KR20030024879A

KR20030024879A - 신규한 최종 연마 방법을 사용하여 반도체 웨이퍼를처리하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20030024879A
Application number: KR10-2003-7002260A
Authority: KR
Inventors: 알레시스 그래브베; 미첼 엘. 할러; 애쉴리 에스. 훌; 믹 브젤로파브릭; 거우쾅 디. 장; 헨리 에프. 에르크; 윤-비아오 신
Original assignee: 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈 인코포레이티드
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2001-08-15
Publication date: 2003-03-26
Also published as: TW546724B; JP2004507085A; US6709981B2; US20020052064A1; EP1325514A2; WO2002015247A2; WO2002015247A3; CN1460043A

Abstract

반도체를 제조하는 방법은 반도체 재료의 잉곳을 준비하는 단계와, 잉곳으로부터 웨이퍼를 슬라이싱하는 단계와, 전면과 후면의 평행성을 높이기 위해 웨이퍼를 처리하는 단계를 포함한다. 적어도 전면 상에서의 최종 연마 작업은, 전면이 집적 회로 제조를 위해 준비되도록 웨이퍼의 전면 및 후면의 평행성을 유지하고 웨이퍼의 적어도 전면을 평활화하기 위해 웨이퍼를 제1 패드와 제2 패드 사이에 위치시키고 제1 및 제2 패드에 대하여 웨이퍼의 전면 및 후면을 이동시킴으로써 달성된다. 다른 태양에 있어서, 웨이퍼는 유체역학적 윤활화성을 높이기 위해 세정액에 의해 세정된다. 다른 방법은 연마 패드를 조절하고 연마 후에 웨이퍼를 취급하는 것에 관한 것이다. 웨이퍼를 연마하기 위한 장치 또한 포함된다.

Description

신규한 최종 연마 방법을 사용하여 반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A SEMICONDUCTOR WAFER USING NOVEL FINAL POLISHING METHOD}

일반적으로, 반도체 웨이퍼는 실리콘 잉곳과 같은 단결정 잉곳으로부터 준비되는데, 잉곳은 다듬어지고, 후속 과정에서의 웨이퍼 배향을 위한 노치(notch) 또는 플랫(flat)을 갖도록 연삭된다. 잉곳은 웨이퍼들로 슬라이싱되고, 슬라이싱된 웨이퍼들은 슬라이싱 작업에 의해 일어나는 손상을 제거하고 웨이퍼 표면이 편평하게 되는 것을 보장하기 위해 각각 다수의 처리 작업을 거친다.

처리 과정 중에, 각 웨이퍼의 표면들은 통상 이전의 작업들에 의해 생긴 전면 및 후면의 손상을 제거하기 위해 연마된다. 동시 양면 연마 방법(DSP; double surface polishing)이 당업계에서 선호되었는데, 그 이유는 이와 같은 연마에 의해 보다 편평하고 보다 평행한 표면들을 갖는 웨이퍼를 얻을 수 있기 때문이다. 불행하게도, 기존의 DSP 기술로는 집적 회로 제조를 위해 마련되는 전면을 갖는 웨이퍼를 생산할 수 없다. 예컨대, 기존의 DSP 기술은 충분히 매끄럽지 않으며 집적 회로 제조에 허용가능한 것보다 현저하게 많은 헤이즈(haze)를 갖는 전면을 갖는 웨이퍼를 생산한다. 따라서, 웨이퍼의 전면은 매끄러운 정도를 개선하고 DSP에 의한 전면 내의 스크래치와 헤이즈를 감소시켜 전면이 집적 회로 제조를 위해 준비될 수 있도록 단면 연마 작업에 의해 최종 연마된다. 그러나, 단면 처리 작업은 일반적으로 사이트 편평성을 포함한 웨이퍼 편평성을 저하시키며, 동시 양면 연마 작업에 의해 이전에 달성되었던 평행성(편평성과 평행성은 일반적으로 기하적으로 설명될 수 있다)을 저하시킨다. 기하학적 저하는 웨이퍼를 장착시키는 데에 사용되는 왁스와 같은 불균일한 지지 필름(backing film)에 의해 발생할 수 있으며, 이는 불균일한 재료 제거를 초래한다. 지지 필름은 전면을 연마하기 위한 기준면의 역할을 하며, 그 안의 결함들은 편평성 및 평행성을 저하시킬 수 있다. 예컨대 도 6A를 참조하면, 대체로 편평하며 평행한 표면을 갖는 웨이퍼(W)는 플레이트(P)의 불완전한 왁스 층(L) 상에 장착된다. 웨이퍼는 도 6B에 도시된 바와 같이 탄력적으로 변형되며 도 6C에 도시된 바와 같이 편평하게 연마된다. 웨이퍼를 왁스로부터 제거할 때(도 6D), 웨이퍼는 왁스층 내의 결점들이 전면(도 6D의 상부면)에서 보이게 되는 "자유 상태"로 복귀한다.

유사하게, 웨이퍼가 보유 링(retaining ring) 내에 장착되고 마찰 및 표면 장력에 의해 지지 막(backing membrane), 패드 또는 템플릿에 대향하여 실질적으로 고정되는 다른 타입의 최종 연마 공정(때로는 CMP 또는 자유 장착 CMP로 지칭)에 있어서, 기하학적 저하는 지지 막, 패드 또는 템플릿 내의 불규칙성 및 편차에 기인할 수 있다. 이와 같은 CMP 작업에서는, 지지 패드 또는 템플릿에 대한 웨이퍼(W)의 이동은 바람직하지 않은데, 그 이유는 이와 같은 이동은 후면에 대하여 원하지 않는 손상을 일으킬 수 있으며, 또한 웨이퍼와 연마 패드 사이의 계면으로 이동할 수 있는 스크래치 형성 또는 손상 입자의 방출을 일으킬 수 있기 때문이라는 점에 주목할 필요가 있다.

본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼의 전면(前面)을 최종 연마하는 방법을 포함하는 반도체 웨이퍼 처리방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 방법에 사용되는 양면 연마 장치의 개략적인 사시도이다.

도 2는 웨이퍼가 생략된 웨이퍼 캐리어의 평면도이다.

도 3A 내지 도 3D는 웨이퍼가 연마 장치의 중심을 축으로 회전할 때의 웨이퍼 경로를 도시한 도면으로서, 도 3A와 도 3B는 바람직하지 못한 경도를 도시하며, 도 3C와 도 3D는 캐리어 중심 주위에서 16회의 캐리어 회전의 바람직한 경로를 도시한다.

도 4는 연마 장치의 적절한 회전 속도 설정을 도시하는 표이다.

도 5A와 도 5B는 본 발명의 예시적인 최종 연마 공정에 사용되는 매개변수들의 표이다.

도 6A 내지 도 6D는 종래 기술인, 왁스가 장착된 연마 작업을 요약한 도이다.

동일 도면 부호들은 여러 도면에 걸쳐서 동일 부품을 가리킨다.

본 발명의 여러 목적들 중에서, 비교적 편평한 웨이퍼를 생산하는 반도체 웨이퍼 처리 방법의 제공; 평행한 표면들을 갖는 웨이퍼를 생산하는 방법의 제공; 연마된 웨이퍼의 수율을 개선하는 방법의 제공; 및 집적 회로 제조를 위해 준비된 최종 전면을 생산하는 방법의 제공이 있다.

그리고, 본 발명의 여러 목적들 중 하나는, 웨이퍼에의 손상을 억제하고 연마된 웨이퍼의 수율을 개선한, 일괄(batch) 처리 후에 웨이퍼를 취급하는 방법의 제공이다.

또한, 본 발명의 여러 목적들 중 하나는, 장치에 사용되는 연마 슬러리의 오염을 감소시키고 장치 내에서 연마된 웨이퍼의 흐림 현상(haziness)을 감소시키는, 반도체 웨이퍼를 연마하는 장치의 제공이다.

간략하게 말하면, 본 발명의 방법은 전면과 후면을 갖는 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 것이다. 이 방법은 반도체 재료의 잉곳을 제공하는 단계, 상기 잉곳으로부터 웨이퍼를 슬라이싱하는 단계 및 전면과 후면의 평행성을 증가시키기 위해 상기 웨이퍼를 처리하는 단계의 작업들을 포함한다. 전면을 최종 연마하는 추가작업은 제1 패드와 제2 패드 사이에 웨이퍼를 위치시키는 단계; 및 전면 및 후면의 평행성을 유지하면서, 전면이 집적 회로 제조를 위해 준비되도록 웨이퍼의 적어도 전면을 마무리하기 위하여 제1 및 제2 패드 표면에 대하여 상대적으로 웨이퍼의 전면 및 후면을 이동시키는 단계에 의해 이루어진다.

또 다른 방법은, 제1 패드와 제2 패드 사이에 일반적으로 배치되는 웨이퍼 캐리어를 갖는 연마 장치를 마련함으로써 전면을 최종 연마하는 단계를 포함한다. 제2 패드는 웨이퍼의 후면보다 적어도 약 10 퍼센트는 더 넓은, 웨이퍼의 후면과 접촉하기 위한 표면을 갖는다. 웨이퍼는 전면이 제1 패드와 대면하고 후면은 제2 패드를 대면하도록 웨이퍼 캐리어 내에 배치된다. 웨이퍼는 제1 패드와 제2 패드에 비하여 상대적으로 이동이 자유롭다. 연마 슬러리를 포함한 용액이 패드들 사이에 가해지고, 제1 패드와 후면 사이의 불안정한 유체역학적 윤활화 및 웨이퍼의 진동을 억제하기 위하여 제2 패드에 대한 후면의 회전 속도가 제1 패드에 대한 전면의 속도 미만이 되도록 웨이퍼 캐리어, 제1 패드 및 제2 패드의 회전 속도가 선택된다. 웨이퍼 캐리어, 제1 패드 및 제2 패드 중 하나 이상은, 제1 패드와 제2 패드에 대하여 상대적으로 웨이퍼의 전면과 후면이 회전하고 평행 이동하도록 회전된다.

또 다른 방법에 있어서, 연마 슬러리는 패드와 적어도 하나의 웨이퍼에 가해지고 웨이퍼의 표면들 중 적어도 하나를 연마하기 위해 패드는 회전된다. 웨이퍼와 패드 사이의 유체역학적 윤활화를 증가시키고 슬러리와 세정액을 포함하는 용액은 웨이퍼와 접촉하는 용액이 알칼리성이고 실리카 응집 현상이 억제되도록 약 7.8내지 약 11.8의 완충된 pH로 유지하기 위해 연마 후에 패드에 세정액이 가해져서 세정된다.

또 다른 방법에 있어서, 웨이퍼는 패드에 의해 연마되기 위한 위치에 위치되며 패드는 실리카 입자와 알칼리성 성분을 포함하는 연마 슬러리를 포함하는 용액을 패드에 가함으로써 조절된다. 웨이퍼와 패드 중 적어도 하나는 회전되며 웨이퍼의 적어도 한 표면을 연마하도록 압력이 웨이퍼에 대하여 가해진다.

일괄 처리기 내에서 웨이퍼를 일괄 처리한 후에 반도체 웨이퍼를 취급하는 방법에 있어서, 이 방법은 일괄 처리기로부터 각 웨이퍼를 제거하는 단계와 전면으로 흡수되어 전면에 입자가 부착되는 것을 억제하기 위하여 각 웨이퍼의 전면 상에 제1 용액을 분사하는 단계를 포함한다.

반도체 웨이퍼를 연마하기 위한 본 발명의 장치는 상부 및 하부 패드를 회전시키고 장착하기 위한 상부 및 하부 플래튼을 포함한다. 하부 패드는 그 상부에 웨이퍼 캐리어를 장착하기에 적절하다. 이 장치는 또한 패드에 용액을 가하기 위한 수단과 웨이퍼 캐리어를 회전시키기 위한 웨이퍼 캐리어 구동 요소를 포함한다. 용액은 연마 중에 구동 요소의 노출부와 접촉하고, 용액과의 접촉에 노출된 구동 요소들은 그 내부에 합성 보강 입자(composite reinforcing particles)가 없어서 용액 및 웨이퍼의 입자 오염이 억제된다.

본 발명의 다른 목적 및 특징들 일부는 명백할 것이며 일부는 이하에 개시될 것이다.

이하 도면들을 참조하고 특히 도 1 및 도 2를 참조하면, 독일, 렌드스버그에 소재한 페터 볼터스 게엠베하(Peter Wolters Gmbh)에 의해 제조된 모델 AC1400과 같은 양면 연마 장치의 일부가 개략적으로 도시되었으며 10으로 일반적으로 표시되었다. 바람직하게는, 양면 연마기는 하나 이상의 단결정 잉곳(예컨대, 실리콘 잉곳)으로부터 슬라이스된 복수 개의 반도체 웨이퍼(W)의 전면들을 동시에 최종 연마하기에 적절하다. 보는 바와 같이, 연마기는 각 웨이퍼(W)의 양 표면들을 동시에 연마하는 데에 적절하지만, 본 발명의 방법에서는 웨이퍼의 전면만 연마되는 것으로 생각하였다. 본 발명의 중요한 점은 웨이퍼(W)의 후면(도 1에서 상방을 면한 표면)은 장치의 상부 패드에 대하여 상대적으로 자유롭게 이동 가능하여(즉, 회전 및 병진 운동) 후방 패드의 편차 및 결점들이 전면에 실질적으로 영향을 미치지 않으며 표면들의 평행성을 저하시키지 않는다는 것이다. 후면이 최종 연마 작업 중에 연마되는 것은 덜 중요하다. 복수 개의 웨이퍼를 일괄 처리하지 않는 장치를 포함하여 다른 종류의 연마 장치를 생각해 볼 수 있다. 본 발명과는 대조적으로, 종래의 자유 장착 CMP 작업에서는, 지지 패드 또는 템플릿에 대한 상대적인 웨이퍼(W)의 이동은 통상적으로 원하지 않는 입자들 및 손상을 일으킨다는 점에 주목하여야 한다. 게다가 웨이퍼를 고정하는 것은 도 6A 내지 6D에 도시된 바와 같이 원하지 않는 변형을 일으켜, 이와 같은 작업은 적어도 이 점에 있어서 본 발명의 최종 연마 작업과 구별될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 연마 장치(10)는 대체로 원형의 상부 플래튼(12)과 대체로 원형의 하부 플래튼(14)을 포함한다. 상부 패드(16)는 각 웨이퍼(W)의 후면을 연마하기 위해 상부 플래튼(12)의 하향면 상에 장착되며 하부 연마 패드(18)는 웨이퍼의 전면을 최종 연마하기 위해 하부 플래튼(14)의 상향면 상에 장착된다. 상부 패드(16)는 후면으로부터 재료를 거의 또는 전혀 제거하지 않도록 되어 있어, 후면이 최소한으로 연마된다. 예컨대, 연마 슬러리, 탈이온화수(deionized water; DI), 알칼리성 성분 및 세정액의 혼합물(본문에서 일반적으로 "용액"으로 지칭됨)이 적절한 수단에 의해 패드에 가해진다. 도시된 실시예에 있어서, 용액을 상부 패드(16)에 전달하기 위해 상부 플래튼(12)의 샤프트(20)를 통해 적절하게 연장될수 있는 튜브(19)(명료함을 위해 하나만 도시됨)에 의해 용액은 패드에 가해진다. 상부 패드는 일반적으로 용액이 상부 패드를 통해 웨이퍼(W)와 하부 패드(18)로 흘러 내리도록 하기 위한 구멍을 포함한다. 패드들 사이의 공간에 용액을 분사하는 방법 또는 하부 플래튼을 통해 하부 패드(18)로 직접 도입하는 방법을 포함하여 패드에 용액을 가하는 다른 방법들이 사용될 수 있다.

양면 연마 장치의 상부 플래튼(12)과 하부 플래튼(14)은 당해 기술 분야 및 본문에 참고로 인용된 미국 특허 제5,205,077호와 제5,697,832호에 공지된 바와 같이 적절한 구동 기구(도시되지 않음)에 의해 선택된 회전 속도로 회전하도록 되어 있다. 복수 개의 원형 웨이퍼 캐리어(22)(본 실시예에서는 5개가 도시됨)는 하부 연마 패드(18) 상에 얹혀 있다. 각 웨이퍼 캐리어(22)는, 적어도 웨이퍼의 전면을 연마하기 위하여 웨이퍼(W)를 수용하도록 된, 적어도 하나의 원형 개구부(23)(본 실시예에서는 3개의 개구부)를 갖는다. 삽입체(24)(도 2 참조)는 개구부 내에 장착되며 웨이퍼 캐리어의 금속(통상적으로 강) 본체와 웨이퍼(W) 사이에 개재되어 금속 대 웨이퍼 접촉을 막음으로써 웨이퍼의 손상을 막는다. 바람직하게는, 삽입체(24)는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 나일론 또는 폴리아세틸과 같은 비교적 연성이며, 비교적 순수한 재료로 만들어지며, 유리섬유와 같은 합성 보강 입자들을 포함하지 않는다. 더구나, 삽입체(24)는, 바람직하게는 비손상(non-marring)이고 마모될 수 없는(적어도 내마모성의) 재료로 만들어진다. 만일 그렇지 않다면 삽입체(24)는 손상되어서 삽입체 내의 유해한 스크래치 유발 입자들이 잠재적으로 웨이퍼(W)와 접촉하는 용액 내로 방출된다. 전술한 재료(PVDF, 나일론, 폴리아세틸)는 통상적으로 DSP 중에 발생되는 유해한 스크래치 유발 입자들을 감소시킨다. 이와 같은 스크래치 유발 입자들은 웨이퍼(W)와 접촉하는 용액 내에서 순환하며, 용액이 패드들 중 하나에 의해 웨이퍼에 대하여 강제되었을 때와 같은 경우에 웨이퍼의 표면을 긁을 수 있다. 일반적으로, 웨이퍼(W)를 둘러싼 유체 내의 스크래치 유발 입자들을 감소시키는 것은 DSP에 의해 유발되는 웨이퍼 표면 내의 스크래치와 헤이즈를 줄인다. 본 실시예에 있어서, 각 웨이퍼 캐리어(22)의 외주부는 장치(10)의 "선"(sun) 또는 내부 기어(28) 및 외부 링 기어(29)와 맞물리는 기어링(26)을 갖는다. 내부 및 외부 기어들은 소정 속도로 캐리어(22)를 회전시키는데 적절한 구동 기구(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 기어들과 구동 기구는 일반적으로 웨이퍼 캐리어 구동 요소로서 설명되며, 구동 요소들은 기어 외에, 예컨대 웨이퍼를 회전시키기 위해 웨이퍼의 에지와 마찰식으로 맞물리는 휠(wheel)일 수 있다. 본 실시예의 내부 및 외부 기어들은 복수 개의 강 핀으로 구성되는데, 강 핀 각각은 금속 웨이퍼 캐리어(22)가 강과 접촉하는 것을 막기 위해 비금속 슬리브(32)에 의해 도포되어 있다. 슬리브(32)는 일반적으로 연마 중에 용액에 노출된다. 각 슬리브(32)는 바람직하게는, 비교적 경성의 플라스틱 및 유리 섬유와 같은 합성 보강 입자가 들어 있지 않은, 비교적 연성인 재료로 제조되며, 캐리어 삽입체(24)에 대하여 이상에서 논의한 이유들과 동일한 이유들 때문에 잘 마모되지 않는다. 적절한 연성 재료는 폴리아미드-나일론 6/6(나일론 66), PVDF 또는 폴리아세틸이다. 웨이퍼 캐리어 구동 요소들의 다른 부분들은 용액에 노출될 수 있음에 유의할 필요가 있다. 이와 같은 부분들은 바람직하게는 전술한 동일한 종류의비교적 연성이면서 비손상성 재료로 제조되거나 도포된다. 이들 신규한 캐리어 구동 요소를 사용함으로써 스크래치 유발 입자들이 감속하는 것은 웨이퍼로부터 재료를 제거하는 다른 종류의 기계에도 적용 가능하다는 점에 주목할 필요가 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 각 웨이퍼(W)는 단결정 잉곳으로부터 슬라이스된다. 최종 연마 전처리 작업들(pre-final polishing processing operations)은 웨이퍼 표면 내의 소재 손상(즉, 웨이퍼 슬라이싱 작업으로 인한 결정 전위 및 적층 에러)을 제거하기 위해, 표면을 편평하게 만들기 위해 그리고 전면과 후면이 대체로 평행하도록 표면들의 평행성을 높이기 위해 웨이퍼(W) 상에 적절하게 수행된다. 적절한 평행성 측정 방법으로 지역 후면 기준 표시 판독(Site Backside Referenced Indicated Reading; SBIR)이 있다. 적절한 웨이퍼는 26 ㎜ × 8 ㎜ 부위 상에서 약 0.075 미크론의 평균 SBIR을 가지며, 바람직하게는 웨이퍼 상의 모든 이와 같은 부위의 약 99 ％는 약 0.23 미크론 미만의 SBIR을 갖는다(99% 수준). 바람직하게는, 최종 연마 전 작업은 또한 웨이퍼(W)의 표면 품질을 개선하여 적어도 전면은 대체로 경면(mirror) 마무리된다. 이와 같은 처리 작업은 랩핑, 에칭, 연마 플라즈마 보조 화학적 에칭(plasma assisted chemical etching; PACE) 및 자기 유동학적 연마(magneto-rheological polishing)를 포함할 수 있으나, 이것들로 제한되지는 않는다. 바람직하게는, 최종 연마 전 작업들 중 하나는 동시적 거친 양면 연마(double surface polishing; DSP) 작업이다. 이러한 거친 DSP 작업이 선호되지만, 다른 처리 작업들도 소재 손상을 제거하고, 웨이퍼 표면을 평탄하게 하며 표면들을 평행하게 만드는 데에 사용될 수 있음에 유의한다. 거친 연마 중에, 웨이퍼 재료의 약 27 ± 10 미크론이 웨이퍼로부터 통상적으로 제거되며, 제거는 웨이퍼의 양 표면으로부터 대략 균일하게 취해진다.

최종 연마 전 작업(예컨대, 거친 DSP)이 완료된 후에, 웨이퍼(W)는 캐리어(22)로부터 제거되며 최종 연마를 위해 유사한 연마 장치(10)로 이송되기 전에 세척된다. 바람직하게는, 동시적 거친 연마 작업과 최종 연마 작업 사이에는 웨이퍼 세척 이외의 더 이상의 재료 제거 작업이 수행되지 않아서, 거친 연마와 최종 연마 사이에는 최소량의 재료만이 제거된다. 거친 연마와 최종 연마 사이의 재료 제거 작업은 일반적으로 바람직하지 않은데, 그 이유는 이와 같은 작업은 거친 연마 중에 부여된 웨이퍼 품질, 특히 거친 연마에 의해 달성된 평행성을 저하시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 거친 연마와 최종 연마 사이에 추가적인 처리가 수행될 수도 있음을 생각해 볼 수 있다. 예컨대, 웨이퍼(W)는 구리와 같은 바람직하지 않은 금속을 제거하기 위해 처리될 수 있다. 본 방법은 바람직하게는 후면이 지지면에 대하여 대체로 고정되는 단일 표면 연마 작업, 예컨대 왁스가 장착된 단일 표면 연마, 또는 웨이퍼가 보유 링 내에 장착되고 마찰 및 표면 장력에 의해 지지 패드, 막 또는 템플릿에 대체로 고정되는 종래의 CMP 작업을 포함하지 않는다는 점에 주목해야 한다.

최종 연마 작업은 웨이퍼(W)를 연마 장치(10)로 전달함으로써 적절하게 개시된다. 일반적으로, 웨이퍼(W)는 연마 장치의 상부 및 하부 패드(16, 18) 사이의 웨이퍼 캐리어들(22) 중 하나 내에 각 웨이퍼를 위치시킴으로써 일반적으로 최종 연마된다. 바람직하게는, 웨이퍼(W)의 후면은 상부 패드(16)를 대면하고 전면은하부 패드(18)를 대면한다. 이하에 기술한 연마 슬러리 및 다른 용액들은 패드들(16, 18) 중 적어도 하나에 가해진다. 상부 패드는 웨이퍼의 후면을 향해 하방으로 강제되어 후면에 압력을 가한다. 동시에, 웨이퍼(W), 상부 패드(16) 및 하부 패드(18)는 회전하고, 웨이퍼를 연마하기 위해 전면 및 후면이 패드에 대해 상대적으로 이동하는 탄원형 패턴 또는 경로로 웨이퍼는 플래튼의 회전축을 중심으로 회전하도록 만들어진다. 웨이퍼가 양 패드에 대하여 이동하는 한 웨이퍼(W), 상부 패드(16) 및 하부 패드(18)의 3개 모두가 이동할 필요는 없다. 이하에 더욱 상세히 기재된 바와 같이, 본 발명의 최종 연마 작업은 평행성과 편평성을 유지하고 웨이퍼의 적어도 전면을 마무리하여서, 전면이 집적 회로 제조를 위해 준비되게 한다. 여기에 사용된 바와 같은 최종 연마는 바람직하게는 양 표면 상에 경면 마무리된 표면을 생성하며, 적어도 전면은 연마에 의해, 그리고 거친 연마 랩핑 및 에칭과 같은 전처리로부터 초래된 손상이 실질적으로 없게 된다. 또한, 본 발명의 최종 연마 작업은 바람직하게는 매끄럽고, 평행하며 편평한 표면을 갖는 반도체 웨이퍼(W)를 생성한다. 웨이퍼 배치(batch)에 있어서, ADE CR90 기계에 의해 측정하였을 때 바람직하게는 대부분의 전면은 약 0.5 ppm 미만, 보다 바람직하게는 0.35 ppm 미만, 보다 더욱 바람직하게는 0.18 ppm 미만의 의 평균 헤이즈를 가지며; 바람직하게는 웨이퍼의 약 99 ％는 약 0.5 미만, 보다 바람직하게는 0.35 ppm 미만, 보다 더욱 바람직하게는 0.18 ppm의 평균 헤이즈를 가지며, 배치 표준 편차는 바람직하게는 약 0.05 ppm 미만이다. 바람직하게는, 평행성은 실질적으로 변경되지 않는다. 즉, 웨이퍼의 평균 SBIR은 실질적으로 변하지 않으며, 바람직하게는 약 0.5미크론 미만, 보다 바람직하게는 약 0.1 미크론 미만, 보다 바람직하게는 약 0.05 미크론 미만 만큼 증가한다. 마찬가지로, 바람직하게는 전술한 99 백분율 판독은 약 0.5 미크론 미만, 보다 바람직하게는 약 0.10 미크론 미만, 보다 바람직하게는 약 0.05 미크론 미만 만큼 증가한다. 배치의 전면 상의 8 ㎜ ×26 ㎜ 영역의 사이트 최적 피트 초점면 편차 분포(site best fit focal plane deviation distribution)는 ADE 9600 기계에 의해 측정하였을 때 바람직하게는 배치 내의 적어도 약 99 퍼센트의 영역들에 대하여, 약 0.10 미크론을 초과하지 않고, 보다 바람직하게는 부위들의 적어도 약 99 ％에 대하여, 약 0.07 미크론을 초과하지 않는다. 바람직한 초점면 편차는 대체로 이전 처리 작업에 의해 달성되며, 최종 연마 작업은 바람직하게는 전면 상의 대부분의 26 ㎜ × 8 ㎜ 부위에서의 초점면 편차를 약 0.04 미크론 미만, 보다 바람직하게는 약 0.02 미크론 미만으로 저하시킨다. 이와 같은 웨이퍼는 세척 후에 집적 회로를 제조하기에 충분하게 매끄럽고, 평면이며, 편평하다. 예컨대, 최종 사용자는 추가적인 처리 없이도 웨이퍼 상에 집적 회로를 형성할 수 있게 된다.

적절한 패드가 웨이퍼(W)의 적어도 전면의 최종 연마를 위해 장치(10) 상에 장착된다. 본 실시예에 있어서, 상부 패드(16)는 홈이 형성된 거친 연마 패드(통상적으로 엠보싱 패드라 지칭)이고 하부 패드(18)는 마무리 형(finish-type) 패드로서, 즉 이는 웨이퍼 표면을 대체로 손상시키지 않으면서 연마하도록 제조업자들에 의해 공식에 따라 마련되었다. 통상적으로 마무리 형 패드는 보다 연성이며, 상부 패드(16)와 거친 연마 작업에 사용되는 패드와 같은 거친 연마 패드와는 현저하게 상이한 거칠기와 다공성을 갖는다. 예컨대, 상부 패드는 미국, 애리조나 주, 피닉스에 소재한 로델에 의해 제조된 모델 534E-Ⅱ이며, 하부 패드는 로델에 의해 제조된 모델 SPM3100 패드와 같은 폴리우레탄 패드이다. 상부 패드(16)는 또한 홈이 형성된 완성형 패드일 수 있다. 패드들은 유리섬유 및 펠트를 포함한 합성 보강 입자들과 같은 스크래치 유발 섬유를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 모델 54E-Ⅱ와 SPM3100 패드는 AC1400과 같은 대형 배치 연마 장치를 위한 크기를 갖는다. 본 실시예에 있어서, 패드는 웨이퍼에 비해 현저하게 큰데, 그 이유는 15개 이상의 웨이퍼가 패드들 사이에서 동시에 연마되기 때문이다. 단일 웨이퍼 연마기가 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명에서 중요한 점은, 적어도 후면에 대향하는 패드는 웨이퍼들(W)보다 상당히 커서, 후면에 대향하는 패드에서의 편차가 전면의 편평성에 실질적으로 영향을 미치지 않아서, 전면과 후면이 최종 연마 후에 대체로 평행하게 유지된다는 것이다. 적어도 후면에 대향하는 패드는, 그리고 바람직하게는 양 패드 모두는 웨이퍼(W)보다 적어도 약 10 퍼센트 더 바람직하게는 50 퍼센트, 더욱 더 바람직하게는 100 퍼센트 더 커서, 웨이퍼 표면의 어느 부분도 패드들 사이의 영역 바깥으로 연장되지 않으면서 웨이퍼가 후면 패드에 대해 상대적으로 회전할 수 있을 뿐만 아니라 나란하게 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 이상에서 제시된 예처럼 중심 구멍을 갖는 패드의 경우에, 패드의 내경과 외경 사이의 차이가 웨이퍼(W)의 직경의 적어도 1.1배 이상, 보다 바람직하게는 약 1.5배 이상, 그보다 더욱 바람직하게는 약 2배 이상이다. 바꿔 말하면, 웨이퍼는 패드 가장자리 너머로 연장되지 않으면서 패드들 사이에서 실질적으로 가장자리로부터 다른 가장자리로 이동할 수 있어야 한다. 이와 같은 구조는 편차의 효과를 제한하는데, 그 이유는 웨이퍼는 연마 중에 패드의 동일한 부분에 의해 계속적으로 지지되지 않게 되어, 편차는 연마 중에 "평균화된다." 즉, 이와 같은 편차는 편평성에 큰 영향을 주지 않는다. 웨이퍼 표면의 어느 부분도 패드들 사이의 지역 넘어서 벗어나지 않기에 충분하도록 양 패드 모두를 크게 하는 것은 웨이퍼 또는 웨이퍼들이 최종 연마 중에 균일하게 연마되는 것을 보장한다.

일반적으로, 바람직한 실시예의 최종 연마는 초기 단계, 재료 제거 단계, 평활화 단계 및 세정 단계로 나뉜다. 웨이퍼와 패드는 대체로 이들 모든 단계 중에 회전되며, 연마액 또는 세정액이 패드들 중 적어도 하나로 유동된다. 플래튼은 약 10 ℃ 내지 40 ℃ 사이의 온도로 적절하게 유지된다. 용액은 이하에 더 기술된 바와 같이 연마 슬러리, 탈이온화수(DI), 알칼리성 또는 부식성 액체 성분 및 세정액을 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되지는 않는다. 장치(10)는 용액을 패드로 유도하고 가하기 위해 상기 튜브(19)를 갖는다.

초기 단계

웨이퍼(W)가 캐리어(22) 내에 위치되고 상부 패드(16)가 웨이퍼(W)에 인접한 위치로 하강된 후에, 연마 슬러리를 포함한 용액이 패드(16, 18) 상으로 유동된다. 본 실시예에 있어서, 패드들은 초기 단계 중에 콘디셔닝된다. 이와 같은 콘디셔닝은 패드를 연마, 특히 처리 조작들 사이에 DI 수에 의해서 패드가 완전히 세정되는 경우를 위해 준비하는데 도움이 된다. 콘디셔닝은 연마 슬러리에 의해 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨과 같은 강염기를 혼합함으로써 적절하게 달성된다. 바람직하게는, 염기는 패드들 사이의 용액(슬러리와 KOH를 포함함)이 적어도 약 12, 보다 바람직하게는 약 13의 pH를 갖기에 충분할 만큼 강하다. 또한, 웨이퍼가 캐리어 개구부로부터 미끄러져 빠져나오지 않도록 비교적 약한 압력이 패드가 콘디셔닝될 때 패드에 의해 웨이퍼에 가해진다. 예컨대, 압력은 최종 연마 작업 중에 가해지는 최대 압력의 33 퍼센트 이하이다. 특정한 이론에 구애됨이 없이, 강염기를 슬리러와 혼합하는 것은 슬러리 내의 실리카 입자의 일부, 그리고 가능하게는 웨이퍼 표면의 일부를 용해시키는 것으로 여겨진다. 용해된 실리카는 패드들(16, 18)의 공극들 내에 삽입되는, 보다 일반적으로는 패드들 상에 증착되는 규산 또는 폴리실리식 산(polysilicic acid)을 형성한다. 삽입되거나 증착된 실리카는 재료 제거 및 평활화 단계 중에 패드/웨이퍼 계면에서 마찰을 보다 만족스러운 수준으로 감소시키는 것으로 여겨진다. 콘디셔닝 단계는 배치 연마 장치 상에 수행되는 최종 연마 작업으로 제한되지 않는다는 것에 주목해야 한다. 예컨대, 콘디셔닝 단계는 거친 또는 최종 연마 처리, 단일 표면 연마, 또는 양면 연마 처리에서, 단일 웨이퍼 또는 배치(batch) 웨이퍼 연마 장치와 함께 사용될 수 있다.

운동학적 제어 및 웨이퍼 궤적

유체역학적 윤활화(hydrodynamic lubrication)는 유체가 있는 상태에서 2개의 표면들 사이의 상대 운동으로 인해 발생한 표면들 사이의 점성 윤활화(viscous lubrication)이다. 표면들 사이의 유체는 표면들 중 하나에 있는 웨지 프로파일 또는 스텝 등과 같은 유체 경로 중의 협소부 때문에 저압에서 고압으로 흐른다. 이와 같은 웨지 프로파일 또는 스텝은 통상적으로 패드들(16, 18) 내의 변형 가능한 작은 공극들로 인해 전형적으로 발생한다. 웨지 프로파일 또는 스텝의 크기는 통상적으로 수 미크론 정도인 것에 주목해야 한다. 경계 윤활화(boundary lubrication)는 하나 또는 양 표면에 구속된 분자들의 층으로 인한, 2개의 표면들 사이에서의 윤활화이다. 경계 윤활화에 있어서, 유체는 웨이퍼 표면과 패드 사이로부터 방출된다. 유체역학적 윤활화와 경계 윤활화가 모두 일어나는 혼합형 또는 유체 탄성 역학적 윤활화(elastohydrodynamic lubrication)가 있다.

연마 중의 웨이퍼(W)와 패드들(16, 18) 사이의 과도한 또는 불안정한 유체역학적 윤활화는 웨이퍼가 흔들리거나 진동하게 할 수 있는데, 이는 웨이퍼를 손상시키거나 웨이퍼와 접촉하는 용액을 오염시킬 수 있다. 예컨대, 웨이퍼가 흔들리거나 진동하면, 웨이퍼의 에지는 보다 빈번하게 그리고 보다 강한 힘으로 캐리어 삽입체(24)와 마찰하여 삽입체는 마모되고 스크래치 유발 입자들을 용액으로 방출하는 경향이 있다. 전술한 바람직한 캐리어 삽입체 재료조차도 통상적으로 일부 불순물 및/또는 스크래치 유발 입자를 함유한다는 점에 유의할 필요가 있다. 또한, 예컨대, 진동의 진폭이 커서, 특정 지역 내의 유체가 완전히 배출되어 없어져, 국부적으로 서로 간의 접착력을 상승시킴으로써 표면 손상을 일으킬 수 있다. 또한, 예컨대, 진동의 진폭은 웨이퍼가 캐리어의 개구부로부터 강제되어 나올 만큼 매우 클 수 있는데, 이는 웨이퍼를 손상 또는 파쇄시킬 수 있다. 바람직하게는, 공정의 운동학적 측면에서, 초기, 재료 제거 및 평활화 단계 중에는 패드들과 웨이퍼(W) 사이, 그리고 적절하게 세정 단계 중에는 상부 패드(16)와 후면 사이의 불안정한 유체역학적 윤활화가 억제되도록 제어하여, 최종 연마 중의 캐리어 삽입체(24)의마모와 웨이퍼의 손상을 억제한다. 바람직하게는, 이와 같은 운동학적 측면에서의 제어는 유체 탄성 역학적 또는 경계 윤활화를 증진시키므로 표면들과 패드들 사이의 분리가 거의 없게 된다. 이와는 대조적으로 세정 단계 중에는, 안정한 유체역학적 윤활화가 전면과 하부 패드(18) 사이에 증진되는 반면에, 유체역학적 윤활화가 제2 패드와 후면 사이에서는 증진될 필요는 없다.

운동학적 측면에서 공정은 일반적으로 불안정한 유체역학적 윤활화를 억제하도록 제어된다. 이와 같은 제어는 상부 패드(16)에 대한 후면의 속도가 하부 패드(18)에 대한 전면의 속도 미만이 되도록 웨이퍼 캐리어(22)와 상부 및 하부 패드들의 적절한 회전 속도를 선택함으로써 적절하게 달성된다. 이와 같은 제어는, 그렇지 않았으면 세정액의 점성 증가와 웨이퍼에 대한 압력의 감소로 인하여 웨이퍼가 제어하기 어려운 "활주(hydroplane)", 즉 진동하고 흔들거리는 경향이 있었을 세정 단계 중에 특히 도움이 된다.

장치(10)의 중심을 축으로 회전할 때 캐리어와 웨이퍼의 운동을 정의하는 식들은 제2 패드에 대한 후면의 상대 속도가 제1 패드에 대한 전면의 속도 미만이 되는 것을 보장하는 회전 속도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 중요하게는, 식들은 각 웨이퍼가 장치의 중심을 축으로 회전할 때 실질적으로 동일한 경로를 따르지 않는 것을 보장하는 데에 사용되는 것이 바람직하다. 이와 같은 반복되는 경로는 웨이퍼의 편평성과 평행성을 저하시키고 패드를 불균일하게 마모시킨다. 바람직하게는, 웨이퍼 표면은 패드의 모든 부분들에 대하여 균일하게 노출된다(균일 샘플링이라 지칭함). 예컨대, 본 장치의 운동에 관한 식들은 다음과 같다:

(1.0) 장치의 중심을 축으로 한 웨이퍼 캐리어의 회전 속도

(음의 기호는 반시계 방향 회전을 나타낸다)

(1.1) 자체의 중심을 축으로 한 웨이퍼 캐리어의 회전 속도

(1.2) 자체 중심을 축으로 한 웨이퍼의 예상 회전 속도

본 실시예에서 정의된 변수들은 다음과 같다:

R_a= 12.4 ㎝캐리어의 중심으로부터 200 ㎜ 웨이퍼의 중심까지의 거리

R_b= 0 ㎝웨이퍼의 중심으로부터 임의의 반경방향 지점까지의 거리

(본 예에서, 중심점의 경로가 플로팅되었다)

R_p= 27.15 ㎝캐리어의 반경

R_s= 20.2 ㎝선 기어 또는 내부 기어의 반경

R_r= R_s+ R_p외부 링 기어의 반경

R_o= R_s+ R_p선 기어와 링 기어 사이의 중심점

n₁상부 패드의 회전 속도

n₂하부 패드의 회전 속도

n₃선 기어의 회전 속도

n₄링 기어의 회전 속도

t시간

N_c와 N_p의 소망 수치로부터 n₃과 n₄를 계산하기는 편리하다:

(1.3),(1.4).

다음은 n₁과 n₂가 rpm의 단위일 때 계산 목적으로 편리하다. 아래첨자 t는 상부 패드를 나타내며, 아래첨자 b는 하부 패드를 나타낸다:

,,,,

, a = α, b = α + β, c = α + β + γ

우선, 패드의 회전이 없는 운동을 계산하는데, 이는 고정된 기준틀에서의 웨이퍼의 운동이다(식 1.5). 그런 다음, 전체 시스템은 어느 하나의 패드 상에서의 웨이퍼의 상대 운동을 얻기 위해 회전된다.

(1.5):

X_nb(t) = R_ocos(at) + R_acos(bt) + R_bcos(ct)

Y_nb(t) = R_osin(at) + R_asin(bt) + R_bsin(ct)

(1.6):

X_b(t) = X_nbcos(φ_bt) + Y_nb(t) sin(φ_bt)

Y_b(t) = -X_nb(t)sin(φ_bt) + Y_nb(t) cos(φ_bt)

(1.7):

X_t(t) = X_nb(t)cos(φ_tt) + Y_nb(t) sin(φ_tt)

Y_t(t) = -X_nb(t) sin(φ_tt) + Y_nb(t) cos(φ_tt)

식 (1.6)과 (1.7)은 패드에 대한 웨이퍼의 중심의 위치를 시간의 함수로서 나타냈다. 회전 중에 웨이퍼의 중심에 의해 그려진 곡선은 단축형 에피트로코이드(curtate epitrochoid)이다. 속도 성분을 얻기 위해 식을 미분할 수 있으며, 이로써 시간의 함수로서 임의의 위치에서의 순간 상태 속도를 얻을 수 있다. 이와 같은 미분의 결과는 길며 본문에서 재연하지는 않겠다. 도 4는 식을 미분함으로써 얻은 정확한 속도를 근사화함으로써 상부 패드와 후면(V_top) 사이와 하부 패드와 전면(V_bottom) 사이의 계산된 평균 상대 속도들의 예들을 초당 센티미터 단위로 도시한다.

적절한 회전 속도는 웨이퍼 경로가 동일한 경로를 반복적으로 따르지 않도록 그리고 공정이 운동학적 측면에서 적절하게 제어되도록 선택되어야 한다. 바람직하게는, 속도는 웨이퍼가 최종 연마 공정 중에 장치의 중심을 축으로 웨이퍼가 회전하여야 할 총 회전 회수의 적어도 약 10 퍼센트, 보다 바람직하게는 적어도 약 25 퍼센트, 보다 더욱 바람직하게는 적어도 약 50 퍼센트를 완료하기 전에는 웨이퍼 상의 일 지점이 장치(10)의 중심을 축으로 한 동일한 경로를 따르지 않도록 선택된다. 바람직한 경로를 찾는 하나의 방법은 어느 속도가 바람직하지 않은 경로로 이어지는지를 측정하고 이들 바람직하지 않은 속도들의 중간 정도 되는 속도, 즉 이들 속도와는 현저하게 상이한 속도로 변경하여 바람직한 속도를 찾는 것이다.예컨대, 캐리어 회전 당 한번은 자체의 궤도를 재추적하는 경로에 대한 조건은 다음과 같다:

｜N_c｜± m｜N_p｜ = n₁또는 n₂(1.8)

여기서 m은 임의의 정수이다. 거의 반복되는 경로는 조건 m = 1/2, 3/2, 5/2, …, ∞을 따른다.

패드를 균일하게 샘플링하는 웨이퍼 경로는 제한 식 (1.8)에 의해 구해지는 것과는 현저하게 상이한 회전 속도들을 선택함으로써 찾을 수 있다. 경로를 플로팅함으로써(예컨대, 매쓰캐드(MATHCAD™)와 같은 프로그램을 사용하여) 선택한 회전 속도에 따른 웨이퍼 경로를 시각적으로 볼 수 있으며, 그런 다음 선택한 속도들이 대체로 모든 패드를 균일하게 샘플링하는 패턴을 가져오는지를 결정할 수 있다. 예컨대, 도 3A와 도 3B는 웨이퍼가 장치의 중심을 축으로 매번 동일한 또는 유사한 경로를 따르는 바람직하지 않은 경로를 도시한다. 도 3A와 도 3B에 비해서, 도 3C와 도 3D는 캐리어(22)가 적어도 16번 자체의 중심 주위를 회전할 때까지는 웨이퍼가 장치의 중심을 축으로 동일한 경로를 반복하지 않는 바람직한 경로를 도시한다. 하부 패드에 대한 웨이퍼의 경로를 도시한 도 3D는 실질적으로 패드의 전부를 샘플링하므로 훌륭한 선택이다. 패드의 경계부(내부 및 외부 원들)가 도 3A 내지 도 3D에 도시되었음에 유의한다. 제한식의 경로를 피하는 것에 덧붙여, 만족스러운 웨이퍼 경로를 찾기 위해서는 다음의 가이드라인을 적용하는 것이 바람직하다.

1) 웨이퍼와 접촉하는 용액의 적절한 분포를 보장하기 위해서 상부 및 하부패드가 반대 방향으로 회전하여야 한다. 즉, n₁과 n₂는 반대 부호를 가져야 한다.

2) 웨이퍼 캐리어는 상부 패드와 동일한 방향으로 기계 주위를 회전해야 한다. 즉, n_c과 n₁은 동일한 부호를 가져야 한다.

3) 웨이퍼 표면 상의 어느 지점도 각 패드에 대하여 정지할 수 없다. (즉, 경로는 첨점이 없다(cuspless))

4) 웨이퍼 경로는 자체 경로를 횡단하기 전에 선 기어를 축으로 돈다.

5) 외부 기어는 패드와 웨이퍼들 사이의 마찰이 너무 높으면 정지 상태로 유지될 수 있다.

이들 가이드라인을 따르는 세팅의 몇 가지 예가 도 4에 도시되었다. 도 4의 표는 AC1400 장치에 적절하다고 찾은 세팅들을 나타내지만, 이 세팅들을 다른 연마 장치에 사용하는 것도 생각해 볼 수 있다. 도 4에 있어서, 시간은 초 단위로 표시되었으며 회전 속도는 rpm이다. 음의 부호는 반시계 방향 회전을 나타낸다.

세팅 1은 SUBA 534E-Ⅱ 상부 패드와 UR100 하부 패드에 사용하기에 특히 적절하며, 최대 처리 압력은 약 4.8 ㎪이다. 세팅 2 내지 6은 바람직한 최대 압력이 약 9.7 ㎪이고 외부 기어가 회전하지 않는 SPM3100 하부 패드에 더 적절하다. SPM3100 패드를 사용하면, AC1400 장치의 외부 기어가 종국에는 그 구동 샤프트를 손상시키지 않고는 신뢰성 있게 회전할 수 없을 만큼 마찰이 너무 높은 것으로 알려져 있다는 점에 유의할 필요가 있다. 보는 바와 같이, 본 방법에 따라 결정된 세팅은 패드 마모를 일으키며, 제2 패드에 대한 후면의 속도가 제1 패드에 대한 전면의 속도 미만이 되는 것을 보장하는 데에 적절하게 사용될 수 있다. 또한, 궤도를 도는 캐리어를 갖는 연마 장치(10)에 있어서, 웨이퍼는 모두 회전하면서, 패드들에 대하여 가장 자리로부터 가장 자리로 이동하여, 상부 패드에 대한 이와 같은 운동은 상부 패드 내의 임의의 결점들을 "평균화"시키는 데에 특히 중요하며, 이로써 웨이퍼들의 편평성과 평행성을 보장한다. 이들 세팅은 보다 최적화될 수 있으며 특정 연마 장치, 패드, 압력, 유체 점성 및 유속에 대하여 최적화된 세팅은 장치, 패드, 압력, 유체 점성 또는 유속 중 임의의 것이 변경되었을 때 최적이 아닐 수 있음에 유의할 필요가 있다.

또한, 운동학적 측면에서, 전면과 하부 패드(18) 사이에 비해 후면과 상부 패드(16) 사이에서의 상대 운동을 적게 함으로써, 차별 제거, 즉 전면보다 후면으로부터의 재료 제거가 적도록 제어할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이와 같은 제거는 도 4에 도시된 세팅들을 사용함으로써 발생할 수 있는데, 그 이유는 전면과 하부 패드(18) 사이에 비해 후면과 상부 패드(16) 사이의 상대 운동이 적기 때문이다. 이와는 다르게, 운동학적 측면에서, 전면과 후면으로부터 재료가 똑같이 제거되도록 제어할 수도 있다.

바람직하게는, 불안정한 유체역학적 윤활화가 SUBA 534E-Ⅱ 패드와 같은 홈이 형성된 상부 패드를 사용함으로써 더 조절될 수 있다. 이와 같은 패드의 사용은 패드와 웨이퍼(W) 사이의 계면 내의 용액이 계면으로부터 홈들을 통해 흘러 나가게 한다. 이러한 방식으로, 상부 패드(16)와 웨이퍼의 후면 사이의 불안정한 유체역학적 윤활화가 억제된다. 또다시, 불안정한 유체역학적 윤활화의 제어는 세정단계 중에 특히 중요한데, 왜냐하면 세정 단계에서 불안정한 유체역학적 윤활화가 일어나서 웨이퍼들에 손상을 주기 쉽기 때문이다.

압력 및 캐리어 마모

바람직하게는, 웨이퍼 캐리어(22)는 최종 연마가 완료된 후에는 웨이퍼(W)의 최종 두께 미만의 두께를 갖는다. 바람직하게는, 웨이퍼 캐리어 두께는 최종 두께보다 15 미크론 이상 작으며 보다 바람직하게는 약 70 미크론 이상 작다. 바람직한 차이는 패드의 압축성에 좌우된다. 캐리어(22)에 대하여 패드에 의해 가해지는 압력은 최소화된다. 즉, 압력은 대기 압력과 거의 동일한데, 그 이유는 캐리어가 웨이퍼보다 너무 얇아서 패드가 웨이퍼(W)를 누르는 경향이 있거나, 보다 정확하게는 압력이 패드/웨이퍼 계면에서 액체 및 슬러리 입자들을 누르고, 패드는 액체와 슬러리 입자들에 의해 웨이퍼로부터 분리되기 때문이다. 캐리어(22)에 대한 압력을 최소화함으로써, 캐리어 마모는 감소된다. 캐리어 마모는 캐리어(22)의 금속 부분에서 금속 또는 금속성 불순물이 방출하게 하여 패드 또는 연마 용액을 오염시킬 수 있다. 캐리어 마모는 또한 삽입체(24)로부터 스크래치 유발 입자들이 방출되게 할 수 있다. 또한, 캐리어(22)(바람직하게는 배치 내에서 가장 얇은 웨이퍼보다 현저하게 얇은 두께를 갖는 캐리어)에 가해지는 압력을 최소화하는 것은 연마 패드에 의해 웨이퍼(W)에 가해지는 압력을 비교적 일정하게 유지할 수 있도록 도움으로써 웨이퍼의 시작 두께와는 무관하게 공정이 반복 가능할 수 있게 한다. 종래에는 웨이퍼가 연마 중에 점차 얇아졌기 때문에 웨이퍼 상에 가해진 압력이 연마 중에 감소되었으며, 웨이퍼의 두께가 캐리어의 두께에 가까워짐에 따라 캐리어(22)상에 가해지는 압력은 커졌다는 것에 주목해야 한다.

재료 제거 단계 중에 가해지는 압력은 바람직하게는 적어도 약 7 ㎪, 보다 바람직하게는 약 7.5 내지 약 12.1 ㎪ 사이이며, 여기서 하부 패드는 SPM3100이다. 평활화 중에, 압력은 적어도 약 5.5 ㎪, 보다 바람직하게는 약 6 내지 약 11 ㎪ 사이이다. 세정 단계 중에는, 약 2 ㎪ 미만의 압력이 가해지거나 보다 바람직하게는 웨이퍼(W)가 과도하게 진동하지 않으면서 장치가 가할 수 있는 최소 가능 압력이 가해지는데, 즉 AC1400 장치의 경우에는 약 0.85 ㎪이다. 모든 단계에서 가해지는 압력은 최종 연마 작업이 웨이퍼 내의 결정 구조 손상을 실질적으로 일으키지 않을 만큼 충분히 낮다. 바람직한 압력은 패드 타입, 연마 장치, 연마 슬러리, 유체 성질 및 온도에 따라 다양할 수 있다.

슬러리 및 세정액

바람직하게는, 연마 슬러리는 일리노이주, 엘름허스트에 소재한 후지미로부터 입수 가능한 상표명이 GLANZOX™ 3950과 같은 마무리 형 슬러리이다. 마무리 형 슬러리를 사용하여 생산된 웨이퍼들이 거친 연마에 통상적으로 사용되는 보다 저가의 스톡 제거 연마 슬러리를 사용하여 생산된 것에 비해 보다 적은 평균 헤이즈를 갖는다는 점에서 최종 연마 작업에 보다 적절한 것으로 알려져 있다. 어느 한 이론에 구애됨이 없이, 스톡 제거 연마 슬러리 내에서 찾아 볼 수 있는 슬러리 입자들과 응집물은 마무리 형 슬러리 내의 슬러리 입자 및 응집물에 비해 일반적으로 더 크고 분쇄가 더 어려워서, 웨이퍼 표면에 스크래치와 헤이즈를 유발하기 더 쉬운 것으로 여겨진다. 그러나, 스톡 제거 연마 슬러리를 특히 최종 연마의 재료제거 단계 중에 사용하는 것도 생각해 볼 수 있다. 다른 마무리 슬러리를 사용하거나 다양한 슬러리를 개별적으로 또는 임의의 한 단계에서 조합하여 사용하는 것도 생각해 볼 수 있다.

재료 제거 단계 중에 제거되는 웨이퍼 재료를 높이기 위해, 강염기를 마무리 형 연마 슬러리와 혼합하는 것이 바람직하다. 강염기의 예는 수산화칼륨과 수산화나트륨이다. 암모니아와 폴리머가 슬러리에 추가될 수 있다. 추가로, 비교적 높은 압력이 제거 단계 중에 가해지는데, 압력의 범위는 이미 앞에서 설명한 바 있다. 강염기와 높은 압력을 사용함으로써, (후술된 바와 같은) 적절량의 웨이퍼 재료가 비교적 적은 마무리 형 연마 슬러리를 사용하면서 제거될 수 있다.

마무리 형 슬러리는 폴리머, 및 KOH 또는 암모니아와 같은 염기에 의한 실리카 입자의 응집에 대하여 안정화된다. GLANZOX™ 3950과 같은 상업적으로 입수 가능한 슬러리는 통상적으로 변형된 셀룰로오스와 같은 특허된 폴리머(proprietary polymer)를 포함하는 한편 염기는 통상적으로 공정 중에 슬러리와 혼합된다. 본 실시예에 있어서, 암모니아는 바람직하게는 공정의 실질적으로 모든 단계 중에 슬러리와 혼합된다. 이에 반해, KOH는 바람직하게는 초기 단계와 재료 제거 단계 중에만 첨가되지만, 세정액의 소량 성분일 수도 있다. KOH는 주로 슬러리 pH를 약 10.5 이상으로 조절하는 역할을 하며, 바람직하게는 약 10 내지 200 밀리몰의 KOH가 재료 제거 단계 중에 첨가된다. KOH는 또한 이온 세기를 유지하도록 돕는다. 바람직하게는 이온 세기는 초기와 제거 단계 중에 약 10 내지 200 밀리몰(milli-molar)이다.

암모니아는 평활화 단계의 후반부에서 pH를 제어하기 위해 구리와 니켈과 같은 복합 미량 금속(complex trace metal)을 화학적으로 격리시키는 역할을 하며 세정 공정에서 pH 완충제의 성분의 역할을 한다. 장치가 긴 시간 동안 운전되지 않으면, 암모니아는 유체가 유동하게 되는 튜브(19)를 닦아내는 역할을 한다. 안정화 외에도, 암모니아는 유체가 유동하는 튜브(19)를 닦아내는 역할을 한다.

슬러리 내의 실리카 입자의 최적 농도는 실리카 고형물의 체적 백분율로 표현된다. 바람직하게는, 공급자에 의해 제공된 최적 농도는 유지된다. 본 실시예에 있어서, 바람직한 슬러리 GLANZOX 3950은 약 0.035 내지 0.055 ％ 체적 실리카 고형물의 최적 농도를 갖는다. 최적 농도는 전술한 바와 같이 물 및 다른 수성 용액으로 희석함으로써 유지된다.

재료 제거

최종 연마 작업은 바람직하게는 웨이퍼 재료를 비교적 거의 제거하지 않아서 편평성과 평행성은 실질적으로 저하되지 않는다. 최종 연마 작업은 적절하게 웨이퍼(W)로부터 약 5 미크론 미만의 웨이퍼 재료를 제거하며 바람직하게는 약 0.1 내지 1.5 미크론 사이의 웨이퍼 재료를 제거한다. 최종 연마하고자 하는 웨이퍼(W)에 대체로 표면 손상이 없고, 예컨대, 거친 DSP 공정이 대체로 표면 손상이 없는 웨이퍼를 생산하기에 적절한 경우에 총 재료 제거는 웨이퍼로부터 0.4 미크론 미만이 되는 것이 바람직하다는 것에 주목해야 한다. 실제로, 대체로 표면 손상이 존재하지 않는 경우 0.1 미크론 미만의 웨이퍼 재료가 제거될 수 있다. 제시된 범위들은 웨이퍼의 양 표면들 모두로부터의 총 제거를 나타내는 것에 유의해야 한다.운동학적 측면에서, 후면보다는 전면으로부터 현저하게 더 많은 재료가 제거되도록 본문에 기술된 바와 같이 조절되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 후면으로부터의 재료 제거는 전면으로부터의 제거의 약 25 ％ 미만이다.

평활화 단계

평활화 단계는 입자들을 통해 웨이퍼 표면으로 전달되는 힘을 감소시키기 위해 약간 감소된 압력으로 작동한다. 평활화 단계에서 이온 세기의 저하는 (예컨대, KOH 농도를 감소시킴으로써) 슬러리 내에 그리고 패드와 웨이퍼 상에 있는 실리카의 응집물을 분쇄하는 일을 돕는다. 슬러리 입자들의 분포가 보다 작은 크기들로 편중되도록 하는 것, 즉 따라서 슬러리 입자들이 대체로 개별 입자들이 되도록 하는 것은 표면을 나노미터 단위에서 평활화하는 가벼운 연마 작용을 하는 것으로 여겨진다.

실리콘 웨이퍼를 알칼리성 에칭하는 것은 선택적으로 <111> 평면을 노출시켜서 연마 작업에서 바람직하지 못한 표면의 각면 형성을 유발하는 것은 당해 분야에 주지된 바이다. 평활화에 있어서, 이온 세기는 KOH 농도를 떨어뜨림으로써 저하되고 결과적으로 그 pH가 연마 속도에 비해 표면에서의 알칼리성 에칭 속도를 저하시킨다.

세정 단계

웨이퍼(W)가 실질적으로 연마되어 완전히 다듬어지면, 웨이퍼는 바람직하게는 웨이퍼의 회전이 계속되고 약한 압력이 가해지면서 세정된다. 본 발명의 세정 단계는 본문에 기술된 배치 연마 공정에서뿐만 아니라 단일 웨이퍼 연마 공정에서,특히 웨이퍼가 패드 상의 또는 패드의 공극 내의 잠재적으로 유해한 가성 용액과 접촉하는 일부 시간 동안 패드 상에 남아 있어야 하는 경우에 사용될 수 있는 것에 주목해야 한다. 본 실시예에 있어서, 세정액은 연마 슬러리와 잠재적으로 손상을 가져올 수 있는 부식성 용액을 씻어 내기 위해 도입된다. 연마 슬러리가 세정 중에 씻어지면, 불안정성(흔들거림과 진동)의 위험이 높아지고, 따라서 웨이퍼(W)와 패드 사이에 직접 접촉이 발생하게 된다. 이와 같은 직접적인 접촉은 패드와 웨이퍼의 사이의 접촉력을 높이게 되고 이로써 웨이퍼(W)의 표면 손상을 일으키게 된다. 증가된 접촉력은 통상적으로 들을 수 있는 끽끽거리는 소리를 동반한다. 직접 접촉을 피하기 위해서, 패드와 웨이퍼(W) 사이의 거리는 바람직하게는 전면과 하부 패드(18) 사이의 유체역학적 윤활화를 증가시킴으로써 증가된다. 유체역학적 윤활화는 바람직하게는 패드에 의해 가해지는 압력을 현저하게 감소시키는 단계와, 연마 슬러리를 계속적으로 패드에 유동시키는 단계와, 높은 점성의 세정액의 유동을 패드로 안내하는 단계를 포함하는 짧은 단계로 세정 처음에 증가된다. 세정액은 전면과 하부 패드(18) 사이의 유체역학적 윤활화를 증가시킴으로써 그 사이의 거리를 증가시킨다. 간략하게, 슬러리의 유동의 연속은 잠재적으로 불안정한 전이 기간 중에 웨이퍼가 패드와 접촉하지 못하도록 경계 윤활화를 제공한다. 웨이퍼(W)는 짧은 단계 중에 비교적 신속하게 안정화되어야 하며, 그 후에 연마 슬러리의 유동은 정지될 수 있다. 바람직하게는, 세정은 다음의 3개 단계로 달성된다: 1) 웨이퍼가 연마 슬러리의 유동이 정지되기 전에 안정하도록 연마 슬러리를 상부 패드에 계속적으로 유동시키면서 세정액의 유동을 도관을 통해 상부 패드로안내하는 단계와, 2) 세정액을 계속 유동시키면서 연마 슬러리의 유동을 정지시키는 단계와, 3) 전면을 알칼리성 에칭으로부터 보호하기 위해 세정액에 과산화수소와 같은 패시베이션 성분을 첨가하는 단계.

세정액은 바람직하게는 패드/웨이퍼 계면에서 유체역학적 윤활화를 높이기 위해 비교적 높은 점성을 갖는다. 바람직하게는, 유체는 폴리에틸렌 산화물(PEO), 카르복시메틸 셀룰로오스, 크산탄 검(xanthan gum), 카르복시메틸 전분 또는 에틸하이드록시 셀룰로오스와 같은 폴리머를 포함하여 그 점성을 높인다. 바람직하게는, 폴리머는 중성이거나 알칼리성 용액 내에서 음전하를 보유할 수 있으며, 양전하를 보유하지는 않는다. 바람직하게는, 폴리머는 웨이퍼의 표면에 그리고 잔여 슬러리 입자에 흡수되어 실리카 입자들의 응집과 부착을 억제한다. 세정액은 연마 슬러리의 점성의 적어도 2 배 이상, 보다 바람직하게는 적어도 약 4 배 이상의 점성을 갖는다. 예컨대, 연마 용액은 세정액의 첨가 전에 약 25 ℃에서 약 1 센티포와즈(cp), 세정액의 첨가 후에는 약 6 내지 7 cp의 점성을 갖는다.

세정액은 바람직하게는 웨이퍼(W)의 전면을 보호하기 위해 패드 내에 갇혀 있는 부식성 액체, 즉 11.8 이상의 pH를 갖는 액체에 대하여 용액의 pH를 완충시키는 pH 완충 유체를 포함한다. 세정 전에, KOH와 같은 부식성 액체는 패드 내에, 특히 패드의 공극 내에 갇혀 있다. 세정 단계는 통상적으로 대부분의 손상적인 가성 액체를 패드로부터 완전하게 세정하기에 충분한 시간 동안 패드를 세정하지 않는다. 완전히 세정하기 위해서는 3분 이상이 걸리는 것으로 생각되는데, 이에 반해 바람직한 세정 단계는 웨이퍼 내에 표면 결점이 축적되는 것을 억제하고 처리량을 높이기 위해서 훨씬 짧다. 더구나, 세정 단계가 완료된 후에, 모든 웨이퍼들을 자치로부터 제거하는 데는 몇 분이 소요되는데, 이 시간 동안에 잔여 부식성 액체는 웨이퍼의 표면을 부식시킬 수 있다. 따라서, 세정액은 웨이퍼의 전면을 보호하기 위해서 패드 내에 갇힌 잔여 부식성 액체에 대하여 pH 완충된다. 그러나, pH 완충 유체는 pH를 갖고 있어서, 용액의 pH는 실리카 입자 응집, 규산의 과도한 침전 또는 실리카 입자의 웨이퍼 부착을 일으킬 만큼 낮게 떨어지지 않는다. 이와 같은 응집 및 웨이퍼에의 입자 부착은 통상적으로 pH가 7.8 이하로 대체로 떨어지거나 세정 중에 산성이 될 때 가속된다. 바람직하게는, 세정액의 pH 완충 유체는 웨이퍼와 접촉하는 용액의 pH가 알칼리성, 보다 바람직하게는 약 7.8 내지 11.8 사이, 보다 바람직하게는 약 8.8 내지 10.8 사이, 가장 바람직하게는 약 9.8을 유지하도록 선택된다. pH 완충 유체는 약 0.5 내지 10 밀리몰의 사이 그리고 바람직하게는 약 2 밀리몰의 이온 세기를 갖는다. 이러한 이온 세기의 범위는 응집에 대한 콜로이드 슬러리의 정전기적 안정을 방해하지 않으면서 충분한 pH 완충력을 제공한다. 웨이퍼와 접촉하는 용액은 특히 세정 단계 중에 연마 슬러리를 포함하며, 제시된 pH 범위는 세정액과 연마 슬러리를 포함하는 용액에 대한 것임에 유의한다. 적절한 pH 완충 유체는 산과 염기를 포함하며, 바람직하게는 KOH 또는 암모니아와 혼합된 붕산 또는 인산이다. 바람직하게는, 산은 6.9 내지 10.5 사이의 pka를 가지며, 보다 바람직하게는 pka는 목표 pH, 예컨대, 약 9.8과 같다.

세정액은 또한 바람직하게는 패시베이션(passivation) 성분을 포함하는데, 이는 세정 단계 종료 직전에 세정액에 적절히 첨가될 수 있다. 패시베이션 성분은적절하게는 과산화수소지만, 오존 또는 질산/아질산 암모늄과 같은 다른 산화제가 사용될 수도 있다. 따라서, 세정액은 최종 연마 완료 전에 웨이퍼가 패드 상에 안착되어 있는 동안에 유해한 부식성 용액으로부터 표면을 보호하기 위해 웨이퍼 표면을 패시베이션한다.

연마후 취급

연마가 완료된 후에, 캐리어(22)와 패드(16, 18)의 회전은 정지되고 웨이퍼는 연마 장치로부터 제거되고 건조된다. 웨이퍼를 공기 건조시키는 것은 잔여 실리카가 웨이퍼 표면 상에 침전되게 할 수 있으며 이로써 웨이퍼로부터 제거되기 어렵게 될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 웨이퍼의 전면은 전면에 입자가 부착되는 것을 방지하기 위한 보호제가 처리, 예컨대, 분사될 수 있다. 후면 또한 분사될 수 있다. 보호제는 PEO 또는 전술한 다른 적절한 폴리머와 같은 폴리머의 수성 용액이다. 본 실시예에 있어서, 수성 용액이 사용자의 안전을 위해 pH 중성이지만, 특히 공정이 자동화된 경우에, 알칼리성 완충 용액을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. PEO와 전술한 폴리머는 이들이 실리카 표면에 강하게 흡수되고 이로써 웨이퍼 표면을 입자들의 부착으로부터 보호한다는 점에서 적합하다. 이러한 연마후 표면 처리는 단일 표면 연마를 포함한 임의의 연마 작업 후에 사용될 수 있다.

웨이퍼는 또한 웨이퍼로부터 입자들을 제거하기 위해, 입자들과 웨이퍼를 폴리머로 도포하기 위해, 그리고 웨이퍼의 전면 상에 패시베이션 산화막층을 유지하기 위해 용액조 내로 침적된다. 바람직하게는, 용액조는 암모니아, 과산화수소와 같은 산화제, 및 최종 세정액과 동일하거나 근접한 pH의 PEO를 포함하는 용액이다.웨이퍼는 비교적 짧은 시간, 예컨대, 3분 후에 용액조로부터 제거된 후에, 세정되고 적절한 장치에서 건조된다.

최종 연마 공정의 완료 후에, 웨이퍼의 전면은 최종 연마되어 전면을 클리닝한 후에 집적 회로 제조를 위해 준비된다. 후면이 또한 공정에서 최종 연마되는 것도 생각해 볼 수 있다. 본 발명의 방법은 임의의 코팅 또는 층을 필요로 하지 않는다. 웨이퍼가 클리닝 및 검사된 후에, 통상적으로 포장되고 웨이퍼 상에 집적 회로를 형성하기 위해 고객에게 발송된다. 그러나, 액피택셜층을 포함한 코팅 또는 층을 추가하는 것도 생각해 볼 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 제조업자에 의해 또는 고객에 의해 층 또는 코팅이 추가될 수 있다.

예

최종 연마 공정의 예가 도 5A와 도 5B에 표의 형태로 기술되었다. 예에서, 연마 장치는 AC1400이며, 상부 패드는 SUBA 534E-Ⅱ이고, 하부 패드는 SPM3100이고, GLANZOX 3950은 연마 슬러리이다. 웨이퍼 캐리어는 PVDF 섬유질이 없는 삽입체를 사용하고, 핀 슬리브는 또한 섬유질이 없는 나일론 6-6이다. 도 5A에 있어서, 제1 칼럼은 공정에서 8개의 단계가 있는 것을 보여주며 다음 칼럼들은 공정에서 각 단계의 매개변수들을 포함한다. 다음의 2개의 칼럼은 각 단계의 초 단위 시간과 패드로 유동하는 용액 중의 고형물(즉, 연마 슬러리 중에서 찾아 볼 수 있는 실리카 고형물)의 백분율을 기록하고 있다. 다음 칼럼들은 리터 당 몰 단위로 과산화수소(H₂O₂), 인산(H₃PO₄) 및 KOH의 흐름을 보여준다. 다른 칼럼들은 리터 당 그램 단위의 PEO와, 리터 당 몰 단위의 암모니아(NH₄OH)와 이소프로필 알콜(IPA)과, 전면 및 후면의 데바이 길이(Debye Length), 이온 세기 및 정규화된 허시수(Hersey Number; H_o)를 보여준다. 도 5B의 몇 개의 칼럼들은 용액의 pH, 분 당 밀리리터 단위의 용액의 유속, ㎪ 단위의 압력 및 회전 속도를 보여준다. 회전 속도는 도 4의 세팅 2에 해당하는 것에 유의한다. 하부 패드와 전면 사이와 상부 패드(16)와 후면 사이의 평균 상대 속도들은 전술한 바와 같이 계산되어 다음의 4개의 칼럼 내에 기록된다. 상부 패드(16)와 후면 사이의 속도는 각 단계 중의 하부 패드와 전면 사이의 속도에 비해 대체로 낮은데, 예컨대, 절반 미만이다. 초기 속도들은 패드의 유체 성질 및 마찰 성질이 안정화될 수 있는 시간을 주기 위해 충분히 낮다.

본 예에서, 초기 단계 1과 2는 패드가 조절되는 초기 단계를 구성한다. 단계 1과 2는 각각 약 18과 24초 동안만 지속된다. 압력은 단계 3의 웨이퍼 제거 단계 중에 대체로 증가하는데, 이는 약 8분으로 단계들 중에 가장 길게 지속되는 것이다. 평활화 단계는 대체로 단계 4와 5로 실질적으로 구성되며, 압력은 제거 단계로부터 단계 4에서 적절하게 감소되고 KOH의 유동은 단계 4 후에 적절히 적절하게 정지된다. 전술한 바와 같이, 세정 단계(단계 6)의 제1 단계는 짧은 시간 동안, 이 경우에는 약 6 초 동안만 지속되는데, 이 동안에 0.045 퍼센트의 고형물로 표시된 연마 슬러리는 계속 유동하며(웨이퍼-패드 분리 거리가 안정화되는 동안에), 완충 유체가 흐르는 동안에, PEO 및 IPA의 유동이 시작된다. 추가로, 암모니아(pH 완충제의 성분)의 유동은 증가된다. 본 장치의 경우, 최소 단계 시간은6 초인 점에 유의한다. 단계 7에서, 슬러리 유동은 중단되고 세정이 동일한 유속으로 18초 동안 계속된다. 과산화수소는 단계 8에서 도입된다. 도시된 바와 같이, 전체 세정 단계는 일 분 미만 동안 지속된다. 용액의 온도가 거의 동일하게 유지되는 동안에 세정액은 패드들 사이에서의 용액의 점성이 약 1 cp에서 약 6.4 cp로 상승하게 한다. 최종 연마 작업은 총 약 14 분간 지속되며, 약 0.5 미크론이 각 웨이퍼로부터 제거되는 것으로 예측된다. 제거 속도는 웨이퍼 내의 첨가제(dopant)의 수준 및 종류에 좌우되며, 제거는 실리콘 웨이퍼 내의 붕소의 약 10¹⁹원자/㎤ 정도로 제공될 것으로 예측된다.

데바이 길이(1/k)는 전해액 내에서의 전기장의 특성의 지수 감소 길이이다. 이 파라미터는 대전된 표면들 사이의 힘들이 분명하게 되는 거리의 척도다. KOH와 같은 1:1 전해질을 분석할 때, 데바이 길이는 다음의 식에 의해 전해질의 농도(c)(리터/몰)로부터 결정될 수 있다:

1/k = 3.04/c^-2Å, 25 ℃

입자들이 어떤 임계 거리 이상으로 가까워지면 표면들 사이의 인력 반데르 발스 힘이 정전기적 척력을 극복할 수 있기 때문에, 웨이퍼와 접촉한 용액과 같은 콜로이드 시스템의 안정성은 반데르발스 힘보다 긴 거리로 연장되는 정전기적 척력에 일부 좌우된다. 경험적으로, 알칼리성 실리카 시스템에서 정전기적 척력에 의해 콜로이드 안정성을 보장하기 위해서는 적어도 약 30 옹스트롬의 데바이 길이가 바람직하다. 이와 같은 데바이 길이는 약 10 밀리몰의 이온 세기에 해당한다. 본예의 단계 1 내지 3에 있어서, 이온 세기는 약 10 내지 200 밀리몰이며, 한편 이어지는 단계들에서는 KOH의 유동의 감소에 따라 약 10 밀리몰 이하이다. 제시된 수치들은 알칼리성 조건에서 실리카 슬러리에 의해 연마된 실리콘 웨이퍼에 대한 것임에 유의한다. 다른 시스템의 경우에, 다른 조건이 추가되어야 하는데, 예컨대, 용액의 pH는 슬러리 입자의 제로 전하점으로부터 적어도 약 2 pH 단위 떨어져 있고, 슬러리 입자와 연마된 표면의 전하 부호가 동일해야 하거나, 또는 표면이 전기적으로 중성일 수 있다는 것이다. 이들 조건들이 본 예에서는 만족된다.

(윤활화 이론에 의해 정의된 바와 같이) 허시 수(Hersey number)는 유체 속도와 점성의 곱을 압력으로 나눈 것으로 정의된다. 허시 수는 미크론으로 표현될 수 있으며 패드와 웨이퍼 사이의 액체막의 두께의 제곱에 비례한다. 허시수는 기계적인 능력이 동일하지 않은, 예컨대, 웨이퍼를 동일한 속도로 회전시킬 수 없는 다른 연마 장치에 있어서, 본 예의 유체역학적 조건에 해당하는 매개 변수들을 선택하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 허시 수는 하부 단계들 중에서 유체역학적 조건, 예컨대, 재료 제거와 세정을 구별하는 역할을 한다. 도 5A에 도시된 허시 수는 상대 허시 수로서 표현되었기 때문에 단위가 없으며, 공칭 허시 수는 단계 3의 전면에서 0.36이며, 다른 허시 수는 이것으로부터 스케일된다. 바람직하게는, 예시적인 공정을 다른 연마 장치에 적용할 경우, 허시 수는 도 5A에 도시된 것으로부터 약 50 ％ 미만, 보다 바람직하게는 약 25 ％ 미만으로 변경된다.

본 방법에 의해 처리된 웨이퍼는 보다 기존에 연마된 웨이퍼들에 의해 편평하며 표면들은 보다 평행하다. 웨이퍼는 동일하거나 보다 적은 입사광의 확산 산란(평균 헤이즈)을 갖는다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 최종 연마 작업은 바람직하게는 평면이고, 평행하며, 편평한 표면을 갖는 반도체 웨이퍼(W)를 생산한다. 통상적인 전면은 헤이즈는 ADE CR80 기계에 의해 측정하였을 때 웨이퍼 배치에 대하여 약 ± 0.05 ppm의 표면 편차로 평균 0.18 ppm 이하의 수준이다. 통상의 편평성은 최종 연마 작업에서 ADE 기계로 측정하였을 때 임의의 26 ㎜ × 8 ㎜ 부위 상에서 약 0.02 미크론 이하로 저하된다. SFQR의 평균 변화는 기구의 분해력(resolution) 이하라는 점에서 우수하다. 평면성으로부터의 편차는 SBIR의 분포에 의해 측정하였을 때 통상적으로 ADE 9700 기계에 의해 측정된 배치에서 26 ㎜ × 8 ㎜ 사이트의 99 퍼센트에 대하여 0.075 미크론 이하 만큼 증가한다. SBIR의 평균 변화는 기구의 분해력 이하이다. 나노형태학(nanotopography)에 관하여, 이러한 최종 연마 작업을 사용하여 연마된 웨이퍼 상의 모든 부위들의 약 99 ％는 ADE CR83 기계에 의해 측정하였을 때 10 ㎜ × 10 ㎜ 부위를 사용하여 전면의 99.5 ％ 이상이 55 나노미터 미만의 나노형태를 갖는다.

본 발명의 방법은 또한 단 하나의 웨이퍼가 한 번에 처리되는 종래의 단일 표면 왁스 장착 연마와 비교했을 때 최종 연마가 배치 공정이라는 점에서 웨이퍼 처리량을 향상시킨다. AC1400 장치를 사용한 본 예에서, 시간 당 약 38.5 웨이퍼가 처리되었으며, 로딩과 언로딩에는 10분이 소요되었다. 종래의 단일 표면 왁스 장착 연마기에서는, 시간 당 약 10 개의 웨이퍼만 처리되었다.

이상으로부터, 본 발명의 몇 가지 목적들이 달성되었으며 다른 유리한 결과도 얻을 수 있음을 알 수 있다.

본 발명 또는 본 발명의 양호한 실시예(들)의 구성요소를 소개할 때, 단수로 표현되거나 "상기", "그" 와 같은 표현이 해당 구성 요소앞에 있으면, 이는 하나 이상의 구성요소가 있다는 것을 의미하고자 함이다. 용어 "포함하다", "구비하다"및 "갖다"는 포괄형(inclusive)으로서, 열거된 구성 요소 이외의 추가 구성 요소가 있을 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 상기한 구성에 다양한 변경이 수행될 수 있으므로, 이상의 설명에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 요지들은 예시적인 것으로 이해되어야 하며 제한적인 의미로서 이해되어서는 안 된다.

Claims

전면과 후면을 갖는 반도체 웨이퍼를 제조하는 방법에 있어서,

반도체 재료의 잉곳을 제공하는 단계와,

상기 잉곳으로부터 웨이퍼를 슬라이싱하는 단계와,

상기 전면 및 후면의 평행성을 높이기 위해 상기 웨이퍼를 처리하는 단계와,

a) 제1 패드와 제2 패드 사이에 상기 웨이퍼를 위치시키고, b) 클리닝 후 전면이 집적 회로 제조용으로 준비되도록 상기 전면과 후면의 평행성을 유지하고 상기 웨이퍼의 적어도 전면을 평활화하기 위해 상기 제1 패드와 제2 패드에 대하여 상기 웨이퍼의 전면 및 후면을 이동시킴으로써 상기 전면을 최종 연마하는 단계

를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 최종 연마 단계는,

(a) 상기 제1 패드와 제2 패드 사이에 일반적으로 배치되는 웨이퍼 캐리어를 갖는 연마 장치를 제공하는 단계와,

(b) 상기 전면이 상기 제1 패드를 대면하고 상기 후면이 상기 제2 패드를 대면하고 상기 웨이퍼가 상기 제1 패드와 제2 패드에 대하여 상대적으로 이동하기 자유롭게 웨이퍼 캐리어 내에 웨이퍼를 위치시키는 단계와,

(c) 연마 슬러리를 상기 패드들에 가하는 단계와,

(d) 상기 웨이퍼의 적어도 상기 전면을 연마하기 위해 상기 캐리어, 제1 패드 및 제2 패드 중 적어도 하나를 회전시키는 단계를

더 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 패드에 압력을 가해, 이로써 상기 웨이퍼에 압력을 가하는 단계를 더 포함하며,

연마 장치를 제공하는 단계는 웨이퍼보다 상당히 큰 크기의 제2 패드를 제공하는 단계를 포함하고,

웨이퍼의 후면은 제2 패드에 대하여 병진 이동 가능하고 회전 가능하며,

상기 회전 단계는 웨이퍼의 후면의 거의 모든 부분이 제2 패드에 대하여 상대적으로 거의 계속하여 이동하여 제2 패드 내의 편차가 전면의 편평성에 거의 영향을 미치지 않으며 상기 전면 및 후면은 최종 연마 후에 거의 평행하게 유지되도록 상기 웨이퍼를 회전 및 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
제3항에 있어서,

상기 회전 단계 중에, 웨이퍼가 균일하게 연마되도록 상기 웨이퍼의 거의 모든 부분이 상기 제1 패드와 제2 패드 사이에 유지되는 방법.
제4항에 있어서,

상기 제공 단계는 상기 제2 패드와 후면 사이에 불안정한 유체역학적윤활화(hydrodynamic lubrication)를 억제하기 위해 연마 슬러리를 수용하는 홈들을 갖는 제2 패드와 마무리 형(finish-type) 연마 패드인 제1 패드를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 제2 패드와 후면 사이의 불안정한 유체역학적 윤활화를 억제하고 웨이퍼의 진동을 억제하기 위해 제2 패드에 대한 후면의 상대적인 속도가 제1 패드에 대한 전면의 상대적인 속도보다 작게 되도록 상기 웨이퍼 캐리어, 제1 패드 및 제2 패드의 회전 속도들을 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 회전 속도들은 제2 패드에 대한 후면의 속도가 제1 패드에 대한 전면의 속도의 약 절반 미만이 되도록 선택되는 방법.
제6항에 있어서,

상기 회전 단계 중에, 상기 캐리어는 연마 장치의 중심을 축으로 돌며, 상기 속도들은 웨이퍼가 최종 연마 단계 중에 연마 장치의 중심을 축으로 총 캐리어 회전수의 적어도 약 25 퍼센트를 완료하기 전에 웨이퍼 상의 한 점이 캐리어의 중심을 축으로 동일한 경로를 따르지 않고, 상기 제1 및 제2 패드에 대한 웨이퍼 표면 상의 각 점의 상대적인 웨이퍼 속도는 연마 중에 절대로 제로(zero)가 되지 않도록선택되는 방법.
제7항에 있어서,

연마가 개시되었을 때 상기 제1 및 제2 패드에 압력을 가해, 이로써 웨이퍼에 압력을 가하는 단계와, 웨이퍼 재료를 제거하기 위해 연마가 개시된 후에 압력을 증가시키는 단계와, 그 후에 웨이퍼를 평활화하기 위해 압력을 감소시키는 단계와, 그 후에 세정 중의 웨이퍼 안정성을 유지하기 위해 세정 중에 압력을 최소 압력으로 더 감소시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제9항에 있어서,

최종 연마 중에 선택되는 다양한 압력들은 최종 연마 단계가 웨이퍼 내의 결정 구조를 실질적으로 손상시키지 않도록 충분히 낮게 선택되는 방법.
제10항에 있어서,

상기 제공 단계는, 캐리어에 대한 압력을 최소화하여 캐리어 마모를 최소화함으로써 유해한 입자 형성 및 연마 슬러리의 금속 오염을 억제하고 패드에 의해 웨이퍼에 가해진 압력이 연마 중에 일정하게 유지되도록 하기 위해 최종 연마가 완료된 후의 웨이퍼의 최종 두께보다 작은 두께를 갖는 웨이퍼 캐리어를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 제공 단계는 입자가 웨이퍼와 접촉하는 것을 방지하기 위해 웨이퍼, 패드 또는 연마 슬러리와 접촉하는 합성 보강 입자들이 없는 연마 장치를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 제공 단계는 연마 슬러리와 접촉하도록 된 캐리어 구동 구성 요소를 갖는 연마 장치를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 구동 구성 요소와 웨이퍼 캐리어는 유리섬유 입자가 웨이퍼와 접촉하는 것이 억제되도록 유리섬유를 실질적으로 포함하지 않는 방법.
제2항에 있어서,

상기 최종 연마 단계는 웨이퍼 재료의 약 0.1 내지 1.5 미크론을 제거하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 최종 연마 단계는 전면에서보다 후면으로부터 현저하게 적은 웨이퍼 재료를 제거하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 전면의 최종 연마가 사실상 완료된 후에 수행되는 세정 단계를 더 포함하며, 상기 캐리어, 제1 패드 및 제2 패드 중 적어도 하나의 회전은 세정 중에 계속되고, 상기 세정 단계는 제1 패드와 전면 사이의 거리가 증가되어 웨이퍼의 전면이 세정 중에 제1 패드와 실질적으로 접촉하지 않도록 제1 패드와 웨이퍼의 전면 사이에서의 유체역학적 윤활화를 높이기 위해 상기 패드들 사이에 연마 슬러리를 계속적으로 가하면서 연마 슬러리보다 점성이 높은 세정액을 상기 패드들 사이에 가하는 단계를 포함하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 연마 슬러리를 가하는 단계와 상기 세정액을 가하는 단계는 세정 단계의 시작과 동시에 일어나며, 상기 연마 슬러리를 가하는 단계는 웨이퍼가 제1 및 제2 패드에 대하여 사실상 안정하게 된 때에 종료되는 방법.
제16항에 있어서,

제2 패드와 웨이퍼의 후면 사이의 불안정한 유체역학적 윤활화를 억제하여 세정 중에 제2 패드와 제2 표면 사이의 거리가 증가되지 않고 웨이퍼가 세정 중에 안정하게 유지되도록 제2 패드에 대한 후면의 상대적인 속도가 제1 패드에 대한 전면의 상대적인 속도보다 작게 되게 웨이퍼 캐리어, 제1 패드 및 제2 패드의 회전 속도들을 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
제18항에 있어서,

제2 패드와 웨이퍼의 후면 사이의 불안정한 유체역학적 윤활화를 억제하도록 후면과 제2 패드 사이로부터 제2 패드로 세정액을 유동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 세정 단계는 연마 슬러리의 점성보다 적어도 약 2배 큰 점성을 갖는 세정액을 선택하는 단계를 포함하며, 상기 세정액과 연마 슬러리는 점성이 측정될 때 비슷한 온도를 가지며, 세정액은 웨이퍼의 전면과 제1 패드 사이의 유체역학적 윤활화를 증가시키기 위해 폴리에틸렌 산화물을 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

슬러리와 세정액을 포함하는 최종 용액이 약 8.8 내지 약 10.8의 완충된 pH를 갖도록 연마가 거의 완료된 후에 패드들 사이에 세정액을 가하는 단계를 더 포함하는 방법.
제21항에 있어서,

상기 세정 단계는 슬러리 내에서 실리카 입자들이 응집하는 것을 억제하고 세정 후에 패드 내에 잔류하는 고 부식성 액체로 인한 손상으로부터 웨이퍼를 보호하는데 적합한 세정액을 선택하는 단계를 포함하는 방법.
제21항에 있어서,

캐리어, 제1 패드 및 제2 패드의 회전을 정지시키는 단계와, 연마 장치로부터 웨이퍼를 제거하는 단계와, 전면에 입자가 부착되는 것을 억제하기 위해 폴리에틸렌 산화물을 포함한 수성 용액을 적어도 웨이퍼의 전면에 분사하는 단계를 더 포함하는 방법.
제23항에 있어서,

웨이퍼를 장치로부터 제거하는 동안에 웨이퍼로부터 입자들을 제거하고 웨이퍼의 전면에 패시베이션 산화층을 유지하기 위해 최종 연마 후에 용액조 내에 웨이퍼를 침적하는 단계를 더 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

패드들 중 적어도 하나에 적어도 약 12의 pH를 갖는 알칼리성 용액을 가하는 단계와, 연마 슬러리와 웨이퍼의 적어도 일부를 용해시켜 규산 및 폴리실리식 산이 패드들 중 적어도 하나 상에 증착되도록 알칼리성 용액을 가함과 동시에 웨이퍼에 압력을 가하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 처리 단계는 웨이퍼의 전면과 후면에 대해 동시에 거친 연마를 하는 단계를 포함하는 방법으로서,

상기 방법은 상기 동시 거친 연마 단계와 최종 연마 단계 사이에는 웨이퍼의 세척 외에는 임의의 재료 제거 단계가 없으며, 거친 연마 단계는 적어도 전면 상에 실질적으로 경면(mirror) 마무리를 생성하고, 거친 연마 단계는 제1 연마 장치로 수행되고 최종 연마 단계는 제2 연마 장치로 수행되며, 양 장치는 복수 개의 웨이퍼를 동시에 일괄 처리할 수 있도록 구성된 방법.
제26항에 있어서,

최종 연마 단계는 웨이퍼의 양 면으로부터 동시에 재료를 제거하며, 최종 연마 중의 재료 제거는 웨이퍼 재료의 약 0.1 내지 1.5 미크론인 방법.
제26항에 있어서,

상기 방법은 후면이 지지면에 대하여 실질적으로 고정되는 단일 표면 연마 단계가 없는 방법.
전면과 후면을 갖는 반도체 웨이퍼를 연마하는 방법에 있어서,

패드에 연마 슬러리를 가하는 단계와,

웨이퍼의 전면과 후면 중 적어도 하나를 연마하기 위해 웨이퍼와 패드 중 적어도 하나는 회전시키는 단계와,

웨이퍼와 패드 사이에 유체역학적 윤활화를 높이고 슬러리와 세정액을 포함하는 용액을 약 7.8 내지 약 11.8의 완충된 pH로 유지하여 웨이퍼와 접촉하는 용액이 알칼리성이고 실리카 응집이 억제되도록 연마 후에 패드에 세정액을 가함으로써 웨이퍼를 세정하는 단계

를 포함하는 방법.
제29항에 있어서,

상기 용액은 약 8.8 내지 약 10.8의 pH를 갖는 방법.
제29항에 있어서,

세정액는 약 6.9 내지 약 10.5 사이의 pka를 갖는 인산 및 붕산으로 구성되는 군으로부터 선택된 산과, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 테트라메틸암모늄 수산화물 및 암모니아로 구성되는 군으로부터 선택된 염기를 포함하고, 산과 함께 염기는 웨이퍼의 손상을 억제하기 위해 패드를 용해시키는 부식성 유체에 대하여 pH 완충액을 형성하는 방법.
제29항에 있어서,

세정액을 가함으로써 전면 상에 실리콘 옥사이드 층이 형성되고, 이에 따라 표면이 패시베이션되어 알칼리성 에칭이 억제되는 방법.
제29항에 있어서, 세정 단계는,

1) pH 완충 유체와 폴리머를 포함하는 세정액을 패드에 가하면서 동시에 패드에 연마 슬러리를 계속적으로 가하는 단계와,

2) 세정액을 패드에 계속적으로 가하면서 연마 슬러리를 가하는 것을 정지시키는 단계와,

3) 알칼리성 에칭에 대해 전면을 패시베이션하기 위해 세정액에 패시베이션 성분을 첨가하는 단계를

포함하는 방법.
제33항에 있어서,

pH 완충 유체는 인산 및 붕산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 산과, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 테트라메틸암모늄 수산화물 및 암모니아로 구성되는 군으로부터 선택된 염기를 포함하고, 폴리머는 유체의 점성을 높이며 슬러리 응집을 억제하는 폴리에틸렌 산화물인 방법.
제34항에 있어서,

웨이퍼 연마는 웨이퍼의 전면과 후면을 동시에 연마하도록 된 연마 장치로 수행되며, 압력은 제1 패드와 제2 패드에 의해 웨이퍼에 가해지며, 패드에 가해지는 압력은 세정 단계 1)에서 약 2 ㎪ 미만으로 감소되는 방법.
제35항에 있어서,

복수 개의 웨이퍼는 배치 연마 장치로 동시에 연마되며, 웨이퍼는 세정 중에 패시베이션되어 연마가 완료된 후에 웨이퍼 표면이 손상으로부터 보호되는 방법.
전면과 후면을 갖는 반도체 웨이퍼를 연마하는 방법에 있어서,

상기 웨이퍼를 패드에 의한 연마 위치에 배치하는 단계,

실리카 입자들을 용해시켜, 패드 상에 증착되는 규산과 폴리실리식 산을 형성함으로써 상기 웨이퍼와 상기 패드 사이의 마찰을 감소시키기 위하여, 실리카 입자들들을 함유한 연마 슬러리와 알칼리성 성분을 포함하는, 적어도 약 12의 pH의 용액을 상기 패드에 가함으로써 패드를 콘디셔닝하는 단계, 및

상기 웨이퍼의 상기 전면과 후면들 중 적어도 하나를 연마하기 위하여 상기 웨이퍼와 상기 패드 중 적어도 하나를 회전시키고 웨이퍼에 압력을 가하는 단계

를 포함하는 방법.
제37항에 있어서,

상기 웨이퍼와 접촉하는 상기 용액은 적어도 약 13의 pH를 갖는 방법.
제37항에 있어서,

상기 패드는 상기 웨이퍼에 대해 압력을 가함과 동시에 콘디셔닝되고, 상기 콘디셔닝 단계 완료 후 웨이퍼 재료를 제거하기 위하여 상기 압력이 증가하고, 그 후에 압력을 감소시켜서 상기 웨이퍼의 적어도 전면을 평활화하고, 패드의 콘디셔닝이 완료된 후에 상기 알칼리성 성분의 양을 감소시킴으로써 상기 웨이퍼와 접촉하는 상기 용액의 pH가 감소되는 방법.
제37항에 있어서,

상기 웨이퍼를 배치시키는 단계는 상기 제1 패드와 제2 패드 사이의 연마 장치 내에 웨이퍼를 배치시키는 단계를 포함하고, 압력은 패드들에 의해 웨이퍼에 가해지며, 패드 콘디셔닝 중의 압력은 최종 연마 중에 가해지는 최대 압력의 약 3분의 1의 이하이며, 콘디셔닝 후의 압력은 웨이퍼를 연마시키기 위해 증가되는 방법.
제37항에 있어서,

연마 슬러리와 접촉하는 캐리어 구동 구성 요소를 갖는 연마 장치를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 구동 구성 요소와 웨이퍼 캐리어는 입자가 웨이퍼와 접촉하는 것을 막기 위해 합성 보강 입자를 거의 갖지 않는 방법.
웨이퍼를 처리 기계 내에서 처리한 후에 반도체 웨이퍼를 취급하는 방법에 있어서,

일괄 처리 기계로부터 각 웨이퍼를 제거하는 단계와,

전면에 흡수되어 이 전면에 입자가 부착되는 것을 억제하는 제1 용액을 각 웨이퍼의 전면에 분사하는 단계

를 포함하는 방법.
제42항에 있어서,

각 웨이퍼로부터 입자를 제거하고 각 웨이퍼의 전면 상에 패시베이션 산화층을 유지하기 위해 각 웨이퍼를 제2 용액 내에 침적하는 단계를 더 포함하는 방법.
제43항에 있어서,

제1 용액은 폴리머를 포함하며, 제2 용액은 폴리머, 염기 및 산화제를 포함하는 방법.
제43항에 있어서,

제1 용액은 폴리에틸렌 산화물을 포함하는 수성 용액이며, 제2 용액은 폴리에틸렌 산화물, 암모니아 및 과산화수소를 포함하는 수성 용액인 방법.
반도체 웨이퍼를 연마하는 장치에 있어서,

상부 패드와 그 위에 웨이퍼 캐리어를 장착하는 하부 패드를 각각 장착하여 회전시키도록 구성된 상부 및 하부 플래튼과,

용액을 패드에 가하기 위한 수단과,

웨이퍼 캐리어를 회전시키기 위한 웨이퍼 캐리어 구동 구성 요소를 포함하며,

상기 용액은 연마 중에 구동 구성 요소의 노출부와 접촉하고, 용액과의 접촉에 의해 노출된 구동 구성 요소는 용액 및 웨이퍼의 입자 오염이 억제되도록 내부에 합성 보강 입자를 갖지 않는 장치.
제46항에 있어서,

상기 웨이퍼 캐리어는 내부에 합성 보강 입자를 갖지 않으며, PVDF 삽입체를 가진 금속으로 제조된 장치.
제46항에 있어서,

용액에 의해 접촉되는 상기 구동 구성 요소는 나일론으로 제조된 장치.