KR101625434B1 - 웨이퍼 연마장치 및 웨이퍼 평탄도 조절 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예는 웨이퍼 연마장치에 관한 것으로서, 웨이퍼가 안착되는 헤드 몸체; 상기 헤드 몸체와 마주보고 배치되어 상기 웨이퍼의 일면과 밀착되는 연마 패드가 구비된 정반; 상기 헤드 몸체에 삽입되는 가압부재; 및 상기 가압부재와 연결되고, 상기 정반을 향하여 상기 웨이퍼를 가압하는 가압유닛을 포함하는 웨이퍼 연마장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 연마장치 및 웨이퍼 평탄도 조절 방법{Apparatus for Polishing Wafer and Method of Calibrating Flatness of Wafer}
실시예는 웨이퍼 연마장치 및 웨이퍼 평탄도 조절 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 연마하는 공정에서 웨이퍼를 가압해 주는 가압 플레이트와 헤드링을 구비하여 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 연마장치 및 웨이퍼 평탄도 조절 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼 제조공정에서는 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위하여 경면 연마공정을 수행하고 있는데, 이러한 평탄화 기술 중 가장 중요한 기술은 화학적/기계적 연마(CMP : Chemical Mechanical Polishing)이다. 화학적/기계적 연마는 화학적 연마제인 슬러리(slurry)를 연마 패드 등의 연마면 상에 공급하면서 반도체 웨이퍼를 연마면에 접촉시켜 연마를 행하는 것이다.
이러한 연마 장치는, 연마 패드로 이루어지는 연마면을 가지는 연마테이블과, 웨이퍼를 가압하기 위한 가압 헤드를 구비하고 있다. 이와 같은 연마 장치를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 경우에는 가압 헤드에 의하여 웨이퍼를 가압하면서 웨이퍼를 연마테이블의 연마 패드와 접촉되도록 소정의 압력으로 가압한다. 이때, 연마테이블과 가압 헤드를 상대 운동시킴으로써 웨이퍼가 연마면에 접촉하여 웨이퍼의 표면이 평탄화되어 경면으로 연마된다.
그리고, 웨이퍼의 연마 공정 중에 가압 헤드가 웨이퍼를 가압해 주는 압력에 의해 웨이퍼의 평탄도가 좌우된다.
도 1은 종래의 웨이퍼 연마 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 한국등록특허 제10-1151544호에 개시되어 있는 웨이퍼 연마장치는 여러장의 웨이퍼를 상부에서 가압하면서 회전시켜서, 웨이퍼들의 경면이 그 하측의 연마패드에 밀착되게 하여 연마하는 웨이퍼의 배치연마장치에 있어서, 하면에 웨이퍼(W)들이 왁스(12)에 의해 부착되는 세라믹플레이트(13)와, 세라믹플레이트(13)의 상부에 설치되며, 웨이퍼(W)가 부착된 세라믹플레이트(13)와 일체가 되어 회전함과 동시에 웨이퍼(W)가 연마패드(15)에 밀착되게 가압하는 헤드플레이트(11)를 포함하는 헤드유닛(1)과, 세라믹플레이트(13)와 헤드플레이트(11) 사이에 설치되어 세라믹플레이트(13)의 하면에 부착되는 헤드플레이트패드(14)를 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같은 구성에 의해 종래의 웨이퍼 연마장치는 헤드유닛에 의해 웨이퍼에 미치는 압력을 균일하게 하여 웨이퍼 경면의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 웨이퍼의 연마 공정 중에 형상이나 크기가 다른 웨이퍼를 연마시킬 경우 웨이퍼의 중앙부와 가장자리부의 평탄도를 향상시킬 수 있도록 가압해 줄 수 없는 문제점이 있다.
실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 가압 플레이트와 헤드링을 구비하여 다양한 형상과 크기의 웨이퍼를 연마할 수 있는 웨이퍼 연마장치 및 웨이퍼 평탄도 조절 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실시예는 웨이퍼가 안착되는 헤드 몸체; 상기 헤드 몸체와 마주보고 배치되어 상기 웨이퍼의 일면과 밀착되는 연마 패드가 구비된 정반; 상기 헤드 몸체에 삽입되는 가압부재; 및 상기 가압부재와 연결되고, 상기 정반을 향하여 상기 웨이퍼를 가압하는 가압유닛을 포함하는 웨이퍼 연마장치를 제공한다.
실시예에서, 상기 가압부재는 300㎏ 내지 400㎏의 무게는 갖는 강철(steel)로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 가압유닛은, 상기 가압부재를 관통하는 압력조절부; 상기 압력조절부의 하단부에 연결되어 상기 웨이퍼의 중앙부를 가압하는 가압 플레이트; 상기 가압부재의 하단 가장자리에 연결되어 상기 웨이퍼의 가장자리부를 가압하는 헤드링; 및 상기 압력조절부를 구동하는 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력조절부는 공압 실린더일 수 있다.
그리고, 상기 가압 플레이트의 하단면이 상기 헤드링의 하단면과 동일선상에 위치하도록 상기 가압부재와 상기 가압 플레이트의 간격을 유지하는 간격유지부재가 더 포함될 수 있다.
아울러, 상기 간격유지부재는, 상기 가압부재의 하부에 배치되는 이음판; 및 상기 이음판의 하면에 형성되는 플랜지를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 가압 플레이트의 외경은 상기 헤드링의 내경보다 작을 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실시예에서는 헤드 몸체에 가압 플레이트와 헤드링을 장착시키는 단계; 상기 헤드 몸체에 웨이퍼를 안착시키는 단계; 상기 웨이퍼에 압력을 가하여 연마패드가 구비된 정반에 상기 웨이퍼를 밀착시키는 단계; 상기 웨이퍼를 연마하는 단계; 및 상기 웨이퍼를 가압하는 단계를 포함하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 평탄도 조절 방법을 제공한다.
실시예에서, 상기 헤드 몸체에 가압 플레이트와 헤드링을 장착시키는 단계는 상기 웨이퍼의 직경에 따라 상기 가압 플레이트와 헤드링의 단면적 비율이 다른 상기 가압 플레이트와 헤드링이 장착될 수 있다.
그리고, 상기 헤드 몸체에 웨이퍼를 안착시키는 단계는 상기 웨이퍼는 상기 가압 플레이트와 헤드링의 하면에 구비되는 헤드 플레이트에 안착될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼에 압력을 가하여 연마패드가 구비된 정반에 상기 웨이퍼를 밀착시키는 단계는 상기 헤드 몸체에 삽입되며, 300㎏ 내지 400㎏의 무게는 갖는 강철(steel)로 구비되는 가압부재가 상기 웨이퍼를 가압할 수 있다.
아울러, 상기 웨이퍼를 가압하는 단계는 상기 가압부재를 관통하는 압력조절부의 하단부에 연결되는 가압 플레이트가 상기 웨이퍼의 중앙부를 가압하고, 상기 가압부재의 하단 가장자리에 연결되는 헤드링이 상기 웨이퍼의 가장자리부를 가압할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼를 가압하는 단계는 상기 압력조절부가 공압 실린더로 구비되고, 상기 웨이퍼에 가해지는 상기 실린더의 압력은 20㎏f/㎠ 내지 400㎏f/㎠일 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예에 의하면, 가압 플레이트와 헤드링이 웨이퍼의 중앙부과 가장자리를 각각 가압해 줄 수 있으므로 형상과 크기가 다른 웨이퍼의 평탄도를 향상시키면서 웨이퍼를 연마할 수 있다.
가압 플레이트와 헤드링을 교체하여 다양한 형상과 크기의 웨이퍼를 연마할 수 있으므로 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 연마장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 연마장치를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 실시예에 따른 가압 플레이트를 나타내는 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 A-A'를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 실시예에 따른 헤드링을 나타내는 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 B-B'를 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 연결부와 결합부를 도시한 단면도이다.
도 6은 실시예에 따른 웨이퍼 평탄도 조절 방법을 도시한 순서도이다.
도 7a와 도7b는 실시예에 따른 압력조절부의 압력과 가압 플레이트의 압력을 나타내는 그래프와 표이다.
도 8은 실시예에 따른 가압 플레이트에 가해지는 압력에 따른 웨이퍼의 평탄도를 나타내는 그래프이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 연마장치를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 웨이퍼 연마장치(10)는 웨이퍼가 안착되는 헤드 몸체(100), 헤드 몸체(100)와 마주보고 배치되는 정반(200), 헤드 몸체(100)에 삽입되는 가압부재(120), 가압부재(120)와 연결되는 가압유닛(160)을 포함하여 이루어진다.
실시예에서, 헤드 몸체(100)는 원통형상으로 구비되고, 세라믹 또는 스테인레스 스틸 등으로 이루어질 수 있다. 그리고, 헤드 몸체(100)는 실시예에 따른 웨이퍼 연마장치에 회전 및 승강이 가능하도록 설치될 수 있다.
또한, 헤드 몸체(100)의 하단부에는 웨이퍼(W)가 안착되며, 헤드 몸체(100)에는 안착된 웨이퍼(W)를 가압해 줄 수 있는 가압부재(120)와 가압유닛(160)이 구비된다.
그리고, 실시예에 따른 웨이퍼 연마장치(10)에는 웨이퍼(W)가 안착되는 헤드 플레이트(180)가 더 포함될 수 있는데, 가압유닛(160)의 하단부에 대응되도록 구비될 수 있고, 헤드 플레이트(180)에는 다수 개의 웨이퍼(W)가 왁스(182)에 의해 부착될 수 있다.
아울러, 정반(200)이 헤드 몸체(100)와 마주보고 배치되는데, 정반(200)의 상단면에는 연마 패드(220)가 구비된다. 그리고, 헤드 몸체(100)에 안착된 웨이퍼(W)의 일면이 연마 패드(220)에 밀착될 수 있으며, 정반(200)이 회전하면서 웨이퍼(W)의 일면을 연마하게 된다.
또한, 가압부재(120)는 헤드 몸체(100)에 삽입되는데, 헤드 몸체(100)에 안착되는 복수 개의 웨이퍼를 동시에 가압해 줄 수 있도록 가압부재(120)의 단면적이 형성될 수 있다. 그리고, 가압부재(120)는 웨이퍼(W)의 전면을 균일한 압력으로 가압해 줄 수 있다.
실시예에서, 가압부재(120)는 탄소를 약 0.04~1.7% 함유하는 강철(steel)로 구비될 수 있으나, 강도가 큰 재질이면 이에 한정하지 않는다.
또한, 가압부재(120)는 다수 개의 판형으로 적층되어 구비될 수 있으며 웨이퍼를 가압하는데 필요한 무게에 따라 갯수를 다르게 하여 구비할 수 있다. 그리고, 웨이퍼의 크기나 두께에 따라 가압해 주는 정도가 달라질 수 있는데, 실시예에서 가압부재(120)는 300㎏ 내지 400㎏의 무게를 갖도록 구비될 수 있다.
한편, 가압유닛(160)은 가압부재(120)의 하부와 연결되고, 정반(200)을 향하여 웨이퍼(W)를 가압해 줄 수 있다. 그리고, 가압유닛(160)은 압력조절부(162), 가압 플레이트(164), 헤드링(166), 구동부(도시되지 않음)를 포함하여 이루어진다.
에칭(Etching) 공정에서 단면 연삭(Single Side Surface Grinder) 가공을 거친 웨이퍼는 일반적으로 오목한 형태를 가지게 되는데, 웨이퍼의 전면에 동일한 압력을 가하여 연마 공정을 실시하면 웨이퍼의 평탄도가 낮아질 수 있다.
따라서, 실시예에서와 같이, 연마 공정 중에 웨이퍼(W)를 가압해 주는 가압유닛(160)에 가압 플레이트(164)와 헤드링(166)을 따로 구비하여 웨이퍼(W)의 중앙부와 가장자리부를 각각 다른 압력으로 가압하여 평탄도를 높일 수 있다.
여기서, 헤드링(166)의 내면으로부터 가압 플레이트(164)의 외곽이 이격되어 배치될 수 있도록 가압 플레이트(164)의 외경은 헤드링(166)의 내경보다 작게 구비될 수 있다. 그러나, 가압 플레이트(164)의 외경이 헤드링(166)의 내경에 비해 너무 작으면 웨이퍼를 고르게 가압해 줄 수 없기 때문에 가압 플레이트(164)의 외경은 헤드링(166)의 내측 공간에서 가압 플레이트(164)가 수직으로 이동될 수 있으면서 웨이퍼(W)를 고르게 가압해 주도록 구비될 수 있다.
그리고, 실시예에서 가압 플레이트(164)와 헤드링(166)의 단면적 비율은 헤드 몸체(100)에 안착되는 웨이퍼의 직경에 따라 다르게 구비될 수 있다. 다시 말해서, 웨이퍼의 직경에 따라 헤드링(166)이 웨이퍼의 가장자리부를 가압해 주는 영역이 달라지기 때문에 웨이퍼의 직경이 커질수록 가압 플레이트(164)의 직경은 크고, 헤드링(166)의 폭은 작게 구비될 수 있다. 실시예에서, 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위해 웨이퍼의 직경에 따라 가압 플레이트(164)의 직경이 455㎜일 때, 헤드링(166)의 폭은 58㎜로 구비될 수 있고, 플레이트(164)의 직경이 460㎜일 때, 헤드링(166)의 폭은 53㎜로 구비될 수 있으며, 플레이트(164)의 직경이 465㎜일 때, 헤드링(166)의 폭은 48㎜로 구비될 수 있다.
실시예에서, 압력조절부(162)는 가압부재(120)의 중앙부를 관통하여 구비될 수 있으며, 가압 플레이트(164)는 압력조절부(162)의 하단부에 연결될 수 있다. 그리고, 압력조절부(162)는 공압 실린더로 구비되어 가압 플레이트(164)를 가압해 줌으로써, 웨이퍼(W)의 중앙부를 가압하면서 연마할 수 있게 된다.
또한, 헤드링(166)은 가압부재(120)의 하단 가장자리에 연결되어 웨이퍼(W)의 가장자리부를 가압하여 연마해 줄 수 있다.
여기서, 가압 플레이트(164)와 헤드링(166)은 철(Fe), 크롬(Cr), 탄소(C), 니켈(Ni), 규소(Si), 망간(Mn), 모리브덴(Mo)을 포함할 수 있으나, 강도가 크고 내식성이 좋은 재질이면 이에 한정하지 않는다.
한편, 압력조절부(162)를 실린더 구동하는 구동부(도시되지 않음)가 구비될 수 있다.
그리고, 가압 플레이트(164)와 헤드링(166)이 각각 가압부재(120)에 연결되는데, 가압 플레이트(164)와 헤드링(166)이 각각 가압부재(120)에 연결되었을 때 가압 플레이트(164)의 하단면이 헤드링(166)의 하단면과 동일선상에 위치하도록 가압부재(120)와 가압 플레이트(164)의 간격을 유지하는 간격유지부재(140)가 더 포함될 수 있다.
여기서, 간격유지부재(140)는 가압부재의 하부에 배치되는 이음판(142)과 이음판(142)의 하면에 형성되는 플랜지(144)를 포함한다. 또한, 이음판(142)은 가압부재(120)의 하면에 대해 수평으로 구비되며, 플랜지(144)는 이음판(142)의 중앙부에 링형태로 구비될 수 있다.
이와 같이, 간격유지부재(140)에 의해 가압부재(120)와 가압 플레이트(164) 간에 일정 간격을 유지하며 플랜지(144)가 가압 플레이트(164)와 연결되는데, 플랜지(144)와 가압 플레이트(164)에는 후술할 연결부가 구비될 수 있다.
도 3a는 실시예에 따른 가압 플레이트를 나타내는 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A'를 나타내는 단면도이며, 도 4a는 실시예에 따른 헤드링을 나타내는 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 B-B'를 나타내는 단면도이며, 도 5는 실시예에 따른 연결부와 결합부를 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 5를 참조하면, 연결부(150)는 가압 플레이트(164)에 구비되는 제1 관통홀(164a), 플랜지(144)에 구비되고 제1 관통홀(164a)과 대응되는 제1 삽입홀(144a), 제1 관통홀(164a)을 지나 제1 삽입홀(144a)에 체결되는 제1 볼트(150a)를 포함할 수 있다.
그리고, 제1 관통홀(164a)은 플랜지(144)의 하단면과 대응되는 원형의 배열로 가압 플레이트(164)의 중앙부에 다수 개가 구비될 수 있다. 또한, 제1 삽입홀(144a)이 제1 관통홀(164a)과 대응되어 구비되는데, 제1 삽입홀(144a)은 플랜지(144)의 하단면에 구비되고 나사선이 형성될 수 있다. 여기서, 제1 관통홀(164a)과 제1 삽입홀(144a)의 직경은 동일하게 형성될 수 있다.
아울러, 제1 관통홀(164a)과 제1 삽입홀(144a)의 직경과 대응되는 제1 볼트가 제1 관통홀(164a)을 지나 제1 삽입홀(144a)에 체결될 수 있다.
한편, 가압부재(120)의 가장자리에 헤드링(166)이 결합되는 결합부(170)가 구비될 수 있다.
결합부(170)는 가압부재(120)에 구비되는 제1 단차(120a), 헤드링(166)에 구비되는 제2 단차(166a), 헤드링(166)에 구비되는 제2 관통홀(166b), 제2 관통홀(166b)과 대응되는 제2 삽입홀(120b), 제2 관통홀(166b)을 지나 제2 삽입홀(120b)에 체결되는 제2 볼트(170a)를 포함할 수 있다.
그리고, 제1 단차(120a)는 가압부재(120)의 하단 가장자리에 구비되고, 제2 단차(166a)는 제1 단차(120a)와 대응되도록 헤드링(166)의 상단에 구비될 수 있다. 여기서, 제1 단차(120a)와 제2 단차(166a)는 각각 단면의 형상이 '「'와 '」'의 형태로 구비되어 결합될 수 있다.
또한, 제2 관통홀(166b)은 헤드링(166)의 가장자리부에 복수 개가 구비될 수 있다.
그리고, 제2 삽입홀은 헤드링(166)의 가장자리부와 대응되는 원형의 배열로 가압부재(120)의 제1 단차(120a)에 다수 개가 구비될 수 있으며, 나사선이 형성될 수 있다. 여기서, 제2 관통홀(166b)과 제2 삽입홀(120b)의 직경은 동일하게 형성될 수 있다.
아울러, 제2 관통홀(166b)과 제2 삽입홀(120b)의 직경과 대응되는 제2 볼트(170a)가 제2 관통홀(166b)을 지나 제2 삽입홀(120b)에 체결될 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 웨이퍼 평탄도 조절 방법을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 평탄도 조절 방법(100)은 헤드 몸체에 가압 플레이트와 헤드링을 장착시키는 단계(10), 헤드 몸체에 웨이퍼를 안착시키는 단계(20), 웨이퍼에 압력을 가하여 연마패드가 구비된 정반에 웨이퍼를 밀착시키는 단계(30), 웨이퍼를 연마하는 단계(40), 웨이퍼를 가압하는 단계(62, 64)를 포함한다.
실시예에서, 헤드 몸체에 가압 플레이트와 헤드링을 장착시키는 단계(10)에서 웨이퍼의 직경에 따라 가압 플레이트와 헤드링의 단면적 비율이 다르게 가압 플레이트와 헤드링이 장착될 수 있다. 다시 말해서, 헤드 몸체에 가압 플레이트와 헤드링을 장착시키는 단계(10)는 웨이퍼의 직경에 따라 헤드링이 웨이퍼의 가장자리부를 가압해 주는 영역이 달라지기 때문에 웨이퍼의 직경이 커질수록 직경이 큰 가압 플레이트와 폭이 작은 헤드링이 장착될 수 있다. 실시예에서는 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위해 웨이퍼의 직경에 따라 가압 플레이트의 직경이 455㎜일 때, 헤드링의 폭은 58㎜로 구비될 수 있고, 플레이트의 직경이 460㎜일 때, 헤드링의 폭은 53㎜로 구비될 수 있으며, 플레이트의 직경이 465㎜일 때, 헤드링의 폭은 48㎜로 구비될 수 있다.
그리고, 헤드 몸체에 웨이퍼를 안착시키는 단계(20)에서 웨이퍼는 가압 플레이트와 헤드링의 하면에 구비되는 헤드 플레이트에 안착될 수 있으며, 헤드 플레이트는 후술할 가압유닛의 하단부에 대응되도록 구비될 수 있고, 헤드 플레이트에는 다수 개의 웨이퍼가 왁스(182)에 의해 부착될 수 있다.
헤드 몸체에 웨이퍼를 안착시킨 후, 웨이퍼에 압력을 가하여 연마패드가 구비된 정반에 웨이퍼를 밀착시키는 단계(30)에서는 가압부재과 가압유닛으로부터 가해지는 압력으로 웨이퍼가 정반의 연마패드에 밀착될 수 있다. 여기서, 가압부재는 헤드 몸체에 삽입되며, 300㎏ 내지 400㎏의 무게는 갖는 강철(steel)로 구비될 수 있고, 가압유닛은 가압부재와 연결되어 가압 플레이트와 헤드링으로 구비될 수 있다.
웨이퍼를 연마하는 단계(40)에서는 헤드 몸체와 정반이 각각 회전하고, 정반의 연마 패드와 밀착된 웨이퍼는 상대 운동에 의한 마찰력과 연마입자와 각종 첨가물을 혼합한 슬러리(Slurry)에 의하여 기계적·화학적 연마가 이루어진다.
이때, 웨이퍼를 연마하는 단계(40)에는 웨이퍼의 중앙부와 가장자리부의 리무버(removal) 양에 따라 감지하는 단계(50)가 더 포함될 수 있다.
에칭(Etching) 공정에서 단면 연삭(Single Side Surface Grinder) 가공을 거친 웨이퍼가 일반적으로 오목한 형태를 가지므로, 연마 공정 중에 가압 플레이트와 헤드링이 웨이퍼의 중앙부와 가장자리부를 각각 다른 압력으로 가압하여 평탄도가 조절 가능하며 평탄도를 높일 수 있게 해준다.
따라서, 웨이퍼를 가압하는 단계(62, 64)는 가압부재를 관통하는 압력조절부의 하단부에 연결되는 가압 플레이트가 웨이퍼의 중앙부를 가압하고, 가압부재의 하단 가장자리에 연결되는 헤드링이 웨이퍼의 가장자리부를 가압하여 가압 플레이트와 헤드링이 각각 다른 압력으로 웨이퍼의 중앙부와 가장자리부를 가압할 수 있게 된다.
도 7a와 도7b는 실시예에 따른 압력조절부의 압력과 가압 플레이트의 압력을 나타내는 그래프와 표이다.
도 7a와 도7b를 참조하면, 웨이퍼를 가압하는 단계(62, 64)에서 압력조절부는 공압 실린더로 구비되고, 웨이퍼에 가해지는 실린더의 압력은 20㎏f/㎠ 내지 400㎏f/㎠일 수 있다. 그리고, 실린더의 압력은 웨이퍼의 두께, 웨이퍼의 리무버(removal) 양 등을 고려하게 결정될 수 있고, 이에 따라 웨이퍼의 평탄도도 향상될 수 있다. 다시 말해서, 웨이퍼를 가압하는 단계(62, 64)는 웨이퍼 중앙부의 리무버 양이 웨이퍼 가장자리의 리무버 양보다 많은 경우, 압력조절부의 압력을 낮춰줄 수 있고, 웨이퍼 가장자리의 리무버 양이 웨이퍼 중앙부의 리무버 양보다 많은 경우, 압력조절부의 압력을 높혀줄 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 가압 플레이트에 가해지는 압력에 따른 웨이퍼의 평탄도를 나타내는 그래프이다.
도 8을 참조하면, A는 가압 플레이트에 가해지는 압력의 크기이고, B는 웨이퍼 전면의 두께 변화량을 나타낸 것이다. 그리고, 가압 플레이트에 가해지는 압력이 낮거나 높으면 웨이퍼 일측의 리무버 양이 상대적으로 많아 웨이퍼의 평탄도가 크게 떨어지는 반면, 가압 플레이트에 가해지는 압력이 실시예에서 400㎏f/㎠인 경우 웨이퍼 전면의 두께 변화량이 최소값이 되고 평탄도가 향상되는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 웨이퍼를 영역별로 가압해 주도록 가압 플레이트와 헤드링을 각각 구비하여 가압 플레이트에 가해주는 압력을 웨이퍼의 형태와 크기에 따라 다르게 가압해 줌으로써 웨이퍼의 평탄도를 크게 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 가압 플레이트와 헤드링을 교체하여 다양한 형상과 크기의 웨이퍼를 연마할 수 있으므로 생산성을 높일 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.
1 : 헤드유닛 10 : 웨이퍼 연마장치
11 : 헤드플레이트 12 : 왁스
13 : 세라믹플레이트 14 : 헤드플레이트패드
100 : 헤드 몸체 120 : 가압부재
120a : 제1 단차 120b : 제2 삽입홀
140 : 간격유지부재 142 : 이음판
144 : 플랜지 144a : 제1 삽입홀
150 : 연결부 150a : 제1 볼트
160 : 가압유닛 162 : 압력조절부
164 : 가압 플레이트 164a : 제1 관통홀
166 : 헤드링 166a : 제2 단차
166b : 제2 관통홀 170 : 결합부
170a : 제2 볼트 180 : 헤드 플레이트
182 : 왁스 200 : 정반
220 : 연마패드 W : 웨이퍼

Claims (13)

  1. 웨이퍼가 안착되는 헤드 몸체;
    상기 헤드 몸체와 마주보고 배치되어 상기 웨이퍼의 일면과 밀착되는 연마 패드가 구비된 정반;
    상기 헤드 몸체에 삽입되는 가압부재; 및
    상기 가압부재와 연결되고, 상기 정반을 향하여 상기 웨이퍼를 가압하는 가압유닛을 포함하고,
    상기 가압유닛은,
    상기 가압부재를 관통하는 압력조절부;
    상기 압력조절부의 하단부에 연결되어 상기 웨이퍼의 중앙부를 가압하는 가압 플레이트;
    상기 가압부재의 하단 가장자리에 연결되어 상기 웨이퍼의 가장자리부를 가압하는 헤드링; 및
    상기 압력조절부를 구동하는 구동부를 포함하며,
    상기 가압 플레이트의 하단면이 상기 헤드링의 하단면과 동일선상에 위치하도록 상기 가압부재와 상기 가압 플레이트의 간격을 유지하는 간격유지부재가 더 포함되는 웨이퍼 연마장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가압부재는 300㎏ 내지 400㎏의 무게는 갖는 강철(steel)로 구비되는 웨이퍼 연마장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 압력조절부는 공압 실린더인 웨이퍼 연마장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 간격유지부재는,
    상기 가압부재의 하부에 배치되는 이음판; 및
    상기 이음판의 하면에 형성되는 플랜지를 포함하는 웨이퍼 연마장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 가압 플레이트의 외경은 상기 헤드링의 내경보다 작은 웨이퍼 연마장치.
  8. 헤드 몸체에 가압 플레이트와 헤드링을 장착시키는 단계;
    상기 헤드 몸체에 웨이퍼를 안착시키는 단계;
    상기 웨이퍼에 압력을 가하여 연마패드가 구비된 정반에 상기 웨이퍼를 밀착시키는 단계;
    상기 웨이퍼를 연마하는 단계; 및
    상기 웨이퍼를 가압하는 단계를 포함하고,
    상기 헤드 몸체에 가압 플레이트와 헤드링을 장착시키는 단계는
    상기 웨이퍼의 직경에 따라 상기 가압 플레이트와 헤드링의 단면적 비율이 다른 상기 가압 플레이트와 헤드링이 장착되는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 평탄도 조절 방법.
  9. 삭제
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 헤드 몸체에 웨이퍼를 안착시키는 단계는
    상기 웨이퍼는 상기 가압 플레이트와 헤드링의 하면에 구비되는 헤드 플레이트에 안착되는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 평탄도 조절 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 압력을 가하여 연마패드가 구비된 정반에 상기 웨이퍼를 밀착시키는 단계는
    상기 헤드 몸체에 삽입되며, 300㎏ 내지 400㎏의 무게는 갖는 강철(steel)로 구비되는 가압부재가 상기 웨이퍼를 가압하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 평탄도 조절 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 가압하는 단계는
    상기 가압부재를 관통하는 압력조절부의 하단부에 연결되는 가압 플레이트가 상기 웨이퍼의 중앙부를 가압하고, 상기 가압부재의 하단 가장자리에 연결되는 헤드링이 상기 웨이퍼의 가장자리부를 가압하는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 평탄도 조절 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 가압하는 단계는
    상기 압력조절부가 공압 실린더로 구비되고, 상기 웨이퍼에 가해지는 상기 실린더의 압력은 20㎏f/㎠ 내지 400㎏f/㎠인 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼 평탄도 조절 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001047354A (ja) * 1999-08-06 2001-02-20 Fujikoshi Mach Corp ウェーハの研磨装置
JP2011201015A (ja) * 1995-10-09 2011-10-13 Ebara Corp ポリッシング装置及び方法

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