KR20180064516A - 웨이퍼 연마 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20180064516A
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타카시 니시타니
류이치 다니모토
료야 데라카와
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가부시키가이샤 사무코
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Abstract

(과제) 웨이퍼의 평탄도와 LPD 품질 모두를 높이는 것이 가능한 웨이퍼 연마 방법 및 장치를 제공한다.
(해결 수단) 본 발명에 의한 웨이퍼 연마 방법은, 웨이퍼 가압 기구로부터 독립된 압압 동작이 가능한 리테이너 링을 갖는 독립 가압 방식의 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼를 연마하는 제1 연마 스텝(스텝 S1)과, 웨이퍼 가압 기구에 고정된 리테이너 링을 갖는 고정 가압 방식의 연마 헤드를 이용하여 상기 제1 연마 스텝에서 연마 가공된 웨이퍼를 연마하는 제2 연마 스텝(스텝 S3)을 구비한다.

Description

웨이퍼 연마 방법 및 장치
본 발명은, 웨이퍼 연마 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 다단의 연마 공정을 행하는 웨이퍼 연마 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 기판 재료로서 실리콘 웨이퍼가 널리 이용되고 있다. 실리콘 웨이퍼는, 실리콘 단결정 잉곳에 대하여 외주 연삭, 슬라이스, 랩핑, 에칭, 양면 연마, 편면 연마, 세정 등의 공정을 순차 행함으로써 제조된다. 이 중, 편면 연마 공정은, 웨이퍼 표면의 요철이나 굴곡을 제거하여 평탄도를 높이기 위해 필요한 공정이며, CMP(Chemical Mechanical Polishing: 화학적 기계 연마) 법에 의한 경면 가공이 행해진다.
통상, 실리콘 웨이퍼의 편면 연마 공정에서는 매엽식의 웨이퍼 연마 장치(CMP 장치)가 이용된다. 이 웨이퍼 연마 장치는, 연마포가 접착된 회전 정반과, 회전 정반 상의 웨이퍼를 압압하면서 보유지지(保持)하는 연마 헤드를 구비하고 있고, 슬러리를 공급하면서 회전 정반 및 연마 헤드를 각각 회전시킴으로써 웨이퍼의 편면을 연마한다.
다단의 연마 공정을 행하는 웨이퍼 연마 장치도 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 복수의 회전 정반, 복수의 연마 헤드 및, 복수의 로드/언로드 스테이션을 구비하고, 상이한 수의 다단의 CMP 공정을 행하는 것이 가능한 반도체 웨이퍼 연마 장치가 기재되어 있다. 또한 특허문헌 2에는, 3대 이상의 회전 정반이 직선 형상으로 배치되고, 웨이퍼 보유지지 헤드가 각 회전 정반에 대응하여 형성되고, 웨이퍼 보유지지 헤드와 웨이퍼 반송 기구의 사이의 웨이퍼의 인수인도가 각 회전 정반에 대응한 위치에서 행해지도록 구성된 웨이퍼 연마 장치가 기재되어 있다.
웨이퍼 연마 장치에서 사용되는 연마 헤드에는 주로 고정 가압 방식과 독립 가압 방식의 2종류가 있다. 고정 가압 방식의 연마 헤드는, 웨이퍼의 수평 방향의 이동을 규제하는 리테이너 링이 웨이퍼 가압 기구에 고정된 구성을 갖는 것이고, 독립 가압 방식의 연마 헤드는, 리테이너 링이 웨이퍼 가압 기구로부터 독립된 구성을 갖는 것이다. 웨이퍼의 상면에 접하는 백 패드를 통하여 웨이퍼를 실린더 가압하는 템플릿 방식의 연마 헤드에서는 고정 가압 방식이 채용되어 있고, 웨이퍼의 상면에 접하는 멤브레인을 통하여 웨이퍼를 에어 가압하는 멤브레인 방식의 연마 헤드에서는 독립 가압 방식이 채용되어 있다.
독립 가압 방식의 연마 헤드에서는 멤브레인이 웨이퍼의 전면(全面)을 균일하게 가압하기 때문에, 웨이퍼 표면의 굴곡을 억제하여 평탄도를 충분히 높일 수 있지만, 독립 가압 방식의 연마 헤드에서는, 연마 중에 웨이퍼와 리테이너 링의 상하 방향의 상대 위치가 변동하기 때문에, 리테이너 링과 연마포의 사이에 극간이 있는 경우에는 극간으로부터 웨이퍼가 튀어나올 우려가 있다. 그 때문에, 독립 가압 방식에서는 리테이너 링이 회전 정반 상으로 밀어붙여져 있고, 리테이너 링을 연마포에 접촉(접지)시킴으로써 웨이퍼의 수평 방향의 보유지지력을 높이고, 웨이퍼의 튀어나옴을 방지하고 있다. 한편, 고정 가압 방식의 연마 헤드는, 연마 중에 웨이퍼와 리테이너 링의 상하 방향의 상대 위치가 불변이기 때문에, 리테이너 링을 접지시키지 않아도 웨이퍼의 수평 방향의 이동을 제한하여 웨이퍼의 튀어나옴을 방지하는 것이 가능하다.
일본공개특허공보 2007-335876호 일본공개특허공보 2000-117627호
다단의 연마 공정을 행하는 종래의 웨이퍼 연마 장치는, 반도체 디바이스의 제조 과정에서 이용되는 것을 목적으로 한 것이기 때문에, 연마 공정의 각 단에서 슬러리나 연마포의 종류 혹은 연마 시간 등의 연마 조건을 상이하게 하는 경우는 있어도, 방식이 상이한 연마 헤드가 이용되는 경우는 없고, 예를 들면 2단의 웨이퍼 연마 공정의 전단(前段)과 후단에서 동일한 연마 헤드가 사용되고 있었다.
그러나, 고정 가압 방식의 연마 헤드를 다단의 연마 공정의 각 단에서 사용하는 경우, 연마 헤드의 형상이나, 백 패드에 개구된 웨이퍼 보유지지를 위한 흡착공의 형상 등이 웨이퍼에 전사되기 때문에, 웨이퍼의 평탄도가 저하된다는 문제가 있다. 한편, 독립 가압 방식의 연마 헤드를 사용하는 경우, 연마 헤드의 형상이 웨이퍼에 전사되는 경우는 없지만, 연마포에 접지한 리테이너 링의 마모에 의해 발생하는 리테이너 부스러기의 영향을 받아 웨이퍼 표면의 결함, 파티클 등의 LPD(Light Point Defects) 품질이 저하된다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하는 것으로서, 웨이퍼의 평탄도와 LPD 품질 모두를 높이는 것이 가능한 웨이퍼 연마 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 웨이퍼 연마 방법은, 웨이퍼 가압 기구로부터 독립된 압압 동작이 가능한 리테이너 링을 갖는 독립 가압 방식의 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼를 연마하는 제1 연마 스텝과, 웨이퍼 가압 기구에 고정된 리테이너 링을 갖는 고정 가압 방식의 연마 헤드를 이용하여 상기 제1 연마 스텝에서 연마 가공된 웨이퍼를 연마하는 제2 연마 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 독립 가압 방식의 연마 헤드를 이용한 연마 가공을 행한 후, 고정 가압 방식의 연마 헤드를 이용한 마무리 연마를 행하기 때문에, 웨이퍼의 높은 평탄도를 확보하면서 LPD 품질을 높일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 연마 스텝에 있어서의 상기 웨이퍼의 연마량은 상기 제1 연마 스텝에 있어서의 상기 웨이퍼의 연마량보다도 적은 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 웨이퍼의 평탄도를 악화시키는 일 없이 LPD 품질을 확보할 수 있다.
본 발명에 의한 웨이퍼 연마 방법은, 상기 제1 연마 스텝에서 연마 가공된 웨이퍼를 상기 독립 가압 방식의 연마 헤드로부터 상기 고정 가압 방식의 연마 헤드에 인수인도하는 웨이퍼 인수인도 스텝을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 상기 웨이퍼 인수인도 스텝은, 상기 독립 가압 방식의 연마 헤드에 웨이퍼를 인수인도 가능한 제1 인수인도 위치와 상기 고정 가압 방식의 연마 헤드에 웨이퍼를 인수인도 가능한 제2 인수인도 위치의 사이를 이동 가능한 가동 스테이지를 통하여 상기 웨이퍼를 인수인도하는 것이 바람직하다. 웨이퍼의 인수인도 스텝에 있어서 가동 스테이지를 이용하는 경우에는, 가압 방식이 상이한 연마 헤드를 이용한 복수의 연마 유닛 사이의 웨이퍼의 인수인도를 원활하게 행할 수 있다. 따라서, 연마 헤드의 전환을 용이하게 행할 수 있고, 이에 따라 고품질인 웨이퍼를 효율 좋게 제조할 수 있다.
상기 웨이퍼 인수인도 스텝은 또한, 상기 독립 가압 방식의 연마 헤드와 상기 고정 가압 방식의 연마 헤드의 사이에 고정 배치된 공통 스테이지를 통하여 상기 웨이퍼를 인수인도하는 것도 또한 바람직하다. 웨이퍼의 인수인도 스텝에 있어서 공통 스테이지를 이용하는 경우에는, 가동 스테이지를 이용하는 경우에 비해 웨이퍼의 인수인도를 매우 단순한 구성에 의해 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 웨이퍼 연마 장치는, 연마포가 접착된 회전 정반 상의 웨이퍼를 압압하면서 보유지지하는 제1 및 제2 연마 헤드와, 상기 제1 연마 헤드를 이용하여 연마 가공된 웨이퍼를 상기 제1 연마 헤드로부터 상기 제2 연마 헤드에 인수인도하는 웨이퍼 인수인도 기구를 구비하고, 상기 제1 연마 헤드는, 제1 웨이퍼 가압 기구와, 상기 제1 웨이퍼 가압 기구로부터 독립된 압압 동작이 가능한 제1 리테이너 링을 포함하는 독립 가압 방식의 연마 헤드이고, 상기 제2 연마 헤드는, 제2 웨이퍼 가압 기구와, 상기 제2 웨이퍼 가압 기구에 고정된 제2 리테이너 링을 포함하는 고정 가압 방식의 연마 헤드인 것을 특징으로 한다.
독립 가압 방식의 연마 헤드를 이용한 연마 가공을 행한 경우에는 웨이퍼의 평탄도를 확보하면서 웨이퍼를 연마할 수 있지만, 웨이퍼의 LPD 품질의 확보가 어렵다. 그러나, 본 발명에 의하면, 독립 가압 방식의 연마 헤드를 이용한 연마 가공을 행한 후, 고정 가압 방식의 연마 헤드를 이용한 마무리 연마를 행하기 때문에, 웨이퍼의 높은 평탄도를 확보하면서 LPD 품질을 높일 수 있다.
본 발명에 의한 웨이퍼 연마 장치는, 복수의 연마 유닛이 다단으로 배치됨과 함께, 상기 제2 연마 헤드가 최종단의 연마 유닛을 구성하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 최종단의 연마 유닛에 고정 가압 방식의 연마 헤드가 형성되어 있으면, 다단의 구성에 있어서 평탄도와 LPD 품질 모두가 높아진 웨이퍼를 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 웨이퍼 인수인도 기구는, 상기 제1 연마 헤드에 웨이퍼를 인수인도 가능한 제1 인수인도 위치와 상기 제2 연마 헤드에 웨이퍼를 인수인도 가능한 제2 인수인도 위치의 사이를 이동 가능한 가동 스테이지를 갖고, 상기 가동 스테이지는, 상기 제1 인수인도 위치에서 상기 제1 연마 헤드로부터 인수인도된 상기 웨이퍼를 상기 제2 인수인도 위치로 이송하여 상기 제2 연마 헤드에 인수인도하는 것이 바람직하다. 웨이퍼의 인수인도 기구로서 가동 스테이지를 이용하는 경우에는, 가압 방식이 상이한 연마 헤드를 이용한 복수의 연마 유닛 사이의 웨이퍼의 인수인도를 원활하게 행할 수 있다. 따라서, 연마 헤드의 전환을 용이하게 행할 수 있고, 이에 따라 고품질인 웨이퍼를 효율 좋게 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 웨이퍼 인수인도 기구는, 상기 제1 연마 헤드와 상기 제2 연마 헤드의 사이에 고정 배치된 공통 스테이지를 갖고, 상기 제1 연마 헤드에 의해 연마 가공된 웨이퍼는, 상기 제1 연마 헤드로부터 상기 공통 스테이지를 통하여 상기 제2 연마 헤드에 인수인도되는, 것도 또한 바람직하다. 웨이퍼의 인수인도 기구로서 공통 스테이지를 이용하는 경우에는, 가동 스테이지를 이용하는 경우에 비해 웨이퍼의 인수인도 기구를 매우 단순한 구성에 의해 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 평탄도와 LPD 품질 모두를 높이는 것이 가능한 웨이퍼 연마 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 웨이퍼 연마 장치의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는, 연마 헤드의 구성을 나타내는 대략 단면도이고, 도 2(a)는 독립 가압 방식의 연마 헤드, 도 2(b)는 고정 가압 방식의 연마 헤드를 각각 나타내고 있다.
도 3은, 웨이퍼 연마 장치(1)를 이용한 웨이퍼의 연마 공정을 설명하는 플로우 차트이다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 웨이퍼 연마 장치의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 웨이퍼 연마 장치의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 연마 장치(1)는, 공정 순서로 직렬로 배치된 제1 및 제2 연마 유닛(10A, 10B)과, 제1 연마 유닛(10A)으로 연마 가공된 웨이퍼를 제2 연마 유닛(10B)에 인수인도하는 웨이퍼 인수인도 기구(20)로 구성되어 있다. 웨이퍼 인수인도 기구(20)는 가동 스테이지(21)를 갖고, 제1 및 제2 연마 유닛(10A, 10B) 사이의 웨이퍼의 이동은 가동 스테이지(21)를 통하여 행해진다. 도 1은, 웨이퍼(W)가 가동 스테이지(21) 상에 놓여진 상태를 나타내고 있다.
제1 및 제2 연마 유닛(10A, 10B)의 각각은 매엽식의 CMP 장치로서, 연마포가 접착된 회전 정반(11A, 11B)과, 회전 정반(11A, 11B) 상의 웨이퍼를 보유지지하는 연마 헤드(12A, 12B)를 구비하고 있다. 제1 연마 유닛(10A)에는 독립 가압 방식(멤브레인 방식)의 연마 헤드(12A)(제1 연마 헤드)가 실장되어 있고, 아암(13A)에 의해 이동 가능하게 구성되어 있다. 제2 연마 유닛(10B)에는 고정 가압 방식(템플릿 방식)의 연마 헤드(12B)(제2 연마 헤드)가 실장되어 있고, 아암(13B)에 의해 이동 가능하게 구성되어 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)는, 연마 헤드(12A, 12B)의 구성을 나타내는 대략 단면도이고, 도 2(a)는 독립 가압 방식의 연마 헤드(12A), 도 2(b)는 고정 가압 방식의 연마 헤드(12B)를 각각 나타내고 있다.
도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 독립 가압 방식의 연마 헤드(12A)는, 회전축(30)의 하단부에 접속된 강체(금속 또는 세라믹스제)의 베이스(31)(헤드 본체)와, 베이스(31)의 하방에 형성되어 웨이퍼(W)의 상면에 접촉하는 단실 구조의 멤브레인(32)과, 멤브레인(32)을 지지하는 지지 플레이트(33)와, 멤브레인(32)의 외주측에 형성되고, 웨이퍼(W)의 외주를 둘러싸는 리테이너 링(34)을 구비하고 있다. 멤브레인(32)은 에어 가압에 의해 부풀어 오른 상태로 웨이퍼(W)의 상면에 접촉하고 있고, 웨이퍼(W)를 회전 정반(50) 상의 연마포(51)로 밀어붙이고 있다.
리테이너 링(34)은 수지 또는 세라믹제의 부재이고, 웨이퍼(W)의 외주 단면에 당접하여 웨이퍼(W)의 수평 방향의 이동 범위를 제한하는 역할을 다하는 것이다. 리테이너 링(34)은 웨이퍼 가압 기구를 구성하는 멤브레인(32)으로부터 독립된 압압 동작이 가능하고, 멤브레인(32)과는 다른 에어 가압에 의해 회전 정반(50) 상으로 밀어붙여져 연마포(51)와 접촉하고 있다. 즉, 리테이너 링(34)은, 멤브레인(32)과는 다른 에어 공급원으로부터의 에어 가압에 의해 가압 제어되는 것이다. 이에 따라, 리테이너 링(34)에 의한 웨이퍼(W)의 규제력을 높일 수 있고, 연마 공정 중에 웨이퍼(W)가 연마 헤드(12A)의 외측에 튀어나와 버리는 사태를 방지할 수 있다.
도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 고정 가압 방식의 연마 헤드(12B)는, 회전축(40)의 하단부에 접속된 강체(금속 또는 세라믹스제)의 베이스(41)(헤드 본체)와, 베이스(41)의 하방에 형성된 백 패드(진공 흡착판)(42)와, 베이스(41)의 저면측으로서 백 패드(42)의 외주측에 형성되고, 웨이퍼(W)의 외주 단면에 접촉하는 리테이너 링(43)을 구비하고 있고, 진공 유로(44)가 백 패드(42)의 흡착공에 연통한 구조를 갖고 있다. 고정 가압 방식으로는 실린더 가압에 의해 연마 헤드(12B) 전체가 압하되고, 베이스(41)가 백 패드(42)를 통하여 웨이퍼(W)의 상면으로 밀어붙여짐으로써, 웨이퍼(W)가 회전 정반(50) 상의 연마포(51)로 밀어붙여진다.
리테이너 링(43)은 베이스(41)의 저면의 외주부에 고정된 고정 부재이고, 가압 실린더에 의해 승강 구동되는 회전축(40), 베이스(41) 및 백 패드(42)와 함께 승강한다. 즉, 리테이너 링(43)은 웨이퍼 가압 기구를 구성하는 베이스(41)에 고정되어 있고, 웨이퍼 가압 기구로부터 독립하여 상하 이동하는 것은 할 수 없다.
독립 가압 방식의 연마 헤드(12A)는, 멤브레인(32)이 웨이퍼(W)의 전면을 균일하게 가압하기 때문에, 웨이퍼(W)를 불균일 없게 연마할 수 있고, 웨이퍼(W)의 평탄도를 높일 수 있지만, 리테이너 링(34)이 연마포와 항상 접촉하고 있기 때문에 리테이너 링(34)의 마모에 의해 발생하는 리테이너 부스러기 등의 영향에 의해 웨이퍼(W)의 LPD 품질이 저하한다. 한편, 고정 가압 방식의 연마 헤드(12B)는, 리테이너 링(43)이 연마포(51)에 접촉하지 않기 때문에 리테이너 링(43)으로부터 수지 부스러기 등이 발생하는 경우는 없고, 따라서 웨이퍼(W)의 LPD 품질을 충분히 높일 수 있지만, 연마 헤드(12A)의 형상이나, 백 패드에 열린 웨이퍼 보유지지를 위한 흡착공의 형상 등이 웨이퍼(W)에 전사되기 때문에, 웨이퍼(W)의 평탄도를 충분히 높이는 것이 어렵다.
그러나, 본 실시 형태와 같이 2단의 웨이퍼 연마 공정의 전단에 있어서 독립 가압 방식의 연마 헤드를 채용함으로써, 충분한 평탄도를 확보하면서 웨이퍼(W)를 깎아 들어갈 수 있다. 또한, 2단의 웨이퍼 연마 공정의 후단에 있어서 고정 가압 방식의 연마 헤드를 채용함으로써, 웨이퍼(W)의 평탄도의 저하를 방지하면서 LPD 품질을 향상시킬 수 있다. 즉, 고정 가압 방식의 연마 헤드(12B)를 이용하여 마무리 연마를 행함으로써, 독립 가압 방식의 연마 헤드(12A)를 이용한 연마에 의해 저하한 웨이퍼(W)의 LPD 품질을 회복 또는 향상시킬 수 있다.
도 3은, 웨이퍼 연마 장치(1)를 이용한 웨이퍼의 연마 공정을 설명하는 플로우 차트이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼의 연마 공정에서는, 우선 제1 연마 유닛(10A)에 의한 제1 연마 스텝을 실시한다(스텝 S1). 연마 대상의 웨이퍼(W)는, 예를 들면 실리콘 단결정 잉곳으로부터 잘라내진 벌크 실리콘 웨이퍼이고, 특히, 양면 연마에 의해 평탄도를 높일 수 있던 것이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 로더(도시하지 않음)로부터 가동 스테이지(21)에 바꿔 실어진 웨이퍼(W)는, 가동 스테이지(21)에 의해 제1 회전 정반(11A)의 앞(제1 인수인도 위치(P1))까지 옮겨진다. 가동 스테이지(21) 상의 웨이퍼(W)는 연마 헤드(12A)에 의해 픽업(척)된 후, 제1 회전 정반(11A) 상에 세트되고, 독립 가압 방식의 연마 헤드(12A)에 보유지지된 상태로 웨이퍼의 연마 가공이 실시된다. 이때의 웨이퍼의 연마량(가공 여유분)은 예를 들면 200∼1000㎚이다.
제1 연마 스텝에 있어서는, 웨이퍼 표면의 대미지의 제거와 거칠기를 저감시킬 뿐만 아니라, 양면 연마로 평탄화했을 때의 웨이퍼 형상(평탄도)을 유지하는 것이 요구된다. 형상 유지 성능은 고정 가압 방식의 연마 헤드(12B)보다도 독립 가압 방식의 연마 헤드(12A)의 쪽이 높기 때문에, 제1 연마 스텝에서는 독립 가압 방식의 연마 헤드(12A)가 이용된다.
제1 연마 유닛(10A)에 의한 제1 연마 스텝이 종료하면, 웨이퍼 인수인도 기구(20)가 제1 연마 유닛(10A)으로부터 제2 연마 유닛(10B)으로 웨이퍼(W)를 이송한다(스텝 S2). 제1 회전 정반(11A) 상의 웨이퍼(W)는, 연마 헤드(12A)에 의해 픽업되고, 가동 스테이지(21) 위에서 릴리스(디척)되어 가동 스테이지(21)에 실린다. 그 후, 웨이퍼(W)는 가동 스테이지(21)에 의해 제2 회전 정반(11B)의 앞(제2 인수인도 위치 P2)까지 옮겨진다.
다음으로, 제2 연마 유닛(10B)에 의한 제2 연마 스텝을 실시한다(스텝 S3). 가동 스테이지(21) 상의 웨이퍼(W)는 연마 헤드(12B)에 의해 픽업된 후, 제2 회전 정반(11B) 상에 세트되고, 고정 가압 방식의 연마 헤드(12B)에 보유지지된 상태로 웨이퍼의 연마 가공(마무리 연마)이 실시된다. 이때의 웨이퍼의 연마량(가공 여유분)은 제1 연마 스텝 때보다도 적고, 예를 들면 5∼50㎚이다.
제2 연마 스텝에 있어서는, 제1 연마 스텝에서 도입된 미소 대미지의 제거가 요구된다. 미소 대미지의 발생원은 연마포(51)에 접지한 리테이너 링(34)의 마모에 의해 발생하는 리테이너 부스러기이다. 마무리 연마에 있어서 연마 헤드를 독립 가압 방식으로부터 고정 가압 방식으로 전환함으로써, 미소 대미지의 추가적인 발생을 억제하면서 제거할 수 있고, 이에 따라 헤이즈 레벨 및 LPD를 저감할 수 있다.
제2 연마 유닛(10B)에 의한 제2 연마 스텝이 종료하면, 제2 회전 정반(11B) 상의 웨이퍼(W)는, 연마 헤드(12B)에 의해 픽업되고, 가동 스테이지(21) 위에서 릴리스되어 가동 스테이지(21)에 실린다. 웨이퍼(W)는 가동 스테이지(21)에 의해 소정의 위치까지 옮겨진 후, 언로더에 바꿔 실어져, 일련의 웨이퍼 연마 공정이 완료한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 웨이퍼 연마 방법은, 웨이퍼의 평탄도를 만드는 제1 연마 스텝에서는 독립 가압 방식(멤브레인 방식)의 연마 헤드(12A)를 채용하고, 웨이퍼 표면의 LPD 품질을 확보하는 제2 연마 스텝에서는 고정 가압 방식(템플릿 방식)의 연마 헤드(12B)를 채용하기 때문에, 웨이퍼의 평탄도와 LPD 품질 모두를 높일 수 있다. 또한 연마 헤드의 전환을 위해, 웨이퍼의 인수인도 기구(20)로서 가동 스테이지(21)를 이용하기 때문에, 연마 방식(가압 방식)이 상이한 연마 헤드를 이용한 복수의 연마 유닛 사이의 웨이퍼의 인수인도를 원활하게 행할 수 있고, 고품질인 웨이퍼를 효율 좋게 제조할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 웨이퍼 연마 장치의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼 연마 장치(2)는, 제1 및 제2 연마 헤드(12A, 12B)가 웨이퍼 인수인도 기구로서 기능함과 함께, 공통 스테이지(22)를 이용하는 것이고, 제1 연마 유닛(10A)과 제2 연마 유닛(10B)의 사이에 웨이퍼의 인수인도 장소로서의 공통 스테이지(22)를 형성한 것이다. 공통 스테이지(22)는 웨이퍼 인수인도 기구의 일부를 구성하는 것이고, 제1 연마 헤드(12A)와 제2 연마 헤드(12B)의 사이에 고정 배치되어 있다.
제1 연마 유닛(10A)의 앞에 배치된 로더(23)로부터 연마 헤드(12A)에 의해 픽업된 웨이퍼(W)는, 제1 회전 정반(11A) 상에 세트되고, 독립 가압 방식의 연마 헤드(12A)에 보유지지된 상태로 제1 연마 스텝(도 3 스텝 S1)이 실시된다.
제1 연마 유닛(10A)에 의한 제1 연마 스텝이 종료하면, 제1 연마 유닛(10A)으로부터 제2 연마 유닛(10B)으로 웨이퍼(W)를 이송한다(스텝 S2). 제1 회전 정반(11A) 상의 웨이퍼(W)는 연마 헤드(12A)에 의해 공통 스테이지(22) 상으로 이송되고, 제2 연마 유닛(10B)의 연마 헤드(12B)가 공통 스테이지(22) 상의 웨이퍼(W)를 척하여 제2 연마 유닛(10B)의 제2 회전 정반(11B) 상에 옮겨 적재 된다. 연마 헤드(12B)에 의해 픽업된 웨이퍼는 제2 회전 정반(11B) 상의 연마 개시 위치에 세트되고, 고정 가압 방식의 연마 헤드(12B)에 보유지지된 상태로 제2 연마 스텝(도 3 스텝 S3)이 실시된다.
제2 연마 스텝 S3에 있어서, 웨이퍼의 연마량은 제1 연마 스텝 때보다도 적고, 5∼50㎚이다. 연마량이 많아질수록 고정 가압 방식의 연마 헤드의 영향이 커져, 웨이퍼의 평탄도가 악화되기 때문에, 연마량은 LPD 품질을 확보가능한 한에 있어서 가능한 한 적은 편이 좋다.
제2 연마 스텝에 있어서의 연마 조건은, 제1 연마 스텝에 있어서의 연마 조건과 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 예를 들면, 제2 연마 스텝에서 사용하는 슬러리의 종류는 특별히 한정되지 않고, 제1 연마 스텝 때와 동일한 것을 이용해도 좋고, 다른 것을 이용해도 좋다.
제2 연마 유닛(10B)에 의한 제2 웨이퍼 연마 스텝이 종료하면, 제2 회전 정반(11B) 상 웨이퍼는 연마 헤드에 의해 픽업되어 언로더(24)에 바꿔 실어져, 일련의 웨이퍼 연마 공정이 완료된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 웨이퍼 연마 장치(2)는, 연마 헤드의 전환을 위해, 웨이퍼의 인수인도 기구(20)로서 공통 스테이지(22)를 이용하기 때문에, 제1 실시 형태에 의한 발명의 효과에 더하여, 웨이퍼의 인수인도 기구(20)를 매우 단순한 구성에 의해 실현될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기의 실시 형태로 한정되는 일 없이, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하고, 그들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서는, 2단의 연마 유닛의 직렬 배치로 이루어지는 웨이퍼 연마 장치를 예로 들었지만, 본 발명에 있어서 연마 유닛의 단수는 3단 이상이라도 좋다. 단 이 경우, 최종단의 연마 유닛의 연마 헤드가 고정 가압 방식이고, 최종단 이외의 연마 유닛의 적어도 하나가 독립 가압 방식인 것이 필요하다. 이와 같이, 2대 이상의 연마 유닛이 직렬로 배치되어 있는 경우에, 제2 연마 유닛이 최종단의 연마 유닛을 구성하고 있기 때문에, 슬러리의 종류 등의 연마 조건은 연마 유닛마다 상이해도 좋고, 동일해도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서 연마 대상의 웨이퍼는 단결정 실리콘 잉곳으로부터 잘라내진 벌크 웨이퍼에 한정되지 않고, 여러가지 재료의 웨이퍼를 대상으로 할 수 있다.
1, 2 : 웨이퍼 연마 장치
10A, 10B : 연마 유닛
11A, 11B : 회전 정반
12A, 12B : 연마 헤드
13A, 13B : 아암
20 : 웨이퍼 인수인도 기구
21 : 가동 스테이지
22 : 공통 스테이지
23 : 로더
24 : 언로더
30 : 회전축
31 : 베이스(연마 헤드 본체)
32 : 멤브레인
33 : 지지 플레이트
34 : 리테이너 링
40 : 회전축
41 : 베이스
42 : 백 패드
43 : 리테이너 링
44 : 진공 유로
50 : 회전 정반
51 : 연마포
W : 웨이퍼

Claims (9)

  1. 웨이퍼 가압 기구로부터 독립된 압압 동작이 가능한 리테이너 링을 갖는 독립 가압 방식의 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼를 연마하는 제1 연마 스텝과,
    웨이퍼 가압 기구에 고정된 리테이너 링을 갖는 고정 가압 방식의 연마 헤드를 이용하여 상기 제1 연마 스텝에서 연마 가공된 웨이퍼를 연마하는 제2 연마 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연마 스텝에 있어서의 상기 웨이퍼의 연마량은 상기 제1 연마 스텝에 있어서의 상기 웨이퍼의 연마량보다도 적은 웨이퍼 연마 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 연마 스텝에서 연마 가공된 웨이퍼를 상기 독립 가압 방식의 연마 헤드로부터 상기 고정 가압 방식의 연마 헤드에 인수인도하는 웨이퍼 인수인도 스텝을 추가로 구비하는 웨이퍼 연마 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 웨이퍼 인수인도 스텝은, 상기 독립 가압 방식의 연마 헤드에 웨이퍼를 인수인도 가능한 제1 인수인도 위치와 상기 고정 가압 방식의 연마 헤드에 웨이퍼를 인수인도 가능한 제2 인수인도 위치의 사이를 이동 가능한 가동 스테이지를 통하여 상기 웨이퍼를 인수인도하는 웨이퍼 연마 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 웨이퍼 인수인도 스텝은, 상기 독립 가압 방식의 연마 헤드와 상기 고정 가압 방식의 연마 헤드의 사이에 고정 배치된 공통 스테이지를 통하여 상기 웨이퍼를 인수인도하는 웨이퍼 연마 방법.
  6. 연마포가 접착된 회전 정반 상의 웨이퍼를 압압하면서 보유지지(保持)하는 제1 및 제2 연마 헤드와,
    상기 제1 연마 헤드를 이용하여 연마 가공된 웨이퍼를 상기 제1 연마 헤드로부터 상기 제2 연마 헤드에 인수인도하는 웨이퍼 인수인도 기구를 구비하고,
    상기 제1 연마 헤드는, 제1 웨이퍼 가압 기구와, 상기 제1 웨이퍼 가압 기구로부터 독립된 압압 동작이 가능한 제1 리테이너 링을 포함하는 독립 가압 방식의 연마 헤드이고,
    상기 제2 연마 헤드는, 제2 웨이퍼 가압 기구와, 상기 제2 웨이퍼 가압 기구에 고정된 제2 리테이너 링을 포함하는 고정 가압 방식의 연마 헤드인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    복수의 연마 유닛이 다단으로 배치됨과 함께, 상기 제2 연마 헤드가 최종단의 연마 유닛을 구성하고 있는 웨이퍼 연마 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼 인수인도 기구는, 상기 제1 연마 헤드에 웨이퍼를 인수인도 가능한 제1 인수인도 위치와 상기 제2 연마 헤드에 웨이퍼를 인수인도 가능한 제2 인수인도 위치의 사이를 이동 가능한 가동 스테이지를 갖고,
    상기 가동 스테이지는, 상기 제1 인수인도 위치에서 상기 제1 연마 헤드로부터 인수인도된 상기 웨이퍼를 상기 제2 인수인도 위치로 이송하여 상기 제2 연마 헤드에 인수인도하는 웨이퍼 연마 장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼 인수인도 기구는, 상기 제1 연마 헤드와 상기 제2 연마 헤드의 사이에 고정 배치된 공통 스테이지를 갖고,
    상기 제1 연마 헤드에 의해 연마 가공된 웨이퍼는, 상기 제1 연마 헤드로부터 상기 공통 스테이지를 통하여 상기 제2 연마 헤드에 인수인도되는 웨이퍼 연마 장치.
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