KR20100062369A - 연마패드용 드레서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이아몬드 입자가 마모된 드레싱 부재만을 개별적으로 교체 가능하며, 연마패드를 균일하게 연마할 수 있도록 구조가 개선된 연마패드용 드레서에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연마패드용 드레서는 서로 마주보며 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 정반과, 한 쌍의 정반에 서로 마주보도록 각각 결합되며 가공대상물을 연마하는 한 쌍의 연마패드를 포함하는 연마장치의 연마패드를 연마하기 위한 것으로서, 한 쌍의 연마패드에 대하여 상대이동 가능하도록 한 쌍의 연마패드 사이에 배치되는 프레임과, 프레임에 분리 가능하게 결합되며, 연마패드에 접촉되어 연마패드를 드레싱 하는 다이아몬드 입자들이 전착되어 있는 복수의 드레싱 부재를 구비한다.

다이아몬드, 연마장치, 연마패드, 드레서

Description

연마패드용 드레서{Polishing pad dresser}

본 발명은 가공대상물을 가공하는 연마장치의 연마패드를 드레싱하는 연마패드용 드레서에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에는 웨이퍼의 표면을 평탄하게 하기 위한 폴리싱 공정이 포함되어 있다. 폴리싱 공정에 관해 간략하게 설명하면, 상정반 및 하정반에 각각 결합된 한 쌍의 연마패드 사이에 웨이퍼를 배치한 후, 슬러리를 웨이퍼로 공급하면서 상정반 및 하정반을 회전시키면, 연마패드와 웨이퍼 사이의 마찰에 의해 웨이퍼 표면이 마모되면서 평탄하게 된다.

한편, 상기와 같이 웨이퍼를 연마하는 과정에서, 슬러리가 연마패드에 응집되거나 웨이퍼와 연마패드 사이의 마찰에 의해 연마패드의 표면에 글레이징(glazing) 현상이 발생하게 된다. 그리고, 이와 같이 글레이징 현상이 발생된 부분은 웨이퍼의 불균일한 마모를 유발하게 되며, 그 결과 웨이퍼의 평탄도가 악화되게 된다. 이러한 글레이징 현상을 제거하기 위해서는 연마패드용 드레서를 이용하여 연마패드의 표면을 주기적으로 드레싱 하여야 한다. 도 1은 종래의 연마패드용 드레서의 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 드레싱 부재의 다이아몬드 입자를 촬영한 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 연마패드용 드레서(1)는 프레임(2)과, 복수의 드레싱 부재(3)를 포함한다. 프레임(2)은 원환 형상으로 형성된다. 복수의 드레싱 부재(3)는 프레임(2)에 일체로 결합되며, 프레임(2)의 원주 방향을 따라 서로 이격된다. 그리고, 드레싱 부재(3)의 상면에는 도 2에 도시된 바와 같이 다이아몬드 입자가 랜덤한 형태로 전착되어 있다. 이와 같이 구성된 연마패드용 드레서(1)를 한 쌍의 연마패드 사이에 배치한 후 연마패드를 회전시키면, 연마패드와 다이아몬드 입자 사이의 마찰에 의해 연마패드 표면이 드레싱 된다.

하지만, 종래의 연마패드용 드레서의 경우, 프레임(2)과 복수의 드레싱 부재(3)가 서로 일체로 형성되어 있다. 따라서, 복수의 드레싱 부재(3) 중 하나의 드레싱 부재에 전착되어 있는 다이이몬드 입자가 마모되는 경우에도 연마패드용 드레서(1) 전체를 폐기하여야 하며, 그 결과 불필요한 자원 손실이 발생하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 드레싱 부재(3)의 상면에 다이아몬드 입자가 랜덤한 형태로 불균일하게 전착되어 있으므로, 드레싱 과정에서 연마패드의 표면이 불균일하게 드레싱 되게 된다. 따라서, 연마패드의 수명이 짧아지게 될 뿐 아니라, 연마패드에 의해 드레싱 되는 웨이퍼의 평탄도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다이아몬드 입자가 마모된 드레싱 부재만을 개별적으로 교체 가능하며, 연마패드를 균일하게 연마할 수 있도록 구조가 개선된 연마패드용 드레서를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연마패드용 드레서는 서로 마주보며 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 정반과, 상기 한 쌍의 정반에 서로 마주보도록 각각 결합되며 가공대상물을 연마하는 한 쌍의 연마패드를 포함하는 연마장치의 연마패드를 연마하기 위한 것으로서, 상기 한 쌍의 연마패드에 대하여 상대이동 가능하도록 상기 한 쌍의 연마패드 사이에 배치되는 프레임과, 상기 프레임에 분리 가능하게 결합되며, 상기 연마패드에 접촉되어 상기 연마패드를 드레싱 하는 다이아몬드 입자들이 전착되어 있는 복수의 드레싱 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 프레임은 원환 형상으로 형성되며, 상기 복수의 드레싱 부재는 상기 프레임의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 프레임에는 상기 원주 방향을 따라 오목하게 형성되며, 상기 복수의 드레싱 부재가 삽입되는 홈부가 형성되어 있는 것이 바람직 하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 다이아몬드 입자는 복수로 모여 다이아몬드 입자 그룹을 형성하며, 상기 다이아몬드 입자 그룹들은 서로 500~1000um 만큼 이격되도록 전착되는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 다이아몬드 입자가 마모된 드레싱 부재만을 개별적으로 교체할 수 있으므로, 불필요한 자원 낭비를 방지할 수 있다.

또한, 연마패드를 균일하게 드레싱 할 수 있으므로, 연마패드의 수명이 증가되며, 연마패드에 의해 연마되는 웨이퍼의 평탄도가 향상된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드용 드레서가 연마장치에 설치된 상태의 개략적인 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 연마패드용 드레서의 분리사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 드레싱 부재에 전착된 다이아몬드 입자를 촬영한 사진이며, 도 6은 도 5의 다이아몬드 입자 그룹을 확대한 사진이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 연마패드용 드레서(200)는 연마장치(100)의 연마패드(30)를 드레싱 하기 위한 것이다. 연마장치(100)는 웨이퍼와 같은 가공대상물을 가공하기 위한 것으로, 서로 마주보며 중심선(k)을 중심으로 회전가능하게 설치되는 상정반(20) 및 하정반(10)과, 상정반(20) 및 하정반(10)에 각각 결합되며 가공대상물을 연마하는 한 쌍의 연마패드(30)와, 하정반의 내측 및 외측에 배치되는 보조구동기어(미도시)를 포함한다. 이러한 연마장치(100)는 공지 의 구성으로서, 연마장치(100)에 대한 상세한 설명은 본 발명의 취지를 흐리게 할 우려가 있으므로 생략한다.

본 실시예에 따른 연마패드용 드레서(200)는 프레임(210)과, 드레싱 부재(220)를 포함한다.

프레임(210)은 원환 형상으로 형성되며, 한 쌍의 연마패드(30) 사이에 배치된다. 프레임의 외주면에는 기어(213)가 형성되어 있으며, 이 기어(213)는 연마장치의 보조구동기어에 연결된다. 보조구동기어의 구동시, 프레임(210)은 연마패드(30)의 원주 방향을 따라 공전함과 동시에, 프레임(210)의 중심을 기준으로 자전하게 된다. 그리고, 프레임의 상면에는 프레임(210)의 원주 방향을 따라 오목하게 형성되는 홈부(211)와, 프레임(210)의 상면 및 하면을 관통하는 나사공(212)이 형성되어 있다.

드레싱 부재(220)는 복수로 구비되는데, 특히 본 실시예의 경우 20개의 드레싱 부재가 구비된다. 각 드레싱 부재의 하면에는 나사(n)가 결합되는 나사홈(미도시)이 형성되어 있다. 각 드레싱 부재(220)는 프레임의 홈부(211)에 삽입되며, 드레싱 부재(220)의 측면은 홈부(211)의 내측면에 접촉된다. 각 드레싱 부재(220)는 나사(n)에 의해 프레임(210)에 분리 가능하게 결합되며, 프레임(210)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배치된다. 그리고, 각 드레싱 부재의 상면(221)에는 다이아몬드 입자가 전착되어 있다.

다이아몬드 입자들의 크기는 150~200 mesh 이며, 이 다이아몬드 입자들은 일정한 패턴으로 드레싱 부재에 전착된다. 즉, 다이아몬드 입자들은 복수 개씩 서로 인접하게 모여서 다이아몬드 입자 그룹을 형성하며, 이렇게 형성된 다이아몬드 입자 그룹은 서로 일정한 거리로 이격된다. 이때, 다이아몬드 입자 그룹은 2~4개의 다이아몬드 입자를 포함하며, 다이아몬드 입자 그룹 사이의 거리는 500~1000um 정도 되는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 다이아몬드 입자(D)들은 3개씩 모여 다이아몬드 입자 그룹(G)을 형성하며, 이 다이아몬드 입자 그룹(G)들은 서로 500~1000um 만큼 이격된다. 그리고, 이와 같이 전착된 다이아몬드 입자들은 연마패드에 접촉되며, 다이아몬드 입자와 연마패드 사이의 마찰에 의해 연마패드가 연마, 즉 드레싱 된다.

상기한 바와 같이, 다이아몬드 입자들을 일정한 패턴으로 전착하면 방법에는 여러가지가 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 다음과 같은 방식으로 다이아몬드 입자를 전착한다. 먼저, 다이아몬드 입자 3개가 들어갈 정도 크기의 구멍이 500~1000um 간격으로 복수개 형성되어 있는 틀을 드레싱 부재의 상면에 놓고, 그 위에 다이아몬드 입자를 뿌린다. 이후, 드레싱 부재를 흔들어주면 틀에 형성된 각 구멍에 다이아몬드 입자가 3개씩 들어가게 되며, 이 상태에서 크롬을 이용하여 다이아몬드 입자를 드레싱 부재에 전착시키면, 도 5 및 도 6에 도시된 패턴으로 다이아몬드 입자들이 전착되게 된다.

상기한 바와 같이, 본 실시예의 경우 드레싱 부재(220)가 프레임(210)에 분리 가능하게 결합되므로, 특정 드레싱 부재(220)의 다이아몬드 입자가 마모되는 경우에는 그 드레싱 부재(220)만을 교체하면 된다. 따라서, 불필요하게 자원이 손실되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 드레싱 부재(220)의 양측면이 홈부(211)의 내측면에 접촉되어 있으므로, 드레싱 부재(220)가 홈부(211) 내에서 회전되는 방지된다. 따라서, 드레싱 과정에서 발생되는 마찰에 의해 드레싱 부재(220)가 회전됨에 따라, 프레임(210)과 드레싱 부재(220) 사이의 나사결합이 풀리게 되는 것이 방지된다.

또한, 다이아몬드 입자들이 종래와 같이 불균일하게 전착되어 있는 것이 아니라, 일정한 패턴으로 균일하게 전착되어 있다. 따라서, 연마패드를 더 균일하게 드레싱 할 수 있으며, 그 결과 연마패드의 수명이 연장되며 연마패드에 의해 연마되는 웨이퍼의 평탄도도 향상된다. 실제로, 본 실시예에 따른 연마패드용 드레서는 사용한 경우, 종래에 비하여 연마패드의 수명은 약 41% 증가하였다. 그리고, 연마된 웨이퍼의 가장자리의 평탄도는, 종래의 경우 0.180um이었으나 본 실시예의 경우 0.114um로 36%나 개선되었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래의 연마패드용 드레서의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 드레싱 부재의 다이아몬드 입자를 촬영한 사진이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드용 드레서가 연마장치에 설치된 상태의 개략적인 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 연마패드용 드레서의 분리사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 드레싱 부재에 전착된 다이아몬드 입자를 촬영한 사진이다.

도 6은 도 5의 다이아몬드 입자 그룹을 확대한 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...연마장치 10...하정반

20...상정반 30...연마패드

200...연마패드용 드레서 210...프레임

220...드레싱 부재

Claims (5)

1. 서로 마주보며 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 정반과, 상기 한 쌍의 정반에 서로 마주보도록 각각 결합되며 가공대상물을 연마하는 한 쌍의 연마패드를 포함하는 연마장치의 연마패드를 연마하기 위한 것으로서,

   상기 한 쌍의 연마패드에 대하여 상대이동 가능하도록 상기 한 쌍의 연마패드 사이에 배치되는 프레임과,

   상기 프레임에 분리 가능하게 결합되며, 상기 연마패드에 접촉되어 상기 연마패드를 드레싱 하는 다이아몬드 입자들이 전착되어 있는 복수의 드레싱 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마패드용 드레서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프레임은 원환 형상으로 형성되며,

   상기 복수의 드레싱 부재는 상기 프레임의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 연마패드용 드레서.
3. 제2항에 있어서,

   상기 프레임에는 상기 원주 방향을 따라 오목하게 형성되며, 상기 복수의 드레싱 부재가 삽입되는 홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마패드용 드레서.
4. 제1항에 있어서,

   상기 다이아몬드 입자는 복수로 모여 다이아몬드 입자 그룹을 형성하며, 상기 다이아몬드 입자 그룹들은 서로 500~1000um 만큼 이격되도록 전착되는 것을 특징으로 하는 연마패드용 드레서.
5. 제4항에 있어서,

   상기 각 다이아몬드 입자 그룹은 2개 내지 4개의 다이아몬드 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드용 드레서.

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