KR100842473B1 - 웨이퍼의 제조방법 및 연마장치 및 웨이퍼 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 외주부의 휘어짐을 억제하고, 특히 근래 요구되고 있는 나노토폴로지(nano-topology)의 값을 좋게 한 웨이퍼의 제조방법 및 연마장치 및 웨이퍼를 제공한다. 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마공정에 있어서, 웨이퍼의 기준면을 제공하기 위해 웨이퍼의 이면연마를 행하도록 했다.

Description

웨이퍼의 제조방법 및 연마장치 및 웨이퍼{WAFER MANUFACTURING METHOD, POLISHING APPARATUS, AND WAFER}

본 발명은 웨이퍼의 제조방법, 장치 및 웨이퍼에 관한 것으로, 특히 경면연마 웨이퍼의 주변 휘어짐을 방지하고, 외주부(外周部)까지 고평탄화할 수 있도록 한 웨이퍼의 제조방법, 연마장치 및 웨이퍼에 관한 것이다.

일반적으로 실리콘 웨이퍼의 제조방법은, 도 18의 (a)에 나타내는 바와 같이, 단결정 잉곳(ingot)을 슬라이스하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 슬라이스 공정(100)과, 그 슬라이스 공정(100)에 의해 얻어진 웨이퍼의 갈라짐, 흠을 방지하기 위해 그 외주부를 챔퍼링(chamfering)하는 챔퍼링 공정(102)과, 이 웨이퍼를 평탄화하는 래핑(lapping)공정(104)과, 챔퍼링 및 래핑된 웨이퍼에 잔류하는 가공 변형을 제거하는 에칭공정(106)과, 그 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마(polishing)공정(108)과, 연마된 웨이퍼를 세정하여, 이것에 부착한 연마제나 이물을 제거하는 세정공정(110)을 가지고 있다. 상기 공정은, 주된 공정을 나타낸 것으로, 다른 열처리 공정, 평면연삭공정 등의 공정이 부가되거나, 공정순서가 교체되거나 하는 일이 있다.

웨이퍼를 경면화하는 폴리싱(연마) 공정(108)은, 더욱 상세한 공정으로 분류 되지만, 각 공정에서 다양한 형태의 연마방법. 연마장치가 이용된다. 연마공정에 이용하는 웨이퍼 편면 연마장치(200)로서, 예컨대 도 14에 나타내는 바와 같이, 표면에 연마포(202)가 부착되고 또 회전축(204)에 의해 회전하게 되는 원반 모양의 정반(206)과, 연마해야 할 웨이퍼(W)의 일면을 유지하여 연마포(202)에 웨이퍼(W)의 다른면을 맞닿게 하는 웨이퍼 유지헤드(연마헤드)(208)와, 이 웨이퍼 유지헤드(208)를 정반(206)에 대하여 상대 회전시키는 헤드 구동기구(210)를 구비하고, 연마포(202)와 웨이퍼(W)의 사이에 슬러리(slurry) 공급장치(212)에서 연마미립자를 포함하는 슬러리(214)를 공급함으로써 연마를 행하는 것이 널리 알려져 있다.

또, 별도의 형태로서, 도 15에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼의 표리 양면을 동시에 연마하는 방법도 있다. 이 양면 연마장치(220)는 상하 방향으로 서로 대향하여 설치된 하정반(222) 및 상정반(224)을 가지고 있다. 상기 하정반(222)의 상면에는 하연마포(226)가 부설되며, 또 상정반(224)의 하면에는 상연마포(228)가 각각 부설되어 있다.

원판 모양의 캐리어(230)는, 상기 하정반(222)의 하연마포(226)의 상면과 상기 상정반(224)의 상연마포(228)의 하면과의 사이에 끼워져 회전하면서 상기 하연마포(226)와 상기 상연마포(228)와의 사이를 슬라이딩한다. 상기 캐리어(230)에는 복수개의 캐리어 구멍(232)이 펀칭(punching)되어 있다.

연마해야 할 웨이퍼(W)는 상기 캐리어 구멍(232)내에 배치된다. 상기 웨이퍼(W)를 연마하는 경우에는, 연마제는 도시하지 않은 노즐에서 상정반(242)에 설치된 도시하지 않은 관통 구멍을 통하여 웨이퍼(W)와 연마포(226, 228)의 사이에 공급되고, 상기 캐리어(230)의 자전 및 공전과 함께 상기 웨이퍼(W)는 자전 및 공전하여 상기 하연마포(226)와 상기 상연마포(228)와의 사이를 슬라이딩하여, 웨이퍼(W)의 양면이 연마된다.

또, 웨이퍼의 유지방법에도 다양한 형태가 있다. 예컨대, 복수개의 웨이퍼를 동일 플레이트 모양으로 왁스 등을 이용하여 접착하고 연마하는 일괄식의 것이나, 웨이퍼(1) 1장마다 왁스 또는 진공흡착 등에 의해 유지하여 연마하는 매엽(枚葉)식의 유지방법이 있다.

웨이퍼를 연마할 때의 웨이퍼의 지지방식으로는, 크게 나누어, 왁스 마운트(wax mount) 방식과 왁스 프리(wax free) 방식의 2개가 있다. 또한, 왁스프리 방식에는, 진공흡착 방식, 템플레이트(template) 방식 등이 있다.

이 중 템플레이트 방식에 의한 웨이퍼 유지헤드(240)는, 웨이퍼(W)를 연마하는데 있어서, 도 17에 나타내는 바와 같이, 템플레이트(242)의 템플레이트 블랭크(blank)의 감합구멍(244)에 웨이퍼(W)를 끼워맞추고, 헤드(246)의 하단에 설치된 상정반(248)의 하면에 접착시킨 배킹패드(backing pad)(250)에 의해 그 웨이퍼(W)의 배면측을 유지하는 것이다.

이 유지헤드(240)에서 웨이퍼(W)를 연마하는데 있어서는, 템플레이트(242)에서의 템플레이트 블랭크의 각 감합구멍(244)에 연마해야 할 웨이퍼(W)를 끼워맞춘 상태에서, 웨이퍼(W)가 하방으로 오도록 템플레이트(242)를 도시하지 않은 하정반상에 설치한다. 이 상태에서는, 웨이퍼(W)의 일면은, 도시하지 않은 하정반에 펼쳐 진 연마포로 접촉한다. 이 상태에서 상정반(248)에 의해 템플레이트(242)에 배압(背壓)을 작용시킴과 동시에, 도시하지 않은 하정반을 회전시키면, 템플레이트(242)도 그 때에 동반 회전하여 웨이퍼(W)가 연마된다.

이와 같이 진공흡착이나 왁스에 의한 접착을 행하지 않고, 배킹패드라는 연질 재료를 이용하여 웨이퍼를 유지하는 왁스프리라는 유지방법도 있다. 또, 마찬가지로 부드러운 배킹패드로 유지함으로써, 흡착측의 형상이 표면에 전사하지 않도록 유지하여 연마하는 CMP(Chemical and Mechanical Polishing)라는 연마방법도 있다.

이들 다양한 형태의 연마장치를 조합시켜, 1차 연마, 2차 연마, 마감연마 등 다단(多段)으로 연마를 행하는 웨이퍼의 경면화를 행하고 있다.

이들 연마에서는 현상 왁스마운트 방식이 많이 사용되고 있지만, 접착층의 변동에 의한 평탄도의 악화나 왁스 세정 등의 관계로, 예컨대, 왁스프리 방식의 연마나 양면연마 등도 사용되어 오고 있다. 예컨대, 도 18의 (b)에 나타내는 바와 같이 왁스프리 연마스텝(108A)은, 1차 연마스텝(A1), 2차 연마스텝(A2), 마감 연마스텝(A3) 등 전체에서 왁스프리 방식의 연마를 행하는 예를 나타낸 것으로, 양면 연마스텝(108B)은 1차 연마스텝(B1)에서 양면연마를 행하고, 그 외의 2차 연마스텝(B2)이나 마감 연마스텝(B3)에서는 다른 형태의 연마방법을 채용한 예를 나타낸 것이다.

1차 연마스텝(A1, B1)은 평탄화와 경면화가 주된 목적이며, 10㎛ 이상의 연마대에서 연마되는 공정이다. 형상을 수정(소위 수정연마)하기 위해 비교적 단단한 연마포를 사용거나 한다. 최근에는, 연마공정 전에, 예컨대 에칭공정이나 그 전의 래핑공정, 또는 평면 연삭공정에 의해 평탄도를 좋게 해 놓고, 이 형상을 허물지 않고 경면화(소위 모방연마)하는 일도 있다. 이와 같은 수정연마와 모방연마의 조합에 의해 평탄도를 좋게 하여 경면화를 도모하고 있다.

2차 연마스텝(A2, B2)은, 1차 연마스텝(A1, B1)에서 개선할 수 없었던 부분의 경면화가 주된 목적이며, 수㎛ 정도의 연마대에서 형상을 허물지 않고 일정한 두께를 제거하여 연마한다. 소위 모방연마가 중심이다. 단, 이 단계에서 웨이퍼 외주부의 형상을 수정하는 경우도 있다.

마감 연마스텝(A3, B3)은, 헤이즈(haze)의 개선이 목적이며, 연마대는 매우 미량이다.

웨이퍼의 테이퍼 등을 없애고, 보다 평탄하게 하기 위해서는, 연마중에 웨이퍼를 자전시키면서 연마하는 것이 효과적이며, 왁스프리나 양면(동시)연마가 바람직하다. 따라서, 1차 연마 등에서는 이와 같은 형태의 연마가 행해진다.

종래의 왁스프리 연마, 양면(동시)연마를 행한 경우, 테이퍼는 개선되지만, 주변 휘어짐이 많이 발생하고 있었다. 또 복수단에서 연마하는 동안에 주변 튀어오름도 일어나 웨이퍼 면내, 특히 주변부분에 변곡점을 가지며, 미소영역에서의 요철(나노토폴로지(nano-topology)라는 것이 있음)이나, 평탄도(flatness)를 악화시키고 있었다.

상기한 주변 휘어짐이란, 웨이퍼 외주부가 과도하게 연마되어 중심부보다 두께가 얇아지는 현상이다. 일반적인 방법으로 연마하면 일어나기 쉬운 현상이다.

주변 튀어오름이란, 그 반대로 웨이퍼의 외주부가 연마되지 않고 중심부보다 두꺼워지는 현상이다. 이것은 통상 일어나기 어려운 것이지만, CMP 등에서 리테이너링(retainering)을 이용한 연마헤드로 연마하는 경우에 생기기 쉽다.

또, 1차나 2차 연마 등에서 평탄도를 좋게 하기 위해(주변 휘어짐이 일어나는 것을 전제로) 웨이퍼 외주부만 연마압력을 중심부보다 낮게 하는 등 고의로 주변부의 연마속도를 느리게 함으로써 생기는 것도 있다.

변곡점이란, 상기와 같이 주변 휘어짐이 있는 웨이퍼를 주변이 튀도록 연마함으로써 생기는 변곡점이다. 이와 같은 변곡점이 존재하면, 나노토폴로지라는 값이 악화된다.

나노토폴로지(나노 토포그래피라고도 불려짐)란, 웨이퍼 표면을 수mm 각의 복수의 영역으로 구분하고, 각 영역마다 고저차(peak to vally : PV값)를 평가한 것이다. 그리고 특정한 고저차(PV값)를 차지하는 영역이 웨이퍼 면내의 몇(%) 차지하는지, 또는 평가한 전체 영역의 PV값 중에서 가장 큰 PV값이 어느 정도인지를 평가하고 있다.

평탄도에는, 이면 기준, 표면 기준 등이 있고, 예컨대 SBIR, SFQR과 같이 표현된다. 여기서 SBIR(Site Back-side Ideal Range)이란, 평탄도에 관하여 웨이퍼를 흡착 고정하는 척(chuck)면을 고정 기준으로 하여, 각 사이트(웨이퍼 전면을 일정 영역마다 나눈 각 영역)마다 평가하고, 척면에서의 최고위와 최저위의 거리차로서 정의된다.

또, SFQR(Site Front least-sQuares Range)이란, 평탄도에 관하여 표면 기준의 평균평면을 사이트마다 산출하여, 그 면에 대한 요철(凹凸)의 최대 범위를 나타 낸 값이다. 웨이퍼의 평탄도에 있어서는, 특히, 표면기준의 SFQR 및 나노토폴로지를 좋게 할 필요가 있다.

웨이퍼의 양면연마를 행한 것 만으로는, 변곡점은 될 수 없지만, 주변이 휘어지기 쉽다. 특히 양면이 휘어져 버리므로, 그 영향은 크다. 양면 연마공정의 공정수를 적게 함으로써, 휘어짐은 작게 할 수 있지만, 경면을 얻기 위해서는 그 후의 2차 연마의 공정수가 많아져 버리고, 결국은 휘어져 버린다. 또, 왁스프리 방식에 의한 연마를 행한 경우도, 양면연마와 동일하게 주변부에 휘어짐이 생기기 쉬우며, 평탄도도 충분하지 않다.

[발명의 개시]

본 발명에서는, 이와 같은 연마기술에서 가장 곤란했던 웨이퍼 외주부의 휘어짐을 억제하고, 특히 근래 요구되고 있는 나노토폴로지의 값을 좋게 한 웨이퍼의 제조방법 및 연마장치 및 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 웨이퍼의 제조방법은, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마공정에서, 웨이퍼의 기준면을 제공하기 위해 웨이퍼의 이면연마를 행하는 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼의 기준면이란, 휘어져 있는 웨이퍼 등을 평탄한 웨이퍼 유지반에 흡착하여, 강제적으로 평탄한 상태로 연마함으로써 얻어지는 면이다.

상기 연마공정으로서 웨이퍼를 복수단 연마하는 복수단 연마공정을 이용하여, 상기 이면연마를 상기 복수단 연마공정의 1차 연마공정 후에 행하는 것이 적절하다.

상기 복수단 연마공정에 있어서, 양면(동시)연마 →이면(편면)연마 →표면(편면) 2차연마 →표면(편면) 마감연마의 순서로 웨이퍼의 연마를 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 양면 동시연마(1차 연마공정) 후에, 평탄한 웨이퍼 유지반에 흡착하고, 강제적으로 평탄한 상태로 하여 이면측을 연마하는 공정을 수용하는 것이 바람직하다.

양면동시 연마공정에서 양면연마된 웨이퍼는, 테이퍼(taper)는 양호하지만 주변이 휘어지기 쉽다는 문제가 있고, 따라서, 양면연마 공정에서는, 양면에서 5㎛ ~ 20㎛ 정도의 연마대에서 연마하는 것이 바람직하다. 또, 상기 복수단 연마공정에서, 표면기준 연마방식에 의한 표면(편면) 1차연마 →이면(편면)연마 →표면(편면) 2차연마 →표면(편면) 마감연마의 순서로 웨이퍼의 연마를 행하는 것이 적절하다. 이와 같이 표면기준 연마방식에 의한 표면연마(1차 연마공정) 후에, 평탄한 웨이퍼 유지반에 흡착하고, 강제적으로 평탄한 상태로 하여 이면측을 연마하는 공정을 수용하는 것이 바람직하다. 표면기준 연마방식에 의한 연마를 행한 경우 나노토폴로지는 좋지만 양면연마와 같이 주변부에 휘어짐이 생기기 쉽기 때문이다.

표면기준 연마방식의 연마의 예로서, 템플레이트 방식 등의 왁스프리 연마가 있지만, 그 웨이퍼 유지부분에 연질 탄성체막, 예컨대 배킹배드나 연질 막으로 유지하도록 되어 있는 연마방식이 바람직하다. 이것에 의해 표면 기준연마가 행해진다.

다음에, 본 발명에서 새롭게 도입한 이면연마는, 웨이퍼 유지반이 평탄하고 경도가 높으며, 진공흡착 등에 의해 흡착 유지하는 타입의 유지반을 사용하여 연마 하는 것이 적합하다. 이때, 흡착 흔적이 웨이퍼에 전사하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 진공흡착하기 위한 관통구멍의 구멍을 작게하거나, 흡착압력을 가능한 한 낮게하여 유지한다. 이것에 의해 한쪽 면의 평탄도를 좋게 하고, 기준면을 만들어낸다. 이 연마에서의 연마대는 3 ~ 10㎛ 정도가 바람직하다. 이것에 의해 주변까지 평탄도가 좋아진다.

웨이퍼의 기준면을 제공하는 것은, 표면측을 연마해도 제공할 수 있지만, 본 발명에서는 이면을 연마하여 기준면을 제공하도록 하고 있다. 즉, 본 발명에서는, 이 웨이퍼의 기준면은 이면을 연마함으로써 제공하는 것이 필수이다.

이것은, 양면연마 후, 또는 왁스프리 연마 후에 더 표면을 연마하면 표면 주변부가 더 휘어져 버리고, 또 연마헤드(웨이퍼의 유지방법)에 따라서는 연마면에 흡착 흔적이 생기는 경우가 있어, 평탄도의 악화 및 나노토폴로지의 악화로 이어지기 때문이다.

표면기준의 나노토폴로지를 좋게 하기 위해서는 이와 같은 악화를 방지할 필요가 있고, 표면의 나노토폴로지에 관계없는 이면측에서 평탄도나 주변 휘어짐의 조정을 행할 필요가 있기 때문이다.

또한, 종래기술 중에도 양면연마 후에 이면을 연마하는 기술이 있지만, 이것은 기준면을 제공하지 않고, 양면연마 후에 앞뒤의 구별을 명확하게 하기 위해, 고의로 면 거칠기를 거칠게 하는(이면) 연마를 행하는 경우가 있었기 때문이다. 본 발명에서는 이면을 거칠게 하지 않고, 이 단계에서도 이면을 경면화하여, 평탄도 및 면 상태를 개선하는 연마이다.

특히, 1차 연마 후에 이면연마를 행하는 것이 바람직하다. 양면 연마장치에서 1차 연마하여 테이퍼를 없애고, 또는 표면기준 연마방식의 왁스프리 연마로 1차 연마를 행하여 웨이퍼 전체의 평탄도를 향상시킨다. 그 후 이면을 연마함으로써 기준면을 만들며, 그 후 표면을 2차, 마감연마함으로써 웨이퍼 외주부에 변곡점이 없는 웨이퍼를 제조할 수 있다. 또한, 여기서, 1차, 2차, 마감(3차)은 표면측이 연마되는 횟수로 표현하고 있다.

이면연마를 수용함으로써, 웨이퍼 전체의 평탄도(간접적으로 표면의 평탄도)를 좋게 하고 있다. 즉, 표면을 흡착하여 연마함으로써, 흡착을 해제했을 때, 표면을 연마하는 일 없이 평탄도 및 표면의 주변 휘어짐을 개선한다.

본 발명의 웨이퍼 제조방법의 특징은 웨이퍼의 표면측을 연마할 때에는, 웨이퍼를 흡착(고정)하지 않고, 이면측을 연마할 때에는 웨이퍼를 고정하여 연마하는 점이다. 이면연마시 웨이퍼의 고정방법은 특히 한정되지 않지만 왁스로 접착 또는 진공 흡착에 의해 평탄한 웨이퍼 유지반에 고정하고, 강제적으로 유지면측을 평탄한 상태로 하여 이면측을 연마한다. 즉, 표면을 연마할 때에는 표면기준 연마방식의 왁스프리 방식 등 및 이면을 연마할 때에는 기준면을 가지는 가공물(work) 유지반에 유지하여 연마하는 이면기준 연마방식으로 연마한다. 특히 표면연마 →이면연마 → 표면연마의 공정순서로 연마한다. 표면연마에서 나노토폴로지의 품질을 만들어 넣고, 이면연마에서 평탄도의 품질을 만들어 넣는다. 이면연마 후의 표면연마에 대해서는, 2차연마 및 마감연마를 행하면 되지만, 마감연마만 또는 더 단수를 증가한 경우라도 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 마감연마 등 연마대가 적은 연마에서 는 표면기준 연마방식 및 이면기준 연마방식 중 어느 것을 채용해도 된다.

본 발명의 연마장치의 제1 형태는, 웨이퍼의 표면을 표면기준 연마방식에 의해 1차 연마하는 제1 연마부와, 상기 제1 연마부에 의해 연마된 웨이퍼의 표리(表裏)면을 반전하는 제1 반전장치와, 상기 제1 연마부에서 연마된 면을 평탄한 웨이퍼 유지반에 흡착하고, 강제적으로 평탄하게 한 상태에서 이면을 연마하는 제2 연마부와, 상기 제2 연마부에 의해 연마된 웨이퍼의 앞뒷면을 반전하는 제2 반전장치와, 웨이퍼의 표면을 왁스프리 방식에 의해 2차 연마하는 제3 연마부와 웨이퍼의 표면을 왁스프리 방식에 의해 마감연마하는 제4 연마부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 연마장치의 제2 형태는, 적어도 3개의 연마부를 갖는 연마장치로서, 웨이퍼의 이면을 흡착하는 일 없이 표면을 연마하는 제1 연마부와, 상기 제1 연마부에 의해 연마된 웨이퍼의 앞뒷면을 반전하는 제1 반전장치와, 상기 제1 연마부에서 연마된 면을 평탄한 웨이퍼 유지반에 흡착하고, 강제적으로 평탄한 상태로 하여 이면을 연마하는 제2 연마부와, 상기 제2 연마부에 의해 연마된 웨이퍼의 앞뒷면을 반전하는 제2 반전장치와, 웨이퍼의 이면을 흡착하는 일 없이 표면을 연마하는 제3 연마부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 웨이퍼는, 양면이 경면연마된 웨이퍼로서 그 하나의 주면(디바이스를 형성하는 측 : 표면)의 형상이, SFQRmax가 0.10㎛ 이하이며, 웨이퍼 외주부로부터 2mm에서 중심측에 변곡점이 없는 것을 특징으로 한다. 변곡점이란 형상이 위로 볼록(凸)한 상태에서 아래로 볼록(凸)하게, 또는 아래로 볼록(凸)한 상태에서 위로 볼록(凸)하게 변하는 점이며, 미분계수의 부호가 교체되는 부분이다. 본 발명의 웨이퍼는, 이 곡률의 급격한 변화가 없는 웨이퍼인 것을 특징으로 한다. 특히 웨이퍼의 단면에서 2 ~ 20mm 부근에 0.02㎛ 이상의 큰 요철(凹凸)의 변화가 없는 웨이퍼이다. 또한 본 발명의 웨이퍼는, 그 표면을 2mm 각의 복수의 영역으로 구분하고, 각 영역마다 PV값을 평가하며, 상기 평가한 전영역의 PV값 중에서 최대 PV값이 20nm 이하인 것이 바람직하다.

도 1은, 본 발명에 관한 웨이퍼 제조방법의 제1 실시형태에서 공정순서의 일예를 나타내는 플로우차트로서, (a)는 웨이퍼의 제조공정 및 (b)는 폴리싱 공정에서의 순서를 나타내는 것이다.

도 2는, 실시예 1에서 연마종료 후의 웨이퍼 표면의 평탄도를 나타내는 맵이다.

도 3은, 비교예 1에서 연마종료 후의 웨이퍼 표면의 평탄도를 나타내는 맵이다.

도 4는, 비교예 2에서 연마종료 후의 웨이퍼 표면의 평탄도를 나타내는 맵이다.

도 5는, 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 연마종료 후의 웨이퍼의 주변부의 단면형상(웨이퍼 단면에서의 거리와 두께 변화와의 관계)을 나타내는 그래프이다.

도 6은, 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 연마종료 후의 웨이퍼의 PV값과 그 점유율의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 7은, 본 발명의 웨이퍼 제조방법의 제1 실시형태에서 공정순서의 일예를 나타내는 모식도이다.

도 8은, 비교예 1에서 웨이퍼 제조의 공정순서를 나타내는 모식도이다.

도 9는, 비교예 2에서 웨이퍼 제조의 공정순서를 나타내는 모식도이다.

도 10은, 본 발명에 관한 웨이퍼 제조방법의 제2 실시형태에서 공정순서의 일예를 나타내는 플로우차트로서, (a)는 웨이퍼의 제조공정 및 (b)는 폴리싱 공정에서의 순서를 나타내는 것이다.

도 11은, 본 발명에 관한 웨이퍼 제조장치의 하나의 실시형태를 나타내는 평면 개략 설명도이다.

도 12는, 도 11의 요부를 나타내는 측면적 개략 확대 설명도이다.

도 13은, 본 발명에 관한 웨이퍼 제조장치의 다른 실시형태를 나타내는 평면개략 설명도이다.

도 14는, 편면 연마장치의 일예를 나타내는 측면 설명도이다.

도 15는, 양면 연마장치의 일예를 나타내는 요부를 적시한 단면 설명도이다.

도 16은, 이면연마에서 사용되는 연마장치의 일예를 나타내는 요부를 적시한 단면 설명도이다.

도 17은, 템플레이트 방식에 의한 웨이퍼 연마장치의 일예를 나타내는 요부의 적시단면 설명도이다.

도 18은, 종래 웨이퍼 제조방법의 공정순서의 일예를 나타내는 플로우차트로서, (a)는 웨이퍼의 제조공정 및 (b)는 폴리싱 공정에서의 순서를 나타내는 것이 다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하에 본 발명의 실시형태를 도면과 함께 설명하지만 본 발명의 기술사상에서 이탈하지 않는 한, 이들 실시형태 이외에 여러가지 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

도 1은 본 발명에 관한 웨이퍼 제조방법의 제1 실시형태에서 공정순의 일예를 나타내는 플로우차트로서, (a)는 웨이퍼의 제조공정 및 (b)는 폴리싱 공정에서의 순서를 나타내는 것이다.

도 1의 (a)의 웨이퍼 제조공정은 도 18의 (a)에 나타낸 종래 웨이퍼의 제조공정과 동일하지만, 본 발명 방법에서는 폴리싱 공정(107)이 종래의 폴리싱 공정(108)과 다르게 되어 있다.

본 발명 방법의 폴리싱 공정(107)은, 도 1의 (b)에 나타나는 바와 같이, 양면동시(1차) 연마스텝(107a) →편면(이면) 연마스텝(107b) →편면(표면) 2차 연마 스텝(107c) →편면(표면)마감 연마스텝(107d)으로 구성된다. 도 18의 (b)에 나타낸 종래의 양면연마(108B)와 다른 점은, 양면 동시(1차)연마(107a) 후에 편면(이면) 연마스텝(107b)을 행하는 점에 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 웨이퍼의 이면을 연마하여 웨이퍼의 기준면을 제공하는 것이며, 이 점에 최대의 특징이 있다.

상기 양면동시(1차) 연마스텝(107a)을 행하기 위해서는, 도 15에 의해 이미 설명한 바와 같은 일반적으로 반도체 위이퍼의 표리(表裏) 양면을 동시에 연마하는 장치로서 알려져 있는 양면 연마장치(220)를 사용하면 된다.

본 발명의 특징인 이면 연마스텝(107b)에서 사용되는 연마장치에 대해서는 기준면을 만들어 내는 것이면 특히 한정은 않지만, 예컨대 도 16에 나타내는 바와 같은 장치를 이용할 수 있다. 도 16에서, 연마장치(150)의 연마용 웨이퍼 유지반(152)은, 웨이퍼 유지면(154)과 다수의 진공흡착용의 관통구멍(156)을 갖는 고평탄도의 SiC 등 경질의 웨이퍼 유지반 본체(158)를 가지고 있다.

이들 관통구멍(156)은 진공로(160)에서 도시하지 않은 진공장치에 연결되어, 진공의 발생에 의해 웨이퍼 유지면(154)에 웨이퍼(W)를 흡착 유지하도록 되어 있다. 또한 웨이퍼 유지반 본체(158)의 웨이퍼 유지면(154)을 관통구멍을 가진 수지피막(162)으로 피복해도 된다.

그리고, 웨이퍼(W) 연마시에는, 연마용 웨이퍼 유지반(152)의 웨이퍼 유지면(154)에 진공흡착 등에 의해 웨이퍼(W)를 유지하고, 회전축(164)을 갖는 연마헤드(166)에 장착하여, 연마헤드(166)에 의해 회전되면 동시에 소정의 하중으로 회전하는 도시하지 않은 정반상에 붙은 연마포에 웨이퍼(W)를 눌러붙인다.

또한, 168은 진공로(160)와 병설된 공기 공급로이고, 웨이퍼 유지반(152)의 내부이면 동시에 웨이퍼 유지반 본체(158)의 상방에 설치된 가압공간(170)으로 공기를 공급함으로써 고무 등의 탄성지지부(172)에 의해 웨이퍼 유지반(152)에 요동 가능하게 지지된 웨이퍼 유지반 본체(158)를 하방으로 가압하고, 웨이퍼(W)를 도시하지 않은 정반의 연마포에 가압상태에서 가압할 수 있다.

연마제의 공급은 도시하지 않은 노즐에서 소정의 유량으로 연마포상에 공급 하며, 이 연마제가 웨이퍼(W)와 연마포의 사이에 공급됨으로써 웨이퍼가 연마된다. 이와 같은 연마를 수용함으로써 기준면을 제공할 수 있다.

이 연마 후, 흡착한 상태에서 웨이퍼는 평탄하지만 흡착을 해제하면 웨이퍼는 원래 형태로 되돌아 가는 것으로 한다. 이때, 표면측의 주변 휘어짐도 개선된다.

이면연마에서도 연마대가 많은 경우, 주변측이 휘어지는 경향이 있다. 그러나, 이면이 휘어져도, 또 변곡점을 가졌어도, 2차 연마로 이면이 전사하지 않도록 부드러운 배킹패드 등으로 유지하여 형상을 허물지 않고 표면을 연마함으로써, 이면의 휘어짐은 영향 없이 표면만 경면화 할 수 있다.

또, 연마면에 흡착구멍의 흔적 등이 전사되는 일도 있다. 이것은 기준면을 제공하기 위해 강제적으로 웨이퍼를 평탄한 상태로 흡착하므로, 필연적으로 흡착력이 강해져 흡착구멍 부근의 형상이 연마 후에 나타나고 마는 것이다. 이와 같은 흡착구멍의 흔적이 나타나면 나노토폴로지가 나빠진다.

그러나, 본 발명 방법에 있어서는, 이면연마를 행하기 때문에, 이 흡착 흔적이 나타나는 것이 이면이며, 주변 휘어짐과 같이 이면측에 전사된 흔적은 표면에는 영향을 미치지 않고 2차 연마할 수 있으므로 문제 없다.

따라서, 본 발명 방법에서 편면(표면) 2차 연마스텝(107c)에서는 CMP라 불려지는 연마장치를 이용하는 것이 바람직하다. CMP는, 예컨대 부드러운 배킹헤드 등으로 웨이퍼를 유지하고, 연마면의 형상을 유지한 그대로 연마하는 것이다. 이때, 연마포의 경도를 아스카 C 경도에서 70 ~ 90 정도로 통상의 연마포보다 단단하게 설정하는 것이 바람직하다.

이 2차 연마스텝(107c)에서는 연마대를 2㎛ 이하, 특히 2차 연마스텝(107c) 및 마감 연마스텝(107d)도 포함하여 1 ~ 1.5㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 연마대이면, 이 연마에 의한 주변 휘어짐의 발생을 억제는 것이 가능하고, 경면화도 충분히 가능하다.

또한, 2차 연마스텝(107c)에서도 리테이너링 등을 이용한 연마헤드를 사용하여 연마대를 증가함으로써 웨이퍼 형상의 수정이 가능하다. 그러나, 이와 같은 연마를 행하면 변곡점을 갖는 웨이퍼가 제조되기 쉽다. 따라서, 2차 연마스텝에서는 형상의 수정은 거의 행하지 않는 연마대에 설정하고, 1차 연마스텝(107a)(및 이면 연마스텝(107b))의 형상을 유지한 그대로 연마하는 것이 바람직하다.

마감 연마스텝(107d)은 도 14에 의해 이미 설명한 바와 같은 종래의 편면 연마장치(200)를 이용하고, 수에드(suede) 타입의 연마포 등을 사용하여 연마하면 된다.

일반적으로 연마대가 증가하는데 따른 웨이퍼 외주부의 휘어짐은 커지는 경향이 있다. 따라서, 표면기준의 평탄도 및 나노토폴로지를 좋게 하기 위해서는 표면측의 연마대를 적게 하는 것이 바람직하다.

전체적인 표면측의 연마대를 적게 한 상태에서 평탄도(주변 휘어짐)를 개선하고, 또 2차 연마스텝 이후는 이면이 전사되지 않도록 연마함으로써 표면기준의 평탄도 및 나노토폴로지가 좋은 웨이퍼 및 웨이퍼 외주부, 특히 단면에서 2 ~20mm 부근에 0.02㎛ 이상의 요철(凹凸)의 변화, 즉 큰 변곡점을 갖지 않은 웨이퍼를 제 조할 수 있다.

계속하여, 본 발명의 웨이퍼 제조방법의 제1 실시형태에서 공정순서의 일예를 모식도로 나타내는 도 7을 이용하여, 본 발명 방법의 각각의 연마단계에서 웨이퍼 형상의 변화에 대하여 설명한다. 우선, 예컨대, 도 15에 나타낸 것과 동일한 양면 연마장치를 이용하여, 웨이퍼(W)의 표면(A) 및 이면(B)의 1차(양면) 연마를 행한다[도 7의 (a)].

이 1차(양면) 연마스텝의 연마조건으로는, 특히 한정하지 않지만, 다음의 조건으로 연마하는 것이 바람직하다.

연마가중 : 200 ~ 600g/㎠(20 ~ 60kPa)

연마포 : 부직포 타입(아스카 C 경도에서 60 ~ 80 정도)

연마제 : 콜로이달(colloidal) 실리카 함유(pH = 10 ~ 11)

공급량 : 4 ~ 6L/min

연마대 : 양면에서 5㎛ ~ 20㎛ 정도, 바람직하게는 양면 16㎛ 정도.

상기한 아스카 C 경도란, 스프링 경도 시험기의 한 종류인 아스카 고무경도계 C형에 의해 측정한 값이며, 일본고무협회 규격인 SRIS 0101에 준한 값이다.

이 양면 연마공정 후의 웨이퍼(W)는 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 테이퍼는 좋아지고 있지만, 웨이퍼(W) 외주부의 휘어짐(E)이 생기고 있다.

다음에, 이 웨이퍼(W)의 이면연마(기준면 제작)를 행한다[도 7의 (b)(c)(d)]. 이 이면연마 공정에서는, 연마장치의 연마용 웨이퍼 유지반은, 도 12에 나타낸 연마장치(150)와 같은 웨이퍼 유지면(154)과 다수의 진공흡착용의 관통 구멍(156)을 갖는 SiC제의 경질의 유지반(152)을 이용하고, 이 웨이퍼 유지반(152)의 유지면(154)에 에폭시 수지의 수지피막(162)을 형성한 것을 사용했다.

이 웨이퍼 유지반(152)에 의해 웨이퍼(W)를 흡착하면, 흡착한 웨이퍼 면이 평탄해지고, 다른쪽 면에 요철이 나타난다. 도 7의 (b)에서는 밑에 볼록모양이 된 상태가 나타나 있다. 이때, 웨이퍼(W)의 외주부의 휘어짐(E)은 배증(E ×2)된다.

이것을 흡착한 상태로 연마하면, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이 평탄한 웨이퍼(W)가 제조된다.

이 이면 연마스텝의 연마조건도, 특히 한정하지 않지만, 다음의 조건으로 연마하는 것이 바람직하다.

연마가중 : 200 ~ 600g/㎠(20 ~ 60kPa)

연마포 : 부직포 타입(아스카 C 경도에서 60 ~ 80 정도)

연마제: 콜로이달 실리카 함유(pH = 10 ~ 11)

공급량 : 5 ~ 15L/min

연마대 : 3㎛ ~ 8㎛ 정도, 바람직하게는 5㎛ 정도.

이와 같은 이면연마를 수용함으로써 기준면을 제공할 수 있다. 그러나, 이 연마에서도 약간 주변부분이 휘어지는 일이 있다. 웨이퍼(W)는, 흡착된 상태에서는 평탄하지만 흡착을 해제하면, 도 7의 (d)에 나타낸 바와 같이, 원래의 형태로 되돌아 가는 것으로 한다. 또, 도 7의 (d)에 나타낸 바와 같이, 흡착구멍의 흔적(D)이 연마면에 전사되는 일이 있다. 단, 이와 같은 휘어짐(e)이나 흡착 흔적(D)은 웨이퍼(W)의 이면(B)에만 나타나며, 웨이퍼(W)의 표면(A)은 1차 연마한 때에 비해, 평 탄도는 좋아지고 있지만, 동일한 상태의 면이다.

이와 같은 웨이퍼(W)를 2차(표면) 연마한다[도 7의 (e)(f)]. 이 연마는 종래 이용되고 있는 장치 및 방법을 이용하는 것이라면, 특히 한정되지 않지만, 도 17에 나타낸 바와 같은 배킹패드(250)에 의한 웨이퍼 유지와, 종래 2차 연마에서 사용하는 연마포보다 약간 굳은 연마포를 사용하는 연마장치(240)를 이용하여 연마하는 것이 바람직하다.

이 2차(표면) 연마스텝의 연마조건으로도, 특히 한정하지 않지만, 다음의 조건으로 연마하는 것이 바람직하다.

연마가중 : 100 ~ 300g/㎠(10 ~ 30kPa)

연마포 : 부직포 타입 또는 수에드 타입 또는 폴리우레탄 타입(아스카 C 경도에서 70 ~ 90 정도)

연마제 : 콜로이달 실리카 함유(pH = 10 ~ 11)

공급량 : 10L/min 이상

연마대 : 수㎛, 바람직하게는 2㎛ 이하.

즉, 2차(표면) 연마스텝에서는 CMP를 이용하여, 부드러운 배킹패드(250)(도 17)와 비교적 굳은 연마포를 이용함으로써 표면의 형상만 수정하고, 이면의 형상을 전사하지 않고 연마할 수 있다. 패킹패드(250)(도 17)는, 우레탄 발포패드로 이루어지고 두께는 300㎛ 이하가 바람직하다. 또 연마포의 경도는 아스카 C 경도에서 70 ~ 90 정도가 바람직하다.

또한, 각 연마스텝에서 사용되는 연마포에 대해서도, 특히 한정되지 않지만, 이들 연마스텝에서 이용되는 연마포(연마패드)는, 부직포 타입의 연마포나 수에드 타입의 연마포가 주로 이용된다.

부직포 타입의 연마포는, 일반적으로 폴리에스테르 펠트(polyester felt)(조직은 불규칙한 구조)로 폴리우레탄을 함침(含浸)시킨 것이며 다공성(多孔性)이 있고, 또한 탄성도 적당하며, 높은 연마속도와 평탄성이 뛰어나 연마량을 많게 할 수 있으므로 1차 또는 2차 연마 등에서 주로 이용된다.

또, 수에드 타입의 연마포는 폴리에스테르 펠트에 폴리우레탄을 함침시킨 기재에, 폴리우레탄 내에 발포층을 성장시켜, 표면부위를 제거하여 발포층에 개구부를 설치한 것으로(이 층을 넵(knap)층이라 부름), 특히 마감용으로 사용되고 있고, 발포층 내에 유지된 연마제가, 공작물과 발포층 내면과의 사이에서 작용하는 것에 의해 연마가 진행한다. 케미컬 미케니컬한 연마에 많이 이용되며, 데미지가 없는 면을 얻을 수 있다.

근래에는, 보다 평탄도를 좋게 하기 위해, 3층 연마포로 하고, 예컨대 경질한 플라스틱 시트를 기재로 하여 우레탄으로 이루어지는 넵층을 표층으로 하며, 기재부의 하부에 탄성체 시트를 형성한 부직포를 사용하지 않는 타입의 연마포도 있다. 이들 연마포는 각 스텝에서 최적인 것을 적절히 선택하면 된다. 또, 이 2차 연마스텝과 동일한 공정을 더 부가해도 된다.

2차 연마가 종료한 웨이퍼(W)에 대하여 마감연마를 행한다[도 7의 (g)]. 마감연마는 종래 방법을 이용하면 된다. 마감연마용의 연마장치는 특히 한정되지 않고, 마감 연마스텝의 연마조건으로는 다음의 조건으로 행하면 된다.

연마가중 : 100 ~ 200g/㎠(10 ~ 20kPa)

연마포 : 수에드 타입

연마제 : 콜로이달 실리카 함유(pH = 10 ~ 11)

공급량 : 0.5 ~ 1L/min

연마대 : 0.1㎛ 이하의 연마대에서 좋다.

도 7의 (a) ~ (g)에 나타낸 바와 같이 연마스텝을 거쳐 연마된 웨이퍼는, 표면에 변곡점 등이 거의 없고, 휘어짐도 개선된 고평탄도인 웨이퍼를 제조할 수 있다. 또한, 상기 각 스텝의 연마조건은, 웨이퍼의 형상에 의해 적절히, 최적의 조건으로 설정하면 된다.

도 1에 나타낸 본 발명 방법의 제1 실시형태에서는, 1차 연마로서 양면 동시 연마를 행한 경우를 나타냈지만, 1차 연마로서 다른 타입의 연마수법을 이용하는 것도 가능하며, 이하에 설명한다. 도 10은, 본 발명에 관한 웨이퍼 제조방법의 공정순서의 제2 실시형태를 나타내는 플로우차트로서, (a)는 웨이퍼의 제조공정 및 (b)는 폴리싱 공정에서의 순서를 나타내는 것이다.

도 10의 (a)의 웨이퍼의 제조공정은 도 18의 (a)에 나타낸 종래 웨이퍼의 제조공정 및 도 1의 (a)에 나타낸 본 발명의 웨이퍼 제조공정의 제1 실시형태와 동일하지만, 본 발명에 대해서는 폴리싱 공정(307)이 종래 폴리싱 공정(108) 및 도 1의 (a)의 폴리싱 공정(107)과 다르게 되어 있다.

본 발명 방법의 제2 실시형태에서의 폴리싱 공정(307)은 도 10의 (b)에 나타나는 바와 같이, 표면기준 연마방식에 의한 표면(편면) 1차 연마스텝(307a) →이면(편면) 마감스텝(307b) →표면(편면)2차 마감스텝(307c) →표면(편면)마감 연마스텝(307d)으로 구성된다. 표면기준 연마방식에 의한 표면(편면) 1차 연마스텝(307a)이란, 배킹막을 사용한 소위 템플레이트 방식이나, 탄성체를 통하여 웨이퍼를 유지하는 연마방식 등의 왁스프리 방식에 의한 연마이다. 이와 같이 진공흡착 등에 의해 강제적으로 웨이퍼를 유지시키지 않고 기준면이 되는 유지반 등에 웨이퍼를 고정하는 것 없이 연마하는 연마방식이다. 도 18의 (b)에 나타낸 종래 왁스프리 연마(108A)와 다른 점은, 표면기준 연마방식에 의한 왁스프리 연마(307a) 후에 편면(이면) 연마(307b)를 행하는 점에 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 웨이퍼의 이면을 연마하여 웨이퍼의 기준면을 제공하는 것이며, 이 점에 최대의 특징이 있다.

상기 표면기준 연마방식에 의한 연마스텝(307a)을 행하는 데는, 도 17에 의해 이미 설명한 바와 같은 연마장치를 사용하면 된다.

또한, 폴리싱 공정의 이면 연마스텝(307b), 2차 연마스텝(307c), 마감 연마스텝(307d)은 도 1의 (b)에 나타낸 이면 연마스텝(107b), 2차 연마스텝(107c), 마감 연마스텝(107d)과 대응하며, 또 그 공정은 동일하므로 설명을 생략한다.

본 발명 방법의 제2 실시형태 각각의 연마단계에서의 웨이퍼 형상의 변화에 대해서는, 본 발명의 제1 실시형태에 관하여 설명한 도 7과 거의 동일하다. 양자의 상이점에 대하여 말하면, 본 발명의 제2 실시형태에서는, 표면기준 연마방식의 연마스텝(307a) 후의 웨이퍼는, 웨이퍼 표면이 경면화되고, 웨이퍼 이면이 에칭된 상태의 면으로 되어 있는 점이다. 그러나, 웨이퍼(W)의 외주부에는 연마 및 에칭에 의한 휘어짐이 생기고 있고, 도 7의 (a)와 형상적으로는 유사하다.

또한, 본 발명 방법의 제2 실시형태에 대하여, 1차 연마스텝에서 양면연마를 행하는 본 발명 방법의 제1 실시형태의 경우와의 상이점을 중심으로 이하에 설명한다. 본 발명 방법의 제2 실시형태에서의 표면기준 연마방식에 의한 연마(1차 연마)스텝의 연마조건에 대해서는, 특히 한정하지 않지만, 다음의 조건으로 연마하는 것이 바람직하다.

연마가중 : 200 ~ 600g/㎠(20 ~ 60kPa)

연마포 : 부직포 타입(아스카 C 경도에서 60 ~ 80 정도)

연마제 : 콜로이달 실리카 함유(pH = 10 ~ 11)

연마제 공급량 : 4 ~ 6L/min

연마대 : 5 ~ 10㎛, 바람직하게는 8㎛ 정도.

다음에, 이 웨이퍼의 이면연마를 행한다. 즉, 도 7의 (b), (c), (d)에 대응하는 기준면의 제작을 행한다. 1차 연마스텝이 예컨대 템플레이트 방식의 왁스프리 연마인 경우, 도 7의 (b)에서 나타내는 웨이퍼 외주부의 휘어짐은, 표면(연마면)의 휘어짐과 이면(에칭면)의 휘어짐을 더한 것이 된다.

본 발명 방법의 제2 실시형태에서 이면 연마스텝의 조건도, 특히 한정하지 않지만, 다음의 조건으로 연마하는 것이 바람직하다.

연마가중 : 200 ~ 600g/㎠(20 ~ 60kPa)

연마포 : 부직포 타입(아스크 C 경도에서 60 ~ 80 정도)

연마제 : 콜로이달 실리카 함유(pH = 10 ~ 11)

연마제 공급량 : 5 ~15L/min

연마대 : 5 ~ 10㎛, 바람직하게는 8㎛ 정도.

연마대는 이면이 에칭되어 있는 면이므로, 1차 연마스텝에서 양면연마를 실시한 예보다 약간 많게 연마하는 것이 바람직하다. 이것 이후의 스텝은, 도 1의 (b)에 나타낸 본 발명 방법의 제1 실시형태의 경우와 동일하므로 재차 설명은 생략한다.

본 발명 방법의 제2 실시형태에서의 이와 같은 복수단의 연마는, 각각의 연마장치, 예컨대 1차 연마스텝은 1차 연마용의 장치 및 이면 연마스텝은 이면연마용의 장치로 행해도 되지만, 복수대의 연마장치를 일체적으로 배치한 복합적인 연마장치로 하면 바람직하다. 도 11은 4대의 연마장치를 일체적으로 배치하여 구성한 본 발명 방법의 제2 실시형태를 실시하는 데에 적절한 본 발명의 복합적인 연마장치의 하나인 실시형태를 나타내는 개략평면 설명도이다.

도 11에서, 본 발명의 연마장치(400)는, 4대의 다른 형태의 연마장치를 연속적으로 배치하고, 각각 표면(편면)1차 연마부(제1 연마부)(401), 이면(편면) 연마부(제2 연마부)(402), 표면(편면) 2차 연마부(제3 연마부)(403) 및 표면(편면) 마감 연마부(제4 연마부)(404)를 구성한 것이다.

도 11에서, 405는 웨이퍼를 전(前) 공정에서 제1 연마부(401)로 반송하는 제1 반송암이다. 또, 제1 연마부(401)와 제2 연마부(402)의 사이에는 웨이퍼의 표리면을 반전시키는 기구를 갖는 제1 반전장치(406)가 부설되어, 표면연마된 웨이퍼를 반전하며, 다음의 스텝에서는 이면을 연마할 수 있다. 마찬가지로 제2 연마부(402)와 제3 연마부(403) 사이에도 웨이퍼의 앞뒷면을 반전시키는 기구를 갖는 제2 반전장치(407)가 설치되어 있고, 제3 연마부(402)에서는, 웨이퍼 표면측을 연마할 수 있도록 되어 있다.

종래 표면만 연마된 장치에서는 이와 같은 웨이퍼의 반전기구는 불필요했지만, 본 발명에서는, 적어도 표면연마 →이면연마 → 표면연마의 스텝순으로 연마하는 것이 중요해서 이러한 기구가 필요하게 된다. 또한, 도 11에서, 408은 제2 반송암으로, 제3 연마부(403)에서 연마된 웨이퍼를 제4 연마부(404)로 반송한다. 또, 409는 제3 반송암으로, 제4 연마부(404)에서 마감연마된 웨이퍼를 다음 공정으로 반송한다.

도 12는, 제1 연마부(401)의 개략측면 설명도이다. 동도에서, 410은 베이스이며, 그 상면에는 정반(411)이 배치되어 있다. 이 정반(411)은 구동축(도시하지 않음)에 의해 회전구동하는 것이다. 정반(411)의 상면에는 연마포(412)가 붙어 있고, 이 연마포(412)상에 슬러리 공급장치(412)에서 슬러리(414)를 공급하여 연마를 행하도록 되어 있다. 연마헤드(415)는 상하로 승강(昇降) 가능, 또한 회전 가능하게 매달아 설치되고, 웨이퍼를 유지한 상태에서 임의의 연마압력으로 연마포(412)에 접촉하여 연마한다. 또 각 연마부는 복수개 정리하여 처리하는 일괄식의 연마장치라도 되지만, 웨이퍼 직경이 대구경으로 되어 있는 것은 취급이 용이하므로 1장 1장 처리하는 매엽식의 연마헤드(415)를 갖는 연마장치를 이용하는 것이 바람직하다. 이때, 연마헤드(415)는 1축, 또는 복수축(소위 다축 매엽방식)이라도 된다. 또한 상기한 제1 연마부(401)의 기본적 구성은, 제2 연마부(402), 제3 연마부(403) 및 제4 연마부(404)에서도, 하기하는 바와 같은 연마헤드(415)의 구체적인 구성이 다른 점을 제외하고 공통이며, 각 연마부(402 ~ 404)에 대하여 개별적인 설명은 생략한다.

도 12에 나타낸 제1 연마부(401)의 연마헤드(415)로서는 도 17에 나타낸 바와 같은 왁스프리 방식의 연마헤드(도 17의 246)가 이용된다. 제2 연마부(402)에서는, 연마헤드로서 도 16에 나타낸 바와 같은 진공흡착 방식의 연마기구를 갖는 연마헤드(도 16의 166)를 이용하여, 평탄한 웨이퍼 유지반(도 6의 152)에 흡착하고, 강제적으로 평탄한 상태로 하며 이면측을 연마한다. 제3 연마부(403) 및 제4 연마부(404)에서는, 연마헤드로서 도 17에 나타낸 바와 같은 왁스프리 방식의 연마헤드(도 17의 246)를 이용한다. 표면측의 연마는 연마가 진행함에 따라 서서히 미세한 연마를 할 수 있는 연마조건에서 연마하는 것이 바람직하다. 특히 각 스텝에 대하여 상술한 바와 같은 연마조건으로 실시하면 된다.

계속해서, 본 발명의 연마장치(400)의 작용에 대하여 설명한다. 우선, 에칭된 웨이퍼를 제1 반송암(405)에 의해 제1 연마부(401)로 반송한다. 제1 연마부(401)는, 연마헤드(415)로서 도 17에 나타낸 바와 같은 왁스프리 방식의 연마헤드(도 17의 246)를 구비하고 있고, 디바이스를 형성하는 면(표면)을 연마하기 위해, 웨이퍼 이면을 유지한다. 그 후, 연마헤드(415)를 강하시켜, 임의의 연마조건(1차 연마조건)으로 연마한다.

연마된 웨이퍼는 제1 반전장치(406)에 의해 웨이퍼의 표리를 반전한다. 이 웨이퍼 반전장치(406)에서의 반전기능에 부가해서는 특히 한정되지 않지만, 로보트 암 등에 의한 회전에 의해 반전하면 된다.

이 반전된 웨이퍼 이면이 상면으로 된 웨이퍼는, 그 후, 제2 연마부(402)로 반송되며, 연마헤드로서 이용되고 있는 도 16에 나타낸 바와 같은 연마헤드(도 16의 166)에 웨이퍼 표면을 유지하고, 강제적으로 평탄한 상태로 한 상태로 하며, 그 후, 연마헤드를 강하시켜, 임의의 연마조건(이면연마 조건)으로 웨이퍼의 이면측을 연마한다.

연마된 웨이퍼는 제1 반전장치(406)와 동일한 반전기능을 갖는 제2 반전장치(407)에 의해 재차 웨이퍼의 표리가 반전된다.

재차 반전되어 웨이퍼 표면이 상면이 된 웨이퍼는, 그 후, 제3 연마부(403)로 반송되어, 도 17에 나타낸 바와 같은 연마헤드에 웨이퍼 이면을 유지하고, 그 후, 연마헤드를 강하시켜, 임의의 연마조건(2차 연마조건)으로 웨이퍼의 표면측을 2차 연마한다.

계속해서, 이 2차 연마된 웨이퍼는, 제2 반송암(408)에 의해, 제4 연마부(404)로 반송되어, 도 17에 나타낸 바와 같은 연마헤드(도 17의 246)에 웨이퍼 이면을 유지하고, 그 후, 연마헤드를 강하시켜, 임의의 연마조건(마감 연마조건)으로 웨이퍼의 표면측을 마감 연마한다.

이 마감연마 후, 웨이퍼는 제3 반송암(409)에 의해 반송되며, 다음 공정의 세정공정으로 보내진다.

이상과 같은 수순으로 웨이퍼 표면 및 이면이 연마되어 고평탄도의 웨이퍼를 얻을 수 있다.

도 11에 나타낸 실시형태에서는, 4대의 연마장치를 일체적으로 배치하여 본 발명의 연마장치를 구성한 예를 나타냈지만, 3대의 연마장치를 일체적으로 배치하여 본 발명의 연마장치를 구성하는 것도 가능하다. 도 13은 3대의 연마장치를 일체적으로 배치하여 구성한 본 발명의 연마장치의 다른 실시형태를 나타내는 개략평면 설명도이다.

도 13에서, 본 발명의 연마장치(500)는, 3대의 다른 형태의 연마장치를 연속적으로 배치하고, 각각 표면(편면) 1차 연마부(제1 연마부)(502), 이면(편면)연마부(제2 연마부)(503) 및 표면 2차 마감연마부(제3 연마부)(504)를 구성한 것이다. 또한 501은 로더(loader)부이고, 제1 수수 스테이지(501a) 및 제1 반송암(506)을 가지고 있다. 505는 언로더부이고, 제5 수수 스테이지(505a)를 가지고 있다.

제1 연마부(502)는, 제1 및 제2 연마스테이지(507, 508), 제1 위치결정 스테이지(509), 제2 및 제3 반송암(510, 511) 및 제2 수수 스테이지(512)를 가지고 있다. 제1 및 제2 연마스테이지(507, 508)는 가각 제1 및 제2 연마헤드(507a, 508a) 및 제1 및 제2 연마기 로더(507b, 508b)를 구비하고 있다.

제2 연마부(503)는, 제3 및 제4 연마스테이지(513, 514), 제2 위치결정 스테이지(515), 제4 및 제5 반송암(516, 517) 및 제3 수수 스테이지(518)를 가지고, 또한 제1 세정유닛(519)을 가지고 있다. 또한, 제4 반송암(516)은 제1 반전장치로서 작용한다. 제3 및 제4 연마스테이지(513, 514)는, 각각 제3 및 제4 연마헤드(513a, 514a) 및 제3 및 제4 연마기 로더(513b, 514b)를 구비하고 있다.

제3 연마부(504)는, 제5 및 제6 연마스테이지(520, 521), 제3 위치결정 스테 이지(522), 제6 및 제7 반송암(523, 524) 및 제4 수수 스테이지(525)를 가지며, 또한 제2 세정유닛(526)을 가지고 있다. 또한, 제6 반송암(523)은 제2 반전장치로서 작용한다. 제5 및 제6 연마스테이지(520, 521)는 각각 제5 및 제6 연마헤드(520a, 521a) 및 제5 및 제6 연마기 로더(520b, 521b)를 구비하고 있다. 또한 도 13의 예에서는 제3 연마부(504)의 제5 및 제6의 2기인 연마 스테이지(520, 521) 중 제5 연마 스테이지(520)를 표면 2차 연마용, 제6 연마 스테이지(521)를 마감 연마용으로서 사용하고 있다.

상기 구성에 의해 그 작용을 설명한다. 우선, 연마되는 웨이퍼는 로더부(501)에서 공급된다. 제1 반송암(506)에 의해 웨이퍼를 제1 수수 스테이지(501a)에서 제1 위치결정 스테이지(509)로 반송하여, 위치결정하고, 제2 반송암(510)에서, 제1 및 제2 연마기 로더(507b, 508b)로 웨이퍼를 반송셋트한다. 이어서, 제1 및 제2 연마기 로더(507b, 508b)에 의해, 웨이퍼를 제1 연마부(표면 1차 연마부)(502)의 제1 및 제2 연마헤드(507a, 508a)의 하면측으로 반송하고, 제1 및 제2 연마헤드(507a, 508a)에 의해 웨이퍼를 유지한다. 그 후, 제1 및 제2 연마기 로더(507b, 508b)는 정위치로 되돌아온다. 제1 및 제2 연마헤드(507a, 508b)에 유지된 웨이퍼는 연마포상에 접촉되어 연마된다. 도 13의 예에서는, 작업효율을 개선하기 위한 제1 및 제2의 2기의 연마 스테이지(507, 508)가 있고, 각각에 웨이퍼가 공급되어 연마된다. 그래서 연마된 웨이퍼는 재차 제1 및 제2 연마기 로더(507b, 508b)에 의해 연마기 밖으로 반송되며, 제2 반송암(510)에 의해 제2 수수 스테이지(512)로 보내진다.

다음에, 이 표면 1차 연마된 웨이퍼는 제3 반송암(511)에 의해 제2 연마부(503)의 제1 세정유닛(519)으로 반송되어, 세정된다. 이 세정유닛(519)은, 예컨대, SC1액(암모이나, 과산화수소, 물계의 세정액)의 딥(dip)식의 세정으로, 린스(rinse)액 →SC1액 →린스액 → 린스액으로 처리하는 세정유닛으로 하는 것이 바람직하다.

이 세정 후, 제4 반송암(제1 반전장치)(516)에 의해 웨이퍼를 반전하고, 제2 위치결정 스테이지(515)로 웨이퍼를 반송하여 위치결정을 한다. 위치결정된 웨이퍼는 제4 반송암(516)에서 제3 및 제4 연마기 로더(513b, 514b)로 반송된다. 그 후, 제3 및 제4 연마기 로더(513b, 514b)에 의해, 웨이퍼를 제2 연마부(이면연마부)(503)의 연마헤드(513a, 514a)의 하면측에 반송하고, 웨이퍼는 연마헤드(513a, 514a)에 유지된 상태에서 그 이면이 연마된다. 도 13의 예에서는, 작업효율을 개선하기 위해 제3 및 제 4의 2기의 연마 스테이지(513, 514)가 있고, 각각에 웨이퍼가 공급되어 연마된다. 그래서 연마된 웨이퍼는 제3 및 제4 연마기 로더(513b, 514b)에 의해 연마기 밖으로 반송되며, 제4 반송암(516)에 의해 제3 수수 스테이지(518)로 보내진다. 이 이면연마된 웨이퍼는 제5 반송암(517)에 의해 제3 연마부(504)의 제2 세정유닛(526)(세정조건 등은 제1 세정유닛(519)과 같은 구성)으로 반송되어 세정된다.

세정 후, 제6 반송암(제2 반전장치)(523)에 의해 웨이퍼를 반전하고, 제3 위치결정 스테이지(522)에 웨이퍼를 반송하여 위치결정을 한다. 위치결정된 웨이퍼는 제6 반송암(523)에서 제5 및 제6 연마기 로더(520b, 521b)로 반송된다. 그 후, 제5 및 제6 연마기 로더(520b, 521b)에 의해 제3 연마부(표면2차 연마 ·마감연마부)(504)의 제5 연마스테이지(표면 2차 연마스테이지)(520)로 보내, 웨이퍼의 표면을 2차 연마한다. 표면 2차 연마된 웨이퍼는, 제5 연마기 로더(520b)에 의해 연마기 밖으로 반송되며, 제6 반송암(523)에 의해 제3 위치결정 스테이지(522)에서 위치결정한 후, 재차 제6 반송암(523)으로, 제6 연마기 로더(521b)로 반송된다. 이어서, 제6 연마기 로더(521b)에 의해 제3 연마부(504)의 마감연마 스테이지(제6 연마 스테이지)(521)에 웨이퍼를 반송하고, 마감연마를 행한다.

그래서, 마감연마된 웨이퍼는 제6 연마기 로더(521b)에 의해 마감기 밖로 반송되며, 제6 반송암(523)에 의해 제4 수수 스테이지(525)로 보내진다. 이 마감연마된 웨이퍼는, 제7 반송암(524)에 의해 언로더부(505)의 제5 수수 스테이지(505a)로 반송되며, 최후에 다음 공정(세정공정)으로 보내진다.

[실시예]

이하에 본 발명을 실시예를 들어 더 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예는 한정적으로 해석되지 말아야 할 것은 말할 필요도 없다.

(실시예 1)

일반적인 공정, 슬라이스, 챔퍼링, 랩(lap), 에칭된 8인치 웨이퍼에 대하여, 본 발명 방법에서의 연마를 행했다.

본 발명 방법에서의 연마스텝은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 양면(동시) 연마(표면 1차)스텝[도 7의 (a)] →편면 연마(이면)스텝[도 7의 (b) (c) (d)] →편 면 2차 연마(표면 2차)스텝[도 7의 (e) (f)] →편면 마감연마(표면 3차)스텝[도 7의 (g)]의 순서로 실시했다.

(1) 양면(동시) 1차 연마스텝

양면 연마장치로서, AC2000(Peter-Wolters사 제작)을 이용했다. 연마조건은 다음과 같다.

연마가중 : 300g/㎠(30kPa)

연마포 : SUBA600(로델사 제작 상품명)(아스카 C 경도 78)

연마제 : HP - 20(후지미 인코퍼레이텍드사 제작 상품명)(pH = 10.5)

공급량 : 5L/min

연마대 : 편면 8㎛(양면 16㎛)로 연마했다.

(2) 편면(이면) 연마스텝

연마장치로서, FSP - 200(후니코우키카이 공업사 제작)을 이용했다. 연마조건은 다음과 같다. 웨이퍼 유지반에는 고평탄도의 SiC 세라믹스(ceramics)에 에폭시 수지를 피막한 것을 이용했다.

연마가중 : 300g/㎠(30kPa)

연마포 : SUBA600(로델사 제작 상품명)(아스카 C 경도 78)

연마제 : AJ - 1325(닛산카가쿠사 제작 상품명)(pH = 10.5)

공급량 : 10L/min

연마대 : 5㎛로 행했다.

(3) 편면(표면) 2차 연마스텝

연마장치로서 FSP - 200(후니코우키카이 공업사 제작)을 이용하고 연마조건은 다음과 같다. 웨이퍼 유지를 위한 배킹패드는 우레탄 발포패드를 이용했다.

연마가중 : 200g/㎠(20kPa)

연마포 : PU패드(로델사 제작 상품명)(아스카 C 경도 80)

연마제 : SSS(닛산카가쿠사 제작 상품명)(pH = 10.5)

공급량 : 10L/min

연마대 : 1㎛ 정도.

(4) 마감 연마스텝

연마장치로서 FSP - 200(후니코우키카이 공업사 제작)을 이용하고, 연마조건은 다음과 같다.

연마가중 : 150g/㎠(15kPa)

연마포 : FS - 7(다이찌레이스사 제작 상품명)

연마제 : 후지미3900(후지미 인코퍼레이텍드사 제작 상품명)

공급량 : 500mL/min

연마대 : 0.1㎛ 이하.

상기한 각 연마처리를 행한 웨이퍼에 대하여 그 평탄도 및 나노토폴로지에 대하여 평가를 행했다. 도 2에 연마 후의 웨이퍼의 평탄도를 나타내는 맵을 나타낸다. 이것은, 정전용량형의 센서를 갖는 두께측정기(ADE사 제작 9700E+Station)로 측정한 것이다. 이 웨이퍼의 평탄도(SFQRmax)는 0.071㎛로 대단히 양호했다.

또, 웨이퍼 주변부의 단면형상을 도 5에 나타낸다. 주변 2mm를 제외하고, 단 면에서 2mm의 위치를 기준(영)으로 하여 나타낸 것이다. 외주 휘어짐도 개선되며, 변곡점도 볼 수 없어서 양호하다는 것을 안다.

더욱이 또, 나노토폴로지에 대하여, 도 6에 나타내는 바와 같은 형태로 평가했다. 이것은 웨이퍼를 복수의 영역(2mm 각의 영역)으로 구분하여 그 각 영역 내의 요철을 확인하고, 그 요철의 값(PV값)을 갖는 영역이 웨이퍼의 몇%를 차지하는지(점유율)를 값이 큰 쪽으로부터 누적한 것이다. 나노토폴로지에 대해서는, ADE사 제작 WIS CR83 - SQM에 의해 평가했다.

실시예 1의 그래프를 보면, PV값이 18.0nm인 영역은 대략 영(0)이고, 2mm 각에서 본 나노토폴로지의 경우, 이것 이상의 요철은 면내에 존재하지 않는 것을 나타내고 있다.

즉, 나노토폴로지 평가에서는, 점유율이 0%가 되는 요철의 높이(매우 큰 PV값을 나타내는 영역)가 중요하며, 본 실시예에서는 18.0nm로 매우 작은 값이고, 요철이 적은 웨이퍼 면(나노토폴로지가 양호한 웨이퍼 면)인 것을 안다.

(비교예 1)

실시예 1과 동일한 웨이퍼에 대하여, 도 8에 나타낸 연마, 즉, 양면 연마(표면 1차)스텝[도 8의 (a) 웨이퍼의 외주 휘어짐(E)이 크다.] →편면2차 연마(표면 2차)스텝[도 8의 (e)(f) 웨이퍼의 외주 휘어짐(E)이 커져 평탄도가 그다지 좋아지지 않는다(리테이너링 등을 사용하면 변곡점이 되는 경우도 있음).] →편면 마감연마(표면 3차)스텝[도 8의 (g) 웨이퍼의 외주부분의 평탄도가 그다지 개선되어 있지 않다.]을 행했다. 편면(이면) 연마조건을 제외한 다른 것은 모두 실시예 1과 같은 조 건으로 연마했다.

양면연마[도 8의 (a)]를 종료한 단계(1차연마의 단계)에서 평탄도(SFQRmax)는 0.126㎛ 정도였다. 2차 연마 후에도 같은 정도이며 2차 연마스텝에서는 거의 형상은 수정할 수 없다. 오히려 약간 주변 휘어짐을 일으킨다.

이와 같은 연마스텝을 거친 웨이퍼의 형상을 도 3에 나타낸다. 이와 같이 웨이퍼 외주부에서 등고선이 밀집해 있어 형상이 휘어져 있는 것을 안다. 또, 도 5에서도 웨이퍼 외주부의 두께 변화로 6mm 부근에서 급격한 형상 변화가 있는 것을 안다. 즉, 이와 같은 연마에서는 평탄도(특히 웨이퍼 외주의 평탄도)는 좋아지지 않아 문제다.

나노토폴로지에 대해서는 도 6에 나타냈지만, 동도의 비교에 1의 그래프에 나타나는 바와 같이, 점유율 0%가 되는 요철의 높이는 30 ~ 40nm로 비교적 큰 요철이 남겨진 웨이퍼 면(나노토폴로지가 나쁜 웨이퍼 면)이었다.

(비교예 2)

실시예 1과 동일한 웨이퍼에 대하여, 도 9에 나타낸 연마, 즉, 양면 연마(표면 1차)스텝[도 9의 (a) 웨이퍼의 외주 휘어짐(E)이 크다.] →편면 연마(표면 2차)스텝[도 9의 (b) 웨이퍼의 흡착상태(연마전), 도 9의 (c) 에이퍼의 흡착상태(연마후), 도 9의 (d) 웨이퍼의 흡착 해제후(웨이퍼의 평탄도가 좋아지지만 표면(A)에 흡착 흔적(D)이나 변곡점(M)이 나타나는 일이 있음).] →편면2차 연마(표면 3차)스텝[도 9의 (e) 웨이퍼의 표면(4)이 연마된다(형상을 유지한 상태). 도 9의 (f)] →편면마감 연마(표면 4차)스텝[도 9의 (g) 표면(A)에 변곡점(M)이나 흡착 흔적(D)이 있는 웨이퍼로 되어 버려 표면기준의 평탄도 및 나노토폴로지는 나빠진다.]의 순서로 실시했다. 즉, 이 비교예에서는 실시예 1의 이면 연마스텝 대신에 웨이퍼 표면을 연마했다. 실시예 1의 이면 연마스텝과 같은 연마조건으로, 실시예 1과는 반대면(표면)에서 기준면을 제작했다. 그 이외는 실시예 1과 동일하다.

평탄도는 SFQRmax로, 0.110㎛ 정도로 개선되었지만, 충분하지 않았다. 또 마경(경면의 곡률의 차에 의해 명암이 나오는 것)을 관찰하면 연마면에 흡착구멍의 흔적이 보이는 케이스도 보이며, 나노토폴로지(점유율이 0%가 되는 요철의 높이)도 25nm 정도였다.

또, 웨이퍼의 형상(맵)은 도 4와 같았다. 도 5에 나타내는 바와 같은 주변 6mm 부근에서 변곡점과 같은 형상을 나타내는 것이 있었다. 즉 평탄도는 개선되고 있지만 나노토폴로지의 개선에는 충분하지 않다는 것을 안다.

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 대하여 평탄도(SFQR)의 데이터를 표 1에 나타낸다. 웨이퍼 면내의 각 셀 마다 SFQR은 실시예 및 비교예 1 및 2 모두(실시예 쪽이 약간 좋지만) 0.04㎛이지만, max 값을 비교하면 실시예가 좋아지고 있다. 또한, 셀의 크기는 25mm ×25mm(25mm 각)의 크기로 평가했다.

또, 각 셀의 편차( σ)도 개선되어 있고, 변곡점 등이 없는 웨이퍼를 제조할 수 있는 것을 안다. 비교예에서는 3mm 제외하고 평가한 경우와, 2mm 제외하고 평가한 경우, 실시예에 비해 수치의 악화가 크다. 이것은 비교예에서는 외주로 가는만큼, 주변이 휘어지고 있는 것을 나타낸다.

표 1에서, 3mm 제외란, 평탄도를 평가할 때에 웨이퍼의 단부(웨이퍼 외주부)에서 3mm는 평가하지 않은 것을 의미하고, 이것보다 내측의 영역에서 평가한 값이다. 2mm 제외란, 웨이퍼의 단부(웨이퍼 외주부)에서 2mm는 평가하지 않는다.

비교예와 같은 방법에서는, SFQRmax는 좋아도 0.10 ~ 0.15㎛ 및 데이터는 나타내고 있지 않고 SBIRmax에서 0.3㎛까지밖에 개선할 수 없지만, 본 실시예와 같은 이면연마를 추가함으로써, SFQRmax 0.10 이하 및 SBIRmax 0.3㎛ 이하의 것을 안정하여 제조할 수 있다. 또 나노토폴로지가 양호한 웨이퍼를 용이하게 제조할 수 있다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일한 웨이퍼에 대하여, 양면연마(표면 1차)의 연마 대신에 템플레이트를 이용한 왁스프리 방식으로 연마한 이외는 실시예 1과 동일하게 연마했다. 즉, 표면기준 연마방식에 의한 표면(편면) 1차 연마스텝 → 이면(편면) 연마스텝 →표면(편면)2차 연마스텝 → 표면(편면)마감 연마스텝의 순서로 웨이퍼의 연마를 행했다.

연마장치로서, 표면기준 연마방식에 의한 표면(편면) 1차 연마, 이면연마, 표면 2차 연마 및 마감연마가 연속해서 가능한 장치를 이용했다. 구체적으로는 도 13에 나타낸 바와 같은 3대의 연마장치(3개의 연마부)를 일체적으로 배치하고, 각 연마부에는 각각 2기의 연마스테이지를 설치한 연마장치를 이용했다.

각 세정유닛에 있어서는, SC1액(암모니아, 과산화수소, 수소의 세정액)의 딥 식의 세정으로, 린스액 →SC1액 →린스액 →린스액으로 처리하는 세정방식을 채용했다.

각 연마부의 연마조건은, 표면기준 연마방식에 의한 표면(편면) 1차 연마스텝의 연마조건 및 이면연마의 연마대를 8㎛로 한 이외는, 실시예 1과 동일한 연마가중, 연마포, 연마제, 연마제 공급량, 연마대로 행하고 있다. 표면기준 연마방식에 의한 표면(편면) 1차연마는, 웨이퍼 유지를 위한 배킹패드로서 우레탄 발포패드를 이용한 템플레이트 방식의 왁스프리 연마이다. 연마조건은 다음과 같다.

연마가중 : 300g/㎠(30kPa)

연마포 SUBA600(로델사 제작 상품명)(아스카 C 경도 78)

연마제 : HP-20(후지미 인코퍼레이텍드사 제작 상품명)(pH = 10.5)

공급량 : 5L/min

연마대 : 10㎛.

이와 같은 연마장치 및 연마조건을 이용하여, 연마한 결과, 웨이퍼의 평탄도는(SFQRmax ; 2mm 제외) 0.10㎛였다. 또 나노토폴로지 평가에서 점유율이 0%가 되는 요철의 높이는 20nm로 양호했었다. SBIRmax도 0.14㎛로 양호했었다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 연마기술에서 가장 곤란했었던 웨이퍼 외주부의 휘어짐을 억제, 특히 에지(edge) 2mm 이하를 포함한 평탄도, 특히 주변 3mm에서 내측으로 평탄도의 변곡점을 갖지 않은 웨이퍼, 특히 근래 요구되고 있는 나노토폴로지를 좋게 한 웨이퍼, 즉, 평탄도 및 나노토폴로지의 양호한 웨이퍼를 제조할 수 있다.

Claims (11)

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2. 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마공정에 있어서, 웨이퍼의 기준면을 제공하기 위해 웨이퍼의 이면연마를 행하는 웨이퍼의 제조방법으로서,

   상기 연마공정으로는 웨이퍼를 복수단 연마하는 복수단 연마공정을 이용하고, 상기 이면연마를 상기 복수단 연마공정의 1차 연마공정 후에 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수단 연마공정에 있어서, 양면(동시)연마 →이면(편면)연마 →표면(편면)2차 연마 →표면(편면) 마감연마의 순서로 웨이퍼의 연마를 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 제조방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수단 연마공정에 있어서, 표면기준 연마방식에 의한 표면(편면)1차 연마 →이면(편면)연마 →표면(편면)2차 연마 →표면(편면) 마감연마의 순서로 웨이퍼의 연마를 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 제조방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이면연마에 있어서, 웨이퍼 유지부가 경질이고, 또한 유지면이 고평탄도인 웨이퍼 유지반에 웨이퍼를 유지하여 연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 제조방법.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 표면(편면) 2차 연마공정에 있어서, 배킹패드에 의해 웨이퍼를 유지하고 또한 경도가 아스카 C 경도에서 70 ~ 90인 연마포를 이용하여 웨이퍼를 연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 제조방법.
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