KR102484088B1 - 웨이퍼의 연마방법 및 연마장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 웨이퍼의 연마방법으로서, 언로딩공정의 후로서, 다음에 연마하는 웨이퍼를 유지하는 로딩공정 전에, 연마가 종료된 웨이퍼를 취출한 후의 템플레이트의 오목부의 깊이 PDt를 측정하는 측정공정과, 측정한 오목부의 깊이 PDt와, 연마에 사용하기 전의 템플레이트의 오목부의 깊이 PD0의 차 ΔPD를 산출하는 산출공정과, 산출한 차 ΔPD에 따라서, 다음에 연마하는 웨이퍼의 연마조건을 조정하는 조정공정을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 연마방법이다. 이에 따라, 템플레이트의 포켓딥스의 수치변동을 기인으로 하는 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 조정할 수 있는 웨이퍼의 연마방법 및 연마장치가 제공된다.

Description

웨이퍼의 연마방법 및 연마장치
본 발명은, 웨이퍼의 연마방법 및 연마장치에 관한 것이다.
웨이퍼의 연마가공은, 유리에폭시 등으로 이루어진 환상부재의 내측에 웨이퍼를 수용하고, 웨이퍼와 연마헤드의 사이에 위치하는 백킹패드에서 웨이퍼의 이면을 유지하는 왁스리스마운트식 연마장치에서 행해지는 경우가 많다. 통상, 이것에는 백킹패드에 환상부재를 접착시킨 템플레이트를 이용한다. 통상, 템플레이트는, 연마헤드의 PVC(폴리염화비닐) 또는 티탄 등으로 이루어진 환상의 베이스링에 첩부되어 사용된다.
일본특허공개 2004-23038호 공보 일본특허 제4013187호
상기와 같은 왁스리스마운트식 연마에 있어서, 템플레이트의 사용시간에 따라 연마후의 웨이퍼의 형상이 변동되어 가는 현상이 있어, 웨이퍼의 플랫네스의 안정화를 도모함에 있어서의 과제가 되어 있다.
종래, 이러한 웨이퍼의 형상변화에 대하여, 연마후의 웨이퍼의 플랫네스를 측정하여, 측정한 플랫네스가 규격외가 된 경우는, 신품의 템플레이트로 교환하거나, 타 호기에서 사용되었던 중고의 템플레이트로 교환하는 등 하여, 연마후의 웨이퍼의 플랫네스가 규격내에 들어가도록 순차 대응하고 있었다. 그러나, 웨이퍼의 플랫네스의 측정결과에 따른 대응인 경우, 템플레이트의 교환에 의한 플랫네스의 조정에는 타임래그가 발생하여, 플랫네스가 규격외가 되는 웨이퍼가 발생한다. 또한, 플랫네스가 규격내이면 특별히 조정을 행하지 않으므로, 결과적으로 템플레이트 라이프의 초기부터 말기까지의, 웨이퍼의 플랫네스의 불균일이 커진다.
본 발명자 등은, 연구의 결과, 템플레이트의 사용시간에 따른 플랫네스 변동에는, 환상부재의 내주면과 백킹패드의 환상부재와 접합되어 있는 측의 면에서 웨이퍼를 수납하고 유지하는 오목부의 깊이인 포켓딥스(이하, PD라고도 호칭함)의 경시변화가 관여하고 있는 것을 밝혀냈다. 그리고, PD의 경시변화의 주된 원인은, 환상부재의 마모 및 백킹패드의 변형인 것을 알아냈다. 그러나 종래기술에서는, PD의 경시변화에 대해서는 고려되지 않았고, 연마헤드의 부착전후에만 PD를 측정하고 있었다.
예를 들어, 특허문헌 1에서는, 템플레이트의 리테이너링(환상부재) 표면에 돌기를 마련하고, 연마 중에 연마패드를 in-situ 드레스함으로써, 웨이퍼의 플랫네스를 안정화하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이것에는 환상부재의 마모와 백킹패드의 변형에 따른 플랫네스 변동이 고려되지 않았다. 또한, 환상부재의 재질은 내마모성이 있는 세라믹스도 사용가능하나, 이것을 이용함으로써 내주단에서의 워크엣지부에서 크랙이 발생하는 장해가 생기는 등의 문제도 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 목표로 하는 웨이퍼두께에 따라, 연마헤드의 본체와 템플레이트의 사이에, 두께 10μm 정도의 스페이서를 빼고 꽂음으로써 조정하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 플랫네스 제어가 가능할 만큼의 보다 미세한 조정이 가능할지 여부에 대한 언급이 없다. 또한 가능하다고 하더라도 작업은 번잡하고, 스페이서의 빼고 꽂기 후의 단차량의 확인수단에 대한 언급이 없어, PD의 경시변화에 따른 플랫네스 변동이 고려되지 않았다.
본 발명은 상기 서술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 템플레이트의 포켓딥스의 수치변동을 기인으로 하는 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 조정할 수 있는 웨이퍼의 연마방법 및 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 환상부재와 백킹패드가 접합되고, 상기 환상부재의 내주면과 상기 백킹패드의 상기 환상부재와 접합되어 있는 측의 면에서 웨이퍼를 수납하고 유지하는 오목부가 형성된 템플레이트를 가진, 회전가능한 연마헤드를 이용하여, 상기 오목부에 웨이퍼를 수납하고 유지하는 로딩공정과, 상기 연마헤드에 유지된 상기 웨이퍼를, 회전가능한 정반상에 첩부된 연마포에, 상기 정반 및 상기 연마헤드를 회전시키면서 가압하여 연마하는 연마공정과, 상기 연마가 종료된 웨이퍼를 상기 템플레이트의 오목부로부터 취출하는 언로딩공정을 반복하여, 복수의 웨이퍼를 연마하는 웨이퍼의 연마방법으로서, 상기 언로딩공정의 후로서, 다음에 연마하는 웨이퍼를 유지하는 로딩공정 전에, 상기 연마가 종료된 웨이퍼를 취출한 후의 상기 오목부의 깊이 PDt를 측정하는 측정공정과, 상기 측정한 오목부의 깊이 PDt와, 연마에 사용하기 전의 상기 템플레이트의 오목부의 깊이 PD0의 차 ΔPD를 산출하는 산출공정과, 상기 산출한 차 ΔPD에 따라서, 다음에 연마하는 웨이퍼의 연마조건을 조정하는 조정공정을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 연마방법을 제공한다.
이와 같이 하면, 템플레이트의 포켓딥스의 수치변동을 측정하고, 그 수치에 따라, 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 조정(특히 억제)하는 연마조건으로 적당히 조정할 수 있다. 그 결과, 템플레이트의 사용시간에 따른 웨이퍼의 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있다.
이때, 상기 조정공정에 있어서, 상기 정반의 회전수와 상기 연마헤드의 회전수의 상대속도, 및 연마압력 중 어느 일방 또는 그 양방을 조정함으로써, 연마시의 상기 환상부재의 마모량을 상기 차 ΔPD가 작아지도록 조정할 수 있다.
이와 같이, PDt와 PD0의 차 ΔPD가 작아지도록, 즉, 템플레이트의 오목부의 깊이가 초기부터 변동하지 않도록 연마조건을 조정함으로써 템플레이트의 사용시간에 따른 웨이퍼의 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있다.
또한 이때, 상기 조정공정에 있어서, 상기 백킹패드를, 연마압력에 의해 소성 변형하는 양이 상이한 다른 백킹패드로 변경함으로써, 상기 백킹패드의 소성 변형량을 상기 차 ΔPD가 작아지도록 조정할 수 있다.
이와 같이 하여, 템플레이트의 오목부의 깊이가 초기부터 변동하지 않도록 연마조건을 조정함으로써 템플레이트의 사용시간에 따른 웨이퍼의 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있다.
또한, 상기 조정공정을, 상기 깊이 PDt와 깊이 PD0의 차 ΔPD가 소정의 값보다 커진 경우에 실시할 수 있다.
깊이의 차 ΔPD가 소정의 값보다 크고, 다음에 연마하는 웨이퍼의 플랫네스가 미리 설정한 임계값보다 커질 수 있다고 판단한 경우에 조정을 행하면, 생산성의 저하를 억제하면서 연마조건을 조정하고, 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 환상부재와 백킹패드가 접합되고, 상기 환상부재의 내주면과 상기 백킹패드의 상기 환상부재와 접합되어 있는 측의 면에서 웨이퍼를 수납하고 유지하는 오목부가 형성된 템플레이트를 가진, 회전가능한 연마헤드와, 회전가능한 정반상에 첩부된 연마포를 구비하고, 상기 정반 및 상기 연마헤드를 회전시키면서, 상기 연마헤드에 유지된 상기 웨이퍼를 상기 연마포에 대하여 가압하여 연마하는 연마장치로서, 상기 연마가 종료된 웨이퍼를 취출한 후의 상기 템플레이트의 오목부의 깊이 PDt를 측정할 수 있는 측정수단과, 상기 측정한 오목부의 깊이 PDt와, 연마에 사용하기 전의 상기 템플레이트의 오목부의 깊이 PD0의 차 ΔPD를 산출하는 산출수단과, 상기 산출한 차 ΔPD에 따라서, 다음에 연마하는 웨이퍼의 연마조건을 조정하는 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연마장치를 제공한다.
이러한 연마장치이면, 템플레이트의 포켓딥스의 수치변동을 측정하고, 그 수치에 따라, 연마조건을, 특히 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 억제하는 연마조건으로 적당히 조정할 수 있다. 그 결과, 템플레이트의 사용시간에 따른 웨이퍼의 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있는 연마장치가 된다.
이때, 상기 조정수단이, 상기 정반의 회전수와 상기 연마헤드의 회전수의 상대속도, 및 연마압력 중 어느 일방 또는 그 양방을 조정함으로써, 연마시의 상기 환상부재의 마모량을 상기 차 ΔPD가 작아지도록 조정하는 것이 바람직하다.
이러한 연마장치이면, 템플레이트의 오목부의 깊이가 초기부터 변동하지 않도록 연마조건을 조정함으로써 템플레이트의 사용시간에 따른 웨이퍼의 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있다.
또한 이때, 상기 조정수단이, 상기 깊이 PDt와 깊이 PD0의 차 ΔPD가 소정의 값보다 커진 경우에 상기 연마조건을 조정하는 것이 바람직하다.
깊이의 차 ΔPD가 소정의 값보다 크고, 다음에 연마하는 웨이퍼의 플랫네스가 미리 설정한 임계값보다 커질 수 있다고 판단한 경우에 조정을 행하면, 생산성의 저하를 억제하면서 연마조건을 조정하고, 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있는 연마장치가 된다.
또한, 상기 측정수단이, 상기 연마가 종료된 웨이퍼를 제거한 상기 템플레이트의 오목부의 깊이 PDt를 측정하는 센서부와, 이 센서부를 상기 오목부의 깊이 PDt의 측정시에 상기 템플레이트의 하방에 위치하도록 이동시키는 이동부를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 연마장치는, 이러한 측정수단에 의해 오목부의 깊이 PDt를 측정할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼의 연마방법 및 연마장치이면, 템플레이트의 오목부의 깊이의 수치변동을 모니터링하고, 그 수치에 따라 연마조건을 조정함으로써, 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 연마장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 연마장치의 측정수단의 오목부의 깊이 PDt 측정시의 태양의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 3은 연마에의 사용에 수반하는 템플레이트의 오목부의 깊이의 변화를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 웨이퍼의 연마방법의 일례를 나타낸 플로우도이다.
도 5는 인라인식 레이저변위계에 의한 촬상결과의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 인라인식 레이저변위계에 의한 측정결과의 예를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 1에 있어서의 PDt의 측정결과이다.
도 8은 실시예 1에 있어서의 연마헤드의 회전수의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 1에 있어서의 ESFQDmax의 측정결과이다.
도 10은 비교예에 있어서의 PDt의 측정결과이다.
도 11은 비교예에 있어서의 ESFQDmax의 측정결과이다.
도 12는 실시예 2에 있어서의 PDt의 측정결과이다.
도 13은 실시예 2에 있어서의 ESFQDmax의 측정결과이다.
도 14는 실시예 3에 있어서의 PDt의 측정결과이다.
도 15는 실시예 3에 있어서의 ESFQDmax의 측정결과이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이, 템플레이트의 사용시간에 따라, 웨이퍼의 플랫네스가 변동되어, 웨이퍼의 플랫네스의 불균일이 증대한다는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자 등은 이러한 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 플랫네스의 변동이, 주로, 템플레이트의 오목부의 깊이(PD)의 변동에 기인하는 것을 알아냈다. 그리고, PD의 값을 모니터링하면서 연마조건을 조정함으로써, 플랫네스의 불균일을 조정하여 억제 등이 가능한 것에 상도하고, 본 발명을 완성시켰다.
우선, 이하에 본 발명의 연마장치에 대하여 도 1~3을 참조하여 상세하게 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 연마장치(1)는, 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 회전가능한 연마헤드(2)와, 회전가능한 정반(3)과, 정반(3) 상에 첩부된 연마포(4)를 구비하고 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 연마시에, 연마포(4)에 연마제를 공급하는 연마제공급기구(5)를 구비하고 있을 수도 있다.
연마헤드(2)는, 환상부재(6)와 백킹패드(7)가 접합되어 이루어진 템플레이트(8)를 갖고 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 템플레이트(8)에는, 환상부재(6)의 내주면과 백킹패드(7)의 환상부재(6)와 접합되어 있는 측의 면에서 웨이퍼(W)를 수납하여 유지하는 오목부(9)가 형성되어 있다.
이 연마장치(1)에서는 웨이퍼(W)의 이면을 백킹패드(7)에 의해 유지하고, 웨이퍼(W)의 엣지부를 환상부재(6)에 의해 유지하고, 연마제공급기구(5)로부터 연마포(4)상에 연마제를 공급함과 함께, 정반(3)과 연마헤드(2)를 각각 회전시키면서, 연마포(4)에 웨이퍼(W)를 가압함으로써, 웨이퍼(W)를 연마포(4)에 슬라이딩 접촉시켜 연마를 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 연마장치(1)는, 연마가 종료된 웨이퍼(W)를 취출한 후의 템플레이트(8)의 오목부(9)의 깊이 PDt를 측정할 수 있는 측정수단(10)을 구비하고 있다. 이 측정수단(10)은, 예를 들어, 센서부(11)와, 센서부(11)를 오목부깊이 PDt의 측정시에 템플레이트(8)의 하방에 위치하도록 이동시키는 이동부(12)를 갖는 것으로 할 수 있다.
센서부(11)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 연마가 종료된 웨이퍼(W)를 제거한 템플레이트(8)의 오목부(9)의 깊이 PDt를 측정할 수 있고, 이동부(12)는 센서부(11)를 오목부깊이 PDt의 측정시에 템플레이트(8)의 하방에 위치하도록 이동시킬 수 있다.
센서부(11)로는, 인라인식 레이저변위계를 이용할 수 있다. 이러한 변위계로는, 예를 들어, LJ-V7020(KEYENCE사제) 등을 이용할 수 있다. 이 방식에 의한 PDt의 측정은, 환상부재(6)와 백킹패드(7)의 단차부분을 라인스캔하고, 환상부재(6)의 표면으로부터의 반사광상과 백킹패드(7)의 표면으로부터의 반사광상의 단차를 PDt로서 계측할 수 있다. 또한, 연마제의 비말이 센서부(11)에 튀지 않도록, 센서부(11)에 커버를 마련할 수도 있다.
또한, 이동부(12)는, X축방향(수평방향)으로의 이송이 가능한 X축방향 슬라이더를 사용할 수 있다. 웨이퍼(W)의 연마 중의 센서부(11)의 대기위치는, 연마가공에 지장이 없는 위치로 하고, 웨이퍼(W)의 언로딩후의 오목부깊이 PDt의 측정시에, 센서부(11)를 템플레이트(8)의 하방에 위치하도록 이동시킨다. 템플레이트(8)의 하방이란, 예를 들어, 환상부재(6)와 백킹패드(7)의 단차부분이, 센서부(11)의 측정범위내가 되는 위치이다.
예를 들어, 측정수단(10)은, X축방향 슬라이더의 선단에 레이저변위계가 장착되고, 템플레이트(8)의 하방에의 레이저변위계의 진입과 템플레이트(8)의 하방으로부터의 레이저변위계의 퇴피가 가능하도록 세트된 것으로 하면 된다.
또한, 본 발명의 연마장치(1)는, 측정수단(10)으로 측정한 오목부(9)의 깊이 PDt와, 연마에 사용하기 전의 템플레이트(8)의 오목부(9)의 깊이 PD0의 차 ΔPD를 산출하는 산출수단(13)을 구비한다. 산출수단(13)으로는 퍼스널컴퓨터(PC) 등을 사용할 수 있다. 또한, 산출수단(13)으로 산출한 차 ΔPD에 따라서, 다음에 연마하는 웨이퍼(W)의 연마조건을 조정하는 조정수단(14)을 구비한다.
이러한 본 발명의 연마장치(1)이면, 연마조건을 템플레이트(8)의 오목부(9)의 깊이 PDt를 측정하고, PDt와 PD0의 차 ΔPD에 따라, 특히, 웨이퍼(W)의 플랫네스의 변동을 억제하는 연마조건으로 적당히 조정할 수 있다. 또한, 연마후의 플랫네스 측정결과가 나오기 전에 PDt의 값을 기초로 조정이 가능하므로, 플랫네스 추이의 궤도수정을 보다 적은 타임래그로 행할 수 있고, 결과적으로 템플레이트의 라이프초기부터 말기까지의 웨이퍼의 플랫네스의 불균일을 작게 억제할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 플랫네스의 불균일을 저감하기 위하여, 보다 구체적으로는, 조정수단(14)이, 정반(3)의 회전수와 연마헤드(2)의 회전수의 상대속도, 및 연마압력 중 어느 일방 또는 그 양방을 조정함으로써, 연마시의 환상부재(6)의 마모량을 차 ΔPD가 작아지도록 조정하는 것이 바람직하다. 오목부(9)의 깊이 PDt의, 초기의 오목부깊이 PD0로부터의 변화량을 보다 줄임으로써 웨이퍼(W)의 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있다. 그 이유를 이하에 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 템플레이트(8)를 연마에 사용하기 전, 즉, 템플레이트(8)의 연마에의 사용시간t=0인 경우의 오목부(9)의 깊이 PD0는, 초기의 환상부재(6)의 두께와 동일해진다. 그러나, 도 3에 나타낸 바와 같이, t>0에 있어서의 오목부(9)의 깊이 PDt에는, 환상부재(6)의 마모량 A와 백킹패드(7)의 소성 변형량 P의 2개의 요소가 더해진다. 즉, t>0에 있어서의 오목부(9)의 깊이 PDt는, PDt=PD0-A+P로 표시된다.
이 식에 따르면, A>P이면 PDt가 PD0보다 얕아지고, A<P이면 PDt가 PD0보다 깊어지며, A=P이면 PDt가 PD0와 동일한 깊이가 되는 것을 알 수 있다. 따라서, A>P이면 웨이퍼의 처짐화가 보다 진행되는 것, A<P이면 튐화가 보다 진행되는 것, A=P이면 템플레이트(8)의 사용시간에 따른 웨이퍼의 플랫네스의 변동이 거의 없는 것을 각각 의미한다.
이와 같이 상기 식에 따르면, -A+P→0이면 PDt→PD0이 되고, 템플레이트(8)의 라이프가 진행된 후에도, PDt를 PD0에 가까운 값으로 유지할 수 있는 것이 나타나 있다. 즉, A와 P의 대소관계를 제어하고, PDt를 PD0의 차 ΔPD를 보다 작게 함으로써, 웨이퍼의 플랫네스의 불균일을 저감할 수 있다.
여기서, A는 환상부재(6)의 마모량(또는 마모레이트)이므로, 연마헤드(2)와 정반(3)의 회전수의 상대속도나, 연마압에 의해 조정가능하다. 한편, P는 백킹패드(7)의 소성 변형량이므로, 연마압이나 백킹패드(7)의 압축율 등에 따라 조정하는 것이 가능하다. 이들 조정에 의해, -A+P→0, 즉, PDt를 PD0에 한없이 가까운 값으로 제어할 수 있으면, 템플레이트의 사용시간t에 의한 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 저감할 수 있다. 또한, 정반(3)과 연마헤드(2)의 회전속도나 연마압은 연마레시피를 바꾸면 변경가능한 점에서, 회전속도나 연마압의 조정이면, 템플레이트(8)의 교환작업 없이 행할 수 있고, 이로 인해, 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 연마장치(1)에 있어서, 조정수단(14)을, 깊이 PDt와 깊이 PD0의 차 ΔPD가 소정의 값보다 커진 경우에 연마조건을 조정하는 것으로 할 수 있다. 이러한 것이면, 생산성의 저하를 회피하면서, 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 저감할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 웨이퍼의 연마방법을 상기 설명한 본 발명의 연마장치(1)를 이용하는 경우를 예로 설명한다.
도 4에 본 발명의 웨이퍼의 연마방법의 일례의 플로우도를 나타낸다. 우선, 연마헤드(2)에 템플레이트(8)를 부착하는 공정을 행한다. 이어서, 연마에 사용하기 전의 템플레이트(8)의 오목부(9)의 깊이 PD0를 측정하는 공정을 행한다. 계속해서, 오목부(9)에 웨이퍼(W)를 수납하여 유지하는 로딩공정, 연마헤드(2)에 유지된 웨이퍼(W)를, 회전가능한 정반(3) 상에 첩부된 연마포(4)에, 정반(3) 및 연마헤드(2)를 회전시키면서 가압하여 웨이퍼(W)를 연마하는 연마공정, 연마가 종료된 웨이퍼(W)를 템플레이트(8)의 오목부(9)로부터 취출하는 언로딩공정을 행한다.
계속해서, 측정수단(10)을 이용하고, 오목부(9)의 깊이 PDt를 측정하는 측정공정을 행한다. 이때, 측정은, 연마가 종료되고, 연마헤드(2)로부터 웨이퍼(W)를 언로드한 후로서, 연마헤드(2)가 상승한 위치에 있는 타이밍에 행하는 것이 바람직하다. 또한, 측정에는, 인라인식 레이저변위계를 이용하여 오목부(9)의 깊이 PDt를 측정할 수 있다. 도 5에, 1라인의 촬상결과의 예를 나타낸다. 이와 같이, 환상부재(6) 및 백킹패드(7)의 표면으로부터의 반사광상의 단차로부터 오목부(9)의 깊이 PDt를 측정할 수 있다.
또한, 센서부(11)를 PDt가 측정가능한 위치까지 진입시킨 후, 연마헤드(2)를 회전구동시키는 서보모터와 외부동기신호에 의해, 센서와 연마헤드의 회전을 연동시켜, 각도마다 라인프로파일을 취득하고, 템플레이트의 하면의 면내의 PDt의 분포를 수치화할 수도 있다. 측정데이터는, 예를 들어, PC의 모니터 등에 출력된다. 여기서, 측정데이터의 일례를 도 6에 나타낸다. 도 6의 그래프의 종축의 「기준면으로부터의 변위」는, 특정의 기준면으로부터의 각 측정점의 변위(mm), 「각도」는 환상부재 및 백킹패드의 기준위치로부터의 원주방향의 각도(°)를 나타내고 있다. 이와 같이 수치화된 PDt의 분포로부터, 오목부의 면내의 PDt의 평균값을 산출하여 이용할 수도 있다.
계속해서, 산출수단(13)에 의해, 측정한 오목부(9)의 깊이 PDt와, 연마에 사용하기 전의 템플레이트(8)의 오목부(9)의 깊이 PD0의 차 ΔPD를 산출하는 산출공정을 행한다. 이와 같이, PDt의 측정값과 PD0은 측정마다 비교된다.
계속해서, 산출한 차 ΔPD에 따라서, 조정수단(14) 등을 이용하여, 다음에 연마하는 웨이퍼의 연마조건을 조정하는 조정공정을 행한다. 본 발명의 웨이퍼의 연마방법에서는, 조정공정에 있어서, 정반(3)의 회전수와 연마헤드(2)의 회전수의 상대속도, 및 연마압력 중 어느 일방 또는 그 양방을 조정함으로써, 연마시의 환상부재(6)의 마모량을 차 ΔPD가 작아지도록 조정할 수 있다. 또한, 조정공정에 있어서, 백킹패드(7)를, 연마압력에 의해 소성 변형하는 양이 상이한 다른 백킹패드로 변경함으로써, 백킹패드의 소성 변형량을 차 ΔPD가 작아지도록 조정할 수도 있다.
또한, 본 발명에서는, 조정공정을, 깊이 PDt와 깊이 PD0의 차 ΔPD가 소정의 값보다 커진 경우에 실시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 차 ΔPD의 크기의 변화의 지표로서, 깊이 PDt의 PD0으로부터의 변화율에 규정을 마련하여 조정의 유무를 결정할 수 있다. 한편, 변화율은, 예를 들어, (변화율)=[(PDt-PD0)/PD0]×100이라고 정의할 수 있다. 또한, 변화율은 플랫네스규격과 대응시켜, 플랫네스규격에 따라 상하한값을 규정할 수 있다. 즉, 원하는 범위내의 플랫네스가 얻어지도록, 변화율의 상하한값을 설정할 수 있다.
여기서는, 예로서, ±3%를 변화율의 상하한값으로 하고, 연마조건으로서 상대속도 또는 연마압을 조정하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이 경우, (변화율)>+3%가 되면, 웨이퍼의 외주부의 튐화가 보다 진행되는 것으로 판단할 수 있고, 웨이퍼의 플랫네스가 규격외가 될 것으로 예상된다. 이 때문에, 다음의 웨이퍼의 연마조건은, 환상링의 마모량 A를 증가시키기 위하여 연마헤드와 정반의 상대속도를 증가시키거나, 또는 연마압을 증가시키도록 조정한다. 상대속도를 증가시키려면, 예를 들어, 정반의 회전수가 연마헤드의 회전수보다 작은 경우에는, 연마헤드의 회전수를 증가시키거나, 정반의 회전수를 감소시키면 된다.
한편, (변화율)<-3%가 되면, 웨이퍼의 외주부의 처짐화가 진행되는 것으로 판단할 수 있고, 웨이퍼의 플랫네스가 규격외가 될 것으로 예상된다. 이 때문에, 다음의 웨이퍼의 연마조건은, 환상링의 마모량 A를 감소시키기 위하여, 연마헤드와 정반의 상대속도를 감소시키거나, 또는 연마압을 감소시키도록 조정한다. 상대속도를 감소시키려면, 예를 들어, 정반의 회전수가 연마헤드의 회전수보다 작은 경우에는, 연마헤드의 회전수를 감소시키거나, 정반의 회전수를 증가시키면 된다. 변화율이 상하한값의 범위내에 있는 경우는, 그대로의 연마조건으로 조업을 계속하면 된다. 이와 같이 하여 연마조건을 조정 후, 다음의 웨이퍼를 로딩하고, 연마를 행한다.
또한, 측정공정 및 산출공정은, 로딩공정으로부터 언로딩공정을 복수회 반복하는 동안, 언로딩공정의 후에 매회 행할 수도 있고, 예를 들어, 일정한 주기마다 행할 수도 있다. 측정공정 및 산출공정의 빈도는, 요구되는 플랫네스의 정밀도나 생산성 등을 고려하여 적당히 결정할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 웨이퍼의 연마방법이면, 깊이 PDt와 PD0의 차 ΔPD에 따라서, 적절히 연마조건을 조정함으로써, 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 조정하고, 특히 억제할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1에 나타낸 바와 같은 본 발명의 연마장치의 연마헤드에, PD0≒700μm의 템플레이트를 부착하여 도 4에 나타낸 플로우에 따라서 실리콘웨이퍼의 연속연마를 행하였다.
또한, 템플레이트의 라이프는 450시간으로 하고, 50시간마다 웨이퍼의 플랫네스 및 PDt를 측정하였다. PDt는 LJ-V7020(KEYENCE사제)에 의해 측정하였다. 또한, 실시예 1에서는, PDt의 PD0으로부터의 변화율 ±3%를 상하한값으로 하고, 변화율이 이 범위외가 되었을 때에 연마조건을 조정하였다.
구체적으로는, 변화율이 상기 범위외가 된 경우에, 실시예 1에서는 헤드회전수를 증감시킴으로써, 정반과 연마헤드의 상대속도를 조정하고, 환상부재의 마모량 A를 제어하였다. 초기의 연마헤드의 회전수는 20rpm으로 하였다. 정반의 회전수는 연마헤드의 회전수보다 작은 값으로 고정하였다.
도 7에 나타낸 바와 같이, PDt는 템플레이트의 사용시간이 200시간에 도달할 때까지 단조증가하였다. 또한, 템플레이트의 사용시간이 200시간에 도달했을 때에, 변화율이 상한값의 +3%를 초과하였다. 이에, 도 8에 나타낸 바와 같이, 연마헤드의 회전수를 20rpm으로부터 40rpm으로 변경하고, 환상부재의 마모량 A를 크게 하였다. 이에 따라, 도 7에 나타낸 바와 같이, 200시간 이후에, PDt는 감소로 바뀌어 차ΔPD는 작아졌다.
연마후의 웨이퍼의 플랫네스는 KLA-Tencor사제의 Wafersight에 의해 측정하고, ESFQD(Edge Site Front least sQuares <site> Deviation)의 최대값 ESFQDmax로 확인하였다. 한편, ESFQDmax는 플러스측이 외주튐, -측이 외주처짐형상인 것을 나타내는 지표이다.
50시간마다의 웨이퍼의 ESFQDmax의 측정결과를 도 9에 나타낸다. ESFQDmax는 PDt와 마찬가지로 템플레이트의 사용시간이 200시간에 도달할 때까지 단조증가하였으나, 차PD에 따라서 연마조건을 조정함으로써, 그 후 감소로 바뀌었다.
(비교예)
기본적으로는 실시예 1과 마찬가지로 연마를 행하였으나, 비교예에서는 연마헤드에의 템플레이트의 부착전과, 템플레이트의 제거후에만 오목부의 깊이를 측정하였다. 즉, 종래와 마찬가지로, 오목부의 깊이의 경시적인 변화에 따른 연마조건의 조정은 행하지 않고, 연마헤드의 회전수는 시종 20rpm으로 하였다. 정반의 회전수도 실시예와 마찬가지로 고정하였다.
그 결과, 도 10에 나타낸 바와 같이 연마종료후(450시간후)의 오목부의 깊이 PDt는 740μm까지 상승하였다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, ESFQDmax는 계속 단조증가하고, 실시예 1보다 튐형상이 크게 진행되었다.
(실시예 2)
실시예 1의 종료후, 실시예 1에서 얻은 ΔPD의 데이터를 기초로, 이어서, 다음 이후의 실리콘웨이퍼의 연마에서 한층 ΔPD가 작아지고, 연마후의 실리콘웨이퍼의 플랫네스가 더욱 개선되도록, 조정공정에서 연마조건을 조정하였다. 구체적으로는, 템플레이트를 백킹패드의 소성 변형량이 보다 작은 템플레이트로 교환하고, 연마헤드의 회전수는 20rpm으로 하고, 그 외는 실시예 1과 동일한 조건으로 웨이퍼의 연마를 행하였다. 백킹패드의 소성 변형량은, 백킹패드의 재질을 변경함으로써 압축율을 50% 저감시켜 조정하였다. 또한, 실시예 2에서는, PDt의 PD0으로부터의 변화율 ±1%를 상하한값으로 변경하였다.
그 결과, 도 12에 나타낸 바와 같이, PDt의 변화율은 시종 ±1% 이내에 들어가고, PDt의 변동은 비교예의 절반 이하가 되었다. 또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, ESFQDmax의 증가량도 비교예의 절반 이하가 되었다. 더 나아가, 실시예 1보다 PDt 및 ΔPD의 변동의 평균을 줄이고, ESFQDmax의 평균도 줄일 수 있었다. 이 결과로부터, 본 발명의 연마방법에 의해, 연마를 반복하여 행하고, ΔPD의 데이터에 맞추어 백킹패드의 소성 변형량을 조정하는 것으로도, 플랫네스의 불균일을 보다 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
실시예 2의 종료후, 실시예 1, 2에서 얻은 ΔPD의 데이터를 기초로, 이어서, 다음 이후의 실리콘웨이퍼의 연마에서 한층 ΔPD가 작아지고, 플랫네스가 더욱 개선되도록, 조정공정에서 연마조건을 재차 조정하였다. 구체적으로는, 실시예 2와 동일한 백킹패드를 이용함과 함께, 연마헤드의 회전수를 최적화하고, 연마헤드의 초기의 회전수를 25rpm으로 조정하였다. 그 외는 실시예 2와 동일한 조건으로 웨이퍼의 연마를 행하였다.
그 결과, 도 14에 나타낸 바와 같이, 시종, PDt의 변화율은 ±1% 이내에 들어가고, PD0의 차가 거의 발생하지 않았다. 또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, ESFQDmax의 변화량도 실시예 중에서 가장 작아졌다. 이 결과로부터, 본 발명의 연마방법에 의해, 연마를 반복하여 행하고, ΔPD의 데이터에 맞추어 정반과 연마헤드의 회전수의 상대속도 및 백킹패드의 소성 변형량을 양방 모두 조정함으로써, 플랫네스의 불균일을 보다 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
표 1에, 실시예 1~3, 비교예에 있어서의 조건 및 실시결과를 정리한 것을 나타낸다. 한편, PDt 및 ESFQDmax의 평균값과 표준편차는 템플레이트의 라이프초기부터 말기까지의 집계데이터의 평균값과 표준편차이다.
[표 1]
Figure 112018044234842-pct00001
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1~3은, A와 P의 차를 줄이고, PDt의 PD0으로부터의 차 ΔPD를 작게 제어할 수 있으므로, 비교예에 비해, ESFQDmax의 평균, 표준편차도 작게 억제할 수 있었다. 즉, ΔPD에 따라서 연마조건을 조정함으로써, 실시예 1~3에서는 웨이퍼의 플랫네스의 변동을 억제할 수 있었다.
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 (10)

  1. 환상부재와 백킹패드가 접합되고, 상기 환상부재의 내주면과 상기 백킹패드의 상기 환상부재와 접합되어 있는 측의 면에서 웨이퍼를 수납하고 유지하는 오목부가 형성된 템플레이트를 가진, 회전가능한 연마헤드를 이용하여, 상기 오목부에 웨이퍼를 수납하고 유지하는 로딩공정과, 상기 연마헤드에 유지된 상기 웨이퍼를, 회전가능한 정반상에 첩부된 연마포에, 상기 정반 및 상기 연마헤드를 회전시키면서 가압하여 연마하는 연마공정과, 상기 연마가 종료된 웨이퍼를 상기 템플레이트의 오목부로부터 취출하는 언로딩공정을 반복하여, 복수의 웨이퍼를 연마하는 웨이퍼의 연마방법으로서,
    상기 언로딩공정의 후로서, 다음에 연마하는 웨이퍼를 유지하는 로딩공정 전에,
    상기 연마가 종료된 웨이퍼를 취출한 후의 상기 오목부의 깊이 PDt를 측정하는 측정공정과,
    상기 측정한 오목부의 깊이 PDt와, 연마에 사용하기 전의 상기 템플레이트의 오목부의 깊이 PD0와의 차 ΔPD를 산출하는 산출공정과,
    상기 산출한 차 ΔPD에 따라서, 다음에 연마하는 웨이퍼의 연마조건을 조정하는 조정공정을 갖는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼의 연마방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조정공정에 있어서, 상기 정반의 회전수와 상기 연마헤드의 회전수의 상대속도, 및 연마압력 중 어느 일방 또는 그 양방을 조정함으로써, 연마시의 상기 환상부재의 마모량을 상기 차 ΔPD가 작아지도록 조정하는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼의 연마방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조정공정에 있어서, 상기 백킹패드를, 연마압력에 의해 소성 변형하는 양이 상이한 다른 백킹패드로 변경함으로써, 상기 백킹패드의 소성 변형량을 상기 차 ΔPD가 작아지도록 조정하는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼의 연마방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 조정공정에 있어서, 상기 백킹패드를, 연마압력에 의해 소성 변형하는 양이 상이한 다른 백킹패드로 변경함으로써, 상기 백킹패드의 소성 변형량을 상기 차 ΔPD가 작아지도록 조정하는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼의 연마방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정공정을, 상기 깊이 PDt와 깊이 PD0의 차 ΔPD가 소정의 값보다 커진 경우에 실시하는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼의 연마방법.
  6. 환상부재와 백킹패드가 접합되고, 상기 환상부재의 내주면과 상기 백킹패드의 상기 환상부재와 접합되어 있는 측의 면에서 웨이퍼를 수납하고 유지하는 오목부가 형성된 템플레이트를 가진, 회전가능한 연마헤드와, 회전가능한 정반상에 첩부된 연마포를 구비하고, 상기 정반 및 상기 연마헤드를 회전시키면서, 상기 연마헤드에 유지된 상기 웨이퍼를 상기 연마포에 대하여 가압하여 연마하는 연마장치로서,
    상기 연마가 종료된 웨이퍼를 취출한 후의 상기 템플레이트의 오목부의 깊이PDt를 측정할 수 있는 측정수단과,
    상기 측정한 오목부의 깊이 PDt와, 연마에 사용하기 전의 상기 템플레이트의 오목부의 깊이 PD0의 차 ΔPD를 산출하는 산출수단과,
    상기 산출한 차 ΔPD에 따라서, 다음에 연마하는 웨이퍼의 연마조건을 조정하는 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    연마장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조정수단이, 상기 정반의 회전수와 상기 연마헤드의 회전수의 상대속도, 및 연마압력 중 어느 일방 또는 그 양방을 조정함으로써, 연마시의 상기 환상부재의 마모량을 상기 차 ΔPD가 작아지도록 조정하는 것을 특징으로 하는,
    연마장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 조정수단이, 상기 깊이 PDt와 깊이 PD0의 차 ΔPD가 소정의 값보다 커진 경우에 상기 연마조건을 조정하는 것을 특징으로 하는,
    연마장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 조정수단이, 상기 깊이 PDt와 깊이 PD0의 차 ΔPD가 소정의 값보다 커진 경우에 상기 연마조건을 조정하는 것을 특징으로 하는,
    연마장치.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정수단이, 상기 연마가 종료된 웨이퍼를 제거한 상기 템플레이트의 오목부의 깊이 PDt를 측정하는 센서부와, 이 센서부를 상기 오목부의 깊이 PDt의 측정시에 상기 템플레이트의 하방에 위치하도록 이동시키는 이동부를 갖는 것을 특징으로 하는,
    연마장치.
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