KR100832768B1 - 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
이 웨이퍼 연마 장치는, 연마 패드가 형성된 연마 정반과, 상기 연마 패드에 대향 배치되고, 웨이퍼를 유지한 상태에서, 회전하면서 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에 가압 슬라이딩하는 캐리어 플레이트와, 연마 슬러리 공급 수단을 갖고, 상기 연마 슬러리 공급 수단은, 함유되는 연마제의 평균 입경이 상이한 연마 슬러리를 공급할 수 있다. 이 웨이퍼 연마 방법은, 연마 슬러리를 연마 패드 표면에 공급하면서, 상기 연마 패드에 웨이퍼를 가압 슬라이딩하여, 상기 연마 패드 표면에, 함유되는 연마제의 평균 입경이 상이한 연마 슬러리를 공급한다.
웨이퍼 연마 장치
Description
도 1 은 연마 전 웨이퍼 표면의 조도의 PSD 해석 결과를 나타내는 그래프.
도 2(a) 는 다양한 연마 슬러리를 사용한 예와 본 발명의 일례에 있어서의, 조도 성분의 수속률과 그 조도 성분의 파장의 관계를 나타내는 그래프.
도 2(b) 는 웨이퍼 표면의 조도 성분과 파장의 관계를 나타내는 그래프.
도 3(a) 는 다양한 경도의 연마 패드를 사용한 종래의 예와 본 발명의 일례에 있어서의, 조도 성분의 수속률과 그 조도 성분의 파장의 관계를 나타내는 그래프.
도 3(b) 는 웨이퍼 표면의 조도의 성분과 파장의 관계를 나타내는 그래프.
도 4 는 본 발명의 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치의 요부 확대 단면도.
도 5 는 도 4 의 웨이퍼 연마 장치에 구비된 연마 정반과 캐리어 플레이트를 나타내는 평면도.
도 6 은 실시예와 비교예의 연마 가공 시간을 나타내는 그래프.
도 7(a) 은 종래의 웨이퍼 연마 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도.
도 7(b) 는 종래의 웨이퍼 연마 장치의 측면도.
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 소64-78758호
본 발명은 집적 회로를 형성하는 웨이퍼 등의 표면을 연마하기 위한 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법에 관한 것이다.
본원은 2005 년 5 월 18 일에 출원된 일본국 특허출원 제2005-145612호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
일반적으로, 표면이 에칭된 규소 웨이퍼는 폴리싱 공정에서 그 표면에 연마가 실시된다. 종래의 연마에서는 경질 연마 패드가 구비된 웨이퍼 연마 장치를 사용하여 웨이퍼 표면의 거친 요철을 제거하여 표면을 평탄하게 하는 제 1 연마 공정과, 연질 연마 패드가 구비된 웨이퍼 연마 장치를 사용하여 웨이퍼 표면의 미소 피트를 소멸시키는 제 2 연마 공정을 실시함으로써, 웨이퍼 표면을 평활하고 일그러짐없는 경면으로 마무리하고 있다. 또한, 제 1 연마 공정과 제 2 연마 공정에서는 사용하는 연마 패드의 종류가 상이하기 때문에, 제 1 연마 공정과 제 2 연마 공정에서 각각 전용 웨이퍼 연마 장치를 사용하고 있다.
도 7 은 종래의 연마 방법에 사용되는 웨이퍼 연마 장치의 개략 구성을 나타내는 도면로서, 도 7 의 (a) 는 평면도이며, 도 7 의 (b) 는 측면도이다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
종래의 웨이퍼 연마 장치는 회전 원반 (円盤)(31) 과, 이 회전 원반 (31) 표면의 거의 전체면에 걸쳐 점착된 연마 패드 (32) 와, 회전 원반 (31) 의 상방에 형성된 복수의 회전 홀더 (33) 와, 각 회전 홀더 (33) 에 고정된 웨이퍼 점착 플레이트 (35) 를 갖고 있다. 회전 홀더 (33) 는 축 (34) 에 의해 상하 운동 및 회전 운동을 하도록 구성되어 있다. 웨이퍼 점착 플레이트 (35) 에 복수의 웨이퍼 (36) 가 점착되어 있다. 또한, 도면 중 부호 37 은 주입 파이프로, 이 주입 파이프 (37) 로부터 필요에 따라 산화 세륨계 등의 연마 슬러리 (38) 를 공급하면서 웨이퍼 연마를 실시하기도 한다.
그러나, 종래의 연마 방법에서는 제 1 연마 공정과 제 2 연마 공정에서 각각 전용 웨이퍼 연마 장치와 연마 패드를 이용하여 실시하고 있기 때문에, 각각의 공정에 웨이퍼를 연마하기 위한 설비나 연마 자재가 필요해진다. 이로 인해, 웨이퍼의 제조 비용이 소요되는 문제가 있었다. 또한, 제 1 연마 공정이 종료되면, 웨이퍼 연마 장치를 변경하여 제 2 연마 공정을 실시하기 때문에, 연마 공정이 번잡해지는 문제나 연마 시간이 걸린다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼를 연마하기 위한 설비나 연마 자재의 삭감이 가능하며, 또한 웨이퍼 연마 공정의 간략화와 연마 시간을 단축할 수 있는 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토 및 실험을 거듭한 결과, 도 1 의 PSD (power spectral density) 해석 결과에 나타낸 바와 같이, 연마 전 웨이퍼 표면의 조도 성분에는 파장이 큰 (예를 들어, 파장이 10㎛ 를 초과) 성분과, 파장이 작은 (예를 들어, 파장이 10㎛ 이하) 성분이 있음을 알 수 있었다.
또한, 웨이퍼 표면을 연마할 때 평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 사용한 경우, 도 2(a) 의 곡선 A 에 나타내는 바와 같이 파장이 큰 성분은 단시간에 제거할 수 있지만 (수속률이 큼), 파장이 짧은 성분의 수속률은 작음을 알 수 있었다. 또한, 웨이퍼 표면을 연마할 때 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 사용한 경우, 도 2(a) 의 곡선 B 에 나타내는 바와 같이 파장이 작은 성분은 단시간에 제거할 수 있지만 (수속률이 큼), 파장이 큰 성분의 수속률은 작음을 알 수 있었다.
또한, 상기 수속률은 웨이퍼 표면이 경면화되기까지의 시간의 역수 (逆數) 로, 수속률이 클수록 경면화되기까지의 시간이 짧고 연마 효율이 좋아지게 된다.
또한, 웨이퍼 표면의 연마 도중에, 연마 패드 표면에 공급하는 연마 슬러리를, 공급하고 있는 연마 슬러리와는 평균 입경이 상이한 다른 연마 슬러리로 변경한 경우를 검증하였다. 예를 들어, 평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제를 함유하는 제 1 연마 슬러리를 공급하면서 웨이퍼 표면을 연마한다. 이어서, 공급하는 연마 슬러리를 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 함유하는 제 2 연마 슬러리로 변경한 후, 이 제 2 연마 슬러리를 공급하면서 웨이퍼 표면을 연마한다. 단, 제 1 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경은 제 2 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경보다 크다. 상기 검증 결과, 이하의 결과가 얻어짐을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
도 3(a) 의 곡선 C 에 나타낸 바와 같이, 파장이 큰 성분에 대해서는 종래의 경도가 96 인 경질 연마 패드를 사용하는 경우 (도 3(a) 의 곡선 D) 보다 수속률이 약간 작아진다. 그러나, 종래의 경도가 70 인 연질 연마 패드를 사용하는 경우 (도 3(a) 의 곡선 E) 보다 수속률이 큰 폭으로 커진다. 또한, 파장이 작은 성분에 대해서는 종래의 연질 연마 패드를 사용하는 경우인 도 3(a) 의 곡선 E 보다 수속률이 약간 작아지지만, 종래의 경질 연마 패드를 사용하는 경우인 도 3(a) 의 곡선 D 보다 수속률이 큰 폭으로 커진다.
또한, 도 2(a) 의 곡선 C 에 나타낸 바와 같이, 파장이 큰 성분에 대해서는 평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 사용하는 경우 (도 2(a) 의 곡선 A) 보다 수속률이 약간 작아진다. 그러나, 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 사용하는 경우 (도 2(a) 의 곡선 B) 보다 수속률이 큰 폭으로 커진다. 또한, 파장이 작은 성분에 대해서는 도 2(a) 의 곡선 B 보다 수속률이 약간 작아지지만, 도 2(a) 의 곡선 A 보다 수속률이 큰 폭으로 커진다.
따라서, 웨이퍼 연마 장치나 연마 패드를 변경하지 않고, 1 대의 웨이퍼 연마 장치로 웨이퍼 표면의 파장이 큰 조도 성분과 파장이 작은 조도 성분 양쪽을 효율적으로 제거하여, 평활하고 일그러짐없는 경면으로 마무리할 수 있다. 또한, 도 2(b) 와 도 3(b) 에, 웨이퍼 표면의 조도 성분의 파장과의 관계를 나타내는 그래프를 나타내었다.
본 발명의 웨이퍼 연마 장치는 표면에 연마 패드가 형성된 연마 정반 (定盤), 상기 연마 패드에 대향 배치되고, 웨이퍼를 유지한 상태에서, 회전하면서 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에 가압 슬라이딩하는 캐리어 플레이트, 및 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 상기 연마 패드 표면에 공급하는 연마 슬러리 공급 수단을 갖고, 상기 연마 슬러리 공급 수단은 함유되는 연마제의 평균 입경이 상이한 연마 슬러리를 상기 연마 패드 표면에 공급 가능하다.
상기 연마 슬러리 공급 수단은 2 이상의 연마 슬러리 중 적어도 1 개를 공급할 수 있고, 또한 공급하는 연마 슬러리를 전환해도 된다.
상기 연마 슬러리 공급 수단은 2 이상의 연마 슬러리 공급원, 상기 연마 슬러리 공급원에 접속된 공급 파이프, 및 상기 공급 파이프에 형성된 전환 밸브를 가져도 된다.
상기 2 이상의 연마 슬러리는 평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제를 함유하는 제 1 연마 슬러리 및 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 함유하는 제 2 연마 슬러리일 수도 있고, 상기 제 1 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경은, 상기 제 2 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경보다 커도 된다.
본 발명의 웨이퍼 연마 방법은 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 연마 패드 표면에 공급하면서, 상기 연마 패드에 웨이퍼를 가압 슬라이딩하여 상기 웨이퍼 표면을 연마하고, 상기 연마 패드 표면에, 함유되는 연마제의 평균 입경이 상이한 연마 슬러리를 공급한다.
상기 연마 도중에, 공급하고 있는 연마 슬러리를, 함유되는 연마제의 평균 입경이 상이한 다른 연마 슬러리로 전환해도 된다.
평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제를 함유하는 제 1 연마 슬러리를 상기 연마 패드 표면에 공급하면서 상기 웨이퍼 표면을 연마하고, 이어서, 공급하는 연마 슬러리를, 상기 제 1 연마 슬러리로부터 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 함유하는 제 2 연마 슬러리로 변경하고, 상기 제 2 연마 슬러리를 상기 연마 패드 표면에 공급하면서 상기 웨이퍼 표면을 연마해도 된다.
본 발명의 웨이퍼 연마 장치에 의하면, 다음의 연마 작업이 가능해진다. 상이한 2 이상의 연마 슬러리 중 하나를 공급하면서 웨이퍼를 연마한다. 이어서, 공급하고 있는 연마 슬러리를 다른 연마 슬러리로 전환한 후, 다른 연마 슬러리를 공급하면서 웨이퍼를 연마한다. 예를 들어, 입경이 큰 연마제를 함유하는 연마 슬러리와 입경이 작은 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 각각 연마 공정의 소정 동안, 공급할 수 있다. 이로써, 웨이퍼 표면의 거친 요철과 미소 피트 양쪽을 효율적으로 제거하여, 평활하고 일그러짐없는 경면으로 마무리할 수 있다. 즉, 본 발명의 웨이퍼 연마 장치를 사용하여 연마함으로써, 1 대의 웨이퍼 연마 장치로 웨이퍼 표면의 거친 요철과 미소 피트 양쪽을 제거할 수 있다. 이로써, 종래와 같이 웨이퍼 표면의 거친 요철을 제거하는 경우와 미소 피트를 소멸시키는 경우에, 사용하는 웨이퍼 연마 장치나 연마 패드를 변경할 필요가 없다. 따라서, 웨이퍼를 연마하기 위한 설비나 연마 자재의 삭감이 가능하고, 또한 웨이퍼 연마 공정의 간략화와 연마 시간을 단축할 수 있어, 웨이퍼를 효율적으로 연마할 수 있다.
또한, 전환 밸브에 의해, 순간 연마 슬러리의 전환이 가능하다. 이로써, 연마 슬러리의 전환시에 연마 작업을 중단하지 않고, 연마 작업을 실시하면서 연마 슬러리를 전환할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 연마 방법에 의하면, 입경이 큰 연마제를 함유하는 연마 슬러리와 입경이 작은 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 각각 연마 공정의 소정 동안, 공급할 수 있다. 이로써, 웨이퍼 표면의 거친 요철과 미소 피트 양쪽을 효율적으로 제거하여, 1 회의 연마 공정으로 평활하고 일그러짐없는 경면으로 마무리할 수 있다.
또한, 연마 도중에, 공급하고 있는 연마 슬러리를, 함유하는 연마제의 평균 입경이 상이한 다른 연마 슬러리로 전환하는 작업은, 1 대의 웨이퍼 연마 장치로 실시하는 것이 가능하다. 이로써, 1 대의 웨이퍼 연마 장치로 웨이퍼 표면의 거친 요철과 미소 피트 양쪽을 제거할 수 있다. 이로 인해, 종래와 같이 웨이퍼 표면의 거친 요철을 제거하는 경우와 미소 피트를 소멸시키는 경우에, 사용하는 웨이퍼 연마 장치나 연마 패드를 변경할 필요가 없다. 따라서, 웨이퍼를 연마하기 위한 설비나 연마 자재의 삭감이 가능하고, 또한 웨이퍼 연마 공정의 간략화와 연마 시간을 단축할 수 있어, 웨이퍼를 효율적으로 연마할 수 있다.
또한, 연마의 초기에서 종기에 걸쳐 변화하는 조도 성분에 따라, 연마 슬러리를 구분하여 사용함으로써, 웨이퍼를 연마하기 위한 설비나 연마 자재의 삭감이 가능하고, 또한 웨이퍼 연마 공정의 간략화와 연마 시간을 단축할 수 있다.
바람직한 실시 형태
이하, 본 발명에 관련되는 웨이퍼 연마 장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 4 는 본 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치의 요부 확대 단면도이고, 도 5 는 도 4 의 웨이퍼 연마 장치에 구비된 연마 정반과 캐리어 플레이트를 나타내는 평면도이다.
본 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치 (10) 는 연마 패드 (11) 가 표면에 형성된 연마 정반 (12), 이 연마 정반 (12) 의 상방에 배치된 복수 대 (도면에서는 4 대) 의 연마 헤드 (13), 및 연마 슬러리를 연마 패드 (11) 표면에 공급하는 연마 슬러리 공급 수단 (16) 을 구비하고 있다.
각 연마 헤드 (13) 는 축을 중심으로 회전 가능하게 형성되어 있다. 각 연마 헤드 (13) 의 연마 정반 (12) 과 대향하는 면에 캐리어 플레이트 (14) 가 형성되어 있다. 연마 헤드 (13) 가 회전하면, 이 연마 헤드 (13) 에 형성된 캐리어 플레이트 (14) 도 축을 중심으로 회전한다. 이 캐리어 플레이트 (14) 에는 복수 장 (도면에서는 5 장) 의 규소 웨이퍼 (W) 가 연마 헤드 (13) 의 중심부를 중심으로 하여 소정 간격 (도면에서는 72 도 간격) 으로 유지되어 있다. 규소 웨이퍼 (W) 는 예를 들어, 슬라이스나 래핑 후에 에칭이 실시된 것이며, 또한 거울처럼 매끈하게 하는 연마 공정 (폴리싱 공정) 을 실시할 필요가 있는 것이다. 이 규소 웨이퍼 (W) 의 치수는 예를 들어, 직경 300㎜, 두께 0.75㎜ 인 것이 바람직하게 사용되고 있다.
연마 패드 (11) 는 발포 우레탄 또는 부직포나 스웨이드로 구성되어 있다.
연마 슬러리 공급 수단 (16) 은 제 1 연마 슬러리 공급원 (19a) 및 제 2 연마 슬러리 공급원 (20a) 을 갖고, 제 1 연마 슬러리 (39) 와 제 2 연마 슬러리 (40) 가 각각 충전되어 있다. 제 1 연마 슬러리 공급원 (19a) 에는 제 1 공급 파이프 (19b) 가 접속되고, 제 2 연마 슬러리 공급원 (20a) 에는 제 2 공급 파이프 (20b) 가 접속되어 있다. 이들 제 1 공급 파이프 (19b) 와 제 2 공급 파이프 (20b) 는 밸브 (전환 수단) (18) 를 통하여 1 개의 공급 파이프 (17) 의 일단에 접속되어 있다. 공급 파이프 (17) 의 타단 (공급구) 은 연마 패드 (11) 의 대략 중앙부의 상방에 개구되어 있다.
제 1 연마 슬러리 (39) 는 제 1 연마 슬러리 공급원 (19a) 으로부터 제 1 공급 파이프 (19b) 를 통하여 밸브 (18) 까지 공급된다. 또한 제 2 연마 슬러리 (40) 는 제 2 연마 슬러리 공급원 (20a) 으로부터 제 2 공급 파이프 (20b) 를 통하여 밸브 (18) 까지 공급된다. 밸브 (18) 에 의해, 제 1 연마 슬러리 (39) 와 제 2 연마 슬러리 (40) 중 어느 일방만을 선택적으로 공급 파이프 (17) 로 흐를 수 있도록 되어 있다. 또한, 각 연마 슬러리의 공급량도 조정할 수 있도록 되어 있다. 이로써, 밸브 (18) 를 조작함으로써, 제 1 연마 슬러리 (39) 또는 제 2 연마 슬러리 (40) 를 연마 패드 (11) 표면에 공급할 수 있다. 즉, 연마 슬러리 공급 수단 (16) 에 의해, 연마 슬러리의 전환이 가능하다. 예를 들어, 공급하는 연마 슬러리를, 평균 입경이 상이한 연마제를 함유하는 다른 연마 슬러리로 전환 가능하다.
제 1 연마 슬러리 (39) 는 평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제를 함유한다. 제 2 연마 슬러리 (40) 는 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 함유한다. 연마제로는 산화 세륨 입자 등을 들 수 있다.
평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제나 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 분산시키는 용매로는, 예를 들어, 알칼리성 수용액을 들 수 있다.
제 1 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경은 제 2 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경보다 큰 것이 바람직하다.
연마 정반 (12) 은 상기 연마 헤드 (13) 의 회전축과는 상이한 축을 중심으로 회전 가능하게 형성되어 있다. 연마 정반 (12) 및 각 연마 헤드 (13) 의 회전 방향은 같은 방향으로 되어 있다. 또한, 연마 헤드 (13) 의 회전 형태는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
규소 웨이퍼 (W) 를 캐리어 플레이트 (14) 에 점착하는 방법은 왁스 점착이어도 되고, 왁스리스 (waxless) 마운트식이어도 된다.
다음으로, 이 연마 장치 (10) 를 사용한 규소 웨이퍼 (W) 의 연마 방법을 설명한다.
연마와 함께 변화하는 조도 성분에 따라, 공급하는 연마 슬러리를 구분하여 사용한다. 구체적으로는 미리 표면 조도 성분의 시간 경과에 따른 변화를 측정해 둔다. 그리고, 이 측정 결과에 기초하여, 각 연마 과정에서, 많이 존재하는 조도 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 연마 슬러리를 선택하여 사용한다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 표면의 조도 성분에는 장파장 성분과 단파장 성분이 있다. 연마의 전반 단계에서는 장파장 성분이 수속되어 경면화되 는 경향이 있다. 단파장 성분의 일부는 연마의 후반 단계에서도 수속되지 않고 (경면화되지 않고), 피트로서 잔류하는 경향이 있다. 이로 인해, 조도 성분에는 우선 장파장 성분이 수속되고, 연마의 후반 단계에서는 단파장 성분이 잔류하는 경향이 있다.
이 조도 성분의 변화에 대응하여, 본 실시 형태에서는 우선 연마의 전반 단계에서, 장파장 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 제 1 연마 슬러리 (연마제의 평균 입경이 60∼140㎚) 를 사용하고, 이어서 연마의 후반 단계에서, 단파장 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 제 2 연마 슬러리 (연마제의 평균 입경이 50∼70㎚) 를 사용한다.
도 4 와 도 5 에 나타내는 바와 같이, 우선 복수 장 (도면에서는 5 장) 의 규소 웨이퍼 (W) 를 소정 간격 (도면에서는 72 도 간격) 으로 각 캐리어 플레이트 (14) 에 왁스 점착한다. 그리고, 각 캐리어 플레이트 (14) 를, 대응하는 연마 헤드 (13) 의 하면에 고착시킨다.
이어서, 각 연마 헤드 (13) 를 하강시킴으로써, 각 규소 웨이퍼 (W) 를, 연마 정반 (12) 상에 형성된 연마 패드 (11) 의 연마 작용면에 가압한다. 이 상태를 유지하면서, 연마의 전반 과정에서는 연마 슬러리 공급 수단 (16) 으로부터 제 1 연마 슬러리 (39) 를 연마 패드 상에 공급한다. 연마 정반 (12) 을 도 5 의 실선 화살표 방향으로 회전시키는 동시에, 각 연마 헤드 (13) 를, 도 5 의 2 점쇄선 화살표 방향으로 회전시켜, 각 규소 웨이퍼 (W) 를 연마 패드 (11) 에 가압 슬라이딩하여, 연마한다. 이로써, 연마의 전반 과정에는 파장이 큰 조도 성분 을 효율적으로 제거할 수 있다.
이어서, 연마의 후반 과정에서는 각 규소 웨이퍼 (W) 를 연마 패드 (11) 의 연마 작용면에 가압한 상태를 유지하면서, 밸브 (18) 를 조작하여, 연마 슬러리 공급 수단 (16) 으로부터 연마 패드 (11) 상에 공급하는 연마 슬러리를, 제 2 연마 슬러리 (40) 로 변경한다. 이 제 2 연마 슬러리 (40) 를 공급하면서, 연마 정반 (12) 을 도 5 의 실선 화살표 방향으로 회전시킨다. 동시에, 각 연마 헤드 (13) 를, 도 5 의 2 점쇄선 화살표 방향으로 회전시켜, 각 규소 웨이퍼 (W) 를 연마 패드 (11) 에 가압 슬라이딩하여, 연마한다. 이로써, 연마의 후반 과정에서는 파장이 작은 조도 성분을 효율적으로 제거할 수 있다.
상기한 바와 같은 연마 공정에 의해, 각 규소 웨이퍼 (W) 표면 (연마면) 이 연마된다.
본 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치 (10) 는 연마 슬러리를 연마 패드 (11) 표면에 공급하는 연마 슬러리 공급 수단 (16) 을 갖고, 상기 연마 슬러리 공급 수단 (16) 은 공급하는 연마 슬러리의 전환이 가능하다. 이로써, 연마의 초기에서 종기에 걸쳐 변화하는 조도 성분에 따라, 2 이상의 복수의 연마 슬러리로부터 최적인 연마 슬러리를 선택하여 사용할 수 있다. 구체적으로는 공급하고 있는 연마 슬러리를, 평균 입경이 상이한 연마제를 갖는 다른 연마 슬러리로 전환 가능하다. 이로써, 이 웨이퍼 연마 장치 (10) 를 사용하여 웨이퍼 (W) 표면을 연마하면, 웨이퍼 표면의 거친 요철과 미소 피트 양쪽을 효율적으로 제거할 수 있어, 평활하고 일그러짐없는 경면으로 마무리할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치 (10) 를 사용하는 연마에서는 하나의 웨이퍼 연마 장치로 웨이퍼 표면의 거친 요철과 미소 피트 양쪽 (파장이 큰 조도 성분과 파장이 작은 조도 성분 양쪽) 을 제거할 수 있다. 이로써, 종래와 같이 웨이퍼 표면의 거친 요철을 제거하는 경우와 미소 피트를 소멸시키는 경우에, 사용하는 웨이퍼 연마 장치나 연마 패드를 구분하여 사용할 필요가 없다. 따라서, 웨이퍼를 연마하기 위한 설비나 연마 자재의 삭감이 가능하고, 또한 웨이퍼 연마 공정의 간략화와 연마 시간을 단축할 수 있어, 웨이퍼를 효율적으로 연마할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 웨이퍼 연마 방법에서는 연마 패드 (11) 표면에 연마 슬러리를 공급하면서, 연마 패드 (11) 를 회전시킴과 함께, 회전하는 웨이퍼를 가압 슬라이딩하여, 웨이퍼 표면을 연마한다. 이 연마 도중에, 연마 패드 (11) 표면에 공급하고 있는 연마 슬러리를, 상이한 평균 입경의 연마제를 함유하는 것으로 변경한다. 즉, 연마의 초기에서 종기에 걸쳐 변화하는 조도 성분을 고려하여, 복수의 연마 슬러리 중 가장 효율적으로 조도 성분을 제거할 수 있는 연마 슬러리를 구분하여 사용한다. 이로써, 하나의 웨이퍼 연마 장치로 웨이퍼 표면의 거친 요철과 미소 피트 양쪽을 제거할 수 있다. 이로 인해, 종래와 같이 웨이퍼 표면의 거친 요철을 제거하는 경우와 미소 피트를 소멸시키는 경우에, 사용하는 연마 패드를 변경하는 필요가 없다. 따라서, 웨이퍼를 연마하기 위한 설비나 연마 자재의 삭감이 가능하고, 또한 웨이퍼 연마 공정의 간략화와 연마 시간을 단축할 수 있어, 웨이퍼를 효율적으로 연마할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 제 1 연마 슬러리 (39) 와 제 2 연마 슬러리 (40) 가 사용되었지만, 3 종 이상의 연마 슬러리를 사용해도 된다. 또한, 2 이상의 연마 슬러리를 혼합하여 연마 패드 (11) 에 공급해도 된다. 예를 들어, 함유하는 연마제의 평균 입경이 각각 상이한 2 이상의 연마 슬러리를 혼합하여 연마 패드 (11) 에 공급하는 경우, 혼합비를 조정함으로써, 공급되는 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경이나 입도 분포를 조정할 수 있다. 이로써, 연마의 초기에서 종기에 걸쳐 변화하는 조도 성분에 따라, 혼합비를 조정함으로써, 웨이퍼를 효율적으로 연마할 수 있다.
또한, 각 공급 파이프에 각각 유량 조정 밸브를 형성하고, 각각의 유량 조정 밸브에 의해 밸브의 유량을 조정함으로써, 연마 슬러리의 전환을 실시해도 된다.
실시예
구체예를 이하에 나타낸다.
(실시예)
연마 슬러리 공급 수단 (16) 이 구비된 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치 (10) 를 사용하였다. 실시 형태에 나타낸 바와 같이, 연마 도중에, 연마 패드 (11) 표면에 공급하는 연마 슬러리를, 평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제를 함유하는 제 1 연마 슬러리로부터 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 함유하는 제 2 연마 슬러리로 변경하여, 규소 웨이퍼 (W) 표면을 연마하였다.
(비교예)
종래와 같이, 제 1 연마 공정으로서, 경질 연마 패드를 사용하여, 웨이퍼 표면의 거친 요철을 제거하였다. 이어서, 제 2 연마 공정으로서, 연질 연마 패드 를 사용하여, 미소 피트를 소멸시켰다. 제 1 연마 공정과 제 2 연마 공정에서는 각각 상이한 웨이퍼 연마 장치 및 연마 패드를 사용하여 연마하였다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 비교예의 가공 시간은 약 1650 초였다. 이에 대하여, 실시예의 가공 시간은 약 800 초였다. 이와 같이 실시예에서는 비교예에 비하여 웨이퍼 연마 가공에 필요한 시간을 1/2 이하로 단축할 수 있어, 웨이퍼를 효율적으로 연마할 수 있음을 알 수 있었다.
본 실시예에 의하면, 연마의 초기에서 종기에 걸쳐 변화하는 조도 성분에 따라, 공급하는 연마 슬러리를 구분하여 사용함으로써, 각 조도 성분에 따른 가공을 1 축 상에서 (단일 장치, 단일 연마 패드에 의해) 실시할 수 있다. 이로써, 연마 가공에 필요한 시간을 반감할 수 있고, 설비나 연마 패드도 반감할 수 있어, 비용 절감이 가능해진다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것은 아니며, 첨부하는 클레임 범위에 의해서만 한정된다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼를 연마하기 위한 설비나 연마 자재의 삭감이 가능하며, 또한 웨이퍼 연마 공정의 간략화와 연마 시간을 단축할 수 있는 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법을 제공할 수 있다.
Claims (10)
- 표면에 연마 패드가 형성된 연마 정반 (定盤), 상기 연마 패드에 대향 배치되고, 웨이퍼를 유지한 상태에서 회전하면서 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에 가압 슬라이딩하는 캐리어 플레이트, 및 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 상기 연마 패드 표면에 공급하는 연마 슬러리 공급 수단을 가지며,상기 연마 슬러리 공급 수단은, 2 이상의 연마 슬러리 공급원, 상기 연마 슬러리 공급원으로부터의 연마 슬러리의 유출량을 각각 조정하는 유량 조정 밸브 및 유량 조정 밸브로부터의 연마 슬러리를 연마 패드에 공급하기 위한 1 개의 공급 파이프를 가지며, 함유되는 연마제의 평균 입경이 상이한 연마 슬러리를 상기 연마 패드 표면에 공급 가능하고,상기 연마 슬러리 공급 수단은 2 이상의 연마 슬러리 중 1 개 이상을 공급할 수 있고, 또한 공급하는 연마 슬러리의 전환이 가능하고,상기 2 이상의 연마 슬러리는 평균 입경이 60㎚∼140㎚ 인 연마제를 함유하는 제 1 연마 슬러리, 및 평균 입경이 50㎚∼70㎚ 인 연마제를 함유하는 제 2 연마 슬러리이고, 상기 제 1 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경은 상기 제 2 연마 슬러리 중의 연마제의 평균 입경보다 크고,상기 연마 정반은, 중심축을 중심으로 회전 가능하고, 상기 공급 파이프의 공급구는, 연마 패드의 대략 중앙부의 상방에 개구되어 있으며,각 캐리어 플레이트에는 복수매의 웨이퍼를 소정 간격으로 왁스 점착할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 연마 슬러리 공급 수단은 상기 공급 파이프에 형성된 전환 밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
- 삭제
- 연마제를 함유하는 연마 슬러리를 연마 패드 표면에 공급하면서, 상기 연마 패드에 웨이퍼를 가압 슬라이딩하여 상기 웨이퍼 표면을 연마하고,미리, PSD 해석에 의해 표면 조도 성분의 시간 경과에 따른 변화를 측정하고, 이 측정 결과에 기초하여, 각 연마 공정에서, 많이 존재하는 조도 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 연마 슬러리를, 함유되는 연마제의 평균 입경이 상이한 연마 슬러리에서 선택하여 이용하고,2 이상의 연마 슬러리를 혼합하여 연마 패드에 공급하고, 연마의 초기부터 종기에 걸쳐 변화하는 조도 성분에 따라, 혼합비를 조정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 연마 도중에, 공급하는 연마 슬러리를, 함유되는 연마제의 평균 입경이 상이한 다른 연마 슬러리로 전환하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
- 제 5 항에 있어서,연마 전반 단계에서는, 장파장 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 제 1 연마 슬러리를 상기 연마 패드 표면에 공급하면서 상기 웨이퍼 표면을 연마하고,이어서, 공급하는 연마 슬러리를, 상기 제 1 연마 슬러리로부터, 단파장 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 제 2 연마 슬러리로 변경하고,연마 후반 단계에서는, 상기 제 2 연마 슬러리를 상기 연마 패드 표면에 공급하면서 상기 웨이퍼 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 7 항에 있어서,상기 제 1 연마 슬러리는, 평균 입경이 60～140㎚ 인 연마제를 함유하고,상기 제 2 연마 슬러리는, 평균 입경이 50～70㎚ 인 연마제를 함유하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
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