KR101576247B1 - 헤드와 웨이퍼 지지체 간의 고정구조를 가지는 폴리싱 장치 - Google Patents
헤드와 웨이퍼 지지체 간의 고정구조를 가지는 폴리싱 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 헤드와 웨이퍼 지지체 간의 고정구조를 가지는 폴리싱 장치에 관한 것이다.
본 발명의 폴리싱 장치는, 상측에 위치하는 회전 샤프트와 연결되는 헤드; 및 상기 헤드의 하측에 착탈식으로 고정되며, 하부에 폴리싱 대상인 웨이퍼가 부착되는 웨이퍼 지지체; 를 포함하며, 상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 상호간은, 폴리싱 시에 상대적 위치 변동이 일어나지 않도록 기계적으로 고정되며, 상기 회전 샤프트의 회전에 의해 상기 웨이퍼의 하면이 폴리싱되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폴리싱 장치에 따라, 헤드와 웨이퍼 지지체 간의 고정 구조를 이용하면, 회전 샤프트에 의해 가해지는 회전력이 헤드를 거쳐 그대로 웨이퍼 지지체로 손실없이 전달될 수 있으므로, 원하는 웨이퍼 지지체의 회전 속도를 유지하고 또한 제어할 수 있어, 정량적인 레시피 구현이 가능하다. 이에 따라, 제품 품질의 균일화를 달성할 수 있게 된다.
본 발명의 폴리싱 장치는, 상측에 위치하는 회전 샤프트와 연결되는 헤드; 및 상기 헤드의 하측에 착탈식으로 고정되며, 하부에 폴리싱 대상인 웨이퍼가 부착되는 웨이퍼 지지체; 를 포함하며, 상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 상호간은, 폴리싱 시에 상대적 위치 변동이 일어나지 않도록 기계적으로 고정되며, 상기 회전 샤프트의 회전에 의해 상기 웨이퍼의 하면이 폴리싱되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폴리싱 장치에 따라, 헤드와 웨이퍼 지지체 간의 고정 구조를 이용하면, 회전 샤프트에 의해 가해지는 회전력이 헤드를 거쳐 그대로 웨이퍼 지지체로 손실없이 전달될 수 있으므로, 원하는 웨이퍼 지지체의 회전 속도를 유지하고 또한 제어할 수 있어, 정량적인 레시피 구현이 가능하다. 이에 따라, 제품 품질의 균일화를 달성할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 폴리싱 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 헤드와 웨이퍼 지지체 간의 기계적인 고정 구조를 가짐으로써 가공 레시피 (recipe) 의 정량적 구현이 가능한 폴리싱 장치에 관한 것이다.
사파이어는 알루미나 (Al2O3) 단결정 물질에 대한 일반 용어로서, 경도가 매우 높고 화학적 안정성이 우수하여, 적외선 및 마이크로파 시스템에 대한 윈도우, 자외선 내지 근적외선에 대한 광 투과 윈도우, 발광 다이오드 (LED), 루비 레이저, 레이저 다이오드, 마이크로일렉트론 집적회로 어플리케이션 및 초전도 화합물과 질화갈륨의 성장에 대한 지지 물질 등과 같은 용도로 사용된다.
특히, 최근 들어서는 광원으로서 발광 다이오드의 보급이 폭발적으로 확대되면서, LED 칩의 기판 (substrate) 이 되는 사파이어 웨이퍼의 수요도 급증하고 있다.
사파이어 웨이퍼는, 잉곳을 절단하여 원형 판상의 웨이퍼 형태를 갖추는 슬라이싱 (slicing) 공정, 에지의 모서리를 제거하는 에지 그라인딩 (edge grinding) 공정, 일정 두께로 연마하는 래핑 (lapping) 공정, 원하는 표면 거칠기를 얻는 경면 연마를 행하는 폴리싱 공정을 순차적으로 거침으로써, 생산된다.
폴리싱 공정은 DMP (Diamond Mechanical Polishing) 공정과 CMP (Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 나누어 볼 수 있는데, 사용하는 연마재, 설비의 종류, 공정별 조건 (예를 들어, 웨이퍼에 가해지는 가압력, 정반의 회전속도, 정반의 평탄도 등) 등에 의해 가공된 웨이퍼의 표면 조도 및 기판 품질 (예를 들어 평탄도 등) 이 균일하지 않게 될 가능성이 상존한다.
도 1은 기존의 폴리싱 장치의 일부를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기존의 폴리싱 장치 (10) 는 회전 샤프트 (11) 에 연결되는 헤드 (12) 와 이 헤드 (12) 의 하측에 위치하는 웨이퍼 지지체 (13) 를 포함하여 구성된다.
웨이퍼 지지체 (13) 는 보통 세라믹 재질로 이루어지는데, 그 하측면에 웨이퍼 (W) 를 부착시킨다. 또한, 웨이퍼 지지체 (13) 및 웨이퍼 (W) 의 하측에는 폴리싱 패드 (미도시) 가 위치하여, 폴리싱 패드 위에서 웨이퍼 (W) 의 단면이 회전 샤프트 (11) 의 회전에 따른 웨이퍼 (W) 의 회전에 의해 폴리싱된다.
여기서, 웨이퍼 지지체 (13) 는, 헤드 (12) 에 형성된 오목 부분에 삽입됨으로써 헤드 (12) 로부터의 이탈이 방지되며, 헤드 (12) 의 회전력은 헤드 (12) 가 웨이퍼 지지체 (13) 를 상측으로부터 가압하는 힘에 따른 마찰력에 의해 전달되거나, 헤드 (12) 와 웨이퍼 지지체 (13) 사이에 양면 테이프를 개재하여, 그 상호 간을 부착시킴으로써 전달된다.
그런데, 헤드 (12) 와 웨이퍼 지지체 (13) 간의 고정을 상술한 바와 같이 가압에 의한 마찰력에 의해 행하는 경우, 회전 샤프트 (11) 측으로부의 입력 회전수와 실제의 웨이퍼 지지체 (13) 의 회전수 간에 오차가 발생할 수 있어, 정량적인 레시피 (recipe) 운용이 불가능하다. 이에 따라, 가공된 웨이퍼 (W) 의 균일한 품질을 담보할 수 없게 된다.
또한, 양면 테이프를 이용하여 헤드 (12) 와 웨이퍼 지지체 (13) 간을 고정하는 경우, 양면 테이프의 두께에 의한 웨이퍼 지지체 (13) 하부의 평탄도의 변동이 발생할 가능성이 높아, 웨이퍼 지지체 (13) 의 교체 시 매번 평탄도를 측정해야 한다. 게다가, 웨이퍼 지지체 (13) 의 교체 시마다 양면 테이프를 상당한 시간 및 인력을 들여 깨끗이 제거해야 한다. 이에 따라, 생산 시간이 불필요하게 증가되며, 양면 테이프가 깨끗이 제거되지 않은 경우에는 평탄도도 담보할 수 없게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 헤드와 웨이퍼 지지체 간의 기계적인 고정 구조를 가짐으로써 가공 레시피의 정량적 구현이 가능한 폴리싱 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 폴리싱 장치는, 상측에 위치하는 회전 샤프트와 연결되는 헤드; 및 상기 헤드의 하측에 착탈식으로 고정되며, 하부에 폴리싱 대상인 웨이퍼가 부착되는 웨이퍼 지지체; 를 포함하며, 상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 상호간은, 폴리싱 시에 상대적 위치 변동이 일어나지 않도록 기계적으로 고정되며, 상기 회전 샤프트의 회전에 의해 상기 웨이퍼의 하면이 폴리싱되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 상호간은, 상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 중 어느 하나에서 돌출된 돌출부가 나머지 하나의 삽입부에 삽입됨으로써 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 돌출부의 단부는 후크부를 가지며, 상기 돌출부가 상기 삽입부에 삽입된 후에 상기 헤드 또는 상기 웨이퍼 지지체를 회전시켜, 상기 후크부가 상기 삽입부에 걸림으로써, 상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 상호간이 상하로 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 후크부는 폴리싱 시에 상기 헤드의 회전 방향과 동일한 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폴리싱 장치에 따라, 헤드와 웨이퍼 지지체 간의 고정 구조를 이용하면, 회전 샤프트에 의해 가해지는 회전력이 헤드를 거쳐 그대로 웨이퍼 지지체로 손실없이 전달될 수 있으므로, 원하는 웨이퍼 지지체의 회전 속도를 유지하고 또한 제어할 수 있어, 정량적인 레시피 구현이 가능하다. 이에 따라, 제품 품질의 균일화를 달성할 수 있게 된다.
도 1은 기존의 폴리싱 장치의 일부를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱 장치의 일부의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리싱 장치의 헤드의 개략적인 사시도이다.
도 4a는 도 3의 헤드에 장착되는 웨이퍼 지지체의 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 A-A선의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱 장치의 일부의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리싱 장치의 헤드의 개략적인 사시도이다.
도 4a는 도 3의 헤드에 장착되는 웨이퍼 지지체의 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 A-A선의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 도면부호를 사용함에 있어, 도면이 상이한 경우라도 동일한 구성을 도시하고 있는 경우에는 가급적 동일한 도면부호를 사용한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 폴리싱 장치의 실시예들에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱 장치의 일부의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 폴리싱 장치는 회전 샤프트 (110) 와, 헤드 (120) 와, 웨이퍼 지지체 (130) 를 포함하여 구성된다. 이 외에도, 본 실시예의 폴리싱 장치는, 웨이퍼 지지체 (130) 의 하측에 위치하는 하정반 (미도시) 및 하정반 상측에 부착되어 웨이퍼 (W) 와 접하는 패드 (미도시) 를 더 포함할 수 있으나, 하정반 및 패드는 공지의 구성이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
회전 샤프트 (110) 는 제어부 (미도시) 의 명령에 따른 구동 장치 (예컨대, 모터 등) 의 구동력을 헤드 (120) 로 전달하는 역할을 수행한다.
헤드 (120) 는 회전 샤프트 (110) 와 연결되며, 후술할 웨이퍼 지지체 (130) 와 대향하는 측의 면에는 복수의 돌출부 (121) 가 형성된다.
웨이퍼 지지체 (130) 는 예를 들어, 세라믹 재질로 이루어질 수 있으며, 헤드 (120) 의 하측에 위치한다. 웨이퍼 지지체 (130) 의 상측으로는 헤드 (120) 에 형성된 돌출부 (121) 가 삽입될 수 있도록 삽입부 (131) 가 형성된다.
한편, 웨이퍼 지지체 (130) 의 하면에는 폴리싱 대상인 웨이퍼 (W) 가 부착된다.
헤드 (120) 와 웨이퍼 지지체 (130) 상호 간은, 상술한 돌출부 (121) 가 삽입부 (131) 에 삽입됨으로써, 적어도 헤드 (120) 의 회전 방향에 대하여 기계적으로 고정된다.
돌출부 (121) 와 삽입부 (131) 간의 삽입 형태는, 감입 (嵌入) 형태를 취하면 상하측 방향으로도 헤드 (120) 와 웨이퍼 지지체 (130) 간을 고정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 돌출부 (121) 가 삽입부 (131) 에 헤드 (120) 의 회전 방향으로 틈을 두고 삽입되어도 무방하다. 이러한 틈을 두더라도, 상하측 방향으로 고정되지는 않지만, 폴리싱 시 헤드 (120) 의 회전 시에 회전 방향으로 헤드 (120) 와 웨이퍼 지지체 (130) 간에 상대적으로 발생할 수 있는 이동을 방지할 수 있으므로, 정량적 레시피 구현이 가능하다.
한편, 도 1과 같이 돌출부 (121) 가 헤드 (120) 에 위치하고, 삽입부 (131) 가 웨이퍼 지지체 (130) 에 위치할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 돌출부 (121) 가 웨이퍼 지지체 (130) 에 위치하고, 삽입부 (131) 가 헤드 (120) 에 위치하여도 무방하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리싱 장치의 헤드의 개략적인 사시도이며, 도 4a는 도 3의 헤드에 장착되는 웨이퍼 지지체의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 A-A선의 개략적인 단면도이다.
도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 실시예에 따른 폴리싱 장치는 도 2의 폴리싱 장치와 돌출부 (123) 및 삽입부 (132) 에서만 차이점을 가진다. 이하에서는 이러한 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 폴리싱 장치의 돌출부 (123) 는 수직 돌출부 (124) 와 이 수직 돌출부 (124) 의 단부에 형성된 후크부 (125) 를 가진다. 후크부 (125) 는, 헤드 (120) 의 하강에 의해 도 4b 에 도시된 것과 같은 웨이퍼 지지체 (130a) 의 삽입부 (132) 에 삽입된 후, 헤드 (120a) 를 회전시켜 삽입부 (132) 로부터 헤드 (120) 의 회전 방향을 따라 형성된 걸림홈 (134) 내로 삽입된다.
여기서 후크부 (125) 와 삽입부 (132) 는, 장착의 편의를 위해 상측에서 볼 때, 도 3 및 도 4a와 같이 헤드 (120) 의 원호를 따르도록 휘어지게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 헤드 (120a) 의 회전 중심부에는 중심 돌출부 (122) 를 형성하고, 회전 지지체 (130a) 의 중심부에는 중심 삽입부 (133) 를 형성하여, 헤드 (120a) 와 회전 지지체 (130a) 간의 회전 중심을 맞추는 것이 바람직하다.
한편, 후크부 (125) 는 도 3과 같이 폴리싱 시에 헤드 (120) 의 회전 방향과 동일한 방향으로 (즉, 회전 방향을 따르도록) 돌출되는 것이 바람직하다. 이에 따라 폴리싱 시의 회전 시에 후크부 (125) 가 걸림홈 (134) 내로 삽입된 상태를 유지하여 더욱 안정한 고정을 기대할 수 있다. 또한, 폴리싱이 완료된 후에 헤드 (120) 를 상승시켜도 후크부 (125) 에 웨이퍼 지지체 (130) 가 걸린 상태로 같이 상승하게 됨에 따라, 상승 중 웨이퍼 지지체 (130) 의 분리로 인한 웨이퍼 (W) 의 예기치 못한 파손을 방지할 수 있게 된다.
한편, 도 3 및 도 4a와 같이 돌출부 (123) 가 헤드 (120a) 에 위치하고, 삽입부 (132) 가 웨이퍼 지지체 (130a) 에 위치할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 돌출부 (123) 가 웨이퍼 지지체 (130a) 에 위치하고, 삽입부 (132) 가 헤드 (120a) 에 위치하여도 무방하다.
상술한 헤드 (120, 120a) 와 웨이퍼 지지체 (130, 130a) 간의 고정 구조를 이용하면, 회전 샤프트 (110) 에 의해 가해지는 회전력이 헤드 (120, 120a) 를 거쳐 그대로 웨이퍼 지지체 (130, 130a) 로 손실없이 전달될 수 있으므로, 원하는 웨이퍼 지지체 (130, 130a) 의 회전 속도를 유지하고 또한 제어할 수 있어, 정량적인 레시피 구현이 가능하다. 이에 따라, 제품 품질의 균일화를 달성할 수 있게 된다.
또한, 헤드 (120, 120a) 와 웨이퍼 지지체 (130, 130a) 간의 탈착이 용이하여, 생산 시간을 절약할 수 있으므로, 생산 비용의 절감을 달성할 수 있게 된다.
이러한 정밀한 회전수 제어는 고경도인 사파이어 웨이퍼의 폴리싱에 더욱 필요하므로, 상술한 폴리싱 장치는 사파이어 웨이퍼의 폴리싱 장치로서 특히 유용하게 이용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110…회전 샤프트 120, 120a…헤드
121, 123…돌출부 122…중심 돌출부
124…수직 돌출부 125…후크부
130, 130a…웨이퍼 지지체 131, 132…삽입부
133…중심 삽입부 134…걸림홈
121, 123…돌출부 122…중심 돌출부
124…수직 돌출부 125…후크부
130, 130a…웨이퍼 지지체 131, 132…삽입부
133…중심 삽입부 134…걸림홈
Claims (4)
- 상측에 위치하는 회전 샤프트와 연결되는 헤드; 및
상기 헤드의 하측에 착탈식으로 고정되며, 하부에 폴리싱 대상인 웨이퍼가 부착되는 웨이퍼 지지체; 를 포함하며,
상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 상호간은, 폴리싱 시에 상대적 위치 변동이 일어나지 않도록 기계적으로 고정되며,
상기 회전 샤프트의 회전에 의해 상기 웨이퍼의 하면이 폴리싱되며,
상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 상호간은, 상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 중 어느 하나에서 돌출된 돌출부가 나머지 하나의 삽입부에 삽입됨으로써 고정되며,
상기 돌출부의 단부는 후크부를 가지며, 상기 돌출부가 상기 삽입부에 삽입된 후에 상기 헤드 또는 상기 웨이퍼 지지체를 회전시켜, 상기 후크부가 상기 삽입부에 걸림으로써, 상기 헤드와 상기 웨이퍼 지지체 상호간이 상하로 고정되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 후크부는 폴리싱 시에 상기 헤드의 회전 방향과 동일한 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
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-
2013
- 2013-12-18 KR KR1020130158533A patent/KR101576247B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP4402826B2 (ja) | 2000-12-05 | 2010-01-20 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 半導体ウェーハの研磨装置 |
| KR100797311B1 (ko) * | 2007-02-14 | 2008-01-23 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 화학적기계적 연마장치의 폴리싱 헤드 |
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