KR101402841B1

KR101402841B1 - 웨이퍼 연마 장치

Info

Publication number: KR101402841B1
Application number: KR1020120135805A
Authority: KR
Inventors: 배재현
Original assignee: 주식회사 엘지실트론
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-06-03

Abstract

실시 예는 상정반, 상기 상정반 아래에 위치하고, 홈부 및 지지부를 갖는 하정반, 및 상기 상정반과 상기 하정반 사이에 위치하고 상단부와 하단부를 포함하며 상기 홈부에 상기 하단부가 삽입되고 상기 지지부에 의하여 상기 상단부가 지지되는 캐리어를 포함한다.

Description

웨이퍼 연마 장치{An apparatus for polishing a wafer}

실시 예는 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다.

DSP(Double Side polishing) 공정은 슬러리(slurry)를 연마제로 사용하여 정반 가압하에 패드(pad)와 웨이퍼의 마찰을 통하여 연마를 수행하며, 웨이퍼의 평탄도를 결정할 수 있다.

DSP 공정은 슬러리와 웨이퍼 표면의 화학적 작용을 이용하는 화학적 공정(Chemical process)과 정반 가압 하에서 패드와 웨이퍼 간의 마찰을 이용하는 기계적 공정(Mechanical process)의 복합적인 작용(Mechano-Chemical Polishing)에 의해 이루어질 수 있다.

일반적으로 슬러리는 상정반을 통하여 하정반으로 공급되며, 선 기어(sun gear)와 인터널 기어(internal gear)로 배출된다. 상정반과 하정반 사이에는 캐리어에 장착된 웨이퍼가 위치하기 때문에, 상정반에 비하여 하정반은 상대적으로 슬러리의 공급이 적을 수 있으며, 이는 상정반과 하정반 사이에 연마 속도의 차이를 유발할 수 있다. 이러한 연마 속도의 차이에 의하여 웨이퍼의 상부 및 하부 사이에 연마 불균일이 발생할 수 있다.

실시 예는 웨이퍼의 상하부에 공급되는 슬러리의 차이 및 연마 속도 차이를 줄일 수 있고, 웨이퍼의 상부면 및 하부면을 모두 균일하게 연마할 수 있는 웨이퍼 연마 장치를 제공한다.

실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치는 상정반; 상기 상정반 아래에 위치하고 홈부 및 지지부를 갖는 하정반; 및 상기 상정반과 상기 하정반 사이에 위치하고 상단부와 하단부를 포함하고 상기 홈부에 상기 하단부가 삽입되고 상기 지지부에 의하여 상기 상단부가 지지되는 캐리어를 포함한다.

상기 홈부는 상기 하정반의 중심부와 상기 하정반의 가장자리 사이의 상부면의 일 영역에 마련될 수 있다.

상기 홈부는 상기 하정반의 중심부 및 가장자리 각각으로부터 이격하여 위치할 수 있다. 상기 지지부는 상기 홈부와 상기 하정반의 중심부 사이, 및 상기 홈부와 상기 하정반의 가장자리 사이의 상부면의 나머지 영역에 마련되며, 상기 홈부와 상기 지지부 사이에는 단차가 존재할 수 있다.

상기 캐리어의 상단부는 상기 캐리어의 하단부의 외주면을 기준으로 측방향으로 돌출될 수 있다. 상기 지지부는 상기 캐리어의 상단부의 돌출된 부분을 지지할 수 있다. 상기 캐리어의 상단부의 두께는 상기 캐리어의 전체 두께의 1/2보다 크거나 같을 수 있다.

실시 예는 웨이퍼의 상하부에 공급되는 슬러리의 차이 및 연마 속도 차이를 줄일 수 있고, 웨이퍼의 상부면 및 하부면을 모두 균일하게 연마할 수 있다.

도 1은 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치의 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 하정반의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 캐리어의 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 연마 장치를 설명한다.

도 1은 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치의 평면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(100)는 제1 회전축(102), 상정반(upper plate, 110), 캐리어(120), 하정반(130), 제2 회전축(104), 인터널 기어(internal gear, 150), 및 선 기어(sun gear, 140)를 포함한다.

상정반(110)은 원반 형상일 수 있으며, 제1 회전축(102)에 의하여 회전 및 상하 운동이 가능할 수 있다.

제1 회전축(102)은 상정반(110)의 일면(예컨대, 상부면)에 연결되고, 상정반(110)을 제1 방향으로 회전시킬 수 있으며, 웨이퍼(W)에 가해지는 상정반(110)의 하중을 조절할 수 있다.

예컨대, 제1 회전축(102)은 구동 모터(미도시)에 연결될 수 있으며, 구동 모터의 회전에 의하여 제1 회전축(102)은 제1 방향(예컨대, 시계 방향)으로 회전할 수 있고, 제1 회전축(102)의 회전력에 의하여 상정반(110)은 제1 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있다.

제1 회전축(102)은 공압 또는 유압 실린더(cylinder, 미도시)와 연결될 수 있고, 공압 또는 유압 실린더에 의하여 상정반(110)의 하중(weight)이 제어될 수 있다. 연마시 상정반(110)은 캐리어(120)에 로딩된 웨이퍼(105)에 압력을 가할 수 있다. 예컨대, 공압 또는 유압 실린더(cylinder, 미도시)에 의하여 캐리어(120)에 로딩된 웨이퍼(105)에 가해지는 상정반(110)의 하중이 조절될 수 있다.

하정반(130)은 원반 형상일 수 있으며, 중심부(132)에 원통형의 빈 공간을 가질 수 있다. 하정반(130)은 상부면이 상정반(110)의 하부면과 대향하도록 상정반(110) 아래에 위치할 수 있다.

제2 회전축(104)은 하정반(130)의 일면(예컨대, 하부면)에 연결될 수 있고, 하정반(130)을 지지할 수 있으며, 하정반(130)을 제2 방향으로 회전시킬 수 있다.

예컨대, 구동 모터(미도시)의 회전에 의하여 제2 회전축(104)은 제2 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있고, 제2 회전축(104)의 회전력에 의하여 하정반(130)은 제2 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있다. 여기서 제2 방향은 제1 방향의 반대 방향일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

선 기어(140)는 하정반(130) 중심부(132)에 인접하여 위치할 수 있으며, 인터널 기어(150)는 하정반(130) 가장자리(134)에 인접하여 위치할 수 있다. 선 기어(140)는 하정반(130) 중심부(132)의 외주면(132-1)과 이격하여 위치할 수 있고, 인터널 기어(150)는 하정반(130) 가장자리(134)의 외주면(134-1)과 이격하여 위치할 수 있다.

캐리어(120)는 상정반(110)의 하부면과 하정반(130)의 상부면 사이에 배치되고, 연마할 웨이퍼를 수용할 수 있다. 캐리어(120)는 웨이퍼를 수용하는 웨이퍼 장착 홀(121) 및 슬러리가 통과하는 적어도 하나의 슬러리 홀(slurry hole, 예컨대, 122-1 내지 122-5)을 가질 수 있다. 슬러리 홀(122-1 내지 122-5)은 웨이퍼 장착홀(121)과 이격하여 캐리어(120) 내에 마련될 수 있다. 캐리어(120)는 에폭시 글래스(epoxy glass), 우레탄 또는 폴리머 재질일 수 있다.

캐리어(120)는 원반형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 캐리어(120)는 가장자리의 외주면에 선 기어(140) 및 인터널 기어(150) 각각과 맞물리는 기어(138)를 가질 수 있다. 캐리어(120)는 선 기어(140) 및 인터널 기어(150)와 맞물려 연마 공정시 회전 운동을 할 수 있다. 연마 공정시 선 기어(140)와 인터널 기어(150)는 독립 회전이 가능하다.

하정반(130)은 상부면에 캐리어(120)의 적어도 일부를 수용할 수 있는 홈부(201)를 가질 수 있다. 예컨대, 캐리어(120)의 일부는 홈부(201)에 삽입될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 하정반(130)의 CD 방향의 단면도를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 하정반(130)은 홈부(201) 및 지지부(202)를 포함할 수 있다.

홈부(201)는 연마시 상정반(110)으로부터 공급되는 슬러리(501)를 일시적으로 저장하는 역할을 할 수 있다.

홈부(201)는 중심부(132)와 가장자리(134) 사이의 하정반(130)의 상부면의 일 영역(P1)에 캐리어(120)를 수용할 수 있는 크기로 마련될 수 있다. 홈부(201)는 하정반(130)의 중심부(132) 및 하정반(130)의 가장자리(134) 각각으로부터 이격하는 하정반(130)의 상부면의 일 영역(P1)에 위치할 수 있다.

지지부(202)는 캐리어(130)를 지지하는 지지부 역할을 할 수 있으며, 홈부(201)와 중심부(132) 사이 및 홈부(201)와 가장자리(134) 사이의 하정반(130)의 상부면의 나머지 영역(P2)에 마련될 수 있다. 즉 지지부(202)는 하정반(130)의 상부면 중에서 홈부(201)와 하정반(130)의 중심부를 제외한 하정반(130)의 나머지 영역에 마련될 수 있다. 홈부(201)와 지지부(202) 사이에는 단차가 존재할 수 있다.

홈부(201)의 깊이(D1)는 삽입되는 캐리어(120)의 하단부의 길이(D4, 도 4 참조)에 의하여 결정될 수 있다. 홈부(201)의 깊이(D1)는 삽입되는 캐리어(120)의 하단부의 길이(D4)보다 작거나 같을 수 있으나, 이에 한정되는 아니다.

도 4는 도 1에 도시된 캐리어(120)의 단면도를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 캐리어(120)는 상단부(401) 및 그 아래에 위치하는 하단부(402)로 구분될 수 있으며, 상단부(401)는 하단부(402)의 외주면(402-1)을 기준으로 측방향으로 돌출된 형태일 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 캐리어(120)의 하단부(402)는 하정반(130)의 홈부(201)에 삽입될 수 있고, 캐리어(120)의 상단부(401)는 하정반(130)의 지지부(202) 상에 놓여질 수 있다. 상단부(401)는 하단부(402)의 외주면(402-1)을 기준으로 측방향으로 돌출된 형태이기 때문에 하단부(402)가 홈부(201)에 삽일될 때, 지지부(202)는 캐리어(120)의 상단부(401)를 지지할 수 있다.

캐리어(120)에 장착된 웨이퍼(W)의 일면(예컨대, 뒷면)은 홈부(201) 내에 위치할 수 있으며, 캐리어(120)에 장착된 웨이처(W)의 다른 일면(예컨대, 앞면)은 홈부(201) 밖으로 노출될 수 있다.

상단부(401)의 두께(D3)는 캐리어(120)의 전체 두께(D2)의 1/2보다 크거나 같을 수 있다(D3≥D2/2). 상단부(401)의 두께(D3)가 캐리어(120)의 전체 두께(D2)의 1/2보다 작을 경우에는 연마시 받는 압력에 의하여 캐리어(120)가 파손될 수 있기 때문이다.

예컨대, 캐리어(120)의 전체 두께(D2)가 920um일 경우, 상단부(401)의 두께(D3)는 500um일 수 있고, 하단부(402)의 두께(D4)는 420um일 수 있다.

캐리어(120)의 외주면에 마련되는 기어(138)는 볼록부(411) 및 오목부(412)를 포함할 수 있으며, 상단부(401)의 돌출 부분(410)의 길이(D5)는 하단부(402)의 외주면(402-1)으로부터 기어(138)의 볼록부(411)까지의 거리일 수 있다.

캐리어(120)의 가장 외측으로부터 내측으로 위치하는 순서는 기어(138)의 볼록부(411), 기어(138)의 오목부(412), 및 하단부(402)의 외주면(402-1)일 수 있다.

즉 하단부(402)의 외주면(402-1)은 기어(138)의 오목부(412)보다 캐리어(120) 내측에 위치할 수 있다.

홈부(201)에 캐리어(120)의 하단부(402)가 삽입될 때, 상단부(401)의 돌출 부분(410)은 하정반(130)의 중심부(132) 및 가장자리(134) 밖으로 돌출되고, 돌출 부분(410)의 기어(138)는 선기어(140) 및 인터널 기어(150)와 결합할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시 예는 상정반(110)으로부터 공급되는 슬러리(501)는 하정반(130)의 홈부(201)에서 일정량이 정체되었다가 빠져나가며, 홈부(201)에 정체된 슬러리(502)에 의하여 웨이퍼(W)의 하면에 지속적으로 균일한 슬러리(502)의 공급을 가능할 수 있다. 이로 인하여 실시 예는 웨이퍼(W)의 상하부에 공급되는 슬러리의 차이 및 연마 속도 차이를 줄일 수 있어 웨이퍼(W)의 상부면 및 하부면을 모두 균일하게 연마할 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.

102: 제1 회전축 104: 제2 회전축
110: 상정반 120: 캐리어
130: 하정반 140: 선 기어
150: 인터널 기어.

Claims

상정반;
상기 상정반 아래에 위치하고, 홈부 및 지지부를 갖는 하정반; 및
상기 상정반과 상기 하정반 사이에 위치하고, 상단부와 하단부를 포함하며, 상기 홈부에 상기 하단부가 삽입되고, 상기 지지부에 의하여 상기 상단부가 지지되는 캐리어를 포함하는 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 홈부는,
상기 하정반의 중심부와 상기 하정반의 가장자리 사이의 상부면의 일 영역에 마련되는 웨이퍼 연마 장치.
제2항에 있어서,
상기 홈부는 상기 하정반의 중심부 및 상기 하정반의 가장자리 각각으로부터 이격하는 상기 하정반의 상부면의 일 영역에 위치하는 웨이퍼 연마 장치.
제2항에 있어서, 상기 지지부는,
상기 하정반의 상부면 중에서 상기 홈부와 상기 하정반의 중심부를 제외한 상기 하정반의 나머지 영역에 마련되며, 상기 홈부와 상기 지지부 사이에는 단차가 존재하는 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서,
상기 캐리어의 상단부는 상기 캐리어의 하단부의 외주면을 기준으로 측방향으로 돌출되는 웨이퍼 연마 장치.
제5항에 있어서,
상기 지지부는 상기 캐리어의 상단부의 돌출된 부분을 지지하는 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서,
상기 캐리어의 상단부의 두께는 상기 캐리어의 전체 두께의 1/2보다 크거나 같은 웨이퍼 연마 장치.