KR101487413B1 - 웨이퍼 연마 장치 - Google Patents

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KR101487413B1
KR101487413B1 KR20130106114A KR20130106114A KR101487413B1 KR 101487413 B1 KR101487413 B1 KR 101487413B1 KR 20130106114 A KR20130106114 A KR 20130106114A KR 20130106114 A KR20130106114 A KR 20130106114A KR 101487413 B1 KR101487413 B1 KR 101487413B1
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이형락
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주식회사 엘지실트론
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

실시 예의 웨이퍼 연마 장치는 서로 마주보며 회전 가능하게 배치된 상정반 및 하정반과, 상정반의 아래에 배치된 상부 패드와, 하정반의 위에 배치된 하부 패드와, 상부 패드와 하부 패드 사이에 배치되어 공전과 자전 운동하며 웨이퍼가 삽입 가능한 삽입공 및 연마재가 유입 가능한 관통공을 갖는 캐리어를 포함하고, 상부 패드는 상정반의 내주 측에 배치된 상측 내부 영역과, 상정반의 외주 측에 배치된 상측 외부 영역과, 상측 내부 영역과 상측 외부 영역 사이에 배치되며, 웨이퍼의 중심부를 연마하며, 연마재 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 상측 중간 영역을 포함한다.

Description

웨이퍼 연마 장치{Apparatus for polishing wafer}
실시 예는 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 등을 제조하는 원재료인 단결정 실리콘 웨이퍼 등은 크게, 쉐이핑(shaping) 공정, 연마(polishing) 공정, 세정(cleaning) 공정을 거쳐 제조되며, 에피택셜층을 성장시키는 공정을 선택적으로 더 수행할 수 있다.
쉐이핑 공정은 잉곳(ingot) 형태의 단결정을 웨이퍼 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정, 슬라이싱 공정에 기인하는 결함을 제거하고 두께를 제어하기 위해 웨이퍼를 기계적으로 연마하는 래핑(lapping) 공정, 래핑 공정에 기인하는 결함을 화학적으로 제거하는 에칭(etching) 공정, 및 에칭 공정에 기인하는 결함을 제거하는 연삭(grinding) 공정으로 세분될 수 있다.
또한, 웨이퍼 연마 공정은 약 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 정도의 웨이퍼 두께를 연마함으로써 쉐이핑 공정에 기인하는 표면 결함을 제거하고 웨이퍼의 평탄도를 좋게 하는 양면 연마(DSP:Double Side Polishing) 공정과, 약 1 ㎛ 내외의 두께를 미세하게 연마하여 거칠기(roughness)를 개선함으로써 경면화하는 최종 연마(final polishing) 공정으로 나뉠 수 있다.
도 1 (a) 내지 (c)는 기존의 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1 (a)는 기존의 웨이퍼 연마 장치를 개략적으로 나타내고, 도 1 (b)에서 횡축은 연마 패드(pad)(10, 12)의 반경 방향으로의 거리(x)를 나타내고, 종축은 슬러리(slurry)양을 나타낸다. 도 1 (c)에서 횡축은 거리(x)를 나타내고, 종축은 연마된 웨이퍼(W)의 프로파일을 나타낸다.
도 1 (a)를 참조하면 기존의 웨이퍼 연마 장치에서 수행되는 양면 연마 공정에 의하면, 연마용 장치에 연마용 대상이 되는 웨이퍼(W)가 장착되어 연마용 패드(10, 12)와 웨이퍼(W)의 회전 운동에 의한 마찰력과 연마 입자와 각종 첨가물을 혼합한 슬러리(slurry)의 반응에 의해 기계적 및 화학적 연마가 이루어진다.
도 1 (b)를 참조하면, 기존의 웨이퍼 연마 장치의 특성상 웨이퍼(W)가 화살표 방향(20)으로 이동함에 따라, 웨이퍼(W)의 가장 자리의 연마에 사용되는 슬러리양보다 웨이퍼(W)의 중심부의 연마에 사용되는 슬러리양이 상대적으로 적다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 중심부는 웨이퍼(W)의 가장자리보다 덜 연마되어, 도 1 (c)에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W) 전체의 평탄도는 열위될 수 있다.
게다가, 웨이퍼(W)를 연마하는 과정에서, 슬러리가 연마 패드(10, 12)에 응집되거나 또는 웨이퍼(W)와 연마 패드(10, 12) 사이의 마찰에 의해 연마 패드(10, 12)의 표면에 글레이징(glazing) 현상이 발생할 수 있다. 웨이퍼 가공을 위한 연마를 진행할 때, 연속된 가공에 의해 슬러리와 웨이퍼(W)의 반응에 의해 실리카 및 연마 부산물이 패드(10, 12) 사이에 축적된다. 이때, 실리카 입자의 패드(10, 12) 내 축적 현상을 패드 내 글레이징이라 한다.
이때, 웨이퍼(W)의 지름과 연마 패드(10, 12)가 부착되는 정반(미도시)의 반경 간의 차이로 인해 연마 패드(10, 12)의 중심부에 겹치는 영역이 발생한다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 지름이 300㎜일 경우, 정반의 외경으로부터 내경을 감산한 정반의 반경은 600㎜가 되지 않기 때문에, 웨이퍼(W)를 연마할 때 연마 패드(10, 12)의 가운데에 중첩되는 부분이 발생할 수 있다. 이러한 중첩되는 부분에 슬러리나 연마 부산물이 누적되어, 도 1 (c)에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심부가 가장 자리보다 덜 연마되는 현상이 발생한다.
또한, 웨이퍼(W)의 양면을 연마할 때, 슬러리는 중력에 의해 상정반으로부터 하정반으로 공급되기 때문에, 상정반과 하정반에서 공급받는 슬러리양의 불균형으로 인해, 웨이퍼의 평탄도는 더욱 악화될 수 있다.
실시 예는 개선된 평탄도를 갖도록 웨이퍼를 연마할 수 있는 웨이퍼 연마 장치를 제공한다.
실시 예의 웨이퍼 연마 장치는, 서로 마주보며 회전 가능하게 배치된 상정반 및 하정반; 상기 상정반의 아래에 배치된 상부 패드; 상기 하정반의 위에 배치된 하부 패드; 및 상기 상부 패드와 상기 하부 패드 사이에 배치되어 공전과 자전 운동하며, 웨이퍼가 삽입 가능한 삽입공 및 연마재가 유입 가능한 관통공을 갖는 캐리어를 포함하고, 상기 상부 패드는 상기 상정반의 내주 측에 배치된 상측 내부 영역; 상기 상정반의 외주 측에 배치된 상측 외부 영역; 및 상기 상측 내부 영역과 상기 상측 외부 영역 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼의 중심부를 연마하며, 상기 연마재 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 상측 중간 영역을 포함할 수 있다.
상기 하부 패드는 상기 하정반의 내주 측에 배치된 하측 내부 영역; 상기 하정반의 외주 측에 배치된 하측 외부 영역; 및 상기 하측 내부 영역과 상기 하측 외부 영역 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼의 연마시 상기 웨이퍼의 중심부와 접하며, 상기 연마재 또는 상기 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 하측 중간 영역을 포함할 수 있다.
상기 상측 중간 영역의 폭은 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 상정반의 내주 측에 위치할 때 접하는 상기 상부 패드의 내측 연마면과 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 상정반의 외주 측에 위치할 때 접하는 상기 상부 패드의 외측 연마면이 서로 겹치는 중첩 영역의 폭과 동일할 수 있다.
또는, 상기 상측 중간 영역의 폭은 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 상정반의 내주 측에 위치할 때 접하는 상기 상부 패드의 내측 연마면의 제1 중심과 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 상정반의 외주 측에 위치할 때 접하는 상기 상부 패드의 외측 연마면의 제2 중심 사이의 거리와 동일할 수 있다.
또한, 상기 하측 중간 영역의 폭은 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 하정반의 내주 측에 위치할 때 접하는 상기 하부 패드의 내측 연마면과 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 하정반의 외주 측에 위치할 때 접하는 상기 하부 패드의 외측 연마면이 서로 겹치는 중첩 영역의 폭과 동일할 수 있다.
또는, 상기 하측 중간 영역의 폭은 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 하정반의 내주 측에 위치할 때 접하는 상기 하부 패드의 내측 연마면의 제1 중심과 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 하정반의 외주 측에 위치할 때 접하는 상기 하부 패드의 외측 연마면의 제2 중심 사이의 거리와 동일할 수 있다.
상기 그루브의 폭은 0.1 ㎜ 내지 3 ㎜일 수 있고, 상기 그루브의 깊이는 0.1 ㎜ 내지 1 ㎜일 수 있고, 상기 그루브 간 이격 거리는 10 ㎜ 내지 100 ㎜일 수 있다.
상기 그루브는 사각 평면 형상을 가질 수 있고, 상기 그루브는 사각 단면 형상을 가질 수 있다.
실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치는 상부 패드에 그루브를 형성하여 연마재를 홀딩함으로써, 웨이퍼의 양면을 연마시 중력에 의해 상정반으로부터 하정반으로 낙하되어 공급되는 연마재가 상정반에 홀딩될 수 있어 상정반과 하정반에 공급되는 연마재의 량이 균형을 유지할 수 있고, 연마재가 상대적으로 부족한 웨이퍼의 중심부가 가공되는 상측 또는 하측 중간 영역에 그루브가 형성됨으로써, 웨이퍼의 중심부에 연마재의 공급이 강화될 수 있어 웨이퍼의 중심부와 웨이퍼의 가장자리가 균일하게 연마될 수 있고, 그루브가 연마재 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩한 후 배출하는 통로의 역할을 수행하여 중첩 영역에서 연마재나 연마 부산물의 누적이 감소되기 때문에 웨이퍼의 중심부가 가장 자리보다 덜 연마되는 현상이 개선될 수 있어, 웨이퍼의 평탄도가 개선된다.
도 1 (a) 내지 (c)는 기존의 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 실시 예에 의한 웨이퍼 연마 장치의 부분 절개 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 수직 단면도를 나타낸다.
도 4는 웨이퍼가 상부 패드와 하부 패드 사이에서 상대 이동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 상부 패드의 실시 예에 의한 평면도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 'A' 부분을 확대 도시한 평면도를 나타낸다.
도 7은 도 6의 B-B'선을 따라 절취한 단면도를 나타낸다.
도 8은 상측 중간 영역의 폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 상측 중간 영역의 폭을 설명하기 위한 다른 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 2는 실시 예에 의한 웨이퍼 연마 장치(100)의 부분 절개 사시도를 나타내고, 도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 연마 장치(100)의 수직 단면도를 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(100)는 상정반(110), 하정반(120), 상부 패드(pad)(또는, 상부 연마 패드)(130), 하부 패드(또는, 하부 연마 패드)(140), 캐리어(carrier)(150), 선 기어(sun gear)(160), 인터널 기어(internal gear)(170) 및 중심축(180)을 포함한다.
상정반(110)과 하정반(120)은 서로 마주보며 회전 가능하도록 배치된다.
상부 패드(130)는 상정반(110)의 아래에 배치되고, 하부 패드(140)는 하정반(120)의 위에 배치된다. 상정반(110)과 하정반(120)이 서로 마주보며 배치된 것과 같이, 상부 및 하부 패드(130, 140)도 서로 마주보며 배치되어 웨이퍼(W)를 연마한다.
상부 및 하부 패드(130, 140) 각각은 벨로어 형(velour type)의 인조 가죽으로써 실들이 엉켜 있는 상태일 수 있다. 이들 가죽은 합성 섬유에 의해서 형성된 섬유질 조직을 연결시키고 기공들을 채우는 역할을 하는 신축성 있는 폴리머(polymer) 구조로 구현될 수 있다. 직물이나 편물과 같이 2차원 적인 섬유 제품이 아니 3차원적인 기공 조직(porous structure)을 갖는 인조 가죽으로서, 이들은 겉보기에 평탄해 보이지만, 바느질 작업(needle punching)에 의해서 그물처럼 엉켜있는 조직 형태를 보일 수도 있다. 그러나, 본 실시 예는 상부 및 하부 패드(130, 140)의 재질이나 형태에 국한되지 않는다.
상정반(110)과 하정반(120) 각각은 원환 형상을 가질 수 있으며, 상정반(110) 및 하정반(120)에 각각 부착되는 상부 및 하부 패드(130, 140) 역시 원환 형상을 가질 수 있다.
선 기어(160)는 중심축(180)의 외주에 설치되며, 인터널 기어(170)는 하정반(120)의 외주에 설치된다. 인터널 기어(170)는 선 기어(160)와 반대 방향으로 회전할 수 있다.
캐리어(150)는 상부 패드(130)와 하부 패드(140) 사이에 배치되어, 선 기어(160)와 인터널 기어(170)의 회전에 의해 회전할 수 있다. 또한, 캐리어(150)는 웨이퍼(W)가 삽입 가능한 삽입공(154) 및 연마재(또는, 슬러리(slurry))(190)가 유입 가능한 관통공(또는, 슬러리 홀)(156)을 갖는다. 캐리어(150)는 원판 형상일 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 상정반(110)의 상부에는 연마재를 공급하는 노즐이 설치되고, 상정반(110)은 노즐을 통하여 공급된 연마재(190)가 하정반(170) 측으로 유입되도록 관통된 유입구를 포함할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)를 연마시 유입구를 통해 연마재(190)가 공급된다.
연마재(190)는 도 3에 도시된 화살표 방향(200)으로 중력에 의해 상정반(110)으로부터 하정반(120)으로 공급된다. 연마재(190)는 비정질(amorphous structure)로써 구형의 150㎚ 이하의 파티클 크기(particle size)를 가지는 교질의 실리카(colloidal silica)일 수 있다. 교질의 실리카에 의한 연마 특성을 물리적 특성과 관련시키기 위해, 입자 크기, 입도 분포 및 알칼리 용해성 및 안정성 등을 고려해 이들을 사용한다. 가공 속도를 상승시키기 위해 교질의 실리카에 각종 알칼리를 첨가해 연마재로서 사용할 수 있다. 높은 알칼리 영역에서는 연마재 속의 수산화물 이온(Hydroxide Ion) 농도가 증가함에 따라 연마율(Removal Rate)이 가속화되므로 NaOH/KOH를 사용할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 웨이퍼 연마 장치(100)에서 웨이퍼(W)를 연마하는 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상정반(110)과 하정반(120)의 사이에 설치된 캐리어(150)의 삽입공(154)에 웨이퍼(W)가 삽입되어 안착되면, 웨이퍼(W)는 상정반(110)과 하정반(120)에 각각 부착된 상부 및 하부 패드(130, 140)와 마찰된다. 이때, 캐리어(140)에 장착된 복수의 웨이퍼(W)의 양면은 배치(batch) 형태로 연마된다. 즉, 웨이퍼(W)가 마찰되어 연마되는 것은, 상정반(110)의 상부 패드(130)와 하정반(120)의 하부 패드(140)가 서로 반대되는 방향으로 회전함에 따라 이루어질 수 있다.
선 기어(160)의 외주면에 형성된 기어부 및 인터널 기어(170)의 내부면에 형성된 기어부는 캐리어(150)의 외주면에 형성된 기어(152)와 서로 치합된다. 이에, 상정반(110)과 하정반(120)이 구동원(미도시)에 의해 구동축(180)을 중심으로 회전됨에 따라, 캐리어(150)는 자전 및 공전하게 된다.
캐리어(150)는 상정반(110)과 하정반(120) 사이에서 연마되는 웨이퍼(W)를 지지하고, 웨이퍼(W)를 연마하는 상부 및 하부 패드(130, 140)의 평탄화를 유지시키는 역할을 수행할 수도 있다.
도 4는 웨이퍼(W)가 상부 패드(130)와 하부 패드(140) 사이에서 상대 이동되는 과정을 설명하기 위한 도 2 및 도 3에 도시된 웨이퍼 연마 장치(100)의 부분 평면도를 나타낸다. 도 4에 도시된 패드(202)는 도 2 및 도 3에 도시된 상부 패드(130) 또는 하부 패드(140)에 해당한다.
도 4를 참조하면, 선 기어부(160) 및 인터널 기어부(170)의 구동시, 도 4에 실선 및 점선으로 도시된 바와 같이 캐리어(150)는 패드(202)를 따라 화살표 방향(210)으로 자전하면서 동시에 화살표 방향(220)으로 공전하게 된다. 여기서, 캐리어(150)가 시계 반대 방향으로 공전하는 것으로 도시되어 있지만, 실시 예는 (150)의 공전 방향에 국한되지 않는다.
웨이퍼(W)를 연마하는 과정에서, 웨이퍼(W)의 지름과 상정반 및 하정반(110, 120)의 반경 간의 차이로 인해 패드(202)의 중심부인 빗금친 부분(X)에서와 같이 연마되는 웨이퍼(W)가 중첩되는 영역이 발생한다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 지름이 300㎜일 경우, 정반(110, 120)의 외경(OD:Outer Diameter)으로부터 내경(ID:Inner Diameter)을 감산한 정반(110 또는 120)의 반경은 600㎜가 되지 않기 때문에, 웨이퍼(W)를 연마할 때 패드(202)의 빗금친 부분(X)과 같이 연마되는 웨이퍼(W)에 의해 중첩되는 부분이 발생될 수 있다.
연마 부산물은 중첩 영역(X)에 많이 누적되며, 웨이퍼(W)의 중심은 주로 중첩 영역(X)에 의해 연마된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 삽입되는 삽입공(154)은 캐리어(150)의 중심에 배치되지 않고 편심되어 배치된다. 이 경우, 캐리어(150)가 화살표 방향(210)으로 자전 운동을 하게 되면, 중첩 영역(X)에 연마재 또는 연마 부산물 중 적어도 하나가 누적되어 글레이징(glazing) 현상이 발생할 수 있다. 이로 인해, 웨이퍼(W) 중심부의 연마가 감소하기 때문에, 도 1 (c)에 도시된 바와 같이 연마된 웨이퍼(W)의 평탄도는 악화될 수 있다. 이를 개선하기 위해, 실시 예에 의한 웨이퍼 연마 장치(100)는 상부 패드(130) 또는 하부 패드(140) 중 적어도 하나를 다음과 같이 구현한다.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 상부 패드(130)의 실시 예에 의한 평면도를 나타내고, 도 6은 도 5에 도시된 'A' 부분을 확대 도시한 평면도를 나타내고, 도 7은 도 6의 B-B'선을 따라 절취한 단면도를 나타낸다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상부 패드(130)는 상측 내부 영역(IA:Internal Area), 상측 외부 영역(OA:Outer Area) 및 상측 중간 영역(CA:Central Area)를 포함한다.
상측 내부 영역(IA)은 상정반(110)의 내주(110-1) 측에 배치된다. 구체적으로, 상측 내부 영역(IA)은 상부 패드(130)의 내주(130-1)와 내측 경계(130-3) 사이의 영역에 해당한다.
상측 외부 영역(OA)은 상정반(110)의 외주(110-2) 측에 배치된다. 구체적으로, 상측 외부 영역(OA)은 상부 패드(130)의 외주(130-2)와 외측 경계(130-4) 사이의 영역에 해당한다.
상측 중간 영역(CA)은 상측 내부 영역(IA)과 상측 외부 영역(OA) 사이에 배치된다. 구체적으로, 상측 중간 영역(CA)은 상부 패드(130)의 내측 경계(130-3)와 외측 경계(130-4) 사이의 영역에 해당한다.
상측 중간 영역(CA)은 웨이퍼(W)의 중심부와 접하여 그(W) 중심부를 연마하는 부분으로서, 연마재(190) 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩(holding) 가능한 그루브(groove)(132)를 갖는다.
실시 예에 의하면, 그루브(132)가 연마재(190)를 홀딩하는 역할을 함으로 인해, 웨이퍼(W)의 양면을 연마할 때, 도 3에 도시된 바와 같이 연마재(190)가 중력에 의해 상정반(110)으로부터 하정반(120)으로 낙하되어(200) 공급될 때, 연마재(190)가 상정반(110)에 홀딩될 수 있다. 이로 인해, 상정반(110)에 연마재(190)가 충분히 공급되어, 상정반(110)과 하정반(120)에서 공급받는 연마재(190) 량이 균형을 유지할 수 있다. 따라서, 실시 예에 의하면, 웨이퍼(W)의 평탄도가 개선될 수 있다.
또한, 그루브(132)에 연마재(190)가 홀딩됨으로써, 웨이퍼(W)의 가장 자리에 사용되는 연마재(190)의 량은 웨이퍼(W)의 중심부의 연마에 사용되는 연마재(190)의 량과 균형을 이룰 수 있다. 그러므로, 웨이퍼(W)의 중심부와 웨이퍼(W)의 가장자리가 균일한 평탄도로 연마될 수 있다.
또한, 그루브(132)는 연마재(190) 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩한 후 배출하는 통로의 역할도 한다. 이와 같이, 연마재(190) 또는 연마 부산물 중 적어도 하나가 그루브(132)를 통해 배출될 경우, 도 4에 도시된 중첩 영역(X)에 연마재(190)나 연마 부산물이 누적되지 않아, 도 1 (c)에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심부가 가장 자리보다 덜 연마되는 현상이 개선될 수 있다.
도 7을 참조하면, 그루브(132)의 폭(GB)이 0.1 ㎜보다 작을 경우 상부 패드(130)에 그루브(132)의 제작이 어려울 수 있고, 3 ㎜보다 큰 경우 회전하는 웨이퍼(W)가 그루브(132)에 걸릴 수도 있다. 따라서, 그루브(132)의 폭(GB)은 0.1 ㎜ 내지 3 ㎜일 수 있다.
또한, 그루브(132)의 깊이(D)가 0.1 ㎜보다 작을 경우 연마재(190) 또는 연마 부산물 중 적어도 하나가 그루브(132)에 홀딩되기 어려울 수도 있다. 그리고, 상정반(110)과 하정반(120)에서 공급받는 연마재(190) 량이 균형을 유지하기 위해서는, 연마재(190)가 그루브(132)에 홀딩된 후 웨이퍼(W)의 연마를 위해 다시 배출되어야 한다. 그러나, 그루브(132)의 깊이(D)가 1 ㎜보다 크다면, 연마재(190) 또는 연마 부재 중 적어도 하나는 그루브(132)에 묻혀 탈출하지 못할 수도 있다. 따라서, 그루브(132)의 깊이(D)는 0.1 ㎜ 내지 1 ㎜일 수 있다.
또한, 인접하는 그루브(132)가 서로 이격된 거리(이하, '이격 거리')(L)가 10 ㎜ 보다 작다면 상부 패드(130)에서 웨이퍼(W)와 접하여 연마 면이 감소함으로써 웨이퍼(W)를 연마하는 시간이 증가할 뿐만 아니라 웨이퍼(W)의 연마량이 감소될 수 있다. 또는, 이격 거리(L)가 100 ㎜보다 크다면 그루브(132)가 연마재(190) 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩하는 량이 감소할 수 있다. 따라서, 인접한 그루브(132)가 서로 이격된 거리(L)는 10 ㎜ 내지 100 ㎜일 수 있다.
도 6을 참조하면, 그루브(132)는 사각 평면 형상을 갖지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 그루브(132)는 삼각형이나 오각형 등의 다각형 평면 형상을 가질 수도 있고 원형 평면 형상을 가질 수도 있다.
또한, 도 3 및 도 7을 참조하면, 그루브(132)는 사각 단면 형상을 갖지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 그루브(132)는 'V'자형(또는, 삼각형)이나 'U'자형 등의 단면 형상을 가질 수도 있다.
이하, 실시 예에 의한, 도 5에 도시된 상측 중간 영역(CA)의 폭(CW)에 대해 다음과 같이 살펴본다.
도 8 및 도 9는 상측 중간 영역(CA)의 폭(CW)을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8 및 도 9에 도시된 W1은 도 4에 도시된 바와 같이 자전하는 웨이퍼(W)가 상정반(110)의 내주(ID) 측에 위치할 때 접하는 상부 패드(130)의 내측 연마면을 의미하고, W2는 도 4에 도시된 바와 같이 자전하는 웨이퍼(W')가 상정반(110)의 외주(OD) 측에 위치할 때 접하는 상부 패드(130)의 외측 연마면(W')을 의미한다. 즉, 도 4에 도시된 패드(202)에서, 웨이퍼(W)에 의해 접하는 면은 내측 연마면(W1)에 해당하고, 웨이퍼(W')에 접하는 면은 외측 연마면(W2)에 해당한다.
일 실시 예에 의하면, 도 4에 도시된 중첩 영역(X)의 폭(OW)이 웨이퍼(W)의 직경의 절반보다 클 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 상측 중간 영역(CA)의 폭(CW)은 중첩 영역(X)의 폭(OW)과 동일하다.
다른 실시 예에 의하면, 도 4에 도시된 중첩 영역(X)의 폭(OW)이 웨이퍼(W)의 직경의 절반 이하일 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 상측 중간 영역(CA)의 폭(CW)은 내측 연마면(W1)의 제1 중심(C1)과 외측 연마면(W2)의 제2 중심(C2) 사이의 거리와 동일할 수 있다.
전술한 상부 패드(130)가 그루브(132)를 갖는 것과 마찬가지로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하부 패드(140)도 그루브(142)를 가질 수 있다. 하부 패드(140)의 평면 모습도 도 5에 도시된 상부 패드(130)의 평면 모습과 동일할 수 있다. 즉, 도 5를 참조하면, 하부 패드(140)는 하측 내부 영역(IA), 하측 외부 영역(OA) 및 하측 중간 영역(CA)을 포함한다.
하측 내부 영역(IA)은 하정반(120)의 내주(120-1) 측에 배치된다. 구체적으로, 하측 내부 영역(IA)은 하부 패드(140)의 내주(140-1)와 내측 경계(140-3) 사이의 영역에 해당한다.
하측 외부 영역(OA)은 하정반(120)의 외주(120-2) 측에 배치된다. 구체적으로, 하측 외부 영역(OA)은 하부 패드(140)의 외주(140-2)와 외측 경계(140-4) 사이의 영역에 해당한다.
하측 중간 영역(CA)은 하측 내부 영역(IA)과 하측 외부 영역(OA) 사이에 배치된다. 구체적으로, 하측 중간 영역(CA)은 하부 패드(140)의 내측 경계(140-3)와 외측 경계(140-4) 사이의 영역에 해당한다. 하측 중간 영역(CA)은 웨이퍼(W)의 중심부와 접하여 중심부를 연마하는 부분으로서, 연마재(190) 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브(142)를 갖는다.
실시 예에 의하면, 그루브(142)가 연마재(190)를 홀딩하는 역할을 함으로 인해, 웨이퍼(W)의 가장 자리에 사용되는 연마재(190)의 량은 웨이퍼(W)의 중심부의 연마에 사용되는 연마재(190)의 량과 균형을 이룰 수 있다. 그러므로, 웨이퍼(W)의 중심부와 웨이퍼(W)의 가장자리가 균일한 평탄도로 연마될 수 있다.
또한, 그루브(142)는 연마재(190) 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩한 후 배출하는 통로의 역할도 한다. 이와 같이, 연마재(190) 또는 연마 부산물 중 적어도 하나가 그루브(142)를 통해 배출될 경우, 도 4에 도시된 중첩 영역(X)에 연마재(190)나 연마 부산물이 누적되지 않아, 도 1 (c)에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심부가 가장 자리보다 덜 연마되는 현상이 개선될 수 있다.
또한, 하부 패드(140)에 형성된 그루브(142)의 폭, 깊이 및 이격 거리는 상부 패드(130)에 형성된 그루브(132)의 폭, 깊이 및 이격 거리와 각각 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
또한, 하부 패드(140)에 형성된 그루브(142)의 평면 및 단면 형상은 상부 패드(130)에 형성된 그루브(132)의 평면 및 단면 형상과 각각 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
또한, 하부 패드(140)에 포함된 하측 중간 영역(CA)의 폭은 상부 패드(130)에 포함된 상측 중간 영역(CA)의 폭(CW)과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
즉, 도 8 및 도 9에 도시된 W1은 도 4에 도시된 바와 같이 자전하는 웨이퍼(W)가 하정반(120)의 내주(ID) 측에 위치할 때 접하는 하부 패드(140)의 내측 연마면을 의미하고, W2는 도 4에 도시된 바와 같이 자전하는 웨이퍼(W')가 하정반(120)의 외주(OD) 측에 위치할 때 접하는 하부 패드(140)의 외측 연마면(W')을 의미한다. 즉, 도 4에 도시된 패드(202)에서, 웨이퍼(W)에 의해 접하는 면은 내측 연마면(W1)에 해당하고, 웨이퍼(W')에 접하는 면은 외측 연마면(W2)에 해당한다.
일 실시 예에 의하면, 도 4에 도시된 중첩 영역(X)의 폭(OW)이 웨이퍼(W)의 직경의 절반보다 클 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 하측 중간 영역(CA)의 폭(CW)은 중첩 영역(X)의 폭(OW)과 동일할 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 도 4에 도시된 중첩 영역(X)의 폭(OW)이 웨이퍼(W)의 직경의 절반 이하일 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 하측 중간 영역(CA)의 폭(CW)은 내측 연마면(W1)의 제1 중심(C1)과 외측 연마면(W2)의 제2 중심(C2) 사이의 거리와 동일할 수도 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
100: 웨이퍼 연마 장치 110: 상정반
120: 하정반 130: 상부 패드
132, 142: 그루브 140: 하부 패드
150: 캐리어 152: 기어
154: 삽입공 156: 관통공
160: 선 기어 170: 인터널 기어
180: 중심축 190: 연마재

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 서로 마주보며 회전 가능하게 배치된 상정반 및 하정반;
    상기 상정반의 아래에 배치된 상부 패드;
    상기 하정반의 위에 배치된 하부 패드; 및
    상기 상부 패드와 상기 하부 패드 사이에 배치되어 공전과 자전 운동하며, 웨이퍼가 삽입 가능한 삽입공 및 연마재가 유입 가능한 관통공을 갖는 캐리어를 포함하고,
    상기 상부 패드는
    상기 상정반의 내주 측에 배치된 상측 내부 영역;
    상기 상정반의 외주 측에 배치된 상측 외부 영역; 및
    상기 상측 내부 영역과 상기 상측 외부 영역 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼의 중심부를 연마하며, 상기 연마재 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 상측 중간 영역을 포함하고,
    상기 상측 중간 영역의 폭은
    상기 자전하는 웨이퍼가 상기 상정반의 내주 측에 위치할 때 접하는 상기 상부 패드의 내측 연마면과 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 상정반의 외주 측에 위치할 때 접하는 상기 상부 패드의 외측 연마면이 서로 겹치는 중첩 영역의 폭과 동일한 웨이퍼 연마 장치.
  4. 서로 마주보며 회전 가능하게 배치된 상정반 및 하정반;
    상기 상정반의 아래에 배치된 상부 패드;
    상기 하정반의 위에 배치된 하부 패드; 및
    상기 상부 패드와 상기 하부 패드 사이에 배치되어 공전과 자전 운동하며, 웨이퍼가 삽입 가능한 삽입공 및 연마재가 유입 가능한 관통공을 갖는 캐리어를 포함하고,
    상기 상부 패드는
    상기 상정반의 내주 측에 배치된 상측 내부 영역;
    상기 상정반의 외주 측에 배치된 상측 외부 영역; 및
    상기 상측 내부 영역과 상기 상측 외부 영역 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼의 중심부를 연마하며, 상기 연마재 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 상측 중간 영역을 포함하고,
    상기 상측 중간 영역의 폭은
    상기 자전하는 웨이퍼가 상기 상정반의 내주 측에 위치할 때 접하는 상기 상부 패드의 내측 연마면의 제1 중심과 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 상정반의 외주 측에 위치할 때 접하는 상기 상부 패드의 외측 연마면의 제2 중심 사이의 거리와 동일한 웨이퍼 연마 장치.
  5. 서로 마주보며 회전 가능하게 배치된 상정반 및 하정반;
    상기 상정반의 아래에 배치된 상부 패드;
    상기 하정반의 위에 배치된 하부 패드; 및
    상기 상부 패드와 상기 하부 패드 사이에 배치되어 공전과 자전 운동하며, 웨이퍼가 삽입 가능한 삽입공 및 연마재가 유입 가능한 관통공을 갖는 캐리어를 포함하고,
    상기 상부 패드는
    상기 상정반의 내주 측에 배치된 상측 내부 영역;
    상기 상정반의 외주 측에 배치된 상측 외부 영역; 및
    상기 상측 내부 영역과 상기 상측 외부 영역 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼의 중심부를 연마하며, 상기 연마재 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 상측 중간 영역을 포함하고,
    상기 하부 패드는
    상기 하정반의 내주 측에 배치된 하측 내부 영역;
    상기 하정반의 외주 측에 배치된 하측 외부 영역; 및
    상기 하측 내부 영역과 상기 하측 외부 영역 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼의 연마시 상기 웨이퍼의 중심부와 접하며, 상기 연마재 또는 상기 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 하측 중간 영역을 포함하고,
    상기 하측 중간 영역의 폭은
    상기 자전하는 웨이퍼가 상기 하정반의 내주 측에 위치할 때 접하는 상기 하부 패드의 내측 연마면과 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 하정반의 외주 측에 위치할 때 접하는 상기 하부 패드의 외측 연마면이 서로 겹치는 중첩 영역의 폭과 동일한 웨이퍼 연마 장치.
  6. 서로 마주보며 회전 가능하게 배치된 상정반 및 하정반;
    상기 상정반의 아래에 배치된 상부 패드;
    상기 하정반의 위에 배치된 하부 패드; 및
    상기 상부 패드와 상기 하부 패드 사이에 배치되어 공전과 자전 운동하며, 웨이퍼가 삽입 가능한 삽입공 및 연마재가 유입 가능한 관통공을 갖는 캐리어를 포함하고,
    상기 상부 패드는
    상기 상정반의 내주 측에 배치된 상측 내부 영역;
    상기 상정반의 외주 측에 배치된 상측 외부 영역; 및
    상기 상측 내부 영역과 상기 상측 외부 영역 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼의 중심부를 연마하며, 상기 연마재 또는 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 상측 중간 영역을 포함하고,
    상기 하부 패드는
    상기 하정반의 내주 측에 배치된 하측 내부 영역;
    상기 하정반의 외주 측에 배치된 하측 외부 영역; 및
    상기 하측 내부 영역과 상기 하측 외부 영역 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼의 연마시 상기 웨이퍼의 중심부와 접하며, 상기 연마재 또는 상기 연마 부산물 중 적어도 하나를 홀딩 가능한 그루브를 갖는 하측 중간 영역을 포함하고,
    상기 하측 중간 영역의 폭은
    상기 자전하는 웨이퍼가 상기 하정반의 내주 측에 위치할 때 접하는 상기 하부 패드의 내측 연마면의 제1 중심과 상기 자전하는 웨이퍼가 상기 하정반의 외주 측에 위치할 때 접하는 상기 하부 패드의 외측 연마면의 제2 중심 사이의 거리와 동일한 웨이퍼 연마 장치.
  7. 제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그루브의 폭은 0.1 ㎜ 내지 3 ㎜인 웨이퍼 연마 장치.
  8. 제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그루브의 깊이는 0.1 ㎜ 내지 1 ㎜인 웨이퍼 연마 장치.
  9. 제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그루브 간 이격 거리는 10 ㎜ 내지 100 ㎜인 웨이퍼 연마 장치.
  10. 제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그루브는 사각 평면 형상을 갖는 웨이퍼 연마 장치.
  11. 제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그루브는 사각 단면 형상을 갖는 웨이퍼 연마 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08229805A (ja) * 1995-02-28 1996-09-10 Nec Corp 研磨布および研磨方法
JP2000094303A (ja) * 1998-09-24 2000-04-04 Hitachi Ltd 研磨方法およびその装置
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