KR100618678B1

KR100618678B1 - 웨이퍼 평삭용 레이저 프레너

Info

Publication number: KR100618678B1
Application number: KR1019990037698A
Authority: KR
Inventors: 허석
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2006-09-06
Also published as: KR20010026395A

Abstract

본 발명은 웨이퍼 평삭용 레이저 프레너에 관한 것으로서, 종래에는 연마장치를 사용하여 완전한 평면으로 절삭이 이루어지지 못하는 단점이 있었으며, 소모성 부품의 가격이 고가이므로 부품교체에 따른 제조원가의 상승과, 평삭가공면에 스크레치 및 파티클 등의 디팩트가 발생되는 문제점이 있었으나, 본 발명에 의한 레이저 프레너는 웨이퍼의 평면절삭을 위한 에너지원으로 레이저를 이용함으로써, 상기 레이저의 높은 에너지 밀도에 의하여 웨이퍼 표면의 요철부를 신속하게 제거하고, 우수한 직진성에 위하여 완전하게 평탄화시킬 수 있으며, 또한 소모성 재료인 패드와 슬러리의 사용을 배제하여 제조원가가 저감되는 한편, 절삭표면에 스크레치 등의 디팩트가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

웨이퍼 평삭용 레이저 프레너{LASER PLANNER FOR MACHINING WAFER}

도 1은 종래 웨이퍼 연마장치의 개요도.

도 2는 종래 웨이퍼 평면가공시의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 프레너의 사시도.

도 4a는 본 발명에 따른 레이저 프레너에서 평면가공전 웨이퍼의 단면도.

도 4b는 본 발명에 따른 레이저 프레너에서 평면가공후 웨이퍼의 단면도.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호설명〉

11 : 헤드 12 : 패턴

13 : 필름 14 : 흡진기

15 : 측정기 20 : 레이저 발생기

21 : 발광부 30 : 레이저 수광기

31 : 수광부 40 : 절삭량조절수단

L : 레이저빔 W : 웨이퍼

본 발명은 레이저 프레너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에 사용되는 웨이퍼의 평면절삭을 위한 에너지원으로써 레이저를 사용하는 레이저 프레너에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼의 평면도를 유지하기 위하여 회전도포법(SOG), 화학적 기계적 연마법(CMP: Chemical Mechanical Polisher) 등의 방법이 개발되어 적용되고 있으며, 상기 회전도포법은 회전에 의한 원심력을 이용하여 평면을 도포함으로써 평탄화를 도모하는 방법이나, 웨이퍼의 평탄화에 한계가 있으며, 사용되는 화학재료 등의 환경오염 문제로 최근 화학적 기계적 연마법이 주로 사용된다.

상기 화학적 기계적 연마법은 연마용 매개체인 슬러리(SLURRY)를 이용하여 웨이퍼를 연마기구인 패드(PAD)에 연마하는 방법으로써, 슬러리의 화학적 수화반응과 패드에 의한 기계적인 연마로 웨이퍼를 평탄화시켜, 국부적인 평면도 및 웨이퍼 전체의 평면도를 동시에 유지시킨다.

상기 방법에 의한 화학적 기계적 연마장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 고속으로 회전하며 하단에서 웨이퍼(W)를 장착하는 헤드(1)와, 상기 웨이퍼(W)의 저면부와 접촉되어 평탄하게 연마하는 패드(4)와, 상기 헤드(1)와 패드(4)의 사이에 개재되는 슬러리(5)를 포함되어 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래 화학적 기계적 연마장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 상기 종래 웨이퍼 평면가공시의 단면도로서, 상기 헤드(1)는 그 하단에 웨이퍼(W)를 장착하고 고속으로 회전되며, 상기 웨이퍼(W)의 저면부는 패드(4)의 상단과 접촉되어 상대적인 운동이 수행되고, 상기 웨이퍼(W)의 표면에 슬러리(5)를 분사하여 수화작용 등의 화학적 반응과 전단력에 의한 기계적 작용으로 웨이퍼(W)를 평탄화시킨다.

그리고, 상기 웨이퍼(W)에 패턴(2)이 구비되어 내측으로 들어간 요입부(A)와 외측으로 돌출된 돌출부(B)가 형성되어 있는 경우에는, 도시된 바와 같이, 돌출부(B)에 압력이 집중되어 그 부분에서의 연마작용이 다른 부분보다 활발히 진행되므로 전체적으로 평면도가 유지되며, 한편, 상기 화학적 기계적 연마법은 패드(4)와 슬러리(5)의 개발을 통하여 더욱 균일한 평면도를 얻을 수 있다.

그러나, 종래의 연마장치는 도 2에 도시된 돌출부(B) 뿐만 아니라 요입부(A)의 일부에도 압력이 가해지고 연마가 진행되어 완전한 평면이 이루어지지 못하는 단점이 있었으며, 소모성 부품인 헤드(1), 패드(4) 및 슬러리(5)의 가격이 고가이므로 부품교체에 따른 제조원가의 상승이 있었으며, 절삭된 평면에 스크레치 및 파티클 등의 디팩트가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 완전한 평면도를 유지할 수 있으며 부품교체를 최소화하고 절삭면에 디팩트가 발생되지 않도록 웨이퍼를 평면절삭할 수 있는 평면 절삭장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 프레너는 상하로 이동가능하며 소정의 속도로 회전되고 그 하단에 웨이퍼(W)가 착탈가능토록 피식각면의 반대면이 접촉되어 부착되는 헤드와, 상기 웨이퍼(W)의 피식각면을 평탄하게 가공하는 레이저빔(L)을 발생시키는 레이저 발생기와, 상기 레이저 발생기의 일측에 설치되어 상기 웨이퍼로 상기 레이저빔(L)을 조사하는 발광부와, 상기 발광부에서 조사된 레이저빔(L)을 수광하는 수광부가 구비된 레이저 수광기와, 상기 레이저빔(L)의 가공에 의해 상기 웨이퍼로부터 절삭되어 이격되는 절삭칩을 배출시키는 흡진기와, 상기 웨이퍼(W)의 두께를 측정하는 측정기가 포함되어 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시례를 첨부도면에 의거하여 설명토록 한다.

본 발명에 따른 레이저 프레너는 도 3에 도시된 바와 같이, 상하로 이동가능하며 소정의 속도로 회전되고 그 하단에서 웨이퍼(W)가 착탈가능토록 피식각면의 반대면이 접촉되어 부착되는 헤드(11)와, 상기 웨이퍼(W)의 피식각면을 평탄하게 가공하는 레이저빔(L)을 발생시키는 레이저 발생기(20)와, 상기 레이저 발생기(20)의 일측에 설치되어 상기 레이저빔(L)을 조사하는 발광부(21)와, 상기 발광부(21)에서 조사된 레이저빔(L)을 수광하는 수광부(31)가 구비된 레이저 수광기(30)와, 상기 레이저빔(L)의 가공에 의해 상기 웨이퍼(W)로부터 절삭되어 이격되는 절삭칩을 배출시키는 흡진기(14)와, 상기 웨이퍼(W)의 두께를 측정하는 측정기(15)가 포함되어 구성된다.

바람직하게는 상기 측정기(15)에서 측정된 웨이퍼(W)의 두께를 연산하여 상기 헤드(1)를 상하로 이동시켜 절삭두께를 조절하는 절삭량조절수단(40)이 구비되 는 한편, 상기 웨이퍼(W)에 발생되는 고열을 냉각시키는 냉각수단(미도시)이 구비되고, 상기 냉각수단은 상기 헤드(11)의 내부에서 공냉 또는 수냉에 의하여 고열을 냉각시킨다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 레이저 프레너에 대한 작용을 살펴보면 다음과 같다.

도 3에서, 상기 헤드(11)는 그 하단에 웨이퍼(W)를 가 착탈가능토록 피식각면의 반대면이 접촉되어 부착하도록 장착하고 소정의 속도로 회전되며, 상기 레이저 발생기(20)에서는 일반적으로 많이 사용되는 CO₂레이저 또는 펄스(Pulse)레이저를 발생시켜 그 일측에 설치되어 있는 발광부(21)를 통하여 레이저빔(L)을 웨이퍼(W)의 피식각면 표면으로 조사한다. 상기 레이저빔(L)은 높은 에너지 밀도를 갖고 있는 바, 그 에너지를 이용하여 웨이퍼(W) 피식각 표면의 요철부를 신속하게 제거하고, 우수한 직진성에 의하여 웨이퍼(W) 피식각 표면을 완전하게 평탄화시킬 수 있으며, 상기 레이저빔(L)은 상기 발광부(21)의 맞은편에 설치된 수광부(31)로 들어가고, 상기 레이저빔(L)에 의해 가공되어 웨이퍼(W)로부터 절삭되어 이격되는 절삭칩은 하부에 위치되는 흡진기(14)를 통하여 배출된다.

그리고 상기 측정기(15)는 웨이퍼(W)의 두께를 측정하여 상기 절삭량조절수단(40)을 통하여 소정의 치수와 비교하여 일정한 범위내에 있으면 가공을 종료하고, 소정의 치수와 비교하여 웨이퍼(W)의 두께가 일정한 범위보다 크면 그 차이만큼 상기 헤드(11)의 높이를 상하로 이동시켜 웨이퍼(W)의 치수를 정확히 가공한다.

또한, 상기 냉각수단에서는 레이저빔(L)의 조사에 의하여 고열이 발생되는 웨이퍼(W)를 냉각시켜 치수를 안정화시키다.

그리고, 상기 웨이퍼(W)에 패턴(12)이 형성되어 도 4a에 도시된 바와 같이, 내측으로 들어간 요입부(A)와 외측으로 돌출된 돌출부(B)가 있는 경우에도, 종래 기술과는 디르게 돌출부(B)에 압력이 집중되지 않고, 요입부(A)의 일부분에도 압력이 가해지지 않으므로 도 4b에 도시된 바와 같이 완전한 평면이 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 레이저 프레너는 웨이퍼의 평면절삭을 위한 에너지원으로 레이저를 이용함으로써, 상기 레이저의 높은 에너지 밀도에 의하여 웨이퍼 표면의 요철부를 신속하게 제거하고, 우수한 직진성에 위하여 완전하게 평탄화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 소모성 재료인 패드와 슬러리의 사용을 배제하여 제조원가가 저감되는 한편, 절삭표면에 스크레치 등의 디팩트가 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims

상하로 이동가능하며 소정의 속도로 회전되고 그 하단에 웨이퍼(W)가 착탈가능토록 피식각면의 반대면이 접촉되어 부착되는 헤드와,

상기 웨이퍼(W)의 피식각면을 평탄하게 가공하는 레이저빔(L)을 발생시키는 레이저 발생기와,

상기 레이저 발생기의 일측에 설치되어 상기 웨이퍼로 상기 레이저빔(L)을 조사하는 발광부와,

상기 발광부에서 조사된 레이저빔(L)을 수광하는 수광부가 구비된 레이저 수광기와,

상기 레이저빔(L)의 가공에 의해 상기 웨이퍼로부터 절삭되어 이격되는 절삭칩을 배출시키는 흡진기와,

상기 웨이퍼(W)의 두께를 측정하는 측정기가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 프레너.
제 1항에 있어서, 상기 측정기에서 측정된 웨이퍼(W)의 두께를 연산하여 상기 헤드를 상하로 이동시켜 절삭두께를 조절하는 절삭량조절수단이 포함된 것을 특징으로 하는 레이저 프레너.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 웨이퍼(W)에 발생되는 고열을 냉각시키는 냉각수단이 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 프레너.