KR19980082731A - 화학 기계 연마 장치 및 방법 - Google Patents

화학 기계 연마 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

화학 기계 연마 장치 및 방법은 피연마면 상의 국부적인 결함의 유무와는 무관하게 피가공물을 고속 및 고정밀도로 연마할 수 있다. 다중 링형 연마 패드를 사용함으로써 유효 연마면적이 증가되고 고정밀도 및 균일 연마를 고속으로 수행할 수 있다. 피연마면의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖고 공전 테이블의 동일 공전 반경 상에 간격을 갖고 마련된 복수개의 연마 패드를 사용함으로써 또는 피연마면의 직경보다 작은 동일한 직경을 갖고 공전 테이블 상의 상이한 공전 반경을 갖는 위치들에 마련된 복수개의 연마 패드를 사용함으로써 고정밀도 및 균일 연마를 수행할 수 있다.

Description

화학 기계 연마 장치 및 방법
본 발명은 웨이퍼 등의 기판을 정확하고 효과적으로 연마하기 위한 화학 기계 연마 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에, 반도체 장치가 초미세 패턴 및 고정밀도를 갖기 때문에 SOI(절연층 상의 실리콘) 기판 등의 기판과 Si, GaAs 또는 InP 등의 반도체 웨이퍼의 표면을 매우 정밀하게 평활화 가공할 필요가 있다. 나중에 설명하게 될 화학 기계 연마(CMP) 장치들은 상기에 설명한 것 등의 기판의 표면을 매우 정밀하게 평활화시키는 가공수단으로서 알려져 있다.
도13에 도시된 것처럼 종래의 화학 기계 연마 장치는, 피가공물을 회전시키기 위한 것으로 자체의 하부면 상에 웨이퍼 등의 기판(4)을 착탈식으로 고정할 수 있는 테이블(3)과, 일체식으로 마련된 연마 패드(2)를 갖고 기판(4)의 직경보다 큰 직경을 가지며 회전 테이블(3)에 대면하도록 그 아래에 배치된 연마 공구 테이블(1)과, 연마 패드(2)의 상부면에 연마제(연마 슬러리)를 공급하기 위한 공급 노즐(6)을 포함한다. 기판(4)은 회전 테이블(3)을 마련하여 기판(4)을 고정함으로써 연마 패드(2)에 대하여 기판(4)을 가압한 상태에서 화살표(B) 방향으로의 회전 운동과 양방향 화살표(C)로 도시된 요동 운동에 의해 연마된다. 축(5)은 연마 공구 회전 테이블과 일체로서 마련되고 연마제(연마 슬러리, 7)를 갖춘 연마 패드(2)의 상부면을 화살표(A) 방향으로 회전시키는 동안에 회전 테이블(3)을 블럭 화살표로 도시된 축방향으로 가공 압력 상태로 회전시킨다.
그러나, 상기에 설명한 종래의 방법은 연마 패드가 일체로서 마련되어 있는 연마 공구 회전 테이블의 직경이 기판의 직경보다 크기 때문에 다음과 같은 문제점이 남아 있다.
(1) 연마 공구 회전 테이블을 포함하는 연마 장치의 크기가 크고, 연마 공구 회전 테이블이 매우 높은 속도로 회전하면 진동이 발생하여 피가공물로서 작용하는 기판의 피연마면을 고정밀도로 연마하는 것을 방해한다. 따라서, 연마 공구 회전 테이블을 고속으로 회전시킬 수 없다. 그 결과, 연마속도(단위 시간당 제거량)를 증가시킬 수 없어서 가공비용을 높이게 된다.
(2) 피가공물로서 작용하는 기판이 이의 전체 피연마면이 연마 패드의 연마면에 접촉한 상태에서 연마되기 때문에 기판의 피연마면 상의 국부적인 결함이 존재하는 경우에는 이 결함을 효과적으로 제거하기 어렵다.
본 발명의 목적은 국부적인 결함의 유무와는 무관하게 고속으로 가공되는 피가공물의 피연마면을 고정밀도로 연마할 수 있고 유효 피연마면을 증가시키면서 피연마면을 효과적으로 연마할 수 있으며 연마의 균일성을 개선할 수 있는, 화학 기계 연마 장치 및 방법을 마련하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따르면, 피연마면과 이 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구의 연마면 사이에 연마제를 공급하면서 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 장치가 마련된다. 이 연마 공구는 상이한 직경들 및 복수개의 링형 연마 패드중 해당하는 하나를 고정하기 위해 동축으로 배치된 원통형 축들을 갖는 복수개의 동축으로 배치된 링형 패드를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피연마면과 연마 패드의 연마면 사이에 연마제를 공급하면서 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구의 연마면을 공전 및 회전시킴으로써 피가공물을 연마하는 화학 기계 연마 장치가 마련된다. 이 연마 공구는 상이한 직경들 및 복수개의 링형 연마 패드중 해당하는 하나를 고정하기 위해 동축으로 배치된 원통형 축을 갖는 복수개의 동축으로 배치된 링형 연마 패드를 갖춘 다중 링형 패드를 포함한다. 링형 연마 패드중 해당하는 하나를 회전시켜 이를 축방향으로 이동시키기 위한 회전 구동 기구/직선 구동 기구가 복수개의 원통형 축중 해당하는 것에 연결되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피가공물을 착탈식으로 유지하면서 이를 회전시키기 위한 회전 테이블, 회전 테이블을 고정하면서 이를 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더, 축방향으로 회전 및 이동가능하도록 주연 방향으로 동일한 간격으로 배열된 복수개의 연마 공구 유닛을 유지하기 위한 공전 테이블, 공전 테이블을 공전시키기 위한 공전 구동 기구, 복수개의 연마 공구 유닛중 해당하는 하나에서의 연마면을 축방향으로 회전 및 이동시키기 위한 회전 구동 기구/직선 구동 기구를 포함하는 화학 기계 연마 장치가 마련된다. 이 장치는 피연마면과 피가공물의 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 복수개의 연마 공구 유닛의 연마면들 사이에 연마제를 공급함으로써 피가공물의 표면을 연마한다. 복수개의 연마 공구 유닛 각각은 상이한 직경들 및 복수개의 링형 연마 패드중 해당하는 하나를 고정하기 위해 동축으로 배치된 원통형 축들을 갖는 복수개의 동축으로 배치된 링형 패드를 갖춘 다중 링형 패드를 포함한다. 회전 구동 기구/직선 구동 기구는 복수개의 동축으로 배치된 원통형 축중 해당하는 하나에 연결되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 또 다른 일면에 따르면, 피연마면과 이 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구 사이에 연마제를 공급하면서 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 방법이 마련된다. 이 방법은 피가공물의 표면의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖는 복수개의 동축으로 배치된 링형 연마 패드를 포함하는 다중 링형 연마 패드를 사용하는 단계와, 다중 링형 연마 패드를 피가공물의 표면에 접촉시킨 상태로 회전 및 공전시킴으로써 피가공면을 연마하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피연마면과 이 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구의 연마면 사이에 연마제를 공급함으로써 피가공물의 표면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 장치가 마련된다. 이 장치는 피가공물을 유지하면서 이를 회전시키기 위한 회전 테이블, 회전 테이블을 유지하면서 이를 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더, 피가공물의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖고 축방향으로 회전 및 이동가능하도록 동일한 공전 반경으로 배열된 복수개의 연마 공구를 지지하기 위한 공전 테이블, 공전 테이블을 공전시키기 위한 공전 테이블 회전 구동 기구, 복수개의 연마 공구중 해당하는 하나를 축방향으로 회전 및 이동시키기 위한 회전 구동 기구/직선 구동 기구를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피연마면과 이 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구 사이에 연마제를 공급함으로써 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 방법이 마련된다. 이 방법은 피가공물의 표면의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖는 대응 연마면들을 갖는 복수개의 연마 공구를 마련하는 단계와, 복수개의 연마 공구중에서 선택된 하나의 연마 공구의 연마면을 피가공물의 피연마면에 접촉시킨 상태로 공전 및 회전시킴으로써 피가공물의 표면을 연마하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피연마면과 이 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구의 연마면 사이에 연마제를 공급함으로써 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 장치가 마련된다. 이 장치는 피가공물을 유지하면서 이를 회전시키기 위한 회전 테이블, 회전 테이블을 유지하면서 이를 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더, 피가공물의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖고 축방향으로 회전 및 이동가능하도록 상이한 공전 반경을 갖는 위치에 배열된 복수개의 연마 공구를 지지하기 위한 공전 테이블, 공전 테이블을 공전시키기 위한 공전 구동 기구, 복수개의 연마 공구중 해당하는 하나를 축방향으로 회전 및 이동시키기 위한 회전 구동 기구/직선 구동 기구를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피연마면과 이 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구의 연마면 사이에 연마제를 공급하면서 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 방법이 마련된다. 이 방법은 피가공물의 표면의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖는 대응 연마면들을 갖는 복수개의 연마 공구를 마련하는 단계와, 복수개의 연마 공구중에서 선택된 하나의 연마 공구의 연마면을 피가공물의 피연마면에 접촉시킨 상태로 공전 및 회전시킴으로써 피가공물의 표면을 연마하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피연마면과 이 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구의 연마면 사이에 연마제를 공급함으로써 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 장치가 마련된다. 이 장치는 피가공물을 유지하면서 이를 회전시키기 위한 회전 테이블, 회전 테이블을 유지하면서 이를 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더, 피가공물의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖고 축방향으로 회전 및 이동가능하도록 상이한 공전 반경으로 간격을 갖고 배열된 복수개의 연마 공구를 지지하기 위한 공전 테이블, 공전 테이블을 공전시키기 위한 공전 테이블 회전 구동 기구, 복수개의 연마 공구중 해당하는 하나를 축방향으로 회전 및 이동시키기 위한 회전 구동 기구/직선 구동 기구를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피연마면과 이 피연마면에 소정의 가공 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구의 연마면 사이에 연마제를 공급하면서 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 방법이 마련된다. 이 방법은 피가공물의 표면의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖는 대응 연마면들을 갖는 복수개의 연마 공구를 마련하는 단계와, 복수개의 연마 공구중에서 선택된 하나의 연마 공구의 연마면을 피가공물의 피연마면에 접촉시킨 상태로 공전 및 회전시킴으로써 피가공물의 표면을 연마하는 단계를 포함한다.
상기에 설명한 본 발명의 목적 및 다른 목적과 장점 및 특징에 대해서는 첨부도면을 참조하여 기술하는 양호한 실시예에 대한 이후의 상세한 설명으로부터 명확하게 이해할 수 있다.
연마 패드가 피연마 기판의 직경보다 작은 직경을 가짐으로써 얻어지는 한가지 장점으로는 연마 공구의 고속 회전에 의해 일어나는 진동을 줄일 수 있다는 것이다. 이로써, 연마율이 증가된다.
이후에 상세하게 설명하는 것처럼 여러 연마 방법중 적절한 것을 선택함으로써 기판을 전체적으로 또는 부분적으로 정밀하게 연마할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기계 연마 장치의 형상을 도시한 개략 측면도.
도2는 도1에 도시된 화학 기계 연마 장치에서 공전 테이블과 이중 링형 연마 패드를 갖는 각각의 연마 공구 유닛 사이의 관계를 도시한 다이아그램.
도3은 도2에 도시된 이중 링형 연마 패드의 하부면을 도시한 사시도.
도4는 도2에 도시된 이중 링형 연마 패드를 갖는 연마 공구 유닛의 형상을 도시한 개략 단면도.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 기계 연마 장치의 형상을 도시한 개략 측면도.
도6은 도5에 도시된 화학 기계 연마 장치에서 각각의 연마 공구의 직경 및 공전 반경을 도시한 다이아그램.
도7은 도6의 선 I-I를 따라 취한 것으로 도5에 도시된 화학 기계 연마 장치의 개략 부분 단면도.
도8은 본 발명의 제3실시예에 따른 화학 기계 연마 장치의 형상을 도시한 개략 측면도.
도9는 도8에 도시된 화학 기계 연마 장치에서 각각의 연마 공구의 직경 및 공전 반경을 도시한 다이아그램.
도10은 도9의 선 II-II를 따라 취한 것으로 도8에 도시된 화학 기계 연마 장치의 개략 부분 단면도.
도11은 본 발명의 제4실시예에서 다중 링형 패드와 웨이퍼 사이의 관계를 도시한 다이아그램.
도12는 본 발명의 제7실시예에 따른 화학 기계 연마 장치에서 각각의 연마 공구의 직경 및 공전 반경을 도시한 다이아그램.
도13은 종래의 화학 기계 연마 장치의 형상을 도시한 개략 사시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
104: 슬라이더105: 회전 테이블
106: 회전축108: 공전 테이블
110: 연마 공구 유닛111a, 111b: 링형 연마 패드
114a: 구동 기구115b: 베어링
210, 211, 212, 213: 연마 공구216: 연결 부재
218: 연마 패드
본 발명의 양호한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명한다.
(제1실시예)
도1에 도시된 것처럼 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 기계 연마 장치는, 웨이퍼 등의 가공될 기판(W)을 착탈식으로 고정하면서 반경 방향으로 회전 및 수평 이동시키기 위한 연마 스테이션(E1)과, 연마 공구 유닛(110)을 지지하면서 상기 연마 스테이션(E1) 위에 주연 방향으로 동일 간격으로 배치된 복수개의 연마 공구 유닛(110)의 해당 연마 패드들을 공전 및 회전시키기 위한 연마 헤드(E2)를 포함한다.
도1에 도시된 것처럼, 연마 스테이션(E1)은 래디얼 베어링 및 트러스트 베어링을 거쳐 슬라이더(104) 상에 회전식으로 지지되어 있는 회전축(106)을 갖는 회전 테이블(105)을 기부(101)에 일체로 마련된 가이드 테이블(103)의 상부면 상에 지지하면서 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더(104)와, 이 슬라이더(104)를 이동시키기 위한 직선 구동 기구(도시 생략)와, 회전 테이블(105)을 회전시키기 위한 회전 구동 기구(도시 생략)를 포함하며, 이로써 기판(W)을 회전 테이블(105)의 상부면 상에 착탈식으로 유지하면서 반경 방향으로 회전 및 이동시키게 된다.
연마 헤드(E2)는 래디얼 베어링 및 트러스트 베어링을 거쳐 기부(101)에 설치되어 연마 스테이션(E1) 위로 연장되며 상기 지지 부재(102)의 하부 요크(102a) 상에 회전식으로 지지된 공전 테이블(108)과, 이 공전 테이블(108) 상에 주연 방향으로 동일 간격으로 배치되고 베어링들을 거쳐 반경 방향으로 회전 및 이동가능하도록 지지된 축(113)들을 갖는 세개의 소경 연마 공구 유닛(110)을 포함한다. 공전 테이블(108)은 지지 부재(102)의 상부 요크(102b) 상에 지지된 공전 테이블 회전 구동 기구(107)의 출력축 상에 고정되고, 소정의 속도로 공전하여 연마 공구 유닛(110)을 공전시키게 된다.
세개의 연마 공구 유닛(110)은 동일한 형상을 취하며, 이에 대해서는 도2 내지 도4를 참조하여 설명한다. 연마 공구 유닛(110)은 링형 연마 패드(111) 및 축(113)을 포함한다. 축(113)의 외부 원통형 축(113a)은 베어링들을 거쳐 공전 테이블(108)에 일체형으로 형성된 하부 지지 부재(108a)에 대하여 반경 방향으로 회전 및 이동 가능하게 배치되어 있다. 축(113)의 내부 원통형 축(113b)은 베어링(115b)들을 거쳐 외부 원통형 축(113a)에 대하여 반경 방향으로 회전 및 이동 가능하도록 외부 원통형 축(113a) 내에 동축으로 배치되어 있다. 소정의 직경들을 갖는 연마 패드 고정 부재(112a, 112b)는 원통형 축(113a, 113b)의 하부 부분들에 각각 형성되고, 링형 연마 패드(111a, 111b)는 연마 패드 고정 부재(112a, 112b)의 하부 부분들에 각각 일체로 장착되어 있다. 도2 및 도3에 도시된 것처럼 링형 연마 패드(111a, 111b)는 상이한 직경들을 가지며 동축으로 배치되어 있다.
공전 테이블(108) 상에 장착된 회전 구동 기구/직선 구동 기구(또는 회전/직선 구동 기구; 114a, 114b)는 원통형 축(113a, 113b)의 상단부들에 각각 연결되어 있다. 따라서, 링형 연마 패드(111a, 111b)는 회전 구동 기구/직선 구동 기구(114a, 114b)에 의해 독립적으로 고속으로 회전될 수 있고 반경 방향으로 직선 이동될 수 있으며, 기판(W)의 피연마면에 소정의 압력으로 접촉하게 되거나 기판(W)의 피연마면으로부터 분리될 수 있다.
상이한 직경들을 갖는 두개의 링형 연마 패드(111a, 111b)의 회전수는 동일한 원주속도를 제공하도록 설정할 수 있다. 즉, 링형 연마 패드(111a, 111b)의 반경을 r1및 r2로 각각 표시하면 외부 회전 구동 기구/직선 구동 기구(114a) 및 연마 패드(111a)의 회전수는 n1로 표시되고 내부 회전 구동 기구/직선 구동 기구(114b) 및 연마 패드(111b)의 회전수는 n2로 표시되며, 각 부품의 회전수는 r1·n1＝ r2·n2인 관계를 만족하도록 설정된다. 따라서, 연마 패드의 회전수는 연마 패드의 반경이 감소함으로써 증가된다.
다음에, 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다. 내부 및 외부 링형 연마 패드(111a, 111b)를 사용하여 화학 기계 연마를 수행할 때 기판(W)을 회전 테이블(105)의 상부면 상에 착탈식으로 고정한다. 그 다음에, 슬라이더(104)를 연마 공구 유닛(110)의 연마 패드(111)가 기판(W)에 접촉하는 위치로 반경 방향으로 이동시킨다.
그 다음에, 회전 구동 기구/직선 구동 기구(114a, 114b)를 작동시킴으로써 연마 공구 유닛(110)의 외부 링형 연마 패드(111a, 111b)가 축방향으로 기판(W) 쪽으로 일체식으로 하방 이동되고 연마 패드(111a, 111b)가 기판(W)의 피연마면에 접촉하게 되어 소정 가공 압력을 제공한다. 연마제 공급 수단으로부터 기판(W)과 연마 패드(111a, 111b) 사이에 연마제(연마 슬러리)를 공급하는 동안에 내부 및 외부 링형 연마 패드(111a, 111b)가 공전 테이블 회전 구동 기구(107)에 의해 공전되고 링형 연마 패드(111a, 111b)가 회전 구동 기구/직선 구동 기구(114a, 114b)에 의해 각각 고속으로 회전된다. 이와 동시에, 회전 테이블(105)이 회전하여 반경 방향으로 짧은 스트로크로 요동하여 화학 기계 연마를 수행한다.
상기에 설명한 것처럼, 각각의 연마 공구 유닛(110)의 내부 및 외부 링형 연마 패드(111a, 111b)를 동시에 작동시킴으로써 기판(W)을 연마할 때 내부 및 외부 링형 연마 패드(111a, 111b)는 동일한 원주속도로 회전한다. 따라서, 유효 접촉면적 및 유효 피연마 면적을 증가시킬 수 있어서 고정밀도의 연마를 효과적으로 수행할 수 있다.
제1실시예의 연마 공구 유닛(110)에서는 내부 및 외부 링형 연마 패드(111a, 111b)가 서로 축방향으로 이동가능하기 때문에, 연마 패드(111a, 111b)의 상대 높이를 조정할 수 있고 피연마면에 대한 내부 및 외부 링형 연마 패드(111a, 111b)의 압력을 독립적으로 조정하여 설정할 수 있어서 기판의 피연마면의 상태에 따라 각각의 연마 패드에 최적 압력을 설정할 수 있게 된다.
기판의 피연마면이 이의 직경보다 작은 직경을 갖는 다중 링형 연마 패드를 부분적으로 접촉시킴으로써 연마되기 때문에, 연마 패드를 고속으로 회전시킬 수 있고 피연마면 상의 국부적인 결함의 유무와는 무관하게 피연마면을 고정밀도로 고속으로 연마할 수 있다.
상기 설명에서는 내부 및 외부 링형 연마 패드(111a, 111b) 양자를 사용하여 연마를 수행한 것으로 되어 있으나, 연마 패드들이 축방향으로 상대 이동할 수 있기 때문에 상이한 직경들을 갖는 링형 연마 패드중 하나만을 선택하여 이를 피가공물의 피연마면에 접촉시켜 연마를 수행할 수도 있다.
제1실시예에서는 링형 연마 패드로서 이중 링형 연마 패드가 도시되어 있으나, 링형 연마 패드의 구조는 상기 이중 형태에 제한되지 않고 이중 형태 이외의 임의의 다른 다중 링형 연마 패드도 사용할 수 있다. 또한, 연마 공구의 수가 3개로 제한되어 있으나 임의의 적절한 수로 선택할 수도 있다.
또한, 도2 및 도3에 도시된 것처럼 주연을 따라 연속되는 링형 패드 대신에 복수개의 세그먼트들이 주연을 따라 간격을 갖고 배열되어 있는 불연속 링형 패드도 사용할 수 있다.
제1실시예의 연마 방법에 따른 피가공물로는 예를 들어, Si, Ge, GaAs 또는 InP 등의 반도체 웨이퍼, 또는 복수개의 섬형 반도체 구역이 형성되어 있는 석영 또는 유리 기판이 적합하다.
상기에 설명한 기판 모두는 사진평판을 사용하는 패턴화 된 상호접속 및 절연 구역을 형성하기 위해 평평한 표면을 필요로 한다. 따라서, 피연마면은 절연막, 금속막 또는 절연막과 금속막이 혼합되어 있는 표면을 포함한다.
제1실시예의 연마 공구의 표면으로는 부직포 또는 포움 폴리우레탄 등으로 된 패드의 표면을 사용하는 것이 바람직하다.
제1실시예에 사용된 연마제로는 미립자 함유 액체가 바람직하다. 특히, 미립자로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화 망간(MnO2) 또는 산화 셀륨(CeO) 등을 사용하고, 액체로는 NaOH, KOH 또는 H2O2등을 사용하는 것이 바람직하다.
미립자의 직경은 8 nm 내지 50 nm가 바람직하다. 입자의 응집도는 예를 들어 KOH의 pH값을 변경시킴으로써 제어할 수 있다.
반도체 표면을 연마할 때에는 실리카 입자가 분산되어 있는 수산화나트륨 용액이 바람직하다. 절연막을 연마할 때에는 실리카 입자가 분산되어 있는 수산화 포타슘 용액이 바람직하다. 텅스텐 등의 금속막을 연마할 때에는 알루미나 또는 산화 망간 입자가 분산되어 있는 과산화 수용액이 바람직하다.
예를 들어, 반도체 표면을 연마할 때 실리카 입자가 분산되어 있는 NaOH 수용액을 연마제로서 사용하면, 실리콘 표면이 NaOH와 반응하여 Na2SiO3층을 형성하게 된다. 이 반응은 실리카 입자 및 연마포에 의해 기계적 연마를 수행함으로써 형성된 층을 제거하고 새로운 실리콘 표면을 노출시킴으로써 진행된다. 따라서, 이 방법을 소위 화학 기계 연마법이라 한다
(제2실시예)
도5에 도시된 것처럼 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 기계 연마 장치는 웨이퍼 등의 가공될 기판(W)을 착탈식으로 고정하면서 반경 방향으로 회전 및 이동시키기 위한 연마 스테이션(E1)과, 이 연마 스테이션(E1) 위에 배치된 복수개의 연마 공구로서 작용하는 제1 내지 제4 연마 공구(210 내지 213)를 지지하면서 공전 및 회전시키기 위한 연마 헤드(E2)를 포함한다.
도5 및 도7에 도시된 것처럼, 연마 스테이션(E1)은 래디얼 베어링(204a) 및 트러스트 베어링(204b)을 거쳐 슬라이더(204) 상에 회전식으로 지지되어 있는 회전축(206)을 갖는 회전 테이블(205)을 기부(201)에 일체로 마련된 가이드 테이블(203)의 상부면 상에 지지하면서 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더(204)와, 이 슬라이더(204)를 이동시키기 위한 직선 구동 기구(도시 생략)와, 기판(W)을 회전 테이블(205)의 상부면 상에 착탈식으로 유지하면서 반경 방향으로 회전 및 이동시키도록 회전 테이블(205)을 회전시키기 위한 회전 구동 기구(도시 생략)를 포함한다.
연마 헤드(E2)는 래디얼 베어링(208a) 및 트러스트 베어링(208b)을 거쳐 기부(201)에 설치되어 연마 스테이션(E1) 위로 연장되며 상기 지지 부재(202)의 하부 요크(202a) 상에 회전식으로 지지된 공전 테이블(208)과, 베어링(215)들을 거쳐 반경 방향으로 회전 및 이동 가능하도록 상기 공전 테이블(208) 상에 동일 공전 반경 간격으로 배치된 4개의 부분들 상에 지지된 제1 내지 제4 연마 공구(210 내지 213)를 포함한다.
공전 테이블(208)은 지지 부재(202)의 상부 요크(202b) 상에 지지된 공전 테이블 회전 구동 기구(207)의 출력축(207a) 상에 고정되어 소정의 속도로 공전한다.
제1 내지 제4 연마 공구(210 내지 213)는 그 직경들이 상이한 것을 제외하고는 동일한 형상을 취한다. 따라서, 도7에 도시된 제2 연마 공구(211)에 대해서만 설명한다.
제2 연마 공구(211)의 축(211a)의 상단은 회전 구동 기구/직선 구동 기구(214)의 출력축(214a)에 연결되어 있다. 연마 패드 고정 부재(217)는 연결 부재(216)를 거쳐 축(211a)의 하단에 연결되어 있다. 연마 패드(218)는 연마 패드 고정 부재(217)의 하부면에 일체로 장착되어 있다. 이로써 제2 연마 공구(211)를 축방향으로 고속 회전 및 이동시킬 수 있어서 연마 패드(218)를 기판(W)의 피연마면에 소정 가공 압력으로 접촉시키거나 기판(W)의 피연마면으로부터 분리시킬 수 있게 된다.
연결 부재(216) 및 연마 패드 고정 부재(217)는 이 연마 패드 고정 부재(217)의 볼록 반구형면(217a)이 연결 부재(216)의 오목 반구형면(216a)에 활주식으로 끼워지게 되는 소위 평형 기구를 구성한다. 따라서, 기판(W)에 접촉하는 연마 패드(218)의 표면, 즉 연마면은 피가공물인 기판(W)의 피연마면의 경사에 따라 경사져 있다.
나머지 제1, 제3 및 제4 연마 공구(210, 212, 213)에서의 동일 부분은 동일한 도면 부호를 사용하여 나타내었으며 이에 대한 설명을 생략한다.
제2실시예에서는 도6에 도시된 것처럼 제1, 제2, 제3 및 제4 연마 공구(210, 211, 212, 213)의 직경을 D1, D2, D3및 D4로 나타내면, D1＞ D2＞ D3＞ D4인 관계가 유지되며 제1 내지 제4 연마 공구(210 내지 213)의 직경은 기판(W)의 직경보다 작게 설정되어 있다.
다음에는 상기에 설명한 화학 기계 연마 장치의 작동에 대하여 설명한다.
(1) 기판(W)을 회전 테이블(205)의 상부면 상에 착탈식으로 고정한다. 그 다음에, 슬라이더(204)를 반경 방향으로 이동시켜 제1 내지 제4 연마 공구(210 내지 213)의 연마 패드(218)들을 이들이 모두 기판(W)에 접촉하는 위치에 설정한다.
(2) 그 다음에, 피가공물인 웨이퍼 등의 기판(W)의 피연마면 구역에 대응하는 직경을 갖는 연마 공구를 제1 내지 제4 연마 공구(210 내지 213)들 사이로부터 직선으로 이동시켜 기판(W)의 표면에 소정 가공 압력으로 접촉시킨다. 연마제(연마 슬러리) 공급 수단(도시 생략)으로부터의 연마제를 기판(W)과 연마 패드(218) 사이에 공급하면서 연마 공구를 회전 및 공전시킨다. 이와 동시에, 회전 테이블(205)을 반경 방향으로 짧은 스트로크로 회전 및 요동시켜서 화학 기계 연마를 수행한다.
제2실시예에서는 연마 공구의 수가 상기에 설명한 4개에 제한되지 않고 2개, 3개 또는 5개 이상으로 될 수도 있다. 또한, 각 연마 공구의 회전속도 및 가공 압력도 변경할 수 있다.
제1실시예의 연마 방법에 따라 가공될 피가공물로는 예를 들어, Si, Ge, GaAs, InP 등의 반도체 웨이퍼, 또는 복수개의 섬형 반도체 구역이 표면에 형성되어 있는 석영 또는 유리 기판이 적합하다.
상기에 설명한 기판 모두는 사진평판을 사용하는 패턴화 된 상호접속 및 절연 구역을 형성하기 위해 평평한 표면을 필요로 한다. 따라서, 피연마면은 절연막, 금속막 또는 절연막과 금속막이 혼합되어 있는 표면을 포함한다.
제2실시예의 연마 공구의 연마면으로는 부직포 또는 포움 폴리우레탄 등으로 된 패드의 표면을 사용하는 것이 바람직하다.
제1실시예에 사용된 연마제로는 미립자 함유 액체가 바람직하다. 특히, 미립자로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화 망간(MnO2) 또는 산화 셀륨(CeO) 등을 사용하고, 액체로는 NaOH, KOH 또는 H2O2등을 사용하는 것이 바람직하다.
미립자의 직경은 8 nm 내지 50 nm가 바람직하다. 입자의 응집도는 예를 들어 KOH의 pH값을 변경시킴으로써 제어할 수 있다.
반도체 표면을 연마할 때에는 실리카 입자가 분산되어 있는 수산화나트륨 용액이 바람직하다. 절연막을 연마할 때에는 실리카 입자가 분산되어 있는 수산화 포타슘 용액이 바람직하다. 텅스텐 등의 금속막을 연마할 때에는 알루미나 또는 산화 망간 입자가 분산되어 있는 과산화 수용액이 바람직하다.
예를 들어, 반도체 표면을 연마할 때 실리카 입자가 분산되어 있는 NaOH 수용액을 연마제로서 사용하면, 실리콘 표면이 NaOH와 반응하여 Na2SiO3층을 형성하게 된다. 이 반응은 실리카 입자 및 연마포에 의해 기계적 연마를 수행함으로써 형성된 층을 제거하고 새로운 실리콘 표면을 노출시킴으로써 진행된다. 따라서, 이 방법을 소위 화학 기계 연마법이라 한다
(제3실시예)
도8에 도시된 것처럼 본 발명의 제3실시예에 따른 화학 기계 연마 장치는 웨이퍼 등의 가공될 기판(W)을 착탈식으로 유지하면서 반경 방향으로 회전 및 이동시키기 위한 연마 스테이션(E1)과, 이 연마 스테이션(E1) 위에 배치된 복수개의 연마 공구로서 작용하는 제1 내지 제4 연마 공구(310 내지 313)를 지지하면서 공전 및 회전시키기 위한 연마 헤드(E2)를 포함한다.
도8 및 도10에 도시된 것처럼, 연마 스테이션(E1)은 래디얼 베어링(304a) 및 트러스트 베어링(304b)을 거쳐 슬라이더(304) 상에 회전식으로 지지되어 있는 회전축(306)을 갖는 회전 테이블(305)을 기부(301)에 일체로 마련된 가이드 테이블(303)의 상부면 상에 지지하면서 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더(304)와, 이 슬라이더(304)를 이동시키기 위한 직선 구동 기구(도시 생략)와, 기판(W)을 회전 테이블(305)의 상부면(305a) 상에 착탈식으로 유지하면서 반경 방향으로 회전 및 이동시키도록 회전 테이블(305)을 회전시키기 위한 회전 구동 기구(도시 생략)를 포함한다.
연마 헤드(E2)는 래디얼 베어링(308a) 및 트러스트 베어링(308b)을 거쳐 기부(301)에 설치되어 연마 스테이션(E1) 위로 연장되며 상기 지지 부재(302)의 하부 요크(302a) 상에 회전식으로 지지된 공전 테이블(308)과, 베어링(315)들을 거쳐 반경 방향으로 회전 및 이동 가능하도록 상기 공전 테이블(308) 상에 동일 공전 반경 간격으로 배치된 4개의 부분들 상에 지지된 제1 내지 제4 연마 공구(310 내지 313)를 포함한다.
공전 테이블(308)은 지지 부재(302)의 상부 요크(302b) 상에 지지된 공전 테이블 회전 구동 기구(307)의 출력축(307a) 상에 고정되어 소정의 속도로 공전한다.
제1 내지 제4 연마 공구(310 내지 313)는 그 공전 반경들이 상이한 것을 제외하고는 동일한 형상을 취한다. 따라서, 도10에 도시된 제2 연마 공구(311)에 대해서만 설명한다.
제2 연마 공구(311)의 축(311a)의 상단은 회전 구동 기구/직선 구동 기구(314)의 출력축(314a)에 연결되어 있다. 연마 패드 고정 부재(317)는 연결 부재(316)를 거쳐 축(311a)의 하단에 연결되어 있다. 연마 패드(318)는 연마 패드 고정 부재(317)의 하부면에 일체로 장착되어 있다. 이로써 제2 연마 공구(311)를 축방향으로 고속 회전 및 이동시킬 수 있어서 연마 패드(318)를 기판(W)의 피연마면에 소정 가공 압력으로 접촉시키거나 기판(W)의 피연마면으로부터 분리시킬 수 있게 된다.
연결 부재(316) 및 연마 패드 고정 부재(317)는 이 연마 패드 고정 부재(317)의 볼록 반구형면(317a)이 연결 부재(316)의 오목 반구형면(316a)에 활주식으로 끼워지게 되는 소위 평형 기구를 구성한다. 따라서, 기판(W)에 접촉하는 연마 패드(318)의 표면, 즉 연마면은 피가공물인 기판(W)의 피연마면의 경사에 따라 경사져 있다.
나머지 제1, 제3 및 제4 연마 공구(310, 312, 313)에서의 동일 부분은 동일한 도면 부호를 사용하여 나타내었으며 이에 대한 설명을 생략한다.
제3실시예에서는 도9에 도시된 것처럼 제1, 제2, 제3 및 제4 연마 공구(310, 311, 312, 313)의 공전 반경을 r1, r2, r3및 r4로 나타내면, r1＞ r2＞ r3＞ r4인 관계가 유지되며 각 연마 공구의 연마 패드의 직경들은 기판(W)의 직경보다 작게 설정되어 있다.
다음에는 상기에 설명한 제3실시예에서의 작동에 대하여 설명한다.
(1) 기판(W)을 회전 테이블(305)의 상부면 상에 착탈식으로 고정한다. 그 다음에, 슬라이더(304)를 반경 방향으로 이동시켜 제1 내지 제4 연마 공구(310 내지 313)의 연마 패드(318)들을 이들이 모두 기판(W)에 접촉하는 위치에 설정한다.
(2) 그 다음에, 제1 내지 제4 연마 공구(310 내지 313)를 기판(W) 쪽으로 축방향으로 이동시켜서 각각의 연마 패드(318)를 기판(W)의 피연마면에 소정 가공 압력으로 접촉시킨다. 연마제(연마 슬러리) 공급 수단(도시 생략)으로부터의 연마제를 기판(W)과 연마 패드(318) 사이에 공급하면서 연마 공구(310 내지 313)를 고속으로 회전 및 공전시킨다. 이와 동시에, 회전 테이블(305)을 반경 방향으로 짧은 스트로크로 회전 및 요동시켜서 화학 기계 연마를 수행한다.
상기 공정에서는 기판(W)에 대한 연마 공구(310 내지 313)의 각각의 연마 패드(318)의 상대 원주속도가 동일한 값을 갖도록 제1 내지 제4 연마 공구(310 내지 313)의 회전속도를 설정함으로써 각각의 연마 공구(310 내지 313)에 의한 제거량이 균일해지게 된다.
또한, 복수개의 연마 공구 각각의 회전속도 및 가공 압력을 변화시킬 수 있도록 시스템을 배열함으로써 기판(W)의 피연마면 상에 돌출부 등의 국부적인 결함이 있는 경우에도 이 결함부에 접촉하는 연마 공구의 회전속도 및 가공 압력을 다른 연마 공구의 회전속도보다 크게 설정하여 기판의 피연마면을 균일하게 평활화 시킬 수 있다.
제3실시예에서는 연마 공구의 수가 상기에 설명한 4개에 제한되지 않고 2개, 3개 또는 5개 이상으로 될 수도 있다. 또한, 각 연마 공구의 회전속도 및 가공 압력도 변경할 수 있다.
제1실시예의 연마 방법에 따라 가공될 피가공물로는 예를 들어, Si, Ge, GaAs, InP 등의 반도체 웨이퍼, 또는 복수개의 섬형 반도체 구역이 표면에 형성되어 있는 석영 또는 유리 기판이 적합하다.
상기에 설명한 기판 모두는 사진평판을 사용하는 패턴화 된 상호접속 및 절연 구역을 형성하기 위해 평평한 표면을 필요로 한다. 따라서, 피연마면은 절연막, 금속막 또는 절연막과 금속막이 혼합되어 있는 표면을 포함한다.
제3실시예의 연마 공구의 연마면으로는 부직포 또는 포움 폴리우레탄 등으로 된 패드의 표면을 사용하는 것이 바람직하다.
제3실시예에 사용된 연마제로는 미립자 함유 액체가 바람직하다. 특히, 미립자로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화 망간(MnO2) 또는 산화 셀륨(CeO) 등을 사용하고, 액체로는 NaOH, KOH 또는 H2O2등을 사용하는 것이 바람직하다.
미립자의 직경은 8 nm 내지 50 nm가 바람직하다. 입자의 응집도는 예를 들어 KOH의 pH값을 변경시킴으로써 제어할 수 있다.
반도체 표면을 연마할 때에는 실리카 입자가 분산되어 있는 수산화나트륨 용액이 바람직하다. 절연막을 연마할 때에는 실리카 입자가 분산되어 있는 수산화 포타슘 용액이 바람직하다. 텅스텐 등의 금속막을 연마할 때에는 알루미나 또는 산화 망간 입자가 분산되어 있는 과산화 수용액이 바람직하다.
예를 들어, 반도체 표면을 연마할 때 실리카 입자가 분산되어 있는 NaOH 수용액을 연마제로서 사용하면, 실리콘 표면이 NaOH와 반응하여 Na2SiO3층을 형성하게 된다. 이 반응은 실리카 입자 및 연마포에 의해 기계적 연마를 수행함으로써 형성된 층을 제거하고 새로운 실리콘 표면을 노출시킴으로써 진행된다. 따라서, 이 방법을 소위 화학 기계 연마법이라 한다
(제4실시예)
본 발명의 제4실시예에서는 도11에 도시된 것처럼 제1실시예에서 설명한 다중 링형 패드를 사용하여 부분 연마가 수행된다. 특히, 도11에 도시된 것처럼 피가공물의 표면을 회전 테이블(105)용 다중 링형 패드에 대하여 이동시키기 위해 구동 기구(1101)를 마련함으로써 연마 공구 유닛이 웨이퍼 표면의 일부에 접촉하게 되어 피연마면에 접촉한 연마 공구 유닛을 사용하여 피연마면을 전체적으로 또는 부분적으로 연마할 수 있다. 이와 달리, 다중 링형 패드용 구동 기구(1101)를 마련하여 다중 링형 패드를 이동시킴으로써 피연마면을 전체적으로 또는 부분적으로 연마할 수 있다. 다른 접근책으로서는, 회전 테이블 및 다중 링형 패드 양자용 구동 기구(1101)를 마련하여 이들 두 부재를 동시에 이동시킴으로써 피연마면을 전체적으로 또는 부분적으로 연마할 수 있다. 또한, 회전 테이블용 요동 기구(1102)를 마련하여 회전 테이블을 요동시킴으로써 복잡한 연마를 수행할 수 있다. 또한, 다중 링형 패드용 요동 기구(도시 생략)를 마련하여 다중 링형 패드를 요동시킬 수도 있다. 또한, 회전 테이블과 다중 링형 패드중에서 하나만을 요동시키는 요동 기구를 마련하거나, 또는 이들 두 부재를 모두 요동시키는 요동 기구를 마련하여 두 부재를 동시에 요동시킬 수도 있다.
(제5실시예)
본 발명의 제5실시예에서는 제2실시예에 사용된 제1 연마 공구를 제1실시예에서 설명한 다중 링형 패드로 대체하였다.
다중 링형 패드는 제1 연마 공구(210)로만 대체되지 않고 제1 내지 제4 연마 공구 또는 제1 내지 제4 연마 공구중 두개 이상의 조합으로 대체될 수도 있다.
(제6실시예)
본 발명의 제6실시예에서는 제3실시예에 사용된 제1 연마 공구를 제1실시예에서 설명한 다중 링형 패드로 대체하였다.
다중 링형 패드는 제1 연마 공구(310)로만 대체되지 않고 제1 내지 제4 연마 공구 또는 제1 내지 제4 연마 공구중 두개 이상의 조합으로 대체될 수도 있다.
(제7실시예)
본 발명의 제7실시예에서는 상이한 직경을 각각 갖는 연마 공구를 제3실시예의 것으로 대체하였다.
제7실시예에서는 도12에 도시된 것처럼 제1, 제2, 제3 및 제4 연마 공구(710, 711, 712, 713)의 직경을 D1, D2, D3및 D4로 나타내면, D1＞ D2＞ D3＞ D4인 관계가 유지되며 제1 내지 제4 연마 공구(710 내지 713)의 직경은 기판(W)의 직경보다 작게 설정되어 있다.
또한, 제1, 제2, 제3 및 제4 연마 공구(710, 711, 712, 713)의 공전 반경을 r1, r2, r3및 r4로 나타내면, r1＞ r2＞ r3＞ r4인 관계가 유지되며 제1 내지 제4 연마 공구(710 내지 713)의 직경은 기판(W)의 직경보다 작게 설정되어 있다.
제7실시예는 제3실시예에서와 동일하게 작동한다, 제7실시예에서, 각각의 연마 공구(710 내지 713)의 직경들은 r1＞ r2＞ r3＞ r4인 관계를 갖는 공전 반경에 제한되지는 않는다. 각각의 연마 공구(710 내지 713)의 직경을 공전 반경의 관계에 대하여 선정하는 것은 매 경우마다 다르다.
또한, 제7실시예에서는 다중 연마 패드를 갖는 연마 공구를 제1 연마 공구(710)로 대체할 수도 있다. 제1 내지 제4 연마 공구(710 내지 713)는 다중 연마 패드로 각각 대체될 수 있다. 또한, 4개의 연마 공구로 대체된 수는 하나에 제한되지 않고 임의의 적절한 수로 선택할 수 있다.
또한, 연마 공구로 대체된 수는 4개에 제한되지 않고 임의의 다른 적절한 수로 선택할 수 있다.
도면에 외형선으로 도시된 개개의 부품은 화학 기계 연마 장치 및 방법 분야에 공지되어 있으며, 이들의 특정 구성 및 작동은 본 발명의 최량의 작동 및 실시 형태에 제한되지는 않는다.
본 발명을 양호한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상기에 설명한 실시예에 제한되지는 않는다. 본 발명은 첨부한 청구범위의 기술사상 및 범위 내에서의 여러 변경 및 균등물을 모두 포함한다. 따라서, 청구범위는 이러한 모든 변경 및 그 균등물을 모두 포함하도록 넓게 해석되어야 한다.
본 발명은 상기에 설명한 구성을 취하므로 다음과 같은 효과를 갖는다.
각 연마 공구의 직경이 피가공물의 직경보다 작기 때문에, 각 연마 공구의 자전 속도를 고속으로 설정해도 악영향을 미칠 수 있는 진동 등이 발생하지 않는다. 그 결과, 연마되는 피가공물의 피연마면의 단위 시간당 제거량, 즉 연마 속도가 현저히 증대된다.
또한, 각 연마 공구의 자전 속도 및 가공 압력을 각각 개별적으로 변경시킬 수 있기 때문에, 피가공물의 피연마면에 국부적인 홈의 존재 여부와는 무관하게 피가공물의 피연마면을 균일하게 고속 및 고정밀도로 연마할 수 있다.

Claims (80)

  1. 피가공물의 표면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 장치에 있어서,
    피연마 가공물을 고정하는 연마 스테이션과,
    피가공물을 연마하기 위한 것으로, 상이한 직경을 갖고 동축으로 배치된 적어도 제1 및 제2 링형 연마 패드를 포함하는 다중 링형 패드, 이들 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드를 고정하기 위해 동축으로 배치된 원통형 축을 포함하는 연마 공구와,
    연마 공구를 지지하는 지지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 원통형 축에 연결된 회전/직선 구동 기구를 더 포함하며, 이 구동 기구가 해당 연마 패드를 작동시켜 이를 축방향으로 회전 및 이동시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 연마 패드를 회전시키는 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서, 연마 공구를 연마 공구 지지 부재의 축을 중심으로 공전시키기 위한 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 두개의 연마 공구가 마련된 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  6. 피가공물의 표면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 장치에 있어서,
    피연마 가공물을 고정하는 연마 스테이션과,
    피가공물을 연마하기 위한 것으로, 상이한 직경을 갖고 동축으로 배치된 적어도 제1 및 제2 링형 연마 패드를 포함하는 다중 링형 패드, 이들 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드를 고정하기 위해 동축으로 배치된 원통형 축을 포함하는 연마 공구와,
    연마 공구를 지지하는 지지 부재와,
    각각의 원통형 축에 연결되고 해당 연마 패드를 작동시켜 이를 축방향으로 회전 및 이동시키는 회전/직선 구동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  7. 화학 기계 연마 장치에 있어서,
    피가공물을 회전시키기 위한 회전 테이블과,
    회전 테이블을 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더와,
    피가공물을 연마하기 위한 것으로, 상이한 직경을 갖고 동축으로 배치된 적어도 제1 및 제2 링형 연마 패드를 포함하는 다중 링형 패드, 이들 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드를 고정하기 위해 동축으로 배치된 복수개의 원통형 축을 포함하는 복수개의 연마 공구 유닛과,
    축방향으로 회전 및 이동 가능하도록 원주 방향으로 동일한 간격으로 배열된 연마 공구 유닛을 고정하는 공전 테이블과,
    공전 테이블을 공전시키기 위한 공전 구동 기구와,
    연마 공구 유닛을 작동시키기 위한 복수개의 회전/직선 구동 기구를 포함하며,
    상기 회전/직선 구동 기구중 하나가 원통형 축중 하나에 연결되고, 각각의 구동 기구가 해당 연마 패드를 축방향으로 회전 및 이동시키도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  8. 제1항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 해당 연마 패드의 회전속도를 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  9. 제6항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 해당 연마 패드의 회전속도를 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  10. 제7항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 해당 연마 패드의 회전속도를 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상이한 직경을 갖고 동축으로 배치된 링형 연마 패드가 동일한 원주속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  12. 제6항에 있어서, 상이한 직경을 갖고 동축으로 배치된 링형 연마 패드가 동일한 원주속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상이한 직경을 갖고 동축으로 배치된 링형 연마 패드가 동일한 원주속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상이한 직경을 갖고 동축으로 배치된 링형 연마 패드가 동일한 원주속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  15. 제1항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드의 직선 이동량을 독립적으로 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  16. 제6항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드의 직선 이동량을 독립적으로 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  17. 제7항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드의 직선 이동량을 독립적으로 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  18. 제8항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드의 직선 이동량을 독립적으로 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  19. 제9항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드의 직선 이동량을 독립적으로 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  20. 제10항에 있어서, 회전/직선 구동 기구가 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드의 직선 이동량을 독립적으로 조정 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  21. 피연마면과 피가공물에 소정 압력으로 접촉하게 되는 연마 공구와의 사이에 연마제를 공급하면서 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 방법에 있어서,
    피연마면의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖고 동축으로 배치된 적어도 제1 및 제2 링형 연마 패드를 포함하는 다중 링형 연마 패드를 마련하는 단계와,
    표면을 연마하도록 다중 링형 연마 패드를 가공물에 접촉시킨 상태로 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  22. 제21항에 있어서, 피가공물이 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  23. 제21항에 있어서, 피가공물이 절연 기판 상에 형성된 반도체 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  24. 제21항에 있어서, 피가공물이 이 가공물의 표면에 형성된 절연막 및/또는 금속막을 포함하는 피연마면을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  25. 제21항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  26. 제22항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  27. 제23항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  28. 제24항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  29. 제21항에 있어서, 다중 링형 패드를 중심축을 중심으로 공전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  30. 제21항에 있어서, 다중 링형 패드로 피가공물의 표면을 전체적으로 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  31. 제21항에 있어서, 다중 링형 패드로 피가공물의 표면을 부분적으로 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  32. 피가공물의 표면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 장치에 있어서,
    피가공물을 회전시키기 위한 회전 테이블과,
    회전 테이블을 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더와,
    피가공물의 직경보다 작은 상이한 직경들을 각각 갖는 복수개의 연마 공구와,
    연마 공구들을 축방향으로 회전 및 이동 가능하도록 동일한 공전 반경을 갖는 위치에서 지지하기 위한 공전 테이블과,
    공전 테이블을 공전시키기 위한 공전 테이블 회전 구동 기구와,
    해당 연마 공구를 축방향으로 회전 및 이동시키도록 구동시키기 위해 각각의 연마 공구와 협동하는 회전/직선 구동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  33. 제32항에 있어서, 복수개의 연마 공구 각각이 자체의 연마면을 피연마면의 경사에 따라 경사지게 하는 평형 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  34. 제32항에 있어서, 복수개의 연마 공구 각각의 회전속도 및 가공 압력이 변경가능한 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  35. 제33항에 있어서, 복수개의 연마 공구 각각의 회전속도 및 가공 압력이 변경가능한 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  36. 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 방법에 있어서,
    피연마면의 직경보다 작은 상이한 직경들로 된 해당 연마면을 갖는 복수개의 연마 공구를 마련하는 단계와,
    복수개의 연마 공구중에서 선택한 하나의 연마 공구의 연마면을 피연마면에 접촉시킨 상태로 회전시킴으로써 표면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  37. 제36항에 있어서, 피가공물이 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  38. 제36항에 있어서, 피가공물이 절연 기판 상에 형성된 반도체 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  39. 제36항에 있어서, 피가공물이 피가공물의 표면 상에 형성된 절연막 및/또는 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  40. 제36항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  41. 제37항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  42. 제38항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  43. 제39항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  44. 피가공물의 표면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 장치에 있어서,
    피가공물을 회전시키기 위한 회전 테이블과,
    회전 테이블을 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더와,
    피가공물의 직경보다 작은 상이한 직경들을 갖고 축방향으로 회전 및 이동 가능하도록 상이한 공전 반경을 갖는 위치에 있는 복수개의 연마 공구와,
    복수개의 연마 공구들을 지지하기 위한 공전 테이블과,
    공전 테이블을 공전시키기 위한 공전 구동 기구와,
    연마 공구중 해당 연마 공구를 축방향으로 회전 및 이동시키도록 구동시키기 위해 복수개의 연마 공구 각각에 연결된 회전/직선 구동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  45. 제44항에 있어서, 각각의 연마 공구가 자체의 연마면을 피연마면의 경사에 따라 경사지게 하는 평형 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  46. 제44항에 있어서, 복수개의 연마 공구 각각의 회전속도 및 가공 압력을 변경시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  47. 제45항에 있어서, 복수개의 연마 공구 각각의 회전속도 및 가공 압력을 변경시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  48. 피연마면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 방법에 있어서,
    피연마면의 직경보다 작은 동일한 직경으로 된 해당 연마면을 갖는 복수개의 연마 공구를 마련하는 단계와,
    복수개의 연마 공구중에서 선택한 하나의 연마 공구의 연마면을 피연마면에 접촉시킨 상태로 공전 및 회전시킴으로써 피연마면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  49. 제48항에 있어서, 피가공물이 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  50. 제48항에 있어서, 피가공물이 절연 기판 상에 형성된 반도체 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  51. 제48항에 있어서, 피가공물이 이 가공물의 표면에 형성된 절연막 및/또는 금속막을 포함하는 피연마면을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  52. 제48항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  53. 제49항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  54. 제50항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  55. 제51항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  56. 피가공물의 표면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 장치에 있어서,
    피가공물을 회전시키기 위한 회전 테이블과,
    회전 테이블을 반경 방향으로 이동시키기 위한 슬라이더와,
    피가공물의 직경보다 작은 상이한 직경들을 각각 갖는 복수개의 연마 공구와,
    연마 공구들을 축방향으로 회전 및 이동 가능하도록 상이한 공전 반경을 갖는 위치에서 지지하기 위한 공전 테이블과,
    공전 테이블을 공전시키기 위한 공전 테이블 회전 구동 기구와,
    복수개의 연마 공구중에서 해당하는 하나의 연마 공구를 축방향으로 회전 및 이동시키기 위한 복수개의 회전/직선 구동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  57. 제56항에 있어서, 복수개의 연마 공구 각각이 자체의 연마면을 피연마면의 경사에 따라 경사지게 하는 평형 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  58. 제56항에 있어서, 복수개의 연마 공구 각각의 회전속도 및 가공 압력을 변경시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  59. 제57항에 있어서, 복수개의 연마 공구 각각의 회전 속도 및 가공 압력을 변경시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  60. 피가공물의 표면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 방법에 있어서,
    피연마면의 직경보다 작은 상이한 직경들로 된 해당 연마면을 갖고 상이한 공전 반경을 갖도록 위치한 복수개의 연마 공구를 마련하는 단계와,
    복수개의 연마 공구중에서 선택한 하나의 연마 공구의 연마면을 피연마면에 접촉시킨 상태로 공전 및 회전시킴으로써 피연마면을 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  61. 제60항에 있어서, 피가공물이 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  62. 제60항에 있어서, 피가공물이 절연 기판 상에 형성된 반도체 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  63. 제60항에 있어서, 피가공물이 피가공물의 표면 상에 형성된 절연막 및/또는 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  64. 제60항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  65. 제61항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  66. 제62항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  67. 제63항에 있어서, 피연마면에 미립자를 함유하는 알칼리성 또는 산성 액체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  68. 피가공물의 표면을 연마하는 화학 기계 연마 장치에 사용하기 위한 연마 공구에 있어서,
    복수개의 링형 연마 패드와,
    복수개의 링형 연마 패드중에서 해당 연마 패드를 고정하기 위해 동축으로 배치된 원통형 축들을 포함하며,
    상기 복수개의 연마 패드가 동축으로 배치되고 상이한 직경들을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 공구.
  69. 제32항에 있어서, 연마 공구중 적어도 하나가 상이한 직경들을 갖는 다중 링형 연마 공구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  70. 제44항에 있어서, 연마 공구중 적어도 하나가 상이한 직경들을 갖는 다중 링형 연마 공구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  71. 제56항에 있어서, 연마 공구중 적어도 하나가 상이한 직경들을 갖는 다중 링형 연마 공구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  72. 제36항에 있어서, 연마 공구중 적어도 하나가 상이한 직경들을 갖는 다중 링형 연마 공구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  73. 제48항에 있어서, 연마 공구중 적어도 하나가 상이한 직경들을 갖는 다중 링형 연마 공구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  74. 제60항에 있어서, 연마 공구중 적어도 하나가 상이한 직경들을 갖는 다중 링형 연마 공구를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
  75. 피가공물의 표면을 연마하기 위한 화학 기계 연마 장치에 있어서,
    피연마 가공물을 고정하는 연마 스테이션과,
    피가공물을 연마하기 위한 것으로, 상이한 직경을 갖고 동축으로 배치된 적어도 제1 및 제2 링형 연마 패드 고정 유닛을 포함하는 다중 링형 연마 패드 고정 유닛, 링형 연마 패드중 해당하는 연마 패드를 고정하기 위해 동축으로 배치된 원통형 축을 갖춘 연마 공구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  76. 제75항에 있어서, 각각의 원통형 축에 연결된 회전/직선 구동 기구를 더 포함하며, 이 구동 기구가 해당 연마 패드 고정 유닛을 작동시켜 이를 축방향으로 회전 및 이동시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  77. 제75항에 있어서, 제1 및 제2 연마 패드 고정 유닛을 회전시키는 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  78. 제75항에 있어서, 연마 공구를 공전 테이블의 축을 중심으로 공전시키기 위한 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  79. 제75항에 있어서, 적어도 두개의 연마 공구가 마련된 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
  80. 제75항에 있어서, 다중 링형 연마 패드 고정 유닛이 링형 연마 패드로 부분적인 연마를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 장치.
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