KR102098993B1 - 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 에지를 연마함에 따라 편 마모된 드럼 패드의 표면을 효과적으로 평탄화시킬 수 있는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치에 관한 것이다.
본 발명은 회전 가능하게 설치되고, 웨이퍼 에지를 연마하는 드럼 패드(Drum pad); 상기 드럼 패드 일측에 구비되고, 상기 드럼 패드를 드레싱하는 드레서(Dresser); 및 상기 드레서를 상기 드럼 패드와 접촉하도록 이동시키는 구동수단;을 포함하는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치 {Drum pad dressing apparatus for wafer edge polishing}
본 발명은 웨이퍼 에지를 연마함에 따라 편 마모된 드럼 패드의 표면을 효과적으로 평탄화시킬 수 있는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘 웨이퍼를 제조하는 공정 중 에지 연마 공정이 진행되고 있는데, 이러한 에지 연마 공정은 충격에 의하여 칩(chip)의 발생 및 파손을 방지하고, 에피택셜 적층 공정에서 크라운 현상을 방지하기 위한 목적을 가진다. 또한, 웨이퍼의 에지가 실리콘 웨이퍼를 사용하는 고객의 니즈에 따라 형성될 수 있도록, 에지 연마의 공정이 이루어진다.
먼저, 웨이퍼의 에지를 연마하기 위하여, 가공 스테이지가 되는 진공 척 상에 웨이퍼를 흡착시킨 다음, 원통 형상의 드럼 둘레에 연마 패드가 부착된 드럼 패드를 회전시키고, 웨이퍼 에지를 회전하는 드럼 패드와 접촉시키면서 웨이퍼의 에지를 둥글게 연마한다.
그런데, 웨이퍼의 에지 영역은 상부 에지(apex)와 하부 에지(bevel)로 나눠지는데, 웨이퍼의 상/하면을 반전시키면서 하나의 드럼 패드를 기준으로 양측에서 웨이퍼의 상/하부 에지를 동시에 가공한다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 웨이퍼 형상이 도시된 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 작동 상태 및 편 마모 상태가 도시된 개략도이다.
보통, 웨이퍼는 전체적으로 원판 형상이지만, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)를 정렬하기 위하여 웨이퍼의 에지 영역 일부 구간에 직선 형태의 플랫부(flat : F)가 형성되거나, 홈 형태의 노치부(notch : N)가 형성된다.
이러한 웨이퍼(W)의 에지를 연마시키기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 에지 영역 중 라운드진 부분을 비롯하여 플랫부(F) 또는 노치부(N)를 회전하는 드럼 패드(D)의 표면에 비스듬하게 맞닿도록 한다.
물론, 웨이퍼(W)의 에지 연마 공정이 진행되면, 드럼 패드(D)의 표면에 홈(h1,h2) 형태의 마모가 발생하게 되는데, 웨이퍼의 에지 영역 중 라운드진 부분에 비해 플랫부(F) 양측 또는 노치부(N) 양측에 압력이 치중된다.
따라서, 웨이퍼(W)의 라운드진 부분이 맞닿는 드럼 패드(D)의 표면을 따라 비교적 작은 홈(h1)이 형성되는 반만, 웨이퍼(W)의 플랫부(F) 또는 노치부(N)가 맞닿는 드럼 패드(D)의 표면을 따라 더 큰 홈(h2)이 형성된다.
이와 같이, 종래 기술에 따르면, 드럼 패드의 표면에 편 마모 현상이 발생되는데, 편 마모가 심화된 드럼 패드를 사용하여 웨이퍼의 에지 연마 공정을 진행할 경우, 웨이퍼가 파손되거나, 드럼 패드가 손상되는 문제점이 있다.
물론, 드럼 패드 중 연마 패드를 주기적으로 교체할 수 있지만, 상대적으로 연마 패드의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼 에지를 연마함에 따라 편 마모된 드럼 패드의 표면을 효과적으로 평탄화시킬 수 있는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 회전 가능하게 설치되고, 웨이퍼 에지를 연마하는 드럼 패드(Drum pad); 상기 드럼 패드 일측에 구비되고, 상기 드럼 패드를 드레싱하는 드레서(Dresser); 및 상기 드레서를 상기 드럼 패드와 접촉하도록 이동시키는 구동수단;을 포함하는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치는 웨이퍼 에지를 연마함에 따라 드럼 패드의 표면이 편 마모되더라도 드럼 패드의 표면을 드레서에 의해 효과적으로 평탄화시킴으로써, 웨이퍼의 에지 연마 공정 중 웨이퍼의 파손 또는 드럼 패드의 손상을 방지할 수 있고, 나아가 드럼 패드의 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 웨이퍼 형상이 도시된 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 작동 상태 및 편 마모 상태가 도시된 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치가 도시된 개략도.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 적용될 수 있는 드레서의 다양한 형상에 따른 실시예들이 도시된 도면.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 적용될 수 있는 드레서의 다양한 패턴에 따른 실시예들이 도시된 도면.
도 6a 내지 도 6b는 도 3에 적용될 수 있는 구동수단의 드레싱 방법에 따른 실시예들이 도시된 도면.
도 7은 도 3에 적용될 수 있는 구동수단의 연속 드레싱 가능한 실시예가 도시된 도면.
도 8a 내지 도 8c는 도 7에 적용된 구동수단 실시예의 작동 상태가 도시된 도면.
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 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치가 도시된 개략도이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 드럼 패드(110) 일측에 드레서(120)가 구비되고, 상기 드레서(120)가 별도의 구동수단(130)에 의해 상기 드럼 패드(110) 측으로 이동 및 가압될 수 있도록 구비된다.
상기 드럼 패드(110)는 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 드럼(111)과, 상기 드럼(111) 외주면에 접착된 연마 패드(112)로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
따라서, 상기 드럼 패드(110)가 회전하는 동안, 웨이퍼의 에지 영역을 상기 드럼 패드(110)의 표면에 가압함에 따라 웨이퍼의 에지 영역이 연마된다.
상기 드레서(120)는 상기 드럼 패드(110)의 표면을 드레싱하기 위하여 구성되는데, 드레싱 효과를 높이기 위하여 상기 드럼 패드(110)의 표면과 선접촉 또는 면접촉하도록 다양한 형상으로 구성되거나, 상기 드럼 패드(110)와 표면과 접촉되는 면에 다양한 패턴이 구현될 수 있으며, 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 구동수단(130)은 상기 드레서(120)를 상기 드럼 패드(110)와 맞닿도록 구동시키는데, 상기 드레서(120)를 수평 이동 및 가압 또는 수직 이동시키도록 구성되며, 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
실시예에 따르면, 상기 구동수단(130)은 별도로 구동력을 전달할 수 있는 판 형상의 장착 보드(130B)를 포함하며, 마모 또는 교체 시에 상기 드레서(120)를 볼트 체결에 의해 손쉽게 상기 장착 보드(130B)에 탈착시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 적용될 수 있는 드레서의 다양한 형상에 따른 실시예들이 도시된 도면이다.
실시예에 따르면, 상기 드레서(120)는 평판 형상일 뿐 아니라 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 반원통 형상으로도 적용될 수 있으며, 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)와 면 접촉 또는 선 접촉하도록 설치될 수 있다.
제1실시예에 따른 드레서(121)는, 도 4a에 도시된 그 내주면(121in)에 연마용 다이아몬드가 일정한 패턴으로 박힌 반원통 형상으로 형성되는데, 그 내주면(121in)이 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)의 외주면과 면 접촉하도록 설치된다.
이때, 상기 드레서(121)가 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)와 면 접촉하기 위하여 상기 드레서(121)의 내주면(121in)이 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)의 외주면과 동일한 곡률을 가지도록 구성되어야 한다.
물론, 상기 드레서(121)의 내주면(121in)이 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)의 외주면보다 작은 곡률을 가지도록 구성되면, 상기 드레서(121)가 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)와 선 접촉하게 구성된다.
제2실시예에 따른 드레서(122)는, 도 4b에 도시된 바와 그 외주면(122out)에 연마용 다이아몬드가 일정한 패턴으로 박힌 반원통 형상으로 형성되는데, 그 외주면(122out)이 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)의 외주면과 선 접촉하도록 설치된다.
물론, 상기 드레서(122)는 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)의 외주면은 동일한 곡률을 가지지 않더라도 무방하다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 적용될 수 있는 드레서의 다양한 패턴에 따른 실시예들이 도시된 도면이다.
실시예에 따르면, 상기 드레서(120)는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 스테인레스 스틸(s) 재질의 본체에 연마용 다이아몬드(d)가 다양한 패턴으로 박히도록 구성될 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 연마용 다이아몬드(d)는 도 5a에 도시된 바와 같이 서로 평행한 사선형 패턴이나, 도 5b에 도시된 바와 같이 서로 평행한 수직선형 패턴이나, 도 5c에 도시된 바와 같이 서로 격자형 패턴으로 배열될 수 있다.
이때, 상기 드레서(120)는 상기 연마용 다이아몬드(d)의 입자 크기에 따라 드레싱의 정밀도를 제어할 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 도 3에 적용될 수 있는 구동수단의 드레싱 방법에 따른 실시예들이 도시된 도면이다.
상기 구동수단(130)의 제1실시예는, 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 드럼 패드(110)에 비해 상대적으로 높이가 높은 드레서(121L)를 적용하여 상기 드레서(120L)가 상기 드럼 패드(110)의 전체 높이에 걸쳐 접촉하도록 구성될 경우, 상기 드레서(120L)를 상기 드럼 패드(110)와 접촉 또는 이격시키기 위하여 상기 드레서(120L)를 상기 드럼 패드(110)의 회전축에 대해 직교하는 방향으로 이동시키는 접촉 구동부로 구성될 수 있다.
상세하게, 상기 드레서(121L)를 상기 드럼 패드(110)에 수평 방향으로 가압하는 유압기(131)와, 상기 드레서(121L)와 유압기(131) 사이에 구동력을 전달하는 압력 조절부(132)를 포함할 수 있으나, 한정되지 아니한다.
이때, 상기 압력 조절부(132)는 상기 드레서(121L)와 유압기(131) 사이의 간격을 조절할 수 있을 뿐 아니라 상기 드레서(121L)의 마모 정도에 따라 압력을 가감하여 전달할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 구동수단(130)의 제2실시예는, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 드럼 패드(110)에 비해 상대적으로 높이가 낮은 드레서(121S)를 적용하여 상기 드레서(121S)가 상기 드럼 패드(110)의 일부 높이에 걸쳐 접촉하도록 구성될 경우, 상기 드레서(120S)를 상기 드럼 패드(110)의 회전축에 대해 직교하는 방향으로 이동시키는 접촉 구동부와, 상기 드레서(121S)를 상기 드럼 패드(110)의 상하 방향으로 왕복 구동시키기 위하여 상기 접촉 구동부를 상기 드럼 패드(110)의 회전축 방향으로 승강시키는 승강 구동부로 구성될 수 있다.
상세하게, 상기에서 설명한 유압기(131) 및 압력조절부(132)와, 상기 유압기(131)를 수직 방향으로 왕복 구동시키는 LM 가이드(133)를 포함할 수 있으나, 한정되지 아니한다.
도 7은 도 3에 적용될 수 있는 구동수단의 연속 드레싱 가능한 실시예가 도시된 도면이다.
상기 구동수단의 제3실시예는, 도 7에 도시된 바와 같이 드레싱 정밀도를 높이는 동시에 공정 시간을 단축하기 위하여 연속 드레싱이 가능하게 구성되는데, 드레싱 정도가 다른 복수개의 드레서 유닛(120a,120b,120c)에 개별 구동 압력을 제공하도록 구성될 수 있다.
상세하게, 상기에서 설명한 유압기(131)와, 상기 유압기(131)의 구동 압력을 상기 드레서 유닛들(120a,120b,120c)에 개별 구동 압력으로 전달하는 복수개의 압력 조절부(132a,132b,132c)를 포함할 수 있으나, 한정되지 아니한다.
물론, 상기 압력 조절부들(132a,132b,132c)은 상기 드레싱 유닛들(120a,120b,120c) 중 드레싱 정밀도가 낮은 것부터 높은 것 순서대로 드레싱 공정을 수행하도록 작동시킨다.
도 8a 내지 도 8b는 도 7에 적용된 구동수단 실시예의 작동 상태가 도시된 도면이다.
상기 유압기(131)의 압력이 제1,2,3압력 조절부(132a,132b,132c)에 의해 순차적으로 3000mesi의 제1드레서 유닛(120a), 7000mesi의 제2드레서 유닛(120b), 10000mesi의 제3드레서 유닛(120c)에 전달되면, 상기 제1,2,3드레서 유닛(120a,120b,120c)이 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)에 순차적으로 가압되고, 상기 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)의 표면에 제1,2,3차 드레싱 공정이 순차적으로 진행된다.
물론, 상기 제1,2,3압력 조절부(132a,132b,132c)는 상기 제1,2,3드레서 유닛(120a,120b,120c)의 마모량에 따라 상기 유압기(131)의 압력을 가감하여 전달할 수 있다.
상기와 같이 드럼 패드(110 : 도 3에 도시)의 드레싱 공정을 수행하면, 웨이퍼의 에지 연마 공정에 의해 드럼 패드에 발생된 편 마모를 신속하게 제거할 뿐 아니라 드럼 패드의 거칠기를 균일하게 유지할 수 있다.
따라서, 드럼 패드의 편 마모를 해소하여 웨이퍼의 에지 연마 공정 중 웨이퍼의 파손 또는 드럼 패드의 손상을 방지할 수 있고, 드럼 패드의 거칠기를 균일하게 유지할 수 있어 드럼 패드의 수명을 연장시킬 수 있다.
110 : 드럼 패드 120 : 드레서
130 : 구동수단

Claims (11)

  1. 회전 가능하게 설치되고, 원통 형상의 드럼 둘레에 연마 패드가 부착되어 웨이퍼 에지를 연마하는 드럼 패드(Drum pad);
    상기 드럼 패드 일측에 구비되고, 상기 드럼 패드 표면을 드레싱하기 위하여 상기 드럼 패드의 회전축과 평행한 면을 가진 드레서(Dresser); 및
    상기 드레서를 상기 드럼 패드 표면과 접촉하도록 상기 드레서를 상기 드럼 패드의 회전축과 직교하는 방향으로 이동시키는 접촉 구동부;를 포함하고,
    상기 드레서는,
    상기 드럼 패드와 각각 대향되게 구비된 드레싱 정도가 다른 복수개의 드레서 유닛으로 구성되고,
    상기 접촉 구동부는,
    구동 압력을 제공하는 유압기와,
    상기 유압기와 드레서 유닛들 사이에 개별 구동 압력을 전달하는 복수개의 압력 조절부를 포함하며,
    상기 압력 조절부는,
    드레싱 정도가 점차 높아지도록 순차적으로 상기 드레서 유닛들 중 하나에 상기 유압기의 압력을 전달하는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드레서는,
    상기 드럼 패드 표면과 면 접촉되는 곡면 형상으로 구성되는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드레서는,
    상기 드럼 패드 표면과 선 접촉되는 곡면 형상으로 구성되는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 드레서는,
    상기 드럼 패드 표면과 선 접촉되는 평면 형상으로 구성되는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 드레서는,
    연마용 다이아몬드가 박힌 스테인레스(stainless) 재질로 구성되는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 드레서는,
    상기 연마용 다이아몬드가 서로 평행한 사선형 패턴으로 배열되는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 드레서는,
    상기 연마용 다이아몬드가 서로 평행한 수직선형 패턴으로 배열되는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 드레서는,
    상기 연마용 다이아몬드가 서로 격자형 패턴으로 배열되는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 드레서를 상기 드럼 패드의 상하 방향으로 왕복 구동시키기 위하여 상기 접촉 구동부를 상기 드럼 패드의 회전축 방향으로 승강시키는 승강 구동부를 더 포함하는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 구동부는,
    상기 드레서가 볼트 체결될 수 있는 장착 보드를 포함하는 웨이퍼 에지 연마용 드럼 패드의 드레싱 장치.
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