KR100931197B1 - Head Assembly for Wafer Polishing Machine - Google Patents

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Abstract

웨이퍼의 두께 프로파일을 향상시키고, 표면 평탄도를 향상시킨 웨이퍼 연마장치가 개시된다. 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리는 버퍼부가 형성된 홀더 플레이트와 상기 버퍼부 상에 결합되어 상기 웨이퍼에 면접촉된 상태에서 상기 버퍼부에 공기가 유입됨에 따라 상기 웨이퍼를 가압하는 멤브레인으로 이루어지고, 상기 버퍼부를 형성하는 상기 홀더 플레이트의 면 상에는 상기 버퍼부 내의 공기 유동의 응답성을 향상시키기 위한 복수의 딤플이 형성된다. 따라서, 상기 버퍼부 내에서의 공기 유속이 증가되고 가장자리 부분까지 신속하게 공기압 변화가 전달되므로, 웨이퍼의 에지 부분의 두께 프로파일과 표면 평탄도를 향상시킬 수 있다.Disclosed is a wafer polishing apparatus that improves a thickness profile of a wafer and improves surface flatness. The head assembly for a wafer polishing apparatus includes a holder plate having a buffer portion and a membrane coupled to the buffer portion to pressurize the wafer as air flows into the buffer portion while being in surface contact with the wafer. On the surface of the holder plate to be formed a plurality of dimples for improving the response of the air flow in the buffer portion is formed. Therefore, since the air flow rate in the buffer portion is increased and the air pressure change is quickly transmitted to the edge portion, the thickness profile and the surface flatness of the edge portion of the wafer can be improved.

CMP, 폴리싱 헤드 어셈블리 CMP, Polishing Head Assembly

Description

웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리{APPARATUS FOR POLISHING WAFER HAVING HEAD ASSEMBLY}Head assembly for wafer polishing machine {APPARATUS FOR POLISHING WAFER HAVING HEAD ASSEMBLY}

본 발명은 웨이퍼 화학기계적 연마장치에 관한 것으로서, 웨이퍼의 연마 후 표면 평탄도를 향상시키는 폴리싱 헤드 어셈블리를 구비하는 웨이퍼 연마장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly, to a wafer polishing apparatus having a polishing head assembly for improving surface flatness after polishing a wafer.

오늘날 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 기판은 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말한다.The silicon substrate widely used today as a material for manufacturing a semiconductor device refers to a single crystalline silicon thin film made of polycrystalline silicon as a raw material.

웨이퍼를 제조하는 공정은 성장된 실리콘 단결정 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하고 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마(polishing) 공정과, 연마가 완료된 웨이퍼를 세척하고 표면에 부착된 이물질을 제거하는 세정(cleaning) 공정으로 이루어진다.The wafer manufacturing process includes a slicing process that cuts grown silicon single crystal ingots into wafer forms, a lapping process to uniformize and planarize the thickness of the wafer, and remove or mitigate damage caused by mechanical polishing. An etching process, a polishing process for mirror-mirroring the wafer surface, and a cleaning process for cleaning the polished wafer and removing foreign matter adhered to the surface.

반도체 소자의 고집적화로 인해 반도체 기판 제조 공정 중 래핑(lapping) 공정이나 화학기계적 양면연마(double side polishing, DSP) 공정은 반도체 기판의 평탄도(flatness)나 스크래치, 결함 등 반도체 제조공정에서 소자의 수율 및 생산성에 큰 영향을 끼치는 중요한 인자 중의 하나로 인식되어 가고 있다.Due to the high integration of semiconductor devices, the lapping process or the chemical mechanical double side polishing (DSP) process in the semiconductor substrate manufacturing process yields the yield of the device in the semiconductor manufacturing process such as flatness, scratch or defect of the semiconductor substrate. And it is recognized as one of the important factors that have a great influence on the productivity.

화학기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP)는 연마입자와 각종 약액으로 이루어지는 슬러리를 기판으로 제공하고, 상기 슬러리와 상기 기판 사이의 화학반응과 상기 연마입자 및 연마패드와의 기계적인 작용에 의해 기판 표면의 요철을 제거하여 평탄화 시키는 방법이다.Chemical mechanical polishing (CMP) provides a slurry composed of abrasive particles and various chemical liquids to a substrate, and the surface of the substrate by chemical reaction between the slurry and the substrate and mechanical action of the abrasive particles and the polishing pad. It is a method of flattening by removing unevenness.

통상적으로 상기 CMP 공정을 수행하기 위한 연마장치는 연마패드가 구비된 정반과 상기 웨이퍼를 고정하고 가압하는 폴리싱 헤드 및 상기 폴리싱 헤드를 상기 정반에 대해 가압하여 회전시키는 구동부를 포함한다. 그리고, 상기 연마패드와 상기 웨이퍼 사이로는 연마입자를 포함하는 연마제(polishing agent)인 슬러리(slurry, 현탁액)가 제공된다.Typically, the polishing apparatus for performing the CMP process includes a surface plate having a polishing pad, a polishing head for fixing and pressing the wafer, and a driving unit for pressing and rotating the polishing head against the surface plate. In addition, a slurry is provided between the polishing pad and the wafer, which is a polishing agent including abrasive particles.

한편, 기존의 폴리싱 헤드는 상기 웨이퍼와 접촉되는 부분에 멤브레인이 구비되고, 상기 폴리싱 헤드와 상기 멤브레인 사이에는 버퍼부가 형성된다. 따라서, 상기 버퍼부로 공기가 주입됨에 따라 상기 멤브레인이 팽창하면서 상기 웨이퍼를 가압하게 된다.On the other hand, the conventional polishing head is provided with a membrane in contact with the wafer, a buffer portion is formed between the polishing head and the membrane. Therefore, as air is injected into the buffer part, the membrane expands and pressurizes the wafer.

여기서, 상기 웨이퍼가 연마되는 정도에 따라 상기 버퍼부 내로 공급되는 공기압이 지속적으로 변하게 된다. 그런데, 기존의 폴리싱 헤드에서는 상기 버퍼부 내에서의 공기의 유동이 공급되는 공기압 변화에 신속하게 대응하지 못하는 문제점이 있다. 이로 인해 상기 웨이퍼의 표면에 작용하는 가압력이 불균일해지고, 이로 인해 상기 웨이퍼의 연마 품질이 불량해진다. 특히, 상기 버퍼부 내측면과 공기 사이의 표면 마찰로 인해, 상기 웨이퍼의 에지에 대응되는 가장자리 부분에서의 공기 유동 응답성이 가장 늦어지며, 이로 인해 상기 웨이퍼 에지의 연마 품질이 악화되는 문제점이 있다.Here, the air pressure supplied into the buffer unit is continuously changed according to the degree of polishing of the wafer. However, in the conventional polishing head, there is a problem in that the flow of air in the buffer unit does not respond quickly to a change in air pressure supplied. As a result, the pressing force acting on the surface of the wafer becomes nonuniform, resulting in poor polishing quality of the wafer. In particular, due to the surface friction between the inner surface of the buffer portion and air, the air flow responsiveness at the edge portion corresponding to the edge of the wafer is the slowest, which causes a problem that the polishing quality of the wafer edge is deteriorated. .

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼의 에지에 대한 평탄도 악화를 방지하고, 연마 품질을 향상시키기 위한 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a head assembly for a wafer polishing apparatus for preventing the deterioration of flatness at the edge of the wafer and improving the polishing quality.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리는 일 면에 요입된 버퍼부가 형성된 홀더 플레이트 및 상기 버퍼부를 밀폐하도록 상기 홀더 플레이트에 결합되고, 웨이퍼에 면접촉되어 상기 버퍼부에 공기가 유입됨에 따라 상기 웨이퍼를 가압하는 연성 재질의 멤브레인을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 홀더 플레이트에서 상기 버퍼부 내측을 향한 표면에는 복수의 딤플이 조밀하게 형성된다.According to embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, a wafer assembly head assembly is coupled to the holder plate to seal the buffer portion and a holder plate formed with a buffer portion indented on one surface, the wafer And a membrane of a soft material pressurizing the wafer as air is introduced into the buffer portion in surface contact with the substrate. Here, a plurality of dimples are densely formed on the surface of the holder plate toward the buffer part.

실시예에서, 상기 딤플은 크기가 0.01 내지 1 ㎛의 직경을 갖는다. 그리고, 상기 딤플은 그 밀도를 증가시키기 위해서 이웃하는 딤플들이 서로 연속되도록 조밀하게 형성된다.In an embodiment, the dimple has a diameter of 0.01 to 1 μm in size. The dimples are densely formed such that neighboring dimples are continuous with each other to increase the density.

실시예에서, 상기 딤플은 그 형태가 다각형 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 딤플은 육각형 형태를 갖는다. 또는, 상기 딤플은 원형을 가질 수 있다.In an embodiment, the dimple may have a polygonal shape. For example, the dimple has a hexagonal shape. Alternatively, the dimples may have a circular shape.

실시예에서, 상기 버퍼부 내로 공기를 유입시키기 위한 유입홀이 상기 홀더 플레이트의 중앙 부분을 관통하여 형성된다.In an embodiment, an inlet hole for introducing air into the buffer part is formed through the central portion of the holder plate.

실시예에서, 상기 멤브레인은 상기 웨이퍼에 면접촉되어 상기 웨이퍼 표면에 손상을 발생시키지 않도록 유연하고 부드러운 재질로 형성된다. 그리고, 상기 멤브레인은 상기 버퍼부 내로 유입되는 공기에 의해 상기 웨이퍼를 균일하게 가압할 수 있도록 탄성을 갖는다. 예를 들어, 상기 멤브레인은 고무 재질로 형성된다.In an embodiment, the membrane is formed of a flexible and soft material such that the membrane is in surface contact with the wafer and does not cause damage to the wafer surface. The membrane has elasticity to uniformly pressurize the wafer by air introduced into the buffer portion. For example, the membrane is formed of a rubber material.

본 발명에 따르면, 첫째, 헤드 어셈블리에서 공기가 유입되어 멤브레인을 가압하는 버퍼부의 내측 표면에 복수의 딤플을 형성함으로써, 상기 버퍼부 내에서 공기 유동을 안정시키고 유속을 증가시킴으로써, 공기 유동의 응답성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, first, by forming a plurality of dimples on the inner surface of the buffer portion in which air is introduced from the head assembly to pressurize the membrane, thereby stabilizing the air flow in the buffer portion and increasing the flow rate, thereby responsiveness of the air flow Can improve.

둘째, 상기 버퍼부에서의 응답성 증가로 인해 웨이퍼에 균일하게 압력이 가해지고, 상기 웨이퍼의 연마 평탄도를 향상시킨다. 특히, 웨이퍼의 에지 부분에 대한 평탄도를 향상시킬 수 있다.Second, the pressure is uniformly applied to the wafer due to the increased response in the buffer unit, thereby improving the polishing flatness of the wafer. In particular, the flatness of the edge portion of the wafer can be improved.

첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited or restricted by the embodiments.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마장치 및 헤드 어셈블리를 설명하기 위한 측단면도이다. 도 2는 도 1에서 헤드 어셈블리를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2의 홀더 플레이트의 평면도이다. 도 4는 도 2의 헤드 어셈블리의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a side cross-sectional view illustrating a wafer polishing apparatus and a head assembly according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the head assembly in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the holder plate of FIG. 2. 4 is a cross-sectional view for describing an operation of the head assembly of FIG. 2.

이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마장치 및 헤드 어셈블리에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a wafer polishing apparatus and a head assembly according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

웨이퍼 연마장치(100)는 정반(150)과 폴리싱 헤드(130)를 포함한다.The wafer polishing apparatus 100 includes a surface plate 150 and a polishing head 130.

상기 정반(150)은 상기 웨이퍼(W)의 일면에 접촉된 상태로 회전함으로써, 상기 웨이퍼(W)의 표면을 평탄화시킨다. 상기 정반(150)에서 상기 웨이퍼(W)에 접촉되는 면에는 상기 웨이퍼(W) 표면을 연마하기 위한 연마패드(미도시)가 구비된다.The surface plate 150 rotates while being in contact with one surface of the wafer W to planarize the surface of the wafer W. FIG. A surface of the surface 150 in contact with the wafer W is provided with a polishing pad (not shown) for polishing the surface of the wafer (W).

상기 폴리싱 헤드(130)는 상기 정반(150) 상부에 구비되어 상기 웨이퍼(W)의 타면을 고정시킨다. 상기 폴리싱 헤드(130)는 상기 정반(150)에 대해 상기 웨이퍼(W)를 가압하여 회전시킴으로써 상기 웨이퍼(W)를 연마시킨다.The polishing head 130 is provided on the surface plate 150 to fix the other surface of the wafer (W). The polishing head 130 polishes the wafer W by pressing and rotating the wafer W against the surface plate 150.

상기 폴리싱 헤드(130)는 상기 웨이퍼(W)가 고정되는 헤드 어셈블리(110)와 상기 웨이퍼(W)를 고정시키는 템플릿 어셈블리(131) 및 상기 폴리싱 헤드(130)의 회전 및 이동을 위한 구동부(135)를 포함한다.The polishing head 130 is a head assembly 110 to which the wafer W is fixed, a template assembly 131 to fix the wafer W, and a driving unit 135 for rotation and movement of the polishing head 130. ).

상기 구동부(135)는 상기 폴리싱 헤드(130)를 회전 및 직선 이동시킨다. 즉, 상기 헤드 어셈블리(110)에 상기 웨이퍼(W)가 고정된 상태에서 상기 폴리싱 헤드(130)가 상기 정반(150)에 대해 접근하여 가압되고, 상기 폴리싱 헤드(130)가 회전함에 따라 상기 웨이퍼(W)가 연마된다. 그리고, 상기 웨이퍼(W)의 연마가 완료된 후에는 상기 폴리싱 헤드(130)와 상기 정반에서 분리되도록 이동한다.The driving unit 135 rotates and linearly moves the polishing head 130. That is, the polishing head 130 is pressed against the surface plate 150 while the wafer W is fixed to the head assembly 110, and the wafer is rotated as the polishing head 130 rotates. (W) is polished. After the polishing of the wafer W is completed, the wafer W is moved to be separated from the polishing head 130 and the surface plate.

상기 템플릿 어셈블리(131)는 상기 웨이퍼(W)의 외주연부 둘레에 결합되어 상기 웨이퍼(W)의 위치를 고정시키고, 상기 웨이퍼(W)의 직경에 대응되는 링 형태를 갖는다.The template assembly 131 is coupled around the outer circumference of the wafer W to fix the position of the wafer W, and has a ring shape corresponding to the diameter of the wafer W.

상기 헤드 어셈블리(110)는 홀더 플레이트(111)와 버퍼부(113) 및 멤브레인(120)으로 이루어진다.The head assembly 110 includes a holder plate 111, a buffer portion 113, and a membrane 120.

상기 홀더 플레이트(111)는 상기 폴리싱 헤드(130)에 결합되고, 상기 웨이퍼(W)의 일면을 고정시킬 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 상기 홀더 플레이트(111)는 소정 두께의 원반형 플레이트 형태를 갖는다. 그리고, 상기 홀더 플레이트(111)는 알루미늄 재질로 형성된다.The holder plate 111 is coupled to the polishing head 130 and is formed to fix one surface of the wafer (W). For example, the holder plate 111 has a disk-shaped plate of a predetermined thickness. The holder plate 111 is made of aluminum.

여기서, 상기 홀더 플레이트(111)의 외주연부를 따라 복수개의 고정홀(115)이 형성된다. 상기 고정홀(115)은 상기 홀더 플레이트(111)를 상기 폴리싱 헤드(130)에 결합시키기 위한 부분으로서, 볼트 결합 가능하도록 상기 홀더 플레이트(111)를 관통하여 형성된다.Here, a plurality of fixing holes 115 are formed along the outer periphery of the holder plate 111. The fixing hole 115 is a portion for coupling the holder plate 111 to the polishing head 130 and is formed through the holder plate 111 to be bolted.

상기 홀더 플레이트(111)는 그 일 면이 소정 깊이 오목하게 요입되어 버퍼부(113)가 형성된다. 그리고, 상기 버퍼부(113) 내로 공기를 유입시킬 수 있도록 상기 홀더 플레이트(111)의 중앙을 관통하여 유입홀(114)이 형성된다.One surface of the holder plate 111 is recessed in a predetermined depth to form a buffer portion 113. In addition, an inlet hole 114 is formed through the center of the holder plate 111 to allow air to flow into the buffer unit 113.

상기 버퍼부(113)는 상기 멤브레인(120)을 팽창시켜 상기 웨이퍼(W)를 가압하기 위한 부분이다. 즉, 상기 버퍼부(113) 내로 공기가 유입됨에 따라 상기 멤브레인(120)이 팽창하면서 상기 웨이퍼(W)가 가압된다.The buffer part 113 is a part for expanding the membrane 120 to press the wafer W. That is, as air flows into the buffer unit 113, the membrane 120 expands and the wafer W is pressurized.

상기 버퍼부(113)의 개구된 상부에는 상기 멤브레인(120)이 결합된다. 상기 멤브레인(120)은 상기 웨이퍼(W)에 직접적으로 면접촉된 상태로 상기 웨이퍼(W)를 상기 정반(150)에 대해 가압하는 역할을 한다. 특히, 상기 멤브레인(120)은 상기 웨이퍼(W)에 균일하게 압력이 가해지도록 한다.The membrane 120 is coupled to the opened upper portion of the buffer 113. The membrane 120 serves to press the wafer W against the surface plate 150 in a state of being directly in surface contact with the wafer W. In particular, the membrane 120 allows the pressure to be uniformly applied to the wafer (W).

여기서, 상기 웨이퍼(W)의 연마 공정 동안 상기 웨이퍼(W)의 표면 상태가 지속적으로 변하게 되므로, 상기 버퍼부(113) 내로 유입되는 공기압은 상기 웨이퍼(W)의 표면 상태에 따라 지속적으로 변경된다. 그리고, 상기 멤브레인(120)은 상기 버퍼부(113) 내의 공기압 변화에 신속하게 반응하고, 상기 버퍼부(113)의 공기압 변화를 상기 웨이퍼(W)에 신속하게 전달할 수 있어야 한다.Here, since the surface state of the wafer W is continuously changed during the polishing process of the wafer W, the air pressure flowing into the buffer portion 113 is continuously changed according to the surface state of the wafer W. . In addition, the membrane 120 should be able to react quickly to the air pressure change in the buffer unit 113 and to quickly transmit the air pressure change of the buffer unit 113 to the wafer (W).

상세하게는, 상기 멤브레인(120)은 상기 버퍼부(113) 내의 공기압 변화에 신속하게 반응할 수 있도록 충분히 얇은 두께를 가지며, 탄성을 갖는다. 그리고, 상기 멤브레인(120)은 상기 웨이퍼(W)에 직접 면 접촉되므로 부드러운 재질로 형성된다. 예를 들어, 상기 멤브레인(120)은 고무 재질로 형성된다.In detail, the membrane 120 has a sufficiently thin thickness and elasticity so as to quickly react to a change in air pressure in the buffer unit 113. In addition, since the membrane 120 is in direct surface contact with the wafer W, the membrane 120 is formed of a soft material. For example, the membrane 120 is formed of a rubber material.

또한, 상기 버퍼부(113) 내의 공기압 변화가 상기 멤브레인(120)에 정확하게 전달될 수 있도록 상기 멤브레인(120)은 상기 버퍼부(113)를 완전히 밀폐시킬 수 있도록 상기 버퍼부(113)의 개방된 상부를 완전히 덮도록 구비된다.In addition, the membrane 120 is opened of the buffer part 113 to completely seal the buffer part 113 so that the air pressure change in the buffer part 113 can be accurately transmitted to the membrane 120. It is provided to completely cover the top.

한편, 상기 웨이퍼(W)의 표면 평탄도를 향상시키기 위해서는 상기 버퍼부(113) 내에서의 공기 유동이 중앙에서나 가장자리에서 모두 균일해야 한다. 그리고, 상기 유입홀(114)를 통해 유입되는 공기압의 변동이 상기 버퍼부(113)의 가장자리까지 신속하게 전달되어야 한다.On the other hand, in order to improve the surface flatness of the wafer W, the air flow in the buffer portion 113 should be uniform at both the center and the edge. In addition, the variation of the air pressure flowing through the inlet hole 114 should be quickly transmitted to the edge of the buffer unit 113.

본 실시예에서는 상기 버퍼부(113) 내로 유입된 공기의 유동을 균일하게 하고 유속을 증가시키기 위해서, 상기 홀더 플레이트(111)에서 상기 버퍼부(113)를 형성하는 요입된 면 상에 복수의 딤플(112a)이 형성된 딤플면(112)이 형성된다.In the present embodiment, in order to uniformize the flow of air introduced into the buffer unit 113 and to increase the flow rate, a plurality of dimples are formed on the concave surface forming the buffer unit 113 in the holder plate 111. A dimple face 112 on which the 112a is formed is formed.

상기 딤플면(112)을 형성함으로써 표면의 마찰력을 감소시킴으로써, 상기 홀 더 플레이트(111) 및 상기 멤브레인(120) 표면에서의 마찰력으로 인해 발생하는 와류(turbulence)를 제거할 수 있고, 공기의 유속을 향상시킬 수 있다. 상기 딤플면(112) 상에서의 유동은 도 5b를 통해 상세하게 설명한다.By reducing the frictional force of the surface by forming the dimple surface 112, it is possible to eliminate the turbulence caused by the frictional force on the surface of the holder plate 111 and the membrane 120, the air flow rate Can improve. The flow on the dimple face 112 is described in detail with reference to FIG. 5B.

상기 딤플면(112)은 복수의 딤플(112a)이 조밀하게 형성된다. 특히, 상기 딤플(112a)은 1㎛ 이하의 나노(nano) 크기로 형성된다.The dimple surface 112 has a plurality of dimples 112a formed densely. In particular, the dimple 112a is formed to a nano size of 1 μm or less.

상기 딤플면(112) 상에서 상기 딤플(112a)이 조밀하게 형성된다. 예를 들어, 상기 딤플(112a)는 다각형 형태로 형성되며, 이웃하는 딤플(112a)들이 서로 연속되게 형성된다. 예를 들어, 상기 딤플(112a)은 육각형 형태를 갖고, 벌집 형태로 연속하여 형성된다.The dimple 112a is densely formed on the dimple surface 112. For example, the dimples 112a are formed in a polygonal shape, and neighboring dimples 112a are formed to be continuous with each other. For example, the dimples 112a have a hexagonal shape and are continuously formed in a honeycomb form.

또한, 상기 딤플면(112)은 공기 유동의 마찰 또는 저항을 최소화할 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 상기 딤플면(112)은 상기 홀더 플레이트(111) 표면에서 소정 깊이 요입되어 형성되되, 그 요입된 면이 소정 곡률을 갖는 완만한 곡면으로 형성된다.In addition, the dimple surface 112 is formed to minimize the friction or resistance of the air flow. For example, the dimple surface 112 is formed by recessing a predetermined depth from the surface of the holder plate 111, the recessed surface is formed as a smooth curved surface having a predetermined curvature.

도 5a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 어셈블리의 효과를 설명하기 위한 그래프들이다.5a to 6b are graphs for explaining the effect of the head assembly according to an embodiment of the present invention.

여기서, 도 5b와 도 6b는 본 발명에 따른 헤드 어셈블리(이하, ‘실시예’라 한다)에 대한 그래프이고, 도 5a와 도 6a는 실시예에 대한 비교예로서, 종래 기술에 따른 헤드 어셈블리(이하, ‘비교예’라 한다)에 대한 그래프이다.5B and 6B are graphs of a head assembly according to the present invention (hereinafter referred to as an embodiment), and FIGS. 5A and 6A are comparative examples of an embodiment, and a head assembly according to the prior art ( Hereinafter, it is a graph for 'comparative example'.

우선, 도 5a와 도 5b는 실시예와 비교예에서 각각 버퍼부 내에서의 공기 유 동을 보여주는 그래프들이다.First, FIGS. 5A and 5B are graphs showing air flow in a buffer unit in Examples and Comparative Examples, respectively.

도 5a와 도 5b를 참조하면, 실시예는 복수의 딤플(112a)을 형성함으로써, 상기 버퍼부(113) 내에서의 공기 유동이 상기 버퍼부(113)의 수직 단면 방향을 따라 균일해짐을 알 수 있다. 또한, 비교예에서 최대 유속은 약 1.5이고, 실시예에서의 최대 유속은 약 1.8로서, 비교예에 비해 실시예에서가 상기 멤브레인(120) 표면에서의 유속이 증가함을 알 수 있다. 그리고, 이와 같은 유속의 증가는 상기 버퍼부(113) 내에서의 공기 유동의 응답성을 향상시킨다.5A and 5B, it is understood that the embodiment forms a plurality of dimples 112a such that the air flow in the buffer portion 113 becomes uniform along the vertical cross-sectional direction of the buffer portion 113. Can be. In addition, the maximum flow rate in the comparative example is about 1.5, the maximum flow rate in the embodiment is about 1.8, it can be seen that the flow rate on the surface of the membrane 120 is increased in the embodiment compared to the comparative example. In addition, such an increase in the flow rate improves the response of the air flow in the buffer unit 113.

또한, 실시예는 상기 버퍼부(113)에서 중앙 부분과 테두리 부분의 유속 역시 균일해짐을 알 수 있다. 따라서, 실시예에 따르면 상기 버퍼부(113) 내에서의 공기압 변화가 상기 버퍼부(113)의 테두리 부분까지 신속하게 전달되므로 상기 웨이퍼(W)에 표면에 균일하게 압력이 가해지고, 상기 웨이퍼(W)의 연마 상태에 따라 신속하게 상기 웨이퍼(W)에 가해지는 압력이 변화되므로 상기 웨이퍼(W)의 평탄도를 향상시킬 수 있다.In addition, in the embodiment, it can be seen that the flow rates of the central portion and the edge portion of the buffer unit 113 are also uniform. Therefore, according to the embodiment, since the air pressure change in the buffer unit 113 is rapidly transmitted to the edge of the buffer unit 113, pressure is uniformly applied to the surface of the wafer W, and the wafer ( Since the pressure applied to the wafer W is quickly changed according to the polishing state of W), the flatness of the wafer W can be improved.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 어셈블리를 사용함으로써 웨이퍼의 연마 품질이 개선된 정도를 보여주기 위한 그래프들이다. 상세하게는, 도 6a와 도 6b는 연마 전과 연마 후의 웨이퍼의 품질을 측정하고 그 차(델타(Δ)값)을 각각 나타내는 것으로서, 그 수치가 클수록 연마 결과가 양호한 것임을 나타낸다.6A and 6B are graphs showing the degree of improvement in polishing quality of a wafer by using a head assembly according to an embodiment of the present invention. In detail, FIGS. 6A and 6B measure the quality of the wafer before polishing and after polishing, and show the difference (delta (Δ) value), respectively, indicating that the higher the value, the better the polishing result.

도 6a는 실시예와 비교예에서 각각 연마 전후의 웨이퍼 에지 부분의 두께 프로파일(edge roll-off)을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.FIG. 6A is a graph showing the results of measuring edge roll-offs of wafer edge portions before and after polishing in Examples and Comparative Examples, respectively. FIG.

웨이퍼(W)의 두께 프로파일을 살펴보면, 상기 웨이퍼(W)의 에지 부분에서 기울기가 발생한다. 예를 들어, 에지 부분이 롤업(roll-up) 또는 롤 오프(roll-off) 형태로 굴곡이 형성된다. 이와 같은 에지 부분의 기울기는 상기 웨이퍼(W)의 평탄도를 악화시키고, 후속하여 진행되는 공정상에서 불량을 발생시키는 요인이 된다.Looking at the thickness profile of the wafer W, a slope occurs at the edge portion of the wafer W. For example, the edge portion is bent in a roll-up or roll-off form. Such inclination of the edge portion deteriorates the flatness of the wafer W and causes a defect in a subsequent process.

도 6a를 참조하면, 실시예가 비교예에 비해 델타(Δ)값이 큰 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예에서가 에지 부분의 두께 프로파일인 에지 롤 오프(edge roll-off)의 크기가 작은 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6A, it can be seen that the Example has a larger delta (Δ) value than the Comparative Example. Thus, it can be seen that the embodiment has a small size of edge roll-off, which is the thickness profile of the edge portion.

도 6b는 실시예와 비교예를 이용하여 연마된 웨이퍼 표면 평탄도(site flatness) SFQR(site front least square focal plane range)의 델타(Δ)값을 보여주는 그래프이다.FIG. 6B is a graph showing the delta (Δ) value of site flatness (SFQR) site front flatness (SFQR) polished using Examples and Comparative Examples.

도 6b를 참조하면, SFQR 수치가 크면 평탄도가 악화된 것이고, SFQR 수치가 낮으면 평탄도가 양호한 것인데, 비교예에서는 표면 평탄도가 -0.75인데 반해 실시예에서는 평탄도가 -0.65로서, 실시예가 비교예에 비해 연마된 표면 평탄도가 향상되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6B, when the SFQR value is high, the flatness is deteriorated. When the SFQR value is low, the flatness is good. In the comparative example, the surface flatness is -0.75, whereas in the example, the flatness is -0.65. It can be seen that the polished surface flatness is improved compared to the comparative example.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마장치의 측면도;1 is a side view of a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 웨이퍼 연마장치에서 헤드 어셈블리를 설명하기 위한 단면도;FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a head assembly in the wafer polishing apparatus of FIG. 1; FIG.

도 3은 도 2의 헤드 어셈블리에서 홀더 플레이트의 평면도;3 is a plan view of a holder plate in the head assembly of FIG. 2;

도 4는 도 2의 헤드 어셈블리의 동작을 설명하기 위한 단면도;4 is a cross-sectional view for explaining the operation of the head assembly of FIG.

도 5a는 비교예에서 버퍼부 내의 공기 유동을 보여주는 그래프들;Figure 5a is a graph showing the air flow in the buffer portion in the comparative example;

도 5b는 실시예에서 버퍼부 내의 공기 유동을 보여주는 그래프들;5B is graphs showing air flow in the buffer portion in the embodiment;

도 6a와 도 6b는 비교예와 실시예를 이용하여 웨이퍼를 각각 연마한 결과들을 보여주기 위한 그래프들로서, 도 6a는 비교예와 실시예에서 연마 전후의 웨이퍼 에지 부분의 두께 프로파일(edge roll-off)을 측정한 결과를 보여주는 그래프이고, 도 6b는 비교예와 실시예에서 연마 전후의 웨이퍼 표면의 평탄도차를 보여주는 그래프이다.6A and 6B are graphs showing the results of polishing a wafer using Comparative Examples and Examples, respectively, and FIG. 6A is an edge roll-off profile of a wafer edge portion before and after polishing in Comparative Examples and Examples. 6B is a graph showing the difference in flatness of the wafer surface before and after polishing in Comparative Examples and Examples.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 웨이퍼 연마장치 110: 헤드 어셈블리100: wafer polishing apparatus 110: head assembly

111: 홀더 플레이트 112: 딤플면111: holder plate 112: dimple surface

112a: 딤플(dimple) 113: 버퍼부112a: dimple 113: buffer portion

114: 유입홀 115: 고정홀114: inflow hole 115: fixing hole

120: 멤브레인 130: 폴리싱 헤드120: membrane 130: polishing head

131: 템플릿 어셈블리 135: 구동부131: template assembly 135: drive unit

150: 정반 W: 웨이퍼150: surface plate W: wafer

Claims (7)

일 면에 요입된 버퍼부가 형성된 홀더 플레이트; 및A holder plate having a buffer portion inserted into one surface thereof; And 상기 버퍼부를 밀폐하도록 상기 홀더 플레이트에 결합되고, 웨이퍼에 면접촉되어 상기 버퍼부에 공기가 유입됨에 따라 상기 웨이퍼를 가압하는 연성 재질의 멤브레인;A membrane of a flexible material coupled to the holder plate to seal the buffer part and pressurizing the wafer as air is introduced into the buffer part in surface contact with the wafer; 을 포함하고,Including, 상기 홀더 플레이트에서 상기 버퍼부 내측을 향한 표면에는 복수의 딤플이 조밀하게 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리.And a plurality of dimples are densely formed on a surface of the holder plate facing inwardly of the buffer part. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 딤플의 크기는 0.01 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리.The size of the dimple is a head assembly for a wafer polishing apparatus, characterized in that 0.01 to 1 ㎛. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 딤플은 서로 이웃하는 딤플이 서로 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리.The dimple is a head assembly for a wafer polishing apparatus, characterized in that the adjacent dimples are formed continuously with each other. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 딤플은 요입된 부분의 형태가 다각형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리.The dimple is a head assembly for a wafer polishing apparatus, characterized in that the shape of the recessed portion has a polygonal shape. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 홀더 플레이트의 중앙 부분을 관통하여 상기 버퍼부 내로 공기를 주입하기 위한 유입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리.An inlet hole is formed through the central portion of the holder plate for injecting air into the buffer portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 멤브레인은 고무 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치용 헤드 어셈블리.The membrane assembly of claim 1, wherein the membrane is formed of a rubber material.
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