KR102511339B1 - 양면 연마장치용 피연마물 유지용 캐리어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양면 연마장치용 피연마물 유지용 캐리어에 있어서, 정교하고 치밀한 상하면의 면조도를 가지며, 우수한 평행도, 우수한 평탄도를 갖는 피연마물을 얻기 위한 피연마물 유지용 캐리어를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 양면 연마장치용 피연마물 유지용 캐리어는 피연마물을 유지하기 위한 유지 구멍을 1개 또는 그 이상 갖는 피연마물 유지용 캐리어로서, 피연마물을 유지하기 위한 유지 구멍과 동일한 중심을 가지며, 그 유지 구멍의 반지름보다 큰 반지름을 갖도록 그린 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 작은 구멍을 복수 개 천공하고, 또한 상기 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 상기 작은 구멍보다도 큰 지름을 갖는 작은 구멍을 복수 개 천공하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 양면 연마장치용 피연마물 유지용 캐리어는 피연마물을 유지하기 위한 유지 구멍을 1개 또는 그 이상 갖는 피연마물 유지용 캐리어로서, 피연마물을 유지하기 위한 유지 구멍과 동일한 중심을 가지며, 그 유지 구멍의 반지름보다 큰 반지름을 갖도록 그린 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 작은 구멍을 복수 개 천공하고, 또한 상기 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 상기 작은 구멍보다도 큰 지름을 갖는 작은 구멍을 복수 개 천공하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연마포를 첩부한 상하 정반 사이에 피연마물을 협지하여 압접하면서, 그 상하 정반 및 그 피연마물의 적어도 하나를 회전시켜 그 피연마물의 양면을 동시에 연마 가공하는 양면 연마장치에 사용하는 피연마물 유지용 캐리어로서, 피연마물 유지 구멍 주위에 연마제 통과용 작은 구멍을 설치한 피연마물 유지용 캐리어에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 알루미늄제 자기 디스크 기판, 유리제 자기 디스크 기판 또는 포토마스크용 유리, 수정 발진자, 세라믹스 등으로 이루어지는 피연마물의 양면 연마 가공에 있어서, 피연마물은 그 형상에 따른 유지 구멍을 가지고 이루어지며, 또한 그 바깥 둘레 가장자리부에 양면 연마장치의 인터널 기어(internal gear)와 태양 기어(sun gear)에 맞물리는 바깥 둘레 톱니를 갖도록 성형된 피연마물 유지용 캐리어의 유지 구멍 중에 유지되어, 인터널 기어와 태양 기어의 회전에 의해 유성 운동을 하듯이 회전되며, 그와 동시에 상하 정반을 회전 구동함으로써 피연마물의 상하 양면이 동시에 연마 가공된다. 이 피연마물 유지용 캐리어는 피연마물을 양면 동시에 랩핑 가공이나 경면 연마 가공을 행하기 위한 연마장치의 부재로서 사용된다.
종래 피연마물 유지용 캐리어는 스틸 또는 스테인리스강 등의 금속재료, 섬유 강화 수지(FRP) 등을 재료로서 사용하여, 그것을 피연마물을 유지 가능한 크기의 유지 구멍을 갖도록 가공하고, 추가로 그의 바깥 둘레를 인터널 기어 및 태양 기어의 톱니바퀴 형상에 맞물리는 바깥 둘레 톱니를 갖도록 가공하는 방법으로 제조되는 것이 일반적이다.
전술한 연마 가공에 있어서는 연마 가공 중에 슬러리가 상(上)정반에 형성된 슬러리 공급 구멍으로부터 가공부에 공급되어, 유지 구멍의 극간으로부터 하(下)정반 측에도 들어가 피연마물의 상하 양면을 동시 연마 가공하는 것이다. 그러나, 피연마물 유지용 캐리어에 천공된 구멍이 피연마물 유지 구멍뿐인 피연마물 유지용 캐리어를 사용한 경우, 피연마물 유지용 캐리어 및 피연마물이 하정반의 거의 전면을 덮는 형태가 되기 때문에, 슬러리의 하정반 측으로의 돌아 들어감이 불충분해져 균질한 가공이 어려워진다. 이 때문에 가공 후 피연마물의 형상이 테이퍼 형상이 되거나, 바깥 둘레부에 에지 롤 오프(edge roll off)가 발생하거나, 마무리 면조도의 편차가 발생하거나, 또는 상하면의 면조도가 상이한 등의 바람직하지 않은 현상의 발생이 지적되고 있었다. 더 나아가서는, 슬러리는 회전에 수반되는 원심력에 의해 연마 가공에 충분히 기여하기 전에 용이하게 계외로 배출되어 버리기 때문에, 그의 낭비가 많다는 문제도 지적되고 있었다.
특히 최근 들어서는 피연마물의 제조기술이 진보하고 있기 때문에, 전술한 피연마물 유지용 캐리어에 관한 문제가 더욱 현저해져, 그 해결이 강하게 요구되고 있다.
전술한 바와 같은 현상의 발생을 회피하기 위해, 유지 구멍 이외의 영역에 버림 구멍을 천공하고 이를 슬러리 통과 구멍으로 하여, 슬러리의 하정반 측으로의 돌아 들어감을 원활하게 하는 방법이 종래부터 제안되어 있었다(특허문헌 1 또는 특허문헌 2).
또한, 특허문헌 3에 있어서는 피연마물 유지용 캐리어의 유지 구멍 이외의 영역에 메시 형상의 공극 부분을 설치해 슬러리의 하정반 측으로의 돌아 들어감을 개선하여, 가공 후 피연마물이 굽이치는 현상을 방지하는 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 4에 있어서는 슬러리 통과 구멍의 지름이나 슬러리 통과 구멍끼리의 간격을 규정함으로써, 피연마물 유지용 캐리어의 변위량을 억제하여 변형이 발생하지 않도록 한 피연마물 유지용 캐리어가 제안되어 있다.
그러나, 이들 방법으로도 슬러리의 피연마물 이면(하정반 측)으로의 공급(돌아 들어감)이 반드시 충분하지는 않아, 슬러리의 상하정반으로의 공급량의 균질화는 불충분하였다. 즉, 정교하고 치밀한 상하면의 면조도를 가지며, 우수한 평행도, 우수한 평탄도를 갖는 피연마물을 얻는 것은 결코 용이하지 않았다.
본 발명자들은 실리콘 웨이퍼 등의 피연마물의 양면 연마 가공에 사용하는 피연마물 유지용 캐리어에 대해서 예의 연구를 행하여 본 발명을 완성하기에 이른 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 전술한 문제점을 해결하는 피연마물 유지용 캐리어를 제공하는 것에 있다. 즉, 본 발명자들은 피연마물의 유지 구멍 이외의 피연마물 유지용 캐리어 기재의 영역에, 일정 구멍 지름의 작은 구멍을 일정 간격으로 배치하고, 그 작은 구멍의 구멍 지름이 기재의 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 커지도록 구배를 부여하여 배치함으로써 슬러리의 흐름이 균질화되어, 상하 양면의 면조도가 균일하고 고르며, 고평행도, 고평탄도를 갖는 피연마물이 얻어지는 것을 발견한 것이다.
전술한 과제는 피연마물을 유지하기 위한 유지 구멍을 1개 또는 그 이상을 갖는 피연마물 유지용 캐리어로서, 상기 유지 구멍과 동일한 중심을 가지며, 또한 그의 반지름보다 큰 반지름을 갖도록 그린 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 작은 구멍을 복수 개 천공하고, 또한 상기 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 상기 작은 구멍보다도 큰 지름을 갖는 작은 구멍을 복수 개 천공하는 것을 특징으로 하는 양면 연마장치용 피연마물 유지 캐리어로 달성된다.
본 발명의 피연마물 유지용 캐리어에 있어서는 피연마물(워크)의 반지름과 전술한 가상 동심원의 반지름의 차가 상기 유지 구멍의 반지름 이하인 것이 바람직하다. 이 2개의 원의 반지름의 차가 유지 구멍의 반지름을 초과하면, 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 작은 구멍을 천공하는 영역이 넓어지고, 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 상기 작은 구멍보다도 큰 지름을 갖는 작은 구멍을 천공하는 영역이 좁아지기 때문에, 상기 각 작은 구멍의 사이즈의 구배에 의한 슬러리 흐름의 균질화가 불충분해진다. 구체적으로는 피연마물 반지름의 10% 내지 70%의 범위에서 설정된다.
본 발명의 피연마물 유지용 캐리어에 있어서 전술한 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 천공하는 복수의 작은 구멍의 지름은 피연마물(워크) 반지름의 3% 내지 15%인 것이 바람직하다. 3%보다 작으면, 작은 구멍에 있어서 슬러리의 표면장력이 작용하더라도 슬러리의 하정반 측으로의 돌아 들어감을 행하기 위한 슬러리 통과 구멍으로서의 작용이 저하된다. 15%를 초과하면, 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 천공된 작은 구멍으로부터 공급되는 슬러리를 유지하는 능력이 저하되어, 상하 두 정반의 연마면 및 피연마물로의 슬러리의 공급 균형이 악화되어 균질한 연마가 불가능해진다. 구체적으로는 φ3 ㎜ 내지 φ15 ㎜의 범위에서 설정된다.
본 발명의 피연마물 유지용 캐리어에 있어서 전술한 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 천공하는 복수의 작은 구멍, 즉 큰 쪽의 작은 구멍의 지름은 피연마물(워크) 반지름의 6% 내지 30%인 것이 바람직하다. 6%보다 작으면, 작은 쪽의 작은 구멍, 즉 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 천공된 작은 구멍과의 지름의 차가 작아져, 상기 작은 구멍의 사이즈의 구배에 의한 슬러리 흐름의 균질화가 불충분해진다. 또한 30%를 초과하면, 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 천공된 작은 구멍의 슬러리를 유지하는 능력이 저하되어, 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 천공된 작은 구멍으로의 슬러리 공급이 불충분해져, 상하 두 정반의 연마면 및 피연마물로의 슬러리의 공급 균형이 악화되어 균질한 연마가 불가능해진다. 구체적으로는 φ10 ㎜ 내지 φ30 ㎜의 범위에서 설정된다.
또한, 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어에 있어서 피연마물 유지 구멍 이외의 복수의 작은 구멍의 인접하는 작은 구멍과의 간격은, 전술한 가상 동심원보다 안쪽의 작은 구멍인 경우, 당해 작은 구멍의 지름 이하인 것이 바람직하다. 지름보다도 큰 간격으로의 배열로 하면, 구멍의 배치가 지나치게 성기게 되어 본 발명의 목적으로 하는 효과가 얻어지지 않는다. 구체적으로는 작은 구멍 지름에 대해 30% 내지 100%의 범위에서 설정된다.
또한, 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어에 있어서 피연마물 유지 구멍 이외의 복수의 작은 구멍의 인접하는 작은 구멍과의 간격은, 전술한 가상 동심원보다 바깥쪽의 작은 구멍인 경우, 당해 작은 구멍의 지름 이하인 것이 바람직하다. 지름보다도 큰 간격으로의 배열로 하면, 구멍의 배치가 지나치게 성기게 되어 본 발명의 목적으로 하는 효과가 얻어지지 않는다. 구체적으로는 작은 구멍 지름에 대해 30% 내지 100%의 범위에서 설정된다.
본 발명의 특징은 피연마물 유지용 캐리어의 피연마물 유지 구멍 이외의 영역에 복수의 작은 구멍을 설치하고, 그 작은 구멍의 구멍 지름이 캐리어 기재의 안쪽에서 바깥쪽을 향해 커지도록 구배를 부여하여 배치함으로써, 슬러리의 상하 두 정반의 연마면으로의 확산이 원활해져, 슬러리의 분포가 균질해지게 된다. 아래에 나타내는 본 발명의 설명에 있어서는, 그 작은 구멍의 분포 영역이 2중이 되는 예를 들고 있으나 특별히 한정을 받는 것은 아니며, 이를 3중 또는 그 이상으로 해도 된다.
본 발명의 피연마물 유지용 캐리어에 의해 양면 연마에 있어서의 연마제인 슬러리의 상하 두 정반의 연마면으로의 공급이 균등해지고, 동시에 정반 연마면에서의 슬러리의 분포도 균질하게 할 수 있었다. 이로써, 피연마물의 상하 양면 모두 정교하고 치밀한 면조도를 가지며, 또한 균일한 면이 되고, 또한 우수한 평탄도의 피연마물이 얻어지게 되었다. 또한, 슬러리의 소비도 적어져 연마 가공에 있어서의 비용 삭감이 가능해졌다.
도 1은 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어의 주요부 평면 확대도이다.
도 3은 종래기술에 의한 피연마물 유지용 캐리어의 일례의 평면도이다.
도 4는 종래기술에 의한 피연마물 유지용 캐리어의 다른 일례의 평면도이다.
도 5는 종래기술에 의한 피연마물 유지용 캐리어의 다른 일례의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마한 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 지름방향(X축)의 두께 분포(Y축) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 3에 나타내는 종래의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마한 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 지름방향(X축)의 두께 분포(Y축) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 4에 나타내는 종래의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마한 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 지름방향(X축)의 두께 분포(Y축) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 5에 나타내는 종래의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마한 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 지름방향(X축)의 두께 분포(Y축) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어의 주요부 평면 확대도이다.
도 3은 종래기술에 의한 피연마물 유지용 캐리어의 일례의 평면도이다.
도 4는 종래기술에 의한 피연마물 유지용 캐리어의 다른 일례의 평면도이다.
도 5는 종래기술에 의한 피연마물 유지용 캐리어의 다른 일례의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마한 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 지름방향(X축)의 두께 분포(Y축) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 3에 나타내는 종래의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마한 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 지름방향(X축)의 두께 분포(Y축) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 4에 나타내는 종래의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마한 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 지름방향(X축)의 두께 분포(Y축) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 5에 나타내는 종래의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마한 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 지름방향(X축)의 두께 분포(Y축) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
다음으로 본 발명의 내용을 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시태양의 하나인 피연마물 유지용 캐리어의 평면도이고, 도 2는 그의 주요부 확대도이다. φ300 ㎜의 피연마물 유지용 유지 구멍(1)이 복수(본 실시태양에서는 3개) 천공되어 있다. 이 3개 각각의 피연마물 유지용 유지 구멍에 있어서 각 유지 구멍과 동일한 중심점을 갖고 반지름이 210 ㎜인 가상 동심원(2)를 그려, 피연마물 유지용 유지 구멍(1)의 둘레 가장자리로부터 가상 동심원(2)의 안쪽 둘레 가장자리까지의 영역을 A영역으로 하고, 그보다 바깥쪽 영역을 B영역으로 한다. 그리고, A영역에는 φ10 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(3)을 인접하는 슬러리 통과용 작은 구멍과의 간격이 7.5 ㎜가 되도록 천공하고, B영역에는 φ15 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(4)를 인접하는 슬러리 통과용 작은 구멍과의 간격이 10 ㎜가 되도록 천공하였다.
도 1 및 도 2에 나타내는 피연마물 유지용 캐리어의 경우, 3개 있는 유지 구멍(1)의 반지름은 150 ㎜이고, 동일한 중심점을 갖는 가상 동심원(2)의 반지름은 210 ㎜이기 때문에 양자의 반지름의 차는 60 ㎜로, 그 수치는 피연마물 유지용 유지 구멍의 반지름 150 ㎜보다도 작다. A영역에 천공한 복수의 슬러리 통과용 작은 구멍의 지름은 φ10 ㎜이기 때문에, 피연마물인 실리콘 웨이퍼의 반지름 150 ㎜의 6.67%가 된다. 또한, B영역에 천공한 복수의 슬러리 통과용 작은 구멍의 지름은 φ15 ㎜이기 때문에, 피연마물인 실리콘 웨이퍼의 반지름 150 ㎜의 10.0%가 된다.
본 발명에서 말하는 피연마물(워크)이란, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 알루미늄제 자기 디스크 기판, 유리제 자기 디스크 기판 또는 포토마스크용 유리, 수정 발진자, 세라믹스 등을 가리키고 특별히 한정을 받는 것은 아니나, 주로 실리콘 웨이퍼를 목적으로 하고 있다. 또한 그 형상은 거의 원형인데, 그 사이즈(지름)나 형상에 대해서는 특별히 한정을 받는 것은 아니며, 예를 들면 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼 등 대구경의 피연마물 등을 들 수 있고, 그들 피연마물에 대해 본 발명의 효과가 현저하다. 또한 본 발명에서 말하는 양면 연마란, 폴리싱, 사전 폴리싱(pre-polishing), 랩핑 등을 가리키며, 특별히 한정을 받는 것은 아니다.
본 발명의 피연마물 유지용 캐리어에 사용되는 재질은 스테인리스강, 탄소공구강(SK강), 고탄소 크롬 축수강, 고속도 공구강, 합금 공구강, 고장력강 또는 티탄 등의 금속, 세라믹스, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 에폭시 등의 수지 또는 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 천 베이클라이트 등의 섬유재료와 에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 페놀 수지 등을 복합화한 섬유 강화 플라스틱(FRP)을 사용하는 것이 가능한데, 특별히 한정을 받는 것은 아니다. 이들 피연마물 유지용 캐리어의 표면을 폴리프로필렌 등의 수지 또는 다이아몬드 라이크 카본으로 피복해도 된다. 그리고 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어는 피연마물 바깥 가장자리부의 손상을 방지하기 위해 피연마물 유지 구멍의 안쪽 둘레 가장자리부에 아라미드 수지 등의 수지제의 테두리를 설치하고 있다.
도 3은 종래기술에 따른 피연마물 유지용 캐리어의 설명도이다. 피연마물 유지용 유지 구멍(1) 이외에 부정형의 슬러리 통과 구멍이 형성되어 있다. 통과 구멍의 형상은 대략 마름모꼴, 대략 삼각형 등 부정형의 형태를 가지고 있다.
도 4도 종래기술에 따른 피연마물 유지용 캐리어의 설명도이다. φ300 ㎜의 피연마물 유지용 유지 구멍이 복수(3개) 천공되어 있다. 이 각각의 유지 구멍 이외의 영역에 크고 작은 다른 사이즈의 슬러리 통과 구멍이 형성되어 있다. 이 종래기술에 있어서의 슬러리 통과용 작은 구멍은 3개의 φ100 ㎜ 슬러리 통과용 작은 구멍(5)와, 6개의 φ50 ㎜ 슬러리 통과용 작은 구멍(6)에 의해 구성되어 있다. 이들 슬러리 통과용 작은 구멍은 구멍 지름이 작은 것과 큰 것으로 구성되어 있는데, 본 발명과 같이 각 유지 구멍에 가까운 쪽에서 먼 쪽을 향해 크기의 구배를 부여하는 배열은 행하고 있지 않다.
도 5도 종래기술에 따른 피연마물 유지용 캐리어의 설명도이다. φ300 ㎜의 피연마물 유지용 유지 구멍(1)이 복수(3개) 천공되어 있다. 이 각각의 유지 구멍 이외의 영역에, 복수의 φ30 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(7)이 인접하는 작은 구멍과의 간격이 22 ㎜가 되도록 천공되어 있다. 슬러리 통과용 작은 구멍의 구멍 지름은 1종류뿐으로, 본 발명과 같이 상이한 구멍 지름의 것을 혼재시킨 것은 아니다.
도 1 및 도 2에서는 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어의 실시태양의 하나로서, 1장에 지름 φ300 ㎜의 피연마물 유지용 유지 구멍이 3개 천공된 피연마물 유지용 캐리어를 나타내고 있다. 이 경우 유지 구멍 이외의 영역의 면적이 상대적으로 작아지기 때문에, 본 실시예에서는 작은 구멍을 천공하는 영역을 단수의 가상 동심원(홑겹의 가상 동심원)에 의해 구획 짓게 되는데, 유지 구멍의 수를 단수로 하면 반지름이 상이한 복수의 가상 동심원에 의해 구획 짓는 슬러리 통과용 작은 구멍을 천공하는 영역을 그 이상으로 하는 것도 가능하다. φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼 유지용 유지 구멍이 1개만 천공된 피연마물 유지용 캐리어를 상정한 경우, 가상 동심원에 의한 영역을 반지름이 상이한 복수의 가상 동심원(여기서는 2중의 가상 동심원)에 의해 A영역, B영역, C영역으로 3중으로 하는 것이 가능하다. 이 경우, 예를 들면 A영역에는 φ5 ㎜(피연마물의 반지름에 대한 비율 3.33%), B영역에는 φ10 ㎜(피연마물의 반지름에 대한 비율 6.67%), C영역에는 φ15 ㎜(피연마물의 반지름에 대한 비율 10.00%)의 슬러리 통과용 작은 구멍을 천공할 수 있어, 보다 높은 효과를 기대할 수 있다. 복수의 가상 동심원에 의해 구획 지어지는 영역에 슬러리 통과용 작은 구멍을 천공하는 경우는, 유지 구멍에 가장 가까운 영역에 가장 지름이 작은 슬러리 통과용 작은 구멍을 천공하고, 그 영역에 인접하는 바깥쪽 영역에, 유지 구멍에 가장 가까운 영역에 천공된 슬러리 통과용 작은 구멍보다도 큰 지름을 갖는 슬러리 통과용 작은 구멍을 천공하고, 추가로 그 바깥쪽 영역에 인접하는 영역에, 유지 구멍에 가장 가까운 영역에 인접하는 바깥쪽 영역에 천공된 슬러리 통과용 작은 구멍보다도 큰 지름을 갖는 슬러리 통과용 작은 구멍을 천공할 수 있다. 즉 복수의 가상 동심원에 의해 구획 지어진 영역이 3개 이상 존재하는 경우, 슬러리 통과용 작은 구멍의 지름은 유지 구멍에 가장 가까운 영역의 슬러리 통과용 작은 구멍의 지름을 기준으로 하여, 바깥쪽 영역이 됨에 따라 슬러리 통과용 작은 구멍의 지름이 커지도록 천공할 수 있다.
실시예
실시예 1
도 1에 나타내는 피연마물 유지용 캐리어의 형태와 동일한 형상을 갖는 피연마물 유지용 캐리어를 준비하였다. 준비한 피연마물 유지용 캐리어의 재질은 스테인리스강이며, 그의 두께를 774 ㎛로 하였다. 그 피연마물 유지용 캐리어는 피연마물 바깥 가장자리부의 손상을 방지하기 위해 피연마물 유지 구멍의 안쪽 둘레 가장자리부에 아라미드 수지에 의한 수지제의 테두리를 설치하고 있다.
전술한 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 φ300 ㎜의 실리콘 웨이퍼의 폴리싱 테스트를 행하였다. 연마기, 연마 가공 조건은 아래와 같다.
연마기：스피드팸사 제조 양면 연마장치
연마포：니타·하스사 제조 MH(등록상표) 시리즈
연마제：후지미 인코포레이티드사 제조 GLANZOX(등록상표) 시리즈
상정반 회전：반시계방향
하정반 회전：시계방향
인터널 기어 회전：시계방향
태양 기어 회전：시계방향
하중(상정반 하중)：면압 10 ㎪
가공시간：30분
전술한 조건으로 폴리싱 가공을 행한 실리콘 웨이퍼의 지름방향의 두께 분포 측정을 행하였다. 측정장치는 공지의 두께 측정장치(하마마츠 포토닉스사 제조)를 사용하였다. 측정결과를 도 6에 나타낸다. 지름방향의 두께 분포를 나타내는 P-V(Peak to Valley)값, 즉 워크의 최대 측정값과 최소 측정값의 차를 나타내는 값은 0.048 ㎛였다. 도 6의 그래프로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 연마를 행한 실리콘 웨이퍼의 지름방향의 편차는 거의 확인되지 않고, 또한 에지 롤 오프 등의 현상도 확인되지 않는다. 0.048 ㎛라는 P-V값은 매우 우수한 값이다.
비교예 1
도 3에 나타내는 종래형 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 실시예 1과 완전히 동일한 조건으로 연마실험을 행하였다. 본 비교예에서 사용한 피연마물 유지용 캐리어의 사양은 슬러리 통과 구멍의 형상 및 배치를 제외하고 실시예 1에서 사용한 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어와 동일하다.
이 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 폴리싱 가공을 행한 실리콘 웨이퍼의 지름방향의 두께 분포 측정을 행하였다. 측정결과를 도 7에 나타낸다. 또한, 얻어진 P-V값은 0.524 ㎛였다. 도 7의 그래프로부터 명확한 바와 같이, 바깥 둘레부 쪽이 중심부보다도 얇은 경향이 확인된다. 소위 에지 롤 오프의 현상이 현저히 나타나고 있다. 또한 P-V값은 0.542 ㎛로 실시예 1보다 10배 이상의 나쁜 수치를 나타내고 있다. 또한, 전체에 지름방향의 두께 편차가 실시예 1보다 큰 것이 확인된다.
비교예 2
도 4에 나타내는 종래형 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 실시예 1과 완전히 동일한 조건으로 연마실험을 행하였다. 본 비교예에서 사용한 피연마물 유지용 캐리어의 사양은 슬러리 통과 구멍의 지름 및 배치를 제외하고 실시예 1에서 사용한 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어와 동일하다.
이 종래형 피연마물 유지용 캐리어의 피연마물 유지용 유지 구멍(1)에 있어서, 각 유지 구멍과 동일한 중심점을 갖는 가상 동심원(2)를 그렸을 때, 그 가상 동심원의 안쪽 둘레에 φ50 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍 및 φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍이 배치되거나, 가상 동심원의 안쪽 둘레에 φ50 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(6)이 배치되며 또한 φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(5)가 가상 동심원의 원주 상에 포개지도록 배치되거나, 또는 φ50 ㎜ 및 φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍이 가상 동심원의 원주 상에 포개지도록 배치되는 등, 가상 동심원을 어떠한 반지름으로 설정하였다 하더라도, 본 발명의 구성 요건을 만족시키지 않는 배치로 되어 있다.
도 4에 나타내는 피연마물 유지용 캐리어의 경우, 복수의 유지 구멍(1)의 반지름은 150 ㎜이고, 동일한 중심점을 갖는 가상 동심원(2)의 반지름은 본 발명과 동일하게 210 ㎜로 하였다. 유지 구멍의 둘레 가장자리로부터 가상 동심원의 안쪽 둘레 가장자리까지의 영역을 A영역으로 하고, 그보다 바깥쪽 영역을 B영역으로 하였다. 그리고, φ50 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(6) 및 φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(5)를 유지 구멍 이외의 영역에 천공하면, φ50 ㎜ 및 φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍이 가상 동심원의 원주 상에 포개지도록 배치되는, 즉 A영역과 B영역에 걸치듯이 φ50 ㎜ 및 φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍이 천공되어 있다.
A영역과 B영역에 걸치듯이 φ50 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(6) 및 φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍이 천공되기 때문에 참고값이 되지만, φ50 ㎜의 슬러리 통과 구멍은 실리콘 웨이퍼의 반지름 150 ㎜의 33.33%가 된다. 또한, φ100 ㎜의 슬러리 통과 구멍은 실리콘 웨이퍼의 반지름 150 ㎜의 66.67%가 된다.
이 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 폴리싱 가공을 행한 실리콘 웨이퍼의 지름방향의 두께 분포 측정을 행하였다. 측정결과를 도 8에 나타낸다. 또한, 얻어진 P-V값은 0.206 ㎛였다. 도 8의 그래프로부터 명확한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 바깥 둘레부가 중심부보다도 얇은 볼록 형상으로 되어 있다. 또한, 바깥 둘레부에 에지 롤 오프의 현상이 나타나고 있다. 또한 P-V값은 0.206 ㎛로 실시예 1보다 4배 이상의 나쁜 수치를 나타내고 있다. 또한, 전체에 지름방향의 두께 편차가 실시예 1보다 큰 것이 확인된다.
비교예 3
도 5에 나타내는 종래형 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 실시예 1과 완전히 동일한 조건으로 연마실험을 행하였다. 본 비교예에서 사용한 피연마물 유지용 캐리어의 사양도 또한 슬러리 통과 구멍의 지름 및 배치를 제외하고 실시예 1에서 사용한 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어와 동일하다.
이 종래형 피연마물 유지용 캐리어의 피연마물 유지용 유지 구멍(1)에 있어서 각 유지 구멍과 동일한 중심점을 갖는 가상 동심원(2)를 그렸을 때, 가상 동심원의 안쪽 및 바깥쪽 영역 양쪽에, φ30 ㎜의 슬러리 통과 구멍이 배치되어 있어, 가상 동심원을 어떠한 반지름으로 설정하였다 하더라도 본 발명의 구성 요건을 만족시키지 못하는 배치로 되어 있다.
도 5에 나타내는 피연마물 유지용 캐리어의 경우, 도 4와 동일하게 3개의 유지 구멍의 반지름은 150 ㎜로, 동일한 중심점을 갖는 가상 동심원(2)의 반지름은 본 발명과 동일하게 210 ㎜로 하였다. 유지 구멍의 둘레 가장자리로부터 가상 동심원의 안쪽 둘레 가장자리까지의 영역을 A영역으로 하고, 그보다 바깥쪽 영역을 B영역으로 한다. 그리고, φ30 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍(7)을 유지 구멍 이외의 영역인 A영역 및 B영역에 인접하는 작은 구멍과의 간격이 22 ㎜가 되도록 천공하였다.
A영역 및 B영역에 천공한 복수의 슬러리 통과용 작은 구멍의 지름은 모두 φ30 ㎜이기 때문에, 피연마물인 실리콘 웨이퍼의 반지름 150 ㎜의 20%가 된다.
이 피연마물 유지용 캐리어를 사용하여 폴리싱 가공을 행한 실리콘 웨이퍼의 지름방향의 두께 분포 측정을 행하였다. 측정결과를 도 9에 나타낸다. 또한, 얻어진 P-V값은 0.231 ㎛였다. 도 9의 그래프로부터 명확한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 바깥 둘레부가 중심부보다도 얇은 볼록 형상으로 되어 있다. 또한, 바깥 둘레부에 에지 롤 오프의 현상이 나타나고 있다. 또한 P-V값은 0.231 ㎛로 실시예 1보다 약 5배의 나쁜 수치를 나타내고 있다. 또한, 전체에 지름방향의 두께 편차가 실시예 1보다 큰 것이 확인된다.
전술한 바와 같이, 실시예 1과 비교예 1~3의 결과를 비교해 보면 그 품질의 차는 명확하다. 비교예 1의 두께 측정 결과가 실시예 1의 두께 측정 결과보다 떨어지는 것은, 비교예 1에서 사용한 피연마물 유지용 캐리어의 경우, 연마용 슬러리의 상하 두 정반면으로의 확산, 특히 하정반 측으로의 돌아 들어감이 원활하지 않아, 슬러리의 분포가 균질하지 않은 것을 실증하고 있다. 즉, 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어는 폴리싱 후 피연마물의 형상 정밀도, 구체적으로는 두께 편차를 현격히 개량한 것으로, 종래의 피연마물 유지용 캐리어가 갖는 문제점을 해결한 것이다.
본 발명에 의하면, 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어는 종래의 피연마물 유지용 캐리어가 갖는 문제점, 즉 슬러리의 상하 두 정반면으로의 공급이 균질하지 않아, 연마용 슬러리의 피연마물 이면(하정반 측)으로의 돌아 들어감이 충분하지 않고, 그로 인해 가공 후 피연마물의 형상 정밀도(평탄도)가 만족스럽지 못하다는 문제점을 효과적으로 해결한 것이다. 본 발명의 피연마물 유지용 캐리어에 의하면, 실리콘 웨이퍼 등의 피연마물의 상하 양면 모두 정교하고 치밀하며 또한 균일한 면이 되고, 또한 우수한 평탄도의 피연마물이 얻어지게 되어, 피연마물의 품질 향상 및 수율 향상에 크게 기여하는 것이다. 또한 슬러리의 소비량이 적어진다는 효과도 있어, 산업계에 크게 공헌하는 것이다.
1：피연마물 유지용 유지 구멍 2：유지 구멍과 동일한 중심점을 갖는 가상 동심원
3：φ10 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍 4：φ15 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍
5：φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍 6：φ50 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍
7：φ30 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍
3：φ10 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍 4：φ15 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍
5：φ100 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍 6：φ50 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍
7：φ30 ㎜의 슬러리 통과용 작은 구멍
Claims (6)
- 피연마물을 유지하기 위한 유지 구멍을 1개 또는 그 이상을 갖는 피연마물 유지용 캐리어로서, 상기 유지 구멍과 동일한 중심을 가지며, 또한 그의 반지름보다 큰 반지름을 갖도록 그린 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 작은 구멍을 복수 개 천공하고, 또한 상기 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 상기 작은 구멍보다도 큰 지름을 갖는 작은 구멍을 복수 개 천공하며,
상기 가상 동심원보다 안쪽 및 바깥쪽의 캐리어 기재에 천공된 작은 구멍 중 적어도 한쪽의 작은 구멍이, 인접하는 작은 구멍과의 간격이 상기 작은 구멍의 지름 이하인
것을 특징으로 하는 양면 연마장치용 피연마물 유지용 캐리어. - 제1항에 있어서,
상기 피연마물의 반지름과 상기 가상 동심원의 반지름의 차가 상기 유지 구멍의 반지름 이하인 것을 특징으로 하는 양면 연마장치용 피연마물 유지용 캐리어. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가상 동심원보다 안쪽의 캐리어 기재에 천공하는 복수의 작은 구멍의 지름이 피연마물 반지름의 3% 이상, 15% 이하인 것을 특징으로 하는 양면 연마장치용 피연마물 유지용 캐리어. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가상 동심원보다 바깥쪽의 캐리어 기재에 천공하는 복수의 작은 구멍의 지름이 피연마물 반지름의 6% 이상, 30% 이하인 것을 특징으로 하는 양면 연마장치용 피연마물 유지용 캐리어. - 삭제
- 삭제
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