KR20080076669A - 반도체 웨이퍼의 연마방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 연마방법 Download PDF

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Abstract

경계부재를 구비하는 유니버설척에 있어서, 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼를 가공하는 경우에 반도체 웨이퍼의 외주변의 척플레이트에 진공에 의한 막힘이 발생하고 있었다.
척플레이트1은 통기부재로 형성하고 또한 내측 원형 모양 플레이트1a와 외측 환상 플레이트1b로 형성되고, 또한 그 사이에 비통기성의 경계부재3을 상면을 평탄한 모양으로 하여 삽입하고, 척홀더2는 비통기성 부재로 형성하고, 또한 경계부재3에 연계되는 내측 유체 유통부4와 외측 유체 유통부5를 형성한 유니버설척을 사용하여, 척플레이트1의 경계부재3의 내측과 외측에 걸쳐 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부4와 외측 유체 유통부5 양방을 부압으로 하고, 경계부재3의 내측에만 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부4는 부압으로 하고 외측 유체 유통부5는 양압으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼의 연마방법{THE METHOD TO GRIND THE SEMICONDUCTOR WAFER}
도1은 본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마방법의 실시예의 개요를 설명하기 위한 개요 측면 설명도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
W 반도체 웨이퍼(半導體 wafer) 1 척플레이트(chuck plate)
1a 내측 원형 모양 플레이트 1b 외측 환상 플레이트
2 척홀더(chuck holder) 3 경계부재(境界部材)
4 내측 유체 유통부(內側流體流通部)
5 외측 유체 유통부(外側流體流通部)
본 발명은, 연마장치에 있어서 반도체 웨이퍼의 연마방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 반도체 웨이퍼를 진공 흡착시키는 통기성(通氣性)의 척플레이트(chuck plate)에 비통기성(非通氣性)의 경계부재(境界部材)를 설치한 유니버설척(universal chuck)을 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법에 관한 것이다.
작금에 요구되고 있는 반도체 웨이퍼는, 수율(收率)의 관점으로부터 초고정밀도의 평탄(平坦) 정밀도 및 경면(鏡面) 정밀도 및 소형화(小型化)의 관점으로부터 극박형화(極薄型化), 생산성의 관점으로부터 대형화(大型化; 지름의 대형화)되는 경향에 있고, 또한 다수의 MEMS 디바이스(Micro Electro Mechanical System Device) 또는 NEMS 디바이스(Nano Electro Mechanical System Device)로 제조되는 과정의 반도체 웨이퍼는, 미크론 단위의 연마가공이 필요하게 되어 종래 방법의 연마가공으로 점점 대처할 수 없게 됨으로써 척기구(chuck 機構)를 진공으로 하는 연마가공도 보다 고도의 개량이 요구되고 있는 실정이다.
종래에 이러한 종류의 반도체 웨이퍼의 연마방법은, 통기성의 척플레이트를 회전축에 부착된 비통기성의 척홀더(chuck holder)에 결합하여 부착시키고 있는 것으로서, 척플레이트의 상면에 반도체 웨이퍼를 진공 흡착하여 연마가공을 실시하는 것이지만, 가공하는 반도체 웨이퍼의 사이즈가 변경되었을 때에, 척기구 자체를 교체하면 시간이 걸리는 작업이 되므로, 큰 사이즈의 척플레이트를 그대로 사용하는 소위 유니버설척으로 하는 경향이 있다.
그 때문에, 큰 사이즈의 반도체 웨이퍼를 연마가공 하는 경우에는 척플레이트의 전체면으로 진공 흡착하고, 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼를 가공하는 경우에는 중심위치를 변경하지 않고 큰 사이즈의 반도체 웨이퍼를 가공하는 척플레이트 내에 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼를 진공 흡착하여 가공하고 있다.
그러나 큰 사이즈의 척플레이트에 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼를 진공 흡착시키면, 반도체 웨이퍼의 외주(外周)와 척플레이트의 외주의 사이에 통기성 부분이 노출되어 진공 흡착이 이루어지지 않게 되므로, 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼의 외주변(外周邊)에 링 모양으로 비통기성 부재의 경계부재를 설치하여 진공 흡착의 유로(流路) 체계를 절환하여 반도체 웨이퍼의 사이즈에 대응하고 있지만, 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼를 연마가공 할 때에 반도체 웨이퍼의 외주변으로부터 공기가 흡인되어, 연마가공 후에 공기와 함께 흡인되는 연마 부스러기 등의 불순물이 부착되어서, 큰 사이즈의 반도체 웨이퍼의 연마가공 시에 초고정밀도의 평탄 정밀도 및 경면 정밀도의 장애가 되고 있었다.
예를 들면, 이미 공개되어 있는 것으로서, 척 본체와, 오목부와, 통기유수기구(通氣流水機構)와, 복수의 환상(環狀) 칸막이와, 통기유수기구와 복수의 환상 칸막이에 의하여 구획되어진 환상홈을 연통(連通)시키는 절환 밸브와, 오목부에 결합하여 부착하는 원판 모양 재치대와, 원판 모양의 재치대의 외측에 결합하여 부착하는 복수의 환상 재치대로 이루어지는 척에 있어서, 원판 모양의 재치대와 인접하는 환상 재치대의 사이의 환상 공극부 및 환상 재치대와 인접하는 환상 재치대의 사이의 환상 공극부에 공극부용 비통기 부재로서 페이스트 모양 소결제와 혼화(混和)시킨 유리 섬유를 도포, 소결한 구성이고, 또한 공극부용 비통기 부재로서 충전제를 충전한 구성이며, 또한 공극부용 비통기 부재로서 점착 테이프를 점착한 것(특허문헌1 참조)이나, 반도체 웨이퍼의 연마방법의 테이블의 흡인영역을 구성하는 각 통기판을, 접착제를 주성분으로 하는 환상 경계막을 삽입시켜서 구획한 것(특허문헌2 참조)이나, 통기성 다공성 세라믹제 원판을 중심으로 하고, 이 원판의 외주에 축심이 동일하고 또한 높이를 동일하게 한 복수의 통기성 다공성 세라믹제 환상체가 배열되어, 상기 통기성 다공성 세라믹제 원판과 통기성 다공성 세라믹제 환상체의 사이 및 통기성 다공성 세라믹제 환상체 상호간의 사이에는, 폭이 0.1∼0.8 mm, 높이가 상기 원판과 동일한 용사(溶射) 세라믹의 비통기성 박막 환상 경계벽이 배열되어서 전체로서 1장의 원반을 구성하는, 반도체 웨이퍼의 연마방법용 웨이퍼 부착판을 제공하는 것(특허문헌3 참조)이나, 복수의 환상홈4a∼4d의 바닥에 각각 구상(球狀) 밸브5z의 밸브 받침5s를 구비하는 중공(中空) 모양의 연결관5h를 각각 세우고, 또한 이 연결관 내부에는 상방의 압축 스프링5j와 하방의 압축 스프링5i로 협지(挾持)한 유동(遊動) 가능한 구상 밸브를 구상 밸브가 밸브 받침보다도 위의 위치에 떠서 존재하도록 삽입시키고, 또한 하방의 압축 스프링이 존재하는 연결관의 장소에 수평방향으로 일단(一端)이 막히고 타단(他端)이 중앙 오목부와 통하는 통기관을 구비하는 프레임 본체4의 하면에 설 치되는 자동절환기구5, 이들 프레임 본체4 및 자동절환기구5를 축지지 하는 중공관8, 및 상단(上端)이 자동절환기구5의 중앙 오목부5f와 통하고 하단(下端)이 진공기기에 통하게 되어 있는 상기 중공축8의 내부에 설치된 중공축7을 구비하는 것(특허문헌4 참조) 등이 개시되어 있다.
특허문헌1 일본국 공개특허공보 특개평8-148548호 공보
특허문헌2 일본국 공개특허공보 특개평9-174364호 공보
특허문헌3 일본국 공개특허공보 특개2000-158268호 공보
특허문헌4 일본국 공개특허공보 특개2000-232083호 공보
즉, 특허문헌1에는, 비통기 부재로 형성된 복수의 환상 칸막이5를 구비하고 있는 것이 기재되어 있고, 특허문헌2에는, 접착제를 주성분으로 하는 환상 경계막을 삽입시켜서 구획한 것에서는 환상 경계막30, 31, 32, 33이 접착제를 경화시키는 것이 기재되어 있으며, 특허문헌3에는, 용사 세라믹의 비통기성 박막 환상 경계벽4가 배열되어서 전체로서 1장의 원반을 구성하고 있는 것이 기재되어 있으며, 특허문헌4에도, 용사 세라믹의 비통기성 박막 환상 경계벽을 구비하고 있는 것이 기재되어 있지만, 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼와 큰 사이즈의 반도체 웨이퍼에 있어서 연마방법의 진공계의 절환은 개시되어 있지 않다.
그 때문에, 본 출원의 출원인은 일본국 특허출원2006-046148로 척플 레이트의 표면에 통기성 부재와 비통기 부재가 혼재하지 않는 출원을 하였지만, 큰 사이즈의 반도체 웨이퍼를 연마가공 하는 경우에는 척플레이트의 전체면으로 진공 흡착하기 때문에 문제가 없지만, 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼를 가공하는 경우에는 중심위치는 변경되지 않고 척플레이트 가운데에서 진공 흡착하여 가공하고 있었지만, 반도체 웨이퍼의 외주변의 척플레이트에 진공에 의한 막힘이 발생하고 있었다.
본 발명의 연마반(硏磨盤)에 있어서 반도체 웨이퍼의 연마방법은, 상기의 과제를 감안하여 예의 연구를 거듭한 결과, 원판 모양의 척플레이트와, 컵 모양의 척홀더로 이루어지고, 척플레이트는 통기부재로 형성하고 또한 내측 원형 모양 플레이트와 외측 환상 플레이트로 형성되고, 내측 원형 모양 플레이트와 외측 환상 플레이트 사이에 비통기성의 링 모양의 경계부재를 상면을 평탄한 모양으로 하여 삽입하고, 척홀더는 비통기성 부재로 형성하고, 또한 경계부재의 내측과 외측에 연계되는 내측 유체 유통부(內側流體流通部)와 외측 유체 유통부(外側流體流通部)를 형성한 유니버설척을 사용하여, 척플레이트의 상면에 있어서 경계부재의 내측과 외측에 걸쳐 반도체 웨이퍼를 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부와 외측 유체 유통부 양방을 부압(負壓)으로 하고, 경계부재의 내측에만 반도체 웨이퍼를 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부는 부압으로 하고 외측 유체 유통부는 양압(陽壓)으로 하는 것이다.
(실시예)
이하, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마방법의 실시예를 도면을 사용하여 상세하게 설명하면, 도1은 본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마방법의 실시예의 개요를 설명하기 위한 개요 측면 설명도이다.
본 발명은, 연마장치에 있어서의 반도체 웨이퍼의 연마방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 반도체 웨이퍼를 진공 흡착시키는 통기성의 척플레이트에 비통기성의 경계부재를 설치한 유니버설척을 사용한 반도체 웨이퍼의 연마방법에 관한 것으로서, 상면에 반도체 웨이퍼W를 진공 흡착하는 원판 모양의 척플레이트1과, 상기 척플레이트1을 결합하여 부착시키는 컵 모양의 척홀더2로 이루어지고, 상기 척플레이트1은 통기부재로 형성하고 또한 내측 원형 모양 플레이트la와 외측 환상 플레이트1b로 형성되고, 상기 내측 원형 모양 플레이트1a와 외측 환상 플레이트1b 사이에 비통기성의 링 모양의 경계부재3을 상면을 평탄한 모양으로 하여 삽입하고, 상기 척홀더2는 비통기성 부재로 형성하고 또한 상기 경계부재3의 내측과 외측에 각각 연계되는 내측 유체 유통부4와 외측 유체 유통부5를 형성한 유니버설척을 사용하여, 상기 척플레이트1의 상면에 있어서 경계부재3의 내측과 외측에 걸쳐 반도체 웨이퍼W를 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부4와 외측 유체 유통부5의 양방을 부압으로 하고, 경계부재3의 내측에만 반도체 웨이퍼W를 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부4는 부 압으로 하고 외측 유체 유통부5는 양압으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
즉 본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마방법은, 반도체 웨이퍼W의 연마장치에 있어서 실시되는 것으로, 예를 들면 로타리 테이블(rotary table)에 동일한 간격으로 복수 개 설치된 척기구를 유니버설척으로 하는 것으로, 상기 척기구에 진공 흡착된 반도체 웨이퍼W에 대하여 상방으로부터 연마포(硏磨布; polishing cloth)를 부착한 폴리싱 플레이트(polishing plate) 또는 래핑 플레이트(lapping plate)로 연마가공을 실시하는 것이다.
그리고 척플레이트1은, 다공성(多孔性) 세라믹 등의 통기부재로 후술하는 내측 원형 모양 플레이트1a와 외측 환상 플레이트1b에 의하여 형성하여 상면에 반도체 웨이퍼W를 진공 흡착시키는 것이며, 실시예에서는 12인치와 8인치의 반도체 웨이퍼W를 흡착시키도록 12인치의 사이즈로 하였지만, 이 사이즈는 특별하게 한정되는 것은 아니고, 모든 사이즈에서 실시할　수　있는 것이다.
다음에 척홀더2는, 비통기성 부재의 알루미나 세라믹(alumina ceramic), 금속제 등으로 컵 모양으로 형성된 것으로서, 상방에 척플레이트1을 결합하여 부착시키는 것이다.
또한 내측 원형 모양 플레이트1a는, 척플레이트1의 내측에 위치하는 것으로서 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼W와 동일한 직경으로 형성되어 있는 것이며, 외측 환상 플레이트1b는, 척플레이트1의 외측에 위치하는 것으로서 외경이 큰 사이즈의 반도체 웨이퍼W와 동일한 직경으로 형성되어 있는 것이며, 외측 환상 플레이트1b의 외측에 적어도 1개의 환상 플레이트를 더 구비하고, 각각 접속하는 유체 유통부를 구비해도 상관없다.
또한 링 모양의 경계부재3은, 비통기성 부재의 알루미나 세라믹, 금속 등으로 형성한 것으로서, 내측 원형 모양 플레이트1a와 외측 환상 플레이트1b의 사이에 상면을 평탄한 모양으로 하여 삽입하고 있는 것으로, 즉 내측 원형 모양 플레이트1a의 외경과 외측 환상 플레이트1b의 내경의 사이에는 링 모양의 경계부재3을 삽입할 수 있는 링 모양의 스페이스를 미리 형성하고 있다.
계속하여 내측 유체 유통부4와 외측 유체 유통부5는, 척홀더2의 저면을 관통시켜서 도면에 나타나 있지 않은 공급원(供給源)과 공급기구(供給機構)를 통하여 접속하고 있는 것으로, 척플레이트1에 있어서 경계부재3의 내측의 내측 원형 모양 플레이트1a의 바로 아래에 내측 유체 유통부4를 연계시키고, 척플레이트1에 있어서 경계부재3의 외측의 외측 환상 플레이트1b의 바로 아래에 외측 유체 유통부5를 연계시키고 있다.
그리고 본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마방법은, 상기 유니버설척을 사용하여 척플레이트1의 상면에 있어서 경계부재3의 내측과 외측에 걸쳐 반도체 웨이퍼W, 즉 큰 사이즈의 반도체 웨이퍼W를 진공 흡착하여 연마가공 하는 중에는 내측 유체 유통부4와 외측 유체 유통부5 양방을 부압으로 하여 전체를 흡착한 상태에서 연마가공 하고, 척플레이트1의 상면에 있어서 경 계부재3의 내측에만 반도체 웨이퍼W, 즉 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼W를 진공 흡착하여 연마가공 하는 중에는 내측 유체 유통부4는 부압으로 하여 흡착시키고 외측 유체 유통부5는 양압으로 하여 막힘을 방지하면서 연마가공 하는 것이다.
계속하여 내측 유체 유통부4와 외측 유체 유통부5는, 척홀더2의 중심과 경계부재3의 외측에 진공 펌프 등의 공기 구동원(air驅動源)에 연계된 공급기구로서, 공기를 흡인시켜서 진공 흡착하고 또한 반도체 웨이퍼W를 떼어낼 때에는 공기를 분출시키고 또한 척플레이트1에 세정이 필요할 때에는 순수(純水) 등의 물을 분출시키는 것으로서, 설치수단은 여러 가지를 고려하여 결정하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 관한 반도체 웨이퍼의 연마방법은, 유니버설척의 척의 척플레이트를 통기부재로 형성하고 또한 내측 원형 모양 플레이트와 외측 환상 플레이트로 형성되고, 내측 원형 모양 플레이트와 외측 환상 플레이트 사이에 비통기성의 링 모양의 경계부재를 상면을 평탄한 모양으로 하여 삽입한 유니버설척을 사용하여, 큰 사이즈의 반도체 웨이퍼를 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부와 외측 유체 유통부의 양방을 부압으로 하고, 작은 사이즈의 반도체 웨이퍼를 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부는 부압으로 하고 외측 유체 유통부는 가압으로 함 으로써, 연마가공중이라도 반도체 웨이퍼의 외주변의 척플레이트에 막힘을 일으키지 않아 다음의 연마가공이 원활하게 이루어지는 것으로서, 대단히 의의가 있는 효과를 얻을 수 있어 실용성이 높은 획기적인 것이다.
따라서 본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마방법은, 특히 작금에 요구되고 있는 초고정밀도의 평탄 정밀도 및 경면 정밀도 및 초박형화, 대형화 되어 MEMS 디바이스 또는 NEMS 디바이스로 제조하는 반도체 웨이퍼에 연마가공을 실시하는 폴리싱 머신 및 래핑 머신에 사용하는 것으로서, 반도체 웨이퍼의 외주변에 진공에 의한 연마 부스러기 등의 불순물이 막히지 않고 초고정밀도의 연마가공을 가능하게 하는 반도체 웨이퍼의 연마방법을 제공하는 것이다.

Claims (1)

  1. 상면(上面)에 반도체 웨이퍼(半導體 wafer)를 진공 흡착하는 원판 모양의 척플레이트(chuck plate)와, 상기 척플레이트를 결합하여 부착시키는 컵(cup) 모양의 척홀더(chuck holder)로 이루어지고,
    상기 척플레이트는 통기부재(通氣部材)로 형성하고 또한 내측 원형 모양 플레이트(內側 圓形狀 plate)와 외측 환상 플레이트(外側 環狀 plate)로 형성되고,
    상기 내측 원형 모양 플레이트와 외측 환상 플레이트 사이에 비통기성(非通氣性)의 링 모양의 경계부재(境界部材)를 상면을 평탄(平坦)한 모양으로 하여 삽입하고,
    상기 척홀더는 비통기성 부재로 형성하고,
    또한 상기 경계부재의 내측과 외측에 각각 연계(連繫)되는 내측 유체 유통부와 외측 유체 유통부를 형성한 유니버설척(universal chuck)을 사용하여,
    상기 척플레이트의 상면에 있어서 경계부재의 내측과 외측에 걸쳐 반도체 웨이퍼를 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부와 외측 유체 유통부 양방을 부압(負壓)으로 하고,
    상기 척플레이트의 상면에 있어서 경계부재의 내측에만 반도체 웨이퍼를 진공 흡착하여 연마가공을 하는 중에는 내측 유체 유통부는 부압으로 하고 외측 유체 유통부는 양압(陽壓)으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마방법.
KR1020070049475A 2007-02-16 2007-05-22 반도체 웨이퍼의 연마방법 KR20080076669A (ko)

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