KR101297968B1 - 웨이퍼 에지 연마 장치 및 웨이퍼 에지 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 에지 연마장치 및 웨이퍼 에지 연마방법이 개시된다. 웨이퍼 에지 연마방법은 웨이퍼를 척에 고정시키고, 회전 구동부를 사용하여, 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 상기 웨이퍼의 에지부를 휠에 접촉시켜서, 상기 웨이퍼의 에지부를 연마하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 에지부가 연마되는 동안, 상기 회전 구동부의 부하를 측정하는 단계를 포함한다.

Description

웨이퍼 에지 연마 장치 및 웨이퍼 에지 연마 방법{APPARATUS AND METHOD OF GRIDING WAFER EDGE}
실시예는 웨이퍼 에지 연마 장치 및 웨이퍼 에지 연마 방법에 관한 것이다.
실리콘 단결정 등 반도체 소재를 원재료로 한 IC, LSI 또는 초LSI 등의 전자부품은, 실리콘 또는 그 밖의 화합물 반도체의 단결정 잉곳(ingot)을 얇은 원판상으로 슬라이스한 웨이퍼에, 섬세한 전기 회로를 기입 분할한 소편상의 반도체 소자칩에 기초하여 제조되는 것이다. 잉곳으로부터 슬라이스된 애즈컷트웨이퍼(as cut wafer)는 래핑, 에칭, 더 나아가서는 연마라는 공정을 거쳐, 적어도 그 편면이 거울면으로 마무리된 거울면 웨이퍼로 가공되어진다. 웨이퍼는, 그 후의 디바이스공정에서 그 거울면 마무리된 표면에 미세한 전기 회로가 기입되어지는 것이지만, 반도체 소자칩으로 분할되기까지는 웨이퍼는 최초의 원판상의 형상을 유지한 채 가공되는 것으로, 각 가공 공정 사이에는 세척, 건조, 반송 등의 조작이 들어간다. 그 동안 웨이퍼의 외주 측면 에지의 형상이 깍여진 채로 또한 미가공의 거친 상태의 면이면, 그것이 각 공정 중에 장치나 타 물체와 접촉하여 미소파괴가 일어나 미세 입자가 발생하거나, 그 거친 상태의 면 속에 오염 입자를 끌어 넣어, 그 후의 공정에서 그것이 산일(散逸)되어 정밀가공을 실시한 면을 오염시켜, 제품의 생산수율이나 품질에 큰 영향을 주는 경우가 많다. 이를 방지하기 위해, 웨이퍼 가공의 초기 단계에서 에지 부분의 모따기(beveling)를 행하고 또한 그 부분을 거울면 마무리(에지 연마) 하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
상술한 에지 연마는 일반적으로는 회전 가능한 드럼 표면에, 합성 수지 발포체, 부직포, 부직포의 수지 가공품, 합성 피혁 또는 이들의 복합품 또는 합성 피혁 등으로 되는 연마기를 부착한 연마 가공기에, 공작물인 모따기(beveling)를 실시한 실리콘 웨이퍼 등의 에지 부분을 회전시키면서 일정한 각도의 경사로 누르고, 콜로이드질 실리카를 주성분으로 한 연마용 조성물 용액을 공급하면서, 에지 부분의 연마 가공을 행하는 방법으로 행해진다.
상술한 에지 부분의 모따기 및 그 후의 가공은 구체적으로는 다음과 같이 하여 종래부터 행해지고 있다. 즉, 먼저 잉곳을 슬라이스한 애즈컷트웨이퍼의 외주 에지(주연:周緣) 부분을 다이아몬드 숫돌을 사용하여 모따기(beveling)를 행한다. 모따기한 후의 형상은 예를 들면, 상하의 면에 대해 각각 약 22도의 각도를 갖도록 되어 있거나 또는 원호상으로 되어 있다. 이 상태로 에칭 공정까지 행하고, 웨이퍼 면의 연마에 들어가기 전에 이 에지 모따기 부분을 연마한다.
이와 같은 연마 공정이 완료된 후, 상기 웨이퍼의 에지가 정상적으로 연마되었는지 여부를 판별하는 검사 공정이 진행된다. 이와 같은 검사 공정은 육안으로 진행될 수 있다.
실시예는 웨이퍼의 에지의 불량 여부를 용이하게 판별할 수 있는 웨이퍼 에지 연마 장치 및 웨이퍼 에지 연마 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 방법은 웨이퍼를 척에 고정시키고, 회전 구동부를 사용하여, 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 상기 웨이퍼의 에지부를 휠에 접촉시켜서, 상기 웨이퍼의 에지부를 연마하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 에지부가 연마되는 동안, 상기 회전 구동부의 부하를 측정하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 장치는 웨이퍼를 회전 가능하게 고정하는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척에 연결되는 회전 구동부; 상기 웨이퍼의 에지부와 접촉되고, 회전되는 휠; 및 상기 회전 구동부의 부하량을 측정하는 부하 측정부를 포함한다.
실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 방법은 상기 회전 구동부의 부하를 측정한다. 이에 따라서, 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 방법은 상기 회전 구동부의 부하에 따라서, 연마 공정이 완료된 웨이퍼의 에지 가공 여부를 판별할 수 있다.
즉, 연마 공정이 진행되는 동안, 상기 회전 구동부에 걸리는 부하가 설정 값 이상인 경우, 상기 웨이퍼의 에지는 원하는 만큼 가공되었다고 할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 회전 구동부에 걸리는 부하가 설정 값 이하인 경우, 상기 웨이퍼의 에지는 원하는 만큼 가공되지 않았다고 예상할 수 있다.
이에 따라서, 상기 회전 구동부에 걸리는 부하가 설정 값 이하인 경우에는 에지 연마 공정을 바로 다시 진행할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 회전 구동부에 걸리는 부하가 설정 값 이하인 경우, 웨이퍼 에지의 2차 검사가 진행될 수 있다.
이와 같이, 상기 회전 구동부의 부하를 바탕으로 상기 웨이퍼의 에지의 가공 여부를 용이하게 판단하고, 전체 공정 시간이 단축되고, 전체적인 공정에서의 웨이퍼의 불량이 감소될 수 있다.
도 1 및 도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 방법을 도시한 블럭도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 정반, 패드, 웨이퍼 또는 층 등이 각 정반, 패드, 웨이퍼 또는 층 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마장치를 도시한 개략도이다. 도 3은 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 방법을 도시한 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 장치는 휠(20), 회전 구동부(50), 부하 측정부(80) 및 표시부(90)를 포함한다.
상기 휠(20)은 드럼 회전축(40)을 중심으로 매분 1000∼3000회 정도의 고속으로 회전할 수 있다. 또한, 상기 휠(20)의 외주면에는 연마 패드(10)가 배치된다. 상기 연마 패드(10)는 연마용 시트(11) 및 탄력성을 갖는 시트(12)를 포함할 수 있다. 상기 연마 패드(10)는 상기 휠(20)의 외주면에 밀착되고, 전면을 커버한다.
웨이퍼(30)는 회전 구동부(50)에 고정된 상태에서, 웨이퍼 회전축(60)을 중심으로 고속으로 회전한다. 그리고, 웨이퍼 회전축(60)은 드럼 회전축(40)에 대해 약 45도의 각도로 경사진다. 휠(20)은 일정한 회전속도를 유지하면서 수직방향으로 조금씩 이동할 수 있다. 이에 따라서, 상기 웨이퍼(30) 및 상기 연마 패드(10)의 접촉점은 상하로 이동될 수 있다. 상기 회전 구동부(50)는 DD-모터를 포함한다. 즉, 상기 DD-모터는 상기 웨이퍼 회전축(60)에 직접 연결되고, 상기 웨이퍼(30)를 직접 회전시킨다.
상기 웨이퍼(30)는 상기 웨이퍼 회전축(60)에 연결된 척(61)에 고정된다. 상기 척(61)은 상기 웨이퍼 회전축(60)에 연결되고, 진공압 등에 의해서, 상기 웨이퍼(30)를 고정시킬 수 있다.
상기 웨이퍼(30) 및 상기 연마 패드(10)의 접촉점 상에는 노즐(70)이 배치되고, 상기 노즐(70)은 상기 웨이퍼(30) 및 상기 연마 패드(10) 사이에 연마액을 분사할 수 있다.
상기 부하 측정부(80)는 상기 회전 구동부(50)에 걸리는 부하를 측정한다. 더 자세하게, 상기 부하 측정부(80)는 상기 회전 구동부(50)에 인가되는 전류의 세기를 측정한다. 상기 부하 측정부(80)는 상기 웨이퍼(30)가 상기 휠(20)에 접촉할 때부터 상기 휠(20)로부터 이탈될 때까지의 부하량을 측정할 수 있다.
상기 부하 측정부(80)는 상기 회전 구동부(50)의 부하율을 나타내는 아날로그 전류 값을 증폭하여, 상기 표시부(90)로 표시할 수 있다. 즉, 상기 부하 측정부(80)는 상기 회전 구동부(50)의 부하를 아날로그 신호로 상기 표시부(90)에 전달할 수 있다.
상기 회전 구동부(50)는 전류를 공급받아 자기장을 형성하고, 상기 자기장에 의해서, 구동된다. 이때, 상기 회전 구동부(50)는 상기 웨이퍼(30) 및 상기 휠(20)의 마찰력에 따라서 부하를 받게 된다. 예를 들어, 상기 웨이퍼(30) 및 상기 휠(20)의 마찰력이 커짐에 따라서, 상기 회전 구동부(50)에 인가되는 전류의 세기가 증가하게 된다.
상기 표시부(90)는 상기 부하 측정부(80)에 의해서 측정된 부하를 표시한다. 상기 표시부(90)는 상기 부하 측정부(80)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 인버터를 포함할 수 있다. 이에 따라서, 상기 표시부(90)는 상기 부하 측정부(80)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
또한, 상기 표시부(90)는 상기 아날로그 신호 자체를 표시할 수 있다. 상기 표시부(90)는 상기 아날로그 신호를 직접 표시하는 오실로스코프를 포함할 수 있다.
상기 표시부(90)는 상기 부하 측정부(80)에 의해서, 측정된 부하량 전체를 수치화하여 표시할 수 있다. 또한, 상기 표시부(90)는 상기 부하 측정부(80)에 의해서, 상기 웨이퍼(30)의 에지 연마 공정 시간 동안의 평균 부하량을 표시할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 장치는 상기 회전 구동부(50)의 부하가 설정 값 이하인 경우, 알람을 발생시키는 알람부를 더 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 공정은 다음과 같이 진행될 수 있다.
먼저, 웨이퍼(30)가 척(61)에 고정된다. 상기 웨이퍼(30)의 중심은 상기 회전축에 일치될 수 있다. 이에 따라서, 상기 웨이퍼(30)는 중심을 회전축으로 회전될 수 있다.
이후, 상기 회전 구동부(50)는 상기 웨이퍼(30)를 회전시킨다. 상기 회전 구동부(50)는 상기 웨이퍼(30)를 기울인 상태에서 고속으로 회전시킬 수 있다.
이후, 상기 웨이퍼(30) 및 상기 회전 구동부(50)는 상기 휠(20)에 대해서, 상대 이동한다. 이에 따라서, 상기 웨이퍼(30)가 회전되는 상태에서, 상기 웨이퍼(30)의 에지부는 상기 휠(20)에 직접 접촉된다. 이에 따라서, 상기 웨이퍼(30)의 에지부는 그라인딩된다.
상기 웨이퍼(30)가 회전되는 동안, 상기 부하 측정부(80)는 상기 회전 구동부(50)의 부하량을 측정한다. 더 자세하게, 상기 부하 측정부(80)는 상기 웨이퍼(30)의 에지부가 상기 휠(20)에 접촉된 동안의 부하량을 측정할 수 있다.
이후, 상기 표시부(90)에 의해서 표시되는 상기 회전 구동부(50)의 부하량에 의해서, 상기 웨이퍼(30)의 에지의 가공 정도를 판단할 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼(30)의 에지부가 가공되는 동안, 상기 회전 구동부(50)의 부하량이 설정 값 이하인 경우, 상기 웨이퍼(30)의 에지부는 정상적으로 그라인딩되지 않은 것을 판단될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼(30)의 에지부가 가공되는 동안, 상기 회전 구동부(50)의 부하량이 설정 값 이상인 경우, 상기 웨이퍼(30)의 에지부는 정상적으로 그라인딩된 것으로 판단될 수 있다.
이때, 상기 웨이퍼(30)의 에지부가 가공되는 동안, 상기 회전 구동부(50)의 부하량이 설정 값 이하인 경우, 상기 웨이퍼(30)의 에지부는 추가로 검사될 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼(30)의 에지부는 육안으로 추가 검사될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 방법은 상기 회전 구동부(50)의 부하를 측정한다. 이에 따라서, 실시예에 따른 웨이퍼 에지 연마 방법은 상기 회전 구동부(50)의 부하에 따라서, 연마 공정이 완료된 웨이퍼(30)의 에지 가공 여부를 판별할 수 있다.
즉, 연마 공정이 진행되는 동안, 상기 회전 구동부(50)에 걸리는 부하가 설정 값 이상인 경우, 상기 웨이퍼(30)의 에지는 원하는 만큼 가공되었다고 할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 회전 구동부(50)에 걸리는 부하가 설정 값 이하인 경우, 상기 웨이퍼(30)의 에지는 원하는 만큼 가공되지 않았다고 예상할 수 있다.
이에 따라서, 상기 회전 구동부(50)에 걸리는 부하가 설정 값 이하인 경우에는 에지 연마 공정을 바로 다시 진행할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 회전 구동부(50)에 걸리는 부하가 설정 값 이하인 경우, 웨이퍼(30) 에지의 2차 검사가 진행될 수 있다.
이와 같이, 상기 회전 구동부(50)의 부하를 바탕으로 상기 웨이퍼(30)의 에지의 가공 여부를 용이하게 판단하고, 전체 공정 시간이 단축되고, 전체적인 공정에서의 웨이퍼(30)의 불량이 감소될 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
웨이퍼: 30
회전 구동부: 50
휠: 20
부하 측정부: 80
표시부: 90
웨이퍼 회전축: 60
드럼 회전축: 20

Claims (7)

  1. 회전되는 휠의 외주면에 마련된 연마 시트를 이용하여 웨이퍼를 연마하기 위한 방법으로서,
    상기 웨이퍼를 지지하는 척에 연결되어 상기 웨이퍼가 회전되도록 하는 회전 구동부의 회전축과, 상기 휠의 회전축이 기설정된 각도로 경사진 상태에서, 상기 구동부에 의하여 웨이퍼가 회전되는 단계;
    상기 휠이 수직방향으로 승강하면서 회전되고, 상기 회전되는 웨이퍼의 에지부가 상기 휠에 마련된 상기 연마 시트에 접촉됨으로써, 상기 웨이퍼의 에지부가 연마되는 단계;
    상기 웨이퍼의 에지부가 상기 휠에 접촉되어 연마되는 동안, 상기 회전 구동부의 부하를 측정하는 단계; 및
    상기 회전 구동부의 측정된 부하에 따라, 상기 웨이퍼의 에지부를 연마하는 공정이 결정되는 단계로서, 상기 회전 구동부에 걸린 부하가 기설정값보다 작은 경우에는 상기 웨이퍼의 에지부 연마를 다시 진행하고, 상기 회전 구동부에 걸린 부하가 기설정값보다 큰 경우에는 웨이퍼 에지부 연마를 완료하는 단계;
    를 포함하는 웨이퍼 에지 연마 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 구동부의 부하는 디지털 신호로 변환되는 웨이퍼 에지 연마 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 구동부의 부하는 아날로그 신호로 측정되는 웨이퍼 에지 연마 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 구동부의 회전축과, 상기 휠의 회전축은 45도의 각도로 기울어진 상태에서, 상기 웨이퍼의 에지부 연마가 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 연마 방법.
  5. 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼 척에 연결되는 회전축을 갖고, 상기 웨이퍼가 회전되도록 하는 회전 구동부;
    상기 회전 구동부의 회전축과는 기설정된 각도로 경사진 회전축을 가지면서, 수직방향으로 승강이 가능한 휠; 및
    상기 회전 구동부의 부하량을 측정하는 부하 측정부;를 포함하고,
    상기 부하 측정부에 의하여 측정된 부하량에 따라, 상기 웨이퍼의 에지부 연마가 결정되고, 상기 회전 구동부에 걸린 부하가 기설정값보다 작은 경우에는 상기 웨이퍼의 에지부 연마를 다시 진행하고, 상기 회전 구동부에 걸린 부하가 기설정값보다 큰 경우에는 웨이퍼 에지부 연마를 완료하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 연마 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 부하 측정부는 상기 회전 구동부의 부하량을 디지털 신호로 변환시키는 인버터를 포함하는 웨이퍼 에지 연마장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 부하 측정부는 상기 회전 구동부에 공급되는 전류를 측정하는 웨이퍼 에지 연마장치.
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