KR100802866B1

KR100802866B1 - 웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법

Info

Publication number: KR100802866B1
Application number: KR1020010001918A
Authority: KR
Inventors: 가라사와도시유끼
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2008-02-12
Also published as: KR20010106145A

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 표면에 대해 균일한 연마 작용을 얻을 수 있는 것을 과제로 한다.

반도체 기판을 가압하는 캐리어의 하면에, 팽창 수축이 용이한 배관 부재를 고정하고, 배관 부재에 유체를 주입함으로써, 웨이퍼의 각 부분에 독립적으로 제어된 가중을 가한다. 이로써, 웨이퍼의 곡율 조정이 가능해져 웨이퍼 표면에 대한 균일한 연마 작용이 실현된다.

캐리어, 배관 부재, 웨이퍼, 보유 지지 매트

Description

웨이퍼 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법{DEVICE AND METHOD FOR POLISHING WAFER}

도1은 본 발명의 실시 형태에 의한 연마 장치를 설명하기 위한 도면이고, 캐리어 하면에 팽창 부재를 장착한 상태를 도시한 평면도.

도2는 본 발명의 실시 형태의 캐리어에 의해 웨이퍼를 가압하는 초기 상태를 도시한 단면도.

도3은 본 발명의 실시 형태의 캐리어에 의해 웨이퍼를 가압하는 상태를 도시한 단면도.

도4는 종래의 반도체 기판의 연마 장치의 예를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 캐리어

2 : 배관 부재

3 : 웨이퍼

4 : 보유 지지 매트

본 발명은 반도체 기판(이하, 적절하게 웨이퍼라 칭함) 등의 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 웨이퍼의 표면에 대해 균일한 연마 작용을 얻을 수 있도록 한 연마 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼의 화학 기계 연마에 있어서는 캐리어와 회전 테이블 사이에 웨이퍼가 삽입되고, 캐리어와 회전 테이블을 동시에 회전시켜 슬러리를 송입하여 연마를 행한다.

도4는, 이와 같은 종래의 반도체 기판의 연마 장치의 예를 도시한 단면도이다. 도4에 도시한 바와 같이, 종래의 연마 장치에서는 표면을 크로스(11)에 의해 피복된 턴 테이블(12)이 하측에 위치하고 있다. 그 위에, 웨이퍼(13)가 적재하게 된다. 그 위에, 매트(14)를 거쳐서 캐리어(15)에 의해 웨이퍼(13)를 가압하면서 회전시킨다. 크로스(12)와 웨이퍼(13) 사이에는 슬러리(16)가 공급되어 웨이퍼(13)의 표면 가공이 행해진다.

이와 같이, 웨이퍼(13)는 강체(剛體)에 의해 형성된 캐리어(15)에 보유 지지되고, 연마시는 스핀들로부터의 가중(可重)이 캐리어(15)를 거쳐서 웨이퍼(13)로 전달된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(13)의 표면으로부터는 연마 작용에 의해 재료가 제거된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 방법에서는 웨이퍼에 발생한 휘어짐의 영향에 의해 웨이퍼면 내로의 균일한 가중을 얻을 수 없어, 웨이퍼 표면의 균일한 연마 작용을 얻을 수 없었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제에 비추어 이루어진 것으로, 웨이퍼의 휘어짐에 영향을 끼치지 않아 웨이퍼 표면의 균일한 가공이 가능하도록 한 연마 장치 및 연마 방법을 얻는 것을 목적으로 한다. 더욱 상세하세는, 스핀들로부터의 가중과 새로이 독립적으로 다른 부분으로부터의 가중을 작용시킴으로써 웨이퍼의 곡률을 바꾸어 웨이퍼 표면의 연마 작용이 균일하게 행해지도록 하는 것이다.

본 발명의 웨이퍼 연마 장치는 연마천으로 피복된 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 대향하고, 웨이퍼를 보유 지지하여 상기 웨이퍼를 상기 연마천에 가압하여 회전시키는 캐리어를 갖고, 상기 캐리어는 상기 웨이퍼를 가압하는 면에 장착되고, 독립하여 팽창 수축의 제어 가능한 복수의 팽창 부재를 갖고, 상기 복수의 팽창 부재는 상기 캐리어에 보유 지지되는 상기 웨이퍼의 중심 위치를 중심으로 하고 동심원 상에 링형으로 배치된다.

이로써, 웨이퍼의 곡률 제어가 가능해지고, 웨이퍼 표면에 대한 균일한 연마 작용을 실현할 수 있다.

본 발명의 웨이퍼 연마 장치는 연마천으로 피복된 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 대향하고, 웨이퍼를 보유 지지하여 상기 웨이퍼를 상기 연마천에 가압하여 회전시키는 캐리어를 갖고, 상기 캐리어의 상기 웨이퍼를 가압하는 면에 장착되고, 독립하여 팽창 수축의 제어 가능한 복수의 팽창 부재를 갖고, 상기 복수의 팽창 부재는, 상기 캐리어의 중심에 대해 동심원 상에 링형으로 배치되고, 상기 웨이퍼는 상기 캐리어의 중심에 보유 지지된다.

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또, 바람직하게는 상기 복수의 팽창 부재는 각각 독립으로 유체를 가압 주입할 수 있는 관 형상 부재이다. 상기 유체로서 액체 또는 기체를 이용한다.

또한, 본 발명의 웨이퍼 연마 방법은 연마천으로 피복된 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 대향하고, 웨이퍼를 보유 지지하여 상기 웨이퍼를 상기 연마천에 가압하여 회전시키는 캐리어를 구비하고, 상기 캐리어는 상기 웨이퍼를 압박하는 면에 장착되고, 상기 캐리어에 보유 지지되는 상기 웨이퍼의 중심 위치를 중심으로서, 동심원 상에 링형으로 배치된 복수의 팽창 부재를 갖고, 상기 팽창 부재를 독립적으로 팽창시켜 상기 웨이퍼를 연마한다.

또한, 본 발명의 웨이퍼 연마 방법은 회전 테이블에 배치된 연마천에 웨이퍼를 접촉시키는 공정과, 상기 웨이퍼를 보유 지지하는 캐리어에 배치되고, 상기 웨이퍼의 중심 위치에 대해 동심원 상에 링형으로 배치되는 복수의 팽창 부재의 적어도 하나의 팽창량을 제어하는 공정과, 상기 웨이퍼를 연마하는 공정을 갖는다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 연마 방법은 회전 테이블에 배치된 연마천에 반도체 기판을 접촉시키는 공정과, 상기 반도체 기판을 보유 지지하는 캐리어에 배치되고, 상기 반도체 기판의 중심 위치에 대해 동심원 상에 링형으로 배치되는 복수의 팽창 부재의 적어도 하나의 팽창량을 제어하는 공정과, 상기 반도체 기판을 연마하는 공정을 갖는다.

이러한 본 발명의 방법에 따르면, 웨이퍼의 곡률 제어가 가능해지고, 웨이퍼 표면에 대한 균일한 연마 작용을 실현할 수 있다.

도1 내지 도3은 본 발명의 실시 형태에 따른 연마 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도1은 캐리어의 하면에 장착한 팽창 부재를 도시한 평면도이고, 도2 및 도3 은 이 실시 형태의 캐리어에 의해 웨이퍼를 압박하는 상태를 도시한 단면도이다. 또, 도1은 도2의 캐리어의 하면을 하부로부터 올려다 보았을 때의 평면도이다.

도1 내지 도3에 있어서, 도면 부호 1은 피연마제인 웨이퍼를 보유 지지하고 가압하여 회전시키는 캐리어이며, 강 부재(剛體)이다. 2는 캐리어(1)의 하면에 고정된 가요성 배관 부재이다. 3은 피연마제인 웨이퍼(반도체 기판)이며, 연마 동작시에는 한 장의 웨이퍼(3)가 연마천(클로스)으로 피복된 회전 테이블(도시 생략, 도4 참조) 상에서 캐리어(1)와의 사이에 개재되어 배치된다. 4는 배관 부재(2)를 피복하도록 설치된 부재이며, 연마 동작시에 웨이퍼(3)를 보유 지지하는 부재이다. 여기서는 보유 지지 매트라고 칭한다.

더욱 상세하게 기술하면, 이 실시 형태에서는 도1 내지 도3에 도시한 바와 같이, 캐리어(1)를 그 중심이 웨이퍼(3)의 중심과 대략 일치하도록 웨이퍼(1)에 대하여 위치시킨다. 이 위치는 웨이퍼(3)를 어느 정도 연마할 필요가 있는지에 따라, 양자의 중심을 일치시키는 경우와, 다소 어긋나게 하는 경우가 있다. 캐리어(1)의 웨이퍼(3)를 압박하는 하면에는 서클 형상의 복수의 배관 부재(2)를 캐리어(1)의 압박면의 중심점에 대하여 실질적으로 점대칭의 동심원 형상이 되도록 고정하고 있다. 이로써, 한장의 웨이퍼(3)에 대하여 그 면 내의 위치에 따라서 가압력의 분포를 조정할 수 있다. 또, 도면에서는 배관 부재는 5개이지만, 배관 부재의 수 및 두께는 임의로 설정 가능하다.

또, 이 배관 부재(2)는 팽창 수축이 가능한 재료, 예를 들어 실리콘 튜브 등으로 만들어진 것이다.

또, 이 복수의 배관 부재(2)에는 내부에 액체, 공기 등의 유체가 각각 독립으로 제어하여 가압 주입되도록 가감압 장치가 부수적으로 설치되어 있다(도시 생략).

배관 부재(2)가 웨이퍼(3)를 압박하는 접촉면은 웨이퍼(3)의 보유 지지 기능을 갖는 재료(4)로 피복되어 있다(예를 들어 수에드 등이 고려됨).

도2는 휨을 가진 웨이퍼를 압박하려고 하는 최초의 상태를 도시한 단면도이다.

이 웨이퍼(3)는 그 중심 부분보다 그 외주 부분 쪽이 하측을 향해서 돌출되어 있다. 환언하면, 하측에 대하여 중심 부분이 움푹 들어가 있다. 이 휨은 고리 모양인 경우도 있고, 또는 안장(새들) 형상인 경우도 있다.

여기서, 도2와 같이 캐리어(1)의 하면이 평면이고, 이에 장착된 배관 부재(2)가 균일하면 웨이퍼(3)에는 보유 지지 매트(3)의 중심 부분에서 캐리어(1)로부터 가중(F)이 작용하는데, 웨이퍼의 주변 부분에서는 가중이 가해지지 않는다.

따라서, 이러한 상태로 웨이퍼(3)를 연마했을 때, 웨이퍼(3)의 휨에 의해 웨이퍼(3)의 표면은 평탄하게는 되지 않는다.

도3은 이 실시 형태에 의한 웨이퍼(3)를 연마하는 상태를 도시한 단면도이다.

도3에 도시된 것처럼, 복수의 배관 부재(2)에 유체(예를 들어 물 또는 공기)를 주입하고 그 양을 조정한다. 중심 부분의 배관 부재(2)에는 큰 압력을 걸어서 팽창시킨다. 주변의 배관 부재(2)에는 비교적 작은 압력을 걸어서 팽창시키지 않 는다.

팽창된 배관 부재(2)의 부분에는 직하방으로의 가중 F가 걸리고, 주변의 미팽창 부분에는 가중이 거리지 않는다. 즉, 피연마 웨이퍼(3)로의 가중은 웨이퍼(3)의 반대 상태에 대응하여, 또는 웨이퍼(3)의 면 내에서의 필요한 연마량의 분포에 대응하여 조정되어 인가된다. 이러한 가중에 의해, 웨이퍼(3)의 표면이 평탄하게 강제되어 웨이퍼(3) 표면의 연마 작용이 균일하게 행해진다.

도3에는 웨이퍼(3)의 중심부가 상방향으로 볼록한 경우에 웨이퍼(3)의 중앙부의 배관 부재(2)의 팽창에 의해 가중이 걸어 있는 상태를 도시한다. 한편, 웨이퍼(3)가 도3에 도시된 것과 반대를 나타내는 경우, 즉 하방향으로 중심부가 볼록하게 되어 있는 경우에는 웨이퍼(3)의 주변부의 가중을 증대하도록 제어하면, 역의 곡률을 갖는 웨이퍼의 보정이 가능해진다. 이러한 가중에 의해, 웨이퍼 표면이 평탄하게 강제되어 웨이퍼 표면의 연마 작용이 균일하게 행해진다.

또한, 복수의 팽창 부재(2)는 링 형상으로 되어 있으나, 그 형상은 반드시 링 형상에 한정되지는 않는다. 중요한 것은 웨이퍼의 변형에 대응하여 소정의 개소의 가압력을 증대시키도록 하는 것이 바람직한 형상 또는 배관을 선택하는 것이다.

이상, 본 발명의 연마 장치 및 연마 방법은 반도체 웨이퍼의 표면에 그 소정의 위치를 기준으로 점대칭으로 균일한 가공을 실시하는 것이 가능하고, 연마포에 대면하는 회전가능한 웨이퍼 보유 부분(캐리어)에 그 가압면의 중심점에 대하여 실질적으로 점대칭으로 되도록, 적어도 2 이상의 팽창 수축 가능한 배관 부재를 구비 한 캐리어 구조를 갖고 있다. 그리고, 배관 부재에 유체를 주입하고, 배관 부재의 팽창 작용에 의해 웨이퍼에 독립적으로 제어된 가중을 걸고, 웨이퍼의 곡률을 변화시키는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 각 배관 부재에의 팽창 수축 작용은 유체의 주입량에 의해 가감되지만, 각 배관 부재에의 유체의 주입은 독립적으로 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 연마 장치 및 연마 방법은 1장의 웨이퍼에 대하여 웨이퍼와 캐리지를 적절한 위치 관계로 배치하여 연마할 수 있다. 또한, 1장의 웨이퍼에 대해 웨이퍼면 내의 위치에 따라서 가압력을 조정할 수 있으므로, 각각의 웨이퍼의 휘어짐 등의 상황에 따른 가장 적합한 연마를 할 수 있다.

본 발명에 의한 개량된 캐리어 구조를 갖는 연마 장치 및 연마 방법에 따르면, 웨이퍼로의 가압력을 웨이퍼 부분에 따라서 조정할 수 있으므로, 휘어짐이 있는 웨이퍼에 대해서도, 웨이퍼 표면의 균일한 연마 작용을 얻을 수 있다.

Claims

연마천으로 피복된 회전 테이블과,

상기 회전 테이블에 대향하고, 웨이퍼를 보유 지지하여 상기 웨이퍼를 상기 연마천에 가압하여 회전시키는 캐리어를 갖고,

상기 캐리어는, 상기 웨이퍼를 가압하는 면에 장착되고, 독립하여 팽창 수축의 제어 가능한 복수의 팽창 부재를 갖고,

상기 복수의 팽창 부재는, 상기 캐리어에 보유 지지되는 상기 웨이퍼의 중심 위치를 중심으로 하고, 동심원 상에 링형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 연마장치.
연마천으로 피복된 회전 테이블과,

상기 회전 테이블에 대향하고, 웨이퍼를 보유 지지하여 상기 웨이퍼를 상기 연마천에 가압하여 회전시키는 캐리어를 갖고,

상기 캐리어의 상기 웨이퍼를 가압하는 면에 장착되고, 독립하여 팽창 수축의 제어 가능한 복수의 팽창 부재를 갖고,

상기 복수의 팽창 부재는, 상기 캐리어의 중심에 대해 동심원 상에 링형으로 배치되고, 상기 웨이퍼는 상기 캐리어의 중심에 보유 지지되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 팽창 부재는, 각각 독립적으로 유체를 가압 주입할 수 있는 관 형상 부재인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
제3항에 있어서, 상기 유체로서 액체 또는 기체를 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
연마천으로 피복된 회전 테이블과,

상기 회전 테이블에 대향하고, 웨이퍼를 보유 지지하여 상기 웨이퍼를 상기 연마천에 가압하여 회전시키는 캐리어를 구비하고,

상기 캐리어는, 상기 웨이퍼를 압박하는 면에 장착되고, 상기 캐리어에 보유 지지되는 상기 웨이퍼의 중심 위치를 중심으로서, 동심원 상에 링형으로 배치된 복수의 팽창 부재를 갖고,

상기 팽창 부재를 독립적으로 팽창시켜 상기 웨이퍼를 연마하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
회전 테이블에 배치된 연마천에 웨이퍼를 접촉시키는 공정과,

상기 웨이퍼를 보유 지지하는 캐리어에 배치되고, 상기 웨이퍼의 중심 위치에 대해 동심원 상에 링형으로 배치되는 복수의 팽창 부재의 적어도 하나의 팽창량을 제어하는 공정과,

상기 웨이퍼를 연마하는 공정을 갖는 웨이퍼 연마 방법.
회전 테이블에 배치된 연마천에 반도체 기판을 접촉시키는 공정과,

상기 반도체 기판을 보유 지지하는 캐리어에 배치되고, 상기 반도체 기판의 중심 위치에 대해 동심원 상에 링형으로 배치되는 복수의 팽창 부재의 적어도 하나의 팽창량을 제어하는 공정과,

상기 반도체 기판을 연마하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.