KR102063846B1 - 양면연마장치용 캐리어의 제조방법 및 웨이퍼의 양면연마방법 - Google Patents

양면연마장치용 캐리어의 제조방법 및 웨이퍼의 양면연마방법 Download PDF

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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 양면연마장치의 연마포가 첩부된 상하정반 사이에 배설되는 캐리어 본체에 형성되고, 연마시에 웨이퍼를 유지하기 위한 유지구멍에, 유지하는 웨이퍼의 주연부와 접하는 인서트재를 감합하고 접착하여 제조하는 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에 있어서, 상기 인서트재에 랩가공 및 연마가공을 실시하고, 그 후, 이 인서트재를 캐리어 본체의 유지구멍에 감합하고, 캐리어 본체의 주면에 수직인 방향을 따라, 감합한 인서트재에 하중을 가하면서 접착 및 건조를 행함으로써 양면연마장치용 캐리어를 제조하는 양면연마장치용 캐리어의 제조방법을 제공한다. 이에 따라, 배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도의 불균일을 억제할 수 있는 양면연마장치용 캐리어를 제조하는 방법 및 웨이퍼의 양면연마방법이 제공된다.

Description

양면연마장치용 캐리어의 제조방법 및 웨이퍼의 양면연마방법{METHOD FOR MANUFACTURING CARRIER FOR DOUBLE-SIDED POLISHING DEVICE AND DOUBLE-SIDED WAFER POLISHING METHOD}
본 발명은, 양면연마시, 양면연마장치의 연마포가 첩부된 상하정반 사이에 배설되어 웨이퍼를 유지하는 양면연마장치용 캐리어의 제조방법 및 그 양면연마장치용 캐리어를 이용한 웨이퍼의 양면연마방법에 관한 것이다.
웨이퍼의 양면을 폴리싱 등으로 동시에 연마할 때, 양면연마장치용의 캐리어에 의해 웨이퍼를 유지하고 있다. 이 캐리어는, 웨이퍼보다 얇은 두께로 형성되고, 양면연마장치의 상정반과 하정반 사이의 소정 위치에 웨이퍼를 유지하기 위한 유지구멍을 갖추고 있다. 이 유지구멍에 웨이퍼가 삽입되어 유지되고, 상정반과 하정반의 대향면에 마련된 연마포 등의 연마구로 웨이퍼의 상하면이 끼워지고, 연마면에 연마제를 공급하면서 연마가 행해진다.
여기서, 이러한 웨이퍼의 양면연마에 사용하고 있는 캐리어는, 예를 들어 티탄이나 스테인리스 등의 금속제, 또는 유리에폭시제인 것이 주류이다. 금속제의 캐리어에서는, 웨이퍼의 주연부를 캐리어에 의한 데미지로부터 보호하기 위하여 엔지니어링플라스틱 등의 수지제의 인서트재가 유지구멍의 내주부를 따라 부착되어 있다.
이처럼, 캐리어의 유지구멍과 웨이퍼 사이에 인서트재를 부착하여 연마함으로써 웨이퍼의 주연부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 양면연마장치용 캐리어의 제조방법으로는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 끼워넣기, 접착, 사출성형 등의 수법에 의해, 인서트재를 캐리어에 고착하여 제조하는 방법을 들 수 있다.
또한, 인서트재가 캐리어의 높이와 동일해지도록, 인서트재를 감합시킨 후에, 연마가공에 의해 두께를 고르게 하는 것이 특허문헌 2에는 기재되어 있다.
또한, 캐리어 본체의 유지구멍의 내주에 마련한 계지홈과 인서트 외주에 마련한 계지돌조를 감합시키는 제조방법도 있으며(특허문헌 3), 이에 따라 인서트의 위치어긋남이나 탈락 등을 잘 일으키지 않게 하고, 워크연마가공시에 있어서의 마모를 방지하여, 이 인서트의 마모에 따른 워크 외주부의 면처짐의 방지를 시도하고 있다.
일본특허공개 2004-148497호 공보 일본특허공개 2012-171035호 공보 일본특허공개 2009-12086호 공보
양면연마장치에서는, 예를 들어, 통상 1배치당 5매 정도의 웨이퍼가 동시에 연마된다. 이 매수분만큼, 상기 서술한 바와 같은 유지구멍을 갖는 양면연마장치용 캐리어가 세트되고, 동시에 그 매수의 웨이퍼의 양면연마가 행해진다.
그러나, 이렇게 하여 동시에 양면연마된 복수매의 웨이퍼에 있어서 편평도(flatness)에 불균일이 발생하고 있음을 알 수 있다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도의 불균일을 억제할 수 있는 양면연마장치용 캐리어를 제조하는 방법 및 웨이퍼의 양면연마방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 양면연마장치의 연마포가 첩부된 상하정반 사이에 배설되는 캐리어 본체에 형성되고, 연마시에 웨이퍼를 유지하기 위한 유지구멍에, 상기 유지하는 웨이퍼의 주연부와 접하는 인서트재를 감합하고 접착하여 제조하는 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에 있어서, 상기 인서트재에 랩가공 및 연마가공을 실시하고, 그 후, 이 랩가공 및 연마가공을 실시한 인서트재를 상기 캐리어 본체의 유지구멍에 감합하고, 상기 캐리어 본체의 주면에 수직인 방향을 따라, 상기 감합한 인서트재에 하중을 가하면서 접착 및 건조를 행함으로써 양면연마장치용 캐리어를 제조하는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용 캐리어의 제조방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 양면연마장치용 캐리어의 제조방법이면, 제조하는 캐리어의 균일성을 높일 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 랩가공 및 연마가공에 의해, 캐리어 제조시에 있어서의, 캐리어마다의, 인서트재의 두께불균일을 억제할 수 있다. 또한, 상기 하중을 가하면서의 접착 및 건조공정에 의해, 캐리어 제조시에 있어서의, 캐리어마다의, 캐리어 본체와 인서트재의 위치어긋남을 억제할 수 있다. 이에 따라 캐리어마다의 기하학형상의 불균일을 억제할 수 있다.
여기서, 배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도의 불균일을 억제하려면 캐리어의 균일성이 중요하다. 그리고 본 발명에 의해 제조한 캐리어는 상기와 같이 균일성이 높으므로, 이러한 캐리어를 복수개 이용하여 복수의 웨이퍼를 동시에 양면연마한다면, 동일배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도의 불균일을 억제하는 것이 가능하다. 즉, 균일한 품질의 연마 웨이퍼를 제공할 수 있다.
이때, 상기 랩가공 및 연마가공하는 인서트재로서, 랩가공 및 연마가공 후의 목표두께보다 20μm 이상 두꺼운 것을 준비할 수 있다.
이렇게 한다면, 인서트재의 원래 존재하는 면내 두께불균일에 의해 가공 전부터 이미 목표두께보다 얇은 부분이 존재하는 것을 기인으로 하여, 목표두께로 가공한 후에 있어서도 그 두께불균일이 잔존하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 인서트재에 가하는 하중을, 100~300g/cm2로 할 수 있다.
이처럼 100g/cm2 이상으로 함으로써, 압입이 불충분하여 위치어긋남이 발생한 채 접착되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 300g/cm2 이하로 함으로써, 필요 이상으로 인서트재를 압입하고, 이에 따라 위치어긋남이 발생하는 것을 한층 방지할 수 있다.
또한, 상기 감합한 인서트재에 하중을 가하면서 접착 및 건조를 행할 때, 상기 인서트재를 감합한 캐리어 본체를 수평대에 재치하고, 상기 인서트재 상에 추를 재치하여 행하고, 또한, 상기 수평대 및 상기 추로서, 그 하중면에 있어서의 평면도가 3μm 이내인 것을 이용할 수 있다.
이렇게 한다면, 수평대나 추의 각각의 하중면에 있어서의 평면도의 불균일을 억제할 수 있고, 인서트재의 압입량이 둘레방향에서 불균일해지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고 이에 따라 인서트재의 위치어긋남이 발생하는 것을 한층 억제할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에 의해 제조한 양면연마장치용 캐리어를 복수개 준비하고, 각각, 상기 유지구멍에 웨이퍼를 유지하여 상기 양면연마장치의 상하정반 사이에 배설하고, 복수의 웨이퍼를 동시에 양면연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 양면연마방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 양면연마방법이면, 동일배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도의 불균일을 억제할 수 있으므로, 균일한 품질의 연마 웨이퍼를 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명이면, 균일성이 높은 양면연마장치용 캐리어를 제공할 수 있다. 그리고, 이에 따라, 양면연마에 있어서 배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도의 불균일을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 양면연마장치용 캐리어의 제조방법의 일례를 나타내는 플로우도이다.
도 2는 본 발명에 있어서의 접착 및 건조의 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3은 실시예에 있어서의 캐리어 본체와 인서트재와의 평행도를 나타내는 그래프이다.
도 4는 평행도의 그래프의 보는 방법(見方)의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 캐리어 본체에 대한 인서트재의 측정각도의 부호의 의미를 나타내는 설명도이다.
도 6은 실시예에 있어서의 캐리어의 인서트재, 캐리어 본체 최외주, 캐리어 본체 내주에 있어서의 두께를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 및 비교예에 있어서의 연마 웨이퍼의 ESFQR의 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 캐리어별로 나눈 연마 웨이퍼의 ESFQRmax의 측정결과를 나타내는 그래프로서, (A)는 실시예, (B)는 비교예이다.
도 9는 실시예에 있어서의 배치 내에서의 연마 웨이퍼마다의 외주 크로스섹션의 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 비교예에 있어서의 캐리어 본체와 인서트재의 평행도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 비교예에 있어서의 캐리어의 인서트재, 캐리어 본체 최외주, 캐리어 본체 내주에서의 두께를 나타내는 그래프이다.
도 12는 비교예에 있어서의 배치 내에서의 연마 웨이퍼마다의 외주 크로스섹션의 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 종래의 양면연마장치용 캐리어의 제조방법의 일례를 나타내는 플로우도이다.
이하, 본 발명에 대하여, 실시태양의 일례로, 도면을 참조하면서 상세하게 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
양면연마에 있어서, 동일배치 내에서의 연마 웨이퍼에 편평도의 불균일이 발생하는 것에 관하여, 본 발명자들은 예의연구를 행하였다.
배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도를 균일하게 고르게 하기 위해서는 캐리어의 균일성이 중요한데, 캐리어마다의, 인서트재의 두께불균일이나, 인서트재와 캐리어 본체의 위치어긋남에 의해, 배치 내에서의 캐리어의 기하학형상이 반드시 균일하지는 않다는 것에 문제가 있음을 알 수 있다.
이에 본 발명자들은, 인서트재를 캐리어의 유지구멍에 감합할 때에, 미리 인서트재에 랩가공 및 연마가공을 실시하고, 또한, 인서트재에 하중을 가하면서 캐리어 본체로의 접착 및 건조를 행함으로써, 균일성이 높은 캐리어를 제공하고, 이에 따라 동일배치 내에서의 연마 웨이퍼의 품질불균일을 저감할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
도 1은, 본 발명의 양면연마장치용 캐리어의 제조방법의 일례를 나타내는 플로우도이다.
한편, 적어도, 인서트재에 랩가공 및 연마가공을 실시하는 공정, 또한, 이들 공정을 실시한 인서트재를 캐리어 본체의 유지구멍에 감합하고, 캐리어 본체의 주면에 수직인 방향을 따라 인서트재에 하중을 가하면서 접착 및 건조를 행하는 공정을 포함하고 있으면 되고, 이들 공정 외에도, 도 1에 나타내는 바와 같이, 적당히, 여러가지 공정을 추가할 수 있다.
(공정 1: 인서트재의 절단(판상에서 링상으로))
먼저, 예를 들어 EG나 AFRP 등의 엔지니어링플라스틱으로 이루어진 인서트재를 준비하고, 랩가공 및 연마가공하기에 적절한 형상으로 절단한다. 예를 들어, 판상의 인서트재로부터, 최종적으로 캐리어 본체구멍의 유지구멍에 감합할 때의 형상(인서트형상)보다 큰 링상으로 절단할 수 있다. 후공정의, 랩가공이나 연마가공 등에 있어서의 절삭량(取代)을 고려할 때, 상기와 같이 조금 크게 절단할 수 있다. 물론 링상으로 한정되지 않고, 상기 가공을 적절히 행할 수 있도록 절단하는 형상을 적당히 결정할 수 있다.
한편, 랩가공 및 연마가공 후의 목표두께보다 20μm 이상 두꺼워지도록 절단하면 된다. 예를 들어, 상기 목표두께보다 20μm 이상 두꺼운 두께의 판상의 인서트재를 준비하고, 그로부터 절단할 수 있다. 이러한 두께의 것을 준비함으로써, 원래 존재하는 두께불균일을 랩가공 등에 의해 제거하기에 충분한 절삭량을 확보할 수 있다. 이에 따라, 보다 확실하게, 랩가공 등의 후에 두께불균일이 잔존하는 것을 방지할 수 있어, 균일성이 높은 캐리어를 제조할 수 있다.
(공정 2: 랩가공)
다음에, 절단한 링상의 인서트재에 대하여 랩가공을 실시한다. 랩가공의 조건은 특별히 한정되지 않으며, 적당히 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 링상의 인서트재를 랩가공하기에 적절한 링용 캐리어를 준비하고, 망목상으로 잘린 주철제의 상하정반에, 링상의 인서트재 및 링용 캐리어를 끼우고, GP2000슬러리 등의 랩용 슬러리를 이용하여 행할 수 있다.
(공정 3: 연마가공)
다음에, 랩가공 후의 링상의 인서트재에 대하여 연마가공을 실시한다. 연마가공의 조건은 특별히 한정되지 않으며, 적당히 결정할 수 있다.
예를 들어, 경질발포 폴리우레탄 패드를 붙인 상하정반에, 링상의 인서트재 및 링용 캐리어를 끼우고, 산화세륨 슬러리 등의 연마용 슬러리를 이용하여 행할 수 있다.
(공정 4: 인서트재의 절단(링상에서 인서트형상으로))
그리고, 링상의 인서트재로부터, 실제로 캐리어 본체의 유지구멍에 감합하고, 양면연마시에 유지하는 웨이퍼의 주연부와 접하는 형상(인서트형상)으로 절단한다.
상기 서술한 바와 같이, 캐리어마다의 인서트재의 두께불균일은, 배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도가 불균일해지는 원인 중 하나이지만, 본 발명의 제조방법에 있어서의 인서트재는, 미리 상기 공정 2, 3을 행하고 있으므로, 인서트재의 면내 두께불균일을 예를 들어 2μm 이하까지 개선할 수 있으므로, 캐리어마다 균일한 것으로 할 수 있다.
이러한 본 발명의 인서트재의 제작공정에 대하여, 도 13에 나타내는 종래법에서는, 단지 판상의 인서트재로부터 인서트형상으로 절단하고 있을 뿐이다. 따라서, 인서트재가 되는 수지 등, 그 본래가 갖는 면내 두께불균일이 존재하고, 캐리어마다 인서트재의 두께불균일이 발생하기 때문에, 연마 웨이퍼의 편평도불균일에 대하여 큰 악영향을 주게 된다.
이러한 종래법과는 달리, 본 발명과 같이 랩가공 등을 실시함으로써, 캐리어마다의 인서트재의 두께불균일을 크게 개선할 수 있다.
(공정 5: 캐리어 본체 및 인서트재의 감합부분으로의 접착제의 도포)
캐리어 본체의 유지구멍의 내주부나, 인서트재(인서트형상)의 외주 등의 감합부분에 접착제를 도포한다. 접착제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 에폭시계인 것 등 적절한 것을 이용할 수 있다.
한편, 캐리어 본체로는, 예를 들어, 티탄이나 스테인리스 등의 금속성, 또는 유리에폭시제인 것으로 할 수 있다.
(공정 6: 캐리어 본체의 유지구멍으로의 인서트재의 감합)
인서트재(인서트형상)를 캐리어 본체의 유지구멍에 감합한다. 감합방법은 특별히 한정되지 않으며, 적절하게 감합할 수 있으면 된다.
(공정 7: 하중을 가하면서의 접착 및 건조)
다음에, 감합부분의 접착 및 건조를 행한다. 도 2에, 이 접착 및 건조의 방법의 일례를 나타낸다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 인서트재를 유지구멍에 감합한 캐리어 본체를 수평대 상에 눕히고, 캐리어 본체의 주면에 수직인 방향을 따라, 유지구멍 내의 인서트재 상에, 박판을 개재하여 추를 재치하여 하중을 가한다. 이때, 캐리어 본체 상에도 별개로 추를 얹을 수도 있다. 그리고, 이렇게 하여 하중을 가하면서 인서트재를 캐리어 본체에 접착시키고, 더 나아가 접착제의 건조를 행하여 고화시킨다(하중접착방식).
이렇게 하여 접착 및 건조를 행함으로써, 이때에, 인서트재와 캐리어 본체에서 위치어긋남이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도가 불균일해지는 또다른 원인인 상기 위치어긋남의 개선을 도모할 수 있다.
예를 들어, 인서트재의 캐리어 본체에 대한 평균각도를 절대값으로 0.06° 이하로 할 수 있고, 캐리어 본체에 대한 인서트재의 평행도를 개선할 수 있으며, 이에 따라 캐리어마다의 상기 평균각도의 균일성을 높일 수 있다.
또한, 이때의 인서트재에 가해지는 하중은 100~300g/cm2가 바람직하다. 100g/cm2 이상으로 함으로써, 압입이 불충분하여 위치어긋남이 발생한 채 접착되는 것을, 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 300g/cm2 이하로 함으로써, 필요 이상으로 인서트재를 압입하고, 이에 따라 위치어긋남이 발생하는 것을 한층 방지할 수 있다.
단, 이들 하중에 한정되지 않고, 그때마다 결정할 수 있음은 물론이다.
또한, 이때 상기 수평대와 추는, 각각의 하중면(즉, 수평대에 있어서의 캐리어 본체의 재치면이나, 추에 있어서의 인서트재나 캐리어 본체와의 접촉면)에 있어서의 평면도가 3μm 이내인 것이 바람직하다. 한편, 도 2와 같이 박판을 개재하는 경우에는, 그 박판도 추의 하나로서 캐리어 본체나 인서트재에 하중을 가하게 되므로, 캐리어 본체나 인서트재와의 접촉면의 평면도가 3μm 이내인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이처럼 평면도를 3μm 이내로 함으로써, 인서트재로의 압입량이 인서트재의 둘레방향에서 불균일해지는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 인서트재의 위치어긋남을 방지할 수 있고, 또한 워크연마가공시에 있어서 인서트재의 편마모가 발생하는 것을 한층 더 방지할 수 있다.
한편, 평면도는 3μm 이내로 한정되는 것은 아니며, 구하는 정도에 따라 정할 수 있다.
또한, 평면도의 측정방법으로는 특별히 한정되지 않으며, 적당히 그 방법을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수평대나 판상의 추의 하중면에 있어서 6개소를 판두께 측정함으로써 평면도를 구하는 것이 가능하다. 이 측정개소의 수는 6개소로 한정되지 않고, 수고나 구하는 정도에 따라 증감가능하다.
한편, 평면도의 측정방법에 한정되지 않고, 그때마다 결정할 수 있음은 물론이다.
이러한 본 발명의 인서트재와 캐리어 본체의 접착 및 건조의 방식에 대하여, 도 13에 나타내는 종래법에서는, 감합부에 접착제를 도포하고, 수평대 상에서 인서트재를 롤러프레스한 후, 캐리어를 수직으로 하여 공중에서 접착제를 건조시켜 고착시킨다는 것이었다. 이때, 인서트재가 캐리어 하면에서 평행, 수평으로 되지 않아, 캐리어 본체에 대하여 비스듬히 위로 돌출하도록 위치어긋남을 일으킨 채 감합하고, 고착되는 경우가 있다. 이때의 캐리어 본체에 대한 인서트재의 평균각도의 절대값은 크며, 이에 따라, 비스듬히 돌출한 부분은 워크가공시에 편마모되고, 이에 따라서도 인서트재에 두께불균일이 발생하였다.
이러한 종래법과는 달리, 상기 서술한 바와 같이 본 발명과 같이 하여 접착 및 건조를 행함으로써, 캐리어 본체에 대한 인서트재의 평행도를 개선할 수 있다.
(공정 8: 마무리연마가공)
상기와 같이 하여 하중을 가하면서 접착 및 건조를 행한 후에는, 마무리연마가공을 실시하여 목적으로 한 마무리두께로 한다. 예를 들어, 종래와 동일한 마무리연마가공을 행할 수 있다.
본 발명의 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에서는, 종래법에서 발생하는, 캐리어마다의, 인서트재의 두께불균일이나, 인서트재와 캐리어 본체의 위치어긋남을 억제할 수 있다. 즉, 균일성 높게 캐리어를 제조하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 웨이퍼의 양면연마방법에서는, 상기와 같이 하여 제조한 캐리어를 복수개 준비하고, 각각의 유지구멍에 웨이퍼를 유지한 상태로, 양면연마장치의 연마포가 첩부된 상하정반 사이에 배설한다. 그리고 슬러리를 공급하면서 장치를 구동시키고, 상기 복수의 웨이퍼를 동시에 양면연마한다.
이러한 양면연마방법이면, 균일성이 높은 캐리어를 이용하고 있으므로, 동일배치 내에서의 연마 웨이퍼의 편평도의 불균일을 억제할 수 있다. 불균일한 캐리어를 이용하는 종래의 양면연마방법보다, 현격하게, 연마 웨이퍼의 품질을 고르게 할 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
도 1에 나타내는 바와 같은 본 발명의 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에 의해 캐리어를 제조하고, 이 캐리어를 이용하여 웨이퍼의 양면연마를 행하였다.
목적으로 한 마무리두께(도 1의 공정 8)를 765μm로 설정하였다. 인서트재로는 EG의 것을 이용하였다. 1000μm의 두께를 갖는 판상의 인서트재를 링상으로 절단한 후, 하기 조건으로 랩가공 및 연마가공을 실시하였다. 그 후, 인서트형상으로 절단하였다.
표 1에 랩가공조건 및 연마가공조건을 나타낸다.
랩가공 연마가공
장치 USP-22B USP-15B(개 20B)
슬러리 GC#2000 MIREK(ES3-6)
연마포 주물정반 MH-C15G
캐리어 SK재(20B 사이즈) SK재(20B 사이즈)
하중 0.12kg/cm2 0.08kg/cm2
하정반 회전수 5rpm 15rpm
레이트 0.6㎛/min 0.25㎛/min
다음에, 캐리어 본체(모재)로서 티탄제인 것을 준비하고, 인서트형상으로 절단한 인서트재와 캐리어 본체의 유지구멍에 접착제(이액경화성의 에폭시 수지계 접착제)를 도포하고, 인서트재를 유지구멍에 감합하였다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이 캐리어 본체를 수평대 상에 눕히고, 캐리어 본체의 주면 및 인서트재 상에 추를 얹음으로써, 인서트재와 유지구멍의 접착 및 건조를 행하였다. 추에 의한 인서트재로의 하중은 200g/cm2로 하였다. 캐리어 본체를 놓는 수평대, 금속용 추(캐리어 본체의 주면 상에 얹는 추), 수지용 추(인서트재 상에 얹는 추), 박판 등으로는, 각각의 하중면의 6개소의 판두께 측정에 따른 평면도가 3μm인 것을 이용하였다.
그리고 마무리연마를 실시하여, 양면연마장치용 캐리어를 제조하였다.
다음에, 제조한 캐리어를 이용하여, 직경 300mm의 반도체 실리콘웨이퍼의 양면연마가공을 행하였다. Fujikoshi Machinery Corp.제의 DSP-20B, 연마패드는 Nitta Haas Incorporated.제의 MH-S15A, 연마슬러리는 Fujimi Incorporated.제의 GLANZOX2100을 이용하였다. 각각의 유지구멍에 웨이퍼를 유지한 캐리어를 5매 세트하고, 1배치당 5매의 웨이퍼를 양면연마하였다.
(비교예)
도 13에 나타내는 바와 같은 종래의 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에 의해 캐리어를 제조하고, 이 캐리어를 이용하여 웨이퍼의 양면연마를 행하였다.
실시예와 동일한 판상의 인서트재를 준비하고, 실시예와는 달리 랩가공 및 연마가공은 실시하지 않고, 직접 인서트형상으로 절단하였다.
다음에, 실시예와 동일한 캐리어 본체를 준비하고, 인서트형상으로 절단한 인서트재와 캐리어 본체의 유지구멍에 접착제를 도포하고, 인서트재를 유지구멍에 감합하였다. 그 후, 실시예와 달리, 수평대에 있어서 롤러프레스 후, 공중에서 접착제를 건조시켰다.
그리고 마무리연마를 실시하여, 양면연마장치용 캐리어를 제조하였다.
다음에, 제조한 캐리어를 이용하여, 실시예와 동일한 방법으로 직경 300mm의 반도체 실리콘웨이퍼의 양면연마가공을 행하였다.
여기서, 실시예와 비교예에 있어서의, 인서트재, 캐리어, 연마 웨이퍼의 품질 등에 대한 측정결과를 나타낸다.
먼저, 인서트재의 두께 데이터에 대하여 설명한다.
실시예에서의 랩가공 및 연마가공 후의 링상의 인서트재의 두께 데이터를 표 2에 나타낸다. 두께 측정은 Mitutoyo사제의 마이크로미터를 이용하여 행하였다. 4점(90°마다)에 대하여 측정하였다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 랩가공 및 연마가공을 행함으로써, 모두, 인서트재의 1매당 면내 두께불균일을 1~2μm까지 개선할 수 있었다. 그리고 인서트재마다의 품질(두께불균일)을 균일하게 할 수 있다.
한편, 비교예의 인서트재의 두께 데이터에 관해서는, 실시예와의 비교를 위해, 판상의 인서트재로부터 링상으로 절단한 것의 두께 데이터를 측정하였다. 측정결과를 표 3에 나타낸다.
한편, 실제로 캐리어의 제조에 이용한 인서트재는 765μm 정도의 두께를 갖는 것이지만, 표 3에는 1000μm의 두께인 것에 대하여 나타내었다. 이 표 3의 수치는, 실시예에서의 랩가공, 연마가공 전의 수치이기도 하다. 또한, 비교예에 이용한 765μm 정도의 두께를 갖는 것도 표 3과 거의 동일한 면내 두께불균일이었다.
비교예에 있어서는, 표 3에 나타내는 바와 같이, 인서트재에 따라서는 면내 두께불균일이 최대 42μm나 되었다. 또한 최소 2μm의 불균일이 발생해 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 인서트재의 품질이 고르지 않은 것을 확인할 수 있었다.
Figure 112015078235689-pct00001
Figure 112015078235689-pct00002
다음에, 완성한 캐리어에 대하여, 캐리어 본체와 인서트재와의 평행도에 대하여 설명한다.
평행도의 측정에 대해서는, 접촉식 프로파일러(TaylorHobson사제의 FormTarysurfIntra)를 이용하였다.
실시예의 측정결과의 예로서, 캐리어 1로트 5매에 대하여 각 1점씩 측정한 결과를 도 3(A)~(E)에 나타낸다.
한편, FormTarysurfIntra에 의한 측정결과의 보는 방법에 대하여 도 4에 나타낸다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 로트 내 전체수가 거의 평행하면서 수평으로 감합하여 고착되어 있는 것을 알 수 있다. 인서트재가 비스듬히 감합하고 있는 것도 아니며, 또한, 인서트재와 캐리어 본체와의 단차도 매우 억제되어 있음을 알 수 있다.
한편, 비교예의 측정결과를 도 10에 나타낸다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 인서트재가 비스듬히 감합하거나, 큰 단차가 생겨 있으며, 로트 내에서 불균일이 있음을 알 수 있다.
또한, 캐리어 본체에 대한 인서트재의 각도에 대하여 설명한다.
측정에는 KEYENCE사제의 LJ-V7060K를 이용하였다. 캐리어 1매당 측정점은 4점으로 하고, 그 4점으로부터 캐리어의 평균값을 구하였다. 나아가 1로트 5매에 대하여 측정한 평균값을 구하였다. 실시예 및 비교예의 경우의 결과를 표 4에 나타낸다.
한편, 도 5에 LJ-V7060K에 의한 측정각도의 부호가 의미하는 내용을 나타낸다.
표 4에 나타내는 바와 같이, 캐리어 본체에 대한 인서트재의 평균각도의 절대값을 지표로 하면, 실시예에서는 0.06°의 작은 값으로 할 수 있어, 비교예(0.23°)에 비해 크게 개선되었음을 알 수 있다.
Figure 112015078235689-pct00003
또한, 제조한 캐리어(1로트 5매)의 인서트재, 캐리어 본체 최외주, 캐리어 본체 내주에 있어서의 두께(각 항목의 최대값 및 최소값)를 측정하였다. 도 6에 실시예인 경우의 측정결과, 도 11에 비교예인 경우의 측정결과를 나타낸다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예에서는, 모두 인서트재의 두께불균일이 억제되어 있으며, 전체적으로 품질이 고르다.
한편, 비교예에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 각각의 인서트재의 두께불균일은 비교적 크고, 또한, 그 크기도 캐리어마다 크게 달라, 불균일이 있다.
또한, 연마 후의 웨이퍼의 편평도 및 외주부의 크로스섹션을 Wafersight의 M49mode, 1mmEE에 의해 측정하였다.
실시예 및 비교예의 연마 웨이퍼 전체의 ESFQRmax의 측정결과를 도 7에 나타낸다.
또한, 실시예 및 비교예의, 캐리어별로 나눈 연마 웨이퍼의 ESFQRmax의 측정결과를 도 8((A)실시예, (B)비교예)에 나타낸다.
또한, 배치 내에 있어서의 연마 웨이퍼마다의 외주 크로스섹션(4개소)의 측정결과를 도 9(실시예), 도 12(비교예)에 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 실시예에서는, 비교예에 비해, 사용한 캐리어의 불균일에 의해 발생하는 연마 웨이퍼의 ESFQRmax의 불균일은 작고, 균일화되어 있음을 알 수 있다. 그리고 이 균일화가 도 7의 히스토그램에도 반영되어 있으며, ESFQRmax의 불균일 σ은 4.89nm로 작은 값이었다.
한편, 비교예에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, ESFQRmax의 불균일 σ은 11.06nm라는 큰 값이었다.
또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 실시예에서는, 배치 내에서 외주부가 균일한 형상(여기에서는 모두 처짐)으로 되어 있다.
한편, 비교예에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 외주부의 형상이 튀어나와 있는 것, 처져 있는 것이 혼재해 있어, 배치 내에서 불균일해졌다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (7)

  1. 양면연마장치의 연마포가 첩부된 상하정반 사이에 배설되는 캐리어 본체에 형성되고, 연마시에 웨이퍼를 유지하기 위한 유지구멍에, 상기 유지하는 웨이퍼의 주연부와 접하는 인서트재를 감합하고 접착하여 제조하는 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에 있어서,
    상기 인서트재에 랩가공 및 연마가공을 실시하고, 그 후,
    이 랩가공 및 연마가공을 실시한 인서트재를 상기 캐리어 본체의 유지구멍에 감합하고,
    상기 캐리어 본체의 주면에 수직인 방향을 따라, 상기 감합한 인서트재에 하중을 가하면서 접착 및 건조를 행함으로써 양면연마장치용 캐리어를 제조하는 것을 특징으로 하는,
    양면연마장치용 캐리어의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랩가공 및 연마가공하는 인서트재로서, 랩가공 및 연마가공 후의 목표두께보다 20μm 이상 두꺼운 것을 준비하는 것을 특징으로 하는,
    양면연마장치용 캐리어의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인서트재에 가하는 하중을, 100~300g/cm2로 하는 것을 특징으로 하는,
    양면연마장치용 캐리어의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 인서트재에 가하는 하중을, 100~300g/cm2로 하는 것을 특징으로 하는,
    양면연마장치용 캐리어의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감합한 인서트재에 하중을 가하면서 접착 및 건조를 행할 때,
    상기 인서트재를 감합한 캐리어 본체를 수평대에 재치하고, 상기 인서트재 상에 추를 재치하여 행하고, 또한, 상기 수평대 및 상기 추로서, 그 하중면에 있어서의 평면도가 3μm 이내인 것을 이용하는 것을 특징으로 하는,
    양면연마장치용 캐리어의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에 의해 제조한 양면연마장치용 캐리어를 복수개 준비하고, 각각, 상기 유지구멍에 웨이퍼를 유지하여 상기 양면연마장치의 상하정반 사이에 배설하고, 복수의 웨이퍼를 동시에 양면연마하는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼의 양면연마방법.
  7. 제5항에 기재된 양면연마장치용 캐리어의 제조방법에 의해 제조한 양면연마장치용 캐리어를 복수개 준비하고, 각각, 상기 유지구멍에 웨이퍼를 유지하여 상기 양면연마장치의 상하정반 사이에 배설하고, 복수의 웨이퍼를 동시에 양면연마하는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼의 양면연마방법.
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