KR101844377B1 - 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법 및 워크의 연마 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 워크가 유지되어 있지 않은 연마 헤드를 연마포와 접촉하지 않는 높이 방향 위치로 위치 결정한 후, 연마 헤드와 정반 중 적어도 일방을 회전시키는 공정, 높이 조정 기구에 의해 연마 헤드를 연마포에 접촉시킬 때까지 근접시키면서, 회전시킨 연마 헤드와 정반 중 적어도 일방의 부하 토크 전류를 토크 측정 기구에 의해 측정하고, 그 측정한 부하 토크 전류의 변화량이 소정의 임계값을 넘은 시점의 연마 헤드의 높이 방향 위치를 기준 위치로서 설정하는 공정, 및 설정한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 소정 위치로 조정하는 공정을 갖는 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법이다. 이에 따라, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 안정되게 높은 정밀도로 조정 가능한 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법이 제공되며, 연마하는 워크의 평탄도를 향상시키고, 워크간의 평탄도의 편차를 억제시킬 수 있게 된다.

Description

연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법 및 워크의 연마 방법{METHOD FOR ADJUSTING POSITION OF POLISHING HEAD IN HEIGHTWISE DIRECTION, AND METHOD FOR POLISHING WORKPIECE}

본 발명은, 워크의 표면을 연마할 때에 이용하는 연마 장치에 있어서의, 워크를 유지하기 위한 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법 및 워크의 연마 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여, 이에 이용되는 반도체 실리콘 웨이퍼의 평탄도의 요구는 점점 엄격하게 되었다. 또한, 반도체 칩의 수율을 올리기 위해 웨이퍼의 에지 근방 영역까지의 평탄성이 요구되고 있다.

실리콘 웨이퍼의 최종 형상은 최종 공정인 경면 연마 가공에 의해 결정된다. 특히, 예를 들어 직경 300㎜ 등의 대직경의 실리콘 웨이퍼에서는 엄격한 평탄도의 사양을 만족시키기 위해 양면 연마에서의 1차 연마를 수행하고, 그 후에 표면의 스크래치나 면 거칠기를 개선하기 위해 편면(片面)에서의 표면 2차 연마 및 마무리 연마를 수행한다. 편면의 표면 2차 연마 및 마무리 연마에서는 양면 1차 연마로 만들어진 평탄도를 유지할 것과 표면측에 스크래치 등의 결함이 없는 완전 경면으로 마무리할 것을 요구받고 있다.

일반적인 편면 연마 장치의 개략도를 도 5에 나타낸다. 이 편면 연마 장치(101)는, 연마포(107)가 부착된 정반(定盤)(106), 연마제 공급 기구(미도시) 및 연마 헤드(120) 등으로 구성되어 있다. 이 편면 연마 장치(101)에서는, 연마 헤드(120)로 워크(W)를 유지하고, 연마제 공급 기구로부터 연마포(107) 상에 연마제를 공급하는 동시에, 정반(106)과 연마 헤드(120)를 각각 회전시켜 워크(W)의 표면을 연마포(107)에 슬라이딩 접촉시킴으로써 연마를 수행한다.

워크를 연마 헤드에 유지하는 방법으로는, 평탄한 원반 형상 플레이트에 왁스 등의 접착제를 통해 워크를 부착하는 방법 등이 있다. 그 밖에, 연마 헤드 본체 및 워크 유지반의 요철형상의 전사(轉寫)를 억제하기 위한 목적으로 워크 유지반에 배킹 필름(backing film)이라 불리는 탄성막을 붙여 유지하는 방법이나, 워크 유지부를 러버막으로 하고, 그 러버막의 배면에 공기 등의 가압 유체(流體)를 주입하고, 균일한 압력으로 러버막을 팽창시켜 연마포에 워크를 가압하는, 이른바 러버 척(Rubber Chuck) 방식이 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 또한, 외주 부분 처짐을 억제하여 평탄성을 향상시키는 목적으로, 워크의 외측에 연마포를 가압하기 위한 수단으로서의 리테이너 링(retainer ring)을 배치한 연마 헤드도 제안되었다.

일반적인 러버 척 방식의 연마 헤드의 구성의 일 예를 도 5에 모식적으로 나타낸다. 도 5에 나타내는 연마 헤드(120)는, 원반 형상의 중판(中板)(125)의 적어도 하면부와 측면부를 덮도록 러버막(러버재료)(122)을 붙이고, 러버막의 배면에 유체를 공급하여 워크(W)를 가압할 수 있는 구조, 이른바 러버 척 구조로 되어 있다.

연마 헤드 본체(121)에는 연마 가공 중에 워크(W)의 측면을 유지하기 위한 고리 형상의 가이드 링(123)이 연결되어 있다. 또한, 연마 헤드 본체(121)는 높이 조정 기구(124)에 연결되어 있으며, 가이드 링(123)의 높이 방향 위치를 상하로 변화시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 이처럼, 연마 헤드 본체(121)에 연결된 가이드 링(123)과 연마포 사이의 간극을 일정하게 유지하고, 안정되게 워크를 유지하여 연마를 수행한다.

상기한 바와 같이, 이 연마 헤드의 워크의 가압 방식은 연마포에 대한 연마 헤드의 높이를 양자의 간극이 일정해지도록 고정하고, 연마 헤드의 러버막을 팽창시켜 가압을 수행하는 방식이다. 이 연마 헤드로 대표되는 바와 같은, 연마 헤드와 연마포 사이의 간극을 고정시킨 상태로 연마를 수행하는 방식의 연마 헤드를 이용하는 경우에는, 연마포에 대한 연마 헤드의 높이 방향 위치가 매번 동일해지도록 조정할 필요가 있다.

이 높이 위치가 적절하게 조정되어 있지 않은 경우, 연마하는 워크의 평탄도가 악화되거나, 연마마다 위치가 불균일한 경우에는, 연마하는 워크 사이에 절삭 형상이 불균일해져, 평탄도의 편차가 발생한다. 심한 경우에는, 간극이 너무 좁으면 연마포와 가이드 링의 접촉이 발생하여 연마포가 손상된다. 또한, 간극이 너무 넓으면 연마포와 가이드 링의 간극으로부터 웨이퍼가 튀어나올 위험성이 있다.

현 상태에서의 연마 헤드의 높이를 조정하는 방법은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 연마 헤드(120)의 취부면 근방에 설치한 레이저 변위계(130)를 이용하여 연마포(107)와의 거리를 측정하고, 그 측정한 거리를 기준으로, 연마 헤드와 연마포 사이에 원하는 거리가 되도록 연마 헤드의 높이를 조정하고 있다.

일본특허공개 2009-107094호 공보

일반적으로, 연마포의 표면은 연마제 등에 의해 젖어 있으며, 젖어있지 않은 경우에도 수분을 포함하고 있으므로, 종래의 레이저 변위계를 이용하여 거리를 측정하는 방법에서는 그 측정값이 시간적으로 편차가 크게 나 있다. 그 때문에, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 연마마다 안정되게 원하는 위치로는 조정하기 어려워, 워크의 평탄도가 악화되거나, 워크간에 평탄도의 편차가 발생한다는 문제가 생긴다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 안정되게 높은 정밀도로 조정 가능한 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 높은 정밀도로 조정함으로써, 연마하는 워크의 평탄도를 향상시킬 수 있고, 워크간의 평탄도의 편차를 억제할 수 있는 워크의 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 정반 상에 부착된 연마포, 그 연마포에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 기구, 고리 형상의 가이드 링으로 워크의 측면을 유지하면서 상기 워크의 이면을 유지하는 연마 헤드, 그 연마 헤드와 상기 정반 중 적어도 일방의 부하 토크 전류를 측정하는 토크 측정 기구, 및 상기 연마 헤드를 높이 방향으로 상하 이동시켜서 상기 가이드 링과 상기 연마포 사이의 거리를 조정하는 높이 조정 기구를 구비하고, 상기 높이 조정 기구로 소정 위치로 조정된 상기 연마 헤드에 유지된 상기 워크를 상기 연마포에 대하여 가압하여 연마하는 연마 장치에 있어서의, 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법에 있어서, 상기 워크가 유지되어 있지 않은 상기 연마 헤드를 상기 연마포와 접촉하지 않는 높이 방향 위치로 위치 결정한 후, 상기 연마 헤드와 상기 정반 중 적어도 일방을 회전시키는 공정과, 상기 높이 조정 기구에 의해 상기 연마 헤드를 상기 연마포에 접촉시킬 때까지 근접시키면서, 상기 회전시킨 연마 헤드와 상기 정반 중 적어도 일방의 부하 토크 전류를 상기 토크 측정 기구에 의해 측정하고, 그 측정한 부하 토크 전류의 변화량이 소정의 임계값을 넘은 시점의 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치를 기준 위치로서 설정하는 공정과, 상기 설정한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치를 소정 위치로 조정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법이 제공된다.

이러한 조정 방법이라면, 연마 헤드와 연마포가 접촉하는 위치를 정확하게 측정하여 기준 위치로 할 수 있고, 측정한 정확한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 안정되게 높은 정밀도로 조정할 수 있다.

이때, 상기 기준 위치를 설정하는 공정에 있어서의 상기 연마 헤드의 상기 연마포에 대한 접촉을, 이미 알려진 균일한 두께를 갖는 시트 형상 부재를 통해 수행할 수 있다.

이렇게 한다면, 연마포와 연마 헤드가 접촉함으로써 발생하는 연마포에 미치는 데미지를 확실하게 억제할 수 있다.

또한 이때, 상기 연마 헤드로서, 연마 헤드 본체의 하부에 원반 형상의 중판 및 그 중판에 유지되어 적어도 상기 중판의 하면부와 측면부를 덮는 러버막을 가지며, 그 러버막의 하면부에 상기 워크의 이면을 유지하는 러버 척 방식의 연마 헤드를 이용할 수 있다.

본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법은, 연마포에 대한 연마 헤드의 높이를 양자의 간극이 일정해지도록 고정하여 높은 평탄도로 워크를 연마하는 러버 척 방식의 연마 헤드를 갖는 연마 장치에 호적하게 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 연마 헤드로 워크를 유지하고, 정반 상에 부착된 연마포에 연마제를 공급하면서 상기 워크를 상기 연마포에 대하여 가압하여 연마하는 워크의 연마 방법에 있어서, 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법에 의해 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치를 조정한 후, 상기 워크의 연마를 수행는 것을 특징으로 하는 워크의 연마 방법이 제공된다.

이러한 연마 방법이라면, 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법에 의해, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 높은 정밀도로 조정한 후에 워크의 연마를 수행할 수 있어, 워크의 평탄도를 향상시킬 수 있고, 또한, 워크간의 평탄도의 편차를 억제할 수 있다.

본 발명에서는, 연마 장치에 있어서의 연마 헤드의 높이 방향 위치를 조정할 때, 높이 조정 기구에 의해 연마 헤드를 상기 연마포에 접촉시킬 때까지 근접시키면서, 연마 헤드와 정반 중 적어도 일방의 부하 토크 전류를 토크 측정 기구에 의해 측정하고, 그 측정한 부하 토크 전류의 변화량이 소정의 임계값을 넘은 시점의 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치를 기준 위치로서 설정하고, 그 설정한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 소정 위치로 조정하므로, 연마 헤드와 연마포가 접촉하는 위치를 정확하게 측정하여 기준 위치로 할 수 있고, 측정한 정확한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 안정되게 높은 정밀도로 조정할 수 있다. 이처럼 연마 헤드의 높이 방향 위치를 안정되게 높은 정밀도로 조정한 후에 워크를 연마함으로써, 워크의 평탄도를 개선시킬 수 있고, 워크간의 평탄도의 편차를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법 및 워크의 연마 방법을 설명하는 개략도이다.
도 2는 러버 척 방식의 연마 헤드의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 실시예에서 측정한 부하 토크 전류의 변화량을 나타내는 도면이다.
도 4는 비교예에 있어서의 연마 헤드와 연마포 사이의 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법을 설명하는 개략도이다.

이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

상기한 바와 같이, 워크의 연마에, 연마 헤드와 연마포 사이를 고정시킨 상태로 수행하는 방식의 연마 헤드를 이용하는 경우에는, 연마포에 대한 연마 헤드의 높이 위치를 정확하게 조정하고, 더하여 연마마다 동일해지도록 조정할 필요가 있다.

그러나, 종래의 조정 방법에서는, 레이저 변위계를 이용하여 측정한 연마 헤드와 연마포의 거리를 기준으로, 연마 헤드와 연마포 사이가 원하는 거리가 되도록 연마 헤드의 높이를 조정하고 있으며, 연마포 상의 수분이나 연마포의 팽윤 등의 영향이 레이저 변위계를 이용한 거리의 측정의 노이즈가 되어 편차가 발생한다는 문제가 있다.

이에, 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 연마 헤드 또는 정반의 부하 토크 전류를 관찰함으로써, 구체적으로는 부하 토크 전류가 급격히 변하는 연마 헤드의 위치를 특정함으로써, 연마 헤드와 연마포가 접촉하는 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 그 정확하게 측정한 접촉 위치를 기준 위치로 설정하여 연마 헤드의 높이 방향 위치를 안정되게 높은 정밀도로 조정할 수 있는 것에 생각이 미쳐, 본 발명을 완성시켰다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법 및 워크의 연마 방법에 대해 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법 및 워크의 연마 방법을 설명하는 개략도이다.

도 1에 나타내는 연마 장치(1)에는 주로, 연마 헤드(2), 정반(6), 정반(6) 상에 부착된 연마포(7), 연마포(7)에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 기구(5), 및 연마 헤드(2)와 정반(6)의 부하 토크 전류를 각각 측정하는 토크 측정 기구(8a, 8b)를 가지고 있다.

연마 헤드(2)에는 외주부를 따라 연마포 측으로 돌출되도록 고리 형상의 가이드 링(3)이 설치되어 있으며, 가이드 링(3)으로 워크(W)의 측면을 유지하면서 워크(W)의 이면을 유지할 수 있도록 되어 있다.

또한, 연마 장치(1)에는, 연마 헤드(2)를 높이 방향으로 상하 이동시켜서 가이드 링(3)과 연마포(7) 사이의 거리를 조정하는 높이 조정 기구(4)를 가지고 있다.

이때, 워크(W)를 유지하는 연마 헤드(2)로서, 예를 들면 후술하는 러버 척 방식의 것을 이용할 수 있다. 혹은, 워크(W)의 이면을 배킹 패드를 통해 유지하고, 워크(W)의 이면측에서부터 연마포측을 향해 연마 헤드에 마련된 개구를 통해 유체를 분출함으로써 워크(W)를 가압하는 연마 헤드를 이용할 수도 있다.

도 2는 러버 척 방식의 연마 헤드의 일 예를 나타낸 개략도이다.

이 연마 헤드(20)는 주로, 연마 헤드 본체(21), 러버막(22), 고리 형상의 가이드 링(23), 높이 조정 기구(24), 원반 형상의 중판(25)을 가지고 있다. 러버막(22)은 중판(25)에 의해, 적어도 중판(25)의 하면부와 측면부를 덮도록 협지(狹持)된다. 이 러버막(22)의 하면부에 워크(W)의 이면이 유지된다.

중판(25)은, 플랜지 구조의 연마 헤드 본체(21)에 고정되어 있다. 연마 가공 중에 워크(W)의 측면을 유지하기 위한 가이드 링(23)이 워크(W)의 외주를 따라 배치되고, 그 가이드 링(23)은 연마 헤드 본체(21)에 연결되어 있다. 러버막(22)으로 밀폐된 밀폐 공간부(26)에 압력 조정 기구(27)로부터 유체가 공급됨으로써, 그 러버막(22)이 팽창되어, 유지한 워크(W)의 배면에 하중이 가해지는 구조로 되어 있다.

이러한 연마 장치(1)로 워크(W)를 연마할 때에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 우선, 연마 헤드(2)로 워크(W)를 유지한다. 그 후, 높이 조정 기구(4)로 연마 헤드(2)를 소정 위치로 조정하고, 즉, 연마포(7)와 가이드 링(3)을 소정의 거리만큼 이격시키도록 연마 헤드(2)의 높이 방향 위치를 조정한다. 그리고, 연마 헤드(2)를 조정한 위치로 고정한 상태로, 유지된 워크(W)를 연마포(7)에 대해 가압하여 연마한다.

본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법은, 이러한 연마 장치에 있어서의 연마 헤드의 높이 방향 위치를 조정하는 방법이다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

우선, 워크(W)가 유지되어 있지 않은 상태로, 연마 헤드(2)를 연마포(7)와 접촉하지 않는 높이 방향 위치로 위치 결정한다. 그 후, 연마 헤드(2)와 정반(6) 중 적어도 일방을 회전시킨다. 여기서, 회전시키는 것은 후술하는 부하 토크 전류를 측정하는 측에 대응해 있다면, 연마 헤드(2)와 정반(6) 양방 모두이어도 되고, 어느 일방이어도 된다.

다음에, 연마 헤드(2)와 정반(6) 중 적어도 일방을 회전시킨 상태로, 높이 조정 기구(4)에 의해, 연마 헤드(2)를 연마포(7)에 접촉시킬 때까지 근접시킨다. 즉, 연마 헤드(2)를 아래쪽으로 이송시켜, 연마 헤드(2)의 최하단 부위인 가이드 링(3)을 연마포(7)와 접촉시킨다. 이때, 연마포(7)가 가이드 링(3)과 접촉함으로써 데미지를 받지 않도록 이송 속도를 조정하는 것이 바람직하다.

혹은, 연마 헤드(2)의 연마포(7)에 대한 접촉을, 이미 알려진 균일한 두께를 갖는 시트 형상 부재를 통해 수행할 수도 있다. 이렇게 한다면, 연마포와 연마 헤드가 접촉함으로써 발생하는 연마포에 미치는 데미지를 확실하게 억제할 수 있으며, 시트 형상 부재가 이미 알려진 균일한 두께를 가지므로, 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정에 악영향을 주는 경우도 없다.

또한, 연마 헤드(2)를 연마포(7)에 근접시키는 동안, 회전시킨 연마 헤드(2)와 정반(6) 중 적어도 일방의 부하 토크 전류를 각각 토크 측정 기구(8a, 8b)에 의해 측정한다. 그리고, 이 측정한 부하 토크 전류의 변화량이 소정의 임계값을 넘은 시점, 즉 연마 헤드(2)와 연마포(7)가 접촉했다고 판단할 수 있는 연마 헤드(2)의 높이 방향 위치를 기준 위치로서 설정한다. 여기서, 부하 토크 전류의 변화량이 소정의 임계값을 넘었는지의 여부를 판정하는 것은 연마 헤드와 정반 중 어느 일방으로 해도 되고, 양방이 임계값을 넘은 시점으로 해도 된다.

상기와 같이 하여 연마 헤드와 연마포가 접촉하는 위치인 기준 위치를 설정함으로써, 측정마다 편차가 발생하지 않고 정확하게 기준 위치를 설정할 수 있다.

이와 같이 정확하게 설정한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 연마 헤드(2)의 높이 방향 위치를 소정 위치로 조정한다. 이러한 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법이라면, 편차 없이 측정한 정확한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 종래에 비해 보다 안정되게 높은 정밀도로 조정할 수 있다.

다음에, 본 발명의 워크의 연마 방법에 대해 도 1을 참조하면서 설명한다.

우선, 상기한 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법에 따라, 기준 위치의 설정까지를 수행한다. 이 기준 위치의 설정 후, 연마 헤드(2)로 연마하는 워크(W)를 유지한다. 그리고, 설정한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 연마 헤드(2)의 높이 방향 위치를 소정 위치로 조정한다.

여기서, 연마 헤드(2)의 높이 방향 소정 위치를, 예를 들면, 가이드 링과 연마포의 거리가 워크의 두께의 25 내지 45%가 되는 위치로 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 가이드 링과 연마포의 거리가 너무 짧을 때에 일어나는 연마제의 공급부족에 의해 발생하는 연마 속도의 저하를 방지할 수 있으며, 또한, 거리가 너무 긴 경우에 연마 가공 중에 워크를 유지할 수 없게 되는 것을 방지할 수 있다.

그 후, 연마 헤드 및 정반을 소정의 연마 조건으로 회전시키고, 정반 상에 부착된 연마포에 연마제를 공급하면서 워크(W)를 연마포에 대하여 가압하여 연마한다. 이 연마 조건은 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 채용되는 어떠한 조건이어도 된다.

이때, 연마 헤드로서, 상기한 도 2에 나타내는 바와 같은 러버 척 방식의 연마 헤드를 이용할 수 있다. 연마 헤드를 원하는 높이 방향 위치로 고정하여 워크를 안정되게 유지하고, 워크 전체에 균일한 연마 하중을 가해 워크를 연마할 수 있는 러버 척 방식의 연마 헤드에, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 안정되게 높은 정밀도로 조정할 수 있는 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법을 적용하여, 평탄도가 보다 개선된 워크로 안정되게 연마할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

(실시예)

본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법 및 워크의 연마 방법에 따라 워크를 연마하고, 그 평탄도를 평가하였다.

연마 헤드로서 도 2에 나타내는 바와 같은 러버 척 방식을 가진 도 1에 나타내는 바와 같은 연마 장치를 이용하여 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼를 100매 연마하여, 평탄도의 최댓값, 최솟값, 평균값, 편차를 각각 평가하였다. 또한, 평탄도는, KLA-Tencor Corporation의 Wafersight를 이용하여 외주부 2㎜를 제외한 영역에서의 GBIR(Global Backside Ideal Range)에 의해 평가를 수행하였다.

우선, 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법에 따라, 연마 헤드의 가이드 링과 연마포의 표면의 거리가 190㎛가 되도록, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 조정하였다.

이때, 정반만을 회전시켜 정반의 부하 토크 전류를 측정하였다. 도 3은 이 측정한 부하 토크 전류의 변화량과 설정한 기준 위치를 0으로 했을 때의 연마 헤드의 높이 방향 위치를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 부하 토크 전류의 변화량이 급격히 변하였으며, 임계값 2(임의 단위)를 넘은 시점의 연마 헤드의 높이 방향 위치를 기준 위치로 하였다.

다음에, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 상기 기준 위치로부터 190㎛ 위가 되도록 조정한 후, 실리콘 웨이퍼의 연마를 수행하였다. 여기서 연마 조건은 이하와 같이 하였다. 연마제로서 콜로이드 실리카(colloidal silica)를 함유하는 알칼리 용액을 사용하였고, 연마포는 홈 구조를 가진 우레탄을 함침시킨 부직포를 이용하였다. 연마 헤드와 정반은 각각 30rpm으로 회전시켰고, 연마 하중은 25kPa, 연마시간은 100초로 하였다.

상기한 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정과 실리콘 웨이퍼의 연마를 100매의 실리콘 웨이퍼에 대하여 반복하고, 그 평탄도를 평가하였다.

그 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이, GBIR은 최댓값 120㎚, 최솟값 88㎚, 평균값 103㎚로, 후술하는 비교예의 최댓값 164㎚, 최솟값 91㎚, 평균값 120㎚에 비해 개선되어 있음을 알 수 있었다. 또한, 실시예에서는 최댓값과 최솟값의 차이는 32㎚였던 것에 반해 후술하는 비교예에서는 73㎚로, 편차도 개선되어 있었다. 이는, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 연마마다 조정할 때, 안정되게 높은 정밀도로 소정 위치로 조정할 수 있었기 때문이라 생각된다.

이처럼, 본 발명의 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법 및 워크의 연마 방법에 의해, 연마 헤드의 높이 방향 위치를 안정되게 높은 정밀도로 조정할 수 있어, 연마하는 워크의 평탄도를 개선시킬 수 있고, 워크간의 평탄도의 편차를 억제할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

(비교예)

종래의 도 5에 나타내는 바와 같은 연마 장치에서, 레이저 변위계를 이용하여 연마 헤드의 높이 방향 위치를 조정한 후, 실시예와 동일한 연마 조건으로 실리콘 웨이퍼를 연마하고, 이를 100매의 실리콘 웨이퍼에 대해 반복하고, 실시예와 동일하게 평가하였다.

도 4에 레이저 변위계를 이용하여 연마 헤드와 연마포의 거리를 측정한 결과를 나타낸다. 도 4는 연마마다 측정한 연마 헤드와 연마포의 거리의 시간의 경과에 따른 변화의 모습을 나타낸 것이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 시간의 경과에 따라 거리가 크게 변하고 있음을 알 수 있다.

또한, 평탄도의 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타내는 바와 같이, GBIR은 최댓값 164㎚, 최솟값 91㎚, 평균값 120㎚로 실시예에 비해 악화되어 있었다. 이는, 레이저 변위계에 의한 연마 헤드와 연마포의 거리의 측정오차 때문에 연마 헤드를 적절한 위치로 높은 정밀도로 조정할 수 없었기 때문이라 생각된다. 또한, 최댓값과 최솟값의 차이도 73㎚로 실시예에 비해 악화되고 있었다. 이는, 연마마다 연마 헤드의 위치 조정으로 편차가 발생하고 있기 때문이라 생각된다.

한편, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용효과를 나타내는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (5)

1. 정반 상에 부착된 연마포, 상기 연마포에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 기구, 고리 형상의 가이드 링으로 워크의 측면을 유지하면서 상기 워크의 이면을 유지하는 연마 헤드, 상기 연마 헤드와 상기 정반 중 적어도 일방의 부하 토크 전류를 측정하는 토크 측정 기구, 및 상기 연마 헤드를 높이 방향으로 상하 이동시켜서 상기 가이드 링과 상기 연마포 사이의 거리를 조정하는 높이 조정 기구를 구비하고, 상기 높이 조정 기구로 소정 위치로 조정된 상기 연마 헤드에 유지된 상기 워크를 상기 연마포에 대하여 가압하여 연마하는 연마 장치에 있어서의, 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법에 있어서,
   상기 워크가 유지되어 있지 않은 상기 연마 헤드를 상기 연마포와 접촉하지 않는 높이 방향 위치로 위치 결정한 후, 상기 연마 헤드와 상기 정반 중 적어도 일방을 회전시키는 공정;
   상기 높이 조정 기구에 의해 상기 연마 헤드를 상기 연마포에 접촉시킬 때까지 근접시키면서, 상기 회전시킨 연마 헤드와 상기 정반 중 적어도 일방의 부하 토크 전류를 상기 토크 측정 기구에 의해 측정하고, 상기 측정한 부하 토크 전류의 변화량이 소정의 임계값을 넘은 시점의 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치를 기준 위치로서 설정하는 공정; 및
   상기 설정한 기준 위치로부터의 거리에 기초하여, 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치를 소정 위치로 조정하는 공정
   을 갖는 것을 특징으로 하는
   연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기준 위치를 설정하는 공정에 있어서의 상기 연마 헤드의 상기 연마포에 대한 접촉을, 이미 알려진 균일한 두께를 갖는 시트 형상 부재를 통해 수행하는 것을 특징으로 하는
   연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 연마 헤드로서, 연마 헤드 본체의 하부에 원반 형상의 중판 및 상기 중판에 유지되어 적어도 상기 중판의 하면부와 측면부를 덮는 러버막을 가지며, 상기 러버막의 하면부에 상기 워크의 이면을 유지하는 러버 척 방식의 연마 헤드를 이용하는 것을 특징으로 하는
   연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 연마 헤드로서, 연마 헤드 본체의 하부에 원반 형상의 중판 및 상기 중판에 유지되어 적어도 상기 중판의 하면부와 측면부를 덮는 러버막을 가지며, 상기 러버막의 하면부에 상기 워크의 이면을 유지하는 러버 척 방식의 연마 헤드를 이용하는 것을 특징으로 하는
   연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법.
   
5. 연마 헤드로 워크를 유지하고, 정반 상에 부착된 연마포에 연마제를 공급하면서 상기 워크를 상기 연마포에 대하여 가압하여 연마하는 워크의 연마 방법에 있어서,
   제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 연마 헤드의 높이 방향 위치 조정 방법에 의해 상기 연마 헤드의 높이 방향 위치를 조정한 후, 상기 워크의 연마를 수행하는 것을 특징으로 하는
   워크의 연마 방법.
   
   

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