KR20140014425A - 연마 패드 및 이를 포함하는 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 일면에 서로 이격하여 형성되는 복수의 그루브들을 포함하며, 상기 그루브들 각각은 상기 일면과 인접하고 상기 일면으로 노출되는 개구부를 가지는 제1 부분, 및 상기 제1 부분 아래에 위치하고 상기 일면으로부터 상기 나머지 다른 일면 방향으로 진행할수록 폭이 증가하는 제2 부분을 포함한다. 상기 그루브 구조를 갖는 연마 패드는 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있고, 웨이퍼 에지에 가해지는 스트레스를 감소시킬 수 있다.

Description

연마 패드 및 이를 포함하는 연마 장치{A POLISHING PAD AND AND A POLISHING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
실시 예는 연마 패드 및 이를 포함하는 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중에서 폴리싱(polishing) 공정은 웨이퍼 표면의 평탄도를 제어하는 공정이다. 일반적으로 슬러리(slurry), 연마 패드(polishing pad), 파라미터(parameter), 프레스 드레서(high press dresser), 다이아몬드 드레서(diamond dresser)를 사용하여 고평탄도를 갖는 웨이퍼를 제작할 수 있다.
폴리싱 공정의 핵심은 연마 패드에 웨이퍼를 마찰하여 일정량의 웨이퍼 제거(removal)을 발생시키고, 이와 동시에 웨이퍼의 평탄도를 제어하는 것이다. 그리고 이러한 폴리싱 공정에서 웨이퍼에 직접적인 접촉이 발생하는 연마 패드 면의 표면 상태는 웨이퍼의 평탄도 품질에 중대한 영향을 미칠 수 있다.
도 1a는 일반적인 웨이퍼 양면 연마 장치에 사용되는 연마 패드(10-1,10-2)를 나타내고, 도 1b는 도 1에 도시된 연마 패드를 통하여 웨이퍼에 공급되는 슬러리(slurry)의 양을 나타낸다. 도 1b에서 x축은 웨이퍼의 직경을 나타내고, y축은 웨이퍼의 각 부분에 공급되는 슬러리량을 나타낸다.
일반적으로 양면 연마 장치는 내화학성을 지닌 금속 계열의 상정반에 접착되는 제1 연마 패드(10-1) 및 하정반에 접착되는 제2 연마 패드(10-2)에 의하여 웨이퍼(W)의 양면을 연마할 수 있다. 이때 상정반으로부터 공급되는 슬러리는 웨이퍼에 직접 공급되거나 패드 벌크(pad bulk) 내에 존재할 수 있다.
그러나 도 1a에 도시된 바와 같이, 연마 패드들(10-1,10-2)이 웨이퍼(W)에 압력을 가한 상태에서 웨이퍼(W)가 이동됨(20)에 따라 상대적으로 웨이퍼(W) 에지(30)에서 대부분의 슬러리는 밀려나가게 될 수 있다. 이에 따라 도 1b에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 중앙(center) 영역에서는 상대적으로 슬러리가 공급되기 어려운 환경이 조성될 수 있다. 이를 개선하기 위하여 연마 패드에 그루브를 형성할 수 있다.
도 2a는 일반적인 그루브(groove, g1 내지 g7)가 형성된 연마 패드(40)를 나타내고, 도 2b는 도 2a에 도시된 연마 패드(40)의 AB 방향의 단면도를 나타내고, 도 2c는 웨이퍼(W) 이동에 따라 도 2a에 도시된 연마 패드(40)에 의하여 웨이퍼 에지에 가해지는 스트레스를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 연마 패드(40)에는 슬러리 이동 통로의 역할을 하는 복수의 그루브들(예컨대, g1 내지 g7)이 형성될 수 있다. 그러나 이러한 그루브들은 연마 패드(40)의 불연속적인 면일 수 있기 때문에 가압된 웨이퍼(W)가 이동됨에 따라 그루브(예컨대, g1 내지 g7)와 웨이퍼(W)의 에지(30) 간에는 스트레스가 증가할 수 있다. 이와 같이 연마 패드(40)에 의하여 웨이퍼의 에지(30)에 가해지는 스트레스가 증가함에 따라 연마 공정 완료 후 웨이퍼의 평탄도는 악화될 수 있다.
실시 예는 웨이퍼의 평탄도를 향상시키고, 연마 공정시 스트레스에 기인하는 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있는 연마 패드 및 연마 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 연마 패드는 일면에 서로 이격하여 형성되는 복수의 그루브들을 포함하며, 상기 그루브들 각각은 적어도 일부분이 상기 일면으로부터 나머지 다른 일면 방향으로 진행할수록 폭이 증가한다.
상기 그루브들 각각은 상기 일면과 인접하고, 상기 일면으로 노출되는 개구부를 가지는 제1 부분, 및 상기 제1 부분 아래에 위치하고, 상기 일면으로부터 상기 나머지 다른 일면 방향으로 진행할수록 폭이 증가하는 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 부분의 폭은 일정할 수 있다. 상기 제2 부분의 폭은 상기 제1 부분의 폭과 동일하거나 상기 제1 부분의 폭보다 클 수 있다.
또는 상기 제1 부분은 상기 일면으로부터 상기 나머지 다른 일면 방향으로 진행할수록 폭이 감소할 수 있다.
상기 제2 부분의 단면은 곡면일 수 있다. 상기 제1 부분의 단면은 곡면일 수 있다.
상기 제1 부분의 최대 폭은 상기 제2 부분의 최대 폭과 동일할 수 있다. 또는 상기 제1 부분의 최대 폭은 상기 제2 부분의 최대 폭보다 클 수 있다. 또는 상기 제1 부분의 최대 폭은 상기 제2 부분의 최대 폭보다 작을 수 있다.
상기 복수의 그루부들 각각의 깊이는 상기 연마 패드의 연마 공정 시의 상기 연마 패드의 압축 변형량의 5배 이상이고, 상기 연마 패드 두께의 2분 1 이하일 수 있다.
상기 복수의 그루브들은 서로 평행하도록 배열되거나, 또는 방사형 형태로 배열되거나, 또는 서로 다른 직경을 갖는 동심원 형태로 배열될 수 있다.
실시 예에 따른 연마 장치는 제1 연마 패드, 제2 연마 패드, 및 상기 제1 연마 패드와 상기 제2 연마 패드 사이에 배치되고, 웨이퍼가 장착되는 캐리어(carrier)를 포함하며, 상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각은 일면에 서로 이격하여 형성되는 복수의 그루브들을 포함하며, 상기 복수의 그루브들 각각은 상기 일면과 인접하고, 상기 일면으로 노출되는 개구부를 가지는 제1 부분; 및 상기 제1 부분 아래에 위치하고, 상기 일면으로부터 상기 나머지 다른 일면 방향으로 진행할수록 폭이 증가하는 제2 부분을 포함한다.
실시 예는 웨이퍼의 평탄도를 향상시키고, 연마 공정시 스트레스에 기인하는 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있다.
도 1a는 일반적인 웨이퍼 양면 연마 장치에 사용되는 연마 패드를 나타낸다.
도 1b는 도 1에 도시된 연마 패드를 통하여 웨이퍼에 공급되는 슬러리의 양을 나타낸다.
도 2a는 일반적인 그루브가 형성된 연마 패드를 나타낸다.
도 2b는 도 2a에 도시된 연마 패드의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 2c는 웨이퍼 이동에 따라 도 2a에 도시된 연마 패드에 의하여 웨이퍼 에지에 가해지는 스트레스를 나타낸다.
도 3은 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 사시도를 나타낸다.
도 5는 실시 예에 따른 제1 연마 패드의 제2 면 및 제2 연마 패드의 제2 면을 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 제1 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 제2 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 제3 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 9는 도 5에 도시된 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 제4 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 10은 도 5에 도시된 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 제5 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 11은 도 5에 도시된 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 제6 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 12는 도 5에 도시된 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 제7 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 13은 도 5에 도시된 제1 연마 패드 및 제2 연마 패드의 제8 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 14는 실시 예에 따른 연마 패드의 슬러리 공급을 설명하기 위한 개념도이다.
도 15는 다른 실시 예에 따른 연마 패드를 나타낸다.
도 16은 또 다른 실시 예에 따른 연마 패드를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 연마 패드 및 연마 장치를 설명한다.
도 3은 실시 예에 따른 웨이퍼 연마 장치(100)를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(100)는 제1 회전축(101), 상정반(110), 제2 회전축(103), 하정반(120), 제1 연마 패드(115), 제2 연마 패드(125), 및 캐리어(130)를 포함한다.
제1 회전축(101)은 상정반(110)의 일면(예컨대, 상면)에 연결될 수 있고, 상정반(110)을 제1 방향(301)으로 회전시킬 수 있고, 상정반(110)에 일정한 압력을 가할 수 있다.
예컨대, 구동 모터(미도시)의 회전력에 의하여 제1 회전축(101)은 제1 방향(301)(예컨대, 시계 방향)으로 회전할 수 있으며, 제1 회전축(101)의 회전에 의하여 이와 연결된 상정반(110)은 제1 방향(301)(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있다. 또한 제1 회전축(101)은 공압 또는 유압 실린더(cylinder, 미도시)와 연결되고, 실린더에 의하여 상정반(110)에 일정한 압력을 가할 수 있다.
제2 회전축(103)은 하정반(120)의 일면(예컨대, 하면)에 연결될 수 있고, 하정반(120)을 제2 방향으로 회전시킬 수 있으며, 하정반(120)에 일정한 압력을 가할 수 있다.
예컨대, 구동 모터(미도시)의 회전력에 의하여 제2 회전축(103)은 제2 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있으며, 제2 회전축(103)의 회전에 의하여 이와 연결된 하정반(120)은 제2 방향(예컨대, 시계 반대 방향)으로 회전할 수 있다. 제2 방향은 제1 방향(301)과 반대 방향이거나 동일한 방향일 수 있다. 또한 제2 회전축(103)은 공압 또는 유압 실린더(cylinder, 미도시)와 연결되고, 실린더의 동작에 의하여 하정반(120)에 일정한 압력을 가할 수 있다.
상정반(110)의 다른 일면(111, 예컨대, 하면)과 하정반(120)의 다른 일면(121, 예컨대, 상면)이 대향하도록 상정반(110)은 하정반(120)의 상부에 배치될 수 있다.
양면 접착 테이프와 같은 접착 부재(미도시)에 의하여 제1 연마 패드(115)는 상정반(110)에 부착될 수 있고, 제2 연마 패드(125)는 하정반(120)에 부착될 수 있다.
제1 연마 패드(115)의 제1면(131)은 상정반(110)의 하면(111)에 부착될 수 있고, 제1 연마 패드(115)의 제2면(132)은 웨이퍼(W)의 일면(예컨대, 앞면)을 연마할 수 있다. 또한 제2 연마 패드(125)의 제1면(141)은 하정반(120)의 상면(121)에 부착될 수 있고, 제2 연마 패드(125)의 제2면(142)은 웨이퍼(W)의 다른 일면(예컨대, 뒷면)을 연마할 수 있다.
제1 연마 패드(115)와 제2 연마 패드(125)는 동일한 재질로 형성될 수 있으나, 웨이퍼(W) 양면의 평탄도를 다르게 연마하고자 할 때는 서로 다른 재질일 수 있다. 제1 연마 패드(115)의 제2면(132) 및 제2 연마 패드(125)의 제2면(142)에는 연마시 슬러리의 통로가 되는 그루브들(grooves)이 형성될 수 있다. 이때 그루브들은 제2면(132 또는 142)으로부터 제1면(131 또는 141) 방향으로 폭이 증가하는 부분을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연마 패드들에 형성되는 그루브들에 대해서는 후술한다.
캐리어(130)는 제1 연마 패드(115)와 제2 연마 패드(125) 사이에 위치하며, 연마할 웨이퍼(W)를 수용한다. 캐리어(130)는 웨이퍼(W)를 수용하는 웨이퍼 장착 홀을 갖는다. 캐리어(130)는 제2 연마 패드(125) 상에 배치되고, 상정반(110)에 부착되는 제1 연마 패드(115)는 캐리어(130) 상에 배치될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 웨이퍼 연마 장치(100)의 사시도를 나타낸다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 하정반(120)의 외주면에는 인터널 기어(internal gear, 210)가 마련될 수 있고, 하정반(120)의 중심부에는 선기어(sun gear, 220)가 마련될 수 있다.
캐리어(130)는 원반형일 수 있으며, 인터널 기어(210) 및 선기어(220)에 맞물리는 기어(230)를 외주면에 가질 수 있다. 캐리어(130)는 인터널 기어(210) 및 선기어(220) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 기어(230)가 인터널 기어(210) 및 선기어(220)와 함께 맞물려 회전함으로써 캐리어(130)는 회전 운동을 할 수 있다. 이때 인터널(210)와 선기어(220)는 독립 회전이 가능하다.
캐리어(130)는 웨이퍼(W)가 삽입 및 유지되는 웨이퍼 장착홀(312)과 슬러리를 배출하는 적어도 하나의 슬러리 홀(slurry hole, 315-1 내지 315-5)이 마련되는 캐리어 몸체(310), 및 캐리어 몸체(310) 외주면에 마련되는 기어(230)를 포함할 수 있다.
캐리어 몸체(310)는 원반형일 수 있으며, 에폭시 글래스(epoxy glass), 우레탄 또는 폴리머 재질일 수 있다. 웨이퍼 장착홀(312)은 캐리어 몸체(310)의 일 영역에 마련되며, 원형 구멍일 수 있다.
슬러리 홀(315-1 내지 315-5)은 캐리어 몸체(310)의 다른 영역에 웨이퍼 장착홀(312)과 이격하여 마련될 수 있다. 도 2에 도시된 캐리어(130)는 5개의 서로 이격하여 캐리어 몸체(310)에 배치되는 슬러리 홀들(315-1 내지 315-5)을 도시하였지만, 캐리어 홀들의 수는 이에 한정되는 것은 아니다. 이때 슬러리 홀들(315-1 내지 315-5)의 지름은 동일하거나 서로 다를 수 있으며, 웨이퍼 장착홀(312)의 지름보다 작을 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115)의 제2 면(132) 및 제2 연마 패드(125)의 제2 면(142)을 나타낸다.
제1 연마 패드(115)의 제2면(132) 및 제2 연마 패드(125)의 제2면(142)에는 연마시 슬러리의 통로가 되는 그루브들(410)이 형성될 수 있다. 이때 그루브들(410)은 직선 형태일 수 있으며, 각각이 서로 평행할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 제1 실시 예에 따른 AB의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115-1) 및 제2 연마 패드(125-1)는 제2면(132 또는 142)에 제1 그루브(410-1)가 형성될 수 있다. 제1 그루브(410-1)는 단수 또는 복수 개일 수 있다. 복수 개일 경우에 제1 그루브들(410)은 서로 이격하여 위치하며, 평행할 수 있다.
제1 그루브(410-1)는 제1 방향(301)으로 폭(P1)이 감소하는 제1 부분(k1) 및 제1 방향(301)으로 폭(P2)이 증가하는 제2 부분(k2)을 포함할 수 있다. 제1 방향(301)은 제2면(132 또는 142)으로부터 제1면(131 또는 141)으로 향하는 방향일 수 있다. 제1 부분(k1)의 폭(P1)은 제1 방향(301)으로 비선형적으로 감소할 수 있고, 제2 부분(k2)의 폭(P2)은 제1 방향(301)으로 비선형적으로 증가할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 부분(k1) 및 제2 부분(k2) 각각의 단면은 곡면일 수 있다. 예컨대, 제1 부분(k1) 단면의 곡률과 제2 부분(k2) 단면의 곡률은 서로 동일할 수 있다. 또는 제1 부분(k1) 단면과 제2 부분(k2) 단면은 제1 부분(k1)과 제2 부분(k2)의 경계면(401)을 기준으로 서로 대칭일 수 있다.
제1 부분(k1)은 상대적으로 제2 부분(k2)보다 제2면(132 또는 142)에 더 인접하며, 제2면(132 또는 142)으로 노출되는 개구부(opening)를 가질 수 있다. 제2부분(k2)은 제1 부분(k1) 아래에 제1부분(k1)과 인접하여 위치할 수 있다. 제2 부분(k2)은 제1면(131 또는 141)과 이격하여 위치할 수 있다.
제1 부분(k1)은 제2면(132 또는 142)과 동일 평면인 개구부의 최상부에서 최대 폭을 가지며, 제2 부분(k2)과 접하는 부분에서 최소 폭을 가질 수 있다. 제2 부분(k2)은 제1 부분(k1)과 접하는 부분에서 최소 폭을 가지며, 제2면(132 또는 142))으로부터 가장 먼 최하부면에서 최대 폭을 가질 수 있다. 제1 부분(k1)의 최대 폭과 제2 부분(k2)의 최대 폭은 서로 동일할 수 있으며, 제1 부분(k1)의 최소 폭과 제2 부분(k2)의 최소 폭은 서로 동일할 수 있다.
제1 그루부(410-1)의 깊이(D1)는 연마 패드(115-1 또는 125-1)의 두께(T1)의 2분 1 이하일 수 있다(D1≤T1/2). 만약 제1 그루브(410-1)의 깊이(D1)가 연마 패드(115-1 또는 125-1)의 두께(T1)의 2분 1을 초과할 경우에는 연마 패드(115-1 또는 125-1)와 정반(110 또는 120) 사이에 개재되는 접착 부재(미도시)의 접착력이 감소될 수 있기 때문이다.
또한 제1 그루브(410-1)의 깊이(D1)는 연마 공정시 가압에 의한 연마 패드(115-1 또는 125-1)의 압축 변형량(Q)의 5배 이상일 수 있다(Q≤D1). 만약 제1 그루브(410-1)의 깊이(D1)가 압축 변형량(Q)의 5배 미만일 경우에는 제1 그루브(410-1)에 의하여 웨이퍼(W)의 이동이 불가능할 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼(W)가 파손될 위험이 존재할 수 있다. 여기서 압축 변형량은 연마 패드(115-1 또는 125-1)와 웨이퍼(W) 사이의 압력에 의하여 연마 패드(115-1 또는 125-1)의 제2면(132 또는 142)이 변형된 길이를 나타낼 수 있다.
인접하는 2개의 제1 그루브들(410) 사이의 간격(pitch, J)은 2mm이하일 수 있다. 예컨대, 간격(J)은 인접하는 2개의 제1 그루브들(410) 중 어느 하나의 중심부터 나머지 다른 하나의 중심까지의 거리일 수 있다.
인접하는 2개의 제1 그루브들(410)의 간격(J)이 넓을수록 웨이퍼(W)의 이동에 방해가 되며, 피치(J)의 간격이 2mm를 초과할 경우에는 연마에 따른 웨이퍼(W)의 이동을 저해할 수 있기 때문이다.
제1 그루브(410-1)는 제1 부분(k1)에서는 폭이 감소하지만, 제2 부분(k2)에서는 폭이 증가하기 때문에, 연마 공정시 연마 패드(115-1 또는 125-1)와 웨이퍼(W) 사이에 압력이 작용하더라도 슬러리는 제1 그루브(410-1)를 통하여 웨이퍼 전역에 용이하게 공급될 수 있어 연마 공정에 의한 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
도 14는 실시 예에 따른 연마 패드의 슬러리 공급을 설명하기 위한 개념도이다. 도 14를 참조하면, 연마 공정시 연마 패드(115-1 또는 125-1)와 웨이퍼(W) 사이에 압력이 작용하며, 웨이퍼(W)는 일정한 방향(402)으로 이동할 수 있다.
연마 공정시 가해지는 압력(403)에 의하여 제1 그루브(410-1)의 제1 부분(k1)이 눌려지더라도 제1 그루브(410-1)의 제2 부분(k2)에 의하여 슬러리가 이동할 수 있는 공간이 확보될 수 있고, 슬러리는 제2 부분(k2)을 통하여 웨이퍼(W) 전역으로 용이하게 공급(404)될 수 있기 때문에 연마 공정에 의한 웨이퍼(W)의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
또한 연마 공정시 연마 패드(115-1 또는 125-1)와 웨이퍼(W) 사이에 압력(403)이 작용하더라도 제2 부분(k2)은 빈 공간이기 때문에, 압력(403)에 의한 연마 패드(115-1 또는 125-1)의 변형이 용이할 수 있고, 이로 인하여 상대적으로 웨이퍼(W)의 에지가 받는 스트레스가 감소될 수 있어, 연마 공정시 웨이퍼(W)가 이동함에 따라 웨이퍼 에지에 가해지는 스트레스(stress)에 의한 웨이퍼(W)의 파손을 방지할 수 있다.
결국 제1 실시 예는 연마 패드(115-1 또는 125-1)에 형성되는 제1 그루브(410-1)의 구조에 의하여 연마 공정에 의한 평탄도 향상 및 웨이퍼 파손을 방지할 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 제2 실시 예에 따른 AB의 단면도이다. 도 6과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 7을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 제1 연마 패드(115-2) 및 제2 연마 패드(125-2)는 제2면(132 또는 142)에 적어도 하나의 제2 그루브(410-2)가 형성될 수 있다. 제2 그루브(410-2)는 제1 부분(k1_a), 및 제2 부분(k2)을 포함할 수 있다.
제1 실시 예와 비교할 때, 제2 그루브(410-2)의 제1 부분(k1_a)은 제1 그루브(410-1)의 제1 부분(k1)과 구조가 다르며, 제2 부분(k2)은 제1 실시 예와 동일할 수 있다. 즉 제2 그루브(410-2)의 제1 부분(k1_a)의 폭(C1)은 일정할 수 있다.
제2 그루브(410-2)의 제2 부분(k2)의 폭(P2)은 경계면(401)에서는 제1 부분(k1_a)의 폭(C1)과 동일하나, 나머지 다른 부분에서는 제1 부분(k1_a)의 폭(C1)보다 클 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 부분(k1_a)의 단면은 직선 형태일 수 있고, 제2 부분(k2)의 단면은 곡면일 수 있다.
제1 부분(k1_a)은 상대적으로 제2 부분(k2)보다 제2면(132 또는 142)에 더 인접하며, 제2면(132 또는 142)으로 노출되는 개구부(opening)를 가질 수 있다. 제2부분(k2)의 폭(P1)은 제1 부분(k1_a)의 폭(C1)과 동일하거나 클 수 있다. 제2 그루브(410-2)의 깊이(D1) 및 간격(J)은 도 6에서 상술한 바와 동일할 수 있다.
연마 공정 시 가해지는 압력에 의하여 제2 그루브(410-2)의 제1 부분(k1_a)이 눌려지더라도 제2 그루브(410-2)의 제2 부분(k2)에 의하여 슬러리가 이동할 수 있는 공간이 확보될 수 있고, 슬러리는 제2 부분(k2)을 통하여 웨이퍼(W) 전역으로 용이하게 공급될 수 있기 때문에 연마 공정에 의한 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 또한 제2 부분(k2)에 의하여 연마 공정 시 웨이퍼 에지가 받는 스트레스를 감소시킬 수 있어 웨이퍼 파손을 방지할 수 있다.
도 8은 도 5에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 제3 실시 예에 따른 AB의 단면도이다. 도 7과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 8을 참조하면, 제3 실시 예에 따른 연마 패드(115-3 또는 125-3)는 제2 실시 예의 변형 예로서 제3 그루브(410-3)가 형성될 수 있다. 제3 그루브(410-3)의 제1 부분(k1_a)은 제2 실시 예와 동일하지만, 제2 부분(k2_a)은 제2 실시 예와 그 구조가 다르다.
제3 실시 예의 제2 부분(k2_a)의 폭(P2')은 제1 방향(301)으로 선형적으로 증가할 수 있다. 제2 부분(k2_a)의 폭(P2')은 경계면에서는 제1 부분(k1_a)의 폭(C1)과 동일하나, 나머지 다른 부분에서는 제1 부분(k1_a)의 폭(C1)보다 클 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 부분(k1_a)의 단면은 직선 형태일 수 있고, 제2 부분(k2_a)의 단면은 하면의 길이가 상면의 길이보다 크고, 상면과 하면 사이에 존재하는 측면이 상면과 하면에 대하여 기울어진 형상(예컨대, 사다리꼴 형상)일 수 있다. 제3 그루브(410-3)의 깊이(D1) 및 간격(J)은 도 6에서 상술한 바와 동일할 수 있다.
도 9는 도 5에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 제4 실시 예에 따른 AB의 단면도이다. 도 6 및 도 8과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
제4 실시 예에 따른 연마 패드(115-4 또는 125-4)에는 제4 그루브(410-4))가 형성될 수 있으며, 제4 그루브(410-4)는 제1 실시 예(410-1)의 제1 부분(k1)과 동일한 제1 부분 및 제3 실시 예(410-3)의 제2 부분(k2-a)과 동일한 제2 부분을 포함할 수 있다.
도 10은 도 5에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 제5 실시 예에 따른 AB의 단면도이다. 도 6과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 10을 참조하면, 제5 실시 예에 따른 연마 패드(115-5 또는 125-5)에는 제5 그루부(410-5)가 형성될 수 있다. 제5 그루브(410-5)는 제1 방향(301)으로 폭(P1')이 선형적으로 감소하는 제1 부분(k1_b) 및 제1 방향(301)으로 폭이 비선형적으로 감소하는 제2 부분(k2)을 포함할 수 있다.
제5 그루브(410-5)의 제1 부분(k1_b)의 단면은 상면의 길이가 하면의 길이보다 크고, 상면과 하면 사이에 존재하는 측면이 상면과 하면에 대하여 기울어진 형상(예컨대, 역사다리꼴 형상)일 수 있다. 제5 그루브(410_5)의 제2 부분(k2)은 제1 실시 예와 동일할 수 있다. 제5 그루브(410-5)의 깊이(D1) 및 간격(J)은 도 6에서 상술한 바와 동일할 수 있다.
도 11은 도 5에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 제6 실시 예에 따른 AB의 단면도이다. 도 8 및 도 10과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
제6 실시 예에 따른 연마 패드(115-6 또는 125-6)에는 제6 그루브(410-6)가 형성될 수 있다. 제6 그루브(410-6)는 제1 방향(301)으로 폭(P1')이 선형적으로 감소하는 제1 부분(k1_b) 및 제1 방향(301)으로 폭(P2')이 선형적으로 증가하는 제2 부분(k2_a)을 포함할 수 있다.
제6 그루브(410-6)의 제1 부분(k1_b)은 제5 실시 예와 동일할 수 있고, 제6 그루브(410-6)의 제2 부분(k2_a)은 제3 실시 예와 동일할 수 있다.
도 12는 도 5에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 제7 실시 예에 따른 AB의 단면도이다. 도 6과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 12를 참조하면, 제7 실시 예에 따른 연마 패드(115-7 또는 125-7)에는 제7 그루브(410-7)가 형성될 수 있으며, 제7 실시 예는 제1 실시 예의 변형 예일 수 있다.
제7 그루브(410-7)는 제1 방향(301)으로 폭(P1)이 비선형적으로 감소하는 제1 부분(k1) 및 제1 방향(301)으로 폭(P3)이 비선형적으로 증가하는 제2 부분(k2_b)을 포함할 수 있다. 제7 그루브(410-7)의 제1 부분(k1) 및 제2 부분(k2_b) 각각의 단면은 곡면일 수 있다. 예컨대, 제7 그루브(410-7)의 제1 부분(k1) 단면의 곡률과 제2 부분(k2_b) 단면의 곡률은 서로 다를 수 있다. 또는 제1 부분(k1) 단면과 제2 부분(k2_b) 단면은 제1 부분(k1)과 제2 부분(k2)의 경계면(401)을 기준으로 서로 비대칭일 수 있다.
구체적으로 제7 그루브(410-7)의 제1 부분(k1)은 제2면(132 또는 142)과 동일 평면인 개구부의 최상부에서 최대 폭을 가지며, 제2 부분(k2_b)과 접하는 부분에서 최소 폭을 가질 수 있다. 제2 부분(k2_b)은 제1 부분(k1)과 접하는 부분에서 최소 폭을 가지며, 제2면(132 또는 142))으로부터 가장 먼 최하부면에서 최대 폭을 가질 수 있다. 제7 그루브(410-7)의 제1 부분(k1)의 최소 폭과 제2 부분(k2_b)의 최소 폭은 서로 동일할 수 있다. 제7 그루브(410-7)의 제1 부분(k1)의 최대 폭은 제2 부분(k2_b)의 최대 폭보다 클 수 있다.
도 13은 도 5에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)의 제8 실시 예에 따른 AB의 단면도이다. 도 6과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 13을 참조하면, 제8 실시 예에 따른 연마 패드(115-8 또는 125-8)에는 제8 그루브(410-8)가 형성될 수 있으며, 제8 실시 예는 제1 실시 예의 또 다른 변형 예일 수 있다.
제8 그루브(410-8)는 제1 방향(301)으로 폭(P4)이 비선형적으로 감소하는 제1 부분(k1_c) 및 제1 방향(301)으로 폭(P2)이 비선형적으로 증가하는 제2 부분(k2)을 포함할 수 있다. 제8 그루브(410-8)의 제2 부분(k2)은 제1 실시 예와 동일할 수 있다.
제8 그루브(410-8)의 제1 부분(k1_c)은 제2면(132 또는 142)과 동일 평면인 개구부의 최상부에서 최대 폭을 가지며, 제2 부분(k2)과 접하는 경계면(401)에서 최소 폭을 가질 수 있다.
제2 부분(k2)은 제1 부분(k1_c)과 접하는 경계면(401)에서 최소 폭을 가지며, 제2면(132 또는 142))으로부터 가장 먼 최하부면에서 최대 폭을 가질 수 있다. 제8 그루브(410-8)의 제1 부분(k1_c)의 최소 폭과 제2 부분(k2)의 최소 폭은 서로 동일할 수 있다. 제8 그루브(410-8)의 제1 부분(k1_c)의 최대 폭은 제2 부분(k2)의 최대 폭보다 작을 수 있다.
도 15는 다른 실시 예에 따른 연마 패드(115' 또는 125')를 나타낸다. 연마 패드(115' 또는 125')는 도 1에 도시된 제1 연마 패드(115) 및 제2 연마 패드(125)로 사용될 수 있다.
도 15를 참조하면, 연마 패드(115' 또는 125')는 도 5에 도시된 연마 패드(115 또는 125)와 비교할 때, 그루브의 배열이 다를 수 있다. 도 15에 도시된 연마 패드(115' 또는 125')의 제2면(132 또는 142)에 형성되는 그루브들(510-1 내지 510-n, n>1인 자연수)은 연마 패드(115' 또는 125')의 중앙으로부터 외주면을 향하여 길게 형성되며, 방사형 형태로 배열될 수 있다.
이때 그루브들(510-1 내지 510-n)의 형상은 도 6 내지 도 13에 도시된 제1 내지 제8 실시 예들(410-1 내지 410-8) 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 그루브들(510-1 내지 510-n) 사이에 간격은 도 6 내지 도 13에 도시된 바와 다르다. 예컨대, 연마 패드(115' 또는 125')의 중앙으로부터 외주면 방향으로 갈수록 인접하는 2개의 그루브들(예컨대, 510-1 내지 510-2) 사이의 간격이 증가할 수 있다.
도 16은 또 다른 실시 예에 따른 연마 패드(115" 또는 125")를 나타낸다. 도 16을 참조하면, 연마 패드(115" 또는 125")의 제2면(132 또는 142)에는 연마 패드(115" 또는 125")의 중앙(601)을 기준으로 서로 다른 직경을 갖는 복수 개의 동심원형의 그루브들(610-1 내지 610-n, n>1인 자연수)이 형성될 수 있다.
이때 그루브들(610-1 내지 610-n)의 형상은 도 6 내지 도 13에 도시된 제1 내지 제8 실시 예들(410-1 내지 410-8) 중 어느 하나일 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 제1 회전축, 103: 제2 회전축
110: 상정반, 120: 하정반
115: 제1 연마 패드 125: 제2 연마 패드
130: 캐리어 410-1 내지 410-8: 그루브들.

Claims (8)

  1. 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드에 있어서,
    일면에 서로 이격하여 형성되는 복수의 그루브들을 포함하며,
    상기 그루브들 각각은,
    상기 일면과 인접하고, 상기 일면으로 노출되는 개구부를 가지는 제1 부분; 및
    상기 제1 부분 아래에 위치하고, 상기 일면으로부터 상기 나머지 다른 일면 방향으로 진행할수록 폭이 증가하는 제2 부분을 포함하는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분의 폭은 상기 일면으로부터 상기 나머지 다른 일면 방향으로 진행할수록 폭이 감소하는 연마 패드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 부분의 단면은 곡면인 연마 패드.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 부분의 최대 폭은 상기 제2 부분의 최대 폭과 동일하거나, 상기 제2 부분의 최대 폭보다 큰 연마 패드.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 부분의 최대 폭은 상기 제2 부분의 최대 폭보다 작은 연마 패드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 그루부들 각각의 깊이는 상기 연마 패드의 연마 공정 시의 상기 연마 패드의 압축 변형량의 5배 이상이고, 상기 연마 패드 두께의 2분 1 이하인 연마 패드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 그루브들은 서로 평행하도록 배열되거나, 또는 방사형 형태로 배열되거나, 또는 서로 다른 직경을 갖는 동심원 형태로 배열되는 연마 패드.
  8. 제1 연마 패드;
    제2 연마 패드;
    상기 제1 연마 패드와 상기 제2 연마 패드 사이에 배치되고, 웨이퍼가 장착되는 캐리어(carrier)를 포함하며,
    상기 제1 연마 패드 및 상기 제2 연마 패드 각각은,
    일면에 서로 이격하여 형성되는 복수의 그루브들을 포함하며,
    상기 복수의 그루브들 각각은,
    상기 일면과 인접하고, 상기 일면으로 노출되는 개구부를 가지는 제1 부분; 및
    상기 제1 부분 아래에 위치하고, 상기 일면으로부터 상기 나머지 다른 일면 방향으로 진행할수록 폭이 증가하는 제2 부분을 포함하는 연마 장치.
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