KR20060105249A - 웨이퍼 연마 장치 - Google Patents

웨이퍼 연마 장치 Download PDF

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    • A47L13/10—Scrubbing; Scouring; Cleaning; Polishing
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Abstract

웨이퍼를 연마하기 위한 웨이퍼 연마 장치는, 웨이퍼를 지지하고 회전시키기 위한 회전 테이블과, 상기 웨이퍼에 대하여 연마 공정을 수행하기 위한 연마 헤드를 포함한다. 또한, 상기 연마 공정이 수행되는 동안, 상기 웨이퍼의 두께를 측정하여 웨이퍼 연마 종점을 검출하기 위한 주 연마 종점 검출부와, 상기 웨이퍼의 무게를 측정하여 웨이퍼의 연마 종점을 검출하기 위한 보조 연마 종점 검출부를 더 구비한다. 상기 주 및 보조 연마 종점 검출부를 사용함으로써, 웨이퍼의 연마 종점을 재차 확인할 수 있어, 웨이퍼 연마 종점에서 보다 정확하게 검출할 수 있다.

Description

웨이퍼 연마 장치{Apparatus for grinding a wafer}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치가 다수 개 구비된 연마 설비를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 웨이퍼 연마 장치 100 : 회전 테이블
102 : 회전축 110 : 연마 헤드
112 : 스핀들 114 : 제2구동부
120 : 주 연마 종점 검출기 130 : 보조 연마 종점 검출기
W1 : 웨이퍼 후면 W2 : 웨이퍼 전면
W : 웨이퍼 20 : 웨이퍼 연마 설비
200 : 척 210 : 리버스 암
본 발명은 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 웨이퍼에 대하여 연마 공정을 수행하기 위한 연마 헤드를 구비하는 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.
상기 패턴은 막 형성을 위한 증착, 포토리소그래피, 식각, 이온 주입, 연마, 세정, 건조 등의 다양한 단위 공정들의 순차적 또는 반복적인 공정에 의해 형성된다. 또한, 이러한 제조 공정 후에는 웨이퍼에 형성된 소자의 특성 및 동작 상태를 테스트(test)하고, 상기 테스트에서 양품으로 판정된 소자는 칩(chip) 형태로 절단되어 조립(assembly)과 패키지(package)를 통하여 하나의 완성품으로 만들어진다.
이때, 제조 및 테스트 공정 중의 핸들링 시에는 웨이퍼의 파손 또는 표면 손상이 발생하지 않도록 웨이퍼가 충분한 두께를 가져야 한다. 그러나, 칩 부품의 소형화, 고집적화를 위해서는 웨이퍼의 두께가 얇을 것이 유리하다. 따라서, 제조 및 테스트 공정 중에는 웨이퍼의 두께를 통상 750㎛정도로 유지하다가, 조립 및 패키지를 위해 웨이퍼를 각 칩별로 절단하기 전에 웨이퍼의 후면(소자가 형성된 반대면)을 연마하여 웨이퍼의 두께를 약 280㎛ 정도로까지 감소시키고 있다.
상기 웨이퍼의 후면의 두께를 감소시키기 위한 연마 장치는, 웨이퍼의 전면을 지지하고 회전시키기 위한 회전 테이블과, 상기 웨이퍼의 후면과 마주하고 상기 후면을 연마하기 위한 연마 헤드가 포함된다.
또한, 연마 공정이 수행되는 동안, 상기 웨이퍼의 후면과 접촉된 상태를 유지하며, 상기 웨이퍼 후면의 연마에 의해 변화되는 접촉점의 변화로부터 상기 웨이퍼의 두께를 측정하여 상기 웨이퍼의 연마 종점을 검출하기 위한 연마 종점 검출부를 더 구비한다.
그러나, 상기 연마 종점 검출부에서 에러 또는 고장이 종종 발생되고 있다. 이러한 경우, 상기 연마 종점을 연마 공정이 더 수행되어 상기 웨이퍼가 오버 그라인딩(over grinding)된다. 심한 경우, 상기 웨이퍼의 전면에 형성된 패턴이 손상되고 상기 웨이퍼는 칩으로 기능하기 어렵게 되어 폐기하는 경우도 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼의 연마 종점을 재차 확인하여 웨이퍼의 불량을 방지하기 위한 웨이퍼 연마 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 지지된 웨이퍼와 마주하며 위치하고 상기 웨이퍼에 대하여 연마 공정을 수행하기 위한 연마 헤드와, 상기 연마 공정이 수행되는 동안, 상기 웨이퍼의 피연마면과 접촉된 상태를 유지하며, 상기 피연마면의 연마에 의해 변화되는 접촉점의 변화로부터 상기 웨이퍼의 두께를 측정하여 상기 웨이퍼의 연마 종점을 검출하기 위한 주 연마 종점 검출부와, 상기 회전 테이블과 연결되며, 상기 연마 공정이 수행되는 동안 상기 웨이퍼의 무게를 측정하고, 상기 측정된 무게로부터 상기 웨이퍼의 연마 종점을 검출하기 위한 보조 연마 종점 검출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르며, 상기 웨이퍼의 피연마면은 상기 웨이퍼의 후면일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 웨이퍼 연마 장치에 주 및 보조 연마 종점 검출부가 구비되어 상기 연마 종점을 재차 확인하여 상기 설명되어진 오버 그라인딩과 같은 웨이퍼 불량을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(10)는, 웨이퍼(W)를 지지하고 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 회전 테이블(100)과, 상기 웨이퍼(W)와 마주하여 구비되고 웨이퍼(W)에 대하여 연마 공정을 수행하기 위한 연마 헤드(110)를 포함한다.
또한, 상기 연마 공정이 수행되는 동안, 상기 웨이퍼(W)의 두께를 측정하여 웨이퍼(W)의 연마 종점을 검출하기 위한 주 연마 종점 검출부(120)와, 상기 웨이퍼(W)의 무게를 측정하여 상기 웨이퍼(W)의 연마 종점을 검출하기 위한 보조 종점 검출부를 포함한다.
웨이퍼 전면(W2)에는 증착, 포토리소그래피, 식각, 이온 주입, 연마, 세정, 건조 등의 다양한 단위 공정들을 순차적 또는 반복적인 공정에 의해 패턴이 형성되어 있다. 이때, 상기 웨이퍼의 후면(W1)은 연마 헤드(110)에 의해 연마되는 피연마면(W1)이 된다.
회전 테이블(100)은 상기 웨이퍼(W)를 지지하고 고정시킨다. 상세하게, 회전 테이블(100)은 웨이퍼의 전면(W2)을 지지하여 상기 웨이퍼의 후면(W1)이 위를 향하게 한다. 이때, 상기 웨이퍼의 전면(W2)에 형성된 전기적인 패턴을 보호하기 위하여 상기 웨이퍼 전면(W2)에 보호막을 부착할 수 있으며, 상기 보호막으로는 UV테입(UV tape)일 수 있다. 한편, 상기 회전 테이블(100) 상에 지지된 웨이퍼(W)는 정전기력 또는 진공에 의해 상기 회전 테이블(100) 상에 고정된다.
상기 회전 테이블(100)은 상기 회전 테이블(100) 상에 지지된 웨이퍼(W)를 회전시키기 위하여 제1구동부(미도시)와 회전축(102)으로 연결되어 있으며, 상기 제1구동부(미도시)는 모터 등이 사용될 수 있다.
연마 헤드(110)는 회전 테이블(100)의 상부와 소정 거리 이격되어 구비되며, 상기 회전 테이블(100) 상에 지지된 웨이퍼의 후면(W1)과 서로 마주보게 된다. 상기 웨이퍼의 후면(W1)과 마주보게 되는 일면이 상기 웨이퍼의 후면(W1)을 연마시키기 위한 연마면이다. 상기 연마면은 다이아몬드 휠(diamond wheel)일 수 있으며, 이는 다이아몬드 입자를 접착시킨 니켈 플레이트를 사용하여 웨이퍼 후면(W1)과 접촉, 회전 및 충돌함으로써 상기 웨이퍼 후면(W1)을 연마할 수 있다.
상기 연마 헤드(110)의 연마면의 타측에는 스핀들(112)이 설치되어 있다. 상기 스핀들(112)은 상기 연마 헤드(110)를 회전시키고, 상하 구동시켜 상기 웨이퍼 후면(W1)을 가압한다. 즉, 상기 연마 헤드(110)는 회전 구동으로 웨이퍼의 후면(W1)을 연마하고, 상하 구동으로 상기 웨이퍼(W)의 연마 두께를 조절한다. 이때, 상기 스핀들(112)은 스핀들(112)로 구동력을 제공하기 위하여 제2구동부(114)와 연결되어 있다.
주 연마 종점 검출부(120)는 상기 회전 테이블(100) 상부 일 측에 상기 웨이퍼의 후면(W1)과 접촉하여 구비된다. 상기 웨이퍼(W)와 접촉하고 있는 주 연마 종점 검출부(120)는 상기 웨이퍼(W)가 연마되는 동안 상기 웨이퍼(W)의 두께를 측정한다.
상세하게 설명하면, 상기 주 연마 종점 검출부(120)는 우선 웨이퍼(W)의 초기 두께 즉, 연마 공정을 수행하기 이전의 두께를 측정한다. 이어서, 연마 공정을 통해 소원하는 연마 두께를 입력하고 상기 연마 공정을 수행한다. 연마 공정을 수행할수록 상기 웨이퍼(W)의 두께를 감소하고, 이에 따라 상기 주 연마 종점 검출부(120)의 높이도 낮아지게 된다. 이때, 웨이퍼(W)의 두께가 상기 소원하는 연마 두께에 이르게 되면 상기 주 연마 종점 검출부(120)는 외부로 신호를 발생시키거나 인터락(interlock)을 설정하여 장치의 구동을 차단한다.
보조 연마 종점 검출부(130)는 회전 테이블(100)과 연결되어 있으며, 상기 연마 공정이 수행되는 동안 웨이퍼(W)의 무게를 측정하여 웨이퍼(W)의 연마 종점을 검출한다.
상세하게 도시되어 있지 않지만, 상기 보조 연마 종점 검출부(130)는 상기 설명한 회전 테이블(100)의 상부에 내장되어 상기 웨이퍼(W)와 직접 접촉하여 상기 웨이퍼(W)의 무게를 측정할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼(W)의 무게는 연마 헤드(110)의 압력으로 인한 무게도 고려된 무게이다.
상기 보조 연마 종점 검출부(130)로 웨이퍼(W)의 연마 종점을 검출하는 방법을 살펴보면, 우선 웨이퍼(W)의 초기 무게 즉, 연마 공정을 수행하기 이전의 웨이퍼(W)의 무게를 측정한다. 이어서, 연마 공정을 통해 소원하는 웨이퍼(W)의 무게를 입력하고 상기 연마 공정을 수행한다. 연마 공정을 수행할수록 상기 웨이퍼(W)의 무게를 감소하고, 상기 소원하는 무게에 이르게 되면 상기 보조 연마 종점 검출부(130)는 외부로 신호를 발생시키거나 인터락을 설정하여 장치의 구동을 차단한다.
주 연마 종점 검출부(120) 및 보조 연마 종점 검출부(130)로 웨이퍼(W)의 연마 종점을 재차 확인할 수 있어 상기 웨이퍼(W)의 종점을 보다 정확하게 검출할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치를 다수 개 구비하고 있는 연마 설비를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2를 참조하면, 연마 설비(20)는 다수의 웨이퍼(W)들을 각각 지지하기 위한 다수의 회전 테이블(100)과, 상기 다수의 회전 테이블(100)을 지지하기 위한 척 (200)과, 상기 회전 테이블(100) 상에 상기 웨이퍼(W)들을 각각 연마하기 위한 다수의 연마 헤드(110)와, 연마 공정이 수행되는 동안 상기 웨이퍼(W)들의 연마 종점을 검출하기 위한 다수의 주 연마 종점 검출부(120)와, 다수의 보조 연마 종점 검출부(130)를 포함한다.
상기 다수의 회전 테이블(100)은 각각 독립적으로 회전이 가능하고, 상기 다수의 연마 헤드(110)도 각각 독립적으로 회전이 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 상기 척(200) 상에 3개의 회전 테이블(100)이 구비되어 있으나, 본 발명에서는 척(200) 상에 설치된 회전 테이블(100)의 수량을 한정하지 않는다.
상기 구성 요소들의 추가적인 상세 설명은 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치(10)와 관련하여 이미 설명된 것들과 유사하므로 생략하기로 한다.
이하, 웨이퍼 연마 장치(10)를 사용하여 웨이퍼 후면(W1)에 대하여 연마 공정을 수행하는 방법에 설명하기로 한다.
우선, 카세트와 같이 다수의 웨이퍼(W)들을 수납하고 있는 용기로부터 웨이퍼(W)를 리버스 암(210)이, 웨이퍼(W)를 얼라인하여 중심을 세팅하기 위한 포지션 테이블로 이동시킨다. 이때, 상기 웨이퍼(W)는 앞면이 위를 향한 상태이다.
이어서, 중심이 세팅된 상기 웨이퍼 전면(W2)에는 상기 웨이퍼 전면(W2)에 형성된 소자를 보호하기 위한 보호막이 접착된다.
상기 전면에 보호막이 접착된 웨이퍼(W)는 리버스 암(210)에 의해 180°회전 되어 상기 웨이퍼의 후면(W1)이 위를 향하게 된다. 상기 후면(W1)이 위를 향한 상태에서 상기 웨이퍼(W)는 회전 테이블(100) 상부에 이송되어 고정된다. 이때, 상기 웨이퍼(W)는 상기 회전 테이블(100) 상부에 정전기력 또는 진공을 이용하여 고정될 수 있다.
주 연마 종점 검출부(120) 및 보조 연마 종점 검출부(130)는 각각 상기 웨이퍼(W)의 초기 두께 및 초기 무게를 측정하고, 소원하는 웨이퍼(W)의 두께 및 무게를 입력받는다.
이어서, 회전 테이블(100)은 제1구동부(미도시)에 의해 반시계 방향으로 회전 구동하게 되고, 연마 헤드(110)는 상기 회전 테이블(100) 상에 지지된 웨이퍼 후면(W1)을 향하여 수직 이동함과 동시에 스핀들(112)에 의해 시계 방향으로 회전함으로써 상기 웨이퍼 후면(W1)을 연마한다.
이때, 상기 회전 테이블(100) 및 연마 헤드(110)의 회전 방향은 각각 시계 방향 및 반시계 방향으로 바뀔 수 있다.
연마 공정이 수행되는 동안 소원하는 웨이퍼(W)의 두께 및 무게에 이르게 되면, 상기 웨이퍼 연마 장치(10)로 제공되는 구동력이 차단된다.
자세하게 설명되어지지 않았으나, 상기 연마 공정을 수행한 웨이퍼(W)는 세정 공정을 통해 연마 잔류물을 세정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 웨이퍼 연마 장치 는 웨이퍼의 두께를 측정하여 웨이퍼의 연마 종점을 검출하기 위한 주 연마 종점 검출부와, 웨이퍼의 무게를 측정하여 연마 종점을 검출하기 위한 보조 연마 종점 검출부를 포함한다.
따라서, 상기 주 연마 종점 검출부에서 에러 또는 불량이 발생하는 경우에도, 상기 보조 연마 종점 검출부가 웨이퍼의 연마 종점을 검출할 수 있어 웨이퍼의 오버 폴리싱 등의 불량을 미연에 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 웨이퍼를 지지하며, 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전 테이블;
    상기 회전 테이블에 지지된 웨이퍼와 마주하며 위치하고 상기 웨이퍼에 대하여 연마 공정을 수행하기 위한 연마 헤드;
    상기 연마 공정이 수행되는 동안, 상기 웨이퍼의 피연마면과 접촉된 상태를 유지하며, 상기 피연마면의 연마에 의해 변화되는 접촉점의 변화로부터 상기 웨이퍼의 두께를 측정하여 상기 웨이퍼의 연마 종점을 검출하기 위한 주 연마 종점 검출부; 및
    상기 회전 테이블과 연결되며, 상기 연마 공정이 수행되는 동안 상기 웨이퍼의 무게를 측정하고, 상기 측정된 무게로부터 상기 웨이퍼의 연마 종점을 검출하기 위한 보조 연마 종점 검출부를 포함하는 웨이퍼 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼의 피연마면은 상기 웨이퍼의 후면인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140040012A (ko) * 2012-09-24 2014-04-02 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판의 연마 이상 검출 방법 및 연마 장치

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