KR20170075773A - 흡착 척, 모따기 연마 장치, 및, 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법 - Google Patents

흡착 척, 모따기 연마 장치, 및, 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법 Download PDF

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Abstract

흡착 척(11)은, 원형의 흡착면(111A)을 갖는 흡착 척 스테이지(111)와, 상기 흡착면(111A)에 설치된 흡착 보호 패드(112)를 구비하고, 상기 흡착면(111A)에는, 중심측에 위치하는 중앙 영역(111D)과 외주측에 위치하는 외주 영역(111E)으로 구획하는 환상 또는 원호상의 오목부(111C)가 형성되고, 또한, 상기 중앙 영역(111D)에는 방사상의 오목부(111F)가 형성되고, 상기 흡착 보호 패드(112)는, 상기 방사상의 오목부(111F)와 연통하는 개구공(112A)을 갖고, 상기 흡착 보호 패드(112)는, 상기 방사상의 오목부(111F)를 제외한 상기 중앙 영역(111D)에서 상기 흡착면(111A)과 접합되는 것을 특징으로 한다.

Description

흡착 척, 모따기 연마 장치, 및, 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법{VACUUM CHUCK, BEVELING/POLISHING DEVICE, AND SILICON WAFER BEVELING/POLISHING METHOD}
본 발명은, 흡착 척, 모따기 연마 장치, 및, 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법에 관한 것이다.
대구경의 실리콘 웨이퍼에 있어서는, 양면 연마에 의해 표리면을 연마면으로 하는 사양이 주류로 되어 있다. 이 때문에, 표면측뿐만 아니라, 이면측에 대해서도, 더러움이나 흠집 결함 등의 품질에의 요구가 높아지고 있다.
한편으로, 실리콘 웨이퍼의 모따기부에 있어서의 경면(鏡面) 품질에의 요구도 높아지고 있어, 모따기 연마를 실시하는 것이 필수로 되고 있다. 일반적인 모따기 연마에서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 모따기 연마 장치(1)의 흡착 척(2)에 실리콘 웨이퍼(W)를 올려놓고, 진공 흡인함으로써, 흡착 척(2)의 위에 실리콘 웨이퍼(W)를 흡착 보유지지한다. 그리고, 흡착 척(2)에 보유지지한 상태로 실리콘 웨이퍼(W)를 고속 회전시키고, 연마 슬러리를 공급하고, 모따기부에, 연마 패드를 구비한 연마 수단(3)을 눌러댐으로써 모따기부를 연마하고 있다.
이 모따기 연마에서는, 흡착 척(2)에 실리콘 웨이퍼(W)를 흡착 보유지지함으로써, 피(被)흡착면에 접촉 자국 등의 결함이 발생하는 것이 과제로 되고 있었다.
상기 과제를 해결하는 방책으로서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 흡착면에 진공 흡인하기 위한 오목부(2A)를 갖는 흡착 척 스테이지(2B)에, 오목부(2A)의 패턴을 따른 형상의 흡착 보호 패드(2C)를 접착하는 기술이 알려져 있다. 상기 구성의 흡착 척(2)에서는, 유연성을 갖는 흡착 보호 패드(2C)의 위에 실리콘 웨이퍼(W)를 흡착 보유지지함으로써, 실리콘 웨이퍼(W)의 피보유지지면으로의 흡착 대미지를 저감시키고 있다.
또한, 흡착 척에 관한 기술로서, 가요성의 외측 플랜지를 설치하고, 흡착면의 외주 부분을, 외측 플랜지에 의해 형성한 흡착 척이 개시되어 있다(특허문헌 1 참조). 상기 특허문헌 1에 기재된 흡착 척에서는, 흡착면에 흡착된 웨이퍼의 외주에, 가공을 위한 외력을 가하여, 웨이퍼에 휨을 발생시켜도, 외측 플랜지에 의해 형성된 흡착면의 외주 부분이 휜 웨이퍼에 추종하기 때문에, 웨이퍼와 흡착면의 사이에 갭을 발생시키거나, 그에 따라 진공이 파괴되거나 할 우려가 없어, 웨이퍼를 안정적으로 보유지지할 수 있다.
일본공개특허공보 2005-311040호
그러나, 상기 특허문헌 1의 흡착 척에서는, 가요성의 외측 플랜지에 대응하는 개소에 흡착 패드의 개구부가 형성되어 있다. 이 때문에, 모따기 연마시의 외력에 의해 웨이퍼에 휨을 발생시킨 경우, 외측 플랜지가 웨이퍼에 충분히 추종할 수 없어, 외측 플랜지의 흡착 패드와 웨이퍼의 계면이 박리되고, 외측 플랜지의 대응하는 개소의 개구부로부터 진공이 파괴될 우려가 있다.
또한, 모따기 연마에서는, 연마 슬러리 존재하에서의 실리콘 웨이퍼와 흡착 척의 접촉에 의해, 실리콘 웨이퍼의 외주 영역에 있어서 결함이 발생하는 문제가 있었다.
도 3에, 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기 연마 후의 피흡착면에 있어서의 LPD(Light Point Defect) 맵을 나타낸다. 도 3에 있어서, 마름모꼴로 나타나는 개소가, LPD 결함을 나타내고 있다.
구체적으로는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 모따기 연마를 끝낸 실리콘 웨이퍼(W)의 피흡착면에, 주로, 흡착 척 스테이지의 외주 형상을 따라 결함 패턴이 형성되고, 상기 결함 패턴을 원인으로 하는 파티클 품질 악화나 나노 토폴러지 품질 악화가 문제가 되고 있다.
본 발명의 목적은, 실리콘 웨이퍼의 밀착성을 향상시키고, 실리콘 웨이퍼의 외주 영역에 있어서의 결함의 발생을 억제하는, 흡착 척, 모따기 연마 장치, 및, 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 모따기 연마시에 실리콘 웨이퍼의 외주 영역에 형성되는 결함의 발생 메카니즘은 이하와 같이 추측된다.
실리콘 웨이퍼의 모따기 연마는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 모따기 연마 장치(1)의 흡착 척(2)에 흡착 보유지지된 실리콘 웨이퍼(W)를 고속 회전시키고, 연마 슬러리를 공급하고, 추가로, 연마 패드를 구비한 연마 수단(3)을 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부에 소정의 하중으로 눌러댐으로써 행해진다.
여기에서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 연마 수단(3)은, 모따기부의 연마하는 위치에 따라서 상방측 대좌(31), 단면(端面)측 대좌(32) 및 하방측 대좌(33)를 각각 구비하고 있다. 상방측 대좌(31), 단면측 대좌(32) 및 하방측 대좌(33)에는, 각각 연마 패드(34)가 접착되어 있다. 모따기 연마 장치(1)에서는, 상방측 대좌(31), 단면측 대좌(32) 및 하방측 대좌(33)가 실리콘 웨이퍼(W)의 전체 둘레에 걸쳐, 적절히 배치되어 있다. 따라서, 모따기 연마 장치(1)를 상방에서 보았을 때, 예를 들면, 시계 방향으로, 상방측 대좌(31), 단면측 대좌(32), 하방측 대좌(33)의 차례로 배치되어 있는 경우, 시계 반대 방향으로 고속 회전하는 실리콘 웨이퍼(W)는, 하방측 대좌(33), 단면측 대좌(32), 상방측 대좌(31)의 차례로 연마된다. 이와 같이, 모따기 연마 중의 실리콘 웨이퍼(W)는, 상이한 방향으로부터의 하중을 순차 받기 때문에, 그 외주 영역이 고주파로 진동하게 된다(이하, 이 상태를 「웨이퍼 진동」이라고 하는 경우가 있음).
도 5에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 진동에서는, 하방측 대좌의 연마 패드에 의한 연마로, 하방측으로부터의 하중(F1)을 받으면, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역은, 상방측으로 휜다. 실리콘 웨이퍼(W)가 휘면, 흡착 보호 패드(2C)와 실리콘 웨이퍼(W)의 계면이 외주 영역에서 일시적으로 박리될 때가 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼(W)는, 진공 흡인함으로써 흡착 척(2)에 흡착 보유지지되어 있다. 이 때문에, 이 진공 흡인에 의해, 계면이 박리되어 생긴 극간으로부터 연마 슬러리(S)가 흡인되고, 흡착 보호 패드(2C)와 실리콘 웨이퍼(W)의 사이에, 연마 슬러리(S)가 침입한 상태가 된다.
그리고, 상방측 대좌의 연마 패드에 의한 연마로, 상방으로부터의 하중(F2)을 받으면, 이번에는, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역은, 하방측으로 휜다. 실리콘 웨이퍼(W)가 휘면, 일시적으로 박리된 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역이, 흡착 보호 패드(2C)로 밀어붙여진다. 이때, 흡착 보호 패드(2C)의 위에는, 실리콘 웨이퍼(W)와 흡착 보호 패드(2C)의 극간에 침입한 연마 슬러리(S)가 존재하고 있기 때문에, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역은, 연마 슬러리(S)에 포함되는 지립에 부딪혀지도록 충돌한다. 또한, 실리콘 웨이퍼(W)와 흡착 보호 패드(2C)의 계면에 지립이 존재하고 있는 상태로, 실리콘 웨이퍼(W)가 휨으로써, 실리콘 웨이퍼(W)와 지립이 접촉하고 있는 개소에서는, 실리콘 웨이퍼(W)가 지립으로 문질러진다.
이와 같이, 연마 슬러리(S)의 존재하에서의 웨이퍼 진동으로, 흡착 보호 패드(2C)에서 보유지지되는 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역에서 연마 슬러리(S)의 개재를 수반한 기계적 작용이 작용함으로써 국소적인 에칭 작용이 진행되고, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역에, 주로, 흡착 척 스테이지(2B)의 외주 형상을 따라 스크래치 형상의 패임 결함(W1)이 발생하는 것으로 추측된다.
본 발명자는, 예의 연구를 거듭한 결과, 흡착 척의 외주 영역에 있어서, 실리콘 웨이퍼에 대한 추종성을 높이고, 동시에, 외주 영역에 있어서 흡착 보호 패드와 실리콘 웨이퍼의 계면의 밀착성을 확보하여 연마 슬러리의 침입을 억제함으로써, 모따기 연마시에 실리콘 웨이퍼의 외주 영역에 형성되는 결함을 억제할 수 있는 것을 발견했다.
본 발명은, 전술과 같은 인식에 기초하여 완성된 것이다.
즉, 본 발명의 흡착 척은, 원형의 흡착면을 갖는 흡착 척 스테이지와, 상기 흡착면에 설치된 흡착 보호 패드를 구비하고, 상기 흡착면에는, 중심측에 위치하는 중앙 영역과 외주측에 위치하는 외주 영역으로 구획하는 환상 또는 원호상의 오목부가 형성되고, 또한, 상기 중앙 영역에는 방사상의 오목부가 형성되고, 상기 흡착 보호 패드는, 상기 방사상의 오목부와 연통하는 개구공을 갖고, 상기 흡착 보호 패드는, 상기 방사상의 오목부를 제외한 상기 중앙 영역에서 상기 흡착면과 접합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 흡착 보호 패드는 환상 또는 원호상의 오목부로 구획된 중앙 영역에서 흡착 척 스테이지의 흡착면과 접합되어 있다. 즉, 흡착 척 스테이지의 흡착면에 설치되는 흡착 보호 패드 중, 흡착면의 중앙 영역보다도 외방측에서는, 흡착 보호 패드는 흡착면에 접합되어 있지 않다.
이 때문에, 모따기 연마 중에 발생하는 웨이퍼 진동에 대하여, 실리콘 웨이퍼의 외주 영역이 상방측 혹은 하방측으로 휘어도, 흡착면에 접합되어 있지 않은 흡착 보호 패드의 외주 영역은, 실리콘 웨이퍼에 추종하여 휜다. 특히, 흡착 척 스테이지보다도 가요성이 높은 흡착 보호 패드만이, 표면 장력으로 실리콘 웨이퍼에 접착되어, 실리콘 웨이퍼에 추종하여 휘기 때문에, 외주 영역에 있어서의, 흡착 보호 패드와 실리콘 웨이퍼의 계면은, 웨이퍼 진동이 있어도, 항상 높은 밀착성이 유지된다.
결과적으로, 실리콘 웨이퍼의 외주 영역이 웨이퍼 진동에 의해 흡착 보호 패드로부터 일시적으로 박리되는 것이 억제된다. 이 때문에, 웨이퍼 진동시에, 실리콘 웨이퍼와 흡착 보호 패드의 계면에 연마 슬러리가 침입하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 웨이퍼 진동으로 실리콘 웨이퍼가 휘면, 흡착 척 스테이지와 흡착 보호 패드가 접합되어 있지 않은 외주 영역에 극간이 생긴다. 그리고, 진공 흡인에 의해, 흡착 척 스테이지와 흡착 보호 패드의 사이에 생긴 극간으로부터 연마 슬러리가 흡입된다. 이 연마 슬러리가 흡입되는 경로에서는, 실리콘 웨이퍼는 흡착 보호 패드로 보호되어 있기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 피흡착면과 연마 슬러리의 접촉이 저감된다.
또한, 흡착 척 스테이지와 흡착 보호 패드의 사이에 생긴 극간이 연마 슬러리가 흡입되는 경로가 되기 때문에, 실리콘 웨이퍼와 흡착 보호 패드의 계면에 연마 슬러리가 흡입되는 빈도가 저감된다. 결과적으로, 연마 슬러리가 흡입되는 경로가 분산되기 때문에, 실리콘 웨이퍼와 흡착 보호 패드의 계면으로부터 침입하는 연마 슬러리의 흡입량이 저감된다.
또한, 흡착 보호 패드는, 방사상의 오목부와 연통하는 개구공을 갖고 있다. 개구공이 방사상의 오목부와 연통하는 위치에 형성됨으로써, 진공 흡인에 의한 흡착 보유지지력이 방사상의 오목부 및 개구공을 통하여 실리콘 웨이퍼의 피흡착면에 직접 전해진다. 이 때문에, 실리콘 웨이퍼는, 흡착 보호 패드를 개재하여 흡착면에 안정적으로 흡착 보유지지된다.
또한, 개구공을 방사상의 오목부와 연통하는 위치뿐만 아니라, 외주의 환상 또는 원호상의 오목부에 연통하는 개구공을 형성한 경우, 흡착 척 스테이지의 최외주 영역에서는 진공 흡인이 리크하는 경로가 실리콘 웨이퍼와 흡착 보호 패드의 계면과, 흡착 보호 패드와 흡착 척 스테이지의 계면의 2계통이 된다. 이 때문에, 실리콘 웨이퍼와 흡착 보호 패드의 계면의 밀착성이 저하되어, 웨이퍼 진동에 대한 흡착 보호 패드의 추종성이 저하된다. 그 결과, 웨이퍼 진동에 의한 실리콘 웨이퍼로의 외주 영역의 국소적인 기계적 작용이 증대하여, 결함 형성이 진행될 우려가 있다.
이상, 본 발명에 의한 흡착 척에 의해, 실리콘 웨이퍼의 흡착 보유지지 기능을 유지하면서, 소망하는 정밀도의 모따기 연마를 실시할 수 있고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 피흡착면과 흡착 보호 패드의 계면으로의 연마 슬러리의 침입을 억제할 수 있다. 결과적으로, 실리콘 웨이퍼의 외주 영역에 있어서의 결함의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 흡착 척에서는, 상기 흡착 보호 패드는, 상기 흡착면과 동일 지름 또는 그 이상의 원형인 것이 바람직하다.
본 발명의 흡착 척에 의하면, 흡착 보호 패드는, 흡착면과 동일 지름 또는 그 이상의 원형이다. 이와 같이, 흡착 보호 패드의 형상을 피처리물인 실리콘 웨이퍼의 형상에 가깝게 함으로써, 흡착 보호 패드로 실리콘 웨이퍼가 보호되는 영역을 늘릴 수 있다. 결과적으로, 모따기 연마 중에 있어서의 실리콘 웨이퍼의 품질을 악화시키는 리스크를 보다 저감할 수 있다.
본 발명의 모따기 연마 장치는, 상기 흡착 척을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모따기 연마 장치에 의하면, 모따기 연마 장치에 전술한 바와 같은 본 발명의 흡착 척을 설치하고 있다. 이 때문에, 본 발명의 전술한 흡착 척과 동일한 작용을 하는 상태로, 적절히 실리콘 웨이퍼의 모따기부를 연마 가능한 모따기 연마 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법은, 원형의 흡착면을 갖는 흡착 척 스테이지와, 상기 흡착면에 설치된 흡착 보호 패드를 구비한 흡착 척의, 상기 흡착 보호 패드에 실리콘 웨이퍼를 흡착 보유지지하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 모따기부를 연마하는, 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법에 있어서, 상기 흡착면에는, 중심측에 위치하는 중앙 영역과 외주측에 위치하는 외주 영역으로 구획하는 환상 또는 원호상의 오목부가 형성되고, 또한, 상기 중앙 영역에는 방사상의 오목부가 형성되고, 상기 흡착 보호 패드는, 상기 방사상의 오목부와 연통하는 개구공을 갖고, 상기 흡착 보호 패드는, 상기 방사상의 오목부를 제외한 상기 중앙 영역에서 상기 흡착면과 접합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법에 의하면, 전술한 바와 같은 본 발명의 흡착 척을 이용하여 모따기 연마를 실시하고 있다. 이 때문에, 본 발명의 전술한 흡착 척과 동일한 작용을 하는 상태로, 적절히 실리콘 웨이퍼의 모따기부를 연마할 수 있다.
또한, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법에서는, 상기 흡착 보호 패드는, 상기 흡착면과 동일 지름 또는 그 이상의 원형인 것이 바람직하다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법에 의하면, 흡착 보호 패드는, 흡착면과 동일 지름 또는 그 이상의 원형이다. 이와 같이, 흡착 보호 패드의 형상을 피처리물인 실리콘 웨이퍼의 형상에 가깝게 함으로써, 흡착 보호 패드로 실리콘 웨이퍼가 보호되는 영역을 늘릴 수 있다. 결과적으로, 모따기 연마 중에 있어서의 실리콘 웨이퍼의 품질을 악화시키는 리스크를 보다 저감할 수 있다.
도 1은 모따기 연마 장치를 이용한 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마를 나타내는 도면이다.
도 2는 흡착 척 스테이지의 흡착면에 흡착 보호 패드를 접착한 상황을 나타내는 도면이다.
도 3은 모따기 연마 후의 피흡착면에 있어서의 LPD 맵을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 모따기 연마 장치의 연마 패드의 배치 위치를 나타내는 상면도이다.
도 5는 실리콘 웨이퍼의 외주 영역에 형성되는 결함의 발생 메카니즘의 설명도이다.
도 6은 본 실시 형태에 있어서의 모따기 연마 장치의 개략도이다.
도 7은 본 실시 형태에 있어서의 모따기 연마 장치의 개략도이다.
도 8은 연마 패드의 배치 위치를 나타내는 상면도이다.
도 9(A)는 본 실시 형태에 있어서의, 흡착 척을 나타내는 개략도이고, 상면도이다.
도 9(B)는 본 실시 형태에 있어서의, 흡착 척을 나타내는 개략도이고, 도 9(A)의 A-A선 단면도이다.
도 9(C)는 본 실시 형태에 있어서의, 흡착 척을 나타내는 개략도이고, 도 9(A)의 B-B선 단면도이다.
도 10은 본 실시 형태의 흡착 척을 이용하여 모따기 연마했을 때의 실리콘 웨이퍼의 상태와 연마 슬러리 흐름의 설명도이다.
도 11은 종래의 흡착 척을 이용하여 모따기 연마했을 때의 실리콘 웨이퍼의 상태와 연마 슬러리 흐름의 설명도이다.
도 12는 실시예 1 및 비교예 1∼3에 있어서의, 흡착 보호 패드의 형상과, 실리콘 웨이퍼를 흡착 보유지지했을 때의 흡착 척의 부분 단면도이다.
도 13은 실시예 1 및 비교예 1∼3에 있어서의, 모따기 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 피흡착면에 있어서의 결함 개수를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
[모따기 연마 장치의 구성]
본 실시 형태의 모따기 연마에 이용하는 모따기 연마 장치에 대해서 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 모따기 연마 장치(10)는, 실리콘 웨이퍼(W)의 하면을 흡착하는 흡착 척(11)과, 이 흡착 척(11)으로 흡착된 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부를 경면 연마하는 연마 수단(12)과, 연마 슬러리(S)를 공급하기 위한 배관(13)을 구비하고 있다.
[연마 수단]
연마 수단(12)은, 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부를 경면 연마하는 연마 부재(12A)와, 연마 부재(12A)를 상하 방향으로 승강시키거나, 실리콘 웨이퍼(W)로 밀어붙이거나 하는 구동 수단(도시 생략)을 구비하고 있다. 도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 연마 부재(12A)에는, 상방측 대좌(121), 하방측 대좌(122) 및 단면측 대좌(123)가 각각 접속되어 있다. 상방측 대좌(121), 하방측 대좌(122) 및 단면측 대좌(123)에는, 연마 패드(12B)가 접착되어 있다.
또한, 편의적으로, 도 6에서는 좌측에 위치하는 대좌를 상방측 대좌(121), 우측에 위치하는 대좌를 하방측 대좌(122)로 하고, 도 7에서는, 각각의 대좌를 단면측 대좌(123)로 하여 나타내고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 상방측 대좌(121), 하방측 대좌(122) 및 단면측 대좌(123)는, 동일한 길이의 원호상으로 형성되고, 소정의 간격을 두고 실리콘 웨이퍼(W)의 주위에 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 모따기 연마 장치(10)를 상방에서 보았을 때, 시계 방향으로, 상방측 대좌(121), 하방측 대좌(122), 단면측 대좌(123)의 차례로 배치되어 있다. 또한, 상방측 대좌(121), 하방측 대좌(122) 및 단면측 대좌(123)의 형상이나 배치수, 그 차례 등은 적절히 조정할 수 있다.
또한, 연마 패드(12B)로서는, 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 부직포는, 아스카(asker) C 경도가 55∼56의 범위 내인 것을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
[연마 슬러리]
배관(13)으로부터 공급되는 연마 슬러리(S)로서는, 지립이 함유된 알칼리 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이 중, 지립에는 평균 입경 50㎚의 콜로이달 실리카, 알칼리 수용액에는 pH10∼11의 KOH 수용액을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
[흡착 척]
도 9는, 본 실시 형태에 있어서의, 흡착 척을 나타내는 개략도이고, 도 9(A)는 상면도, 도 9(B)는 도 9(A)의 A-A선 단면도, 도 9(C)는 도 9(A)의 B-B선 단면도이다.
도 9(A)에 나타내는 바와 같이, 흡착 척(11)은, 흡착 척 스테이지(111)와, 흡착 보호 패드(112)를 구비하고 있다. 흡착 척 스테이지(111)는, 상면에 원형의 흡착면(111A)을 갖고, 이 흡착면(111A)에 흡착 보호 패드(112)가 접합되어 있다. 또한, 흡착 척(11)은, 흡착 척 스테이지(111)를 회전시키는 회전 수단(도시 생략)을 구비하고 있다.
[흡착 척 스테이지]
도 9(B) 및 도 9(C)에 나타내는 바와 같이, 흡착 척 스테이지(111)는, 원형 삿갓형의 블록체로서 형성되어 있다. 흡착 척 스테이지(111)의 상면의 흡착면(111A)은, 연마 수단(12)으로 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부를 연마할 때에, 연마 수단(12)과 간섭하지 않는 정도의, 실리콘 웨이퍼(W)보다도 작은 원형으로 하는 것이 바람직하다. 흡착면(111A)의 중심점(O)에는, 도시하지 않는 진공원(源)에 접속하는 연통공(111B)이 상하로 관통하여 형성되어 있다.
흡착면(111A)에는, 흡착면(111A)의 중심점(O)을 중심으로 한 가상 원의 원주를 따르도록, 환상의 오목부(111C)가 형성되어 있다. 이 환상의 오목부(111C)에 의해, 흡착면(111A)은, 중심측에 위치하는 중앙 영역(111D)과 외주측에 위치하는 외주 영역(111E)으로 구획되어 있다. 또한, 중앙 영역(111D)에는 방사상의 오목부(111F)가 형성되어 있다. 방사상의 오목부(111F)는, 흡착면(111A)의 중심점(O)을 중심으로 하여 방사상으로 형성되어 있다. 각각의 방사상의 오목부(111F)는, 기단(基端)측이 연통공(111B)에 연통되어 있고, 선단측은 환상의 오목부(111C)에 연통되어 있다. 이 때문에, 진공원에 접속함으로써, 연통공(111B), 방사상의 오목부(111F), 및, 환상의 오목부(111C)가 진공 흡인되게 된다.
방사상의 오목부(111F)는, 중심점(O)을 중심으로 하여 점대칭으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 도 9(A)에서는, 방사상의 오목부(111F)가 4개 형성된 구조를 나타내고 있지만, 방사상의 오목부(111F)는 5개 이상 형성해도 좋다. 이 중, 방사상의 오목부(111F)는, 중심점(O)을 중심으로 하여 점대칭으로 형성하는 것이 가능하고, 또한, 실리콘 웨이퍼(W)를 균등하게 흡착 보유지지가 가능한 구조를 취할 수 있는, 3개 이상으로 하는 것이 바람직하다.
[흡착 보호 패드]
흡착 보호 패드(112)는, 실리콘 웨이퍼(W)의 피흡착면에 접촉 자국 등의 결함이 발생하는 것을 억제하기 위해 설치되어 있다. 이 때문에, 흡착 보호 패드(112)는, 압축성과 유연성을 구비한 특성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 높은 압축률과 유연성을 갖는 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있다. 또한, 사용하는 수지의 기밀성이 낮은 경우는, 흡착 보호 패드의 기밀성을 높이기 위해, 수지에, 기밀성을 갖는 시트를 적층시키는 것이 바람직하다.
흡착 보호 패드(112)는, 개구공(112A)을 갖고 있다. 이 개구공(112A)은, 흡착 척 스테이지(111)의 흡착면(111A)에 흡착 보호 패드(112)를 접합했을 때에, 연통공(111B)과 연통하는 위치와, 방사상의 오목부(111F)와 연통하는 위치에 각각 형성된다. 즉, 개구공(112A)은, 흡착면(111A)의 중앙 영역(111D)에 형성되고, 외주 영역(111E)에는 형성되지 않는다. 개구공(112A)이 상기 위치에 형성됨으로써, 실리콘 웨이퍼(W)는 진공 흡인되고, 흡착 보호 패드(112)를 개재하여 흡착면(111A)에 안정적으로 흡착 보유지지된다.
또한, 개구공(112A)은, 흡착면(111A)에 복수개 형성된 방사상의 오목부(111F)의 각각과 연통하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 개구공(112A)은, 적어도, 방사상의 오목부(111F)의 개수 이상의 개수를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 실리콘 웨이퍼(W)의 전체 둘레에 걸쳐 균등하게 흡착 보유지지하기 위하여, 복수 형성하는 개구공(112A)은, 중심점(O)을 중심으로 하여 점대칭이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 1개의 방사상의 오목부(111F)에 대하여, 개구공(112A)을 1개 형성해도 좋고, 2개 이상 형성해도 좋다.
흡착 보호 패드(112)는, 흡착 척 스테이지(111)의 흡착면(111A)과 동일 지름 또는 그 이상의 원형인 것이 바람직하다. 다른 한편, 흡착 보호 패드(112)가 지나치게 크면, 모따기 연마시에, 연마 수단(12)과 간섭하여, 연마능이 저하되어 버리기 때문에, 연마 수단(12)이 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부를 연마할 때에, 간섭하지 않는 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다.
흡착 보호 패드(112)는, 방사상의 오목부(111F)를 제외한 중앙 영역(111D)에서 흡착면(111A)과 접합되어 있다. 예를 들면, 흡착면(111A)과 흡착 보호 패드(112)의 접합은, 양면 접착 테이프를 개재하여 접착되는 것이 바람직하다. 또한, 양면 접착 테이프를 대신하여, 적당한 점착제 또는 접착제를 사용해도 좋다.
[모따기 연마 장치를 이용한 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마]
다음으로, 전술의 흡착 척(11)을 구비한 모따기 연마 장치(10)를 이용한 모따기 연마 방법에 대해서 설명한다.
우선, 실리콘 웨이퍼(W)를 흡착 척(11)의 흡착 보호 패드(112) 상에 올려놓는다. 그리고, 연통공(111B)을 진공원에 접속함으로써 진공 흡인하여, 실리콘 웨이퍼(W)를 흡착 척(11)에 흡착 보유지지시킨다.
이어서, 연마 부재(12A)에 접속되어 있는 상방측 대좌(121), 하방측 대좌(122) 및 단면측 대좌(123)를 소정의 압력으로 모따기부의 대응하는 개소에 각각 밀어붙이고, 밀어붙인 상태를 유지한다.
다음으로, 배관(13)으로부터 연마 슬러리를 공급하면서, 회전 수단을 회전시켜 실리콘 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
이에 따라, 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부의 상방이 상방측 대좌(121)에, 모따기부의 하방이 하방측 대좌(122)에, 및, 모따기부의 중앙부가 단면측 대좌(123)에 각각 밀어붙여진다. 결과적으로, 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부의 각 부위가, 상방측 대좌(121), 하방측 대좌(122) 및 단면측 대좌(123)에 접착된 연마 패드(12B)에 의해, 각각 연마된다. 또한, 구동 수단에 의해 상방측 대좌(121) 및 하방측 대좌(122)는, 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부의 테이퍼에 맞추어 경사 방향으로, 단면측 대좌(123)는 상하 방향으로 각각 이동시킴으로써, 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기부의 각 부위의 연마가 적절히 행해진다.
도 10은, 본 실시 형태의 흡착 척을 이용하여 모따기 연마했을 때의 실리콘 웨이퍼의 상태와 연마 슬러리 흐름의 설명도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 모따기 연마에 의해 웨이퍼 진동이 발생하면, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역은 상방측 혹은 하방측으로 휜다. 본 실시 형태의 흡착 척(11)은, 흡착 보호 패드(112)의 외주 영역이 흡착 척 스테이지(111)에 접합되어 있지 않기 때문에, 흡착 보호 패드(112)는 실리콘 웨이퍼(W)의 휨에 추종하여 휜다. 이 때문에, 외주 영역에 있어서의, 흡착 보호 패드(112)와 실리콘 웨이퍼(W)의 계면은, 연마 수단(12)으로부터의 하중(F)을 받아도, 박리를 발생시키는 일 없이, 높은 밀착성이 유지된다.
또한, 흡착 보호 패드(112)의 외주 영역이 실리콘 웨이퍼(W)에 추종하여 휨으로써, 흡착 척 스테이지(111)와 흡착 보호 패드(112)가 접합되어 있지 않은 외주 영역에 극간이 생긴다. 그리고, 진공 흡인에 의해, 흡착 척 스테이지(111)와 흡착 보호 패드(112)의 사이에 생긴 극간으로부터 연마 슬러리가 흡입된다. 극간으로부터 흡입된 연마 슬러리는, 환상의 오목부(111C), 방사상의 오목부(111F), 연통공(111B)을 통과하여, 진공원으로 도달하고, 도시하지 않는 연마 슬러리 회수 수단에 의해, 회수된다.
한편, 도 11에 나타내는 바와 같이, 흡착 보호 패드(2C)가 흡착면의 중앙 영역뿐만 아니라, 외주 영역에서도 접합하고 있으면, 웨이퍼 진동이 발생함으로써, 실리콘 웨이퍼(W)와 흡착 보호 패드(2C)의 계면이 박리되고, 그 극간에 연마 슬러리(S)가 침입하여, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역에 결함이 형성될 우려가 있다.
[실시 형태의 작용 효과]
전술한 바와 같은 본 실시 형태에서는, 이하와 같은 작용 효과가 얻어질 수 있다.
(1) 흡착 보호 패드(112)는, 환상의 오목부(111C)로 구획된 중앙 영역(111D)에서 흡착 척 스테이지(111)의 흡착면(111A)과 접합되어 있다.
모따기 연마 중에 발생하는 웨이퍼 진동에 대하여, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주 영역이 상방측 혹은 하방측으로 휘어도, 흡착면(111A)에 접합되어 있지 않은 흡착 보호 패드(112)의 외주 영역은, 실리콘 웨이퍼(W)에 추종하여 휜다. 이 때문에, 외주 영역에 있어서의, 흡착 보호 패드(112)와 실리콘 웨이퍼(W)의 계면은, 보다 높은 밀착성이 유지된다. 이 때문에, 웨이퍼 진동시에, 실리콘 웨이퍼(W)와 흡착 보호 패드(112)의 계면에 연마 슬러리(S)가 침입하는 것을 억제할 수 있다.
(2) 흡착 보호 패드(112)는, 방사상의 오목부(111F)와 연통하는 개구공(112A)을 갖고 있다.
개구공(112A)이 방사상의 오목부(111F)와 연통하는 위치에 형성됨으로써, 진공 흡인에 의한 흡착 보유지지력이 방사상의 오목부(111F) 및 개구공(112A)을 통하여 실리콘 웨이퍼(W)의 피흡착면에 직접 전해진다. 이 때문에, 실리콘 웨이퍼(W)는, 흡착 보호 패드(112)를 개재하여 흡착면에 안정적으로 흡착 보유지지된다.
[다른 실시 형태]
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지의 개량 그리고 설계의 변경 등이 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 방사상의 오목부(111F)는, 기단측이 연통공(111B)에 연통되어 있고, 선단측은 환상의 오목부(111C)에 연통되어 있는 것을 설명했지만, 모든 방사상의 오목부(111F)의 선단측이 환상의 오목부(111C)에 연통하고 있지 않아도 좋다.
또한, 흡착면(111A)에 환상의 오목부(111C)가 형성되어 있는 것을 설명했지만, 환상의 오목부(111C) 대신에, 원호상의 오목부를 형성해도 좋다. 이 경우, 원호상의 오목부는, 흡착면(111A)의 중심점(O)을 중심으로 한 가상 원의 원주를 따르는 원호상으로 형성되는 것이 바람직하다. 원호상의 오목부는, 1 또는 2 이상 형성해도 좋다. 원호상의 오목부를 1개 형성하는 경우에는, 원호상의 오목부는 대략 C자 형상으로 형성되고, 임의의 개소에 C자 개구부가 형성된다. 또한, 원호상의 오목부를 2개 이상 형성하는 경우에는, 각각의 원호상의 오목부가 동일한 길이로 형성되고, 또한, 상기 가상 원의 원주상에 있어서 등(等)각도 간격으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 원호상의 오목부를 형성하는 경우는, 원호상의 오목부의 전체가 진공 흡인되도록, 모든 원호상의 오목부가 방사상의 오목부(111F)와 연통되어 있는 것이 필요하다.
또한, 흡착 척 스테이지(111)의 중앙 영역(111D)에, 환상의 오목부(111C)와 동심원상(狀)의 오목부를 1 또는 2 이상 형성해도 좋다.
또한, 흡착 보호 패드의 개구공(112A)은 도면에서는 원 형상으로 나타냈지만, 연통공(111B)이나 방사상의 오목부(111F)와 연통 가능하면, 어떠한 형상이라도 좋다.
그 외, 본 발명의 실시시의 구체적인 순서 및, 구조 등은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 구조 등으로 해도 좋다.
실시예
다음으로, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
흡착 척 스테이지에는, 직경이 290㎜이고, 중심부에 연통공을 갖고, 흡착면에 환상의 오목부를 갖고, 환상의 오목부보다도 중심측에 위치하는 중앙 영역에는 8개의 방사상의 오목부를 갖는 것을 사용했다. 또한, 중앙 영역에는 환상의 오목부와 동심원상의 오목부를 4개 갖고 있다.
흡착 보호 패드에는, 직경이 296㎜이고, 압축률이 23∼33％인 폴리우레탄 수지하에, 폴리에틸렌테레프탈레이트제의 시트를 양면 접착 테이프에 의해 적층시킨 것을 사용했다. 또한, 흡착 보호 패드에는, 연통공과 연통하는 위치와, 방사상의 오목부와 연통하는 위치에 각각 개구공을 형성했다. 즉, 이 실시예 1에서는, 외주 영역에는 개구공을 형성하고 있지 않다. 그리고, 흡착 보호 패드를 흡착면의 중앙 영역에 양면 접착 테이프를 개재하여 접착했다. 이를 실시예 1의 흡착 척으로 했다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 흡착 척 스테이지를 준비했다.
또한, 흡착 보호 패드는, 도 12에 나타내는, 흡착 척 스테이지의 오목부의 패턴을 따라 천공된 형상의 것을 준비했다. 그리고, 양면 접착 테이프를 개재하여, 흡착 척 스테이지의 흡착면에, 천공된 흡착 보호 패드를 각각 접착했다. 이를 비교예 1의 흡착 척으로 했다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 흡착 척 스테이지를 준비했다.
흡착 보호 패드에는, 상기 실시예 1과 동일 형태, 동일 재질의 것을 사용하고, 개구공은, 연통공과 연통하는 위치, 방사상의 오목부와 연통하는 위치, 및, 외주 영역에 각각 형성했다. 그리고, 흡착 보호 패드를 흡착면의 전체면에 양면 접착 테이프를 개재하여 접착했다. 즉, 이 비교예 2에서는, 중앙 영역뿐만 아니라, 외주 영역에 대해서도, 흡착면과 흡착 보호 패드가 접합되어 있다. 이를 비교예 2의 흡착 척으로 했다.
[비교예 3]
실시예 1과 동일한 흡착 척 스테이지를 준비했다. 또한, 비교예 2와 동일한 흡착 보호 패드를 준비했다. 그리고, 흡착 보호 패드를 흡착면의 중앙 영역에 양면 접착 테이프를 개재하여 접착했다. 이를 비교예 3의 흡착 척으로 했다.
[모따기 연마]
상기 실시예 1 및 비교예 1∼3의 흡착 척을 구비한 모따기 연마 장치에 의해, 실리콘 웨이퍼(W)의 모따기 연마를 실시했다. 피처리물인 실리콘 웨이퍼(W)에는, 직경 300㎜, 표리면이 경면 연마된 것을 준비했다. 또한, 연마 패드에는, 연마포로서 압축률이 5％ 이상 또한 두께가 1.2㎜ 이상인 부직포를 사용했다. 또한, 연마 슬러리에는, 평균 입경 30㎚의 콜로이달 실리카 지립이 함유된 pH10∼11의 KOH 수용액을 사용했다.
[평가]
상기 실시예 1 및 비교예 1∼3에 있어서, 모따기 연마된 실리콘 웨이퍼(W)의, 피흡착면에 존재하는 LPD(Light Point Defect)를 웨이퍼 표면 검사 장치(KLA-TENCOR사 제조 SP2)에 의해 계측했다. 그 결과를 도 13에 나타낸다.
도 13으로부터 분명한 바와 같이, 흡착 척 스테이지의 오목부의 패턴으로 천공된 형상의 흡착 보호 패드를 이용한 비교예 1에서는, 60개 전후의 LPD 결함이 발생하고 있었다.
개구공을 연통공 및 방사상 오목부에 연통하는 위치뿐만 아니라, 외주 영역에도 형성한 흡착 보호 패드를, 흡착 척 스테이지의 흡착면의 중앙 영역 및 외주 영역으로 접착한 비교예 2에서는, 40개 내지 60개로 LPD 결함의 개수에 편차가 있었다.
또한, 개구공을 연통공 및 방사상 오목부에 연통하는 위치뿐만 아니라, 외주 영역에도 형성한 흡착 보호 패드를, 흡착 척 스테이지의 흡착면의 중앙 영역에만 접착한 비교예 3에서는, LPD 결함이 60개 내지 80개로 악화되었다.
이는, 흡착 척 스테이지의 최외주 영역에서는, 진공 흡인이 리크하는 경로가 실리콘 웨이퍼와 흡착 보호 패드의 계면과, 흡착 보호 패드와 흡착 척 스테이지의 계면의 2계통이 된다. 이 때문에, 실리콘 웨이퍼와 흡착 보호 패드의 계면의 밀착성이 저하되어, 웨이퍼 진동에 대한 흡착 보호 패드의 추종성이 저하되는 것에 기인한다고 추측된다. 그 결과, 웨이퍼 진동에 의한 실리콘 웨이퍼로의 외주 영역의 국소적인 기계적 작용이 증대하여, 결함 형성이 보다 진행된 것으로 생각된다.
한편, 실시예 1에서는, 외주 영역에 있어서의 LPD 결함이 20개 내지 40개로 대폭으로 감소되어 있어, 본 발명의 흡착 척을 구비한 모따기 연마 장치에 의해, 흡착 척의 외주 영역에 있어서의 결함의 발생을 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
1 : 모따기 연마 장치
2 : 흡착 척
2A : 오목부
2B : 흡착 척 스테이지
2C : 흡착 보호 패드
3 : 연마 수단
10 : 모따기 연마 장치
11 : 흡착 척
12 : 연마 수단
12A : 연마 부재
12B : 연마 패드
13 : 배관
31 : 상방측 대좌
32 : 단면측 대좌
33 : 하방측 대좌
34 : 연마 패드
111 : 흡착 척 스테이지
111A : 흡착면
111B : 연통공
111C : 환상의 오목부
111D : 중앙 영역
111E : 외주 영역
111F : 방사상의 오목부
112 : 흡착 보호 패드
112A : 개구공
121 : 상방측 대좌
122 : 하방측 대좌
123 : 단면측 대좌
F : 하중
F1 : 하중
F2 : 하중
O : 중심점
S : 연마 슬러리
W : 실리콘 웨이퍼
W1 : 패임 결함

Claims (5)

  1. 원형의 흡착면을 갖는 흡착 척 스테이지와,
    상기 흡착면에 설치된 흡착 보호 패드를 구비하고,
    상기 흡착면에는, 중심측에 위치하는 중앙 영역과 외주측에 위치하는 외주 영역으로 구획하는 환상 또는 원호상의 오목부가 형성되고, 또한, 상기 중앙 영역에는 방사상의 오목부가 형성되고,
    상기 흡착 보호 패드는, 상기 방사상의 오목부와 연통하는 개구공을 갖고,
    상기 흡착 보호 패드는, 상기 방사상의 오목부를 제외한 상기 중앙 영역에서 상기 흡착면과 접합되는
    것을 특징으로 하는 흡착 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 보호 패드는, 상기 흡착면과 동일 지름 또는 그 이상의 원형인 것을 특징으로 하는 흡착 척.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 흡착 척을 구비한
    것을 특징으로 하는 모따기 연마 장치.
  4. 원형의 흡착면을 갖는 흡착 척 스테이지와, 상기 흡착면에 설치된 흡착 보호 패드를 구비한 흡착 척의, 상기 흡착 보호 패드에 실리콘 웨이퍼를 흡착 보유지지하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 모따기부를 연마하는, 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법에 있어서,
    상기 흡착면에는, 중심측에 위치하는 중앙 영역과 외주측에 위치하는 외주 영역으로 구획하는 환상 또는 원호상의 오목부가 형성되고, 또한, 상기 중앙 영역에는 방사상의 오목부가 형성되고,
    상기 흡착 보호 패드는, 상기 방사상의 오목부와 연통하는 개구공을 갖고,
    상기 흡착 보호 패드는, 상기 방사상의 오목부를 제외한 상기 중앙 영역에서 상기 흡착면과 접합되는
    것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 흡착 보호 패드는, 상기 흡착면과 동일 지름 또는 그 이상의 원형인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 모따기 연마 방법.
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