), thereby generating micro-cracks. The process of forming micro-cracks on the side surface by rotating the bonding wafer (10) may be omitted if its necessity is not great.
하부 로딩척(310)에 접합웨이퍼(10)가 로딩된 상태에서, 도 5에 도시된 바와 같이 상부 로딩척(320)을 하강시킨 후, 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320)에 의해 접합웨이퍼(10)의 하면(10a) 및 상면(10b)을 진공 흡입하는 과정이 수행될 수 있다. 회전 스테이지(350)에 의해 하부 로딩척(310)을 회전시켜 미세 크랙을 생성하는 과정이 수행된 경우, 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320)의 진공 흡입에 의해 미세 크랙이 접합웨이퍼(10)의 이온 결함층(13)으로 전이되어 후속의 분리헤드(200)에 의한 물리적 충격 인가 시에 접합웨이퍼(10)가 보다 효과적으로 분리될 수 있다.In a state where the bonded wafer (10) is loaded onto the lower loading chuck (310), as shown in FIG. 5, after the upper loading chuck (320) is lowered, a process of vacuum-sucking the lower surface (10a) and the upper surface (10b) of the bonded wafer (10) by the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320) can be performed. When a process of generating micro-cracks by rotating the lower loading chuck (310) by the rotation stage (350) is performed, the micro-cracks are transferred to the ion defect layer (13) of the bonded wafer (10) by the vacuum suction of the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320), so that the bonded wafer (10) can be separated more effectively when a physical impact is applied by the subsequent separation head (200).
접합웨이퍼(10)의 회전에 의한 미세 크랙 생성 과정이 수행되지 않더라도, 하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320)에 의해 접합웨이퍼(10)의 양면을 진공 흡입한 상태에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 분리헤드(200)에 의해 접합웨이퍼(10)의 측면 부분(15)을 타격함으로써, 분리헤드(200)의 충격력을 이온 결함층(13)으로 전이시켜 접합웨이퍼(10)의 분리를 효과적으로 수행할 수 있다. 분리헤드(200)에 의해 접합웨이퍼(10)의 측면이 가격되면, 도 8에 도시된 바와 같이 상부 로딩척(320)을 상부로 들어 올려 접합웨이퍼(10)를 이온 결함층(13)을 기준으로 하부 기판(14)과 상부 기판(15)으로 분리할 수 있다.Even if the process of generating micro-cracks by rotating the bonded wafer (10) is not performed, when both sides of the bonded wafer (10) are vacuum-sucked by the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320), as shown in FIG. 7, by striking the side portion (15) of the bonded wafer (10) by the separation head (200), the impact force of the separation head (200) is transferred to the ion defect layer (13), so that the bonded wafer (10) can be effectively separated. When the side of the bonded wafer (10) is struck by the separation head (200), as shown in FIG. 8, the upper loading chuck (320) can be lifted upward to separate the bonded wafer (10) into the lower substrate (14) and the upper substrate (15) based on the ion defect layer (13).
하부 로딩척(310)과 상부 로딩척(320)의 진공 흡입력에 의해 분리헤드(200)의 충격으로 인한 손상을 감소하는 효과는 분리헤드(200)에 충격을 흡수하는 패드를 적용하는 것에 의해 보다 강화될 수 있다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 분리헤드를 나타낸 사시도이다. 도 1 내지 도 3, 및 도 9를 참조하면, 접합웨이퍼(10)에 가해지는 분리헤드(200)의 충격력 및 이동 거리를 적정 범위 내로 제한하도록, 분리헤드(200)는 블레이드 홀더(210), 블레이드 블록(220), 충격 흡수 패드(230), 및 블레이드 해머(240)를 포함하여 구성될 수 있다.The effect of reducing damage to the separation head (200) due to the impact of the vacuum suction force of the lower loading chuck (310) and the upper loading chuck (320) can be further enhanced by applying a pad that absorbs impact to the separation head (200). FIG. 9 is a perspective view showing a separation head constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 to 3 and FIG. 9, the separation head (200) can be configured to include a blade holder (210), a blade block (220), a shock absorbing pad (230), and a blade hammer (240) so as to limit the impact force and movement distance of the separation head (200) applied to the bonded wafer (10) within an appropriate range.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 블레이드 홀더를 나타낸 분해 사시도이다. 도 1 내지 도 3, 도 9 및 도 10을 참조하면, 블레이드 홀더(210)는 블레이드 블록(220), 충격 흡수 패드(230) 및 블레이드 해머(240)를 수용하기 위한 수용홈(210a)을 구비할 수 있다. 수용홈(210a)은 제1 방향(X)을 따라 블레이드 홀더(210)를 관통하도록 형성될 수 있다.FIG. 10 is an exploded perspective view showing a blade holder constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 to 3, 9 and 10, the blade holder (210) may have a receiving groove (210a) for receiving a blade block (220), a shock absorbing pad (230) and a blade hammer (240). The receiving groove (210a) may be formed to penetrate the blade holder (210) along the first direction (X).
블레이드 홀더(210)는 하부 홀더(211)와, 하부 홀더(211)의 상부에 결합되는 상부 홀더(212), 그리고 하부 홀더(211) 및 상부 홀더(212)의 후방에 결합되는 후방 엔드 플레이트(213)를 포함할 수 있다. 하부 홀더(211)는 블레이드 홀더(210)의 바닥면과 양 측면을 형성할 수 있다. 상부 홀더(212)는 블레이드 홀더(210)의 상면을 형성할 수 있다. 후방 엔드 플레이트(213)는 블레이드 홀더(210)의 후면을 형성할 수 있다. 하부 홀더(211), 상부 홀더(212), 및 후방 엔드 플레이트(213)에는 각각 다수의 체결공(211f, 212a, 212b, 213b, 213c)이 형성되어 볼트(214) 등의 결합 부재에 의해 결합될 수 있다.The blade holder (210) may include a lower holder (211), an upper holder (212) coupled to the upper portion of the lower holder (211), and a rear end plate (213) coupled to the rear portions of the lower holder (211) and the upper holder (212). The lower holder (211) may form a bottom surface and two side surfaces of the blade holder (210). The upper holder (212) may form an upper surface of the blade holder (210). The rear end plate (213) may form a rear surface of the blade holder (210). A plurality of fastening holes (211f, 212a, 212b, 213b, 213c) are formed in each of the lower holder (211), the upper holder (212), and the rear end plate (213), and may be coupled by a fastening member such as a bolt (214).
하부 홀더(211)는 베이스 플레이트(211a)와, 베이스 플레이트(211a)의 양 측에 제3 방향(Z)으로 돌출 형성되는 한 쌍의 측면 플레이트(211b, 211c)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 측면 플레이트(211b, 211c)는 제1 방향(X)으로 연장되게 형성될 수 있다. 한 쌍의 측면 플레이트(211b, 211c)와 베이스 플레이트(211a)에 의해 블레이드 블록(220) 및 블레이드 해머(240)와 대응되는 형상의 수용홈(210a)이 형성될 수 있다. 베이스 플레이트(211a)와, 한 쌍의 측면 플레이트(211b, 211c), 및 상부 홀더(212)는 블레이드 블록(220)이 수용되는 블록 수용홈(211d)과, 블레이드 해머(240)가 수용되는 해머 수용홈(211e)을 제공할 수 있다.The lower holder (211) may include a base plate (211a) and a pair of side plates (211b, 211c) that are formed to protrude in a third direction (Z) on both sides of the base plate (211a). The pair of side plates (211b, 211c) may be formed to extend in the first direction (X). An accommodation groove (210a) having a shape corresponding to a blade block (220) and a blade hammer (240) may be formed by the pair of side plates (211b, 211c) and the base plate (211a). The base plate (211a), the pair of side plates (211b, 211c), and the upper holder (212) may provide a block accommodation groove (211d) in which the blade block (220) is accommodated, and a hammer accommodation groove (211e) in which the blade hammer (240) is accommodated.
블레이드 블록(220)이 접합웨이퍼(10)의 측면으로 접근할 수 있도록, 블레이드 홀더(210)는 접합웨이퍼(10)의 측면과 대향하는 수용홈(210a)의 전단부(210b)가 개구될 수 있다. 수용홈(210a)의 후단부(210c)는 블레이드 해머(240)의 후단부가 돌출될 수 있도록 개구될 수 있다. 한 쌍의 측면 플레이트(211b, 211c)의 전면부에는 수용홈(210a)의 전단부(210b)를 사이에 두고 양 측에 각각 전방 단턱(210d, 210e)이 형성될 수 있다. 한 쌍의 측면 플레이트(211b, 211c)의 후방부에는 수용홈(210a)의 후단부(210c)를 사이에 두고 양 측에 각각 후방 단턱(210f, 210g)이 형성될 수 있다. 이에 따라 수용홈(210a)은 제2 방향(Y)을 기준으로, 전단부(210b)와 후단부(210c)에서의 너비가 상대적으로 작고, 전단부(210b)와 후단부(210c) 사이에서의 너비가 상대적으로 크게 형성될 수 있다.In order for the blade block (220) to approach the side of the bonded wafer (10), the blade holder (210) may have a front end (210b) of an accommodation groove (210a) facing the side of the bonded wafer (10) opened. The rear end (210c) of the accommodation groove (210a) may be opened so that the rear end of the blade hammer (240) may protrude. Front steps (210d, 210e) may be formed on both sides, with the front end (210b) of the accommodation groove (210a) interposed therebetween, on the front end of the pair of side plates (211b, 211c). Rear steps (210f, 210g) may be formed on both sides, with the rear end (210c) of the accommodation groove (210a) interposed therebetween, on the rear end of the pair of side plates (211b, 211c). Accordingly, the receiving home (210a) can be formed with a relatively small width at the front end (210b) and the rear end (210c) and a relatively large width between the front end (210b) and the rear end (210c) with respect to the second direction (Y).
상부 홀더(212)는 하부 홀더(211)의 대응되는 형상으로 제공될 수 있다. 상부 홀더(212)는 대략 직사각형의 판재 형상으로 제공될 수 있다. 후방 엔드 플레이트(213)는 하부 홀더(211)와 상부 홀더(212)의 후면과 대응되는 직사각형의 판재 형상으로 제공될 수 있다. 후방 엔드 플레이트(213)의 중심부에는 블레이드 해머(240)가 삽입될 수 있는 통공(213a)이 제1 방향(X)으로 관통 형성될 수 있다.The upper holder (212) may be provided in a shape corresponding to that of the lower holder (211). The upper holder (212) may be provided in a substantially rectangular plate shape. The rear end plate (213) may be provided in a rectangular plate shape corresponding to the rear surfaces of the lower holder (211) and the upper holder (212). A through hole (213a) into which a blade hammer (240) may be inserted may be formed penetrating in the first direction (X) at the center of the rear end plate (213).
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 블레이드 블록을 나타낸 사시도이다. 도 1 내지 도 3, 도 9 및 도 11을 참조하면, 블레이드 블록(220)은 수용홈(210a)에 삽입되어 수용홈(210a)을 따라 전후 방향으로 이동 가능하게 마련될 수 있다. 블레이드 블록(220)의 이동 거리는 대략 1 mm 내지 3 mm 범위 이내가 되도록 설정될 수 있다. 블레이드 블록(220)의 전단부는 수용홈(210a)의 전단부(210b)를 통해 일부가 노출될 수 있다.FIG. 11 is a perspective view showing a blade block constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 to 3, 9, and 11, a blade block (220) may be inserted into a receiving groove (210a) and may be provided to move forward and backward along the receiving groove (210a). The moving distance of the blade block (220) may be set to be within a range of approximately 1 mm to 3 mm. A portion of a front end of the blade block (220) may be exposed through a front end (210b) of the receiving groove (210a).
블레이드 블록(220)은 블레이드 헤드(221, 222)와, 한 쌍의 블레이드 스토퍼(223, 224)를 포함할 수 있다. 블레이드 헤드(221, 222)는 헤드 본체(221)와, 헤드 본체(221)의 전방부에 마련되는 충격팁(222)을 구비할 수 있다. 접합웨이퍼(10)의 분리에 효과적인 접합웨이퍼(10)의 특정한 측면 부위(높이)에 충격력을 집중시키기 위하여, 충격팁(222)은 접합웨이퍼(10)를 향하는 방향으로 두께가 감소하도록 마련될 수 있다. 이에 따라 충격팁(222)의 선단부(222a)는 날카로운 모서리면을 가지도록 제공된다.The blade block (220) may include a blade head (221, 222) and a pair of blade stoppers (223, 224). The blade head (221, 222) may have a head body (221) and an impact tip (222) provided at a front portion of the head body (221). In order to concentrate an impact force on a specific side portion (height) of the bonded wafer (10) that is effective in separating the bonded wafer (10), the impact tip (222) may be provided so that its thickness decreases in a direction toward the bonded wafer (10). Accordingly, the front end (222a) of the impact tip (222) is provided to have a sharp edge surface.
한 쌍의 블레이드 스토퍼(223, 224)는 블레이드 헤드(221, 222)의 양 측면에 측방으로 돌출 형성될 수 있다. 한 쌍의 블레이드 스토퍼(223, 224)는 제1 방향(X)을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 한 쌍의 블레이드 스토퍼(223, 224)는 대략 직사각형 단면의 기둥 형상으로 제공될 수 있다. 한 쌍의 블레이드 스토퍼(223, 224)의 전면과 후면은 각각 블레이드 블록(220)이 블레이드 홀더(210)의 수용홈(210a) 내에서 소정의 거리 이내로 이동하도록 제한하는 역할을 할 수 있다.A pair of blade stoppers (223, 224) may be formed to protrude laterally on both sides of the blade head (221, 222). The pair of blade stoppers (223, 224) may be formed to extend along the first direction (X). The pair of blade stoppers (223, 224) may be provided in a columnar shape with an approximately rectangular cross-section. The front and rear sides of the pair of blade stoppers (223, 224) may each serve to limit the blade block (220) to move within a predetermined distance within the receiving groove (210a) of the blade holder (210).
블레이드 스토퍼(223, 224)는 블레이드 헤드(221, 222)의 일 측면에 제2 방향(Y)으로 돌출 형성되는 제1 블레이드 스토퍼(223)와, 블레이드 헤드(221, 222)의 타 측면에 제1 블레이드 스토퍼(223)와 반대되는 제2 방향(Y)으로 돌출 형성되는 제2 블레이드 스토퍼(224)를 포함할 수 있다. 블레이드 스토퍼(223, 224)는 충격 흡수 패드(230)에 의해 완충되어 블레이드 블록(220)의 이동 거리를 제한할 수 있다.The blade stopper (223, 224) may include a first blade stopper (223) that is formed to protrude in a second direction (Y) on one side of the blade head (221, 222), and a second blade stopper (224) that is formed to protrude in a second direction (Y) opposite to the first blade stopper (223) on the other side of the blade head (221, 222). The blade stopper (223, 224) may be cushioned by a shock absorbing pad (230) to limit the movement distance of the blade block (220).
충격 흡수 패드(230)는 블레이드 블록(220)의 이동 거리를 제한하도록 블레이드 홀더(210)와 블레이드 블록(220) 사이에 개재될 수 있다. 충격 흡수 패드(230)는 블레이드 스토퍼(223, 224)의 전면(223a, 224a)과 블레이드 홀더(210)의 전방 단턱(210d, 210e) 사이에 개재되는 전방 충격 흡수 패드(231a, 231b)와, 블레이드 스토퍼(223, 224)의 후면(223b, 224b)과 블레이드 홀더(210)의 후방 단턱(210f, 210g) 사이에 개재되는 후방 충격 흡수 패드(232a, 232b)를 포함할 수 있다.A shock absorbing pad (230) may be interposed between the blade holder (210) and the blade block (220) to limit the movement distance of the blade block (220). The shock absorbing pad (230) may include a front shock absorbing pad (231a, 231b) interposed between the front (223a, 224a) of the blade stopper (223, 224) and the front step (210d, 210e) of the blade holder (210), and a rear shock absorbing pad (232a, 232b) interposed between the rear (223b, 224b) of the blade stopper (223, 224) and the rear step (210f, 210g) of the blade holder (210).
전방 충격 흡수 패드(231a, 231b)는 제1 블레이드 스토퍼(223)의 전면(223a)과 블레이드 홀더(210)의 일측 전방 영역에 마련된 제1 전방 단턱(210e) 사이에 개재되는 제1 전방 충격 흡수 패드(231a), 및 제2 블레이드 스토퍼(224)의 전면(224a)과 블레이드 홀더(210)의 타측 전방 영역에 마련된 제2 전방 단턱(210d) 사이에 개재되는 제2 전방 충격 흡수 패드(231b)를 포함할 수 있다.The front shock absorbing pads (231a, 231b) may include a first front shock absorbing pad (231a) interposed between the front surface (223a) of the first blade stopper (223) and a first front step (210e) provided on one side of the front region of the blade holder (210), and a second front shock absorbing pad (231b) interposed between the front surface (224a) of the second blade stopper (224) and a second front step (210d) provided on the other side of the front region of the blade holder (210).
후방 충격 흡수 패드(232a, 232b)는 제1 블레이드 스토퍼(223)의 후면(223b)과 블레이드 홀더(210)의 일측 후방 영역에 마련된 제1 후방 단턱(210g) 사이에 개재되는 제1 후방 충격 흡수 패드(232a), 및 제2 블레이드 스토퍼(224)의 후면(224b)과 블레이드 홀더(210)의 타측 후방 영역에 마련된 제2 후방 단턱(210f) 사이에 개재되는 제2 후방 충격 흡수 패드(232b)를 포함할 수 있다.The rear shock absorbing pads (232a, 232b) may include a first rear shock absorbing pad (232a) interposed between the rear surface (223b) of the first blade stopper (223) and a first rear step (210g) provided on one rear area of the blade holder (210), and a second rear shock absorbing pad (232b) interposed between the rear surface (224b) of the second blade stopper (224) and a second rear step (210f) provided on the other rear area of the blade holder (210).
블레이드 해머(240)에 의해 전달되는 블레이드 블록(220)의 충격팁(블레이드 날)의 충격은 충격 흡수 패드(230)의 쿠션에 흡수되며, 미세한 이동 및 충격량을 구현할 수 있다. 이에 따라 블레이드 블록(220)에 의한 타격 깊이 및 충격량을 적정 범위(예컨대 1 mm 내지 2 mm) 이내로 억제함으로써, 접합웨이퍼의 분리시 타격점의 깨짐 및 웨이퍼 크랙 등의 파손을 방지할 수 있다.The impact of the impact tip (blade edge) of the blade block (220) transmitted by the blade hammer (240) is absorbed by the cushion of the impact absorbing pad (230), and minute movement and impact amount can be implemented. Accordingly, by suppressing the impact depth and impact amount by the blade block (220) within an appropriate range (e.g., 1 mm to 2 mm), breakage of the impact point and damage such as wafer cracks can be prevented during separation of the bonded wafer.
블레이드 블록(220)이 전방으로 이동하는 거리를 효과적으로 제한하는 동시에, 블레이드 블록(220)이 접합웨이퍼(10)에 충돌한 후 후방으로 작용하는 반발력을 효과적으로 완충하기 위하여, 전방 충격 흡수 패드(231a, 231b)는 전후 방향인 제1 방향(X)을 기준으로 후방 충격 흡수 패드(232a, 232b)의 제2 두께(T2)보다 얇은 제1 두께(T1)로 형성될 수 있다. 바람직한 실시예로, 블레이드 블록(220)의 이동 거리 및 충격력을 효과적으로 제한하기 위하여, 충격 흡수 패드(230)는 EPDM(Ethylene Propylene Diene Terpolymer)을 포함하는 탄성 중합체 소재로 이루어질 수 있으나, 다른 충격 흡수성의 재질이 사용될 수도 있다.In order to effectively limit the distance that the blade block (220) moves forward and at the same time effectively buffer the repulsive force acting backward after the blade block (220) collides with the bonded wafer (10), the front shock-absorbing pads (231a, 231b) may be formed with a first thickness (T1) thinner than the second thickness (T2) of the rear shock-absorbing pads (232a, 232b) with respect to the first direction (X) that is the forward-backward direction. In a preferred embodiment, in order to effectively limit the moving distance and impact force of the blade block (220), the shock-absorbing pads (230) may be made of an elastic polymer material including EPDM (Ethylene Propylene Diene Terpolymer), but other shock-absorbing materials may also be used.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 블레이드 해머를 나타낸 사시도이다. 도 1 내지 도 3, 도 9, 도 11 및 도 12를 참조하면, 블레이드 해머(240)는 블레이드 블록(220)을 타격하여 블레이드 블록(220)을 접합웨이퍼(10)의 측면으로 타격시킬 수 있다. 블레이드 해머(240)는 로딩척 작동부(330)가 상부 로딩척(320)을 작동시켜 접합웨이퍼(10)의 상면(10b)이 상방으로 흡인되고 하부 로딩척(310)을 작동시켜 접합웨이퍼(10)의 하면(10a)이 하방으로 흡인되는 상태에서, 블레이드 블록(220)을 타격하여 접합웨이퍼(10)의 측면을 타격시키도록 제공될 수 있다.FIG. 12 is a perspective view showing a blade hammer constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 to 3, FIG. 9, FIG. 11, and FIG. 12, the blade hammer (240) can strike the blade block (220) to strike the blade block (220) toward the side of the bonded wafer (10). The blade hammer (240) can be provided to strike the blade block (220) to strike the side of the bonded wafer (10) when the loading chuck operating unit (330) operates the upper loading chuck (320) to suck the upper surface (10b) of the bonded wafer (10) upward and the lower loading chuck (310) to suck the lower surface (10a) of the bonded wafer (10) downward.
블레이드 해머(240)는 작동로드(241), 타격 해머 몸체(242), 작동 핸들(243), 및 탄성체(244)를 포함할 수 있다. 작동로드(241)는 블레이드 헤드(221, 222)의 후방에 배치되고, 수용홈(210a)의 후단부(210c)를 통해 연장되어 외부로 노출될 수 있다. 타격 해머 몸체(242)는 작동로드(241)의 전방에 결합되어 탄성체(244)의 탄성 복원력에 의해 블레이드 블록(220)의 후면을 타격할 수 있다. 작동 핸들(243)은 사용자가 손으로 파지하여 작동로드(241)를 후방으로 용이하게 잡아 당길 수 있도록, 작동로드(241)의 후방에 마련될 수 있다. 탄성체(244)는 작동로드(241)가 후방으로 가압될 때 압축되도록 타격 해머 몸체(242)와 블레이드 홀더(210)의 후방 엔드 플레이트(213) 사이에 개재될 수 있다.The blade hammer (240) may include an operating rod (241), a striking hammer body (242), an operating handle (243), and an elastic body (244). The operating rod (241) may be arranged at the rear of the blade head (221, 222) and may extend through the rear end (210c) of the receiving groove (210a) to be exposed to the outside. The striking hammer body (242) may be coupled to the front of the operating rod (241) and may strike the rear of the blade block (220) by the elastic restoring force of the elastic body (244). The operating handle (243) may be provided at the rear of the operating rod (241) so that a user may easily pull the operating rod (241) rearward by holding it with his/her hand. The elastic body (244) may be interposed between the striking hammer body (242) and the rear end plate (213) of the blade holder (210) so as to be compressed when the operating rod (241) is pushed rearward.
사용자가 작동 핸들(243)을 손으로 잡아 당긴 후 놓으면, 작동 핸들(243)에 결합된 작동로드(241)가 후방으로 당겨져 탄성체(244)가 압축된다. 이 상태에서 사용자가 작동 핸들(243)을 놓으면, 압축된 탄성체(244)의 탄성 복원력에 의해 탄성체(244)가 타격 해머 몸체(242)를 전방으로 밀게 되고, 그에 따라 타격 해머 몸체(242)가 블레이드 블록(220)의 후면을 타격하여 블레이드 블록(220)을 전방으로 이동시키게 된다.When a user pulls and then releases the operating handle (243), the operating rod (241) coupled to the operating handle (243) is pulled backwards, thereby compressing the elastic body (244). In this state, when the user releases the operating handle (243), the elastic body (244) pushes the striking hammer body (242) forward due to the elastic restoring force of the compressed elastic body (244), and accordingly, the striking hammer body (242) strikes the rear of the blade block (220) to move the blade block (220) forward.
이에 따라 블레이드 블록(220)이 접합웨이퍼(10)의 측면을 타격함에 따라, 접합웨이퍼(10)는 이온 결함층(13)을 경계면으로 하부 기판(14)과 상부 기판(15)으로 분리될 수 있다. 사용자가 작동로드(241)를 후방으로 잡아 당기는 거리에 따라 블레이드 해머(240)가 블레이드 블록(220)에 가하는 충격량이 변화하지만, 충격 흡수 패드(230)에 의해 블레이드 블록(220)의 이동 거리와 충격량이 완충되기 때문에 접합웨이퍼(10)의 측면에 과도하지 않은 적절한 힘을 가하여 접합웨이퍼(10)를 분리할 수 있다.Accordingly, as the blade block (220) strikes the side of the bonded wafer (10), the bonded wafer (10) can be separated into the lower substrate (14) and the upper substrate (15) with the ion defect layer (13) as the boundary. The amount of impact that the blade hammer (240) applies to the blade block (220) varies depending on the distance that the user pulls the operating rod (241) backward, but since the movement distance and impact of the blade block (220) are buffered by the shock absorbing pad (230), the bonded wafer (10) can be separated by applying an appropriate amount of force that is not excessive to the side of the bonded wafer (10).
도시된 실시예에서는 블레이드 해머(240)에 작동 핸들(243)이 마련되어 블레이드 작동부를 구현하도록 되어 있으나, 블레이드 작동부는 작동로드(241)를 전후 방향인 제1 방향(X)으로 구동하는 작동로드 구동부로 제공될 수도 있다. 작동로드 구동부는 작동로드(241)를 전방으로 이동시켜 블레이드 블록(220)을 타격하도록 구성될 수 있다.In the illustrated embodiment, the blade hammer (240) is provided with an operating handle (243) to implement a blade operating unit, but the blade operating unit may also be provided as an operating rod driving unit that drives an operating rod (241) in a first direction (X) that is a forward-backward direction. The operating rod driving unit may be configured to move the operating rod (241) forward to strike the blade block (220).
분리헤드(200)의 충돌에 의해 접합웨이퍼(10)를 효과적으로 분리하기 위해서는 블레이드 블록(220)의 충격팁(222)이 접합웨이퍼(10)를 타격하는 위치(높이)를 정확하게 설정할 필요가 있다. 접합웨이퍼(10)의 효과적인 분리를 위해서는 충격팁(222)에 의해 접합웨이퍼(10) 내의 이온 결함층(13)의 높이보다 높고 제2 웨이퍼(12)의 상면(10b)보다 낮은 위치를 타격하는 것이 바람직하다. 이하에서 접합웨이퍼(10)에 가해지는 분리헤드(200)의 충돌 위치/높이, 및 충격량을 적정하게 제어하기 위한 실시예에 대해 설명한다.In order to effectively separate the bonded wafer (10) by the impact of the separation head (200), it is necessary to accurately set the position (height) at which the impact tip (222) of the blade block (220) strikes the bonded wafer (10). In order to effectively separate the bonded wafer (10), it is preferable to strike a position higher than the height of the ion defect layer (13) in the bonded wafer (10) and lower than the upper surface (10b) of the second wafer (12) by the impact tip (222). Hereinafter, an embodiment for appropriately controlling the impact position/height and impact amount of the separation head (200) applied to the bonded wafer (10) will be described.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치를 구성하는 측정부 및 구동 스테이지를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치는 측정부(500) 및 조절 장치(400)를 더 포함할 수 있다. 측정부(500)는 블레이드 블록(220)을 기준으로 하는 접합웨이퍼(10)의 측면의 위치, 거리, 높이, 및 방향 중의 적어도 하나를 포함하는 접합웨이퍼 정보를 측정할 수 있다. 도시된 예에서, 측정부(500)는 블레이드 홀더(210)의 전면부에 마련되어 있으나, 조절 장치(400) 상에 지지되거나 별개의 지지 구조 상에 지지될 수도 있다.FIG. 13 and FIG. 14 are drawings for explaining a measuring unit and a driving stage constituting an ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention. The ion implantation bonded wafer separation device according to an embodiment of the present invention may further include a measuring unit (500) and a control device (400). The measuring unit (500) may measure bonded wafer information including at least one of a position, a distance, a height, and a direction of a side surface of the bonded wafer (10) based on the blade block (220). In the illustrated example, the measuring unit (500) is provided on the front side of the blade holder (210), but may also be supported on the control device (400) or on a separate support structure.
조절 장치(400)는 측정부(500)에 의해 획득되는 접합웨이퍼 정보를 기초로, 접합웨이퍼(10)에 대한 분리헤드(200)의 위치, 거리, 높이, 방향, 및/또는 블레이드 블록의 충격 세기 등을 조절하여 분리헤드(200)에 의한 충격량을 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 조절 장치(400)는 분리헤드(200)를 수평 방향 및 상하 방향으로 구동하는 구동 스테이지(410)를 포함할 수 있다. 구동 스테이지(410)는 일례로, X-Y 스테이지와, X-Y 스테이지에 의해 이동 가능한 이동 몸체, 이동 몸체에서 상하 높이 조절 가능하게 마련되는 높이 조절 장치로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구동 스테이지(410)는 구동 모터, 구동 실린더, 스크류축, 구동 와이어/윈치 등의 다양한 구동 매커니즘에 의해 분리헤드(200)를 다축 방향으로 구동하도록 제공될 수 있다.The control device (400) can control the amount of impact by the separation head (200) by controlling the position, distance, height, direction, and/or impact intensity of the blade block of the separation head (200) with respect to the bonded wafer (10) based on the bonded wafer information acquired by the measurement unit (500). In one embodiment, the control device (400) can include a driving stage (410) that drives the separation head (200) in the horizontal direction and the vertical direction. The driving stage (410) can be implemented as, for example, an X-Y stage, a moving body movable by the X-Y stage, and a height adjustment device provided in the moving body to be able to adjust the vertical height, but is not limited thereto. The driving stage (410) can be provided to drive the separation head (200) in multiple directions by various driving mechanisms such as a driving motor, a driving cylinder, a screw shaft, and a driving wire/winch.
측정부(500)는 예컨대, 접합웨이퍼의 측면부에 대한 영상을 획득하여 분석하는 영상 획득/분석 장치, 레이저 센서 등의 거리센서, 리미트 센서, 적외선 센서, 초음파 센서 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 측정부(500)는 분리헤드(200)의 충격팁의 선단부와 접합웨이퍼(10)의 측면 간의 제1 방향(X)으로의 제1 거리(D1), 이온 결함층(13)과 분리헤드(200)의 충격팁의 선단부 간의 제3 방향(Z)으로의 제2 거리(높이차)(D2), 및/또는 분리헤드(200)의 제1 방향(X)으로의 중심축과 접합웨이퍼(10)의 제1 방향(X)으로의 중심 간의 제3 거리(D3) 등을 측정할 수 있다. 측정부(500)에 의해 획득되는 측정값은 구동 스테이지(410)에 의해 분리헤드(20)의 3축 위치, 방향, 높이 등을 조정하기 위한 입력 변수로 활용될 수 있다.The measuring unit (500) may be, for example, an image acquisition/analysis device that acquires and analyzes an image of the side surface of the bonded wafer, a distance sensor such as a laser sensor, a limit sensor, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, or the like, but is not limited thereto. The measuring unit (500) may measure a first distance (D1) in the first direction (X) between the tip of the impact tip of the separation head (200) and the side surface of the bonded wafer (10), a second distance (height difference) (D2) in the third direction (Z) between the ion defect layer (13) and the tip of the impact tip of the separation head (200), and/or a third distance (D3) between the central axis of the separation head (200) in the first direction (X) and the center of the bonded wafer (10) in the first direction (X). The measurement values obtained by the measurement unit (500) can be used as input variables for adjusting the three-axis position, direction, height, etc. of the separation head (20) by the driving stage (410).
도 13 및 도 14의 실시예에 의하면, 접합웨이퍼의 지름이나 높이, 로딩부 내에서의 배치 위치 등에 미세한 변화가 발생하더라도, 접합웨이퍼의 지름, 높이, 배치 위치 등의 상황에 따라 적응적으로 분리헤드(200)의 위치, 방향, 높이, 충격량(예컨대, 구동 장치에 의해 블레이드 블록에 가해지는 구동값) 등을 조정함으로써, 접합웨이퍼의 측면에 항상 일정한 충격량이 가해지도록 할 수 있다. 이에 따라 접합웨이퍼의 지름, 높이, 배치 위치 등의 증감으로 인해 분리헤드에 의한 물리적 충격이 감소하여 접합웨이퍼의 분리 성능이 저감되거나, 접합웨이퍼에 과도한 충격력이 작용하여 접합웨이퍼의 측면이나 분리된 경계면에 손상이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.According to the embodiments of FIGS. 13 and 14, even if there is a slight change in the diameter or height of the bonded wafer, the arrangement position within the loading section, etc., the position, direction, height, impact amount (e.g., a driving value applied to the blade block by a driving device), etc. of the separation head (200) can be adaptively adjusted according to the circumstances of the diameter, height, and arrangement position of the bonded wafer, thereby ensuring that a constant impact amount is always applied to the side surface of the bonded wafer. Accordingly, it is possible to effectively prevent the physical impact by the separation head from being reduced due to an increase or decrease in the diameter, height, and arrangement position of the bonded wafer, thereby reducing the separation performance of the bonded wafer, or the bonded wafer from being damaged due to excessive impact force being applied to the side surface or separated boundary surface of the bonded wafer.
본 발명에서 특정 구조적 및 기능적 세부 사항을 포함하는 다양한 실시예들은 예시적인 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 상술된 것으로 한정되지 않으며, 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용된 용어는 일부 실시예를 설명하기 위한 것이며 실시예를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 예를 들어, 단수형 단어 및 상기는 문맥상 달리 명확하게 나타내지 않는 한 복수형도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.The various embodiments including specific structural and functional details in the present invention are exemplary. Therefore, the embodiments of the present invention are not limited to those described above, and may be implemented in various other forms. In addition, the terminology used in the present invention is for the purpose of describing some embodiments and is not to be construed as limiting the embodiments. For example, the singular words and the above may be construed to include the plural unless the context clearly indicates otherwise.
본 발명에서, 달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 이러한 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 맥락에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다.In the present invention, unless otherwise defined, all terms used in this specification, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which such concepts belong. In addition, commonly used terms, such as terms defined in dictionaries, should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant technology.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the present invention has been described in connection with some embodiments herein, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made therein without departing from the scope of the present invention. Furthermore, such modifications and changes should be considered to fall within the scope of the claims appended hereto.
10: 접합웨이퍼
11: 제1 웨이퍼
12: 제2 웨이퍼
13: 이온 결함층
14: 하부 기판
15: 상부 기판
100: 이온주입 접합웨이퍼 분리 장치
200: 분리헤드
210: 블레이드 홀더
210a: 수용홈
210b: 수용홈의 전단부
210c: 수용홈의 후단부
210d, 210e: 전방 단턱
210f, 210g: 후방 단턱
211: 하부 홀더
211a: 베이스 플레이트
211b, 211c: 측면 플레이트
211d: 블록 수용홈
211e: 해머 수용홈
212: 상부 홀더
213: 후방 엔드 플레이트
213a: 통공
214: 볼트
220: 블레이드 블록
221: 헤드 본체
222: 충격팁
222a: 충격팁의 선단부
223, 224: 블레이드 스토퍼
230: 충격 흡수 패드
231: 전방 충격 흡수 패드
231a: 제1 전방 충격 흡수 패드
231b: 제2 전방 충격 흡수 패드
232: 후방 충격 흡수 패드
232a: 제1 후방 충격 흡수 패드
232b: 제2 후방 충격 흡수 패드
240: 블레이드 해머
241: 작동로드
242: 타격 해머 몸체
243: 작동 핸들
244: 탄성체
300: 로딩부
310: 하부 로딩척
320: 상부 로딩척
330: 로딩척 작동부
331: 하부 로딩척 작동부
332: 상부 로딩척 작동부
333: 상부 로딩척 개폐판
334: 로딩척 구동로드
340: 지지 장치
341: 지지대
342: 회동축
350: 회전 스테이지
360: 로딩척 구동부
361: 나사부재
362: 나사팁
363: 구동 장치
364: 회전 지지 브래킷
365: 지지봉
400: 조절 장치
410: 구동 스테이지
500: 측정부10: Bonding wafer
11: 1st wafer
12: 2nd wafer
13: Ion defect layer
14: Lower substrate
15: Top board
100: Ion implantation bonding wafer separation device
200: Separation head
210: Blade Holder
210a: Reception Home
210b: Front end of the receiving home
210c: Rear end of the receiving home
210d, 210e: Front step
210f, 210g: Rear tuck
211: Lower holder
211a: Base Plate
211b, 211c: Side plates
211d: Block receiving home
211e: Hammer receiving home
212: Upper holder
213: Rear end plate
213a: Public space
214: Volt
220: Blade Block
221: Head body
222: Shock Tip
222a: Tip of the impact tip
223, 224: Blade Stopper
230: Shock absorbing pad
231: Front shock absorber pad
231a: First front shock absorbing pad
231b: Second front shock absorbing pad
232: Rear shock absorber pad
232a: 1st rear shock absorber pad
232b: 2nd rear shock absorber pad
240: Blade Hammer
241: Operating load
242: Strike hammer body
243: Operating handle
244: Elastic
300: Loading section
310: Lower loading chuck
320: Top loading chuck
330: Loading chuck operating part
331: Lower loading chuck operating part
332: Upper loading chuck operating part
333: Upper loading chuck opening plate
334: Loading chuck drive rod
340: Support device
341: Support
342: Rotation axis
350: Rotating Stage
360: Loading chuck drive unit
361: Screw member
362: Screw tip
363: Drive Unit
364: Rotating support bracket
365: Support Rod
400: Control device
410: Drive Stage
500: Measuring section
Claims (5)
상기 분리헤드는
수용홈을 구비하고, 상기 접합웨이퍼의 측면과 대향하는 상기 수용홈의 전단부가 개구된 블레이드 홀더;
상기 수용홈에 삽입되어 상기 수용홈을 따라 전후 방향으로 이동 가능하게 마련되고, 상기 수용홈의 전단부를 통해 일부가 노출되는 블레이드 블록; 및
상기 블레이드 블록의 이동 거리를 제한하도록 상기 블레이드 홀더 내에 마련되는 충격 흡수 패드;를 포함하고,
상기 블레이드 블록은
상기 접합웨이퍼를 향하는 방향으로 두께가 감소하는 충격팁을 구비하는 블레이드 헤드; 및
상기 블레이드 헤드의 측면에 측방으로 돌출 형성되는 블레이드 스토퍼;를 구비하고,
상기 충격 흡수 패드는
상기 블레이드 블록에 의해 가해지는 충격을 흡수하도록 상기 블레이드 스토퍼의 전면과 상기 블레이드 홀더의 전방 단턱 사이에 개재되는 전방 충격 흡수 패드;를 포함하고,
상기 블레이드 스토퍼는 상기 전방 충격 흡수 패드에 의해 완충되어 상기 블레이드 블록의 전방으로의 이동 거리를 제한하는
이온주입 접합웨이퍼 분리 장치.A separation head is provided to separate an upper substrate on an ion defect layer existing in the second wafer and a lower substrate below the ion defect layer by impacting the side of a bonded wafer in which a second wafer is bonded on a first wafer;
The above separation head
A blade holder having a receiving groove, the front end of the receiving groove being opened so as to face the side surface of the bonded wafer;
A blade block inserted into the receiving groove and configured to move forward and backward along the receiving groove, a portion of which is exposed through the front end of the receiving groove; and
A shock absorbing pad provided within the blade holder to limit the movement distance of the blade block;
The above blade block
A blade head having an impact tip whose thickness decreases in a direction toward the bonded wafer; and
A blade stopper is provided which protrudes laterally on the side of the blade head;
The above shock absorbing pad
A front shock absorbing pad interposed between the front of the blade stopper and the front step of the blade holder to absorb the shock applied by the blade block;
The above blade stopper is cushioned by the front shock absorbing pad to limit the forward movement distance of the blade block.
Ion implantation bonded wafer separation device.
상기 접합웨이퍼의 상부에 배치되어 상기 접합웨이퍼의 상면을 흡입하는 상부 로딩척과, 상기 접합웨이퍼의 하부에 배치되어 상기 접합웨이퍼의 하면을 흡입하는 하부 로딩척을 구비하는 로딩부;를 더 포함하고,
상기 로딩부는
상기 접합웨이퍼의 상면과 하면을 진공 흡인하도록 상기 상부 로딩척 및 상기 하부 로딩척을 작동시키는 로딩척 작동부;를 더 포함하고,
상기 분리헤드는
상기 블레이드 블록을 타격하여 상기 접합웨이퍼의 측면을 타격시키도록 마련되는 블레이드 해머;를 더 포함하고,
상기 블레이드 해머는
상기 로딩척 작동부가 상기 상부 로딩척을 작동시켜 상기 접합웨이퍼의 상면이 상방으로 흡인되고 상기 하부 로딩척을 작동시켜 상기 접합웨이퍼의 하면이 하방으로 흡인되는 상태에서, 상기 블레이드 블록을 타격하여 상기 접합웨이퍼의 측면을 타격시키는
이온주입 접합웨이퍼 분리 장치.In claim 1,
It further includes a loading unit having an upper loading chuck arranged on the upper side of the bonded wafer and sucking the upper surface of the bonded wafer, and a lower loading chuck arranged on the lower side of the bonded wafer and sucking the lower surface of the bonded wafer;
The above loading part
Further comprising a loading chuck operating unit that operates the upper loading chuck and the lower loading chuck to vacuum-suck the upper and lower surfaces of the bonded wafer;
The above separation head
Further comprising a blade hammer configured to strike the side of the bonded wafer by striking the blade block;
The above blade hammer
The loading chuck operating part operates the upper loading chuck so that the upper surface of the bonded wafer is sucked upward and the lower loading chuck is operated so that the lower surface of the bonded wafer is sucked downward, and then strikes the blade block to strike the side surface of the bonded wafer.
Ion implantation bonded wafer separation device.
상기 분리헤드는
상기 블레이드 블록을 타격하여 상기 접합웨이퍼의 측면을 타격시키도록 마련되는 블레이드 해머;를 더 포함하고,
상기 블레이드 해머는
상기 블레이드 헤드의 후방에 배치되는 작동로드; 및
상기 작동로드를 상기 전후 방향으로 구동하고, 상기 작동로드를 전방으로 이동시켜 상기 블레이드 블록을 타격하도록 구성되는 작동로드 구동부;를 포함하는
이온주입 접합웨이퍼 분리 장치.In claim 1,
The above separation head
Further comprising a blade hammer configured to strike the side of the bonded wafer by striking the blade block;
The above blade hammer
an operating rod positioned at the rear of the above blade head; and
An operating rod driving unit configured to drive the operating rod in the forward and backward direction and move the operating rod forward to strike the blade block;
Ion implantation bonded wafer separation device.
상기 충격 흡수 패드는
상기 블레이드 스토퍼의 후면과 상기 블레이드 홀더의 후방 단턱 사이에 개재되는 후방 충격 흡수 패드;를 더 포함하고,
상기 전방 충격 흡수 패드는 상기 전후 방향을 기준으로 상기 후방 충격 흡수 패드보다 얇은 두께로 형성되고,
상기 충격 흡수 패드는 EPDM(Ethylene Propylene Diene Terpolymer)을 포함하는 탄성 중합체 소재로 이루어지는
이온주입 접합웨이퍼 분리 장치.In claim 1,
The above shock absorbing pad
Further comprising a rear shock absorbing pad interposed between the rear of the blade stopper and the rear step of the blade holder;
The above front shock absorbing pad is formed with a thinner thickness than the rear shock absorbing pad based on the front-back direction,
The above shock absorbing pad is made of an elastic polymer material including EPDM (Ethylene Propylene Diene Terpolymer).
Ion implantation bonded wafer separation device.
상기 분리헤드는
상기 블레이드 블록을 타격하여 상기 접합웨이퍼의 측면을 타격시키도록 마련되는 블레이드 해머;를 더 포함하고,
상기 블레이드 해머는
상기 블레이드 헤드의 후방에 배치되고, 상기 수용홈의 후단부를 통해 외부로 연장되는 작동로드;
상기 작동로드의 전방에 결합되는 타격 해머 몸체; 및
상기 타격 해머 몸체와 상기 블레이드 홀더의 후방 엔드 플레이트 사이에 개재되는 탄성체;를 포함하고,
상기 탄성체는
상기 작동로드의 후방에 결합되는 작동 핸들이 사용자의 손으로 파지되어 상기 작동로드가 상기 블레이드 홀더에 대해 후방으로 잡아 당겨진 상태에서, 상기 작동로드의 전방에 결합된 상기 타격 해머 몸체에 의해 후방으로 가압되어 상기 타격 해머 몸체와 상기 블레이드 홀더의 후방 엔드 플레이트 사이에서 압축되고,
상기 타격 해머 몸체는
상기 탄성체가 압축되어 있는 상태에서 상기 사용자가 상기 작동 핸들을 놓을 때, 상기 탄성체의 탄성 복원력에 의해 상기 블레이드 블록의 후면을 타격하는,
이온주입 접합웨이퍼 분리 장치.In claim 1,
The above separation head
Further comprising a blade hammer configured to strike the side of the bonded wafer by striking the blade block;
The above blade hammer
An operating rod disposed at the rear of the blade head and extending outward through the rear end of the receiving groove;
A striking hammer body coupled to the front of the above operating rod; and
An elastic body interposed between the above striking hammer body and the rear end plate of the blade holder;
The above elastic body
When the operating handle coupled to the rear of the above operating rod is gripped by the user's hand and the operating rod is pulled rearward with respect to the blade holder, the impact hammer body coupled to the front of the above operating rod is pressed rearward and compressed between the impact hammer body and the rear end plate of the blade holder,
The above striking hammer body
When the user releases the operating handle while the elastic body is compressed, the rear surface of the blade block is struck by the elastic restoring force of the elastic body.
Ion implantation bonded wafer separation device.
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|---|---|---|---|
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Legal Events
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