KR20150080760A - 웨이퍼 랩핑 장치 - Google Patents
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Abstract
실시예의 웨이퍼 랩핑 장치는, 회전되는 하정반; 상기 하정반 상측에 위치하고, 회전되는 상정반; 상기 하정반과 상정반 사이에서 회전가능하게 장착되고, 연마 대상의 웨이퍼가 수용되는 캐리어; 상기 하정반 또는 상정반에는 복수 개의 그루브가 형성되고, 상기 그루브들 중 적어도 하나 이상의 그루브에는 자력을 발생시키는 자력부가 마련된다.
실시예들을 통해서, 웨이퍼의 일면 또는 양면을 연마시키기 위하여 상정반 또는 하정반과의 마찰이 발생되는 것에 의해서, 정반들로부터 이온 불순물이 발생되더라도, 해당 불순물들이 웨이퍼에 흡착되는 것을 억제할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
웨이퍼 연마 공정 중에 발생하는 불순물이 웨이퍼 표면에 흡착되는 가능성을 줄이는 것에 의하여, 웨이퍼 표면 뿐만 아니라 내부에 벌크가 발생되는 경우를 줄일 수 있으며, 이것은 결국 웨이퍼 품질의 향상을 도모할 수 있게 된다.
실시예들을 통해서, 웨이퍼의 일면 또는 양면을 연마시키기 위하여 상정반 또는 하정반과의 마찰이 발생되는 것에 의해서, 정반들로부터 이온 불순물이 발생되더라도, 해당 불순물들이 웨이퍼에 흡착되는 것을 억제할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
웨이퍼 연마 공정 중에 발생하는 불순물이 웨이퍼 표면에 흡착되는 가능성을 줄이는 것에 의하여, 웨이퍼 표면 뿐만 아니라 내부에 벌크가 발생되는 경우를 줄일 수 있으며, 이것은 결국 웨이퍼 품질의 향상을 도모할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 웨이퍼 랩핑 장치에 대한 것으로서, 잉곳으로부터 슬라이스된 웨이퍼에 대한 연마를 진행하기 위한 랩핑 장치에서 정반으로부터 발생되는 불순물을 흡착시킬 수 있는 자력부가 마련된 랩핑 장치에 대한 것이다.
반도체 소자의 재료로서 실리콘 웨이퍼가 널리 사용되고 있다.
웨이퍼 제조 과정에서 웨이퍼를 평탄화시키는 랩핑(lapping) 공정은 웨이퍼 양면을 상정반과 하정반 사이에 밀착시킨 후에 연마제와 화학 물질이 포함된 슬러리를 웨이퍼와 상정반 및 하정반 사이에 주입시켜 웨이퍼를 연마하는 공정이다.
이러한 랩핑 공정에서는 웨이퍼를 상정반과 하정반 사이에 위치하여 웨이퍼가 장착되는 캐리어가 필요하다. 그리고, DSP(Double Side polishing) 공정은 슬러리(slurry)를 연마제로 사용하여 정반 가압하에 패드(pad)와 웨이퍼의 마찰을 통하여 웨이퍼를 연마하여 웨이퍼의 평탄도를 결정할 수 있다.
상기 랩핑 공정 또는 DSP 공정에서는 상정반과 하정반 사이에 웨이퍼를 수용하는 홀이 형성된 캐리어가 위치하고, 캐리어는 하정반 상에서 자전과 공전을 한다.
상정반과 하정반들은 일반적으로 흑연 주철로 이루어지고, 웨이퍼 연마 작업 중 정반의 마모도 함께 발생하게 된다. 도 1은 웨이퍼를 연마하기 위한 장치를 구성하는 정반으로부터 Fe 이온이 발생되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
연마 대상의 웨이퍼(W)를 상정반(20)과 하정반(10)이 맞닿게 되는 것에 의하여, 정반들 역시 일부 연마가 이루어지며, 그 결과 정반을 구성하는 물질인 흑연 주철로부터 Fe 이온이 발생하게 된다.
이러한 Fe 이온들은 연마 작업의 종료 후에 웨이퍼 표면에 붙어 있으며, 웨이퍼에 대한 다양한 후속 공정들을 거치면서 웨이퍼 표면에 흡착되었던 Fe 이온은 웨이퍼의 벌크(bulk)로 침투하거나, 표면에 잔존함으로써 메탈 오염의 원인이 된다.
본 발명은 웨이퍼 연마 시에 정반으로부터 발생될 수 있는 Fe 이온과 같은 이온성의 불순물이 웨이퍼 표면에 흡착되는 경우를 줄일 수 있는 웨이퍼 랩핑 장치를 제안하고자 한다.
특히, 하정반 또는 상정반에 형성되어 있는 그루브를 이용함으로써, 기존의 정반들의 형상이나 구조를 변경할 필요없이, 이온 불순물의 웨이퍼 흡착을 억제시킬 수 있는 장치를 제안하고자 한다.
실시예의 웨이퍼 랩핑 장치는, 회전되는 하정반; 상기 하정반 상측에 위치하고, 회전되는 상정반; 상기 하정반과 상정반 사이에서 회전가능하게 장착되고, 연마 대상의 웨이퍼가 수용되는 캐리어; 상기 하정반 또는 상정반에는 복수 개의 그루브가 형성되고, 상기 그루브들 중 적어도 하나 이상의 그루브에는 자력을 발생시키는 자력부가 마련된다.
실시예들을 통해서, 웨이퍼의 일면 또는 양면을 연마시키기 위하여 상정반 또는 하정반과의 마찰이 발생되는 것에 의해서, 정반들로부터 이온 불순물이 발생되더라도, 해당 불순물들이 웨이퍼에 흡착되는 것을 억제할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
웨이퍼 연마 공정 중에 발생하는 불순물이 웨이퍼 표면에 흡착되는 가능성을 줄이는 것에 의하여, 웨이퍼 표면 뿐만 아니라 내부에 벌크가 발생되는 경우를 줄일 수 있으며, 이것은 결국 웨이퍼 품질의 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 웨이퍼를 연마하기 위한 장치를 구성하는 정반으로부터 Fe 이온이 발생되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치의 단면 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치에서 상정반과 하정반의 구성을 확대한 도면이다.
도 4는 본 실시예의 상정반 또는 하정반에 자력부가 수용된 모습을 보여주는 도면이다.
도 5와 도 6는 정반 내에 수용되는 자력부의 개수를 다르게 적용한 경우의 도면들이다.
도 2는 본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치의 단면 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치에서 상정반과 하정반의 구성을 확대한 도면이다.
도 4는 본 실시예의 상정반 또는 하정반에 자력부가 수용된 모습을 보여주는 도면이다.
도 5와 도 6는 정반 내에 수용되는 자력부의 개수를 다르게 적용한 경우의 도면들이다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 2는 본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치의 단면 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치에서 상정반과 하정반의 구성을 확대한 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 실시예의 웨이퍼 랩핑 장치는, 회전축(170)을 중심으로 회전하게 되는 상정반(180)과, 하정반(130)을 포함하고, 상기 상정반(180)과 하정반(130) 사이에 배치되어 연마 대상의 웨이퍼(W)를 수용하는 캐리어(120)를 포함한다.
그리고, 상기 상정반(180)과 하정반(130) 내에는 복수 개의 그루브(홈)이 형성되며, 상기 그루브 내에 마련되어 연마 공정시에 발생되는 이온 불순물을 자력으로 끌어당기는 자력부(200)를 포함한다.
상기 캐리어(120)에 수용되어, 상기 상정반(180)과 하정반(130) 사이에서 회전하게 되는 웨이퍼(W)는 상기 상정반(180)의 하면과, 상기 하정반(130)의 상면과 접촉하면서 그 표면의 연마가 이루어진다. 웨이퍼 연마시에는, 상기 상정반(180)과 하정반(130)으로 슬러리가 공급되고, 공급되는 슬러리 입자를 이용하여 웨이퍼의 효율적인 연마가 이루어진다.
도 3을 참조하여 좀 더 상세히 설명하여 보면, 상정반(180)과 하정반(130)은 원반 형상으로 서로 마주 보도록 위치하며, 제 1 회전축(170)은 상정반(180)의 일면(예를 들면, 상부면)에 연결된다. 상기 제 1 회전축(170)은 상기 상정반(180)을 제 1 방향으로 회전시키며, 상기 웨이퍼(W)에 가해지는 상정반(180)의 하중을 조절한다.
그리고, 제 2 회전축(171)은 상기 하정반(130)의 하부면에 연결되고, 상기 하정반(130)을 지지하면서, 제 2 방향으로 회전시킨다.
상기 상정반(180)의 다른 일면(예를 들면, 하부면)과, 하정반(130)의 다른 일면(예를 들면, 상부면)이 대향하도록 상기 상정반(180)은 하정반(130) 상측에 배치된다. 상기 상정반(180)이 회전되는 방향인 제 1 방향과, 하정반(130)이 회전되는 방향인 제 2 방향은 서로 동일한 방향이거나, 반대 방향이 될 수 있다.
그리고, 연마 대상의 웨이퍼(W)가 수용되는 캐리어(120)는 상기 상정반(180)과 하정반(130) 사이에 배치되고, 상기 하정반(130)의 중심부에는 선 기어(sun gear,140)가 마련된다.
그리고, 상기 하정반(130)의 내주면에는 인터널 기어(160)가 마련된다.
따라서, 상기 캐리어(120)는 인터널 기어(160)과 선 기어(140)와 맞물려 연마 공정시 회전 운동을 할 수 있다. 이때, 상기 인터널 기어(160)와 선 기어(140)는 독립 회전이 가능하다.
그리고, 상기 캐리어(120)에는 연마 공정시 연마를 돕기 위한 슬러리 입자가 통과하는 슬러리 홀(130)이 복수개 마련될 수 있으며, 상기 캐리어(120)에는 웨이퍼(W)를 수용하기 위한 웨이퍼 수용홀(121)들이 형성된다.
특히, 상기 하정반(130) 또는 상정반(180)에는 복수 개의 그루브들이 형성되어 있으며, 그 그루브 내에는 영구 자석과 같이 자력을 발생시키는 자력부(200)가 마련된다. 상기 자력부(200)는 자력을 이용하여 연마 공정시에 상정반 또는 하정반에서 발생되는 Fe 이온과 같은 이온 불순물을 끌어당길 수 있다. 즉, 이온 불순물이 웨이퍼(W)에 흡착되는 것을 억제하기 위하여, 자력으로 이온 불순물을 흡착 고정할 수 있다.
그리고, 상기 자력부(200)들은 상기 선 기어(140) 또는 제 1 회전축(170)을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있으며, 도 4의 경우와 같이 상기 제 1 회전축(170)을 중심으로 4개가 상호간에 대칭이 되도록 마련될 수 있다.
상기 자력부(200)에 대해서 첨부되는 도면과 함께 좀 더 자세히 살펴본다.
도 4는 본 실시예의 상정반 또는 하정반에 자력부가 수용된 모습을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상정반(180) 또는 하정반(130)에는 웨이퍼(W)의 효율적인 연마를 위하여 복수 개의 그루브들이 형성될 수 있으며, 이온 불순물을 자력으로 흡착시키기 위한 자력부는 상기 상정반(180)의 그루브 또는 하정반(130)의 그루브에 마련될 수 있다. 도면에는 상정반(180)과 하정반(130) 모두에 자력부가 구성되는 경우가 도시되어 있으며, 정반으로부터 발생된 이온 불순물의 흡착 효율을 향상시키기 위하여 상정반의 자력부와 하정반의 자력부가 지그재그 배열로 구성될 수 있다.
예를 들면, 상정반(180)의 하부면에 형성되는 그루브(181)와, 하정반(130)의 상부면에 형성되는 그루브(131)는 서로 대향하도록 형성될 수 있으며, 이때, 상기 상정반(180)에서 자력부(202)가 수용된 그루브의 하측에 위치하는 하정반(130)의 그루브에는 자력부가 형성되지 않고, 반대로, 상기 상정반(180)에서 자력부가 수용되지 않은 그루브의 하측에 위치하는 하정반(130)의 그루브에는 자력부(201)가 마련될 수 있다.
이러한 경우에, 상기 상정반(180) 또는 하정반(130)에서 발생되는 Fe 이온 등은 웨이퍼(W)로 이끌려가는 도중에, 상기 상정반(180)의 자력부(202)로 이끌려가거나, 상기 하정반(130)의 자력부(201)로 이끌려 갈 가능성이 높아지게 된다.
이러한 자력부를 상정반의 그루브 및/또는 하정반의 그루브에 형성하는 것에 의해서, 웨이퍼 표면에 흡착되었던 이온 불순물의 양을 줄일 수 있으며, 이것은 결국 제조 완료된 웨이퍼 품질의 향상을 도모하게 된다.
또한, 상정반과 하정반에는 다수의 그루브들이 형성되는데, 수용되는 자력부의 개수를 다르게 실시하는 것 역시 가능하다. 즉, 자력부의 자력 세기에 따라 정반 내에 수용되는 자력부의 개수를 달리 적용함으로써, 자력의 크기를 다양하게 조절할 수 있다.
도 5와 도 6는 정반 내에 수용되는 자력부의 개수를 다르게 적용한 경우의 도면이다.
즉, 상정반 또는 하정반에 웨이퍼 연마를 위하여 복수 개의 그루브들이 형성되어 있는 경우에, 상기 그루브(131)들 중에서 자력부(201)가 수용되는 개수를 가변시키는 것이 가능하고, 이것은 상정반과 하정반 사이에 발생하는 자력의 세기를 조절하여, 발생되는 이온 불순물의 종류와 양에 따라 적절히 가변시킬 수 있다.
이러한 실시예들을 통해서, 웨이퍼의 일면 또는 양면을 연마시키기 위하여 상정반 또는 하정반과의 마찰이 발생되는 것에 의해서, 정반들로부터 이온 불순물이 발생되더라도, 해당 불순물들이 웨이퍼에 흡착되는 것을 억제할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
웨이퍼 연마 공정 중에 발생하는 불순물이 웨이퍼 표면에 흡착되는 가능성을 줄이는 것에 의하여, 웨이퍼 표면 뿐만 아니라 내부에 벌크가 발생되는 경우를 줄일 수 있으며, 이것은 결국 웨이퍼 품질의 향상을 도모할 수 있게 된다.
Claims (5)
- 회전되는 하정반;
상기 하정반 상측에 위치하고, 회전되는 상정반;
상기 하정반과 상정반 사이에서 회전가능하게 장착되고, 연마 대상의 웨이퍼가 수용되는 캐리어;
상기 하정반 또는 상정반에는 복수 개의 그루브가 형성되고, 상기 그루브들 중 적어도 하나 이상의 그루브에는 자력을 발생시키는 자력부가 마련되는 웨이퍼 랩핑 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 자력부는 영구 자석으로 이루어진 웨이퍼 랩핑 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 하정반 내주면에는 마련된 인터널 기어와, 상기 하정반 중심부에 마련된 선 기어를 더 포함하고,
상기 자력부는 복수 개 마련되고, 상기 자력부들은 상기 선 기어를 중심으로 상호간에 대칭되도록 배치되는 웨이퍼 랩핑 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 캐리어는 상기 인터널 기어와 선 기어와 맞물려 회전되고,
상기 캐리어에는 슬러리가 통과하는 슬러리 홀과, 상기 웨이퍼가 수용되는 웨이퍼 수용홀이 형성되는 웨이퍼 랩핑 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 자력부는 상기 상정반의 그루브와, 상기 하정반의 그루브에 마련되며,
상기 상정반에 마련된 자력부와, 상기 하정반에 마련된 자력부는 상기 상정반과 하정반을 번갈아 배열되는 지그재그 형태로 장착되는 웨이퍼 랩핑 장치.
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