KR101249856B1 - 웨이퍼 에지 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 웨이퍼를 로딩하는 척, 상기 척 상부에 배치되는 드럼, 상기 드럼의 내측면에 고정되며, 상기 척에 로딩된 웨이퍼의 에지를 연마하는 연마 패드, 상기 드럼을 관통하며, 슬러리를 공급하는 슬러리 공급관, 및 상기 슬러리 공급관으로부터 공급되는 슬러리를 상기 연마 패드로 분사하는 분사 노즐을 포함한다.

Description

웨이퍼 에지 연마 장치{An appararus of polishing an edge of a wafer}
실시 예는 웨이퍼 에지 연마 장치에 관한 것이다.
웨이퍼 에지를 폴리싱(polishing)하는 공정에서는 슬러리(slurry)와 패드(pad)가 사용된다. 이때 슬러리는 자유 낙하 방식으로 회전하는 웨이퍼 표면에 공급되어 비산된다. 그리고 회전축을 중심으로 회전하는 드럼에 부착된 패드와 척(chuck)에 로딩되어 회전하는 웨이퍼의 에지가 마찰을 하여 웨이퍼 에지의 폴리싱이 수행될 수 있다.
웨이퍼 에지 폴리싱 공정의 경우 웨이퍼 에지에 의하여 패드가 받는 압력이 높기 때문에 가공 시간은 짧지만 패드의 손상이 크다.
도 3은 웨이퍼(5)의 에지(7)에 의하여 패드가 받는 압력 및 손상을 나타내는 개념도이다. 도 3을 참조하면, 웨이퍼(5)의 에지(7)와 연마 장치의 패드(2)는 서로 압력을 형성하며, 이로 인하여 패드(2)의 표층부(3)는 눌려진다. 웨이퍼(5)의 자체 탄성에 의하여 눌려진 패드(2)의 표층부(3)가 원상태로 복원되어야 패드(2)의 수명이 길어질 수 있다.
그러나 일반적으로 웨이퍼(5)의 에지(7)는 단면적이 작아 패드(2)가 받는 압력이 크기 때문에 눌려진 패드(2)의 표층부(3)가 원상태로 쉽게 복원되는 않아 패드(2)의 수명이 단축될 수 있다.
실시 예는 연마 패드의 수명을 연장하고, 슬러리량 사용량을 감소시킬 수 있는 웨이퍼 에지 연마 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 웨이퍼 에지 연마 장치는 웨이퍼를 로딩하는 척, 상기 척 상부에 배치되는 드럼, 상기 드럼의 내측면에 고정되며, 상기 척에 로딩된 웨이퍼의 에지를 연마하는 연마 패드, 상기 드럼을 관통하며, 슬러리를 공급하는 슬러리 공급관, 및 상기 슬러리 공급관으로부터 공급되는 슬러리를 상기 연마 패드로 분사하는 분사 노즐을 포함한다.
상기 웨이퍼 에지 연마 장치는 상기 슬러리 공급관 내부로 기설정된 압력의 슬러리를 공급하는 압력 펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 압력 펌프에 의하여 공급되는 슬러리의 압력은 12 MPa ~ 18 MPa일 수 있다.
상기 드럼은 상면 판, 및 상기 상면 판의 둘레와 연결되고, 링 형태를 갖는 측면부를 포함하며, 상기 연마 패드는 상기 측면부의 내면에 부착될 수 있다. 상기 드럼은 상기 로딩되는 웨이퍼의 상면을 기준으로 1° ~ 3 °기울어질 수 있다.
상기 분사 노즐로부터 분사되는 슬러리의 분사 방향은 상기 측면부 안쪽의 중앙 영역으로부터 상기 측면부의 내면에 고정되는 상기 연마 패드 방향일 수 있다.
상기 분사 노즐은 복수의 서로 다른 방향으로 개방되는 복수의 분사구들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 분사구들은 상기 분사 노즐을 기준으로 서로 대칭적으로 마련될 수 있다.
실시 예는 연마 패드의 수명을 연장하고, 슬러리량 사용량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 웨이퍼 에지 연마 장치의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 에지 연마 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 3은 웨이퍼 에지에 의하여 패드가 받는 압력 및 손상을 나타내는 개념도이다.
도 4는 도 2에 도시된 분사 노즐로부터 분사되는 슬러리에 의한 연마 패드의 표층부의 복원을 나타내는 모식도이다.
도 5는 웨이퍼의 에지 베벨을 나타낸다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 웨이퍼 에지 연마 장치의 개략적인 단면도를 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 에지 연마 장치의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 에지 연마 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 웨이퍼 에지 연마 장치(100)는 회전축(spindle, 10), 드럼 브라켓(drum braket, 20), 드럼(drum, 30), 연마 패드(210), 척 패드(chuck pad, 40), 척(chuck, 50), 슬러리 공급관(220), 분사 노즐(nozzle, 230), 및 압력 펌프(240), 슬러리 비산 방지 상부 커버(60), 및 슬러리 비산 방지 하부 커버(70)를 포함한다.
회전축(10)은 일정한 방향으로 회전할 수 있으며, 드럼 브라켓(20)과 연결된다. 예컨대, 회전축(10)은 모터(미도시)에 의하여 회전할 수 있다. 또한 회전축(10)은 상하 운동이 가능하다.
드럼 브라켓(20)은 일면(예컨대, 상면)이 회전축(10)과 연결되며, 회전축(10)이 회전함에 따라 일정한 방향으로 회전할 수 있다. 드럼 브라켓(20)은 원통 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
드럼(30)은 드럼 브라켓(20)의 다른 일면(예컨대, 하면)에 고정된다. 드럼(30)은 회전축(10)에 의하여 드럼 브라켓(20)이 회전함에 따라 일정한 방향으로 회전할 수 있다. 또한 드럼(30)은 회전축(10)의 상하 운동에 의하여 상하로 이동할 수 있다.
드럼(30)은 드럼 브라켓(20)과 마찬가지로 원통 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
드럼(30)은 상면 판(32)과 측면부(34)를 포함한다, 상면 판(32)은 드럼 브라켓(20)의 하면에 고정되며, 원형일 수 있다. 측면부(34)는 상면 판(32)의 둘레와 연결되고, 드럼 브라켓(20)의 반대 방향으로 확장되는 링 형태일 수 있다.
연마 패드(210)는 드럼(30)의 내측면에 고정된다. 예컨대, 연마 패드(210)는 측면부(34)의 내면(32-1)에 부착될 수 있다. 드럼(30)의 측면부(34)의 내면(32-1)에는 복수의 연마 패드들이 서로 이격하여 부착될 수 있다. 예컨대, 측면부(34)의 내면(32-1)에 4 조각 또는 5 조각의 연마 패드들이 부착될 수 있다.
드럼(30)은 웨이퍼(201)의 상면, 또는 척 패드(40)를 기준으로 θ 만큼 기울어지도록 배치된다. 예컨대, θ = 1° ~ 3 °일 수 있다.
특히 연마 패드(210)와 웨이퍼(201)의 에지 베벨(edge bevel) 영역과의 접촉 면적을 최대로 하기 위하여 드럼(30)은 웨이퍼(201)의 상면으로부터 2 °기울어지도록 배치될 수 있다.
도 5는 웨이퍼(201)의 에지 베벨을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 웨이퍼의 에지 베벨(A1, A2)은 웨이퍼(201)의 상면 가장 자리(501)로부터 에지의 뾰족한 부분(Apex, 501)까지의 영역을 말한다.
척(50)은 드럼(50) 하부에 배치되며, 일정 방향으로 회전한다. 척(50)은 웨이퍼가 로딩되며, 로딩된 웨이퍼(201)를 지지하는 역할을 한다. 척(50)은 원통형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
척 패드(40)는 척(50)의 상부면에 배치되며, 로딩된 웨이퍼(201)를 고정한다. 척 패드(40)는 가공을 위하여 고정되는 웨이퍼(201)에 자국 또는 손상이 발생하지 않도록 완충하는 역할을 한다.
슬러리 공급관(220)은 드럼(30)과 연결되며, 외부로부터 드럼(30) 내부로 슬러리를 공급한다. 예컨대, 슬러리 공급관(220)은 드럼(30)의 상면 판(32)을 관통하며, 일단이 드럼(30) 내부에 위치할 수 있다. 슬러리 공급관(220)은 드럼(30)의 중앙 부분을 관통할 수 있다.
분사 노즐(230)은 드럼(30) 내부에 배치되며, 드럼(30)의 상면 판(32)을 관통하는 슬러리 공급관(220)의 일단과 연결된다. 예컨대, 분사 노즐(230)은 드럼(30)의 측면부(34) 안쪽에 배치될 수 있으며, 슬러리 공급관(220)의 일단과 연결될 수 있다. 슬러리 공급관(220)이 드럼(30)의 중앙 부분을 관통할 경우, 분사 노블(230)은 드럼(30)의 측면부(34) 안쪽의 중앙 영역에 배치될 수 있다.
분사 노즐(230)은 드럼(30)의 내측면, 예컨대, 측면부(34)의 내면(32-1)에 부착된 연마 패드(210)로 슬러리 공급관(220)으로부터 공급되는 슬러리(235)를 분사한다.
예컨대, 분사 노즐(230)로부터 분사되는 슬러리(235)의 분사 방향은 드럼(30)의 측면부(34) 안쪽의 중앙 영역으로부터 드럼(30)의 측면부(34) 내측에 고정되는 연마 패드(210) 방향일 수 있다.
압력 펌프(240)는 슬러리 공급관(220)에 연결되며, 슬러리 공급관(220) 내부로 기설정된 압력의 슬러리를 공급한다. 즉 압력 펌프(240)에 의하여 슬러리 공급관(220)은 기설정된 압력의 슬러리를 분사 노즐(230)에 공급할 수 있으며, 분사 노즐(230)은 슬러리를 연마 패드(210)로 분사할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 분사 노즐(230)로부터 분사되는 슬러리(235)에 의한 연마 패드(210)의 표층부(212)의 복원을 나타내는 모식도이다.
연마 패드(210)가 웨이퍼(201)의 에지에 의하여 압력을 받으면, 연마 패드(210)의 표층부(212)는 구겨지듯이 눌려지게 된다. 분사 노즐(230)에 의하여 분사되는 슬러리(235)는 패드(210)의 표층부(212) 내로 침투하며, 침투한 슬러리(401)는 패드(210)의 표층부(212)를 빗질하듯이 정렬하고, 눌려진 부분을 부풀려주어 패드(210)의 표층부(212)를 복원시킬 수 있다.
이때 압력 펌프(240)에 의하여 공급되는 슬러리의 압력은 12 MPa ~ 18 MPa일 수 있다. 여기서 MPa는 압력의 단위로 메가파스칼(Mega Pascal)을 나타낸다.
슬러리의 공급 압력이 너무 작을 경우 연마 패드(210)의 표층부(212)의 복원이 힘들고, 슬러리의 공급 압력이 너무 클 경우 연마 패드(210)의 표층부(212)가 손상을 받을 수 있기 때문이다.
일반적으로 자유 낙하 방식에 의하여 슬러리를 공급할 경우에는 연마 가공에 직접 사용되지 않고 낭비되는 슬러리가 발생할 수 있다. 그러나 실시 예는 웨이퍼(201)의 에지와 접촉하는 연마 패드(210) 부분에만 슬러리를 집중적으로 공급하기 때문에 웨이퍼 에지에 대한 연마 가공시 사용되는 슬러리량을 감소시킬 수 있다.
슬러리 비산 방지 상부 커버(60)는 회전축(10), 드럼 브라켓(20), 및 드럼(30)의 주위를 둘러싸도록 배치되며, 연마 시 슬러리가 주위로 비산하는 것을 방지한다.
슬러리 비산 방지 하부 커버(70)는 척(50) 주위를 감싸돌고 배치되며, 연마 시 슬러리가 주위로 비산하는 것을 방지한다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 웨이퍼 에지 연마 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다. 도 2와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 간략하게 설명하거나 설명을 생략한다.
도 6을 참조하면, 웨이퍼 에지 연마 장치(200)는 도 2에 도시된 웨이퍼 에지 연마 장치(100)와 유사하다. 다만 다른 점은 분사 노즐(310)이다.
분사 노즐(310)은 서로 다른 방향으로 향하도록 개방되는 복수의 분사구들(예컨대, 312, 314)을 포함할 수 있다. 도 6에는 2개의 분사구들(312,314)을 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 분사구들(예컨대, 312,314)은 슬러리 공급관(220)으로부터 기설정된 압력으로 공급되는 슬러리를 연마 패드(210)로 복수의 서로 다른 방향들로 분사한다.
예컨대, 제1 분사구(312)는 연마 패드(210)의 제1 부분(301)으로 슬러리를 제1 분사하고(235-1), 제2 분사구(314)는 연마 패드(210)의 제2 부분(302)으로 슬러리를 제2 분사할 수 있다(235-2). 이때 제1 분사(235-1)와 제2 분사(235-1)는 동시에 수행될 수 있다.
복수의 분사구들(예컨대, 312, 314)은 분사 노즐(310)을 기준으로 서로 대칭적으로 마련될 수 있다. 복수의 분사구들(예컨대, 312, 314)이 이루는 내각은 서로 동일할 수 있다. 예컨대, 제1 분사구(312)와 제2 분사구(314)가 이루는 각도는 180 °일 수 있다.
도 2에 도시된 실시 예에 비하여, 도 6에 도시된 실시 예는 분사 노즐(310)에 의하여 동시에 수행되는 복수의 슬러리 분사(235-1, 235-2)를 통하여 연마 패드(210)에 대한 복원을 향상시킬 수 있다.
실시 예는 웨이퍼의 가공 압력에 의하여 변형된 연마 패드의 표층부에 슬러리를 분사하고, 분사된 슬러리가 연마 패드의 표층부를 쓸어주듯이 정렬하여 연마 패드의 표층부 복원을 도와줌으로써 연마 패드의 수명을 연장할 수 있다.
또한 실시 예는 슬러리를 기존의 자유낙하 방식으로 공급하는 경우에 비하여, 비산되어 소모되는 슬러리량을 줄임으로써, 연마 공정시 슬러리 사용량을 줄일 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.
10: 회전축 20: 드럼 브라켓
30: 드럼 40: 척 패드
50: 척 60: 슬러리 비산 방지 상부 커버
70: 슬러리 비산 방지 하부 커버 210: 연마 패드
212: 표층부 220: 슬러리 공급관
230, 310: 분사 노즐 235: 슬러리 분사
240: 압력 펌프.

Claims (8)

  1. 웨이퍼를 로딩(loading)하는 척(Chuck)
    상기 척 상부에 배치되고, 상면 판 및 상기 상면 판의 둘레와 연결되고 링 형태를 갖는 측면부를 포함하는 드럼(Drum);
    상기 측면부의 내면에 고정되며, 상기 척에 로딩된 웨이퍼의 에지를 연마하는 연마 패드;
    상기 드럼을 관통하며, 슬러리를 공급하는 슬러리 공급관; 및
    상기 슬러리 공급관으로부터 공급되는 슬러리를 상기 연마 패드로 분사하는 분사 노즐을 포함하며,
    상기 분사 노즐로부터 분사되는 슬러리의 분사 방향은 상기 측면부 안쪽의 중앙 영역으로부터 상기 측면부의 내면에 고정되는 상기 연마 패드 방향인 웨이퍼 에지 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 공급관 내부로 기설정된 압력의 슬러리를 공급하는 압력 펌프를 더 포함하는 웨이퍼 에지 연마 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압력 펌프에 의하여 공급되는 슬러리의 압력은 12 MPa ~ 18 MPa인 웨이퍼 에지 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 공급관은 상기 드럼의 중앙 부분을 관통하는 웨이퍼 에지 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 드럼은,
    상기 로딩되는 웨이퍼의 상면을 기준으로 1° ~ 3 °기울어지는 웨이퍼 에지 연마 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분사 노즐은 복수의 서로 다른 방향으로 개방되는 복수의 분사구들을 포함하는 웨이퍼 에지 연마 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 분사구들은 상기 분사 노즐을 기준으로 서로 대칭적으로 마련되는 웨이퍼 에지 연마 장치.
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