WO2017043809A1 - 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스 - Google Patents

계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스 Download PDF

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이규성
정혜석
권영종
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    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Definitions

  • the wafer's polishing degree is measured by a thickness measuring device placed after the CMP device.
  • the error rate of the measuring instrument is high due to the frequent centering errors of the wafers put into the measuring instrument. This has a problem that also lowers the operation rate of the CMP equipment in front of the instrument.
  • the body unit may include a driving space into which air is introduced; A driven space located opposite the drive space and in which the pusher is located; And a connection space communicating the driving space with the driven space and having a cross-sectional area smaller than the driving space and the driven space.
  • the body unit may further include a receiving groove formed on an inner circumferential surface defining the driven space to accommodate the bearing.
  • the actuator may include a cylinder disposed in the drive space; A piston disposed in the cylinder and moved in the cylinder by the air; And it may include a rod connecting the piston and the driven block.
  • the body unit the support for supporting the installation portion; And a limiting wall protruding from the circumference of the support part to limit a movement path of the installation part.
  • the body unit is mounted to the object, the mounting table having a slice; And it may include a rail formed to receive the slide portion to be movable.
  • the problem of the centering error of the wafer for the measuring device can be easily solved through the mechanical configuration.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the wafer centering device 100 for a measuring instrument according to an embodiment of the present invention supports the wafer (W).
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the wafer centering device 100 for a measuring instrument according to an embodiment of the present invention supports the wafer (W).
  • the support part 131 is a part which supports the wafer W. As shown in FIG.
  • the installation part 133 extends from the support part 131 and is a part installed in the body unit 110. At this time, the installation portion 133 has a surface higher than the support portion 131.
  • the through hole 135 is formed in the installation part 133 and may extend to the support part 131.
  • the wafer W can be positioned in a centering position moved by several wafer centering devices 100.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the measuring device wafer centering device 100 of FIG. 1
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the measuring device wafer centering device 100 of FIG. 1.
  • the body unit 110 may have a mounting module, an operating space, a support module, and a cover module.
  • the rail 112 is a structure which accommodates the slide part 111a of the mounting stand 111 so that a movement is possible.
  • the portion in which the rail 112 is located in the body unit 110 is fixed to the mounting base 111 by a fixing piece 112a that is squeezed through the slide portion 111a.
  • the driving space 113 is located on the left side of the drawing of the body unit 110 and is a space into which air is introduced.
  • the connection space 114 connects the drive space 113 and the driven space 115, and may have a smaller cross-sectional area.
  • the driven space 115 is located opposite the drive space 113.
  • the support module is configured to support the guide unit 130 and limit its movement path.
  • the support module may have a support part 116 and a restriction wall 117.
  • the cover module may include a limiting plate 118 formed to cover the driven space 115 side, and a discharge plate 119 formed to cover the driving space 113 side.
  • the limiting plate 118 restricts the bearing 153 from flowing out.
  • the discharge plate 119 allows the air input from the outside to be discharged into the drive space 113.
  • the discharge plate 119 may be formed with a discharge port 119a and a flow path 119b connected thereto.
  • the through hole 133a may be formed in the installation unit 133 of the guide unit 130.
  • the through hole 133a receives the fastening piece 133b that passes through the fastening hole 117a and is fastened to the fastening hole 117a.
  • the guide unit 130 can be fixed to the adjusted position along the extending direction of the fastening hole 117a while being supported by the support part 116.
  • the displacement unit 150 may have, in addition to the pusher 151, a driven block 152, an action module, and a return member 159.
  • the driven block 152 and the action module may be collectively referred to as an actuator.
  • the driven block 152 is located in the driven space 155 and is connected to the actuation module and the pusher 151.
  • the driven block 152 has a seating portion 152a on which the pusher 151 is seated, and a coupling pin 152b for allowing the pusher 151 to be coupled to the driven block 152 across the seating portion 152a.
  • the driven block 152 is supported by the bearing 153 accommodated in the receiving groove 115a formed in the inner circumferential surface defining the driven space 155.
  • the action module may have a piston 154, a cylinder 155, and a rod 156.
  • the cylinder 155 is installed in the drive space 113.
  • the rod 156 is connected to the piston 154 and is also connected to the driven block 152 via the connecting space 114.
  • the air which flowed from the external air tank to the flow path 119b is discharged to the drive space 113 through the discharge port 119a.
  • the piston 154 is forced to move to the right in the drawing.
  • Such a wafer centering device for an instrument is not limited to the configuration and manner of operation of the embodiments described above.
  • the above embodiments may be configured such that various modifications may be made by selectively combining all or part of the embodiments.

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Abstract

본 발명은, 바디 유닛; 상기 바디 유닛에 설치되고, 웨이퍼를 지지하는 지지부와, 관통홀을 가지는 가이드 유닛; 및 상기 관통홀 내에서 이동되도록 형성되어 상기 웨이퍼를 상기 지지부 상에서 이동시키는 푸셔를 구비하는 변위 유닛을 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스를 제공한다.

Description

계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스
본 발명은 계측기에서 웨이퍼의 두께 등을 계측하기 위해 웨이퍼를 센터링시키기 하고자 할때 사용되는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, CMP(Chemical Mechanical Polishing)는 웨이퍼의 배선 단차를 낮추고 평탄화하는 공정이다.
구체적으로, CMP 공정은 테이블(Platen) 위에 굴곡이 있는 패드가 있고 그 위에 CVD 공정을 거친 웨이퍼를 헤드라는 장치에 부착시켜 웨이퍼에 압력을 가하면서 회전시키는 방식이다.
이러한 CMP 후에는 CMP 장비에 이어 배치된 두께 계측기 장비를 통해 웨이퍼의 연마 정도를 측정하게 된다. 그러나 계측기에 투입되는 웨이퍼의 센터링 오류가 빈번하여 계측기 에러율이 높다. 이는 계측기 전단의 CMP 장비 가동율 또한 저하되게 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 계측기에 대한 웨이퍼의 센터링 오류의 문제를 기계적 구성을 통해 간단하게 해결할 수 있는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스는, 바디 유닛; 상기 바디 유닛에 설치되고, 웨이퍼를 지지하는 지지부와, 관통홀을 가지는 가이드 유닛; 및 상기 관통홀 내에서 이동되도록 형성되어 상기 웨이퍼를 상기 지지부 상에서 이동시키는 푸셔를 구비하는 변위 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가이드 유닛은, 상기 지지부에 연결되고 상기 지지부 보다 높은 표면을 가지는 설치부를 더 포함하고, 상기 관통홀은, 상기 설치부에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 관통홀은, 상기 설치부에서 상기 지지부까지 연장 형성될 수 있다.
여기서, 상기 변위 유닛은, 상기 푸셔에 연결되고, 상기 푸셔를 이동시키는 액츄에이터; 및 상기 액츄에이터가 상기 바디 유닛에 대해 탄성적으로 지지되게 하여, 상기 액츄에이터가 작동 후 초기 위치로 복귀하게 하는 복귀 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바디 유닛은, 에어가 유입되는 구동 공간; 상기 구동 공간의 반대편에 위치하고 상기 푸셔가 위치하는 피동 공간; 및 상기 구동 공간과 상기 피동 공간을 연통시키고 상기 구동 공간 및 상기 피동 공간보다 작은 단면적을 가지는 연결 공간을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복귀 부재는, 상기 구동 공간에 위치하고, 상기 연결 공간을 한정하는 벽에 지지되는 스프링을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 액츄에이터는, 상기 푸셔와 연결되고 상기 피동 공간에 위치하는 피동 블럭; 및 상기 피동 블록을 지지하는 베어링을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바디 유닛은, 상기 피동 공간을 한정하는 내주면에 형성되어 상기 베어링을 수용하는 수용 그루브를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 액츄에이터는, 상기 구동 공간에 배치되는 실린더; 상기 실린더 내에 배치되며, 상기 에어에 의해 상기 실린더 내에서 이동되는 피스톤; 및 상기 피스톤 및 상기 피동 블럭을 연결하는 로드를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바디 유닛은, 상기 설치부를 지지하는 지지부; 및 상기 지지부의 둘레에서 돌출되어, 상기 설치부의 이동 경로를 제한하는 제한벽을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제한벽은, 상기 설치부의 이동 방향을 따라 연장된 장홀 형태의 체결홀을 포함하고, 상기 설치부는, 상기 체결홀에 체결되는 체결 피스가 삽입되는 관통홀을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 바디 유닛은, 대상물에 장착되고, 슬라이부를 구비하는 장착대; 및 상기 슬라이드부를 이동 가능하게 수용하도록 형성되는 레일을 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스에 의하면, 계측기에 대한 웨이퍼의 센터링 오류의 문제가 기계적 구성을 통해 간단하게 해결될 수 있다.
그에 의해, 계측기의 전단에 배치된 CMP 장비의 가동율을 높일 수도 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스(100)가 웨이퍼(W)를 지지하고 있는 상태를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1의 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스(100)의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스(100)의 종 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스(100)가 웨이퍼(W)를 지지하고 있는 상태를 보인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 웨이퍼 센터링 디바이스(100)는, 바디 유닛(110), 가이드 유닛(130), 및 변위 유닛(150)을 가질 수 있다.
바디 유닛(110)은 대상물인 CMP 장비에 설치되는 구성이다. 바디 유닛(110)은 가이드 유닛(130)과 변위 유닛(150)이 설치되는 대상이기도 하다.
가이드 유닛(130)은 웨이퍼(W)를 지지하고, 또한 변위 유닛(150)의 작동을 안내하는 구성이다. 가이드 유닛(130)은, 구체적으로, 지지부(131)와, 설치부(133), 그리고 관통홀(135)을 가질 수 있다.
지지부(131)는 웨이퍼(W)를 지지하는 부분이다. 설치부(133)는 지지부(131)에서 연장되고, 바디 유닛(110)에 설치되는 부분이다. 이때, 설치부(133)는 지지부(131) 보다 높은 표면을 가진다. 관통홀(135)은 설치부(133)에 형성되며 지지부(131)까지 연장될 수 있다.
변위 유닛(150)은 지지부(131)에 지지된 웨이퍼(W)를 그의 정위치의 중심 방향(C)으로 변위시키기 위한 구성이다. 변위 유닛(150)은 관통홀(135) 내에 배치되어 관통홀(135)의 연장 방향을 따라 이동되는 푸셔(151)를 가질 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 바디 유닛(110)은 CMP 중 웨이퍼(W)가 놓일 부분에 설치된다. 이때, 웨이퍼 센터링 디바이스(100)는 웨이퍼(W)의 형태에 대응하여 원을 그리도록 복수 개로 구비될 수 있다.
그에 의해, 웨이퍼(W)가 가이드 유닛(130)의 지지부(131)에 놓진 후에, 복수의 웨이퍼 센터링 디바이스(100)가 함께 작동할 수 있다. 구체적으로, 각 웨이퍼 센터링 디바이스(100) 마다 푸셔(151)를 가동하여 웨이퍼(W)를 중심 방향(C)으로 이동시키는 것이다.
그 결과, 웨이퍼(W)는 여러 대의 웨이퍼 센터링 디바이스(100)에 의해 이동된 센터링 위치에 정위치될 수 있다.
이러한 웨이퍼 센터링 디바이스(100)의 구체적 구성에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1의 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스(100)의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스(100)의 종 단면도이다.
본 도면들을 참조하면, 바디 유닛(110)은, 장착 모듈, 작동 공간, 지지 모듈, 및 커버 모듈을 가질 수 있다.
상기 장착 모듈은, 장착대(111)와 레일(112)을 가질 수 있다.
장착대(111)는 CMP에 장착되는 브라켓이다. 장착대(111)의 상부에는 슬라이드부(111a)가 측방으로 돌출되어 형성될 수 있다.
레일(112)은 장착대(111)의 슬라이드부(111a)를 이동 가능하게 수용하는 구성이다. 바디 유닛(110) 중 레일(112)이 위치한 부분은 그를 관통하여 슬라이드부(111a)에 압착되는 고정 피스(112a)에 의해 장착대(111)에 고정된다.
상기 작동 공간은, 바디 유닛(110)을 관통하여 형성되는 공간이다. 상기 작동 공간은, 구동 공간(113), 연결 공간(114), 및 피동 공간(115)을 가질 수 있다.
구동 공간(113)은 바디 유닛(110)의 도면상 좌측에 위치하며, 에어가 유입되는 공간이다. 연결 공간(114)은 구동 공간(113)과 피동 공간(115)을 연결하며, 그들보다 작은 단면적을 가질 수 있다. 피동 공간(115)은 구동 공간(113)의 반대편에 위치한다.
상기 지지 모듈은, 가이드 유닛(130)을 지지하고 그의 이동 경로를 제한하는 구성이다. 상기 지지 모듈은, 지지부(116)와, 제한벽(117)을 가질 수 있다.
지지부(116)는 가이드 유닛(130)을 지지하는 표면을 가진다. 제한벽(117)은 지지부(116)의 둘레를 따라 돌출 형성된 벽이다. 제한벽(117)에는 장홀 형태의 체결홀(117a)이 형성될 수 있다.
상기 커버 모듈은, 피동 공간(115) 측을 커버하도록 형성되는 제한판(118)과, 구동 공간(113) 측을 커버하도록 형성되는 토출판(119)을 가질 수 있다.
제한판(118)은 베어링(153)이 외부로 유출되는 것을 제한한다. 토출판(119)은 외부로부터 입력된 에어가 구동 공간(113) 내로 토출되게 한다. 이를 위해, 토출판(119)에는 토출구(119a)와, 그에 연결된 유로(119b)가 형성될 수 있다.
가이드 유닛(130)의 설치부(133)에는 관통홀(133a)이 형성될 수 있다. 이러한 관통홀(133a)은 그를 통과하여 체결홀(117a)에 체결되는 체결 피스(133b)를 수용한다. 그에 의해, 가이드 유닛(130)은 지지부(116)에 지지된 채로 체결홀(117a)의 연장 방향을 따라 조절된 위치에 고정될 수 있다.
변위 유닛(150)은, 푸셔(151)에 더하여, 피동 블럭(152), 작용 모듈, 및 복귀 부재(159)를 가질 수 있다. 여기서, 피동 블럭(152)과 상기 작용 모듈은 액츄에이터라 통칭될 수 있다.
피동 블럭(152)은 피동 공간(155)에 위치하며, 상기 작용 모듈 및 푸셔(151)에 연결된다.
피동 블럭(152)은 푸셔(151)가 안착되는 안착부(152a)와, 안착부(152a)를 가로질러 푸셔(151)가 피동 블럭(152)에 결합되게 하는 결합핀(152b)을 가진다. 또한, 피동 블럭(152)은 피동 공간(155)을 한정하는 내주면에 형성된 수용 그루브(115a)에 수용된 베어링(153)에 의해 지지된다.
상기 작용 모듈은, 피스톤(154), 실린더(155), 및 로드(156)를 가질 수 있다.
피스톤(154)은 실린더(155) 내에 위치하며, 토출구(119a)에서 에어가 공급됨에 따라 도면상 우측으로 이동된다. 피스톤(154)에는 실린더(155)와의 틈새를 실링하기 위한 실링부재(154a)가 결합 될 수 있다.
실린더(155)는 구동 공간(113)에 설치된다. 로드(156)는 피스톤(154)에 연결되고, 또한 연결 공간(114)을 지나 피동 블럭(152)에 연결된다.
복귀 부재(159)는 그의 중공부에 로드(156)가 끼워지는 압축 코일 스프링일 수 있다. 복귀 부재(159)는 로드(156)가 연결 공간(114)을 한정하는 벽에 대해 탄성적으로 지지되게 한다. 하지만, 도 3에서와 같이, 복귀 부재(159)는 피동 블럭(152)에 지지되도록 형성될 수도 있다.
이러한 구성에 의하면, 외부 에어 탱크로부터 유로(119b)로 유동한 에어는 토출구(119a)를 통해 구동 공간(113)으로 토출된다. 그 토출된 에어에 의해, 피스톤(154)은 도면상 우측으로 이동하도록 힘을 받게 된다.
피스톤(154)이 이동하게 되면, 피스톤(154)에 연결된 로드(156) 및 피동 블럭(152) 또한 우측으로 이동된다. 이는 피동 블럭(152)에 연결된 푸셔(151)가 중심 방향(C)으로 이동하며, 웨이퍼(W)를 이동시키게 한다.
이러한 작용 과정에서, 로드(156)의 우측 이동에 의해 복귀 부재(159)인 스프링은 탄성적으로 압축된다. 이후, 피스톤(154)에 대한 에어의 공급이 중지되면, 복귀 부재(159)는 원래 상태로 복귀된다. 이러한 복귀 부재(159)의 복원력에 의해, 피스톤(154), 로드(156), 및 피동 블럭(152), 나아가 푸셔(151)는 초기 위치로 복귀한다.
상기와 같은 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
본 발명은 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스 제조 분야에 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (12)

  1. 바디 유닛;
    상기 바디 유닛에 설치되고, 웨이퍼를 지지하는 지지부와, 관통홀을 가지는 가이드 유닛; 및
    상기 관통홀 내에서 이동되도록 형성되어 상기 웨이퍼를 상기 지지부 상에서 이동시키는 푸셔를 구비하는 변위 유닛을 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 유닛은,
    상기 지지부에 연결되고 상기 지지부 보다 높은 표면을 가지는 설치부를 더 포함하고,
    상기 관통홀은, 상기 설치부에 형성되는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관통홀은, 상기 설치부에서 상기 지지부까지 연장 형성되는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변위 유닛은,
    상기 푸셔에 연결되고, 상기 푸셔를 이동시키는 액츄에이터; 및
    상기 액츄에이터가 상기 바디 유닛에 대해 탄성적으로 지지되게 하여, 상기 액츄에이터가 작동 후 초기 위치로 복귀하게 하는 복귀 부재를 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바디 유닛은,
    에어가 유입되는 구동 공간;
    상기 구동 공간의 반대편에 위치하고 상기 푸셔가 위치하는 피동 공간; 및
    상기 구동 공간과 상기 피동 공간을 연통시키고 상기 구동 공간 및 상기 피동 공간보다 작은 단면적을 가지는 연결 공간을 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복귀 부재는,
    상기 구동 공간에 위치하고, 상기 연결 공간을 한정하는 벽에 지지되는 스프링을 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 액츄에이터는,
    상기 푸셔와 연결되고 상기 피동 공간에 위치하는 피동 블럭; 및
    상기 피동 블록을 지지하는 베어링을 더 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 바디 유닛은,
    상기 피동 공간을 한정하는 내주면에 형성되어 상기 베어링을 수용하는 수용 그루브를 더 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 액츄에이터는,
    상기 구동 공간에 배치되는 실린더;
    상기 실린더 내에 배치되며, 상기 에어에 의해 상기 실린더 내에서 이동되는 피스톤; 및
    상기 피스톤 및 상기 피동 블럭을 연결하는 로드를 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 바디 유닛은,
    상기 설치부를 지지하는 지지부; 및
    상기 지지부의 둘레에서 돌출되어, 상기 설치부의 이동 경로를 제한하는 제한벽을 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제한벽은, 상기 설치부의 이동 방향을 따라 연장된 장홀 형태의 체결홀을 포함하고,
    상기 설치부는, 상기 체결홀에 체결되는 체결 피스가 삽입되는 관통홀을 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 바디 유닛은,
    대상물에 장착되고, 슬라이부를 구비하는 장착대; 및
    상기 슬라이드부를 이동 가능하게 수용하도록 형성되는 레일을 포함하는, 계측기용 웨이퍼 센터링 디바이스.
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