KR101436485B1 - 작업물의 연마방법 및 연마장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 연마방법은, 작업물을 유지하는 유지구멍을 1개 이상 가지며, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는 캐리어 플레이트에 작업물을 유지시키고, 연마 슬러리를 공급하면서, 연마 패드가 부착된 상정반 및 하정반의 사이에서 적어도 상기 캐리어 플레이트를 회전시킴으로써, 상기 작업물의 표리면을 동시에 연마하는 방법으로서,　캐리어 플레이트의 온도를 측정하고, 측정된 캐리어 플레이트의 온도의 변화에 근거하여, 작업물(웨이퍼)의 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

작업물의 연마방법 및 연마장치{METHOD AND DEVICE FOR POLISHING WORKPIECE}
본 발명은, 작업물의 연마방법 및 연마장치에 관한 것으로서, 특히, 높은 평탄도가 요구되는 반도체 웨이퍼 등의 원형상 작업물의 연마량을 정확하게 제어할 수 있는, 작업물의 연마방법 및 연마장치에 관한 것이다.
연마에 제공되는 작업물의 전형예인 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼를 제조함에 있어서, 보다 정밀도가 높은 웨이퍼의 평탄도 품질이나 표면 조도 품질을 얻기 위해, 표리면을 동시에 연마하는 양면 연마 공정이 일반적으로 채용되고 있다. 반도체 웨이퍼에 요구되는 형상(주로 전면(全面) 및 외주의 평탄도)은, 그 용도 등에 따라 다양하며, 각각의 요구에 따라, 웨이퍼의 연마량의 목표를 결정하여, 그 연마량을 정확하게 제어하는 것이 필요하다.
특히 최근 들어, 반도체소자의 미세화와 반도체 웨이퍼의 대구경화에 따라, 노광시에 있어서의 반도체 웨이퍼의 평탄도에 대한 요구가 엄격해지고 있다는 배경 때문에, 웨이퍼의 연마량을 적절히 제어하는 수법이 강력히 요망되고 있다.
이에 대하여, 예컨대 특허 문헌 1에는, 연마 중에 있어서의 양면 연마 장치의 정반(定盤) 구동 토크의 저하량을 통해, 웨이퍼의 연마량을 제어하는 방법이 기재되어 있다.
일본 특허공개공보 제2002-254299호
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 정반 토크의 변화에 대한 응답성이 불량하여, 토크의 변화량과 웨이퍼의 연마량간의 상관을 취득하기가 어렵다. 또, 웨이퍼를 유지하는 부재(캐리어 플레이트)와 정반이 접촉했을 경우에, 커다란 토크 변동으로서 연마 종료 시점을 판단하는 것이기 때문에, 캐리어 플레이트와 정반이 접촉하지 않는 상태에서의 연마량의 검출은 실행 불가능하다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하고자 하는 것으로서, 웨이퍼를 양면 연마함에 있어서, 연마량을 정확하게 제어할 수 있는 웨이퍼의 연마방법 및 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 면밀히 구명(究明)을 거듭하였다.
그 결과, 양면 연마 장치에 있어서 웨이퍼를 유지하는 캐리어 플레이트의 온도가 웨이퍼의 연마량의 정확한 지표가 된다는 것을 새롭게 발견하고, 캐리어 플레이트의 온도를 계측함으로써, 목표로 하는 연마량을 달성하기 위한 연마량의 제어를 정확하게 수행할 수 있다는 신규한 지견을 얻었다.
본 발명은, 상기 지견에 입각하는 것으로서, 그 요지 구성은 이하와 같다.
(1) 작업물을 유지하는 유지구멍을 1개 이상 가지며, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는 캐리어 플레이트에 작업물을 유지하고, 연마 슬러리를 공급하면서, 연마 패드가 부착된 상정반 및 하정반의 사이에서 적어도 상기 캐리어 플레이트를 회전시킴으로써, 상기 작업물의 표리면을 동시에 연마하는 방법에 있어서,
상기 캐리어 플레이트의 온도를 측정하고, 측정된 캐리어 플레이트의 온도의 변화에 근거하여, 상기 작업물의 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 작업물의 연마방법.
(2) 상기 캐리어 플레이트의 온도 변화로부터 산출되는 위상의 변화에 근거하여, 상기 작업물의 연마량을 제어하는, 상기 (1)에 기재된 작업물의 연마방법.
여기서, 「캐리어 플레이트의 온도 변화로부터 산출되는 위상」이란, 작업물의 양면 연마시에 있어서의 캐리어 플레이트의 회전에 동기한, 캐리어 플레이트의 온도의 진동 성분의 위상을 의미한다. 캐리어 플레이트의 온도의 진동 성분, 및 해당 진동 성분의 위상의 산출 방법으로서는, 후술하는 FFT(고속 푸리에 변환)나 모델화를 통한 최소 이승법에 의한 산출 방법 등이 있으나, 특별히 이들로 한정되는 것은 아니다.
(3) 상기 캐리어 플레이트의 온도 변화로부터 산출되는 진폭의 변화에 근거하여, 상기 작업물의 연마량을 제어하는, 상기 (1)에 기재된 작업물의 연마방법.
여기서, 「캐리어 플레이트의 온도 변화로부터 산출되는 진폭」이란, 작업물의 양면 연마시에 있어서의 캐리어 플레이트의 회전에 동기한, 캐리어 플레이트의 온도의 진동 성분의 진폭을 의미한다. 캐리어 플레이트의 온도의 진동 성분, 및 해당 진동 성분의 진폭의 산출 방법으로서는, 후술하는 FFT(고속 푸리에 변환)나 모델화를 통한 최소 이승법에 의한 산출 방법 등이 있으나, 특별히 이들로 한정되는 것은 아니다.
(4) 상기 캐리어 플레이트의 온도 변화로부터 산출되는, 위상의 변화와 진폭의 변화의 쌍방에 근거하여, 상기 작업물의 연마량을 제어하는, 상기 (1)에 기재된 작업물의 연마방법.
(5) 상기 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부를, 상기 상하정반의 외측 가장자리보다 지름 방향 외측으로 돌출시켜 연마를 실시하고, 상기 돌출시킨 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부의 온도를 광학적 온도계측수단에 의해 측정하는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 작업물의 연마방법.
(6) 연마에 제공되는 작업물을 유지하는 1개 이상의 유지구멍이 형성되고, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는, 회전가능한 캐리어 플레이트와, 상기 캐리어 플레이트를 재치(載置)하는 하정반, 및 상기 하정반과 쌍을 이루는 상정반을 구비한, 작업물의 양면을 연마하는 장치에 있어서,
상기 캐리어 플레이트의 온도를 측정하는 수단과,
측정한 온도에 따라 웨이퍼의 연마량을 제어하는 제어 수단을 더욱 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 작업물의 연마장치.
(7) 상기 온도계측수단은 광학적 계측 수단인, 상기 (6)에 기재된 작업물의 연마장치.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 양면 연마에 있어서 연마량을 정확하게 제어하여, 요구에 따른 형상을 갖는, 높은 평탄도의 반도체 웨이퍼를 제조할 수가 있다.
또, 연마량의 정확한 제어에 의해, 연마 부족으로 인해 재연마할 필요가 없게 되어, 웨이퍼 제조 공정에 있어서의 생산성이 향상된다.
또한, 소기(所期)의 마모량을 초과하는 일도 없게 되기 때문에, 웨이퍼 불량의 발생이나 캐리어 플레이트의 마모를 방지할 수도 있다.
도 1은 시험 제작된 양면 연마 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 연마 시간과 양면 연마 장치의 구성 부재 등의 온도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3의 (a)는 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부의 온도 상태를 모식적으로 나타내는 도면이고, (b)는 캐리어 플레이트와 상하정반의 접촉 상태를 모식적으로 나타내는 도면이며, (c)는 캐리어 플레이트의 부위의 웨이퍼로부터의 거리와, 캐리어 플레이트에 가해지는 압력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부의 온도 상태를 모식적으로 나타내는 도면이고, (b)는 캐리어 플레이트와 상하정반의 접촉 상태를 모식적으로 나타내는 도면이며, (c)는 캐리어 플레이트의 부위의 웨이퍼로부터의 거리와 캐리어 플레이트에 가해지는 압력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)는 캐리어 플레이트의 온도의 진폭의 주기성을 나타내는 도면이고, (b)는 연마 시간과 캐리어 플레이트의 온도의 진폭의 피크치와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 일실시형태에 관한 웨이퍼의 양면 연마 장치의 개략 사시도이며, (b) 및 (c)는, (a)의 양면 연마 장치를 이용하여 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부의 온도를 측정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 연마 시간과 캐리어 플레이트의 온도간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 일부를 확대해 나타내는 도면이다.
도 9는 연마 시간과 캐리어 플레이트의 온도의 위상 및 진폭과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 연마 시간과 캐리어 플레이트의 온도의 위상과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 연마 종료시에 있어서의, 캐리어 플레이트의 온도의 위상과 웨이퍼의 두께 및 SFQR과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 연마 시간과 캐리어 플레이트의 온도의 진폭과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 연마 종료시에 있어서의, 캐리어 플레이트의 온도의 진폭과 웨이퍼의 두께 및 SFQR과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 연마 시간과 연마 종료시의 캐리어 플레이트의 온도의 진폭과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 캐리어 플레이트의 유지구멍이 캐리어 플레이트와 동심원형상으로 설치되어 있는 모습을 나타내는 상면도이다.
도 16은 연마 시간과 캐리어 플레이트의 온도의 진폭과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 캐리어 플레이트의 온도의 주기성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 이끌어 내기에 이르게 된 경위에 대해 설명한다.
본 발명자들은, 상술한 종전의 토크 변화에 근거하는 웨이퍼의 연마량의 제어가 불충분하다는 점에서, 이것을 대신하는 수단에 대해 면밀히 모색해왔다. 그 결과, 연마 말기에 있어서의 상태 변화가 슬러리 온도에 있어서 현저하다는 점에서, 웨이퍼 연마량의 지표로서, 연마장치의 각 부 및 공급재(슬러리) 등의 연마중의 어떠한 온도 변화가 적합할 가능성에 대해 주목하였다.
이에, 우선, 본 발명자들은 연마장치의 각 부 및 공급재의 온도를 측정하기 위하여 도 1에 나타내는 연마장치를 시험 제작하였다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 양면 연마 장치는, 웨이퍼(1)를 유지하는 유지구멍(2)을 갖는, 1매 또는 복수 매의, 도시된 예에서 5매인 캐리어 플레이트(3)와, 이들 캐리어 플레이트(3)를 재치(載置)하는 하정반(4)과, 하정반(4)과 쌍을 이루는 상정반(5)을 구비하고 있다.
상하정반(4, 5)의 대향면에는, 각각 연마 패드(6)가 부착되어 있다.
또, 캐리어 플레이트(3)는 회전이 가능하다. 도시된 예에서는, 선 기어(sun gear ; 7)와 인터널 기어(internal gear ; 8)에 의해 각 캐리어 플레이트(3)를 회전시킬 수 있다.
캐리어 플레이트(3)는 유지구멍(2)을 1개 이상, 도시된 예에서는 1개 가지며, 해당 유지구멍(2)은 캐리어 플레이트(3)의 중심에 대해 편심되어 있다.
또한 본 연마장치는, 캐리어 플레이트(3)의 온도를 측정하는 온도계측수단(9)을 구비하고 있다.
우선, 발명자들은, 도 1에 나타내는 장치에 의해 웨이퍼의 양면 연마를 수행하며, 연마중의 연마 슬러리의 온도를 측정하여, 연마량과의 상관을 조사한 바, 기대한 만큼의 상관이 얻어지는 결과에는 이르지 못하였다. 즉, 연마 슬러리의 온도는, 배출되는 경로에 의해 영향을 받기 때문에, 신뢰성이나 재현성이 양호하지 못함을 알 수 있었다.
다음으로, 발명자들은, 연마 슬러리의 온도 변화가, 원래 연마장치의 구성 부재의 온도 변화에 의존하는 것이라는 점에 주목하였다. 이에, 연마장치의 구성 부재로서 캐리어 플레이트(3), 상정반(5), 상하정반의 주위에 설치된 배수조의 온도를 측정하여, 연마 시간과의 관계를 평가하였다. 또한, 온도계측수단(9)으로서는 NEC 산에이사 제품인 서모 트레이서를 이용하고, 파장 8~14㎛, 샘플링 주기 10s로 하여, 각 구성 부재를 한 방향으로부터 계측하였다.
각 구성 부재의 연마 시간에 따른 온도 변화를 도 2에 나타낸다.
도 2에 나타낸 바와 같이 캐리어 플레이트는, 배수조나 상정반에 비해, 연마중의 온도가 보다 높아지는 것으로 판명되었다. 특히, 캐리어 플레이트의 온도는, 연마 초기에 있어서, 캐리어 플레이트의 회전과 동기한, 현저한 주기성을 갖는 것이 특징이며, 또한 연마 시간의 경과에 따라 온도가 높아진다는 점, 연마 슬러리와 달리 온도가 외부 요인에 의한 영향을 받기 어렵다는 지견도 얻었다.
발명자들은, 상기 캐리어 플레이트의 온도 변화에 대하여, 그 원인을 구명한 바, 이하의 지견을 얻었기에 도 3, 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 연마 초기에서의, (a) 캐리어 플레이트(3)의 외측 가장자리부(3a)의 온도 분포의 모습, (b) 웨이퍼(1) 및 캐리어 플레이트(3)와 연마 패드(6)와의 접촉 상태, (c) 캐리어 플레이트의 부위에 가해지는 압력을 웨이퍼로부터의 거리와의 관계로 나타낸 도면이다.
여기서, 외측 가장자리부(3a)란, 캐리어 플레이트의 외측 가장자리 단부로부터 지름 방향 내측으로 30mm까지의 영역을 말한다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(1)는, 캐리어 플레이트(3)의 유지구멍(2)에 유지되어 있으며, 웨이퍼(1)의 중심은, 캐리어 플레이트(3)의 중심에 대해 편심되어 있다.
여기서, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 연마 초기에 있어서는, 웨이퍼(1)의 두께가 캐리어 플레이트(3)의 두께보다 두껍기 때문에, 연마 패드(6)의 탄성에 의해, 연마 패드(6)와 캐리어 플레이트(3)의 일부의 외측 가장자리부(3a)가 강하게 접촉한다. 특히, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 캐리어 플레이트(3)가 연마 패드(6)로부터 받는 압력은, 웨이퍼(1)로부터의 거리가 멀어질수록 커진다. 이 때문에, 해당 접촉 부분 부근의 부위와 연마 패드(6)간의 슬라이딩에 의한 마찰 열에 의해, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 해당 접촉 부위가 다른 부분에 비해 고온이 된다.
한편, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 연마가 진행되어, 웨이퍼(1)의 두께와 캐리어 플레이트(3)의 두께가 같아지면, 연마 패드(6)가 캐리어 플레이트(3)에 균일하게 접촉하기 때문에, 도 4(a) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 캐리어 플레이트(3)의 외측 가장자리부(3a)는, 둘레방향으로 연마 패드(6)로부터 받는 압력 차가 없어, 그 압력 차에 의해서는 둘레방향의 온도 차가 발생되지 않게 된다.
그러나, 도 3(b)에 나타내는 상태에서는, 웨이퍼(1)가 캐리어 플레이트(3)보다 두껍기 때문에, 틈새(G)가 생기는데 반해, 연마가 진행되어 도 4(b)에 나타내는 상태가 되면, 웨이퍼(1)와 캐리어 플레이트(3)의 두께가 같아지기 때문에, 그 틈새가 없어진다.
따라서, 웨이퍼(1)가 갖는 열이 캐리어 플레이트(3)에 전도되기 쉬워져, 그 열에 의한 캐리어 플레이트(3)의 온도 상승을 무시할 수 없게 된다.
그리고, 캐리어 플레이트(3)의 부분 중, 웨이퍼(1)로부터의 거리가 가까운 부분일수록 온도가 높아진다.
즉, 도 4(b)에 나타내는 상태 이후의 연마 단계에서는, 캐리어 플레이트(3)와 연마 패드(6)간의 접촉 상태가 균일해지는 한편, 웨이퍼(1)로부터의 열의 전도를 무시할 수 없게 되기 때문에, 캐리어 플레이트의 둘레방향의 온도 차는, 도 3(b)에 나타내는 상태로부터 반전되게 된다. 즉, 캐리어 플레이트(3)의 부분 중, 연마 초기에 있어서, 상대적으로 다른 부분보다 고온이었던 부분(3a)은, 도 4(b)에 나타내는 상태 이후에는, 다른 부분보다 상대적으로는 저온이 되며, 한편, 연마 초기에 있어서, 다른 부분보다 상대적으로 저온이었던 부분은, 도 4(b)에 나타내는 상태 이후에는, 다른 부분보다 상대적으로 고온이 되는 것이다.
이상의 지견 하에, 상기 주기성에 대해 고찰하도록 한다.
캐리어 플레이트의 온도를, 예컨대 한 방향으로부터 광학적 수단에 의해 측정하면, 캐리어 플레이트(3)의 회전과 함께, 캐리어 플레이트(3)의 온도를 둘레방향으로 측정하게 된다.
따라서, 연마 초기에 있어서는, 캐리어 플레이트(3)의 회전 주기와 동기한, 캐리어 플레이트(3)의 주기적 온도 변화가 나타나게 된다. 이러한 주기성은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 연마가 진행됨에 따라 작아지며, 웨이퍼(1)의 두께가 캐리어 플레이트(3)의 두께에 가까워짐에 따라, 온도 변화의 주기성이 소실된다.
그 후, 연마가 진행됨에 따라, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(1)로부터 캐리어 플레이트(3)로의 열의 전달을 무시할 수 없게 되기 때문에, 캐리어 플레이트(3)의 부분 중 웨이퍼로부터의 거리가 가까운 부분이, 연마 초기와는 반대로, 보다 고온이 되어 캐리어 플레이트의 온도 변화의 주기성이 다시 나타나기 시작한다.
이러한, 캐리어 플레이트의 고온 부위의 반전은, 둘레방향으로 측정한 캐리어 플레이트의 온도를, 직류 성분과 진동 성분으로 분해했을 때, 해당 진동 성분의 위상이 반전되는 것을 의미한다.
따라서, 발명자들은, 캐리어 플레이트의 온도, 특히, 둘레방향으로 측정한 캐리어 플레이트의 온도의 진동 성분의 위상이, 웨이퍼의 연마 상태를 나타내는 좋은 지표가 된다는 지견을 얻은 것이다.
발명자들은, 상기 주기성에 대해 더욱 다른 관점에서 검토를 실시하였다.
도 5(a)는, 도 2에 나타낸 캐리어 플레이트의 온도 변화에 대하여, 그 주기에 관한 특성을 명백히 하기 위해, 연마 시간(10~45min)을 8개의 시간 영역(A~H)으로 등분하고, 각 시간 영역(A~H)에 대해, 푸리에 변환에 의해 캐리어 플레이트의 온도의 진동 성분의 진폭을 구하여, 진폭을 주기 축 영역으로 표시한 그래프를 상기 시간 영역마다 나타낸 도면이다.
도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 각 시간 영역에서, 캐리어 플레이트의 회전 주기의 값(T0)의 부근에 있어서 진폭의 피크치를 갖는다.
도 5(b)는, 각 시간 영역의 진폭의 피크치를 플롯한 도면이다. 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 진폭의 피크치는, 연마 시간의 증대에 수반하여 거의 선형으로 감쇠되어 감을 알 수 있다.
또한, 도 5(a) 및 (b)에 있어서, 종축의 진폭은, 시간 영역(A)(8~10min)에 있어서의 진폭의 피크치를 100(%)으로 했을 때의 상대치로 나타낸다.
따라서, 발명자들은, 둘레방향으로 측정한 캐리어 플레이트의 온도의 진폭도, 웨이퍼의 연마 상태를 나타내는 좋은 지표가 된다는 지견을 얻은 것이다.
이상의 사항으로부터, 발명자들은, 연마중의 캐리어 플레이트의 온도는 다른 구성 부재보다 높고, 캐리어 플레이트의 온도는, 캐리어 플레이트와 연마 패드간의 접촉 상태, 다시 말해, 웨이퍼의 두께를 나타내는 좋은 지표가 된다는 것을 알았다.
따라서, 캐리어 플레이트의 온도를 측정함으로써, 측정한 캐리어 플레이트의 온도와 연마량을 대응짓고 연마량을 정확하게 제어하여, 목표로 하는 웨이퍼의 두께를 달성할 수 있음을 발견한 것이다.
먼저 설명한 바와 같이, 특히, 캐리어 플레이트의 온도의 위상이나 진폭을 파악함으로써, 연마량을 제어하는 것이 유효하다.
도 6(a)는, 본 발명의 일 실시형태에 관한, 웨이퍼의 양면 연마 장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 양면 연마 장치는, 상술한 도 1에 나타낸, 캐리어 플레이트(3)의 온도를 측정하는 온도계측수단(9)을 구비한 양면 연마 장치의 구성에 추가하여, 측정한 온도에 따라 웨이퍼의 연마량을 제어하는 제어수단(10)도 구비하고 있다.
또, 본 발명의 양면 연마 장치는, 1개 이상의 유지구멍, 도시된 예에서는 1개의 유지구멍을 갖는 캐리어 플레이트(3)를 구비하고 있다. 캐리어 플레이트에 형성된 유지구멍(2)은, 캐리어 플레이트(3)의 중심에 대해 편심되어 있다.
또한, 여기서 말하는 편심되어 있다는 것은, 유지구멍 중 적어도 1개의 중심이 캐리어 플레이트의 중심에 대해 이격되어 있음을 말한다. 구체적으로는, 캐리어 플레이트가 유지구멍을 2개 이상 갖고 있을 경우에는, 그러한 배치에 상관없이 반드시 편심되며, 유지구멍을 1개만 갖는 경우에는, 유지구멍이 캐리어 플레이트와 동심원형상으로 배치되어 있어야만 한다.
본 발명의 양면 연마 방법에서는, 유지구멍(2)에 웨이퍼(1)를 유지하고, 연마 슬러리를 공급하면서, 상정반(5)과 하정반(4)의 사이에 캐리어 플레이트를 회전시킴으로써, 웨이퍼(1)와 상하정반(4,5)을 상대적으로 슬라이딩시켜, 웨이퍼(1)의 표리면을 동시에 연마한다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상하정반(4, 5)도 회전시킬 수 있으며, 이 경우, 상하정반(4, 5)은 서로 반대 방향으로 회전시킨다.
여기서, 본 발명의 양면 연마 방법에 있어서는, 웨이퍼(1)의 연마중에 있어서, 온도계측수단(9)에 의해 캐리어 플레이트(3)의 온도를 측정하고, 측정된 캐리어 플레이트(3)의 온도에 근거하여, 제어수단(10)에 의해 웨이퍼(1)의 연마량을 제어하는 것이 중요하다.
이로써, 온도계측수단(9)에 의해 캐리어 플레이트(3)의 온도를 측정하고, 측정된 캐리어 플레이트(3)의 온도를 연마량과 대응시켜, 제어수단(10)에 의해 웨이퍼(1)의 연마량을 임의의 목표 연마량으로 제어할 수가 있다.
구체적으로는, 상술한 바와 같이, 캐리어 플레이트의 온도의 위상을 구하여, 예컨대, 위상의 변화와 웨이퍼의 연마량을 대응시키고, 연마 종료 시점을 판단하여 연마량의 제어를 수행할 수가 있다.
도 7은, 도 1에 나타내는 장치에 의해 웨이퍼의 양면 연마를 실시하여, 연마중인 캐리어 플레이트의 온도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 8의 실선의 그래프는, 도 7의 연마 시간 500~600(s)의 구간에 대해 확대하여 나타낸 도면이다. 또한, 도 7, 도 8에 나타내는 온도 측정 결과는, 온도계측수단(9)으로서, 키엔스사 제품인 온도 센서 FT-H30을 이용하여 파장 8~14㎛, 샘플링 주기 500ms로 했을 때의 결과이다.
도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이 캐리어 플레이트의 온도는, 캐리어 플레이트의 회전과 동기한 진동 성분을 갖는다.
따라서, 상기 진동 성분의 위상을 구하여 연마 상태를 검출할 수가 있다.
상기 진동 성분의 위상은 특별히 한정하지는 않지만, 예컨대, 캐리어 플레이트의 온도(도 8의 실선의 그래프)를, 이하의 식과 같이 모델화(도 8의 파선의 그래프에 근사)하여, 최소 이승법에 의해, 파라미터(A, B, C, D)를 산출함으로써 구할 수 있다. 또한 아래와 같은 식 1에 있어서는, 우변의 제1항 및 제2항이 진동 성분이며, 제3항 및 제4항이 직류 성분이다.
(식 1)
T=Asin(αt) +Bcos(αt) +Ct+D
(식 2)
α=(2π/60)×r
단, r은 캐리어 플레이트의 회전 속도이며, 진폭은 (A2+B2)1/2, 위상(θ)은 sin-1θ=B/(A2+B2)1/2 혹은 cos-1θ=A/(A2+B2)1/2로 산출된다.
또, 예컨대, FFT(고속 푸리에 변환) 등의 수법에 의해서도 진폭 및 위상을 산출할 수가 있다.
상술한 바와 같이 하여 캐리어 플레이트의 진동 성분의 위상을 구함으로써, 캐리어 플레이트의 두께에 대한 웨이퍼의 두께를 검출할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 두께와 캐리어 플레이트의 두께가 동일해지는 시점의 위상이 연마 개시시의 위상으로부터 90도(π/2) 변화하는 시점이었을 경우, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께보다 두꺼운 시점을 연마 종료시에 있어서의 연마량의 목표로 할 경우에는, 상기 위상 변화가 90도(π/2)가 되기 전에 연마를 종료한다. 한편, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께보다 얇아질 때까지 연마할 경우에는, 상기 위상 변화가 90도(π/2)가 된 시점 이후, 추가적으로 목표 연마량에 상당하는 연마 시간을 설정하여, 설정한 연마 시간분만큼 연마를 속행하면 된다.
다음으로, 캐리어 플레이트의 온도의 진폭을 산출함으로써, 웨이퍼의 연마량을 제어하는 방법에 대해 설명한다.
구체적으로는, 상술한 바와 같이, 캐리어 플레이트의 온도의 진폭을 구하여, 예컨대, 그 진폭의 변화를 연마량과 대응시키고, 연마 종료 시점을 판단하여 연마량을 제어할 수가 있다.
캐리어 플레이트의 온도의 진폭은, 상술한 바와 같이, 예컨대, 모델화한 식의 파라미터를 최소 이승법에 의해 산출함으로써 구할 수도 있고, 혹은, 예컨대 FFT(고속 푸리에 변환)에 의해 구할 수도 있지만, 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니다.
이 경우, 예컨대, 캐리어 플레이트(3)의 온도의 진폭이 극소치가 되는 시점을, 웨이퍼의 두께와 캐리어 플레이트의 두께가 같아지는 시점으로 정의함으로써, 상술한 진폭의 선형 감쇠 관계를 이용하여, 연마량을 정확하게 제어할 수가 있다.
즉, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께보다 두꺼운 시점을 연마 종료시에 있어서의 연마량의 목표로 할 경우에는, 상기 진폭이 극소치가 되기 전에 연마를 종료할 수 있다. 한편, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께보다 얇아질 때까지 연마할 경우에는, 진폭이 극소치가 된 후, 추가적으로 목표 연마량에 상당하는 연마 시간을 설정하여, 설정한 연마 시간분만큼 연마를 속행할 수 있다.
여기서, 웨이퍼의 연마량의 지표로서 캐리어 플레이트의 온도의 위상이나 진폭을 이용할 경우에는, 위상만 이용하여도 무방하고, 진폭만 이용하여도 무방하며, 혹은 위상과 진폭의 쌍방을 이용하여도 무방하다.
도 9는, 도 7에 나타내는 캐리어 플레이트의 온도의 진동 성분의 진폭 및 위상을, 최소 이승법에 의해 구하고 연마 시간과의 관계를 나타낸 도면이다.
또한 진폭은 연마 개시시에 있어서의 진폭을 1로 했을 때의 상대치로 나타낸다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 위상(파선)은, 웨이퍼의 두께와 캐리어 플레이트의 두께가 거의 같아지는 시점에서, 위상의 반전이 생기기 때문에, 이 부근에서의 변화가 크다. 한편, 진폭(실선)은, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께에 가까워짐에 따라 점차 감소되어 간다.
이 때문에, 연마 종료 시점에서의 목표 연마량을, 웨이퍼의 두께와 캐리어 플레이트의 두께가 같아지는 시점으로 설정할 경우에는, 지표로서 진폭을 이용하는 것이 바람직하다.
또, 연마 종료 시점에서의 목표 연마량을, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께보다 얇아지는 시점으로 설정할 경우에는, 지표로서 위상을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 위상과 진폭의 쌍방을 지표로서 이용해 예컨대, 목표로 하는 연마량에 대응하는 위상의 변화의 기준과 진폭의 변화의 기준을 설정하여, 쌍방의 기준을 만족시킨 시점에서 연마를 종료할 수 있다. 이로써, 연마 부족을 회피하여 재연마에 소요되는 비용이나 시간을 삭감할 수가 있다. 혹은, 위상과 진폭의 쌍방을 지표로서 이용해 예컨대, 목표로 하는 연마량에 대응하는 위상의 변화의 기준과 진폭의 변화의 기준을 설정하면서도, 한쪽의 기준을 만족시킨 시점에서 연마를 종료함으로써, 과도한 연마를 더욱 한층 방지할 수가 있다.
여기서, 온도계측수단(9)으로서는, 예컨대, 적외선 센서 등의 광학적 수단을 이용할 수 있다.
캐리어 플레이트(3)의 온도의 측정은, 예컨대, 도 1에 나타내는 경우와 같이, 온도계측수단(9)을 캐리어 플레이트(3)와 동일한 정도의 높이에 설치하여 캐리어 플레이트(3)의 측면부를 계측하는 것 외에도, 도 6(a), (b), (c)에 나타낸 바와 같이, 온도계측수단(9)을 상정반의 상방에 배치하고, 캐리어 플레이트(3)의 외측 가장자리부(3a)를 상하정반의 외측 가장자리보다 지름 방향 외측으로 돌출시켜 연마를 실시하고, 돌출시킨 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부(3a)의 온도를 온도계측수단(9)에 의해 측정할 수도 있다. 이로써, 상하정반으로부터의 복사열의 외란(外亂)을 받는 일 없이, 캐리어 플레이트의 온도를 정확하게 측정할 수가 있다.
또, 진폭 및 그 피크치의 산출은, 온도계측수단(9)에 의해 계측된 온도를 바탕으로 제어수단(10)에 의해 처리함으로써 수행하여도 무방하고, 온도계측수단(9) 내에 산출수단을 설치함으로써 수행하여도 무방하다. 또한, 온도계측수단(9)과 제어수단(10)의 사이에, 다른 산출 수단을 개재시켜 실시할 수도 있다.
한편, 온도의 측정 대상인 캐리어 플레이트는, 예컨대, 스테인리스 강(SUS), 혹은 에폭시, 페놀, 폴리이미드 등의 수지에 유리 섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 등의 강화 섬유를 복합한 섬유강화 플라스틱 등, 임의의 재질의 것을 이용할 수 있으며, 내마모성을 향상시키도록, 이들 재질의 표면에 다이아몬드 라이크 카본을 도포한 것도 이용할 수 있다.
여기서, 측정한 캐리어 플레이트(3)의 온도와 연마량을 대응짓는 다른 방법으로서는, 캐리어 플레이트(3)의 자전(自轉) 주기마다 캐리어 플레이트(3)의 온도의 평균을 구할 수도 있다.
즉, 캐리어 플레이트(3)의 자전 주기 마다의 온도의 평균을 구하면, 캐리어 플레이트(3)의 온도가 단조롭게 증가하기 때문에, 캐리어 플레이트(3)의 온도의 증가를 연마량의 증가와 대응지어 둠으로써, 연마 종료 시점을 정확하게 검출할 수 있어 웨이퍼의 연마량을 정확하게 제어할 수가 있다.
이 때, 예컨대, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께와 같아지는 시점을, 캐리어 플레이트의 온도의 단위시간당 증가율이 일정 이하가 된 시점인 것으로 정의하여, 캐리어 플레이트의 온도를 연마량과 대응지을 수 있다.
이 경우에도, 캐리어 플레이트의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 지표로 함으로써, 원하는 연마량을 달성할 수 있다.
또한, 캐리어 플레이트의 자전 주기 마다의 캐리어 플레이트의 온도의 평균치 대신에, 예컨대, 캐리어 플레이트의 자전 주기마다의 캐리어 플레이트의 온도의 최대치를 구하여, 이 최대치를 연마량의 지표로 할 수도 있다.
실시예 1
본 발명의 효과를 확인하기 위해, 연마 시간을 바꾸어 캐리어 플레이트의 온도의 위상과, 웨이퍼의 두께 및 형상간의 관계에 대해 평가하는 시험을 실시하였다.
연마 시간은, 29~32분의 사이에 연마 시간을 변경한 5 레벨로 하였다.
시험은, 연마에 제공되는 웨이퍼로서 직경 300㎜, 결정 방위(100), p형의 실리콘 웨이퍼를 사용하였다.
캐리어 플레이트는, 초기 두께 745㎛의 에폭시 수지에 유리 섬유가 복합된 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)의 플레이트를 이용하였다.
여기서, 웨이퍼의 중심은, 캐리어 플레이트의 중심과 30㎜ 편심시켰다.
도 6(a)에 나타내는 구성의 장치를 이용해 연마 패드는, 닛타·하스사 제품인 발포 우레탄 연마포 MHN15, 연마 슬러리는 닛타·하스사 제품인 Nalco2350을 이용하였다. 상하정반을 서로 역방향으로 회전시키고, 캐리어 플레이트를 상정반과 동일 방향으로 회전시켜, 캐리어 플레이트 내에 장전된 웨이퍼 표면을 연마하였다.
온도 센서로서는, 키엔스사 제품인 FT-H30을 이용하고 파장 8~14㎛, 샘플링 주기 500ms로 하였다.
도 10에, 연마 시간을 변경한 각 수준 마다의 연마 종료시에 있어서의 캐리어 플레이트의 위상의 결과를 나타낸다. 또, 도 10에 있어서, 종축의 연마 종료시의 위상은, 연마 시간 100초에 있어서의 위상을 0으로 했을 때의 상대치로 나타낸다.
또, 도 11에, 연마 종료시에 있어서의, 위상 변화와 웨이퍼의 두께와의 관계, 및 위상과 웨이퍼 외주부 근방의 SFQR(Site Front least sQuares Range)과의 관계를 나타낸다.
여기서 SFQR은 SEMI 규격에 관한, 웨이퍼의 외주부의 평탄도를 나타내는 지표이다. 상기 SFQR은 구체적으로는, 웨이퍼로부터 소정 치수의 직사각형상의 샘플을 복수로 취득하고, 취득한 각 샘플에 대하여 최소 이승법에 의해 구해진 기준면으로부터의 최대 변위량의 절대치의 합을 산출함으로써 구하는 것이다.
또한, 도 11에 있어서, 종축의 SFQR 및 횡축의 연마 종료시의 위상은, 연마 시간이 30.5분일 경우의 연마 종료시에 있어서의, SFQR을 100, 연마 개시시로부터 100초 후의 위상을 0으로 했을 때의 상대치로 나타낸다. SFQR은 값이 작은 것이 평탄도가 양호함을 의미한다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 연마 시간의 증가에 따라 연마 종료시의 위상이 저하되며, 연마 개시시로부터의 위상 변화량이 π/2 이상이 된다. 이는, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께에 가까워짐에 따라, 온도 변화의 주기성이 소실되며, 그 후, 상술한 고온 부분의 반전에 의해 위상이 반전함을 의미하는 것이다.
또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 연마 종료시의 위상이 변화함에 따라, SFQR이 감소하여, 웨이퍼 외측 가장자리부의 평탄성이 개선되는 것을 알 수 있다.
따라서, 캐리어 플레이트의 온도를 측정하여, 캐리어 플레이트의 온도의 위상을 연마량과 대응지을 수 있으며, 이러한 대응 관계를 이용하여 연마 종료시를 판정함으로써, 웨이퍼를 원하는 평탄도로 하기 위한 연마량을 정확하게 제어할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 2
연마 시간을 「30, 35, 40, 45, 50(min)」의 5 수준으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 시험을 실시하였다.
도 12에, 연마 시간을 변경한 각 수준마다의 연마 종료시에 있어서의 캐리어 플레이트의 진폭의 결과를 나타낸다. 또한, 도 12에 있어서, 종축의 연마 종료시의 진폭은, 연마 시간이 30min인 경우의 연마 종료시에 있어서의 진폭을 100으로 했을 때의 상대치로 나타낸다.
또, 도 13에, 연마 종료시에 있어서의, 진폭과 웨이퍼의 두께와의 관계, 및 진폭과 웨이퍼 외주부 근방에서의 상기 SFQR과의 관계를 나타낸다.
또한, 도 13에 있어서, 종축의 SFQR 및 횡축의 연마 종료시의 진폭은, 연마 시간이 30min인 경우의 연마 종료시에 있어서의, SFQR 및 연마 종료시의 진폭을 각각 100으로 했을 때의 상대치로 나타낸다. 따라서, SFQR은 값이 작은 것이 평탄도가 높음을 의미한다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 연마 시간의 증가에 따라 연마 종료시의 진폭이 저하된다. 이는 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께에 가까워짐에 따라, 온도 변화의 주기성이 소실됨을 의미하는 것이다.
또한 도 13에 나타낸 바와 같이, 연마 종료시의 진폭이 작아지면, SFQR이 감소하여, 웨이퍼 외측 가장자리부의 평탄성이 개선됨을 알 수 있다.
따라서, 캐리어 플레이트의 온도를 측정하여, 캐리어 플레이트의 온도의 진폭을 연마량과 대응지을 수 있으며, 이러한 대응 관계를 이용하여 연마 종료시를 판정함으로써, 웨이퍼를 원하는 평탄도로 하기 위한 연마량을 정확하게 제어할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 3
본 발명의 효과가 캐리어 플레이트의 재질에 관계없이 유효함을 확인하기 위해, 재질이 다른 3 종류의 캐리어 플레이트를 이용하여, 연마 시간과 캐리어 플레이트의 온도의 진폭과의 관계를 평가하는 시험을 실시하였다.
3종류의 재질은, 캐리어 플레이트를 GFRP제로 한 것, GFRP제의 캐리어 플레이트에 다이아몬드 라이크 카본을 도포한 것, SUS제의 캐리어 플레이트에 다이아몬드 라이크 카본을 도포한 것으로 하였다.
시험은, (1) GFRP제의 캐리어 플레이트의 초기 두께는 745㎛, 연마 시간은 30분, (2) GFRP제의 캐리어 플레이트에 다이아몬드 라이크 카본을 도포한 캐리어 플레이트의 초기 두께는 746㎛, 연마 시간은 32분 , (3) SUS제의 캐리어 플레이트에 다이아몬드 라이크 카본을 도포한 캐리어 플레이트의 초기 두께는 754㎛, 연마 시간은 34분으로 하여 수행하였다.
그 외의 조건은 실시예 2와 같다.
도 14에 평가 결과를 나타낸다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 캐리어 플레이트의 재질에 관계없이, 연마의 진행과 함께 진폭은 감소되어 거의 선형의 상관관계가 있음을 알 수 있다.
따라서, 임의의 재질의 캐리어 플레이트에 대하여, 캐리어 플레이트의 온도를 측정하고, 측정한 온도에 근거하여, 웨이퍼의 연마량을 정확하게 제어할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 4
비교예로서 도 15에 나타내는, 유지구멍(2)이 캐리어 플레이트(3)와 동심원형상으로 설치되어 있는 캐리어 플레이트(3)를 이용해 연마중인 캐리어 플레이트(3)의 온도를 측정하여, 캐리어 플레이트(3)의 온도의 진폭의 주기성 및 연마 시간에 따른 추이(推移)에 대해 평가하는 시험을 실시하였다.
캐리어 플레이트는 GFRP제이며, 초기 두께가 745㎛인 것을 이용하였고 연마 시간은 30(min)으로 하였다. 그 외의 조건은 실시예 2와 같다.
도 16은 연마 시간과 캐리어 플레이트의 온도의 진폭의 피크치와의 관계를 나타내는 도면이다.
또, 도 17은 캐리어 플레이트의 온도의 주기성을 나타내는 도면이다.
도 16, 17에 나타낸 바와 같이, 유지구멍이 캐리어 플레이트의 중심에 대해 편심되어 있지 않은 경우에는, 진폭의 피크치가 연마 시간의 경과에 따라 변화하지 않으며, 온도에 주기성이 보이지 않는데 반해, 유지구멍이 캐리어 플레이트의 중심에 대해 편심되어 있는 경우에는, 온도에 주기성이 있으며, 진폭이 연마 시간과 함께 거의 선형으로 감소하는 것을 알 수 있다.
1 : 작업물(웨이퍼)
2 : 유지 구멍
3 : 캐리어 플레이트
4 : 하정반
5 : 상정반
6 : 연마 패드
7 : 선 기어(sun gear)
8 : 인터널 기어(internal gear)
9 : 온도 측정 수단
10 : 연마량 제어수단
G : 틈새

Claims (10)

  1. 작업물을 유지하는 유지구멍을 1개 이상 가지며, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는 캐리어 플레이트에 작업물을 유지시키고, 연마 슬러리를 공급하면서, 연마 패드가 부착된 상정반 및 하정반의 사이에서 적어도 상기 캐리어 플레이트를 회전시킴으로써, 상기 작업물의 표리면을 동시에 연마하는 방법으로서,
    상기 캐리어 플레이트의 온도를 측정하고, 측정된 캐리어 플레이트의 온도의 변화로부터 산출되는 위상의 변화에 근거하여, 상기 작업물의 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 작업물의 연마방법.
  2. 작업물을 유지하는 유지구멍을 1개 이상 가지며, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는 캐리어 플레이트에 작업물을 유지시키고, 연마 슬러리를 공급하면서, 연마 패드가 부착된 상정반 및 하정반의 사이에서 적어도 상기 캐리어 플레이트를 회전시킴으로써, 상기 작업물의 표리면을 동시에 연마하는 방법으로서,
    상기 캐리어 플레이트의 온도를 측정하고, 측정된 캐리어 플레이트의 온도의 변화로부터 산출되는 진폭의 변화에 근거하여, 상기 작업물의 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 작업물의 연마방법.
  3. 작업물을 유지하는 유지구멍을 1개 이상 가지며, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는 캐리어 플레이트에 작업물을 유지시키고, 연마 슬러리를 공급하면서, 연마 패드가 부착된 상정반 및 하정반의 사이에서 적어도 상기 캐리어 플레이트를 회전시킴으로써, 상기 작업물의 표리면을 동시에 연마하는 방법으로서,
    상기 캐리어 플레이트의 온도를 측정하고, 측정된 캐리어 플레이트의 온도의 변화로부터 산출되는, 위상의 변화와 진폭의 변화의 쌍방에 근거하여, 상기 작업물의 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 작업물의 연마방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부를, 상기 상하정반의 외측 가장자리보다 지름 방향 외측으로 돌출시켜 연마를 실시하고, 상기 돌출시킨 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부의 온도를 광학적 온도계측수단에 의해 측정하는, 작업물의 연마방법.
  5. 연마에 제공되는 작업물을 유지하는 1개 이상의 유지구멍이 형성되고, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는, 회전가능한 캐리어 플레이트와, 상기 캐리어 플레이트를 재치(載置)하는 하정반 및, 상기 하정반과 쌍을 이루는 상정반을 구비한, 작업물의 양면을 연마하는 장치로서,
    상기 캐리어 플레이트의 온도계측수단과,
    측정한 상기 캐리어 플레이트의 온도 변화로부터 산출되는 위상의 변화에 근거하여, 작업물의 연마량을 제어하는 제어수단을 더욱 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 작업물의 연마장치.
  6. 연마에 제공되는 작업물을 유지하는 1개 이상의 유지구멍이 형성되고, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는, 회전가능한 캐리어 플레이트와, 상기 캐리어 플레이트를 재치(載置)하는 하정반 및, 상기 하정반과 쌍을 이루는 상정반을 구비한, 작업물의 양면을 연마하는 장치로서,
    상기 캐리어 플레이트의 온도계측수단과,
    측정한 상기 캐리어 플레이트의 온도 변화로부터 산출되는 진폭의 변화에 근거하여, 작업물의 연마량을 제어하는 제어수단을 더욱 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 작업물의 연마장치.
  7. 연마에 제공되는 작업물을 유지하는 1개 이상의 유지구멍이 형성되고, 상기 유지구멍 중 적어도 1개가 편심되어 배치되는, 회전가능한 캐리어 플레이트와, 상기 캐리어 플레이트를 재치(載置)하는 하정반 및, 상기 하정반과 쌍을 이루는 상정반을 구비한, 작업물의 양면을 연마하는 장치로서,
    상기 캐리어 플레이트의 온도계측수단과,
    측정한 상기 캐리어 플레이트의 온도 변화로부터 산출되는, 위상의 변화와 진폭의 변화의 쌍방에 근거하여, 작업물의 연마량을 제어하는 제어수단을 더욱 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 작업물의 연마장치.
  8. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부가, 상기 상하정반의 외측 가장자리보다 지름방향 외측으로 돌출된, 작업물의 연마장치.
  9. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도계측수단은, 광학적 계측수단인, 작업물의 연마장치.
  10. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트의 외측 가장자리부가, 상기 상하정반의 외측 가장자리보다 지름방향 외측으로 돌출되며,
    상기 온도계측수단은, 광학적 계측수단인, 작업물의 연마장치.



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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012201465B4 (de) * 2012-02-01 2018-01-18 Wafios Ag Verfahren zum Schleifen von Federenden und Federendenschleifmaschine
JP6707831B2 (ja) * 2015-10-09 2020-06-10 株式会社Sumco 研削装置および研削方法
JP6406238B2 (ja) * 2015-12-18 2018-10-17 株式会社Sumco ウェーハ研磨方法および研磨装置
JP6652202B2 (ja) * 2016-12-09 2020-02-19 信越半導体株式会社 両面研磨装置用キャリア及び両面研磨装置並びに両面研磨方法
CN110303423B (zh) * 2018-03-20 2021-10-26 胜高股份有限公司 工件的研磨方法及研磨装置
JP7031491B2 (ja) * 2018-05-22 2022-03-08 株式会社Sumco ワークの両面研磨装置および両面研磨方法
CN113560122A (zh) * 2021-07-06 2021-10-29 北京理工大学 一种面向tsv的可偏心式旋涂一体化装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001353658A (ja) * 2000-06-09 2001-12-25 Mitsubishi Materials Corp ウェーハ研磨装置及び研磨方法
JP2002231672A (ja) 2001-01-31 2002-08-16 Mitsubishi Materials Silicon Corp ウェーハ研磨方法およびその装置
JP2008235899A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Siltronic Ag 複数の半導体ウェハを同時に研削するための方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1034529A (ja) * 1996-07-18 1998-02-10 Speedfam Co Ltd 自動定寸装置
US6352466B1 (en) 1998-08-31 2002-03-05 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for wireless transfer of chemical-mechanical planarization measurements
JP2000271857A (ja) 1999-03-25 2000-10-03 Super Silicon Kenkyusho:Kk 大口径ウェーハの両面加工方法及び装置
US6375540B1 (en) * 2000-06-30 2002-04-23 Lam Research Corporation End-point detection system for chemical mechanical posing applications
JP3991598B2 (ja) 2001-02-26 2007-10-17 株式会社Ｓｕｍｃｏ ウエーハ研磨方法
JP3627182B2 (ja) 2001-12-28 2005-03-09 株式会社半導体先端テクノロジーズ Ｃｍｐ装置、研磨パッド及び研磨方法
JP2005005317A (ja) 2003-06-09 2005-01-06 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 半導体ウェーハの研磨方法およびその研磨装置
KR100506942B1 (ko) * 2003-09-03 2005-08-05 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마장치
DE102007013058B4 (de) * 2007-03-19 2024-01-11 Lapmaster Wolters Gmbh Verfahren zum gleichzeitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben
JP5076723B2 (ja) * 2007-08-09 2012-11-21 富士通株式会社 研磨装置、基板及び電子機器の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001353658A (ja) * 2000-06-09 2001-12-25 Mitsubishi Materials Corp ウェーハ研磨装置及び研磨方法
JP2002231672A (ja) 2001-01-31 2002-08-16 Mitsubishi Materials Silicon Corp ウェーハ研磨方法およびその装置
JP2008235899A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Siltronic Ag 複数の半導体ウェハを同時に研削するための方法

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