KR102337600B1 - 템플레이트 어셈블리의 선별방법과 워크의 연마방법 및 템플레이트 어셈블리 - Google Patents

템플레이트 어셈블리의 선별방법과 워크의 연마방법 및 템플레이트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 워크의 이면을 유지하는 백패드와, 백패드 상에 위치하여 워크의 엣지부를 유지하는 리테이너링을 갖는 템플레이트를, 템플레이트의 외경보다 큰 외경을 갖는 베이스링 또는 베이스플레이트 상에 동심으로 접합한 템플레이트 어셈블리를 준비하는 공정과, 템플레이트 어셈블리의 템플레이트 측에서, 베이스링 또는 베이스플레이트의 외주연 표면을 기준면으로 한 경우의, 리테이너링 및 백패드의 높이위치의 분포를 비파괴로 측정하는 공정과, 측정한 높이위치의 분포로부터, 리테이너링의 평면도 및 리테이너링과 백패드의 평균 단차량을 산출하는 공정과, 평면도 및 평균 단차량에 기초하여, 템플레이트 어셈블리를 선별하는 공정을 갖는 템플레이트 어셈블리의 선별방법이다. 이에 따라, 연마 후 워크의 평탄도의 불균일을 조정할 수 있는 템플레이트 어셈블리의 선별방법이 제공된다.

Description

템플레이트 어셈블리의 선별방법과 워크의 연마방법 및 템플레이트 어셈블리
본 발명은, 템플레이트 어셈블리의 선별방법과 워크의 연마방법 및 템플레이트 어셈블리에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼 등의 워크의 연마에서 웨이퍼 유지구로는, 글라스 에폭시(GE) 등의 리테이너링과 백킹 패드(BP)를 접착한 템플레이트(TP)가 널리 사용되고 있다.
이 TP는 통상 Ti나 PVC, 세라믹 등의 재질로 이루어진 베이스링 또는 베이스플레이트에 붙여넣은 템플레이트 어셈블리(TP ASSY)로서 이용된다.
통상, 리테이너링의 내경은 워크 직경보다 약간 크고, 외경은 베이스링 또는 베이스플레이트 외경보다 작게 설계되어 있다. 일반적으로, 연마기에는 4 ~ 12개의 복수의 연마헤드가 부착되어 있고, 각각의 연마헤드에 템플레이트 어셈블리가 장착된다.
일본 특허출원 2015-218440호 일본 특허공개 2014-004675호 공보 일본 특허공개 2014-233815호 공보 일본 특허공개 2007-287787호 공보
여기서 발생하는 문제로서, 동일한 로트의 템플레이트에서 작성한 템플레이트 어셈블리를 이용해도, 연마 후 워크의 평탄도에는 연마헤드 사이의 불균일이 발생한다.
이 대응으로서, 리테이너링과 BP의 단차량, 즉, 포켓 깊이(P.D.)를 연마헤드 사이에서 가지런히 함으로써, 어느 정도의 개선이 도모되고 있으나, 평탄도의 타이트화 요구가 까다로워짐에 따라 포켓 깊이의 관리만으로는 불충분하게 되었다.
본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, P.D. 외에, 리테이너링의 평면도가 연마헤드 간의 평탄도의 불균일에 영향을 미치는 것을 알게 되었다.
여기서, 리테이너링의 평면도의 측정방법으로는, 종래는 촉침식 변위계로 복수 라인을 측정하는 방법이 채용되어 왔다. 그러나 이 측정방법에서는, 시료의 위치조정이나 탐침의 상하이동 등이 수동이므로, 공정수를 필요로 하는데다가, 둘레방향의 정보가 불충분하고, 또한 접촉식이기 때문에, 리테이너링 표면을 손상시켰다.
또한, 특허문헌 1과 같이 인라인 비접촉 레이저 변위계와 연마헤드를 연동시켜 둘레방향으로 포켓 깊이의 측정을 행하는 방법이 있고, 이것을 응용하는 방법이 있다. 그러나 측정 정밀도를 구하면 레이저 스캔폭은 통상 수 mm이며, 베이스링 외주로부터 리테이너링 내주단까지 일반적으로 수십 mm의 거리를 1회의 측정으로는 커버할 수 없다.
한편, 시판품 중에는, 확실히 이 거리를 커버 가능한 레이저 변위계도 있는데, 와이드 레인지가 되면 될수록, 특히 측정폭의 양단의 측정 정밀도가 떨어지는 것이 알려져 있다. 나아가, 측정대상이 되는 템플레이트 어셈블리는, 단차를 2개(베이스와 리테이너링과, 리테이너링과 백패드) 갖고 있으며, 단차 부분이 레이저광의 바로 아래에 없으면, 단차의 구석이 그늘져서 정확한 반사광을 얻을 수 없고, 특히 포켓 깊이의 측정 정밀도가 떨어지는 것도 알고 있다.
한편, 선행기술조사에서, 특허문헌 1에서는, 템플레이트의 포켓 깊이 측정방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 비접촉으로 리테이너링의 높이를 레이저 변위계로 계측하는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 3에서는, 템플레이트 표면, 백킹 패드 표면의 평탄도를 레이저 변위계로 측정하는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 4에서는, 레이저 변위계로 리테이너링의 두께와 높이를 측정하는 것이 개시되어 있다. 그러나 리테이너링의 평면도와 P.D.를 측정하여, 템플레이트 어셈블리를 선별하는 선행기술은 발견되지 않았다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 연마 후 워크의 평탄도의 불균일을 조정할 수 있는 템플레이트 어셈블리의 선별방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 워크의 표면을 정반 상에 붙인 연마포에 미끄럼접촉시켜 연마할 때에, 연마헤드에 장착하고, 상기 워크를 유지하기 위해 이용되는 템플레이트 어셈블리를 선별하는 방법으로서,
상기 워크의 이면을 유지하는 백패드와, 이 백패드 상에 위치하여 상기 워크의 엣지부를 유지하는 리테이너링을 갖는 템플레이트를, 이 템플레이트의 외경보다 큰 외경을 갖는 베이스링 또는 베이스플레이트 상에 동심으로 접합한 템플레이트 어셈블리를 준비하는 준비공정과,
상기 템플레이트 어셈블리의 상기 템플레이트 측에서, 상기 베이스링 또는 상기 베이스플레이트의 외주연 표면을 기준면으로 한 경우의, 상기 리테이너링 및 상기 백패드의 높이위치의 분포를 비파괴로 측정하는 측정공정과,
상기 측정한 높이위치의 분포로부터, 상기 리테이너링의 평면도 및 상기 리테이너링과 상기 백패드의 평균 단차량을 산출하는 산출공정과,
상기 평면도 및 상기 평균 단차량에 기초하여, 상기 템플레이트 어셈블리를 선별하는 선별공정을 갖는 것을 특징으로 하는 템플레이트 어셈블리의 선별방법을 제공한다.
이와 같이 하면, 리테이너링과 백패드의 평균 단차량에 더하여, 리테이너링의 평면도를, 연마헤드 장착 전에 측정할 수 있고, 그리고 이들 평면도 및 평균 단차량에 기초하여 템플레이트 어셈블리를 선별할 수 있다. 이 때문에, 이와 같이 하여 선별된 템플레이트 어셈블리를 이용하여 워크의 연마를 행하면, 연마 후 워크의 평탄도의 불균일을 조정할 수 있다. 특히 평탄도의 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 측정공정을 비파괴로 행함으로써, 리테이너링 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 발진을 방지할 수 있고, 연마 후 워크의 스크래치도 방지할 수 있다.
이때, 상기 베이스링 또는 상기 베이스플레이트로서,
외경이 상기 템플레이트의 외경보다 10mm 이상 크고, 표면조도가 Ra ≤ 6.3㎛인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 측정 결과를 데이터처리할 때, 외주연 표면을 기준으로 하여 프로파일을 레벨링한 결과에 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 평면도 등을 보다 정확히 얻을 수 있고, 더 나아가 적절히 선별할 수 있다.
또한, 이때, 상기 측정공정에서,
레이저 변위계를 이용하여, 상기 템플레이트 어셈블리의 둘레방향의 레이저 주사에 의한 각 둘레마다 상기 높이위치의 분포의 측정과, 상기 템플레이트 어셈블리의 직경방향으로의 슬라이드를 교대로 행함으로써, 상기 리테이너링 및 상기 백패드의 상기 높이위치의 분포를 일괄로 측정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 높이위치의 분포를 일괄 측정할 수 있고, 더 나아가 리테이너링의 평면도와 리테이너링과 백패드의 평균 단차량을, 일괄로 둘레방향으로 고정밀도와 높은 처리량 및 비파괴로 구할 수 있다.
또한, 이때, 상기 준비공정에서, 상기 템플레이트 어셈블리를 복수로 준비하고,
상기 템플레이트 어셈블리마다 상기 측정공정 및 상기 산출공정을 행하고,
상기 복수의 템플레이트 어셈블리의 사이에서, 서로 상기 평면도의 차가 5㎛ 이하이며, 또한 상기 평균 단차량의 차가 5㎛ 이하인 템플레이트 어셈블리를 선별하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 복수의 템플레이트 어셈블리 간의 상기 평면도 및 평균 단차량의 불균일이 충분히 작은 템플레이트 어셈블리를 선별할 수 있다. 이 때문에, 이와 같이 하여 선별된 템플레이트 어셈블리를 이용하여 워크의 연마를 행하면, 연마 후 워크의 평탄도에 불균일이 발생하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 워크의 연마방법으로서,
상기와 같은 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법에 의해 선별한 상기 템플레이트 어셈블리를 상기 연마헤드에 장착하고, 상기 워크를 유지하여 연마하는 것을 특징으로 하는 워크의 연마방법을 제공한다.
이와 같이, 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법에 의해 선별한 템플레이트 어셈블리를 이용하여 워크의 연마를 행하므로, 연마 후 워크의 평탄도에 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 워크의 표면을 정반 상에 붙인 연마포에 미끄럼접촉시켜 연마할 때에, 연마헤드에 장착하고 상기 워크를 유지하기 위해 이용되는 템플레이트 어셈블리로서,
상기 워크의 이면을 유지하는 백패드와, 이 백패드 상에 위치하여 상기 워크의 엣지부를 유지하는 리테이너링을 갖는 템플레이트와, 이 템플레이트의 외경보다 큰 외경을 갖는 베이스링 또는 베이스플레이트를 구비하고,
상기 베이스링 또는 상기 베이스플레이트 상에 상기 템플레이트가 동심으로 접합되어 있고,
상기 베이스링 또는 상기 베이스플레이트는, 외경이 상기 템플레이트의 외경보다 10mm 이상 크고, 표면조도가 Ra ≤ 6.3㎛인 것을 특징으로 하는 템플레이트 어셈블리를 제공한다.
이러한 것이면, 베이스링 또는 베이스플레이트의 외주연을 기준면으로 하여, 프로파일을 레벨링한 결과에 오차가 발생하는 것을 방지하고, 평면도 등이 보다 정확히 얻어진다. 따라서, 이 정확한 평면도 등에 기초하여 템플레이트 어셈블리를 선별할 수도 있고, 연마 후 워크의 평탄도에 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법이면, 리테이너링과 백패드의 평균 단차량에 더하여, 리테이너링의 평면도를 연마헤드 장착 전에 측정할 수 있고, 그리고 이들 평면도 및 평균 단차량에 기초하여 템플레이트 어셈블리를 선별할 수 있다. 이 때문에, 이와 같이 하여 선별된 템플레이트 어셈블리를 이용하여 워크의 연마를 행하면, 특히 연마 후 워크의 평탄도에 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 값의 측정을 비파괴로 행함으로써, 리테이너링 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 발진을 방지할 수 있고, 연마 후 워크의 스크래치도 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법의 일례를 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법에서 측정공정의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법에서 측정공정에 이용할 수 있는 측정유닛의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법에서 측정공정으로 측정되는 높이위치의 분포의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 워크의 연마방법에 이용할 수 있는 연마기의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 7은 베이스링의 외경을 변화시킨 경우에 측정 불균일을 나타낸 그래프이다.
도 8은 베이스링의 표면조도를 변화시킨 경우에 측정 불균일을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시형태를 설명하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 템플레이트 어셈블리의 포켓 깊이의 크기를 연마헤드 사이에서 가지런히 하는 것만으로는, 연마 후 워크의 평탄도의 불균일을 충분히 조정할 수 없었다.
이에, 본 발명자들은 이러한 문제를 해결하기 위해 열심히 검토를 거듭하였다. 그 결과, 포켓 깊이 외에, 리테이너링의 평면도가 연마헤드 간의 평탄도의 불균일에 영향을 주는 것을 발견하였다. 그리고 리테이너링과 백패드의 평균 단차량에 더하여, 리테이너링의 평면도를 연마헤드 장착 전에 측정하고, 이들 평면도 및 평균 단차량에 기초하여 선별한 템플레이트 어셈블리를 이용하여 워크의 연마를 행하면, 연마 후 워크의 평탄도의 불균일을 조정할 수 있고, 특히 평탄도의 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것에 생각이 미쳐, 본 발명을 완성시켰다. 그리고 이들을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 자세히 조사하고, 본 발명을 완성시켰다.
우선, 본 발명의 템플레이트 어셈블리에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 일례를 나타낸 개략도이다. 한편, 도 2에는 위치관계의 설명을 위해, 워크(W)도 함께 도시되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 템플레이트 어셈블리(1a) 또는 템플레이트 어셈블리(1b)는, 워크(W)의 이면을 유지하는 백패드(2)와, 이 백패드(2) 상에 위치하여 워크(W)의 엣지부를 유지하는 리테이너링(3)을 갖춘 템플레이트(4)와, 이 템플레이트(4)의 외경보다 큰 외경을 갖는 베이스링(5a) 또는 베이스플레이트(5b)를 구비한다.
그리고 베이스링(5a) 또는 베이스플레이트(5b) 상에 템플레이트(4)가 동심으로 접합되어 있고, 베이스링(5a) 또는 베이스플레이트(5b)는 외경이 템플레이트(4)의 외경보다 10mm 이상 크고, 표면조도가 Ra ≤ 6.3㎛인 것이다.
이러한 것이면, 리테이너링의 평면도 등을 종래보다 정확히 얻을 수 있고, 결과적으로 연마 후 워크의 평탄도의 불균일 방지에 연결시키는 것이 가능하다.
이어서, 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법의 일례를 나타낸 공정도이다.
우선, 도 2에 나타낸 바와 같이, 워크(W)의 이면을 유지하는 백패드(2)와, 백패드(2) 상에 위치하여 워크(W)의 엣지부를 유지하는 리테이너링(3)을 갖춘 템플레이트(4)를, 이 템플레이트(4)의 외경보다 큰 외경을 갖는 베이스링(5a) 또는 베이스플레이트(5b) 상에 동심으로 접합한 템플레이트 어셈블리(1a) 또는 템플레이트 어셈블리(1b)를 준비하는 준비공정(도 1의 SP1)을 행한다.
예를 들어, 워크(W)의 직경을 300mm로 한 경우, 리테이너링(3)의 내경은 통상 300.5 ~ 303mm이고, 외경은 320 ~ 400mm로 설계할 수 있다.
또한, 베이스링(5a) 또는 베이스플레이트(5b)로서, 외경이 템플레이트(4)의 외경보다 10mm 이상 크고, 표면조도가 Ra ≤ 6.3㎛인 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우의 표면조도는 Ra ≥ 0㎛로 할 수 있다. 이와 같이 하면, 후술하는 측정공정에서의 측정 결과를 데이터처리할 때, 외주연 표면을 기준으로 하여 프로파일을 레벨링한 결과에 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 베이스링(5a) 또는 베이스플레이트(5b)의 외경은, 리테이너링(3)의 외경보다 20 ~ 50mm 더 크게 설계할 수 있다. 또한, 베이스링(5a)을 이용할 때, 베이스링(5a)의 내경은 원하는 연마 특성에 따라 임의로 설정 가능하다.
이어서, 템플레이트 어셈블리(1a) 또는 템플레이트 어셈블리(1b)의 템플레이트(4) 측에서, 베이스링(5a) 또는 베이스플레이트(5b)의 외주연 표면(6)을 기준면으로 한 경우의, 리테이너링(3) 및 백패드(2)의 높이위치의 분포를 비파괴로 측정하는 측정공정(도 1의 SP2)을 행한다.
이때, 비파괴의 측정방법의 일례로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 레이저 변위계를 이용한 방법을 들 수 있다. 템플레이트 어셈블리의 둘레방향의 레이저 주사에 의한 각 둘레마다 높이위치의 분포의 측정과, 템플레이트 어셈블리의 직경방향으로의 슬라이드를 교대로 행함으로써, 리테이너링(3) 및 백패드(2)의 높이위치의 분포를 일괄로 측정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 리테이너링(3)의 평면도와 리테이너링(3)과 백패드(2)의 평균 단차량(포켓 깊이(7))을, 일괄로 둘레방향으로 고정밀도와 높은 처리량 및 비파괴로 측정할 수 있다.
이때, 보다 구체적으로는, 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같은 측정유닛(10)을 이용하여 측정공정을 행할 수 있다. 측정유닛(10)은, 비접촉레이저 변위계(11)가, 템플레이트 어셈블리의 직경방향으로 가동역을 갖는 실린더(12) 상에 배치되고, 템플레이트 어셈블리를 정밀도 좋게 올려놓을 수 있는 턴테이블(13)을, 리테이너링부가 비접촉 레이저 변위계(11)의 바로 아래에 오도록 배치 가능하다.
여기서, 비접촉 레이저 변위계(11)로서, 예를 들어, KEYENCE사의 LJ-V7020 등의 고정밀도 타입을 이용할 수 있다. 이 비접촉 레이저 변위계의 레이저폭은 6 ~ 8mm이다. 한편, 본 측정대상이 되는 템플레이트 어셈블리는, 베이스링 또는 베이스플레이트의 외주단으로부터 리테이너링의 내주단까지 일례로서 40mm의 폭을 갖는다.
이 때문에, 상기와 같은 레이저폭을 갖는 레이저 변위계를 이용한 경우, 1회의 측정으로 전체 범위의 측정은 할 수 없다. 그래서 턴테이블(13)의 템플레이트 어셈블리의 둘레방향의 회전 및 실린더(12)의 템플레이트 어셈블리의 직경방향으로의 상대이동으로부터의 각각에 대한 엔코더 출력을 기초로, 각각 비접촉 레이저 변위계(11)의 샘플링 주기를 동기시켜, 임의의 직경방향 위치에서 둘레방향으로의 측정을 가능화할 수 있다. 이것을 프로그램화함으로써 연속적인 측정을 가능하게 할 수 있다.
즉, 템플레이트 어셈블리의 둘레방향의 측정 → 직경방향으로 슬라이드 → 둘레방향으로 측정 → 직경방향으로 슬라이드…로 프로그램을 구성함으로써 임의의 측정범위의 둘레방향 측정이 가능해진다.
측정개시위치는 측정범위의 외주단측 또는 내주단측 중 어느 것이어도 되는데, 도 3에 나타낸 바와 같이 측정개시위치를 내주단측으로 하는 편이 포켓 깊이(7)의 고정밀도 측정이라는 점에서 바람직하다. 구체적으로는, 레이저폭의 중심이 리테이너링(3)의 내주단에 오는 직경방향 위치를 측정개시위치로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 리테이너링(3) 근방의 백패드(2)가 측정데이터의 사각(死角)이 되지 않고, 고정밀도로 측정이 가능해진다.
또한, 레이저는 일정량 오버랩하면서 슬라이드하는 것이, 데이터의 누락 방지와 데이터의 보정이라는 점에서 바람직하다. 측정에 요하는 주회(周回)의 수(N)는 측정대상인 템플레이트 어셈블리의 사이즈 등에 따라 임의로 설정 가능하다.
레이저의 스캔폭을 a[mm], 베이스링(5a; 또는 베이스플레이트)의 외주단으로부터 리테이너링(3)의 내주단까지의 거리를 b[mm], 레이저의 오버랩량을 c[mm]로 했을 때, 전역 측정에 필요한 주회의 수(N)는 다음의 식(1)에 나타낸 부등식을 만족시키는 정수로 나타낼 수 있다.
a + (N - 1) × (a - c) ≥ a / 2 + b … (1)
예를 들어, 레이저의 스캔폭(a)을 6[mm], 베이스링(5a; 또는 베이스플레이트)의 외주단으로부터 리테이너링(3)의 내주단까지의 거리(b)를 40[mm], 레이저의 오버랩량(c)을 1[mm]로 한 경우, 전역 측정에 필요한 주회의 수(N)는 식(1)로부터 9회로 구할 수 있다. 이 횟수를 설정하고, 측정개시 버튼을 누르면, 자동으로 측정이 행해진다.
그리고, 주회의 수 N개만큼의 데이터를 결합하여 얻어지는 프로파일이, 베이스링(5a; 또는 베이스플레이트)의 외주연 표면(6)을 기준면으로 하여 레벨링되고, 예를 들어 도 5와 같은 데이터가 출력된다(높이위치의 분포).
다음으로, 측정한 높이위치의 분포로부터, 리테이너링(3)의 평면도 및 리테이너링(3)과 백패드(2)의 평균 단차량을 산출하는 산출공정(도 1의 SP3)을 행한다. 이 산출방법은 특별히 한정되지 않고, 그때마다 결정할 수 있다.
리테이너링(3)의 평면도는, 예를 들어 도 5에 나타낸 바와 같이 리테이너링(3)의 외주측의 수 mm만큼의 평균값에 대한, 리테이너링(3)의 내주측의 수 mm만큼의 평균값의 차분을 취하고, 둘레방향마다 데이터의 평균값과 표준편차로 정량화할 수 있다. 또한, 이 산출방법으로 한정되지 않고, 예를 들어 리테이너링의 높이위치의 분포에서 최대값과 최소값의 차를 평면도로 할 수도 있다.
리테이너링(3)과 백패드(2)의 평균 단차량은, 예를 들어 리테이너링(3)의 내주측의 수 mm의 평균값과, 리테이너링(3)의 내주단보다 내측, 즉 백패드(2)의 부분의 수 mm의 평균값의 차분을 취하고, 둘레방향마다 데이터의 평균값과 표준편차로 정량화할 수 있다.
이상의 데이터처리로부터 개개의 템플레이트 어셈블리에서의 평균 단차량과 평면도를 정량화할 수 있다. 게다가, 개개의 템플레이트 어셈블리를 고정밀도이고 높은 처리량으로 정량화할 수 있다.
다음으로, 얻어진 평면도 및 평균 단차량에 기초하여, 템플레이트 어셈블리를 선별하는 선별공정(도 1의 SP4)을 행한다.
이와 같이 정량된 평면도 및 평균 단차량으로부터, 임의의 규격을 마련하여 템플레이트 어셈블리를 선별할 수 있다. 여기서, 상기에서 정량화된 평면도 및 평균 단차량의 수치가 템플레이트 어셈블리 사이에서 가지런한 것을 선별하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 상기 준비공정(SP1)에서, 템플레이트 어셈블리를 복수로 준비하고, 템플레이트 어셈블리마다 측정공정(SP2) 및 산출공정(SP3)을 행하고, 복수의 템플레이트 어셈블리의 사이에서, 서로 평면도의 차가 5㎛ 이하이며, 또한 평균 단차량의 차가 5㎛ 이하인 템플레이트 어셈블리를 선별하는 것이 바람직하다. 한편, 이 경우의 평면도의 차 및 평균 단차량의 차는 0㎛ 이상으로 할 수 있다.
이와 같이 하면, 특히 복수의 템플레이트 어셈블리 간의 평면도 및 평균 단차량의 불균일이 충분히 작은 템플레이트 어셈블리를 선별할 수 있다. 이 때문에, 이와 같이 하여 선별된 템플레이트 어셈블리를 이용하여 워크의 연마를 행하면, 연마 후 워크의 평탄도에 불균일이 발생하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있고, 평탄도의 타이트화 요구에 부응할 수 있다.
이때, 미리 복수의 템플레이트 어셈블리를 측정하고, ID로 링크시킨 데이터베이스를 작성할 수 있다. 그리고 이어서 연마기에 부착하는 템플레이트 어셈블리의 N수를 입력하고, N개 간 평면도 Range ≤ 5㎛와 P.D. Range ≤ 5㎛로 하여 선별처리를 행할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법이면, 리테이너링과 백패드의 평균 단차량에 더하여, 리테이너링의 평면도를 연마헤드 장착 전에 측정하고, 이들 평면도 및 평균 단차량에 기초하여 템플레이트 어셈블리를 선별할 수 있다. 이 때문에, 이와 같이 하여 선별된 템플레이트 어셈블리를 이용하여 워크의 연마를 행하면, 특히 연마 후 워크의 평탄도에 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 측정공정을 비파괴로 행함으로써, 리테이너링 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 연마 후 워크에 스크래치가 발생하지 않도록 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 워크의 연마방법에 대하여 설명한다. 이때, 예를 들어 도 6에 나타낸 바와 같은 연마포(202)가 붙여진 정반(203)과, 연마제 공급기구(204)와, 상기와 같이 하여 선별한 템플레이트 어셈블리를 장착한 연마헤드(201) 등으로 구성되어 있는 연마기(200)를 이용할 수 있다.
이러한 연마기(200)에서, 상기와 같은 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법에 의해 선별한 템플레이트 어셈블리를 연마헤드(201)에 장착하고, 워크(W)를 유지한다. 그리고 연마헤드로 워크(W)를 유지하고, 연마제 공급기구(204)로부터 연마포(202) 상에 연마제(205)를 공급함과 더불어, 정반(203)과 연마헤드(201)를 각각 회전시켜 워크(W)의 표면을 연마포(202)에 미끄럼접촉시킴으로써 연마할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 템플레이트 어셈블리의 선별방법에 의해 선별된 템플레이트 어셈블리를 이용하여 워크의 연마를 행하므로, 연마 후 워크의 평탄도에 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
연마기로서, 도 6에 나타낸 바와 같은 연마헤드(201)를 4개 구비한 연마기(200)를 준비하였다. 즉, 연마기에 부착한 템플레이트 어셈블리의 수는 4개이다. 또한, 워크는 직경 300mm의 반도체 Si 웨이퍼를 이용하였다.
우선, 템플레이트로서, 외경 350mm, 두께 0.5mm(공칭값)의 폴리우레탄 수지로 이루어진 백패드 상에, 외경 350mm, 내경 301mm, 두께 700㎛(공칭값)의 글라스 에폭시 적층판으로 이루어진 리테이너링을 열융착풀을 이용하여 열압착한 구성의 것을 준비하였다. 한편, 실시예 1에서 이용하는 템플레이트와 후술하는 비교예 1 ~ 3에서 이용하는 템플레이트는, 모두 동일한 로트로 제조한 것으로 하였다.
또한, 베이스로서, 외경 371mm, 내경 310mm, 두께 20mm의 세라믹으로 이루어진 베이스링을 준비하였다.
그리고 템플레이트를 베이스링 상에 심을 맞춘 다음, 양면테이프로 접착하여 템플레이트 어셈블리를 제작하였다. 동일한 템플레이트 어셈블리를 합계 20개로 준비하였다.
이어서, 템플레이트 어셈블리의 템플레이트 측에서, 베이스링의 외주연 표면을 기준면으로 한 경우의, 리테이너링 및 백패드의 높이위치의 분포를 비접촉 레이저 변위계 LJ-V7020(KEYENCE사 제품)을 이용하여 비파괴로 측정하였다.
이 비접촉 레이저 변위계의 레이저 스캔폭(a)은 8mm이며, 레이저의 오버랩량(c)을 0.5mm로 하였다. 리테이너링 내경은 301mm, 베이스링 외경이 371mm이므로, 베이스링 외주단으로부터 리테이너링 내주단까지의 거리(b)는 35mm이다. 따라서, 전술한 식(1)로부터, 전역 측정에 필요한 주회의 수는 6으로 설정하였다. 또한, 샘플링 주기는 1°마다 하고, 6회분의 데이터를 각도마다 연결하며, 각각 베이스링의 외주연 표면을 기준면으로 하여 레벨링하였다.
다음으로, 측정한 높이위치의 분포로부터, 리테이너링의 평면도 및 리테이너링과 백패드의 평균 단차량, 즉 포켓 깊이(P.D.)를 산출하였다.
리테이너링의 평면도는, 리테이너링 외주단으로부터 0.5 ~ 1.5mm의 평균값과, 리테이너링 내주단으로부터 0.5 ~ 1.5mm의 평균값의 차분을 둘레방향(N = 360)으로 산출하고 그 평균값을 구하였다.
또한, P.D.는, 리테이너링 내주단으로부터 0.5 ~ 1mm의 평균값과, 리테이너링 내주단보다 내측의 0.5 ~ 1mm, 즉 백패드 부분의 평균값의 차분을 둘레방향(N = 360)으로 산출하고 그 평균값을 구하였다.
다음으로, 평면도 Range ≤ 5㎛이고, P.D. Range ≤ 5㎛인 규격으로, 20개의 템플레이트 어셈블리로부터 4개를 선별하였다. 즉, 4개의 템플레이트 어셈블리 간의 평면도의 불균일이 5㎛ 이하이며, 또한 P.D.의 불균일이 5㎛ 이하인 것을 뽑아냈다. 이때의 측정 및 선별에 필요한 시간을 계측하고, 표 1에 나타냈다.
다음으로, 상기와 같이 하여 선별한 4개의 템플레이트 어셈블리를, 도 6에 나타낸 바와 같은 연마기(200)의 연마헤드(201)에 각각 장착하고, 직경 300mm의 반도체 Si 웨이퍼인 워크를, 합계 100매를 연속으로 연마하였다.
연마 후 워크의 품질 평가로서, 평탄도와 스크래치를 측정한 결과를 후술하는 비교예 1 ~ 3과 함께 표 2에 나타냈다. 이때, 평탄도는 Wafersight(KLA-Tencor) M49 mode에 의해 ESFQRmax(1mmE.Ex.)를 측정하였다. 스크래치는 Surfscan SP-1(KLA-Tencor) Normal mode의 SCR count를 측정하였다.
(비교예 1)
우선, 실시예 1과 동일하게 하여 20개의 템플레이트 어셈블리를 준비하였다. 다음으로, 이 템플레이트 어셈블리 중에서 4개의 템플레이트 어셈블리를 무작위로 선별하였다. 즉, 특별한 사전 측정을 행하지 않았다.
이어서, 비교예 1에서 선별한 템플레이트 어셈블리를 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 워크의 연마를 행하였다. 그리고 연마 후 워크의 평탄도와 스크래치를 실시예 1과 동일하게 하여 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타냈다. 또한, 검증을 위해, 워크의 연마 후 템플레이트 어셈블리에서 P.D. 및 평면도의 측정을 행하고, 그 결과를 표 1에 나타냈다.
(비교예 2)
비교예 2에서는 P.D.만으로 선별을 행하였다. 우선, 실시예 1과 동일하게 하여 20개의 템플레이트 어셈블리를 준비하였다.
이어서, 이 템플레이트 어셈블리의 P.D.를, 저압용 마이크로미터 PEACOCK사의 JA-205를 이용하여 수동으로 측정하였다. 구체적으로는, 리테이너링 내주부의 두께와, 측정 개소와 동일한 직경방향으로 리테이너링 근방의 백패드의 두께를 측정한 차분값을 산출하여, 45°마다 면내 8지점의 평균값을 P.D.로 하였다. 그리고 P.D. Range ≤ 5㎛의 규격으로, 20개의 템플레이트 어셈블리로부터 4개를 선별하였다. 이때의 측정 및 선별에 필요한 시간을 계측하고, 표 1에 나타냈다.
다음으로, 비교예 2에서 선별한 템플레이트 어셈블리를 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 워크의 연마를 행하였다. 그리고 연마 후 워크의 평탄도와 스크래치를 실시예 1과 동일하게 하여 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타냈다. 또한, 워크의 연마 후 템플레이트 어셈블리에서 평면도의 측정을 행하고, 그 결과를 표 1에 나타냈다.
(비교예 3)
비교예 3에서는 P.D.와 평면도로 선별을 행하였다. 우선, 실시예 1과 동일하게 하여 20개의 템플레이트 어셈블리를 준비하였다.
이어서, 이 템플레이트 어셈블리의 P.D.와 평면도의 측정을 행하였다. P.D.에 대해서는, 비교예 2와 동일하게 하여 측정하였다. 평면도에 대해서는, 접촉식 프로파일러로서, Mitutoyo사의 SJ-400을 이용하여 면내 8라인을 수동으로 측정하고, 리테이너링 외주단으로부터 0.5 ~ 1.5mm분의 평균값과 리테이너링 내주단으로부터 0.5 ~ 1.5mm의 평균값의 차분을 45°마다 면내 8지점에서 산출하고, 그 평균값을 평면도로 하였다.
그리고 P.D. Range ≤ 5㎛이고 평면도 Range ≤ 5㎛의 규격으로, 20개의 템플레이트 어셈블리로부터 4개를 선별하였다. 이때의 측정 및 선별에 필요한 시간을 계측하고, 표 1에 나타냈다.
다음으로, 비교예 3에서 선별한 템플레이트 어셈블리를 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 워크의 연마를 행하였다. 그리고 연마 후 워크의 평탄도와 스크래치를 실시예 1과 동일하게 하여 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타냈다.
[표 1]
Figure 112018108289629-pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, P.D. 및 평면도에 의한 선별을 행하지 않은 비교예 1에서는, 연마 후의 측정결과이지만, 4개의 템플레이트 어셈블리 간의 P.D. Range가 24.0㎛, 평면도 Range가 23.0㎛이며, 모두 규격외가 되었다.
또한, 비교예 2 및 3은 수동 측정인 만큼 측정·선별시간에 시간을 필요로 하는 것을 알 수 있다. 한편, 실시예에서는 높은 처리량으로 양쪽 파라미터의 측정, 선별이 가능하였다.
[표 2]
Figure 112018108289629-pct00002
표 2에 나타낸 바와 같이, ESFQRmax는 실시예 1이 평균값 및 σ 모두 가장 개선되었다. 비교예 1은 특별한 사전측정을 행하지 않고 무작위로 선별하였으므로, ESFQRmax의 평균값 및 σ가 모두 컸다. 비교예 2에서는, P.D.에 의한 선별을 행하였으나, 측정대상이 연질이므로, 측정의 오차가 크고, 선별해도 불균일 개선 효과는 적었다. 비교예 3은 ESFQRmax의 평균값 및 σ에 대해서는 다른 비교예에 비해 실시예 1에 가까운 수치가 되었으나, SCR(스크래치)이 많이 발생하였다. 이는 접촉식 프로파일러에 의한 발진에 의한 것이다. 비교예 3과 같이, 리테이너링에 흠집이 생기면, 특히 연마 라이프 초기에는 탐침으로 되짚은 부분으로부터의 발진에 의해 워크에 SCR이 발생하는 등의 문제가 발생한다.
(실시예 2 ~ 4, 비교예 4 ~ 5)
우선, 템플레이트로서, 외경 350mm, 두께 0.5mm(공칭값)의 폴리우레탄 수지로 이루어진 백패드 상에, 외경 350mm, 내경 301mm, 두께 700㎛(공칭값)의 글라스 에폭시 적층판으로 이루어진 리테이너링을 열융착풀을 이용하여 열압착한 구성이며, 리테이너링의 평면도가 15㎛인 것을 준비하였다.
또한, 이 템플레이트의 외경보다, 각각 외경이 20mm(실시예 2), 15mm(실시예 3), 10mm(실시예 4), 7.5mm(비교예 4), 5mm(비교예 5) 큰 5종류의 베이스링을 준비하였다. 또, 베이스링은 모두 표면조도(Ra)가 6.3㎛인 것을 이용하였다.
그리고 상기의 템플레이트와, 실시예 2 ~ 4 및 비교예 4 ~ 5의 베이스링을 조합한 경우에, 각각 베이스링의 외주연 표면을 기준면으로 한 경우의, 리테이너링 및 백패드의 높이위치의 분포에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 측정하고, 측정 불균일을 조사하였다.
이어서, 측정한 높이위치의 분포로부터 리테이너링의 평면도를 실시예 1과 동일하게 하여 산출하고, 이때의 결과를 도 7 및 표 3에 나타냈다.
[표 3]
Figure 112018108289629-pct00003
그 결과, 도 7 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 베이스링의 외경이 템플레이트의 외경보다 10mm 이상 큰 실시예 2 ~ 4에서는 평면도의 불균일이 작았다. 한편, 베이스링의 외경과 템플레이트의 외경의 차가 10mm 미만인 비교예 4 ~ 5에서는 평면도의 불균일이 컸다.
(실시예 5 ~ 7, 비교예 6 ~ 7)
우선, 상기의 실시예 2 ~ 4 및 비교예 4 ~ 5에서 준비한 것과 동일한 템플레이트를 준비하였다. 또한, 표면조도(Ra)가 10.5㎛(비교예 6), 8.7㎛(비교예 7), 6.3㎛(실시예 5), 5.2㎛(실시예 6), 3.1㎛(실시예 7)인 5종류의 베이스링을 준비하였다. 한편, 베이스링은 외경이 템플레이트의 외경보다 10mm 큰 것을 이용하였다.
그리고 상기의 템플레이트와 실시예 5 ~ 7 및 비교예 6 ~ 7의 베이스링을 조합한 경우에, 각각 베이스링의 외주연 표면을 기준면으로 한 경우의, 리테이너링 및 백패드의 높이위치의 분포에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 측정하고, 측정 불균일을 조사하였다.
이어서, 측정한 높이위치의 분포로부터 리테이너링의 평면도를 실시예 1과 동일하게 하여 산출하고, 이때의 결과를 도 8 및 표 4에 나타냈다.
[표 4]
Figure 112018108289629-pct00004
그 결과, 도 8 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 베이스링 외주부의 표면조도가 6.3㎛ 이하인 실시예 5 ~ 7에서는 평면도의 불균일이 작았다. 한편, 베이스링 외주부의 표면조도가 6.3㎛보다 큰 비교예 6 ~ 7에서는 평면도의 불균일이 컸다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (8)

  1. 워크의 표면을 정반 상에 붙인 연마포에 미끄럼접촉시켜 연마할 때에, 연마헤드에 장착하고, 상기 워크를 유지하기 위해 이용되는 템플레이트 어셈블리를 선별하는 방법으로서,
    상기 워크의 이면을 유지하는 백패드와, 상기 백패드 상에 위치하여 상기 워크의 엣지부를 유지하는 리테이너링을 갖는 템플레이트를, 상기 템플레이트의 외경보다 큰 외경을 갖는 베이스링 또는 베이스플레이트 상에 동심에서 접합한 템플레이트 어셈블리를 준비하는 준비공정과,
    상기 템플레이트 어셈블리의 상기 템플레이트 측에서, 상기 베이스링 또는 상기 베이스플레이트의 외주연 표면을 기준면으로 한 경우의, 상기 리테이너링 및 상기 백패드의 높이의 분포를 비파괴로 측정하는 측정공정과,
    상기 측정한 높이의 분포로부터, 상기 리테이너링의 평면도(Flatness) 및 상기 리테이너링과 상기 백패드의 평균 단차량을 산출하는 산출공정과,
    상기 평면도 및 상기 평균 단차량에 기초하여, 상기 템플레이트 어셈블리를 선별하는 선별공정을 갖는 것을 특징으로 하는 템플레이트 어셈블리의 선별방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스링 또는 상기 베이스플레이트로서,
    외경이 상기 템플레이트의 외경보다 10mm 이상 50mm 이하로 크고, 표면조도가 0㎛ ≤ Ra ≤ 6.3㎛인 것을 특징으로 하는 템플레이트 어셈블리의 선별방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정공정에서,
    레이저 변위계를 이용하여, 상기 템플레이트 어셈블리의 둘레방향의 레이저 주사에 의한 각 둘레마다 상기 높이의 분포의 측정과, 상기 템플레이트 어셈블리의 직경방향으로의 슬라이드를 교대로 행함으로써, 상기 리테이너링 및 상기 백패드의 상기 높이의 분포를 일괄로 측정하는 것을 특징으로 하는 템플레이트 어셈블리의 선별방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 측정공정에서,
    레이저 변위계를 이용하여, 상기 템플레이트 어셈블리의 둘레방향의 레이저 주사에 의한 각 둘레마다 상기 높이의 분포의 측정과, 상기 템플레이트 어셈블리의 직경방향으로의 슬라이드를 교대로 행함으로써, 상기 리테이너링 및 상기 백패드의 상기 높이의 분포를 일괄로 측정하는 것을 특징으로 하는 템플레이트 어셈블리의 선별방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 준비공정에서,
    상기 템플레이트 어셈블리를 복수로 준비하고,
    상기 템플레이트 어셈블리마다 상기 측정공정 및 상기 산출공정을 행하고,
    상기 복수의 템플레이트 어셈블리의 사이에서, 서로 상기 평면도의 차가 5㎛ 이하이며, 또한 상기 평균 단차량의 차가 5㎛ 이하인 템플레이트 어셈블리를 선별하는 것을 특징으로 하는 템플레이트 어셈블리의 선별방법.
  6. 워크의 연마방법으로서,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 템플레이트 어셈블리의 선별방법에 의해 선별한 상기 템플레이트 어셈블리를 상기 연마헤드에 장착하고, 상기 워크를 유지하여 연마하는 것을 특징으로 하는 워크의 연마방법.
  7. 워크의 연마방법으로서,
    제5항에 기재된 템플레이트 어셈블리의 선별방법에 의해 선별한 상기 템플레이트 어셈블리를 상기 연마헤드에 장착하고, 상기 워크를 유지하여 연마하는 것을 특징으로 하는 워크의 연마방법.
  8. 워크의 표면을 정반 상에 붙인 연마포에 미끄럼접촉시켜 연마할 때에, 연마헤드에 장착하고 상기 워크를 유지하기 위해 이용되는 템플레이트 어셈블리로서,
    상기 워크의 이면을 유지하는 백패드와, 상기 백패드 상에 위치하여 상기 워크의 엣지부를 유지하는 리테이너링을 갖는 템플레이트와, 상기 템플레이트의 외경보다 큰 외경을 갖는 베이스링 또는 베이스플레이트를 구비하고,
    상기 베이스링 또는 상기 베이스플레이트 상에 상기 템플레이트가 동심으로 접합되어 있고,
    상기 베이스링 또는 상기 베이스플레이트는, 외경이 상기 템플레이트의 외경보다 10mm 이상 50mm 이하로 크고, 표면조도가 0㎛ ≤ Ra ≤ 6.3㎛인 것을 특징으로 하는 템플레이트 어셈블리.
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