KR20210149725A - 양면연마방법 - Google Patents

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KR20210149725A
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유키 타나카
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 하정반의 상면에 첩부된 연마패드와 상기 하정반의 상방에 마련된 상정반의 하면에 첩부된 연마패드의 사이에 웨이퍼를 배치하여 이 웨이퍼의 양면을 연마하는 양면연마방법에 있어서, 상기 양 연마패드간의 내주부의 공극과 외주부의 공극의 차의 절대값을 패드공극으로 한 경우에, 상기 웨이퍼 양면의 연마를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극을, 상기 양 연마패드의 드레스를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극보다도 크게 하는 것을 특징으로 하는 양면연마방법이다. 이에 따라, 품질레벨(가공정밀도)의 향상과 클로스라이프의 연장을 동시에 실현하는 양면연마방법이 제공된다.

Description

양면연마방법
본 발명은, 양면연마방법에 관한 것이다.
하정반의 상면에 첩부된 연마패드와 상정반의 하면에 첩부된 연마패드의 사이에 웨이퍼를 배치하여 이 웨이퍼의 양면을 연마하는 양면연마방법에 있어서, 웨이퍼형상의 가공정밀도를 안정화시키기 위해서는, 양 연마패드의 형상을 일정하게 유지하는 것을 중요한 요소 중 하나로서 들 수 있다. 그 때문에, 종래는, 상하의 정반을 저열팽창재로부터 구성함과 함께, 이 상하의 정반을 평행하게 계속 유지하여 조업을 행함으로써, 드레스나 연마 등으로 생기는 연마패드의 편마모를 억제하고 있었다(특허문헌 1, 2 참조).
그러나, 상하의 정반에 첩부되는 연마패드(클로스)가 정반의 형상정밀도의 영향을 받으면서 드레스 및 연마에 의해 편마모되어 형상이 변하므로, 연마배치(batch)를 겹쳐간다는 장기적인 시점에서는, 이 상하의 정반을 평행하게 계속 유지하여 조업을 행함으로써, 드레스로 생기는 편마모를 억제하고, 장기적으로 웨이퍼의 가공정밀도를 일정하게 유지하고 있었다.
그러나, 연마슬러리의 배출을 저해한다는 관점에서, 정반 혹은 패드가 평행한 상태에서는, 형상의 정밀도와 안정성은 높지만, 품질레벨은 결코 높지는 않았다.
일본특허공개 2001-79756호 공보 일본특허공개 2008-44098호 공보
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)의 향상과 클로스라이프의 연장의 트레이드오프를 해소하고, 양자를 동시에 달성하는 양면연마방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 하정반의 상면에 첩부된 연마패드와 상기 하정반의 상방에 마련된 상정반의 하면에 첩부된 연마패드의 사이에 웨이퍼를 배치하여 이 웨이퍼의 양면을 연마하는 양면연마방법에 있어서, 상기 양 연마패드간의 내주부의 공극과 외주부의 공극의 차의 절대값을 패드공극으로 한 경우에, 상기 웨이퍼 양면의 연마를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극을, 상기 양 연마패드의 드레스를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극보다도 크게 하는 것을 특징으로 하는 양면연마방법을 제공한다.
이러한 양면연마방법에 따르면, 웨이퍼 양면의 연마를 실시하고 있을 때는, 패드공극을 크게 하는, 즉, 양 연마패드의 기울기정도를 크게 함으로써, 슬러리의 공급, 배출을 효율좋게 행할 수 있고, 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 양 연마패드의 드레스를 실시하고 있을 때는, 패드공극을 작게 하는, 즉, 양 연마패드의 기울기정도를 작게 함으로써, 드레스시의 연마패드의 마모를 억제하여, 클로스라이프의 연장을 도모할 수 있다.
이에 따라, 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)의 향상과 클로스라이프의 연장을 동시에 달성할 수 있다.
상기 연마를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극을, 상기 드레스를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극보다도 20μm 이상, 100μm 이하의 값만큼 크게 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 연마시의 패드공극과 드레스시의 패드공극의 차를 20μm 이상으로 함으로써, 연마시에 있어서, 슬러리의 공급, 배출을 효율좋게 행할 수 있음과 함께, 드레스시에 있어서, 연마패드의 마모가 억제되므로, 소정의 GBIR(Global Backside Ideal Range)을 실현가능한 클로스라이프를 연장할 수 있다. 또한, 연마시의 패드공극과 드레스시의 패드공극의 차를 100μm 이하로 함으로써, 연마시에 있어서, 웨이퍼가 캐리어로부터 튀어나오는 리스크를 회피할 수 있다.
이 경우, 상기 드레스를 실시하고 있을 때는, 상기 양 연마패드를 평행하게 하고, 상기 연마를 실시하고 있을 때는, 상기 양 연마패드를 비평행하게 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 드레스시의 패드공극을 0μm(평행)로 함으로써, 패드공극의 제어가 용이화된다. 즉, 드레스시에는, 예를 들어, 하정반과 상정반을 평행하게 함으로써, 양 연마패드를 평행하게 할 수 있다. 한편, 연마시에는, 예를 들어, 상정반을 기울게 하여, 하정반과 상정반을 비평행하게 함으로써, 양 연마패드를 비평행하게 할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 하정반 및 상기 상정반을, 열선팽창계수가 6×10-6/K 이하인 저열팽창재로 하는 것이 바람직하다. 하한값은 특별히 한정되어 있지 않는데, 0.1×10-6/K 이상으로 할 수 있다.
이와 같이, 하정반 및 상정반을 저열팽창재로 하면, 웨이퍼와 연마패드의 마찰열에 의해 이들 정반이 열변형되기 어려워지므로, 이 열변형에 의해 연마패드의 형상이 변형되고, 그것이 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)이나 클로스라이프에 악영향을 주는 것과 같은 리스크를 회피할 수 있다.
또한, 상기 상정반의 기울기를 변경함으로써 상기 패드공극을 변경하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 하정반을 고정하고, 상정반의 기울기를 바꿈으로써 양 연마패드의 패드공극을 제어하면, 상정반의 움직임만을 제어하면 되므로, 이 패드공극의 제어를 용이화할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 웨이퍼 양면의 연마를 실시하고 있을 때의 패드공극을, 양 연마패드의 드레스를 실시하고 있을 때의 패드공극보다도 크게 함으로써, 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)의 향상과 클로스라이프의 연장의 트레이드오프를 해소하고, 양자를 동시에 실현할 수 있다. 예를 들어, 연마시에는, 하정반과 상정반을 비평행하게 함으로써, 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 드레스시에는, 하정반과 상정반을 평행하게 함으로써, 패드의 편마모가 억제되고, 드레스횟수가 증가해도(드레스에 의한 마모가 가속되어도), 웨이퍼형상을 양호한 그대로 할 수 있는 클로스라이프를 연장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 양면연마방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 연마시와 드레스시의 양 연마패드의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 편마모가 없는 경우의 드레스시의 양 연마패드의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 편마모가 없는 경우의 연마시의 양 연마패드의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 편마모가 있는 경우의 연마시의 양 연마패드의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 편마모가 있는 경우의 드레스시의 양 연마패드의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 양면연마방법을 실시가능한 양면연마장치의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 드레스횟수와 웨이퍼의 품질(GBIR)의 관계를 나타내는 도면이다.
상기와 같이, 웨이퍼를 양면연마함에 있어서는, 이 연마에 의해 열화된 연마패드의 표면을 리프레쉬하기 위해, 예를 들어, 다이아몬드지립을 갖는 드레서를 슬라이딩접촉시켜 이 연마패드의 표층을 제거하는 것이 행해진다. 이러한 연마패드의 표층을 제거하여 이 연마패드의 표면을 리프레쉬하는 것을 드레스라고 한다. 그러나, 이 드레스작업의 횟수가 증가하면, 연마패드의 형상이 서서히 변화해가서, 웨이퍼의 플랫니스로부터 요구되는 형상으로부터 조기에 벗어나버려, 소정의 품질, 예를 들어, GBIR을 실현가능한 클로스라이프를 짧게 한다는 문제가 발생하고 있었다.
이에, 본 발명자는, 상기 문제에 대하여 예의 검토를 거듭한 결과, 클로스라이프를 짧게 하는 것과 같은 연마패드의 마모는, 연마시보다도 드레스시에 의한 영향이 지배적인 것을 발견하였다. 즉, 본 발명자는, 웨이퍼의 양면을 연마하는 연마시에 있어서는, 양 연마패드간의 내주부의 공극과 외주부의 공극의 차의 절대값(패드공극)을 크게 하여, 슬러리의 공급, 배출을 효율화하고, 양 연마패드의 드레스를 행하는 드레스시에 있어서는, 패드공극의 절대값을 작게 하고, 양 연마패드의 마모를 억제함으로써, 연마되는 웨이퍼의 품질의 향상과 클로스라이프의 연장을 동시에 실현할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 하정반의 상면에 첩부된 연마패드와 상기 하정반의 상방에 마련된 상정반의 하면에 첩부된 연마패드의 사이에 웨이퍼를 배치하여 이 웨이퍼의 양면을 연마하는 양면연마방법에 있어서, 상기 양 연마패드간의 내주부의 공극과 외주부의 공극의 차의 절대값을 패드공극으로 한 경우에, 상기 웨이퍼 양면의 연마를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극을, 상기 양 연마패드의 드레스를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극보다도 크게 하는 것을 특징으로 하는 양면연마방법이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여, 첨부한 도면에 기초하여 구체적으로 설명하는데, 본 발명은, 이들로 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 양면연마방법을 나타낸다.
이하에 설명하는 양면연마방법은, 예를 들어, 하정반, 상정반, 선기어, 및 인터널기어의 각 구동부를 갖는 4웨이식의 양면연마장치에 의해 실행가능하다. 또한, 이 연마장치는, 양 연마패드의 기울기정도를 변경하기 위해, 상정반이 변형가능, 즉, 상정반의 기울기를 변경가능한 것이 바람직하다. 단, 양 연마패드의 기울기정도를 변경하는 수법에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다.
우선, 스텝S1에 나타낸 바와 같이, 하정반의 상면에 첩부된 연마패드와 하정반의 상방에 마련된 상정반의 하면에 첩부된 연마패드의 사이에 웨이퍼를 배치하고, 패드공극을 Dp로 하여 이 웨이퍼의 연마를 실시한다. 여기서, 1회의 연마로 연마가능한 웨이퍼수는, 예를 들어, 5매(1배치)이다.
이때, 도 2의 「연마실시시」에 나타낸 바와 같이, 양 연마패드간의 내주부의 공극PSin과 외주부의 공극PSout의 차의 절대값으로서의 패드공극Dp는, 슬러리의 공급, 배출을 효율좋게 행하기 위해 충분히 큰 값(예를 들어, 60μm)으로 한다. 또한, 양 연마패드간의 외주부의 공극PSout를 기준으로 하고, 이 양 연마패드간의 내주부의 공극PSin을 변화시키는, 즉, PSin을 크게 하면, 패드공극Dp의 제어가 용이화된다.
다음에, 스텝S2에 나타낸 바와 같이, 드레스실시횟수가 n회 이상인지 여부를 확인한다. 여기서, n은, 소정의 품질(GBIR)의 웨이퍼를 얻는 것이 가능한 드레스횟수를 나타내는 수치이며, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이 수치를 크게 할 수 있다.
그리고, 드레스횟수가 n회 이상인 경우에는, 예를 들어, 연마패드의 교환이 필요한 취지를 오퍼레이터에 알린 후에, 본 플로우를 종료한다. 또한, 드레스횟수가 n회 이상이 아닌 경우에는, 스텝S3으로 진행한다.
다음에, 스텝S3에 나타낸 바와 같이, 모든 웨이퍼의 연마가 종료되어 있는지 여부를 확인한다. 모든 웨이퍼의 연마가 종료되어 있는 경우에는, 본 플로우를 종료한다.
또한, 모든 웨이퍼의 연마가 종료되지 않은 경우에는, 스텝S4로 진행되고, 연마실시횟수가 N회 이상인지 여부를 확인한다. 여기서, N은, 드레스빈도를 나타내는 수치이며, N=1이면, 연마와 드레스를 교호로 행하게 되고, N=5이면, 5회의 연마를 행할 때마다(5배치마다) 1회의 드레스를 행하게 된다.
그리고, 연마실시횟수가 N회 이상이 아닌 경우에는, 스텝S1로 되돌아가고, 패드공극을 Dp로 한 상태로, 재차, 웨이퍼의 연마를 실시한다.
또한, 연마실시횟수가 N회 이상인 경우에는, 스텝S5로 진행되고, 패드공극을 Dd로 하여 양 연마패드의 드레스를 실시한다.
여기서, 드레스시의 패드공극Dd는, 연마시의 패드공극Dp보다도 작은 값으로 한다. 이는, 드레스시의 패드공극Dd를 작은 값, 보다 바람직하게는, 패드공극Dd를 0μm(양 연마패드가 평행한 상태)로 함으로써, 드레스시에 있어서의 연마패드의 변형이 억제되고, 소정의 품질의 웨이퍼를 얻는 것이 가능한 드레스라이프를 연장할 수 있기(스텝S2에 있어서의 n의 수치를 크게 할 수 있기) 때문이다.
한편, 도 2의 「드레스실시시」에 나타낸 바와 같이, 양 연마패드간의 외주부의 공극PSout를 기준으로 하고, 이 양 연마패드간의 내주부의 공극PSin을 변화시키는, 즉, PSin을 작게 하면, 패드공극Dd의 제어가 용이화된다.
또한, 연마시와 드레스시의 패드공극Dp, Dd에 관하여, 패드공극Dp는, 패드공극Dd보다도 20μm 이상, 100μm 이하의 값만큼 크게 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 연마시에 있어서, 슬러리의 공급, 배출을 효율좋게 행할 수 있음과 함께, 웨이퍼가 캐리어로부터 튀어나오는 리스크를 회피할 수 있다. 또한, 드레스시에 있어서, 연마패드의 마모가 억제되고, 클로스라이프를 연장할 수 있다.
다음에, 스텝S5에 있어서의 드레스처리가 종료되면, 스텝S1로 되돌아가고, 패드공극을 Dp로 한 상태로, 재차, 웨이퍼의 연마를 실시한다.
이러한 양면연마방법에 따르면, 연마시와 드레스시에서 패드공극을 바꾼다는 새로운 연마기술에 의해, 연마시의 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)의 향상과 드레스시의 연마패드의 마모의 억제에 따른 클로스라이프의 연장을 동시에 도모할 수 있다.
한편, 상기 양면연마방법에 있어서, 내주부 및 외주부는, 양 연마패드가 회전축을 중심으로 링상으로 형성되어 있는 경우에, 회전축근처의 원주부를 내주부로 하고, 이 내주부보다도 외측의 원주부를 외주부로 하는 것으로 한다. 즉, 내주부 및 외주부의 위치는, 특별히 한정되지 않고, 연마실시시와 드레스실시시에서 그 위치관계가 동일하면, 문제가 없다.
단, 내주부의 공극PSin과 외주부의 공극PSout를 용이하게 검출하기 위해서는, 내주부 및 외주부는, 각각 링상의 양 연마패드의 최내주 및 최외주인 것이 바람직하다.
이하에, 연마시와 드레스시의 패드형상의 예를 설명한다.
도 3은, 편마모가 없는 경우의 드레스시의 양 연마패드의 관계를 나타낸다. 도 4는, 편마모가 없는 경우의 연마시의 양 연마패드의 관계를 나타낸다.
예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 연마패드(3, 4)의 교환 직후 등, 하정반(1)의 상면과 상정반(2)의 하면이 평행한 상태로 양 연마패드(3, 4)가 서로 평행한 경우, 내주부의 공극PSin과 외주부의 공극PSout의 차는, 영이다. 이에, 드레스시에는, 하정반(1)의 상면과 상정반(2)의 하면을 평행하게 하고, 양 연마패드(3, 4)를 서로 평행하게 함으로써, 패드공극Dd가 영인 상태로 연마패드(3, 4)의 드레스를 행한다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하정반(1)의 상면과 상정반(2)의 하면이 평행한 상태로 양 연마패드(3, 4)가 서로 평행한 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이, 연마시에는, 하정반(1)의 형상(하정반형상) 및 상정반(2)의 형상(상정반형상)을 변형시키고, 즉, 하정반(1)의 상면과 상정반(2)의 하면을 비평행하게 하고, 양 연마패드(3, 4)를 서로 비평행하게 함으로써, 패드공극Dp가 플러스값(예를 들어, 60μm)을 갖는 상태로 웨이퍼의 연마를 행한다.
한편, 연마시에 있어서, 양 연마패드(3, 4)를 서로 비평행하게 하려면, 하정반형상 및 상정반형상 중 적어도 1개를 변형시키면 된다.
도 5는, 편마모가 있는 경우의 연마시의 양 연마패드의 관계를 나타낸다. 도 6은, 편마모가 있는 경우의 드레스시의 양 연마패드의 관계를 나타낸다.
예를 들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 연마패드(3, 4)의 편마모가 진행되고, 하정반(1)의 상면과 상정반(2)의 하면이 평행한 상태로 양 연마패드(3, 4)가 서로 비평행인 경우, 내주부의 공극PSin과 외주부의 공극PSout의 차는, 플러스값이다. 이에, 연마시에는, 하정반(1)의 상면과 상정반(2)의 하면을 평행하게 하고(패드공극Dd의 조정을 위해 비평행하게 할 수도 있다), 양 연마패드(3, 4)를 서로 비평행하게 함으로써, 패드공극Dp가 플러스값(예를 들어, 60μm)을 갖는 상태로 웨이퍼의 연마를 행한다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 하정반(1)의 상면과 상정반(2)의 하면이 평행한 상태로 양 연마패드(3, 4)가 서로 비평행인 경우, 도 6에 나타낸 바와 같이, 드레스시에는, 하정반(1)의 형상(하정반형상) 및 상정반(2)의 형상(상정반형상)을 변형시키고, 즉, 하정반(1)의 상면과 상정반(2)의 하면을 비평행하게 하고, 양 연마패드(3, 4)를 서로 평행하게 함으로써, 패드공극Dd가 영인 상태로 연마패드(3, 4)의 드레스를 행한다.
한편, 드레스시에 있어서, 양 연마패드(3, 4)를 서로 평행하게 하려면, 하정반형상 및 상정반형상 중 적어도 1개를 변형시키면 된다.
이상의 양면연마방법에 따르면, 연마시와 드레스시에서 패드공극을 바꾸어 조업을 행하는 연마기술에 의해, 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)의 향상과 클로스라이프의 연장의 트레이드오프를 해소하고, 양자를 동시에 달성하는 양면연마방법을 실현할 수 있다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예를 들어, 본 발명을 상세히 설명하는데, 이들은, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(실시예)
이하에 나타내는 양면연마장치를 이용하여, 소정의 GBIR을 실현가능한 클로스라이프(연마패드의 수명)를 검증하였다. 여기서, GBIR이란, 웨이퍼의 평탄도를 나타내는 지표 중 하나이며, 이면기준평면으로부터 웨이퍼표면까지의 거리의 최대값과 최소값의 차이다.
·양면연마장치의 상세
도 7은, 본 발명의 양면연마방법을 실시가능한 양면연마장치의 예를 나타낸다.
이하의 실시예는, 이 양면연마장치를 이용하여 실시하는 것으로 하고, 구체적으로는, 후지코시기계공업의 DSP-20B를 사용하였다.
양면연마장치는, 하정반(1), 상정반(2), 선기어(5), 및 인터널기어(6)의 각 구동부를 갖는 4웨이식으로 20B사이즈이다. 상정반(2)과 매달린 천판(9)은, 동일원주(C0) 상에 배치되는 6개의 매달린 지지기둥(7)으로 연결하고, 각 매달린 지지기둥(7)의 재료는, SUS(스테인레스강재)로 하였다. 하정반(1) 및 상정반(2)의 재료는, 상온부근에서 열팽창계수가 작은 인바(열팽창계수=1.5×10-6/K~4.0×10-6/K)로 하였다. 상정반(2)과 매달린 천판(9)은, 중심축(AX)과 동심을 갖는 회전축(10)을 중심으로 회전가능하게 된다.
6개의 매달린 지지기둥(7)이 배치되는 동일원주(C0)의 PCD(피치원 직경)에 대하여, 그보다도 300mm 작은 PCD를 갖는 동일원주(C1) 상, 즉, 6개의 매달린 지지기둥(7)이 배치되는 동일원주(C0)로부터 내측으로 150mm 떨어진 동일원주(C1) 상에, 10개의 액추에이터(8)를 배치하였다. 또한, 6개의 매달린 지지기둥(7)이 배치되는 동일원주(C0)의 PCD에 대하여, 그보다도 300mm 큰 PCD를 갖는 동일원주(C2) 상, 즉, 6개의 매달린 지지기둥(7)이 배치되는 동일원주(C0)로부터 외측으로 150mm 떨어진 동일원주(C2) 상에, 10개의 액추에이터(8)를 배치하였다.
액추에이터(8)는, 압축공기를 구동원으로 한 에어실린더로 하고, 상정반(2)의 경사를 조정할 때에는, 양면연마장치의 외부의 공급원으로부터 이 양면연마장치 내의 액추에이터(8)에 압축공기를 공급하여 액추에이터(8)를 동작시켰다.
그리고, 웨이퍼의 연마 및 연마패드의 드레스를 행함에 있어서, 하정반형상은 고정으로 하고, 상정반형상, 즉, 상정반의 기울기를 변형시킴으로써, 웨이퍼 양면의 연마를 실시하고 있을 때의 패드공극Dp가 양 연마패드(3, 4)의 드레스를 실시하고 있을 때의 패드공극Dd보다도 커지도록 조정하였다.
·실험내용
웨이퍼는, 직경 300mm의 P형 실리콘 단결정 웨이퍼를 이용하였다.
연마패드는, 쇼어A경도 85의 발포폴리우레탄패드를 이용하였다.
캐리어는, 티탄기판에, 인서트로서 유리섬유에 에폭시수지를 함침한 FRP를 이용하였다. 캐리어는, 5매를 1세트로 하여 상기 양면연마장치에 세트하고, 웨이퍼는, 캐리어 1매마다 1매를 세트하였다.
슬러리는, 실리카지립함유, 평균입경 35nm, 지립농도 1.0wt%, pH 10.5, KOH베이스를 이용하였다.
가공하중은, 180gf/cm2로 설정하였다.
가공시간은, 캐리어세트마다 최적갭이 되도록 설정하였다.
각 구동부의 회전속도는, 상정반: -13.4rpm, 하정반: 35rpm, 선기어: 25rpm, 및 인터널기어: 7rpm으로 설정하였다.
연마패드의 드레싱은, 다이아지립이 전착된 드레스플레이트를 120gf/cm2로 순수를 흘리면서 상하의 각 연마패드에 슬라이딩접촉시킴으로써 행하였다. 슬라이딩접촉시간은, 1시간으로 하고, 연마와 드레스를 교호로 실시하였다.
가공 후의 웨이퍼에 대해서는, SC-1세정을 조건(NH4OH:H2O2:H2O=1:1:15)으로 행하였다.
패드공극은, 측정한 상하패드의 반경 프로파일로부터 산출하였다. 또한, 웨이퍼형상이 양호하다고 여겨지는 GBIR, 즉, 제품규격값을 하회하는 GBIR을 기준값으로 하고, 드레스횟수에 따라 GBIR이 기준값에 대하여 어떻게 변화하는지를 검증하였다.
드레스시의 패드공극을 0μm(양 연마패드가 평행한 상태)로 하고, 연마시의 패드공극을, 각각 10μm, 20μm, 40μm, 및 60μm로 변화시켜 검증하였다.
·GBIR의 산출
이상의 실험내용하에서, 웨이퍼의 연마 및 드레스를 교호로 행하고, 세정 후의 웨이퍼에 대하여 그 플랫니스를 측정하고, 또한 GBIR을 산출하였다. 한편, 플랫니스는, 세정 후의 웨이퍼를 KLA Tencor의 WaferSight를 이용하여 측정하였다. GBIR은, 웨이퍼의 엣지로부터 2mm의 영역을 제외하여 산출하였다.
(비교예)
·양면연마장치의 상세
상기 실시예와 동일한 양면연마장치를 이용하였다.
·실험내용
상기 실시예의 실험내용과 동일한 조건으로 하였다.
단, 연마시와 드레스시의 패드공극의 차를 0μm로 하였다. 구체적으로는, 연마시와 드레스시의 쌍방에 있어서, 패드공극을 40μm로 하였다.
·GBIR의 산출
상기 실시예와 동일한 산출방법에 의해 GBIR의 산출을 행하였다.
(검증결과)
도 8은, 드레스횟수와 웨이퍼의 품질(GBIR)의 관계를 나타낸다.
동 도면에 있어서, 횡축은, 드레스횟수를 나타내고, 종축은, GBIR을 나타낸다. 한편, 실시예 및 비교예 모두, 1플롯은, 1배치 5매의 평균값이다.
여기서, 종축의 GBIR은, 제품규격값을 1로 하고 있다. 즉, 동 도면에 있어서, GBIR이 1을 하회하는 범위는, 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)이 양호한 범위이다. 환언하면, GBIR이 1을 초과하기 직전의 드레스횟수까지의 연마패드를 사용하여 웨이퍼의 연마를 행할 수 있는 것을 의미한다.
동 도면에서 명백한 바와 같이, 공극차 0μm(비교예)에서는, 드레스횟수를 3회 행한 후의 웨이퍼의 연마에서는, 양호한 웨이퍼형상이 얻어지지 않는다(GBIR이 1을 초과한다). 이에 반해, 공극차 10μm에서는, 드레스횟수를 3회 행한 후의 웨이퍼의 연마에서도, 양호한 웨이퍼형상을 얻을 수 있다. 또한, 공극차 20μm, 40μm, 및 60μm에서는, 드레스횟수를 5회 행한 후의 웨이퍼의 연마에서도, 이 연마에 의해 얻어지는 웨이퍼의 GBIR이 1을 초과하지 않는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 적어도 연마시의 패드공극과 드레스시의 패드공극에 차를 마련하는, 즉, 연마시의 양 연마패드를 비평행한 상태로 하고, 또한 드레스시의 양 연마패드를 평행 또는 그에 가까운 상태로 함으로써, 양호한 웨이퍼형상을 얻는 것이 가능한 드레스라이프를 연장할 수 있는 것이 입증되었다.
특히, 연마시의 패드공극과 드레스시의 패드공극의 차를 20μm 이상으로 함으로써, 드레스를 5회 행해도 양호한 웨이퍼형상을 얻는 것이 확인되고, 이 경우에 드레스라이프를 현격히 연장할 수 있는 것이 입증되었다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 웨이퍼의 품질레벨(가공정밀도)의 향상과 클로스라이프의 연장의 트레이드오프를 해소하고, 양자를 동시에 달성하는 양면연마방법을 실현할 수 있다.
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 (5)

  1. 하정반의 상면에 첩부된 연마패드와 상기 하정반의 상방에 마련된 상정반의 하면에 첩부된 연마패드의 사이에 웨이퍼를 배치하여 이 웨이퍼의 양면을 연마하는 양면연마방법에 있어서,
    상기 양 연마패드간의 내주부의 공극과 외주부의 공극의 차의 절대값을 패드공극으로 한 경우에, 상기 웨이퍼 양면의 연마를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극을, 상기 양 연마패드의 드레스를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극보다도 크게 하는 것을 특징으로 하는 양면연마방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극을, 상기 드레스를 실시하고 있을 때의 상기 패드공극보다도 20μm 이상, 100μm 이하의 값만큼 크게 하는 것을 특징으로 하는 양면연마방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 드레스를 실시하고 있을 때는, 상기 양 연마패드를 평행하게 하고, 상기 연마를 실시하고 있을 때는, 상기 양 연마패드를 비평행하게 하는 것을 특징으로 하는 양면연마방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하정반 및 상기 상정반을, 열선팽창계수가 6×10-6/K 이하인 저열팽창재로 하는 것을 특징으로 하는 양면연마방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상정반의 기울기를 바꿈으로써 상기 패드공극을 변경하는 것을 특징으로 하는 양면연마방법.
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