KR20180121916A - 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법 및 웨이퍼의 양면연마방법 - Google Patents

양면연마장치용의 캐리어의 제조방법 및 웨이퍼의 양면연마방법 Download PDF

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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 캐리어모재와, 이 캐리어모재보다 두꺼운 인서트재를 준비하는 준비공정과, 인서트재가 캐리어모재의 표면측 및 이면측의 양면으로부터 돌출하도록, 인서트재를 유지구멍에 끼워넣는 공정과, 캐리어모재의 표면측으로부터 돌출한 인서트재의 표면측 돌출량 및, 캐리어모재의 이면측으로부터 돌출한 인서트재의 이면측 돌출량을 각각 측정하는 측정공정과, 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 작아지도록, 캐리어를 입상연마할 때의 상정반 및 하정반의 회전수를 설정하는 설정공정과, 이 설정된 상정반 및 하정반의 각각의 회전수로 캐리어를 입상연마하는 입상연마공정을 갖는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법을 제공한다. 이에 따라, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 향상시킬 수 있는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법 및, 웨이퍼의 양면연마방법이 제공된다.

Description

양면연마장치용의 캐리어의 제조방법 및 웨이퍼의 양면연마방법
본 발명은, 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법 및 웨이퍼의 양면연마방법에 관한 것이다.
양면연마장치는 1배치당 5매 정도의 웨이퍼의 양면을 동시에 연마하기 때문에, 웨이퍼 매수와 동수의 유지구멍을 갖는 양면연마장치용의 캐리어를 정반 상에 설치한다. 캐리어의 유지구멍에 의해 웨이퍼가 유지되고, 상하정반에 마련된 연마포에 의해 양면으로부터 웨이퍼가 끼워져, 연마면에 연마제를 공급하면서 연마가 행해진다.
양면연마장치용의 캐리어는, 웨이퍼보다 얇은 두께로 형성되고, 예를 들어 스테인레스나 티탄 등의 금속, 또는 유리에폭시 등의 경질수지로 구성되어 있다. 여기서, 금속제의 캐리어는, 웨이퍼 유지구멍의 내주부가 웨이퍼의 외주부와 접하여 파손시키는 것을 방지하기 위해, 웨이퍼 유지구멍의 내측에 수지제의 인서트재를 갖고 있다. 이 인서트재는 끼워넣기나 사출성형에 의해 형성된다.
인서트재를 유지구멍에 끼워넣는 경우, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 랩가공 및 연마가공을 실시한 인서트재를 캐리어모재에 감합하고, 인서트재에 수직인 하중을 가하면서 접착 및 건조를 행하는 수법을 들 수 있다.
여기서, 인서트재의 내주부는 웨이퍼의 외주부와 접하므로, 웨이퍼의 엣지형상을 만듦에 있어서 중요해진다. 이 인서트재는 캐리어모재의 높이와 동등할 것이 요구되므로, 두꺼운 인서트를 끼워넣은 후에 튀어나온 부분을 캐리어입상(立上)연마에 의해 가공할 필요가 있다.
이 인서트재가 캐리어모재의 높이와 동등할 것이 요구되는 것은, 인서트재의 높이에 따라 웨이퍼의 엣지부에 작용하는 리테이너효과가 상이하기 때문이다. 리테이너효과에는 웨이퍼의 엣지부가 커서 처지는 것을 방지하는 작용이 있다. 이 때문에, 인서트재의 높이와 웨이퍼의 두께에 따라 엣지부의 튐·처짐의 형상이 좌우된다.
현재, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스에 대하여, 표면과 이면에서 격차가 생기고 있다. 이 요인으로는 인서트재와 캐리어모재의 두께격차를 들 수 있다. 종래, 두께격차를 억제하기 위해, 사전에 인서트수지를 연마에 의해 균일한 두께로 정비하고 나서 캐리어에 끼워넣고 있다.
일본특허공개 특개2014-176954호 공보
그러나, 인서트재를 캐리어모재에 끼워넣는 시점에서, 표면과 이면에서 대칭으로 끼워넣는 것이 곤란하여, 인서트재가 표측 또는 이측으로 어긋난 상태로 고정되어, 표면과 이면에서 캐리어모재와 인서트재의 단차량에 차가 생긴다.
이 단차량의 차는 통상의 캐리어의 입상연마로 다소 완화되나, 표면과 이면에서 인서트재의 절삭량을 제어할 수 없어, 여전히 표면과 이면의 대칭성이 나쁜 상태 그대로가 된다. 이 때문에, 이러한 캐리어를 이용하여 웨이퍼의 양면연마를 행한 경우, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스가 악화된다는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 향상시킬 수 있는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법 및, 웨이퍼의 양면연마방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 연마포가 첩부된 상정반 및 하정반을 갖는 양면연마장치에서 이용되고, 웨이퍼를 유지하기 위한 유지구멍이 형성된 캐리어모재와, 상기 유지구멍의 내주를 따라 배치되고, 상기 웨이퍼의 외주부와 접하는 내주부가 형성된 인서트재를 갖는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법으로서,
상기 캐리어모재와, 이 캐리어모재보다 두꺼운 상기 인서트재를 준비하는 준비공정과, 상기 인서트재가 상기 캐리어모재의 표면측 및 이면측의 양면으로부터 돌출하도록, 상기 인서트재를 상기 유지구멍에 끼워넣는 공정과, 상기 캐리어모재의 표면측으로부터 돌출한 상기 인서트재의 표면측 돌출량 및, 상기 캐리어모재의 이면측으로부터 돌출한 상기 인서트재의 이면측 돌출량을 각각 측정하는 측정공정과, 상기 표면측 돌출량과 상기 이면측 돌출량의 차가 작아지도록, 상기 캐리어를 입상연마할 때의 상기 상정반 및 상기 하정반의 회전수를 설정하는 설정공정과, 이 설정된 상기 상정반 및 상기 하정반의 각각의 회전수로 상기 캐리어를 입상연마하는 입상연마공정을 갖는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법을 제공한다.
이와 같이 하면, 캐리어모재로부터의 인서트재의 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차를 줄일 수 있으므로, 캐리어모재의 표면과 이면에서의 인서트재의 대칭성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 향상시킬 수 있는 양면연마장치용의 캐리어를 제조할 수 있다.
이 때, 상기 준비공정에 있어서,
상기 캐리어모재의 두께보다, 10μm 이상 40μm 이하 두꺼운 상기 인서트재를 준비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 끼워넣기공정에 있어서의 인서트재의 유지구멍에의 끼워넣기를 원활하게 행할 수 있고, 또한 입상연마공정이 장시간화하는 것을 방지할 수 있다.
또한 이 때, 상기 설정공정에 있어서,
상기 캐리어를 입상연마할 때의 상기 캐리어에 대한 상기 상정반 및 상기 하정반의 상대적인 회전수에 대하여, 일방의 상기 상대적인 회전수에 대해, 다른 일방의 상기 상대적인 회전수가 1.5배 이상이 되도록, 상기 상정반 및 상기 하정반의 회전수를 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 충분히 돌출량의 차를 줄일 수 있음과 함께, 캐리어의 입상연마를 보다 효율좋게 행하는 회전수를 설정할 수 있다.
또한 이 때, 상기 설정공정에 있어서,
상기 캐리어를 입상연마할 때의 상기 캐리어에 대한 상기 상정반 및 상기 하정반의 상대적인 회전수가, 각각 0rpm 이상 30rpm 이하가 되도록, 상기 상정반 및 상기 하정반의 회전수를 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 캐리어의 입상연마를 보다 효율좋게 행할 수 있는 회전수를 설정할 수 있다.
또한 이 때, 상기 입상연마공정에 있어서,
평균지립경 60nm 이상의 연마제를 용매에 의해 2~5배로 희석한 알칼리성 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 입상연마를 효율좋게 행할 수 있다.
또한 이 때, 상기 입상연마공정 후에 재차 상기 측정공정을 행하고, 이 측정공정에 있어서 측정되는 상기 표면측 돌출량과 상기 이면측 돌출량의 차가 5μm 이하가 될 때까지, 상기 설정공정, 상기 입상연마공정 및 상기 측정공정을 반복하여 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 캐리어모재의 표면과 이면에 있어서의 인서트재의 대칭성을 확실히 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 웨이퍼를 양면연마하는 방법으로서,
연마포가 첩부된 상정반과 하정반의 사이에, 상기한 본 발명의 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법에 의해 제조한 상기 캐리어를 배치하고, 이 캐리어에 형성된 상기 유지구멍에 상기 웨이퍼를 유지하여 양면연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 양면연마방법을 제공한다.
이와 같이 하면, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 확실하게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법이면, 캐리어모재로부터의 인서트재의 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차를 줄일 수 있으므로, 캐리어모재의 표면과 이면에서의 인서트재의 대칭성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 캐리어의 제조방법의 일례를 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 제조방법으로 제조되는 양면연마장치용의 캐리어의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법에서 이용할 수 있는 양면연마장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 캐리어의 제조방법의 다른 일례를 나타낸 공정도이다.
도 5는 실시예에 있어서 측정한 표면측 돌출량 및 이면측 돌출량의 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예에 있어서 측정한 표면측 돌출량 및 이면측 돌출량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 비교예에 있어서의 캐리어의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 8은 비교예에 있어서 측정한 표면측 돌출량 및 이면측 돌출량의 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 9는 비교예에 있어서 측정한 표면측 돌출량 및 이면측 돌출량을 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 및 비교예에 있어서의 양면연마 후의 웨이퍼의 ESFQRmax의 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 및 비교예에 있어서의 양면연마 후의 웨이퍼의 Back-ZDD의 측정결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니다.
상술한 바와 같이, 인서트재를 캐리어모재에 끼워넣을 때에, 인서트재가 표측(또는 이측)으로 어긋난 상태로 고정되고, 이러한 캐리어를 이용하여 웨이퍼의 양면연마를 행한 경우, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스가 악화된다는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자들은 이러한 문제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 캐리어모재로부터 돌출한 인서트재의 표면측 돌출량 및 이면측 돌출량을 각각 측정하고, 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 작아지도록, 캐리어를 입상연마할 때의 상정반 및 하정반의 회전수를 설정하고, 이 설정된 상정반 및 하정반의 각각의 회전수로 캐리어를 입상연마하는 것을 발견하였다. 이와 같이 하면, 캐리어모재로부터의 인서트재의 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차를 줄일 수 있으므로, 캐리어모재의 표면과 이면에 있어서의 인서트재의 대칭성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 향상시킬 수 있는 것에 상도하였다. 그리고, 이들을 실시하기 위한 최량의 형태에 대하여 자세히 조사하여, 본 발명을 완성시켰다.
도 2에, 양면연마장치용의 캐리어의 일례를 나타낸다. 캐리어(1)는 웨이퍼를 유지하기 위한 유지구멍(2)이 형성된 캐리어모재(3)와, 그 캐리어모재(3)의 유지구멍(2)의 내주를 따라 배치되고, 웨이퍼의 외주부와 접하는 내주부가 형성된 인서트재(4)를 갖고 있다. 인서트재(4)에 의해 웨이퍼의 면취부를 보호할 수 있다.
이러한 캐리어(1)는, 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같은 4way식의 양면연마장치(10)에 있어서 웨이퍼(W)를 양면연마할 때에 이용된다. 양면연마장치(10)는, 상하로 상대향하여 마련된 상정반(11)과 하정반(12)을 구비하고 있다. 상하정반(11, 12)에는, 각각 연마포(13)가 첩부되어 있다. 상정반(11)과 하정반(12)간의 중심부에는 선기어(14)가, 주연부에는 인터널기어(15)가 마련되어 있다.
그리고, 선기어(14) 및 인터널기어(15)의 각 톱니부에는 캐리어(1)의 외주톱니가 교합되어 있고, 상정반(11) 및 하정반(12)이 도시하지 않은 구동원에 의해 회전되는 것에 수반하여, 캐리어(1)는 자전하면서 선기어(14)의 주위를 공전한다. 이 때, 캐리어(1)의 유지구멍(2)으로 유지된 웨이퍼(W)의 양면은, 상하의 연마포(13)에 의해 동시에 연마된다. 웨이퍼(W)의 연마시에는, 슬러리공급장치(16)로부터 슬러리(17)가 웨이퍼(W)의 연마면에 공급된다.
이하, 도 1~도 3을 참조하여 본 발명의 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 도 2에 나타낸 바와 같은 캐리어모재(3)와, 캐리어모재(3)보다 두꺼운 인서트재(4)를 준비하는 준비공정을 행한다(도 1의 SP1). 여기서는, 유지구멍(2)이 1개의 캐리어모재(3)를 예시하고 있으나, 물론 여기에 한정되지 않고, 복수의 유지구멍을 갖는 것으로 해도 된다.
이 때, 캐리어모재(3)의 두께보다, 10μm 이상 40μm 이하 두꺼운 인서트재(4), 보다 바람직하게는 15μm 이상 25μm 이하 두꺼운 인서트재(4)를 준비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 후술하는 끼워넣기공정에 있어서의 인서트재의 유지구멍에의 끼워넣기를 원활하게 행할 수 있고, 또한 후술하는 입상연마공정이 장시간화하는 것을 방지할 수 있다.
인서트재(4)는, 예를 들어, 재질이 경질수지제인 것을 준비하는 것이 바람직하다. 캐리어모재(3)는, 예를 들어, 재질이 스테인레스나 티탄 등의 금속제이거나, 여기에 표면경화처리를 실시한 것을 준비하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 이들 재질에 특별히 한정되는 것은 아니다.
다음에, 인서트재(4)가 캐리어모재(3)의 표면측 및 이면측의 양면으로부터 돌출하도록, 인서트재(4)를 유지구멍(2)에 끼워넣는 공정을 행한다(도 1의 SP2).
다음에, 캐리어모재(3)의 표면측으로부터 돌출한 인서트재(4)의 표면측 돌출량 및, 캐리어모재의 이면측으로부터 돌출한 인서트재(4)의 이면측 돌출량을 각각 측정하는 측정공정을 행한다(도 1의 SP3).
이 때, 이들의 표면측 돌출량 및 이면측 돌출량(단차량)은, 예를 들어, 접촉식의 단차측정기를 이용하여 측정할 수 있다.
이어서, 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 줄어들도록, 캐리어(1)를 입상연마할 때의 상정반(11) 및 하정반(12)의 회전수를 설정하는 설정공정을 행한다(도 1의 SP4).
구체적으로는, 예를 들어, 인서트재(4)의 돌출량이 큰 면측의 정반의 상대적인 회전수를 크게 하거나, 또는 인서트재(4)의 돌출량이 작은 면측의 정반의 상대적인 회전수를 줄임으로써, 표면과 이면의 인서트재(4)의 절삭량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 비율을 참고로 하여 상대적 회전수를 설정하면 된다. 이 경우, 돌출량의 비율과 회전수의 비율의 절대값은 반드시 일치시킬 필요는 없다. 미리, 인서트재의 연마속도와 정반회전수의 관계를 구해두면, 간단히, 상대적 회전수를 설정할 수 있다.
이 때, 캐리어(1)를 입상연마할 때의 캐리어(1)에 대한 상정반 및 하정반의 상대적인 회전수에 대하여, 일방의 상대적인 회전수에 대해, 다른 일방의 상대적인 회전수가 1.5배 이상이 되도록, 상정반(11) 및 하정반(12)의 회전수를 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 충분히 돌출량의 차를 줄일 수 있음과 함께, 캐리어(1)의 입상연마를 보다 효율좋게 행하는 회전수를 설정할 수 있다.
한편, 상기의, 일방의 상대적인 회전수에 대한, 다른 일방의 상대적인 회전수의 설정은, 4배이면 효율면에서 충분하다.
또한 이 때, 캐리어(1)를 입상연마할 때의 캐리어(1)에 대한 상정반(11) 및 하정반(12)의 상대적인 회전수가, 각각 0rpm 이상 30rpm 이하가 되도록, 상정반(11) 및 하정반(12)의 회전수를 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 캐리어(1)의 입상연마를 보다 효율좋게 행할 수 있는 회전수를 설정할 수 있다.
상기의 설정공정에서 설정된 상정반(11) 및 하정반(12)의 각각의 회전수로 캐리어(1)를 입상연마하는 입상연마공정을 행한다(도 1의 SP5).
이 때, 평균지립경 60nm 이상의 연마제를 용매에 의해 2~5배로 희석한 알칼리성 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 입상연마를 효율좋게 행할 수 있다.
한편, 상기 평균지립경은 100nm이면 효율면에서 충분하다.
또한, 연마포(13)에는, 쇼어A경도 85-95의 발포우레탄패드를 이용하는 것이 바람직하다.
이 때 도 4에 나타낸 바와 같이, 입상연마공정(SP5) 후에 재차 측정공정(SP6)을 행하고, 이 측정공정(SP6)에 있어서 측정되는 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 5μm 이하, 보다 바람직하게는 2μm 이하, 더욱 바람직하게는 1μm가 될 때까지 설정공정(SP4), 입상연마공정(SP5) 및 측정공정(SP6)을 반복하여 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 캐리어모재(3)의 표면과 이면에 있어서의 인서트재(4)의 대칭성을 보다 확실히 향상시킬 수 있다.
한편, 상기의 차 자체는 보다 작은 편이 바람직하고, 필요하다면, 차가 없어질(차가 0μm) 때까지 상기 공정을 반복하여 행하는 것도 가능하다.
구체적으로는, 예를 들어, 측정공정(SP6) 후에, 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 원하는 값 이하인지 여부를 판단하는 공정(SP7)을 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 원하는 값보다 큰 경우에는 재차 설정공정(SP4)을 행하고, 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 원하는 값 이하인 경우에는 입상연마완료(SP8)로 하는 것을 판단할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은, 본 발명의 양면연마장치용의 캐리어를 제조방법이면, 캐리어모재로부터의 인서트재의 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차를 줄일 수 있으므로, 캐리어모재의 표면과 이면에 있어서의 인서트재의 대칭성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼의 양면연마방법에서는, 연마포가 첩부된 상정반과 하정반의 사이에, 상기한 본 발명의 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법에 의해 제조한 캐리어를 배치하고, 이 캐리어에 형성된 유지구멍에 웨이퍼를 유지하여 양면연마한다. 이와 같이 하면, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 향상시킬 수 있다.
구체적으로는 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 캐리어(1)의 유지구멍(2)내에 웨이퍼(W)를 유지한다. 이어서, 양면연마장치(10)의 상하정반(11, 12)간에 웨이퍼(W)를 유지한 캐리어(1)를 삽입한다. 그리고, 슬러리공급장치(16)에서 슬러리(17)를 연마면에 공급하면서, 상하정반(11, 12)을 회전시키면서 캐리어(1)를 자전 및 공전시킨다. 이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 양면을 연마포(13)에 슬라이딩접촉시킴으로써, 웨이퍼(W)의 양면연마를 할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 캐리어로서 도 2에 나타낸 바와 같은, 유지구멍이 1개만 마련되어 있는 것을 나타내고 있다. 그러나 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 1개의 캐리어에 복수의 유지구멍 및 여기에 대응하는 인서트재를 마련한 것에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
캐리어모재로서, 순티탄으로 이루어지고, 표면에 약 2μm의 DLC코팅처리를 실시하여, 코팅 후의 두께가 약 776μm인 것을 준비하였다. 또한, 인서트재로서, 사전에 랩 및 연마가공을 실시한 두께가 790~800μm인 유리섬유강화 에폭시수지(EG)인 것을 준비하였다(준비공정).
인서트재가 캐리어모재의 표면측 및 이면측의 양면으로부터 돌출하도록, 인서트재를 유지구멍에 끼워넣었다(끼워넣기공정).
캐리어모재의 표면측으로부터 돌출한 인서트재의 표면측 돌출량 및, 캐리어모재의 이면측으로부터 돌출한 인서트재의 이면측 돌출량을 각각 측정하였다(측정공정). 표면측 돌출량 및 이면측 돌출량의 측정은, 미트토요제 서프테스트 SJ-400을 이용하여 행하였다. 이 때의 결과를 후술하는 입상연마 후의 측정결과와 함께, 도 5 및 도 6에 나타냈다.
그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 입상연마전에 있어서의 표면측 돌출량은 14.22μm, 이면측 돌출량은 7.82μm였다. 즉, 입상연마 전에 있어서의 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차는, 6.4μm, 비율은 1.82였다.
표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 작아지도록, 캐리어를 입상연마할 때의 상정반 및 하정반의 회전수를 설정하고(설정공정), 이 설정한 상정반 및 하정반의 각각의 회전수로 캐리어의 입상연마를 행하였다(입상연마공정).
그리고, 입상연마공정 후에 재차 측정공정을 행하고, 이 측정공정에 있어서 측정되는 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 1μm 이하가 될 때까지 설정공정, 입상연마공정 및 측정공정을 반복하여 행하였다.
설정공정에서는, 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이, 캐리어를 입상연마할 때의 캐리어에 대한 상정반 및 하정반의 상대적인 회전수에 대하여, 상정반의 상대적인 회전수가, 하정반의 상대적인 회전수에 대하여 입상연마(1회째)에서는 2배, 입상연마(2회째)에서는 1.5배가 되도록, 회전수를 설정하였다. 또한, 입상연마의 시간은, 입상연마(1회째)를 60분, 입상연마(2회째)를 120분으로 하였다.
입상연마시간
(min)		 상정반의 상대적인 회전수
/하정반의 상대적인 회전수
입상연마(1회째) 60 2.0
입상연마(2회째) 120 1.5
캐리어의 입상연마에서는, 후지코시기계공업제의 양면연마장치 DPS-20B의 상하정반에, 연마포로서 쇼어A경도 90의 발포우레탄패드인 후지보우에히메제의 SF5000을 첩부한 양면연마장치를 이용하였다. 캐리어의 입상연마에 있어서 슬러리로서, 후지미인코포레이티드제의 평균지립경이 77nm인 COMPOL80의 연마제를, 용매에 의해 3배로 희석하여 지립농도 13.5wt%로 한, pH 10.5의 KOH베이스의 알칼리수용액을 사용하였다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 캐리어의 입상연마(1회째) 후의 표면측 돌출량은 3.50μm, 이면측 돌출량은 1.96μm였다. 즉, 캐리어의 입상연마(1회째) 후에 있어서의 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차는, 1.54μm였다.
또한, 캐리어의 입상연마(2회째) 후의 표면측 돌출량은 1.48μm, 이면측 돌출량은 0.78μm였다. 즉, 캐리어의 입상연마(2회째) 후에 있어서의 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차는, 0.7μm였다.
이와 같이, 캐리어의 입상연마(2회째) 후에, 표면측 돌출량과 이면측 돌출량의 차가 1μm 이하가 되었으므로, 이 시점에서 캐리어의 입상연마를 완료로 하였다.
(비교예)
실시예와 동일한 양면연마장치를 이용하여, 도 7에 나타낸 공정도에 따라서, 양면연마장치용의 캐리어의 제조를 행하였다.
우선, 실시예와 동일한 캐리어모재와, 사전에 랩 및 연마가공을 실시한 두께780~790μm의 인서트재를 준비하고(도 7의 SP101), 통상의 끼워넣기를 행하였다(SP102). 그 후, 캐리어모재의 표면측 및 이면측에 있어서의 변위를 실시예와 동일하게 하여 측정하였다(도 7의 SP103). 이 때의 결과를 후술하는 입상연마 후의 측정결과와 함께, 도 8 및 도 9에 나타냈다.
그 결과, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 비교예에서는, 인서트재의 끼워넣기 시점에서 표면측에 인서트재가 크게 어긋나 있었다. 입상연마 전에 있어서의 표면측 돌출량은 23.29μm이고, 이면측 돌출량은 -13.45μm였다.
그 후, 통상의 캐리어의 입상연마(도 7의 SP104)를 행한 후, 그 후에 재차 측정공정(도 7의 SP105)을 행하고, 이 측정공정에 있어서 측정되는 표면측 돌출량이 5μm 이하가 될 때까지 입상연마공정 및 측정공정을 반복하여 행하였다(도 7의 SP106).
입상연마는, 하기의 표 2에 나타낸 바와 같이, 캐리어를 입상연마할 때의 캐리어에 대한 상정반 및 하정반의 상대적인 회전수에 대하여, 통상의 웨이퍼의 양면연마와 마찬가지로, 상정반의 상대적인 회전수와, 하정반의 상대적인 회전수를 동등하게 하였다. 또한, 입상연마의 시간은, 입상연마(1회째)를 60분, 입상연마(2회째)를 150분으로 행하였다.
입상연마시간
(min)		 상정반의 상대적인 회전수
/하정반의 상대적인 회전수
입상연마(1회째) 60 1.0
입상연마(2회째) 150 1.0
도 9에 나타낸 바와 같이, 비교예에 있어서의 캐리어의 입상연마(1회째) 후의 표면측 돌출량은 6.59μm, 캐리어의 입상연마(2회째) 후의 표면측 돌출량은 4.95μm였다. 이 때문에, 캐리어의 입상연마(2회째) 후에, 표면측 돌출량이, 5μm 이하가 되었으므로, 이 시점에서 캐리어의 입상연마를 완료로 하였다.
그러나, 도 8, 도 9에 나타낸 바와 같이, 비교예에 있어서 제조한 캐리어는, 인서트재의 끼워넣기 시점에서 표면측에 인서트재가 크게 어긋나 있고, 통상의 입상연마를 행해도, 이 돌출량은 수정할 수 없고, 캐리어모재의 표면과 이면에 있어서의 대칭성이 나쁜 상태가 되어 있다.
한편 실시예에서는, 인서트재의 끼워넣기 시점에서는 표면에 인서트재가 어긋나 고정되어 있으나, 인서트재는 양면으로 돌출되어 있다. 입상연마 전의 단차측정결과로부터, 표면측의 돌출량이 크므로, 상정반과 캐리어의 상대속도를 하정반과의 상대속도보다 크게 설정하여 입상연마를 행하였다. 그 결과, 실시예에서는 입상연마 후의 캐리어모재의 표면과 이면에 있어서의 인서트재의 대칭성이, 비교예에 비해 양호한 캐리어를 제조할 수 있었다.
동일하게 하여 실시예 및 비교예에 있어서, 복수매의 캐리어를 각각 제조하였다. 그리고, 제조한 이들 캐리어를 이용하여, 직경 300mm의 실리콘웨이퍼의 양면연마를, 합계 5배치 행하였다.
웨이퍼의 양면연마에서는, 캐리어의 입상연마와 마찬가지로, 후지코시기계공업제의 양면연마장치 DPS-20B의 상하정반에, 연마포로서 쇼어A경도 90의 발포우레탄패드인 후지보우에히메제의 SF5000을 첩부한 양면연마장치를 이용하였다.
또한 웨이퍼의 양면연마에 있어서 슬러리로서, 실리카계 지립인 후지미인코포레이티드제의 RDS-H11201과 RDS-H11202(평균입경 74nm 및 89nm)를 혼합비 1:1로 지립농도 2.4wt%로 하고, pH 10.5의 KOH베이스의 알칼리성 수용액을 이용하였다.
그리고, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부에 있어서의 플랫니스 측정을 행하였다. 플랫니스 측정은, KLA Tencor사제의 WaferSight2를 이용하였다. 그리고, 양면연마 후의 웨이퍼의 표면측의 플랫니스 측정결과(ESFQRmax)를 도 10에, 양면연마 후의 웨이퍼의 이면측의 플랫니스 측정결과(Back-ZDD)를 도 11에 나타냈다.
그 결과, ESFQRmax의 평균값은, 비교예에서는 17.1nm였다. 이에 반해, 실시예에서는, ESFQRmax의 평균값이 13.5nm로 향상되었다. 또한, Back-ZDD의 평균값은, 비교예에서는 8.6nm/mm2였다. 이에 반해, 실시예에서는, Back-ZDD의 평균값이 4.2nm/mm2로 향상되었다. 이와 같이, 종래에서는, 비교예와 같이 Back-ZDD가 악화되기 쉬웠으나, 실시예에서는 Back-ZDD를 대폭 향상시킬 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 캐리어의 제조방법에 의해, 캐리어모재의 표면과 이면에 있어서의 인서트재의 대칭성을 향상시킬 수 있으므로, 양면연마 후의 웨이퍼의 엣지부의 플랫니스를 향상시킬 수 있었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (7)

  1. 연마포가 첩부된 상정반 및 하정반을 갖는 양면연마장치에서 이용되고, 웨이퍼를 유지하기 위한 유지구멍이 형성된 캐리어모재와, 상기 유지구멍의 내주를 따라 배치되고, 상기 웨이퍼의 외주부와 접하는 내주부가 형성된 인서트재를 갖는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법으로서,
    상기 캐리어모재와, 이 캐리어모재보다 두꺼운 상기 인서트재를 준비하는 준비공정과, 상기 인서트재가 상기 캐리어모재의 표면측 및 이면측의 양면으로부터 돌출하도록, 상기 인서트재를 상기 유지구멍에 끼워넣는 공정과, 상기 캐리어모재의 표면측으로부터 돌출한 상기 인서트재의 표면측 돌출량 및, 상기 캐리어모재의 이면측으로부터 돌출한 상기 인서트재의 이면측 돌출량을 각각 측정하는 측정공정과, 상기 표면측 돌출량과 상기 이면측 돌출량의 차가 작아지도록, 상기 캐리어를 입상연마할 때의 상기 상정반 및 상기 하정반의 회전수를 설정하는 설정공정과, 이 설정된 상기 상정반 및 상기 하정반의 각각의 회전수로 상기 캐리어를 입상연마하는 입상연마공정을 갖는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 준비공정에 있어서,
    상기 캐리어모재의 두께보다, 10μm 이상 40μm 이하 두꺼운 상기 인서트재를 준비하는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 설정공정에 있어서,
    상기 캐리어를 입상연마할 때의 상기 캐리어에 대한 상기 상정반 및 상기 하정반의 상대적인 회전수에 대하여, 일방의 상기 상대적인 회전수에 대해, 다른 일방의 상기 상대적인 회전수가 1.5배 이상이 되도록, 상기 상정반 및 상기 하정반의 회전수를 설정하는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설정공정에 있어서,
    상기 캐리어를 입상연마할 때의 상기 캐리어에 대한 상기 상정반 및 상기 하정반의 상대적인 회전수가, 각각 0rpm 이상 30rpm 이하가 되도록, 상기 상정반 및 상기 하정반의 회전수를 설정하는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입상연마공정에 있어서,
    평균지립경 60nm 이상의 연마제를 용매에 의해 2~5배로 희석한 알칼리성 수용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입상연마공정 후에 재차 상기 측정공정을 행하고, 이 측정공정에 있어서 측정되는 상기 표면측 돌출량과 상기 이면측 돌출량의 차가 5μm 이하가 될 때까지, 상기 설정공정, 상기 입상연마공정 및 상기 측정공정을 반복하여 행하는 것을 특징으로 하는 양면연마장치용의 캐리어의 제조방법.
  7. 웨이퍼를 양면연마하는 방법으로서,
    연마포가 첩부된 상정반과 하정반의 사이에, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 제조한 상기 캐리어를 배치하고, 이 캐리어에 형성된 상기 유지구멍에 상기 웨이퍼를 유지하여 양면연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 양면연마방법.
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