KR102513624B1

KR102513624B1 - 랩핑 캐리어 및 이를 포함하는 랩핑 장치

Info

Publication number: KR102513624B1
Application number: KR1020210003260A
Authority: KR
Inventors: 강영진; 이재표; 오기헌
Original assignee: 에스케이실트론 주식회사
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2023-03-24
Also published as: KR20220101346A

Abstract

본 발명의 실시예는 웨이퍼의 양면을 랩핑 가공하는 동안 적어도 하나 이상의 웨이퍼를 지지하는 랩핑 캐리어에 있어서, 웨이퍼가 안착되는 적어도 하나 이상의 웨이퍼 장착홀; 상기 웨이퍼 장착홀의 내주부에 장착되고, 상기 웨이퍼 장착홀에 안착된 웨이퍼의 외주부와 맞물리는 완충부; 상기 웨이퍼 장착홀와 나란히 구비되고, 전기적 신호에 의해 두께를 측정할 수 있는 두께 측정부가 안착되는 두께 측정부 장착홀; 및 상기 두께 측정부 장착홀의 내주부에 장착되고, 상기 두께 측정부 장착홀에 안착된 두께 측정부의 외주부와 맞물리는 부도체 재질의 노이즈 제어부;를 포함하는 랩핑 캐리어를 제공한다.

Description

랩핑 캐리어 및 이를 포함하는 랩핑 장치 {Lapping carrier and lapping apparatus with it}

본 발명은 랩핑 공정 중 웨이퍼의 두께를 정확하게 측정할 수 있는 랩핑 캐리어 및 이를 포함하는 랩핑 장치에 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 랩핑 캐리어에 웨이퍼를 장착하고, 랩핑 캐리어가 상/하정반 사이에서 공전과 자전하도록 움직이면, 웨이퍼의 상/하면이 상/하정반에 의해 연마된다.

도 1은 종래의 랩핑 캐리어가 도시된 도면이다.

종래의 랩핑 캐리어는 도 1에 도시된 바와 같이 내/외주 기어와 맞물릴 수 있는 기어치(1)가 외주면에 형성된 원판 형상으로 형성되고, 스테인레스 스틸 재질로 형성될 수 있다.

웨이퍼(W)를 수용할 수 있도록 랩핑 캐리어의 원주 방향으로 네 개의 웨이퍼 장착홀(2h)이 구비되고, 웨이퍼 장착홀(2h)에 수용되는 웨이퍼(W)가 손상되는 것을 방지하기 위하여 웨이퍼 장착홀(2h) 내주면에 링 형상의 인서트(2)가 구비될 수 있다.

랩핑 공정 중 웨이퍼(W)의 두께를 간접적으로 측정하기 위하여 랩핑 캐리어에 일종의 두께 측정을 위한 쿼츠(3)가 설치되는데, 쿼츠(3)를 수용할 수 있도록 랩핑 캐리어의 중심부에 쿼츠 장착홀(3h)이 구비될 수 있다.

물론, 웨이퍼 랩핑 장비에는 랩핑 캐리어에 안착된 쿼츠(3)에 전기적 신호를 측정하여 웨이퍼 두께로 환산할 수 있는 측정 시스템이 적용되고 있다.

그러나, 종래 기술에 따르면, 스테인레스 스틸 재질의 랩핑 캐리어에 쿼츠가 장착됨으로서, 두께 측정 위치에서 쿼츠의 전기적 신호를 통하여 두께 측정을 하더라도 노이즈가 발생하기 쉽고, 웨이퍼의 두께에 따라 랩핑 공정을 정확하게 제어하기 어려우며, 랩핑 공정으로 인한 웨이퍼의 두께 불량이 대량 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 랩핑 공정 중 웨이퍼의 두께를 정확하게 측정할 수 있는 랩핑 캐리어 및 이를 포함하는 랩핑 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 노이즈 제어부는, 상기 완충부와 동일한 재질로 구성될 수 있다.

상기 노이즈 제어부는, 상기 완충부와 같이 인서트 사출될 수 있다.

상기 노이즈 제어부는, MC 나일론(Mono Cast Nylon) 재질로 구성될 수 있다.

상기 노이즈 제어부는, 내주부와 외주부 사이의 반경 방향 길이가 5 ~ 15 mm 로 구성될 수 있다.

상기 두께 측정부는, 상기 랩핑 캐리어의 두께 보다 두껍게 구성되고, 상기 노이즈 제어부는, 상기 랩핑 캐리어의 두께와 동일한 두께를 가지도록 구성될 수 있다.

상기 노이즈 제어부의 외주부는, 상기 두께 측정부 장착홀의 내주부와 맞물리는 기어치 형상으로 구성될 수 있다.

상기 웨이퍼 장착홀들은, 상기 랩핑 캐리어의 원주 방향으로 소정 간격을 두고 복수개가 구비되고, 상기 두께 측정부 장착홀는, 상기 랩핑 캐리어 중심에 하나만 구비될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 회전 가능한 하정반; 상기 하정반 상측에 승강 및 회전 가능한 상정반; 상기 상정반과 하정반 사이에 맞물리는 랩핑 캐리어; 상기 상정반에 설치되고, 상기 랩핑 캐리어에 안착된 두께 측정부에서 전기적 신호를 감지하는 측정 전극; 및 상기 측정 전극에서 전달된 전기적 신호를 상기 두께 측정부의 두께로 환산하는 컨트롤러;를 포함하는 웨이퍼의 랩핑 장치를 제공한다.

본 실시예에 따르면, 랩핑 캐리어에 장착된 두께 측정부 주변에 부도체 재질의 노이즈 제어부가 구비됨으로서, 전기적 신호에 의해 두께 측정부의 두께를 측정하더라도 노이즈의 발생을 방지할 수 있고, 웨이퍼의 두께를 정확하게 측정할 수 있다.

따라서, 웨이퍼의 두께를 정확하게 측정하여 랩핑 공정을 제어할 수 있으므로, 랩핑 공정 후 웨이퍼의 두께 불량을 개선시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼 두께 측정 시스템의 오작동으로 인한 점검을 최소화할 수 있으므로, 작업자의 작업 부하를 줄일 수 있고, 웨이퍼 랩핑 장치의 가동 중단을 감소시킬 수 있으므로, 랩핑 공정 시간 가동률을 개선시킬 수 있다.

도 1은 종래의 랩핑 캐리어가 도시된 도면.
도 2는 본 실시예의 랩핑 캐리어가 도시된 도면.
도 3은 본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치가 개략적으로 도시된 도면.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다.

도 2는 본 실시예의 랩핑 캐리어가 도시된 도면이다.

본 실시예의 랩핑 캐리어는 도 2에 도시된 바와 같이 원판 형상으로서, 외주면에 형성된 기어치(11)와, 원주 방향으로 일정 간격을 두고 구비된 각각의 웨이퍼 장착홀(12h) 내주면에 안착되는 복수개의 완충부(12)와, 완충부들(12) 사이에 구비된 복수개의 슬러리 홀(H)과, 랩핑 공정 중 웨이퍼(W)의 두께를 측정하기 위해 장착되는 두께 측정부(13)와, 중심에 구비된 두께 측정부 장착홀(14h) 내주면에 안착되는 부도체 재질의 노이즈 제어부(14)를 포함할 수 있다.

기어치(11)는 내/외주 기어와 맞물릴 수 있도록 랩핑 캐리어(10)의 외주면에 형성될 수 있고, 웨이퍼 장착홀들(12h)과 슬러리 홀들(H)은 랩핑 캐리어(10)의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 교대로 형성될 수 있으며, 두께 측정부 장착홀(14h)은 랩핑 캐리어(10)의 중심에 구비될 수 있다.

기어치(11)를 비롯하여 웨이퍼 장착홀들(12h)과 슬러리 홀들(H) 및 두께 측정부 장착홀(14h)은 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 재질의 원판 형상에 일체로 구비될 수 있다.

완충부(12)는 각각의 웨이퍼 장착홀(12h)에 형합된 링 형상으로 구비될 수 있는데, 웨이퍼 장착홀(12h)과 완충부(12)의 결합력을 높이기 위하여 웨이퍼 장착홀(12h)의 내주면과 완충부(12)의 외주면에 서로 맞물리는 요철부가 구비될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

완충부(12)는 소정의 강도와 탄성을 가진 재질로 구성될 수 있으며, 실시예에서 완충부(12)는 하기에서 설명될 노이즈 제어부(14)와 동일한 MC 나일론(Mono Cast Nylon) 재질로 구성될 수 있으며, 인서트 사출될 수 있다.

랩핑 공정이 진행될수록 랩핑 캐리어는 정반의 원주 방향을 따라 이동되는데, 랩핑 캐리어에 장착된 웨이퍼(W)가 이동되는 방향과 반대 방향으로 원심력이 작용한다. 따라서, 웨이퍼(W)가 이동되는 반대 방향 측의 완충부(12)에 편마모가 발생될 수 있으나, 웨이퍼(W)가 직접적으로 스테인레스 스틸 재질의 웨이퍼 장착홀(12h)과 맞닿아 손상되는 것을 방지할 수 있다.

두께 측정부(13)는 랩핑 캐리어(10)의 중심에 구비된 두께 측정부 장착홀(14h)에 장착되는데, 랩핑 공정 중 실리콘 웨이퍼(W)의 두께를 간접적으로 측정하기 위하여 쿼츠(quarts) 형태로 구비될 수 있다. 물론, 두께 측정부(13)는 웨이퍼(W)와 동일한 소재로 구비될 수 있으며, 한정되지 아니한다.

하기에서 설명될 두께 측정 시스템에 의해 랩핑 캐리어(10)에 장착된 두께 측정부(13)의 전기적 신호를 감지하여 랩핑 공정 중 웨이퍼(W)의 두께를 측정할 수 있다. 물론, 두께 측정부(13)의 두께는 적어도 웨이퍼(W)의 두께 보다 두껍거나 같게 구성됨으로서, 랩핑 공정 중 웨이퍼(W)와 같은 두께로 마모되는 것이 바람직하다.

노이즈 제어부(14)는 두께 측정부 장착홀(14h)에 형합되고, 두께 측정부(13)가 중심에 장착될 수 있는 도넛 형상으로서, 전기적 신호에 의해 측정되더라도 노이즈(noise)의 발생을 저감시키기 위하여 부도체 재질로 구비될 수 있다.

두께 측정부 장착홀(14h)과 노이즈 제어부(14)의 결합력을 높이기 위하여 두께 측정부 장착홀(14h)의 내주면과 노이즈 제어부(14)의 외주면에 서로 맞물리는 요철부(14a)가 구비되는 것이 바람직하다.

노이즈 제어부(14)는 소정의 강도와 탄성을 가지는 부도체 재질로 구성될 수 있으며, 실시예에서 노이즈 제어부(14)는 완충부(12)와 동일하게 MC 나일론 재질로 구성될 수 있다. 따라서, 노이즈 제어부(14)는 완충부(12)와 같이 스테인레스 스틸 재질의 본체에 인서트 사출될 수 있다.

노이즈 제어부(14)는 랩핑 캐리어의 두께 즉, 측정부 장착홀(14h)의 깊이와 동일한 두께를 가지도록 구성됨으로서, 두께 측정부(13)를 반경 방향으로 안정적으로 지지할 뿐 아니라 정반에 마찰/마모되는 것을 방지할 수 있다.

노이즈 제어부(14)는 내주부와 외주부 사이의 반경 방향 길이(d)가 5 ~ 15mm로 구성되는 것이 바람직하다. 실험 결과, 노이즈 제어부(14)의 반경 방향 길이가 5mm 미만이면, 노이즈 제어부(14)의 사이즈가 과도하게 작아져서 전기적 신호를 리딩할 때 간헐적 헌팅이 발생할 수 있고, 노이즈 제어부(14)의 반경 방향 길이가 15mm 초과하면, 노이즈 제어부(14)의 폭이 과도하게 커져서 랩핑 공정을 반복할수록 소재의 변형이 발생할 수 있다.

도 3은 본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.

본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 랩핑 캐리어(10)와, 랩핑 캐리어(10)가 올려지는 하정반(20)과, 하정반(20) 상측에 맞물리는 상정반(30)과, 상정반(30)에 설치되어 랩핑 캐리어(10) 측의 두께 측정부(13)에 전기적 신호를 감지하는 측정 전극(Probe : 40)과, 측정 전극(40)에서 전달된 전기적 신호를 두께 측정부(13)의 두께로 환산하는 컨트롤러(50)를 포함할 수 있다.

하정반(20)은 원판 형상으로 회전 가능하게 설치되는데, 내주부에 상향 돌출되게 이너 기어(미도시)가 구비되고, 외주부에 상향 돌출되게 아우터 기어(미도시)가 구비될 수 있다.

랩핑 캐리어(10)의 외주부가 이너 기어와 아우터 기어에 맞물리도록 하정반(20) 위에 올려지고, 이너 기어와 아우터 기어가 회전됨에 따라 랩핑 캐리어(10)가 하정반(20)의 원주 방향을 따라 이동될 수 있다.

상정반(30)은 하정반(20) 상측에 회전 및 승강 가능하게 설치되는데, 랩핑 공정에 필요한 슬러리를 공급하기 위한 복수개의 슬러리 홀(미도시)을 비롯하여 측정 전극(40)이 설치될 수 있는 측정 전극 장착홀(30h)이 구비될 수 있다. 물론, 상정반(30)에서 측정 전극 장착홀(30h)의 위치는 랩핑 캐리어(10)의 중심에 장착된 두께 측정부(13)의 위치를 고려하여 결정될 수 있다.

측정 전극(40)은 쿼츠 형태의 두께 측정부(13)로부터 일종의 전기적 신호인 리턴 전압 시그널(Return voltage signal)을 감지하여 컨트롤러(50)로 입력할 수 있다.

측정 전극(40)이 랩핑 캐리어(10)에 장착된 두께 측정부(13)로부터 리턴 전압 시그널을 감지할 때, 두께 측정부(13) 주변에 부도체 재질의 노이즈 제어부(14)가 구비됨으로서, 리턴 전압 시그널의 신호에 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

컨트롤러(50)는 측정 전극(40)으로부터 리턴 전압 시그널을 입력 받아 두께 측정부(13)의 두께로 정확하게 환산하고, 두께 측정부(13)의 두께를 웨이퍼(W)의 두께 측정값으로 간주한다.

이와 같이 웨이퍼(W)의 두께가 정확하게 측정되면, PC(60)가 컨트롤러(50)에서 입력 받은 웨이퍼의 두께를 비롯하여 랩핑 공정 전반의 측정 데이터를 입력 받아 랩핑 공정을 제어하고, 별도의 모니터(70)가 PC(60)에서 전달된 랩핑 공정 상태를 표시할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 랩핑 캐리어 11 : 기어치
12 : 완충부 12h : 웨이퍼 장착홀
13 : 두께 측정부 14 : 노이즈 제어부
14h : 두께 측정부 장착홀

Claims

웨이퍼의 양면을 랩핑 가공하는 동안 적어도 하나 이상의 웨이퍼를 지지하는 랩핑 캐리어에 있어서,
상기 랩핑 캐리어의 원주 방향으로 소정 간격을 두고 복수개가 구비되고, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 장착홀;
상기 웨이퍼 장착홀의 내주부에 장착되고, 상기 웨이퍼 장착홀에 안착된 웨이퍼의 외주부와 맞물리는 부도체 재질의 완충부;
상기 랩핑 캐리어의 중심에 하나만 구비되고, 전기적 신호에 의해 두께를 측정할 수 있는 두께 측정부가 안착되는 두께 측정부 장착홀; 및
상기 두께 측정부 장착홀의 내주부에 장착되고, 상기 두께 측정부 장착홀에 안착된 두께 측정부의 외주부와 맞물리는 부도체 재질의 노이즈 제어부;를 포함하고,
상기 노이즈 제어부는,
상기 완충부와 동일한 재질로 구성되는 랩핑 캐리어.
제1항에 있어서,
상기 노이즈 제어부는,
상기 완충부와 같이 인서트 사출되는 랩핑 캐리어.
제1항에 있어서,
상기 노이즈 제어부는,
MC 나일론(Mono Cast Nylon) 재질로 구성되는 랩핑 캐리어.
제1항에 있어서,
상기 노이즈 제어부는,
내주부와 외주부 사이의 반경 방향 길이가 5 ~ 15 mm 로 구성되는 랩핑 캐리어.
제1항에 있어서,
상기 두께 측정부는,
상기 랩핑 캐리어의 두께 보다 두껍게 구성되고,
상기 노이즈 제어부는,
상기 랩핑 캐리어의 두께와 동일한 두께를 가지도록 구성되는 랩핑 캐리어.
제1항에 있어서,
상기 노이즈 제어부의 외주부는,
상기 두께 측정부 장착홀의 내주부와 맞물리는 기어치 형상으로 구성되는 랩핑 캐리어.
회전 가능하게 설치된 하정반;
상기 하정반 상측에 승강 및 회전 가능하게 설치된 상정반;
상기 상정반과 하정반 사이에 맞물리는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 랩핑 캐리어;
상기 상정반에 설치되고, 상기 랩핑 캐리어에 안착된 두께 측정부에서 전기적 신호를 감지하는 측정 전극; 및
상기 측정 전극에서 전달된 전기적 신호를 상기 두께 측정부의 두께로 환산하는 컨트롤러;를 포함하는 웨이퍼의 랩핑 장치.
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