KR100608955B1 - 연마 헤드, 연마 장치 및 연마 방법 - Google Patents

연마 헤드, 연마 장치 및 연마 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100608955B1
KR100608955B1 KR1020040100123A KR20040100123A KR100608955B1 KR 100608955 B1 KR100608955 B1 KR 100608955B1 KR 1020040100123 A KR1020040100123 A KR 1020040100123A KR 20040100123 A KR20040100123 A KR 20040100123A KR 100608955 B1 KR100608955 B1 KR 100608955B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
support plate
polishing pad
head
space
Prior art date
Application number
KR1020040100123A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050054830A (ko
Inventor
마스나가다까유끼
오오후찌시노부
이소가이히로미찌
고지마가쯔요시
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
도시바 세라믹스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바, 도시바 세라믹스 가부시키가이샤 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20050054830A publication Critical patent/KR20050054830A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100608955B1 publication Critical patent/KR100608955B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

연마 패드의 연마면에 대향 배치되는 헤드 본체와, 헤드 본체 하면에 설치되는 제1 오목부와, 제1 오목부 내에 대략 수평하게 설치되고 상하 방향으로 이동 가능한 지지 플레이트와, 지지 플레이트 상면으로부터 제1 오목부 내면에 걸쳐서 설치되고 지지 플레이트 상면과 헤드 본체 사이에 제1 공간을 형성하는 제1 막형 부재와, 지지 플레이트 하면에 설치되는 제2 오목부와, 지지 플레이트 하면에 제2 오목부를 폐색하도록 설치되고 지지 플레이트 사이에 제2 공간을 형성하고, 또한 하면에서 웨이퍼를 보유 지지하는 제2 막형 부재와, 지지 플레이트에 설치되고 제1 공간 및 제2 공간을 연통하는 연통 구멍과, 제1 공간 및 제2 공간 내를 동일한 압력으로 유체 가압하여 웨이퍼를 연마 패드에 압박하는 기체 공급 장치를 구비한다.
연마 패드, 헤드 본체, 오목부, 지지 플레이트, 막형 부재, 연통 구멍, 공간

Description

연마 헤드, 연마 장치 및 연마 방법{GRINDING HEAD, GRINDING APPARATUS AND GRINDING METHOD}
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 웨이퍼 연마 장치의 사시도.
도2는 상기 실시 형태에 관한 연마 헤드 구성의 구성도.
도3은 상기 실시 형태에 관한 제1 공간과 제2 공간 내의 압력을 변동시킨 경우에 있어서의 웨이퍼(U)의 직경 방향에 대한 접촉 압력의 변화를 나타내는 시뮬레이션 그래프.
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 연마 헤드의 단면도.
도5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 조정 부재의 평면도.
도6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 조정 부재의 구성도.
도7은 상기 실시 형태에 관한 조정 부재의 측면도.
도8은 도7 중에 S로 나타내는 부분을 확대하여 도시하는 확대도.
도9는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 연마 헤드의 단면도.
도10은 종래의 연마 헤드의 구성도.
도11a는 상하 방향의 두께가 클 때의 리테이너와 고무막의 관계를 나타내는 개략도.
도11b는 상하 방향의 두께가 적정할 때의 리테이너와 고무막의 관계를 나타내는 개략도.
도11c는 상하 방향의 두께가 작을 때의 리테이너와 고무막의 관계를 나타내는 개략도.
도12는 종래의 분리형 연마 헤드의 구성도.
도13은 제1 공간의 압력을 변동시킨 경우에 있어서의 웨이퍼(U)의 직경 방향에 대한 접촉 압력의 변화를 나타내는 시뮬레이션 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 정반
2 : 연마 패드
3 : 구동 장치
4 : 연마액 공급관
5 : 제1 요동 아암
6 : 연마 헤드
7 : 제2 요동 아암
10 : 헤드 본체
12 : 구동축
13 : 지지 플레이트
17 : 제1 공간
19 : 제2 공간
U : 웨이퍼
L : 연마액
본 발명은 웨이퍼 등의 피가공물의 표면을 연마하기 위한 연마 헤드 및 연마 장치에 관한 것이다.
예를 들어 웨이퍼 제조 공정에는 웨이퍼의 표면을 경면으로 마무리하는 폴리싱 공정이 있다. 이 공정에서는 회전하는 연마 패드의 표면에 웨이퍼를 압박하여 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치가 이용된다.
이 웨이퍼 연마 장치는 구동축에 의해 회전되는 연마 테이블을 갖고 있다. 연마 테이블의 상면에는 연마 패드가 설치되고, 또한 연마 패드의 연마면과 대향하는 위치에는 웨이퍼를 보유 지지하여 회전하는 연마 헤드가 설치되어 있다.
도10은 종래의 연마 헤드의 구성도이다. 또, 도10 중 부호 105는 상기 연마 패드를 나타내고 있다.
도10에 도시한 바와 같이 이 연마 헤드는 헤드 본체(100)를 갖고 있다. 이 헤드 본체(100)에는 가압실(101)이 형성되어 있고, 그 하면 개구부(102)는 고무막(103)에 의해 폐색되어 있다. 고무막(103)의 하면에는 웨이퍼(U)가 보유 지지되어 있고, 그 주위는 헤드 본체(100)의 하단부면에 고정된 링형의 리테이너(104)에 의해 포위되어 있다. 이 리테이너(104)는 헤드 본체(100)의 직경 방향 내측으로 돌출되어 있고, 그 상면에는 상기 고무막(103)의 외주부가 지지되어 있다.
상기 구성의 웨이퍼 연마 장치를 사용하는 경우, 회전하는 연마 헤드를 하강 시켜 헤드 본체(100)의 하단부면에 보유 지지된 리테이너(104)를 연마 패드(105)의 표면에 압박한다. 이 때 가압실(101)에 기체를 공급하여 고무막(103)을 팽창시키면, 고무막(103)의 하면에 접착 고정된 웨이퍼(U)는 회전하는 연마 패드(105)에 압박되어 그 표면이 연마된다.
그런데, 상기 구성의 웨이퍼 연마 장치에서는 고무막(103)의 외주부는 리테이너(104)의 상면에 보유 지지되어 있다. 그로 인해, 리테이너(104)의 상하 방향의 두께에 따라서는 웨이퍼(U)의 표면 전체를 균일한 연마율로 연마할 수 없다.
즉, 도11a에 도시한 바와 같이 리테이너(104)의 상하 방향의 두께가 큰 경우, 고무막(103)이 지지되는 높이가 웨이퍼(U)의 상면보다 높아져 웨이퍼(U)의 주연부에 원하는 힘을 부하할 수 없다. 그로 인해, 웨이퍼(U)의 주연부와 연마 패드(105) 사이에 소요의 접촉 압력을 부여할 수 없어 웨이퍼(U)의 주연부가 중앙부에 비해 그다지 연마되지 않는다.
또한, 도11c에 도시한 바와 같이 리테이너(104)의 상하 방향의 두께가 작은 경우, 고무막(103)이 지지되는 높이가 웨이퍼(U)의 상면보다 낮아져 웨이퍼(U)의 주연부에 과대한 힘이 부하되어 버린다. 그로 인해, 웨이퍼(U)의 주연부와 연마 패드(105) 사이의 접촉 압력이 지나치게 상승하여 웨이퍼(U)의 주연부가 중앙부에 비해 많이 연마되는, 이른바 외주 시어 드루프(shear droop)가 발생해 버린다.
따라서, 웨이퍼(U)의 표면 전체를 균일한 연마율로 연마하기 위해서는 도11b에 도시한 바와 같이 항상 리테이너(104)의 상하 방향의 두께를 적정하게 설정해 둘 필요가 있다.
그러나, 상기 리테이너(104)는 웨이퍼(U)를 연마할 때 항상 연마 패드(105)와 미끄럼 접촉하고 있으므로, 그 상하 방향의 두께는 마모에 의해 서서히 감소되어 버린다. 그로 인해, 초기 상태에서 리테이너(104)의 상하 방향의 두께를 웨이퍼(U)의 두께에 맞추어 적정히 설정하였다 해도, 어떠한 고무막(103)이 지지되는 위치가 저하되어 외주 시어 드루프가 발생해 버린다.
이와 같이, 웨이퍼(U)의 표면 전체를 균일한 연마율로 연마하기 위해서는 웨이퍼(U)의 두께에 맞추어 리테이너(104)의 선정을 할 필요가 있고, 또한 리테이너(104)의 마모량을 항상 감시해 둘 필요가 있다. 그로 인해, 상기 구성의 웨이퍼 연마 장치에는 작업자의 부담이 커지는 문제가 있었다.
그래서 최근 리테이너가 마모되어도 웨이퍼(U)의 표면 전체를 균일한 연마율로 연마할 수 있는 장치로서, 웨이퍼(U)를 리테이너에 대해 상하 이동 가능하게 보유 지지하는 분리형 연마 헤드가 개시되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공표 제2002-527893호 공보 참조).
도12는 종래의 분리형 연마 헤드의 구성도이다.
도12에 도시한 바와 같이 이 연마 헤드는 회전 구동되는 헤드 본체(201)를 갖고 있다. 이 헤드 본체(201)는 하면에 오목부(201a)를 갖고 있고, 그 연마 패드와 접하는 부분의 외주부에는 링형의 리테이너(202)가 고정되어 있다.
헤드 본체(201)의 오목부의 내측에는 판형의 지지 플레이트(203)가 대략 수평하게 설치되어 있다. 이 지지 플레이트(203)는 헤드 본체(201)의 내측에 있어서 상하 이동 가능하게 지지되어 있고, 그 상면 외주부에는 링형의 격리막(204)이 직경 방향 외측에 포개어지도록 접촉하고 있는 상태로 설치되어 있다. 이 격리막(204)은 가요성을 갖고 있고, 그 주연부는 헤드 본체(201)에 보유 지지되어 있다.
이에 의해 지지 플레이트(203)의 상면측에는 헤드 본체(201), 지지 플레이트(203) 및 격리막(204)에 둘러싸인 제1 공간(205)이 형성된다. 이 제1 공간(205)에는 제1 기체 공급관(206)이 접속되어 있고, 이 제1 기체 공급관(206)으로부터 제1 공간(205)에 기체를 공급함으로써 상기 지지 플레이트(203)의 상면을 가압할 수 있게 되어 있다.
또한, 지지 플레이트(203)의 하면에는 오목부(207)가 형성되어 있다. 이 오목부(207)는 고무막(208)에 의해 폐색되어 있고, 지지 플레이트(203)와 고무막(208) 사이에는 제2 공간(209)이 형성된다. 또, 고무막(208)의 하면에는 웨이퍼(U)가 보유 지지된다. 제2 공간(209)에는 제2 기체 공급관(210)이 접속되어 있고, 이 제2 기체 공급관(210)으로부터 제2 공간(209)에 기체를 공급함으로써 상기 지지 플레이트(203)의 하면을 감압할 수 있도록 되어 있다.
상기 구성의 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼(U)를 연마하는 경우, 회전 중의 헤드 본체(201)를 하강시켜 헤드 본체(201)의 하단부면에 고정된 리테이너(202)를 회전 중의 연마 패드(211)의 표면에 압박한다. 그리고, 제1 공간(205)과 제2 공간(209)에 기체를 공급하여 제1 공간 및 제2 공간(205, 209)의 압력을 제어함으로써 고무막(208)의 하면에 접착 고정된 웨이퍼(U)를 연마 패드(211)에 압박한다.
이와 같이, 분리형 연마 헤드에서는 헤드 본체(201)와 지지 플레이트(203)가 독립적으로 구동되는 구성으로 되어 있다. 그로 인해, 리테이너(202)가 마모되어 그 상하 방향의 두께가 작아졌다고 해도, 그에 의해 고무막(208)이 지지되는 높이에 영향을 미치지 않는다. 그 결과, 웨이퍼(U)의 주연부가 지나치게 연마되거나, 반대로 그다지 연마되지 않거나 하는 경우가 없다.[일본 특허 공표 제2002-527893호 공보를 삽입함]
그러나, 이 연마 헤드를 사용하여 웨이퍼(U)를 연마하는 경우, 제1 공간(205) 혹은 제2 공간(209)의 압력이 변동하면 지지 플레이트(203)의 높이가 변동되어 웨이퍼(U)의 연마가 양호하게 행해지지 않는 경우가 있었다.
예를 들어, 제1 공간(205)의 압력이 제2 공간(209)보다 낮아진 경우, 지지 플레이트(203)는 그 상하면에 작용하는 압력의 밸런스에 의해 상승한다. 이 때, 웨이퍼(U)를 보유 지지하는 고무막(208)은 제2 공간(209)의 압력에 의해 하방으로 호를 그리듯이 팽창되므로, 웨이퍼(U)의 주연부와 연마 패드 사이에 작용하는 접촉 압력이 웨이퍼(U)의 중앙부에 비해 낮아지고, 그 결과 웨이퍼(U)의 주연부가 연마되기 어려워진다.
또한, 제1 공간(205)의 압력이 제2 공간(209)보다 높아진 경우, 지지 플레이트(203)는 그 상하면에 작용하는 압력의 밸런스에 의해 하강한다. 이 때, 웨이퍼(U)를 보유 지지하는 고무막(208)은 제2 공간(209)의 압력에 의해 상방으로 호를 그리듯이 다소 축소되므로, 웨이퍼(U)의 중앙부와 연마 패드 사이에 작용하는 접촉 압력이 웨이퍼(U)의 주연부에 비해 낮아지고, 그 결과 웨이퍼(U)의 중앙부가 연마되기 어려워진다.
도13은 제1 공간 내의 압력을 변동시킨 경우에 있어서의 웨이퍼(U)의 직경 방향에 대한 접촉 압력이 변화를 나타내는 시뮬레이션 그래프이다. 또, 여기서는 제2 공간에 부여하는 압력을 200[h㎩]으로 고정하고, 제1 공간에 부여하는 압력을 〔1〕205[h㎩],〔2〕200[h㎩],〔3〕195[h㎩]로 변동시키고 있다.
도13에 도시한 바와 같이, 제1 공간의 압력이〔1〕205[h㎩]인 경우, 웨이퍼(U)의 중앙부에서 웨이퍼(U)와 연마 패드 사이의 접촉 압력이 약 200[h㎩]인 데 반해, 웨이퍼(U)의 주연부에서는 상기 접촉 압력이 급격히 상승하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 제1 공간의 압력이〔3〕195[h㎩]인 경우, 웨이퍼(U)의 중앙부에서 웨이퍼(U)와 연마 패드 사이의 접촉 압력이 약 200[h㎩]인 데 반해, 웨이퍼(U)의 주연부에서는 상기 접촉 압력이 급격히 저하되어 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 종래의 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼(U)의 연마를 한 경우, 제1 공간 및 제2 공간 내의 압력 병동에 대해 웨이퍼(U)의 중앙부와 주연부의 연마율에 큰 차가 생겨 버린다.
본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는 피가공물이나 리테이너의 두께에 영향을 받지 않고 피가공물의 표면을 고정밀도로 연마할 수 있고, 또한 제1 공간 혹은 제2 공간 내의 압력 변동에 의한 연마율에의 영향을 저감시킬 수 있는 연마 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해 본 발명의 연마 헤드 및 연마 장치는 다음과 같이 구성되어 있다.
(1) 연마 패드의 연마면에 대향 배치되는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체의 상기 연마 패드와 대향하는 면에 설치되는 제1 오목부와, 상기 제1 오목부 내에 상기 연마면과 대략 평행하게 설치되고 상기 헤드 본체에 대해 접착 분리되는 방향으로 이동 가능한 지지 플레이트와, 상기 지지 플레이트의 상기 헤드 본체와 대향하는 면으로부터 상기 제1 오목부의 내면에 걸쳐서 설치되고 상기 지지 플레이트의 상기 연마 패드와 반대측 면과 상기 헤드 본체 사이에 제1 공간을 형성하는 제1 막형 부재와, 상기 지지 플레이트의 상기 연마 패드와 대향하는 면에 설치되는 제2 오목부와, 상기 지지 플레이트의 상기 연마 패드와 대향하는 면에 상기 제2 오목부를 폐색하도록 설치되고 상기 지지 플레이트 사이에 제2 공간을 형성하는 동시에, 상기 연마 패드와 대향하는 면에서 피가공물을 보유 지지하는 제2 막형 부재와, 상기 지지 플레이트에 설치되고 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 연통하는 연통 구멍과, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 내를 유체에 의해 동일한 압력으로 가압하여 상기 제2 막형 부재를 거쳐서 상기 피가공물을 상기 연마 패드에 압박하는 가압 장치와, 상기 헤드 본체의 상기 연마 패드와 대향하는 면에 설치되고 상기 피가공물을 포위하는 동시에, 상기 연마 패드에 접촉되는 리테이너를 구비하고 있다.
(2) (1)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 헤드 본체 또는 상기 지지 플레이트에 설치되고, 상기 제1 막형 부재의 상기 연마 패드와 대향하는 면을 지지하는 조정 부재를 더 구비하고, 상기 조정 부재에 의한 상기 제1 막형 부재의 지지 면적을 바꿈으로써 상기 제1 공간 내의 압력에 의해 상기 지지 플레이트에 작용하는 누 르는 힘을 조정하여 상기 지지 플레이트의 상기 헤드 본체에 대한 위치를 제어한다.
(3) (2)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 조정 부재는 상기 헤드 본체에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제1 막형 부재의 상기 연마 패드와 대향하는 면의 외주부를 지지하는 링형 부재를 포함하고 있다.
(4) (2)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 조정 부재는 상기 헤드 본체의 내주부에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제1 막형 부재의 상기 연마 패드와 대향하는 면의 외주부를 지지하는 링형 부재를 포함하고 있다.
(5) (2)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 조정 부재는 상기 지지 플레이트에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제1 막형 부재의 상기 연마 패드와 대향하는 면의 내주부를 지지하는 링형 부재를 포함하고 있다.
(6) (2)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 조정 부재는 상기 지지 플레이트의 외주부에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제1 막형 부재의 상기 연마 패드와 대향하는 면의 내주부를 지지하는 링형 부재를 포함하고 있다.
(7) (2)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 조정 부재는 상기 헤드 본체에 서로 포개어진 상태로 설치되고, 내주면에 복수의 돌출부를 구비한 복수의 링형 부재를 포함하고 있다.
(8) (2)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 조정 부재는 상기 헤드 본체에 고정되고 주위 방향에 대해 소정 간격으로 복수의 삽입 구멍을 구비한 링형의 지지 부재와, 상기 삽입 구멍으로 이동 가능하게 삽입되어 상기 지지 부재의 직경 방향 내측으로 돌출되어 상기 제1 막형 부재의 상기 연마 패드와 대향하는 면의 외주부를 지지하는 삽입판을 포함하고 있다.
(9) (2)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 제1 막형 부재의 지지 면적을 바꾸기 위한 구동 장치를 더 구비하고 있다.
(10) (8)에 기재된 연마 헤드에 있어서, 상기 삽입 구멍의 내면과 상기 삽입판에는 각각 굴곡부가 형성되어 있고, 상기 삽입 구멍의 내면에 형성된 굴곡부와 상기 삽입판에 형성된 굴곡부를 결합시킴으로써 상기 삽입판의 삽입 깊이를 원하는 위치로 유지한다.
(11) 피가공물을 연마하는 연마면을 갖는 연마 패드와, 상기 연마면과 대향 배치되고 상기 피가공물을 보유 지지하여 상기 연마면에 압박하는 연마 헤드를 구비하고, 상기 연마 헤드는 연마 패드의 연마면에 대향 배치되는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체의 상기 연마 패드와 대향하는 면에 설치되는 제1 오목부와, 상기 제1 오목부 내에 상기 연마면과 대략 평행하게 설치되고 상기 헤드 본체에 대해 접착 분리되는 방향으로 이동 가능한 지지 플레이트와, 상기 지지 플레이트의 상기 헤드 본체와 대향하는 면으로부터 상기 제1 오목부의 내면에 걸쳐서 설치되고 상기 지지 플레이트의 상기 연마 패드와 반대측 면과 상기 헤드 본체 사이에 제1 공간을 형성하는 제1 막형 부재와, 상기 지지 플레이트의 상기 연마 패드와 대향하는 면에 설치되는 제2 오목부와, 상기 지지 플레이트의 상기 연마 패드와 대향하는 면에 상기 제2 오목부를 폐색하도록 설치되고 상기 지지 플레이트 사이에 제2 공간을 형성하는 동시에 상기 연마 패드와 대향하는 면에서 피가공물을 보유 지지하는 제2 막형 부재와, 상기 지지 플레이트에 설치되고 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 연통하는 연통 구멍과, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 내를 유체에 의해 동일한 압력으로 가압하여 상기 제2 막형 부재를 거쳐서 상기 피가공물을 상기 연마 패드에 압박하는 가압 장치와, 상기 헤드 본체의 상기 연마 패드와 대향하는 면에 설치되고 상기 피가공물을 포위하는 동시에, 상기 연마 패드에 접촉되는 리테이너를 구비하고 있다.
본 발명에 따르면, 피가공물의 두께나 리테이너의 두께에 영향을 받는 일 없이 피가공물의 표면을 고정밀도로 연마할 수 있다.
또한, 피가공물을 연마 패드에 압박하기 위해 부여되는 압력이 변동해도 피가공물의 직경 방향에 대해 균일한 연마율로 그 표면을 연마할 수 있다.
본 발명의 추가적 목적 및 장점이 이하의 설명에 개시되어 있으며, 이 설명으로부터 부분적으로 명확해질 것이며, 본 발명의 실시에 의해 습득될 수 있다. 본 발명의 목적 및 장점은 특히 이하에 설명된 실시예 및 조합에 의해 인식 및 달성될 수 있다.
명세서의 일부로 병합되어 이를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 양호한 실시예를 예시하며, 상술된 일반적 설명 및 이하의 양호한 실시예의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는데 사용된다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해 설명한다.
우선, 도1 내지 도3을 이용하여 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 웨이퍼 연마 장치의 사시도이다.
도1에 도시한 바와 같이 이 웨이퍼 연마 장치(연마 장치)는 정반(定盤)(1)을 갖고 있다. 이 정반(1)은 원반형으로 형성되어 있고, 상면에는 연마 패드(2)가 첨부되어 있다. 연마 패드(2)의 재료는 웨이퍼(U)의 연마층 재질에 따라 적절하게 선택된다. 또한, 정반(1)의 하부에는 구동 장치(3)의 도시하지 않은 구동축이 연결되어 있고, 상기 구동축을 회전시킴으로써 정반(1)을 화살표 A 방향으로 회전할 수 있도록 되어 있다.
정반(1)에 첨부된 연마 패드(2)의 상방에는 연마액 공급관(4)이 대향 배치되어 있다. 이 연마액 공급관(4)은 연마 패드(2) 상에서 화살표 B와 같이 요동하는 제1 요동 아암(5)에 지지되어 있고, 그 공급구로부터는 연마 패드(2)의 상면에 연마액(L)이 공급된다. 연마액(L)으로서는, 예를 들어 콜로이달 실리카를 포함하는 알칼리 용액이 사용된다.
또한, 정반(1)에 첨부된 연마 패드(2)의 상방에는 복수, 본 실시 형태에서는 2개의 연마 헤드(6)가 대향 배치되어 있다. 각 연마 헤드(6)는 연마 패드(2) 상에서 화살표 C와 같이 요동하는 제2 요동 아암(7)에 지지되어 있고, 이 제2 요동 아암(7)을 하강시킴으로써 상기 연마 헤드(6)를 연마 패드(2)의 상면에 압박할 수 있도록 되어 있다. 또, 각 제2 요동 아암(7)은 관형으로 형성되어 있고, 그 내부에는 후술하는 기체 공급관이나 모터 등이 설치되어 있다.
도2는 상기 실시 형태에 관한 연마 헤드(6) 구성의 구성도이다.
도2에 도시한 바와 같이 이 연마 헤드(6)는 헤드 본체(10)를 갖고 있다. 헤 드 본체(10)의 상면에는 구동축(12)이 대략 수직으로 설치되어 있다. 이 구동축(12)은 제2 요동 아암(7) 내에 설치된 상기 모터에 연결되어 있고, 이 모터를 구동함으로써 헤드 본체(10)를 그 축심선 주위로 회전할 수 있도록 되어 있다.
또한, 헤드 본체(10)의 하면에는 제1 오목부(11)가 설치되어 있다. 이 제1 오목부(11)는 원기둥형의 오목부로 형성되어 있고, 그 내측에는 원판형으로 형성된 지지 플레이트(13)가 대략 수평하게 배치되어 있다. 이 지지 플레이트(13)는 상기 헤드 본체(10)에 대해 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 직경 방향 대략 중심부에는 상하로 연통하는 연통 구멍(14), 하면에는 원기둥형의 오목부인 제2 오목부(15)를 구비하고 있다.
지지 플레이트(13)와 헤드 본체(10) 사이에는 띠형의 제1 막형 부재(16)가 상기 지지 플레이트(13)의 전체 주위에 걸쳐서 설치되어 있다. 이 제1 막형 부재(16)는 지지 플레이트(13)의 주연부로부터 헤드 본체(10)의 내주면에 걸쳐서 연속 설치되어 있다. 이에 의해, 지지 플레이트(13)의 상면측에는 제1 공간(17)이 형성되어 있다. 또, 제1 막형 부재(16)로서는, 수지 등의 가요성을 갖는 소재가 사용된다.
지지 플레이트(13)의 하면에는 웨이퍼(U)(피가공물)를 보유 지지하기 위한 제2 막형 부재(18)가 설치되어 있다. 이 제2 막형 부재(18)는 제2 오목부(15)를 폐색하고 있다. 이에 의해, 제2 막형 부재(18)와 지지 플레이트(13) 사이에는 제2 공간(19)을 형성하고 있다. 또, 제2 막형 부재(18)로서는 예를 들어 멤브레인 등의 가요성을 갖는 소재가 사용된다.
헤드 본체(10)의 직경 방향 대략 중심부에는 상하로 연통하는 연통 구멍(20)이 형성되어 있다. 이 연통 구멍(20)은 제2 요동 아암(7) 내에 설치된 상기 기체 공급관(도시하지 않음)을 거쳐서 가압 장치로서의 기체 공급 장치(9)(도1 참조)에 접속되어 있고, 이 기체 공급 장치(9)를 작동함으로써 상기 제1 공간 및 제2 공간(17, 19) 내를 원하는 압력으로 설정할 수 있도록 되어 있다.
또한, 헤드 본체(10)의 연마 패드에 접하는 부분에는 리테이너링(22)(리테이너)이 설치되어 있다. 이 리테이너링(22)은 상기 제2 막형 부재(18)의 하면에 보유 지지된 웨이퍼(U)를 포위하여 웨이퍼(U)가 연마 헤드(6)로부터 탈락하는 것을 방지하고 있다.
헤드 본체(10)의 오목부의 측면에는 링형의 조정 부재(23)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 이 조정 부재(23)는 내주부가 헤드 본체(10)의 직경 방향 내측으로 돌출되어 있고, 그 돌출 부분에서 제1 막형 부재(16)의 하면 외주부를 지지함으로써 제1 막형 부재(16)의 외주부가 하방으로 휘는 것을 방지하고 있다.
상기 구성의 웨이퍼 연마 장치를 사용하는 경우, 최초로 헤드 본체(10)에 설치된 제2 막형 부재(18)의 하면에 조정 부재 선정용 웨이퍼(U)를 접착 고정한다. 그리고, 연마 패드(2)와 연마 헤드(6)를 회전시켜 제2 요동 아암(7)을 하강시킨다.
제2 요동 아암(7)의 하강에 의해 리테이너링(22)이 연마 패드(2)에 접촉하면, 기체 공급 장치(9)를 작동하여 제1 공간 및 제2 공간(17, 19) 내를 소정의 압력으로 가압한다. 이에 의해, 제2 막형 부재(18)의 하면에 보유 지지된 웨이퍼(U)는 연마 패드(2)의 표면에 압박된다.
이 때, 지지 플레이트(13)의 상면과 하면에는 제1 공간(17) 내의 압력과 제2 공간(19) 내의 압력에 의해 각각 가압력이 작용하고 있다. 이들 가압력의 밸런스가 나쁘면, 지지 플레이트(13)가 원하는 높이로부터 벗어나 제2 막형 부재(18)가 하방으로 팽창되거나, 상방으로 팽창되거나 하는 경우가 있다. 그 경우, 연마 패드(2)와 웨이퍼(U)의 접촉 압력을 상기 웨이퍼(U)의 전체면에 걸쳐서 균일하게 할 수 없다.
그래서, 본 발명에서는 내경 치수가 다른 복수의 조정 부재를 준비해 두고, 이들 조정 부재 중에서 최적의 내경 치수를 갖는 조정 부재(23)를 선정하여 헤드 본체(10)에 부착함으로써 지지 플레이트(13)를 최적의 높이, 즉 연마 패드(2)와 웨이퍼(U)의 접촉 압력이 상기 웨이퍼(U)의 전체면에 걸쳐서 균일해지는 높이로 조정하고 있다.
다음에, 지지 플레이트(13)의 높이를 조정하는 원리를 간단하게 설명한다.
헤드 본체(10)에 조정 부재(23)를 설치하면, 조정 부재(23)의 내주부가 제1 막형 부재(16)의 하면 외주부를 지지하여 제1 막형 부재(16)의 외주부가 하방으로 휘는 것을 방지한다. 이에 의해, 제1 공간(17)의 압력 일부가 조정 부재(23)를 거쳐서 헤드 본체(10)에 작용하므로, 지지 플레이트(13)를 누르는 힘이 헤드 본체(10)의 직경 방향 내측에 대한 조정 부재(23)의 돌출량에 따라서 감소한다.
따라서, 최적의 내경 치수를 갖는 조정 부재를 선정하여 헤드 본체(10)에 부착하면, 지지 플레이트(13)의 상면과 하면에 작용하는 가압력의 밸런스에 의해 지지 플레이트(13)를 최적의 높이, 즉 연마 패드(2)와 웨이퍼(U)의 접촉 압력이 웨이 퍼(U)의 전체면에 걸쳐서 균일해지는 높이로 설정할 수 있다.
지지 플레이트(13)가 최적의 높이로 설정되면, 상기 조정 부재 선정용 웨이퍼(U)를 제거하고, 제2 막형 부재(18)의 하면에 가공용 웨이퍼(U)를 보유 지지한다. 그리고, 연마 패드(2)와 연마 헤드(6)를 회전시켜 제2 요동 아암(7)을 하강시킨다.
제2 요동 아암(7)의 하강에 의해 리테이너링(22)이 연마 패드(2)에 접촉하면, 기체 공급 장치(9)에 의해 제1 공간(17) 내에 기체를 공급하여 제1 공간 및 제2 공간(17, 19) 내를 소정의 압력으로 가압한다. 이에 의해, 제2 막형 부재(18)의 하면에 보유 지지된 웨이퍼(U)는 연마 패드(2)의 표면에 압박되고, 연마 패드(2)와 연마 헤드(6)의 회전에 의해 그 표면이 균일한 연마율로 연마된다.
상기 구성의 웨이퍼 연마 장치에 따르면, 지지 플레이트(13)의 상면측에 형성되는 제1 공간(17)과, 지지 플레이트(13)의 하면측에 형성되는 제2 공간(19)을 연통 구멍(14)을 거쳐서 연통시킴으로써 이들 제1 공간 및 제2 공간(17, 19)이 동일한 압력이 되도록 하고 있다.
그로 인해, 기체 공급 장치(9)가 공급하는 기체의 압력이 변동하였다 해도 제1 공간(17)의 압력과 제2 공간(19)의 압력이 동시에 또한 동등하게 변동하므로, 지지 플레이트(13)의 높이가 거의 변동하지 않는다.
따라서, 웨이퍼(U)의 연마 중에 기체 공급 장치(9)의 가압력이 불안정해져도 연마 패드(2)와 웨이퍼(U)의 접촉 압력이 변화되는 일이 없으므로, 웨이퍼(U)를 균일한 연마율로 고정밀도로 연마할 수 있다.
도3은 상기 실시 형태에 관한 제1 공간(17)과 제2 공간(19) 내의 압력을 변동시킨 경우에 있어서의 웨이퍼(U)의 직경 방향에 대한 접촉 압력의 변화를 나타내는 시뮬레이션 그래프이다. 또, 여기서는 제1 공간 및 제2 공간(17, 19)에 부여하는 압력을〔1〕205[h㎩],〔2〕200[h㎩],〔2〕195[h㎩]로 변동시키고 있다.
도3에 도시한 바와 같이 제1 공간 및 제2 공간(17, 18) 내의 압력을〔1〕205[h㎩],〔2〕200[h㎩],〔2〕195[h㎩]로 변화시켜도 웨이퍼(U)와 연마 패드(2) 사이의 접촉 압력이 웨이퍼(U)의 직경 방향에 대해 거의 변화하지 않는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 웨이퍼 연마 장치를 이용하여 웨이퍼(U)의 연마를 한 경우, 제1 공간 및 제2 공간(17, 19) 내의 압력을 변동시켜도 그 영향이 웨이퍼(U)의 연마에 대해 미치지 않는 것을 확인할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 제1 공간 및 제2 공간(17, 19) 내에 기체를 공급하였지만, 기체에 한정되는 일은 없고, 예를 들어 액체라도 상관없다. 또한, 피가공물로서 웨이퍼(U)를 이용하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음에, 도4를 이용하여 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다.
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 연마 헤드의 단면도이다.
도4에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 조정 부재(23A)는 지지 플레이트(13)의 상면 외주부에 설치되어 있다. 이 조정 부재(23A)는 제1 막형 부재(16)의 하면 내주부와 접촉하여 지지 플레이트(13)의 직경 방향 외측으로 돌출된 부분에서 상기 제1 막형 부재(16)의 내주부가 하방으로 휘는 것을 방지하고 있다.
이와 같이, 조정 부재(23A)를 지지 플레이트(13)에 설치해도 다른 수평하게을 갖는 복수의 조정 부재(23A)를 준비해 두고, 그 중에서 최적의 수평하게을 갖는 조정 부재(23A)를 선정함으로써 지지 플레이트(13)를 누르는 힘을 조정할 수 있으므로 제1 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 도5를 이용하여 본 발명의 제3 실시 형태를 설명한다.
도5는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 조정 부재의 평면도이다.
도5의 Sa와 Sb로 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 조정 부재(23B)는 동일 형상을 한 2매의 링형 부재(23b)에 의해 구성되어 있다. 이들 부재(23b)는 서로 포개어진 상태에서 헤드 본체(10)에 착탈 가능하게 설치되는 것으로, 각각의 내주부에는 제1 막형 부재(16)의 외주부가 하방으로 휘는 것을 방지하는 복수의 돌출부(31)가 주위 방향에 대해 소정 간격으로 설치되어 있다.
도5의 Sc로 도시한 바와 같이 2매의 부재(23b)를 동일축이 되도록 포개서 서로 주위 방향으로 옮기면, 조정 부재(23B)에 의해 지지되는 제1 막형 부재(16)의 지지 면적을 바꿀 수 있다. 이에 의해, 지지 플레이트(13)를 누르는 힘을 조정할 수 있으므로 제1 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
게다가, 부재(23b)끼리를 서로 어긋나게 하는 것만으로 제1 막형 부재(16)의 지지 면적을 무단계로 바꿀 수 있으므로, 2매의 부재(23b)를 미리 준비해 두면 다양한 웨이퍼(U)의 두께나 리테이너링(22)의 두께에 대응할 수 있다.
다음에, 도6 내지 도8을 이용하여 본 발명의 제4 실시 형태를 설명한다.
도6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 조정 부재의 평면도, 도7은 상기 실 시 형태에 관한 조정 부재의 측면도, 도8은 도7 중 S로 나타내는 부분을 확대하여 도시하는 확대도이다.
도6 내지 도8에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 조정 부재(23C)는 제1 막형 부재(16)의 외주부가 하방으로 휘는 것을 방지하는 복수의 삽입판(41)과, 헤드 본체(10)에 설치되어 상기 삽입판(41)을 지지하는 지지 부재(42)에 의해 구성되어 있다.
상기 지지 부재(42)에는 복수의 삽입 구멍(43)이 주위 방향에 대해 소정 간격으로 방사형으로 형성되어 있고, 각 삽입 구멍(43)에는 상기 삽입판(41)이 이동 가능하게 삽입되어 있다. 삽입판(41)의 표면과 삽입 구멍(43)의 내면에는 각각 파형의 굴곡면(44a, 44b)(굴곡부)이 형성되어 있고, 각 서로의 굴곡면(44a, 44b)을 결합시킴으로써 삽입판(41)의 삽입 깊이를 원하는 위치로 보유 지지할 수 있도록 되어 있다.
이 조정 부재(23C)를 이용하면, 상기 실시 형태와 같이 연마 헤드(6)를 분해하는 일 없이 삽입판(41)의 돌출량을 조정할 수 있으므로, 지지 플레이트(13)의 높이를 조정하는 작업을 용이하게 행할 수 있다.
다음에, 도9를 이용하여 본 발명의 제5 실시 형태를 설명한다.
도9는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 연마 헤드의 단면도이다.
도9에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 헤드 본체(10)는 제4 실시 형태에 관한 삽입판(41)을 진퇴 구동시키는 구동 장치(51)를 구비하고 있다. 이 구동 장치(51)는 헤드 본체(10)의 상면에 설치된 모터(52)와, 이 모터(52)에 연결된 구동축(53)과, 이 구동축(53)의 선단부에 설치된 제1 베벨 기어(54)와, 이 제1 베벨 기어(54)와 서로 맞물리는 제2 베벨 기어(55)와, 이 제2 우산 톱니바퀴(55)에 연결되고 제2 우산 톱니바퀴(55)의 움직임에 연동하여 상기 삽입판(41)을 진퇴시키는 진퇴 기구(56)로 구성된다.
이와 같이, 삽입판(41)을 진퇴 구동시키는 구동 장치(51)를 구비함으로써 지지 플레이트(13)의 높이를 조정하는 공정을 포함하는 모든 공정을 자동화하는 것이 가능해져, 생산성의 향상이나 비용의 저하를 실현할 수 있다.
또, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타내는 전체 구성 요소로부터 몇 가지의 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에 관한 구성 요소를 적절하게 조합해도 좋다.
추가적 장점 및 변형이 당업자에게 용이하게 행해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 보다 넓은 의미에서 본 명세서에 도시 및 설명된 구체적 상세 및 대표적 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그 동등물에 의해 한정된 일반적인 발명 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 행해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 피가공물이나 리테이너의 두께에 영향을 받지 않고 피가 공물의 표면을 고정밀도로 연마할 수 있고, 또한 제1 공간 혹은 제2 공간 내의 압력 변동에 의한 연마율에의 영향을 저감시킬 수 있는 연마 장치를 제공하는 것이다.

Claims (13)

  1. 연마 패드(2)의 연마면에 대향 배치되는 헤드 본체(10)와,
    상기 헤드 본체(10)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 설치되는 제1 오목부(11)와,
    상기 제1 오목부(11) 내에 상기 연마면과 대략 평행하게 설치되고 상기 헤드 본체(10)에 대해 접착 분리되는 방향으로 이동 가능한 지지 플레이트(13)와,
    상기 지지 플레이트(13)의 상기 헤드 본체(10)와 대향하는 면으로부터 상기 제1 오목부(11)의 내면에 걸쳐서 설치되고 상기 지지 플레이트(13)의 상기 연마 패드(2)와 반대측 면과 상기 헤드 본체(10) 사이에 제1 공간(17)을 형성하는 제1 막형 부재(16)와,
    상기 지지 플레이트(13)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 설치되는 제2 오목부(15)와.
    상기 지지 플레이트(13)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 상기 제2 오목부(15)를 폐색하도록 설치되고 상기 지지 플레이트(13) 사이에 제2 공간(19)을 형성하는 동시에, 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에서 피가공물(U)을 보유 지지하는 제2 막형 부재(18)와,
    상기 지지 플레이트(13)에 설치되고 상기 제1 공간(17)과 상기 제2 공간(19)을 연통하는 연통 구멍(14)과,
    상기 제1 공간(17)과 상기 제2 공간(19) 내를 동일한 압력으로 가압하여 상기 제2 막형 부재(18)를 거쳐서 상기 피가공물(U)을 상기 연마 패드(2)에 압박하는 가압 장치(9)와,
    상기 헤드 본체(10)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 설치되고 상기 피가공물(U)을 포위하는 동시에, 상기 연마 패드(2)에 접촉되는 리테이너(22)와,
    상기 헤드 본체(10) 또는 상기 지지 플레이트(13)에 설치되고, 상기 제1 막형 부재(16)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면을 지지하고, 상기 제1 막형 부재(16)의 지지 면적에 의해 상기 지지 플레이트(13)의 상기 헤드 본체(10)에 대한 위치를 제어하는 조정 부재(23, 23A, 23B, 23C)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정 부재(23, 23A, 23B, 23C)는 상기 제1 공간(17) 내의 압력에 의해 상기 지지 플레이트(13)에 작용하는 누르는 힘을 조정하여 상기 지지 플레이트(13)의 상기 헤드 본체(10)에 대한 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조정 부재(23)는 상기 헤드 본체(10)에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제1 막형 부재(16)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면의 외주부를 지지하는 링형 부재인 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조정 부재(23)는 상기 헤드 본체(10)의 내주부에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제1 막형 부재(16)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면의 외주부를 지지하는 링형 부재인 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조정 부재(23A)는 상기 지지 플레이트(13)에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제1 막형 부재(16)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면의 내주부를 지지하는 링형 부재인 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 조정 부재(23A)는 상기 지지 플레이트(13)의 외주부에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제1 막형 부재(16)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면의 내주부를 지지하는 링형 부재인 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조정 부재(23B)는 상기 헤드 본체(10)에 서로 포개어진 상태로 설치되고, 내주면에 복수의 돌출부(31)를 구비한 복수의 링형 부재(23b)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조정 부재(23C)는,
    상기 헤드 본체(10)에 고정되고, 주위 방향에 대해 소정 간격으로 복수의 삽입 구멍(43)을 구비한 링형의 지지 부재(42)와,
    상기 삽입 구멍(43)에 이동 가능하게 삽입되고, 상기 지지 부재(42)의 직경 방향 내측으로 돌출되어 상기 제1 막형 부재(16)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면의 외주부를 지지하는 삽입판(41)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 막형 부재(16)의 지지 면적을 바꾸기 위한 구동 장치(51)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  10. 제8항에 있어서, 상기 삽입 구멍(43)의 내면과 상기 삽입판(41)에는 각각 굴곡부(44b, 44a)가 형성되어 있고, 상기 삽입 구멍(43)의 내면에 형성된 굴곡부(44b)와 상기 삽입판(41)에 형성된 굴곡부(44a)를 결합시킴으로써 상기 삽입판(41)의 삽입 깊이를 원하는 위치로 유지하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  11. 피가공물(U)을 연마하는 연마면을 갖는 연마 패드(2)와,
    상기 연마면과 대향 배치되고 상기 피가공물(U)을 보유 지지하여 상기 연마면에 압박하는 연마 헤드(6)를 구비하고,
    상기 연마 헤드(6)는,
    연마 패드(2)의 연마면에 대향 배치되는 헤드 본체(10)와,
    상기 헤드 본체(10)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 설치되는 제1 오목부(11)와,
    상기 제1 오목부(11) 내에 상기 연마면과 대략 평행하게 설치되고 상기 헤드 본체(10)에 대해 접착 분리되는 방향으로 이동 가능한 지지 플레이트(13)와,
    상기 지지 플레이트(13)의 상기 헤드 본체(10)와 대향하는 면으로부터 상기 제1 오목부(11)의 내면에 걸쳐서 설치되고, 상기 지지 플레이트(13)의 상기 연마 패드(2)와 반대측 면과 상기 헤드 본체(10) 사이에 제1 공간(17)을 형성하는 제1 막형 부재(16)와,
    상기 지지 플레이트(13)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 설치되는 제2 오목부(15)와,
    상기 지지 플레이트(13)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 상기 제2 오목부(15)를 폐색하도록 설치되고 상기 지지 플레이트(13) 사이에 제2 공간(19)을 형성하는 동시에, 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에서 피가공물(U)을 보유 지지하는 제2 막형 부재(18)와,
    상기 지지 플레이트(13)에 설치되고, 상기 제1 공간(17)과 상기 제2 공간(19)을 연통하는 연통 구멍(14)과,
    상기 제1 공간(17)과 상기 제2 공간(19) 내를 동일한 압력으로 가압하여 상기 제2 막형 부재(18)를 거쳐서 상기 피가공물(U)을 상기 연마 패드(2)에 압박하는 가압 장치(9)와,
    상기 헤드 본체(10)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 설치되고 상기 피가공물(U)을 포위하는 동시에 상기 연마 패드(2)에 접촉되는 리테이너(22)와,
    상기 헤드 본체(10) 또는 상기 지지 플레이트(13)에 설치되고, 상기 제1 막형 부재(16)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면을 지지하고, 상기 제1 막형 부재(16)의 지지 면적에 의해 상기 지지 플레이트(13)의 상기 헤드 본체(10)에 대한 위치를 제어하는 조정 부재(23, 23A, 23B, 23C)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  12. 연마 패드(2)에 대향하는 면에 제1 오목부(11)가 형성된 헤드 본체(10)와, 상기 제1 오목부(11)에 수납되는 지지 플레이트(13)와, 상기 헤드 본체(10)로부터 상기 지지 플레이트(13)에 걸쳐서 설치되고 상기 지지 플레이트(13)를 상기 연마 패드(2)에 대해 접촉 분리되는 방향으로 이동 가능하게 지지하는 제1 막형 부재(16)를 구비하는 연마 패드(6)를 사용하여 피가공물(U)을 연마하는 연마 방법에 있어서,
    상기 지지 플레이트(13)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 형성된 제2 오목부(15)를 폐색하는 제2 막형 부재(18)에 상기 피가공물(U)을 보유 지지시키는 단계와,
    상기 제2 막형 부재(18)에 보유 지지된 상기 피가공물(U)과, 상기 헤드 본체(10)에 설치되고 상기 피가공물(U)을 포위하는 리테이너(22)를 상기 연매 패드(2)에 접촉시키는 단계와,
    상기 피가공물(U)과 상기 연마 패드(2)를 상대적으로 회전시켜 상기 피가공물(U)을 연마하는 단계와,
    상기 지지 플레이트(13)와 상기 헤드 본체(10) 사이에 형성되는 제1 공간(17)과, 상기 지지 플레이트(13)와 상기 제2 막형 부재(18) 사이에 형성되고 상기 지지 플레이트(13)에 형성된 연통 구멍(14)에 의해 상기 제1 공간(17)에 연통하는 제2 공간(19)을 동일한 압력으로 가압하는 단계와,
    상기 헤드 본체(10) 또는 상기 지지 플레이트(13)에 부착되는 조정 부재(23, 23A, 23B, 23C)를 상기 제1 막형 부재(16)의 상기 연마 패드(2)와 대향하는 면에 접촉시켜 상기 연마 패드(2)에 대한 상기 피가공물(U)의 접촉 압력을 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 압력은 기체 또는 액체에 의한 것을 특징으로 하는 연마 방법.
KR1020040100123A 2003-12-05 2004-12-02 연마 헤드, 연마 장치 및 연마 방법 KR100608955B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003407755A JP3889744B2 (ja) 2003-12-05 2003-12-05 研磨ヘッドおよび研磨装置
JPJP-P-2003-00407755 2003-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050054830A KR20050054830A (ko) 2005-06-10
KR100608955B1 true KR100608955B1 (ko) 2006-08-08

Family

ID=34631766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040100123A KR100608955B1 (ko) 2003-12-05 2004-12-02 연마 헤드, 연마 장치 및 연마 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6976908B2 (ko)
JP (1) JP3889744B2 (ko)
KR (1) KR100608955B1 (ko)
CN (1) CN100509289C (ko)
DE (1) DE102004058708B4 (ko)
TW (1) TWI286965B (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7033252B2 (en) 2004-03-05 2006-04-25 Strasbaugh Wafer carrier with pressurized membrane and retaining ring actuator
JP2007307623A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Elpida Memory Inc 研磨装置
JP4374370B2 (ja) * 2006-10-27 2009-12-02 信越半導体株式会社 研磨ヘッド及び研磨装置
JP2008173741A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Elpida Memory Inc 研磨装置
CN101417407B (zh) * 2007-10-25 2011-10-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨方法
JP5042778B2 (ja) * 2007-10-31 2012-10-03 信越半導体株式会社 ワーク研磨用ヘッド及びこの研磨ヘッドを備えた研磨装置
CN101342672B (zh) * 2008-08-21 2010-06-02 友达光电股份有限公司 研磨装置及其组合方法
DE102009030298B4 (de) * 2009-06-24 2012-07-12 Siltronic Ag Verfahren zur lokalen Politur einer Halbleiterscheibe
JP5392483B2 (ja) * 2009-08-31 2014-01-22 不二越機械工業株式会社 研磨装置
JP5303491B2 (ja) 2010-02-19 2013-10-02 信越半導体株式会社 研磨ヘッド及び研磨装置
US9254547B2 (en) * 2010-03-31 2016-02-09 Applied Materials, Inc. Side pad design for edge pedestal
US8545289B2 (en) * 2011-04-13 2013-10-01 Nanya Technology Corporation Distance monitoring device
JPWO2013001719A1 (ja) * 2011-06-29 2015-02-23 信越半導体株式会社 研磨ヘッド及び研磨装置
CN103158059B (zh) * 2012-12-27 2015-11-18 浙江水晶光电科技股份有限公司 晶片研磨设备
JP6266493B2 (ja) * 2014-03-20 2018-01-24 株式会社荏原製作所 研磨装置及び研磨方法
TWI658899B (zh) * 2014-03-31 2019-05-11 日商荏原製作所股份有限公司 研磨裝置及研磨方法
JP2015193065A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 株式会社荏原製作所 研磨装置および研磨方法
JP6389449B2 (ja) * 2015-08-21 2018-09-12 信越半導体株式会社 研磨装置
US10315286B2 (en) 2016-06-14 2019-06-11 Axus Technologi, Llc Chemical mechanical planarization carrier system
CN106737130A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 苏州爱彼光电材料有限公司 蓝宝石基板研磨装置
JP6887371B2 (ja) * 2017-12-20 2021-06-16 株式会社荏原製作所 基板処理装置、基板処理装置の制御方法、プログラムを格納した記憶媒体
CN116572126B (zh) * 2023-07-11 2023-10-03 江苏田信塑料光纤有限公司 基于光纤连接器装配的高精度光纤研磨装置及其使用方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3231536B2 (ja) * 1993-02-25 2001-11-26 トヨタ自動車株式会社 プレス機械の異常診断方法
US6024630A (en) * 1995-06-09 2000-02-15 Applied Materials, Inc. Fluid-pressure regulated wafer polishing head
US6210255B1 (en) * 1998-09-08 2001-04-03 Applied Materials, Inc. Carrier head for chemical mechanical polishing a substrate
US6277014B1 (en) 1998-10-09 2001-08-21 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane for chemical mechanical polishing
SG82058A1 (en) 1998-12-30 2001-07-24 Applied Materials Inc Carrier head with controllable pressure and loading area for chemical mechanical polishing
US6422927B1 (en) * 1998-12-30 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Carrier head with controllable pressure and loading area for chemical mechanical polishing
JP3623383B2 (ja) * 1999-02-05 2005-02-23 株式会社荏原製作所 ウェーハ研磨ヘッド、ウェーハ研磨装置ならびにウェーハの製造方法
US6722965B2 (en) * 2000-07-11 2004-04-20 Applied Materials Inc. Carrier head with flexible membranes to provide controllable pressure and loading area
JP2002113653A (ja) * 2000-07-31 2002-04-16 Ebara Corp 基板保持装置及び該基板保持装置を備えたポリッシング装置
US6848980B2 (en) * 2001-10-10 2005-02-01 Applied Materials, Inc. Vibration damping in a carrier head

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004058708B4 (de) 2009-04-16
TW200523067A (en) 2005-07-16
CN1626313A (zh) 2005-06-15
DE102004058708A1 (de) 2005-08-18
US20050124269A1 (en) 2005-06-09
JP3889744B2 (ja) 2007-03-07
KR20050054830A (ko) 2005-06-10
TWI286965B (en) 2007-09-21
JP2005161504A (ja) 2005-06-23
US6976908B2 (en) 2005-12-20
CN100509289C (zh) 2009-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100608955B1 (ko) 연마 헤드, 연마 장치 및 연마 방법
EP1412130B1 (en) Polishing apparatus and polishing method
EP1092504B1 (en) Apparatus and method for polishing workpiece
EP2065132B1 (en) Polishing apparatus and method
US10442056B2 (en) Substrate holding apparatus and polishing apparatus
EP1944123B1 (en) Substrate holding apparatus
KR100876381B1 (ko) 기판 고정 장치 및 기판 폴리싱 장치
US7364496B2 (en) Polishing head for polishing semiconductor wafers
EP1101566B1 (en) Workpiece carrier and polishing apparatus having workpiece carrier
EP1582293B1 (en) Polishing apparatus
US20060199479A1 (en) Substrate holding apparatus and polishing apparatus
US20070212988A1 (en) Polishing apparatus
TWI614091B (zh) 基板保持裝置、研磨裝置、研磨方法、及扣環
JP2003224095A (ja) 化学機械研磨装置
KR101327147B1 (ko) 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 그 조립 방법
JP2003173995A (ja) 基板保持装置及びポリッシング装置
US7175508B2 (en) Polishing apparatus, method of manufacturing semiconductor device using the same, and semiconductor device manufactured by this method
JP3810647B2 (ja) 化学的機械的研磨装置の研磨ヘッド
JP4583729B2 (ja) 基板保持装置、研磨装置、及び該基板保持装置に用いられる弾性部材
KR100437089B1 (ko) 화학기계적 연마장치의 연마헤드
CN218891681U (zh) 一种8英寸或更小尺寸的承载头和化学机械抛光设备
JP2018078267A (ja) 基板保持装置、弾性膜、研磨装置、および弾性膜の交換方法
JP2006082169A (ja) 研磨方法及び研磨装置
JP2001079757A (ja) 研磨装置
CN116237868A (zh) 一种8英寸或更小尺寸的承载头和化学机械抛光设备

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130611

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140703

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180719

Year of fee payment: 13