KR101572103B1 - 웨이퍼 연마 장치 - Google Patents

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KR101572103B1
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Abstract

실시 예는 하정반, 상기 하정반 상에 배치되는 상정반, 상기 하정반과 상기 상정반 사이에 배치되고, 웨이퍼를 수용하는 캐리어, 및 상기 캐리어의 상부면이 상기 상정반의 하부면에 접하도록 상기 캐리어를 상승하거나 또는 상기 캐리어의 하부면이 상기 하정반의 상부면에 접하도록 상기 캐리어를 하강시키는 승강부를 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.
실시 예는 웨이퍼의 표면, 배면 및 에지부의 연마 평탄도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 연마 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치는 하정반; 상기 하정반 상에 배치되는 상정반; 상기 하정반과 상기 상정반 사이에 배치되고, 웨이퍼를 수용하는 캐리어; 및 상기 캐리어의 상부면이 상기 상정반의 하부면에 접하도록 상기 캐리어를 상승하거나 또는 상기 캐리어의 하부면이 상기 하정반의 상부면에 접하도록 상기 캐리어를 하강시키는 승강부를 포함한다.
상기 웨이퍼 연마 장치는 상기 하정반의 중앙에 배치되는 선 기어(Sun Gear); 및 상기 하정반의 외주면 주위에 배치되는 인터널 기어(Internal Gear)를 더 포함하며, 상기 캐리어의 외주면는 상기 선 기어와 상기 인터널 기어와 맞물리는 기어가 형성되고, 상기 승강부는 상기 선 기어 및 상기 인터널 기어를 상승 또는 하강시킬 수 있다.
상기 선 기어는 복수의 제1 핀들을 포함하는 제1 핀 기어(pin gear); 및 상기 복수의 제1 핀들을 지지하는 제1 지지부를 포함하며, 상기 승강부는 상기 제1 지지부를 상승 또는 하강시킬 수 있다.
상기 인터널 기어는 복수의 제2 핀들을 포함하는 제2 핀 기어; 및 상기 복수의 제2 핀들을 지지하는 제2 지지부를 포함하며, 상기 승강부는 상기 제2 지지부를 상승 또는 하강시킬 수 있다.
상기 승강부는 상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부를 동시에 상승시키거나, 동시에 하강시킬 수 있다.
상기 선 기어는 상기 제1 핀들 각각의 외주면으로부터 돌출되는 제1 지지링을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 지지링은 상기 복수의 제1 핀들 각각의 하단에 마련되며, 상기 제1 지지부의 상부면과 접할 수 있다.
상기 제1 지지링은 상기 복수의 제1 핀들 각각의 상단과 하단 사이의 외주면에 마련되며, 상기 복수의 제1 핀들 각각의 하단 및 상단과 이격할 수 있다.
상기 복수의 제1 핀들 중에서 인접하는 2개의 제1 핀들의 외주면에 마련되는 제1 지지링들은 서로 이격할 수 있다.
상기 인터널 기어는 상기 제2 핀들 각각의 외주면으로부터 돌출되는 제2 지지링을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 지지링은 상기 복수의 제2 핀들 각각의 하단에 마련되며, 상기 제2 지지부의 상부면과 접할 수 있다.
상기 제2 지지링은 상기 복수의 제2 핀들 각각의 상단과 하단 사이의 외주면에 마련되며, 상기 복수의 제2 핀들 각각의 하단 및 상단과 이격할 수 있다.
상기 복수의 제2 핀들 중에서 인접하는 2개의 제2 핀들의 외주면에 마련되는 제2 지지링들은 서로 이격할 수 있다.
상기 승강부가 상기 캐리어를 상승 또는 하강시키도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 제1차 연마시 상기 캐리어의 상부면이 상기 상정반의 하부면에 접하도록 상기 캐리어를 상승시키도록 상기 승강부를 제어하고, 제2차 연마시 상기 캐리어의 하부면이 상기 하정반의 상부면에 접하도록 상기 캐리어를 하강시키도록 상기 승강부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 제1차 연마시 상기 캐리어의 하부면이 상기 하정반의 상부면에 접하도록 상기 캐리어를 하강시키도록 상기 승강부를 제어하고, 제2차 연마시 상기 캐리어의 상부면이 상기 상정반의 하부면에 접하도록 상기 캐리어를 상승시키도록 상기 승강부를 제어하고, 제3차 연마시 상기 캐리어의 하부면이 상기 하정반의 상부면에 접하도록 상기 캐리어를 다시 하강시키도록 상기 승강부를 제어할 수 있다.
실시 예는 웨이퍼의 표면, 배면, 및 에지부의 연마 평탄도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치의 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 상정반, 하정반, 인터널 기어, 선 기어에 대한 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 3a는 도 1에 도시된 선 기어의 일 실시 예에 따른 확대 사시도를 나타낸다.
도 3b는 도 1에 도시된 선 기어의 다른 실시 예에 따른 확대 사시도를 나타낸다.
도 4는 3a에 도시된 제1 지지링 상에 안착된 캐리어의 기어에 대한 평면도를 나타낸다.
도 5a는 도 1에 도시된 인터널 기어의 일 실시 예에 따른 확대 사시도를 나타낸다.
도 5b는 도 1에 도시된 인터널 기어의 다른 일 실시 예에 따른 확대 사시도를 나타낸다.
도 6은 5a에 도시된 제2 지지링 상에 안착된 캐리어의 기어에 대한 평면도를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 방법을 나타낸다.
도 8a 내지 도 8c는 다른 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 방법을 나타낸다.
도 9a는 도 7a 및 도 7b에서 캐리어의 위치를 나타낸다.
도 9b는 도 8a 내지 도 8c에서 캐리어의 위치를 나타낸다.
도 10은 일반적인 웨이퍼의 연마 장치의 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.
도 1은 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치(100)의 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 상정반, 하정반, 인터널 기어, 선 기어에 대한 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(100)는 하정반(110), 하정반 회전부(120), 지지부(130), 상정반(140), 상정반 회전부(150), 선기어(sun gear, 160), 인터널 기어(internal gear, 170), 적어도 하나의 캐리어(carrier, 180-1,180-2), 승강부(190), 및 제어부(200)를 포함할 수 있다.
하정반(110)은 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)에 로딩(loading)된 웨이퍼(W1, W2)를 지지하고, 중공(111)을 갖는 환형의 원판 형상일 수 있다. 하정반(110)의 상부면에는 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드가 장착될 수 있다.
하정반 회전부(120)는 하정반(110) 아래에 배치되고, 하정반(110)을 회전시킨다.
하정반 회전부(120)는 하정반(110)을 회전시키는 제1 회전축(122)을 구비할 수 있으며, 제1 회전축(122)은 하정반(110)의 하부면에 연결될 수 있고, 하정반(110)을 지지할 수 있으며, 하정반(110)을 제1 방향(101)으로 회전시킬 수 있다.
예컨대, 구동 모터(미도시)의 회전에 의하여 제1 회전축(122)은 제1 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있고, 제1 회전축(122)의 회전력에 의하여 하정반(110)은 제1 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있다.
상정반(140)은 하부면이 하정반(110)의 상부면과 대향하도록 하정반(110) 상에 위치할 수 있으며, 중공(141)을 갖는 환형의 원판 형상일 수 있다. 상정반(140)의 하부면에는 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드가 장착될 수 있다.
상정반 회전부(150)는 상정반(140)을 회전시키고, 상정반(140)을 상하 운동시킬 수 있다.
상정반 회전부(150)는 상정반(140)과 연결되고, 상정반(140)을 회전시키는 제2 회전축(152)을 구비할 수 있다.
제2 회전축(152)은 상정반(140)의 상부면과 연결될 수 있고, 상정반(140)을 제2 방향으로 회전시킬 수 있으며, 상정반(140)을 상하 이동시킴으로써 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)에 로딩된 웨이퍼(W1,W2)에 가해지는 상정반(140)의 하중을 조절할 수 있다. 여기서 제2 방향은 제1 방향의 반대 방향(예컨대, 시계 방향)일 수 있다.
예컨대, 제2 회전축(152)은 구동 모터(미도시)에 연결될 수 있고, 구동 모터의 회전에 의하여 제2 회전축(152)은 제2 방향으로 회전할 수 있고, 제2 회전축(152)의 회전력에 의하여 상정반(140)은 제2 방향으로 회전할 수 있다.
또한 제2 회전축(152)은 공압 또는 유압 실린더(cylinder, 미도시)와 연결될 수 있고, 공압 또는 유압 실린더에 의하여 상정반(140)의 하중(weight)이 제어될 수 있다. 연마시 상정반(140)은 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)에 로딩된 웨이퍼(W1,W2)에 압력을 가할 수 있다. 예컨대, 공압 또는 유압 실린더(cylinder, 미도시)에 의하여 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)에 로딩된 웨이퍼(W1,W2)에 가해지는 상정반(140)의 하중이 조절될 수 있다.
선 기어(160)는 다수의 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수), 및 다수의 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수)을 지지하는 제1 지지부(161)를 포함할 수 있다.
제1 지지부(161)는 하정반(110)의 중공(111) 내에 위치하며, 환형의 원판 형상일 수 있으나, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 지지부(161)는 링 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 아니다.
다수의 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수)은 제1 지지부(161)의 상면 상에 일렬로 서로 이격하여 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 선 기어(160)는 다수의 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수)을 포함하는 핀(pin) 기어, 및 제1 지지부(161)를 포함할 수 있다.
인터널 기어(170)는 하정반(110)의 가장자리 둘레에 위치할 수 있다. 예컨대, 인터널 기어(170)는 내주면이 하정반(110)의 가장자리 외주면을 감싸는 환형의 원판 형상일 수 있다.
인터널 기어(170)는 다수의 제2 핀들(172-1 내지 172-n, n>1인 자연수), 및 다수의 제2 핀들을 지지하는 제2 지지부(171)를 포함할 수 있다.
제2 지지부(171)는 하정반(110)의 가장 자리 둘레에 위치하고, 환형의 원판 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 제2 지지부(171)는 링 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다수의 제2 핀들(172-1 내지 172-n, n>1인 자연수)은 제2 지지부(171)의 상면 상에 일렬로 서로 이격하여 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 인터널 기어(170)는 다수의 제2 핀들(172-1 내지 172-n, n>1인 자연수)을 포함하는 핀(pin) 기어, 및 제2 지지부(171)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 하정반(110)의 상부면과 상정반의 하부면 사이에 배치되고, 연마할 웨이퍼(W1,W2)를 수용 또는 로딩(loading)할 수 있다.
적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 웨이퍼(W1,W2)를 수용하는 웨이퍼 장착 홀(183), 및 웨이퍼 장착 홀(183)과 이격하고 슬러리가 통과하는 적어도 하나의 슬러리 홀(184)이 마련되는 캐리어 몸체(180, 도 4 참조), 및 캐리어 몸체(180)의 외주면에 마련되는 기어(188)를 포함할 수 있다.
슬러리 홀들(184)의 지름은 동일하거나 서로 다를 수 있으며, 웨이퍼 장착홀(183)의 지름보다 작을 수 있다
적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 에폭시 글래스(epoxy glass), SUS, 우레탄, 세라믹, 또는 폴리머 재질일 수 있다.
캐리어 몸체(180)는 원반형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
캐리어(180-1,180-2)의 가장자리의 외주면에 형성되는 기어(188)는 선 기어(160)의 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수) 및 인터널 기어(170)의 제2 핀들(172-1 내지 172-n,n>1인 자연수)과 서로 맞물릴 수 있다. 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 선 기어(160) 및 인터널 기어(170)와 맞물려 연마 공정시 회전 운동을 할 수 있다.
승강부(190)는 하정반(110)의 상부면 상에 배치되는 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)를 상승시키거나, 또는 하강시킬 수 있다.
승강부(190)는 선 기어(160), 및 인터널 기어(170)를 상승 또는 하강시킬 수 있다. 예컨대, 승강부(190)는 선 기어(160), 및 인터널 기어(170)를 동시에 상승시키거나 또는 동시에 하강시킬 수 있다
승강부(190)는 회전하는 상정반(140) 및 하정반(110)에 의하여 선 기어(160), 및 인터널 기어(170) 사이에서 회전하는 캐리어(180-1,180-2)에 수용되는 웨이퍼를 연마하는 공정 중에 선 기어(160), 및 인터널 기어(170)를 상승 또는 하강시킬 수도 있다.
승강부(190)는 선 기어(160)를 상승 또는 하강시키는 제1 승강부(192-1,192-2), 및 인터널 기어(170)를 상승 또는 하강시키는 제2 승강부(194-1,194-2)를 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 승강부(192-1,192-2)는 제1 지지부(161)의 아래에 배치될 수 있으며, 제1 지지부(161)를 상승 또는 하강시킬 수 있다.
제1 승강부(192-1,192-2)의 수는 1개 이상일 수 있다. 예컨대, 제1 승강부(192-1,192-2)는 복수 개일 수 있으며, 복수의 제1 승강부들(192-1,192-2) 각각은 제1 지지부(161)의 서로 다른 부분을 동시에 상승 또는 하강시킬 수 있다.
제2 승강부(194-1,194-2)는 제2 지지부(171)의 아래에 배치될 수 있으며, 제2 지지부(171)를 상승 또는 하강시킬 수 있다.
제2 승강부(194-1,194-2)의 수는 1개 이상일 수 있다. 예컨대, 제2 승강부(194-1,194-2)는 복수 개일 수 있으며, 복수의 제2 승강부들(194-1,194-2) 각각은 제2 지지부(171)의 서로 다른 부분을 동시에 상승 또는 하강시킬 수 있다.
제1 승강부(192-1,192-2), 및 제2 승강부(194-1,194-2) 각각은 유압 또는 공압의 실린더를 포함할 수 있으며, 유압 또는 공압 실린더로부터 공급되는 압력에 의하여 제1 지지부(161) 및 제2 지지부(171)를 상승 또는 하강시키도록 구현될 수 있다.
또는 다른 실시 예에서 제1 승강부(192-1,192-2), 및 제2 승강부(194-1,194-2) 각각은 업-다운(up-down) 모터(motor)를 구비할 수 있으며, 모터의 구동에 의한 회전력을 상하 방향의 직선 운동으로 변환하고, 변환된 직선 운동에 의한 수직력에 의하여 제1 지지부(161) 및 제2 지지부(171)를 상승 또는 하강시키도록 구현될 수 있다.
제1 지지부(161)가 상승 또는 하강함에 따라 제1 지지부(161)에 고정되는 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수), 및 제2 지지부(171)에 고정되는 제2 핀들(172-1 내지 172-n, n>1인 자연수)도 함께 상승 또는 하강할 수 있다.
제1 지지부(161) 및 제2 지지부(171)가 상승 또는 하강함에 따라 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수)및 제2 핀들(172-1 내지 172-n, n>1인 자연수)과 맞물리는 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 함께 상승 또는 하강할 수 있다.
제1 승강부(192-1,192-2) 및 제2 승강부(194-1,194-2)에 의하여 제1 지지부(161)와 제2 지지부(171)는 동시에 상승하거나 동시에 하강할 수 있으며, 이로 인하여 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 상승 또는 하강할 수 있다.
적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)가 상승 또는 하강하더라도, 웨이퍼 장착 홀(183) 내에 수용되는 웨이퍼들(W1,W2)은 상승 또는 하강하지 않으며, 하정반(110) 상에 위치하는 상태를 유지한다.
도 3a는 도 1에 도시된 선 기어의 일 실시 예(160-1)에 따른 확대 사시도를 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 선 기어(160-1)는 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수) 각각의 외주면으로부터 돌출되는 제1 지지링(310)을 더 포함할 수 있다.
제1 지지링(310)은 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>인 자연수) 각각의 하단에 마련될 수 있으며, 제1 지지부(162)의 상부면과 접할 수 있다.
제1 지지링(310)은 캐리어(180-1,180-2)의 외주면에 형성되는 기어(188)를 지지하는 걸림턱 역할을 한다.
인접하는 2개의 제1 핀들 각각에 마련되는 제1 지지링들은 서로 이격할 수 있다. 캐리어(180-1,180-2)의 외주면에 형성되는 기어(188)를 안정적으로 지지하기 위하여 제1 지지링(310)의 외주면의 직경(D1)은 제1 지지부(162)의 폭(P1)보다 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 3a에 도시된 제1 지지링(310) 상에 안착된 캐리어(180-1)의 기어(188)에 대한 평면도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 제1 지지링(310)은 캐리어(180-1,180-2)의 외주면에 형성되는 기어(188)와의 접촉 면적을 증가시킴으로써, 승강부(190)에 의하여 캐리어(180-1,180-2)가 상승 또는 하강할 때, 캐리어(180-1,180-2)를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 3b는 도 1에 도시된 선 기어의 다른 실시 예(160-2)에 따른 확대 사시도를 나타낸다.
도 3b를 참조하면, 선 기어(160-2)는 제1 핀들(162-1 내지 162-m, m>1인 자연수) 각각의 하단과 상단 사이의 외주면으로부터 돌출되는 제1 지지링(320)을 더 포함할 수 있다.
제1 지지링(320)은 제1 핀(예컨대, 162-1)의 하단 및 상단 각각과 이격할 수 있으며, 제1 지지링(320)의 직경은 제1 지지부(162)의 폭보다 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5a는 도 1에 도시된 인터널 기어의 일 실시 예(170-1)에 따른 확대 사시도를 나타낸다.
도 5a를 참조하면, 인터널 기어(170-1)는 제2 핀들(172-1 내지 172-n, n>1인 자연수) 각각의 외주면으로부터 돌출되는 제2 지지링(330)을 더 포함할 수 있다.
제2 지지링(330)은 제2 핀들(172-1 내지 172-n, n>인 자연수) 각각의 하단에 마련될 수 있으며, 제2 지지부(172)의 상부면과 접할 수 있다.
제2 지지링(320)은 캐리어(180-1,180-2)의 외주면에 형성되는 기어(188)를 지지하는 걸림턱 역할을 한다.
인접하는 2개의 제1 핀들 각각에 마련되는 제2 지지링들은 서로 이격할 수 있다. 캐리어(180-1,180-2)의 외주면에 형성되는 기어(188)를 안정적으로 지지하기 위하여 제2 지지링(330)의 외주면의 직경(D2)은 제2 지지부(172)의 폭(P2)보다 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 5a에 도시된 제2 지지링(330) 상에 안착된 캐리어(180-1)의 기어(188)에 대한 평면도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제2 지지링(330)은 캐리어(180-1,180-2)의 외주면에 형성되는 기어(188)와의 접촉 면적을 증가시킴으로써, 승강부(190)에 의하여 캐리어(180-1,180-2)가 상승 또는 하강할 때, 캐리어(180-1,180-2)를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 5b는 도 1에 도시된 인터널 기어의 다른 실시 예(170-2)에 따른 확대 사시도를 나타낸다.
도 5b를 참조하면, 인터널 기어(170-2)는 제2 핀들(172-1 내지 172-n, n>1인 자연수) 각각의 하단과 상단 사이의 외주면으로부터 돌출되는 제2 지지링(340)을 더 포함할 수 있다.
제2 지지링(340)은 제2 핀(예컨대, 172-1)의 하단 및 상단 각각과 이격할 수 있으며, 제2 지지링(340)의 직경은 제2 지지부(172)의 폭보다 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(200)는 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)를 상승 또는 하강시키도록 승강부(190)를 제어한다.
예컨대, 제어부(200)는 제1 지지부(161)를 상승 또는 하강하도록 제1 승강부(192-1,192-2)를 제어할 수 있고, 제2 지지부(171)를 상승 또는 하강하도록 제2 승강부(194-1,194-2)를 제어할 수 있다.
도 10은 일반적인 웨이퍼의 연마 장치의 단면도를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 일반적으로 웨이퍼(W1,W2)가 수용된 캐리어(30-1, 30-2)를 선 기어(40) 및 인터널 기어(50)에 장착하여, 하정반(10)의 상부면 상에 안착시킨 후 상정반(20) 및 하정반(10)에 의하여 웨이퍼(W1,W2)를 연마할 수 있다.
이때 캐리어(30-1,30-2)와 연마 가공 전의 웨이퍼의 최초 두께와의 차이로 인하여 상정반(20)과 접촉하는 웨이퍼 상부면의 에지에 대한 가공 부하(70)가 웨이퍼의 상부면의 다른 부분에 대한 가공 부하보다 더 크게 되어, 웨이퍼의 상부면의 평탄도가 나빠질 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 방법을 나타낸다.
실시 예에 따른 웨이퍼 연마 방법은 도 7a에 도시되는 제1차 연마 단계, 및 도 7b에 도시되는 제2차 연마 단계를 포함할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 하정반(110)의 상부면 상에 웨이퍼(W1, W2)를 수용하는 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)를 안착시킨다.
연마 가공 전의 웨이퍼의 최초 두께(t1)는 캐리어(180-1,180-2)의 두께(t2)와 차이를 가질 수 있다. 예컨대, 연마 가공 전의 웨이퍼(W1,W2)의 최초 두께(t1)는 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 두께(t2)보다 두꺼울 수 있다(t1>t2).
이러한 연마 가공 전의 웨이퍼의 최초 두께(t1)와 캐리어(180-1,180-2)의 두께와 차이로 인하여 하정반(110)의 상부면을 기준으로 하정반(110)의 상부면에 배치되는 웨이퍼의 상면은 캐리어(180-1,180-2)의 상부면보다 높게 위치할 수 있다.
즉 상정반(140)의 하부면을 캐리어(180-1,180-2)에 수용된 웨이퍼(W1,W2)의 표면에 접촉될 때, 웨이퍼의 상부면은 상정반(140)의 하부면에 접할 수 있으나, 캐리어(180-1,180-2)의 상부면은 상정반(140)의 하부면으로부터 이격할 수 있다.
상정반(140)의 하부면을 캐리어(180-1,180-2)에 수용된 웨이퍼(W1,W2)의 표면에 접촉시킨다.
하정반(110)에 안착된 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 상부면은 상정반(140)의 하부면에 접하고, 캐리어(180-1,180-2)의 하부면은 하정반(110)의 상부면과 이격하도록 승강부(190)에 의하여 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)를 상승시킨다.
예컨대, 제1 및 제2 승강부들(192-1,192-2,194-1,194-2)에 의하여 제1 지지부(161), 및 제2 지지부(171)를 상승시킴으로써, 하정반(110)에 안착된 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 상부면은 상정반(140)의 하부면에 접할 수 있고, 캐리어(180-1,180-2)의 하부면은 하정반(110)의 상부면과 이격할 수 있다.
그리고 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 상부면이 상정반(140)의 하부면에 접한 상태에서 적어도 하나의 캐리어(180-1, 180-2)에 수용된 웨이퍼(W1,W2)를 제1차 연마한다.
제1차 연마 단계는 연마된 웨이퍼의 두께가 제1 두께가 될 때까지 수행될 수 있다. 예컨대, 제1 두께는 연마 이전의 웨이퍼의 최초 두께(t1)와 원하는 웨이퍼의 최종 타겟(target) 두께의 차이의 10% ~ 60%일 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 제1차 연마 단계에서는 캐리어(180-1,180-2)의 상부면이 상정반(140)의 하부면과 접하기 때문에, 웨이퍼(W1,W2) 상부면의 에지의 가공 부하(710)는 웨이퍼(W1,W2) 하부면의 에지의 가공 부하(720)보다 작다.
여기서 가공 부하는 웨이퍼(W1,W2)가 상정반(140)으로부터 받는 힘을 의미할 수 있다. 또는 상정반(140)에 제1 연마 패드가 장착되고, 하정반(140)에 제2 연마 패드가 장착될 경우, 가공 부하는 제1 및 제2 연마 패드들과 웨이퍼 간의 마찰 부하를 의미할 수 있다.
웨이퍼(W1,W2) 상부면의 에지에 대한 가공 부하(710)는 도 10에 도시된 웨이퍼의 상부면의 에지에 대한 가공 부하(70)보다 작기 때문에, 제1차 연마 단계에서 연마된 웨이퍼(W1,W2)의 상부면의 평탄도는 향상될 수 있다.
다음으로 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1차 연마 단계 완료 후에 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 하부면이 하정반(110)의 상부면에 접촉하도록 승강부(190)에 의하여 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)를 하강시킨다.
예컨대, 제1 및 제2 승강부들(192-1,192-2,194-1,194-2)에 의하여 제1 지지부(161), 및 제2 지지부(171)를 하강시킴으로써, 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 하부면을 하정반(110)의 상부면에 접촉시킬 수 있다.
적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 하부면을 하정반(110)의 상부면에 접촉시킨 상태에서 웨이퍼(W1,W2)의 최종 타겟 두께까지 제1차 연마된 웨이퍼(W1,W2)를 제2차 연마한다.
예컨대, 제1 두께에서 최종 타겟 두께를 뺀 차이만큼 제1차 연마된 웨이퍼를 제2차 연마할 수 있다.
제2차 연마 단계에서는 캐리어(180-1,180-2) 하부면이 하정반(110)의 상부면과 접촉하기 때문에, 웨이퍼(W1,W2) 하부면의 에지에 대한 가공 부하(720-1)는 제1차 연마 단계에서 웨이퍼(W1,W2)의 하부면의 에지에 대한 가공 부하(720)보다 작다.
제2차 연마 단계에서는 웨이퍼(W1,W2) 하부면의 에지에 대한 가공 부하(720-1)가 제1 단계보다 감소하기 때문에, 웨이퍼(W1,W2) 하부면의 평탄도가 향상될 수 있다.
실시 예는 제1차 연마에서 캐리어(180-1,180-2)의 상부면이 상정반(140)의 하부면과 접하도록 캐리어(180-1,180-2)를 상승시킴으로써 웨이퍼(W1,W2)의 상부면의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 또한 실시 예는 제2차 연마에서 캐리어(180-1,180-2)의 하부면이 하정반(110)의 상부면과 접하도록 캐리어(180-1,180-2)를 하강시킴으로써, 웨이퍼(W1,W2)의 하부면의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 다른 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 방법을 나타낸다.
다른 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 방법은 도 8a에 도시되는 제1차 연마 단계, 도 8b에 도시되는 제2차 연마 단계, 및 도 8c에 도시된 제3차 연마 단계를 포함할 수 있다.
도 8a를 참조하면, 캐리어(180-1,180-2)의 하부면이 하정반(110)의 상부면과 접하도록 승강부(190)에 의하여 캐리어(180-1,180-2)의 위치를 조절한다.
예컨대, 캐리어(180-1,180-2)의 하부면이 하정반(110)의 상부면과 접하도록 제1 및 제2 승강부들(192-1,192-2,194-1,194-2)에 의하여 제1 지지부(161) 및 제2 지지부(172)를 하강시킬 수 있다.
적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 하부면이 하정반(110)의 상부면에 접한 상태에서 적어도 하나의 캐리어(180-1, 180-2)에 수용된 웨이퍼(W1,W2)를 제1차 연마한다.
제1차 연마 단계는 연마된 웨이퍼의 두께가 제2 두께가 될 때까지 수행될 수 있다. 예컨대, 제2 두께는 연마 이전의 웨이퍼의 최초 두께(t1)와 원하는 웨이퍼의 최종 타겟(target) 두께의 차이의 10% ~ 80%일 수 있다.
제1차 연마 단계에서 웨이퍼(W1,W2) 상부면의 에지에 대한 가공 부하(810)에 비하여 웨이퍼(W1,W2) 하부면의 에지에 대한 가공 부하(820)가 작기 때문에, 웨이퍼의 상부면에 비하여 상대적으로 웨이퍼 하부면의 평탄도가 향상될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 제1차 연마 단계 완료 후 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 상부면이 상정반(140)의 하부면에 접하도록 캐리어(180-1,180-2)의 하부면은 하정반(110)의 상부면과 이격하도록 승강부(190)에 의하여 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)를 상승시킨다.
적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)의 상부면을 상정반(140)의 하부면에 접촉시킨 상태에서 제1차 연마된 웨이퍼(W1,W2)를 제2차 연마한다. 제2차 연마 단계는 제3 두께가 될 때까지 수행될 수 있다. 예컨대, 제3 두께는 제2 두께와 최종 타겟 두께의 차이의 10% ~ 70%일 수 있다.
제2차 연마 단계에서는 웨이퍼(W1,W2) 상부면의 에지에 대한 가공 부하(810-1)는 제1차 연마 단계의 가공 부하(810)에 비하여 작기 때문에, 웨이퍼의 상부면의 평탄도가 제1차 연마 단계보다 향상될 수 있다.
또한 웨이퍼(W1,W2) 하부면의 에지에 대한 가공 부하(820-1)는 제1차 연마 단계보다 크지만, 제1차 연마 단계에 의하여 웨이퍼의 두께와 캐리어의 두께 간의 차이가 감소하였기 때문에, 도 7a에서의 웨이퍼의 하부면의 에지에 대한 가공 부하보다는 작을 수 있다. 따라서 제2 단계에서 웨이퍼의 하부면에 대한 평탄도는 도 7a에서의 웨이퍼의 하부면의 평탄도보다는 향상될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 제2차 연마 단계 완료 후 캐리어(180-1,180-2)의 하부면이 하정반(110)의 상부면과 접하도록 승강부(190)에 의하여 캐리어(180-1,180-2)를 하강시킨다.
캐리어(180-1,180-2)의 하부면을 하정반(110)의 상부면과 접촉시킨 상태에서 제2차 연마된 웨이퍼(W1,W2)를 최종 타겟 두께가 될 때까지 제3차 연마한다.
제3차 연마 단계에서는 캐리어(180-1,180-2)의 하부면을 하정반(110)의 상부면과 접촉되기 때문에 제2차 연마된 웨이퍼 하부면의 에지에 대한 가공 부하(820-1)가 감소할 수 있고, 이로 인하여 웨이퍼의 하부면의 평탄도가 향상될 수 있다.
또한 제2차 연마 단계에 의하여 웨이퍼(W1,W2)의 두께와 캐리어(180-1,180-2)의 두께 간의 차이가 더욱 감소하였기 때문에, 웨이퍼 상부면의 에지와 웨이퍼 상부면의 다른 부분 간의 가공 부하가 차이가 감소할 수 있으며, 이로 인하여 웨이퍼 상부면의 평탄도도 향상될 수 있다.
도 9a는 도 7a 및 도 7b에서 캐리어의 위치를 나타낸다.
x축은 연마 가공 시간을 나타내고, y축은 캐리어의 높이를 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 제1 연마 단계(0 ~ t1 구간)에서 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 상승할 수 있으며, 하정반(110)의 상부면을 기준으로 캐리어(180-1,180-2)의 상부면의 높이는 제1 높이(H1)가 될 수 있다. 예컨대, 제1 높이(H1)는 캐리어(180-1,180-2)의 상부면이 상정반(140)의 하부면에 접할 때, 하정반(110)의 상부면으로부터 캐리어(180-1,180-2)의 상부면까지의 거리일 수 있다.
제2 연마 단계(t1 ~ t2)에서 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 하강할 수 있으며, 하정반(110)의 상부면을 기준으로 캐리어(180-1,180-2)의 상부면의 높이는 제2 높이(H2)가 될 수 있다. 예컨대, 제2 높이(H2)는 캐리어(180-1,180-2)의 하부면이 하정반(110)의 상부면에 접할 때, 하정반(110)의 상부면으로부터 캐리어(180-1,180-2)의 상부면까지의 거리일 수 있다.
도 9b는 도 8a 내지 도 8c에서 캐리어의 위치를 나타낸다.
도 9b를 참조하면, 제1 연마 단계(0 ~ t3 구간)에서 하정반(110)의 상부면을 기준으로 캐리어(180-1,180-2)의 상부면의 높이는 제2 높이(H2)가 될 수 있다.
제2 연마 단계(t3 ~ t4)에서 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 상승할 수 있으며, 하정반(110)의 상부면을 기준으로 캐리어(180-1,180-2)의 상부면의 높이는 제3 높이(H3)가 될 수 있다. 예컨대, 제3 높이(H3)는 제2차 연마된 웨이퍼가 장착된 캐리어(180-1,180-2)의 상부면이 상정반(140)의 하부면에 접할 때, 하정반(110)의 상부면으로부터 캐리어(180-1,180-2)의 상부면까지의 거리일 수 있다.
제3 연마 단계(t4 ~ t2 구간)에서 적어도 하나의 캐리어(180-1,180-2)는 하강할 수 있으며, 하정반(110)의 상부면을 기준으로 캐리어(180-1,180-2)의 상부면의 높이는 제2 높이(H2)가 될 수 있다.
실시 예는 캐리어(180-1,180-2)의 상승 또는 하강에 의하여 캐리어(180-1,180-2)의 상부면과 웨이퍼(W1,W2)의 상부면 간의 단차, 및 캐리어(180-1,180-2)의 하부면과 웨이퍼(W1,W2))의 하부면 간의 단차를 줄임으로써, 웨이퍼의 표면, 배면, 및 에지부의 연마 평탄도를 향상시킬 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.
110: 하정반 120: 하정반 회전부
130: 지지부 140: 상정반
150: 상정반 회전부 160: 선 기어
170: 인터널 기어 180-1,180-2: 캐리어
190: 승강부 200: 제어부

Claims (16)

  1. 하정반;
    상기 하정반 상에 배치되는 상정반;
    상기 하정반의 중앙에 배치되고, 복수의 제1 핀들을 포함하는 제1 핀 기어(pin gear), 상기 복수의 제1 핀들을 지지하는 제1 지지부, 및 상기 제1 핀들 각각의 외주면으로부터 돌출되는 제1 지지링을 포함하는 선 기어(Sun Gear);
    상기 하정반의 외주면 주위에 배치되고, 복수의 제2 핀들을 포함하는 제2 핀 기어, 상기 복수의 제2 핀들을 지지하는 제2 지지부, 및 상기 제2 핀들 각각의 외주면으로부터 돌출되는 제2 지지링을 포함하는 인터널 기어(Internal Gear);
    상기 하정반과 상기 상정반 사이에 배치되고, 상기 선 기어와 상기 인터널 기어와 맞물리는 기어가 외주면에 형성되고, 웨이퍼를 수용하는 캐리어; 및
    상기 선 기어 및 상기 인터널 기어를 상승 또는 하강시키는 승강부를 포함하며,
    상기 제1 지지링 및 상기 제2 지지링은 상기 캐리어의 외주면에 형성되는 기어를 지지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 승강부는,
    상기 제1 지지부 아래에 배치되고, 상기 제1 지지부를 상승 또는 하강시키는 제1 승강부; 및
    상기 제2 지지부 아래에 배치되고, 상기 제2 지지부를 상승 또는 하강시키는 제2 승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 승강부는 상기 제1 지지부 및 제2 지지부를 동시에 상승 또는 하강시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지지부는 상기 하정반의 가장 자리에 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 승강부는,
    상기 선 기어 및 상기 인터널 기어 사이에서 회전하는 상기 캐리어에 수용되는 웨이퍼를 연마하는 공정 중에 상기 선 기어, 및 상기 인터널 기어를 상승 또는 하강시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지지링의 외주면의 직경은 상기 제1 지지부의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지지링은 상기 복수의 제1 핀들 각각의 하단에 마련되며, 상기 제1 지지부의 상부면과 접하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지지링은 상기 복수의 제1 핀들 각각의 상단과 하단 사이의 외주면에 마련되며, 상기 복수의 제1 핀들 각각의 하단 및 상단과 이격하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 핀들 중에서 인접하는 2개의 제1 핀들의 외주면에 마련되는 제1 지지링들은 서로 이격하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지지링의 외주면의 직경은 상기 제2 지지부의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지지링은 상기 복수의 제2 핀들 각각의 하단에 마련되며, 상기 제2 지지부의 상부면과 접하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지지링은 상기 복수의 제2 핀들 각각의 상단과 하단 사이의 외주면에 마련되며, 상기 복수의 제2 핀들 각각의 하단 및 상단과 이격하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 핀들 중에서 인접하는 2개의 제2 핀들의 외주면에 마련되는 제2 지지링들은 서로 이격하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 승강부가 상기 캐리어를 상승 또는 하강시키도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는,
    제1차 연마시 상기 캐리어의 상부면이 상기 상정반의 하부면에 접하도록 상기 캐리어를 상승시키도록 상기 승강부를 제어하고, 제2차 연마시 상기 캐리어의 하부면이 상기 하정반의 상부면에 접하도록 상기 캐리어를 하강시키도록 상기 승강부를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제어부는,
    제1차 연마시 상기 캐리어의 하부면이 상기 하정반의 상부면에 접하도록 상기 캐리어를 하강시키도록 상기 승강부를 제어하고, 제2차 연마시 상기 캐리어의 상부면이 상기 상정반의 하부면에 접하도록 상기 캐리어를 상승시키도록 상기 승강부를 제어하고, 제3차 연마시 상기 캐리어의 하부면이 상기 하정반의 상부면에 접하도록 상기 캐리어를 다시 하강시키도록 상기 승강부를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
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