KR20060111869A

KR20060111869A - 반도체 웨이퍼 제조방법, 절단작업을 위한 절단방법 및이에 사용되는 와이어 소

Info

Publication number: KR20060111869A
Application number: KR1020060037325A
Authority: KR
Inventors: 켄시오 미야타; 세이지 하라다; 케이이치 나가사와
Original assignee: 가부시끼가이샤 닛페이도야마; 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2006-10-30
Also published as: JP2006297847A; EP1717001A1; US20060258268A1; TW200642796A; TWI353905B; DE602006014466D1; KR100955962B1; EP1717001B1; JP4820108B2

Abstract

절단공정에서 웨이퍼의 표면에 장 주기 파상이 생성되지 않도록 절단 작업을 수행하고 도한 폴리싱공정 동안에 절단된 웨이퍼의 표면에 남아있는 단 주기 파상을 완벽히 제거함으로써 래핑공정 또는 이중 디스크 그라인딩공정을 생략하기 위하여, 분당 3 이상 및 8 미만의 일정 싸이클로 와이어 소의 와이어를 왕복이동시킴으로써 반도체 웨이퍼의 작업재를 절단하는 절단공정과, 절단된 웨이퍼의 양면을 그라인딩 휠로써 한 면씩 그라인딩하는 그라인딩공정과, 연마입자가 고정되어 있는 고정 연마입자 폴리싱 천과 연마입자를 함유하지 않는 연마제를 사용하여 절단된 웨이퍼의 양면에 화학 기계적 폴리싱을 수행하는 폴리싱공정을 포함하는 제조방법이 제공된다.

반도체 웨이퍼, 잉곳, 단결정, 인상, 성장, 폴리싱, 그라인딩, 연마, 파상

Description

반도체 웨이퍼 제조방법, 절단작업을 위한 절단방법 및 이에 사용되는 와이어 소{MANUFACTURING METHOD FOR SEMICONDUCTOR WAFERS, SLICING METHOD FOR SLICING WORK AND WIRE SAW USED FOR THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 와이어 소의 주요부를 보여주는 사시도.

도 2A는 통상적인 예에 따라 작업재를 절단할 때 시간에 대한 와이어 속도변화를 보여주는 싸이클 도표.

도 2B는 본 발명의 예에 따라 작업재를 절단할 때 시간에 대한 와이어 속도변경을 보여주는 싸이클 도표.

도 2C는 본 발명의 다른 예에 따라 작업재를 절단할 때 시간에 대한 와이어 속도변경을 보여주는 싸이클 도표.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 웨이퍼 제조방법을 설명하는 흐름도.

도 4A는 12" 웨이퍼의 표면에 나타나는 단 주기 파상을 보여주는 그래프도.

도 4B는 12" 웨이퍼의 표면에 나타나는 장 주기 파상을 보여주는 그래프도.

도 5A는 통상적인 1 내지 2 싸이클의 와이어의 왕복이동에 따라 웨이퍼를 절단할 때 장 주기 파상과 단 주기 파상이 웨이퍼 표면에 남아있는, 마감 그라인딩 작업후에 포착한 상태를 보여주는 평면도.

도 5B는 통상적인 1 내지 2 싸이클의 와이어의 왕복이동에 따라 웨이퍼를 절단할 때 장 주기 파상이 웨이퍼 표면에 남아있는, 마감 그라인딩 작업 이외에 추가 폴리싱 이후에 포착한 상태를 보여주는 평면도.

도 6A는 본 발명의 방법에 따라서 3 싸이클의 와이어 왕복이동에 따라 웨이퍼를 절단할 때 단 주기 파상만이 웨이퍼 표면에 남아있는, 마감 폴리싱 작업후에 포착한 상태를 보여주는 평면도.

도 6B는 본 발명의 방법에 따라서 3 싸이클의 와이어 왕복이동에 따라 웨이퍼를 절단할 때 단 주기 파상만이 웨이퍼 표면에 남아있는, 마감 폴리싱 작업 이외에 추가 폴리싱 후에 포착한 상태를 보여주는 평면도.

도 7A는 부직포로 만든 폴리싱 패드와 연한 연마입자들을 포함하는 슬러리(폴리싱 액)을 사용하는 통상적인 폴리싱방법의 시작단계의 확대 단면도.

도 7B는 부직포로 만른 폴리싱 패드와 연한 연마입자들을 포함하는 슬러리(폴리싱 액)를 사용하는 통상적인 폴리싱방법의 최종단계의 확대 단면도.

도 8A는 프로세스(S6)에 대응하는, 고정 연마입자 폴리싱 천을 사용하는 폴리싱방법의 시작단계의 확대 단면도.

도 8B는 프로세스(S6)에 대응하는, 고정 연마입자 폴리싱 천을 사용하는 폴리싱방법의 중간단계의 확대 단면도.

도 8C는 프로세스(S6)에 대응하는, 고정 연마입자 폴리싱 천을 사용하는 폴리싱방법의 최종단계의 확대 단면도.

도 9는 고정 연마입자 폴리싱 천의 한 예를 보여주는 확대 단면도.

도 10은 반도체 웨이퍼의 통상적인 제조방법을 설명하는 흐름도.

도 11은 양면 폴리싱장치를 보여주는 전체 사시도.

도 12는 양면 폴리싱장치의 길이방향 단면도.

본 발명은 반도체 웨이퍼 제조방법, 절단작업을 위한 절단방법 및 이에 사용되는 와이어 소에 관한 것이다.

통상적으로 반도체 웨이퍼{이하, 웨이퍼라 칭함)는 도 10의 흐름도에 도시된 제조공정에 따라 제조되었다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제1단계(S202)는 절단 공정이다. 즉, 단계 S202에서, 단결정 인상법으로 제조하는 단결절 잉곳(single ingot)의 외측 주변을 그라인딩 한 다음, 결정방위의 위치를 결정하기 위하여 오리엔테이션 플랫(orientation flat) 공정, 노치(notch) 공정 등을 수행하고, 그런 다음에 내측 환형 블레이드형 블레이트 소(blade saw) 또는 와이어 소를 사용하여 단결정 잉곳을 절단한다. 다음에, 단계 S204에서와 같이, 면취(beveling) 공정이 수행된다. 단계 S204에서, 절단된 웨이퍼의 외측 주변부는 폴리싱 휠(polishing wheel)에 의해 면취된다.

단계 S206은 래핑(lapping) 공정 또는 이중 디스크 그라인딩 공정이다. 단계 S206에서, 웨이퍼는 래핑공정 또는 이중 디스크 그라인딩공정에 의해 균일한 두께 를 가지게 되고 또한 동시에, 절단 작업에 의해 야기되는 웨이퍼의 파상(waviness)이 제거된다.

단계 S208은 그라인딩 공정이다. 단계 S208에서, 웨이퍼의 양면이 평평하게 되도록, 웨이퍼의 양면은 그라인딩 휠에 의해 개별적으로 또는 동시에 그라인딩 된다.

단계 S210은 폴리싱 공정이다. 웨이퍼의 양면은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등을 사용하여 거울면 같이 폴리싱된다.

웨이퍼들은 상기에서 설명한 공정에 따라 제조되어 왔다. 그러나, 상기에서 설명하였듯이 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼를 제조하기 위해 상당히 많은 수의 공정들이 있기 때문에, 웨이퍼 제조공정을 간략화시킬 필요성이 대두되고 있다. 이러한 관점에서 보아, 래핑 공정 또는 이중 디스크 그라인딩 공정의 생략이 고려되어 왔다.

그러나, 단결정 잉곳을 절단할 때 발생한 웨이퍼 표면의 파상은 일반적인 그라인딩 공정으로만 제거될 수 없어서, 래핑 또는 이중 디스크 그라인딩 공정이 필요하다고 하는 문제점이 남아있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일본국 공개특허공보 JP-A-9-97775호에는, 래핑 공정 또는 이중 디스크 그라인딩 공정을 생략하고 또한 연한 연마입자를 포함하는 연마제와 딱딱한 폴리싱 천을 사용하여 웨이퍼의 양면을 동시에 폴리싱하여, 높은 평탄도를 가지는 공정이 수행될 수 있음과 동시에, 절단 공정에 의해 야기된 웨이퍼 표면의 파상을 제거하는 방법이 기술되어 있다.

게다가, 일본국 공개특허공보 JP-A-2004-63883호에서는, 래핑 공정 또는 이중 디스크 그라인딩 공정이 생략되고, 웨이퍼의 배면에 플라즈마-에칭을 수행하고 또한 절단 작업에 의해 야기된 웨이퍼 표면의 파상을 제거한 후에, 웨이퍼 표면을 그라인딩하고, 그런 다음에 웨이퍼 표면을 폴리싱한다.

본 발명가는 상기에서 언급한 문제점들을 연구한 결과, 상기 파상은 상기에서 설명한 해결수단에 의해 완전히 제거될 수 없다는 것을 발견하였다.

통상적으로, 파상은, 파상을 구성하는 한 요소로 간주되어 왔다. 그러나 실제로, 파장이 길면 긴 주기의 파상이 있을 뿐만 아니라 파장이 짧으면 짧은 주기의 파상이 있고 또한 파장은 짧은 주기 파상과 긴 주기 파상의 조합으로 구성된다는 것으로 판명되었다. 게다가, 긴 주기 파상은 폴리싱 공정으로 제거하기 어렵다는 것이 밝혀졌다.

장 주기 파상(long period waviness)은 일반적으로 20mm 이상의 파장에 관한 것이지만, 단 주기 파상(short period waviness)은 10mm 이하의 파장에 관한 것이다.

단 주기 파상은 단단한 폴리싱 천을 사용하여 제거될 수 있는 한편 웨이퍼의 평탄도를 유지할 수 있다. 그러나, 단단한 폴리싱 천을 사용한다고 하더라도, 장 주기 파상은 제거될 수 없는데, 폴리싱 천의 표면은 장 주기 파상의 원만한 상승과 하강으로 인해 장 주기 파상을 따라가기 때문이다.

게다가, 단 주기 파상에 관해, 연한 연마입자를 사용하는 폴리싱 천에 의해 폴리싱을 수행하는 JP-A-9-97775의 화학적 기계 폴리싱의 경우에, 폴리싱 천은 경 도의 관점에 그 최대 한계를 가지기 때문에, 단 주기 파상조차도 제거하기 어렵다는 문제가 있다.

상기 문제점들을 제외하고, 최근에, 웨이퍼의 직경은 8인치(차후 8" 라 지칭함)에서 12인치(차후 12" 라 지칭함)로 옮겨 가고 있다. 예컨대, DRAM의 크기는 256MB(메가바이트)에서 1GB(기가바이트)으로 변해왔고 또한 마이크로 크기 제조(micro-fabrication)과 고집적도가 한층 더 이루어지고 있다. 이러한 요구사항에 응해 반도체 웨이퍼들의 크기 증가는 비용의 상당한 절감이 이루어질 수 있게 한다. 한편, 반도체 웨이퍼를 정확하고 우량적으로 처리하기 위한 엄격한 형식 정밀도가 필요하다. 통상적인 고평탄도의 형식 정밀도는 TTV(Total Thickness Variation)이라고 부르는, 웨이퍼의 전체 표면의 두께 편차에 관한 것이다. 그러나, 사이트 평탄도(site flatness) SFQR(Site, Front surface, site least sQuares, Range)에 따라 새로운 고평탄도의 형식 정밀도가 평가되고 있고 또한 이 값은 현재 매우 엄격하게 되고 있다.

이외에도, 지금까지 무시한, 매우 작은 량의 장 주기 파상(나노토포로지;nanotopology)은 12"(300mm) 크기의 웨이퍼부터는 문제로 문제가 되게 된다. 이러한 매우 작은 량의 장 주기 파상을 제거하는 것은 새로운 애로 기술이 되게 된다.

본 발명은 이러한 문제점들 때문에 고안되었고 또한 본 발명의 목적은, 래핑 공정 또는 이중 디스크 그라인딩 공정이 생략되도록, 와이어 소를 사용하는 절단 공정에 의해 웨이퍼의 표면에 장 주기 파상을 생성하는 일이 없이 절단 공정이 수행될 수 있게 함과 동시에, 절단된 웨이퍼의 표면에 남아 있는 단 주기 파상이 폴리싱 공정에 의해 완벽히 제거될 수 있게 해주는 반도체 웨이퍼 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 먼저, 와이어 소(wire saw) 없이 장 주기 파상을 제거할 수 없다는 것을 생각하였다. 따라서, 본 발명가는 와이어 소의 절단 작업으로 웨이퍼 표면에 파상이 발생되지 않도록 하기 위하여 와이어 소를 개선하는 것을 고려하였다. 예컨대, 지금까지 일본국 공개특허공보 JP-A-11-58210호와 같이, 웨이퍼의 두께의 불균일 및 뒤틀림을 감소시키기 위하여, 작업재의 절단 공정의 시작과 말미 간에 작업재의 공급량 또는 슬러리의 공급, 또는 한 싸이클의 와이어의 공급 및 회수 당 작업재의 공급량을 조절하거나 또는 변경시키는 절단 방법이 제공되었다. 또한, 일본국 공개특허공보 JP-A-2000-141201호와 같이, 절단된 표면의 파상을 제거하거나 또는 거친 표면을 방지하기 위하여 절단된 작업재의 표면의 현(chord)의 길이에 따라 새로운 와이어 공급량 또는 싸이클 횟수 또는 싸이클 주기를 결정하는 절단 방법이 제공된다.

그러나, 이들 방법들에서, 모든 파상들과 두께의 불균일성은 와이어 소에 의해 제거되기 때문에, 중요한 장 주기 파상을 제거하는 것이 불가능해질 수 있다.

본 발명에서, 와이어 소에 의한 절단 공정에서 장 주기 파상만이 평면화되어 제거되기 때문에, 본 발명가는, 와이어의 왕복이동의 싸이클 횟수에 관심을 두었고, 또한 싸이클의 횟수를 증가시킴으로써 장 주기 파상으로서 발생하는 파상을 단 주기 파상으로 변경시키는 방법을 알았다.

통상적으로, 현재의 와이어 소에서, 와이어의 왕복이동의 싸이클 횟수는 분당 1 내지 2회이다. 그러나, 본 발명의 발명가는, 와이어 소로 작업재를 절단할 때 분당 3회 이상의 싸이클인 경우에, 통상적인 방법에서 발생되는 장 주기 파상으로 나타나는 파상들이 이론에 따라 단 주기 파상으로 변경될 수 있다는 것을 발견하였다.

이 이론에 따라, 3회 이상의 싸이클 이상의 모든 경우에 적용될 수 있다. 그러나, 8회 이상의 싸이클인 경우에, 단 주기 파상을 제거할 수 있다 하더라도, 통상적으로 수행되는 것과 같은 고속 공급이 남아 있다면 제어 및 서보시스템의 지원능력에 문제가 있기 때문에, 와이어 소의 기계적 구성을 고려하면 8회 이상의 싸이클은 불가능하게 된다. 따라서, 본 발명가는 분당 8 싸이클 미만의 상한을 설정하였다.

이에 관해, 일본국 공개특허공보 JP-A-2003-318138호에 기재되어 있는 절단 방법으로 파상을 제거할 수 있는데, 이 방법에서, 와이어는 8회 이상의 다중 싸이클로 왕복하지만, 8회 이상 싸이클의 경우에서는 현실적인 방법이 아니다. 게다가, JP-A-2003-318138호는 장주가 파상만을 제거하는데 촛점을 맞춘 것이 아니어서, 본원 발명과는 상이하다.

상기 이유들 때문에, 와이어 소로 작업재를 절단할 때, 분당 3 이상 및 8 미만의 규정된 일정한 싸이클 수로 와이어를 왕복운동시킴으로써 작업재를 절단하는 동안에 장 주기 파상뿐만 아니라 단 주기 파상이 감소된다.

이는, 통상적인 방법에서 발생하는 단 주기 파상이 본 발명에서 단 주기 파상으로 변환되고, 따라서 파상이 파상으로서 더 이상 관측되는 않는 수준까지 초-단(ultra-short) 주기 파상으로 변경되기 때문이다.

그러나, 분당 3 이상 및 8회 미만의 싸이클 내에서 모든 종류의 파상들을 단 주기 파상으로 변경하는 것은 불가능할 수 있다. 따라서, 단 주기 파상들을 개별적으로 분리할 필요가 있다. 단 주기 파상은 래핑 공정 또는 이중 디스크 그라인딩 공정으로 제거할 수 있다. 그러나, 이들 공정들을 제거하는 것이 목적이기 때문에, 공정들을 제거하면 통상적인 폴리싱 공정에 따른 폴리싱 공정으로 파상을 제거하는 것이 바람직하다.

그라인딩 공정에서 파상을 제거하는 것을 고려할 수 있다 하더라도, 척 테이블에서 그라인딩을 수행할 때, 처리한 표면에 상반하는 파상이 전사되어 처리되기 때문에 파상을 제거하는 것이 불가능하다. 이외에도, 특별한 기술을 사용하지 않고서, 그라인딩 공정 동안에 파상을 제거하는 것이 불가능할 수 있다.

따라서, 파상은 폴리싱 공정 동안에 제거되어야만 한다. 그러나, 연한 연마입자와 함께 폴리싱 천을 사용하여 폴리싱을 수행하는 일반적인 CMP(화학 기계적 폴리싱)에 사용되는 폴리싱 천의 경도에 제한이 있다. 짧게 말하면, 경도가 높으면, 연한 연마입자들이 폴리싱 천에 남아 있지 않고 천으로부터 분리되기 때문에 폴리싱이 불가능할 수 있다.

따라서, 폴리싱 천이 어느 정도 부드러워질 필요가 있다고 하더라도, 부드러움은 폴리싱 천이 뒤틀리게 할 수 있고 또한 이에 단 주기 파상을 형성할 수 있다. 따라서, 폴리싱은 부드럽지만 파상을 제거할 정도로 단단한 폴리싱 천에 의해 수행될 수 있다.

따라서, 본 발명의 발명가는 고정된 연마입자 폴리싱 천을 사용하여 작업재의 표면을 폴리싱함으로써 웨이퍼의 표면에 남아 있는 단 주기 파상을 완벽히 제거할 수 있다.

본 발명의 제1특징에 따라서, 반도체 웨이퍼용 제조방법이 제공되는데, 상기 방법은:

분당 3회 이상 8회 미만 싸이클로 와이어 소의 와이어를 왕복운동시킴으로써 반도체 웨이퍼의 작업재를 절단하는 절단공정 단계와;

절단 된 웨이퍼의 양면을 그라인딩 휠로 면단위로 그라인딩 하는 그라인딩공정 단계와;

연마입자가 고정되어 있는 고정 연마입자 폴리싱천(fixed abrasive grain polishing cloth)과, 연마입자를 함유하지 않는 연마제로, 그라인딩 웨이퍼의 양면에 화학 기계적 폴리싱을 수행하는 폴리싱 공정 단계로 구성되고;

상기 한 싸이클은 와이어의 한 왕복운동으로서 규정된다.

본 발명의 제2특징에 따라서, 본 발명의 제1특징에 주어진 것과 같은 제조방법으로서, 다음의 단계들:

그라인딩 공정에 의해 발생되는 웨이퍼의 변형된 층을 제거하는 에칭공정 단계와;

웨이퍼의 외측 주변단부를 거울과 같이 마무리하는 미러 면취공정 단계와; 그리고

폴리싱공정 이후에 웨이퍼의 한 면을 거울과 같이 마무리하는 단일면 마무리 폴리싱공정 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제3특징에 따라서, 본 발명의 제1특징에 주어진 것과 같이, 고정 연마입자 폴리싱 천은 폴리우레탄 폴리싱 패드이고, 상기 패드는:

다관능기 이소시아네이트(polyfunctional isocyanate)와;

250 이상 및 4,000 이하의 평균 분자량을 가지는 다관능기 폴리올(polyol)과;

폴리싱 패드의 팽창율을 1.11 내지 5배로 설정하는 발포제와;

5 체적%(vol.%) 이상 및 70 체적% 이하의 범위로 0.15㎛ 이상 및 50㎛ 이하의 평균 직경을 가지는 연마입자를 포함하고,

상기 연마입자들은 다관능기 이소시아네이트, 다관능기 폴리올 및 발포제로 된 교반 혼합물과 혼합된다.

본 발명의 제4특징에 따라서, 본 발명의 제1특징에 주어진 것과 같이, 상기 와이어는 절단공정에서 분당 일정한 싸이클로 왕복운동하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제5특징에 따라서, 본 발명의 제1특징에 주어진 것과 같이, 상기 와이어 소는:

다수의 프로세스 롤러들 둘레에 와이어를 다수회 감음으로써 형성된 와이어 어레이 위에 작업재를 놓고;

와이어 어레이와 작업재 간에 슬러리를 공급하면서 와이어를 왕복운동적으로 공급하는 방식으로, 작업재를 다수의 웨이퍼들로 한번에 절단하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제6특징에 따라서, 본 발명의 제1특징에 주어진 것과 같이, 와이어를 회수하는 동안에 길이가 규정되는 회수길이(returning length)가 와이어를 공급하는 동안에 길이가 규정되는 진행길이(going length) 보다 짧게 되도록 와이어 소가 와이어를 공급하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제7특징에 따라서, 다수의 프로세싱 롤러들 주위에 와이어를 다수회 감음으로써 형성되는 와이어 어레이를 포함하는 와이어 소를 사용하여 작업재를 슬라싱하는 절단 방법이 제공되는데, 상기 절단 방법은:

분당 3 이상 및 8회 미만의 싸이클로 와이어를 왕복운동적으로 공급하는 단계와;

와이어 어레이와 작업재 사이에 슬러리를 공급하는 단계와;

작업재를 다수의 웨이퍼들로 한번에 절단하기 위하여 와이어 어레이 위에 작업재를 놓는 단계를 포함하고,

와이어의 한 왕복운동은 한 싸이클로서 결정된다.

본 발명의 제8특징에 따라서, 본 발명의 제7특징에 주어진 것과 같이, 절단공정에서 와이어는 분당 일정한 싸이클로 왕복운동하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제9특징에 따라서, 본 발명의 제7특징에 주어진 것과 같이, 와이어를 회수하는 동안에 길이가 결정되는 회수길이가 와이어를 공급하는 동안에 길이가 결정되는 진행길이보다 짧게 되도록 와이어 소가 와이어를 공급하는 것이 바람 직하다.

본 발명의 제10특징에 따라서, 와이어 소가 제공되는데, 와이어 소는:

와이어와;

서로에 대해 평행하게 배열되는 프로세싱 롤러 둘레에 와이어를 다수회 감음으로써 형성되는 와이어 어레이와;

상기 프로세싱 롤러에 정방향 또는 역방향으로 회전력을 인가하여 와이어를 왕복운동시키고, 45kW 이상 및 110kW 미만의 출력용량을 가지는 스핀들 모터를 포함하고,

와이어를 공급하고 또한 와이어 어레이와 작업재 사이에 슬러리를 공급하면서 와이어 어레이 위에 작업재를 놓음으로써 와이어가 작업재를 다수의 웨이퍼들로 한번에 절단하고,

상기 와이어 소는:

절단공정에서 와이어의 한 왕복운동을 한 싸이클로 결정할 때 분당 3회 이상의 규정된 일정 싸이클로 와이어가 왕복운동하고,

한 싸이클 동안 600 m/min 이상 내지 1500 m/min 이하 범위의 한 싸이클에 대한 와이어의 최대 속도에서 동일 작업재에 대해 동일 싸이클 패턴이 반복된다.

본 발명의 제11특징에 따라서, 본 발명의 제10특징에 주어진 것과 같이, 와이어 소는 분당 일정한 싸이클로 와이어를 왕복운동시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 제12특징에 따라서, 본 발명의 제10특징에 주어진 것과 같이, 와이어를 회수하는 동안에 그 길이가 규정되는 회수길이가, 와이어를 공급하는 동안 에 그 길이가 규정되는 진행길이 보다 짧게 되도록 와이어 소가 와이어를 공급하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제12특징에 따라서, 본 발명의 제10특징에 주어진 것과 같이:

와이어를 해제하는 해제릴과;

와이를 감는 권선릴과;

해제릴과 권선릴을 회전시키는 한 쌍의 릴 모터들을 더 포함한다.

본 발명에 따라서, 분당 3회 이상의 일정한 규정 싸이클로 와이어를 왕복운동으로 이동시키기 위하여 또한 본 발명의 절단속도를 분당 1 - 2 싸이클로 와이어를 이동시키는 종래 절단방법의 절단속도보다 높게 유지하기 위해 600 ~ 1500m/분 의 와이어(14)의 최대 이동속도에서 동일 작업재(W)에 대해 동일 싸이클패턴을 반복하기 위하여, 70% 미만의 모터 부하율 아래로 모터를 작동시키는 동안에, 프로세싱 롤러(11, 12 및 14)들과 롤러들을 지지하는 베어링부들을 포함하는 전체 관성(예컨대, 니페이 토야마회사(NIPPEI TOYAMA CORPORATION)의 와이어 소 MWM454B의 전체 관성은 58,200 kgf㎠ 이다)에 대해 스핀들모터의 출력용량은 45kW 내지 110kW가 필요하다. 본 발명에서, 와이어 소는, 상기에서 설명한 조건들을 충족시키면서, 스핀들모터(18)와 한 쌍의 릴모터들(19 및 20)을 제어하는 와이어 제어유닛이 와이어 소에 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라서, 반도체 웨이퍼 제조공정에서, 래핑공정 또는 이중 디스크 그라인딩공정이 생략되고 또한 작업재를 와이어 소로 절단할 때 분당 3 이상 8 미만의 규정된 일정 횟수의 싸이클로 와이어를 왕복운동시켜 작업재를 절단함으로써 장 주기 파상이 제거된다. 이외에도, 절단된 웨이퍼의 표면에 남아있는 단 주기 파상은, 고정 연마입자 폴리싱 천과 연마입자들을 포함하지 않는 폴리싱액(알카라인 액)에 의해 제거되어, 반도체 웨이퍼의 표면에서부터 파상들이 완벽하게 제거된다. 따라서, 반도체 웨이퍼는, 래핑공정 또는 이중 디스크 그라인딩공정을 사용하는 일이 없이 제조할 수 있다.

첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

세부적인 연구와 많은 실험 후에, 본 발명가들은 도 1에 도시된 것과 같은 와이어 소에서, 분당 3회 이상 및 8회 미만의 왕복운동으로 와이어를 왕복운동시킴으로써 작업재를 절단한 후에 웨이퍼 표면상의 장 주기 파상이 사라진다는 것을 확인하였다. 먼저, 와이어 소를 설명한다.

도 1은 와이어 소의 주요 부분을 설명하는 사시도이다. 도 1에 도시되어 있듯이, 와이어 소(1)는 규정된 간격으로 배치된 세 개의 프로세싱 롤러(11, 12 및 13)들을 포함한다. 프로세싱 롤러들(11, 12 및 13) 각각의 외측 주변부에 규정된 피치로 다수의 환형홈들이 형성된다. 또한, 하나의 와이어(14)는 한 쌍의 릴(16 및 17)에 각각 감겨진 양단부를 가진다. 이외에도, 두 개의 릴(16 및 17)들 사이에서, 와이어(14)가 프로세싱 롤러들(11, 12 및 13)들 각각의 환형홈(11a, 12a 및 13a)들 둘레에 연속적으로 감긴다.

와이이 공급유닛은 프로세싱 롤러(13)에 연결된 와이어를 이동시키기 위한 스핀들 모더(18)와 한 쌍의 릴(16 및 17)들에 연결된 릴 모터(19 및 20)들 을 포함한다. 모터(18, 19 및 20)들을 회전시킴으로써, 와이어(14)가 규정된 공급량으로 프로세싱 롤러(11, 12 및 13)의 순방향공급에 의해 공급되고, 그런 다음에, 와이어는 프로세싱 롤러(11, 12 및 13)의 역방향공급에 의해, 순방향공급의 공급량보다 작은 공급량으로 회수된다. 이와 같은 순방향공급과 역방향공급을 한 공급싸이클로서 반복적으로 수행함으로써, 와이어(14)는 전방측을 향해 진행한다. 이러한 상태로 와이어(14)를 이동시키는 동안에, 작업재(W)가 프로세싱 롤러들(11 및 12)들 사이에서 와이어(14) 상에 놓여져, 작업재(W)는 규정된 두께를 형성하도록 웨이퍼형태로 절단된다.

와이어 소(1)의 절단날(cutting blade)은 와이어(14)에 공급되는 슬러리에 혼합된 연마입자들이고, 와이어(14)에 대해 마찰되는 연마입자들에 의한 래핑공정에 따라 작업재(W)를 서서히 절단한다.

와이어(14)는 강선으로 만들어지지만, 피아노선으로 만들어질 수 있음을 알아야 한다.

한 쌍의 릴들(16 및 17)과 프로세싱 롤러들(11, 12 및 13)들 사이에 댄서아암(dancer arm)(22 및 23)들이 와이어(14)의 이동방향으로 제공된다. 와이어(14)는 댄서아암(22 및 23)들의 자유단부(free end)에 배치되는 댄서 롤러(dancer roller)(22a 및 23a)들에 걸린다. 와이어(14)의 이동중에 장력이 변경되면, 댄서아암(22 및 23)들은 회전한다. 회전량에 따라서, 와이어 장력에서 변경을 나타내는 검출신호들이 엔코더(24 및 25)들에서부터 출력된다.

댄서아암(22 및 23)들은 중량으로서 기능하는 댄서롤러(22a 및 23a)들을 가지고, 댄서롤러(22a 및 23a)들은 와이어(14)에 대해 규정된 장력을 인가한다.

또한, 와이어공급 제어유닛을 포함하는 제어장치(15)는 작업재의 유형과 재료에 따른 최대 와이어 공급속도, 새로운 와이어의 공급, 및 왕복운동의 싸이클 횟수와 같은, 와이어 공급을 위한 값들을 근거로 스핀들모터(18)와 한 쌍의 릴모터(19 및 20)들의 회전수를 제어한다. 게다가, 제어장치(15)는 엔코더(24 및 25)들로부터의 검출신호들에 따라서 릴모터(19 및 20)에 피트백-제어를 행한다.

도 2A, 2B 및 2C들은, 작업재를 절단할 때 시간에 대한 와이어속도의 변화를 보여주는 싸이클도표이다. 도 2A는 관련기술분야에서 예를 설명하는 싸이클도표이고, 도 2B 및 2C는 본 발명의 예를 설명하는 싸이클도표이다. 도 2A에 도시되어 있듯이, 관련기술분야에서 와이어속도는 분당 한 싸이클, 기껏해야 2싸이클이다.

도 2B에서, 와이어 속도는 분당 3 싸이클이다. 도 2C에서, 와이어 속도는 분당 7 싸이클이다.

이 파형(싸이클 패턴)은 곡선일 수 있고, 또한 최대 공급속도를 보여주는 상단 및 하단의 규정된 속도에 있는 부분의 길이는 적절히 설정하고 또한 변경할 수 있다.

따라서, 본 발명의 작업재(W) 절단 방법은 도 1에 도시된 와이어공급 제어유닛을 포함하는 제어장치(15)에 의해 수행된다. 와이어 어레이 상에 작업재(W)를 상대적으로 누름으로써 작업재(W)를 다수의 조각으로 절단하는 와이어 소(1)에서, 와이어(14)의 왕복운동진행에 대한 한 왕복운동을 한 싸이클로 결정할 때, 와이 어(14)가 분당 3 이상 및 8 미만의 규정된 일정 싸이클에 따라 왕복운동하는 동안에 작업재(W)를 절단한다면 장 주기 파상의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 후속 그라인딩 및 폴리싱공정들의 수행하는 부담이 경감될 수 있고 또한 고품질의 웨이퍼(W)를 제조할 수 있다.

특히, 작업재를 절단할 때 분당 4 이상 및 6 이하의 규정된 일정수의 싸이클로 와이어(14)를 왕복운동시킴으로써 에러를 일으키는 일이 없이 안정된 절단 작업하에서 파상의 발생을 상당히 방지할 수 있다.

또한, 와이어의 왕복운동이동을 위한 한 왕복운동에 대한 한 싸이클에서 600 내지 1500m/분의 와이어(14)의 최대 이동속도에서 동일 작업재에 대해 공정의 말미에 동일 싸이클 패턴을 반복할 수 있다.

이 경우에, 출력용량이 45 내지 110 kW인 고성능 모터가 도 1의 스핀들모터(18)로 사용되어, 와이어(14)의 고속 공급과 큰 횟수의 싸이클의 공급을 이룰 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼들의 제조방법을 보여주는 흐름도이다. 도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 제조방법은, 와이어(140가 다수의 프로세싱 롤러들 둘레에 다수회 감겨 와이어 어레이를 형성하고, 와이어 어레이와 작업재(W) 사이에 슬러리를 공급하는 한편, 회수길이가 진행길이보다 짧게 되도록 와이어(14)를 왕복운동시키고, 작업재(W)를 와이어 어레이 상에서 상대적으로 눌러 다수의 웨이퍼(W)들로 절단시키는 절단공정(S1)과, 웨이퍼(W)의 외측 주변이 면취되는 면취공정(S2)과, 웨이퍼(W)의 양면을 그라인딩하는 그라인딩공정(S3)과, 에칭공정(S4)과, 반도체 웨이퍼의 외측 주변을 면취하여 거울마감하는 거울면취공정(S5)과, 고정 연마입자 폴리싱 천(9)을 사용하여 웨이퍼(W)의 양면을 폴리싱하는 제1폴리싱공정(S6)과, 한면을 폴리싱하여 거울마감하는 단일면 마감 폴리싱공정(S7)과, 그리고 마지막으로 세정을 수행하는 세정공정(S8)을 포함하여, 반도체 웨이퍼들을 제조한다. 이후부터, 공정을 순서대로 자세히 설명한다.

실리콘 잉콧은 석영 도가니(quarts crucible)을 회전시키는 동안에 용해된 실리콘에서부터 시드(seed)(실리콘 단결정의 작은 조각)를 인상시킴으로써 12" 이상의 원통형 잉콧으로서 제조된다(CZ 방법). 이후에, 잉곳의 양단부를절단하고 그리고 실리콘 잉곳의 외측 주변은 규정된 직경으로 처리된다. 프로세스(S1)는 실리콘 잉곳(이후, 작업재 W라 칭함)을 절단하는 공정인데, 여기에서 작업재(W)는 약 0.90mm(900㎛)의 두께를 가지는 12" 웨이퍼(W)들로 절단된다. 따라서, 본 발명의 공정 S1에서, 절단공정에서 와이어의 왕복이동중 한 왕복이동을 한 싸이클로 하였을 때 분당 3 이상 및 8 미만의 규정된 일정수의 싸이클로 와이어를 왕복이동시키는 동안에 작업재를 절단한다.

이외에도, 절단공정에서, 분당 4 내지 6의 규정된 일정수의 싸이클에서 와이어(14)를 왕복이동시키는 것이 적합하다.

또한, 절단공정에서, 와이어(14)의 왕복이동의 한 싸이클 동안에 와이어의 최대 이동속도에는 600 내지 1500m/분이 적절하다. 절단공정 동안에, 동일 작업재(W)에 대해 동일 싸이클 패턴을 반복하는 것이 바람직하다.

프로세스(S2)에서 웨이퍼(W)를 면취하는 공정이 수행된다. 규정된 웨이퍼(W)의 외측 주변부는, 규정된 라운드형상을 형성하기 위하여 #600 및 #1500의 금속 면취휠에 의해 규정된 형상으로 면취된다. 프로세스(S3)은 마감 그라인딩공정으로서, 웨이퍼를 그라인딩한다. 이 프로세스에서, 필요한 평탄도를 얻기 위하여 웨이퍼의 평평한 표면을 형성하기에만 그라인딩 작업이 충분하다. 웨이퍼의 양면은 미세입자를 가지는 그라인딩 휠에 의해 기계적으로 그라인딩된다. 여기에서, 웨이퍼(W)의 양면을 그라인딩하는 전체 그라인딩 량은 약 60㎛이다. 특히, 웨이퍼의 양면은, #2000 합성수지 그라인딩 휠을 가지는 그라인딩 장치에 의해 한 면씩 개별적으로 그라인딩된다.

그라인딩 프로세스에서, 웨이퍼의 전면과 배면은 개별적으로 순서대로 폴리싱된다. 도면에서 설명하지 않았다고 하더라도, 웨이퍼를 지지하는 척유닛을 가지는 로타리 샤프트와, 상기 로타리 샤프트와 면하고 또한 로타리 샤프트의 일단부에 착설되는 그라인딩 휠을 포함하는 장치에 의해 폴리싱방법이 수행된다. 그라인딩 휠은 고속으로 그라인딩 휠을 회전시킴으로써 웨이퍼의 그라인딩된 표면에 대해 면을 누름으로써 웨이퍼의 한 면과 다른 면을 그라인딩한다. 여기에서 사용하는 그라인딩 휠은, 뒤이어 수행되는 제1폴리싱 공정에서 폴리싱 량을 줄이기 위해 이 프로세스에 의해 발생되는 변형층이 가능한 얕게 되게 하도록 #1500 이상의 연마제의 입자직경을 사용하는 것이 바람직하고, 또한 상당이 높은 평탄도를 필요로 한다.

프로세스(S4)에서, 마감 그라인딩 프로세스에서 발생되는 왜곡을 제거하기 위하여 에칭이 수행된다. 고농도의 KOH(칼륨 하이드로옥사이드)용액이 알카라인 에 칭용액으로서 적합하다. 에칭온도는 90℃이고 또한 에칭시간은 6분이다. 여기에서, 웨이퍼의 양면의 전체 에칭량은 10 내지 15㎛이다.

프로세스(S5)는 폴리싱 코너 라운딩(polishing corner rounding:PCR) 공정으로서, 면취할 부분이 거울처럼 폴리싱된다. 폴리싱 코너 라운딩공정에 따라서, 웨이퍼(W)의 외측 주변은 거울마감(mirror finish)으로 그라인딩된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 강도가 개선되고 또한 미립자 발생이 방지되어, 생산 하락을 방지할 수 있다.

다음 프로세스(S7)에 앞서, 프로세스(S6)는 양면(double-side) 폴리싱공정으로서, 연마입자들이 고정되어 있는 고정 연마입자 폴리싱 천(9)을 사용하여 웨이퍼(W)의 양면들을 거울면으로 폴리싱한다. 여기에서 마감의 정도에 관해, 양면들은 배면의 마감도로 마감되고, 표면의 초-평탄도(ultra-flatness)의 엄격한 형식 정확도 SFQR에 대한 요구사항이 충족된다.

도 11은 양면 폴리싱장치를 설명하는 전체 사시도이고, 도 12는 이의 길이방향 단면도이다. 이 양면 폴리싱공정에서, 도 11 및 12에 도시된 것과 같은 양면 폴리싱장치(100)가 사용된다. 양면 폴리싱장치(100)는, 평면에서 보았을 때 디스크의 형상을 가지는 글래스 에폭시 반송 플레이트(111)를 포함한다. 반송 플레이트(111) 위에, 플레이트의 축 둘레로(원주방향) 72도의 간격으로 다섯개의 웨이퍼 지지구멍(111a)들이 형성된다. 양면 폴리싱장치(100)는 또한 12" 웨이퍼(W)(직경 300mm)가 수직으로 회전가능하게 삽입되는 상부 래핑플레이트(112)와 하부 래핑플레이트(113)를 포함한다. 상부 및 하부 래핑플레이트(112 및 113)들은 웨이퍼 표면을 폴리싱하기 위하여 웨이퍼(W)에 대해 이동한다.

고정 연마입자 폴리싱 천(9)은, 다관능기 이소시아네이트(polyfunctional isocyanate)와, 250 내지 4,000의 평균 분자량을 가지는 다관능기 폴리올(polyol)과, 폴리싱 패드의 폼 팽창율을 1.11 내지 5배로 해주는 발포제를 혼합하고, 또한 전체 폴리우레탄 폴리싱 패드에 대해 5 체적%(vol.%) 내지 70 체적% 이하의 범위로 0.15㎛ 내지 50㎛의 평균 입자직경을 가지는 연마입자를 혼합함으로써 형성되는 폴리우레탄 폴리싱 패드이다.

프로세스(S7)에서, 웨이퍼(W)의 한 면의 표면은, 선행 프로세스(S5) 이후에 스웨이드(suede)와 같은 마감 폴리싱 천을 사용하여 거울 마감처리(거울처럼 폴리싱)에 폴리싱된다.

프로세스(S8)에서, 웨이퍼(W)를 세정하는 공정이 수행된다. 특히, RCA(ammonia hydrogen peroxide)를 기초로 한 세정액으로 웨이퍼(W)를 세정한다.

따라서, 와이어 소에 의해 절단공정 이후에 선행기술의 래핑 또는 이중 디스크 그라인딩 프로세스를 생략한다. 후속 프로세스들에 대해, 명세 이내의 평탄도(이후부터, TTV라 칭함)를 얻기 위하여 평평만 표면을 형성시키는 잔여 기계가공 공차(remaining machining allowance)에 대해 충분하다. 이외에도, 마감 폴리싱 프로세스에서 단 주기 파상을 쉽게 제거함으로써, 반도체 웨이퍼 제조공정을 단축시킬 수 잇다.

도 4A와 4B는 12" 웨이퍼 표면에서 발생하는 파상을 보여준다. 도 4A는 단 주기와 장 주기로 구성된 파상을 보여주는 그래프도이고, 도 4B는 장 주기 파상을 보여주는 그래프도이다. 도 4A에 도시되어 있듯이, 단 주기 파상의 파장(L1)은 약 8mm이고, 또한 파장(L1)은 도 4B에 도시된 장 주기 파상에 가깝다는 것을 알 수 있다. 장 주기 파상은 도 4B에 도시된 것과 같이약 40mm의 파장(L2)을 가진다. 단 주기 파상을 제거할 수 있다고 하더라도, 장 파상을 제거하는 것은 어렵다. 폴리싱공정으로 잔여 장 주기 파상을 제거하는 것은 어렵다.

도 5A와 5B는, 웨이퍼를 선행기술에서와 같이 1 내지 2 싸이클의 와이어의 왕복이동에 따라 절단하였을 때 12" 웨이퍼의 표면상태를 보여준다. 도 5A는, 장 주기 파상과 단 주기 파상이 남아 있는, 마감 폴리싱작업 이후에 포착한 상태를 설명하는 평면도이다. 도 5B는, 장 주기 파상이 남아있는, 폴리싱을 더 수행한 후에 포착한 상태를 보여주는 평면도이다.

도 5A에 도시된 바와 같이, 선행기술의 작업재를 절단하는 방법에서, 장 주기 파상의 발생을 피할 수 없고 또한 작업재는 장 주기 파상과 단 주기 파상을 가지는 웨이퍼(W)들로 절단된다. 이외에도, 도 5B에 도시된 바와 같이, 폴리싱 작업 후에, 문제가 되지 않는 장 주기 파상을 웨이퍼의 표면에서 확인하였다. 그러나, 아래에서 설명하는 바와 같이, 현재 장 주기 파상은 문제가 되고 있다.

도 6A와 6B는, 본 발명에 따른 3 싸이클의 와이어의 왕복이동에 따라 웨이퍼를 절단하였을 때 웨이퍼 표면의 상태를 보여준다. 도 6A는 단지 단 주기 파상만이 남아있는, 마감 폴리싱작업 후에 포착한 상태를 설명하는 평면도이다. 도 6B는 더 이상의 폴리싱 작업을 수행한 후에 포착한 표면상태를 보여주는 평면도이다.

도 6A에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따라 작업재를 절단하는 방법에서, 단 주기 파상이 절단된 웨이퍼의 표면에서 발견되었지만, 장 주기 파상은 발생하지 않았다. 이의 증거로, 도 6B에 도시되어 있듯이, 폴리싱공정으로 단 주기 파상을 제거한 후에, 장 주기 파상이 없는 고품질의 웨이퍼를 완성하였다. 4, 5, 6 및 7 싸이클에 따른 절단 실험에서, 3 싸이클과 마찬가지로, 웨이퍼(W)의 표면에서 장 주기 파상이 발견되지 않았다. 현재, 8" 웨이퍼에서 12" 이상의 웨이퍼로 이동하는 이 이동시점에서, 본 발명의 이 절단방법은 12" 이상의 고품질 반도체 웨이퍼를 제조하는데 중요한 기술이 된다.

실험에 따라, 먼저 와이어 소로 절단공정을 할 때 단 주기 파상에 대해, 와이어의 왕복이동에 대해 분당 3, 4, 5, 6 및 7의 규정된 일정수의 싸이클로 절단공정을 행하였다. 그라인딩 작업을 수행하여 TTV를 충족시킬 수 있는 평탄한 표면을 형성한다. 에칭 프로세스 이후에, 폴리우레탄 폴리싱 패드(특히, JP-A-2006-257905호에 기재된 폴리싱 패드)의 고정 연마입자 폴리싱 천을 사용하는 폴리싱방법에 따라 폴리싱 작업을 수행한다. 따라서, 웨이퍼 표면에서부터 단 주기 파상이 완벽히 제거된다.

도 7A와 7B는 부직포로 만든 폴리싱 패드와 연한 연마입자들을 포함하는 슬러리(폴리싱 액)을 사용하는 통상적인 폴리싱 방법을 설명한다. 도 7A는 시작 단계의 확대 단면도이고, 도 7B는 최종단계의 확대 단면도이다. 도 7A에 도시되어 있듯이, 폴리싱방법에서, 연한 연마입자들을 포함하는 슬러리(4)가 부직포로 만든 폴리싱 천(2) 위에 공급되어, 슬러리(4)를 통해 웨이퍼(W)를 폴리싱한다.

도 8A, 8B 및 8C는, 프로세스(S6)에 해당하는, 고정 연마입자 폴리싱 천을 사용하는 폴리싱방법을 설명한다. 도 8A는 초기단계의 확대 단면도이고, 도 8B는 중간단계의 확대 단면도이고, 도 8C는 최종단계의 확대 단면도이다.

도 9는 고정 연마입자 폴리싱 천의 한 예를 보여주는 확대 단면도이다.

도 9에 도시되어 있듯이, 고정 연마입자 폴리싱 천(9)은 단단한 폴리우레탄 수지(6)이다. 연한 연마입자들(3, 3....)들이 없고 또한 모든 연마입자들이 폴레우레탄 수지(6)에 고정된다. 고정 연마입자(7, 7...)들은 폴리우레탄 수지(6)에 혼합되고, 또한 적당한 양의 기포(8, 8...)들이 형성된다. 폴리우레탄 폴리싱 패드의 고정 연마입자 폴리싱 천(9)은, 다관능기 이소시아네이트와, 250 내지 4,000의 평균 분자량을 가지는 다관능기 폴리올과, 1.11 내지 5배의 폴리싱 패드의 팽창율을 가지는 발포제를 혼합하고 또한, 5 내지 70 체적%(vol.%)의 범위로 0.15㎛ 내지 50㎛의 평균 직경을 가지는 연마입자를 혼합물에 첨가하여 제조한다. 이렇게 얻은 고정 연마입자 폴리싱 천(9)을 사용하면서 알카라인 액을 흘리면서 폴리싱공정이 수행된다.

단 주기 파상이 남아있는 웨이퍼(W)를 도 6A에 도시된 것과 같은 통상적인 폴리싱방법으로 폴리싱할 때, 부직포(2)로 된 폴리싱 천의 경도가, 5 내지 20의 쇼어 D경도(Shore D hardness)와 같이 연하기 때문에, 연한 연마입자(3)들을 사용하여 폴리싱작업을 수행한다고 하더라도 작업재(w)의 표면 파상을 따라 폴리싱 천(2)이 변형된다. 따라서, 도 7B에 도시된 바와 같이, 파상이 쉽게 제거되지 않게 때문에, 단 주기 파상이 남는다.

반대로, 본 발명의 도 8A, 8B 및 8C에 도시된, 폴리우레탄 폴리싱 패드의 고 정 연마입자 폴리싱 천(9)은 40 내지 80의 쇼어 D경도 만큼 단단하기 때문에, 고정 연마입자 폴리싱 천(9)의 표면은 변형되지 않아, 따라서 폴리싱 작업은 선형적으로 이루어진다. 따라서, 도 8C에 도시된 바와 같이, 단 주기 파상을 쉽게 제거할 수 있고, 또한 도 6B에 도시된 바와 같이, 파상을 단시간에 제거할 수 있다.

와이어의 왕복이동의 한 왕복을 한 싸이클로 결정했을 때, 작업재(W)를 분당 3 이상 및 8 미만의 규정된 일정수의 싸이클로 절단하면, 예컨대 통상적인 스핀들 모터를 사용하여 도 2C에 도시된 것과 같이 7 싸이클로 와이어(14)가 이동하는 동안에 작업재를 절단하면, 높은 횟수의 와이어의 싸이클의 공급과 고속 공급에 대응할 수 없는데, 이는 통상적인 스핀들 모터가 약 22kW의 출력용량을 가지다는 지원용량에서 상당한 문제점이 있기 때문이다. 그러나, 45 내지 80kW의 출력용량을 가지는 스핀들 모터를 적용함으로써, 높은 서보출력에 의한 제어의 지원용량이 상당히 개선되어, 안정되고 정확한 프로세싱을 유지할 수 있게 된다. 이외에도, 30 내지 45kW에서 릴모터(19 및 20)들의 출력용량을 정함으로써, 릴회전을 위한 제어의 지원용량이 개선된다.

또한, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나는 일이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다. 예컨대, 프로세스의 순서가 다른 순서로 변경될 수 있다. 이외에도, 면취프로세스(S2)를 생략할 수 있고 또한 폴리싱 코너 라운딩 프로세스(S5)를 포함할 수 있다. 또한, 와이어 소의 와이어의 공급속도에 관해서, 프로세싱에 따라 최대 속도로 적절히 설정하거나 또는 가속/감속시킬 수 있고 또한 다양한 형태의 싸이클 패턴이 허용된다. 게다가, 하나 이상의 스핀들 모터(18)가 있을 수 있고 또한 모터들의 전체 출력을 45kW 이상에 설정하는 것이 바람직하다.

이외에도, 작업재의 형태에 따라 작업재 공급을 자유롭게 제어할 수 있고, 와이어 등에 공급되는 슬러리의 양을 조절할 수 있다. 또한, 작업재는 실리콘 이외에 갈륨, 갈륨비소, 사파이어 등으로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예와 관련해 설명하였지만, 본 발명으로부터 벗어나는 일이 없이 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있음은 본 기술분야의 당업자에게 자명하게 되어, 따라서 청구항들에서 이러한 모든 변경들과 수정들은 본 발명의 사상과 범위 내에 들어가는 것으로 여겨진다.

Claims

반도체 웨이퍼 제조방법으로서, 제조방법은:

다수의 프로세싱 롤러들 둘레에 와이어를 다수회 권선함으로써 형성되는 와이어 어레이를 포함하는 와이어 소를 사용하여 작업재를 절단하는 절단공정과;

절단된 웨이퍼의 양면을 그라인딩 휠을 사용하여 한 면씩 그라인딩하는 그라인딩공정과;

연마입자가 고정되어 있는 고정 연마입자 폴리싱 천과 연마입자를 함유하지 않는 연마제를 사용하여, 절단된 웨이퍼의 양면에 화학 기계적인 폴리싱을 수행하는 폴리싱공정을 포함하고,

상기 절단공정은:

와이어의 한 왕복이동을 한 싸이클로 정할 때, 분당 3 이상 및 8 미만의 규정될 일정수의 싸이클로 와이어를 왕복이동적으로 공급하는 단계와;

와이어 어레이와 작업재 사이에 슬러리를 공급하는 단계와;

작업재를 다수의 웨이퍼들로 한 번에 절단하기 위하여 와이어 어레이 위에 작업재를 누르는 단계로 구성되고,

와이어를 회수하는 동안에 그 길이가 규정되는 회수길이가 와이어를 공급한는 동안에 그 길이가 규정되는 진행길이보다 짧게 되도록 와이어를 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조방법.
제1항에 있어서,

그라인딩공정으로 생성된 웨이퍼의 변형층을 제거하는 에칭공정단계와;

웨이퍼의 외측 주변단부를 거울처럼 마감하는 거울 면취공정단계와;

폴리싱공정 후에 웨이퍼의 한 면을 거울처럼 마감하는 단일면 마감 폴리싱공정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항에 있어서,

고정 연마입자 폴리싱 천은 폴리우레탄 폴리싱 패드이고, 상기 폴리우레탄 폴리싱 패드는:

다관능기 이소시아네이트와;

250 이상 및 4,000 이하의 평균 분자량을 가지는 다관능기 폴리올과;

폴리싱 패드의 팽창율을 1.11 내지 5배로 설정하는 발포제와;

5 체적%(vol.%) 이상 및 70 체적% 이하의 범위로 0.15㎛ 이상 및 50㎛ 이하의 평균 직경을 가지는 연마입자를 포함하고,

상기 연마입자들은 다관능기 이소시아네이트, 다관능기 폴리올 및 발포제로 된 교반 혼합물과 혼합되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
다수의 프로세싱 롤러들 둘레에 와이어를 다수회 감음으로써 형성된 와이어 어레이를 포함하는 와이어 소를 사용하여 작업재를 절단하는 절단방법에 있어서, 방법은:

와이어의 한 왕복이동을 한 싸이클로 정했을 때, 분당 3 이상 및 8 미만의 규정된 일정수의 싸이클로 와이어를 왕복이동적으로 공급하는 단계와;

와이어 어레이와 작업재 사이에 슬러리를 공급하는 단계와;

작업재를 다수의 웨이퍼들로 한 번에 절단하기 위하여 와이어 어레이 위에 작업재를 누르는 단계를 포함하고,

와이어를 회수하는 동안에 그 길이가 규정되는 회수길이가 와이어를 공급한는 동안에 그 길이가 규정되는 진행길이보다 짧게 되도록 와이어를 공급하는 것을 특징으로 하는 절단방법.
와이어 소는:

와이어와;

와이어를 해제하는 해제릴과;

와이어를 감는 권선릴과;

해제릴과 권선릴을 회전시키기 위한 한 쌍의 릴 모터들과;

프로세싱 롤러들 둘레에 와이어를 다수회 감음으로써 형성되고, 해제릴과 권선릴 사이의 중간 지점에서 서로에 대해 평행하도록 배열되는 와이어 어레이와;

프로세싱 롤러들에 순방향과 역방향으로 회전력을 인가하여 와이어를 왕복이동시키고, 45kW 이상 및 110kW 이하의 출력용량을 가지는 스핀들 모터를 포함하고,

와이어를 공급하고 또한 와이어 어레이와 작업재 사이에 슬러리를 공급하면서 와이어 어레이 위에 작업재를 누름으로써 와이어 소가 작업재를 다수의 웨이퍼 들로 한 번에 절단하고,

와이어를 회수하는 동안에 그 길이가 규정되는 회수길이가 와이어를 공급한는 동안에 그 길이가 규정되는 진행길이보다 짧게 되도록 와이어를 공급를 공급하고,

와이어 소는:

절단공정에서 와이어의 한 왕복이동을 한 싸이클로 정했을 때, 분당 3 이상 및 8 미만의 규정된 일정수의 싸이클로 와이어가 왕복이동하고, 또한

600m/분 이상 및 1500m/분 미만의 범위인 한 싸이클 동안의 와이어의 최대 속도에서 동일 작업재에 대해 동일 한 싸이클 패턴이 반복이 되도록,

스핀들 모터와 릴모터 쌍들을 제어하는 와이어 공급제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 소.