KR20190085846A - 웨이퍼의 평가 장치 및 웨이퍼의 평가 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 연삭면의 상태를 간단한 구성으로 평가할 수 있는 웨이퍼의 평가 장치 및 웨이퍼의 평가 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 실시형태에 따른 평가 장치는 웨이퍼(200)를 유지하는 스피너 테이블(100)과, 웨이퍼(200)를 연삭하는 마무리 연삭 유닛과, 마무리 연삭 유닛에 의해 연삭된 웨이퍼(200)의 이면(201)에 접촉시키는 측정침(113)과, 측정침(113)을 이동 가능하게 유지하는 이동 수단(120)과, 측정침(113)을 이면(201)에 접촉시킨 상태로, 측정침(113)과 이면(201)을 상대적으로 이동시켰을 때에 발생하는 소리를 상기 이면(201)의 거칠기 정보로서 기억하는 기억부(93)를 구비한다.

Description

웨이퍼의 평가 장치 및 웨이퍼의 평가 방법{WAFER EVALUATION APPARATUS AND WAFER EVALUATION METHOD}
웨이퍼의 연삭면의 상태를 평가하는 웨이퍼의 평가 장치 및 웨이퍼의 평가 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스가 표면에 형성된 실리콘 등으로 이루어지는 반도체 웨이퍼나, 광 디바이스가 형성된 사파이어, SiC(탄화규소) 등으로 이루어지는 광 디바이스 웨이퍼 등의 각종 웨이퍼는, 이면측이 연삭 지석에 의해 연삭된다. 이 종류의 웨이퍼를 가공하는 가공 장치로서, 웨이퍼를 각각 유지하는 복수의 유지 테이블과, 복수의 유지 테이블이 배치되는 턴 테이블와, 턴 테이블이 회전함으로써, 하나의 유지 테이블의 상방에 순차 위치되는 거친 연삭용의 연삭 수단 및 마무리 연삭용의 연삭 수단을 가지고, 1장의 웨이퍼를 거친 연삭 및 마무리 연삭이라고 하는 순서로 연속하여 가공하는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 종류의 가공 장치에서는, 마무리 연삭을 한 후, 웨이퍼의 품질을 평가하기 위해, 웨이퍼의 연삭면의 상태(거칠기)를 확인하는 경우가 있다.
웨이퍼의 연삭면의 상태의 확인은, 가공 장치로부터 웨이퍼를 취출하여, 전문 거칠기 측정기를 이용하여 행하고 있다. 이 종류의 거칠기 측정기로서, 상하 방향 이동 가능하게 구성된 평행 링크 기구를 구비하며, 이 평행 링크 기구의 가동측의 하측에 촉침을 부착하고, 가동측의 상측에 반사 미러를 부착하여, 그 반사 미러의 변위량을 레이저 간섭계로 검출하는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-158536호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2000-018935호 공보
상기한 거칠기 검출기에서는, 웨이퍼의 연삭면의 상태를 정밀하게 측정할 수 있는 한편으로, 연삭한 웨이퍼를 가공 장치와는 별개로 배치된 거칠기 측정기로 이동할 필요가 있기 때문에, 작업 공정이 번잡해진다. 이 때문에, 전문의 거칠기 측정기를 이용하는 일없이, 웨이퍼의 연삭면의 상태를 간단한 구성으로 평가하고자 하는 요망이 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 웨이퍼의 연삭면의 상태를 간단한 구성으로 평가할 수 있는 웨이퍼의 평가 장치 및 웨이퍼의 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 웨이퍼의 평가 장치는 웨이퍼를 유지하는 유지 수단과, 상기 웨이퍼를 연삭하는 연삭 수단과, 상기 연삭 수단에 의해 연삭된 웨이퍼의 연삭면에 접촉시키는 측정침과, 상기 측정침을 이동 가능하게 유지하는 이동 수단과, 상기 측정침을 상기 연삭면에 접촉시킨 상태로, 상기 측정침과 상기 연삭면을 상대적으로 이동시켰을 때에 발생하는 소리를 연삭면의 거칠기 정보로서 기억하는 기억 수단을 구비하는 것이다.
이 구성에 따르면, 측정침과 연삭면을 상대적으로 이동시켰을 때에 발생하는 소리를 연삭면의 거칠기 정보로서 기억하는 기억 수단을 갖기 때문에, 기억된 각 연삭면의 거칠기 정보의 변화에 의해, 연삭면의 상태를 간단한 구성으로 평가할 수 있다.
또한, 본 발명은 웨이퍼의 연삭면의 상태를 평가하는 웨이퍼의 평가 방법으로서, 웨이퍼를 연삭하는 연삭 단계와, 웨이퍼의 연삭면에 측정침을 접촉시킨 상태로 상기 측정침과 상기 웨이퍼를 상대 이동시키는 이동 단계와, 상기 이동 단계의 실시 중에 발생하는 소리를 연삭면의 거칠기 정보로서 기억하는 기억 단계를 포함하는 것이다.
이 구성에 따르면, 측정침과 연삭면을 상대적으로 이동시켰을 때에 발생하는 소리를 연삭면의 거칠기 정보로서 기억하는 기억 단계를 갖기 때문에, 기억된 각 연삭면의 거칠기 정보의 변화에 의해, 연삭면의 상태를 간단한 구성으로 평가할 수 있다.
이 구성에 있어서, 가공 장치에 의해 임의의 가공 조건으로 연속하여 연삭된 복수의 웨이퍼를 대상으로, 상기 이동 단계 및 상기 기억 단계를 실시하고, 복수의 상기 거칠기 정보의 변화로부터 웨이퍼의 연삭면의 상태를 감시하는 감시 단계를 더 포함하여도 좋다. 이 구성에 따르면, 연속하여 연삭된 각 웨이퍼의 연삭면의 거칠기 정보를 각각 기억하여, 이들 기억된 각 연삭면의 거칠기 정보의 변화로부터, 용이하게 연삭면의 상태의 변화를 확인할 수 있기 때문에, 가공 장치의 이상이나 웨이퍼의 이상을 감시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정침과 연삭면을 상대적으로 이동시켰을 때에 발생하는 소리를 연삭면의 거칠기 정보로서 기억하기 때문에, 기억된 각 연삭면의 거칠기 정보의 변화에 의해, 연삭면의 상태를 간단한 구성으로 평가할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 평가 장치의 평가 대상인 웨이퍼의 사시도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 평가 장치의 구성예의 사시도이다.
도 3은 상태 평가 유닛의 내부 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 상태 평가 유닛의 기능 구성도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 평가 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 이동 단계에 있어서의 측정침의 이동 궤적의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 이동 궤적에 의해 취득된 복수매의 웨이퍼의 거칠기 정보를 배열하여 표시한 그래프이다.
도 8은 이동 단계에 있어서의 측정침의 이동 궤적의 별도의 예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8의 이동 궤적에 의해 취득된 1장의 웨이퍼의 복수의 거칠기 정보를 바열하여 표시한 그래프이다.
도 10은 이동 단계에 있어서의 측정침의 이동 궤적의 별도의 예를 나타내는 평면도이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태(실시형태)에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성은 적절하게 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 여러 가지의 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.
본 실시형태에 대해서 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 평가 장치의 평가 대상인 웨이퍼의 사시도이다. 도 2는 본 실시형태에 따른 평가 장치의 구성예의 사시도이다. 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 평가 장치는 도 1에 나타내는 웨이퍼(200)의 이면(201)을 연삭하며, 연삭 후의 이면(연삭면)(201)의 연삭 상태(거칠기)를 평가하는 장치이다. 웨이퍼(200)는 예컨대, 실리콘을 모재로 하는 원판형의 반도체 웨이퍼나 사파이어, SiC(탄화규소) 등을 모재로 하는 광 디바이스 웨이퍼이다. 웨이퍼(200)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 표면(202)에 형성된 격자형의 분할 예정 라인(203)으로 구획된 복수의 영역에 디바이스(204)가 형성되어 있다. 웨이퍼(200)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 표면(202)에 보호 테이프(205)가 점착된 상태로, 평가 장치(1)에 의해 이면(201)에 연삭이 실시된다. 보호 테이프(205)는 웨이퍼(200)와 동일한 크기의 원판형으로 형성되며, 가요성을 갖는 합성 수지에 의해 구성되어 있다.
평가 장치(가공 장치)(1)는 대략 직방체 형상의 장치 하우징(2)을 구비하고, 이 장치 하우징(2)의 일단측에는 수직 지지판(4)이 마련되어 있다. 수직 지지판(4)의 내측면에는 상하 방향으로 신장하는 2쌍의 안내 레일(6 및 8)이 마련되어 있다. 한쪽의 안내 레일(6)에는 거친 연삭 유닛(10)이 상하 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있고, 다른쪽의 안내 레일(8)에는 마무리 연삭 유닛(연삭 수단)(12)이 상하 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다.
거친 연삭 유닛(10)은 유닛 하우징(14)과, 그 유닛 하우징(14)의 하단에 회전 가능하게 장착된 휠 마운트(16)에 장착된 연삭 휠(18)과, 유닛 하우징(14)의 하단에 장착되어 휠 마운트(16)를 반시계 방향 방향으로 회전시키는 전동 모터(20)와, 유닛 하우징(14)이 장착된 이동 베이스(22)로 구성된다.
연삭 휠(18)은 환형의 지석 베이스(18a)와, 지석 베이스(18a)의 하면에 장착된 거친 연삭용의 연삭 지석(18b)으로 구성된다. 이동 베이스(22)에는 한쌍의 피안내 레일(24)이 형성되어 있고, 이들 피안내 레일(24)을 수직 지지판(4)에 마련된 안내 레일(6)에 이동 가능하게 감합함으로써, 거친 연삭 유닛(10)이 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
안내 레일(6)에는 거친 연삭 유닛(10)의 이동 베이스(22)를 그 안내 레일(6)을 따라 이동시켜, 연삭 휠(18)을 연삭 이송하는 연삭 이송 기구(26)가 마련되어 있다. 연삭 이송 기구(26)는 수직 지지판(4)에 안내 레일(6)과 평행하게 상하 방향으로 배치되어 회전 가능하게 지지된 볼 나사(28)와, 볼 나사(28)를 회전 구동시키는 펄스 모터(30)와, 이동 베이스(22)에 장착되어 볼 나사(28)에 나사 결합하는 도시하지 않는 너트로 구성된다. 펄스 모터(30)에 의해 볼 나사(28)를 정회전 또는 역회전 구동시킴으로써, 거친 연삭 유닛(10)을 상하 방향으로 이동시킨다.
마무리 연삭 유닛(12)은 거친 연삭 유닛(10)과 동일하게 구성되어 있고, 유닛 하우징(32)과, 유닛 하우징(32)의 하단에 회전 가능하게 장착된 휠 마운트(34)에 장착된 연삭 휠(36)과, 유닛 하우징(32)의 상단에 장착되어 휠 마운트(34)를 반시계 방향 방향으로 구동시키는 전동 모터(38)와, 유닛 하우징(32)이 장착된 이동 베이스(40)로 구성된다. 연삭 휠(36)은 환형의 지석 베이스(36a)와, 지석 베이스(36a)의 하면에 장착된 마무리 연삭용의 연삭 지석(36b)으로 구성된다.
이동 베이스(40)에는 한쌍의 피안내 레일(42)이 형성되어 있고, 이들 피안내 레일(42)을 수직 지지판(4)에 마련된 안내 레일(8)에 이동 가능하게 감합함으로써, 마무리 연삭 유닛(12)이 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
안내 레일(8)에는 마무리 연삭 유닛(12)의 이동 베이스(40)를 상기 안내 레일(8)을 따라 이동시켜, 연삭 휠(36)을 연삭 이송하는 연삭 이송 기구(44)가 마련되어 있다. 연삭 이송 기구(44)는 수직 지지판(4)에 안내 레일(8)과 평행하게 상하 방향으로 배치되어 회전 가능하게 지지된 볼 나사(46)와, 볼 나사(46)를 회전 구동시키는 펄스 모터(48)와, 이동 베이스(40)에 장착되어, 볼 나사(46)에 나사 결합하는 도시하지 않는 너트로 구성되다. 펄스 모터(48)에 의해 볼 나사(46)를 정회전 또는 역회전 구동시킴으로써, 마무리 연삭 유닛(12)은 상하 방향으로 이동된다.
평가 장치(1)는 수직 지지판(4)에 인접하여 장치 하우징(2)의 상면에 배치된 턴 테이블(50)을 구비하고 있다. 턴 테이블(50)은 비교적 대직경의 원반형으로 형성되어 있고, 도시하지 않는 회전 구동 기구에 의해 화살표(51)로 나타내는 방향으로 회전된다. 턴 테이블(50)에는 서로 원주 방향으로 120도 이격하여 3개의 척 테이블(52)이 수평면 내에서 회전 가능하게 배치되어 있다. 척 테이블(52)은 원반형의 베이스(54)와 포러스 세라믹재에 의해 원반형으로 형성된 흡착 척(56)으로 구성되어 있고, 흡착 척(56)의 유지면 상에 배치된 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단을 작동시킴으로써 흡인 유지한다.
척 테이블(52)은 도시하지 않는 회전 구동 기구에 의해 화살표(53)로 나타내는 방향으로 회전된다. 턴 테이블(50)에 배치된 3개의 척 테이블(52)은, 턴 테이블(50)이 적절하게 회전함으로써, 웨이퍼 반입·반출 영역(A), 거친 연삭 가공 영역(B), 마무리 연삭 가공 영역(C) 및 웨이퍼 반입·반출 영역(A)으로 순차 이동된다.
평가 장치(1)는 웨이퍼 반입·반출 영역(A)에 대하여 한쪽측에 배치되어, 표면(202)에 보호 테이프(205)가 점착된 연삭 가공 전의 웨이퍼(200)를 스톡하는 제1 카세트(58)와, 웨이퍼 반입·반출 영역(A)에 대하여 다른쪽측에 배치되어, 이면(연삭면)(201)의 연삭 가공 후의 웨이퍼(200)를 스톡하는 제2 카세트(60)를 구비하고 있다.
제1 카세트(58)와 웨이퍼 반입·반출 영역(A) 사이에는, 제1 카세트(58)로부터 반출된 웨이퍼(200)를 배치하는 가배치 테이블(62)이 배치되어 있다. 웨이퍼 반입·반출 영역(A)과 제2 카세트(60) 사이에는, 연삭 가공 후의 웨이퍼(200)의 이면(201)의 상태를 평가하는 상태 평가 유닛(68)이 마련되어 있다.
웨이퍼 반송 수단(70)은 유지 아암(72)과, 유지 아암(72)을 이동시키는 다절 링크 기구(74)로 구성되고, 제1 카세트(58) 내에 수납된 웨이퍼(200)를 가배치 테이블(62)에 반출하며, 상태 평가 유닛(68)에서 측정된 웨이퍼(200)를 제2 카세트(60)에 반송한다.
웨이퍼 반입 수단(76)은 가배치 테이블(62) 상에 배치된 연삭 가공 전의 웨이퍼(200)를, 웨이퍼 반입·반출 영역(A)에 위치된 척 테이블(52) 상에 반송한다. 웨이퍼 반출 수단(78)은 웨이퍼 반입·반출 영역(A)에 위치된 척 테이블(52) 상에 배치되어 있는 연삭 가공 후의 웨이퍼(200)를, 상태 평가 유닛(68)에 반송한다. 또한, 평가 장치(1)는 각 구성 요소의 동작을 제어하는 제어 장치(90)를 구비하고 있다. 제어 장치(90)는 평가 장치(1)의 전술한 구성 요소, 즉, 거친 연삭 유닛(10), 마무리 연삭 유닛(12), 턴 테이블(50)에 배치된 3개의 척 테이블(52), 웨이퍼 반송 수단(70), 웨이퍼 반입 수단(76), 웨이퍼 반출 수단(78) 및 상태 평가 유닛(68) 등을 각각 제어하여, 웨이퍼(200)의 연삭 가공 및 연삭된 이면(201)의 평가를 평가 장치(1)에 실시시킨다.
다음에, 상태 평가 유닛(68)에 대해서 설명한다. 도 3은 상태 평가 유닛의 내부 구성을 나타내는 사시도이다. 도 4는 상태 평가 유닛의 기능 구성도이다. 상태 평가 유닛(68)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 외측을 덮는 케이스체(80)를 구비하고, 이 케이스체(80)에는 반입 또는 반출용의 개폐 도어(80A)가 마련되어 있다. 이 케이스체(80)는 차음성을 갖는 소재로 형성되어, 케이스체(80) 내에서의 케이스체(80) 밖의 소음의 영향을 저감하고 있다.
상태 평가 유닛(68)은 케이스체(80)(도 2) 내에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 연삭 가공 후의 웨이퍼(200)를 유지하는 스피너 테이블(유지 수단)(100)과, 이 스피너 테이블(100)에 유지된 웨이퍼(200)의 이면(연삭면)(201)에 접촉하여, 그 이면(201)의 상태(거칠기)를 검지하는 검지 수단(110)과, 이 검지 수단(110)을 이동 가능하게 유지하는 이동 수단(120)을 구비한다. 스피너 테이블(100)은 원판형으로 형성되어 표면(상면)의 중앙부에 포러스 세라믹 등으로 형성된 흡착 척을 구비하며, 이 흡착 척이 도시하지 않는 흡인 수단에 연통되어 있다. 이에 의해, 스피너 테이블(100)은 흡착 척에 배치된 웨이퍼(200)를 흡인함으로써 그 웨이퍼(200)를 유지한다. 또한, 스피너 테이블(100)은 상기한 표면(상면)에 수직인 축심(100A)(도 4)을 중심으로 화살표(101) 방향으로 회전 가능하게 구성된다.
검지 수단(110)은 본체(111)로부터 대략 수평으로 연장되는 로드(112)와, 이 로드(112)의 선단부(112A)에 마련되며, 이 선단부(112A)로부터 연직 하방으로 연장되는 측정침(113)을 구비한다. 로드(112)는 본체(111) 내에 수용되는 기단부를 중심으로 상하로 요동 가능하게 구성되어 있다. 이 때문에, 측정침(113)과 접촉하는 웨이퍼(200)의 이면(연삭면)(201)의 형상에 따라, 로드(112)는 상하로 요동한다. 측정침(113)은 웨이퍼(200)의 이면(201)과 접촉한 상태로, 검지 수단(110)과 스피너 테이블(100)을 상대적으로 이동시킴으로써 소리를 발생시킨다. 측정침(113)은, 예컨대, 다이아몬드나 사파이어 등의 재질이 이용되고, 침끝의 선단 반경은 예컨대, 10[㎛] 이하로 형성된다. 또한, 침끝은 구형 또한 원추형으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 예컨대, 스피너 테이블(100)을 회전시킴으로써, 측정침(113)이 웨이퍼(200)의 이면(201) 상을 상대적으로 이동할 때에 소리가 발생한다. 그리고, 웨이퍼(200)마다 발생한 소리의 상대적인 변화, 또는 차분에 따라, 웨이퍼(200)의 이면(201)의 상태(거칠기)를 평가한다.
이동 수단(120)은 스피너 테이블(100)의 주위에 배치되어, 검지 수단(110)을 유지하며, 이 검지 수단(110)의 측정침(113)을, 스피너 테이블(100) 상의 접촉 위치와, 스피너 테이블(100)로부터 후퇴한 후퇴 위치로 이동시킨다. 이동 수단(120)은 장치 하우징(2)의 상면에 세워서 설치하는 원기둥형의 유지 스탠드(121)와, 이 유지 스탠드(121)의 측 가장자리로부터 수평 방향으로 일체로 형성되는 스테이지(122)를 구비하고, 이 스테이지(122)에 검지 수단(110)의 본체(111)가 유지된다. 유지 스탠드(121)가 원기둥의 축심을 중심으로 회동함으로써, 검지 수단(110)은 스피너 테이블(100) 상의 접촉 위치와, 스피너 테이블(100)로부터 후퇴한 후퇴 위치로 이동한다. 또한, 본 구성에서는, 측정침(113)은 유지 스탠드(121)를 회동시킴으로써, 스피너 테이블(100)에 유지되는 웨이퍼(200)의 중심측과 바깥 가장자리 사이에 위치시킬 수 있다. 이 때문에, 이동 수단(120)의 유지 스탠드(121)를 회동시킴으로써도, 검지 수단(110)과 스피너 테이블(100)을 상대적으로 이동시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 스피너 테이블(100)의 주위에는, 스피너 테이블(100)에 반송된 연삭 가공 후의 웨이퍼(200)에 세정수를 공급하는 세정수 노즐(125)을 구비한다. 세정수 노즐(125)은 노즐 개구가 스피너 테이블(100)의 중앙 상방에 위치하는 작동 위치와, 스피너 테이블(100)로부터 후퇴한 후퇴 위치로 이동 가능하게 구성된다. 또한, 세정수 노즐(125)은 도시를 생략한 세정수(예컨대 순수) 공급원에 접속되어 있다. 이에 의해, 스피너 테이블(100)에 반송된 연삭 가공 후의 웨이퍼(200)는, 공급된 세정수에 의해 이면(201)이 세정된다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(200)의 이면(201)이 세정된 상태로, 그 이면(201)의 상태(거칠기)의 측정을 행할 수 있다.
제어 장치(90)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 연산 처리부(91)와, 음성 파형 취득부(92)와, 기억부(기억 수단)(93)과, 평가부(94)와, 도시하지 않는 입출력 인터페이스 장치를 구비한다. 연산 처리부(91)는 CPU(central processing unit)와 같은 마이크로 프로세서를 가지고, ROM에 기억되어 있는 컴퓨터 프로그램을 실행하여, 평가 장치(1)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호는 입출력 인터페이스 장치를 통해 평가 장치(1)의 각 구성 요소에 출력된다. 음성 파형 취득부(92)에는, 집음 기능을 갖는 마이크(95)가 접속되어 있다. 음성 파형 취득부(92)는 측정침(113)을 웨이퍼(200)에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 발생한 음성(소리)을, 마이크(95)를 통하여 수집하여, 이 음성의 파형을 취득한다. 본 실시형태로서는, 음성 파형 취득부(92)는 마이크(95)를 통하여, 발생한 음성(소리)의 파형을 취득하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 예컨대, 측정침(113)을 웨이퍼(200)에 대하여 상대적으로 이동시킬 때에 생기는 측정침(113)의 진동을, 발생한 음성(소리)의 파형으로서 취득하여도 좋다.
기억부(93)는 음성 파형 취득부(92)가 취득한 음성 파형 정보를, 연삭된 이면(201)의 거칠기 정보로서 기억한다. 이 거칠기 정보는 웨이퍼(200)의 이면(201)에 접촉하여 이동한 측정침(113)의 궤적(이동 궤적)과 대응시켜 기억된다. 1장의 웨이퍼(200)에 대하여, 측정침(113)을, 하나 또는 복수의 궤적을 따라 이동시킴으로써, 하나 또는 복수의 거칠기 정보를 기억하는 것이 가능하다.
평가부(94)는 기억부(93)에 기억된 하나의 웨이퍼(200)의 음성 파형 정보(거칠기 정보)를 다른 웨이퍼(200)의 음성 파형 정보(거칠기 정보)와 비교함으로써, 하나의 웨이퍼(200)의 이면(201)의 상태를 평가한다. 예컨대, 연속적으로 연삭된 웨이퍼(200)에 대하여, 각 웨이퍼(200)의 음성 파형 정보를 기억하고, 이들 기억된 각 웨이퍼(200)의 음성 파형 정보(거칠기 정보)의 변화를 감시한다. 그리고, 평가부(94)는 각 웨이퍼(200)의 음성 파형 정보(거칠기 정보)의 변화의 차분(예컨대 최대값)이 미리 정해진 임계값을 넘어 커진 경우에, 이면(201)의 연삭 상태가 변화하였다(악화하였다)고 평가한다. 이 경우, 각 웨이퍼(200)의 음성 파형 정보(거칠기 정보)는 모두 측정침(113)이 이면(201)의 미리 결정된 궤적을 이동하였을 때에 발생한 음성에 따른 것으로 한다. 또한, 예컨대, 정상적으로 연삭된 웨이퍼(200)에 대해서, 기준 음성 파형 정보(기준 거칠기 정보)를 설정해 두고, 기억된 하나의 웨이퍼(200)의 음성 파형 정보와 기준 음성 파형 정보의 차분을 감시함으로써, 이면(201)의 연삭 상태의 양부를 평가하여도 좋다.
다음에, 웨이퍼의 이면(연삭면)(201)의 평가 방법에 대해서 설명한다. 도 5는 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 평가 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 6은 이동 단계에 있어서의 측정침의 이동 궤적의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 7은 도 6의 이동 궤적에 의해 취득된 복수매의 웨이퍼의 거칠기 정보를 배열하여 표시한 그래프이다.
먼저, 웨이퍼(200)를 척 테이블(52)에 유지한다(단계 S1; 유지 단계). 웨이퍼(200)는 웨이퍼 반입 수단(76)에 의해, 웨이퍼 반입·반출 영역(A)에 위치된 척 테이블(52) 상에 반송되어, 이 척 테이블(52)에 유지된다. 이때, 웨이퍼(200)는 표면(202)측에 보호 테이프(205)가 점착되어, 이면(201)측을 상방을 향하게 하여, 척 테이블(52)에 유지된다.
다음에, 척 테이블(52)에 유지된 웨이퍼(200)에 대하여 거친 연삭을 실행한다(단계 S2; 거친 연삭 단계). 척 테이블(52)에 유지된 웨이퍼(200)는 턴 테이블(50)을 120도 회전시킴으로써, 거친 연삭 가공 영역(B)으로 이동한다. 이 거친 연삭 가공 영역(B)에서는, 척 테이블(52)을 회전시킨 상태로, 거친 연삭 유닛(10)의 연삭 휠(18)을 회전시키면서 하강시켜, 회전하는 연삭 휠(18)의 연삭 지석(18b)을 웨이퍼(200)의 이면(201)에 접촉시켜 미리 정해진 두께의 근처까지 박화하는 거친 연삭을 행한다.
거친 연삭 단계가 종료하면, 척 테이블(52)에 유지된 웨이퍼(200)에 대하여 마무리 연삭을 실행한다(단계 S3; 마무리 연삭 단계). 이 마무리 연삭 단계는 본 발명에 있어서의 연삭 단계에 상당한다. 또한, 마무리 연삭 단계에 상기한 거친 연삭 단계를 포함하여 연삭 단계로 하여도 좋다. 거친 연삭 단계의 종료 후, 턴 테이블(50)을 더욱 120도 회전시킴으로써, 거친 연삭된 웨이퍼(200)를 유지하는 척 테이블(52)은 마무리 연삭 가공 영역(C)으로 이동한다. 이 마무리 연삭 가공 영역(C)에서는, 척 테이블(52)을 회전시킨 상태로, 마무리 연삭 유닛(12)의 연삭 휠(36)을 회전시키면서 하강시켜, 회전하는 연삭 휠(36)의 연삭 지석(36b)을 웨이퍼(200)의 이면(201)에 접촉시켜 미리 정해진 두께까지 박화하는 마무리 연삭을 행한다. 본 구성에서는, 턴 테이블(50)을 회전시킴으로써, 각 척 테이블(52)에 유지된 웨이퍼(200)를 연속적으로 연삭 가공한다.
다음에, 마무리 연삭이 행해진 웨이퍼(200)의 이면(201)을 세정한다(단계 S4; 세정 단계). 구체적으로는, 척 테이블(52)에 유지된 웨이퍼(200)는, 턴 테이블(50)을 120도 회전시킴으로써, 재차, 웨이퍼 반입·반출 영역(A)으로 이동한다. 그리고, 웨이퍼 반입·반출 영역(A)에 위치된 연삭 가공 후의 웨이퍼(200)는, 웨이퍼 반출 수단(78)에 의해, 상태 평가 유닛(68)에 반송된다. 상태 평가 유닛(68)에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(200)는 이면(201)을 상향으로 한 상태로 스피너 테이블 상에 흡인되어 유지된다. 그리고, 스피너 테이블(100)을 화살표(101) 방향으로 회전시키면서, 세정수 노즐(125)의 노즐 개구를 스피너 테이블(100)의 중앙 상방에 위치시켜, 노즐 개구로부터 세정수(예컨대 순수)를 공급한다. 이에 의해, 스피너 테이블(100)에 반송된 연삭 가공 후의 웨이퍼(200)는, 공급된 세정수에 의해 이면(201)측이 세정된다. 이 때문에, 이면(201)에 부착된 연삭 부스러기를 제거할 수 있다.
다음에, 측정침(113)을 웨이퍼(200)의 이면(201)에 접촉시킨 상태로, 측정침(113)과 웨이퍼(200)를 상대 이동시킨다(단계 S5; 이동 단계). 구체적으로는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 이동 수단(120)의 유지 스탠드(121)를 회전시켜, 측정침(113)을 미리 정한 웨이퍼(200)[스피너 테이블(100)] 상의 미리 정해진 위치에 위치시킨다. 그리고, 측정침(113)을 웨이퍼(200)의 이면(201)에 접촉시킨 상태로, 스피너 테이블(100)을 화살표(101) 방향으로 회전시킨다.
이에 의해, 측정침(113)은 웨이퍼(200)의 이면(201) 상의 미리 정해진 궤적(210)을 따라 이동한다. 이때, 측정침(113)은 웨이퍼(200)의 이면(201)에 실시된 연삭흔이 미세한 요철에 의해 진동하고, 이 진동에 따른 소리(음성)를 발생한다. 발명자가 실험을 거듭한 바, 스피너 테이블(100)의 회전수가, 음악용 레코드 플레이어와 동일한 회전수(33[rpm], 45[rpm]), 음악용 레코드 플레이어의 회전수보다 낮은 회전수(10[rpm]) 및 스피너 테이블(100)의 아이들링 시의 회전수(40[rpm])의 경우에는, 모두 측정침(113)이 진동하여 소리를 발생하였다고 하는 지견을 얻었다. 이 때문에, 스피너 테이블(100)의 회전수는, 적어도 음악용 레코드 플레이어의 회전수를 포함하는 10[rpm]∼45[rpm] 정도로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 발생한 소리를 웨이퍼(200)의 이면(연삭면)(201)의 거칠기 정보로서 기억부(93)에 기억한다(단계 S6; 기억 단계). 구체적으로는, 음성 파형 취득부(92)는, 마이크(95)를 통하여, 측정침(113)과 웨이퍼(200)의 이면(201) 사이에서 발생한 소리(음성)를 수집하여, 이 음성 파형 정보를 취득한다. 기억부(93)는 음성 파형 취득부(92)가 취득한 음성 파형 정보를, 연삭된 이면(201)의 거칠기 정보로서 기억한다. 이 거칠기 정보는 예컨대, 웨이퍼(200)의 이면(201)에 접촉하여 이동한 측정침(113)의 궤적(210)과 대응시켜 기억되어 있고, 본 실시형태에서는, 연속적으로 가공된 복수의 웨이퍼(200)에 대해서, 각각 하나의 거칠기 정보(음성 파형 정보)를 궤적(210)과 대응시켜 기억하고 있다.
다음에, 복수의 거칠기 정보의 변화로부터 웨이퍼(200)의 이면(201)의 상태를 감시한다(단계 S7; 감시 단계). 본 구성에서는, 복수의 웨이퍼(200)의 이면(201)을 연속적으로 연삭 가공하고 있기 때문에, 마무리 연삭 가공 후의 이면(201)의 연삭 상태는, 통상, 대략 균일하게 되어 있다. 한편, 예컨대, 연삭 가공 시에, 척 테이블(52) 상에 보호 테이프(205)의 테이프 부스러기나 오염물 등의 이물이 실려 있었던 경우, 연속 가공 중의 웨이퍼(200) 중에 종류(재질이나 표면 가공의 유무)가 상이한 웨이퍼가 혼입한 경우, 보호 테이프(205)측을 연삭하여 버린 경우, 웨이퍼(200)의 이면(201)에 상처가 있는 경우, 또는, 연삭 지석의 불량에 의해 연삭 불량이 생긴 경우 등과 같이, 연삭 조건이 변한 경우에는, 연삭 후의 이면(201)의 연삭 상태가 크게 상이하다. 이 때문에, 평가부(94)는 복수의 거칠기 정보의 변화로부터 웨이퍼(200)의 이면(201)의 상태의 변화의 유무를 감시하여, 복수의 거칠기 정보의 변화의 차분(예컨대 최대값)이 미리 정해진 임계값을 넘는지의 여부에 따라 이면(201)의 상태의 양부를 평가한다.
구체적으로는, 평가부(94)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 연속적으로 연삭 가공된 복수의 웨이퍼(200)의 이면(201)의 거칠기 정보로서, 1장째의 웨이퍼(200)의 거칠기 정보(DA1), 2장째의 웨이퍼(200)의 거칠기 정보(DA2), ···n장째의 웨이퍼(200)의 거칠기 정보(DAn)를 수시, 기억부(93)로부터 읽어낸다. 그리고, 평가부(94)는 예컨대, 가장 가까운 웨이퍼(200)의 거칠기 정보[도 7에서는, n장째의 웨이퍼(200)의 거칠기 정보(DAn)]의 진폭(음압)의 최대값과, 그 이전의 가장 가까운 웨이퍼(200)의 거칠기 정보의 진폭의 최대값의 차분(df)이 미리 설정한 정해진 임계값을 넘었는지 판정한다. 이 경우, 차분(df)이 임계값을 넘지 않았다면, 다음(n+1장째) 웨이퍼(200)의 거칠기 정보에 대해서 감시하고, 차분(df)이 임계값을 넘었던 경우에는, 연삭 불량이라고 평가하고, 예컨대, 그 취지를 통지한다.
본 실시형태에서는, 연속적으로 연삭 가공된 복수의 웨이퍼(200)에 대해서, 각각 웨이퍼(200)의 이면(201)의 거칠기 정보를 하나의 궤적(210)을 따라 취득하고, 이들 각 웨이퍼(200)의 거칠기 정보의 변화에 따라, 웨이퍼(200)의 이면(201)의 상태의 변화를 평가하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 측정침(113)의 이동 궤적을 바꿈으로써, 1장의 웨이퍼(200)에 있어서의 이면(201)의 상태를 평가할 수도 있다. 도 8은 이동 단계에 있어서의 측정침의 이동 궤적의 별도의 예를 나타내는 평면도이다. 도 9는 도 8의 이동 궤적에 따라 취득된 1장의 웨이퍼의 복수의 거칠기 정보를 배열하여 표시한 그래프이다. 이 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 측정침(113)이 접촉한 상태로, 스피너 테이블(100)을 화살표(101) 방향으로 회전시켜, 측정침(113)의 이동 궤적을 형성하지만, 측정침(113)의 위치를 주회마다 웨이퍼(200)의 반경 방향으로 변경하여, 3개의 궤적(211, 212, 213)을 따라, 각각 측정침(113)을 상대적으로 이동시킨다. 이들 궤적의 수는 3개로 한정하는 것이 아니며 2 이상이면 좋다. 또한, 나선형으로 형성된 하나의 궤적을 따라, 측정침(113)을 이동시켜도 좋다.
이 구성에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 1장의 웨이퍼(200)에 대하여, 웨이퍼(200)의 외측으로부터 내측에 걸쳐, 3개의 궤적(211, 212, 213)에 대응하는 3개의 거칠기 정보(DA11, DA12, DA13)가 취득된다. 이들 거칠기 정보(DA11, DA12, DA13)는 각각 공통되는 특징으로서 진폭이 주기적으로 크게 흔들리는 부분을 가지고 있다. 이 때문에, 이들 거칠기 정보(DA11, DA12, DA13)의 주기적인 변화에 따라, 예컨대, 도 8에 나타내는 바와 같이, 3개의 궤적(211, 212, 213)에 걸쳐 형성된 상처(214)의 유무를 평가할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 스피너 테이블(100)을 회전시킴으로써, 측정침(113)과 웨이퍼(200)를 상대적으로 이동시키고 있었지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 예컨대, 도 10에 나타내는 바와 같이, 스피너 테이블(100)을 미리 정해진 방향[화살표(215) 방향]으로 직선적으로 이동시키는 이동 기구(도시하지 않음)를 마련하여, 복수의 궤적(216, 217, 218)을 따라, 측정침(113)을 상대적으로 이동시켜도 좋다.
이상, 본 실시형태에 따른 평가 장치(1)는, 웨이퍼(200)를 유지하는 스피너 테이블(100)과, 웨이퍼(200)를 연삭하는 마무리 연삭 유닛(12)과, 마무리 연삭 유닛(12)에 의해 연삭된 웨이퍼(200)의 이면(201)에 접촉시키는 측정침(113)과, 측정침(113)을 이동 가능하게 유지하는 이동 수단(120)과, 측정침(113)을 이면(201)에 접촉시킨 상태로, 측정침(113)과 이면(201)을 상대적으로 이동시켰을 때에 발생하는 소리를 그 이면(201)의 거칠기 정보로서 기억하는 기억부(93)를 구비하기 때문에, 기억된 웨이퍼(200)의 각 이면(201)의 거칠기 정보의 변화에 따라, 그 이면(201)의 연삭 상태를 간단한 구성으로 평가할 수 있어, 연삭 가공을 행하는 평가 장치(1)의 이상이나 웨이퍼(200)의 이상을 감시할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다. 본 실시형태에서는, 측정침(113)을 유지하는 이동 수단(120)은, 유지 수단으로서의 스피너 테이블(100)의 주위에 배치한 구성으로 하였지만, 예컨대, 상기한 척 테이블(52)을 유지 수단으로서 기능시켜, 척 테이블(52)의 주위에 상기 측정침(113)을 마련하고, 연삭 가공이 실행되어 있지 않은 타이밍에, 측정침(113)과 연삭된 이면(201)을 상대적으로 이동시켰을 때에 발생하는 소리를 그 이면(201)의 거칠기 정보로서 기억부(93)에 기억하여도 좋다.
1 평가 장치
10 거친 연삭 유닛
12 마무리 연삭 유닛
18b, 36b 연삭 지석
52 척 테이블
68 상태 평가 유닛
80 케이스체
80A 개폐 도어
90 제어 장치
91 연산 처리부
92 음성 파형 취득부
93 기억부(기억 수단)
94 평가부
95 마이크
100 스피너 테이블(유지 수단)
110 검지 수단
111 본체
112 로드
112A 선단부
113 측정침
120 이동 수단
121 유지 스탠드
122 스테이지
200 웨이퍼
201 이면(연삭면)
202 표면
205 보호 테이프
210, 211, 212, 213, 216, 217, 218 궤적(이동 궤적)
214 상처

Claims (3)

  1. 웨이퍼를 유지하는 유지 수단과,
    상기 웨이퍼를 연삭하는 연삭 수단과,
    상기 연삭 수단에 의해 연삭된 웨이퍼의 연삭면에 접촉시키는 측정침과,
    상기 측정침을 이동 가능하게 유지하는 이동 수단과,
    상기 측정침을 상기 연삭면에 접촉시킨 상태로, 상기 측정침과 상기 연삭면을 상대적으로 이동시켰을 때에 발생하는 소리를 연삭면의 거칠기 정보로서 기억하는 기억 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평가 장치.
  2. 웨이퍼의 연삭면의 상태를 평가하는 웨이퍼의 평가 방법으로서,
    상기 웨이퍼를 연삭하는 연삭 단계와,
    웨이퍼의 연삭면에 측정침을 접촉시킨 상태로 상기 측정침과 상기 웨이퍼를 상대 이동시키는 이동 단계와,
    상기 이동 단계의 실시 중에 발생하는 소리를 연삭면의 거칠기 정보로서 기억하는 기억 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평가 방법.
  3. 제2항에 있어서, 가공 장치에 의해 임의의 가공 조건으로 연속하여 연삭된 복수의 웨이퍼를 대상으로, 상기 이동 단계 및 상기 기억 단계를 실시하고,
    복수의 상기 거칠기 정보의 변화로부터 웨이퍼의 연삭면의 상태를 감시하는 감시 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평가 방법.
KR1020180170693A 2018-01-11 2018-12-27 웨이퍼의 평가 방법 KR102570199B1 (ko)

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