KR20140002871A - 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법 - Google Patents

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    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치는, 웨이퍼가 배치되는 세라믹 블록; 상기 웨이퍼가 인입되는 홀이 구비되어, 상기 세라믹 블록의 상부에 형성되는 템플레이트; 상기 세라믹 블록과 상기 템플레이트의 사이에 배치되는 수웨드 패드; 및 상기 세라믹 블록과 상기 웨이퍼의 사이에 배치되는 백 패드;를 포함하여 구성된다.

Description

웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법{WAFER POLISHING DEVICE AND WAFER POLISHING METHOD}
본 발명은 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 품질을 향상시키고 비용을 절감한 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘 웨이퍼를 제조하는 공정에서는 상기 실리콘 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라 한다)의 표면을 경면화하는 연마(polishing)공정을 수행하고 있다. 이러한 연마공정은 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위하여 기계적, 화학적 반응을 병행하여 미세표면의 굴곡(nanotopography) 및 거칠기(roughness)를 제어하는 공정이다.
상기 웨이퍼의 평탄도를 향상시키는 것은 반도체 공정에서 생산 원가 절감 및 제품 성능 향상을 위해 집적도가 높은 반도체 소자를 제조하기 위한 요구조건 때문이다. 즉, 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 점점 작아짐에 따라 반도체 소자 제조사가 요구하는 웨이퍼의 평탄도 사양은 점점 더 엄격해지고 있다. 따라서, 집적도가 높은 반도체를 제조하기 위해서는 웨이퍼 표면의 평탄도를 확보하는 것이 필수적인 과제가 되고 있다.
웨이퍼 연마 장치는 상정반, 하정반, 선기어(Sun Gear) 및 인터널기어(Internal Gear)의 4부분이 회전하며 웨이퍼를 연마하며, 이때 기계적, 화학적 연마를 하도록 이루어진다. 즉, 웨이퍼의 연마시 연마입자(silica)와 각종 첨가물을 혼합한 슬러리(slurry)(이하 '연마액'이라 함)가 웨이퍼의 연마면 상에 공급된다. 따라서, 웨이퍼는 상정반 또는 하정반에 부착된 연마패드와의 밀착된 회전 운동에 의한 마찰력과, 상기 연마액의 반응에 의하여 기계적, 화학적 연마가 이루어진다.
도 1 및 도 2는 일반적인 웨이퍼 연마 장치의 웨이퍼 연마 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일반적인 웨이퍼 연마 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 세라믹 블록(110)에 양면 접착 테이프(111)에 의해 스웨드 패드(suede pad: 112)가 부착되고, 상기 부착된 스웨드 패드(112) 상에 템플레이트(template: 120)가 배치된다. 상기 템플레이트(120)에 형성된 홀 상에는 웨이퍼(130)가 인입되며, 상기 웨이퍼(130)가 상정반 또는 하정반에 의해 연마된다.
그러나, 이와 같은 웨이퍼(130)의 연마시에 템플레이트(120)의 하단의 쿠션층 역할을 하는 스웨드 패드(112)의 탄성에 의해 웨이퍼(130)에 인가되는 압력이 불균일해진다. 그에 따라 웨이퍼(130)의 TTV(Total Thickness Variation), LTV(Local Thickness Variation) 및 휘어진 정도(Bow) 등이 악화되는 문제점이 발생하였다.
또한, 웨이퍼의 연마 가공시에 스웨드 패드(112)가 쿠션층의 역할을 하므로 웨이퍼(130)가 자전 및 회전하게 되어 웨이퍼(130)와 스웨드 패드(112)가 접촉하는 면의 웨이퍼(130)의 조도(Roughness)가 악화되는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 템플레이트의 수에드 패드(Suede pad)와 별도로 분리된 폴리우레탄 재질의 백 패드(Back)를 구비하는 웨이퍼 연마 장치를 구성하여, 품질을 향상시키고 비용을 절감한 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법을 제공하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치는 웨이퍼가 배치되는 세라믹 블록; 상기 웨이퍼가 인입되는 홀이 구비되어, 상기 세라믹 블록의 상부에 형성되는 템플레이트; 상기 세라믹 블록과 상기 템플레이트의 사이에 배치되는 수웨드 패드; 및 상기 세라믹 블록과 상기 웨이퍼의 사이에 배치되는 백 패드;를 포함하여 구성된다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 백 패드는 상기 웨이퍼의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성된다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 백 패드는 상기 템플레이드의 홀의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성된다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 스웨드 패드 또는 상기 백 패드는, 상기 세라믹 블록 상에 양면 접착 테이프에 부착된다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 백 패드는 폴리 우레탄 패드이다.
본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 연마 방법은, 세라믹 블록의 상부에 웨이퍼가 인입되는 홀이 구비된 템플레이트를 배치하고, 상기 세라믹 블록과 상기 템플레이트 사이에 수웨드 패드를 배치하고, 상기 템플레이트의 홀에 웨이퍼를 배치하고, 상기 세라믹 블록과 상기 웨이퍼의 사이에 백 패드를 배치하고, 상기 웨이퍼의 일면을 연마한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 백 패드의 배치시에는 상기 백 패드를 상기 웨이퍼의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성하여 배치한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 백 패드의 배치시에는 상기 백 패드를 상기 템플레이트의 홀의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 수웨드 패드의 배치시에는 상기 세라믹 블록 상에 양면 접착 테이프를 이용하여 부착한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 백 패드의 배치시에는 상기 세라믹 블록 상에 양면 접착 테이프를 이용하여 부착한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 상기 웨이퍼의 일면을 연마한 이후에 상기 백 패드를 새로운 백 패드로 교체하여 상기 웨이퍼의 일면을 연마한다.
본 발명에 따르면 템플레이트의 수에드 패드(Suede pad)와 별도로 분리된 폴리우레탄 재질의 백 패드(Back)를 구성함으로써, 웨이퍼에 인가되는 가공 압력을 분산 조정하여 고평탄도의 웨이퍼를 생산할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 폴리우레탄 재질의 백 패드(Back)를 구성함으로써, 백 패드 상에서 웨이퍼의 자전 회전을 방지하여 백 패드와 접촉되는 웨이퍼의 면이 연마되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 템플레이트 전체를 교체하지 않고 백 패드만을 교체하므로 생산 비용을 절감할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일반적인 웨이퍼 연마 장치의 웨이퍼 연마 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 도시한 도면으로서, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치의 A A' 단면을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 세라믹 블록(310) 상에는 템플레이트(320)가 형성된다.
상기 템플레이트(320)에는 웨이퍼(330)가 인입되는 홀이 형성되며, 웨이퍼(330)는 상기 홀에 인입된다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 세라믹 블록(310)과 템플레이트(320)의 사이에는 수에드 패드(Suede pad: 321)가 배치되며, 상기 세라믹 블록(310)과 웨이퍼(330)의 사이에는 백 패드(Back pad: 331)가 배치된다.
또한, 상기 스웨드 패드(321)와 백 패드(331)는 각각 세라믹 블록(310) 상에 양면 접착 테이프(322, 332)에 의해 부착된다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 백 패드(331)는 습식 발포처리 과정으로 제조된 폴리우레탄 계열의 재료로 형성된다. 이와 같이 폴리우레탄 계열 재료의 백 패드(331)를 사용하면, 백 패드(331) 상에서 웨이퍼(330)의 자전 회전을 방지하여 백 패드(331)와 접촉되는 웨이퍼(330)의 면이 연마되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 백 패드(331)는 도 3에 도시된 바와 같이 원형으로 형성된다. 보다 상세하게 설명하면 상기 백 패드(331)는 상기 웨이퍼(330) 또는 템플레이트의 홀(335)의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성된다.
이와 같이 백 패드(331)를 구성하면 웨이퍼(330)의 연마시에 웨이퍼에 인가되는 가공 압력을 분산 조정하여 웨이퍼의 휨(Bow)을 개선할 수 있다.
또한, 기존에는 일정기간 웨이퍼 연마 후에 수에드 패드(331)의 마모 문제 등으로 인하여 템플레이트 전체 층을 교체하여야 하나, 본 발명의 일실시예에서와 같이 수에드 패드(321)와는 별도로 분리된 백 패드(331)를 구성하면 백 패드(331)만을 교체하므로 보다 경제적이다.
이후부터는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 연마 방법을 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 세라믹 블록(310)의 상부에 웨이퍼(330)가 인입되는 홀이 구비된 템플레이트(320)를 배치하고, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 세라믹 블록(310)과 템플레이트(320) 사이에는 수웨드 패드(321)를 배치한다.
이때, 상기 스웨드 패드(321)와 백 패드(331)는 각각 세라믹 블록(310) 상에 양면 접착 테이프(322, 332)에 의해 부착되어 배치된다.
상기 템플레이트(320)의 홀에는 웨이퍼(330)를 배치시키며, 상기 세라믹 블록(310)과 웨이퍼(330)의 사이에는 백 패드(331)를 배치한다. 이때, 상기 백 패드(331)의 배치 시에는 상기 웨이퍼(330)의 직경 또는 템플레이트(320)의 홀의 직경 보다 작은 직경의 원형의 형태로 상기 백 패드(331)를 형성하여 배치한다.
이때, 상기 백 패드(331)는 습식 발포처리 과정으로 제조된 폴리우레탄 계열의 재료로 형성되며, 이와 같이 폴리우레탄 계열 재료의 백 패드(331)를 사용하면, 백 패드(331) 상에서 웨이퍼(330)의 자전 회전을 방지하여 백 패드(331)와 접촉되는 웨이퍼(330)의 면이 연마되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 웨이퍼(330)의 연마시에 웨이퍼에 인가되는 가공 압력을 분산 조정하여, 웨이퍼(330)의 TTV(Total Thickness Variation)는 5㎛이하, 웨이퍼(330)의 LTV(Local Thickness Variation)는 3㎛이하, 웨이퍼(330)의 휨(Bow)은 10㎛이하의 고평탄도로 연마할 수 있다.
또한, 수에드 패드(321)와는 별도로 분리된 백 패드(331)를 구성하여 템플레이트 전체를 교체하지 않고 백 패드(331)만을 교체하므로 생산 비용을 절감할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
310: 세라믹 블록
320: 템플레이트
321: 수웨드 패드
322: 양면 접착 테이프
330: 웨이퍼
331: 백 패드
332: 양면 접착 테이프
335: 홀

Claims (11)

  1. 웨이퍼가 배치되는 세라믹 블록;
    상기 웨이퍼가 인입되는 홀이 구비되어, 상기 세라믹 블록의 상부에 형성되는 템플레이트;
    상기 세라믹 블록과 상기 템플레이트의 사이에 배치되는 수웨드 패드; 및
    상기 세라믹 블록과 상기 웨이퍼의 사이에 배치되는 백 패드;
    를 포함하는 웨이퍼 연마 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 백 패드는,
    상기 웨이퍼의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성되는 웨이퍼 연마 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 백 패드는,
    상기 템플레이드의 홀의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성되는 웨이퍼 연마 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스웨드 패드 또는 상기 백 패드는,
    상기 세라믹 블록 상에 양면 접착 테이프에 부착되는 웨이퍼 연마 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 백 패드는,
    폴리 우레탄 패드인 웨이퍼 연마 장치.
  6. 세라믹 블록의 상부에, 웨이퍼가 인입되는 홀이 구비된 템플레이트를 배치하고,
    상기 세라믹 블록과 상기 템플레이트 사이에 수웨드 패드를 배치하고,
    상기 템플레이트의 홀에 웨이퍼를 배치하고,
    상기 세라믹 블록과 상기 웨이퍼의 사이에 백 패드를 배치하고,
    상기 웨이퍼의 일면을 연마하는 웨이퍼 연마 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 백 패드의 배치시에는,
    상기 백 패드를 상기 웨이퍼의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성하여 배치하는 웨이퍼 연마 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 백 패드의 배치시에는,
    상기 백 패드를 상기 템플레이트의 홀의 직경 보다 작은 직경의 원형으로 형성하여 배치하는 웨이퍼 연마 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 수웨드 패드의 배치시에는,
    상기 세라믹 블록 상에 양면 접착 테이프를 이용하여 부착하는 웨이퍼 연마 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 백 패드의 배치시에는,
    상기 세라믹 블록 상에 양면 접착 테이프를 이용하여 부착하는 웨이퍼 연마 방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 웨이퍼의 일면을 연마한 이후에,
    상기 백 패드를 새로운 백 패드로 교체하여 상기 웨이퍼의 일면을 연마하는 웨이퍼 연마 방법.
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