KR100475691B1 - 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법 및 그 방법을 실시하는 캐리어 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법 및 그 방법을 실시하는 캐리어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반대방향으로 회전하며 연마천으로 커버시킨 2개의 연마플레이트 사이에서 최소 2㎛의 반도체물질을 제거하도록 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법에 관한 것이다.
그 반도체 웨이퍼는 다수의 강제(steel) 평면상 캐리어들로 이루어진 캐리어 세트 내 플라스틱 라이닝을 한 컷아우트(plastic-lined cutouts) 내에 배치되며 그 캐리어의 평균두께는 완전히 연마된 반도체 웨이퍼의 평균두께보다 2~20㎛ 더 작다.
상기 캐리어 세트는 두께차가 약 5㎛인 캐리어들만으로 구성되어 있으며, 상기 캐리어 세트에 속하는 각각의 캐리어는 이를 캐리어 세트로 지정하는 최소 하나의 명확한 식별특징(identification feature)을 가진다.
그 식별특징에 포함되어 있는 하나의 정보사항을 차례로 사용하여 그 플라스틱 라이닝이 일정한 간격으로 교환되도록 하며, 그 반도체 웨이퍼가 연마전과 같이 연마후에도 동일한 순서로 있도록 한다.
또, 본 발명은 양쪽면 연마방법의 실시에 적합한 캐리어(carrier)에 관한 것이다.

Description

반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법 및 그 방법을 실시하는 캐리어{Process for the double-side polishing of semiconductor wafers and carrier for carrying out the process}
본 발명은 개량 캐리어(improved carriers)를 사용하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법에 관한 것이다.
특허문헌 USP3,691,694 명세서에서는 각각 회전하는 다수의 상부 연마헤드와 하나의 하부 연마플레이트 사이에서 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법이 기재되어있다.이 경우에는 연마헤드 1개당 하나의 플라스틱제 마스크(plastic mask)를 사용하여 반도체 웨이퍼를 지지하도록 하였다.그 플라스틱제 마스크는 별도로 분리하여 회전하는 하나의 가이드링(guide ring)에 부착되어있다.참고문헌(E. Mendel 및 J.R.Hause: 미국 매사추세츠주 보스톤시에서 개최한 전기화학회 춘계학회에 1979,05.10자 제출한 IBM Technical Reports TR 22. 2342의 연구논문집)에서는 양쪽면 연마용으로 파이버강화플라스틱으로 구성된 캐리어(carriers)에 대하여 기재되어있다.이들의 캐리어는 반도체 웨이퍼와 외측 톱니를 지지하는 컷아우트를 구비하여, 외측링과 내측링에 의해 반대방향으로 회전하는 2개의 연마플레이트 사이에서는 회전운동이 자유롭게 발생하였다.이와같은 구성에서 플라스틱제 캐리어의 중요한 결점으로는 사용수명이 짧고 연마중에 반도체 웨이퍼가 파괴될 위험이 있다.
따라서, 금속제 캐리어, 예로서 강(steel)제 캐리어가 양쪽면 연마용으로 개발되었다.반도체 웨이퍼의 에지를 보호하기 위하여 특허문헌 EP 208 315 B1 명세서에 기재되어 있는 실시예에 의한 이들의 캐리어에서는 그 반도체 웨이퍼의 지지를 위한 플라스틱 라이닝을 한 컷아우트(plastic-lined cutouts)를 구비하였다.이들의 라이닝은 플라스틱링(plastic ring)접착 또는 플라스틱 사출에 의해 그 컷아우트에 고정하고, 그 반도체 웨이퍼의 개구를 펀칭하였다.두 공정에서는 그 라이닝의 영구적인 안정성을 얻을 수 없다.이 타입의 플라스틱 라이닝은 특허문헌 EP197 214 A2 명세서의 기술구성에 의해 검토할 경우 캐리어의 컷아우트에 그 플라스틱 라이닝을 간단하게 삽입시킬 경우 장기간 사용으로 인하여 더 파괴될 수 있다.
이와같은 플라스틱 라이닝 적용을 위한 캐리어에 대해서는 예로서 강제(steel)또는 소결카바이드제(sintered carbides)마모제한 수단(abrasion-limiting means)(특허문헌 USP5,422,316참조)과 예로서 연삭체(grinding bodies) 또는 연삭브러시등 연마중에 연마천을 드레싱(dressing) 또는 컨디셔닝(conditioning)하는 부품(특허문헌 EP887 152 A2 참조)을 조합하여 연구개발을 하였다.또, 반도체 웨이퍼 에지를 동시연마하는 프로파일장치(profiled device)를 사용하여 컷아우트의 라이닝을 구성할 수도 있다(특허문헌 USP5,914,053 참조).이와같은 타입의 캐리어를 매일 조작할때, 예로서 연마스크래치(polishing scratches)의 발생, 반도체 웨이퍼의 형상치에 따른 악영향 및 장기간 사용에서 안정성 결여등 여러가지의 이유 때문에 이와같은 타입의 캐리어에서는 그 사용불가가 확인되었다.
전자 반도체부품의 최근 제조방법, 예로서 비들림(변형)없는 포토마스크 사용에 필요로 하는 높은 국부평면성(local planarities)을 얻기 위하여 특허문헌으로 독일특허출원 DE 199 05 737.0의 명세서에 기재되어 있는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법이 개발되었으며, 이 방법은 완전연마 반도체 웨이퍼와 캐리어사이의 두께차 2~20㎛를 가진 밀착윈도우(tight window)에 관한 것이다.이 방법에 의해 디바이스 영역(device area) 25mm ×25mm의 그리드(grid)에 대한 국부평면성 값(SFQmax로 표시함) 0.13㎛ 또는 그 이하를 가진 반도체 웨이퍼를 얻을 수 있다.이 국부평면성 값은 선폭(line widths) 0.13㎛ 또는 그 이하를 가진 반도체 웨이퍼 부품의 제조방법에 필요하다.바람직한 예에서는 플라스틱 라이닝을 한 강제캐리어(plastic -lined steel carrier)가 사용된다.
종래기술의 제조방법 전체에서 공통적인 결점은 그 반도체 부품 산업에서 필요로 하는 반도체 웨이퍼를 정밀한 처리순서에 따라 제조하는 것이 불가능하다는 점에 있다.여기서, "정밀한 처리순서에 따르는 제조"라는 기재내용은 결정을 다수의 반도체 웨이퍼로 되게 톱질하여 절단시켜 제조하는 웨이퍼의 그 처리순서를 또 다른 추가 처리시에 최종제품에 이르기까지 지속시킨다는 의미가 있는 것으로 이 분야의 기술자들은 알고있다.양쪽면을 연마하는 캐리어에 식별특징을 스크래칭(scratching)또는 임프린팅(imprinting)하는데 사용되는 처리방법은 그 캐리어에 국부적인 변형을 발생시키기 때문에 효과가 없는 것으로 확인되었다.이 처리방법의 결과, 연마 반도체 웨이퍼의 형상, 특히 평면성은 손상을 입어, 그 연마중에 반도체 웨이퍼가 스크래칭될 위험이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 정밀한 처리순서(accurate sequence)에 따라 처리하여 SFQRmax 값 0.13㎛ 또는 그 이하를 가지며 사용수명이 긴 캐리어를 사용하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 위 목적은 반대방향으로 회전하며 연마천으로 커버시킨 2개의 연마플레이트 사이에서 최소 2㎛의 반도체물질이 제거되도록 하며, 강제(steel)로 되어있고 캐리어의 평균두께가 완전연마 반도체 웨이퍼의 평균두께보다 2~20㎛더 작은 다수의 평면상 캐리어들로 이루어진 캐리어 세트 내 플라스틱 라이닝을 한 컷아우트 내에 반도체 웨이퍼를 배치시켜 반도체 웨이퍼의 양쪽면을 연마하는 방법에 있어서, 상기 캐리어 세트는 두께차가 최대 5㎛인 캐리어만으로 구성되며, 상기 캐리어 세트에 속하는 각각의 캐리어는 이를 캐리어 세트로 지정하는 최소 하나의 명확한 식별특징을 가지며, 그 식별특징에 포함되어 있는 정보사항을 사용하여 그 플라스틱 라이닝을 소정의 간격으로 교환하고 상기 반도체 웨이퍼가 연마 후에도 연마 전과 동일한 순서로 있도록 함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법을 제공시켜 달성한다.
본 발명의 하나의 중요한 특징은 평면성이 높은 형상으로 제조되도록 하는 강제캐리어 각각은 반도체 웨이퍼가 연마결과 악영향을 주지않고 정밀한 처리순서에 따라 처리하도록 하는 최소 하나의 명확한 식별특징을 갖도록 하는 데 있다.본 발명의 또 다른 중요한 특징은 그 반도체 웨이퍼를 가진 캐리어내 컷아우트의 플라스틱 라이닝을 소정의 간격으로 바람직하게는 주기적으로 대치시켜 캐리어의 사용수명을 상당히 증가시키며 반도체 웨이퍼의 에지에 대한 손상을 방지하도록 하는 데 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 출발제품은 반도체 웨이퍼로서, 이들의 반도체 웨이퍼는 공지의 방법으로 하여 결정에서 분리시키고 에지-라운딩(edge-rounding)및 래핑, 그라인딩(grinding) 및 /또는 에칭처리를 한다.필요할 경우, 그 반도체 웨이퍼의 에지를 연마시킬 수 있다.
본 발명의 방법에 의한 최종제품은 반도체 웨이퍼로서, 이들의 반도체 웨이퍼는 연마전에서와 같이 동일한 순서로 하여 반도체 웨이퍼에 필요한 요건을 충족하여 선폭 0.13㎛ 또는 그 이하를 가진 반도체부품 제조방법의 출발재료로서 사용되며, 제조코스트면에서 볼때 종래방법에 의해 제조한 반도체 웨이퍼보다 더 우수하다.
본 발명에 의한 방법은 연마프로세스에 의해 가공할 수 있는 재료로 이루어진 여러가진 타입의 디스크 형상체의 양쪽면 연마에 사용할 수 있다.이와같은 타입의 재료의 예로는 글라스재, 예로서 실리카 기재 글라스재료와, 반도체, 예로서 실리콘, 실리콘/게르마늄 및 갈륨아르세니드가 있다.본 발명에서는 예로서 프로세서 및 메모리소자 등의 전자부품의 제조에 사용되는 단결정 형태의 실리콘이 특히 바람직하다.
본 발명의 방법에서는 직경 200mm 또는 그 이상과 두께 500㎛~1000㎛의 실리콘웨이퍼의 제조에 특히 적합하다.그 반도체 웨이퍼는 반도체부품의 제조에 쓰이는 출발재료로서 직접 사용하거나 또는 연마처리공정후에 헤이즈(haze)없는 표면을 제조하기 위하여 실시하거나, 후면실(back surface seals) 또는 웨이퍼 전면의 에티택셜코팅 등 층(layers)처리 후 또는 열처리에 의한 컨디셔닝(conditioning)후에 소정의 목적에 따라 공급한다.본 발명은 균질재로 부터 웨이퍼의 제조이외에, 물론 SOI(silicon-on-insulator: 실리콘상의 절연제)웨이퍼등 다층구조로 된 반도체기재 제조에도 사용할 수 있다.
본 발명의 방법을 반도체 웨이퍼의 연마예를 기준으로 하여 더 구체적으로 설명한다.
원칙적으로 환상 톱질 방법 또는 와이어 톱질방법에 의해 톱질하여 절단시킨 다수의 실리콘웨이퍼를 본 발명에 의한 양쪽면 연마공정에 직접 처리할 수 있다.그러나, 구분설정의 변화가 급격하여 기계적인 감도가 높은 웨이퍼에지는 프로파일(profile)이 적합한 그라인딩휠(grinding wheel)로 라운딩(rounding)하는 것이 바람직하다.또, 그 실리콘웨이퍼는 그 형상(geometry)을 향상시키며 어느 경우에서는 파괴결정층을 제거하기위하여, 본 발명에 의한 연마공정에서 재료의 연마감소를 위한 래핑 및/또는 그라인딩 및/또는 에칭등 마모공정 처리가 바람직하다.그 다음으로 양쪽면 면연삭(surface grinding)으로 실리콘 10㎛~50㎛이 양쪽면 각각의 한쪽면에서 제거되고, 이어서 짙은 질산수용액과 짙은 HF수용액의 혼합액중에서 산에칭공정에 의해 실리콘 5㎛~20㎛이 각각의 한쪽면에서 제거되며 반도체 웨이퍼의 에지를 연마시키는 것이 특히 바람직하다.위에서 설명한 공정전체는 종래기술에 의해 실시한다.
본 발명에 의한 연마공정을 실시하기 위하여, 크기가 적합하며 최소 3개의 캐리어를 사용하여 최소 3개의 실리콘웨이퍼를 동시연마를 하도록 하는 시판용 양쪽면연마기를 사용할 수 있다.원형통로상에서 일정한 간격으로 배치된 최소 3개의 실리콘웨이퍼를 각각 가진 4∼6개의 캐리어를 동시에 사용하는 것이 특히 바람직하다.그 연마기는 실제로 수평평면에서 자유롭게 회전할 수 있는 하부 연마플레이트와 수평평면에서 자유롭게 회전할 수 있는 상부연마플레이트로 구성되어있다.이들의 연마플레이트는 연마천으로 바람직하게는 접착결합에 의해 커버되어 있으며 적합한 화학조성물로 된 연마 슬러리를 연속적으로 공급한다.이와같은 구성에 의해 연마기는 양쪽면 재료를 연마시켜 제거하도록 한다.
캐리어(carriers)는 적합하게 구성한 컷아우트(cutouts)를 구비하여 이들의 컷아우트는 연마중에 있을때 소정형상의 통로상에서 지지되어 있는 실리콘웨이퍼를 가진다.
이 통로는 머신(machine) 및 프로세스 파라미터(process parameters)에 의해 예로서 원형통로 또는 사이클로이드(cycloid)형 통로가 결정된다.완전연마실리콘웨이퍼의 대단히 높은 값의 평면성을 얻기위하여 내사이클로이드 통로 (hypocycloidal path)또는 외사이클로이드 통로(epicycloidal path)가 특히 바람직하다.이들의 캐리어는 예로서 핀 휠기어(pin wheel gear) 또는 인벌류트기어(involute gear)등의 수단에 의해 회전하는 내측핀(inner pin) 또는 기어링과 반대 방향으로 회전하는 외측핀 또는 기어링을 통하여 그 연마기와 접촉되어있다.그 결과, 이들의 캐리어는 반대방향으로 회전하는 2개의 연마플레이트 사이에서 회전운동을 개시한다.
원칙적으로, 이들의 사용되는 캐리어는 다음의 요건기준을 충족하는 재료에서 제조할 수 있다:
(1) 그 재료는 핀휠기어 또는 인벌류트기어 구동 및 연마압력에 의해 발생한 기계적 응력, 주로 압축응력 및 인장응력에 대한 충분한 기계적 안정성을 제공해야 한다.
(2) 그 재료는 연마상태하에서 반복회수가 대단히 빈번한 연마조작에서 볼때 높은 마모안정성을 구비해야 한다.
(3) 마모중에 있을때 그 재료는 마모상태, 즉 온도 20~50℃의 알칼리매질에서 실리콘웨이퍼의 비보호면의 존재하에 실리콘래티스(lattice)내로 확산할 수 있는 상당량의 금속이 방출되지 않도록 해야 한다.이와같은 타입의 금속의 예에는 니켈, 동 및 귀속금이 있다.
(4) 또, 그 재료는 평면성이 높고, 응력과 기복이 없으며, 소정의 두께와 형상을 가진 캐리어의 제조에 적합하여야 한다.평면성이 높은 캐리어는 양쪽면 연마중에 동시에 사용되는 캐리어 세트, 예로서 5개 캐리어로 이루어진 캐리어 세트 내에서 두께차 5㎛, 바람직하게는 3㎛ 또는 그 이하를 가진 캐리어이다.
본 발명에서는 위에서 설명한 조건을 고려하여 니켈 또는 동의 첨가없이 스테인레스 크롬강으로 제조한 캐리어가 확인결과 특히 적합하였다.독일재료번호 1.4034(DIN에 의해 "X 46 Cr13"으로 나타냄)로 나타낸 강(steel)은 철이외에 합금성분으로 크롬 12.5 ~ 14.5wt%와 탄소0.43 ~ 0.50wt%를 포함한 강이 특히 적합하다.그 대응하는 강등급(steel grades)은 그 등급지정을 나타낸 일부 다른 제조 국가에서 이용할 수 있다.예로서, 그 등급지정은 일부국가 미국에서 재료번호 420C의 표시로 유효하게 사용된다.
그 캐리어에 사용되는 강(steel)은 일반적으로 시트(sheet)형태로 얻어지며,그 시트는 그 시트로 부터 제조되는 캐리어보다 약간 더 두꺼운 두께, 예로서 10~100㎛더 두꺼운 두께를 가진다.그 캐리어의 구조물은 금속가공에서 통상의 방법, 예로서 톱질 또는 레이저절단또는 분사수(water jet)절단에 의해 그 강제시트에 분리한다.이 가공프로세스에서는 실리콘웨이퍼를 다음에 지지하도록 하는 하나이상의 바람직한 원형영역을 각각의 캐리어에서 제거한다.그 실리콘웨이퍼를 지지하는 컷아우트에 사출성형플라스틱으로 고정하는 돌기(protrusions)가 잔류되어있다.더욱이, 기어톱니의 외측링이 형성되어있어 그 외측링이 연마기의 구동하는 핀기어링 또는 인벌루트 기어링과 접속한다.
연마슬러리와 정지제의 흐름을 최적화하기 위하여 연마중에 위치되어있지 아니한 다른 영역의 제거가 바람직하다.
여기서, 여러가지의 불규칙적인 형상도 가능하다.또, 그 연마기에서 그 다음 위치설정 또는 위치검출목적에서는 예로서 크기가 작은 다른 원형영역의 제거가 적합하다.그러나, 그 캐리어의 기계적 안정성을 가해(endanger)하지않도록 하기위하여 강제시트의 폭이 상당히 넓은 웨브가 접촉되지않은 상태로 있도록 하는 것이 중요하다.그 다음으로 이와같이 하여 형성한 캐리어블랭크(carrier blanks)는 연속조작 또는 래핑조작에 의해 소정의 두께로 연삭시켜 위에서 설명한 높은 평면성을 얻는다.그 다음, 세정과 적합할 경우 예로서 기계가공 또는 전기연마에 의한 귀따기(deburring)를 실시한다.
양쪽면 연마에 사용하는 그 다음 제조공정에서 평면성이 높은 세정(cleansed) 캐리어 금속체가 1차적으로 최소하나의 식별특징을 형성하며, 그 다음으로 실리콘웨이퍼를 가진 컷아우트를 플라스틱으로 라이닝(lining)한다.그러나, 이 두공정은 그 어떤 결함도 발생하지 않고 역순(reverce order)으로 실시할 수 도 있다.본 발명에서 적용되는 식별특징에는 다음의 요건이 특별히 요구된다.
(1) 각각의 개별 캐리어를 확실하게 지정해야 한다.사용되는 캐리어의 타입이 다수의 컷아우트를 구비하여 실리콘웨이퍼를 수용할 경우, 이들의 컷아우트가 식별특징을 제공하는 것이 바람직하다.
(2) 그 식별특징은 예로서 벌지(bulge)와 압입자국(indentation)발생 또는 버르(burr)형성에 의한 영역에서 캐리어의 국부적 평면성에 대하여 악영향을 주지 않도록 해야한다.또, 그 식별특징은 연마중에 실리콘웨이퍼 또는 연마천에 어떤 손상도 발생하지 않도록 해야 한다.
(3) 그 연마가 완료된 후에는 그 식별특징이 육안 또는 자동검출장치로 판독할 수 있도록 해야 한다.
이와같은 요건을 달성하기 위하여 여러가지의 기술적인 선택을 이용할 수 있다.한편으로는 조작자에 의해 판독할 수 있는 문자의 사용을 기준으로 한다.예로서, 일련의 숫자, 문자 및/또는 특정기호, 또는 기계로 판독할 수 있는 코드문자, 예로서 바코드(bar code)가 있다.또 한편으로는, 캐리어 재료의 절단, 예로서 레이저 절단, 밀링 또는 에칭에 대한 기술이 있으며, 모든 기술이 바람직하다.본 발명에서, 높이 2~20mm와 각인 깊이(imprint depth) 10~50㎛를 가진 문자를 전기화학적 에칭에 의해 처리하는 원리가 확인결과 적합하여 특히 바람직하다.각각의 캐리어에는 그 캐리어 세트의 식별과 바람직하게는 연마한 실리콘웨이퍼의 직경과 소정의 최종두께에 대한 정보를 포함하는 일련의 개별적인 문자와, 그 캐리어 세트내 캐리어의 수, 및, 적합하다면, 다른 세부사항이 지정된다.그 캐리어(carriers)가 실리콘웨이퍼를 수용하는 다수의 컷아우트를 포함할 경우 연속적 넘버(consecutive numbers)가 이들 캐리어 다음에 적용되는 것이 특히 바람직하다.스탬프(stamp) 또는 스텐실(stencil)을 사용하여 전해질의 존재하에서 전류를 가한 결과 제어방식으로 금속이 제거할 수 있게 작동하는 마킹유닛(marking units)이 금속표면상에서 문자와 문자순서에 대한 전기화학적 처리에 이용할 수 있다.
이들의 캐리어(carriers)는 바람직하게는 1개 또는 그 이상의 원형상 컷아우트를 가지며, 이 컷아우트는 1개 또는 그 이상의 실리콘웨이퍼를 수용한다.연마중에 그 캐리어내 컷아우트 내측에 의해 발생하는 웨이퍼에지의 손상을 방지하기 위하여, 그 컷아우트의 내측은 캐리어웨이퍼로서 두께가 동일한 코팅으로 라이닝을 한다.이 라이닝에서는 다음 조건을 특별히 필요로 한다.
(1) 이 라이닝은 연마중에 실리콘웨이퍼의 에지에 손상을 방지하기 위하여 대단히 높은 기계적 연마안정성과 충분한 연성(softness)을 조합할 필요가 있다.
(2) 이 라이닝은 연마상태하에서 내약품성을 가질 필요가 있다.
(3) 이 라이닝은 처리 및 교환비용을 염가로 할 필요가 있다.
이와같은 조건은 여러가지의 플라스틱, 예로서 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐 클로리드(PVC) 및 폴리비닐리덴디플루오리드(PVDF)등에 의해 충족되며, 이들의 플라스틱은 모두 동일하게 바람직하다.적합할 경우, 그 플라스틱에는 보강불활성필러, 예로서 글라스파이버 또는 글라스비드(glass beads)를 포함할 수 있다.이와같이 플라스틱으로 라이닝을 한 회전캐리어내 컷아우트에서 실리콘웨이퍼의 이동성(mobility)을 자유롭게 확보하기위하여, 라이닝을 한 컷아우트의 직경은 연마할 실리콘웨이퍼 보다 약간 더 크게 할 필요가 있다.직경은 0.1mm~2mm정도 더 큰 것이 바람직하며, 0.3 ~ 1.3mm정도 더 큰 것이 특히 바람직하다.압출성형원리를 사용하여 이와같은 타입의 플라스틱 라이닝을 처리하는 방법이 바람직하다.이 경우, 플라스틱링은 적합한 형상의 열사출몰드내에서 제조되며, 그 형상은 캐리어내 컷아우트로 구성되어있다.이 플라스틱링은 그 캐리어의 웨브에 의한 외측상의 캐리어에 고정접속시키는 것이 특히 바람직하며, 그 내측상에서 실리콘웨이퍼와 대향하는 장방형 또는 원형프로파일(profile)을 가진다.
그 캐리어의 금속체는 실험결과 양쪽면 연마중에 수천회 연마조작 또는 수천시간의 사용시간의 사용수명을 가짐을 나타낸다.이와 대조적으로, 그 컷아우트의 플라스틱 라이닝은 마모부분을 나타낸다.그 플라스틱링의 수백시간의 연마에 사용된후 마모부분은 그 라이닝에서 파괴된다.어느 경우에는 점진적인 열화가 또 관찰되었으며, 이 열화에서는 사용한 연마슬러리에서 외부입자, 예로서 실리콘디옥사이드(SiO2)를 결합할 수 있다.특히, 실리콘웨이퍼의 연마에지가 그 라이닝을 과도하게 장기간 사용한 후에는 이 사용에 의해 손상될 수 있어 그 대응하는 실리콘웨이퍼가 불량품으로 된다.더욱이, 그 실리콘웨이퍼의 전면 및/또는 후면이 분리되는 부품에 의해 스크래칭(scratching)될 위험이 현저하다.
따라서, 본 발명에서는 그 컷아우트의 플라스틱 라이닝을 주기적으로 대치되도록 구성한다.그 대치간격은 특히 그 프로세스와 관련된 응력과 그 라이닝의 재료에 따라 좌우된다.필링하지 않은 플라스틱을 사용할 경우와 위에 설명한 양쪽면 연마의 바람직한 처리공정을 실시할 경우, 50~500시간의 사용기간후 플라스틱 라이닝의 대치가 바람직하다.이 대치는 그 라이닝을 수동으로 제거시키고 위에서 설명한 방법을 사용하여 플라스틱을 다시 새것으로 처리한다.그 라이닝에 대한 마모는 육안검사 또는 현미경 검사에 의해 확정할 수 있어, 제조시 라이닝의 사용기간을 최적화할 수 있다.
그 명백한 식별에 관련하여 캐리어에 대한 모든 데이터는 그 라이닝의 교환간격을 자동적으로 규정하는 마스터 컴퓨터에 연결되어있는 전자데이터 베이스에 기록하는 것이 바람직하다.
위에서 설명한 바와 같이 제조한 캐리어는 양쪽면 연마에 사용하기 전에 적합할 경우 계면활성제 등 1종이상의 첨가제를 포함할 수 있는 수용액 욕조내에서 바람직하게는 초음파 처리에 의해 세정시킨다.
크기가 적합한 시판용 초음파 탱크가 이 목적에 적합하다.
본 발명에 의한 연마방법에 사용하는 캐리어는 연마실리콘웨이퍼의 최종 두께에 따라 두께 500~1000㎛이 바람직하며, 그 최종두께는 실리콘웨이퍼의 직경과 소정의 사용에 따라 크게 좌우된다.평면성이 높은 실리콘웨이퍼의 제조에 대하여 검토할때, 그 연마웨이퍼의 최종두께는 캐리어두께보다 2~20㎛ 더 큰것이 바람직하다.캐리어두께보다 그 최종두께의 범위 3~10㎛ 더 큰것이 특히 바람직하다.따라서, 가급적 정밀하게 연마시간을 측정하기 위하여 그 캐리어 두께를 예로서 스캐너(scanner) 또는 마이크로미터 측정장치에 의해 주기적으로 측정할 필요가 있다.이 캐리어의 식별특징에 의해 이 데이터는 또 데이터베이스에서 얻어 실시할 수 있고 다른 캐리어 파라미터에 접속시킬 수 있다.양쪽면 연마에 의해 발생한 실리콘의 제거량은 2~70㎛, 특히 5~50㎛이 바람직하다.
캐리어와 두께비에 대하여 위에서 설명한 기술내용에서, 양쪽면 연마스텝은 이 분야의 통상의 기술자에 의해 공지된 방법으로 실시하는 것이 바람직하다.한 세트(set)의 캐리어에 속하며 양쪽면 연마에 사용되는 캐리어는 그 연마기의 하부플레이트상에서 그 식별특징이 상방으로 향하게 함으로써 볼 수 있도록 초기에 설정시킨다.그 다음으로, 실리콘웨이퍼를 소정의 순서로 바람직하게는 제1캐리어의 제1컷아우트에서 출발 하여 최종캐리어의 최종컷아우트에서 종료될때까지 수동 또는 기계에 의해 캐리어내 컷아우트에 삽입시킨다.
쇼어 A경도 50~100을 가진 시판용 폴리우레탄 연마천을 사용하여 연마를 실시하는 것이 바람직하며, 그 연마천은 필요할 경우 보강폴리에스테르 섬유와 결합시킬 수 있다.실리콘웨이퍼를 연마할 경우 수중에서 SiO2 1~5wt% 로 조성되는 pH9~12의 연마슬러리를 연마압력 0.1~0.3bar로 가압하면서 연속적으로 공급하는 것이 바람직하다.그 실리콘제거속도는 0.2~1㎛/min 이 바람직하다.
그 연마처리공정을 완료시키기 위하여 화학적으로 반응성이 높은 소수성 웨이퍼표면은 불활성화 할 필요가 있다.본 발명에서, 1종의 용액 또는 1종 또는 그 이상의 필름형성제를 포함하는 다수종의 용액을 연속적으로 공급시켜 이와같은 불활성화 처리를 실시하는 것이 바람직하다.이와같은 처리에 의해 액상필름을 가진 실리콘웨이퍼의 연마전면, 후면 및 에지가 완전한 습윤상태로 된다.정지제(stopping agent)중에 용해한 필름형성제의 농도범위는 0.01Vol％ ∼ 10Vol%가 일반적으로 적합하다.그 다음, 세정처리공정에서 제거할 수 있고, 1가 또는 다가알코올, 폴리알코올 및 계면활성제로 이루어진 화합물 그룹에서 선택한 1종의 물질 또는 다수종의 물질을 사용하는 것이 특히 바람직하다.동일원리에 의해 실시하며, 동일하게 특히 바람직한 정지조작의 한 실시예에서는 위에서 설명한 화합물 그룹에서 1종 또는 그 이상의 물질을 0.01Vol％∼10Vol%로 포함하는 수용성 SiO2기재 연마마모제를 공급하여 실시하도록 하였다.
그 정지제를 공급한 다음, 적합할 경우에는 초순수의 공급을 완료시킨 다음, 그 연마기에서 진공원드(vacuum wand)(또는 진공사커:vacuum sucker)에 의해 그 실리콘웨이퍼를 이탈시켜 습윤트레이필러(wet tray filler)내로 이송시키는 것이 바람직하다.본 발명에서는 그 실리콘웨이퍼를 캐리어의 식별특징을 사용하여 소정의 순서에따라 연마기에서 이탈시켜 습윤버퍼(wet buffer)중에 있는 웨이퍼카셋(wafer cassete)내에 로딩(loading)하는 것이 바람직하다.따라서, 이와같은 삽입순서를 반복하는 것이 특히 바람직하다.이것은 양쪽면 연마때문에 그 실리콘웨이퍼 순서에서 어떤 변경도 행하지 않는다는 기술적 의미가 있다.이와같은 정밀순서(accurate sequence)의 공정은 예로서 완전연속제조방법에서 웨이퍼 모니터링에 가장 중요하다.최종적으로, 그 실리콘웨이퍼는 종래의 기술에 의해 세정하고 건조시킨다.
그 다음으로, 이 분야의 기술자에 의해 공지된 방법을 사용하여 연마스텝에 의해 영향을 받으며 실리콘웨이퍼의 다른 프로세서에 의해 특성화한 품질특징에 대한 실리콘웨이퍼를 평가한다.이 타입의 특징에는 예로서 국부형상데이터(local geometry data)와 웨이퍼두께를 들 수 있다.이 국부형상데이터는 용량 또는 광학 원리에 의해 작동하는 시판용 측정기기에서 측정한다.이 데이터는 데이터베이스에 전자식으로 축적되어 제조환경에서 필요로 하는 통계적 처리제어(statistical process control)에 이용할 수 있다.또, 측정기기. 연마기와 필요할 경우 마스터컴퓨터에 의한 캐리어 데이터베이스 사이에는 데이터링크(data link)를 형성할 수 있고 그 형성이 바람직하다.그 결과, 예로서 실리콘웨이퍼의 초기두께(starting thickness)와 소정의 목표두께(targent thickness)를 규정하여 동일 타입의 웨이퍼재료로 연속적인 연마조작을 할때, 현재 제거속도를 계산하여 그 다음 연마조작의 연마시간을 사전에 자동적으로 측정할 수 있다.
평가할 다른 품질특징에는 웨이퍼의 전면표면, 후면표면 및/또는 에지에 관련된 특성이 있다.강한 집속광에 의해 이상적인 실리콘 표면에서 스크래치(scratches), 헤이즈(haze)및 다른 편차의 발생 및 정도에 대한 육안평가가 가장 중요하다.또, 예로서 시판용 측정장치에서는 조도, 토폴로지(topology) 및 금속오염에 대한 정밀조사가 적합하며, 또 필요하다.
또 다른 목적에 따라 그 웨이퍼 전면표면은 종래기술에 의해 헤이즈가 없는 연마전면표면을 얻기위하여 표면연마처리를 하는 것이 필요하다.예로서, 이것은 SiO2를 기재로 한 알칼리성 연마슬러리를 가진 연질연마천을 사용하여 실시하며, 그 결과 실리콘 0.1~1㎛이 제거된다.필요할 경우, 그 실리콘웨이퍼의 열처리를 그 처리 프로세스 순서의 어느 적합한 시점에서 추가할 수 있다.예로서, 이 열처리는 열도너(thermal donors)를 파괴하기 위하여 실시하여 그 표면에 근접한 결정층의 결함을 어닐링(annealing)시키거나 또는 조정한 도펀트를 감소(depletion)시킨다.또, 어느 생성물을 생성하는데 필요한 일련의 다른 처리 스텝을 실시할 수 있다. 예로서, 이 분야의 기술자에 의해 공지된 처리방법을 사용하여 폴리실리콘, 실리콘디옥사이드 또는 실리콘니트라이드의 후면표면코팅처리 또는 실리콘웨이퍼의 전면표면에 실리콘 또는 다른 반도체재료의 에피택셜층 처리를 동일하게 적합한 시점에서 그 처리순서와 조합할 수 있다.
웨이퍼 특징, 예로서 웨이퍼 표면의 표면 및 에지의 결함, 조도, 토폴로지 및 금속오염에 대하여 통상적으로 사용되는 다른 파라미터에 대하여, 본 발명에 의해 제조한 실리콘웨이퍼에서는 종래기술에 의해 제조한 실리콘웨이퍼와 비교할때 그 어떤 결합도 없다.
본 발명에 의해 제조한 반도체 웨이퍼, 특히 실리콘웨이퍼는 선폭 0.13㎛ 또는 그 이하의 반도체부품을 대단히 높은 수율도 제조하는 필요한 요건을 충족한다.특히, 예로서 SFQRmax 로 나타낸 0.13㎛ 또는 그 이하의 대단히 높은 국부평면성(local planaritics)은 두께변동이 대단히 낮고 완전 연마시킨 반도체 웨이퍼보다 두께가 수 ㎛ 더 엷은 강제캐리어(steel carrier)를 사용함으로서 얻어진다.국부적인 변형 결점이 없는 캐리어상에서 확실한 식별특징을 발생시켜 캐리어 이용에 대한 데이터 기술 감시를 하도록 하며, 또 정밀한 순서에 따라 연마하도록 한다.예로서, 동일한 순서로 반도체 웨이퍼를 연마기에 삽입시키고 그 다음 그 연마기에서 그 반도체 웨이퍼를 이탈시키는 순서가 있다.양쪽면 연마중에 캐리어 캇아우트의 사출성형한 플라스틱 라이닝의 주기적인 교환은 특히 반도체 웨이퍼의 에지에 손상되는 것을 방지한다.이것은 또 캐리어의 특성에 의해 사용수명이 가장 긴 다수 캐리어의 사용주기를 높힌다.
이와같은 이유로, 본 발명에 의한 방법은 종래기술에 의한 방법이상으로 코스트면에서 상당히 저렴한 잇점이 있다.
실시예
본 발명을 실시예에 따라 아래에 더 구체적으로 설명한다.본 발명의 실시예에는 제조규모상에서 볼때 직경 300mm의 실리콘웨이퍼에 대한 양쪽면 연마에 관한 것이다.그 실리콘웨이퍼는 종래의 기술에 의해 단결정의 와이어톱질(wire sawing), 에지 라운딩(edge rounding), 양쪽면 순차 표면 연삭(double-side sequential surface grinding), 진한질산/HF 혼합물중의 에칭 및 에지연마에 의해 두께 805㎛을 갖도록 제조하였다.
5개의 캐리어블랭크(carrier blanks)가 형태(form)(1)에서 얻어지며, 그 형태(1)의 구조물은 도 1에서 나타낸 바와 같이 공칭두께(nominal thickness) 800㎛을 가진 크롬강시트(독일재료번호 1.4034)에서 레이저절단시켜 제조하였다.도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 그 캐리어 블랭크는 300mm실리콘웨이퍼를 가진 3개의 컷아우트(5)을 각각 구비시켜 그 특징을 나타내었다.이들의 컷아우트(5)에는 플라스틱 라이닝을 고정하는 돌기(projections)(8) 와 마모연마의 분배를 향상시키는 다른 컷아우트(4)와, 연마기의 인벌류트기어톱니(involute gear teeth)와 정합되고 외측방향에서 일열로 형성되는 톱니(7)를 구성하였다.이들의 캐리어는 적합한 크기의 형상으로 구성한 래핑기내에서 마모제함유래핑현탁액을 연속적으로 공급하면서 소정의 목표두께 772㎛ 이하로 되게 래핑시킨다음, 세정하였다.두께센서를 사용하여 그 5개의 캐리어의 전영역의 특징화설정에 의해 그 평균두께 771㎛과 국부편차 1㎛ 또는 그 이하로 나타내었다.
시판용 마커유닛(marker unit)(타입:SCRIPTOGRAPH SG 150, WHB-Beschriftung stechnik 회사 제작)을 조작하여 그 캐리어에 확실한 식별특징을 사용하였다.
이 공정에서는 델리버리(delivery)를 포함한 라벨링 유닛(labeling unit)을 일차적으로 사용하여 적합한 크기로 사용되는 문자의 순서를 나타내는 마스크(masks)를 구성하였다.이들의 마스크는 접착스트립(adhesive strips)을 사용하여 캐리어 금속체상의 적합한 지점에 부착하였다.구연산, 소듐니트레이트 및 소듐클로라이드를 함유한 약산성의 전해질 수용액의 작용과 함께 전류를 가한 결과, 그 캐리어 강(carrier steel)은 에칭되어 그 문자영역에 마킹(marking)되었다.그 마킹조작이 완료된 후 소듐카보네이트를 기재로 한 약 알칼리성 수용액을 사용하여 그 캐리어의 관련영역을 중화시켰다. 그 마킹깊이는 30㎛으로 되었다. 그 캐리어의 이 영역에서는 그 어떤 국부적 변형도 검출이 불가능하였다.도 1과 도 3에 나타낸 바와 같이, 확실한 식별특징은 실리콘웨이퍼를 가진 컷아우트(5)를 식별하기 위하여 문자높이 8mm의 개별 캐리어번호와 그 외에 문자높이 12mm의 연속번호 2로 구성하였다.개별 캐리어번호(3)는 슬래시로 분리시킨 4개의 문자순서로 구성하였으며, 도 1및 도 3에 나타낸 캐리어에서는 12/775/026/1로 나타내었다.
이 문자순서에서 12는 연마할 실리콘웨이퍼의 직경(인치)을 의미하며, 775는 연마후 실리콘웨이퍼의 두께(㎛)를 의미하고, 026은 5개 캐리어로 이루어진 캐리어 세트(carrier set)의 연속번호를 의미하며, 1은 이 캐리어 세트에서 관련캐리어의 개별번호를 의미한다.실리콘웨이퍼를 가진 컷아우트(5)의 지정부호 2는 번호 1내지 3을 사용하였다.
그 다음으로, 적합하게 구성한 가열사출성형몰드에 의해, 도 1및 도 2에 나타낸 바와 같이 플라스틱 라이닝(plastic lining)(6)은 PVDF로 이루어지고, 래핑캐리어와 같이 두께가 동일하며, 그 외측에는 캐리어돌기(8)에 의해 고정되고, 실리콘웨이퍼의 에지쪽으로 향한 대향면상에 장방형상 횡단면을 구비하며, 그 플라스틱 라이닝이 각각의 컷아우트(5)내에 압출에 의해 도입되었다.이와 같이 하여 제조한 5개 캐리어로 이루어진 캐리어 세트(026)는 계면활성제 수용액으로 채운 초음파욕조내에서 세정시키고 초순수로 린싱시킨다음 건조하였다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 5개의 캐리어가 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마기(시판용)에 배치되어 있으며, 여기서 마킹 3및 2가 그 캐리어상에서 상방으로 향하여 있어 볼 수 있었다.그 연마기는 실제로 연마천이 접착되어 있는 상부 연마플레이트(도시생략)와 연마천이 접착되어 있는 히부 연마플레이트(9)로 구성하였다.그리고, 그 연마기에는 내측 기어링(10)과 외측 기어링(11)이 구비되어 있다. 이와 같이 직경300mm의 실리콘웨이퍼의 경우 이 연마기에 의해 15개의 실리콘웨이퍼(H)가 양쪽면 동시연마를 하도록 하였으며, 실리콘웨이퍼는 각각의 경우 15개 웨이퍼그룹으로 연마기에 공급하였다.각각의 연마조작에서 각각의 경우 이들의 15개 실리콘웨이퍼는 장갑을 낀 손가락을 사용하여 캐리어에 수동으로 연속하여 삽입하였다.이와 같이 하여 실리콘웨이퍼 15개가 캐리어 12/775/026/5의 컷아우트(3)에 삽입될 때까지 실리콘웨이퍼 1을 캐리어 12/775/026/1의 컷아우트 1에 삽입시키고, 실리콘웨이퍼 2를 컷아우트2에 삽입시키는 조작을 하였다.
연마천으로는 쇼어A경도 80의 다공정 폴리우레탄 폼으로 이루어진 시판용 제품을 사용하였다.그 연마조작은 상부 연마 플레이트와 하부 연마플레이트(9)를 반대방향으로 회전시켜 실시하였으며, 두 연마플레이트의 온도는 40℃로 조정하였다.동일하게 내측 기어링(10)과 외측 기어링(11)은 동시에 반대방향으로 회전시켰다.
SiO2고형분함량 3wt%를 가지며 포타슘카르보네이트에 의해 pH를 11.2로 고정시킨 수용성 연마슬러리(상품명 Levail200, Bayer사 제품)를 압력 0.125bar에서 연속적으로 공급하였다. 그 평균 제거량속도는 0.59㎛/min이었다.
그 연마웨이퍼의 두께가 775㎛으로 된 후에는 그 연마슬러리의 공급을 종료시켰다. 이때 실리콘제거량은 30㎛에 해당되었다.그 연마처리공정을 정지시키기 위하여 그 연마슬러리를 아래에 예시한 용액으로 대치시켜 차례로 공급하였으며, 동시에 다음의 회전조건을 유지하였다.
(1) 연마슬러리(상품명 Glanzox3900, Fugimi사 제품)와 초순수의 혼합액 2wt%(처리시간 3분; 처리압력 0.04bar);
(2) 초순수(처리시간 2분, 처리압력0.02bar);
(3) 글리세롤 1vol%, n-부타놀 1vol% 및 계면활성제(상품명 Silapur, ICB사제품)(알킬벤젠설폰산/아민에폭실레이트) 0.07vol%의 수용액(처리시간 2분; 처리압력 0.02bar)상부 연마플레이트를 올려 회전시킨 다음에, 그 캐리어의 컷아우트내에 위치설정한 완전연마실리콘웨이퍼의 전면표면을 액상정지제로 충분하게 습윤시켰다.
핸들(handle)이 구비되어 있고 폴리플로필렌으로 이루어져 있으며 연질 PVC로 된 3개의 석션컵(suction cups)을 구비한 진공원드(Vacuum wand) (또는 진공사커: vacuum sucker)를 사용하여 그 연마기에서 실리콘웨이퍼를 취출(removing)하였다.더욱이, 그 연마실리콘웨이퍼를 수용하는(receiving)시판용 300mm습윤버퍼필러(wet buffer filler)(또는 습윤트레이필러: wet tray filler)를 사용하여 초순수로 필링(filling)하였다.이 처리공정에서는 그 웨이퍼를 취출할 때 캐리어를 소정의 알맞은 위치에 있도록 하고 그 웨이퍼를 취출시켜 진공원드(또는 진공사커)에 의해 습윤버터필러(또는 습윤트레이필러)내에 개별적으로 옮겨 넣었다.
이 처리공정에서는 그 캐리어마킹 2및 3을 기준으로 한 위치결정기준점(orientation)을 사용하여 그 실리콘웨이퍼를 연마조작전에 삽입하도록 하는 동일순서로 하여 그 연마기에서 취출하였다.즉, 그 실리콘웨이퍼는 캐리어 12/775/026/1의 컷아우트 1에서 시작해서 캐리어 12/775/026/5의 컷아우트 3에서 종료하는 순서로 하여 그 연마기에서 취출하였으며, 최초순서로 습윤버퍼필러내의 웨이퍼 카셋(wafer cassette)에 넣었다.그 다음으로, 그 실리콘웨이퍼를 종래의 기술에 의해 배치프로세스(batch process)로 세정하고 건조하였다.
이와 같은 방법으로, 캐리어 세트(026)를 사용하여 연속적인 처리방법으로 300mm실리콘웨이퍼의 양쪽면 연마를 실시하였다.
금속오염에 대하여 주기적으로 검사하는 연마슬러리의 사용에서는 처리조건에서 유해한 금속으로 동(Cu) 및 니켈(Ni)에대한 상당한 증가량의 레벨을 검출할 수 없었다.각각의 경우 250회 연마조작에 그 연마슬러리를 사용한 다음에, 이 캐리어 세트 026을 처리제조에서 취출시켜 동일타입의 캐리어 세트로 대치하였다.그 캐리어 세트 026의 플라스틱 라이닝을 제거시키고 초기사용전에 사용한 방법과 동일하게 PVDF의 사출성형몰딩에 의해 그 플라스틱 라이닝을 교환하였다.초음파작용에 의해 세정 및 건조 후에는 캐리어 세트 026을 다시 연마에 사용하였다.위에서 설명한 전체 처리공정에서는 캐리어 세트 026을 수천회 연마조작에 사용하도록 하였다.
이와 같이 연마사켜 연마전면표면, 연마후면표면 및 연마에지를 가진 30mm실리콘웨이퍼는 이 분야의 기술자에 의해 공지된 통상적인 방법으로 하여 소정의 특징을 얻었다. 용량원리에 의해 조작하는 형상측정장치에서의 형상측정결과 표면그리드(surface grid) 25mm ×25mm의 국부평면성 SFQRmax(0.10±0.03)㎛을 나타내었다.
레이저빔에 의한 토플로지(topology)측정에서는 현저한 토플로지 특징이 발생하지 않으며 에지영역에서도 높은 평면-평행도(plane-parallelism)를 나타내었다.암흑검사체임버(darkened inspection chamber)내에서 강한 집속광에 의한 육안검사결과 표면 및 에지상에서의 스크래치 및 헤이즈가 거의 없고 대단히 청정한 표면을 나타내었다.그 표면금속에 대한 VPD-TXRF측정에서 예로서 철, 니켈, 동 및 크롬에 있어서 단위 ㎤당 109개 원자 또는 그 이하의 대표적인 값이 측정되었다.직선편광분할 레이저빔(linearly polarized, split laser beam)의 위상차를 이용하여 웨이퍼표면상에서 부분빔(part beam)을 반사시키는 광측정장치에 의해 표면조도 RMS(실효치)를 측정한 결과 평균 0.02nm(측정영역 10㎛ ×10㎛) 또는 0.30nm(측정영역 250㎛ ×250㎛)이었다.
본 발명에 의해 처리하여 SFQRmax 값 0.13㎛ 또는 그 이하를 가지며 사용수명이 긴 캐리어를 사용하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법을 얻을 수 있다.본 발명에 의해 평면성이 높은 형상으로 제조하도록 하는 강제캐리어 각각은 반도체 웨이퍼가 연마결과 악영향을 주지 않으며 처리순서에 따라 처리하도록 하는 최소 하나의 명확한 식별특징을 갖도록 한다.본 발명의 방법에 의한 최종제품은 반도체 웨이퍼로서 반도체 웨이퍼의 필요한 요건을 충족시켜 선폭 0.13㎛ 또는 그 이하의 반도체부품 제조방법의 출발재료로서 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의해 직경 300mm 반도체 웨이퍼의 양쪽면을 연마하는 캐리어(carrier)의 개략도이다.
도 2는 도 1에서 반도체 웨이퍼를 가진 컷아우트(cutout)의 플라스틱 라이닝영역 확대도이다.
도 3은 도 1에서 식별특징영역의 확대도이다.
도 4는 반도체 웨이퍼의 양쪽면을 연마하는 연마기내에 도 1에 나타낸 다수의 반도체 웨이퍼의 배치를 나타낸 배치도이다.
[도면의 주요부분에 나타낸 부호의 설명]
1: 캐리어 블랭크(carrier blanks)또는 캐리어 금속체(carrier metal body)2: 캐리어3: 캐리어
4: 다른 컷아우트(further cutout)5: 컷아우트(cutout)6: 플라스틱 라이닝(plastic lining)
7: 톱니8: 캐리어돌기(carrier projections)
9: 하부 연마플레이트10: 내측 기어링(inner gea ring)
11: 외측 기어링H: 실리콘웨이퍼

Claims (14)

  1. 서로 반대방향으로 회전하며 연마천으로 커버시킨 2개의 연마플레이트 사이에서 반도체 웨이퍼의 양쪽면을 연마하는 방법으로서,
    최소 2㎛의 반도체물질이 제거되도록 하며,
    강제(steel)로 되어 있고 그 평균 두께가 완전히 연마된 반도체 웨이퍼의 평균 두께보다 2 내지 20㎛ 작은 다수의 평면 캐리어들로 이루어진 캐리어 세트 내 플라스틱 라이닝된 컷아우트 내에 상기 반도체 웨이퍼를 배치하여 반도체 웨이퍼의 양쪽면을 연마하며,
    상기 캐리어 세트는 두께차가 최대 5㎛인 캐리어들 만으로 구성되고,
    상기 캐리어 세트에 속하는 각각의 캐리어는 이를 캐리어 세트로 지정시키는 최소 하나의 명확한 식별특징을 가지며;
    상기 식별특징에 포함되어 있는 정보사항을 사용하여 플라스틱 라이닝을 소정의 간격으로 교환하고 상기 반도체 웨이퍼가 연마 후에도 연마 전과 동일한 순서로 있도록 함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어 세트는 두께차가 최대 3㎛이고, 그 평균 두께가 완전히 연마된 반도체 웨이퍼의 평균 두께보다 3~10㎛ 더 작은 캐리어들만으로 구성되고, 반도체 재료의 제거량이 5~50㎛임을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    최소 3개의 반도체 웨이퍼가 동시에 연마되며,
    최소 3개의 캐리어가 동시에 사용됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 컷아우트(cutouts)는 압출 프로세스(extrusion process)에 의해 플라스틱으로 라이닝(lining)되고, 50~500시간 동안 양쪽면 연마에 사용된 후 교환됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어(carriers)는, 양쪽면 연마에 처음으로 사용하기 전에, 래핑(lapping)작업, 연삭(grinding)작업, 래핑·연삭병합작업으로 이루어진 군에서 선택한 작업에 의해 평면화(planarization)되고, 수성욕(aqueous bath) 내에서 초음파작용에 의해 세정됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마중에, 폴리우레탄으로 구성되고 쇼어(shore) A 경도 40~120을 가진 상하부연마천을 사용하며, SiO2 고형분 함량 1~5wt%와 pH 9~12를 가진 연마 마모제를 연속적으로 공급함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼는 반도체결정을 톱질하여 절단한 다음, 에지의 라운딩(rounding), 그라이딩(grinding), 래핑, 습식화학적에칭(wet chemical etching)및 이들의 조합에서 선택한 처리 단계에 의해 제조함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 양쪽면 연마방법.
  8. 반도체 웨이퍼의 양쪽면상에서 양쪽면 연마에 사용되는 강제 캐리어(carrier made from steel)에 있어서,
    반도체 웨이퍼를 수용하는 최소 하나의 플라스틱 라이닝을 한 컷아우트(cutout)를 포함하며,
    캐리어를 확실하게 특징화하고 강(steel)의 국부제거에 의해 발생하는 최소 하나의 식별특징을 가짐을 특징으로 하는 캐리어.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 캐리어가 그 식별특징에 따라 반도체 웨이퍼 양쪽면 연마에 동시 사용되는 캐리어들로 이루어지는 캐리어 세트(a set of carriers)로 지정됨을 특징으로 하는 캐리어.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 식별특징은 컷아우트를 특징화하는 정보사항을 포함함을 특징으로 하는 캐리어.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 식별특징은 전기화학적 에칭에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 캐리어.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 컷아우트를 라이닝하는 플라스틱은 폴리아미드(polyamides), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC), 및 폴리비닐리덴디플루오라이드(PVDF)로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 캐리어.
  13. 제 9항에 있어서,
    연마 마모제의 분배를 향상시키는 부가적인 컷아우트를 추가로 구비함을 특징으로 하는 캐리어.
  14. 제 1항의 방법에 의해 제조되는, 부품영역(component area) 25mm ×25mm을 기준으로 한 국부평면성(local planarity) SFQRmax이 0.13㎛ 또는 그 이하인 실리콘으로부터 제조되는 반도체 웨이퍼.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050055531A (ko) * 2003-12-08 2005-06-13 주식회사 실트론 웨이퍼 연마 방법
KR100722967B1 (ko) 2005-12-20 2007-05-30 주식회사 실트론 양면 연마장치

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6709981B2 (en) 2000-08-16 2004-03-23 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for processing a semiconductor wafer using novel final polishing method
DE10060697B4 (de) 2000-12-07 2005-10-06 Siltronic Ag Doppelseiten-Polierverfahren mit reduzierter Kratzerrate und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10159848B4 (de) * 2001-12-06 2004-07-15 Siltronic Ag Vorrichtung zur beidseitigen Bearbeitung von Werkstücken
DE10162597C1 (de) * 2001-12-19 2003-03-20 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung beidseitig polierter Halbleiterscheiben
DE10250823B4 (de) * 2002-10-31 2005-02-03 Siltronic Ag Läuferscheibe und Verfahren zur gleichzeitig beidseitigen Bearbeitung von Werkstücken
US7196009B2 (en) * 2003-05-09 2007-03-27 Seh America, Inc. Lapping carrier, apparatus for lapping a wafer and method of fabricating a lapping carrier
US7008308B2 (en) 2003-05-20 2006-03-07 Memc Electronic Materials, Inc. Wafer carrier
US20050067377A1 (en) * 2003-09-25 2005-03-31 Ryan Lei Germanium-on-insulator fabrication utilizing wafer bonding
US20070184662A1 (en) * 2004-06-23 2007-08-09 Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha Double-side polishing carrier and fabrication method thereof
JP4698178B2 (ja) * 2004-07-13 2011-06-08 スピードファム株式会社 被研磨物保持用キャリア
DE102004054566B4 (de) * 2004-11-11 2008-04-30 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einebnen einer Halbleiterscheibe sowie Halbleiterscheibe mit verbesserter Ebenheit
JP4727218B2 (ja) * 2004-12-10 2011-07-20 株式会社住友金属ファインテック 両面研磨用キャリア
JP2006205265A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Speedfam Co Ltd 研磨方法および研磨用組成物
DE102005034119B3 (de) * 2005-07-21 2006-12-07 Siltronic Ag Verfahren zum Bearbeiten einer Halbleiterscheibe, die in einer Aussparung einer Läuferscheibe geführt wird
US7930058B2 (en) * 2006-01-30 2011-04-19 Memc Electronic Materials, Inc. Nanotopography control and optimization using feedback from warp data
DE102006027152A1 (de) * 2006-06-08 2007-12-13 Arnd Pietrzak Nachführung von solaren Energiegewinnungseinrichtungen
DE102006044367B4 (de) * 2006-09-20 2011-07-14 Siltronic AG, 81737 Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe und eine nach dem Verfahren herstellbare polierte Halbleiterscheibe
KR101494912B1 (ko) * 2006-11-21 2015-02-23 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 래핑 캐리어 및 방법
DE102007056627B4 (de) * 2007-03-19 2023-12-21 Lapmaster Wolters Gmbh Verfahren zum gleichzeitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben
DE102007049811B4 (de) * 2007-10-17 2016-07-28 Peter Wolters Gmbh Läuferscheibe, Verfahren zur Beschichtung einer Läuferscheibe sowie Verfahren zur gleichzeitigen beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Halbleiterscheiben
JP2009285768A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Sumco Corp 半導体ウェーハの研削方法および研削装置
DE102008045534B4 (de) * 2008-09-03 2011-12-01 Siltronic Ag Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe
DE102009011622B4 (de) * 2009-03-04 2018-10-25 Siltronic Ag Epitaxierte Siliciumscheibe und Verfahren zur Herstellung einer epitaxierten Siliciumscheibe
DE102009022223A1 (de) 2009-05-20 2010-11-25 Siltronic Ag Verfahren zur Bildung eines Läuferscheibensatzes
JP5452984B2 (ja) * 2009-06-03 2014-03-26 不二越機械工業株式会社 ウェーハの両面研磨方法
TWI498954B (zh) * 2009-08-21 2015-09-01 Sumco Corp 磊晶矽晶圓的製造方法
KR101104635B1 (ko) * 2009-09-25 2012-01-12 가부시키가이샤 사무코 에피택셜 실리콘 웨이퍼의 제조 방법
SG185085A1 (en) * 2010-04-30 2012-12-28 Sumco Corp Method for polishing silicon wafer and polishing liquid therefor
DE102011003008B4 (de) 2011-01-21 2018-07-12 Siltronic Ag Führungskäfig und Verfahren zur gleichzeitig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Halbleiterscheiben
WO2012102755A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Applied Materials, Inc. Carbon addition for low resistivity in situ doped silicon epitaxy
DE102011080323A1 (de) * 2011-08-03 2013-02-07 Siltronic Ag Verfahren zum Einebnen einer Halbleiterscheibe mit verbesserter Kantenschonung
US9816184B2 (en) 2012-03-20 2017-11-14 Veeco Instruments Inc. Keyed wafer carrier
USD726133S1 (en) 2012-03-20 2015-04-07 Veeco Instruments Inc. Keyed spindle
USD712852S1 (en) 2012-03-20 2014-09-09 Veeco Instruments Inc. Spindle key
DE102012214998B4 (de) 2012-08-23 2014-07-24 Siltronic Ag Verfahren zum beidseitigen Bearbeiten einer Halbleiterscheibe
DE102012218745A1 (de) 2012-10-15 2014-04-17 Siltronic Ag Verfahren zum beidseitigen Bearbeiten einer Halbleiterscheibe
DE102013201663B4 (de) * 2012-12-04 2020-04-23 Siltronic Ag Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe
DE102013200756A1 (de) 2013-01-18 2014-08-07 Siltronic Ag Läuferscheibe für die beidseitige Politur von Scheiben aus Halbleitermaterial
JP6040947B2 (ja) * 2014-02-20 2016-12-07 信越半導体株式会社 ワークの両頭研削方法
US9478697B2 (en) * 2014-11-11 2016-10-25 Applied Materials, Inc. Reusable substrate carrier
USD793972S1 (en) 2015-03-27 2017-08-08 Veeco Instruments Inc. Wafer carrier with a 31-pocket configuration
USD793971S1 (en) 2015-03-27 2017-08-08 Veeco Instruments Inc. Wafer carrier with a 14-pocket configuration
USD778247S1 (en) 2015-04-16 2017-02-07 Veeco Instruments Inc. Wafer carrier with a multi-pocket configuration
JP7088522B2 (ja) * 2017-09-27 2022-06-21 スピードファム株式会社 ワークキャリアの製造方法及びワークキャリアの研磨用拡幅部材
JP6870623B2 (ja) * 2018-01-18 2021-05-12 信越半導体株式会社 キャリアの製造方法及びウェーハの両面研磨方法
DE102019208704A1 (de) * 2019-06-14 2020-12-17 Siltronic Ag Einrichtung und Verfahren zum Polieren von Halbleiterscheiben

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE6900427U (ko) Aerosol Inventions And Development Sa
US3691694A (en) 1970-11-02 1972-09-19 Ibm Wafer polishing machine
KR860008003A (ko) * 1985-04-08 1986-11-10 제이·로렌스 킨 양면 포리싱 작업용 캐리어 조립체
DE3524978A1 (de) * 1985-07-12 1987-01-22 Wacker Chemitronic Verfahren zum beidseitigen abtragenden bearbeiten von scheibenfoermigen werkstuecken, insbesondere halbleiterscheiben
JPH02190258A (ja) 1989-01-20 1990-07-26 Nkk Corp チタン板の両面研磨方法
US5422316A (en) * 1994-03-18 1995-06-06 Memc Electronic Materials, Inc. Semiconductor wafer polisher and method
JP3379097B2 (ja) * 1995-11-27 2003-02-17 信越半導体株式会社 両面研磨装置及び方法
JPH1110530A (ja) * 1997-06-25 1999-01-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd 両面研磨用キャリア
DE19905737C2 (de) * 1999-02-11 2000-12-14 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit verbesserter Ebenheit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050055531A (ko) * 2003-12-08 2005-06-13 주식회사 실트론 웨이퍼 연마 방법
KR100722967B1 (ko) 2005-12-20 2007-05-30 주식회사 실트론 양면 연마장치

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Publication number Publication date
JP2001358095A (ja) 2001-12-26
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US6514424B2 (en) 2003-02-04
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