KR100209383B1 - 피연마기관의 유지장치, 기관의 연마장치 및 기관의 연마방법 - Google Patents

피연마기관의 유지장치, 기관의 연마장치 및 기관의 연마방법 Download PDF

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KR100209383B1
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Abstract

회전가능한 정반의 상면에는 탄성을 가지는 연마패드가 접착되어 있다. 정반의 상방에는 기판을 유지하는 기판유지장치가 배치되어 있다. 기판유지장치는 회전축과 회전축의 하단에 일체적으로 설치된 원반 형상의 기판유지헤드와, 기판유지헤드의 하면의 둘레부에 고정된 탄성체로 이루어지는 링형상의 시일부재와, 기판유지헤드의 하면의 시일부재의 외측에 고정된 링형상의 가이드부재를 구비하고 있다. 일단으로부터 도입된 가압유체는 회전축에 설치된 유체유통로의 타단으로부터 공간부에 공급되고 기판을 연마패드에 내리누른다.

Description

피연마 기관의 유지장치, 기관의 연마장치 및 기관의 연마방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치의 개략단면도.
제2도 (a),(b)는 상기 제1실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치를 이용하는 연마방법의 각 공정을 나타내는 개략 단면도.
제3도는 상기 제1실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치를 이용하는 연마방법의 연마공정의 동작을 설명하는 개략 단면도.
제4도 (a),(b)는 상기 제1실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치의 가이드부재의 저면도.
제5도는 본 발명의의 제2실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치의 개략 단면도.
제6도 (a),(b)는 상기 제2실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치를 이용하는 연마방법의 각 공정을 나타내는 개략 단면도.
제7도는 본 발명의의 제3실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치의 개략 단면도.
제8도 (a),(b)는 상기 제3실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치를 이용하는 연마방법의 각 공정을 나타내는 개략 단면도.
제9도는 본 발명의의 제4실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치의 개략 단면도.
제10도는 본 발명의의 제4실시예에 관한 기관의 연마방법의 공정을 나타내는 흐름도.
제11도는 본 발명의의 제5실시예에 관한 피연마 기관의 유지장치의 개략 단면도.
제12도는 본 발명의의 제5실시예에 관한 기관의 연마방법에 이용하는 연마패드의 두께와 색의 신호강도의 관계를 나타내는 도면.
제13도는 제1종래예에 관한 기관의 연마장치의 개략 사시도.
제14도는 상기 제1종래예에 관한 기관의 연마장치에 의하여 실시하는 연마방법의 개략 단면도.
제15도 (a)~(c)는 상기 제1종래례에 관한 기관의 연마장치에 의하여 실시하는 연마방법의 문제점을 설명하는 개략 단면도.
제16도는 제2종래예에 관한 기관의 연마장치의 개략 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,31,51,61 : 정반 12,39,52,62 : 연마패드
13,35,53 : 기관 15A,15B,15C,36 : 기판유지장치
18A,18B,18C : 싱리부재 19A,19B,19C : 가이드부재
20A,20B,20C : 유체 유통로 21A,21B,21C : 공간부
23,55 : 연마제
[발명의 배경]
본 발명은 실리콘으로 이루어지는 반도체기관이나 액정기관 등으로 이루어지는 기관의 표면을 평탄화 처리하기 위한 화학기계연마(CMP)를 실시하는 기판의 연마바업, 기판의 연마장치 및 상기 기판의 연마방법에 이용되는 피연마 기판의 유지 장치에 관한 것이다.
1990년 이래 상기 반도체기관이나 액정기관에 대한 화학기계 연마기술에 있어서는 기판의 직경이 10㎝이상으로 대형화하고, 연마가 낱장 처리화되는 경향에 있다. 특히 반도체기판을 연마하는 경우에는 반도체기판에 형성되는 라인패턴의 룰이 0.5이하로 매우 미세화되고 있기 때문에 반도체기판의 전면에 걸쳐서 균일한 연마가 요구되도록 되어 왔다.
이하 도면을 참조하면서 제1종래예에 관한 기판의 연마방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.
제13도는 제1종래예에 관한 기판의 연마장치의 개략구성을 나타낸 것으로, 51은 평탄한 표면을 가지는 강체로 이루어지는 패드 설치부(51a)와 이 패드설치부(51a) 하면으로부터 수직하방으로 연장하는 회전축(51b)과 이 회전축(51b)을 회전시키는 도시하지 않은 회전수단을 가지는 정반(定盤)으로서, 이 정반(51)의 패드설치부(51a)의 상면에는 탄성을 가지는 연마패드(52)가 접착되어 있다. 연마패드(52)의 상방에는 기관(53)을 유지하여 회전시키는 기판유지 헤드(54)가 설치되어 있고, 기판(53)은 기판유지 헤드(54)에 의하여 회전시키면서 연마패드(52)에 눌려 접촉된다. 또, 55는 연마제로서 이 연마제(55)는 연마제 공급관(56)으로부터 소정량씩 연마패드(52)상에 방울져서 떨어진다.
이상과 같이 구성된 기판의 연마장치에서는 정반(51)을 회전시켜 연마제(55)가 공급된 연마패드(52)를 회전시키면서 기판유지 헤드(54)에 유지된 기판(53)을 연마패드(52)에 내리누르면 기판(53)의 연마면은 압력 및 상대속도를 받아서 연마된다.
이때, 기판(53)의 연마면에 요철부가 있으면 볼록부에서는 연마패드(52)와의 접촉압력이 크기 때문에 상대연마속도가 높아져서 연마되는 한편, 오목부에서는 연마패드(52)와의 접촉압력이 작기 때문에 거의 연마되지 않는다. 따라서, 기판(53)의 연마면의 요철이 완화되어 기판(53)의 연마면이 평탄하게 된다는 것이다.
그러나 상기 제1종래예에서는 제14도 및 제15도(a)~(c)를 참조하면서 설명하는 이하의 문제를 가지고 있다.
제14도는 제1종래예에 관한 기판의 연마장치에 의하여 실시하는 연마방법을 나타내는 개략단면도, 제15도(a)~(c)는 제1종래예의 문제점을 설명하는 개략단면도이며, 여기에서는 실리콘으로 이루어지는 기판(53)상에 형성되고 표면에 요철을 가지는 산화막(57)을 연마할 때의 문제점을 예로 들어 설명한다.
제14도에 나타내는 바와 같이 기판유지 헤드(54)에 유지된 기판(53)을 연마패드(52)에 내리누르면 전술한 바와 같이 산화막(57)의 볼록부에서는 연마패드(52)와의 접촉압력이 크기 때문에 연마되지만, 산화막(57)의 오목부에서는 연마패드(52)와의 접촉압력이 작기 때문에 거의 연마되지 않고 산화막(57)의 표면의 요철이 완화되어 산화막(57)의 표면이 평탄하게 된다는 것이다.
이 경우, 기판유지 헤드(54)에 유지된 기판(53)을 균일한 압력으로 연마패드(52)에 내리 누르고 있지만, 제15도(a)의 좌측도면에 나타내는 바와 같이 정반(51)의 패드설치부(51a)의 표면이 만곡하고 있거나 연마패드(52)가 탄성변형하고 있는 경우, 또는 제15도(b)의 좌측도면에 나타내는 바와 같이 기판(53)의 두께가 불균일하게 되어 있거나 하는 경우에는 기판(53)을 연마패드(52)에 균일한 누름력으로 내리눌러도 산화막(57)과 연마패드(52)의 접촉압력이 균일하게 되지 않고, 접촉압력에 고저가 생겨버린다. 이 때문에 접촉압력이 높은 부분(산화막(57)의 패드 설치부(51a) 혹은 연마패드(52)의 볼록부에 접하는 곳 및 산화막(57)의 기판(53)의 두께가 두꺼운 곳)에서는 연마비율이 높아지는 한편, 접촉압력이 낮은 부분(산화막(57)의 패드설치부(51a) 혹은 연마패드(52)의 오목부에 접하는 곳 및 산화막(57)의 기판(53)의 두께가 얇은 곳)에서는 연마비율이 낮아지므로 제15도9a),(b)의 우측도면에 나타내는 바와 같이 산화막(57)의 연마량이 불균일하게 된다는 문제를 가지고 있었다.
이에 대하여 연마패드(52)를 부드럽게 하여 제15도(c)의 좌측도면에 나타내는 바와 같이 연마패드(52)가 정반(51)의 패드설치부(51a) 혹은 연마패드(52)의 요철 또는 기판(53)의 두게가 불균일에 따라 탄성변형하기 쉽게 함으로써, 패드설치부(51a) 혹은 연마패드(52)의 요철 또는 기판(53)의 두께의 불균일에 기인하는 접촉압력의 차를 완화시켜서 접촉압력의 균일성을도모하는 것은 가능하지만, 연마패드(52)를 부드럽게 하면 연마패드(52)의 탄성변형이 산화막(57)의 요철에 추종하기 때문에 산화막(57)의 홈부까지도 연마패드(52)에 저하여 연마가 진행되므로, 제15도(c)의 우측도면에 나타내는 바와 같이 산화막(57)의 표면의 단차를 완화할 수 없다는 문제가 있다.
그래서 제16도에 나타내는 바와 같이 연마패드(62)의 탄성변형에 대하여 기판(53)의 변형을 이용하는 방법이 제안되어 있다.
제16도에 나타내는 제2종래예에 관한 기판의 연마방법 및 그 장치는 다음과 같다. 즉, 정반(61) 위에는 탄성을 가지는 연마패드(62)가 접착되어 있다. 기판(63)을 유지하는 기판유지 헤드(64)의 하부에는 오목부(65)가 형성되고, 기판(63)은 오목부(65)내에 설치된 탄성변형 가능한 판 형상의 탄성체(66)에 견고하게 지지되어 있다. 기판유지 헤드(64), 탄성체(66) 및 기판(63)에 의하여 밀봉공간(67)이 형성되어있고, 이 밀봉공간(67)에는 기체 공급로(68)로부터 압력이 제어된 가압기체가 도입된다. 이렇게 하여 밀봉공간(67)에 도입되는 가입기체에 의하여 탄성체(66)에 경고하게 지지된 기판(63)을 연마패드(52)에 내리누름으로써 기판(63)을 이면으로부터 가압하여 균일한 연마를 얻도록 하는 것이다.
그러나 제2종래예에 있어서는 판 형상의 탄성체(66)에 의하여 기판(63)을 견고하게 지지하는 구조이기 때문에 기판(63)을 착탈하는 기구가 복잡할 뿐만 아니라 기판(63)의 부착이탈작업이 번잡하다는 첫 번째 문제가 있다.
또 전술한 제1종래예에 있어서는 연마패드(52)는 염마시의 압력에 의하여 눌려 변형되어 탄성변형하기 때문에 부위에 따라 두께가 다르거나 연마 숫돌입자가 연마패드(52)의 표면을 먹어 들어가기 때문에 로딩이 생기거나 하여 연마패드(52)의 표면상태가 변화하고, 연마속도가 변화한다. 또, 기판(53)과 연마패드(52)의 마찰에 의하여 연마패드(52)가 부분적으로 마모하거나 연마시에 압력에 의하여 생긴 연마패드(52)의 탄성변형이 회복되지 않기 때문에 연마패드(52)가 얇게 되어 버린다.
이와 같이 연마패드(52)의 두께의 불균일에 의하여 연마패드(52)의 표면에 요철이 생기므로 기판(53)을 연마패드(52)에 균일한 힘으로 내리눌러도 기판(53)의 면내에 압력의 차가 생기고, 이에 의하여 기판면내에서의 연마량의 균일성이 나빠져 버린다.
그래서 종래 연마패드(52)의 표면상태의 변화(피로)에 의한 연마량의 불균일을 회피하기 위해 연마패드(52)에 대하여 드레싱처리, 즉, 연마패드(52)의 표면의 볼록부를 깍거나 로딩(loading : 눈막힘 현상)을 해소하거나 하는 처리를 실시하여 연마패드(52)의 상태를 일정하게 유지하고, 이에 의하여 기판(53)의 면내에서 균일한 연마가 얻어지도록 하고 있다.
그러나 연마패드에 드레싱처리를 실시하는 방법은 이하에 설명하는 문제가 있다.
첫째로, 연마시의 마모 등에 의하여 변화하는 연마패드의 표면을 평탄하게 유지하기 위해서는 연마에 의하여 생긴 연마패드 표면의 요철량에 따라 연마패드의 절삭량을 조절할 필요가 있지만, 연마패드 표면의 요철량은 수~수십정도로 매우 작기 때문에 요철량을 파악하거나 절삭량을 제어하거나 하는 것은 매우 곤란하다. 특히, 최근의 디바이스의 제조프로세스에서 요구되는 정도로 기판의 표면을 정밀하게 연마하는 것은 매우 곤란하다.
둘째로, 드레싱처리에 의하여 연마패드를 절삭하면 연마패드가 얇아져 버리므로 연마패드의 탄성력이 변화하고, 이에 의하여 기판의 면내에 생기는 압력차의 흡수력은 드레싱처리마다 다르므로 연마특성(면내 균일성 및 단차 완화성능)이 안정되지 않는다는 문제가 있다.
셋째로, 연마성능이 허용되는 연마패드의 두께의 범위 내에서 연마패드를 교환할 필요가 있지만, 이 염마패드의 교환작업은 사람의 손에 의존하지 않으면 안된다는 문제가 있다.
넷째로, 탄성변형하기 쉬운 연마패드를 이용하여 기판의 면내에 생기는 압력차를 흡수함으로써 상기 첫째 문제는 어느 정도까지 회피할 수 있지만, 탄성변형하기 쉬운 연마패드를 이용하면 기판에 대한 단차 흡수성능이 저하한다는 문제가 발생한다.
다섯째로, 정반에 부착된 연마패드의 두께는 기계적 측정법에 의하여 실시되지만 연마제나 세정수 등에 의하여 젖어 있는 연마패드의 두께를 측정하는 것은 곤란할 뿐만 아니라 연속적으로 연마처리를 실시하고 있을 때에는 연마패드의 두께를 측정할 수 없다. 또, 기계적인 측정방법에서는 다수의 부위에서 측정을 실시하지 않으면 연마패드의 면내의 두께분포를 파악할 수 없는 점, 연마패드의 표면이 수정도의 요철을 가지고 있는 것에 대하여 통상 이용되는 마이크로 게이지에 의한 측정 정도는 10정도이기 때문에 정밀한 측정을 할 수 없는 점 등의 이유에 있하여, 연마패드의 두께는 연마의 처리량 및 연마패드의 마모량에 대한 경험에 의거하여 추측할 수밖에 없다는 문제가 있다.
[발명의 개요]
상기한 바를 감안하여 본 발명은 정반이나 연마패드에 요철이 있거나 기판의 두께에 불균일이 있어도 기판에 대하여 균일한 연마가 되도록 하는 동시에 기판의 부착이탈기구 및 작업을 용이하게 하는 것을 제1목적으로 한다. 또, 드레싱처리를 실시하지 않고 연마패드의 표면을 평탄하게 할 수 있도록 하는 것을 제2목적으로 하고, 정반 위에 설치된 연마패드의 두께를 정확히 파악할 수 있도록 하는 것을 제3목적으로 한다.
상기 제1목적을 달성하기 위해 본 발명은 피연마 기판을 기판유지 헤드에 흡인하여 유지함과 동시에 기판유지 헤드와 피연마 기판 사이에 공간부를 형성하고, 이 공간부에 공급되는 가압유체에 의하여 피연마 기관을 연마패드에 내리누르는 것이다.
본 발명에 관한 제1피연마 기판의 유지장치는 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 연마패드에 내리누르는 피연마 기판의 유지장치를 대상으로 하고, 상기 연마패드에 대하여 진퇴가능하게 설치되어 있으며, 피연마 기판을 흡인하는 기판흡인수단과 일단으로부터 공급된 가압유체를 타단으로부터 유출시키는 유체 공급로를 가지는 기판유지 헤드와, 상기 기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단을 둘러싸는 부위에 고정되어 있고, 상기 기판유지 헤드 및 상기 연마패드 상에 설치된 피연마 기판과 함께 공간부를 형성사는 고리형상 시일(seal)부재를 구비하고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력에 의하여 상기 연마패드에 내리누르는 것이다.
이 구성에 의하여 기판유지 헤드는 피연마 기판을 흡인하는 기판흡인수단을 가지고 있으므로, 피연마 기판을 흡착하여 유지할 있음과 동시에 흡착하여 유지한 피연마 기판을 연마패드상에 반송할 수 있다.
또, 기판유지 헤드 및 연마패드상에 설치된 피연마 기판과 함께 공간부를 형성하는 고리형상의 시일부재를 구비하고 있음과 동시에 기판지지 헤드는 가압유체를 유출시키는 유체 공급로를 가지고 있기 때문에, 공간부에 가압유체를 공급함으로써 가압유체의 압력에 의하여 피연마 기판을 연마패드에 내리누를 수 있다. 이 경우, 연마패드나 이 연마패드가 설치되는 정반의 표면의 요철부의 높이는 통산 수백이내로 제어하는 것이 용이하기 때문에 매우 작은 가압력에 의하여 피연마 기판을 연마패드의 표면의 요철형상으로 추종시킬 수 있으므로 단단한 연마패드를 이용해도 피연마 기판과 연마패드의 접촉압력은 균일하게 된다.
또, 기판유지 헤드 및 고리형상의 시일부재는 피연마 기판을 견고하게 지지하고 있지 않기 때문에 공간부에 공급되는 가압유체의 압력이 기판유지 헤드에 가해지는 누름력보다도 크게 되면 가압유체는 시일부재 및 기판유지 헤드를 밀러 올려서 시일부재와 피연마 기판의 사이에서 외부로 유출하게 되어, 피연마 기판에 작용하는 가압유체의 가압력은 기판유지 헤드에 가해지는 누름력과 자기정합적으로 대략 같게 되므로 피연마 기판은 안정된 가압력에 의하여 연마패드를 내리누르는 것이다.
본 발명에 관한 제2피연마 기판의 유지장치는 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 연마패드에 내리누르는 피연마 기판의 유지장치를 대상으로 하고, 상기 연마패드에 대하여 진퇴가능하게 설치되어 있고, 피연마 기판을 흡인하는 기판흡인수단과 일단으로부터 공급된 가압유체를 타단으로부터 유출시키는 유체 공급로를 가지는 기판유지 헤드와, 상기 기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단을 둘러싸는 부위에 대하여 접촉과 분리가 가능하게 설치되어 있고, 상기 기판유지 헤드 및 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판과 함께 공간부를 형성하는 고리형상의 시일부재를 구비하고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력에 의하여 상기 연마패드에 내리누르는 것이다.
제2피연마 기판의 유지장치에 의하면, 제1피연마 기판의 유지장치와 마찬가지로 피연마 기판을 흡착하여 유지할 수 있는 동시에, 흡착하여 유지한 피연마 기판을 연마패드상에 반송할 수 있다. 또, 공간부에 가압유체를 공급함으로써 가압유체 압력에 의하여 피연마 기판을 연마패드에 내리주를 수 있다.
따라서, 제1 또는 제2피연마 기판의 유지장치에 의하면, 피연마 기판을 흡착하여 유지할 수 있는 동시에, 유지한 피연마 기판을 연마패드상에 반송할 수 있기 때문에, 간단한 구조로 피연마 기판의 부착이탈 및 반송을 용이하고 확실하게 실시할 수 있다. 또, 기판유지 헤드, 고리형상의 시일부재 및 연마패드상에 설치된 피연마 기판에 의하여 형성되는 공간부에 공급되는 가압유체의 가압력에 의하여 피연마 기판을 연마패드에 내리누를 수 있기 때문에 연마패드에 요철이 있거나 피연마 기판이 변형되어 있거나 해도, 또, 피연마 기판의 이면에 미립자 등의 이물이 부착되어 있어도 안정되고 균일한 가압력으로 피연마 기판을 연마패드에 내리누를 수 있으므로 피연마 기판을 균일하게 연마할 수 있다.
제1피연마 기판의 유지장치는 상기 기판유지 헤드의 상기 시일부재의 외측에 설치되고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 소정의 위치에 유지하는 가이드 부재를 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또, 제2 피연마 기판의 유지 장치는 상기 기판유지 헤드의 상기 시일부재가 위치하는 부위보다도 외측에 설치되어 있고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 소정의 위치에 유지하는 가이드부재를 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 소정의 위치에 확실하게 유지할 수 있다.
제2피연마 기판의 유지장치에 있어서, 상기 시일부재는 연마시에 피연마 기판측으로 이동하여 피연마 기판의 둘레부를 상기 연마패드에 내리누르도록 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 연마시에 피연마 기판의 둘레부가 떠오르는 문제를 회피할 수 있다.
이 경우 상기 시일부재는 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력에 의하여 눌리어 피연마 기판의 둘레부를 상기 연마패드에 내리누르도록 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 피연마 기판의 둘레부를 다른 부분과 같은 가압력에 의하여 연마패드에 내리누를 수 있기 때문에 피연마 기판을 한층 균일하게 연마할 수 있다.
제1 또는 제2피연마 기판의 유지장치는 상기 공간부에 공급된 가압유체를 상기 공간부의 외부에 유출시키는 수단을 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면 공간부에 공급되는 가압유체의 압력이 기판유지 헤드에 가해지는 누름력보다도 크게 된 경우에 있어서, 연마패드가 탄성변형하거나 또는 가이드부재와 연마패드 사이에 연마제가 유입하고 있어도 가압유체는 자연스럽게 외부로 유출되므로 가압유체가 피연마 기판과 연마패드 사이에 침입하여 피연마 기판을 상방으로 밀어 올리는 문제를 피할 수 있다.
본 발명에 관한 제3피연마 기판의 유지장치는, 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 연마패드에 내리누르는 피연마 기판의 유지장치를 대상으로 하고, 상기 연마패드에 대하여 진퇴가능하게 설치되어 있고, 피연마 기판을 흡인하는 기판흡인수단과 일단으로부터 공급된 가압유체를 타단으로부터 유출시키는 유체 공급로를 가지는 기판유지 헤드와, 상기 기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단을 둘러싸는 부위에 고정되어 있고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 소정의 위치에 유지하는 가이드부재를 구비하고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 기판유지 헤드, 상기 가이드부재 및 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판에 둘러싸이는 영역에 공급되는 가압유체의 압력에 의하여 상기 연마패드에 내리누르는 것이다.
제3피연마 기판의 연마장치에 의하면 제1피연마 기판의 유지장치와 마찬가지로 피연마 기판을 흡착하여 유지할 수 있는 동시에 흡착하여 유지한 피연마 기판을 연마패드상에 반송할 수 있으므로, 간단한 구조로 피연마 기판의 부착이탈 및 반송을 용이하고 확실하게 실시할 수 있다.
또, 기판유지 헤드, 가이드 부재 및 연마패드상에 설치된 피연마 기판에 의하여 둘러싸이는 영역에 가압유체를 공급함으로써 상기 영역을 유통하는 가압유체의 압력에 의하여 피연마 기판을 연마패드에 내리누를 수 있기 때문에, 연마패드에 요철이 있거나 피연마 기판이 변형되어 있거나 해도, 또, 피연마 기판의 이면에 미립자 등의 이물이 부착되어 있어도 안정되고 균일한 가압력으로 피연마 기판을 연마패드에 내리누를 수 있으므로 피연마 기판을 균일하게 연마할 수 있다.
제1~제3피연마 기판의 유지장치의 가이드 부재는 고리형상으로 형성되어 있는 동시에, 고리형상의 내측과 외측을 연통시키는 연통로를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 기판유지 헤드, 가이드 부재 및 피연마 기판에 의하여 공간부를 형성할 수 있고, 이 공간부에 공급되는 가압유체에 의하여 피연마 기판을 균일하게 누를 수 있는 동시에 이 공간부내의 가압유체의 압력이 지나치게 커지는 경우에는 가압유체는 연통로를 거쳐서 가이드 부재의 외부로 유출할 수 있다.
제1~제3피연마 기판의 유지장치에 있어서 상기 기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단이 열리는 부분은 평탄면에 형성되어 있고, 상기 평탄면과 상기 연마패드 위에 설치된 피연마 기판과의 간격을 피연마 기판의 직경의 1000분의 1 이상으로 설정하는 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 가압유체가 피연마 기판과 기판유지 헤드 사이를 유통할 때의 유체의 흐름에 저항이 생겨서 피연마 기판을 가압하는 유체에 압력차가 생기는 문제를 피할 수 있으므로 피연마 기판을 한층 균일하게 연마할 수 있다.
본 발명에 관한 제1기판의 연마방밥은, 피연마 기판을 회전하는 연마패드에 내리 눌러서 연마하는 기판의 연마방법을 대상으로 하고, 피연마 기판을 기판유지 헤드에 의하여 하방으로부터 상방으로 흡인하여 유지한 후, 유지한 피연마 기판을 상기 연마패드의 상방에 반송하는 제1공정과, 상기 연마패드의 상방에 반송된 피연마 기판을 상기 기판유지 헤드로부터 해방하여 상기 연마패드 위에 설치하는 제2공정과, 상기 연마패드위에 설치된 피연마 기판 위에 가압 유체를 공급하고 공급된 가압유체에 의하여 피연마 기판을 상기 연마패드에 내리누르는 제3공정을 구비하고 있다.
제1기판의 연마방밥에 의하면 피연마 기판을 기판유지 헤드에 의하여 하방으로부터 상방으로 흡인하여 유지한 후, 유지한 피연마 기판을 연마패드의 상방에 반송하기 때문에 피연마 기판의 유지 및 연마패드상으로의 반송이 용이하다.
또, 연마패드상에 설치된 피연마 기판 위에 가압유체를 공급하고 공급된 가압유체의 가압력에 의하여 피연마 기판을 연마패드에 내리누르기 때문에, 연마패드에 요철이 있거나 피연마 기판이 변형하고 있어도, 또 피연마 기판l의 이면에 미립자 등의 이물이 부착하고 있어도, 피연마 기판을 균일한 가압력으로 연마패드에 내리누를 수 있으므로 피연마 기판을 균일하게 연마할 수 있다.
제1기관의 연마방밥에 있어서, 상기 제3공정은 상기 기판유지해드, 이 기판유지 헤드에 고정된 고리형상의 시일부재 및 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판에 의하여 형성되는 공간부에 상기 가압유체를 공급하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 피연마 기판을 상기 공간부에 공급되는 가압유체에 의하여 연마패드를 내리누를 수 있으므로 피연마 기판을 한층 균일하게 연마할 수 있다.
제1기판의 연마방법에 있어서, 상기 제3공정은 상기 기판유지 헤드, 이 기판유지 헤드에 대하여 접촉과 분리가 가능하게 설치된 고리형상의 시일부재 및 상기 연마패드 위에 설치된 피연마 기판에 의하여 형성되는 공간부에 상기 가압유체를 공급하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 피연마 기판을 상기 공간부에 공급되는 가압유체에 의하여 연마패드에 내리누를 수 있으므로 피연마 기판을 한층 균일하게 연마할 수 있다.
제1기판의 연마방법에 있어서, 상기 제3공정은 상기 기판유지 헤드를 상기 연마패드에 대하여 소정의 누름력으로 누르는 공정을 포함하고, 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 단위면적당 압력은 상기 소정의 누름력을 피연마 기판의 연마면의 면적으로 나누어 얻어지는 압력보다도 큰 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 가압유체는 공간부로부터 외부로 유출되면서 피연마 기판을 가압하기 때문에, 피연마 기판에 작용하는 가압유체의 압력차가 없어지므로 피연마 기판을 한층 균일하게 연마할 수 있다.
이 경우, 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 단위면적당 압력은 상기 소정의 누름력을 피연마 기판의 연마면의 면적으로 나누어 얻어지는 압력의 1.1배 이상이고, 2.0배 이하인 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 하면, 가압유체가 공간부로부터 거의 유출되지 않기 때문에 유속이 지나치게 작아지거나, 반대로 가압유체가 공간부로부터 지나치게 유출되어 유속이 너무 커지지 않기 때문에, 피연마 기판에 작용하는 가압유체의 압력차가 더욱 없어지므로 피연마 기판을 더 한층 균일하게 연마할 수 있다.
제1기판의 연마방법에 있어서, 상기 기판유지 헤드의 상기 시일부재가 위치하는 부위보다도 외측에는 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 소정의 위치에 유지하는 고리형상의 가이드 부재가 설치되어 있고, 상기 제3공정은 상기 기판유지 헤드를 상기 연마패드에 대하여 소정의 누름력으로 누르는 공정을 포함하고, 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 단위면적당 압력은 상기 소정의 누름력을 피연마 기판의 연마면의 면적으로 나누어 얻어지는 압력보다도 작은 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 가압유체가 피연마 기판과 연마패드 사이에 침입하여 기판유지 헤드에 대하여 접촉과 분리가 가능하게 설치되어 있는 시일부재 및 피연마 기판을 밀어 올리는 문제를 피할 수 있다.
이 경우, 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 단위면적당 압력은 상기 소정의 누름력을 피연마 기판의 연마면의 면적으로 나누어 얻어지는 압력의 1.0배 미만인 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 하면 공간부에 공급되는 가압유체의 가압력이 크게 되어 시일부재 및 피연마 기판이 밀어 올려지는 문제를 피할 수 있는 동시에, 가압유체의 가압력에 비하여 기판유지 헤드에 가해지는 누름력이 지나치게 크게 되어 가이드 부재가 연마패드에 강하게 내리 눌려지는 문제를 피할 수 있다.
제1기판의 연마방법에 있어서 상기 기판유지 헤드에는 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 소정의 위치에 유지하는 고리형상의 가이드 부재가 설치되어 있고, 상기 제1공정은 피연마 기판을 상기 기판유지 헤드에 피연마 기판의 연마면이 상기 가이드 부재의 하면보다도 위에 위치하도록 유지하는 공정을 포함하고, 상기 제3공정은 상기 기판유지 헤드를 피연마 기판의 연마면과 상기 가이드 부재의 하면이 대략 동일 평면이 되는 위치로 이동하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이와같이 하면 공간부에 공급되는 가압유체에 의하여 피연마 기판에 가해지는 가압력과 가이드부재에 가해지는 누름력이 대략 같게 되므로, 공간부에 공급되는 가압유체는 공간부로부터 거의 유출하지 않고 피연마 기판을 연마패드에 내리누를 수 있다.
제1기판의 연마방법에 있어서, 상기 제3공정은 상기 시일부재를 상기 공간부에 공급되는 가압유체에 의하여 눌러서 피연마 기판의 둘레부를 상기 연마패드에 내리누르는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 연마시에 피연마 기판의 둘레부가 떠오르는 문제를 피할 수 있다.
제1기판의 연마방법에 있어서, 상기 기판유지 헤드의 피연마 기판을 유지하는 부분은 평탄면에 형성되어 있고, 상기 제3공정은 상기 평탄면과 상기 연마패드 위에 설치된 피연마 기판과의 간격을 피연마 기판의 직경이 1000분의 1이상으로 유지하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 가압유체가 피연마 기판과 기판유지 헤드와의 사이를 유통할 때의 유체의 흐름에 저항이 생겨서 피연마 기판을 가압하는 유체에 압력차가 생기는 문제를 피할 수 있으므로 피연마 기판을 한층 균일하게 연마할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 제1~제3의 피연마 기판의 유지장치 또는 제1기판의 연마방법에 의하면, 안정된 가압력에 의하여 피연마 기판을 연마패드에 내리누르고, 안정된 연마를 실시할 수 있는 동시에 연마패드나 이 연마패드가 설치되는 정반에 요철이 있거나 피연마 기판의 두께에 불균일이 있어도 피연마 기판에 대하여 균일한 연마가 가능하고, 또, 간단한 구조에 의하여 피연마 기판의 부착이탈 및 반송을 실현할 수 있다.
본 발명에 관한 제1기판의 연마장치는, 회전가능한 강성의 정반과, 이 정반의 표면에서 액상 수지가 경화함으로써 형성된 연마용 수지막과, 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 상기 연마용 수지막에 내리누르는 기판유지 수단을 구비하고 있다.
제1기판의 연마장치에 의하면 액상 수지가 표면장력에 의하여 넓혀진 후에 경화하여 형성된 연마용 수지막을 구비하고 있기 때문에, 연마용 수지막의 표면은 드레싱 처리를 실시하지 않아도 매우 평탄하고 매끄러우므로 200㎜ 이상의 대직경 피연마 기판의 표면을 매우 균일하게 연마할 수 있다.
제1기판의 연마장치에 있어서, 상기 연마용 수지막은 상기 정반의 표면에 회전 도포된 수지가 경화함으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 정반의 표면에 공급된 액상 수지는 정반의 표면에 균일하게 넓혀지므로 연마용 수지막의 표면은 한층 평탄하고 매끄럽다.
제1기판의 연마장치에 있어서, 상기 연마용 수지막에는 연마용 숫돌입자가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 연마용 숫돌입자를 포함하지 않는 연마제를 이용하여 피연마 기판의 연마를 실시할 수 있다.
제1기판의 연마장치에 있어서, 상기 연마용 수지막은 반투명인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 정반의 표면에서 반사되고 반투명한 연마용 수지막을 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하면 연마패드가 마모하여 전면에 걸쳐서 두께가 저감하고 있는 경우에는 빛의 강도가 크게 되고, 연마패드가 부분적으로 마모하여 연마패드의 표면에 요철이 형성되어 있는 경우에는 빛의 강도가 부위에 따라 다르므로 연마패드의 교환시기를 정확히 판단할 수 있다.
이 경우, 상기 정반의 표면에서 반사되고 상기 불투명한 연마용 수지막을 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하는 광강도 검출수단을 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 정반의 표면에서 반사되고 반투명한 연마용 수지막을 통과하여 오는 빛의 강도를 간단하고 확실하게 검출할 수 있다.
제1기판의 연마장치는 상기 정반의 표면에 상기 연마용 수지막을 형성하기 위한 액상 수지를 공급하는 수지공급수단을 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 정반의 표면에 연마용 수지막을 형성하기 위한 액상수지를 간단하게 공급할 수 있다.
이 경우, 상기 수지공급수단에 의하여 상기 정반의 표면에 공급된 액상수지를 경화시켜서 상기 연마용 수지막을 형성하는 수지경화수단을 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 수지공급수단에 의하여 정반의 표면에 공급된 액상 수지를 간단하고 확실하게 정화시킬 수 있다.
상기 수지공급수단에 의하여 상기 정반의 표면에 공급되는 수지는 열경화성이며, 상기 수지경화수단은 상기 수지공급수단에 의하여 상기 정반의 표면에 공급된 수지를 가열하여 경화시키는 수단인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 열경화성 수지를 가열함으로써 연마용 수지막을 간단하게 형성할 수 있다.
상기 수지공급수단에 의하여 상기 정반의 표면에 공급되는 수지는 광경화성이며, 상기 수지경화수단은 상기 수지공급수단에 의하여 상기 정반의 표면에 공급된 수지에 자외선을 조사하여 정화시키는 수단인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 광경화성 수지에 자외선을 조사함으로써 수지에 열을 가하지 않고 연마용 수지막을 형성할 수 있다.
제1기판의 연마장치는 상기 연마용 수지막을 용해하는 용제를 상기 정반위에 공급하는 용제공급수단을 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이하면 연마용 수지막을 용해하여 제거하는 작업을 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명에 관한 제2기판의 연마장치는 회전가능한 강성의 정반과, 이 정반의 표면에 설치된 반투명한 연마패드와, 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 상기 연마패드에 내리누르는 기판유지수단과, 상기 정반의 표면에서 반사되고 상기 반투명한 연마패드를 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하는 광강도 검출수단을 구비하고 있다.
제2기판의 연마장치에 의하면 정반의 표면에서 반사되고 반투명한 연마패드를 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하면 연마패드가 마모하여 전면에 걸쳐서 두께가 저감하고 있는 경우에는 빛의 강도가 크게 되고, 연마패드가 부분적으로 마모하여 연마패드의 표면에 요철이 형성되어 있는 경우에는 빛의 강도가 부위에 따라 다르다. 이 때문에 검출된 빛의 강도가 크게 되거나 빛의 강도가 부위에 따라 다르다. 이 때문에 검출된 빛의 강도가 크게 되거나 빛의 강도가 부위에 따라 다를 대에는 연마패드가 수명의 거의 되었다고 알 수 있으므로 연마패드의 교환시기를 정확히 판단할 수 있다.
본 발명에 관한 제3기판의 연마장치는, 회전가능한 강성의 정반과, 이 정반의 위에 설치되고 유색의 하층과 반투명한 상층을 가지는 다층구조의 연마패드와, 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 상기 연마패드에 내리누르는 기판유지수단과, 상기 연마패드의 상기 하층의 표면에서 반사되고 상기 반투명한 상층을 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하는 광강도 검출수단을 구비하고 있다.
제3기판의 연마장치에 의하면 연마패드의 하층의 표면에서 반사되고 반투명한 상층을 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하면 연마패드가 마모하여 전면에 걸쳐서 두께가 저감하고 있는 경우에는 빛의 강도가 크게 되고, 연마패드가 부분적으로 마모하여 연마패드의 표면에 요철이 형성되어 있는 경우에는 빛의 강도가 부위에 따라 다르다. 이 때문에 검출된 빛의 강도가 크게 되거나 빛의 강도가 부위에 따라 다르거나할 때에는 연마패드가 수명이 거의 되었다고 알 수 있으므로 연마패드의 교환시기를 정확히 판단할 수 있다.
본 발명에 관한 제2기판의 연마방법은, 강성의 정반 표번에 액상 수지를 회전도포하는 공정과, 상기 정반의 표면에 회전도포된 상기 수지를 경화시켜서 연마용 수지막을 형성하는 공정과, 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 상기 연마용 수지막에 내리 눌러서 피연마 기판을 연마하는 공정을 구비하고 있다.
제2기판의 연마방법에 의하면, 정반의 표면에 회전도포된 액상 수지를 경화시켜서 정반의 표면에 연마용 수지막을 형성할 때, 액상 수지는 표면장력에 따라 정반의 표면에 균일하게 넓혀지기 때문에 드레싱처리를 실시하지 않아도 매우 평탄하고 매끄러운 표면을 가지는 연마용 수지막이 얻어지므로 피연마 기판의 표면을 매우 균일하게 연마할 수 있다.
제2기판의 연마방법에서, 상기 연마용 수지막에는 연마용 숫돌입자가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 연마용 숫돌입자를 포함하지 않는 연마제를 이용하여 피연마 기판의 연마를 실시할 수 있다.
제2기판의 연마방법에 있어서, 상기 연마용 수지막은 반투명인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 정반의 표면에서 반사되고 반투명한 연마용 수지막을 통과해오는 빛의 강도를 검출함으로써 연마패드의 교환시기를 정확이 판단할 수 있다.
제2기판의 연마방법에 있어서, 상기 연마용 수지막을 상기 정반에 표면으로부터 제거하는 공정을 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 새로운 수지를 정반의 표면에 공급함으로써 표면이 평탄한 연마용 수지막을 새롭게 형성할 수 있다.
제2기판의 연마방법에 있어서, 표면이 요철형상으로 된 상기 연마용 수지막의 표면에 수지를 공급하여 상기 연마용 수지막의 표면을 평탄화하는 공정을 또한 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 연마용 수지막을 제거하지 않고 연마용 수지막의 표면을 평탄화할 수 있다.
본 발명에 관한 제3기판의 연마방법은 표면에 반투명한 연마패드가 설치된 강성의 정반을 회전하는 공정과, 피연마 기판을 상기 연마패드에 내리 눌러서 상기 피연마 기판의 표면을 연마하는 공정과, 상기 정반의 표면에서 반사되고 상기 반투명한 연마패드를 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하고, 검출된 빛의 강도에 의거하여 상기 연마패드의 막두께를 추정하는 공정을 구비하고 있다.
제3기판의 연마방법에 의하면 정반의 표면에서 반사되고 반투명한 연마패드를 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하면 연마패드가 마모하여 전면에 걸쳐서 두께가 저감하고 있는 경우에는 빛의 강도가 크게 되고, 연마패드가 부분적으로 마모하여 연마패드의 표면에 요철이 형성되어 있는 경우에는 빛의 강도가 부위에 따라 다르다. 이 때문에 검출된 빛의 강도가 커지거나 빛의 강도가 부위에 따라 다르거나 할 때에는 연마패드가 수명이 거의 된 것을 알 수 있으므로 연마패드의 교환시기를 정확히 판단할 수 있다.
본 발명에 관한 제4기판의 연마방법은, 표면에 유색의 하층과 반투명한 상층을 가지는 다층구조의 연마패드가 설치된 강성의 정반을 회전하는 공정과, 피연마 기판을 상기 연마패드에 내리 눌러서 상기 피연마 기판의 표면을 연마하는 공정과, 상기 연마패드가 상기 하층의 표면에서 반사되고 상기 반투명한 상층을 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하고, 검출된 빛의 강도에 의거하여 상기 연마패드의 막 두께를 추정하는 공정을 구비하고 있다.
제4기판의 연마방법에 의하면, 연마패드의 하층의 표면에서 반사되고 반투명한 연마패드를 통과하여 오는 빛의 강도를 검출하면 연마패드가 마모하여 전면에 걸쳐서 두께가 저감하고 있는 경우에는 빛의 강도가 크게 되고, 연마패드가 부분적으로 마모하여 연마패드의 표면에 요철이 형성되어 있는 경우에는 빛의 강도가 부위에 따라 다르다. 이 때문에 검출된 빛의 강도가 커지거나 빛의 강도가 부위에 따라 다르거나 할 때에는 연마패드가 수명이 거의 된 것을 알 수 있으므로 연마패드의 교환시기를 정확히 판단할 수 있다.
[실시예]
이하 본 발명의 각 실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치, 기판의 연마장치 및 연마방법에 의하여 도면을 참조하면서 설명한다.
[제1실시예]
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치의 개략단면도로서, 제1도에서 11은 평탄한 표면을 가지는 강체로 이루어지는 회전 가능한 정반으로서, 이 정반(11)의 상면에는 탄성을 가지는 연마패드(12)가 접착되어 있다.
정반(11)의 상방에는 기판(13)을 유지하는 기판유지장치(15a)가 배치되어 있고, 이 기판유지 장치(15A)는 도시하지 않은 회전구동수단에 의하여 회전하는 회전축(16A)과, 회전축(16A)의 하단에 일체로 설치된 원반형상의 기판유지 헤드(17A)와, 기판유지 헤드(17A)의 하면의 둘레부에 고정된 실리콘 고무 등의 탄성체로 이루어지는 링 형상의 시일부재(18A)와 기판유지 헤드(17A)의 하면의 시일부재(18A)의 외측에 고정된 링 형상의 가이드부재(19A)와, 일단(제1도의 상측)으로부터 도입된 가압유체를 타단(제1도의 하측)을 통해 유출시키는 유체공로로서의 유체 유통로(20A)를 구비하고 있다.
이하. 제1실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치를 이용하여 실시하는 기판의 연마방법에 대하여 제2도(a),(b)를 참조하면서 설명한다.
우선 반송시의 동작에 대하여 설명한다. 기판(13)또는 기판유지장치(15A)를 수평방향으로 이동하여 기판(13)을 기판유지 헤드(17A)의 하방에 위치시킨 후, 기판유지 헤드(17A)를 강하시켜서 기판유지 헤드(17A)와 기판(13)을 접근시키고, 그후, 기판유지 헤드(17a) 하측의 대기를 유체 유통로(20A)로부터 흡인하면 제2도(a)에 나타내는 바와 같이 기판(13)은 시일부재(18A)를 통하여 기판유지 헤드(17A)에 흡인되어 유지된다. 이 상태에서 기판유지 헤드(17A)를 수평방향으로 반송하여 정반(11)상의 연마패드(12)의 상방으로 이동시킨다. 이에 의하여 기판(13)의 유지 및 반송을 간단하고 확실하게 실시할 수 있다.
이어서 연마시의 동작에 대하여 설명하면서 제1실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치의 상세한 구조에 대하여 설명한다.
제2(b)도에 나타내는 바와 같이 유체 유통로(20A)의 내부를 대기압으로 하여 기판(13)을 해방하여 기판(13)을 연마패드(12) 위에 설치한 후, 회전축(16A)에 대하여 하향의 누름력을 가한다. 직경이 8인치의 실리콘으로 이루어지는 기판(13)을 500g/㎠의 가압력으로 연마패드(12)에 내리 눌러서 연마하는 경우에는 회전축(16A)에 가해지는 누름력은 157㎏이 된다. 이 경우, 기판유지 헤드(17A), 시일부재(18A) 및 기판(13)에 의하여 형성되는 공간부(21A)에, 예를들면 800g/㎠의 가압공기나 가압질소 등으로 이루어지는 가압유체를 유체 유통로(20A)로부터 공급한다. 이 상태에서 숫돌입자를 포함한 연마제(22)를 연마패드(12) 상에 방울로 떨어뜨리면서 정반(11)과 기판유지 헤드(17A)를 상대회전 시킨다. 이와 같이 하면 기판(13)의 연마면은 연마패드(12)와 미끄럼접촉하므로 기판(13)의 연마면의 요철이 완화되어 평탄화된다. 가이드부재(19A)는 회전에 수반하는 원심력에 의하여 기판(13)이 외측으로 튀어나오는 문제를 방지하여 기판(13)을 소정의 위치에 유지한다.
여기에서 공간부(21A)의 높이(tA)(제1도를 참조)에 대하여 검토한다.
유체 유통로(20A)로부터 공간부(21A)에 공급되는 가압유체는 기판(13)을 이면으로부터 연마패드(12)로 향하여 내리누르지만 기판(13)은 시일부재(18A)에 접착되어 있지 않으므로 연마시의 기판(13)의 회전상태나 기판(13)의 이면의 요철상태등에 의하여, 제3도에 나타내는 바와 같이 가압유체는 기판(13)과 시일부재(18A)의 사이를 통해 공간부(21A)의 외부로 누출된다. 공간부(21A)의 높이(tA)가 작은 경우에는 공간부(21A)내의 가압유체의 흐름에 저항이 생기고, 공간부(21A)의 내부에서 압력차가 생겨서 기판(13)을 균일하게 누를 수 없다. 이 때문에 공간부(21A)의 높이(tA)를 이 공간부(21A)를 유통하는 가압유체에 압력손상이 거의 생기지 않는 값으로 설정할 필요가 있다. 공간부(21A)의 높이(tA)는 시일부재(18A)의 두께에 의하여 결정되고, 가압유체로서 물이나 공기(질소) 등의 낮은 점성의 것을 이용하는 경우에는 공간부(21a)의 높이(tA)를 기판(13)의 직경(원판의 경우의 직경 또는 사각형판의 경우의 대각선)의 길이의 1/1000 이상의 값, 바람직하게는 2/1000 이상의 값으로 설정하면 공간부(21A)의 내부에서 압력차가 거의 생기지 않는다. 구체적으로는 0.5㎜두께의 시일부재(18A)를 이용하여 공간부(21A)의 높이(tA)를 0.5㎜로 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 유체 유통로(20A)로부터 공간부(21A)에 공급되는 가압유체의 압력쪽이 회전축(16A)에 가해지는 누름력보다도 크기 때문에, 기판(13)과 가이드부재(19A) 사이의 틈을 0.1㎜정도로 절정해두면 가압유체의 압력은 기판유지 헤드(17A)를 상방으로 밀어 올리는 힘으로서 작용하여, 시일부재(18A)와 기판(13)의 사이에 틈이 생기며, 제3도에서 화살표로 나타내는 바와 같이 가압유체는 기판(13)과 시일부재(18A) 사이의 틈을 통하여 가이드부재(19A)의 오목형상홈(19A)으로부터 외부로 유출하므로 공간부(21A)의 압력은 저하한다. 이와 같이 함으로써 공간부(21A)의 가압유체의 압력은 자기정합적으로 회전축(16A)에 가해진 누름력과 일치하고, 기판(13)은 안정된 가압력에 의하여 연마패드(12)에 내리 눌려진다.
기판(13)의 두께와 시일부재(18A)의 두께의 합계 두께를 가이드부내(19A)의 두께보다도 0.01~0.1㎜ 정도 크게 하여 기판(13)의 연마면(하면)을 가이드부재(19A)의 하면보다도 하방에 0.01~0.1㎜정도 돌출시켜 두면 가이드부재(19A)의 연마패드(12)가 접촉하지 않기 때문에, 기판(13)과 시일부재(18A) 사이로부터 누출한 가압유체는 가이드부재(19A)의 하측으로부터 외측으로 유출할 것이다. 그러나 연마패드(12)가 탄성변형하거나 또는 가이드부재(19A)와 연마패드(12)의 사이에 연마제가 유입하면 누출한 가압유체는 가이즈부재(19A)의 하측으로부터 외부로 자연스럽게 유출할 수 없게 되고 가이드부재(19A)의 내측으로 들어가 버리는 일이 있다. 기판(13)과 시일부재(18A) 사이로부터 공간부(21A)의 외부로 누출한 가압유체가 가이드부재(19A)의 내측으로 들어가게 되면 이 가압유체는 기판(13)과 연마패드(12) 사이에 침입하여 기판(13)을 상방으로 밀어 올리는 힘이 되고, 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르는 힘이 저하된다. 그래서 이와 같은 문제를 피하기 위해 가이드부재(19A)의 하면에는 가이드부재(19A)의 내측과 외측을 연통시키고, 공간부(21A)로부터 흘러나온 가압유체를 외부로 도피하기 위한 오목형상홈(19A)이 적당한 간격으로 여러 군데에 설치되어 있는(제4도(a),(b)를 참조)것이다.
또, 연마시에 있어서는 기판(13)은 시일부재(18A) 및 가이드부재(19A)와는 접촉하고 있지 않기 때문에 기판유지 헤드(17A)가 회전해도 기판(13)은 기판유지 헤드(17A)에 추종하여 회전하는 일이 없다. 기판(13)이 회전하지 않아도 정반(11)이 회전하면 정반(11)과 기판(13)이 상대회전하므로 기판(13)의 연마면은 연마된다. 또, 기판(13)을 기판유지 헤드(17A)와 연통하여 회전시킬 필요가 있는 경우에는, 제4도(a)에 나타내는 바와 같이 가이드부재(19A)의 내면의 기판(13)의 오리엔테이션 플래트(오리프라 : orientation flat)와 대응하는 부위를 직선형상으로 하거나. 제4도(b)에 나타내는 바와 같이 기판(13)에 홈부를 설치함과 동시에 가이드부재(19A)에 돌출부를 설치하여 기판(13)과 가이드부재(19A)가 상대회전하지 않도록 해도 된다. 이와 같이 하면 기판(13)이 이면의 가이드부재(19A)와 접하는 부분이 연마되어 손상하는 문제를 피할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 제1실시예에 관한 연마기판의 유지장치 또는 기판의 연마방법에 의하면, 공간부(21A)에 공급되는 가압유체의 압력에 의하여 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르므로 연마패드(12)의 연마면에 요철이 있어서 기판(13)을 변형해도 기판(13)을 균일한 가압력으로 연마패드(12)에 내리누를 수 있으므로 기판(13)을 균일하게 연마할 수 있다.
또, 제1종래예와 같이 기판의 이면을 기판유지 헤드에 의하여 직접 누르지 않기 때문에 기판의 이면에 미립자 등의 이물이 부착괴어 있어도 기판(13)을 균일한 가압력으로 연마패드(12)에 내리누를 수 있다.
또, 유체 유통로(21a)로부터 대기를 흡인하는 것만으로 기판(13)을 기판유지 헤드(17A)에 유지할 수 있으므로 기판(13)의 유지 및 반송이 용이하다.
따라서, 제1실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치 또는 기판의 연마방법에 의하면, 정반(11)이나 연마패드(12)에 요철이 있거나 기판(13)의 두께에 불균일이 있어도 기판(13)에 대하여 균일한 연마가 가능함과 동시에 기판(13)의 부착이탈 및 반송이 용이하게 된다.
[제2실시예]
제5도는 본 발명의 제2실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치의 개략단면도로서, 제5도에서 11은 평탄한 표면을 가지는 강제로 이루어지는 회전가능한 정반으로서, 이 정반(11)의 상면에는 탄성을 가지는 연마패드(12)가 접착되어 있다.
정반(11)의 상방에는 기판(13)을 유지하는 기판유지 장치(15B)가 배치되어 있고, 이 기판유지장치(15B)는 회전축(16B)과, 화전축(16B)의 하단에 일체로 설치되고 하면에 오목부(17A)를 가지는 원반형상의 기판유지 헤드(17B)와, 기판유지 헤드(17B)의 하면 둘레부에 고정된 링 형상의 가이드부재(19B)와, 유체 유통로(20B)를 구비하고 있다.
제2실시예가 제1실시예와 다른점은 제1실시예에서 설치되어 있던 시일부재(18A)가 설치되어 있지 않은 점과, 기판유지 헤드(17B)의 오목부(17A)에 유체 유통로(20B)를 통해 유입되는 가압유체를 분산구멍(24A)에 의해 분산하여 공급하는 유체 분산관(24B)이 기판유지 헤드(17B)와 일체로 설치되어 있는 점이다.
또, 제1실시예에서는 공간부(21A)에 공급되는 가압유체의 압력을 회전축(16A)에 가해지는 누름력으로 자기정합적으로 일치시키는 기구였지만, 제2실시예에 있어서는 공간부(21B)에 공급되는 가압유체를 항상 외부로 유출시키는 동시에 공간부(21B)를 유통하는 가압유체의 압력을 회전축(16B)에 가해지는 누름력에 자기정합적으로 일치시키고, 회전축(16B)에 가해지는 누름력과 일치하는 유통하는 가압유체의 압력에 의하여 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르는 기구이다.
이하, 제2실시예에 관한 기판의 연마장치를 이용하여 실시하는 연마방법에 대하여 제6도(a),(b)를 참조하면서 설명한다.
우선 반송시의 동작에 대하여 설명한다. 기판(13) 또는 기판유지장치(15B)를 수평방향으로 이동하여 기판(13)을 기판유지 헤드(17B)의 하방에 위치시킨 후, 기판유지 헤드(17B)를 강하시켜서 기판유지 헤드(17B)와 기판(13)을 접근시키고, 그후, 유체 유통로(20B)로부터 기판유지 헤드(17b)의 오목부(17A)의 공기를 흡인하면 유체분산판(24B)의 하측공간이 감압되기 때문에, 제6도(a)에 나타내는 바와 같이 기판(13)은 유체분산판(24B)에 흡착되어 기판유지 헤드(17B)에 확실히 유지된다. 이 상태에서 기판유지 헤드(17B)를 수평방향으로 이동하여 기판(13)을 정반(11)상의 연마패드(12) 상방으로 반송한다. 이와 같이 함으로써 기판(13)의 유지 및 반송을 간단하고 확실하게 실시할 수 있다.
이어서 연마시의 동작에 대하여 설명하면서 제2실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치의 상세한 구조에 대하여 설명한다.
유체 유통로(20B)의 내부 나아가서는 기판유지 헤드(17B)의 오목부(17A)를 대기압에 해방하여 기판(13)을 연마패드(12)위에 설치한 후, 회전축(16B)에 대하여 하향의 누름력을 가한다. 직경 8인치의 실리콘으로 이루어지는 기판(13)을 500g/㎠의 가압력으로 연마패드(12)에 내리 눌러서 연마하는 경우에는 회전축(16B)에 가해지는 누름력은 157㎏이 된다. 이 경우, 기판유지 헤드(17B), 가이드부재(19B) 및 기판(13)에 의하여 형성되는 공간부(21B)에, 예를들면 600g/㎠의 가압유체를 공급한다. 이 상태에서 숫돌입자를 포함한 연마제(22)를 연마패드(12)상에 방울로 떨어뜨리면서 정반(11)과 기판유지 헤드(17B)를 상대회전 시킨다. 이와 같이 하면 기판(13)의 연마면은 연마패드(12)와 미끄럼접촉하므로 기판(13)의 연마면의 요철이 완화되어 평탄화된다. 가이드부재(19B)는 제1실시예와 마찬가지로 회전에 수반하는 원심력에 의하여 기판(13)이 외측으로 튀어나오는 문제를 방지함과 동시에 제1실시예와 달리 기판유지 헤드(17B), 유체분산판(24B) 및 기판(13)과 함께 공간부(21B)를 형성한다.
여기에서 공간부(21B)의 높이(tB)에 대하여 검토한다.
유체 유통로(20B)로부터 공간부(21B)에 공급되는 가압유체는 기판(13)과 가이드부재(19B) 사이의 틈 및 가이드부재(19B)의 오목형상홈(19A)을 통하여 외면으로 유출하면서 기판(13)을 이면으로부터 연마패드(12)로 향하여 밀지만 공간부(21B)의 높이(tB)가 작은 경우에는 공간부(21B)내의 유체의 흐름에 저항이 생겨서 공간부(21b)의 재부에서 압력차가 생겨버리므로 기판(13)을 균일하게 누를 수 없다. 이 때문에 공간부(21B)의 높이(tB)를 이 공간부(21B)를 유통하는 가압유체의 압력손상이 거의 생기지 않는 값으로 설정할 필요가 있다. 공간부(21B)의 높이(tB)는 가이드부재(19B)의 두께와 기판(13)의 차에 의하여 결정되고, 가압유체로서 물이나 공기(질소) 등의 낮은 점성의 것을 이용하는 경우에는 직경의 길이의 1/1000 이상의 값, 바람직하게는 2/1000 이상의 값으로 설정하면 공간부(21B)의 내부에서 압력차가 거의 생기지 않는다. 구체적으로는 0.5㎜두께의 시일부재(18A)를 이용하여 공간부(21b)의 높이(tB)를 0.5㎜로 하는 것이 바람직하다.
유체분산판(24B)에 형성되는 분산구멍(24A)의 직경, 수 및 배치에 대해서는 분산구멍(24A)으로부터 공간부(21B)에 공급되는 가압유체에 의하여 기판(13)을 균일하게 가압할 수 있도록 적절히 설정하는 것이 바람직하고, 분산구멍(24A)의 배치에 대해서는 동심원 형상 또, 방사형상인 것이 바람직하다. 또, 유체분산판(24B)으로서는 다공질판을 이용해도 된다.
전술한 바와 같이 유체 유통로(20B)로부터 공간부(21B)에 공급되는 가압유체의 압력쪽이 회전축(16B)에 가해지는 누름력보다도 크기 때문에, 기판(13)과 가이드부재(19B) 사이의 틈을 0.1㎜정도로 설정해두면 제6도(b)에서 화살표로 나타내는 바와 같이 가압유체는 기판(13)과 가이드부재(19B) 사이의 틈을 통하여 가이드부재(19B)의 오목형상홈(19B)으로부터 외부로 유출하고, 이에 의하여 공간부(21B)의 압력은 저하하므로 공간부(21B)를 유통하는 가압유체의 압력은 자기정합적으로 회전축(16B)에 가해진 누름력과 일치하고, 기판(13)은 안정된 가압력에 의하여 연마패드(12)에 내리 눌려진다
또 유체 유통로(20B)에서 공간부(21B)로 공급되는 가압유체의 압력 쪽이 회전축(16B)에 가해지는 누름력보다도 크기 때문에, 가압유체의 압력은 기판유지 헤드(17B)를 상방으로 밀어올리는힘으로서 작용하므로 기판유지 헤드(17B)와 연마패드(12) 사이에 틈이 생기고 이 틈을 통하여 가압유체는 외부로 유출한다. 그러나 연마패드(12)가 탄성변형하거나 또는 가이드부재(19B)와 연마패드(12)의 사이에 연마제가 유입하면 누출한 가압유체는 가이드부재(19B)의 하측으로부터 외부로 자연스럽게 유출할 수 없게 되고 가이드부재(19B)의 내측으로 가두어져 버리는 일이 있다. 이와 같이 되면 전술한 바와 같이 가압유체가 기판(13)과 연마패드(12)의 사이에 침입하여 기판(13)을 상방으로 밀어올리고, 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르는 힘이 저하된다. 그래서 이와 같은 문제를 피하기 위해 가이드부재(19B)의 하면에서는 제1실시예와 마찬가지의 오목형상홈(19A)이 적당한 간격으로 여러 군데에 설치되어 있다.
이상 설명한 바와 같이 제2실시예에 관한 연마기판의 유지장치 또는 기판의 연마방법에 의하면, 유체분산판(24B)의 분산구멍(24A)으로부터 공간부(21B)에 공급되는 가이드부재(19B)의 오목형상홈(19A)으로부터 유출하는 가압유체의 압력에 의하여 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르므로 연마패드(12)의 연마면에 요철이 있고 기판(13)이 변형해도 기판(13)을 균일한 가압력으로 연마패드(12)에 내리누를 수 있으므로 기판(13)을 균일하게 연마할 수 있다.
또, 기판의 이면에 미립자 등의 이물이 부착괴어 있어도 기판(13)을 균일한 가압력으로 연마패드(12)에 내리누를 수 있다.
또, 유체분산판(20B)의 분산구멍(24A)으로로부터 기판(13)를 흡인하는 것만으로 기판(13)을 기판유지 헤드(17B)에 유지할 수 있으므로 기판(13)의 유지 및 반송이 용이하다.
따라서, 제2실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치 또는 기판의 연마방법에 의하면, 정반(11)이나 연마패드(12)에 요철이 있거나 기판(13)의 두께에 불균일이 있어도 기판(13)에 대하여 균일한 연마가 가능함과 동시에 기판(13)의 부착이탈 및 반송이 용이하게 된다.
[제3실시예]
제7도는 본 발명의 제3실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치의 개략단면도로서, 제7도에서 11은 평탄한 표면을 가지는 강제로 이루어지는 회전가능한 정반으로서, 이 정반(11)의 상면에는 탄성을 가지는 연마패드(12)가 접착되어 있다.
정반(11)의 상방에는 기판(13)을 유지하는 기판유지 장치(15C)가 배치되어 있고, 이 기판유지장치(15C)는 회전축(16C)과, 회전축(16C)의 하단에 일체로 설치되고 하면에 오목부(17A)를 가지는 원반형상의 기판유지 헤드(17c)와, 기판유지 헤드(17C)의 오목부(17A)에 이 기판유지 헤드(17C)와 잎체로 설치된 분산구멍(24A)을 가지는 유체분산판(24C)과, 기판유지 헤드(17C)의 하면 둘레부에 고정된 링 형상의 가이드부재(19C)와 가이드부재(19C)의 내측에 상하운동 가능하게 설치된 탄성재로 이루어지는 링형상의 시일 부재(18C)와 유체 유통로(20C)를 구비하고 있다.
제3실시예가 제2실시예와 다른점은 가이드부재(19C)의 내측에 상하운동 가능하게 시일부재(18C)가 설치되어 있다는 것이다. 이 경우, 기판유지 헤드(17C)의 오목부(17A)의 높이는 시일부재(18C)의 높이보다도 크게 설정되어 있다.
또, 제1 및 제2실시예에서는 공간부(21A,21B)에 공급되는 가압유체의 압력을 자기정합적으로 기판유지 헤드(17A,17B)에 가해지는 누름력과 일치시키고, 기판유지 헤드(17A,17B)에 가해지는 누름력과 일치한 가압유체의 압력에 의하여 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르는 기구였지만 제3실시예에서는 공간부(21C)에 공급되는 가압유체의 압력을 기판유지 헤드(17C)에 가해지는 누름력과 같게 하여 공간부(21C)에 공급되는 가압유체의 압력을 기판유지 헤드(17C)에 가해지는 누름력과 같게 하여 공간부(21C)에 공급되는 가압유체의 압력에 따라 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르는 기구이다.
이하, 제3실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치를 이용하여 실시하는 기판의 연마방법에 대하여 제8도(a),(b)를 참조하면서 설명한다.
우선 반송시의 동작에 대하여 설명한다. 기판(13) 또는 기판유지장치(15C)를 수평방향으로 이동하여 기판(13)을 기판유지 헤드(17C)의 하방에 위치시킨 후, 기판유지 헤드(17C)를 강하시켜서 기판유지 헤드(17C)와 기판(13)을 접근시키고, 그후, 유체 유통로(20C)로부터 기판유지 헤드(17C)의 오목부(17A)의 공기를 흡인하면 유체분산판(24C)의 하측공간이 감압되기 때문에, 제8도(a)에 나타내는 바와 같이 기판(13)은 유체분산판(24C)에 흡착되어 기판유지 헤드(17C)에 확실히 유지된다. 이 경우 기판유지 헤드(17C)의 홈부(17A)의 감압에 따라 시일부재(18C)는 기판(13)으로부터 분리되어 상방으로 이동한다. 이 상태에서 기판유지 헤드(17C)를 수평방향으로 이동하여 기판(13)을 연마패드(12)의 상방으로 반송한다. 이에의하여 기판(13)의 유지 및 반송을 간단하고 확실하게 실시할 수 있다.
이어서 연마시의 동작에 대하여 설명하면서 제3실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치의 상세한 구조에 대하여 설명한다.
유체 유통로(20C)로부터의 흡인을 해방하여 기판유지 헤드(17C)의 오목부(17A), 나아가서는 공간부(21C)의 압력을 대기압으로 한 후, 회전축(16C)에 대하여 하향의 누름력을 가한다. 직경이 8인치의 실리콘으로 이루어지는 기판(13)을 500g/㎠의 가압력으로 연마패드(12)에 내리 눌러서 연마하는 경우에는 회전축(16C)에 가해지는 누름력은 157㎏이 되기 때문에 회전축(16C)에는 160㎏의 힘을 가한다. 이 경우, 공간부(21C)에 예를들면 500g/㎠의 가압유체를 공급한다. 이 상태에서 숫돌입자를 포함한 연마제를 연마패드(12)상에 방울로 떨어뜨리면서 장반(11)과 기판유지 헤드(17C)를 상대회전시킨다. 이와 같이 하면 제8도(b)에 나타내는 바와 같이 기판(13)은 연마패드(12)와 미끄럼접촉하도록 기판(13)의 연마면의 요철이 완화되어 평탕화된다. 시일부재(18C)는 유체분산판(24C) 및 기판(13)과 함께 공간부(21C)를 형성하고, 가이드부재(19C)는 회전에 수반하는 원심력에 의하여 기판(13)이 외측으로 튀어나오는 문제를 방지하는 기능을 갖는다.
여기에서 회전축(16C)에 가하는 누름력과 공간부(21C)에 공급되는 가압유체의 압력의 관계에 대하여 검토한다. 회전축(8)에 가해지는 누름력이(공간부(21C)에 공급되는 가압유체의 압력) × (기판(13)의 면적) 보다도 크고, 가이드부재(18)가 연마패드(12)를 누름으로써 연마패드(12)를 미리 탄선변형시켜 둘 수 있고, 기판(13)의 주변부에서의 연마베율의 상승을 억제할 수 있다는 효과를 초래하기 때문에, 공간부(21C)에 공급하는 가압유체의 압력은 (회전축(16C)에 가하는 누름력) ÷ (기판(13)의 면적)의 1.0배 미만이 바람직하고, 가이드부재(18)에 가해지는 누름력이 가압유체의 압력과 같은 정도인 것이 보다 바람직하다.
이어서 공간부(21C)의 높이(tC)에 대하여 검토한다.
기판유지 헤드(17C)의 오목부(17A)와 공간부(21C)와는 유체분산판(24C)의 분산구멍(24A)에 의하여 연통되어 있기 때문에, 오목부(17A)의 압력과 공간부(21C)의 압력은 같지만 시일부재(18C)는 기판유지 헤드(17C)에 고정되어 있지 않기 때문에 연마시의 기판(13)의 회전상태나 기판(13)의 이면의 요철부 등에 의하여 공간부(21C)에 공급된 가압유체는 시일부재(18C)와 기판(13)의 틈으로부터 외부로 누출한다. 공간부(21C)의 높이(tC)가 작은 경우에는 공간부(21C)내의 유체의 흐름에 저항이 생기고 공간부(21C)의 내부에서 압력차가 생겨버려 기판(13)을 균일하게 누를 수 없다. 이 때문에 공간부(21C)의 높이(tC)를 이 공간부(21C)를 유통하는 가압유체에 압력손상이 거의 생기지 않는 값으로 설정할 필요가 있다. 공간부(21C)의 높이(tC)는 가이드부재(19C)의 두께와 기판(13)의 두께의 차에 의하여 결정되고, 가압유체로서 물이나 공기(질소) 등의 낮은 점성의 것을 이용하는 경우에는 기판(13)의 직경의 길이의 1/1000 이상의 값, 바람직하게는 2/1000 이상의 값으로 설정하면 공간부(21C)의 내부에서 압력차가 거의 생기지 않는다. 구체적으로는 공간부(21C)의 높이(tC)를 0.5㎜로 하는 것이 바람직하다.
유체분산판(24C)에 형성되는 분산구멍(24A)의 직경, 수 및 배치에 대해서는 분산구멍(24A)으로부터 공간부(21C)에 공급되는 가압유체에 의하여 기판(13)을 균일하게 가압할 수 있도록 적절히 설정하는 것이 바람직하고 분산구멍(24A)의 배치에 대해서는 도심원형상이거나 방사형상인 것이 바람직하다. 또, 유체분산판(24C)으로서는 다공질판을 이용해도 된다.
전술한 바와 같이 가이드부재(19C)의 하면과 기판(13)의 이면은 같은 높이위치이며, 또, 시일부재(18C)는 공간부(21C)에 공급되는 가압유체에 의하여 하방으로 가압되어 있기 때문에 시일부재(18C)의 하면은 기판(13)의 연마면과 접하고 있다. 이 때문에 시일부재(18C)의 중량을 무시하면 시일부재(18C)의 상면의 면적과 하면의 면적이 같은 경우에는 기판(13)의 둘레부는 기판(13)의 중앙부와 같은 가압력에 의하여 연마패드(12)에 내리 눌려지게 된다.
시일부재(18C)는 공간부(21C)에 공급되는 가압유체에 의하여 상방으로 가압되어 있기 때문에 시일부재(18C)와 기판(13)의 접촉면으로부터 가압유체가 젖기 쉬우므로 시일부재(18C)의 상면의 면적을 하면의 면적보다도 크게 해 두는 것이 바람직하다. 무엇보다도 실제로는 기판(13)의 둘레부는 중앙부보다도 시일부재(18C)의 중량분만큼 큰 힘으로 내리 눌러져 있기 때문에 시일부재(18C)의 상면의 면적을 하면의 면적보다도 크게 하는 정도는 조금이라도 된다.
기판(13)과 시일부재(18C)는 접하고 있을 뿐이므로 공간부(21C)의 가압유체는 기판(13)과 시일부재(18C) 사이로부터 누출한다. 이 경우, 제1 및 제2실시예와 달리 회전축(16C)에 가해지는 누름력이 공간부(21C)에 공급되는 가압유체의 압력보다도 약간 크기 때문에, 공간부(21C)로부터 누출한 가압유체에 의하여 기판유지 헤드(17C) 및 가이드부재(19C)가 상방으로 밀어 올려지지 않고 누출된 가압유체가 가이드부재(19C)와 연마패드(12) 사이의 틈으로부터 유출되지 않는다. 누출된 가압유체가 가이드부재(19C)에 의하여 가두어지면 가압유체가 기판(13)과 연마패드(12) 사이에 침입하여 기판(13)을 상방으로 밀러 올려서 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르는 힘이 저하하므로 이 문제를 피하기 위해 기판(13)과 시일부재(18C)의 틈을 0.1㎜ 정도로 설정해둠과 동시에 가이드부재(19C)의 하면에 제1실시예와 같은 오목형상홈(19A)을 적당한 간격으로 여러 군데에 설치해 두는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이 제3실시예에 관한 피연마 기판의 연마장치 또는 기판의 연마방법에 의하면, 유체분산판(24C)의 분산구멍(24A)으로부터 공간부(21C)에 공급되는 가압유체의 압력에 의하여 기판(13)을 연마패드(12)에 내리누르므로 연마패드(12)의 연마면에 요철이 있어서 기판(13)이 변형해도 기판(13)을 균일한 가압력으로 연마패드(12)에 내리누를 수 있으므로 기판(13)을 균일하게 연마할 수 있다.
또, 기판의 이면에 미립자 등의 이물이 부착되어 있어도 기판(13)을 균일한 가압력으로 연마패드(12)에 내리누를 수 있다.
또, 유체분산판(20c)의 분산구멍(24A)으로로부터 기판(13)를 흡인하는 것만으로 기판(13)을 기판유지 헤드(17C)에 흡착할 수 있으므로 기판(13)의 유지 및 반송이 용이하다.
따라서, 제2실시예에 관한 피연마 기판의 유지장치 또는 기판의 연마방법에 의하면, 정반(11)이나 연마패드(12)에 요철이 있거나 기판(13)의 두께에 불균일이 있어도 기판(13)에 대하여 균일한 연마가 가능함과 동시에 기판(13)의 부착이탈 및 반송이 용이하게 된다.
[제4실시예]
이하 제4실시예에 관한 기판의 유지장치 및 기판의 연마방버에 대하여 설명한다.
제9도는 본 발명의 제4실시예에 관한 기판의 연마장치의 개략구조를 나타낸 것으로, 제9도에서 31은 평탄한 표면을 가지는 강체로 이루어지는 회전 가능한 정반이다. 정반(31)의 상방에는 열경화성을 가지는 액상 수지를 공급하는 제1 배관(32)이 설치되어 있고, 이 제1배관(32)으로부터 액상 수지를 정반(31)의 표면에 전면에 걸쳐서 공급하여, 표면장력에 의하여 균일하게 넓혀진 수지를 열로 경화시킴으로써 정반(31)의 표면에 연마용 수지막(33)을 형성한다. 이 경우, 정반(31)을 회전시키면서 제1배관(32)으로부터 수지를 방울로 떨어뜨림으로써 수지를 표면장력에 의하여 넓히고, 정반(31) 위에 균일한 막두께를 가지는 연마용 수지막(33)을 형성할 수 있다. 또, 제1배관(32)은 정반(31)의 상방에서 정반(31)의 중심부근으로부터 직경방향으로 왕복이동하면서 소정량의 수지를 정반(31) 상에 방울로 떨어뜨림으로써 정반(31) 위에 균일한 수지를 공급하고 수지를 공급하지 않을 대에는 정반(31)의 상방으로부터 외방으로 이동시킨다. 정반(31)의 비스듬한 상방에는 정반(31)의 표면에 공급된 수지를 가열하여 경화시키는 가열램프(34)가 설치 되어 있다.
연마용 수지막(33)의 두께는 0.01㎜ 정도로서 종래의 연마패드의 두께가 0.1㎜정도인 것에 대하여 약 10분의 1두께이다. 연마용 수지막(33)을 형성하는 수지로서는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리아미드 등을 이용할 수 있고, 경질, 연질 등 어느 것이라도 좋다.
제9도에 나타내는 바와 같이 정반(31)의 상방에는 기판(35)을 유지하기 위한 기판유지장치(36)가 배치되어 있고, 이 기판유지장치(36)는 도시하지 않은 회전 구동수단에 의하여 회전하는 회전축(36A)과, 회전축(36A)의 하단에 일체로 설치되어 기판(35)을 유지하는 원반형상의 기판유지 헤드(36B)를 구비하고 있다.
또 정반(31)의 상방에는 기판(35)의 연마시에 정반(31)상에 형성된 연마용 수지막(33)위에 연마제를 공급하기 위한 제2배관(37)이 설치되어 있고, 이 제2배관(37)으로부터 연마용 수지막(33) 위에 방울져서 떨어지는 연마제에 의하여 기판(35)은 연마된다. 제2배관(37)은 연마제가 방울져 떨어질 때에는 정반(31)의 중앙부 부근의 상방으로 이동하고, 연마제가 방울져 떨어지지 않을 때에는 정반(31)의 상방으로부터 외방으로 이동한다.
또 정반(31)의 상방에는 정반(31)의 표면에 형성된 연마용 수지막(33)을 용해하는 용제를 공급하는 제3배관(38)이 설치되어 있고, 이 제3배고나(38)으로부터 공급되는 용제에의하여, 마모된 연마용 수지막(33)은 용해되어 제거된다. 제3배관(38)은 정반(31)위의 상방에서 중심부 근방으로부터 직경방향으로 이동하면서 소정량의 용제를 정반(31) 위에 방울로 떨어뜨림으로써 마모된 연마용 수지막(33)을 용해하여 제거하고, 연마용 수지막(33)을 용해하지 않을 때에는 정반(31)의 상방으로부터 외방으로 이동한다.
이상과 같이 제4실시예에 관한 기판의 연마장치에 의하면 회전하고 있는 정반(31) 위에 액상의 수지를 방울로 떨어뜨리고, 표면장력에 의하여 넓혀진 수지를 경화시키므로 정반(31)의 표면에 평탄하고 균일한 두께를 가지는 연마용 수지막(33)을 형성할 수 있다.
또 정반(31) 및 기판유지장치(36)는 제3배관(38)으로부터 공급되는 용제에 침해되지 않는 재질, 예를들면 알루미나 등으로 형성되어 있다. 이 경우, 정반(31)의 표면을 보호하기 위한, 예를들면 아크릴계 수지로 이루어지는 보호패드를 정반(31)의 표면에 접착하고 있고, 기판(35)의 파손 등에 의하여 손상된 보호패드를 적절히 교체함으로써 정반(31)의 보호를 도모하고 있다.
또 제1배관(32)과 제3배관(38)을 공통의 배관으로 하고, 교체밸브 등에 의하여 수지의 공급과 용제의 공급을 교체해도 된다.
또 제4실시예에서는 제1배관(32)으로부터 열경화성 수지를 공급하고 이수지를 가열에 의하여 경화시켰지만, 그 대신에 제1배관(32)으로부터 광경화성 수지를 공급하고 이 수지를 자외선에 의하여 경화시켜도 된다.
이하 제4실시예에 관한 기판의 연마장치를 이용하여 연마하는 방법을 제10도의 흐름도에 의거하여 설명한다.
우선 제1공정으로서 정반(31)을 예를들면 30 r.p.m으로 회전시키면서 제1배관(32)으로부터 예를들면 용매에 용해된 폴리우레탄수지를 정반(31)상에 방울로 떨어뜨림으로써 정반(31)위에 전면에 걸쳐서 수지를 도포한다.
이어서 제2공정으로서 정반(31)의 회전을 멈추고 정반(31) 상의 수지의 표면장력에 의하여 이 수지의 표면을 평탄하게 한 후, 정반(31)을 천천히 회전시키면서 정반(31)상의 수지를 가열램프(34)에 의하여 가열함으로써 수지를 경화시켜서 연마용 수지막(33)(제10도에서는 도시의 편의상 패드로 표현하고 있다)을 형성한다. 이 경우, 예를들면 정반(31)을, 예를들면 5 r.p.m으로 회전시키면서 용매에 용해된 폴리우레탄수지를 60℃로 가열함으로써 용매를 증발시켜서 연마용 수지막(33)을 형성한다.
이어서 제3공정으로서 기판(35)을 기판유지장치(36)에 유지시켜서 정반(31)의 상방으로 이동시킨다. 그후 정반(31)을 회전시키면서 제2배관(37)으로부터 연마 숫돌입자를 포함하는 연마제를 정반(31)상에 방울로 떨어뜨림과 동시에 기판유지장치(36)를 정반(31)과 같은 방향으로 회전시키면서 강하시켜서 기판유지장치(36)에 유지된 기판(35)을 연마용 수지막(33)에 눌러서 접촉시킴으로써 기판(35)의 표면을 연마한다. 기판(35)의 연마가 완료되면 기판유지장치(36)를 정반(31)의 상방으로부터 소정의 위치로 이동하여 기판(35)을 언로드한다. 예를들면 직경 200㎜의 웨이퍼로 이루어지는 기판(35)을 연마하는 경우의 연마조건으로서는 정반(31)을 100 r.p.m으로 회전시키면서 10~15wt%의 실리카를 포함하는 pH10~11의 알칼리용액으로 이루어지는 연마제를 200cc/min의 비율로 방울로 떨어뜨림과 동시에 기판유지장치(36)를 20 r.p.m 으로 회전하면서 기판(35)을 연마용 수지막(33)에 누름으로써 기판(35)의 표면의 압력이 300g/㎠가 되도록 설정한다.
이어서 제4공정으로서 정반(31)을 회전시키면서 제3배관(38)으로부터 연마용 수지막(33)을 용해하는 용제, 예를들면 아세톤 등 유기용매나 진한 황상 등을 정반(31) 위에 방울로 떨어뜨려서 정반(31)상의 연마용 수지막(33)을 용해하여 제거한다.
이상 제1공정으로부터 제4공정을 반복함으로써 염나에 의하여 두께나 요철량이 변화한 즉, 피로한 연마용 수지막(33)을 드레싱처리하지 않고 재생할 수 있다. 즉, 피로한 연마용 수지막(33)을 제거하고, 표면이 평탄한 연마용 수지막(33)을 새롭게 형성함으로써 두께가 균일하고 표면에 요철이 없는 연마용 수지막(33)에 의하여 기판(35)을 안정되게 연마할 수 있다.
또 제4실시예에서 정반(31)을 회전시키면서 액상 수지를 방울로 떨어뜨렸지만, 이용되는 수지의 점성 및 용매의 종류나 양에 따라 정반(31)의 회전속도 및 방울져서 떨어지는 수지의양을 조절하는 것이 바람직하다.
또 제4실시예에서는 열경화성 수지를 가열램프(34)에 의하여 가열하여 경화시킴으로써 연마용 수지막(33)을 형성했지만 이것 대신에 정반(31)의 온도를 상승시키고 정반(31)의 열에 의하여 수지를 경화시켜도 된다.
또, 제4실시예에서는 연마 숫돌입자를 포함하는 연마제를 공급하도록 했지만, 이것 대신에 연마 숫돌입자를 포함하는 수지를 경화시켜서 연마용 수지막(33)을 형성하고, 연마 숫돌입자 연마를 포함하지 않고 pH가 조절된 액체를 연마용 수지막(33)위에 공급해도 된다.
또 상기 제4공정에서는 소정수의 기판(35)을 연마한후에 연마용 수지막(33)을 갱신해도 되고, 연마용 수지막(33)이 수명을 넘으 시점, 즉, 연마용 수지막(33)의 면내 균일성 또는 단차 흡수성능이 허용되는 범위를 넘은 시점에서 연마용 수지막(33)을 갱신해도 된다.
또 상기 연막용 수지막(33)이 수명이 넘은 시점에서 연마용 수지막(33)을 제거하지 않고 피로한 연마용 수지막(33)위에 제2배관(32)으로부터 수지를 공급하여 연마용 수지막(33)을 평탄화하여 연마용 수지막(33)의 면내 균일성 및 단차흡수성능을 회복해도 된다. 이 경우, 연마용 수지막(33)의 두께가 종래의 연마패드의 두께에 비하여 매우 얇으므로 수지의 공급에 의하여 연마용 수지막(33)의 표면을 평탄화하는 것이 가능하게 된다.
[제5실시예]
제11도는 본 발명의제5실시예에 관한 기판 연마장치의 개략구조를 나타낸 것으로, 제11도에서 31은 평탄한 표면을 가지는 강체로 이루어지고 회전가능한, 예를들면 적색의 정반, 39는 정반(31) 위에 접착된 백색 반투명 연마패드, 40은 연마패드(39) 위에 연마제를 공급하는 제1배관, 41은 연마패드(39) 위에 세정등의 물을 공급하는 제2배관, 42는 연마패드(39)의 색의 강도(R,G,B)를 측정하는 카메라이다. 정반(31)의 상방에는 제1실시예와 마찬가지로 도시하지 않은 회전구동수단에 의하여 회전하는 회전축(36A)과 회전축(36A)의 하단에 일체로 설치되어 기판(35)을 유지하는 원반형상의 기판유지 헤드(36B)를 가지는 기판유지장치(36)가 배치되어 있다.
제5실시예에 관한 기판의 연마장치에서는 제2배관(41)으로부터 물을 공급하여 연마패드(39)의 표면을 세정함과 동시에, 연마제를 제거한 후에 카메라(42)에 의하여 연마패드(39)를 통과하여 오는 정반(31)의 적색 색강도를 측정한다. 연마패드(39)의 두께가 충분히 두꺼운 경우에는 정반(31)의 적색은 연마패드(39)를 투과하지 않으므로 카메라(42)는 연마패드(39)의 백색을 잡고, R,G,B의 신호강도는 대략 같다. 연마패드(39)가 반투명하기 때문에 연마패드(39)가 얇아짐에 따라 연마패드(39)를 투과하는 정반(31)의 적색이 증가하고 R의 신호강도가 증가하여 온다.
제12도는 연마패드(39)의 두께와 R,G,B의 신호강도의 관계를 나타내고, 횡축은 연마패드(39)의 두께를 나타내고, 종축은 연마패드(39)가 없는 경우의 색의 신호강도를 1로 했을 때의 색의 신호강도를 나타내고 있다. 제12도에 나타내는 바와 같이 연마패드(39)의 두께가 얇아짐에 따라 R의 신호강도가 커지는 한편, G,B의 신호강도는 작아지므로 연마패드(39)의 두께를 판단할 수 있다. 또, 정반(31)의 전면의 R,G,B의 신호강도를 측정함으로써연마패드(39)의 요철의 상태 즉, 부위에 의한 두께의 변화를 판단할 수 있다.
반투명의 연마패드(39)의 제작방법으로서는 빛을 통과하지 않는 미립자를 수wt% 정도 포함하는 투명 수지에 의하여 형성해도 되고, 투명한 수지에 미세한 기포를 형성함으로써 빛을 난반사시키는 구조로 해도 된다.
또, 제5실시예에서는 적색의 정반(31)과 백색반투명의 연마패드(39)를 이용했지만 이것에 대신하여 백색의 정반(31)과 적색반투명 연마패드(39)의 조합이라도 된다. 이 경우에는 R의 신호가도의 저하 및 G,B의 신호강도의 증가에 의하여 연마패드(39)의 두께를 판단할 수 있다. 또, 이 이외의 색의 조합에 대해서도 여러 가지를 채택할 수 있다.
또, 다층구조의 연마패드(39)를 이용하는 경우에는 정반(31)에 착색하는 대신에 패드의 표면층을 반투명으로 하고 표면층 이외의 층을 유색으로 해도 된다.
또 제2실시예에서는 연마패드(39)의 표면을 물에 의하여 세정한 후에 색의 신호강도를 측정했지만 이에 대신하여 고압에어 등에 의하여 연마패드(39) 상의 연마제를 부분적으로 제거하고, 연마제가 제거된 영역의 색의 신호강도를 측정해도 된다.
또 상기 제4실시예에 관한 기판의 연마장치를 이용하여, 예를들면 적색에 착색된 정반(31)위에 제1배관(32)로부터 백색 반투명 수지를 공급하여 백색반투명 연마용 수지막(33)을 형성하고 이 연마용 수지막(33)을 통과하여 오는 정반(31)의 적색의 신호강도를 측정해도 된다. 이 경우에는 예를들면 적색의 신호강도가 소정치를 넘으면 제3배관(38)으로부터 용제를 정반(31)상에 공급하여 연마용 수지막(33)을 제거한 후, 제1배관(32)으로부터 수지를 공급하여 새로운 연마용 수지막(33)을 형성하거나 또는 연마용 수지막(33)을 제거하지 않고 제1배관(32)으로부터 수지를 공급하여 연마용 수지막(33)의 표면을 평탄화할 수 있다.

Claims (14)

  1. 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 연마패드에 내리누르는 피연마 기판의 유지장치에 있어서, 상기 연마패드에 대하여 진퇴가능하게 설치되어 있고, 피연마 기판을 흡인하는 기판 흡인수단과 일단으로부터 공급된 가압유체를 타단으로부터 유출시키는 유체 공급로를 가지는 기판유지 헤드와, 상기기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단을 둘러싸는 부위에 고정되어 있고, 상기 기판유지 헤드 및 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판과 함께 공간부를 형성하는 시일부재를 구비하고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판은 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력에 의하여 상기 연마패드에 내리 눌려지며, 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력이 상기 기판유지 헤드에 가해지는 누름력보다도 클 때 상기 시일부재는 상기 가압유체의 압력에 의해 상기 기판유지 헤드와 함게 밀어올려져 상기 시일부재와 피연마 기판 사이에 간격을 형성하고, 상기 간격을 통해 상기 가압유체를 상기 공간부로부터 외부로 유출시키는 것을 특징으로 하는 피연마 기판의 유지장치,
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판유지 헤드의 상기 시일부재의 외측에 설치되어 있고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 소정의 위치에 유지하는 동시에 내측과 외측을 연통시키는 연통로를 갖는 가이드 부재를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 피연마 기판의 유지장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단이 트여진 부분은 평탄면에 형성되어 있고, 상기 평탄면과 상기 연마패드 뒤에 설치된 피연마 기판과의 간격을 피연마기판의 직격의 1000분의 1이상으로 설정하는 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 피연마 기판의 유지장치.
  4. 피연마 기판을 유지함과 동시에 유지한 피연마 기판을 연마패드에 내리누르는 피연마 기판의 유지장치에 있어서, 상기 연마패드에 대하여 진퇴가능하게 설치되어 있고, 피연마 기판을 흡인하는 기판흡인수단과 일단으로부터 공급된 가압유체를 타단으로부터 유출시키는 유체 공급로를 가지는 기판유지 헤드와, 상기기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단을 둘러싸는 부위에 대하여 접촉과 분리가 가능하게 설치되어 있고, 상기 기판유지 헤드 및 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판과 함께 공강부를 형성하는 시일부재를 구비하고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판은 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력에 의하여 상기 연마패드에 내리 눌려지며, 상기 시일부재는 상기 유체 공급로의 타단으로터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력에 의해 눌려져 피연마 기판측으로 이동하는 것에 의해 피연마 기판의 둘레 가장자리부를 상기 연마패드에 내리 누르는 것을 특징으로 하는 피연마 기판의 유지장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기판유지 헤드의 상기 시일부재의 외측에 설치되어 있고, 상기 연마패드상에 설치된 피연마 기판을 소정의 위치에 유지하는 동시에 내측과 외측을 연통시키는 연통로를 갖는 가이드 부재를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 피연마 기판의 유지장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시일부재는 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피연마 기판의 유지장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 시일부재는 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피연마 기판의 유지장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단이 트이는 부분은 평탄면에 형성되어 있고, 상기 평탄면과 상기 연마패드 위에 설치된 피연마 기판과의 간격을 피연마기판의 직경의 1000분의 1 이상으로 설정하는 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 피연마 기판의 유지장치.
  9. 피연마 기판을 연마패드에 내리 눌러서 연마하는 기판의 연마방법에 있어서, 상기 연마패드에 대하여 진퇴가능하게 설치되어 일단으로부터 공급된 가압유체를 타단으로부터 유출시키는 유체 공급로를 갖는 기판유지 헤드와, 상기 기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단을 둘러싸는 부위에 고정되어있는 시일부재와, 상기 연마패드상에 설치되는 피연마 기판에 의해 형성되는 공간부에 상기 유체 공급로의 타단으로부터 가압유체를 공급하는 제1공정과, 상기 기판유지 헤드를 상기 연마패드에 대하여 소정의 누름력으로 누르는 제2공정과, 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력에 의해 기판을 상기 연마패드에 내리 누르는 제3공정과, 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의압력이 상기 소정의 누름력보다 클 때 상기 시일부재를 상기 가압유체의 압력에 의해 상기 기판유지 헤드와 함께 밀어 올려 상기 시일부재와 피연마 기판의 사이에 간격을 형성하고, 상기 간격을 통해 상기 가압유체를 상기 공간부에서 외부로 유출시키는제4공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 공간부에 공급되는가압유체의 단위면적당 압력은상기 소정의 누름력을 피연마 기판의 연마면의 면적으로 나누어 얻어지는 압력보다도 큰 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 단위면적당 압력은, 상기 소정의 누름력을 피연마 기판의 연마면의 면적으로 나누어 얻어지는 압력의 1.1배 이상이고 2.0배 이하인 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 기판유지 헤드의 피연마 기판을 유지하는 부분은 평탄면에 형성되어 있고, 상기 제3공정은 상기 평탄면과 상기 연마패드 위에 설치된 피연마 기판과의 간격을 피연마 기판의 직경의 1000분의 1 이상으로 유지하는 공정을 포함한는 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.
  13. 피연마 기판을 연마패드에 내리 눌러서 연마하는 기판의 연마방법에 있어서, 상기 연마패드에 대하여 진퇴가능하게 설치되어 일단으로부터 공급된 가압유체를 타단으로부터 유출시키는 유체 공급로를 갖는 기판유지 헤드와,상기 기판유지 헤드의 상기 유체 공급로의 타단을 둘러싸는 부위에 접촉이탈이 가능하게 설치되어 있는 시일부재와 상기 연마패드상에 설치되는 피연마 기판에 의해 형성되는 공간부에 상기 유체 공급로의 타단으로부터 가압유체를 공급하는 제1공정과, 상기 기판유지 헤드를 상기 연마패드에 대하여 소정의 누름력으로 누르는 제2공정과, 상기 유체 공급로의 타단으로부터 상기 공간부에 공급되는 가압유체의 압력에 의해 피연마 기판을 상기 연마패드에 내리 누르는 것과 함께 상기 시일부잴ㄹ 피연마 기판측에 이동시켜 피연마 기판의 둘레부를 상기 연마패드에 내리 누르는 제3공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기판유지 헤드의 피연마 기판을 유지하는 부분은 평탄면에 형성되어 있고, 상기 제3공정은 상기 평탄면과 상기 연마패드 위에 설치된 피연마 기판과의 간격을 피연마 기판의 직경의 1000분의 1 이상으로 유지하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.
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