KR100779554B1 - 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 외주부의 연마 새깅을 방지하여 반도체 웨이퍼의 평탄도를 높이는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법을 제공한다.

양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마시, 상정반(12)측에서 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 작용하는 마찰저항과, 하정반(13)측에서 웨이퍼 이면에 작용하는 마찰저항에는, 종래에 비하여 큰 차이를 부여한다. 이것은, 실리콘 웨이퍼(W)에 대한 마찰계수가 다른 경질 발포우레탄폼 패드(14)와 연질 부직포 패드(15)를 채용하고 있기 때문이다. 이것에 의해, 각 웨이퍼(W)는 웨이퍼 유지구멍(11a) 내에서 0.1∼1.0rpm이라는 빠른 속도로 선회한다. 그 결과, 가령 연마중에 문제가 발생하여도 웨이퍼(W)의 선회는 정지하지 않는다. 또한, 웨이퍼 외주부에 부분적인 연마량의 편심이 일어나기 어렵다. 따라서, 연마 새깅을 억제하여 웨이퍼(W)의 고평탄도화가 도모된다. 또, 이 연마시, 반도체 웨이퍼의 외주부의 일부를 상기 각 연마포의 외부에 3∼15㎜만큼 돌출시킨 상태에서 반도체 웨이퍼를 연마한다. 연마중, 웨이퍼 외주부는 반도체 웨이퍼가 소정각도 회전할 때마다 그 비연마영역을 통과하면서 연마된다. 따라서, 웨이퍼 외주부는 웨이퍼 중심부에 비하여 연마포에 대한 단위시간당의 접촉면적이 저감된다. 그 결과, 웨이퍼 외주부의 연마 새깅이 억제되어 웨이퍼 평탄도가 높아진다.

Description

양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법{METHOD OF POLISHING SEMICONDUCTOR WAFERS BY USING DOUBLE-SIDED POLISHER}

본 발명은 양면연마장치를 이용한 반도체 웨이퍼의 연마방법, 상세하게는 태양기어가 조립되어 있지 않는 양면연마장치를 사용하여, 연마 새깅(sagging)을 억제하여 평탄도가 높은 반도체 웨이퍼를 얻을 수 있는 양면연마장치를 이용한 반도체 웨이퍼의 연마방법에 관한 것이다.

종래의 양면연마 웨이퍼의 제조에서는, 단결정 실리콘 잉곳을 슬라이스하여 실리콘 웨이퍼를 제작한 후, 이 실리콘 웨이퍼에 대하여 모따기, 래핑, 산에칭의 각 공정이 차례로 이루어진다. 이어서, 웨이퍼 표리 양면을 경면화하는 양면연마가 실시된다. 이 양면연마에는, 통상 중심부에 태양기어가 배치되는 한편, 외주부에 내치기어가 배치된 유성기어구조를 갖는 양면연마장치가 사용된다. 이 양면연마장치에서는, 캐리어플레이트(carrier plate)에 형성된 복수개의 웨이퍼 유지구멍의 내부에 각각 실리콘 웨이퍼를 삽입·보관하고, 그 윗쪽으로부터 슬러리를 실리콘 웨이퍼에 공급하면서, 상정반, 하정반의 각 대향면에 각각 전개된 연마포를 각 실리콘 웨이퍼의 표리 양면에 눌러붙여서, 캐리어플레이트를 태양기어와 내치기어 사이에서 자전 및 공전시킴으로써, 각 실리콘 웨이퍼의 표리 양면을 동시에 연마한 다.

그런데, 이 유성기어식 양면연마장치에서는, 그 장치 중앙부에 태양기어가 설치되어 있다. 300㎜웨이퍼 등의 대구경 웨이퍼를 양면연마하는 장치를 제작하는 경우, 이 태양기어가 설치되어 있는 분만큼 캐리어플레이트, 나아가서는 양면연마장치의 전체가 대형화된다는 문제가 있었다. 예를 들면 양면연마장치의 직경이 3m이상이나 되어 버린다.

그래서, 이것을 해소하기 위하여, 예컨대 일본국 특허공개 평11-254302호 공보에 기재된 "양면연마장치"가 제안되어 있다.

이 양면연마장치는, 복수개의 웨이퍼 유지구멍을 갖는 캐리어플레이트와, 이 캐리어플레이트의 상하에 배치되고, 그 대향면에 각 웨이퍼 유지구멍 내의 실리콘 웨이퍼의 표리 양면을 동일 연마속도로 연마하는 연마포가 각각 전개된 상정반 및 하정반과, 이들 상정반과 하정반의 사이에 유지된 캐리어플레이트를, 이 캐리어플레이트의 표면과 평행한 면 내에서 운동시키는 캐리어 운동수단을 구비하고 있다.

여기서 말하는 캐리어플레이트의 운동이란, 상정반 및 하정반의 사이에 유지된 실리콘 웨이퍼가, 그 대응하는 웨이퍼 유지구멍 내에서 선회되도록, 캐리어플레이트의 자전을 동반하지 않는 원운동을 의미한다. 실리콘 웨이퍼가 웨이퍼 유지구멍 내에서 선회하는 것은, 연마중에 상정반측에서 웨이퍼 표면에 작용하는 마찰저항과, 하정반측에서 웨이퍼 이면에 작용하는 마찰저항의 차에 의한다.

마찰시는 캐리어플레이트의 각 웨이퍼 유지구멍에 실리콘 웨이퍼를 유지하고, 연마제(슬러리)를 실리콘 웨이퍼에 공급하면서, 또한 상정반 및 하정반을 선회 시키면서, 캐리어플레이트에 자전을 동반하지 않는 원운동을 행하게 함으로써, 각 실리콘 웨이퍼가 동시에 양면연마된다.

이 양면연마장치에는 태양기어가 조성되어 있지 않는 분만큼, 캐리어플레이트상에 있어서의 각 웨이퍼 유지구멍의 형성공간이 확대된다. 그 결과, 동일 크기의 양면연마장치(이하, 무태양기어식 양면연마장치)라도, 취급가능한 실리콘 웨이퍼의 치수를 크게 할 수 있다.

그러나, 종래의 무태양기어식 양면연마장치를 사용한 실리콘 웨이퍼의 양면연마방법에서는 이하의 과제가 있었다.

즉, 종래장치에 의한 웨이퍼 양면연마방법에 있어서는, 웨이퍼 연마중, 대응하는 웨이퍼 유지구멍 내에서의 실리콘 웨이퍼의 선회방향, 회전수 모두 불안정하였다. 이것은, 상정반측에서 웨이퍼 표면에 작용하는 마찰저항과, 하정반측에서 웨이퍼 이면에 작용하는 마찰저항의 밸런스가 불안정하거나, 이들의 차이도 조금밖에 얻어지지 않았기 때문이다.

그 때문에, 웨이퍼 연마시의 약간의 문제로도 실리콘 웨이퍼의 선회가 정지되기 쉬웠다. 또는, 이 정지상태까지는 되지 않더라도, 상술한 바와 같이 웨이퍼의 선회속도 및 회전방향이 불안정하면, 각 배치(batch)마다 각 웨이퍼의 평탄도의 불균형이 커진다. 그 결과, 웨이퍼 외주부의 테이퍼형상이나 그 연마 새깅에 의한 평탄도 불량을 발생하여 버릴 우려가 있었다.

그래서, 발명자는, 예의연구를 한 결과, 상정반측에서 웨이퍼 표면에 작용하는 마찰저항과, 하정반측에서 웨이퍼 이면에 작용하는 마찰저항에 적극적으로 차이를 주면, 가령 연마중, 얼마간의 연마의 문제가 발생하여도, 이 유지구멍 내에서 웨이퍼가 정지하지 않게 되는 것을 발견하였다. 게다가, 연마중의 마찰저항의 차이가 안정된 것이라면, 웨이퍼 유지구멍 내에서의 실리콘 웨이퍼의 선회방향이나 그 속도의 안정화가 가능하게 되고, 그 결과, 웨이퍼 외주부의 연마 새깅을 억제하여 배치 내에서의 각 웨이퍼의 평탄도의 불균형이 억제된다. 이것에 의해, 웨이퍼의 고평탄도화가 도모되는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.

본 발명은, 웨이퍼 외주부의 연마 새깅을 방지하여 반도체 웨이퍼의 평탄도를 높일 수 있는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

청구항 1에 기재된 발명은, 캐리어플레이트에 형성된 웨이퍼 유지구멍 내에 반도체 웨이퍼를 유지하고, 연마제를 반도체 웨이퍼에 공급하면서, 각각의 대향면에 연마포가 전개된 상정반과 하정반 사이이고 상기 캐리어플레이트의 표면과 평행한 면 내에서, 이 캐리어플레이트를, 반도체 웨이퍼가 그 대응하는 웨이퍼 유지구멍 내에서 선회시켜지도록 상기 캐리어플레이트의 자전을 동반하지 않는 원운동을 시켜서, 상기 반도체 웨이퍼의 표리 양면을 동시에 연마할 수 있는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법으로서, 상기 상정반 연마포의 반도체 웨이퍼에 대한 마찰계수와 상기 하정반 연마포의 반도체 웨이퍼에 대한 마찰계수를 다르게 함으로써, 연마시, 상기 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 유지구멍 내에서 0.1∼1.0rpm으로 선회시키는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다.

반도체 웨이퍼란, 실리콘 웨이퍼, 갈륨비소 웨이퍼 등이다. 반도체 웨이퍼의 크기도 한정되지 않고, 예컨대 300㎜웨이퍼 등의 대구경 웨이퍼라도 좋다. 반도체 웨이퍼는 편면이 산화막에 의해서 피복되어 있어도 좋다. 이 경우, 반도체 웨이퍼의 산화막과는 반대측의 베어웨이퍼(bare wafer)면을 선택적으로 연마하여도 좋다.

양면연마장치는, 태양기어가 조립되어 있지 않고, 한쌍의 연마정반 사이에서 캐리어플레이트를 운동시킴으로써 반도체 웨이퍼의 표리 양면을 동시에 연마하는 무태양기어식 양면연마장치라면, 한정되지 않는다.

캐리어플레이트에 형성되는 웨이퍼 유지구멍의 개수는, 1개(매엽식)라도 복수개라도 좋다. 웨이퍼 유지구멍의 크기는 연마되는 반도체 웨이퍼의 크기에 따라서 임의로 변경할 수 있다.

캐리어플레이트의 운동은, 캐리어플레이트의 표면(또는 이면)과 평행한 면 내에서의 운동으로서, 그 운동의 방향은, 한쌍의 연마정반의 사이에 유지된 실리콘 웨이퍼가, 그 대응하는 웨이퍼 유지구멍 내에서 선회시켜지도록, 캐리어플레이트의 자전을 동반하지 않는 원운동이다. 이 자전을 동반하지 않는 원운동에 의해서 캐리어플레이트상의 모든 점은 동일 크기의 작은 원의 궤적을 그리게 된다.

사용하는 연마제의 종류는 한정되지 않는다. 예컨대, 유리숫돌입자를 함유하지 않는 알칼리액만이라도 좋다. 또, 이 알칼리액에 평균입자지름 0.02∼0.1㎛정도의 콜로이달실리카(colloidal silica) 입자(연마숫돌입자)를 분산시킨 슬러리라도 좋다.

이 연마제의 공급량은 캐리어플레이트의 크기에 따라서 다르고, 한정되지 않는다. 예를 들면, 1.0∼2.0ℓ/분이다. 연마제의 반도체 웨이퍼로의 공급은, 반도체 웨이퍼의 경면측에 행할 수 있다. 또한, 이 연마제는 웨이퍼의 운동범위로 공급하는 편이 바람직하다.

상정반과 하정반의 회전속도는 한정되지 않는다. 예컨대, 동일 속도로 회전시켜도 좋고, 다른 속도로 회전시켜도 좋다. 또, 각 회전방향도 한정되지 않는다. 즉, 동일방향으로 회전시켜도 좋고, 각각을 반대방향으로 회전시켜도 좋다.

한쌍의 연마부재를 반드시 동시에 회전시키지 않아도 좋다. 그것은, 본 발명이 반도체 웨이퍼의 표리 양면에 각 연마부재를 눌러붙인 상태에서 캐리어플레이트를 운동시키는 구성을 채용하고 있기 때문이다.

상정반, 하정반이 반도체 웨이퍼에 부가하는 압압력은 한정되지 않는다. 예컨대 150∼250g/㎠이다.

이 양면연마장치에 의한 반도체 웨이퍼의 연마는, 웨이퍼 표면만 또는 웨이퍼 이면만의 선택연마라도 좋고, 표리 양면의 동시연마라도 좋다.

상정반 및 하정반에 전개되는 각 연마포의 종류 및 재질은 한정되지 않는다. 예를 들면, 경질의 발포우레탄폼 패드, 부직포에 우레탄수지를 함침·경화시킨 연질의 부직포 패드 등이다. 그 외, 부직포로 이루어지는 베이스포의 위에 우레탄수지를 발포시킨 패드 등도 사용할 수 있다. 이 경우, 상정반측의 연마포와 하정반측의 연마포에 동일 종류의 것을 채용하여도 좋고, 다른 종류의 것을 채용하여도 좋다.

여기서 말하는 자전을 동반하지 않는 원운동이란, 캐리어플레이트가 상정반 및 하정반의 축선으로부터 소정 거리만큼 치우친 상태를 항상 유지하여 선회하는 원운동을 말한다.

반도체 웨이퍼의 선회속도는 0.1rpm미만에서는 웨이퍼 외주부가 테이퍼형상으로 되기 쉽다. 또, 1.0rpm을 초과하면 배치 내에서의 각 웨이퍼의 완성형상이 불안정하게 되기 쉽다.

이와 같은 종래보다 빠른 속도의 선회는, 연마시에 상정반측에서 웨이퍼 표면에 작용하는 마찰저항과, 하정반측에서 웨이퍼 이면에 작용하는 마찰저항에 큰 차이를 줌으로써, 비교적 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 마찰저항에 큰 차이를 부여하는 방법은 한정되지 않는다. 예컨대, 상, 하정반의 직경을 다르게 하는 방법, 양 연마포의 형상을 다르게 하는 방법, 상, 하정반의 회전속도를 다르게 하는 방법이라도 좋다. 그 외, 상측, 하측의 연마포의 웨이퍼에 대한 마찰계수를 다르게 하는 방법이라도 좋다.

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청구항 3에 기재된 발명은, 상기 상정반의 직경과 상기 하정반의 직경을 다르게 한 청구항 2에 기재된 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다.

상, 하정반의 직경의 차는, 연마되는 반도체 웨이퍼의 크기, 1회의 연마로 처리되는 반도체 웨이퍼의 매수 등의 조건에 따라서 적절히 선택된다.

청구항 4에 기재된 발명은, 상기 상정반측의 연마포의 형상과, 상기 하정반측의 연마포의 형상을 다르게 한 청구항 2에 기재된 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다.

연마포의 형상으로서는, 각각 평면으로 보아, 원형, 타원형, 삼각형 또는 사각형 이상의 다각형, 다른 임의의 형상 등을 예시할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 상기 상정반의 회전속도와 상기 하정반의 회전속도를 다르게 한 청구항 2에 기재된 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다.

청구항 6에 기재된 발명은, 캐리어플레이트에 형성된 웨이퍼 유지구멍 내에 반도체 웨이퍼를 삽입·유지하고, 연마숫돌입자를 함유하는 슬러리를 반도체 웨이퍼에 공급하면서, 각각 연마포가 전개된 상정반 및 하정반 사이이고, 상기 캐리어플레이트의 표면과 평행한 면 내에서 이 캐리어플레이트를 운동시켜서, 상기 반도체 웨이퍼의 표리 양면을 동시에 연마할 수 있는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법으로서, 상기 반도체 웨이퍼의 외주부의 일부를 연마포의 외부에 3∼15㎜만큼 돌출시키고, 이 상태에서 반도체 웨이퍼를 연마하는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다.

캐리어플레이트의 운동은, 캐리어플레이트의 표면(또는 이면)과 평행한 면 내에서의 운동이면 되고, 운동의 방향 등은 한정되지 않는다. 예를 들면, 상정반 및 하정반 사이에서 유지된 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 유지구멍의 내부에서 선회하는 캐리어플레이트의 자전을 동반하지 않는 원운동이라도 좋다. 그 외, 캐리어플레이트의 중심선을 중심으로 한 원운동, 편심위치에서의 원운동, 직선운동 등이라도 좋다. 직선운동의 경우에는, 상정반 및 하정반을 각각의 축선을 중심으로 회전시키는 편이, 웨이퍼 표리 양면을 균일하게 연마할 수 있다.

웨이퍼 외주부의 돌출량은, 3∼15㎜이다. 3㎜미만에서는 연마 새깅이 커진다. 15㎜를 초과하면 웨이퍼 표면에 링형상의 단차가 발생한다는 문제가 있다.

또, 캐리어플레이트를 이 플레이트의 연마포측의 끝면과 반도체 웨이퍼의 연마면의 높이가 대략 일치하는 두께로 하여도 좋다. 이것에 의해, 연마시에 있어서 연마포의 리바운드량이 저감하여, 반도체 웨이퍼의 외주부가 웨이퍼 중심부에 비하여 단위면적당 압력이 상대적으로 작아진다. 그 결과, 반도체 웨이퍼의 외주부의 연마 새깅을 억제할 수 있다.

사용하는 연마제(슬러리)의 종류는 한정되지 않는다. 예를 들면, pH농도가 9∼11인 알콜성 에칭액에, 평균입자지름 0.1∼0.02㎛정도의 콜로이달실리카 입자(연마숫돌입자)를 분산시킨 것을 채용할 수 있다. 또, 산성 에칭액 속에 연마숫돌입자를 분산시킨 것이어도 좋다. 슬러리의 공급량은 캐리어플레이트의 크기에 따라 다르고, 한정되지 않는다. 예컨대, 1.0∼3.0ℓ/분이다. 슬러리의 반도체 웨이퍼로의 공급은, 반도체 웨이퍼의 경면의 반대측(비연마면측)에 행할 수 있다. 이 경우, 연마면은 하정반에 의해 연마된다. 또, 슬러리 공급구멍은 웨이퍼의 운동범위에 형성하는 것이 바람직하다.

상정반 및 하정반의 회전속도는 한정되지 않는다. 예를 들면, 동일 속도로 회전시켜도 좋고, 다른 속도로 회전시켜도 좋다. 또, 각 회전방향도 한정되지 않는다. 즉, 동일방향으로 회전시켜도 좋고, 서로 반대방향으로 회전시켜도 좋다. 단, 반드시 상정반 및 하정반을 동시에 회전시키지 않아도 된다. 그것은 본 발명이 반 도체 웨이퍼의 표리 양면에 상정반 및 하정반의 각 연마포를 눌러붙인 상태에서 캐리어플레이트를 운동시키는 구성을 채용하고 있기 때문이다.

상정반 및 하정반의 반도체 웨이퍼에 대한 압압력은 한정되지 않는다. 예컨대 150∼250g/㎠이다.

또, 웨이퍼 표리 양면의 연마량 및 연마속도도 한정되지 않는다. 또한, 이 웨이퍼 표면과 웨이퍼 이면의 연마속도의 차이는, 웨이퍼 표리 양면의 광택도에 큰 영향을 미친다. 광택도의 측정은 공지의 측정기(예를 들면 니폰덴쇼쿠사 제품의 측정기)를 사용하여 행할 수 있다.

이들 상정반 및 하정반에 전개되는 연마포의 종류 및 재질은 한정되지 않는다. 예컨대, 경질 발포우레탄폼 패드, 부직포에 우레탄수지를 함침·경화시킨 부직포 패드가 있다. 그 외, 부직포로 이루어지는 베이스포의 위에 우레탄수지를 발포시킨 패드 등도 예시할 수 있다. 또한, 상정반의 연마포 및 하정반의 연마포 중 한쪽에, 나머지의 다른쪽과는 연마시에 있어서의 반도체 웨이퍼의 침입량이 다른 연마포를 사용하여, 반도체 웨이퍼의 표리면의 광택도를 다르게 하도록 하여도 좋다.

또, 청구항 7에 기재의 발명은, 상기 캐리어플레이트의 운동은 캐리어플레이트의 자전을 동반하지 않는 원운동인 청구항 6에 기재된 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다.

여기서 말하는 자전을 동반하지 않는 원운동이란, 캐리어플레이트가 상정반 및 하정반의 축선으로부터 소정 거리만큼 편심된 상태를 항상 유지하여 선회하는 원운동을 말한다. 이 자전을 동반하지 않는 원운동에 의해서, 캐리어플레이트상의 모든 점은, 동일 크기의 작은 원의 궤적을 그리게 된다.

또한, 청구항 8에 기재된 발명은, 상기 반도체 웨이퍼는 편면만이 경면이고, 상기 연마제는 이 반도체 웨이퍼의 경면과는 반대의 면측으로부터 공급되는 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다. 즉, 여기서의 반도체 웨이퍼는 이면이 이지면(梨地面)인 편면 이지(梨地) 웨이퍼이다.

반도체 웨이퍼의 경면과는 반대측의 면에서 연마제(슬러리)를 공급하는 방법은 한정되지 않는다. 예를 들면, 이 슬러리 공급측의 면이 반도체 웨이퍼의 상면인 경우에는, 슬러리 공급노즐에 의한 자연낙하이어도 좋다. 이 경우, 캐리어플레이트에 슬러리가 하정반측으로 낙하되는 구멍부를 형성하여도 좋다.

청구항 9에 기재된 발명은, 상기 연마제는 캐리어플레이트에 유지된 반도체 웨이퍼의 운동궤적상에 위치하는 공급구멍으로부터 공급되는 청구항 6 내지 청구항 8중 어느 한 항에 기재된 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다.

그리고, 청구항 10에 기재된 발명은, 상기 반도체 웨이퍼는 그 편면이 산화막에 의해서 피복되어 있는 청구항 6 내지 청구항 9중 어느 한 항에 기재된 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법이다.

산화막의 종류는 한정되지 않는다. 예를 들면, 실리콘 웨이퍼의 경우에 있어서의 실리콘 산화막 등이 있다. 산화막의 두께도 한정되지 않는다. 이 산화막측의 웨이퍼면을 이지면으로서 연마하여도 좋고, 연마하지 않고 비연마면으로 하여도 좋다.

청구항 1 내지 5에 기재된 발명에 의하면, 연마제를 반도체 웨이퍼에 공급하면서, 고정숫돌입자체와 연마포 사이에서, 캐리어플레이트를 그 플레이트의 표면과 평행한 면 내에서 운동시킨다. 이것에 의해, 반도체 웨이퍼의 표리 양면이 이들 고정숫돌입자체 및 연마포에 의해서 연마된다.

이 때, 어떠한 방법에 의해서, 웨이퍼 연마시에 상정반측에서 웨이퍼 표면에 작용하는 마찰저항과, 하정반측에서 웨이퍼 이면에 작용하는 마찰저항에, 적극적인 차이가 주어진다. 그 결과, 웨이퍼 연마중, 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 유지구멍 내에서 착실히 선회한다. 이것에 의해, 가령 이 연마중, 얼마간의 연마의 문제가 발생하여도 웨이퍼 유지구멍 내에서 반도체 웨이퍼의 선회가 정지하는 일은 없다. 게다가, 이와 같은 착실한 선회에 의한 연마에 의해서, 웨이퍼의 외주부에 있어서 부분적인 연마량의 치우침이 일어나기 어렵게 된다. 이 때문에, 웨이퍼 외주부의 연마 새깅을 억제하여 웨이퍼의 고평탄도화를 도모할 수 있다.

상, 하정반측에서 반도체 웨이퍼의 표면 또는 이면에 작용하는 마찰저항에 적극적인 차이를 주기 위해서는 이하의 방법이 있다. 예컨대, 직경이 다른 상, 하정반 사이에서 반도체 웨이퍼를 연마하는 방법, 형상이 다른 연마포 사이에서 반도체 웨이퍼를 연마하는 방법, 상, 하정반의 회전속도를 다르게 하여 연마하는 방법이다.

청구항 6 내지 10에 기재된 발명에 의하면, 연마제를 반도체 웨이퍼에 공급하면서, 상정반 및 하정반 사이에서 캐리어플레이트를 그 플레이트 표면과 평행한 면 내에서 운동시킨다. 이것에 의해 반도체 웨이퍼의 양면(경우에 따라서는 편면) 이 연마포에 의해 연마된다.

이 때, 웨이퍼 외주부의 일부를 연마포의 외부로 돌출시키면서 반도체 웨이퍼를 회전하여, 그 연마면을 연마한다. 연마중, 웨이퍼 외주부는 반도체 웨이퍼가 소정각도 회전할 때마다 그 비연마영역을 통과하면서 연마된다. 따라서, 웨이퍼 외주부는 웨이퍼 중심부에 비하여 연마포에 대한 단위시간당의 접촉면적이 저감된다. 그 결과, 웨이퍼 외주부의 연마 새깅이 억제되어 웨이퍼 평탄도가 높아진다.

특히, 청구항 7의 발명에 의하면, 상정반 및 하정반의 사이에서 반도체 웨이퍼를 유지하고, 이 상태를 유지한 채, 캐리어플레이트를 이 플레이트의 자전을 동반하지 않는 원운동을 시켜서 웨이퍼면을 연마한다. 자전하지 않는 원운동에 의하면, 캐리어플레이트상의 모든 점이 완전히 동일한 운동을 한다. 이것은, 일종의 요동운동이라고도 말할 수 있다. 즉, 요동운동의 궤적이 원으로 된다고 생각할 수도 있다. 이와 같은 캐리어플레이트의 운동에 의해, 연마중, 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 유지구멍 내에서 선회하면서 연마된다. 이것에 의해, 웨이퍼 연마면의 대략 전역에 걸쳐서 균일하게 연마를 행할 수 있고, 웨이퍼 외주부의 연마 새깅을 더욱 저감시킬 수 있다.

또, 청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 웨이퍼 연마시에, 연마제를 반도체 웨이퍼의 경면과는 반대의 면측에서 공급하면서 연마한다. 또한, 이들 슬러리 공급구멍을 반도체 웨이퍼의 운동궤적상에 위치시켜 형성하면, 확실히 반도체 웨이퍼에 연마제를 공급할 수 있다.

그리고, 청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼의 편면이 산화막 에 의해서 피복된 면이다. 이 산화막과 반대측의 면을 소정의 정도로 연마할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 관한 양면연마장치의 전체 사시도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 관한 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법의 양면연마중의 종단면도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 관한 반도체 웨이퍼의 연마방법에 있어서의 연마중인 상태를 나타내는 그 단면도,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 관한 양면연마장치의 개략평면도,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 관한 캐리어플레이트에 운동력을 전달하는 운동력 전달계의 요부 확대단면도,

도 6은 본 발명의 제1실시예에 관한 연마중인 반도체 웨이퍼의 운동궤적 및 연마제 공급구멍의 위치를 나타내는 평면도,

도 7은 본 발명의 제1실시예에 관한 반도체 웨이퍼의 외주부의 돌출연마를 나타내는 평면도,

도 8은 본 발명의 제1실시예에 관한 웨이퍼 유지구멍 내에서 반도체 웨이퍼가 선회를 하는 원리를 설명하는 사시도,

도 9는 본 발명의 제2실시예에 관한 양면연마장치의 요부 사시도,

도 10은 본 발명의 제3실시예에 관한 양면연마장치의 요부 평면도,

도 11은 본 발명의 제4실시예에 관한 연마중인 반도체 웨이퍼의 운동궤적 및 슬러리 공급구멍의 위치를 나타내는 평면도,

도 12는 본 발명의 제4실시예에 관한 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마시에 있어서의 웨이퍼 외주부의 돌출량과 외주 새깅의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 도면이다. 제1실시예에서는, 실리콘 웨이퍼의 표면을 경면으로 하고, 그 이면을 이지면으로 하는 연마를 예로 들어서 설명한다.

도 1, 도 2에 있어서, 10은 제1실시예에 관한 반도체 웨이퍼의 연마방법이 적용되는 양면연마장치(이하, 양면연마장치라 함)이다. 이 양면연마장치(10)는, 5개의 웨이퍼 유지구멍(11a)이 플레이트 축선 둘레로(원주방향으로) 72°마다 뚫린 평면으로 볼 때 원판형상의 유리에폭시제의 캐리어플레이트(11)와, 각각의 웨이퍼 유지구멍(11a)에 선회가능하게 삽입·유지된 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼(W)를, 상하에서 끼워넣음과 동시에, 실리콘 웨이퍼(W)에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 웨이퍼면을 연마하는 상정반(12) 및 하정반(13)을 구비하고 있다. 실리콘 웨이퍼(W)는, 그 편면이 실리콘 산화막에 의해 덮여진 것을 채용하여도 좋다. 또, 캐리어플레이트(11)의 두께(600㎛)는, 실리콘 웨이퍼(W)의 두께(730㎛)보다 약간 얇게 되어 있다.

상정반(12)의 하면에는, 웨이퍼 이면을 이지면으로 연마하는 경질의 발포우레탄폼 패드(14)가 전개되어 있다.

또, 하정반(13)의 상면에는 웨이퍼 표면을 경면화시키는 부직포에 우레탄수지를 함침·경화시킨 연질의 부직포 패드(15)가 전개되어 있다. 경질 발포우레탄폼 패드(14)(로델사 제품 MHS15A)의 경도는 85°(Asker 경도계), 밀도는 0.53g/㎤, 압축율은 3.0%, 그 두께는 1000㎛이다. 한편, 연질 부직포 패드(15)(로델사 제품 Suba 600)의 경도는 80°(Asker 경도계), 압축율은 3.5%, 압축탄성율은 75.0%이고, 두께는 1270㎛로 되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상정반(12)은 윗쪽으로 연장된 회전축(12a)을 개재하여 상측 회전모터(16)에 의해 수평면 내에서 회전된다.

또, 이 상정반(12)은 축선방향으로 진퇴시키는 승강장치(18)에 의해 수직방향으로 승강시켜진다. 이 승강장치(18)는, 실리콘 웨이퍼(W)를 캐리어플레이트(11)에 공급배출할 때 등에 사용된다. 또한, 상정반(12) 및 하정반(13)의 실리콘 웨이퍼(W)의 표리 양면에 대한 압압은, 상정반(12) 및 하정반(13)에 조성된 도시하지 않은 에어백 방식 등의 가압수단에 의해 행해진다.

하정반(13)은, 그 출력축(17a)을 통하여, 하측 회전모터(17)에 의해 수평면 내에서 회전된다. 이 캐리어플레이트(11)는 그 플레이트(11) 자체가 회전하지 않도록, 캐리어 원운동기구(19)에 의해서 그 플레이트(11)의 면과 평행한 면(수평면) 내에서 원운동한다.

다음에, 도 1, 도 2, 도 4, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 이 캐리어 원운동기구(19)를 상세하게 설명한다.

이들 도면에 나타낸 바와 같이, 이 캐리어 원운동기구(19)는, 캐리어플레이 트(11)를 바깥쪽에서 유지하는 환형의 캐리어홀더(20)를 가지고 있다. 이들 부재(11, 20)는, 연결구조체(21)를 개재하여 연결되어 있다. 여기서 말하는 연결구조체(21)란, 캐리어플레이트(11)를 그 캐리어플레이트(11)가 자전하지 않고, 또한 이 플레이트(11)의 열팽창시의 신장을 흡수할 수 있도록 캐리어홀더(20)에 연결시키는 수단이다.

즉, 이 연결구조체(21)는, 캐리어홀더(20)의 내주플랜지(20a)에 홀더 둘레방향으로 소정 각도마다 돌출된 다수개의 핀(23)과, 각 대응하는 핀(23)을 캐리어플레이트(11)의 외주부에 각 핀(23)과 대응하는 위치에 대응하는 수만큼 돌출시킨 장공형상의 핀구멍(11b)을 가지고 있다.

이들 핀구멍(11b)은, 핀(23)을 개재하여 캐리어홀더(20)에 연결된 캐리어플레이트(11)가 그 반경방향으로 약간 이동할 수 있도록, 그 구멍길이방향을 플레이트 반경방향과 합치시키고 있다. 각각의 핀구멍(11b)에 핀(23)을 여유있게 삽입시켜서 캐리어플레이트(11)를 캐리어홀더(20)에 장착함으로써, 양면연마시의 캐리어플레이트(11)의 열팽창에 의한 신장이 흡수된다. 또한, 각 핀(23)의 근원부는, 이 부분의 외주면에 새겨 설치된 외부나사를 통하여, 상기 내주플랜지(20a)에 형성된 나사구멍에 비틀어 넣어져 있다. 또, 각 핀(23)의 근원부의 외부나사의 직상부에는 캐리어플레이트(11)가 적재되는 플랜지(23a)가 설치되어 있다. 따라서, 핀(23)의 삽입량을 조정함으로써 플랜지(23a)에 적재된 캐리어플레이트(11)의 높이위치가 조정가능하게 된다.

이 캐리어홀더(20)의 외주부에는, 90도마다 바깥쪽으로 돌출된 4개의 베어링 부(20b)가 설치되어 있다. 각 베어링부(20b)에는 소경 원판형상의 편심암(24)의 상면 편심위치에 돌출된 편심축(24a)이 삽입부착되어 있다. 또, 이들 4개의 편심암(24)의 각 하면의 중심부에는, 회전축(24b)이 늘어뜨려져 설치되어 있다. 이들 회전축(24b)은 환형의 장치기체(25)에 90도마다 합계 4개 설치된 베어링부(25a)에, 각각 선단부를 아래쪽으로 돌출시킨 상태에서 삽입부착되어 있다. 각 회전축(24b)의 아래쪽으로 돌출된 선단부에는 각각 스프로킷(26)이 고착되어 있다. 그리고, 각 스프로킷(26)에는 일련으로 타이밍체인(27)이 수평상태로 걸쳐 놓여져 있다. 또한, 이 타이밍체인(27)을 기어구조의 동력전달계로 변경하여도 좋다. 이들 4개의 스프로킷(26)과 타이밍체인(27)은, 4개의 편심암(24)이 동기하여 원운동을 행하도록, 4개의 회전축(24b)을 동시에 회전시키는 동기수단을 구성하고 있다.

또, 이들 4개의 회전축(24b) 중, 1개의 회전축(24b)은 더욱 길게 형성되어 있고, 그 선단부가 스프로킷(26)보다 아래쪽으로 돌출되어 있다. 이 부분에 동력전달용 기어(28)가 고착되어 있다. 이 기어(28)는, 예를 들면 기어모터 등의 원운동용 모터(29)의 윗쪽으로 뻗는 출력축에 고착된 대경인 구동용 기어(30)에 맞물려 있다. 또한, 이와 같이 타이밍체인(27)에 의해 동기시키지 않아도, 예를 들면 4개의 편심암(24)의 각각에 원운동용 모터(29)를 설치시키고, 각 편심암(24)을 개별로 회전시켜도 좋다. 단, 각 모터(29)의 회전은 동기시킬 필요가 있다.

따라서, 원운동용 모터(29)의 출력축을 회전시키면, 그 회전력은 기어(30, 28) 및 장척인 회전축(24b)에 고착된 스프로킷(26)을 통하여 타이밍체인(27)에 전달되고, 이 타이밍체인(27)이 둘레로 회전함으로써, 다른 3개의 스프로킷(26)을 통 하여 4개의 편심암(24)이 동기하여 회전축(24b)을 중심으로 수평면 내에서 회전된다. 이것에 의해, 각각의 편심축(24a)에 일괄되게 연결된 캐리어홀더(20), 나아가서는 이 홀더(20)에 유지된 캐리어플레이트(11)가, 이 플레이트(11)에 평행한 수평면 내에서 자전을 동반하지 않는 원운동을 행한다. 즉, 캐리어플레이트(11)는 상정반(12) 및 하정반(13)의 축선(a)으로부터 거리 L만큼 편심된 상태를 유지하여 선회한다. 이 거리(L)는 편심축(24a)과 회전축(24b)의 거리와 동일하다. 이 자전을 동반하지 않는 원운동에 의해 캐리어플레이트(11)상의 모든 점은 동일한 크기의 작은 원의 궤적을 그린다.

또, 도 6에는, 이 장치에 있어서 그 슬러리 공급구멍의 위치를 나타낸다. 예를 들면, 상정반(12)에 형성되는 복수의 슬러리 공급구멍은, 실리콘 웨이퍼(W)가 항상 존재하는 소정 폭의 원형고리형상의 영역(X)에 배치되어 있다. 실리콘 웨이퍼(W)가 요동하여도 그 이면으로 항상 슬러리가 공급되도록 구성되어 있다. 그 결과, 연마중에 있어서 실리콘 웨이퍼(W) 이면의 슬러리에 의한 박막이 유지되게 된다.

또, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 캐리어플레이트(11)에 유지된 각 실리콘 웨이퍼(W)는, 캐리어플레이트(11)의 자전을 동반하지 않는 원운동을 하였을 때에, 각각의 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부의 일부가, 각각의 실리콘 웨이퍼(W)가 소정 각도 회전할 때마다 상정반(12), 하정반(13)의 외부로부터 돌출되면서 연마되도록 구성되어 있다. 즉, 각 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부는, 비연마영역을 단속적으로 통과하면서 연마되어 가므로, 이 부분의 연마량이 억제된다. 따라서, 각각의 실리 콘 웨이퍼(W)의 평탄도(TTV 등)가 더욱 높아진다.

다음에, 이 양면연마장치(10)를 사용한 실리콘 웨이퍼(W)의 연마방법을 설명한다.

우선, 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 하정반(13)측의 캐리어플레이트(11)의 각 웨이퍼 유지구멍(11a)에 각각 선회가능하게 실리콘 웨이퍼(W)를 삽입한다. 이때, 각 실리콘 웨이퍼의 이면을 상향으로 한다. 이어서, 이 상태인 채로 상정반(12)을 캐리어플레이트(11)에 200g/㎠로 눌러붙인다.

그 후, 양 패드(14, 15)를 웨이퍼 표리 양면에 눌러붙인 채, 상정반(12)측에서 슬러리를 공급하면서, 원운동용 모터(29)에 의해 타이밍체인(27)을 둘레회전시킨다. 이것에 의해, 각 편심암(24)이 수평면 내에서 동기회전하고, 각 편심축(24a)에 일괄되게 연결된 캐리어홀더(20) 및 캐리어플레이트(11)가, 이 캐리어플레이트(11) 표면에 평행한 수평면 내에서, 자전을 동반하지 않는 원운동을 24rpm으로 행한다.

이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 실리콘 웨이퍼(W)는, 마찰저항이 작은 경질 발포우레탄폼 패드(14)와, 마찰저항이 큰 연질 부직포 패드(14)의 사이에 끼워진 상태에서, 이 캐리어플레이트(11)의 자전을 동반하지 않는 원운동에 동반회전하고 있다. 이때, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상정반(12)측의 경질 발포우레탄폼 패드(14)는 실리콘 웨이퍼(W)에 대한 마찰계수가 적고, 하정반(13)측의 연질 부직포 패드(15)는 실리콘 웨이퍼(W)에 대한 마찰계수가 크다. 또한, 양 정반(12, 13)은 회전하고 있지 않다. 그 결과, 웨이퍼 표리 양면에 작용하는 마찰저항의 차가 적극 적으로 얻어진다. 따라서, 각 실리콘 웨이퍼(W)는 대응하는 웨이퍼 유지구멍(11a) 내에서, 0.1∼1.0rpm의 회전속도로 착실하게 수평면 내에서 선회하면서, 각각의 표리 양면이 연마된다.

이것에 의해, 가령 연마중, 얼마간의 연마의 문제가 발생하여도, 이 웨이퍼 유지구멍(11a) 내에서 실리콘 웨이퍼(W)의 선회가 정지하는 일은 없다. 또한, 이와 같은 착실한 선회의 연마에 의해서, 웨이퍼 외주부에서 부분적인 연마량의 편심이 일어나기 어렵게 된다. 따라서, 종래에 비하여 더욱 웨이퍼 외주부의 연마 새깅을 억제하여, 보다 높은 웨이퍼의 고평탄도화를 도모할 수 있다.

또한, 여기서 사용하는 슬러리는, pH10.6의 알킬리성 에칭액 중에, 입도 0.05㎛의 콜로이달실리카로 이루어지는 연마숫돌입자가 분산된 것이다.

또, 여기서는 양면연마시에 캐리어플레이트(11)를, 이 캐리어플레이트(11)의 자전을 동반하지 않는 원운동을 시켜서 웨이퍼 표리 양면을 연마한다. 이와 같은 캐리어플레이트(11)의 특수한 운동에 의해 실리콘 웨이퍼(W)를 양면연마하였기 때문에, 웨이퍼 표리 양면의 대략 전역에 있어서 대략 균일하게 연마를 행할 수 있다.

게다가, 각 연마포(패드)(14, 15)의 재질을 다르게 하여 실리콘 웨이퍼(W)의 표리 양면에 대한 마찰저항의 차를 크게 하도록 구성하였기 때문에, 간단하고 또한 저비용으로 웨이퍼 외주부의 연마 새깅을 방지하여 실리콘 웨이퍼(W)의 평탄도를 종래보다 높일 수 있다.

또한, 이 제1실시예의 양면연마장치(10)는, 캐리어플레이트(11)를 원운동시 키지 않아도, 상측 회전모터(16)에 의해 상정반(12)을 25rpm으로 회전시킴과 아울러, 하측 회전모터(17)에 의해 하정반(13)을 30rpm으로 회전시키는 것 만으로, 각 실리콘 웨이퍼(W)를 양면연마할 수 있다.

이 경우, 각 실리콘 웨이퍼(W)가 웨이퍼 유지구멍(11a)의 속에서 선회가능하게 삽입·유지되어 있기 때문에, 연마중, 각 실리콘 웨이퍼(W)는 회전속도가 빠른 측의 정반의 회전방향과 동일방향으로 선회(자전)한다.

또, 상정반(12) 및 하정반(13)을 동일 회전속도로 회전시켜서 웨이퍼 표면이 경면이고 웨이퍼 이면이 이지면인 실리콘 웨이퍼(W)를 제조하여도 좋다. 이 경우, 양 연마포(14, 15)의 마찰저항의 차를 훨씬 크게 하면, 비교적 단시간 중에 표면이 경면이고 이면이 이지면인 실리콘 웨이퍼(W)를 얻을 수 있다.

그리고, 이 캐리어플레이트(11)를 원운동시키면서 상정반(12) 및 하정반(13)을 회전시켜서 실리콘 웨이퍼(W)를 양면연마하여도 좋다. 이 경우, 상정반(12) 및 하정반(13)의 회전속도는, 웨이퍼 표리 양면에 연마불균형이 발생하지 않을 정도로 느리게 한 편이 바람직하다. 이와 같이 하면, 실리콘 웨이퍼(W)의 표리 양면을 그 각 면의 영역에서 균일하게 연마할 수 있다. 또한, 상정반(12) 및 하정반(13)을 회전시키면, 실리콘 웨이퍼(W)에 접촉하는 정반면을 항상 새롭게 하여, 슬러리를 실리콘 웨이퍼(W)의 전면에 평균적으로 공급할 수 있어서 바람직하다.

다음에, 도 9에 기초하여, 본 발명의 제2실시예에 관한 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법을 설명한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 이 실시예에서는, 제1실시예의 상정반(12) 대신에 하정반(13)보다 직경이 큰 정반(12A)을 채용한 예이다.

이와 같은 방법으로도, 웨이퍼 연마시에 상정반(12A)측에서 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 작용하는 마찰저항과, 하정반(13)측에서 실리콘 웨이퍼 이면에 작용하는 마찰저항에, 종래보다 적극적으로 차이를 줄 수 있다. 그 결과, 각 웨이퍼 유지구멍(11a) 내에서의 실리콘 웨이퍼(W)의 선회는 착실한 것으로 된다.

그 외 구성, 작용, 효과는 제1실시예와 거의 같으므로 그 설명을 생략한다.

다음에, 도 10에 기초하여 본 발명의 제3실시예에 관한 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법을 설명한다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 본 제3실시예에서는 제1실시예에 있어서의 상정반(12)에 전개된 평면으로 보아 원형인 경질 발포우레탄폼 패드(14) 대신에, 평면으로 보아 육각형인 경질 발포우레탄폼 패드(14A)을 채용한 예이다.

즉, 연마포(14)가 육각형이기 때문에, 하정반(13)의 원형의 연질 부직포 패드(15)와의 사이에, 적극적으로 마찰저항의 차이를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 연마시에, 상정반(12)측에서 웨이퍼 표면에 작용하는 마찰저항과, 하정반(13)측에서 웨이퍼 이면에 작용하는 마찰저항에 종래보다 착실하게 차이를 줄 수 있다.

그 외의 구성, 작용, 효과는 제1실시예와 대략 같으므로 그 설명을 생략한다.

본 발명에 의하면, 연마중, 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 유지구멍 내에서 착실하게 선회하므로, 웨이퍼 외주부의 연마 새깅을 억제하여 웨이퍼의 고평탄도화를 도모할 수 있다.

다음에, 도 1 등에 나타내는 양면연마장치(10)를 사용한 실리콘 웨이퍼(W)의 양면연마방법의 제4실시예를 도 11, 도 12를 참조하여 설명한다.

우선, 캐리어플레이트(11)의 각 웨이퍼 유지구멍(11a)에 각각 선회가능하게 실리콘 웨이퍼(W)를 삽입한다. 이 때, 각 웨이퍼 이면은 상향으로 한다. 이어서, 이 상태인 채로 각 웨이퍼 이면에 연질 부직포 패드(14)를 200g/㎠로 눌러붙임과 아울러, 각 웨이퍼 표면에 연질 부직포 패드(15)를 200g/㎠로 눌러붙인다.

그 후, 이들 양 패드(14, 15)를 웨이퍼 표리 양면에 눌러붙인 채, 상정반(12)측에서 슬러리를 공급하면서, 원운동용 모터(29)에 의해 타이밍체인(27)을 둘레회전시킨다. 이것에 의해, 각 편심암(24)이 수평면 내에서 동기회전하여 각 편심축(24a)에 일괄하여 연결된 캐리어홀더(20) 및 캐리어플레이트(11)가, 이 플레이트(11) 표면에 평행한 수평면 내에서 자전을 동반하지 않는 원운동을 24rpm으로 행한다. 그 결과, 각 실리콘 웨이퍼(W)는 대응하는 웨이퍼 유지구멍(11a) 내에서 수평면 내에서 선회하면서, 각각의 웨이퍼 표리 양면이 양면연마된다. 또한, 여기서 사용하는 슬러리는 pH10.6의 알칼리성 에칭액 중에 입도 0.05㎛의 콜로이달실리카로 이루어지는 연마숫돌입자가 분산된 것이다.

이 때, 상술한 바와 같이 캐리어플레이트(11)의 회전시에 있어서, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부의 일부가, 연질 부직포 패드(14, 15)의 외부에 변이량(Q)만큼 돌출되면서, 웨이퍼 표리 양면이 연마된다(도 11의 (B)부분 참조). 이와 같은 연마를 행하면, 연마중의 웨이퍼 외주부는, 실리콘 웨이퍼(W)가 소정 각도만큼 회전할 때마다 비연마 영역을 통과하면서 연마된다. 또한, 종래의 돌출이 없는 연마장치에서 는, 웨이퍼 중앙부보다 웨이퍼 외주부의 연마량이 커져 있었다. 이것에 대하여, 이 양면연마장치(10)에서는, 웨이퍼 중심부에 비하여 웨이퍼 외주부와 연마포(11)의 단위시간당의 접촉면적이 감소한다. 그 결과, 웨이퍼 평탄도를 높일 수 있다.

또, 여기서는 양면연마시에 캐리어플레이트(11)를, 이 캐리어플레이트(11)의 자전을 동반하지 않는 원운동을 시켜서 웨이퍼 표리 양면을 연마시키고 있다. 이와 같은 캐리어플레이트(11)의 특수한 운동에 의해 실리콘 웨이퍼(W)를 양면연마하였기 때문에 웨이퍼 표리 양면의 대략 전역에 있어서 균일하게 연마를 행할 수 있다.

여기서, 실제로, 이 실시예의 양면연마장치(10)를 사용하여 실리콘 웨이퍼(W)의 연마포로부터의 돌출량을 적절히 변경하여 양면연마를 행한 경우의 외주 새깅의 변화량을 보고한다. 도 12는, 본 발명의 제4실시예에 관한 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법에 있어서의, 연마시의 웨이퍼 외주부의 돌출량과 외주 새깅의 관계를 나타내는 그래프이다.

이 그래프로부터 명확한 바와 같이, 웨이퍼 외주부의 돌출량이 3㎜미만인 경우에는 외주 새깅이 커졌다. 한편, 이 돌출량이 3㎜이상인 경우에는 연마 새깅은 낮은 수치로 안정되고, 양호한 결과가 얻어졌다.

본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼의 연마시, 웨이퍼 외주부의 일부를 연마포의 외부에 돌출시키면서 연마하므로, 웨이퍼 외주부는 웨이퍼 중심부에 비하여 연마포에 대한 단위시간당의 접촉면적이 저감하고, 웨이퍼 외주부의 연마 새깅이 억제되어 웨이퍼 평탄도를 높일 수 있다.

특히, 캐리어플레이트를, 이 플레이트의 자전을 동반하지 않는 원운동을 시켜서 반도체 웨이퍼를 연마하도록 하였기 때문에, 웨이퍼 표리 양면의 대략 전역에 걸쳐서 균일하게 연마할 수 있고, 외주 새깅을 더욱 저감시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
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5. 삭제
6. 캐리어플레이트에 형성된 웨이퍼 유지구멍 내에 반도체 웨이퍼를 유지하고, 연마제를 반도체 웨이퍼에 공급하면서, 연마포가 각각 전개된 상정반 및 하정반 사이이고, 상기 캐리어플레이트의 표면과 평행한 면 내에서 이 캐리어플레이트를 그 자전을 동반하지 않는 원운동을 시켜서, 상기 반도체 웨이퍼의 표리 양면을 동시에 연마할 수 있는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법으로서, 상기 반도체 웨이퍼의 외주부의 일부를 상기 각 연마포의 외부에 3∼15㎜만큼 돌출시킨 상태에서 반도체 웨이퍼를 연마하는 것을 특징으로 하는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼는 편면만이 경면이고, 상기 연마제는 이 반도체 웨이퍼의 경면과는 반대의 면 측으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 연마제는 캐리어플레이트에 유지된 반도체 웨이퍼의 운동궤적상에 위치하는 공급구멍으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼는 그 편면이 산화막에 의해서 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 양면연마장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법.

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