KR20210111457A - 웨이퍼 캐리어 및 그를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치 - Google Patents

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KR20210111457A
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Abstract

웨이퍼 캐리어는 외둘레에 아우터 치가 형성된 캐리어 바디와; 캐리어 바디의 내둘레에 인서트되고, 내둘레를 따라 원주 방향으로 돌기부와 홈부가 교대로 형성되는 요철부가 형성된 인서트 바디를 포함하고, 홈부와 캐리어의 가장자리 사이에는 슬러리 유동 틈이 형성된다.

Description

웨이퍼 캐리어 및 그를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치{Wafer carrier and Lapping device having the same}
본 발명은 웨이퍼 캐리어 및 그를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치에 관한 것이다.
종래의 웨이퍼 캐리어는 웨이퍼의 양면을 연마할 수 있는 연마장치에 설치되어 웨이퍼의 이동을 안내할 수 있다.
이러한 웨이퍼 캐리어의 일 예는 대한민국 등록특허공보 10-1209271 B(2012년12월06일 공고)에 개시된 양면 연마 장치용 캐리어일 수 있고, 양면 연마 장치용 캐리어는 양면 연마 장치의 상정반과 하정반 사이에서 선기어(Sun Gear) 및 인터널 기어(Internal Gear)에 의하여 회전되고, 웨이퍼가 장착되는 장착홀이 구비된 중심플레이트; 및 중심플레이트가 끼움 결합되는 끼움홀이 형성되고, 외주면은 선기어와 인터널 기어와 치합되는 기어부가 형성된 외주플레이트를 포함한다.
대한민국 등록특허공보 10-1209271 B(2012년12월06일 공고)
본 발명은 웨이퍼 가장자리와 슬러리의 접촉을 증대시켜 웨이퍼 가장자리를 보다 신뢰성 높게 연마할 수 있는 웨이퍼 캐리어 및 그를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어는 외둘레에 아우터 치가 형성된 캐리어 바디와; 캐리어 바디의 내둘레에 인서트되고, 내둘레를 따라 원주 방향으로 돌기부와 홈부가 교대로 형성되는 요철부가 형성된 인서트 바디를 포함하고, 홈부와 캐리어의 가장자리 사이에는 슬러리 유동 틈이 형성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치는 상기 웨이퍼 캐리어와; 웨이퍼 캐리어가 맞물린 선기어와; 웨이퍼 캐리어 및 선기어가 수용되는 공간이 형성되고 웨이퍼 캐리어가 맞물린 인터널 기어를 포함한다.
캐리어 바디는 선기어 및 인터널 기어에 맞물리는 아우터 치가 형성될 수 있다.
홈부의 깊이는 돌기부 피치 보다 짧을 수 있다.
홈부의 깊이는 돌기부 피치의 0.1배 내지 0.5배일 수 있다.
요철부의 일 예는 인서트 바디의 내둘레를 따라 물결모양으로 형성될 수 있다.
돌기부는 웨이퍼의 가장자리에 접촉되는 접촉단을 갖을 수 있다.
돌기부는 다각형 형상이고, 홈부의 원주방향 길이는 돌기부의 원주방향 길이 보다 짧을 수 있다.
캐리어 바디에는 상면과 하면이 각각 형사진 구배부가 형성될 수 있고, 인서트 바디에는 상기 구배부의 상면과 하면을 감싸는 구배부 수용홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 인서트 바디의 내둘레에 원주 방향을 따라 돌기부와 홈부가 교대로 형성되므로, 웨이퍼의 가장자리와 홈부 사이에 다량의 슬러리가 통과할 수 있는 슬러리 유동 틈이 형성되고, 슬러리 유동 틈을 통과하는 다량의 슬러리와 웨이퍼 가장자리의 접촉이 증대되어, 웨이퍼 가장자리가 신뢰성 높게 연마될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치가 도시된 일부 절결 사시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어 일 예가 확대 도시된 단면도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 캐리어 바디와 인서트 바디의 결합부가 도시된 단면도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어의 비교예가 확대 도시된 단면도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어 변형 예가 확대 도시된 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치가 도시된 일부 절결 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어 일 예가 확대 도시된 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어의 비교예가 확대 도시된 단면도이다.
웨이퍼 캐리어(1)는 웨이퍼(W)를 운반하는 캐리어일 수 있다. 웨이퍼 캐리어(1)는 랩핑 장치(Lapping device)나 폴리싱 장치(Polishing device) 등의 연마장치에 배치될 수 있고, 연마 장치에 의해 자전 및/또는 공전되면서 웨이퍼(W)의 연마를 도울 수 있다.
웨이퍼 캐리어(1)는 복수개 부재의 결합체(2)(3)로 구성될 수 있다.
웨이퍼 캐리어(1)는 캐리어 바디(2)와; 캐리어 바디(2)의 내둘레에 인서트된 인서트 바디(3)를 포함할 수 있다.
웨이퍼 캐리어(1)는 이종 재질의 결합체로 구성될 수 있다. 캐리어 바디(2)는 Ti 등의 금속 재질일 수 있고, 인서트 바디(3)는 합성수지 재질 등의 수지재일 수 있다. 인서트 바디(3)는 캐리어 바디(2)의 내부에 인서트되게 사출 성형될 수 있다.
캐리어 바디(2)는 후술하는 선기어(5) 및 인터널 기어(6)에 맞물려 회전되는 외주 플레이트일 수 있고, 캐리어 바디(2)의 외둘레에는 선기어(5) 및 인터널 기어(6)에 치합되는 아우터 치(21)가 형성될 수 있다.
캐리어 바디(2)의 내둘레 내측에는 인서트 바디(3)가 수용되는 공간이 형성될 수 있다.
캐리어 바디(2)와 인서트 바디(3)는 돌출부(32)와 홈부(22)에 의해 상호 결합될 수 있다.
인서트 바디(3)의 외둘레와 캐리어 바디(2)의 내둘레 중 어느 하나에는 돌출부(32)가 형성될 수 있고, 인서트 바디(3)의 외둘레와 캐리어 바디(2)의 내둘레 중 다른 하나에는 돌출부(32)가 수용 및 고정되는 홈부(22)가 형성될 수 있다. 돌출부(32)와 홈부(22) 각각은 다각형 형상일 수 있고, 서로 맞물릴 수 있다.
인서트 바디(3)는 캐리어 바디(2)에 수용 및 고정된 이너 플레이트일 수 있다.
인서트 바디(3)의 내부에는 웨이퍼(W)가 수용되는 웨이퍼 공간(31)이 형성될 수 있다.
인서트 바디(3)의 내둘레에는 요철부(33)가 형성될 수 있고, 요철부(33)는 돌기부(34)와 홈부(36)가 교대 형성될 수 있고, 돌기부(34)와 홈부(36)는 인서트 바디(3)의 내둘레를 따라 원주 방향으로 교대 형성될 수 있다.
요철부(33)는 인서트 바디(3)의 내둘레를 따라 물결모양으로 형성될 수 있다.
돌기부(34)는 요철부(33) 중 웨이퍼(W)의 가장자리(W1, 웨이퍼의 외둘레)에 접촉되는 부분일 수 있고, 돌기부(34)는 웨이퍼(W)의 가장자리(W1)에 접촉되는 접촉단(35)을 갖을 수 있다. 접촉단(35)은 돌기부(34) 중 웨이퍼(W)에 가장 근접한 부분일 수 있고, 그 표면은 부드러운 곡면 형상일 수 있다.
웨이퍼 캐리어(1) 특히, 인서트 바디(3) 중 접촉단(35)은 웨이퍼(W)를 고정할 수 있고, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 캐리어(1)의 회전시 웨이퍼 캐리어(1)와 함께 회전될 수 있다.
홈부(36)는 웨이퍼 캐리어(1)의 외둘레를 향해 움푹 패인 형상을 갖는 함몰부일 수 있고, 웨이퍼(W)의 가장자리(W1)와 반경 방향(R)으로 이격된 부분일 수 있다.
홈부(36)와 웨이퍼(W)의 가장자리(W1) 사이에는 슬러리가 통과할 수 있는 슬러리 유동 틈(G)이 형성될 수 있다.
홈부(36)의 깊이(D)는 돌기부(35)의 피치(P) 보다 짧을 수 있다.
돌기부(35)의 피치(P)는 웨이퍼(W)가 인서트 바디(3) 내에서 흔들리거나 임의 인출되지 않게 설정되는 것이 바람직하고, 대략 1mm 내지 5mm 일 수 있다.
홈부(36)의 깊이(D)는 돌기부(35) 피치(P)의 0.1배 내지 0.5배일 수 있다.
예를 들면, 돌기부(35)의 피치(P)가 1mm 내지 5mm일 때, 홈부(36)의 깊이(D)는 0.5mm일 수 있다.
홈부(36)의 깊이(D)는 인서트 바디(3)의 두께(T) 보다 얇을 수 있다. 인서트 바디(3)의 두께(T)는 인서트 바디(3) 중 캐리어 바디(2)와 결합되기 위한 돌출부(32)와 홈부(22)를 제외한 인서트 바디(3)의 외둘레(37)와, 인서트 바디(3)의 내둘레 중 접촉단(35) 사이의 폭으로 정의될 수 있다.
홈부(36)의 깊이(D)는 인서트 바디(3)의 두께(T) 보다 작을 수 있고, 홈부(36)의 깊이(D)는 인서트 바디(3)의 두께(T)의 0.1배 내지 0.5배의 범위 내에서 결정될 수 있다.
슬러리는 웨이퍼 가장자리(W1)와 홈부(36)의 사이를 통과하면서, 웨이퍼 가장자리(W1)와 반응하여, 웨이퍼 가장자리(W1)의 제거량은 증대될 수 있다.
웨이퍼(W)의 가장자리(W1)는 웨이퍼(W)의 상면(W2)과 대략 직교하게 가공될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 가장자리(W1)는 그 일부가 반경방향으로 돌출되는 것이 최소화될 수 있다.
상기와 같은 웨이퍼 캐리어(1)는 도 1을 참조하면, 웨이퍼 양면 연마 장치(4)의 일부를 구성할 수 있다.
웨이퍼 양면 연마 장치(4)는 웨이퍼(W)의 상면(W2)와 하면을 동시에 연마할 수 있는 장치로서, 웨이퍼(W)가 상부 패드(71) 및 하부 패드(81)에 의해 동시에 연마될 수 있다.
웨이퍼 양면 연마 장치(4)는 웨이퍼 캐리어(1)와, 웨이퍼 캐리어(1)가 맞물린 선기어(5)와; 웨이퍼 캐리어(1) 및 선기어(5)가 수용되는 공간이 형성되고 웨이퍼 캐리어(1)가 맞물린 인터널 기어(6)를 포함할 수 있다.
선기어(5)의 외둘레에는 캐리어 바디(2)의 아우터 치(21)에 치합되는 아우터 치가 형성될 수 있다. 선기어(5)는 선기어(5)에 연결된 선기어 회전기구(미도시)에 의해 회전될 수 있다.
인터널 기어(6)의 내부에는 웨이퍼 캐리어(1) 및 선기어(5)가 수용될 수 있는 공간이 형성될 수 있고, 인터널 기어(6)의 내둘레에는 캐리어 바디(2)의 아우터 치(21)에 치합되는 이너 치가 형성될 수 있다. 인터널 기어(6)는 인터널 기어(6)에 연결된 인터널 기어 회전기구(미도시)에 의해 회전될 수 있다.
캐리어 바디(2)의 아우터 치(21)는 선기어(5) 및 인터닐 기어(6) 각각에 맞물릴 수 있다.
선기어(5)와 인터널 기어(6)의 회전시, 웨이퍼 캐리어(1)는 선기어(5)와 인터널 기어(6)의 사이에서 자전 및 공전되면서 웨이퍼(W)의 이동을 유도할 수 있다.
웨이퍼 양면 연마 장치(4)는 상전반(7)과 하정반(8)을 더 포함할 수 있다.
상전반(7)의 저면에 상부 패드(71)가 제공될 수 있다.
하정반(8)의 상면에는 하부 패드(81)가 제공될 수 있다.
상전반(7)과 하정반(8)은 서로 독립적으로 회전되게 배치될 수 있다. 상전반(7)에는 상정반(7)을 회전시키는 상정반 회전기구가 연결될 수 있고, 하정반(8)에는 하정반(8)을 회전시키는 하정반 회전기구가 연결될 수 있다.
웨이퍼 캐리어(1) 및 웨이퍼(W)는 상부 패드(71)와 하부 패드(81)의 사이에 위치될 수 있고, 상전반(7)과 하정반(8)의 회전시, 웨이퍼(W)의 상면(W2)은 상부 패드(71)에 의해 연마될 수 있고, 웨이퍼(W)의 하면은 하부 패드(81)에 의해 연마될 수 있다.
웨이퍼 양면 연마장치는 상부 패드(71)와 하부 패드(81)의 사이로 슬러리 등의 연마제(이하, 슬러리라 칭함)를 안내하는 연마재 가이드를 더 포함할 수 있고, 슬러리는 연마재 가이드를 통해 웨이퍼 캐리어(1) 및 웨이퍼(W)로 공급되어 웨이퍼(W)의 연마를 도울 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 캐리어 바디와 인서트 바디의 결합부가 도시된 단면도이다.
홈부(22)는 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어 바디(2)의 상면과 하면에 각각에 함몰된 형상으로 형성될 수 있고, 캐리어 바디(2)의 내둘레에는 한 쌍의 홈부(22) 사이에 형성된 구배부(23)가 형성될 수 있다.
구배부(23)은 인서트 바디(3)를 향해 뾰족하게 돌출되게 형성될 수 있고, 그 상면(23A)과 하면(23B) 각각이 경사지게 형성될 수 있다. 구배부(23)는 인서트 바디(3)와 근접할수록 단면이 점차 작아지는 형상일 수 있고, 예를 들면,'〉'의 형상일 수 있다.
돌출부(32)는 인서트 바디(3)의 외둘레에 돌출되게 형성될 수 있고, 한 쌍의 돌출부(32)가 구배부(23)를 사이에 두고 서로 이격되게 형성될 수 있다. 한 쌍의 돌출부(32)의 사이에는 구배부(23)가 수용되는 구배부 수용홈(32A)이 형성될 수 있다.
구배부 수용홈(32A)은 구배부(23)의 상면과 하면을 감싸는 형상일 수 있고, ' 〉'의 형상으로 형성될 수 있다.
상기와 같이, 캐리어 바디(2)의 내둘레에 구배부(23)가 형성되고, 인서트 바디(3)의 외둘레에 구배부 수용홈(32A)이 형성될 경우, 인서트 바디(3)는 캐리어 바디(2)의 위나 아래로 탈거되지 않고, 캐리어 바디(2)의 내부에 신뢰성 높게 유지될 수 있다.
도 4에는 인서트 바디(3)의 내둘레(33')에 도 2에 도시된 바와 같은 요철부(33)가 형성되지 않는 비교 예가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 비교예는 요철부(33) 이외의 기타 구성이 본 실시예와 동일할 수 있고, 인서트 바디(3)의 내둘레(33')와 웨이퍼 가장자리(W1) 사이에는 미세한 틈(G')이 존재할 수 있다.
도 4에 도시된 비교예의 경우, 인서트 바디(3)의 내둘레(33')와 웨이퍼 가장자리(W1) 사이의 틈(G')이 좁고, 슬러리는 이러한 틈(G')을 통해 신속하게 유동되기 어려울 수 있다.
반면에, 본 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 인서트 바디(3)의 내둘레에 요철부(33)가 형성되고, 요철부(33)의 홈부(36)과 웨이퍼 가장자리(W1)의 사이에 다량의 슬러리가 신속하게 유동될 수 있는 슬러리 유동 틈(G)이 형성되어 있으며, 슬러리는 슬러리 유동 틈(G)을 통과하면서 웨이퍼 가장자리(W1)를 평탄하게 연마할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 캐리어 변형 예가 확대 도시된 단면도이다.
도 5에 도시된 웨이퍼 캐리어(1')는 요철부(33) 중 돌기부(34')의 형상 및 홈부(36')의 형상이 다각형 형상일 수 있다.
그리고, 요철부(33) 중 홈부(36')의 원주방향 길이(L1)가 돌기부(34')의 원주방향 길이(L2) 보다 짧을 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 웨이퍼 캐리어 2: 캐리어 바디
3: 인서트 바디 33: 요철부
34: 돌기부 36: 홈부
G: 슬러리 유동 틈 W: 캐리어
W1: 캐리어의 가장자리

Claims (12)

  1. 외둘레에 아우터 치가 형성된 캐리어 바디와;
    상기 캐리어 바디의 내둘레에 인서트되고, 내둘레를 따라 원주 방향으로 돌기부와 홈부가 교대로 형성되는 요철부가 형성된 인서트 바디를 포함하고,
    상기 홈부와 캐리어의 가장자리 사이에는 슬러리 유동 틈이 형성된 웨이퍼 캐리어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부의 깊이는 상기 돌기부의 피치 보다 짧은 웨이퍼 캐리어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철부는 상기 인서트 바디의 내둘레를 따라 물결모양으로 형성된 웨이퍼 캐리어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 웨이퍼의 가장자리에 접촉되는 접촉단을 갖는 웨이퍼 캐리어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 바디에는 상면과 하면이 각각 형사진 구배부가 형성되고,
    상기 인서트 바디에는 상기 구배부의 상면과 하면을 감싸는 구배부 수용홈이 형성된 웨이퍼 캐리어.
  6. 웨이퍼가 수용되는 웨이퍼 공간이 형성된 웨이퍼 캐리어와;
    상기 웨이퍼 캐리어가 맞물린 선기어와;
    상기 웨이퍼 캐리어 및 선기어가 수용되는 공간이 형성되고 상기 웨이퍼 캐리어가 맞물린 인터널 기어를 포함하고,
    상기 웨이퍼 캐리어는
    상기 선기어 및 인터닐 기어에 맞물리는 아우터 치가 형성된 캐리어 바디와,
    상기 캐리어 바디의 내둘레에 인서트되고, 내둘레를 따라 원주 방향으로 돌기부와 홈부가 교대로 형성되는 요철부가 형성된 인서트 바디를 포함하고,
    상기 홈부와 상기 캐리어의 외둘레 사이에는 슬러리 유동 틈이 형성된
    웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 홈부의 깊이는 상기 돌기부의 피치 보다 짧은 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 홈부의 깊이는 상기 돌기부의 피치의 0.1배 내지 0.5배인 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 요철부는 상기 인서트 바디의 내둘레를 따라 물결모양으로 형성된 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 캐리어의 가장자리에 접촉되는 접촉단을 갖는 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 돌기부는 다각형 형상이고,
    상기 홈부의 원주방향 길이는 상기 돌기부의 원주방향 길이 보다 짧은 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 캐리어 바디에는 상면과 하면이 각각 형사진 구배부가 형성되고,
    상기 인서트 바디에는 상기 구배부의 상면과 하면을 감싸는 구배부 수용홈이 형성된 웨이퍼 캐리어를 갖는 웨이퍼 양면 연마장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101209271B1 (ko) 2009-08-21 2012-12-06 주식회사 엘지실트론 양면 연마 장치와 양면 연마 장치용 캐리어

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