KR100907899B1

KR100907899B1 - 가이드 링

Info

Publication number: KR100907899B1
Application number: KR1020070074510A
Authority: KR
Inventors: 민병호
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-07-15
Also published as: KR20090011178A

Abstract

본 발명은 화학적 연마장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 에지 프로파일 개선 및 웨이퍼 슬립을 방지할 수 있는 가이드 링에 관한 것이다.

본 발명에 따른 가이드 링은 화학적 연마 장치에 웨이퍼에 이탈을 방지하는 가이드 링에 있어서, 상기 웨이퍼의 형상에 따라 형성된 몸체부와; 상기 몸체부의 상부 양측에 형성된 홈과; 상기 홈과 형합되도록 형성된 캡; 및 상기 몸체부에 결합된 캡을 상기 웨이퍼를 이동시키고 이동하는 회전체에 결합할 수 있도록 상기 캡에 형성된 스크류홀을 포함하여 구성된다.

이러한 구성에 의하여 본원 발명은 몸체부와 캡의 접촉면을 증가시켜 헤드부에 보다 안정적으로 장착됨으로써 에지 프로파일 개선과 웨이퍼 슬립에 의한 웨이퍼 데미지를 감소시킴으로써 웨이퍼의 수율을 증가시킬 수 있다.

가이드 링, Polycabonate, 웨이퍼 에지 프로파일, 웨이퍼 슬립

Description

가이드 링{GUIDE RING}

일반적으로, 반도체 웨이퍼 상에 제조되는 반도체 소자의 집적도가 증가됨에 따라서 다층 배선 공정이 실용화되고 있다. 그 결과, 다층 배선 사이의 층간 절연막에 대한 단차가 증가함에 따라, 이에 대한 평탄화 작업이 더욱 중요한 이슈로 부각되고 있다. 반도체 기판 표면을 평탄화하기 위한 제조 기술로서 화학 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing) 방법이 사용되고 있다.

화학 기계적 연마 방법은 연마 패드(polishing pad) 위에서 슬러리(slurry) 용액과 함께 웨이퍼의 표면을 기계적 및 화학적으로 연마하는 기술로서, 화학 기계적 연마 장치는 하부에 회전하는 원형 평판 테이블에 연마 패드를 부착하고, 연마 패드 상단의 소정 영역에 연마제, 즉 액체 상태의 슬러리(slurry)를 공급하여, 회전하는 원심력에 의해 슬러리를 도포시키는 가운데, 연마 패드의 상부에서 헤드부에 고정된 웨이퍼가 연마 패드의 표면에 밀착되어 회전함으로써, 그 마찰 효과에 의해 웨이퍼의 표면이 평탄화되는 원리를 지니고 있다.

이와 같이, 화학 기계적 연마 장치에 있어서 연마 헤드는 웨이퍼를 연마 패드에 밀착시키면서 폴리싱(Polishing)을 진행하여야 하기 때문에 웨이퍼를 고정시키기 위한 가이드 링(Guide Ring)을 사용하게 된다.

여기서, 가이드 링은 몸체와 지지부가 헤드부에 고정되도록 형성된다. 이때, 가이드 링은 웨이퍼 에지 및 웨이퍼 슬립 방지하기 위한 중요한 요소로 약 170(N)의 힘으로 연마 패드를 눌러 주게 된다. 그리고, 웨이퍼의 에지 부분에 일정량의 압력을 전달해 주고, 폴리싱 시에 웨이퍼에 약 150(N)으로 밀어주기 때문에 가이드 링이 편마모나 수평이 맞지 않으면 웨이퍼 에지 프로파일(Wafe Edge Profile)불량 및 웨이퍼가 슬립(Wafer Slip)되어 헤드부에서 빠져나오는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 가이드 링은 몸체에 형성된 지지부는 서로 다른 재질로 형성되어 제대로 고정되지 못하기 때문에 폴리싱 공정시 웨이퍼에 일정한 압력을 주어야할 가이드 링의 내부가 움직이게 됨으로써 가이드 링의 평탄도가 맞지 않아 가이드 링에 편마모 현상이 발생하여 웨이퍼가 파손되게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼 에지 프로파일 개선 및 웨이퍼 슬립을 방지할 수 있는 가이드 링을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 화학적 연마장치는 몸체부와 캡의 접촉면을 증가시켜 헤드부에 보다 안정적으로 장착됨으로써 에지 프로파일(Wafer Edge Profile) 개선과 웨이퍼 슬립(Wafer Slip)에 의한 웨이퍼 데미지(Wafer Damage)를 감소시킴으로써 웨이퍼의 수율(Yield)을 증가시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 화학 연마 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 화학적 연마 장치는 폴리싱 테이블(200)과 폴리싱 헤드 부(100)를 포함하여 구성된다.

폴리싱 테이블(200)은 일정한 축을 따라 회전할 수 있도록 형성된 연마정반(204)과, 연마정반(204)위에 장착되어 연마 정반(204)이 회전함에 따라 함께 회전하는 폴리싱 패드(202)를 포함하여 구성된다. 이때, 폴리싱 공정시 폴링싱 패드(202)의 표면상에는 화학액과 연마 입자로 구성된 슬러리가 공급된다.

폴리싱 헤드부(100)는 폴리싱 헤드부(100)가 회전할 수 있도록 형성된 회전축(102)과, 회전축(102) 내부에 형성되어 웨이퍼(108)를 이동할 수 있도록 공급된는 가스가 이동하는 가스배관(104)과, 회전축(102)과 연결되어 가스 배관(104)에서 공급되는 가스를 통해 웨이퍼(108)를 이동시키는 회전체(122)와, 회전체(122)에 형성되어 웨이퍼 이동시 가스배관(104)에 가스를 배출 또는 흡입할 수 있는 다수의 홀(106) 및 회전체(122)에 부착되어 웨이퍼(108)가 이탈하는 것을 방지하도록 형성된 가이드 링(110)을 포함하여 구성된다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 링을 나타낸 도면이다.

가이드 링(110)은 웨이퍼(108)의 형상에 따라 형성된 몸체부(112)와, 몸체부(112)의 상부에 부착되는 캡(118)과; 몸체부(112)에 결합된 캡(118)을 회전체(112)에 결합할 수 있도록 캡(118)에 형성된 스크류홀(120) 및 스크류가 고정할 수 있도록 상기 몸체부(112)의 내부에 형성된 지지부(116)를 포함하여 구성된다.

몸체부(112)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(108)의 이탈을 방지할 수 있도록 형성된다. 몸체부(112)는 웨이퍼(108) 폴리싱시 연마 패드(202)와 직접적으 로 접촉한다. 여기서, 몸체부(112)는 내열성, 내한선, 전기적 성질, 무독성 및 자기소화성을 갖는 엔지니어링 플라스틱으로 형성된다. 이때, 몸체부(112)는 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리페닐렌옥사이드(PPE), 폴리아미드(PAm), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT)등으로 형성될 수 있다.

또한, 몸체부(112)는 상부에 부착되는 캡(118)과 접촉하는 면이 증가 될 수 있도록 몸체부(112)의 양측에 홈(114)이 형성된다.

지지부(116)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 몸체부(112)의 내측에 스크류(미도시)가 고정될 수 있도록 형성된다. 지지부(116)는 스크류가 회전체(112)에서 캡(118)을 관통하여 몸체부(112)를 고정시 스크류를 지지할 수 있도록 형성한다. 여기서, 지지부(116)는 회전체(112)에 캡(118) 고정시 스크류에 의해 몸체부(112)에 변형을 방지하여 수평을 유지할 수 있다. 이때, 지지부(116)는 스테인레스 스틸(SUS)로 형성된다.

캡(118)은, 도 2c에 도시된 바와 같이, 몸체부(112)의 상부 양측에 형성된 홈(114)에 형합되어 부착될 수 있도록 형성된다. 캡(118)은 몸체부(112)에 형합되어 회전체(112)와 결합한다. 여기서, 캡(118)은 몸체부(112)와 동일한 물질로 형성되어 부착이 용이하도록 형성된다.

또한, 캡(118)은 회전체(122)와 용이하게 결합 될 수 있도록, 도 2d에 도시된 바와 같이, 스크류홀(120)을 포함하여 구성된다. 이때, 스크류 홀(120)은 스크류(미도시)가 캡(118)을 관통하여 지지부(116)에 고정될 수 있도록 형성된다.

따라서, 몸체부(112)와 캡(118)을 동일한 물질로 형성하고 몸체부(112)의 양 측에 형성된 홈(114)을 통해 부착면을 증가시킴으로써 가이드 링의 평탄도의 안정성을 확보하고 보다 안정적으로 웨이퍼(108)를 폴리싱 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가이드 링을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 3 에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가이드 링은 본 발명의 실시 에에 따른 가이드 링과 동일한 구성을 갖는 것으로 몸체부(124)와 캡(126)의 접촉면이 증가 될 수 있도록 몸체부(124)에 홈(114)이 형성된 영역에 층을 더 형성함으로써 몸체부(124)와 캡(126)이 접촉할 수 있는 면을 넓어져 보다 견고하게 부착될 수 있도록 한 것이다.

도 4a는 본 발명의 가이드 링을 사용하기전 웨이퍼의 상태를 나타낸 것으로 웨이퍼의 에지(Edge) 부분에 형성된 붉은 색으로 표시된 부분은 폴리싱 공정후 가이드 링에 의해 발생된 데미지(Damage)를 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 가이드 링을 사용하여 웨이퍼에 입은 데미지가 개선된 것을 나타낸 도면이다.

결과적으로, 몸체부(124)와 캡(126)의 접촉면을 증가시켜 헤드부(100)에 보다 안정적으로 장착됨으로써 프로파일(Wafer Edge Profile) 개선과 웨이퍼 슬립(Wafer Slip)에 의한 웨이퍼 데미지(Wafer Damage)를 감소시켜 웨이퍼의 수율(Yield)을 증가시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마 장치를 나타낸 도면.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 다른 가이드 링을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가이드 링을 나타낸 도면.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 실시에 따른 웨이퍼의 상태의 변화를 나타낸 도면.

100 : 폴리싱 헤드부 200 : 폴리싱 테이블

110 : 가이드 링 112 : 몸체부

114 : 홈 116 : 지지부

118 : 캡 120 : 스크류 홀

Claims

웨이퍼의 이탈을 방지하는 연마 장치의 가이드 링에 있어서,

상기 웨이퍼의 형상에 따라 형성된 몸체부와;

상기 몸체부의 상부 양측에 다수의 층을 갖도록 형성된 홈과;

상기 다수의 층을 갖도록 형성된 홈과 형합되며 상기 몸체부와 동일한 물질로 형성되어 상기 몸체부에 결합되는 캡;

상기 웨이퍼를 회전시키고 이동시키는 상기 연마 장치의 회전체에 상기 캡을 결합하도록 상기 캡에 형성된 스크류홀; 및

상기 연마 장치의 스크류가 고정되도록 상기 몸체부의 내부에 형성된 지지부를 포함하며,

상기 스크류홀은 스크류가 상기 캡을 관통하여 상기 지지부에 고정되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드 링.
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제 1 항에 있어서,

상기 몸체부 및 캡은 엔지니어링 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드 링.
제 5 항에 있어서,

상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리페닐렌옥사이드(PPE), 폴리아미드(PAm), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT)중 어느 하나 또는 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드 링.
제1항에 있어서,

상기 지지부는 스테인레스 스틸(SUS)로 형성되는 것을 특징으로 하는 가이드링.