KR20070030179A - 양면 연삭기용 웨이퍼 클램핑 장치 - Google Patents

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KR20070030179A
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밀린드 에스. 바가바트
푸니트 굽타
로랜드 반담
다꾸또 가자마
노리유끼 다찌
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엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크.
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Abstract

본 발명은 연삭 휠에 의한 웨이퍼의 연삭 중에 반도체 웨이퍼를 유지하는데 사용하기 위한 정수압 패드에 관한 것이다. 패드는 웨이퍼에 직접 대향한 본체의 면 내에 형성된 정수압 포켓을 포함한다. 포켓은 연삭 중에 작업편을 유지하기 위한 압력을 인가하면서, 본체면과 작업편 사이에 장벽을 제공하기 위해 유체를 본체를 통해 포켓 내로 수납하도록 적응되어 있다. 정수압 패드는 웨이퍼가 패드에 대하여 그의 공통 축에 대해 회전하도록 허용한다. 포켓은 연삭 휠이 정수압 패드에 대해 변위되거나 기울어졌을 때 웨이퍼 내에 생성되는 정수압 굽힘 모멘트를 감소시키도록 배향되어, 연삭 휠의 변위 및 기울기에 의해 일반적으로 야기되는 웨이퍼 표면의 나노토폴로지 열화를 방지하는 것을 돕는다.
반도체 웨이퍼, 웨이퍼 클램핑 장치, 연삭 휠, 정수압 패드, 정수압 포켓

Description

양면 연삭기용 웨이퍼 클램핑 장치 {WAFER CLAMPING DEVICE FOR A DOUBLE SIDE GRINDER}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 동시 양면 연삭에 관한 것이고, 특히 양면 연삭기와 함께 사용하기 위한 웨이퍼 클램핑 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 회로가 인쇄되는 집적 회로 칩의 제작에 일반적으로 사용된다. 회로는 먼저 웨이퍼의 표면 상으로 소형화된 형태로 인쇄되고, 그 다음 웨이퍼가 회로 칩으로 절단된다. 그러나, 이러한 작은 회로는 회로가 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 적절하게 인쇄될 수 있도록 보장하기 위해 웨이퍼 표면이 극도로 편평하고 평행할 것을 요구한다. 이를 달성하기 위해, 연삭 공정이 잉곳으로부터 절단된 후의 웨이퍼의 몇몇 특징(예를 들어, 평활성 및 평행성)을 개선하기 위해 일반적으로 사용된다.
동시 양면 연삭은 웨이퍼의 양 측면 상에서 동시에 작용하고, 고도로 평탄화된 표면을 갖는 웨이퍼를 제작한다. 그러므로, 이는 바람직한 연삭 공정이다. 이를 달성하기 위해 사용될 수 있는 양면 연삭기는 고요 머신 인더스트리즈 코., 엘티디.(Koyo Machine Industries Co., Ltd.)에 의해 제조되는 것을 포함한다. 이러한 연삭기는 연삭 중에 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 웨이퍼 클램핑 장치를 사용 한다. 클램핑 장치는 전형적으로 한 쌍의 정수압 패드 및 한 쌍의 연삭 휠을 포함한다. 패드 및 휠은 그들 사이에 웨이퍼를 수직 배향으로 유지하기 위해 대향된 관계로 배향된다. 정수압 패드는 유리하게는 강성 패드가 연삭 중에 웨이퍼와 물리적으로 접촉하지 않으면서 웨이퍼를 유지하기 위해 각각의 패드와 웨이퍼 표면 사이에 유체 장벽을 생성한다. 이는 물리적 클램핑에 의해 야기될 수 있는 웨이퍼에 대한 손상을 감소시키고, 웨이퍼가 적은 마찰로 패드 표면에 대해 접선방향으로 이동(회전)하도록 허용한다. 이러한 연삭 공정이 연삭된 웨이퍼 표면의 평활성 및 평행성을 현저하게 개선하지만, 이는 또한 웨이퍼 표면의 토폴로지의 열화를 야기할 수 있다.
토폴로지 열화의 문제를 식별하고 처리하기 위해, 장치 및 반도체 재료 제조자는 웨이퍼 표면의 나노토폴로지를 고려한다. 나노토폴로지는 약 0.2 mm 내지 약 20 mm의 공간적인 파장 내에서의 웨이퍼 표면의 편차로서 정의되었다. 이러한 공간적 파장은 처리된 반도체 웨이퍼에 대해 나노미터 스케일로 표면 특징부에 대해 매우 밀접하게 대응한다. 상기 정의는 반도체 산업의 국제 거래 협회인 세계 반도체 장비 및 재료 협회(SEMI)에 의해 제안되었다 (SEMI 문서 3089). 나노토폴로지는 웨이퍼의 하나의 표면의 고저 편차를 측정하고, 전통적인 평활성 측정에서와 같이, 웨이퍼의 두께 편차를 고려하지 않는다. 여러 측정 방법이 이러한 종류의 표면 편차를 검출하고 기록하기 위해 개발되었다. 예를 들어, 입사광으로부터 반사된 광의 측정 편차는 매우 작은 표면 변동의 검출을 허용한다. 이러한 방법은 파장 내에서 마루-골(PV) 변동을 측정하도록 사용된다.
종래 기술의 양면 연삭기의 전형적인 웨이퍼 클램핑 장치(1')가 도1 및 도2에 개략적으로 도시되어 있다. 연삭 휠(9') 및 정수압 패드(11')가 서로 독립적으로 웨이퍼(W)를 유지한다. 이들은 각각 클램핑 평면(71', 73')을 한정한다. 웨이퍼(W) 상의 연삭 휠(9')의 클램핑 압력은 휠의 회전 축(67')에서 중심 설정되고, 웨이퍼 상의 정수압 패드(11')의 클램핑 압력은 웨이퍼의 중심(WC)에 근접하여 중심 설정된다. 클램핑 평면(71', 73')들이 연삭 중에 일치하게 유지되는 한 (도1), 웨이퍼는 평면 내에 유지되고 (즉, 구부러지지 않고), 휠(9')에 의해 균일하게 연삭된다. 클램핑 평면들의 정렬에 대한 일반적인 설명은 공개된 유럽 특허 출원 제1,118,429호에서 찾아볼 수 있다. 그러나, 2개의 평면(71', 73')들이 오정렬되면, 연삭 휠(9') 및 정수압 패드(11')의 클램핑 압력은 웨이퍼가 연삭 휠 개구(39')의 주연 모서리(41')에 대체로 인접하여 예리하게 구부러지게 하는 웨이퍼(W) 내의 굽힘 모멘트 또는 정수압 클램핑 모멘트를 생성한다 (도2). 이는 웨이퍼(W) 내의 높은 국소화된 응력의 영역을 생성한다.
클램핑 평면(71', 73')들의 오정렬은 양면 연삭 작업 중에 일반적이고, 정수압 패드(11')에 대한 연삭 휠(9')의 이동에 의해 대체로 야기된다 (도2). 가능한 오정렬 모드가 도2 및 도3에 개략적으로 도시되어 있다. 이는 3가지 특징적인 모드의 조합을 포함한다. 제1 모드에서, 연삭 휠의 회전 축(67')을 따른 병진 이동 시에 정수압 패드(11')에 대한 연삭 휠(9')의 측방향 변위(S)가 있다 (도2). 제2 모드는 각각의 연삭 휠의 중심을 통과하는 수평 축(X)에 대한 휠(9')의 수직 기울기(VT)를 특징으로 한다 (도2 및 도3). 도2는 제1 모드 및 제2 모드의 조합을 도 시한다. 제3 모드에서, 각각의 연삭 휠의 중심을 통과하는 수직 축(Y)에 대한 휠(9')의 수평 기울기(HT)가 있다 (도3). 이러한 모드는 개념을 도시하기 위해 도면에서 크게 과장되어 있고, 실제 오정렬은 비교적 작을 수 있다. 또한, 각각의 휠(9')은 좌측 휠의 수평 기울기(HT)가 우측 휠의 수평 기울기와 다를 수 있도록 서로 독립적으로 이동할 있고, 이는 2개의 휠의 수직 기울기(VT)에도 적용된다.
클램핑 평면(71', 73')들의 오정렬에 의해 야기되는 정수압 클램핑 모멘트의 크기는 정수압 패드(11')의 설계에 관련된다. 예를 들어, 높은 모멘트는 대체로 웨이퍼(W)의 큰 면적을 클램핑하는 패드(11') (예를 들어, 큰 작업 표면적을 갖는 패드)에 의해, 패드 클램핑의 중심이 연삭 휠 회전 축(67')으로부터 비교적 큰 거리에 위치된 패드에 의해, 웨이퍼 상에 높은 정수압 패드 클램핑력을 가하는 (즉, 웨이퍼를 매우 견고하게 유지하는) 패드에 의해, 또는 이러한 특징들의 조합을 나타내는 패드에 의해 야기된다.
종래 기술의 패드(11')를 사용하는 클램핑 장치(1')에서 (한 가지 종래 기술의 패드의 일례가 도4에 도시되어 있음), 웨이퍼(W) 내의 굽힘 모멘트는 웨이퍼가 연삭 휠 개구(39')의 주연 모서리(41')에 근접한 부분을 포함하여, 패드(11')에 의해 매우 타이트하고 견고하게 클램핑되기 때문에, 클램핑 평면(71', 73')들이 오정렬되었을 때, 비교적 크다. 웨이퍼는 연삭 휠(9')의 이동을 조정할 수 없고, 웨이퍼는 개구 모서리(41')에 근접하여 예리하게 구부러진다 (도2). 웨이퍼(W)는 균일하게 연삭되지 않고, 이후의 처리(예를 들어, 연마)에 의해 제거될 수 없는 바람직하지 않은 나노토폴로지 특징을 발현한다. 클램핑 평면(71', 73')들의 오정렬은 또한 연삭 휠(9')이 불균일하게 마모되게 할 수 있고, 이 또한 연삭된 웨이퍼(W) 상의 바람직하지 않은 나노토폴로지 특징의 발현에 기여할 수 있다.
도5a 및 도5b는 클램핑 평면(71', 73')들이 오정렬되고 웨이퍼가 연삭 작업 중에 구부러졌을 때, 연삭된 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성될 수 있는 바람직하지 않은 나노토폴로지 특징을 도시한다. 특징은 중심 표시(77') 및 B-링(79')을 포함한다 (도5a). 중심 표시(77')는 대체로 연삭 휠(9')의 측방향 변위(S) 및 수직 기울기(VT)의 조합에 의해 야기되고, B-링(79')은 대체로 휠의 측방향 변위(S) 및 수평 기울기(HT)의 조합에 의해 야기된다. 도5b에 도시된 바와 같이, 특징(77', 79')들은 모두 그와 관련된 비교적 큰 마루-골 변동을 갖는다. 그러므로, 이들은 조악한 웨이퍼 나노토폴로지를 표시하고, 웨이퍼 표면 상에 소형화된 회로를 인쇄하는 능력에 현저하게 영향을 줄 수 있다.
나노토폴로지 열화를 야기하는 정수압 패드 및 연삭 휠 클램핑 평면(71', 73')의 오정렬은 클램핑 평면들을 규칙적으로 정렬함으로써 교정될 수 있다. 그러나, 연삭 작업의 동특성 및 연삭 휠(9') 상의 차동 마모의 효과가 비교적 적은 횟수의 작업 후에 평면들을 정렬로부터 벗어나게 한다. 시간이 많이 걸리는 정렬 단계는 연삭기의 작업을 제어하는 상업적으로 불가능한 방식이 되도록 자주 요구될 수 있다.
따라서, 처리를 위해 반도체 웨이퍼를 효과적으로 유지할 수 있으며 웨이퍼 표면 나노토폴로지의 열화가 반복되는 연삭기 작업 시에 최소화되도록 연삭 휠의 이동을 제거할 수 있는 양면 연삭기의 웨이퍼 클램핑 장치 내에서 사용 가능한 정 수압 패드에 대한 필요가 있다.
본 발명은 연삭 휠에 의한 작업편의 연삭 중에 작업편을 유지하는데 사용하기 위한 정수압 패드에 관한 것이다. 패드는 대체로 작업 표면적을 갖는 본체와, 연삭 중에 작업편을 유지하기 위한 수평 축을 포함한다. 본체는 제1 연삭 휠을 작업편과 맞물리도록 수납하기 위한 개구를 포함한다. 본체는 또한 본체와 작업편 사이에 장벽을 제공하고 연삭 중에 작업편에 압력을 인가하기 위해 유체를 본체를 통해 포켓 내로 수납하도록 적응된 적어도 하나의 포켓을 포함한다. 본체 내의 모든 포켓의 총 포켓 표면적은 작업 표면적에 대한 포켓 표면적의 비율은 약 0.26 이하가 되도록, 본체의 작업 표면적보다 작다.
본 발명의 다른 태양에서, 양면 연삭 공정에서의 양면 연삭기의 단일 설비는 반도체 웨이퍼 세트를 형성한다. 각각의 웨이퍼는 약 12 nm 미만의 평균 마루-골 변동을 갖는 개선된 나노토폴로지를 갖는다. 대체로, 각각의 웨이퍼는 웨이퍼를 제1 및 제2 정수압 패드 사이에 그리고 제1 및 제2 연삭 휠 사이에 위치시킴으로써 형성된다. 연삭 휠은 각각의 제1 및 제2 패드의 개구 내에 위치된다. 웨이퍼는 연삭 휠의 주연 모서리에 인접하고 패드 내의 개구의 주연 모서리에 인접하여, 유지되는 웨이퍼에 상당한 클램핑 압력이 인가되지 않도록, 패드와 휠 사이에 유지된다.
본 발명의 다른 태양에서, 정수압 패드는 대체로 연삭 휠을 작업편과 맞물리도록 수납하기 위한 내부에 형성된 개구를 갖는 본체를 포함한다. 개구는 본체에 의해 한정된 주연 모서리와, 개구의 중심으로부터 반경방향 거리에서 개구의 주연 모서리의 일부에 대해 반경방향으로 대향된 관계로 본체 내에 형성된 적어도 하나의 포켓을 포함한다. 포켓은 연삭 작업 중에 본체와 작업편 사이에 유체 장벽을 제공한다. 자유 영역이 개구의 주연 모서리와 반경방향으로 대향된 포켓 사이에서 본체 내에 형성된다. 자유 영역은 정수압 패드가 사용 시에 자유 영역에서는 작업편에 클램핑 압력을 실질적으로 인가하지 않도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징은 이하에서 부분적으로 명백해지고 부분적으로 지시될 것이다.
도1은 반도체 웨이퍼가 사이에 위치된 정수압 패드 및 연삭 휠을 포함하는, 종래 기술의 웨이퍼 클램핑 장치의 개략적인 측면도이고, 정수압 패드는 단면으로 도시되어 있다.
도2는 연삭 휠이 측방향으로 변위되고 수직으로 기울어진, 도1과 유사한 개략적인 측면도이다.
도3은 연삭 휠의 수평 기울기 및 수직 기울기를 도시하는 개략적인 정면도이다.
도4는 도1의 종래 기술의 정수압 패드 중 하나의 웨이퍼 측면의 개략도이다.
도5a는 도1의 웨이퍼 클램핑 장치를 사용하여 연삭되며 이후에 연마되는 반도체 웨이퍼의 나노토폴로지 표면 특징의 모식도이다.
도5b는 도5a의 웨이퍼의 표면의 반경방향 프로파일의 그래프이다.
도6은 정수압 패드가 단면으로 도시된, 본 발명의 웨이퍼 클램핑 장치를 포함하는 연삭기의 개략적인 측면도이다.
도7은 반도체 웨이퍼가 사이에 위치된 정수압 패드 및 연삭 휠을 포함하는, 웨이퍼 클램핑 장치의 확대된 개략적인 측면도이다.
도8은 연삭 작업 중에 웨이퍼와 대향하는 패드의 면의 정수압 포켓 구성을 도시하는, 본 발명의 좌측 정수압 패드의 사시도이다.
도9a는 패드와의 위치 관계를 도시하기 위해 연삭 휠 및 웨이퍼를 점선으로 도시하는, 도8의 좌측 정수압 패드의 웨이퍼측 입면도이다.
도9b는 웨이퍼가 점선으로 도시된, 도9a의 정수압 패드의 저면도이다.
도10은 패드의 정수압 포켓 내의 유체 주입 포트들을 연결하는 채널을 도시하는, 도9a와 유사한 웨이퍼측 입면도이다.
도11은 패드의 연삭 휠 개구에 대한 정수압 포켓의 위치를 도시하는, 도9a의 정수압 패드의 확대된 부분 입면도이다.
도12는 웨이퍼가 2개의 패드 사이에 유지될 수 있도록 연삭 작업 중에 좌측 정수압 패드와 대향하는 우측 정수압 패드의 도8과 유사한 사시도이다.
도13a는 우측 정수압 패드의 도9a와 유사한 입면도이다.
도13b는 우측 정수압 패드의 저면도이다.
도14는 도6의 웨이퍼 클램핑 장치를 사용하여 연삭되고 이후에 연마되는 반도체 웨이퍼를 도시하는, 도5a와 유사한 모식도이다.
도15a는 웨이퍼가 본 발명에 따른 정수압 패드에 의해 유지되는 연삭 중에 반도체 웨이퍼의 표면에 인가되는 클램핑 응력의 모식도이다.
도15b는 종래 기술의 정수압 패드에 의해 유지되는 웨이퍼 상의 클램핑 응력의 도15a와 유사한 모식도이다.
도16은 연삭 휠이 측방향으로 변위되었을 때의 연삭 중의 연삭 휠의 주연부에 인접한 반도체 웨이퍼 내의 응력을 도시하며, 본 발명에 따른 정수압 패드에 의해 유지되는 웨이퍼와 종래 기술의 정수압 패드에 의해 유지되는 웨이퍼를 비교하는 그래프이다.
도17은 연삭 휠의 측방향 변위 및 수직 기울기로부터 생성되는 웨이퍼 내의 응력을 비교하는 도16과 유사한 그래프이다.
도18은 연삭 휠의 수평 기울기와 조합된 측방향 변위로부터 생성되는 웨이퍼 내의 응력을 비교하는 도16과 유사한 그래프이다.
도19는 연삭 휠의 측방향 변위, 수직 기울기, 및 수평 기울기의 조합된 효과로부터 생성되는 웨이퍼 내의 응력을 비교하는 도16과 유사한 그래프이다.
도20은 종래 기술의 웨이퍼 클램핑 장치 내에서 연삭된 웨이퍼에 대한 상위 0.05% 나노토폴로지 값을 본 발명의 웨이퍼 클램핑 장치 내에서 연삭되는 웨이퍼와 비교하는 그래프이다.
도21은 연삭 중에 반도체 웨이퍼와 대향하는 패드의 면의 정수압 포켓 구성을 도시하는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 정수압 패드의 개략도이다.
대응하는 도면 부호는 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 표시한다.
다시 도면을 참조하면, 도6 및 도7은 도면 부호 1에 의해 표시된 본 발명에 따른 웨이퍼 클램핑 장치를 개략적으로 도시한다. 클램핑 장치는 도6에서 도면 부호 3으로 표시된 양면 연삭기 내에서 사용될 수 있다. 웨이퍼 클램핑 장치(1)가 사용될 수 있는 양면 연삭기의 일례는 고요 머신 인더스트리즈 코., 엘티디.에 의해 제조되는 모델 DXSG320 및 모델 DXSG300A를 포함한다. 웨이퍼 클램핑 장치(1)는 도면에서 W로 표시된 단일 반도체 웨이퍼(광범위하게, "작업편")를 웨이퍼의 양 표면이 동시에 균일하게 연삭될 수 있도록, 연삭기(3) 내에서 수직 위치로 유지한다. 이는 연마 및 회로 인쇄 단계 이전에 웨이퍼 표면의 평활성 및 평행성을 개선한다. 연삭기는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 반도체 웨이퍼 이외의 작업편을 유지하는 클램핑 장치를 가질 수 있다는 것이 이해된다.
또한, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 클램핑 장치(1)는 각각 도면 부호 9a 및 9b에 의해 표시된 좌측 및 우측 연삭 휠과, 각각 도면 부호 11a 및 11b에 의해 표시된 좌측 및 우측 정수압 패드를 포함한다. 좌측 및 우측 표시는 단지 설명을 쉽게 하기 위해 이루어지며, 휠(9a, 9b) 및 패드(11a, 11b)의 임의의 특정 배향을 지정하지 않는다. "a" 및 "b"라는 글자는 우측 휠(9b) 및 우측 패드(11b)의 부분으로부터 좌측 휠(9a) 및 좌측 패드(11a)의 부분을 구별하도록 사용된다. 연삭 휠(9a, 9b)과 정수압 패드(11a, 11b)는 당업자에게 공지된 수단에 의해 연삭기(3) 내에 장착된다.
또한, 기술 분야에 공지된 바와 같이, 2개의 연삭 휠(9a, 9b)은 대체로 동일하고, 각각의 휠은 대체로 편평하다. 도6 및 도7에서 보이는 바와 같이, 연삭 휠(9a, 9b)은 대체로 웨이퍼의 하부 중심을 향해 웨이퍼(W)와의 연삭 맞물림을 위해 위치된다. 각각의 휠(9a, 9b)의 주연부는 웨이퍼의 하부에서 웨이퍼(W)의 주연부 아래로 연장되고, 웨이퍼의 중심에서 웨이퍼의 중심 축(WC) 위로 연장된다. 이는 각각의 웨이퍼(W)의 전체 표면적이 작업 중에 연삭되도록 보장한다. 또한, 연삭 휠(9a, 9b)들 중 적어도 하나는 그의 쌍을 이룬 연삭 휠에 대해 이동할 수 있다. 이는 연삭기(3)의 클램핑 장치(1) 내에서 연삭 휠(9a, 9b)들 사이의 위치에 반도체 웨이퍼(W)를 적재하는 것을 용이하게 한다. 또한, 도시된 클램핑 장치(1)에서, 좌측 정수압 패드(11a)는 대응하는 좌측 연삭 휠(9a)에 대해 이동할 수 있고, 장치(1) 내로 반도체 웨이퍼(W)를 적재하는 것을 더욱 용이하게 하기 위해, 고정되어 유지되는 우측 정수압 패드(11b)에 대해 이동할 수도 있다. 양쪽 패드가 대응하는 연삭 휠에 대해 이동 가능하거나 양쪽 패드가 웨이퍼 적재 중에 고정되는 웨이퍼 클램핑 장치, 또는 정수압 패드 및 대응하는 연삭 휠이 웨이퍼 적재 중에 함께 이동하는 웨이퍼 클램핑 장치가 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는다.
다시, 도6 및 도7에 도시된 웨이퍼 클램핑 장치(1)를 참조하면, 연삭 작업 중에, 웨이퍼 클램핑 장치의 2개의 연삭 휠(9a, 9b) 및 2개의 정수압 패드(11a, 11b)는 그들 사이에 반도체 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 대향된 관계로 배열된다. 연삭 휠(9a, 9b) 및 정수압 패드(11a, 11b)는 각각 수직 클램핑 평면(71, 73)을 한정하고, 웨이퍼를 그의 수직 위치에 유지하는 것을 돕는 웨이퍼(W) 상의 클램핑 압력을 생성한다. 이는 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
특히, 도6을 참조하면, 정수압 패드(11a, 11b)는 도면 부호 14에 의해 표시 된 구동 링이 웨이퍼(W)를 패드 및 연삭 휠(9a, 9b)에 대해 회전 이동시키는 작업 중에 고정되어 유지된다. 기술 분야에 공지된 바와 같이, 구동 링(14)의 멈춤쇠 또는 쿠폰(15)이 웨이퍼를 그의 중심 축(WC)(중심 축(WC)은 패드(11a, 11b)의 수평 축(44a, 44b)에 대체로 대응함(도8 및 도12 참조))에 대해 회전 이동시키기 위해 웨이퍼의 주연부 내에 형성된 (도6에서 점선에 의해 도시된) 노치(N)에서 웨이퍼(W)와 맞물린다. 동시에, 연삭 휠(9a, 9b)은 웨이퍼(W)와 맞물리고, 서로에 대해 반대 방향으로 회전한다. 연삭 휠(9a, 9b)들 중 하나는 웨이퍼(W)와 동일한 방향으로 회전하고, 다른 하나는 웨이퍼와 반대 방향으로 회전한다.
이제 도8 - 도13b를 참조하면, 본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)가 더욱 상세하게 도시되어 있다. 도8 - 도11은 좌측 정수압 패드(11a)를 도시하고, 도12 - 도13b는 대향하는 우측 정수압 패드(11b)를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 2개의 패드(11a, 11b)는 실질적으로 동일하고, 대체로 서로의 거울상이다. 그러므로, 좌측 패드(11a)만이 우측 패드(11b)의 설명이 동일하다고 이해된다는 가정에서 설명될 것이다.
도8 - 도9b에 도시된 바와 같이, 좌측 정수압 패드(11a)는 대체로 얇고 원형인 형상이고, 처리되는 웨이퍼(W)와 유사한 크기를 갖는다. 웨이퍼(W)는 이러한 관계를 도시하기 위해 도9a 및 도9b에서 점선으로 도시되어 있다. 도시된 정수압 패드(11a)는 약 36.5 cm(14.4 in)의 직경과, 약 900 ㎠(139.5 in2)의 작업 중에 웨이퍼(W)와 대면하는 작업 표면적을 갖는다. 그러므로, 이는 예를 들어 약 300 ㎜ 의 직경을 갖는 표준 웨이퍼를 연삭하도록 사용될 수 있다. 그러나, 정수압 패드는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다른 직경 및 표면적을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 패드는 200 ㎜ 웨이퍼를 연삭하도록 사용하기 위해 감소된 스케일의 크기일 수 있다.
도8 및 도9a에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 정수압 패드(11a)의 본체(17a)는 연삭 작업 중에 웨이퍼(W)에 직접 대향하는 웨이퍼측 면(19a)을 포함한다. 웨이퍼측 면(19a) 내에 형성된 6개의 정수압 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 각각 패드(11a)의 (도면 부호 39a에 의해 표시된) 연삭 휠 개구 둘레에서 대체로 반경방향으로 위치된다. 웨이퍼측 면(19a)과 대향하는 패드 본체(17a)의 후면(35a)은 대체로 편평하고 정수압 포켓이 없지만, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 포켓을 포함할 수 있다. 또한, 6개의 정수압 포켓보다 많거나 적은, 예를 들어 4개의 포켓을 갖는 정수압 패드가 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는다.
6개의 정수압 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 각각 아치형 형상이며, 패드(11a) 둘레에서 대체로 원주 방향으로 신장된다. 각각의 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 웨이퍼측 면(19a)의 상승 표면(32a) 내로 리세스되고, 각각 비교적 편평한 수직 측벽(37a) 및 라운딩된 주연 코너를 포함한다. 포켓은 패드(11a)의 면(19a) 내로 얕은 공동을 절삭하거나 주조함으로써 형성된다. 상이한 공정에 의해 형성되는 정수압 포켓이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는다.
다시, 도8 및 도9a를 참조하면, 포켓의 각각의 쌍(21a, 23a; 25a, 27a; 29a, 31a)은 실질적으로 동일한 크기 및 형상이다. 또한, 도시된 패드(11a)에서, 포 켓(21a, 23a)은 각각 약 14.38 ㎠(2.23 in2)의 표면적을 갖고, 포켓(25a, 27a)은 각각 약 27.22 ㎠(4.22 in2)의 표면적을 갖고, 포켓(29a, 31a)은 각각 약 36.18 ㎠(5.61 in2)의 표면적을 갖는다. 패드(11a)의 총 포켓 표면적은 약 155.56 ㎠(24.11 in2)이고, 패드의 작업 표면적에 대한 총 포켓 표면적의 비율은 약 0.17이다. 이러한 비율은 0.17이 아닐 수 있고, 여전히 본 발명의 범주 내에 있다. 예를 들어, 비율은 약 0.26 이하일 수 있다. 종래 기술의 패드(11'; 도4)와의 비교에 의하면, 각각의 포켓(21', 23')의 표면적은 약 31.82 ㎠(4.93 in2)이고, 각각의 포켓(25', 27')의 표면적은 약 36.47 ㎠(5.65 in2)이고, 각각의 포켓(29', 31')의 표면적은 약 47.89 ㎠(7.42 in2)이다. 종래 기술의 패드(11')의 총 포켓 표면적은 약 232.36 ㎠(36.02 in2)이고, 패드 작업 표면적에 대한 총 포켓 표면적의 비율은 약 0.26이다 (패드(11')에 대한 작업 표면적은 약 900 ㎠(139.5 in2)이다).
포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 또한 (패드(11a)의 수직 축(43a)에 의해 분리되는) 웨이퍼측 면(19a)의 대향 반부들 상에 각각 대칭으로 위치된다. 포켓(21a, 23a)은 대체로 패드(11a)의 수평 축(44a) 아래에 있고, 포켓(25a, 27a, 29a, 31a)은 대체로 상기 축(44a) 위에 있다. 포켓(29a, 31a)은 대체로 포켓(25a, 27a) 위에 있으며 연삭 휠 개구(39a)에 인접하여 위치되지 않지만, 그들 사이에 위 치된 포켓(25a, 27a)에 의해 개구로부터 이격된다. 이러한 포켓 배향에서, 총 포켓 표면적의 약 15%가 수평 축(44a) 아래에 위치된다. 이러한 백분율은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 23% 이하일 수 있다. 종래 기술의 패드(11')와의 비교에 의하면, 총 포켓 표면적의 적어도 약 24%가 패드의 수평 축(44') 아래에 위치된다. 축(44') 아래의 증가된 포켓 표면적은 패드(11')에 의해 연삭 휠 개구(39')의 측면을 향해 웨이퍼 상에 인가되는 클램핑력을 증가시키고 B-링 형성에 기여한다는 것을 이해해야 한다.
도8 및 도9a는 정수압 패드(11a)의 본체(17a)의 하부 내에 형성되고 연삭 휠(9a)을 패드를 통해 웨이퍼(W)의 하부 중심부 내로 맞물리도록 수납하는 크기 및 형상인 원형 연삭 휠 개구(39a)를 도시한다. 개구(39a)의 중심은 개구 내에 수납되었을 때의 연삭 휠(9a, 9b)의 회전 축(67)에 대체로 대응한다. 도시된 패드(11a)에서, 연삭 휠 개구(39a)의 반경(R1)은 약 87 mm(3.43 in)이고, 연삭 휠(9a)의 주연 모서리와 연삭 휠 개구의 반경방향으로 대향된 모서리(41a) 사이의 거리는 비교적 균일하며 대체로 약 5 mm(0.20 in) 정도이다. 이러한 거리는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다를 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 패드(11a)의 상승 표면(32a)은 각각의 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)의 주연부 둘레에서 함께 연장되는 평탄부(34a)를 포함한다. 각각 도면 부호 36a에 의해 표시된 드레인 채널이 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)의 각각의 평탄부(34a)들 사이에서 상승 표면(32a) 내에 형성된다. 대체로 초승달 형상의 자유 영역(60a)이 연삭 휠 개구 주연 모서리(41a)와 포켓(21a, 23a, 25a, 27a)의 평탄부(34a)의 내측 부분의 모서리(38a) 사이의 상승 표면 내로 리세스된다. 웨이퍼(W) 상의 클램핑력은 자유 영역(60a)에서 사실상 0이다. 이러한 특징은 이하에서 상세하게 설명될 것이다.
이제 도10을 참조하면, 정수압 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)은 각각 유체를 포켓 내로 도입하기 위한 유체 주입 포트(61a)를 포함한다. 패드 본체(17a) 내의 (점선에 의해 도시된) 채널(63a)이 유체 주입 포트(61a)들을 상호 연결하고, (도시되지 않은) 외부 유체 공급원으로부터 포켓으로 유체를 공급한다. 유체는 유체가 연삭 중에 패드 면(19a)이 아닌 웨이퍼(W)와 접촉하도록 작업 중에 비교적 일정한 압력 하에서 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a) 내로 이송된다. 이러한 방식으로, 유체는 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)에서, 웨이퍼(W)를 패드 클램핑 평면(73) 내에서 수직으로 유지하지만 (도6 및 도7 참조), 여전히 웨이퍼(W)가 연삭 중에 매우 낮은 마찰 저항으로 패드(11a, 11b)에 대해 회전하도록 허용하는 윤활 베어링 영역 또는 활주 장벽을 제공한다. 패드(11a)의 클램핑력은 주로 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)에서 제공된다.
도11은 포켓(21a, 25a, 29a)의 배향을 패드(11a)의 웨이퍼측 면(19a)의 좌측 반부를 참조하여 더욱 상세하게 도시한다. 반경방향 거리(RD1, RD2, RD3)는 각각 연삭 휠 회전 축(67)에 이상적으로 대응하는 연삭 휠 개구의 중심으로부터 포켓(21a, 25a, 29a)의 최근접 수직 측벽(37a; 최근접 수직 측벽(37a)은 연삭 휠 개구(39a)의 모서리(41a)에 가장 가까운 수직 측벽을 말한다)의 주연 모서리의 위치를 표시한다. 도시된 바와 같이, 거리(RD1)는 포켓(21a)의 하단부가 상단부보다 개구(39a)로부터 더 멀리 있도록 포켓(21a)의 최근접 수직 측벽(37a) 둘레에서 일정하지 않다. 특히, 거리(RD1)는 포켓의 하단부를 향한 약 104 mm(4.1 in)로부터 상단부를 향한 약 112 mm(4.4 in)의 범위이다 (이러한 값은 포켓(23a)에 대해 동일하다). 반경방향 거리(RD2, RD3)는 각각 포켓(25a, 29a)의 최근접 수직 벽(37a)에 대해 비교적 일정하고, RD2는 약 113 mm(4.4 in)의 값을 갖고, RD3는 약 165 mm(6.5 in)의 값을 갖는다 (이러한 값은 각각 포켓(27a, 31a)에 대해 동일하다). 반경방향 거리(RD1)는 일정할 수 있고, 반경방향 거리(RD2, RD3)는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 일정하지 않을 수 있다.
도11은 또한 연삭 휠 회전 축(67)으로부터 포켓(21a, 25a)의 평탄부(34a)의 반경방향 최내측 모서리(38a)까지 반경방향으로 측정된 반경방향 거리(RD11)를 도시한다. 모서리(38a)는 0 압력 (자유) 영역(60a)의 단부 또는 경계를 한정한다. 알 수 있는 바와 같이, 반경방향 거리(RD11)는 모서리(38a)에 대해 일정하지 않고, 도시된 패드(11a)에서, 수직 축(43a)에 근접한 약 108 mm(4.25 in)로부터 모서리(38a)가 연삭 휠 개구 모서리(41a)와 병합되는 포켓(21a)의 하단부에 근접한 약 87 mm(3.43 in)까지의 범위이다. (개구(39a) 내에 수납되었을 때의) 연삭 휠(9a)의 주연 모서리로부터 모서리(38a)의 반경방향으로 대향된 최내측 부분까지 이루어진 이러한 동일한 측정은 수직 축(43a)에 근접한 약 26 mm(1.02 in)로부터 포켓(21a)의 하단부에 근접한 약 5 mm(0.20 in)까지의 범위이고, 약 0.30 내지 약 0.057의 범위인 연삭 휠 개구(39a)의 반경(R1)과의 비율을 형성한다. 비교에 의하면, 종래 기술의 정수압 패드(11'; 도4) 내의 대응하는 거리는 상승 표면(32')의 최내측 주연 모서리(38')가 연삭 휠 개구 모서리(41')와 일치하기 때문에 (즉, 종래 기술의 패드(11') 내에 0 압력 (자유) 영역이 없기 때문에), 일정하다. 이러한 패드(11')에서, 반경방향 거리(RD11')는 약 87 mm(3.43 in)이고, 연삭 휠(9')의 주연 모서리로부터 모서리(38')까지의 동일한 측정은 약 5 mm(0.20 in)이다.
본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)는 종래 기술의 정수압 패드(11')에 비해 적어도 다음의 유익한 특징을 갖는다. 총 정수압 포켓 표면적이 감소된다. 이는 작업 중에 정수압 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a, 21b, 23b, 25b, 27b, 29b, 31b) 내로 수납되는 유체의 체적이 감소되기 때문에, 패드에 의해 웨이퍼(W) 상에 인가되는 전체 클램핑력을 효과적으로 감소시킨다. 또한, 수평 축(44a) 아래의 포켓 표면적이 감소된다. 이는 특히 연삭 휠 개구(39a, 39b)의 좌측 및 우측 측면에서의 클램핑력을 낮춘다. 또한, 내측 포켓(21a, 23a, 25a, 27a, 21b, 23b, 25b, 27b)은 연삭 휠 개구 모서리(41a, 41b)로부터 멀리 이동되고, 0 압력의 자유 영역(60a, 60b)이 이들 사이에 형성된다. 이는 특히 연삭 휠 개구(39a, 39b)의 모서리(41a, 41b) 둘레의 클램핑력을 낮춘다.
웨이퍼(W)는 연삭 작업 중에 정수압 패드(11a, 11b)에 의해 덜 견고하게 유지되어, 연삭 휠(9a, 9b)의 변위 및/또는 기울기 이동에 더욱 쉽게 일치할 수 있다. 이는 연삭 휠(9a, 9b)이 이동할 때 형성되는 정수압 클램핑 모멘트의 크기를 감소시킨다 (즉, 더 적은 응력이 웨이퍼의 굽힘 영역 내에 형성된다). 또한, 웨이퍼(W)는 연삭 휠 개구 모서리(41a)에 인접해서는 타이트하게 유지되지 않는다. 웨이퍼(W)는 연삭 휠이 이동할 때 여전히 연삭 휠 개구 모서리(41a)에 인접하여 구부 러질 수 있지만, 종래 기술의 연삭 장치에서만큼 예리하지는 않다. 그러므로, 정수압 패드(11a, 11b)는 웨이퍼(W)의 표면에 걸친 더욱 균일한 연삭을 촉진하고, 연삭된 웨이퍼의 B-링 및 중심 표시의 형성과 같은 나노토폴로지 열화가 감소되거나 제거된다. 이는 도5a와 도14를 비교함으로써 알 수 있다. 도5a는 종래 기술의 정수압 패드(11')를 사용하여 연삭된 웨이퍼(W)를 도시하고, 도14는 본 발명의 패드(11a, 11b)를 사용하여 연삭된 웨이퍼(W)를 도시한다. 도14에 도시된 웨이퍼는 B-링 및 중심 표시가 실질적으로 없다.
도15a - 도19는 본 발명의 패드(11a, 11b) 및 종래 기술의 패드(11')에 의해 유지되는 웨이퍼(W) 내의 응력을 도시한다. 도15a 및 도15b는 연삭 휠과 정수압 패드 클램핑 평면이 정렬되었을 때의 이러한 응력을 시각적으로 도시한다. 양 웨이퍼(W)에서, 응력은 연삭 휠 개구(39, 39') 내에서 무시할 수 있다 (패드는 이러한 영역 내에서 웨이퍼를 클램핑하지 않는다). 도15a는 패드(11a, 11b)에 의해 유지될 때 웨이퍼(W) 내에 형성되는 낮은 응력을 도시한다. 이는 특히 연삭 휠 개구 모서리(41a, 41b)에 인접한 웨이퍼(W)의 전체 표면에 걸친 낮은 응력(98 및 99에 표시된 밝은 색깔의 영역)을 표시한다. 이는 또한 웨이퍼를 통해 더욱 균일하게 분포된 응력을 표시한다. 대조적으로 그리고 도15b에 도시된 바와 같이, 패드(11')에 의해 유지되는 웨이퍼(W) 내의 최대 응력(97)은 개구(39')의 주연 모서리에 대해 매우 밀접하다 (즉, 0 압력 (자유) 영역이 없다).
또한, 도15a와 도15b를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 큰 응력의 집중 영역(97)은 패드(11a, 11b)를 사용하는 연삭 중에는 패드(11'; 도15b)를 사용할 때 만큼 널리 분포되지 않는다. 장점은 굽힘 영역 내의 (예를 들어, 연삭 휠 개구 모서리(41a)에 인접한) 웨이퍼(W)의 더 적은 국소화된 변형과 연삭 휠(9a, 9b)의 더욱 균일한 마모이다. 균일한 휠 마모는 휠이 연삭 중에 형상이 변화되지 않는 것을 보장한다 (즉, 차동 휠 마모가 없음). 이는 또한 연삭기가 더 긴 기간 동안 낮은 나노토폴로지 설정을 유지할 수 있도록 보장한다. 또한, 휠이 변위되거나 기울어지면, 이동에 의해 야기된 응력은 웨이퍼(W)를 통해 효과적으로 분포되고, 중심 표시 및 B-링의 형성이 덜 두드러진다. 이는 바람직하게는 연삭 나노토폴로지를 연삭 휠의 변위 및 기울기에 대해 덜 민감하게 만든다.
도16 - 도19는 연삭 휠(9a, 9b)이 변위되고 그리고/또는 기울어졌을 때 정수압 패드(11a, 11b)를 사용한 연삭 작업 중의 웨이퍼(W) 내의 낮은 응력을 그래프로 도시한다. 도시된 응력은 연삭 휠 개구 모서리(41a, 41b)에 인접한 웨이퍼(W) 내에서 발생하고 약 7시 위치(0 mm의 원호 길이)에서 시작하여 주연 모서리 둘레에서 (약 400 mm의 원호 길이로) 시계방향으로 이동하는 모서리(41a, 41b) 둘레의 위치에서 측정된 것이다. 종래 기술의 정수압 패드(11')에 의해 유지되는 웨이퍼(W) 내의 응력은 도면 부호 91로 표시되어 있고, 패드(11a, 11b)에 의해 유지되는 웨이퍼 내의 응력은 도면 부호 93으로 표시되어 있다.
도16은 연삭 휠이 변위될 때의 응력(91, 93)을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 응력(93)은 응력(91)보다 현저하게 작고, (약 200 mm의 원호 길이에 대응하는) 웨이퍼(W)의 중심(WC)을 포함하여, 연삭 휠 개구(39a, 39b)의 전체 주연부 둘레에서 응력(91)보다 더욱 거의 일정하다. 따라서, 본 발명에서, 연삭 휠(9a, 9b) 이 변위될 때, 웨이퍼(W)는 종래 기술의 장치에서 연삭되는 웨이퍼에 비해 그의 중심에 근접하여 예리하게 구부러지지 않는다.
도17은 연삭 휠이 변위되고 수직으로 기울어질 때의 웨이퍼(W) 내의 응력(91, 93)을 도시한다. 다시, 패드(11a, 11b)와 관련된 응력(93)은 연삭 휠 개구 모서리(39a, 39b)의 전체 주연부를 따라 대체로 일정하다. 또한, 웨이퍼 중심(WC)에 대응하는 위치에서 패드(11a, 11b)에 의해 유지되는 웨이퍼(W) 내의 응력(93)의 훨씬 더 적은 증가가 있다. 따라서, 연삭 휠(9a, 9b)이 변위되고 수직으로 기울어질 때, 웨이퍼(W)는 연삭 휠 개구(39a, 39b)의 주연부에 근접하여 예리하게 구부러지지 않고, 중심 표시 형성이 감소된다.
도18은 휠이 변위되고 수평으로 기울어질 때의 웨이퍼(W) 내의 응력(91, 93)을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 좌측면에서의 응력(93)은 응력(91)처럼 급격하게 증가하지 않는다. 따라서, 패드(11a, 11b)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)는 휠(9a, 9b)이 변위되고 수평으로 기울어질 때 그의 주연부에서 예리하게 구부러지지 않고, B-링 형성이 감소된다. 웨이퍼(W) 내의 응력(91, 93)이 연삭 휠의 변위, 수직 기울기, 및 수평 기울기의 조합된 효과에 의해 발생될 때의 유사한 결과가 도19에 도시되어 있다.
도20은 종래 기술의 정수압 패드(11') 및 본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)를 사용하여 연삭된 웨이퍼에 대한 상위 0.05% 나노토폴로지 값을 도시한다. 패드(11')를 사용하여 연삭된 웨이퍼에 대한 나노토폴로지 값은 도면 부호 72에 의해 표시되어 있고, 패드(11a, 11b)를 사용하여 연삭된 웨이퍼에 대한 값은 도면 부호 74에 의해 표시되어 있다. 본 발명의 패드(11a, 11b)를 사용하여 연삭된 웨이퍼는 종래 기술의 값(72)보다 일관되게 낮은 나노토폴로지 값(74)을 갖는다.
본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)는 단일 작업 설비 내에서 웨이퍼 세트 내의 복수의 웨이퍼(W)를 연삭하도록 사용될 수 있다. 웨이퍼 세트는 예를 들어 적어도 400개의 웨이퍼를 포함할 수 있다. 이는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 400개 이상의 웨이퍼를 포함할 수 있다. 단일 작업 설비는 대체로 연삭 휠(9a, 9b)의 수동 조정 사이에서의 연속된 작업으로 고려된다. 세트의 각각의 연삭된 웨이퍼(W)는 대체로 개선된 나노토폴로지를 갖는다 (즉, 중심 표시 및 B-링 형성을 감소 또는 제거한다). 특히, 이들은 각각 약 12 nm 미만의 평균 마루-골 변동을 갖는다. 예를 들어, 웨이퍼의 평균 마루-골 변동은 약 8 nm일 수 있다. 평균 마루-골 변동은 각각의 웨이퍼(W)의 평균 반경방향 스캔에 걸친 변동을 나타낸다. 마루-골 변동은 웨이퍼의 복수의 반경에서 웨이퍼(W)의 원주부 둘레에서 결정되고, 그러한 값의 평균은 평균 변동을 결정하도록 취해진다.
도21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 좌측 정수압 패드를 개략적으로 도시한다. 패드는 도면 부호 111a에 의해 표시되어 있고, 제1 실시예의 패드(11a)의 부분에 대응하는 이러한 패드의 부분은 "100"이 더해진 동일한 도면 부호에 의해 표시되어 있다. 이러한 정수압 패드(111a)는 앞서 설명된 정수압 패드(11a)와 실질적으로 동일하지만, 패드(11a) 내의 대응하는 포켓((21a, 23a, 25a, 27a, 29a, 31a)과 다르게 형성되고 배향된 정수압 포켓(121a, 123a, 125a, 127a, 129a, 131a)을 갖는다. 패드(11a)와 유사하게, 포켓(121a, 123a, 125a, 127a, 129a, 131a)은 패드(111a)의 연삭 휠 개구(139a)에 대해 반경방향으로 위치되고, 포켓(121a, 123a), 포켓(125a, 127a), 및 포켓(129a, 131a)은 유사하고 웨이퍼측 면(119a)의 대향 반부들 상에 대칭으로 위치된다. 추가적으로, 포켓(121a, 123a)은 패드(111a) 둘레에서 원주 방향으로 신장된다. 그러나, 이러한 패드(111a)에서, 포켓(125a, 127a, 129a, 131a)은 연삭 휠 개구(139a)로부터 반경방향으로 멀리 신장된다. 이러한 패드(111a, 111b)는 모든 다른 태양에서 패드(11a, 11b)와 동일하다.
정수압 패드의 클램핑 중심이 정수압 패드의 포켓에 인가되는 물의 압력을 제어함으로써 영향을 받을 수 있다는 것이 추가로 고려된다. 이는 클램핑 중심을 낮춰서, 이를 웨이퍼 클램핑 장치의 연삭 휠의 회전 축에 더 가까이 이동시킨다. 특히, 각각의 포켓 (또는 몇몇의 포켓 하위 세트) 내의 유체 압력은 연삭 과정 중에 변화되고 그리고/또는 다른 포켓(들)과 독립적으로 제어될 수 있다. 여러 포켓들 사이에서 압력을 변경하는 한 가지 방법은 포켓 내로의 오리피스 개구의 크기를 다르게 만드는 것이다. 또한, 각각의 포켓과 관련된 영역의 강성은 포켓의 깊이를 다르게 만듦으로써 포켓들 사이에서 변경될 수 있다. 깊은 포켓은, 얕은 포켓의 영역 내에서 웨이퍼를 강하게 유지하는 얕은 포켓보다 깊은 포켓의 영역 내에서 웨이퍼(W) 상에 더욱 유연한 유지를 생성할 것이다.
본원에서 도시되고 설명된 정수압 패드(11a, 11b, 111a, 111b)는 약 300 mm의 직경을 갖는 웨이퍼(W)에서의 사용에 대해 설명되었다. 앞서 언급된 바와 같이, 정수압 패드는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 200 mm 웨이퍼를 연삭하 도록 사용하기 위한 감소된 스케일의 크기일 수 있다. 이는 본원에서 설명된 각각의 정수압 패드 치수에 적용된다.
본 발명의 정수압 패드(11a, 11b)는 연삭 작업 중에 웨이퍼(W)를 지지하고 반복되는 연삭 사용을 견딜 수 있는 금속과 같은 적합한 강성 재료로 만들어진다. 다른 유사한 강성 재료로 만들어진 정수압 패드가 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는다.
본 발명 또는 그의 양호한 실시예(들)의 요소를 소개할 때, "하나", "그", 및 "상기"의 용어는 하나 이상의 요소가 있다는 것을 의미하도록 의도되었다. "포함하는" 및 "갖는"의 용어는 포괄적이며 나열된 요소 이외의 추가의 요소가 있을 수 있다는 것을 의미한다.
다양한 변화가 위에서 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있었지만, 상기 설명에 포함되고 첨부된 도면에 도시된 모든 사항은 예시적이며 제한적이지 않은 의미로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 연삭 휠에 의한 작업편의 연삭 중에 작업편을 유지하는데 사용하기 위한 정수압 패드이며,
    작업 표면적 및 수평 축을 가지며, 연삭 중에 작업편을 유지하기 위한 본체와,
    제1 연삭 휠을 작업편과 맞물리도록 그를 통해 수납하기 위한 본체 내에 형성된 개구와,
    본체 내에 형성되어, 본체와 작업편 사이에 장벽을 제공하고 연삭 중에 작업편에 압력을 인가하도록 그 내부에 본체를 통한 유체를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 포켓을 포함하고,
    상기 포켓은 작업 표면적에 대한 포켓 표면적의 비율이 약 0.26 미만이 되도록 본체의 상기 작업 표면적보다 작은 본체 내의 모든 포켓의 총 포켓 표면적을 갖는 정수압 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작업 표면적에 대한 상기 포켓 표면적의 비율은 약 0.17인 정수압 패드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 포켓 표면적은 약 225 ㎠(34.87 in2) 미만인 정수압 패드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 포켓 표면적의 약 20% 이하가 본체의 수평 축 아래에 형성된 정수압 패드.
  5. 제1항에 있어서, 다중 포켓을 포함하고, 포켓으로부터 여분의 유체를 제거하기 위해 적어도 일부의 포켓들 사이에 드레인 채널을 더 포함하고,
    각각의 포켓은 유체를 본체로부터 각각의 포켓 내로 도입하기 위한 주입 포트를 포함하는 정수압 패드.
  6. 제5항에 있어서, 본체 내의 개구는 본체에 의해 한정된 주연 모서리와, 개구 내에 수납되었을 때의 연삭 휠의 회전 축에 대체로 대응하는 중심을 갖고,
    정수압 포켓은 상기 주연 모서리의 일부에 대해 반경방향으로 대향된 관계로 배열되고, 상기 개구의 중심으로부터 반경방향 거리에 위치되는 정수압 패드.
  7. 제6항에 있어서, 본체 내의 개구는 본체의 주연 모서리에 인접하여 형성된 정수압 패드.
  8. 제1항에 있어서, 정수압 패드 본체의 개구 내로 수납된 제1 연삭 휠을 포함하는 연삭 기계와 조합하여, 제2 정수압 패드 및 상기 제2 정수압 패드의 본체의 개구 내로 수납된 제2 연삭 휠을 포함하고,
    2개의 정수압 패드 및 2개의 연삭 휠은 그들 사이에 작업편을 유지하고 작업편의 동시 양면 연삭을 제공하기 위해 서로에 대해 대향된 관계로 배열되는 정수압 패드.
  9. 양면 연삭 공정에서 양면 연삭기의 단일 설비에 의해 형성된 반도체 웨이퍼 세트이며,
    각각의 웨이퍼는 약 12 nm 이하의 평균 마루-골 변동을 갖는 개선된 나노토폴로지를 갖고,
    각각의 웨이퍼는,
    웨이퍼를 제1 및 제2 정수압 패드 사이에 그리고 제1 정수압 패드 및 제2 정수압 패드 각각의 개구 내에 위치된 제1 및 제2 연삭 휠 사이에 위치시키고,
    상당한 클램핑 압력이 연삭 휠의 주연 모서리에 인접하고 패드 내의 개구의 주연 모서리에 인접하는, 유지되는 웨이퍼에 인가되지 않도록, 웨이퍼를 상기 정수압 패드 사이에 그리고 상기 연삭 휠 사이에 유지함으로써 형성되는 반도체 웨이퍼 세트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 세트는 상기 개선된 나노토폴로지를 가지며 상기 단일 설비에 의해 형성된 적어도 400개의 연속적으로 제작된 웨이퍼를 포함하는 반도체 웨이퍼 세트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 세트는 적어도 800개의 웨이퍼를 포함하는 반도체 웨이퍼 세트.
  12. 제10항에 있어서, 상기 세트 내의 각각의 웨이퍼는 중심 표시 및 B-링이 실질적으로 없는 반도체 웨이퍼 세트.
  13. 제10항에 있어서, 각각의 웨이퍼는 약 8 nm 이하의 평균 마루-골 변동을 갖는 개선된 나노토폴로지를 갖는 반도체 웨이퍼 세트.
  14. 연삭 휠에 의한 작업편의 연삭 중에 작업편을 유지하는데 사용하기 위한 정수압 패드이며,
    작업 표면적 및 중심을 가지며, 또한 중심을 통과하는 수평 축을 갖는, 연삭 중에 작업편을 유지하기 위한 본체와,
    제1 연삭 휠을 작업편과 맞물리도록 그를 통해 수납하기 위한 본체 내에 형성되어, 본체에 의해 한정된 주연 모서리 및 중심을 갖는 개구와,
    본체 내에 형성되어, 본체와 작업편 사이에 유체 장벽을 제공하고 연삭 중에 작업편에 압력을 인가하도록 그 내부에 본체를 통한 유체를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 포켓과,
    상기 개구의 주연 모서리와 반경방향으로 대향된 하나의 포켓 사이에서 본체 내에 형성된 자유 영역을 포함하고,
    상기 포켓은 상기 개구의 중심으로부터 반경방향 거리에서 상기 개구의 주연 모서리의 일부에 대해 반경방향으로 대향된 관계로 배열되고,
    상기 자유 영역은 정수압 패드가 사용 시에 자유 영역에서 작업편에 클램핑 압력을 실질적으로 인가하지 않도록 구성되는 정수압 패드.
  15. 제14항에 있어서, 상기 자유 영역은 하나의 포켓의 모서리로부터 리세스되고,
    상기 패드는 하나의 포켓의 모서리에서 작업편에 클램핑 압력을 실질적으로 인가하지 않고,
    상기 모서리는 자유 영역이 사이에 있도록, 본체 내의 개구의 주연 모서리로부터 이격되는 정수압 패드.
  16. 제15항에 있어서, 상기 패드 내의 개구의 중심으로부터 하나의 포켓의 모서리의 상이한 부분들까지의 반경방향 거리는 상기 모서리를 따라 불균일한 정수압 패드.
  17. 제16항에 있어서, 상기 반경방향 거리의 적어도 하나의 측정은 본체 내의 개구의 반경의 적어도 약 1.1배인 정수압 패드.
  18. 제15항에 있어서, 패드 내의 개구 내에 수납되었을 때의 연삭 휠의 주연 모서리와 포켓 모서리의 반경방향으로 대향된 부분 사이의 간격은 상기 포켓 모서리를 따라 불균일하고, 상기 간격의 적어도 하나의 측정은 본체 내의 개구의 반경의 적어도 0.1배인 정수압 패드.
  19. 제14항에 있어서, 본체의 개구에 대해 반경방향으로 대향된 관계로 배열된 복수의 포켓을 포함하고,
    상기 자유 영역은 상기 개구의 주연 모서리와 반경방향으로 대향된 포켓들 중 적어도 하나 사이에 형성된 정수압 패드.
  20. 제14항에 있어서, 제2 본체 및 제2 본체의 개구 내로 수납된 제2 연삭 휠을 더 포함하고,
    상기 2개의 본체 및 2개의 연삭 휠은 그들 사이에 작업편을 유지하고 작업편의 동시 양면 연삭을 제공하기 위해 서로에 대해 대향된 관계로 배열되는 정수압 패드.
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