KR102523271B1 - 연마 패드, 연마 장치 및 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 방법 - Google Patents

연마 패드, 연마 장치 및 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연마 패드, 연마 장치 및 실리콘 웨이퍼를 위한 연마 방법을 제공한다. 상기 연마 패드는 실리콘 웨이퍼와 접촉하는 연마 표면을 포함한다. 상기 연마 표면은 적어도 하나의 그루브를 가진다. 실리콘 웨이퍼를 연마할 때, 실리콘 웨이퍼의 변부는 그루브 위에 적어도 부분적으로 매달려 있다. 본 발명에 따른 연마 패드, 연마 장치 및 실리콘 웨이퍼를 위한 연마 방법은 전체 웨이퍼의 연마 속도를 기본적으로 변화하지 않게 유지하면서 실리콘 웨이퍼의 변부에서 연마 속도를 감소시킬 수 있어 실리콘 웨이퍼의 변부 두께의 평탄도를 향상시키고 생산 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

연마 패드, 연마 장치 및 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 방법{polishing pad, polishing apparatus and a method for polishing silicon wafer}
본 출원은 반도체 제조, 특히 연마 패드, 연마 장치 및 실리콘 웨이퍼를 연마하는 방법에 관한 것이다.
집적 회로(IC)의 지속적인 기술 개발로 실리콘 웨이퍼의 품질과 특성을 높게 할 필요가 있다. 특히 노광 디포커스를 방지하기 위해 실리콘 웨이퍼의 평탄도가 더욱 엄격하게 요구되고 있다.
일반적으로 실리콘 웨이퍼는 양면 연마(DSP)와 최종 연마(FP)를 거친다. DSP는 웨이퍼의 전방 측면과 후방 측면을 연마하고 연마 디스크로 웨이퍼의 형상을 제어하는 데 사용된다. FP는 웨이퍼의 전방 측면을 연마하는 데 사용된다.
최종 연마 공정에서 극단 에지에서 웨이퍼의 두께를 제어하기가 어렵다. 연마 공정에서 연마 액체가 에지에 쉽게 축적되어 웨이퍼의 에지가 더 얇아진다. 종래의 장치와 종래의 공정은 특히 웨이퍼 전체의 연마 속도가 유지해야 하는 경우, 실리콘 웨이퍼의 145mm ~ 149mm 에지 위치에서 연마를 정밀하게 조절할 수 없다. 웨이퍼 엣지에서의 연마 속도 감소는 종래의 공정 매개 변수를 조정하여 달성할 수 없다.
본 발명의 요약에서, 단순화된 형태의 일련의 개념이 소개되며, 이는 상세한 설명에서 더 자세히 설명될 것이다. 본 발명의 이 요약은 청구된 기술 해결방법의 핵심 요소 또는 필수 기술 특징을 제한하지 않으며 청구된 기술적 해결방법의 범위를 제한하려는 의도도 없다.
본 출원은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 실리콘 웨이퍼용 연마 패드를 제공한다. 연마 패드는 실리콘 웨이퍼와 접촉하는 연마 표면을 갖는다. 표면에는 적어도 하나의 요홈이 제공된다. 연마하는 동안, 실리콘 웨이퍼의 적어도 일부 에지 부분은 요홈 위로 돌출된다.
일 실시예에서, 요홈은 패드 에지 근처의 제1 환형 요홈 및 패드 중심 근처의 제2 환형 요홈을 포함한다.
일 실시예에서, 실리콘 웨이퍼는 제1 환형 홈의 내부 에지와 제2 환형 홈의 외부 에지 사이의 거리보다 크고 제1 환형 요홈의 외부 에지와 제2 환형 요홈의 내부 에지 사이의 거리보다 작거나 또는 같은 직경을 갖는다.
일 실시예에서, 연마 패드, 제1 환형 요홈 및 제2 환형 요홈은 동심을 이룬다.
일 실시예에서, 제1 환형 요홈은 3mm~8mm의 폭, 0.5mm~2mm의 깊이, 335mm~340mm의 외부 에지 반경 및 330mm~335mm의 내부 에지 반경을 갖는다.
일 실시예에서, 제1 환형 요홈은 3mm~8mm의 폭, 0.5mm~2mm의 깊이, 35mm~45mm의 외부 에지 반경 및 30mm~40mm의 내부 에지 반경을 갖는다.
본 출원은 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 장치를 제공하며, 전술된 바와 같은 연마 패드, 연마 패드를 회전구동하기 위한 구동 장치 및 연마 패드와 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 접촉시키고 연마 패드의 요홈 위에 실리콘 웨이퍼의 에지 부분을 돌출되게 하기 위해 실리콘 웨이퍼를 고정한다.
본 출원은 또한 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 공정에 관한 것으로, 연마 헤드에 의해 실리콘 웨이퍼를 고정하는 단계, 연마 헤드에 의해 구동되는 연마 패드의 연마 표면에 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 접촉하는 단계 - 실리콘 웨이퍼의 에지는 연마 패드의 연마 표면의 요홈 위에 돌출 됨 - , 및 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 연마하기 위하여 연마 헤드와 연마 패드를 회전시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 연마 헤드와 연마 패드는 동일한 방향으로 회전한다.
일 실시예에서, 본 공정은 연마 헤드의 움직임을 제어함으로써 요홈에 실리콘 웨이퍼의 에지의 접촉 영역을 조절하는 단계 및 실리콘 웨이퍼의 에지에 대한 연마 속도를 조절하는 단계를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 연마 헤드의 움직임을 제어하는 단계는 연마 패드의 반경 방향을 따라 왕복운동을 수행하도록 연마 헤드를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라서, 연마 패드, 연마 장치 및 실리콘 웨이퍼를 위한 연마 방법은 전체 웨이퍼의 연마 속도를 기본적으로 변화하지 않게 유지하면서 실리콘 웨이퍼의 변부에서 연마 속도를 감소시킬 수 있어 실리콘 웨이퍼의 변부 두께의 평탄도를 향상시키고 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 본 출원은 공정을 제공한다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 연마 패드의 구조의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 연마 패드에 의해 연마된 실리콘 웨이퍼의 개략도를 도시한다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 연마 패드 및 실리콘 웨이퍼의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 연마 패드의 요홈 크기의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 연마 공정 동안 실리콘 웨이퍼 에지에 대한 요홈의 모션 트랙의 개략도를 도시한다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 연마 장치의 구조의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 연마 공정 동안의 연마 헤드의 움직임의 개략도를 도시한다.
도 9는 요홈으로 웨이퍼 에지의 다양한 입구 크기를 갖는 웨이퍼 반경과 제거된 두께 사이의 관계를 도시한다.
예시적인 실시예는 본 개시가 전체적이고 당업자에게 그 범위를 완전히 전달할 수 있도록 제공된다. 본 발명의 실시예에 대한 전체적인 이해를 제공하기 위해 특정 구성요소, 장치 및 방법의 예와 같은 다수의 특정 세부 사항이 기술된다. 특정 세부사항이 채책될 필요가 없고, 예시적인 실시예가 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 어느 것도 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 일부 예시적인 실시예에서, 잘 알려진 공정, 잘 알려진 장치 구조 및 잘 알려진 기술은 상세하게 설명되지 않는다.
본 발명에 대한 철저한 이해를 위해, 본 발명의 기술적 해결책을 설명하기 위해 이하의 설명에서 세부 단계를 상세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예를 다음과 같이 상세하게 설명하지만, 본 발명은 상세한 설명에 추가하여 다른 실시예를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 예시적인 실시예를 설명하기 위한 것이며 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥 상 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수 형태도 포함하도록 의도될 수 있다. 용어 "포함하다", 및 "갖는"은 포괄적이며 따라서 명시된 특징, 정수, 단계, 연산, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 지정하지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 연산, 요소, 구성 요소 및/또는 그 그룹의 추가 또는 존재를 배제하지 않는다. 본 명세서에 설명된 방법 단계, 공정 및 동작은 수행 순서로서 구체적으로 식별되지 않는 한, 논의되거나 예시된 특정 순서의 수행을 반드시 요구하는 것으로 해석되어서는 안된다. 추가 또는 대안 단계가 사용될 수 있음을 또한 이해해야 한다.
본 발명은 상이한 형태로 실시될 수 있으며 어느 것도 개시된 실시예의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 반대로, 실시예는 완전하고 완전한 개시를 달성하고 당업자가 본 발명의 범위를 완전히 수용할 수 있도록 제공된다. 도면에서는 명확성을 위해 층과 영역의 크기와 상대적인 크기를 과장할 수 있다. 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
일 실시예에서, 실리콘 웨이퍼의 에지 두께의 어려운 제어에 관한 문제를 해결하기 위해, 본 출원은 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드를 제공한다. 연마 패드는 실리콘 웨이퍼에 접촉하는 연마 표면을 갖는다. 연마 표면은 적어도 하나의 요홈이 제공된다. 연마하는 동안, 실리콘 웨이퍼의 적어도 일부 에지는 요홈 위에 돌출된다.
다른 실시예에서, 본 출원은 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 장치를 제공하는데, 연마 장치는 상기 실시예들에서 설명된 바와 같은 연마 패드; 회전하도록 그 위에 배치된 연마 패드를 구동시키는 구동 장치; 상기 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 연마 패드와 접촉하고 상기 실리콘 웨이퍼의 에지를 상기 연마 패드의 요홈 위에 돌출하게 상기 실리콘 웨이퍼를 고정시키기 위한 연마 헤드를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 출원은 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 공정를 추가로 제공하며, 이 공정은 연마 헤드에 의해 실리콘 웨이퍼를 고정하는 단계; 상기 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 연마 헤드에 의해 구동되는 연마 패드의 연마 표면에 접촉시키는 단계 - 상기 실리콘 웨이퍼의 에지는 상기 연마 패드의 연마 표면의 요홈 위에 돌출됨 - ; 연마 헤드와 연마 패드를 회전시켜 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 연마하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 연마 패드와 실리콘 웨이퍼의 에지 사이의 접촉 시간뿐만 아니라 접촉 면적을 줄이기 위해 요홈이 배치되기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 에지에 대한 기계적 작용을 줄일 수 있다. 따라서, 본 출원의 연마 패드, 연마 장치 및 실리콘 웨이퍼의 연마 방법은 전체 웨이퍼의 연마 속도를 기본적으로 변경하지 않고 유지하면서 실리콘 웨이퍼의 에지에서 연마 속도를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 실리콘 웨이퍼의 두께의 에지의 평탄도를 향상시킬 수 있고 생산 수율을 향상시킨다.
본 발명의 완전한 이해를 위해, 본 발명의 기술적 해결책을 설명하기 위해 이하의 설명에서 상세한 단계를 상세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예를 다음과 같이 상세하게 설명하지만, 본 발명은 상세한 설명에 추가하여 다른 실시예를 가질 수도 있다.
이제, 연마 패드의 예시적인 실시예가 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 보다 완전하게 설명될 것이다.
실시예
실시예 1
일 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 연마 패드(100)는 원형 연마 패드 일 수 있으며, 연마 표면에는 요홈이 제공된다. 요홈은 패드 에지 근처에 있는 제1 환형 요홈(101) 및 패드 중심 근처에 있는 제2 환형 요홈(102)을 포함할 수 있다. 제1 환형 요홈(101)과 제2 환형 요홈(102) 사이의 연마 표면은 평면일 수 있다. 예를 들어, 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)은 동심을 이룬다. 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)의 단면 형상은 직사각형을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 제1 환형 요홈(101)의 내부 에지와 제2 환형 요홈(102)의 외부 에지 사이의 거리는 실리콘 웨이퍼의 직경보다 작다. 제1 환형 요홈(101)의 외부 에지와 제2 환형 요홈(102)의 내부 에지 사이의 거리는 실리콘 웨이퍼의 직경보다 크거나 동일하다. 연마 패드(100)는 실리콘 웨이퍼를 연마하는데 사용되는 반면, 도 2 및 도 3을 참조하면, 실리콘 웨이퍼(200)는 제1 환형 요홈(101)과 제2 환형 요홈(102) 사이에 배치되고, 실리콘 웨이퍼(200)의 두 대향 에지는 동시에 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102) 위에 각각 돌출되어 있다. 실시예에서, 제1 환형 요홈(101) 위에 돌출되어 있는 실리콘 웨이퍼(200)의 에지의 폭은 기본적으로 제2 환형 요홈(102) 위의 폭과 동일하다. 실리콘 웨이퍼는 DSP에 의해 처리될 수 있다. 실시예에서, 실리콘 웨이퍼는 단결정 실리콘 웨이퍼, 사파이어 실리콘 웨이퍼, 실리콘 카바이드 웨이퍼 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 반도체 실리콘 웨이퍼이다.
12 인치 실리콘 웨이퍼와 관련하여, 웨이퍼 에지의 위치 145 ~ 149mm에서 연마 효과를 향상시키는 연마 패드(100)의 예시된 파라미터는 다음과 같이 제공된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 제1 환형 요홈(101)은 5mm와 같은 3mm ~ 8mm의 폭(D1), 0.5mm ~ 2mm의 깊이(H1)를 갖는다. 외부 에지, 즉 패드 에지에 가까운 외부 원은 반경이 335mm ~ 340mm, 예컨대 339mm이다. 내부 에지, 즉 패드 중심에 근접한 내부 원은 334mm와 같이 반경이 330mm ~ 335mm이다.
제2 환형 요홈(102)의 폭 및 깊이는 제1 환형 요홈(101)의 폭 및 깊이와 동일하거나 유사할 수 있고, 즉, 제2 환형 요홈(102)는 3mm ~ 8mm의 폭(D2), 예컨대 5mm 및 0.5mm~2mm의 깊이(H2)를 갖는다. 외부 에지, 즉 패드 에지에 근접한 외부 원의 반경은 40mm와 같이 35mm ~ 45mm이다. 내부 에지, 즉 패드 중심에 근접한 내부 원은 반경이 30mm ~ 40mm(예컨대 35mm)이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 환형 요홈(101)의 외부 에지와 제2 환형 요홈(102)의 내부 에지 사이의 거리는 실리콘 웨이퍼의 직경보다 크거나 같다. 실리콘 웨이퍼가 제1 환형 요홈(101)과 제2 환형 요홈(102) 사이에 배치되는 동안, 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)은 모두 실리콘 웨이퍼(200) 아래에 위치하고 요홈의 일부는 실리콘 웨이퍼(200)를 넘어서 있다. 따라서, 연마 공정에서 실리콘 웨이퍼(200)를 연마 패드(100)의 반경 방향을 따라 좌우로 이동시켜 실리콘 웨이퍼(200)와 요홈 사이의 접촉 면적을 조절할 수 있으며, 이에 따라 실리콘 웨이퍼(200)에 대한 연마 속도는 조정될 수 있다.
예를 들어, 제1 환형 요홈(101)의 외측 에지와 실리콘 웨이퍼(200)의 에지 사이의 거리(D3) 및 제2 환형 요홈(102)의 내부 에지와 실리콘 웨이퍼(200)의 에지 사이의 거리(D6)는 1mm~2mm일 수 있다. 제1 환형 요홈(101)의 내부 에지와 실리콘 웨이퍼(200)의 에지 사이의 거리(D4) 및 제2 환형 요홈(102)의 외부 에지와 실리콘 웨이퍼(200)의 에지 사이의 거리(D5)는 2mm 내지 3mm 일 수 있다. 즉, 요홈과 접촉하는 실리콘 웨이퍼(200)의 폭은 2mm~3mm이고 좌우 이동의 진폭은 2mm~4mm가될 수 있다.
연마 패드(100)의 일부 파라미터가 여기에 제공되지만, 패드의 파라미터는 이에 따라 제한되지 않는다는 점에 유의한다. 당업자는 실리콘 웨이퍼의 크기 또는 기타 요구 사항에 따라 조절될 수 있다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 연마 공정 동안 실리콘 웨이퍼(200)의 에지에 대한 패드의 요홈의 모션 트랙의 개략도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이. 도 5에 도시된 바와 같이, 연마 패드(100)가 회전할 때 연마 헤드는 실리콘 웨이퍼(200)를 동일한 방향으로 회전하도록 구동한다. 실리콘 웨이퍼(200)가 정적 인 상태로 판단되면, 연마 패드(100)가 실리콘 웨이퍼(200)의 중심을 주위에서 회전하는 것을 관찰한다. 즉, 연마 패드(100) 상의 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)이 실리콘 웨이퍼(200)의 중심 주위에서 회전하고, 도 5에 도시된 바와 같이 모션 트랙이 형성된다. 도 5에서 실리콘 웨이퍼(200)의 두 점선으로 형성되는 영역은 요홈을 통과하는 에지 영역이고, 그 폭은 도 4에 도시된 D4 또는 D5일 수 있다. 실리콘 웨이퍼의 에지를 제외한 나머지 영역과 비교하여, 제1 환형 요홈 및 제2 환형 요홈의 존재는 실리콘 웨이퍼의 에지와 연마 패드 사이의 접촉 면적 및 접촉 시간을 감소시킨다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 연마 헤드는 실리콘 웨이퍼(200)를 구동하여 회전시킨다. 연마 패드(100)가 단지 제1 환형 요홈(101) 또는 제2 환형 요홈(102)을 갖더라도, 요홈은 실리콘 웨이퍼(200)의 에지의 모든 위치를 통과할 수 있다. 일부 실시예에서, 연마 패드(100)는 제1 환형 요홈(101) 또는 제2 환형 요홈(102)이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 연마 패드(100)는 하나 또는 복수의 배출 요홈(103)이 더 제공된다. 배출 요홈(103)은 요홈으로부터 연마 액을 제거하기 위해 연마 패드(100)의 요홈과 에지를 연결한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배출 요홈(103)은 제2 환형 요홈(102)을 하나의 단자로 연결하고, 제1 환형 요홈(101)을 통과하고, 다른 단자에 의해 연마 패드(100)의 에지에 연결된다. 배출 요홈(103)은 연마 패드(100)의 회전 중에 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)으로부터 연마 액을 배출할 수 있다. 이는 연마 액 및 파편의 침강으로 인한 실리콘 웨이퍼의 표면 손상을 방지한다.
일 실시예에서, 도 2에서, 배출 요홈(103)은 아치형이다. 아치는 연마 패드의 회전 방향으로 돌출되어 연마 패드(100)의 회전에 의한 원심력에 의해 요홈으로부터 연마 액체를 배출하는 것이 용이하다. 예를 들어, 배출 요홈(103)은 제2 환형 요홈(102)의 외부 에지와 접할 수 있다.
예를 들어, 배출 요홈(103)은 제1 환형 요홈(101) 또는 제2 환형 요홈(102)의 깊이 이상의 깊이를 가지며, 연마 액체는 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)에서 배출 요홈(103)으로 용이하게 흐를 수 있다. 배출 요홈(103)은 연마 패드(100)의 원 주위에 대칭으로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 배출 요홈(103)의 깊이는 균일하게 분포될 수 있다. 일 실시예에서, 배출 요홈(103)의 깊이는 연마 패드(100)의 에지의 중심으로부터 점차 증가할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배출 요홈(103)은 제2 환형 요홈(102)으로부터 시작하여 제1 환형 요홈(101)을 통과하여 연마 패드(100)의 에지까지 연장될 수 있다. 또는, 제2 환형 요홈(102)과 제1 환형 요홈(101)을 연결하는 배출 요홈은 제1 환형 요홈(101)과 연마 패드(100)의 에지를 연결하는 배출 요홈과 독립적으로 배치될 수 있으며, 두 종류의 배출 요홈의 개수는 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 이에 따라 연마 액체는 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)으로부터 제거될 수 있다.
도 1 및 도 2에는 4개의 배출 요홈(103)이 도시되어 있지만 그 개수는 이에 제한되지 않는다. 당업자라면 연마 액체의 유속, 연마 패드의 회전 속도, 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)의 크기에 따라 배출 요홈의 개수, 폭, 깊이, 라디안 등을 조정할 수 있으며 이에 따라 제1 환형 요홈(101) 및 제2 환형 요홈(102)으로부터 연마 액체가 효과적으로 배출될 수 있다.
따라서, 본 출원의 연마 패드는 실리콘 웨이퍼의 에지에서 연마 속도를 감소시킬 수 있는 동시에 전체 웨이퍼의 연마 속도를 기본적으로 그대로 유지하고, 실리콘 웨이퍼의 에지 두께의 평탄도를 향상시키고 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
실시예 2
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 연마 장치가 제공된다. 연마 장치는 연마 패드(100), 구동 장치(400) 및 연마 헤드(300)를 포함한다. 연마 패드(100)는 전술한 바와 같은 임의의 연마 패드, 즉 적어도 하나의 요홈을 갖는 연마 표면을 갖는 연마 패드(100)일 수 있고, 적어도 실리콘 웨이퍼의 일부 에지 부분은 연마 중에 요홈 위에 돌출되어 있다. 연마 패드(100)는 구동 장치(400) 상에 배치되며, 구동 장치(400)에 의해 구동되어 회전한다. 연마 헤드(300)는 연마 패드(100)와 실리콘 웨이퍼의 전방 측면과 접촉하도록 실리콘 웨이퍼를 고정하고, 연마 패드(100)의 요홈 위에 실리콘 웨이퍼의 에지를 매단다.
구동 장치(400)는 연마 패드(100) 아래에 배치된 큰 턴테이블 일 수 있으며, 연마 패드(100)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 구동한다.
연마 헤드(300)는 실리콘 웨이퍼를 운반하기 위해 연마 패드(100) 위에 배치된다. 일 실시예에서, 연마 헤드(300)는 베이스, 백킹 및 고정 부품을 포함한다. 실리콘 웨이퍼를 로딩하기 위해 베이스와 배킹 사이의 챔버를 비워 실리콘 웨이퍼를 흡입한다. 연마 공정에서 연마 헤드(300)는 실리콘 웨이퍼의 후방 측면에 힘을 가하여 실리콘 웨이퍼를 일정한 속도로 회전시킨다. 실리콘 웨이퍼의 회전 방향은 연마 패드(100)의 회전 방향과 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 공급 포트는 연마 패드에 연마 액체를 공급하기 위해 연마 패드 위에 배치될 수 있다.
연마 장치에서, 실리콘 웨이퍼의 에지에 대응하는 요홈을 갖는 연마 패드가 제공된다. 실시예에서, 상기 연마 패드는 종래의 연마 장치로 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연마 장치는 웨이퍼 전체의 연마 속도를 기본적으로 그대로 유지하면서 실리콘 웨이퍼의 에지에서 연마 속도를 감소시켜 실리콘 웨이퍼의 에지 두께의 평탄도 및 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
실시예 3
도 7에서, 연마 방법은 다음 단계를 포함한다.
단계 S710 : 연마 헤드에 의해 실리콘 웨이퍼를 고정하는 단계
실리콘 웨이퍼는 DSP에 의해 처리될 수 있다. 연마 헤드는 배출을 통해 실리콘 웨이퍼를 흡입할 수 있다.
단계 S720 : 연마 헤드에 의해 구동되는 연마 패드의 연마 표면에 실리콘 웨이퍼의 전방 표면을 접촉시키는 단계, 여기서 실리콘 웨이퍼의 에지는 연마 패드의 연마 표면의 요홈 위에 돌출되어 있다.
일 실시예에서, 연마 패드의 연마 표면은 패드 에지 근처에 제1 환형 요홈 및/또는 패드 중심 근처에 제2 환형 요홈이 제공된다. 연마 헤드는 실리콘 웨이퍼를 구동하고 제1 환형 요홈과 제2 환형 요홈 사이에 실리콘 웨이퍼를 고정할 수 있다. 이때, 실리콘 웨이퍼의 동일한 직경에 있는 2개의 대향 에지는 각각 제1 환형 요홈 및 제2 환형 요홈 위에 돌출되어 있다. 즉, 실리콘 웨이퍼 에지의 특정 영역이 제1 환형 요홈 및 제2 환형 요홈 위에 돌출하여 있고, 연마 패드와 접촉하지 않는다. 예를 들어, 제1 환형 요홈의 외측 에지와 제2 환형 요홈의 내측 에지 사이의 거리가 실리콘 웨이퍼의 직경보다 크고, 실리콘 웨이퍼의 좌우 운동을 위한 일정한 공간이 유지된다.
연마 패드의 구조 및 실리콘 웨이퍼와 연마 패드의 위치 관계는 상기 설명을 참조할 수 있다.
단계 S730 : 연마 헤드와 연마 패드를 회전시켜 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 연마하는 단계.
구체적으로, 연마 공정에서 연마 헤드는 실리콘 웨이퍼의 후방 측면에 힘을 가하고 실리콘 웨이퍼를 특정 속도로 회전하도록 구동한다. 실리콘 웨이퍼의 회전 방향은 연마 패드의 회전 방향과 동일할 수 있고, 즉, 둘 다 시계 방향이거나 둘 다 시계 반대 방향이다. 연마 패드와 실리콘 웨이퍼의 회전 동안, 실리콘 웨이퍼의 에지는 제1 환형 요홈 및 제2 환형 요홈을 연속적으로 통과하여 연마 패드와 실리콘 웨이퍼 에지 사이의 접촉 시간 및 면적을 감소시킨다. 따라서, 웨이퍼 전체의 연마 속도를 기본적으로 그대로 유지하면서 실리콘 웨이퍼 에지의 연마 속도가 감소될 수 있어, 실리콘 웨이퍼 에지 두께의 평탄도를 개선하고 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 회전 및 힘을 가하는 것 외에도, 연마 헤드는 그 움직임에 의해 요홈 위에 돌출된 실리콘 웨이퍼의 영역을 조정할 수 있다. 이에 따라 실리콘 웨이퍼 에지의 연마 속도를 조정할 수 있다. 일 실시예에서, 도 8에서 연마 헤드의 운동은 왕복 운동이다. 요홈 위에 매달린 실리콘 웨이퍼의 에지의 폭은 더 큰 반면 좌우 이동의 진폭은 더 크다는 것을 알 수 있다.
도 9는 요홈 위에 매달린 웨이퍼 에지의 크기가 0,2mm 및 4mm 인 실리콘 웨이퍼 반경과 제거된 두께 사이의 관계를 도시한다. 도 9에서, 웨이퍼 에지의 접촉 폭은 더 크지만 웨이퍼 에지에서 상대적으로 제거된 두께(반경 145mm ~ 149mm에서의 위치)는 더 작고 즉, 실리콘 웨이퍼 에지의 연마 속도가 느리다.
본 출원의 연마 방법에 따르면, 웨이퍼 전체의 연마 속도를 기본적으로 그대로 유지하면서 실리콘 웨이퍼 에지의 연마 속도를 낮출 수 있어 실리콘 웨이퍼 에지 두께의 평탄도 및 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 위에서 상세히 설명된 바람직한 실시예를 참조하여 개시되었지만, 이러한 실시예는 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 의도된 것임을 이해해야한다. 수정 및 조합은 당업자에게 용이하게 발생할 것이며, 이러한 수정 및 조합은 본 발명의 사상과 다음 청구 범위 및 그와 동등한 시스템 및 방법의 범위 내에 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 실리콘 웨이퍼와 접촉하기 위한 연마 표면을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드(100)로서,
    연마 표면은 패드 에지에 인접하여 배치된 제1 환형 요홈(101) 및, 패드 중심에 인접하여 배치된 제2 환형 요홈(102)을 갖고 그리고, 실리콘 웨이퍼의 일부 에지 부분은 연마 공정 중에 제1 환형 요홈(101), 제2 환형 요홈(102), 및 배출 요홈(103) 중 적어도 하나 위에 돌출되어 있고;
    제1 환형 요홈(101)은 3mm 내지 8mm 의 폭, 0.5mm 내지 2mm 의 깊이, 335mm 내지 340mm 의 외부 에지 반경, 및 330mm 내지 335mm 의 내부 에지 반경을 갖고;
    제2 환형 요홈(102)은 3mm 내지 8mm 의 폭, 0.5mm 내지 2mm 의 깊이, 35mm 내지 45mm 의 외부 에지 반경, 및 30mm 내지 40mm 의 내부 에지 반경을 갖는; 연마 패드.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 제1 거리는 제1 환형 요홈의 내부 에지와 제2 환형 요홈의 외부 에지 사이이고, 상기 제1 거리는 실리콘 웨이퍼의 직경보다 작고; 그리고 제2 거리는 제1 환형 요홈의 외부 에지와 제2 환형 요홈의 내부 에지 사이이고, 상기 제2 거리는 실리콘 웨이퍼의 직경보다 큰; 연마 패드.
  4. 제1항에 있어서, 연마 패드, 제1 환형 요홈 및 제2 환형 요홈은 동심을 이루는, 연마 패드.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 장치로서, 상기 연마 장치는:
    제1항의 연마 패드(100);
    그 위에 배치된 연마 패드를 회전구동하기 위한 구동 장치(400); 및
    실리콘 웨이퍼를 고정하여, 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 연마 패드(100)와 접촉시키고 그리고 실리콘 웨이퍼의 에지를 연마 패드(100)의 제1 환형 요홈(101) 또는 제2 환형 요홈(102) 위로 돌출시키는, 연마 헤드(300); 를 포함하는, 연마 장치.
  8. 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위한 공정으로서, 상기 공정은:
    실리콘 웨이퍼를 연마 헤드로 고정하는 단계;
    연마 헤드에 의해 구동되는 연마 패드의 연마 표면에 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 접촉시키는 단계 - 상기 연마 표면은 패드의 에지에 인접하여 배치된 제1 환형 요홈 및 패드의 중심에 인접하여 배치된 제2 환형 요홈을 갖고, 실리콘 웨이퍼의 일부 에지 부분은 연마 중에 요홈 위에 돌출되어 있고, 그리고 제1 환상 요홈은 3mm 내지 8mm 의 폭, 0.5mm 내지 2mm 의 깊이, 335mm 내지 340mm 의 외부 에지 반경, 및 330mm 내지 335mm 의 내부 에지 반경을 갖고 그리고 제2 환상 요홈은 3mm 내지 8mm 의 폭, 0.5mm 내지 2mm 의 깊이, 35mm 내지 45mm 의 외부 에지 반경, 및 30mm 내지 40mm 의 내부 에지 반경을 갖고, 그리고 실리콘 웨이퍼의 에지는 연마 패드의 연마 표면의 요홈 위에 돌출되어 있음 -; 및
    연마 헤드와 연마 패드를 구동하고 회전시켜 실리콘 웨이퍼의 전방 측면을 연마하는 단계; 를 포함하는, 실리콘 웨이퍼 연마 공정.
  9. 제8항에 있어서, 연마 헤드와 연마 패드는 동일한 방향으로 회전하는, 실리콘 웨이퍼 연마 공정.
  10. 제8항에 있어서, 연마 헤드의 움직임을 제어함으로써 실리콘 웨이퍼의 에지와 요홈의 접촉 영역을 조절하는 단계, 및 실리콘 웨이퍼의 에지에 대한 연마 속도를 조절하는 단계를 추가로 포함하는, 실리콘 웨이퍼 연마 공정.
  11. 제10항에 있어서, 연마 헤드의 움직임을 제어하는 단계는, 연마 패드의 반경 방향을 따라 왕복운동을 수행하도록 연마 헤드를 제어하는 단계를 포함하는, 실리콘 웨이퍼 연마 공정.
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