JP6669810B2 - ウェーハ研磨装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ウェーハ研磨装置に関し、より詳細にはウェーハ研磨時に発生するパーティクルを処理する装置に関する。
シリコンウェーハの製造工程は、単結晶インゴット（Ｉｎｇｏｔ）を製造するための単結晶成長工程と、単結晶インゴットをスライシング（Ｓｌｉｃｉｎｇ）して薄い円板状のウェーハを得るスライシング工程と、前記スライシング工程によって得られたウェーハの割れ、歪みを防止するためにその外周部を加工する外周グラインディング（Ｅｄｇｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）工程と、ウェーハに残存する機械的加工による損傷（Ｄａｍａｇｅ）を除去するラッピング（Ｌａｐｐｉｎｇ）工程と、ウェーハを鏡面化する研磨（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程と、研磨されたウェーハに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄（Ｃｌｅａｎｉｎｇ）工程とで構成される。
この中でウェーハ研磨工程は様々な段階を経て行われ、ウェーハ研磨装置を通じて遂行され得る。
図１は、一般的なウェーハ研磨装置の斜視図であり、図２は、図１の断面図であってウェーハ研磨時に発生するパーティクルの処理過程を示す。
図１に示されたように、一般的なウェーハ研磨装置は、研磨パッド１３が付着した定盤１１と、ウェーハＷを囲んで定盤１１上で回転する研磨ヘッド２１と、研磨パッド１３にスラリーＳを供給するスラリー噴射ノズル３０とを含んで構成され得る。
研磨工程の間、定盤１１は定盤回転軸１２により回転することができ、研磨ヘッド２１はヘッド回転軸２２により研磨パッド１３と密着した状態で回転することができる。このとき、スラリー噴射ノズル３０により供給されたスラリーＳは、研磨ヘッド２１に位置したウェーハＷに向かって浸透してウェーハＷを鏡面に研磨させることができる。
図２に示されたように、ウェーハ研磨装置を通じてウェーハＷを研磨する過程でパーティクルＰが発生して空気中に飛散され得る。特に、ウェーハＷを微細に研磨するＦＰ（Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程の場合にはさらに微細なパーティクルＰが発生するようになる。
このように、ウェーハ研磨工程中に発生するパーティクルＰは、ウェーハＷに吸着してウェーハの研磨時にウェーハＷに微細な段差を誘発して研磨品質の低下、すなわち、ＰＩＤ（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｆｅｃｔ）を惹起するので、ウェーハ研磨工程中または工程完了後に必ず除去する必要がある。
本発明は、ウェーハ研磨工程時に発生するパーティクルを研磨工程中または工程完了後に効率的に除去してウェーハ研磨品質を高めることができるウェーハ研磨装置を提供しようとする。
本発明は、上面に研磨パッドが付着する定盤；前記研磨パッドに向かってスラリーを噴射するスラリー噴射ノズル；ウェーハを収容し、前記定盤の上部で回転する少なくとも一つの研磨ヘッド；上部で前記少なくとも一つの研磨ヘッドを連結するように支持するインデックス；および前記インデックスに結合され、前記ウェーハの研磨時に発生するパーティクルを吸入するパーティクル吸入部；を含むウェーハ研磨装置を提供する。
前記パーティクル吸入部は、前記少なくとも一つの研磨ヘッドの外周面を囲むように配置され得る。
前記パーティクル吸入部の両端部は、前記スラリー噴射ノズルを挟むように互いに離隔して配置され得る。
前記パーティクル吸入部は、前記研磨ヘッドの外周面を囲むように前記インデックスに結合される本体；吸入孔を有して前記本体の下部に配置されるガイド；および前記インデックスに設置され、前記ガイドを通じてパーティクルを吸入させるようにするエアポンプを含むことができる。
前記本体と前記ガイド内側には、前記吸入孔と連通すると共に、吸入されるパーティクルが移動する移動流路が形成され得る。
前記ガイドは、下部に行くほど尖った形状を有し得る。
前記吸入孔は、前記研磨ヘッドに隣接するように前記ガイドの内周面に沿って長く配置される長孔（Ｓｌｏｔ）形状を有し得る。
前記吸入孔は、前記ガイドに複数個が離隔して配置され得る。
前記本体および前記ガイドは、複数個からなり、互いに一定の間隔で離隔して前記研磨ヘッドの外周面を囲むように配置され得る。
前記定盤の下部に配置され、パーティクルを吸入して排出させる排出部をさらに含むことができる。
本発明のウェーハ研磨装置によると、パーティクル吸入部を通じてウェーハ研磨工程時に発生するパーティクルを研磨工程中または工程完了後に効率的に除去してＰＩＤを改善させることによってウェーハ研磨品質を高めることができる。
一般的なウェーハ研磨装置の斜視図である。 図１の断面図であってウェーハ研磨時に発生するパーティクルの処理過程を示す。 本発明の一実施例によるウェーハ研磨装置の斜視図である。 図３の断面図であってウェーハ研磨時に発生するパーティクルの処理過程を示す。 図３のパーティクル吸入部の要部斜視図である。 パーティクル吸入部の配置構造を示す実施例である。
以下、実施例は添付された図面および実施例に対する説明を通じて明白に示されるはずである。実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が基板、各層（膜）、領域、パッドまたは、パターンの「上／うえ（ｏｎ）」に、または「下／した（ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものと記載される場合において、「上／うえ（ｏｎ）」と「下／した（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「他の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されるものをすべて含む。また、各層の上／うえまたは、下／したに対する基準は、図面を基準として説明する。
図面において、大きさは説明の便宜および明確性のために誇張されたり省略されたりまたは概略的に示された。また各構成要素の大きさは、実際の大きさを全面的に反映するものではない。また、同じ参照番号は図面の説明を通じて同じ要素を示す。以下、添付された図面を参照して実施例を説明する。
ウェーハ研磨装置は、ウェーハがローディングされてアンローディングされている間、１次、２次、３次などの様々な段階の研磨工程を行うことができ、本実施例はすべてのウェーハ研磨工程の間に適用され得る。
図３は、本発明の一実施例によるウェーハ研磨装置の斜視図であり、図４は、図３の断面図であってウェーハ研磨時に発生するパーティクルの処理過程を示し、図５は、図３のパーティクル吸入部の要部斜視図であり、図６は、パーティクル吸入部の配置構造を示す実施例である。
図３ないし図６に示されたように、本発明の一実施例によるウェーハ研磨装置は、定盤ユニット１００、研磨ヘッドユニット２００、スラリー噴射ノズル３００、およびパーティクル吸入部５００を含んで構成され得る。
定盤ユニット１００は、研磨対象のウェーハＷが置かれて研磨工程が行われるステージを構成することができる。定盤ユニット１００は、定盤１１０、研磨パッド１３０、定盤回転軸１２０を含み、定盤アセンブリーと呼ばれ得る。
定盤１１０は、円筒状または円盤状になり、研磨ヘッドユニット２００の直径より大きい大きさを有し得る。例えば、定盤１１０には複数個の研磨ヘッドユニット２００が置かれて複数個のウェーハＷに対する研磨が同時に行われることもできる。
研磨パッド１３０は、定盤１１０の上部に付着し、定盤１１０の直径に対応する大きさを有し得る。研磨パッド１３０には、研磨ヘッドユニット２００に装着されたウェーハＷの下面が接触して研磨が行われ得る。
定盤回転軸１２０は、定盤１１０に結合されて研磨工程の間に定盤１１０を回転させることができる。例えば、定盤回転軸１２０は、研磨工程の間、定盤１１０を時計方向または反時計方向に回転させることができ、必要に応じて定盤１１０を回転させず定位置に固定させることができる。
研磨ヘッドユニット２００は、定盤ユニット１００の上部に配置されて昇降し得る。研磨ヘッドユニット２００は、定盤１１０の上部に少なくとも一つが配置され得る。図面には、定盤１１０の上部に研磨ヘッドユニット２００が１個配置されることを示したが、２個、３個など複数個が配置され得る。
研磨ヘッドユニット２００は、ウェーハＷを収容する研磨ヘッド２１０と、研磨ヘッド２１０を回転させるヘッド回転軸２２０とを含んで構成され得る。
研磨ヘッド２１０は、研磨対象のウェーハＷの上部面と側面とを囲む形態で内側にウェーハＷが収容されるようにし得る。したがって、ウェーハＷは、研磨ヘッド２１０に固定された状態で定盤１１０の上部、すなわち研磨パッド１３０の上面に接触し得る。
ヘッド回転軸２２０は、研磨ヘッド２１０の上部に結合されて研磨ヘッド２１０を時計方向または反時計方向に回転させることができ、必要に応じて研磨ヘッド２１０を回転させず定位置に固定させることができる。ヘッド回転軸２２０は、図４に示されたように上部に位置したインデックス６００に固定され得る。
インデックス６００は、ウェーハ研磨装置の中心に位置する円筒状の大きい軸で研磨ヘッド２１０を固定させ、研磨ヘッド２１０に収容されたウェーハＷを１次、２次、３次など次の段階（Ｓｔｅｐ）の研磨工程に移動させることができる。
スラリー噴射ノズル３００は、研磨パッド１３０に向かってスラリーＳを噴射して研磨工程時にウェーハＷの研磨が行われるようにし得る。スラリーＳは、粉末など固形粒子が懸濁した状態の流体であって、ウェーハＷと接触してウェーハＷの表面を研磨させることができる。
スラリー噴射ノズル３００は、インデックス６００に結合されるか、または外部から別途のラインを有して研磨ヘッド２１０に隣接するように設置され得る。スラリー噴射ノズル３００は、研磨工程の間に研磨パッド１３０に向かってスラリーＳを噴射させて研磨ヘッド２１０の下に位置したウェーハＷの下面にスラリーＳが浸透するようにし得る。
パーティクル吸入部５００は、ウェーハＷの研磨時に発生するパーティクルＰを吸入して研磨工程時に発生するパーティクルＰを研磨工程中または研磨工程後に除去することができる。特に、ＦＰ（Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程時に発生する微細なパーティクルＰを研磨ヘッド２１０と隣接した位置でパーティクル吸入部５００が即刻に除去することによって、研磨装置の内部環境清浄度を改善させることができる。
パーティクル吸入部５００は、前述した研磨ヘッド２１０の外周面を囲むように配置され得る。例えば、研磨ヘッド２１０が一つの場合には一つの研磨ヘッド２１０の外周面を囲むように配置され得、研磨ヘッド２１０が複数の場合には複数個の研磨ヘッド２１０の外周面をそれぞれ囲むように複数個が配置され得る。
パーティクル吸入部５００は、図４に示されたように上部で少なくとも一つの研磨ヘッド２１０を連結するように支持するインデックス６００に結合され得る。したがって、パーティクル吸入部５００は、研磨工程が進行される間、研磨ヘッド２１０に隣接した位置で飛散するパーティクルＰを即刻に吸入して除去し得る。パーティクル吸入部５００は、汚染を誘発しない金属などの材質からなり得る。
より詳細には、パーティクル吸入部５００は、本体５１０、ガイド５２０およびエアポンプ５３０を含んで構成され得る。
本体５１０は、研磨ヘッド２１０の外周面を囲むようにインデックス６００に結合され得る。例えば、本体５１０は、研磨ヘッド２１０の直径より大きい形態を有し、研磨ヘッド２１０を外部から囲む形態で配置され得る。
ここで、本体５１０の両端部は、スラリー噴射ノズル３００を挟むように互いに離隔して配置され得る。例えば、本体５１０は、図５および図６に示されたように馬のひづめ（Ｈｏｒｓｅ‘ｓ ｈｏｏｆ）形状を有し得る。もちろん、スラリー噴射ノズル３００の位置に干渉されない実施例においては、本体５１０は研磨ヘッド２１０の外周面を囲んで同心円を形成する閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）形態を有することもあろう。
ガイド５２０は、本体５１０の下部に配置され、パーティクルＰの吸入を効率的に遂行するように吸入方向を案内することができる。ガイド５２０は下部に行くほど尖った形状を有し得る。例えば、ガイド５２０は尖った形状であって一側に吸入孔５２１を有し、本体５１０の下部で本体５１０と一体で延びる形態に構成され得る。
吸入孔５２１は、パーティクルＰを吸入する吸入口になり、多様な形状および個数を有し得る。例えば、吸入孔５２１は、研磨ヘッド２１０に隣接するようにガイド５２０の内周面に沿って配置され得る。このような吸入孔５２１の配置構造は、ウェーハＷから発生するパーティクルＰを最も近い距離で速く吸入することができるようにする。したがって、研磨時に発生するパーティクルＰの飛散率を低めてパーティクルＰ吸入量を高めることができる。
吸入孔５２１は、本実施例のようにガイド５２０の内周面に沿って一つの長孔（Ｓｌｏｔ）を形成することができ、ガイド５２０に一定の間隔で離隔する複数個の孔に変形実施可能であろう。
前述した本体５１０とガイド５２０内側には、図４に示されたように吸入孔５２１と連通すると共に、吸入されるパーティクルＰが移動する移動流路が形成され得る。移動流路は、エアポンプ５３０と連結され、移動流路に沿って移動するパーティクルＰをウェーハ研磨装置外部に排出させることができる別途の排気ラインがさらに設置され得る。
エアポンプ５３０は、ガイド５２０の吸入孔５２１を通じてパーティクルＰを強制的に吸入させるように動作し得る。例えば、エアポンプ５３０は、インデックス６００に設置され得、必要に応じてインデックス６００の外部に設置されることもある。
パーティクル吸入部５００は、前述した形態に制限されず、図６の（ｂ）に示されたようなパーティクル吸入部５００ａのように複数個からなり得る。すなわち、本体５１０およびガイド５２０は、複数個からなり、互いに一定の間隔で離隔して研磨ヘッドユニット２００、すなわち研磨ヘッド２１０の外周面を囲むように配置されることもある。
前述した構成を含むパーティクル吸入部５００は、図４に示されたように研磨工程が進行される間や研磨工程後、研磨ヘッド２１０に隣接した位置で飛散するパーティクルＰを即刻に吸入して除去し得る。
一方、定盤１１０の下部端には、前述したパーティクル吸入部５００により除去されない状態で飛散して下に落ちるパーティクルＰを吸入して排出させる排出部４００が設置され得る。すなわち、排出部４００は、飛散するパーティクルＰが定盤１１０の下に落ちる場合、これを吸入して除去し得る。
このように本発明のウェーハ研磨装置によると、パーティクル吸入部と排出部とを通じてウェーハ研磨工程時に発生するパーティクルＰを研磨工程中または工程完了後に効率的に除去してＰＩＤを改善させることによって、ウェーハ研磨品質を高めることができる。
以上、実施例に説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定される訳ではない。さらに、各実施例において例示された特徴、構造、効果などは実施例が属する分野における通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組合せ、または変形して実施可能である。したがって、このような組合せと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１００：定盤ユニット １１０：定盤
１２０：定盤回転軸 １３０：研磨パッド
２００：研磨ヘッドユニット ２１０：研磨ヘッド
２２０：ヘッド回転軸 ３００：スラリー噴射ノズル
４００：排出部（Ｅｘｈａｕｓｔ） ５００、５００ａ：パーティクル吸入部
５１０：本体 ５２０：ガイド
５２１：吸入孔 ５３０：エアポンプ
６００：インデックス Ｐ：パーティクル
Ｗ：ウェーハ Ｓ：スラリー

Claims (9)

  1. 上面に研磨パッドが付着する定盤；
    前記研磨パッドに向かってスラリーを噴射するスラリー噴射ノズル；
    ウェーハを収容し、前記定盤の上部で回転する少なくともーつの研磨ヘッド；
    上部で前記少なくともーつの研磨ヘッドを連結するように支持するインデックス；および
    前記インデックスに結合され、前記ウェーハの研磨時に発生するパーティクルを吸引するパーティクル吸引部；
    を含み、
    前記パーティクル吸引部は、前記少なくともーつの研磨ヘッドの外周面を囲むように配置される、ウェーハ研磨装置。
  2. 前記パーティクル吸引部の両端部は、前記スラリー噴射ノズルを挟むように互いに離隔して配置される、請求項１に記載のウェーハ研磨装置。
  3. 前記パーティクル吸引部は、
    前記研磨ヘッドの外周面を囲むように前記インデックスに結合される本体；
    吸引孔を有して前記本体の下部に配置されるガイド；および
    前記インデックスに設置され、前記ガイドを通じてパーティクルを吸引させるようにするエアポンプを含む、請求項２に記載のウェーハ研磨装置。
  4. 前記本体と前記ガイド内側には、前記吸引孔と連通すると共に、吸引されるパーティクルが移動する移動流路が形成された、請求項３に記載のウェーハ研磨装置。
  5. 前記ガイドは、下部に行くほど尖った形状を有する、請求項３に記載のウェーハ研磨装置。
  6. 前記吸引孔は、前記研磨ヘッドに隣接するように前記ガイドの内周面に沿って長く配置される長孔（Ｓｌｏｔ）形状を有する、請求項５に記載のウェーハ研磨装置。
  7. 前記吸引孔は、前記ガイドに複数個が離隔して配置される、請求項５に記載のウェーハ研磨装置。
  8. 前記本体および前記ガイドは、複数個からなり、互いに一定の間隔で離隔して前記研磨ヘッドの外周面を囲むように配置される、請求項３ないし請求項７のいずれか一項に記載のウェーハ研磨装置。
  9. 前記定盤の下部に配置され、パーティクルを吸引して排出させる排出部をさらに含む、請求項８に記載のウェーハ研磨装置。
JP2018114348A 2018-01-08 2018-06-15 ウェーハ研磨装置 Active JP6669810B2 (ja)

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