KR101941768B1 - 웨이퍼의 양면 연마장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 드레싱 공정 시에 상정반을 드럼의 일정 높이에 고정시킬 수 있는 웨이퍼의 양면 연마장치에 관한 것이다.
본 발명은 회전 가능하게 설치된 축 형상의 드럼; 상기 드럼의 외주면에 결합되고, 상기 드럼과 같이 회전 가능하게 설치된 상정반; 상기 드럼의 외주면에 일정 간격을 두고 수직 방향으로 관통된 적어도 두개 이상의 수직 홈; 상기 수직 홈들을 중심으로 수평 방향 중 적어도 한 방향으로 연통된 적어도 두 개 이상의 수평 홈; 및 상기 상정반의 내주면에 일정 간격을 두고 돌출되고, 상기 수직 홈들을 따라 수직 방향으로 이동될 수 있는 한 쌍의 돌기;를 포함하고, 상기 돌기는, 드레싱 공정 시에 상기 수평 홈들에 적어도 일부가 맞물리도록 형성되는 웨이퍼의 양면 연마장치를 제공한다.
본 발명은 회전 가능하게 설치된 축 형상의 드럼; 상기 드럼의 외주면에 결합되고, 상기 드럼과 같이 회전 가능하게 설치된 상정반; 상기 드럼의 외주면에 일정 간격을 두고 수직 방향으로 관통된 적어도 두개 이상의 수직 홈; 상기 수직 홈들을 중심으로 수평 방향 중 적어도 한 방향으로 연통된 적어도 두 개 이상의 수평 홈; 및 상기 상정반의 내주면에 일정 간격을 두고 돌출되고, 상기 수직 홈들을 따라 수직 방향으로 이동될 수 있는 한 쌍의 돌기;를 포함하고, 상기 돌기는, 드레싱 공정 시에 상기 수평 홈들에 적어도 일부가 맞물리도록 형성되는 웨이퍼의 양면 연마장치를 제공한다.
Description
본 발명은 드레싱 공정 시에 상정반을 드럼의 일정 높이에 고정시킬 수 있는 웨이퍼의 양면 연마장치에 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.
그런데, 웨이퍼의 상/하면을 동시에 연마시키는 양면 연마 공정(Double Side Polishing : DSP)이 많이 적용되는데, 이러한 양면 연마 공정에 사용되는 DSP 장비는 슬러리(slurry)를 연마제로 사용하여 정반 가압 하에 연마 패드(pad)와 웨이퍼의 마찰을 통하여 연마를 수행하도록 구성된다.
물론, 연마 패드는 연마 성능을 높이기 위하여 소정의 표면 거칠기를 가지도록 구성되는데, 연마 공정이 진행됨에 따라 연마 패드의 표면에 연마 부산물 및 슬러리 등이 잔존하기 때문에 연마 성능을 향상시키기 위하여 연마 패드의 불순물을 긁어내는 별도의 드레싱 공정이 진행된다.
종래 기술에 따르면, 웨이퍼의 양면 연마장치에 적용되는 드레싱 공정은 작업자가 별도의 드레서를 상/하정반 사이에 넣고, 상/하정반을 회전시키면서 연마패드의 표면에 불순물을 긁어내도록 진행된다.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼의 양면 연마장치가 드레싱 공정을 수행하는 상태가 도시된 측단면도이다.
종래 기술에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 상정반(10)의 하면에 상부 연마패드(P1)가 부착되고, 하정반(20)의 상면에 하부 연마패드(P2)가 부착되며, 상기 상정반(10)은 회전 구동 가능한 드럼(30)에 거치된다.
이때, 상기 상정반(10)의 내주면에 한 쌍의 돌기(11,12)가 구비되고, 상기 드럼(30)의 외주면에 길이 방향으로 길게 한 쌍의 홈(31,32)이 구비되며, 상기 상정반(10)의 돌기들(11,12)이 상기 드럼(30)의 홈들(31,32)에 끼워진 상태에서 길이 방향으로 이동 가능하게 설치된다.
따라서, 상기 상/하부 연마패드(P1,P2) 사이에 웨이퍼를 위치시킨 다음, 상기 상/하정반(10,20)을 반대 방향으로 회전시키는 동시에 슬러리를 공급하면서 폴리싱 공정을 진행한다.
물론, 상기와 같은 폴리싱 공정이 진행될수록 상기 상/하부 연마패드(P1,P2)의 표면에 불순물이 적층되고, 이와 같이 상기 상/하부 연마패드(P1,P2)에 적층된 불순물을 제거하기 위하여 별도의 드레싱 공정을 주기적으로 진행한다.
그런데, 드레싱 공정을 위하여 상기 상/하정반(10,20) 사이에 드레서(40)를 삽입하면, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 드레서(30)가 삽입되는 방향에 위치한 상기 상정반(10)의 일단이 상측으로 밀어 올려지고, 그에 따라 상기 드레서(40)와 반대 방향에 위치한 상기 상정반(10)의 타단이 하측으로 기울어지게 된다.
상기와 같이, 종래 기술에 따르면, 상정반(10)의 돌기들(11,12)이 드럼(30)의 홈들(31,32)을 따라 길이 방향으로 이동 가능하게 설치되기 때문에 드레싱 공정 중에 상정반(10)이 상하 방향으로 요동침에 따라 연마패드(P1,P2)를 평탄하게 드레싱하기 어렵고, 이후에 폴리싱 공정 중 연마패드(P1,P2)의 연마면이 불균일함에 따라 웨이퍼의 평탄도를 악화시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 드레싱 공정 시에 상정반을 드럼의 일정 높이에 고정시킬 수 있는 웨이퍼의 양면 연마장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 회전 가능하게 설치된 축 형상의 드럼; 상기 드럼의 외주면에 결합되고, 상기 드럼과 같이 회전 가능하게 설치된 상정반; 상기 드럼의 외주면에 일정 간격을 두고 수직 방향으로 관통된 적어도 두개 이상의 수직 홈; 상기 수직 홈들을 중심으로 수평 방향 중 적어도 한 방향으로 연통된 적어도 두 개 이상의 수평 홈; 및 상기 상정반의 내주면에 일정 간격을 두고 돌출되고, 상기 수직 홈들을 따라 수직 방향으로 이동될 수 있는 한 쌍의 돌기;를 포함하고, 상기 돌기는, 드레싱 공정 시에 상기 수평 홈들에 적어도 일부가 맞물리도록 형성되는 웨이퍼의 양면 연마장치를 제공한다.
본 발명에 따른 웨이퍼의 양면 연마장치는 폴리싱 공정 시에 상정반의 돌기들이 드럼의 수직 홈들에 장착되지만, 드레싱 공정 시에 상정반의 돌기들이 수평 홈들과 맞물리도록 하여 상정반을 드럼의 특정 높이에 고정시킬 수 있다.
따라서, 상정반을 드럼의 특정 높이에 고정시킨 상태에서 드레싱 공정을 진행함으로써, 연마패드를 평탄하게 드레싱할 수 있고, 이후에 폴리싱 공정을 진행하더라도 평탄도를 개선할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼의 양면 연마장치가 드레싱 공정을 수행하는 상태가 도시된 측단면도.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼의 양면 연마장치가 드레싱 공정을 수행하는 상태가 도시된 측단면도.
도 3 내지 도 5는 도 2에 적용된 드럼의 제1,2,3실시예가 도시된 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼의 양면 연마장치가 드레싱 공정을 수행하는 상태가 도시된 측단면도.
도 3 내지 도 5는 도 2에 적용된 드럼의 제1,2,3실시예가 도시된 사시도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼의 양면 연마장치가 드레싱 공정을 수행하는 상태가 도시된 측단면도이고, 도 3 내지 도 5는 도 2에 적용된 드럼의 제1,2,3실시예가 도시된 사시도이다.
본 발명에 따른 웨이퍼의 양면 연마장치는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 회전 가능하게 구비된 상정반(110)과, 상기 상정반(110) 하측에 회전 가능하게 구비된 하정반(120)과, 상기 상정반(110)을 회전 구동시키는 드럼(130)을 포함하는데, 상기 드럼(130)은 상기 상정반(110)을 특정 높이에 고정시킬 수 있도록 외주면에 수직 홈들(131,132)과 수평 홈들(133,134)이 구비된다.
상기 상정반(110)은 소정 두께의 링 판 형상으로서, 그 하면에 상부 연마패드(P1)가 접착되고, 그 중심에 위치한 상기 드럼(130)에 의해 회전 구동된다.
이때, 상기 상정반(110)의 내주면에는 일정 간격을 두고 적어도 두 개 이상의 돌기(111,112)가 구비되는데, 상기 상정반(110)의 돌기들(111,112)은 상기 드럼의 수직 홈들(131,132) 또는 수평 홈들(133,134)에 장착된다.
물론, 상기 돌기(111,112)는 다양한 형태와 크기로 구성될 수 있고, 상기 상정반(110)을 상기 드럼(130)에 안정적으로 고정시키기 위하여 세 개의 돌기가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 하정반(120)은 상기 상정반(110)과 마찬가지로 소정 두께의 링 판 형상으로서, 그 상면에 하부 연마패드(P2)가 접착되고, 그 하측에 구비된 별도의 구동부(미도시)에 의해 회전 가능하게 설치된다.
상기 드럼(130)은 회전 가능하게 설치된 축 형상으로서, 상기 상정반(110)의 중심에 위치되고, 그 외주면에 적어도 두 개 이상의 수직 홈(131,132) 및 이와 연통된 적어도 두 개 이상의 수평 홈(133,134)이 구비된다.
상기 수직 홈(131,132)은 상기 드럼(130)의 외주면에 수직 방향으로 관통되도록 형성되는데, 상기 돌기(111,112)가 상기 수직 홈(131,132)에 끼워진 상태에서 상하 방향으로 이동 가능하도록 상기 수직 홈(131,132)의 수평 방향으로 폭은 상기 돌기(111,112)의 폭 보다 소정 간격 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 수평 홈(133,134)은 상기 수직 홈(131,132)의 특정 높이에서 연통되도록 상기 드럼(130)의 외주면에 수평 방향으로 일부 구간에만 형성되는데, 상기 돌기(111,112) 전체 또는 일부가 상기 수평 홈(133,134)에 끼워진 상태에서 고정되도록 상기 수평 홈(133,134)의 수직 방향으로 높이는 상기 돌기(111,112)의 높이 보다 소정 간격 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상세하게, 제1실시예에 따른 수평 홈(133,134)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수직 홈(131,132)을 기준으로 양측에 대칭되게 한 쌍이 구비될 수 있고, 제2실시예에 따른 수평 홈(133,134)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 수직 홈(131,132)의 길이 방향을 기준으로 상하 일정 간격을 두고 복수개가 구비될 수 있으며, 제3실시예에 따른 수평 홈(133,134)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 수직 홈(131,132)의 길이 방향을 기준으로 일측과 타측에 번갈아가면서 복수개가 구비될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
상기와 같이 구성된 웨이퍼의 양면 연마장치가 폴리싱 공정과 드레싱 공정을 진행하는 과정을 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 폴리싱 공정을 진행하기 전 상기 상정반(110)의 돌기들(111,112)이 상기 드럼(130)의 수직 홈들(131,132)에 안착되고, 상기 상정반(110)은 하중에 의해 상기 하정반(120)을 누른 상태에서 상기 상/하정반(110,120) 사이에 웨이퍼들이 장착되면, 상기 상/하부 연마패드(P1,P2)와 웨이퍼들이 밀착된다.
이후, 상기 상/하정반(110,120)을 반대 방향으로 회전시키면, 상기 상/하부 연마패드(P1,P2)에 의해 웨이퍼들의 표면이 연마되는 폴리싱 공정이 진행된다.
이때, 상기 드럼(130)이 회전됨에 따라 상기 상정반(110)의 돌기들(111,112)이 상기 드럼(130)의 수직 홈들(131,132)의 측면 중 하나에 지지되고, 상기 상정반(110)이 상기 드럼(130)과 같이 회전하게 된다.
물론, 폴리싱 공정을 반복 진행할수록 상기 상/하부 연마패드(P1,P2)에 불순물이 적층되고, 이러한 불순물을 제거하기 위하여 주기적으로 드레싱 공정이 진행되어야 한다.
이러한 드레싱 공정을 진행하기 전 상기 상정반(110)을 상기 드럼(130)의 특정 높이에 고정시키기 위하여 상기 상정반(110)의 돌기들(111,112)이 상기 드럼(130)의 수직 홈들(131,132)을 따라 끼워진 다음, 상기 드럼(130)의 수평 홈들(133,134)이 위치한 지점에서 상기 상정반(110)을 일정 각도만큼 회전시킨다.
이후, 별도의 드레서(140)를 상기 상/하정반(110,120) 사이에 넣고, 상기 드레서(140)를 반경 방향으로 이동시키는 동시에 상기 상/하정반(110,120)을 동일한 방향으로 회전시키면, 상기 드레서(140)가 상기 상/하부 연마패드(P1,P2)에 부착된 불순물을 제거하는 드레싱 공정이 진행된다.
이때, 상기 드럼(130)이 회전됨에 따라 상기 상정반(110)의 돌기들(111,112)이 상기 드럼(130)의 수평 홈들(133,134)의 측면 중 하나에 지지될 뿐 아니라 상기 드럼(130)의 수평 홈들(133,134) 상/하면에 지지되고, 상기 상정반(110)이 상기 드럼(130)과 같이 회전하더라도 상기 드럼(130)의 특정 높이에 고정된다.
따라서, 드레싱 공정이 진행되더라도 상정반(110)을 드럼(130)의 특정 높이에 고정하여 상하 방향으로 요동되는 것을 방지할 수 있고, 연마패드(P1,P2)의 표면을 평탄하게 드레싱할 수 있다.
110 : 상정반 111,112 : 돌기
120 : 하정반 130 : 드럼
140 : 드레서
120 : 하정반 130 : 드럼
140 : 드레서
Claims (7)
- 회전 가능하게 설치된 축 형상의 드럼;
상기 드럼의 외주면에 결합되고, 상기 드럼과 같이 회전 가능하게 설치된 상정반;
상기 드럼의 외주면에 일정 간격을 두고 수직 방향으로 관통된 적어도 두개 이상의 수직 홈;
상기 수직 홈을 중심으로 양측의 수평 방향 중 적어도 한 방향으로 연장되고, 상기 수직 홈과 연통된 적어도 두 개 이상의 수평 홈; 및
상기 상정반의 내주면에 일정 간격을 두고 돌출되고, 상기 수직 홈들을 따라 수직 방향으로 이동될 수 있는 한 쌍의 돌기;를 포함하고,
상기 돌기는,
드레싱 공정 시에 상기 수평 홈들에 적어도 일부가 맞물리도록 형성되는 웨이퍼의 양면 연마장치. - 제1항에 있어서,
상기 수평 홈은,
상기 수직 홈의 길이 방향을 기준으로 상하 일정 간격을 두고 복수개가 구비되는 웨이퍼의 양면 연마장치. - 제1항에 있어서,
상기 수평 홈은,
상기 수직 홈의 길이 방향을 기준으로 양측에 대칭되게 복수개가 구비되는 웨이퍼의 양면 연마장치. - 제1항에 있어서,
상기 수평 홈은,
상기 수직 홈의 길이 방향으로 기준으로 일측과 타측에 번갈아가면서 복수개가 구비되는 웨이퍼의 양면 연마장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 돌기는 폴리싱 공정 시에 상기 수직 홈의 수평 방향 측면 중 하나에 지지되는 웨이퍼의 양면 연마장치. - 제5항에 있어서,
상기 돌기는 드레싱 공정 시에 상기 수평 홈의 수직 방향 상/하면 중 적어도 하나에 지지되는 웨이퍼의 양면 연마장치. - 제6항에 있어서,
상기 돌기의 높이는 상기 수평 홈의 수직 방향 높이보다 소정 간극 작게 형성되는 웨이퍼의 양면 연마장치.
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Patent Citations (1)
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