KR100209256B1 - 연마포의 드레싱장치 - Google Patents

Abstract

반도체웨이퍼 등을 연마하는 연마포에 배어 들어간 반응생성물을 흐뜨리지 않고, 효율적으로 제거가능한 연마포의 드레싱장치를 제공한다.

연마포의 드레싱장치에는, 회동하는 중공아암축(7), 이 선단에 설치된 고압순수분사헤드(8), 이 고압순수분사헤드(8)의 선단에 설치된 브러시(16)가 심어진 브러시후드(11)를 보유한다. 고압순수분사헤드(8)내에는, 연마포(3)에 배어 들어간 반응생성물을 제거하는 고압순수를 분사하는 분사노즐(83)이 설치되어 있다.

브러시(16)는 타원을 이루고 있고, 고압순수분사중심위치(IC)근방의 브러시 좌측부분(161)은 밀집도가 낮고, 브러시 중앙부분(162)과 브러시 중앙부분(162)의 밀집도는 높다. 따라서, 사용이 끝난 순수 및 반응생성물은 순수풀영역(WP)에 체류하므로, 에너지를 잃은 순수와 반응생성물이 브러시 좌측부분(161)으로부터 흩어지는 일없이 배출된다.

Description

연마포의 드레싱장치

제1도는 본 발명의 실시예로서 반도체웨이퍼의 표면을 연마하는 연마장치에 설치된 연마포의 드레싱장치의 구성도이고,

제1(a)도는 제1(b)도의 선 H-H에서 본 평면도.

제1(b)도는 제1(a)도의 선 X-C-X에서 본 단면도이다.

제2도는 중공아암축의 일부, 고압순수분사헤드 및 브러시후드의 확대도이고,

제2(a)도는 중공아암축의 일부, 고압순수분사헤드 및 브러시후드(11)의 단면도.

제2(b)도는 브러시후드의 선단에 심어진 브러시 제2(a)도의 선 H-H에 있어서의 평면도.

제2(c)도는 연마포에 분무된 고압순수(高壓純水)의 분무압력을 표시하는 도면이고,

제2(d)도는 연마포에 분무된 고압순수의 압출압력을 표시하는 도면이며,

제2(e)도는 고압순수분사헤드에 설치된 분사노즐로부터 분사된 고압순수의 유동을 표시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연마반(硏磨盤) 2 : 연마반 구동부

3 : 연마포 4 : 받이접시

5A~5D : 헤드 6 : 아암축

7 : 중공아암축 8 : 고압순수분사헤드

81 : 고압순수분사헤드 앞끝부분 82 : 고압순수분사헤드 다른쪽 끝부분

83 : 분사노즐 9 : 아암구동부

10 : 레버 11 : 브러시후드

12 : 설치대 13 : 핀

14 : 걸림턱 16 : 브러시

161 : 브러시 좌측부분 162 : 브러시 중앙부분

163 : 브러시 우측부분 W : 반도체웨이퍼

P : 퇴피위치(退避位置) IC : 고압순수분사중심위치

WP : 순수풀영역

본 발명은 반도체웨이퍼, CD디스크 등의 표면이 경면(鏡面)다듬질과 균일한 두께가 요구되는 연마대상을 연마포를 사용하여 연마하는 연마장치에 관한 것으로서, 특히, 연마장치에 설치되어서 연마포에 흡수된 연마제와 연마대상으로부터 연마되어서 이탈한 입자와의 슬러리형상의 반응생성물을 고압유체를 사용하여 연마포로부터 제거하는 연마포의 드레싱장치에 관한 것이다.

균일한 두께로 경면다듬질이 요구되는 연마대상으로서 반도체웨이퍼를 연마하는 경우에 대하여 예를 들면 다음과 같다.

단결정실리콘을 얇게 절단한 반도체웨이퍼는, 반도체회로를 형성하기 전에 그 표면을 정밀한 경면다듬질과 균일한 두께로 연마할 필요가 있다.

그러기위하여, 연마장치를 사용하여 베이스플레이트(또는 가압판)에 펠트 등의 연마포를 접착하여 베이스플레이트를 회전시키는 한편, 복수의 반도체웨이퍼가 고정된 복수의 헤드도 회전시켜서 연마포와 반도체웨이퍼를 상대적으로 회전시킨다. 이 상태에서, 회전하고 있는 연마포에 미립자 실리카 등의 지립(砥粒)을 함유하는 알카리용액을 공급하면서 반도체웨이퍼의 한쪽 면을 연마포에 압압하여 기계화학적인 연마에 의해 반도체웨이퍼의 표면이 경면다듬질되도록 반도체웨이퍼의 표면을 연마한다.

그러나, 연마가 반복되면 연마제와 반도체웨이퍼로부터 연마되어 이탈한 입자에 의한 슬러리(slurry)형상의 반응생성물이 연마포에 끼어들어 연마포의 작은 틈들을 메워 연마능력을 저하시킨다. 상기와 같이, 연마포에 입자가 끼어 연마포의 틈들이 메워지는 것을 이 이후에는 로딩(loading)이라 말하기로 한다.

또, 연마포의 중심부는 외주부보다 속도가 느리므로 연마포에 배어 들어간 반응 생성물이 석출되기 어려우므로, 연마포의 중심부에 보다 많은 반응생성물이 배어 들어 간다. 그러므로, 반도체웨이퍼의 간헐적인 압박과 연마포의 두께방향에 대한 복원력에 기인하여 발생하는 연마포의 펌핑(pumping)작용이 저하된다. 펌핑작용이 저하되면 반응생성물의 순환효과가 저하되어서 연마포의 중심부의 지립분포량이 상대적으로 감소하여 연마속도가 저하된다. 그 결과로서, 반도체웨이퍼 연마면의 경사(taper)가 발생하여서 균일한 두께로 반도체웨이퍼를 연마할 수 없는 문제가 발생한다.

상기한 문제를 해결하는 방법으로서는, 연마포의 슬러리흡수가 어느 정도에 달하면 연마작업을 정지하여, 연마포에 고압순수를 분사시키면서 다이아몬드, 세라믹 지석(砥石)등을 연마포에 문질러서 연마포에서 반응생성물을 제거하는 드레싱 작업을 하는 것이 시도되고 있다.

그러나, 이 드레싱작업은 연마포의 표층에 부착한 반응생성물, 연마효과가 저하된 지립, 드레싱에 의해 깎여진 연마포의 파편, 지석으로부터 이탈한 입자 등의 제거에는 어느 정도의 효과가 인정되지만 연마포의 안쪽까지 배어든 반응생성물을 제거하는 데에는 충분하지 않다. 그 결과, 드레싱작업후에도 펌핑작용이 충분히 회복되지 못하고, 반도체웨이퍼의 연마에 의한 테이퍼발생의 방지에 충분치 않다. 경우에 따라서는 연마포로부터 제거되지 않고, 표층에 석출된 입자에 의해 반도체 웨이퍼의 표면이 손상을 입는 일도 있다.

이와 같은 문제를 회피하기 위해서는, 연마포에 로딩이 발생하기 전에 자주 연마포를 교환하여야만 한다. 그러나, 그렇게 되면 사용하는 연마포의 매수가 많아져서 사용하는 연마포의 가격이 높아지고, 또, 연마포의 교환빈도가 많아져서 연마작업의 능률도 저하된다는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하는 방법으로서는, 연마포의 연마면에 분사노즐로부터 고압, 예를 들면 50㎏/정도의 순수(純水)를 연마작업 중에 연마포를 향해 분사시키고, 그 충격에 의해 연마포 심층의 반응생성물을 제거하는 드레싱장치를 연마장치에 설치하는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 본건 출원인에 의한 일본 특개평 3-10769호 공보).

이 연마포의 드레싱장치에 있어서, 고압순수의 분무에 의해 제거된 반응생성물이 나중에 분사되는 고압순수에 의해 튕겨져서 주위에 흩어지는 것을 방지하기 위하여 복수의 노즐 전체를 포위하듯이 흩어짐방지커버가 설치되어 있다.

그러나, 복수의 노즐을 피복하는 이 흩어짐방지커버는 치수가 큰 것이고, 복수의 노즐에서 분사된 고압순수의 상호관계에도 기인하여 이 흩어짐방지커버내에 순수 및 반응생성물이 남게 되고 연마포의 표면을 덮으므로 남아있는 순수가 노즐로부터 분사되는 고압순수의 에너지를 흡수하여서 연마포로부터 반응생성물을 제거시키는 능력을 저하시킨다고 하는 문제점이 발견되었다.

또, 연마포에 배어든 반응생성물이라 할지라도, 연마포의 장소에 따라서 그 양은 다르다. 따라서, 같은 조건으로 연마포 전체에 대해서 반응생성물을 제거하는 것은 효율이 나쁘고 여전히 반도체웨이퍼의 두께에 테이퍼가 발생한다고 하는 문제가 발견되었다. 특히, 연마포의 로딩(오염)이 위치에 따라 달라서, 복수의 노즐을 동일한 고압순수공급파이프로 공급하는 방법은 로딩에 따라서, 선택적으로 반응생성물을 제거하는 방법으로는 적합하지 않다.

상기한 문제는 반도체웨이퍼의 연마에 한하지 않으며, CD표면의 연마, 액정용 유리표면의 연마등에 있어서도 상기한 것과 동일한 문제가 발생된다.

또, 반응생성물의 제거에 고압순수를 사용하는 경우를 예시했지만 반응생성물의 제거에는 고압순수에 한정되지 않고 순수이외의 고압유체를 사용하는 경우에도 상기한 바와 같이 문제가 발생한다.

따라서 본 발명은, 예를 들어 상기한 본 건 출원인에 의한 일본 특개평 3-10769호 공보에 있어서 제시한 연마포의 드레싱장치를 개선하여 상기한 문제를 해결하는 연마포의 드레싱장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서는 표면에 분무된 고압순수와 같은 고압유체가 흩어지는 것을 막는 커버기능을 발휘하는 동시에, 연마포의 유체 분무위치에 유체를 체류시키지 않고 분무위치로부터 떨어진 위치에 유체를 일시적으로 체류시키면서 체류한 유체의 에너지를 상실시켜서 배출하는 브러시수단을 연마포에 설치한다.

따라서 본 발명에 의하면, 연마포와 연마대상을 맞닿게 하여 상대적으로 회전시키고, 연마포와 연마포에 공급된 연마제를 사용하여 연마대상의 표면을 연마하는 연마장치에 설치된, 연마포에 배어든 연마대상으로부터 연마되어서 이탈한 입자와 연마제의 반응생성물을 분사노즐로부터 고압유체를 분사시켜서 연마포에 분무하여 제거하는 연마포의 드레싱장치에 상기한 연마포에 있어서의 고압유체의 분무위치를 둘러싸고 상기한 노즐로부터 분사된 유체의 체류장이 생기고 또, 그 체류장 부분으로 부터 반응생성물 및 사용이 끝난 유체를 배출(방출)시키는 브러시를 보유하는 연마포의 드레싱장치가 제공된다.

바람직하게는 상기한 분사 노즐은, 그 분사노즐로부터 분사되는 고압유체를 상기한 연마포표면에 직교하는 방향에 대하여 소정의 각도만큼만 경사시켜서 분사하도록 되어있다.

또, 바람직하게는 상기 브러시수단은 상기 분사위치로부터 떨어진 위치에 그 고압유체분사방향측으로 상기한 유체의 체류장이 생기게 하고, 그 유체의 체류장으로부터 상기한 유체를 배출시키도록 구성되어 있다.

또, 바람직하게는 상기 브러시 상기 연마포에 대향하는 평면형상이 그 길이방향이 상기 고압유체분사각도에 일치하는 타원 또는 장원이다.

상기한 브러시수단으로서는 아래에 열거되는 각종 형상으로 구성할 수가 있다.

(1) 상기 브러시수단에는 대략 균일한 굵기의 브러시가 설치되고, 상기 체류장 근방의 브러시 밀집도를 낮게 하고 기타 부분의 밀집도를 높게 형성한다.

(2) 상기한 브러시수단에는 대략 균일한 밀집도로 브러시가 설치되고, 상기 체류장 근방의 브러시 강도를 약하게 하고 그 외 부분의 강도를 강하게 형성한다.

(3) 상기 브러시수단에는 대략 균일한 밀집도로 브러시를 설치하고, 상기한 체류장 근방의 브러시 굵기를 굵게 하고 그 외 부분의 굵기를 가늘게 형성한다.

(4) 상기한 브러시수단에는 대략 균일한 밀집도로 브러시를 설치하고, 상기 체류장 근방의 브러시 높이를 높게 하고 그 외 부분의 높이를 낮게 형성한다.

더욱 바람직하게는, 상기 브러시수단에 설치된 브러시는, 상기 브러시수단의 이동방향으로 선행하는 브러시가 상기한 연마포를 보풀이 일도록 접촉시킨다.

또, 바람직하게는 상기 브러시수단은 상기한 연마포에의 반응생성물의 로딩이 심한 영역은 완만하게, 로딩이 심하지 않은 영역은 신속하게 이동시켜진다.

브러시수단은, 연마포에 있어서의 고압유체의 분무위치를 포위하여서, 노즐로부터 분사된 유체의 체류장이 생기게 하고, 또 그 체류장 부분으로부터 유체를 배출 시키는 브러시를 보유한다. 따라서, 유체 및 반응생성물은 일단, 브러시수단내에 봉입되고 에너지가 저하된 상태에서 사용이 끝난 유체와 반응생성물이 브러시수단으로부터 배출된다. 그 결과로서, 브러시수단으로부터 배출된 유체와 반응생성물은 브러시수단의 주위에 흩어지지 않는다.

분사노즐을 그 분사노즐로부터 분사시키는 고압유체를 상기한 연마포 표면에 직교하는 방향에 대하여 소정의 각도만큼만 경사시켜서 분사하도록 설치하고 또, 상기한 분사위치로부터 떨어진 위치에 그 고압유체분사방향측으로 상기한 유체의 체류장이 생기게 하고, 그 유체의 체류장으로부터 상기한 유체를 배출시키도록 구성하므로써 브러시수단의 임의의 한 방향에서만 사용이 끝난 유체 및 반응생성물을 배출할 수 있다.

또, 바람직하게는 상기한 브러시수단은 상기한 분사위치로부터 떨어진 위치에 그 고압유체분사방향측으로 상기한 유체의 체류장이 생기게 하고, 그 유체의 체류장으로부터 상기한 유체를 배출시키도록 구성되어 있다.

그러므로, 브러시수단으로서는 유체 체류장 근방의 브러시를 먼 부분의 브러시 보다 약하게 하고 있다.

상기한 브러시수단에 설치된 브러시는, 브러시수단의 이동방향으로 선행하는 브러시가 상기한 연마포를 보풀이 일도록 연마포에 접촉시키므로써, 고압유체가 연마포로부터 반응생성물을 부상시키고 혹은 노출시켜서 그 후, 고압유체로 반응생성물을 제거한다.

상기한 브러시수단은 로딩이 심한 영역은 완만하게, 그리고 로딩이 심하지 않은 영역은 신속하게 이동시켜서 연마포에 배어든 반응생성물의 정도에 따라서 적절하게 반응생성물을 제거할 수가 있다.

[제1실시예]

제1도는, 본 발명의 제1실시예로서의 반도체웨이퍼의 표면을 연마하는 연마장치에 설치된 연마포의 드레싱장치의 구성도이다. 제1(a)도는 제1(b)도의 선 H-H에서 본 평면도이며, 제1(b)도는 제1(a)도의 선 X-C-X에서 본 단면도이다.

이 연마장치는, 그 하부에 설치된 모터를 내장한 연마반구동부(2)에 의해 회전방향(R1)으로 회전시켜지는 연마반(1), 이 연마반(1)의 표면에 점착되어 있는 펠트제인 연마포(3), 각각이 점선으로 표시한 것처럼 5매의 반도체웨이퍼(W)를 고정하고 있는 헤드(또는 캐리어 플레이트)(5A~5D) 및 받이접시(4)를 보유한다.

헤드(5A~5D)는 각각 연마반(1)의 회전방향(R1)과 역회전방향(R2)으로 도면표시 하지 않은 구동장치에 의해 회전되고, 또, 도면표시하지 않은 기구에 의해 연마포(3)를 향하여 압압되며, 헤드(5A~5D)에 부착된 반도체웨이퍼(W)가 연마포(3)에 압압되므로써 반도체웨이퍼(W)의 표면의 정면으로 균일한 두께로 연마된다.

이 연마시에는, 연마제로서 예를 들면 미립자 실리카등의 지립을 함유하는 알카리용액을 연마포(3)에 공급하고, 기계화학적인 연마에 의해 반도체웨이퍼(W)를 연마한다. 따라서, 연마된 반도체웨이퍼(W)로부터 이탈한 실리콘 입자와 연마제의 반응생성물이 발생하여 연마포(3)에 배어드는 것은 종래와 동일하다.

이 연마장치에 설치된 연마포의 드레싱장치는, 설치대(12)에 설치된 아암구동부(9)에 의해 회전되는 아암축(6)과 레버(10), 이 레버(10)에 설치된 중공아암축(7), 이 중공아암축(7)의 선단에 설치된 고압순수분사헤드(8) 및 브러시후드(11)를 보유한다.

아암축(6)에는 핀(13)이 설치되어 있다. 연마포의 드레싱장치를 동작시키지 않는 경우에 중공아암축(7)은 연마반(1)보다 하면의 퇴피위치(P)에 놓여져 있는데, 연마포의 드레싱장치의 동작시에는 에어실린더(도면표시없음)에 의해 제1도 (b)의 실선으로 표시한 위치R지 상승시켜지고, 핀(13)이 걸림턱(14)의 양끝부의 돌기에 접하는 범위, 즉 퇴피위치(P)와 연마반(1)의 중심위치(C)의 범위에서 중공아암축(7)이 아암구동부(9)에 의해 회전왕복된다. 단, 실제의 드레싱작업시에는 중공아암축(7)은 연마반(1)의 둘레가장자리와 연마반(1)의 중심위치(C)의 범위에서 회전된다.

제2도는, 중공아암축(7)의 일부 고압순수분사헤드(8) 및 브러시후드(11)의 확대도이다. 보다 상세하게는, 제2(a)도는 중공아암축(7)의 일부, 고압순수분사헤드(8) 및 브러시후드(11)의 단면도, 제2(b)도는 브러시후드(11)의 선단에 심어진 브러시(16)의 제2(a)도의 선 H-H에 있어서의 평면도, 제2(c)도는 연마포(3)에 분무된 고압순수의 압축압력을 표시하는 도면, 제2(e)도는 고압순수분사헤드(8)에 설치된 분사노즐(83)로부터 분사된 고압순수의 유동을 표시하는 도면이다.

중공아암축(7)의 앞끝부분에는 나사산이 형성되어 있고, 고압순수분사헤드(8)의 앞끝부분(81)의 내측에 설치된 나사를 그 나사산에 비틀어넣어서 고압순수분사헤드(8)를 중공아암축(7)의 앞끝부분에 고정하고 있다. 고압순수분사헤드(8)의 다른쪽 끝부부(82)의 내부에는 분사노즐(83)이 설치되어 있다.

고압순수분사헤드가 다른쪽 끝부분(82)에도 나사산이 형성되어 있고, 이 나사산에 브러스후두(11)의 나사를 비틀어넣어서 고압순수분사헤드(8)의 다른쪽 끝부분(82)에 브러시후드(11)가 고정되어 있다.

따라서 브러시후드(11)는 고압순수분사헤드(8)에 대하여 부착이탈이 자유로우며, 또, 고압순수분사헤드(8)는 중공아암축(7)에 대하여 부착이탈이 자유롭다. 따라서 연마포(3)에 부착한반응생성물의 상황, 기타 조건에 따라 브러시(16)가 심어진 브러시후드(11)의 종류, 고압순수분사헤드(8)의 종류들을 적당히 선택할수 있다.

브러시후드(11)의 둘레가장자리에는 브러시(16)가 심어져 고정되어 있다. 브러시후드(11) 및 브러시(16)의 평면형상은 타원을 이루고 있다. 브러시(16)의 앞끝부분은 연마반(1) 위에 접착된 연마포(3)에 접촉하고 있다. 브러시(16)의 앞끝부분은 반드시 연마포(3)에 접촉할 필요는 없고, 소정의 간극을 유지하여 연마포(3)로부터 이탈해도 되지만, 브러시(16)로부터 사용이 끝난 순수와 반응생성물이 누설되는 것을 방지하는 관점에서는 브러시(16)의 앞끝부분이 어느 정도 연마포(3)에 접촉하고 있는 것이 바람직하다.

브러시후드(11) 및 브러시(16)가 브러시수단을 구성하고 있다.

제2(b)도에 보이는 것처럼 브러시(16)의 연마포(3)에 접촉하는 평면형상은, 타원을 이루고 있지만 브러시 좌측부분(161)의 브러시 밀도는 낮고, 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)에 있어서의 브러시 밀도는 높다. 이 예에 있어서는 브러시높이(BH)가 균일하다.

제1도 및 제2도에 있어서, 아암축(6)의 하단에는 만능조인트(universal joint)(도면표시않음)를 통하여 아암축(6)이 회동하여도 뒤틀리지 않도록 급수기구에 접속된 급수호스(도면표시않음)가 설치되어 있다. 급수기구를 작동시키면, 급수호스, 중공아암축(7)을 통하여 고압순수분사헤드(8)의 다른쪽 끝부분의 분사노즐(83)로부터 고압순수가 제2(a)도의 유동방향(F)을 따라서 분사되어 연마포(3)에 분무된다. 이 고압순수의 분사에 의해, 연마포(3)에 배어들어간(침지한) 반응생성물이 빠져나와서 브러시(16)를 향하여 날려진다.

중공아암축(7)은 아암축(6)을 통하여 퇴피위치(P)(실제로는 퇴피위치(P)보다 내측연마반(1)의 가장자리부분)와 연마반(1)의 축중심 사이에서 왕복회전하며 연마반(1)을 회전하고 있으므로 연마반(1)에 접착된 연마포(3)의 전체면에 배어들어간 반응생성물이 분사노즐(83)로부터 분사된 고압순수에 의해 브러시(16)내로 빠져나간다. 연마포(3)로부터 빠져나온 반응생성물은 후술하는 고압순수의 유동에 따라 사용이 끝난 순수와 함께 브러시(16)로부터 배출된다.

상기한 반응생성물의 제거 및 브러시(16)내의 고압순수의 움직임에 대하여 상세하게 설명한다.

분사노즐(83)로부터는 제2(a)도에 점선으로 표시했듯이 고압순수가 어느 정도의 확산각도를 갖고, 확산현상으로 연마포(3)에 분무된다. 분사노즐(83)은 연마포(3)에 직교하는 방향에 대하여 각도θ만큼만 경사지고 있다. 따라서, 분사노즐(83)로부터 분사되는 고압순수의 연마포(3)에 대한 분무압력(P1)은, 제2(c)도에 표시했듯이 분사노즐(83)의 중심선이 연마포(3)와 교차하는 고압순수분사중심위치(IC)가 최대이며, 분사중심위치(IC)로부터 주변을 향하여 감쇄된다. 이와 같이 연마포(3)에 대한 고압순수분무압력(P1)은 브러시(16)에 의해 포위되는 연마포(3)의 위치에 따라 변화한다. 분사노즐(83)의 지향성은 연마포(3)에 직교하는 위치에 대하여 각도θ만큼 경사지고 있으므로 고압순수분사중심위치(IC)로부터 같은 거리만큼 떨어진 위치에 대해서는 좌측위치에 있어서의 고압순수분무압력(P1)이 우측위치에 있어서의 고압순수분무압력(P1)보다 높다.

분사노즐(83)로부터 분출되어서 고압순수분사중심위치(IC)를 중심으로 연마포(3)에 분무된 고압순수는 빼낸 반응생성물과 함께 연마포(3)로부터 브러시후드(11)의 분사노즐(83)측과 그 주위의 브러시(16)를 향해 반사되는데, 이것들로부터 반사되므로써, 고압순수의 에너지는 저하되고 고압순수는 압력이 저하된 사용이 끝난 순수로 된다. 이 사용이 끝난 순수와 반응생성물은 슬러리가 되어서 브러시(16)와 그 하부의 연마포(3)에 의해 규정된 공간으로 보내진다. 따라서 이 공간에 넣어진 슬러리가 브러시(16)의 주위에 흩어지는 일은 없다.

분사노즐(83)로부터는 연속적으로 고압순수가 연마포(3)를 향해 분사되므로 연마포(3)와 브러시(16)에 의해 규정된 공간에 넣어진 슬러리를 이 공간으로부터 배출시키지 않으면 분사노즐(83)로부터 새로이 분사되는 고압순수의 에너지를 약화시켜서 고압순수에 의한 연마포(3)에 배어들어간 반응생성물을 제거하는 효과를 저하시킨다. 따라서, 상기한 공간에 넣어진 슬러리를 상기한 공간으로부터 효과적으로 배출시킬 필요가 있다.

분사노즐(38)로부터 분사된 고압순수는, 제2(c)도에 표시한 분산노즐(83)로부터 연마포(3)를 지향하는 고압순수분무압력(P1)외에, 브러시(16)의 우측내측부분(BR), 측부부분(BS)및 좌측내측부분(BL)을 향하는, 즉, 연마포(3)에 평행한 방향을 지향하는 고압순수압출압력(PP)까지도 발생시킨다. 제2(b)도의 선 C-C에 있어서의 고압순수 압출압력(PP)을 제2(d)도에 표시한다.

분사노즐(83)은, 연마포(3)의 연직방향에 대하여 각도θ만큼 브러시 좌측내측부분(BL)쪽으로 경사지고 있으므로 분사노즐(83)로부터 분사되어서 연마포(3)에 분무되며 거기에서 반사한 반응생성물을 포함하는 사용이 끝난 순수(슬러리)는 필연적으로 브러시 우측내측부분(BR)보다 브러시 좌측내측부분(BL)쪽으로 많이 흐른다.

그 압축압력(PP)은, 고압순수분사중심위치(IC)를 중심으로 하여 좌우같은 거리로 측정하면 브러시 좌측내측부분(BL)의 고압순수압출압력(PP)이 브러시 우측내측부분(BR)의 고압순수압출압력(PP)보다 높다.

또, 브러시(16)의 밀도는 브러시 좌측부분(161)에 있어서 브러시 밀도(밀집도)가 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)의 밀도보다 낮으므로, 브러시 좌측부분(161)을 통과하여 누출되는 순수가 압도적으로 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)으로 누출되는 순수보다 많다. 실제로는, 밀집도가 높은 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)에 있어서, 사용이 끝난 순수가 브러시 사이에 끼어 들어가서 그 표면장력에 의해 실질적으로 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)으로부터는 사용이 끝난 순수와 반응생성물을 누출시키지 않고, 밀집도가 낮은 브러시 좌측부분(161)쪽으로 사용이 끝난 순수와 반응생성물이 거의 유출하도록 브러시(16)의 밀도를 설게하고 있다. 그 결과, 고압순수분사중심위치(IC)를 중심으로 연마포(3)에 분무되어서 상당에너지를 잃고, 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)에 반사하여 다시 에너지를 잃은 사용이 끝난 순수는, 반응생성물과 함께 제2(b)도에 표시한 유동방향(F1)을 따라서, 브러시 좌측내측부분(BL)쪽으로 유동하며, 브러시(16)내의 연마포(3)의 순수풀영역(WP)에 대부분의 슬러리가 체류하고, 브러시 좌측부분(161)으로부터 고압순수압출압력(PP)에 의해 브러시(16)의 외부로 압출된다.

즉, 연마포(3)에 분무되고 다시 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)으로 반사한 대부분의 사용이 끝난 순수 및 반응생성물과 고압순수분사중심위치(IC)로부터 브러시 좌측내측부분(BL)을 향하여 유출된 사용이 끝난 순수와 반응생성물은, 순수풀영역(WP)에서 일시적으로 체류하고, 브러시 좌측부분(161)을 통과하여 브러시(16)의 외부로 유출된다. 브러시 좌측부분(161)으로부터 유출되는 사용이 끝난 순수는, 브러시 좌측부분(161)을 통과할 때, 다시 상당에너지를 상실하므로 브러시 좌측부분(161)으로부터 배출된 다 쓴 순수와 반응생성물이 브러시(16)의 외부에서 흩어지는 일은 없다.

또, 브러시 좌측부분(161)으로부터 유출되는 순수는 항상 제2(b)도에 표시된 선 C-C를 따라서, 브러시 우측부분(163)의 방향으로부터 브러시 좌측부분(161)을 향하는 방향(F2)으로 방출된다.

제1(a)도를 참조하면 브러시(16)로부터 배출되는 사용이 끝난 순수와 반응생성물은, 점선으로 표시했듯이 중공아암축(7)의 연장방향(F2)을 향하여 배출되어서 좌측의 받이접시(4)에 수용된다.

이와 같이, 브러시(16)로부터 배출되는 사용이 끝난 순수와 반응생성물이 연마반(1)의 회전방향(R1)에 대항하여 배출되므로, 이미 세정된 연마포(3)에 부착해서 다시 연마포(3)를 오염시키는 일은 없다. 또, 반응생성물로 로딩된 연마포(3)가 반도체웨이퍼(W)를 연마하여 반도체웨이퍼(W)를 손상시키는 일이 방지된다.

표 1에 구체적 예를 표시한다.

이상 열거한 실시예에 의하면 연마포(3)에 침지한 반응생성물이 충분히 제거되고 반도체웨이퍼(W)의 표면을 균일하게 경면다듬질할 수가 있었다. 또, 펌핑작용은 항상 균일하게 작용하여서 반도체웨이퍼(W)에 연마에 의한 테이퍼는 발생하지 않았다.

또, 상기한 실시예에 의하면 연마포(3)의 수명은 상기한 일본 특개평3-10769호 공보에 있어서 제시한 연마포의 드레싱장치에 있어서는 평균60런이었던 것이 평균 150런까지 연장되었다.

분사노즐(83)로부터 분사시키는 고압순수의 분출압력은 노즐높이(NL), 경사각도(θ), 연마포(3)의 펠트상태, 중공아암축(7)의 왕복속도 등을 종합적으로 감안하여 조정하는 것이 바람직하다. 기타의 조건도 드레싱의 상황에 따라서 조정한다. 따라서, 제1표에 표시한 수치는 예시이다.

브러시(16)의 평면형상은, 제2(b)도에 표시했듯이 타원일 필요는 없고, 타원과 유사한 장원형상 등으로 할 수도 있다. 혹은, 브러시 좌측부분(161)쪽을 평탄하게 한다거나 혹은 끝을 가늘게 할 수도 있다. 단, 브러시 우측부분(163)은 분사노즐(83)로부터 분사되어서 연마포(3)에 충돌한 사용이 끝난 순수와 빠져 나온 반응생성물이 순수풀영역(WP)방향으로 원활하게 유동되도록 내측이 둥그스름해지는 것이 바람직하다. 즉, 브러시(16)의 평면형상은 분사노즐(83)로부터 분사된 사용이 끝난 순수가 원활하게 순수풀영역(WP)으로부터 배출되는 형상이라면 상기한 형상에 한정되지 않는다.

또, 적당한 실시예로서 분사노즐(83)이 경사각도θ만큼 경사진 경우를 예시했는데, 분사노즐(83)이 반드시 경사가 질 필요는 없다. 분사노즐(83)의 지향방향이 연마포(3)에 직교되는 방향과 일치하고 있어도 고압순수분사중심위치(IC)가 브러시 우측내측부분(BR)의 근방에 있으므로 분사노즐(83)로부터 분사되어서 연마포(3)로부터 반응생성물을 빠져나가게 한 사용이 끝난 순수 및 반응생성물은, 대략 상기한 유동방향(F1)을 따라서 순수풀영역(WP)에 유입되기 때문이다. 단, 상기한 바와 같이 분사노즐(83)을 경사지게 하면 사용이 끝난 유체 및 반응생성물의 유동이 상기한 거동에 따라서 순수풀영역(WP)을 향하여 유동되기 쉽게 된다.

상기한 제1실시예에 있어서는, 브러시(16)내의 연마포(3)의 고압순수분사중심위치(IC)를 중심으로 분출되고, 순수출영역(WP)에 체류하여서 브러시 좌측부분(161)으로부터 사용이 끝난 순수와 반응생성물을 배출하는 방법으로서, 브러시(16)의 높이를 균일하게 하며, 같은 재질과 같은 직경의 브러시(16)를 사용하여 예를 설명했지만 이 방법에 한정되지 않고, 다른 각종 방법을 채택할 수가 있다. 그들 방법을 제2실시예~제4실시예로서 아래에 설명한다.

[제2실시예]

브러시 밀집도를 균일하게 하고, 순수풀영역(WP) 근방의 브러시 좌측부분(161)의 브러시 강도를 약하게 하여, 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)의 강도를 강하게 한다.

이 경우, 예를 들면 브러시 좌측부분(161)의 브러시 재질과 브러시 중앙부분(162) 및 브러시 우측부분(163)의 브러시 재질을 다르게 한다.

예컨대, 제2실시예는 제1실시예와 마찬가지로 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)쪽의 브러시 강도가 강하므로, 이들 부분으로부터는 사용이 끝난 순수와 반응생성물(슬러리)은 거의 배출되지 않으며, 브러시 좌측부분(161)쪽의 강도가 약하므로 이 부분으로부터 슬러리가 배출되는 구조를 의미하고 있다.

[제3실시예]

브러시 밀집도를 균일하게 하고, 순수풀영역(WP) 근방의 브러시 좌측부분(161)의 브러시 굵기를 가늘게 하며, 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)의 굵기를 굵게 한다.

예를 들면, 브러시 좌측부분(161)의 브러시 굵기를 직경0.25로 하고, 브러시 중앙부분(162) 및 브러시 우측부분(163)의 굵기를 직경0.4로 한다.

제3실시예도 제1실시예와 마찬가지로 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)측의 브러시 강도가 강하여서 이들 부분으로부터는 사용이 끝난 순수와 반응생성물(슬러리)은 거의 배출되지 않고, 브러시 좌측부분(161)측의 강도가 약하므로 이 부분으로부터 슬러리가 배출되는 구조를 의미하고 있다.

[제4실시예]

브러시 밀집도를 균일하게 하고, 같은 굵기의 브러시를 사용하며 순수풀영역(WP) 근방의 브러시 좌측부분(161)의 높이를 높게 하고, 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)의 높이를 낮게 한다.

이렇게 하기 위해서는, 브러시후드(11)는 연마포(3)의 면에 대하여 경사지게 한 구조로 한다. 즉, 브러시 우측부분(163)의 브러시후드(11)의 높이를 제2(a)도에 표시한 위치로 유지시키고, 브러시 좌측부분(161)의 브러시후드(11)의 높이를 제2(a)도에 표시한 높이보다 높여서 좌측이 올라가는 경사를 만든다.

예를 들면, 브러시 우측부분(163)의 높이를 24로 하고, 브러시 좌측부분(161)의 높이를 36로 한다.

제4실시예도 제1실시예와 마찬가지로 브러시 우측부분(163)측의 브러시 강도가 강하므로, 이들 부분으로부터는 사용이 끝난 순수와 반응생성물(슬러리)은 거의 배출되지 않고, 브러시 좌측부분(161)측의 강도가 약하므로 이 부분으로부터 슬러리가 배출되는 구조를 의미하고 있다.

본 발명의 실시예에 있어서는 제1실시예~제4실시예로서 표시한 브러시(16)와 브러시후드(11)를 적당히 조합할 수가 있다. 예를 들면, 제1실시예로서 표시한 브러시(16)를 브러시 좌측부분(161)의 브러시 밀집도를 낮게 하고, 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)의 브러시 밀집도를 높게 한다는 것 외에, 제2실시예에 표시했듯이 브러시 재질을 바꾸고, 브러시 좌측부분(161)에 재질이 부드러운 브러시를 사용하며, 브러시 중앙부분(162)과 브러시 우측부분(163)에 재질이 딱딱한 브러시를 사용할 수가 있다.

또, 브러시후드(11)와 브러시(16)로서는 상기한 브러시 우측부분(163)쪽의 브러시 강도가 강하므로, 이 부분으로부터는 사용이 끝난 순수 및 반응생성물(슬러리)은 거의 배출되지 않고, 브러시 좌측부분(161)쪽의 강도가 약하므로 이 부분으로부터 슬러리가 배출된다는 것 외의 각종 구조로 할 수가 있다.

브러시(16)의 재질로서도, 나일론에 한정되지 않고 기타재질의 것을 사용할 수가 있다.

본 발명의 제5실시예를 설명한다.

연마포(3)에 스며든 반응생성물을 효과적으로 제거하려면, 중공아암축(7)의 회전방향에 선행하는 브러시 중앙부분(162)을 연마포(3)에 강하게 압압하여서 연마포(3)가 보풀이 일도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 제5실시예에 있어서는 분사노즐(83)로부터 고압순수를 연마포(3)에 분무하여서 연마포(3)에 스며들어 있는 반응생성물을 빼내기 전에 중공아암축(7)의 회전에 선행하는 쪽의 브러시 중앙부분(162)으로 연마포(3)를 문질러서 연마포(3)로부터 반응생성물을 어느 정도 부상(浮上)시키거나 연마포(3)의 펠트의 털을 좌우로 밀어헤쳐서 반응생성물을 노출시키며, 그 후, 분사노즐(83)로부터 분사시킨 고압순수에 의해 부상되거나 노출된 반응생성물을 보다 효과적으로 연마포(3)로부터 분리시켜서 제거한다.

이렇게 하기 위해서는 중공아암축(7)의 앞끝부분으로부터 브러시후드(11)를 통하여 연마포(3)에 접촉하는 브러시(16)의 접촉압력을 높인다. 구체적으로는, 아암구동부(9)는 단지 중공아암축(7)을 왕복회전시키는 것 뿐 아니라, 중공아암축(7)으로부터 연마포(3)를 향하여 힘이 가해지도록 중공아암축(7)을 회전시킨다. 중공아암축(7)의 회전방향에 선행하는 브러시 중앙부분(162)은 후행하는 브러시 중앙부분(162)보다 접촉저항이 크다. 그것에 의해 결과적으로 중공아암축(7)의 회전방향에 선행하는 브러시 중앙부분(162)은 연마포(3)에 접촉하여서 연마포(3)에 배어 들어간 반응생성물을 부상시키거나 노출시킬 수가 있다.

예를 들어, 아암구동부(9)로부터 중공아암축(7)을 통하여 브러시(16)를 연마포(3)에 압압하는 힘을 10㎏으로 한다.

제5실시예에 있어서는 상기한 각종 형태의 브러시(16)를 적용할 수 있다.

본 발명의 제6실시예를 설명한다.

제1(a)도에 표시한 헤드(5A~5D)의 회전에 의하면 헤드(5A~5D) 주변의 회전속도는 헤드(5A~5D)의 중심브러시 회전속도보다도 높기 때문에 헤드(5A~5D)의 주변부에 있어서의 반도체웨이퍼(W)로부터 연마된 입자와 연마제에 의한 반응생성물이 많고, 연마포(3)도 헤드(5A~5D)의 주변부가 중심부보다 많이 로딩된다. 중공아암축(7)을 균일하게 회전시키면 분사노즐(83)로부터 분사되는 고압순수에 의한 반응생성물의 제거결과는 헤드(5A~5D)의 중심부가 양호하게 된다. 중공아암축(7)의 회전속도를 균일하게 했을 경우, 연마포(3)의 로딩이 심한(오염의 정도가 심한) 헤드(5A~5D)의 주변부에 맞추어서 중공아암축(7)의 회전속도를 설정한다.

그러나, 이와 같은 중공아암축(7)의 회전속도에 의하면 연마포(3)의 로딩이 심하지 않는(오염의 정도가 낮은) 헤드(5A~5D)중심부의 연마포(3)에 배어 든 반응 생성물의 제거에 과잉된 시간을 소모하게 되는 것은 드레싱작업 능률의 점에서 바람직하지 못하다. 또, 중공아암축(7)의 회전속도를 연마포(3)의 로딩이 심하지 않은(오염의 정도가 낮은) 영역에 맞추면 충분히 반응생성물이 제거되지 않고, 연마된 반도체웨이퍼(W)에 테이퍼가 발생하게 된다.

그래서, 제6실시예에 있어서는 중공아암축(7)을 회전시킴에 있어서 연마포(3)의 오염이 심한 영역은 중공아암축(7)을 천천히 이동시키고, 연마포(3)의 오염이 심하지 않은 영역은 중공아암축(7)을 신속하게 이동시키도록 아암구동부(9)를 제어하여 동작시킨다.

이렇게 하므로써, 연마포(3)를 균일하게 세정할 수가 있고 펌핑작용을 보다 한층 균일하게 작용시킬 수가 있으며, 반도체웨이퍼(W)에 테이퍼를 발생시키는 일없이 드레싱시간을 최단으로 할 수가 있다.

이상 본 발명의 연마포의 드레싱장치로서 반도체웨이퍼(W)를 연마할 경우를 예시했는데, 본 발명의 연마포의 드레싱장치는 상기한 반도체웨이퍼의 연마와 동등한 연마가 요구되는 연마대상에 대하여 예를 들면, CD, 유리기판 등의 연마대상에 대한 연마장치의 연마포의 세정에 적용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

또, 반응생성물을 제거하는 고압유체로서 고압순수를 사용할 경우에 대하여 예시했는데, 반도체웨이퍼(W)의 연마에 있어서는 반도체웨이퍼(W)를 청정하게 하기위해 순수를 사용하기 때문이며, 반응생성물을 제거하는 유체로서는 반드시 고압순수라야할 필요는 없고, 단순한 고압수 혹은 물 이외의 다른 유체를 사용할 수가 있다.

본 발명에 의하면 연마대상을 테이퍼가 없는 균일한 두께로 양호하게 경면다듬질할 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면 연마포의 수명이 실질적으로 연장되므로 연마포의 가격을 저감시킬 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면 연마포를 교환하는 빈도가 저하되므로, 드레싱시간을 단축할 수가 있고, 나아가서는 연마능률을 향상시킬 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면 반응생성물은 세정된 연마포에는 부착하지 않으므로 제거된 반응생성물에 의해 연마대상이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면 제거된 반응생성물과 사용이 끝난 순수 등의 유체는 앞으로 청정해야 할 연마포의 한방향으로 배출되므로 배출된 반응생성물과 사용이 끝난 유체의 처리가 용이하게 된다.

Claims (10)

1. 연마포와 연마대상을 맞닿게하여 상대적으로 회전시키고, 연마포 및 연마포에 공급된 연마제를 사용하여 연마대상의 표면을 연마하는 연마장치에 설치되어서 연마포에 배어 들어간 연마대상으로부터 연마되어 이탈한 입자와 연마제와의 반응생성물을 분사노즐로부터 고압유체를 분사시켜 연마포에 분무하여 제거하는 연마포의 드레싱장치에 있어서, 상기한 연마포에 있어서의 고압유체의 분무위치를 포위하고, 상기한 노즐로부터 분사된 유체의 체류장을 생성시키고, 또, 그 체류장부분으로부터 사용이 끝난 유체 및 반응생성물을 배출시키는 브러시를 보유하는 브러시수단을 설치한 것을 특징으로 하는 연마포의 드레싱장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 분사노즐은, 그 분사노즐로부터 분사시키는 고압유체를 상기한 연마포의 표면에 직교하는 방향에 대하여 소정의 각도만큼 경사지게 하여서 분사하도록 설치되어 있는 연마포의 드레싱장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 브러시수단은, 상기한 분사위치로부터 떨어진 위치에 그 고압유체분사방향측에 상기한 유체의 체류장을 생성시키고, 그 유체의 체류장으로부터 상기한 유체를 배출시키도록 구성되어 있는 연마포의 드레싱장치.
4. 제3항에 있어서, 상기한 브러시의 연마포에 대향하는 평면형상이 그 길이방향이 고압유체분사각도에 일치하는 타원 또는 장원인 연마포의 드레싱장치.
5. 제4항에 있어서, 상기한 브러시수단에는, 대략 균일한 굵기의 브러시가 설치되고, 상기한 체류장 근방의 상기한 브러시 밀집도를 낮게하고, 그 외의 부분의 밀집도를 높게 형성한 연마포의 드레싱장치.
6. 제4항에 있어서, 상기한 브러시수단에는, 대략 균일한 밀집도로 브러시가 설치되고, 상기한 유체체류장 근방의 상기한 브러시 강도를 약하게 하고, 기타 부분의 강도를 강하게 형성한 연마포의 드레싱장치.
7. 제4항에 있어서, 상기한 브러시수단에는, 대략 균일한 밀집도로 브러시를 설치하고, 상기한 유체체류장 근방의 상기한 브러시 굵기를 굵게 하고, 그 외 부분의 굵기를 가늘게 형성한 연마포의 드레싱장치.
8. 제4항에 있어서, 상기한 브러시수단에는, 대략 균일한 밀집도로 브러시를 설치하고, 상기한 유체체류장 근방의 상기한 브러시 높이를 높게 하고, 그 밖의 부분의 높이를 형성한 연마포의 드레싱장치.
9. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 브러시수단에 설치된 상기한 브러시는, 상기한 브러시수단의 이동방향에 선행하는 브러시가 연마포를 보풀이 일도록 연마포에 접촉시키는 연마포의 드레싱장치.
10. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 브러시수단은, 상기한 연마포의 반응생성물의 로딩이 심한 영역은 완만하게, 그리고 로딩이 심하지 않는 영역은 신속하게 이동시킬 수 있는 연마포의 드레싱장치.