KR101247065B1

KR101247065B1 - 양면 웨이퍼 그라인더 및 가공물 나노토폴로지 평가 방법

Info

Publication number: KR101247065B1
Application number: KR1020087021294A
Authority: KR
Inventors: 수미트 에스. 브하가바트; 밀린드 에스. 브하가바트; 롤랜드 에스. 반담므; 도모미 고무라
Original assignee: 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크.
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2013-03-25
Also published as: EP1981685B1; CN101410224A; MY149762A; JP2009525621A; TW200800493A; KR20080090558A; CN101410224B; TWI381906B; WO2007130708A1; JP5518338B2; EP1981685A1

Abstract

본 발명의 양면 그라인더는 가공물의 일부가 그라인딩 휠 사이에 위치하고 가공물의 일부가 정수압 패드 사이에 위치하도록 편평한 가공물(예를 들어, 반도체 웨이퍼)을 유지하도록 작동가능한 한 쌍의 그라인딩 휠 및 한 쌍의 정수압 패드를 사용한다. 가공물의 나노토폴로지를 평가하기 위해 적어도 하나의 센서가 가공물의 각각의 센서 사이의 거리를 측정한다. 본 발명의 방법에서는, 가공물까지의 거리가 그라인딩 동안 측정되고, 가공물의 나노토폴로지를 평가하는데 사용된다. 예를 들어, 가공물의 유한 요소 구조 분석이 적어도 하나의 경계 조건을 도출하기 위해 센서 데이터를 사용하여 수행될 수 있다. 나노토폴로지 평가는 가공물이 그라인더로부터 제거되기 전에 시작될 수 있어, 신속한 나노토폴로지 피드백을 제공한다. 추가 처리 후의 가공물의 나노토폴로지를 예측하기 위해 공간 필터가 사용될 수 있다.

양면 그라인더, 그라인딩 휠, 정수압 패드, 나노토폴로지, 웨이퍼

Description

양면 웨이퍼 그라인더 및 가공물 나노토폴로지 평가 방법 {DOUBLE SIDE WAFER GRINDER AND METHODS FOR ASSESSING WORKPIECE NANOTOPOLOGY}

본 발명은 대체로 반도체 웨이퍼의 동시 양면 그라인딩에 관한 것이며, 더 구체적으로는 개선된 웨이퍼 토폴로지를 위한 양면 그라인딩 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼는 회로가 인자된 집적 회로 칩의 생산에 일반적으로 사용된다. 먼저 회로가 축소된 형태로 웨이퍼의 표면 상에 인자되고, 그 후 웨이퍼가 회로 칩들로 쪼개어진다. 그러나, 이러한 작은 회로는 회로가 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 적절히 인자될 수 있도록 보장하기 위해 웨이퍼 표면이 극히 편평하고 평행할 것을 요구한다. 이를 달성하기 위해, 웨이퍼를 잉곳으로부터 잘라낸 후에 웨이퍼의 임의의 특징(예를 들어, 편평도 및 평행도)을 개선하는데 일반적으로 그라인딩 공정이 사용된다.

동시 양면 그라인딩은 동일한 시간에 웨이퍼의 양 측면 상에서 수행되며, 고도로 평탄화된 표면을 가진 웨이퍼를 생산한다. 따라서, 이것이 바람직한 그라인딩 공정이다. 이를 달성하기 위해 사용될 수 있는 양면 그라인더는 고요 기계 공업 주식회사(Koyo Machine Industries Co., Ltd.)에 의해 제조되는 양면 그라인더 를 포함한다. 이들 그라인더는 그라인딩 동안 반도체 웨이퍼를 유지하기 위해 웨이퍼-클램핑 장치를 사용한다. 클램핑 장치는 통상적으로 한 쌍의 정수압 패드 및 한 쌍의 그라인딩 휠을 포함한다. 패드 및 휠은 이들 사이에 웨이퍼를 수직 배향상태로 유지하기 위해 대향 관계로 배향된다. 정수압 패드는 유리하게는 그라인딩 동안 단단한 패드가 웨이퍼와 물리적으로 접촉하는 일 없이 웨이퍼를 유지하기 위해 각각의 패드와 웨이퍼 표면 사이에 유체 장벽을 형성한다. 이것은 물리적 클램핑에 의해 유발될 수 있는 웨이퍼의 손상을 감소시키고, 웨이퍼가 작은 마찰로 패드 표면에 대해 접선 방향으로 이동(회전)하는 것을 허용한다. 이러한 그라인딩 공정은 그라인딩된 웨이퍼 표면의 편평도 및 평행도를 현저히 개선하지만, 웨이퍼 표면의 토폴로지를 저하를 유발할 수도 있다.

토폴로지 저하에 대한 우려를 확인하고 해결하기 위해, 장치 및 반도체 재료 제조자들은 웨이퍼 표면의 나노토폴로지(nanotopology: NT)를 고려한다. 나노토폴로지는 약 0.2 mm 내지 약 20 mm의 공간 파장 내에 있는 웨이퍼 표면의 편차(deviation)로서 정의되어 있다. 이러한 공간 파장은 처리된 반도체 웨이퍼를 위한 나노미터 스케일의 표면 특징부에 매우 밀접하게 대응한다. 상기 정의는 반도체 산업에 관한 국제 무역 협회인 Semiconductor Equipment and Materials International(SEMI)에 의해 제안되었다(SEMI document 3089). 나노토폴로지는 웨이퍼의 하나의 표면의 높이 편차를 측정하며, 전통적인 편평도 측정에서와 같이 웨이퍼의 두께 변동(variation)을 고려하지는 않는다. 이러한 종류의 표면 변동을 검출 및 기록하기 위해 몇몇 계측학적 방법이 개발되었다. 예를 들어, 입사광으로 부터의 반사광의 측정 편차는 매우 작은 표면 변동의 검출을 허용한다. 이러한 방법들은 파장 내의 피크 투 밸리(peak to valley: PV) 변동을 측정하는데 사용된다.

양면 그라인딩은 마무리된 웨이퍼의 나노토폴로지(NT)를 결정하는 하나의 공정이다. C-마크 및 B-링과 같은 NT 결함이 그라인딩 공정 동안 발생하고, 이것은 실질적인 수율 손실로 이어질 수 있다. 양면 그라인딩 후에, NT가 나노맵퍼에 의해 점검되기 전에 웨이퍼는 에지 연마, 양면 연마, 최종 연마, 그리고 편평도 및 에지 결함의 측정과 같은 다양한 하류 공정을 거친다. 현행 실무에서는, 양면 연마 직후에 웨이퍼 표면이 측정된다. 따라서, NT를 결정하는데 지연이 존재한다. 또한, 웨이퍼는 웨이퍼의 카세트가 기계가공되기 전까지 측정되지 않는다. 만약 차선의 그라인더 세팅이 NT 결함을 유발한다면, 카세트 내의 모든 웨이퍼가 이러한 결함을 가져 큰 수율 손실을 초래하기 쉽다. 이에 더하여, 조작자는 각각의 카세트 이후에 측정값으로부터 피드백을 취하기 위해 대기하여야 하며, 이는 상당한 작업 중단 시간을 초래한다. 만약 다음 카세트가 피드백 없이 그라인딩된다면, 다음 카세트에는 부적절한 그라인더 세팅으로 인해 더 많은 수율 손실의 위험이 존재한다. 또한, 현행의 시스템에서는 각각의 로트로부터 하나의 웨이퍼만이 측정된다. 따라서, 그라인딩 동안 연마후 NT 결함의 신뢰할 만한 예측에 대한 요구가 존재한다.

종래 기술의 양면 그라인더의 통상적인 웨이퍼 클램핑 장치(1')가 도1 및 도2에 개략적으로 도시되어 있다. 그라인딩 휠(9') 및 정수압 패드(11')는 웨이퍼(W)를 서로 독립적으로 유지한다. 이들은 각각 클램핑 평면(71', 73')을 규정한 다. 웨이퍼 상에 작용하는 그라인딩 휠(9')의 클램핑 압력은 휠의 회전축(67')에 집중되는 한편, 웨이퍼 상에 작용하는 정수압 패드(11')의 클램핑 압력은 웨이퍼의 중심(WC) 근처에 집중된다. 클램핑 평면(71', 73')이 그라인딩 동안 일치하게 유지되는 한, 웨이퍼는 편평하게 유지되고(즉, 구부러지지 않음) 휠(9')에 의해 균일하게 그라인딩된다. 클램핑 평면의 정렬에 관한 일반적인 논의는 미국 특허 제6,652,358호에서 찾아볼 수 있다. 그러나, 만약 2개의 면(71', 73')이 오정렬되면, 그라인딩 휠(9')과 정수압 패드(11')의 클램핑 압력은 웨이퍼(W)에 굽힘 모멘트 또는 정수압 클램핑 모멘트를 발생시키고, 이는 웨이퍼를 대체로 그라인딩 휠 개구(39')의 주연부 에지(41')에 인접하여 급격하게 구부러지게 한다(도2). 이것은 웨이퍼(W)에 높은 국소 응력 영역을 발생시킨다.

클램핑 평면(71', 73')의 오정렬은 양면 그라인딩 작업시에 일반적이며, 대체로 정수압 패드(11')에 대해 상대적인 그라인딩 휠(9')의 이동에 의해 유발된다(도2). 가능성 있는 오정렬 모드가 도2 및 도3에 개략적으로 도시되어 있다. 이들은 3개의 다른 모드들의 조합을 포함한다. 제1 모드에서는, 그라인딩 휠의 회전축(67')을 따른 병진시에 정수압 패드(11')에 대해 상대적인 그라인딩 휠(9')의 측방향 시프트(S)가 존재한다(도2). 제2 모드는 각각의 그라인딩 휠의 중심을 통과하는 수평축(X)을 중심으로 한 휠(9')의 수직방향 경사(VT)를 특징으로 한다(도2 및 도3). 도2는 제1 모드와 제2 모드의 조합을 도시한다. 제3 모드에서는, 각각의 그라인딩 휠의 중심을 통한 수직축(Y)을 중심으로 한 휠(9')의 수평방향 경사(HT)가 존재한다(도3). 이들 모드는 개념을 설명하기 위해 도면에서 크게 과장 되어 있으며, 실제 오정렬은 비교적 작을 수 있다. 또한, 좌측 휠의 수평방향 경사(HT)가 우측 휠의 수평방향 경사(HT)와 상이할 수 있고, 2개의 휠의 수직방향 경사(VT)에 있어서도 마찬가지이도록 각각의 휠(9')은 서로 독립적으로 이동하는 것이 가능하다.

클램핑 평면(71', 73')들의 오정렬에 의해 유발되는 정수압 클램핑 모멘트의 크기는 정수압 패드(11')의 설계와 관련이 있다. 예를 들어, 더 높은 모멘트는 대체로 웨이퍼(W)의 더 큰 면적을 클램핑하는 패드(11')(예를 들어, 큰 작용 표면적을 가진 패드)에 의해, 패드 클램핑의 중심이 그라인딩 휠 회전축(67')으로부터 비교적 먼 거리에 이격되어 위치되는 패드에 의해, 웨이퍼에 높은 정수압 패드 클램핑력을 가하는 (즉, 웨이퍼를 매우 단단하게 유지하는) 패드에 의해, 또는 이들 특징의 조합을 나타내는 패드에 의해 발생된다.

종래 기술의 패드(11')를 사용하는 클램핑 장치(1')에 있어서(종래 기술의 패드의 예가 도4에 도시됨), 웨이퍼(W) 내의 굽힘 모멘트는 클램핑 평면(71', 73')들이 오정렬되었을 때 비교적 큰데, 이는 웨이퍼가 그라인딩 휠 개구(39')의 주연부 부근 에지(41')를 포함하여 패드(11')에 의해 매우 단단하고 견고하게 클램핑되기 때문이다. 웨이퍼는 그라인딩 휠(9')의 이동에 순응할 수 없고, 웨이퍼는 개구 에지(41') 근처에서 더욱 급격히 구부러진다(도2). 웨이퍼(W)는 균일하게 그라인딩되지 않으며, 후속 공정(예를 들어, 연마)에 의해 제거될 수 없는 바람직하지 않은 나노토폴로지 특징부를 성장시킨다. 클램핑 평면(71', 73')들의 오정렬은 또한 그라인딩 휠(9')을 불균일하게 마모시키며, 이는 그라인딩된 웨이퍼(W) 상에 바람 직하지 않은 나노토폴로지 특징부가 성장하는 것에 더욱 기여할 수 있다.

도5A 및 도5B는 클램핑 평면(71', 73')들이 오정렬되고 그라인딩 동안 웨이퍼가 구부러져 있을 때 그라인딩된 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성될 수 있는 바람직하지 않은 나노토폴로지 특징부를 도시한다. 이 특징부들은 중심-마크(C-마크)(77') 및 B-링(79')을 포함한다(도5A). 중심-마크(C-마크)(77')는 대체로 그라인딩 휠(9')의 측방향 시트프(S)와 수직방향 경사(VT)의 조합에 의해 발생되는 한편, B-링(79')은 대체로 휠의 측방향 시프트(S)와 수평방향 경사(HT)의 조합에 의해 발생된다. 도5B에 도시된 바와 같이, 두 특징부(77', 79')는 모두 이들과 관련된 비교적 큰 피크 투 밸리 변동을 갖는다. 따라서, 이들은 불량한 웨이퍼 나노토폴로지를 표시하며, 웨이퍼 표면에 축소된 회로를 인자하는 능력에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

나노토폴로지 저하를 유발하는 정수압 패드 및 그라인딩 휠 클램핑 평면(71', 73')의 오정렬은 클램핑 평면들을 정기적으로 정렬시킴으로써 교정될 수 있다. 그러나, 그라인딩 휠(9')에 미치는 차등 마모의 효과뿐만 아니라 그라인딩 작업의 동역학은 비교적 적은 수의 작동 후에 클램핑 평면들이 정렬로부터 벗어나게 한다. 이는 그라인더의 작동을 제어하는 방법으로서는 상업적으로 비실용적이게 만들 정도로 자주 시간 소모적인 정렬 단계를 요구한다.

또한, 바람직하지 않은 나노토폴로지 특징부가 양면 그라인더에 의해 웨이퍼에 도입되는 시간과 이들이 발견되는 시간 사이에는 대게 약간의 지연이 존재한다. 이는 그라인더로부터 웨이퍼를 제거할 때에는 일반적으로 웨이퍼 나노토폴로지 측 정값들이 얻어지지 않기 때문이다. 그 대신, 웨이퍼 나노토폴로지는 대게 그라인딩된 웨이퍼가 연마 장치 내에서 연마된 후에 측정된다. 양면 그라인더에 의해 웨이퍼에 도입된 바람직하지 않은 나노토폴로지 특징부는 연마후 나노토폴로지 측정 시에 확인될 수 있다. 그러나, 양면 그라인더 문제(예를 들어, 그라인딩 휠과 정수압 패드의 미소한 오정렬)로부터의 부정적 피드백은 문제가 일어난 후 얼마의 시간 동안 사용할 수가 없다. 이는 수율 손실을 증가시킬 수 있는데, 그 이유는 문제가 인식되고 교정되기 전에 그라인더가 많은 수의 추가 웨이퍼를 처리하여 각각의 웨이퍼에 나노토폴로지 결함을 도입할 수 있기 때문이다. 유사하게, 원하는 양면 그라인더 동작(예를 들어, 그라인딩 휠과 정수압 패드의 성공적인 재정렬)을 확증하는 긍정적 피드백도 또한 즉시 사용할 수 없다.

따라서, 처리를 위해 반도체 웨이퍼를 효과적으로 유지할 수 있으면서도 반복된 그라인더 작동시에도 웨이퍼 표면 나노토폴로지의 저하가 최소화되도록 그라인딩 휠의 이동을 허용할 수 있는 양면 그라인더의 웨이퍼 클램핑 장치에 사용가능한 정수압 패드에 대한 요구가 존재한다. 또한, 개선된 품질의 제어 및/또는 웨이퍼 수율을 위해, 적은 시간 안에 나노토폴로지 피드백을 제공함으로써, 나노토폴로지를 개선하기 위해 이루어질 수 있는 조정이 적은 지연 시간으로 인식되고 실행되는 것을 허용하는 양면 그라인딩 시스템에 대한 요구가 존재한다.

본 발명의 장치의 일 실시예는 한 쌍의 그라인딩 휠 및 한 쌍의 정수압 패드를 가진 양면 그라인더이다. 그라인딩 휠 및 정수압 패드는 가공물의 제1 부분이 그라인딩 휠 사이에 위치하고 가공물의 제2 부분이 정수압 패드 사이에 위치하도록 평면 내에 대체로 편평한 가공물을 유지하도록 작동가능하다. 그라인더는 가공물과 개별 센서 사이의 거리를 측정하도록 작동가능한 복수의 센서를 포함한다.

본 발명에 따른 일 실시예는 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법이다. 한 쌍의 그라인딩 휠 및 한 쌍의 정수압 패드에 의해 웨이퍼를 평면 내에 유지하는 유형의 양면 그라인더가 웨이퍼를 그라인딩하는데 사용된다. 웨이퍼와 적어도 하나의 센서 사이의 거리가 측정되어, 웨이퍼 나노토폴로지를 평가하는데 사용된다.

본 발명의 또다른 태양은 한 쌍의 그라인딩 휠과 한 쌍의 정수압 패드에 의해 가공물을 평면 내에 유지하는 유형의 양면 그라인더에 있어서 가공물의 나노토폴로지를 평가하기 위한 시스템이다. 이 시스템은 가공물이 양면 그라인더 내에 유지되는 동안 센서로부터 가공물까지의 거리를 측정하도록 작동가능한 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이 시스템은 또한 적어도 하나의 센서로부터 정보를 수신하도록 작동가능한 프로세서를 포함한다. 프로세서는 측정된 거리를 사용하여 가공물의 나노토폴로지를 평가하도록 작동가능하다.

도1은 정수압 패드, 그라인딩 휠, 및 이들 사이에 위치한 반도체 웨이퍼를 포함하는 종래 기술의 웨이퍼-클램핑 장치의 개략적인 측면 입면도로서, 정수압 패드의 단면이 도시된 도면이다.

도2는 도1과 유사한 개략적인 측면 입면도로서, 그라인딩 휠이 측방향으로 시프트되고 수직방향으로 경사진 상태의 도면이다.

도3은 그라인딩 휠의 수평방향 경사 및 수직방향 경사를 나타내는 개략적인 정면도이다.

도4는 도1의 종래 기술의 정수압 패드 중 하나의 웨이퍼 측면 개략도이다.

도5A는 도1의 웨이퍼-클램핑 장치를 사용하여 그라인딩된 후 연마된 반도체 웨이퍼의 나노토폴로지 표면 특징부의 화상 표시이다.

도5B는 도5A의 웨이퍼의 표면의 반경방향 프로파일의 그래프이다.

도6은 정수압 패드가 단면으로 도시된, 본 발명의 웨이퍼-클램핑 장치를 포함하는 그라인더의 개략적인 측면도이다.

도7은 정수압 패드, 그라인딩 휠, 및 이들 사이에 위치한 반도체 웨이퍼를 포함하는 웨이퍼-클램핑 장치의 확대된 개략적인 측면도이다.

도8은 본 발명의 좌측 정수압 패드의 사시도로서, 그라인딩 동작 동안 웨이퍼에 대향하는 패드의 면의 정수압 포켓 구조를 도시하는 도면이다.

도9A는 도8의 좌측 정수압 패드의 웨이퍼 측면 입면도로서, 패드와의 위치 관계를 나타내기 위해 가상선으로 그라인딩 휠 및 웨이퍼를 도시하는 도면이다.

도9B는 웨이퍼가 가상선으로 도시된, 도9A의 정수압 패드의 저면도이다.

도10은 도9A와 유사한 웨이퍼 측면 입면도로서, 패드의 정수압 포켓 내에 있는 유체 주입 포트들을 연결하는 채널을 도시하는 도면이다.

도11은 도9A의 정수압 패드의 확대된 부분 입면도로서, 패드의 그라인딩 휠 개구에 대한 정수압 포켓의 위치를 나타내는 도면이다.

도12는 도8과 유사한 사시도로서, 웨이퍼가 2개의 패드들 사이에 유지될 수 있도록 그라인딩 작업 동안 좌측 정수압 패드에 대향하는 우측 정수압 패드를 도시하는 도면이다.

도13A는 도9A와 유사한 우측 정수압 패드의 입면도이다.

도13B는 우측 정수압 패드의 저면도이다.

도14는 도5A와 유사한 화상 표시로서, 도6의 웨이퍼-클램핑 장치를 사용하여 그라인딩된 후 연마된 반도체 웨이퍼를 도시하는 도면이다.

도15A는 웨이퍼가 본 발명에 따른 정수압 패드에 의해 유지되었을 때 그라인딩 동안 반도체 웨이퍼의 표면에 인가되는 클램핑 응력의 화상 표시이다.

도15B는 종래 기술의 정수압 패드에 의해 유지되는 웨이퍼 상에 작용하는 클램핑 응력을 나타내는, 도15A와 유사한 화상 표시이다.

도16은 그라인딩 휠이 측방향으로 시프트될 때 그라인딩 동안 그라인딩 휠의 주연부에 인접한 반도체 웨이퍼 내의 응력을 나타내는 그래프로서, 본 발명에 따른 정수압 패드에 의해 유지된 웨이퍼와 종래 기술의 정수압 패드에 의해 유지된 웨이퍼를 비교하여 나타낸다.

도17은 그라인딩 휠의 측방향 시프트 및 수직방향 경사로부터 발생된 웨이퍼 내의 응력을 비교한, 도16과 유사한 그래프이다.

도18은 그라인딩 휠의 측방향 시트프와 수평방향 경사의 조합으로부터 발생된 웨이퍼 내의 응력을 비교한, 도16과 유사한 그래프이다.

도19는 그라인딩 휠의 측방향 시프트, 수직방향 경사, 및 수평방향 경사의 조합된 효과로부터 발생된 웨이퍼 내의 응력을 비교한, 도16과 유사한 그래프이다.

도20은 종래 기술의 웨이퍼-클램핑 장치에서 그라인딩된 웨이퍼의 상위 0.05 퍼센트 나노토폴로지 값을 본 발명의 웨이퍼-클램핑 장치에서 그라인딩된 웨이퍼와 비교한 그래프이다.

도21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정수압 패드의 개략도로서, 그라인딩 동안 반도체 웨이퍼에 대향하는 패드의 면의 정수압 포켓 구조를 도시하는 도면이다.

도22는 부분 블록 다이어그램 형태인 본 발명의 나노토폴로지 시스템의 개략적인 정면 입면도이다.

도23은 나노토폴로지 평가 시스템의 개략적인 측면도이다.

도24는 나노토폴로지 평가 시스템의 복수의 센서로부터의 출력을 나타내는 그래프이다.

도25A는 유한 요소 분석을 위한 경계 조건이 웨이퍼 클램핑 조건에 관한 정보로부터 도출될 수 있는 위치의 일례를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.

도25B는 웨이퍼의 유한 요소 구조 분석에 적합한 메쉬이다.

도26A 및 도26B는 나노토폴로지 평가 시스템에 의해 얻어진 웨이퍼의 나노토폴로지 프로파일이다.

도27은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 예상 프로파일 및 나노맵퍼로부터 얻어진, 연마 후의 웨이퍼의 평균 반경방향 프로파일을 나타내는 그래프이다.

도28은 도27의 웨이퍼의 예상 B-링 값과 도27의 웨이퍼의 실제 B-링 값 사이의 상호 관계를 나타내고, 상관 계수 R이 0.9인 그래프이다.

몇몇 도면에서 대응하는 도면부호는 대응하는 부분을 지시한다.

도면을 다시 참조하면, 도6 및 도7은 도면부호 "1"로 포괄적으로 표시된, 본 발명에 따른 웨이퍼-클램핑 장치를 개략적으로 도시한다. 클램핑 장치는 도6에 도면부호 "3"으로 포괄적으로 표시된 양면 그라인더에서 사용되는 것이 가능하다. 웨이퍼 클램핑 장치(1)가 사용될 수 있는 양면 그라인더의 예는 고요 기계 공업 주식회사에 의해 제조되는 모델 DXSG320 및 모델 DXSG300A를 포함한다. 웨이퍼 클램핑 장치(1)는 도면에 도면부호 "W"로 포괄적으로 표시된 단일 반도체 웨이퍼(넓게는 "가공물")를 그라인더(3) 내에 수직 상태로 유지하여, 웨이퍼의 양 표면이 동시에 균일하게 그라인딩될 수 있게 한다. 이것은 연마 및 회로 인자 단계 전에 웨이퍼 표면의 편평도와 평행도를 향상시킨다. 그라인더는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 반도체 웨이퍼가 아닌 가공물을 유지하는 클램핑 장치를 가질 수 있다는 것이 이해된다.

역시 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼-클램핑 장치(1)는 도면부호 "9a" 및 "9b"로 포괄적으로 각각 표시된 좌측 및 우측 그라인딩 휠과, 도면부호 "11a" 및 "11b"로 포괄적으로 각각 표시된 좌측 및 우측 정수압 패드를 포함한다. 좌측 및 우측의 표시는 단지 설명의 편의를 위해 만들어진 것이며, 휠(9a, 9b) 및 패드(11a, 11b)의 특정 배향을 지시하지 않는다. 알파벳 "a" 및 "b"는 좌측 휠(9a) 및 좌측 패드(11a) 부분을 우측 휠(9b) 및 우측 패드(11b) 부분으로부터 구별하기 위해 사용된다. 그라인딩 휠(9a, 9b) 및 정수압 패드(11a, 11b)는 당업자 에게 알려진 수단에 의해 그라인더(3)에 장착된다.

공지된 바와 같이, 2개의 그라인딩 휠(9a, 9b)은 실질적으로 동일하며, 각각의 휠은 대체로 편평하다. 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 대체로 그라인딩 휠(9a, 9b)은 웨이퍼의 하부 중심을 향해 웨이퍼(W)와 그라인딩 결합하도록 위치된다. 각각의 휠(9a, 9b)의 주연부는 웨이퍼의 저부에서 웨이퍼(W)의 주연부 아래로 연장되고, 웨이퍼의 중심에서 웨이퍼의 중심축(WC) 위로 연장된다. 이는 작업 동안에 각각의 웨이퍼(W)의 전체 표면적이 그라인딩되는 것을 보장한다. 또한, 그라인딩 휠(9a, 9b) 중 적어도 하나는 쌍을 이루는 그라인딩 휠에 대해 상대 이동할 수 있다. 이는 그라인더(3)의 클램핑 장치(1) 내의 그라인딩 휠(9a, 9b) 사이의 위치에 반도체 웨이퍼(W)를 로딩하는 것을 용이하게 한다. 도시된 클램핑 장치(1)에 있어서도, 좌측 정수압 패드(11a)는 대응하는 좌측 그라인딩 휠(9a)에 대해 상대 이동하고, 고정 상태로 유지되는 우측 정수압 패드(11b)에 대해서도 상대 이동하여, 반도체 웨이퍼(W)를 장치(1) 내에 로딩하는 것을 더욱 용이하게 할 수 있다. 2개의 패드가 대응 그라인딩 휠에 대해 상대 이동할 수 있거나 2개의 패드가 웨이퍼 로딩 동안 고정되어 있을 수 있는 웨이퍼 클램핑 장치, 또는 정수압 패드와 대응 그라인딩 휠이 웨이퍼 로딩 동안 함께 이동하는 웨이퍼 클램핑 장치는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

도6 및 도7에 도시된 웨이퍼-클램핑 장치(1)를 참조하면, 그라인딩 작업 동안, 웨이퍼 클램핑 장치의 2개의 그라인딩 휠(9a, 9b) 및 2개의 정수압 패드(11a, 11b)는 이들 사이에 반도체 웨이퍼(W)를 유지하기 위해 대향 관계로 배치된다. 그 라인딩 휠(9a, 9b) 및 정수압 패드(11a, 11b)는 수직방향 클램핑 평면(71, 73)을 각각 규정하고, 웨이퍼를 수직 상태로 유지하는 것을 돕는 클램핑 압력을 웨이퍼(W) 상에 발생시킨다. 이것은 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

특히 도6을 참조하면, 정수압 패드(11a, 11b)는 작업 동안 정지 상태로 유지되는 반면, 도면부호 "14"로 포괄적으로 표시된 구동 링은 웨이퍼(W)를 패드 및 그라인딩 휠(9a, 9b)에 대해 상대 회전시킨다. 공지된 바와 같이, 구동 링(14)의 멈춤쇠 또는 쿠폰(15)이 웨이퍼의 주연부에 형성된 노치(N)(도6에 점선으로 도시됨)에서 웨이퍼(W)와 결합하여 웨이퍼를 그 중심축(WC)[중심축(WC)은 대체로 패드(11a, 11b)의 수평축(44a, 44b)에 대응함(도8 및 도21 참조)]을 중심으로 회전시킨다. 동시에, 그라인딩 휠(9a, 9b)은 웨이퍼(W)와 결합하고 서로 반대 방향으로 회전한다. 휠(9a, 9b) 중 하나는 웨이퍼(W)와 동일한 방향으로 회전하고, 다른 하나는 웨이퍼와 반대 방향으로 회전한다.

도8 내지 도13B를 참조하면, 본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)가 상세히 도시되어 있다. 도8 내지 도11은 좌측 정수압 패드(11a)를 도시하고, 도12 내지 도13B는 대향하는 우측 정수압 패드(11b)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 2개의 패드(11a, 11b)는 실질적으로 동일하고, 서로에 대해 대체로 거울대칭형 이미지이다. 따라서, 우측 패드(11b)에 대한 설명은 동일하다고 이해되므로 좌측 패드(11a)만이 설명될 것이다.

도8 내지 도9B에 도시된 바와 같이, 좌측 정수압 패드(11a)는 대체로 얇고, 원형이며, 처리되는 웨이퍼(W)와 유사한 크기를 갖는다. 웨이퍼(W)는 이러한 관계 를 나타내기 위해 도9A 및 도9B에 가상선으로 도시되어 있다. 도시된 정수압 패드(11a)는 약 36.5 cm(14.4 in)의 직경과, 작업 동안 웨이퍼(W)를 대면하는 약 900 ㎠(139.5 in²)의 작용 표면적을 갖는다. 따라서, 예를 들어 약 300 mm의 직경을 가진 표준 웨이퍼를 그라인딩하는데 사용되는 것이 가능하다. 그러나, 정수압 패드는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상이한 직경 및 표면적을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 패드는 200 mm 웨이퍼를 그라인딩하는데 사용하기 위해 축소된 스케일의 크기를 가질 수 있다.

도8 및 도9A에 가장 잘 도시된 바와 같이, 정수압 패드(11a)의 본체(17a)는 그라인딩 작업 동안 웨이퍼(W)에 바로 대향하는 웨이퍼측 면(19a)을 포함한다. 웨이퍼측 면(19a)에 형성된 6개의 정수압 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 각각 패드(11a)의 그라인딩 휠 개구(도면부호 "39a"에 의해 포괄적으로 표시됨)를 중심으로 대체로 방사상으로 위치한다. 웨이퍼측 면(19a)에 대향하는 패드 본체(17a)의 이면(35a)은 대체로 편평하고, 정수압 포켓을 갖지 않지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 포켓을 포함할 수 있다. 또한, 6개 전후의 정수압 포켓, 예를 들어 4개의 포켓을 가진 정수압 패드는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

6개의 정수압 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 각각 원호형이며, 대체로 패드(11a)의 둘레로 원주방향으로 연장된다. 각각의 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 웨이퍼측 면(19a)의 상승된 표면(32a) 안으로 오목하게 형성되어 있으며, 비교적 편평한 수직 측벽(37a) 및 둥근 주변 코너를 각각 포함한다. 포켓은 패드(11a)의 면(19a) 안으로 얕은 공동을 절단이나 주조에 의해 형성함으로써 형성된다. 다른 공정에 의해 형성된 정수압 포켓은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

도8 및 도9A를 참조하면, 쌍을 이룬 포켓(21a, 23a; 25a, 27a; 29a, 31a)은 실질적으로 동일한 크기와 형상을 각각 갖는다. 또한, 도시된 패드(11a)에 있어서, 포켓(21a, 23a)은 약 14.38 ㎠(2.23 in²)의 표면적을 각각 가지며, 포켓(25a, 27a)은 약 27.22 ㎠(4.22 in²)의 표면적을 각각 가지며, 포켓(29a, 31a)은 약 36.18 ㎠(5.61 in²)의 표면적을 각각 갖는다. 패드(11a)의 총 포켓 표면적은 약 155.56 ㎠(24.11 in²)이며, 총 포켓 표면적 대 패드의 작용 표면적의 비율은 약 0.17이다. 이 비율은 역시 본 발명의 범위 내에서 0.17이 아닐 수 있다. 예를 들어, 비율은 약 0.26 이하일 수 있다. 종래 기술의 패드(11')(도4)와 비교하여, 각각의 포켓(21', 23')의 표면적은 약 31.82 ㎠(4.93 in²)이고, 각각의 포켓(25', 27')의 표면적은 약 36.47 ㎠(5.65 in²)이며, 각각의 포켓(29', 31')의 표면적은 약 47.89 ㎠(7.42 in²)이다. 종래 기술의 패드(11')의 총 포켓 표면적은 약 232.36 ㎠(36.02 in²)이고, 총 포켓 표면적 대 패드 작용 표면적의 비는 약 0.26이다[패드(11')의 작용 표면적은 약 900 ㎠(139.5 in²)].

포켓(21a, 23a; 25a, 27a; 29a, 31a)은 또한 [패드(11a)의 수직축(43a)에 의해 분리된] 웨이퍼측 면(19a)의 대향 반부 상에 대칭으로 각각 위치한다. 포켓(21a, 23a)은 대체로 패드(11a)의 수평축(44a) 아래에 있는 반면, 포켓(25a, 27a, 29a, 31a)은 대체로 축(44a) 위에 있다. 포켓(29a, 31a)은 대체로 포켓(25a, 27a) 위에 있으며, 그라인딩 휠 개구(39a)에 인접하여 위치하지 않고 포켓(25a, 27a)을 사이에 두고 개구로부터 이격되어 있다. 이러한 포켓 배향에 있어서, 총 포켓 표면적의 약 15%는 수평축(44a) 아래에 위치한다. 이 비율은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 23% 이하일 수 있다. 종래 기술의 패드(11')에서의 비교에 의하면, 총 포켓 표면적의 적어도 약 24%는 패드의 수평축(44') 아래에 위치한다. 축(44') 아래의 증가된 포켓 면적은 그라인딩 휠 개구(39')의 측면들을 향해 패드(11')에 의해 웨이퍼 상에 인가되는 클램핑력을 증가시키고, B-링 형성에 기여한다.

도8 및 도9A는 정수압 패드(11a)의 본체(17a)의 하부에 형성되고, 패드를 통해 그라인딩 휠(9a)을 수용하여 웨이퍼(W)의 하부 중심과 결합시키도록 크기와 형상이 결정된 원형 그라인딩 휠 개구(39a)를 도시한다(그라인딩 휠 및 웨이퍼는 도9A에 가상선으로 도시되어 있다). 개구(39a)의 중심은 개구에 수용된 그라인딩 휠(9a 및 9b)의 회전축(67)에 대체로 대응한다. 도시된 패드(11a)에 있어서, 그라인딩 휠 개구(39a)의 반경(R1)은 약 87 mm(3.43 in)이며, 그라인딩 휠(9a)의 주연부 에지와 그라인딩 휠 개구의 반경방향 대향 에지(41a) 사이의 거리는 비교적 균일하며, 대체로 약 5 mm(0.20 in) 정도이다. 이들 거리는 본 발명의 범위를 벗어 나지 않고 상이할 수 있다.

역시 도시된 바와 같이, 패드(11a)의 상승된 표면(32a)은 각각의 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)의 주위로 연장되는 동일 공간 상의 플래토(plateau)(34a)를 포함한다. 도면부호 "36a"로 각각 표시된 배수 채널이 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)의 각 플래토(34a)들 사이의 상승된 표면(32a)에 형성된다. 대략 초승달 형상의 자유 영역(60a)이 그라인딩 휠 개구 주연부 에지(41a)와 포켓(21a, 23a, 25a, 27a)의 플래토(34a)의 내측 부분의 에지(38a) 사이의 상승된 표면 안으로 오목하게 형성된다. 웨이퍼(W) 상에 작용하는 클램핑력은 자유 영역(60a)에서 사실상 0이다. 이러한 특징들은 이하에서 더 설명될 것이다.

도10을 참조하면, 정수압 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 포켓 내로 유체를 도입하기 위한 유체 주입 포트(61a)를 각각 포함한다. 패드 본체(17a) 내의 채널(63a)(가상선으로 도시됨)은 주입 포트(61a)들을 상호 연결하고, 외부 유체 공급원(도시되지 않음)으로부터 포켓에 유체를 공급한다. 유체는 작업 동안 비교적 일정한 압력 하에 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a) 내로 주입되어, 그라인딩 동안 패드 면(19a)이 아니라 유체가 웨이퍼(W)와 접촉하게 한다. 이러한 방식으로, 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)의 유체가 패드 클램핑 평면(73) 내에 수직으로 웨이퍼(W)를 유지하면서도(도6 및 도7 참조) 여전히 윤활된 베어링 영역 또는 활주 장벽을 제공하며, 이것은 그라인딩 동안 매우 낮은 마찰 저항으로 패드(11a, 11b)에 대해 웨이퍼(W)를 상대 회전시키는 것을 허용한다. 패드(11a)의 클램핑력은 주로 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)에서 제공된다.

도11은 패드(11a)의 웨이퍼측 면(19a)의 좌측 반부를 참고하여 포켓(21a, 25a, 29a)의 배향을 더욱 상세하게 도시한다. 반경방향 거리(RD1, RD2, RD3)는 그라인딩 휠 개구의 중심[이상적으로는 그라인딩 휠 회전축(67)에 대응함]으로부터 포켓(21a, 25a, 29a)의 가장 근접한 수직방향 측벽(37a)의 주연부 에지의 위치를 각각 나타낸다[가장 근접한 수직방향 측벽(37a)은 그라인딩 휠 개구(39a)의 에지(41a)에 가장 가까운 수직방향 측벽을 지칭함]. 도시된 바와 같이, 거리(RD1)는 포켓(21a)의 하단부가 상단부보다 개구(39a)로부터 더 멀리 있도록 포켓(21a)의 가장 근접한 수직방향 측벽(37a) 둘레에서 일정하지 않다. 구체적으로는, 거리(RD1)는 포켓의 하단부쪽으로 약 104 mm(4.1 in)에서 상부쪽으로 약 112 mm(4.4 in)의 범위를 갖는다[이 값들은 포켓(23a)에 대해서도 동일하다]. 반경방향 거리(RD2, RD3)는 각각 포켓(25a, 29a)의 가장 근접한 수직방향 벽(37a)까지 비교적 일정하며, RD2는 약 113 mm(4.4 in)의 값을 갖고, RD3는 약 165 mm(6.5 in)의 값을 갖는다[이 값들은 각각 포켓(27a, 31a)에 대해서도 동일하다]. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 반경방향 거리(RD1)는 일정할 수 있고, 반경방향 거리(RD2, RD3)는 일정하지 않을 수 있다.

도11은 또한 그라인딩 휠 회전축(67)으로부터 포켓(21a, 25a)의 플래토(34a)의 반경방향 최내측 에지(38a)까지 반경방향으로 측정된 반경방향 거리(RD11)를 도시한다. 에지(38a)는 압력이 0인(자유) 영역(60a)의 단부 또는 경계를 규정한다. 도시된 바와 같이, 반경방향 거리(RD11)는 에지(38a)까지 일정하지 않으며, 도시된 패드(11a)에서, 수직축(43a) 근처의 약 108 mm(4.25 in)에서 에지(38a)가 그라인딩 휠 개구 에지(41a)와 합류하는 포켓(21a)의 하단부 근처의 약 87 mm(3.43 in)의 범위를 갖는다. 이러한 동일한 측정값들은, [개구(39a)에 수용된] 그라인딩 휠(9a)의 주연부 에지로부터 에지(38a)의 반경방향 대향 최내측 부분까지 측정되었을 때, 수직축(43a) 근처의 약 26 mm(1.02 in)에서 포켓(21a)의 하단부 근처의 약 5 mm(0.20 in)까지의 범위를 가지며, 그라인딩 휠 개구(39a)의 반경(R1)과 약 0.057 내지 약 0.30 범위의 비율을 형성한다. 비교해 보면, 종래 기술의 정수압 패드(11')(도4)에 있어서의 대응 거리는 일정한데, 이는 상승된 표면(32')의 최내측 주연부 에지(38')가 그라인딩 휠 개구 에지(41')와 일치하기 때문이다[즉, 종래 기술의 패드(11')에는 압력이 0인(자유) 영역이 존재하지 않기 때문]. 이러한 패드(11')에서, 반경방향 거리(RD11')는 약 87 mm(3.43 in)이고, 그라인딩 휠(9')의 주연부 에지로부터 에지(38')까지의 동일한 측정값은 약 5 mm(0.20 in)이다.

본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)는 종래 기술의 정수압 패드(11')에 비해 적어도 다음과 같은 유리한 특징을 갖는다. 총 정수압 포켓 표면적이 감소된다. 이것은 패드에 의해 웨이퍼(W)에 인가되는 전체적인 클램핑력을 효과적으로 감소시키는데, 이는 작업 동안 정수압 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a, 21b, 23b, 25b, 27b, 29b, 31b)에 수용되는 유체의 체적이 감소되기 때문이다. 또한, 수평축(44a) 아래의 포켓 표면적이 감소된다. 이것은 특히 그라인딩 휠 개구(39a, 39b)의 좌우 측면에서 클램핑력을 저하시킨다. 또한, 내측 포켓(21a, 23a, 35a, 27a, 21b, 23b, 25b, 27b)은 압력이 0인 자유 영역(60a, 60b)을 사이에 두고 그라인딩 휠 개구 에지(41a, 41b)로부터 멀리 이동된다. 이것은 특히 그라인딩 휠 개 구(39a, 39b)의 에지(41a, 41b) 주위의 클램핑력을 저하시킨다.

웨이퍼(W)는 그라인딩 작업 동안 정수압 패드(11a, 11b)에 의해 덜 단단히 유지됨으로써, 보다 용이하게 그라인딩 휠(9a, 9b)의 시프트 및/또는 경사 이동에 순응할 수 있다. 이는 그라인딩 휠(9a, 9b)이 이동할 때 형성되는 정수압 클램핑 모멘트의 크기를 감소시킨다(즉, 웨이퍼의 굽힘 영역에 더 작은 스트레스가 형성됨). 또한, 웨이퍼(W)는 그라인딩 휠 개구 에지(41a)에 인접하여 꼭 끼게 유지되지 않는다. 웨이퍼(W)는 휠이 이동할 때 그라인딩 휠 개구 에지(41a)에 인접하여 여전히 구부러질 수 있지만, 종래 기술의 그라인딩 장치에서만큼 급격하지는 않다. 따라서, 정수압 패드(11a, 11b)는 웨이퍼(W)의 표면 전체에 걸쳐 보다 균일한 그라인딩을 촉진하고, B-링 및 중심-마크(C-마크)의 형성과 같은, 그라인딩된 웨이퍼의 나노토폴로지 저하가 감소되거나 제거된다. 이것은 도5A 및 도14를 비교함으로써 알 수 있다. 도5A는 종래 기술의 정수압 패드(11')를 사용하여 그라인딩된 웨이퍼(W)를 도시하는 반면, 도14는 본 발명의 패드(11a, 11b)를 사용하여 그라인딩된 웨이퍼(W)를 도시한다. 도14에 도시된 웨이퍼는 실질적으로 B-링 및 중심-마크(C-마크)를 갖지 않는다.

도15A 내지 도19는 본 발명의 패드(11a, 11b)에 의해 유지된 웨이퍼(W)와 종래 기술의 패드(11')에 의해 유지된 웨이퍼(W) 내의 응력을 도시한다. 도15A 및 도15B는 그라인딩 휠 클램핑 평면과 정수압 패드 클램핑 평면들이 정렬되었을 때의 응력을 도시한다. 양쪽 웨이퍼(W)에서, 그라인딩 휠 개구(39, 39')에서의 응력은 무시할만 하다(패드는 이들 영역에서 웨이퍼를 클램핑하지 않음). 도15A는 패 드(11a, 11b)에 의해 유지되었을 때 웨이퍼(W)에 형성되는 낮은 응력을 나타낸다. 도15A는 특히 그라인딩 휠 개구 에지(41a, 41b)에 인접한 웨이퍼(W)의 전체 표면에 걸쳐 낮은 응력[98 및 99로 표시된 밝은 색상의 영역]을 표시한다. 도15A는 또한 웨이퍼를 통해 보다 균일하게 분포된 응력을 표시한다. 대조적으로, 그리고 도15B에 도시된 바와 같이, 패드(11')에 의해 유지된 웨이퍼(W) 내의 큰 응력(97)이 개구(39')의 주연부 에지에 근접한다[즉, 압력이 0인(자유) 영역이 존재하지 않음].

도15A와 도15B를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 큰 응력(97)의 집중 구역은 패드(11a, 11b)를 사용하는 그라인딩 동안은 패드(11')를 사용할 때처럼(도15B) 우세하지 않다. 유리한 점은 두 가지, 즉 [예를 들어, 그라인딩 휠 개구 에지(41a)에 인접한] 굽힘 구역에서의 웨이퍼(W)의 적은 국소 변형 및 그라인딩 휠(9a, 9b)의 보다 균일한 마모이다. 균일한 휠 마모는 그라인딩 동안 휠의 형상이 변하지 않는 것을 보장한다(즉, 차등 휠 마모가 없음). 이것은 또한 그라인더가 장기간 낮은 나노토폴로지 세팅을 유지할 수 있도록 보장한다. 또한, 만약 휠의 시프트 또는 경사가 없다면, 이동에 의해 유발된 응력이 웨이퍼(W)를 통해 효과적으로 분산되어 중심-마크(C-마크) 및 B-링이 적게 형성된다. 이것은 바람직하게는 그라인딩 나노토폴로지를 그라인딩 휠의 시프트 및 경사에 덜 민감하게 만든다.

도16 내지 도19는 그라인딩 휠(9a, 9b)의 시프트 및/또는 경사시에 정수압 패드(11a, 11b)를 사용한 그라인딩 작업 동안의 웨이퍼(W) 내의 낮은 응력을 그래프로 나타낸다. 도시된 응력은 그라인딩 휠 개구 에지(41a, 41b)에 인접한 웨이퍼(W)에서 발생하고 약 7시 방향 위치(0 mm의 원호 길이)에서 시작하여 주변 에지 둘레를 시계방향으로 (400 mm의 원호 길이까지) 이동하면서 에지(41a, 41b) 둘레의 위치에서 측정된 것들이다. 종래 기술의 정수압 패드(11')에 의해 유지된 웨이퍼(W) 내의 응력은 도면부호 "91"에 의해 포괄적으로 표시되고, 패드(11a, 11b)에 의해 유지된 웨이퍼 내의 응력은 도면부호 "93"에 의해 포괄적으로 표시된다.

도16은 그라인딩 휠의 시프트시의 응력(91, 93)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 응력(93)은 응력(91)보다 현저히 낮으며, 웨이퍼(W)의 중심(WC)(약 200 mm의 원호 길이에 대응함)을 포함하여 그라인딩 휠 개구(39a, 39b)의 전체 주연부를 따라 응력(91)보다 일정하다. 따라서, 본 발명에서는, 그라인딩 휠(9a, 9b)의 시프트시에, 웨이퍼(W)는 그 중심 근처에서 종래 기술의 장치에 그라인딩되는 웨이퍼에서만큼 급격히 구부러지지 않는다.

도17은 그라인딩 휠의 시프트 및 수직방향 경사시에 웨이퍼(W) 내의 응력(91, 93)을 나타낸다. 역시, 패드(11a, 11b)와 관련된 응력(93)은 그라인딩 휠 개구 에지(39a, 39b) 전체 주연부를 따라 대체로 일정하다. 또한, 웨이퍼 중심(WC)에 대응하는 위치에서 패드(11a, 11b)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)에서는 응력(93)의 증가가 눈에 띄게 적다. 따라서, 그라인딩 휠(9a, 9b)의 시프트 및 수직방향 경사시에, 웨이퍼(W)는 그라인딩 휠 개구(39a, 39b)의 주연부에 인접하여 급격히 구부러지지 않으며, 중심-마크(C-마크) 형성이 감소된다.

도18은 휠의 시프트 및 수평방향 경사시의 웨이퍼(W) 내의 응력(91, 93)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 좌측에서의 응력(93)은 응력(91)만큼 급격히 증가하지 않는다. 따라서, 패드(11a, 11b)에 의해 유지된 웨이퍼(W)는 휠(9a, 9b)의 시프트 및 수평방향 경사시에 그 주연부에서 급격히 구부러지지 않으며, B-링 및/또는 C-마크의 형성이 감소된다. 그라인딩 휠의 시프트, 수직방향 경사, 및 수평방향 경사의 조합된 효과에 의해 웨이퍼(W) 내의 응력(91, 93)이 발생되었을 때의 유사한 결과가 도19에 도시되어 있다.

도20은 종래 기술의 정수압 패드(11')와 본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)를 사용하여 그라인딩된 웨이퍼의 상위 0.05 퍼센트 나노토폴로지 값을 나타내는 도표이다. 패드(11')를 사용하여 그라인딩된 웨이퍼의 나노토폴로지 값은 도면부호 "72"에 의해 포괄적으로 표시되고, 패드(11a, 11b)를 사용하여 그라인딩된 웨이퍼의 나노토폴로지 값은 도면부호 "74"에 의해 포괄적으로 표시된다. 본 발명의 패드(11a, 11b)를 사용하여 그라인딩된 웨이퍼는 종래 기술의 나노토폴로지 값(72)보다 일정한 낮은 나노토폴로지 값(74)을 갖는다.

본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)는 단일 작업 셋업에서 한 세트의 웨이퍼 내의 다수의 웨이퍼(W)를 그라인딩하는데 사용될 수 있다. 한 세트의 웨이퍼는 예를 들어 적어도 400개의 웨이퍼를 포함할 수 있다. 한 세트의 웨이퍼는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 400개보다 많은 웨이퍼를 포함할 수 있다. 단일 작업 셋업은 대체로 그라인딩 휠(9a, 9b)의 수동 조정 사이의 연속 작업으로 간주된다. 웨이퍼 세트의 그라인딩된 각각의 웨이퍼(W)는 개선된 나노토폴로지를 대체로 갖는다[예를 들어, 감소되거나 제거된 중심-마크(C-마크) 및 B-링의 형성]. 특히, 웨이퍼들은 약 12 nm보다 작은 평균 피크 투 밸리 변동을 각각 갖는다. 예를 들어, 웨이퍼의 평균 피크 투 밸리 변동은 약 8 nm일 수 있다. 평균 피크 투 밸리 변동 은 각각의 웨이퍼(W)의 평균 반경방향 스캔에 걸친 변동을 나타낸다. 피크 투 밸리 변동은 다수의 웨이퍼 반경에서 웨이퍼(W)의 원주 둘레에서 결정되며, 평균 값을 결정하기 위해 이들 값의 평균이 취해진다.

도21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 좌측 정수압 패드를 개략적으로 도시한다. 패드는 도면 부호 "111a"에 의해 포괄적으로 표시되며, 제1 실시예의 패드(11a)의 부분에 대응하는 이 패드의 부분은 동일한 도면 부호에 "100"을 더하여 표시된다. 이 정수압 패드(111a)는 상술한 정수압 패드(11a)와 실질적으로 동일하지만, 대응하는 패드(11a)의 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)과 상이한 형상 및 배향의 정수압 포켓(121a, 123a, 125a, 127a, 129a, 131a)을 갖는다. 패드(11a)와 유사하게, 포켓(121a, 123a, 125a, 127a, 129a, 131a)은 패드(111a)의 그라인딩 휠 개구(139a)를 중심으로 방사상으로 위치하며, 포켓(121a, 123a; 125a, 127a; 129a, 131a)끼리 유사하며, 웨이퍼측 면(119a)의 대향 절반부 상에 대칭으로 배치된다. 또한, 포켓(121a, 123a)은 패드(111a)의 둘레에 원주방향으로 길게 연장된다. 그러나, 이 패드(111a)에서, 포켓(125a, 127a, 129a, 131a)은 그라인딩 휠 개구(139a)로부터 멀어지도록 반경방향으로 길게 연장된다. 이들 패드(111a, 111b)는 기타 모든 면에서 패드(11a, 11b)와 동일하다.

추가로, 정수압 패드의 클램핑 중심은 정수압 패드의 포켓에 가해지는 물의 압력을 제어하는 것에 의해 영향을 받을 수 있는 것을 고려해볼 수 있다. 이것은 클램핑 중심을 낮추어, 웨이퍼 클램핑 장치의 그라인딩 휠의 회전축에 더 가깝게 이동시킨다. 더 구체적으로, 각각의 포켓(또는 포켓의 몇몇 서브세트) 내의 유체 압력은 그라인딩 과정에서 변경될 수 있고, 그리고/또는 다른 포켓과 독립적으로 제어될 수 있다. 몇 개의 포켓에서 압력을 변화시키는 하나의 방법은 포켓 내로 개방된 오리피스의 크기를 상이하게 만드는 것이다. 또한, 각각의 포켓과 관련된 영역의 강도(stiffness)는 포켓의 깊이를 상이하게 만듦으로써 포켓들 간에 달라질 수 있다. 얕은 포켓의 영역에서 웨이퍼를 딱딱하게 유지하는 얕은 포켓보다 더 깊은 포켓은 깊은 포켓의 영역에서 웨이퍼(W)에 더욱 순응하는 유지를 발생시킨다.

본원에 도시 및 설명된 정수압 패드(11a, 11b, 111a, 111b)는 약 300 mm의 직경을 가진 웨이퍼(W)에 사용되는 것으로 설명되었다. 상술한 바와 같이, 정수압 패드는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 200 mm 웨이퍼를 그라인딩하는데 사용하기 위해 축소된 스케일의 크기를 가질 수 있다. 이것은 본원에 설명된 각각의 정수압 패드의 치수에 적용된다.

본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)는 그라인딩 작업 동안 웨이퍼(W)를 지지할 수 있고 반복된 그라인딩 사용을 견딜 수 있는, 금속과 같은 적절한 강성 재료로 만들어진다. 기타 유사한 강성 재료로 만들어진 정수압 패드는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 웨이퍼가 양면 그라인더 내에 있는 동안 나노토폴로지를 평가하는 시스템이 웨이퍼 나노토폴로지에 피드백을 제공한다. 나노토폴로지 평가 시스템은 가공물이 양면 그라인더 내에 유지되는 동안 가공물의 위치 및/또는 변형에 관한 정보를 수집하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이 센서는 웨이퍼의 유한 요소 구조 분석에 사용하기 위한 하나 이상의 경계 조건을 규정하는데 사용되는 하나 이상의 측정값을 취하도록 작동 가능하다. (센서를 사용하지 않고 규정 또는 추정될 수 있는 임의의 경계 조건을 포함하여, 유한 요소 분석을 수행하기에 충분한 경계 조건이 존재하는 한) 시스템은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 단일 경계 조건을 규정하는데 사용되는 단일 측정값을 취하는 단일 센서만을 가질 수 있다는 것이 이해된다. 그러나, 일부 실시예에서는, 하나 이상의 센서가 웨이퍼의 유한 요소 구조 분석을 위한 추가의 경계 조건을 규정하기 위해, 종종 바람직한 것으로(또는 필요한 것으로) 인식되는, 다수의 경계 조건을 규정하는데 사용되는 복수의 측정값을 취한다.

예를 들어, 도면 부호 "301"로 포괄적으로 표시된 본 발명의 나노토폴로지 평가 시스템의 일 실시예가 도22 및 도23에 개략적으로 도시되어 있다. (이하에 설명되는 도25A 및 도25B에서 분명히 드러나는 바와 같이) 이 실시예는 특정 정수압 패드 구성을 가진 양면 그라인더와의 조합으로 설명되어 있지만, 나노토폴로지 평가 시스템은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 (상이한 가공물 클램핑 시스템을 가진) 다른 양면 그라인더에 사용하기에 적합하다. 또한, 본 발명은 나노토폴로지 시스템 자체에 한정되지 않고, 본 발명의 나노토폴로지 평가 시스템이 구비된 양면 그라인딩 장치를 또한 포함한다.

하나 이상의 센서(303)(예를 들어, 복수의 센서)가 정수압 패드(305)의 내측 표면에 위치한다. 도면에 도시된 특정 실시예에 있어서, 예를 들어, 복수의 센서(303)(예를 들어 4개)가 각각의 정수압 패드(305)의 내측 작용 표면을 따라 위치한다(도23). 웨이퍼의 유한 요소 구조 분석을 위한 경계 조건을 규정하는데 사용 될 수 있는 정보를 수집할 수 있는 어떠한 유형의 센서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 센서(303)는 웨이퍼에 충돌하는 노즐로부터의 가압 공기흐름에 의해 직면하는 저항을 측정함으로써 정수압 패드와 웨이퍼(W) 사이의 거리를 측정하는 동적 공기압 센서를 포함한다(예를 들어, MARPOSS에 의해 제조되는 모델 E4N). 가압된 공기는 대기로 방출된다. 그러한 노즐은 정수압 패드(305)에 단단하게 부착되거나, 다른 방식으로 정수압 패드에 대해 고정된다. 당업자가 인지하는 바와 같이, 그러한 동적 압력 센서(303)로부터의 측정값은 정수압 패드(305)와 웨이퍼(W) 표면 사이의 간격을 나타낸다. 따라서, 동적 공기압 센서에 의한 압력 측정값은 센서(303)와 웨이퍼(W) 표면 사이의 거리에 대응한다.

각각의 정수압 패드(305)와 관련된 나노토폴로지 평가 시스템의 센서(303)는 웨이퍼(W)가 x, y 평면 내에 유지되도록 규정된 x, y, z 직교 좌표계(도22 및 도23)의 x 방향 및 y 방향 중 적어도 하나의 방향으로 정수압 패드와 관련된 다른 센서로부터 이격된다. 이러한 방식으로 센서(303)를 이격시키는 것은 다른 센서가 웨이퍼 표면 상의 상이한 위치에 대응하는 측정값을 취하는 동안 웨이퍼(W) 표면 상의 하나의 위치에 대응하는 측정값을 취하기 위한 센서의 사용을 용이하게 한다.

또한, 도면에 도시된 실시예의 각각의 정수압 패드(305)는 동일한 수의 센서(303)를 가지며, 패드들 중 하나에 있는 센서의 분포는 다른 패드에 있는 센서의 분포와 실질적으로 거울대칭 이미지이다. 결과적으로, 2개의 정수압 패드(305)는 x, y, z 직교 좌표계의 x 방향 및 y 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격된 센서(303)를 갖는다. 또한, 정수압 패드(305)가 도23에 도시된 것과 같이 서로 대향 하여 위치될 때(예를 들어, 그라인더가 사용중일 때), 센서(303)는 쌍을 이루어 배치되고, 하나의 정수압 패드 내의 각각의 센서는 다른 정수압 패드 내의 센서와 쌍을 이룬다. 센서 쌍 내의 센서(303)는 x, y, z 직교 좌표계의 x 방향 및 y 방향으로 서로 대체로 정렬되고, 실질적으로 z 방향으로만 서로 이격된다. 센서 쌍 내의 센서(303)는 정수압 패드(305)에 의해 유지된 웨이퍼(W)의 양측면에 위치하여, 동일한 위치에서 웨이퍼의 양측면 상에서 동시에 측정값을 취하는 것을 용이하게 한다. 이것은 그 위치에서 웨이퍼(W)의 양측면 상의 표면의 위치들이 동시에 결정되는 것을 허용한다.

센서(303)의 개수 및 배치는 달라질 수 있다. 일반적으로, 더 많은 수의 센서(303)를 갖는 것은, 더 많은 측정값을 얻고 더 많은 수의 경계 조건을 규정하는데 사용함으로써, 경계 조건들 사이의 영역에서의 웨이퍼 변형에 대한 유한 요소 분석의 결과에 있어서 불확실성을 감소시킬 수 있기 때문에, 유리하다는 것을 당업자가 인지할 것이다. 그러나, 센서(303)의 개수에는 실질적인 한계도 있다. 예를 들어, 센서(303)는 정수압 패드(305)의 클램핑 기능에 최소의 영향을 미치고, 정수압 패드(305)의 클램핑 기능은 센서(303)에 최소의 영향을 미치는 것이 바람직하다. 도면에 도시된 나노토폴로지 평가 시스템(301)에서, 예를 들어, 센서(303)는 정수압 포켓(313)이 아니라 정수압 패드(305)의 플래토(311)에 위치한다. [플래토(311) 및 정수압 포켓(313)에 대응하는 위치는 웨이퍼 클램핑 조건으로부터 도출된 경계 조건의 맵인 도25A에 도시되어 있다.] 이것은 정수압 패드(313)에 의해 클램핑된 웨이퍼(W)의 구역과 센서(303) 사이에 얼마간의 분리를 제공하고, 이 때 문에 클램핑 조건에 관한 정보로부터 경계 조건을 도출하는 것이 가능하다. 센서(303)와 포켓(313) 사이의 분리는 또한 센서 측정값에 대한 정수압 포켓의 국소적 영향의 충격을 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 센서(303)는 웨이퍼(W)의 상이한 부분에서 측정값을 취하도록 위치된다. 예를 들어, 일부 센서(303)는 웨이퍼(W)의 중심 위치와 관련될 수 있는 측정값을 취하도록 위치되는 한편, 다른 센서들은 B-링 및/또는 C-마크 결함에 취약한 웨이퍼의 부분에서 측정값을 취하도록 위치된다. 도22 및 도23에 도시된 특정 센서 구조를 참조하면, 센서(303)는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 복수의 상이한 거리에서 측정값을 취하도록 위치된다. 적어도 하나의 센서(예를 들어, "C"로 표시된 센서 쌍 내의 복수의 센서)는 그라인딩 동안 웨이퍼(W)의 중심 근처에 위치되어, 여기에서 웨이퍼의 중심 부분의 변형과 관련된 측정값을 취할 수 있다. 적어도 하나의 다른 센서(예를 들어, "R" 및 "L"로 표시된 센서 쌍 내의 복수의 센서)는 그라인딩 동안 웨이퍼(W)의 주연부 부분 근처에(즉, 웨이퍼의 중심으로부터 비교적 멀리 떨어져) 위치된다. 또 다른 센서(예를 들어, "U"로 표시된 센서 쌍 내의 복수의 센서)는 웨이퍼의 주연부 근처에 위치된 적어도 하나의 센서 및 웨이퍼의 주연부 근처에 위치된 적어도 하나의 센서에 대한 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 중간 거리에(예를 들어, B-링 및/또는 C-마크 결함에 취약한 웨이퍼의 부분 근처에) 위치된다.

웨이퍼(W)는 그라인더 내에서 회전할 때 굽힘 모멘트에 응답하여 휘어질 수 있다. 결과적으로, 웨이퍼 상의 주어진 위치에서의 웨이퍼(W)의 변형은 그라인더 내에서 웨이퍼가 회전함에 따라 변할 수 있다. 센서(303)는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 상이한 거리에서 측정값을 취하도록 위치될 뿐만 아니라, 웨이퍼의 중심으로부터 연장되는 상이한 반경방향 선(323, 325, 327) 상에 위치되기도 한다. 예를 들어, 센서 쌍(R, L)은 웨이퍼의 중심으로부터 대략 동일한 거리에 있도록 위치되지만, 상이한 반경방향 선 상에 있다. 센서 쌍(R) 내의 센서는 대체로 하나의 반경방향 선(323) 상에 있고, 센서 쌍(L) 내의 센서는 대체로 상이한 방향으로 웨이퍼(W)의 중심으로부터 연장되는 다른 반경방향 선(325) 상에 있다. 또한, 센서 쌍(C, U) 내의 센서는 여전히 다른 방향으로 웨이퍼(W)의 중심으로부터 연장되는 제3 반경방향 선(327) 상에 대체로 위치한다. 도면에 도시된 실시예에서, 반경방향 선(323, 325, 327)들은 실질적으로 서로로부터 동일한 거리에 있다. 따라서, 반경방향 선(323, 325, 327)들은 서로 약 120°의 각도를 형성한다. 그러나, 반경방향 선들의 상호 간격 및 센서가 위치되는 상이한 반경방향 선의 개수는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 달라질 수 있다.

또한, 센서(303)는 그라인딩 장치의 구성요소에 대해 상이한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 센서 쌍(L) 내의 센서는 센서 쌍(R) 내의 센서로부터 그라인딩 휠(9)의 반대쪽에 있다. 이것은 센서 쌍(R) 내의 센서들 중 하나와 센서 쌍(L) 내의 센서들 중 하나를 포함하고 x, y, z 직교 좌표계(위에서 규정됨)의 x, y 평면에 직각인 가상 평면(331)(도22에 도시됨)이 그라인딩 휠(9)과 교차한다는 점에서 분명히 드러난다. 센서 쌍(R, L) 내의 센서들은 웨이퍼(W)의 중심으로부터 대략 동일한 거리에 있도록 위치되기 때문에, 센서 쌍들 중 하나에 의해 측정되는 웨이 퍼의 일부는 웨이퍼의 회전이 웨이퍼의 상기 일부를 다른 센서 쌍으로 가져간 후에 다른 센서 쌍에 의해 측정될 수 있다. 그러나, 센서 쌍(R) 내의 센서에 의한 측정값은 센서 쌍(L) 내의 센서에 의한 대응 측정값과 상이할 수 있는데, 이는 웨이퍼(W)가 그라인더 내에서 회전함에 따라 휘어질 수 있기 때문이다.

또한, 적어도 하나의 센서[예를 들어, 센서 쌍(R, L) 내의 복수의 센서]는 실질적으로 웨이퍼의 수평방향 중심선(341)(도22) 아래에 있도록 위치되는 반면, 적어도 하나의 다른 센서[예를 들어, 센서 쌍(U) 내의 복수의 센서]는 실질적으로 웨이퍼의 수평방향 중심선 위에 있도록 위치된다. 다른 센서[예를 들어, 센서 쌍(C) 내의 복수의 센서]는 웨이퍼(W)의 수평방향 중심선(341)에 비교적 가깝도록 위치될 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 예를 들어, 센서 쌍(C) 내의 센서는 웨이퍼(W)의 수평방향 중심선(341)보다 약간 위에 있다.

또한, 적어도 하나의 센서[예를 들어, 센서 쌍(R, C, L) 내의 복수의 센서]는 그라인딩 휠(9)을 수용하기 위한 정수압 패드(305)의 개구(345) 중 하나의 근처에 위치되고, 따라서, 작업 동안 그라인딩 휠에 인접하도록 위치된다. 유사하게, 적어도 하나의 센서[예를 들어, 센서 쌍(R, C, L) 내의 복수의 센서]는 어떠한 정수압 포켓(313)보다도 그라인딩 휠(9)에 가깝게 위치된다. 상술한 바와 같이, 일부 그라인더에 있어서의 그라인더 오정렬은 그라인딩 휠(9)에 의한 클램핑과 정수압 패드(305)에 의한 클램핑 사이의 전이부에서 비교적 높은 응력을 웨이퍼(W)에 가할 수 있고, 이 경우에 정수압 포켓(313) 중 어떤 것보다도 그라인딩 휠에 가깝게 위치되고 그리고/또는 작업 동안 그라인딩 휠에 인접하여 위치된 임의의 센 서(303)가 그라인더 오정렬시에 비교적 높은 응력을 받는 웨이퍼의 부분으로부터의 측정값을 취하도록 위치되는 것이 고려될 수 있다. 이러한 점에서, (상술한 바와 같이) 클램핑력의 중심을 그라인딩 휠로부터 멀리 이동시키기 위해 정수압 포켓(313)이 그라인딩 휠(9)로부터 멀리 이동되는 정수압 패드(305)를 사용하는 것은 몇몇 추가의 장점을 가질 수 있는데, 이는 정수압 포켓의 이러한 구조가 정수압 포켓과 그라인딩 휠 사이(즉, 실질적으로 0의 클램핑 압력인 자유 영역)에 위치될 나노토폴로지 평가 시스템(301)의 센서(303)를 위해 보다 많은 공간을 허용하기 때문이다.

적어도 하나의 다른 센서[예를 들어, 센서 쌍(U) 내의 복수의 센서]는 정수압 패드(305)의 개구(345)로부터 더 멀리 위치되고, 따라서 작동중인 그라인딩 휠(9)로부터 더 멀리 있도록 위치된다. 상기 적어도 하나의 센서[예를 들어, 센서 쌍(U) 내의 복수의 센서]는 또한 정수압 포켓(313)의 적어도 일부보다 그라인딩 휠(9)로부터 더 멀리에 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 센서[예를 들어, 센서 쌍(U) 내의 복수의 센서]는 오정렬이 있을 때 그라인딩 휠에 의한 클램핑과 정수압 패드에 의한 클램핑 사이의 전이부에서 웨이퍼가 비교적 높은 응력을 받는 그라인더 내의 그라인더 오정렬시에 비교적 낮은 응력을 받는 웨이퍼(W)의 부분으로부터의 측정값을 취하도록 위치되는 것이 고려될 수 있다.

상술한 바와 같이, 센서(303)는 센서로부터 웨이퍼(W) 표면까지의 거리에 관한 정보를 검출하도록 작동가능하다. 센서(303)는 센서로부터 출력된 센서 데이터를 수신하도록 작동가능한 프로세서(351)(도22)와 신호를 주고받는다. 프로세 서(351)는 그라인딩 장치로부터 멀리 떨어져 있을 수 있지만, 이것이 요구되는 것은 아니다. 도22는 프로세서(351)를 센서에 연결하는 배선(353)을 도시하지만, 프로세서와 센서는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 무선 통신할 수 있다는 것이 이해된다.

컴퓨터 워크스테이션의 CPU는 프로세서(351)로서 사용될 수 있다. 또한, 센서(303)로부터의 데이터 및 그것으로부터 도출된 정보(355)의 처리는 다수의 처리 유닛 사이에서 분담될 수 있고, 이 경우에 "프로세서"라는 단어는 그러한 처리 유닛을 모두 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 프로세서(351)는 그라인딩 작업 동안 센서(303)로부터의 센서 데이터 출력을 모니터링한다. 센서(303)로부터의 출력은 정보 수집 목적으로 그리고/또는 그라인딩 장치의 동작을 연구하기 위해 기록될 수 있다. 원한다면, 센서(303)로부터의 출력은 그라인딩 작업 동안 그리고/또는 그라인딩 작업 후에 도24에 도시된 바와 같이 그래프로 표시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 프로세서(351)는 웨이퍼(W)의 유한 요소 구조 분석을 수행하기 위해 센서(303)로부터의 모니터링된 센서 데이터를 사용하도록 작동가능하다. 프로세서(351)는, 도24에 도시된 바와 같이, 그라인딩 작업 동안, 바람직하게는 주 그라인딩 단계의 종료에 근접하여(예를 들어, 그라인딩의 마무리 단계가 개시되기 전에), 시간(357)에서 센서 데이터를 수집한다. 주 그라인딩 사이클은 도24에 도시된 제2 단계에 대응한다. 도24에 도시된 완성된 그라인딩 사이클은 5개의 단계, 즉 단계 361=신속 인피드, 단계 363=주 그라인딩 사이클, 단계 365=저속 그라인딩 사이클, 단계 367=스파크-아웃 사이클, 단계 369=휠 철회 사이클로 구 성된다. 프로세서(351)는 센서 데이터로부터 하나 이상의 경계 조건을 결정하고, 센서 데이터로부터 도출된 하나 이상의 경계 조건을 사용하여 웨이퍼(W)의 유한 요소 분석을 수행하도록 작동가능하다. 센서 데이터로부터 도출된 경계 조건은 정수압 패드에 의해 생성된 클램핑 조건에 관한 정보로부터 도출된 추가의 경계 조건에 의해 보충된다. 그라인딩 사이클 및 프로세서(351)가 유한 요소 구조 분석을 위한 데이터를 수집하는 시간은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 달라질 수 있다.

도25A는 클램핑 조건에 관한 정보로부터 경계 조건이 도출될 수 있는 한 세트의 위치의 일례를 도시한다. 도25A에서, 경계 조건은 정수압 패드(305)의 주변 둘레에서 규정되고, 또한 정수압 포켓(313)의 주변 둘레에서 규정된다. 도25B는 웨이퍼(W)의 유한 요소 구조 분석을 수행하기에 적합한 메쉬를 도시한다. 도25A 및 도25B에 도시된 예에 사용되는 정수압 패드(305)는 상술한 정수압 패드(11a, 11b)와 약간 다른 정수압 포켓 구조를 갖는다. 그러나, 당업자는 어떻게 경계 조건을 규정하고, 임의의 그라인딩 장치에 사용되는 특정 정수압 패드에 적합한 메쉬를 어떻게 개발하는지를 알 것이다.

클램핑 조건으로부터 도출된 경계 조건 및 웨이퍼(W)의 특성(즉, 실리콘 재료의 특성)과 조합하여, 센서 데이터로부터 도출된 경계 조건을 사용하여, 프로세서(351)는 웨이퍼 나노토폴로지의 예측을 포함하여 웨이퍼의 형상을 예측하기 위해 웨이퍼의 유한 요소 분석을 수행한다. 유한 요소 분석에서 프로세서(351)에 의해 예측된 웨이퍼(W)의 형상은 미가공(raw) 웨이퍼 프로파일이다. 그라인딩 프로세스는 반경방향 대칭을 나타내는 나노토폴로지 특징부를 발생시키기 때문에, 미가공 웨이퍼 프로파일은 변형의 관점에서 웨이퍼의 중심으로부터의 거리의 함수로서 표현될 수 있다. 센서 데이터를 사용한 유한 요소 분석에 의해 예측된 미가공 웨이퍼 프로파일의 일례가 도26A에 도시되어 있다.

일 실시예에서, 유한 요소 분석을 사용한 변형된 웨이퍼 형상은 다음과 같이 계산된다. 쉘 요소를 사용하는 메쉬가 이 분석을 위해 확인된다. 하나의 메쉬의 상세가 도25A에 도시되어 있다. 웨이퍼 변형은 웨이퍼 클램핑 각도, 휠 경사 및 시프트에 따라 R 또는 L의 B-링 센서 중 하나에 더 많다는 것을 유념해야 한다. 높은 변형일수록 NT 저하와 더욱 강한 상호 관련을 갖는다. 따라서, 이러한 효과를 획득하기 위해, 2개의 판독값(R, L) 중 더 높은 것이 두 위치에서 적용된다. 정수압 패드로 인한 웨이퍼 클램핑은 기초 강도 경계 조건을 사용하여 모의 실험된다. 연마후 NT는 대게 10초 안에 계산된다. 그라인딩 휠의 주연부를 따른 웨이퍼 변위(도25B의 원호 ABC)가 고려된다. 웨이퍼의 중심으로부터 연장되는 모든 반경(r)에 대해, 원호를 따라 2개의 점이 존재한다. 이들 2개의 점에서의 변위는 유한 요소 분석의 결과에 기초하여 결정될 수 있고, 그러한 반경에서의 평균 변위를 산출하기 위해 평균될 수 있다. 평균 변위는 미가공 프로파일 곡선으로서 플롯팅될 수 있다(도26A). 미가공 프로파일 곡선으로부터의 판독값은 공간 필터를 통과하여 필터링된 프로파일 곡선을 생성한다(도26B).

당업자는 그라인딩 후에 대게 추가의 웨이퍼 처리 단계가 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 웨이퍼는 일반적으로 그라인딩 후에 연마된다. 또한, 나노토폴로지 수율은 그라인딩 후의 나노토폴로지에 의해서가 아니라, (통상적으로 웨이퍼의 나노토폴로지를 변화시키는) 하류의 처리 단계가 완료된 후의 나노토폴로지에 의해 결정된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 프로세서(351)는 유한 요소 분석에서 도출된 미가공 웨이퍼 프로파일을 사용하여 하나 이상의 하류 처리 단계 후에 웨이퍼 나노토폴로지가 어떤지 예측하도록 작동 가능하다.

예를 들어, 하나 이상의 하류 처리 단계(예를 들어, 연마) 후에 웨이퍼 프로파일을 예측하기 위해 미가공 웨이퍼 프로파일에 공간 필터가 적용될 수 있다. 당업자는 이러한 유형의 공간 필터링을 수행하는데 사용될 수 있는 다양한 웨이퍼 결점/수율 관리 소프트웨어 툴에 익숙할 것이다. 몇 가지 예는 미국 캘리포니아주 산타클라라의 SiGlaz로부터의 Intelligent Defect Analysis Software, 미국 캘리포니아주 팔로알토의 Zenpire로부터의 iFAB 소트프웨어, 미국 매사추세츠주 왈탐의 Galaxy Semiconductor Inc.-USA로부터의 Examinator 소프트웨어, 미국 캘리포니아주 서니베일의 Knights Technology로부터의 Yieldmanager 소프트웨어를 포함한다. 필터링된 웨이퍼 프로파일은 추가의 처리 후에 나노토폴로지가 어떠할지를 나타낸다. 필터링된 웨이퍼 프로파일의 일례가 도26B에 도시되어 있다. 유한 요소 분석으로부터 도출된 미가공 웨이퍼 프로파일을 다수의 웨이퍼에 대한 하류의 처리 후(예를 들어, 연마)의 [예를 들어, Nanomapper(등록상표)로부터의] 실제 나노토폴로지 측정값과 비교하면, 유한 요소 분석에 사용되는 파라미터(예를 들어, 정수압 클램핑과 관련된 경계 조건)가 보다 양호한 교정을 위해 미세하게 조정될 수 있다.

또한, 프로세서(351)는 센서로부터 센서 데이터를 수용하고 센서 데이터로부터 가공물 나노토폴로지를 평가하도록 작동가능하다. 일 실시예에서, 프로세서는 선택에 따라서 (하나 이상의 웨이퍼 프로파일이 제원 또는 기타 사전 결정된 기준에 부합하지 않을 때 프로세서에 의해 결정된) 부정적인 나노토폴로지 평가에 응답하여 교정 동작을 실시하기 위해 정보(355)(예를 들어, 예측된 가공물 NT)를 제공하도록 작동가능하다. 가장 단순한 형태에서, 교정 동작에 전달되는 정보(355)는 조정이 이루어져야 한다거나 그리고/또는 그라인딩 공정이 주의를 필요로 한다는, 한 명 이상의 조작 인력(예를 들어, 공정 엔지니어)에게 전달되는 신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다. 프로세서(351)로부터의 신호에 응답하여, 조작 인력은 그라인더 성능을 향상시키기 위해 그라인더의 정렬(예를 들어, 그라인딩 휠의 수평방향 경사에 대응하는 각도, 그라인딩 휠의 수직방향 경사에 대응하는 각도, 및 그라인딩 휠들 사이의 시프트 중 적어도 하나) 및/또는 정수압 패드의 포켓에 공급되는 유체의 압력을 조정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 조작자는 그라인더의 초기 설정[예를 들어, 설정을 위한 썸룰(thumbrule)]을 조정함으로써 정렬을 조정할 수 있다. 프로세서(351)는 그라인딩 공정 변수를 조정하는 것을 포함하여, 몇몇 교정 동작을 실시하기 위해 기타 정보(355)를 또한 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(351)는 포켓(313)에 공급되는 유체의 압력을 조정함으로써, 센서 데이터에 응답하여 그라인딩 휠 및/또는 정수압 패드 중 적어도 하나의 위치 또는 적용에 대한 조정, 및/또는 웨이퍼에 작용하는 클램핑력의 중심을 표시하는 정보(355)를 제공하도록 작동가능하다. 마찬가지로, 프로세서(351)는 그라인더를 재정렬하기 위해 그라인딩 휠(9)과 정수압 패드(305) 중 적어도 하나의 위치를 조정하는데 사용되는 한 세트의 액츄에이터(도시되지 않음)를 제어하도록 조작자 입력 에 응답할 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법의 일 실시예에서, 반도체 웨이퍼(W)는 상술한 나노토폴로지 평가 시스템(301)을 가진 양면 그라인더 내에 로딩된다. 웨이퍼(W)의 실제 그라인딩은 본원에 기재된 것 이외에는 통상적인 방식으로 진행된다. 그라인딩 공정 동안, 웨이퍼(W) 변형을 나타내고, 웨이퍼의 유한 요소 구조 분석을 위한 하나 이상의 경계 조건을 도출하는데 사용될 수 있는 데이터를 하나 이상의 센서(303)가 수집한다. 예를 들어, 상술한 나노토폴로지 평가 시스템(301)의 센서(303)는 웨이퍼(W)의 표면과 센서 사이의 복수의 거리 측정값을 수집한다. 또한, 평가 시스템(301)의 센서(303)는 상술한 바와 같이 웨이퍼의 상이한 부분들로부터, 그리고 그라인더 구성요소에 대한 다양한 위치에서 동시에 데이터를 수집한다.

일 실시예에서, 센서는 B-링 결함과 관련된 가공물의 일부에서 거리의 관점으로 가공물의 두 표면의 편차를 측정하고, 프로세서(351)는 센서로부터 그러한 거리 데이터를 수신하고, 수신된 센서 데이터로부터 가공물 나노토폴로지 내의 B-링 결함을 평가하도록 작동가능하다. 다른 실시예에서, 센서는 C-마크 결함과 관련된 가공물의 일부에서 거리의 관점으로 가공물의 두 표면의 편차를 측정하고, 프로세서(351)는 센서로부터 그러한 거리 데이터를 수신하고, 수신된 센서 데이터로부터 가공물 나노토폴로지 내의 C-마크 결함을 평가하도록 작동가능하다.

센서(303)는 프로세서(351)에 센서 데이터를 전송하고, 프로세서(351)는 센서 데이터를 수신하여 처리한다. 센서(303)로부터의 출력은 (그라인딩 동안 그리 고/또는 그라인딩 후에) 선택에 따라서 기록되고 그리고/또는 도24에 도시된 바와 같이 그래프로 표시된다. 센서 데이터는 웨이퍼(W)의 나노토폴로지를 평가하는데 사용된다. 일 실시예의 방법에 있어서, 프로세서(351)는 웨이퍼(W)의 나노토폴로지를 평하기 위해 그라인딩 공정중의 시간으로부터 센서 데이터를 기록한다. 예를 들어, 도24는 양면 그라인딩 공정 사이클의 단계(361, 363, 365, 367, 369)와 병행하여 플롯팅된 각각의 센서의 시간 경과에 따른 출력을 나타낸다. 프로세서(351)는 각각의 센서로부터 한 세트의 동시 데이터를 얻기 위해 공정 사이클중의 한 시점[예를 들어, 도24에 화살표(357)로 표시된 시간]에서 센서(303)로부터의 출력을 기록한다. 프로세서(351)는 그러한 데이터 세트를 사용하여 웨이퍼(W)의 유한 요소 구조 분석을 수행하기 위한 경계 조건을 도출한다.

프로세서(351)는 센서-도출 경계 조건 및 임의의 기타 경계 조건(예를 들어, 클램핑 조건에 관한 정보로부터 도출된 경계 조건)을 사용하여 웨이퍼의 유한 요소 분석을 수행한다(도25A). 유한 요소 분석은 미가공 나노토폴로지 웨이퍼 프로파일을 생성하는데 사용된다(도26B). 상술한 공간 필터는 선택에 따라 하류 처리 단계(예를 들어, 연마) 후에 웨이퍼(W)의 가능성 있는 나노토폴로지를 예측하기 위해 미가공 웨이퍼 프로파일에 적용된다.

프로세서(351)는 미가공 웨이퍼 프로파일 및/또는 필터링된 웨이퍼 프로파일을 검토함으로써 나노토폴로지 요구와 관련하여 그라인더의 성능을 평가한다. 만약 그라인더 나노토폴로지 성능이 미리 정한 기준에 부합한다면 이러한 평가는 배치 내의 다른 웨이퍼에 대해 미가공 웨이퍼 프로파일 및/또는 필터링된 웨이퍼 프 로파일을 결정하는 것을 고려할 수 있다. 그라인더가 나노토폴로지 기준에 부합하지 않는다고 프로세서(351)가 결정하면, 프로세서는 교정 동작을 개시한다. 일 실시예에서, 교정 동작은 그라인딩 장치가 주의를 요하는 것으로 한 명 이상의 작업 인력에게 신호를 보내는 것을 포함한다. 그러면, 작업 인력은 상술한 바와 같이 그라인딩 장치의 정렬을 조정하고 그리고/또는 클램핑의 중심을 조정한다. 다른 실시예에서, 프로세서(351)는 부정적인 나노토폴로지 평가 및 조작자 입력에 응답하여 교정 동작을 실시한다. 예를 들어, 프로세서(351)는 클램핑의 중심 및/또는 그라인더의 정렬을 조정하기 위해 조작자 입력에 응답하여 프로세서의 제어 하에 하나 이상의 액츄에이터를 사용함으로써 웨이퍼(W)의 하나 이상의 부분에 인가되는 정수압 압력의 크기를 조정할 수 있다.

다른 실시예에서, 교정 동작은 후속 가공물의 그라인딩을 조정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 그라인더는 제1 가공물을 그라인딩하고, 제1 가공물을 그라인딩한 후 제2 가공물을 그라인딩하도록 작동가능할 수 있다. 프로세서(351)는 센서로부터 데이터를 수신하고, 센서 데이터로부터 제1 가공물의 나노토폴로지를 평가하도록 작동가능하다. 그 후, 프로세서(351)는 제2 가공물과 같은 후속 가공물을 그라인딩할 때 사용하기 위한 센서 데이터에 응답하여 그라인딩 휠 및/또는 정수압 패드 중 적어도 하나의 위치에 대한 조정을 표시하기 위한 정보(355)를 제공하도록 작동가능하다. 가공물이 몇 개의 웨이퍼로 이루어진 카세트인 상황에서는, 카세트 내의 각각의 웨이퍼에 대해 유한 요소 분석이 수행될 수 있고, 웨이퍼의 카세트 전체가 그라인딩될 때까지 대기할 필요가 없다. 만약 설정이 적절하지 않고 하나 이 상의 웨이퍼에서 NT 결함이 검출된다면, 카세트 내의 다른 웨이퍼들은 어떤 형태의 개입 없이 큰 수율 손실을 초래하는 유사하거나 또는 동일한 결함을 갖기 쉬울 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 조작자는 카세트 내의 모든 웨이퍼로부터 피드백을 얻기 위해 대기할 필요가 없으며, 상당한 양의 수율 손실을 방지한다. 따라서, 그라인딩 동안 연마후 NT 결합의 신뢰성 있는 예측이 제공된다. 그러한 예측은 후속 웨이퍼의 연마 후의 나노토폴로지 결함이 최소화되도록 조작자가 후속 웨이퍼 및 카세트에 대한 그라인딩 세팅을 최적화하는 것을 돕는다.

도27은 특정 웨이퍼에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 예상 프로파일을 나타내고, 나노맵퍼에 의해 결정된, 연마 후의 동일한 웨이퍼의 평균 반경 방향 변위 프로파일을 나타내는 그래프이다. 실선은 본 발명의 일 실시예에 따라 유한 요소 분석에 기초한 웨이퍼의 예상 프로파일의 일례를 나타낸다. 쇄선은 웨이퍼를 분석한 나노맵퍼로부터의 데이터에 기초한 프로파일을 나타낸다. 도28은 다수의 웨이퍼의 수평축 상에 플롯팅된 예상 B-링 값과 수직축 상에 플롯팅된 실제 B-링 값 사이의 상관 관계를 나타내는 그래프이며, 상관 계수 R=0.9이다.

본 발명의 방법은 그라인더의 나노토폴로지 성능에 신속한 피드백을 제공한다. 예를 들어, 웨이퍼 나노토폴로지의 평가는 웨이퍼 그라인딩 사이클이 완료되기 전에 시작할 수 있다. 또한, 나노토폴로지 피드백은 연마 전에 달성될 수 있다. 반대로, 많은 통상적인 나노토폴로지 피드백 시스템은 웨이퍼 나노토폴로지를 측정하기 위해 레이저 검사를 사용한다. 이들 시스템은 일반적으로 반사면이 결여된 미연마 웨이퍼와 함께 사용될 수 없다. 본 발명의 방법을 통해 얻을 수 있는 여러 다른 장점은 본원의 개시 내용의 관점에서 당업자에 의해 인지될 수 있다.

상술한 방법에서, 센서(303)는 그라인딩 작업 동안 실질적으로 지속적으로 데이터를 수집한다. 그러나, 데이터는 그라인딩이 완료된 후 웨이퍼가 여전히 그라인더 내에 있는 동안 센서로부터 수집될 수 있다. 또한, 센서(303)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 측정값을 간헐적으로 취하거나 단일 시점에서 취할 수 있다. 마찬가지로, 센서 데이터의 처리는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 그라인딩 작업이 완료된 후 그리고/또는 웨이퍼가 그라인더로부터 제거된 후에 시작 또는 지속될 수 있다.

또한, 상술한 나노토폴로지 시스템의 실시예는 웨이퍼가 양면 그라인더 내에 수직으로 유지되는 동안 웨이퍼의 나노토폴로지를 평가하는 것으로 도시되어 있지만, 나노토폴로지 평가 시스템은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상이한 배향(예를 들어, 수평)으로 유지된 웨이퍼의 나노토폴로지를 평가하는데 사용될 수 있다.

본원에 설명된 나노토폴로지 평가 시스템의 실시예들은 나노토폴로지를 평가하기 위해 각각의 웨이퍼에 대해 유한 요소 분석을 수행하지만, 당업자들은 다수의 그러한 유한 요소 분석으로부터의 경험적인 데이터가 사용되어 유한 요소 구조 분석을 실제로 수행하지 않고서도 프로세서가 나노토폴로지를 평가하는 것을 허용하는 기준을 개발할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, 그라인더 내의 웨이퍼에 대한 센서 데이터가 유한 요소 분석이 수행된 다른 웨이퍼에 대한 센서 데이터와 충분히 유사하다면, 이전의 유한 요소 분석의 결과가 사용되어 그라인더 내에 있는 웨이퍼의 유한 요소 분석을 실제로 수행하지 않고서도 그라인더 내의 웨이퍼 의 나노토폴로지를 평가할 수 있다. 이러한 공정을 증진시키기 위해 데이터베이스 및 학습 루틴이 사용될 수 있고, 그리하여 프로세서가 유한 요소 분석을 수행하는 경우를 감소 또는 제거할 수 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 나노토폴로지 평가 시스템의 경험있는 조작 인력이 센서 출력의 그래프적 표시 또는 다른 표시를 보고 나노토폴로지 결함을 나타내는 신호를 인식하여, 수동으로 교정 동작을 실시하는 능력을 개발할 수 있는 것도 고려해볼 수 있다.

또한, 각각의 웨이퍼에 대해 나노토폴로지 평가가 수행되는 것이 필수적인 것은 아니다. 원한다면, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 나노토폴로지는 상술한 바와 같이 그라인더 내에서 그라인딩된 웨이퍼의 서브세트(예를 들어, 품질 제어를 위한 샘플)에 대해 수행될 수 있다.

본 발명의 요소 또는 바람직한 실시예를 설명할 때, "포함하다", "구비하다", "갖는다"라는 용어는 포괄적인 것을 의도하며, 나열된 요소 이외의 추가적인 요소들이 존재할 수 있음을 의미한다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있으므로, 위의 설명에 포함되고 첨부된 도면에 도시된 모든 내용은 설명을 위한 것이며 제한적이지 않은 것으로 해석되는 것을 의도한다.

Claims

한 쌍의 그라인딩 휠, 한 쌍의 정수압 패드 및 프로세서를 포함하고, 가공물의 제1 부분이 그라인딩 휠들 사이에 위치하고 가공물의 제2 부분이 정수압 패드들 사이에 위치하는 상태로 그라인딩 휠 및 정수압 패드가 편평한 가공물을 상기 그라인딩 휠과 평행한 평면 내에 유지하도록 작동 가능한 양면 그라인더이며,

가공물과 각각의 센서 사이의 거리를 측정하도록 작동가능한 복수의 센서를 포함하고, 센서들 중 적어도 일부는 가공물이 x, y 평면 내에 유지되도록 규정된 x, y, z 직교 좌표계의 x 방향 및 y 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격되며,

프로세서는 가공물과 각각의 센서 사이의 측정된 거리와 관련하여 복수의 센서로부터 하나 이상의 측정값을 포함한 센서 데이터를 수신하도록 작동 가능하고, 센서 데이터를 사용하여 가공물의 유한 요소 구조 분석을 수행하기 위해 센서 데이터로부터 가공물의 하나 이상의 경계 조건을 결정하도록 작동가능한 양면 그라인더.
제1항에 있어서, 프로세서는 센서 데이터에 응답하여 그라인딩 휠과 정수압 패드 중 적어도 하나의 위치를 조정하도록 작동가능하고, 그리고

프로세서는 센서 데이터에 응답하여 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 인가되는 정수압 압력의 크기를 조정하도록 작동가능한 것 중 적어도 하나의 구성인, 양면 그라인더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서들은 복수의 센서 쌍을 포함하고, 센서 쌍들은 상기 직교 좌표계의 z 방향으로 정렬되고 가공물의 양측면 상에 존재하도록 배치되는 2개의 대향하는 센서를 포함하고, 상기 센서 쌍은 x 방향 및 y 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격되고, 그리고

상기 복수의 센서는 가공물의 중심으로부터의 제1 반경방향 선 상에 위치한 제1 센서와, 상기 가공물의 중심으로부터의 제2 반경방향 선 상에 위치한 제2 센서를 포함하고, 제1 반경방향 선과 제2 반경방향 선은 상이한 방향으로 연장되고, 그리고

상기 복수의 센서는 가공물의 중심으로부터 제1 거리만큼 이격된 제1 센서와, 가공물의 중심으로부터 제2 거리만큼 이격된 제2 센서를 포함하고, 제1 거리는 제2 거리와 상이한 것 중 적어도 하나의 구성인, 양면 그라인더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 정수압 패드는 가공물을 유지하기 위한 작용 표면적을 가진 본체와, 가공물과 결합하도록 그라인딩 휠들 중 각각의 그라인딩 휠을 자신을 통해 수용하기 위한 본체의 개구를 각각 포함하고, 상기 복수의 센서는 상기 y 방향 및 x 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격되고 상기 개구들 중 적어도 하나의 주연에 위치한 적어도 2개의 센서를 포함하는 양면 그라인더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 거리 중 적어도 하나의 거리는 상기 가공물의 중심으로부터 B-링 결함과 관련된 웨이퍼의 일부까지의 거리에 대응하고, 상기 복수의 센서는 제3 센서를 더 포함하고, 제3 센서는 상기 가공물의 중심으로부터 제3 거리만큼 이격되고, 제3 거리는 제1 및 제2 거리와 상이한 양면 그라인더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가공물이 유지되는 평면은 실질적으로 그라인딩 휠의 회전축에 수직인 평면인 양면 그라인더.
양면 그라인더를 사용하는 반도체 웨이퍼 처리 방법이며,

상기 양면 그라인더는, 한 쌍의 그라인딩 휠, 한 쌍의 정수압 패드 및 프로세서를 포함하고, 가공물의 제1 부분이 그라인딩 휠들 사이에 위치하고 가공물의 제2 부분이 정수압 패드들 사이에 위치하는 상태로 그라인딩 휠 및 정수압 패드가 편평한 가공물을 상기 그라인딩 휠과 평행한 평면 내에 유지하도록 작동 가능하고, 가공물과 각각의 센서 사이의 거리를 측정하도록 작동가능한 복수의 센서를 포함하고, 센서들 중 적어도 일부는 가공물이 x, y 평면 내에 유지되도록 규정된 x, y, z 직교 좌표계의 x 방향 및 y 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격되고,

상기 반도체 웨이퍼 처리 방법은,

웨이퍼와 센서들 중 적어도 하나 사이의 거리를 측정하는 단계와,

측정된 거리를 사용하여 웨이퍼 나노토폴로지를 결정하는 단계를 포함하고,

상기 결정하는 단계는 프로세서가 상기 거리를 사용하여 가공물의 하나 이상의 경계 조건을 결정하고 가공물의 유한 요소 구조 분석을 수행하는 단계를 포함하는 반도체 웨이퍼 처리 방법.
제7항에 있어서, 웨이퍼가 그라인더 내에 있는 동안 결정이 수행되고, 그리고

웨이퍼가 유지되는 평면은 실질적으로 그라인딩 휠의 회전축에 수직인 평면인 것 중 적어도 하나의 구성인, 반도체 웨이퍼 처리 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 측정하는 단계는 웨이퍼와 복수의 센서 사이의 복수의 거리를 측정하는 것을 포함하고, 상기 결정하는 단계는 웨이퍼의 나노토폴로지를 결정하기 위해 상기 복수의 거리를 사용하는 단계를 포함하고, 결정된 웨이퍼의 나노토폴로지는 하류 처리 과정 후의 웨이퍼를 나타내는 반도체 웨이퍼 처리 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 결정하는 단계에 응답하여 양면 그라인더의 정렬을 조정하는 단계를 더 포함하고, 상기 결정하는 단계는 프로세서를 이용하여 웨이퍼의 나노토폴로지를 평가하고 양면 그라인더의 정렬을 조정하는 단계를 포함하는 반도체 웨이퍼 처리 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 결정하는 단계에 응답하여 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 인가되는 정수압 압력의 크기를 조정하는 단계와,

프로세서를 이용하여 웨이퍼의 나노토폴로지를 결정하고 가공물의 상기 일부에 인가되는 정수압 압력의 크기를 조정하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함하는 반도체 웨이퍼 처리 방법.
한 쌍의 그라인딩 휠 및 한 쌍의 정수압 패드에 의해 평면 내에 가공물을 유지하는 유형의 양면 그라인더에서 가공물의 유한 요소 구조 분석을 수행하여 가공물의 나노토폴로지를 평가하기 위한 시스템이며,

가공물이 양면 그라인더 내에 유지되는 동안 센서로부터 가공물까지의 거리를 측정하도록 작동가능한 적어도 하나의 센서와,

상기 적어도 하나의 센서로부터 측정된 거리를 포함하는 데이터를 수신하도록 작동가능하고, 측정된 거리로부터 가공물의 하나 이상의 경계 조건을 결정하도록 작동가능한 프로세서를 포함하며,

상기 프로세서는 결정된 경계 조건을 사용하여 가공물의 유한 요소 구조 분석을 수행하고 가공물의 나노토폴로지를 결정하도록 구성되는 나노토폴로지 평가 시스템.
제12항에 있어서, 프로세서는 (i) 양면 그라인더의 정렬과, (ii) 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 인가되는 정수압 압력 중 적어도 하나를 조정하도록 작동가능한 나노토폴로지 평가 시스템.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 가공물이 x, y 평면 내에 유지되도록 규정된 x, y, z 직교 좌표계의 x 방향 및 y 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격된 복수의 센서를 포함하는 것, 및

상기 적어도 하나의 센서는 가공물의 중심으로부터의 제1 반경방향 선 상에 위치한 제1 센서 및 상기 가공물의 중심으로부터 연장되는 제2 반경방향 선 상에 위치한 제2 센서를 포함하고, 제1 반경방향 선과 제2 반경방향 선은 상이한 방향으로 연장되는 것, 및

상기 적어도 하나의 센서는 가공물의 중심으로부터 제1 거리에 있도록 위치한 제1 센서 및 상기 가공물의 중심으로부터 제2 거리에 있도록 위치한 제2 센서를 포함하고, 제1 거리는 제2 거리와 상이한 것

중 적어도 하나의 구성인 나노토폴로지 평가 시스템.
그라인딩 휠에 의해 가공물의 그라인딩 동안 가공물을 유지하는데 사용하기 위한 정수압 패드이며,

그라인딩 동안 가공물을 유지하기 위한 본체로서, 작용 표면 영역 및 중심을 갖고, 중심을 통과하는 수평축을 또한 갖는 본체와,

가공물과 결합하도록 자신을 통해 제1 그라인딩 휠을 수용하기 위해 본체에 형성된 개구로서, 본체에 의해 규정된 개구의 주연부 에지를 가지며, 또한 중심을 갖는 개구와,

본체에 형성되고, 본체와 가공물 사이에 유체 장벽을 제공하고 그라인딩 동안 가공물에 압력을 인가하기 위해 본체를 통해 내부에 유체를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 포켓으로서, 하나의 포켓은 상기 개구의 중심으로부터의 반경방향의 소정의 거리에 상기 개구의 주연부 에지의 일부에 대해 반경방향으로 대향하는 관계로 배치되는 적어도 하나의 포켓과,

상기 개구의 주연부 에지와 상기 반경방향으로 대향하는 하나의 포켓 사이에서 본체에 형성된 자유 영역으로서, 사용시에 정수압 패드가 자유 영역에서 가공물에 실질적으로 클램핑 압력을 인가하지 않도록 구성되는 자유 영역과,

자유 영역에 있는 적어도 하나의 센서로서, 센서와 가공물 사이의 거리를 측정하고 측정된 거리로부터 가공물의 하나 이상의 경계 조건을 결정하여 가공물의 유한 요소 구조 분석에 사용하도록 작동가능한 센서를 포함하는 정수압 패드.
한 쌍의 그라인딩 휠과,

한 쌍의 정수압 패드와,

가공물과 각각의 센서 사이의 거리를 측정하도록 작동가능한 복수의 센서와,

센서로부터 데이터를 수신하여 센서 데이터로부터 가공물 나노토폴로지를 평가하도록 작동가능한 프로세서를 포함하고,

그라인딩 휠과 정수압 패드는 그라인딩 휠들 사이에 가공물의 제1 부분이 위치하고 정수압 패드들 사이에 가공물의 제2 부분이 위치한 상태로 평면 내에 편평한 가공물을 유지하도록 작동 가능하며,

프로세서는 측정된 거리로부터 가공물의 하나 이상의 경계 조건을 결정하고 결정된 경계 조건을 사용하여 가공물의 유한 요소 구조 분석을 수행하기 위해 측정된 거리를 사용하도록 구성되는 양면 그라인더.
제16항에 있어서, 프로세서는 그라인딩후 하류 처리 과정의 완료시에 가공물의 나노토폴로지가 어떠한지를 예측하기 위한 웨이퍼 프로파일 정보를 제공하도록 작동가능한 양면 그라인더.
제16항 또는 제17항에 있어서, 프로세서는 센서 데이터에 응답하여 그라인딩 휠과 정수압 패드 중 적어도 하나의 위치에 대한 조정을 표시하기 위한 정보를 제공하도록 작동가능한 것, 및

프로세서는 센서 데이터에 응답하여, (1) 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 인가되는 정수압 압력의 크기와, (2) 그라인딩 휠이 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 적용될 때 가공물에 대한 그라인딩 휠의 각도와, (3) 그라인딩 휠의 수평방향 경사와, (4) 그라인딩 휠의 수직방향 경사와, (5) 가공물이 유지되는 평면에 대해 수직방향으로의 그라인딩 휠의 시프트와, (6) 그라인더의 초기 설정 중 적어도 하나의 위치에 대한 조정을 표시하기 위한 정보를 제공하도록 작동가능한 것

중 적어도 하나의 구성인 양면 그라인더.
제16항 또는 제17항에 있어서, 프로세서는 센서 데이터에 응답하여 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 인가되는 정수압 압력의 크기에 대한 조정을 표시하기 위한 정보를 제공하도록 작동가능한 양면 그라인더.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 복수의 센서는 가공물의 중심으로부터 제1 거리만큼 이격된 제1 센서 및 가공물의 중심으로부터 제2 거리만큼 이격된 제2 센서를 포함하고, 제1 거리는 제2 거리와 상이하고, 상기 제1 및 제2 거리 중 적어도 하나는 상기 가공물의 중심으로부터 B-링 결함과 관련된 가공물의 일부까지의 거리에 대응하고, 프로세서는 제1 및 제2 센서로부터 데이터를 수신하여 센서 데이터로부터 가공물 나노토폴로지 내의 B-링 결함을 평가하도록 작동가능한 것, 및

상기 복수의 센서는 정수압 패드의 수평방향 중심선 아래에 위치한 제1 센서 및 상기 수평방향 중심선 위에 위치한 제2 센서를 포함하고, 상기 제1 및 제2 거리 중 적어도 하나는 상기 가공물의 중심으로부터 C-마크 결함과 관련된 가공물의 일부까지의 거리에 대응하고, 프로세서는 제1 및 제2 센서로부터 데이터를 수신하여 센서 데이터로부터 가공물 나노토폴로지 내의 C-마크 결함을 평가하도록 작동가능한 것

중 적어도 하나의 구성인 양면 그라인더.
제16항 또는 제17항에 있어서, 그라인더는 제1 가공물을 그라인딩하고 그 후에 제2 가공물을 그라인딩하도록 작동가능하고, 프로세서는 센서로부터 데이터를 수신하여 센서 데이터로부터 제1 가공물의 나노토폴로지를 평가하도록 작동가능하고, 프로세서는 제2 가공물을 그라인딩할 때 센서 데이터에 응답하여 그라인딩 휠과 정수압 패드 중 적어도 하나의 위치에 대한 조정을 표시하기 위한 정보를 제공하도록 작동가능한 양면 그라인더.
삭제
삭제
제7항에 있어서, 상기 유한 요소 구조 분석은 웨이퍼의 미가공 나노토폴로지 프로파일을 산출하고, 상기 방법은 하류 처리 과정 후에 웨이퍼의 나노토폴로지 프로파일이 어떠할지를 예측하기 위해 미가공 나노토폴로지 프로파일을 사용하는 단계를 더 포함하는 반도체 웨이퍼 처리 방법.
제7항에 있어서, 상기 결정하는 단계에 응답하여 양면 그라인더의 정렬을 조정하는 단계, 및

프로세서를 이용하여 양면 그라인더의 정렬에 대한 조정을 표시하기 위한 정보를 제공하는 단계

중 적어도 하나를 더 포함하는 반도체 웨이퍼 처리 방법.
제7항에 있어서, 상기 결정하는 단계에 응답하여 (1) 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 인가되는 정수압 압력의 크기와, (2) 그라인딩 휠이 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 적용될 때 가공물에 대한 그라인딩 휠의 각도와, (3) 그라인딩 휠의 수평방향 경사와, (4) 그라인딩 휠의 수직방향 경사와, (5) 가공물이 유지되는 평면에 대해 수직인 그라인딩 휠의 시프트와, (6) 그라인더의 초기 설정 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함하고, 상기 측정하는 단계는 x 방향 및 y 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격된 복수의 센서와 웨이퍼 사이의 복수의 거리를 측정하는 것을 포함하고, 상기 측정하는 단계는 웨이퍼가 양면 그라인더 내에 있는 동안 수행되는 반도체 웨이퍼 처리 방법.
한 쌍의 그라인딩 휠 및 한 쌍의 정수압 패드에 의해 평면 내에 가공물을 유지하는 유형의 양면 그라인더에서 가공물의 유한 요소 구조 분석을 수행하여 가공물의 나노토폴로지를 평가하기 위한 시스템이며,

가공물이 양면 그라인더 내에 유지되는 동안 센서로부터 가공물까지의 거리를 측정하도록 작동가능한 적어도 하나의 센서와,

상기 적어도 하나의 센서로부터 측정된 거리를 포함하는 데이터를 수신하도록 작동가능하고, 측정된 거리로부터 가공물의 하나 이상의 경계 조건을 결정하고 결정된 경계 조건을 사용하여 가공물의 유한 요소 구조 분석을 수행하기 위해 측정된 거리를 사용하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 나노토폴로지 평가 시스템.
제27항에 있어서, 상기 프로세서는 그라인딩후 하류 처리 과정의 완료 후에 가공물의 나노토폴로지가 어떠할지를 예측하기 위한 웨이퍼 프로파일 정보를 제공하도록 작동가능하고, 그리고

프로세서는 센서 데이터에 응답하여 (i) 양면 그라인더의 정렬과, (ii) 정수압 패드에 의해 가공물의 적어도 일부에 인가되는 정수압 압력 중 적어도 하나를 조정하도록 작동가능한 것 중 적어도 하나인, 나노토폴로지 평가 시스템.