KR101588512B1 - 반도체 웨이퍼의 양면 동시 연마를 위한 연마 패드의 컨디셔닝 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 양면 동시 연마를 위한 연마 패드의 컨디셔닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환형 하부 연마판(2), 환형 상부 연마판(1) 및 캐리어 디스크(8)를 위한 롤링 디바이스(6, 7)를 구비하는 양면 연마 디바이스에서의 반도체 웨이퍼의 양면 동시 연마를 위한 연마 패드(3, 4)의 컨디셔닝 방법으로서, 하부 연마판(2), 상부 연마판(1) 및 롤링 디바이스(6, 7)는 동일축상으로 배치되는 축(5)들을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 하부 연마판(2)은 제1 연마 패드(4)로 덮이며, 상부 연마판(1)은 제2 연마 패드(3)로 덮이는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법에 있어서, 외측 치형부(齒形部)(12)를 갖는 적어도 하나의 컨디셔닝 툴(11)과 외측 치형부(15)를 갖는 적어도 하나의 스페이서(14)가 제1 연마 패드(3)와 제2 연마 패드(4) 사이에 형성된 가공 갭 내에서 롤링 디바이스(6, 7)에 의해 롤링 디바이스(6, 7)의 축(5)을 중심으로 선회 이동하도록, 그리고 동시에 그 자체가 회전하도록 설정되며, 이에 따라 적어도 하나의 컨디셔닝 툴(11)은 그 상대 이동에 의해 2개의 연마 패드(3, 4) 중 적어도 하나의 연마 패드의 재료 마멸을 발생시키며, 적어도 하나의 컨디셔닝 툴(11)의 두께(dD)는 적어도 하나의 스페이서(14)의 두께(dS)와 상이한 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법에 관한 것이다.

Description

반도체 웨이퍼의 양면 동시 연마를 위한 연마 패드의 컨디셔닝 방법{METHOD FOR CONDITIONING POLISHING PADS FOR THE SIMULTANEOUS DOUBLE-SIDE POLISHING OF SEMICONDUCTOR WAFERS}
본 발명은 연마 패드로 덮인 2개의 환형 연마판과 캐리어 디스크를 위한 롤링 디바이스를 구비하는 양면 연마 디바이스에서의 반도체 웨이퍼의 양면 동시 연마를 위한 연마 패드의 컨디셔닝 방법에 관한 것으로, 상기 연마판과 롤링 디바이스는 동일선상으로 배치된 축들을 중심으로 회전 가능하게 장착된다.
특히 단결정 실리콘으로 이루어진 반도체 웨이퍼가 전자소자의 제조를 위한 기본 재료로서 필요하다. 그러한 전자소자의 제조업자는, 반도체 웨이퍼가 가능한 한 평탄하고 면 평행 표면을 가질 것을 요구한다. 이러한 요구를 충족시키기 위해, 반도체 웨이퍼는 면들의 평탄도와 면 평행도를 개선하고 그 거칠기를 저감하는 일련의 처리 단계를 겪는다. 이러한 처리의 범위에서는, 하나 이상의 연마 단계가 통상 실시된다.
반도체 웨이퍼의 2개의 표면(정면 및 후면)이 현탁액(슬러리라고도 칭함) 형태의 연마제(polishing agent)가 존재하는 상태에서 동시에 연마되는 양면 연마(Double-side Poloshing; DSP)가 특히 적합하다. 양면 연마 중에, 반도체 웨이퍼는 다른 반도체 웨이퍼와 함께 하부 연마 패드와 상부 연마 패드 사이의 갭에 배치된다. 이러한 갭은 가공 갭으로 일컫는다. 각각의 연마 패드는 대응하는 하부 연마판 또는 상부 연마판을 덮는다. 양면 연마 중에, 반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼를 안내하고 보호하는 캐리어 디스크의 오목부에 놓인다. 캐리어 디스크는 연마 디바이스의 내부 치형(齒形) 휠 또는 핀 기어와 외부 치형 휠 또는 핀 기어 사이에 배치되는 외부 치형 디스크이다. 아래에서, 치형 휠 또는 핀 기어는 구동 기어라고 일컬을 것이다. 연마 처리 중에, 캐리어 디스크는 내부 구동 기어의 회전 또는 내부 구동 기어와 외부 구동 기어의 회전에 의해 그 자체의 축을 중심으로 회전하도록 그리고 동시에 연마 디바이스의 축을 중심으로 선회 이동하도록 설정된다. 더욱이, 연마판은 통상 그 축을 중심으로 회전된다. 양면 연마에 있어서, 이는, 반도체 웨이퍼의 면 상의 지점이 대응하는 연마 패드 상에 사이클로이드 경로를 나타내는 소위 유성 운동학(planetary kinematics)이라는 특징을 초래한다.
반도체 웨이퍼의 양면 연마의 한가지 주요한 목적은 전체적 그리고 국부적 형상을 개선하고자 하는 것이다. 이 경우에, 경제적인 방식으로 에지 롤오프(roll-off) 없이 가능한 한 평탄한 반도체 웨이퍼가 제조되도록 의도된다. 이것은 연마 공정에서의 다양한 공정 파라메터의 상호작용에 의해 달성될 수 있다. 한가지 중요한 파라메터는 상부 연마 패드와 하부 연마 패드 사이의 연마 갭이다. 이러한 면에서, 연마 패드 표면의 컨디셔닝은 연마 공정에 있어서 중요한 역할을 한다. 컨디셔닝 중에, 한편으로는 연마 패드의 표면이 세정(드레싱)되고, 다른 한편으로는 소망하는 - 가능한 한 거의 평탄한 - 형상을 연마 패드 표면에 부여[트루잉(truing)]하기 위해 약간의 재료 마멸이 일어난다.
통상적으로, 연마 패드는 이 경우에는 연마 패드를 향하는 표면이 연마재(abrasive) 입자, 예컨대 다이아몬드로 코팅된 컨디셔닝 디스크로 처리된다. 컨디셔닝 디스크는 외측 치형부를 갖기 때문에, 하부 연마 패드 상에 캐리어 디스크와 같이 배치될 수 있고, 외측 치형부는 내부 구동 기어 및 외부 구동 기어와 맞물린다. 상부 연마판은 컨디셔닝 디스크 상에 배치되기 때문에, 컨디셔닝 디스크는 상부 연마 패드와 하부 연마 패드 사이의 가공 갭에 놓인다. 컨디셔닝 중에, 유사한 운동학이 연마에서 사용된다. 이에 따라, 컨디셔닝 디스크는 컨디셔닝 공정 중에 가공 갭 내에서 유성 운동학으로 이동하며, 일면이 연마재로 코팅된 컨디셔닝 디스크가 사용되는지 또는 양면이 연마재로 코팅된 컨디셔닝 디스크가 사용되는지의 여부에 따라, 상부 연마 패드나 하부 연마 패드 또는 이들 2개의 패드 모두를 처리한다.
이러한 표준 방법에 의해, 면 평행 가공 갭이 얻어질 수 있다. 또한, 연마 패드 표면 상의 요철(unevennesse)이 제거될 수 있다. 연마된 반도체 웨이퍼의 최적 형상은 가능한 한 면 평행한 가공 갭에 의해 얻어질 수 있는 것으로 가정되었다.
US2012/0028547A1에는 볼록면 또는 오목면을 갖는 컨디셔닝 툴을 이용하는 것에 의해 연마 패드에 이에 상응하게 오목면 형상 또는 볼록면 형상을 부여하는 가능성이 기술되어 있다. 컨디셔닝 툴은 연마되는 반도체 웨이퍼와 같이 캐리어 디스크의 오목부에 배치된다. 이러한 방식으로, 연마 패드 표면에 있어서의 형상은 연마된 반도체 웨이퍼의 형상이 개선되도록 하는 방식으로 조정될 수 있다. 예컨대, 연마된 반도체 웨이퍼의 확연한 양요 구성(biconcave configuration)은 오목한 연마 패드 표면에 의해 회피될 수 있다는 것이 나타난다(즉, 연마판의 내측 에지 및 외측 에지에서의 보다 작은 연마 갭의 폭과 연마판의 반경방향 중심에서의 보다 큰 연마 갭의 폭).
그러나, 이러한 조치조차도 연마된 반도체 웨이퍼의 형상에 대해 증가하는 요건을 만족시키는 데에는 불충분한 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 연마된 반도체 웨이퍼의 형상을 더욱 개선하고자 하는 것이다.
상기 목적은, 환형 하부 연마판, 환형 상부 연마판 및 캐리어 디스크를 위한 롤링 디바이스를 구비하는 양면 연마 디바이스에서의 반도체 웨이퍼의 양면 동시 연마를 위한 연마 패드의 컨디셔닝 방법으로서, 하부 연마판, 상부 연마판 및 롤링 디바이스가 동일축상으로 배열된 축들을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 하부 연마판이 제1 연마 패드로 덮이며, 상부 연마판이 제2 연마 패드로 덮이고, 외측 치형부를 갖는 적어도 하나의 컨디셔닝 툴과 외측 치형부를 갖는 적어도 하나의 스페이서(spacer)가 제1 연마 패드와 제2 연마 패드 사이에 형성된 가공 갭 내에서 롤링 디바이스에 의해 롤링 디바이스의 축을 중심으로 선회 이동하도록 그리고 동시에 그 자체가 회전하도록 설정되고, 이에 따라 적어도 하나의 컨디셔닝 툴이 그 상대 이동에 의해 2개의 연마 패드 중 적어도 하나 연마 패드의 재료 마멸을 발생시키고, 적어도 하나의 컨디셔닝 툴의 두께는 적어도 하나의 스페이서의 두께와 상이한 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법에 의해 달성된다.
본 발명을 이끌어낸 연구는, 연마된 반도체 웨이퍼의 형상이 외측 에지에서부터 내측 에지까지 연마 갭의 폭을 변경하는 것에 의해 더욱 개선될 수 있음을 보여주었다. 연마된 반도체 웨이퍼의 형상에 대한 이러한 크기의 영향은 기존에는 알려져 있지 않았으며, 예상되지도 않았다. 간단한 컨디셔닝 방법에 의해 큰 경비를 들이지 않고도, 본 발명에 따른 방법은 갭 폭이 반경방향으로 변하는 가공 갭을 형성하는 것을 가능하게 한다.
아래에서는, 도면을 참고하여 본 발명을 설명하겠다.
본 발명에 따른 연마 패드의 컨디셔닝 방법에 따르면 연마된 반도체 웨이퍼의 형상을 더욱 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 연마 갭을 갖는 양면 연마 디바이스를 관통하는 수직 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 컨디셔닝 공정 중의 양면 연마 디바이스를 관통하는 수직 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 2개의 컨디셔닝 툴과 하나의 스페이서로 이루어진 가능한 구성을 지닌 양면 연마 디바이스의 하부 연마판을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 2개의 컨디셔닝 툴과 2개의 스페이서로 이루어진 가능한 구성을 지닌 양면 연마 디바이스의 하부 연마판을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 하나의 컨디셔닝 툴과 2개의 스페이서로 이루어진 가능한 구성을 지닌 양면 연마 디바이스의 하부 연마판을 보여주는 도면.
본 발명에 따른 방법은, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 양면 연마 디바이스를 준비하는 데 사용된다. 상기 방법을 실행한 후에, 반도체 웨이퍼의 양면 연마가 종래 기술에 따라, 그러나 갭 폭이 반경방향으로 변하는 가공 갭에서 실시될 수 있다.
먼저, 반도체 웨이퍼를 연마하기 위한 양면 연마 디바이스와 그 용도를 아래에서 설명하겠다.
상부 연마 패드(3)(도 1 참고)는 상부 연마판(1)에 고정되고, 하부 연마 패드(4)는 하부 연마판(2)에 고정된다. 서로 대향하는 연마 패드의 표면들 사이에 가공 갭이 존재한다. 가공 갭에는, 내부 구동 기어(6) 및 외부 구동 기어(7)와 맞물리는 치형부(9)를 지닌 캐리어 디스크(8)가 마련된다. 구동 기어(6, 7)는 치형 휠 또는 핀 기어일 수 있다. 2개의 구동 기어(6, 7)는 함께 캐리어 디스크(8)를 위한 롤링 디바이스를 형성하는데, 즉 적어도 하나의 구동 기어, 바람직하게는 2개의 구동 기어 모두의 회전에 의해 캐리어 디스크(8)가 그 자체의 축을 중심으로 회전하도록 그리고 동시에 롤링 디바이스의 회전축을 중심으로 선회 이동하도록 설정된다. 연마판과, 롤링 디바이스를 형성하는 구동 기어의 회전축(5)들은 동일선상으로 배치된다. 캐리어 디스크(8)는 내부에 연마 대상 반도체 웨이퍼가 자유로이 이동하면서 배치될 수 있는 오목부(10)를 갖는다. 연마 디바이스는 적어도 3개의 캐리어 디스크를 동시에 포함한다. 5개의 캐리어 디스크를 동시에 설치하는 것도 또한 통상적이다. 연마 디바이스 및 반도체 웨이퍼의 치수에 좌우되어, 결과적으로 캐리어 디스크는 반도체 웨이퍼의 배치를 위해 적어도 하나의 오목부(10)를 갖는다. 그러나, 일반적으로, 캐리어 디스크는 반도체 웨이퍼를 위한 3개 이상의 오목부(10)를 갖는다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 방법의 효과는 도 1에 나타낸 바와 같이 연마 패드(3, 4)의 내측 에지에서의 가공 갭의 폭(wi)이 연마 패드(3, 4)의 외측 에지에서의 가공 갭의 폭(wo)과 상이하다는 것이다. 이러한 차이의 바람직한 양은 주로 연마판의 크기에 좌우된다. 이 경우에 중요한 것은 연마 패드의 링 폭, 즉 연마 패드의 내측 에지와 외측 에지 사이의 거리이다. 바람직하게는, 2개의 갭 폭 wi와 wo 간의 차는 연마 패드의 링 폭의 미터당 적어도 70 ㎛, 특히 바람직하게는 적어도 140 ㎛이다. 바람직하게는, 상기 차는 최대 300 ㎛이다(0.5 미터의 링 폭의 경우에, 2개의 갭 wi와 wo 간의 차는 결과적으로 바람직하게는 적어도 35 ㎛, 특히 바람직하게는 적어도 70 ㎛이다. 최대값은 이 경우에는 바람직하게는 150 ㎛이다).
반도체 웨이퍼의 특히 양호한 전체적 및 국부적 형상은 내측 에지에서의 연마 갭의 폭이 외측 에지에서보다 클 때, 특히 전술한 바람직한 범위를 따를 때에 달성될 수 있는 것으로 확인되었다. 연마된 반도체 웨이퍼는 전반적으로 더 평탄하고(전체 형상), 감소된 에지 롤오프(국소 형상)을 갖는다. 연마 갭 폭의 단조로운 프로파일, 특히 바람직하게는 반경방향 위치에 따른 선형 프로파일이 바람직하다.
내측 에지와 외측 에지 간의 전술한 갭 폭의 차를 갖는 가공 갭은 본 발명에 따라 연마 공정을 실시하기 전에 컨디셔닝에 의해 성형되는 2개의 연마 패드 중 적어도 하나의 연마 패드에 의해 조정된다. 이 경우, 상이한 양의 재료가 반경방향 위치에 따라 2개의 연마 패드 중 하나의 적어도 하나의 연마 패드로부터 마멸된다. 외측 에지보다 내측 에지에서 더 많은 재료가 마멸되면, 외측 에지에 비해 내측 에지에서의 가공 갭의 폭이 더 크며, 그 반대도 이루어진다. 2개의 연마 패드 중 단지 하나의 연마 패드만을 상응하게 컨디셔닝하는 것이 가능하기 때문에, 연마 갭 폭의 반경방향 프로파일은 재료 마멸의 반경방향 프로파일과, 이에 따라 컨디셔닝된 연마 패드의 두께의 반경방향 프로파일에 대응한다. 그러나, 2개의 연마 패드 모두를 반경방향 위치에 따라 컨디셔닝하는 것도 또한 가능하기 때문에, 추가로 2개의 연마 패드 표면이 함께 반경방향 갭 폭 프로파일에 기여한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 컨디셔닝 방법은 낮은 압축성을 지닌 경질 연마 패드에 적용되는데, 그 이유는 압축성 연마 패드에는 컨디셔닝 공정으로 반경방향 위치에 따른 소망하는 두께를 용이하게 부여할 수 없기 때문이다. 최대 3 %의 압축성, 특히 바람직하게는 최대 2.5 %의 압축성이 선호된다. 압축성의 결정은 표준 JIS L-1096와 유사한 방식으로 실시된다. 80 내지 100 쇼어 A의 연마 패드 경도가 바람직하다.
본 발명에 따른 컨디셔닝 공정이 도 2 내지 도 5에 제시되어 있다. 이 경우, 외측 치형부(12)를 갖는 적어도 하나의 컨디셔닝 툴(11)과 외측 치형부(15)를 갖는 적어도 하나의 스페이서(14)를 롤링 디바이스(6, 7)에 의해 가공 갭 내에서 회전하도록 설정하는 것에 의해, 적어도 하나의 연마 패드(3, 4)가 컨디셔닝된다.
연마 패드(3, 4)를 컨디셔닝하기 위해, 캐리어 디스크(8) 대신에 컨디셔닝 툴(11)과 스페이서(14)가 양면 연마 디바이스에 배치된다. 컨디셔닝 툴(11)과 스페이서(14) 모두는 캐리어 디스크(8)와 유사한 외측 치형부를 갖는다. 컨디셔닝 툴(11)과 스페이서(14)는 그들의 외측 치형부(12, 15)가 롤링 디바이스의 내부 구동 기어(6) 및 외부 구동 기어(7)와 맞물릴 수 있도록 하는 방식으로 치수가 정해진다. 컨디셔닝 툴은 원형 또는 환형으로 구성될 수 있다.
컨디셔닝 툴(11)은 연마재 입자, 예컨대 다이아몬드로 코팅된 표면 구역(13)을 갖는다. 바람직하게는, 연마재 입자로 코팅된 표면 구역(13)은 컨디셔닝 툴 상에서 외측 치형부(12)를 따라 링 형태로 배열된다.
구동 기어(6, 7) 중 적어도 하나의 회전에 의해, 컨디셔닝 툴(11)과 스페이서(14)는 그 자체의 축을 중심으로 회전하도록 그리고 동시에 양면 연마 디바이스의 중심 주위에서, 즉 연마판의 회전축(5)과 동일선상으로 연장되는 롤링 디바이스의 회전축 주위에서 선회 이동하도록 설정된다. 이와 동시에, 컨디셔닝 대상 연마 패드로 덮이는 적어도 연마판이 회전하도록 설정되는 것이 바람직하다. 2개의 연마 패드를 동시에 컨디셔닝할 때, 2개의 연마판이 회전하도록 설정되는 것이 바람직하다. 컨디셔닝 툴과 적어도 하나의 연마 패드 간의 상대 이동에 의해, 해당 연마 패드(3, 4)의 재료 마멸이 연마재 입자로 덮인 컨디셔닝 툴(11)의 표면 구역(13)에 의해 발생된다.
단지 한면에만 또는 대안으로서 양면 모두에 연마재 입자로 코팅된 표면 구역(13)을 갖는 컨디셔닝 툴(11)을 사용하는 것이 가능하다. 2개의 연마 패드 중 단지 하나의 연마 패드만을 컨디셔닝하고자 하는 경우, 일면 컨디셔닝 툴이 사용될 것이다. 2개의 연마 패드 모두를 컨디셔닝하고자 하는 경우에도, 마찬가지로 일면 컨디셔닝 툴이 사용될 수 있다. 이 경우, 상부 연마 패드와 하부 연마 패드의 컨디셔닝은 순차적으로 실시된다. 그러나, 이 경우에는 (도 2에 나타낸 바와 같이) 양면 모두가 연마재 입자로 덮인 표면 구역(13)을 갖고, 이에 따라 2개의 연마 패드의 동시 컨디셔닝을 허용하는 양면 컨디셔닝 툴을 사용하는 것이 바람직하다.
스페이서(14)는 컨디셔닝 중에 연마 패드의 반경방향으로의 불균일한 재료 마멸을 달성하기 위해 필요하다. 스페이서의 기능을 이행하기 위해, 스페이서(14)의 두께(dS)는 컨디셔닝 툴(11)의 두께(dD)와 상이해야만 한다. 0.5 미터 이상의 연마 패드 링 폭을 갖는 종래의 DSP 디바이스에서 전술한 범위의 갭 폭의 차이를 형성하기 위해서는, 컨디셔닝 툴과 스페이서 간의 적어도 0.1 mm의 두께차가 필요하다.
본 발명에 따른 방법의 기능은 도 2에 제시되어 있다. 이 경우에는, 상부 연마판의 진자식 장착이 사용된다. 이것은, 상부 연마판이 하부 연마판의 높이 탈선 또는 흔들림을 상쇄할 수 있어야만 하고 이러한 동작에 맞춰져야만 하기 때문에 필요하다. 이러한 이유로, 모든 종래의 양면 연마 디바이스는 상부 연마판의 진자식 장착을 갖는다. 스페이서는 연마재로 코팅된 표면을 가질 필요가 없고, 이에 따라 연마 패드의 재료 마멸을 전혀 발생시키지 않는다. 스페이서는 단순히 상부 연마판을 틸팅시키는 데 사용된다. 요구되는 두께를 갖는 종래의 캐리어 디스크도 또한 스페이서로서 사용될 수 있다.
도 2에 나타낸 경우, 컨디셔닝 툴(11)의 두께(dD)는 스페이서(14)의 두께(dS)보다 크다. 이는 더 두꺼운 컨디셔닝 툴(11)의 구역에서보다 더 얇은 스페이서(14)의 구역에서 더 하강된, 진자식으로 현수된 상부 연마판(1)의 경미한 틸팅을 야기한다. 이것은 결과적으로 반경방향으로 봤을 때에 컨디셔닝 툴의 내측부[즉, 도 2에는 여기에 나타낸 컨디셔닝 툴(11)의 좌측 구역] 상에 증가된 하중을 야기하고, 이에 따라 내부 구동 기어(6) 옆에 놓인 연마 패드(3, 4)의 내측 에지의 구역에서의 증가된 재료 마멸을 초래한다.
연마 패드의 내측 에지에서의 증가된 재료 마멸(그리고 이에 따라 도 1에 나타낸 바와 같이 내측 에지에서의 보다 큰 가공 갭, 즉 wi > wo)은 이에 따라 (도 2에 나타낸 바와 같이) 컨디셔닝 툴과 비교하여 보다 얇은 스페이서의 두께에 의해 발생될 수 있다. 반대로, 연마 패드의 외측 에지에서의 증가된 재료 마멸(그리고 이에 따라 외측 에지에서 더 큰 가공 갭, 즉 wo > wi)은 컨디셔닝 툴과 비교하여 보다 두꺼운 스페이서의 두께에 의해 달성될 수 있다.
상부 연마판의 틸팅의 방향 및 범위, 그리고 이에 따라 반경방향 갭 폭의 차이의 방향 및 범위는 컨디셔닝 툴과 스페이서 간의 두께차에 의해 결정된다. 연마 패드 링 폭이 700 mm인 경우, 예컨대 외측 에지에서보다 내측 에지에서 300 ㎛ 더 큰(즉, wi - wo = 300 ㎛) 갭 폭을 갖는 가공 갭은 컨디셔닝 툴의 두께(dD )보다 약 1 mm 작도록 선택되는 스페이서의 두께(dS)에 의해 형성될 수 있다(dD - dS = 1 mm). 반대로, 외측 에지에서 300 ㎛ 더 큰(즉, wi - wo = -300 ㎛) 가공 갭은 dD - dS = -1 mm을 선택하는 것에 의해 형성될 수 있다. 동일한 DSP 시스템 치수에 있어서, 보다 작은 갭 폭의 차이는 컨디셔닝 툴과 스페이서 간의 이에 상응하게 더 작은 두께차에 의해 달성될 수 있다. 보다 큰 DSP 시스템에 있어서, 특정 갭 폭의 차이를 형성하기 위해서는 이에 상응하게 더 큰 두께차가 필요하며, 보다 작은 DSP 시스템에서는 이에 상응하게 보다 작은 두께차가 필요하다.
컨디셔닝 툴과 스페이서의 두께가 주어지면, 컨디셔닝 툴과 스페이서의 서로로부터의 거리의 선택을 통해 틸팅의 미세 조정이 가능하다.
전술한 바와 같이, 컨디셔닝 중에는 반경방향 위치에 따른 연마 패드의 재료 마멸을 달성하기 위해 컨디셔닝 툴과 스페이서의 상이한 두께에 의해 상부 연마판이 약간 틸팅되는 것이 필요하다. 원칙적으로, 하나의 컨디셔닝 툴(11)과 대향 설치된 스페이서(14)에 의해 이러한 효과를 달성하는 것이 가능하다. 그러나, 이것은 상부 연마판의 불안정한 배치를 야기할 수 있다. 이에 따라, 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이 적어도 2개의 인접 배열된 컨디셔닝 툴(11) 또는 적어도 2개의 인접 배열된 스페이서(14)를 사용하는 것이 바람직하다. 도면은 컨디셔닝 툴(11)과 스페이서(14)가 적용된 하부 연마판[보다 정확하게는 하부 연마 패드(4)]의 평면도를 보여준다. 하나의 컨디셔닝 툴(11)과 2개의 스페이서(14)(도 5) 또는 2개의 컨디셔닝 툴(11)과 하나의 스페이서(도 3)를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이들 경우에, 상부 연마판(1)은 3개 지점에서 안정적으로 지탱된다. 2개의 컨디셔닝 툴(11)과 2개의 스페이서(14)(도 4)를 사용하는 것도 또한 가능하다. 이 경우에, 컨디셔닝 툴(11)과 스페이서(14)의 두께차로 인해 상부 연마판(1)을 틸팅시키기 위해, 2개의 컨디셔닝 툴(11)과 2개의 스페이서(14)는 각기 서로 이웃하게 놓여야만 한다.
반경방향 위치에 따른 연마 패드의 재료 마멸이 상이한 두께의 컨디셔닝 툴과 스페이서에 의해 달성되는 본 발명에 따른 컨디셔닝 공정은 컨디셔닝 툴의 회전에 의해 실시된다는 장점을 갖는다. 컨디셔닝된 연마 패드 상의 홈 또는 만입부의 형성이 이에 의해 회피된다. 컨디셔닝 방법의 기본적인 장점이 이에 따라 유지된다. 이와 동시에, 연마 갭은 간단한 수단에 의해 내측 에지와 외측 에지 사이에서 자유롭게 선택 가능한 갭 폭의 차이를 갖도록 형성될 수 있다. 이와 마찬가지로, 상이한 정도로 닳은 사용된 연마 패드는 전술한 방법에 의해 소망하는 형상으로 복구될 수 있다.
2개의 연마판 중 적어도 하나의 변형에 의해 연마판의 내측 에지와 외측 에지 간의 연마 갭의 상이한 폭을 달성하는 것도 또한 고려할 것이다. 상부 연마판의 유압 변형을 허용하는 양면 연마 기계가 알려져 있다. 그러나, 연마 패드의 내측 에지와 외측 에지에서의 상이한 연마 패드의 두께에 의해 유발되는 갭 폭의 차는 실질적으로 대응하는 연마판 변형에 의해 달성되는 균등하게 큰 갭 폭의 차이보다 실질적으로 더 큰 효과를 갖는 것으로 확인되었다. 컨디셔닝 중에 반경방향 위치에 따른 재료 마멸에 의한 갭 폭의 차의 조정은 이 방법이 변형 가능한 연마판을 갖지 않는 연마 기계에서도 또한 사용될 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 방법은 임의의 반도체 웨이퍼의 양면 연마를 위한 연마 패드를 준비하는 데 사용될 수 있다. 실리콘 웨이퍼, 특히 단결정 실리콘 웨이퍼의 연마에서의 용도는 그 큰 경제적 중요성과 매우 어려운 형상 요건으로 인해 특히 바람직하다.
1 : 상부 연마판
2 : 하부 연마판
3 : 상부 연마 패드
4 : 하부 연마 패드
5 : 연마판의 회전축
6 : 내부 구동 기어
7 : 외부 구동 기어
8 : 캐리어 디스크
9 : 캐리어 디스크의 치형부
10 : 반도체 웨이퍼의 배치를 위한 캐리어 디스크 내의 오목부
11 : 컨디셔닝 툴
12 : 컨디셔닝 툴의 치형부
13 : 연마재 입자로 코팅된 컨디셔닝 툴 표면
14 : 스페이서
15 : 스페이서의 치형부
dS : 스페이서의 두께
dD : 컨디셔닝 툴의 두께
wi : 내측 에지에서의 가공 갭의 폭
wo : 외측 에지에서의 가공 갭의 폭

Claims (12)

  1. 환형 하부 연마판(2), 환형 상부 연마판(1) 및 캐리어 디스크(8)를 위한 롤링 디바이스(6, 7)를 구비하는 양면 연마 디바이스에서의 반도체 웨이퍼의 양면 동시 연마를 위한 연마 패드(3, 4)의 컨디셔닝 방법으로서, 하부 연마판(2), 상부 연마판(1) 및 롤링 디바이스(6, 7)는 동일축상으로 배치되는 축(5)들을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 하부 연마판(2)은 제1 연마 패드(4)로 덮이며, 상부 연마판(1)은 제2 연마 패드(3)로 덮이는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법에 있어서,
    외측 치형부(齒形部)(12)를 갖는 적어도 하나의 컨디셔닝 툴(11)과 외측 치형부(15)를 갖는 적어도 하나의 스페이서(spacer)(14)가 제1 연마 패드(3)와 제2 연마 패드(4) 사이에 형성된 가공 갭 내에서 롤링 디바이스(6, 7)에 의해 롤링 디바이스(6, 7)의 축(5)을 중심으로 선회 이동하도록, 그리고 동시에 자체의 축을 중심으로 회전하도록 설정되며, 이에 따라 적어도 하나의 컨디셔닝 툴(11)은 그 상대 이동에 의해 2개의 연마 패드(3, 4) 중 적어도 하나의 연마 패드의 재료 마멸을 발생시키며, 적어도 하나의 컨디셔닝 툴(11)의 두께(dD)는 적어도 하나의 스페이서(14)의 두께(dS)와 상이하여 상부 연마판(1)의 틸팅을 야기하는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  2. 제1항에 있어서, 컨디셔닝 대상 연마 패드로 덮인 연마판은 컨디셔닝 중에 회전하도록 설정되는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 컨디셔닝 툴의 두께(dD)는 적어도 하나의 스페이서의 두께(dS)와 적어도 0.1 mm만큼 차이가 나는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 컨디셔닝 툴(11)의 두께(dD)는 적어도 하나의 스페이서(14)의 두께(dS)보다 큰 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 서로 인접 배치되는 적어도 2개의 컨디셔닝 툴(11)이 사용되는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 서로 인접 배치되는 적어도 2개의 스페이서(14)가 사용되는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 컨디셔닝 후, 연마 패드(3, 4)의 내측 에지에서의 가공 갭의 폭은 연마 패드(3, 4)의 외측 에지에서의 가공 갭의 폭과 상이한 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  8. 제7항에 있어서, 연마 패드(3, 4)의 내측 에지에서의 가공 갭의 폭은, 연마 패드(3, 4)의 링 폭의 미터당 연마 패드(3, 4)의 외측 에지에서의 가공 갭의 폭과 적어도 70 ㎛만큼 차이가 나는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  9. 제7항에 있어서, 연마 패드(3, 4)의 내측 에지에서의 가공 갭의 폭은, 연마 패드(3, 4)의 링 폭의 미터당 연마 패드(3, 4)의 외측 에지에서의 가공 갭의 폭과 적어도 140 ㎛만큼 차이가 나는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  10. 제7항에 있어서, 연마 패드(3, 4)의 내측 에지에서의 가공 갭의 폭은 연마 패드(3, 4)의 링 폭의 미터당 연마 패드(3, 4)의 외측 에지에서의 가공 갭의 폭과 최대 300 ㎛만큼 차이가 나는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  11. 제7항에 있어서, 연마 패드(3, 4)의 내측 에지에서의 가공 갭의 폭은 연마 패드(3, 4)의 외측 에지에서의 가공 갭의 폭보다 큰 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 양면 연마 디바이스는, 하부 연마판(2)과 상부 연마판(1)의 회전에 의한, 제1 연마 패드(3)와 제2 연마 패드(4) 사이에 형성된 가공 갭 내에서의 적어도 3개의 반도체 웨이퍼의 양면 동시 연마를 위한 적어도 하나의 연마 패드(3, 4)의 컨디셔닝 후에 사용되고, 반도체 웨이퍼 각각은 외측 치형부(9)가 마련되는 적어도 3개의 캐리어 디스크(8) 중 하나의 캐리어 디스크에 있는 오목부(10)에서 자유롭게 이동하며, 캐리어 디스크(8)는 반도체 웨이퍼가 가공 갭 내에서 사이클로이드(cycloid) 경로로 이동되도록 하기 위해 롤링 디바이스(6, 7)에 의해 회전하도록 설정되는 것인 연마 패드의 컨디셔닝 방법.
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