KR100552804B1 - 반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치 및 이탈 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플래튼 상에서 연마가 진행 중인 웨이퍼가 플래튼으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치를 제공하는 것으로, 이탈 방지장치는 플래튼의 외측에 설치되는 측벽과, 이 측벽에 세워지는 가드를 포함하는 화학 기계적 폴리셔에서, 상기 측벽에 고정되고 에어의 공급에 따라 승하강하는 복수의 실린더; 및 상기 복수의 실린더 피스톤 로드에 설치되고, 상기 가드의 일부분을 차단하는 차단문을 포함한다.

플래튼, 웨이퍼, 연마, 헤드, 차단, 가드

Description

반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치 및 이탈 방지방법 {APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING FALLING OF WAFER}

도 1은 본 발명에 따른 이탈 방지장치를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 이탈 방지장치를 도시한 측단면도이다.

본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 화학 기계적 연마공정(Chemical Mechanical Polishing)에서 반도체 웨이퍼의 연마동작 중 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는 반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치 및 반도체 웨이퍼의 이탈 방지방법에 관한 것이다.

일반적으로 화학적 기계적 폴리싱(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP) 공정은 집적 회로 생산 공정에서, 웨이퍼 표면의 절연막(Oxide등) 또는 금속(W, Cu등) 막을 제거하여 평탄화시키기 위해 이용된다.

이러한 CMP 공정을 수행하기 위한 장치는 브루넬리(Brunelli) 등에 의한 미국특허 제5,702,292호에 상세히 설명되어 있는 데, CMP 공정을 위해 사용되는 장치는 웨이퍼를 표면 장력 또는 진공에 의해 헤드부에 장착된 상태로 웨이퍼의 연마면 을 연마패드(Polishing Pad)에 접촉하고, 연마패드를 회전시키면서 연마패드의 표면에 슬러리(Slurry)를 공급하게 된다.

이에 따라 웨이퍼는 연마패드와 슬러리에 의해서 연마되어지며, 이때 연마패드가 부착되어진 플래튼(Platen)은 단순히 회전운동을 하고, 웨이퍼가 부착되는 헤드(Head)부는 회전 운동과 함께 웨이퍼를 일정한 압력으로 가압한다.

이와 같은 안정된 연마공정이 가능하기 위해서는 플래튼에 올려진 웨이퍼가 플래튼에서 이탈되는 것을 차단하여야 하며, 종래에는 웨이퍼의 이탈 방지를 위하여 플래튼의 외측으로 플래튼의 표면 높이보다 높은 플라스틱 가드(guard)를 설치한다.

그러나 플래튼의 외측에 위치한 헤드부가 이동하여 연마작업을 위하여 플래튼의 상방에 위치해야 하는 관계로 헤드부가 이동하는 경로에 해당하는 가드의 일부를 없는 곳이 있다.

따라서 플래튼의 위에서 웨이퍼를 연마하던 중 플래튼의 위에서 웨이퍼가 이탈하게 될 경우에 가드가 있는 곳으로 이탈이 발생되면 가드에 부딪혀 다시 플래튼의 위로 이동하게 되지만, 가드가 없는 곳으로 웨이퍼가 이탈될 경우에 웨이퍼는 플래튼의 외측으로 낙하되어 파손되거나 웨이퍼의 표면에 스크래치가 발생될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 플래튼 상에서 연마가 진행 중인 웨이퍼가 플래튼으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 연마가 진행되는 과정에서 웨이퍼가 이탈되는 것을 차단할 수 있는 반도체 웨이퍼의 이탈 방지방법을 제공하는 데 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 이탈 방지장치는, 플래튼의 외측에 설치되는 측벽과, 이 측벽에 세워지는 가드를 포함하는 화학 기계적 폴리셔에서, 상기 측벽에 고정되고 에어의 공급에 따라 승하강하는 복수의 실린더; 및 상기 복수의 실린더 피스톤 로드에 설치되고, 상기 가드의 일부분을 차단하는 차단문을 포함한다.

여기서, 상기 복수의 실린더로 공급되는 에어를 전기적 신호에 따라 공급 차단하는 밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 차단문이 정위치에 위치하는 지를 감지하는 센서부와, 상기 센서부가 연결되고 장치 전체를 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 센서부는 상기 측벽과 차단문에 각각 설치되어 상호 대응되는 복수의 센서로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제어부에는 상기 센서부에서 감지된 신호에 따라 알람신호를 발생하게 되는 알람부가 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 다른 목적을 달성하기 위한 이탈 방지방법은, 반도체 웨이퍼 연마용 웨이퍼 이탈 방지장치의 실린더에 구성된 피스톤 로드를 하강하여 차단문이 헤드부의 이동 경로에서 벗어나도록 하는 상기 웨이퍼가 장착된 헤드부의 이동 경로를 확보하고; 상기 헤드부를 플래튼의 상방으로 이동한 후, 상기 피스톤 로드의 상승에 의해 상승한 차단문을 이용하여 플래튼 외측의 측벽 위에 차단문을 배치하며; 상기 헤드부와 플래튼이 동시에 회전하면서 연마를 실시하는 단계를 거쳐 실시된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이탈 방지장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이탈 방지장치를 도시한 측단면도이다.

반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치는 폴리셔, 특히 플래튼(1)의 외측에 세워진 측벽(3)에 설치되는 것으로, 본 발명의 설명에 앞서 원활한 설명을 위하여 폴리셔에 대한 개략적인 구성을 살펴본다.

폴리셔는 연마패드(5)를 회전시키기 위한 모터, 원판형으로 연마패드(5)를 부착하기 위한 플래튼(1), 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 헤드(7), 초기 미사용 슬러리 및 재생슬러리를 공급하기 위한 복수개의 슬러리 주입구 등으로 구성된다.

이러한 폴리셔에서 플래튼(1)의 외측에는 측벽(3)이 설치되고, 그 측벽(3)에 본 발명에 따른 이탈 방지장치가 설치된다.

이탈 방지장치는 측벽(3)에 고정되는 복수의 실린더(9)와, 이 복수의 실린더(9) 피스톤 로드(11)에 설치되는 차단문(13)과, 실린더(9)로 공급되는 에어를 전기적 신호에 따라 공급 차단하는 밸브(15)와, 차단문(13)이 정위치에 위치하 는 지를 감지하는 센서부와, 센서부에서 감지된 신호에 따라 알람신호를 발생하게 되는 알람부(17)와, 장치 전체를 제어하는 제어부(19)를 포함한다.

여기서 실린더(9)는 그 몸체가 측벽(3)의 외측에 고정되고, 실린더(9)의 로드(11) 끝에 차단문(13)이 고정된다.

차단문(13)은 실린더(9)의 로드(11) 끝에 고정된 채 헤드부의 이동 경로 상에 위치하고, 실린더(9)의 작동에 따라 승하강하게 된다.

밸브(15)와 연결된 에어공급라인은 각각 실린더(9)의 일측과 타측에 연결되고, 밸브(15)의 위치 조정에 따라 공급되는 에어의 경로는 일측 또는 타측으로 공급되도록 하여 피스톤을 상승 또는 하강시키게 된다.

센서부는 차단문(13)과 측벽(3)에 각각 설치되는 복수개의 센서로 구성된다. 차단문(13)에 설치된 복수의 이동센서(21)는 플래튼 쪽을 향하는 차단문(13)의 좌우측에 고정되고, 측벽(3)의 내측벽면에 설치되는 복수의 고정센서(23)는 상기한 복수의 이동센서 각각에 대응되어 상호 감지하게 된다.

이렇게 이동센서(21)와 고정센서(23)로 일 조의 센서를 두 조로 설치하는 것은 안전을 위하여 일측의 센서만 감지되지 않아도 장치가 작동되지 않도록 하기 위한 것이다.

센서부에 연결된 제어부(19)는 밸브(15)의 작동을 제어하여 실린더(9)로 에어가 공급 또는 배출되도록 제어하게 되고, 센서로부터 입력된 신호에 따라 후술하는 알람부에서 알람이 발생될 수 있도록 제어한다.

알람부(17)는 제어부(19)에 연결되어 센서부에서 입력된 신호에 따라 알람을 발생하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 이탈 방지장치는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

먼저 헤드부에 웨이퍼(W)의 연마면이 하방을 향하도록 장착하고, 플래튼(1)의 회전을 작동시킨다.

그리고 제어부(19)를 통해 밸브(15)를 일측으로 이동시켜 에어공급라인(25)을 통해 복수의 실린더 일측으로 에어가 공급되도록 한다.

에어의 공급에 따라 두 실린더(9)의 피스톤 로드(11)가 축소되고, 피스톤 로드(11)의 축소에 따라 차단문(13)이 하강하여 헤드부가 진입할 수 있는 경로를 만들게 된다.

이 상태에서 헤드부가 수평으로 이동하여 플래튼(1)의 상방으로 이동하면, 다시 제어부를 통해 밸브(15)를 일측에서 타측으로 이동시켜 복수의 실린더 타측으로 에어가 공급되도록 한다. 그 결과, 실린더 내부로 에어가 공급되어 피스톤 로드(11)가 상승하게 되고, 차단문(13)은 헤드부의 이동 경로를 막아 가드에 일치하게 된다.

이때 차단문(13)에 설치된 이동센서(21)와 고정센서(23)가 상호 신호가 일치되면 연마작업이 실시되고, 상호 신호가 일치하지 않을 경우, 즉 차단문(13)이 정위치에 있지 않을 경우 제어부(19)로 그 신호가 입력되고 제어부(19)는 알람부(17)가 작동되도록 제어한다.

한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 이탈 방지방법은 다음과 같다.

상술한 이탈 방지장치가 플래튼 측벽(3)에 구성되어 있고, 이탈 방지장치를 토대로 하여 웨이퍼 이탈 방지방법을 설명한다.

먼저 헤드부의 이동 경로를 확보하는 단계는 실린더(9)의 피스톤 로드(11)를 하강하여 전체 가드 중에서 헤드부의 이동 경로를 위해 형성된 부분 가드를 막고 있는 차단문(13)을 하강시키게 된다. 이 상태에서 웨이퍼(W)가 장착된 헤드부가 이동 경로를 따라 플래튼(1)의 상방으로 이동하게 된다.

다음으로, 플래튼 외측의 측벽 위에 차단문을 배치하는 단계는 헤드부가 플래튼(1)의 상방으로 완전히 이동하면 측벽 위에 세워진 전체 가드 중에 트인 부분 가드를 차단하게 된다. 이를 위하여 실린더(9)의 피스톤 로드(11)가 상승하면, 플래튼(1)의 주변은 전체 가드와 차단문(13)으로 둘러 처지고, 이 전체 가드와 차단문(13)에 의해서 웨이퍼(W)는 웨이퍼(W)의 연마 중에 플래튼(1)에서 이탈되지 않게 된다.

마지막으로, 연마를 실시하는 단계는 헤드부와 플래튼(1)이 동시에 회전하면서 연마작업이 진행된다. 이때 플래튼(1)의 주위에 전체 가드와 차단문(13)이 위치하기 때문에 연마중에 웨이퍼가 헤드부로부터 이탈되더라도 플래튼(1)에서 벗어나지 않게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 웨이퍼의 측벽 상에 세워진 전체 가드 중에서 일부 트여져 있던 곳을 차단문을 이용하여 선택적으로 차단하기 때문에 플래튼 상에서 연마가 진행 중인 웨이퍼가 플래튼으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 웨이퍼가 플래튼으로부터 이탈되어 파손되거나 스크래치가 발생되는 것을 방지하여 생산성을 향상시키게 된다.

Claims (6)

1. 플래튼의 외측에 설치되는 측벽과, 이 측벽에 세워지는 가드를 포함하는 화학 기계적 폴리셔에 있어서,

   상기 측벽에 고정되고 에어의 공급에 따라 승하강하는 복수의 실린더;

   상기 복수의 실린더로 공급되는 에어를 전기적 신호에 따라 공급 차단하는 밸브;

   상기 복수의 실린더 피스톤 로드에 설치되고, 상기 가드의 일부분을 차단하는 차단문;

   상기 차단문이 정위치에 위치하는 지를 감지하는 센서부; 및

   상기 센서부가 연결되고 장치 전체를 제어하는 제어부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 센서부는 상기 측벽과 차단문에 각각 설치되어 상호 대응되는 복수의 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부에는 상기 센서부에서 감지된 신호에 따라 알람신호를 발생하게 되는 알람부가 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 이탈 방지장치.
6. 반도체 웨이퍼 연마용 웨이퍼 이탈 방지장치의 실린더에 구성된 피스톤 로드를 하강하여 차단문이 헤드부의 이동 경로에서 벗어나도록 하는 상기 웨이퍼가 장착된 헤드부의 이동 경로를 확보하는 단계;

   상기 헤드부를 플래튼의 상방으로 이동한 후, 상기 피스톤 로드의 상승에 의해 상승한 차단문을 이용하여 플래튼 외측의 측벽 위에 차단문을 배치하는 단계; 및

   상기 헤드부와 플래튼이 동시에 회전하면서 연마를 실시하는 단계를 포함하는 반도체 웨이퍼의 이탈 방지방법.

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