KR102104076B1 - 웨이퍼 랩핑 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법 - Google Patents

웨이퍼 랩핑 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상정반과 하정반 사이에 배치되며 웨이퍼가 삽입되는 다수의 관통홀이 형성된 웨이퍼 캐리어; 상기 다수의 관통홀 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 쿼츠 디스크; 랩핑 공정동안 상기 쿼츠 디스크로부터 발생하는 주파수 변화를 측정하여 웨이퍼의 연마 두께를 연산하는 두께 측정 유닛; 및 상기 두께 측정 유닛의 오류를 감지하여 외부로 알려주는 오류 감지부(Fault Dectector); 를 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치의 연마 두께 측정 에러 감지 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 랩핑 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법{Wafer Lapping Apparatus and Wafer Polishing Thickness Measurement Error Detection Method Using It}
본 발명은 웨이퍼 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 랩핑 장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)의 제조 공정은, 단결정 실리콘 잉곳(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장(Growing) 공정과, 단결정 실리콘 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 웨이퍼 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 장착된다.
두께 측정 유닛은 웨이퍼 캐리어에 쿼츠 디스크(Quartz Disk)를 설치하여 랩핑 공정동안 웨이퍼와 함께 연마시키면서 쿼츠 디스크의 두께를 주파수값으로 측정할 수 있다. 쿼츠 디스크는 압전효과를 갖는 소자로서, 기계적(물리적)인 변화가 생기면 전기적인 신호(주파수)를 발생시킨다. 따라서 쿼츠 디스크로부터 발생되는 주파수 변화를 실시간으로 측정하여 연마되는 웨이퍼의 연마 두께를 산정할 수 있다.
따라서 웨이퍼 랩핑 장치는 랩핑 공정동안, 두께 측정 유닛을 통해 측정된 쿼츠 디스크의 실시간 주파수값이 미리 정해진 목표(Target) 주파수값에 도달하면 정지 신호를 보내어 일정한 두께로 웨이퍼를 연마할 수 있다.
그런데 랩핑 공정동안, 수분, 슬러리 등에 의한 두께 측정 유닛의 오염 및 연결케이블의 단선 등으로 두께 측정 유닛은 오작동이 발생할 수 있다. 이 경우, 두께 측정 유닛은 쿼츠 디스크의 실시간 주파수값이 목표 주파수값에 도달하는 것을 정확하게 감지하지 못하므로 웨이퍼의 연마 불량으로 이어질 수 있다.
따라서 본 발명은 웨이퍼 랩핑 공정에서 발생하는 두께 측정 유닛의 오작동을 감지하여 알려줄 수 있는 웨이퍼 랩핑 장치 및 그를 이용한 연마 두께 측정 에러 감지 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상정반과 하정반 사이에 배치되며 웨이퍼가 삽입되는 다수의 관통홀이 형성된 웨이퍼 캐리어; 상기 다수의 관통홀 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 쿼츠 디스크; 랩핑 공정동안 상기 쿼츠 디스크로부터 발생하는 주파수 변화를 측정하여 웨이퍼의 연마 두께를 연산하는 두께 측정 유닛; 및 상기 두께 측정 유닛의 오류를 감지하여 외부로 알려주는 오류 감지부(Fault Dectector); 를 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치의 연마 두께 측정 에러 감지 장치를 제공한다.
상기 오류 감지부는 상기 쿼츠 디스크의 실시간 주파수값이 일정한 시간동안 설정된 목표 주파수값에 이르지 않고 정지한 상태를 유지하면 홀딩 에러(Holding Error)로 판단할 수 있다.
상기 일정한 시간은 10초 이상일 수 있다.
상기 오류 감지부는 상기 쿼츠 디스크의 실시간 주파수값이 급격한 증가/감소 또는 감소/증가에 이르면 헌팅 에러(Hunting Error)로 판단할 수 있다.
상기 오류 감지부는 상기 쿼츠 디스크의 실시간 주파수값이 일정하게 증가하다가 목표 주파수값에 이르면 정상으로 판단할 수 있다.
상기 오류 감지부는 시각적 알람, 청각적 알람 중 적어도 어느 하나의 표시수단을 포함할 수 있다.
상기 오류 감지부에서 오류가 감지되면 랩핑 공정을 정지시키는 연동 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 두께 측정 유닛은 상기 상정반에 부착되는 프로브; 상기 프로브와 상기 쿼츠 디스크를 연결하는 전극; ALC 컨트롤러; 및 상기 전극과 상기 ALC 컨트롤러를 연결하는 케이블을 포함할 수 있다.
상기 ALC 컨트롤러는 실시간 주파수값을 표시하는 제1 표시부; 및 설정된 목표 주파수값을 표시하는 제2 표시부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 두께 측정 유닛의 목표 주파수값을 설정하는 단계; 랩핑 공정을 시작하는 단계; 상기 두께 측정 유닛을 통해 실시간 주파수값을 측정하고 표시하는 단계; 상기 실시간 주파수값의 이상 변화로 상기 두께 측정 유닛의 오류 여부를 판단하는 단계; 및 상기 두께 측정 유닛의 오류를 표시/알람하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법을 제공한다.
상기 두께 측정 유닛의 오류 여부를 판단하는 단계는 실시간 주파수값이 일정하게 증가하는지를 판단하는 단계; 일정시간 동안 실시간 주파수값이 정지하는지를 판단하는 단계; 실시간 주파수값이 급격한 증가/감소 또는 감소/증가되는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
실시간 주파수값이 일정하게 증가하면, 실시간 주파수값이 목표 주파수값에 해당하는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 실시간 주파수값이 상기 목표 주파수값에 도달하면 정상으로 판단하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 일정시간 동안 실시간 주파수값이 정지하면, 홀딩 에러로 판단할 수 있다.
상기 실시간 주파수값이 급격한 증가/감소 또는 감소/증가에 이르면, 헌팅 에러로 판단하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 홀딩 에러 판단, 상기 헌팅 에러 판단 중 어느 하나에 해당하면, 상기 랩핑 공정을 정지하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 오류를 표시/알람하는 단계는 시각적 알람, 청각적 알람 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오류를 표시/알람하는 단계 이후에는 상기 랩핑 공정을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 랩핑 장치 및 그를 이용한 연마 두께 측정 에러 감지 방법에 따르면, 웨이퍼 랩핑 공정에서 발생하는 두께 측정 유닛의 오작동을 감지하여 알려줄 수 있으므로 웨이퍼의 연마 불량을 방지할 수 있다.
또한, 두께 측정 유닛의 오류가 감지되면 랩핑 공정이 비정상적이라고 판단하여 웨이퍼 랩핑 장치의 동작을 즉시 정지시킴으로써 웨이퍼의 연마 불량을 적극적으로 억제할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 웨이퍼 랩핑 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 두께 측정 유닛 영역에 대한 상세 구성도이다.
도 3은 도 2의 ALC 컨트롤러와 오류 감지부에 대한 실시예이다.
도 4는 정상 상태의 랩핑 공정에서 시간과 웨이퍼의 두께에 관한 그래프이다.
도 5는 홀딩 에러 상태의 랩핑 공정에서 시간과 웨이퍼의 두께에 관한 그래프이다.
도 6은 헌팅 에러 상태의 랩핑 공정에서 시간과 웨이퍼의 두께에 관한 그래프이다.
도 7은 실시예의 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법의 흐름도이다.
도 8은 도 7의 두께 측정 유닛의 오류 판단 단계를 상세하게 보여준다.
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 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(30), 두께 측정 유닛(400) 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(30)를 상호 연결하면서 슬러리 탱크(10)에서 슬러리 분배부(30)로 슬러리가 이동하도록 할 수 있다.
본체부(100)에는 슬러리 분배부(30), 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(30)는 본체부(100)에 연결된 슬러리 공급라인(11)을 통해 이동하는 슬러리를 랩퍼(200)로 분배하여 공급할 수 있다. 예를 들어 슬러리 분배부(30)는 분배관(31), 파우더링(32) 및 분사관(33)을 포함할 수 있다.
분배관(31)은 본체부(100)와 연결된 슬러리 공급라인(11)으로 이동한 슬러리를 여러 방향으로 분배하도록 다수개의 배관들로 이루어질 수 있다. 예를 들어 분배관(31)은 4개일 수 있다. 4개의 분배관(31)들은 가상의 중심축을 중심으로 4개의 방향으로 등 간격으로 배치될 수 있다.
파우더링(32)은 분배관(31)의 하부에 배치되어 다수의 분배관(31)들로부터 나누어진 슬러리를 다수의 분사관(33)을 통해 랩퍼(200)로 정밀하게 공급할 수 있도록 한다.
분사관(33)은 분배관(31)보다 작은 직경을 갖는 더 많은 수의 배관들로 분기되면서 파우더링(32)을 통과한 슬러리를 랩퍼(200)로 고르게 공급할 수 있다.
이처럼 슬러리 탱크(10)로부터 슬러리 공급라인(11)을 따라 이동한 슬러리는 슬러리 분배부(30)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 웨이퍼 캐리어(230, 도 2 참조)와, 웨이퍼 캐리어(230)들의 외측에 배치되는 인터널 기어(미도시)와, 웨이퍼 캐리어(230)들의 내측에 배치되는 선기어(250, 도 2 참조)가 배치될 수 있다.
상정반(210)은 선기어(250)가 위치한 중심축(260, 도 2 참조)을 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 선기어(250)가 위치한 중심축(260)과 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.
도 2는 도 1의 두께 측정 유닛 영역에 대한 상세 구성도이다.
두께 측정 유닛(400)은 웨이퍼 캐리어(230)에 삽입된 쿼츠 디스크(300)의 두께 변화에 따른 주파수를 실시간으로 측정하여 웨이퍼의 연마 두께를 산정함으로써 연마 시간을 조절하여 웨이퍼의 연마 두께를 제어하는 방식으로 동작할 수 있다. 두께 측정 유닛(400)은 ALC(Auto Lapped Control), 두께 조절부, 두께 측정부, 두께 제어부 등으로 불릴 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 두께 측정 유닛(400)은 상정반(210)에 장착되는 프로브(410, Probe)와, 쿼츠 디스크(300)와 연결되는 전극(420, Electrode)과, 상정반(430)에 설치되는 접지 전극(430, Ground)과, 두께 측정 유닛(400)을 제어하는 ALC 컨트롤러(450)를 포함할 수 있다.
두께 측정 유닛(400)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(400)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.
이를 위해 ALC 컨트롤러(450)와 연결된 상부 케이블(460)은 실린더(110) 하부에 장착된 슬립링(470, Slip Ring)을 통해 프로브(410)와 연결된 하부 케이블(480)과 전기적으로 연결된다.
슬립링(470)은 로터리 조인트, 로터리 커텍터 등으로 불리는 전기/기계적 부품으로서, 회전하는 장비에 전원 또는 신호라인을 공급할 때 전선의 꼬임없이 전기와 신호가 전달되도록 한다. 따라서 ALC 컨트롤러(450)와 프로브(410)를 연결하는 케이블(460, 480)들은 슬립링(470)에 의해 상정반(210)의 회전시에도 꼬이지 않게 된다.
도 3은 도 2의 ALC 컨트롤러와 오류 감지부에 대한 실시예이다.
도 3에 도시된 바와 같이 ALC 컨트롤러(450)는 두께 측정 유닛(400)을 제어하며 제1 표시부(451), 제2 표시부(452), 시작 버튼(453), 정지 버튼(454), 제어 버튼(456), 입력 버튼(455)을 포함할 수 있다.
제1 표시부(451)는 쿼츠 디스크(300)의 주파수 변화를 실시간으로 표시하여 시각적으로 알려줄 수 있다. 예를 들어 제1 표시부(451)는 실시간 주파수값을 숫자로 표시하여 보여줄 수 있다. 제1 표시부(451)는 실시간 표시부로 불릴 수 있다.
제2 표시부(452)는 쿼츠 디스크(300)의 목표 주파수를 표시할 수 있다. 예를 들어 제2 표시부(452)는 입력 버튼(455)에 의해 입력된 목표 주파수값을 표시할 수 있다. 목표 주파수값은 랩핑 공정동안 연마될 웨이퍼의 연마 두께를 미리 연산하여 설정한 값일 수 있다.
시작 버튼(453)은 랩핑 공정을 개시하기 위한 버튼으로서 웨이퍼 랩핑 장치(1)를 동작시킬 수 있고, 정지 버튼(454)은 랩핑 공정을 중단시키도록 웨이퍼 랩핑 장치(1)의 가동을 정지시킬 수 있다. 제어 버튼(456)은 두께 측정 유닛(400)의 각종 컨트롤을 위해서 작업자가 설정할 수 있는 다양한 제어 명령을 입력하기 위한 버튼일 수 있다. 입력 버튼(455)은 숫자 키패드를 포함하며 작업자가 원하는 목표 주파수값을 숫자로 입력할 수 있다.
오류 감지부(500)는 전술한 두께 측정 유닛(400)의 오류를 감지하여 외부로 알려주는 기능을 한다. 오류 감지부(500)는 두께 측정 유닛(400)의 ALC 컨트롤러(450)와 연결될 수 있다. 예를 들어 오류 감지부(500)는 알람 표시부(510)와 오류제어 버튼(520)를 포함할 수 있다.
알람 표시부(510)는 두께 측정 유닛(400)의 오류 감지 내용을 시각적, 청각적으로 알려줄 수 있다. 예를 들어 알람 표시부(510)는 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 점멸하는 점멸등을 포함하거나 "ERROR"라고 문구를 표시할 수 있는 표시창을 구비할 수 있다. 또한, 알람 표시부(510)는 비프음(Beep Sound), 경고음 등을 청각적으로 알려줄 수 있는 스피커를 포함할 수 있다.
오류제어 버튼(520)는 Up, Move, Enter, Reset 등을 포함하여 오류 감지부(500)의 설정값을 작업자가 조정할 수 있다.
전술한 오류 감지부(500)는 하나의 ALC 컨트롤러(450)와 통합되어 일체로 기능할 수 있다.
한편, 두께 측정 유닛(400)에 오류가 발생하여 랩핑 공정이 정상적으로 이루어지지 않으면 웨이퍼 랩핑 장치(1)에 의해서 연마되는 웨이퍼는 과연마, 불균일 연마 등 불량이 발생할 수 있다.
도 4는 정상 상태의 랩핑 공정에서 시간과 웨이퍼의 두께에 관한 그래프이고, 도 5는 홀딩 에러 상태의 랩핑 공정에서 시간과 웨이퍼의 두께에 관한 그래프이며, 도 6은 헌팅 에러 상태의 랩핑 공정에서 시간과 웨이퍼의 두께에 관한 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이 랩핑 공정 동안에는, 시간에 따라 웨이퍼의 두께가 감소하는 그래프처럼 쿼츠 디스크(300)의 실시간 주파수값은 일정하게 증가하면서 목표 주파수값에 이르러야 한다. 이 경우, 오류 감지부(500)는 쿼츠 디스크(300)의 실시간 주파수값이 일정하게 증가하다가 목표 주파수값에 이르면 정상으로 판단한다.
그러나 도 5에 도시된 바와 같이 특정한 시간이 지나서는 실시간 주파수값이 감소하지 않고 일정한 숫자에서 멈추어지는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 오류 감지부(500)는 홀딩 에러(Holding Error)가 감지되었다고 판단할 수 있다.
여기서 특정한 시간은 10초 이상일 수 있다. 랩핑 공정동안 웨이퍼는 두께가 1μm가 연마되기 위해서 7 ~ 8초의 시간이 소요된다(도 4 참조). 즉, 7 ~ 8초는 하정반(220)이 한바퀴(1회) 도는데 걸리는 시간을 의미한다. 특정한 시간 10초는 두께 측정 유닛(400)이 하정반(220)의 1회 회전 인식을 못하는 경우의 오차를 감안하여 상정한 값이다. 특정한 시간은 변형 실시 가능하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 랩핑 공정 동안, 웨이퍼의 두께가 감소하다가 일정한 구간에서는 증가와 감소를 보여지는 형태 또는 급격히 감소하다가 증가하는 형태가 발생할 수 있다. 즉, 오류 감지부(600)는 쿼츠 디스크(300)의 실시간 주파수값이 일정하게 감소하지 않고 불규칙하게 증가/감소(또는 감소/증가)를 하는 구간을 가지면 헌팅 에러(Hunting Error)가 감지되었다고 판단할 수 있다.
그러므로 오류 감지부(500)는 두께 측정 유닛(400)으로부터 상술한 홀딩 에러, 헌팅 에러 등 오류가 감지되면 알람 표시부(510)를 통해 시각적, 청각적으로 작업자에 알려줄 수 있다.
또한, 오류 감지부(500)는 두께 측정 유닛(400)으로부터 오류가 감지되면, 웨이퍼 랩핑 장치(1)의 동작을 강제적으로 정지하여 랩핑 공정을 중단시켜 웨이퍼의 손상을 방지할 필요가 있다.
이를 위해 오류 감지부(500)는 웨이퍼 랩핑 장치의 동작을 제어하는 연동 제어부(600)를 구비하여 랩핑 공정을 정지하는 제어를 함께 수행할 수 있다.
이와 같이 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치(1)에 따르면, 웨이퍼 랩핑 공정에서 발생하는 두께 측정 유닛(400)의 오작동을 오류 감지부(500)로 감지하여 알려줄 수 있으므로 웨이퍼의 연마 불량을 방지할 수 있다.
또한, 두께 측정 유닛(400)의 오류가 감지되면 오류 감지부(500)는 랩핑 공정이 비정상적이라고 판단하여 연동 제어부(600)로 하여금 웨이퍼 랩핑 장치의 동작을 즉시 정지시킴으로써 웨이퍼의 연마 불량을 적극적으로 억제할 수 있다.
이하, 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치를 이용한 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법을 설명하기로 한다.
도 7은 실시예의 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법의 흐름도이고, 도 8은 도 7의 두께 측정 유닛의 오류 판단 단계를 상세하게 보여준다.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 두께 측정 유닛(400)의 목표 주파수값을 설정/입력하는 단계를 수행한다(S100). 상기 단계(S100)는 두께 측정 유닛(400)의 ALC 컨트롤러(450)의 입력 버튼(455)을 이용하거나 제어 버튼(456)을 이용할 수 있다. 설정된 목표 주파수값은 ALC 컨트롤러(450)의 제2 표시부(452)에 숫자로 표시될 수 있다.
목표 주파수값이 설정되면, 랩핑 공정을 시작하는 단계를 수행한다(S200). 상기 단계(S200)는 작업자가 ALC 컨트롤러(450)의 시작 버튼(453)을 누름으로써 개시될 수 있다.
랩핑 공정이 개시되면, 랩퍼(200)는 웨이퍼와 쿼츠 디스크(300)를 동시에 연마한다. 이때, 두께 측정 유닛(400)을 통해 실시간 주파수값을 측정하고 표시하는 단계가 이어진다(S300). 실시간 주파수값은 ALC 컨트롤러(450)의 제1 표시부(451)에 숫자로 표시될 수 있다. 실시간 주파수값은 목표 주파수값을 향해 점차적으로 증가하게 된다.
랩핑 공정 동안, 오류 감지부(500)는 실시간 주파수값의 이상 변화로 상기 두께 측정 유닛의 오류 여부를 판단한다(S400).
두께 측정 유닛의 오류 여부를 판단하는 단계(S400)는 구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이 실시간 주파수값이 일정하게 증가하는지를 판단하는 단계(S410)와, 일정시간 동안 실시간 주파수값이 정지하는지를 판단하는 단계(S420)와, 실시간 주파수값이 급격한 증가/감소되는지를 판단하는 단계(S430)를 포함할 수 있다.
상기 첫 단계(S410)에서 실시간 주파수값이 일정하게 증가하면, 실시간 주파수값이 목표 주파수값에 해당하는지를 판단(S440)하고, 실시간 주파수값이 목표 주파수값에 도달하면 정상으로 판단할 수 있다(S401).
상기 두번째 단계(S420)에서 일정시간 동안 실시간 주파수값이 정지하면, 홀딩 에러로 판단할 수 있다(S402). 여기서 일정 시간은 10초 이상일 수 있다.
상기 세번째 단계(S430)에서 실시간 주파수값이 급격한 증가/감소 또는 감소/증가에 이르면, 헌팅 에러로 판단할 수 있다(S403).
여기서 홀딩 에러(S402), 헌팅 에러(S403) 등 두께 측정 유닛의 오류가 감지되면 오류를 표시/알람하는 단계(S500)가 수행된다.
오류를 표시/알람하는 단계(S500)는 시각적 알람, 청각적 알람 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 단계(S500)는 오류 감지부(500)의 알람 표시부(510)를 통해 두께 측정 유닛(400)의 오류 감지 내용을 시각적, 청각적으로 알려줄 수 있다.
예를 들어 알람 표시부(510)는 표시창을 통해 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 LED를 점멸하거나 "ERROR"라고 문구를 표시할 수 있다. 또한, 알람 표시부(510)는 스피커를 통해 비프음(Beep Sound), 경고음 등을 청각적으로 알려줄 수 있다.
상기 오류를 표시/알람하는 단계(S500) 이후에는 랩핑 공정을 중단하는 단계를 수행한다(S600). 즉 홀딩 에러 판단(S402), 헌팅 에러 판단(S403) 중 어느 하나에 해당하면, 오류 감지부(500)는 랩핑 공정이 비정상적이라고 판단하여 연동 제어부(600)로 하여금 웨이퍼 랩핑 장치(1)의 동작을 즉시 정지시킴으로써 랩핑 공정을 중단할 수 있다.
이와 같이 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치를 이용한 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법에 따르면, 웨이퍼 랩핑 공정에서 발생하는 두께 측정 유닛의 오작동을 오류 감지부로 감지하여 알려줄 수 있으므로 웨이퍼의 연마 불량을 방지할 수 있다.
또한, 두께 측정 유닛의 오류가 감지되면 오류 감지부는 랩핑 공정이 비정상적이라고 판단하여 연동 제어부로 하여금 웨이퍼 랩핑 장치의 동작을 즉시 정지시킴으로써 웨이퍼의 연마 불량을 적극적으로 억제할 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
30 : 슬러리 분배부 31 : 분배관
32 : 파우더링 33 : 분사관
100 : 본체부 110 : 실린더
150 : 실린더축 200 : 랩퍼
210 : 상정반 220 : 하정반
230 : 캐리어 250 : 선기어
300 : 쿼츠 디스크 400 : 두께 측정 유닛
410 : 프로브 420 : 전극
430 : 접지(Ground) 전극 450 : ALC 컨트롤러
451 : 제1 표시부 452 : 제2 표시부
453 : 시작 버튼 454 : 정지 버튼
455 : 입력 버튼 456 : 제어 버튼
460 : 상부 케이블 470 : 슬립링
480 : 하부 케이블 500 : 오류 감지부
510 : 알람 표시부 520 : 오류제어 버튼
600 : 연동 제어부

Claims (18)

  1. 상정반과 하정반 사이에 배치되며 웨이퍼가 삽입되는 다수의 관통홀이 형성된 웨이퍼 캐리어;
    상기 다수의 관통홀 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 쿼츠 디스크;
    랩핑 공정동안 상기 쿼츠 디스크로부터 발생하는 주파수 변화를 측정하여 웨이퍼의 연마 두께를 연산하는 두께 측정 유닛; 및
    상기 두께 측정 유닛의 오류를 감지하여 외부로 알려주는 오류 감지부(Fault Dectector);
    상기 오류 감지부에서 오류가 감지되면 랩핑 공정을 정지시키는 연동 제어부를 포함하며,
    상기 오류 감지부는 상기 쿼츠 디스크의 실시간 주파수값이 일정한 시간동안 설정된 목표 주파수값에 이르지 않고 정지한 상태를 유지하면 홀딩 에러(Holding Error)로 판단하고, 상기 쿼츠 디스크의 실시간 주파수값이 급격한 증가/감소 또는 감소/증가에 이르면 헌팅 에러(Hunting Error)로 판단하고,
    상기 연동 제어부는 상기 홀딩 에러 또는 상기 헌팅 에러가 감지되면 웨이퍼 랩핑 장치의 동작을 강제적으로 정지하는 웨이퍼 랩핑 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 일정한 시간은 10초 이상인 웨이퍼 랩핑 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오류 감지부는 상기 쿼츠 디스크의 실시간 주파수값이 일정하게 증가하다가 목표 주파수값에 이르면 정상으로 판단하는 웨이퍼 랩핑 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오류 감지부는 시각적 알람, 청각적 알람 중 적어도 어느 하나의 표시수단을 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 두께 측정 유닛은
    상기 상정반에 부착되는 프로브;
    상기 프로브와 상기 쿼츠 디스크를 연결하는 전극;
    ALC 컨트롤러; 및
    상기 전극과 상기 ALC 컨트롤러를 연결하는 케이블을 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 ALC 컨트롤러는
    실시간 주파수값을 표시하는 제1 표시부; 및
    설정된 목표 주파수값을 표시하는 제2 표시부를 포함하는 웨이퍼 랩핑 장치.
  10. 제1항, 제3항, 제5항, 제6항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항의 웨이퍼 랩핑 장치를 이용한 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법에 있어서,
    두께 측정 유닛의 목표 주파수값을 설정하는 단계;
    랩핑 공정을 시작하는 단계;
    상기 두께 측정 유닛을 통해 실시간 주파수값을 측정하고 표시하는 단계;
    상기 실시간 주파수값의 이상 변화로 상기 두께 측정 유닛의 오류 여부를 판단하는 단계;
    상기 두께 측정 유닛의 오류를 표시/알람하는 단계;
    상기 두께 측정 유닛의 오류가 감지되면 상기 랩핑 공정을 정지하는 단계를 포함하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 두께 측정 유닛의 오류 여부를 판단하는 단계는
    실시간 주파수값이 일정하게 증가하는지를 판단하는 단계;
    일정시간 동안 실시간 주파수값이 정지하는지를 판단하는 단계;
    실시간 주파수값이 급격한 증가/감소 또는 감소/증가되는지를 판단하는 단계를 포함하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    실시간 주파수값이 일정하게 증가하면, 실시간 주파수값이 목표 주파수값에 해당하는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실시간 주파수값이 상기 목표 주파수값에 도달하면 정상으로 판단하는 단계를 수행하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 일정시간 동안 실시간 주파수값이 정지하면, 홀딩 에러로 판단하는 단계를 수행하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 실시간 주파수값이 급격한 증가/감소 또는 감소/증가에 이르면, 헌팅 에러로 판단하는 단계를 수행하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 홀딩 에러 판단, 상기 헌팅 에러 판단 중 어느 하나에 해당하면, 상기 랩핑 공정을 정지하는 단계를 수행하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 오류를 표시/알람하는 단계는 시각적 알람, 청각적 알람 중 적어도 어느 하나를 포함하는 웨이퍼 연마 두께 측정 에러 감지 방법.
  18. 삭제
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