KR20140091188A - 연마패드 드레싱 방법 - Google Patents

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Abstract

고품질의 웨이퍼를 제작할 수 있도록 하는 연마패드 드레싱 방법이 개시된다.
실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법은 제1 용액을 사용하여 연마패드 표면의 글레이징(glazing)을 제거하는 제1 드레싱 단계; 연마패드를 세정하는 제1 세정 단계; 및 연마패드 드레서를 사용하여 연마패드를 절삭하는 제2 드레싱 단계;를 포함하고, 상기 제1 드레싱 단계는 연마패드 표면의 글레이징 제거 후 상기 제1 용액을 배출하는 것을 포함하며, 상기 제1 드레싱 단계에서 상정반과 하정반 사이에 가해지는 압력은 100N 내지 200N이다.

Description

연마패드 드레싱 방법{METHOD FOR DRESSING PAD}
본 발명은 연마패드 드레싱 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고품질의 웨이퍼를 제작하기 위한 연마패드 드레싱 방법에 관한 것이다.
반도체 등의 전자부품을 생산하기 위한 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼는, 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼 형태로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정(slicing), 원하는 웨이퍼의 두께로 연마하면서 평탄도를 개선하는 래핑 공정(lapping), 웨이퍼 내부의 손상(damage) 제거를 위한 에칭 공정(etching), 표면 경면화 및 평탄도를 향상시키기 위한 연마 공정(polishing), 웨이퍼 표면의 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정(cleaning) 등의 단계를 거쳐 웨이퍼로 생산된다.
웨이퍼의 래핑 공정 또는 연마 공정에서는 연마패드를 사용하여 연마가 이루어진다. 래핑 공정 또는 연마 공정이 반복되면 연마패드의 표면에 글레이징이 발생하며, 연마패드가 웨이퍼를 가압한 상태에서 일정 방향으로 회전하면서 연마가 이루어지므로 연마패드의 표면 요철이 회전 방향으로 눕게 되어 글레이징이 눕혀진 요철 사이사이에 끼고 연마패드의 수명도 짧아진다. 연마패드 표면의 글레이징은 웨이퍼에 발생하는 LLS(Localized Light Scatterers) 패턴의 원인이 되며, 마모된 연마패드를 사용하여 웨이퍼를 연마하면 웨이퍼가 불균일하게 연마되면서 웨이퍼의 평단도 품질이 악화될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 일정 횟수의 연마 공정이 완료되면 다이아몬드 드레서를 사용하여 연마패드 표면을 절삭함으로써 글레이징을 제거하고 마모된 연마패드의 상태를 회복시키는 과정을 거친다.
그러나 종래의 연마패드 드레싱 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.
다이아몬드 드레서를 사용하여 연마패드 표면을 절삭하는 과정만으로 연마패드의 드레싱이 이루어지므로 드레싱 직후 누워있던 표면 요철이 불규칙한 방향성을 갖고 일어나게 되어 기존의 연마패드 조건과 달라지며 균일성이 떨어진다. 연마패드 표면의 균일성을 확보하기 위해서는 다이아몬드 드레서에 의한 연마패드의 절삭 정도를 감소시켜야 하는데, 절삭 정도를 감소시키면 연마패드 표면의 글레이징이 효과적으로 제거되지 않는 문제가 추가로 발생한다.
본 발명은 고품질의 웨이퍼를 제작하기 위한 연마패드 드레싱 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법은 제1 용액을 사용하여 연마패드 표면의 글레이징(glazing)을 제거하는 제1 드레싱 단계; 연마패드를 세정하는 제1 세정 단계; 및 연마패드 드레서를 사용하여 연마패드를 절삭하는 제2 드레싱 단계;를 포함하고, 상기 제1 드레싱 단계는 연마패드 표면의 글레이징 제거 후 상기 제1 용액을 배출하는 것을 포함하며, 상기 제1 드레싱 단계에서 상정반과 하정반 사이에 가해지는 압력은 100N 내지 200N이다.상기 제2 드레싱 단계 후에, 연마패드를 세정하는 제2 세정 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 용액은 수산화칼륨(KOH) 용액일 수 있다.
상기 제1 세정 단계는 연마패드의 세정 후 제1 용액의 잔여물 및 세정액을 배출하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 드레싱된 연마패드의 표면 균일성이 확보되므로 연마된 웨이퍼에서 LLS 패턴과 같은 결함이 발생하는 것이 방지되고 평탄도 품질이 우수한 고품질의 웨이퍼를 제작할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법의 흐름도.
도 2는 실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법에 포함된 제1 드레싱 단계를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 5는 실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법에 포함된 제2 드레싱 단계를 설명하기 위한 도면.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법의 흐름도이다.
실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법은 제1 용액을 사용하여 연마패드 표면의 글레이징(glazing)을 제거하는 제1 드레싱 단계(S111)와, 연마패드 드레서를 사용하여 연마패드를 절삭하는 제2 드레싱 단계(S121)의 두 단계로 크게 나누어진다. 글레이징이란 웨이퍼 반응물, 슬러리 입자, 이물질 등이 높은 압력과 온도에 의해 유리질화된 후 고착된 고형물을 가리킨다.
제1 드레싱 단계(S111)는 연마패드 표면의 글레이징을 물리적 및 화학적 방법으로 제거하는 단계이다. 제1 용액으로는 글레이징을 구성하는 물질을 분해할 수 있는 용액이 사용되며, 일 예로서 수산화칼륨(KOH) 용액을 제1 용액으로서 사용할 수 있다. 제1 용액은 탈이온수(Dionized Water)와 혼합되어 연마패드로 제공되며, 제1 용액과 탈이온수의 혼합 비율은 일 예로서 1:100일 수 있다. 제1 용액에 의한 연마패드의 드레싱이 완료되면, 드레싱에 사용된 제1 용액과 탈이온수를 배출하는 과정을 거친다. 제1 드레싱 단계(S111)에 대해서는 도 2를 참조하여 좀 더 자세히 후술하기로 한다.
제1 드레싱 단계(S111)가 완료된 후에는, 제2 드레싱 단계(S121)에 들어가기에 앞서 연마패드를 세정하는 제1 세정 단계(S112)가 진행될 수 있다.
제1 세정 단계(S112)는 연마패드에 남아있는 제1 용액의 잔여물을 제거하고, 제1 드레싱 단계(S111)에서 제거된 글레이징 이물질을 제거하는 단계이다. 제1 세정 단계(S112)에서는 세정액을 사용하여 세척이 진행되며, 세정액으로서 탈이온수가 사용될 수 있다. 세척이 완료되면 잔존하는 제1 용액의 잔여물과 세정액을 배출하는 과정을 거친다.
그 후, 제2 드레싱 단계(S121)가 진행된다.
제2 드레싱 단계(S121)는 연마패드 드레서를 사용하여 연마패드를 물리적으로 절삭하는 단계이다. 웨이퍼 연마 공정이 반복되면 연마패드가 웨이퍼를 가압한 상태에서 일정 방향으로 회전하면서 웨이퍼의 연마가 이루어지므로 연마패드의 표면 요철이 회전 방향으로 눕게 된다. 이렇게 눕혀진 연마패드의 표면 요철의 끝부분을 연마패드 드레서를 사용하여 절삭하는 것이다. 연마패드 표면을 절삭함으로써 연마패드의 표면 거칠기를 회복할 수 있다. 제2 드레싱 단계(S121)에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 좀 더 자세히 후술하기로 한다.
종래의 연마패드 드레싱 방법에 의하면 실시예와 같이 드레싱 단계가 두 단계로 나누어지는 것이 아니라 연마패드 드레서에 의한 드레싱 단계만으로 연마패드 표면의 글레이징 제거 및 표면 거칠기의 회복이 이루어졌으므로, 연마패드 표면의 절삭 정도를 크게 유지해야 했고 이로 인해 기존의 연마패드 조건과 달라지는 문제점이 있었다.
실시예에 따르면 제1 드레싱 단계(S111)를 거치면서 연마패드 표면의 글레이징이 이미 제거된 상태이므로, 제2 드레싱 단계(S121)에서의 절삭 정도를 종래의 경우보다 적게 설정할 수 있다. 절삭 정도의 감소는 종래의 절삭 공정에 비해 제2 드레싱 단계(S121)의 공정 시간을 단축하거나, 절삭 공정시 가해지는 압력을 작게 함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 연마패드 표면의 글레이징을 효과적으로 제거하면서도 연마패드 표면의 절삭 정도를 감소시킴으로써 연마패드 표면의 균일성을 확보할 수 있고 기존의 연마패드의 조건으로 회복하는 것이 가능하다.
제2 드레싱 단계(S121)가 완료된 후에는 연마패드를 세정하는 제2 세정 단계(S122)가 진행될 수 있다.
제2 세정 단계(S122)는 제2 드레싱 단계(S121)에서 절삭된 부유물이나 이물질을 제거하는 단계이다. 제2 세정 단계(S122)는 세정액을 사용하여 세척이 진행되며, 세정액으로서 탈이온수가 사용될 수 있다. 제2 세정 단계(S122)에서는 세정액을 고압으로 연마패드의 전면에 분사함으로써 부유물이나 이물질을 제거한다. 연마패드의 세척력을 높이기 위하여, 세정액에 탈이온수와 함께 수산화칼륨(KOH) 용액이 포함될 수도 있다. 제2 세정 단계(S122)는 1회 진행될 수도 있고, 세척력을 강화하기 위하여 복수 회 진행될 수도 있다.
도 2는 실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법에 포함된 제1 드레싱 단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 웨이퍼의 연마에 사용될 수 있는 양면 연마 장치(100)를 간략히 도시한 측단면도이다.
양면 연마 장치(100)는 일면에 제1 연마패드(112)를 구비한 하정반(110), 상기 하정반(110)의 상부에 하정반(110)과 대응되어 배치되며 제1 연마패드(112)와 마주하는 일면에 제2 연마패드(122)를 구비한 상정반(120)을 포함한다. 제1 연마패드(112)와 제2 연마패드(122)를 연마패드로 통칭할 수 있다.
웨이퍼 연마 과정에서 웨이퍼는 제1 연마패드(112)와 제2 연마패드(122)의 사이에 배치되며, 웨이퍼 캐리어에 수용된 상태로 배치된다.
제1 드레싱 단계(S111)에서, 상정반(120) 내의 공급 배관(미도시)을 통해 제1 용액이 공급된다. 상기 공급 배관은 웨이퍼 연마시 슬러리가 공급되는 공급 배관일 수 있다. 제1 용액을 희석하기 위한 탈이온수는 상정반(120) 내의 탈이온수 전용 배관을 통해 공급될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 용액과 탈이온수의 혼합 용액이 하나의 배관을 통해 공급될 수도 있다.
제1 용액을 양면 연마 장치(100) 내로 공급한 후 상정반(120)과 하정반(110)을 가압한 상태로 회전시킨다. 상정반(120)과 하정반(110)은 각기 다른 방향으로 회전한다. 예를 들어, 상정반(120)이 반시계 방향으로 회전하면 하정반(110)은 시계 방향으로 회전할 수 있다. 상정반(120)과 하정반(110) 사이에 가해지는 압력은 예를 들어 100N 내지 200N일 수 있다. 상정반(120)과 하정반(110)의 회전은 소정 시간 동안 계속된다. 제1 용액에 의해 제1 연마패드(112)와 제2 연마패드(122) 표면의 글레이징이 분해되면서 제거된다. 상정반(120)과 하정반(110)이 회전함에 따라, 제1 용액과 탈이온수의 혼합 용액은 원심력에 의해 외부로 배출될 수 있다. 제1 드레싱 단계(S111) 이후 제1 세정 단계(S112)를 진행하여 남아 있는 제1 용액을 제거하고 연마 패드를 세척할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 실시예에 따른 연마패드 드레싱 방법에 포함된 제2 드레싱 단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 제2 드레싱 단계에서 사용되는 연마패드 드레서(200)의 분해 사시도이고, 도 4는 연마패드 드레서(200)가 장착된 양면 연마 장치(100)의 측단면도이고, 도 5는 연마패드 드레서(200)가 장착된 양면 연마 장치(100)의 사시도이다.
먼저 도 3을 참조하여 연마패드 드레서(200)를 설명하면, 연마패드 드레서(200)는 플레이트(210)와 절삭부(220)를 포함한다.
플레이트(210)는 절삭부(210)를 안착하는 안착부(212)를 포함한다. 양면 연마 장치(100)에서는 연마패드가 두 개 구비되므로, 플레이트(210)는 정면과 배면에 안착부(212)를 각각 구비할 수 있다.
플레이트(210)는 중앙 영역이 개방된 링 형상이며, 링 형상인 가장자리 영역을 따라 안착부(212)가 라인 형태의 홈으로 형성된다.
플레이트(210)의 안착부(212)에 절삭부(210)가 배치된다. 플레이트(210)의 안착부(212)와 절삭부(210)는 볼트 등의 결합 부재(미도시)를 사용하여 서로 체결될 수 있다.
플레이트(210)의 외주면에는 외주 기어(214)가 형성된다. 외주 기어(214)는 후술할 양면 연마 장치(100)의 내주 기어(114) 및 선기어(130)와 맞물리면서 플레이트(210)를 회전시킬 수 있다.
절삭부(210)는 복수 개의 절삭부 유닛(220a)을 포함한다. 복수 개의 절삭부 유닛(220a)은 서로 등간격으로 이격되어 배치된다.
복수 개의 절삭부 유닛(220a) 각각은 표면에 절삭 입자들이 전착되어 있다. 절삭 입자들은 높은 경도를 가지며, 예를 들어, 다이아몬드, 다결정 다이아몬드(polycrystalline diamond: PCD), 입방 보론 질화물 또는 다결정 입방 보론 질화물(polycrystalline boron nitride: PCBN) 등이 절삭 입자로서 사용될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 플레이트(210)에 절삭부(220)를 안착한 상태에서 연마패드 드레서(200)가 양면 연마 장치(100)의 하정반(110)과 상정반(120) 사이에 배치된다. 연마패드 드레서(200)에 의한 연마패드 절삭시, 상정반(120)이 연마패드 드레서(200)를 상부에서 가압하면서, 연마패드 드레서(200)의 일면이 하정반(110)의 제1 연마패드(112)와 접하고 연마패드 드레서(200)의 다른 일면이 상정반(120)의 제2 연마패드(122)와 접한다.
도 5를 참조하면, 하정반(110)의 내주에는 내주 기어(114)가 형성되고 중심에는 선 기어(130)가 형성된다. 하정반(110)의 내주에서는 연마패드 드레서(200)의 외주 기어(214)와 내주 기어(114)가 맞물리고 하정반(110)의 중심에서는 연마패드 드레서(200)의 외주 기어(214)와 선 기어(130)가 맞물리면서 상정반(120), 하정반(110), 연마패드 드레서(200)가 회전한다. 상정반(120)과 하정반(110)은 실린더와 같은 구동 수단(미도시)에 연결되어 동축으로 회전하며, 서로 반대방향으로 회전한다. 연마패드 드레서(200)는 자전과 공전을 하면서 제1 연마패드(112)와 제2 연마패드(122)를 절삭할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 드레싱 단계(S111)에서 연마패드 표면의 글레이징이 제거되었으므로, 제2 드레싱 단계(S121)에서는 연마패드의 절삭 정도를 종래의 경우보다 적게 설정할 수 있다. 예를 들어, 종래의 절삭 공정에 비해 제2 드레싱 단계(S121)의 공정 시간을 단축하거나, 상정반(120)에 의해 가해지는 압력을 작게 조절할 수 있다.
제2 드레싱 단계(S121)가 완료되면 상술한 바와 같은 제2 세정 단계(S122)가 진행될 수 있다.
본 발명에 따르면 연마패드의 드레싱 단계를 두 단계로 나누어 진행함으로써 연마패드 드레서에 의한 연마패드의 절삭력이 감소하므로 드레싱된 연마패드의 표면 균일성을 확보할 수 있다. 이로써, 드레싱된 연마패드를 사용하여 연마된 웨이퍼에서 LLS 패턴과 같은 결함이 발생하는 것이 방지되고 평탄도 품질이 우수한 고품질의 웨이퍼를 제작할 수 있다.
100: 양면 연마 장치 110: 하정반
112: 제1 연마패드 120: 상정반
122: 제2 연마패드 200: 연마패드 드레서
210: 플레이트 220: 절삭부

Claims (4)

  1. 제1 용액을 사용하여 연마패드 표면의 글레이징(glazing)을 제거하는 제1 드레싱 단계;
    연마패드를 세정하는 제1 세정 단계; 및
    연마패드 드레서를 사용하여 연마패드를 절삭하는 제2 드레싱 단계;를 포함하고,
    상기 제1 드레싱 단계는 연마패드 표면의 글레이징 제거 후 상기 제1 용액을 배출하는 것을 포함하며,
    상기 제1 드레싱 단계에서 상정반과 하정반 사이에 가해지는 압력은 100N 내지 200N인 연마패드 드레싱 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 드레싱 단계 후에, 연마패드를 세정하는 제2 세정 단계를 더 포함하는 연마패드 드레싱 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 용액은 수산화칼륨(KOH) 용액인 연마패드 드레싱 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 세정 단계는 연마패드의 세정 후 제1 용액의 잔여물 및 세정액을 배출하는 것을 포함하는 연마패드 드레싱 방법.
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