KR102185093B1 - 템플레이트 어셈블리 및 이를 포함하는 웨이퍼 연마 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 웨이퍼에 대한 연마를 수행하는 장치로서, 상기 웨이퍼를 지지하는 템플레이트 어셈블리, 상기 템플레이트 어셈블리 상면에 부착되면서 상기 템플레이트 어셈블리에 소정의 압력을 전달하는 러버 척 및 상기 웨이퍼의 전면과 접촉되며 웨이퍼의 연마를 수행하는 연마 패드를 포함하고, 상기 템플레이트 어셈블리는, 상기 웨이퍼의 후면과 접촉하는 백 패드와, 상기 웨이퍼를 둘러싸도록 상기 백 패드의 가장자리에 부착되는 가이드 링으로 이루어지고, 상기 백 패드 하면의 가장자리 영역은 원주방향을 따라 소정의 깊이만큼 가공되며, 상기 가이드 링은 상기 백 패드의 가공된 면에 접착될 수 있다. 따라서, 가이드 링이 부착되는 백 패드 하면의 가장자리 영역만 버프 가공됨으로써, 백 패드 하면의 가장자리 영역은 가이드 링과의 접착력을 그대로 유지하면서 웨이퍼와 접촉하는 백 패드의 중심 영역은 오염 물질이 잔존할 가능성을 현저히 낮출 수 있다.

Description

템플레이트 어셈블리 및 이를 포함하는 웨이퍼 연마 장치{Template Assembly and Wafer Grinding Apparatus Including the Same}

본 발명은 웨이퍼 연마 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 웨이퍼에 대해 연마 공정을 실시할시 웨이퍼를 파지하는 템플레이트 어셈블리의 가이드 링이 부착되는 영역만 버프 가공하여 웨이퍼 후면의 품질을 개선할 수 있는 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 등의 전자부품을 생산하기 위해 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)는 여러 단계의 과정을 거쳐 제조될 수 있다.

우선, 반응 챔버에서 도가니 내부에 폴리실리콘을 충진시키고, 상기 도가니를 회전시키면서 소정의 길이와 직경을 갖는 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨다. 이어서, 성장된 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 얇게 절단하는 슬라이싱 공정(slicing)을 거치게 되는데, 절단된 웨이퍼의 표면에는 요철이 생기므로 웨이퍼의 표면을 연마하는 평탄화 공정을 실시해야 한다.

도 1은 종래의 웨이퍼 연마 장치를 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 웨이퍼 연마 장치는 연마 패드(17) 상에 템플레이트 어셈블리가(15)가 배치되고, 템플레이트 어셈블리(15)와 연마 패드(17) 사이에 웨이퍼가 구비되고, 상기 템플레이트 어셈블리(15)가 러버 척(11)에 부착된다.

상기 템플레이트 어셈블리(15)는 상단부에 형성되는 원반형의 패드인 백 패드(13)와, 상기 백 패드 하단부의 가장자리에는 가이드 링(14)이 결합되어 있다. 상기 가이드 링(14)은 에폭시 글라스로 제조될 수 있고, 에폭시 글라스를 여러겹 적층하여 형성될 수 있으며, 상기 연마 패드에 의해 웨이퍼가 연마될 시 웨이퍼가 템플레이트 어셈블리에서 이탈되지 않도록 웨이퍼를 파지하는 역할을 한다.

에어 챔버 내로 전달된 압력은 백 패드(13)에 전달되어 상기 백 패드가 웨이퍼를 가압함으로써, 웨이퍼를 연마 패드(17)에 일정한 압력으로 접촉시킬 수 있다.

도 2는 종래의 웨이퍼 연마 장치에 포함되는 템플레이트 어셈블리를 나타낸 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 템플레이트 어셈블리는 원반형의 백 패드(13)의 가장자리를 따라 가이드 링(14)이 적층되며, 웨이퍼의 폴리싱 공정에서 웨이퍼가 연마 가공중인 가압 헤드에서 빠져나가지 않도록 지지하는 역할을 한다.

도 3은 종래 템플레이트 어셈블리의 백 패드를 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 일반적으로 백 패드(13)는 폴리우레탄이 사용되며, 가이드 링이 부착되는 면(a)에 대해 버프 가공(buffing)을 실시함으로써 표면에 작은 구멍들이 노출되는 가공면(b)이 형성된다. 상기와 같은 가공면(b)에 의해 백 패드(13) 가장자리에 접착되는 가이드 링(14)이 웨이퍼의 연마 도중 탈착되지 않으며 웨이퍼에 일정한 압력이 전달될 수 있다. 그러나, 상기 백 패드(13) 중심부의 가공면에 분포하는 구멍들에는 이물질이 잔존하기 쉬우며, 이러한 이물질 또는 오염물이 웨이퍼의 하면에 접촉되어 2차 오염을 유발할 수 있다. 또한, 백 패드(13)에 대한 버프 가공을 실시할 시 추가적인 오염이 발생할 가능성이 있다.

도 4는 종래 템플레이트 어셈블리의 백 패드에 버프 가공을 실시하지 않은 경우 문제점을 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 백 패드(13) 외주부에는 가이드 링(14)이 핫 멜트 쉬트(hot melt sheet, 16)와 같은 접착물질로 접착되는데, 백 패드(13)가 가공되지 않은 상태에서는 접착효과가 떨어지고, 웨이퍼의 연마 가공 부하가 심한 영역에서 가이드 링(14)이 탈착하는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼 연마 장치에 구비되는 템플레이트 어셈블리의 백 패드를 소정의 영역만 버프 가공(buffing)하여 웨이퍼의 후면 품질을 개선할 수 있는 템플레이트 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예는 웨이퍼에 대한 연마를 수행하는 장치로서, 상기 웨이퍼를 지지하는 템플레이트 어셈블리; 상기 템플레이트 어셈블리 상면에 부착되면서 상기 템플레이트 어셈블리에 소정의 압력을 전달하는 러버 척; 및 상기 웨이퍼의 전면과 접촉되며 웨이퍼의 연마를 수행하는 연마 패드를 포함하고, 상기 템플레이트 어셈블리는, 상기 웨이퍼의 후면과 접촉하는 백 패드와, 상기 웨이퍼를 둘러싸도록 상기 백 패드의 가장자리에 부착되는 가이드 링으로 이루어지고, 상기 백 패드 하면의 가장자리 영역은 원주방향을 따라 소정의 깊이만큼 가공되며, 상기 가이드 링은 상기 백 패드의 가공된 면에 접착될 수 있다.

본 발명의 실시예는 웨이퍼에 대한 폴리싱(polishing) 공정을 수행할 시 웨이퍼를 파지하는 템플레이트 어셈블리로서, 상기 웨이퍼의 후면과 접촉하는 백 패드; 및 상기 웨이퍼를 둘러싸도록 상기 백 패드의 가장자리에 부착되는 가이드 링을 포함하며, 상기 백 패드 하면의 가장자리 영역은 원주방향을 따라 소정의 깊이만큼 가공되며 상기 가이드 링은 상기 백 패드의 가공된 면에 접착될 수 있다.

본 발명에 따른 웨이퍼 제조 장치에 구비되는 템플레이트 어셈블리는 가이드 링이 부착되는 백 패드의 가장자리 영역만 버프 가공됨으로써, 연마공정이 진행되는 동안 웨이퍼 후면의 LLS 품질을 개선할 수 있고, 금속 입자로 인한 오염을 방지할 수 있다.

본 발명은 웨이퍼에 대한 연마를 수행할 시에, 연마 부하량이 큰 영역에서도 템플레이트 어셈블리의 일부가 이탈되지 않아 웨이퍼의 연마를 안정적으로 실시할 수 있으며, 이로 인해 웨이퍼의 품질 및 생산성을 동시에 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 웨이퍼 연마 장치를 나타낸 단면도
도 2는 종래의 웨이퍼 연마 장치에 포함되는 템플레이트 어셈블리를 나타낸 평면도
도 3은 종래 템플레이트 어셈블리의 백 패드를 나타낸 단면도
도 4는 종래 템플레이트 어셈블리의 백 패드에 버프 가공을 실시하지 않은 경우 문제점을 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치 중에서 템플레이트 어셈블리에 구비되는 백 패드를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치에 포함되는 템플레이트 어셈블리의 단면도
도 7은 도 6에서 A 영역과 B 영역의 경계를 나타낸 평면도와 단면도

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 5는 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치 중에서 템플레이트 어셈블리에 구비되는 백 패드를 나타낸 단면도이다.

도 5를 참조하면, 실시예의 백 패드(21) 하면의 가장자리 부분(B)은 원주방향을 따라 소정의 깊이(h)와 소정의 폭을 갖도록 가공될 수 있다. 예를 들어, 유연성 재료로 만들어진 휠에 숫돌 입자가 포함된 버프를 고속으로 회전시켜 상기 백 패드의 일부를 버프 가공할 수 있다.

실시예에 사용되는 백 패드(21)는 폴리우레탄으로 이루어질 수 있으며, 상기와 같은 버프 가공이 이루어진 백 패드(21)의 가장자리 영역(B)은 내부의 구멍들이 노출되어 거칠한 표면을 가지게 된다. 백 패드(21)의 가장자리 영역(B)에는 가이드 링이 부착되기 위한 영역이며, 백 패드(21)의 내부 영역(A)은 웨이퍼의 후면이 접촉하는 영역이 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치에 포함되는 템플레이트 어셈블리(Template Assembly)의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 도 5에 개시된 백 패드(21) 하부의 가장자리 영역에는 원주 방향을 따라 링 형상으로 가이드 링(23)이 부착된다. 즉, 템플레이트 어셈블리는 백 패드(21)와 가이드 링(23)이 상하부에 결합된 형태로 구성될 수 있다.

템플레이트 어셈블리(21)는 도시된 바와 같이 하면의 가장자리에 가이드 링(23)이 부착된 후에, 상면이 러버척(25)에 부착되고 가이드 링(23) 내부에 웨이퍼(w)가 인입된 채로 가이드 링(23)의 하면이 연마 패드와 접촉하게 된다.

우선, 백 패드(21)는 원반형의 기재로서 탄성이 있는 재질로 형성되며, 예를 들어 폴리우레탄과 같은 재질로 이루어질 수 있다. 상기 백 패드(21) 상부에 배치되는 러버척(25)으로 소정의 에어 공압이 전달되면, 백 패드(21)가 하방향으로 변형되어 웨이퍼와 일정 부분이 접촉하면서 웨이퍼에 일정한 압력을 가한다. 이에 웨이퍼와 연마 패드가 소정의 압력으로 접촉되고 연마 패드에 의해 웨이퍼가 연마될 수 있다.

도 3에서 살펴본 바와 같이, 웨이퍼와 접촉하는 백 패드(21) 하면에 대해 버프 가공(buffing)을 실시하면, 가공된 백 패드(21)의 하면은 수많은 구멍이 노출되는 다공성 표면이 형성된다. 상기와 같은 다공성 표면은 이물질이 잔존하기 쉬운 구조이므로, 본 발명에서는 상기 백 패드(21)의 가공 방식을 변경하여 웨이퍼(w)와 접촉하게 되는 백 패드(21) 면에 의해 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있는 구조를 제안하는 것이다.

백 패드(21) 하면의 가장자리에는, 웨이퍼 연마 가공을 실시할시 헤드에서 웨이퍼가 이탈하는 것을 방지하기 위해 가이드 링(23)이 접착된다. 상기 가이드 링(23)은 에폭시 글라스(epoxy glass)로 제조될 수 있으며, 에폭시 글라스가 소정의 두께를 가지도록 복수개가 적층되어 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 가이드 링(23)은 핫 멜트 쉬트(hot melt sheet)와 같은 접착 물질(22)을 매개로 하여 백 패드(21) 하면에 접착되어, 백 패드(21)와 연마 패드 사이에 인입되는 웨이퍼를 지지하도록 고정될 수 있다.

백 패드(21)의 하면은 웨이퍼가 접촉하는 영역(A)과 가이드 링(B)이 부착되는 영역(B)으로 구분할 수 있다. 본 실시예에서는 웨이퍼가 접촉하는 영역(A)과 가이드 링(B)이 부착되는 영역(B)에 대해 선택적으로 버프 가공(buffing)을 실시하여, 웨이퍼의 후면 품질을 개선할 수 있다.

백 패드(21)의 모든 면에 대해 버프 가공을 실시하면 웨이퍼의 후면 품질이 열위되고, 백 패드(21)의 모든 면에 대해 버프 가공을 실시하지 않으면 웨이퍼의 후면 품질은 개선되나, 백 패드(21)의 외주부에 접착되는 가이드 링(23)이 연마 부하가 큰 영역에서 탈착되는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 바람직하게 백 패드(21)의 하면에서 가이드 링(23)이 접착되는 영역(B)에만 버프 가공을 실시하여 B 영역에 해당되는 백 패드(21)에 다공성 표면을 형성한다. 상기 백 패드(21)의 가장자리 영역은 상기 가이드 링(23)의 폭에 대응되는 길이와, 소정의 두께를 가지도록 버프 가공될 수 있고, 따라서 상기 가이드 링(23)은 버프 가공된 면에접착될 수 있다.

상기 백 패드(21)가 버프 가공되는 폭은 가공되는 웨이퍼의 직경에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 그리고, 상기 백 패드(21)가 버프 가공되는 깊이(h)는 템플레이트 어셈블리의 직경에 따라 달라질 수 있으며, 상기 가이드 링(23) 사이에 웨이퍼가 인입될 수 있도록, 상기 가이드 링(23)이 부착된 후의 백 패드 하면과의 거리(t)가 웨이퍼의 두께보다 크도록 형성됨이 바람직하다.

도 7은 도 6에서 A 영역과 B 영역의 경계를 나타낸 평면도와 단면도이다. 도 7을 참조하면, 백 패드(21) 하면에 실시예와 같이 가이드 링(23)이 부착될 영역을 버프 가공한 모습을 보여주고 있다.

버프 가공이 실시된 B 영역은 수많은 구멍을 갖는 표면이 형성되며, 이러한 표면 상에 접착 물질을 도포하면 상부에 적층되는 가이드 링은 연마 가공 부하가 큰 영역에서도 이탈되지 않고 웨이퍼를 지지할 수 있다.

또한, 버프 가공이 실시되지 않은 A 영역은 상대적으로 평탄한 표면을 형성하고 있어, 오염 물질이 잔존할 가능성을 낮출 수 있다.

즉, 본 발명에서 사용되는 백 패드는 버프 가공을 실시하기 전에는 평탄한 표면을 가지며, 버프 가공을 실시하면 다공성 표면이 노출되는 물질이 사용되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 제조 장치에 구비되는 템플레이트 어셈블리는 가이드 링이 부착되는 백 패드 하면의 가장자리 영역만 버프 가공됨으로써, 백 패드 하면의 가장자리 영역은 가이드 링과의 접착력을 그대로 유지하면서 웨이퍼와 접촉하는 백 패드의 중심 영역은 오염 물질이 잔존할 가능성을 현저히 낮출 수 있다.

따라서, 연마공정이 진행되는 동안 백 패드의 하면과 접촉하게 되는 웨이퍼 후면의 LLS 품질을 개선할 수 있고, 금속 입자로 인한 오염을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 웨이퍼에 대한 연마를 수행할 시에, 연마 부하량이 큰 영역에서도 템플레이트 어셈블리의 일부가 웨이퍼 연마 장치의 헤드 부분에서 이탈되지 않아 웨이퍼의 연마를 안정적으로 실시할 수 있으며, 이로 인해 웨이퍼의 품질 및 생산성을 동시에 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 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.

13, 21: 백 패드
22: 접착 물질
14, 23: 가이드 링
15: 템플레이트 어셈블리
17: 연마패드
11, 25: 러버 척

Claims (10)

1. 웨이퍼에 대한 연마를 수행하는 장치로서,
   상기 웨이퍼를 지지하는 템플레이트 어셈블리;
   상기 템플레이트 어셈블리 상면에 부착되면서 상기 템플레이트 어셈블리에 소정의 압력을 전달하는 러버 척; 및
   상기 웨이퍼의 전면과 접촉되며 웨이퍼의 연마를 수행하는 연마 패드를 포함하고,
   상기 템플레이트 어셈블리는,
   상기 웨이퍼의 후면과 접촉하고, 다공이 내장된 재질의 백 패드와,
   상기 웨이퍼를 둘러싸도록 상기 백 패드 하면의 가장자리에 부착되는 가이드 링으로 이루어지고,
   상기 백 패드 하면의 가장자리 영역은 원주 방향을 따라 소정의 깊이만큼 버프 가공되며,
   상기 가이드 링의 상면은 상기 백 패드의 버프 가공면에 접착되고,
   상기 가이드 링의 내주면 상부는 상기 백 패드의 버프 가공면과 비가공면 사이의 단차 부분에 밀착되는 웨이퍼 연마 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드 링은 핫 멜트 쉬트(hot melt sheet)를 매개로 상기 백 패드 상에 부착되는 웨이퍼 연마 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   에어 가압에 따른 상기 러버 척의 변형에 따라 상기 백 패드가 변형되어 상기 웨이퍼의 일부와 접촉하는 웨이퍼 연마 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 백 패드는 탄성을 갖는 물질로 형성되는 웨이퍼 연마 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 백 패드는 평탄한 표면을 가지며, 버프 가공을 실시하면 다공성 표면이 노출되는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   가이드 링은 복수개의 에폭시 글래스가 적층되어 형성되는 웨이퍼 연마 장치.
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