KR100436825B1 - Polishing apparatus and method for producing semiconductors using the apparatus - Google Patents

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KR100436825B1 KR10-2000-7003058D KR20007003058D KR100436825B1 KR 100436825 B1 KR100436825 B1 KR 100436825B1 KR 20007003058 D KR20007003058 D KR 20007003058D KR 100436825 B1 KR100436825 B1 KR 100436825B1
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이시다요시히로
구가야다카시
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가타기리소이치
니시무라사다유키
가와이료세이
야스이간
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가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
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Abstract

본 발명은 연마장치 및 그것을 사용한 반도체제조방법에 관한 것이다. 숫돌표면의 드레싱을 치수가공으로 연삭함으로써 스크래치발생의 원인이 되는 숫돌표면의 균열발생을 방지하면서 드레스공구표면의 날세우기를 할 수 있다. 또 정치수 절삭이기 때문에 드레스공구 표면의 평탄도를 보증할 수 있고, 두께 수 cm와 두꺼운 숫돌을 사용하여도 최후까지 평탄도를 유지할 수 있어 항상 면내 불균일이 적은 가공을 행할 수 있다. 그 때문에 드레스공구의 수명을 비약적으로 길게 할 수 있다.The present invention relates to a polishing apparatus and a semiconductor manufacturing method using the same. By grinding the dressing of the grindstone surface by dimensional machining, the dressing tool surface can be sharpened while preventing the cracking of the grindstone surface that causes scratches. In addition, because of the fixed number cutting, the flatness of the surface of the dressing tool can be assured, and even if several centimeters of thickness and a thick grindstone are used, the flatness can be maintained until the end, and processing with less in-plane unevenness can always be performed. As a result, the life of the dressing tool can be dramatically increased.

또 웨이퍼의 가공과 병행하여 본 정치수 드레스를 행함으로써 가공레이트의 유지와 함께 장치의 스루풋을 향상할 수 있다.In addition, by performing the stationary water dress in parallel with the processing of the wafer, the throughput of the device can be improved while maintaining the processing rate.

본 장치 및 방법은 요철을 가지는 각종 기판표면의 평탄화에 유효하다.The apparatus and method are effective for flattening various substrate surfaces having irregularities.

Description

연마장치 및 그 장치를 사용한 반도체제조방법{POLISHING APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTORS USING THE APPARATUS}Polishing device and semiconductor manufacturing method using the device {POLISHING APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTORS USING THE APPARATUS}

최근 반도체디바이스의 처리시간의 고속화, 미세화에 따라 반도체디바이스의 회로소자를 적층하는 다층배선기술이 중요하게 되어가고 있다. 이 다층배선기술의 진보에 따라 시료표면에 형성되는 요철의 문제가 현재화하여 왔다. 예를 들어 광학식 노광장치(이하 스텝퍼라 함)에 의하여 시료표면상에 회로패턴을 형성하는 경우, 스텝퍼의 초점을 시료표면상에 정확하게 맞춰 둘 필요가 있으나, 시료표면에 요철이 있으면 시료표면에서의 초점의 조절이 곤란해져 해상불량이라는 중대한 문제가 발생한다.Background Art In recent years, as the processing time of semiconductor devices is increased and miniaturized, multilayer wiring technology for stacking circuit elements of semiconductor devices has become important. With the advance of this multilayer wiring technology, the problem of the unevenness | corrugation formed in the sample surface has come to the present. For example, when a circuit pattern is formed on a sample surface by an optical exposure apparatus (hereinafter referred to as a stepper), the focus of the stepper needs to be precisely aligned on the sample surface. Difficulties in adjusting the focus cause a serious problem of resolution.

이와 같은 단점을 해소하기 위하여 반도체디바이스의 표면을 평탄화하는 기술이 요구되고 있다.In order to alleviate such disadvantages, a technology for planarizing the surface of the semiconductor device is required.

일본국 특개평10-146750호 공보에는 반도체디바이스의 표면상의 미세한 요철형성을 평탄화하는 기술이 개시되어 있다. 상기 공보에 개시된 기술에 의하면 회전하는 홀더상에 유지된 피가공웨이퍼기판을 회전테이블상에 유지된 연마패드표면에 압압함과 동시에, 유리(遊離)연마입자를 함유하는 연마액을 연마패드와 피가공웨이퍼의 사이에 공급함으로써 반도체 웨이퍼기판의 표면을 연마하여 미세한 요철을 평탄화할 수 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 10-146750 discloses a technique for planarizing fine concavo-convex formation on the surface of a semiconductor device. According to the technique disclosed in the above publication, the wafer to be processed held on the rotating holder is pressed onto the surface of the polishing pad held on the rotating table, and the polishing liquid containing glass abrasive particles is subjected to polishing pad and blood. By supplying between the processing wafers, the surface of the semiconductor wafer substrate can be polished to flatten fine irregularities.

이와 같은 연마에 사용되는 연마패드는 사용하는 중에 표면의 글레이징 때문에 적당한 빈도로 날세우기(드레싱)가 행하여진다. 날세우기란 일본국 특개평 10-180618호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 드레싱용 다이아몬드숫돌 등(이하 드레스공구라 함)에 의하여 연마패드를 깎아 적당히 표면을 거칠게 함으로써 행하여진다.The polishing pad used for such polishing is bladed (dressed) at an appropriate frequency due to the glazing of the surface during use. Sharpening is performed by cutting a polishing pad with a dressing diamond grindstone or the like (hereinafter referred to as a dressing tool) as described in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 10-180618 to roughen the surface appropriately.

본 발명은 반도체집적회로의 제조과정에서 사용되는 연마가공에 의한 웨이퍼표면패턴의 평탄화기술에 관한 것으로, 특히 가공손상을 발생하지 않고 높은 고정밀도, 고능률, 또한 저렴하게 평탄화하기 위한 가공법 및 그것을 위한 가공장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planarization technology of a wafer surface pattern by polishing, which is used in the fabrication of semiconductor integrated circuits. The present invention relates to a process for flattening high precision, high efficiency, and low cost without causing damage. It relates to a processing device.

도 1은 웨이퍼표면의 평탄화공정의 설명도,1 is an explanatory diagram of a planarization process of a wafer surface;

도 2는 화학기계연마법을 설명하는 도,2 illustrates a chemical mechanical polishing method;

도 3은 반도체메모리소자의 평면과 단면을 나타내는 도,3 is a view showing a plane and a cross section of a semiconductor memory device;

도 4는 연질의 연마패드를 사용하여 가공했을 경우의 문제점을 설명하는 도,4 is a view for explaining a problem when processing using a soft polishing pad;

도 5는 고정연마입자가공법에서 사용하는 숫돌의 구성을 설명하는 도,5 is a view for explaining the configuration of the grindstone used in the fixed abrasive grain processing method;

도 6은 고정연마입자가공법에 있어서의 종래의 드레싱법을 설명하는 도,Fig. 6 is a view for explaining a conventional dressing method in the fixed abrasive grain processing method;

도 7은 본 발명의 드레싱법을 설명하는 도,7 illustrates a dressing method of the present invention;

도 8은 본 발명의 실시에 적합한 가공장치의 구조를 나타내는 도면이다.8 is a view showing the structure of a processing apparatus suitable for the practice of the present invention.

이와 같은 연마공구의 날세우기는, 드레스공구에 일정하중을 인가하여 회전하는 연마공구에 압압함으로써 실시된다. 그러나 이와 같은 종래기술로 행하여지고 있는 날세우기는 어디까지나 연마공구의 표면을 거칠게 하는 데 그치고 있었다.Such sharpening of the polishing tool is performed by applying a constant load to the dressing tool and pressing the rotating polishing tool. However, the sharpening performed by such a conventional technique has only been to roughen the surface of the polishing tool.

한편, 연마공구를 수명을 길게 하고자 하면, 연마공구를 두껍게 할거나 단단하게 할 필요가 있으나, 연마공구의 경도가 높아짐에 따라 종래기술에서는 생각할 수 없었던 문제가 생기게 되었다.On the other hand, in order to increase the service life of the abrasive tool, it is necessary to thicken or harden the abrasive tool, but as the hardness of the abrasive tool is increased, there is a problem that cannot be considered in the prior art.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 이하와 같은 구성으로 이루어지는 것이다.The present invention is to solve such a problem, and has the following constitution.

본 발명은 피가공물과 연마공구 사이에 상대적인 운동을 주어 상기 연마공구의 연마면에서 상기 피가공물의 표면을 연마하는 연마장치에 있어서, 상기 연마공구의 연마면에 표면을 거칠게 형성하기 위한 드레스공구와, 상기 드레스공구와 상기 연마공구 사이에 상대적인 운동을 주는 제 1 이동수단과, 상기 드레스공구를 상기 연마공구의 연마면에 대하여 수직인 방향으로 상대적으로 이동하여 원하는 위치에 위치를 결정하는 제 2 이동수단과, 상기 제 2 이동수단의 위치를 제어하면서 상기 제 1 이동수단에 의한 이동을 실행하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연마장치를 제공하는 것이다.The present invention provides a polishing apparatus for applying a relative movement between a workpiece and an abrasive tool to polish the surface of the workpiece on the abrasive surface of the abrasive tool, the dressing tool for forming a rough surface on the abrasive surface of the abrasive tool; First moving means for giving a relative movement between the dressing tool and the polishing tool, and a second movement for moving the dressing tool in a direction perpendicular to the polishing surface of the polishing tool to determine a position at a desired position. Means and a control means for performing the movement by the first moving means while controlling the position of the second moving means to provide a polishing apparatus.

또한 본 발명의 과제, 작용 및 효과에 대해서는 후기하는 발명을 실시하기 위한 형태의 란에서 자세히 설명한다.In addition, the subject, effect | action, and effect of this invention are explained in full detail in the column of the form for implementing an later invention.

이하에 본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 설명한다.Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

반도체제조공정은 많은 프로세스처리공정으로 이루어지나, 먼저, 본 발명이 적용되는 공정의 일례인 배선공정에 관하여 도 1을 사용하여 설명한다.Although the semiconductor manufacturing process consists of many process processing steps, first, the wiring process which is an example of the process to which this invention is applied is demonstrated using FIG.

도 1(a)는 1층째의 배선이 형성되어 있는 웨이퍼의 단면도를 나타내고 있다. 트랜지스터부가 형성되어 있는 웨이퍼기판(1)의 표면에는 절연막(2)이 형성되어 있으며, 그 위에 알루미늄 등의 배선층(3)이 설치되어 있다. 트랜지스터의 접합을 취하기 위하여 절연막(2)에 홀이 뚫려 있으므로 배선층의 그 부분(3')은 다소 오목해져 있다.1A shows a cross-sectional view of the wafer on which the wirings of the first layer are formed. An insulating film 2 is formed on the surface of the wafer substrate 1 on which the transistor portion is formed, and a wiring layer 3 such as aluminum is provided thereon. Since holes are formed in the insulating film 2 for the purpose of bonding the transistors, the portion 3 'of the wiring layer is somewhat concave.

도 1(b)에 나타내는 2층째의 배선공정에서는 1층째의 위에 절연막(4), 금속알루미늄층(5)을 형성하고, 다시 이 알루미늄층을 배선패턴화하기 위하여 노광용 포토레지스트층(6)을 부착한다.In the wiring process of the second layer shown in FIG. 1 (b), the insulating photoresist 4 and the metal aluminum layer 5 are formed on the first layer, and the exposure photoresist layer 6 is formed again in order to wire pattern the aluminum layer. Attach.

다음에 도 1(c)에 나타내는 바와 같이 스텝퍼(7)를 사용하여 회로패턴을 상기 포토레지스트(6)상에 노광전사한다. 이 경우 포토레지스트층(6)의 표면이 요철로 되어 있으면 도면에 나타내는 바와 같이 포토레지스트 표면의 오목부와 볼록부(8)에서는 동시에 초점이 맞지않게 되어 해상불량이라는 중대한 장해가 된다.Next, as illustrated in FIG. 1C, the circuit pattern is exposed and transferred onto the photoresist 6 using the stepper 7. In this case, if the surface of the photoresist layer 6 is uneven, as shown in the drawing, the concave portion and the convex portion 8 on the surface of the photoresist become out of focus at the same time, which is a serious obstacle of poor resolution.

이와 같은 단점을 해소하기 위하여 다음에 설명하는 것 같은 기판표면의 평탄화처리가 행하여진다. 도 1(a)의 처리공정의 다음에 도 1(d)에 나타내는 바와 같이 절연층(4)을 형성한 후, 도면에 있어서 9의 레벨까지 평탄하게 되도록 후기하는 방법에 의하여 연마가공하여 도 1(e)의 상태를 얻는다. 그후 금속알루미늄층 (5)과 포토레지스트층(6)을 형성하고, 도 1(f)와 같이 스텝퍼로 노광한다. 이 상태에서는 레지스트표면이 평탄하기 때문에 상기 해상불량의 문제는 생기지 않는다.In order to solve such a disadvantage, the planarization treatment of the substrate surface as described below is performed. After forming the insulating layer 4 after the processing process of FIG. 1 (a), as shown in FIG. 1 (d), FIG. Obtain the state of (e). Thereafter, the metal aluminum layer 5 and the photoresist layer 6 are formed and exposed with a stepper as shown in Fig. 1 (f). In this state, since the resist surface is flat, the problem of resolution defects does not occur.

이하에 본 발명의 연마가공의 채용에 알맞는 고정연마입자 연마가공장치의 개요를 종래부터 일반적으로 사용되어 온 화학기계 연마가공장치와 대비하여 설명한다.An outline of a fixed abrasive grain polishing apparatus suitable for the employment of the abrasive machining of the present invention will be described below in comparison with a chemical mechanical polishing apparatus generally used in the related art.

(1) 화학적 기계연마장치의 개요(1) Outline of chemical mechanical polishing device

일본국 특개평10-180618호 공보에 개시되어 있는 것 같은 반도체디바이스면의 표면평탄화장치는 화학적 기계연마(Chemical Mechanical Polishing:CMP)장치라 하는 것이다. 이 장치는 상기한 바와 같이 회전하는 시료대상에 유지된 반도체디바이스에 회전부재에 유지된 연마패드를 압압함과 동시에 연마슬러리를 함유하는 액체를 연마패드와 시료 사이에 유통시킴으로써, 반도체디바이스 표면의 연마를 행하여 반도체디바이스의 표면을 평탄화하는 장치이다.The surface leveling device of the surface of a semiconductor device as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-180618 is called a chemical mechanical polishing (CMP) device. As described above, the apparatus presses a polishing pad held on a rotating member to a semiconductor device held on a rotating sample object and simultaneously distributes a liquid containing polishing slurry between the polishing pad and the sample, thereby polishing the surface of the semiconductor device. To flatten the surface of a semiconductor device.

도 2는 CMP 장치의 반도체디바이스의 연마의 원리를 나타내는 도이다. 먼저 연마패드(11)를 정반(定盤)상(12)에 붙여 회전시켜 둔다. 이 연마패드는 발포우레탄수지등을 얇은 시트형상으로 슬라이스하여 성형한 것으로, 피가공물의 종류나 마무리하고 싶은 표면거칠기의 정도에 따라 그 재질이나 미세한 표면구조를 여러가지 선택하여 나누어 사용한다.2 is a diagram showing the principle of polishing a semiconductor device of a CMP apparatus. First, the polishing pad 11 is attached to the surface plate 12 and rotated. The polishing pad is formed by slicing a foamed urethane resin or the like into a thin sheet shape. The polishing pad is divided into various materials and fine surface structures depending on the type of workpiece and the degree of surface roughness to be finished.

가공해야 할 웨이퍼(반도체디바이스)(1)는 탄성이 있는 압압패드(13)를 거쳐 웨이퍼홀더(14)에 고정한다. 이 웨이퍼홀더(14)를 회전하면서 연마패드(11) 표면에 하중하고, 다시 연마패드(11)의 위에 연마슬러리(15)를 공급함으로써 웨이퍼표면상의 절연막(4)의 볼록부가 연마제거되어 평탄화된다.The wafer (semiconductor device) 1 to be processed is fixed to the wafer holder 14 via an elastic pressing pad 13. The wafer holder 14 is rotated and loaded onto the surface of the polishing pad 11, and the polishing slurry 15 is again supplied on the polishing pad 11, thereby polishing and removing the convex portions of the insulating film 4 on the wafer surface. .

이와 같이 CMP는 연마패드와 피가공물 사이에 연마슬러리를 공급하면서 가공하는 방법으로 유리연마입자 연마기술로서 널리 알려져 있으나, 3가지의 큰 문제를 가지고 있다.As described above, CMP is widely known as a glass polishing particle polishing technique by processing while supplying polishing slurry between the polishing pad and the workpiece, but has three major problems.

제 1 은 패턴의 종류나 단차의 상태에 따라서는 충분히 평탄화할 수 없다는 패턴치수 의존성의 문제이다. 일반적으로 반도체 웨이퍼상의 패턴은 여러가지의 치수나 단차를 가지는 패턴으로부터 형성되어 있다.The first problem is a pattern dimension dependency problem in that it cannot be sufficiently flattened depending on the type of the pattern and the state of the step. In general, a pattern on a semiconductor wafer is formed from a pattern having various dimensions and steps.

예를 들어 반도체메모리소자를 예로 한 경우, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 1개의 칩은 크게 4개의 블록으로 분할되어 있다. 이중 4개의 블록내부는 미세한 메모리셀(ll)이 규칙 정연하게 치밀하게 형성되어 있으며, 메모리매트부(16)라 한다.For example, in the case of using a semiconductor memory device as an example, as shown in Fig. 3A, one chip is divided into four blocks. Among the four blocks, minute memory cells ll are formed in a precise and precise manner, and are referred to as memory mat portions 16.

이 4개의 메모리매트부의 경계부에는 상기 메모리셀(ll)을 액세스하기 위한 주변회로(17)가 형성되어 있다. 전형적인 다이내믹메모리의 경우, 1개의 칩치수는 7mm ×20mm정도, 주변회로부의 폭은 1mm 정도이다. 상기 칩의 단면(A-A')을 취하면 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 메모리매트부(16)의 평균높이는 주변회로부(17)의 평균높이보다 0.5∼1㎛정도 높다. 이와 같은 단차패턴상에 두께1∼2㎛정도의 절연막(4)을 성막하면 그 표면부의 단면형상(31)도 대략 밑바탕패턴의 단차형상을 반영한 것이 된다.Peripheral circuits 17 for accessing the memory cells ll are formed at the boundary of the four memory mat portions. In a typical dynamic memory, one chip dimension is about 7 mm x 20 mm, and the width of the peripheral circuit portion is about 1 mm. When the cross section A-A 'of the chip is taken, as shown in Fig. 3B, the average height of the memory mat portion 16 is about 0.5 to 1 mu m higher than the average height of the peripheral circuit portion 17. Figs. When the insulating film 4 having a thickness of about 1 to 2 mu m is formed on such a step pattern, the cross-sectional shape 31 of the surface portion also reflects the step shape of the underlying pattern.

반도체 웨이퍼의 평탄화공정에서는 상기 웨이퍼표면의 절연막(4)을 일점쇄선 (32)과 같이 평탄화하고 싶은 것이나, 일반적으로 이 용도로 많이 사용하고 있는 발포폴리우레탄수지제의 연질의 연마패드(1lL)를 사용한 경우에는 연마속도에 패턴의존성이 존재하기 때문에 이 처럼은 평탄화되지 않는다. 즉 도 4에 나타내는 바와 같이 연질의 연마패드(1lL)를 사용한 경우, 연마패드 표면형상은 연마하중 때문에 도면에 있어서의 실선(30)과 같이 변형한다. 치수가 ㎛오더의 미세패턴으로는 하중이 집중하기 때문에 단시간으로 평탄화연마되나, 수 mm오더의 큰 치수의 패턴에는 분포하중이 되어 가해지기 때문에, 연마속도는 느려진다. 그 결과 연마후의 단면형상은 도 4에 있어서의 파선(34)과 같이 되어 여전히 고저차 : d가 잔류한 것이 된다.In the semiconductor wafer planarization step, the insulating film 4 on the wafer surface is planarized like a dashed line 32, but a soft polishing pad 1LL made of expanded polyurethane resin, which is generally used for this purpose, is used. In the case of use, since pattern dependency exists in polishing rate, it is not flattened like this. That is, as shown in Fig. 4, when a soft polishing pad 1LL is used, the polishing pad surface shape deforms like the solid line 30 in the drawing due to the polishing load. Since the load is concentrated in the micropattern having a dimension of µm, the flattening is performed in a short time because the load is concentrated, but the polishing speed is slowed because a pattern is applied as a distributed load to a pattern having a large dimension of several mm. As a result, the cross-sectional shape after polishing becomes like the broken line 34 in Fig. 4, and the height difference d still remains.

반도체의 배선공정의 용도에는 ±5% 이하의 불균일화가 요구되어 현상태, 연마패드의 경도의 한계는 영율 : 1Okg/mm2정도가 상한으로 되어 있다.The use of semiconductor wiring process requires unevenness of ± 5% or less, and the limit of the hardness of the present condition and the polishing pad has a Young's modulus of about 10 kg / mm 2 as the upper limit.

그 때문에 메모리소자와 같이 수 mm오더 내지 ㎛오더까지의 크고 작은 각종 패턴이 혼재하고 있는 반도체소자에서는 충분한 평탄화효과를 기대할 수 없어 적용가능한 대상으로서는 너무 치수가 큰 패턴을 포함하지 않는 반도체제품, 예를 들어 논리 LSI 등에 한정되고 있다.For this reason, in semiconductor devices in which various patterns of small and large orders ranging from several mm orders to micrometer orders, such as memory devices, are not expected to have sufficient planarization effects, a semiconductor product which does not include a pattern having too large dimensions as an applicable object, for example, For example, it is limited to logical LSI.

유리연마입자방식의 평탄화기술에 있어서의 제 2 과제는 높은 런닝코스트에 있다. 이는 유리연마입자 연마법에 있어서의 연마슬러리의 이용효율이 낮음에 기인하고 있다. 즉 연마손상(스크래치)을 발생하지 않는 초평활연마를 위해서는 콜로이달실리카 등의 연마슬러리를 수10Occ/분 이상의 비율로 공급할 필요가 있으나, 그 대부분은 실제의 가공에 기여하지 않고 배제된다.The second problem in the glass polishing particle type planarization technology is high running cost. This is due to the low utilization efficiency of the polishing slurry in the glass polishing particle polishing method. In other words, in order to perform ultra smooth polishing without abrasion damage (scratch), it is necessary to supply abrasive slurries such as colloidal silica at a rate of several hundred cc / min or more, but most of them are excluded without contributing to actual processing.

반도체용 고순도슬러리의 가격은 매우 고가이며, 평탄화연마 프로세스비용의대부분을 이 연마슬러리의 사용량이 결정하기 때문에 그 개선이 강하게 요구되고 있다.The price of high-purity slurry for semiconductors is very expensive, and the improvement of the polishing slurry is strongly required because the use amount of the polishing slurry determines most of the cost of the planar polishing process.

제 3 과제인 연마패드의 수명의 짧음은 연마패드 표면의 드레싱작업에 의해서도 초래되는 것으로, 현상태에서는 웨이퍼 500매정도 마다 연마패드를 교환할 필요가 있다.The short life of the polishing pad, which is the third subject, is also caused by the dressing operation on the surface of the polishing pad. In the present state, it is necessary to replace the polishing pad every 500 wafers.

(2) 고정연마입자 연마장치의 개요(2) Outline of Fixed Grinding Particle Polishing Machine

이상과 같은 유리연마입자 연마가 가지는 과제를 해결하는 것으로서 본 발명실시예 장치에서 채용하는 고정연마입자 연마에 의한 연마법이 있다.As a solution to the above problems of glass abrasive grain polishing, there is a polishing method by fixed abrasive grain polishing employed in the apparatus of the present invention.

본 발명 실시예장치에서 채용하는 고정연마입자 연마기술은 도 2에 나타낸 연마장치에 있어서, 종래의 연마패드대신, 경도가 가장 적절하게 제어된 특수한 숫돌 (20)을 사용하는 것이다.In the polishing apparatus shown in Fig. 2, in the polishing apparatus shown in Fig. 2, instead of the conventional polishing pad, a special grinding wheel 20 whose hardness is most appropriately controlled is used.

구체적으로는 숫돌(20)의 탄성율은 5∼500kg/mm2로, 종래 다른분야에서 사용하고 있는 일반적인 숫돌과 비교하여 1/10 내지 1/100의 경도이고, 반대로 종래 본 발명의 용도에 사용되고 있는 경질발포폴리우레탄제 등의 경질연마패드의 경도와 비교하면 5배 내지 50배의 경도가 있다.Specifically, the elastic modulus of the grindstone 20 is 5 to 500 kg / mm 2, which is 1/10 to 1/100 of the hardness of the conventional grindstone used in other fields. Compared with the hardness of hard polishing pads such as hard foamed polyurethane, there is a hardness of 5 to 50 times.

도 5에 상기 기술에서 사용되는 숫돌의 구조를 나타낸다. 연마입자(21)의 종류로서는 이산화규소, 산화세륨, 산화알루미늄 등이 바람직하며, 입자지름은 O.O1∼1㎛ 정도의 것이 스크래치를 발생하는 일 없이 양호한 가공능률을 얻을 수 있다.The structure of the grindstone used by the said technique in FIG. 5 is shown. As the kind of the abrasive grains 21, silicon dioxide, cerium oxide, aluminum oxide and the like are preferable, and particles having a particle diameter of about 0.1 to 1 탆 can obtain good processing efficiency without causing scratches.

이들 연마입자를 결합하기 위한 수지(22)로서는 페놀계, 폴리에스테르계 등의 고순도유기계 수지가 바람직하다고 되어 있다. 상기 연마입자를 결합수지에 혼련후, 적절한 압력을 가하여 고형화하고, 필요에 따라 가열경화 등의 처리를 가한다. 상기 제법에 있어서 결합수지의 종류 및 가압력의 크기에 의하여 완성되는 숫돌의 경도를 제어할 수 있으며, 본 기술에서는 이것이 5∼5OOkg/mm2가 되도록 하고 있다.As the resin 22 for bonding these abrasive particles, a high purity organic resin such as phenol or polyester is preferred. The abrasive grains are kneaded to the bonding resin, and then solidified by applying an appropriate pressure, followed by treatment such as heat curing if necessary. And can control the hardness of the grinding wheel to be completed by the type and size of the biasing force of the binder resin in the above manufacturing method, and in the present technique so that it 5~5OOkg / mm 2.

입자지름 1㎛의 산화세륨연마입자를 탄성율 : 1OOkg/mm2가 되도록 페놀계 또는 폴리에스테르계 수지로 결합하여 제작된 숫돌에 순수를 연마액으로서 공급하고, 이것을 사용하여 두께 1㎛의 이산화규소막을 가공한 경우, 스크래치의 발생은 전무하며, 또한 패턴폭이 1Omm 내지 0.5㎛의 모든 종류의 패턴에 대하여 가공속도 : 0.3 ±O.Ol1㎛/분 이하라는 매우 양호한 평탄화 성능이 얻어진다.Pure water is supplied as a polishing liquid to a grindstone prepared by bonding cerium oxide abrasive particles having a particle diameter of 1 μm to a modulus of elasticity of 100 kg / mm 2 using pure water as a polishing liquid, and a silicon dioxide film having a thickness of 1 μm is used. In the case of processing, no scratches are generated, and very good flattening performance is obtained at a processing speed of 0.3 ± 0.1 탆 / min or less for all kinds of patterns having a pattern width of 10 mm to 0.5 탆.

상기 스크래치프리의 가공과 양호한 평탄화 성능의 양립은 탄성율이 최적화된 숫돌을 사용한 고정연마입자가공으로 비로소 이룰 수 있는 효과이다.The combination of the scratch-free processing and the good flattening performance is an effect that can be achieved only by the fixed abrasive grain processing using the grinding wheel with optimized elastic modulus.

또 유리연마입자가공에서는 웨이퍼 500매 정도가 연마패드의 수명이었던 것이 상기 기술에서는 숫돌의 두께를 수 cm로 할 수 있기 때문에 숫돌의 수명을 웨이퍼가공 15000매 정도로 까지 늘릴 수 있는 것으로 되어 있다.In the case of glass abrasive grain processing, about 500 wafers were used for the life of the polishing pad. In the above technique, the grindstone thickness can be several cm, so that the grindstone life can be extended to about 15,000 wafer processing.

이는 연마패드의 교환빈도를「1일마다 내지 1개월마다로」1/30로 저감할 수 있음을 의미하고 있어 양산현장에서는 매우 큰 장점이 되는 것이다.This means that the replacement frequency of the polishing pad can be reduced to 1/30 "every day to every month", which is a great advantage in mass production sites.

상기의 숫돌을 연마공구로 하는 평탄화법에는 수 많은 장점을 가지나, 고정연마입자가공으로 인한 새로운 문제가 발생하는 것을 알 수 있었다.The flattening method using the grinding wheel as an abrasive tool has a number of advantages, but it can be seen that a new problem occurs due to the fixed abrasive grain processing.

제 1 과제는 숫돌 표면의 가공능률유지의 문제이다. 유리연마입자에 의한 평탄화연마와 마찬가지로 상기의 숫돌을 사용하는 평탄화기술에 있어서도 웨이퍼의 연마에 의하여 숫돌 표면이 글레이징을 일으키기 때문에 때때로 숫돌 표면의 드레싱(날을 세움)이 필요하게 된다. 이 드레싱법은 종래 정압하중에 의한 긁기가공이 사용되고 있었다.The 1st problem is the problem of maintaining the processing efficiency of a grindstone surface. In the planarization technique using the above-mentioned grindstone, similarly to the planarization polishing by glass abrasive grains, dressing (sharpening) of the grindstone surface is sometimes necessary because the grindstone surface is glazed by polishing of the wafer. In this dressing method, scraping by static pressure load is conventionally used.

구체적으로는 도 6에 나타내는 바와 같이, #80 내지 #400 정도의 다이아몬드입자(41)를 매립한 콘디셔닝링(42)을 숫돌(20)의 표면에 10O∼300g/cm2정도의 평균면압으로 하중하면서 5∼30cm/s 정도의 상대속도로 슬라이딩시키는 것이다. 이에 따라 다이아몬드입자(41)의 날끝이 숫돌 표면을 남김없이 긁기가공을 하기 때문에 숫돌면의 날세우기를 할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 6, the conditioning ring 42 in which the diamond particles 41 of # 80 to # 400 are embedded is placed on the surface of the grindstone 20 at an average surface pressure of about 100 to 300 g / cm 2 . It slides at a relative speed of about 5 to 30 cm / s while being loaded. As a result, the blade tip of the diamond particles 41 can be scraped without leaving the whetstone surface, so that the whetstone surface can be sharpened.

그런데 CMP의 연마패드와 같이, 숫돌의 표면을 드레스하면, 숫돌 표면에 수 10㎛의 깊이에 달하는 날카로운 균열(43)을 발생시켜 이 균열단부가 트리거(당김쇠)가 되어 연마가공중에 숫돌 단부의 파괴를 일으켜 최종적으로는 ㎛오더의 큰 스크래치발생으로 연결되는 것을 알 수 있었다. 상기한 균열발생은 다이아몬드입자 (41)의 크기가 #80∼#400, 즉 입자지름 : 300㎛ 내지 60㎛로 큰 것에 기인하고 있는 것으로 추측된다. 또 이 폐해는 웨이퍼연마용 숫돌(20)의 경도가 높음에 따른 과제이기도 하다.However, when the surface of the grindstone is dressed like a CMP polishing pad, sharp cracks 43 reaching a depth of several tens of micrometers are generated on the surface of the grindstone, and this cracked end becomes a trigger (pulling), and the grindstone end during the polishing process. It can be seen that this leads to the destruction of and finally leads to the large scratch generation of the order of µm. It is assumed that the above-described cracking is caused by the size of the diamond grains 41 being large from # 80 to # 400, that is, the particle diameter: 300 µm to 60 µm. This problem is also a problem due to the high hardness of the grinding wheel 20 for wafer polishing.

따라서 다이아몬드입자지름을 작게 하면 이 문제를 해결할 수 있으나, 이 경우에는 베이스링(42)에 대한 다이아몬드입자(41)의 고착이 어렵게 되어 드레스작업중에 이 다이아몬드입자가 이탈하여 숫돌 표면에 매립되고, 이것이 스크래치발생의 원인이 되는 더욱 심각한 문제를 일으킨다.Therefore, this problem can be solved by reducing the diameter of the diamond particles, but in this case, the diamond particles 41 are difficult to stick to the base ring 42, and the diamond particles are detached during the dressing operation and embedded in the whetstone surface. It causes more serious problems that cause scratches.

상기한 연마공구 표면에 균열이 발생하는 현상은 기계물성이 반도체평탄화용도로 조절된 숫돌의 드레싱시에만 생기는 특이한 현상이며, 연성재료인 폴리우레탄수지 등으로 구성되어 있는 연마패드의 드레싱시에는 생기지 않았다.The phenomenon of cracking on the surface of the polishing tool is a peculiar phenomenon that occurs only when dressing the grindstone whose mechanical properties are adjusted for semiconductor leveling purposes, and does not occur when dressing the polishing pad composed of a soft polyurethane material. .

제 2 과제는 숫돌표면의 평탄도 열화의 문제이다. 종래 일반적인 드레스법은 다이아몬드입자를 일정하중으로 숫돌표면에 밀어넣으면서 긁는 가공원리에 의거하고 있어, 숫돌면의 높이나 기울기 자세의 변화에 의하지 않고 일정하중을 콘디셔닝링에 가하여 균일한 표면거칠기를 이루는 것을 목적으로 하고 있다.The second problem is the problem of flatness deterioration of the grindstone surface. Conventional dressing method is based on the processing principle of scratching the diamond particles while pushing them to the surface of the grindstone with a constant load. It is aimed.

그 때문에 일반적으로는 도 6에 나타내는 바와 같이 에어실린더 등에 의한 정압하중을 짐벌(gimbal)지점(44)을 거쳐 콘디셔닝링(42)에 가하는 구조로 되어 있다. 그 때문에 숫돌의 경도분포에 불균일이 있거나, 콘디셔닝링의 회전수가 설정치로부터 어긋난 경우에는 숫돌반경방향의 드레스량 분포가 불균일하게 되어, 초기두께 20 mm 정도의 숫돌이 10mm 정도의 두께로 까지 드레스될 쯤에는 숫돌표면의 형상은 수십㎛의 오더로 얕은 사발형상으로 되거나 역 후지산형상으로 된다. 이와 같이 숫돌표면의 평탄도가 나빠지면 가공되는 웨이퍼면에는 가공불균일이 발생하여 중대한 결함이 된다.Therefore, as shown in FIG. 6, the static pressure load by an air cylinder etc. is generally applied to the conditioning ring 42 via the gimbal point 44. As shown in FIG. Therefore, if the hardness distribution of the grindstone is uneven or the rotation of the conditioning ring is out of the set value, the dressing quantity distribution in the grindstone radial direction becomes uneven, so that the grindstone of the initial thickness of 20 mm may be dressed to a thickness of about 10 mm. By that time, the shape of the grindstone surface becomes a shallow bowl shape in the order of several tens of micrometers, or the reverse Mt. As such, when the flatness of the whetstone surface becomes poor, processing irregularities occur on the wafer surface to be processed, which is a serious defect.

고정연마입자가공에 의한 평탄화로 5%의 가공균일성을 얻고자 하면, 숫돌의 평탄도로서 수㎛의 레벨일 것이 필요하게 되는 것이다.In order to obtain 5% processing uniformity by planarization by fixed abrasive grain processing, it is necessary to have a level of several micrometers as the flatness of the grindstone.

상기 숫돌의 평탄도의 문제는 신품숫돌의 사용개시 시에도 생긴다. 즉 지름이 70cm 이상, 두께가 수 cm 에 이르는 대형숫돌에서는 연마면의 평탄도를 수㎛의 레벨로 제작하는 것 및 연마장치상에 장착하는 것과 함께 매우 곤란하며, 이때의 평탄도 불량을 종래의 정압드레싱법으로 수정하는 것은 불가능하였다. 또한 대형숫돌의 제조 및 장착의 편리성 때문에 숫돌을 복수의 세그먼트로 분할하여 장착하는 경우에는 수 10㎛에 이르는 세그먼트사이의 단차는 피할 수 없어 이것 또한 큰 과제로 되어 있었다.The problem of the flatness of the grindstone arises even when the new grindstone is used. In other words, in the case of large grindstones with a diameter of 70 cm or more and a thickness of several cm, it is very difficult to produce the flatness of the polished surface at the level of several micrometers and to mount it on the polishing apparatus. It was impossible to correct by the static dressing method. In addition, due to the convenience of manufacturing and mounting large grindstones, when the grindstone is divided into a plurality of segments and mounted, a step between segments of several tens of micrometers is unavoidable, which is also a big problem.

상기한 바와 같은 연마공구 표면의 평탄도의 문제는 두께가 수 cm에 이르는 숫돌을 사용하는 경우의 특유과제이며, 패드재료의 탄성율이 1Okg/mm2이하로 부드럽고 두께도 1mm 정도로 얇은 일반의 유리연마입자 공용연마패드에서는 거의 무시할 수 있었다.The problem of the flatness of the surface of the polishing tool as described above is a unique problem when using a grindstone of several centimeters in thickness, and the general polishing of the pad material has a modulus of elasticity of less than 10 kg / mm 2 and a thickness of about 1 mm. It was almost negligible in the particle co-polishing pad.

또 가령 다소 평탄도가 문제가 되는 경우에도 연마패드 표면의 볼록부를 드레스하는 시간을 다소 길게 하거나, 하중을 증가하거나 하는 정도의 간단한 보정제어로 충분히 대응할 수 있었다.In addition, even when flatness is a problem, for example, it was possible to sufficiently cope with simple correction control such as increasing the time for dressing the convex portion of the polishing pad surface or increasing the load.

지금까지 설명한 바와 같이, 고정연마입자가공에 의한 웨이퍼 평탄화공정에서는 종래 일반적인 유리연마입자가공에 의한 평탄화공정에서 사용되는 정압드레싱법에서는 많은 과제를 일으켜 그 과제해결이 강하게 요구된다.As described so far, in the wafer planarization process by fixed abrasive grain processing, the constant pressure dressing method used in the conventional planarization process by glass abrasive grain processing generates many problems, and the problem solving is strongly required.

(3) 본 발명 실시예장치의 개요(3) Outline of Example Device of the Present Invention

본 발명 실시예장치는 상기 고정연마입자가공에 사용되는 것 같은 단단한 연마공구에 의하여 반도체디바이스 표면을 연마하는 장치 특유의 과제를 해결하기 위한 것이다. 이하 도면을 사용하여 설명한다.An embodiment device of the present invention is to solve the problems specific to the device for polishing the surface of a semiconductor device by a hard polishing tool as used in the above fixed abrasive grain processing. It demonstrates using drawing below.

도 7에 본 발명을 실시하기 위한 구체적 예를 나타낸다. 도면에 있어서는 연마대상인 웨이퍼(피가공물)용 웨이퍼홀더는 생략하고 있다.The specific example for implementing this invention in FIG. 7 is shown. In the figure, the wafer holder for the wafer (workpiece) to be polished is omitted.

날끝부에 #l00의 다이아몬드입자(4l)가 고착된 지름 50mm의 작은 지름 컵형 드레스공구(101)는 스핀들모터(102)에 구동되어 10000 rpm으로 고속회전하여 10rpm 정도의 속도로 회전하는 웨이퍼연마용 숫돌(20)(연마공구)의 연마면을 드레싱한다. 상기 고속회전에 의하여 드레스공구(10l)의 원주속도는 약 20m/s에 달하여 충분히 작은 거칠기로 숫돌면을 드레싱할 수 있다.50mm diameter cup-shaped dressing tool 101 with diamond particle 4l of # l00 fixed to blade tip is driven by spindle motor 102 and rotates at high speed of about 10000rpm and rotates at speed of about 10rpm The polishing surface of the grindstone 20 (polishing tool) is dressed. By the high-speed rotation, the circumferential speed of the dressing tool 10l reaches about 20 m / s, thereby dressing the whetstone surface with a sufficiently small roughness.

이 경우의 드레스공구(1O1)의 절삭량은 ㎛오더이고, 전형적으로는 1㎛이다. 스핀들모터(102)는 Z 이동대(103)에 설치되고 있고, Z 구동계(104)(제 2이동수단)로 구동되어 도면에 있어서 Z축방향으로 이동하고, 임의의 위치에 위치결정 가능하다. 또한 Z 이동대(103)는 X 구동계(106)에 의하여 X축방향으로 이동되는 X 이동대(105)상에서 X축방향의 운동을 규제하고 있기 때문에, X 이동대의 움직임에 의하여 드레스공구(101)는 절삭량(드레스공구의 Z축방향의 위치)을 유지한 채로 숫돌반경방향으로 직선운동한다.The cutting amount of the dressing tool 101 in this case is a micrometer order, and is typically 1 micrometer. The spindle motor 102 is provided on the Z moving table 103, is driven by the Z drive system 104 (second moving means), moves in the Z axis direction in the drawing, and can be positioned at any position. In addition, since the Z moving table 103 restricts the movement in the X axis direction on the X moving table 105 which is moved in the X axis direction by the X drive system 106, the dressing tool 101 is moved by the movement of the X moving table. The linear movement is performed in the grindstone radius direction while maintaining the cutting amount (the position in the Z-axis direction of the dressing tool).

또한 스핀들모터(102)나 X 이동대(105) 또는 웨이퍼연마용 숫돌을 회동하는 회동수단은 드레스공구(101)와 숫돌(20) 사이에 상대적인 운동을 가하는 것으로, 본 발명의 제 1 이동수단에 해당하는 것이다. 이들 이동수단의 이동축과 직교하는 축의 운동오차는 상기 절삭량과 비교하여 충분히 작은 것이 필요하다.In addition, the rotating means for rotating the spindle motor 102, the X moving table 105, or the grinding wheel for grinding the wafer applies a relative motion between the dressing tool 101 and the grinding wheel 20, to the first moving means of the present invention. It is equivalent. The motion error of the axis orthogonal to the moving axis of these moving means needs to be small enough compared with the cutting amount.

이와 같이 드레스공구(101)의 Z축방향의 위치를 유지하면서 시료표면을 연삭하는 것(이하 일정치수 드레싱이라 함)에 의하여 숫돌(20)의 상면은 정확한 평면으로 연삭된다. 이 경우 드레스공구(101)의 절삭량은 Z 이동대(103)의 위치결정좌표로 결정되어 제어계(107)의 지시에 의하여 주어진다.In this way, the upper surface of the grindstone 20 is ground in an accurate plane by grinding the sample surface while maintaining the position in the Z-axis direction of the dressing tool 101 (hereinafter referred to as constant dimension dressing). In this case, the cutting amount of the dressing tool 101 is determined by the positioning coordinates of the Z moving table 103 and is given by the instruction of the control system 107.

또한 본 발명의 실시예장치에서는 드레스공구(101)를 Z 방향으로 이동하기 위한 이동계를 채용하고 있으나, 웨이퍼연마용 숫돌(20)을 Z 방향으로 이동하여도 좋고, 결과적으로 일정한 절삭량이 유지되도록 하면 좋다. 또 X 방향으로의 이동에 관해서도 웨이퍼연마용 숫돌(20)을 이동시켜도 좋다.In addition, although the embodiment of the present invention employs a moving system for moving the dressing tool 101 in the Z direction, the grinding wheel 20 for wafer polishing may be moved in the Z direction, so that a constant cutting amount is maintained. Do it. Also, the grinding wheel 20 for wafer polishing may be moved with respect to the movement in the X direction.

드레스공구(101)의 가공면에 배치, 고정된 다이아몬드입자(41)는 Z 구동계(104)에 의한 절삭량 설정이 이루어지면 웨이퍼연마용 숫돌(20)에 찔린 상태가 된다. 그리고 이 상태로 드레스공구(101)가 회전하면 다이아몬드입자(41)는 그 Z 방향의 위치를 유지하면서 웨이퍼연마용 숫돌(20)의 표면을 연삭한다.The diamond particles 41 placed and fixed on the machining surface of the dressing tool 101 are stuck to the wafer grinding wheel 20 when the cutting amount is set by the Z drive system 104. When the dressing tool 101 rotates in this state, the diamond particles 41 grind the surface of the grinding wheel 20 for wafer polishing while maintaining the position in the Z direction.

상기 구성으로 이루어지는 웨이퍼연마용 숫돌의 표면가공은 다음과 같이 행하여진다. 먼저, 웨이퍼연마에 앞서 드레싱작업의 개시지시가 주어지면 연마숫돌 (20)이 회전을 개시하고, 동시에 제어장치(107)는 드레스공구(101)가 숫돌 표면에 접촉할 때까지 Z 구동계에 절삭방향으로의 이동지시를 준다. 또한 이 접촉상태를 검출하는 요소(도시 생략)는 접촉식 센서, 광학식 등의 비접촉센서 등, 무엇이라도 좋으며 스핀들모터(102)는 회전하고 있는 쪽이 바람직하다.Surface processing of the grinding wheel for wafer polishing which consists of the said structure is performed as follows. First, if the start instruction of the dressing operation is given prior to wafer polishing, the grinding wheel 20 starts to rotate, and at the same time, the control device 107 cuts in the Z drive system until the dressing tool 101 contacts the surface of the grindstone. Give directions to move to. In addition, any element (not shown) which detects this contact state may be anything, such as a contact sensor or a non-contact sensor, such as an optical type, and it is preferable that the spindle motor 102 rotates.

양자의 접촉이 확인되면 제어장치(107)는 1㎛의 절삭지시를 가하고, 동시에 X축 구동계(106)에 10mm/s 정도의 속도로 연속이동하도록 지시를 준다. X 이동대(105)는 숫돌(20)의 반지름분의 거리를 왕복운동하여 드레스공구(lO1)가 숫돌 전면을 1㎛만큼 연삭제거한다. 이에 의하여 숫돌표면은 드레싱되게 되나, X 이동대의 왕복회수와 이동속도, 절삭량 및 숫돌(20)의 회전속도는 숫돌의 종류에 맞추어 최적의 조건으로 설정된다. 이 드레싱작업중 연삭을 위한 가공액으로서는 순수를 공급하는 것이 바람직하고 또한 숫돌표면상에 잔류하는 그 폐액과 절삭분말은 진공흡인에 의하여 제거하는 것이 바람직하다.When the contact of both is confirmed, the control device 107 gives a cutting instruction of 1 占 퐉 and instructs the X-axis drive system 106 to continuously move at a speed of about 10 mm / s. The X moving table 105 reciprocates the distance of the radius of the grindstone 20 so that the dressing tool 101 softly removes the entire surface of the grindstone by 1 μm. As a result, the surface of the grindstone is dressing, but the reciprocating frequency, the moving speed, the cutting amount, and the rotational speed of the grindstone 20 of the X moving table are set to optimum conditions according to the type of the grindstone. It is preferable to supply pure water as the processing liquid for grinding during this dressing operation, and to remove the waste liquid and the cutting powder remaining on the grindstone surface by vacuum suction.

왕복회수의 설정은 웨이퍼연마용 숫돌(20)에 다이아몬드입자(41)를 찌르는 것이 가능한 절삭허용깊이[다이아몬드입자(4l) 선단부를 웨이퍼연마용 숫돌(20) 표면에 찌르더라도 숫돌이 미시적으로도 파괴되지 않는 한계깊이]에 의거하여 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절삭허용깊이가 0.5㎛인 경우, 숫돌표면을 1㎛만큼 드레스하여 삭제하고 싶은 경우에는 오더는 적어도 2회(1왕복)의 X 이동대(105)에 의한 이동이 필요하게 된다.Setting of the reciprocating frequency is such that the cutting allowable depth (even the tip of the diamond grains 4l) can be pierced on the surface of the grinding wheel 20 for wafer grinding, which can pierce the diamond grain 41 on the grinding wheel 20 for wafer polishing. It is desirable to make a decision based on the limit depth, which is not available. For example, when the allowable depth of cutting is 0.5 mu m, when the grinding wheel surface is to be deleted by 1 mu m, the order requires movement by the X moving table 105 at least twice (one round trip).

이와 같이 큰 절삭량을 얻고 싶은 경우는 단계적으로 Z 구동계(104)에 의한 위치제어를 행하면 좋다. 예를 들어 2㎛의 절삭을 행할 경우, 0.5㎛의 절삭을 4회 반복하여 드레스하면 좋다. 이들의 드레싱작업은 피가공물의 가공전에 미리 행하여도 좋고, 가공과 병행하여 가공중에 행하여도 좋다. 특히 상기한 바와 같이 단계적으로 나누어 드레싱하는 경우에는 가공과 병행하여 행하면 장치의 스루풋을 손상하는 일은 없다.In order to obtain such a large cutting amount, the position control by the Z drive system 104 may be performed step by step. For example, when cutting 2 micrometers, cutting 0.5 micrometer may be repeated 4 times. These dressing operations may be performed before processing of the workpiece, or may be performed during processing in parallel with the processing. In particular, when dressing in stages as described above, the processing of the device is not impaired when performed in parallel with processing.

또 지금까지는 Z 이동대(103)의 위치결정좌표를 일정하게 고정한 상태에서 드레스공구에 X 이동을 행하게 하여 연마숫돌(20)의 표면을 평면가공하는 케이스에관하여 설명하였으나, 상기 X 이동의 X 좌표에 대응시켜 Z 이동대(103)의 위치결정좌표를 수치제어함으로써 연마숫돌(20)의 표면을 평면이외의 곡면으로 성형하는 것도 가능하다.In addition, the case where the surface of the grinding wheel 20 is planarly processed by performing X movement to the dressing tool while the positioning coordinates of the Z moving table 103 are fixed is described, but the X coordinate of the X movement has been described. Correspondingly, by numerically controlling the positioning coordinates of the Z moving table 103, the surface of the grinding wheel 20 can be formed into a curved surface other than a plane.

본 발명을 실시함에 있어서 드레스공구의 다이아몬드입자(41)의 선택은 매우 중요하며, 너무 작거나 너무 커도 바람직하지 않다. 즉, 작은 입자지름의 다이아입자를 다수 포함하는 드레스공구에서는 절삭날의 수가 많기 때문에 능률은 좋으나, 연삭력에 의하여 다이아몬드입자가 이탈되기 쉬워 치명적인 스크래치의 원인이 되기 쉽다. 반대로 큰 입자지름의 다이아몬드입자를 소수 포함하는 드레스공구는 다이아몬드입자의 이탈의 염려는 없으나, 절삭날의 수가 적기 때문에 공구의 회전수를 올리지 않으면 능률이 저하한다.In the practice of the present invention, the selection of the diamond particles 41 of the dressing tool is very important, and it is not desirable to be too small or too large. In other words, the dressing tool including a large number of diamond particles having a small particle diameter has good efficiency because of the large number of cutting edges, but the diamond particles are easily released due to the grinding force and are likely to cause fatal scratches. On the contrary, the dressing tool containing a small number of diamond particles having a large particle diameter does not have to worry about detachment of the diamond particles. However, since the number of cutting edges is small, the efficiency decreases unless the rotation speed of the tool is increased.

상기는 다이아몬드입자의 선단이 점형상으로 뾰족하게 된 경우이나, 선단이 평날형상으로 되어 있으면 다이아몬드입자의 수가 소수이더라도 높은 능률을 얻을 수 있는 것은 가능하다. 이와 같은 평날형상의 선단을 가지는 공구날은 경면(鏡面)선삭(旋削)에서 사용되는 다이어몬드바이트나 초경도바이트가 있고, 이와 같은 종류의 착탈가능한 소형바이트를 고속으로 회전하는 형식의 드레스공구에서도 본 발명의 실시예는 좋은 결과가 얻어진다.In the case where the tip of the diamond particles is pointed in a point shape, or when the tip is in the shape of a flat blade, high efficiency can be obtained even if the number of diamond particles is small. Such a tool blade having a flat blade tip has a diamond bite or a superhard bite used for mirror turning, and a dressing tool of such a type that rotates a removable small bite of this type at high speed. Embodiments of the present invention yield good results.

본 발명의 실시예 장치의 일정치 드레싱에 의하면, 숫돌표면의 날세우기와 숫돌표면의 평탄화를 동시에 실현할 수 있고, 또한 적절한 절삭량의 설정에 의하여 웨이퍼연마용 숫돌에 균열을 일으키는 일 없이, 경도가 높은 숫돌의 날세우기와 평탄화를 실현하는 것이 가능하게 된다.According to the constant value dressing of the device of the embodiment of the present invention, the sharpening of the grinding wheel surface and the flattening of the grinding wheel surface can be realized simultaneously, and the hardness is high without causing cracks in the wafer grinding wheel by setting the appropriate cutting amount. Sharpening and flattening of the whetstone can be realized.

또한 본 발명 실시예장치에서 웨이퍼연마용 숫돌(20)에 균열의 발생을 억제할 수 있는 이유는 본 발명 실시예장치의 가공면에 다이아몬드입자(41)를 형성한 드레스공구(101)가 절삭량(깊이)을 일정하게 유지한 상태로 주위(웨이퍼연마용 숫돌 20의 표면)를 깎아내도록 연마를 행하기 때문이다. 즉 적절한 절삭량의 설정에 의하여 기공 등의 존재에 기인하는 숫돌내의 미시적인 구조변화에 대해서도 웨이퍼연마용 숫돌(20)에 대한 긁기 파쇄력을 일정치 이하로 억제할 수 있기 때문이다.In addition, the reason why it is possible to suppress the occurrence of cracks in the grinding wheel 20 for wafer polishing in the embodiment device of the present invention is that the dressing tool 101 in which the diamond particles 41 are formed on the machined surface of the embodiment device of the present invention has a cutting amount ( It is because grinding | polishing is performed so that the circumference | surface (surface of the wafer grinding wheel 20 for grinding) may be scraped off with the depth deeply maintained. That is, by setting the appropriate cutting amount, the scrape breaking force with respect to the wafer grinding wheel 20 can be suppressed to a certain value even for microstructural changes in the grindstone resulting from the presence of pores and the like.

그것에 대하여 종래부터 사용하고 있는 정압하중에 의한 연마법을 적용한 경우에서는 평균적으로는 웨이퍼연마용 숫돌에 드레스공구를 일정압력으로 압압하게 되나, 미시적으로 본 경우에는 기공 등의 존재에 의하여 불연속의 절삭깊이가 되어 순간적으로 허용절삭깊이를 넘어 균열을 생기게 하는 경우가 있었다.On the other hand, in the case of applying the conventional static pressure polishing method, the dressing tool is pressed on a wafer grinding wheel at a certain pressure on the average.However, in the case of microscopic view, the cutting depth is discontinuous due to the presence of pores. In some cases, cracks could be generated immediately beyond the allowable cutting depth.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명 실시예장치에서는 고정연마입자가공에 사용되는 바와 같은 경도가 높은 숫돌을 채용하는 경우에도 웨이퍼연마용 숫돌과 연마공구의 Z 방향의 상대위치를 고정함으로써 상기와 같은 문제를 해소하는 것이 가능하게 된다.As described in detail above, in the embodiment apparatus of the present invention, the above-mentioned problem is solved by fixing the relative positions of the grinding wheel and the grinding tool in the Z-direction even when a grinding wheel having a high hardness is used. It becomes possible to solve.

또 본 발명의 일정치수 드레싱에 의하면 종래의 정압하중에 의한 연마와 비교하여 웨이퍼연마용 숫돌의 표면의 평탄화를 더욱 높은 정밀도로 실현할 수 있다.In addition, according to the constant-size dressing of the present invention, the surface of the grinding wheel for grinding the wafer can be flattened with higher accuracy compared with the conventional polishing by the static pressure load.

정압하중에 의한 연마에서는 웨이퍼연마용 숫돌 표면의 비교적 잔주름을 제거할 수 있어도 웨이퍼연마용 숫돌 표면의 완만한 주름을 제거할 수 없다는 문제가 있다. 이것은 단지 압력을 가할 뿐으로는 웨이퍼연마용 숫돌의 완만한 주름을 상기한 바와 같이 드레스공구가 이동하게 되기 때문이다. 특히 도 7에 나타내는 바와 같은 웨이퍼연마용 숫돌(20)의 크기가 드레스공구(101)보다 매우 큰 장치에서는 예를 들어 웨이퍼연마용 숫돌(20)의 단부로부터 단부에 걸쳐 깃이 넓은 볼록부(또는 오목부)가 발생하는 것도 생각할 수 있어 그 폐해가 더욱 현저하게 되는 경우가 있다.In the polishing by the static load, there is a problem that the smooth wrinkles on the surface of the grinding wheel can not be removed even if the fine wrinkles on the surface of the grinding wheel are removed. This is because the dressing tool moves as described above only the gentle wrinkles of the grinding wheel for grinding the wafer. In particular, in an apparatus in which the size of the wafer grinding wheel 20 as shown in FIG. 7 is much larger than that of the dressing tool 101, for example, a convex portion having a wide feather from the end to the end of the grinding wheel 20 for wafer grinding (or The occurrence of concave portions may also be considered, and the damage may become more remarkable.

한편 본 발명의 일정치수 드레싱의 경우는 웨이퍼연마 숫돌표면의 요철에 좌우되지않고 웨이퍼연마 숫돌표면을 연삭할 수 있기 때문에, 웨이퍼연마 숫돌을 정밀도좋게 평탄화하는 것이 가능하게 된다.On the other hand, in the case of the constant-size dressing of the present invention, the wafer polishing grindstone surface can be ground without being influenced by the irregularities of the wafer polishing grindstone surface, so that it is possible to flatten the wafer polishing grindstone with precision.

또한 치수드레싱은 그 적용에 있어서 웨이퍼연마용 숫돌에 과도한 압력이 가해지지 않도록 주의해야 한다. 즉 과도한 깊이의 절삭량 설정에 의하여 웨이퍼연마숫돌이 과도한 압력을 가지고 드레스공구에 압압되지 않도록 주의해야 한다.In addition, dimensional dressings should be used to ensure that excessive pressure is not applied to the grinding wheel for grinding the wafer. In other words, care should be taken not to press the dressing tool with excessive pressure due to excessive depth setting.

상기한 바와 같은 드레스공구와 웨이퍼연마용 숫돌의 접촉상태를 검출하는 요소에 의한 Z 구동계의 제어는 웨이퍼연마 숫돌에 과도한 압력이 가해지지 않도록 하기 위한 것이다. 또 드레스공구의 압압력을 검출하는 수단(도시 생략)을 설치하여 두고, 어느 일정이상의 압압력이 검출되었을 때 드레스공구를 일단 웨이퍼연마용 숫돌로부터 떼어내어 에러를 발생하거나 적정한 절삭량을 재설정하여 다시 연마를 행하는 수단을 설치하여도 좋다.The control of the Z drive system by the element for detecting the contact state between the dressing tool and the wafer grinding wheel as described above is to prevent excessive pressure from being applied to the wafer grinding wheel. In addition, a means for detecting the pressing force of the dressing tool (not shown) is provided, and when a certain pressing pressure is detected, the dressing tool is once removed from the wafer grinding wheel to generate an error or to reset the appropriate cutting amount and polish again. Means for doing this may be provided.

다른 작동법으로서 웨이퍼의 평탄화연마와 동시에 드레싱하는 방법이 있다. 이 작동법중에는 1매의 웨이퍼가공중에 상기 작동을 한번만 병행하여 행하는 것과, 가공중에도 연속적으로 절삭량을 증가시키면서 드레싱을 상시 행하는 모드가 있다.숫돌의 종류에 의하여 저속드레스가 필요한 것은 후자의 모드가 바람직하다.Another operation is a method of dressing simultaneously with the polishing of the wafer. In this operation method, there is a mode in which the above operation is performed only once in one wafer processing, and the dressing is performed continuously while the cutting amount is continuously increased during processing. The latter mode is preferable for the low speed dress depending on the type of grindstone. Do.

상기 실시예의 조건으로 산화세륨을 연마입자로 하는 숫돌을 드레싱한 곳, 종래법에서는 lOcm2당 3개레벨의 균열을 발생하고 있던 것이 전무하여 스크래치발생은 없어졌다.In the above embodiment, the condition where the dress the grinding wheel to the cerium oxide as abrasive grains, the conventional method to be nil, and that generates a three-level of cracks per lOcm 2 scratching was not.

또 숫돌가공면의 평탄도유지에 대해서는 숫돌전면에 걸쳐 평탄도 : 5㎛를 얻을 수 있어 이 값은 약 5000회의 드레싱 즉 숫돌두께가 1Omm 감소할 때까지 드레싱하여도 저하하는 일은 없었다.In addition, the flatness of the grindstone was maintained at a flatness of 5 µm over the grindstone surface, and this value did not deteriorate even after dressing about 5000 dressings, i.e., until the grindstone thickness decreased by 10 mm.

또 종래부터 사용되어 온 정압하중에 의한 연마와, 일정치수 드레싱을 1개의 장치내에서 병용하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우 웨이퍼연마용 숫돌, 또는 종래의 CMP 장치에서 사용되어 온 연마패드중 어느쪽을 사용할 지에 따라 정압하중에 의한 연마나 치수드레싱에 의한 연마를 선택할 수 있도록 하여 두면 좋다.It is also conceivable to use a combination of polishing by a constant pressure load, which has been conventionally used, and a constant dressing in one apparatus. In this case, the polishing by the static pressure load or the polishing by the dimensional dressing may be selected depending on whether the grinding wheel for polishing the wafer or the polishing pad used in the conventional CMP apparatus is used.

예를 들어 도 7의 장치에 있어서, 웨이퍼연마용 숫돌(또는 연마패드)의 교환시에 조작자는 도 7에 도시 생략한 입력장치에 의하여 웨이퍼연마용 숫돌을 사용할지, 연마패드를 사용할지를 입력함으로써, 정압하중에 의한 연마나 치수드레싱 중 어느 한쪽을 자동적으로 선택하는 장치설정을 해 두면 좋다.For example, in the apparatus of FIG. 7, the operator at the time of replacing the grinding wheel (or polishing pad) for wafer polishing, inputs whether to use the grinding wheel or polishing pad by an input device not shown in FIG. The device may be set to automatically select either polishing by static pressure load or dimensional dressing.

또 종래의 CMP에서 사용하고 있는 연마패드이더라도 그 경도에 따라서는 일정치수 드레싱이 적합한 경우도 있기 때문에, 연마공구의 종류의 입력에 따라 정압하중에의한 연마나 일정치수 드레싱중 어느 한쪽을 자동적으로 선택하는 장치설정을 해 두는 것도 생각할 수 있다.In addition, even with a polishing pad used in the conventional CMP, a certain size dressing may be appropriate depending on the hardness thereof. Therefore, either the polishing by the static pressure load or the constant size dressing is automatically applied depending on the type of the polishing tool. It is also conceivable to set the device to be selected.

이와 같은 장치구성에 의하여 조작자는 정압하중이나 일정치수 드레싱에 의한 연마의 원리를 알지못하더라도 적절한 연마조건의 설정이 용이하게 가능해진다.This arrangement makes it possible for the operator to easily set the appropriate polishing conditions without knowing the principle of polishing by the static pressure load or the constant size dressing.

다음에 본 발명을 실시하는 데 적합한 가공장치의 구체적 구성예를 도 8을 사용하여 설명한다. 기본적으로는 2 플래튼, 2헤드구성의 연마장치이며, 연마공구로서 숫돌을 사용하고 있는 점과 그 숫돌을 최적으로 드레싱하기 위한 본 발명 기술이 적용되고 있는 점에 특징이 있다.Next, the specific structural example of the processing apparatus suitable for implementing this invention is demonstrated using FIG. Basically, it is a two-platen, two-head polishing apparatus, and is characterized by using a grindstone as an abrasive tool and applying the present invention for optimally dressing the grindstone.

제 1 숫돌정반(51)에는 상기한 평탄화성능이 높은 탄성율이 최적화된 숫돌이 상면에 접착되어 있고, 제 2 숫돌정반(52)에는 마무리용 탄성율이 작은 숫돌이 상면에 접착되어 있다. 이들 숫돌정반은 각각 20 rpm 정도의 일정속도로 회전하면서 웨이퍼를 연마한다.The first grinding wheel 51 is bonded to the upper surface of the grinding wheel optimized for high elastic modulus, and the second grinding wheel 52 is bonded to the upper surface of the grinding wheel having a small elastic modulus for finishing. These grinding wheels polish wafers while rotating at a constant speed of about 20 rpm, respectively.

가공전에 제 1 숫돌정반(51)의 드레싱을 행한다. 회전요동암(108)의 선단에 설치된 스핀들모터(102)는 작은 지름 드레스공구(101)를 10000 rpm으로 고속회전시켜 20 rpm으로 회전하고 있는 숫돌정반(51)의 표면을 드레싱한다. 절삭량의 설정은 회전요동암 기초부의 Z 이동장치(103)에 의하여 이루어고, 전형적으로는 1㎛씩 절삭된다. 암의 요동주기는 대략 30초이며, 그것이 종료되면 웨이퍼연마를 위한 준비가 되게 된다.Dressing of the first grinding wheel 51 is performed before processing. The spindle motor 102 provided at the tip of the rotary swing arm 108 rotates the small diameter dressing tool 101 at a high speed of 10000 rpm to dress the surface of the grinding wheel 51 rotating at 20 rpm. The setting of the cutting amount is made by the Z moving device 103 of the rotary rocking arm base, and is typically cut by 1 mu m. The rocking cycle of the arm is approximately 30 seconds, and when it is finished, it is ready for wafer polishing.

상기 실시예에서는 암회전요동형으로 하고 있으나, 이것을 도 7에 나타내는바와 같은 직동형으로 하여도 좋은 것은 분명하다. 다시 상기 실시예는 평탄화 연마가공전에 드레싱을 행하는 예이나, 이것을 가공중에 병행하여 행하여도 좋은 것은 앞서 설명한 바와 같다.In the above embodiment, the arm rotation oscillation type is used. However, this may be a linear movement type as shown in FIG. The above embodiment is an example of dressing before flattening and polishing, but it may be performed in parallel during the processing as described above.

그리고 드레싱이 종료하면 마침내 웨이퍼의 연마가공에 들어 간다. 피가공 웨이퍼(55)는 핸들링로봇(54)에 의하여 로더카세트(53)로부터 인출되어 직동캐리어 (56)의 로드링(57)상에 올려진다. 다음에 상기 직동캐리어(56)가 도면에 있어서 왼쪽방향으로 이동하고, 로드/언로드포지션에 위치결정되면, 연마암(A58)이 회전이동하고 그 선단에 설치되어 있는 웨이퍼연마홀더(59)의 하면에 상기 피가공웨이퍼 (55)를 진공흡착한다. 다음에 연마암(A58)은 웨이퍼연마홀더(59)가 제 1 숫돌정반 (51)의 위에 위치하도록 회전한다. 웨이퍼연마홀더(59)는 하면에 흡착되어 있는 피가공웨이퍼(55)를 숫돌상에 압압하여 회전하면서 가공한다. 상기 제 1 가공공정이 끝나면 다음에 웨이퍼연마홀더(59)가 제 2 숫돌정반(52)의 위에 위치하도록 연마암(A58)이 회전한다. 그후 웨이퍼연마홀더(59)는 하면에 흡착하고 있는 피가공웨이퍼(55)를 제 2 숫돌정반(52)상에 압압하면서 회전하여 마무리가공한다.After the dressing is finished, the wafer is finally polished. The wafer to be processed 55 is withdrawn from the loader cassette 53 by the handling robot 54 and placed on the load ring 57 of the linear carrier 56. Next, when the linear carrier 56 is moved to the left in the drawing and positioned at the load / unload position, the polishing arm A58 is rotated to move and the lower surface of the wafer polishing holder 59 provided at its tip. The wafer to be processed 55 is vacuum-adsorbed. Then, the polishing arm A58 is rotated such that the wafer polishing holder 59 is positioned on the first grinding wheel 51. The wafer polishing holder 59 is pressed while being rotated by pressing the processing wafer 55 adsorbed on the lower surface on a grindstone. After the first machining step is finished, the polishing arm A58 is rotated so that the wafer polishing holder 59 is positioned on the second grinding wheel 52. Thereafter, the wafer polishing holder 59 is rotated while pressing the work wafer 55 adsorbed on the lower surface on the second grindstone plate 52 to finish the work.

그러면 상기 2단의 가공이 종료하면 다음에 세정공정에 들어 간다. 연마암 (A58)이 회전하고, 이번에는 웨이퍼연마홀더(59)를 회전브러시(60)가 설치되어 있는 세정포지션상에 위치를 결정한다.Then, when the said two steps process is complete | finished, it enters a washing | cleaning process next. The polishing arm A58 rotates, and this time, the wafer polishing holder 59 is positioned on the cleaning position in which the rotating brush 60 is provided.

회전브러시(60)는 회전하면서 웨이퍼연마홀더(59)의 하면에 흡착되어 있는 피가공웨이퍼(55)의 가공면을 수세브러시로 세정한다. 세정이 종료하면 직동캐리어(56)가 다시 상기 세정포지션상까지 이동하고, 웨이퍼연마홀더(59)의 진공흡착으로부터 개방된 피가공웨이퍼를 받아들인다. 또한 여기서는 회전브러시를 사용하였으나, 그 대신에 초음파를 부여한 제트수류에 의한 세정법을 사용할 수도 있다. 그후, 직동캐리어(56)가 로드/언로드포지션까지 되돌아가면 웨이퍼핸들링로봇(54)이 가공이 끝난 웨이퍼를 쥐고 이것을 언로드카세트(6l)에 수납한다.The rotary brush 60 rotates and washes the processed surface of the to-be-processed wafer 55 adsorbed to the lower surface of the wafer polishing holder 59 with a hand brush. When the cleaning is finished, the linear carrier 56 moves again to the cleaning position, and receives the processed wafer opened from vacuum suction of the wafer polishing holder 59. In addition, although a rotating brush is used here, the washing | cleaning method by the jet stream which provided the ultrasonic wave can also be used instead. After that, when the linear carrier 56 returns to the load / unload position, the wafer handling robot 54 grasps the processed wafer and stores it in the unload cassette 6l.

이상이 연마암(A58)의 일주기분의 동작이다. 마찬가지로 연마암(B62)도 이것과 평행하여 동작한다. 당연하나 이것은 2개의 연마정반을 시분할하여 효율적으로 이용하기 위함이다. 연마암(B62)의 동작시퀀스는 연마암(A58)의 시퀀스와 완전히 동일하나, 반주기만큼 위상이 지연된 것으로 되어 있다. 즉 연마암(B62)은 상기 제 2 연마공정의 개시에 맞추어 동작을 개시한다.The above is the operation for one cycle of the polishing arm A58. Similarly, the grinding arm B62 operates in parallel with this. Naturally, this is for time-sharing the two polishing plates efficiently. The operation sequence of the polishing arm B62 is exactly the same as that of the polishing arm A58, but the phase is delayed by a half cycle. In other words, the polishing arm B62 starts operation in accordance with the start of the second polishing step.

상기 실시예는 연마암의 수가 2개이고, 드레싱장치는 1계통만으로 하는 경우에 적합한 구성예이며, 2개의 연마암의 회전궤적이 교차 또는 접하는 위치를 설치하여 여기에 1세트의 세정브러시나 로드/언로드를 위한 직동캐리어의 정지위치를 설치함으로써 2개의 연마암으로 이들의 기능을 겸용할 수 있는 구성으로 되어있다.The above embodiment is a configuration example in which the number of polishing arms is two, and the dressing device has only one system. A set of cleaning brush or rod / By providing the stop position of the linear carrier for unloading, the two grinding arms can be used to combine these functions.

상기 실시예에서 드레스하는 것은 제 1 연마정반뿐이나, 필요에 따라서는 드레싱장치의 회전중심위치를 변경하여 제 2 연마정반도 드레스할 수 있도록 하거나 또는 별도로 제 2 드레싱장치를 설치하여도 좋다.In the above embodiment, only the first polishing table is to be dressed, but if necessary, the second polishing table may be dressed by changing the rotational center position of the dressing device, or a second dressing device may be provided separately.

지금까지는 2개의 연마암을 설치하는 실시예에 관하여 설명하여 왔으나, 구성을 간략화하기 위하여 당연한 일이나 이것을 1개로 할 수도 있다. 반대로 장치의 처리량을 향상시키기 위하여 연마암의 수를 3개이상으로 하거나, 1개의 연마암에 복수의 웨이퍼연마홀더를 설치하는 구성으로 하여도 좋다.The embodiment in which two abrasive arms are provided so far has been described. However, in order to simplify the configuration, it is natural or one may be used. On the contrary, in order to improve the throughput of the apparatus, the number of polishing arms may be three or more, or a plurality of wafer polishing holders may be provided in one polishing arm.

또한 상기 실시예에서는 연마패드용과 숫돌용에 각각 독립된 2개의 회전정반을 설치하고 있으나, 이것을 1개의 회전정반으로 하는 것도 가능하다. 즉 회전정반의 주변부에는 링형상의 숫돌을 설치하고 그 중앙부에 마무리용 숫돌을 설치하는것이다.Further, in the above embodiment, two rotary tables are provided respectively for the polishing pad and the grindstone, but it is also possible to use this as one rotary table. In other words, a ring-shaped grindstone is installed at the periphery of the rotating table and a finishing grindstone is installed at the center of the rotary table.

또 이들 연마정반상에 장착되는 연마숫돌이나 연마패드는 반드시 일체의 원반형상에 한정되지 않고 복수의 세그먼트형상의 것을 조합시킨 것이어도 좋다. 그외에도 장치의 풋프린트(설치를 위한 투영면적)를 작게 하기 위하여 회전정반을 경사시킨 설계로 하는 것도 가능하다.The abrasive grindstone or polishing pad mounted on these polishing plates is not necessarily limited to an integral disk shape but may be a combination of a plurality of segment shapes. In addition, in order to reduce the footprint (projection area for installation) of the apparatus, it is also possible to have a design in which the rotating table is inclined.

또한 본 발명 실시예장치는 반도체소자를 비롯하여 액정표시소자나 마이크로머신, 자기디스크기판, 광디스크기판 및 프레넬렌즈등의 미세한 표면구조를 가지는 광학소자의 제조에 적용할 수 있다.In addition, the embodiment device of the present invention can be applied to the manufacture of optical devices having fine surface structures such as liquid crystal display devices, micromachines, magnetic disk substrates, optical disk substrates, and Fresnel lenses, as well as semiconductor devices.

숫돌을 연마공구로 하는 고정연마입자가공법으로 반도체웨이퍼를 평탄화할 경우, 숫돌표면의 드레싱을 ㎛오더로 절삭하는 일정치수 드레스법으로 행하기 때문에 스크래치발생의 원인이 되는 숫돌표면의 균열발생을 방지할 수 있다.When the semiconductor wafer is flattened by a fixed abrasive grain processing method using a grindstone as a grinding tool, the grinding of the grindstone surface is prevented from happening because the dressing of the grindstone is done by a constant size dressing method that cuts the micrometer order. Can be.

또 이 경우 일정치수 절삭이 되기 때문에 숫돌표면의 평탄도는 항상 보증되어, 항상 불균일의 발생이 없는 연마가공을 행할 수 있다. 또한 그 결과 숫돌의 두께는 수 cm 이상으로 할 수 있어, 숫돌수명을 비약적으로 연장시킬 수 있다.In this case, since constant dimension cutting is performed, the flatness of the grindstone surface is always guaranteed, and polishing can be performed without occurrence of nonuniformity at all times. As a result, the thickness of the grindstone can be several cm or more, and the grindstone life can be profoundly extended.

또한 본 발명의 숫돌에 대한 일정치수 드레스의 적용을 웨이퍼가공중에도 연속하여 행함으로써, 가공중의 로딩도 방지할 수 있고, 또한 드레싱에 필요한 오버헤드시간을 전무로 할 수 있기 때문에, 장치의 스루풋을 향상할 수 있다.In addition, by continuously applying the dress to the whetstone of the present invention during wafer processing, loading during processing can be prevented and the overhead time required for dressing can be eliminated. Can improve.

또한 상기 본 발명 실시예의 설명에서는 주로 고정연마입자 연마법에 의한 숫돌을 사용한 예에 관하여 설명하였으나, 이것을 종래의 CMP 장치에 사용하고 있는 연마패드에 적용하였다 하더라도 거의 동일한 효과를 얻을 수 있음은 용이하게상상할 수 있다. 이 경우에는 종래이상으로 두껍게 탄성율이 큰(단단한)연마패드를 사용함으로써 본 발명의 효과를 최대한으로 누릴 수 있다.In addition, the description of the embodiment of the present invention mainly described an example of using a grindstone by a fixed abrasive grain polishing method, even if it is applied to a polishing pad used in the conventional CMP apparatus, it is easy to obtain almost the same effect easily I can imagine it. In this case, the effect of the present invention can be maximally enjoyed by using a polishing pad having a large elastic modulus (hard) more than conventionally.

또한 본 발명 실시예장치에서는 연마공구의 평탄화와, 날세우기를 동시에 행할 수 있기 때문에 장치의 스루풋을 향상하는 것이 가능하게 된다.In addition, in the embodiment apparatus of the present invention, since the polishing tool can be planarized and the blade can be raised simultaneously, the throughput of the apparatus can be improved.

또 지금까지는 반도체웨이퍼를 적용대상으로 한 실시예에 관하여 설명하였으나, 이외에 박막영상디바이스나, 유리, 세라믹스 등의 기판의 평탄화가공에도 적용할 수 있다.In addition, although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention can be applied to planarization of substrates such as thin film devices, glass, ceramics, and the like.

또한 본 발명에 있어서, 웨이퍼의 가공과 병행하여 본 일정치수 드레스를 행함으로써 가공레이트의 유지와 함께 장치의 스루풋을 향상할 수 있다.In addition, in the present invention, by carrying out the constant size dress in parallel with the processing of the wafer, the throughput of the device can be improved while maintaining the processing rate.

본 발명에 의하면 숫돌을 사용하는 고정연마입자 가공법에 있어서도 균열발생을 방지하여 숫돌표면의 날세우기를 할 수 있기 때문에, 스크래치를 일으키지 않는 평탄화가공을 행할 수 있다. 또 본 발명에서는 일정치수 절삭이 되기 때문에 숫돌표면의 평탄도를 보증할 수 있어 항상 면내 불균일이 적은 가공을 행할 수 있다. 그 때문에 두께 수 cm와 두꺼운 숫돌을 사용하는 것이 가능해져 숫돌의 수명을 비약적으로 길게 할 수 있다.According to the present invention, even in a fixed abrasive grain processing method using whetstone, cracking can be prevented and the surface of the whetstone can be sharpened, so that flattening processing without scratching can be performed. In addition, in the present invention, since a fixed dimension is cut, the flatness of the grindstone surface can be assured, and the machining with little in-plane unevenness can always be performed. As a result, it is possible to use a thickness of several centimeters and a thick grindstone, which can significantly lengthen the life of the grindstone.

또 본 발명에 있어서 웨이퍼의 가공과 병행하여 본 일정치수 드레스를 행함으로써 가공레이트의 유지와 함께 장치의 스루풋을 향상할 수 있다.In addition, in the present invention, the constant size dress is performed in parallel with the processing of the wafer, and the throughput of the device can be improved while maintaining the processing rate.

Claims (11)

반도체 웨이퍼에 형성된 요철을 구비한 층과 연마공구와의 사이에 상대적인 운동을 주어 상기 연마공구의 연마면에서 상기 층의 표면을 연마하는 연마장치에 있어서,A polishing apparatus for polishing a surface of a layer on a polishing surface of the polishing tool by giving a relative movement between a layer having irregularities formed on a semiconductor wafer and the polishing tool, 상기 연마공구의 연마면에 표면 거칠기를 형성하여 드레싱을 하기 위한 드레스공구와,A dressing tool for dressing by forming a surface roughness on the polishing surface of the polishing tool; 상기 드레스공구와 상기 연마공구와의 사이에 상기 연마공구의 연마면에 대하여 수평한 방향의 상대적인 운동을 주는 제 1 이동수단과,First moving means for providing a relative movement in a horizontal direction with respect to the polishing surface of the polishing tool between the dressing tool and the polishing tool; 상기 드레스공구를 상기 연마공구의 연마면에 대하여 수직한 방향으로 이동하는 제 2 이동수단과,Second moving means for moving the dressing tool in a direction perpendicular to the polishing surface of the polishing tool; 상기 제 2 이동수단의 위치를 유지하면서 상기 제 1 이동수단에 의한 이동을 실행하는 제어수단을 구비하고,And control means for executing the movement by the first moving means while maintaining the position of the second moving means, 상기 연마공구의 탄성율을 5 내지 500kg/㎟로 한 것을 특징으로 하는 연마장치.A polishing apparatus, characterized in that the elastic modulus of the polishing tool is 5 to 500 kg / mm 2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연마공구는 연마입자와 이들 연마입자를 결합, 유지하기 위한 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연마장치.And the abrasive tool is composed of abrasive particles and a material for bonding and retaining the abrasive particles. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 드레스공구는 복수의 경질입자체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마장치.And the dressing tool comprises a plurality of hard particles. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 경질입자체는 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 연마장치.The hard particle body is a polishing apparatus, characterized in that the diamond. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어수단은 상기 연마공구와 상기 드레스공구의 접촉을 검지하는 검지수단을 구비하고, 상기 검지수단에 의한 상기 연마공구와 상기 드레스공구의 접촉의 검지에 의거하여 상기 제 2 이동수단을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연마장치.The control means includes detection means for detecting a contact between the polishing tool and the dressing tool, and controls to stop the second moving means based on the detection of contact between the polishing tool and the dressing tool by the detection means. Polishing apparatus, characterized in that. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 이동수단은 상기 드레스공구가 상기 연마공구상을 이동하도록 상기 드레스공구, 연마공구, 또는 그 양쪽을 이동하는 것을 특징으로 하는 연마장치.And the first moving means moves the dressing tool, the polishing tool, or both so that the dressing tool moves on the polishing tool. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어수단은 상기 드레스공구의 상기 연마공구에 대한 절삭량을 설정하는 설정수단을 구비하고, 상기 제 2 이동수단은 상기 설정수단의 설정치에 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 연마장치.And said control means comprises setting means for setting a cutting amount of said dressing tool for said polishing tool, and said second moving means moves in accordance with a setting value of said setting means. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제어수단은 상기 설정수단으로 설정된 절삭량을 상기 제 2 이동수단을 복수회이동함으로써 실현하는 것을 특징으로 하는 연마장치.And said control means realizes the cutting amount set by said setting means by moving said second moving means a plurality of times. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 설정수단에 의한 절삭량의 설정은 상기 드레스공구에 포함되는 경질입자체를 상기 연마공구에 찌르는 것이 가능한 깊이보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 연마장치.And the setting amount of the cutting amount by the setting means is set smaller than the depth at which the hard particles included in the dressing tool can be pierced by the polishing tool. 반도체 웨이퍼에 형성된 요철을 구비한 층과 연마공구와의 사이에 상대적인 운동을 주어 상기 연마공구의 연마면에서 상기 층의 표면을 연마하는 연마장치에 있어서,A polishing apparatus for polishing a surface of a layer on a polishing surface of the polishing tool by giving a relative movement between a layer having irregularities formed on a semiconductor wafer and the polishing tool, 상기 연마공구의 연마면에 표면 거칠기를 형성하여 드레싱을 하기 위한 드레스공구와,A dressing tool for dressing by forming a surface roughness on the polishing surface of the polishing tool; 상기 연마공구의 연마면에 대하여 수직한 방향으로의 상기 드레스공구의 이동을 단계적으로 위치제어를 행하여 상기 연마면에 표면 거칠기를 형성하도록 행하는 수단을 구비하고,Means for performing the positional control of the dressing tool in a direction perpendicular to the polishing surface of the polishing tool so as to form a surface roughness on the polishing surface, 상기 연마공구의 탄성율을 5 내지 500kg/㎟로 한 것을 특징으로 하는 연마장치.A polishing apparatus, characterized in that the elastic modulus of the polishing tool is 5 to 500 kg / mm 2. 요철패턴이 형성되어 있는 반도체 기판의 표면상에 부착된 박막면을 연마공구의 연마면에 압압하여 상대운동시키면서 연마가공하는 반도체의 제조방법에 있어서,In the method of manufacturing a semiconductor in which the thin film surface adhered on the surface of the semiconductor substrate on which the uneven pattern is formed is pressed while being subjected to relative movement by pressing the polishing surface of the polishing tool. 복수의 상기 연마가공 동안, 또는 상기 연마가공 중에 탄성율이 5 내지 500kg/㎟인 상기 연마공구의 연마면에 표면 거칠기를 형성하여 드레싱을 하는 드레스공구에 의한 표면 거칠기 형성을, 상기 연마면에 대한 상기 드레스공구의 수직한 방향으로의 이동의 위치를 유지하면서 상기 연마면에 대하여 수평한 방향의 상대적인 운동을 주어 행하는 것을 특징으로 하는 반도체의 제조방법.The surface roughness is formed by a dressing tool for forming a surface roughness on the polishing surface of the polishing tool having an elastic modulus of 5 to 500 kg / mm 2 during or during the polishing process. A method of manufacturing a semiconductor, characterized by performing a relative movement in a horizontal direction with respect to the polishing surface while maintaining the position of the movement of the dressing tool in the vertical direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102005191B1 (en) * 2018-05-03 2019-07-29 일윤주식회사 Fluorescent layer flattening apparatus for led package

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