KR100319313B1

KR100319313B1 - 디스크형상가공물의연마방법및그방법을실시하는장치

Info

Publication number: KR100319313B1
Application number: KR1019980054444A
Authority: KR
Inventors: 루드비그 람프레흐트; 루페르트 케카이스; 라인너 노이만
Original assignee: 와커 실트로닉 게젤샤프트 퓌르 할브라이테르마테리아리엔 아게
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2002-10-11
Also published as: DE19756536A1; KR19990062998A; JPH11239966A; US6346033B1; JP2982125B2

Abstract

본 발명은 연마천이 펼쳐져 있는 연마판에 대하여 연마헤드에 의해 고정시키고, 그 연마헤드를 연마판상부구조물에 수용시키는 디스크 형상물체, 특히 반도체 웨이퍼의 연마방법에 있어서,

연마작업후에 그 캐리어판을 연마헤드의 리프팅장치(lifting devices)에 의해 그 연마판에서 동시에 인양(lifting)시키고, 그 연마판상부구조물은 연마라인(polishing line)상의 선상가이드(linear guide)에 따라 그 캐리어판과 함께 이동시킴을 특징으로 하는 연마방법에 관한 것이다.

본 발명은 또 그 연마방법의 실시에 적합한 장치에 관한 것이다.

Description

디스크형상가공물의 연마방법 및 그 방법을 실시하는 장치

본 발명은 디스크형상가공물, 특히 반도체웨이퍼의 한쪽면을 연마하는 방법에 관한 것이다.

또, 본 발명은 그 방법을 실시하는 데 적합한 장치에 관한 것이다.

반도체웨이퍼의 한쪽면을 연마할 때, 그 반도체웨이퍼의 뒤쪽면은 캐리어판 상에 고정시킨다.

그 반도체웨이퍼의 앞면은 연마천이 펼쳐져 있는 연마판에 대하여 연마기의 연마헤드에 의해 다수의 캐리어판을 가압시키며, 그 연마판과 캐리어판이 연마할 때 회전시킨다.

통상적으로, 연마조작을 실시하기전에 머니퓰레이터(manipulator)는 고정된 반도체웨이퍼로 커버(cover)한 캐리어판을 연마헤드로 이송시켜 그 캐리어판을 수용한 다음 다시 연마조작을 한다.

그 캐리어판을 차례로 이송시키고, 그 연마헤드를 연마판상부구조물에 가까워지도록 하였으며, 그 연마판과 연마판상부구조물을 공통의 기계프레임상에서 지지하도록 하였다.

위에서 설명한 방법과 연마기의 사용에 의해, 평활한 평면상의 앞면(front sides)을 가진 반도체웨이퍼를 얻도록 하는 목적을 어느 정도 달성할 수 있을 뿐이다.

따라서, 본 발명은 공지의 연마방법과 연마장치에 관련된 여러 가지의 결점을 극복한 개량시킨 연마방법과 그 방법을 실시하는 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 장치의 실시예의 사시도를 나타낸다.

도 2는 연마헤드(polishing head)의 실시예의 단면도를 나타낸다.

〈도면에 나타낸 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 선상가이드(linear guide)

2,2a,2b: 포탈(portal)(또는 연마판상부구조물)

3: 연마라인(polishing line)

4,4a,4b,4c:수납스테이션(receiving station)

5,5a,5b,5c: 연마판(polishing plate)

6: 캐리어판(carrier plate)

7: 연마헤드(polishing head)

8: 리프팅장치(lifting device)

본 발명은 연마천이 펼쳐져 있는 연마판에 대하여 연마헤드에 의해 압압시킨 캐리어판상에 고정시키고, 그 연마헤드를 연마판상부구조물내에 수용시키는 디스크 형상물체, 특히 반도체웨이퍼의 연마방법에 있어서, 연마조작후에 그 캐리어판을 연마헤드의 리프팅장치(lifting device)에 의해 연마판에서 동시에 인양(lifting)시키고, 그 연마판상부구조물을 연마라인(polishing line)상의 선상가이드(linear guide)에 따라 그 캐리어판과 함께 이동시킴을 특징으로 하는 연마방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은 그 캐리어판의 동시조작(simultaneous manipulation)에 의해 그 가공물이 균일하게 처리된다는 점에서 특히 기술적인 특징이 있다.

그 결과, 예로서 반도체웨이퍼의 연마면에 대한 평면성(planarity valus)이 덜 분산된다.

또, 본 발명은 본 발명의 방법을 실시하는 장치에 있어서 캐리어판을 연마판에서 동시에 리프팅(lifting)시킬 수 있는 리프팅장치에 의해, 연마헤드에서의 리프팅장치를 제공하며, 그 연마판상부구조물을 연마라인상의 선상가이드에 따라 그 캐리어판과 함께 이동시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

본 발명을 첨부 도면에 따라 아래에서 더 구체적으로 설명한다.

도 1에 의한 장치는 선상가이드(linear guide)(1)로 나타낸 프레임(frame)을 구성한다.

아래에서 포탈(portal)로 나타낸 연마판상부구조물(polishing plate super structure)(2)은 그 선상가이드(1)에 따라 이동시킬 수 있다.

그 포탈(2)은 선상가이드(1)에 의해 지지되고, 최소한 하나의 캐리어판(carrier plate)(5)의 수납스테이션(receiving station)(4)과 최소한 하나의 캐리어판(5)에 의해 형성되어 있는 연마라인(polishing line)(3)상에 위치되어있다.

그 연마판(5)과 포탈(2)은 서로간에 열과 진동(vibration mechanism)이 전달되지 않도록 직접 접속(direction connection)이 없는 것이 특히 바람직하다.

그 연마판(5)과 포탈(2)사이에서는 기계적인 접속이 필요없다.

도면에 나타낸 장치의 경우, 이 장치는 선상가이드(1)가 포탈(2)만을 지지하고 연마판(5)을 지지하지 않는 기술구성에 의해 얻어진다.

이와같은 장치의 구성은 반도체웨이퍼를 연마한 결과 포탈(2)에 의해 발생한 열과 진동이 연마판에 거의 전달되지않는 효과가 있다.

그 선상가이드는 또 다수의 포탈을 지지할 수 있다.

동일하게, 그 연마라인은 다수의 연마판과 다수의 캐리어판의 수납스테이션을 구비할 수 있어, 이 경우 이들의 구성성분은 기능을 달리하여 구성할 수 있다.

예로서, 그 연마판은 실시한 연마타입, 연마천 및 사용한 연마마모제에 의해 그 특징을 달리할 수 있다.

그 수납스테이션(4)은 캐리어판의 설정용기(repository)를 제공하도록 구성할 수 있다.

이들의 수납스테이션은 또 그 밖에 반도체웨이퍼를 액체와 접속시키는 처리 스테이션(treatment station)으로서의 기능을 가질수 있다.

이 경우, 처리스테이션을 액체로 채울 수 있는 탱크(tanks)로 구성하는 것이 적합하다.

그 액체에는 물 또는 세정액 또는 화학적으로 활성을 가진 물질, 예로서 반도체웨이퍼와 캐리어판 사이의 접속을 파괴하는 물질 또는 반도체웨이퍼의 표면을 에칭시키거나 화학적으로 변형시키는(예로서 그 표면을 친수성화하는)물질을 함유한 용액이 있다.

특히 바람직하게는 그 선상가이드와 연마라인을 용이하게 연장시키며, 적합할 경우 포탈, 연마판 및 수납스테이션을 더 추가할 수 있다.

이와같이 모듈을 확장할 수 있고, 그 연마라인에 접근을 용이하게 하며, 더 향상시킨 기존의 연마판과 수납스테이션을 신속하게 대치시킬 수 있으므로 다음에 사용할 소정의 유연성(flexibility)과 안정성을 가진 본 발명의 장치를 제공한다.

도 1에 나타낸 실시예의 수납스테이션(receiving station)(4a)은 캐리어판(6)을 리프팅(lifting)시킨 로딩스테이션(loading station)으로 사용한다.

적합할 경우, 그 포탈(portal)(2a)은 우선 수납스테이션(4a)위에 있는 위치로 이동시킬 필요가 있다.

그 다음, 그 포탈의 연마헤드에서 리프팅장치가 그 캐리어판을 수납스테이션에서 동시에 리프팅하고 고정되어 있는 반도체웨이퍼를 연마조작을 위하여 공급한다.

그 연마조작에서는 제1연마판(5a)이 그 연마라인에 구성되어있어, 그 연마판 상에서는 거친 연마가 실시된다.

따라서, 포탈(2a)은 연마판(5a)위의 한 위치에 도달될때까지 그 선상가이드에 따라 캐리어판과 함께 이동시킨다.

그 다음으로, 그 반도체웨이퍼는 연마천이 펼쳐진 연마판 표면에 대하여 연마헤드에 의해 그 캐리어판을 압압시켜 통상의 방법으로 연마시킨다.

이와같이 연마조작을 한 다음, 그 캐리어판을 연마헤드에서 리프팅장치에 의해 연마판으로부터 동시에 리프팅시킨다.

그 결과, 그 반도체웨이퍼는 균일하게 처리되고 그 연마마모제가 서로 다른 시간동안 그 반도체웨이퍼상에서 작용하는 것을 방지하기 때문에 이 연마조작은 특히 효과적이다.

이와같이 연마하지 않을 경우, 그 연마결과 품질은 상당히 감소될 수 있다.

도 1에 의한 연마라인에서는 처리스테이션(treatment station)으로 작동하도록 구성된 캐리어판의 또 다른 수납스테이션(4b)을 구성한다.

그 수납스테이션내에 설정되어 있는 그 캐리어판은 액체, 예로서 세정제 또는 에칭제(연마제잔류물 또는 마모재를 반도체웨이퍼에서 세정하거나 반도체웨이퍼 상에서 화학작용을 하는 에칭제)와 접속시킬 수 있다.

그 포탈(2a)은 선상가이드에 따라 연마판(5a) 위치 한 위치에서 그 수납스테이션(4b)위의 한 위치를 그 캐리판과 함께 이동시킨다.

그 다음으로, 그 캐리어판은 수납스테이션내에 다시 설정시킨다.

또, 그 연마라인(3)은 추가로 2개의 연마판(5b, 5c)과 캐리어판의 수납스테이션(4c)을 구성한다.

그 연마판(5b,5c)은 반도체웨이퍼의 중간연마(intermediate polishing)와 최종연마를 제공하여, 그 캐리어판은 또 다른 포탈(2b)에 의해 이송시킨다.

그 포탈(2b)에 수용되어 있는 연마헤드의 리프팅장치에 의해, 그 캐리어판은 수납스테이션(4b)에서 동시에 리프팅시키고, 그 다음 그 캐리어판과 함께 그 포탈(2b)을 연마판(5b)상의 위치로 이동시킨다.

그 반도체웨이퍼의 중간연마를 시킨 다음, 그 캐리어판(6)을 연마판(5b)에서 다시 리프팅시켜 연마판(5c)상의 위치로 이송시킨다.

최종연마를 시킨 다음 그 캐리어판(6)을 연마판(5c)에서 동시에 리프팅하여 그 캐리어판과 함께 포탈(2b)을 그 수납스테이션(4c)상의 위치로 이동시킨다.

그 다음, 그 캐리어판을 수납스테이션내에 설정한다.

그 수납스테이션(4c)은 그 캐리어판을 또 이송할때까지 예로서 반도체웨이퍼를 액체로 세정할 수 있고, 저장할 수 있는 로딩이 없는 스테이션(unloading station)으로 적합하게 구성되어있다.

물론, 다수의 사용할 수 있는 연마판상부구조물을 연마라인상에서 동시에 이동시키는 방법으로 하여 그 장치를 조작할 수도 있다.

도 2는 연마헤드의 바람직한 실시예를 나타낸다.

그 연마헤드의 가장 중요한 특징에 대한 작용효과는 특허문헌으로 독일 특허 출원 P19651761.3의 명세서에 구체적으로 기재되어있다.

본 발명과 관련하여 볼 때, 그 연마헤드(7)는 또 다른 연마헤드가 함께 그 포탈(2)에 수용되고, 리프팅장치(8)를 구비한다.

그 리프팅장치는 진공(V)을 사용함으로써 캐리어판(6)을 흡입(sucking)하는 진공공구(vacuum tool)로서 구성되어있다.

본 발명에 의해, 연마조작후, 다수의 캐리어판을 동시에 리프팅시켜, 그 포탈을 캐리어판과 함께 그 선상가이드에 따라 이동시킨다.

본 발명에 의해 캐리어판을 동시 조작함으로서 가공물, 특히 반도체웨이퍼를 균일하게 처리할 수 있고, 반도체웨이퍼의 연마면에 대한 평면성이 덜 분산되는 효과를 가진다.

또, 본 발명에 의해 캐리어판을 연마판에서 동시에 리프팅(lifting)시킬 수 있는 리프팅장치에 의해 연마헤드에서의 리프팅장치를 제공할 수 있고, 연마판상부 구조물을 연마라인상에서의 선상가이드에 따라 그 캐리어판과 함께 이동시킬 수 있다.

또, 본 발명에 의해, 반도체웨이퍼를 연마한 결과 포탈에 의해 발생한 열과 진동이 연마판에 거의 전달되지 않도록 하는 효과가 있다.

Claims

디스크형상가공물의 연마방법에 있어서,

최소한 하나의 연마판(polishing plate)의 최소한 3개의 스테이션(stations)과 캐리어판(carrier plate)의 최소한 하나의 수납스테이션(receiving station)으로 이루어진 연마라인(polishing line)을 구비하고,

연마헤드(polishing heads)를 수용시킨 최소한 하나의 연마판상부구조물(polishing plate superstructure)을 구비하며,

그 연마라인상에 위치시킨 선상가이드(linear guide)를 구비하여 그 최소한 하나의 연마판상부구조물을 지지하고,

그 캐리어판상에 디스크형상가공물을 고정시켜,

그 연마판에 대하여 연마헤드에 의해 캐리어판을 압압함으로써 가공물을 연마시키고,

그 연마헤드에서의 리프팅장치에 의해 연마판에서 캐리어판을 동시에 리프팅시키며,

리프팅 조작후에 연마판상부구조물을 그 캐리어판과 함께 하나의 스테이션(a station)상의 위치에서 또 다른 스테이션 상의 위치로 선상가이드에 따라 이동시켜,

최소한 3개의 서로 다른 스테이션 상에 연마판상부구조물을 위치설정시킴을 특징으로 하는 연마방법.
제 1 항에 있어서,

그 수납스테이션에서는 가공물을 액체로 처리함을 특징으로 하는 연마방법.
제 1 항에 있어서,

그 선상가이드에 따라 최소한 2개의 연마판상부구조물을 캐리어판과 함께 연속적으로 이동시킴을 특징으로 하는 연마방법.
제 1 항에 있어서,

그 선상가이드에 따라 최소한 2개의 연마판상부구조물을 캐리어판과 함께 동시에 이동시킴을 특징으로 하는 연마방법.
제 1 항에 있어서,

각각의 가공물은 반도체웨이퍼임을 특징으로 하는 연마방법.
제 1 항에 있어서,

그 캐리어판을 제1수납스테이션(first receiving station)에서 동시에 리프팅하여, 그 연마판상부구조물을 그 캐리어판과 함께 제1수납스테이션상의 한 위치에서 연마판상의 한 위치로 그 선상가이드에 따라 이동시키고,

그 가공물을 연마판상에서 연마시키며,

그 캐리어판을 연마판에서 동시에 리프팅하여,

그 연마판상부구조물을 그 캐리어판과 함께 연마판상의 한 위치에서 제2수납 스테이션상의 한 위치로 그 선상가이드에 따라 이동시켜,

그 캐리어판을 제2수납스테이션에 설정함을 특징으로 하는 연마방법.
제 1 항에 있어서,

그 가공물을 제1연마판상에서 연마하고,

그 캐리어판을 제1연마판에서 동시에 리프팅하여,

그 연마판상부구조물을 캐리어판과 함께 제1 연마판상의 한 위치에서 제2연마판상의 한 위치로 그 선상가이드에 따라 이동시키며,

그 가공물은 제2연마판에서 연마하고,

그 캐리어판을 제2연마판에서 동시에 리프팅하여, 그 연마판상부구조물을 캐리어판과 함께 제2연마판상의 한 위치에서 수납스테이션상의 한 위치로 그 선상가이드에 따라 이동시켜,

그 캐리어판을 그 수납스테이션 상에 설정함을 특징으로 하는 연마방법,
제 1 항에 있어서,

그 캐리어판을 제1연마판상부구조물에 의해 제1수납스테이션에서 동시에 리프팅하여,

제1연마판상부구조물을 캐리어판과 함께 제1수납스테이션상의 한 위치에서제1연마판상의 한위치로 그 선상가이드에 따라 이동시키고,

제1연마판상에서 그 가공물을 연마하여,

그 캐리어판을 제1연마판상부구조물에 의해 제1 연마판에서 동시에 리프팅하고,

제1연마판상부구조물을 캐리어판과 함께 제1연마판상의 한 위치에서 제2수납 스테이션상의 한 위치로 그 선상가이드에 따라 이동하며,

그 캐리어판을 제2수납스테이션상에 설정하고,

그 캐리어판을 제2연마판상부구조물에 의해 제2수납스테이션에서 동시에 리프팅하고, 제2연마판상부구조물을 캐리어판과 함께 제2수납스테이션상의 한 위치에서 제2연마판상의 한 위치로 그 선상가이드에 따라 이동시켜, 그 가공물을 제2연마판상에서 연마시키고,

그 캐리어판을 제2연마판상부구조물에 의해 제2연마판에서 동시에 리프팅하여, 제2연마판상부구조물을 그 캐리어판과 함께 제2연마판상의 한 위치에서 제3연마판상의 한 위치로 그 선상가이드에 따라 이동시켜,

그 가공물을 제3연마판상에서 연마하며,

그 캐리어판을 제2연마판상부구조물에 의해 제3연마판에서 동시에 리프팅하여,

제2 연마판상부구조물을 그 캐리어판과 함께 제3연마판상의 한 위치에서 제3 수납스테이션상의 한 위치로 그 선상가이드에 따라 이동시켜 그 캐리어판은 제3수납스테이션상에 설정함을 특징으로 하는 연마방법.
디스크형상가공물의 연마장치에 있어서,

최소한 하나의 연마판의 최소한 3개의 스테이션과 캐리어판의 최소한 하나의 수납스테이션으로 이루어진 연마라인(polishing line)과,

연마헤드(polishing heads)를 수용한 최소한 하나의 연마판상부구조물과,

그 캐리어판을 동시에 리프팅하는 연마헤드의 리프팅장치와,

연마라인상에 위치시켜 최소한 하나의 연마판상부구조물을 지지하는 선상가이드(linear guide)와,

연마판상부구조물을 캐리어판과 함께 최소한 3개의 서로다른 스테이션상에서의 위치로 그 선상가이드에 따라 이동하는 수단을 구성함을 특징으로 하는 연마장치.
제 9 항에 있어서,

최소한 하나의 연마판과 최소한 하나의 연마판상부구조물을 서로간에 열과 진동이 전달되지 않도록 직접 접속하지 않는(decoupling)수단을 구성함을 특징으로 하는 연마장치.
제 9 항에 있어서,

2개의 연마판상부구조물을 구성함을 특징으로 하는 연마장치.
제 9 항에 있어서,

3개의 연마판을 구성함을 특징으로 하는 연마장치.
제 9 항에 있어서,

3개의 수납스테이션을 구성함을 특징으로 하는 연마장치.
제 9 항에 있어서,

최소한 하나의 수납스테이션은 액체를 채운 탱크(tank)로 구성됨을 특징으로하는 연마장치.
제 9 항에 있어서,

그 선상가이드와 연마라인을 모듈식으로(modularly)형성하는 수단을 구성함을 특징으로 하는 연마장치.