KR20050022726A - 웨이퍼의 배치 연마장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 배치 연마장치에 대한 것이다. 본 발명은, 여러장의 웨이퍼를 상부에서 가압하면서 회전시켜서, 상기 웨이퍼들의 경면이 그 하측의 연마패드에 밀착되게 하여 연마하는 웨이퍼의 배치연마장치에 있어서, 하면에 상기 웨이퍼들이 왁스에 의해 부착되는 세라믹프레이트와; 상기 세라믹플레이트의 상부에 설치되며, 상기 웨이퍼가 부착된 세라믹플레이트와 일체가 되어 회전함과 동시에 상기 웨이퍼가 상기 연마패드에 밀착되게 가압하는 헤드플레이트를 포함하는 헤드유닛과; 상기 세라믹플레이트와 상기 헤드플레이트 사이에 설치되어 상기 세라믹플레이트의 하면에 부착되는 헤드플레이트패드를 포함하여 구성된다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 상기 헤드유닛에 의해 웨이퍼에 미치는 압력이 균일하게 되게 하여 웨이퍼 경면의 평탄도를 향상시킨다..

Description

웨이퍼의 배치 연마장치{A Batch Polisher For Wafer}

본 발명은 웨이퍼의 배치 연마장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 헤드플레이트의 하면에 웨이퍼에 대응하는 헤드플레이트패드를 추가하여, 웨이퍼의 연마공정에서 헤드플레이트로부터 웨이퍼에 대한 압력이 균일하게 전달되게 하는 웨이퍼의 배치 연마장치에 대한 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 웨이퍼의 배치 연마장치를 예시한 사시도이고, 도 2는 일반적인 배치 연마장치에서 웨이퍼가 부착된 상태를 예시한 저면도이다.

도시된 바에 의하면, 웨이퍼의 배치 연마장치(10)는, 웨이퍼(11)의 경면에 접촉하는 연마패드(13)의 하면에 설치된 정반(15)과, 정반(15)의 상측에 설치되어 웨이퍼(11)를 가압하여 회전시키는 헤드유닛(17)과, 하면에 웨이퍼(11)가 부착된 상태에서 헤드유닛(17)과 일체로 회전하는 세라믹플레이트(19)를 포함한다.

그리고, 정반(15)의 하면에는 하정반(15)의 지지축(20)이 하방으로 연결되어 있어, 정반(15)을 지지함과 동시에 일정한 방향으로 회전시킨다.

그리고, 세라믹플레이트(19)의 하면에는 웨이퍼(11)가 왁스에 의해 부착되는데, 웨이퍼(11)가 부착된 세라믹플레이트(19)는 헤드유닛(17)에 밀착된 상태에서 헤드유닛(17)과 일체가 되어 승강하거나 회전하게 된다.

연마헤드(17)는 하강하여 웨이퍼(11) 경면을 연마패드(13)에 밀착시키며, 이 상태에서 세라믹플레이트(19) 및 웨이퍼(11)와 일체로 회전하고, 하정반(15)은 연마헤드(17)와 반대방향으로 회전하여 웨이퍼(11)의 경면연마가 이루어지게 된다.

상술한 일련의 연마공정은 웨이퍼(11)에 일정량의 연마를 통하여 선행공정에서 받은 결함을 제거하고 평탄도를 최종적으로 결정짓는 공정이며, 웨이퍼의 표면의 미세특성을 제어하기 위한 것이다.

통상적으로 연마과정은 연마제의 입자크기를 달리하며 다단계에 걸쳐 진행되는데, 1차연마에서는 일정량의 연마량 및 평탄도의 확보를 위해 진행되고, 2차 이후의 연마에서는 표면의 미세특성을 제어하게 된다.

그러나, 상기와 같은 구성의 종래의 웨이퍼의 배치 연마장치에는 다음과 같은 문제점이 있어 왔다 .

여러장의 웨이퍼(11)를 동시에 연마하는 상기와 같은 배치 연마장치에 있어서는 웨이퍼(11)의 평탄도를 좌우하는 가장 중요한 인자들 중 하나는 1차연마에서 헤드플레이트(17)이다.

종래의 장치는 고강성의 축이 헤드플레이트(17)를 가압하고, 가압된 헤드플레이트(17)가 세라믹플레이트(19) 및 웨이퍼(11)를 하정반(15)의 연마패드(13)에 가압하여 적정 회전수로 연마를 수행하는 것이다.

그런데, 강성이 높은 헤드플레이트(17)로 세라믹플레이트(19)를 가압하면 세라믹플레이트(19)의 미세 형상 변형과 정반의 열변형 등이 발생되어 웨이퍼(11)의 평탄도를 저해하게 된다.

본 발명의 목적은, 세라믹플레이트와 헤드플레이트사이에 웨이퍼에 대응하는 형상의 헤드플레이트패드를 설치하여, 강성이 높고 면이 평탄하지 못한 각 부재간의 압력의 불균형을 제거하고, 웨이퍼의 전체면에 균일한 압력을 전달하는 것이 가능한 웨이퍼의 배치 연마장치를 구현하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 웨이퍼의 배치연마장치는, 여러장의 웨이퍼를 상부에서 가압하면서 회전시켜서, 상기 웨이퍼들의 경면이 그 하측의 연마패드에 밀착되게 하여 연마하는 웨이퍼의 배치연마장치에 있어서, 하면에 상기 웨이퍼들이 왁스에 의해 부착되는 세라믹플레이트와; 상기 세라믹플레이트의 상부에 설치되며, 상기 웨이퍼가 부착된 세라믹플레이트와 일체가 되어 회전함과 동시에 상기 웨이퍼가 상기 연마패드에 밀착되게 가압하는 헤드플레이트를 포함하는 헤드유닛과; 상기 세라믹플레이트와 상기 헤드플레이트 사이에 설치되어 상기 세라믹플레이트의 하면에 부착되는 헤드플레이트패드를 포함하여 구성되어, 상기 헤드유닛에 의해 웨이퍼에 미치는 압력이 균일하게 되는 것을 특징으로 한다.

헤드플레이트패드는, 상기 각 웨이퍼들에 동심이며 상기 웨이퍼에 대응하는 크기의 원형패드들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

원형패드의 중심에는 공동이 형성되어, 세라믹 플레이트의 중심과 세라믹플레이트의 외경측에 가해지는 응력이 균형을 이루도록 하는 것이 특징이다.

헤드플레이트패드를 구성하는 원형패드들은, 상기 세라믹플레이트에 대응하는 반경을 가지는 원형태의 내측에 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

원형패드의 공동과 상기 외주면 사이에는 공기의 유동을 위한 공기유동홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

연마유닛은 상기 헤드플레이트패드가 상부에 놓여진 상태에서 세라믹플레이트를 진공의 흡인력으로 흡입하여 밀착되게 하는 진공흡입수단과; 상기 세라믹플레이트와 밀착된 상기 헤드플레이트를 회전시키는 회전수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여, 연마공정에서 헤드플레이트로부터 웨이퍼에 대한 압력이 균일하게 전달되어 고도의 평탄도를 가지는 웨이퍼의 제조가 가능하게 된다.

이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 웨이퍼의 배치 연마장치의 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 웨이퍼의 배치 연마장치의 바람직한 실시예의 구성을 예시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼의 배치연마장치의 A-A`단면을 보여주는 예시단면도이다. 또한 도 5는 본 발명에 의한 헤드플레이트패드의 바람직한 실시예의 구성을 예시한 평면도이다.

도시된 바에 의하면, 본 실시예에서는 여러장의 웨이퍼(31)를 동시에 상부에서 가압하면서 회전시켜서 웨이퍼 경면을 연마하는 배치(batch) 연마장치(30)를 사용한다.

본 실시예의 웨이퍼의 배치 연마장치(30)는, 웨이퍼(31)들의 경면이 밀착되는 연마패드(33)가 정반(35)의 상면에 부착되어 있고, 웨이퍼(31)는 세라믹플레이트(37)에 왁스(39)에 의해 여러장 부착된다.

웨이퍼(31)가 부착된 세라믹플레이트(37)는 그 상측에 설치되는 헤드유닛(40)과 일체가 되어 회전 및 승강을 하고, 헤드유닛(40) 하단의 헤드플레이트(41)가 웨이퍼(31) 및 세라믹플레이트(37)를 정반(35)의 연마패드(33)에 가압하여 마찰에 의해 웨이퍼(31)의 연마가 이루어질 수 있게 한다.

세라믹플레이트(37)와 상기 헤드플레이트(41) 사이에는 강도높은 부재간의 반력을 완충하고 각 부재의 변형을 보상하기 위하여 헤드플레이트패드(50)가 설치된다. 본 실시예의 헤드플레이트패드(50)는 각 부재간의 반력완충과 변형을 보상하는 것에 의해 헤드플레이트(41)에 의해 웨이퍼(31)에 미치는 압력을 균일한 것이 되게 한다.

한편, 본실시예의 헤드유닛(40)은 세라믹플레이트(37)를 진공의 흡인력을 이용하여 헤드플레이트(41)에 밀착시키기 위한 진공흡입수단(미도시)을 구비하고 있으며, 헤드플레이트(41)의 상부에는 고강성의 헤드축(43)이 연설되는데 이 헤드축이 헤드플레이트(41)에 회전력을 전달한다.

본실시예의 헤드유닛(40)에는 헤드축(43)과 헤드플레이트(41)의 하면을 관통하는 통기공(미도시)이 형성되어 진공흡입수단에 의한 공기의 흡입과 배출을 가능하게 한다 .

본 실시예의 헤드플레이트패드(50)는 상기 각 웨이퍼(31)들에 동심이며 상기 웨이퍼(31)에 대응하는 크기의 원형패드(51)들을 포함한다. 세라믹플레이트(37)의 중심부와 외주부 압력차이의 영향을 상쇄할 수 있도록 원형패드(51)들의 중심부에는 공동(53)이 형성되어 있다.

또한, 원형패드(51)의 공동(53)과 헤드축(43)의 통기공이 연통되도록 원형패드(51)에는 방사방향으로 공기유동홈(55)이 형성되어 있다.

또한, 원형패드(51)들은 헤드플레이트(41) 또는 세라믹플레이트(37)에 대응하는 반경을 가지는 원형태(57)의 내주면에 일체로 형성된다. 이 원형태(57)는 진공흡입수단에 의한 흡인력이 새나가지 않게 밀폐하여, 헤드플레이트패드(50) 및 세라믹플레이트(37)가 헤드플레이트(41)에 밀착되게 하기 위한 것이다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 웨이퍼의 배치 연마장치의 작용을 설명한다.

본 실시예에 의한 웨이퍼의 배치 연마장치(30)를 이용하여 연마를 하기 위해, 우선 세라믹플레이트(37) 하면에 왁스(39)로 여러장의 웨이퍼(31)를 부착시키고, 그 상면에 상술한 헤드플레이트패드(50)를 웨이퍼(31)와 원형패드(51)의 원심이 일치하도록 위치시킨다.

다음으로 헤드유닛(40)의 헤드플레이트(41)의 하면에 진공흡입장치를 작동시켜, 헤드플레이트패드(50) 및 세라믹플레이트(37)를 밀착되게 한다.

이 상태에서, 헤드유닛(40)을 하강시켜 웨이퍼(31)를 연마패드(33)에 가압하고 헤드유닛(40)과 정반(35)을 회전시킨다. 본 실시예에서는 헤드유닛(40)과 정반(35)은 서로 같은 방향으로 회전하여 웨이퍼(31)의 경면을 연마하게 된다.

본 실시예의 헤드플레이트패드(50)의 원형패드(51)들은 배치 연마장치의 압력 전달 중심이 세라믹플레이트 내의 웨이퍼 개개의 중심으로 전달하지 못하고, 세라믹플레이트를 중심으로 전달함으로 인해 불균일한 가공을 유발시킬 수 밖에 없는 배치 연마장치의 구조적인 단점을 보완시켜주는 역할을 함으로써 웨이퍼 가공 정도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 정해지며, 특허청구범위에 기재된 사항과 동일성 범위에서 당업자가 행한 다양한 변형과 개작을 포함함은 자명하다.

본 발명은 여러장의 웨이퍼를 가공하는 배치 연마장치에서 웨이퍼 각각에 패드를 부착하여 마치 헤드 플레이트에 한 장의 웨이퍼를 가공하는 싱글 사이드 연마장치 처럼 압력전달이 웨이퍼 각각에 균일하게 전달되도록 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 웨이퍼에 가해지는 압력이 균일하게 제어됨에 의해 고도의 평탄도를 가진 웨이퍼의 제조가 가능하며, 웨이퍼의 품질향상에 이바지 할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 일반적인 웨이퍼의 배치 연마장치를 예시한 측면도.

도 2는 일반적인 배치 연마장치에서 웨이퍼가 부착된 상태를 예시한 저면도.

도 3은 본 발명에 의한 웨이퍼의 배치 연마장치의 바람직한 실시예의 구성을 예시한 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼의 배치연마장치의 A-A`단면을 보여주는 예시단면도.

도 5는 본 발명에 의한 헤드플레이트패드의 바람직한 실시예의 구성을 예시한 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

30..........배치 연마장치 31...........웨이퍼

33..........연마패드 35...........정반

37..........세라믹플레이트 39...........왁스

40..........헤드유닛 41...........헤드플레이트

43..........헤드축 50..........헤드플레이트패드

51...........원형패드 55..........공기유동홈

57...........원형태

Claims (6)

1. 여러장의 웨이퍼를 상부에서 가압하면서 회전시켜서, 상기 웨이퍼들의 경면이 그 하측의 연마패드에 밀착되게 하여 연마하는 웨이퍼의 배치연마장치에 있어서,

   하면에 상기 웨이퍼들이 왁스에 의해 부착되는 세라믹플레이트와;

   상기 세라믹플레이트의 상부에 설치되며, 상기 웨이퍼가 부착된 세라믹플레이트와 일체가 되어 회전함과 동시에 상기 웨이퍼가 상기 연마패드에 밀착되게 가압하는 헤드플레이트를 포함하는 헤드유닛과;

   상기 세라믹플레이트와 상기 헤드플레이트 사이에 설치되어 상기 세라믹플레이트의 하면에 부착되는 헤드플레이트패드를 포함하여 구성되어;

   상기 헤드유닛에 의해 웨이퍼에 미치는 압력이 균일하게 되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 배치연마장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 헤드플레이트패드는 상기 웨이퍼들에 동심이며, 상기 웨이퍼에 대응하는 크기의 원형패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 배치연마장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 원형패드의 중심에는 공동이 형성되어, 세라믹 플레이트의 중심측과 외주측에 전달되는 압력의 차이를 보완하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 배치연마장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 헤드플레이트패드를 구성하는 원형패드는, 세라믹플레이트에 대응하는 반경을 가지는 원형태의 내측에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 배치연마장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 원형패드의 공동과 상기 외주면 사이에는 공기의 유동을 위한 공기유동홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 배치 연마장치.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 연마유닛은,

   상기 헤드플레이트패드가 상부에 놓여진 상태에서 세라믹플레이트를 진공의 흡인력으로 흡입하여 밀착되게 하는 진공흡입수단과;

   상기 세라믹플레이트와 밀착된 상기 헤드플레이트를 회전시키는 회전수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 배치 연마장치.