KR101367010B1 - 흡착 장치, 연마 장치, 반도체 디바이스 및 반도체 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 흡착 장치(1)는, 웨이퍼 W를 진공 흡착하는 것에 의해 웨이퍼 W를 유지한다. 흡착 장치(1)는, 흡착 기재(2)를 구비한다. 흡착 기재(2)는, 선단면(상면)이 동일한 높이로 되도록 형성된 복수의 핀 형상의 볼록부(2a)를 갖고, 강성을 갖는다. 볼록부(2a)의 선단면 상에는, 하지층(4)을 거쳐, 탄성을 갖는 코팅층이 코팅되어 있다. 웨이퍼 W가 흡착되었을 때에, 웨이퍼 W와 흡착면 사이에 이물질이 개재되더라도, 이물질이 코팅층(3) 내에 매몰되기 때문에, 웨이퍼 W의 평탄도가 높아진다. 또한, 코팅층(3)을 비교적 얇게 할 수 있기 때문에, 웨이퍼 W의 굴곡을 저감할 수 있으며, 이 점으로부터도, 흡착 상태에 있어서의 웨이퍼 W의 평탄도가 높아진다.

Description

흡착 장치, 연마 장치, 반도체 디바이스 및 반도체 디바이스 제조 방법{SUCTION APPARATUS, POLISHING APPARATUS, SEMICONDUCTOR DEVICE AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 웨이퍼나 그 밖의 기판 등의 피흡착물을 진공 흡착함으로써 피흡착물을 유지하는 흡착 장치, 이 흡착 장치를 이용한 연마 장치, 그리고, 반도체 디바이스 및 반도체 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, 웨이퍼를 진공 흡착함으로써 피흡착물을 유지하는 흡착 장치로서, 흡착면 측에 핀 형상 또는 볼록조(凸條)를 이루는 복수의 강성(剛性)의 볼록부가 그 선단면이 동일 높이로 되도록 형성된 흡착 장치가 알려져 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제 2002-217141 호 공보, 일본 특허 공개 제 1998-50810 호 공보).
이 흡착 장치에서는, 각 볼록부의 선단면이 웨이퍼와 접촉한 상태에서 볼록부 사이의 오목부가 부압(負壓)에 의해 당겨져서, 웨이퍼가 각 볼록부의 선단면을 따라 평탄하게 유지된다. 이와 같이, 각 볼록부의 선단면이 웨이퍼와 접촉하여 유지하는 흡착면으로 되어 있다.
웨이퍼와 흡착 장치의 흡착면과의 사이에 이물질이 개재되면, 그 개소 부근에서 웨이퍼가 변형되어 융기해 버려, 여러 가지의 문제점이 발생한다. 예컨대, 웨이퍼를 평탄화 연마하는 경우, 이물질에 의해 융기된 개소 부근이 과잉으로 연마되어 버려, 치명적인 결함으로 된다. 통상은 웨이퍼나 흡착 장치의 흡착면은 세정되지만, 상기 이물질을 완전히 제거하는 것은 불가능하다.
일본 특허 공개 제 2002-217141 호 공보, 일본 특허 공개 제 1998-50810 호 공보에 개시된 상기 종래의 흡착 장치에서는, 웨이퍼와 흡착면과의 접촉 면적이 볼록부의 선단면의 면적에 한정되기 때문에, 웨이퍼와 흡착면 사이에 먼지나 연마제 등의 이물질이 개재될 확률이 대폭 저감되어, 매우 바람직하다.
그러나, 일본 특허 공개 제 2002-217141 호 공보, 일본 특허 공개 제 1998-50810 호 공보에 개시된 상기 종래의 흡착 장치에 있어서도, 웨이퍼와 흡착면의 접촉 면적이 작다고는 해도, 그 사이에 이물질이 개재될 가능성을 완전히 없애는 것은 불가능하다. 상기 종래의 흡착 장치에 있어서, 웨이퍼와 볼록부의 선단면과의 사이에 이물질이 개재되면, 역시 그 개소 부근에 있어서 웨이퍼가 변형되어 융기해 버려, 여러 가지의 문제점이 발생하게 된다.
그래서, 일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보에 있어서, 상기 각 볼록부의 선단면 상에 탄성층을 부착하는 것이 제안되어 있다. 구체적으로는, 상기 탄성층으로서, 두께 수백㎛ 정도의 부직포가 이용되며, 이 부직포가, 양면 접착 테이프에 의해 상기 각 볼록부의 선단면 상에 접착되어 있다. 그리고, 상기 부직포가 상기 각 볼록부의 선단면에만 배치되는 경우(일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보의 도 1)와, 상기 부직포가 상기 볼록부 사이의 오목부 위를 가로 걸치도록 전체로서 시트 형상으로 연속하여 형성되고, 또한, 상기 오목부를 피흡착물 측에 연통시키는 복수의 투공(透孔)이 상기 부직포에 형성되는 경우(일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보의 도 7)가 제안되어 있다.
이와 같이, 상기 각 볼록부의 선단면 상에 상기 탄성층을 부착하면, 흡착 유지된 웨이퍼와 상기 탄성층 사이에 먼지 등의 이물질이 개재되는 경우, 상기 탄성층이 갖는 탄성에 의해서, 당해 이물질이 상기 탄성층 내에 매몰되고자 하기 때문에, 상기 탄성층이 없는 경우에 비해서, 당해 이물질이 존재하는 개소 부근에서의 웨이퍼의 융기가 저감되어, 이 점에 있어서는, 흡착 유지된 웨이퍼의 평탄도를 높일 수 있게 된다.
그러나, 일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보에서 제안된 상기 종래 기술에서는, 부직포를 양면 접착 테이프로 각 볼록부의 선단면 상에 접착하고 있기 때문에, 당해 부직포의 두께는 수백㎛ 정도로 비교적 두껍게 하지 않을 수 없었다. 그런데, 부직포의 두께를 이와 같이 비교적 두껍게 하면, 부직포의 각 부위에 가해지는 힘이 서로 다른 것과 같은 사태(이러한 사태는, 예컨대, 웨이퍼를 평탄화 연마하는 경우에 있어서, 웨이퍼와 연마 패드 사이의 상대 운동에 의해 발생할 수 있음)가 발생하는 경우, 부직포의 각 부위의 두께가 비교적 크게 달라지게 되고, 이것에 기인하여, 웨이퍼가 굴곡지게 되어 버려, 이 점에서 웨이퍼의 평탄도가 저하되어 버린다는 것이 판명되었다.
또한, 일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보에서 제안된 상기 종래 기술 중, 일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보의 도 7에 도시되는 상기 경우에서는, 부직포가 볼록부 사이의 오목부 위를 가로 걸치도록 전체로서 시트 형상으로 연속하여 형성되고, 상기 오목부를 피흡착물 측에 연통시키는 복수의 투공이 상기 부직포에 형성되어 있기 때문에, 부직포에 있어서의 오목부 위를 가로 걸친 영역에 있어서, 흡착력이 작용하는 상기 투공 부근의 개소와 다른 개소 사이에서 요철이 발생하고, 이것에 기인하여, 웨이퍼가 굴곡지게 되어 버려, 이 점으로부터도 웨이퍼의 평탄도가 저하되어 버린다는 것이 판명되었다. 또, 일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보의 도 1에 도시되는 상기 경우에서는, 부직포가 상기 각 볼록부의 선단면에만 배치되기 때문에, 그와 같은 이유에서는, 웨이퍼가 굴곡지게 되어 버리는 일은 없지만, 부직포를 상기 각 볼록부의 선단면에만 배치하는 것은, 제조 상 실제로는 매우 곤란하다.
이상과 같이, 일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보에서 제안된 상기 종래 기술에서는, 부직포를 마련함으로써 이물질이 존재하는 개소 부근에서의 웨이퍼의 융기를 저감하고, 이것에 의해 웨이퍼의 평탄도를 높이고자 하였음에도 불구하고, 이 부직포에 기인하여 이물질과는 관계없이 웨이퍼의 평탄도가 저하되어 버릴 가능성이 있다.
이상, 피흡착물이 웨이퍼인 예에 대하여 설명하였지만, 다른 피흡착물에 대해서도 마찬가지이다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 이물질에 의한 영향을 저감하고, 나아가, 흡착 상태에 있어서의 피흡착물의 평탄도를 더욱 높일 수 있는 흡착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 부분적인 과잉 연마를 방지할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 종래의 반도체 디바이스 제조 방법에 비해서, 양품률이 향상되고 저비용으로 반도체 디바이스를 제조할 수 있는 반도체 디바이스 제조 방법, 및 저비용의 반도체 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 형태에 따른 흡착 장치는, 피흡착물을 진공 흡착함으로써 상기 피흡착물을 유지하는 흡착 장치에 있어서, 선단면이 실질적으로 동일한 높이로 되도록 형성된 복수의 볼록부를 상기 피흡착물 측에 갖고 강성을 갖는 흡착 기재와, 상기 흡착 기재의 상기 피흡착물 측에 코팅된 탄성을 갖는 1층 이상으로 이루어지는 코팅층을 구비한 것이다.
또, 상기 코팅층과 상기 흡착 기재 사이에, 1층 이상의 하지층이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅층은, 그 표면 영역 중 상기 복수의 볼록부의 상기 선단면에 대응하는 영역이 연마 가공된 것인 것이 바람직하다.
상기 코팅층은, 그 표면 영역 중 상기 복수의 볼록부의 상기 선단면에 대응하는 영역이 연마 가공된 것이며, 상기 연마 가공 후의 상기 코팅층과 상기 하지층을 합한 두께가, 40㎛ 이상 90㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 코팅층이 도막(塗膜)으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅층 중의 적어도 최표층(最表層)은, 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 또는 불소계 고무로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅층의 JIS K5600-5-4에 따른 연필 경도가 대략 H인 것이 바람직하다.
상기 복수의 볼록부가 핀 형상 또는 볼록조를 이루도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 연마 장치는, 연마체와 전술한 흡착 장치에 의해 유지된 피연마물과의 사이에 하중을 가하면서, 상기 연마체와 상기 피연마물을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 피연마물을 연마하도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법은, 이 연마 장치를 이용하여, 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 디바이스는, 이 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된다.
이러한 본 발명에 따르면, 이물질에 의한 영향을 저감하고, 또한, 흡착 상태에 있어서의 피흡착물의 평탄도를 더욱 높일 수 있는 흡착 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 부분적인 과잉 연마를 방지할 수 있는 연마 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 종래의 반도체 디바이스 제조 방법에 비해서, 양품률이 향상되고 저비용으로 반도체 디바이스를 제조할 수 있는 반도체 디바이스 제조 방법, 및 저비용의 반도체 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡착 장치를 나타내는 개략 단면도와 그 일부 확대 단면도,
도 2는 도 1에 도시하는 흡착 장치의 개략 평면도,
도 3은 도 1에 도시하는 흡착 장치의, 웨이퍼를 흡착한 상태를 모식적으로 나타내는 개략 단면도,
도 4는 비교예에 따른 흡착 장치의, 웨이퍼를 흡착한 상태를 모식적으로 나타내는 개략 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡착 장치를 나타내는 개략 평면도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 연마 장치를 모식적으로 나타내는 개략 구성도,
도 7은 반도체 디바이스 제조 프로세스를 나타내는 플로우차트.
이하, 본 발명에 따른 흡착 장치, 연마 장치, 반도체 디바이스 및 반도체 디바이스 제조 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
제 1 실시예
도 1(a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡착 장치(1)를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1(b)는 도 1(a) 중의 일부를 확대한 개략 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시하는 흡착 장치(1)의 개략 평면도이다. 단, 도 2에서는, 코팅층(3) 및 하지층(4)은 도시를 생략하고 있다.
본 실시예에 따른 흡착 장치(1)는, 피흡착물로서의 웨이퍼 W를 흡착하여 유지하는, 이른바 웨이퍼 척으로서 구성되어 있다.
이 흡착 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 원반 형상의 흡착 기재(2)와, 코팅층(3)과, 하지층(4)을 구비하고 있다.
흡착 기재(2)는, 예컨대 알루미나 등의 세라믹 또는 스테인레스 등으로 구성되며, 강성을 갖고 있다. 흡착 기재(2)의 상면 측(흡착면 측)에는, 다수의 핀 형상을 이루는 볼록부(2a)가 형성되어 있다. 이들 볼록부(2a)는, 흡착 기재(2)의 상면의 전체에 걸쳐 평탄하게 분포하고 있다(평탄도:예컨대, 1㎛ 정도). 또한, 흡착 기재(2)의 상면 측에는, 외주를 따라, 원환상의 볼록조를 이루는 볼록부(2b)도 형성되어 있다. 볼록부(2a, 2b)의 상면(선단면)의 높이는 모두 동일하게 되고, 이들의 상면은 높은 정밀도로 동일 평면 내에 위치하도록 되어 있다. 예컨대, 볼록부(2a, 2b)의 높이는 수백㎛ 정도, 볼록부(2a, 2b)의 폭(도시한 예에서는, 볼록부(2a)의 평면에서 본 형상을 정방형 형상으로 하고 있지만, 원형 형상으로 한 경우에는, 볼록부(2a)에 대해서는 직경)은 500㎛ 정도, 볼록부(2a)의 피치는 800㎛ 정도로 된다.
또, 볼록부(2a)의 피치가 너무 커서 볼록부(2a)의 분포 밀도가 너무 작으면, 웨이퍼 W와 흡착 장치(1) 사이의 접촉 면적이 현저히 작아져서 웨이퍼 W에 가해지는 단위 면적당 가중이 지극히 커지기 때문에, 흡착 장치(1)의 코팅층(3)의 상면 영역 중 볼록부(2a)의 상면에 대응하는 영역의, 미소한 요철 형상(후술하는 바와 같이, 코팅층(3)의 표면 영역 중 볼록부(2a)의 상면에 대응하는 영역은, 평탄화를 위한 연마 가공이 실시되어 있지만, 완전한 평탄이 아님에 따라 미소한 요철 형상이 존재하고 있음)이 웨이퍼 W에 전사되어 버려, 유지된 웨이퍼 W의 평탄도가 저하될 우려가 있다. 그래서, 볼록부(2a)의 피치는, 지나치게 크지 않도록 적당한 값으로 설정된다.
흡착 기재(2)의 상면 측에 있어서, 볼록부(2a, 2b) 사이의 오목부(5)에 있어서의 복수 개소에서, 연통구(6)가 개구되어 있다. 코팅층(3) 및 하지층(4)은, 연통구(6)를 막지 않도록 형성되어 있다. 흡착 기재(2)의 하면에는, 접속구(7)가 개구되어 있다. 흡착 기재(2)의 내부에는, 이들 연통구(6) 및 접속구(7) 사이를 연통하는 통로(8)가 형성되어 있다. 또, 도 1(a)는 도 2 중의 A-A'선에 따른 단면을 나타내고 있다. 단, 이 단면에는 연통구(6), 접속구(7) 및 통로(8)는 나타나지 않지만, 도 1(a)에서는, 이해를 쉽게 하기 위해, 이들도 아울러 나타내고 있다.
코팅층(3)은, 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 하지층(4)을 거쳐 흡착 기재(2)의 상면 측(웨이퍼 W 측)에 코팅되며, 탄성을 갖고, 1층 이상으로 구성되어 있다. 코팅층(3)은, 단층으로 구성하여도 좋고, 적층한 복수 층으로 구성하여도 좋다. 또한, 코팅층(3)은 도막으로 구성할 수 있지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.
웨이퍼 W와 흡착면 사이의 먼지 등의 이물질(20)(후술하는 도 3(b))의 영향을 보다 저감하기 위해서는, 코팅층(3)의 JIS K5600-5-4에 따른 연필 경도는, 대략 H인 것이 바람직하다.
코팅층(3)은, 구체적으로는, 예컨대, 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 또는 불소계 고무로 구성할 수 있다. 코팅층(3)을 복수 층으로 구성하는 경우에는, 그 최표층을 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 및 불소계 고무 중의 하나의 재료로 구성하고, 최표층 이외의 층을 그 밖의 재료로 구성하여도 좋고, 최표층 이외의 층도 최표층과 동일한 재료로 구성하여도 좋다. 또, 사용 환경이나 용도에 따라서 내약품성이나 아웃 가스 발생 방지성 등이 요구되는 경우에는, 그 요구에 따라 코팅층(3)의 재료를 적절히 선택하면 된다.
코팅층(3)에 있어서의 볼록부(2a, 2b)의 상면 상의 부분의 두께는, 수십㎛ 정도로 비교적 얇게 하는 것이 바람직하다. 그 두께를 수백㎛ 이상으로 비교적 두껍게 하면, 코팅층(3)에 있어서의 볼록부(2a, 2b)의 상면 상의 부분의 각 부위에 가해지는 힘이 서로 다른 것과 같은 사태가 발생하는 경우, 당해 각 부위의 두께가 비교적 크게 달라지게 되고, 이것에 기인하여 웨이퍼 W가 굴곡지게 되어 버린다. 이에 반하여, 코팅층(3)에 있어서의 볼록부(2a, 2b)의 상면 상의 부분의 두께를 비교적 얇게 해 놓으면, 당해 각 부위의 두께가 그다지 다르지 않기 때문에, 웨이퍼 W의 굴곡을 저감할 수 있다.
본 실시예에서는, 코팅층(3)을 접착성 좋게 흡착 기재(2)에 직접 코팅하는 것이 곤란하다는 점을 고려하여, 양자(兩者) 간의 접착성을 높이기 위해, 양자 사이에 하지층(4)이 형성되어 있다. 하지층(4)은, 단층이어도 좋고, 복수 층이어도 좋다. 하지층(4)의 재료로서는, 흡착 기재(2)의 재료 및 코팅층(3)의 재료에 따라서, 양자 간의 접착성을 높이는 데에 적합한 재료가 선택된다. 또, 경우에 따라서는, 하지층(4)은 반드시 필요한 것은 아니다.
또한, 본 실시예에서는, 코팅층(3)의 표면 영역 중 각 볼록부(2a, 2b)의 상면에 대응하는 영역(코팅층(3)에 있어서의 볼록부(2a, 2b)의 상면 상의 부분의 영역)에는, 그들 전체에 걸친 평탄도를 높이기 위해, 연마 가공이 실시되어 있다. 이 연마 가공은, 예컨대, 랩핑 플레이트 및 연마액을 이용한 평탄화 연마로서 실행할 수 있다. 이 연마 가공이 실시되는 것에 의해, 그 평탄도는, 예컨대, 1㎛ 정도로 되어 있다. 이와 같이, 코팅층(3)에 있어서의 각 볼록부(2a, 2b)의 상면에 대응하는 영역에 연마 가공을 실시하여 그 평탄도를 높여 놓으면, 웨이퍼 W의 굴곡을 한층 더 저감할 수 있고, 흡착 유지한 웨이퍼 W의 평탄도를 보다 높일 수 있기 때문에, 바람직하다. 다만, 본 발명에서는, 코팅층(3)에 대하여 이러한 연마 가공을 반드시 실시해 둘 필요는 없다.
코팅층(3)에 대하여 이러한 연마 가공을 실시하는 경우, 코팅층(3)의 재료(특히, 연마 가공 후에 최표층으로 되는 층의 재료)로서는, 비즈를 포함하지 않는 비(非) 비즈계 도포재를 이용하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 비즈를 포함하는 비즈계 도포재는 경도를 낮게 하는 경우에 이용되는 일이 많지만, 비즈의 입자 직경은 비교적 큰 데다가, 각 비즈에 있어 입자 직경의 편차가 비교적 크기 때문에, 연마 가공에 의해, 비즈가 반구(半球) 형상으로 돌출되어 남거나, 비즈 제거 흔적으로서 반구 형상의 트렌치가 생기거나 하게 되어, 그에 따라 평탄도를 높이기 어렵기 때문이다. 다만, 본 발명에서는, 비즈를 포함하는 비즈계 도포재를 이용하여도 좋다.
여기서, 본 실시예에 따른 흡착 장치(1)의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다.
우선, 전술한 구조를 갖는 흡착 기재(2)를 준비한다. 전술한 바와 같이, 예컨대, 볼록부(2a, 2b)의 평탄도는 1㎛ 정도, 볼록부(2a, 2b)의 높이는 수백㎛ 정도, 볼록부(2a, 2b)의 폭은 500㎛ 정도, 볼록부(2a)의 피치는 800㎛ 정도로 된다.
다음에, 흡착 기재(2)의 상면 측에, 하지층(4)으로 되는 프라이머를 스프레이건 등으로 도포한 후에, 소정 온도로 건조시킴으로써 프라이머의 휘발 성분을 휘발시킨다. 하지층(4)의 두께는, 예컨대, 10㎛∼20㎛ 정도로 한다.
이어서, 하지층(4) 상에, 코팅층(3)으로 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 또는 불소계 고무의 도포재를, 스프레이건 등으로 도포한다. 이 때, 두께가 가능한 한 균일하게 되도록 당해 도포재를 몇 층씩 중첩하여 도포하는 것이 바람직하다. 이 도포 후에, 소정 온도에서 소성한다. 이에 따라, 코팅층(3)의 코팅이 완료된다. 이 상태에 있어서의 코팅층(3)의 두께는, 예컨대, 80㎛∼100㎛로 하고, 이 상태에 있어서의 하지층(4) 및 코팅층(3)의 총 막두께는, 예컨대, 120㎛ 정도로 한다.
이어서, 코팅층(3)의 표면 영역 중 각 볼록부(2a, 2b)의 상면에 대응하는 영역에 대해, 일괄하여, 랩핑 플레이트 및 연마액을 이용한 평탄화 연마를 실시하여, 코팅층(3)의 당해 영역을 평탄화한다. 이 평탄화 연마 후의 당해 영역의 코팅층(3) 및 하지층(4)의 총 막두께는, 예컨대, 40㎛∼90㎛인 것이 바람직하고, 60㎛∼80㎛인 것이 보다 바람직하다. 평탄화 연마 후의 당해 영역의 코팅층(3) 및 하지층(4)의 총 막두께가 90㎛를 넘으면, 전술한 바와 같이, 코팅층(3)에 있어서의 볼록부(2a, 2b)의 상면 상의 부분의 각 부위에 가해지는 힘이 서로 다른 것과 같은 사태가 발생하는 경우, 당해 각 부위의 두께가 비교적 크게 달라지게 되고, 이것에 기인하여 웨이퍼 W가 굴곡지게 되어 버리기 때문에, 총 막두께는 90㎛ 이하인 것이 바람직하다.
그 후, 이 상태의 흡착 기재(2)를 초음파 세정 등에 의해 세정한다. 이에 따라, 흡착 장치(1)가 완성된다.
본 실시예에 따른 흡착 장치(1)에서는, 웨이퍼 W를 흡착하여 유지하는 경우에는, 웨이퍼 W가 코팅층(3)의 상면 상에 탑재된다. 그리고, 접속구(7)에 접속된 접속로를 거쳐 접속된 진공 펌프(도시하지 않음)에 의해, 오목부(5)의 공간이 부압에 의해 당겨진다. 그 결과, 도 3에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 W가 진공 흡착되어 코팅층(3) 상에 유지된다. 도 3은 도 1에 도시하는 흡착 장치(1)의, 웨이퍼 W를 흡착한 상태를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다. 도 3(a)는 웨이퍼 W와 흡착면 사이에 먼지 등의 이물질(20)이 없는 경우, 도 3(b)는 그 사이에 이물질(20)이 있는 경우를 각각 나타내고 있다.
이 때, 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 W와 코팅층(3) 사이에 이물질(20)이 개재되지 않은 경우, 웨이퍼 W의 하면이 평탄하게 유지된다. 이것은, 코팅층(3)이 상면의 높이가 가지런하게 맞춰진 강성을 갖는 볼록부(2a, 2b)에 의해 지지되어 있기 때문이다. 또한, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 W와 코팅층(3) 사이에, 예컨대 ㎛오더의 이물질(20)이 개재되어 있는 경우에도, 웨이퍼 W의 하면이 평탄하게 유지된다. 이것은, 코팅층(3)이 갖는 탄성에 의해, 이물질(20)이 코팅층(3) 내에 매몰되고자 하기 때문이다. 이와 같이 웨이퍼 W와 코팅층(3) 사이에, 예컨대 ㎛오더의 이물질(20)이 개재되어 있는 경우에도, 웨이퍼 W의 하면이 평탄하게 유지되기 위해서는, 전술한 바와 같이, 평탄화 연마 후의 당해 영역의 코팅층(3) 및 하지층(4)의 총 막두께가 40㎛ 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 본 실시예에 따른 흡착 장치(1)와 비교되는 비교예에 의한 흡착 장치에 대하여 설명한다. 이 비교예는, 도 1에 도시하는 흡착 장치(1)에 있어서 하지층(4) 및 코팅층(3)을 제거한 흡착 장치이다. 도 4는, 이 비교예에 따른 흡착 장치의, 웨이퍼 W를 흡착한 상태를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이며, 웨이퍼 W와 흡착면 사이에 이물질(20)이 있는 경우를 나타내고 있다.
이 비교예에서는, 웨이퍼 W와 볼록부(2a, 2b)(도시한 예에서는, 볼록부(2a)) 사이에 이물질(20)이 개재되면, 볼록부(2a, 2b)가 강성을 갖고 있기 때문에, 도 4에 도시하는 바와 같이, 이물질(20)이 존재하는 개소 부근에 있어서, 웨이퍼 W가 변형되어 융기해 버린다.
이와 같이, 상기 비교예에서는, 웨이퍼 W와 흡착면 사이에 이물질(20)이 개재되면, 그 개소 부근에 있어서 웨이퍼 W가 변형되어 융기해 버리는 데 반하여, 본 실시예에서는, 웨이퍼 W와 흡착면 사이에 이물질(20)이 개재되더라도, 웨이퍼 W가 이물질(20)에 의해 변형되는 일이 없어, 웨이퍼 W의 하면(피흡착면)을 평탄하게 할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따르면, 이물질(20)에 의한 영향을 저감하여, 흡착 상태에 있어서의 웨이퍼 W의 평탄도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 흡착 장치(1)에서는, 도 3(b)과 도 4의 비교로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 W의 이면(하면)에 대한 이물질(20)의 결합력이 약해지기 때문에, 이후에 웨이퍼 W를 세정할 때에, 웨이퍼 W로부터 이물질(20)을 제거하기 쉽게 되어, 그 세정이 용이하게 된다.
또한, 웨이퍼 W와 흡착면 사이에 이물질(20)이 개재되는 경우와 마찬가지의 원리에 의해서, 웨이퍼 W의 이면(흡착 장치(1) 측의 면)에 흠집 등이 있더라도, 그 흠집 등의 형상이 웨이퍼 W의 상면에 전사되지 않게 되기 때문에, 흡착 상태에 있어서의 웨이퍼 W의 평탄도(특히, 웨이퍼 W의 피흡착면과 반대측의 면(상면)의 평탄도)를 높일 수 있다.
또, 본 실시예에 따른 흡착 장치(1)에서는, 코팅층(3)이 탄성을 갖고 있기 때문에, 웨이퍼 W의 로딩시 및 언로딩시에 웨이퍼 W가 코팅층(3)에 의해 보호되므로, 도 4에 나타내는 비교예와 같이 코팅층(3)이 마련되어 있지 않은 경우에 비해, 로딩시 및 언로딩시에 웨이퍼 W의 이면에 흠집이 잘 나지 않게 된다.
그리고, 본 실시예에 따른 흡착 장치(1)에서는, 일본 특허 공개 제 2004-259792 호 공보의 기술에서 채용되어 있는 부직포가 아니라, 코팅층(3)이 형성되어 있기 때문에, 코팅층(3)의 두께를 비교적 얇게 할 수 있으며, 그 두께가 비교적 얇게 되어 있다. 코팅층(3)에 있어서의 볼록부(2a, 2b)의 상면 상의 부분의 각 부위에 가해지는 힘이 서로 다른 것과 같은 사태가 발생하더라도, 당해 각 부위의 두께가 그다지 다르지 않기 때문에, 웨이퍼 W의 굴곡을 저감할 수 있으며, 이 점으로부터도, 흡착 상태에 있어서의 웨이퍼 W의 평탄도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 흡착 장치(1)에서는, 양면 접착 테이프로 부직포를 접착하는 것과는 달리, 코팅층(3)은 흡착 기재(2)에 대하여 코팅되어 있으므로, 코팅층(3)의 흡착 기재(2)에 대한 밀착성이 양호하기 때문에, 코팅층(3)이 잘 박리되지 않는다.
또한, 본 실시예에 따른 흡착 장치(1)에서는, 코팅층(3)의 최표층의 재료로서, 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 또는 불소계 고무를 이용하면, 그 마찰 계수가 높기 때문에, 저(低) 진공압으로 웨이퍼 W를 흡착하여, 후술하는 도 6에 나타내는 바와 같은 연마 장치로 웨이퍼 W의 연마를 하더라도, 웨이퍼 W가 좀처럼 슬립아웃되지 않게 된다.
또, 본 실시예에 따른 흡착 장치(1)에서는, 코팅층(3)의 최표층의 재료로서, 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 또는 불소계 고무를 이용하면, 그 기계적 특성을 살려, 코팅층(3)의 세정을, 브러시 등에 의한 간편한 방법으로 실행하는 것도 가능하게 된다.
제 2 실시예
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡착 장치(21)를 나타내는 개략 평면도이며, 도 2와 대응하고 있다. 도 5에 있어서, 도 1 및 도 2 중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 부여하고, 그 중복되는 설명은 생략한다. 또, 도 5에서는, 도 2와 마찬가지로, 코팅층(3) 및 하지층(4)의 도시는 생략하고 있다.
본 실시예에 따른 흡착 장치(21)가 상기 제 1 실시예에 따른 흡착 장치(1)와 다른 것은, 흡착 기재(2)의 상면 측에는, 핀 형상을 이루는 볼록부(2a) 대신에, 복수의 원환상의 볼록조를 이루는 볼록부(2c)가 형성되어 있다는 점과, 이에 따라 연통구(6)의 수 및 배치가 변경되어 있다는 점이다. 복수의 볼록부(2c)는, 외주부에 배치된 원환상의 볼록조를 이루는 볼록부(2b)와 동심(同心)으로 되도록 배치되어 있다. 또, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 실시예에서는, 볼록부(2c)의 상면도 포함하여, 흡착 부재(2)의 상면 측에, 하지층(4)을 거쳐 코팅층(3)이 코팅되어 있다.
본 실시예에 의해서도, 상기 제 1 실시예와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
또, 흡착 기재(2) 상의 볼록부의 패턴은, 흡착 장치(1, 21)의 패턴에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 5에 나타내는 볼록부(2c)를, 원주 방향의 도중(예컨대, 90°씩의 위치)에서 중간에 끊기는 것과 같은 패턴으로 형성하여도 좋다.
제 3 실시예
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 연마 장치를 모식적으로 나타내는 개략 구성도이다.
본 실시예에 따른 연마 장치는, 연마 공구(51)와, 연마 공구(51)의 하측에 피연마물로서의 웨이퍼 W를 유지하는 웨이퍼 척(52)과, 연마 공구(51)에 형성한 공급로(도시하지 않음)를 거쳐 웨이퍼 W와 연마 공구(51) 사이에 연마제(슬러리)를 공급하는 연마제 공급부(도시하지 않음)를 구비하고 있다.
연마 공구(51)는, 액츄에이터로서 전동 모터 등을 이용한 도시하지 않은 기구에 의해, 도 6 중의 화살표 a, b, c로 도시하는 바와 같이, 회전, 상하 이동 및 좌우로 요동(왕복 운동)할 수 있도록 되어 있다. 웨이퍼 척(52)은, 액츄에이터로서 전동 모터 등을 이용한 도시하지 않은 회전 테이블(53)에 의해, 도 6 중의 화살표 t로 도시하는 바와 같이, 회전할 수 있도록 되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 웨이퍼 척(52)의 접속구(7)(도 1 참조)는, 회전 테이블(53) 내의 통로를 경유하여 진공 펌프(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 연마 공구(51)는, 연마 패드 등으로 이루어지는 연마체(54)와, 연마체(54)에 있어서의 연마면(도 6 중의 하면)과 반대측의 면(도 6 중의 상면)을 지지하는 기재(55)를 갖고 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 웨이퍼 척(52)으로서, 전술한 제 1 및 제 2 실시예에 따른 흡착 장치(1, 21) 중 어느 하나가 이용된다.
여기서, 본 실시예에 따른 웨이퍼 W의 연마에 대하여 설명한다. 연마 공구(51)는, 회전하면서 요동하면서, 연마 공구(51)의 연마체(54)가 웨이퍼 척(52) 상의 웨이퍼 W의 상면에 소정의 압력(하중)으로 가압 밀착된다. 회전 테이블(53)에 의해 웨이퍼 척(52)을 회전시켜 웨이퍼 W도 회전시켜서, 웨이퍼 W와 연마 공구(51) 사이에서 상대 운동을 하게 한다. 이 상태에서, 연마제가 연마제 공급부로부터 웨이퍼 W와 연마체(54) 사이에 공급되고, 그 사이에 확산되어, 웨이퍼 W의 피연마면을 연마한다. 즉, 연마 공구(51)와 웨이퍼 W의 상대 운동에 의한 기계적 연마와, 연마제의 화학적 작용이 상승적으로 작용하여 양호한 연마가 행해진다.
본 실시예에 따르면, 웨이퍼 척(52)으로서, 전술한 흡착 장치(1, 21) 중 어느 하나가 이용되고 있기 때문에, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 W와 코팅층(3) 사이에 먼지나 연마제나 연마분 등의 이물질(20)이 개재되어 있는 경우에도, 웨이퍼 W의 하면이 평탄하게 유지되어, 이물질(20)의 개소 부근에 있어서 웨이퍼 W가 융기되지 않는다. 따라서, 웨이퍼 W의 이물질(20)의 개소 부근이 과잉으로 연마되는 것과 같은 일이 없어, 웨이퍼 W를 적절히 연마할 수 있다. 전술한 도 4에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 W가 이물질(20)에 의해 융기되어 버리면, 그 개소 부근이 과잉으로 연마되어 버려, 당해 웨이퍼 W는 불량품으로 된다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 웨이퍼 W의 부분적인 과잉 연마를 방지할 수 있어, 웨이퍼 W의 양품률이 향상된다.
또한, 본 실시예에 따르면, 웨이퍼 척(52)으로서, 전술한 흡착 장치(1, 21) 중 어느 하나가 이용되고 있기 때문에, 코팅층(3)을 비교적 얇게 할 수 있고, 이에 따라, 코팅층(3)에 있어서의 볼록부(2a, 2b)의 상면 상의 부분의 각 부위에 가해지는 힘이 서로 다른 것과 같은 사태가 발생하더라도, 당해 각 부위의 두께가 그다지 달라지지 않기 때문에, 웨이퍼 W의 굴곡을 저감할 수 있어, 이 점으로부터도, 흡착 상태에 있어서의 웨이퍼 W의 평탄도를 높일 수 있다. 웨이퍼 W가 굴곡지게 되면, 웨이퍼 W가 부분적으로 과잉 연마되어 버려, 당해 웨이퍼 W는 불량품으로 된다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 이 점으로부터도, 웨이퍼 W의 부분적인 과잉 연마를 방지할 수 있어, 웨이퍼 W의 양품률이 향상된다.
제 4 실시예
다음에, 본 발명에 따른 반도체 디바이스의 제조 방법의 실시예에 대하여 설명한다. 도 7은 반도체 디바이스 제조 프로세스를 나타내는 플로우차트이다. 반도체 디바이스 제조 프로세스를 개시하여, 우선 단계 S200에서, 다음에 열거하는 단계 S201∼S204 중에서 적절한 처리 공정을 선택한다. 선택에 따라서, 단계 S201∼S204 중 어느 하나로 진행한다.
단계 S201은 실리콘 웨이퍼의 표면을 산화시키는 산화 공정이다. 단계 S202는 CVD 등에 의해 실리콘 웨이퍼 표면에 절연막을 형성하는 CVD 공정이다. 단계 S203은 실리콘 웨이퍼 상에 전극막을 증착 등의 공정에 의해 형성하는 전극 형성 공정이다. 단계 S204는 실리콘 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온 주입 공정이다.
CVD 공정(S202) 또는 전극 형성 공정(S203) 이후에, 단계 S209로 진행하여, CMP 공정을 실시할지 여부를 판단한다. 실시하지 않는 경우에는 단계 S206으로 진행하지만, 실시하는 경우에는 단계 S205로 진행한다. 단계 S205는 CMP 공정이며, 이 공정에서는, 본 발명에 따른 연마 장치 또는 본 발명에 따른 연마 방법을 이용하여, 층간 절연막의 평탄화나, 반도체 디바이스의 표면의 금속막의 연마에 의한 다마신(damascene)의 형성 등이 행해진다.
CMP 공정(S205) 또는 산화 공정(S201) 이후에 단계 S206으로 진행한다. 단계 S206은 포토리소그래피 공정이다. 이 공정에서는, 실리콘 웨이퍼로의 레지스트의 도포, 노광 장치를 이용한 노광에 의한 실리콘 웨이퍼로의 회로 패턴의 프린팅, 노광한 실리콘 웨이퍼의 현상이 행해진다. 또한, 다음 단계 S207은, 현상한 레지스트상(像) 이외의 부분을 에칭에 의해 깎고, 그 후 레지스트 박리를 실시하여, 에칭이 끝나 불필요하게 된 레지스트를 제거하는 에칭 공정이다.
다음에 단계 S208에서 필요한 전체 공정이 완료되었는지를 판단하여, 완료되어 있지 않으면 단계 S200으로 되돌아가, 앞의 단계를 반복하여, 실리콘 웨이퍼 상에 회로 패턴이 형성된다. 단계 S208에서 전체 공정이 완료되었다고 판단되면 종료로 된다.
본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법에서는, CMP 공정에 있어서 본 발명에 따른 연마 장치를 이용하고 있기 때문에, 반도체 디바이스를 양품률 좋게 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조된 반도체 디바이스에서는, 양품률이 높고, 저렴한 반도체 디바이스로 된다. 또, 상기 반도체 디바이스 제조 프로세스 이외의 반도체 디바이스 제조 프로세스의 CMP 공정에 본 발명에 따른 연마 장치를 이용하여도 좋다.
이상, 본 발명의 각 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 본 발명에 따른 흡착 장치는, 투영 노광 장치(스텝퍼)나 스핀 코트 장치나 그 밖의 여러 가지의 장치에 있어서 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 흡착 장치의 피흡착물이 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 웨이퍼 이외의 여러 가지 기판이나 그 밖의 피흡착물을 흡착하도록 구성하여도 좋다.

Claims (18)

  1. 피흡착물을 진공 흡착함으로써 상기 피흡착물을 유지하는 흡착 장치에 있어서,
    선단면이 실질적으로 동일한 높이로 되도록 형성된 복수의 볼록부를 상기 피흡착물측에 갖고 강성을 가지는 흡착 기재와,
    상기 흡착 기재의 상기 피흡착물측에 코팅된 탄성을 갖는 1층 이상으로 이루어지는 코팅층과,
    상기 코팅층과 상기 흡착 기재 사이에 형성된 1층 이상의 하지층
    을 구비하고,
    상기 복수의 볼록부의 상면 상에서의 상기 코팅층의 두께는 상기 코팅층의 그 외의 부분에서의 두께보다 얇고, 흡착한 상기 피흡착물에 굴곡이 생기지 않는 두께인
    것을 특징으로 하는 흡착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 그 표면 영역 중 상기 복수의 볼록부의 상기 선단면에 대응하는 영역이 연마 가공된 것을 특징으로 하는 흡착 장치.

  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층은, 그 표면 영역 중 상기 복수의 볼록부의 상기 선단면에 대응하는 영역이 연마 가공된 것이며, 상기 연마 가공 후의 상기 코팅층과 상기 하지층의 총 막두께가 40㎛ 이상 90㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 흡착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층이 도막(塗膜)으로 구성된 것을 특징으로 하는 흡착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층 중의 적어도 최표층은 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 또는 불소계 고무로 구성된 것을 특징으로 하는 흡착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층의 JIS K5600-5-4에 따른 연필 경도가 H인 것을 특징으로 하는 흡착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부가 핀 형상 또는 볼록조를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 흡착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 기재가 세라믹인 것을 특징으로 하는 흡착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 세라믹이 알루미나인 것을 특징으로 하는 흡착 장치.
  10. 연마체와 흡착 장치에 의해 유지된 피연마물과의 사이에 하중을 가하면서, 상기 연마체와 상기 피연마물을 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 피연마물을 연마하는 연마 장치에 있어서,
    상기 흡착 장치가 청구항 1에 기재된 흡착 장치인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  11. 청구항 10에 기재된 연마 장치를 이용하여, 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  12. 청구항 11에 기재된 반도체 디바이스 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  13. 흡착 장치의 제조 방법으로서,
    흡착 기재의 복수의 볼록부에 프라이머를 도포하는 것에 의해 하지층을 형성하는 단계와,
    탄성을 갖는 도포재를 상기 하지층 상에 도포하는 것에 의해 코팅층을 형성하는 단계
    를 구비하며,
    상기 복수의 볼록부의 상면 상에서의 상기 코팅층의 두께는 상기 코팅층의 그 외의 부분에서의 두께보다 얇고, 상기 흡착 장치에 의해 흡착한 피흡착물에 굴곡이 생기지 않는 두께인
    것을 특징으로 하는 흡착 장치의 제조 방법.

  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 도포재는 복수회 중첩하여 도포되는 것을 특징으로 하는 흡착 장치의 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 코팅층의 표면 영역 중 각 상기 볼록부에 대응하는 영역을 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 흡착 장치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 연마 단계 후의 상기 코팅층 및 상기 하지층의 총 막두께가 40㎛ ~ 90㎛인 것을 특징으로 하는 흡착 장치의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 총막두께가 60㎛ ~ 80㎛인 것을 특징으로 하는 흡착 장치의 제조 방법.

  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 연마 단계 후에, 상기 흡착 기재를 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착 장치의 제조 방법.
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