KR20080099707A

KR20080099707A - 슬러리 링 및 이를 구비한 양면 연마기

Info

Publication number: KR20080099707A
Application number: KR1020070045599A
Authority: KR
Inventors: 한기윤; 정환연; 편도선
Original assignee: 주식회사 실트론
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-13

Abstract

슬러리가 잔존하지 않고 정량 공급될 수 있도록 하는 슬러리 링 및 이를 구비한 양면 연마기가 제공된다. 원판 형상의 슬러리 링의 상부 외측에 원주 방향으로는 돌출 형성된 직각 측면이 형성되고, 상기 슬러리 홀은 상기 직각 측면의 내면과 연접하여 있으며, 상기 연접된 내면의 대향측은 슬러리 진행 방향에 따라 좁아지도록 경사진 경사면을 구비한 경사측면이 형성된다. 이러한 구성으로 인하여, 슬러리가 잔존하지 않아서 웨이퍼 등 가공물의 스크래치나 이물질의 발생이 방지될 뿐만 아니라, 슬러리의 정량 공급이 가능하여 가공물의 두께나 평면도의 정확한 가공이 가능하고, 청소가 불필요하거나, 최소한 용이하여 장비의 정지 시간을 최소화함으로써 생산성 향상에 이바지할 수 있다.

연마, 슬러리, 스크래치, 슬러리 링, 랩, 랩핑, 폴리싱

Description

슬러리 링 및 이를 구비한 양면 연마기{SLURRY RING AND BILATERAL LAPPER AND POLISHER HAVING THE SAME}

도 1은 일본 특개평 11-262862호에 도시된 종래의 양면 연마기이다.

도 2는 종래의 슬러리 링을 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 슬러리 링을 도시한 평면도이다.

도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.

도 5는 도 4에서 슬러리의 이동 방향을 나타낸 단면도이다.

도 6은 도 3에서 A-A 방향의 단면에 대한 변형 실시예를 도시한 단면도이다.

도 7은 도 3의 B-B 선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.

도 8은 도 7에서 슬러리의 이동을 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

142: 슬러리 링 148: 슬러리 홀

150, 151: 측간 경사면 152: 측간첨선

162: 측방 안내면 165: 직각 측면

166: 경사 측면

본 발명은 슬러리 링 및 이를 구비한 양면 연마기에 관한 것으로서, 보다 자세히 설명하면 슬러리가 잔존하지 않아서 웨이퍼 등 가공물의 스크래치나 이물질의 발생이 방지될 뿐만 아니라, 슬러리의 정량 공급이 가능하여 가공물의 두께나 평면도의 정확한 가공이 가능하고, 청소가 불필요하거나, 최소한 용이하여 장비의 정지 시간을 최소화함으로써 생산성 향상에 이바지할 수 있는 슬러리 링 및 이를 구비한 양면 연마기에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화로 인해 반도체 웨이퍼 제조 공정 중 Lapping공정이나 화학기계적 양면 연마(DSP;Double Side Polishing, Lapper) 공정시 웨이퍼에 가해지는 스크래치나 결함이 반도체 제조공정에서 소자의 수율 및 생산성에 큰 영향을 끼치는 중요한 인자 중의 하나로 인식되어 가고 있다. 특히, 대구경화된 웨이퍼(예, 300㎜ 직경의 웨이퍼)를 사용하는 최근의 반도체 소자의 제조 공정의 경우 웨이퍼, Lapping 정반, 연마헤드 및 연마패드 등도 역시 대형화, 정밀화되어 가고 있는 추세이다.

Lapper를 이용한 Lapping공정은 단차를 가지 웨이퍼 양면을Lapping 상,하연마판(정반)사이에 밀착시킨 후에 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(Slurry)를 웨이퍼와 상,하연마판(정반) 사이에 주입시켜 웨이퍼를 평탄화시키는 것이고, DSP 장비를 이용한 DSP 공정은 단차를 가진 웨이퍼 표면을 패드 위에 밀착시킨 후에 연마제와 화학 물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 연마 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼 표면을 평탄화시키는 것이다. 그 중에서, 양면 연마기인 랩핑공정의 Lapper와 폴리싱공정의 DSP는 상부 및 하부 연마판을 구비하여 워크피스에 슬러리를 공급하면서 상기 연마판을 반대로 회전시켜 워크피스의 양면을 연마할 수 있는 장비이다.

보다 자세한 설명을 위하여, 도 1을 제시한다. 도 1은 일본 특개평 11-262862호에 도시된 종래의 양면 연마기이다.

이에 도시된 바와 같이, 연마기는 반대 방향으로 회전하는 상부 연마판(10)과 하부 연마판(12), 썬 기어(sun gear, 14), 내부 기어(internal gear, 16) 및 캐리어(18)로 구성된다. 캐리어(18)는 연마판(10, 12) 사이에 제공되고, 썬 기어(14) 및 내부 기어(16)와 맞물리는 기어(미도시)는 각 캐리어(18)의 외부 에지(edge)를 따라 형성된다. 이러한 구조를 통해 캐리어(18)는 그들 고유의 축 주변을 회전하면서 내부 기어(16)를 따라 선회(orbit)할 수 있다. 연마판(10, 12)을 회전시킴으로써, 캐리어(18)의 관통홀에 각각 지지된 워크피스(20)의 상면과 하면은 연마판(10, 12)에 의해 연마될 수 있다.

하부 연마판(12)은 하부 홀더(22)에 의해 지지되고, 하부 홀더는 베이스(24)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 하부 홀더(22)는 회전 샤프트(rotary shaft; 22a)에 의해 회전되고, 그 결과 하부 연마판(12)이 회전된다. 상부 연마판(10)은 구동 샤프트(drive shaft; 26) 및 맞물림 부재(engaging members; 28 및 29)에 의해 회전된다.

썬기어(14)는 회전 샤프트(30)에 의해 회전된다. 케이스(casing; 32)는 내 부 기어(16)를 지지한다. 상부 연마판(10) 위에 플레이트(40)가 마련되고, 단면이 U자 형상인 슬러리 링(42)이 상기 플레이터(40)에 제공되며, 상기 슬러리 링(42)에 접속 파이프(44) 및 접속 튜브(46)가 연결되어 슬러리 링(42)이 사우 연마판(10)에 형성된 슬러리 홀(48)과 통하게 된다. 유량을 제어하기 위한 밸브(50)가 접속 튜브(46)에 각각 마련된다. 플레이트(40)는 상부 연마판(10)과 함께 한 방향으로 회전되고, 슬러리 링(42)에 제공된 슬러리는 접속 파이프(44), 접속 튜브(46) 및 슬러리 홀(48)을 통해 워크피스(20)에 공급된다. 밸브(50)는 슬러리 홀(48)에 공급되는 양을 조정한다.

도 2는 종래의 슬러리 링을 도시한 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 슬러리 링(42)에는 공급되는 슬러리(60)의 일부가 여러 곳에 쌓이게 된다. A-A 단면에서 보는 바와 같이, 슬러리 홀(48)은 상부측면(65) 및 상부평면(64), 돌기부(63) 및 측방 안내면(62) 등으로 둘러싸여 형성되는데, 슬러리(60)가 특히 상부평면(64)에 일부가 누적되어 쌓이게 된다. 또한, B-B 단면에서 보는 바와 같이, 슬러리 홀와 슬러리 홀(48) 사이에는 측간평면(66)이 존재하게 되는데, 이곳도 수평으로 형성되어 있어서 공급되는 슬러리의 일부가 쌓이게 된다.

이와 같이 쌓이는 슬러리는 이물질 생성의 원인이 되거나, 슬러리가 뭉쳐서 웨어퍼 등의 가공물의 스크래치(scratch)를 유발하는 원인이 된다. 또한, 상부 및 하부 연마판 사이로 공급되어야 할 양의 일부가 쌓이게 되면서 슬러리의 정량 공급이 안되는 원인이 되고 있다. 이러한 슬러리의 정량 공급 불량은 가공물의 두께나 평면도에 악영향을 주게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 생산 현장에서는 이를 관리하기 위하여 주기적으로 장비를 정지시키고 청소를 해 주어야 하나, 이는 장비의 정지 시간으로 인하여 생산성 저하에 영향을 끼치는 원인이 되므로, 바람직한 해결 방안이 아니다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 슬러리가 잔존하지 않아서, 웨이퍼 등 가공물의 스크래치나 이물질의 발생이 방지되는 슬러리 링 및 이를 구비한 양면 연마기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 슬러리의 정량 공급이 가능하여 가공물의 두께나 평면도의 정확한 가공이 가능한 슬러리 링 및 이를 구비한 양면 연마기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 청소가 불필요하거나, 최소한 용이하여 장비의 정지 시간을 최소화함으로써 생산성 향상에 이바지할 수 있는 슬러리 링 및 이를 구비한 양면 연마기를 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 슬러리 링은 양면 연마기에서 상부 및 하부 연마판 사이로 슬러리를 공급하는 슬러리 홀이 복수개 구비된 슬러리 링에 있어서, 원판 형상의 상기 슬러리 링의 상부 외측에 원주 방향으로는 돌출 형성된 직각 측면이 형성되고, 상기 슬러리 홀은 상기 직각 측면의 내면과 연접하여 있으며, 상기 연접된 내면의 대향측은 슬러리 진행 방향에 따라 좁아지도록 경사진 경사면을 구비한 경사측면이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 직각 측면에서 상기 슬러리 홀과 연접한 내면은 경사지도록 형성된 경사면을 구비하는 것이 바람직하며, 또는 상기 직각 측면의 경사면 및 상기 경사 측면의 경사면의 방향은 서로 반대로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 직각 측면의 경사면 및 상기 경사 측면의 경사면의 방향은 슬러리 진행 방향에 따라 점차로 좁아지도록 경사가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 복수의 슬러리 홀 사이에는 반지름 방향으로 돌출 형성된 측간 첨선이 형성되고, 상기 측간첨선에서 양측으로 경사지도록 경사면이 형성되어 상기 슬러리 홀과 연결되는 것이 좋다. 이때, 상기 측간첨선의 경사면은 중력 방향으로 상기 슬러리가 이동할 수 있도록 하방을 향하여 경사진 것이 좋다.

또한, 본 발명의 슬러리 링은 양면 연마기에서 상부 및 하부 연마판 사이로 슬러리를 공급하는 슬러리 홀이 복수개 구비된 슬러리 링에 있어서, 상기 복수의 슬러리 홀 사이에는 반지름 방향으로 돌출 형성된 측간 첨선이 형성되고, 상기 측간첨선에서 양측으로 경사지도록 경사면이 형성되어 상기 슬러리 홀과 연결되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 측간첨선의 경사면은 중력 방향으로 상기 슬러리가 이동할 수 있도록 하방을 향하여 경사진 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 양면 연마기는 연마 대상물이 게재되는 상부 및 하부 연마판, 상기 상부 및 하부 연마판을 회동시키는 구동 유닛, 및 복수의 슬러리 홀이 형 성된 슬러리 링을 구비하며, 상기 상부 및 하부 연마판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치를 포함하며, 상기 슬러리 링은 원판 형상으로서, 상기 슬러리 링의 상부 외측에 원주 방향으로는 돌출 형성된 직각 측면이 형성되고, 상기 슬러리 홀은 상기 직각 측면의 내면과 연접하여 있으며, 상기 연접된 내면의 대향측은 슬러리 진행 방향에 따라 좁아지도록 경사진 경사면을 구비한 경사측면이 형성된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 직각 측면의 경사면 및 상기 경사 측면의 경사면의 방향은 슬러리 진행 방향에 따라 점차로 좁아지도록 경사가 형성된 것이 좋다.

또한, 본 발명의 양면 연마기는 연마 대상물이 게재되는 상부 및 하부 연마판, 상기 상부 및 하부 연마판을 회동시키는 구동 유닛, 및 복수의 슬러리 홀이 형성된 슬러리 링을 구비하며, 상기 상부 및 하부 연마판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치를 포함하며, 상기 복수의 슬러리 홀 사이에는 반지름 방향으로 돌출 형성된 측간 첨선이 형성되고, 상기 측간첨선에서 양측으로 경사지도록 경사면이 형성되어 상기 슬러리 홀과 연결되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는 연마 대상물을 웨이퍼를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, LCD, 유리, 광학기기 및 Display 관련산업 및 평탄화 작업이 필요한 산업의 장비들에도 적용할 수 있음은 물론이다. 또한 본 발명의 슬러리 링은 웨이퍼의 평탄화 장비 및 반도체 디바이스 제조에 이용되는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등 에서도 변형되어 적용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 슬러리 링을 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 슬러리 링(142)에는 슬러리를 통과하여 양면 연마기의 상, 하 연마판 사이로 안내하는 슬러리 홀(148)이 원주 방향으로 복수개 형성된다. 슬러리 링(142)은 전체적으로 원반 형상으로서, 원주 방향으로 외측에는 돌출된 직각 측면(165)이 형성되어 있으며, 원주 방향으로 내측에는 돌출된 경사측면(166)이 형성되어 있다. 이때, 슬러리 홀(148)은 상기 직각 측면(166)의 내면과 연접되어 있다.

슬러리는 일측은 슬러리 통과 방향과 평행하게 형성된 직각 측면(165)의 내면과, 타측은 슬러리 통과 방향으로 경사진 경사면(164)을 구비한 경사 측면(166)의 내면을 통과한 후에, 측방 안내면(162)을 통하여 하방으로 안내된다.

경사 측면(166)의 경사면(164)은 중력에 의하여 슬러리가 자연스럽게 하방으로 안내되도록 슬러리 통과 방향으로 경사지게 형성된다. 종래 기술에 설명한 바와 같이, 슬러리 홀(148)에는 접속 튜브 등이 결합되어 슬러리가 안내되게 된다.

이러한 슬러리 링(142)은 슬러리가 잔유하지 않고 중력에 의하여 자연스럽게 슬러리 홀(148)을 통해 외부로 안내되도록 한다. 보다 자세한 설명을 위하여, 도 5를 제시한다.

도 5는 도 4에서 슬러리의 이동 방향을 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 슬러리는 직각 측면(165)의 내면과 경사 측면(166)의 경사면(164)을 타고 자연스럽게 슬러리 홀(148)로 이동하게 된다.

종래 기술과 같이, 수평 방향으로 형성된 상부 평면과 같은 면이 존재하지 않으므로, 슬러리가 잔유하지 않고 자연스럽게 슬러리 홀(148)을 경유하여 접속 튜브로 이송되게 된다. 따라서, 슬러리가 슬러리 링에 잔존하지 않게 되어 웨이퍼 등의 가공물의 스크래치나 이물질의 발생이 방지되는 동시에, 슬러리의 정량 공급이 가능하게 되는 효과가 있다. 또한, 양면 연마기 등을 정지시키고 슬러리 링을 따라 청소해야 하는 불편함이 제거되어 생산성 향상에 이바지할 수 있는 효과가 있다.

도 6은 도 3에서 A-A 방향의 단면에 대한 변형 실시예를 도시한 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 슬러리 홀(248)을 중심으로 슬러리 이동 방향을 따라 경사면(264, 267)이 형성되어 있다. 즉, 슬러리는 양측에 형성된 경사 측면(265, 266)의 경사면(264, 267)을 타고 측방 안내면(262)을 통해 하방으로 이동한다.

즉, 전 실시예에서는 일측에만 경사면을 형성하였지만, 본 실시예에서는 슬러리 홀(248)을 중심으로 슬러리 이동 방향으로 수렴되도록 경사면(264, 267)이 형성된다. 다시 말하면, 슬러리가 경사면을 타고 중력에 의하여 이동할 수 있도록 함으로써, 슬러리 링에는 슬러리가 잔존하지 않도록 하는 것이다.

도 7은 도 3의 B-B 선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 슬러리 홀(148)과 슬러리 홀(148) 사이에는 측간 경사면(150, 151)이 형성되며, 측간 경사면(150, 151)이 만나는 측간첨선(152)을 형성한다.

즉, 원주 방향으로 복수개의 슬러리 홀(148)이 형성된 중간에는 반지름 방향으로 돌출 형성된 측간첨선(152)이 형성되며, 측간첨선(152)의 양측 방향으로 경사지도록 경사면(150, 151)이 각각 형성되어 슬러리 홀(148)이 형성된 측방 안내면(162)과 연결된다.

이와 같이 형성된 슬러리 링의 슬러리 배출에 대하여 설명하기 위하여 도 8을 제시한다. 도 8은 도 7에서 슬러리의 이동을 나타낸 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 슬러리는 양 경사면(150, 151)을 통해 슬러리 홀(148)로 배출되게 된다. 즉 종래 기술에서 설명한바 있는 측간 평면과 같은 수평한 면이 존재하지 않고, 경사면을 타고 슬러리 홀(148)로 슬러리가 배출되게 되므로, 슬러리의 잔존에 따른 문제를 해결할 수 있다.

이러한 슬러리 링은 양면 연마기에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 종래 기술에서 설명한 양면 연마기의 일반적인 구조는 설명의 간략화를 위하여 생략하기로 하며, 특히 연마 대상물이 게재되는 상부 및 하부 연마판, 상기 상부 및 하부 연마판을 회동시키는 구동 유닛 및 복수의 슬러리 홀이 형성된 슬러리 링을 구비하며, 상기 상부 및 하부 연마판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치는 양면 연마기의 필수적 구성요소이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 슬러리가 잔존하지 않아서, 웨이퍼 등 가공물의 스크래치나 이물질의 발생이 방지되는 효과가 있다.

또한, 슬러리의 정량 공급이 가능하여 가공물의 두께나 평면도의 정확한 가 공이 가능한 효과가 있다.

또한, 청소가 불필요하거나, 최소한 용이하여 장비의 정지 시간을 최소화함으로써 생산성 향상에 이바지할 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

양면 연마기에서 상부 및 하부 연마판 사이로 슬러리를 공급하는 슬러리 홀이 복수개 구비된 슬러리 링에 있어서,

원판 형상의 상기 슬러리 링의 상부 외측에 원주 방향으로는 돌출 형성된 직각 측면이 형성되고, 상기 슬러리 홀은 상기 직각 측면의 내면과 연접하여 있으며, 상기 연접된 내면의 대향측은 슬러리 진행 방향에 따라 좁아지도록 경사진 경사면을 구비한 경사측면이 형성된 것을 특징으로 하는 슬러리 링.
제1항에 있어서,

상기 직각 측면에서 상기 슬러리 홀과 연접한 내면은 경사지도록 형성된 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리 링.
제2항에 있어서,

상기 직각 측면의 경사면 및 상기 경사 측면의 경사면의 방향은 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러리 링.
제2항에 있어서,

상기 직각 측면의 경사면 및 상기 경사 측면의 경사면의 방향은 슬러리 진행 방향에 따라 점차로 좁아지도록 경사가 형성된 것을 특징으로 하는 슬러리 링.
제1항에 있어서,

상기 복수의 슬러리 홀 사이에는 반지름 방향으로 돌출 형성된 측간 첨선이 형성되고, 상기 측간첨선에서 양측으로 경사지도록 경사면이 형성되어 상기 슬러리 홀과 연결되는 것을 특징으로 하는 슬러리 링.
제5항에 있어서,

상기 측간첨선의 경사면은 중력 방향으로 상기 슬러리가 이동할 수 있도록 하방을 향하여 경사진 것을 특징으로 하는 슬러리 링.
양면 연삭기에서 상부 및 하부 연마판 사이로 슬러리를 공급하는 슬러리 홀이 복수개 구비된 슬러리 링에 있어서,

상기 복수의 슬러리 홀 사이에는 반지름 방향으로 돌출 형성된 측간 첨선이 형성되고, 상기 측간첨선에서 양측으로 경사지도록 경사면이 형성되어 상기 슬러리 홀과 연결되는 것을 특징으로 하는 슬러리 링.
제7항에 있어서,

상기 측간첨선의 경사면은 중력 방향으로 상기 슬러리가 이동할 수 있도록 하방을 향하여 경사진 것을 특징으로 하는 슬러리 링.
연마 대상물이 게재되는 상부 및 하부 연마판;

상기 상부 및 하부 연마판을 회동시키는 구동 유닛; 및

복수의 슬러리 홀이 형성된 슬러리 링을 구비하며, 상기 상부 및 하부 연마판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치;

를 포함하며, 상기 슬러리 링은 원판 형상으로서, 상기 슬러리 링의 상부 외측에 원주 방향으로는 돌출 형성된 직각 측면이 형성되고, 상기 슬러리 홀은 상기 직각 측면의 내면과 연접하여 있으며, 상기 연접된 내면의 대향측은 슬러리 진행 방향에 따라 좁아지도록 경사진 경사면을 구비한 경사측면이 형성된 것을 특징으로 하는 양면 연마기.
제9항에 있어서,

상기 직각 측면의 경사면 및 상기 경사 측면의 경사면의 방향은 슬러리 진행 방향에 따라 점차로 좁아지도록 경사가 형성된 것을 특징으로 하는 양면 연마기.
연마 대상물이 게재되는 상부 및 하부 연마판;

상기 상부 및 하부 연마판을 회동시키는 구동 유닛; 및

복수의 슬러리 홀이 형성된 슬러리 링을 구비하며, 상기 상부 및 하부 연마판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치;

을 포함하며, 상기 복수의 슬러리 홀 사이에는 반지름 방향으로 돌출 형성된 측간 첨선이 형성되고, 상기 측간첨선에서 양측으로 경사지도록 경사면이 형성되어 상기 슬러리 홀과 연결되는 것을 특징으로 하는 양면 연마기.