KR20210090912A - 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치 Download PDF

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KR20210090912A KR1020200004244A KR20200004244A KR20210090912A KR 20210090912 A KR20210090912 A KR 20210090912A KR 1020200004244 A KR1020200004244 A KR 1020200004244A KR 20200004244 A KR20200004244 A KR 20200004244A KR 20210090912 A KR20210090912 A KR 20210090912A
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Abstract

본 발명은 IC 칩 웨이퍼의 이송 중 휨 현상이나 접촉 면적을 최소화하기 위한 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치를 제공하기 위한 것이다.
이에 본 발명에서는 상면에 폴리싱 패드가 부착되고, 회전하는 플래튼, 상기 플래튼의 상측에 장치되고, 실리콘 웨이퍼를 지지 및 상기 폴리싱 패드의 표면에 접촉되도록 압력을 가하면서 회전 및 이동하는 웨이퍼 헤드 및 상기 폴리싱 패드의 표면에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를 포함하며, 상기 폴리싱 패드의 표면에 상기 실리콘 웨이퍼를 접촉시킨 상태로 상기 슬러리 공급부에서 슬러리를 공급하여 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 화학적 반응을 유도하면서 상기 플래튼과 상기 웨이퍼 헤드를 상대회전운동시켜 개질된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 기계적으로 제거하여 오목한 형태로 형성하는 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치를 개시한다.

Description

반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치{WAFER PROCESSING DEVICE FOR CONTROLLING SEMICONDUCTOR WAFER SHAPE}
본 발명은 IC 칩 웨이퍼의 이송 중 휨 현상이나 접촉 면적을 최소화하기 위한 캐리어 웨이퍼(carrier wafer)를 가공하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 패키지 공정에서 얇아진 웨이퍼가 접촉되는 면적을 최소화하기 위해 화학적기계연마 방식을 적용하여 실리콘 웨이퍼의 가운데 부분에 오목한 형태의 홈을 가공하여 오목 웨이퍼를 제조하기 위한 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치에 관한 것이다.
전자기기의 소형화, 고집적화를 위하여 웨이퍼 박막화(wafer thinning)가 요구되면서 실리콘 웨이퍼의 안정성을 확보할 수 있는 패키지 기술의 중요성이 커지고 있다.
최근 반도체 및 LED 분야에서 소자의 성능과 집적도를 높이기 위해 칩에 미세한 구멍(via)을 뚫고, 두 개 이상의 칩을 3차원(수직)으로 적층한 뒤 구멍 내부에 전도성 물질을 충전시켜 관통 전극으로 연결하는 TSV(through silicon via) 기술이 적용되고 있다.
TSV 공정은 일반적으로 화학적 식각법을 활용해 웨이퍼에 칩을 관통하는 구멍을 뚫은 후 전극 형성을 위해 구리 도금을 하는데, 이 과정에서 웨이퍼와 웨이퍼를 수직으로 정렬한 뒤 뚫려 있는 구멍 사이로 전극을 형성하려면 웨이퍼를 얇게 갈아내는 박막화(thinning) 공정이 필요하다.
이러한 박막화 공정을 통해 웨이퍼의 두께가 50㎛까지 얇아지면 휨(warpage) 및 뒤틀림 문제와 핸들링(handling)의 어려움이 있고, 아울러 웨이퍼의 구멍(via)에 실리콘이 아닌 이종 물질로 채워져 외부의 기계적인 충격에 매우 취약한 구조를 가지고 있기 때문에 캐리어 웨이퍼에 담아 이송하는 등 취급에 주의해야 한다.
그런데 종래의 웨이퍼는 바닥면이 평평하기 때문에 IC 칩 웨이퍼와 접촉되는 면적이 넓어 소자의 화학적, 물리적, 열적 파손(failure)이나 결함 및 수율 손실의 위험이 매우 큰 문제점이 있다.
한편, 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 장치는 플래튼(platen)에 부착된 고분자 물질계열의 폴리싱 패드(polishing pad) 위에 연마용 슬러리(slurry) 입자를 주입하고, 폴리싱 패드에 웨이퍼 헤드에 부착된 시료를 압착한 상태로 연마 속도 분포를 균일하게 하기 위해 회전시켜 폴리싱 패드와 시료의 표면을 마찰함으로써 시료의 표면층을 효율적으로 연마하는 장치이다.
이러한 화학적기계연마 장치에서 연마 효율의 주요한 매개변수는 연마 압력, 미끄럼 속도(sliding speed: 시료와 폴리싱 패드의 상대속도), 슬러리의 유량 및 시료와 폴리싱 패드 계면의 온도 등이다.
또한, 화학적기계연마의 화학적 매커니즘은 SiO2의 경우 표면이 슬러리에 접촉하면 연삭되기 쉬운 수화물인 Si(OH)4로 변질되고, 이 수화물이 실리카 연마 입자에 의해 연삭된다.
여기서 상술한 배경기술 또는 종래기술은 본 발명자가 보유하거나 본 발명을 도출하는 과정에서 습득한 정보로서 본 발명의 기술적 의의를 이해하는데 도움이 되기 위한 것일 뿐, 본 발명의 출원 전에 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아님을 밝힌다.
KR 10-1819162 B1(2018.01.10) KR 10-2016-0000054 A(2016.01.04) KR 10-1617316 B1(2016.04.26) KR 10-0275281 B1(2000.09.20) KR 10-0773232 B1(2007.10.29)
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하면서 기존의 웨이퍼를 가공하기 위한 기술적 한계 및 문제점을 해결하려는 발상으로, IC 칩 웨이퍼의 이송 중 휨 현상을 방지하고, 아울러 웨이퍼가 접촉되는 면적을 최소화하기 위한 오목 웨이퍼를 안정적이고 효율적으로 가공할 수 있는 웨이퍼 가공용 웨이퍼 헤드 장치를 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 웨이퍼의 이송 중 휨 현상을 방지 및 접촉 면적을 최소화하기 위한 오목 웨이퍼를 안정적이고 효율적으로 가공할 수 있도록 하는 반도체 패키지 공정에서 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치를 제공하는 데 있는 것이다.
여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성 및 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은,
상면에 폴리싱 패드가 부착되며 회전하게 되는 플래튼, 상기 폴리싱 패드의 상측에 위치되어 캐리어 웨이퍼를 상기 폴리싱 패드와 대응되도록 지지하면서 회전 및 이동하게 되는 웨이퍼 헤드, 상기 웨이퍼 헤드에서 상기 캐리어 웨이퍼를 수용하는 형태로 고정하되, 구면형성수단을 통해 상기 캐리어 웨이퍼의 표면이 중심방향으로 볼록하게 돌출된 형태로 고정되도록 하는 템플레이트를 포함하여 구성하는 캐리어 웨이퍼 가공용 웨이퍼 헤드 장치를 제시한다.
이로써 본 발명은 IC 칩 웨이퍼의 이송 중 휨 현상을 방지 및 접촉 면적을 최소화하기 위한 캐리어 웨이퍼를 안정적이고 효율적으로 가공할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 헤드에 압력블럭을 설치하고, 상기 압력블럭이 구면형성수단을 포함하는 템플레이트를 고정하도록 할 수 있다.
상기 구면형성수단은, 상기 템플레이트의 저면 중심부에 볼록하게 돌출된 라운드 곡면을 형성하며 상기 캐리어 웨이퍼의 표면에 접하게 되는 구면블럭으로 구성할 수 있다.
여기서, 상기 구면블럭의 표면에 쿠션시트를 부착함이 가능할 것이다.
상기 구면형성수단은, 다른 예로서 상기 템플레이트의 저면에 외경이 다른 복수개의 원판형 쿠션시트가 복수층을 이루며 부착되어 구면시트를 이루도록 하되, 하향으로 외경의 크기가 점차적으로 작아지도록 쿠션시트를 부착하여 중심방향으로 구배각을 형성하도록 한 것을 적용할 수 있다.
상기 구면형성수단은, 또 다른 예로서, 상기 템플레이트의 저면에 복수개 고정되도록 하되 표면 외측으로부터 표면 중심 방향으로 길이가 더 길게 하향 돌출되도록 결합하여 구배각을 형성하며 고정되는 결합핀, 그리고 일면이 상기 결합핀에 지지되고 타면이 상기 캐리어 웨이퍼의 일측 표면에 접하게 되며 상기 템플레이트에 고정시 상기 웨이퍼의 표면이 미세하게 하향 돌출될 수 있도록 결합하는 쿠션부재로 이루어진 것을 적용할 수 있다.
상기 쿠션부재는, 판상의 쿠션시트가 복수층으로 부착된 것을 적용할 수 있다.
상기와 같은 목적의 달성과 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은, IC 칩 웨이퍼의 이송 중 휨 현상을 방지 및 접촉 면적을 최소화하기 위한 오목 웨이퍼를 안정적이고 효율적으로 가공할 수 있다.
즉, 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing) 방식을 적용하여 가공 대상물인 웨이퍼의 표면 중심부에 웨이퍼 헤드를 통해 오목하게 파인 홈을 형성함으로써 오목한 용기 형태의 캐리어 웨이퍼를 제조할 수 있으며, 이렇게 만들어진 캐리어 웨이퍼는 반도체 패키지 공정에서 얇아진 웨이퍼의 접촉 면적을 최소화하면서 안정적으로 담을 수 있어 이송 중 휨 현상을 방지함은 물론 소자의 화학적, 물리적, 열적 파손(failure)이나 결함 및 수율 손실의 위험을 줄일 수 있다.
여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 캐리어 웨이퍼 가공용 웨이퍼 헤드 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제1실시예를 보인 본 발명에 따른 캐리어 웨이퍼 가공용 웨이퍼 헤드 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3을 통해 가공된 캐리어 웨이퍼를 보인 단면 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제2실시예를 보인 본 발명에 따른 캐리어 웨이퍼 가공용 웨이퍼 헤드 장치의 단면도이다.
도 6은 도 5에 따른 구면시트의 결합 과정을 보인 사용상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제3실시예를 보인 본 발명에 따른 캐리어 웨이퍼 가공용 웨이퍼 헤드 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 가공된 캐리어 웨이퍼의 사용상태 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과, 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
아울러 본 명세서에서 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함하는 의미이며, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
즉, 본 명세서에서 설시하는 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해해야 한다.
아울러 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이외에도 "부" 및 "유닛"의 용어에 대한 의미는 시스템에서 목적하는 적어도 하나의 기능이나 어느 일정한 동작을 처리하는 단위 또는 역할을 하는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합 등을 통한 수단이나 독립적인 동작을 수행할 수 있는 디바이스 또는 어셈블리 등으로 구현할 수 있다.
그리고 상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부, 상측, 하측, 전후, 좌우 등의 용어는 각 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 편의상 사용한 것이다. 예를 들어, 도면상의 위쪽을 상부로 아래쪽을 하부로 명명하거나 지칭하고, 길이 방향을 전후 방향으로, 폭 방향을 좌우 방향으로 명명하거나 지칭할 수 있다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있다. 즉, 제1, 제2 등의 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소는 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 한에서 제2 구성요소로 명명할 수 있고, 또 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명할 수도 있다.
도 1 내지 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 공정에서 캐리어 웨이퍼 가공을 위한 웨이퍼 가공 장치는 상면에 폴리싱 패드(11)가 부착되며 회전하게 되는 플래튼(10)과, 상기 폴리싱 패드(11)의 상측에 위치되어 가공될 캐리어 웨이퍼(CW)를 상기 폴리싱 패드(11)와 대응되도록 지지하면서 회전 및 이동하게 되는 폴리싱 헤드(20)와, 가공될 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 테두리를 고정하는 템플레이트(22)와, 상기 템플레이트(22)에서 상기 캐리어 웨이퍼(CW)가 표면 중심방향으로 볼록하게 돌출된 형태로 취하도록 유도하는 구면형성수단(100)을 포함하여 구성되어 있다.
상기 캐리어 웨이퍼(CW)는, 공지의 웨이퍼(W)의 표면을 곡면 형태의 홈(H)이 형성되도록 가공한 것이며, 홈(H)을 통해 웨이퍼(W)를 안정적으로 이송 할 수 있도록 되어 있다.
상기 플래튼(10)은, 원반형 테이블 형태로 형성되어 있고, 구동 모터 등에 의해 일정한 방향으로 회전할 수 있도록 장치되어 있다.
상기 폴리싱 패드(11)는, 탄성 또는 신축성 있는 형태로 이루어져 플래튼(10)의 상면에 부착되어 있다.
그리고 폴리싱 패드(11)는, 슬러리 공급부에서 공급되는 슬러리의 유동을 원활하게 하는 기공과 가공 대상물인 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면으로부터 반응물을 제거하는 융기가 바둑판 형태의 패턴을 가지며 형성되어 있다.
여기서 폴리싱 패드(11)는, 경질 폴리우레탄이나 폴리우레탄이 함침 혹은 코팅된 부직 폴리에스테르 펠트로 이루어진 것이 적용될 수 있다.
상기 웨이퍼 헤드(20)는, 하면에 가공 대상물인 캐리어 웨이퍼(CW)를 장착하여 지지 및 폴리싱 패드(11)의 표면에 접촉되도록 일정한 압력을 가하면서 일정한 방향으로 회전 및 일정한 진폭만큼 이동하며, 플래튼(10)의 상측에 설치되어 있다.
그리고 웨이퍼 헤드(20)는 캐리어 웨이퍼(CW)의 가공 시 발생하는 미세한 진동이나 기울어짐을 흡수하고 완화시켜 그 구동축에 가해진 힘을 캐리어 웨이퍼(CW)의 전면에 고르게 분산시키는 탄성막이나 탄성층 또는 에어 실린더 중 어느 하나로 이루어진 압력블록(21)이 구비되어 있고, 이 압력블록(21)의 하부에는 캐리어 웨이퍼(CW)의 위치를 고정시켜 이탈을 방지하는 흡착 패드와 리테이너링으로 이루어진 상기 템플레이트(22)가 장착되어 있다.
즉, 웨이퍼 헤드(20)는 폴리싱 패드(11)의 지름에 대응하는 지름을 갖는 캐리어 웨이퍼(CW)를 템플레이트(22)에 탑재하고, 외부로부터 회전 구동력을 전달받고 압력블록(21)의 압력조절을 통해 폴리싱 패드(11)의 표면에 접촉되도록 가압하면서 회전하고, 동시에 일정한 진폭이나 스트로크만큼 오실레이션 운동을 하는 별도의 아암에 의해 왕복 이동한다.
아울러 슬러리 공급부로부터 공급되는 슬러리를 이용한 화학적, 기계적 연마를 통해 캐리어 웨이퍼(CW)를 가공한다.
여기서 웨이퍼 헤드(20)에 의해 회전되는 캐리어 웨이퍼(CW)의 회전 방향은 플래튼(10)에 의해 회전되는 폴리싱 패드(11)의 회전 방향과 서로 반대일 수 있다.
상기 구면형성수단(100)은, 상기 템플레이트(22)에 구비되어 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면을 웨이퍼(W) 장착용 홈(H)이 형성되도록 미세하게 곡면으로 가공하기 위한 것으로 아래 실시예를 통해 상세하게 설명한다.
<제1실시예>
도 3 및 도 4의 도시에 의하여 구면형성수단(100)을 상기 템플레이트(22)의 저면 중심부에 볼록하게 돌출된 라운드 곡면(112)을 형성하며 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면에 접하게 되는 구면블럭(110)로 구성할 수 있다.
상기 구면블럭(110)의 라운드 곡면(112)에는, 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면과 접하여 쿠션, 탄성력을 제공하기 위한 쿠션시트(120)가 부착되어 있다.
상기 쿠션시트(120)는, 상기 캐리어 웨이퍼(CW)가 상기 폴리싱 패드(11)의 표면과 접촉시 탄성력을 제공하여 가공력을 향상시키게 된다.
제1실시예에 따른 캐리어 웨이퍼 가공장치의 주요 작용 및 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 웨이퍼 헤드(20)의 템플레이트(22)에 가공 대상물인 캐리어 웨이퍼(CW)를 장착한다. 이때 구면형성수단(100)을 이루는 구면블럭(110)의 라운드 곡면(112)에 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면이 밀착되도록 하되, 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 중심이 밀착되도록 한다. 그러면 캐리어 웨이퍼(CW)는 중심부가 하향으로 미세하게 돌출된 형태를 취하며 결합되게 된다. 이후 웨이퍼 헤드(20)를 회전 및 플래튼(10)을 회전시켜 캐리어 웨이퍼(CW)가 폴리싱 패드(11)에 밀착되도록 하면 볼록하게 돌출된 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면 중심이 가공된다. 이후, 적정 조건으로 가공이 완료되면 웨이퍼 헤드(20)의 템플레이트(22)로부터 캐리어 웨이퍼(CW)를 분리시킨다. 그러면 캐리어 웨이퍼(CW)에 곡면의 홈(H)이 형성됨을 확인할 수 있다.
다시말해, 상기한 과정에 의하여 웨이퍼 헤드(20)는 회전시 케리어 웨이퍼(CW)의 회전 중심이 먼저 폴리싱 패드(11)의 표면에 접촉되면서 가공되어져 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면 중심부에 오목하게 파인 홈(H)을 효율적으로 형성할 수 있다.
이에따라, 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면 중앙의 깊이가 가장자리 비하여 깊은 홈(H)을 형성함으로써 오목한 용기 형태의 캐리어 웨이퍼(CW)를 제조할 수 있으며, 이렇게 만들어진 캐리어 웨이퍼(CW)는 반도체 패키지 공정에서 얇아진 웨이퍼의 테두리 부분과 선접촉되므로 서로 접촉되는 면적을 최소화하면서 안정적으로 담을 수 있다.
따라서 IC 칩 웨이퍼의 이송 중 휨 현상을 방지함은 물론 면접촉에 의해 발생하는 소자의 화학적, 물리적, 열적 파손(failure)이나 결함 및 수율 손실의 위험을 줄일 수 있다.
<제2실시예>
도 5 및 도 6은 제1실시예의 다른 예에 따른 구면형성수단(100a)을 보인 것이다.
상기 구면형성수단(100a)은, 상기 템플레이트(22)의 저면에 외경이 다른 복수개의 원판형 쿠션시트(131)(132)(133)가 복수층을 이루며 부착되어 구면시트(130)를 이루도록 하되, 하향으로 외경의 크기가 점차적으로 D < C < B 순으로 작아지도록 구면시트(130)를 부착하여 구배각(A)을 형성하도록 한 것으로 구성되어 있다.
즉, 상기 템플레이트(22)의 수평한 표면에 하향으로 돌출된 구면시트(130)가 형성되도록 하되 중심을 향하여 구배각(A)이 형성되도록 한 것이다.
상기 구면시트(130)는, 다수개의 원판형 쿠션시트(131)(132)(133)로 구성된 것으로, 부착시 외경이 순차적으로 작아지는 순으로 도 6에 도시된 순서와같이 D < C < B 순으로 부착시키도록 되어 있다.
그런다음, 상기 템플레이트(22)에 캐리어 웨이퍼(CW)를 부착시키면 된다. 그러면 캐리어 웨이퍼(CW)의 중심이 구면시트(130)에 의해 볼록한 곡면을 형성하게 된다. 이를 폴리싱 패드(11)를 통해 가공하도록 하면 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면에 홈(H)이 형성되게 된다.
<제3실시예>
제1실시예의 다른 예로서 도 7에 도시된 바와같이 캐리어 웨이퍼 가공에 따른 구면형성수단(100b)을 보인 것이다.
상기 구면형성수단(100b)은, 상기 템플레이트(22)의 저면에 복수개 고정되도록 하되 표면 외측으로부터 표면 중심 방향으로 길이가 더 길게 하향 돌출되도록 결합하여 구배각(f)을 형성하며 고정되는 결합핀(150)과, 그리고 일면이 상기 결합핀(150)에 지지되고 타면이 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 일측 표면에 접하게 되며 상기 템플레이트(22)에 고정시 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면이 미세하게 하향 돌출될 수 있도록 결합하는 쿠션부재(152)로 구성되어 있다.
상기 쿠션부재(152)는, 판상의 쿠션시트(152)가 적어도 하나 이상의 복수층으로 부착된 것을 적용할 수 있다.
상기 결합핀(150)은, 금속 또는 합성수지 소재가 가능하며, 원형. 사각. 삼각. 다각 등의 가능할 것이며, 또한 중실 또는 중공형의 소재가 적용될 수 있다.
상기 결합핀(150)은, 상기 템플레이트(22)의 저면에 결합시 별도의 블럭을 통해 결합될 수 있으며, 상기 블럭에 고정시 중심으로부터 외측 가장자리 방향으로 점차적으로 높이가 낮아지도록 결합하면 된다.
여기에, 상기 쿠션부재(152)를 부착시키게 되면 상기 쿠션부재(152)의 표면에는 구배각(F)이 형성되고 상기 템플레이트(22)에 캐리어 웨이퍼(CW)를 결합시키게 되면 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면에 구배각(F)이 형성되게 된다.
한편, 상기 플래튼(10)에는 별도의 슬러리 공급부가 구비되며, 연마제가 포함된 슬러리(slurry)를 폴리싱 패드(11)의 표면에 노즐을 통해 공급하는 것으로, 폴리싱 패드(11)의 상측에 구비될 수 있다.
여기서 슬러리는 착화제(complexing agent), 산화제(oxidant)와 부식 방지제 (corrosion inhibitor) 등의 화학첨가물을 포함한 수용액과 연마 입자인 콜로이달 실리카로 이루어질 수 있다.
또한, 패드 컨디셔너가 제공될 수 있으며, 상기 패드 컨디셔너는 폴리싱 패드(11)의 표면을 연마하여 글레이징(glazing) 및 불균일한 변형을 억제하며, 그 기공에 끼이는 불순물을 외부로 밀어내는 작용으로 막힘 현상을 방지하고, 폴리싱 패드(11)의 기공 내에 슬러리를 원활하게 공급 및 일정하게 분산시키는 역할을 하도록 장치되어 있다.
여기서 패드 컨디셔너는 정해진 각도만큼 왕복 회전운동하는 아암과, 이 아암에 설치되어 폴리싱 패드(11)의 표면과 접촉하면서 회전하는 금속 디스크(disk) 및 디스크를 일정한 힘으로 누르는 작용을 하는 액추에이터를 포함하는 통상의 구조를 채용할 수 있고, 아울러 디스크의 표면에는 니켈(Ni) 접착층을 매개로 하여 인조 다이아몬드 등의 입자가 골고루 고착된 구조를 채용할 수 있다.
또한, 패드 컨디셔너의 회전 방향은 플래튼(10)에 의해 회전되는 폴리싱 패드(11)의 회전 방향과 서로 반대일 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지로 다양하게 변형하고 응용할 수 있음은 물론이고 각 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.
그러므로 본 발명의 기술적 특징을 변형하고 응용하는 것에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.
10: 플래튼 11: 폴리싱 패드
20: 웨이퍼 헤드 21: 압력블록
22: 템플레이트
100,100a,100b: 구면형성수단
110: 구면블럭 112: 라운드 곡면
120: 쿠션시트
130: 구면블럭
131,132,133: 쿠션시트
150: 결합핀 152: 쿠션시트
CW: 캐리어 웨이퍼

Claims (7)

  1. 상면에 폴리싱 패드(11)가 부착되며 회전하게 되는 플래튼(10);
    상기 폴리싱 패드(11)의 상측에 위치되어 캐리어 웨이퍼(CW)를 상기 폴리싱 패드(11)와 대응되도록 지지하면서 회전 및 이동하게 되는 웨이퍼 헤드(20);
    상기 웨이퍼 헤드(20)에서 상기 캐리어 웨이퍼(CW)를 수용하는 형태로 고정하되, 구면형성수단을 통해 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면이 중심방향으로 볼록하게 돌출된 형태로 고정되도록 하는 템플레이트(22)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 헤드(20)에 압력블럭(21)을 설치하고, 상기 압력블럭(21)이 구면형성수단을 포함하는 템플레이트(22)를 고정함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치.
  3. 제1항 또는 제2에 있어서,
    상기 구면형성수단은,
    상기 템플레이트(22)의 저면 중심부에 볼록하게 돌출된 라운드 곡면을 형성하며 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 표면에 접하게 되는 구면블럭(110)임을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구면블럭(110)의 표면에 쿠션시트(120)가 부착됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구면형성수단은,
    상기 템플레이트(22)의 저면에 외경이 다른 복수개의 원판형 쿠션시트가 복수층을 이루며 부착되어 구면시트(130)를 이루도록 하되,
    하향으로 외경의 크기가 점차적으로 작아지도록 쿠션시트를 부착하여 중심방향으로 구배각(A)을 형성하도록 한 것임을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구면형성수단은,
    상기 템플레이트(22)의 저면에 복수개 고정되도록 하되 표면 외측으로부터 표면 중심 방향으로 길이가 더 길게 하향 돌출되도록 결합하여 구배각(F)을 형성하며 고정되는 결합핀(150), 그리고
    일면이 상기 결합핀(150)에 지지되고 타면이 상기 캐리어 웨이퍼(CW)의 일측 표면에 접하게 되며 상기 템플레이트(22)에 고정시 상기 웨이퍼(CW)의 표면이 미세하게 하향 돌출될 수 있도록 결합하는 쿠션부재(152)로 이루어진 것임을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 쿠션부재(152)는,
    판상의 쿠션시트가 복수층으로 부착된 것임을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 형상을 제어하는 웨이퍼 가공용 헤드 장치.
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