KR102037749B1 - 웨이퍼 랩핑 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 연마하는 상정반과 하정반; 상기 상정반을 승하강시키는 실린더; 상기 실린더 하부에 고정되는 고정단과, 상기 고정단에 회전 가능하게 결합되는 회전단을 갖는 슬립링; 상기 슬립링을 덮는 슬립링 커버; 상기 슬립링의 회전단과 전기적으로 연결되는 전극를 가지며, 상기 상정반에 장착되는 두께 측정 유닛; 및 상기 슬립링 커버 내측과 상기 두께 측정 유닛의 전극 중 적어도 어느 하나로 에어를 공급하는 에어 공급부를 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 랩핑 장치{Wafer Lapping Apparatus}
본 발명은 웨이퍼 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 평탄도를 개선하는 웨이퍼 랩핑 장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼의 제조 공정은, 단결정 잉곳(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장(Growing) 공정과, 단결정 잉곳을 슬라이싱(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 슬라이싱(Slicing) 공정과, 슬라이싱 공정에 의해 얻어진 웨이퍼의 깨짐, 일그러짐을 방지하기 위해 그 외주부를 가공하는 외주 그라인딩(Edge Grinding) 공정과, 웨이퍼에 잔존하는 기계적 가공에 의한 손상(Damage)을 제거하여 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위한 랩핑(Lapping) 공정과, 웨이퍼를 경면화하는 연마(Polishing) 공정과, 연마된 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정(Cleaning) 공정으로 이루어진다.
여기서 랩핑 공정은 웨이퍼 랩핑 장치를 통해 이루어진다. 웨이퍼 랩핑 장치는 화학적 연마제인 슬러리(Slurry)를 연마면 상에 공급하면서 웨이퍼를 연마면에 접촉시킨 후 기계적인 마찰을 수행한다.
보다 상세하게 웨이퍼의 랩핑 장치는 상정반과 하정반 사이에 웨이퍼 캐리어를 배치하고, 웨이퍼 캐리어 상에 웨이퍼를 장착시킬 수 있다. 웨이퍼가 장착된 후에는 연마용 입자와 분산제, 희석제 등이 혼합된 슬러리(Slurry)를 지속적으로 공급하면서 상정반 또는 하정반을 회전시키고, 슬러리에 포함된 연마용 입자에 의해 웨이퍼의 표면은 평탄하게 연마된다.
이때, 웨이퍼를 실질적으로 연마하는 슬러리의 적절한 공급은 웨이퍼의 평탄도에 중대한 영향을 미치게 된다. 이에, 상정반과 하정반의 표면에는 슬러리의 원활한 공급 및 배출을 위한 격자형의 홈(groove)이 형성되어 있으며, 이 홈을 통하여 슬러리가 웨이퍼의 표면에 공급된후 배출될 수 있다.
한편, 웨이퍼 랩핑 장치에는 연마되는 웨이퍼의 두께를 제어할 수 있도록 ALC(Auto Lapped Control)라고 불리우는 두께 측정 유닛이 상정반에 설치된다. 두께 측정 유닛은 캐리어에 부착된 쿼츠 디스크(Quart Disk)의 두께를 실시간으로 측정하여 웨이퍼의 연마 두께를 추정함으로써 연마 시간을 조절하여 웨이퍼의 연마 두께를 제어하는 방식으로 동작된다.
두께 측정 유닛의 상부에는 상정반을 승하강 시키기 위한 실린더가 수직으로 길게 배치되며, 실린더 내부 공간에는 웨이퍼 랩핑 장치를 제어하기 위한 각종 전선들이 설치된다. 두께 측정 유닛은 실린더 내부에 설치되는 전선들과 전기적으로 연결되는 전극을 구비한다.
두께 측정 유닛은 실린더에 의해 상정반과 함께 승하강할 뿐만 아니라 실린더를 축의 중심으로 하여 상정반과 함께 회전할 수 있다. 따라서 실린더의 하부에는 상정반의 회전시 전선들과의 꼬임을 방지할 수 있도록 슬립링(Slip Ring)이 장착된다. 두께 측정 유닛의 전극은 슬립링을 통해 상정반의 회전시에도 실린더 내부의 전선들과 꼬이지 않으면서 전기적으로 연결될 수 있다.
그런데 웨이퍼 랩핑 장치를 통해 랩핑 가공을 진행하는 동안, 분진, 슬러리 등이 발생할 수 있다. 이러한 분진, 슬러리(수분) 등은 슬립링의 전극 연결부와 두께 측정 유닛의 전극을 오염시키면서 두께 측정 유닛의 오작동(Error)를 유발시킬 수 있고, 이에 따라 랩핑 공정동안 웨이퍼의 두께 이상 등 품질에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 랩핑 공정동안 발생되는 습기와 분진 등의 영향을 받지 않으면서 웨이퍼의 두께를 안정적으로 제어할 수 있는 웨이퍼 랩핑 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 웨이퍼를 연마하는 상정반과 하정반; 상기 상정반을 승하강시키는 실린더; 상기 실린더 하부에 고정되는 고정단과, 상기 고정단에 회전 가능하게 결합되는 회전단을 갖는 슬립링; 상기 슬립링을 덮는 슬립링 커버; 상기 슬립링의 회전단과 전기적으로 연결되는 전극를 가지며, 상기 상정반에 장착되는 두께 측정 유닛; 및 상기 슬립링 커버 내측과 상기 두께 측정 유닛의 전극 중 적어도 어느 하나로 에어를 공급하는 에어 공급부를 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치를 제공한다.
상기 에어 공급부는 상기 실린더 내부에 형성되는 에어 공급관; 상기 에어 공급관과 연통되는 에어 공급유로를 가지며, 상기 실린더의 하부와 상기 슬립링 사이에 고정되는 고정 블록; 및 상기 고정 블록의 외측에서 회전가능하게 배치되며, 상기 에어 공급유로와 연통되는 적어도 하나의 에어 분사유로를 갖는 회전 블록: 을 포함할 수 있다.
상기 고정 블록은 원반 형상을 가지며, 상기 회전 블록은 링 형상을 가질 수 있다.
상기 고정 블록은, 상기 에어 공급관과 연통되는 수직유로; 상기 수직유로와 연통되는 수평유로; 및 상기 수평유로와 연통되는 순환유로를 포함하며, 상기 수직유로, 상기 수평유로 및 상기 순환유로는 상기 에어 공급유로를 형성할 수 있다.
상기 순환유로는 상기 고정 블록의 외주면 내측에서 링 형상을 이루도록 함몰 형성될 수 있다.
상기 에어 분사유로는 상기 순환유로의 일 영역과 연통되며 상기 슬립링 커버 내측으로 에어를 분사하는 제1 분사유로; 및 상기 순환유로의 다른 영역과 연통되는 제2 분사유로를 포함할 수 있다.
상기 제1 분사유로와 상기 제2 분사유로는 상기 회전 블록의 내측면과 외측면을 관통하여 형성될 수 있다.
상기 회전 블록의 외측면에 위치한 상기 제1 분사유로 및 제2 분사유로의 타단은 상기 슬립링 커버 내측과 연통될 수 있다.
상기 제2 분사유로의 타단과 연결되며 상기 두께 측정 유닛의 전극를 향해 에어를 분사하는 유닛 연결 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 유닛 연결 배관은 상기 슬립링 커버를 관통하면서 상기 두께 측정 유닛의 유닛 커버 내측을 관통하도록 설치될 수 있다.
한편, 본 발명은 상정반을 승하강시키는 실린더; 전극을 가지며 상기 상정반에 장착되는 두께 측정 유닛; 상기 실린더의 하부에 위치하는 고정단과, 상기 고정단에 회전 가능하게 결합되는 회전단을 갖는 슬립링; 상기 실린더를 감싸면서 회전하는 회전체; 상기 회전체에 결합되어 상기 슬립링을 덮는 슬립링 커버; 및 상기 실린더와 상기 고정단의 사이에서 상기 고정단을 고정하는 고정 블록과, 상기 고정 블록의 외측에서 회전가능하게 배치되며 상기 회전체에 결합되는 회전 블록을 가지며, 상기 슬립링 커버 내측과 상기 두께 측정 유닛의 전극으로 에어를 공급하는 에어 공급부를 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치를 제공한다.
상기 에어 공급부는 상기 실린더 내부에 형성되는 에어 공급관; 상기 고정 블록에 구비되어 상기 에어 공급관과 연통되는 에어 공급유로; 및 상기 회전 블록에 구비되어 상기 에어 공급유로와 연통되는 한 쌍의 에어 분사유로;를 포함할 수 있다.
상기 두께 측정 유닛은 상기 전극을 감싸는 유닛 커버를 더 포함하며, 상기 한 쌍의 에어 분사유로 중 어느 하나는 상기 유닛 커버와 연결될 수 있다.
상기 한 쌍의 에어 분사유로는 상기 슬립링 커버 내측으로 에어를 분사하는 제1 분사유로; 및 상기 유닛 커버로 에어를 제공하는 제2 분사유로를 포함할 수 있다.
상기 제2 분사유로와 상기 유닛 커버를 연결하는 유닛 연결 배관을 더 포함하며, 상기 유닛 연결 배관은 상기 슬립링 커버를 관통하면서 상기 두께 측정 유닛의 유닛 커버 내측을 관통하도록 설치될 수 있다.
실시예의 웨이퍼 랩핑 장치에 따르면, 슬립링 커버 내측과 두께 측정 유닛으로 에어를 공급함으로써 랩핑 공정동안 발생되는 습기와 분진 등의 영향을 받지 않으면서 웨이퍼의 두께를 안정적으로 제어할 수 있으므로 웨이퍼 연마 품질을 향상시킬 수 있다..
도 1은 일 실시예에 따른 웨이퍼 랩핑 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 슬립링과 슬립링 커버 영역의 개략적인 요부 구성도이다.
도 3은 도 2의 에어 공급부의 수평 단면도이다.
도 4는 도 3의 동작을 보여준다.
도 5는 도 1의 두께 측정 유닛 영역에 대한 확대 단면도이다.
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. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 웨이퍼 랩핑 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치(1)는 슬러리 탱크(10), 본체부(100), 랩퍼(200), 슬러리 분배부(300), 두께 측정 유닛(600) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상술한 구성들은 슬러리 공급라인(11), 슬러리 회수라인(12) 및 슬러리 배출라인(13)을 통해 상호 연결되어 있다.
슬러리 탱크(10)는 슬러리(Slurry)가 저장된다. 슬러리 탱크(10)는 연마 장치인 랩퍼(200)에 공급할 슬러리를 저장하며 슬러리 공급라인(11)을 따라 랩퍼(200)로 슬러리를 공급한다. 또한, 슬러리 탱크(10)는 랩퍼(200)로부터 사용된 폐슬러리를 회수하여 저장할 수 있다. 여기서 폐슬러리는 웨이퍼 랩핑 공정에 사용된 슬러리를 의미하며, 폐슬러리에는 연마제, 분산제, 물 이외에 웨이퍼의 조각 등 이물질이 포함될 수 있다.
슬러리 탱크(10)에는 새로운 슬러리(예컨대, 연마제, 분산제, 물 등)을 공급할 수 있는 정량 공급부(미도시)가 설치될 수 있다. 정량 공급부는 연마제, 분산제, 물 등의 공급 비율이 일정한 슬러리가 슬러리 탱크(10)에 공급되도록 할 수 있다.
슬러리 탱크(10)에는 슬러리 공급라인(11)을 따라 적정한 양의 슬러리를 공급할 수 있는 정량 배출부가 설치될 수 있다. 정량 배출부는 모터(펌프), 밸브, 유량계 등을 포함할 수 있다.
슬러리 탱크(10)는 보관된 슬러리 내부를 볼 수 있는 투명 PVC(Poly Vinyl Chloride) 재질로 이루어질 수 있다. 슬러리 탱크(10) 내부에는 슬러리가 침전되지 않도록 회전시키는 교반 프로펠러(미도시)가 더 설치될 수 있다.
슬러리 공급라인(11)은 슬러리 탱크(10)로부터 랩퍼(200)로 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 이동경로를 형성한다. 슬러리 공급라인(11)은 슬러리 탱크(10)와 슬러리 분배부(300)를 상호 연결하면서 슬러리 탱크(10)에서 슬러리 분배부(300)로 슬러리가 이동하도록 할 수 있다.
본체부(100)에는 슬러리 분배부(300), 랩퍼(200) 등 웨이퍼 연마 공정을 수행하는 구성들이 장착된다. 본체부(100)에는 랩퍼(200)의 상정반(210)을 승하강하기 위한 실린더(110)가 설치될 수 있다.
슬러리 분배부(300)는 본체부(100)에 연결된 슬러리 공급라인(11)을 통해 이동하는 슬러리를 랩퍼(200)로 분배하여 공급할 수 있다. 예를 들어 슬러리 분배부(300)는 분배관(310), 파우더링(320) 및 분사관(330)을 포함할 수 있다.
분배관(310)은 본체부(100)와 연결된 슬러리 공급라인(11)으로 이동한 슬러리를 여러 방향으로 분배하도록 다수개의 배관들로 이루어질 수 있다. 예를 들어 분배관(310)은 4개일 수 있다. 4개의 분배관(310)들은 가상의 중심축을 중심으로 4개의 방향으로 등 간격으로 배치될 수 있다.
파우더링(320)은 분배관(310)의 하부에 배치되어 다수의 분배관(310)들로부터 나누어진 슬러리를 다수의 분사관(330)을 통해 랩퍼(200)로 정밀하게 공급할 수 있도록 한다.
분사관(330)은 분배관(310)보다 작은 직경을 갖는 더 많은 수의 배관들로 분기되면서 파우더링(320)을 통과한 슬러리를 랩퍼(200)로 고르게 공급할 수 있다.
이처럼 슬러리 탱크(10)로부터 슬러리 공급라인(11)을 따라 이동한 슬러리는 슬러리 분배부(300)를 통해 랩퍼(200)의 상정반(210) 또는 하정반(220)으로 일정하게 공급될 수 있다.
랩퍼(200)는 상정반(210)과 하정반(220)을 구비하며, 상정반(210)과 하정반(220) 사이에는 웨이퍼가 안착되는 다수의 웨이퍼 캐리어(미도시)와, 웨이퍼 캐리어들의 외측에 배치되는 인터널 기어(미도시)와, 웨이퍼 캐리어들의 내측에 배치되는 선기어(미도시)가 배치될 수 있다.
상정반(210)은 선기어가 위치한 중심축을 중심으로 회전할 수 있으며, 상술한 본체부(100)의 실린더(110)에 의해 하정반(220)을 향해 접근하거나 멀어지도록 상하 방향으로 승강할 수 있다. 여기서 실린더(110)는 선기어가 위치한 중심축과 일직선이 되도록 위치할 수 있다.
상정반(210)과 하정반(220)의 표면에는 슬러리의 원활한 공급 및 배출을 위한 격자형의 홈(미도시)이 형성되어 있으며, 이 홈을 통하여 랩핑 공정동안 슬러리가 웨이퍼의 표면에 공급된 후 하부로 배출될 수 있다.
슬러리 회수라인(12)은 랩퍼(200)에서 사용된 폐슬러리를 회수한다. 슬러리 회수라인(12)은 랩퍼(200)와 분리기(20)를 상호 연결하면서 랩퍼(200)에서 사용된 폐슬러리가 분리기(20)로 회수되어 이동하는 경로를 형성할 수 있다.
분리기(20)는 슬러리 회수라인(12)을 따라 회수된 폐슬러리의 이물질을 분리하여 슬러리 탱크(10)로 제공할 수 있다. 폐슬러리에는 연마제, 분산제, 물 이외에 연마 패드 물질이나 웨이퍼의 조각 등 이물질이 포함될 수 있다. 따라서 폐슬러리는 재사용을 위해서는 이물질을 분리하여 걸러줄 필요가 있다.
분리기(20) 내부에서 폐슬러리로부터 걸러진 이물질은 슬러리 배출라인(13)을 통해 배출되고, 여과된 슬러리는 슬러리 탱크(10)로 이동하여 재사용될 수 있다.
이와 같이 슬러리는 웨이퍼 랩핑 장치(1)에서 각 구성요소들을 거쳐 순환하여 재생 공급되는 흐름을 갖게 된다.
한편, 두께 측정 유닛(600)은 상정반(210)에 장착되며, 랩퍼(200)에 의해 연마되는 웨이퍼의 두께를 측정하여 웨이퍼가 일정한 두께로 연마되도록 한다. 두께 측정 유닛(600)은 ALC(Auto Lapped Control), 두께 조절부, 두께 측정부, 두께 제어부 등으로 불릴 수 있다.
예를 들어 두께 측정 유닛(600)은 캐리어에 부착된 쿼츠 디스크(Quart Disk)의 두께를 실시간으로 측정하여 웨이퍼의 연마 두께를 추정함으로써 연마 시간을 조절하여 웨이퍼의 연마 두께를 제어하는 방식으로 동작할 수 있다.
두께 측정 유닛(600)의 상부에는 전술한 바와 같이 상정반(210)을 승하강 시키기 위한 실린더(110)가 수직으로 길게 배치되며, 실린더(110) 내부 공간에는 웨이퍼 랩핑 장치(1)를 제어하기 위한 각종 전선들(미도시)이 설치된다. 두께 측정 유닛(600)은 실린더(110) 내부에 설치되는 전선들과 전기적으로 연결되는 전극(620, 도 5 참조)을 구비한다.
두께 측정 유닛(600)은 실린더(110)에 의해 상정반(210)과 함께 승하강할 뿐만 아니라 실린더(110)를 축의 중심으로 하여 상정반(210)과 함께 회전할 수 있다.
두께 측정 유닛(600)은 실린더(110) 하부에 장착된 슬립링(400, Slip Ring, 도 2 참조)과 전기적으로 연결된다. 슬립링(400)은 로터리 조인트, 로터리 커텍터 등으로 불리는 전기/기계적 부품이다. 슬립링(400)은 회전하는 장비에 전원 또는 신호라인을 공급할 때 전선의 꼬임없이 전기와 신호가 전달되도록 한다. 따라서 두께 측정 유닛(600)은 상정반(210)의 회전시에도 실린더(110) 내부의 전선들과 꼬이지 않게 된다.
도 2는 도 1의 슬립링과 슬립링 커버 영역의 개략적인 요부 구성도이고, 도 3은 도 2의 에어 공급부의 수평 단면도이며, 도 4는 도 3의 동작을 보여주고, 도 5는 도 1의 두께 측정 유닛 영역에 대한 확대 단면도이다.
도 2를 참조하면, 슬립링(400)은 실린더(110) 하부에 고정{보다 상세하게는 고정 블록(710)을 통해 고정}되는 고정단(410)과, 고정단(410)에 회전 가능하게 결합되는 회전단(420)을 포함할 수 있다.
고정단(410)은 실린더(110)에 고정되므로 실린더(110)와 함께 승하강 동작할 수 있으며, 상정반(210)의 회전시에는 회전하지 않을 수 있다. 고정단(410)은 실린더(110) 내부의 전선배관(112)에 삽입된 전선(미도시)들과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 고정단(410)은 원기둥 형상으로 이루어질 수 있다.
회전단(420)은 고정단(410)에 회전가능하게 결합될 수 있다. 회전단(420)과 고정단(410) 사이에는 회전축(421)이 결합될 수 있다. 따라서 회전단(420)은 고정단(410)에 대하여 회전축(421)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 자유롭게 회전할 수 있다.
회전단(420)의 일측에는 상술한 두께 측정 유닛(600)의 전극(620, 도 5 참조)와 연결되는 연결 전선(610)이 결합될 수 있다. 연결 전선(610)은 후술할 슬립링 커버(500)를 통과하여, 두께 측정 유닛(600)의 유닛 커버(601) 내측에 위치한 전극(620)과 연결된다. 여기서 유닛 커버(601)는 랩퍼(200)로부터 발생하는 분진, 슬러리 등으로부터 두께 측정 유닛(600)을 보호할 수 있다.
상술한 슬립링(400)은 두께 측정 유닛(600)의 유닛 커버(601)와 같이 슬립링 커버(500)에 의해 덮여질 수 있다. 슬립링 커버(500)는 랩퍼(200)로부터 발생하는 분진, 슬러리 등 이물질로부터 슬립링(400)을 보호할 수 있다.
슬립링 커버(500)는 실린더(110)를 감싸면서 상정반(210)과 함께 회전하는 회전체(130)의 하부에 결합될 수 있다. 회전체(130)는 상술한 슬러리 분배부(300)의 파우더링(320)과 결합되는 부품일 수 있다. 파우더링(320), 회전체(130), 슬립링 커버(500)와 연결 전선(610)은 상정반(210)의 회전시, 상정반(210)과 함께 실린더(110)를 중심축으로 두고 회전할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 유닛 커버(601)와 슬립링 커버(500)는 랩퍼(200)로부터 발생한 분진, 슬러리 등 이물질로부터 두께 측정 유닛(600)과 슬립링(400)을 보호할 수 있다. 반면에 웨이퍼 랩핑 장치(1)로부터 발생하는 열 또는 외부 기온에 의해 유닛 커버(601)의 내부와 슬립링 커버(500) 내부에 습기가 차면서 오작동을 발생시킬 우려가 있다.
이러한 현상을 방지할 수 있도록 본 발명의 웨이퍼 랩핑 장치(1)는, 슬립링 커버(500) 내측과 유닛 커버(601) 내측{보다 상세하게는 두께 측정 유닛(600)의 전극(620)} 중 적어도 어느 하나로 에어(Air)를 공급하는 에어 공급부(700)를 더 포함할 수 있다.
에어 공급부(700)는 실린더(110) 내부에 형성되는 에어 공급관(111)과, 에어 공급관(111)으로부터 공급된 에어를 슬립링 커버(500) 내측 또는 유닛 커버(601) 내측으로 공급하기 위한 고정 블록(710) 및 회전 블록(720)을 포함할 수 있다.
에어 공급관(111)은 도시하지는 않았지만 컴프레서, 펌프 등으로부터 압축공기를 제공 받아서 고정 블록(710)과 회전 블록(720)에 공급할 수 있다.
고정 블록(710)은 에어 공급관(111)과 연통되는 에어 공급유로를 가지며, 실린더(110)의 하부와 슬립링(400) 사이에 고정될 수 있다. 고정 블록(710)은 원반 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 고정 블록(710)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 수평 단면이 원형인 형상을 가지면서 일정한 두께를 갖는 원반형 블록으로 이루어질 수 있다.
고정 블록(710)은 다양한 형태의 에어 공급유로(711, 712, 713)를 가질 수 있다. 예를 들어 에어 공급유로(711, 712, 713)는 수직유로(711), 수평유로(712) 및 순환유로(713)를 포함할 수 있다.
수직유로(711)는 실린더(110)의 에어 공급관(111)과 연통되며, 고정 블록(710)의 상면으로부터 수직 방향으로 고정 블록(710) 내측에 형성될 수 있다. 예를 들어 수직유로(711)는 원형의 단면을 가지면서 고정 블록(710)의 두께 중심부까지 위치할 수 있다. 수직유로(711)는 에어 공급관(111)으로부터 수직 방향으로 에어를 공급받으므로 수직 공급유로라고 칭할 수 있다.
수평유로(712)는 수직유로(711)와 연통되도록 고정 블록(710)에 형성된다. 예를 들어 수평유로(712)는 고정 블록(710)의 중심부로부터 외측을 향해 길게 배치될 수 있다. 즉, 수평유로(712)는 수직유로(711)와 직교하면서 연통될 수 있다. 수평유로(712)는 수평방향으로 에어를 이동시키므로 수평 이동유로라고 칭할 수 있다.
순환유로(713)는 수평유로(712)와 연통되며, 고정 블록(710)의 외주면에 배치될 수 있다. 예를 들어 순환유로(713)는 고정 블록(710)의 외주면 내측에서 링(Ring) 형상을 이루도록 함몰 형성될 수 있다. 따라서 순환유로(713)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 수평유로(712)를 통과한 에어를 360° 방향으로 순환시켜 모든 방향으로 에어를 공급할 수 있다. 순환유로(713)는 외주 영역에 배치되므로 외주 순환유로라고 칭할 수 있다.
이와 같이 상술한 수직유로(711), 수평유로(712) 및 순환유로(713)는 에어 공급유로(711, 712, 713)를 형성하면서, 실린더(110) 내부의 에어 공급유로(711, 712, 713)를 통해 에어를 공급받을 수 있다.
회전 블록(720)은 고정 블록(710)의 외측에서 회전가능하게 배치될 수 있다. 예를 들어 회전 블록(720)은 링 형상을 가지며, 고정 블록(710)의 두께보다 같거나 클 수 있다.
회전 블록(720)은 상술한 슬립링 커버(500)와 마찬가지로 고정 블록(710)을 감싸는 형태로 회전체(130)에 고정될 수 있다. 따라서 회전 블록(720)은 전술한 파우더링(320), 회전체(130), 슬립링 커버(500), 연결 전선(610), 상정반(210)과 함께 실린더(110)와 고정 블록(710)을 축으로 하여 회전할 수 있다.
회전 블록(720)은 상술한 고정 블록(710)의 에어 공급유로(711, 712, 713)와 연통되는 적어도 하나의 에어 분사유로(721, 722)를 가지면서 슬립링 커버(500) 내측과 두께 측정 유닛(600)의 전극(620) 중 적어도 어느 하나로 에어를 공급할 수 있다.
예를 들어 에어 분사유로(721, 722)는 슬립링 커버(500) 내측과 두께 측정 유닛(600)의 전극(620) 모두에 에어를 공급할 수 있도록 제1 분사유로(721)와 제2 분사유로(722)를 포함하여 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
제1 분사유로(721)는 상술한 고정 블록(710)의 순환유로(713)의 일 영역과 연통되며 슬립링 커버(500) 내측으로 에어를 분사할 수 있다. 제2 분사유로(722)는 순환유로(713)의 다른 영역과 연통될 수 있다.
예를 들어 제1 분사유로(721)와 제2 분사유로(722)는 회전 블록(720)의 내측면과 외측면을 관통하는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 제1 분사유로(721)와 제2 분사유로(722)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 서로 대칭을 이루도록 일직선 상에 배치될 수 있다. 물론 제1 분사유로(721)와 제2 분사유로(722)는 인접할 수도 있으며, 에어 분사유로(721, 722)의 배열 위치 및 형상은 변형실시 가능하다.
에어 분사유로(721, 722)는 고정 블록(710)의 순환유로(713)와 접할 수 있다. 이때, 회전 블록(720)의 내주(내측면)에 위치한 제1 분사유로(721) 및 제2 분사유로(722)의 일단은 고정 블록(710)의 순환유로(713)와 접하고, 회전 블록(720)의 외주(외측면)에 위치한 제1 분사유로(721) 및 제2 분사유로(722)의 타단은 슬립링 커버(500) 내측과 연통될 수 있다. 제1 분사유로(721) 및 제2 분사유로(722)의 타단에는 관통홀(741, 751)이 형성된 커플링(740, 750)이 더 설치될 수 있다.
여기서 제1 분사유로(721)는 슬립링 커버(500) 내측에 에어를 분사할 수 있고, 제2 분사 유로는 두께 측정 유닛(600)의 전극(620)를 향해 에어를 분사하는 용도로 사용될 수 있다.
이를 위해 제2 분사유로(722)에는 두께 측정 유닛(600)의 전극(620)를 향해 에어를 분사하도록 유닛 연결 배관(730)이 결합될 수 있다. 유닛 연결 배관(730)은 제2 분사유로(722)에 커플링(750)을 통해 결합될 수 있다. 유닛 연결 배관(730)은 슬립링 커버(500)를 통과하면서, 도 5에 도시된 바와 같이 두께 측정 유닛(600)의 유닛 커버(601) 내측을 관통하도록 설치될 수 있다.
상술한 구성을 포함하는 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치의 동작을 전술한 도면을 통해 좀 더 상술하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 랩핑 공정 동안, 슬러리 탱크(10)로부터 슬러리 공급라인(11)을 따라 이동하는 슬러리는 슬러리 분배부(300)를 통해 랩퍼(200)에 공급될 수 있다. 이때, 상정반(210)은 하정반(220)에 대해 회전하면서 공급된 슬러리를 이용하여 웨이퍼를 연마할 수 있다.
상정반(210)에 장착된 두께 측정 유닛(600)은 상정반(210)과 회전하면서 상정반(210)의 아래에서 연마되는 웨이퍼의 두께를 측정할 수 있다.
한편, 상정반(210)이 회전할 때, 도 2에 도시된 바와 같이 회전체(130), 슬립링 커버(500), 회전단(420), 연결 전선(610), 유닛 연결 배관(730)은 함께 회전하며, 실린더(110), 고정 블록(710), 고정단(410)은 회전하지 않고 고정된 위치에 있게 된다.
예를 들어 도 3에 도시된 위치의 회전 블록(720)이 도 4에 도시된 바와 같이 시계방향으로 90°회전하게 되더라도 고정 블록(710)은 위치가 변화되지 않고 제자리에 위치하도록 동작한다.
웨이퍼 랩핑 공정이 진행되는 동안, 웨이퍼 랩핑 장치(1)로부터 발생하는 열 또는 외부 기온에 의해 유닛 커버(601)의 내부와 슬립링 커버(500) 내부에 습기가 찰 수 있기 때문에 웨이퍼 랩핑 장치(1)는 에어 공급부(700)를 가동시킬 수 있다.
에어 공급부(700)가 동작하면, 실린더(110) 내측에 위치한 에어 공급관(111)으로부터 에어가 공급되면서 고정 블록(710)의 에어 공급유로(711, 712, 713), 즉 수직유로(711), 수평유로(712) 및 순환유로(713)를 따라 에어가 유동하게 된다.
여기서 고정 블록(710)의 순환유로(713)와 회전 블록(720)의 제1 분사유로(721) 및 제2 분사유로(722)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 회전 블록(720)이 회전하더라도 서로 항상 연통된다.
따라서 제1 분사유로(721) 및 제2 분사유로(722)를 통해 에어가 동시적으로 분사될 수 있다. 여기서 제1 분사유로(721)는 슬립링 커버(500) 내측에 에어를 분사할 수 있고, 제2 분사유로(722)는 유닛 연결 배관(730)을 따라 이동하면서 도 5에 도시된 바와 같이 두께 측정 유닛(600)의 전극(620)를 향해 에어를 분사할 수 있다. 미설명 부호 715는 전선 통과홀이다.
이와 같이 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치에 따르면, 슬립링 커버 내측과 두께 측정 유닛으로 에어를 공급함으로써 랩핑 공정동안 발생되는 습기와 분진 등의 영향을 받지 않으면서 웨이퍼의 두께를 안정적으로 제어할 수 있으므로 웨이퍼 연마 품질을 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.
1 : 웨이퍼 랩핑 장치 10 : 슬러리 탱크
11 : 공급라인 12 : 회수라인
13 : 배출라인 20 : 분리기
100 : 본체부 110 : 실린더
200 : 랩퍼 210 : 상정반
220 : 하정반 300 : 슬러리 분배부
310 : 분배관 320 : 파우더링
330 : 분사관 400 : 슬립링
410 : 고정단 420 : 회전단
421 : 회전축 500 : 슬립링 커버
600 : 두께 측정 유닛 601 : 유닛 커버
610 : 연결 전선 620 : 전극
700 : 에어 공급부 710 : 고정 블록
711 : (수직) 공급유로 712 : (수평) 이동유로
713 : (외주) 순환유로 715 : 전선 통과홀
720 : 회전 블록 721 : 제1 분사유로
722 : 제2 분사홀 730 : 유닛 연결 배관
740, 750 : 커플링 741, 751 : 관통홀

Claims (15)

  1. 웨이퍼를 연마하는 상정반과 하정반;
    상기 상정반을 승하강시키는 실린더;
    상기 실린더 하부에 고정되는 고정단과, 상기 고정단에 회전 가능하게 결합되는 회전단을 갖는 슬립링;
    상기 슬립링을 덮는 슬립링 커버;
    상기 슬립링의 회전단과 전기적으로 연결되는 전극를 가지며, 상기 상정반에 장착되는 두께 측정 유닛; 및
    상기 슬립링 커버 내측과 상기 두께 측정 유닛의 전극 중 적어도 어느 하나로 에어를 공급하는 에어 공급부를 포함하며,
    상기 에어 공급부는
    상기 실린더 내부에 형성되는 에어 공급관;
    상기 에어 공급관과 연통되는 에어 공급유로를 가지며, 상기 실린더의 하부와 상기 슬립링 사이에 고정되는 고정 블록; 및
    상기 고정 블록의 외측에서 회전가능하게 배치되며, 상기 에어 공급유로와 연통되는 적어도 하나의 에어 분사유로를 갖는 회전 블록: 을 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정 블록은 원반 형상을 가지며,
    상기 회전 블록은 링 형상을 갖는 웨이퍼 랩핑 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정 블록은,
    상기 에어 공급관과 연통되는 수직유로;
    상기 수직유로와 연통되는 수평유로; 및
    상기 수평유로와 연통되는 순환유로를 포함하며,
    상기 수직유로, 상기 수평유로 및 상기 순환유로는 상기 에어 공급유로를 형성하는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 순환유로는 상기 고정 블록의 외주면 내측에서 링 형상을 이루도록 함몰 형성된, 웨이퍼 랩핑 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에어 분사유로는
    상기 순환유로의 일 영역과 연통되며 상기 슬립링 커버 내측으로 에어를 분사하는 제1 분사유로; 및
    상기 순환유로의 다른 영역과 연통되는 제2 분사유로를 포함하는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 분사유로와 상기 제2 분사유로는 상기 회전 블록의 내측면과 외측면을 관통하여 형성되는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 블록의 외측면에 위치한 상기 제1 분사유로 및 제2 분사유로의 타단은 상기 슬립링 커버 내측과 연통되는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 분사유로의 타단과 연결되며 상기 두께 측정 유닛의 전극를 향해 에어를 분사하는 유닛 연결 배관을 더 포함하는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유닛 연결 배관은 상기 슬립링 커버를 관통하면서 상기 두께 측정 유닛의 유닛 커버 내측을 관통하도록 설치되는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  11. 상정반을 승하강시키는 실린더;
    전극을 가지며 상기 상정반에 장착되는 두께 측정 유닛;
    상기 실린더의 하부에 위치하는 고정단과, 상기 고정단에 회전 가능하게 결합되는 회전단을 갖는 슬립링;
    상기 실린더를 감싸면서 회전하는 회전체;
    상기 회전체에 결합되어 상기 슬립링을 덮는 슬립링 커버; 및
    상기 실린더와 상기 고정단의 사이에서 상기 고정단을 고정하는 고정 블록과, 상기 고정 블록의 외측에서 회전가능하게 배치되며 상기 회전체에 결합되는 회전 블록을 가지며, 상기 슬립링 커버 내측과 상기 두께 측정 유닛의 전극으로 에어를 공급하는 에어 공급부를 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 에어 공급부는
    상기 실린더 내부에 형성되는 에어 공급관;
    상기 고정 블록에 구비되어 상기 에어 공급관과 연통되는 에어 공급유로; 및
    상기 회전 블록에 구비되어 상기 에어 공급유로와 연통되는 한 쌍의 에어 분사유로;를 포함하는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 두께 측정 유닛은 상기 전극을 감싸는 유닛 커버를 더 포함하며,
    상기 한 쌍의 에어 분사유로 중 어느 하나는 상기 유닛 커버와 연결되는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 한 쌍의 에어 분사유로는
    상기 슬립링 커버 내측으로 에어를 분사하는 제1 분사유로; 및
    상기 유닛 커버로 에어를 제공하는 제2 분사유로를 포함하는, 웨이퍼 랩핑 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 분사유로와 상기 유닛 커버를 연결하는 유닛 연결 배관을 더 포함하며,
    상기 유닛 연결 배관은 상기 슬립링 커버를 관통하면서 상기 두께 측정 유닛의 유닛 커버 내측을 관통하도록 설치되는, 웨이퍼 랩핑 장치.
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