KR20070110033A

KR20070110033A - 양면 연마 장치용 캐리어 및 이를 이용한 양면 연마 장치,양면 연마 방법

Info

Publication number: KR20070110033A
Application number: KR1020077019071A
Authority: KR
Inventors: 주니치 우에노
Original assignee: 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-11-15
Also published as: EP1852900A1; CN101128920A; EP1852900A4; CN100481341C; EP1852900B1; JPWO2006090661A1; WO2006090661A1; KR101193406B1

Abstract

양면 연마 장치에 있어서, 연마포가 부착된 상하 정반의 사이에 배설되며, 연마시에 상기 상하 정반의 사이에 끼워넣어진 웨이퍼를 보지하기 위한 보지공이 형성된 양면 연마 장치용 캐리어로서, 상기 캐리어의 재질이 티타늄인 양면 연마 장치용 캐리어. 이것에 의해, 캐리어 자체의 강도가 높고, 나아가 예를 들어 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼에의 불순물 오염이 억제되고, 연마 후의 웨이퍼의 외주부의 에지라운딩을 억제할 수 있는 양면 연마 장치용 캐리어가 제공된다.

양면 연마 장치, 연마 장치용 캐리어, 티타늄, 보지공

Description

양면 연마 장치용 캐리어 및 이를 이용한 양면 연마 장치, 양면 연마 방법{CARRIER FOR DOUBLE SIDE POLISHING MACHINE AND DOUBLE SIDE POLISHING MACHINE EMPLOYING IT, AND DOUBLE SIDE POLISHING METHOD}

본 발명은, 양면 연마 장치에 있어서, 웨이퍼를 연마할 때에 웨이퍼를 보지 하는 양면 연마 장치용 캐리어에 관한 것이다.

예를 들면 반도체 웨이퍼를 양면 연마 할 때, 캐리어에 의해 반도체 웨이퍼를 보지(保持)하고 있다. 캐리어에는 보지공(保持孔)이 형성되어 있어, 반도체 웨이퍼를 그 보지공에 유지하여, 연마포가 부착된 상하 정반의 사이에 끼우고, 연마면에 연마액을 공급하면서 상하 정반을 회전시켜 반도체 웨이퍼의 양면을 동시에 연마한다.

이 양면 연마 공정에 있어서, 종래 사용되고 있는 캐리어로서는 글래스 에폭시재인 것, SUS재 노출의 것 또는 SUS재에 수지 코팅을 실시한 것이 주류이다.

그러나, 글래스 에폭시재의 캐리어는 연마시의 마모가 크고 캐리어 수명이 짧아 비용이 들며, 또한, 캐리어 준비의 시간을 필요로 하므로 생산성이 좋지 않다. 그리고 SUS재 노출의 캐리어에 대해서는, SUS재에 포함되는 Fe 또는 Ni의 반도체 웨이퍼에의 오염이 발생하는 위험성이 있다. 나아가 SUS재의 표면을 수지 코팅한 캐리어가 있지만, 이 캐리어도 역시, 수지가 마모되어 수명이 짧고, 반도체 웨이퍼에의 금속오염이 생긴다. 게다가, 연마를 실시한 반도체 웨이퍼의 외주부에는 에지라운딩(edge rounding)이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다. 이것을 개량하기 위하여 SUS재에 작은 구멍을 뚫어, 표리(表裏)의 수지층을 결합한 캐리어가 개시되어 있지만, 상술한 문제점의 결정적인 해결에는 이르지 않았다(일본 특개평 9－20706 4호 공보 참조).

본 발명은 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 캐리어 자체의 강도가 높고, 또한, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼에의 불순물 오염이 억제되고, 연마 후의 웨이퍼의 외주부의 에지라운딩을 억제할 수 있는 캐리어를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 양면 연마 장치에 있어서, 연마포가 부착된 상하 정반의 사이에 배설(配設)되고, 연마시에 상기 상하 정반의 사이에 끼워진 웨이퍼를 보지하기 위한 보지공이 형성된 양면 연마 장치용 캐리어로서, 상기 캐리어의 재질이 티타늄인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치용 캐리어를 제공한다.

이와 같이, 양면 연마 장치에 있어서, 웨이퍼를 보지하는 캐리어의 재질이 티타늄이면, 수지에 비해 경도가 높고 연마시의 마모도 작아서 캐리어 수명이 향상된다. 또한, 티타늄 자체는, 예를 들면 실리콘 등의 반도체 웨이퍼 내에서의 확산 계수가 작고, 불순물로서 문제가 되기 어렵고, 티타늄 내에는 Fe 등의 확산 계수가 큰 금속 불순물이 존재하지 않기 때문에, 웨이퍼에의 금속 불순물의 오염이 억제된다. 또한, 이 캐리어에 의해 웨이퍼를 보지하여 연마를 하면, 표면을 두꺼운 수지층으로 피복할 필요가 없기 때문에, 평탄도가 높고, 외주 부에 에지라운딩이 생기지 않은 웨이퍼를 얻는 것이 가능하다.

이 때, 상기 캐리어의 표면이 질화 티타늄막, DLC(Diamond Like Carbon)막 중 어느 하나로 코팅된 것이 보다 바람직하다.

이와 같이, 전기 캐리어의 표면이 질화 티타늄막, DLC막 중 어느 하나로 코팅된 것이면, 경도가 보다 상승하여 잘 손상되지 않고, 연마 슬러리에 이물질이 탈락하는 것도 억제되어, 캐리어 수명의 연장 및 웨이퍼의 오염 억제가 가능해진다. 또한, 웨이퍼의 손상 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 전기막의 두께가 0.3㎛ ~ 5㎛인 것이 바람직하다. 이와 같이, 캐리어의 표면에 코팅된 상기 막의 두께가 0.3㎛ ~ 5㎛이면, 질화 티타늄, DLC는 경도가 높기 때문에, 캐리어의 보호에 충분한 두께이며, 또한, 수지 코팅하는 것에 비하면 충분히 얇기 때문에, 외주부에 에지라운딩이 없는 웨이퍼를 얻는데 방해가 되지 않는다.

또한, 상기 상하 정반의 사이에 끼워진 웨이퍼는 반도체 웨이퍼인 것이 가능하다. 이와 같이, 상하 정반의 사이에 끼워진 웨이퍼를 반도체 웨이퍼로 하는 것이 가능하고, 금속 불순물의 오염이 억제되고, 평탄도가 높고, 외주부에 에지라운딩이 생기지 않은 반도체 웨이퍼를 얻는 것이 가능하다.

그리고, 적어도, 상기 양면 연마 장치용 캐리어를 구비한 양면 연마 장치가 바람직하다. 이와 같이, 상기 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어를 구비한 양면 연마 장치이면, 캐리어 또는 캐리어 표면을 코팅하는 막의 경도가 높기 때문에 연마시 마모가 적으며, 캐리어의 손상이나 파손의 발생이 적어져, 캐리어 수명을 늘려 사용하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들어 반도체 웨이퍼 연마를 실시하는 경우, 캐리어로 인한 반도체 웨이퍼의 금속 불순물 오염을 억제해, 외주부의 에지라운딩이 생기지 않는 반도체 웨이퍼로 연마할 수 있다.

또한, 웨이퍼를 양면 연마하는 방법으로, 연마포가 부착된 상하 정반의 사이에 전기 캐리어를 배설하고, 이 캐리어에 형성된 보지공에 웨이퍼를 보지하여, 상기 상하 정반의 사이에 끼워 양면 연마하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어의 보지공에 웨이퍼를 보지하여, 상하 정반의 사이에 끼워 양면 연마하면, 캐리어의 재질인 티타늄 안에는 Fe 등의 확산 계수가 큰 불순물이 존재하지 않기 때문에 웨이퍼의 오염이 억제되고, 게다가 캐리어의 표면을 두꺼운 수지로 피복할 필요가 없어, 그 때문에 캐리어의 평탄도가 높고, 외주부의 에지라운딩이 생기지 않는 웨이퍼를 얻을 수 있다. 또한, 캐리어의 경도가 높기 때문에, 마모가 억제되어 캐리어 수명이 늘어나, 비용을 억제하여 효율 좋게 웨이퍼를 양면 연마하는 것이 가능하다.

본 발명과 같이, 양면 연마 장치에 있어서, 연마포(硏磨布)가 부착된 상하 정반 사이에 끼워진 웨이퍼를 보지하기 위한 양면 연마 장치용 캐리어로서, 상기 캐리어의 재질이 티타늄인 양면 연마 장치용 캐리어이면, 수지에 비해 경도가 높고 연마시의 마모도 작기 때문에, 캐리어 수명이 향상되고, 또한, Fe 등의 확산 계수가 큰 금속 불순물이 존재하지 않기 때문에, 웨이퍼의 금속 오염을 억제할 수가 있다. 나아가, 두꺼운 수지제의 코팅도 불필요하기 때문에, 외주부에 에지라운딩이 없고, 평탄도가 높은 웨이퍼를 얻는 것이 가능하다.

이하에서는, 본 발명의 실시의 형태에 관하여 설명하지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것은 아니다. 종래의 양면 연마 장치용 캐리어에는, 특히 유리 에폭시재나 SUS재에 수지 코팅을 실시한 것이 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 캐리어는 표면의 경도가 낮고, 연마시의 마모가 크기 때문에 캐리어 수명이 짧아 비용이 드는 등의 문제가 있었다. 나아가, 연마에 의해 예를 들어 캐리어 내의 Fe 또는 Ni처럼 확산 계수가 큰 금속 불순물에 의해 반도체 웨이퍼가 오염될 위험이 높다. 또한, 표면에 100~200㎛ 정도 두꺼운 수지가 필요하고, 웨이퍼 주변의 연마포를 누르는 힘이 저하되어, 연마 후의 반도체 웨이퍼의 평면도(平面度)에 관하여, 외주부가 에지라운딩이 되어버리는 문제가 있었다.

그래서 본 발명자들은, 양면 연마 장치에 있어서, 연마포가 부착된 상하 정반 사이에 배설되고, 연마시에 상기 상하 정반 사이에 끼워진 웨이퍼를 보지하기 위한 보지공이 형성된 양면 연마 장치용 캐리어로서, 전기 캐리어의 재질이 티타늄인 양면 연마 장치용 캐리어를 생각해냈다.

이러한 양면 연마 장치용 캐리어라면, 표면이 수지 코팅된 것에 비해 경도가 충분히 높고 연마시 마모도 작기 때문에 캐리어 수명이 향상되며, 또한, Fe 등의 확산 계수가 큰 금속 불순물이 존재하지 않기 때문에, 웨이퍼에 금속 오염을 억제하는 것이 가능하다. 나아가, 두꺼운 수지 코팅이 불필요하기 때문에, 연마시, 연마 이후 웨이퍼 외주부의 에지라운딩 발생을 억제하는 것이 가능하다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

이하에서는, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 이용해 설명한다.

여기서, 도 1은 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어를 구비한 양면 연마 장치의 종단면도, 도 2는 평면시(平面視)에 의한 양면 연마 장치의 내부 구조도, 도 3은 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어의 개략도, 도 4는 본 발명과 종래의 캐리어에 의한 반도체 웨이퍼의 보지 모습을 나타내는 설명도이다.

본 발명은, 웨이퍼의 양면을 동시에 연마하는 양면 연마 장치에 있어서, 웨이퍼를 보지해 두는 캐리어의 개량에 관한 것이며, 우선 양면 연마 장치의 개요에 대해 도 1 및 도 2를 이용해 설명한다.

덧붙여, 본 발명의 캐리어에 적용할 수 있는 웨이퍼는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 실리콘이나, 석영, GaAs 등의 웨이퍼를 쓰는 것이 가능하다. 여기에서는, 실리콘 등의 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명한다.

본 발명의 티타늄제의 양면 연마 장치용 캐리어 1을 구비한 양면 연마 장치 10은, 상하에 서로 대향하여 설치된 하정반 11과 상정반 12를 갖추고 있으며, 각 정반 11, 12의 대향면 측에는, 각각 연마포 11a, 12a가 부착되어 있다. 또한, 상정반 12의 상부에는 연마 슬러리를 공급하는 노즐 15, 상정반 12에는 관통공 16이 설치되어 있다. 그리고 상정반 12와 하정반 11의 사이의 중심부에는 선 기어 13이, 주연부(周緣部)에는 인터널 기어 14가 설치되어 있다. 반도체 웨이퍼 W는 캐리어 1의 보지공 4에 보지되어 상정반 12 및 하정반 11 사이에 끼워져 있다.

선 기어 13 및 인터널 기어 14의 각 톱니부(齒部部)에는 캐리어 1의 외주 톱니가 서로 맞물리고 있어 상정반 12 및 하정반 11이 도시되지 않은 구동원에 의해 회전됨에 따라, 캐리어 1은 자전하면서 선 기어 13의 주위를 공전한다. 이 때 반도체 웨이퍼 W는 캐리어 1의 보지공 4로 보지되고 있어, 상하의 연마포 11a 및 12a에 의해 양면을 동시에 연마시킨다. 또한, 연마시에는, 노즐 15에서 관통공 16을 통해 연마 슬러리가 공급된다.

이와 같은 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어를 구비한 양면 연마 장치 10이라면, 캐리어 1의 경도가 높기 때문에 연마시 마모가 적고 손상이나 파손이 적어지며, 캐리어 수명이 길어져, 비용을 억제할 수가 있다. 또한, 연마를 실시했을 경우, 캐리어 1에 의한 반도체 웨이퍼 W에의 금속 불순물의 오염을 억제하며 연마하고, 외주부의 에지라운딩이 억제된 반도체 웨이퍼를 얻는 것이 가능하다. 특히, 근래 실리콘 등의 반도체 웨이퍼의 구경이 대구경화하고 있어, 캐리어도 대형화하여, 수명이 한층 짧아지고 있기 때문에, 본 발명은 이러한 직경 200 mm 이상, 특히 300 mm 이상의 대구경 웨이퍼의 연마 장치에 유효하다.

다음에 도 3을 이용해 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어에 관하여 설명한다.

캐리어 1에는, 보지공 4이 뚫려 있고, 그 보지공 4의 내주(內周)를 따라 웨이퍼의 엣지부에 손상이 없도록 하기 위한 반도체 웨이퍼 보지부 3이 설치될 수 있다. 또한, 캐리어 1에는 보지공 4와는 별도로 연마액이 통과하기 위한 연마액공 2가 뚫려 있고, 외주부에는 외주 톱니 5가 설치되어 있다.

본 발명의 캐리어 1의 주재질은 티타늄으로, 표면에 있어서, 예를 들면 종래의 SUS재에 수지 코팅을 한 것에 비해서도 경도가 높고, 또한, Fe나 Ni 등의 확산 계수가 큰 불순물이 존재하지 않는다. 이 때문에, 손상이나 파손 등이 저감되어 캐리어 수명이 길고, 또한, 반도체 웨이퍼 W의 금속오염을 억제하는 것이 가능하다.

나아가 캐리어 1의 표면을 질화 티타늄막, DLC막의 어느 하나로 코팅을 실시하면, 표면을 보다 경(硬)하게 하는 것이 가능하여, 캐리어 수명을 보다 연장하는 것이 가능하게 된다. 이러한 막의 형성 방법은 특히 한정되지 않고, 예를 들어, CVD법에 의해 퇴적시킬 수 있고, 질소 분위기 중에서 열처리하는 것에 의해, 표면을 질소와 반응시켜 형성시키는 방법이 있다. 또한 스퍼터링에 의해 막을 형성해도 좋다. 이러한 형성 방법에 의하면 막의 얼룩짐도 적고, 균일한 표면으로 하는 것이 가능하다.

종래의 캐리어의 재질인 SUS의 경도는 420Hv이며, 본 발명의 캐리어 1의 재질인 Ti의 경도는 220Hv이다. 따라서, 종래에는 Ti가 SUS에 비해 경도가 낮고, 캐리어의 재질로서 사용할 수 없다고 생각되고 있었다. 그러나, 상술한 것처럼 SUS재 노출된 것에서 반도체 웨이퍼 W에의 치명적인 금속오염이 생겨 실제로는 금속오염을 억제하기 위하여 SUS재에 수지 코팅을 실시하는 것이 필수이다. 이 때문에, 재질이 티타늄인 본 발명의 캐리어 1의 표면은, 표면이 수지로 덮여있는 종래의 캐리어보다도 경하다. 따라서, 수명도 길게 할 수 있다. 나아가 질화 티타늄 및 DLC의 경도는 각각 2200HⅤ, 3000 ~ 5000HⅤ이므로, 캐리어의 표면을 질화 티타늄막, DLC막의 어느 것인가로 피복하는 것에 의해, 경도가 보다 높아지고, 보다 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 이러한 질화 티타늄이나 DLC막으로 피복하는 것에 의해, 웨이퍼의 손상 불량의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 이것은, 연마 중 캐리어 모체가 깎여, 연마 슬러리에 섞여 웨이퍼를 손상시키는 것을 경도가 높은 이러한 막으로 캐리어 모체를 보호하는 것에 의해 막을 수가 있기 때문인 것으로 생각된다. 또한, 캐리어의 두께를 래핑해 가공했을 때, 랩재가 캐리어 표면에 오염물로서 부착 되어, 캐리어의 세정을 실시해도 제거할 수 없는 경우에 있어서, 이러한 오염물과 함께 캐리어 표면을 코팅하게 되므로, 그것에 따라 웨이퍼의 손상 발생을 막을 수가 있다고 생각된다.

한편, 보지공 4의 주변의 보지부 3은 예를 들어 아라미드 수지로 되어 있어, 반도체 웨이퍼 W를 보지할 때에, 반도체 웨이퍼 W의 면취부를 손상시키지 않게 보호하기 위해서 설치된다.

그리고, 연마액공 2는 연마시에 공급되는 연마 슬러리를 통과시키기 위한 구멍이며, 이 구멍을 통해서 아래면측의 연마면에도 구석구석까지 연마 슬러리가 공급된다. 그리고 톱니 5는 상술한 바와 같이 선 기어 13, 인터널 기어 14와 서로 맞물려, 연마시, 캐리어 1은 선 기어 13의 주위를 자전 및 공전한다.

다음에 도 4를 이용해 본 발명의 캐리어가, 연마에 있어서의 웨이퍼 주변의 에지라운딩 방지에 유효하다는 것에 대하여 설명한다. 각각, (A) 재질이 티타늄인 캐리어, (B) 재질이 티타늄으로 표면을 질화 티타늄막, DLC막 중 어느 하나로 코팅한 캐리어, (C) 재질이 SUS재로 표면을 수지로 코팅한 캐리어로 반도체 웨이퍼를 보지하고 있는 모습을 나타내고, (A), (B)가 본 발명의 캐리어를, (C)가 종래의 캐리어를 이용했을 경우의 설명도이다.

(A), (B), (C)의 캐리어 41, 42, 43은 각각 캐리어 모체 44, 45, 46과, 보지부 40을 가지고 있다. 다만, 캐리어 42, 43의 표면에는 막 47, 48이 형성되어 있다. 상술한 바와 같이 모체 44, 45의 재질은 티타늄으로, 모체 46의 재질은 SUS이다. 또한, 보지부 40은 모두 아라미드 수지로부터 되며, 막 47은 질화 티타늄, DLC 중 어느하나로 되며, 막 48은 예를 들면 폴리카보네이트(polycarbonate)재 등의 수지이다.

도 4(C)에서 보듯이, 종래의 캐리어, 즉 SUS재에 수지 코팅을 실시한 캐리어 43은, 막 48의 두께가 100~200㎛ 필요하며, 그 만큼 캐리어 모체 46은 얇고, 보지부 40과 막 48의 표면에서는 단차(段差)가 생긴다. 따라서, 두꺼운 막 48의 수지의 탄성에 의해, 연마시, 웨이퍼 주변부의 보지부 40의 직하(直下) 부분에서는 연마포를 충분히 누를 수가 없다. 즉, 리테이너 효과가 저감되고, 보지부 40 부근의 연마포가 꼬여 반도체 웨이퍼 W의 외주부를 필요 이상으로 깎아 버려, 외주부의 에지라운딩이 발생 한다.

또한, 리테이너 효과의 저감을 막기 위해서 수지 코팅을 하지 않고 SUS재 노출의 것이나, 막 48의 두께를 얇게해 보지부 40과의 단차를 없앤 것으로 연마를 실시했을 경우는, 반도체 웨이퍼 W에의 금속오염이 생겨 사용할 수 없게 된다.

한편, 본 발명의 캐리어 41에서는, 모체 44의 재질이 티타늄이어서 수지보다 단단하고, 반도체 웨이퍼 W에의 오염도 억제되기 때문에, 수지 코팅 등으로 표면을 피복하지 않아도 되므로, 도 4(A)에 나타냈듯이 단차가 생기지 않고, 보지부 40의 높이를 충분히 마련할 수가 있다. 이 때문에, 보지부 40 부근의 연마포를 충분히 누를 수가 있으므로, 반도체 웨이퍼 W의 면취부가 필요이상으로 연마되는 일은 없고, 연마 후의 외주부의 에지라운딩을 억제해, 높은 평탄도를 가지는 반도체 웨이퍼를 얻는 것이 가능하다.

또한, 도 4(B)에 나타냈듯이, 본 발명의 캐리어 42에서는, 캐리어 모체 45의 표면에 막 47의 코팅을 실시해도, 그 두께는 0.3~5㎛의 두께로 충분하기 때문에, 거의 단차는 생기지 않는다. 따라서, 리테이너 효과는 거의 저감되지 않고, 연마 후의 반도체 웨이퍼 외주부 에지라운딩에의 영향은 억제되고, 높은 평탄도를 가지는 반도체 웨이퍼를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어 1을 이용한 양면 연마 방법에 의하면, 캐리어 수명을 향상시키고, 금속 오염 및 외주부의 에지라운딩이 억제된 고품질의 반도체 웨이퍼 W를 효율 좋게 얻는 것이 가능하다.

덧붙여, 상기에서는 유성식(遊星式)의 양면 연마 장치의 캐리어를 예로 들었지만, 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어는 유성식에 한정되지 않고, 요동식의 양면 연마 장치의 캐리어에 채용하는 것도 유효하다.

도 1은 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어를 구비한 양면 연마 장치의 일례를 나타낸 종단면도이다.

도 2는 평면시점(平面視)에 의한 양면 연마 장치의 내부 구조도이다.

도 3은 본 발명의 캐리어의 일례를 나타낸 개략도이다.

도 4의 (A)는 본 발명의 티타늄으로 이루어진 캐리어에 의한 반도체 웨이퍼 보지의 모습을 나타내는 설명도이다. (B)는 본 발명의 코팅을 가지는 캐리어에 의한 반도체 웨이퍼의 보지된 모습을 나타내는 설명도이다. (C)는 종래의 수지 코팅된 캐리어에 의한 반도체 웨이퍼의 보지된 모습을 나타내는 설명도이다.

도 5는 실시예 3, 4·비교례 2, 3의 분석 결과이다.

도 6의 (A)는 실시예 5의 측정 결과이다. (B)는 비교례 4의 측정 결과이다.

도 7은 실시예 6, 7의 측정 결과를 비교한 데이터이다.

이하에서는 본 발명의 실시예 및 비교예를 들어서 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1, 2·비교예 1)

우선, 본 발명의 캐리어와 종래의 캐리어를 일정한 연마 조건으로 캐리어의 두께가 규격에서 벗어날 때까지 연마하고, 걸린 시간을 계측했다. 측정한 캐리어는, 형상이 도 3과 같은 것으로, 티타늄재 노출의 것(두께 778㎛ : 실시예 1), 티타늄재의 표면을 DLC막으로 코팅한 것(티타늄 재의 두께 774㎛, DLC막의 두께 2㎛：실시예 2), SUS재의 표면에 수지 코팅을 실시한 것(SUS의 두께 598㎛, 수지 코팅의 두께 90㎛ : 비교예 1)의 3개이다.

실시예 1, 2에서는 각각 16000분 , 20800분 걸렸고, 비교예 1에서는 800분 걸렸다. 이와 같이, 본 발명의 양면 연마 장치용 캐리어를 이용하면, 경도가 높고 내구성이 있어, 캐리어 수명이 길고, 비용 저감으로 연결될 것으로 생각된다.

(실시예 3, 4·비교예 2, 3)

다음에, 샘플 웨이퍼로서 직경 300 mm의 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 이 실리콘 웨이퍼를 캐리어로 유지해, 도 1, 2에 나타낸 것 같은 양면 연마 장치를 이용해 600분간 양면 연마를 실시하였다. 이 후, 연마 후의 샘플 웨이퍼를 용기에 넣어, 질산과 불화수소산의 혼합액을 넣어 끓이고, 용기 내의 액체 불순물을 ICP－MS로 분석한다. 샘플 웨이퍼를 보지하는 캐리어로서 재질이 티타늄으로 코팅되지 않은 것(실시예 3, 4), 재질이 SUS로 표면을 수지 코팅 한 것(비교예 2, 3)을 준비하고, 각 캐리어를 이용해 상술한 실험을 실시했다.

실시예 3, 4, 비교예 2, 3의 분석 결과를 그림 5에 나타낸다.

도 5로부터, 본 발명의 캐리어를 사용한 실시예 3, 4와 종래의 캐리어를 사용한 비교예 2, 3에서는, Fe와 Ni의 농도에 있어서 큰 차이가 생기고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예·비교예의 연마 전 각각의 Fe, Ni의 농도는, 실시예의 연마 후 분석 결과와 같은 값이었다. 이것에 의해, 비교예에서는 캐리어 내의 Fe, Ni에 의해 샘플 웨이퍼가 오염되는 한편 실시예에 있어서는 샘플 웨이퍼의 오염이 없는 것을 알 수 있다.

또한, Ti의 농도에 관해서는 실시예·비교예 모두, 연마전과 연마후에 변화가 없었다.

이와 같이, 본 발명의 캐리어와 같이 재질을 티타늄으로 한다면, 금속 불순물에 의한 반도체 웨이퍼에의 오염을 억제할 수가 있을 것으로 판단된다.

(실시예 5·비교예 4)

그리고, 본 발명의 재질이 티타늄인 캐리어를 이용해 샘플 웨이퍼를 양면 연마하고, 연마 후의 샘플 웨이퍼의 형상의 데이터를 계측하고(측정기：黑田精工社製 나노 메트로 300 TT), GBIR, SFQR(max), SBIR(max), 롤 오프의 측정을 실시했다(실시예 5).

나아가 종래의 것인, SUS재에 수지 코팅을 실시한 캐리어를 이용해 실시예 5와 같이 양면 연마를 실시하고, 그 후에 측정했다(비교예 4).

덧붙여 GBIR(global backside ideal range)이란 웨이퍼 이면(裏面)을 평면 교정한 상태에서, 웨이퍼면 내에 1개의 기준면을 갖고, 이 기준면에 대한 최대, 최 소의 위치 변위의 차이를 나타낸다. 또한, SFQR(site front least squares range)이란 웨이퍼 이면을 평면으로 교정한 상태로, 설정된 사이트 내에서 데이터를 최소 이승법에서 산출한 사이트 내 평면을 기준 평면으로 하고, 각 사이트 마다의 이 평면으로부터의 최대, 최소의 위치 변위의 차이를 나타낸다. (max)란, 각 사이트 마다의 그 차이 중 최대의 것을 가리킨다.

SBIR(site back ideal range)는 웨이퍼 이면을 평면으로 교정한 상태에서, 이면 기준면에서 각 사이트 마다의 표면 높이의 최대치와 최소치의 차이를 가리킨다. (max)은 SFQR와 같이, 각 사이트 마다의 그 차이 중 최대의 것을 가리킨다. 그리고 롤 오프란 웨이퍼 최외주부의 에지라운딩으로서, 웨이퍼 이면을 평면으로 교정한 상태에서, 중심부와 외주부의 표면 높이의 최대치와 최소치의 차이를 가리킨다.

실시예 5·비교예 4의 측정 결과를 도 6(A), (B)에 나타내었다.

이와 같이, 각 데이터에 있어서 본 발명의 캐리어를 사용한 실시예 5에서는, 종래의 캐리어를 사용한 비교예 4보다도 모두 작은 값을 나타내고 있어, 평탄도가 보다 높은 것으로 판단된다. 특히 주변의 에지라운딩을 방지하는 효과가 높다. 한편, 비교예 4의 데이터에서 외주부 에지라운딩의 모습을 잘 확인 할 수 있다(도 6(B) 원으로 둘러싸인 부분).

비교예 4에서는, SUS재의 표면에 수지 코팅이 실시되어져, 웨이퍼 보지부의 아라미드 수지의 높이가 실시예의 본 발명의 캐리어의 경우에 비해 낮아지게 되어, 캐리어 표면과 보지부의 표면에서 단차가 생긴다. 나아가, 표면의 수지 탄성의 영향으로부터, 리테이너 효과가 저하되었기 때문에, 연마포가 꼬여 샘플 웨이퍼의 주변부를 필요 이상으로 연마하여, 외주부에 에지라운딩이 생겼다고 판단된다.

이와 같이, 본 발명의 캐리어를 사용해 웨이퍼를 양면 연마하면, 평탄도가 높고, 외주부에 에지라운딩이 생기지 않은 반도체 웨이퍼를 얻을 수 있다.

(실시예 6, 7)

샘플 웨이퍼를 보지하는 캐리어로서, 재질이 티타늄으로, 코팅이 없는 것(실시예 6), DLC막으로 코팅한 것(실시예 7)를 준비하고, 도 1, 2에 나타났듯이 양면 연마 장치를 이용하여, 각각 샘플 웨이퍼 250매에 양면 연마를 실시하였다. 연마 후의 샘플 웨이퍼를, 웨이퍼 이면 검사 장치 RXM－1227E(레이텍스社 제작)에 걸고, CCD에 의한 화상 처리에 의해 웨이퍼 이면의 손상 유무를 확인하였다.

이 때, 상기 방법에 의해 검출된 손상이 1개이라도 있으면 손상 불량(다만, 재연마로 웨이퍼는 재생이 가능하므로, 웨이퍼의 불량이라고는 할 수 없다)으로 판정했다.

실시예 6과 7의 웨이퍼 이면의 상처 불량율을 상대 비율로 도 7에 나타낸다.

도 7로부터, DLC막을 코팅한 캐리어를 이용하면, 웨이퍼에 손상이 발생하는 것을 효과적으로 방지하는 것이 가능하고, 보다 고품질의 웨이퍼를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 형태에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시 형태는, 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims

양면 연마 장치에 있어서, 연마포가 부착된 상하 정반의 사이에 배설되어, 연마시 상기 상하 정반의 사이에 끼워진 웨이퍼를 보지하기 위한 보지공이 형성된 양면 연마 장치용 캐리어로서, 상기 캐리어의 재질이 티타늄인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치용 캐리어.
제1항에 있어서, 상기 캐리어의 표면이 질화 티타늄막, DLC막 중 어느 하나로 코팅된 것임을 특징으로 하는 양면 연마 장치용 캐리어.
제2항에 있어서, 상기 막의 두께는 0.3㎛ ~ 5㎛인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치용 캐리어.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상하 정반의 사이에 끼워진 웨이퍼는 반도체 웨이퍼임을 특징으로 하는 양면 연마 장치용 캐리어.
적어도 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 양면 연마 장치용 캐리어를 구비한 것인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
웨이퍼를 양면 연마 하는 방법으로, 연마포가 부착된 상하 정반의 사이에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 캐리어를 배설하고, 이 캐리어에 형성된 보지공에 웨이퍼를 보지하여, 상기 상하 정반의 사이에 끼워 양면 연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 양면 연마 방법.