KR20110095458A - Method of removing the backlash in double side polishing for 4 inch gaas wafers - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대구경 웨이퍼 양면 연마 공정 중 발생할 수 있는 백래쉬 현상의 제거에 관한 것으로, 가공 중 발생할 수 있는 백래쉬 제거를 통해 소음 및 진동을 최소화하여 보다 안정적인 가공을 통해 품질 향상 및 수율 증가를 달성하고자 하는 것에 대한 고찰이다.The present invention relates to the removal of the backlash phenomenon that can occur during the large-diameter wafer double-side polishing process, to minimize the noise and vibration through the removal of backlash that can occur during processing to achieve quality improvement and yield increase through more stable processing This is a consideration.
Chemo-mechanistry는 고체물질에 압축, 마찰, 연신 등으로 가해진 기 계적 에너지가 고체의 물리화학적 성질의 변화를 유지하고 또는 그 고체를 둘러싼 액체와 기체에 화학적 변화를 일으키는 등 일련의 현상을 나타낸다.Chemo-mechanistry refers to a series of phenomena in which mechanical energy applied to a solid material by compression, friction, or stretching maintains a change in the physicochemical properties of the solid or causes chemical changes in the liquids and gases surrounding the solid.
Chemo-mechanical polishing은 Chemo-mechanistry 효과를 재료의 제거에 효과적으로 이용하는 것으로서, 기계적 작용으로 일어나는 에너지에 의해서 가공액 혹은 연마저립에 의한 화학반응을 유지 촉진시키는 것이다. 전자용 단결정 재료나 세라믹스등의 연마방법으로써 기계적 연마를 실시하면 상당량의 가공변형층을 수반하므로 이것을 제거하기 위해 화학연마나 전해연마를 실시하면 형상 정밀도의 저하가 생기기 쉽다. 이 부적합을 피하는 방법으로 연마저립에 의한 기계적 연마와 화학 연마를 복합시킨 미소량 제거 단위의 표면연마를 행하는 복합 가공법이 개발 되었다. Chemo-mechanical polishing effectively utilizes the chemo-mechanistry effect to remove materials, and promotes the maintenance of chemical reactions by processing fluid or abrasive deposition by energy generated by mechanical action. When mechanical polishing is carried out by polishing methods such as electronic single crystal materials or ceramics, a considerable amount of processing strained layers are involved, so that chemical polishing or electropolishing to remove this tends to reduce shape accuracy. As a method of avoiding this failure, a complex machining method has been developed in which surface polishing of a micro-removal unit that combines mechanical polishing and chemical polishing by abrasive deposition is performed.
이 가공법은 고능률 무정난 경면 (결정학적으로 산란이 없는 경면)의 고정도 기판을 얻을수 있는 것으로 화학 작용및 기계 작용의 복합화 비율에 의하여 가공속도, 가공변형층 깊이, 가공면 정도등에 영향을 미치고 있다. This processing method is able to obtain high-efficiency, non-scattering mirror surface (crystallographically free), high accuracy substrate, and affects the processing speed, depth of deformation layer and processing surface degree by the combination of chemical and mechanical action. have.
일반적으로 기계적 연마에서는 웨이퍼 패드간의 상대 속도 및 가공 압력이 균일하게 부여되고 또한 균일하게 슬러리가 공급되면 웨이퍼 전면은 균등하게 연마된다. 그리고 웨이퍼의 표면 제거 속도(MPR)는 상대 속도와 가공 압력에 거의 비례한다. 그렇지만, CMP와 같이 화학적인 작용이 부가되는 연마에서는 그 위에 웨이퍼 표면과 슬러리와의 화학 반응이 더해지는 것에 주의하지 않으면 안 된다. 역시 CMP의 경우도 MPR는 거의 상대 속도와 가공 압력에 비례하는 경우가 보통이다. 따라서 CMP의 경우에서도 Preston's Equation을 적용하면,
In general, in mechanical polishing, when the relative speed and processing pressure between the wafer pads are uniformly applied, and the slurry is uniformly supplied, the entire surface of the wafer is evenly polished. And the surface removal rate M PR of the wafer is almost proportional to the relative speed and the processing pressure. However, care must be taken that in chemical polishing such as CMP, the chemical reaction between the wafer surface and the slurry is added on it. Also in the case of CMP, M PR is usually proportional to relative speed and processing pressure. Therefore, even in the case of CMP, if you apply Preston's Equation,
MPR(um/min) = K P vM PR (um / min) = KP v
K : 가공 조건으로 정해지는 상수 K: Constant determined by processing conditions
P : 단위 면적당의 각 압력 P: each pressure per unit area
v : 웨이퍼와 패드의 상대속도
v: relative speed between wafer and pad
로 표시된다. 위 식으로부터 가공 압력 P와 상대 속도 v가 웨이퍼의 표면 제거 속도 MPR을 정하는 중심 인자이지만 화학적 작용이 복합된 CMP에서는 Preston 계수 K에 의해 MPR가 크게 변동한다.Is displayed. From the above equation, the processing pressure P and the relative speed v are the central factors for determining the wafer surface removal rate M PR , but in the CMP with chemical action, the M PR varies greatly by the Preston coefficient K.
여기서, 웨이퍼의 표면 제거 속도 MPR을 2개의 관점에서 생각해 보겠다.Here, the surface removal rate M PR of the wafer will be considered from two viewpoints.
첫째, 가공정밀도의 확보 측면에서 보면 웨이퍼 전면에 걸쳐 잔류막 두께의 균일도를 확실히 하기 위해서는 웨이퍼 표면의 어떤 점 또는 위치라도 P, v 및 K를 균일하게 제어하지 않으면 안 된다.First, in terms of securing processing accuracy, P, v, and K must be uniformly controlled at any point or position on the wafer surface to ensure the uniformity of the remaining film thickness over the entire wafer surface.
둘째, 생산성의 향상 측면에서 보면 MPR의 절대치를 증대시키기 위해서는 기계적으로 한정된 범위를 갖는 P, v는 물론 화학적 작용을 포함하는 K의 값을 증가시키는 연구가 필요하다. 단지, MPR의 균일성을 유지하는 것이 전제이다. 기계적 인자인 P, v의 가공시간에 의한 변화는 적은 반면 슬러리의 pH 및 온도, 패드의 표면 상태, 웨이퍼 표면의 요철 상태 등의 변화의 영향을 받아 K의 값은 상대적으로 크게 변동한다. MPR의 균일성을 가공 cycle 도중과 cycle 사이에서 5% 이하를 유지하기 위해 이들을 제어하는 것은 매우 중요하다.Second, in terms of productivity improvement, in order to increase the absolute value of M PR , a study is needed to increase the values of P, v having chemically defined ranges, as well as K including chemical action. However, the premise is to maintain uniformity of M PR . The change in the mechanical time of P and v due to the processing time is small, while the value of K is relatively largely affected by the change in pH and temperature of the slurry, the surface state of the pad, and the uneven state of the wafer surface. It is very important to control the uniformity of the M PRs to maintain 5% or less during and between machining cycles.
당연히 이런 가공을 위해선 단지 하나의 요인만이 존재하는 것이 아니다. 특히 주변 환경, 소모품, 환경, 자재, 가공 조건 등 매우 복합적인 요인들이 상대적인 중요도의 차이는 있겠지만 서로 상호 작용하여 연마 가공이 이루어진다고 볼 수 있다.
Naturally, there is no single factor for this process. In particular, the complex factors such as the surrounding environment, consumables, environment, materials, and processing conditions may differ in their relative importance, but they may interact with each other to achieve polishing processing.
본 발명의 목적은 4인치 갈륨비소 웨이퍼의 양면 가공시 발생하는 백래쉬의 제거로 보다 안정적인 가공을 통해 웨이퍼의 품질 향상을 이루어 내는데 있다 할 수 있다.
An object of the present invention can be achieved to improve the quality of the wafer through a more stable processing by removing the backlash generated during the double-side processing of the 4 inch gallium arsenide wafer.
선기어 및 링기어의 치형과 같은 치형을 가진 캐리어 제작, 캐리어가 얇기 때문에 작업자의 캐리어 로딩 교육 강화, 테스트 가공을 통한 다단계 연마 프로세스 구축 등을 통해 이 모든 조건을 조합하여 가공해 보며 이것을 데이터화하여 공정에 적용하여 백래쉬 발생을 최소화할 수 있다.
Carry out carriers with teeth such as those of sun gear and ring gear, and because the carrier is thin, combine all of these conditions by strengthening the operator loading training and building a multi-stage polishing process through test processing. It can be applied to minimize the occurrence of backlash.
상기에 기술한 바와 같이, 본 발명은 4인치 웨이퍼의 두께에 맞는 캐리어 선정시 장비의 기어와 동일한 치형으로 정확하게 제작, 주기적인 교체로 치형이 닳아서 발생할 수 있는 문제 예방, 캐리어 로딩 부분에 관한 작업자 교육, 다단계 연마 프로세스 구축을 통해 백래쉬의 발생 횟수를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 결국 이것은 공정 안정화, 공정 불량률 감소로 이어져 품질 향상과 수율 증가에 기여할 수 있게 되었다.As described above, the present invention accurately manufactures the same teeth as the gear of the equipment when selecting a carrier suitable for the thickness of the 4-inch wafer, prevents problems caused by wear of the teeth by periodic replacement, worker training on the carrier loading part In addition, the number of backlash occurrences can be dramatically reduced by building a multi-step polishing process. This, in turn, leads to process stabilization and reduced process failure rates, which can contribute to quality improvement and yield increase.
도 1은 양면 가공시 웨이퍼를 마운팅하는데 사용하는 캐리어의 상면도이고,
도 2는 연마 장치를 도식화한 단면도이다.1 is a top view of a carrier used to mount a wafer in double sided processing,
2 is a cross-sectional view illustrating the polishing apparatus.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 4인치 갈륨 비소 웨이퍼 연마 가공 중 발생하는 백래쉬 제거를 위해 이에 대한 원인으로 캐리어, 선기어, 링기어의 맞물림에 주목하고 있다. 캐리어라 함은 단면 가공에서의 템플레이트 어셈블리와 같은 역할을 하는 웨이퍼 마운트 지그라고 볼 수 있고 선기어와 링기어는 캐리어와 같은 치형으로 안쪽과 바깥 쪽에서 서로 맞물려 웨이퍼가 마운팅된 캐리어를 회전시켜 웨이퍼를 가공해주는 역할을 하는 기어라고 보면 될 수 있겠다. 이 때 이러한 맞물림이 좋지 않다면 백래쉬가 발생하여 연마 가공 중 소음과 진동으로 나타나서 매우 불안정한 가공이 될 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention pays attention to the engagement of the carrier, the sun gear, the ring gear as a cause for the backlash to remove during the 4 inch gallium arsenide wafer polishing process. A carrier is a wafer mount jig that acts as a template assembly in cross-section machining. The sun gear and ring gear are tooth-like carriers that engage with each other from inside and outside to rotate the wafer-mounted carrier to process the wafer. It's a gear that plays a role. At this time, if the engagement is not good, the backlash may occur, resulting in noise and vibration during polishing, which may result in very unstable machining.
이것의 제거를 위해선 우선 캐리어의 가공 제작시 기어의 치형과 같은 크기로 제작될 수 있도록 정확하게 만들어야 한다. 따라서 캐리어 가공 업체와 같이 이 기어에 맞는 정확한 치형의 제작이 제일 중요하고 그로 인해 백래쉬는 발생하지 않는 것으로 확인했다.In order to eliminate this, the carrier must first be made precisely so that it can be manufactured to the same size as the teeth of the gear during the fabrication of the carrier. Therefore, as in the case of a carrier processor, it is important to make an accurate tooth for this gear, so that no backlash occurs.
두 번째는 양면 가공기 하정반의 선기어와 링기어 사이에 캐리어를 로딩할 때의 로딩 방법에 주목해야 한다. 우선 마운팅할 웨이퍼의 수를 정하고 그에 맞는 캐리어의 수를 확보한 뒤 하정반에 기준점을 잡고 정확한 간격으로 캐리어를 로딩한다. 이 때 치형의 맞물림이 제대로 될 수 있도록 캐리어를 로딩 시 절대로 회전의 반대 방향으로 최대한 붙여 로딩해야 한다. 그렇게 해야지 회전 시작할 때 약간의 치형 간의 간격으로 인해 뒤로 밀리면서 발생하는 백래쉬를 제거할 수 있다. 또한 캐리어를 로딩시 하정반 패드와 캐리어 사이에 에어가 발생하지 않도록 완전히 제거해야 한다. 그렇지 않으면 캐리어가 얇기 때문에 기어들과의 맞물림에 문제를 야기시킬 수 있다.Second, attention should be paid to the loading method when loading the carrier between the sun gear and the ring gear of the lower surface of the double-side machine. First of all, the number of wafers to be mounted is determined, the number of carriers is matched, the reference point is set on the lower plate, and the carriers are loaded at the correct intervals. At this time, the carrier should be loaded in the opposite direction of rotation as much as possible to ensure proper engagement of the teeth. That way you can eliminate the backlash that comes from pushing backwards due to a slight tooth gap at the start of rotation. In addition, the carrier must be completely removed to prevent air from being generated between the lower platen pad and the carrier when loading the carrier. Otherwise the carrier is thin, which can cause problems with the engagement of the gears.
세 번째는 가공 기술적인 부분으로 백래쉬를 제거하는 방법을 제시한다. 이는 바로 다단계 연마 공정을 말하는 것으로 정반 속도의 급상승이나 급제동을 하게 되면 캐리어가 얇기 때문에 기어와의 맞물림에 있어서 밀리면서 백래쉬가 발생하게 되는데 이 속도의 변화폭을 최대한 감소시켜 그것의 발생을 감소시킬 수 있다. 현재는 6단계로 나누었지만 그 이상 또는 그 이하로도 변경하여 최적의 가공 파라미터를 구축할 수 있겠다. The third part is the technical process and shows how to remove backlash. This is a multi-stage polishing process. When a sudden increase or sudden braking of the platen speed occurs, the carrier is thin, so that the backlash occurs when the gear is engaged with the gear, and the change in the speed can be reduced to the maximum to reduce its occurrence. . Currently divided into six stages, but it can be changed to more or less than that to achieve the optimum machining parameters.
상기의 기술한 가공 조건 및 제작을 통해서 모든 것이 완벽하게 조합되었을 때 비로서 백래쉬의 위험이 제거될 수 있으며 그로 인한 장비의 소음 및 진동이 완화되어 보다 안정적인 가공을 할 수 있으며 품질 향상도 이룰 수 있게 된다.
Through the above described processing conditions and fabrication, when all are perfectly combined, the risk of backlash can be eliminated, and the noise and vibration of the equipment can be alleviated, resulting in more stable machining and improved quality. do.
1. 캐리어
2. 링기어
3. 선기어
4. 하정반
5. 상정반1. Carrier
2. Ring gear
3. Sun gear
4. Bottom plate
5. Presumption
Claims (3)
In the engagement between the carrier, the sun gear and the ring gear of the double-sided polishing machine, the first is to create the carrier teeth, the second is to improve the concentration through strengthening the operator's training, and the third is to eliminate the backlash through the establishment of the multi-stage polishing processing conditions. Establish the terms of
양면 연마기의 선기어, 링기어에 정확하게 부합하는 치형을 가진 캐리어 제작.
The method of claim 1,
Carrier with teeth exactly matched to sun gear and ring gear of double side grinding machine.
상기의 조건들이 갖추어졌을 때 테스트 가공을 통해 속도의 변화를 최소화할 수 있는 다단계 연마 가공 조건의 확립.
The method of claim 1,
Establishment of multi-stage polishing processing conditions that can minimize the change in speed through test processing when the above conditions are met.
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Cited By (2)
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| CN110695842A (en) * | 2019-11-01 | 2020-01-17 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | Process method for surface planarization treatment of triple-junction gallium arsenide epitaxial layer |
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