KR20090108263A - 양면 연마 공정에서 웨이퍼의 평탄도를 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 평탄도 제어 방법에 관한 것으로, 양면 연마 공정에서 웨이퍼의 평탄도를 제어한다. 즉, 본 발명을 (a) 제1 연마 시간 동안 상기 웨이퍼를 양면 연마하는 단계; 및 (b) 웨이퍼 평탄도 측정 장비를 이용하여 양면 연마된 상기 웨이퍼의 평탄도를 측정하는 단계;를 포함하고, 상기 (b) 단계에서 측정된 웨이퍼의 평탄도가 기준치에 달하지 않는 경우, 기준치에 달할 때까지, 반복적으로, (c) 상기 제1 연마 시간보다 짧은 제2 연마 시간 동안 상기 웨이퍼를 양면 연마하는 단계;를 더 수행한 후 상기 (b) 단계로 진행하고, 상기 (b) 단계에서 측정된 웨이퍼의 평탄도가 기준치에 달한 경우 상기 웨이퍼의 양면 연마 공정을 종료한다.

웨이퍼, 평탄도(flatness), 양면 연마 공정, 웨이퍼 두께, 캐리어 두께

Description

양면 연마 공정에서 웨이퍼의 평탄도를 제어하는 방법 {Method for Controlling Flatness of Wafer in Double Side Polishing Process}

본 발명은 웨이퍼의 제조에 관한 것으로, 특히, 양면 연마(double side polishing) 공정에서 웨이퍼의 평탄도(flatness)를 제어하는 기술에 관한 것이다.

반도체 소자 등을 제조하는 원재료인 단결정 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼는 크게, 쉐이핑(shaping) 공정, 연마(polishing) 공정, 세정(cleaning) 공정을 거쳐 제조되며, 에피택셜층을 성장시키는 공정을 선택적으로 더 수행할 수 있다. 쉐이핑 공정은 다시, 잉곳(ingot) 형태의 단결정을 웨이퍼 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정, 슬라이싱 공정에 기인하는 결함을 제거하고 두께를 제어하기 위해 웨이퍼를 기계적으로 연마하는 래핑(lapping) 공정, 래핑 공정에 기인하는 결함을 화학적으로 제거하는 에칭(etching) 공정, 에칭 공정에 기인하는 결함을 제거하는 연삭(grinding) 공정으로 세분할 수 있다. 또한, 연마 공정은 약 10~20㎛ 정도의 두께를 연마함으로써 쉐이핑 공정에 기인하는 표면 결함을 제거하고 웨이퍼의 평탄도를 좋게 하는 양면 연마(double side polishing) 공정과, 약 1㎛ 내외의 두께를 미세하게 연마하여 거칠기(roughness)를 개선함으로써 경면화하는 최종 연 마(final polishing) 공정으로 나눌 수 있다.

웨이퍼의 평탄도는 웨이퍼의 평탄한 정도를 나타내는 것으로서, 전형적으로, 웨이퍼의 전체적인 평탄도를 나타내는 GBIR(Global Backside Reference Indicate Reading)과, 국소적인 평탄도를 나타내는 SFQR(Site Frontside Reference Q(Site Least Square Plane) Range)로 나타낸다. 좀더 구체적으로, GBIR은 웨이퍼의 전체 두께 편차를 의미하는 값으로서 웨이퍼의 최대 두께에서 최소 두께를 뺀 값으로 구한다. 그리고, SFQR은 웨이퍼 표면을 일정한 크기의 영역(site)으로 나누고, 각 영역의 기준면(reference plane)을 기준으로 산의 높이와 골의 깊이를 더한 값으로 구한다. 또한, SFQR 값이 가장 큰 영역(site)의 SFQR 값을 웨이퍼의 대표 SFQR 값으로 나타낸다. GBIR과 SFQR은 대개 ㎛ 단위의 값을 가지고 이 값이 작을수록 평탄도는 좋게 된다. 웨이퍼의 평탄도는 후속하는 반도체 소자를 제조하는 과정에서 반복적으로 행해지는 각종 막의 증착과 패터닝 수율에 영향을 미치게 되는데, 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 점점 작아짐에 따라 반도체 소자 제조사가 요구하는 웨이퍼의 평탄도 사양은 점점 더 엄격해지고 있다.

전술한 웨이퍼의 제조 공정 중에서, GBIR과 SFQR로 나타내어지는 웨이퍼의 최종 평탄도와 깊이 관련되는 공정은 양면 연마 공정으로 생각된다. 최종 연마 공정 역시 웨이퍼를 연마하므로 웨이퍼의 최종 평탄도에 영향을 미치지만, 연마량이 적어 평탄도에 미치는 영향이 미미하다.

그런데, 종래의 양면 연마 공정에서는 웨이퍼의 평탄도를 실질적으로 제어하지는 않았다. 즉, 종래의 양면 연마 공정에서는 쉐이핑 공정을 마친 웨이퍼를 받아 타겟 두께가 되도록 양면 연마를 진행하게 되는데, 쉐이핑 공정을 마친 웨이퍼의 평균적인 두께와 양면 연마 장비의 연마 속도를 고려하여 타겟 두께가 될 때까지의 연마 시간을 정해 두고, 이 시간 만큼 양면 연마 공정을 진행한 다음 최종 연마 공정으로 웨이퍼를 넘기게 된다. 따라서, 별도의 웨이퍼 평탄도 관리를 행하지 않는다. 다만, 양면 연마 공정은 상하의 연마 정반 사이에서 웨이퍼를 지지·고정하는 캐리어를 사용하여 수행되는데, 이 캐리어 역시 양면 연마 공정이 반복되는 동안 마모되어 두께가 얇아지는 소모품이므로, 캐리어가 일정한 두께 이하가 되면 이를 새로운 캐리어로 교체하게 된다. 그러나, 이 캐리어의 교체는 소모품의 교체에 지나지 않고 웨이퍼의 평탄도 제어와는 무관하다.

본 발명은 상기와 같은 사정에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 점점 더 엄격해지고 있는 웨이퍼의 평탄도 사양을 만족하는 웨이퍼를 제조하기 위하여, 양면 연마 공정에서 웨이퍼의 평탄도를 제어하는 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명자는 웨이퍼의 양면 연마 공정에서 일률적으로 일정한 두께 만큼(시간 만큼) 웨이퍼를 양면 연마하는 경우 웨이퍼의 평탄도가 개선되지 않거나 오히려 악화되는 경우가 있다는 것을 발견하고, 이를 개선할 수 있는 방안을 안출하여 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명의 일측면에 따른 웨이퍼의 평탄도 제어 방법은, 양면 연마 공정에서 웨이퍼의 평탄도를 제어하는 방법으로서, (a) 제1 연마 시간 동안 상기 웨이퍼를 양면 연마하는 단계; 및 (b) 웨이퍼 평탄도 측정 장비를 이용하여 양면 연마된 상기 웨이퍼의 평탄도를 측정하는 단계;를 포함하고, 상기 (b) 단계에서 측정된 웨이퍼의 평탄도가 기준치에 달하지 않는 경우, 기준치에 달할 때까지, 반복적으로, (c) 상기 제1 연마 시간보다 짧은 제2 연마 시간 동안 상기 웨이퍼를 양면 연마하는 단계;를 더 수행한 후 상기 (b) 단계로 진행하고, 상기 (b) 단계에서 측정된 웨이퍼의 평탄도가 기준치에 달한 경우 상기 웨이퍼의 양면 연마 공정을 종료하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 연마 시간은 상기 웨이퍼를 타겟 두께에 달할 때까지 연마 하는데 걸리는 시간으로 설정할 수도 있고, 그보다 짧게 설정할 수도 있다.

나아가, 상기 (a) 단계 이전에, 상기 양면 연마 공정에 사용되는 캐리어의 두께를 측정하는 단계를 더 포함하고, 측정된 캐리어의 두께가 캐리어 안정화 여부를 나타내는 기준 캐리어 두께보다 크면, 상기 제1 연마 시간을 상기 웨이퍼를 타겟 두께에 달할 때까지 연마하는데 걸리는 시간 보다 길게 설정할 수도 있다.

또한, 상기 제2 연마 시간은, 웨이퍼의 규격에 따라 달라질 수 있지만, 웨이퍼를 1㎛ 두께 만큼 연마하는 시간에 상당하도록 설정될 수 있다.

또한, 상기 (b) 단계는, 상기 양면 연마된 웨이퍼의 평균 두께와 양면 연마 공정에 사용되는 캐리어의 두께를 측정하는 단계를 포함하고, 웨이퍼의 평균 두께와 캐리어의 두께의 차이가 미리 정해진 기준 두께차보다 작을 때에는 상기 웨이퍼의 양면 연마 공정을 종료하도록 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 웨이퍼의 평탄도에 큰 영향을 미치는 양면 연마 공정에서 웨이퍼의 평탄도를 측정하고, 측정된 평탄도가 기준치에 미달하는 경우 단계적으로 양면 연마를 짧은 시간 동안 더 수행한다. 이와 같이 본 발명에서는 웨이퍼의 평탄도에 큰 영향을 끼지는 양면 연마 공정에서 평탄도를 제어함으로써 고품질의 웨이퍼를 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 방법을 상세히 설명한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사 전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 웨이퍼 평탄도 제어 방법이 적용되는 양면 연마 공정을 수행하기 위한 양면 연마 장비를 간략히 설명한다.

쉐이핑 공정까지 마친 웨이퍼는 도 1에 도시된 바와 같은 양면 연마 장비에 투입된다. 양면 연마 장비는, 각각 웨이퍼(40)와 면하는 하면 및 상면에 연마 패드(도 2의 12, 22 참조)가 부착된 상정반(10) 및 하정반(20)을 구비하고, 상하 정반(10,20)은 중심축(30)에 의해 연결된다. 또한, 상정반(10)은 중심축(30)을 따라 상하로 이동가능하여, 웨이퍼(40)를 하정반(20) 상에 장착하고, 웨이퍼를 장착한 후 웨이퍼(40)의 상하 양면을 동시에 연마할 수 있게 되어 있다. 도 1에는 웨이퍼를 장착하기 위하여 상정반(10)을 위로 들어올린 상태를 도시하였다.

한편, 웨이퍼(40)는 웨이퍼를 지지 및 고정하는 캐리어(50)와 함께 하정반(20) 상에 장착된다. 통상 에폭시 글래스(epoxy glass) 재질로 이루어지는 캐리어(50)의 외주 가장자리에는 중심축(30)의 외주 가장자리에 형성된 기어(35) 및 하정반(20)의 가장자리 내면을 따라 형성된 기어(25)와 치합하는 기어(55)가 형성되 어 있다. 따라서, 중심축(30) 또는 상하정반(10,20)이 회전함에 따라 캐리어(50)와, 캐리어 안쪽에 고정·지지된 웨이퍼(40)가 하정반(20) 상에서 회전하게 되어 상하정반 표면의 연마 패드(12,22)에 의해 웨이퍼(40)의 양면이 연마되게 된다.

한편, 도 1에 도시된 양면 연마 장비는 한 번에 5매의 웨이퍼가 장착되는 것으로 도시되었으나 장비의 종류나 크기에 따라 한 번에 장착되는 웨이퍼의 매수는 제한되지 않는다. 또한, 도 1에서는 하나의 캐리어(50)에는 한 매의 웨이퍼(40)가 고정·지지되는 것으로 도시되었으나, 웨이퍼의 크기나 장비의 종류에 따라서는 하나의 캐리어에 복수 매의 웨이퍼를 고정·지지하는 캐리어를 채용할 수도 있다. 나아가, 도 1에는 도시하지 않았으나, 상정반(10)에는 양면 연마되는 웨이퍼와 연마 패드 사이에 연마 슬러리(slurry)를 공급하는 슬러리 공급구가 형성되어 있는 것이 일반적이다.

이어서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 도 1에 도시된 양면 연마 장비에 의해 양면 연마 공정을 수행하는 과정을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 캐리어(50)와 함께 하정반(20) 상에 장착된 웨이퍼(40)는, 상정반(10)이 웨이퍼(40)와 적정한 압력으로 접촉한 상태에서 상대적으로 회전함으로써 양면이 연마된다. 이때, 웨이퍼(40)의 연마를 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 캐리어(50)는 그 두께가 웨이퍼의 두께보다 얇을 것이 요구되나, 양면 연마 공정의 반복적인 수행에 따라 웨이퍼(40) 뿐만이 아니라 캐리어(50)도 점차 그 두께가 얇아진다. 즉, 신규 캐리어를 적용했을 때를 도시한 도 2의 (a)보다는 캐리어가 일정시간 사용되어 마모되었을 때를 도시한 도 2의 (b)의 경우가, 캐리어(50')의 두께가 얇아진 것을 알 수 있다.

이렇게 캐리어(50)의 두께가 얇아짐에 따라, 웨이퍼(40)의 연마 특성도 변화하게 된다. 즉, 신규 캐리어를 적용하였을 때에는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(40)의 주변 가장자리보다는 웨이퍼의 중앙부가 상대적으로 많이 연마되어 점선으로 도시된 연마면(45)이 오목한 형상을 띠게 되고, 캐리어(50)가 어느 정도 사용되어 안정화되었을 때에는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(40)의 중앙부보다는 가장자리가 상대적으로 많이 연마되어 점선으로 도시된 연마면(45')이 볼록한 형상을 띠게 된다. 그 결과, 신규 캐리어를 적용하였을 때에는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 프로파일의 웨이퍼가 얻어지고, 캐리어가 어느 정도 안정화되었을 때에는, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같은 프로파일의 웨이퍼가 얻어진다.

종래의 양면 연마 공정에서는, 전술한 바와 같이, 별도의 평탄도 제어를 하지 않고 주기적으로(예컨대, 양면 연마 공정을 몇 차례 수행한 후) 캐리어(50)의 두께를 측정하여 캐리어가 과도하게 얇아졌을 때 캐리어를 교체하는 작업만을 하였다. 따라서, 종래의 양면 연마 공정에서는 캐리어의 두께 측정에 따른 캐리어의 교체 외에, 공정 조건으로서는 연마 시간 만을 설정하였다. 예를 들어, 12인치 실리콘 웨이퍼의 경우, 양면 연마 공정에 투입되는 웨이퍼의 평균 두께가 790㎛ 정도이고, 양면 연마 공정을 마친 웨이퍼의 타겟 두께는 775㎛ 정도일 때, 전술한 양면 연마 장비의 평균 연마 시간을 고려하여 웨이퍼가 타겟 두께에 달할 때까지의 연마 시간을 설정하여 그 시간 동안 양면 연마 공정을 진행하는 것이 공정 제어의 전부였다고 말할 수 있다.

도 3은, 이러한 종래의 양면 연마 공정에 따라 별도의 공정 제어를 행하지 않고 일정시간 연마한 후의 웨이퍼의 프로파일을 도시한 것으로서, (a), (b) 모두 허용 오차(±3㎛ 정도)를 감안하면 웨이퍼의 타겟 두께 범위를 만족함을 알 수 있다. 그러나, 동일한 연마 시간 동안 연마하였음에도 불구하고 캐리어의 상태에 따라서 웨이퍼의 전체 평탄도는 (a)보다 (b)가 더 개선되었음을 알 수 있다.

본 발명은 이러한 결과를 감안하여 양면 연마 공정에서 웨이퍼의 평탄도를 제어하는 방법을 제공한다. 이하 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 평탄도 제어 방법을 설명한다.

배경기술 란에서 설명한 바와 같은 쉐이핑 공정을 거친 웨이퍼는 종래와 마찬가지로 양면 연마 장비에 장착되어 양면 연마 공정이 수행되게 된다. 구체적으로, 먼저 연마 시간을 설정한다(S110). 연마 시간은 양면 연마 공정에 투입되는 웨이퍼의 초기 두께와 양면 연마 후의 타겟 두께로부터 연마량을 산출하고 양면 연마 장비의 평균 연마 속도를 고려하여 계산할 수 있다. 즉, 전술한 12인치 웨이퍼의 경우 15㎛ 정도를 연마하는데 걸리는 시간(도 1에 도시된 장비의 경우 약 25분. 단, 구체적인 시간은 장비에 따라 다를 수 있다)을 제1 연마 시간으로 설정할 수 있다.

또한, 제1 연마 시간은 양면 연마 후의 웨이퍼 두께가 상기 타겟 두께보다 약간 두껍게 설정할 수도 있다. 즉, 도 2 및 도 3의 (a)의 경우(신규 캐리어를 적용하여 캐리어가 안정화되지 않은 상태)는, 그 연마 특성을 고려하면, 도 2 및 도 3의 (b)의 경우(캐리어가 안정화된 상태)보다 연마량을 더 줄이는 것이 바람직하 다. 즉, 제1 연마 시간을 설정하기 전에 캐리어의 두께를 측정하여 캐리어가 안정화되지 않은 상태라면 상기 제1 연마 시간(T1)을 양면 연마 후의 웨이퍼의 두께가 상기 타겟 두께보다 약간 더 두껍게 되도록 시간을 더 짧게 설정할 수 있다. 구체적으로, 전술한 예에서 신규 캐리어의 두께는 약 772㎛이고, 캐리어의 두께가 약 771㎛ 이하가 되면 안정화되었다고 볼 수 있어 이를 기준 캐리어 두께로 설정해 놓는다. 측정된 캐리어 두께가 상기 기준 캐리어 두께보다 두꺼우면 웨이퍼의 연마량을 예컨대 13~14㎛ 정도로 설정하고 이 만큼을 연마하는데 걸리는 시간을 제1 연마 시간 T1(약 22분)로 설정할 수도 있다.

한편, 상술한 제1 연마 시간을 웨이퍼의 타겟 두께에 달할 때까지 걸리는 시간으로 하지 않고 그보다 더 짧거나 길게 하는 경우, 양면 연마 후의 웨이퍼의 두께가 타겟 두께의 허용 오차 범위 내에 들어가도록 설정하여야 함은 물론이다.

이어서, 도 1에 도시된 바와 같은 양면 연마 장비에 웨이퍼(40)를 캐리어(50)와 함께 장착하고, 상기와 같이 설정된 제1 연마 시간(T1) 동안 웨이퍼를 양면 연마한다(S120).

이어서, 제1 연마 시간(T1) 동안 양면 연마된 웨이퍼(40)에 대하여, 웨이퍼 평탄도 측정 장비를 이용하여 스캔하여 웨이퍼의 평탄도를 측정한다(S130). 웨이퍼의 평탄도는 전형적으로, 배경기술 란에서 설명한 GBIR과 SFQR로 나타낼 수 있다.

이어서, 이렇게 측정한 웨이퍼의 평탄도를 소정 기준치(웨이퍼의 규격과 반도체 소자 제조사의 요구에 따라 다르지만, 전술한 12인치 실리콘 웨이퍼의 경우 대개 GBIR: 0.45㎛ 이하, SFQR: 0.05㎛ 이하)를 만족하는지 판단하여(S140), 만족 하면 양면 연마 공정을 종료하고 웨이퍼(40)들을 후속의 최종 연마 공정으로 넘긴다.

반면, 웨이퍼의 평탄도가 기준치를 초과하면 상기 제1 연마 시간(T1)보다 짧은 제2 연마 시간(T2) 동안 웨이퍼(40)를 다시 양면 연마한(S160) 다음, 웨이퍼 평탄도 측정 단계(S130) 및 기준치를 만족하는지 판단하는 단계(S140)를 반복적으로 수행한다.

상기 제2 연마 시간(T2)은 제1 연마 시간(T1)보다 짧으면 되지만, 전술한 예에서는 웨이퍼(40)를 1㎛ 정도 양면 연마하는데 걸리는 시간(대략 2분)으로 설정하는 것이 적절하다. 이렇게 제1 연마 시간 동안 웨이퍼를 양면 연마한 결과 평탄도 기준치를 만족하지 않는 경우에 단계적으로 연마량을 늘려가는 이유는 다음과 같다. 즉, 웨이퍼의 평탄도에 큰 영향을 미치는 프로파일은 웨이퍼의 에지(가장자리) 프로파일이라고 할 수 있는데, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 신규 캐리어를 적용했을 때((a)의 경우) 연마량(연마 시간)을 늘리면 캐리어가 함께 연마되어 안정화되는 효과가 있어 웨이퍼의 에지 프로파일이 현저하게 개선되기 때문이다. 또한, 캐리어가 안정화되어 있을 때((b)의 경우)에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 연마량을 늘리면 웨이퍼의 에지 프로파일이 개선되면서 웨이퍼의 평탄도(특히, 국소적 평탄도인 SFQR)가 현저하게 개선되기 때문이다. 이렇게 연마량을 늘려가면 웨이퍼의 평탄도가 개선되는 경향은 도 6에 도시된 실험 결과로부터도 알 수 있다.

그런데, 도 6을 보면, 웨이퍼 연마량(연마 시간)을 단계적으로 늘려가더라도 어느 한도 이상에서는 웨이퍼의 평탄도가 더 이상 나아지지 않음을 알 수 있다. 이는, 웨이퍼를 과도하게 연마하는 경우 캐리어도 함께 연마되어 웨이퍼(40)와 캐리어(50)의 두께차가 점점 작아지고, 그 결과 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 상태가 되기 때문인 것으로 생각된다. 즉, 웨이퍼를 과도하게 연마하면 웨이퍼 에지 프로파일이 도 3의 (a)와 같이 꺾여 올라가 평탄도가 오히려 악화되고, 연마 장비에 과부하를 초래할 수도 있다.

따라서, 본 실시예의 변형예에서는 추가적으로 웨이퍼의 두께와 캐리어의 두께의 차이가 일정 범위 이내인지를 확인하여 이 두께차가 일정 범위보다 작은 경우 양면 연마 공정을 종료하는 제어를 행한다. 구체적으로, 전술한 웨이퍼의 평탄도 측정 단계(S130)에서는 웨이퍼(40)와 캐리어(50)의 두께를 측정하고(실제로는, 웨이퍼의 전체적인 평탄도인 GBIR의 산출에는 이미 웨이퍼의 두께 측정이 전제되므로, 캐리어의 두께를 더 측정하면 된다), 웨이퍼의 평탄도가 기준치를 만족하지 않는 경우(S140의 판단 결과 '아니오'인 경우) 제2 연마 시간(T2) 동안 양면 연마하는 단계(S160)로 진행하기 전에, 웨이퍼와 캐리어의 두께차가 일정한 기준 두께차보다 작은지 판단하여(S150), '예'인 경우 단계 S160으로 진행하지 않고 그대로 공정을 종료한다. 따라서, 이 경우 웨이퍼는 평탄도가 불량인 웨이퍼가 된다. 여기서, 상기의 기준 두께차는 웨이퍼의 규격이나 장비 규격에 따라 다르겠지만, 전술한 예의 경우 2~10㎛로 설정할 수 있다.

한편, 도 4에는 별도 도시하지 않았지만, 단계 S130 내지 S160을 반복 수행한 결과 웨이퍼의 두께가 타겟 두께 미만이 된 경우에는 평탄도 여하를 불문하고 웨이퍼의 양면 연마를 더 이상 진행하지 않는다. 또한, 캐리어의 두께가 일정한 기준치(예컨대, 665㎛) 미만이면, 종래와 같이 캐리어를 새로운 것으로 교체한다.

또한, 단계 S130, S140, S150에서 웨이퍼 또는 캐리어의 평탄도 또는 두께의 측정과, 기준치와의 비교는 양면 연마 장비에 장착된 모든 웨이퍼 또는 캐리어에 대해 수행할 수도 있지만, 초기 조건(웨이퍼나 캐리어의 초기 두께)이 모두 동일하다면 하나 또는 일부의 웨이퍼 또는 캐리어에 대해서만 수행할 수도 있다. 나아가, 단계 S130 내지 S160은, 본 실시예의 방법이 안정적으로 실시된다면, 매회의 양면 연마 공정에 대해 수행하지 않고 수회 주기로 한 번씩 수행할 수도 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 전술한 실시예에서 웨이퍼는 12인치 실리콘 웨이퍼를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 그에 한하지 않고 다른 규격의 실리콘 웨이퍼나, 양면 연마 공정을 포함하는 한 실리콘 이외의 다른 재질의 웨이퍼에도 적용할 수 있다. 또한, 전술한 실시예에서 제시된 구체적인 수치는 웨이퍼나 양면 연마 장비의 종류나 규격, 평탄도 기준치 등에 따라 얼마든지 변경가능하다.

도 1은 본 발명의 웨이퍼 평탄도 제어 방법이 적용되는 양면 연마 공정을 수행하기 위한 장비의 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 양면 연마 장비에 의해 양면 연마 공정을 수행하는 경우에, 웨이퍼의 평탄도에 영향을 미치는 연마 특성을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 연마 공정을 수행한 후 웨이퍼의 형상(평탄도)를 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 평탄도 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5는 본 발명에 따라 웨이퍼를 양면 연마한 후 웨이퍼의 형상(평탄도)를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명에 따라 웨이퍼의 양면 연마량을 변화시켜 가면서 측정한 웨이퍼의 평탄도를 나타낸 그래프이다.

Claims (6)

1. 웨이퍼의 양면 연마 공정에서 웨이퍼의 평탄도를 제어하는 방법으로서,

   (a) 제1 연마 시간 동안 상기 웨이퍼를 양면 연마하는 단계; 및

   (b) 웨이퍼 평탄도 측정 장비를 이용하여 양면 연마된 상기 웨이퍼의 평탄도를 측정하는 단계;를 포함하고,

   상기 (b) 단계에서 측정된 웨이퍼의 평탄도가 기준치에 달하지 않는 경우, 기준치에 달할 때까지, 반복적으로, (c) 상기 제1 연마 시간보다 짧은 제2 연마 시간 동안 상기 웨이퍼를 양면 연마하는 단계;를 더 수행한 후 상기 (b) 단계로 진행하고,

   상기 (b) 단계에서 측정된 웨이퍼의 평탄도가 기준치에 달한 경우 상기 웨이퍼의 양면 연마 공정을 종료하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평탄도 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 연마 시간은 상기 웨이퍼를 타겟 두께에 달할 때까지 연마하는데 걸리는 시간 보다 짧게 설정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평탄도 제어 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (a) 단계 이전에, 상기 양면 연마 공정에 사용되는 캐리어의 두께를 측정하는 단계를 더 포함하고,

   상기 측정된 캐리어의 두께가 캐리어 안정화 여부를 나타내는 기준 캐리어 두께보다 크면, 상기 제1 연마 시간은 상기 웨이퍼를 타겟 두께에 달할 때까지 연마하는데 걸리는 시간 보다 길게 설정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평탄도 제어 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2 연마 시간은 상기 웨이퍼를 1㎛ 두께 만큼 연마하는 시간에 상당하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평탄도 제어 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 (b) 단계는, 상기 양면 연마된 상기 웨이퍼의 평균 두께와 상기 양면 연마 공정에 사용되는 캐리어의 두께를 측정하는 단계를 포함하고,

   상기 웨이퍼의 평균 두께와 상기 캐리어의 두께의 차이가 미리 정해진 기준 두께차보다 작을 때에는 상기 웨이퍼의 양면 연마 공정을 종료하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평탄도 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 기준 두께차는 2~10㎛인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 평탄도 제어 방법.

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