KR100301646B1 - 워크피스의표면연마장치및방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼의 연마장치는 연마 작업중에 웨이퍼와 회전 연마 패드에 대해 힘을 제공하는 웨이퍼 캐리어와, 연마 패드상에 슬러리의 스프레이를 공급하기 위해 배치되는 연마 슬러리 분배기를 포함한다. 웨이퍼는 종래의 연마장치보다 소량의 슬러리를 사용하여 연마됨과 아울러 종래 기술의 연마장치의 연마 속도와 연마 균일성이 여전히 유지된다. 바람직한 스프레이 수단은 다수의 개구부를 갖는 폐쇄된 기다란 튜브(tube)이며, 이러한 튜브는 연마 패드의 직경의 적어도 절반 위에 배치된다. 가압하에서, 연마 슬러리가 연마 패드의 표면상에 바람직하게는 실질적으로 횡단방향의 스프레이 스트림(stream)으로 지향된다.

Description

워크피스의 표면 연마장치 및 방법{SLURRY INJECTION TECHNIQUE FOR CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING}
본 발명은 반도체 웨이퍼, 반도체 실리콘의 슬라이스(slices) 및 평탄한 표면을 필요로 하는 기타 제품과 같은 기타 전자 기판의 처리에 관한 것으로, 특히 높은 연마 속도와 웨이퍼의 평탄도(planarity) 및 균일성(uniformity)을 달성하는 화학 기계적 평탄화 공정(chemical-mechanical planarization process)을 사용함과 아울러 상기 공정에 통상적으로 사용되는 것보다 소량의 화학 슬러리를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
집적 회로의 제조에 있어서, 웨이퍼 표면의 평탄도는 매우 중요하다. 포토리소그래픽 공정(photolithographic process)은 통상적으로 해상도(resolution)의 한계에 접근하도록 강요되고 있다. 또한, 웨이퍼의 표면은 매우 평탄하게 되어, 집적 회로를 형성하기 위해 사용되는 전자기 등의 방사선이 단일 레벨에 정확하게 집속됨으로써 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 정밀한 이미지를 형성하는 것이 필요하다. 파형, 만곡형 또는 쐐기형(wedge-shaped) 반도체 디스크는, 예를 들면 감광성 레지스트가 디스크의 표면에 도포되고 노광될 경우, 선명도(definition)의 결여를 초래한다.
초 고밀도 집적 회로를 제조하는데 요구되는 평탄도를 달성하기 위하여, 화학 기계적 평탄화 공정이 산업분야에서 현재 통상적으로 사용되고 있다. 일반적으로, 화학 기계적 평탄화(CMP) 공정은 반도체 웨이퍼 또는 다른 종류의 전자 부품 또는 다른 기판을 화학 반응성 연마 슬러리로 습윤된 이동 연마 표면에 대해 가압하는 것을 포함한다. 연마 슬러리는 통상 염기성 또는 산성이며, 대체로 알루미나 또는 실리카 입자를 함유한다. 연마 표면은 블로운 폴리우레탄(blownpolyurethane)과 같은 비교적 연성의 다공(개방 구멍) 재료로 제조된 평탄한 패드인 것이 통상적이다. 패드는 통상 평탄한 플래튼(platen)상에 장착된다.
일반적으로, 웨이퍼는 진공에 의해서 또는 접착제와 같은 장착 매체에 의해서 캐리어 플레이트(carrier plate)(또는 웨이퍼 캐리어)에 고정되며, 상기 웨이퍼를 회전 턴테이블상에 장착된 연마 패드와 마찰 접촉하도록 가압하기 위해 가압 플레이트에 의해서 캐리어를 통해 상기 웨이퍼에 하중이 가해진다. 또한, 캐리어 및 가압 플레이트는 턴테이블로부터의 구동 마찰 또는 상기 가압 플레이트에 직접 부착된 회전 구동 수단에 의해 회전한다. 전형적인 연마 기계에 있어서, 캐리어의 운동은, 웨이퍼를 제 1 스테이션으로부터 취출하고, 웨이퍼를 연마 표면으로 이송하며, 웨이퍼를 회전 연마 표면을 가로질러 구동시키고, 웨이퍼를 연마 표면으로부터 제 2 스테이션으로 이송하며 그리고 웨이퍼를 제 2 스테이션에서 해제하도록 프로그램되어 있다. 웨이퍼를 고정하고 해제하는 전형적인 방법은 강성 천공 플레이트(rigid perforated plate)를 포함하는 진공 헤드를 사용하는 것인데, 웨이퍼는 상기 천공 플레이트위에 배치된 플리넘(plenum)에 진공을 가하는 것에 의해서 상기 천공 플레이트에 대해 흡인된다.
모든 화학 기계적 연마(CMP) 공정은 연마 매체 또는 슬러리를 기판 표면으로 효율적으로 운반하는 연마 형판(template) 또는 패드의 능력에 의존한다. 슬러리의 이러한 운반은 형판 또는 패드 표면상에 연마 부산물의 점진적인 축적에 의해서 억제된다. 이러한 부산물은 연마 공정이 장시간에 걸쳐 지속될 때 패드의 고유의 표면 구멍을 채우는 경향이 있고, 그에 따라 연마 속도는 감소되며, 연마 공정의불균일성은 증가하게 된다.
연마 부산물은 패드의 표면을 추가의 슬러리로 범람("flooding")시키는 것에 의해서 부분적으로 제거될 수는 있지만, 이러한 방법은 기본적인 문제점을 해결하기에는 비용이 많이 들며 완전하게 효과적이지도 않다. 이러한 이유로, 연마 공정은 특히 대량 생산의 적용에 있어서 제어하는데 비용이 많이 든다. 연마 속도의 안정성의 부족으로 인해서, 연마 공정의 지속기간을 예측하기 어렵고 그리고 연마 표면이 특수한 수단에 의해 처리되지 않는 한 기판을 연속적으로 연마함에 있어서 연마 시간은 증가되는 경향이 있다. 이러한 문제점은 제품의 생산량을 감소시키므로 화학 기계적 연마(CMP)에 있어서 비용 증가의 주요 원인이 된다.
또한, 슬러리의 표면 운반의 문제는 기판의 표면을 가로지르는 연마의 균일성에 영향을 미친다. 더우기, 연마 부산물이 패드 표면상에 축적되면 웨이퍼 표면상에 물리적 결함의 발생을 증가시킬 수도 있다. 이러한 양자의 문제점(균일성과 물리적 결함)은 또한 제조 수율을 감소시키며 공정 비용의 다른 주요 증가 원인이 되므로, 제조 비용을 증가시키게 된다.
화학 슬러리를 공급하는 현재의 방법은 튜브(tube)를 통해 슬러리를 연마 패드상으로 낙하시켜, 슬러리를 패드의 중앙에 모으는 것으로 되어 있다. 이 방법은 일반적으로 슬러리로 연마 패드를 피복하기에는 비효과적이며, 또한 연마 패드와 웨이퍼 사이에 유체층을 유지하기 위해 통상 과도한 슬러리를 공급한다. 유체층은 허용가능한 연마 속도와 연마 균일성을 얻는데 필요한 것으로 생각된다.
미국 특허 제 4,910,155 호에는 기본적인 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 개시되어 있으며, 이 특허에 따르면 패드상에 슬러리의 풀(pool)을 보유하기 위해 연마 패드와 연마 테이블의 주위에 리테이닝 벽(retaining wall)을 이용한다. 미국 특허 제 5,403,228 호에는 화학 기계적 연마(CMP) 공정에서 다수의 연마 패드를 플래튼(platen)에 장착하는 기법이 개시되어 있다. 연마 슬러리의 화학 작용에 통과할 수 없는 재료의 시일이 패드 사이의 계면의 외주부 둘레에 배치되고, 패드가 조립될 때 비드(bead)가 압착되어 시일을 형성하고 그리고 상부 패드의 외주를 상측으로 굽혀지게 함으로써, 슬러리가 패드를 범람하기 전에 패드의 표면상에 잔류하는 시간을 증가시키기 위한 접시형 저장소를 형성한다. 미국 특허 제 3,342,652 호에는 반도체 기판을 화학적으로 연마하는 공정이 개시되어 있는데, 슬러리 용액은 분출시에 연마포(polishing cloth)와 연마될 웨이퍼 사이에 액체층을 형성하는 스트림(stream)으로서 패드의 표면에 가해진다. 슬러리 용액은 분배병(dispensing bottle)으로부터 공급되고 그리고 웨이퍼 플레이트 조립체에 접선방향으로 공급되어, 폐기 에칭 제품을 제거할 수 있도록 연마포의 최대 세정을 제공한다. 미국 특허 제 4,549,374 호에는 반도체 웨이퍼를 연마하기 위해서 탈이온수(deionized water)의 몬트모릴로나이트 클레이(montmorillonite clay)를 포함하는 특수하게 제형화된 연마 슬러리를 사용하는 것이 개시되어 있다.
미국 특허 제 3,107,463 호는 연속 경로를 따라 이동하는 유리 리본의 양 표면을 동시에 연마하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 기본적으로, 양측의 평탄화 공구(surfacing tool)의 작용 표면은 유리 리본의 작용 표면으로부터 주기적으로 분리되고, 또 유체 평탄화 매체는 상기 평탄화 공구가 분리되어 있는 동안 유리 표면상으로 공급된다. 미국 특허 제 3,028,711 호는 래핑 머신(lapping machine)용 그릿 분배 장치(grit distributing apparatus)에 관한 것으로, 현탁액내에 그릿을 함유한 유체 매체가 회전 랩 플레이트(rotating lap plate)에 연속적으로 소량으로 공급된다. 미국 특허 제 3,848,366 호에는 또한 래핑 머신에 연마 용액을 공급하는 수단이 개시되어 있다. 연마 용액은 내부에서 자유롭게 회전가능한 로드를 갖는 관상 부재에 가압하에서 공급되어, 상기 로드를 따라 축방향으로 흐르고 또 래핑 플레이트 위에 침적된다.
전술한 모든 특허는 본 발명에 참고로 인용된다.
종래 기술의 문제점과 결함을 고려하여, 본 발명의 목적은 워크피스(workpiece)를 연마하는데 사용되는 보다 소량의 화학 슬러리 또는 기타 슬러리를 사용하여 반도체 웨이퍼 및 기타의 워크피스를 연마함과 아울러, 연마 속도와 연마된 표면의 균일성을 유지하는 장치, 예를 들면 화학 기계적 연마(CMP) 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 CMP 시스템과 같은 연마장치를 사용하고 그리고 본 발명의 개선된 CMP 장치를 사용하여 워크피스, 예를 들면 반도체 웨이퍼를 연마하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼와 같은 전자 기판을 연마하기 위한 연마장치, 예를 들면 화학 기계적 연마(CMP) 장치에 사용하고 그리고 화학 기계적연마(CMP) 장치 및 방법의 효율과 동작을 향상시키기 위해 화학 기계적 연마(CMP) 방법과 같은 연마방법에 사용하기 위한 스프레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 개선된 방법 및 장치를 사용하여 제조되는 반도체 웨이퍼를 포함하는 평탄한 워크피스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 설명으로부터 명확해질 것이다.
당업자에게 명확하게 이해될 본 발명의 전술한 목적 및 기타의 목적은 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼 및 기타의 전자 구성요소 기판과 같은 워크피스를 연마하는 방법에 관한 본 발명의 제 1 실시예에 의해서 달성되는데, 상기 방법은 연마 슬러리를 비말(droplets) 또는 스프레이(분무)(spray)의 형태로 연마 패드의 표면상에 스프레이 하는 단계를 포함한다. 스프레이는 연마 패드의 평면에 대해 본질적으로는 횡단방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 방법은 웨이퍼를 웨이퍼 캐리어 수단의 하부 표면에 고정하는 단계와, 웨이퍼 캐리어 수단의 상부 표면에 힘을 인가하여 웨이퍼를 연마 패드 및 상기 연마 패드의 표면상에 산포되는 연마 슬러리와 접촉시키는 단계를 포함한다. 연마 슬러리는 압력하에서 연마 패드에 스프레이 또는 비말의 형태로 공급되며, 상기 연마 슬러리는 바람직하게는 연마 패드 표면의 적어도 일부 위에서 연마 패드의 표면에 대해 본질적으로 횡단방향으로 균일하게 확산된다. 연마 슬러리는 연마 패드의 표면상에 슬러리 막을 형성하고 그리고 바람직하게는, 스프레이 또는 비말이 연마 패드내의 개구부를 침투하며, 또한 슬러리는 연마 패드의 표면위에 균일하게 공급된다. 본 발명의 방법 및 장치를 사용하면, 통상의 종래 기술의 슬러리 공급 기법보다 소량의 연마 슬러리를 사용하여 연마 속도와 웨이퍼의 균일성을 실질적으로 유지할 수 있다는 것을 발견하였다.
압력, 즉 전형적으로는 100psi 까지의 압력, 예를 들면 20psi 내지 50psi 압력의 스프레이 분사장치를 사용하여, 슬러리의 스프레이가 연마 패드 표면의 적어도 일부위에 균일하게 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 다수의 개구부를 갖는 폐쇄된 기다란 장방형 또는 관상 장치를 포함하는 스프레이 튜브 장치(spray tube device)가 사용된다. 이러한 장치의 길이는 바람직하게는 약 연마 패드의 직경의 길이이고, 전형적으로 연마 패드의 직경의 약 40% 내지 80% 이며, 또 연마 패드 표면의 약 절반정도가 일회에 스프레이되도록 연마 패드 표면의 절반위에 배치된다. 연마 패드가 회전하므로, 스프레이는 연마 공정중에 전체 표면과 연속적으로 접촉할 것이다. 슬러리가 스프레이 장치내로 공급되고 그리고 연마 동작중에 그내의 개구부를 통해 연마 패드상에 스프레이된다. 슬러리 스프레이는 본질적으로 연마 패드의 표면을 횡단한다. 웨이퍼는 전형적으로 연마 패드의 나머지 절반위로 이동한다. 이것은 도면에 도시되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 반도체 웨이퍼와 같은 워크피스(workpiece)의 표면을 연마하는 장치가 제공되는데, 상기 장치는,
회전가능한 턴테이블 조립체와;
상기 턴테이블 조립체상에 지지된 연마 패드(polishing pad)와;
상기 턴테이블 조립체위에 배치되고 그리고 연마하는 동안 워크피스를 지지하도록 구성된 회전가능한 캐리어(carrier)━상기 워크피스는 상기 캐리어의 하부표면상에 고정되고 그리고 상기 캐리어와 상기 연마 패드 사이에 배치되며, 힘이 상기 캐리어의 상부 표면에 인가될 때, 워크피스는 연마 패드에 접촉하고 그리고 상기 캐리어는 상기 워크피스의 표면을 가로질러 힘을 제공하여, 연마 공정을 통해 평탄하게 연마된 워크피스 표면을 부여함━와;
상기 연마 패드의 표면위에 배치되고, 다수의 개구부를 갖는 스프레이 수단(spraying means)과;
상기 스프레이 수단내로 화학 슬러리를 공급하고 상기 슬러리를 상기 개구부를 통해 가압하여, 상기 연마 패드의 표면상에 충돌하는 스프레이를 형성하기 위한 가압 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 연마된 웨이퍼 및 기타 워크피스 제품이 제공된다.
본 발명의 특징은 신규한 것으로 여겨지며, 본 발명의 특징적 요소들은 첨부된 청구범위에 기재되어 있다. 도면들은 설명의 목적만을 위한 것이며 축척으로 도시되지 않았다. 그러나, 동작의 구성 및 방법에 대한 본 발명 자체는 첨부된 도면과 연관하여 후술하는 상세한 설명을 참조하면 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 스프레이 수단을 이용하여 반도체 웨이퍼를 연마하는 전형적인 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 스프레이 장치의 평면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 연마 장치 11 : 연마 휠 조립체
12 : 연마 테이블 13 : 연마 패드
16 : 웨이퍼(워크피스) 18 : 웨이퍼 캐리어
19 : 가압 플레이트 32 : 스프레이 수단
35 : 노즐
본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 참조번호가 본 발명의 동일한 특징부를 가리키는 도 1 및 도 2를 참조할 것이다. 본 발명의 특징부는 도면에 축척으로 도시되어 있지는 않다.
도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 스프레이 수단의 사용으로 변경되어 있는 반도체 웨이퍼의 연마용 전형적인 화학 기계적 연마(CMP) 장치를 도시한 것이다. 연마장치(10)는 연마 휠 조립체(11)를 포함한다. 이러한 연마 휠 조립체는 연마 패드(13)가 부착되는 연마 테이블(12)을 포함한다. 통상의 패드는 상표명 Rodel IC1000 폴리우레탄 패드이다. 연마 테이블(12)은 적절한 모터 또는 구동 수단(도시 않됨)을 통하여 샤프트(14)에 의해서 화살표(15)로 표시된 방향으로 회전한다. 연마 패드는 전형적으로는 개방 구멍을 갖는 폴리우레탄 포움(foam)이며, 그 직경은 약 22인치이고, 그 두께는 약 0.050 인치이다.
웨이퍼 캐리어 조립체(17)는 웨이퍼(16)를 지지한 상태로 도시된 웨이퍼 캐리어(18)를 포함한다. 가압 플레이트(19)는 웨이퍼 캐리어와 웨이퍼에 압력을 인가하기 위해 웨이퍼 캐리어(18)에 고정된다. 도시된 실시예에 있어서, 중공형 스핀들(hollow spindle)(20)이 가압 플레이트에 결합되고, 적절한 모터 또는 구동 수단(도시 않됨)에 의해 구동되어, 웨이퍼 캐리어 조립체(17)를 화살표(21, 22, 23)의 방향으로 이동시킨다. 화살표(31)로 표시된 바와 같이, 압력이 중량 하중에 의해 스핀들(20)에 가해질 수 있고 및/또는 압축 공기와 같은 가압 유체를 사용하여 가압 유체를 웨이퍼 캐리어 조립체의 공간(24)에 공급하는 것에 의해서 웨이퍼 캐리어(18)의 상부 표면상에 압력을 가할 수 있다. 힘은 본질적으로는 웨이퍼 캐리어 및 웨이퍼의 표면 위에서 균일하다. 바람직한 실시예에 있어서, 웨이퍼 캐리어 조립체는 연마 패드(13)의 표면의 절반 위에서 이동한다. 스프레이 분배기(스프레이 수단)(32)는 고정 상태로 도시되어 있고, 지지 아암(37)에 고정 접속되어 있다.이러한 분배기는 연마 패드 표면의 나머지 절반을 스프레이한다. 이 스프레이 수단(분배기)은 연마 패드의 표면위에 약 1 내지 3인치 정도의 거리로 배치되지만, 이것은 다양하게 변경될 수도 있다. 또한, 스프레이 수단(32)은 전체 연마 패드 위에 배치될 수도 있고 그리고 웨이퍼 캐리어(18)는 전체 연마 패드 위에서 이동될 수도 있다. 그러나, 도 1에 도시된 구조가 효과적인 것으로 입증되었으며, 도시된 바와 같이 연마 패드(13)의 전체 표면은 연마 패드의 회전 운동으로 인하여 스프레이되고, 따라서 웨이퍼(16)는 그위에 슬러리를 갖는 패드(13)에 연속적으로 접촉한다.
연마하는 동안, 슬러리가 스프레이 수단(32)에 의해서 연마 패드(13)의 표면에 공급되고, 연마 패드의 개방 구멍내로 주입되거나 또는 가압되며, 또한 웨이퍼 캐리어 조립체(17)에 의해 지지된 웨이퍼(16)와 연마 휠 조립체(11)의 연마 패드(13) 사이로 흐르는 슬러리의 층을 연마 패드의 표면상에 형성한다. 임의의 적절한 슬러리를 사용할 수도 있다. 상표명 Cabot SC112와 같은 실리카계 슬러리가 바람직하다. 스프레이 수단(32)은 슬러리를 그 스프레이 수단으로 공급하는 입구(33)를 구비한다. 슬러리는 압력하에서 스프레이 수단(32)의 노즐(35)로부터 스프레이(분무) 또는 비말(34)의 형태로 압출된다. 연마 패드(13)상에 충돌하는 화학 슬러리의 스프레이 및 스프레이의 압력으로 인하여, 슬러리는 연마 패드(13)의 상부 표면을 피복할 뿐만아니라 연마 패드의 구멍내로 가압된다. 이러한 스프레이 기법을 사용하여, 본 발명의 장치 및 방법의 연마 작용은 종래 기술의 장치의 경우와 대등한 것으로 발견하였고, 이러한 개선된 장치 및 방법은 종래의 화학 기계적연마(CMP) 장치보다 소량의 화학 슬러리를 사용한다. 스프레이 수단(32)은 그 스프레이 수단을 지지 아암(37)에 고정시키기 위한 슬롯(slot)(36)을 구비한다. 스프레이 수단내의 개구부는 연마 패드의 표면위에 균일하게 이격되는 것이 바람직하다.
당해 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, 다수의 웨이퍼 및/또는 다수의 웨이퍼 캐리어를 연마 작업중에 단일 연마 턴테이블상에서 동시에 처리할 수 있다. 스프레이 수단은 도 2에 도시된 바와 같은 다수의 개구부를 갖는 폐쇄된 기다란 튜브 또는 장방형 분배기이다. 바람직하게는, 개구부는 상표명 Arizona Mist P/N 80450-S와 같이 그내에 고정된 스프레이 노즐을 구비한다. 임의의 적절한 노즐 수단을 사용할 수 있으며, 고 분산 노즐이 바람직하다. 개구부 및/또는 스프레이 노즐은 슬러리를 스프레이하여 연무(mist), 예를 들어 미세한 슬러리 비말을 형성하는 것이 바람직하다. 스프레이 수단은 연마 패드(13)의 표면 위에 배치된다. 이 스프레이 수단은 또한 웨이퍼 캐리어 조립체(17)에 기계적으로 결합되는 구조로 구성되어, 연마 패드위에서 동시에 함께 이동함과 아울러 화학 슬러리를 연마 패드의 표면상에 스프레이할 수도 있다. 슬러리는 하향으로 스프레이되며, 연마 패드의 표면에 대해 실질적으로 횡단하는 방향으로 스프레이되는 것이 바람직하다.
실시예
직경이 약 200㎜인 반도체 웨이퍼를 도 2에 도시된 바와 같은 스프레이 분배기와 통상의 공정(스프레이 분배기 없이 슬러리가 연마 패드의 중앙부내로 낙하됨)을 사용한 것을 제외하고 도 1에 도시된 바와 같은 장치를 사용하여 비교조건 하에서 처리하였다. 그 결과는 다음과 같다.
실행(run) 공급 슬러리 조건 평균 연마 속도(Å/min) 표면 균일성
123 스프레이 바 @ 120 mL/min스프레이 바 @ 75 mL/min스프레이 바 @ 50 mL/min 202219221864 5.4%5.2%5.3%
AB 종래 @ 150 mL/min종래 @ 150 mL/min스프레이 바 린스를 구비함 20751977 6.5%7.5%
상기 데이타로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실행 1 내지 3은 슬러리를 도 2에 도시된 바와 같은 스프레이 분배기로 연마 패드의 표면상에 스프레이할 때 슬러리의 양이 감소함에 따라 연마 속도가 약간 감소하는 것을 나타낸다. 사용되는 슬러리의 양과는 관계없이, 스프레이 바(spray bar)를 사용하였을 때, 웨이퍼의 표면 균일성은 종래 기술의 방법과 비교하여 개선되었다. 따라서, 스프레이 분배기(스프레이 수단)는 보다 소량의 슬러리를 사용하여 필적할만한 연마 속도와 개선된 표면 균일성을 달성하는 것을 가능하게 한다. 슬러리의 양이 감소됨에 따라 연마 속도가 약간 감소되는 것은 상업적으로 중요하지는 않다.
본 발명은 특정의 바람직한 실시예와 연관하여 특별히 설명하였지만, 당업자는 전술한 설명에 비추어 많은 변형과 수정 및 변화가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위와 정신에 속하는 임의의 그러한 변형과 수정 및 변화를 포괄할 것으로 의도되어 있다.
본 발명의 워크피스의 연마 장치 및 방법은 스프레이 분배기를 통해 종래의 연마 장치 및 방법 보다 소량의 슬러리를 사용하여 반도체 웨이퍼 또는 기타 워크피스의 개선된 연마 표면의 균일성을 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. 워크피스(workpiece)의 표면을 연마하기 위한 장치에 있어서,
    ① 회전가능한 턴테이블 조립체와,
    ② 상기 턴테이블 조립체상에 지지된 연마 패드(polishing pad)와,
    ③ 상기 턴테이블 조립체위에 배치되고 그리고 연마하는 동안 워크피스를 지지하도록 구성된 회전가능한 캐리어(carrier)━상기 워크피스는 상기 캐리어의 하부 표면상에 지지되고 그리고 상기 캐리어와 상기 연마 패드 사이에 배치되며, 힘이 상기 캐리어의 상부 표면에 인가되어 워크피스를 상기 연마 패드와 접촉시킬 때, 상기 캐리어는 상기 워크피스의 표면을 가로질러 힘을 제공하며, 그에 따라 연마 공정에 의해 상기 워크피스상에 평탄한 연마 표면을 부여함━와,
    ④ 상기 연마 패드의 표면위에 배치되고, 다수의 개구부를 갖는 스프레이 수단(spraying means)과,
    ⑤ 상기 스프레이 수단내에 화학 연마 슬러리를 공급하고 상기 화학 연마 슬러리를 상기 다수의 개구부를 통해 가압하여, 상기 연마 패드의 표면상에 충돌하는 스프레이를 형성하기 위한 가압 수단을 포함하는
    워크피스의 표면 연마장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 워크피스는 반도체 웨이퍼인
    워크피스의 표면 연마장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스프레이 수단은 상기 연마 패드의 표면의 직경의 약 절반에 걸쳐서 상기 연마 슬러리를 스프레이 하도록 배치되는
    워크피스의 표면 연마장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스프레이 수단은 기다란 밀봉된 용기를 포함하며, 상기 밀봉된 용기는 상기 연마 패드의 표면위에서 상기 용기내에 균일하게 이격된 다수의 개구부를 갖는
    워크피스의 표면 연마장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개구부는 그 내에 스프레이 노즐을 갖는
    워크피스의 표면 연마장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 연마 패드는 폴리우레탄인
    워크피스의 표면 연마장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스프레이 수단은 상기 연마 패드의 표면의 직경의 약 절반에 걸쳐서 상기 연마 슬러리를 스프레이 하는
    워크피스의 표면 연마장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스프레이 수단은 기다란 밀봉된 용기를 포함하며, 상기 밀봉된 용기는 상기 연마 패드의 표면위에서 상기 용기내에 균일하게 이격된 다수의 개구부를 갖는
    워크피스의 표면 연마장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 개구부는 그 내에 스프레이 노즐을 갖는
    워크피스의 표면 연마장치.
  10. 연마 패드를 사용한 연마 장치를 이용하여 워크피스의 표면을 연마하는 방법에 있어서,
    상기 연마 패드의 표면상에 연마 슬러리를 비말(droplets) 또는 분무의 형태로 스프레이 하는 것을 포함하는
    워크피스의 표면 연마방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 워크피스는 회전가능한 웨이퍼 캐리어의 하부 표면에 장착되고 그리고 회전 연마 패드와 접촉하여 상기 워크피스를 가로질러 연마 작용이 수행되는 것으로,
    상기 워크피스를 상기 캐리어의 하부 표면에 장착하는 단계와,
    상기 캐리어의 상부 표면에 힘을 인가하여 상기 워크피스를 상기 회전 연마 패드와 접촉시키는 단계와,
    상기 연마 패드의 표면상에 스프레이 수단으로부터 연마 슬러리를 비말 또는 분무의 형태로 스프레이 하는 단계를 포함하는
    워크피스의 표면 연마방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 워크피스는 반도체 웨이퍼인
    워크피스의 표면 연마방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연마 슬러리는 상기 연마 패드의 직경의 약 절반에 걸쳐서 스프레이 되는
    워크피스의 표면 연마방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스프레이 수단으로부터의 스프레이는 스프레이 노즐에 의해 제공되는
    워크피스의 표면 연마방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 스프레이 수단은 다수의 개구부를 갖는 폐쇄된 기다란 분배기인
    워크피스의 표면 연마방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    스프레이 노즐이 상기 개구부내에 고정되고 그리고 상기 연마 패드의 표면위에 균일한 스프레이를 제공하도록 상기 분배기내에 배치되는
    워크피스의 표면 연마방법.
  17. (정정) 연마 패드상에 연마 슬러리를 스프레이 하는 스프레이 수단을 구비하고, 연마될 웨이퍼 또는 다른 전자 구성요소 기판이 상기 연마 슬러리가 제공되는 회전 연마 패드에 대해 캐리어에 의해서 지지되며, 상기 캐리어는 상기 웨이퍼의 표면을 가로질러 힘을 제공하고 그리고 상기 웨이퍼상에 평탄한 연마 표면을 부여하는 제품.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스프레이 수단은 상기 연마 슬러리의 스프레이를 제공하는 다수의 개구부를 갖는 폐쇄된 기다란 튜브(tube)를 포함하는 제품.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 스프레이 수단의 개구부에는 스프레이 노즐이 설치되어 있는 제품.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 스프레이 노즐은 고분산 스프레이 노즐인 제품.
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