KR102642340B1 - 기판 연마 장치 및 연마 방법 - Google Patents

기판 연마 장치 및 연마 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102642340B1
KR102642340B1 KR1020180128900A KR20180128900A KR102642340B1 KR 102642340 B1 KR102642340 B1 KR 102642340B1 KR 1020180128900 A KR1020180128900 A KR 1020180128900A KR 20180128900 A KR20180128900 A KR 20180128900A KR 102642340 B1 KR102642340 B1 KR 102642340B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
polishing
chamber
polishing head
head mechanism
Prior art date
Application number
KR1020180128900A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190051808A (ko
Inventor
마사유키 나카니시
겐지 고데라
Original Assignee
가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 filed Critical 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Publication of KR20190051808A publication Critical patent/KR20190051808A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102642340B1 publication Critical patent/KR102642340B1/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
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • 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
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/0015—Hanging grinding machines
    • 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
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • 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
    • 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
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • 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
    • B24B37/12—Lapping plates for working 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
    • B24B37/27—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
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B24B41/047—Grinding heads for working on 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
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/068—Table-like supports for panels, sheets or the like
    • 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

Abstract

사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치에 있어서 연마의 균일성을 향상시키는 것을 하나의 목적으로 한다.
본원은, 일 실시 형태로서, 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며, 정반과, 정반에 설치되고, 기판을 지지하기 위한 기판 지지 기구와, 연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 연마 헤드 기구는 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와, 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구를 구비하고, 기판 지지 기구는, 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트에 마련되는 플레이트 유로와, 플레이트 유로에 접속되는 복수의 기판 지지 챔버이며, 기판 지지 챔버의 각각은, 기판에 대하여 연직 방향의 힘을 독립적으로 인가하고, 기판에 인가되는 연직 방향의 힘은 기판 지지 챔버의 내부 압력에 대응하는, 복수의 기판 지지 챔버를 구비하는, 기판 연마 장치를 개시한다.

Description

기판 연마 장치 및 연마 방법{SUBSTRATE POLISHING APPARATUS AND POLISHING METHOD}
본 발명은 기판 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 기판의 표면을 평탄화하기 위하여 화학 기계 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 장치가 사용되고 있다. 반도체 디바이스의 제조에 사용되는 기판은, 많은 경우에는 원판 형상이었다. 그러나 근년에는, 기판으로서 사변형의 기판이 사용되는 경우가 있다. 사변형의 기판의 예로서는, 통상의 실리콘 기판 외에, 각종 기판, 예를 들어 CCL 기판(Copper Clad Laminate 기판), PCB(Printed Circuit Board) 기판 및 포토마스크 기판 등을 들 수 있다. 따라서 사변형의 기판을 평탄화하는 것에 대한 요구가 높아지고 있다.
일본 특허 공개 제2003-48149호 공보 일본 특허 공개 제2008-110471호 공보 일본 특허 공개 제2005-271111호 공보
오늘날에는, 연마 테이블 및 기판의 양쪽을 회전시키면서 기판을 연마하는 「로터리식」의 CMP 장치가 널리 사용되고 있다. 그러나 로터리식의 CMP 장치를 사용하여 사변형의 기판을 연마한 경우, 기판의 코너부 및/또는 에지부에 하중이 집중됨으로써 기판의 코너부 및/또는 에지부에 과연마가 발생하는 일이 있다. 또한 로터리식의 CMP 장치를 사용하여 사변형의 기판을 연마한 경우, 기판의 중앙 부분에 연마 부족이 발생하는 일이 있다. 특히 사변형의 기판이 대형인 경우, 기판의 코너부 및/또는 에지부와 중심부 사이의 연마량의 차가 커지기 쉽다. 그래서 본원은, 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치에 있어서 연마의 균일성을 향상시키는 것을 하나의 목적으로 한다.
본원은, 일 실시 형태로서, 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며, 정반과, 정반에 설치되고, 기판을 지지하기 위한 기판 지지 기구와, 연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 연마 헤드 기구는 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와, 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구를 구비하고, 기판 지지 기구는, 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트에 마련되는 플레이트 유로와, 플레이트 유로에 접속되는 복수의 기판 지지 챔버이며, 기판 지지 챔버의 각각은, 기판에 대하여 연직 방향의 힘을 독립적으로 인가하고, 기판에 인가되는 연직 방향의 힘은 기판 지지 챔버의 내부 압력에 대응하는, 복수의 기판 지지 챔버를 구비하는, 기판 연마 장치를 개시한다. 또한 본원은, 일 실시 형태로서, 기판 지지 챔버의 각각은, 내부 압력에 따른 연직 방향의 힘을 기판에 인가하는, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치에서는, 연마 테이블 및 기판의 양쪽을 회전시키면서 기판을 연마하는 「로터리식」의 CMP 장치와 달리 기판을 회전시키지 않고 연마하기 때문에, 기판의 코너부 및/또는 에지부에의 하중의 집중은 일어나기 어렵다고 생각된다. 또한 이 기판 연마 장치는, 기판과 연마 패드 사이의 압박력을 국소적으로 제어하는 것이 가능하다. 따라서 이 기판 장치는, 사변형의 기판의 연마의 균일성을 향상시킬 수 있다는 효과를 일례로서 발휘한다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 복수의 기판 지지 챔버의 적어도 하나는, 베이스 플레이트에 형성되는 오목부에 의하여 획정되는, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치는, 기판을 설치하는 면을 평탄한 면으로 하는 것이 용이하다는 효과를 일례로서 발휘한다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 복수의 기판 지지 챔버의 적어도 하나는, 베이스 플레이트에 설치되는 탄성 패드에 의하여 형성되고, 베이스 플레이트에 설치되는 탄성 패드는 적어도 연직 방향으로 신축 가능한, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치는, 기판 지지 챔버로부터의 유체의 누설의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 일례로서 발휘한다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 복수의 기판 지지 챔버는, 기판의 코너부 및/또는 에지부와, 기판의 코너부 및/또는 에지부 이외의 부분에 대하여, 연직 방향의 힘을 독립적으로 인가하도록 배치되는, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치는, 기판의 중앙 부분의 연마 부족을 해소할 수 있다는 효과를 일례로서 발휘한다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 복수의 기판 지지 챔버의 전체적인 외형은, 기판과 상사한 사변형인, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치는, 기판 지지 챔버를 기판의 코너부 및/또는 에지부를 따라 배치하는 것이 용이해진다는 효과를 일례로서 발휘한다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 연마 헤드 기구는, 연마 헤드 본체부와, 연마 헤드 본체부에 마련되는 헤드 유로와, 헤드 유로에 접속되는 복수의 연마 패드 지지 챔버이며, 연마 패드 지지 챔버의 각각은, 연마 패드에 대하여 연직 방향의 힘을 독립적으로 인가하고, 연마 패드에 인가되는 연직 방향의 힘은 연마 패드 지지 챔버의 내부 압력에 대응하는, 복수의 연마 패드 지지 챔버를 구비하는, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치는, 제어 가능한 압박력의 범위를 넓힐 수 있다는 효과를 일례로서 발휘한다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 연마 헤드 기구 및 오비탈 구동 기구는, 연마 헤드 기구가 오비탈 구동되고 있는 동안, 기판의 연마면의 모든 점이 항시 연마 패드와 접촉하도록 구성되는, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치는, 기판의 연마면의 모든 점에 있어서 연마 시간을 동일하게 할 수 있다는 효과를 일례로서 발휘한다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 플레이트 유로에 접속된 압력 제어 기구를 구비하는, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치는, 기판 지지 챔버의 내부 압력을 제어할 수 있다는 효과를 일례로서 발휘한다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며, 기판을 직접적 또는 간접적으로 지지하기 위한 정반과, 연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 연마 헤드 기구는 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와, 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구를 구비하고, 연마 헤드 기구는, 연마 헤드 본체부와, 연마 헤드 본체부에 마련되는 헤드 유로와, 헤드 유로에 접속되는 복수의 연마 패드 지지 챔버이며, 연마 패드 지지 챔버의 각각은, 연마 패드에 대하여 연직 방향의 힘을 독립적으로 인가하고, 연마 패드에 인가되는 연직 방향의 힘은 연마 패드 지지 챔버의 내부 압력에 대응하는, 복수의 연마 패드 지지 챔버를 구비하는, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 기판 연마 장치는, 기판 지지 기구에 챔버를 마련하지 않더라도 압박력의 국소적인 제어가 가능해진다는 효과를 일례로서 발휘한다. 단, 이 구성에 추가하여, 또한, 기판 지지 기구에 챔버를 마련하는 것이 배제되는 것은 아니다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 복수의 연마 패드 지지 챔버는, 연마 헤드 본체부에 설치되는 탄성 패드에 의하여 형성되고, 연마 헤드 본체부에 설치되는 탄성 패드는 적어도 연직 방향으로 신축 가능한, 기판 연마 장치를 개시한다.
이 개시 내용에 의하여 연마 패드 지지 챔버의 상세가 설명된다.
또한, 본원은, 일 실시 형태로서, 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며, 기판을 직접적 또는 간접적으로 지지하기 위한 정반과, 연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 연마 헤드 기구는 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와, 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구와, 연마 헤드 기구를 상하 이동시키기 위한 헤드 상하 이동 기구와, 제어부를 구비하고, 제어부는, 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키도록 오비탈 구동 기구를 제어하고, 연마 헤드 기구가 오비탈 구동되고 있는 동안에, 기판과 연마 패드 사이의 압박력을 증감하도록 헤드 상하 이동 기구를 제어하는, 기판 연마 장치를 개시한다. 또한 본원은, 일 실시 형태로서, 사변형의 기판의 연마 방법이며, 기판을 보유 지지하고, 연마 헤드에 마련된 연마 패드를, 보유 지지된 기판에 미끄럼 접촉시키고, 또한 연마 헤드를 오비탈 구동시켜 기판을 연마하고, 기판의 연마 중에, 연마 헤드를 상하 이동시키기 위한 헤드 상하 이동 기구에 의하여 연마 패드의, 기판에 대한 압박력을 조정하는, 연마 방법을 개시한다.
이 기판 연마 장치 및 연마 방법은, 기판의 영역마다 원하는 연마 레이트를 얻을 수 있다는 효과를 일례로서 발휘한다.
도 1a는 기판 연마 장치의 상면도이다.
도 1b는 기판 연마 장치의 정면도이다.
도 2는 연마 헤드 기구 및 오비탈 구동 기구 등의 정면 단면도이다.
도 3은 기판 연마 장치의 상면도이며, 연마 헤드 기구의 오비탈 구동의 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 오비탈 구동 기구의 다른 일례를 도시하는 사시도이다.
도 5a는 기판 지지 기구의 상면도이다.
도 5b는 기판 지지 기구의 정면 단면도이다.
도 6a는 탄성 패드를 구비하는 기판 지지 기구의 상면도이다.
도 6b는 탄성 패드를 구비하는 기판 지지 기구의 정면 단면도이다.
도 7a는 연마 패드 지지 챔버를 구비하는 연마 헤드 기구의 정면 단면도이다.
도 7b는 연마 패드 지지 챔버를 구비하는 연마 헤드 기구의 저면도이다.
<제1 실시 형태>
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 기판 연마 장치(100)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 1a는, 기판 연마 장치(100)의 상면도이다. 도 1b는, 기판 연마 장치(100)의 정면도이다. 또한 이하에서는, 도 1a의 좌우 방향을 X 방향, 도 1a의 상하 방향을 Y 방향, 도 1b의 상하 방향을 Z 방향(연직 방향)으로 하여 설명한다.
기판 연마 장치(100)는, 사변 형상의 기판(130)을 연마하기 위한 장치이다. 기판 연마 장치(100)는, 정반(110)과, 정반(110)에 설치되는, 기판(130)을 지지하기 위한 기판 지지 기구(120)를 구비한다. 도 1의 예에서는 기판 지지 기구(120)로서 베이스 플레이트(121)가 마련되어 있다. 베이스 플레이트(121)는 정반(110)의 상면에 적재되어 있다. 기판(130)의 연마가 가능한 한, 기판(130)의 지지 방법은 임의의 방법이어도 된다. 마찬가지로, 기판(130)의 연마가 가능한 한, 베이스 플레이트(121)의 설치 방법은 임의의 방법이어도 된다.
기판 연마 장치(100)는, 또한 정반(110)에 대향하여 배치되는 연마 헤드 기구(140)를 구비한다. 연마 헤드 기구(140)는 「연마 헤드」라고도 칭해진다. 연마 헤드 기구(140)는 연마 패드(150)를 설치하기 위하여 마련되어 있다. 기판(130)의 연마 중, 연마 패드(150)는 기판(130)에 미끄럼 접촉한다. 기판 연마 장치(100)는, 또한 연마 헤드 기구(140)를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구(160)를 구비한다. 기판 연마 장치(100)는, 또한 연마 헤드 기구(140)를 상승 및 하강시키기 위한 헤드 상하 이동 기구(170)를 구비한다.
바람직하게는 기판 연마 장치(100)는, XY 평면 내에서 연마 헤드 기구(140)를 평행 이동시키기 위한 기구를 구비한다. 도 1의 예에서는, 연마 헤드 기구(140)를 X 방향으로 구동하는 X 방향 리니어 액추에이터(180)와, 연마 헤드 기구(140)를 Y 방향으로 구동하는 Y 방향 리니어 액추에이터(181)가 마련되어 있다. 연마 헤드 기구(140)를 평행 이동 가능하게 구성함으로써, 후술하는 오비탈 구동의 중심 위치를 조정하는 것이 가능해진다. 또한 연마 헤드 기구(140)를 평행 이동 가능하게 구성함으로써, 장치의 메인터넌스 시에 연마 헤드 기구(140)를 소정의 위치, 예를 들어 연마 패드(150)를 드레싱하기 위한 위치로 퇴피시키는 것이 용이해진다.
또한 기판 연마 장치(100)는, 각종 구성 기구를 제어하기 위한 제어부(190)를 구비할 수 있다. 또한 기판 연마 장치(100)는, 각종 제어 조건을 기억하기 위한 기억부(191)를 구비해도 된다. 또한 도시의 편의상, 도 1a에 있어서, 제어부(190)와 다른 요소(기억부(191)를 제외함)를 연결하는 제어선은 도시되어 있지 않다.
도 1의 예에 있어서의 베이스 플레이트(121)는, 상부에서 보아 기판(130)보다 큰 사변 형상으로 되도록 형성되어 있다. 달리 말하면, 베이스 플레이트(121)는, 하부에서 보아 기판(130)을 완전히 덮는 것이 가능하도록 형성되어 있다. 또한 도 1의 예에 있어서의 정반(110)은, 상부에서 보아 베이스 플레이트(121)보다 큰 사변 형상으로 되도록 형성되어 있다. 달리 말하면, 정반(110)은, 하부에서 보아 베이스 플레이트(121)를 완전히 덮는 것이 가능하도록 형성되어 있다. 단, 정반(110) 및 베이스 플레이트(121)의 크기 및 형상은 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를 들어 상부에서 본 경우의 베이스 플레이트(121)의 크기는 기판(130)보다 작아도 된다. 정반(110) 및 베이스 플레이트(121)는 사변형 이외의 형상, 예를 들어 상부에서 보아 원 형상 등이어도 된다.
도 1의 예에서는, 정반(110)은 베이스 플레이트(121)를 통해 간접적으로 기판(130)을 지지하고 있다. 따라서 연마해야 하는 기판(130)의 크기 및/또는 형상이 변화된 경우에도, 베이스 플레이트(121)만을 교환함으로써 새로운 기판(130)을 지지하는 것이 가능하다. 또한 베이스 플레이트(121)를 사용함으로써, 연마 패드(150)가 정반(110)에 접촉할 가능성을 저감하는 것이 가능하다. 도 1의 예와는 상이한 구조로서, 정반(110)이 기판(130)을 직접적으로 지지하는 구조를 채용하는 것도 가능하다. 정반(110)이 기판(130)을 직접적으로 지지하는 구조에 있어서는, 베이스 플레이트(121)를 사용하지 않으므로, 사용하는 부품의 점수를 삭감할 수 있다. 부품 개수의 삭감은 조립 오차 및/또는 제조 비용의 저감을 초래할 수 있다.
연마 헤드 기구(140)는 정반(110)의 상부에 배치되어 있다. 더 상세하게는 연마 헤드 기구(140)는, 연마 헤드 기구(140)의 하면, 즉, 연마 패드(150)를 펼쳐붙이는 면이 정반(110)에 대향하도록 배치되어 있다. 연마 헤드 기구(140)의 하면은, 기판(130)의 형상과 마찬가지로, 상부에서 보아 사변 형상으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 연마 패드(150)도 또한, 기판(130)의 형상과 마찬가지로, 상부에서 보아 사변 형상으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 그러나 연마 헤드 기구(140) 및 연마 패드(150)를 사변 형상 이외의 형상, 예를 들어 상부에서 보아 원 형상 등으로 구성하는 것도 가능하다. 또한 연마 헤드 기구(140)는 연마 헤드 본체부(220) 및 유체 공급 라인(221)을 구비해도 된다(도 2를 참조).
연마 헤드 기구(140)는, 연마 헤드 기구(140)의 상면의 중앙 부분에 있어서 오비탈 구동 기구(160)에 접속되어 있다. 오비탈 구동 기구(160)는, 연마 헤드 기구(140)의 XY 평면 내의 궤적이 원으로 되도록 연마 헤드 기구(140)를 구동하는 기구이다. 또한, 예를 들어 장치 전체가 수평으로부터 경사지게 배치된 경우 등에는 X축 및/또는 Y축도 함께 경사진다. 오비탈 구동 기구(160)는, 오비탈 구동 기구(160)와 연마 헤드 기구(140)의 접속 위치를 중심으로 한 연마 헤드 기구(140)의 회전, 즉, 연마 헤드 기구(140)의 자전을 제한하도록 구성된다. 이하에서는, 그 궤적이 XY 평면 내에서 원으로 되는 연마 헤드 기구(140)의 운동이며, 연마 헤드 기구(140)가 자전하지 않는 운동을 「(연마 헤드 기구(140)의) 오비탈 구동」이라 칭한다.
연마 헤드 기구(140)는, 연마 헤드 기구(140)를 상승 및 하강시키기 위한 헤드 상하 이동 기구(170)에 접속되어 있다. 도 1의 예에서는, 헤드 상하 이동 기구(170)는 오비탈 구동 기구(160)를 통해 연마 헤드 기구(140)에 접속되어 있다. 단, 헤드 상하 이동 기구(170)의 구조는, 도 1에 도시되는 구조에 한정되지 않는다.
제어부(190)가 헤드 상하 이동 기구(170)를 제어함으로써, 기판(130)과 연마 패드(150)를 접촉시키는 것, 및 기판(130)과 연마 패드(150)의 접촉을 해제하는 것이 가능하다. 또한 제어부(190)가, 기판(130)과 연마 패드(150)가 접촉한 상태를 유지하면서 헤드 상하 이동 기구(170)를 제어하여 기판(130)과 연마 패드(150) 사이의 압박력을 증감하는 것도 가능하다. 그렇게 함으로써 기판의 연마 레이트를 원하는 연마 레이트로 할 수 있다.
연마 헤드 기구(140)를 오비탈 구동시키고 있는 동안에 기판(130)과 연마 패드(150) 사이의 압박력을 제어함으로써, 연마 헤드 기구(140)의 위치에 따라 연마 레이트를 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어 제조 오차 등을 원인으로 하여, 어느 순간에 있어서의 연마 레이트가 다른 순간에 비하여 변화되어 있는 경우, 그 순간에 있어서의 압박력을 증감하도록 제어함으로써 연마 레이트의 변화를 보상할 수 있다. 예를 들어 도 1에 있어서, 연마 헤드 기구(140)가 가장 우측에 위치하고 있는 경우(도 1a의 경우)에만 연마 레이트가 저하되어 있는 경우, 연마 헤드 기구(140)가 가장 우측에 위치하고 있는 동안의 압박력을 증가하도록 기판 연마 장치(100)를 제어할 수 있다. 또한 연마 헤드 기구(140)의 크기가 기판(130)의 크기보다 작은 경우, 기판(130) 상의 특정한 점에 연마 패드(150)가 접촉하고 있는 경우의 압박력을 증가/감소시키고, 특정한 점에 연마 패드(150)가 접촉하고 있지 않은 경우의 압박력을 감소/증가시키는 제어를 행하는 것도 가능하다.
압박력의 제어를 위하여 헤드 상하 이동 기구(170)는, 기억부(191)에 미리 기억된 제어 조건에 따라 제어되어도 된다. 기판(130)의 연마 중 또는 연마 후에 측정기(도시되지 않음)에 의하여 기판(130) 전체의 또는 국소적인 연마 레이트(또는 연마량)을 측정하고, 연마 레이트의 측정 결과를 피드백하여 연마 레이트의 변동을 보상하는 것도 가능하다. 또한, 헤드 상하 이동 기구(170)는, 입력부(도시되지 않음)를 사용하여 유저에 의하여 입력된 조건에 따라 제어되어도 된다.
여기서, 연마 헤드 기구(140)의 오비탈 구동의 반경이 큰 경우, 연마 헤드 기구(140)가 기판(130)로부터 크게 돌출할 수 있다. 돌출량이 큰 경우에 연마 패드(150)를 기판(130)에 압박하면, 연마 헤드 기구(140)가 경사져서 기판(130)의 코너부 및/또는 에지부에 하중이 집중되어 버릴 가능성이 있다. 연마 헤드 기구(140)가 경사지는 것에 의한 하중의 집중을 방지하기 위하여, 연마 헤드 기구(140), 오비탈 구동 기구(160) 등의, 기판 연마 장치(100)의 부품을 강체로 구성하여, 각 부품의 휨 및 부품 간의 덜걱거림을 저감하는 것이 바람직하다. 한편, 연마 헤드 기구(140)에 짐벌 기구(도시되지 않음) 및 스프링 또는 액추에이터 등의 하중 제어 구조(도시되지 않음)를 마련함으로써, 연마 헤드 기구(140)가 경사지는 것을 방지해도 된다.
오비탈 구동의 반경을 작게 하여 연마 헤드 기구(140)의 돌출량을 저감함으로써, 연마 헤드 기구(140)가 경사지는 것을 방지할 수 있다. 단, 오비탈 구동의 반경을 극단적으로 작게 한 경우, 연마 헤드 기구(140)의 오비탈 구동의 속도를 크게 하기 어려워질 수 있다. 또한 오비탈 구동의 반경을 극단적으로 작게 한 경우, 연마 패드(150)의 국소적인 요철 등에 기인하여 기판(130)의 연마의 균일성이 저하될 가능성이 있다. 오비탈 구동의 반경은 여러 조건, 예를 들어 상술한 연마 헤드 기구(140)의 경사, 연마 헤드 기구(140)의 구동 속도 및 요구되는 균일성 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
연마 헤드 기구(140) 및 오비탈 구동 기구(160)의 상세를, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는, 연마 헤드 기구(140) 및 오비탈 구동 기구(160) 등의 정면 단면도이다. 도 1에서도 도시된 바와 같이, 오비탈 구동 기구(160)는 헤드 상하 이동 기구(170)에 접속되어 있다. 헤드 상하 이동 기구(170)는, 하우징(200)과, 하우징(200) 내에 보유 지지된 리니어 액추에이터(201)를 구비한다. 리니어 액추에이터(201)는 오비탈 구동 기구(160)를 상하 이동시킬 수 있다. 리니어 액추에이터(201) 대신 에어 실린더 또는 모터 등을 사용하는 것도 가능하다.
오비탈 구동 기구(160)는 모터 박스(210), 모터(211), 주 크랭크(212), 보조 크랭크(213)를 구비한다. 모터 박스(210)는 리니어 액추에이터(201)에 접속되어 있다. 모터(211)는 모터 박스(210)의 내부에 구비되어 있다. 주 크랭크(212)의 일단은 조인트(214)를 통해 모터(211)의 샤프트에 접속되어 있다. 주 크랭크(212)의 다른 일단은 연마 헤드 기구(140)(보다 상세하게는 후술하는 연마 헤드 본체부(220))의 상면의 중심에 접속되어 있다. 또한 주 크랭크(212)와 연마 헤드 기구(140)의 접속 부위에서는, 주 크랭크(212)의 회전 멈춤은 이루어져 있지 않다. 달리 말하면, 주 크랭크(212)는 공회전 가능하게 구성되어 있다. 주 크랭크(212)와 연마 헤드 기구(140)의 접속은, 끼워맞춤(특히 틈새 끼워맞춤)에 의한 접속이어도 되고, 베어링 등을 사용한 접속이어도 된다.
보조 크랭크(213)의 일단은 모터 박스(210)의 하면에 접속되어 있다. 또한 보조 크랭크(213)와 모터 박스(210)의 접속 부위에서는, 보조 크랭크(213)의 회전 멈춤은 이루어져 있지 않다. 보조 크랭크(213)의 다른 일단은 연마 헤드 기구(140)(보다 상세하게는 후술하는 연마 헤드 본체부(220))의 상면에, 주 크랭크(212)와 간섭하지 않도록 접속되어 있다. 또한 보조 크랭크(213)와 연마 헤드 기구(140)의 접속 부위에서는, 보조 크랭크(213)의 회전 멈춤은 이루어져 있지 않다. 또한 보조 크랭크(213)의 크랭크 반경은 주 크랭크(212)의 크랭크 반경과 동일한 반경으로 되도록 구성되어 있다. 도 2에서는, 보조 크랭크(213)가 하나만 도시되어 있지만, 보조 크랭크를 복수 마련하는 것도 가능하다.
제어부(190)(도 2에서는 도시되지 않음)는 리니어 액추에이터(201) 및 모터(211)를 제어 가능하게 구성되어 있다.
도 2의 구성에 있어서, 제어부(190)의 제어에 의하여 모터(211)를 구동시키면, 그 동력은 주 크랭크(212)를 통하여 연마 헤드 기구(140)에 전달된다. 그 결과, 연마 헤드 기구(140)는, XY면 내에서의 궤적이 원으로 되도록(공전하도록) 구동된다. 또한 주 크랭크(212)가 회전 멈춤되어 있지 않고, 또한 보조 크랭크(213)가 존재함으로써, 연마 헤드 기구(140)의 자전은 제한되어 있다. 따라서 모터(211)에 의하여 연마 헤드 기구(140)의 오비탈 구동이 행해진다.
연마 헤드 기구(140)의 적어도 일부는 연마 헤드 본체부(220) 및 유체 공급 라인(221)으로 구성되어도 된다. 유체 공급 라인(221)은, 연마 헤드 본체부(220)의 내부에 대기, 연마액, 약액 및/또는 세정수 등의 유체를 공급하기 위한 배관이다. 공급된 유체는, 연마 헤드 본체부(220)의 하면에 마련된 관통 구멍(222)으로부터 연마 패드(150)(즉, 기판(130)의 연마면)를 향하여 배출된다. 또한 연마 패드(150)에는, 관통 구멍(222)에 대응하도록 관통 구멍(223)을 마련하는 것이 바람직하다.
오비탈 구동 기구(160)에 의한 연마 헤드 기구(140)(연마 헤드 본체부(220))의 오비탈 구동의 상태를, 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은, 연마 헤드 기구(140)의 오비탈 구동이 도 1a로부터 반시계 방향으로 3/8주 분 진행된 상태의 기판 연마 장치(100)를 도시하는 상면도이다. 도 1a로부터 도 3 사이의 오비탈 구동의 궤적은, 도 3 중의 실선 화살표로 나타나 있다. 연마 헤드 기구(140)의 자전은 제한되어 있으므로, 오비탈 구동되는 동안, 연마 헤드 기구(140)의 방향은 일정하게 유지된다. 이상에 설명한 구성에 의하면, 어느 순간에 있어서의 기판(130)과 연마 헤드 기구(140) 사이의 주속은, 기판(130) 상의 모든 부분에 있어서 동일해진다. 따라서 본 실시 형태에 관한 기판 연마 장치(100)는 기판(130)의 연마의 균일성을 향상시킬 수 있다.
연마 헤드 기구(140)가 오비탈 구동되는 동안, 기판(130)의 연마면의 모든 점이 항시 연마 패드(150)와 접촉하도록 연마 헤드 기구(140) 및 오비탈 구동 기구(160)를 구성하는 것이 바람직하다. 기판(130)의 상면의 모든 점이 항시 연마 패드(150)와 접촉하도록 장치를 구성함으로써, 기판(130) 상의 모든 점에 있어서 연마 시간을 동일하게 하는 것이 가능하다.
기판(130)의 연마면에, 연마 패드(150)와 일시적으로 비접촉으로 되는 점이 존재하도록, 연마 헤드 기구(140) 및 오비탈 구동 기구(160)를 구성해도 된다. 마찬가지로, 기판(130)의 연마면에, 연마 패드(150)와 항시 비접촉으로 되는 점이 존재하도록, 연마 헤드 기구(140) 및 오비탈 구동 기구(160)를 구성해도 된다. 일례로서, 연마 헤드 기구(140)의 크기가, 연마하는 기판(130)의 크기보다도 작은 경우를 들 수 있다. 기판(130)의 연마면에, 연마 패드(150)와 일시적으로 또는 항시 비접촉으로 되는 점이 존재하는 것은, 기판(130) 상의 위치에 따라 연마 시간이 상이한 것을 의미한다. 기판(130)의 연마면에, 연마 패드(150)와 일시적으로 또는 항시 비접촉으로 되는 점이 존재하도록 장치를 구성함으로써, 기판(130) 상의 특정한 위치(예를 들어 연마가 부족한 위치 등)의 연마 시간을 증가시키고, 그 이외의 위치의 연마 시간을 감소시키는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 관한 기판 연마 장치(100)에서는, 기판(130) 자신은 회전하지 않는다. 따라서 본 실시 형태에 관한 기판 연마 장치(100)에서는, 로터리식의 CMP 장치와 달리 사변형의 기판(130)의 코너부 및/또는 에지부에의 하중의 집중은 일어나기 어렵다고 생각된다. 따라서 본 실시 형태에 관한 기판 연마 장치(100)는, 사변형의 기판(130)의 연마의 균일성을 한층 더 향상시킬 수 있다. 또한 본 실시 형태에서는, 로터리식의 CMP 장치와 달리 대형의 턴테이블을 마련할 필요가 없다. 따라서 본 실시 형태에 관한 기판 연마 장치(100)의 풋프린트는 로터리식의 CMP 장치의 풋프린트보다 작아질 수 있다.
도 2에 도시한 구성 이외의 구성의 오비탈 구동 기구(160)를 사용하는 것도 가능하다. 도 4는, 오비탈 구동 기구(160)의 다른 일례를 도시하는 사시도이다. 오비탈 구동 기구(160)는 메인 모터(400)를 구비한다. 메인 모터(400)는 제어부(190)에 의하여 제어된다. 메인 모터(400)의 샤프트는 Z축과 평행하게 마련되어 있다. 메인 모터(400)의 샤프트에는, XY 평면에 평행하게 뻗어 있는 암(410)이 접속되어 있다. 암(410)의 타단에는 보조 모터(420)가 마련되어 있다. 보조 모터(420)는 연마 헤드 기구(140)(연마 헤드 본체부(220))를 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다. 보조 모터(420)의 샤프트는 Z축과 평행하게 마련되어 있다. 도 4의 오비탈 구동 기구(160)는 전체적으로 크랭크 형상을 띤다. 도 4에 도시한 구성에 있어서 메인 모터(400)를 구동하면, 연마 헤드 기구(140)가 원 운동을 시작한다. 도 4에 도시한 구성에서는, 메인 모터(400)와 보조 모터(420) 사이의 XY 평면 내에서의 거리가 원 운동의 반경을 획정한다. 보조 모터(420)는, 메인 모터(400)에 의한 연마 헤드 기구(140)의 원 운동 방향과 역방향으로, 또한 원 운동의 주기와 동일한 주기로 연마 헤드 기구(140)를 회전시킴으로써, 연마 헤드 기구(140)의 자전을 상쇄하는 것이 가능하다. 메인 모터(400)와 보조 모터(420)가 협동함으로써 연마 헤드 기구(140)의 오비탈 구동이 실현된다.
X 방향 리니어 액추에이터(180) 및 Y 방향 리니어 액추에이터(181)를 오비탈 구동 기구(160)로서 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 이하에 나타내는 조건식을 만족시키도록 X 방향 리니어 액추에이터(180) 및 Y 방향 리니어 액추에이터(181)를 제어함으로써 연마 헤드 기구(140)의 오비탈 구동을 실현할 수 있다.
조건식의 예: Xhead=Rcos(ωt), 및 Yhead=Rsin(ωt)
여기서, Xhead는 연마 헤드 기구(140)의 대표점(예를 들어 연마 헤드 본체부(220)의 중심점)의 X 좌표, Yhead는 연마 헤드 기구(140)의 대표점의 Y 좌표, R은 오비탈 구동의 반경, ω는 오비탈 구동의 각주파수, t는 경과 시간이다.
X 방향 리니어 액추에이터(180) 및 Y 방향 리니어 액추에이터(181)를 오비탈 구동 기구(160)로서 사용한 경우, 연마 헤드 기구(140)의 오비탈 구동은, XY 평면 내에서의 평행 이동에 의하여 실현되어 있다. 따라서 X 방향 리니어 액추에이터(180) 및 Y 방향 리니어 액추에이터(181)를 오비탈 구동 기구(160)로서 사용한 경우, 연마 헤드 기구(140)의 자전은 일어나지 않는다. 따라서 이 경우에는, 연마 헤드 기구(140)의 자전을 제한하는 기구(예를 들어 보조 크랭크(213) 또는 보조 모터(420))를 마련할 필요는 없다.
이상에 설명한 예 외에도, 다양한 형태의 오비탈 구동 기구(160)를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어 모터, 기어 및/또는 베어링 등의 기구를 조합하여 오비탈 구동 기구(160)를 구성해도 된다.
<제2 실시 형태>
제2 실시 형태에서는, 연마의 균일성을 전술한 제1 실시 형태보다도 더욱 향상시키기 위하여, 기판(130)과 연마 패드(150) 사이의 압박력을 국소적으로 제어하는 것이 가능한 기판 연마 장치(100)에 대하여 설명한다.
도 5는, 본 실시 형태에 관한 기판 지지 기구(120)를 도시하는 도면이다. 도 5a는, 기판 지지 기구(120)의 상면도이다. 도 5b는, 기판 지지 기구(120)의 정면 단면도이다. 또한 도 5b에는, 기판(130)이 상상선(2점 쇄선)으로 도시되어 있다.
본 실시 형태에 관한 기판 지지 기구(120)는, 베이스 플레이트(121)와, 베이스 플레이트(121)에 마련되는 플레이트 유로(520)와, 플레이트 유로(520)에 접속되는 복수의 기판 지지 챔버(510)를 구비한다. 또한 기판(130)이 XY 평면 내에서 움직여 버리는 일이 없도록, 기판(130)의 측면을 보유 지지하기 위한 리테이너(530)가 베이스 플레이트(121)의 상부에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 리테이너(530)가 연마 패드(150)와 접촉해 버리면, 리테이너(530)가 마모되어 버린다. 따라서, 바람직하게는 기판(130)의 두께의 절반 이상이 리테이너(530)의 최상부로부터 돌출하도록 리테이너(530)가 구성된다. 바람직한 구성에 의하면, 연마 중인 기판(130)의 어긋남을 방지할 수 있음과 함께, 리테이너(530)의 마모를 방지할 수도 있다.
또한 리테이너(530)를 마련하는 경우, 기판(130)은 베이스 플레이트(121) 중, 리테이너(530)에 의하여 둘러싸이는 부분(리테이너(530)에 의하여 획정되는 영역)에 지지된다. 즉, 리테이너(530)에 의하여 둘러싸이는 부분의 크기는 기판(130)의 면적과 거의 동등하다. 따라서 리테이너(530)에 의하여 둘러싸이는 부분의 크기(보다 상세하게는 당해 부분의 투영 면적)를 기준으로 하여, 연마 헤드 기구(140)의 크기(보다 상세하게는 연마 헤드 기구(140)의 연마 패드(150)를 펼쳐붙이는 부분의 투영 면적)를 설계해도 된다. 예를 들어 연마 헤드 기구(140)를, 리테이너(530)에 의하여 둘러싸이는 부분보다 크게 구성함으로써, 연마 헤드 기구(140)가 오비탈 구동되는 동안, 기판(130)의 연마면의 모든 점을 항시 연마 패드(150)와 접촉시킬 수 있다. 예를 들어 연마 헤드 기구(140)를, 리테이너(530)에 의하여 둘러싸이는 부분보다 작게 구성함으로써, 연마 헤드 기구(140)가 오비탈 구동되는 동안, 기판(130) 상에, 연마 패드(150)와 일시적으로 또는 항시 비접촉으로 되는 점을 존재시킬 수 있다.
기판 지지 챔버(510)는 기판(130)의 이면에 대향하도록 마련되어 있다. 기판 지지 챔버(510)의 각각의 내부 압력은 다른 기판 지지 챔버(510)의 내부 압력으로부터 독립되어 있다. 기판 지지 챔버(510)의 각각은, 기판(130)에 대하여 연직 방향의 힘을 독립적으로 인가할 수 있다. 또한 기판(130)에 인가되는 연직 방향의 힘은 기판 지지 챔버(510)의 내부 압력에 대응한다. 기판 지지 챔버(510)의 전체적인 외형이 상방에서 보아 기판(130)과 상사하고, 또한 기판(130)보다도 작은 형상으로 되도록 기판 지지 챔버(510)를 구성하는 것이 바람직하다. 기판(130)과 기판 지지 챔버(510)의 외형을 상사한 형상으로 구성함으로써, 기판 지지 챔버(510)를 기판(130)의 코너부 및/또는 에지부를 따라 배치하는 것이 용이해진다. 도 5의 예에서는, 기판 지지 챔버(510)의 전체적인 외형이, 상방에서 보아 기판(130)보다도 약간 작은 사변 형상으로 되어 있다. 또한 기판 지지 챔버(510)는 적어도, 기판(130)의 코너부 및/또는 에지부와, 기판(130)의 코너부 및/또는 에지부 이외의 부분에 대하여, 연직 방향의 힘을 독립적으로 인가하는 것이 가능하도록 배치되어 있다.
여기서, 기판(130)의 에지부는 일례로서, 기판(130)의 에지로부터 20센티미터 이내, 10센티미터 이내, 5센티미터 이내, 1센티미터 이내, 또는 0.5센티미터 이내의 영역일 수 있다. 다른 예로서, 기판(130)의 에지부는, 기판(130)의 에지로부터 (1/4*Lsubstrate) 이내, (1/5*Lsubstrate) 이내, (1/10*Lsubstrate) 이내, (1/20*Lsubstrate) 이내, (1/50*Lsubstrate) 이내, 또는(1/100*Lsubstrate) 이내의 영역일 수 있다. 단, Lsubstrate는 기판(130)의 변의 길이이다. 기판(130)이, 상이한 길이의 변을 갖는 경우, Lsubstrate는 각각의 변의 길이의 평균값이어도 된다. 또한 일례로서, 기판(130)의 코너부는, 기판(130)의 에지부의 하나와, 기판(130)의 에지부의 다른 하나가 중첩되는 영역일 수 있다. 다른 일례로서, 기판(130)의 코너부는, 기판(130)의 코너로부터 소정의 거리 이내의 영역일 수 있다. 또한, 「기판(130)의 코너부 및/또는 에지부 이외의 부분」을 「기판(130)의 중앙 부분」이라 달리 말하는 것도 가능하다.
기판 지지 챔버(510)의 상세에 대하여 이하에 설명한다. 도 5에서는, 베이스 플레이트(121)의 기판(130)이 지지되는 면에 복수의 오목부가 형성되어 있다. 각각의 오목부는 독립적으로 형성되어 있으며, 이들 오목부가 기판 지지 챔버(510)를 획정한다. 도 5의 예에서는, 제1 기판 지지 챔버(510A), 제2 기판 지지 챔버(510B), 제3 기판 지지 챔버(510C), 제4 기판 지지 챔버(510D) 및 제5 기판 지지 챔버(510E)가 형성되어 있다. 기판(130)이 베이스 플레이트(121) 상에 지지되면, 기판(130)이 각각의 기판 지지 챔버(510)의 개구 부분을 덮게 된다. 각각의 기판 지지 챔버(510)와 기판(130) 사이에, 예를 들어 O링 등의 시일 부재(도시되지 않음)를 마련해도 된다.
제1 기판 지지 챔버(510A)는, 베이스 플레이트(121) 중, 기판(130)의 중앙 부분에 상당하는 부분(도 5의 예에서는 베이스 플레이트(121)의 중앙)에 마련되어 있다. 제1 기판 지지 챔버(510A)는, 상방에서 보아 기판(130)과 상사하고, 또한 기판(130)보다도 작은 형상인 것이 바람직하다. 도 5에 있어서의 제1 기판 지지 챔버(510A)는, 상방에서 보아 기판(130)보다도 작은 사변 형상이다.
제2 기판 지지 챔버(510B) 내지 제5 기판 지지 챔버(510E)의 각각은, 상방에서 보아 사다리꼴 형상을 하고 있다. 도 5의 예에서는, 제1 기판 지지 챔버(510A)를 둘러싸도록 제2 기판 지지 챔버(510B) 내지 제5 기판 지지 챔버(510E)가 배치되어 있다. 달리 말하면, 제2 기판 지지 챔버(510B) 내지 제5 기판 지지 챔버(510E)의 각각의, 길이가 짧은 저변이, 제1 기판 지지 챔버(510A)의 각각의 변에 대향하고 있다. 제2 기판 지지 챔버(510B) 내지 제5 기판 지지 챔버(510E)의 각각은, 베이스 플레이트(121) 중, 기판(130)의 에지부에 상당하는 부분에 마련되어 있다.
기판 지지 챔버(510)의 각각은, 베이스 플레이트(121)의 내부에 마련된 플레이트 유로(520(도 5에서는 제1 플레이트 유로(520A), 제2 플레이트 유로(520B), 제3 플레이트 유로(520C), 제4 플레이트 유로(520D) 및 제5 플레이트 유로(520E)))의 일단과 연통되어 있다. 플레이트 유로(520)의 각각은, 타단측에 있어서 압력 제어 기구(500)과 연통되어 있다.
압력 제어 기구(500)는, 기판 지지 챔버(510)의 내부 압력을 제어하는 기구이다. 도 5에서는, 펌프(501) 및 밸브(502)가 압력 제어 기구(500)를 구성하고 있다. 구체적으로는 도 5에서는, 제1 펌프(501A), 제2 펌프(501B), 제3 펌프(501C), 제4 펌프(501D) 및 제5 펌프(501E)가 각각 제1 기판 지지 챔버(510A) 내지 제5 기판 지지 챔버(510E)와 접속되어 있다. 펌프(501)의 각각과 기판 지지 챔버(510)의 각각의 사이에 밸브(502(제1 밸브(502A), 제2 밸브(502B), 제3 밸브(502C), 제4 밸브(502D) 및 제5 밸브(502E)))가 마련되어 있다. 도 5의 예에 있어서의 압력 제어 기구(500)는, 제1 기판 지지 챔버(510A) 내지 제5 기판 지지 챔버(510E)의 내부 압력을 각각 상이한 압력으로 하는 것이 가능하다. 또한 압력 제어 기구(500)는, 기판 지지 챔버(510)를 가압하는 기구여도 되고, 감압하는 기구여도 되고, 가압 및 감압하는 기구여도 된다. 압력 제어 기구(500)는 제어부(190)에 의하여 제어되어도 된다.
도 5의 구성에 있어서, 제1 펌프(501A)에 의하여 제1 기판 지지 챔버(510A)의 내부 압력을 대기압보다 높게 한 경우, 기판(130)의 중앙 부분은 연직 상향의 힘을 받게 된다. 내부 압력을 높이면, 기판(130)의 중앙 부분이 받는 연직 상향의 힘은 강해진다. 한편, 제1 기판 지지 챔버(510A)의 내부 압력을 대기압보다 낮게 한 경우, 기판(130)의 중앙 부분은 연직 하향의 힘을 받게 된다. 내부 압력을 낮추면, 기판(130)의 중앙 부분이 받는 연직 하향의 힘은 강해진다. 마찬가지로, 제2 기판 지지 챔버(510B) 내지 제5 기판 지지 챔버(510E)의 각각의 내부 압력에 따라 기판(130)의 에지부의 각각은 연직 상향 또는 하향의 힘을 받는다.
기판(130) 중, 다른 기판 지지 챔버보다 고압인 기판 지지 챔버(510)의 상방에 존재하는 부분은, 다른 부분보다 강하게 연마 패드(150)에 대하여 압박된다. 즉, 본 실시 형태의 구성에 의하면, 기판(130)과 연마 패드(150) 사이의 압박력을 국소적으로 제어하는 것이 가능하다. 예를 들어 기판(130)의 중앙 부분의 연마가 부족한 경우, 제1 기판 지지 챔버(510A)의 압력을 제2 기판 지지 챔버(510B) 내지 제5 기판 지지 챔버(510E)의 압력보다 높게 함으로써, 기판(130)의 중앙 부분의 연마 부족을 해소할 수 있다.
또한 도 5에서 도시한 구성은 일례에 불과하다. 기판 지지 챔버(510)의 개수, 크기 및 형상은 임의여도 된다. 도 5에서는, 기판 지지 챔버(510)는 베이스 플레이트(121)의 일부로서 마련되어 있다. 그러나 베이스 플레이트(121)와 기판 지지 챔버(510)는 별개로 독립된 부품이어도 된다. 도 5에서는, 플레이트 유로(520)가 베이스 플레이트(121)의 내부에만 마련되어 있다. 그러나 정반(110)의 내부에 추가적인 유로를 마련해도 된다. 각각의 플레이트 유로(520)는 완전히 독립되어 있을 필요는 없다. 하나의 주 유로로부터 복수의 부유로가 뻗어 있도록 플레이트 유로(520)를 구성해도 된다. 압력 제어 기구(500)는, 기판 지지 챔버(510)의 압력을 제어하는 것이 가능한 한, 임의의 구성이어도 된다. 예를 들어 펌프(501)와 플레이트 유로(520) 사이에 레귤레이터를 마련할 수 있다. 다른 예로서, 하나의 펌프(501)를 복수의 플레이트 유로(520)에 접속해도 된다.
기판 지지 챔버(510)의 변형예를, 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6a는, 탄성 패드(600)를 구비하는 기판 지지 기구(120)의 상면도이다. 도 6b는, 탄성 패드(600)를 구비하는 기판 지지 기구(120)의 정면 단면도이다. 또한 도 6b에는, 기판(130)이 상상선(2점 쇄선)으로 도시되어 있다.
도 5의 예에서는, 베이스 플레이트(121)가 기판(130)을 직접 지지하고 있다. 한편, 도 6의 예에서는, 베이스 플레이트(121)의 상부에 탄성 패드(600)가 설치되어 있다. 탄성 패드(600)는 적어도 연직 방향으로 신축 가능하다. 기판(130)은 탄성 패드(600)의 상면에 지지된다. 또한 도 6의 예에서는, 기판(130)이 XY 평면 내에서 움직여 버리는 일이 없도록, 기판(130)의 측면을 보유 지지하기 위한 리테이너(610)가 베이스 플레이트(121)의 상부에 마련되어 있다. 리테이너(610)는, 기판(130)뿐 아니라 탄성 패드(600)의 측면도 보유 지지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 기판의 두께의 절반 이상이 리테이너(610)의 최상부로부터 돌출하도록 리테이너(610)가 구성된다.
탄성 패드(600)의 내부에는 복수의 공간이 마련되어 있다. 이들 공간이 복수의 기판 지지 챔버(510)를 획정한다. 달리 말하면, 복수의 기판 지지 챔버(510)는 탄성 패드(600)에 의하여 형성되어 있다. 도 6의 예에서는, 2개의 기판 지지 챔버(510(제1 기판 지지 챔버(510A') 및 제2 기판 지지 챔버(510B')))가 마련되어 있다. 제1 기판 지지 챔버(510A')는, 기판(130)의 중앙 부분에 상당하는 위치에 마련되어 있다. 제1 기판 지지 챔버(510A') 의 형상은 상방에서 보아 사변 형상이다. 제2 기판 지지 챔버(510B')는, 제1 기판 지지 챔버(510A')의 주위에 마련되어 있다. 제2 기판 지지 챔버(510B')의 형상은, 상방에서 보아 사변 형상이다. 도 5의 예와 마찬가지로, 기판 지지 챔버(510)의 각각은 플레이트 유로(520(제1 플레이트 유로(520A') 및 제2 플레이트 유로(520B')))의 일단에 접속되어 있다. 플레이트 유로(520)의 타단에는 압력 제어 기구(500)가 접속되어 있다. 압력 제어 기구(500)는 제1 펌프(501A'), 제2 펌프(501B'), 제1 밸브(502A') 및 제2 밸브(502B')를 구비하고 있다.
탄성 패드(600)는, 기판 지지 챔버(510)의 각각의 압력에 따라 연직 방향으로 국소적으로 팽창 또는 축소된다. 따라서 기판(130) 중, 다른 기판 지지 챔버보다 고압인 기판 지지 챔버(510)의 상방에 존재하는 부분은, 다른 부분보다 강하게 연마 패드(150)에 대하여 압박된다. 이상에 설명한 바와 같이, 도 6의 예에 있어서도, 기판(130)과 연마 패드(150) 사이의 압박력을 국소적으로 제어하는 것이 가능하다.
도 5와 같이, 베이스 플레이트(121)에 형성된 오목부를 기판 지지 챔버(510)로서 사용하는 경우, 베이스 플레이트(121)는 강체이므로, 베이스 플레이트(121)의 평탄성은 비교적 높아질 수 있다고 생각된다. 도 6의 예에서는, 유체의 누설은 일어나기 어렵다고 생각된다. 요구되는 성능에 따라 도 5의 구성과 도 6의 구성을 구분하여 이용하는 것이 바람직하다. 도 5의 구성과 도 6의 구성을 병용하는 것도 가능하다.
연마 헤드 기구(140)에 챔버를 마련하는 것도 가능하다. 도 7은, 연마 패드 지지 챔버(710)를 갖는 연마 헤드 기구(140)의 도면이다. 도 7a는, 연마 헤드 기구(140)의 정면 단면도이다. 도 7b는, 연마 헤드 기구(140)의 저면도이다. 도 7a에는, 연마 패드(150)가 상상선(2점 쇄선)으로 도시되어 있다. 연마 패드 지지 챔버(710)는 연마 패드(150)의 이면과 대향하도록 마련되어 있다.
연마 헤드 본체부(220)의 하면에는 탄성 패드(700)가 마련되어 있으며, 연마 패드(150)는 탄성 패드(700)에 펼쳐붙여진다. 탄성 패드(700)는 적어도 연직 방향으로 신축 가능하다. 탄성 패드(700)에는 복수의 연마 패드 지지 챔버(710)가 마련되어 있다. 도 7의 예에서는, 3개의 연마 패드 지지 챔버(710(제1 연마 패드 지지 챔버(710A), 제2 연마 패드 지지 챔버(710B) 및 제3 연마 패드 지지 챔버(710C)))가 마련되어 있다. 연마 패드 지지 챔버(710)의 각각의 내부 압력은, 다른 연마 패드 지지 챔버(710)의 내부 압력으로부터 독립되어 있다. 제1 연마 패드 지지 챔버(710A)는 연마 헤드 본체부(220)의 중앙 부분에 위치한다. 제2 연마 패드 지지 챔버(710B)는 제1 연마 패드 지지 챔버(710A)의 외측에 위치한다. 제3 연마 패드 지지 챔버(710C)는 제2 연마 패드 지지 챔버(710B)의 보다 더 외측에 위치한다. 각각의 연마 패드 지지 챔버(710)의 외형은 사변 형상이다. 연마 헤드 본체부(220)의 내부에는 헤드 유로(720)가 마련되어 있다. 연마 패드 지지 챔버(710)의 각각은 헤드 유로(720(제1 헤드 유로(720A), 제2 헤드 유로(720B) 및 제3 헤드 유로(720C)))의 일단에 접속되어 있다. 헤드 유로(720)의 타단에는 압력 제어 기구(730)가 접속되어 있다. 도 7의 압력 제어 기구(730)는, 연마 패드 지지 챔버(710)의 내부 압력을 제어하는 기구이다. 압력 제어 기구(730)는 펌프(731(제1 펌프(731A), 제2 펌프(731B) 및 제3 펌프(731C))) 및 밸브(732(제1 밸브(732A), 제2 밸브(732B) 및 제3 밸브(732C)))를 구비하고 있다.
탄성 패드(700)는, 연마 패드 지지 챔버(710)의 각각의 압력에 따라 연직 방향에 국소적으로 팽창 또는 축소된다. 따라서 연마 패드(150) 중, 다른 연마 패드 지지 챔버보다 고압인 연마 패드 지지 챔버(710)의 상방에 존재하는 부분은, 다른 부분보다 강하게 기판(130)에 대하여 압박된다. 따라서 도 7의 예에 있어서도, 기판(130)과 연마 패드(150) 사이의 압박력을 국소적으로 제어하는 것이 가능하다. 도 7의 구성을 단독으로 이용함으로써, 기판 지지 기구(120)에 챔버를 마련할 필요가 없어진다. 한편, 도 5 및/또는 도 6의 구성과 도 7의 구성을 조합하여 압박력을 제어하는 것도 가능하다. 도 5 및/또는 도 6의 구성과 도 7의 구성을 조합한 경우, 제어 가능한 압박력의 범위가 넓어질 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 가지 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하는 일 없이 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다. 또한 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에 있어서, 특허 청구범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
100: 기판 연마 장치
110: 정반
120: 기판 지지 기구
121: 베이스 플레이트
130: 기판
140: 연마 헤드 기구
150: 연마 패드
160: 오비탈 구동 기구
170: 헤드 상하 이동 기구
180: X 방향 리니어 액추에이터
181: Y 방향 리니어 액추에이터
190: 제어부
191: 기억부
200: 하우징
201: 리니어 액추에이터
210: 모터 박스
211: 모터
212: 주 크랭크
213: 보조 크랭크
214: 조인트
220: 연마 헤드 본체부
221: 유체 공급 라인
222: 관통 구멍
223: 관통 구멍
400: 메인 모터
410: 암
420: 보조 모터
500: 압력 제어 기구
501: 펌프
502: 밸브
510: 기판 지지 챔버
520: 플레이트 유로
530: 리테이너
600: 탄성 패드
610: 리테이너
700: 탄성 패드
710: 연마 패드 지지 챔버
720: 헤드 유로
730: 압력 제어 기구
731: 펌프
732: 밸브

Claims (31)

  1. 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며,
    정반과,
    상기 정반에 설치되고, 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지 기구와,
    연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 상기 연마 헤드 기구는 상기 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와,
    상기 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구를
    구비하고,
    상기 기판 지지 기구는,
    베이스 플레이트와,
    상기 베이스 플레이트에 마련되는 플레이트 유로와,
    상기 기판의 이면에 대향하도록 마련되는 복수의 기판 지지 챔버이며, 상기 기판 지지 챔버의 각각은 상기 플레이트 유로와 접속되어 있고, 상기 기판 지지 챔버의 각각의 내부 압력은 다른 기판 지지 챔버의 내부 압력으로부터 독립되어 있는, 복수의 기판 지지 챔버를 구비하고,
    상기 오비탈 구동 기구는, 상기 연마 헤드 기구를 X 방향으로 구동하는 X 방향 리니어 액추에이터와, 상기 연마 헤드 기구를 Y 방향으로 구동하는 Y 방향 리니어 액추에이터를 갖고, 상기 X 방향 및 상기 Y 방향은 서로 직교하는 수평 방향이고,
    상기 오비탈 구동은, 상기 연마 헤드 기구의 궤적이 XY 평면 내에서 원으로 되고, 또한, 상기 연마 헤드 기구가 자전하지 않는 운동인, 기판 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지 챔버의 각각은, 내부 압력에 따른 연직 방향의 힘을 상기 기판에 인가하는,
    기판 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버의 적어도 하나는, 상기 베이스 플레이트에 형성되는 오목부에 의하여 획정되는,
    기판 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버의 적어도 하나는, 상기 베이스 플레이트에 설치되는 탄성 패드에 의하여 형성되고,
    상기 베이스 플레이트에 설치되는 상기 탄성 패드는 적어도 연직 방향으로 신축 가능한,
    기판 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버는, 상기 기판의 코너부 및 에지부 중 적어도 하나의 선택된 부분과, 상기 선택된 부분 이외의 부분에 대하여, 연직 방향의 힘을 독립하여 인가하도록 배치되는,
    기판 연마 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버의 전체적인 외형은, 상기 기판과 상사한 사변형인,
    기판 연마 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연마 헤드 기구는,
    연마 헤드 본체부와,
    상기 연마 헤드 본체부에 마련되는 헤드 유로와,
    상기 연마 패드의 이면에 대향하도록 마련되는 복수의 연마 패드 지지 챔버이며, 상기 연마 패드 지지 챔버의 각각은 상기 헤드 유로와 접속되어 있고, 상기 연마 패드 지지 챔버의 각각의 내부 압력은 다른 연마 패드 지지 챔버의 내부 압력으로부터 독립되어 있는, 복수의 연마 패드 지지 챔버를
    구비하는,
    기판 연마 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연마 헤드 기구 및 상기 오비탈 구동 기구는, 상기 연마 헤드 기구가 오비탈 구동되고 있는 동안, 상기 기판의 연마면의 모든 점이 항시 상기 연마 패드와 접촉하도록 구성되는,
    기판 연마 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판 연마 장치는, 또한 상기 플레이트 유로에 접속된 압력 제어 기구를 구비하는,
    기판 연마 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버는, 사변 형상의 제1 챔버와, 사다리꼴 형상의 제2 챔버와, 사다리꼴 형상의 제3 챔버와, 사다리꼴 형상의 제4 챔버와, 사다리꼴 형상의 제5 챔버를 갖고,
    상기 제2 챔버, 상기 제3 챔버, 상기 제4 챔버 및 상기 제5 챔버는, 상기 제1 챔버를 둘러싸도록 배치되어 있고, 상기 복수의 기판 지지 챔버의 최외주는 기판과 상사한 사변형인,
    기판 연마 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 연마 패드 지지 챔버는, 상기 연마 헤드 본체부의 중앙 부분에 위치하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버의 외측에 위치하는 제2 챔버와, 상기 제2 챔버의 외측에 위치하는 제3 챔버를 갖고,
    상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버의 각각의 외형은 사변 형상인,
    기판 연마 장치.
  12. 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며,
    상기 기판을 지지하기 위한 정반과,
    연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 상기 연마 헤드 기구는 상기 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와,
    상기 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구를
    구비하고,
    상기 연마 헤드 기구는,
    연마 헤드 본체부와,
    상기 연마 헤드 본체부에 마련되는 헤드 유로와,
    상기 연마 패드의 이면에 대향하도록 마련되는 복수의 연마 패드 지지 챔버이며, 상기 연마 패드 지지 챔버의 각각은 상기 헤드 유로와 접속되어 있고, 상기 연마 패드 지지 챔버의 각각의 내부 압력은 다른 연마 패드 지지 챔버의 내부 압력으로부터 독립되어 있는, 복수의 연마 패드 지지 챔버를
    구비하고,
    상기 오비탈 구동 기구는, 상기 연마 헤드 기구를 X 방향으로 구동하는 X 방향 리니어 액추에이터와, 상기 연마 헤드 기구를 Y 방향으로 구동하는 Y 방향 리니어 액추에이터를 갖고, 상기 X 방향 및 상기 Y 방향은 서로 직교하는 수평 방향이고,
    상기 오비탈 구동은, 상기 연마 헤드 기구의 궤적이 XY 평면 내에서 원으로 되고, 또한, 상기 연마 헤드 기구가 자전하지 않는 운동인,
    기판 연마 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 연마 패드 지지 챔버는, 상기 연마 헤드 본체부의 중앙 부분에 위치하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버의 외측에 위치하는 제2 챔버와, 상기 제2 챔버의 외측에 위치하는 제3 챔버를 갖고,
    상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버의 각각의 외형은 사변 형상인,
    기판 연마 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 연마 패드 지지 챔버는, 상기 연마 헤드 본체부에 설치되는 탄성 패드에 의하여 형성되고,
    상기 연마 헤드 본체부에 설치되는 상기 탄성 패드는 적어도 연직 방향으로 신축 가능한,
    기판 연마 장치.
  15. 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며,
    상기 기판을 지지하기 위한 정반과,
    연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 상기 연마 헤드 기구는 상기 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와,
    상기 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구와,
    상기 연마 헤드 기구를 상하 이동시키기 위한 헤드 상하 이동 기구와,
    제어부를
    구비하고,
    상기 오비탈 구동 기구는, 상기 연마 헤드 기구를 X 방향으로 구동하는 X 방향 리니어 액추에이터와, 상기 연마 헤드 기구를 Y 방향으로 구동하는 Y 방향 리니어 액추에이터를 갖고, 상기 X 방향 및 상기 Y 방향은 서로 직교하는 수평 방향이고,
    상기 오비탈 구동은, 상기 연마 헤드 기구의 궤적이 XY 평면 내에서 원으로 되고, 또한, 상기 연마 헤드 기구가 자전하지 않는 운동이고,
    상기 제어부는,
    상기 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키도록 상기 X 방향 리니어 액추에이터 및 상기 Y 방향 리니어 액추에이터를 제어하고,
    상기 연마 헤드 기구가 오비탈 구동되고 있는 동안에, 상기 기판과 상기 연마 패드 사이의 압박력을 증감하도록 상기 헤드 상하 이동 기구를 제어하는,
    기판 연마 장치.
  16. 사변형의 기판의 연마 방법이며,
    기판을 보유 지지하고,
    연마 헤드에 마련된 연마 패드를, 상기 보유 지지된 기판에 미끄럼 접촉시키고, 또한 상기 연마 헤드를 오비탈 구동 기구에 의해 오비탈 구동시켜 상기 기판을 연마하고,
    상기 기판의 연마 중에, 상기 연마 헤드를 상하 이동시키기 위한 헤드 상하 이동 기구에 의하여 상기 연마 패드의, 상기 기판에 대한 압박력을 조정하고,
    상기 오비탈 구동 기구는, 상기 연마 헤드 기구를 X 방향으로 구동하는 X 방향 리니어 액추에이터와, 상기 연마 헤드 기구를 Y 방향으로 구동하는 Y 방향 리니어 액추에이터를 갖고, 상기 X 방향 및 상기 Y 방향은 서로 직교하는 수평 방향이고,
    상기 오비탈 구동은, 상기 연마 헤드 기구의 궤적이 XY 평면 내에서 원으로 되고, 또한, 상기 연마 헤드 기구가 자전하지 않는 운동인,
    연마 방법.
  17. 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며,
    정반과,
    상기 정반에 설치되고, 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지 기구와,
    연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 상기 연마 헤드 기구는 상기 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와,
    상기 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구를
    구비하고,
    상기 기판 지지 기구는,
    베이스 플레이트와,
    상기 베이스 플레이트에 마련되는 플레이트 유로와,
    상기 기판의 이면에 대향하도록 마련되는 복수의 기판 지지 챔버이며, 상기 기판 지지 챔버의 각각은 상기 플레이트 유로와 접속되어 있고, 상기 기판 지지 챔버의 각각의 내부 압력은 다른 기판 지지 챔버의 내부 압력으로부터 독립되어 있는, 복수의 기판 지지 챔버를 구비하고,
    상기 오비탈 구동 기구는, 모터 박스, 모터, 주 크랭크, 및 보조 크랭크를 구비하고, 상기 모터는 상기 모터 박스의 내부에 구비되며, 상기 주 크랭크의 일단은 상기 모터에 접속되고, 상기 주 크랭크의 타단은 상기 연마 헤드 기구의 상면의 중심에 접속되며, 상기 보조 크랭크의 일단은 상기 모터 박스의 하면에 접속되고, 상기 보조 크랭크의 타단은 상기 연마 헤드 기구의 상면이며 또한 상기 주 크랭크와 간섭하지 않는 위치에 접속되며,
    상기 오비탈 구동은, 상기 연마 헤드 기구의 궤적이 상기 베이스 플레이트에 평행한 평면 내에서 원으로 되고, 또한, 상기 연마 헤드 기구가 자전하지 않는 운동인, 기판 연마 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기판 지지 챔버의 각각은, 내부 압력에 따른 연직 방향의 힘을 상기 기판에 인가하는,
    기판 연마 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버의 적어도 하나는, 상기 베이스 플레이트에 형성되는 오목부에 의하여 획정되는,
    기판 연마 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버의 적어도 하나는, 상기 베이스 플레이트에 설치되는 탄성 패드에 의하여 형성되고,
    상기 베이스 플레이트에 설치되는 상기 탄성 패드는 적어도 연직 방향으로 신축 가능한,
    기판 연마 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버는, 상기 기판의 코너부 및 에지부 중 적어도 하나의 선택된 부분과, 상기 선택된 부분 이외의 부분에 대하여, 연직 방향의 힘을 독립하여 인가하도록 배치되는,
    기판 연마 장치.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버의 전체적인 외형은, 상기 기판과 상사한 사변형인,
    기판 연마 장치.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 연마 헤드 기구는,
    연마 헤드 본체부와,
    상기 연마 헤드 본체부에 마련되는 헤드 유로와,
    상기 연마 패드의 이면에 대향하도록 마련되는 복수의 연마 패드 지지 챔버이며, 상기 연마 패드 지지 챔버의 각각은 상기 헤드 유로와 접속되어 있고, 상기 연마 패드 지지 챔버의 각각의 내부 압력은 다른 연마 패드 지지 챔버의 내부 압력으로부터 독립되어 있는, 복수의 연마 패드 지지 챔버를
    구비하는,
    기판 연마 장치.
  24. 제17항에 있어서,
    상기 연마 헤드 기구 및 상기 오비탈 구동 기구는, 상기 연마 헤드 기구가 오비탈 구동되고 있는 동안, 상기 기판의 연마면의 모든 점이 항시 상기 연마 패드와 접촉하도록 구성되는,
    기판 연마 장치.
  25. 제17항에 있어서,
    상기 기판 연마 장치는, 또한 상기 플레이트 유로에 접속된 압력 제어 기구를 구비하는,
    기판 연마 장치.
  26. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 챔버는, 사변 형상의 제1 챔버와, 사다리꼴 형상의 제2 챔버와, 사다리꼴 형상의 제3 챔버와, 사다리꼴 형상의 제4 챔버와, 사다리꼴 형상의 제5 챔버를 갖고,
    상기 제2 챔버, 상기 제3 챔버, 상기 제4 챔버 및 상기 제5 챔버는, 상기 제1 챔버를 둘러싸도록 배치되어 있고, 상기 복수의 기판 지지 챔버의 최외주는 기판과 상사한 사변형인,
    기판 연마 장치.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 복수의 연마 패드 지지 챔버는, 상기 연마 헤드 본체부의 중앙 부분에 위치하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버의 외측에 위치하는 제2 챔버와, 상기 제2 챔버의 외측에 위치하는 제3 챔버를 갖고,
    상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버의 각각의 외형은 사변 형상인,
    기판 연마 장치.
  28. 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며,
    상기 기판을 지지하기 위한 정반과,
    연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 상기 연마 헤드 기구는 상기 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와,
    상기 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구를
    구비하고,
    상기 연마 헤드 기구는,
    연마 헤드 본체부와,
    상기 연마 헤드 본체부에 마련되는 헤드 유로와,
    상기 연마 패드의 이면에 대향하도록 마련되는 복수의 연마 패드 지지 챔버이며, 상기 연마 패드 지지 챔버의 각각은 상기 헤드 유로와 접속되어 있고, 상기 연마 패드 지지 챔버의 각각의 내부 압력은 다른 연마 패드 지지 챔버의 내부 압력으로부터 독립되어 있는, 복수의 연마 패드 지지 챔버를
    구비하고,
    상기 오비탈 구동 기구는, 모터 박스, 모터, 주 크랭크, 및 보조 크랭크를 구비하고, 상기 모터는 상기 모터 박스의 내부에 구비되며, 상기 주 크랭크의 일단은 상기 모터에 접속되고, 상기 주 크랭크의 타단은 상기 연마 헤드 기구의 상면의 중심에 접속되며, 상기 보조 크랭크의 일단은 상기 모터 박스의 하면에 접속되고, 상기 보조 크랭크의 타단은 상기 연마 헤드 기구의 상면이며 또한 상기 주 크랭크와 간섭하지 않는 위치에 접속되며,
    상기 오비탈 구동은, 상기 연마 헤드 기구의 궤적이 상기 정반에 평행한 평면 내에서 원으로 되고, 또한, 상기 연마 헤드 기구가 자전하지 않는 운동인,
    기판 연마 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 복수의 연마 패드 지지 챔버는, 상기 연마 헤드 본체부의 중앙 부분에 위치하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버의 외측에 위치하는 제2 챔버와, 상기 제2 챔버의 외측에 위치하는 제3 챔버를 갖고,
    상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버의 각각의 외형은 사변 형상인,
    기판 연마 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 복수의 연마 패드 지지 챔버는, 상기 연마 헤드 본체부에 설치되는 탄성 패드에 의하여 형성되고,
    상기 연마 헤드 본체부에 설치되는 상기 탄성 패드는 적어도 연직 방향으로 신축 가능한,
    기판 연마 장치.
  31. 사변형의 기판을 연마하기 위한 기판 연마 장치이며,
    상기 기판을 지지하기 위한 정반과,
    연마 패드를 설치하기 위한 연마 헤드 기구이며, 상기 연마 헤드 기구는 상기 정반에 대향하는, 연마 헤드 기구와,
    상기 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키기 위한 오비탈 구동 기구와,
    상기 연마 헤드 기구를 상하 이동시키기 위한 헤드 상하 이동 기구와,
    제어부를
    구비하고,
    상기 오비탈 구동 기구는, 모터 박스, 모터, 주 크랭크, 및 보조 크랭크를 구비하고, 상기 모터는 상기 모터 박스의 내부에 구비되며, 상기 주 크랭크의 일단은 상기 모터에 접속되고, 상기 주 크랭크의 타단은 상기 연마 헤드 기구의 상면의 중심에 접속되며, 상기 보조 크랭크의 일단은 상기 모터 박스의 하면에 접속되고, 상기 보조 크랭크의 타단은 상기 연마 헤드 기구의 상면이며 또한 상기 주 크랭크와 간섭하지 않는 위치에 접속되며,
    상기 오비탈 구동은, 상기 연마 헤드 기구의 궤적이 상기 정반에 평행한 평면 내에서 원으로 되고, 또한, 상기 연마 헤드 기구가 자전하지 않는 운동이고,
    상기 제어부는,
    상기 연마 헤드 기구를 오비탈 구동시키도록, 상기 오비탈 구동 기구를 제어하고,
    상기 연마 헤드 기구가 오비탈 구동되고 있는 동안에, 상기 기판과 상기 연마 패드 사이의 압박력을 증감하도록 상기 헤드 상하 이동 기구를 제어하는,
    기판 연마 장치.
KR1020180128900A 2017-11-07 2018-10-26 기판 연마 장치 및 연마 방법 KR102642340B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-214570 2017-11-07
JP2017214570A JP6986930B2 (ja) 2017-11-07 2017-11-07 基板研磨装置および研磨方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190051808A KR20190051808A (ko) 2019-05-15
KR102642340B1 true KR102642340B1 (ko) 2024-03-04

Family

ID=64183981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180128900A KR102642340B1 (ko) 2017-11-07 2018-10-26 기판 연마 장치 및 연마 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11331766B2 (ko)
EP (1) EP3479958B1 (ko)
JP (1) JP6986930B2 (ko)
KR (1) KR102642340B1 (ko)
CN (1) CN109746826B (ko)
TW (1) TWI791062B (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020163529A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社荏原製作所 基板を保持するための研磨ヘッドおよび基板処理装置
KR102406293B1 (ko) * 2020-08-11 2022-06-10 에스씨플랫 주식회사 디스플레이 장치의 기판용 연마장비
CN112247735B (zh) * 2020-10-22 2022-06-14 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 一种基于并联平转结构的行星研磨工具

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002103211A (ja) 2000-09-26 2002-04-09 Towa Corp 研磨装置及び研磨方法
JP2003048148A (ja) * 2001-08-08 2003-02-18 Shin Etsu Chem Co Ltd 角形基板の研磨方法
US20070060027A1 (en) 2005-09-14 2007-03-15 Okamoto Machine Tool Works, Ltd. Equipment and method for polishing both sides of a rectangular substrate
JP2010064196A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Ebara Corp 基板研磨装置および基板研磨方法
US20140162534A1 (en) 2012-12-06 2014-06-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Polishing system and polishing method
JP2015188955A (ja) 2014-03-27 2015-11-02 株式会社荏原製作所 研磨装置
US20160016280A1 (en) * 2014-07-17 2016-01-21 Applied Materials, Inc. Orbital polishing with small pad

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111622A (en) * 1989-05-18 1992-05-12 Silicon Technology Corporation Slicing and grinding system for a wafer slicing machine
JP3595011B2 (ja) * 1994-03-02 2004-12-02 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 研磨制御を改善した化学的機械的研磨装置
JPH10551A (ja) * 1996-06-07 1998-01-06 Canon Inc 化学機械研磨装置
JPH10329011A (ja) * 1997-03-21 1998-12-15 Canon Inc 精密研磨装置及び方法
US6152805A (en) * 1997-07-17 2000-11-28 Canon Kabushiki Kaisha Polishing machine
CN100433269C (zh) * 2000-05-12 2008-11-12 多平面技术公司 抛光装置以及与其一起使用的基片托架
WO2003009362A1 (fr) 2001-07-19 2003-01-30 Nikon Corporation Element de polissage, dispositif de polissage mecano-chimique (cmp) et procede de production de dispositif a semi-conducteur
JP3977037B2 (ja) 2001-08-08 2007-09-19 株式会社荏原製作所 四辺形基板の研磨装置
DE10314212B4 (de) * 2002-03-29 2010-06-02 Hoya Corp. Verfahren zur Herstellung eines Maskenrohlings, Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske
JP3920720B2 (ja) * 2002-03-29 2007-05-30 株式会社荏原製作所 基板受渡し方法、基板受渡し機構及び基板研磨装置
US6913518B2 (en) * 2003-05-06 2005-07-05 Applied Materials, Inc. Profile control platen
JP4080401B2 (ja) 2003-09-05 2008-04-23 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置および基板処理方法
JP2005271111A (ja) 2004-03-23 2005-10-06 Ebara Corp 基板研磨装置及び基板研磨方法
JP4597634B2 (ja) * 2004-11-01 2010-12-15 株式会社荏原製作所 トップリング、基板の研磨装置及び研磨方法
JP5009101B2 (ja) 2006-10-06 2012-08-22 株式会社荏原製作所 基板研磨装置
JP5415737B2 (ja) 2008-10-22 2014-02-12 株式会社ディスコ 研磨装置
US8858300B2 (en) * 2010-02-09 2014-10-14 International Business Machines Corporation Applying different pressures through sub-pad to fixed abrasive CMP pad
JP5807580B2 (ja) * 2012-02-15 2015-11-10 信越半導体株式会社 研磨ヘッド及び研磨装置
JP2014223684A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 株式会社東芝 研磨装置および研磨方法
JP6113624B2 (ja) * 2013-10-11 2017-04-12 株式会社荏原製作所 基板処理装置および基板処理方法
JP6344950B2 (ja) * 2014-03-31 2018-06-20 株式会社荏原製作所 研磨装置及び研磨方法
TWI692385B (zh) * 2014-07-17 2020-05-01 美商應用材料股份有限公司 化學機械硏磨所用的方法、系統與硏磨墊

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002103211A (ja) 2000-09-26 2002-04-09 Towa Corp 研磨装置及び研磨方法
JP2003048148A (ja) * 2001-08-08 2003-02-18 Shin Etsu Chem Co Ltd 角形基板の研磨方法
US20070060027A1 (en) 2005-09-14 2007-03-15 Okamoto Machine Tool Works, Ltd. Equipment and method for polishing both sides of a rectangular substrate
JP2010064196A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Ebara Corp 基板研磨装置および基板研磨方法
US20140162534A1 (en) 2012-12-06 2014-06-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Polishing system and polishing method
JP2015188955A (ja) 2014-03-27 2015-11-02 株式会社荏原製作所 研磨装置
US20160016280A1 (en) * 2014-07-17 2016-01-21 Applied Materials, Inc. Orbital polishing with small pad

Also Published As

Publication number Publication date
EP3479958A1 (en) 2019-05-08
CN109746826A (zh) 2019-05-14
US20190134776A1 (en) 2019-05-09
EP3479958B1 (en) 2023-01-04
US11331766B2 (en) 2022-05-17
TWI791062B (zh) 2023-02-01
CN109746826B (zh) 2022-08-30
KR20190051808A (ko) 2019-05-15
TW201924860A (zh) 2019-07-01
JP2019084625A (ja) 2019-06-06
JP6986930B2 (ja) 2021-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102642340B1 (ko) 기판 연마 장치 및 연마 방법
US9321144B2 (en) Polishing head in chemical mechanical polishing apparatus and chemical mechanical polishing apparatus including the same
WO2018198997A1 (ja) 基板の研磨装置
KR101767272B1 (ko) 연마 장치
JP2010064196A (ja) 基板研磨装置および基板研磨方法
JP2009233849A (ja) 研磨装置及び研磨方法
KR20130061097A (ko) 탄성막
JP2007075973A (ja) 研磨方法及び研磨装置、並びに研磨装置制御用プログラム
US20150311097A1 (en) Polishing apparatus and polishing method
KR101629161B1 (ko) 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인
JP3970561B2 (ja) 基板保持装置及び基板研磨装置
KR20010078222A (ko) 연마 장치의 연마 헤드 구조
KR20140010073A (ko) 판상체의 연마 방법
JP2010087343A (ja) 基板処理装置及び基板載置方法
JP2002113653A (ja) 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
TWI807145B (zh) 用以保持基板的研磨頭及基板處理裝置
JP6499330B2 (ja) 研磨装置および研磨方法
KR102565411B1 (ko) 기판 연마 장치
JP6371721B2 (ja) ウェハ研磨装置
JP2019202398A (ja) Ｃｍｐ装置
KR20140027643A (ko) 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드용 멤브레인 및 이를 구비한 캐리어 헤드
KR102406808B1 (ko) 연마패드 지지장치 및 이를 구비하는 기판 연마 장치
KR20040090505A (ko) 폴리싱 헤드
JP2015193065A (ja) 研磨装置および研磨方法
KR101121201B1 (ko) 기판 처리 장치

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