KR101596598B1 - 웨이퍼 연마장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용된 슬러리를 오염물질의 유입이 없도록 회수하여 재사용할 수 있는 웨이퍼 연마장치에 관한 것이다.
본 발명은 회전 가능하게 설치된 하정반; 상기 하정반 상측에 승강 및 회전 가능하게 구비되고, 상기 하정반과 맞물려 서로 반대 방향으로 회전하는 상정반; 상기 상정반 측에서 연마패드로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 상기 하정반 하측에 구비되고, 상기 연마패드를 세척한 세척수를 회수하는 드레인; 및 상기 하정반 외주와 하측에 대해 소정 간격을 두고 감싸는 형태로 위치하고, 슬러리를 회수하는 홀이 구비된 슬러리 회수부;를 포함하는 웨이퍼 연마장치를 제공한다.
본 발명은 회전 가능하게 설치된 하정반; 상기 하정반 상측에 승강 및 회전 가능하게 구비되고, 상기 하정반과 맞물려 서로 반대 방향으로 회전하는 상정반; 상기 상정반 측에서 연마패드로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 상기 하정반 하측에 구비되고, 상기 연마패드를 세척한 세척수를 회수하는 드레인; 및 상기 하정반 외주와 하측에 대해 소정 간격을 두고 감싸는 형태로 위치하고, 슬러리를 회수하는 홀이 구비된 슬러리 회수부;를 포함하는 웨이퍼 연마장치를 제공한다.
Description
본 발명은 사용된 슬러리를 오염물질의 유입이 없도록 회수하여 재사용할 수 있는 웨이퍼 연마장치에 관한 것이다.
일반적으로 DSP(Double Side polishing) 공정은 슬러리(slurry)를 연마제로 사용하여 정반 가압하에 패드(pad)와 웨이퍼의 마찰을 통하여 연마를 수행한다.
따라서, DSP 공정은 슬러리와 웨이퍼 표면의 화학적 작용을 이용하는 화학적 공정(Chemical process)과 정반 가압 하에 서 패드와 웨이퍼 간의 마찰을 이용하는 기계적 공정(Mechanical process)의 복합적인 작용(Mechano-Chemical Polishing)에 의해 이루어질 수 있다.
보통, DSP 공정을 수행하는 웨이퍼 연마장치는 슬러리를 상정반을 통하여 하정반으로 공급되며, 하정반 측의 선 기어(sun gear)와 인터널 기어(internal gear) 사이로 배출된다.
한국등록특허 제1402841호에는 상/하정반으로 공급되는 슬러리의 차이를 줄이기 위하여 슬러리가 배출되기 전에 고일 수 있도록 하정반에 형성된 홈이 개시되고 있다.
일본공개특허 제2008-055577호에는 상/하정반에 슬러리를 공급하기 위한 공급원과 연결 파이프와, 사용된 슬러리를 공급원으로 회수하기 위한 파이프가 개시되고 있다.
상기와 같은 종래 기술에 따르면, 슬러리를 회수하기 위한 회수통이 구비될 수 있지만, 연마패드를 세척하거나, 연마패드를 드레싱하는 경우에 오염 물질을 포함한 슬러리가 회수될 수 있다.
따라서, 종래 기술의 웨이퍼 연마장치는 오염물질을 포함하는 슬러리가 회수되기 때문에 회수된 슬러리의 순도가 떨어짐에 따라 재사용하기 어려워 생산 비용이 높아지고, 나아가 연마 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사용된 슬러리를 오염물질의 유입이 없도록 회수하여 재사용할 수 있는 웨이퍼 연마장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 회전 가능하게 설치된 하정반; 상기 하정반 상측에 승강 및 회전 가능하게 구비되고, 상기 하정반과 맞물려 서로 반대 방향으로 회전하는 상정반; 상기 상정반 측에서 연마패드로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 상기 하정반 하측에 구비되고, 상기 연마패드를 세척한 세척수를 회수하는 드레인; 및 상기 하정반 외주와 하측에 대해 소정 간격을 두고 감싸는 형태로 위치하고, 슬러리를 회수하는 홀이 구비된 슬러리 회수부;를 포함하는 웨이퍼 연마장치를 제공한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치는 하정반 외주와 하측에 드레인과 별도로 슬러리 회수부를 구비함으로써, 세척수 또는 오염물질은 드레인에 의해 회수되는 반면, 사용된 슬러리는 슬러리 회수부에 의해 회수하여 재사용하기 때문에 사용된 슬러리의 순도를 높일 수 있고, 생산 비용을 절감시킬 뿐 아니라 연마 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치가 개략적으로 도시된 도면.
도 2는 도 1에 적용된 슬러리 회수부의 유닛이 도시된 도면.
도 3은 도 1에 적용된 슬러리 회수부의 유닛들 설치구조가 도시된 도면.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 A 부분의 작동 상태가 도시된 측면도.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 A 부분의 작동 상태가 도시된 하면도.
도 2는 도 1에 적용된 슬러리 회수부의 유닛이 도시된 도면.
도 3은 도 1에 적용된 슬러리 회수부의 유닛들 설치구조가 도시된 도면.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 A 부분의 작동 상태가 도시된 측면도.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 A 부분의 작동 상태가 도시된 하면도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
본 발명의 웨이퍼 연마장치는 도 1에 도시된 바와 같이 하정반(110)과, 상정반(120)과, 선 기어(S)와, 인터널 기어(I)와, 슬러리 공급부(130)와, 드레인(140)과, 슬러리 회수부(150)로 구성된다.
상기 하정반(110)은 상면에 연마패드가 부착될 수 있으며, 하측 중심에 회전축(111)이 구비될 뿐 아니라 이를 회전시키는 회전모터(112)가 구비될 수 있다.
상기 상정반(120)은 하면에 연마패드가 부착될 수 있으며, 하측 중심에 회전축(121)이 구비될 뿐 아니라 이를 회전시키는 회전모터(122)가 역시 구비될 수 있다.
이때, 상기 상정반(120)과 하정반(110)이 맞물리도록 상기 상정반(120)은 상하 방향으로 승강 가능하도록 설치되고, 웨이퍼의 연마 공정 시에 상기 상정반(120)과 하정반(110)은 서로 반대 방향으로 회전될 수 있다.
또한, 하기에서 설명될 슬러리 공급부(130)에서 공급되는 슬러리를 분사시킬 수 있도록 상기 상정반(120)의 하면에 복수개의 분사홀(미도시)이 구비될 뿐 아니라 이와 연통되도록 내부에 유로(미도시)가 구비된다.
상기 선 기어(S)는 상기 하정반(110)의 내주단 측에 구비되고, 상기 인터널 기어(I)는 상기 하정반(110)의 외주단 측에 구비되며, 상기 선 기어(S)와 인터널 기어(I)는 각각 회전모터(M1,M2)에 의해 회전 가능하도록 설치될 수 있다.
이때, 상기 선 기어(S)와 인터널 기어(I)는 웨이퍼가 장착된 캐리어(미도시)의 기어치와 맞물리도록 설치된다.
상기 슬러리 공급부(130)는 상기 상정반(120)을 통하여 슬러리를 공급할 수 있도록 구비되는데, 상기 상정반(120)의 유로와 연결되는 슬러리 공급관(131)이 구비된다.
물론, 상기 슬러리 공급부(130)는 새로운 슬러리 이외에서 하기에서 설명될 슬러리 회수부(150)에 사용된 슬러리도 함께 공급할 수 있도록 구성된다.
상기 드레인(140)은 상기 하정반(110)의 외둘레와 하측을 감싸는 형태로 설치되는데, 사용된 세척수를 수집할 수 있도록 구성되며, 별도의 배수 장치(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 슬러리 회수부(150)는 사용된 슬러리를 모을 수 있도록 상기 드레인(140) 내측에서 상기 하정반(110)의 외둘레와 하측을 감싸는 형태로 구성되며, 상기 하정반(110)의 하측으로 감춰질 수 있도록 회전 가능하게 설치된다.
보다 상세하게, 상기 슬러리 회수부(150)는 상기 하정반(110)의 외둘레와 하측을 감싸는 형태의 유닛들(151)과, 상기 유닛들(151)의 내주단에 구비된 힌지축들(152)과, 상기 힌지축(152)을 중심으로 상기 유닛(151)을 회전 구동시키는 유닛 구동부(153)와, 상기 유닛들(151)에 모아진 슬러리를 상기 슬러리 공급부(130)로 회수할 수 있는 슬러리 회수관(154)으로 구성될 수 있다.
따라서, 세척 공정 또는 드레싱 공정이 진행되면, 상기 슬러리 회수부(150)가 상기 하정반(110)의 하측에 위치하고, 상기 하정반(110)을 따라 오염물질이 포함된 세척수가 흘러 내리더라도 상기 슬러리 회수부(150)로 유입되지 않고 바로 상기 드레인(140)으로 떨어지도록 한다.
반면, 연마 공정이 진행되면, 상기 슬러리 회수부(150)가 상기 하정반(110)의 외둘레와 하측을 감싸도록 위치하고, 상기 하정반(110)을 따라 사용된 슬러리가 흘러 내리더라도 상기 슬러리 회수부(150)를 통하여 상기 슬러리 공급부(150)로 공급되도록 한다.
도 2는 도 1에 적용된 슬러리 회수부의 유닛이 도시된 도면이고, 도 3은 도 1에 적용된 슬러리 회수부의 유닛들 설치구조가 도시된 도면이다.
상기 유닛(151)은 도 2에 도시된 바와 같이 측면(151a)과 하면(151b)을 가진 형태로써, 상기 하정반(110)에서 흘러내리는 슬러리를 효과적으로 모으기 위하여 상기 유닛의 측면(151a)과 하면(151b)이 경사진 형태로 구성된다.
이때, 상기 유닛의 측면(151a)은 수직면에 대해 상단이 외주 방향으로 경사지게 형성되고, 상기 유닛의 하면(151b)은 수평면에 대해 외주가 하향 경사지게 형성되며, 실시예에서 상기 유닛의 측면(151a)과 하면(151b)이 10~90°범위 내에서 경사지도록 구성될 수 있다.
물론, 상기 유닛의 하면(151b)에 슬러리가 회수될 수 있는 슬러리 회수홀(151h)이 상기에서 설명한 슬러리 회수관과 연결되고, 상기 슬러리 회수홀(151h)은 상기 유닛의 하면(151b) 외둘레에 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 유닛들(151)은 도 3에 도시된 바와 같이 원주 방향으로 일부 중첩되도록 배열됨에 따라 하정반(110 : 도 1에 도시)의 외둘레와 하면 일부를 감싸도록 설치될 수 있다.
이때, 상기 유닛들(151) 사이에 중첩된 부분으로 슬러리의 누설을 방지하기 위하여 상기 유닛들(151)의 중첩된 부분에 실링 패드(151c)가 구비되는데, 실시예에서 실링 패드(151c)는 실리콘 재질로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 A 부분의 작동 상태가 도시된 측면도이고, 도 5a 및 도 5b는 도 1의 A 부분의 작동 상태가 도시된 하면도이다.
상기 유닛 구동부(153)는 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 힌지축(152)을 기준으로 상기 유닛(151)을 회전하도록 구성되는데, 실시예에서 가이드(153a)와, 가이드 돌기(153b)와, 에어 실린더(153c)로 구성될 수 있지만, 다양하게 구성될 수 있다.
상기 가이드(153a)는 상기 유닛(151)의 하면 하측에 일체로 설치되는데, 하측에 선/후단(F,B)이 반경 방향으로 긴 가이드홈(153h)이 구비된다.
상기 가이드 돌기(153b)는 그 양단이 상기 가이드홈(153h) 내측에 걸림된 상태에서 상기 가이드홈(153h)을 따라 반경 방향으로 이동 가능하게 설치된다.
상기 에어 실린더(153c)는 공기가 주입됨에 따라 축이 연장될 수 있도록 구성되며, 그 축의 끝단에 상기 가이드 돌기(153b)의 중심과 연결되도록 설치된다.
상기와 같이 구성된 유닛 구동부(153)의 작동을 살펴보면, 다음과 같다.
세척 공정 또는 드레싱 공정이 진행되는 경우에 도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 에어 실린더(153c)에 공기가 주입되지 않으면, 상기 에어 실린더(153c)의 축이 짧아짐에 따라 상기 가이드 돌기(153b)가 상기 가이드홈(153h)을 따라 이동하면서 상기 가이드(153a)의 선단(F)을 내주 방향으로 끌어당기게 되고, 상기 유닛들(151)이 상기 힌지축들(152)을 중심으로 하향 회전시킨다.
따라서, 상기 유닛들(151)은 상기 하정반(110 : 도 1에 도시)의 하측으로 완전히 감춰지도록 위치하고, 세척수 또는 오염물질이 상기 하정반(110 : 도 1에 도시)으로부터 흘러내리더라도 상기 유닛들(151)로 유입되는 것을 방지하여 오염 물질이 슬러리와 함께 회수되는 것을 방지할 수 있다.
연마 공정이 진행되는 경우에 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 에어 실린더(153c)에 공기가 주입되면, 상기 에어 실린더(153c)의 축이 길어짐에 따라 상기 가이드 돌기(153b)가 상기 가이드홈(153h)을 따라 이동하면서 상기 가이드(151)의 선단(F)을 외주 방향으로 밀어주게 되고, 상기 유닛들(151)이 상기 힌지축들(152)을 중심으로 상향 회전시킨다.
따라서, 상기 유닛들(151)은 상기 하정반(110 : 도 1에 도시)의 외둘레와 하측 일부를 감싸도록 위치하고, 사용된 슬러리가 상기 하정반(110 : 도 1에 도시)으로투 흘러내림에 따라 상기 유닛들(151)로 유입된 다음, 상기 슬러리 회수관(154 : 도 1에 도시)을 통하여 상기 슬러리 회수부(130 : 도 1에 도시)로 회수되어 재사용될 수 있다.
110 : 하정반 120 : 상정반
130 : 슬러리 공급부 140 : 드레인
150 : 슬러리 회수부 151 : 유닛
152 : 힌지축 153 : 유닛 구동부
154 : 슬러리 회수관
130 : 슬러리 공급부 140 : 드레인
150 : 슬러리 회수부 151 : 유닛
152 : 힌지축 153 : 유닛 구동부
154 : 슬러리 회수관
Claims (8)
- 회전 가능하게 설치된 하정반;
상기 하정반 상측에 승강 및 회전 가능하게 구비되고, 상기 하정반과 맞물려 서로 반대 방향으로 회전하는 상정반;
상기 상정반 측에서 연마패드로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부;
상기 하정반 하측에 구비되고, 상기 연마패드를 세척한 세척수를 회수하는 드레인; 및
상기 하정반 외주와 하측에 대해 소정 간격을 두고 감싸는 형태로 위치하고, 슬러리를 회수하는 홀이 구비된 슬러리 회수부;를 포함하고,
상기 슬러리 회수부는,
측면과 하면으로 이루어지고 원주 방향으로 일부 겹쳐지도록 설치된 복수개의 유닛과,
상기 유닛들의 하면 내주단에 각각 힌지 연결하는 복수개의 힌지축과,
상기 힌지축들을 기준으로 상기 유닛들을 하향 회전하도록 구동하는 유닛 구동부를 포함하는 웨이퍼 연마장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 슬러리 회수부는,
상기 유닛들의 하면에 각각 구비된 홀들을 상기 슬러리 공급부와 연통시키는 슬러리 회수관을 더 포함하는 웨이퍼 연마장치. - 제1항에 있어서,
상기 유닛들의 측면은 수직면보다 상단이 외주 방향으로 경사지지고,
상기 유닛들의 하면은 수평면보다 외주가 하향 경사지도록 구성되는 웨이퍼 연마장치. - 제1항에 있어서,
상기 유닛들의 측면과 하면을 10°~ 90°범위 내에서 경사지도록 구성되는 웨이퍼 연마장치. - 제1항에 있어서,
상기 유닛들은 서로 겹쳐지는 부분을 밀착시키기 위하여 실링 패드를 구비하는 웨이퍼 연마장치. - 제1항에 있어서,
상기 유닛 구동부는 상기 연마패드를 세척하기 위하여 세척수를 공급하기 직전 상기 유닛들로 세척수의 공급을 차단하기 위하여 상기 유닛들을 상기 하정반 하측으로 위치하도록 회전시키는 웨이퍼 연마장치. - 제1항에 있어서,
상기 유닛 구동부는,
상기 유닛들의 하면에 반경 방향으로 길게 구비된 가이드 홈과,
상기 가이드홈을 따라 이동 가능한 가이드 돌기와,
상기 가이드 돌기를 반경 방향으로 왕복 구동시키는 에어 실린더로 구성되는 웨이퍼 연마장치.
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