KR20110106014A - 드레서 및 이를 포함하는 웨이퍼 양면 연마 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 기판으로 사용되는 웨이퍼의 양면 연마 장치의 드레서에 관한 것이다.
본 발명은 웨이퍼의 양면 연마 장치의 드레서에 있어서, 상정반과 하정반에 각각 구비된 패드를 가압하는 가압부가 드레서 바디보다 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서를 제공한다.
따라서, 웨이퍼의 양면 연마 공정에서 3가지 타입의 드레서에 의하여 패드의 전체/중앙/에지를 선택적으로 가압하여 웨이퍼의 평탄도(flatness)를 향상시킬 수 있다.

Description

드레서 및 이를 포함하는 웨이퍼 양면 연마 장치{Dresser and double side polishing apparatus of wafer including the same}

본 발명은 반도체 소자의 기판으로 사용되는 웨이퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 양면 연마 장치의 드레서에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화로 인하여, 제조 공정 중에서 랩핑(Lapping) 공정이나 공정에서 웨이퍼에 가해지는 스크래치나 결함이, 소자의 수율 및 생산성에 큰 영향을 끼치는 중요한 인자이다.

그리고, 선행 공정에서 생긴 손상(damage)을 제거하기 위해서 웨이퍼 표면을 경면화하면서 연마하는 공정이 필요하다. 웨이퍼의 양면 연마(Double side polishing) 공정은 상정반과 하정반에 부착된 연마용 패드(Pad)와 웨이퍼의 상대 운동에 의한 마찰력과, 연마 입자와 각종 첨가물을 혼합한 슬러리(Slurry)의 반응에 의해 연마가 이루어진다.

여기서, 웨이퍼와 직접 마찰하는 부분은 상정반과 하정반에 구비된 패드인데, 연마 공정이 진행됨에 따라서 패드에 연마 부산물 및 슬러리 등이 잔존하게 된다.

따라서, 불순물이 패드 내에 많이 포함되므로 웨이퍼와 패드의 마찰에 의한 연마가 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 양면 연마 공정에서 패드 내에 잔존하는 연마 부산물 및 슬러리 등을 제거하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상정반과 하정반 사이의 패드 내의 불순물을 제거하여, 연마 공정에서 웨이퍼의 연마를 효과적으로 수행하여 웨이퍼의 두께 프로파일을 효과적으로 얻고자 하는 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 웨이퍼의 양면 연마 장치의 드레서에 있어서, 상정반과 하정반에 각각 구비된 패드를 가압하는 가압부가 드레서 바디보다 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서를 제공한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 웨이퍼 양면 연마 장치에 있어서, 패드가 구비된 하정반; 상기 하정반의 외곽에 구비되어 상기 캐리어를 회전시키는 외부 기어; 상기 하정반의 중앙에 구비되어 상기 캐리어를 회전시키는 중앙 기어; 상기 하정반과 대향하고, 상기 패드가 구비된 상정반; 및 상기 패드를 가압하고, 상기 패드를 가압하는 가압부가 드레서 바디보다 돌출되어 형성된 드레서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치를 제공한다.

여기서, 상기 가압부는 상기 드레서 바디의 중앙에 원반형으로 형성되고, 상기 가압부의 지름은 상기 양면 연마 장치에 의하여 연마될 웨이퍼의 지름의 90~110%로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가압부는 상기 드레서 바디의 중앙에 원반형으로 형성되고, 상기 가압부의 면적은 상기 드레서에 의하여 가압될 상기 패드의 지름의 90~100%로 형성될 수 있다.

또한, 상기 가압부는 상기 드레서 바디에 도넛형으로 형성되고, 상기 가압부의 안쪽 직경은 상기 양면 연마 장치에 의하여 연마될 웨이퍼의 지름의 30~70%로 형성될 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 드레서 및 이를 포함하는 웨이퍼의 양면 연마 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 드레서의 가압부를 선택적으로 구비하여, 상정반과 하정반에 구비된 패드의 전체/중앙/에지를 선택적으로 가압하여 연마 부산물과 슬러리 등을 제거할 수 있다.

둘째, 패드의 평탄도를 개선하여 연마 공정에서 웨이퍼의 연마를 효과적으로 수행하여 웨이퍼의 두께 프로파일을 효과적으로 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 일실시예의 단면도이고,
도 2는 도 1의 드레서의 평면도이고,
도 3은 도 1의 드레서의 패드 가압 작용을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 다른 실시예의 단면도 및 평면도이고,
도 5는 도 4의 드레서의 패드 가압 작용을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 또 다른 실시예의 단면도이고,
도 7은 도 6의 드레서의 평면도이고,
도 8은 도 6의 드레서의 패드 가압 작용을 나타낸 도면이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 일실시예의 단면도이고, 도 2는 도 1의 드레서의 평면도이다. 이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 일실시예를 설명한다.

도시된 바와 같이 드레서(Dresser, 100)는 바디(110)와 가압부(120)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 가압부(120)가 바디(110)보다 두꺼운 형태, 즉 드레서(100)의 바디(110)의 두께보다 가압부(120)의 두께가 더 두껍게 형성되어 있다.

그리고, 상기 바디(110)의 두께는 상기 가압부(120)의 두께의 50~90%일 수 있다. 바디(110)의 두께가 너무 얇으면 가압부(120)의 견고한 지탱이 어려울 수 있고, 바디(110)의 두께가 너무 두꺼우면 가압부(120)와 두께를 달리하는 실익을 찾기 어려울 것이다.

그리고, 가압부(120)는 상기 바디(110)의 내측 중앙 부분에 원반형으로 형성된다. 여기서, 상기 가압부(120)의 지름은, 양면 연마 공정에서 연마될 웨이퍼의 지름의 약 90~110%로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 드레서(100)로 상정반과 하정반의 패드를 가압하면, 도 3에서 b가 지나는 궤적에 해당되는 부분의 패드 내의 연마 부산물 및 슬러리 등을 제거할 수 있다.

그리고, 상기 바디(110)는 상기 가압부(120)의 전체에 형성되지 않을 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 바디(110)가 가압부의 외곽에 적어도 2개의 막대 형상으로 구비될 수 있다.

본 실시예에서 가압부(120)의 두께가 상대적으로 두꺼우므로, 드레서(100)의 바디(110) 부분이 패드를 직접 가압하지는 않을 것이다. 그러나, 상정반과 하정반이 순간적으로 수평 상태를 잃을 수도 있고, 이때 상기 바디(110)가 전면적에 형성되지 않았으므로 바디(110)와 패드의 컨택을 방지할 수 있다.

도 3은 도 1의 드레서의 패드 가압 작용을 나타낸 도면이다. 이하에서 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 작용을 설명한다.

도시된 바와 같이, 웨이퍼는 하정반(200) 상의 캐리어(미도시) 내에서 자전과 공전을 반복하므로 그 위치가 도시된 바와 같이 하정반(200)의 중심에서 상대적으로 가까워지거나 멀어질 수 있다.

그리고, 드레서(100)가 패드를 가압하는 부분은 도면에서 's'로 표시되어 있다. 따라서, 드레서(100)가 패드를 가압할 때, 패드의 중심 부분은 상기 드레서(100)와 완전히 밀착되어 연마 부산물 및 슬러리 등이 충분히 제거될 수 있다.

따라서, 상술한 드레서로 패드의 b에 해당하는 부분이 주로 가압되면, 이어질 웨이퍼의 양면 연마 공정에서 b에 위치한 웨이퍼를 효과적으로 연마할 수 있다.

도 1 내지 도 3에서 빗금으로 표시된 부분이 패드를 가압하는 부분이며, 아래의 도면에서도 동일하다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 일실시예를 설명한다.

도시된 바와 같이 드레서(Dresser, 600)는 바디(610)와 가압부(620)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 가압부(620)가 바디(610)보다 두꺼운 형태, 즉 드레서(600)의 바디(610)의 두께보다 가압부(620)의 두께가 더 두껍게 형성되어 있다.

그리고, 상기 바디(610)의 두께는 상기 가압부(620)의 두께의 50~90%일 수 있으며, 이유는 상술한 실시예와 같다.

그리고, 가압부(620)는 상기 바디(610)의 내측 중앙 부분에 원반형으로 형성된다. 여기서, 도 1에 도시된 실시예와 달리 본 실시예에서 상기 가압부(620)의 지름은 상정반과 하정반에 구비된 패드의 지름의 90~100%인 것이 바람직하다.

즉, 본 실시예에서 드레서(600)가 패드의 대부분을 가압하면, 패드 전체 내의 연마 부산물과 슬러리 등을 효과적으로 제거하고, 후술할 연마 공정에서 웨이퍼의 연마 효과를 최대화할 수 있다.

즉, 상기 가압부(620)의 면적은, 웨이퍼의 연마작용에서 웨이퍼의 공전 반경까지 고려하여, 패드 전체를 가압할 수 있도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 바디(610)가 상기 가압부(620)의 전체에 형성되지 않을 수 있는 것도 도 1에 도시된 실시예와 같다.

도 5는 도 4의 드레서의 패드 가압 작용을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 작용을 설명한다.

도시된 바와 같이, 드레서(600)는 하정반(200) 상의 패드를 가압한다. 이때, 웨이퍼의 자전과 공전에 관계없이, 드레서(600)의 가압부(620)의 지름은 패드의 지름의 90~100%이므로, 안쪽과 에지의 일부분을 제외한 전체 패드를 가압할 수 있다.

따라서, 드레서는 패드를 플랫(falt) 상태로 만들어주므로, 연마 공정이 종료된 후의 웨이퍼의 평탄도(flatness)를 증가시킬 수 있다.도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 또 다른 실시예의 단면도이고, 도 7은 도 6의 드레서의 평면도이다. 이하에서, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 또 다른 실시예를 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 일실시예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 가압부(820)는 드레서 바디(810)에 도넛형으로 형성되고, 상기 가압부(820)의 안쪽 직경은 연마 가공하고자 하는 웨이퍼의 지름의 30~70%로 형성될 수 있다.

그리고, 드레서(800)의 가압부(820)가 바디(810)보다 두꺼운 형태, 즉 드레서(800)의 바디(810)의 두께보다 가압부(820)의 두께가 더 두껍게 형성되어 있다. 그리고, 상기 바디(810)의 두께는 상기 가압부(820)의 두께의 50~90%일 수 있으며, 이유는 상술한 실시예와 같다.

여기서, 가압부(820)가 도넛 형상으로 구비되므로, 후술할 연마 공정에서 드레서(800)는 웨이퍼의 중앙 부분보다 에지(edge) 부분을 더 가압할 수 있다.

그리고, 상기 바디(810)가 상기 가압부(820)의 전체에 형성되지 않을 수 있는 것도 도 1에 도시된 실시예와 같다.

도 8는 도 7의 드레서의 패드 가압 작용을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 8를 참조하여 본 실시예에 따른 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서의 작용을 설명한다.

도시된 바와 같이, 드레서(800)는 하정반(200) 상의 패드를 가압한다. 이때, 드레서(800)는 중앙에 홀(hole)이 형성되므로 패드의 중앙에 비하여 에지 부분을 상대적으로 더 큰 힘으로 가압하여, 연마 부산물 및 슬러리 등을 제거할 수 있다.

따라서, 연마 공정에서 패드와 웨이퍼의 에지 부분이 효과적으로 연마되어, 효과적으로 웨이퍼의 두께 프로파일을 얻을 수 있다.

따라서, 상술한 3가지 타입의 드레서에 의하여 패드의 중앙/전면/에지 부분을 효과적으로 드레싱하여, 이어지는 연마 공정에서 웨이퍼의 두께 프로파일(Thickness Profile)을 효과적으로 제어할 수 있다.이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 600, 800 : 드레서 110, 610, 810 : 바디
120, 620, 820 : 가압부

Claims (8)

1. 웨이퍼의 양면 연마 장치의 드레서에 있어서,
   상정반과 하정반에 각각 구비된 패드를 가압하는 가압부가 드레서 바디보다 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압부는 상기 드레서 바디의 중앙에 원반형으로 형성되고, 상기 가압부의 지름은 상기 양면 연마 장치에 의하여 연마될 웨이퍼의 지름의 90~110%인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압부는 상기 드레서 바디의 중앙에 원반형으로 형성되고, 상기 가압부의 면적은 상기 드레서에 의하여 가압될 상기 패드의 지름의 90~100%인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압부는 상기 드레서 바디에 도넛형으로 형성되고, 상기 가압부의 안쪽 직경은 상기 양면 연마 장치에 의하여 연마될 웨이퍼의 지름의 30~70%인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치의 드레서.
5. 웨이퍼 양면 연마 장치에 있어서,
   패드가 구비된 하정반;
   상기 하정반의 외곽에 구비되어 상기 캐리어를 회전시키는 외부 기어;
   상기 하정반의 중앙에 구비되어 상기 캐리어를 회전시키는 중앙 기어;
   상기 하정반과 대향하고, 상기 패드가 구비된 상정반; 및
   상기 패드를 가압하고, 상기 패드를 가압하는 가압부가 드레서 바디보다 돌출되어 형성된 드레서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치.
6. 제 5 항에 있어서,상기 가압부는 상기 드레서 바디의 중앙에 원반형으로 형성되고, 상기 가압부의 지름은 상기 양면 연마 장치에 의하여 연마될 웨이퍼의 지름의 90~110%인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치.
7. 제 5 항에 있어서,상기 가압부는 상기 드레서 바디의 중앙에 원반형으로 형성되고, 상기 가압부의 면적은 상기 드레서에 의하여 가압될 상기 패드의 지름의 90~100%인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 가압부는 상기 드레서 바디에 도넛형으로 형성되고, 상기 가압부의 안쪽 직경은 양면 연마 장치에 의하여 연마될 웨이퍼의 지름의 30~70%인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 양면 연마 장치.

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