KR102435162B1 - 연마 장치 - Google Patents

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다쿠야 미하라
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명의 과제는 피가공물을 연마하는 연마 장치에 있어서, 공급되는 슬러리의 연마 능력을 충분히 활용하여, 피가공물에 대한 연마 품질을 균일하게 하는 것에 있다.
본 발명에 의해, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 대면하여 연마하는 연마 패드를 구비한 연마 수단과, 상기 연마 수단의 상기 연마 패드를 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 접촉 및 이격시키는 연마 패드 이송 수단과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 상기 연마 패드에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 기구로 적어도 구성되고, 상기 슬러리 공급 기구는, 상기 척 테이블을 둘러싸고 상부가 개방된 공간을 형성하며 공급되는 슬러리를 저류하는 용기와, 상기 용기의 바닥부에 배치되고, 상기 척 테이블로부터 오버행한 상기 연마 패드에 상기 용기에 저류된 슬러리를 비산시켜 공급하는 슬러리 비산 수단으로 적어도 구성되는 연마 장치가 제공된다.

Description

연마 장치{POLISHING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 연마하는 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 스트리트라고 불리는 절단 라인에 의해 다수의 직사각형 영역을 구획하고, 상기 직사각형 영역의 각각에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 이와 같이 다수의 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할함으로써, 개개의 반도체 디바이스를 형성한다. 반도체 디바이스의 소형화 및 경량화를 도모하기 위해서, 통상, 반도체 웨이퍼를 스트리트를 따라 절단하여 개개의 직사각형 영역을 분할하기에 앞서, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하여 소정의 두께로 형성하고 있다. 반도체 웨이퍼의 이면의 연삭은, 통상, 다이아몬드 지립을 레진 본드와 같은 적절한 본드로 고착하여 형성한 연삭 지석을, 고속 회전시키면서 반도체 웨이퍼의 이면에 압박시킴으로써 수행되고 있다. 이러한 연삭 방식에 의해 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하면, 반도체 웨이퍼의 이면에 연삭흔(硏削痕)이 잔존하고, 이것이 개개로 분할된 반도체칩의 항절 강도를 저하시키는 원인이 된다. 이 연삭된 반도체 웨이퍼의 이면에 생성되는 연삭흔을 제거하는 대책으로서, 연삭된 반도체 웨이퍼의 이면에 대해 유리(遊離) 지립을 포함하는 연마액(슬러리)을 공급하여 연마하는 연마 장치도 실용화되어 있다.
일반적으로, 슬러리를 사용하는 연마 장치에서는, 피가공물과 연마 패드 사이에 항상 슬러리를 계속 공급할 필요가 있으나, 새로운 슬러리를 항상 공급하는 구성으로 한 경우, 슬러리에 포함되는 유리 지립의 성능을 충분히 다 활용하지 못한 채 폐기하면서, 새로운 슬러리를 공급하게 되기 때문에, 투입되는 슬러리의 분만큼 가공 비용이 비싸진다고 하는 문제가 있으며, 이 문제를 해결하기 위해서, 연마에 사용된 슬러리를 순환시켜 재이용할 수 있는 구성으로 하는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조.).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제06-302567호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1에 개시된 연마 장치에서는, 진흙 형상의 슬러리를 도중에 끊기지 않고 확실하게 순환시켜 공급하기 위한 복잡한 순환 기구가 필요해져, 장치 자체의 비용이 증대한다고 하는 문제가 있다. 또한, 슬러리를 순환시키는 순환 기구를 설치하는 경우에는, 저류하는 슬러리의 양에 맞춰 복수의 웨이퍼를 슬러리로 연속적으로 연마하게 되기 때문에, 슬러리에 포함되는 유리 지립의 열화, 및 연마에 의해 피가공물로부터 이탈한 물질이 슬러리 중에 증가하는 등의 이유에 의해, 연마 공정의 시간 경과에 따라 슬러리의 연마 능력이 서서히 저하된다. 그 결과, 연마되는 웨이퍼의 품질이 서서히 저하되어, 연속해서 연마된 웨이퍼의 품질이 불균일해진다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 연마 장치에 있어서의 슬러리의 연마 능력을 충분히 이용함으로써 슬러리를 낭비하지 않고, 나아가서는, 연마 품질을 균일하게 유지하는 연마 장치에 해결해야 할 과제가 있다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하면, 슬러리를 공급하여 웨이퍼를 연마하는 연마 장치로서, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 상부에 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 대면하여 연마하는 연마 패드를 회전 가능하게 구비한 연마 수단과, 상기 연마 수단을 상기 척 테이블에 접근 및 이격시켜 상기 연마 패드를 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 접촉 및 이격시키는 연마 패드 이송 수단과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 상기 연마 패드에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 기구로 적어도 구성되고, 상기 슬러리 공급 기구는, 상기 척 테이블을 둘러싸고 상부가 개방된 공간을 형성하며 공급되는 슬러리를 저류하는 용기와, 상기 용기의 바닥부에 배치되고, 상기 척 테이블로부터 오버행한 상기 연마 패드에 상기 용기에 저류된 슬러리를 비산시켜 공급하는 슬러리 비산 수단으로 적어도 구성되는 연마 장치가 제공된다.
상기 용기의 바닥은, 연마 패드가 오버행하는 측으로 내려가도록 경사져 슬러리를 모으도록 구성되고, 상기 슬러리 비산 수단은, 모아진 슬러리를 비산하여 상기 연마 패드에 공급하는 것이 바람직하다.
상기 용기의 바닥부에는 모아진 슬러리를 배출하는 배출구가 형성되도록 구성할 수 있고, 또한, 상기 슬러리 비산 수단은, 상기 용기의 바닥부에 고압 가스를 상기 연마 패드를 향해 분사하는 가스 분사구를 구비하며, 바닥부에 모아진 슬러리를 상기 분사구로부터 분사되는 가스와 함께 연마 패드에 공급하도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 분사구를, 상기 용기의 바닥부에 모아진 슬러리를 배출하는 배출구와 겸할 수도 있고, 상기 슬러리 비산 수단은, 슬러리를 날개로 비산하여 상기 연마 패드에 공급하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 척 테이블과 상기 용기가 상기 착탈 위치에 위치되었을 때에, 슬러리 공급 수단에 의해 슬러리가 상기 용기에 공급되도록 구성할 수 있고, 상기 연마 수단에는 덮개가 배치되어, 연마 공정 시에 상기 용기의 개방된 상부를 폐색하도록 해도 좋다.
본 발명에 기초한 연마 장치에 의하면, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 상부에 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 대면하여 연마하는 연마 패드를 회전 가능하게 구비한 연마 수단과, 상기 연마 수단을 상기 척 테이블에 접근 및 이격시켜 상기 연마 패드를 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 접촉 및 이격시키는 연마 패드 이송 수단과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 상기 연마 패드에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 기구로 적어도 구성되고, 상기 슬러리 공급 기구는, 상기 척 테이블을 둘러싸고 상부가 개방된 공간을 형성하며 공급되는 슬러리를 저류하는 용기와, 상기 용기의 바닥부에 배치되고, 상기 척 테이블로부터 오버행한 연마 패드에 상기 용기에 저류된 슬러리를 비산시켜 공급하는 슬러리 비산 수단으로 적어도 구성되어 있음으로써, 공급된 필요 최소한의 슬러리의 연마 능력을 충분히 이용할 수 있어, 소량의 슬러리에 의해 연마 공정을 실행하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 용기에 슬러리의 배출구를 형성하고, 상기 척 테이블과 상기 용기가 상기 착탈 위치에 위치되었을 때에, 슬러리 공급 수단에 의해 슬러리가 상기 용기에 공급되도록 구성하면, 1장의 웨이퍼를 연마할 때마다 새로운 슬러리로 교환하는 것이 용이해지고, 연마 품질을 항상 일정하게 유지하는 것도 용이하게 실현된다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 연마 장치의 일 실시형태를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연마 장치에 장비되는 척 테이블, 및 용기를 도시한 설명도이다.
도 3은 도 1에 도시된 연마 장치에 장비되는 연마 수단을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 연마 장치에 의해 실시되는 연마 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 도 4에 도시된 연마 공정 시의 슬러리 비산 수단의 다른 실시형태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 연마 장치의 적합한 실시형태에 대해, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따라 구성된 연마 장치의 사시도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 연마 장치(1)는, 전체를 번호 2로 나타낸 장치 하우징을 구비하고 있다. 장치 하우징(2)은, 직육면체 형상의 주부(主部; 21)와, 상기 주부(21)의 후단부(도 1에서는, 우측 상측)에 설치되고 실질적으로 연직 상방으로 연장되는 직립벽(22)을 구비하고 있다. 직립벽(22)의 전면(前面)에는 상하 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(221, 221)이 설치되어 있다. 이 한 쌍의 안내 레일(221, 221)에 연마 수단(3)이 상하 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다. 한편, 도 1에 화살표 X로 나타내는 방향을 X축 방향, 화살표 Y로 나타내는 방향을 Y축 방향, 화살표 Z로 나타내는 방향을 Z축 방향으로 하여 이하 설명한다.
연마 수단(3)은, 이동 베이스(31)와, 이동 베이스(31)에 장착된 스핀들 유닛(32)을 구비하고 있다. 이동 베이스(31)에는, 후면 양측에 상하 방향(Z축 방향)으로 연장되는 한 쌍의 다리부(311, 311)가 설치되어 있고, 이 한 쌍의 다리부(311, 311)에 상기 한 쌍의 안내 레일(221, 221)과 미끄럼 이동 가능하게 결합되는 피안내홈(312, 312)이 형성되어 있다. 이와 같이 직립벽(22)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(221, 221)에 미끄럼 이동 가능하게 장착된 이동 베이스(31)의 전면에는, 전방으로 돌출된 지지부(313)가 설치되어 있다. 이 지지부(313)에 스핀들 유닛(32)이 부착되어 있다.
스핀들 유닛(32)은, 지지부(313)에 장착된 스핀들 하우징(321)과, 상기 스핀들 하우징(321)에 회전 가능하게 배치된 회전 스핀들(322)과, 상기 회전 스핀들(322)을 회전 구동하기 위한 구동원으로서의 서보 모터를 내장한 모터 케이스(323)를 구비하고 있다. 회전 스핀들(322)의 하단부는 스핀들 하우징(321)의 하단을 넘어 하방으로 돌출되어 있고, 그 하단에는 원판 형상의 공구 장착 부재(324)가 설치되어 있다. 한편, 이 공구 장착 부재(324)에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수의 볼트 삽입 관통 구멍(도시는 생략)이 형성되어 있다. 이 공구 장착 부재(324)의 하면에 연마 공구(325)가 장착된다. 연마 공구(325)는, 원판 형상의 지지 부재(326)와 원판 형상의 연마 패드(327)로 구성되어 있고(도 4도 아울러 참조), 연마 패드(327)는, 지지 부재(326)에 접착된 부직포, 우레탄 등으로 형성되어 있다.
설명을 더 계속하면, 도시된 연마 장치(1)는, 상기 연마 수단(3)을 상기 한 쌍의 안내 레일(221, 221)을 따라 상하 방향(Z축 방향)으로 이동시키는 연마 패드 이송 수단(4)을 구비하고 있다. 이 연마 패드 이송 수단(4)은, 직립벽(22)의 전측에 배치되며 실질적으로 연직으로 연장되는 수나사 로드(41)를 구비하고 있다. 이 수나사 로드(41)는 그 상단부 및 하단부가 직립벽(22)에 부착된 베어링 부재(42 및 43)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 상측의 베어링 부재(42)에는 수나사 로드(41)를 회전 구동하기 위한 구동원으로서의 펄스 모터(44)가 배치되어 있고, 이 펄스 모터(44)의 출력축이 수나사 로드(41)에 전동 연결되어 있다. 이동 베이스(31)의 후면에는, 그 폭 방향 중앙부로부터 후방으로 돌출되는 연결부가 형성되어 있고(도시 생략), 이 연결부에는 연직 방향으로 연장되는 관통 암나사 구멍이 형성되어 있으며, 이 암나사 구멍에 상기 수나사 로드(41)가 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(44)가 정회전하면, 연마 수단(3)이 하강하고, 역회전하면, 상승된다.
장치 하우징(2)의 주부(21)의 후반부 상면에는 원판 형상의 턴테이블(5)이 배치되어 있다. 이 턴테이블(5)은, 실질적으로 연직으로 연장되는 중심 축선을 중심으로 하여 회전 가능하게 장착되어 있고, 장치 하우징(2) 내에 수용된 적절한 전동 모터(도시 생략)에 의해 회전 구동된다. 단, 본 실시형태에서는, 후술하는 바와 같이, 상기 턴테이블은, 180도의 각도로 둘레 방향으로 왕복 이동하는 구성으로 되어 있다. 턴테이블(5)에는, 둘레 방향에서 180도의 간격을 두고, 즉, 상기 턴테이블(5)의 중심을 사이에 두고 마주보는 위치에, 제1 척 테이블(51a), 제2 척 테이블(51b)이 배치되어 있다. 또한, 상기 턴테이블(5)의 상기 제1, 제2 척 테이블(51a, 51b)이 배치된 위치에, 그 제1, 제2 척 테이블(51a, 51b)의 각각을 수용하도록 용기(52, 52)가 배치되어 있다. 한편, 도 1에 있어서 제1 척 테이블(51a)이 위치되어 있는 위치를, 피가공물이 연마되는 연마 위치라고 부르고, 제2 척 테이블(51b)이 위치되어 있는 위치를, 피가공물을 상기 척 테이블에 대해 착탈하는 착탈 위치라고 부른다.
상기 용기(52)와, 제1 척 테이블(51a)의 구성에 대해, 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 연마 위치에 제1 척 테이블(51a)이 위치되어 있는 상태에서, 편의상, 용기(52)를 X축 방향으로 자른 단면도로 한 설명도이다. 상기 용기(52)는, 턴테이블(5)에 형성된 개구 구멍(501)을 막도록, 또한 제1 척 테이블(51a)을 둘러싸도록, 측벽부(52a)와, 바닥부(52b)로 구성되어 있다. 상기 바닥부(52b)에는, 후술하는 슬러리 배출 겸 가스 분출용의 개구(52c)가 형성되어 있고, 상기 개구(52c)가 바닥부(52b)에 있어서 가장 낮은 위치가 되도록 경사가 형성되어 있다. 또한, 상기 바닥부(52b)의 하면측에는, 제1 척 테이블(51a)을 구동하는 전동 모터(M)가 설치되어 있고, 그 구동력은 상기 전동 모터(M)의 회전 구동력을 전달하는 벨트(V)와, 제1 척 테이블(51a)의 회전축(511)에 배치되어 있는 로터리 조인트(512)를 통해 전달된다. 그리고, 상기 회전축(511)의 회전이, 상기 바닥부(52b)에 설치되어 상기 회전축(511)을 유지하고 있는 회전 보스부(52d)를 통해 제1 척 테이블(51a)을 회전시키도록 되어 있다.
상기 제1 척 테이블(51a)의 상면은, 통기가 가능한 다공성 세라믹스에 의해 형성되고, 회전축(511)과, 로터리 조인트(512)를 통해, 흡인원(513)으로부터의 부압이 전달되어, 제1 척 테이블(51a) 상에 배치되는 피가공물을 진공 흡착하도록 되어 있다. 또한, 용기(52)의 바닥부(52b)에 형성된 개구(52c)는, 전자 구동되는 삼방 밸브(521)와 가요성의 파이프를 통해, 고압 가스 용기(522) 및 흡인원(523)에 연결되어 있고, 상기 삼방 밸브(521)를 적절히 전환함으로써, 상기 개구(52c)를, 고압 가스 용기(522)에 연통(連通)할지, 흡인원(523)측에 연통할지를 전환 가능하게 되어 있다. 한편, 상기 고압 가스 용기(522)에 저류되는 가스로서는, 압축 공기 외에, 압축된 N2, CO2, 및 He 등에서 적절히 선택할 수 있다. 또한, 제2 척 테이블(51b), 및 상기 제2 척 테이블(51b)을 둘러싸는 용기(52)도, 이것과 완전히 동일한 구성을 갖고 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 연마 수단(3)에는 상기 용기(52)의 상방 개구를 막을 수 있는 덮개(53)가 구비되어 있다. 한편, 도 1에서는, 설명의 형편상, 점선으로 나타내고 있다. 상기 덮개(53)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스핀들 하우징(321)의 외주에 설치된 덮개 유지 부재(324)의 스프링(325)을 통해, 스핀들 하우징(321)에 대해 상하 방향으로 미끄럼 이동하여, 상대 이동 가능하게 유지되어 있다. 상기 덮개(53)의 하단은, 용기(52)의 상방 개구부의 형상에 대응하도록 형성되고, 상기 용기(52)와 접하는 부위에는 시일 부재(54)가 배치되어 있다. 상기 덮개(53)의 상면에는, 후술하는 용기 내에 분사되는 고압 가스를 방출하기 위한 가스 배출용의 개구(55)가 형성되어 있다.
도 1로 되돌아가서 설명을 계속하면, 장치 하우징(2)의 주부(21)에 있어서의 전반부 상에는, 제1 카세트(11)와, 제2 카세트(12)와, 피가공물의 중앙 위치 맞춤을 행하는 임시 배치 수단(13)과, 세정 수단(14)과, 피가공물 반송 수단(15)과, 피가공물 반입 수단(16)과, 피가공물 반출 수단(17)과, 후술하는 슬러리 공급 노즐(18)이 배치되어 있다. 제1 카세트(11)는, 연마 가공 전의 피가공물을 수용하는 것이며, 장치 하우징(2)의 주부(21)에 있어서의 카세트 반입 영역에 배치된다. 제2 카세트(12)는, 장치 하우징(2)의 주부(21)에 있어서의 카세트 반출 영역에 배치되고, 연마 가공 후의 피가공물을 수용한다. 상기 임시 배치 수단(13)은, 제1 카세트(11)와 피가공물의 착탈 위치 사이에 배치되고, 이제부터 연마 가공되는 피가공물을 임시 배치하는 것이며, 임시 배치되는 원판형의 피가공물의 중심 맞춤을 행하는 것이 가능하게 되어 있다. 세정 수단(14)은, 피가공물의 착탈 위치와 제2 카세트(12) 사이에 배치되고, 연마 가공 후의 피가공물을 세정한다.
피가공물 반송 수단(15)은, 제1 카세트(11)와, 제2 카세트(12) 사이에 배치되고, 제1 카세트(11) 내에 수용된 피가공물을 임시 배치 수단(13)에 반출하며, 세정 수단(14)에 의해 세정된 피가공물을 제2 카세트(12)에 반입한다. 피가공물 반입 수단(16)은, 임시 배치 수단(13)과 피가공물의 착탈 위치 사이에 배치되고, 임시 배치 수단(13) 상에 배치된 연마 가공 전의 피가공물을 상기 착탈 위치에 위치된 척 테이블 상에 반송한다. 피가공물 반출 수단(17)은, 상기 착탈 위치와 세정 수단(14) 사이에 배치되고, 상기 착탈 위치에 위치된 척 테이블 상에 배치되어 있는 연마 가공 후의 피가공물을 세정 수단(14)에 반송한다. 제1 카세트(11)에 수용된 가공 전의 피가공물이 전부 가공되어, 제1 카세트(11)가 비게 되면, 가공 전의 피가공물이 수용된 새로운 제1 카세트가 빈 카세트와 교체된다. 또한, 제2 카세트(12)의 수용부에 대해 제1 카세트(11)로부터 반출되어 연마 가공을 끝낸 피가공물이 전부 수용되었다면, 빈 새로운 제2 카세트(12)와 교체된다.
다음으로, 전술한 연마 장치에 의해 실행되는 연마 작업에 대해, 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 제1 카세트(11)에 수용된 연마 가공 전의 피가공물로서의 반도체 웨이퍼(W)가 피가공물 반송 수단(15)의 상하 동작 및 진퇴 동작에 의해 반출되는 것으로 한다. 피가공물 반송 수단(15)에 의해 반출된 반도체 웨이퍼(W)는, 피가공물의 임시 배치 수단(13)에 배치된다. 임시 배치 수단(13)에 배치된 반도체 웨이퍼(W)는, 여기서 중심 맞춤이 행해진 후에 피가공물 반입 수단(16)의 흡인, 및 선회 동작에 의해 피가공물의 착탈 위치에 위치되어 있는 제2 척 테이블(51b) 상으로 운반되어 배치된다. 반도체 웨이퍼(W)가 제2 척 테이블(51b) 상에 배치되었다면, 도 2에 도시된 흡인 수단(513)으로부터 가요성의 파이프를 통해 제2 척 테이블(51b)의 상면인 유지면에 부압을 작용시킨다. 이 결과, 반도체 웨이퍼(W)는 제2 척 테이블(51b)의 상면인 유지면 상에 흡인 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)가 제2 척 테이블(51b)에 흡인 유지되었다면, 슬러리 공급 수단(18)으로부터, 제2 척 테이블(51b)을 둘러싸고 있는 용기(52) 내에 새로운 연마용의 슬러리를 소정량(예컨대, 200 ㎖ 정도) 공급한다.
제2 척 테이블(51b)을 둘러싸고 있는 용기(52)에 슬러리가 공급되었다면, 턴테이블(5)을 180도 회전시켜, 제2 척 테이블(51b)을 연마 수단(3)의 하방의 위치, 즉 연마 위치로 이동시키고, 그때까지 연마 위치에 있던 제1 척 테이블(51a)이 착탈 위치로 이동된다. 한편, 이때, 연마 수단(3)은, 제2 척 테이블(51b) 상에 배치된 반도체 웨이퍼(W)에 연마 패드(327)가 접촉하지 않도록 상방 위치에 대기하고 있다.
피가공물인 미가공의 반도체 웨이퍼(W)가 배치된 제2 척 테이블(51b)이 연마 위치로 이동되면, 상기 제2 척 테이블(51b)을, 전동 모터(M)를 작동시킴으로써, 예컨대 300 rpm 정도로 회전시키고, 상기 모터 케이스(323)에 내장된 서보 모터를 구동하여 연마 공구(325)를 4000∼7000 rpm으로 회전시키며, 상기 연마 패드 이송 수단(4)의 펄스 모터(44)를 정회전 구동하여 연마 수단(3)을 하강시킨다. 여기서, 연마 패드(327)가 반도체 웨이퍼(W)에 근접하면, 삼방 밸브(521)를 전환하여 고압 가스 용기(522)측에 연결하고, 용기(52)의 바닥부(52b)의 개구(52c)로부터 고압 가스를 분출시킨다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 용기의 바닥은, 연마 패드(327)가 척 테이블에 대해 오버행하는 측으로 내려가도록 경사져 슬러리를 모으도록 구성되어 있고, 상기 개구(52c)로부터의 고압 가스의 분출에 의해, 상기 용기(52)의 바닥부에 저류되어 있던 진흙 형상의 슬러리가 상방으로 비산되며, 연마 패드(327)의 상기 오버행된 영역에 분무되도록 되어 있다. 한편, 연마 패드(327)가 반도체 웨이퍼(W)에 근접한 상태에서는, 연마 수단(3)과 함께 하강한 덮개(53)에 의해 용기(52)의 상방이 폐쇄되어, 상기 제2 척 테이블(51b) 주위는 대략 폐공간으로 되어 있으나, 상기 폐공간 내에 분출된 가스는, 상기 덮개(53)의 상면에 형성된 가스 배출용의 개구(55)로부터 방출되는 것이 가능하게 되어 있다.
연마 패드(327)에 대해 슬러리가 분무되고 있는 상태에서, 연마 수단(3)을 더 하강시켜 연마 패드(327)를 제2 척 테이블(51b) 상의 반도체 웨이퍼(W)의 연마면에 소정의 하중으로 압박하여, 연마 가공을 실시한다. 이때, 연마 패드(327)에 공급된 슬러리는, 진흙 형상이기 때문에 연마 패드에 부착된 슬러리는 그대로 유지되어 간접적으로 반도체 웨이퍼(W)의 가공면에 대해서도 공급되게 된다. 한편, 반도체 웨이퍼(W)의 가공면에 보다 슬러리를 공급하기 위해서, 슬러리를 비산시켜 분무하는 방향을, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 가공면과, 연마 패드(327)의 접촉부에 위치시키면, 보다 가공 효율이 향상되기 때문에 바람직하다. 그리고, 소정 시간(예컨대, 5분 정도)의 연마 가공을 실시함으로써, 피가공면에 남아 있던 연삭흔이 제거되고, 연마 공정이 종료된다.
상기한 제2 척 테이블(51b)에 배치된 반도체 웨이퍼(W)에 대한 연마 공정이 실시되고 있는 동안, 착탈 위치측에 위치된 제1 척 테이블(51a)에는, 상기한 제2 척 테이블(51b)에 대해 이루어진 것과 동일한 절차에 의해, 피가공물인 연마 가공 전의 반도체 웨이퍼(W)가 제1 카세트(11)로부터 반출되고, 피가공물 반입 수단(16)에 의해 제1 척 테이블(51a) 상에 배치되어 대기 상태로 되어 있다. 한편, 미가공의 반도체 웨이퍼가 배치된 제2 척 테이블(51b)이 연마 위치에 위치되고 제1 척 테이블(51a)이 착탈 위치에 위치되었을 때에, 제1 척 테이블(51a) 상에 연마 후의 반도체 웨이퍼(W)가 배치되어 있던 경우에는, 연마 가공 전의 새로운 반도체 웨이퍼(W)를 배치하기 전에, 후술하는 피가공물의 반출 공정이 실시된다.
상기한 바와 같이, 연마 위치에 있는 제2 척 테이블(51b) 상의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 연마 공정이 종료되었다면, 삼방 밸브(521)를 전환하여, 개구(52c)를, 흡인원(523)측에 연통하고, 정지시키고 있던 흡인 펌프에 의해 구성되는 흡인원(523)을 작동시킨다. 이에 의해, 용기(52)의 바닥부에 저류되어 있는 슬러리가 흡인되어 용기(52)로부터 제거되고, 상기 흡인원(523)과 함께 설치되는 폐기 용기(도시는 생략)에 슬러리가 폐기되며, 일정 시간 경과 후에는 상기 흡인원(523)의 작동이 정지된다. 또한, 이와 동시에, 연마 패드 이송 수단(4)의 펄스 모터(44)를 역회전시켜 스핀들 유닛(32)을 소정 위치까지 상승시키고, 연마 공구(325)의 회전을 정지하며, 제2 척 테이블(51b)의 회전도 정지시킨다. 그리고, 턴테이블(5)을, 상기 제2 척 테이블(51b)을 상기 연마 위치로 이동시켰을 때의 회전 방향과는 반대의 방향으로 180도 회전시켜, 다시 상기 착탈 위치에 위치시킨다.
이와 같이 하여, 연마 가공이 실시된 제2 척 테이블(51b)이 착탈 위치에 위치되었다면, 피가공물의 반출 공정이 실시된다. 먼저, 제2 척 테이블(51b)의 유지면에 부압을 작동시키고 있는 흡인원(513)의 작동을 정지하여 연마 가공이 종료되어 있는 반도체 웨이퍼(W)의 흡인 유지를 해제한다. 제2 척 테이블(51b)에 의한 흡인 유지가 해제된 반도체 웨이퍼(W)는, 피가공물 반출 수단(17)에 의해 반출되어 피가공물의 세정 수단(14)에 반송된다. 상기 세정 수단(14)에 반송된 반도체 웨이퍼(W)는, 여기서 세정되고(웨이퍼 세정 공정), 그 후 피가공물 반송 수단(15)에 의해 제2 카세트(12)의 소정 위치에 수용된다.
상기 웨이퍼 세정 공정을 실시하고 있을 때에, 착탈 위치에서는, 반도체 웨이퍼(W)가 반출되어 아무것도 배치되어 있지 않은 상태의 제2 척 테이블(51b)이 도시하지 않은 세정 수단에 의해 세정된다. 한편, 상기 세정 수단은, 본 발명의 주요부를 구성하지 않기 때문에, 그 상세한 것은 생략한다.
상기 제2 척 테이블(51b)에 대한 세정이 실시되었다면, 맨 처음에 설명한 바와 같이, 제1 카세트(11)로부터 가공 전의 반도체 웨이퍼(W)가 반출되고, 제2 척 테이블(51b)의 상면에 배치되어 흡인 유지된 상태로 대기하게 된다. 그 동안, 제1 척 테이블(51a)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)에 대해, 상기한 바와 같은 연마 가공이 실시된다. 이러한 공정이 반복됨으로써, 제1 카세트(11)에 수용되어 있던 모든 반도체 웨이퍼(W)에 대한 연마 공정을 완료시킬 수 있다.
상기한 실시형태에서는, 용기(52)의 바닥부(52b)에 저류된 슬러리를 연마 패드(327)에 비산시키는 슬러리 비산 수단으로서, 개구(52c)로부터 단순히 고압 가스를 분출시킴으로써 분출 가스에 말려들게 하도록 하여 비산시키도록 하고 있었으나, 상기 슬러리 비산 수단으로서는, 이 형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 용기(52)의 바닥부(52b)의 개구(52c)에 대해 또한 그 상부에 오목부(524)를 형성하여 복수의 날개를 갖는 회전 날개(525)를 배치하고, 상기 회전 날개(525)를 도시하지 않은 전동 모터에 의해 회전시킨다. 그리고, 회전시켜진 회전 날개의 날개의 상면에 유지된 슬러리를 상기 연마 패드(327)를 향해 비산시킬 수 있다. 한편, 상기 회전 날개(525)를 상기 전동 모터에 의하지 않고, 고압 가스를 바닥부(52b)의 개구(52c)로부터 분출시킴으로써 회전시키는 것으로 해도 좋다.
이상, 본 발명에 기초한 연마 장치의 적합한 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 특허청구의 범위에 기재된 범위에서 여러 가지 변형예를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 용기(52)의 상방을 막는 덮개(53)를 구비하는 것으로 하였으나, 슬러리는 진흙 형상의 물질이기 때문에, 반드시 이것을 필수적인 구성으로 하는 것은 아니며, 사용하는 슬러리의 상태에 따라서는, 이것을 생략할 수 있다. 또한, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 슬러리를 비산시켜, 연마 패드(327)의 오버행 영역에 분무하기 위한 고압 가스 분출구와, 용기(52)에 저류된 슬러리를 배출하기 위한 배출구를, 개구(52c)가 겸하도록 구성되어 있었으나, 이것에 한정되지 않고, 각각 개별적으로 형성되어 있어도 좋다.
1: 연마 장치 2: 장치 하우징
3: 연마 수단 4: 연마 패드 이송 수단
5: 턴테이블 11: 제1 카세트
12: 제2 카세트 13: 임시 배치 수단
14: 세정 수단 15: 피가공물 반송 수단
16: 피가공물 반입 수단 17: 피가공물 반출 수단
18: 슬러리 공급 노즐 32: 스핀들 유닛
52: 용기 53: 덮개

Claims (9)

  1. 슬러리를 공급하여 웨이퍼를 연마하는 연마 장치로서,
    웨이퍼를 유지하는 유지면을 상부에 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 대면하여 연마하는 연마 패드를 회전 가능하게 구비한 연마 수단과, 상기 연마 수단을 상기 척 테이블에 접근 및 이격시켜 상기 연마 패드를 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 접촉 및 이격시키는 연마 패드 이송 수단과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 상기 연마 패드에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 기구로 적어도 구성되고,
    상기 슬러리 공급 기구는, 상기 척 테이블을 둘러싸고 상부가 개방된 공간을 형성하며 공급되는 슬러리를 저류하는 용기와, 상기 용기의 바닥부에 배치되고, 상기 척 테이블로부터 오버행한 상기 연마 패드에 상기 용기에 저류된 슬러리를 비산시켜 공급하는 슬러리 비산 수단으로 적어도 구성되고,
    상기 슬러리 비산 수단은, 상기 용기의 바닥부에 고압 가스를 상기 연마 패드를 향해 분사하는 가스 분사구를 구비하고, 바닥부에 모아진 슬러리를 상기 분사구로부터 분사되는 가스와 함께 연마 패드에 공급하는 것인, 연마 장치.
  2. 슬러리를 공급하여 웨이퍼를 연마하는 연마 장치로서,
    웨이퍼를 유지하는 유지면을 상부에 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 대면하여 연마하는 연마 패드를 회전 가능하게 구비한 연마 수단과, 상기 연마 수단을 상기 척 테이블에 접근 및 이격시켜 상기 연마 패드를 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 접촉 및 이격시키는 연마 패드 이송 수단과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 상기 연마 패드에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 기구로 적어도 구성되고,
    상기 슬러리 공급 기구는, 상기 척 테이블을 둘러싸고 상부가 개방된 공간을 형성하며 공급되는 슬러리를 저류하는 용기와, 상기 용기의 바닥부에 배치되고, 상기 척 테이블로부터 오버행한 상기 연마 패드에 상기 용기에 저류된 슬러리를 비산시켜 공급하는 슬러리 비산 수단으로 적어도 구성되고,
    상기 슬러리 비산 수단은, 슬러리를 날개로 비산하여 상기 연마 패드에 공급하는 것인, 연마 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 용기의 바닥은, 연마 패드가 오버행하는 측으로 내려가도록 경사져 슬러리를 모으도록 구성되고,
    상기 슬러리 비산 수단은, 모아진 슬러리를 비산하여 상기 연마 패드에 공급하는 것인, 연마 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 용기의 바닥부에는 모아진 슬러리를 배출하는 배출구가 형성되어 있는, 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 분사구는, 상기 용기의 바닥부에 모아진 슬러리를 배출하는 배출구를 겸하는 것인, 연마 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 척 테이블과 상기 용기는 턴테이블에 배치되고, 상기 턴테이블은, 상기 척 테이블과 상기 용기를 웨이퍼를 착탈하는 착탈 위치와 웨이퍼를 연마하는 연마 위치에 위치시키는 것인, 연마 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 척 테이블과 상기 용기가 상기 착탈 위치에 위치되었을 때에, 슬러리 공급 수단에 의해 슬러리가 상기 용기에 공급되는 것인, 연마 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연마 수단에는 덮개가 배치되어, 연마 공정 시에 상기 용기의 개방된 상부를 폐색하는 것인, 연마 장치.
  9. 삭제
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