KR20240121624A - 웨이퍼 폴리싱 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 웨이퍼의 장착 위치를 감지할 수 있는 웨이퍼 폴리싱 장치에 관한 것이다.
실시예의 일 측면에 따르면, 연마 패드가 장착되는 턴 테이블; 상기 턴 테이블 상측에 회전 및 승강 가능하게 구비되고, 상기 연마 패드와 대향되도록 웨이퍼를 흡착시키는 템플레이트 어셈블리를 포함하는 헤드 어셈블리; 및 상기 턴 테이블에 구비되고, 상기 템플레이트 어셈블리에 장착되는 웨이퍼의 위치를 감지하는 적어도 하나 이상의 위치 감지 센서;를 포함하는 웨이퍼 폴리싱 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 폴리싱 장치 {Wafer polishing apparatus}
실시예는 웨이퍼의 장착 위치를 감지할 수 있는 웨이퍼 폴리싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 제조용 재료로 광범위하게 사용되고 있는 웨이퍼(wafer)는 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말한다.
이러한 웨이퍼는, 다결정의 실리콘을 단결정 실리콘 잉곳(ingot)으로 성장시킨 다음, 실리콘 잉곳을 웨이퍼의 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정과, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정과, 기계적인 연마에 의하여 발생한 손상을 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정과, 웨이퍼 표면을 경면화하는 폴리싱(polishing) 공정과, 웨이퍼를 세정하는 세정 공정(cleaning) 등을 거쳐 제조된다.
폴리싱 공정은 웨이퍼가 디바이스 과정에 들어가기에 앞서 최종적으로 평탄도와 표면 조도를 만드는 과정이기 때문에 매우 중요한 과정이다.
폴리싱 공정은 헤드에 흡착된 웨이퍼가 연마 패드 위에서 가압된 상태에서 회전함으로써, 웨이퍼의 표면이 기계적으로 평탄화되도록 하고, 동시에 연마 패드 위로 화학적 반응을 수행하는 슬러리(slurry)를 공급함으로써, 웨이퍼의 표면이 화학적으로 평탄화되도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 폴리싱 장치의 헤드 어셈블리가 개략적으로 도시된 도면이다.
종래의 헤드 어셈블리는 소정의 압력을 제공하는 헤드(head : 10)와, 헤드(10)의 하측에 압력을 전달하는 러버 척(rubber chuck : 20)과, 러버 척(20) 하측에 웨이퍼(W)를 흡착시키는 템플레이트 어셈블리(template assembly : 30)로 이루어진다.
따라서, 헤드(10)가 압력을 러버 척(20)에 제공되면, 러버 척(20)을 통하여 템플레이트 어셈블리(30)가 웨이퍼(W)를 연마 패드에 가압하고, 연마 패드가 부착된 턴 테이블이 회전되면, 웨이퍼의 표면이 슬러리가 공급된 연마 패드와 마찰되고, 웨이퍼(W)의 표면이 화학적 및 기계적으로 연마될 수 있다.
그런데, 웨이퍼(W)가 미세하게 틀어진 상태에서 템플레이트 어셈블리(30)에 안착되면, 웨이퍼(W)의 일부가 템플레이트 어셈블리(30)에서 벗어나게 될 뿐 아니라 폴리싱 공정 중 웨이퍼(W)의 해당 부분에 압력이 편중되어 편마모가 발생하거나 파손되는 문제점이 있다.
또한, 폴리싱 공정 중 턴 테이블 또는 연마 패드에 이물 또는 고착 슬러리가 유입되면, 웨이퍼의 표면이 연마 패드의 이물 또는 고착 슬러리에 의해 손상될 뿐 아니라 스크레치 불량을 발생시키는 문제점이 있다.
실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
실시예의 다른 목적은 웨이퍼의 장착 위치를 감지할 수 있는 웨이퍼 폴리싱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
실시예의 또 다른 목적은 턴 테이블 또는 연마 패드 표면에 이물을 감지할 수 있는 웨이퍼 폴리싱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 연마 패드가 장착되는 턴 테이블; 상기 턴 테이블 상측에 회전 및 승강 가능하게 구비되고, 상기 연마 패드와 대향되도록 웨이퍼를 흡착시키는 템플레이트 어셈블리를 포함하는 헤드 어셈블리; 및 상기 턴 테이블에 구비되고, 상기 템플레이트 어셈블리에 장착되는 웨이퍼의 위치를 감지하는 적어도 하나 이상의 위치 감지 센서;를 포함하는 웨이퍼 폴리싱 장치를 제공한다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 위치 감지 센서는, 방출된 적외선이 반사되어 들어오는 빛의 양을 감지하는 비접촉식 적외선 센서들로 구성될 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 위치 감지 센서는, 상기 템플레이트에 장착되는 웨이퍼의 4방면을 향하도록 네 개가 위치될 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 위치 감지 센서와 연동되고, 웨이퍼의 이탈 시에 알람을 발생시키는 동시에 상기 헤드 어셈블리의 작동을 중지시키는 알람부;를 더 포함할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 템플레이트 어셈블리 둘레에 구비되고, 상기 턴 테이블에 잔류하는 이물질을 감지하는 적어도 하나 이상의 이물 감지 센서;를 더 포함할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 이물 감지 센서는, 이미지 센서로 구성될 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 이물 감지 센서는, 상기 헤드 어셈블리가 상기 텐테이블로 하강하기 직전에 작동될 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 이물 감지 센서와 연동되고, 이물질 감지 시에 알람을 발생시키는 동시에 상기 헤드 어셈블리의 작동을 중지시키는 알람부;를 더 포함할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 이물 감지 센서와 연동되고, 이물질 감지 시에 상기 턴 테이블을 향하여 순수를 분사하는 세정 노즐;을 더 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 폴리싱 공정을 진행하기 전 위치 감지 센서들이 템플레이트 어셈블리에 장착된 웨이퍼의 이탈 유무를 감지함으로서, 웨이퍼가 템플레이트 어셈블리의 정위치에 흡착된 상태에서 폴리싱 공정이 이뤄지도록 하고, 폴리싱 공정 중 웨이퍼의 편마모 또는 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 폴리싱 공정을 진행하기 전 이물 감지 센서들이 턴 테이블 또는 연마 패드 위에 잔류하는 이물질을 감지함으로서, 턴 테이블 또는 연마 패드 위에 이물질이 없는 상태에서 폴리싱 공정이 이뤄지도록 하고, 이물질에 의한 웨이퍼의 손상 및 스크레치 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 폴리싱 장치의 헤드 어셈블리가 개략적으로 도시된 도면.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 폴리싱 장치가 개략적으로 도시된 도면.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 폴리싱 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
실시예의 웨이퍼 폴리싱 장치는 연마 패드가 장착되는 턴 테이블(T)과, 턴 테이블(T) 상측에 구비되어 웨이퍼(W)가 장착되는 헤드 어셈블리(110~130)와, 헤드 어셈블리(110~130)에 장착된 웨이퍼의 위치를 감지하는 위치 감지 센서(141~144)와, 턴 테이블(T) 또는 연마 패드에 이물을 감지하는 이물 감지 센서(151,152)와, 이물 감지 센서(151,152)와 연동되어 턴 테이블(T) 또는 연마 패드(미도시)에 순수를 분사하는 세정 노즐(N)을 포함할 수 있다.
턴 테이블(T)은 원판 형상으로서, 턴 테이블(T) 하측에 연결된 구동축(미도시) 및 구동 모터(미도시)에 의해 회전될 수 있다. 연마 패드(미도시)가 턴 테이블(T)의 상면에 장착될 수 있고, 연마 패드(미도시)와 턴 테이블(T)이 같이 회전될 수 있다.
헤드 어셈블리(110~130)는 웨이퍼를 진공 흡착시키도록 구성되고, 턴 테이블(T) 상측의 이격된 위치에 승강 및 회전 가능하게 구비될 수 있다. 헤드 어셈블리(110~130)를 회전 및 승강시키기 위한 헤드 구동수단(미도시)이 구비될 수 있고, 헤드 구동수단(미도시)은 하기에서 설명될 위치 감지 센서(141~144)와 이물 감지 센서(151,152)와 연동되어 헤드 어셈블리(110~130)의 작동을 정지시킬 수 있다.
헤드 어셈블리(110~130)는 소정의 압력 공간을 형성하는 하우징(110)과, 하우징(110)의 하측에 진공 압력을 전달하는 슬리브(미도시)와, 슬리브(미도시) 하측에 강도를 보강하기 위해 구비된 세라믹 블록(120)과, 세라믹 블록(120) 하측에 웨이퍼(W)를 장착하기 위하여 구비된 템플레이트 어셈블리(130)를 포함할 수 있다.
템플레이트 어셈블리(130)는 웨이퍼(W)의 상면을 흡착시키기 위하여 폴리 우레탄 등과 같은 소재의 넌 슬립 패드의 일종인 백 패드(back pad)와, 백 패드의 하측에 웨이퍼의 이탈을 방지하도록 구비된 에지 가이드 링(edge guide ring)으로 이루어질 수 있다. 웨이퍼(W)가 템플레이트 어셈블리(130)의 정위치에 장착되면, 웨이퍼(W)의 상면이 백 패드에 흡착되고, 웨이퍼(W)의 에지가 에지 가이드 링 내측에 위치되어야 한다.
위치 감지 센서(141~144)는 헤드 어셈블리 측 템플레이트 어셈블리(130)의 하측을 향하도록 턴 테이블(T)의 상면에 장착되고, 템플레이트 어셈블리(130)에 장착된 웨이퍼(W)의 위치를 감지할 수 있다. 실시예에서, 위치 감지 센서(141~144)는 적외선을 방출하여 반사되어 들어오는 빛의 양을 감지하는 비접촉식 적외선 센서로 구성될 수 있는데, 네 개의 위치 감지 센서(141~144)가 템플레이트 어셈블리(130)에 장착되는 웨이퍼(W)의 4방면을 향하도록 구비될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
웨이퍼(W)가 템플레이트 어셈블리(130)에 흡착되고, 폴리싱 공정을 진행하기 전 즉, 헤드 어셈블리(110~130)가 하강하기 전 위치 감지 센서들(141~144)이 작동될 수 있다. 위치 감지 센서들(141~144)이 감지한 빛의 양이 같으면, 웨이퍼(W)가 템플레이트 어셈블리(130)의 정위치에 장착된 것으로 판단하고, 헤드 구동 수단이 헤드(110)를 하강 및 회전시키면서 폴리싱 공정을 진행할 수 있다. 반면, 위치 감지 센서들(141~144)이 감지한 빛의 양이 서로 다르면, 웨이퍼(W)가 템플레이트 어셈블리(130)의 정위치에서 이탈된 것으로 판단하고, 알람부(미도시)가 소리와 경고등과 같은 알람을 발생시키는 동시에 헤드 구동 수단이 헤드(110)의 이동을 정지시켜서 폴리싱 공정을 중단할 수 있다.
이물 감지 센서(151,152)는 턴 테이블(T)의 상면을 향하도록 헤드 어셈블리 측 템플레이트 어셈블리(130)의 둘레에 장착되고, 턴 테이블(T) 또는 연마 패드에 잔류하는 이물질 또는 고착된 슬러리 등을 감지할 수 있다. 실시예에서, 이물 감지 센서(151,152)는 턴 테이블(T)의 상면을 촬영할 수 있는 이미지 센서로 구성될 수 있고, 복수의 이물 감지 센서(151,152)가 템플레이트 어셈블리(130)의 둘레에 소정 간격을 두고 구비될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
웨이퍼(W)가 템플레이트 어셈블리(130)에 흡착되고, 폴리싱 공정을 진행하기 전 즉, 헤드 어셈블리(110~130)가 하강하기 전 이물 감지 센서들(151,152)이 작동될 수 있다. 이물 감지 센서들(151,152)이 턴 테이블(T) 위에 이물질을 감지하지 못하면, 헤드 구동 수단이 헤드(110)를 하강 및 회전시키면서 폴리싱 공정을 진행할 수 있다. 반면, 이물 감지 센서들(151,152)이 턴 테이블(T) 위에 이물질을 감지하면, 알람부(미도시)가 소리와 경고등과 같은 알람을 발생시키는 동시에 헤드 구동 수단이 헤드(110)의 이동을 정지시켜서 폴리싱 공정을 중단할 수 있다.
세정 노즐(N)은 턴 테이블(T) 일측에 이동 가능하게 구비되고, 턴 테이블(T) 또는 연마 패드 위로 순수를 분사하도록 구비될 수 있다. 폴리싱 공정을 진행하기 전 즉, 헤드 어셈블리(110~130)가 하강하기 전 이물 감지 센서들(151,152)의 측정 결과에 따라 세정 노즐(N)이 순수를 분사하여 턴 테이블(T) 또는 연마 패드 위에 잔류하는 이물질을 씻어낼 수 있고, 이후에 폴리싱 공정을 진행할 수 있다. 물론, 폴리싱 공정 완료 후, 세정 노즐(N)이 순수를 분사하여 턴 테이블(T) 또는 연마 패드를 세척할 수 있다.
상기와 같이 구성된 웨이퍼 폴리싱 장치에 따르면, 웨이퍼(W)가 템플레이트 어셈블리(130)에 흡착되고, 폴리싱 공정을 진행하기 위하여 헤드 어셈블리(110~130)를 하강하기 전 위치 감지 센서들(141~144)이 템플레이트 어셈블리(130)에 장착된 웨이퍼(W)의 이탈 유무를 감지하는 동시에 이물 감지 센서들(151,152)이 턴 테이블(T) 또는 연마 패드 위에 잔류하는 이물질을 감지한 다음, 비정상 상태에서 폴리싱 공정을 중단하고, 정상 상태에서 폴리싱 공정을 진행한다. 따라서, 폴리싱 공정 중 웨이퍼의 편마모 또는 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있고, 이물질에 의한 웨이퍼의 손상 및 스크레치 불량을 방지할 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.
110 : 헤드 120 : 세라믹 블록
130 : 템플레이트 어셈블리 141~144 : 위치 감지 센서
151,152 : 이물 감지 센서 T : 턴 테이블
N : 세정 노즐

Claims (9)

  1. 연마 패드가 장착되는 턴 테이블;
    상기 턴 테이블 상측에 회전 및 승강 가능하게 구비되고, 상기 연마 패드와 대향되도록 웨이퍼를 흡착시키는 템플레이트 어셈블리를 포함하는 헤드 어셈블리; 및
    상기 턴 테이블에 구비되고, 상기 템플레이트 어셈블리에 장착되는 웨이퍼의 위치를 감지하는 적어도 하나 이상의 위치 감지 센서;를 포함하는 웨이퍼 폴리싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 감지 센서는,
    방출된 적외선이 반사되어 들어오는 빛의 양을 감지하는 비접촉식 적외선 센서들로 구성되는 웨이퍼 폴리싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위치 감지 센서는,
    상기 템플레이트에 장착되는 웨이퍼의 4방면을 향하도록 네 개가 위치되는 웨이퍼 폴리싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치 감지 센서와 연동되고, 웨이퍼의 이탈 시에 알람을 발생시키는 동시에 상기 헤드 어셈블리의 작동을 중지시키는 알람부;를 더 포함하는 웨이퍼 폴리싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 템플레이트 어셈블리 둘레에 구비되고, 상기 턴 테이블에 잔류하는 이물질을 감지하는 적어도 하나 이상의 이물 감지 센서;를 더 포함하는 웨이퍼 폴리싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이물 감지 센서는,
    이미지 센서로 구성되는 웨이퍼 폴리싱 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 이물 감지 센서는,
    상기 헤드 어셈블리가 상기 텐테이블로 하강하기 직전에 작동되는 웨이퍼 폴리싱 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 이물 감지 센서와 연동되고, 이물질 감지 시에 알람을 발생시키는 동시에 상기 헤드 어셈블리의 작동을 중지시키는 알람부;를 더 포함하는 웨이퍼 폴리싱 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 이물 감지 센서와 연동되고, 이물질 감지 시에 상기 턴 테이블을 향하여 순수를 분사하는 세정 노즐;을 더 포함하는 웨이퍼 폴리싱 장치.
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