KR100547940B1 - Semiconductor Wafer Polishing Machine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학 기계 연마(C.M.P.; Chemical Mechanical Polishing) 기술을 적용한 반도체 웨이퍼 연마장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer polishing apparatus to which a chemical mechanical polishing (C.M.P.) technique is applied.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마장치는 소정 속도로 회전하는 연마정반 상에서 웨이퍼를 지지함과 아울러 일정 궤도를 따라 이동 가능하도록 설치된 하나 이상의 연마헤드; 및 상기 연마헤드의 상부에 배치되어 회전 및 승강하고, 그 저면부에 연마패드가 부착된 연마패드 구동부;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor wafer polishing apparatus comprising: at least one polishing head installed to support a wafer on a polishing table rotating at a predetermined speed and to move along a predetermined trajectory; And a polishing pad driver disposed on an upper portion of the polishing head to rotate and lift, and a polishing pad attached to a bottom of the polishing head.
따라서, 연마정반 상에 설치된 연마패드의 상부에 회전 및 승강 구동하는 연마헤드부를 설치하고 이 연마헤드부의 저면에 웨이퍼를 흡착하여 회전 연마하던 기존의 씨엠피 시스템과는 달리, 연마정반 상에 웨이퍼를 적재 및 고정하기 위한 연마헤드를 설치하고 그 상부에 회전 및 승강 구동하는 연마패드부를 설치하여 웨이퍼 이송 및 적재시의 안정성을 도모함으로써 웨이퍼의 파손을 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.Therefore, unlike the conventional CMP system in which a polishing head portion for rotating and lifting driving is provided on the polishing pad provided on the polishing table and the wafer is sucked on the bottom surface of the polishing head portion for rotation polishing, the wafer is placed on the polishing table. By installing a polishing head for loading and fixing, and installing a polishing pad portion that rotates and lifts on the upper portion thereof, it is possible to minimize breakage of the wafer by promoting stability during wafer transfer and loading.
Description
본 발명은 화학 기계 연마(C.M.P.; Chemical Mechanical Polishing) 기술을 적용한 반도체 웨이퍼 연마장치에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼가 연마정반 상에 고정될 수 있는 연마 구조를 제공함으로써 웨이퍼의 이송 및 적재시 상기 웨이퍼의 이탈로 인한 파손을 최소화하고, 안정성을 향상시킬 수 있게 한 반도체 웨이퍼 연마장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wafer polishing apparatus employing Chemical Mechanical Polishing (CMP) technology. In particular, the present invention provides a polishing structure in which a wafer can be fixed on a polishing plate, thereby providing The present invention relates to a semiconductor wafer polishing apparatus capable of minimizing damage due to separation and improving stability.
일반적으로, 반도체 웨이퍼는 1μm 이하의 연마 제거량에 대하여 평탄화 및 잔류막 두께의 균일화를 확보할 수 있어야 하며, 연마 후의 표면 평탄도는 0.01μm 이하가 요구된다.In general, semiconductor wafers should be able to ensure planarization and uniformity of residual film thickness with respect to polishing removal amounts of 1 μm or less, and the surface flatness after polishing is required to be 0.01 μm or less.
이와 같이 반도체 웨이퍼의 평탄화 작업을 수행하기 위하여 사용되는 장비가 씨엠피 시스템(반도체 웨이퍼 연마시스템)이다.The equipment used to perform the planarization work of the semiconductor wafer is a CMP system (semiconductor wafer polishing system).
종래의 씨엠피 시스템은 웨이퍼를 카셋트에 장, 착탈(Loading & Unloading)하기 위한 웨이퍼 수납부; 상기 웨이퍼 수납부에 수납된 웨이퍼를 연마 위치로 자동 이송시켜 주는 이동기구부; 상기 이동기구부의 조작에 의해 웨이퍼가 이송되면 그 웨이퍼를 고정한 상태로 회전하면서 슬러리(Slurry)의 공급과 함께 연마 작업을 수행하는 반도체 웨이퍼 연마장치; 및 상기 반도체 웨이퍼 연마장치의 작동에 의해 연마된 웨이퍼 상에 붙어 있는 이물질을 세정하기 위한 웨이퍼 세정기구부;로 크게 구분하여 볼 수 있다.The conventional CMP system includes a wafer accommodating portion for loading and unloading a wafer into a cassette; A moving mechanism unit for automatically transferring a wafer accommodated in the wafer accommodating part to a polishing position; A semiconductor wafer polishing apparatus for performing a polishing operation together with supplying a slurry while rotating the wafer in a fixed state when the wafer is transferred by the operation of the moving mechanism unit; And a wafer cleaning mechanism unit for cleaning the foreign matter adhered to the polished wafer by the operation of the semiconductor wafer polishing apparatus.
종래의 기술에 의한 상기 반도체 웨이퍼 연마장치는 도1에 도시한 바와 같이, 상부에 연마패드(111)가 부착되고, 모우터(112)에 의해 회전 구동되는 연마정반(110); 이동기구부(미도시)의 로봇(미도시) 작동에 의해 카셋트(미도시)에 적재된 웨이퍼(1)를 전달받아 흡착 지지함과 아울러, 상기 연마정반(110)의 상부에서 웨이퍼(1)에 회전과 가압을 주는 연마헤드부(120); 상기 웨이퍼(1)와 마찰되는 연마패드(111) 상에 슬러리(131)를 공급하기 위한 슬러리공급부(130); 및 연마 후 상기 연마패드(111)의 표면에 축적되어 있는 이물질을 제거할 수 있도록 세정시켜 주는 패드드레싱부(140);로 구성되어 있다.The semiconductor wafer polishing apparatus according to the prior art, as shown in Figure 1, the polishing pad 111 is attached to the top, the polishing plate 110 is driven to rotate by the motor 112; The robot 1 (not shown) of the moving mechanism unit (not shown) receives and supports the wafer 1 loaded in the cassette (not shown), and supports the wafer 1 from the top of the polishing plate 110. Polishing head portion 120 to give a rotation and pressure; A slurry supply unit 130 for supplying a slurry 131 on a polishing pad 111 which is rubbed with the wafer 1; And a pad dressing unit 140 for cleaning to remove foreign substances accumulated on the surface of the polishing pad 111 after polishing.
상기 연마정반(110)은 하단부 중앙에 회전구동축(114)이 형성되고, 이 회전구동축(114)이 구동벨트(113)에 의해 상기 모우터(112)의 축과 함께 회전할 수 있도록 연결되어 있다.The polishing plate 110 has a rotary drive shaft 114 is formed in the center of the lower end, the rotary drive shaft 114 is connected to be rotated with the shaft of the motor 112 by the drive belt 113. .
상기 연마헤드부(120)는 웨이퍼(1)에 연마 압력을 가하는 연마하우징(121); 상기 연마하우징(121)의 중앙에 수직 형성된 회전구동축(124); 상기 회전구동축(124)에 회전력을 부여하기 위한 모우터(122); 및 상기 회전구동축(124)과 모우터(122)의 축간을 연결하는 구동벨트(123);로 구성되어 있으며, 상기 연마하우징(121)의 내부에는 웨이퍼(1)를 지지하는 웨이퍼척과 및 웨이퍼(1)가 연마중에 이탈하는 것을 방지하기 위한 리테이너링이 구비되어 있다.The polishing head portion 120 includes a polishing housing 121 that applies polishing pressure to the wafer 1; A rotary drive shaft 124 formed perpendicular to the center of the polishing housing 121; A motor 122 for imparting rotational force to the rotational drive shaft 124; And a driving belt 123 connecting the shaft between the rotary drive shaft 124 and the motor 122. The wafer chuck and the wafer chuck supporting the wafer 1 in the polishing housing 121. A retaining ring is provided to prevent 1) from leaving during polishing.
도면중 미설명 부호 142는 모우터, 143은 구동벨트 및 144는 회전구동축을 나타낸다.In the drawings, reference numeral 142 denotes a motor, 143 a driving belt, and 144 a rotating drive shaft.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 반도체 웨이퍼 연마장치는 연마하우징(121)의 저면부에 웨이퍼(1)를 흡착한 상태에서 상기 연마하우징(121)이 하강하여 상기 웨이퍼(1)의 표면을 연마패드(111)의 표면에 가압하게 되고, 상기 연마패드(111)의 표면에는 슬러리공급부(130)의 관을 통해 슬러리(131)가 공급되며, 이러한 상태에서 상기 연마헤드부(120)와 연마정반(110)이 상호 회전함으로써 웨이퍼(1)의 표면이 연마된다.In the conventional semiconductor wafer polishing apparatus having such a structure, the polishing housing 121 is lowered while the wafer 1 is adsorbed to the bottom surface of the polishing housing 121, so that the surface of the wafer 1 is polished. It is pressed on the surface of the 111, the slurry 131 is supplied to the surface of the polishing pad 111 through the tube of the slurry supply unit 130, in this state the polishing head portion 120 and the polishing plate 110 The surface of the wafer 1 is polished by mutual rotation.
연마 완료된 웨이퍼(1)는 웨이퍼 세정기구부로 이송되어 세정이 이루어진 후 카셋트에 적재되며, 상기 연마패드(111)는 패드드레싱부(140)의 작동에 의해 그 표면에 부착된 이물질을 제거하게 된다.The polished wafer 1 is transferred to the wafer cleaning mechanism and cleaned and loaded into the cassette, and the polishing pad 111 removes foreign matter adhered to the surface by the operation of the pad dressing unit 140.
그러나, 종래의 반도체 웨이퍼 연마장치는 연마패드(111)의 상부에 연마헤드부(120)가 설치되어 웨이퍼(1)를 흡착한 상태로 회전 및 승강 구동하는 구조로 인하여, 연마 완료된 웨이퍼(1)를 연마정반(110) 상에서 들어 올려 다음 공정으로 이송해야 하므로, 웨이퍼(1)를 이송하는 작업 도중에 상기 웨이퍼(1)가 이탈하여 파손되는 경우가 빈번히 발생하였으며, 따라서 이로 인한 막대한 재산상의 손실을 초래하게 되는 문제점이 있었다.However, the conventional semiconductor wafer polishing apparatus has a polished wafer 1 due to a structure in which the polishing head portion 120 is installed on the polishing pad 111 and rotated and lifted in a state in which the wafer 1 is adsorbed. It is necessary to lift the on the polishing plate 110 to the next process, the wafer 1 during the operation of transporting the wafer 1 is often broken and breaks, thereby causing a huge property loss There was a problem.
또한, 상기 연마헤드부(120)에 의해 웨이퍼(1)를 이송할 때, 상기 연마헤드부(120)가 다기능 제어되면서 과부하가 작용하여 시스템의 불안정을 초래하는 문제점이 있었다.In addition, when the wafer 1 is transported by the polishing head 120, the polishing head 120 may be multifunctionally controlled, causing an overload to cause system instability.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 웨이퍼가 연마정반 상에 고정될 수 있는 연마 구조를 이룸으로써 웨이퍼의 이송 및 적재시 상기 웨이퍼의 이탈로 인한 파손을 최소화하고, 안정성을 향상시킬 수 있도록 된 반도체 웨이퍼 연마장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and by forming a polishing structure in which the wafer can be fixed on the polishing plate to minimize the damage caused by the separation of the wafer during transfer and loading of the wafer, and stability SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer polishing apparatus that is capable of improving the efficiency.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마장치는 소정 속도로 회전하는 연마정반 상에서 웨이퍼를 지지함과 아울러 일정 궤도를 따라 이동 가능하도록 설치된 하나 이상의 연마헤드; 및 상기 연마헤드의 상부에 배치되어 회전 및 승강하고, 그 저면부에 연마패드가 부착된 연마패드 구동부;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.In accordance with one aspect of the present invention, a semiconductor wafer polishing apparatus includes: at least one polishing head installed to support a wafer on a polishing table rotating at a predetermined speed and to move along a predetermined trajectory; And a polishing pad driver disposed on an upper portion of the polishing head to rotate and lift, and a polishing pad attached to a bottom of the polishing head.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2 내지 도4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 씨엠피 시스템은 웨이퍼(1)를 카셋트(31)에 장, 착탈하기 위한 웨이퍼 수납부(L); 상기 웨이퍼 수납부(L)에 수납된 웨이퍼(1)를 연마 위치로 자동 이송시켜 주는 이동기구부(T); 상기 이동기구부(T)의 조작에 의해 웨이퍼(1)가 이송되면 그 웨이퍼(1)를 고정한 상태로 회전하면서 슬러리(Slurry)의 공급과 함께 연마 작업을 수행하는 반도체 웨이퍼 연마장치(P); 및 상기 반도체 웨이퍼 연마장치(P)의 작동에 의해 연마된 웨이퍼(1) 상에 붙어 있는 이물질을 세정하기 위한 웨이퍼 세정기구부(C);로 구성되어 있다.As shown in Figs. 2 to 4, the CMP system according to the present invention includes a wafer accommodating portion L for attaching and detaching the wafer 1 to the cassette 31; A moving mechanism part T for automatically transferring the wafer 1 accommodated in the wafer storage part L to a polishing position; A semiconductor wafer polishing apparatus (P) for performing a polishing operation together with supplying a slurry while rotating the wafer 1 in a fixed state when the wafer 1 is transported by an operation of the moving mechanism part T; And a wafer cleaning mechanism part C for cleaning the foreign matter adhering on the wafer 1 polished by the operation of the semiconductor wafer polishing apparatus P.
상기 웨이퍼 수납부(L)에는 웨이퍼(1)를 로딩 및 언로딩하기 위한 다수의 카셋트(31)가 구비되어 있다.The wafer storage portion L is provided with a plurality of cassettes 31 for loading and unloading the wafer 1.
상기 이동기구부(T)는 상기 웨이퍼 수납부(L)의 카셋트(31) 배열을 따라 이송 가능하도록 로봇트랙(32)이 형성되고, 이 로봇트랙(32) 상에는 웨이퍼(1)를 이송하기 위한 로봇(33)이 탑재되어 상기 로봇트랙(32)을 따라 이동할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 웨이퍼 수납부(L)와 반도체 웨이퍼 연마장치(P)의 사이에는 상기 로봇(33)에 의해 이송된 웨이퍼(1)를 올려 놓을 수 있는 로드플레이트(34)가 설치되어 있다.The moving mechanism portion T is formed with a robot track 32 to be transported along the cassette 31 of the wafer storage portion L, and a robot for transporting the wafer 1 on the robot track 32. 33 is mounted to move along the robot track 32. In addition, a load plate 34 on which the wafer 1 conveyed by the robot 33 is placed is provided between the wafer housing portion L and the semiconductor wafer polishing apparatus P.
상기 웨이퍼 세정기구부(C)는 상기 반도체 웨이퍼 연마장치(P)와 웨이퍼 수납부(L) 사이에 본체(40)가 배치되며, 상기 반도체 웨이퍼 연마장치(P)와 인접한 상기 본체(40)의 일측에는 상기 반도체 웨이퍼 연마장치(P)로부터 연마 가공된 웨이퍼(1)를 상기 본체(40)의 내부로 투입할 수 있도록 인너게이트(41)가 형성되고, 상기 웨이퍼 수납부(L)와 인접한 상기 본체(40)의 타측에는 상기 본체(40)의 내부를 통과하면서 세정된 웨이퍼(1)를 상기 카셋트(31)에 적재할 수 있도록 배출시켜 주는 언로드게이트(44)가 형성되며, 상기 본체(40)의 내부에는 웨이퍼(1)로부터 연마 이물질을 제거하기 위한 다수의 브러쉬(42)가 상하로 마주보도록 배치되어 있고, 상기 언로드게이트(44)의 내측에는 상기 브러쉬(42)를 통과한 웨이퍼(1)를 건조하기 위한 스핀드라이(43)가 구비되어 있다.In the wafer cleaning mechanism C, a main body 40 is disposed between the semiconductor wafer polishing apparatus P and the wafer accommodating portion L, and one side of the main body 40 adjacent to the semiconductor wafer polishing apparatus P is disposed. An inner gate 41 is formed in the main wafer 40 so that the wafer 1 polished from the semiconductor wafer polishing apparatus P can be introduced into the main body 40, and the main body adjacent to the wafer storage portion L is formed. The other side of the 40 is formed with an unload gate 44 for discharging the cleaned wafer 1 to be loaded into the cassette 31 while passing through the inside of the main body 40, the main body 40 A plurality of brushes 42 for removing abrasive foreign matter from the wafer 1 are disposed to face up and down inside the wafer 1, and the wafer 1 having passed through the brush 42 inside the unload gate 44. Spin-drying 43 for drying the is provided.
본 발명에 따른 상기 반도체 웨이퍼 연마장치(P)는 소정 속도로 회전하는 연마정반(2) 상에서 웨이퍼(1)를 지지함과 아울러 일정 궤도를 따라 이동 가능하도록 설치된 하나 이상의 연마헤드(10); 및 상기 연마헤드(10)의 상부에 배치되어 회전 및 승강하고, 그 저면부에 연마패드(21)가 부착된 연마패드 구동부(20);으로 구성되어 있다.The semiconductor wafer polishing apparatus (P) according to the present invention includes at least one polishing head (10) installed to support the wafer (1) on a polishing table (2) that rotates at a predetermined speed and to move along a predetermined trajectory; And a polishing pad drive unit 20 disposed above the polishing head 10 and rotating and lifting, and having a polishing pad 21 attached to a bottom thereof.
상기 연마정반(2)의 내측에는 상기 연마헤드(10)를 좌우로 이동하기 위한 가이드레일(3)이 수평 방향으로 형성되고, 상기 연마정반(2)의 저면 중앙부에는 회전구동축(4)이 형성되어 모우터(미도시)에 의해 회전 구동될 수 있는 구조를 이룬다.A guide rail 3 for moving the polishing head 10 to the left and right in the horizontal direction is formed inside the polishing plate 2, and a rotation driving shaft 4 is formed at the center of the bottom surface of the polishing plate 2. To form a structure that can be rotationally driven by a motor (not shown).
상기 연마헤드(10)는, 상부 내측에 웨이퍼(1)를 지지하기 위한 지지판(11)이 설치되고, 그 내측으로부터 상기 지지판(11)의 가장자리 둘레를 대칭적으로 관통하여 소정의 구동원에 의해 출몰되는 한쌍 이상의 승강핀(13)이 구비된 연마하우징(15); 및 상기 연마하우징(15)의 저면부에 형성되어 일정 궤도를 따라 이동하는 이동축(16);으로 구성되어 있으며, 상기 승강핀(13)은 상기 연마하우징(15) 내에서 수평 배치된 승강로드(14)의 각단에 각각 수직 형성되고, 상기 구동원은 상기 승강로드(14)의 중앙부에 연결되어 상기 승강로드(14)를 승강시켜 주는 실린더(15)로 구성되어 있다.The polishing head 10 is provided with a support plate 11 for supporting the wafer 1 on the upper inner side, and symmetrically penetrates around the edge of the support plate 11 from the inner side thereof and emerges by a predetermined driving source. Polishing housing 15 is provided with a pair of lifting pins (13); And a moving shaft 16 formed on the bottom of the polishing housing 15 and moving along a predetermined track, wherein the lifting pin 13 is a lifting rod horizontally disposed in the polishing housing 15. Vertically formed at each end of 14, the drive source is constituted by a cylinder 15 connected to a central portion of the elevating rod 14 to elevate the elevating rod 14.
또한, 상기 연마헤드(10)는 그 외주면의 둘레에 설치되어 승강 작동되는 원통형의 패드드레싱부(17)가 구비되어 있다.In addition, the polishing head 10 is provided with a cylindrical pad dressing portion 17 which is installed around the outer circumferential surface of the polishing head.
상기 패드드레싱부(17)는 상기 연마헤드(10)의 외주면과 인접하는 원통형의 패드드레싱 몸체(17a); 상기 패드드레싱 몸체(17a)가 승강 작동되기 위한 동력을 제공할 수 있도록 그 외주면 상에 설치된 모우터(18); 및 상기 패드드레싱 몸체(17a)의 승강 작동을 안내하는 승강레일(19);로 구성되어 있다.The pad dressing unit 17 may include a cylindrical pad dressing body 17a adjacent to an outer circumferential surface of the polishing head 10; A motor 18 installed on an outer circumferential surface of the pad dressing body 17a to provide power for lifting and lowering operation; And a lifting rail 19 for guiding the lifting operation of the pad dressing body 17a.
한편, 상기 연마패드 구동부(20)는 상기 연마패드(21)가 부착되는 패드플레이트(22); 상기 패드플레이트(22)를 고정함과 아울러 상면 중앙부에 회전구동축(23)이 형성된 패드하우징(24); 및 상기 회전구동축(23)을 회전 구동하기 위한 모우터(미도시);로 구성되어 있다.On the other hand, the polishing pad drive unit 20 includes a pad plate 22 to which the polishing pad 21 is attached; A pad housing 24 which fixes the pad plate 22 and has a rotational drive shaft 23 formed in the center of the upper surface thereof; And a motor (not shown) for rotationally driving the rotary drive shaft 23.
상기 회전구동축(23)의 중심부를 통해 상기 패드하우징(24)의 내부로 슬러리 공급통로(27)가 형성되고, 상기 연마패드(21)와 패드플레이트(22)에는 상기 슬러리 공급통로(27)를 통해 유입된 슬러리를 하방으로 분사시킬 수 있도록 다수의 슬러리 분사구멍(26)이 형성되어 있다.A slurry supply passage 27 is formed in the pad housing 24 through a central portion of the rotary drive shaft 23, and the slurry supply passage 27 is formed in the polishing pad 21 and the pad plate 22. A plurality of slurry injection holes 26 are formed to spray downwardly the slurry introduced therethrough.
또한, 상기 연마패드 구동부(20)는 격자 형상을 이루는 프레임(28)에 의해 고정되며, 상기 프레임(28)은 그 하단부의 가장자리가 원형의 라운드트랙(28a)을 이루고, 상기 라운드트랙(28a)을 따라 웨이퍼 적재용 로봇(29)이 이동할 수 있도록 구성되어 있다.In addition, the polishing pad driver 20 is fixed by a frame 28 having a lattice shape, and the frame 28 has an edge at a lower end thereof to form a circular round track 28a, and the round track 28a. The wafer-loading robot 29 is configured to move along this.
상기의 일 실시예를 구성함에 있어서, 상기 연마헤드(10) 및 연마패드(21)는 상기 연마정반(2)의 회전구동축(4)을 중심으로 하여 방사상 방향으로 각각 대응되게 4개씩 배치되며, 상기 각 연마헤드(10)는 상기 연마패드(21)의 반경보다 다소 작은 직경을 가지고, 상기 가이드레일(3)을 따라 각각 방사상 방향으로 이동할 수 있도록 구성함이 바람직하다. 이때, 상기 연마헤드(10)의 이동 범위는 상기 연마패드(21)의 내측 반경의 범위를 벗어나지 않도록 구성함이 바람직하다.In the above embodiment, the polishing head 10 and the polishing pad 21 are arranged in four radially corresponding to the rotational drive shaft 4 of the polishing plate 2, respectively. Each of the polishing heads 10 may have a diameter slightly smaller than the radius of the polishing pad 21, and may be configured to move in the radial direction along the guide rails 3, respectively. At this time, the movement range of the polishing head 10 is preferably configured so as not to deviate from the range of the inner radius of the polishing pad 21.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마장치(P)의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the semiconductor wafer polishing apparatus P according to the present invention having the above configuration is as follows.
먼저, 카셋트(31)에 적재된 웨이퍼(1)가 로봇(32)에 의해 로드플레이트(34) 상으로 이송된 후, 상기 라운드트랙(28a) 상의 로봇(29)이 회전하면서 상기 웨이퍼(1)를 연마헤드(10)의 상부로 이송시키면, 상기 연마헤드(10)의 연마하우징(15) 내에 장착된 실린더(12)에 공기가 충전되어 승강로드(14)를 상승시킴으로써 승강핀(13)이 지지판(11)의 외부로 돌출 상승하게 된다.First, the wafer 1 loaded on the cassette 31 is transferred onto the load plate 34 by the robot 32, and then the robot 29 on the round track 28a is rotated so that the wafer 1 is rotated. Is transferred to the upper portion of the polishing head 10, air is filled in the cylinder 12 mounted in the polishing housing 15 of the polishing head 10, and the lifting pin 13 is lifted by raising the lifting rod 14. It protrudes and rises out of the support plate 11.
상기 승강핀(13)은 계속 상승하여 로봇(29)으로부터 웨이퍼(1)를 들어 올리게 되고, 상기 로봇(29)은 원위치로 복귀한다.The lifting pin 13 continues to rise to lift the wafer 1 from the robot 29, and the robot 29 returns to its original position.
그 다음에는, 상기 실린더(12)의 공기가 빠져 나가면서 상기 승강핀(13)을 하강시켜 상기 지지판(11)의 상면에 웨이퍼(1)를 안착시켜 주게 된다.Then, the lifting pin 13 is lowered while the air of the cylinder 12 escapes to seat the wafer 1 on the upper surface of the support plate 11.
상기한 바와 같이 연마헤드(10)의 상면에 웨이퍼(1)가 흡착 고정된 후에는 상기 연마패드 구동부(20)가 하강하여 그 연마패드(21)가 웨이퍼(1)의 상면에 닿게 되고, 상기 연마패드 구동부(20)가 회전하면서 1차 연마 작업이 진행된다. 1차 연마 작업이 완료된 후에는 연마정반(2)이 소정 각도만큼 회전하여 다음의 연마패드 구동부(20)의 위치로 이동하게 된 후, 재차 연마 작업이 진행된다.As described above, after the wafer 1 is adsorbed and fixed to the upper surface of the polishing head 10, the polishing pad driver 20 is lowered so that the polishing pad 21 contacts the upper surface of the wafer 1. As the polishing pad driver 20 rotates, the primary polishing operation is performed. After the primary polishing operation is completed, the polishing plate 2 is rotated by a predetermined angle to move to the position of the next polishing pad driving unit 20, and then the polishing operation is performed again.
이와 같은 연마 공정을 반복하여 작업 완료된 후에는 상기 연마패드 구동부(20)가 상승하여 원위치로 복귀되고, 상기 연마헤드(10)의 실린더(12)가 작동하여 승강핀(13)을 상승시킴으로써 웨이퍼(1)가 들어 올려지게 되며, 그 저면부 쪽으로 상기 로봇(29)이 이동하여 상기 웨이퍼(1)를 잡은 후, 상기 승강핀(13)은 원위치로 하강한다.After the above polishing operation is completed repeatedly, the polishing pad driving unit 20 is raised to return to the original position, and the cylinder 12 of the polishing head 10 is operated to raise the lifting pin 13 to lift the wafer ( 1) is lifted up, and the robot 29 moves toward the bottom thereof to hold the wafer 1, and then the lifting pin 13 is lowered to its original position.
상기 로봇(29)은 라운드트랙(28a)을 따라 회전하여 웨이퍼(1)를 상기 웨이퍼 세정기구부(40)의 인너케이스(41) 쪽으로 이송 및 투입하게 되고, 투입된 웨이퍼(1)는 일련의 세정 공정을 거친 후 언로드게이트(44)를 통해 카셋트(31) 내에 적재된다.The robot 29 rotates along the round track 28a to transfer and insert the wafer 1 toward the inner case 41 of the wafer cleaning mechanism 40, and the injected wafer 1 is subjected to a series of cleaning processes. After passing through the unload gate 44 is loaded into the cassette 31.
이상에서 기술한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마장치에 의하면, 연마정반 상에 설치된 연마패드의 상부에 회전 및 승강 구동하는 연마헤드부를 설치하고 이 연마헤드부의 저면에 웨이퍼를 흡착하여 회전 연마하던 기존의 씨엠피 시스템과는 달리, 연마정반 상에 웨이퍼를 적재 및 고정하기 위한 연마헤드를 설치하고 그 상부에 회전 및 승강 구동하는 연마패드부를 설치하여 웨이퍼 이송 및 적재시의 안정성을 도모함으로써 웨이퍼의 파손을 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.According to the semiconductor wafer polishing apparatus according to the present invention as described above, a polishing head portion for rotating and elevating driving is provided on an upper portion of the polishing pad provided on the polishing table, and the wafer is adsorbed on the bottom surface of the polishing head portion for rotation polishing. Unlike the existing CMP system, the polishing head for loading and fixing the wafer is installed on the polishing table, and the polishing pad portion for rotating and lifting driving is installed on the upper part of the wafer to improve the stability during wafer transfer and loading. There is an effect that can minimize the breakage.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 하나의 바람직한 구체예에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체예를 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.As described above, the present invention has been described for only one preferred embodiment, but it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the technical spirit of the present invention based on the above embodiments. It is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
도1은 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼 연마장치의 구조를 도시한 개략적인 측면도이다.1 is a schematic side view showing the structure of a semiconductor wafer polishing apparatus according to the prior art.
도2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마장치가 적용된 시스템의 전체 구조를 도시한 개략적인 평면도이다.2 is a schematic plan view showing the overall structure of a system to which a semiconductor wafer polishing apparatus is applied according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마장치의 구조를 도시한 개략적인 종단면도이다.3 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing the structure of a semiconductor wafer polishing apparatus according to the present invention.
도4는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마장치의 부분 확대도이다.4 is a partially enlarged view of a semiconductor wafer polishing apparatus according to the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
C ; 웨이퍼 세정기구부 L ; 웨이퍼 수납부C; Wafer cleaning mechanism L; Wafer compartment
P ; 반도체 웨이퍼 연마장치 T ; 이동기구부P; Semiconductor wafer polishing apparatus T; Moving mechanism
1 ; 웨이퍼 2 ; 연마정반One ; Wafer 2; Polishing Table
3 ; 가이드레일 4, 23 ; 회전구동축3; Guide rails 4, 23; Rotary drive shaft
10 ; 연마헤드 11 ; 지지판10; Polishing head 11; Support plate
12 ; 실린더 13 ; 승강핀12; Cylinder 13; Lifting pin
14 ; 승강로드 15 ; 연마하우징14; Elevating rod 15; Abrasive Housing
16 ; 이동축 17 ; 패드드레싱부16; Axis of travel 17; Pad Dressing Part
17a ; 패드드레싱 몸체 18, 25 ; 모우터17a; Pad dressing bodies 18, 25; Motor
19 ; 승강레일 20 ; 연마패드 구동부19; Elevating rail 20; Polishing Pad Drive
21 ; 연마패드 22 ; 패드플레이트21; Polishing pad 22; Pad Plate
24 ; 패드하우징 26 ; 슬러리 분사구멍24; Pad housing 26; Slurry injection hole
27 ; 슬러리 공급통로 28 ; 프레임27; Slurry feed passage 28; frame
28a ; 라운드트랙 29, 33 ; 로봇28a; Round tracks 29, 33; robot
31 ; 카셋트 32 ; 로봇트랙31; Cassette 32; Robot track
34 ; 로드플레이트 40 ; 본체34; Road plate 40; main body
41 ; 인너게이트 42 ; 브러쉬41; Inner gate 42; brush
43 ; 스핀드라이 44 ; 언로드게이트43; Spin dry 44; Unload Gate
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