KR100281665B1

KR100281665B1 - 웨이퍼 연마 장치 및 연마 방법

Info

Publication number: KR100281665B1
Application number: KR1019980052784A
Authority: KR
Inventors: 히데오 미쯔하시; 사또시 오오이; 아쯔시 야마모리; 소이찌 이나바
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2001-04-02
Also published as: CN1082866C; JP3006568B2; KR19990062759A; CN1228367A; TW383262B; JPH11165255A; US6168684B1

Abstract

본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치 및 연마 방법은 연마량의 변동을 줄여 수율을 향상시키고 반응성 부산물에 의한 흠결의 발생을 방지하고 연마 속도의 저하를 방지할 수 있다. 본 발명의 웨이퍼 연마 장치는 회전식 연마 베드, 상기 회전식 연마 베드에 제공된 연마포, 연마제를 연마포의 면에 공급하기 위한 연마제 공급 수단, 소정의 압력으로 상기 웨이퍼를 상기 연마포에 대고 누르기위한 웨이퍼 누름 수단, 상기 웨이퍼를 둘러싸고 배치되며 상기 연마포와 접촉하는 면상의 내측 주변 에지와 외측 주변 에지 사이로 연장하는 다수의 그루브가 제공된 링형의 리테이너, 상기 연마포에 대하여 상기 웨이퍼 및 리테이너를 구동시키기 위한 회전식 구동 수단, 및 상기 웨이퍼와 상기 리테이너 간에 회전 속도의 차를 제공하는 회전 속도차 발생 수단을 갖는다.

Description

웨이퍼 연마 장치 및 연마 방법

본 발명은 일반적으로 웨이퍼 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 소자의 제조 공정을 통하여 형성된 반도체 웨이퍼상의 균일하지 못한 부분의 평탄화를 위해서 화학적 및 기계적 연마에 적용될 수 있는 웨이퍼 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다.

도 10은 반도체 소자의 제조 공정을 통하여 형성된 반도체 웨이퍼상의 균일하지 못한 부분의 평탄화를 위해서 화학적 및 기계적 연마가 사용되는 경우의 웨이퍼의 외측 주변부의 연마후의 형태를 나타내는 그래프를 보여주고 있다. 도 10에서, 수평축은 웨이퍼의 외측 주변부로부터 방사상 방향으로 중심부를 향하는 위치를 나타내며, 수직축은 웨이퍼의 잔류층의 두께를 나타낸다.

일반적으로, 웨이퍼 연마 장치는 회전하는 연마포에 연마제를 공급하는 화학적 및 기계적 연마를 행하고 연마포를 웨이퍼상에 대고 문질러 연마를 행한다. 이때에, 연마 공정 동안 웨이퍼가 밖으로 튀어나가는 것을 방지하기 위한 리테이너라고 불리우는 링이 웨이퍼를 둘러싸도록 배치된다. 도 10에서, (a)로 표시된 곡선은 리테이너가 연마포와 접촉하지 않는 경우에서의 웨이퍼의 상태를 나타낸다. 일반적으로, 연마후의 웨이퍼의 외측 주변 부분의 형태는 리테이너가 연마포상에 가압된 경우의 형태이다. (b)로 표시된 곡선은 리테이너가 연마포와 접촉된 경우에서의 웨이퍼의 형태를 나타낸다. 일반적으로, 연마후의 웨이퍼의 외측 주변 부분의 형태는 리테이너가 연마포에 가압되었는지의 여부에 따라서 달라진다. 평탄성의 정도는 도 10에 (a)의 곡선으로 도시되어 있는 바와 같이 얻어질 수 있다는 것이 알려져 있다.

반도체 제조 공정에 있어서, 단일의 웨이퍼로부터 얻어지는 반도체 칩의 양(이후, 수율이라 한다)은 웨이퍼의 평탄한 영역의 면적에 의존한다. 도 10의 (b)로 도시된 곡선의 경우에, 즉, 리테이너가 연마포에 가압되는 경우에, 하나의 웨이퍼로부터 낮은 제조 비용으로 높은 수율을 얻기 위해서 웨이퍼의 외측 주변부에서 높은 평탄성이 얻어질 수 있다. 따라서, 상기의 설명과 관련하여., 제조 공정에서 리테이너를 연마포에 가압하는 것이 유리하다. 그러나, 이 경우에, 리테이너가 웨이퍼를 둘러싸고 있으므로, 리테이너의 하부면이 편평할 때에 웨이퍼의 연마면에 연마제를 공급하는 것은 웨이퍼의 중심 부분에서 연마 속도를 저하시키거나 혹은 연마에 흠결을 초래할 수 있다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 연마 장치가 미심사된 일본 특허 공보 평성7-237120에 개시되어 있다.

미심사된 일본 특허 공보 평성7-237120에 개시된 웨이퍼 연마 장치에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9에 도시된 웨이퍼 연마 장치는 회전가능한 연마 베드(2), 상기 연마 베드에 제공되는 연마포, 펌프 등에 의해서 연마제(4)를 연마포(3)의 표면에 공급하기 위한 연마제 공급부(5), 연마 대상의 웨이퍼(1)를 파지하는 케리어 헤드(6), 웨이퍼(1)를 둘러싸며 연마 동안 웨이퍼(1)주위에서 연마포를 누룰 수 있는 높이에 배치되도록 케리어 헤드(6)에 고정되며 연마포와 접촉하는 면상에 복수의 그루브(10)를 갖는 리테이너(9), 케리어 헤드(6)와 함께 연마포(3)쪽으로 웨이퍼(1) 및 리테이너(9)를 누르는 가압 메카니즘(14), 및 케리어 헤드(6)와 함께 연마포(3)에 대하여 웨이퍼(1) 및 리테이너(9)를 구동시키는 스핀들(13)로 구성되어 있다.

도 9에 도시된 종래의 웨이퍼 연마 장치(9)는 화학적 및 기계적 연마를 행하는 통상적인 장치와 유사하게, 회전하는 연마포(3)에 연마제(4)를 공급하고, 가압 메카니즘(14)에 의해서 웨이퍼(1)를 연마포(3)에 대고 누르면서 스핀들(13)을 회전시켜서 연마를 행한다. 이 때에, 리테이너(9)도 연마포상에 눌려지므로, 도 10(a)에 도시된 바와 같이 웨이퍼(1)의 외측 주변 부분에서 양호한 평탄성이 얻어져 수율이 향상된다. 한편, 리테이너(8)상에 다수의 그루브가 제공되어 있으므로 연마제(4)가 그루브(0)를 통해서 웨이퍼의 연마면으로 공급되므로 연마 속도가 떨어지고 웨이퍼(1)의 중심부에서의 연마 결함이 발생되는 문제점을 해소할 수 있다.

그러나, 종래의 웨이퍼 연마 장치에서는 케리어 헤드를 경유하여 웨이퍼 및 리테이너가 동기식으로 회전하기 때문에 여전히 문제의 소지가 남아 있다.

즉, 종래의 웨이퍼 연마 장치는 그루브가 형성되는 부분 및 웨이퍼 및 리테이너의 동기식 회전을 위해서 그루브가 형성되어 있지 않은 부분에서 연마제의 유입량에 차이가 생길수 있으므로 웨이퍼의 원주 방향에서 연마량의 변동을 야기하여 수율을 저하시킬 수 있다.

다른 한편으로, 종래의 웨이퍼 연마 장치는 웨이퍼 연마면에 대한 연마제의 공급 및 배출을 제어할 수 없다. 연마의 진전에 따라 발생되는 연마칩 및 반응 부산물은 웨이퍼 연마면 아래에 축적될 수 있다. 이에 따라서, 웨이퍼면의 흠결 및 연마 속도의 저하가 발생될 수 있다.

본 발명은 종래 기술에서의 문제점에 비추어 이루어진 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 연마량의 변동을 억제하여 수율을 향상시키고 반응성 부산물의 축적에 의한 흠결의 발생이나 연마 속도의 저하를 방지할 수 있는 웨이퍼 연마 장치 및 연마 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1의 특징에 따르면,

웨이퍼 연마 장치는,

회전식 연마 베드,

상기 회전식 연마 베드에 제공된 연마포,

상기 연마포의 표면에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 수단,

상기 웨이퍼를 상기 연마포상에 대고 소정의 압력으로 누르기 위한 웨이퍼 누름 수단,

상기 웨이퍼를 둘러싸고 배치되며 상기 연마포와 접촉하는 면상의 내측 주변 에지와 외측 주변 에지사이로 연장하는 복수의 그루브가 제공된 링형의 리테이너,

상기 웨이퍼 및 리테이너를 상기 연마포상에서 구동시키기 위한 회전식 구동 수단, 및

상기 웨이퍼와 상기 리테이너 간의 회전 속도의 차이를 제공하는 회전 속도차 발생 수단

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 특징에 따르면,

웨이퍼 연마 방법은,

회전식 연마 베드에 제공된 연마포의 표면에 연마제를 공급하는 단계,

리테이너에 의한 소정의 압력으로 웨이퍼를 연마포에 대고 누르면서 회전을 위해서 연마 대상의 웨이퍼 및 상기 웨이퍼를 둘러싸고 배치된 리테이너를 구동시키는 단계, 및

상기 웨이퍼와 상기 리테이너 간의 회전 속도의 차를 발생시키는 단계,

를 포함한다.

본 발명의 제3 특징에 따르면,

웨이퍼 연마 방법은,

리테이너에 의한 소정의 압력으로 웨이퍼를 연마포에 대고 누르면서 회전을 위해서 연마 대상의 웨이퍼 및 상기 웨이퍼를 둘러싸고 배치된 리테이너를 구동시키는 단계 - 상기 연마제는 상기 웨이퍼 및 상기 리테이너의 하나의 회전 방향으로 연마되는 웨이퍼의 표면에 공급되고, 상기 연마제는 다른 회전 방향으로 연마되는 웨이퍼의 표면으로부터 배출됨 -, 및

상기 한 방향으로의 회전 방향을 다른 방향으로 스위칭하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부하는 도면을 참조하면서 설명한다. 그러나, 이러한 설명은 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며 단지 설명 및 이해를 돕기 위한 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치의 제1 실시 형태의 구성을 나타내는 도면.

도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 제1 실시 형태의 리테이너(retainer)에 그루브가 제공된 실시예를 나타내는 평면도.

도 3은 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 제1 실시 형태의 리테이너의 압력과 웨이퍼의 외측 주변부의 형태간의 관계를 도시하는 그래프.

도 4는 웨이퍼의 외측 주변부의 원주 방향에서의 연마 형태를 나타내는 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치의 제 2 실시 형태의 구성을 나타내는 도면.

도 6은 도 5에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 제 2 실시 형태의 리테이너에 그루브가 제공된 실시예를 나타내는 평면도.

도 7은 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치의 제 2 실시 형태의 리테이너에 그루브가 제공된 실시예를 나타내는 평면도.

도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 방법의 실시예를 나타내는 플로우차트.

도 9는 종래의 웨이퍼 연마 장치의 구성을 나타내는 도면.

도 10은 리테이너에 의해서 연마면이 가압되고 리테이너가 연마면과의 비 접촉 상태인 경우에 있어서 연마면의 평탄성의 비교 결과를 예로서 도시한 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 웨이퍼

2 : 회전식 연마 베드

3 : 연마포

4 : 연마제

5 : 연마제 공급부

6 : 케리어 헤드

7 : 크로스 롤러 베어링

8 : 리테이너 베이스

9 : 리테이너

10 : 그루브

11 : 벨로우

12 : 공기관

13 : 스핀들

14 : 가압 메카니즘

15 : 스토퍼

이하, 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 의거 본 발명을 상세히 설명한다. 이후의 설명에서, 여러가지 특정한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 제시되었다. 그러나, 본 기술 분야에 숙련된자는 본 발명이 특별한 상세 없이도 실시될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 가령, 공지된 구조는 본 발명을 모호하게 할 우려가 있으므로 생략되었다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치의 제1 실시 형태의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 웨이퍼 연마 장치는 회전식 연마 베드(2), 상기 회전식 연마 베드(2)상에 제공된 연마포(3), 연마제(4)를 펌프 등에 의해서 연마포(3)의 표면상에 공급하기 위한 연마제 공급부(5), 연마 대상인 웨이퍼를 파지하기 위한 케리어 헤드(6), 상기 케리어 헤드(6)상에 견고하게 고정된 내부 링을 가진 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing : 7), 압축된 공기의 흐름 경로를 내부적으로 규정하는 링상의 리테이너 베이스(8), 상기 웨이퍼(1)를 둘러싸며 배치되고 연마포(3)와 접촉하는 면에 복수의 그루브(10)가 제공되는 링형의 리테이너(9), 상기 리테이너 베이스(8)와 리테이너(9)사이에 배치되며 소정의 압력으로 압축된 공기를 리테이너 베이스(8)의 흐름 경로로 도입하므로써 소정의 압력으로 리테이너(9)를 연마포(3)속으로 누르는 벨로우(11), 상기 압축된 공기를 상기 리테이너 베이스(8)의 흐름 경로속에 공급하는 공기관, 상기 케리어 헤드(6)와 접속되며 상기 케리어 헤드(6)와 함께 연마포(3)에 대하여 웨이퍼를 회전시키도록 구동되는 스핀들(13), 상기 스핀들(13) 및 케리어 헤드(6)를 경유하여 소정의 압력으로 웨이퍼(1)를 연마포(3)에 대고 누르는 비 회전 가능한 가압 메카니즘(14), 상기 가압 메카니즘(14)에 견고하게 고정되며 그의 선단이 상기 케리어 헤드(6)의 양측에 놓이도록 수직 방향으로 배열된 2개의 스토퍼(15), 및 상기 리테이너 베이스(8)에 견고하게 고정되며 상기 케리어 헤드(6)의 양측을 향하여 수평으로 돌출하고, 상기 리테이너 베이스(8) 및 리테이너(9)의 회전을 정지시키기 위해서 상기 케리어 헤드(6)의 회전시에 상기 스토퍼(15)와 접촉하는 2개의 샤프트로 구성되어 있다.

도 2는 리테이너(9)상에 제공된 그루브(10)의 제1의 실시 형태를 도시하는 도면이다. 그루브(10)는 리테이너(9)의 중심을 향하여 선형적으로 형성되어 있다.

이어서, 동작에 대하여 설명한다.

종래의 웨이퍼 연마 장치와 유사하게, 웨이퍼(1)의 연마는 연마제 공급부(5)로부터 연마 베드(2)의 회전과 연계하여 회전하는 연마포(3)에 연마제(4)를 공급하고, 가압 메카니즘(14)에 의해서 케리어 헤드(6)와 함께 웨이퍼(1)를 연마포(3)에 대고 누름으로써 회전하도록 스핀들(13)을 구동시킴에 의해서 행해질 수 있다.

이 때에, 리테이너(9)는 공기관(12) 및 리테이너 베이스(8)의 흐름 경로를 통해서 벨로우(11)의 내측으로 공급되는 압축된 공기에 의해서 연마포(3)를 소정의 압력으로 누름에 의해서 웨이퍼(1)의 외측 주변부의 평탄한 연마를 확실하게 유지한다. 웨이퍼의 외측 주변부의 평탄한 연마는 연마포(3)을 누르는 리테이너(9)의 지나치게 큰 혹은 작은 압축에 의해서 열화될 수 있음은 잘 알려져 있다. 도 3은 리테이너(9)의 압축력과 웨이퍼(1)의 외측 주변부의 형태 간의 관계를 나타내는 그래프로서, 수평축은 웨이퍼(1)의 외측 주변부로부터 중심으로의 방사상 방향에서의 위치를 나타내며, 수직축은 웨이퍼(1)의 잔류 두께를 나타낸다. 도 3에서, 각기 연결된 라인(a), (b), 및 (c)는 누름 압력이 각기 1 PSi, 7 PSi, 15 PSi 일때의 잔류 두께를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 리테이너(9)의 누름 압력은 7 PSi에서 높은 평탄성을 가지고 있지만, 1 PSi 및 15 PSi에서는 평탄성이 열화될 수 있다. 따라서, 벨로우(11)로 공급되는 압축된 공기는 평탄성의 연마가 최적으로 되는 압력으로 설정된다. 평탄성의 연마가 최적인 리테이너(9)의 가압력이 연마포 혹은 연마 장치 자체의 특성에 따라서 다르므로 일차적인 평가가 필요하다는 것을 유의해야 한다.

연마동작 동안, 연마제(4)는 리테이너(9)상에 제공된 복수의 그루브(10)로부터 웨이퍼의 연마면으로 흘러들어 간다. 따라서, 연마제(4)의 흐름량이 그루브(10)가 제공된 부분 및 그루브(10)가 제공되지 않은 부분에서 차이가 날 수 있다. 따라서, 연마량의 변동이 특정한 조치가 취해지지 않는 다면 웨이퍼의 원주 방향에서 발생될 수 있다. 따라서, 도시된 실시 형태에서, 케리어 헤드(6) 및 리테이너(9)는 크로스 롤러 베어링(7)을 따라 독립된 회전을 하도록 설계되었다. 따라서, 케리어 헤드(6) 및 웨이퍼(1)가 회전될 때에도, 리테이너(9)의 회전은 비 회전식 가압 메카니즘 및 샤프트에 고정된 스토퍼(15)를 접촉시킴에 의해서 방지될 수 있다. 이것에 의해서, 속도의 차가 웨이퍼(1)의 회전과 리테이너(9)의 회전간에서 야기되어 웨이퍼(1)의 원주에 대하여 그루브(10)의 상대 회전이 야기될 수 있다. 따라서, 연마제(4)의 유입량이 웨이퍼(1)의 원주 방향에서 일정하게 될 수 있다.

도 4는 웨이퍼의 외측 주변 부분의 원주 방향에서의 연마된 형태를 나타내는 그래프로서, 수평축은 웨이퍼의 외측 주변 부분에서 중심을 향하는 방사상 방향에서의 위치를 나타내며, 수직축은 웨이퍼의 잔류층의 두께를 나타낸다. 도 4에서, (a)는 본 발명이 적용된 때의 연마된 형태를 나타내고, (b)는 종래의 연마된 형태를 나타낸다. 종래의 웨이퍼 연마 장치에 있어서, 웨이퍼 및 리테이너는 서로 동기하여 회전되며, 연마제의 유입량은 그루브가 제공된 부분 및 그루브가 제공되지 않은 부분에서 차이가 나므로 수율의 저하를 야기한다. 이와 반대로, 웨이퍼 연마 장치의 도시된 실시 형태에 의해서 연마가 행해질 때에, 웨이퍼(1)는 도 4의 라인(a)로 표시된 바와 같이, 원주 방향에서 일정하게 연마될 수 있다.

웨이퍼(1)와 리테이너(9)간의 회전 속도의 차이를 발생시키기 위한 구성은 특별히 본 발명의 예시된 실시 형태로 제한되지 않음을 주목해야 한다. 독립적인 회전을 위한 베어링으로서, 볼 베어링, 니들 롤러 등의 각종의 마찰 방지 베어링, 슬라이딩 부재에 의한 각종의 평면 베어링이 사용될 수 있다. 또한, 리테이너 베이스(8) 및 리테이너(9)자체를 슬라이딩 부재로 형성하므로써 베어링의 변위를 형성하는 것이 가능하다. 리테이너(9)에 대한 회전 방지 메카니즘으로서, 리테이너(9)의 측면위로 높은 마찰 부재를 지나도록 하는 구성이 고려될 수 있다. 이 경우에, 상기 부재의 압력을 조정하므로써 회전 속도의 차이가 특정한 정도로 제어될 수 있다.

한편, 회전을 규제하도록 연마포(3)에 큰 마찰력을 제공하도록 큰 마찰 부재로 리테이너(9)의 하부면을 형성하는 것이 또한 가능하다. 요약하면, 웨이퍼의 회전과 리테이너(9)의 회전에 있어서의 속도의 차이를 야기할 수 있는 임의의 구성이 사용될 수 있다.

또한, 리테이너(9)를 누르기위한 수단도 벨로우에 의한 압축 및 압축된 공기외에, 복수의 코일 스프링, 링형의 리프 스프링, 및 각종의 다른 구성이 될 수도 있다.

한편, 연마 베드(2)의 특정한 성능에 있어서, 연마 동작 동안 연마포(3)의 기우림 혹은 수직 변위를 발생시키는 것이 가능하다. 이 때에, 케리어 헤드(6)와 스핀들(13)간을 접속하도록 기울림 가능한 조인트가 사용될 수 있다. 예를 들면, 구형 조인트 등과 같은 회전 가능한 조인트의 경우에, 핀 등이 회전력을 전달하도록 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치의 제2의 실시 형태의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 웨이퍼 웨이퍼 연마 장치는 회전 속도차 발생 수단이 제1의 실시 형태에서와 같이 스토퍼(15) 및 샤프트(16)의 접촉에 의한 회전 방지 메카니즘 대신에, 케리어 헤드(6)마다 웨이퍼(1)를 회전시키는 스핀들(13)과는 독립적으로 회전하고, 리테이너 베이스(8)에 접속되어 리테이너 베이스(8)와 리테이너(9)의 회전을, 웨이퍼(1)의 회전과는 독립적으로 행하는 리테이너 스핀들(17)과, 스핀들(13)과 리테이너 스핀들(17)의 회전 방향과 회전 속도를 각각 독립적으로 제어하는는, 제1의 회전 제어부(18) 및 제2의 회전 제어부(19)로 구성되는 외에는 제1의 실시 형태와 동일한 구성이다. 따라서, 이러한 공통의 부품에 대한 설명은 본 발명의 명확한 이해를 용이하게 하는데 충분한 만큼 설명을 간단히하기 위해서 과도한 설명을 피하도록 무시될 수 있다.

도 6은 리테이너(9)에 제공된 그루브(10)의 제2의 실시 형태를 나타내는 도면이다. 이 그루브는 연마 베드(2)의 회전 속도와 리테이너(9)의 회전 속도(9)에 의해서 결정되는 연마제의 스트림라인(streamline)을 따라서 연장되는 형태로 형성된다.

다른 한편으로, 도 7은 리테이너(9)에 제공된 그루브(10)의 제3의 실시 형태를 나타내는 도면이다. 그루브(10)는 소정의 각도를 가지고 웨이퍼의 중심점을 통해서 연장하는 복수의 직선에 대하여 사각으로 연장하는 선형의 구성이다.

이어서, 동작에 대하여 설명한다.

도시된 실시 형태 및 제1의 실시 형태에서, 기본적인 동작은 서로 유사하며, 단지 차이는 웨이퍼(1)와 리테이너(9)간의 회전 속도의 차이를 발생시키는 동작뿐이다.

도시된 실시 형태에서, 제1의 회전 제어 부분(18) 및 제2의 회전 제어 부분(19)에 의해서, 스핀들(13) 및 리테이너 스핀들(17)의 회전이 회전 속도 혹은 회전 방향 각각을 제어함므로써 차이가 날 수 있다. 따라서, 웨이퍼(1)의 회전 및 리테이너(9)의 회전은 연마 장치 자체 혹은 연마제(3)의 특성의 선택에 따라서, 웨이퍼(1) 및 리테이너(9) 양자가 서로 다른 속도로 동일 방향으로 회전하는 조건, 웨이퍼(1) 및 리테이너(9)가 서로 반대 방향으로 회전하고 있는 조건, 및 웨이퍼(1)만이 회전하고, 리테이너(9)는 정지된 조건을 설정하도록 선택될 수 있다.

다른 한편으로, 도시된 실시의 형태에 있어서, 리테이너 스핀들(17)의 회전은 제2의 회전 제어부(19)에 의해서 일정한 속도로 제어될 수 있다. 이 경우에, 도 6에 도시된 바와 같이, 연마 베드(2)의 회전 속도 및 리테이너(9)의 회전 속도에 의해서 결정되는 연마제(4)의 스팀라인을 따라 연장되도록 형성되는 그루브(10)는 연마제(4)의 양호한 인입 특성을 나타낸다. 인입 특성의 개선이 특정한 정도로 달성될 수 있을 때에, 혹은 도 7에 도시된 바와 같이, 회전 속도를 가변시킴과 함께 연마 동작이 행해질 때에, 그루브(10)는 웨이퍼(1)의 중심점을 통해서 연장하는 복수의 직선에 대하여 비스듬하게 연장하는 직선 형태가 될 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 방법의 하나의 실시 형태를 나타내는 플로우차트이다. 도 8에 도시된 웨이퍼 연마 방법은 웨이퍼의 연마면에 연마제를 공급하도록 시계(CW)방향으로 리테이너(9)를 회전시키는 단계, 및 웨이퍼(1)의 연마면으로부터 연마제(4)를 배출시키기 위해서 반시계(CCW)방향으로 리테이너를 회전시키는 단계를 교대로 반복하는 것을 특징으로 한다. 회전 방향은 연마 동작 동안 도 6 및 7에 도시된 형태의 그루브에서 리테이너의 연마포(3)와 접촉하는 면에서 본 방향임을 유념해야 한다. 만일 그루브(10)가 반대 방향으로 기울어지도록 형성된다면, 연마제의 공급 및 배출의 회전 방향은 반대로 된다.

이어서, 동작에 대하여 설명한다.

연마 개시후에, 먼저, 리테이너(9)가 CW 방향으로 회전하도록 구동된다. 이러한 회전 방향에서, 그루브(10)가 기울어져 있기 때문에 연마제(4)는 리테이너(9)내로 적극적으로 인입된다. 따라서, 연마제(4)는 웨이퍼(1)의 연마면에 공급된다. 그러나, 연마제(4)는 충분한 양으로 배출되지 못하며, 웨이퍼의 연마면과 연마제(4)간의 연마칩 혹은 반응 부산물이 웨이퍼(1)의 연마면 아래에 축적되어 흠결 혹은 연마 속도를 저하시킨다. 따라서, 다음에, 소정의 기간이 경과한 후에, 리테이너(9)는 CCW 방향으로 회전하도록 구동된다. 이 경우에, CW 방향과 반대로, 연마제(4)는 웨이퍼(1)의 연마면으로부터 적극적으로 배출되고, 연마칩 혹은 반응 부산물은 웨이퍼의 연마면 아래의 부분으로부터 제거될 수 있다. 배출 동작후에, CW 방향으로 리테이너(9)를 회전시키는 단계는 다시 연마를 진행시키도록 행해진다. 연마가 완료될 때까지 연마제의 공급 및 배출을 반복하므로써 웨이퍼(1)의 연마는 흠결의 발생 혹은 회전 속도의 저하를 발생시키지 않고 행해질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치에 있어서, 웨이퍼 및 리테이너의 동기식 회전을 발생시키는 대신에, 속도의 차이가 웨이퍼와 그루브를 가진 리테이너 사이에서 발생된다. 따라서, 웨이퍼로의 연마제의 유입량이 웨이퍼의 원주 방향에서 일정하게 되어 웨이퍼의 원주 방향에서의 연마량이 일정하게 되어 제품의 수율이 향상된다.

다른 한편으로, 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 방법에 있어서, 웨이퍼 연마면으로의 연마제의 일정한 공급 및 배출 대신에, 연마제의 공급 및 배출의 단계가 교대로 반복된다. 따라서, 연마의 진전과 연관하여 발생되는 연마칩 혹은 반응 부산물은 웨이퍼의 연마면아래에 축적되지 않아 웨이퍼의 면의 흠결의 발생을 방지하고 연마 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

이제까지, 본 발명의 실시 형태와 관련하여 본 발명을 예시하고 설명하였지만, 본 기술 분야에 숙련된 자라면, 본 발명의 정신 및 영역을 벗어남이 없이 본 발명과 관련하여 각종의 변경 실시 형태 및 생략 혹은 추가의 사항이 이루어 질 수 있음을 이해하게 될것이다. 따라서, 본 발명은 제시된 특정한 실시 형태로 제한되는 것으로 이해되어서는 안되며, 첨부된 특허 청구의 범위에 한정된 특징에 대하여 수반되는 영역 및 그 등가물내에서 구현될 수 있는 모든 가능한 실시 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

웨이퍼 연마 장치에 있어서,

회전식 연마 베드(rotary polishing bed),

상기 회전식 연마 베드에 제공된 연마포,

연마제를 상기 연마포의 면에 공급하기 위한 연마제 공급 수단,

상기 웨이퍼를 소정의 압력으로 상기 연마포에 대고 누르기 위한 웨이퍼 누름 수단,

상기 웨이퍼를 둘러싸고 배치되며 상기 연마포와 접촉하는 면상의 내측 주변 에지와 외측 주변 에지 사이로 연장하는 다수의 그루브가 제공되는 링형 리테이너,

상기 연마포상에서 상기 웨이퍼 및 상기 리테이너를 구동시키기 위한 회전식 구동 수단, 및

상기 웨이퍼 및 상기 리테이너 간의 회전 속도의 차를 제공하기 위한 회전 속도차 발생 수단

을 구비하는 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 리테이너에 제공된 상기 다수의 그루브는 상기 웨이퍼의 중심점을 통해서 연장하는 다수의 직선을 따라서 연장하며 선형 구성인 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 리테이너에 제공된 다수의 그루브는 상기 연마 베드의 회전 속도와 상기 리테이너의 회전 속도에 의해서 결정되는 상기 연마제의 소정의 스트림라인(streamlines)을 따라서 연장하는 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 리테이너에 제공된 다수의 그루브는 소정의 각도로 상기 웨이퍼의 중심점을 통해서 연장하는 다수의 직선에 대하여 비스듬한 각도로 연장하고 선형 구성인 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 리테이너에 제공된 다수의 그루브는 소정의 각도로 상기 웨이퍼의 중심점을 통해서 연장하는 다수의 직선에 대하여 비스듬한 각도로 연장하고 곡선형 구성인 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 속도차 발생 수단은 상기 웨이퍼 및 상기 리테이너의 회전을 구동시키기 위한 상기 회전식 구동 수단과 상기 리테이너 간에 배치된 베어링 및 상기 리테이너의 회전을 방지하기 위한 회전 방지 수단을 포함하는 웨이퍼 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전식 구동 수단은 서로 독립적으로 상기 웨이퍼 및 상기 리테이너 각각에 제공되고, 상기 회전 속도차 발생 수단은 서로 독립적으로 각각의 회전식 구동 수단의 회전 방향 및 회전 속도를 각각 제어하는 2개의 회전 제어 수단을 포함하는 웨이퍼 연마 장치.
웨이퍼 연마 방법에 있어서,

회전식 연마 베드상에 제공된 연마포의 면에 연마제를 공급하는 단계,

리테이너에 의한 소정의 압력으로 상기 웨이퍼를 상기 연마포에 대고 누르면서 회전을 위해서 연마 대상인 웨이퍼와 상기 웨이퍼를 둘러싸고 배치된 리테이너를 구동시키는 단계, 및

상기 웨이퍼와 상기 리테이너의 회전 속도의 차를 발생시키는 단계

를 포함하는 웨이퍼 연마 방법.
웨이퍼 연마 방법에 있어서,

회전식 연마 베드상에 제공된 연마포의 면에 연마제를 공급하는 단계,

리테이너에 의한 소정의 압력으로 상기 웨이퍼를 상기 연마포에 대고 누르면서 회전을 위해서 연마 대상인 웨이퍼와 상기 웨이퍼를 둘러싸고 배치된 리테이너를 구동시키는 단계 - 상기 연마제는 상기 웨이퍼 및 상기 리테이너의 하나의 회전 방향으로 연마되는 상기 웨이퍼의 면에 공급되고, 상기 연마제는 다른 회전 방향으로 연마되는 상기 웨이퍼의 상기 면으로부터 배출됨 -, 및

상기 한 방향으로의 회전 방향을 상기 다른 방향으로 스위칭하는 단계

를 포함하는 웨이퍼 연마 방법.
제9항에 있어서, 소정의 각도를 갖고 상기 웨이퍼의 중심점을 통해서 연장하는 직선에 대하여 비스듬하게 연장하는 다수의 그루브는 상기 연마제가 상기 웨이퍼 및 상기 리테이너의 하나의 회전 방향으로 연마되는 상기 웨이퍼의 면에 공급되고, 상기 연마제가 다른 회전 방향으로 연마되는 상기 웨이퍼의 상기 면으로부터 배출되는 방식으로 상기 연마포와 접촉하는 상기 리테이너의 면에 제공되는 웨이퍼 연마 방법.
제9항에 있어서, 상기 연마포상에서의 상기 리테이너의 회전의 회전 방향의 스위칭은 소정의 순서에 따라서 반복되는 웨이퍼 연마 방법.