KR101985585B1 - 연마 장치 - Google Patents

연마 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101985585B1
KR101985585B1 KR1020170015604A KR20170015604A KR101985585B1 KR 101985585 B1 KR101985585 B1 KR 101985585B1 KR 1020170015604 A KR1020170015604 A KR 1020170015604A KR 20170015604 A KR20170015604 A KR 20170015604A KR 101985585 B1 KR101985585 B1 KR 101985585B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
load
head
control
wafer
Prior art date
Application number
KR1020170015604A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170093733A (ko
Inventor
유 무로후시
히로아키 오마가리
마사테루 도미야스
Original Assignee
도시바 기카이 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 도시바 기카이 가부시키가이샤 filed Critical 도시바 기카이 가부시키가이샤
Publication of KR20170093733A publication Critical patent/KR20170093733A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101985585B1 publication Critical patent/KR101985585B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking

Abstract

연마체가 탄성 기구를 개재해서 헤드에 지지되어 있는 타입의 연마 장치에 있어서, 위치 제어에서 하중 제어로 전환했을 때 발생하는, 연마 시의 목표 하중에 대한 오버슈트를 피할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것이다.
연마 장치는, 피연마재(W)를 보유 지지하는 보유 지지부와, 보유 지지부에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체와, 탄성 기구를 개재해서 연마체를 지지하는 헤드와, 헤드를 Z 좌표 방향으로 이동시키는 구동 기구와, 구동 기구에 접속되어, 구동 기구를 제어하는 제어부를 구비한다. 헤드에는, 연마체에 가해지는 하중을 측정하는 하중 측정 장치가 설치되고, 하중 측정 장치는, 탄성 기구를 개재해서 연마체에 연결되어 있다.

Description

연마 장치{POLISHING APPARATUS}
[관련 출원의 참조]
본 출원은, 2016년 2월 5일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-021312호 및 2016년 12월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-254114호에 기초하는 것으로, 그 우선권의 이익을 구하는 것이며, 그 전체 내용이, 참조에 의해 본 출원에 포함되는 것으로 한다.
본 발명은 연마 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 재료로 이루어지는 웨이퍼의 표면 등을 연마하는 연마 장치로서, 예를 들어 국제 공개 2013/038573호에 기재되어 있는 바와 같은, 회전 구동되는 연마 패드를 사용하는 연마 장치가 알려져 있다. 일반적으로, 연마 패드는, 회전축의 선단에 설치되어 있고, 회전 기구 및 회전축을 포함하는 연마 패드가 탄성 기구를 개재해서 헤드에 지지되어 있다. 헤드는, 구동 기구를 개재해서 장치 본체에 지지되어 있다.
구동 기구의 제어 방법으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 소 59-219152호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 위치 제어와 하중 제어를 조합한 방법이 채용될 수 있다. 이 제어 방법은, 연마 패드가 웨이퍼에 접촉해서 연마 시의 목표 하중이 달성될 때까지는, 당해 연마 패드의 위치(좌표)에 기초하여 구동 기구를 제어(위치 제어)하고, 상기 목표 하중이 달성된 후에는, 연마 패드와 웨이퍼와의 접촉면에 발생하는 압력에 기초하여 구동 기구를 제어(하중 제어)하는 방법이다. 연마 시의 목표 하중이 달성될 때의 헤드의 위치(Z 좌표)는, 연마 패드의 연마면의 면적과 탄성 기구의 스프링 상수에 기초하여 결정된다.
연마 패드에 가해지는 하중은, 예를 들어 연마 패드의 회전축의 상방에 설치된 로드셀에 의해 측정될 수 있다. 측정의 수순은 다음과 같다. 즉, Z 좌표축(연직 방향 축)을 따라 헤드가 하강(웨이퍼에 근접하는 방향으로 이동)되어, 연마 패드의 연마면이 웨이퍼에 압박된다. 이에 수반하여 탄성 기구(코일 스프링)가 변형되고, 헤드에 대하여 연마 패드 및 회전축이 상방으로 상대 이동된다. 이에 의해, 회전축의 상단부가 로드셀에 압박된다. 그리고, 로드셀 내의 스트레인 게이지가 변형되고, 회전축의 상단부가 스트레인 게이지를 누르는 힘이 측정된다. 그리고, 로드셀에 의해 측정되는 힘이 목표 하중이 되도록, 헤드의 Z 좌표값이 조정된다.
이상과 같은 연마 장치에서는, 하중 제어가 행하여지고 있을 때, 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마체가 통과하면, 연마 패드는 급격하게 상방으로 이동되고(밀어 올려지고), 로드셀의 측정값이 급격하게 상승한다. 이러한 급격한 하중의 변화에 추종해서 고정밀도의 하중 제어를 행하는 것은, 일반적으로 곤란하다.
또한, 이러한 연마 장치에 있어서는, 위치 제어에서 하중 제어로 전환될 때, 탄성체의 신축에 기인해서 연마 시의 목표 하중에 대한 오버슈트가 발생하는 경우가 있다. 오버슈트가 발생하면, 웨이퍼의 절입량(연마 깊이)에 어긋남이 발생하고, 결과로서 웨이퍼의 연마 정밀도가 저하되어버린다. 하중 제어를 행하는 연마 장치에 있어서, 목표 하중에 대한 오버슈트를 저감하는 기술에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2003-94328호 공보, 일본 특허 공개 제2003-326456호 공보, 일본 특허 공표 제2005-514780호 공보, 일본 특허 공개 제2007-181895호 공보 및 일본 특허 공개 제2015-36165호 공보에 기재되어 있다. 그러나, 어느 문헌에 있어서도, 탄성 기구의 신축에 기인하는 오버슈트를 저감하는 방법에 대해서는 전혀 검토되어 있지 않다.
본건 발명자들은, 예의 검토를 거듭한 결과, 연마 패드의 회전축과 로드셀과의 사이에 탄성 기구를 설치하는 것이 유효한 것을 알아내었다.
또한, 본건 발명자는, 탄성 기구의 스프링 상수에 기초하여, 오버슈트가 발생하지 않는 위치에서 위치 제어에서 하중 제어로 전환함으로써, 당해 오버슈트를 해소할 수 있는 것을 알아내었다.
본 발명은 이상의 지견에 기초하고 있다. 즉, 본 발명의 목적은, 로드셀이 실질적으로 정상 시의 안정된 하중만을 계측 가능한 연마 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 위치 제어에서 하중 제어로 전환될 때 발생하는 연마 시의 목표 하중에 대한 오버슈트를 피할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 피연마재를 보유 지지하는 보유 지지부와, 상기 보유 지지부에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체와, 탄성 기구를 개재해서 상기 연마체를 지지하는 헤드와, 상기 헤드를 Z 좌표 방향으로 이동시키는 구동 기구와, 상기 구동 기구에 접속되어, 상기 구동 기구를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 헤드에, 상기 연마체에 가해지는 하중을 측정하는 하중 측정 장치가 설치되고, 상기 하중 측정 장치는, 상기 탄성 기구를 통해서 상기 연마체에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치이다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 표면에 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마 패드가 통과해도, 탄성 기구의 존재에 의해, 하중 측정 장치(로드셀)가 실질적으로 정상 시의 안정된 하중만을 계측 가능한 연마 장치를 제공할 수 있다.
이상과 같은 연마 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 구동 기구에 의해 상기 헤드를 하강시킬 때, 처음에 위치 제어에 의해 상기 구동 기구를 제어하고, 목표 하중 시의 Z 좌표가 되는 위치보다도 앞의 위치로부터 하중 제어로 전환하여, 상기 구동 기구를 제어하는 것이 바람직하다.
이 경우, 위치 제어에서 하중 제어로 전환될 때 발생하는, 연마 시의 목표 하중에 대한 하중의 오버슈트를 회피 가능한 연마 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 탄성 기구는, 코일 스프링을 갖고 있다. 이 경우, 저비용으로 탄성 기구를 실현할 수 있다.
또는, 본 발명은, 피연마재를 보유 지지하는 보유 지지부와, 상기 보유 지지부에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체와, 탄성 기구를 개재해서 상기 연마체를 지지하는 헤드와, 상기 헤드를 Z 좌표 방향으로 이동시키는 구동 기구와, 상기 구동 기구에 접속되어, 상기 구동 기구를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 구동 기구에 의해 상기 헤드를 하강시킬 때, 처음에 위치 제어에 의해 상기 구동 기구를 제어하고, 목표 하중 시의 Z 좌표가 되는 위치보다도 앞의 위치로부터 하중 제어로 전환하여, 상기 구동 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 연마 장치이다.
본 발명에 따르면, 위치 제어에서 하중 제어로 전환될 때 발생하는, 연마 시의 목표 하중에 대한 하중의 오버슈트를 피할 수 있는 연마 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 표면에 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마 패드가 통과해도, 탄성 기구의 존재에 의해, 하중 측정 장치(로드셀)가 실질적으로 정상 시의 안정된 하중만을 계측 가능한 연마 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 위치 제어에서 하중 제어로 전환될 때 발생하는, 연마 시의 목표 하중에 대한 하중의 오버슈트를 피할 수 있는 연마 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 연마 장치를 도시하는 개략 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 연마 장치의 헤드의 내부 구조를 도시하는 개략 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 연마 장치의 헤드를, 도 2의 좌측 상방에서 본 경우의 개략적인 측면도이다.
도 4는 도 3의 지면에 평행하고 스핀들의 축심을 통과하는 평면에서의, 도 3의 헤드의 개략 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 연마 장치의 제어 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 6은 종래의 연마 장치에 있어서 연마체에 가해지는 하중을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 실시 형태에 의한 연마 장치에 있어서 연마체에 가해지는 하중을 나타내는 그래프이다.
이하에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태를 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연마 장치(100)를 도시하는 개략 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)는, 베드(70)와, 베드(70) 상에 설치되고, 피연마재(웨이퍼(W))를 보유 지지하는 보유 지지부로서의 테이블(60)과, 테이블(60)에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체(10)와, 탄성 기구(32)(도 2 참조)를 개재해서 연마체(10)를 지지하는 헤드(30)와, 헤드(30)를 장치 본체(20)에 대하여 Z 좌표 방향(도 1에서의 상하 방향)으로 이동시키는 구동 기구(24)와, 구동 기구(24)에 접속되어, 당해 구동 기구(24)를 제어하는 제어부(50)를 구비하고 있다.
이 중 테이블(보유 지지부)(60)은, 피연마재로서의 원반 형상의 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 것이다. 테이블(60)은, 베드(70) 상에 배치된 직육면체 형상의 지지 블록(61)에 의해 지지되어 있다.
또한, 연마체(10)는, 테이블(60)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 연마하는 것이다. 이 연마체(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 스핀들(11)와, 당해 스핀들(11)의 일단부(도 1의 하단부)에 설치된 연마 패드(12)를 갖고 있다. 본 실시 형태의 연마 패드(12)에는, 직경이 10mm인 원반 형상의 것이 채용되어 있다.
본 실시 형태의 장치 본체(20)는, 헤드(30)를 웨이퍼(W)에 대하여 상대 이동시키는 구동 기구(24)를 개재해서 당해 헤드(30)를 지지하는 것이다. 장치 본체(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 직육면체 형상의 컬럼(21)과, 컬럼(21)의 일측면(21a) 상에 구동 기구(24)를 개재해서 일단부가 지지된 원기둥 형상의 아암(22)과, 컬럼(21)을 상면(23a)에서 지지하는 직육면체 형상의 베이스(23)를 갖고 있다. 아암(22)의 타단부에는 헤드(30)가 설치되어 있고, 구동 기구(24)에 의해 아암(22)이 컬럼(21)의 상기 일측면(21a) 상을 연직 방향(도 1의 Z 좌표 방향)으로 이동되도록 되어 있다. 이에 의해, 헤드(30)의 Z 좌표 방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 컬럼(21)은, 기지의 구동 기구에 의해, 베이스(23) 상을 아암(22)의 길이 방향(도 1의 X 좌표 방향)으로 이동되도록 되어 있고, 이에 의해, 헤드(30)의 X 좌표 방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 베드(70)는, 테이블(60)의 지지 블록(61) 및 장치 본체(20)를 지지하는 것이다. 구체적으로는, 테이블(60) 및 지지 블록(61)은, 베드(70)의 상면에 있어서, 연마체(10)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 지지 블록(61)의 하면에는, 베드(70) 상에 도 1의 Y 좌표 방향을 따라서 새겨진 2개의 평행 홈(71)에 걸림 결합하는 돌조(62)가 설치되어 있고, 당해 지지 블록(61)은, 당해 2개의 평행 홈(71)을 따라 이동될 수 있게 되어 있다. 이에 의해, 테이블(60)의 Y 좌표 방향의 위치 결정, 즉, 테이블(60)에 대한 헤드(30)의 Y 좌표 방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다. 본 실시 형태의 테이블(60)은, 예를 들어 직경이 200mm인 적재면(60a)을 갖고 있다.
이어서, 헤드(30)의 구성에 대해서 또한 설명한다. 도 2는, 도 1에 도시하는 연마 장치(100)의 헤드(30)의 내부 구조를 도시하는 개략 사시도이며, 도 3은, 도 1에 도시하는 연마 장치(100)의 헤드(30)를, 도 2의 좌측 상방에서 본 경우의 개략적인 측면도이며, 도 4는, 도 3의 지면에 평행하고 스핀들(11)의 축심을 통과하는 평면에서의, 도 3의 헤드(30)의 개략 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 헤드(30)는, 연마체(10)를 지지하는 것이다. 이 헤드(30)는, 탄성 기구(32)를 개재해서 지지되고, 연마체(10)의 스핀들(11)을 지지하는 연마체 지지 부재(31)를 갖고 있다. 연마체 지지 부재(31)의 내부에는, 스핀들(11)을 회전 구동하는 기지의 구동 기구(도시하지 않음)가 설치되어 있어, 원하는 회전 속도로 연마체(10)를 회전시키도록 되어 있다. 연마체 지지 부재(31)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 측면 상에 플랜지부(31a)를 갖는 원기둥 형상이며, 당해 플랜지부(31a)의 상방에는, 아암(22)에 고정되고, 연마체 지지 부재(31)를 둘러싸는 커버(35)가 설치되어 있다. 커버(35)의 외형은, 도 2에 도시한 바와 같이, 팔각 기둥 형상이다. 커버(35)에는, 상하 방향으로 관통 구멍(35a)이 형성되고, 이 관통 구멍(35a) 내에서 연마체 지지 부재(31)가 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 탄성 기구(32)는, 연마체 지지 부재(31)와 함께 연마체(10)를 하방으로 가압하는 1개의 가압 스프링(32a)과, 연마체 지지 부재(31)의 자중을 지지하는 2개의 밸런스용 스프링(32b, 32c)에 의해 구성되어 있다. 가압 스프링(32a)은, 연마체 지지 부재(31)의 상단부에 설치되어 있고, 연마체(10)의 스핀들(11)의 축심을 따라서 탄발력을 발생시키도록 되어 있다. 또한, 밸런스용 스프링(32b, 32c)은, 가압 스프링(32a)의 Y축 방향 양측에 있어서, 당해 가압 스프링(32a)과 병렬로 커버(35)의 상면에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 가압 스프링(32a)의 상단부가 로드셀(하중 측정 장치)(33)에 연결되어 있고, 당해 가압 스프링(32a)을 통해서, 연마체(10)에 가해지는 하중이 측정되도록 되어 있다.
도 5는, 도 1에 도시하는 연마 장치(100)에 접속되어 있는 제어 장치(50)의 개략적인 블록도이다. 본 실시 형태의 제어 장치(50)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 연마체(10)의 스핀들(11)의 축심과 테이블(60)의 회전 중심과의 상대 위치 관계를 검출하는 검출부(51)와, 위치 제어에서 하중 제어로 전환할 때의 연마체 지지 부재(31)의 Z 좌표를 기억하고 있는 기억부(52)와, 연마체 지지 부재(31)가 상기 Z 좌표에 도달했는지 여부를 판정하는 판정부(53)와, 검출부(51)에 의해 검출된 상대 위치 관계에 기초하여 연마 패드(12)와 웨이퍼(W)와의 접촉 면적을 평가하고, 당해 접촉 면적과 로드셀(33)의 측정값에 기초하여 당해 웨이퍼(W)에 가해지는 압력이 적절한지 여부를 평가하는 압력 평가부(54)를 갖고 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 헤드(30)는, 탄성 기구(32)를 개재해서, 연마체 지지 부재(31)를 지지하고 있다. 이 탄성 기구(32)에 의해 반발력이 발생하는 것에 기인하여, 미리 설정된 목표 하중이 웨이퍼(W)에 가해지는 위치까지 연마체 지지 부재(31)를 이동시키면, 상술한 바와 같이, 당해 목표 하중에 대한 오버슈트(지나침, 너무 들어감)가 발생해버린다. 이 오버슈트의 거동은, 종래의 연마 장치에 있어서 연마체(10)에 가해지는 하중을 나타내는 도 6의 그래프로부터 판독할 수 있다. 이 그래프는, 연마체(10)를 웨이퍼(W)의 에지부에서부터 다른 쪽의 에지부까지 X 좌표 방향을 따라서 직선 형상으로 이동시켜 연마하는 공정을 3회 반복한 경우의, 연마체(10)에 가해지는 하중을 시계열로 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는, 미리 설정된 목표 하중이 웨이퍼(W)에 가해지는 위치까지 연마체 지지 부재(31)를 이동시키면 어느 정도의 오버슈트가 발생할지가 미리 실험에 의해 측정되어, 기억부(52)에 기억되어 있다.
구체적으로는, 도 1에 도시하는 연마 장치(100)에 있어서, 가령 연마 시의 목표 하중이 달성될 때까지 위치 제어를 행한 경우를 상정한다. 이 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 당해 목표 하중에 대하여 약 0.4N의 오버슈트가 발생해버린다. 이 오버슈트를 억제하기 위해서, 연마 장치(100)에 있어서는, 목표 하중 시가 달성될 때의 위치(Z 좌표)보다도 앞의 위치로부터 하중 제어로 전환해서 구동 기구(24)가 제어되도록 되어 있다. 앞의 위치란, 예를 들어(목표 하중이 달성될 때까지 위치 제어를 행한 경우의 오버슈트량(N))÷(탄성 기구(32)의 총 스프링 상수(N/mm))로 계산된다. 본 실시 형태의 헤드(30)에 채용되어 있는 탄성 기구(32)의 총 스프링 상수는 20N/mm이다. 따라서, 목표 하중이 달성될 때의 Z 좌표에 대하여 0.4(N)/20(N/mm)=20(㎛)만큼 앞에서 위치 제어에서 하중 제어로 전환하면 된다. 이 20㎛라는 수치는, 미리 기억부(52)에 기억되어 있다.
이어서, 본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)의 작용에 대해서 설명한다.
먼저, 연마 가공에 앞서, 도 1에 도시한 바와 같이, 테이블(60)의 회전 중심과 연마체(10)의 스핀들(11)에 있어서의 축심이 Y축 방향에서 일치하도록, 테이블(60)이, 베드(70) 상에 새겨진 2개의 평행 홈(71)을 따라 위치 결정된다. 당해 테이블(60)에는, 피연마재로서의 웨이퍼(W)가, 연마 대상의 면을 상방으로 해서 적재된다. 그리고, 유저에 의해 연마 장치(100)가 기동되면, 테이블(60)의 회전 중심과 연마체(10)의 스핀들(11)의 축심이 도 1의 X축 방향에서 일치할 때까지, 컬럼(21)이 베이스(23) 상을 이동하게 된다. 또한, 이때 연마체(10)의 연마 패드(12)가 테이블(60)의 에지부와 간섭하지 않도록, 초기 상태에 있어서, 헤드(30)는 충분한 높이로 퇴피되어 있다.
그리고, 유저의 지시에 기초하여, 연마체(10)의 스핀들(11) 및 테이블(60)의 구동 기구가 각각 기동되어, 연마체(10) 및 테이블(60)이 원하는 속도로 회전된다. 즉, 연마 패드(12)와 웨이퍼(W)가, 각각 원하는 속도로 회전된다. 이 상태에서, 헤드(30)가, 컬럼(21)에 설치된 구동 기구(24)에 의해, 아암(22)과 함께 하방으로 이동되어, 웨이퍼(W)에 연마 패드(12)가 압박된다. 본 실시 형태에서는, 원활한 연마 가공을 행하기 위해서, 웨이퍼(W)에 연마 패드(12)가 압박되기 전에, 웨이퍼(W)의 연마 대상의 면에 연마액이 공급된다.
본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)에 있어서, 웨이퍼(W)에 연마 패드(12)가 압박될 때까지의 헤드(30)의 이동은, 위치 제어, 즉, 헤드(30)의 위치(Z 좌표)에 기초하는 제어이다. 그리고, 웨이퍼(W)에 연마 패드(12)가 압박되고, 연마 시의 목표 하중이 달성되기 전에, 하중 제어로 전환된다. 구체적으로는, 목표 하중이 달성될 때의 헤드(30)의 위치(Z 좌표)보다도 소정의 거리만큼 앞(상방)에서 위치 제어에서 하중 제어로 전환된다. 이 소정의 거리는, 미리 측정에 의해 구해져, 기억부(52)에 기억되어 있으며, 도 6에 나타내는 예에서는 20㎛이다. 본 실시 형태의 하중 제어에서는, 웨이퍼(W)와 연마 패드(12)와의 접촉면에 가해지는 압력(면압)이 일정해지도록, 연마체(10)에 가해지는 하중, 즉 로드셀(33)에 의해 측정되는 하중이, 헤드(30)의 위치(Z 좌표)를 조절함으로써 제어된다.
하중 제어로 전환된 후, 압력 평가부(54)는, 웨이퍼(W)와 연마 패드(12)와의 접촉면에 가해지는 압력(면압)을 실시간으로 감시한다. 이 압력은, 가압 스프링(32a)을 통해서 로드셀(33)에 의해 측정되는 하중과, 연마체(10)의 스핀들(11)의 축심과 테이블(60)과의 상대 위치 관계에 기초하여 평가되는 연마 패드(12)와 웨이퍼(W)와의 접촉 면적에 기초한다. 본 실시 형태에서는, 연마 패드(12)는, 웨이퍼(W)의 상방에서부터 점차로 당해 웨이퍼(W)에 근접하고, 동시에, 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 이동된다. 그리고, 연마 패드(12)의 일부가 웨이퍼(W)에 압박되어 당해 웨이퍼(W)의 연마가 개시된다. 연마 패드(12)는, 점차 웨이퍼(W)의 직경 방향 내측으로 이동된다. 이에 수반하여 연마 패드(12)의 연마면과 웨이퍼(W)와의 접촉 면적은 점차 증대하여, 최종적으로 당해 연마면 모두가 웨이퍼(W)에 접촉해서 접촉 면적은 일정해진다. 본 실시 형태에서는, 연마 패드(12)와 웨이퍼(W)와의 접촉면에 가해지는 압력(면압)이 일정해지도록 헤드(30)의 위치(Z 좌표)가 제어되기 때문에, 로드셀(33)이 측정하는 하중은, 점차로 증대해서 그 후 일정해진다.
웨이퍼(W)의 연마 시에는, 컬럼(21)이 베이스(23) 상을 이동하게 됨으로써, 연마체(10)가 웨이퍼(W)의 한쪽 주연부로부터 다른 쪽의 주연부까지 X 좌표 방향을 따라서 직선 형상으로 이동된다. 이 연마의 과정에서, 웨이퍼(W)의 표면에 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마체(10)가 통과하면, 연마체(10)는 급격하게 상방으로 이동된다(밀어 올려진다). 이때, 가령 탄성 기구(32)가 존재하지 않고 연마체 지지 부재(31)가 로드셀(33)에 직접 연결되어 있으면, 로드셀(33)의 측정값이 급격하게 상승하게 된다. 이러한 급격한 하중의 변화에 추종해서 고정밀도로 하중 제어를 행하는 것은, 일반적으로 곤란하다.
이에 반해, 본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)에 있어서는, 연마체 지지 부재(31)와 로드셀(33)과의 사이에 가압 스프링(32a)이 설치되어 있기 때문에, 이 가압 스프링(32a)이 댐퍼로서 기능한다. 이에 의해, 로드셀(33)이 검출하는 하중이 급격하게 상승하는 일이 없다.
웨이퍼(W)의 연마 가공에 따라서 당해 웨이퍼(W)의 두께가 감소하고, 연마체(10)에 가해지는 하중이 감소한 경우에는, 헤드(30)가, 컬럼(21)에 설치된 구동 기구(24)에 의해 아암(22)과 함께 하방으로 이동된다. 이 이동에 의해, 연마체(10)가 웨이퍼(W)에 대하여 보다 강하게 압박되기 때문에, 연마체(10)에 가해지는 하중이 증대함과 함께, 가압 스프링(32a)이 압축된다. 그리고, 로드셀(33)에 의해, 연마 장치(100) 내에 미리 등록된 연마체(10)에 가해지는 최적의 하중이 회복된 것이 검출되면, 이동은 정지된다.
본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)에 있어서 연마체(10)에 가해지는 하중을 나타내는 그래프가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 연마 장치(100)에 있어서는, 도 6에 나타내는 경우와 비교해서 하중이 돌출되어 상승하는 개소가 없어, 확실히 오버슈트가 회피되었음이 확인된다.
그리고, 원하는 연마 가공이 달성되면, 연마액의 공급이 정지됨과 함께, 헤드(30)가, 구동 기구(24)에 의해 아암(22)과 함께 상방으로 이동된다. 그리고, 유저의 지시에 기초하여, 연마체(10) 및 테이블(60)의 회전이 정지되고, 웨이퍼(W)가 테이블(60)로부터 제거된다. 이때, 필요에 따라, 컬럼(21)이 베이스(23) 상을 도 1의 X 좌표의 부 방향으로 이동되게 되고, 헤드(30)가 퇴피된다.
이상과 같은 본 실시 형태에 의하면, 웨이퍼(W)의 표면에 미소한 돌기나 이물이 존재하고 있는 장소를 연마 패드(12)가 통과해도, 탄성 기구(32)의 존재에 의해, 로드셀(33)이 실질적으로 정상 시의 안정된 하중만을 계측 가능한 연마 장치(100)를 제공할 수 있다. 바꾸어 말하면, 구동 기구(24)에 의한 헤드(30) 위치의 검출의 분해능에 대한, 하중의 검출의 분해능을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 탄성 기구(32)는, 코일 스프링(가압 스프링(32a) 및 밸런스용 스프링(32b, 32c))을 갖고 있기 때문에, 저비용으로 당해 탄성 기구(32)를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 위치 제어에서 하중 제어로 전환될 때 발생하는, 연마 시의 목표 하중에 대한 하중의 오버슈트를 피할 수 있는 연마 장치(100)를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 연마체(10)는, 스핀들(11)을 개재해서 연마체 지지 부재(31)에 회전 가능하게 지지되어 있지만, 당해 연마체(10)는 반드시 회전 가능하게 지지되어 있을 필요는 없다.

Claims (4)

  1. 피연마재를 보유 지지하는 보유 지지부와,
    상기 보유 지지부에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체와,
    탄성 기구를 개재해서 상기 연마체를 지지하는 헤드와,
    상기 헤드를 Z 좌표 방향으로 이동시키는 구동 기구와,
    상기 구동 기구에 접속되어, 상기 연마체의 위치 제어와 상기 연마체에 가해지는 하중의 하중 제어를 선택적으로 실행하는 제어부를 구비하고,
    상기 헤드에, 상기 연마체에 가해지는 하중을 측정하는 하중 측정 장치가 설치되고,
    상기 하중 측정 장치는, 상기 탄성 기구를 개재해서 상기 연마체에 연결되고,
    상기 제어부는, 상기 구동 기구에 의해 상기 헤드를 하강시킬 때, 처음에 위치 제어에 의해 상기 구동 기구를 제어하고, 목표 하중 시의 Z 좌표가 되는 위치보다도 앞의 위치로부터 하중 제어로 전환하여, 상기 구동 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 기구는, 코일 스프링을 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  3. 피연마재를 보유 지지하는 보유 지지부와,
    상기 보유 지지부에 보유 지지된 피연마재를 연마하는 연마체와,
    탄성 기구를 개재해서 상기 연마체를 지지하는 헤드와,
    상기 헤드를 Z 좌표 방향으로 이동시키는 구동 기구와,
    상기 구동 기구에 접속되어, 상기 구동 기구를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 구동 기구에 의해 상기 헤드를 하강시킬 때, 처음에 위치 제어에 의해 상기 구동 기구를 제어하고, 목표 하중 시의 Z 좌표가 되는 위치보다도 앞의 위치로부터 하중 제어로 전환하여, 상기 구동 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 앞의 위치는, 목표 하중이 달성될 때까지 위치 제어를 행한 경우의 오버슈트량에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
KR1020170015604A 2016-02-05 2017-02-03 연마 장치 KR101985585B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016021312 2016-02-05
JPJP-P-2016-021312 2016-02-05
JPJP-P-2016-254114 2016-12-27
JP2016254114A JP6921527B2 (ja) 2016-02-05 2016-12-27 研磨装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170093733A KR20170093733A (ko) 2017-08-16
KR101985585B1 true KR101985585B1 (ko) 2019-06-03

Family

ID=59628244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170015604A KR101985585B1 (ko) 2016-02-05 2017-02-03 연마 장치

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6921527B2 (ko)
KR (1) KR101985585B1 (ko)
TW (1) TWI623379B (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102011077B1 (ko) * 2019-03-08 2019-08-14 (주)성현 테크놀로지 반도체 슈라우드 링의 슬롯 가공방법
TWI765726B (zh) * 2021-05-28 2022-05-21 大量科技股份有限公司 拋光系統及其修整裝置
CN115476253A (zh) * 2022-08-12 2022-12-16 鸿富锦精密电子（成都）有限公司 抛光装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003229388A (ja) 2002-02-01 2003-08-15 Nikon Corp 研磨装置、研磨方法、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法
JP2004327774A (ja) 2003-04-25 2004-11-18 Nikon Corp 研磨装置、これを用いた半導体デバイス製造方法およびこの方法により製造される半導体デバイス
JP2010172976A (ja) 2009-01-27 2010-08-12 Nikon Corp 研磨装置
JP2013233651A (ja) * 2013-08-19 2013-11-21 Nikon Corp 研磨装置の押圧力検出装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60039054D1 (de) * 1999-03-30 2008-07-10 Nikon Corp Gt-polierkörper, poliervorrichtung, polierverfahren und verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung (2002/23)
KR100356440B1 (ko) * 1999-12-07 2002-10-19 사단법인 고등기술연구원 연구조합 연마기
JP5113422B2 (ja) * 2007-05-23 2013-01-09 富士精工株式会社 押圧力検出装置付ローラバニシング装置
JP5306065B2 (ja) * 2009-06-04 2013-10-02 株式会社荏原製作所 ドレッシング装置およびドレッシング方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003229388A (ja) 2002-02-01 2003-08-15 Nikon Corp 研磨装置、研磨方法、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法
JP2004327774A (ja) 2003-04-25 2004-11-18 Nikon Corp 研磨装置、これを用いた半導体デバイス製造方法およびこの方法により製造される半導体デバイス
JP2010172976A (ja) 2009-01-27 2010-08-12 Nikon Corp 研磨装置
JP2013233651A (ja) * 2013-08-19 2013-11-21 Nikon Corp 研磨装置の押圧力検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI623379B (zh) 2018-05-11
JP2017140693A (ja) 2017-08-17
TW201741071A (zh) 2017-12-01
JP6921527B2 (ja) 2021-08-18
KR20170093733A (ko) 2017-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10060737B2 (en) Method and machine for determining a shape contour on a measurement object
KR101985585B1 (ko) 연마 장치
US10350722B2 (en) Polishing apparatus
KR101948939B1 (ko) 렌즈 심취기의 심출 방법 및 장치
JP2008510626A (ja) ばね弾性的に支承された工作物支持体を有する打抜き機
EP0393615B1 (en) Polishing apparatus
KR102338708B1 (ko) 연마 장치
JP4587026B2 (ja) 微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法
JP2017537805A (ja) ワーク中心領域の支持および測定用の定寸・振れ止め装置、このような定寸・振れ止め装置を備えた研削盤、ならびにワーク中心領域の支持および測定方法
US10363647B2 (en) Grinding tool
JP7274998B2 (ja) 研削装置
JP6786244B2 (ja) 定圧加工装置
JP7463142B2 (ja) 研磨パッドの厚み測定装置
JP2018111162A (ja) 研磨装置
JP2019104082A (ja) Ｎｃ研削装置及びワークの研削方法
JP2021079483A (ja) 加工装置
JP5401858B2 (ja) 研削盤および研削方法
JPH09150355A (ja) 研削盤
JP7474144B2 (ja) 研削装置および研削方法
JP5860682B2 (ja) レンズ芯取機の芯出し方法及び装置
JP2017127926A (ja) 砥石修正装置、及び同装置を備えた工作機械、並びに砥石修正方法
EP1197294A1 (en) Centerless grinder with measuring device
JP2011161534A (ja) 研磨ヘッド及び研磨装置
JP2016215341A (ja) 研磨装置
JP2013129047A (ja) 研削状態判定方法および研削状態判定装置

Legal Events

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