KR102150157B1 - 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼가 이동되는 반대 방향에서 많이 발생될 수 있는 편마모를 저감시킬 수 있는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어에 관한 것이다.
본 발명은 웨이퍼가 수용되고, 상기 웨이퍼를 상정반 및 하정반과 맞닿은 상태에서 상기 상정반 및 하정반의 원주 방향을 따라 이동시키는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어에 있어서, 원판 형상의 본체; 상기 하정반의 중심에 구비된 내부 기어와 상기 하정반의 외주단에 구비된 외부 기어와 맞물리도록 상기 본체의 외둘레를 따라 형성된 기어치; 상기 본체의 원주 방향을 따라 간격을 두고 형성된 복수개의 홀; 상기 홀들의 내주면을 따라 각각 장착되고, 상기 웨이퍼와 맞물리는 장착홀이 중심에 구비된 링 형태의 인서트(insert)를 포함하고, 상기 인서트는, 상기 장착홀의 중심이 상기 홀의 중심에 대해 편심되게 형성되는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어를 제공한다.

Description

웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어 {Carrier for Wafer Lapping Device}
본 발명은 웨이퍼가 이동되는 반대 방향에서 많이 발생될 수 있는 편마모를 저감시킬 수 있는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 재료로 실리콘 웨이퍼가 널리 사용되고 있다.
웨이퍼 제조 과정 중 잉곳을 와이어 쏘우(wire saw)로 절단한 다음, 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 랩핑(lapping) 공정이 진행되고 있는데, 랩핑 공정은 웨이퍼를 상/하정반 사이에 밀착시킨 다음, 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 상/하정반 사이에 주입시키면서 웨이퍼를 연마하는 공정이다.
이러한 랩핑 공정을 진행하기 위하여 복수개의 홀이 구비된 원판 형상의 캐리어에 웨이퍼를 장착하고, 캐리어가 상/하정반 사이에서 공전과 자전하도록 움직이면, 웨이퍼의 상/하면이 상/하정반에 의해 연마된다.
도 1은 일반적인 웨이퍼 랩핑 장치가 도시된 사시도이다.
일반적인 웨이퍼 랩핑 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 상/하정반(110,120) 사이에 내/외주 기어(130,140)와 맞물리는 캐리어(150)에 복수개의 웨이퍼(W)가 장착된다.
따라서, 상기 내/외주 기어(130,140)가 회전되면, 상기 캐리어(150)가 상기 하정반(120) 위에서 공전 및 자전하면서 상기 캐리어(150)에 수용된 웨이퍼(W)가 상기 상/하정반(110,120)에 의해 연마된다.
도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어가 도시된 평면도이고, 도 3은 도 2에 적용된 본체의 위치별 두께가 도시된 그래프이다.
종래 기술에 따른 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어는 도 2에 도시된 바와 같이 원판 형상의 본체(151)에 웨이퍼를 수용할 수 있도록 원주 방향으로 네 개의 장착홀(151H)이 구비되고, 상기 장착홀들(151H) 사이에 연마제가 잔류할 수 있는 보조홀(151h)이 구비되며, 상기 본체(151) 외둘레에는 상기 내/외주 기어(130,140)와 맞물릴 수 있는 기어치(151t)가 형성된다.
대개, 상기 본체(151)는 스테인레스 스틸 재질로 형성되는데, 상기 장착홀(151H)에 수용되는 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 장착홀(151H)에 별도의 링 형상의 인서트(152)가 형합된다.
이때, 상기 인서트(152)는 웨이퍼를 직접 수용할 수 있는 정원 형상의 링 형태로 형성되고, 웨이퍼가 상기 인서트(152)와 직접 맞닿도록 수용된다.
그런데, 랩핑 공정을 진행할수록 웨이퍼가 이동되는 원주 방향과 반대로 관성력이 작용하고, 웨이퍼가 이동되는 반대 방향 측의 인서트(152) 일부에서 폭 방향으로 편마모가 많이 발생된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 반복적인 랩핑 공정을 진행한 후 캐리어의 각 지점에서 두께를 측정한 결과, 캐리어 내부의 장착홀들 사이의 간격이 짧은 각 지점(PT2~PT5)에서 상대적으로 두께가 더 얇아진 것을 확인할 수 있는데, 이는 장착홀들 사이의 근접한 각 지점(PT2~PT5)에서 두께 방향으로 편마모가 일어난 확인할 수 있다.
따라서, 캐리어의 장착홀들 사이의 근접한 지점(PT2~PT5)에서 두께 방향으로 편마모를 방지하기 위하여 장착홀들 사이의 간격을 확보하도록 설계되는 것이 바람직하다.
종래 기술에 따르면, 캐리어의 장착홀 중 웨이퍼가 이동되는 반대 방향 측에서 인서트의 폭 방향으로 편마모가 많이 발생될 수 있고, 인서트의 폭 방향 편마모를 해소하기 위하여 인서트의 반경 방향으로 폭을 더 넓게 구성할 수 있으나, 인서트의 반경 방향으로 폭이 전체적으로 넓어짐에 따라 장착홀들의 크기도 커질 수 밖에 없어 장착홀들 사이의 근접한 각 지점에서 두께 방향으로 편마모가 보다 더 크게 발생될 수 있으며, 이로 인하여 랩핑 공정 중 웨이퍼가 탈거되거나, 편마모로 인하여 캐리어를 자주 교체할 수 밖에 없어 캐리어의 사용 수명이 짧아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼가 이동되는 반대 방향에서 많이 발생될 수 있는 편마모를 저감시킬 수 있는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 웨이퍼가 수용되고, 상기 웨이퍼를 상정반 및 하정반과 맞닿은 상태에서 상기 상정반 및 하정반의 원주 방향을 따라 이동시키는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어에 있어서, 원판 형상의 본체; 상기 하정반의 중심에 구비된 내부 기어와 상기 하정반의 외주단에 구비된 외부 기어와 맞물리도록 상기 본체의 외둘레를 따라 형성된 기어치; 상기 본체의 원주 방향을 따라 간격을 두고 형성된 복수개의 홀; 상기 홀들의 내주면을 따라 각각 장착되고, 상기 웨이퍼와 맞물리는 장착홀이 중심에 구비된 링 형태의 인서트(insert)를 포함하고, 상기 인서트는, 상기 장착홀의 중심이 상기 홀의 중심에 대해 편심되게 형성되는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어를 제공한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어는 웨이퍼가 이동되는 반대 방향 측에서 인서트의 반경 방향으로 폭을 더 넓게 구성할 수 있어 인서트의 폭 방향으로 편마모를 저감시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼가 이동되는 회전 방향과 반대 방향 측에서 인서트의 반경 방향으로 폭이 더 넓게 구성하더라도 장착홀들의 크기가 크게 변화되지 않을 뿐 아니라 장착홀들 사이의 근접한 간격을 그대로 유지할 수 있어 장착홀들 사이의 근접한 각 지점에서 두께 방향으로 편마모를 저감시킬 수 있다.
따라서, 랩핑 공정을 진행하더라도 웨이퍼가 캐리어로부터 탈거되는 것을 방지할 수 있고, 편마모에 따른 캐리어 교체를 방지하여 캐리어의 사용 수명을 늘릴 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 웨이퍼 랩핑 장치가 도시된 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어가 도시된 평면도.
도 3은 도 2에 적용된 본체의 위치별 두께가 도시된 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어가 도시된 평면도.
도 5는 도 4에 적용된 인서트 형상이 도시된 평면도.
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 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어가 도시된 평면도이고, 도 5는 도 4에 적용된 인서트 형상이 도시된 평면도이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어(250)는 도 4에 도시된 바와 같이 원판 형상의 본체(251)에 복수개의 홀(251H)이 구비되고, 상기 홀(251H) 내주면에 각각 인서트(252)가 형합되며, 상기 인서트(252) 내측에 웨이퍼가 수용되는 장착홀이 구비되는데, 상기 홀들(251H)은 상기 본체(251)의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치되고, 상기 인서트(252)는 상기 장착홀의 중심이 상기 홀(251H)의 중심에 대해 편심되게 형성된다.
상기 본체(251)는 웨이퍼의 두께보다 얇은 원판 형상의 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질로 구성되는데, 내/외주 기어와 맞물릴 수 있도록 외둘레에 기어치(251t)가 형성된다. 물론, 랩핑 공정 중 사용되는 연마제가 머물 수 있는 각종 홀이 상기 홀들(251H) 사이에 구비될 수 있다.
이때, 상기 본체(251)의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 네 개의 홀(251H)이 구비되고, 상기 인서트(252)는 상기 장착홀의 중심이 상기 홀(251H)의 중심에서 웨이퍼가 회전하는 방향(C)으로 편심된 형상으로 구비된다.
도 4를 참조하여 상기 캐리어(250)의 중심에서 좌측의 홀(251H)을 기준으로 살펴보면, 상기 홀들(251H) 사이에 근접한 방향은 좌측 홀(251H)의 ±45°위치인 반면, 상기 캐리어(250)가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 좌측 홀(251H)에 장착된 인서트(252)의 장착홀 중심이 편심된 방향(C)은 좌측 홀(251H)의 90°위치이다.
따라서, 상기 홀들(251H) 사이의 근접한 부분과 상기 인서트(252)의 장착홀 중심이 편심된 방향(C)이 서로 다르기 때문에 상기 인서트(252)의 장착홀 중심이 편심된 형상으로 구비되더라도 상기 홀들(251H) 사이의 근접한 간격을 그대로 유지 또는 확대시킬 수 있다.
나아가, 상기 홀들(251H) 사이의 간격을 최대한 확대시킨 캐리어(250)를 랩핑 공정에 적용하면, 상기 홀들(251H) 사이의 근접한 지점에서 두께 방향으로 편마모를 효과적으로 해소할 수 있고, 캐리어(250)의 수명을 연장시킬 수 있다.
상기 인서트(252)는 웨이퍼와 직접 맞닿더라도 손상시키지 않도록 플라스틱(plastic) 재질 또는 나일론(nylon) 재질의 링 형상으로 형성되는데, 상기 홀(251H)의 내주면을 따라 형합될 수 있도록 구성된다.
실시예에 따르면, 상기 인서트(252)가 상기 홀(251H)로부터 탈거되는 것을 방지하기 위하여 상기 홀(251H) 내주면을 따라 일정 간격을 두고 복수개의 장착홈(251a)이 구비되고, 이와 형합될 수 있도록 상기 인서트(252) 외주면을 따라 일정 간격을 두고 복수개의 장착돌기(252a)가 구비되는데, 상기 홀(251H) 내주면을 따라 상기 인서트(252)가 사출 성형된다.
또한, 상기 인서트(252)의 장착홀 중심이 편심된 방향과 반대 방향 즉, 상기 인서트(252)의 반경 방향 두께가 두꺼운 부분에서 랩핑 공정 중 인서트(252)의 폭방향으로 발생하는 편마모를 완충시킬 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 인서트(252)는 정원 형태의 웨이퍼를 안정적으로 잡아줄 수 있도록 내경(252in)과 외경(252out)이 정원 형상으로서, 외경(252out)의 중심이 상기 홀(251H)의 중심과 일치하는 반면, 실제 웨이퍼와 맞물리는 장착홀인 내경(252in)의 중심이 상기 홀(251H)의 중심으로부터 편심된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 인서트(252)는 반경 방향으로 폭이 웨이퍼가 이동되는 방향(C) 측 보다 그 반대 방향(A) 측으로 점차 더 넓게 형성되는데, 예를 들어 웨이퍼가 이동되는 방향(C) 측에서 인서트(252)의 폭 넓이이 1cm이고, 그 반대 방향(A) 측에서 인서트(252)의 폭 넓이를 1.5cm이며, 그 사이의 구간(B)에서 인서트(252)의 폭 넓이가 점차 변화하도록 구성할 수 있으나, 한정되지 아니한다.
이와 같이 구성된 캐리어(250)를 적용하여 랩핑 공정을 진행하면, 웨이퍼에 의해 상기 캐리어(250)가 이동되는 반대 방향(A)으로 관성력이 가해지는데, 관성력이 가해지는 방향(A) 측에 웨이퍼와 직접 맞닿는 인서트(252)의 폭이 상대적으로 넓게 구성됨에 따라 웨이퍼를 안정적으로 지지할 수 있으며, 그에 따라 인서트(252)의 폭 방향으로 편마모 현상을 방지할 수 있고, 나아가 랩핑 공정 시에 웨이퍼의 탈거를 방지할 수 있다.
250 : 캐리어 251 : 본체
252 : 인서트

Claims (7)

  1. 웨이퍼가 수용되고, 상기 웨이퍼를 상정반 및 하정반과 맞닿은 상태에서 상기 상정반 및 하정반의 원주 방향을 따라 이동시키는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어에 있어서,
    원판 형상의 본체;
    상기 하정반의 중심에 구비된 내부 기어와 상기 하정반의 외주단에 구비된 외부 기어와 맞물리도록 상기 본체의 외둘레를 따라 형성된 기어치;
    상기 본체의 원주 방향을 따라 간격을 두고 형성된 복수개의 홀;
    상기 홀들의 내주면을 따라 각각 장착되고, 상기 웨이퍼와 맞물리는 장착홀이 구비된 링 형태의 인서트(insert)를 포함하고,
    상기 인서트는,
    상기 장착홀의 중심이 상기 홀의 중심에 대해 상기 본체가 회전하는 방향으로 편심되게 형성되는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀들 사이의 가장 근접한 방향과 상기 장착홀들의 중심이 편심된 방향이 서로 다르게 구성되는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인서트는,
    외경이 상기 홀의 중심과 일치하고, 내경이 상기 홀의 중심으로부터 편심된 형상으로 형성되는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인서트는,
    반경 방향으로 폭이 상기 본체가 회전하는 방향 측 보다 그 반대 방향 측에서 그 폭이 더 넓게 형성되는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀과 인서트는 서로 형합되는 복수개의 장착홈 및 복수개의 장착돌기가 구비되는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 본체는 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질이고,
    상기 인서트는 플라스틱(plastic) 재질 또는 나일론(nylon) 재질로 구성되는 웨이퍼 랩핑 장치용 캐리어.
  7. 삭제
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