KR102503655B1 - 베어 웨이퍼의 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베어 웨이퍼의 연마 장치에 관한 것으로, 증착막이 형성되지 않은 베어 웨이퍼의 연마 장치로서, 연마 정반의 상측에 입혀진 연마 패드와; 비연마면의 일부 이상에 전기 전도성 물질이 형성되어 전도 층(conductive layer)이 형성된 상기 베어 웨이퍼를 하방으로 가압하는 연마 헤드와; 상기 연마 패드와 상기 연마 헤드 중 어느 하나 이상을 회전시키는 회전 구동부와; 상기 전도층에 와전류를 유도하여 상기 전도성 물질까지의 거리를 감지하는 것에 의하여 상기 베어 웨이퍼의 두께 정보를 갖는 신호를 수신하는 와전류 센서를; 포함하여 구성되어, 베어 웨이퍼의 비연마면에 형성된 전도층에서 와전류가 유도되고, 전도층에서의 와전류 손실을 와전류 센서로 감지하는 것에 의하여, 와전류 센서로부터 전도층까지의 거리를 인시츄 방식으로 얻을 수 있는 베어 웨이퍼의 연마 장치 및 연마 방법을 제공한다.

Description

베어 웨이퍼의 연마 장치 {APPARATUS OF POLISHING BARED WAFER}
본 발명은 베어 웨이퍼의 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베어 웨이퍼의 연마 공정 중에 비접촉 방식으로 높은 정밀도로 베어 웨이퍼(bared wafer)의 연마 종료 시점을 감지하는 베어 웨이퍼의 연마 장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 패키지나 반도체 패키지(이하, '반도체 패키지'라고 함)를 제조하기 위해서는, 잉곳(ingot)을 일정한 두께로 슬라이싱하여 얇은 두께(t)의 베어 웨이퍼(bare wafer)로 절단한 후, 절단된 베어 웨이퍼에 다수의 디바이스를 형성하는 소자를 실장하고, 소자를 실장하여 형성된 디바이스를 적층하여 집적시킨 후, 디바이스가 하나씩 분리되게 절단하는 것에 의하여 반도체 패키지를 제조한다.
즉, 잉곳(80)을 슬라이싱하여 만들어진 베어 웨이퍼의 몸체가 되는 원판을 베어 웨이퍼(W)라고 하며, 베어 웨이퍼(W)에 소자를 실장하는 공정이나 패턴을 형성하는 공정 등을 거치면서, 반도체 패키지를 제조하는 베어 웨이퍼가 된다.
최근에는 반도체 패키지의 집적도가 점점 높아짐에 따라, 베어 웨이퍼(W)의 두께를 정해진 값으로 성형하는 것이 매우 중요해지고 있다. 이에 따라, 잉곳(80)을 슬라이싱 절단한 이후에 연마 공정을 거치면서 베어 웨이퍼(W)의 두께를 타겟 두께에 정확하게 맞추는 시도가 행해지고 있다.
그런데, 베어 웨이퍼(W)는 화학 증착 등에 의한 막이 형성되지 않은 상태이어서, 두께 전체에 걸쳐 균일한 성분으로 이루어져 있다. 이에 따라, 금속층에서 와전류를 유도하는 것을 전제로 하는 와전류 센서나, 증착막과 원판의 재질 차이에 의한 광 반사의 차이를 전제로 하는 와전류 센서에 의하여 베어 웨이퍼(W)의 두께를 측정하는 시도는 전혀 이루어지지 않았다.
따라서, 베어 웨이퍼(W)의 두께를 타겟 두께로 연마 하기 위해서는, 정해진 시간 동안 베어 웨이퍼(W)를 연마한 이후에 측정자로 두께를 측정하는 방식이 사용됨에 따라, 베어 웨이퍼(W)의 연마 공정에 소요되는 시간이 길어져 공정 효율이 저하될 뿐만 아니라, 베어 웨이퍼의 두께를 측정한 이후에 다시 연마 공정에 투입될 때에 셋팅 위치가 변동되어 연마 조건을 그대로 유지하면서 연마하지 못하게 되는 문제가 있었다.
한편, 베어 웨이퍼(W)의 저면과 상면에서 발생되는 광의 간섭에 의하여 베어 웨이퍼의 표면 두께를 검출하고자 하는 제안이 있었지만, 베어 웨이퍼의 양 표면에서 반사되는 광량이 충분히 확보되지 않아 측정 정확성에 한계가 있었다.
상기 기재된 사항이 모두 공지된 구성은 아니며, 본 발명을 도출하기 위하여 새롭게 발견된 사실도 포함하고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 증착막이 형성되지 아니한 베어 웨이퍼의 연마 공정 중에 비접촉 방식으로 베어 웨이퍼의 두께를 측정하는 베어 웨이퍼의 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 베어 웨이퍼의 연마 공정 중에 인시츄 방식으로 베어 웨이퍼의 두께를 측정하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 베어 웨이퍼의 두께를 타겟 두께에 도달하는 과정을 실시간으로 감시하면서 타겟 두께로 베어 웨이퍼를 연마하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 증착막이 형성되지 않은 베어 웨이퍼의 연마 장치로서, 연마 정반의 상측에 입혀진 연마 패드와; 비연마면의 일부 이상에 전기 전도성 물질이 형성되어 전도 층(conductive layer)이 형성된 상기 베어 웨이퍼를 하방으로 가압하는 연마 헤드와; 상기 연마 패드와 상기 연마 헤드 중 어느 하나 이상을 회전시키는 회전 구동부와; 상기 전도층에 와전류를 유도하여 상기 전도성 물질까지의 거리를 감지하는 것에 의하여 상기 베어 웨이퍼의 두께 정보를 갖는 신호를 수신하는 와전류 센서를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 베어 웨이퍼의 연마 장치를 제공한다.
이는, 전자기 신호를 인가하더라도 와전류가 표면에 형성되지 아니하는 베어 웨이퍼에 대하여, 베어 웨이퍼의 비연마면에 전기 전도성 물질로 형성되는 전도층이 구비됨으로써, 베어 웨이퍼의 연마면을 향하여 와전류 센서로부터 전자기 신호가 인가되면, 전도층에서 와전류가 형성되면서 전도층에서의 임피던스나 리액턴스, 위상각, 인덕턴스 중 어느 하나 이상의 변동을 와전류 센서에서 감지하는 것에 의하여, 와전류 센서로부터 전도층까지의 거리를 산출할 수 있도록 하기 위함이다.
이와 같이, 베어 웨이퍼의 비연마면에 전기 전도성 물질로 이루어진 전도층이 형성됨으로써, 와전류 센서에서 감지되는 와전류 신호(임피던스, 리액턴스, 인덕턴스, 위상각 중 어느 하나 이상)의 변동값으로부터 와전류 센서로부터 전도층 까지의 거리를 산출하여, 와전류 센서로부터 전도층까지의 거리로부터 베어 웨이퍼의 두께를 얻을 수 있다.
이를 위하여, 상기 연마 패드의 바깥에서 상기 베어 웨이퍼의 비연마면에 상기 전도층을 형성하는 전도층 형성기구를; 더 포함하여 구성될 수 있다. 이는, 잉곳으로부터 절단하여 제작한 베어 웨이퍼에 전도층을 형성하는 기구가 연마 장치와 이격되게 배치되는 것을 포함한다.
여기서, 상기 전도층은 전도성 물질을 도포하여 입혀지는 코팅막일 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 산화물 세라믹 코팅막일 수도 있고, 전기 전도성 에폭시 등 다양하게 적용될 수 있다. 또한, 상기 전도층은 전도성 물질이 테이프 형태로 상기 베어 웨이퍼의 비연마면에 부착하는 것에 의해 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 전도층은 베어 웨이퍼의 비연마면의 전체 표면에 분포되는 것이 바람직하지만, 베어 웨이퍼의 비연마면의 일부 표면에만 분포될 수도 있다. 베어 웨이퍼의 비연마면의 일부 표면에만 전도층을 형성하는 경우에는 다수의 스트립 형태로 분포되거나, 다수의 스폿 형태로 분포될 수 있다. 베어 웨이퍼의 비연마면의 일부 표면에만 전도층이 형성되면, 와전류 센서로부터 인가되는 와전류가 전도층에 형성되면서 전도층까지의 거리를 산출할 수 있다.
한편, 상기 연마 패드에는 투명창이 형성되어 있고, 상기 와전류 센서는 상기 베어 웨이퍼의 하측에 위치하여, 상기 베어 웨이퍼의 정해진 위치에서의 두께를 측정하게 구성될 수 있다.
이와 별개로 또는 이와 병행하여, 상기 와전류 센서는 상기 연마 패드에 고정되어 상기 연마 패드와 함께 회전하면서 상기 베어 웨이퍼의 하측을 통과하는 경로 상에서의 상기 베어 웨이퍼의 두께를 측정하게 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 와전류 센서는 2개 이상 배치되어 상기 베어 웨이퍼의 두께를 2군데 이상에서 측정하여, 베어 웨이퍼의 두께 분포를 각각 또는 평균화하여 구할 수도 있다. 또한, 이에 의하여, 베어 웨이퍼의 반경 방향으로 두께 편차가 발생되지 않고 정교한 두께로 조절하면서 연마할 수 있게 된다.
한편, 상기 베어 웨이퍼는 규소를 포함하는 재질로 형성되고, 태양광 베어 웨이퍼나 반도체 베어 웨이퍼 중 어느 하나를 제조하는 데 사용되는 베어 웨이퍼일 수 있다. 그리고, 상기 베어 웨이퍼의 타겟 두께는 70㎛ 내지 800㎛의 두께로 정해질 수 있다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 증착막이 형성되지 않은 베어 웨이퍼의 연마 방법으로서, 베어 웨이퍼의 비연마면에 전도성 물질을 형성하여 전도층을 형성하는 전도층 형성단계와; 상기 베어 웨이퍼를 연마 헤드의 하측에 위치시킨 상태에서 상기 베어 웨이퍼의 연마면이 자전하는 연마 패드와 접촉하면서 연마 공정을 행하는 연마 단계와; 상기 연마 단계가 행해지는 도중에 상기 베어 웨이퍼의 하측으로부터 상기 전도성 물질까지의 거리를 와전류 센서로 감지하여 상기 베어 웨이퍼의 두께를 측정하는 웨이퍼 두께측정단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 베어 웨이퍼의 연마 방법을 제공한다.
여기서, 상기 전도층은 상기 베어 웨이퍼의 비연마면의 일부에 형성될 수도 있고, 베어 웨이퍼의 비연마면의 전체 표면에 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 전도층은 상기 베어 웨이퍼의 비연마면에 전도성 물질을 도포하여 형성될 수도 있고, 베어 웨이퍼의 비연마면에 전도층을 부착하여 형성될 수도 있다.
그리고, 베어 웨이퍼의 연마 공정이 종료되면, 상기 전도층을 상기 베어 웨이퍼로부터 제거하는 단계를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '동일한 성분' 또는 '동일한 재질'의 베어 웨이퍼이라는 용어는, 광이 베어 웨이퍼를 관통하여 진행하다가 내부에서 급작스럽게 반사되는 면 또는 층이 없는 재질 또는 성분으로 이루어져 있다는 것으로 정의하기로 한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '베어 웨이퍼'라는 용어는 반도체 웨이퍼나 태양광 웨이퍼를 제조하기 위한 기재(base substrate)를 형성하는 것으로, 회로 등의 소자가 실장되지 아니한 웨이퍼를 지칭하는 것으로 정의한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 전자기 신호를 인가하더라도 와전류가 표면에 형성되지 아니하는 베어 웨이퍼에 대하여, 베어 웨이퍼의 비연마면에 전기 전도성 물질로 형성되는 전도층을 형성하여, 베어 웨이퍼의 연마면을 향하여 와전류 센서로부터 전자기 신호를 인가하여, 전도층에서 와전류를 유도하면서 전도층에서의 임피던스나 리액턴스, 위상각, 인덕턴스 중 어느 하나 이상의 변동(손실)을 와전류 센서로 감지하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 베어 웨이퍼의 두께를 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 연마 공정 중에 마모가 발생되는 연마 패드의 두께 변동을 전기 전도성 금속면이 형성된 컨디셔너에서 와전류를 유도하여 와전류 신호의 변동으로부터 감지한 후, 연마 패드의 두께 변동분을 베어 웨이퍼의 두께 산출에 반영하여 보상함으로써, 연마 공정 중에 연마 패드의 마모에도 불구하고 베어 웨이퍼의 두께를 정확하게 얻을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 베어 웨이퍼의 연마 공정 중에 인-시츄(in-situ) 방식으로 베어 웨이퍼의 두께를 실시간으로 비접촉 측정할 수 있으며, 베어 웨이퍼의 타겟 두께에 정확하게 연마 종료하여 정확한 두께로 베어 웨이퍼의 두께를 가공하는 잇점이 얻어진다.
도1은 잉곳으로부터 베어 웨이퍼를 슬라이싱 절단하여 생성하는 구성을 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 웨이퍼의 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도3은 도2의 연마 헤드의 구성을 도시한 도면,
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어 웨이퍼의 연마 장치의 구성을 도시한 평면도,
도5는 도2 또는 도4의 와전류 센서를 이용하여 베어 웨이퍼의 두께 분포를 감지하기 위한 원리를 설명하기 위한 도면,
도6은 와전류 센서에 수신된 광 강도를 시간 변화에 따라 도시한 그래프,
도7은 와전류 센서를 이용하여 베어 웨이퍼의 두께 분포를 감지하기 위한 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 웨이퍼(W)의 연마 장치(100, 100')에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 웨이퍼의 연마 장치(100)는, 잉곳(80)을 슬라이싱 절단하여 생성된 베어 웨이퍼(bare wafer, W)의 비연마면에 전기 전도성 물질을 입혀 전도층(Lm)을 형성하는 전도층 형성기구(70)와, 연마 정반(110)의 상면에 연마 패드(111)가 입혀지고 회전 구동부(119)에 의하여 회전(111r) 구동되는 연마 정반(110)과, 연마 패드(111)에 베어 웨이퍼(W)를 하방으로 가압하면서 회전 구동부(129)에 의해 회전(120r)시키는 연마 헤드(120)와, 연마 공정 중에 베어 웨이퍼(W)의 두께를 측정하기 위하여 베어 웨이퍼(W)의 전도층(Lm)에 와전류를 인가(Si)하여 수신되는 제2수신신호(So)를 감지하는 와전류 센서(50)와, 와전류 센서(50)에서 수신한 제2수신 신호(So)로부터 전도층(Lm)까지의 거리를 산출하는 것에 의하여 연마 공정 중의 베어 웨이퍼(W)의 두께(t)를 얻는 제어부(150)로 구성된다.
상기 베어 웨이퍼(W)는 반도체 웨이퍼나 태양광 웨이퍼를 성형하기 위하여 규소를 포함하는 재질의 잉곳(80)을 정해진 두께(t)로 슬라이싱 절단하여 생성된다. 그러나, 잉곳(80)의 슬라이싱 절단이 기계적인 쏘(saw)에 의하여 이루어지므로, 예를 들어 700㎛ 내지 800㎛의 타겟 두께로 정확하게 절단하는 것이 곤란할 뿐만 아니라, 잉곳(80)을 슬라이싱 절단하는 과정에서 잉곳(80)이나 슬라이싱 쏘(saw)가 조금이라도 틀어지면, 슬라이싱 절단된 베어 웨이퍼(W)의 두께 편차가 발생된다.
따라서, 베어 웨이퍼(W)는 정해진 용도에 사용할 수 있도록 두께 편차를 허용 범위 내로 조절하면서 타겟 두께로 연마하는 공정이 필요하게 된다.
상기 전도층 형성기구(70)는, 도2a에 도시된 바와 같이 잉곳(80)으로부터 슬라이싱 절단된 베어 웨이퍼(W)를 이동(51, 52)하여 베어 웨이퍼(W)의 비연마면에 전기 전도성 물질(Mc)을 도포하여 부착시키는 것에 의해 전도층(Lm)을 형성한다. 여기서, 전도층(Lm)은 전기 전도성 산화물 세라믹이나 전기 전도성 에폭시 등을 분사하여 형성되는 코팅막으로 형성될 수 있다. 이에 의하여, 전도층(Lm)은 연마 공정에 투입되기 이전에 베어 웨이퍼(W)의 비연마면에 형성된다.
한편, 도2b에 도시된 바와 같이, 전기 전도성 물질(Mc')이 입혀진 스티커를 베어 웨이퍼(W)의 비연마면에 접착시키는 것에 의하여 전도층(Lm)을 형성할 수도 있다.
이와 같이 전기 전도성 물질(Mc)로 형성된 전도층(Lm)은 웨이퍼의 사용 목적에 따라 연마 공정이 행해진 이후에 그대로 남겨둘 수도 있고 제거될 수도 있다. 접착제에 의하여 전도층(Lm)이 형성됨에 따라 연마 공정이 행해진 다음에 용제에 의하여 베어 웨이퍼(W)로부터 전도층(Lm)을 간편하게 제거할 수 있고 원하는 형태로 베어 웨이퍼(W)에 전도층(Lm)을 형성할 수 있는 잇점이 얻어진다.
베어 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 전도층(Lm)은 도3a에 도시된 바와 같이 비연마면의 전체 표면에 걸쳐 형성될 수도 있고, 도3b에 도시된 바와 같이 다수의 스폿 형태로 배치되거나 도3c에 도시된 바와 같이 다수의 스트립 형태로 배치되어 비연마면의 일부 표면에만 형성될 수도 있다.
상기 연마 정반(110)은 도4a에 도시된 바와 같이 구동 모터 등으로 이루어진 회전 구동부(119)에 의하여 회전 구동되며, 상면에 연마 패드(111)가 입혀져 베어 웨이퍼(W)의 연마면과 접촉하면서 연마시키는 데 사용된다. 이에 따라, 연마 패드(111)는 연마 공정 중에 회전(111r)하게 된다.
상기 연마 헤드(120)는 외부의 회전 구동부(129)에 의하여 회전 구동되고, 저면에 베어 웨이퍼(W)를 위치시킨 상태로 베어 웨이퍼(W)를 회전(120d) 구동시킨다. 도면에 도시되지 않았지만, 연마 헤드(120)는 베어 웨이퍼(W)를 가압하는 가요성 멤브레인의 상측에 다수로 분할된 압력 챔버를 구비하여, 압력 챔버의 공압을 조절하는 것에 의하여 베어 웨이퍼(W)를 구간별로 가압력을 조절하면서 연마 두께를 제어한다.
도면에는 연마 정반(110)과 연마 헤드(120)가 함께 회전 구동부(119, 129)에 의하여 회전 구동되는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에서는 연마 정반(110)과 연마 헤드(120) 중 어느 하나만 회전 구동될 수도 있다.
경우에 따라, 베어 웨이퍼(W)의 연마 공정을 촉진하기 위하여 슬러리가 슬러리 공급부(130)로부터 공급되어, 베어 웨이퍼(W)의 화학적 연마 공정이 기계적 연마 공정과 함께 행해질 수도 있다.
베어 웨이퍼(W)의 화학적 연마 공정이 이루어지는 경우에는, 연마 패드(111)의 표면 상태를 개질하는 컨디셔너(140)가 구비될 수 있다. 컨디셔너(140)는 컨디셔닝 디스크를 연마 패드(111)에 접촉시킨 상태로 가압하면서 회전하여, 연마 패드(111)의 표면에 형성된 미세 홈이 막히지 않도록 유지한다.
상기 와전류 센서(50)는, 도4a에 도시된 바와 같이 연마 패드(111)와 연마 정반(110)를 관통하는 관통부(110a)의 하측에 위치한 와전류 센서(50)에 의하여, 연마 공정 중의 베어 웨이퍼(W)의 두께(t)를 측정할 수도 있고, 도6a에 도시된 바와 같이 연마 정반(110)과 함께 회전하게 연마 정반(110)에 설치되어, 베어 웨이퍼(W)의 하측을 통과할 때마다 베어 웨이퍼(W)의 두께를 통과 궤적을 따라 측정할 수도 있다. 관통부(110a)의 하측에 와전류 센서(50)가 배치되는 경우에는, 관통부(110a)에 투명창이 설치되어 와전류 신호(Si, So)가 왕래할 수 있으면서, 연마 입자나 슬러리 등이 관통부(110a)를 통해 하방 배출되는 것을 방지한다.
와전류 센서(50)가 관통부(110a)를 통해 베어 웨이퍼(W)의 두께를 얻는 경우에는, 도5에 도시된 바와 같이, 회전하는 연마 정반(110)의 관통부(110a)가 와전류 센서(50)의 상측을 통과하는 동안에, 와전류 센서(50)로부터 인가되는 입력 신호(Si)가 관통부(110a)를 통과하면서 베어 웨이퍼(W)에 도달하고, 베어 웨이퍼(W)에 도달한 상태에서의 와전류 출력신호(So)를 제2수신 신호로 수신한다.
이와 유사하게, 와전류 센서(50)가 연마 정반(110)에 위치하여 함께 회전하면서 베어 웨이퍼(W)의 두께(tw)를 얻는 경우에도, 도7a에 도시된 바와 같이, 와전류 센서(50)는 회전하는 연마 정반(110)과 함께 회전하면서 베어 웨이퍼(W)의 하측을 통과하는 A1위치에 있는 동안에, 베어 웨이퍼(W)의 전도층(Lm)에 와전류 신호(Si)를 인가하고 와전류 출력 신호를 제2수신신호(So)로 수신한다. 도면에는 와전류 센서(50)가 연마 패드(111)의 회전 중심으로부터 하나의 반경 길이만큼 이격된 위치에 배치된 구성이 예시되어 있지만, 연마 패드(111)의 회전 중심으로부터 서로 다른 반경 길이만큼 이격된 2개 이상의 위치에 배치되어, 베어 웨이퍼(W)의 두께 분포를 구할 수도 있다.
여기서, 입력 신호(Si)는 금속층에서 와전류를 생성하기 위한 전자기 신호일 수 있다.
와전류 센서(50)로부터 와전류 신호(Si)가 베어 웨이퍼(W)에 도달하면, 베어 웨이퍼(W) 자체는 전기 전도성 물질이 원래 구비되어 있지 아니하여 베어 웨이퍼(W)에 와전류가 생성되지 않지만, 전도층 형성기구(70) 등에 의하여 베어 웨이퍼(W)의 비연마면에 전기가 통전되는 전도층(Lm)이 형성되어 있으므로, 도5에 도시된 바와 같이 전도층(Lm)에서 50E로 표시된 영역에서 와전류가 유도된다.
즉, 와전류 센서(50)로부터 와전류 신호(Si)가 베어 웨이퍼(W)에 인가되면, 베어 웨이퍼(W) 상측의 비연마면에 형성된 전도층(Lm)이 전기가 통전되므로 와전류가 유도된다. 베어 웨이퍼(W)의 비연마면의 일부 표면에만 전도층(Lm)이 형성된 경우에도, 전도층(Lm)에 와전류가 유도되면서 전도층(Lm)에서의 와전류 손실량에 따른 제2수신 신호(So)가 와전류 센서(50)에 전송된다.
이 때, 와전류 센서(50)로부터의 신호(Si)에 의하여 전도층(Lm)에 와전류가 유도되면, 유도된 와전류의 일부(임피던스, 리액턴스, 인덕턴스 중 어느 하나 이상)가 손실된 제2수신 신호(So)를 와전류 센서(50)가 수신하게 된다. 또한, 도7b에 도시된 바와 같이, 와전류 센서(50)의 상측에 전기 전도성 전도층(Lm)이 없는 A2 위치에서는, 와전류가 유도되지 아니하므로 손실된 수신신호(So)가 수신되지 아니하여 상측에 도전성 물질로 이루어진 층이 형성되지 않은 상태라는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 와전류의 손실량은 와전류 센서(50)로부터 전도층(Lm)까지의 거리에 반비례하므로, 와전류의 손실량을 제2수신 신호(So)로 와전류 센서(50)에서 감지하는 것에 의하여, 와전류 센서(50)로부터 전도층(Lm)까지의 거리(50d)를 검출할 수 있게 된다.
여기서, 제어부(150)는 와전류 센서(50)로부터 수신 신호(So)를 전송받아, 반복 시험에 의하여 수신 신호(So)에 따른 거리 데이터를 토대로 와전류 센서(50)로부터 전도층(Lm)까지의 거리(50d)를 얻을 수도 있고, 수신 신호(So)로부터 미리 정해진 연산 방법으로 와전류 센서(50)로부터 전도층(Lm)까지의 거리(50d)를 얻을 수도 있다.
따라서, 연마 공정이 진행될수록 점점 얇아지는 베어 웨이퍼(W)의 두께(tw)에 의해, 와전류 센서(50)와 전도층(Lm)까지의 거리(d)를 실시간으로 감지할 수 있고, 이를 통해, 연마 공정 중인 베어 웨이퍼(W)의 두께(tw)를 얻을 수 있다.
한편, 베어 웨이퍼(W)의 연마 공정 중에 연마 패드(111)의 두께(tp)가 감소하므로, 베어 웨이퍼(W)의 두께(tw)를 측정하는 데 연마 패드(111)의 두께 변동분만큼의 오차를 갖는 한계가 있다.
이와 같은 오차를 보정하기 위하여, 도6a 및 도6b에 도시된 구성의 베어 웨이퍼의 연마 장치(100')는, 와전류 센서(50)가 연마 정반(110)과 함께 회전하므로, 회전 경로(P) 상에는 컨디셔너(140)의 하측을 통과하는 A3위치를 지나게 된다. 그런데, A3위치에서는, 도7c에 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 디스크 또는 컨디셔닝 디스크를 고정시키는 홀더에 전기 전도성 물질로 이루어진 금속면(141)이 존재하고 그 두께가 충분히 크므로, 베어 웨이퍼(W)의 연마 공정을 진행하는 과정(S110)에서, A3위치에서도 와전류 센서(50)로부터 와전류 신호(Si)를 인가(S120)한다.
이에 따라, 컨디셔너(140)의 컨디셔닝 디스크 또는 컨디셔닝 디스크를 고정하고 있는 금속면(141)에서 와전류가 유도되고, 컨디셔너(140)의 금속면(141)에서 유도된 와전류의 임피던스 등의 손실에 따른 출력 신호로서 제1수신신호(So')가 금속면(141)으로부터 와전류 센서(50)에 수신된다.
이 때, 컨디셔너(140)의 컨디셔닝 디스크는 연마 패드(111)에 비하여 훨씬 높은 경도를 가지므로, 베어 웨이퍼(W)의 연마 공정 중에 두께(td)의 변동이 거의 없게 된다. 따라서, 컨디셔너(140)의 하측을 통과하는 A3위치에서 와전류 센서(50)에 수신된 제1수신신호로부터 제어부(150)는 와전류 센서(50)에서 컨디셔너(140)의 금속면(141)까지의 거리(50dx)를 측정할 수 있으며, 이로부터 연마 패드(111)의 두께 변동량을 검출할 수 있다(S130).
그리고, 와전류 센서(50)가 연마 정반(110)과 함께 회전하면서 베어 웨이퍼(W)의 하측을 통과하는 A1위치에서, 전술한 바와 같이 전도층(Lm)까지의 거리를 산출하는 것에 의하여 제어부(150)는 베어 웨이퍼(W)의 두께를 검출하되, S130 단계에서 얻은 연마 패드(111)의 두께 변동량을 반영하여 베어 웨이퍼(W)의 두께를 보상하여 구한다(S140).
이와 같은 과정을 지속하면서, 베어 웨이퍼(W)의 두께(tw)가 정해진 700㎛ 내지 800㎛의 타겟 두께에 도달하면, 연마 공정을 종료한다.
그리고, 베어 웨이퍼(W)의 비연마면에 부착되거나 도포되어 형성된 전도층(Lm)은 필요에 따라 떼어내거나 용제(solvent)를 도포하여 제거한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 베어 웨이퍼(W)의 연마 장치(100, 100') 및 연마 방법(S1)은, 증착막이 형성되지 않아 전기 전도성이 없는 성분으로 전체가 형성된 베어 웨이퍼(W)에 대해서도, 비연마면에 형성한 전도층(Lm)에서 와전류를 유도할 수 있도록 함으로써, 전도층(Lm)에서 유도된 와전류의 손실을 와전류 센서(50)에서 읽어들어 전도층(Lm)까지의 거리(50d)를 구함으로써, 연마 공정 중에 베어 웨이퍼의 두께를 인시츄 방식으로 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 연마 공정 중에 마모가 발생되는 연마 패드(111)의 두께(tp) 변동을 전기 전도성 금속면(141)이 형성된 컨디셔너(140)에서 와전류를 유도하여 와전류 신호의 변동으로부터 감지한 후, 연마 패드(111)의 두께 변동분을 베어 웨이퍼(W)의 두께 산출에 반영하여 보상함으로써, 연마 공정 중에 연마 패드의 마모에도 불구하고 베어 웨이퍼의 두께를 정확하게 얻을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100: 베어 웨이퍼의 연마 장치 110: 연마 정반
11: 연마 패드 110a: 관통부
120: 연마 헤드 50: 와전류 센서
150: 제어부 W: 베어 웨이퍼

Claims (18)

  1. 증착막이 형성되지 않은 베어 웨이퍼의 연마 장치로서,
    회전하는 연마 정반의 상측에 입혀진 연마 패드와;
    비연마면에 전기 전도성 물질의 전도층(conductive layer)이 형성된 상기 베어 웨이퍼를 하방으로 가압하면서 회전하는 연마 헤드와;
    컨디셔닝 디스크 또는 상기 컨디셔닝 디스크를 고정시키는 홀더에 전기 전도성 물질로 이루어진 금속면을 구비하고, 상기 컨디셔닝 디스크로 상기 연마 패드의 표면 상태를 개질하는 컨디셔너와;
    상기 연마 패드와 함께 회전하면서 상기 컨디셔너의 하측과 상기 베어 웨이퍼의 하측을 번갈아 통과하면서, 상기 전도층에 와전류를 유도하여 상기 전도성 물질까지의 거리를 감지하는 것에 의하여 상기 베어 웨이퍼의 두께 정보를 갖는 제2수신 신호를 수신하고, 상기 금속면에 와전류를 유도하여 상기 금속면까지의 거리를 감지하는 것에 의하여 상기 연마 패드의 두께 정보를 갖는 제1수신 신호를 수신하는 와전류 센서를;
    포함하고, 상기 제1수신 신호로부터 상기 연마 패드의 두께를 얻고, 상기 제2수신신호로부터 얻어지는 상기 베어 웨이퍼의 두께 분포에 상기 연마 패드의 두께의 변동분을 반영하여 보상된 상기 베어 웨이퍼의 두께 분포를 얻는 것을 특징으로 하는 베어 웨이퍼의 연마 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전도층은 전도성 물질을 도포하여 입혀지는 것을 특징으로 하는 베어 웨이퍼의 연마 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전도층은 전도성 물질을 상기 베어 웨이퍼의 비연마면에 부착하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 베어 웨이퍼의 연마 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 와전류 센서는 상기 베어 웨이퍼의 중심으로부터 서로 다른 거리만큼 이격된 위치에 2개 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 베어 웨이퍼의 연마 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 베어 웨이퍼는 규소를 포함하는 재질로 형성되고, 태양광 베어 웨이퍼나 반도체 베어 웨이퍼 중 어느 하나를 제조하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 베어 웨이퍼의 연마 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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