KR101210948B1 - 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄을 주성분으로 구성되고, 내부의 중심부에 공동부가 형성되는 원판과; 연마재 재질로 만들어지고 상기 원판의 한면에 부착되고 링형상으로 형성되되 내측에 다수의 홈부가 포함되어 분할된 형태로 형성된 연마부와; 상기 원판의 중심에 다각형을 이루며 형성되어 상기 공동부와 통하여 세척수를 공급하는 다수의 세정수 공급구멍과; 상기 원판의 다른면에 관모양으로 돌출되어 형성되고 상기 공동부를 통하여 상기 다수의 세정수 공급구멍에 세정수를 공급하기 위해 세정수 펌프와 연결되는 세정수 공급관과; 상기 원판의 원에 내접하는 다각형의 꼭지점 부근에 관통되도록 형성되어 상기 원판을 폴리싱 헤드에 고정하도록 형성되는 다수의 고정구멍으로 구성됨으로서,
반도체 웨이퍼의 연마작업 중에 연마용 패드에 형성된 세정수 공급관으로 부터 공급된 세정수가 연마부의 사이로 균일하게 분배될 수 있도록 하며, 연마시나 외부의 충격에 의해 쉽게 깨지는 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드

Description

웨이퍼 및 판넬 연마용 패드{pad for polishing a semiconductor wafer and a LCD panel}

본 발명은 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마용 패드에 세정수 공급관을 형성하여 반도체 웨이퍼의 연마작업 중에 연마용 패드의 표면에서 세정수가 공급되도록 하여 직접 반도체 웨이퍼와 연마용 패드 사이에 세정수를 공급하여 세정수 분배가 균일하게 되도록 할 수 있는 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드에 관한 것이다.

반도체 집적 회로는 그 원재료로 사용되는 초고순도(超高純度: 불순물률 약

)의 균일한 실리콘 단결정으로 제조된 원판 모양의 반도체 웨이퍼에 빛을 쬐거나 불순물 가스를 확산시키는 가공법으로 트랜지스터, 저항, 콘덴서 등의 부품을 만들고 회로를 구성한다.

반도체 집적 회로의 제조는 반도체 웨이퍼 속으로의 불순물 첨가를 확산(擴散: diffusion) 등의 방법으로 마음대로 제어할 수 있는 기술, 섬세한 도형을 작은 반도체 웨이퍼(Wafer) 표면에 사진식각(寫眞蝕刻)시키는 기술등 정밀한 생산 기술과 시설 등이 뒷받침되어야 한다.

최근 더욱더 작은 배선패턴(wiring pattern) 또는 상호접속(interconnec-tion)이 요구되며, 또한 활성면적(active area)을 연결하는 상호접속 간의 공간이 더욱 더 좁아질 것이 요구된다. 이러한 상호접속을 형성하는데 이용 가능한 공정의 하나가 포토리소그래피다. 포토리소그래피공정(photolithographic process)은 0.5㎛ 폭에 지나지 않는 상호 접속을 형성할 수 있지만, 광학시스템의 촛점깊이(depth of focus)가 상대적으로 작기 때문에, 스테퍼(stepper)에 의해 패턴이미지가 포커싱될 표면은 가능한 한 편평할 것이 요구된다.

반도체 웨이퍼(Wafer)는 반도체 소자를 제조하는 재료이며, 실리콘 반도체의 결정을 원주상에 성장시킨 주괴를 얇게 깎아낸 원판 모양이다. 반도체 웨이퍼의 표면은 반도체 소자의 정밀도, 고집적화 및 초소형화에 영향을 미치기 때문에 고도로 평탄해야 한다. 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화시키기 위하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 작업을 하게 된다.

반도체 웨이퍼의 연마작업은 정반간에 얇게 썬 원반을 삽입해서 연마용입자를 포함하는 연삭액(slurry)을 흘리면서 문질러서 표면의 울퉁불퉁한 면을 제거하여 일정한 두께를 가지도록 한다.

도 1에 종래의 기술에 의한 반도체 웨이퍼의 연마작업을 행하는 모식도가 도시된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 연마용 패드(1)를 지지하는 턴테이블(2)과, 피연마체(4, 웨이퍼 등)를 지지하는 지지대(5, 폴리싱 헤드)와 웨이퍼를 균일 가압하기 위한 지지 재료와, 연마제(3)의 공급 기구를 구비하고 있다. 연마용 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프로 접착시킴으로써, 턴테이블(2)에 장착된다. 턴테이블(2)과 지지대(5)는, 각각 지지된 연마용 패드(1)와 피연마체(4)가 대향하도록 배치되며, 각각 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 피연마체(4)를 연마용 패드(1)에 가압하기 위한 가압 기구가 설치되어 있다.

종래의 기술에 의한 패드에서는 연마작업 중에 웨이퍼의 표면에 뿌려지는 슬러리 용액이 웨이퍼의 표면에 골고루 퍼지도록 미세 기공, 홈 및 미세 홈을 연마용 패드에 형성하지만, 슬러리 용액과 연마작업으로 발생한 미세 입자들이 미세홈에 끼어서 슬러리 분배가 방해받게 되는 문제가 있었다.

또한 폴리싱 패드와 웨이퍼 사이의 슬러리 분배가 효율적으로 이루어지지 않으면, 폴리싱 패드와 웨이퍼 사이의 슬러리가 불충분한 부분에서 패드와 반도체 웨이퍼가 직접적으로 접촉하여 스크래치가 발생할 가능성이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 출원인은 대한민국 특허청 등록특허공보 제10-1075113호에 개시된 바와 같이, 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드를 제안하였으며, 상기 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드는 원판의 한면에 연마재 재질로 만들어지며 중심에서 외부로 반시계방향으로 퍼져 나선형을 이루를 다수의 원기둥 돌출부를 포함함으로서 반도체 웨이퍼의 연마작업 중에 연마용 패드에 형성된 세정수 공급관으로 부터 공급된 세정수가 상기 원기둥 돌출부의 사이로 균일하게 분배될 수 있도록 하였다. 그러나 상기의 발명은 원판에 형성된 다수의 원기둥 돌출부가 외부의 충격에 의해 쉽게 깨지는 문제점이 발생하여 연마작업이 원활하게 이루어 지지 않았다.

대한민국 특허청 등록특허공보 제10-1075113호

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연마용 패드의 윗면에 연마재의 재질로 만들어지며 링형상으로 형성되되 내측에 다수개의 홈이 형성된 연마부를 포함함으로서 세정수의 이동이 자유로워 반도체 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 슬러리 공급없이 세정수의 공급만으로 반도체 웨이퍼 및 액정 판넬 등의 연마가 효율적으로 이루어지도록 할 수 있는 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 웨이퍼 및 액정 판넬 등의 연마작업 중에 연마용 패드의 표면에서 직접 세정수가 공급되도록 하여 직접 반도체 웨이퍼 및 액정 판넬과 연마용 패드 사이에 세정수를 공급하여 슬러리 분배가 균일하게 되도록 할 수 있는 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.

본 발명은 알루미늄을 주성분으로 구성되고, 내부의 중심부에 공동부(11)가 형성되는 원판과; 연마재 재질로 만들어지고 상기 원판의 한면에 부착되고 링형상으로 형성되되 방사상으로 분할될 수 있도록 4~8개의 홈부가 포함된 연마부와;

상기 원판의 중심에 다각형을 이루며 형성되어 상기 공동부와 통하여 세척수를 공급하는 다수의 세정수 공급구멍과; 상기 원판의 다른면에 관모양으로 돌출되어 형성되고 상기 공동부를 통하여 상기 다수의 세정수 공급구멍에 세정수를 공급하기 위해 세정수 펌프와 연결되는 세정수 공급관과; 상기 원판의 원에 내접하는 다각형의 꼭지점 부근에 관통되도록 형성되어 상기 원판을 폴리싱 헤드에 고정하도록 형성되는 다수의 고정구멍으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연마부는 소량의 물 또는 폴리싱 용액을 흡수할 수 있는 연마 물질로 형성될 수 있으며, 내측에 형성되는 홈부는 폭이 3~5mm가 되어 찌꺼기의 배출이 원활할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 내측에 형성된 공동부의 외측에 연마재 재질로 만들어진 링형상의 연마용패드를 형성하되 내측에 다수개의 홈부가 형성되어 있어 세정수 공급관을 통해 공급된 세정수가 상기 홈부를 통해 이동될 수 있도록 하여 세정수 분배가 균일하게 될 수 있도록 하고, 원판의 내측에 형성된 공동부는 세정수 공급관과 통하도록 함으로써 원판의 윗면에 세정수를 공급하여 웨이퍼 및 판넬 등과 연마용 패드 사이에 세정수가 개재하여 직접적인 접촉을 방지할 수 있어 원활한 연마작업이 이루어지도록 하는 효과를 지닌다.

도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 웨이퍼의 연마작업을 행하는 모식도,
도 2는 본 발명에 의한 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드의 정면도,
도 3은 본 발명에 의한 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드를 아래로 기울여 바라본 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 연마용 패드가 반도체 웨이퍼 폴리싱 장치에 설치된 모식도이다.

이하, 도면을 첨부하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 연마용 패드에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예들에서는 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.

도 2에 본 발명에 의한 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드의 정면도가 도시되고, 도 3에 본 발명에 의한 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드를 아래로 기울여 바라본 사시도가 도시된다.

본 발명에 의한 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드는 알루미늄을 주성분으로 구성되고, 내부의 중심부에 공동부(11)가 형성되는 원판(10)과; 연마재 재질로 만들어지고 상기 원판(10)의 한면에 부착되는 연마부(20)와; 상기 원판(10)의 중심에 다각형을 이루며 형성되어 상기 공동부(11)와 통하여 세정수를 공급하는 다수의 세정수 공급구멍(30)과; 상기 원판(10)의 다른면에 관모양으로 돌출되어 형성되고 상기 공동부(11)를 통하여 상기 다수의 세정수 공급구멍(30)에 세정수를 공급하기 위해 세정수 펌프와 연결되는 세정수 공급관(40)과; 상기 원판(10)의 원에 내접하는 다각형의 꼭지점 부근에 관통되도록 형성되어 상기 원판(10)을 폴리싱 헤드에 볼트 등에 의해 고정하도록 형성되는 다수의 고정구멍(50)으로 구성된다.

본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 연마용 패드를 구성하는 원판(10)은 알루미늄을 주성분으로 하는 재질로 구성되고, 내부의 중심부에 공동부(11)가 형성되어 있고, 상기 공동부(11)는 세정수 공급관(40) 및 세정수 공급구멍(30)을 통하여 구성됨으로써 반도체 웨이퍼 및 액정 판넬 등과 본 발명에 의한 연마용 패드 사이에 세정수 용액을 공급한다.

상기 연마부(20)는 상기 원판(10)의 한면에 링형상으로 형성되되, 내측에 형성된 홈부(21)에 의해 방사상으로 분할될 수 있도록 한다. 상기 홈부는 4~8까지 그 수를 증가시켜 사용이 가능하며, 링형상으로 형성되어 있으므로 외부의 충격이나 연마시 쉽게 깨지는 것을 방지할 수 있도록 한다.

또한 연마부(20)의 재질은 소량의 물 또는 폴리싱 용액을 흡수할 수 있는 연마 물질로 형성될 수 있으며, 이러한 물질은 다음의 성분들 중 하나 또는 이들의 결합일 수 있다: 우레탄(urethane), 알킬렌 옥사이드(alkylene oxides), 에스테르(esters), 에테르(ethers), 아크릴산(acrylic acids), 아크릴아미드(acrylamides), 아미드(amides), 이미드(imides), 비닐 알코올(vinyl-alcohols), 비닐 아세테이트(vinyl-acetates), 아크릴산염(acrylates), 메타크릴산염(methacrylates), 술폰(sulfones), 우레탄들(urethanes), 염화 비닐(vinylchlorides), 에테르에테르케톤(etheretherketones), 및/또는 탄산염(carbonates). 이미드는 1차 아민(primary amine) 또는 암모니아에 결합된(bound), 하나의 디카르복시산(dicarboxylic acid) 또는 2개의 카르복시산 그룹으로 이루어진 기능적 그룹(functional group)이며, 일반적으로 암모니아나 1차 아민, 그리고 산(들) 또는 그 산 무수물(acid anhydrides)로부터 직접 마련된다.

본 발명에 의한 연마부(20)는 연마재 재질로 만들어지며 반도체 웨이퍼 및 액정 판넬 등의 표면과 접촉하게 되며, 이들 둘은 웨이퍼 기판 및 액정 판넬 등의 표면 위에 울퉁불퉁한 표면의 상부 층 중 일부 또는 전부를 제거하기 위하여 서로에 대해 회전하게 된다.

다수의 세정수 공급구멍(30)은 원판(10)의 중심을 공통으로 하고 각 나선이 시작하는 시작점의 반지름보다 작은 원에 내접하는 다각형(예를 들면, 6각형 등)의 꼭지점에 형성되어지며 도 2에 도시된 원판(10)의 내부에 형성된 공동부(11)에 통하여져서 형성된다.

공동부(11)와 통하여진 세정수 공급관(40)을 통해 세정수가 공급될 때 상기 다수의 세정수 공급구멍(30)을 통하여 원판(10)의 윗면에 형성된 연마부(20) 사이에 세정수를 공급함으로써 반도체 웨이퍼 및 액정 판넬 등과 연마용 패드 사이에 세정수가 개재하여 윤활작용 및 직접적인 접촉을 방지하여 스크래치 등이 발생하는 것을 방지한다.

도 4에 본 발명에 의한 연마용 패드가 반도체 웨이퍼 폴리싱 장치에 설치된 모식도가 도시된다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 연마용 패드(100)는 턴 테이블(61)의 상부면에 고정구멍(50)에 끼워지는 볼트 등에 의해 고정된다. 폴리싱 헤드(62)는 반도체웨이퍼 기판(W)을 홀딩(holding)하고, 상기 턴 테이블(61)상의 연마용 패드(100)에 대해 상기 반도체웨이퍼 기판(W)을 가압한다. 폴리싱 헤드(62)를 가압하는 가압장치는 도시를 생략한다.

본 발명의 연마용 패드(100)는 연마작업 중에 윗면에 형성된 다수의 세정수 공급 구멍(30)에 의해 연마용 패드(100)와 반도체웨이퍼 기판(W) 사이에 세정수를 공급하여 연마재 재질로된 원기둥 돌출부(20)와 반도체 웨이퍼 및 액정 판넬 사이에 마찰로 발생하는 연마재와 웨이퍼나 판넬 등의 입자들이 세정수에 의해 씻겨져 나가게 한다.

턴 테이블(61)은 반시계 방향으로 회전하고 반도체웨이퍼 기판(W)이 부착된 폴리싱 헤드(62)의 회전축(63)은 시계방향으로 회전하여 연마용 패드(100)와 반도체웨이퍼 기판(W)이 서로 반대방향으로 회전하게 된다.

이때, 폴리싱 헤드(62)의 회전축(63)에 장착된 가압장치에 의해 폴리싱 헤드(62)가 아래로 가압되어 연마용 패드(100)의 윗면에 접촉하게 되지만, 연마용 패드(100)의 윗면에는 세정수(S)가 공급되어 연마용 패드(100)와 반도체 웨이퍼 기판(W)의 사이에 마찰로 발생하는 연마재와 웨이퍼나 판넬 등의 입자들이 세정수에 의해 씻겨져 나가게 되고 또한 세정수가 연마용 패드(100)와 반도체 웨이퍼 기판(W)의 사이에 직접적인 접촉은 발생하지 않게 한다.

연마 재질로 만들어진 연마부(20)는 본 발명의 연마용 패드(100)의 윗면으로부터 대략 10㎜ 돌출되어 있으며 내측에 홈부(21)가 형성되어 세정수 용액(S)이 자유롭게 이동할 수 있고, 세정수 용액(S)에 포함된 연마재와 웨이퍼나 판넬 등의 입자들도 연마부(20)에 의해 발생하는 원심력이 작용하여 중심에서 외부로 원활하게 배출되도록 한다.

따라서 연마작업이 이루어지는 동안, 폴리싱 헤드(62)가 가압장치에 의해 소정의 압력을 발생시켜서 폴리싱 헤드(62)와 턴 테이블(61)이 서로 반대방향으로 회전하면서, 턴 테이블(61)에 고정된 연마용 패드(100)의 표면에 대해 폴리싱 헤드(62)에 홀딩된 반도체 웨이퍼 기판(W) 및 액정 판넬 등의 표면이 평탄하게 경계면이 연마되어 마무리된다.

도 4에 도시된 바와 같이 연마용 패드(100)는 턴테이블(61)에 부착되어 폴리싱 헤드(62) 상에 부착된 웨이퍼(W)에 근접하게 된다. 세정수 용액이 연마용 패드(100)와 반도체 웨이퍼(W) 사이로 도입되고, 패드 및/또는 웨이퍼가 서로에 대해 회전하여 연마작업이 행해지고, 연마작업에 의해 발생되는 입자들은 연마용 패드(100)의 세정수 공급구멍(30)에서 공급되는 세정수에 의해 씻겨 배출된다.

10: 원판 11: 공동부
20: 연마부 21 : 홈부
30: 세정수 공급구멍 40: 세정수 공급관
50: 고정구멍 61: 턴테이블
62: 폴리싱 헤드 63: 회전축
100: 연마용 패드

Claims (2)

1. 내부의 중심부에 공동부(11)가 형성되는 원판(10)과;
   연마재 재질로 만들어지고 상기 원판(10)의 한면에 부착되고 링형상으로 형성되되 방사상으로 분할될 수 있도록 4~8개의 홈부가 포함된 연마부(20)와;
   상기 원판(10)의 중심에 다각형을 이루며 형성되어 상기 공동부와 통하여 세척수를 공급하는 다수의 세정수 공급구멍(30)과;
   상기 원판(10)의 다른면에 관모양으로 돌출되어 형성되고 상기 공동부(11)를 통하여 상기 다수의 세정수 공급구멍(30)에 세정수를 공급하기 위해 세정수 펌프와 연결되는 세정수 공급관(40)과;
   상기 원판(10)의 원에 내접하는 다각형의 꼭지점 부근에 관통되도록 형성되어 상기 원판(10)을 폴리싱 헤드에 고정하도록 형성되는 다수의 고정구멍(50)으로 구성되며,
   상기 연마부(20)는 소량의 물 또는 폴리싱 용액을 흡수할 수 있는 연마 물질로 형성될 수 있으며, 내측에 형성되는 홈부(21)는 폭이 3~5mm가 되어 찌꺼기의 배출이 원활할 수 있도록 하는 웨이퍼 및 판넬 연마용 패드
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