KR101238839B1 - 웨이퍼 연마 장치 - Google Patents

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KR101238839B1
KR101238839B1 KR1020110081099A KR20110081099A KR101238839B1 KR 101238839 B1 KR101238839 B1 KR 101238839B1 KR 1020110081099 A KR1020110081099 A KR 1020110081099A KR 20110081099 A KR20110081099 A KR 20110081099A KR 101238839 B1 KR101238839 B1 KR 101238839B1
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최철호
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주식회사 엘지실트론
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    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces

Abstract

실시 예는 제1 연마 패드, 제2 연마 패드, 상기 제1 연마 패드와 상기 제2 연마 패드 사이에 배치되고, 웨이퍼가 장착되는 캐리어를 포함하며, 상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각은 외주면으로부터 일정 거리 이내의 영역인 제1 영역, 내주면으로부터 일정 거리 이내의 영역인 제3 영역, 및 상기 제1 영역과 상기 제3 영역 사이에 위치하는 제2 영역으로 구분되고, 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역 각각에 적어도 하나의 그루브가 마련된다.

Description

웨이퍼 연마 장치{An appararus of polishing a wafer}
실시 예는 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중에서 폴리싱(polishing) 공정은 웨이퍼 표면의 평탄도를 제어하는 공정이다. 일반적으로 슬러리(slurry), 연마 패드(polishing pad), 파라미터(parameter), 프레스 드레서(high press dresser), 다이아몬드 드레서(diamond dresser)를 사용하여 고평탄도를 갖는 웨이퍼를 제작할 수 있다.
폴리싱 공정의 핵심은 연마 패드에 웨이퍼를 마찰하여 일정량의 웨이퍼 제거(removal)을 발생시키고, 이와 동시에 웨이퍼의 평탄도를 제어하는 것이다. 그리고 이러한 폴리싱 공정에서 웨이퍼에 직접적인 접촉이 발생하는 연마 패드 면의 표면 상태는 웨이퍼의 평탄도 품질에 중대한 영향을 미칠 수 있다.
반도체 디자인 룰이 엄격해짐에 따라 웨이퍼에 대한 ESFQR 품질, 및 ZDD 품질에 대한 고객의 요구 수준이 다양해지고, 까다로워지고 있다. 여기서 ESFQR 품질은 웨이퍼 에지 부분의 평탄도를 나타내고, ZDD 품질은 에지 부분의 웨이퍼 형상 변화, 즉 웨이퍼 에지 부분의 기울기를 나타낸다.
통상적으로 웨이퍼 에지 부분의 평탄도와 웨이퍼 에지 부분의 기울기는 반비례 관계를 가진다. 즉 웨이퍼 에지 부분의 평탄도를 개선하면 에지 부분의 웨이퍼 형상 변화는 악화되고, 반대로 에지 부분의 웨이퍼 형상 변화를 개선하면 웨이퍼 에지 부분의 평탄도가 악화될 수 있다.
일반적으로 그루브가 형성되는 않은 연마 패드(non-groove pad)를 사용하여 웨이퍼 에지를 연마할 경우, ESFQR 품질 특성은 개선되나, ZDD 품질 특성은 악화될 수 있다. 또한 그루브가 형성되는 연마 패드(groove pad)를 사용하여 웨이퍼 에지를 연마할 경우, 웨이퍼 에지의 마찰이 증가함으로써 ZDD 품질 특성은 개선되나, ESFQR 품질 특성은 악화될 수 있다.
ESFQR 품질 특성은 개선하기 위해서는 그루브가 형성되지 않은 연마 패드를 사용해야 하고, ZDD 품질 특성을 개선하기 위해서는 그루브가 형성되는 연마 패드를 사용해야 한다. 결국 고객이 개선하고자 하는 웨이퍼 에지에 품질 특성에 따라 연마 패드를 선택하거나, 이에 적합한 연마 패드로 교체해야 한다.
실시 예는 연마 패드의 교체없이 고객이 요구하는 웨이퍼 에지에 대한 품질 특성을 만족하는 연마 공정을 수행할 수 있는 웨이퍼 연마 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치는 제1 연마 패드, 제2 연마 패드, 상기 제1 연마 패드와 상기 제2 연마 패드 사이에 배치되고, 웨이퍼가 장착되는 캐리어를 포함하며, 상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각은 외주면으로부터 일정 거리 이내의 영역인 제1 영역, 내주면으로부터 일정 거리 이내의 영역인 제3 영역, 및 상기 제1 영역과 상기 제3 영역 사이에 위치하는 제2 영역으로 구분되고, 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역 각각에 적어도 하나의 그루브가 마련된다.
상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각은 상기 제1 영역에 서로 이격하여 배치되는 복수의 제1 그루브들이 형성되고, 상기 제3 영역에 서로 이격하여 배치되는 복수의 제2 그루브들이 형성될 수 있다.
상기 제1 그루브들 및 제2 그루브들은 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 제1 그루브들과 상기 제2 그루브들은 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 제2 그루브들 각각은 상기 제1 영역의 서로 인접하는 제1 그루브들 사이의 위치에 대응하는 상기 제3 영역에 형성될 수 있다.
상기 제1 그루브들 및 상기 제2 그루브들 각각의 길이는 10mm ~ 100mm일 수 있다.
상기 제1 그루브들이 상기 외주면과 이루는 각은 수직이거나 예각이고, 상기 제2 그루브들이 상기 내주면과 이루는 각은 수직이거나 예각일 수 있다.
상기 제1 그루브들 및 상기 제2 그루브들이 상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각의 연마면과 이루는 각은 수직이거나 예각일 수 있다.
상기 웨이퍼는 전면부, 후면부, 및 상기 전면부와 상기 후면부 사이의 에지부를 포함하고, 상기 캐리어는 상기 웨이퍼의 에지부가 상기 제1 그루브들과 상기 제2 그루브들 상에 위치하고, 상기 전면부 및 후면부는 상기 제2 영역 상에 위치하도록 상기 제1 연마 패드와 상기 제2 연마 패드 사이에서 일정한 궤적을 그리며 자전할 수 있다.
상기 제1 영역은 상기 외주면으로부터 10mm ~ 100mm이내의 영역이고, 상기 제3 영역은 상기 내주면으로부터 10mm ~ 100mm이내의 영역이고, 상기 제2 영역은 그루브를 포함하지 않는다.
실시 예는 연마 패드의 교체없이 고객이 요구하는 웨이퍼 에지에 대한 품질 특성을 만족하는 연마 공정을 수행할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 사시도를 나타낸다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 제1 연마 패드의 제2 면 및 제2 연마 패드의 제2 면을 나타낸다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 AA' 방향의 단면도를 나타낸다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 BB' 방향의 단면도를 나타낸다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 제1 연마 패드의 제2면 및 제2 연마 패드의 제2면을 나타낸다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 CC' 방향의 단면도를 나타낸다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 DD' 방향의 단면도를 나타낸다.
도 9는 제3 실시 예에 따른 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드를 나타낸다.
도 10은 도 3에 도시된 제1 그루브 및 제2 그루브의 일 실시 예를 나타낸다.
도 11은 도 3에 도시된 제1 그루브들 및 제2 그루브들의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 12는 도 3에 도시된 인접하는 제1 그루브들 사이의 각도 및 인접하는 제2 그루브들 사이의 각도를 나타낸다.
도 13a 내지 도 13c는 도 2에 도시된 캐리어 내의 웨이퍼 홀이 마련되는 위치에 따른 웨이퍼의 연마 형상을 나타낸다.
도 14a 및 도 14b는 제1 그루브들 및 제2 그루브들의 길이에 따른 웨이퍼의 연마 형상을 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 웨이퍼 에지 연마 장치를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치(100)를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(100)는 제1 회전축(101), 상정반(110), 제2 회전축(103), 하정반(120), 제1 연마 패드(115), 제2 연마 패드(125), 및 캐리어(130)를 포함한다.
제1 회전축(101)은 상정반(110)의 일면(예컨대, 상면)에 연결되며, 상정반(110)을 제1 방향으로 회전시키며, 상정반(110)에 일정한 압력을 가한다.
예컨대, 구동 모터(미도시)의 회전력에 의하여 제1 회전축(101)은 제1 방향(예컨대, 시계 방향)으로 회전하며, 제1 회전축(101)의 회전에 의하여 이와 연결된 상정반(110)은 제1 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있다. 또한 제1 회전축(101)은 공압 또는 유압 실린더(cylinder, 미도시)와 연결되고, 실린더에 의하여 상정반(110)에 일정한 압력을 가할 수 있다.
제2 회전축(103)은 하정반(120)의 일면(예컨대, 하면)에 연결되며, 하정반(120)을 제2 방향으로 회전시키며, 하정반(120)에 일정한 압력을 가한다.
예컨대, 구동 모터(미도시)의 회전력에 의하여 제2 회전축(103)은 제2 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전하며, 제2 회전축(103)의 회전에 의하여 이와 연결된 하정반(120)은 제2 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있다. 제2 방향은 제1 방향과 반대 방향이거나 동일한 방향일 수 있다. 또한 제2 회전축(103)은 공압 또는 유압 실린더(cylinder, 미도시)와 연결되고, 실린더의 동작에 의하여 하정반(120)에 일정한 압력을 가할 수 있다.
상정반(110)의 다른 일면(111, 예컨대, 하면)과 하정반(120)의 다른 일면(121, 예컨대, 상면)이 대향하도록 상정반(110)은 하정반(120)의 상부에 배치될 수 있다.
제1 연마 패드(115)는 상정반(110)에 부착되고, 제2 연마 패드(125)는 하정반(120)에 부착된다. 제1 연마 패드(115)의 제1면(131)은 상정반(110)의 하면(111)에 부착되고, 제1 연마 패드(115)의 제2면(132)은 웨이퍼(W)의 일면(예컨대, 앞면)을 연마할 수 있다. 또한 제2 연마 패드(125)의 제1면(141)은 하정반(120)의 상면(121)에 부착되고, 제2 연마 패드(125)의 제2면(142)은 웨이퍼(W)의 다른 일면(예컨대, 뒷면)을 연마할 수 있다.
제1 연마 패드(115)와 제2 연마 패드(125)는 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 웨이퍼(W) 양면의 평탄도를 다르게 연마하고자 할 때는 서로 다른 재질일 수 있다.
캐리어(130)는 제1 연마 패드(115)와 제2 연마 패드(125) 사이에 배치되며, 연마할 웨이퍼(W)를 수용한다. 캐리어(130)는 웨이퍼(W)를 수용하는 웨이퍼 장착 홀을 갖는다. 캐리어(130)는 제2 연마 패드(125) 상에 배치되고, 상정반(110)에 부착되는 제1 연마 패드(115)는 캐리어(130) 상에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치(100)의 사시도를 나타낸다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 하정반(120)의 외주면에는 인터널 기어(internal gear, 210)가 마련되며, 하정반(120)의 중심부에는 선기어(sun gear, 220)가 마련된다.
캐리어(130)는 원반형일 수 있으며, 인터널 기어(210) 및 선기어(220)에 맞물리는 기어(230)를 외주면에 갖는다. 캐리어(130)는 인터널 기어(210) 및 선기어(220) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 기어(230)가 인터널 기어(210) 및 선기어(220)와 함께 맞물려 회전함으로써 캐리어(130)는 회전 운동을 할 수 있다. 이때 인터널(210)와 선기어(220)는 독립 회전이 가능하다.
캐리어(130)는 웨이퍼(W)가 삽입 및 유지되는 웨이퍼 장착홀(312)과 슬러리를 배출하는 적어도 하나의 슬러리 홀(slurry hole, 315-1 내지 315-5)이 마련되는 캐리어 몸체(310), 및 캐리어 몸체(310) 외주면에 마련되는 기어(230)를 포함할 수 있다.
캐리어 몸체(310)는 원반형일 수 있으며, 에폭시 글래스(epoxy glass), 우레탄 또는 폴리머 재질일 수 있다. 웨이퍼 장착홀(312)은 캐리어 몸체(310)의 일 영역에 마련되며, 원형 구멍일 수 있다.
슬러리 홀(315-1 내지 315-5)은 캐리어 몸체(310)의 다른 영역에 웨이퍼 장착홀(312)과 이격하여 마련될 수 있다. 도 2에 도시된 캐리어(130)는 5개의 서로 이격하여 캐리어 몸체(310)에 배치되는 슬러리 홀들(315-1 내지 315-5)을 도시하였지만, 캐리어 홀들의 수는 이에 한정되는 것은 아니다. 이때 슬러리 홀들(315-1 내지 315-5)의 지름은 동일하거나 서로 다를 수 있으며, 웨이퍼 장착홀(312)의 지름보다 작을 수 있다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115)의 제2 면(132) 및 제2 연마 패드(125)의 제2 면(142)을 나타내고, 도 4는 제1 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 AA' 방향의 단면도를 나타내고, 도 5는 제1 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 BB' 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)는 제1 영역(S1), 제2 영역(S2), 및 제3 영역(S3)을 포함한다. 제1 영역(S1)은 제2 면(132)의 가장 자리 영역일 수 있고, 제3 영역(S3)은 제2 면(132)의 중앙 영역일 수 있고, 제2 영역(S2)은 제1 영역(S1)과 제3 영역(S3) 사이에 위치하는 영역일 수 있다.
예컨대, 제1 영역(S1)은 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125) 각각의 외주면(301)으로부터 일정 거리(D1) 이내의 영역일 수 있고, 제3 영역(S3)은 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125) 각각의 내주면(302)으로부터 일정 거리(D2) 이내의 영역일 수 있고, 제2 영역(S2)은 제1 영역(S1)과 제3 영역(S3) 사이에 위치하는 영역일 수 있다. 예컨대, D1 및 D2 각각은 10mm ~ 100mm일 수 있다.
제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125) 각각은 제1 영역(S1)에 서로 이격하여 형성되는 복수의 제1 그루브들(grooves, 410-1 내지 410-N, N>1인 자연수), 및 제3 영역(S3)에 서로 이격하여 형성되는 복수의 제2 그루브들(420-1 내지 420-N, N>1인 자연수)를 포함한다. 제2 영역(S2)에는 그루부가 형성되지 않는다.
여기서 제1 그루브들(410-1 내지 410-N, N>1인 자연수) 및 제2 그루브들(420-1 내지 420-N, N>1인 자연수)은 편평한 연마면(132,142)을 음각한 부분일 수 있다.
제1 그루브들(410-1 내지 410-N)은 제1 영역 내에 방사상(radial shape)으로 배치될 수 있다. 또한 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)은 제3 영역(S3) 내에 방사상으로 배치될 수 있다.
제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 각각의 길이는 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 각각의 길이는 10mm ~ 100mm일 수 있다. 이때 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 각각의 길이 방향은 외주면(301)에서 내주면(302) 방향일 수 있다. 예컨대, 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 각각의 길이 방향은 외주면(301)과 수직일 수 있다.
제2 그루브들(420-1 내지 420-N) 각각의 길이는 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제2 그루브들(420-1 내지 420-N) 각각의 길이는 10mm ~ 100mm일 수 있다. 이때 제2 그루브들(420-1 내지 420-N) 각각의 길이 방향은 내주면(302)에서 외주면(301) 방향일 수 있다. 예컨대, 제2 그루브들(420-1 내지 420-N) 각각의 길이 방향은 내주면(302)과 수직일 수 있다.
또한 제1 그루브들(410-1 내지 410-N)의 길이와 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)의 길이는 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 도 3에 도시된 제1 그루브 및 제2 그루브의 일 실시 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 제1 그루브(예컨대, 410-1)는 외주면(301)으로부터 일정한 길이(L1)를 가지며, 제2 면(132, 142)과 일정한 각도(θ3)를 갖는 경사면일 수 있다. 이때 θ3는 예각일 수 있다.
또한 제2 그루브(예컨대, 420-1)는 내주면(302)으로부터 일정한 길이(L2)를 가지며, 제2 면(132,142)과 일정한 각도(θ4)를 갖는 경사면일 수 있다. 이때 θ4는 예각일 수 있으며, θ3와 동일할 수 있다.
도 10에서는 어느 하나의 제1 그루브(410-1) 및 제2 그루브(420-1)를 도시하나, 나머지 다른 제1 그루브들(410-2 내지 420-N) 및 제2 그루브들(420-2 내지 420-N)도 상술한 바와 동일할 수 있다.
도 11은 도 3에 도시된 제1 그루브들 및 제2 그루브들의 다른 실시 예를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 제1 그루브(예컨대, 410-1)는 제1 그루브(예컨대, 410-1)는 제2 면(132, 또는 142)과 이루는 각이 수직일 수 있다. 또한 제2 그루브(예컨대, 420-1)는 제2 면(132, 또는 142)과 이루는 각이 수직일 수 있다.
제1 그루브들(410-1 내지 410-N)과 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 각각은 제2 그루브들(420-1 내지 420-N) 중 대응하는 어느 하나와 서로 동일선상에 위치할 수 있다. 즉 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 중 어느 하나(예컨대, 410-1) 및 이와 대응하는 제2 그루브들(420-1 내지 420-N) 중 어느 하나(예컨대, 420-1)는 서로 동일선상에 배치될 수 있다.
도 12는 도 3에 도시된 인접하는 제1 그루브들 사이의 각도 및 인접하는 제2 그루브들 사이의 각도를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 제1 연마 패드(115) 또는 제2 연마 패드(125)의 중심(G)을 기준으로 인접하는 제1 그루브들(예컨대, 410-1과 410-2) 사이의 각도 및 인접하는 제2 그루브들(예컨대, 420-1과 420-2) 사이의 각도(θ5)를 조절하여 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 및 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)의 개수를 조절할 수 있다. 예컨대, 0°< θ5 <360°일 수 있다.
실시 예는 연마 패드들(115 및 125)의 제1 영역(S1) 및 제3 영역(S3)에는 그루브들(410-1 내지 410-N, 420-1 내지 420-N)이 마련되고, 제2 영역(S2)에는 그루브들이 마련되지 않는다.
실시 예는 서로 이격하여 마련되는 그루브들(410-1 내지 410-N, 420-1 내지 420-N)을 갖는 제1 영역(S1)과 제3 영역(S3)으로 웨이퍼(W) 에지를 연마하여 웨이퍼(W) 에지의 평탄도를 나타내는 품질 특성을 향상시킬 수 있다. 즉 실시 예는 웨이퍼(W) 에지가 제1 영역(S1)과 제3 영역(S3)에 의하여 연마되는 이동 궤적을 갖도록 함으로써, 웨이퍼 에지에 대한 ZDD 특성을 향상시킬 수 있다.
또한 실시 예는 그루브가 형성되지 않는 제2 영역(S2)으로 웨이퍼(W)의 에지를 연마하여 웨이퍼 에지에 대한 ESFQR 특성을 향상시킬 수 있다. 즉 실시 예는 웨이퍼(W) 에지가 제2 영역(S2)에 의하여 연마되는 이동 궤적을 갖도록 함으로써, 웨이퍼 에지에 대한 ESFQR 특성을 향상시킬 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 도 2에 도시된 캐리어(130) 내의 웨이퍼 홀(312)이 마련되는 위치에 따른 웨이퍼의 연마 형상을 나타낸다. 여기서 K1은 웨이퍼의 중심 영역을 나타내고, K2는 웨이퍼의 에지 영역을 나타낸다.
캐리어 몸체(310)에 웨이퍼 장착홀(312)이 형성되는 위치에 따라서 웨이퍼 장착 홀(312)에 장착된 웨이퍼(W)가 제1 연마 패드(115)와 제2 연마 패드(125) 사이를 이동하는 궤적은 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이 서로 다를 수 있다. 그리고 웨이퍼(W)의 궤적이 다름에 따라 웨이퍼(W)의 에지(E), 전면(F) 및 후면(B)이 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 및 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)과 접촉하는 면적이 다를 수 있다.
웨이퍼 장착 홀(312)과 캐리어 몸체(310)의 외주면과의 이격 거리에 따라 웨이퍼(W)의 궤적이 달라질 수 있다. 캐리어 몸체(310)의 외주면으로부터 웨이퍼 장착 홀(312)까지의 이격 거리가 작을수록 그루브들(410-1 내지 410-N, 420-1 내지 420-N)과의 접촉하는 면적이 증가할 수 있다.
예컨대, 도 13a의 경우가 도 13b의 경우보다 외주면과의 이격 거리가 작을 수 있다. 웨이퍼(W)의 에지가 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 및 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)과의 접촉 면적이 작을수록 웨이퍼(W)의 중심 영역(K1)과 에지 영역(K2) 사이의 연마량의 편차가 작아지며, 웨이퍼(W) 에지의 형상의 드랍(drop)이 감소할 수 있다.
구체적으로 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 및 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)과의 접촉 면적은 도 13a의 경우가 도 13b의 경우보다 클 수 있다. 그리고 이로 인하여 도 13a의 경우가 도 13b의 경우보다 웨이퍼(W)의 중심 영역(K1)과 에지 영역(K2) 사이의 연마량의 편차가 더 큰 웨이퍼의 연마 형상을 나타낸다.
도 13a 및 도 13b의 경우, 웨이퍼(W)의 에지(E)가 제1 영역(S1) 내의 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 및 제3 영역(S3) 내의 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)과 접촉하는 이동 궤적을 갖기 때문에 웨이퍼(W) 에지에 대한 ZDD 품질 특성을 향상시킬 수 있다.
도 13c를 참조하면, 웨이퍼(W) 에지(E)는 제1 그루브들(410-1 내지 410-N) 및 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)과 접촉하지 않는 이동 궤적을 갖는다. 예컨대, 도 13a 및 도 13b과 비교할 때, 도 13c의 경우는 캐리어 몸체(310)의 외주면으로부터 웨이퍼 장착 홀(312)까지의 이격 거리가 더 클 수 있다.
도 13a 및 도 13b와 비교할 때, 도 13c의 경우는 웨이퍼(W)의 중심 영역(K1)과 에지 영역(K2) 사이의 연마량의 편차 및 웨이퍼(W) 에지의 형상의 드랍(drop)은 더 감소할 수 있다.
웨이퍼(W)의 에지(E)가 연마 패드의 그루브들과 접촉하지 않는 이동 궤적, 즉 제2 영역(S2) 내를 이동하는 궤적을 갖기 때문에 웨이퍼(W) 에지에 대한 ESFQR 품질 특성을 향상시킬 수 있다.
실시 예는 웨이퍼 장착 홀(312)의 위치가 다른 캐리어(130)를 사용함으로써, 웨이퍼(W)의 에지는 제1 영역(S1) 및 제3 영역(S3)을 이동하는 궤적을 갖거나, 또는 제2 영역(S2)을 이동하는 궤적을 가질 수 있다.
결국 제1 연마 패드(115,115-1,115-2)와 제2 연마 패드(125, 125-1,125-2), 및 웨이퍼 장착 홀(312)의 위치가 다른 캐리어(130)를 사용함으로써, 실시 예는 연마 패드의 교체없이 웨이퍼 에지에 대한 ESFQR 품질 특성 및 ZDD 품질 특성 중 어느 하나를 선택적으로 향상시킬 수 있다.
연마 패드의 경우 일정한 수명(life time)을 가지기 때문에 교체 시기가 정해져 있고, 연마 패드 교체시 발생하는 다운 타임(down time) 및 안정화 시간으로 인하여 고객이 요구하는 품질 특성을 만족시키기 위하여 빈번하게 연마 패드를 교체하기 어렵다. 그러나 실시 예는 연마 패드의 교체없이 고객이 요구하는 웨이퍼 에지에 대한 품질 특성을 만족하도록 연마 공정을 수행할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 제1 그루브들 및 제2 그루브들의 길이에 따른 웨이퍼의 연마 형상을 나타낸다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 연마시 그루브들(410-1 내지 410-N, 및 420-1 내지 420-N)과 웨이퍼(W)와의 접촉 면적은 그루브들(410-1 내지 410-N, 및 420-1 내지 420-N)의 길이에 따라 달라질 수 있다.
도 14b의 경우가 도 14a의 경우보다 그루브들(410-1 내지 410-N, 및 420-1 내지 420-N)의 길이가 길다. 도 14b의 경우가 도 14a의 경우보다 웨이퍼(W)의 에지(E)와 그루브들(410-1) 내지 410-N, 및 420-1 내지 420-N)과의 접촉 면적이 크기 때문에, 웨이퍼(W)의 중심 영역(K1)과 에지 영역(K2) 사이의 연마량의 편차 및 웨이퍼(W) 에지의 기울기가 클 수 있다. 실시 예는 그루브들(410-1 내지 410-N, 및 420-1 내지 420-N)의 길이를 조절함으로써, 웨이퍼 에지의 형상을 조절할 수 있다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115-1)의 제2면(132) 및 제2 연마 패드(125-1)의 제2면(142)을 나타내고, 도 7은 제2 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115-1) 및 제2 연마 패드(125-1)의 CC' 방향의 단면도를 나타내고, 도 8은 제2 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115-1) 및 제2 연마 패드(125-1)의 DD' 방향의 단면도를 나타낸다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 제1 연마 패드(115-1) 및 제2 연마 패드(125-1) 각각은 제1 영역(S1)에 서로 이격하여 형성되는 복수의 제1 그루브들(430-1 내지 430-N, N>1인 자연수) 및 제3 영역(S3)에 서로 이격하여 형성되는 복수의 제2 그루브들(440-1 내지 440-N, N>1인 자연수)를 포함한다.
도 3에 도시된 실시 예와 비교할 때, 도 6에 도시된 제1 그루브들(430-1 내지 430-N)과 제2 그루브들(440-1 내지 440-N)은 서로 다른 선상에 위치할 수 있다. 예컨대, 제2 그루브들(440-1 내지 440-N) 각각은 제1 그루브들(430-1 내지 430-N) 중 인접하는 그루브들 사이에 위치하는 제1 영역(S1)에 대응하는 제3 영역(S3)에 마련될 수 있다.
도 9는 제3 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115-2) 및 제2 연마 패드(125-2)를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 제1 연마 패드(115-2) 및 제2 연마 패드(125-2) 각각은 제1 영역(S1)에 서로 이격하여 형성되는 복수의 제1 그루브들(450-1 내지 450-N, N>1인 자연수) 및 제3 영역(S3)에 서로 이격하여 형성되는 복수의 제2 그루브들(460-1 내지 460-N, N>1인 자연수)를 포함한다.
제1 그루브들(450-1 내지 450-N) 각각과 외주면(301)이 이루는 각(θ1)은 예각일 수 있으며, 제2 그루브들(460-1 내지 460-N) 각각과 내주면(302)이 이루는 각(θ2)은 예각일 수 있다.
도 3에 도시된 실시 예에서는 제1 그루브들(410-1 내지 410-N)이 외주면(301)과 이루는 각이 90°인 반면에, 도 9에 도시된 실시 예에서는 제1 그루브들(450-1 내지 450-N)이 외주면(301)과 이루는 각(θ1)은 예각일 수 있다. 또한 제2 그루브들(420-1 내지 420-N)이 내주면(302)과 이루는 각이 90°인 반면에, 제2 그루브들(460-1 내지 460-N)이 내주면(302)과 이루는 각(θ2)은 예각일 수 있다. 이때 제1 그루브들(450-1 내지 450-N)과 제2 그루브들(460-1 내지 460-N)은 서로 다른 선상에 위치할 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 제1 회전축, 103: 제2 회전축
110: 상정반, 120: 하정반
115: 제1 연마 패드 125: 제2 연마 패드
130: 캐리어 410-1 내지 410-N: 제1 그루브들
420-1 내지 420-N: 제2 그루브들.

Claims (10)

  1. 제1 연마 패드;
    제2 연마 패드;
    상기 제1 연마 패드와 상기 제2 연마 패드 사이에 배치되고, 웨이퍼가 장착되는 캐리어(carrier)를 포함하며,
    상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각은,
    외주면으로부터 일정 거리 이내의 영역인 제1 영역, 내주면으로부터 일정 거리 이내의 영역인 제3 영역, 및 상기 제1 영역과 상기 제3 영역 사이에 위치하는 제2 영역으로 구분되고,
    상기 제1 영역 및 상기 제3 영역 각각에 적어도 하나의 그루브가 마련되는 웨이퍼 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각은,
    상기 제1 영역에 서로 이격하여 배치되는 복수의 제1 그루브들이 형성되고, 상기 제3 영역에 서로 이격하여 배치되는 복수의 제2 그루브들이 형성되는 웨이퍼 연마 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 그루브들 및 제2 그루브들은 방사상으로 배치되는 웨이퍼 연마 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 그루브들과 상기 제2 그루브들은 서로 마주보도록 배치되는 웨이퍼 연마 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 그루브들 각각은 상기 제1 영역의 서로 인접하는 제1 그루브들 사이의 위치에 대응하는 상기 제3 영역에 형성되는 웨이퍼 연마 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 그루브들 및 상기 제2 그루브들 각각의 길이는 10mm ~ 100mm인 웨이퍼 연마 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 그루브들이 상기 외주면과 이루는 각은 수직이거나 예각이고, 상기 제2 그루브들이 상기 내주면과 이루는 각은 수직이거나 예각인 웨이퍼 연마 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 그루브들 및 상기 제2 그루브들이 상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각의 연마면과 이루는 각은 수직이거나 예각인 웨이퍼 연마 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 전면부, 후면부, 및 상기 전면부와 상기 후면부 사이의 에지부를 포함하고,
    상기 캐리어는,
    상기 웨이퍼의 에지부가 상기 제1 그루브들과 상기 제2 그루브들 상에 위치하고, 상기 전면부 및 후면부는 상기 제2 영역 상에 위치하도록 상기 제1 연마 패드와 상기 제2 연마 패드 사이에서 일정한 궤적을 그리며 자전하는 웨이퍼 연마 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 외주면으로부터 10mm ~ 100mm이내의 영역이고, 상기 제3 영역은 상기 내주면으로부터 10mm ~ 100mm이내의 영역이고,
    상기 제2 영역은 그루브를 포함하지 않는 웨이퍼 연마 장치.
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