KR20180135412A - 연마방법 및 연마장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 유지판마다의 형상차에 영향을 받는 일 없이, 웨이퍼의 평탄도를 제어할 수 있는 연마방법 및 연마장치를 제공한다.
[해결수단] 피연마물을 유지판으로 유지하고, 피연마물을 유지한 유지판을 연마장치에 배설된 연마헤드에 장착하고, 연마헤드에 의해, 유지판에 유지된 피연마물을, 연마테이블에 첩부된 연마포에 소정의 압력으로 눌러 상대운동시킴으로써, 피연마물의 표면을 연마하는 방법으로서, 유지판으로 피연마물을 유지하기 전에, 유지판의 피연마물을 유지하는 유지면의 형상을 측정해두고, 측정이 완료된 상기 유지면의 형상에 따라, 연마헤드에 의한 유지판에 대한 가압분포를 조정하고 나서, 피연마물을 연마하는 것을 특징으로 하는 연마방법.

Description

연마방법 및 연마장치{POLISHING METHOD AND POLISHING APPARATUS}

본 발명은, 연마방법 및 연마장치에 관한 것이다.

실리콘웨이퍼나 화합물 반도체웨이퍼 등의 반도체웨이퍼는, 집적회로의 미세화에 수반하여 플랫네스사양이 타이트화하여, 요구수준이 더욱 향상되고 있으며, 보다 플랫한 형상이 요구되고 있다. 반도체웨이퍼를 평탄하게 연마하는 수단으로서, 반도체웨이퍼를 유지판(연마플레이트)에, 접착 또는 템플레이트법에 의해 첩부하여 유지해서 연마하는 방법이 있다.

특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 이 방법에서는, 반도체웨이퍼를 첩부한 유지판을 연마헤드의 하면에 부착하고, 연마헤드의 하면에 부착된 가요성 박막(혹은 탄성막)과의 사이의 밀폐공간(에어백)에 압력유체를 공급하고, 그 압력을 조정함으로써 유지판 전체면을 균등하게 압하하는 연마장치가 이용되고 있다. 이 연마장치의 연마헤드는, 밀폐공간에 압력이 가해지지 않은 경우는, 연마헤드의 외주부에 전체 연마압이 가해지는 구조로 되어 있다.

이 연마방법을, 도 12~14를 참조하여, 보다 구체적으로 설명한다. 도 12와 같이, 웨이퍼(W)의 표면을 연마하기 위하여, 우선, 1매 이상의 웨이퍼(W)를 원반상의 유지판(108)에 첩부한다. 이어서, 도 13과 같이, 웨이퍼(W)를 첩부한 유지판(108)을 연마헤드(102)에 장착한다. 연마헤드(102)는 연마헤드(102)를 축주위에 회전시키는 연마샤프트(103)와 함께 연마축(104)을 구성한다. 유지판(108)에 고정된 웨이퍼(W)는 연마테이블(105)상에 붙여진 연마포(106)에 접촉되고, 연마된다.

이때, 유지판(108)상에 놓여진 연마헤드(102)에 의해, 그 유지판(108)을 가압하면서, 연마테이블(105)의 회전운동 및 연마헤드(102)의 회전에 의해, 각 웨이퍼(W)의 연마포(106)와의 접촉면이 각각 연마된다.

도 13과 같은 연마헤드(102)와, 하면에 부착된 가요성 박막(107)(혹은 탄성막)과의 사이의 밀폐공간에 압력유체를 공급하고, 그 압력을 조정함으로써 유지판(108)의 전체면을 균등하게 압하하는 장치를 사용한 경우, 이 연마헤드(102)는, 밀폐공간에 압력이 가해지지 않았을 때는, 연마헤드(102)의 외주부에 전체 연마압이 가해지는 구조로 되어 있다.

실제의 연마시에는, 밀폐공간을 적절한 가압으로 설정하고, 각 웨이퍼(W)를 균일하게 연마한다. 이 밀폐공간의 압력이 변동되면, 유지판(108)에 대한 가압분포가 변화되어 유지판(108)에 고정된 각 웨이퍼(W)의 연마형상이 변화하는 것이 알려져 있다. 구체적으로는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 밀폐공간의 압력이 작으면 유지판(108)의 외주부측에 가압분포가 상대적으로 쉬프트되고, 밀폐공간의 압력이 크면 유지판(108)의 중심부에 가압분포가 쉬프트된다. 이 가압분포에 따라서, 연마후의 웨이퍼형상이 변화된다.

일본특허공고 H7-41534호 공보

그런데, 가요성 박막에 의한 밀폐공간(에어백)에 의해, 적절히 가압분포가 조정된 연마헤드를 이용하여 연마해도, 웨이퍼마다, 평탄도(GBIR)에는 격차가 발생한다는 문제가 있었다. 이는, 유지판마다, 형상은 완전히 동일하지는 않고, 약간 형상차가 있으므로, 유지판의 평균적인 형상에 대한 적절한 가압분포를 설정해도, 그 약간의 형상차에 따라, 웨이퍼의 평탄도에 격차가 발생하기 때문이다.

본 발명은 상기 서술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 유지판마다의 형상차에 영향을 받는 일 없이, 웨이퍼의 평탄도를 제어할 수 있는 연마방법 및 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피연마물을 유지판으로 유지하고, 상기 피연마물을 유지한 상기 유지판을 연마장치에 배설된 연마헤드에 장착하고, 이 연마헤드에 의해, 상기 유지판에 유지된 상기 피연마물을, 연마테이블에 첩부된 연마포에 소정의 압력으로 눌러 상대운동시킴으로써, 피연마물의 표면을 연마하는 방법으로서, 상기 유지판으로 상기 피연마물을 유지하기 전에, 상기 유지판의 상기 피연마물을 유지하는 유지면의 형상을 측정해두고, 상기 측정이 완료된 상기 유지면의 형상에 따라, 상기 연마헤드에 의한 상기 유지판에 대한 가압분포를 조정하고 나서, 상기 피연마물을 연마하는 것을 특징으로 하는 연마방법을 제공한다.

이와 같이, 유지판의 형상을 미리 측정해두고, 측정한 형상에 따라 유지판에 대한 가압분포를 조정하여, 연마를 행함으로써, 유지판마다의 형상차에 영향받는 일 없이, 웨이퍼의 평탄도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 특히, 각 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있고, 또한, 웨이퍼마다의 평탄도의 격차를 줄일 수 있다. 또한, 제품의 아웃풋 품질(GBIR=평탄도)이, 원하는 값이 되도록, 적절히 가압분포를 조정할 수도 있다.

이때, 상기 연마헤드에 의한 상기 유지판에 대한 가압분포의 조정은, 상기 유지면의 형상을 측정한 결과에 기초하여, 미리, 복수의 유지판을 볼록형상인 것과 오목형상인 것으로 선별해 두고, 상기 유지판으로서 유지면의 형상이 볼록하게 부푼 형상인 것을 이용할 때는, 상기 유지판으로서 이용되는 복수의 상기 유지판의 볼록량을 측정하여 볼록량의 평균값을 산출하고, 이 볼록량의 평균값보다 볼록량이 큰 상기 유지판을 상기 연마헤드에 장착한 경우는, 상기 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 크게 하고, 상기 볼록량의 평균값보다 볼록량이 작은 상기 유지판을 상기 연마헤드에 장착한 경우는, 상기 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 작게 하고, 상기 유지판으로서 유지면의 형상이 오목하게 패인 형상인 것을 이용할 때는, 상기 유지판으로서 이용되는 복수의 상기 유지판의 오목량을 측정하여 오목량의 평균값을 산출하고, 이 오목량의 평균값보다 오목량이 큰 상기 유지판을 상기 연마헤드에 장착한 경우는, 상기 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 작게 하고, 상기 오목량의 평균값보다 오목량이 작은 상기 유지판을 상기 연마헤드에 장착한 경우는, 상기 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 크게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 연마에 사용하는 유지판을 볼록형상 또는 오목형상으로 선별해 두고, 유지판의 볼록량 또는 오목량에 따라, 유지면의 중심부와 외주부의 상대적인 가압을 상기와 같이 조정하면, 유지판마다의 형상차에 기인하는 웨이퍼마다의 평탄도의 격차의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 연마헤드로서, 상기 유지판을 가압하는 면에 장설(張設)된 가요성 박막을 갖는 것을 이용하고, 상기 가요성 박막에의 유체내압을 제어함으로써 상기 유지판에의 가압분포를 조정하는 것이 바람직하다.

이러한 연마헤드를 이용하는 경우, 가요성 박막에의 유체내압을 제어함으로써, 용이하게 유지판에 대한 가압분포를 조정할 수 있다.

또한, 상기 연마장치의 상기 연마테이블이 복수의 연마헤드를 갖는 경우는, 복수의 상기 유지판을 상기 측정된 유지면의 형상에 따라 분류하고, 이 분류에 따라 각 연마헤드의 상기 가압분포를 설정하고, 상기 분류에 따라 상기 유지판을 소정의 가압분포에 설정된 소정의 연마헤드에 장착하는 것이 바람직하다.

유지판을 동일 정도의 형상마다 분류하고, 동일 정도의 형상의 유지판은 연마시에 반드시 지정된 연마축으로 연마되도록 하면, 유지판마다의 형상차에 기인하는 웨이퍼의 평탄도의 격차의 발생을 확실히 제어할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피연마물을 유지한 유지판을 장착하는 연마헤드와, 피연마물을 연마하기 위한 연마포가 첩부된 연마테이블을 구비하고, 상기 연마헤드에 의해, 상기 유지판에 유지된 상기 피연마물을, 상기 연마테이블에 첩부된 상기 연마포에 소정의 압력으로 눌러 상대운동시킴으로써, 상기 피연마물의 표면을 연마하는 연마장치로서, 상기 유지판의 상기 피연마물을 유지하는 유지면의 형상에 따라, 상기 연마헤드에 의한 상기 유지판에 대한 가압분포를 조정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 연마장치를 제공한다.

이러한 것이면, 유지판의 유지면의 형상에 따라 유지판에 대한 가압분포를 조정하여, 연마를 행할 수 있으므로, 유지판마다의 형상차에 영향을 받는 일 없이 웨이퍼의 평탄도를 제어할 수 있는 것이 된다. 이에 따라, 특히, 각 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있고, 또한, 웨이퍼마다의 평탄도의 격차를 줄일 수 있는 것이 된다. 또한, 제품의 아웃풋 품질(GBIR=평탄도)이, 원하는 값이 되도록, 적절히 가압분포를 조정할 수도 있는 것이 된다.

또한, 상기 연마헤드가, 상기 유지판을 가압하는 면에 장설된 가요성 박막을 갖고, 상기 가요성 박막에의 유체내압을 제어함으로써 상기 유지판에의 가압분포를 조정할 수 있는 것이 바람직하다.

이러한 연마헤드이면, 가요성 박막에의 유체내압을 제어함으로써, 용이하게 유지판에의 가압분포를 조정할 수 있는 것이 된다.

또한, 본 발명의 연마장치는, 상기 유지판의 유지면의 형상마다의 상기 가압분포와 연마후의 상기 피연마물의 평탄도의 상관관계에 기초하여, 상기 연마헤드에 의한 상기 유지판에 대한 가압분포를 자동으로 제어할 수 있는 가압분포제어부를 구비하는 것이 바람직하다.

가압분포제어부에 의해 유지판의 유지면의 형상에 따른 적절한 가압분포를 자동으로 제어할 수 있는 것이면, 작업자가 매회 가압분포의 설정작업을 행할 필요가 없어져, 생산성을 보다 높일 수 있는 것이 된다.

본 발명의 연마방법 및 연마장치이면, 유지판의 유지면의 형상에 따라 유지판에 대한 가압분포를 조정하여, 연마를 행할 수 있으므로, 유지판마다의 형상차의 영향을 억제하여, 웨이퍼의 평탄도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 특히, 각 웨이퍼의 평탄도를 향상시킬 수 있고, 또한, 웨이퍼마다의 평탄도의 격차를 줄일 수 있다. 또한, 제품의 아웃풋 품질(GBIR=평탄도)이, 원하는 값이 되도록, 적절히 가압분포를 조정할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 연마장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 연마방법의 일례를 나타낸 플로우도이다.
도 3은 본 발명의 연마방법의 다른 일례를 나타낸 플로우도이다.
도 4는 본 발명의 연마방법에 있어서의 유지판의 분류·순서화의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 5는 실시예 1에서 측정한 유지판의 유지면의 형상의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1에서 조사한 에어백압과 유지판에 대한 가압분포의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 1에서 조사한 에어백압과 웨이퍼면내에 가해진 압력범위R의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1에서 조사한 에어백압과 GBIR(상대값)의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 2에서 조사한 에어백압과 GBIR(상대값)의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 3에서 조사한 에어백압과 GBIR(상대값)의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 4, 비교예 3에서 측정한 GBIR(상대값)의 도수 및 누적도수를 나타낸 그래프이다.
도 12는 일반적인 유지판의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 13은 일반적인 연마장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 14는 에어백압력에 따른 유지판의 가압분포를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다.

상기와 같이, 유지판마다, 그 형상은 완전히 동일하지는 않고, 약간 형상차가 있으므로, 유지판의 평균적인 형상에 대하여 적절한 가압분포를 설정해도, 그 약간의 형상차에 따라, 웨이퍼의 평탄도에 격차가 발생한다는 문제가 있었다. 즉, 본 발명자는, 유지판 형상의 격차가, 웨이퍼의 평탄도의 격차에 영향을 주는 것을 발견하였다.

이에, 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 유지판의 유지면의 형상을 미리 측정해두고, 이 측정이 완료된 유지면의 형상에 따라, 연마헤드에 의한 유지판에 대한 가압분포를 조정하고 나서, 피연마물을 연마함으로써, 웨이퍼의 평탄도를 제어할 수 있는 것에 상도하고, 본 발명을 완성시켰다.

우선, 본 발명의 연마장치에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 본 발명의 연마장치(1)는, 피연마물(웨이퍼(W))을 유지한 유지판(8)을 장착하는 연마헤드(2)와, 웨이퍼(W)를 연마하기 위한 연마포(6)가 첩부된 연마테이블(5)을 구비한다. 연마헤드(2)는 연마헤드(2)를 축주위에 회전시키는 연마샤프트(3)와 함께 연마축(4)을 구성하고 있다. 이러한 본 발명의 연마장치(1)는, 연마헤드(2)에 의해, 유지판(8)에 유지된 웨이퍼(W)를, 연마테이블(5)에 첩부된 연마포(6)에 소정의 압력으로 눌러 상대운동시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면을 연마할 수 있다.

또한, 본 발명의 연마장치(1)는, 유지판(8)의 피연마물을 유지하는 유지면의 형상에 따라, 연마헤드(2)에 의한 유지판(8)에 대한 가압분포를 조정하는 기능을 갖는 것이다. 이러한 것이면, 유지판(8)의 유지면의 형상에 따라 유지판(8)에 대한 가압분포를 조정하여, 연마를 행할 수 있으므로, 유지판마다의 형상차에 영향을 받는 일 없이 웨이퍼(W)의 평탄도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 특히, 각 웨이퍼의 평탄도를 향상할 수 있고, 또한, 웨이퍼마다의 평탄도의 격차를 줄일 수 있다. 또한, 제품의 아웃풋 품질(GBIR=평탄도)이, 목적에 따라 원하는 값이 되도록, 적절히 가압분포를 조정할 수도 있다.

또한, 연마헤드(2)는 에어백가압식인 것이 바람직하고, 유지판(8)을 가압하는 면에 장설된 가요성 박막(7)을 갖고, 가요성 박막(7)에의 유체내압(에어백압)을 제어함으로써 유지판(8)에의 가압분포를 조정할 수 있는 것이 바람직하다. 유체내압을 가요성 박막(7)에 가함으로써, 가요성 박막(7)이 유지판(8)의 방향으로 부풀어오르므로, 에어백내의 유체내압을 조정함으로써, 유지판(8)에의 가압분포를 조정할 수 있다. 이러한 것이면, 용이하게 유지판에의 가압분포를 조정할 수 있다.

또한, 본 발명의 연마장치(1)는, 유지판(8)의 유지면의 형상마다의 가압분포와 연마후의 피연마물(웨이퍼(W))의 평탄도의 상관관계에 기초하여, 연마헤드(2)에 의한 유지판(8)에 대한 가압분포를 자동으로 제어할 수 있는 가압분포제어부(9)를 구비하는 것이 바람직하다. 가압분포제어부(9)에 의해 유지판(8)의 유지면의 형상에 따른 적절한 가압분포를 자동으로 제어할 수 있는 것이면, 작업자가 매회 가압분포의 설정작업을 행할 필요가 없어져 고정밀도로 제어할 수 있음과 함께, 생산성을 보다 높일 수 있다.

계속해서, 상기와 같은 연마장치(1)를 사용한 경우를 예로, 본 발명의 연마방법을 설명한다. 본 발명의 연마방법은, 피연마물(웨이퍼(W))을 유지판(8)으로 유지하고, 웨이퍼(W)를 유지한 유지판(8)을 연마장치(1)에 배설된 연마헤드(2)에 장착하고, 이 연마헤드(2)에 의해, 유지판(8)에 유지된 웨이퍼(W)를, 연마테이블(5)에 첩부된 연마포(6)에 소정의 압력으로 눌러 상대운동시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면을 연마하는 방법이다. 한편, 웨이퍼(W)의 연마가 종료된 후에는, 연마헤드(2)로부터 유지판(8)을 분리하고, 다음에 연마하는 웨이퍼를 첩부한 다른 유지판을 연마헤드(2)에 장착하여, 다음의 연마를 행할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)는 유지판(8)에 1매 이상을 밸런스좋게 고정하는 것이 바람직하고, 고정방법은, 접착법, 템플레이트법 등이 있다.

그리고, 본 발명의 연마방법에서는, 유지판(8)으로 웨이퍼(W)를 유지하기 전에, 미리, 유지판(8)의 웨이퍼(W)를 유지하는 유지면의 형상을 측정해두고, 측정이 완료된 유지면의 형상에 따라, 연마헤드(2)에 의한 유지판(8)에 대한 가압분포를 조정하고 나서, 웨이퍼(W)를 연마한다. 이와 같이, 유지판(8)의 유지면의 형상에 따라 유지판(8)에 대한 가압분포를 조정하여, 연마를 행함으로써, 유지판마다의 형상차에 영향을 받는 일 없이 웨이퍼의 평탄도를 제어할 수 있다. 특히, 웨이퍼의 평탄도를 높게 제어할 수 있다. 또한, 목적에 따라, 제품의 아웃풋 품질(GBIR=평탄도)이, 원하는 값이 되도록, 적절히 가압분포를 조정할 수도 있다.

여기서, 가압분포의 조정에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 연마방법에서는, 우선, 유지판(8)의 유지면의 형상을 측정한 결과에 기초하여, 미리, 복수의 유지판(8)을 볼록형상인 것과 오목형상인 것으로 선별해두는 것이 바람직하다. 이와 같이, 연마에 이용하는 유지판의 형상을 볼록이나 오목의 어느 일방으로 통일해둠으로써, 연마에 있어서의 적절한 가압분포를 관리하기 쉽다.

여기서는, 유지판(8)으로서 볼록형상인 것을 선별하여 이용한 경우를, 도 2를 참조하면서 설명한다. 우선, 유지판(8)으로서 이용되는 복수의 유지판(8)의 볼록량을 측정하여 볼록량의 평균값을 산출해둔다. 한편, 여기서, 각 유지판에 형상을 식별할 수 있는 정보를 부여해둘 수 있다. 예를 들어, 유지판에 볼록량 등의 정보를 기입해두는 등 할 수 있다. 또한, 가압분포제어부(9)로 유지판(8)에 따라 가압분포를 자동으로 제어하는 경우에는, 유지판(8)에 유지판(8)의 식별정보를 부여해두고, 연마장치(1)가 연마시에 자동적으로 유지판(8)의 형상을 식별할 수 있도록 할 수도 있다.

이어서, 도 2와 같이, 산출한 볼록량의 평균값보다 볼록량이 큰 유지판(8)을 연마헤드(2)에 장착한 경우는, 유지면의 외주부에의 가압을 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 크게 하고, 볼록량의 평균값보다 볼록량이 작은 유지판(8)을 연마헤드(2)에 장착한 경우는, 유지면의 외주부에의 가압을 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 작게 설정할 수 있다. 또한, 볼록량이 평균값 부근의 평균적인 형상을 갖는 유지판(8)에 대한 가압분포는, 평균적인 가압분포로 할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 면내의 면압을 균일방향으로 조정할 수 있고, 웨이퍼마다의 평탄도의 격차를 억제할 수 있다.

한편, 유지판(8)으로서 유지면의 형상이 오목하게 패인 형상인 것을 이용할 때는, 유지판(8)으로서 이용되는 복수의 유지판(8)의 오목량을 측정하여 오목량의 평균값을 산출하고, 이 오목량의 평균값보다 오목량이 큰 유지판(8)을 연마헤드(2)에 장착한 경우는, 유지면의 외주부에의 가압을 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 작게 하고, 오목량의 평균값보다 오목량이 작은 유지판(8)을 연마헤드(2)에 장착한 경우는, 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 크게 하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 웨이퍼(W)의 면내의 면압을 균일방향으로 조정할 수 있고, 웨이퍼마다의 평탄도의 격차를 억제할 수 있다. 한편, 가압분포의 조정은, 상기와 같이 에어백압을 변경함으로써 행하면 된다. 또한, 가압분포의 조정은, 유지판에 부여한 식별정보 등으로부터 작업자가 수동으로 행할 수도 있고, 가압분포제어부(9)로 자동제어할 수도 있다.

또한, 연마장치(1)가 복수의 연마헤드(2)를 갖는 경우는, 도 3의 플로우와 같이, 복수의 유지판(8)을 측정된 유지면의 형상에 따라 분류하고, 분류에 따라 각 연마헤드(2)의 가압분포를 설정하고, 분류에 따라 유지판(8)을 소정의 가압분포에 설정된 소정의 연마헤드(2)에 장착할 수 있다. 예를 들어, 항상, 볼록량이 평균값 부근의 평균적인 형상을 갖는 유지판(8)은 연마축(A-1)의 연마헤드에 장착하고, 볼록량이 평균값보다 큰 유지판(8)은 연마축(B-1)의 연마헤드에 장착하고, 볼록량이 평균값보다 작은 유지판(8)은 연마축(C-1)의 연마헤드에 장착하는 등 하면, 연마헤드의 가압분포의 조정을 반드시 매회 행하지 않아도 되므로, 생산성의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 연마테이블(5)이 복수 존재하는 연마장치의 경우, 즉, 웨이퍼(W)의 연마를 2단 이상으로 행하는 경우, 2단째의 연마에서 이용하는 연마테이블(5)에 있어서도, 상기 분류에 따라 유지판(8)을 소정의 가압분포에 설정된 소정의 연마헤드(2)에 장착할 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같이, 1단째의 연마후에, 항상, 볼록량이 평균값 부근의 평균적인 형상을 갖는 유지판(8)은 연마축(A-2)의 연마헤드에 장착하고, 볼록량이 평균값보다 큰 유지판(8)은 연마축(B-2)의 연마헤드에 장착하고, 볼록량이 평균값보다 작은 유지판(8)은 연마축(C-2)의 연마헤드에 장착할 수 있다.

또한, 유지판을 동일 정도의 형상마다 분류·순서화하고, 동일 정도의 형상의 유지판은 연마할 때에 반드시 지정된 연마축으로 연마되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 평균적인 형상을 갖는 유지판을 A군, 볼록량이 평균값보다 큰 유지판을 B군, 볼록량이 평균값보다 작은 유지판을 C군으로 분류했을 때에, 도 4와 같이, 유지판의 순서를 A군의 유지판, B군의 유지판, C군의 유지판의 순으로 반복하여 나열함으로써, 항상, A군의 유지판은 연마축(A-1, A-2, A-3)에, B군의 유지판은 연마축(B-1, B-2, B-3)에, C군의 유지판은 연마축(C-1, C-2, C-3)에 장착된다.

또한, 예를 들어, 실리콘 단결정 웨이퍼의 가공의 경우, 통상, 1차, 2차, 마무리연마를 실시한다. 본 발명은, 1차 연마에서 특히 유효하나, 2차, 마무리연마에 적용할 수도 있다.

또한, 피연마물로는, 웨이퍼 전체가 실리콘 단결정으로 이루어진 웨이퍼나, 적어도 피연마면이 실리콘 단결정인 웨이퍼(예를 들어, SOI웨이퍼)를 이용할 수 있다. 그 외에도, 유지판에 고정하여 연마가능한 웨이퍼이면 실리콘 단결정 이외의 웨이퍼에도 본 발명은 적용할 수 있다.

한편, 본 발명의 연마방법에서는, 예를 들어, 연마슬러리의 조성, 온도, 연마량, 연마속도 등의 조건 등은 특별히 한정되지 않는다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

이하와 같이 실리콘웨이퍼의 연마를 행하였다. 여기서는, GBIR이 최소가 되는 조건으로 연마를 행하였다.

<유지판의 유지면의 형상측정>

우선, 사용하는 유지판의 유지면의 형상측정을 행하였다. 유지판으로는, 유지면이 볼록형상의 원반상인 것을 복수 준비하였다. 형상측정에는, 쿄세라사제 형상측정기 「나노웨이」를 이용하여, 유지판의 기준점을 표지로 X, Y직경방향으로 형상변위를 측정하였다. 측정수치는, 시점-종점을 0-0로 보정하여 형상변위량을 산출하였다. 모든 유지판의 볼록량을 측정한 결과, 도 5와 같이, 볼록량의 분포는 거의 정규분포가 되었다. 한편, 도 5에서는 볼록량(플레이트형상)은 상대값으로 나타내고 있고, 여기서는, 볼록량의 평균값을 0.0으로 하고, 이 평균값으로부터의 차를 취하고 있다. 또한, 유지판의 볼록량의 평균값을 산출하고, 실시예 1에서는 볼록량이 평균값의 유지판을 이용하였다.

<기본연마조건, 평탄도측정조건>

1매의 유지판에, 접착법으로 직경 200mm의 연마용 웨이퍼를 복수매 첩부하였다.

장치: 편면연마장치

연마헤드: 에어백가압식

유지판의 볼록량: 평균값

1차연마포: 부직포

연마슬러리: 알칼리성 콜로이달실리카

연마량: 대략 5~10μm

연마방법: 1차+2차+3차(이 중, 1차연마만 본 발명의 연마방법을 적용함)

평탄도측정장치: KLA텐코사제 ADE9800

<사전확인>

연마헤드의 에어백압을 조정하고, 유지판에 대한 가압분포가 어떻게 변화하는지를 조사하였다. 한편, 이때, 유지판은, 볼록량이 평균값보다 2.4μm 작은 것을 이용하였다. 그 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 여기서 이용한 연마헤드에서는, 에어백압을 크게 하면, 유지판의 중심부의 가압이 외주부에 대하여 상대적으로 커지는 것을 알 수 있었다.

또한, 볼록량이 평균값보다 2.4μm 작은 유지판, 볼록량이 평균값보다 1.2μm 작은 유지판, 및 볼록량이 평균값보다 0.3μm 큰 유지판을 이용하여, 에어백압을 0~20kPa의 범위로 바꿨을 때, 플레이트에 첩부된 웨이퍼면내에 가해진 압력범위R(압력max-압력min)를 조사한 결과 도 7과 같은 결과가 되었다. 도 7로부터, 동일한 유지판에서는, 에어백압이 증가하면 압력범위R는 작아지는 경향(유지판의 중심부의 가압과 외주부의 가압의 차가 작아지는 경향)이 있고, 어느 수치부근에서 포화되는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 또한, 동일한 연마헤드의 동일한 에어백을 이용해도, 유지판의 형상에 따라, 압력범위R는 상이한 것을 알 수 있다.

또한, 미리, 이 연마장치에서, 볼록량이 평균값의 유지판을 이용한 경우의 GBIR과 에어백압의 상관관계를 조사해두었다. 그 결과를 도 8에 나타낸다. 도 8에서는, GBIR을, GBIR의 최소값을 기준으로 한 상대값으로 나타내고 있다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 에어백압을 10kPa로 함으로써, GBIR을 가장 작게, 즉, 평탄도를 가장 높일 수 있는 것을 알 수 있다.

<본 연마>

실시예 1에서 이용한 유지판의 유지면의 형상에 대하여, 가장 평탄도가 높은 웨이퍼가 얻어지는 것은 에어백압을 10kPa로 한 경우이므로, 에어백압을 10kPa로 하여 실리콘웨이퍼의 연마를 행하였다. 이와 같이, 측정이 완료된 유지면의 형상에 따라, 연마헤드에 의한 유지판에 대한 가압분포를 조정하고 나서, 실리콘웨이퍼를 연마하였다. 연마후의 실리콘웨이퍼의 GBIR을 측정한 결과, GBIR은 상대값으로 1.0이었다.

(실시예 2)

실시예 2에서는, 유지판을, 볼록량이 평균값보다 0.7μm 큰 유지판으로 바꾸었다.

또한, 이러한 유지판을 이용한 경우의 GBIR과 에어백압의 상관관계를 조사해 두었다. 그 결과를 도 9에 나타낸다. 도 9는, GBIR을, 실시예 1에서 얻어진 웨이퍼의 GBIR을 기준(1.0)으로 한 상대값으로 나타내고 있다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 에어백압을 7kPa로 함으로써, 실시예 1과 동일 정도 GBIR을 줄일 수 있는 것을 알 수 있다.

<본 연마>

상기와 같이, 실시예 2에서 이용한 유지판의 유지면의 형상에 대하여, 실시예 1과 동등하고, 가장 평탄도가 높은 웨이퍼가 얻어지는 것은 에어백압을 7kPa로 한 경우이므로, 에어백압을 7kPa로 하여 실리콘웨이퍼의 연마를 행하였다. 이와 같이, 측정이 완료된 유지면의 형상에 따라, 연마헤드에 의한 유지판에 대한 가압분포를 조정하고 나서, 실리콘웨이퍼를 연마하였다. 연마후의 실리콘웨이퍼의 GBIR을 측정한 결과, GBIR은 상대값으로 1.0이었다.

(비교예 1)

비교예 1에서는, 실시예 2와 동일한 볼록량의 유지판을 이용하였으나, 이 볼록량에 따른 유지판에 대한 가압분포의 조정은 행하지 않았다. 이때는, 종래와 마찬가지로, 유지판의 유지면의 형상에 관계없이, 평균적인 형상의 유지판에 대한 최적의 가압분포로, 즉, 이 경우, 에어백압 10kPa로 실리콘웨이퍼를 연마하였다. 그 결과, GBIR의 상대값은 1.5가 되었다.

(실시예 3)

실시예 3에서는, 유지판을, 볼록량이 평균값보다 0.6μm 작은(평균보다 오목(-0.6μm)) 유지판으로 바꾸었다.

또한, 이러한 유지판을 이용한 경우의 GBIR과 에어백압의 상관관계를 조사해 두었다. 그 결과를 도 10에 나타낸다. 도 10은, GBIR을, 실시예 1에서 얻어진 웨이퍼의 GBIR을 기준(1.0)으로 한 상대값으로 나타내고 있다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 에어백압을 12kPa로 함으로써, 실시예 1과 동일 정도로 GBIR을 줄일 수 있는 것을 알 수 있다.

<본 연마>

상기와 같이, 실시예 3에서 이용한 유지판의 유지면의 형상에 대하여, 가장 평탄도가 높은 웨이퍼가 얻어지는 것은 에어백압을 12kPa로 한 경우이므로, 에어백압을 12kPa로 하여 실리콘웨이퍼의 연마를 행하였다. 이와 같이, 측정이 완료된 유지면의 형상에 따라, 연마헤드에 의한 유지판에 대한 가압분포를 조정하고 나서, 실리콘웨이퍼를 연마하였다. 연마후의 실리콘웨이퍼의 평탄도를 측정한 결과, GBIR은 상대값으로 1.1이었다.

(비교예 2)

비교예 2에서는, 실시예 3과 동일한 볼록량의 유지판을 이용하였으나, 이 볼록량에 따른 유지판에 대한 가압분포의 조정은 행하지 않았다. 이때는, 종래와 마찬가지로, 유지판의 유지면의 형상에 관계없이, 평균적인 형상의 유지판에 대하여 최적의 가압분포로, 즉, 이 경우, 에어백압 10kPa로 실리콘웨이퍼를 연마하였다. 그 결과, GBIR의 상대값은 1.4가 되었다.

표 1에, 실시예 1~3, 비교예 1, 2에 있어서의 실시결과를 정리한 것을 나타낸다.

[표 1]

실시예 1~3에서는, 유지면의 형상에 따라, 연마헤드에 의한 유지판에 대한 가압분포를 조정하였으므로, 최적의 가압분포를 선택할 수 있고, 평탄성을 향상시킬 수 있었다. 또한, 실시예 1~3의 사이에서, 평탄성의 격차가 거의 없다. 한편, 비교예 1, 2에서는 실시예 1~3에 비해 GBIR이 증대하고, 실시예 1~3에 비해 평탄성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

(실시예 4)

본 발명의 연마방법에 따라서 실리콘웨이퍼의 연마를 반복하여 행하고, 연마후의 각 웨이퍼의 GBIR을 측정하여, GBIR의 도수 및 누적도수를 산출하였다. 결과를 도 11, 하기 표 2에 나타낸다. 도 11 및 표 2에는 비교예 3의 GBIR의 값을 기준으로 한 상대값을 나타낸다.

(비교예 3)

종래의 연마방법에 따라서, 유지판의 유지면의 형상에 상관없이 에어백압을 일정하게 하여 실리콘웨이퍼의 연마를 반복하여 행하고, 연마후의 각 웨이퍼의 GBIR을 측정하여, GBIR의 도수 및 누적도수를 산출하였다. 결과를 도 11, 하기 표 2에 나타낸다.

[표 2]

도 11 및 표 2와 같이, GBIR의 평균값(Ave.) 및 최대값(Max)은 실시예 4가 비교예 3보다 작고, 실시예 4가 비교예 3보다 평탄도가 높다. 또한, GBIR의 격차(σ)도 실시예 4가 비교예 3보다 적다.

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.

1: 연마장치
2: 연마헤드
3: 연마샤프트
4: 연마축
5: 연마테이블
6: 연마포
7: 가요성 박막
8: 유지판
9: 가압분포제어부
W: 웨이퍼

Claims (8)

1. 피연마물을 유지판으로 유지하고, 상기 피연마물을 유지한 상기 유지판을 연마장치에 배설된 연마헤드에 장착하고, 이 연마헤드에 의해, 상기 유지판에 유지된 상기 피연마물을, 연마테이블에 첩부된 연마포에 소정의 압력으로 눌러 상대운동시킴으로써, 피연마물의 표면을 연마하는 방법으로서,
   상기 유지판으로 상기 피연마물을 유지하기 전에, 상기 유지판의 상기 피연마물을 유지하는 유지면의 형상을 측정해두고,
   상기 측정이 완료된 상기 유지면의 형상에 따라, 상기 연마헤드에 의한 상기 유지판에 대한 가압분포를 조정하고 나서, 상기 피연마물을 연마하는 것을 특징으로 하는,
   연마방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연마헤드에 의한 상기 유지판에 대한 가압분포의 조정은, 상기 유지면의 형상을 측정한 결과에 기초하여, 미리, 복수의 유지판을 볼록형상인 것과 오목형상인 것으로 선별해 두고,
   상기 유지판으로서 유지면의 형상이 볼록하게 부푼 형상인 것을 이용할 때는, 상기 유지판으로서 이용되는 복수의 상기 유지판의 볼록량을 측정하여 볼록량의 평균값을 산출하고, 이 볼록량의 평균값보다 볼록량이 큰 상기 유지판을 상기 연마헤드에 장착한 경우는, 상기 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 크게 하고, 상기 볼록량의 평균값보다 볼록량이 작은 상기 유지판을 상기 연마헤드에 장착한 경우는, 상기 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 작게 하고,
   상기 유지판으로서 유지면의 형상이 오목하게 패인 형상인 것을 이용할 때는, 상기 유지판으로서 이용되는 복수의 상기 유지판의 오목량을 측정하여 오목량의 평균값을 산출하고, 이 오목량의 평균값보다 오목량이 큰 상기 유지판을 상기 연마헤드에 장착한 경우는, 상기 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 작게 하고, 상기 오목량의 평균값보다 오목량이 작은 상기 유지판을 상기 연마헤드에 장착한 경우는, 상기 유지면의 외주부에의 가압을 상기 유지면의 중심부의 가압에 대하여 상대적으로 크게 하는 것을 특징으로 하는,
   연마방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 연마헤드로서, 상기 유지판을 가압하는 면에 장설된 가요성 박막을 갖는 것을 이용하고, 상기 가요성 박막에의 유체내압을 제어함으로써 상기 유지판에의 가압분포를 조정하는 것을 특징으로 하는,
   연마방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 연마헤드로서, 상기 유지판을 가압하는 면에 장설된 가요성 박막을 갖는 것을 이용하고, 상기 가요성 박막에의 유체내압을 제어함으로써 상기 유지판에의 가압분포를 조정하는 것을 특징으로 하는,
   연마방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연마장치의 상기 연마테이블이 복수의 연마헤드를 갖는 경우는, 복수의 상기 유지판을 상기 측정된 유지면의 형상에 따라 분류하고, 이 분류에 따라 각 연마헤드의 상기 가압분포를 설정하고, 상기 분류에 따라 상기 유지판을 소정의 가압분포에 설정된 소정의 연마헤드에 장착하는 것을 특징으로 하는,
   연마방법.
   
6. 피연마물을 유지한 유지판을 장착하는 연마헤드와, 피연마물을 연마하기 위한 연마포가 첩부된 연마테이블을 구비하고, 상기 연마헤드에 의해, 상기 유지판에 유지된 상기 피연마물을, 상기 연마테이블에 첩부된 상기 연마포에 소정의 압력으로 눌러 상대운동시킴으로써, 상기 피연마물의 표면을 연마하는 연마장치로서,
   상기 유지판의 상기 피연마물을 유지하는 유지면의 형상에 따라, 상기 연마헤드에 의한 상기 유지판에 대한 가압분포를 조정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는,
   연마장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 연마헤드가, 상기 유지판을 가압하는 면에 장설된 가요성 박막을 갖고, 상기 가요성 박막에의 유체내압을 제어함으로써 상기 유지판에의 가압분포를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는,
   연마장치.
   
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 유지판의 유지면의 형상마다의 상기 가압분포와 연마후의 상기 피연마물의 평탄도의 상관관계에 기초하여, 상기 연마헤드에 의한 상기 유지판에 대한 가압분포를 자동으로 제어할 수 있는 가압분포제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는,
   연마장치.
   

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