KR20010030213A - 연마 헤드, 이것을 이용한 연마 장치, 및 연마 상태 검출방법 - Google Patents

연마 헤드, 이것을 이용한 연마 장치, 및 연마 상태 검출방법 Download PDF

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다나까히로시
리끼따나오끼
모리따에쯔로
하라다세이지
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아끼모토 유미
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Abstract

본 발명은, 상부 판부와 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 헤드 본체 내에 설치된 다이어프램과, 다이어프램에 고정되는 원반형 캐리어와, 캐리어와 헤드 본체의 사이에 형성되는 유체실에 채워진 유체 압력을 조정하는 제1 압력 조정 기구와, 캐리어의 하면과 주벽부의 사이에 동심형으로 배치되는 리테이너 링을 구비하여 이루어지고, 리테이너 링크는, 캐리어에 대하여 고정되고, 캐리어의 하면에는 탄성막이 배치되고, 탄성막은, 그 주연부가, 리테이너 링과 캐리어의 사이에 협지되어 고정되고, 또 캐리어에는, 탄성막과 캐리어의 사이에 압력 가변의 유체를 공급하기 위한 유체 공급로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드에 관한 것이다.
또 본 발명은 표면에 연마 패드가 첨부된 플래튼과, 피연마재의 일면을 유지하여 연마 패드에 피연마재의 다른 면을 접촉시키는 연마 헤드와, 연마 헤드를 구동함으로써 피연마재의 다른 면을 연마하는 헤드 구동 기구를 구비하는 연마 장치를 이용하는 연마 상태 검출 방법으로서, 연마 헤드는, 헤드 본체와, 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과, 다이어프램에 고정되는 대략 원반 형상의 캐리어를 구비하여, 캐리어의 하면에는, 오목부와, 오목부와 외부를 구획하여 공간을 형성하는 탄성막이 설치되고, 오목부에는, 공간의 내압을 조절하여, 내압을 받아 탄성막이 피연마재를 연마 패드로 압박하는 압박력을 조절하는 압력 조정 기구가 접속되고, 캐리어에는, 그 외주 부분에 리테이너 링이 일체로 설치되고, 캐리어 또는 리테이너 링 중 어느 외주와, 헤드 본체 내면에는, 헤드 축선을 회전 중심으로 한 상대적인 회전을 규제하도록 서로 결합시키는 결합부와, 결합부 사이에 설치되고 이들 사이에 작용하는 회전 방향의 힘을 측정하는 센서가 설치되고, 압력 조정 기구에 의해서 공간의 내압을 낮추고 피연마재의 압박을 해제한 상태에서의 센서의 측정치로부터, 연산 장치에 의해서 리테이너 링이 받는 연마 저항을 산출하여, 이것에 의해서 연마 패드의 표면의 상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 연마 상태 검출 방법에 관한 것이다.

Description

연마 헤드, 이것을 이용한 연마 장치, 및 연마 상태 검출 방법{POLISHING HEAD, POLISHING APPARATUS USING POLISHING HEAD, AND METHOD FOR SENSING POLISHED SURFACE STATE}
본 발명은, 신제품의 실리콘 웨이퍼나, 반도체 제조 프로세스에 있어서의 반도체 웨이퍼, 혹은, 하드 디스크 기판, 액정 기판 등의 평탄면을 가지는 피연마재 표면을 연마하기 위한 장치에 적용되는 연마 헤드, 이것을 이용한 연마 장치, 및 연마 상태 검출 방법에 관한 것이다.
본 명세서는 일본 특허 출원(일본 특허 출원 평11-249188호, 일본 특허 출원 평11-297466호, 일본 특허 출원 평11-313084호, 일본 특허 출원 평11-328816호, 일본 특허 출원2000-071210호, 일본 특허 출원2000-073092호, 일본 특허 출원2000-073093호, 일본 특허 출원2000-092356호)에 기초하는 것이며, 해당 일본어 출원의 기재 내용은 본 명세서의 일부로서 도입하기로 한다.
최근, 반도체 제조 장치의 고집적화에 수반하는 패턴의 미세화가 진행하고 있으며, 특히 다층 구조의 미세한 패턴의 형성을 용이하고 또한 확실하게 행해지게 하기 위해서, 제조 공정 중에 있어서의 반도체 웨이퍼의 표면을 가능한 한 평탄화시키는 것이 중요해지고 있다. 예를 들면, 패턴의 형성은 광 리토그래피를 이용하여 행하고 있지만, 패턴이 미세화함에 따라서 광 리토그래피의 초점 심도는 얕아진다. 그리고, 패턴의 정밀도를 확보하기 위해서, 또한 노광시의 초점 조절을 용이하게 하는 위해서는, 웨이퍼 표면에서의 요철의 차를 초점 심도 이하로 억제할 것(평탄화할 것)이 요구된다. 또한, 미가공(베어) 웨이퍼의 연마에 있어서도, 웨이퍼의 대직경화에 따른, 평탄화에의 요구가 엄격해지고 있다(여기서는 웨이퍼의 경우를 예로 들어 설명하고 있지만, 이들 웨이퍼 이외의 피연마재, 예를 들면 하드 디스크 기판이나 액정 기판 등의 연마에 있어서도 표면을 고정밀도로 평탄화할 것이 요구된다).
그 경우, 표면의 막을 연마하기 때문에 평탄화의 정도가 높고, 오목부에의 막의 매립도 가능해진다는 관점에서, 화학 기계적 연마법(CMP법)이 각광을 받고 있다.
CMP 법이란, SiO2를 이용한 알칼리성 슬러리나CeO2를 이용한 중성 슬러리, 혹은 Al2O3를 이용한 산성 슬러리, 지립제 등을 이용한 슬러리 등을 이용하여 화학적·기계적으로 웨이퍼 표면을 연마하고, 평탄화하는 방법이다. 그리고, CMP 법을 이용하여 웨이퍼의 표면을 연마하는 장치로서는, 예를 들면 도27의 주요부 확대 사시도에 도시한 것 같은 연마 장치가 알려져 있다.
이 연마 장치(1)는, 도27에 개략적으로 도시한 바와 같이, 중심축(2)에 부착된 원판형 플래튼(3) 상에 예를 들면 경질 우레탄으로 이루어지는 연마 패드(4)가 설치되고, 이 연마 패드(4)에 대향하여 또한 플래튼(3)의 중심축(2)으로부터 편심한 위치에, 도시하지 않은 헤드 구동 기구에 의해서 회전 구동되는 연마 헤드(5)가 배치되어 있는 것이다.
또한, 이외에도, CMP 법을 이용하여 웨이퍼의 표면을 연마하는 장치로서는, 예를 들면 도28에 도시한 것이 있다. 여기서, 도28에 있어서, 도27에 도시한 연마 장치(1)와 거의 같은 구성의 부재에 관하여는 동일한 부호를 이용하여 설명한다.
도28에 있어서, 연마 장치(10)는, 연마할 웨이퍼(W)를 유지한 웨이퍼 연마용 헤드(5)와, 원반형으로 형성된 플래튼(3) 상면에 전면에 걸쳐 첨부된 연마 패드(4)를 구비하고 있다. 이 중 웨이퍼 연마용 헤드(5)는, 헤드 구동 기구인 카루우젤(11) 하부에 복수 부착된 것이며, 스핀들(17)에 의해서 회전 가능하게 지지되어, 연마 패드(4) 상에서 유성 회전되도록 되어 있다. 또 이 경우, 플래튼(3)의 중심 위치와 웨이퍼 연마용 헤드(5)의 공전 중심을 편심시켜 설치하는 것도 가능하다.
플래튼(3)은, 베이스(12)의 중앙에 수평으로 배치되어 있고, 이 베이스(12) 내에 설치된 플래튼 구동 기구(13)에 의해 축선 주위에 회전되도록 되어 있다. 베이스(12)의 측방에는 지주(14)가 설치되어 있는 동시에, 지주(14)의 사이에는, 카루우젤 구동 기구(16)를 지지하는 상측 부착판(15)이 배치되어 있다. 카루우젤 구동 기구(16)는, 하방에 설치된 카루우젤(11)을 축선 주위로 회전시키는 기능을 가지고 있다.
베이스(12)로부터는, 돌출 맞춤부(18)가 상방에 돌출하도록 배치되어 있고, 돌출 맞춤부(18)의 상단에는, 간격 조정 기구(19)가 설치되어 있다. 한 편, 돌출 맞춤부(18)의 상방에는, 걸림부(20)가 대향 배치되어 있다. 이 걸림부(20)는, 상측 부착판(15)에 고정되는 동시에, 상측 부착판(15)으로부터 하방으로 돌출하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 이 간격 조정 기구(19)를 조절하여, 돌출 맞춤부(18)와 걸림부(20)를 접촉시킴으로써, 웨이퍼 연마용 헤드(5)와 연마 패드(4)의 거리 치수를 적절하게 하고 있다. 그리고, 웨이퍼 연마용 헤드(5)에 유지된 웨이퍼(W)와 연마 패드4 표면을 접촉시키는 동시에, 카루우젤(11)과 플래튼(3)을 회전시킴에 따라 웨이퍼(W)는 연마된다.
이 종류의 연마 헤드로서는, 예를 들면, 실리콘 잉곳으로부터 잘라낸 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하기 위한 것이 알려져 있다. 그 중에서도, 특히 최근에 있어서는, 헤드 축선 방향으로 팽창·수축 가능해지도록 부착한 탄성막 등을 이용하여, 웨이퍼를 직접적으로 지지하여, 이로써 웨이퍼의 연마 패드에 대한 압박 압력을 조정 가능하게 한 막을 통한 플로우팅 형식의 연마 헤드가 제안되어 있다.
도29 및 도30에, 막을 통한 플로우팅 형식의 연마 헤드의 일례를 도시한다. 도29, 도30은, 일본 특허 공개 평10-294298호에 기재된 연마 헤드(21)의 직립 단면도 및 그 주요부 확대도. 이들 도면 중에 도시한 바와 같이, 이 연마 헤드(21)에 있어서는, 헤드 본체(22)의 하면 외주부에 환상의 톱 링(23)이 설치되고, 이 톱 링(23)의 내측에 동심형으로 리테이너 링(24)이 설치된 구성으로 되어 있다. 또한, 리테이너 링(24)의 상면(24a)에는, 압력 플레이트(25)가 헐겁게 끼워져 있고, 톱 링(23), 리테이너 링(24), 및 압력 플레이트(25)에 둘러싸인 공간이 공기실(26)로서 형성되어 있다.
이 연마 헤드(21)를 이용하여 웨이퍼의 연마를 하려면, 압력 플레이트(25)의 하면에 웨이퍼를 흡착시킨 상태로, 연마 헤드(21)의 하면측을, 도시하지 않은 연마 패드에 압박한다. 이 때, 공기실(26)에 압축 공기를 공급하여 압력 플레이트(25)를 거쳐서, 웨이퍼의 연마 패드에 대한 압박 압력을 조정함으로써, 적절한 압박력하에서 연마를 할 수 있다.
또한, 막을 통한 플로우팅 형식의 연마 헤드의 다른 예를 도31, 도32에 도시한다. 도31, 도32는, 미국 특허 제5,624,299호의 연마 헤드(30)의 직립 단면도 및 그 주요부 확대도. 이 연마 헤드(30)에 있어서는, 상면이 폐색되고 하면이 개방된 중공 관형 헤드 본체(31)의 하면을 덮도록 구멍 있는 판체(32)가 배치되는 동시에, 이 구멍 있는 판체(32)의 하면(32a)을 덮도록 막형체(33)가 설치되어 있다. 막형체(33)의 주연부(33a)는, 헤드 본체(31)의 내벽부(31a)에 대하여 고정되어 있고, 막형체(33)의 하면(33b)에는, 유지할 웨이퍼의 외주를 지지하기 위한 리테이너 링(34)이 고정되어 있다.
이 연마 헤드(30)를 이용하여 웨이퍼의 연마를 하려면, 막형체(33)의 하면(33b)에 있어서의 리테이너 링(34)에 둘러싸인 부위에, 웨이퍼(W)(도32참조)를 유지하는 동시에, 연마 헤드(30)의 하면을 연마 패드(4)(도32참조)에 접촉시킨다. 또한, 그와 동시에, 헤드 본체(31) 및 막형체(33)에 둘러싸인 챔버(35) 내에 공기를 공급함으로써, 챔버(35)의 내부 압력을 막형체(33)를 거쳐서 웨이퍼에 작용시키고, 이에 따라, 연마 헤드(30)의 연마 패드에 대한 압박 압력을 조정하도록 하고 있다.
이상 도시한 바와 같은 연마 헤드(21 및 30)에 있어서는, 공기실(26) 또는 챔버(35) 내의 압력을, 강성이 비교적 작은 압력 플레이트(25) 또는 막형체(33)를 거쳐서 웨이퍼에 작용시키는 구성으로 되어 있으므로, 웨이퍼가 불균일한 형상으로 되어있는 경우에 있어서도, 압력 플레이트(25) 또는 막형체(33)가, 웨이퍼의 형상의 왜곡을 흡수하도록 변형하면서, 웨이퍼에 압박력을 부여할 수 있다. 따라서, 웨이퍼를 저압으로 연마하는 것이 가능해진다.
또, 일본 특허 공개 평8-229804호에는, 도33에 도시된 것이 기재되어 있다.
도33에 있어서, 웨이퍼 연마 헤드(40)(연마 헤드)는, 상부 판부(41)와 상부 판부(41)의 외주에 고정된 통형 주벽부(42)로 이루어지는 헤드 본체(43)와, 헤드 본체(43)의 내부에 걸쳐진, 고무 등의 탄성 재료로 이루어지는 다이어프램(44)과, 헤드 본체(43)와 다이어프램(44)의 사이에 형성된 유체실(48) 내의 압력을 조정하는 압력 조정 기구(46)와, 다이어프램(44)의 하면에 고정된 원반형 캐리어(45)와, 이 캐리어(45)의 외주에 동심으로 배치된 원환형 리테이너 링(47)을 구비하고 있다.
캐리어(45) 및 리테이너 링(47)은, 다이어프램(44)의 상면에 설치된 캐리어 고정 링(49) 및 리테이너 링 고정 링(50)에 각각 고정되어 있으며, 리테이너 링(47)은, 캐리어(45)의 외주면 및 주벽부(42) 사이에 약간의 간극을 비워 동심형으로 배치되어 있다. 여기서, 약간의 간극을 두고 배치되어 있는 것은, 다이어프램(44)의 탄성 변형에 의해, 리테이너 링(47)의 가동 범위가 지나치게 커지는 일을 억제하기 위함이다.
웨이퍼 연마시에는, 웨이퍼(W)는, 리테이너 링(47)에 의해서 외주가 걸리면서, 캐리어(45)의 하면에 설치된 웨이퍼 부착 시트(P)에 부착된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 표면은, 플래튼(3) 상면에 첨부된 연마 패드(4)에 맞닿고, 상기 슬러리가 공급되면서, 웨이퍼 연마 헤드(40)가 회전됨으로써 연마된다.
이 때, 캐리어(45)와 리테이너 링(47)은, 다이어프램(44)의 탄성 변형에 의해서, 각각 독립하여 상하 방향으로 변위되는 플로우팅 구조로 되어 있으며, 캐리어(45) 및 리테이너 링(47)의 연마 패드(4)에의 압박 압력은, 압력 조정 기구(46)에 의해서 조정된 유체실(48) 내부의 압력에 따라서 변화되도록 되어 있다.
그러나, 상술한 연마 헤드(21 및 30)은, 이하와 같은 문제점을 가지고 있다.
즉, 도29, 도30에 도시한 연마 헤드(21)에 있어서는, 압력 플레이트(25)가 리테이너 링(24) 상에 있어서 헐겁게 끼워지는 구성으로 되어 있기 때문에, 압력 플레이트(25)의 자신의 중량에 의한 변형을 피하기 위해, 압력 플레이트(25)를, 금속 플레이트(25a)와 고무 등에 의해 형성된 탄성 플레이트(25b)를 적층시킨 2층 구조로 하고, 그 강도를 확보하도록 하고 있다. 그러나, 압력 플레이트(25)를 이와 같이 견고한 것으로 하면, 유지할 웨이퍼의 형상의 왜곡 등에 대한 압력 플레이트(25)의 변형 적응성을 잃게 되고, 결국, 웨이퍼를 저압으로 연마하는 것이 곤란해질 것이 염려된다. 또한, 압력 플레이트(25)를 견고한 것으로 하였기 때문에, 공기실(26) 내에 압축 공기를 공급한 경우에, 압력 플레이트(25)가 하방을 향해서 돔형으로 변형하게 되며, 평면형으로 형성된 웨이퍼를 연마 패드에 대하여 균일하게 압박하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
한 편, 도31, 도32에 도시한 연마 헤드(30)에 있어서는, 막형체(33)의 하면(33b)에 의해서 리테이너 링(34)이 지지되기 때문에, 막형체(33)를, 리테이너 링(34)을 지지할 수 있도록, 견고하게 형성할 필요가 있다. 이에 따라, 상술한 연마 헤드(21)와 마찬가지 문제점이 생기게 된다. 또한, 이 연마 헤드(30)에 있어서는, 막형체(33)의 형상이, 특히 그 주연부(33a)에 있어서 복잡한 것으로 되고 있으며, 이것이 막형체(33)의 수명 등에 악영향을 미치게 할 우려가 있다.
또, 최근, LSI의 고속화, 고집적화에 따라, LSI의 배선 폭을 종래에 비하여 좁게 할 필요가 생기고 있다. 이 경우, 연마시에 생기는 디싱, 박육화, 부식 등의 영향이 무시할 수 없는 것으로 되어, 웨이퍼의 연마 패드에 대한 압박 압력을 고압으로 유지한 채로 연마를 하는 것은 어렵고, 압박 압력을 종래에 비하여 저압력으로 할 필요가 있다.
또한, 이 경우, 배선폭의 협소화에 수반하여 배선 저항이 커지기 때문에, 배선재로서 종래의 알루미늄 대신에, 동을 사용할 필요가 생긴다. 더구나, 배선 간격이 좁아지므로, 인접하는 배선 사이에 컨덴서 효과가 발생하는 것을 피하기 위해, 배선 사이에Low-k재라고 불리는 경도가 작은 재료를 배치하는 것이 필요해진다. 이와 같이 동과Low-k재를 조합시켜 이용하려면 , 거기에다가 배리어 메탈로서TaC, TaN, TiN 등의 세라믹이 필요해지는데, 이들 재료를 조합시켜 이용한 경우, 재료 마다 경도 변화가 크고, 연마의 저압력화의 요구가 더한층 현저해지게 된다.
그러나, 도33에 도시한 바와 같은 플로우팅 구조를 가지는 웨이퍼 연마 헤드(40)는, 웨이퍼(W)를 강성이 높은 캐리어(45)를 거쳐서 압박하는 구성으로 되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)에 주름이 있는 경우에, 웨이퍼(W)를 균일한 하중으로 압박하기 위해서는, 높은 압력을 작용시켜 웨이퍼(W)의 주름을 보정하도록 해야 하고, 저압력에 의한 연마는 곤란해져 버린다.
또한, 연마 헤드로서는, 헤드 선단에 개구부를 설치하고, 이 개구부의 개구단에 웨이퍼를 위치시킨 상태로 개구부 내의 공간에의 공기를 비롯한 유체의 공급, 또는 이 공간에서의 유체의 배출을 행하여 그 내압을 조정하는 압력 조정 기구를 설치한 것이 알려져 있다(도시하지 않음). 이와 같이 구성되는 연마 헤드로서는, 압력 조정 기구에 의해서 개구부 내의 공간의 내압을 외기압 보다도 높임으로써 그 압력에 의해서 웨이퍼를 직접 연마 패드를 향해 압박한다. 또한, 이 공간의 내압을 외기압 보다도 낮춤으로써 웨이퍼를 개구단에 직접 흡착한다.
또한, 이 연마 헤드에서는, 웨이퍼가 연마 헤드에 정확하게 유지되고 있지 않은지(웨이퍼가 개구단에서 어긋나 있거나 떨어져 있는 상태), 또는 웨이퍼가 깨어져 버린 경우에는, 웨이퍼와 개구단 사이의 간극 또는 웨이퍼의 갈라진 틈을 통하여 외기의 유입 또는 유체의 누출이 생겨 개구부 내의 공간의 내압이, 웨이퍼가 정확하게 유지되어 있는 경우에 있어서의 소정의 압력까지 달하지 않게 된다. 이것을 이용하여 이 연마 헤드에서는 개구부의 내압의 도달 압력을 측정하고, 기준이 되는 압력과 비교함으로써, 웨이퍼가 연마 헤드에 유지되어 있는지를 검출하고 있다.
또한, 상기 도시하지 않은 연마 헤드에 있어서 개구부의 개구단에 가요성을 가지는 막체를 걸친 연마 헤드도 알려져 있다(도시하지 않음). 이와 같이 구성되는 연마 헤드에서는, 압력 조정 기구에 의해서 개구부 내의 공간의 내압을 외기압 보다도 높임으로써 막체를 외측을 향하여 압박하고, 이 막체를 거쳐서 웨이퍼를 연마 패드를 향해 압박한다. 또한, 이 공간의 내압을 외기압 보다도 낮춤으로써 막체를 개구부 내를 향해서 오목형으로 들어가게 하여 웨이퍼를 흡착하는 흡반으로서 작용시키거나, 또는 막체에 구멍을 형성하여, 개구부 내의 공간의 내압을 외기압 보다도 낮춤으로써 웨이퍼를 막체에 흡착한다.
상기한 도시하지 않은 연마 헤드 중, 전자에 있어서는, 웨이퍼를 흡착할 때에, 연마에 이용한 슬러리 등도 개구부 내에 빨아 들여지기 때문에 연마 헤드가 오염되기 쉽다. 그리고 이 오염은 연마 헤드의 가동부의 움직임을 저해하는 요인이 된다.
여기서, 보통 웨이퍼의 외주 부분에는 위치 결정용 노치 등이 설치되고, 또한 웨이퍼의 외주모서리에는 모따기가 실시되어 있으므로, 개구단과 웨이퍼 사이에는 간극이 생기고, 이 간극으로부터 개구부 내의 유체 및 외기가 유통한다. 이 때문에, 웨이퍼의 외주 부분으로 웨이퍼에 가해지는 압력의 분포에 불균일이 생기기 때문에, 웨이퍼 연마시에 있어서는 웨이퍼의 연마 정밀도를 확보하는 것이 곤란하며, 또한 웨이퍼 흡착시에 있어서는 웨이퍼의 유지가 불안정해져 버리는 것이 현상이다.
한 편, 후자의 연마 헤드에서는, 웨이퍼를 막체를 거쳐서 간접적으로 압박하므로, 상기 연마 헤드(21, 30)와 마찬가지로, 웨이퍼 전체를 균등 압력으로 압박하는 것이 곤란하고, 웨이퍼의 연마 정밀도를 확보할 수 없는 것이 현상이다.
또한, 막체에 구멍을 설치한 경우에는, 웨이퍼를 흡착할 때에, 전자의 연마와 마찬가지로 슬러리 등을 연마 헤드 내에 빨려 들게 된다.
또한, 연마 헤드가 웨이퍼를 유지할 수 없거나, 또는 불안정한 상태로 유지하여 버린 경우에는, 웨이퍼가 없는 상태에서 쓸데 없이 연마 동작을 하게 되어 작업 효율이 저하되어 버리거나, 연마 헤드로부터 벗어난 웨이퍼가 회전하는 연마 패드 상으로부터 떨어지거나 연마 장치의 다른 부재에 부딛히는 등 파손되어 버릴 우려가 있다. 이 때문에, 연마 헤드에는, 웨이퍼가 정확하게 유지되고 있는지를 검출하는 기능이 요구된다. 그러나, 후자의 연마 헤드에서는, 막체에 구멍이 설치되어 있는 경우를 제외하고, 막체에 의해서 개구부 내의 공간과 외부가 기밀하게 구획되어 있으므로, 전자의 연마 헤드와 같이 개구부의 내압을 기준이 되는압력과 비교한다는 단순한 방법을 이용할 수가 없고, 웨이퍼가 유지되고 있는지를 검출하는 것은, 특히 웨이퍼의 연마시에 있어서는 곤란했다.
또한, 후자의 연마 헤드를 이용한 연마 장치에서는, 예를 들면 웨이퍼를 연마 패드 상에 반출입할 때 등에도 마찬가지 우려가 있다. 이와 같은 결점을 회피하기 위해, 종래는 연마 헤드에 웨이퍼가 유지되고 있는지를 검출하는 웨이퍼 검출 장치를 설치하는 등의 방법을 취하고 있다.
웨이퍼 검출 장치로서는, 예를 들면 웨이퍼를 유지할 때 압력 조정 기구에 의해서 유체실에서 추출하는 유체의 양을 일정량으로 하고, 이때의 유체실내의 도달 압력을, 기준이 되는 압력, 예를 들면 연마 헤드에 웨이퍼가 정확하게 유지되고 있는 상태(유지 상태)에 있어서의 유체실내의 도달 압력과 비교함으로써, 웨이퍼가 연마 헤드에 정확히 유지되고 있는지(웨이퍼가 막체에 밀착되어 있는지)를 검출하는 방법을 고려할 수 있다.
여기서, 예를 들면 웨이퍼가 연마 헤드에 정확하게 유지되어 있지 않은 상태(이하, 단순히 비유지 상태라 한다)에서는 웨이퍼와 막체 사이에 형성되는 공간 내에 외기가 유입하기 때문에, 이 공간의 내압은 외기압에 가까워지고, 웨이퍼가 연마 헤드에 정확히 유지되어 있는 상태에 있는 경우에 비해 커진다. 그러면, 유지 상태에 있는 경우에 비해 상기 공간과 유체실 사이의 내압의 차도 커져 막체가 보다 오목부 내를 향해서 오목해진다. 이에 의해서 유체실의 용적이 작아지는 만큼, 유체실의 내압이 상승한다. 상기 한 웨이퍼 검출 장치에서는 이를 이용하여 웨이퍼의 검출을 하고 있다.
그러나, 이와 같이 유체실로부터 추출하는 유체의 양을 일정하다고 하면, 웨이퍼와 막체의 사이에 형성되는 공간 내에 간신히 공기가 들어 간 경우에는, 웨이퍼를 흡착하는 힘이 약해져 결국, 오동작을 초래하기 쉽다. 여기서, 연마 헤드에 의한 웨이퍼의 유지를, 유체실의 내압을 일정 압력까지 저하시킴으로써 행하면, 막체를 더욱 오목부 내를 향해서 오목하게 하고, 상기 공간의 내압을 웨이퍼의 흡착에 필요한 정도까지 낮출 수 있지만, 유체실내의 도달 압력은 일정해지기 때문에, 웨이퍼의 검출을 할 수 없게 된다.
또한, 유체실의 내압은, 실질적으로는 유체실에 덧붙여 유체실과 압력 조정 장치를 접속하는 관로도 포함시킨 공간의 내압이다. 이 공간의 용적에 비하면 , 유체실의 체적 변화, 즉 막체의 변형에 따라 증감하는 유체실의 체적은 작기 때문에, 유지 상태에 있는 경우와 비유지 상태에 있는 경우 유체실의 내압의 차도 작아지며, 웨이퍼의 검출 정밀도를 확보하는 것은 곤란한 것이 현실이다. 그리고, 이 변화량을 크게 하는 위해서는, 연마 헤드의 구조를 복잡하게 해야 하여, 제조비용이 상승되어 버린다. 또한, 웨이퍼가 유지되고 있는지 판정의 기준이 되는 압력의 크기를 실험적으로 구해 둘 필요가 있는 등, 조정에 시간이 걸리고 있었다.
또한, 연마 장치에 있어서는, 연마 패드(4) 상에는 슬러리(S)를 유지하는 미세한 발포층이 다수 설치되어 있고, 이들 발포층 내에 유지된 슬러리(S)에서 웨이퍼(W)의 연마가 행해진다.
그러나, 웨이퍼(W)의 연마를 반복함으로써 연마 패드(4)의 연마면의 평탄도가 저하하거나 눈메꿈되기 때문에, 웨이퍼(W)의 연마 정밀도와 연마 효율이 저하한다고 하는 문제가 생긴다.
그 때문에 종래의 연마 장치에는, 예를 들면 도27에 도시한 것 같은 연마 패드(4)의 컨디셔너(51)가 설치되고, 보통은 일회 연마를 행할 때 마다 연마 패드(4)의 표면 상태의 조정을 행하여, 웨이퍼(W)를 연마하는 능력이 적정 범위 내로 되도록 조정하고 있다(이 작업을 드레싱이라 한다). 또, 컨디셔너(51)는, 도시하지 않지만, 도28에 도시한 연마 장치(10)에도 설치되어 있다.
이 컨디셔너(51)는, 플래튼(3)의 외부에 설치된 회전축(52)에 아암(53)을 거쳐서 드레서(54)가 설치되고, 회전축(52)에 의해서 아암(53)을 회전시킴으로써 회전하는 연마 패드(4) 상에 있어 드레서(54)를 왕복 요동시켜 연마 패드(4)의 표면을 연마하여 연마 패드(4)의 표면의 평탄도 등을 회복 또는 유지하여 눈 메꿈을 해소하도록 되어 있다(드레싱중에 드레서(54)를 요동시키지 않고 연마 패드(4) 상의 한 곳에서 유지하는 구성으로 한 것도 있다). 또한, 드레서(54) 자체도, 아암(53)의 선단에 설치되는 장치하여 축(도시하지 않음)을 거쳐서 도시하지 않은 구동 장치에 접속되어 연마 패드(4)의 표면에 접촉한 상태로 회전 구동되거나, 또는 아암(53)의 선단에, 부착축을 거쳐서 연마 패드(4)의 표면에 대략 평행한 면 상에서의 회전을 허용하여 설치되고, 연마 패드(4)로부터 받는 마찰력에 의해서 자전하도록 설치되어 있다.
여기서, 드레서(54)는 소모품이며, 사용을 계속함에 따라 마모되는 등 드레싱의 능력이 저하하여 가는 것이다. 드레서(54)의 드레싱 능력이 저하한 경우에는, 드레싱을 행하는 시간을 길게 하는 등 연마 패드(4)의 드레싱이 확실하게 행해지게 한다. 또한, 드레서(54)의 마모가 진행하여 드레싱 능력이 적정 수준을 유지할 수 없게 된 경우에는, 작업 효율을 유지하기 위해서, 새로운 드레서와 교환한다.
이러한 연마 장치를 이용하여 연마를 하는 경우에 있어서, 웨이퍼(W)의 연마 상태, 예를 들면 웨이퍼(W)의 피연마면이 원하는 상태에 달했는지를 판단하는 방법(연마 종료점 검출 방법)으로서는, 다음과 같은 방법이 알려져 있다.
제1 연마 종료점 검출 방법으로서, 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항, 즉 웨이퍼(W)가 연마시에 받는 힘의 변동을 관측함으로써 연마 종료점을 검출하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은, 예를 들면 플래튼 구동 기구(도27에서는 도시 않음)의 회전 동력의 변동을 관측함으로써 행해진다. 즉 웨이퍼(W)의 피연마면의 연마가 불충분할 때는 연마 패드(4)와 웨이퍼(W)의 사이에 생기는 연마 저항은 안정되지 않고 변동된 상태로 되며, 한 편 웨이퍼(W)의 피연마면이 소망의 상태에 달했을 때는 상기 연마 저항은 안정되게 된다. 이 때 플래튼(3)은 일정 속도로 회전되게 되어 있기 때문에, 예를 들면 연마 저항이 큰 때에는 플래튼 구동 기구의 회전 동력은 커지고, 연마 저항이 작은 때에는 회전 동력은 작아진다.
이와 같이, 제1 연마 종료점 검출 방법은, 플래튼 구동 기구의 회전 동력의 변동을 관측하여, 이 관측치가 안정되면, 웨이퍼(W)의 피연마면은 원하는 상태에 달하였다고 판단하여 연마 종료점 검출로 하는 것이다.
제2 종료점 검출 방법으로서, 연마 패드(4)의 마찰력을 측정하는 장치를, 연마 패드(4) 상의 사용하고 있지 않은 부위에 설치하여, 연마 패드(4)의 마찰력으로부터 마찰 저항을 산출하는 방법이 알려져 있다.
그러나, 이들 종료점 검출 방법에는, 다음과 같은 문제가 있었다.
연마 장치에 있어서, 플래튼(3)은, 웨이퍼(W)와 연마 패드(4)가 접촉하지 않고 있는 상태에서도 공전되고 있는 상태가 많다. 그리고, 예를 들면 웨이퍼(W)가 원래 연마 저항이 작은 재질로 이루어지는 경우, 웨이퍼(W)의 연마 도중 상태와 연마 완료 상태에서 플래튼 구동 기구의 회전 동력의 차는 작고, 플래튼(3)의 공전 동력 성분과 엉켜 버린다. 이 때문에, 제1 연마 종료점 검출 방법으로서는 웨이퍼(W)의 연마 종료점 검출을 정밀도 좋게 행하는 것은 곤란하다는 문제가 있었다. 또한, 플래튼(3)에 작용하는 관성도 크기 때문에, 연마 저항의 변화에 대한 응답성의 면에서 열화되어 버린다는 문제가 있었다.
그리고, 제1 연마 종료점 검출 방법에 있어서, 종래는 플래튼(3)과 연마 헤드를 회전 구동하는 플래튼 구동 기구 또는 헤드 구동 기구의 동력의 검출을, 이들에 이용되는 모터(도시하지 않음)에 공급되는 전류의 크기나, 모터와 플래튼(3) 또는 모터와 연마 헤드를 접속하는 부품, 예를 들면 풀리 등에 가해지는 토크를 검출함으로써 행하고 있다. 이와 같이 플래튼 구동 기구 또는 헤드 구동 기구의 동력의 검출은 간접적인 수법으로 행해지기 때문에, 플래튼(3)과 연마 헤드의 어느 쪽에서 연마 저항의 크기의 측정을 하더라도, 응답성 면에서 열화되어 버린다는 문제가 있었다.
또한, 이 때 검출되는 연마 저항은, 연마 헤드에 있어서 웨이퍼(W) 이외에서 연마 패드(4)에 접촉하는 부분이 받는 연마 저항도 포함되어 있으므로, 연마 종료점 검출을 정밀도 좋게 행하는 것은 곤란하다는 문제가 있었다.
또한, 제1 연마 종료점 검출 방법에 있어서, 연마 패드(4)가 웨이퍼(W)의 연마 칩에 의해서 눈 메꿈되거나, 연마 패드(4)의 표면이 마모하는 등, 연마 패드(4)의 표면의 상태에 따라서는 연마 저항이 안정하지 않게 되기 때문에, 웨이퍼(W)의 연마가 진행한 경우에도 측정되는 연마 저항의 크기가 안정되지 않고, 연마의 종점을 검출할 수 없는 경우가 있다. 그러나, 연마 패드(4)의 표면의 상태를 검출하는 수단이 없기 때문에, 연마 종료점이 검출되지 않지 않는 것은 웨이퍼(W)의 연마가 부족한 것인지 그렇지 않으면 연마 패드(4)의 표면의 상태가 변화되어 있기 때문인지를 판단할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
그리고, 연마 패드(4)의 표면의 상태를 검출하는 수단이 없기 때문에, 연마 패드(4)를 드레싱하는 드레서가 마모되는 등 그 드레싱 능력이 저하되어 버린 경우에도, 이것을 검지할 수가 없었다.
한 편, 제2 종료점 검출 방법으로서는, 연마 장치에 새롭게 장치를 증설함으로써, 설비 비용이 증가되어 버린다. 또한, 실제의 연마 조건에 가까운 조건을 내기 어려웠다.
또한, 도28에 도시한 연마 장치(10)에 있어서는, 연마 헤드를 다수 설치하고, 동시에 다수의 웨이퍼(W)의 연마를 행함으로써 웨이퍼(W)의 제조 비용의 저감을 도모하고 있다. 그리고, 한층 더 제조 비용의 저감을 위해, 연마 헤드의 설치수를 늘릴 것이 요구되고 있다. 최근에는 웨이퍼(W)가 대형화하여, 동시에 연마할 수 있는 웨이퍼(W)의 매수가 적어져 있기 때문에, 이 요구는 보다 절실해지고 있다.
그러나, 예를 들면 웨이퍼 연마용 헤드(40) 등의 종래의 연마 헤드는, 웨이퍼(W)를 유지하는 플로우팅부(57)를 헤드 본체(43)의 개구부에서 다이어프램(44)을 거쳐서 플로우팅 지지하고 있으며, 플로우팅부(57)의 외주에 헤드 본체(43)가 크게 비어져 나오는 구조로 되어 있다. 이와 같이, 연마 헤드는 큰 설치 공간이 필요하고, 설치수를 늘리는 것은, 곤란한 것이 현실이다.
여기서, 도33에 도시한 웨이퍼 연마 헤드(40)를 예로 들어, 헤드 본체(43)에 대한 다이어프램(44)의 접속 구조, 및 다이어프램(44)에 대한 캐리어(45) 및 리테이너 링(47)의 접속 구조에 관해서 설명한다.
다이어프램(44)은, 그 외주부를, 헤드 본체(43)의 내벽과, 원환 형상을 한 다이어프램 고정 링(56)의 사이에 끼운 상태로, 다이어프램 고정 링(56)마다 헤드 본체(43)의 내벽에 볼트 고정되어 있다. 또한, 캐리어(45) 및 리테이너 링(47)은, 다이어프램(44)의 상면에 설치된 캐리어 고정 링(49) 및 리테이너 링 고정 링(50)에 대하여 각각볼트 고정에 의해서 고정되어 있다. 캐리어(45)와 리테이너 링(47)은, 다이어프램(44)의 탄성 변형에 의해서, 각각 독립하여 상하 방향으로 변위되는 플로우팅 구조로 되어 있다(이하, 캐리어(45)와 리테이너 링(47)을 묶어서 플로우팅부(57)라고 하는 일이 있다).
또, 이들 다이어프램(44), 캐리어(45), 리테이너 링(47)을 고정하는 볼트는, 각각 다이어프램(44)에 설치된 볼트 삽통 구멍을 통하여 다이어프램(44)의 상하로 삽통되어 있다.
그런데, 이러한 연마용 헤드(40)에 있어서는, 연마를 계속함으로써 예를 들면 캐리어(45)와 리테이너 링(47)의 사이, 리테이너 링(47)과 헤드 본체(12)의 주벽부(42)의 사이 등에 상기 슬러리(S)가 침입하여, 이 슬러리(S)가 건조하거나, 연마시에 생기는 마찰열 등에 따라서 변질하는 등 고화 또는 겔화하여, 고형물 또는 그에 준하는 반고형물을 생기게 한다. 이와 같이 하여 생긴 고형물 또는 반고형물은, 웨이퍼 연마용 헤드(40)로부터 연마 패드(4) 상에 유출하면 웨이퍼(W)에 스크래치 등의 손상을 생기게 하거나, 연마율을 악화시키거나, 균일한 연마를 저해하는 원인이 되기 때문에, 슬러리(S)를 제거하기 위해서, 웨이퍼 연마용 헤드(40)를 정기적으로 세정하고 있다.
또한, 웨이퍼 연마용 헤드(40)를 구성하는 부품 중, 예를 들면 리테이너 링(47)은, 연마시에 항상 연마 패드(4)에 접촉되어 마모하는 소모품이다.
이와 같이, 웨이퍼 연마용 헤드(40)의 세정이나 부품 교환, 각부의 조정 등의 보수를 행할 때는, 캐리어(45) 및 리테이너 링(47)을 웨이퍼 연마용 헤드(40)로부터 제거할 필요가 생긴다.
그러나, 이들 캐리어(45) 및 리테이너 링(47)은 상술한 바와 같이 다이어프램(44)의 상면에 배치되는 캐리어 고정 링(46), 리테이너 링 고정 링(47)에 나사 체결되어 있으므로, 웨이퍼 연마용 헤드(40)로부터 제거하려면, 일단 웨이퍼 연마용 헤드(40)를 분해할 필요가 있다. 이 때문에 보수 작업에 시간이 걸리고, 연마 장치의 가동율이 한계를 보이고 있는 것이 현실이다. 여기서, 웨이퍼 연마용 헤드(40) 마다 교환하면, 보수에 요하는 시간을 단축할 수 있지만, 이 경우에는 예비의 웨이퍼 연마용 헤드(40)를 준비해 둘 필요가 있고, 특히 웨이퍼 연마용 헤드(40)를 복수 구비하는 연마 장치에 있어서는 비용 상승의 요인이 된다.
또한, 다이어프램(44)에 다시 이들 플로우팅부(57)를 부착할 때에, 유체실(24)의 기밀을 확보하여 플로우팅부(57)의 부유 지지를 양호하게 하기 위해서, 각 볼트의 조이기를 충분히 행하여, 다이어프램(44)의 볼트 삽통 구멍으로부터의 유체의 유출을 방지하고 있다.
그러나, 다이어프램(44)은 가요성을 가지고 있으므로, 각 볼트를 조임으로써 왜곡이 생기거나, 캐리어(45), 리테이너 링(47)이 최초에 설정한 조립 위치로부터 어긋나 버린다. 그리고, 캐리어(45), 리테이너 링(47)의 조립 정밀도는, 작업자나 작업 조건에 의해서 달라지기 때문에, 이들 조립 정밀도를 일정하게 하는 것은 곤란하고, 웨이퍼(W)의 가공 정밀도를 안정시키기 어려워지고 있는 것이 현실이다.
그리고, 종래의 연마 헤드는, 보수시에는 분해해야 하지만, 웨이퍼 연마용 헤드(40)를 구성하는 부재 중, 다이어프램(44)은, 유체실(48)의 밀봉이나 헤드 본체(43)에 대한 플로우팅부(57)의 부유 지지 등, 연마 헤드에 있어서 중요한 역할을 다 하고 있고, 연마 헤드를 조립할 때는 다이어프램(44)의 부착 정밀도를 확보하는 것이 중요해진다.
종래의 연마 헤드로서는, 다이어프램(44)의 부착 정밀도를 확보하기 위해서, 전용의 지그를 이용하여 헤드 본체(43) 및 플로우팅부(57)를 위치 결정한 상태로 다이어프램(44)의 부착을 할 필요가 있었다.
이와 같이, 종래의 연마 헤드의 보수에는 전용의 지그가 필요로 되고 있었다.
본 발명의 목적은, 종래에 비하여 작은 압박 압력에 의해 웨이퍼 등의 피연마재를 균일하게 연마 패드에 압박 할 수 있고, 게다가, 탄성막의 내구성 등도 우수한 막을 통한 플로우팅 형식의 연마 헤드를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 헤드에 있어서는, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 헤드 축선에 대하여 수직으로 설치된 다이어프램과, 상기 다이어프램에 고정되어 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고, 또한, 그 하면에 있어서 연마할 피연마재의 일면을 유지하는 원반형 캐리어와, 상기 캐리어와 상기 헤드 본체의 사이에 형성되는 유체실에 채워진 유체 압력을 조정하는 제1 압력 조정 기구와, 상기 캐리어의 하면과 상기 주벽부의 내벽의 사이에 동심형으로 배치되는 동시에, 상기 캐리어의 하면과 대략 동일한 높이 위치에 설치되고, 연마시에는 연마 패드에 맞닿는 리테이너 링을 구비하여 이루어지며, 상기 리테이너 링은, 상기 캐리어에 대하여 고정되고, 상기 캐리어의 하면에는 탄성막이 배치되고, 상기 탄성막은, 그 주연부가, 상기 리테이너 링과 상기 캐리어의 사이에 협지되어 고정되고, 게다가, 상기 캐리어에는, 상기 탄성막과 상기 캐리어의 사이에 압력 가변의 유체를 공급하기 위한 유체 공급로가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 연마 헤드에 따르면, 탄성막의 주연부가 리테이너 링과 캐리어의 사이에 협지되기 때문에, 탄성막을 장력을 부여한 상태로 배치할 수 있고, 따라서, 탄성막의 자신의 중량에 의한 변형을 피하기 위해 탄성막 자체를 견고한 것으로 할 필요가 없다. 또한, 리테이너 링이 캐리어에 대하여 고정되어 있기 때문에, 탄성막이 리테이너 링의 자신의 중량을 지지할 필요가 없다.
이들에 의해, 탄성막으로서, 변형 적응력이 우수한 얇은 것을 사용할 수 있고, 유체 공급로로부터 압력 가변의 유체를 공급함으로써, 탄성막을, 피연마재에 대한 밀착성을 확보하면서, 팽창·수축시키는 것이 가능해진다. 따라서, 피연마재에 형상적인 불균일이 존재하는 경우에 있어서도, 피연마재를 연마 패드에 대하여 저압으로 균일하게 압박할 수 있고, 종래에 비교하여 보다 저압의 연마가 가능해진다. 또한, 탄성막을, 단순한 형상으로 배치할 수 있기 때문에, 종래와 달리 탄성막 자체의 수명 등에 악영향이 미치게 될 우려가 없다. 또, 리테이너 링이 강성이 높은 캐리어에 대하여 고정되기 때문에, 연마 패드에 맞닿는 리테이너 링의 하면의 평탄도를 향상시킬 수 있고, 종래에 비교하여 피연마재의 연마면의 평탄도를 보다 양호하게 확보할 수 있다. 또한, 저압에서의 연마가 가능하므로, 미세 패턴을 가지는 반도체 웨이퍼의 연마에도 양호하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 종래에 비교하여 작은 압박 압력에 의해 피연마재를 균일하게 연마 패드에 압박할 수 있는 연마 헤드를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 헤드는, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 헤드 축선에 대하여 수직으로 연장된 다이어프램과, 상기 다이어프램과 상기 헤드 본체의 사이에 형성되는 유체실에 채워진 유체 압력을 조정하는 제1 압력 조정 기구와, 상기 다이어프램에 고정되어 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고, 그 하면에서 연마할 피연마재의 일면을 유지하는 캐리어와, 상기 주벽부의 내벽과 상기 캐리어의 외주의 사이에 동심형으로 배치되는 동시에, 상기 다이어프램에 고정되어 상기 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고, 연마시에는 연마 패드에 맞닿는 리테이너 링을 구비하여 이루어지고, 상기 캐리어 하면에서의 상기 리테이너 링에 둘러싸인 위치에 탄성막이 설치되고, 상기 캐리어에는, 상기 캐리어 하면과 상기 탄성막의 사이에 유체를 공급하기 위한 유체 공급로가 설치되는 동시에, 상기 유체 공급로에는, 상기 캐리어 하면과 상기 탄성막 사이에 공급되는 유체의 압력을 조정하기 위한 제2 압력 조정 기구가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연마 헤드에 따르면, 캐리어의 하면이 탄성막을 거쳐서 피연마재를 유지하게 된다. 따라서, 캐리어와 탄성막의 사이에 공기를 공급하여 캐리어와 탄성막의 사이에 공기 층을 형성하도록 하면, 캐리어의 하면에 공기층 및 탄성막을 거쳐서 피연마재가 유지되게 된다. 이와 같이 유지된 피연마재를 연마 패드에 압박한 경우, 탄성막 및 공기층이 피연마재의 평면 형상에 추종하여 변형하므로, 피연마재의 평면 형상의 불균일을 흡수할 수 있고, 피연마재를 정밀도 좋게 균일하게 압박할 수 있다. 이에 따라, 피연마재의 평면 형상의 불균일에 의해 연마 정밀도가 저하하는 것을 막을 수 있다.
또한, 이 경우, 리테이너 링을 연마 패드에 압박하는 힘은, 유체실내의 유체 압력에 의해서 결정되는 데 반하여, 탄성막이 피연마재를 연마 패드에 압박하는 힘은, 캐리어 하면과 탄성막의 공기층에 공급되는 유체의 압력에 의해서 결정된다. 따라서, 리테이너 링을 연마 패드에 압박하는 힘을 제1 압력 조정 기구에 의해, 탄성막이 피연마재를 연마 패드에 압박하는 힘을 제2 압력 조정 기구에 의해, 각각 독립적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 제1 압력 조정 기구에 의해 피연마재의 연마 패드에 대한 압박력을 저압력으로 한 채로, 이것 보다도 고압으로 리테이너 링을 연마 패드에 압박할 수 있다. 이 때문에, 연마시에 리테이너 링을 적극적으로 이용하여 연마 패드상에 있어 피연마재가 접촉한 부분의 주변 부분에 형상의 왜곡 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 연마 정밀도의 한층 더 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 연마 헤드 내에의 슬러리의 침입을 방지하여 연마 헤드의 동작을 양호하게 하면서, 피연마재가 정확하게 유지되고 있는지를 검출할 수 있는 연마 헤드를 제공하는 것이다. 또한, 피연마재의 유지를 확실하게 하는 동시에, 피연마재의 가공 정밀도가 향상되는 연마 헤드를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 헤드에 있어서는, 헤드 선단에 연장되고 그 하면에서 피연마재를 받는 탄성막과, 상기 탄성막 상면측에 있어서 기체의 공급 또는 흡인을 하여 기압을 조정하는 압력 조정 기구와, 상기 탄성막의 상면측에 있어서의 기압을 측정하는 압력 측정 장치와, 상기 압력 측정 장치의 측정치와, 상기 압력 조정 기구에 의한 기체의 공급시간과 흡인시의 각각의 경우에 있어서의 기준 압력을 비교하여, 상기 측정치가 상기 기준 압력에 달하고 있지 않은 것을 가지고 상기 피연마재가 정확하게 유지되어 있지 않거나 또는 상기 피연마재가 깨어져 있거나 적어도 어느 상태에 있다는 것을 검출하는 검출 장치를 구비하여, 상기 탄성막이, 기체의 통과를 허용하면서 액체의 통과를 금지하는 통기성 방수 소재에 의해서 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연마 헤드에 따르면, 피연마재의 연마시에는, 압력 조정 기구에 의해서 탄성막의 상면측에 공급되는 기체가, 탄성막을 통과하여 피연마재의 상면을 직접 압박한다.
그리고 이 때, 피연마재가 연마 헤드에 정확하게 유지되고 있지 않거나(피연마재가 탄성막에 밀착하지 않은 상태) 또는 피연마재가 깨져 있는 경우에는, 압력 조정 기구로부터 공급되는 기체가 외부에 누출하므로, 탄성막의 상면측에 있어서의 기압이, 피연마재가 정확하게 유지되어 있는 경우에 있어서의 압력(기준 압력) 까지 상승하지 않는다. 이 때문에, 압력 측정 장치에 의해서 탄성막의 상면측에 있어서의 기압의 도달 압력의 측정이 행해지고, 검출 장치가, 압력 측정 장치의 측정치와, 기체의 공급시에 있어서의 기준 압력을 비교함으로써, 피연마재가 정확하게 유지되고 있는지, 또는 피연마재가 깨져 있는지를 검출한다.
또한, 압력 조정 기구에 의해서 탄성막의 상면측의 기압을 낮춤으로써 탄성막의 하면과 피연마재의 상면 사이의 공기가 탄성막을 통하여 탄성막의 상면측으로 흡인되고, 피연마재가 탄성막 하면에 흡착된다. 이 때, 탄성막에 의해서 연마 헤드 내에의 슬러리 등의 침입은 금지된다.
그리고, 피연마재가 연마 헤드에 유지되어 있지 않거나, 또는 피연마재가 깨져 있는 경우에는, 외기가 탄성막을 통하여 탄성막의 상면측으로 유입하므로, 탄성막의 상면측에 있어서의 기압이, 피연마재가 정확하게 유지되어 있는 경우에 있어서의 압력(기준 압력) 까지 저하하지 않는다. 이 때문에, 압력 측정 장치에 의해서 탄성막의 상면측에 있어서의 기압의 도달 압력을 측정하여, 검출 장치에 의해서, 압력 측정 장치의 측정치와, 기체의 흡인시에 있어서의 기준 압력의 비교가 행하여지고, 피연마재가 정확하게 유지되고 있는지, 또는 피연마재가 깨져 있는지가 검출된다.
이와 같이, 본 발명의 연마 헤드에 따르면, 연마 헤드내에의 슬러리의 침입을 방지하여 연마 헤드의 동작을 양호하게 하면서, 피연마재의 반출입 작업 및 피연마재의 연마 작업의 모든 작업 영역에서 피연마재가 정확하게 유지되고 있는지, 또는 피연마재가 깨져 있는지를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 피연마재를 유지하고 있는지를 정밀도 좋게 검출할 수 있는 연마 헤드를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 헤드에 있어서는, 피연마재를 유지하는 쪽의 면인 하면에 오목부가 설치되는 캐리어와, 상기 캐리어의 하면에 설치되고 상기 오목부와 외부를 구획하여 공간을 형성함과 동시에 그 하면에서 상기 피연마재를 받는 가요성 부재를 구비하고, 상기 캐리어의 상기 오목부에는, 상기 공간 내의 압력을 조정하는 압력 조정 기구가 접속되어, 상기 피연마재를 유지할 때는, 상기 압력 조정 기구에 의해서 상기 공간 내의 압력을 외기압보다도 저하시킴으로써 상기 가요성 부재를 상기 오목부 내를 향해 오목하게 들어가게 하고 상기 피연마재를 흡착하는 흡반으로서 작용시키는 연마 헤드로서, 상기 캐리어에는, 상기 압력 조정 기구와 상기 오목부를 접속하는 유체 공급로가, 상기 오목부의 대략 중앙에 위치하여 설치되고, 상기 가요성 부재는, 그 하면에 상기 피연마재가 밀착하지 않은 상태에서는 상기 압력 조정 기구의 흡인압에 의해서 상기 오목부 내를 향해서 더욱 오목하게 들어가 상기 오목부의 외주 부분에 공간을 남긴 상태로 상기 유체 공급로를 폐색하도록 설치되고, 상기 압력 조정 기구의 흡인압과, 상기 오목길K의 외주 부분에 있어서의 상기 공간의 내압 사이의 압력차를 측정하는 압력차 측정 장치와, 상기 압력차 측정 장치가 압력차를 검출한 것을 가지고 상기 피연마재가 유지되고 있는지를 검출하는 검출 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드에 있어서는, 피연마재를 유지할 때에, 가요성 부재에 피연마재가 밀착하지 않은 상태(비유지 상태)에서는 압력 조정 기구에 의해서 공간의 내압을 낮추었을 때에 가요성 부재가 공간 내를 향해서 오목하게 들어가 캐리어의 오목부의 대략 중앙에 설치된 유체 공급로를 폐색한다. 이 때, 공간 중 오목부의 외주 부분에는 공간이 남아있다. 이 공간의 내압은, 유체 공급로가 폐색되어 있기 때문에 이 이상 내려 가는 일은 없으므로 이 공간의 내압과 유체 공급로 내의 압력, 즉 압력 조정 기구의 흡인압 사이에는 압력차가 생긴다. 이 압력차는, 압력 조정 기구의 흡인압을 충분히 크게 함으로써 압력차 측정 장치에 의한 측정이 용이한 정도까지 크게 할 수 있다. 그리고, 압력차 측정 장치가 이들 사이의 차압을 검출한 경우에는, 검출 장치가, 연마 헤드에 피연마재가 유지되어 있지 않다고 판단하고, 또한 압력차가 검출되지 않는 경우에는 유체 공급로가 폐색되어 있지 않은 상태, 즉 피연마재가 유지되어 있다고 판단하여 피연마재가 유지되고 있는지를 검출한다.
그리고, 본 발명의 연마 헤드에 따르면, 피연마재가 연마 헤드에 정확하게 유지되고 있는지의 검출은, 캐리어의 오목부의 외주부에서의 공간의 내압과 압력 조정 기구의 흡인압의 사이에 압력차가 생겼는지를 검출함으로써 행해진다. 그리고, 이 압력차는, 압력 조정 기구의 흡인압을 크게 함으로써 검출이 용이한 정도까지 크게 할 수 있기 때문에, 피연마재가 정확하게 유지되고 있는지를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 피연마재의 연마 상태의 정보의 검출 능력이 높고, 또한 응답성이 좋은 연마 장치를 제공하는 것이다. 또한, 연마 패드의 표면의 상태의 정보를 검출할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것도 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 장치에 있어서는, 표면에 연마 패드가 첨부된 플래튼과, 피연마재의 일면을 유지하여 상기 연마 패드에 상기 피연마재의 다른 면을 접촉시키는 연마 헤드와, 상기 연마 헤드를 구동함으로써 상기 피연마재의 다른 면을 연마하는 헤드 구동 기구를 구비하고, 상기 연마 헤드는, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과, 상기 다이어프램에 고정되어 상기 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위하여, 상기 피연마재의 일면을 유지하는 대략 원반 형상의 캐리어를 구비하고, 상기 캐리어의 하면에는, 오목부와, 상기 오목부와 외부를 구획하여 공간을 형성하는 탄성막이 설치되고, 상기 오목부에는, 상기 공간의 내압을 조정하여, 상기 내압을 받아 상기 탄성막이 상기 피연마재를 상기 연마 패드를 향해 압박하는 압박력을 조절하는 압력 조정 기구가 접속되고, 상기 캐리어에는, 그 외주 부분에, 하단을 상기 캐리어의 하면보다도 돌출시켜 리테이너 링이 일체로 설치되고, 상기 캐리어 또는 상기 리테이너 링 중 어느 한 쪽 외주와 상기 헤드 본체 내면에는, 상기 연마 패드로부터 받는 연마 저항에 의한 상기 헤드 축선을 회전 중심으로 한 이들의 상대적인 회전을 규제하도록 서로 결합시키는 결합부가 설치되고, 상기 결합부 사이에 설치되고 이들 사이에 작용하는 회전 방향의 힘을 측정하는 센서와, 상기 공간의 내압을 낮추어 상기 피연마재의 압박을 해제한 상태에서의 상기 센서의 측정치로부터, 상기 리테이너 링이 받는 연마 저항을 산출하는 연산 장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연마 장치에 따르면, 연마 헤드를 연마 패드에 접촉시켜 연마 동작을 했을 때에, 연마 패드로부터 받는 연마 저항에 의해서 피연마재를 유지하는 캐리어 및 리테이너 링이 헤드 축선 방향으로 회전하려 한다. 그리고, 이 회전이 캐리어 또는 리테이너 링 중 어느 한쪽과 헤드 본체 내면에 설치되는 결합부에 의해서 받아지고, 이 결합부에 작용하는 회전 방향의 힘이 센서에 의해서 측정된다.
여기서, 압력 조정 기구에 의해서 공간의 내압을 예를 들면 외기압 이하로 저하시키고, 탄성막을 통한 피연마재의 압박을 해제하면, 리테이너 링 만이 연마 패드에 압박되기 때문에, 이 때의 센서의 측정치를 바탕으로, 연산 장치에 의해서 리테이너 링이 받는 연마 저항이 산출된다.
이와 같이, 본 발명의 연마 장치에 있어서는, 피연마재의 연마 시간과 동일한 조건하에서의 리테이너 링이 받는 연마 저항의 값을 직접적으로 구할 수 있다. 리테이너 링이 받는 연마 저항의 크기는, 연마 패드의 표면의 상태가 변화하지 않는 한 일정 범위 내에 있기 때문에, 이 연마 저항의 변동을 바탕으로 연마 패드의 표면의 상태가 검출된다. 그리고, 연마 패드의 표면의 상태로부터, 연마 패드를 드레싱하는 연마재의 상태도 검지된다.
여기서, 본 발명의 연마 장치에 있어서는, 리테이너 링이 받는 연마 저항의 측정은, 압력 조정 기구에 의한 공간의 내압을 저하시키기만 하면 되기 때문에, 피연마재의 연마 중이라도 임의의 시점에서 용이하게 행할 수 있고, 또한 예를 들면 연마의 초기 상태로부터 적절한 시점에서 측정을 하여, 초기 상태로부터의 연마 저항의 변동을 알 수 있다.
본 발명의 연마 장치에 따르면, 연마 패드의 표면의 상태를 검출할 수 있기 때문에, 연마 패드의 표면의 조정 등을 행하는 타이밍을 알 수 있고, 또한 연마 패드의 연마 능력이 저하한 경우에는, 상황에 따라서 대처 방법을 선택할 수 있다.
또한, 연마 패드의 드레싱에 이용하는 드레서의 상태도 검출할 수 있기 때문에, 드레서의 교환 시기를 검출할 수 있고, 또한 드레서의 드레싱 능력이 저하한 경우에는, 상황에 따라서 대처 방법을 선택할 수 있다.
이것에 의해서, 피연마재의 연마 작업을 적절한 조건 하에 행할 수 있다.
또한, 다이어프램의 비틀림이 규제되어 비틀림에 의한 다이어프램의 열화, 손상을 방지할 수 있고, 연마 헤드의 보수가 용이해진다.
또한, 본 발명의 목적은, 피연마재의 연마 상태의 정보의 검출 능력이 높고, 또한 응답성이 좋은 연마 상태 검출 방법을 제공하는 것이다. 또한, 연마 패드의 표면의 상태의 정보를 검출할 수 있는 연마 상태 검출 방법을 제공하는 것도 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 상태 검출 방법에 있어서는, 표면에 연마 패드가 첨부된 플래튼과, 피연마재의 일면을 유지하여 상기 연마 패드에 상기 피연마재의 다른 면을 접촉시키는 연마 헤드와, 상기 연마 헤드를 구동함으로써 상기 피연마재의 다른 면을 연마하는 헤드 구동 기구를 구비하는 연마 장치를 이용하는 연마 상태 검출 방법으로서, 상기 연마 헤드는, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과, 상기 다이어프램에 고정되어 상기 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위하여, 상기 피연마재의 일면을 유지하는 대략 원반 형상의 캐리어를 구비하고, 상기 캐리어의 하면에는, 오목부와, 상기 오목부와 외부를 구획하여 공간을 형성하는 탄성막이 설치되고, 상기 오목부에는, 상기 공간의 내압을 조절하여, 상기 내압을 받고 상기 탄성막이 상기 피연마재를 상기 연마 패드로 압박하는 압박력을 조절하는 압력 조정 기구가 접속되고, 상기 캐리어에는, 그 외주 부분에, 하단을 상기 캐리어의 하면보다도 돌출시켜 리테이너 링이 일체로 설치되고, 상기 캐리어 또는 상기 리테이너 링 중 어느 외주와, 상기 웨이퍼 본체 내면에는, 상기 헤드 축선을 회전 중심으로 한 상대적인 회전을 규제하도록 서로를 결합시키는 결합부와, 상기 결합부 사이에 설치되고 이들 사이에 작용하는 회전 방향의 힘을 측정하는 센서가 설치되고, 상기 압력 조정 기구에 의해서 상기 공간의 내압을 낮추어 상기 피연마재의 압박을 해제한 상태에서의 상기 센서의 측정치로부터, 연산 장치에 의해서 상기 리테이너 링이 받는 연마 저항을 산출하여, 이것에 의해서 상기 연마 패드의 표면의 상태를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연마 상태 검출 방법에 있어서는, 연마 헤드를 연마 패드에 접촉시켜 연마 동작을 행하고, 이 상태로 압력 조정 기구에 의해서 공간의 내압을 예를 들면 외기압 이하로 저하시키고, 탄성막을 통한 피연마재의 압박을 해제한다. 이 때, 리테이너 링만이 연마 패드에 압박되기 때문에, 센서에 의해서 측정되는 결합부 사이에 작용하는 회전 방향의 힘의 측정치로부터는, 리테이너 링이 받는 연마 저항이 산출된다.
이와 같이, 본 발명의 연마 상태 검출 방법에 따르면, 피연마재의 연마 시간과 동일한 조건하에서의 리테이너 링이 받는 연마 저항의 값을 직접적으로 요구할 수 있기 때문에, 연마 패드의 표면의 조정 등을 하는 타이밍을 알 수 있고, 또한 연마 패드의 연마 능력이 저하한 경우에는, 상황에 따라서 대처 방법을 선택할 수 있다.
리테이너 링이 받는 연마 저항의 크기는, 연마 패드의 표면의 상태가 변화하지않는 한 일정한 범위 내에 있기 때문에, 이 연마 저항의 변동을 바탕으로 연마 패드의 표면의 상태가 검출된다. 그리고, 연마 패드의 표면의 상태로부터, 연마 패드를 드레싱하는 드레서의 상태도 검지된다. 이와 같이, 연마 패드의 드레싱에 이용하는 드레서의 상태도 검출할 수 있기 때문에, 드레서의 교환 시기를 검출할 수 있고, 또한 드레서의 드레싱 능력이 저하한 경우에는, 상황에 따라서 대처 방법을 선택할 수 있다.
이것에 의해서, 피연마재의 연마 작업을 적절한 조건 하에 행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 연마 상태 검출 방법에 있어서는, 리테이너 링이 받는 연마 저항의 측정은, 압력 조정 기구에 의한 공간의 내압을 저하시키기만 하면 되므로, 피연마재의 연마 중이라도 임의의 시점에서 용이하게 행할 수 있고, 또한 예를 들면 연마의 초기 상태로부터 적절한 시점에서 연마 저항의 측정을 하여, 초기 상태로부터의 연마 저항의 변동을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 설치 공간이 작은 연마 헤드를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 헤드에 있어서는, 플래튼 상에 첨부된 연마 패드에 피연마재의 일면을 접촉시켜 이들을 상대 이동시킴으로써 상기 피연마재를 연마하는 연마 장치에 이용되어, 상기 피연마재를 유지하여 상기 연마 패드에 접촉시키는 연마 헤드로서, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과, 상기 다이어프램에, 이 다이어프램과 함께 상기 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고 상기 피연마재를 유지하는 플로우팅부와, 상기 헤드 본체와 상기 플로우팅부 사이의, 상기 다이어프램에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 유체실의 내압을 조정하는 제1 압력 조정 기구를 구비하고, 상기 플로우팅부는, 상기 헤드 본체와 대략 동심으로 설치되고, 외경이 상기 헤드 본체의 외경보다도 큰 대략 원반 형상을 하고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드에 있어서는, 헤드 본체의 외경에 대하여, 피연마재를 유지하는 플로우팅부의 외경이 크기 때문에, 연마 헤드의 피연마재의 외측에의 돌출 연장 없이 연마 헤드의 설치 공간을 작게 할 수 있다.
여기서, 종래의 연마 헤드로서는, 헤드 본체에 대하여 플로우팅부를 다이어프램에 의해서 부유 지지하는 관계상, 플로우팅부와 헤드 본체 사이에는, 외부에 통하는 간극이 형성되는(플로우팅부를 캐리어와 리테이너 링에 의해 구성하여, 이들을 각각 독립하여 다이어프램에 부착하는 경우에는 캐리어와 리테이너 링 사이에도 간극이 형성된다). 이 간극은, 플로우팅부가 헤드 본체에 대하여 상대적으로 이동할 때에, 다이어프램의 변형에 의해서 용적이 변화하여 그 내압이 변화하므로, 경우에 따라서는 연마 패드 상의 지립제나 그 밖의 이물이 간극 내에 빨아 들여져 버린다. 또한, 이 간극에는, 모세관현상에 의해서도 지립제나 그 밖의 이물이 빨아 들여져 버린다. 그리고, 연마를 계속하는 동안에, 지립제가 변질하여 고형물이나 반고형물을 생기게 하고, 이 지립제나 그 밖의 이물이 다시 연마 패드 상에 토해내어, 피연마재에 스크래치 등의 손상을 생기게 하거나, 연마율을 악화시키거나, 균일한 연마를 저해하는 원인이 된다. 그 때문에, 정기적으로 연마 헤드를 분해하여 세정해야 했다.
본 발명의 연마 헤드에서는, 플로우팅 구조에 의해서 형성되는 간극(플로우팅부의 이동에 따라 용적이 변화하는 간극)은, 플로우팅부 상면과 헤드 본체의 사이에 형성되어 있고, 연마 패드로부터 이격되어 있다. 또한, 이 간극의 개구부와 연마 패드 사이는 플로우팅부의 외주부에 의해서 차단되고 있으므로, 간극 내에 이물이 빨아 들여지기 어렵게 된다.
이에 따라, 피연마재에 스크래치 등의 손상이 생기기 어렵게 할 수 있고, 또한 연마 헤드에 있어서 플로우팅부를 헤드 본체로부터 제거하여 세정을 하는 빈도를 저감시켜, 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드, 및 이것을 이용한 연마 장치에 따르면, 헤드 본체의 외경에 대하여, 피연마재를 유지하는 플로우팅부의 외경이 크기 때문에, 연마 헤드의 피연마재의 외측에의 돌출 연장을 없이 연마 헤드의 설치 공간을 작게 할 수 있다.
또한, 플로우팅 구조에 의해서 형성되는 간극은, 플로우팅부 상면과 헤드 본체의 사이에 형성되어 있어 연마 패드로부터 이격되어 있고, 또한, 이 간극의 개구부와 연마 패드 사이는 플로우팅부의 외주부에 의해서 차단되고 있으므로, 간극 내에 이물이 흡입되기 어렵게 된다.
이에 따라, 피연마재에 스크래치 등의 손상을 생기기 어렵게 할 수 있고, 또한 연마 헤드에 있어서 플로우팅부를 헤드 본체로부터 제거하여 세정을 하는 빈도를 저감시켜, 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 보수가 용이하고, 가동율을 향상시킬 수 있는 연마 헤드를 제공하는 것이다. 또한, 피연마재의 가공 정밀도를 안정시킬 수 있는 연마 헤드를 제공하는 것도 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 헤드에 있어서는, 플래튼 상에 첨부된 연마 패드에 피연마재의 일면을 접촉시켜 이들을 상대 이동시킴으로써 상기 피연마재를 연마하는 연마 장치에 이용되어, 상기 피연마재를 유지하여 상기 연마 패드에 접촉시키는 연마 헤드로서, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과, 상기 다이어프램에, 이 다이어프램과 함께 상기 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고 상기 피연마재를 유지하는 플로우팅부와, 상기 헤드 본체와 상기 플로우팅부 사이의, 상기 다이어프램에 의해서 외부와 구획되는 유체실의 내압을 조정하는 제1 압력 조정 기구를 구비하고, 상기 다이어프램과 상기 플로우팅부 사이에는 강성을 가지는 중간 부재가 개재되고, 상기 플로우팅부는, 상기 중간 부재에 대하여 착탈 가능하게 하여 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드에 따르면, 플로우팅부가 중간 부재를 거쳐서 다이어프램에 부착되어 있고, 또한 플로우팅부는 중간 부재에 착탈 가능하게 부착되어 있으므로, 연마 헤드 전체를 분해하는 일없이, 플로우팅부의 착탈이 가능해진다.
또한, 중간 부재가 강성을 가지고 있으므로, 종래와 같이 플로우팅부를 가요성을 가지는 다이어프램에 직접 조립하는 경우에 비해, 플로우팅부의 조립 정밀도가 안정된다. 그리고, 다이어프램에 대한 중간 부재의 조립 정밀도를 확보해 두면, 플로우팅부를 재차 장착할 때에도 간단한 조정만으로 플로우팅부의 조립 정밀도를 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 예를 들면 헤드 본체와 중간 부재 사이의 공간을, 다이어프램에 의해서 외부와 구획하여 이것을 유체실로 하고, 플로우팅부가 유체실의 형성에 관여하지 않는 구조라고 하면, 다이어프램에의 중간 부재의 조립으로서는, 유체실의 기밀성을 확보하는 것을 중시하여, 중간 부재에의 플로우팅부의 조립은, 플로우팅부의 조립 정밀도를 확보하는 것을 중시하여 행하는 것이 가능해진다.
또한, 중간 부재는, 플로우팅부의 헤드 축선 방향의 위치를 조절하는 스페이서로서도 이용할 수 있다. 즉, 중간 부재를 두께가 다른 중간 부재와 교환함으로써, 예를 들면 연마하는 피연마재의 두께에 맞춰, 헤드 본체에 대한 플로우팅부의 헤드 축선 방향의 위치를 바꿔, 플로우팅부의 피연마재 유지 위치의 조정을 할 수 있기 때문에, 두께가 다른 피연마재를 연마할 때에도 조정을 용이하게 행할 수 있다.
본 발명의 연마 헤드에 따르면, 연마 헤드 전체를 분해하는 일없이, 플로우팅부의 착탈이 가능해지기 때문에, 보수가 용이해지고, 가동율을 향상시킬 수 있다.
또한, 플로우팅부의 조립 정밀도를 안정시킬 수 있고, 플로우팅부를 재차 장착하는 때에도 간단인 조정만으로 플로우팅부의 조립 정밀도를 확보하는 것이 가능해져, 피연마재의 가공 정밀도를 안정시킬 수 있다.
또한, 중간 부재를, 두께가 다른 중간 부재와 교환함으로써, 플로우팅부의 피연마재 유지 위치의 조정을 할 수 있기 때문에, 두께가 다른 피연마재를 연마할 때에도 조정을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 다이어프램의 부착이 용이한 연마 헤드를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 연마 헤드에 있어서는, 플래튼 상에 첨부된 연마 패드에 피연마재의 일면을 접촉시켜 이들을 상대 이동시킴으로써 상기 피연마재를 연마하는 연마 장치에 이용되어, 상기 피연마재를 유지하여 상기 연마 패드에 접촉시키는 연마 헤드로서, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과, 상기 다이어프램에, 이 다이어프램과 함께 상기 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고 상기 피연마재를 유지하는 플로우팅부와, 상기 헤드 본체와 상기 플로우팅부 사이의, 상기 다이어프램에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 유체실의 내압을 조정하는 압력 조정 기구를 구비하고, 상기 헤드 본체 및 상기 플로우팅부는, 각각 다른 쪽 측에 설치되는 기준면과 맞닿음으로써 상기 다이어프램을 조립할 때의 이들 헤드 본체 및 플로우팅부의 위치 결정을 하는 기준면을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드에 따르면, 헤드 본체와 플로우팅부에 다이어프램을 조립할 때, 이들 헤드 본체와 플로우팅부의 기준면 끼리 접촉시킴으로써 다이어프램을 조립할 때의 헤드 본체 및 플로우팅부의 위치 결정이 행해진다.
본 발명의 연마 헤드에 따르면, 전용의 지그 등을 사용하는 일 없이, 다이어프램을 조립할 때의 헤드 본체 및 플로우팅부의 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 연마 헤드를 개략적으로 도시한 직립 단면도.
도2는 도1에 도시한 연마 헤드에 있어서 웨이퍼를 유지한 경우의 상황을 도시하는 웨이퍼의 하면 부근의 확대 직립 단면도.
도3은 도1에 도시한 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼의 연마를 하는 경우의 웨이퍼 하면 부근의 확대 직립 단면도.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 연마 헤드의 다른 구성의 예를 개략적으로 도시한 직립 단면도.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 웨이퍼 연마 헤드를 개략적으로 도시한 직립 단면도.
도6은 도5에 도시한 웨이퍼 연마 헤드를 이용하여 웨이퍼의 연마를 하는 경우의 웨이퍼 하면 부근의 확대 직립 단면도.
도7은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시하는 직립 단면도.
도8은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 연마 헤드의 탄성막과 웨이퍼의 관계를 개략적으로 도시한, 웨이퍼 연마 헤드의 단부도.
도9는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시하는 직립 단면도.
도10a는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 연마 헤드에 의한 웨이퍼 검출의 모습(유지 상태)을 도시하는 요부 확대 직립 단면도.
도10b는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 연마 헤드에 의한 웨이퍼 검출의 모습(비유지 상태)을 도시하는 요부 확대 직립 단면도.
도11은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 연마 헤드의 다른 구성이 예를 도시하는 직립 단면도.
도12a는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 연마 헤드의 다른 구성이 예를 도시하는 단부도.
도12b는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 연마 헤드의 다른 구성이 예를 도시하는 단부도.
도13은 본 발명의 제5실시예에 있어서의 연마 장치의 연마 헤드의 구성 및 구조를 도시하는 직립 단면도.
도14는 본 발명의 제5실시예에 있어서의 연마 헤드의 구성 및 구조를 도시한 도면으로서, 도13의 주요부 확대도.
도15는 본 발명의 제5실시예에 있어서의 연마 헤드의 구성 및 구조를 도시한 도면으로서, 도14에 있어서의 A-A선 단면을 화살표 방향으로 본 도면.
도16은 본 발명의 제6실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시하는 직립 단면도.
도17은 본 발명의 제7실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시하는 직립 단면도.
도18은 본 발명의 제7실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시한 도면으로서, 도17의 주요부 확대도.
도19는 본 발명의 제7실시예에 있어서의 중간 부재에 대한 캐리어의 부착하여 구조의 다른 예를 도시하는 요부 확대 직립 단면도.
도20은 본 발명의 제8실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시하는 직립 단면도.
도21은 본 발명의 제9실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시하는 직립 단면도.
도22a는 제9실시예의 연마 헤드에 있어서의 다이어프램의 부착 시의 모습을 도시하는 일부 확대 직립 단면도.
도22b는 도22 a의 확대도.
도23은 제9 실시예에 있어서의 연마 헤드의 다른 예를 도시하는 직립 단면도.
도24a는 본 발명의 제10 실시예에 있어서의 연마 헤드의 구조 및 다이어프램의 부착 시의 모습을 도시하는 일부 확대 직립 단면도.
도24b는 본 발명의 제10실시예에 있어서의 연마 헤드의 구조 및 다이어프램의 부착 시의 모습을 도시하는 일부 확대 직립 단면도.
도25는 본 발명의 제10실시예의 연마 헤드에 이용되는 회전 부재의 형상을 도시하는 사시도.
도26a는 본 발명의 제10실시예의 연마 헤드의 구조의 다른 예와, 이 경우의 다이어프램의 부착 시의 모습을 도시하는 일부 확대 직립 단면도.
도26b는 본 발명의 제10실시예의 연마 헤드의 구조의 다른 예와, 이 경우의 다이어프램의 부착 시의 모습을 도시하는 일부 확대 직립 단면도.
도27은 종래의 연마 장치를 도시하는 주요부 확대사시도. 도28은 종래의 연마 장치를 개략적으로 도시한 정면도.
도29는 본 발명의 종래의 기술을 도시한 도면으로서, 막을 통한 플로우팅 형식의 연마 헤드의 일례를 도시하는 직립 단면도.
도30은 도29의 요부 확대 직립 단면도.
도31은 본 발명의 종래의 기술을 도시한 도면으로서, 막을 통한 플로우팅 형식의 연마 헤드의 다른 예를 도시하는 직립 단면도.
도32는 도31의 요부 확대 직립 단면도.
도33은 본 발명의 종래의 기술을 도시한 도면으로서, 웨이퍼 연마 헤드의 일례를 도시하는 직립 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
3 : 플래튼
10 : 연마 장치
11 : 카루우젤
13 : 플래튼 구동 기구
16 : 카루우젤 구동 기구
19 : 간격 조정 기구
21 : 연마 헤드
24, 47 : 리테이너 링
25 : 압력 플레이트
33 : 막형체
40 : 웨이퍼 연마 헤드
44 : 다이어프램
45 : 캐리어
[제1 실시예]
이하, 본 발명의 제1 실시예에 관한 연마 헤드를 도면을 참조하여 설명한다. 도1은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 연마 헤드(61)의 직립 단면도이다.
또, 본 실시예의 연마 헤드(61)는, 실리콘 잉곳으로부터 추출한 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼(W)라 부른다)의 표면을 연마하기 위한 연마 장치에 대하여 적용되는 것이다.
이 연마 헤드(61)는, 예를 들면 도28에 도시한 연마 장치(10) 중, 헤드 구동 기구인 카루우젤(11) 하부에 복수 설치되어 있고, 플래튼(3) 상에 설치된 연마 패드(4) 상에서 유성 회전되도록 되어 있다(연마 헤드(61)는, 도27에 도시한 연마 장치(1)에 설치해도 좋다).
도1에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(61)는, 헤드 본체(62), 다이어프램(63), 캐리어(64), 제1 및 제2 압력 조정 기구(65, 66)에 의해 개략 구성되어 있다.
헤드 본체(62)는, 상부 판부(67)와, 상부 판부(67)의 외주 하방에 설치된 통형 주위 벽부(68)로 이루어지는 것이다. 헤드 본체(62)의 하단부는 개구되어 중공 형상으로 되어 있고, 상부 판부(67)는, 카루우젤(11)에 연결된 도시를 생략한 샤프트에 동축으로 고정되어 있다.
주위 벽부(68)의 내벽(69)에는, 전체 둘레에 걸쳐 단차부(70)가 설치되고, 이 단차부(70) 상에 있어, 다이어프램 고정 링(71)에 의해, 다이어프램(63)이 고정되어 있다. 다이어프램(63)은, 섬유 보강 고무 등의 탄성 재료에 의해 평면에서 보아 원환형 접시 형체로 형성되어 있고, 헤드 본체(62) 내에 있어 헤드 축선에 대하여 수직으로 설치되어 있다.
또한, 세라믹 등의 고강성 재료로 이루어지는 캐리어(64)는, 원반형으로 일정한 두께로 형성되어 있고, 다이어프램(63)의 상면에 설치된 캐리어 고정 링(72)에 의해, 다이어프램(63)에 대하여 고정되어 있다.
캐리어(64)와 헤드 본체(62) 사이에는, 유체실(73)이 형성되어 있다. 이 유체실(73)은, 제1 압력 조정 기구(65)에 대하여 유로(74)를 거쳐서 연통되어 있고, 제1 압력 조정 기구(65)로부터, 공기를 비롯한 유체가 공급됨으로써, 그 내부 압력이 조정되는 구성으로 되어 있다.
캐리어(64)의 하면(64a)과 주위 벽부(68)의 내벽(69) 사이에는, 환형으로 형성된 리테이너 링(75)이, 캐리어(64)와 동심형으로 배치되어 있다. 이 리테이너 링(75)은, 캐리어(64)의 하면(64a)과 대략 동일한 높이 위치에 설치되어 있고, 나사(76)에 의해 캐리어(64)에 대하여 고정되어 있다.
또한, 캐리어(64)의 하면(64a)에는, 탄성막(77)이 배치되어 있다. 이 탄성막(77)은, 그 주연부(77a)가, 리테이너 링(75)과 캐리어(64)의 사이에 협지되어 고정되는 동시에, 캐리어(64)의 하면(64a)에서 일정한 장력을 고 설치되어 있다.
또한, 캐리어(64)의 하면(64a)에는, 가압 포켓(78)이 형성되어 있다. 이 가압 포켓(78)은, 그 하단이 탄성막(77)에 의해 덮힌 구성으로 되는 동시에, 캐리어(64)의 내부에 형성된 유체 공급로(79)에 대하여 연통되어 있다. 유체 공급로(79)는, 제2 압력 조정 기구(66)에 대하여 접속되어 있고, 이 제2 압력 조정 기구(66)에 있어서, 압력 가변의 공기 등의 유체가, 유체 공급로(79)를 거쳐서 탄성막(77)과 캐리어 사이에 공급됨으로써, 탄성막(77)이 수직 방향으로 팽창·수축 가능한 구성으로 되어 있다.
또, 연마 헤드(61)에 있어서는, 도시하지 않은 진공 흡착 수단에 의해, 도1에 도시한 바와 같이, 탄성막(77)의 하면에 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있게 되어 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)는, 도2에 확대하여 도시한 바와 같이, 그 외주(W1)가 리테이너 링(75)에 의해서 걸리도록 흡착 고정된다. 또한, 리테이너 링(75)은, 그 하면(75a)이, 흡착된 웨이퍼(W)의 하면(W2) 보다도, 약간 하방(0.05 내지 1.00mm)에 위치하도록 되어 있다.
이 연마 헤드(61)를 이용하여 웨이퍼(W)(도1참조)의 연마를 하려면, 우선, 도시하지 않은 진공 흡착 수단을 이용하여, 탄성막(77)의 하면에 웨이퍼(W)를 흡착시키고, 이 상태에서 연마 헤드(61)의 하면을 연마 패드(4)에 접촉시킨다.
이 단계에서는, 리테이너 링(75)의 하면(75a) 만이, 연마 패드(4)에 접촉하게 되며, 웨이퍼(W)의 하면(W2)과 연마 패드(4) 사이는, 이격된 상태가 된다.
다음에, 제1 압력 조정 기구(65)를 구동시켜, 유체실(73) 내에 압축 공기를 공급한다. 이에 따라, 캐리어(64)에 대하여, 그 상방으로부터, 압축 공기에 의한 압력이 작용하여, 캐리어(64)에 고정된 리테이너 링(75)은, 연마 패드(4)에 대하여 소정의 압박력에 의해 압박된다. 또한, 이와 동시에, 제2 압력 조정 기구(66)를 구동시킴으로써, 탄성막(77)과 캐리어(64) 사이에도 압축 공기를 넣는다. 이에 따라, 도3에 도시한 바와 같이, 탄성막(77)과 캐리어(64) 사이에는, 공간(SP)이 형성된다. 그리고, 공간(SP) 내의 압축 공기의 압력에 의해, 웨이퍼(W)의 하면(W2)이, 연마 패드(4)에 대하여 압박되게 된다.
또, 제1 및 제2 압력 조정 기구(65, 66)에 의해서, 유체실(73) 및 공간(SP)의 내압을 조정함으로써, 리테이너 링(75) 및 웨이퍼(W)의 연마 패드(4)에의 압박력을, 각각 독립적으로 적절한 값으로 조정하면서, 플래튼(3)을 회전시키고, 또한, 연마 헤드(61)를 유성 회전시킴으로써, 웨이퍼(W)의 연마를 한다.
상술한 연마 헤드(61)에 있어서는, 탄성막(77)의 주연부부(77a)가, 리테이너 링(75)과 캐리어(64)의 사이에 협지되어 고정되어 있기 때문에, 탄성막(77)을 캐리어(64)의 하면(64a)에서 장력을 부여한 상태로 배치할 수 있다. 따라서, 종래와 달리, 탄성막(77)의 자신의 중량에 의한 변형을 피하기 위해 탄성막(77) 자체를 견고히 형성할 필요가 없다. 또한, 리테이너 링(75)이, 캐리어(64)에 대하여 고정되기 때문에, 종래와 달리, 탄성막(77)이 리테이너 링(75)의 하중을 지지하는 일도 없다. 이들에 의해, 탄성막(77)으로서, 변형 적응력이 우수한 얇은 것(예를 들면, 두께가0.1 내지 2.0mm 정도인 것)을 사용할 수 있고, 탄성막(77)을, 웨이퍼(W)에 대한 밀착성을 확보하면서, 팽창·수축시키는 것이 가능해진다. 따라서, 웨이퍼(W)의 평면 형상이 불균일인 경우에 있어서도, 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 대하여 저압으로 균일하게 압박할 수 있고, 종래에 비교하여 보다 저압의 연마가 가능해진다. 또한, 탄성막(77)을, 상술한 바와 같이 단순한 형상으로 배치할 수 있기 위해서, 종래와 달리, 탄성막(77) 자체의 수명 등에 악영향이 미치게 될 우려가 없다. 더구나, 리테이너 링(75)이 강성이 높은 캐리어(64)에 대하여 고정되기 때문에, 연마 패드(4)에 접촉하는 리테이너 링(75)의 하면(75a)의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 일반적으로, 웨이퍼의 주변의 연마정밀도는, 리테이너 링 하면의 평탄도에 크게 영향을 받지만, 본 실시예에서는, 이와 같이, 리테이너 링(75)의 하면(75a)의 평탄도를 향상시킬 수 있기 때문에, 종래에 비교하여 웨이퍼(W)에서의 연마면의 평탄도를 보다 양호하게 확보할 수 있다.
또한, 상술한 연마 헤드(61)에 있어서는, 탄성막(77)과 캐리어(64) 사이의 공간(SP)이, 캐리어(64)에 형성된 액체 공급로(79)를 거쳐서 제2 압력 조정 기구(66)에 대하여 접속되어 있기 위해서, 공간(SP) 내의 압력을, 유체실(73) 내의 압력과 독립적으로 제어할 수 있다. 따라서, 연마시에 있어, 탄성막(77)에 의해 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 힘과, 리테이너 링(75)을 연마 패드(4)에 압박하는 힘을 독립적으로 관리할 수 있고, 웨이퍼(W)의 연마 패드(4)에 대한 압박력을 저압으로 한 경우에 있어서도, 리테이너 링(75)에 의해 연마 패드(4)를 고압으로 압박할 수 있다. 이 때문에, 연마시에, 연마 패드(4) 상에 있어 웨이퍼(W)가 접촉한 부분의 주변 부분에 형상의 왜곡 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 연마 작업을 양호하게 행하는 것이 가능해진다.
이상에 있어서, 본 발명의 하나의 실시예를 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 구조 등에 있어, 다른 형태를 채용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 상기 실시예에 있어서는, 유체 공급로(79)를 제2 압력 조정 기구(66)에 대하여 접속함으로써, 웨이퍼(W)의 연마 패드(4)에의 압박력과 리테이너 링(75)의 연마 패드(4)에의 압박력을 따로따로 관리하도록 했었지만, 이 대신에, 도4에 도시한 연마 헤드(61a)와 같이, 유체 공급로(79)를 유체실(73)에 연통시키고, 이로써 웨이퍼(W)의 연마 패드(4)에의 압박력과 리테이너 링(75)의 연마 패드(4)에의 압박력의 쌍방을 제1 압력 조정 기구(65)에 의해 관리하도록 해도 좋다.
또한, 그와는 별도로, 상기 실시예 혹은 그 변형예인 연마 헤드(61 및 61a)를, 반도체 제조 프로세스에 있어서의 반도체 웨이퍼의 연마에 이용하도록 해도 좋다.
그리고, 전술한 바와 같이, 최근의 반도체 제조 프로세스에 있어서는, 장치의 고집적화에 수반하여 패턴의 미세화가 진행하고 있어, 특히 다층 구조의 미세한 패턴의 형성을 용이하고 또한 확실하게 행할 필요가 생기고 있다. 그 때문에, 반도체 웨이퍼의 압박 압력을 저압으로 한 채로 연마를 할 수 있는 기술이 요구되고 있었다.
또한, 상술된 바와 같이 배선폭이 협소화하면, 배선재인 동, Low-k재, TaC, Ta, TiN 등의 세라믹(배리어 메탈) 등의 재료가 조합된 다층 구조의 반도체 웨이퍼를CMP 법에 의해 연마하는 경우, 재료 마다 경도 변화가 크고, 이것에 기인하여 연마중에 있어 연마 상태의 변화가 발생하는 것을 피할수 없기 때문에, 반도체 웨이퍼에 대한 압박 압력을 저압력화하여 상황 변화의 영향을 최소한으로 할 것이 요구되고 있다.
그러나, 상기한 연마 헤드(61 혹은 61a)는, 저압에서의 연마를 가능하게 하는 것이므로, 상술한 바와 같이 반도체 웨이퍼의 연마의 저압력화의 요구에 양호하게 응답할 수 있고, 이에 따라 반도체 제조 프로세스에 있어서, 특히 적합하게 이용할 수 있다.
[제2 실시예]
이하, 본 발명의 제2 실시예를, 도면을 참조하여 설명하지만, 상술한 제1 실시예와 동일 또는 같은 부분에는 동일한 부호를 이용하여 그 설명을 생략한다. 도5는, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 연마 헤드(81)의 직립 단면도이다.
도5에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(81)는, 헤드 본체(62), 다이어프램(63), 캐리어(82), 제1 및 제2 압력 조정 기구(65, 66)에 의해 개략 구성되어 있다.
헤드 본체(62)는, 상부 판부(67)와, 상부 판부(67)의 외주 하방에 설치된 통형 주위 벽부(68)로 이루어지고, 상부 판부(67)는, 카루우젤(11)(도28참조)에 연결된 도시를 생략한 샤프트에 동축으로 고정되어 있다(연마 헤드(81)는, 도27에 도시한 연마 장치(1)에 설치해도 좋다).
주위 벽부(68)의 내벽(69)에는, 전체 둘레에 걸쳐 단차부(70)가 설치되고, 이 단차부(70) 상에 있어, 다이어프램 고정 링(71)에 의해, 다이어프램(63)이 고정되어 있다.
또한, 세라믹 등의 고강성 재료로 이루어지는 캐리어(82)는, 원반형으로 일정한 두께로 형성되어 있고, 캐리어(82)는, 다이어프램(63)의 상면에 설치된 캐리어 고정 링(72)에 의해, 다이어프램(63)에 대하여 고정되어 있다.
다이어프램(63)과 헤드 본체(62) 사이에는, 유체실(73)이 형성되어 있다. 이 유체실(73)은, 제1 압력 조정 기구(65)에 대하여 유로(74)를 거쳐서 연통되어 있으며, 제1 압력 조정 기구(65)로부터, 공기를 비롯한 유체가 공급됨으로써, 그 내부 압력이 조정되는 구성으로 되어 있다.
캐리어(82)의 외주와 주위 벽부(68)의 내벽(69) 사이에는, 환형으로 형성되거나 리테이너 링(83)이, 캐리어(82)와 동심형으로 배치되어 있다. 이 리테이너 링(83)은, 다이어프램(63)에 대하여, 수용기 고정 링(84)에 의해 고정된다.
또한, 캐리어(82)의 하면(82a)에서의 리테이너 링(83)에 둘러싸인 부분에는, 탄성막(85)이 배치되어 있다. 이 탄성막(85)은 그 주연부(85a)가 캐리어(82)의 측면에 대하여, 나사(86)에 의해 밀착 고정된 상태로 되고, 게다가 캐리어(82)의 하면(82a)에서 일정한 장력을 갖고 설치되어 있다.
또한, 캐리어(82)의 하면(82a)에는, 가압 포켓(78)이 형성되어 있다. 이 가압 포켓(78)은, 그 하단이 탄성막(85)에 의해 덮힌 구성으로 이루어지는 동시에, 캐리어(82)의 내부에 형성된 유체 공급로(79)에 대하여 연통되어 있다. 유체 공급로(79)는, 제2 압력 조정 기구(66)에 대하여 접속되어 있고, 이 제2 압력 조정 기구(66)에 있어서, 압력 가변의 공기 등의 유체가, 유체 공급로(79)를 거쳐서 탄성막(85)과 캐리어(82)의 사이에 공급됨으로써, 탄성막(85)이 수직 방향으로 팽창·수축 가능하게 되어 있다.
또, 연마 헤드(81)에 있어서는, 도시하지 않은 진공 흡착 수단에 의해, 도5에 도시한 바와 같이, 탄성막(85)의 하면에 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있게 되고 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)는, 그 외주(W1)가 리테이너 링(83)에 의해서 걸린 상태로 흡착된다. 또한, 리테이너 링(83)은, 그 하면(83a)가, 흡착된 웨이퍼(W)의 하면(W2) 보다도, 약간 하방(0.05 내지 1.00mm)에 위치하도록 되어 있다.
이 연마 헤드(81)를 이용하여 웨이퍼(W)의 연마를 하기 위해서는, 우선, 도시하지 않은 진공 흡착 수단을 이용하여, 탄성막(85)의 하면에 웨이퍼(W)를 흡착시키고, 이 상태로, 연마 헤드(81)의 하면을 연마 패드(4)에 접촉시킨다. 이 단계에서는, 리테이너 링(83)의 하면(83a)만이, 연마 패드(4)에 접촉하게 되며, 웨이퍼(W)의 하면(W2)와 연마 패드(4) 사이는, 이격된 상태가 된다.
다음에, 제1 압력 조정 기구(65)를 구동시켜, 유체실(73) 내에 압축 공기를 공급한다. 이에 따라, 다이어프램(63)에 대하여, 그 위 쪽에서, 압축 공기에 의한 압력이 작용하여, 다이어프램(63)에 고정된 리테이너 링(83)은, 연마 패드(4)에 대하여 소정의 압박력을 갖고 압박된다. 또한, 이것과 동시에, 제2 압력 조정 기구(66)를 구동시킴으로써, 탄성막(85)과 캐리어(82) 사이에도 압축 공기를 보내준다. 이에 따라, 도6에 도시한 바와 같이, 탄성막(85)과 캐리어(82) 사이에는, 공간(SP)이 형성된다. 그리고, 공간(SP) 내의 압축 공기(공기층)의 압력에 의해, 웨이퍼(W)의 하면(W2)이, 연마 패드(4)에 대하여 압박되게 된다.
또, 제1 및 제2 압력 조정 기구(65, 66)에 의해서, 유체실(73) 및 공간(SP)의 내압을 조정함으로써, 리테이너 링(83) 및 웨이퍼(W)의 연마 패드(4)에의 압박력을, 각각 독립적으로 적절한 값으로 조정하면서, 플래튼(3)을 회전시키고, 또한, 연마 헤드(81)를 유성 회전시킴으로써, 웨이퍼(W)의 연마를 한다.
상술한 연마 헤드(81)에 있어서는, 캐리어(82)의 하면(82a)에서의 리테이너 링(83)에 둘러싸인 위치에, 탄성막(85)이 설치되어 있고, 캐리어(82)에는, 캐리어(82)의 하면(82a)와 탄성막(85)의 사이에 유체를 공급하기 위한 유체 공급로(79)가 설치되는 동시에, 유체 공급로(79)에, 캐리어(82)의 하면(82a)와 탄성막(85)의 사이에 공급되는 유체의 압력을 조정하기 위한 제2 압력 조정 기구(66)가 접속되어 있으므로, 캐리어(82)와 탄성막(85)의 사이에 공기(유체)를 공급하여 공간(SP)을 형성하고, 공간(SP)의 내압을, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해 조정함으로써, 탄성막(85)의 하면에 유지한 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박할 수 있다. 이 경우, 탄성막(85) 및 공간(SP)이 웨이퍼(W)의 평면 형상으로 추종하여 변형하므로, 공간(SP)에서 웨이퍼(W)의 평면 형상의 불균일을 흡수한 상태로 압박을 할 수 있고, 웨이퍼(W)를 정밀도 좋게 균일하게 압박할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 평면 형상의 불균일에 의해 연마 정밀도가 저하하는 것을 막을 수 있다.
또한, 이 경우, 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 힘은, 공간(SP) 내의 유체 압력에 의해서 결정되는 데 대하여, 리테이너 링(83)을 연마 패드(4)에 압박하는 힘은, 유체실(73) 내의 유체 압력에 의해서 결정된다. 이 때문에, 리테이너 링(83)의 연마 패드(4)에의 압박력을, 제1 압력 조정 기구(65)에 의해, 또한, 웨이퍼(W)의 연마 패드(4)에의 압박력을, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해, 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
따라서, 제1 압력 조정 기구(65)에 의해 웨이퍼(W)의 연마 패드(4)에 대한 압박 압력을 저압력으로 한 채로, 이것보다도 고압으로 리테이너 링(83)을 연마 패드(4)에 압박할 수 있다. 이 때문에, 연마시에, 리테이너 링(83)을 적극적으로 이용하여 연마 패드(4) 상에 있어 웨이퍼(W)가 접촉한 부분의 주변 부분에 형상의 왜곡 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 연마정밀도의 한층 더 향상을 도모할 수 있다.
[제3 실시예]
이하, 본 발명의 제3 실시예를, 도면을 참조하여 설명하지만, 상술한 제1 또는 제2 실시예와 동일 또는 같은 부분에는 동일한 부호를 이용하여 그 설명을 생략한다. 도7은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시하는 직립 단면도.
여기서, 본 발명의 연마 장치는, 도27에 도시한 종래의 연마 장치(1)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 연마 헤드로서 본 발명의 연마 헤드(91)를 이용한 것이다(도28에 도시한 연마 장치(10)에 있어서 연마 헤드(91)를 이용한 구성으로 해도 좋다).
도7에 있어서, 본 발명의 연마 헤드(91)는, 상부 판부(67) 및 통형으로 형성된 주위 벽부(68)으로 이루어지는 헤드 본체(62)와, 헤드 본체(62) 내에 연장된 다이어프램(63)과, 다이어프램(63)의 하면에 고정된 대략 원반 형상의 캐리어(64)와, 캐리어(64)의 외주 하부에, 주위 벽부(68)의 내벽과의 사이에 위치하여 설치된 원환형 리테이너 링(75)을 구비하고 있다. 이들 캐리어(64) 및 리테이너 링(75)은, 다이어프램(63)의 탄성 변형에 의해서 헤드 축선 방향으로 이동가능하도록 된 플로우팅 구조로 되어 있다.
헤드 본체(62)의 상부 판부(67)는, 연마 장치의 도시하지 않은 아암에 연결되기 위한 연결부인 샤프트부(92)에 동축으로 고정되어 있고, 샤프트부(92)에는, 제1, 제2 유로(93a, 93b)가 수직 방향으로 형성되어 있다. 또한, 주위 벽부(68)의 내벽 하부에는, 전체 둘레에 걸쳐 단차부(70)가 형성되어 있다. 다이어프램(63)은, 다이어프램 고정 링(71)에 의해서 주위 벽부(68)의 내벽에 형성된 단차부(70) 상에 고정되어 있다.
또한, 헤드 본체(62) 내에 있어서 다이어프램(63)의 상방에는 유체실(73)이 형성되어 있고, 샤프트부(92)에 형성된 제1 유로(93a)와 연통되어 있다. 그리고, 유체실(73) 내에, 제1 압력 조정 기구(65)로부터 제1 유로(93a)를 통해서, 공기를 비롯한 유체가 공급됨으로써, 유체실(73) 내의 압력은 조정된다.
여기서, 유체실(73) 내에는, 샤프트부(92)에 형성된 제2 유로(93b)와 캐리어(64)에 설치되는 유체 공급로(79)를 접속하는 배관(94)이 설치되어 있다. 배관(94)은, 가요성을 가지는 소재로 이루어지는 것으로서, 다이어프램(63)의 변형에 수반하는 캐리어(64)의 헤드 축선 방향의 변위를 허용하도록, 적절히 이완을 갖고 설치되어 있다.
캐리어(64)는, 대략 원반 형상의 부재이고, 다이어프램(63)의 상면에 설치된 캐리어 고정 링(72)에 의해서 다이어프램(63)에 고정되어 있다. 캐리어(64)는, 그 외주상부에 전체 둘레에 걸쳐 플랜지부(64b)가 설치되고, 또한 하면의 중앙부에 대략 원형 오목부인 가압 포켓(78)이 설치되고, 그 밖의 부분은 일정한 두께라고 되어 있다. 그리고, 캐리어(64)에는, 가압 포켓(78)으로부터 캐리어(64)의 상면까지 통하는 유체 공급로(79)가 형성되어 있다. 유체 공급로(79)는, 유체실(73) 내에 설치되는 배관(94)과 헤드 본체(62)의 상부 판부(67)의 제2 유로(93b), 및 후술하는 유로(74)를 통하여, 제2 압력 조정 기구(66)와 접속되어 있다.
리테이너 링(75)은, 대략 원환 형상에 형성되는 부재이고, 캐리어(64)의 플랜지부(64b)의 하면에, 주위 벽부(68)의 내벽과 캐리어(64)의 외주의 사이에 약간의 간극을 두어, 주위 벽부(68) 및 캐리어(64)와 동심형으로 하여 부착되어 있다. 또한 리테이너 링(75)은, 상단부면 및 하단부면이 수평으로 형성되어 있고, 연마시에는 연마 패드(4)에 접촉하도록, 하면을 캐리어(64)의 하면보다도 돌출하여 설치되어 있다. 여기서, 리테이너 링(75)의 캐리어(64)의 하면에 대한 돌출량은, 예를 들면 캐리어(64)의 플랜지부(64b) 의 사이에 심을 끼우는 것으로 조절 가능하게 되어 있다.
캐리어(64)의 하면에는, 가압 포켓(78)과 외부를 구획하여 공간(SP)을 형성하는 탄성막(95)이 걸쳐져 있다. 탄성막(95)은, 예를 들면GORETEX(상표) 등의, 기체의 통과를 허용하고 액체의 통과를 금지하는 통기성 방수 소재로 이루어지는 대략 원형 시트형 부재이고, 그 외주연을 캐리어(64)의 플랜지부(64b)의 하면과 리테이너 링(75)의 상면의 사이에 끼워짐으로써 캐리어(64)에 대하여 기밀하게 부착되어 있다.
탄성막(95)의 외주 부분은, 도8에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외주 부분을 받치는 부분도 포함하여 기밀성을 갖게 한 기밀 부분(95a)으로 되어 있다. 여기서, 예를 들면 웨이퍼(W)에 설치된 위치 결정용 노치(N)의 깊이(D1)가 약1.5 내지 2.0mm라고 하면, 기밀 부분(95a)과 웨이퍼(W)의 외주 부분이 중복하는 폭(D2)는, 약3.0mm 정도 확보되어 있다. 탄성막(95)에 기밀 부분(95a)을 형성하는 방법으로는, 예를 들면 탄성막(95)의 외주 부분에 고무테두리나 수지 코팅 등의 눈메꿈 가공을 하는 방법, 외주 부분에 기밀성을 가지는 소재로 이루어지는 시트를 접착하는 방법(라미네이트 가공), 또는 탄성막(95)의 내주 부분만 통기성 방수 소재로 구성하여, 외주 부분을 기밀성을 가지는 소재에 의해서 구성하는 방법 등을 고려할 수 있다.
제2 압력 조정 기구(66)는, 유로(74)를 통하여 헤드 본체(62)의 샤프트부(92)에 형성되는 제2 유로(93b)에 접속되는 것으로서, 공간(SP)을 포함하는 캐리어(64)와 탄성막(95) 사이의 공간(탄성막(95)의 상면측)에 있어서 기체의 공급 또는 흡인을 하여 이 공간의 내압을 조정하는 것이다.
또한, 유로(74)에는, 유로(74)의 내압(실질적으로는 공간(SP)의 내압)을 측정하는 압력 측정 장치(96)가 설치되어 있다.
그리고, 압력 측정 장치(96)에는, 웨이퍼 검출 장치(97)가 접속되어 있다. 웨이퍼 검출 장치(97)는, 압력 측정 장치(96)의 측정치(V)와, 제2 압력 조정 기구(66)에 의한 기체의 공급시와 흡인시의 각각의 경우에 있어서의 기준 압력(Vs, Vv)을 비교하여, 측정치(V)가 각각의 경우에 있어서의 기준 압력에 달하지 않았다는 것으로 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있지 않거나, 또는 웨이퍼(W)가 깨어져 있는, 적어도 이런 상태에 있는 것을 검출하는 것이다. 여기서, 이들 기준 압력은, 적어도 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고, 또한 웨이퍼(W)가 깨져 있지 않다고 인정되는 경우에 있어서의 공간(SP)의 내압의 도달 압력이며, 기준 압력(Vs)은 기체의 공급시에 있어서의 압력, 기준 압력(Vv)은 흡인시에 있어서의 압력이다. 이들 기준 압력은 실험적으로 구하거나, 또는 웨이퍼(W)를 흡착 또는 압박하는 데 최저한 요구되는 도달 압력 등으로부터 해석적으로 구하여도 좋다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(91)는, 샤프트부(92)를 도시하지 않은 아암에 설치되는 스핀들에 부착됨으로써 연마 장치에 연결된다.
이 연마 헤드(91)를 이용한 웨이퍼(W)의 연마는, 다음과 같이 하여 행해진다.
우선, 웨이퍼(W)를 도시하지 않은 로딩 장치 등에 따라서 캐리어(64)의 하면에 설치된 탄성막(95)에 접촉시키고, 이 상태에서 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP)의 내압을 외기압 보다도 저하시킨다. 그러면, 탄성막(95)은 기체의 통과를 허용하므로, 탄성막(95)을 통하여 웨이퍼(W)와 탄성막(95) 사이의 공기가 흡인되어, 웨이퍼(W)가 탄성막(95)의 하면에 흡착된다.
이 때, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(91)에 정확하게 유지되어 있지 않은 경우에는, 탄성막(95)과 웨이퍼(W)의 사이에 형성되는 간극을 통하여 외기가 공간(SP) 내에 유입하므로, 그 내압이 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인시에 있어서의 기준 압력(Vv) 까지 저하하지 않는다. 이 때문에, 공간(SP)의 내압의 도달 압력을 압력 측정 장치(96)에 의해서 측정하여, 웨이퍼 검출 장치(97)에 의해서 압력 측정 장치(96)의 측정치(V)와 기준 압력(Vv)를 비교하여, 측정치(V)가 기준 압력(Vv)에 달하지 못한 경우에는, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(91)에 정확하게 유지되어 있지 않다고 판단한다. 그리고 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되어 있지 않은 경우에는, 웨이퍼(W)를 유지하지 않은 상태로 웨이퍼(W)의 연마 동작을 행해 버리지 않도록, 또한 반송 중에 웨이퍼를 떨어뜨려 버리는 일이 없도록, 재차 웨이퍼(W)의 흡착 동작을 하여, 웨이퍼(W)를 연마 헤드(91)에 정확하게 유지시킨다.
여기서, 탄성막(95)의 외주부에 기밀 부분(95a)가 설치되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되어 있는 경우에는, 웨이퍼(W)의 외주 부분을 받는 부분으로부터의 기체(공기)의 누설이 방지 또는 저감되고, 웨이퍼(W)의 유지가 양호하게 행해진다. 또한, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되어 있는 경우와 그렇지 않은 경우에, 공간(SP)의 내압의 도달 압력에 의해 큰 차가 생기게 되며, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있는 지를 보다 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
다음에, 도시하지 않은 아암에 의해서 웨이퍼 연마 헤드(91)를 이동시켜 웨이퍼(W)를 연마 패드(4) 상에 반입하여, 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 접촉시킨다. 이 때, 웨이퍼(W)는 리테이너 링(75)에 의해서 주위가 걸리면서, 그 표면을 플래튼(3)의 상면에 첨부된 연마 패드(4)에 접촉된다.
여기서, 연마 패드(4)로서는, 종래부터 웨이퍼의 연마에 사용되어 있던 것이면 어떤 재질의 것을 이용해도 좋고, 예를 들면 폴리에스테르 등으로 이루어지는 부직포에 폴리우레탄 수지 등의 연질 수지를 함침시킨 벨로어 타입 패드, 폴리에스테르 등의 부직포를 기재로 하여 그 위에 발포 폴리우레탄 등으로 이루어지는 발포 수지층을 형성한 쉐이드 타입 패드, 혹은 독립 발포시킨 폴리우레탄 등으로 이루어지는 발포 수지 시트가 사용된다.
그리고, 캐리어(64) 및 리테이너 링(75)의 연마 패드(4)에의 압박 압력, 및 제2 압력 조정 기구(66)에 의해 웨이퍼(W)의 상면에 가해지는 기체의 압력에 의해서 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 압력을 조절하면서, 플래튼(3)을 회전시키면서 연마 헤드(91)를 자전시키고, 이와 동시에, 도시하지 않은 슬러리 공급 수단으로부터 슬러리(S)를 연마 패드(4)의 표면이나 웨이퍼(W)의 피연마면에 공급시킴으로써 웨이퍼(W)는 연마된다.
제2 압력 조정 기구(66)에 의한 압박력은, 공간(SP)을 포함하는 탄성막(95)과 캐리어(64) 사이의 공간 내에 공급된 기체가 탄성막(95)을 통하여 웨이퍼(W)의 상면을 직접 압박함으로써 생긴다. 그리고 탄성막(95)의 외주부에 기밀 부분(95a)가 설치되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 외주 부분을 받는 부분으로부터의 기체의 누설이 방지 또는 저감되고, 웨이퍼(W) 전체면이 균등 압력으로 연마 패드(4)에 압박된다.
여기서, 웨이퍼(W)의 연마 중에, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(91)로부터 떨어져 버리거나, 또는 웨이퍼(W)가 깨어져 버린 경우에는, 제2 압력 조정 기구(66)로부터 공급되는 기체가 웨이퍼(W)와 탄성막(95) 사이의 간극, 또는 웨이퍼(W)의 갈라진 곳으로부터 외부로 누출되므로, 공간(SP) 내의 내압이 제2 압력 조정 기구(66)의 기체의 공급시에 있어서의 기준 압력(Vs)까지 상승하지 않는다. 이 때문에, 공간(SP)의 내압의 도달 압력을 압력 측정 장치(96)에 의해서 측정하여, 웨이퍼 검출 장치(97)에 의해서 압력 측정 장치(96)의 측정치(V)와 기준 압력(Vs)을 비교하여, 측정치(V)가 기준 압력(Vs)에 달하지 않은 경우에는, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(91)에 정확하게 유지되어 있지 않거나 또는 웨이퍼(W)가 깨어져 있거나 중 어느 상태에 있다고 판단한다. 이 경우에는, 연마 헤드(91)로부터 탈락한 웨이퍼(W)가 회전 구동되는 연마 패드(4)로부터 떨어뜨리거나, 깨어진 웨이퍼(W)의 파편이 주위에 비산하는 등의 문제점을 방지하도록 연마 장치의 동작을 정지시킨다.
그리고, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되어 있지 않은 경우에는, 웨이퍼(W)를 연마 헤드(91)에 정확하게 유지시켜 연마 동작을 재개하고, 웨이퍼(W)가 깨어져 있는 경우에는, 연마 장치 상의 웨이퍼(W)의 파편의 제거를 한 후, 연마 헤드(91)에 새로운 웨이퍼(W)를 흡착시키는 동작으로부터 작업을 재개한다.
그리고, 연마를 끝낸 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)로부터 반출하는 때는, 상술한 바와 같이, 연마 헤드(91)에 의해서 웨이퍼(W)의 흡착을 한다. 그리고, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있는지가 검지되기 때문에, 연마 패드(4) 상에 웨이퍼(W)를 남기고 와버린 경우에는, 연마 헤드(91)로부터 탈락한 웨이퍼(W)가 회전 구동되는 연마 패드(4)로부터 떨어지는 등의 문제점을 방지하도록, 연마 장치의 동작을 정지시킨다. 그리고, 웨이퍼(W)를 연마 헤드(91)에 정확하게 유지시킨 후, 웨이퍼(W)의 반출 동작을 재개한다.
이 때에, 헤드 선단과 웨이퍼(W)가 연마 패드(4)에 접촉된 상태로 제2 압력 조정 기구(66)가 탄성막(95)을 거쳐서 외기를 흡인하게 되지만, 탄성막(95)은 기체의 통과만 허용하므로, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있는지에 상관없이, 슬러리(S) 등의 이물이 연마 헤드(91) 내에 흡입되지 않는다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(91) 및 이것을 이용한 연마 장치에 따르면, 연마 헤드(91) 내에의 슬러리의 침입을 방지하여 연마 헤드(91)의 동작을 양호하게 하면서, 웨이퍼(W)의 반출입 작업 및 웨이퍼(W)의 연마 작업의 모든 작업 영역에 걸쳐 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있는지, 또는 웨이퍼(W)가 깨져 있는지를 검출할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되어 있는 경우에는, 웨이퍼(W)의 외주 부분을 받는 부분에 있어서의 기체(공기도 포함한다)의 누설이 방지 또는 저감되기 때문에, 웨이퍼(W)의 연마시에 있어서는 웨이퍼(W)의 전체면을 균등 압력으로 연마 패드(4)에 압박하여 웨이퍼(W)의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있고, 또한 웨이퍼(W)의 흡착시에는, 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압을 효과적으로 작용시켜, 웨이퍼(W)의 유지를 확실하게 할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되어 있는 경우와 그렇지 않은 경우에 공간(SP)의 내압의 도달 압력에 의해 큰 차가 생기게 되며, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있는지를 보다 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
그리고, 이들 효과를, 연마 헤드(91)에 복잡한 기구를 설치하는 일 없이 실현할 수 있고, 설비에 관한 비용을 저감할 수 있다.
또, 상기 실시예에서는, 캐리어(64)의 하면 대략 중앙에 제2 압력 조정 기구(66)와 유체 공급로(79)를 거쳐서 접속되는 가압 포켓(78)을 설치하여, 가압 포켓(78)과 탄성막(95)의 사이에 공간(SP)이 형성되는 예를 도시했지만, 이것에 한정되지 않고, 가압 포켓(78)의 위치 및 형상은 임의이며, 또 가압 포켓(78)을 없애버리더라도 상관없다. 또한, 가압 포켓(78)을 없애고, 유체 공급로(79)의 하단을 분기시켜 캐리어(64)의 하면의 복수 부위에 연통시켜, 캐리어(64)의 하면 전체에 직접 기체의 공급 및 흡인을 행하게 해도 좋다.
[제4 실시예]
이하, 본 발명의 제4 실시예를, 도면을 참조하여 설명하지만, 상술한 제1 내지 제3 실시예의 어느 것과 동일 또는 같은 부분에는 동일한 부호를 이용하여 그 설명을 생략한다. 도9는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 연마 헤드를 도시하는 직립 단면도이다. 여기서, 본 발명의 연마 장치는, 도27에 도시한 종래의 연마 장치(1)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 연마 헤드로서 본 발명의 연마 헤드(101)를 이용한 것이다(도28에 도시한 연마 장치(10)에 있어서 연마 헤드(101)를 이용한 구성으로 해도 좋다).
도9에 있어서, 본 발명의 연마 헤드(101)는, 상부 판부(67) 및 통형으로 형성된 주위 벽부(68)로 이루어지는 헤드 본체(62)와, 헤드 본체(62) 내에 연장된 다이어프램(63)과, 다이어프램(63)의 하면에 고정된 대략 원반형 캐리어(64)와, 캐리어(64)의 외주 하부에, 주위 벽부(68)의 내벽과의 사이에 위치하여 설치된 원환형 리테이너 링(75)을 구비하고 있다. 이들 캐리어(64) 및 리테이너 링(75)은, 다이어프램(63)의 탄성 변형에 의해서 헤드 축선 방향으로 이동 가능하게 된 플로우팅 구조로 되어 있다.
헤드 본체(62)의 상부 판부(67)는, 연마 장치의 도시하지 않은 아암에 연결되기 위한 연결부인 샤프트부(92)에 동축으로 고정되어 있고, 샤프트부(92)에는, 제1, 제2 유로(93a, 93b) 및 배선 삽통로(102)가 연직 방향으로 형성되어 있다. 이 샤프트부(92)는, 예를 들면 그 외주면에 수나사 부를 형성하여, 이 수나사 부를 아암에 설치되는 스핀들(도시하지 않음)에 나사식 체결함으로써 아암에 설치되는 스핀들(이것에 한하지 않고 샤프트부(92)와 아암의 접속 구조는 임의의 구조로 할 수 있다). 또한, 주위 벽부(68)의 내벽부 하부에는, 전체 주위에 걸쳐 단차부(70)가 형성되어 있다.
다이어프램(63)은, 다이어프램 고정 링(71)에 의해서 주위 벽부(68)의 내벽에 형성된 단차부(70) 상에 고정되어 있다.
또한, 헤드 본체(62) 내에 있어, 다이어프램(63)의 상방에는 유체실(73)이 형성되어 있고, 샤프트부(92)에 형성된 제1 유로(93a) 및 배선 삽통로(102)와 연통되어 있다. 그리고, 유체실(73) 내에, 제1 압력 조정 기구(65)로부터 제1 유로(93a)를 통해서, 공기를 비롯한 유체가 공급됨으로써, 유체실(73) 내의 압력은 조정된다.
여기서, 유체실(73) 내에는, 샤프트부(92)에 형성된 제2 유로(93b)와 캐리어(64)에 설치되는 유체 공급로(79)를 접속하는 배관(94)이 설치되어 있다.
캐리어(64)는, 다이어프램(63)의 상면에 설치된 캐리어 고정 링(72)에 의해서 다이어프램(63)에 고정되어 있다. 캐리어(64)의 하면의 중앙부에는 대략 원형 오목부인 가압 포켓(78)이 설치되어 있다. 가압 포켓(78)의 대략중앙 부분에는, 캐리어(64)의 상면에 통하는 유체 공급로(79)가 형성되어 있다. 유체 공급로(79)는, 유체실(73) 내에 설치되는 배관(94)과 헤드 본체(62)의 상부 판부(67)의 제2 유로(93b)를 통하여, 제2 압력 조정 기구(66)와 접속되어 있다.
캐리어(64)의 하면에는, 가압 포켓(78)과 외부를 구획하여 공간(SP)을 형성하는 탄성막(77)(가요성 부재)이 걸쳐져 있다.
탄성막(77)은, 그 외주연을 캐리어(64)의 플랜지부(64b)의 하면과 리테이너 링(75)의 상면의 사이에 끼움으로써 캐리어(64)에 대하여 기밀하게 부착되어 있다.
여기서 캐리어(64)에는, 가압 포켓(78)의 외주 부분에 있어서의 공간(SP)의 내압과 유체 공급로(79) 내의 내압과의 압력차를 측정하는 압력차 측정 장치(103)가 설치되어 있다.
본 실시예에서는, 압력차 측정 장치(103)를, 가압 포켓(78)의 외주측과 유체 공급로(79)를 접속하는 연통 구멍(104)과, 연통 구멍(104)을 유체 공급로(79) 측과 가압 포켓(78)의 외주측으로 구획하여 이들 사이의 압력차를 측정하는 차압계(105)에 의해 구성하고 있다.
차압계(105)에는, 헤드 본체(62)의 상부 판부(3)에 설치되는 배선 삽통로(102)를 통하여 웨이퍼 검출 장치(106)가 접속되어 있다. 웨이퍼 검출 장치(106)는, 차압계(105)로부터 압력차를 검출한 신호를 받은 것을 기초로 웨이퍼(W)가 연마 헤드(101)에 유지되어 있지 않다고 판단하고, 차압계(105)가 압력차를 검출하지 않는 것을 가지고 웨이퍼(W)가 연마 헤드(101)에 유지되어 있다고 판단하는 것이다.
제2 압력 조정 기구(66)는, 공간(SP)을 포함하는 캐리어(64)와 탄성막(77) 사이의 공간에 유체를 공급 또는 회수함으로써 이 공간의 내압을 조정하는 것이다.
또한, 제2 압력 조정 기구(66)는, 웨이퍼(W)를 막체(36)의 하면에 밀착시킨 상태로 공간(SP)의 내압을 외기압보다도 저하시킴으로써 도10a에 도시한 바와 같이 탄성막(77)을 가압 포켓(78)을 향해 오목하게 들어가도록 하여 탄성막(77)과 웨이퍼(W)의 사이에 외기압보다도 내압이 낮은 공간(SPa)을 형성하고, 탄성막(77)을 흡반으로서 작용시키는 것이다.
여기서, 탄성막(77)은, 웨이퍼(W)를 유지할 때에, 하면에 웨이퍼(W)가 밀착하고 있는 상태(유지 상태)에서는 도10a에 도시한 바와 같이 유체 공급로(79)를 폐색하지 않을 정도까지 밖에 변형되지 않고, 또한 비유지 상태, 즉 공간(SPa)이 외기와 통하여 있는 상태에서는, 외기압을 받아 가압 포켓(78) 내를 향해서 더욱 오목하게 들어가고, 도10b에 도시한 바와 같이 가압 포켓(78)의 외주 부분에 폐쇄 공간(SPb)을 남긴 상태로 가압 포켓(78)의 중앙에 있는 유체 공급로(79)를 폐색하도록, 그 탄성력이 설정되어 있다.
또한, 웨이퍼(W)를 유지할 때에, 제2 압력 조정 기구(66)가 공간(SP)에서 유체를 추출하는 량 또는 그 흡인압은, 비유지 상태로 탄성막(77)이 공간(SP)을 형성하는 가압 포켓(78)의 중앙에 형성되는 유체 공급로(79)를 폐색한 상태로 더욱 유체 공급로(79) 내의 유체가 흡인되는 정도이면, 그 절대적인 값은 특히 지정하지 않는다. 여기서, 유지 상태에 있어서는, 탄성막(77)과 웨이퍼(W)의 사이에 형성되는 공간(SPa)의 용적은 공간(SP)의 용적에 비해 극히 미소하기 때문에, 상기 한 정도의 흡인압으로서는 공간(SPa) 내의 공기는 탄성막(77)이 유체 공급로(79)를 폐색하는 만큼은 팽창하지 않고, 유체 공급로(79)가 폐색되는 일은 없다.
이와 같이 구성된 연마 헤드(101)는, 샤프트부(92)를 도시하지 않은 아암에 연결함으로써 연마 장치에 연결된다. 이 연마 헤드(101)를 이용하여 웨이퍼(W)의 연마를 하는 경우, 우선 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 로딩 장치 등에 따라서 캐리어(64)의 하면에 설치된 탄성막(77)에 접촉된다. 이 상태에서 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP)의 내압을 낮추어, 웨이퍼(W)의 유지를 한다.
그리고 아암에 의해서 웨이퍼 연마 헤드(101)를 이동시켜 웨이퍼(W)를 연마 패드(4) 상에 반입한다.
그리고, 웨이퍼(W)는 리테이너 링(75)에 의해서 주위가 걸리면서, 그 표면을 플래튼(3)의 상면에 첨부된 연마 패드(4)에 접촉된다.
이와 같이, 캐리어(64) 및 리테이너 링(75)의 연마 패드(4)에의 압박 압력, 및 제2 압력 조정 기구(66)에 의해 탄성막(77)에 가해지는 배압에 의해서 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 압력을 조절하면서, 플래튼(3)을 회전시킴과 동시에 연마 헤드(101)를 자전시키고, 이것과 동시에, 도시하지 않은 슬러리 공급 수단으로부터 슬러리(S)를 연마 패드(4)의 표면이나 웨이퍼(W)의 피연마면에 공급시킴으로써 웨이퍼(W)는 연마된다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(101)에 있어서, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있는지의 검출은, 다음과 같이 하여 행해진다.
우선, 캐리어(64)의 하면에 설치된 공간(SP)의 내압을, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 외기압 보다도 저하시키고, 탄성막(77)을 가압 포켓(78) 내를 향해서 오목형으로 들어가게 하여 흡반으로서 작용시키고, 웨이퍼(W)의 유지를 한다.
이 때, 유지 상태에 있는 경우에는, 웨이퍼(W)와 탄성막(77)의 사이에 형성되는 공간(SPa) 내에는 외기가 거의 유입되지 않고 있기 때문에, 탄성막(77)의 변형량도 미소해진다(도10a 참조).
그리고, 비유지 상태에 있는 경우에는, 웨이퍼(W)와 탄성막(77)의 사이에 형성되는 공간(SPa) 내에 외기가 유입하기 때문에, 이 공간(SPa)의 내압은 외기압에 근접하여, 유지 상태에 있는 경우에 비해 커진다. 그러면, 공간(SPa)와 공간(SP)의 사이의 내압의 차도 유지 상태에 있는 경우에 비해 커지고, 도10b에 도시한 바와 같이 탄성막(77)이 보다 공간(SP) 내를 향해서 오목하게 들어가 공간(SP)의 대략 중앙에 설치된 유체 공급로(79)를 폐색한다. 이 때, 공간(SP) 중 가압 포켓(78)의 외주 부분에는 폐쇄 공간(SPb)가 남게 된다. 이 폐쇄 공간(SPb)의 내압은 유체 공급로(79)가 폐색되어 있어서 이 이상 내려 가는 일은 없기 때문에, 이 폐쇄 공간(SPb)의 내압과 유체 공급로(79) 내의 압력, 즉 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압 사이에는 압력차가 생긴다. 이 압력차는, 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압을 충분히 크게 함으로써 압력차 측정 장치(103)에 의한 측정이 용이한 정도까지 크게 할 수 있다.
그리고, 압력차 측정 장치(103)가 이들 사이의 압력차를 검출한 것을 신호로서 받은 것을 기초로, 웨이퍼 검출 장치(106)가 연마 헤드(101)에 웨이퍼(W)가 유지되어 있지 않다고 판단하여, 또한 압력차가 검출되지 않는 경우에는 유체 공급로(79)가 폐색되어 있지 않은 상태, 즉 웨이퍼(W)가 유지되어 있는 것으로 판단하여 웨이퍼가 유지되고 있는지를 검출한다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(101) 및 이것을 이용한 연마 장치에 따르면, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(101)에 정확하게 유지되고 있는지의 검출은, 캐리어(64)의 가압 포켓(78)의 외주부에서의 공간(SP)의 내압과 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압의 사이에 차압이 생겼는지를 검출함으로써 행해진다. 그리고, 이 압력차는, 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압을 크게 하는 것으로 검출이 용이한 정도까지 크게 할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있는지를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.
또한, 예를 들면 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압을 일정으로 함으로써 웨이퍼(W)의 흡착력을 확보하여 동작을 확실하게 할 수도 있다.
또한, 공간(SP) 내의 내압과 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압의 사이의 압력차를 웨이퍼(W)가 정확하게 유지되고 있는지의 판단 기준으로서 이용하고 있으므로, 미리 웨이퍼(W)가 유지되어 있다고 판단하기 위한 기준이 되는 압력을 실험적으로 구해 둘 필요가 없고, 조정작업을 간략화할 수 있다.
또, 상기 한 효과를, 연마 헤드의 구성을 복잡하게 하지 않고 실현되기 때문에, 연마 헤드의 제조 비용 및 유지 비용을 저감시킬 수 있다.
또, 상기 실시예에서는, 차압 측정 장치(103)로서, 유체 공급로(79)와 공간(SP) 중의 가압 포켓(78)의 외주부를 접속하는 연통 구멍(104) 및 연통 구멍(104)에 설치한 차압계(105)를 이용했다. 그러나, 이것에 한정되는 일 없이, 차압 측정 장치(103)를 설치하는 대신해서, 도11에 도시한 바와 같이, 공간(SP) 중의 가압 포켓(78)의 외주부에 연통 구멍(107)을 거쳐서 압력계(108)를 접속하고, 웨이퍼 검출 장치(106)로서, 압력계(108)의 측정치와 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압을 비교하여 압력차를 측정하는 압력차 측정 장치를 겸하는 것을 이용하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압은, 제2 압력 조정 기구(66)의 설정 압력, 혹은 예를 들면 제2 압력 조정 기구(66) 또는 유통로(33) 중 어느 것에 설치한 압력계에 의한 실측치를 이용해도 좋다.
또한, 연통 구멍(104) 또는 연통 구멍(107)을 헤드 본체(2)의 외부까지 관로 등을 이용하여 연장함으로써, 이들 차압계(105) 또는 압력계(108)를, 헤드 본체(62)의 외부에 설치해도 좋다.
또한, 공간(SP)을 형성하는 가압 포켓(78)은, 캐리어(64)의 하면 중앙 부분에 한하지 않고, 예를 들면 캐리어(64)의 하면에 원환 형상을 하는 홈형으로 형성하여 해도 좋고, 그 경우에도, 가압 포켓(78)의 단면에 있어서는 도10에 도시한 것 같은 탄성막(77)의 변형이 생긴다.
또한, 도12a 및 도12b에 도시한 바와 같이, 캐리어(64)의 하면에 복수의 가압 포켓(78)을 설치하여, 이 가압 포켓(78)과 탄성막(77)에 의해 캐리어(64)의 하면에 복수의 공간(SP)을 형성해도 좋다. 도12a 및 도12b 는, 연마 헤드(101)의 단부도이다(다만, 리테이너 링(75) 보다 내주측의 부분 만을 도시하고 있다). 여기서, 공간(SP)의 수는 임의이며, 또한 당연하지만 이들 가압 포켓(78)에는, 각각 유체 공급로(79)를 통하여 제2 압력 조정 기구(66)가 접속되는 동시에, 압력차 측정 장치(103)도 설치되어 있다.
또, 웨이퍼 검출 장치(106)를, 이들 복수의 공간(SP) 중, 압력차 측정 장치(103)에 의해서 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압과 가압 포켓(78)의 외주 부분에 있어서의 공간(SP)의 내압 사이의 압력차가 검출된 공간(SP)의 수를 기초로 웨이퍼(W)가 유지되고 있는지를 검출하는 구성으로 해도 좋다.
이것에 의해서, 웨이퍼 유지시에 있어 압력차가 검출된 공간(SP)의 수를 바탕으로, 웨이퍼(W)의 유지 상태의 상세를 판단할 수 있다. 즉, 압력차가 검출된 공간(SP)의 수가 소정의 수에 달한 경우, 예를 들면 공간(SP)의 반수 가까이에서 압력차가 검출된 경우에는, 웨이퍼(W)의 유지가 불충분하다고 해서 웨이퍼(W)가 유지되어 있지 않다고 판단한다.
또한, 웨이퍼 검출 장치(106)를, 복수의 공간(SP) 중, 압력차 측정 장치(103)에 의해서 제2 압력 조정 기구(66)의 흡인압과 가압 포켓(78)의 외주 부분에 있어서의 공간(SP)의 내압 사이의 압력차가 검출된 공간(SP)의 위치 관계도 고려하여 웨이퍼(W)가 유지되고 있는지를 검출하는 구성으로 해도 좋다.
이에 의해서, 압력차가 검출된 공간(SP) 끼리의 위치 관계에 의해서도, 웨이퍼(W)의 유지 상태의 상세를 판단할 수 있다. 즉, 이들 공간(SP) 중, 인접하는 공간(SP)에서 압력차가 검출된 경우에는, 웨이퍼(W)의 유지 밸런스에 치우침이 생기고 있음을 나타내고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 유지가 불충분하여 웨이퍼(W)가 유지되어 있지 않다고 판단한다. 또한, 인접하지 않은 복수의 공간(SP)에서 압력차가 검출된 경우에는, 웨이퍼(W)의 유지 밸런스가 유지되고 있는 경우도 생각할 수 있으므로, 상술한 바와 같이, 압력차가 검출된 공간(SP)의 수에 따라서 웨이퍼(W)가 유지되고 있는지를 판단한다.
여기서, 상기 한 웨이퍼 검출 장치(106)의 판단 기준은, 필요에 따라서 임의로 설정되는 것이다.
[제5 실시예]
이하, 본 발명의 제5 실시예를, 도면을 참조하여 설명하지만, 상술한 제1 내지 제4 실시예의 어느 것과 동일하거나 같은 부분에는 동일한 부호를 이용하고 그 설명을 생략한다. 이하, 본 발명의 제5 실시예에 관해서 도면을 참조하여 설명한다. 여기서, 본 발명의 연마 장치는 도27에 도시한 종래의 연마 장치(1)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 연마 헤드로서, 도13의 직립 단면도에 도시한 연마 헤드(111)를 이용한 것이다(도28에 도시한 연마 장치(10)에 있어서 연마 헤드(111)를 이용한 구성으로 해도 좋다).
도13에 있어서 연마 헤드(111)는 상부 판부(67) 및 통형으로 형성된 주위 벽부(68)로 이루어지는 헤드 본체(62)와, 헤드 본체(62) 내에, 예를 들면 헤드 축선에 대하여 대략 수직으로 연장된 다이어프램(63)과, 다이어프램(63)의 하면에 고정된 대략 원반 형상의 캐리어(64)와, 캐리어(64)의 외주 하부에, 주위 벽부(68)의 내벽과의 사이에 위치하여 캐리어(64)와 일체적으로 설치된 원환형 리테이너 링(75)을 구비하고 있다.
이들 캐리어(64) 및 리테이너 링(75)은, 다이어프램(63)의 탄성 변형에 의해서 헤드 축선 방향으로 이동 가능한 플로우팅 구조로 되어 있다.
헤드 본체(62)의 상부 판부(67)는, 연마 장치의 도시하지 않은 아암에 연결되기위한 연결부인 샤프트부(92)에 동축으로 고정되어 있고, 샤프트부(92)에는, 제1, 제2 유로(93a, 93b) 및 배선 삽통로(102)가 수직 방향으로 형성되어 있다. 또한, 주위 벽부(68)의 내벽부 하부에는, 전체 둘레에 걸쳐 단차부(70)가 형성되어 있다.
다이어프램(63)은, 다이어프램 고정 링(71)에 의해 주위 벽부(68)의 내벽에 형성된 단차부(70) 상에 고정되어 있다. 여기서, 다이어프램(63)은, 반드시 헤드 축선에 대하여 대략 수직으로 연장되어 있을 필요는 없다.
또한, 다이어프램(63)의 상방에는 유체실(73)이 형성되어 있다. 유체실(73)은, 샤프트부(92)에 형성된 제1 유로(93a) 및 배선 삽통로(102)와 연통되어 있다.
유체실(73) 내에는, 샤프트부(92)에 형성된 제2 유로(93b)와 캐리어(64)에 설치되는 유체 공급로(79)를 접속하는 배관(94)이 설치되어 있다.
캐리어(64)는, 다이어프램(63)의 상면에 설치된 서브 캐리어 고정 링(72)에 의해서 다이어프램(63)에 고정되어 있다. 캐리어(64)에는, 하면의 중앙부에 대략 원형 오목부인 가압 포켓(78)이 설치되어 있고, 또한 가압 포켓(78)으로부터 캐리어(64)의 상면까지 통하는 유체 공급로(79)가 형성되어 있다.
유체 공급로(79)는, 유체실(73) 내에 설치되는 배관(94)과 헤드 본체(62)의 상부 판부(67)의 제2 유로(93b)를 통하여, 제2 압력 조정 기구(66)와 접속되어 있다.
리테이너 링(75)은, 캐리어(64)의 플랜지부(64b)의 하면에, 주위 벽부(68) 및 캐리어(64)와 동심형으로 하여 부착되어 있다.
캐리어(64)의 하면에는, 가압 포켓(78)과 외부를 구획하여 공간(SP)을 형성하는 탄성막(112)(가요성 부재)이 걸쳐져 있다. 탄성막(112)은, 예를 들면 다이어프램(63)과 같이 섬유 보강 고무 등의 가요성을 가지는 소재로 이루어지는 대략 원형 시트형 부재이고, 그 외주연을 캐리어(64)의 플랜지부(64b)의 하면과 리테이너 링(75)의 상면의 사이에 끼워짐으로써 캐리어(64)에 대하여 기밀하게 부착되어 있다. 여기서 탄성막(112)은, 예를 들면 공간(SP)과 외부를 연통하는 개구부를 설치하거나, 또는 탄성막(112)을 가요성에다가 통기성을 가지는 소재, 예를 들면 고어텍스(GORETEX)(상표) 등에 의해 구성함으로써, 공간(SP)과 외부의 사이에서 기체의 유통을 허용하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 도14 및 도15에 도시한 바와 같이, 캐리어(64)의 플랜지부(64b)의 외주와 헤드 본체(62)의 내면의 사이에는, 웨이퍼(W) 연마시에 연마 저항을 받는 것에 의한 캐리어(64)의 회전을 방지하는 결합부(113)가 설치되어 있다.
여기서, 도14는, 도13의 주요부 확대도이고, 도15는 도14의A-A 선의 화살표 방향 단면도이다. 본 실시예에서는, 결합부(113)로서, 캐리어(64)의 플랜지부(64b)의 외주에 결합 돌기(114)를, 헤드 본체(62)의 내면측으로 결합홈(115)을 설치하고 있다. 여기서, 이 결합부(113)는, 캐리어(64)를 안정되게 지지할 수 있도록, 2개소 이상, 가능하면 캐리어(64)의 회전 중심에 대하여 대칭성을 갖고 배치되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 이들 고착 돌출부(114)와 결합홈(115) 사이에는, 이들 사이에 작용하는 회전 방향의 힘을 측정하는 센서(116)가 설치되고, 센서(116)에는, 헤드 본체(62)의 외부에 설치되는 연산 장치(117)가 접속되어 있다. 센서(116)로서는, 압전 소자나 왜곡 게이지 등의 압력 감지형 센서, 또는 고착 돌출부(114)와 결합홈(115)의 사이에 걸쳐 설치되고, 캐리어(64)와 헤드 본체(62)가 상대적으로 이동함으로써 받는 전단력의 크기로부터 회전 방향의 힘을 검지하는 전단력 검지형 센서 등이 이용된다.
연산 장치(117)는, 센서(116)의 측정치를 바탕으로, 캐리어(64)에 유지되는 웨이퍼(W) 또는 리테이너 링(75)이 받는 연마 저항, 혹은 이들 양방이 받는 전체 연마 저항을 산출하고, 또한 전체 연마 저항과 리테이너 링(75)이 받는 연마 저항의 차로부터, 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항의 검출을 하는 것이다. 또한, 이들 정보를 바탕으로, 웨이퍼의 연마가 최적화되도록, 연마 장치의 각부의 동작의 제어도 행하는 것이다.
연산 장치(117)는, 결합부(113) 및 센서(116)가 복수 설치되어 있는 경우에는, 측정치의 정밀도를 향상시키기 위해서, 이들 센서(116)에 관해서 각각 측정치의 평균을 취하여, 그 값을 압력의 크기로 하고 있다.
본 실시예에서는, 센서(116)로서, 압력 감지형 센서를 이용하고 있고, 센서(116)는, 고착 돌출부(114)에 있어서 헤드 본체(62)의 회전 방향과는 반대측을 향하는 면에 설치되어 있다. 또한, 센서(116)와 연산 장치(117)를 접속하는 배선(L)은, 예를 들면 센서(116)로부터 캐리어(64) 내를 통하여 헤드 본체(62)의 유체실(73) 내에 시달, 유체실(73)로부터는 헤드 본체(62)의 샤프트부(92)에 설치되는 배선 삽통로(102)를 경유하여 연산 장치(117)에 접속되어 있다.
제2 압력 조정 기구(66)는, 공간(SP)을 포함하는 캐리어(64)와 탄성막(112) 사이의 공간에 유체를 공급 또는 회수함으로써 이 공간의 내압을 조정하는 것이다.
그리고, 제2 압력 조정 기구(66)는, 웨이퍼(W)의 연마시에 있어 캐리어(64)와 탄성막(112) 사이의 공간의 내압을 소정의 압력까지 높이는 것으로 탄성막(112)을 밖쪽을 향해 압박하여 탄성막(112)의 하면에 의해서 웨이퍼(W)의 전면을 연마 장치의 연마 패드(4)에 균등 압력으로 압박하도록 하는 것이다. 여기서 제2 압력 조정 기구(66)는, 탄성막(112)이 통기성을 가지는 소재라고 되어 있는 경우에는 탄성막(112)을 통하여 유체의 압력을 웨이퍼(W)의 상면에 직접 인가하는 것이다.
이 때 제2 압력 조정 기구(66)가 전압을 가하는 압력은, 웨이퍼(W)가 연마에 알맞은 압력으로 연마 패드(4)에 압박되도록 조정되어 있다. 또한, 제2 압력 조정 기구(66)는, 웨이퍼(W)를 탄성막(112)의 하면에 밀착시킨 상태로 공간(SP)의 내압을 외기압보다도 저하시킴으로써 탄성막(112)을 가압 포켓(78) 내를 향해서 오목하게 들어가, 탄성막(112)을 웨이퍼(W)를 흡착하는 흡반으로서 작용시키는 것이다. 여기서, 제2 압력 조정 기구(66)는, 탄성막(112)이 통기성을 가지고 있는 경우에는, 탄성막(112)을 통하여 탄성막(112)과 웨이퍼(W) 사이의 공기를 흡인함으로써, 탄성막(112) 너머로 웨이퍼(W)의 흡착을 하는 것이다.
이와 같이 구성된 연마 헤드(111)는, 샤프트부(92)를 도시하지 않은 아암에 설치되는 스핀들에 접속함으로써 연마 장치에 연결된다. 이 연마 헤드(111)를 이용하여 웨이퍼(W)의 연마를 하는 경우, 우선 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 로딩 장치 등에 의해 캐리어(64)의 하면에 설치된 탄성막(112)에 접촉된다. 이 상태로, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP) 내의 내압을 낮추어 탄성막(112)을 가압 포켓(78) 내를 향해서 오목하게 들어가, 웨이퍼(W)를 흡착하는 흡반으로서 작용시킴으로써 웨이퍼(W)의 유지를 한다.
다음에, 아암에 의해서 연마 헤드(111)를 이동시켜 웨이퍼(W)를 연마 패드(4) 상에 반입한다.
그리고, 웨이퍼(W)는 리테이너 링(75)에 의해서 주위가 걸리면서, 그 표면이 플래튼(3)의 상면에 첨부된 연마 패드(4)에 접촉된다.
이와 같이, 캐리어(64) 및 리테이너 링(75)의 연마 패드(4)에의 압박 압력, 및 제2 압력 조정 기구에 의해 탄성막(112)에 가해지는 배압에 의해서 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 압력을 조절하면서, 플래튼(3)를 회전시킴과 동시에 연마 헤드(111)를 자전시키고, 이것과 동시에, 도시하지 않은 슬러리 공급 수단으로부터 슬러리(S)를 연마 패드(4)의 표면이나 웨이퍼(W)의 피연마면에 공급시킴으로써 웨이퍼(W)는 연마된다. 이 때, 예를 들면 웨이퍼(W)의 중앙 부분이 과도하게 연마되어 웨이퍼(W)가 사면형으로 연마되어 버리는 경향이 있는 경우에는, 연마 헤드(111)의 회전속도를 높여 웨이퍼(W)의 외주측의 연마 패드(4)에 대한 상대 속도 즉 연마 속도를, 웨이퍼(W)의 내주측의 연마 속도에 비해 크게 하여, 웨이퍼(W)의 외주측의 연마량을 많이 하는 것이 있다. 이러한 웨이퍼(W)의 연마 조건으로서는, 연마 헤드(111)의 회전에 의해서 웨이퍼(W)를 유지한 캐리어(64) 및 리테이너 링(75)에 회전력이 생겨, 이들이 부착되는 다이어프램(63)에는 다이어프램(63)을 비트는 방향의 힘이 가해지지만, 이 힘은 결합부(113)에 의해서 받아지기 때문에, 다이어프램(63)의 비틀림이 규제된다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(111)에 있어서는, 웨이퍼(W)의 연마 상태는 다음과 같이 하여 구해진다.
우선, 연마 헤드(111)를 연마 패드(4)에 접촉시켜 연마 동작을 한다. 이 때, 연마 패드(4)로부터 받는 연마 저항에 의해서 웨이퍼(W)를 유지하는 캐리어(64) 및 리테이너 링(75)가, 헤드 본체(62)의 회전 방향이란(와는) 반대의 측으로 회전하고자 한다. 그리고, 이 회전이 캐리어(64)의 외주와 헤드 본체(62)의 내면의 사이에 설치되는 결합부(113)에 의해서 받아지고, 이 결합부(113)가 받는 회전 방향의 힘이, 센서(116)에 의해서 측정된다.
여기서, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP)의 내압을 예를 들면 외기압 이하로 저하시키고, 탄성막(112)을 통한 웨이퍼(W)의 압박을 해제하면, 수용기 링(75) 만이 연마 패드(4)에 압박되기 때문에, 이 때의 센서(116)의 측정치를 바탕으로, 연산 장치(117)에 의해서 리테이너 링(75)이 받는 연마 저항이 산출된다.
이와 같이, 본 발명의 연마 장치에 있어서는, 웨이퍼(W)의 연마 시간과 동일한 조건하에서의 리테이너 링(75)이 받는 연마 저항의 값을 직접적으로 구할 수 있다. 리테이너 링(75)이 받는 연마 저항의 크기는, 연마 패드(4)의 표면의 상태가 변화하지 않는 한 일정한 범위 내에 있기 때문에, 이 연마 저항의 변동을 바탕으로 연마 패드(4)의 표면의 상태가 검출된다. 이것은, 웨이퍼(W)가 그 표면에 박막이 형성된 구성으로 되어 있는 경우가 있는 데 대하여 리테이너 링(75)은 내부까지 동일한 소재에 의해서 구성되어 있고, 리테이너 링(75)이 연마 패드(4)로부터 받는 연마 저항의 크기는, 연마 패드(4)의 표면의 상태가 변화하지 않는 한 일정한 범위 내에 있다는 것을 이용하고 있다.
그리고, 연마 패드(4)의 표면의 상태로부터, 연마 패드(4)를 드레싱하는 드레서(54)의 상태도 검지된다.
여기서, 본 발명의 연마 장치에 있어서는, 리테이너 링(75)이 받는 연마 저항의 측정은, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP)의 내압을 저하시키기만 하면 되므로, 웨이퍼 연마 중이라도 임의의 시점에서 용이하게 행할 수 있고, 또한 예를 들면 연마의 초기 상태로부터 적절한 시점에서 측정을 하여, 초기 상태로부터의 수용기 링(75)이 받는 연마 저항의 변동을 알 수 있다.
다음에, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP)의 내압을 예를 들면 외기압 이상으로 높이고, 탄성막(112)을 거쳐서 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)를 향해 압박하면서 연마 동작을 한다. 이것에 의해서 캐리어(64)에 유지되는 웨이퍼(W)와 리테이너 링(75)이 함께 연마 패드(4)에 압박되기 때문에, 이 때의 센서(116)의 측정치를 바탕으로, 연산 장치(117)에 의해서 웨이퍼(W)의 연마 시간과 동일한 조건 하에서의 웨이퍼(W) 및 리테이너 링(75)이 받는 전체 연마 저항이 직접적으로 산출된다.
그리고, 전체 연마 저항과 리테이너 링(75)이 받는 연마 저항의 차로부터, 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항이 직접적으로 산출된다.
또한, 리테이너 링(75)이 받는 연마 저항의 변동으로부터 연마 패드(4)의 표면의 상태의 변화를 파악할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항의 값을 보정하여 실제로 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항의 값을 정밀도 좋게 구할 수 있다.
여기서, 전체 연마 저항의 측정은, 임의의 시점에서 용이하게 행할 수 있기 때문에, 예를 들면 연마의 초기 상태로부터 적절한 시점에서 이들 연마 저항의 측정을 함으로써 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항의 초기 상태로부터의 변동을 알 수 있다.
그리고, 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항을 바탕으로, 웨이퍼(W)의 연마가 알맞아 지도록, 웨이퍼(W)의 연마 조건, 즉 플래튼(3)이나 연마로 시도(111)의 회전 속도, 연마 압력(웨이퍼(W)를 연마 패드에 압박하는 압력) , 슬러리의 공급량 등을 조정한다.
또한, 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항의 변동을 관측하고, 연마 저항의 측정치가 안정되게 되면, 안전을 보아 수초간 웨이퍼(W)의 연마를 속행한 후, 연마 종료점 검출로서 웨이퍼(W)의 연마 작업을 종료한다.
여기서, 연마 패드(4)의 표면의 상태가 변화되었다고 판단한 경우에는, 웨이퍼(W)의 연마를 확실하게 행할 수 있도록 대처한다. 즉, 일단 웨이퍼(W)의 연마를 중지하고 컨디셔너(51)에 의해서 연마 패드(4)의 표면의 조정(드레싱)을 행하는 등 연마 패드(4)의 연마 능력을 회복시키고 나서 웨이퍼(W)의 연마를 재개하거나, 혹은, 웨이퍼(W)를 연마하는 시간을 연장한다. 또한, 필요에 따라서 웨이퍼(W)의 연마 조건의 조정을 한다.
그런데, 연마 패드(4)의 드레싱은, 예를 들면 일정 시간 드레싱을 행한 후에 연마 패드(4)의 상태의 검출을 하여, 드레싱이 불충분하면, 연마 패드(4)의 연마 능력이 적정 범위 내가 될 때까지 행해진다. 그리고, 어느 정도의 시간 동안 드레싱을 행하더라도 연마 패드(4)의 연마 능력이 적정 범위 내가 되지 않으면, 드레싱에 이용하는 드레서(54)의 드레싱 능력이 적정 수준보다도 낮아져 있는 것이기 때문에, 드레서(54)의 교환 시기가 왔다고 간주하고, 드레서(54)를 새로운 것으로 교환한다.
이와 같이, 상기 한 본 발명의 연마 장치에 따르면, 연마 헤드(111)에 의해서, 리테이너 링(75), 웨이퍼(W)의 각각이 받는 연마 저항을 거의 직접적으로 검출할 수 있다. 즉, 종래의 연마 장치에 비해 연마 저항, 연마 종료점 등의 웨이퍼(W)의 연마 상태의 정보의 검출 능력이 높게, 또한 이들 변동에 대한 응답성도 향상시킬 수 있다.
또한, 연마 패드(4)의 표면 상태의 변화에 의한 영향을 산출하여, 이것을 바탕으로 웨이퍼(W)가 받는 연마 저항의 크기를 보정하여 웨이퍼(W)의 연마 종료점의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 연마 패드(4)의 표면의 상태를 검출할 수 있기 때문에, 연마 패드(4)의 표면의 조정 등을 하는 타이밍을 알 수 있고, 또한 연마 패드(4)의 연마 능력이 저하한 경우에는, 상황에 따라서 대처 방법을 선택할 수 있다.
또한, 연마 패드(4)의 드레싱에 이용하는 드레서(54)의 상태도 검출할 수 있고, 드레서(54)의 교환 시기를 검출할 수 있고, 또한 드레서(54)의 드레싱 능력이 저하한 경우에는 상황에 따라서 대처 방법을 선택할 수 있다.
이것에 의해서, 웨이퍼(W)의 연마 작업을 적절한 조건 하에 행할 수 있다.
또한, 다이어프램(63)에 다이어프램(63)을 비트는 방향의 힘이 가해지더라도, 다이어프램(63)에 지나친 부하가 가해지지 않기 때문에, 다이어프램(63)의 늘어짐 또는 손상을 방지할 수 있다.
상기 실시예에서는, 연마 패드(4)의 드레싱을, 일단 웨이퍼(W)의 연마를 중지한 후에 행하는 것으로 했지만, 웨이퍼(W)의 연마와 드레싱을 병행하여 행하게 해도 좋다.
또한, 결합부(113)의 고착 돌출부(114)와 결합홈(115)의 배치는, 상기 실시예로 도시한 배치에 한하지 않고, 예를 들면 헤드 본체(62)에 돌출부(114)를, 캐리어(64)에 결합홈(115)을 설치해도 좋다.
[제6 실시예]
이하, 본 발명의 제6 실시예를, 도면을 참조하여 설명하지만, 상술한 제1 내지 제5 실시예의 어느 것과 동일 또는 같은 부분에는 동일한 부호를 이용하여 그 설명을 생략한다. 여기서, 본 발명의 연마 장치는, 도28에 도시한 종래의 연마 장치(10)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 연마 헤드로서, 도16의 직립 단면도에 도시한 연마 헤드(121)를 이용한 것이다(도27에 도시한 연마 장치(1)에 연마 헤드(121)를 이용한 구성으로 해도 좋다).
도16에 있어서, 연마 헤드(121)는, 상부 판부(67) 및 통형으로 형성된 벽부(68)로 이루어지는 헤드 본체(62)와, 헤드 본체(62) 내에 연장된 다이어프램(71)과, 다이어프램(71)의 하면에 헤드 본체(62)와 대략 동심으로 고정되는 대략 원반 형상의 캐리어(122)와, 캐리어(122)의 외주하부에 캐리어(122)와 대략 동심으로 설치된 원환형 리테이너 링(123)을 구비하고 있다.
캐리어(122)는, 그 외경이 헤드 본체(62)의 외경보다도 크고, 하면에 연장된 탄성막(124)(후술)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 일면을 유지하는 것이다. 리테이너 링(123)은, 연마시에는 연마 패드(4)의 표면에 접촉하여, 웨이퍼(W)의 주위를 억제하여 걸리게 하는 이외에, 연마 패드(4)의 표면에 적절한 힘으로 압박됨으로써 웨이퍼(W)의 주변에서의 연마 패드(4)의 변형을 저감시키고, 연마되는 웨이퍼(W)의 주변 늘어짐(모서리 늘어짐)을 방지하는 것이다. 이들 캐리어(122) 및 리테이너 링(123)은, 다이어프램(71)의 탄성 변형에 의해서 헤드 축선 방향으로 이동 가능해지도록 부유 지지되는 플로우팅부(125)를 구성하고 있다.
헤드 본체(62)의 상부 판부(67)는, 연마 장치의 스핀들(17)에 연결되기 위한 샤프트부(92)에 동축으로 고정되어 있다. 샤프트부(92)에는, 제1, 제2 유로(93a, 93b)가 수직 방향으로 형성되어 있다.
상부 판부(67)의 하면에는, 헤드 축선 방향으로 연장하는 스토퍼 볼트(126)가 설치되어 있다. 스토퍼 볼트(126)의 하단에는, 측방에 돌출시켜, 캐리어(122)에 설치되는 내부 플랜지(122b)(후술)과 결합되어 얻는 단부(126a)가 설치되어 있다.
또한, 주위 벽부(68)의 내벽 하부에는 전체 둘레에 걸쳐 단차부(70)가 형성되어 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 주위 벽부(68)의 외주면에는, 헤드 본체(62)와 플로우팅부(125) 사이에 형성되는 간극(K1) 내에 이물이 침입하지 않도록 이 간극(K1)을 덮는 대략 원환 형상의 커버(127)가 설치되어 있다. 커버(127)는, 예를 들면 주위 벽부(68)의 외주면에 대하여 볼트 고정 등에 의해서 고정되는 기부(127a)와, 기부(127a)의 외주측의 하방으로 돌출 연장하고, 캐리어(122)의 외주면까지 돌아 이것을 덮는 커버부(127b)를 가지고 있다. 커버(127)를 주위 벽부(68)에 고정하는 볼트(B)로서는, 금속 오염을 초래하지 않도록, 예를 들면 수지제의 것을 이용할 수 있다.
다이어프램(71)은, 그 외주부를 대략 원환 형상을 하는 다이어프램 고정 링(71)과 주위 벽부(68)의 단차부(70)의 상면의 사이에 끼운 상태에서, 다이어프램 고정 링(71)을 다이어프램 고정 볼트(71a)에 의해서 단차부(70)에 나사 결합함으로써, 헤드 본체(62)에 부착되어 있다.
또한, 헤드 본체(62)와 캐리어(122) 사이의, 다이어프램(71)에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 공간은 유체실(73)로 되어 있으며, 유체실(73)은, 샤프트부(92)에 형성된 제1 유로(93a)를 통하여 제1 압력 조정 기구(65)에 접속되어 있다. 제1 압력 조정 기구(65)는, 유체실(73) 내에 유체(예를 들면 공기)를 공급 또는 배출함으로써 유체실(73)의 내압을 조정하는 것으로서, 이에 의해서 다이어프램(71)의 변형과 동시에 변위하는 플로우팅부(125)를 헤드 축선 방향으로 변위시키는 힘을 조절하고 있다. 제1 압력 조정 기구(65)는, 플로우팅부(125)에 있어서 연마 패드(4)에 접촉되는 리테이너 링(123)을 연마 패드(4)에 압박하는 힘의 조절을 주목적으로 하고 있다.
유체실(73) 내에는, 샤프트부(92)에 형성된 제2 유로(93b)와 캐리어(122)에 형성된 유체 공급로(79)(후술)를 접속하는 배관(94)이 설치되어 있다. 또한 제2 유로(93b)에는 제2 압력 조정 기구(66)가 접속되어 있다.
캐리어(122)는, 예를 들면 세라믹, 또는 보다 경량인 알루미늄재 등의 고강성 재료로 이루어지는 것으로서, 그 외경이 헤드 본체(62)의 외경보다도 큰 대략 원반 형상을 하고 있다. 캐리어(122)에 있어서 헤드 본체(62)보다도 외주측으로 돌출 연장하는 부분은, 제1 돌출 연장부(128)가 된다.
캐리어(122)의 상면 중, 헤드 본체(62)의 개구 부분 내에 위치하는 부분에는, 캐리어(122)와 대략 동심으로 하여, 헤드 본체(62) 내에 수용되는 대략 링형인 돌부(122a))가 형성되어 있다. 또한, 돌부(122a)의 내주측으로는 오목부(129)가 형성되어 있고, 외주측으로 비교하여 한층 낮게 형성되어 있다. 그리고, 오목부(129)에 의해서 캐리어(122)의 상부에 형성되는 공간도 유체실(73)로 되어 있다.
돌부(122a)는, 다이어프램(71)의 상면에 배치되는 대략 원환 형상을 하는 캐리어 고정 링(72)에 대하여, 다이어프램(71)을 끼운 상태로 캐리어 고정 볼트(72a)에 의해서 나사식 체결되어 있고, 이것에 의해서 캐리어(122)는 다이어프램(71)의 하면에 부착된다. 여기서, 돌부(122a)가 캐리어(122)의 상면(외주측의 상면)으로부터 돌출하는 높이는, 헤드 본체(62)의 단차부(70)의, 헤드 축선 방향의 두께보다도 크게 취해져 있으며, 이에 의해서 캐리어(122)의 상면과 주위 벽부(68)의 하단 사이에는, 캐리어(122)의 헤드 축선 방향에의 변위를 허용하는 간극(K1)이 형성되어 있다.
또한, 이 돌부(122a)의 상부에는, 내주측을 향해 연장되고, 내부 플랜지(122b)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 내부 플랜지(122b)는, 헤드 본체(62) 내에 설치한 스토퍼 볼트(126)의 단부(126a)와 결합될 수 있는 것이며, 다이어프램(71)이 하방으로 휘더라도, 내부 플랜지(122b)와 스토퍼 볼트(126)의 단차부(126a)가 결합함으로써, 캐리어(122)의 헤드 축선 방향의 변위를 적정 범위 내로 규제하고, 다이어프램(71)에 지나친 부하가 가해지지 않도록 하고 있다.
또한, 돌부(122a)의 외주측의 측면(122c)은 캐리어(122)의 축선에 대략 평행한 면으로 되고, 헤드 본체(62)의 주위 벽부(68)의 내주면 사이에 미소한 간극을 갖고 설치되어 있다. 측면(122c)은, 주위 벽부(68)의 내주면에 대하여, 헤드 축선 방향으로 미끄럼 이동될 수 있게 되어 있고, 이에 의해서 캐리어(122)의 헤드 축선 방향에의 변위를 허용하면서, 헤드 축선에 직교하는 방향에의 변위를 규제하고 있다. 여기서, 돌기부(122a)의 상부는, 하부에 대하여 외경이 좁아져 있고, 이에 의해서 주위 벽부(68)의 사이에, 캐리어(122)가 헤드 축선 방향으로 변위할 때의 다이어프램(71)의 변형을 허용하는 공간을 확보하고 있다.
캐리어(122)의 하면에는, 캐리어(122)와 대략 동심으로 대략 원형 오목부인 가압 포켓(78)이 형성되어 있다. 또한, 캐리어(122)의 외주 하부에는, 전체 둘레에 걸쳐 절결이 형성되어 있고, 이것에 의해서 캐리어(122)의 축선에 대략 직교하여 하방을 향하는 제1 부착면(131)과, 캐리어(122)의 축선에 대략 평행하고 외주측을 향하는 제2 부착면(132)이 형성되어 있다. 이들 제1, 제2 부착면(131), 132에는, 리테이너 링(123)이 착탈을 가능하게 하여 부착된다. 여기서, 캐리어(122)에 대하여 리테이너 링(123)을 볼트 고정하는 구조를 채용하는 경우에는, 제1 돌출 연장부(128)에는 상하로 관통하여 볼트 삽통 구멍(128a)이 형성된다.
그리고 리테이너 링(123)은 이 볼트 삽통 구멍(128a)에 삽통되는 리테이너 링 고정 볼트(128b)에 의해서 캐리어(122)에 고정된다. 이 볼트 삽통 구멍(128a)은 제(1)돌출 연장부(128의 전체 둘레에 예를 들면 대략 등간격을 두고 복수 형성되어 있고, 또한, 헤드 본체(62)에 부착된 커버(127)에 의해서 덮여 있다.
여기서, 리테이너 링(123)은, 상하의 면이 대략 평행하게 형성되어 있고, 상면(123b)을 캐리어(122)의 제(1)부착면(131)에 부착되게 되고 있다. 또한, 리테이너 링(123)의 내주면(123c)은 상면(123b)에 대하여 대략 직교하고 있어, 제2 부착면(132)과의 사이에 탄성막(124)의 외주부(124a)(후술)를 끼워 이것을 고정하도록 되어 있다.
여기서, 리테이너 링(123)은, 상면(123b)와 캐리어(122)의 제1 부착면(131)의 사이에 적당한 두께의 심을 끼워 장착하는 것도 가능하고, 이것에 의해서 캐리어(122)의 하면에 걸쳐지는 탄성막(124) 하면으로부터의 리테이너 링(123)의 돌출량을, 연마하는 웨이퍼(W)의 두께에 따라서 조정할 수 있다.
또한 리테이너 링(123)이 마모하여 그 상하 방향의 두께가 얇아지더라도, 탄성막(124)하면에서의 리테이너 링(123)의 돌출량을 알맞은 범위 내로 억제하여, 리테이너 링(123)의 수명을 연장시킬 수 있다.
외주측을 향하는 제2 부착면(132)에는, 전체 둘레에 걸쳐 끼움 홈(133)이 형성되어 있다. 끼움 홈(133)은, 그 저면의 폭에 대하여 개구부측의 폭이 좁혀진 형상을 하고 있고, 캐리어(122)의 하면에 걸쳐지는 탄성막(124)의 단부 모서리(124b)(후술)가 삽입되는 것이다. 그리고, 제2 부착면(132)은, 리테이너 링(123)이 캐리어(122)에 부착됨으로써 리테이너 링(123)의 내주면(123c) 사이에 탄성막(124)의 외주부(124a)를 끼워 고정 하도록 되어 있다. 이것에 의해서 탄성막(124)은, 캐리어(122)에 대하여 기밀하게 부착되어 있다. 여기서 탄성막(124)은, 예를 들면 다이어프램(71)과 같이 섬유 보강 고무 등의 가요성을 가지는 소재로 이루어지며, 그 외주부(124a)는 평면형으로 된 내주부에 대하여 상면측으로 세워지고, 단부 모서리(124b)를 내주측을 향해 절첩한 형상으로 되고 있다. 단부 모서리(124b)는 다른 부분에 비해 두껍게 형성되어 있고, 이것에 의해서 단부 모서리(124b)는 캐리어(122)의 끼움 홈(133)에 결합되도록 되어 있다.
캐리어(122)에는, 하면에 형성되는 가압 포켓(78)으로부터 상면에 형성되는 오목부(129의 대략중앙까지 통하는 제1 유체 공급로(79)가 형성되어 있다. 이 제1 유체 공급로(79)의 상면측의 단부에는, 상기 한 배관(94)이 접속되어 있는 또한, 캐리어(122)에 있어서 웨이퍼(W)를 유지하는 쪽의 면인 하면에는, 가요성을 갖고, 그 하면에서 웨이퍼(W)를 받는 탄성막(124)이 뻗어지고 있고, 이것에 의해서 탄성막(124)과 캐리어(122)의 하면의 사이에 공간(SP)이 형성되어 있다. 공간(SP)은, 제1 유체 공급로(79), 배관(94), 제2 유로(93b)를 통하여, 제2 압력 조정 기구(66)에 접속되어 있다. 제2 압력 조정 기구(66)는, 공간(SP)에서 유체(예를 들면 공기) 의 공급 또는 흡인을 하여 공간(SP)의 내압을 조정하는 것이다. 제2 압력 조정 기구(66)는, 웨이퍼(W)의 연마시에 있어 공간(SP)의 내압을 높임으로써 탄성막(124)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 전면을 연마 패드(4)을 향해 균배압력으로 압박하여, 또한 공간(SP)의 내압을 외기압보다도 저하시켜 탄성막(124)을 캐리어(122)의 가압 포켓(78) 내를 향해서 오목하게 들어가게 함으로써 탄성막(124)을 웨이퍼(W)를 흡착하는 흡반으로서 작용시키는 것이다.
제2 압력 조정 기구(66)는, 공간(SP)의 내압을 조정함으로써 플로우팅부(125)로부터 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)를 향해 압박하는 힘을 조절하여 웨이퍼(W)를 리테이너 링(123)과는 독립하여 부유 지지하고 있다.
여기서, 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 힘은, 공간(SP)의 내압을, 플로우팅부(125)에 대한 반력으로서 취함으로써 생기고 있으며, 리테이너 링(123)이 연마 패드(4)에 접촉되는 압력은, 공간(SP)의 내압에 따라서 변화한다. 제1, 제2 압력 조정 기구(65, 66)에 의한 유체실(73), 공간(SP)의 내압의 조정은, 이러한 관계를 고려하여 행해진다.
이와 같이 구성된 연마 헤드(121)는, 샤프트부(92)를 연마 장치의 스핀들(17)에 연결함으로써 연마 장치에 부착된다. 이 연마 헤드(121)를 이용하여 웨이퍼(W)의 연마를 하는 경우, 우선 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 로딩 장치 등에 따라서 캐리어(122)의 하면에 설치된 탄성막(124)에 접촉된다. 이 상태로, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP) 내의 내압을 낮추어 탄성막(124)을 가압 포켓(78) 내를 향해서 오목하게 들어가, 웨이퍼(W)를 흡착하는 흡반으로서 작용시킴으로써 웨이퍼(W)의 유지를 한다.
다음에, 연마 헤드(121)에 의해서 웨이퍼(W)를 회전 구동되는 플래튼(3)에 연장된 연마 패드(4)의 표면에 접촉시킨다.
웨이퍼(W)는 리테이너 링(123)에 의해서 주위가 걸리면서, 그 표면이 플래튼(3)의 상면에 첨부된 연마 패드(4)에 접촉된다.
이와 같이, 제1 압력 조정 기구(65)에 의한 캐리어(122) 및 리테이너 링(123)의 연마 패드(4)에의 압박 압력, 및 제2 압력 조정 기구(66)에 의해 탄성막(124)에 가해지는 배압에 의해서 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 압력을 조절하면서, 플래튼(3)를 회전시킴과 동시에 카루우젤(11) 및 연마 헤드(121)를 자전시키고, 이것과 동시에, 도시하지 않은 슬러리 공급 수단으로부터 슬러리를 연마 패드(4)의 표면이나 웨이퍼(W)의 피연마면에 공급시킴으로써 웨이퍼(W)는 연마된다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(121), 및 이것을 이용하는 연마 장치에 따르면, 헤드 본체(62)의 외경에 비해 웨이퍼(W)를 유지하는 플로우팅부(125)의 외경이 크기 때문에, 연마 헤드(121)의 웨이퍼(W)의 외측에의 돌출 연장부를 없애고 연마 헤드(121)의 설치 공간을 작게 할 수 있다.
또한, 플로우팅 구조에 의해서 형성되는 간극(K1)은, 캐리어(122)의 상면과 헤드 본체(62)의 사이에 형성되어 있고 연마 패드(4)로부터 이격되어 있고, 이 간극(K1)의 개구부와 연마 패드(4) 사이는 캐리어(122)의 제1 돌출 연장부(128)에 의해서 차단됨과 동시에 커버(127)에 의해서 주위가 덮여 있으므로, 간극(K1) 내에 이물이 흡입되기 어렵게 된다. 이로써, 웨이퍼(W)에 스크래치 등의 손상을 생기기 어렵게 할 수 있고, 또한 연마 헤드(121)에 있어서 플로우팅부(125)를 헤드 본체(62)로부터 제거하여 세정을 하는 빈도를 저감시켜, 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)는, 탄성막(124)에 의해서 부유 지지되도록 되어 있기 때문에, 리테이너 링(123)이 캐리어(122)에 고정되어 있고 캐리어(122)에 대하여 부유 지지되어 있지 않은 구조이면서, 리테이너 링(123)과 웨이퍼(W)를 독립하여 부유 지지할 수 있고, 웨이퍼(W)의 연마를 양호하게 행할 수 있다.
그리고, 리테이너 링(123)을 캐리어(122)에 부유 지지하는 구조가 불필요하기 때문에, 연마 패드(4)에 면하는 부분으로부터 플로우팅 구조에 의해서 형성되는 간극을 없앨 수 있다.
또한, 리테이너 링(123)은, 다이어프램(71)이 아니라, 캐리어(122)에 부착되어 있으므로, 연마 헤드(121)를 분해하지않고서 리테이너 링(123)을 교환할 수 있고, 작업 효율을 향상시켜, 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 리테이너 링(123)은, 캐리어(122)에 대하여, 헤드 본체(62)의 외주측으로 연장되는 제(1)돌출 연장부(128)의 상면측에서 볼트 고정 됨으로써 고정되기 때문에, 캐리어(122)에의 리테이너 링(123)의 착탈이 용이해지고, 또한 리테이너 링(123)을 캐리어(122)에 고정하는 리테이너 링 고정 볼트(128b)가 캐리어(122)의 상면에 있고 연마 패드(4)로부터 이격하고 있어, 또한 리테이너 링 고정 볼트(128b)와 연마 패드(4) 사이는 제(1)돌출 연장부(128)에 의해서 차단되고 있으므로, 리테이너 링 고정 볼트(128b) 고유의 금속 오염을 저감할 수 있다.
[제7 실시예]
이하, 본 발명의 제7 실시예를, 도면을 참조하여 설명하지만, 상술한 제1 내지 제6 실시예의 어느 것과 동일 또는 같은 부분에는 동일한 부호를 이용하여 그 설명을 생략한다. 여기서, 본 발명의 연마 장치는, 도28에 도시한 종래의 연마 장치(10)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 연마 헤드로서, 도17의 직립 단면도에 도시한 연마 헤드(131)를 이용한 것이다(도27에 도시한 연마 장치(1)에 있어서 연마 헤드(131)를 이용한 구성으로 해도 좋다). 여기서, 도18은 도17의 주요부 확대도.
도17에 있어서, 연마 헤드(131)는, 상부 판부(67) 및 통형으로 형성된 주위 벽부(68)로 이루어지는 헤드 본체(62)와, 헤드 본체(62) 내에 연장된 다이어프램(63)과, 다이어프램(63)에 고정되는 중간 부재(132)와, 다이어프램(63)의 하면에, 중간 부재(132)를 거쳐서 고정되는 대략 원반 형상의 캐리어(133)와, 캐리어(133)의 외주하부에, 주위 벽부(68)의 내벽과의 사이에 위치하여 설치된 원환형 리테이너 링(75)을 구비하고 있다.
캐리어(133)는, 중간 부재(132)에 대하여 헤드 본체(62)와 대략 동심으로 부착되는 것으로서, 하면에 연장된 탄성막(77)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 일면을 유지하는 것이다. 리테이너 링(75)은, 캐리어(133)와 대략 동심으로 부착되는 것이다. 이들 캐리어(133) 및 리테이너 링(75)은, 다이어프램(63)의 탄성 변형에 의해서 헤드 축선 방향으로 이동 가능해진 플로우팅 구조로 되어 있는 것으로, 이들은 플로우팅부(134)를 구성하고 있다.
헤드 본체(62)의 상부 판부(67)는, 연마 장치의 도시하지 않은 아암에 연결되기 위한 연결부인 샤프트부(92)에 동축으로 고정되어 있고, 샤프트부(92)에는, 제1, 제2 유로(93a, 93b)가 수직 방향으로 형성되어 있다. 또한, 주위 벽부(68)의 내벽의 하부에는, 전체 둘레에 걸치고 단차부(70)가 형성되어 있다.
다이어프램(63)은, 내주측이 개구되는 원환 형상으로 형성된 것으로서, 다이어프램 고정 링(71)에 의해서 주위 벽부(68)의 내벽에 형성된 단차부(70) 상에 고정되어 있다.
또한, 헤드 본체(62)와 플로우팅부(134), 중간 부재(132) 사이의, 다이어프램(63)에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 공간은, 유체실(73)이 되고, 샤프트부(92)에 형성된 제1 유로(93a)와 연통되어 있다. 그리고, 유체실(73) 내에, 제1 압력 조정 기구(65)로부터 제1 유로(93a)를 통하여, 공기를 비롯한 유체가 공급됨으로써, 유체실(73) 내의 압력은 조정된다. 제1 압력 조정 기구(65)는, 유체실(73) 내의 압력즉 다이어프램(63)과 동시에 변위하는 플로우팅부(134)를 헤드 축선 방향으로 변위시키는 힘을 조절하고 있다. 제1 압력 조정 기구(65)는, 플로우팅부(134)에 있어서 연마 패드(4)에 접촉되는 리테이너 링(75)을 연마 패드(4)에 압박하는 힘의 조절을 주목적으로 하고 있다.
여기서, 유체실(73) 내에는, 샤프트부(92)에 형성된 제2 유로(93b)와 캐리어(133)에 설치되는 유체 공급로(79)를 접속하는 배관(94)이 설치되어 있다.
중간 부재(132)는, 내주측이 개구되는 대략 원환 형상을 하는 부재이고, 강성을 가지는 소재, 예를 들면 스테인레스강, 세라믹, 또는보다 경량인 알루미늄재 등으로 이루어진다. 중간 부재(132)는, 다이어프램(63)의 상면에 배치되는 중간 부재 고정 링(135)에 대하여, 사이에 다이어프램(63)을 끼운 상태로 각각 중간 부재 고정 볼트(136)에 의해서 나사식 체결됨으로써 헤드 본체(62)와 대략 동심으로 다이어프램(63)의 하면에 부착되어 있다.
또한, 중간 부재(132)의 내주 상부에는, 도18에 도시한 바와 같이, 내주측으로 향해서 연장되는 내부 플랜지(132a)가 형성되어 있고, 이 중 플랜지(132a)에 의해서 그 하방에 형성되는 단부 및 중간 부재(132)의 하면이, 캐리어(133)의 결합부(137b)(후술)와 결합하는 결합부(137a)로 되어 있다. 그리고, 이 결합부(137a) 중, 중간 부재(132)의 하면은, 중간 부재(132)의 축선에 대략 직교하고 있고, 제1 부착 기준면(138)으로 되어 있다. 또한, 결합부(137a)를 형성하는 단부 중 내주측을 향하는 면은, 중간 부재(132)의 축선에 대략 평행으로 되어, 제2 부착 기준면(139)이라고 되어 있다.
세라믹, 또는 보다 경량인 알루미늄재 등의 고강성 재료로 이루어지는 캐리어(133)는 도17에 도시한 바와 같이, 대략 원반 형상의 부재이고, 중간 부재(132)의 하방으로, 예를 들면 볼트 고정 등에 의해서 착탈을 가능하게 하여 부착되어 있다. 캐리어(133)의 외주부(133a)는, 상부 및 하부에는, 각각 전문에 걸쳐 캐리어(133)와 대략 동심의 절결이 설치되고 단부가 형성되어 있고, 도18에 도시한 바와 같이, 캐리어(133)의 외주부(133a)에서, 상부에 형성되는 단부가 중간 부재(132)의 결합부(137a)와 결합하는 결합부(137b)로 되어 있다. 그리고, 결합부(137b)를 형성하는 단부 중 상방을 향하는 면은, 캐리어(133)의 축선에 대략 직교하고 있어, 제3 부착 기준면(141)이 되어 있다. 또한, 단부 중 외주측을 향하는 면은, 캐리어(133)의 축선에 대략 평행이 되어, 제4 부착 기준면(142)으로 되어 있다.
캐리어(133)는, 결합부(137b) 중, 제3 부착 기준면(141)을 중간 부재의 제1 부착 기준면(138)에 면 접촉시키고, 또한 제4 부착 기준면(142)을 중간 부재(132)의 제2 부착 기준면(139)에 면 접촉시킴으로써 중간 부재(132)와 같아지도록 위치 결정된다. 그리고, 이들 중간 부재(132)의 결합부(137a) 또는 캐리어(133)의 결합부(137b), 혹은 이들 양방에는, 이들 사이를 기밀, 액체 밀폐로 밀봉하는 밀봉재(143)가 배치되고 있다. 본 실시예에서는, 밀봉재(143)로서 예를 들면 O링이 이용되어, 결합부(137a)의, 제2 부착 기준면(139)에, 그 전체 둘레에 걸쳐 밀봉재(143)가 삽입되는 홈(143a)을 형성하고 있는 홈(143a)은 캐리어(133)의 제4 부착 기준면(142) 측에 설치해도 좋다).
또한, 캐리어(133)의 하면의 중앙부에는 대략 원형 오목부인 가압 포켓(78)이 설치되고, 그 밖의 부분은 일정한 두께로 되어 있다. 그리고, 캐리어(133)에는, 가압 포켓(78)으로부터 캐리어(133)의 상면까지 통하는 유체 공급로(79)가 형성되어 있다. 유체 공급로(79)는 유체실(73) 내에 설치되는 배관(94)과 헤드 본체(62)의 상부 판부(67)의 제2 유로(93b)를 통하여, 제2 압력 조정 기구(66)와 접속되어 있다.
리테이너 링(75)은, 대략 원환 형상으로 형성되는 부재이고, 도17에 도시된 바와 같이, 캐리어(133)의 외주부(133a) 하부에 형성되는 단부에, 주위 벽부(68) 및 캐리어(133)와 대략 동심으로 부착되어 있다. 리테이너 링(75)은, 캐리어(133)에 대하여, 예를 들면 리테이너 링 고정 볼트(144)에 의한 볼트 고정 등에 의해서 착탈을 가능하게 하여 부착되어 있고, 또한 주위 벽부(68)의 내벽과, 캐리어(133)의 하측의 단부 중 외주측을 향하는 면과의 각각에 대하여, 사이에 미소한 간극을 비워 설치되어 있다.
또한 리테이너 링(75)은, 도18에 도시한 바와 같이, 상면(75b) 및 하면(75a)이 대략 평행하게 형성되어 있고, 연마시에는 연마 패드(4)에 접촉하도록, 하면(75a)을 캐리어(133)의 하면에 걸쳐지는 탄성막(77)의 하면보다도 돌출하여 설치되어 있다. 여기서, 리테이너 링(75)은, 그 위 면(75b)과 캐리어(133)의 하측의 단부 중의 하측을 향하는 면(133b)의 사이에, 적당한 두께의 심을 끼운 상태로 장착하는 것도 가능하고, 이것에 의해서 캐리어(133)의 하면에 걸쳐지는 탄성막(77)의 하면에서의 돌출량을, 연마하는 웨이퍼(W)의 두께에 따라서 조정할 수 있다.
또한 리테이너 링(75)이 마모하여 그 상하 방향의 두께가 얇아지더라도, 탄성막(77) 하면에서의 리테이너 링(75)의 돌출량을 알맞은 범위 내로 억제하고, 리테이너 링(75)의 수명을 연장시킬 수 있다.
캐리어(133)의 하면에는, 가압 포켓(78)과 외부를 구획하여 공간(SP)을 형성하는 탄성막(77)이 걸쳐져 있다. 탄성막(77)은, 예를 들면 다이어프램(63)과 같이 섬유 보강 고무 등의 가요성을 가지는 소재로 이루어지는 대략 원형 시트형 부재이고, 그 외주연을, 캐리어(133)의 단부의 면(133b)과 리테이너 링(75)의 상면(75b)의 사이에 끼워짐으로써 캐리어(133)에 대하여 기밀하게 부착되어 있다.
제2 압력 조정 기구(66)는, 공간(SP)을 포함하는 캐리어(133)와 탄성막(77) 사이의 공간(탄성막(77)의 상면측)에 있어서 기체의 공급 또는 흡인을 하여 이 공간의 내압을 조정하는 것이다.
그리고, 제2 압력 조정 기구(66)는, 웨이퍼(W)의 연마시에 있어 캐리어(133)와 탄성막(77) 사이의 공간의 내압을 소정 압력까지 높임으로써 탄성막(77)을 외측을 향해 압박하여 탄성막(77)의 하면에 의해서 웨이퍼(W)의 전면을 연마 장치의 연마 패드(4)에 균등 압력으로 압박하도록 하는 것이다. 이 때 제2 압력 조정 기구(66)가 전압을 가하는 압력은, 웨이퍼(W)가 연마에 알맞은 압력으로 연마 패드(4)에 압박되도록 조정되어 있다. 또한, 제2 압력 조정 기구(66)는, 웨이퍼(W)를 탄성막(77)의 하면에 밀착시킨 상태에서 공간(SP)의 내압을 외기압 보다도 저하시킴으로써 탄성막(77)을 가압 포켓(78) 내를 향해서 오목하게 파이게 하고, 탄성막(77)을 웨이퍼(W)를 흡착하는 흡반으로서 작용시키는 것이다.
제2 압력 조정 기구(66)는, 공간(SP)의 내압을 조정함으로써 플로우팅부(134)로부터 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)를 향해 압박하는 힘을 조절하여 웨이퍼(W)를 리테이너 링(75)과는 독립하여 부유 지지하고 있다.
여기서, 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 힘은, 공간(SP)의 내압에 의해서 결정되어 있지만, 이 힘은, 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 힘과 동일한 힘으로 플로우팅부(134)를 끌어 올리고 있다. 또한, 리테이너 링(75)을 연마 패드(4)에 압박하는 힘은, 플로우팅부(134)가 밀어 올려지는 힘과, 제1 압력 조정 기구(65)로부터 공급되는 유체압으로 플로우팅부(134)를 연마 패드(4)를 향해 압박하는 힘의 차로서 주어진다. 즉, 리테이너 링(75)이 연마 패드(4)에 접촉되는 압력은, 공간(SP)의 내압에 따라서 변화한다. 제1, 제2 압력 조정 기구(65, 66)에 의한 유체실(73), 공간(SP)의 내압의 조정은, 이러한 관계를 고려하여 행해진다.
이와 같이 구성된 연마 헤드(131)는, 샤프트부(92)를 도시하지 않은 아암에 연결함으로써 연마 장치에 연결된다. 이 연마 헤드(131)를 이용하여 웨이퍼(W)의 연마를 하는 경우, 우선 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 로딩 장치 등에 따라서 캐리어(133)의 하면에 설치된 탄성막(77)에 접촉된다. 이 상태로, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP) 내의 내압을 낮추어 탄성막(77)을 가압 포켓(78) 내를 향해서 오목하게 들어가, 웨이퍼(W)를 흡착하는 흡반으로서 작용시킴으로써 웨이퍼(W)의 유지를 한다.
다음에, 아암에 의해서 연마 헤드(131)를 이동시켜 웨이퍼(W)를 연마 패드(4) 상에 반입한다.
그리고, 웨이퍼(W)는 리테이너 링(75)에 의해서 주위가 걸리면서, 그 표면을 플래튼(3)의 상면에 첨부된 연마 패드(4)에 접촉된다.
이와 같이, 제1 압력 조정 기구(65)에 의한 캐리어(133) 및 리테이너 링(75)의 연마 패드(4)에의 압박력, 및 제2 압력 조정 기구(66)에 의해 탄성막(77)에 가해지는 배압에 의해서 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)에 압박하는 압력을 조절하면서, 플래튼(3)을 회전시킴과 동시에 연마 헤드(131)를 자전시키고, 이것과 동시에, 도시하지 않은 슬러리 공급 수단으로부터 슬러리(S)를 연마 패드(4)의 표면이나 웨이퍼(W)의 피연마면에 공급시킴으로써 웨이퍼(W)는 연마된다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(131) 및 이것을 이용한 연마 장치에 따르면, 캐리어(133) 및 리테이너 링(75)(플로우팅부(134))가 중간 부재(132)를 거쳐서 다이어프램(63)에 부착되어 있고, 또한 플로우팅부(134)는 중간 부재(132)에 착탈 가능하게 부착되어 있으므로, 연마 헤드(131) 전체를 분해하는 일 없이, 플로우팅부(134)의 착탈이 가능해진다. 이것에 의해서, 보수가 용이해지고, 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다. 또한, 중간 부재(132)가 강성을 가지고 있으므로, 종래와 같이 플로우팅부를 가요성을 가지는 다이어프램에 직접 조립하는 경우에 비해, 플로우팅부의 조립 정밀도가 안정된다. 그리고, 다이어프램(63)에 대한 중간 부재(132)의 조립 정밀도를 확보해 두면, 플로우팅부(134)를 재차 장착할 때에도 간단한 조정 만으로 플로우팅부(134)의 조립 정밀도를 확보하는 것이 가능해져, 웨이퍼의 가공 정밀도를 안정시킬 수 있다.
또한, 중간 부재(132)는, 플로우팅부(134)의 헤드 축선 방향의 위치를 조절하는 스페이서로서도 이용할 수 있다. 즉, 중간 부재(132)를 스페이서가 되는 부분의 두께가 다른 중간 부재(132)와 교환함으로써, 예를 들면 연마하는 웨이퍼(W)의 두께에 맞춰, 헤드 본체(62)에 대한 플로우팅부(134)의 헤드 축선 방향의 위치를 바꿔, 플로우팅부(134)의 웨이퍼 유지 위치의 조정을 할 수 있다. 여기서, 중간 부재(132)에, 스페이서가 되는 부분의 두께(본 실시예에서는 중간 부재(132)의 상면에서 하면까지의 두께)를 표시하는 표시부를 설치함으로써, 플로우팅부(134)의 셋팅을 눈으로 확인함에 의해서 확인할 수 있고, 조정 에러를 저감할 수 있다. 여기서, 표시부는 중간 부재(132)의 일부이어야만 할 필요는 없고, 예를 들면 중간 부재(132)의 전면을 표시부로 할 수도 있다. 그리고, 스페이서가 되는 부분의 두께(헤드 본체(62)와 플로우팅부(134) 사이의 거리 또는 이들 상대 위치, 혹은 대응하는 웨이퍼(W)의 두께로서 나타낼 수도 있다)는, 수치나 표적의 수, 형상 등으로 나타내거나, 스페이서가 되는 부분의 두께에 따라서 중간 부재(132)를 색 구별하는 등으로 표시할 수 있다.
그리고, 예를 들면 표시부에 스페이서가 되는 부분의 두께를 도시하는 바코드를 설치함으로써, 연마 장치의 제어 장치(도시하지 않음)에 연마 헤드(131)의 셋팅 정보를 용이하게 입력할 수 있다. 이로써, 제어 장치에 현재의 연마 조건과 연마 헤드(131)의 셋팅을 대조 확인시켜, 셋팅에 잘못이 없는지를 자동적으로 확인시켜, 조정 에러를 저감할 수 있다.
또한, 다이어프램(63) 및 중간 부재(132)가, 함께 내주측이 개구되는 대략 원환 형상으로 되어 있고, 중간 부재(132)로부터 플로우팅부(134)를 제거함으로써 연마 헤드(131)의 내부가 외부에 노출하므로, 동시에 연마 헤드(131)의 내부의 보수도 행하는 것이 가능해진다. 이와 같이 보수를 용이하게 행할 수 있기 때문에, 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 중간 부재(132)와 캐리어(133)와의 결합부(137a, 137b) 사이에 배치되는 밀봉재(143)에 의해서 이들 결합부(137a, 137b) 사이의 밀봉이 행하여지기 때문에, 다이어프램(63)에의 중간 부재(132)의 부착은 유체실(73)의 기밀성을 확보하는 것을 중시하여, 중간 부재(132)에의 플로우팅부(134)의 조립은 플로우팅부(134)의 조립 정밀도를 확보하는 것을 중시하여 행하는 것이 가능해지는 또한, 이 웨이퍼 연마 헤드(131)에 유지되는 웨이퍼(W)는, 탄성막(77)에 의해서 부유 지지되도록 되어 있기 때문에, 리테이너 링(75)이 캐리어(133)에 고정되어 있고, 캐리어(133)에 대하여 부유 지지되어 있지 않은 구조라도, 리테이너 링(75)과 웨이퍼(W)를 독립하여 부유 지지할 수 있고, 웨이퍼(W)의 연마를 양호하게 행할 수 있다.
그리고, 리테이너 링(75)을 캐리어(133)에 대하여 부유 지지하는 구조가 불필요하기 때문에, 연마 패드(4)에 면하는 부분으로부터 플로우팅 구조에 의해서 형성되는 간극을 적게 할 수 있다.
또한, 리테이너 링(75)은 캐리어(133)에 부착되어 있고, 연마 헤드(131)를 분해하지 않고서 리테이너 링(75)을 교환할 수 있기 때문에, 작업 효율을 향상시켜 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.
또한, 다이어프램(63)과 플로우팅부(134)의 사이에 중간 부재(132)를 개재시킴으로써 결과적으로 플로우팅부(134)의 하단과 헤드 본체(62)의 개구부 사이의 거리가 멀어지기 때문에, 헤드 본체(62) 내에 연마 패드(4) 상의 슬러리(S)가 도입되기 어렵게 된다. 또한, 가령 슬러리(S)가 도입된 경우에도, 연마 패드(4) 상에 유출하기 어렵게 된다.
여기서, 상기 실시예에 있어서는, 중간 부재(132)의 결합부(137a)와 캐리어(133)의 결합부(137b) 사이의 밀봉을 하는 밀봉재(143)를, 결합부(137a)의 제2 부착 기준면(139)과, 결합부(137b)의 제4 부착 기준면(142) 사이에 배치한 예를 도시했다. 그러나, 이것에 한정되는 일없이, 밀봉재(143)를 결합부(137a)의 제1 부착 기준면(138)과 결합부(137b)의 제3 부착 기준면(141) 사이에 배치해도 좋다. 여기서, 예를 들면 밀봉재(143)로서O링을 이용한 경우, 제1 부착 기준면(138) 또는 제3 부착 기준면(141)에, 그 전체 둘레에 걸쳐 밀봉재(143)를 수용하는 홈(143a)을 형성한다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 중간 부재(132)의 내주 하부에 형성한 단부를 결합부(137a)로 하고, 캐리어(133)의 외주상부에 형성한 단부를 결합부(137b)로 한 예를 도시했다. 그러나, 이것에 한정되는 일없이, 예를 들면 도19에 도시한 바와 같이, 중간 부재(132)에 있어서 단부를 내주하부가 아니라 외주하부에 형성하여 결합부(137a)로 하고, 캐리어(133)에 있어서, 외주 상부에 절입을 설치하는 대신에 전체 둘레에 걸쳐 돌기(T)를 형성하여, 이 돌기(T)의 상면 및 내주측으로 향하는 면에 의해 결합부(137b)를 형성해도 좋다. 이 경우, 결합부(137a)를 형성하는 단부 중 하방을 향하는 면을, 중간 부재(132)의 축선에 대략 직교하는 제1 부착 기준면(138)으로 하고, 단부 중 외주측을 향하는 면을, 중간 부재(132)의 축선에 대략 평행한 제2 부착 기준면(139)로 하고, 또한, 결합부(137b)를 형성하는 돌기(T)의 상면을 캐리어(133)의 축선에 대략 직교하는 제3 부착 기준면(141)로 하고, 돌기(T)의 내주측을 향하는 면을 캐리어(133)의 축선에 대략 평행한 제4 부착 기준면(142)으로 한다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 리테이너 링(75)을 캐리어(133)에 대하여 볼트 고정하는 경우에는, 예를 들면 캐리어(133)의 상면측에서 리테이너 링 고정 볼트(144)에 의해서 볼트 고정 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 리테이너 링 고정 볼트(144)가 캐리어(133)의 상면에 있고 연마 패드(4)로부터 이격하고, 또한 리테이너 링 고정 볼트(144)와 연마 패드(4) 사이는 캐리어(133)에 의해서 차단되기 때문에, 리테이너 링 고정 볼트(144) 고유의 금속 오염(리테이너 링 고정 볼트(144)로부터 녹아 나온 금속에 의한 오염)을 저감할 수 있다. 또한, 캐리어(133)의 상면에서, 리테이너 링 고정 볼트(144)가 중간 부재(132)에 의해서 덮어지는 구조로 하거나, 또는 유체실(73) 내에 수용되는 구조로 함으로써 더욱 리테이너 링 고정 볼트(144)로부터 유발되는 금속 오염을 저감할 수 있다.
[제8 실시예]
이하, 본 발명의 제8 실시예를, 도면을 참조하여 설명하지만, 상술한 제1 내지 제7 실시예와 동일 또는 같은 부분에는 동일한 부호를 이용하여 그 설명을 생략한다. 여기서, 본 발명의 연마 장치는, 도28에 도시한 종래의 연마 장치(10)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 연마 헤드로서, 도20의 직립 단면도에 도시한 연마 헤드(146)를 이용한 것이다(도27에 도시한 연마 장치(1)에 있어서 연마 헤드(146)를 이용한 구성으로 해도 좋다).
도20에 있어서, 연마 헤드(146)는, 상부 판부(67) 및 통형으로 형성된 주위 벽부(68)로 이루어지는 헤드 본체(62)와, 헤드 본체(62) 내에 연장된 다이어프램(63)과, 다이어프램(63)에 고정되는 중간 부재(147)와, 다이어프램(63)의 하면에, 중간 부재(147)를 거쳐서 고정되는 대략 원반 형상의 캐리어(148)와, 캐리어(148)의 외주 하부에 설치된 원환형 리테이너 링(123)을 구비하고 있다. 이들 캐리어(148) 및 리테이너 링(123)은, 다이어프램(63)의 탄성 변형에 의해서 헤드 축선 방향으로 이동 가능해지는 플로우팅부(145)를 구성하고 있다.
헤드 본체(62)의 상부 판부(67)는, 연마 장치의 도시하지 않은 아암에 연결되기 위한 샤프트부(92)에 동축으로 고정되어 있다. 샤프트부(92)에는, 제1, 제2 유로(93a, 93b)가 수직 방향으로 형성되어 있다.
상부 판부(67)의 하면에는, 헤드 축선 방향으로 연장하는 스토퍼 볼트(126)가 설치되어 있다. 스토퍼 볼트(126)의 하단에는, 측방에 돌출시켜, 중간 부재(147)에 설치되는 내부 플랜지(147b)(후술)와 결합되어 얻어지는 단차부(126a)가 설치되어 있다.
또한 주위 벽부(68)의 내벽 하부에는 전체 둘레에 걸쳐 단차부(70)가 형성되어 있다.
다이어프램(63)은, 다이어프램 고정 링(71)에 의해서 주위 벽부(68)의 내벽에 형성된 단차부(70) 상에 고정되어 있다. 또한, 헤드 본체(62)와 중간 부재(147) 사이에서 다이어프램(63)에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 공간은, 유체실(73)이라고 되어, 샤프트부(92)에 형성된 제1 유로(93a)와 연통되어 있다.
여기서, 유체실(73) 내에는, 샤프트부(92)에 형성된 제2 유로(93b)와 중간 부재(147)에 설치되는 제3 유로(93c)(후술)를 접속하는 배관(94)이 설치되어 있다.
중간 부재(147)는, 강성을 가지는 소재, 예를 들면 스테인레스강, 세라믹, 알루미늄재 등 로 이루어지며, 외경이 헤드 본체(62)의 외경 보다 큰 대략 원반 형상을 하고 있다. 중간 부재(147)는 헤드 본체(62)와 동심으로 부착되어 있고, 헤드 본체(62) 보다도 외주측으로 연장되는 부분은 제2 돌출 연장부(152)가 된다.
여기서, 중간 부재(147)는 플로우팅부(145)의 헤드 축선 방향의 위치를 조절하는 스페이서를 겸하고 있고, 중간 부재(147)에는, 스페이서가 되는 부분의 두께를 표시하는 표시부(I)가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 스페이서가 되는 부분의 두께는, 후술하는 돌부(147a)의 상면에서 제6의 부착 기준면(147) 까지의 두께이다. 표시부(I)는 중간 부재(147)의 일부이어야만 할 필요는 없고, 예를 들면 중간 부재(147)의 전면을 표시부로 할 수 있다. 또한, 스페이서가 되는 부분의 두께(헤드 본체(62)와 플로우팅부(145) 사이의 거리나 이들 상대 위치, 혹은 대응하는 웨이퍼(W)의 두께로서 나타낼 수 있다)는, 표시부(I)에 수치나 표적의 수, 형상 등으로 나타내거나, 스페이서가 되는 부분의 두께에 따라서 중간 부재(147)를 색 구별하는 등으로 표시할 수 있다. 본 실시예에서는, 중간 부재(147)에 있어서 외부에 노출되는 부분인 제2 돌출 연장부(152)의 외주면을 표시부(I)로 하고, 중간 부재(147)를, 스페이서가 되는 부분의 두께에 따라서 색 구별한 것으로 한다.
중간 부재(147)의 상면 중, 헤드 본체(62)의 개구 부분 내에 위치하는 부분에는, 중간 부재(147)와 대략 동심으로, 헤드 본체(62) 내에 수용되는 대략 링형 돌기부(147a)가 형성되어 있다. 또한, 돌기부(147a)의 내주측에는 오목부(149)가 형성되어 있고, 외주측에 비하여 한층 낮게 형성되어 있다. 그리고, 오목부(149)에 의해서 중간 부재(147)의 상부에 형성되는 공간도 유체실(73)로 되어 있다.
돌기부(147a)는, 다이어프램(63)의 상면에 배치되는 대략 원환 형상을 하는 중간 부재 고정 링(135)에 대하여, 다이어프램(63)을 끼운 상태로 중간 부재 고정 볼트(136)에 의해서 나사식 체결되어 있고, 이것에 의해서 중간 부재(147)는 다이어프램(63)의 하면에 부착된다. 여기서, 돌기부(147a)가 중간 부재(147)의 상면(외주측의 상면)으로부터 돌출하는 높이는, 헤드 본체(62)의 단차부(70)의, 헤드 축선 방향의 두께보다도 크게 취해지고 있고, 이것에 의해서 중간 부재(147)의상면과 주위 벽부(68)의 하단의 사이에는, 중간 부재(147)의 헤드 축선 방향에의 변화를 허용하는 간극(K2)이 형성되어 있다.
그리고, 오목부(149)의 저면 중앙에는, 중간 부재(147)의 하면측까지 통하는 제3 유로(93c)가 형성되어 있고, 이 제3 유로(93c)의 상단에는, 상기 배관(94)이 접속되어 있다.
또한, 이 돌기부(147a)의 상부에는, 내주측을 향해 연장되어, 내부 플랜지(147b)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 내부 플랜지(147b)는, 헤드 본체(62) 내에 설치한 스토퍼 볼트(126)의 단부(126a)와 결합되어 얻는 것으로서, 다이어프램(63)이 하방으로 휘더라도, 내부 플랜지(147b)와 스토퍼 볼트(126)의 단부(126a)가 결합함으로써, 헤드 본체(62)와 중간 부재(147)의 상대 이동을 적정 범위 내에 규제하여, 다이어프램(63)에 지나친 힘을 작용시키지 않게 되고 있다. 또한, 돌부(147a)의 외주측의 측면(147c)은, 헤드 축선에 대략 평행한 면이 되어, 헤드 본체(62)의 주위 벽부(68)의 내주면의 사이에 미소한 간극을 갖고 설치되어 있다. 측면(147c)은, 주위 벽부(68)의 내주면에 대하여, 헤드 축선 방향으로 미끄럼 이동될 수 있게 되어 있고, 이에 의해서 중간 부재(147)의 헤드 축선 방향에의 변위를 허용하면서, 헤드 축선에 직교하는 방향에의 변위를 규제하고 있다. 여기서, 돌부(147a)의 상부는 하부에 대하여 외경이 좁혀지고 있고, 이것에 의해서 주위 벽부(68)의 사이에, 중간 부재(147)가 헤드 축선 방향으로 변위할 때의 다이어프램(63)의 변형을 허용하는 공간을 확보하고 있다.
여기서, 본 실시예에서는, 제2 돌출 연장부(152)의 상면에는, 헤드 본체(62)와 중간 부재(147)의 사이에 형성되는 간극(K2)을 측방에서 덮는 대략 원환 형상의 커버(154)가 설치되어 있다. 커버(154)는, 예를 들면 제2 돌출 연장부(152)의 상면에 대하여 볼트 고정 등에 의해 고정되는 기부(154a)와, 기부(154a)로부터 헤드 본체(62)의 외주면(주위 벽부(68)의 외주면)에 따라서 헤드 축선 방향으로 직립하는 커버부(154b)를 가지고 있다. 커버부(154b)와 기부(154a) 사이에는 보강용 리브(154c)가 커버(154)의 주위 방향에 적절한 간격을 두고 복수개 설치되어 있다. 또한, 기부(154a)를 제2 돌출 연장부(152)에 고정하는 볼트(B)에는, 금속 오염을 초래하지 않도록, 예를 들면 수지제 볼트를 이용할 수 있다.
중간 부재(147)의 하면에는, 중간 부재(147)와 동심으로, 캐리어(148)에 설치된 결합 오목부(155b)(후술)와 결합하는 대략 원형 결합 돌기부(155a)가 형성되어 있다. 이 결합 돌기부(155a)의 외주면은 중간 부재(147)의 축선에 대략 평행으로 되어 제5 부착 기준면(156)으로 되어 있다. 또한, 중간 부재(147)의 하면 중, 결합 돌기부(155a)보다 외주측으로 위치하는 면은, 중간 부재(147)의 축선에 대략 직교하고 있고, 제6 부착 기준면(157)으로 되어 있다. 이들 제5, 제6 부착 기준면(156, 157)은, 중간 부재(147)에 캐리어(148)를 부착할 때의 부착 기준면이 된다.
여기서, 제5 부착 기준면(156)의 상단에서 제6 부착 기준면(157)의 내주측으로 걸어 릴리프가 형성되어 있고, 또한, 결합 돌기부(155a)의 하면은 캐리어(148)의 결합 오목부(155b)의 저면과는 비접촉 상태로 되어 있고, 이것에 의해서 중간 부재(147)에 대한 캐리어(148)가 장치하고 정밀도가 확보되고 있다.
캐리어(148)는, 세라믹, 또는 보다 경량인 알루미늄재 등의 고강성 재료로 이루어지며, 외경이 헤드 본체(62)의 외경보다도 큰 대략 원반 형상의 부재이고, 중간 부재(147)에 대하여 착탈을 가능하게 하여 부착되어 있다. 또한, 캐리어(148)는, 중간 부재(147)에 대하여 헤드 본체(62)와 동심으로 하여 부착되어 있고, 캐리어(148)에 있어서 헤드 본체(62) 보다도 외주측으로 연장되는 부분은 제3 돌출 연장부(148a)가 된다.
캐리어(148)의 상면에는, 캐리어(148)와 동심으로 하여, 중간 부재(147)의 결합 돌기부(155a)에 섬합하는 결합 오목부(155b)가 형성되어 있다. 결합 오목부(155a)의 내측면은, 캐리어(148)의 축선에 대략 평행으로 되고, 중간 부재(147)의 제5 부착 기준면(156)과 접촉되는 제7 부착 기준면(158)으로 되어 있다. 또한, 캐리어(148)의 상면은, 캐리어(148)의 축선에 대략직교하고 있어, 중간 부재(147)의 제6 부착 기준면(157)과 접촉되는 제8 부착 기준면(159)으로 되어 있다.
캐리어(148)는, 제7의 부착 기준면(158)을 중간 부재(147)의 제5 부착 기준면(156)에 면 접촉시키고, 제8의 부착 기준면(159)을 중간 부재(147)의 제6 부착 기준면(157)에 면 접촉시킴으로써 중간 부재(147)와 동심이 되도록 위치 결정된다. 그리고, 이들 중간 부재(147)의 부착 기준면 또는 캐리어(148)의 부착 기준면, 혹은 이들 양방에는, 이들 사이를 기밀, 액체 밀폐로 밀봉하는 밀봉재(143)가 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 밀봉재(143)로서O링이 이용되고, 중간 부재(147)의 제5 부착 기준면(156)에, 그 전체 둘레에 걸쳐 밀봉재(143)가 삽입되는 홈(143a)을 형성하고 있다. (홈(143a)은 캐리어(148)의 제7 부착 기준면(158) 측에 설치해도 좋다).
여기서, 중간 부재(147)에 대하여 캐리어(148)를 볼트 고정하는 구조를 채용하는 경우에는, 제2 돌출 연장부(152)에는 상하로 관통하여 볼트 삽통 구멍(152a)이 형성된다. 그리고 캐리어(148)는, 이 볼트 삽통 구멍(152a)에 삽통되는 캐리어 고정 볼트(152b)에 의해서 중간 부재(147)에 고정된다. 이 볼트 삽통 구멍(152a)은, 제2 돌출 연장부(152의 전체 둘레에 예를 들면 대략 등간격을 두고 복수 형성되어 있고, 또한, 제2 돌출 연장부(152)에 부착된 커버(154)에 의해서 덮여 있다(캐리어 고정 볼트(152b)의 머리 부분을 볼트 삽통 구멍(152a)에 수용시키지 않더라도, 커버(154)가 캐리어 고정 볼트(152b)의 머리 부분을 덮도록 하면 된다).
캐리어(148)의 하면에는, 캐리어(148)와 대략 동심으로 가압 포켓(78)이 형성되어 있다. 그리고, 캐리어(148)에는, 가압 포켓(78)으로부터 결합 오목부(155b)의 저면의 대략 중앙까지 통하는 유체 공급로(79)가 형성되어 있다. 유체 공급로(79)는, 캐리어(148)의 결합 오목부(155b)와 중간 부재(147)의 걸리는 돌출부(155a) 사이에 형성되는 공간 및 중간 부재(147)에 형성되는 제3 유로(93c)를 통하여 배관(94)과 접속되어 있고, 이것에 의해서 제2 압력 조정 기구(66)와 접속되어 있다.
또한, 캐리어(148)의 외주 하부에는, 전체 둘레에 걸쳐 절결이 형성되어, 캐리어(148)의 축선 방향 하방을 향하는 제1 부착면(131)과, 캐리어(148)의 외주 방향을 향하는 제2 부착면(132)이 형성되어 있다. 그리고 이들 제1, 제2 부착면(131, 132)에는 리테이너 링(123)이 부착된다.
여기서, 캐리어(148)에 대하여 리테이너 링(123)을 볼트 고정하는 구조를 채용하는 경우에는 제3 돌출 연장부(148a)에는, 상하로 관통하여 볼트 삽통 구멍(148b)이 형성된다. 그리고, 리테이너 링(123)은, 이 볼트 삽통 구멍(66b)에 삽통되는 리테이너 링 고정 볼트(148c)에 의해서 캐리어(148)에 나사식 체결된다. 이 볼트 삽통 구멍(148b)은 리테이너 링 고정 볼트(148c)의 머리 부분을 수용하도록 되어 있고, 이에 의해서 캐리어(148)를 중간 부재(147)에 부착했을 때에, 리테이너 링 고정 볼트(148c)가 중간 부재(147)와 캐리어(148)의 사이에 수용되어 외부와는 격리되도록 되어 있다. 볼트 삽통 구멍(148b)은 제3 돌출 연장 (48a)의 전체 둘레에 예를 들면 대략 등간격을 두고 복수 형성되어 있다(예를 들면 볼트 삽통 구멍(148b)에 리테이너 링 고정 볼트(148c)의 머리 부분을 수용시키는 대신, 도20로 이점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 중간 부재(147)의 하면에서 볼트 삽통 구멍(148b)에 대향하는 위치에 구멍(D)(홈이라도 좋다)을 형성하여 이 구멍에 리테이너 링 고정 볼트(148c)의 머리 부분을 수용하도록 해도 좋다).
여기서, 리테이너 링(123)은, 상하면이 대략 평행하게 형성되어 있고, 상면(123b)이 캐리어(148)의 제1 부착면(131)에 부착되게 되어 있다. 또한, 리테이너 링(123)의 내주면(123c)은, 상면(123b)에 대하여 대략 직교하고 있어, 제2 부착면(132)과의 사이에 탄성막(124)의 외주부(124a)(후술)를 끼워 이를 고정하도록 되어 있다. 이에 의해서 탄성막(124)은 캐리어(6)에 대하여 기밀하게 부착된다. 여기서, 리테이너 링(123)은 상면(67a)과 캐리어(148)의 제1 부착면(131)의 사이에 적당한 두께의 심을 끼워 장착하는 것도 가능하고, 이것에 의해서 캐리어(148)의 하면에 걸쳐지는 탄성막(124) 하면에서의 리테이너 링(123)의 돌출량을, 연마하는 웨이퍼(W)의 두께에 따라서 조정할 수 있고, 또한 리테이너 링(123)이 마모하여 그 상하 방향의 두께가 얇아지더라도, 탄성막(124) 하면에서의 리테이너 링(123)의 돌출량을 알맞은 범위 내로 억제하여, 리테이너 링(123)의 수명을 연장시킬 수 있다.
외주측을 향하는 제2부착면(132)에는, 전체 둘레에 걸쳐 끼워 맞춤 홈(133)이 형성되어 있다. 끼움 홈(133)은, 그 저면의 폭에 대하여 개구부측의 폭이 좁혀진 형상을 하고 있고, 캐리어(148)의 하면에 걸쳐지는 탄성막(124)의 단부 모서리(124b)(후술)가 조립되는 것이다. 그리고, 제2 부착면(132)은, 리테이너 링(123)이 캐리어(148)에 부착됨으로써 리테이너 링(123)의 내주면(67b)과의 사이에 탄성막(124)의 외주부(124a)를 끼워 고정하도록 되어 있다. 여기서, 탄성막(124)은 예를 들면 다이어프램(63)과 같이 섬유 보강 고무 등의 가요성을 가지는 소재로 이루어지며, 그 외주부(124a)는 평면형을 하는 내주부에 대하여 상면측에 직립되고, 단부 모서리(124b)가 내주측을 향해 절첩된 형상으로 되어 있다. 단부 에지(124b)는 다른 부분에 비해 두껍게 형성되어 있고, 이에 의해서 단부 에지(124b)는 캐리어(148)의 끼워 맞춤 홈(133)에 결합되도록 되어 있다.
제2 압력 조정 기구(66)는, 공간(SP)을 포함하는 캐리어(148)와 탄성막(124) 사이의 공간(탄성막(124)의 상면측)에 있어서 기체의 공급 또는 흡인을 행하여 이 공간의 내압을 조정하는 것이다. 제2 압력 조정 기구(66)는, 웨이퍼(W)의 연마시에 있어 공간(SP)의 내압을 높임으로써 탄성막(124)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 전면을 연마 장치의 연마 패드(4)에 밀어 붙이고, 또한 공간(SP)의 내압을 외기압 보다도 저하시켜 탄성막(124)을 가압 포켓(78) 내를 향해서 오목하게 들어가게 함으로써 탄성막(124)을 웨이퍼(W)를 흡착하는 흡반으로서 작용시키는 것이다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(146)에 있어서는, 플로우팅부(145)가 중간 부재(147)의 제2 돌출 연장부(152)에 대하여 볼트 고정에 의해서 부착되어 있으므로, 헤드 본체(62)를 분해하는 일없이 플로우팅부(145)를 용이하게 착탈할 수 있기 때문에, 보수가 용이해지고, 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.
또한, 헤드 본체(62)의 외경에 대하여, 웨이퍼(W)를 유지하는 플로우팅부(145)의 외경이 크기 때문에, 연마 헤드(146)의 웨이퍼(W)의 외측에의 돌출 없이 연마 헤드(146)의 설치 공간을 작게 할 수 있다.
또한, 플로우팅부(145)가 중간 부재(147)의 제2 돌출 연장부(152)의 상면측에서 볼트 고정 되기 때문에, 플로우팅부(145)를 중간 부재(147)에 고정하는 캐리어 고정 볼트(152b)가 웨이퍼(W) 및 연마 패드(4)로부터 이격되고, 또 캐리어 고정 볼트(152b)와 연마 패드(4) 사이는 중간 부재(147)의 제2 돌출 연장부(152)에 의해서 차단되고 있으므로, 웨이퍼(w) 및 연마 패드(4)에 캐리어 고정 볼트(152b) 고유의 금속 오염이 생기기 어렵게 된다.
또한, 플로우팅 구조에 의해서 형성되는 간극(K2)(플로우팅부(145)의 이동에 따라 용적이 변화하는 간극)은 중간 부재(147)와 헤드 본체(62)의 사이에 형성되어 있고, 연마 패드(4)로부터 이격되어 있다. 또한, 이 간극(K2)의 개구부와 연마 패드(4) 사이는 중간 부재(147)의 제2 돌출 연장부(152)에 의해서 차단되고 있으므로, 간극(K2) 내에 이물이 흡입되기 어려워진다. 이에 의해서, 연마 헤드(146)에 있어서 중간 부재(147)를 헤드 본체(62)로부터 제거하여 세정을 하는 빈도를 저감시켜, 연마 장치의 가동율을 향상시킬 수 있다.
또한, 중간 부재(147)를 스페이서가 되는 부분의 두께가 다른 중간 부재와 교환함으로써, 플로우팅부(145)의 웨이퍼 유지 위치의 조정을 할 수 있다.
그리고, 중간 부재(147)에 스페이서가 되는 부분의 두께를 표시하는 표시부(I)를 설치했기 때문에, 플로우팅부(145)의 셋팅을 눈으로 확인함에 의해서 확인할 수 있고, 조정 에러를 저감할 수 있다. 또한, 표시부(I)가, 중간 부재(147)에 있어서 연마 헤드(146)의 외부에 노출되는 부분인 제2 돌출 연장부(152)의 외주면에 설치되고, 또한 표시부(I)가 스페이서가 되는 부분의 두께에 따라서 색 구별되어 있으므로, 연마 헤드(146)를 분해하는 일 없이, 플로우팅부(145)의 셋팅을 보다 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 커버(154)에 의해서 헤드 본체(62)와 중간 부재(147) 사이의 간극(K2)을 측방에서 덮음으로써 이 간극(K2)에의 슬러리나 그 밖의 이물의 침입을 더욱 저감할 수 있다. 또한, 제2 돌출 연장부(152)에 커버(154)가 설치되는 것에 따라 이 간극(K2)내에의 공기의 출입구는 상방을 향하게 되며, 더욱 이물을 흡입하기 어려워지는 동시에, 혹시 커버(154)에 의해서 덮이는 공간 내에 이물이 흡입되었다고 해도 이물이 중력에 의해서 커버(154)에 덮이는 공간 내를 향해 복귀되므로, 이물이 외부로 비어져 나오기 어려워진다.
그리고, 본 실시예와 같이, 중간 부재(147)에 플로우팅부(145)(캐리어(148))를 볼트 고정 하고 있는 경우, 이 커버(154)에 의해서 캐리어 고정 볼트(152b)를 덮음으로써 캐리어 고정 볼트(152b) 고유의 금속 오염을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 커버(154)를 중간 부재(147)의 외주측으로 연장되지 않아도 되기 때문에, 커버(154)를 설치하더라도 연마 헤드(146)의 외경을 크게 하지 않아도 되고, 설치 공간을 작게 할 수 있다.
또한, 리테이너 링(123)을 캐리어(148)에 고정하는 리테이너 링 고정 볼트(148c)가 캐리어(148)의 상면에 있고 연마 패드(4)로부터 이격하고 있으며, 또한 리테이너 링 고정 볼트(148c)와 연마 패드(4) 사이는 캐리어(148)에 의해서 차단되고 있으므로, 리테이너 링 고정 볼트(148c) 고유의 금속 오염을 저감할 수 있다. 또한, 캐리어의 상면에서, 리테이너 링 고정 볼트(148c)가 중간 부재(147)에 의해서 덮어지고, 외부에서 격리되어 있으므로, 더욱 리테이너 링 고정 볼트(148c) 고유의 금속 오염을 저감할 수 있다.
여기서, 상기 제7 실시예에 있어서는, 캐리어(133)의 하면에의 탄성막의 부착 구조로서 제8 실시예에 도시한 캐리어(148)에의 탄성막(124)의 부착 구조를 적용해도 좋다. 즉 탄성막(77)의 대신에 탄성막(124)을 이용하여, 또한 캐리어(133)의 외주부(133a) 하부에서 외주측을 향하는 면에 끼워 맞춤 홈(133)을 형성하여, 끼워 맞춤 홈(133)에 탄성막(124)의 단부 모서리(124b)를 감합시킨 상태로, 캐리어(133)의 외주측을 향하는 면과 리테이너 링(75)의 내주면에 의해 탄성막(124)의 외주부(124a)를 끼워 고정하는 구조로 해도 좋다. 또한 제8 실시예에 있어서, 캐리어(148)의 하면에의 막체의 부착 구조로 하여, 제7 실시예에 도시한 캐리어(133)에의 탄성막(77)의 부착 구조를 적용해도 좋다. 즉, 탄성막(124) 대신에 탄성막(77)을 이용하고, 또한 캐리어(148)의 제2 부착면(132)으로부터 끼워 맞춤 홈(133)을 없애고, 탄성막(77)의 바깥 둘레를 캐리어(148)의 제1 부착면(131)과 리테이너 링(123)의 상면(67a) 사이에 끼워 고정하는 구조로 해도 좋다.
[제9 실시예]
이하, 본 발명의 제9 실시예를, 도면을 참조하여 설명하지만, 상술한 제1 내지 제8 실시예와 동일 또는 같은 부분에는 동일한 부호를 이용하고 그 설명을 생략한다. 여기서, 본 발명의 연마 장치는, 도27에 도시한 종래의 연마 장치(1)와 거의 같은 구성으로 이루어지며, 연마 헤드로서, 도21의 직립 단면도에 도시한 연마 헤드(161)를 이용한 것이다(도28에 도시한 연마 장치(1)에 있어서 연마 헤드(161)를 이용한 구성으로 해도 좋다). 여기서, 도22는 연마 헤드(161)에 있어서의 다이어프램의 부착시의 모습을 도시하는 일부 확대 직립 단면도이다.
도21에 있어서, 연마 헤드(161)는, 상부 판부(67) 및 통형으로 형성된 주위 벽부(68)로 이루어지는 헤드 본체(62)와, 헤드 본체(62) 내에 연장된 다이어프램(63)과, 다이어프램(63)의 하면에 헤드 본체(62)와 대략 동심으로 고정되는 대략 원반 형상의 캐리어(122)와, 캐리어(122)의 외주하부에 캐리어(122)와 대략 동심으로 설치된 원환형 리테이너 링(123)을 구비하고 있다.
본 실시예에서는, 캐리어(122)는, 다이어프램(63)에 대하여, 강성을 가지는 중간 부재(162)를 거쳐서 부착되어 있다.
중간 부재(162)는, 그 외경이 헤드 본체(62)의 외경보다도 큰 대략 원반 형상을 하고 있다.
캐리어(122)는, 그 외경이 헤드 본체(62)의 외경보다도 크고, 하면에 연장된 탄성막(124)(후술)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 일면을 유지하는 것이다.
이들 캐리어(122), 리테이너 링(123) 및 중간 부재(162)는, 다이어프램(63)의 탄성 변형에 의해서 헤드 축선 방향으로 이동 가능해지도록 부유 지지되는 플로우팅부(163)를 구성하고 있다.
헤드 본체(62)의 상부 판부(67)는, 연마 장치의 스핀들(도시하지 않음)에 연결되기 위한 샤프트부(92)에 동축으로 고정되어 있다. 샤프트부(92)에는, 제1, 제2 유로(93a, 93b)가 수직 방향으로 형성되어 있다.
상부 판부(67)의 하면에는, 헤드 축선 방향으로 연장하는 스토퍼 볼트(126)가 설치되어 있다. 스토퍼 볼트(126)의 하단에는, 측방에 돌출시켜, 중간 부재(162)에 설치되는 내부 플랜지(162b)(후술)와 결합되어 얻는 단부(126a가 설치되어 있다.
주위 벽부(68)의 내벽 하부에는 전체 둘레에 걸쳐 단차부(70)가 형성되어 있다.
주위 벽부(68)의 하면은 헤드 축선에 대략 직교하는 제1 기준면(F1)으로 되어 있고, 또한 주위 벽부(68)의 내주면은, 헤드 축선에 대략 평행한 제2 기준면(F2)으로 되어 있다. 이들 제1, 제2 기준면(F1, F2)는, 각각 중간 부재(162)에 설치되는 제3, 제4 기준면(F3, F4)(후술)에 접촉되는 것으로 헤드 본체(62)에 대하여 중간 부재(162)를 위치 결정하는 기준이 되는 것이다.
다이어프램(63)은, 그 외주부를 대략 원환 형상을 하는 다이어프램 고정 링(71)과 주위 벽부(68)의 단차부(70)의 상면의 사이에 끼운 상태로, 다이어프램 고정 링(71)을 다이어프램 고정 볼트(71a)에 의해서 단차부(70)에 나사식 체결함으로써, 헤드 본체(62)에 부착되어 있다.
또한 헤드 본체(62)와 중간 부재(162) 사이의, 다이어프램(63)에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 공간은, 유체실(73)로 되어 있고, 제1 압력 조정 기구(65)에 의해서 내압을 조정되도록 되어 있다.
유체실(73) 내에는, 샤프트부(92)에 형성된 제2 유로(93b)와 중간 부재(162)에 설치된 제3 유로(93c)(후술)을 접속하는 배관(94)이 설치되어 있다. 또한 제2 유로(93b)에는 제2 압력 조정 기구(66)가 접속되어 있다.
중간 부재(162)는, 강성을 가지는 소재, 예를 들면 스테인레스강, 세라믹, 알루미늄재 등으로 이루어지며, 외경이 헤드 본체(62)의 외경보다도 큰 대략 원반 형상을 하고 있다. 중간 부재(162)는, 헤드 본체(62)와 대략 동심으로 부착되어 있고, 헤드 본체(62)보다도 외주측으로 연장되는 부분은 제4 돌출 연장부(164)가 된다.
중간 부재(162)의 상면 중, 헤드 본체(62)의 개구부분 내에 위치하는 부분에는, 중간 부재(162)와 대략 동심으로 하여, 헤드 본체(62) 내에 수용되는 대략 링형 돌기부(162a)가 형성되어 있다. 또한, 돌기부(162a)의 내주측에는 오목부(149)가 형성되어 외주측으로 비교하여 한층 낮게 형성되어 있다. 그리고, 오목부(149에 의해서 중간 부재(162)의 상부에 형성되는 공간도 유체실(73)이라고 되어 있다. 또한, 오목부(149)의 저면 중앙에는, 중간 부재(162)의 하면측까지 통하는 제3 유로(93c)가 형성되어 있고, 이 제3 유로(93c)의 상단에는 배관(94)이 접속되어 있다.
중간 부재(162)의 상면 중, 헤드 본체(62)의 주위 벽부(68)의 하면에 대향하는 부분에는 그 전체 주위에 걸쳐서 중간 부재(162)의 축선에 대략 직교하는 제3 기준면(F3)이 형성되어 있다. 제3 기준면(F3)은, 헤드 본체(62)의 제1 기준면(F1)에 맞닿을 수 있는 것으로서, 제1 기준면(F1)과 면접촉시킴으로써, 헤드 본체(62)와의 헤드 축선 방향의 위치가 위치 결정되도록 되어 있다.
본 실시예에서는, 제1 기준면(F1)과 제3 기준면(F3)을 접촉시킨 상태에서는, 중간 부재(162)에 있어서의 다이어프램(63)의 부착 부분(돌기부(162a)의 상면)이 헤드 본체(62)에 있어서의 다이어프램(63)의 부착 부분(주위 벽부(68)의 단차부(70)의 상면) 보다도 소정 거리 상방에 위치하도록 되어 있다.
여기서, 중간 부재(162)의 상면 중, 헤드 본체(62)의 주위 벽부(68)의 하면에 대향하는 부분에서는, 제3 기준면(F3)이외의 부분은, 제3 기준면(F3) 보다도 한 단 낮게 형성되어 있고, 제3 기준면(F3)과 제1 기준면(F1)이 접촉했을 때 제3 기준면(F3) 이외의 부분이 제1 기준면(F1)에 접촉하지 않도록 되어 있다.
돌기부(162a)는, 다이어프램(63)의 상면에 배치되는 대략 원환 형상으로 된 중간 부재 고정 링(135)에 대하여, 다이어프램(63)을 끼운 상태로 중간 부재 고정 볼트(135a)에 의해서 나사식 체결되어 있고, 이것에 의해서 중간 부재(162)는 다이어프램(63)의 하면에 부착된다.
여기서, 돌기부(162a)가 중간 부재(162)의 상면(외주측 상면)으로부터 돌출하는 높이는, 헤드 본체(62)의 단차부(70)의, 헤드 축선 방향 두께 보다도 크게 되어 있다. 이에 의해서 위치 결정을 끝내고 헤드 본체(62)와 중간 부재(162)를 이격시킨 상태(실제로 연마 헤드(161)를 사용하는 상태)에서는 헤드 본체(62)의 제1 기준면(F1)과 중간 부재(162)의 제3 기준면(F3) 사이에 중간 부재(162)의 헤드 축선 방향에의 변위를 허용하는 간극(K3)이 형성된다.
본 실시예에서는, 제4 돌출부(164)의 상면에는, 헤드 본체(62)와 중간 부재(162)의 사이에 형성되는 간극(K3)을 측방에서 덮는 대략 원환 형상의 커버(154)가 설치되어 있고, 간극(K3) 내에의 지립제 그 밖의 이물의 침입을 억제하고 있다.
그리고, 돌기부(162a)의 외주측을 향하는 측면의 하부에는, 그 전체 둘레에 걸쳐 중간 부재(162)의 축선에 대략 평행한 제4 기준면(F4)이 형성되어 있다. 제4 기준면(F4)은, 헤드 본체(62)와 중간 부재(162)를 근접시켜 제1 기준면(F1)과 제3 기준면(F3)을 면 접촉시킨 상태에 있어서 헤드 본체(62)의 제2 기준면(F2)과 맞닿을 수 있는 것이다. 제4 기준면(F4)은, 제2 기준면(F2)과 면 접촉시킴으로써 헤드 본체(62)의 축선과 중간 부재(162)의 축선이 일치하도록, 이들 헤드 축선에 대략 직교하는 방향의 위치 결정이 행해지도록 되어 있다.
여기서, 돌기부(162a)의 외주측을 향하는 면 중, 제4 기준면(F4) 이외의 부분은, 제4 기준면(F4) 보다도 한층 내주측으로 위치하도록 형성되어 있고, 제 4 기준면(F4)과 제2 기준면(F2)이 접촉했을 때에, 제4 기준면(F4) 이외의 부분이 제2 기준면(F2)에 접촉하지 않도록 하는 동시에, 위치 결정을 끝내어 헤드 본체(62)와 중간 부재(162)를 이격시킨 상태에서는, 헤드 본체(62)와 중간 부재(162)가 간섭하지 않도록 되어 있다. 또한, 돌기부(162a)의 상부는 하부에 대하여 외경이 좁혀져 있고, 이것에 의해서 주위 벽부(68)의 사이에, 중간 부재(162)가 헤드 축선 방향으로 변위할 때의 다이어프램(63)의 변형을 허용하는 공간을 확보하고 있다.
또한, 돌기부(162a)의 상단에는, 내주측을 향해 연장되어, 내부 플랜지(162b)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 내부 플랜지(162b)는, 헤드 본체(62) 내에 설치한 스토퍼 볼트(126)의 단부(126a)와 결합될 수 있는 것으로서, 다이어프램(63)이 하방으로 휘더라도, 내부 플랜지(162b)와 스토퍼 볼트(126)의 단부(126a)가 결합함으로써, 캐리어(122)의 헤드 축선 방향의 변위를 적정 범위 내로 규제하고, 다이어프램(63)에 지나친 부하가 가해지지 않도록 하고 있다.
캐리어(122)는, 중간 부재(162)의 하면에 부착되는 것으로서, 예를 들면 세라믹, 또는 보다 경량인 알루미늄재 등의 고강성 재료로 이루어지는 것으로서, 그 외경이 헤드 본체(62)의 외경보다도 큰 대략 원반 형상을 하고 있다.
캐리어(122)의 하면에는, 캐리어(122)와 대략 동심으로 대략 원형 오목부인 가압 포켓(78)이 형성되어 있다. 또한, 캐리어(122)의 하면에는, 가압 포켓(78)을 덮도록 하여 탄성막(124)이 걸쳐져 있고, 탄성막(124)의 하면에 의해서 웨이퍼(W)를 받도록 되어 있다. 또한, 캐리어(122)의 외주부에는, 하단을 탄성막(124)의 하면보다도 하방으로 돌출시켜, 리테이너 링크(123)가 부착되어 있다.
캐리어(122)의 내주측의 하면과 탄성막(124) 사이에는, 공간(SP)이 형성되어 있다. 그리고, 캐리어(122)의 중심에는, 상면에서 하면에 통하는 유체 공급로(79)가 형성되어 있고, 공간(SP)은, 유체 공급로(79), 제3 유로(93c), 배관(94), 제2 유로(93b)를 통하여, 제2 압력 조정 기구(66)에 접속되어 있다.
그리고, 제2 압력 조정 기구(66)에 의해서 공간(SP)의 내압을 조정하여 플로우팅부(163)로부터 웨이퍼(W)를 연마 패드(4)를 향해 압박하는 힘을 조절함으로써, 웨이퍼(W)를 리테이너 링(123)과는 독립하여 부유 지지하도록 되어 있다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(161)는, 샤프트부(92)를 연마 장치의 스핀들에 연결함으로써 연마 장치에 부착되는 것이다.
이하에는, 연마 헤드(161)의 조립 순서에 관해서 설명하지만, 여기서는, 본 발명의 요점인 다이어프램(63)의 부착 작업에 관해서만 설명한다.
우선, 작업대의 위에 중간 부재(162)를 적재한다(중간 부재(162)에는, 캐리어(122), 리테이너 링(123)을 장착하고 있어도 좋다).
계속해서, 중간 부재(162)의 상면에 주위 벽부(68)를 적재하고, 주위 벽부(68)의 제1, 제2 기준면(F1, F2)을, 중간 부재(162)의 제3, 제4 기준면(F3, F4)에 접촉시켜 이들을 위치 결정한다(도22(b)참조).
이 상태에서, 중간 부재(162)의 돌기부(162a)의 상면과 주위 벽부(68)의 단차부(70)의 상면에 걸치게 하여 다이어프램(63)을 적재한다. 그리고, 다이어프램(63)에 있어서 돌기부(162a) 상에 위치하는 부분의 위에 중간 부재 고정 링(135)을 적재하고, 중간 부재 고정 볼트(135a)에 의해서 중간 부재 고정 링(135)을 돌기부(162a)에 나사식 체결함으로써, 다이어프램(63)을 중간 부재(162)에 고정한다.
마찬가지로, 다이어프램(63)에 있어서 단차부(70) 상에 위치하는 부분의 위에, 다이어프램 고정 링(71)을 적재하고, 다이어프램 고정 볼트(71a)에 의해서 다이어프램 고정 링(71)을 단차부(70)에 나사식 체결함으로써, 다이어프램(63)을 주위 벽부(68)에 고정한다. 여기서, 다이어프램(63)은 먼저 주위 벽부(68)에 부착하도록 해도 좋다.
이와 같이 하여 다이어프램(63)의 조립 작업을 끝낸 후, 주위 벽부(68)의 상부에 상부 판부(67)를 부착하여 헤드 본체(62)를 조립하고, 또한 중간 부재(162)에 캐리어(122)나 그 밖의 부재를 부착하고 있지 않은 경우에는 이들을 중간 부재(162)에 부착하여, 플로우팅부(163)를 조립하고, 연마 헤드(161)의 조립 작업을 끝낸다.
도22a에, 다이어프램(63)을 이들 중간 부재(162)와 주위 벽부(68)의 양방에 부착한 상태를 도시한다. 이와 같이, 다이어프램(63)의 조립시에는, 중간 부재(162)의 돌기부(162a)의 상면은, 주위 벽부(68)의 단차부(70)의 상면보다도 상방에 위치하도록 위치 결정되어 있고, 돌기부(162a)의 상면과 단차부(70)의 상면을, 이들이 동일한 높이에 있는 경우에 비해 소정 거리 이격시키고 있다. 그리고, 이 상태로 이들 사이에 다이어프램(63)을 부착함으로써 돌기부(162a)의 상면과 단차부(70)의 상면이 동일한 높이로 된 상태에서는 다이어프램(63)에 소정의 이완이 확보된다. 이와 같이 다이어프램(63)에 소정의 이완을 갖게 함으로써 플로우팅부(163)의 헤드 축선 방향의 가동 범위 중, 다이어프램(63)의 복원력이 작용하지않는 범위, 즉 플로우팅부(163)를 연마 패드(4)를 향해 변위시키는 힘이 유체실(73)의 내압에 의해서만 결정되는 범위를 크게 잡아, 플로우팅부(163)의 부유 지지를 양호하게 할 수 있다.
여기서, 연마 헤드(161)를 사용하는 때는, 플로우팅부(163)는 자신의 중량에 의해서 헤드 축선 방향의 하방으로 변위하여, 다이어프램(63)을 조립할 때 위치 결정된 위치보다도 하방에서 부유 지지되기 때문에, 플로우팅부(163)의 변위량이 적정 범위 내이면, 플로우팅부(163)는 헤드 본체(62)에 간섭하지 않고 양호하게 부유 지지된다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(161)에 따르면, 전용의 지그 등을 이용하는 일 없이, 다이어프램(63)을 조립할 때의 헤드 본체(62) 및 플로우팅부(163)의 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다.
여기서, 상기 실시예에서는, 연마 헤드(161)의 플로우팅부(163)가 중간 부재(162)를 가지고 있는 예를 도시했지만, 이것에 한정되는 일 없이, 예를 들면 도23의 직립 단면도에 도시한 연마 헤드(161a)와 같이, 연마 헤드(161)에 있어서, 플로우팅부(163)로부터 중간 부재(162)를 생략하여, 다이어프램(63)에 직접 캐리어를 고정하도록 구성으로 한 것에도 적용할 수 있다.
이 경우, 캐리어(122) 대신에, 외경이 헤드 본체(62)의 외경 보다 큰 대략 원반 형상을 하는 캐리어(166)를 이용한다. 캐리어(166)는, 캐리어(122)에 있어서, 그 위 부를 중간 부재(162)와 거의 같은 구성으로 한 것이다. 즉, 캐리어(166)는, 헤드 본체(62)와 대략 동심으로 부착되어 있고, 그 상면 중, 헤드 본체(62)의 개구 부분 내에 위치하는 부분에는, 캐리어(166)와 대략 동심으로 하여, 헤드 본체(62) 내에 수용되는 대략 링형 돌기부(162a)가 형성되어 있다. 또한, 돌기부(162a)의 내주측으로는 오목부(149)가 형성되어 외주측으로 비교하여 한층 낮게 형성되어 있고, 오목부(149)의 저면 중앙에는, 캐리어(166)의 하면측까지 통하는 유체 공급로(79)가 형성되어 있고, 이 유체 공급로(79)의 상단에는 배관(94)이 접속되어 있다.
캐리어(166)의 상면 중, 헤드 본체(62)의 주위 벽부(68)의 하면에 대향하는 부분에는, 그 전체 둘레에 걸쳐, 캐리어(166)의 축선에 대략 직교하는 제3 기준면(F3)이 형성되어 있다. 그리고, 돌기부(162a)의 외주측을 향하는 측면의 하부에는, 그 전체 둘레에 걸쳐, 중간 부재(162)의 축선에 대략 평행한 제4 기준면(F4)이 형성되어 있다.
[제10 실시예]
이하, 본 발명의 제10 실시예를, 도면을 참조하여 설명한다. 도24는 본 실시예의 연마 헤드의 구조 및 다이어프램의 부착 시의 모습을 도시하는 일부 확대 직립 단면도, 도25는 본 실시예의 연마 헤드에 이용되는 회전구의 형상을 도시하는 사시도.
제10 실시예에 있어서의 연마 헤드(171)는, 연마 헤드(161)에 있어서, 중간 부재(162) 대신에 중간 부재(172)를 설치한 것이며, 이하의 설명에 있어서, 제9 실시예의 연마 헤드(161) 및 중간 부재(162)와 거의 같은 부분에 관하여는 동일 부호를 붙이고 설명한다. 또한, 본 발명의 연마 장치는, 예를 들면 도27에 도시한 종래의 연마 장치(1)와 거의 같은 구성으로 이루어지는 것으로서, 연마 헤드로서 본 발명의 연마 헤드(171)를 이용한 것이다(도27에 도시중간 부재(172)는 중간 부재(162)에 있어서, 연마 헤드(171)를 이용한 구성이라도 좋다).
중간 부재(172)는, 중간 부재(162)에 있어서, 적어도 일부를, 헤드 본체(62)의 주위 벽부(68)의 하면과 중간 부재의 상면 사이에 진퇴 가능하게 진출 될 가동 부재를 설치하고, 제3, 제4 기준면(F3, F4)을, 중간 부재(172)에 직접 형성하는 대신, 가동 부재에 있어서 주위 벽부(68)의 하면과 중간 부재(172)의 상면에 진출할 수 있는 부분에 마련된 것이다.
본 실시예에서는, 도24 및 도25에 도시한 바와 같이, 가동 부재로서, 회전축(173a)과, 회전축(173a)의 축선 방향의 중간 부분에 형성되는 확경부(1731)를 가지는 회전 부재구(173)를 이용하고 있다.
중간 부재(172)에는, 주위 벽부(68)의 하면에 대향하는 위치와 이 위치 보다 내주측으로 위치하는 부분에 걸쳐서, 회전 부재(173)의 일부를 수용하는 수용 구멍(174)이 형성되어 있다. 회전 부재(173)는, 직경 확장부(173b)의 상면이 중간 부재(172)의 상면으로부터 소정 거리 돌출하고, 또한 주위 방향의 일부가 주위 벽부(68)의 하면과 대향하도록 하여 수용 구멍(174)에 수용되어 있다. 수용 구멍(174)은, 상단부터 순서대로, 회전 부재(173)의 직경 확장부(173b)의 하부를 수용하는 직경 확장부(174a)와, 회전 부재(173)의 회전축(173a)중, 직경 확장부(173b) 보다도 하방에 위치하는 부분을 수용하는 직경 협소부(174b)를 가지고 있고, 직경 협소부(174b)에 의해서 회전축(173a)의 위치 결정을 하고 있다. 또한, 수용 구멍(174)은, 중간 부재(172)의 하면까지 관통하여 설치되어 있다.
회전 부재(173)에 있어서, 직경 확장부(173b)의 상면이 제3 기준면(F3)으로 되고, 회전축(173a)의 측면이 제4 기준면(F4)으로 되어 있다. 회전 부재(173)의 상부에는 절결(173c)이 형성되어 있고, 이것에 의해서 제3, 제4 기준면(F3, F4)도 절결되고, 회전 부재(173)의 주위 방향의 일부에만 남아 있다. 그리고, 회전 부재(173)는, 자신의 축선 주위로 회전함으로써, 주위 벽부(68)의 하면과 중간 부재(172)의 상면의 사이에, 부분 절결(173c)이 형성되는 부분과 그렇지 않은 부분을 선택적으로 진출시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 회전축(173)의 하단에는, 예를 들면 드라이버나 육각 렌치 등의 공구와 결합하는 결합부(173d)가 형성되어 있으며, 이에 의해서, 중간 부재(172)의 하면측으로부터, 수용 구멍(174)을 통하여 회전 부재(173)를 회전시키는 것이 가능하게 되어 있다.
수용 구멍(174) 및 회전 부재(173)는, 중간 부재(172)의 주위 방향에 적절한 간격을 두고 복수 설치되어 있고, 본 실시예에서는, 헤드 본체(62)를 3점에서 위치 결정할 수 있도록, 주위 방향으로 대략 등간격을 두고 3개 설치되어 있다.
이하부터, 연마 헤드(171)의 조립 순서에 관해서 설명하지만, 여기서는 본 발명의 요점인 다이어프램(63)의 부착 작업에 관해서만 설명한다.
우선, 중간 부재(172)의 회전 부재(173)를 조작하여 제3, 제4 기준면(F3, F4)을 외주측(주위 벽부(68)의 하면에 대향하는 위치)으로 이동시키고, 이 상태에서 작업대의 위에 중간 부재(172) 단체(單體)를 얹어 놓는다.
계속해서, 중간 부재(172)의 상면에 주위 벽부(68)를 적재하고, 주위 벽부(68)의 제1, 제2 기준면(F1, F2)을, 중간 부재(172)의 제3, 제4 기준면(F3, F4)에 접촉시켜 이들을 위치 결정한다(도24a 참조).
이 때, 주위 벽부(68)와 중간 부재(172)가 상호 이격된 상태에서 위치 결정된다.
이 상태에서, 중간 부재(172)의 돌기부(162a)의 상면과 주위 벽부(68)의 단부(70)의 상면이 걸쳐지게 하여 다이어프램(63)을 적재하고, 다이어프램(63)을, 주위 벽부(68) 및 중간 부재(172)에 고정한다.
이와 같이 하여 다이어프램(63)의 조립 작업을 끝낸 후, 주위 벽부(68)의 상부에 상부 판부(67)를 부착하여 헤드 본체(62)를 조립한다. 그리고, 중간 부재(172)의 하면으로부터, 수용 구멍(174)을 통하여, 결합부(173d)에 공구를 결합시켜, 이 공구를 조작함으로써 회전 부재(173)를 회전시켜, 주위 벽부(68)의 하면과 대향하는 위치에, 절결이 형성되는 부분을 이동시킨다.
이에 의해서, 주위 벽부(68)가 절결(173c) 내에 진입 가능해지고, 주위 벽부(68)와 중간 부재(172)의 사이에, 이들을 위치 결정한 위치보다도 더욱 근접하는 방향으로 릴리프가 확보된다(도24b 참조).
그리고, 중간 부재(172)에 캐리어(122)나 그 밖의 부재를 부착함으로써 연마 헤드(171)의 조립 작업을 끝낸다.
이와 같이 구성되는 연마 헤드(171)에 따르면, 전용의 지그 등을 이용하는 일 없이, 다이어프램(63)을 조립할 때의 헤드 본체(62) 및 플로우팅부(163)의 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 주위 벽부(68)와 중간 부재(172)의 사이에, 이들이 위치 결정한 위치보다도 더욱 근접하는 방향으로 릴리프가 확보되기 때문에, 연마시에 플로우팅부가 헤드 축선 방향으로 변위하더라도 헤드 본체에 간섭하기 어렵게 되어, 플로우팅부의 플로우팅 지지를 양호하게 행할 수 있다.
또한, 연마 헤드(171)의 구조를 복잡하게 하는 일 없이, 주위 벽부(68)와 중간 부재(172)의 사이에 상기 릴리프를 확보할 수 있고, 연마 헤드(171)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
여기서, 본 실시예에서는, 회전 부재(173)를, 그 축선이, 중간 부재(172)의 축선에 대략 평행하게 되도록 하여 설치하고, 제3, 제4 기준면(F3, F4)이 형성되는 부분과 절결(173c)이 형성되는 부분 중 어느 한 쪽을, 헤드 본체(62) 및 중간 부재(172)의 사이에 형성되는 간극의 측방에서 선택적으로 돌출되게 한 예를 도시했다. 그러나, 이것에 한정되는 일 없이, 예를 들면 회전 부재(173)를, 그 축선이 중간 부재(172)의 축선에 대략 직교하는 방향으로 향하고, 또한 제3 기준면(F3)이 중간 부재(172)의 외주 방향을 향하게 하여 설치하고, 회전 부재(173)를 그 축선 주위로 회전시킴으로써 제3, 제4 기준면(F3, F4)이 형성되는 부분과 절결(173c)이 형성되는 부분 중 어느 한 쪽을, 중간 부재(172)의 상면에 선택적으로 돌출되도록 해도 좋다. 이 경우에는, 제3 기준면(F3)은 제2 기준면(F2)과, 또한 제4 기준면(F4)은 제1 기준면(F1)과 맞닿음으로써 헤드 본체(62)와 중간 부재(172)의 위치 결정이 행해진다. 그리고, 중간 부재(172)의 상면에 절결(173c)이 형성되는 부분을 돌출시킴으로써 주위 벽부(68)와 중간 부재(172)의 사이에 릴리프가 확보된다.
또한, 상기 실시예에서는, 가동 부재로서 회전 부재(173)를 이용했지만, 이것에 한정되는 일없이, 예를 들면 도26a 및 도26b에 도시한 바와 같이, 중간 부재(172)의 상면 중, 헤드 본체(62)의 주위 벽부(68)에 대향하는 위치로부터, 중간 부재(172)의 직경 방향 내주측으로 연장하도록 수용 구멍(176)을 설치하고, 이 수용 구멍(176) 내에, 그 일부를 중간 부재(172)의 상면에 돌출시켜 설치되는 동시에, 수용 구멍(176)의 길이 방향에 따라서 이동 가능한 위치 결정 부재(177)(가동 부재)를 설치해도 좋다. 위치 결정 부재(177)는 그 상면에, 계단형으로 하여 적어도 이단의 단차가 형성되어 있다. 이 단차는, 중간 부재(172)의 내주측으로 위치하는 쪽으로부터 외주방향으로 감에 따라서 중간 부재(172)의 상면에서의 돌출량이 적어지도록 형성되어 있고, 위치 결정 구(177)의 상면 중, 가장 낮은 위치에 있는 부분은, 중간 부재(172)의 상면과 동일하거나, 그 보다 하방으로 위치하도록 형성되어 있다. 그리고, 이 단차 중, 가장 높은 위치에 있는 단차의, 상방을 향하는 면이 제3 기준면(F3)으로 되고, 중간 부재(172)의 외주측을 향하는 면이 제4 기준면(F4)으로 되어 있다. 그리고, 위치 결정 구(177)를 수용 구멍(176)에 따라서 이동시킴으로써 제3 기준면(F3)이 형성되는 부분을 주위 벽부(68)와 중간 부재(172)의 사이에 진출시킴으로써 헤드 본체(62)의 주위 벽부(68)와 중간 부재(172)와의 위치 결정을 하여(도26a 참조), 제3 기준면(F3가 형성되는 부분을 주위 벽부(68)와 중간 부재(172) 사이에서 후퇴시킴으로써 주위 벽부(68)와 중간 부재(172)의 사이에 릴리프를 확보하도록 되어 있다(도26b 참조).
여기서, 위치 결정 구(177)를 수용 구멍(176)에 따라서 이동시키는 기구는, 중간 부재(172)의 외주면으로부터 내주부를 향해 형성되는 볼트 삽통 구멍(178)과, 이 볼트 삽통 구멍(178)과 동축으로 위치 결정 구(177)에 설치되는 나사 구멍(177a)과, 중간 부재(172)의 외주측에서 볼트 삽통 구멍(178) 및 나사 구멍(177a)에 삽입되는 볼트(179)에 의해 구성된다. 볼트(179)는, 나사 구멍(177a)에 나사 결합하는 것으로서, 또한 볼트 삽통 구멍(178)에 대하여는 그 축선 방향의 이동이 규제되고 있다. 그리고, 이 볼트(179)를 돌림으로써, 볼트(179)의 축선 방향, 즉 중간 부재(172)의 직경 방향으로 이동구(177)가 이동되게 되어 있다. 또, 도26에서는, 볼트(179)를 볼트 삽통 구멍(178)의 중간 위치에 설치하여, 볼트(179)가 외부에 노출되지 않록 하고 있어, 연마 패드4 및 웨이퍼(W)에 볼트(179)고유의 금속 오염을 생기기 어렵게 하고 있다.
본 발명의 연마 헤드에 따르면, 연마 헤드 내에의 슬러리의 침입을 방지하여 연마 헤드의 동작을 양호하게 하면서, 피연마재의 반출입 작업 및 피연마재의 연마 작업의 모든 작업 영역에서 피연마재가 정확하게 유지되고 있는지, 또는 피연마재가 깨져 있는지를 검출할 수 있다. 또, 피연마재가 연마 헤드에 정확하게 유지되고 있는지의 검출은, 캐리어의 오목부의 외주부에서의 공간의 내압과 압력 조정 기구의 흡인압의 사이에 압력차가 생겼는지를 검출함으로써 행해진다. 그리고, 이 압력차는, 압력 조정 기구의 흡인압을 크게 함으로써 검출이 용이한 정도까지 크게 할 수 있기 때문에, 피연마재가 정확하게 유지되고 있는지를 정밀도 좋게 검지할 수 있다.
본 발명의 연마 장치에 따르면, 연마 패드의 표면의 상태를 검출할 수 있기 때문에, 연마 패드의 표면의 조정 등을 행하는 타이밍을 알 수 있고, 또한 연마 패드의 연마 능력이 저하한 경우에는, 상황에 따라서 대처 방법을 선택할 수 있다. 이것에 의해서, 피연마재의 연마 작업을 적절한 조건 하에 행할 수 있다. 또한, 다이어프램의 비틀림이 규제되어 비틀림에 의한 다이어프램의 열화, 손상을 방지할 수 있고, 연마 헤드의 보수가 용이해진다.
본 발명의 연마 상태 검출 방법에 따르면, 피연마재의 연마 시간과 동일한 조건하에서의 리테이너 링이 받는 연마 저항의 값을 직접적으로 요구할 수 있기 때문에, 연마 패드의 표면의 조정 등을 하는 타이밍을 알 수 있고, 또한 연마 패드의 연마 능력이 저하한 경우에는, 상황에 따라서 대처 방법을 선택할 수 있다.
본 발명의 연마 헤드에 있어서는, 헤드 본체의 외경에 대하여, 피연마재를 유지하는 플로우팅부의 외경이 크기 때문에, 연마 헤드의 피연마재의 외측에의 돌출 연장 없이 연마 헤드의 설치 공간을 작게 할 수 있다.
연마 헤드, 및 이것을 이용한 연마 장치에 따르면, 헤드 본체의 외경에 대하여, 피연마재를 유지하는 플로우팅부의 외경이 크기 때문에, 연마 헤드의 피연마재의 외측에의 돌출 연장을 없이 연마 헤드의 설치 공간을 작게 할 수 있다.
본 발명의 연마 헤드에 따르면, 플로우팅부가 중간 부재를 거쳐서 다이어프램에 부착되어 있고, 또한 플로우팅부는 중간 부재에 착탈 가능하게 부착되어 있으므로, 연마 헤드 전체를 분해하는 일없이, 플로우팅부의 착탈이 가능해진다.
본 발명의 연마 헤드에 따르면, 연마 헤드 전체를 분해하는 일없이, 플로우팅부의 착탈이 가능해지기 때문에, 보수가 용이해지고, 가동율을 향상시킬 수 있다.
또한, 플로우팅부의 조립 정밀도를 안정시킬 수 있고, 플로우팅부를 재차 장착하는 때에도 간단인 조정만으로 플로우팅부의 조립 정밀도를 확보하는 것이 가능해져, 피연마재의 가공 정밀도를 안정시킬 수 있다. 또한, 중간 부재를, 두께가 다른 중간 부재와 교환함으로써, 플로우팅부의 피연마재 유지 위치의 조정을 할 수 있기 때문에, 두께가 다른 피연마재를 연마할 때에도 조정을 용이하게 행할 수 있다.
본 발명의 연마 헤드에 따르면, 전용의 지그 등을 사용하는 일 없이, 다이어프램을 조립할 때의 헤드 본체 및 플로우팅부의 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다.
본 발명은 상기 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 상기 각 실시예의 조합도 포함시킨 여러가지 변형예를 포함하는 것이다.

Claims (20)

  1. 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체 내에 헤드 축선에 대하여 수직으로 설치된 다이어프램과,
    상기 다이어프램에 고정되어 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고, 또 그 하면에 있어서 연마할 피연마재의 일면을 유지하는 원반형 캐리어와,
    상기 캐리어와 상기 헤드 본체의 사이에 형성되는 유체실에 채워진 유체 압력을 조정하는 제1 압력 조정 기구와,
    상기 캐리어의 하면과 상기 주벽부의 내벽의 사이에 동심형으로 배치되는 동시에, 상기 캐리어의 하면과 대략 동일한 높이 위치에 설치되고, 연마시에는 연마 패드에 맞닿는 리테이너 링을 구비하여 이루어지며,
    상기 리테이너 링은, 상기 캐리어에 대하여 고정되고, 상기 캐리어의 하면에는 탄성막이 배치되고,
    상기 탄성막은, 그 주연부가, 상기 리테이너 링과 상기 캐리어의 사이에 협지되어 고정되고,
    게다가, 상기 캐리어에는, 상기 탄성막과 상기 캐리어의 사이에 압력 가변의 유체를 공급하기 위한 유체 공급로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체 공급로는, 상기 탄성막과 상기 캐리어의 사이에 공급되는 유체의 압력을 조정하는 제2 압력 조정 기구에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  3. 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체 내에 헤드 축선에 대하여 수직으로 연장된 다이어프램과,
    상기 다이어프램과 상기 헤드 본체의 사이에 형성되는 유체실에 채워진 유체 압력을 조정하는 제1 압력 조정 기구와,
    상기 다이어프램에 고정되어 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고, 그 하면에서 연마할 피연마재의 일면을 유지하는 캐리어와,
    상기 주벽부의 내벽과 상기 캐리어의 외주의 사이에 동심형으로 배치되는 동시에, 상기 다이어프램에 고정되어 상기 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고, 연마시에는 연마 패드에 맞닿는 리테이너 링을 구비하여 이루어지며,
    상기 캐리어 하면에서의 상기 리테이너 링에 둘러싸인 위치에는, 탄성막이 설치되고,
    상기 캐리어에는, 상기 캐리어 하면과 상기 탄성막의 사이에 유체를 공급하기 위한 유체 공급로가 설치되는 동시에,
    상기 유체 공급로에는, 상기 캐리어 하면과 상기 탄성막의 사이에 공급되는 유체의 압력을 조정하기 위한 제2 압력 조정 기구가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  4. 헤드 선단에 걸쳐지고 그 하면에서 피연마재를 받는 탄성막과,
    상기 탄성막의 상면측에 있어서 기체의 공급 또는 흡인을 하여 기압을 조정하는 압력 조정 기구와,
    상기 탄성막의 상면측에 있어서의 기압을 측정하는 압력 측정 장치와,
    상기 압력 측정 장치의 측정치와, 상기 압력 조정 기구에 의한 기체의 공급시간과 흡인시의 각각의 경우에 있어서의 기준 압력을 비교하여, 상기 측정치가 상기 기준 압력에 달하지 않았음을 기초로 하여 상기 피연마재가 정확하게 유지되어 있지 않거나, 또는 상기 피연마재가 깨져 있는, 적어도 이런 어느 상태에 있는 것을 검출하는 검출 장치를 구비하고,
    상기 탄성막이, 기체의 통과를 허용하면서 액체의 통과를 금지하는 통기성 방수 소재에 의해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄성막의 외주 부분은, 상기 피연마재의 외주 부분을 받는 부분도 포함시켜, 기체의 통과도 금지하는 구성의 기밀 부분이라고 되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  6. 표면에 연마 패드가 첨부된 플래튼과,
    연마할 피연마재의 일면을 유지하여 다른 면을 상기 연마 패드에 접촉시키는 연마 헤드를 구비하고,
    상기 피연마재를 상기 연마 패드에 접촉시킨 상태로 상기 플래튼과 상기 피연마재를 상대 이동시킴으로써 상기 피연마재의 연마를 하는 연마 장치로서,
    상기 연마 헤드로서, 제4항에 기재된 연마 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  7. 피연마재를 유지하는 쪽의 면인 하면에 오목부가 설치되는 캐리어와, 상기 캐리어의 하면에 설치되고 상기 오목부와 외부를 구획하여 공간을 형성함과 동시에 그 하면에서 상기 피연마재를 받는 가요성 부재를 구비하고, 상기 캐리어의 상기 오목부에는, 상기 공간 내의 압력을 조정하여, 상기 피연마재를 유지하는 때는, 상기 공간 내의 압력을 외기압 보다도 저하시키는 것으로 상기 가요성 부재를 상기 오목부 내를 향해서 오목하게 들어가 상기 피연마재를 흡착하는 흡반으로서 작용시키는 압력 조정 기구가 접속되어 있고,
    상기 캐리어에는, 상기 압력 조정 기구와 상기 오목부를 접속하는 유체 공급로가, 상기 오목부의 대략 중앙에 위치하여 설치되고,
    상기 가요성 부재는, 그 하면에 상기 피연마재가 밀착하지 않은 상태에서는 상기 압력 조정 기구의 흡인압에 의해서 상기 오목부 내를 향해서 더욱 오목하게 들어가 상기 오목부의 외주 부분에 공간을 남긴 상태로 상기 유체 공급로를 폐색하도록 설치되고,
    상기 압력 조정 기구의 흡인압에서 상기 오목부의 외주 부분에 있어서의 상기 공간의 내압 사이의 압력차를 측정하는 압력차 측정 장치와,
    상기 차압 측정 장치가 압력차를 검출한 것을 기초로 하여 상기 피연마재가 유지되고 있는지를 검출하는 검출 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 오목부가 상기 캐리어의 하면에 복수 설치되고, 상기 복수의 오목부와 상기 탄성막에 의해 복수의 공간이 형성되고,
    이들 오목부에는, 각각 상기 유체 공급로를 통하여 압력 조정 기구가 접속됨과 동시에 상기 압력차 측정 장치가 설치되고,
    상기 검출 장치가, 상기 복수의 공간 중, 상기 압력차 측정 장치에 의해서 상기 압력 조정 기구의 흡인압과 상기 오목부의 외주 부분에 있어서의 상기 공간의 내압 사이의 압력차가 검출된 공간의 수를 기초로 하여, 상기 피연마재가 유지되고 있는지를 검출하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검출 장치가, 상기 복수의 공간 중, 상기 압력차 측정 장치에 의해서 상기 압력 조정 기구의 흡인압과 상기 오목부의 외주 부분에 있어서의 상기 공간의 내압 사이의 압력차가 검출된 공간의 위치 관계도 고려하여 상기 피연마재가 유지되고 있는지를 검출하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  10. 표면에 연마 패드가 첨부된 플래튼과,
    연마할 피연마재의 일면을 유지하여 다른 면을 상기 연마 패드에 접촉시키는 연마 헤드를 구비하고,
    상기 피연마재를 상기 연마 패드에 접촉시킨 상태에서 상기 플래튼과 상기 피연마재를 상대 이동시킴으로써 상기 피연마재의 연마를 하는 연마 장치로서,
    상기 연마 헤드로서, 제7항에 기재된 연마 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  11. 표면에 연마 패드가 첨부된 플래튼과, 피연마재의 일면을 유지하여 상기 연마 패드에 상기 피연마재의 다른 면을 접촉시키는 연마 헤드와, 상기 연마 헤드를 구동함으로써 상기 피연마재의 다른 면을 연마하는 헤드 구동 기구를 구비하고,
    상기 연마 헤드는, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과, 상기 다이어프램에 고정되어 상기 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위하고, 상기 피연마재의 일면을 유지하는 대략 원반 형상의 캐리어를 구비하고,
    상기 캐리어의 하면에는, 오목부와, 상기 오목부와 외부를 구획하여 공간을 형성하는 탄성막이 설치되고,
    상기 오목부에는, 상기 공간의 내압을 조정하여, 상기 내압을 받아 상기 탄성막이 상기 피연마재를 상기 연마 패드를 향해 압박하는 압박력을 조절하는 압력 조정 기구가 접속되고,
    상기 캐리어에는, 그 외주 부분에, 하단을 상기 캐리어의 하면 보다 돌출시켜 리테이너 링이 일체로 설치되고,
    상기 캐리어 또는 상기 리테이너 링 중 어느 한 쪽의 외주와 상기 헤드 본체 내면에는, 상기 연마 패드로부터 받는 연마 저항에 의한 상기 헤드 축선을 회전 중심으로 한 이들의 상대적인 회전을 규제하도록 서로 결합시키는 결합부가 설치되고,
    상기 결합부 사이에 설치되어 이들 사이에 작용하는 회전 방향의 힘을 측정하는 센서와,
    상기 공간의 내압을 낮추어 상기 피연마재의 압박을 해제한 상태에서의 상기 센서의 측정치로부터, 상기 리테이너 링이 받는 연마 저항을 산출하는 연산 장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 연산 장치가, 상기 압력 조정 기구에 의해서 상기 공간의 내압을 높여 상기 피연마재를 상기 연마 패드에 압박한 상태에서의 상기 센서의 측정치로부터, 상기 캐리어에 유지되는 피연마재 및 상기 리테이너 링이 받는 전체 연마 저항을 산출하고,
    상기 전체 연마 저항과 상기 리테이너 링이 받는 연마 저항의 차로부터, 상기 피연마재가 받는 연마 저항을 산출하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  13. 표면에 연마 패드가 첨부된 플래튼과, 피연마재의 일면을 유지하여 상기 연마 패드에 상기 피연마재의 다른 면을 접촉시키는 연마 헤드와, 상기 연마 헤드를 구동함으로써 상기 피연마재의 다른 면을 연마하는 헤드 구동 기구를 구비하는 연마 장치를 이용하는 연마 상태 검출 방법으로서,
    상기 연마 헤드는, 상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과, 상기 다이어프램에 고정되어 상기 다이어프램과 함께 헤드 축선 방향으로 변위하여, 상기 피연마재의 일면을 유지하는 대략 원반 형상의 캐리어를 구비하고,
    상기 캐리어의 하면에는, 오목부와, 상기 오목부와 외부를 구획하여 공간을 형성하는 탄성막이 설치되고,
    상기 오목부에는, 상기 공간의 내압을 조절하여, 상기 내압을 받아 상기 탄성막이 상기 피연마재를 상기 연마 패드로 압박하는 압박력을 조절하는 압력 조정 기구가 접속되고,
    상기 캐리어에는, 그 외주 부분에, 하단을 상기 캐리어의 하면보다도 돌출시켜 리테이너 링이 일체로 설치되고,
    상기 캐리어 또는 상기 리테이너 링 중 어느 것의 외주와, 상기 헤드 본체 내면에는, 상기 헤드 축선을 회전 중심으로 한 상대적인 회전을 규제하도록 서로를 결합시키는 결합부와,
    상기 결합부 사이에 설치되고 이들 사이에 작용하는 회전 방향의 힘을 측정하는 센서가 설치되고,
    상기 압력 조정 기구에 의해서 상기 공간의 내압을 낮추어 상기 피연마재의 압박을 해제한 상태에서의 상기 센서의 측정치로부터, 연산 장치에 의해서 상기 리테이너 링이 받는 연마 저항을 산출하고, 이것에 의해서 상기 연마 패드의 표면의 상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 연마 상태 검출 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 압력 조정 기구에 의해서 상기 공간의 내압을 높여 상기 피연마재를 상기 연마 패드에 압박한 상태에서의 상기 센서의 측정치로부터, 상기 연산 장치에 의해서 상기 캐리어에 유지되는 피연마재 및 상기 리테이너 링이 받는 전체 연마 저항을 산출하여,
    상기 전체 연마 저항과 상기 리테이너 링이 받는 연마 저항의 차로부터, 상기 연산 장치에 의해서 상기 피연마재가 받는 연마 저항을 산출하는 것을 특징으로 하는 연마 상태 검출 방법.
  15. 플래튼 상에 첨부된 연마 패드에 피연마재의 일면을 접촉시켜 이들을 상대 이동시킴으로써 상기 피연마재를 연마하는 연마 장치에 이용되고, 상기 피연마재를 유지하여 상기 연마 패드에 접촉시키는 연마 헤드로서,
    상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과,
    상기 다이어프램에, 이 다이어프램과 함께 상기 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고 상기 피연마재를 유지하는 플로우팅부와,
    상기 헤드 본체와 상기 플로우팅부 사이의, 상기 다이어프램에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 유체실의 내압을 조정하는 제1 압력 조정 기구를 구비하고,
    상기 플로우팅부는, 상기 헤드 본체와 대략 동심으로 설치되고, 외경이 상기 헤드 본체의 외경 보다도 큰 대략 원반 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  16. 제15항에 있어서, 상기 플로우팅부가, 상기 헤드 본체와 대략 동심으로 배치되는 대략 원반 형상의 캐리어와, 상기 캐리어의 외주 부분에 이 캐리어와 대략 동심으로 부착되고, 상기 피연마재의 연마시에는 상기 연마 패드에 맞닿여, 상기 피연마재의 주위를 억제하여 걸리는 리테이너 링을 가지고 있고,
    상기 캐리어의 하면에는, 가요성을 갖고, 상기 캐리어의 하면의 사이에 공간을 형성함과 동시에 하면에서 상기 피연마재를 받는 탄성막이 설치되고,
    상기 캐리어에는, 상기 공간 내의 압력을 조정하여 상기 피연마재를 상기 연마 패드를 향해 압박하는 힘을 조정하는 제2 압력 조정 기구가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  17. 플래튼 상에 첨부된 연마 패드에 피연마재의 일면을 접촉시켜 이들을 상대 이동시킴으로써 상기 피연마재를 연마하는 연마 장치에 이용되어, 상기 피연마재를 유지하여 상기 연마 패드에 접촉시키는 연마 헤드로서,
    상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과,
    상기 다이어프램에, 이 다이어프램과 함께 상기 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고 상기 피연마재를 유지하는 플로우팅부와,
    상기 헤드 본체와 상기 플로우팅부 사이의, 상기 다이어프램에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 유체실의 내압을 조정하는 제1 압력 조정 기구를 구비하고,
    상기 다이어프램과 상기 플로우팅부 사이에는 강성을 가지는 중간 부재가 개재되고,
    상기 플로우팅부는, 상기 중간 부재에 대하여 착탈 가능하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  18. 제17항에 있어서, 상기 플로우팅부가, 캐리어와, 상기 캐리어의 외주 부분에 부착되고 상기 피연마재의 연마시에는 상기 연마 패드에 맞닿고, 상기 피연마재의 주위를 억제하여 걸어 지지하는 리테이너 링을 가지고 있고,
    상기 캐리어의 하면에는, 가요성을 갖고, 상기 캐리어의 하면의 사이에 공간을 형성함과 동시에 하면에서 상기 피연마재를 받는 탄성막이 설치되고,
    상기 캐리어에는, 상기 공간 내의 압력을 조정하고 상기 피연마재를 상기 연마 패드를 향해 압박하는 힘을 조정하는 제2 압력 조정 기구가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  19. 플래튼 상에 첨부된 연마 패드에 피연마재의 일면을 접촉시켜 이들을 상대 이동시킴으로써 상기 피연마재를 연마하는 연마 장치에 이용되어, 상기 피연마재를 유지하여 상기 연마 패드에 접촉시키는 연마 헤드로서,
    상부 판부와 상기 상부 판부의 외주 하방에 설치된 통형 주벽부로 이루어지는 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체 내에 연장된 다이어프램과,
    상기 다이어프램에, 이 다이어프램과 함께 상기 헤드 축선 방향으로 변위 가능하게 설치되고 상기 피연마재를 유지하는 플로우팅부와,
    상기 헤드 본체와 상기 플로우팅부 사이의, 상기 다이어프램에 의해서 외부와 구획되어 이루어지는 유체실의 내압을 조정하는 압력 조정 기구를 구비하고,
    상기 헤드 본체 및 상기 플로우팅부는, 각각 다른 쪽 측에 설치되는 기준면과 맞닿음으로써 상기 다이어프램을 조립할 때의 이들 헤드 본체 및 플로우팅부의 위치 결정을 하는 기준면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
  20. 제19항에 있어서, 상기 헤드 본체 또는 상기 플로우팅부 중 적어도 한쪽이, 상기 헤드 본체와 상기 플로우팅부의 사이에 적어도 일부를 진퇴 가능하게 하는 가동 부재를 갖고,
    상기 기준면은, 상기 가동 부재에 있어서 상기 헤드 본체와 상기 플로우팅부의 사이에 진출되는 부분에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
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JP99-313084 1999-11-02
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JP2000-71210 2000-03-14
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010098515A1 (ko) * 2009-02-25 2010-09-02 그린스펙 주식회사 실리콘 베어 웨이퍼 연마장치용 캐리어 헤드
KR20210126104A (ko) * 2019-04-17 2021-10-19 항저우 중구이 일렉트로닉 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 Cmp 공정을 위한 웨이퍼 로딩 브래킷, 웨이퍼 로딩 시스템 및 웨이퍼 마운팅 방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100470227B1 (ko) * 2001-06-07 2005-02-05 두산디앤디 주식회사 화학기계적 연마장치의 캐리어 헤드
JP2004154874A (ja) * 2002-11-05 2004-06-03 Ebara Corp ポリッシング装置及びポリッシング方法
WO2004094105A1 (ja) 2003-04-24 2004-11-04 Nikon Corporation 真空吸着保持装置及び保持方法と、該保持装置を用いた研磨装置及びこの研磨装置を用いたデバイス製造方法
JP5112614B2 (ja) * 2004-12-10 2013-01-09 株式会社荏原製作所 基板保持装置および研磨装置
DE102006031434B4 (de) 2006-07-07 2019-11-14 Erich Thallner Handhabungsvorrichtung sowie Handhabungsverfahren für Wafer
CN102554775B (zh) * 2011-12-30 2014-03-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种十字铰接式磨头
JP6130677B2 (ja) * 2013-01-31 2017-05-17 株式会社荏原製作所 研磨装置および研磨方法
SG10201606197XA (en) 2015-08-18 2017-03-30 Ebara Corp Substrate adsorption method, substrate holding apparatus, substrate polishing apparatus, elastic film, substrate adsorption determination method for substrate holding apparatus, and pressure control method for substrate holding apparatus
CN105397618B (zh) * 2015-10-20 2018-03-06 上海华力微电子有限公司 用于化学机械研磨机台的固定环
CN106475897B (zh) * 2016-10-11 2019-01-18 京东方科技集团股份有限公司 基片研磨装置和基片清洁设备
KR102459834B1 (ko) * 2017-11-22 2022-10-28 주식회사 케이씨텍 캐리어 및 이를 포함하는 화학 기계적 연마 장치
CN109333360B (zh) * 2018-10-15 2020-07-03 北京工业大学 一种晶圆减薄磨削力在线测量装置及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69130434T2 (de) * 1990-06-29 1999-04-29 Canon Kk Platte zum Arbeiten unter Vakuum
US5443416A (en) * 1993-09-09 1995-08-22 Cybeq Systems Incorporated Rotary union for coupling fluids in a wafer polishing apparatus
JP2770730B2 (ja) * 1993-12-16 1998-07-02 信越半導体株式会社 ウエーハ研磨装置
US5449316A (en) * 1994-01-05 1995-09-12 Strasbaugh; Alan Wafer carrier for film planarization
JPH10156711A (ja) * 1996-11-27 1998-06-16 Fujitsu Ltd 研磨装置及び研磨方法
US5857899A (en) * 1997-04-04 1999-01-12 Ontrak Systems, Inc. Wafer polishing head with pad dressing element
US5957751A (en) * 1997-05-23 1999-09-28 Applied Materials, Inc. Carrier head with a substrate detection mechanism for a chemical mechanical polishing system
JPH11226865A (ja) * 1997-12-11 1999-08-24 Speedfam Co Ltd キャリア及びｃｍｐ装置
JPH11243135A (ja) * 1998-02-26 1999-09-07 Kyocera Corp 真空吸着盤

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010098515A1 (ko) * 2009-02-25 2010-09-02 그린스펙 주식회사 실리콘 베어 웨이퍼 연마장치용 캐리어 헤드
KR101022277B1 (ko) * 2009-02-25 2011-03-21 그린스펙(주) 실리콘 베어 웨이퍼 연마장치용 캐리어 헤드
KR20210126104A (ko) * 2019-04-17 2021-10-19 항저우 중구이 일렉트로닉 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 Cmp 공정을 위한 웨이퍼 로딩 브래킷, 웨이퍼 로딩 시스템 및 웨이퍼 마운팅 방법

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