KR19990013784A - 웨이퍼 연마장치 - Google Patents

웨이퍼 연마장치 Download PDF

Info

Publication number
KR19990013784A
KR19990013784A KR1019980027981A KR19980027981A KR19990013784A KR 19990013784 A KR19990013784 A KR 19990013784A KR 1019980027981 A KR1019980027981 A KR 1019980027981A KR 19980027981 A KR19980027981 A KR 19980027981A KR 19990013784 A KR19990013784 A KR 19990013784A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
wafer
cloth
amount
carrier
Prior art date
Application number
KR1019980027981A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100508529B1 (ko
Inventor
이나바타카오
누모토미노루
사카이켄지
사토오마나부
Original Assignee
오츄보히데오
도쿄세이미츄코퍼레이션리미티드
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 오츄보히데오, 도쿄세이미츄코퍼레이션리미티드 filed Critical 오츄보히데오
Publication of KR19990013784A publication Critical patent/KR19990013784A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100508529B1 publication Critical patent/KR100508529B1/ko

Links

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
    • 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
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • 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
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • 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
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • 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
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/06—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent requiring comparison of the workpiece with standard gauging plugs, rings 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

Abstract

웨이퍼를 연마하는 연마포의 드레싱 시기나 교환 시기를 통상의 연마 가공중에 자동으로 판정한다.
본 발명은, 연마중에 있어서의 웨이퍼(50)의 연마량을 센서(70, 72)로 검출하고, 그 센서(70, 72)로부터의 정보에 의거하여 연마량을 CPU(74)로 산출한다. 그리고, CPU(74)는, 센서(70, 72)에서 얻어진 실제의 연마량과, RAM(84)에 기억되어 있는 이상적인 연마량과를 비교하고, 그 연마량의 차에 의거하여 연마포(16)의 드레싱시기, 및 연마포(16)의 교환시기를 판정하고, 그 판정 내용을 표시 장치(82)에 표시한다.

Description

웨이퍼 연마장치
본 발명은 웨이퍼 연마 장치에 관한것으로, 특히 화학적 기계 연마법(CMP : Chemical Mechanical Polishing)에 의한 웨이퍼 연마 장치에 관한것이다.
CMP에 의한 웨이퍼 연마 장치에서는, 연마중에 웨이퍼의 연마량을 직접 검출하는 것이 곤란하므로, 종래는, 연마 시간을 관리함으로써, 웨이퍼의 연마량을 제어하고 있었다. 이 때문에, 종래는, 일정시간마다 더미 웨이퍼를 연마하여 연마 시간에 따른 연마량을 구하고, 이 연마량과 기준으로 되는 모델 연마량과를 비교하여, 그 차가 허용치내이면, 계속하여 연마 가공을 행하고, 그 차가 허용치에서 벗어난 경우에는, 연마 가공을 중단하여 연마포를 드레싱하거나, 또는 연마포를 교환하거나 하고 있었다.
특개평6-79618호 공보, 및 특개평8-229808호 공보에 개시된 웨이퍼 연마 장치는, 웨이퍼를 캐리어에 밀착 유지시킨 후, 이 캐리어에 가압력을 주어서 웨이퍼를 연마포에 가압함으로써 웨이퍼를 연마하고 있다.
또, 종래의 CMP에 의한 웨이퍼 연마 장치에는, 캐리어와 웨이퍼와의 사이에 에어를 공급하고, 이 에어의 압력에 의해 웨이퍼를 연마 패드에 가압하여 연마하는 것이 제안되어 있다. 이와 같은 웨이퍼 연마 장치에서는, 웨이퍼의 연마량를 직접 검출하는 것이 곤란하게 되어있었으므로, 웨이퍼 연마 장치의 본체를 기준으로하여 캐리어의 변동량을 센서로 검출하고, 이 센서로부터의 출력을 웨이퍼의 연마량으로 간주하여, 웨이퍼의 연마량을 간접적으로 검출하고 있었다.
그러나, 종래의 웨이퍼 연마 장치는, 연마 시간을 관리하여 웨이퍼의 연마량을 제어하고 있으므로, 연마량의 종점(목표치)을 정확하게 검출할 수 없다고 하는 결점이 있다.
또, 종래의 웨이퍼 연마 장치는, 더미 웨이퍼을 연마하여 연마포의 드레싱 시기나 교환 시기를 판정하고 있으므로, 웨이퍼의 수율이 악화된다고 하는 결점이 있다.
또한, 더미 웨이퍼의 연마중은, 통상의 연마 가공이 중단되므로, 스루풋이 저하한다고 하는 결점이 있다.
또, 특개평6-79618호 공보, 및 특개평8-229808호 공보에 개시된 웨이퍼 연마 장치는, 캐리어로 웨이퍼를 연마포에 직접 가압하고 있으므로, 캐리어와 웨이퍼와의 사이에 연마 찌꺼기등의 이물이 있으면, 캐리어로부터의 가압력을 웨이퍼 전체면에 균일하게 전달할수 없고, 이로 인해, 웨이퍼 전체면을 균일하게 연마할수 없다고 하는 결점이 있다.
또한, 웨이퍼 연마 장치의 본체를 기준으로 하여 웨이퍼의 연마량을 검출하는 종래의 웨이퍼 연마 장치는, 연마 가공중에 발생하는 열에 의해, 상기 본체가 열팽창하므로, 캐리어의 변동량을 검출하여도, 정확한 웨이퍼의 연마량을 얻을수 없고, 웨이퍼의 연마 가공 종점을 정확하게 검출할수 없다고 하는 결점이 있다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진것으로, 연마포의 드레싱 시기나 교환 시기를 통상의 연마 가공중에 자동으로 판정할수 있고, 또, 웨이퍼의 연마 가공 종점을 정확하게 검출할수 있으며, 게다가, 웨이퍼 전체면을 균일하게 연마할수 있음과 동시에 연마량의 종점을 정확하게 검출할수 있는 웨이퍼 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 웨이퍼를 회전하는 연마포에 가압하고, 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치에 있어서, 상기 웨이퍼의 연마량을 검출하는 연마량 검출 수단과, 연마 시간에 따른 웨이퍼의 모델 연마량이 기억된 기억 수단과, 상기 연마량 검출 수단으로 검출된 웨이퍼의 연마량과, 상기 기억 수단에 기억된 모델 연마량과를 비교하고, 그 연마량의 차에 의거하여 연마포의 드레싱 시기, 및 연마포의 교환 시기를 판정하며, 그 판정 내용을 출력하는 제어 수단과, 상기 제어 수단으로부터 출력된 상기 판정 내용을 표시하는 표시 수단과, 로부터 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 웨이퍼를 회전하는 연마포에 가압하고, 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치에 있어서, 상기 웨이퍼를 유지하는 캐리어와, 상기 캐리어를 상기 연마포를 향하여 가압하는 제1가압 수단과, 상기 캐리어와 상기 웨이퍼와의 사이에 가압 에어층을 형성하고, 상기 제1가압 수단으로부터의 가압력을 상기 압력 에어층을 통하여 웨이퍼에 전달시키는 압력 에어층 형성 수단과, 상기 웨이퍼의 주위를 포위하고, 이 웨이퍼를 유지하는 리테이너링과, 상기 웨이퍼의 주위를 포위하고, 이 웨이퍼와 함께 상기 연마포에 접촉되는 연마면 조정링과, 상기 리테이너링과 상기 연마면 조정링과를 상기 연마포에 가압하는 제2가압수단과, 상기 웨이퍼의 연마량을 검출하는 연마량 검출 수단과, 상기 연마량 검출 수단으로 검출된 웨이퍼의 연마량이, 미리 설정된 연마 목표치에 달한때에 연마 종료 신호를 출력하는 제어수단과, 로부터 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 웨이퍼의 표면을 회전하는 연마포에 가압하고, 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치에 있어서, 상기 웨이퍼를 유지하는 캐리어와, 상기 캐리어를 상기 연마포를 향하여 가압하는 가압수단과, 상기 캐리어와 상기 웨이퍼와의 사이에 에어를 공급하여 압력 에어층을 형성하고, 상기 가압 수단으로부터의 가압력을 압력 에어층을 통하여 웨이퍼에 전달시키는 압력 에어층 형성 수단과, 상기 연마포에 가압되는 가압 부재와, 상기 가압 부재에 설정됨과 동시에, 상기 압력 에어층을 통하여 상기 연마포에 가압된 상기 웨이퍼의 뒷면에 맞닿는 접촉자를 가지며, 이 접촉자의 이동량에 의거하여 웨이퍼의 연마량를 검출하는 연마량 검출 수단과, 로부터 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 웨이퍼의 표면을 회전하는 연마포에 가압하고, 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치에 있어서, 상기 웨이퍼를 유지하는 캐리어와, 상기 캐리어를 상기 연마포를 향하여 가압하는 가압 수단과, 상기 캐리어와 상기 웨이퍼와의 사이에 에어를 공급하여 압력 에어층을 형성하고, 상기 가압 수단으로부터의 가압력을 압력 에어층을 통하여 웨이퍼에 전달시키는 압력 에어층 형성 수단과, 상기 캐리어의 외측에 설치됨과 동시에 상기 연마포에 가압되고, 이 캐리어로부터의 웨이퍼 튀어나옴을 방지하는 리테이너링과, 상기 리테이너링의 외측에 설치되고, 상기 연마포에 가압되는 가압 부재와, 상기 가압 부재에 설정됨과 동시에, 이 가압 부재와 상기 캐리어와의 상대 변위를 검출하고, 이 상대 변위에 의거하여 웨이퍼의 연마량을 검출하는 연마량 검출 수단과, 로부터 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항1기재의 발명에 의하면, 연마중에 있어서의 웨이퍼의 연마량을 연마량 검출 수단에 의해 검출하고, 그리고, 제어 수단은, 연마량 검출 수단으로 검출된 웨이퍼의 연마량과, 기억 수단에 기억된 모델 연마량과를 비교한다. 그리고, 제어 수단은, 그 연마량의 차에 의거하여 연마포의 드레싱시기, 및 연마포의 교환 시기를 판정하고, 그 판정 내용을 표시 장치로 표시시킨다. 이로 인해, 본 발명은, 연마포의 드레싱 시기나 교환 시기를 통상의 연마 가공중에 자동으로 판정할 수 있다. 청구항2기재의 발명에 의하면, 압력 에어층 형성 수단에 의해 캐리어와 웨이퍼와의 사이에 압력 에어층을 형성하고, 이 압력 에어층을 통하여 제1가압 수단으로부터의 가압력을 웨이퍼에 전달하고, 웨이퍼를 연마포에 가압하고 있다. 이로 인해, 본 발명은, 캐리어와 웨이퍼와의 사이에 연마 찌꺼기등의 이물이 있어도 제1가압 수단으로부터의 가압력을 웨이퍼 전체면에 균일하게 전달할수 있으므로, 웨이퍼 전체면을 균일하게 연마할수 있다.
또, 청구항2기재의 발명은, 웨이퍼와 함께 연마포에 접촉하는 연마면 조정링을 설치하고, 이 연마면 조정링의 연마포에 대한 가압력을 제2가압 수단으로 조정함으로써, 웨이퍼의 둘레 가장자리에 있어서의 연마포의 부풀어 오름을 억제하고, 연마포로부터 웨이퍼에 가해지는 압력을 균일하게 하고 있다. 따라서, 본 발명은, 웨이퍼 전체면을 균일하게 연마할수 있다. 또, 청구항2기재의 발명은, 웨이퍼와 함께 연마포에 접촉하는 연마면 조정링을 설치하고, 이 연마면 조정링의 연마포에 대한 가압력을 제2가압수단으로 조정함으로써, 웨이퍼의 둘레 가장자리에 있어서의 연마포의 부풀어 오름을 억제하고, 연마포로부터 웨이퍼에 가해지는 압력을 균일하게 하고 있다. 때문에 본 발명은, 웨이퍼 전체면을 균일하게 연마할수 있다.
또한, 청구항2기재의 발명은, 연마중에 있어서의 웨이퍼의 연마량을 연마량 검출 수단에 의해 검출하고, 그리고, 제어수단은, 연마량 검출 수단으로 검출된 웨이퍼의 연마량이, 미리 설정된 연마 목표치에 달한 때에 연마 종료 신호를 출력하여, 연마를 종료시킨다. 때문에, 본 발명은, 연마량의 종점을 정확하게 검출할수 있다.
청구항3기재의 발명에 의하면, 웨이퍼와 함께 연마포에 가압되는 가압부재에 연마량 검출 수단을 설정하고, 이 연마량 검출 수단의 접촉자를 웨이퍼의 뒷면에 맞닿게하여 웨이퍼의 연마량을 직접 검출한다. 즉, 청구항3기재의 발명은, 연마포를 기준으로 하여 웨이퍼의 연마량을 검출하므로, 웨이퍼의 연마 가공 종점을 정확하게 검출할수 있다. 이 경우, 상기 가압 부재는, 접촉자의 위치 기준 부재 (0점 부재)로 되기 때문에, 연마 가공중에 연마되지않고 변형하지 않은 것이 적용되고 있다.
또, 청구항3기재의 발명은, 상기 가압 부재를 리테이너링의 외측에 배치하고, 연마 가공중의 웨이퍼가 가압 부재에 충돌하는 것을 방지하였으므로, 웨이퍼의 충돌에 의한 가압 부재의 진동을 방지할수 있다. 이로 인해, 웨이퍼 연마량을 정확하게 검출할수 있다.
청구항4기재의 발명에 의하면, 웨이퍼와 함께 연마포에 가압되는 가압부재에 연마량 검출 수단을 설정하고, 이 연마량 검출 수단에 의해, 가압 부재와 캐리어와의 상대 변위를 검출함으로써, 웨이퍼의 연마량을 검출한다. 청구항4기재의 발명도, 청구항3기재의 발명과 마찬가지로, 연마포를 기준으로 하여 웨이퍼의 연마량을 검출하므로, 웨이퍼의 연마 가공 종점을 정확하게 검출할수 있다.
청구항5∼8기재의 발명은, 웨이퍼의 중심 위치의 연마량을 검출할수 있는 위치에, 연마량 검출 수단을 설정한것을 특징으로 하고 있다. 웨이퍼의 중심은, 연마중에 있어서, 웨이퍼의 다른 어느 부분보다도 진동이 작다. 따라서, 웨이퍼의 중심의 연마량을 검출하는 본 발명은, 웨이퍼의 연마량을 정확하게 검출할수 있다.
청구항9∼12기재의 발명은, 상기 연마량 검출 수단으로서, 코어 및 보빈을 구비한 차동 트랜스를 적용한것을 특징으로 하고 있다. 이로 인해, 웨이퍼의 연마량을 정확하게 검출할수 있다.
청구항13∼15기재의 발명은, 상기 연마량 검출 수단으로서, 광파 간섭 장치를 적용한것을 특징으로 하고 있다. 이로 인해, 웨이퍼의 연마량을 정확하게 검출할수 있다.
청구항16, 17기재의 발명은, 상기 가압 부재를 저열 팽창 재료로 제작함과 동시에, 가압 부재의 접촉면을 다이아몬드 코팅, 또는 세라믹으로 제작한것을 특징으로 하고 있다. 이로 인해, 가압 부재는, 웨이퍼의 연마 가공중에 열팽창하지 않고, 또, 연마포로 연마되는일도 없다. 따라서, 이 가압 부재에 장치된 연마량 검출 수단은, 연마포를 기준으로 하여 웨이퍼의 연마량을 검출하므로, 웨이퍼의 연마량을 정확하게 검출할수 있다.
청구항18, 19기재의 발명은, 상기 리테이너링의 외측에 연마면 조정링을 배치함과 동시에, 연마면 조정링을 상기 연마포에 가압하여 이 연마포를 평탄하게 균일화하고, 평탄하게 균일화된 연마포에 상기 가압 부재을 가압하도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다. 이로 인해, 가압 부재는 연마포의 요철면에 의해 상하로 진동하지 않는다. 따라서, 이 가압 부재에 장치된 연마량 검출 수단은, 웨이퍼의 연마량을 더욱 정확하게 검출할수 있다.
제1도는, 본 발명의 실시 형태에 관한 웨이퍼 연마 장치의 전체 구조도.
제2도는, 제1도의 웨이퍼 연마 장치에 적용된 웨이퍼 유지 헤드의 제1실시 형태를 나타내는 세로 단면도.
제3도는, 제1도의 웨이퍼 연마 장치의 제어계를 나타내는 블록도.
제4도는, 모델 연마량과 실측 연마량을 비교한 그래프.
제5도는, 연마포로부터 웨이퍼에 가해지는 압력을 설명하기 위한 도면.
제6도는, 연마 시간에 따른 연마량과 연마 압력과의 관계를 나타내는 그래프.
제7도는, 웨이퍼 유지 헤드의 제2실시 형태를 나타내는 평면도.
제8도는, 제7도상에서 8-8선에 따르는 웨이퍼 유지 헤드의 세로 단면도.
제9도는, 웨이퍼 유지 헤드의 제3실시 형태를 나타내는 세로 단면도.
제10도는, 웨이퍼 유지 헤드의 제4실시 형태를 나타내는 세로 단면도.
제11도는, 웨이퍼 유지 헤드의 제5실시 형태를 나타내는 세로 단면도.
제12도는, 제11도의 웨이퍼 유지 헤드에 설치된 적외선 간섭 장치의 구조도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 웨이퍼 연마 장치
12 : 연마 정반
14, 114, 214, 314, 414 : 웨이퍼 유지 헤드
16, 116 : 연마포
50, 154 : 웨이퍼
70, 72 : 센서
74 : CPU
80 : 외부 입력 장치
82 : 표시 장치
84 : RAM
이하 첨부 도면에 따라 본 발명에 관한 웨이퍼 연마 장치의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명한다. 제1도는, 본 발명의 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치의 전체 구성도이다.
동 도면에 도시한바것같이, 상기 웨이퍼 연마장치(10)는, 주로 연마 정반(12)과 웨이퍼 유지 헤드(14)와로부터 구성된다. 연마 정반(12)은 원반 형상으로 형성되어 있고, 그 윗면에는 연마포(16)가 설치되어 있다. 또, 연마 정반(12)의 하부에는, 스핀들(18)이 연결되고, 이 스핀들(18)은 모터(20)의 도시하지 않은 출력축에 연결되어 있다. 상기 연마 정반(12)은, 모터(20)를 구동함으로써, 화살표A방향으로 회전하고, 그 회전하는 연마 정반(12)의 연마포(16)상에 도시하지 않은 노즐로부터 슬러리가 공급된다. 상기 웨이퍼 유지 헤드(14)는, 도시하지않은 승강 장치에 의해 상하 이동 자유자재로 설치되고, 연마 대상의 웨이퍼를 웨이퍼 유지 헤드(14)에 세트할때에는 상승 이동되고, 웨이퍼를 연마할때에는 하강 이동되어 상기 연마포(16)에 가압접촉된다.
제2도는 상기 웨이퍼 유지 헤드(14)의 횡단면도이다. 동 도면에 도시한 웨이퍼 유지 헤드(14)는, 헤드 본체(22), 캐리어(24), 가이드링(26), 연마면 조정링(28), 및 고무시트(30)등으로부터 구성된다. 상기 헤드 본체(22)는 원반형상으로 형성되고, 회전축(32)에 연결된 도시하지 않은 모터에 의해 화살표시B방향으로 회전된다. 또, 헤드 본체(22)에는 에어 공급로(34, 36)가 형성되어 있다. 상기 에어 공급로(34)는, 제2도상 2점 쇄선으로 도시한바와같이 웨이퍼 유지 헤드(14)의 외부로 뻗어 설치되고, 레귤레이터(R : regulator) (38A)를 통하여 에어 펌프(AP : air pump) (40)에 접속된다. 또, 에어 공급로(36)는, 레귤레이터(38B)를 통하여 에어 펌프(40)에 접속된다.
상기 캐리어(24)는, 대략 원주형상으로 형성되어 헤드 본체(22)의 하부에 헤드 본체(22)와 동축상에 배치되어 있다. 또, 캐리어(24)의 하면에는, 오목부(25)가 형성되고, 이 오목부(25)에 통기성을 갖는 다공질판(多孔質板)(42)이 수납되어 있다. 다공질판(42)의 윗쪽에는 공기실(27)이 형성되고, 이 공기실(27)에는, 캐리어(24)에 형성된 에어 흡인로(44)가 연통되어 있다. 에어 흡인로(44)는, 제2도상 2점 쇄선으로 도시한바와같이 웨이퍼 유지 헤드(14)의 외부로 뻗어 설치되고, 석션 펌프 (SP :suction pump) (46)에 접속되어 있다. 따라서, 석션 펌프(46)를 구동하면, 웨이퍼(50)가 다공질판(42)에 흡인되어서, 다공질판(42)의 하면에 흡착유지된다. 상기 다공질판(42)은, 내부에 다수의 통기로를 갖는 것이며, 예컨데, 세라믹 재료의 소결체로부터 이루어지는것이 사용되고 있다.
상기 캐리어(24)에는, 캐리어(24)의 하면에 분출구가 형성된 다수의 에어 공급로(48, 48…) (제2도에서는 2개소만 도시)가 형성되어 있다. 이 에어 공급로 (48, 48…)는, 제2도상 2점 쇄선으로 도시한바와같이 웨이퍼 유지 헤드(14)의 외부로 뻗어 설치되고, 레귤레이터(38C)를 통하여 펌프(40)에 접속되어 있다. 따라서, 레귤레이터(38C)를 통하여 공급되는 에어 펌프(40)로부터의 압축 에어는, 에어 공급로(48, 48…)를 통하여 다공질판(42)과 웨이퍼(50)와의 사이의 공기실로 분출된다. 이로 인해, 공기실(51)에는 압력 에어층이 형성되므로, 캐리어(24)의 가압력이 이 압력 에어층읕 통하여 웨이퍼(50)에 전달되어서, 웨이퍼(50)가 연마포(16)에 가압된다. 캐리어(24)로 웨이퍼(50)를 연마포(16)에 직접 가압하면, 캐리어(24)와 웨이퍼(50)와의 사이에 먼지가 있는 경우에, 캐리어(24)의 가압력을 웨이퍼(50)전체면에 균일하게 전달할 수 없으나, 이와 같이, 압력 에어층을 통하여 웨이퍼(50)를 가압하면, 캐리어(24)와 웨이퍼(50)와의 사이에 먼지가 있어도 캐리어(24)의 가압력을 웨이퍼(50)전체면에 균일하게 전달할수 있다.
또, 상기 웨이퍼 유지 헤드(14)는, 캐리어(24)에 거는 가압력을 제어하여 캐리어(24)를 상하구동시킴으로써, 웨이퍼(50)의 연마 압력 (웨이퍼(50)를 연마포(16)에 가압하는 힘) 을 제어하는 것이므로, 압력 에어층의 압력을 제어하여 웨이퍼(50)의 연마 압력을 제어하는 것보다도, 연마 압력의 제어가 용이하게 된다. 즉, 상기 웨이퍼 유지 헤드(14)에서는, 캐리어(24)의 상하 위치를 제어하는 것만으로 웨이퍼(50)의 연마 압력을 제어할수 있기 때문이다. 또한, 에어 공급로(48, 48… )에서 분출된 에어는, 연마면 조정링(28)에 형성된 도시되지 않은 배기공으로부터 외부로 배기된다.
상기 캐리어(24)에는, 캐리어(24)의 하면에 분출구가 형성된 다수의 에어/ 워터공급로(52, 52…) (제2도에서는 2개소만 도시)가 형성된다. 이 에어/워터 공급로(52, 52…)는, 제2도상 2점 쇄선으로 도시한바와같이 웨이퍼 유지 헤드(14)의 외부로 뻗어 설치되고, 밸브(54)를 통하여 2방향으로 분기되어 있다. 한쪽의 분기로에는, 레귤레이터(38D)를 통하여 에어 펌프(40)가 접속되고, 다른쪽의 분기로에는, 워터 펌프(WP : water pump) (56)가 접속되어 있다. 따라서, 상기 밸브(54)로 에어펌프(40)측의 경로를 열림으로, 워터 펌프(56)측의 경로를 닫힘으로 하면, 에어 펌프(40)로부터의 압축 에어가 에어/워터 공급로(52, 52… )를 통하여 상기 공기실(51)에 공급된다. 또, 밸브(54)를 전환하여 에어 펌프(40)측을 경로를 담힘으로, 워터 펌프(56)측의 경로를 열림으로 하면, 워터 펌프(56)로부터의 워터가 에어/워터 공급로(52, 52…)를 통하여 상기 공기실(51)에 공급된다.
한편, 캐리어(24)와 헤드 본체(22)와의 사이에는 고무 시트(30)가 배치되어 있다. 이 고무 시트(30)는, 균일한 두께로 한장의 원반 형상으로 형성된다. 또, 고무 시트(30)는, 고리 형상의 토글(58)에 의해 헤드 본체(22)의 하면에 고정되고, 고무 시트(30)는 토클(58)을 경계로 하여 중앙부(30A)와 외주부(30B)로 2분되어 있다. 고무 시트(30)의 중앙부(30A)는 캐리어(24)를 가압하고, 외주부(30B)는 연마면 조정링(28)을 가압한다.
헤드본체(22)의 아래쪽에는, 고무시트(30)의 중앙부(30A)와 토글(58)에 의해 밀폐되는 공간(60)이 형성된다. 이 공간(60)에 상기 에어공급로(36)가 연통되어 있다. 따라서, 에어공급로(36)로부터 공간(60)에 압축에어를 공급하면, 고무시트(30)의 중앙부(30A)가 에어압으로 탄성병형되어서 캐리어(24)의 윗면을 가압한다. 이로인해, 연마포(16)에 대한 웨이퍼(50)의 가압력을 얻을 수 있다. 또, 에어압을 레귤레이터(38B)로 조정하면, 웨이퍼(50)의 가압력을 제어할 수 있다.
상기 가이드링(26)은, 원통형상으로 형성되어서 헤드본체(22)의 하부에 헤드본체(22)와 동일축상에 배치된다. 또 가이드링(26)은 고무시트(30)를 통하여 헤드본체(22)에 고정되어 있다. 또한, 가이드링(26)과 캐리어(24)와의 사이에는, 연마면 조정링(28)이 배치되어 있다. 이 연마면 조정링(28)의 하부 내주부에는, 웨이퍼(50)의 튀어나옴을 방지하는 리테이너링(62)이 장착되어 있다.
상기 헤드본체(22)의 아래쪽 외주부에는, 헤드본체(22)와 고무시트(30)의 외주부(30B) 등에 의해 밀폐되는 고리형상의 공간(64)이 형성된다. 이공간(64)에 상기 에어공급로(34)가 연통되어 있다. 따라서 에어공급로(34)로부터 공간(64)에 압축에어를 공급하면, 고무시트(30)의 외주부(30B)가 에어압으로 탄성변형되어서 연마면 조정링(28)의 고리형상 윗면을 가압한다. 이로인해, 연마면 조정링(28)의 고리형상 아래면이 연마포(16)에 가압된다. 또한, 연마면 조정링(28)의 가압력은 레귤레이터(38A)로 에어압을 조정함으로써 제어할 수 있다.
그런데, 상기 웨이퍼 유지헤드(14)에는 웨이퍼(50)의 연마량을 검출하는 연마량 검출장치가 설치되어 있다. 이 연마량 검출장치는 코어(66)와 보빈(68)으로 되는 센서(70)와 비접촉식 센서(72, 72, 72)로 구성되고, 또, 이들의 센서(70, 72, 72, 72)로부터 출력되는 검출신호를 연산처리하는 CPU(제3도에 도시)(74)가 웨이퍼 유지헤드(14)의 외부에 비치되어 있다.
상기 센서(70)의 보빈(68)은 연마면 조정링(28)의 내측면으로부터 웨이퍼 유지헤드(14)의 회전축방향으로 뻗어 설치된 암(76)의 선단부에 장착된다.
또, 센서(70)의 코어(66)는 코어(66)의 중심축이 웨이퍼 유지헤드(14)의 회적축과 동일축으로 되는 위치에 설치되어 있다. 이 센서(70)는 연마면 조정링(28)의 아래면에 대한, 즉 연마포(16)에 대한 캐리어(24)의 상하방향의 변동량을 검출한다. 또한, 상기 캐리어(24)에는 상기 암(76)을 삽입하기 위한 홈(78)이 형성되어 있다.
상기 센서(70)에 의해 웨이퍼(50)의 연마량은 대부분 검출할 수 있으나, 본 실시형태에서는, 상기 센서(70)에서 검출된 검출치를 상기 센서(72,72,72)에서 검출된 검출치로 보정함으로써 웨이퍼(50)의 연마량을 정확하게 얻도록하고 있다.
상기 센서(72)는 소용돌이 전류센서 등의 비접촉센서이며, 그 검출면(72a)이 다공질판(42)의 아래면과 면이 같게 배치되고, 웨이퍼(50)의 윗면과의 거리를 검출함으로써, 압력에어층(공기실51)의 층두께의 변동량을 검출한다.
그리고, 제3도에 도시하는 CPU(74)는, 센서(70)로 검출된 캐리어(24)의 변동량으로부터 센서(72,72,72)로 검출된 압력에어층의 층 두께의 변동량을 가산함으로써 웨이퍼(50)의 연마량을 산출한다. 즉 CPU(70)는 미리 기억되어 있는 기준치에 대한 변동량으로부터 웨이퍼(50)의 연마량을 산출한다.
예컨대, 센서(70)로 검출된 변동량이 T1으로, 센서(72,72,72)로 검출된 변동량의 평균치가 T2 이면, 그때의 웨이퍼(50)의 연마량은 T1+T2로 산출한다. 또, 센서(70)로부터의 변동량이 T1으로 센서(72,72,72)로부터의 변동량의 평균치가 0이면, 그때의 웨이퍼(50)의 연마량은 T1-0으로 산출한다.
또한, 센서(70)로부터의 변동량이 T1으로 센서(72,72,72)로부터의 변동량의 평균치가 -T2이면, 그때의 웨이퍼(50)의 연마량은 T1-T2로 계산한다. 이와같이, 본 실시형태에서는 센서(70,72)를 설치하여 2개의 변동량으로부터 연마량을 연산하도록 하였으므로, 웨이퍼(50)의 연마량을 정확히 검출할 수가 있다.
또, 상기 웨이퍼 유지헤드(14)에서는, 웨이퍼 유지헤드(14)의 회전축과 동일축상에 상기 센서(70)를 배치하고 있다. 이 센서(70)의 배치위치는 연마중의 웨이퍼(50)중심축상에 대응하므로, 센서(70)는 웨이퍼(50)중심의 연마량을 검출하게 된다. 웨이퍼(50)의 중심은 연마중에 있어서 웨이퍼(50)의 다른 어느 부분보다도 진동이 작다. 따라서 상기 센서(70)에서는 웨이퍼(50)의 연마량이 정확하게 검출되고 있다.
제3도에 있어서, 상기 CPU(74)에는 예컨대 키보드 등의 외부 입력장치(80)가 접속되어 있다. 이 외부입력장치(80)로부터 CPU(74)에 연마시간에 따른 웨이퍼의 모델 연마량을 나타내는 정보가 입력된다.
제4도에, 연마시간에 따른 웨이퍼의 모델 연마량과 실측된 연마량을 나타낸다. 또한, 제4도의 그래프의 세로축은 연마량과 연마압력을 나타내며, 가로축은 연마시간을 나타내고 있다.
제4도상 2점쇄선으로 나타낸 모델 연마량(연마목표치:5,000Å)은 연마 시간에 있어서의 연마압력을 외부 입력장치(80)로 입력함으로써 설정된다. 즉, 연마개시로부터 t1까지의 연마압력을 P1으로 설정하고, t1경과후 연마종료시간 t2까지의 연마압력을 P2에 설정함으로써 설정된다. 이와 같은 연마압력을 설정하면 연마개시로부터 t1까지는 단위시간당의 연마량이 많고, t1경과후 연마종료시간 t2까지는 단위시간당 연마량이 적고 완만하게 연마된다.
제4도상 실선으로 나타내는 실측연마량을 도시하는 그래프는, 외부 입력장치(80)로 설정한 연마압력(모델 연마량을 얻기 위한 연마압력)에 의거하여 연마했을때의 실제 연마량을 도시한 그래프이다. 이 연마량과 모델 연마량과의 차δ에 의해, CPU(74)는 연마포(16)의 드레싱시기나, 교환시기를 판정한다.
즉, CPU(74)는, 드레싱 시기로 판정하는 제1역치 및 교환시기로 판정하는 제2역치를 가지고 있으며, 상기 차δ에 따라 계속 연마할 것인지, 드레싱을 할 것인지, 교환할 것인지를 판정한다. 이 판정결과는 제3도에 도시하는 표시 장치(82)에 표시된다.
상기 외부압력장치(80)로 설정된 연마압력은 RAM(84)에 메모리되고, 또, 실제의 연마량도 RAM(84)에 메모리된다, 또한 RAM(84)에는 전회 취득한 실제의 연마량 및 실제의 연마량의 복수의 이력이 메모리되어 있다.
또, CPU(74)는 전회취득한 실제의 연마량을 RAM(84)으로부터 판독하고, 이 연마량과 금회취득한 연마량을 비교하여 연마량의 변동량을 산출하고, 그 변동량의 크기로부터 계속 연마할것인지, 드레싱하거나 교환할 것인지를 판정할 수도 있다.
다음으로 상기와 같이 구성된 웨이퍼 연마장치(10)의 웨이퍼 유지헤드(14)의 작용에 대해 제2도를 참조하여 설명한다.
먼저, 웨이퍼 유지헤드(14)를 상승시킨후, 석션 펌프(46)를 구동하여 연마대상의 웨이퍼(50)를 다공질판(42)에 흡착 유지시킨다.
다음에 웨이퍼 유지헤드(14)를 하강시켜서 웨이퍼 유지헤드(14)의 연마면 조정링(28)의 아래면이 연마포(16)에 맞닿은 위치에서 하강이동을 정지한다. 그리고, 석션펌프(46)를 정지하여 상기 웨이퍼(50)의 흡착을 해제하고, 웨이퍼(50)를 연마포(16)상에 얹어놓는다.
이어서, 에어펌프(40)를 구동하여 압축에어를 에어공급로(48)를 통하여 공기실(51)에 공급하고, 캐리어(24)의 가압력을 웨이퍼(50)전체면에 균일하게 전달하기 위한 압력 에어층을 공기실(51)에 형성한다.
그리고, 에어펌프(40)로부터의 압축에어를 에어공급로(36)를 통하여 공간(60)에 공급하고, 고무시트(30)의 중앙부(30A)를 내부에어압에 의해 탄성변형시켜서 캐리어(24)를 가압한다. 이로인해, 고무시트(30)의 중앙부(30A)의 가압력이 캐리어(24)로부터 상기 압력 에어층을 통하여 웨이퍼(50)에 전달되어 웨이퍼(50)가 연마포(16)에 가압된다. 그리고, 레귤레이터(38B)로 에어압을 조정하여 내부에어압력을 소망의 압력으로 제어하고, 연마포(16)에 대한 웨이퍼(50)의 가압력을 일정하게 유지한다.
다음으로, 에어펌프(40)로부터의 압축에어를 에어공급로(34)를 통하여 공간(64)에 공급하고, 고무시트(30)의 외주부(30B)를 내부에어압에 의해 탄성변형시켜서 연마면 조정링(28)을 가압하고 연마면 조정링(28)을 연마포(16)에 가압한다. 그리고, 레귤레이터(38A)로 에어압을 조정하여 내부에어압력을 소망의 압력으로 제어하고, 연마포(16)에 대한 연마면 조정링(28)의 가압력을 일정하게 유지한다.
그리고, 제3도에 도시한 외부압력장치(80)로부터 CPU(74)에 모델 연마량을 얻기 위한 연마압력을 입력하고 이후, 연마정반(12) 및 웨이퍼 유지헤드(14)를 회전시켜서 웨이퍼(50)의 연마를 개시한다. 또한, 외부 입력장치(80)에 의한 연마압력의 설정시기는 연마직전에 설정해도 되며, 또 사전에 설정해도 무방하다.
다음으로, 첫장째의 웨이퍼(50)연마가 종료하면 그 웨이퍼(50)의 연마시간에 따른 실제의 연마량과 상기 모델의 연마량과의 차δ를 CPU(74)로 산출한다. 그리고 CPU(74)는 미리 기억된 2개의 역치와 상기 산출된 차δ를 비교하여 그 차로부터 계속 연마하거나, 드레싱하거나, 교환할 것인가를 판정하고, 이 판정결과를 표시장치(82)에 표시한다. 그리고 작업자는 표시장치(82)에 「계속연마」가 표시된 경우에는 웨이퍼 연마장치(10)를 정지함이 없이 다음의 웨이퍼를 웨이퍼 연마장치(10)로 연마시킨다.
또, 「드레싱」이 표시된 경우에는 웨이퍼 연마장치(10)를 일시 정지한후, 연마포(16)에 드레싱 숫돌을 맞닿게 하여 드레싱을 소정시간 행한다. 이 후, 웨이퍼 연마장치(10)를 재기동하여 웨이퍼 연마를 계속하여 행한다. 또,「교환」이 표시된 경우에는, 웨이퍼 연마장치(10)를 일시정지한후, 연마포(16)를 새로운 연마포(16)로 교환하고 이 후에 웨이퍼 연마장치(10)를 재 기동시켜서 웨이퍼 연마를 계속하여 행한다.
이와 같이 본실시의 형태에서는 웨이퍼(50)의 실제연마량과 미리 설정한 모델 연마량을 비교하고, 그 연마량의 차δ에 의거하여 연마포(16)의 드레싱시기 및 연마포(16)의 교환시기를 판정하도록 하였으므로, 연마포(16)의 드레싱시기나 교환시기를 통상의 연마가공중에 자동으로 판정할 수 있다.
제5도는 연마면 조정링(28)을 연마포(16)에 소정의 가압력으로 가압했을때의 연마포(16)로부터 웨이퍼(50)에 가해지는 압력을 나타낸 설명도이다.
동 도면에 나타낸 바와 같이, 연마면 조정링(28)을 연마포(16)에 가압함으로써 생기는 연마포(16)의 압력은 연마면 조정링(28)이 접촉하고 있는 영역(L1)에 있어서 연마면 조정링(28)의 외주부분에서 최대로 되고, 그리고 급격히 감소하며 이어서, 연마면 조정링(28)의 내주부분에 향함에 따라 서서히 높아지는 경향에 있다. 그리고 웨이퍼(50)가 접촉하고 있는 영역(L2)에 있어서, 웨이퍼(50)의 에지부분에서는 압력의 변화가 약간 있으나, 그 외의 압력은 균일하게 된다. 따라서, 연마면 조정링(28)을 사용하면 웨이퍼(50)의 둘레가장자리에 있어서의 연마포(16)의 부풀어 오름을 억제할 수 있다. 이로인해, 연마포(16)로부터 웨이퍼(50)에 가해지는 압력을 대략 균일하게 할 수 있으므로, 웨이퍼(50)의 전체면을 균일하게 연마할 수 있다.
또, 웨이퍼(50)의 두께는 미리 알고 있는 두께이며, 웨이퍼 가공면과 연마면 조정링(28)의 연마포(16)와의 접촉위치와의 관계도 검출할 수 있으므로, 연마면 조정링(28)의 가압조정도 정확하게 할 수 있다.
상기 연마면 조정링(28)을 이용한 웨이퍼 유지헤드(14)에 의하면, 제3도에 도시한 외부입력장치(80)로 연마압력을 설정하는 동시에, 웨이퍼(50)의 둘레가장자리에 있어서의 연마포(16)의 부풀어 오름을 억제할 수 있는 가압력에 연마면 조정링(28)의 가압력을 설정한다. 이 후 연마정반(12) 및 웨이퍼 유지헤드(14)를 회전시켜서 웨이퍼(50)의 연마를 개시한다.
그리고, 센서(70,72,72)로부터 출력되는 검출신호에 의거하여 CPU(74)는, 연마중에 있어서의 웨이퍼(50)의 연마량을 산출한다. 그리고 CPU(74)로 산출된 웨이퍼(50)의 연마량이 미리 설정된 제6도에 도시하는 연마목표치에 달했을 때에, CPU(74)가 연마종료 신호를 출력하여 웨이퍼 연마장치(10)를 정지한다. 이로인해, 한 장의 웨이퍼(50)의 연마가 종료한다. 그리고, 2장째 이후의 웨이퍼(50)를 연마하는 경우에는 상기한 공정을 반복하면 된다. 또한, 제6도는 연마시간에 대한 연마량을 도시한 그래프이다.
이와같이, 본 실시형태에서는 웨이퍼의 연마량을 검출하고, 이 검출된 웨이퍼의 연마량이 미리 설정된 연마목표치에 달했을때에 연마종료신호는 출력하도록하였으므로, 연마량의 종점을 정확하게 검출할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 캐리어(24)와 웨이퍼(50)와의 사이에 압력에어층을 형성하여 웨이퍼(50)를 연마하였음으로, 캐리어(24)와 웨이퍼(50)와의 사이에 연마찌꺼기 등의 이물이 있어도 웨이퍼(50)의 전체면을 균일하게 연마할 수 있다.
또한 특개평 9-57613호 공보에 개시된 연마장치에는, 한 대의 변위 검출장치를 사용하여 웨이퍼의 연마종점을 검출하고 있으나, 이 연마장치는 유지반에 웨이퍼를 직접 유지하여 연마하는 장치이므로 캐리어(24)와 웨이퍼(50)와의 사이에 압력에어층을 형성한 본 발명의 웨이퍼 연마장치하고는 구성이 전혀 다르다. 본 발명과 같이 상기 압력 에어층을 통하여 웨이퍼(50)를 연마하는 경우에는, 캐리어(24)의 변위를 검출하는 센서(70)와 압력에어층의 층두께를 검출하는 센서(72)를 사용함으로써, 웨이퍼(50)의 연마종점을 정확하게 검출할 수 있다.
제7도는 웨이퍼 유지헤드(114)의 제2실시형태를 나타내는 평면도이며, 제8도는 제7도의 8-8선에 따르는 세로 단면도이다.
제8도에 도시하는 웨이퍼 유지헤드(114)는, 헤드본체(122), 캐리어(124), 가이드링(126), 연마면조정링(128), 리테이너링(130), 고무시트(132), 차동트랜스(134) 및, 가압부재(136)등으로 구성되어 있다.
상기 헤드본체(122)는 원반형상으로 형성되는 동시에 그 윗면에는 회전축(138)이 연결되고, 이 회전축(138)에 연결된 도시하지 않는 모터에 의해 화살표시 B방향으로 회전된다. 또, 헤드본체(122)에는 에어공급로(140, 142, 144)가 형성되어 있다. 상기 에어공급로(140)는 제8도상 2점쇄선으로 도시한 바와 같이 웨이퍼 유지헤드(114)의 외부에 뻗어 설치되고, 레귤레이터(R:regulator)(146A)를 통하여 에어펌프(AP:air pump)(148)에 접속된다.
또, 에어공급로(142, 144)도 동일하게 웨이퍼 유지헤드(114)의 외부에 뻗어설치되고, 에어공급로(142)는 레귤레이터(146B)를 통하여 에어펌프(148)에 그리고, 에어공급로(144)는 레귤레이터(146C)를 통하여 에어 펌프(148)에 각각 접속되어 있다.
상기 캐리어(124)는 대략 원주형상으로 형성되어 헤드본체(122)의 하부에 헤드본체(122)와 동일축상에 배치되어 있다. 또 캐리어(124)의 아래면에는 오목부(125)가 형성되고, 이 오목부(125)에 통기성을 가지는 다공질판(150)이 수납되어 있다. 다공질판(150)에는 캐리어(124)에 형성된 에어통로(152, 152)가 연통되어 있고, 이들의 에어통로(152,152)는 제8도상 2점쇄선으로 도시하는 바와 같이 웨이퍼 유지헤드(114)의 외부에 뻗어 설치되고, 레귤레이터(146D)를 통하여 에어펌프(148)에 접속되어 있다.
따라서, 에어펌프(148)를 구동하면, 에어펌프(148)로부터의 압축에어가 에어통로(152, 152) 및 다공질판(150)을 통하여 다공질판(150)과 웨이퍼(154)와의 사이의 공간(156)에 분출된다. 이로인해, 공간(156)에는 압력에어층이 형성되고, 이 압력에어층을 통하여 캐리어(124)의 가압력이 웨이퍼(154)에 전달된다. 웨이퍼(154)는, 이 압력에어층을 통하여 전달되는 상기 가압력에 의해 연마포(116)에 가압되어 연마된다. 또, 상기 에어로(152,152)에는 전환밸브(180)를 통하여 석션 펌프(SP:suction pump)(182)가 접속되어 있다.
따라서, 상기 전환밸브(180)를 전환하여 석션 펌프(182)를 구동하면, 웨이퍼(154)가 다공질판(150)에 흡인되어 다공질판(150)에 흡착유지된다. 또한, 상기 다공질판(150)은, 내부에 다수의 통기로를 가지는 것이며, 예컨대, 세라믹 재료의 소결체로 이루어지는 것이 사용되고 있다.
한편, 헤드본체(122)와 캐리어(124)와의 사이에는, 한장의 고무시트(132)가 배치되어 있다. 이 고무시트(132)는 균일한 두께로 원반형상으로 형성된다. 또 고무시트(132)는, 대소 2개의 고리형상의 토글(158, 160)에 의해 헤드본체(122)의 아래면에 고정되어 있다. 이로 인해 고무시트(132)는 토글(160)을 경계로 하여 중앙부(132A)와 중간부(132B)로 2분되고, 또 토글(158)을 경계로하여 중간부(132B)와 외주부(132C)로 2분 되어 있다.
즉, 고무시트(132)는 토글(158, 160)에 의해 3분되고, 그 중앙부(132A)는 캐리어(124)를 가압하며, 중간부(132B)는 가압부재(136)를 가압하고, 외주부(132C)는 연마면 조정링(128)을 가압하기 위한 에어백으로서 각각 기능한다.
상기 에어백 중, 고무시트(132)의 중앙부(132A)로 구획 형성되는 에어백(162)에는 상기 에어공급로(140)가 연통되어 있다. 따라서, 에어공급로(140)로부터 에어백(162)에 압축에어를 공급하면, 고무시트(132)의 중앙부(132A)가 에어압으로 탄성변형되어서 캐리어(124)의 윗면을 가압한다. 이로인해, 연마포(116)에 대한 웨이퍼(154)의 가압력을 얻을 수 있다. 또, 에어압을 레귤레이터(146A)로 조정하면, 웨이퍼(154)의 가압력(연마압력)을 제어할 수 있다.
상기 가이드링(126)은, 원통형상으로 형성되어서 헤드본체(122)의 하부에 헤드본체(122)와 동일축상에 배치된다. 또, 가이드링(126)은 고무시트(132)를 통하여 헤드본체(122)에 고정되어 있다. 가이드링(126)과 캐리어(124)의 사이에는 연마면 조정링(128)이 배치되어 있다. 이 연마면 조정링(128)의 하부 내주부에는 웨이퍼(154)의 튀어나옴을 방지하는 리테이너링(130)이 장착되어 있다.
상기 헤드본체(122)의 아래쪽 외주부에는 고무시트(132)의 외주부(132C)와 토글(158)에 의해 구획 형성되는 고리형상의 에어백(164)이 형성된다. 이 에어백(164)에 상기 에어공급로(144)가 연통되어 있다. 따라서, 에어공급로(144)로부터 에어백(164)에 압축에어를 공급하면, 고무시트(132)의 외주부(132C)가 에어압으로 탄성변형되어서 연마면 조정링(128)의 고리형상 윗면(128A)을 가압하고, 연마면 조정링(128)의 고리형상 아래면(128B)이 연마포(116)에 가압된다. 또한, 연마면 조정링(128)의 가압력은, 레귤레이터(146C)로 에어압을 조정함으로써 제어할 수 있다.
그런데, 캐리어(124)와 연마면 조정링(128)과의 사이에는 가압 부재(136)가 배치되어 있다. 이 가압부재(136)는 본체(136A), 헤드부(136B), 지지암(136C) 및, 다리부(136D)로 구성되어 있다. 또한, 가압부재(136)의 헤드부(136B), 지지암(136C) 및 다리부(136D)는 제7도상에서 점선으로 나타낸 바와 같이 각각 3개씩 등간격으로 형성되어 있다. 또한, 다리부(136D)는 3개로 한정되는 것은 아니며, 캐리어(124)의 전 둘레를 덮도록 통형상으로 형성해도 된다.
제8도에 도시하는 상기 가압부재(136)의 본체(136A)는 연마면 조정링(128)에 형성된 개구부(129)내에 배치되어 있다. 또, 가압부재(136)의 상기 헤드(136B)는 본체(136A)와 일체로 형성되는 동시에 캐리어(124)와 연마면 조정링(128)과의 틈 사이에 배치되어 있다.
상기 헤드(136B)의 윗쪽에는 고무시트(132)의 중간부(132B)와 토글(158, 160)에 의해 구획 형성되는 고리형상의 에어백(166)이 형성된다. 이 에어백(166)에 상기 에어공급로(142)가 연통되어 있다. 따라서, 에어공급로(142)로부터 에어백(166)에 압축에어를 공급하면, 고무시트(132)의 중간부(132B)가 에어압으로 탄성변형되어서 가압부재(136)의 헤드(136B)를 가압한다. 이로인해, 가압부재(136)의 다리부(136D)의 아래면(137)이 연마포(116)에 가압된다.
또한, 가압부재(136)의 가압력은 레귤레이터(146B)로 에어압을 조정함으로써 제어할 수 있다. 또 상기 다리부(136D)는 연마면 조정링(128)에 형성된 관통공(128C)에 배치되어 있다. 이로인해, 다리부(136D)의 아래면(137)이 맞닿는 연마포(116)의 면은 연마면 조정링(128)에 의해 평탄하게 균질화 되어 있으므로, 가압부재(136)가 연마포(116)의 요철면에 의해 상하로 진동하는 것이 방지되어 있다.
상기 가압부재(138)는 연마 가공열에 의한 열 팽창을 방지하기 위해, 열 팽창율이 극히 작은 저열 팽창 재료(앤버)를 모재(母材)로하여 제작되며, 그리고, 연마포(116)에 가압되는 상기 아래면(137)은, 연마포(116)에 연마되지 않도록 다이아몬드 코팅되어 있다. 또한, 상기 아래면(137)은 다이아몬드코팅에 한 하지않고, 웨이퍼(154)와 비교하여 가공레이트가 현저히 작은 재료(예컨대 세라믹)로 형성하여도 된다.
한편, 상기 가압부재(136)의 지지암(136C)의 선단부에는 웨이퍼(154)의 연마량을 검출하는 차동트랜스(134)가 설치되어 있다. 이 차동트랜스(134)는 코어(170), 보빈(172) 및 접촉자(174)로 구성되는 동시에, 상기 보빈(172)에는 보빈(172)에 대한 코어(170)의 상하이동량에 의거하여 웨이퍼(154)의 연마량을 연산하는 도시하지 않는 연산장치가 접속된다.
상기 보빈(172)은 가압부재(136)의 지지암(136C)의 선단부에 고정되고, 이 보빈(172)내에 상기 코어(170)가 상하이동자재로 배치되어 있다.
코어(170)의 하부에는 코어(70)와 동일축상에 로드(176)가 고정되어 있고, 이 로드(176)의 하단부에 상기 접촉자(174)가 고정되어 있다. 상기 로드(176)는 캐리어(124)에 형성된 관통공(124A)에 배치되어 있다.
또, 상기 접촉자(174)는 다공질판(150)에 형성된 관통공(150A)에 배치되고, 연마 가공중의 웨이퍼(154)의 뒷면(154A)에 직접 맞닿는다. 또한, 상기 캐리어(124)에는 상기 로드(176)의 탈락을 방지하는 스토퍼 부재를 설치하는 것이 바람직하며, 또 공간(156)에 공급된 에어의 누출을 방지하는 패킹을 관통공(124A)에 설치하는 것이 바람직하다.
다음에 상기와 같이 구성된 웨이퍼 유지헤드(114)의 작용에 대해 설명한다.
먼저, 웨이퍼 유지헤드(114)를 상승시킨후, 석션펌프(182)를 구동하여 연마대상의 웨이퍼(154)를 다공질판(150)에 흡착유지시킨다.
다음에 웨이퍼 유지헤드(114)를 하강시켜서 웨이퍼 유지헤드(114)의 연마면 조정링(128)의 접촉면이 연마포(116)에 맞닿은 위치에서, 웨이퍼 유지헤드(114)의 하강이동을 정지한다. 그리고 석션 펌프(182)를 정지하여 웨이퍼(154)의 흡착을 해제하고, 웨이퍼(154)를 연마포(116)상에 얹어 놓는다. 이때, 차동트랜스(134)의 접촉자(174)는 웨이퍼(154)의 흡착해제에 의해 웨이퍼(154)와 함께 하강이동(낙하)하고, 제8도에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(154)의 뒷면(154A)에 맞닿는다. 그리고, 이 맞닿은 위치가 0점으로서 연산장치에 자동으로 설정된다.
이어서, 전환밸브(180)를 에어펌프(148)측에 전환한후, 에어 펌프(148)를 구동하여 압축에어를 에어통로(152)를 통하여 공간(156)에 공급하고, 압력 에어층을 공간(156)에 형성된다. 이때, 레귤레이터(146D)를 제어함으로써 압축에어의 공급량을 조정하고, 압력 에어층의 압력P을 설정한다. 즉, 고무시트(132)로 웨이퍼(154)를 연마포(116)에 가압하는 가압력W을 웨이퍼면적(A)으로 나눗셈한 압력보다도 큰 압력으로 되도록 상기 압력P(P＞W/A)를 설정한다. 이로인해, 압력에어층은 캐리어(124)로 파괴됨이 없이 안정적으로 형성된다.
다음에 펌프(148)로부터의 압축에어를 에어공급로(140)를 통하여 에어백(162)에 공급하고, 고무시트(132)의 중앙부(132A)를 내부 에어압에 의해 탄성변형시켜서 캐리어(124)를 가압하고, 상기 압력에어층을 통하여 웨이퍼(154)를 연마포(116)에 가압한다. 그리고, 레귤레이터(146A)로 에어압 조정하여 내부에어압력을 소망의 압력으로 제어하고, 연마포(116)에 대한 웨이퍼(154)의 가압력을 일정하게 유지한다.
그리고, 이와 동시에 펌프(148)로부터의 압축에어를 에어공급로(144)를 통하여 에어백(164)에 공급하고, 고무시트(132)의 외주부(132C)를 내부 에어압에 의해 탄성변형시켜서 연마면 조정링(128)을 가압하고, 연마면 조정링(128)과 리테이너링(130)의 아래면을 연마포(116)에 가압한다. 그리고, 펌프(148)로부터의 압축에어를 에어공급로(142)를 통하여 에어백(166)에 공급하고, 고무시트(132)의 중간부(132B) 를 내부 에어압에 의해 탄성 변형시켜서 가압부재(136)를 가압하며, 가압부재(136)의 아래면(137)을 연마포(116)에 가압한다. 이 후, 연마정반(112) 및 웨이퍼 유지헤드(114)를 회전시켜서 웨이퍼(154)의 연마를 개시한다.
이 연마중에 있어서의 웨이퍼(154)의 연마량은 차동 트랜스(134)의 접촉자(174)가 웨이퍼(154)의 뒷면(154A)에 직접 접촉하고 있음으로써, 접촉자(174)의 하강량, 즉 코어(170)의 하강량에 의거하여 연산장치에 의해 산출되고 있다.
그리고, 상기 연산장치로 산출된 연마량이 미리 설정된 연마 가공종점으로되면, 웨이퍼 연마장치를 정지하여 웨이퍼(154)의 연마를 종료한다. 이로인해, 한장의 웨이퍼(154)연마가 종료되고 두장째 이후의 웨이퍼(154)를 연마하는 경우에는 상기한 공정을 반복한다.
이와 같이, 제2실시형태의 웨이퍼 유지헤드(114)에 의하면, 웨이퍼(154)와 함께 가압되는 가압부재(136)에 차동 트랜스(134)를 설치하고, 이 차동 트랜스(134)의 접촉자(174)를 웨이퍼(154)의 뒷면(154A)에 맞닿게 하여 웨이퍼(154)의 연마량을 직접 검출하도록 하였으므로, 웨이퍼(154)의 연마가공종점을 정확히 검출할 수 있다.
또, 상기 웨이퍼 유지헤드(114)에 의하면, 가압부재(136)를 리테이너링(130)의 외측에 배치하고 있으므로, 연마가공중의 웨이퍼(154)가 가압부재(136)에 충돌하는 일은 없다. 때문에 웨이퍼 유지헤드(114)에 의하면, 웨이퍼 충돌에 의한 가압부재(136)의 진동을 방지할 수 있으므로, 웨이퍼 연마량을 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
또, 보빈(172)이 장착된 가압부재(136)의 다리부(136D)는 연마 가공열에 의한 열팽창을 방지하기 위해 열팽창율이 극소한 앤버를 모재로 하여 형성되고, 다시 연마포(116)에 가압되는 아래면(137)은 연마포(16)에 연마되지 않도록 다이아몬드코팅 되어 있으므로, 보빈(172)은 기준위치(0점위치)로부터 변동하지 않는다. 즉, 상기 차동 트랜스(134)는 연마포(116)의 표면을 기준으로하여 웨이퍼(154)의 연마량을 검출하므로, 코어(170)의 하강량을 검출하는 것만으로 웨이퍼(154)의 연마량을 정확히 산출할 수 있다. 이에 대하여 웨이퍼 연마장치의 본체를 기준으로하여 웨이퍼의 연마량을 검출하는 종래장치는 상기 본체가 열팽창하므로 웨이퍼의 연마량을 정확히 검출할 수가 없다.
또, 가압부재(136)의 아래면(137)은 연마면 조정링(128)에 의해 평타하게 균일화된 연마포(116)에 맞닿아 있으므로, 가압부재(136)는 연마포(116)의 요철면에 의해 상하로 진동하지 않는다. 이로인해, 상기 차동 트랜스(134)에 의하면 웨이퍼(154)의 연마량을 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 웨이퍼(154)의 연마량 검출수단으로서 차동 트랜스(134)를 적용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 웨이퍼(154)의 뒷면(154A)에 직접 맞닿아서 웨이퍼(154)의 연마량을 검출하는 수단이면 적용할 수 있다.
제9도는, 웨이퍼 유지헤드(214)의 제3실시형태를 나타내는 세로단면도이며, 제8도에 도시한 제2실시형태의 웨이퍼 유지헤드(114)와 동일 혹은 유사한 부재에 대해서는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.
제9도의 웨이퍼 유지헤드(214)와 제8도의 웨이퍼 유지헤드(114)와의 차이점에 대하여 설명한다.
제1의 차이점은 웨이퍼(154)의 연마량을 검출하는 차동 트랜스의 구조이다. 제8도의 웨이퍼 유지헤드(114)의 차동 트랜스(134)는 접촉자(174)를 웨이퍼(154)의 뒷면(154A)에 직접 맞닿아 있는 것에 대하여, 제9도의 웨이퍼 유지헤드(214)의 차동 트랜스(234)는 접촉자(274)를 캐리어(124)에 맞닿게하고 있다. 이와같이 접촉자(274)를 캐리어(124)에 맞닿게하여도 웨이퍼(154)의 연마량을 정확히 검출할 수 있다. 즉 공간(156)의 압력에어층의 층 두께는 거의 변동하지 않기 때문이다.
또, 상기 차동 트랜스(234)도, 상기 차동트랜스(134)와 같이, 연마포(116)를 기준으로 하여 웨이퍼(154)의 연마량을 검출하므로, 웨이퍼(154)의 연마량을 정확히 검출할 수 있다. 또한, 제9도상에서 부호270은 코어이며, 부호272는 보빈이다.
다음에 제2의 차이점은 다공질판의 기능이다. 제8도의 웨이퍼 유지헤드(114)의 다공질판(150)은 웨이퍼 흡착과 에어분출의 양 기능을 가지는 것에 대해, 제9도의 웨이퍼 유지헤드(214)의 다공질판(250)은 웨이퍼 흡착기능만을 가지고 있다. 그리고, 제9도의 웨이퍼 유지헤드(214)는 상기 다공질판(250)을 포위하도록 복수의 에어분출공(278,278)이 캐리어(124)의 아래면에 형성되어 있다. 이들의 에어분출공(278, 278)은 레귤레이터(146D)를 통하여 에어펌프(148)에 접속되어 있다. 또 상기 다공질판(250)은 석션펌프(276)에 접속되어 있다.
따라서, 제9도의 웨이퍼 유지헤드(214)에 의하면, 석션펌프(276)를 구동하면, 웨이퍼(154)를 다공질판(250)으로 흡착유지할 수 있고, 에어펌프(148)를 구동하여 에어분출공(278,278)으로부터 에어를 분출하면, 공간(156)에 압력에어층을 형성할 수 있다.
제10도는 웨이퍼 유지헤드(314)의 제4실시형태를 나타내는 세로 단면도이며, 제9도에 도시한 제3실시형태의 웨이퍼 유지헤드(214)와 같거나, 혹은 유사한 부재에 대해서는 동일부호를 붙여 그 설명은 생략한다.
제10도의 웨이퍼 유지헤드(314)와, 제9도의 웨이퍼 유지헤드(214)와의 차이점은 가압부재의 구조이다. 제9도의 웨이퍼 유지헤드(214)의 가압부재(136)는, 가압부재(136)에 헤드부(136B)를 형성하고 이 헤드부(136B)를 에어백(166)으로 가압함으로써 가압부재(136)의 아래면(137)을 연마포(112)로 가압하도록 구성되어 있다.
이에 대하여, 제10도의 웨이퍼 유지헤드(314)의 가압부재(336)는 헤드부를 형성하지 않고, 가압부재(336)의 자중으로 가압부재(336)의 아래면(337)을 연마포(112)로 가압하도록 구성되어 있다.
제10도의 가압부재(336)는 가압부재(336)가 중량물인 경우, 또는 연마포(112)가 단단하여 가압력을 필요로 하지 않는 경우에 적요할 수 있다.
또한, 제10도상에서 부호 336A는 가압부재336의 본체이며, 부호 336C는 가압부재336의 지지암, 부호336D는 가압부재 336의 다리부이다.
제11도는, 웨이퍼 유지헤드(414)의 제5실시형태를 도시하는 세로 단면도이며, 제10도에 도시한 제4실시형태의 웨이퍼 유지헤드(314)와 동일 혹은 유사한 부재에 대해서는 동일 부호를 붙여서 그 설명은 생략한다.
제11도의 웨이퍼 유지헤드(414)와, 제10도의 웨이퍼 유지헤드(314)와의 차이점은, 제10도의 웨이퍼 유지헤드(314)의 웨이퍼 연마량 검출장치가 차동 트랜스(234)인것에 대하여, 제11도의 웨이퍼 유지헤드(414)의 웨이퍼 연마량 검출장치가 광파 간섭장치(500)인 점이다.
제12도는, 상기 광파간섭장치(500)의 구조이다. 동 도면에 나타내는 광파 간섭 장치(500)는 적외선간섭장치이며, 적외관을 발생하는 광원(502), 빔 스플리터(504) 및, 포토다이오드(506)등으로 구성된다. 광원(502)으로부터 발생한 적외광(508)은, 빔 스플리터(504)에 의해 웨이퍼(154)에 향하여 아래쪽으로 반사된다. 그리고, 반사된 적외광(508)은 웨이퍼(154)의 뒷면(154A) 및 연마포(116)에 의해 반사된다.
그리고, 웨이퍼(154)의 뒷면(154A)에서 반사된 반사광(참조광)(510)은, 빔스플리터(504)에 보내진다. 또, 연마포(112)에 의해 반사된 반사광(512)은, 빔 스플리터(504)에 보내지고, 상기 반사광(510)과 겹쳐져서 간섭무늬(interference fringe)가 형성된다.
이 간섭무늬는, 상기 포토다이오드(506)에 의해 전기신호에 광전신호로 변환된후, 도시하지 않은 카운터회로에 의해 간섭무늬의 수가 카운트된다. 그리고 상기 간섭무늬의 수에 의거하여 도시하지 않은 연산회로가 연마포(112)의 변위, 즉, 웨이퍼(154)의 연마량을 검출한다.
본 실시형태의 웨이퍼 유지헤드(414)와 같이, 웨이퍼 연마량 검출장치로서 광파간섭장치(500)를 적용하여도, 웨이퍼(154)의 연마량을 정확히 검출할 수 있다. 이 광파간섭장치(500)는 제1∼제4 실시형태의 웨이퍼 유지헤드(14,114,214,314)에 적용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 광파간섭장치(500)로서 적외선간섭장치를 예시하였으나 이에 대신하여 레이저간섭장치를 사용하여도 된다. 또, 본 실시형태의 광파간섭장치(500)에서는 웨이퍼(154)의 뒷면(154A)에서 반사한 반사광(510)을 창조광으로 하였으나, 산화실리콘막(514)의 비 연마면(514A)에서 반사한 반사광을 참조광으로 해도 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 연마장치에 의하면, 연마량 검출수단으로 검출된 웨이퍼의 연마량과, 기억수단에 기억된 모델 연마량과를 비교하고, 그 연마량의 차에 의거하여 연마포의 드레싱 시기 및 연마포의 교환시기를 판정하고, 판정내용을 표시장치에 표시되도록 하였으므로, 연마포의 드레싱시기나 교환시기를 통상의 연마가공중에 자동으로 판정할 수 있다. 또 본 발명에 관한 웨이퍼 연마장치에 의하면, 캐리어와 웨이퍼와의 사이에 압력 에어층을 형성하고, 이 압력 에어층을 통하여 웨이퍼를 연마하도록 하였으므로, 캐리어와 웨이퍼와의 사이에 연마 찌꺼기등의 이물이 있어도 웨이퍼 전체면을 균일하게 연마할수 있다.
또한, 본 발명에 관한 웨이퍼 연마 장치에 의하면, 웨이퍼와 함께 가압되는 가압 부재에 연마량 검출 수단을 설정하고, 이 연마량 검출 수단의 접촉자를 웨이퍼의 뒷면에 맞닿게 하여 웨이퍼 연마량을 직접 검출하도록 하였으므로, 웨이퍼의 연마 가공 종점을 정확히 검출할수 있다.
또, 본 발명에 관한 웨이퍼 연마 장치에 의하면, 웨이퍼와 함께 연마포에 가압되는 가압 부재에 연마량 검출 수단을 설정하고, 이 연마량 검출 수단으로 가압 부재와 캐리어와의 상대 변위를 검출함으로써, 웨이퍼 연마량을 검출하도록 하였으므로, 웨이퍼의 연마 가공 종점을 정확히 검출할수 있다.

Claims (19)

  1. 웨이퍼를 회전하는 연마포에 가압하여, 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 연마량을 검출하는 연마량 검출 수단과,
    연마 시간에 따른 웨이퍼의 모델 연마량이 기억된 기억 수단과,
    상기 연마량 검출 수단으로 검출된 웨이퍼의 연마량과, 상기 기억 수단에 기억된 모델 연마량과를 비교하고, 그 연마량의 차에 의거하여 연마포의 드레싱시기, 및 연마포의 교환시기를 판정하고, 그 판정 내용을 출력하는 제어 수단과,
    상기 제어 수단으로부터 출력된 상기 판정 내용을 표시하는 표시 수단과,
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  2. 웨이퍼를 회전하는 연마포에 가압하여, 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼를 유지하는 캐리어와,
    상기 캐리어를 상기 연마포를 향하여 가압하는 제1가압수단과,
    상기 캐리어와 상기 웨이퍼와의 사이에 압력 에어층을 형성하고, 상기 제1가압수단으로부터의 가압력을 상기 압력 에어층을 통하여 웨이퍼에 전달시키는 압력 에어층 형성 수단과,
    상기 웨이퍼의 주위를 포위하고, 이 웨이퍼을 유지하는 리테이너링과,
    상기 웨이퍼의 주위를 포위하고, 이 웨이퍼와 함께 상기 연마포에 접촉되는 연마면 조정 링과,
    상기 리테이너링과 상기 연마면 조정 링과를 상기 연마포에 가압하는 제2가압수단과,
    상기 웨이퍼의 연마량을 검출하는 연마량 검출 수단과,
    상기 연마량 검출 수단으로 검출된 웨이퍼의 연마량이, 미리 설정된 연마 목표치에 달했을때에 연마 종료 신호를 출력하는 제어 수단과,
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  3. 웨이퍼의 표면을 회전하는 연마포에 가압하여, 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼를 유지하는 캐리어와,
    상기 캐리어를 상기 연마포에 향하여 가압하는 가압 수단과,
    상기 캐리어와 상기 웨이퍼와의 사이에 에어를 공급하여 압력 에어층을 형성하고, 상기 가압 수단으로부터의 가압력을 압력 에어층을 통하여 웨이퍼에 전달시키는 압력 에어층 형성 수단과,
    상기 캐리어의 외측에 설치됨과 동시에 상기 연마포에 가압되고, 이 캐리어로부터의 웨이퍼 튀어나옴을 방지하는 리테이너링과,
    상기 리테이너링의 외측에 설치되고, 상기 연마포에 가압되는 가압부재와,
    상기 가압 부재에 설치됨과 동시에, 상기 압력 에어층을 통하여 상기 연마포에 가압된 상기 웨이퍼의 뒷면에 맞닿는 접촉자를 가지며, 이 접촉자의 이동량에 의거하여 웨이퍼의 연마량을 검출하는 연마량 검출 수단과,
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  4. 웨이퍼의 표면을 회전하는 연마포에 가압하여, 웨이퍼의 표면을 연마하는 웨이퍼 연마 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼를 유지하는 캐리어와,
    상기 캐리어를 상기 연마포에 향하여 가압하는 가압수단과,
    상기 캐리어와 상기 웨이퍼와의 사이에 에어를 공급하여 압력 에어층을 형성하고, 상기 가압 수단으로부터의 가압력을 압력 에어층을 통하여 웨이퍼에 전달시키는 압력 에어층 형성 수단과,
    상기 캐리어의 외측에 설치됨과 동시에 상기 연마포에 가압되고, 이 캐리어로부터의 웨이퍼 튀어나옴을 방지하는 리테이너링과,
    상기 리테이너링의 외측에 설치되고, 상기 연마포에 가압되는 가압부재와,
    상기 가압 부재에 설치됨과 동시에, 이 가압부재와 상기 캐리어와의 상대 변위를 검출하고, 이 상대 변위에 의거하여 웨이퍼의 연마량을 검출하는 연마량 검출 수단과,
    로부터 이루어지는 것읕 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 상기 웨이퍼의 중심 위치의 연마량을 검출할수 있는 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 상기 웨이퍼의 중심 위치의 연마량을 검출할수 있는 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 상기 웨이퍼의 중심 위치의 연마량을 검출할수 있는 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 상기 웨이퍼의 중심 위치의 연마량을 검출할수 있는 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 코어 및 보빈을 구비한 차동 트랜스인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 코어 및 보빈을 구비한 차동 트랜스인것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  11. 제 3 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 코어 및 보빈을 구비한 차동 트랜스인것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  12. 제 4 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 코어 및 보빈을 구비한 차동 트랜스인것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 광파(光波) 간섭 장치인것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  14. 제 2 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 광파(光波) 간섭 장치인것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  15. 제 4 항에 있어서, 상기 연마량 검출 수단은, 광파(光波) 간섭 장치인것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마장치.
  16. 제 3 항에 있어서, 상기 가압부재는 저열 팽창 재료로 만들어짐과 동시에, 이 가압부재의 상기 연마포에 가압되는 접촉면은, 연마포로 연마되지 않도록 다이아몬드코팅되고, 또는 세라믹으로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  17. 제 4 항에 있어서, 상기 가압 부재는 저열 팽창 재료로 만들어짐과 동시에, 이 가압 부재의 상기 연마포에 가압되는 접촉면은, 연마포로 연마되지 않도록 다이아몬드 코팅되거나, 또는 세라믹으로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
  18. 제 3 항에 있어서, 상기 리테이너링의 외측에 연마면 조정 링을 배치함과 동시에, 이 연마면 조정 링을 상기 연마포에 가압하여 이 연마포를 평탄하게 균일화하고, 이 평탄하게 균일화된 연마포에 상기 가압 부재를 가압되도록 구성한 것을 특징으로 웨이퍼 연마 장치.
  19. 제 4 항에 있어서, 상기 리테이너링의 외측에 연마면 조정 링을 배치함과 동시에, 이 연마면 조정 링을 상기 연마포에 가압하여 이 연마포를 평탄하게 균일화하고, 이 평탄하게 균일화된 연마포에 상기 가압 부재를 가압되도록 구성한 것을 특징으로 웨이퍼 연마 장치.
KR10-1998-0027981A 1997-07-11 1998-07-10 웨이퍼 연마장치 KR100508529B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18645897 1997-07-11
JP9-186458 1997-07-11
JP9-194185 1997-07-18
JP19418597 1997-07-18
JP30035897 1997-10-31
JP9-300358 1997-10-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990013784A true KR19990013784A (ko) 1999-02-25
KR100508529B1 KR100508529B1 (ko) 2005-11-22

Family

ID=27325752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0027981A KR100508529B1 (ko) 1997-07-11 1998-07-10 웨이퍼 연마장치

Country Status (6)

Country Link
US (3) US6059636A (ko)
EP (1) EP0890416A3 (ko)
KR (1) KR100508529B1 (ko)
MY (1) MY120159A (ko)
SG (1) SG66487A1 (ko)
TW (1) TW436369B (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100692357B1 (ko) * 2000-05-26 2007-03-09 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 평탄화 가공 방법 및 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
KR100862607B1 (ko) * 2008-01-22 2008-10-09 주식회사 엔티에스 사파이어 웨이퍼 후면 연마 장치
WO2014078151A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 Applied Materials, Inc. Recording measurements by sensors for a carrier head
KR20150040756A (ko) * 2013-10-07 2015-04-15 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 방법
KR20150133638A (ko) * 2014-05-20 2015-11-30 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판 세정 장치 및 기판 세정 장치에 의해 실행되는 방법

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY120754A (en) * 1997-08-11 2005-11-30 Tokyo Seimitsu Co Ltd Wafer polishing apparatus
TW434095B (en) * 1997-08-11 2001-05-16 Tokyo Seimitsu Co Ltd Wafer polishing apparatus
GB2380960B (en) * 1998-10-16 2003-06-04 Tokyo Seimitsu Co Ltd Wafer polishing apparatus
US7069101B1 (en) * 1999-07-29 2006-06-27 Applied Materials, Inc. Computer integrated manufacturing techniques
US6671051B1 (en) 1999-09-15 2003-12-30 Kla-Tencor Apparatus and methods for detecting killer particles during chemical mechanical polishing
US6628397B1 (en) 1999-09-15 2003-09-30 Kla-Tencor Apparatus and methods for performing self-clearing optical measurements
US6287173B1 (en) * 2000-01-11 2001-09-11 Lucent Technologies, Inc. Longer lifetime warm-up wafers for polishing systems
US6616513B1 (en) * 2000-04-07 2003-09-09 Applied Materials, Inc. Grid relief in CMP polishing pad to accurately measure pad wear, pad profile and pad wear profile
US7481695B2 (en) * 2000-08-22 2009-01-27 Lam Research Corporation Polishing apparatus and methods having high processing workload for controlling polishing pressure applied by polishing head
US6585572B1 (en) 2000-08-22 2003-07-01 Lam Research Corporation Subaperture chemical mechanical polishing system
US6572444B1 (en) * 2000-08-31 2003-06-03 Micron Technology, Inc. Apparatus and methods of automated wafer-grinding using grinding surface position monitoring
US7188142B2 (en) 2000-11-30 2007-03-06 Applied Materials, Inc. Dynamic subject information generation in message services of distributed object systems in a semiconductor assembly line facility
JP3520916B2 (ja) * 2000-12-25 2004-04-19 株式会社東京精密 ウェーハ研磨装置
US20020128735A1 (en) * 2001-03-08 2002-09-12 Hawkins Parris C.M. Dynamic and extensible task guide
US6910947B2 (en) * 2001-06-19 2005-06-28 Applied Materials, Inc. Control of chemical mechanical polishing pad conditioner directional velocity to improve pad life
US7160739B2 (en) 2001-06-19 2007-01-09 Applied Materials, Inc. Feedback control of a chemical mechanical polishing device providing manipulation of removal rate profiles
US20020192966A1 (en) * 2001-06-19 2002-12-19 Shanmugasundram Arulkumar P. In situ sensor based control of semiconductor processing procedure
US7047099B2 (en) * 2001-06-19 2006-05-16 Applied Materials Inc. Integrating tool, module, and fab level control
US7698012B2 (en) 2001-06-19 2010-04-13 Applied Materials, Inc. Dynamic metrology schemes and sampling schemes for advanced process control in semiconductor processing
US7082345B2 (en) * 2001-06-19 2006-07-25 Applied Materials, Inc. Method, system and medium for process control for the matching of tools, chambers and/or other semiconductor-related entities
US6514775B2 (en) 2001-06-29 2003-02-04 Kla-Tencor Technologies Corporation In-situ end point detection for semiconductor wafer polishing
US7337019B2 (en) * 2001-07-16 2008-02-26 Applied Materials, Inc. Integration of fault detection with run-to-run control
US6950716B2 (en) * 2001-08-13 2005-09-27 Applied Materials, Inc. Dynamic control of wafer processing paths in semiconductor manufacturing processes
US6984198B2 (en) * 2001-08-14 2006-01-10 Applied Materials, Inc. Experiment management system, method and medium
US20030037090A1 (en) * 2001-08-14 2003-02-20 Koh Horne L. Tool services layer for providing tool service functions in conjunction with tool functions
US20030182015A1 (en) * 2002-03-19 2003-09-25 Domaille Michael D. Polisher
US6937915B1 (en) * 2002-03-28 2005-08-30 Lam Research Corporation Apparatus and methods for detecting transitions of wafer surface properties in chemical mechanical polishing for process status and control
WO2004013715A1 (en) * 2002-08-01 2004-02-12 Applied Materials, Inc. Method, system, and medium for handling misrepresentative metrology data within an advanced process control system
US20040063224A1 (en) * 2002-09-18 2004-04-01 Applied Materials, Inc. Feedback control of a chemical mechanical polishing process for multi-layered films
US6776688B2 (en) * 2002-10-21 2004-08-17 Texas Instruments Incorporated Real-time polishing pad stiffness-control using magnetically controllable fluid
US7272459B2 (en) * 2002-11-15 2007-09-18 Applied Materials, Inc. Method, system and medium for controlling manufacture process having multivariate input parameters
DE10305711B4 (de) * 2003-02-12 2005-09-01 Infineon Technologies Ag Gimpelhalter und chemisch-mechanische Polieranlage mit einem solchen Gimpelhalter
JP3838572B2 (ja) * 2003-09-03 2006-10-25 松下電器産業株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
US7264535B2 (en) * 2004-04-23 2007-09-04 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Run-to-run control of backside pressure for CMP radial uniformity optimization based on center-to-edge model
KR100716935B1 (ko) * 2005-11-25 2007-05-14 두산디앤디 주식회사 반도체 웨이퍼의 화학기계적 연마장치용 로딩디바이스
US20100173567A1 (en) * 2006-02-06 2010-07-08 Chien-Min Sung Methods and Devices for Enhancing Chemical Mechanical Polishing Processes
US7749050B2 (en) * 2006-02-06 2010-07-06 Chien-Min Sung Pad conditioner dresser
US8142261B1 (en) 2006-11-27 2012-03-27 Chien-Min Sung Methods for enhancing chemical mechanical polishing pad processes
US7473162B1 (en) * 2006-02-06 2009-01-06 Chien-Min Sung Pad conditioner dresser with varying pressure
US7846007B2 (en) * 2006-06-30 2010-12-07 Memc Electronic Materials, Inc. System and method for dressing a wafer polishing pad
US7846006B2 (en) * 2006-06-30 2010-12-07 Memc Electronic Materials, Inc. Dressing a wafer polishing pad
US20090127231A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-21 Chien-Min Sung Methods of Forming Superhard Cutters and Superhard Cutters Formed Thereby
KR101240609B1 (ko) * 2010-06-15 2013-03-06 삼성중공업 주식회사 연마장치
JP7354131B2 (ja) * 2018-03-13 2023-10-02 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学機械研磨中の振動のモニタリング

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4712334A (en) * 1985-09-05 1987-12-15 Toshiba Tungaloy Co., Inc. Anti-clogging device for grinding wheel
JPH03169265A (ja) * 1989-11-27 1991-07-22 Matsushita Electric Works Ltd インバータ装置
US5154021A (en) * 1991-06-26 1992-10-13 International Business Machines Corporation Pneumatic pad conditioner
US5205082A (en) * 1991-12-20 1993-04-27 Cybeq Systems, Inc. Wafer polisher head having floating retainer ring
US5607718A (en) * 1993-03-26 1997-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Polishing method and polishing apparatus
US5658183A (en) * 1993-08-25 1997-08-19 Micron Technology, Inc. System for real-time control of semiconductor wafer polishing including optical monitoring
US5820448A (en) * 1993-12-27 1998-10-13 Applied Materials, Inc. Carrier head with a layer of conformable material for a chemical mechanical polishing system
US5664987A (en) * 1994-01-31 1997-09-09 National Semiconductor Corporation Methods and apparatus for control of polishing pad conditioning for wafer planarization
JP3158934B2 (ja) * 1995-02-28 2001-04-23 三菱マテリアル株式会社 ウェーハ研磨装置
US5609516A (en) * 1995-09-25 1997-03-11 Courson; Michael W. Rotating abrader with polygonal pad and dust evacuation
US5658190A (en) * 1995-12-15 1997-08-19 Micron Technology, Inc. Apparatus for separating wafers from polishing pads used in chemical-mechanical planarization of semiconductor wafers
ATE228915T1 (de) * 1996-01-24 2002-12-15 Lam Res Corp Halbleiterscheiben-polierkopf
US5762539A (en) * 1996-02-27 1998-06-09 Ebara Corporation Apparatus for and method for polishing workpiece
JP3663728B2 (ja) * 1996-03-28 2005-06-22 信越半導体株式会社 薄板の研磨機
JPH1015807A (ja) * 1996-07-01 1998-01-20 Canon Inc 研磨システム
JPH1071560A (ja) * 1996-08-27 1998-03-17 Speedfam Co Ltd ウエハ加圧装置
JP3788533B2 (ja) * 1996-09-30 2006-06-21 東京エレクトロン株式会社 研磨装置および研磨方法
JP3582554B2 (ja) * 1996-12-17 2004-10-27 株式会社東京精密 ウェーハ研磨量測定装置
TW431942B (en) * 1997-04-04 2001-05-01 Tokyo Seimitsu Co Ltd Polishing device
US5834377A (en) * 1997-04-07 1998-11-10 Industrial Technology Research Institute In situ method for CMP endpoint detection
US5882243A (en) * 1997-04-24 1999-03-16 Motorola, Inc. Method for polishing a semiconductor wafer using dynamic control
EP0881039B1 (en) * 1997-05-28 2003-04-16 Tokyo Seimitsu Co.,Ltd. Wafer polishing apparatus with retainer ring

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100692357B1 (ko) * 2000-05-26 2007-03-09 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 평탄화 가공 방법 및 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
KR100862607B1 (ko) * 2008-01-22 2008-10-09 주식회사 엔티에스 사파이어 웨이퍼 후면 연마 장치
WO2014078151A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 Applied Materials, Inc. Recording measurements by sensors for a carrier head
US9403256B2 (en) 2012-11-16 2016-08-02 Applied Materials, Inc. Recording measurements by sensors for a carrier head
KR20150040756A (ko) * 2013-10-07 2015-04-15 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 방법
KR20150133638A (ko) * 2014-05-20 2015-11-30 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판 세정 장치 및 기판 세정 장치에 의해 실행되는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
SG66487A1 (en) 1999-07-20
KR100508529B1 (ko) 2005-11-22
US6302762B1 (en) 2001-10-16
US6059636A (en) 2000-05-09
US6354914B1 (en) 2002-03-12
EP0890416A2 (en) 1999-01-13
TW436369B (en) 2001-05-28
MY120159A (en) 2005-09-30
EP0890416A3 (en) 2002-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100508529B1 (ko) 웨이퍼 연마장치
KR100475845B1 (ko) 연마장치
KR100279352B1 (ko) 리테이너 링 부착 웨이퍼 연마장치
EP1851002B1 (en) Polishing apparatus and polishing method
KR100306715B1 (ko) 웨이퍼연마장치
TWI644760B (zh) 研磨裝置及研磨方法
EP1412130B1 (en) Polishing apparatus and polishing method
US7189139B2 (en) Polishing apparatus
US20030027498A1 (en) Retaining ring with active edge-profile control by piezoelectric actuator/sensors
JP2973404B2 (ja) ウェーハ研磨装置
US6283828B1 (en) Wafer polishing apparatus
JP2000127024A (ja) ポリッシング装置及び研磨加工方法
JP3582554B2 (ja) ウェーハ研磨量測定装置
US6746312B2 (en) Polishing method and polishing apparatus
JP2940613B2 (ja) ウェーハ研磨装置
JP3902715B2 (ja) ポリッシング装置
JP3731411B2 (ja) ウェーハ研磨装置
JP2020040188A (ja) リテーナリング、これを有する研磨ヘッド及び研磨加工装置
JPH11277417A (ja) ウェーハ研磨装置
JP2001121409A (ja) ウェーハ研磨用ヘッド及びこれを用いた研磨装置
JPH1142555A (ja) 機械的プラナリゼーションポリシングにおける加工終点検出制御方法とその装置
JPH1148136A (ja) ウェーハ研磨装置
JPH1177519A (ja) ウェーハ研磨装置
JP2005244258A (ja) ウェーハ研磨装置
JP2000015559A (ja) ウェーハ研磨装置

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
LAPS Lapse due to unpaid annual fee