KR102192288B1 - Workpiece polishing device - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 워크를 연마하기 위한 연마포와, 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급기구와, 워크를 유지하기 위한 연마헤드를 구비하고, 이 연마헤드는 상기 워크의 이면을 백킹패드에 의해 유지하고, 상기 워크의 엣지부를 환상의 템플레이트에 의해 유지하고, 연마포에 워크와 템플레이트를 압압함으로써, 워크를 연마포에 슬라이드 접촉시키고, 워크를 연마하는 워크의 연마장치로서, 템플레이트는, 필러가 첨가된 수지 또는 직포가 포함된 수지로 이루어지고, 연마포를 압압하는 면에 필러 또는 직포가 노출됨으로써, 이 압압하는 면에 미세한 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 워크의 연마장치이다. 이에 따라, 워크외주부의 연마속도가 안정되고, 고평탄하게 워크를 연마할 수 있는 워크의 연마장치가 제공된다.The present invention comprises a polishing cloth for polishing a work, an abrasive supplying mechanism for supplying the polishing agent, and a polishing head for holding the work, the polishing head holding the back surface of the work by a backing pad, As a polishing apparatus for a work that polishes the work by holding the edge portion of the work by an annular template and pressing the work and the template against the polishing cloth, the work is brought into slide contact with the polishing cloth, and the template is a resin to which a filler is added. Alternatively, it is made of a resin containing woven fabric, and a filler or woven fabric is exposed on a surface that presses the polishing cloth, thereby having a fine recess in the pressing surface. Accordingly, there is provided a work polishing apparatus capable of stabilizing the polishing rate of the outer circumference of the work and polishing the work evenly.
Description
본 발명은, 워크의 연마장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for polishing a work.
실리콘웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼를 제조하는 경우, 중요한 공정 중 하나로 웨이퍼의 표면거칠기를 개선함과 함께, 평탄도를 높이기 위한 연마공정이 있다.In the case of manufacturing a semiconductor wafer such as a silicon wafer, one of the important processes is a polishing process for improving the surface roughness of the wafer and increasing the flatness.
최근 디바이스의 고정도화에 수반하여, 디바이스 제작에 이용되는 반도체 웨이퍼는 매우 고정도로 평탄화하는 것이 요구되고 있다. 이러한 요구에 대하여, 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 기술로서, 화학기계연마(CMP; Chemical Mechanical Polishing)가 이용되고 있다.
With the recent increase in device precision, semiconductor wafers used for device fabrication are required to be planarized with high precision. In response to this demand, as a technology for flattening the surface of a semiconductor wafer, chemical mechanical polishing (CMP) is used.
실리콘웨이퍼 등의 워크표면을 연마하는 장치로서, 워크를 편면씩 연마하는 편면연마장치와, 양면 동시에 연마하는 양면연마장치가 있다.As an apparatus for polishing the surface of a work such as a silicon wafer, there are a single-side polishing apparatus for polishing a work one side by one, and a double-side polishing apparatus for polishing both surfaces at the same time.
일반적인 편면연마장치는, 예를 들어 도 7에 나타낸 바와 같이, 연마포(107)가 첩부된 정반(104)과, 연마제 공급기구(108)와, 연마헤드(102) 등으로 구성되어 있다. 이러한 연마장치(101)에서는, 연마헤드(102)에서 워크(W)를 유지하고, 연마제 공급기구(108)로부터 연마포(107)상에 연마제(109)를 공급함과 함께, 정반(104)과 연마헤드(102)를 각각 회전시켜 워크(W)의 표면을 연마포(107)에 슬라이드 접촉시킴으로써 연마를 행한다.
A typical single-sided polishing apparatus includes, for example, a
워크를 유지하는 방법으로는, 평탄한 원반상의 플레이트에 왁스 등의 접착제를 개재하여 워크를 첩부하는 방법, 연질의 패드(백킹재)로 물로 접착하는 방법, 진공흡착하는 방법 등이 있다.As a method of holding the work, there are a method of attaching the work to a flat disk-shaped plate via an adhesive such as wax, a method of bonding with water with a soft pad (backing material), and a method of vacuum adsorption.
도 7의 연마헤드(102)는, 세라믹스 등으로 이루어진 원반상의 유지플레이트(106)의 하면에 폴리우레탄 등의 탄성패드(백킹패드)(105)가 첩부되어 있고, 이 탄성패드(105)에 수분을 흡수시켜 워크(W)를 표면장력에 의해 유지한다. 또한, 연마중에 유지플레이트(106)로부터 워크(W)가 이탈하는 것을 방지하기 위하여, 유지플레이트(106) 주위에 가이드링(103)이 마련되어 있다.
In the
이 연마장치(101)는, 유지플레이트(106)를 개재하여 워크(W)를 간접적으로 압압하고 있으므로, 유지플레이트(106)의 평탄도의 정도, 유지플레이트(106)에 가압력이 작용했을 때의 변형에 의한 치수변화, 및 백킹패드(105)의 두께의 정도 등에 의한 영향을 받기 쉽고, 워크의 전체면을, 매우 높은 정도로 연마하는 것은 어렵다고 하는 과제가 있었다. 또한, 워크의 외주부가 많이 연마되는 경향이 있으며, 이른바 외주의 처짐이 발생하기 쉽고, 워크의 전체면에 대하여 매우 높은 정도의 평탄도가 요구되는 경우에는 대응할 수 없다는 과제가 있었다.
Since this polishing apparatus 101 indirectly presses the work W through the holding plate 106, the degree of flatness of the holding plate 106 and when the pressing force acts on the holding plate 106 There is a problem in that it is easy to be affected by the dimensional change due to deformation and the degree of thickness of the
상기의 과제에 대하여, 특허문헌 1에는, 워크전체면을 연마면에 균등하게 압압함으로써 워크전체면을 균일하게 연마하고, 워크외주의 처짐을 방지함과 함께, 워크표면의 평탄도를 향상할 수 있는 연마헤드로서, 도 8, 도 9에 나타낸 연마헤드가 제안되어 있다. 도 8은 연마헤드 전체의 개략도이다. 도 9는, 종래의 연마헤드의 일부의 확대도이다.Regarding the above problems,
이 연마헤드(117)는, 유지부가 하방을 향하여 개방하는 오목부를 구비하는 헤드부재(120)와, 이 헤드부재(120)의 오목부 내측에 배치된 유지부재(121)와, 외측부가 헤드부재(120)의 벽부에 고정됨과 함께, 내측부가 유지부재(121)에 고정되고, 이 유지부재(121)를 상하방향 및 수평방향으로의 이동을 미소범위내에서 허용가능하게 매달아 유지하는 탄성부재(110)와, 헤드부재(120)의 내부를 유지부재(121) 및 탄성부재에 의해 구획 형성하여 마련되는 제1 압력실(111)과, 탄성이 있는 박막으로 이루어지고, 유지부재(121)의 외면측에 외주부로 고정되고, 외측면에서 워크(W)에 접촉하여 워크(W)를 정반의 연마면으로 압압가능하게 마련된 탄성박막(112)과, 유지플레이트(116)의 외측면(116a) 및 탄성박막 내측면(112a)에 의해 구획 형성되는 제2 압력실(113)을 구비하고, 제1 압력실(111)로는 제1 유체공급수단(122)에 의해 소정압력의 유체가 공급되고, 제2 압력실(113)로는 제2 유체공급수단(123)에 의해 소정압력의 유체가 공급된다.
The
탄성박막(112)은, 유지플레이트(116)의 외면측에, 탄성박막 외주부(112b)가, 볼트(도시하지 않음)의 조임으로 고정링(115)에 끼워짐으로써 고정되어 있다. 이 탄성박막(112)은, 그 외측면에서 워크(W)에 접촉하여, 에어백 작용으로 워크(W)를 정반의 연마면에 균등하게 압압할 수 있도록 마련되어 있다. 또한, 탄성박막(112)의 표면에 워크(W)가 물 등의 액체의 표면장력에 의해 확실히 부착되어 있다.
The elastic
템플레이트(114)는 환상 원판이며, 탄성박막(112)의 외면측(하면)에 장착되고, 워크(W)를 둘러싸는 것이 가능하게 형성되어 있고, 워크(W)가 옆으로 미끄러지는 것을 방지한다. 템플레이트(114)의 내주부는, 워크(W) 외주부와 연속하여 탄성박막(112)에 의해 동시에 압압되고, 템플레이트(114)의 두께는, 워크(W)의 두께와 동등하게 설정되어 있고, 이에 따라, 워크(W) 외주부에는, 균일한 하중이 가해져, 워크(W)의 외주의 처짐이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
The
그러나, 특허문헌 1에 기재된 연마헤드(117)를 이용하여 연마를 행한 경우에도, 워크의 평탄도가 악화되는 경우가 있다. 따라서 본 발명자 등은 이 원인에 대하여 검토한 결과 이하의 것을 알 수 있었다.However, even when polishing is performed using the
템플레이트(114)의 내주부가 균등하게 압압됨으로써, 템플레이트(114)와 연마포(107)의 사이의 간극이 작아지고, 템플레이트(114)와 연마포(107)의 사이에 연마제가 공급되기 어려워진다. 그 결과, 연마포와 워크외주부의 사이에 공급되는 연마제의 양이 불안정해지며, 연마제의 지립농도에 불균일이 발생한다.
As the inner periphery of the
나아가, 본 발명자 등은, 연마제의 지립농도와 연마후의 워크의 절삭량 불균일의 관계를 조사하였다. 연마헤드로는, 도 8의 연마헤드를 사용하고, 연마하는 웨이퍼로서, 300mm 경면 실리콘웨이퍼를 사용하였다. 미리, 웨이퍼의 단면두께 형상을 KLA-Tencor corporation제 WaferSight를 이용하여 측정해 두었다. 템플레이트로는, 시판의 유리 직포에 에폭시 수지를 함침시킨 적층판을 사용하였다. 연마제에는, 시판의 콜로이달실리카 슬러리를 사용하였다. 지립으로서 평균입경 35nm~70nm의 콜로이달실리카를 이용하고, 이것을 순수로 희석하여, pH가 10.5가 되도록 수산화칼륨을 첨가하였다.
Further, the present inventors investigated the relationship between the abrasive grain concentration of the abrasive and the non-uniform cutting amount of the workpiece after polishing. As the polishing head, the polishing head of FIG. 8 was used, and as the wafer to be polished, a 300 mm mirror-surface silicon wafer was used. In advance, the cross-sectional thickness shape of the wafer was measured using WaferSight manufactured by KLA-Tencor Corporation. As a template, a laminated plate obtained by impregnating a commercially available glass woven fabric with an epoxy resin was used. As the abrasive, a commercially available colloidal silica slurry was used. Colloidal silica having an average particle diameter of 35 nm to 70 nm was used as the abrasive, diluted with pure water, and potassium hydroxide was added so that the pH became 10.5.
연마포에는, 시판의 부직포 타입을 사용하고, 연마시에는, 연마헤드와 연마정반은, 각 30rpm으로 회전시켰다. 웨이퍼의 연마압력(유체의 압력)은, 150g/cm2로 하였다. 연마제의 희석율을 바꾸어, 지립농도를 변화시켜 3매의 실리콘웨이퍼의 연마가공을 행하였다. 연마후의 웨이퍼를 세정한 후에, KLA-Tencor corporation제 WaferSight를 이용하여 연마전과 마찬가지로 단면두께형상을 측정하고, 연마전후에 두께의 차분계산을 행하여, 웨이퍼 절삭량을 평가하였다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 지립농도와 웨이퍼 절삭량에는 상관이 있으며, 지립이 짙을수록, 웨이퍼절삭량은 처짐측으로 변화하는 것을 알 수 있었다.
As the polishing cloth, a commercially available nonwoven type was used, and during polishing, the polishing head and the polishing plate were rotated at 30 rpm, respectively. The polishing pressure (fluid pressure) of the wafer was 150 g/cm 2 . Three silicon wafers were polished by changing the dilution rate of the abrasive and changing the abrasive grain concentration. After cleaning the polished wafer, the cross-sectional thickness shape was measured in the same manner as before polishing using WaferSight manufactured by KLA-Tencor Corporation, and the difference in thickness was calculated before and after polishing to evaluate the amount of wafer cut. As shown in Fig. 4, there is a correlation between the grain concentration and the wafer cutting amount, and it was found that the thicker the grain, the more the wafer cut amount changes toward the sagging side.
따라서, 워크를 연마할 때, 연마포와 워크의 외주부의 사이에 공급되는 연마제의 지립농도에 불균일이 발생하면, 이 지립농도의 불균일이 워크의 외주형상의 불안정화를 증장시켜, 워크의 평탄도가 악화된다고 할 수 있다.
Therefore, when a workpiece is polished, if a non-uniformity occurs in the abrasive grain concentration of the abrasive supplied between the polishing cloth and the outer circumference of the workpiece, the non-uniformity in the abrasive concentration increases the instability of the outer circumferential shape of the workpiece, resulting in the flatness of the workpiece. It can be said that it gets worse.
또한, 템플레이트와 연마포의 사이에 연마제를 충분히 공급하는 대책으로서, 템플레이트에 외주단으로부터 내주단으로 관통하는 홈, 구멍, 혹은 오목 설치된 통로 등으로 이루어진 유로를 마련한 것을 특징으로 하는 템플레이트가 공지이다(특허문헌 2 참조). 이러한 대책을 하면 홈, 구멍의 영향으로 연마제의 조밀이 워크외주부에 영향을 주어, 원주 방향으로 굴곡형상이 발생하고, 워크의 평탄도를 악화시킨다는 문제가 있다.
In addition, as a countermeasure to sufficiently supply the abrasive between the template and the polishing cloth, a template is known in which a flow path made of grooves, holes, or concave passages penetrating from the outer circumferential end to the inner circumferential end is provided in the template ( See Patent Document 2). If such a countermeasure is taken, there is a problem that the density of the abrasive affects the outer periphery of the work due to the influence of grooves and holes, resulting in a curved shape in the circumferential direction and deteriorating the flatness of the work.
연마포측의 대책으로서, 연마포의 표면에 홈을 만드는 것이 공지인데, 연마가공후 워크표면에 홈에서 유래하는 미세한 거칠기가 발생한다고 하는 문제가 있다.
As a countermeasure on the polishing cloth side, it is known to make grooves on the surface of the polishing cloth, but there is a problem that fine roughness originating from the grooves occurs on the work surface after polishing.
또한, 템플레이트가 연마포 표면의 드레싱체와 겸용되어, 템플레이트의 연마포측의 표면을, 드레싱용 요철을 갖는 드레싱 작용면으로 하는 특허도 있는데, 연마가공중에 연마포의 연마작용면을 거칠게 하는 변화를 가하면, 부스러기가 발생하고, 이에 따라, 연마중에 웨이퍼 표면에 흠집이 10%를 초과하는 불량률로 발생하여, 실용적이지 않다. 이 드레싱체의 예로는, 미세한 요철인 엠보스, 미세하고 완만한 구덩이인 딤플, 드레싱작용면(환상면을 포함함)의 중심부를 중심으로 한 방사선상의 요철부 등이 형성된 것으로, 이러한 요철부분의 크기는, 예를 들어 500μm 정도이다.
In addition, there is also a patent that the template is used as a dressing body on the surface of the polishing cloth, so that the surface on the polishing cloth side of the template is a dressing surface having irregularities for dressing, and the polishing surface of the polishing cloth is roughened during polishing. When a change is applied, debris is generated, and thus, scratches on the wafer surface during polishing occur with a defect rate exceeding 10%, which is not practical. Examples of this dressing body include embossing fine irregularities, dimples that are fine and smooth pits, and radial irregularities centered on the center of the dressing surface (including the annular surface). The size is, for example, about 500 μm.
본 발명은 상기 서술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 템플레이트와 연마포의 사이를 개재하여, 연마포와 워크의 외주부의 사이에 공급되는 연마제의 양을 안정시켜, 그 연마제의 지립농도의 불균일을 억제하고, 그 결과, 워크외주부의 연마속도가 안정되고, 고평탄으로 워크를 연마할 수 있는 워크의 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made in view of the above-described problems, by interposing between the template and the polishing cloth, to stabilize the amount of the polishing agent supplied between the polishing cloth and the outer peripheral portion of the work, and the non-uniformity of the abrasive concentration of the polishing agent. It is an object of the present invention to provide an apparatus for polishing a work capable of restraining, and as a result, a polishing speed of the outer circumference of a work and capable of polishing a work with high flatness.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 워크를 연마하기 위한 연마포와, 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급기구와, 워크를 유지하기 위한 연마헤드를 구비하고, 이 연마헤드는 상기 워크의 이면을 백킹패드에 의해 유지하고, 상기 워크의 엣지부를 환상의 템플레이트에 의해 유지하고, 상기 연마포에 상기 워크와 상기 템플레이트를 압압함으로써, 상기 워크를 상기 연마포에 슬라이드 접촉시키고, 상기 워크를 연마하는 워크의 연마장치로서, 상기 템플레이트는, 필러가 첨가된 수지 또는 직포가 포함된 수지로 이루어지고, 상기 연마포를 압압하는 면에 상기 필러 또는 상기 직포가 노출됨으로써, 이 압압하는 면에 미세한 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 워크의 연마장치를 제공한다.
In order to achieve the above object, according to the present invention, a polishing cloth for polishing a work, an abrasive supplying mechanism for supplying an abrasive, and a polishing head for holding the work are provided, and the polishing head is Is held by a backing pad, the edge portion of the work is held by an annular template, and the work and the template are pressed against the polishing cloth to slide the work into contact with the polishing cloth and polish the work. A workpiece polishing apparatus, wherein the template is made of a resin to which a filler is added or a resin containing a woven fabric, and by exposing the filler or the woven fabric to a surface pressing the polishing fabric, a fine concave portion is formed on the pressing surface. It provides an apparatus for polishing a work, characterized in that it has.
이러한 워크의 연마장치이면, 템플레이트의 압압면에 있는 미세한 오목부를 개재함으로써, 템플레이트와 연마포의 사이를 연마제가 통과하기 쉬워져, 연마포와 워크의 외주부의 사이에 공급되는 연마제의 양을 안정시켜, 워크표면과 연마포 표면에 균일한 지립농도로 연마제가 공급된다. 그 결과, 워크외주부의 형상을 평탄하게 할 수 있으므로, 고평탄한 워크를 얻을 수 있다. 또한, 템플레이트를, 필러가 첨가된 수지 또는 직포가 포함된 수지로 하고, 연마포를 압압하는 면에 필러 또는 직포를 노출시킨 것이면, 미세하고 균일한 오목부를 간단하게 형성할 수 있는 것이 된다. 게다가, 이러한 오목부는 연마포의 부스러기를 발생시켜, 웨이퍼에 흠집을 발생시키는 일도 없다.
In such a work polishing device, by interposing a fine recess in the pressing surface of the template, the polishing agent can easily pass between the template and the polishing cloth, thereby stabilizing the amount of the polishing agent supplied between the polishing cloth and the outer circumference of the work. , The abrasive is supplied to the work surface and the polishing cloth surface at a uniform abrasive concentration. As a result, the shape of the outer periphery of the work can be made flat, so that a highly flat work can be obtained. Further, as long as the template is made of a resin to which a filler is added or a resin containing a woven fabric, and the filler or woven fabric is exposed on the surface to which the polishing fabric is pressed, a fine and uniform recess can be easily formed. In addition, such a concave portion does not cause scratches on the wafer by generating debris on the polishing cloth.
이때, 상기 템플레이트의 상기 연마포를 압압하는 면에 있어서의 상기 노출된 필러의 표면점유율, 또는 직포의 표면점유율이 5% 이상 85% 이하인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the surface share of the exposed filler or the surface share of the woven fabric on the surface pressing the polishing cloth of the template is 5% or more and 85% or less.
이와 같이, 필러 또는 직포의 표면점유율이 5% 이상이면, 보다 확실히 템플레이트와 연마포의 사이를 연마제가 균일하게 통과하기 쉬워져, 연마제의 지립농도의 불균일을 억제할 수 있고, 그 결과, 보다 확실히 워크의 평탄도를 높일 수 있다. 또한, 이 표면점유율을 85% 이하로 함으로써, 확실히 흠집불량률이 낮은 워크를 얻을 수 있다.
As described above, when the surface share of the filler or the woven fabric is 5% or more, the polishing agent is more likely to pass evenly between the template and the polishing cloth, thereby suppressing non-uniformity in the abrasive grain concentration of the polishing agent, and as a result, more reliably. The flatness of the work can be improved. In addition, by making this surface occupancy ratio 85% or less, a work having a surely low flaw defect rate can be obtained.
또한 이때, 상기 오목부의 깊이가 0.05mm 이상인 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the depth of the concave portion is 0.05mm or more.
이러한 것이면, 템플레이트와 연마포의 사이를 연마제가 보다 확실히 통과하기 쉬워져, 연마포와 워크의 사이에 공급되는 연마제의 양이 보다 안정되고, 연마포와 워크외주부의 사이의 연마제의 지립농도의 불균일을 더욱 억제할 수 있다. 그 결과, 특히 워크외주부의 연마속도가 보다 안정되고, 고평탄으로 워크를 연마할 수 있다.
If this is the case, it is easier for the abrasive to pass between the template and the polishing cloth more reliably, so that the amount of the abrasive supplied between the polishing cloth and the work is more stable, and the abrasive grain concentration between the polishing cloth and the outer periphery of the work is uneven. Can be further suppressed. As a result, in particular, the polishing rate of the outer periphery of the work is more stable, and the work can be polished with high flatness.
나아가, 상기 오목부의 개구폭이 5mm 이하이고, 오목부간의 피치가 10mm 이하인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the opening width of the concave portions is 5 mm or less, and the pitch between the concave portions is 10 mm or less.
이러한 것이면, 워크의 원주방향으로 발생하는 굴곡을 억제할 수 있다. 그 결과, 보다 평탄도가 양호한 워크를 얻을 수 있다.
If this is the case, it is possible to suppress curvature occurring in the circumferential direction of the work. As a result, it is possible to obtain a work with better flatness.
이때, 상기 오목부와 상기 연마포의 접촉각이 90° 이하인 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the contact angle between the concave portion and the polishing cloth is 90° or less.
이러한 것이면, 연마포를 손상시키지 않고 워크의 연마를 행할 수 있다. 그 결과, 보다 흠집불량률이 낮은 워크를 얻을 수 있다.
With such a case, the work can be polished without damaging the polishing cloth. As a result, a work with a lower flaw defect rate can be obtained.
본 발명의 연마장치는, 템플레이트가, 필러가 첨가된 수지 또는 직포가 포함된 수지로 이루어지고, 연마포를 압압하는 면에 필러 또는 직포가 노출됨으로써 이 압압하는 면에 미세한 오목부를 갖는 것이므로, 템플레이트의 오목부를 개재함으로써, 템플레이트와 연마포의 사이를 연마제가 균일하게 통과하기 쉬워져, 연마포와 워크의 특히 외주부의 사이에 공급되는 연마제의 양이 안정되고, 워크외주부 표면과 연마포 표면에 균일한 지립농도로 연마제를 공급할 수 있다. 그 결과, 워크외주부의 형상을 평탄하게 할 수 있고, 고평탄한 워크를 얻을 수 있다. 또한, 템플레이트를, 필러가 첨가된 수지 또는 직포가 포함된 수지로 하고, 연마포를 압압하는 면에 필러 또는 직포를 노출시킨 것이므로, 미세한 오목부를 간단하고 또한 균일하게 형성할 수 있게 됨과 함께, 연마된 워크에 굴곡이나 흠집이 발생하기 어려운 것이 된다.
In the polishing apparatus of the present invention, since the template is made of a resin to which a filler is added or a resin containing a woven fabric, and the filler or woven fabric is exposed to a surface that presses the polishing cloth, it has a fine recess in the pressing surface. By interposing the concave portion of the polishing cloth, it is easy to pass the polishing agent evenly between the template and the polishing cloth, so that the amount of polishing agent supplied between the polishing cloth and the work, especially the outer circumferential portion is stabilized, and is uniform on the outer peripheral surface of the work and the polishing cloth surface. Abrasives can be supplied with one grain concentration. As a result, the shape of the outer periphery of the work can be made flat, and a highly flat work can be obtained. In addition, since the template is made of a resin to which a filler is added or a resin containing a woven fabric, and the filler or woven fabric is exposed on the surface pressing the polishing cloth, it is possible to form fine concave portions easily and uniformly, and polishing It becomes difficult to generate bends or scratches on the finished work.
도 1은 본 발명에 따른 연마장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연마장치의 연마헤드의 필러를 첨가한 템플레이트 주변의 일례를 나타낸 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연마장치의 연마헤드의 직포를 포함하는 템플레이트 주변의 일례를 나타낸 확대도이다.
도 4는 연마제의 지립농도와 연마후의 워크의 절삭량 불균일의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 1, 2, 비교예에 있어서의 템플레이트의 연마포에 압압하는 면측의 오목부 표면점유율과 워크의 표면평탄도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 1, 2, 비교예에 있어서의 템플레이트의 연마포에 압압하는 면측의 오목부 표면점유율과 워크의 표면의 흠집불량률의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 종래의 연마장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 8은 종래의 연마장치의 연마헤드의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 9는 종래의 연마장치의 연마헤드의 일부의 확대도이다.1 is a schematic diagram showing an example of a polishing apparatus according to the present invention.
Fig. 2 is an enlarged view showing an example around a template to which a filler is added to a polishing head of a polishing apparatus according to the present invention.
3 is an enlarged view showing an example around a template including the woven fabric of the polishing head of the polishing apparatus according to the present invention.
Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the abrasive grain concentration of the abrasive and the uneven cutting amount of the work after polishing.
Fig. 5 is a diagram showing the relationship between the surface share of the concave portion on the surface side pressed against the polishing cloth of the template and the surface flatness of the work in Examples 1 and 2 and Comparative Examples.
6 is a diagram showing the relationship between the surface share of the concave portion on the surface side pressed against the polishing cloth of the template in Examples 1 and 2 and the comparative example and the scratch defect rate on the surface of the work.
7 is a schematic diagram showing an example of a conventional polishing apparatus.
8 is a schematic view showing an example of a polishing head of a conventional polishing apparatus.
9 is an enlarged view of a part of a polishing head of a conventional polishing apparatus.
이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although an embodiment is demonstrated about this invention, this invention is not limited to this.
상기한 바와 같이, 워크의 연마에 있어서, 템플레이트의 내주부가 균등하게 압압됨으로써, 템플레이트와 연마포의 사이에 연마제가 공급되기 어려워지고, 연마포와 워크외주부의 사이에 연마제가 공급되기 어려워짐으로써, 연마포와 워크의 사이의 연마제의 지립농도에 불균일이 발생하기 쉬워진다. 그 결과, 지립농도의 불균일이 특히 워크의 외주형상의 불안정화를 증장시키고, 워크평탄도가 악화된다고 하는 문제가 있었다.
As described above, in polishing the work, since the inner circumferential portion of the template is pressed evenly, it becomes difficult to supply the abrasive between the template and the polishing cloth, and it becomes difficult to supply the abrasive between the polishing cloth and the outer circumference of the work. , Unevenness is likely to occur in the abrasive grain concentration between the polishing cloth and the work. As a result, there is a problem that the unevenness of the abrasive concentration increases the instability of the outer circumferential shape of the work, and the work flatness deteriorates.
따라서, 본 발명자 등은 워크의 연마에 있어서, 고평탄도의 워크를 얻기 위하여 예의검토를 거듭하였다. 그 결과, 템플레이트에, 필러가 첨가된 수지 또는 직포가 포함된 수지로 이루어지고, 연마포를 압압하는 면에 필러 또는 직포가 노출됨으로써, 이 압압하는 면에 미세한 오목부를 갖는 연마장치에 상도(想到)하였다. 이러한 장치에서는, 연마제가 오목부를 개재하여, 템플레이트와 연마포의 사이를 균일하게 통과하기 쉬워져, 연마포와 워크의 외주부의 사이에 공급되는 연마제의 양이 안정되고, 워크표면과 연마포 표면에 균일한 지립농도로 연마제가 공급된다. 그 결과, 특히 워크외주부의 형상을 평탄하게 할 수 있으므로, 고평탄한 워크를 얻을 수 있는 것에 상도하여, 본 발명을 완성시켰다.
Therefore, the inventors of the present invention have repeatedly studied carefully in order to obtain a work of high flatness when polishing a work. As a result, the template is made of a resin to which a filler is added or a resin containing a woven fabric, and the filler or woven fabric is exposed on a surface that presses the polishing cloth, and thus the top coat is applied to a polishing apparatus having a fine recess in the pressing surface. ). In such an apparatus, the abrasive easily passes evenly between the template and the polishing cloth through the concave portion, so that the amount of the polishing agent supplied between the polishing cloth and the outer peripheral portion of the work is stabilized, and The abrasive is supplied with a uniform abrasive concentration. As a result, in particular, since the shape of the outer periphery of the work can be flattened, the present invention has been completed by contemplating that a highly flat work can be obtained.
이하, 본 발명의 워크의 연마장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an apparatus for polishing a work of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 연마장치(1)는 워크를 연마하기 위한 연마포(4)와, 연마제(8)를 공급하기 위한 연마제 공급기구(7)와, 워크(W)를 유지하기 위한 연마헤드(2)로 구성되어 있다. 연마포(4)는 정반(3)에 첩부되어 있다. 연마헤드(2)는, 워크(W)를 이면으로부터 유지하기 위한 백킹패드(5)와 워크(W)의 엣지부를 유지하기 위한 환상의 템플레이트(6)를 갖고 있다.
As shown in Fig. 1, the polishing
이 연마장치(1)에서는 워크(W)의 이면을 백킹패드(5)에 의해 유지하고, 워크(W)의 엣지부를 템플레이트(6)에 의해 유지하고, 연마제 공급기구(7)로부터 연마포(4)상에 연마제(8)를 공급함과 함께, 정반(3)과 연마헤드(2)를 각각 회전시키면서, 연마포(4)에 워크(W)와 템플레이트(6)를 압압함으로써, 워크(W)를 연마포(4)에 슬라이드 접촉시키고, 워크(W)의 연마를 행한다.
In this
도 2, 도 3은, 연마헤드의 주변부(9)를 확대하여 나타낸 개략도의 일례이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 템플레이트(6)는 필러(10)가 첨가된 수지로 이루어지고, 연마포(4)를 압압하는 면에 필러(10)가 노출됨으로써, 이 압압하는 면에 미세한 오목부(12)를 갖고 있다. 혹은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 템플레이트(6)는 직포(11)가 포함된 수지이며, 연마포(4)를 압압하는 면에 직포(11)가 노출됨으로써, 이 압압하는 면에 미세한 오목부(12)를 갖고 있다.
2 and 3 are examples of schematic diagrams showing enlarged
연마헤드(2)의 기타 부재는, 특별히 한정되지 않고, 워크의 이면과 엣지부를, 각각 백킹패드와 상기 오목부를 가진 템플레이트에서 유지할 수 있는 것이면, 어떠한 구성으로 해도 된다.
The other members of the polishing
이러한 연마장치(1)이면, 템플레이트(6)의 오목부(12)를 개재함으로써, 연마제(8)가 템플레이트(6)와 연마포(4)의 사이를 균일하게 통과하기 쉬워져, 연마포(4)와 워크(W)의 외주부의 사이에 공급되는 연마제(8)의 양을 안정시켜, 워크(W)표면과 연마포(4)표면에 균일한 지립농도로 연마제(8)를 공급할 수 있다. 그 결과, 특히 워크(W) 외주부에 있어서의 연마속도가 둘레내에서 안정되어 외주부의 형상을 평탄하게 할 수 있으므로, 고평탄한 워크(W)를 얻을 수 있다. 또한, 두께를 적정화한 템플레이트(6)를, 필러(10)가 첨가된 수지 또는 직포(11)가 포함된 수지로 하고, 연마포(4)를 압압하는 면에 필러(10) 또는 직포(11)를 노출시킴으로써, 미세한 오목부(12)를 간단하고 또한 균일하게 형성할 수 있다. 따라서, 미세한 오목부(12)를 가공하기 위한 복잡한 가공장치나 가공방법도 필요없이 비용을 낮게 억제할 수 있다.
In the case of such a
이때, 템플레이트(6)의 연마포(4)를 압압하는 면에 있어서의 노출되어 있는 필러(10)의 표면점유율, 또는 직포(11)의 표면점유율이 5% 이상 85% 이하, 보다 바람직하게는 80% 이하인 것이 바람직하다.At this time, the surface share of the exposed
이와 같이, 필러(10) 또는 직포(11)의 표면점유율이 5% 이상이면, 연마포(4)와 워크(W)의 외주부의 사이에 공급되는 연마제(8)의 양을 안정시켜, 연마포(4)와 워크(W)의 외주부의 사이의 연마제(8)의 지립농도의 불균일을 억제하고, 보다 확실히 워크(W)의 평탄도를 높일 수 있다. 또한, 이 표면점유율을 85% 이하로 함으로써, 템플레이트(6)의 연마포(4)를 압압하는 면의 마모를 줄일 수 있고, 부스러기의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 확실히 흠집불량률이 낮은 워크(W)를 얻을 수 있다.
In this way, if the surface share of the
또한 이때, 오목부(12)의 깊이가 0.05mm 이상인 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the depth of the concave portion 12 is 0.05 mm or more.
이러한 것이면, 워크의 연마중에 템플레이트(6)의 표면이 함께 연마되어도 오목부(12)를 보다 장시간 유지할 수 있으므로, 템플레이트의 수명을 향상할 수 있다.
In this case, even if the surface of the
나아가, 오목부(12)의 개구폭이 5mm 이하이고, 오목부(12)간의 피치가 10mm 이하인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the opening width of the concave portions 12 is 5 mm or less, and the pitch between the concave portions 12 is 10 mm or less.
이러한 것이면, 연마제(8)의 조밀이 워크외주부에 주는 영향을 억제할 수 있고, 워크(W)의 원주방향의 굴곡의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 보다 평탄도가 양호한 워크(W)를 얻을 수 있다.
In this case, the influence of the density of the abrasive 8 on the outer circumferential portion of the work can be suppressed, and the occurrence of curvature in the circumferential direction of the work W can be suppressed. As a result, it is possible to obtain a work W having a better flatness.
이때, 오목부(12)와 연마포(4)의 접촉각이 90° 이하인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the contact angle between the concave portion 12 and the polishing
이러한 것이면, 오목부(12)에 의해 연마포(4)를 손상시키지 않고 워크(W)의 연마를 행할 수 있다. 그 결과, 보다 흠집불량률이 낮은 워크(W)를 얻을 수 있다.
In this case, the work W can be polished without damaging the polishing
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
(실시예 1)(Example 1)
본 발명의 워크의 연마장치를 이용하여 워크의 연마를 행하고, 연마후의 워크의 평탄도와 흠집불량률을 평가하였다.
The work was polished using the work polishing apparatus of the present invention, and the flatness of the work after polishing and the rate of defect defects were evaluated.
실시예 1에 있어서는 도 1의 연마장치를 이용하였다. 이 연마장치에 구비되는 연마헤드는 도 2에 나타낸 것으로 템플레이트 이외의 것이 도 8의 연마헤드와 동일한 것을 이용하였다. 이때의 템플레이트는, 이하의 방법으로 제작하였다. 최대외형수치가 2mm인 유리제 필러를, 농도를 조정하여 첨가한 비스페놀A형 에폭시 수지를 준비하고, 이것을 스프레이로 도포한 유리섬유가 들어간 에폭시 수지제 프리프레그를 제작하고, 이 프리프레그를 연마포에 압압하는 면측으로 하여 적층하고, 환상으로 가압성형하였다. 이 템플레이트는 두께 750μm이고, 연마포를 압압하는 면에 있어서의, 노출되어 있는 필러의 표면점유율이 25%였다.
In Example 1, the polishing apparatus of Fig. 1 was used. The polishing head provided in this polishing apparatus is shown in Fig. 2, and the same polishing head other than the template is used as the polishing head of Fig. 8. The template at this time was produced by the following method. Prepare a bisphenol A epoxy resin added by adjusting the concentration of a glass filler with a maximum external value of 2 mm, and prepare a prepreg made of epoxy resin containing glass fibers coated with this by spraying. The prepreg was placed on a polishing cloth. It was laminated on the side to be pressed, and pressed into an annular shape. This template had a thickness of 750 µm, and the surface share of the exposed filler on the surface pressing the polishing cloth was 25%.
또한, 연마대상으로서, 직경 300mm 실리콘웨이퍼를 사용하였다. 연마제는, 순수로 희석하고, pH가 10.5가 되도록 수산화칼륨을 첨가한 시판의 콜로이달실리카 슬러리를 사용하였다. 이때, 콜로이달실리카의 지립의 평균입경 35nm~70nm였다. 연마포에는, 시판의 부직포 타입을 사용하고, 연마시에는, 연마헤드와 연마정반을, 각각 30rpm으로 회전시켰다. 웨이퍼의 연마압력(유체의 압력)은, 150g/cm2로 하였다. 웨이퍼의 연마종료후에, 웨이퍼를 세정하고, KLA-Tencor corporation제 WaferSight를 이용하여 웨이퍼의 평탄도 측정을 행하여, SFQRmax를 평가하였다. 또한, KLA-Tencor corporation제 SP-1을 이용하여 표면의 흠집불량률을 평가하였다.
Further, as the polishing object, a 300 mm diameter silicon wafer was used. The abrasive was diluted with pure water, and a commercially available colloidal silica slurry to which potassium hydroxide was added so that the pH was 10.5 was used. At this time, the average particle diameter of the colloidal silica abrasive was 35 nm to 70 nm. As the polishing cloth, a commercially available nonwoven type was used, and during polishing, the polishing head and the polishing plate were rotated at 30 rpm, respectively. The polishing pressure (fluid pressure) of the wafer was 150 g/cm 2 . After the wafer was polished, the wafer was cleaned, and the flatness of the wafer was measured using WaferSight manufactured by KLA-Tencor Corporation to evaluate SFQRmax. Further, the scratch defect rate of the surface was evaluated using SP-1 manufactured by KLA-Tencor Corporation.
(실시예 2)(Example 2)
템플레이트가 이하와 같이 상이한 것 이외에, 실시예 1과 동일한 조건으로 워크의 연마를 행하고, 연마후의 워크의 평탄도와 흠집불량률을 평가하였다. 이때의 템플레이트는, 이하의 방법으로 제작하였다. 비스페놀A형 에폭시 수지를 두께 0.18mm의 평직의 종횡피치 0.5mm의 유리섬유 클로스에 함침하고, 건조시켜, 표면용 프리프레그를 제작하였다. 이 프리프레그를 연마포에 압압하는 면측으로 하여 적층하고, 두께 760μm의 환상으로 가압성형하였다. 그 후, 연마포에 압압하는 면측을 연마가공함으로써, 유리섬유를 망상으로 노출시켰다. 이 템플레이트는, 연마포를 압압하는 면에 있어서의, 노출되어 있는 유리섬유 클로스의 표면점유율이 16%였다.
The workpiece was polished under the same conditions as in Example 1, except that the template was different as follows, and the flatness and the defect defect rate of the polished workpiece were evaluated. The template at this time was produced by the following method. The bisphenol A type epoxy resin was impregnated into a glass fiber cloth having a vertical and horizontal pitch of 0.5 mm of a plain weave having a thickness of 0.18 mm and dried to prepare a surface prepreg. The prepreg was laminated on the polishing cloth as the side to be pressed, and pressed into an annular shape having a thickness of 760 μm. Thereafter, the surface side pressed against the polishing cloth was polished to expose the glass fibers in a mesh shape. In this template, the surface share of the exposed glass fiber cloth on the surface pressing the polishing cloth was 16%.
(비교예)(Comparative example)
본 발명과 같은 오목부를 갖지 않는 종래의 템플레이트를 이용한 것 이외에, 실시예 1과 동일한 조건으로 워크의 연마를 행하고, 연마후의 워크의 평탄도와 흠집불량률을 평가하였다. 이때의 템플레이트는, 시판의 유리섬유가 들어간 에폭시 수지제 원판을 사용하여 제작하였다. 이 템플레이트는 두께 750μm로 연마포를 압압하는 면에 필러 또는 유리섬유 클로스가 노출되는 것에 의한 오목부가 존재하지 않는 것, 즉 오목부의 표면점유율은 0%였다.
In addition to using a conventional template having no concave portion as in the present invention, the work was polished under the same conditions as in Example 1, and the flatness and the scratch defect rate of the polished work were evaluated. The template at this time was produced using a commercially available epoxy resin original plate containing glass fibers. This template had a thickness of 750 µm and had no concave portion due to exposing the filler or fiberglass cloth to the surface pressing the polishing cloth, that is, the surface share of the concave portion was 0%.
실시예 1, 실시예 2를, 오목부 표면점유율을 40%, 60%, 80%, 85%로 바꾸어, 동일한 순서로 연마를 반복하였다. 그 결과를 도 5, 도 6에 나타낸다. 도 5는 템플레이트의 연마포를 압압하는 면에 있어서의 오목부 표면점유율과 SFQRmax의 상관을 나타낸 도면이다. 실시예 1, 2과 비교예의 평탄도를 측정한 결과, 실시예 1, 2에서는 모두 웨이퍼 외주형상에 대해서는 평탄으로부터 약한 처짐형상을 나타내고, SFQRmax는 양호하였다. 비교예에서는, 웨이퍼 외주부형상으로는, 튐이 약한 웨이퍼가 많이 관찰되고, SFQRmax는 악화되었다.In Examples 1 and 2, polishing was repeated in the same order by changing the surface share of the concave portion to 40%, 60%, 80%, and 85%. The results are shown in FIGS. 5 and 6. Fig. 5 is a diagram showing the correlation between the surface occupancy rate of the concave portion and the SFQRmax on the surface pressing the polishing cloth of the template. As a result of measuring the flatness of Examples 1 and 2 and Comparative Examples, in Examples 1 and 2, the outer circumferential shape of the wafer showed a weak sag shape from flatness, and the SFQRmax was good. In the comparative example, as the shape of the outer circumference of the wafer, many wafers with weak spatter were observed, and the SFQRmax deteriorated.
또한, 도 6은 템플레이트의 연마포를 압압하는 면에 있어서의 오목부 표면점유율과 흠집불량률의 상관을 나타낸 도면이다. 실시예 1, 2와 비교예의 흠집불량률을 측정한 결과, 오목부 표면점유율이 40%, 60%, 80%일 때, 흠집불량이 거의 없는 웨이퍼를 얻을 수 있었다. 또한, 오목부 표면점유율이 85%일 때, 흠집불량률은 약간 높아졌으나, 그럼에도 종래의 10%를 초과하는 흠집불량률보다 낮게 억제할 수 있었다.
6 is a diagram showing the correlation between the surface occupancy rate of the concave portion and the scratch defect rate on the surface of the template pressing the polishing cloth. As a result of measuring the flaw defect rates of Examples 1 and 2 and the comparative example, when the concave portion surface occupancy was 40%, 60%, and 80%, a wafer having almost no flaw defects could be obtained. In addition, when the surface occupancy of the concave portion was 85%, the scratch defect rate was slightly higher, but nevertheless, it could be suppressed to be lower than the conventional scratch defect rate exceeding 10%.
또한, 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.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment. The above-described embodiment is an example, and anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same operation and effect is included in the technical scope of the present invention.
Claims (7)
상기 템플레이트는, 필러가 첨가된 수지 또는 직포가 포함된 수지로 이루어지고, 상기 연마포를 압압하는 면에 상기 필러 또는 상기 직포가 노출됨으로써, 이 압압하는 면에 오목부를 갖고,
상기 템플레이트의 상기 연마포를 압압하는 면에 있어서의 상기 노출되어 있는 필러의 표면점유율, 또는 직포의 표면점유율이 25%보다 크고 85% 이하인 것을 특징으로 하는 워크의 연마장치.
A polishing cloth for polishing the work, an abrasive supplying mechanism for supplying the polishing agent, and a polishing head for holding the work, the polishing head holding the back surface of the work by a backing pad, and the edge of the work A workpiece polishing apparatus for holding the part by an annular template and pressing the workpiece and the template against the polishing cloth to slide the workpiece into contact with the polishing cloth and polishing the workpiece,
The template is made of a resin to which a filler is added or a resin containing a woven fabric, and by exposing the filler or the woven fabric to a surface pressing the polishing cloth, the template has a concave portion on the pressing surface,
A workpiece polishing apparatus, wherein a surface share of the exposed filler on a surface of the template pressing the polishing cloth or a surface share of the woven fabric is greater than 25% and less than 85%.
상기 오목부의 깊이가 0.05mm 이상인 것을 특징으로 하는 워크의 연마장치.
The method of claim 1,
A workpiece polishing apparatus, wherein the concave portion has a depth of 0.05 mm or more.
상기 오목부의 개구폭이 5mm 이하이고, 오목부간의 피치가 10mm 이하인 것을 특징으로 하는 워크의 연마장치.
The method according to claim 1 or 2,
An apparatus for polishing a work, wherein the opening width of the concave portions is 5 mm or less, and the pitch between the concave portions is 10 mm or less.
상기 오목부와 상기 연마포의 접촉각이 90° 이하인 것을 특징으로 하는 워크의 연마장치.
The method according to claim 1 or 2,
A workpiece polishing apparatus, wherein a contact angle between the concave portion and the polishing cloth is 90° or less.
상기 오목부와 상기 연마포의 접촉각이 90° 이하인 것을 특징으로 하는 워크의 연마장치.
The method of claim 3,
A workpiece polishing apparatus, wherein a contact angle between the concave portion and the polishing cloth is 90° or less.
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