KR102182910B1 - 웨이퍼의 엣지 연마 장치 및 방법 - Google Patents

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타츠노리 이즈미
류이치 다니모토
유헤이 마츠나가
야스오 야마다
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가부시키가이샤 사무코
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Abstract

(과제) 척 테이블 상에 부착되는 슬러리 잔사의 세정 효과가 높은 세정 기구를 구비한 엣지 연마 장치를 제공한다.
(해결 수단) 엣지 연마 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 흡착 보유지지하는 척 테이블(10)과, 척 테이블(10)을 회전시키는 회전 구동 기구와, 척 테이블(10)에 의해 흡착 보유지지된 상태에서 회전하는 웨이퍼(W)에 슬러리를 공급하면서 웨이퍼의 엣지를 연마하는 엣지 연마 유닛(20)과, 척 테이블(10) 상의 슬러리 잔사를 제거하는 세정 유닛(50)을 구비한다. 세정 유닛(50)은, 고압 제트 노즐 및 당해 고압 제트 노즐의 주위를 둘러싸는 브러시를 구비한 세정 헤드(52)를 포함하고, 세정 헤드(52)를 이용하여 척 테이블(10)을 고압 세정과 동시에 브러시 세정한다.

Description

웨이퍼의 엣지 연마 장치 및 방법
본 발명은, 웨이퍼의 엣지 연마 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 연마 가공시에 웨이퍼의 이면을 흡착 보유지지하는 척 테이블의 세정 기구에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 기판 재료로서 실리콘 웨이퍼가 널리 이용되고 있다. 실리콘 웨이퍼는, 실리콘 단결정 잉곳에 외주 연삭, 슬라이스, 랩핑, 에칭, 양면 연마, 편면 연마, 세정 등의 공정을 순차적으로 행함으로써 제조된다. 특히 최근에는, 웨이퍼의 표리 양면뿐만 아니라 엣지에도 손상 결함이 없는 상태로 하기 위해, 웨이퍼의 양면 연마를 행한 후에 엣지 연마를 행하는 것이 주류가 되고 있다. 특허문헌 1에는, 표리 양면측의 단면과 외주면을 동시에 연마 가공하는 것이 가능한 워크 외주부의 연마 장치가 기재되어 있다.
웨이퍼의 엣지 연마 공정에서는, 웨이퍼를 흡착 보유지지하는 척 테이블 상에 부착하는 슬러리(slurry) 잔사가 문제가 된다. 척 테이블 상에 잔존하는 지립(abrasive grain)은 웨이퍼의 이면을 손상시키는 원인이 되고, 척 테이블 상에 지립이 잔존하고 있는 상태에서 웨이퍼의 이면을 척킹하면 당해 이면에 손상 결함이 발생하기 때문이다. 상기와 같이 양면 연마를 행한 후에 엣지 연마를 행하는 경우, 엣지 연마 공정 후에는 웨이퍼의 표면만을 연마하는 편면 연마 공정이 있을 뿐으로 웨이퍼의 이면의 품질을 개선할 기회가 존재하지 않기 때문에, 엣지 연마 공정에서 발생하는 웨이퍼의 이면의 손상 결함은 특히 문제가 된다.
상기 문제를 해결하기 위해서는, 척 테이블 상에 부착되는 슬러리 잔사를 제거하는 것이 바람직하다. 척 테이블의 세정 방법에 관하여, 예를 들면 특허문헌 2에는, 반도체 웨이퍼 가공기의 캐리어 플레이트의 척면(흡착 지지면)을 향하여 노즐로부터 순수 등의 세정액을 고압으로 분사함으로써 척면을 세정하는 흡착 지지면의 세정 장치가 기재되어 있다. 이 세정 장치에 있어서 흡착 지지면은 하향이고, 고압의 세정액에 의해 내보내진 이물은 세정액과 함께 낙하하기 때문에, 흡착 지지면에 부착되는 이물은 브러시로 문지를 일 없이 제거된다. 특허문헌 2에 기재된 세정 장치에 의하면, 척면에 저압수를 뿌리면서 브러시 세정하는 종래 기술의 세정력 부족을 해소할 수 있어, 브러시의 털보다도 미세한 이물을 제거할 수 없다는 문제나, 이물이 단순히 척면 상을 이동할 뿐으로 제거되지 않는다는 문제를 해결할 수 있다.
또한 특허문헌 3에는, 척 테이블의 상면을 세정하는 테이블 세정 유닛을 구비한 웨이퍼 모따기 장치가 기재되어 있다. 테이블 세정 유닛은, 일직선상에 배열된 세정액 노즐, 에어 노즐 및 세정 브러시로 구성되어 있고, 세정 노즐로부터 세정액이 분사된 상태에서 테이블 세정 유닛이 척 테이블의 상면을 따라서 왕복 이동함으로써, 세정 브러시가 척 테이블의 상면을 슬라이딩하기 때문에, 척 테이블의 상면을 린스 세정 및 브러시 세정할 수 있다.
일본공개특허공보 2009-297842호 일본공개특허공보 평10-256199호 일본공개특허공보 2000-138191호
그러나, 흡착 지지면에 고압의 세정액을 분사하여 세정하는 특허문헌 2에 기재된 세정 방법은, 흡착 지지면이 하향인 경우에는 유효하지만, 흡착 지지면이 상향인 경우에는 슬러리 잔사의 위치가 다소 이동하는 정도에 머물러, 슬러리 잔사를 충분히 제거할 수 없다는 문제가 있다. 또한 특허문헌 3에 기재된 세정 방법은, 척 테이블의 상면을 린스 세정 및 브러시 세정하는 것이지만, 세정액 노즐 및 세정 브러시가 일직선상에 배열되고, 그들 배열 방향과 직교하는 방향으로 세정 브러시를 왕복 이동시킴으로써 브러시 세정을 행하는 것이기 때문에, 원형의 척 테이블의 외주부에 퇴적해 있는 슬러리 잔사를 제거하는 효과가 작다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 척 테이블 상에 부착되는 슬러리 잔사의 세정 효과가 높은 세정 기구를 이용한 웨이퍼의 엣지 연마 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 웨이퍼의 엣지 연마 장치는, 웨이퍼를 흡착 보유지지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블을 회전시키는 회전 구동 기구와, 상기 척 테이블에 의해 흡착 보유지지된 상태에서 회전하는 웨이퍼에 슬러리를 공급하면서 상기 웨이퍼의 엣지를 연마하는 엣지 연마 유닛과, 상기 척 테이블 상의 슬러리 잔사를 제거하는 세정 유닛을 구비하고, 상기 세정 유닛은, 고압 제트 노즐 및 당해 고압 제트 노즐의 주위를 둘러싸도록 형성된 브러시를 구비한 세정 헤드를 포함하고, 상기 세정 헤드를 이용하여 상기 척 테이블을 고압 세정과 동시에 브러시 세정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고압수를 분사하여 척 테이블 상의 슬러리 잔사를 때려 내면서 브러시로 쓸어내 슬러리 잔사를 제거할 수 있어, 슬러리 잔사의 제거율을 높일 수 있다. 또한 고압수를 둘러싸는 브러시의 방에 가두면서 슬러리 잔사를 제거하기 때문에, 고압수의 비산을 방지하면서 척 테이블을 효율적으로 세정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 엣지 연마 가공시에 웨이퍼의 이면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 세정 유닛은, 상기 세정 헤드를 상기 척 테이블의 지름 방향으로 왕복 이동시키는 세정 헤드 이동 기구를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 세정 헤드를 왕복 이동시킴으로써, 척 테이블 상의 슬러리 잔사의 세정 효과를 높일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 척 테이블은 가공실 내에 형성되어 있고, 상기 세정 헤드 이동 기구는, 엣지 연마 공정에 있어서 상기 세정 헤드를 상기 가공실의 외측에 퇴피시키고, 세정 공정에 있어서 상기 세정 헤드를 상기 가공실 내에 진입시키는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 상기 웨이퍼를 상기 가공실 내의 상기 척 테이블 상에 송입하는 웨이퍼 반입구는, 상기 세정 헤드의 상기 가공실 내로의 진입구를 겸하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 간단한 구성에 의해 척 테이블의 세정 기구를 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 엣지 연마 유닛에 의해 연마되는 웨이퍼는, 양면 연마 공정에 의해 표리 양면의 연마가 실시된 것임이 바람직하다. 웨이퍼를 양면 연마한 후에 엣지 연마하는 경우, 엣지 연마 후에 웨이퍼의 이면을 연마하는 공정이 없기 때문에, 웨이퍼의 이면의 손상 결함의 발생을 방지할 필요가 있지만, 본 발명에 의하면, 엣지 연마 공정에서 웨이퍼의 이면의 손상 결함의 발생율을 저감할 수 있기 때문에, 이면에 손상 결함이 없는 최종 웨이퍼 제품의 제조 수율을 높일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 척 테이블은 상기 웨이퍼를 진공 흡착하는 것이 바람직하다. 이러한 구성의 엣지 연마 장치에서는, 척 테이블 상의 슬러리 잔사의 문제가 큰 점에서, 본 발명의 효과도 현저하다.
또한 본 발명에 의한 웨이퍼의 엣지 연마 방법은, 척 테이블에 의해 흡착 보유지지된 상태에서 회전하는 웨이퍼에 슬러리를 공급하면서 상기 웨이퍼의 엣지를 연마하는 엣지 연마 공정과, 상기 척 테이블 상의 슬러리 잔사를 제거하는 세정 공정을 구비하고, 상기 세정 공정에서는, 고압 제트 노즐의 주위를 둘러싸도록 브러시가 형성된 세정 헤드를 이용하여 상기 척 테이블을 고압 세정과 동시에 브러시 세정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고압수를 분사하여 척 테이블 상의 슬러리 잔사를 때려 내면서 브러시로 쓸어내 슬러리 잔사를 제거할 수 있어, 슬러리 잔사의 제거율을 높일 수 있다. 또한 고압수를 둘러싸는 브러시의 방에 가두면서 슬러리 잔사를 제거하기 때문에, 고압수의 비산을 방지하면서 척 테이블을 효율적으로 세정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 엣지 연마 가공시에 웨이퍼의 이면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 세정 공정에서는, 상기 세정 헤드를 상기 척 테이블의 지름 방향으로 왕복 이동시키는 것이 바람직하다. 이와 같이, 세정 헤드를 왕복 이동시킴으로써, 척 테이블 상의 슬러리 잔사의 세정 효과를 높일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 척 테이블은 가공실 내에 형성되어 있고, 상기 세정 헤드는, 상기 엣지 연마 공정에 있어서 가공실의 외측에 퇴피해 있고, 상기 세정 공정에 있어서 상기 가공실 내에 진입하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 상기 웨이퍼를 상기 가공실 내의 상기 척 테이블 상에 이송하는 웨이퍼 반입구는, 상기 세정 헤드의 상기 가공실 내로의 진입구를 겸하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 간단한 구성에 의해 척 테이블의 세정 기구를 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 엣지 연마 공정은, 상기 척 테이블에 의해 상기 웨이퍼를 진공 흡착하는 것이 바람직하다. 이러한 엣지 연마 방법에서는, 척 테이블 상의 슬러리 잔사의 문제가 큰 점에서, 본 발명의 효과도 현저하다.
본 발명에 있어서, 상기 엣지 연마 공정은, 상기 웨이퍼의 표리 양면을 연마하는 양면 연마 공정의 후에 행해지는 것이 바람직하고, 상기 엣지 연마 공정은, 상기 웨이퍼의 표면만을 경면 가공하는 편면 연마 공정의 전에 행해지는 것이 더욱 바람직하다. 웨이퍼를 양면 연마한 후에 엣지 연마하는 경우, 엣지 연마 후에 웨이퍼의 이면을 연마하는 공정이 없기 때문에, 웨이퍼의 이면의 손상 결함의 발생을 방지할 필요가 있지만, 본 발명에 의하면, 엣지 연마 공정에서 웨이퍼의 이면의 손상 결함의 발생율을 저감할 수 있기 때문에, 이면에 손상 결함이 없는 최종 웨이퍼 제품의 제조 수율을 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 척 테이블 상에 잔류하는 슬러리 잔사의 세정 효과가 높여진 세정 기구를 이용한 웨이퍼의 엣지 연마 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 웨이퍼의 엣지 연마 장치의 구성 및 대기 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 의한 웨이퍼의 엣지 연마 장치의 구성 및 척 테이블의 세정 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 의한 웨이퍼의 엣지 연마 장치의 구성 및 엣지 연마 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는, 엣지 연마 유닛(20)의 회전 헤드(21)의 구성의 일 예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 5는, 엣지 연마 헤드(35)의 구성의 일 예를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 5(a)∼5(c)는 측면 단면도, 5(d)는 평면도이다.
도 6은, 가공실(40) 내에 세트된 세정 아암(51)의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은, 세정 헤드(52)의 구조를 나타내는 도면으로서, 7(a)는 측면 단면도, 7(b)는 평면도이다.
도 8은, 엣지 연마 공정에 있어서 척 테이블 상에 슬러리 잔사가 퇴적하는 메카니즘을 설명하는 개략도이다.
도 9는, 세정 유닛(50)에 의한 슬러리 잔사의 세정 방법을 설명하는 개략도이다.
도 10은, 웨이퍼의 가공 매수(패드 라이프)의 증가에 수반하는 웨이퍼의 이면의 손상 결함의 개수의 변화를 나타내는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1∼도 3은, 본 발명의 실시 형태에 의한 웨이퍼의 엣지 연마 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도로서, 특히 도 1은 척 테이블이 강하 위치에 있는 대기 상태, 도 2는 척 테이블의 세정 상태, 도 3은 엣지 연마 상태를 각각 나타내고 있다.
도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이, 이 엣지 연마 장치(1)는, 웨이퍼의 이면을 흡착 보유지지하는 척 테이블(10)과, 척 테이블(10)의 상방에 배치된 엣지 연마 유닛(20)과, 척 테이블(10)을 세정하는 세정 유닛(50)을 구비하고 있다. 척 테이블(10) 및 엣지 연마 유닛(20)은 상측 사이드 커버(41) 및 하측 사이드 커버(42)에 둘러싸인 가공실(40) 내에 형성되어 있지만, 세정 유닛(50)은 가공실(40)의 외측에 형성되어 있다.
가공 대상이 되는 웨이퍼(W)는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼로서, CZ법에 의해 제조된 실리콘 단결정 잉곳에 외주 연삭, 슬라이스, 랩핑, 에칭 및 양면 연마가 실시된 것이다. 통상, 양면 연마 공정은 웨이퍼를 캐리어에 수용한 상태에서 행해지기 때문에, 양면 연마 중에 웨이퍼의 단면이 슬러리를 개재하여 캐리어의 웨이퍼 장전(裝塡) 구멍의 내주면에 충돌하고, 양면 연마 후의 웨이퍼의 단면은 표리면에 비하여 거칠어, 많은 손상 결함이 존재하고 있다. 그러나, 양면 연마 공정의 후에 엣지 연마 공정을 행한 경우에는, 양면 연마 공정에서 발생한 웨이퍼의 단면의 손상 결함을 충분히 제거할 수 있어, 최종 웨이퍼 제품에 있어서 표리 양면뿐만 아니라 단면의 품질도 높일 수 있다.
척 테이블(10)은, 수지제의 척 테이블 본체(10a)의 상면에 척 패드(10b)가 접착되어 이루어지는 것으로, 척 패드(10b)의 상면이 웨이퍼(W)의 흡착 지지면을 구성하고 있다. 척 패드(10b)는 부직포, 발포 수지, 스웨이드(suede) 등의 웨이퍼(W)를 손상시키지 않는 소재로 이루어진다. 또한 척 테이블(10)의 상면에는 다수의 통기 구멍이 형성되어 있고, 통기 구멍은 부압(負壓) 공기를 안내하는 진공로에 접속되어 있다. 척 테이블(10)의 상면에 올려놓여진 웨이퍼(W)는 통기 구멍에 공급되는 부압 공기에 의해 진공 흡착되어 보유지지된다.
척 테이블(10)은 회전 샤프트(11)의 상단부에 고정되어 있고, 회전 샤프트(11)는 지지대(12) 상에 형성된 대좌(13)에 베어링(14)을 통하여 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 지지대(12)의 하방에 형성된 모터(15)에 연결되어 있다. 이에 따라, 척 테이블(10)은 회전 샤프트(11)와 함께 모터(15)에 의해 회전 구동된다. 이와 같이, 회전 샤프트(11) 및 모터(15)는, 척 테이블(10)을 회전시키는 회전 구동 기구를 구성하고 있다.
또한 대좌(13) 내에는 척 테이블(10)을 승강 구동하기 위한 모터(16)가 형성되어 있고, 척 테이블(10)은 회전 샤프트(11) 및 대좌(13)와 함께 승강 구동된다. 도 1 및 도 2의 척 테이블(10)은 강하 위치(대피 위치)에 있고, 또한 도 3의 척 테이블(10)은 상승 위치에 있다.
가공실(40)을 구성하는 상측 사이드 커버(41)는, 승강 아암(43)을 통하여 실린더(44)에 접속되어 있고, 실린더(44)가 상측 사이드 커버(41)를 들어 올림으로써 가공실(40)이 개방된다. 가공 대상이 되는 웨이퍼(W)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 상측 사이드 커버(41)를 들어 올림으로써 하측 사이드 커버(42)와의 사이에 형성되는 웨이퍼 반입구(46)로부터 가공실(40) 내로 이송되어, 척 테이블(10) 상에 올려 놓여진다.
세정 유닛(50)은, 세정 아암(51)과, 세정 아암(51)의 선단부에 형성된 세정 헤드(52)와, 세정 아암(51)의 기단부에 접속된 회전 샤프트(53)와, 회전 샤프트(53)를 회전 구동하는 모터(54)를 구비하고 있고, 세정 아암(51)은 가공실(40) 내에 진퇴 자유로운 구성을 갖고 있다.
본 실시 형태에 있어서 세정 유닛(50)의 세정 아암(51)은, 웨이퍼 반입구(46)로부터 가공실(40) 내에 진입하도록 구성되어 있다. 웨이퍼(W)의 엣지 연마 공정 중은 세정 아암(51)이 가공실(40)의 외측에 퇴피해 있지만, 척 테이블(10)의 세정 공정 중은 세정 아암(51)이 가공실(40) 내에 진입하여 세정 동작을 행한다. 이와 같이, 모터(54) 및 회전 샤프트(53)는, 세정 헤드(52)를 척 테이블(10)의 지름 방향으로 왕복 이동시킬 뿐만 아니라, 엣지 연마 공정에 있어서 세정 헤드(52)를 가공실(40)의 외측에 퇴피시키고, 또한 세정 공정에 있어서 세정 헤드를 가공실(40) 내에 진입시키는 세정 헤드 이동 기구를 구성하고 있어, 가공실(40)에 형성되어 있는 기존의 출입구를 이용하여 세정 아암(51)을 가공실(40) 내에 진입시킬 수 있다.
엣지 연마 유닛(20)은, 회전 헤드(21)와, 회전 헤드(21)를 회전 자유롭게 지지하는 중공 샤프트(22)와, 중공 샤프트(22)를 회전 구동하는 모터(23)를 구비하고 있다. 중공 샤프트(22)의 내부에는 슬러리를 공급하는 공급관이 부착되어 있고, 웨이퍼(W)의 표면의 중심부에 슬러리가 공급되도록 되어 있다. 또한 연마 가공에 사용된 슬러리는, 가공실(40)의 경사진 저면의 하단에 형성된 슬러리 배출구(45)로부터 배출되어 회수된다.
도 4는, 엣지 연마 유닛(20)의 회전 헤드(21)의 구성의 일 예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
회전 헤드(21)는, 상측 링(31)과, 상측 링(31)의 하방에 있어서 이것과 평행하게 형성된 링 형상의 하측 링(32)과, 상측 링(31)과 하측 링(32)을 연결하는 복수개의 연결 로드(33)로 구성되어 있고, 상측 링(31)과 하측 링(32)의 사이에는 연마 스페이스(21S)가 형성되어 있고, 웨이퍼(W)는 연마 스페이스(21S) 내에서 가공된다. 하측 링(32)의 개구 지름은 가공 대상이 되는 웨이퍼(W)의 직경(예를 들면 450㎜)보다도 크고, 척 테이블(10)을 상승시킴으로써 척 테이블(10) 상의 웨이퍼(W)는 하측 링(32)의 개구를 통과하여 연마 스페이스(21S) 내에 진입할 수 있다.
회전 헤드(21)에는 복수의 엣지 연마 헤드(35)가 형성되어 있다. 복수의 엣지 연마 헤드(35)의 각각은 엣지 연마 아암(34)을 통하여 상측 링(31) 또는 하측 링(32)에 부착되어 있고, 엣지 연마 아암(34)은 상측 링(31) 또는 하측 링(32)을 중심으로 회전 자유로운 구성으로 되어 있다. 엣지 연마 헤드(35)는, 연마 스페이스(21S)측을 향해 있는 엣지 연마 아암(34)의 선단부에 형성되어 있고, 엣지 연마 아암(34)의 기단부에는 겹침부(36)가 형성되어 있다.
도 5는, 엣지 연마 헤드(35)의 구성의 일 예를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 5(a)∼5(c)는 측면 단면도, 5(d)는 평면도이다.
도 5(a)∼5(c)에 도시하는 바와 같이, 엣지 연마 헤드(35)에는 3종류 있고, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 단면의 상방을 연마하는 상측 연마 헤드(35A)와, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 단면의 하방을 연마하는 하측 연마 헤드(35B)와, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 단면의 중앙을 연마하는 중앙 연마 헤드(35C)로 구성된다. 이 경우, 상측 연마 헤드(35A)를 지지하는 상측 연마 아암(34A)은 하측 링(32)에 축 지지되는 것이 바람직하고, 하측 연마 헤드(35B)를 지지하는 하측 연마 아암(34B)은 상측 링(31)에 축 지지되는 것이 바람직하다. 중앙 연마 헤드(35C)를 지지하는 중앙 연마 아암(34C)은 하측 링(32)에 축 지지되어도 좋고, 상측 링(31)에 축 지지되어도 좋다. 이들 상측 연마 헤드(35A), 하측 연마 헤드(35B) 및 중앙 연마 헤드(35C)가, 도 5(d)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 외주를 따라서 등간격으로 배치됨으로써, 웨이퍼(W)의 엣지를 균형좋게 연마할 수 있다.
회전 헤드(21)를 회전시키면, 겹침부(36)에 가해지는 원심력(F)과 상측 링(31) 또는 하측 링(32)을 지점으로 하는 지렛대의 원리에 의해, 엣지 연마 아암(34)은 회동하여 엣지 연마 헤드(35)를 웨이퍼(W)의 단면으로 밀어 누른다. 엣지 연마 헤드(35)는 웨이퍼(W)의 엣지를 압압하면서 웨이퍼(W)의 주위를 회전하기 때문에, 웨이퍼(W)의 엣지가 적절한 압력으로 연마된다.
이와 같이 하여 엣지 연마된 웨이퍼(W)는, 그 표면만을 경면 가공하는 편면 연마 공정이나 세정 공정 등을 거쳐 최종 웨이퍼 제품이 된다. 본 실시 형태에 의한 웨이퍼의 제조 방법은, 양면 연마 후에 엣지 연마를 행하는 것으로, 엣지 연마 후에 웨이퍼의 이면을 연마하는 공정은 존재하지 않지만, 엣지 연마 장치(1)는 엣지 연마 공정 후에 세정 공정을 정기적으로 실시하여, 척 테이블(10) 상의 슬러리 잔사를 제거하는 점에서, 엣지 연마 공정에서 웨이퍼의 이면에 손상이 생길 확률을 대폭으로 저감할 수 있다. 따라서, 표리면뿐만 아니라 엣지의 결함 품질도 개선된 웨이퍼를 제공할 수 있다.
도 6은, 가공실(40) 내에 세트된 세정 아암(51)의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 세정 아암(51)의 선단부(51a)에는 브러시를 갖는 세정 헤드(52)가 형성되어 있고, 세정 아암(51)의 기단부(51b)는 회전 샤프트(53)에 축 지지되어 있다. 그리고 회전 샤프트(53)가 회전함으로써 세정 아암(51)이 기단부(51b)를 중심으로 소정의 각도(θ)의 범위 내에서 스윙하고, 세정 헤드(52)가 척 테이블(10)의 중심부와 외주부의 사이를 척 테이블(10)의 상면과 평행하게 왕복 이동하여, 통기 구멍(10h)이 형성된 척 테이블(10)의 상면을 세정한다.
도 7은, 세정 헤드(52)의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 측면 단면도, (b)는 평면도이다.
도 7(a) 및 7(b)에 도시하는 바와 같이, 세정 헤드(52)는, 세정 아암(51)에 부착된 수지제의 환 형상의 베이스(55)와, 순수 등의 세정액을 분사하는 고압 제트 노즐(56)과, 고압 제트 노즐(56)을 둘러싸도록 환 형상으로 형성된 브러시(57)를 구비하고 있다. 고압 제트 노즐(56)은 베이스(55)의 중공부에 끼워넣어져 있고, 브러시(57)는 베이스(55)의 저면에 심어져 형성되어 있다.
브러시(57)는, 복수개의 필라멘트(예를 들면 50개)의 집합체인 강모다발(57a)을 고압 제트 노즐(56)의 주위에 배치하여 이루어지는 것으로, 고압 제트 노즐(56)을 둘러싸도록 환 형상으로 형성되어 있다. 고압 제트 노즐(56)의 외경과 브러시(57)의 사이의 스페이스폭(d)은 10㎜ 이상 20㎜ 이하인 것이 바람직하다. 스페이스폭(d)이 10㎜보다도 좁은 경우에는 브러시(57)에 의해 둘러싸인 방의 스페이스가 지나치게 좁아 슬러리 잔사를 가두는 것이 어려워지기 때문이고, 또한 스페이스폭(d)이 20㎜보다도 넓은 경우에는 고압수에 의해 떠오른 슬러리 잔사를 브러시(57)로 쓸어내는 효과가 약해지기 때문이다.
고압 제트 노즐(56)은 배관(58) 및 펌프를 통하여 탱크에 접속되어 있고, 탱크 내의 세정액이 고압 제트 노즐(56)에 공급된다. 고압 제트 노즐(56)의 개구(56a)의 직경은 0.5㎜ 이상 2.5㎜ 이하인 것이 바람직하고, 고압 제트 압력은 10㎫ 전후인 것이 바람직하다. 또한, 고압 제트 노즐(56)의 선단에서 브러시(57)의 선단까지의 높이(h)는 15㎜ 이상 25㎜ 이하인 것이 바람직하다. 높이(h)가 15㎜보다도 낮으면 브러시(57)에 의해 둘러싸인 방의 스페이스가 지나치게 좁아 슬러리 잔사를 가두는 것이 어려워지기 때문이고, 또한 높이(h)가 25㎜보다도 높은 경우에는 고압수에 의해 떠오른 슬러리 잔사를 브러시(57)로 쓸어내는 효과가 약해지기 때문이다.
도 8은, 엣지 연마 공정에 있어서 척 테이블 상에 슬러리 잔사가 퇴적하는 메카니즘을 설명하는 개략도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 엣지 연마 공정에 있어서 웨이퍼(W)의 표면의 중심부에 지립을 포함하는 슬러리(S)가 공급되면, 이 슬러리(S)는 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력에 의해 외주 방향으로 흘러 엣지 연마 헤드(35)에 공급되고, 웨이퍼(W)의 외주를 따라서 주행하는 엣지 연마 헤드(35)가 이 슬러리(S)와 함께 웨이퍼(W)의 엣지를 연마한다. 이 때, 슬러리(S)의 일부가 웨이퍼(W)의 표면측으로부터 이면측으로 돌아들어가 척 테이블(10)의 척 패드의 외주부의 표면에 부착된다. 웨이퍼(W)의 이면은 척 테이블(10)에 밀착되어 있지만, 웨이퍼(W)가 고속 회전하면 그 단부(외주부)가 상하 방향으로 진동함으로써 웨이퍼(W)와 척 테이블(10)의 사이에 극간이 발생하기 때문에, 척 테이블(10)의 단부에 슬러리 잔사가 부착되는 것으로 생각된다. 여기에서 본 실시 형태에서는, 세정 헤드(52)를 이용하여 척 테이블(10)의 상면을 세정함으로써, 슬러리(S)의 잔사를 제거한다.
도 9는, 세정 유닛(50)에 의한 슬러리 잔사의 세정 방법을 설명하는 개략도이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 척 테이블(10)의 세정 공정에서는, 세정 헤드(52)의 브러시가 척 테이블(10)의 외주부에 눌러대어지고, 세정 헤드(52)가 척 테이블(10)의 상면과 평행하게 왕복 이동함으로써, 척 테이블(10)의 상면에 부착되는 슬러리 잔사가 제거된다. 세정 공정 중은 고압 제트 노즐(56)로부터 고압수를 분사하고 있기 때문에, 척 테이블 상의 슬러리 잔사를 때려 낼 수 있어, 고압수로 떠오른 슬러리 잔사를 브러시로 쓸어내 제거할 수 있다. 특히, 고압수를 둘러싸는 브러시의 방에 가두면서 슬러리 잔사가 제거되기 때문에, 고압수의 비산을 방지하면서 척 테이블(10)이 효율적으로 세정된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 웨이퍼의 엣지 연마 장치(1)는, 세정 헤드(52)가 고압 제트 노즐(56)과 그의 주위에 형성된 환 형상의 브러시(57)의 조합으로 구성되고, 척 테이블(10)을 고압 세정과 동시에 브러시 세정하기 때문에, 슬러리 잔사를 확실히 제거할 수 있다. 따라서, 이면의 손상 결함의 개수가 매우 적은 웨이퍼를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기의 실시 형태에 한정되는 일 없이, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하고, 그들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것임은 말할 것도 없다.
실시예
척 테이블의 세정 공정의 유무가 엣지 연마 후의 웨이퍼의 이면의 품질에 부여하는 영향에 대해서 평가했다. 가공 대상이 되는 웨이퍼는, CZ법에 의해 제조된 실리콘 단결정 잉곳에 대하여 외주 연삭, 슬라이스, 랩핑, 에칭, 양면 연마를 순서대로 실시한 450㎜ 실리콘 웨이퍼를 이용했다.
평가 시험에서는, 도 1에 도시한 엣지 연마 장치를 이용하여 미리 300매의 웨이퍼의 엣지 연마 공정을 행한 후, 척 테이블의 세정 공정을 행하고, 추가로 평가용 웨이퍼의 엣지 연마 공정을 5매 연속하여 실시하고, 이러한 세정 공정과 5매의 평가용 웨이퍼의 엣지 연마 공정을 교대로 5회씩 반복하여, 25매의 평가용 웨이퍼의 실시예 샘플을 얻었다.
척 테이블의 세정 조건은, 웨이퍼 회전수: 200rpm, 웨이퍼 회전 방향: 반시계 방향, 세정 헤드의 스윙 회수: 37회, 세정 아암의 스윙 개시 각도: 50°, 세정 아암의 스윙 반전 각도: 90℃, 세정 아암의 스윙 속도: 10°/sec, 고압 제트 압력: 10㎫, 척 세정 위치: 21㎜, 세정 시간: 5min으로 했다. 또한 척 테이블의 흡착 지지면을 구성하는 척 패드로서는, 두께가 0.5∼0.8㎜, 압축율이 2∼10％인 스웨이드 타입을 이용했다.
한편, 평가용 웨이퍼의 엣지 연마 공정을 5매 연속하여 실시한 후에 척 테이블의 세정 공정을 행하지 않은 점 이외는 실시예와 동일 조건하에서 엣지 연마 공정을 연속하여 행하여, 25매의 평가용 웨이퍼의 비교예 샘플을 얻었다. 즉, 비교예 샘플의 제조에서는, 300매의 웨이퍼의 엣지 연마 공정을 행한 후, 척 테이블의 세정 공정을 1회만 행하고, 그 후는 척 테이블의 세정을 일절 행하지 않았다.
그 후, 평가용 웨이퍼의 실시예 샘플 및 비교예 샘플의 이면을 파티클 카운터로 각각 측정하여, 사이즈가 200㎚ 이상인 손상 결함의 개수를 구했다.
도 10은, 웨이퍼의 가공 매수(패드 라이프)의 증가에 수반하는 웨이퍼의 이면의 손상 결함의 개수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 척 테이블의 세정 공정을 행하지 않은 비교예에서는, 웨이퍼의 가공 매수의 증가와 함께 손상 결함의 개수가 서서히 증가하여, 15매째의 웨이퍼일 때에는 손상 결함의 개수가 문턱값인 300개를 초과하고, 나아가 25매째의 웨이퍼일 때에는 약 500개에 달했다. 한편, 척 테이블의 세정 공정을 행한 실시예에서는, 웨이퍼의 가공 매수의 증가에 상관없이, 손상 결함의 개수는 항상 50개 미만이 되었다. 이와 같이, 척 테이블의 세정 공정을 정기적으로 실시함으로써 엣지 연마 후의 웨이퍼의 이면의 손상 결함의 개수를 저감할 수 있는 것이 확인되었다.
1 : 엣지 연마 장치
10 : 척 테이블
10a : 척 테이블 본체
10b : 척 패드
10h : 통기 구멍
11 : 회전 샤프트
12 : 지지대
13 : 대좌
15 : 모터(척 테이블 회전)
16 : 모터(척 테이블 승강용)
20 : 엣지 연마 유닛
21 : 회전 헤드
21S : 연마 스페이스
22 : 중공 샤프트
23 : 모터(회전 헤드 회전용)
31 : 상측 링
32 : 하측 링
33 : 연결 로드
34 : 엣지 연마 아암
34A : 상측 연마 아암
34B : 하측 연마 아암
34C : 중앙 연마 아암
35 : 엣지 연마 헤드
35A : 상측 연마 헤드
35B : 하측 연마 헤드
35C : 중앙 연마 헤드
36 : 겹침부
40 : 가공실
41 : 상측 사이드 커버
42 : 하측 사이드 커버
43 : 승강 아암
44 : 실린더
45 : 슬러리 배출구
46 : 웨이퍼 반입구
50 : 세정 유닛
51 : 세정 아암
51a : 세정 아암의 선단부
51b : 세정 아암의 기단부
52 : 세정 헤드
53 : 회전 샤프트
54 : 모터
55 : 베이스
56 : 고압 제트 노즐
56a : 고압 제트 노즐의 개구
57 : 브러시(환 형상 브러시)
57a : 강모다발
58 : 배관
S : 슬러리
W : 웨이퍼

Claims (11)

  1. 웨이퍼를 흡착 보유지지하는 척 테이블과,
    상기 척 테이블을 회전시키는 회전 구동 기구와,
    상기 척 테이블에 의해 흡착 보유지지된 상태에서 회전하는 웨이퍼에 슬러리를 공급하면서 상기 웨이퍼의 엣지를 연마하는 엣지 연마 유닛과,
    상기 척 테이블 상의 슬러리 잔사를 제거하는 세정 유닛과,
    가공실을 구비하고,
    상기 세정 유닛은, 고압 제트 노즐 및 당해 고압 제트 노즐의 주위를 둘러싸도록 형성된 브러시를 구비한 세정 헤드를 포함하고, 상기 세정 헤드를 이용하여 상기 척 테이블을 고압 세정과 동시에 브러시 세정하고,
    상기 세정 유닛은, 상기 세정 헤드를 상기 척 테이블의 지름 방향으로 왕복 이동시키는 세정 헤드 이동 기구를 추가로 포함하고,
    엣지 연마 공정에서, 상기 엣지 연마 유닛의 회전 헤드와 상기 척 테이블은 상기 가공실 내에 위치하고,
    상기 세정 헤드 이동 기구는, 상기 엣지 연마 공정에 있어서 상기 세정 헤드를 상기 가공실의 외측에 퇴피시키고, 세정 공정에 있어서 상기 가공실의 일부가 개방되어 상기 세정 헤드를 상기 가공실 내에 진입시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 엣지 연마 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엣지 연마 유닛에 의해 연마되는 웨이퍼는, 양면 연마 공정에 의해 표리 양면의 연마가 실시된 것인, 웨이퍼의 엣지 연마 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 척 테이블은 상기 웨이퍼를 진공 흡착하는, 웨이퍼의 엣지 연마 장치.
  6. 척 테이블에 의해 흡착 보유지지된 상태에서 회전하는 웨이퍼에 슬러리를 공급하면서 엣지 연마 유닛을 사용하여 상기 웨이퍼의 엣지를 연마하는 엣지 연마 공정과,
    상기 척 테이블 상의 슬러리 잔사를 제거하는 세정 공정을 구비하고,
    상기 세정 공정에서는, 고압 제트 노즐의 주위를 둘러싸도록 브러시가 형성된 세정 헤드를 이용하여 상기 척 테이블을 고압 세정과 동시에 브러시 세정하고,
    상기 세정 공정에서는, 상기 세정 헤드를 상기 척 테이블의 지름 방향으로 왕복 이동시키고,
    상기 엣지 연마 공정에서, 상기 엣지 연마 유닛의 회전 헤드와 상기 척 테이블은 가공실 내에 형성되어 있고,
    상기 세정 헤드는, 상기 엣지 연마 공정에 있어서 상기 가공실의 외측에 퇴피해 있고, 상기 세정 공정에 있어서 상기 가공실의 일부가 개방되어 상기 가공실 내에 진입하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 엣지 연마 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 엣지 연마 공정은, 상기 웨이퍼의 표리 양면을 연마하는 양면 연마 공정의 후에 행해지는, 웨이퍼의 엣지 연마 방법.
  10. 제6항 또는 제9항에 있어서,
    상기 엣지 연마 공정은, 상기 척 테이블에 의해 상기 웨이퍼를 진공 흡착하는, 웨이퍼의 엣지 연마 방법.
  11. 제6항 또는 제9항에 있어서,
    상기 엣지 연마 공정은, 상기 웨이퍼의 표면만을 경면 가공하는 편면 연마 공정의 전에 행해지는, 웨이퍼의 엣지 연마 방법.
KR1020197011933A 2016-11-15 2017-10-02 웨이퍼의 엣지 연마 장치 및 방법 KR102182910B1 (ko)

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