KR20020070085A

KR20020070085A - 폴리싱장치

Info

Publication number: KR20020070085A
Application number: KR1020017003439A
Authority: KR
Inventors: 가미무라겐지; 기무라노리오; 오카무라사토시; 아이자와히데오; 아카기마고토; 도쿠시게가츠히코; 마츠오히사노리; 츠지무라마나부
Original assignee: 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2002-09-05
Also published as: DE60133306D1; DE60133306T2; EP1334802A4; TW495416B; EP1334802A1; KR100666664B1; US6939208B2; US20050191949A1; US7040968B2; US20020164932A1; EP1334802B1; US7207864B2; US20060194521A1; WO2002034467A1

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 연마대상물을 평탄하고도 경면형상으로 연마하는 폴리싱장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 폴리싱장치는 연마면을 가지는 연마테이블과 톱링을 가지고, 상기 연마테이블과 톱링 사이에 연마대상물을 개재시켜 소정의 압력으로 가압함으로써 연마대상물을 연마한다. 폴리싱장치는 연마포의 표면에 접촉하여 상기 연마면의 드레싱를 행하는 적어도 2개의 드레싱유닛을 구비한다.

Description

폴리싱장치{POLISHING APPARATUS}

최근, 반도체디바이스의 고집적화가 진행됨에 따라 회로의 배선이 미세화하고 배선간 거리도 더욱 좁아져 가고 있다. 특히 선폭이 0.5㎛ 이하의 광리소그래피의 경우, 초점심도가 얕아지기 때문에 스테퍼의 결상면의 평탄도를 필요로 한다. 이와 같은 반도체웨이퍼의 표면을 평탄화하는 일 수단으로서 화학기계연마(CMP)를 행하는 폴리싱장치가 알려져 있다.

반도체 웨이퍼 표면, 특히 반도체 웨이퍼의 상면에 형성된 디바이스패턴을 연마하여 평탄화하는 폴리싱장치에 있어서는 연마테이블의 상면에 부착된 연마포로서 종래 부직포로 이루어지는 연마포를 사용하고 있었다. 그러나 최근 IC이나 LSI의 집적도가 높아짐에 따라 연마 후의 디바이스패턴 연마면의 단차를 더욱 작게 하는 것이 요망되고 있다. 디바이스패턴 연마면에 있어서의 단차가 작은 연마의 요망에 따르기 위해 연마포에는 딱딱한 재질의 것, 예를 들면 발포폴리우레탄으로 이루어지는 연마포를 사용하도록 되어 있었다.

이와 같은 종류의 폴리싱장치는 도 21에 나타내는 바와 같이 상면에 연마포(연마패드)(400)를 부착하여 연마면을 구성하는 연마테이블(402)과, 연마대상물인 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)을 그 피연마면을 연마테이블(402)을 향하여 유지하는 톱링(404)을 구비하고 있다. 이와 같은 폴리싱장치를 사용하여 반도체 웨이퍼(W)의 연마처리를 행하는 경우에는 연마테이블(402)과 톱링(404)을 각각 자전시켜 연마테이블(402)의 위쪽에 설치된 숫돌액노즐(406)로부터 숫돌액을 공급하면서 톱링(404)에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 일정한 압력으로 연마테이블(402)의 연마포(400)에 가압한다. 숫돌액노즐(406)로부터 공급되는 숫돌액은 예를 들면 알칼리용액에 실리카 등의 미립자로 이루어지는 숫돌입자를 현탁시킨 것을 사용하여 알칼리에 의한 화학적 연마작용과, 숫돌입자에 의한 기계적 연마작용과의 복합작용인 화학적·기계적 연마에 의해 반도체 웨이퍼(W)가 평탄하고도 경면형상으로 연마된다.

연마포(400)에 반도체 웨이퍼(W)를 접촉시켜 연마테이블(402)을 회전함으로써 폴리싱을 행하면 연마포(400)에는 숫돌입자나 연마찌꺼기가 부착되어 연마포(400)의 특성이 변화하여 연마성능이 열화되어 간다. 이 때문에 동일한 연마포(400)를 사용하여 반도체 웨이퍼(W)의 연마를 반복하면 연마속도의 저하, 또는 연마 불균일이 생기는 등의 문제가 있다. 따라서 반도체 웨이퍼의 연마전후, 또는 도중에 연마포(400)의 표면상태를 회복하는 드레싱(날 세움)이라 불리우는 컨디셔닝이 행하여지고 있다.

연마포의 드레싱를 행하는 경우에는 폴리싱장치에 드레서(408)를 설치하여연마하는 반도체 웨이퍼(W)의 교환 시 등에 이 드레서(408)에 의해 연마포(400)의 드레싱를 행한다. 즉 드레서(408)의 하면에 설치된 드레싱부재를 연마테이블(402)의 연마포(400)에 가압하면서 연마테이블(402)과 드레서(408)를 각각 자전시킴으로써 연마면에 부착된 숫돌입자나 절삭찌꺼기를 제거함과 동시에, 연마면 전체의 평탄화 및 드레싱이 행하여져 연마면이 재생된다.

종래의 폴리싱장치에 있어서의 연마포의 드레싱에 관하여 폴리싱장치는 다이아몬드입자를 가지는 접촉형의 다이아몬드드레서, 브러시를 가지는 접촉형 브러시 드레서 및 연마포의 표면에 유체제트를 내뿜어 드레싱를 행하는 비접촉형 드레서로 이루어지는 군에서 선택된 하나의 드레서를 연마포의 성상에 따라 구비하고 있었다.

그러나 연마포의 드레싱에 있어서 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정에는 연마포의 표면을 얇게 깎아내기 위한 드레서를 사용하고, 폴리싱 도중에는 연마포에 막힌 슬러리(숫돌액)의 응집물, 또는 연마찌꺼기를 제거하기 위한 드레서를 사용한다는 바와 같이 각각의 드레서를 사용할 필요가 있었다. 연마포에 막힌 슬러리(숫돌액)의 응집물, 또는 연마찌꺼기를 제거하지 않으면 연마포에 숫돌입자나 연마찌꺼기가 부착되어 연마기능이 저하하거나, 반도체 웨이퍼의 연마면에 스크래치가 들어가거나 하여 수율을 악화시킬 가능성이 높다. 이 때문에 종래의 폴리싱장치에 있어서는 다른 드레싱부재를 구비한 2개 이상의 드레서를 필요에 따라 교체할필요가 있어 그 작업이 번거롭고 나아가서는 반도체 웨이퍼의 스루풋를 저하시킨다는 문제점이 있었다.

또 종래의 폴리싱장치에 있어서 배치상의 제약으로부터 톱링유닛과 드레싱유닛이 근접하고 있는 경우나, 하나의 테이블상에서 복수의 톱링유닛과 드레싱유닛이 간섭하는 배치가 되는 경우에 톱링이 연마를 행하지 않고 대피위치에 대피하고 있을 때에만 드레싱을 할 수 없어 결과적으로 드레싱중은 연마를 할 수 없어 단위시간당 연마할 수 있는 반도체 웨이퍼의 매수가 적다는 문제점이 있었다.

또 반도체 웨이퍼의 표면에 형성되는 박막은, 성막 시의 방법이나 장치의 특성에 의해 반도체 웨이퍼의 반경방향의 위치에서 막두께가 다르다. 즉 반경방향으로 막두께 분포를 가지고 있다. 또 이와 같은 막두께 분포는 성막의 방법이나 성막장치의 종류에 따라 다르다. 즉 막두께가 두꺼운 부분의 반경방향의 위치나 그 수 및 막 두께가 얇은 부분과 두꺼운 부분의 막 두께의 차이는 성막의 방법이나 성막장치의 종류에 따라 다르다.

그러나 상기한 종래의 드레서로서는 연마면 전체를 균일하게 드레싱하기 위하여 연마면 전체가 동일하게 재생되어 연마면 전체가 동일한 연마력을 가지게 된다. 따라서 종래의 드레서에 의해 연마면을 재생한 다음에 반도체 웨이퍼의 전면을 균등하게 가압하여 연마하면 반도체 웨이퍼의 전면에서 연마율이 일정해진다. 이 때문에 상기한 막두께 분포에 적합한 연마를 행할 수 없어 막 두께가 얇은 부분에서는 과연마가, 막 두께가 두꺼운 부분에서는 연마부족이 생기는 경우가 있었다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 연마대상물을 평탄하고도 경면형상으로 연마하는 폴리싱장치, 특히 폴리싱장치에 있어서의 연마테이블의 상면에 부착된 연마포표면의 드레싱를 행하는 드레서를 구비한 폴리싱장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 폴리싱장치의 전체구성을 나타내는 평면도,

도 2는 도 1의 II-II선의 사시도,

도 3a 내지 도 3c는 다이아몬드드레서를 구비한 드레싱유닛에 있어서의 드레서의 상세구조를 나타내는 도면으로서, 도 3a는 저면도, 도 3b는 도 3a의 a-a선 단면도, 도 3c는 도 3b의 b 부분 확대도,

도 4a 및 도 4b는 브러시드레서를 구비한 드레싱유닛에 있어서의 드레서의 상세구조를 나타내는 도면으로서, 도 4a는 저면도, 도 4b는 도 4a의 b-b선 단면도,

도 5a 및 도 5b는 도 1에 나타내는 폴리싱장치를 사용한 폴리싱공정과 드레싱공정의 일련의 공정을 나타내는 타이밍차트,

도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 폴리싱장치의 전체구성을 나타내는 평면도,

도 7은 도 6의 VII-VII 선의 사시도,

도 8은 도 6에 나타내는 폴리싱장치를 사용한 폴리싱공정과 드레싱공정의 일련의 공정을 나타내는 타이밍차트,

도 9는 크고 작은 드레서가 설치된 도 6 내지 도 7에 나타내는 실시예의 변형예를 나타내는 정면도,

도 10은 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 폴리싱장치를 모식적으로 나타내는 평면도,

도 11은 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 폴리싱장치의 연마부의 요부를 모식적으로 나타내는 종단면도,

도 12는 도 10의 연마부의 개략을 나타내는 평면도로서, 연마포의 초기표면의 조정을 행할 때의 상태를 나타내는 도,

도 13은 도 10의 연마부의 개략을 나타내는 평면도로서, 톱링에 의한 연마중의 상태를 나타내는 도,

도 14는 도 11의 연마부의 일련의 동작예를 나타내는 타이밍차트,

도 15는 도 11의 연마부의 일련의 동작예를 나타내는 타이밍차트,

도 16은 도 11의 연마부의 일련의 동작예를 나타내는 타이밍차트,

도 17은 도 11의 연마부의 일련의 동작예를 나타내는 플로우차트,

도 18은 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 폴리싱장치의 연마부의 요부를 모식적으로 나타내는 종단면도,

도 19는 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 폴리싱장치의 연마부의 개략을 나타내는 평면도로서, 연마포의 초기표면의 조정을 행할 때의 상태를 나타내는 도,

도 20은 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 폴리싱장치의 연마부의 개략을 나타내는 평면도로서, 톱링에 의한 연마중의 상태를 나타내는 도,

도 21은 종래의 폴리싱장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 반도체 웨이퍼의 연마에 사용하는 연마포의 연마성능을 양호하게 유지하여 반도체 웨이퍼의 수율 및 생산성을 높일 수 있는 드레싱유닛을 구비한 폴리싱장치 및 이 폴리싱장치에 있어서의 연마포의 드레싱방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

상기한 제 1 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 형태는 연마면을 가지는 연마테이블과 톱링을 가지고, 상기 연마테이블과 톱링 사이에 연마대상물을 개재시켜 소정의 압력으로 가압함으로써 연마대상물을 연마하는 폴리싱장치에 있어서, 연마포의 표면에 접촉하여 상기 연마면의 드레싱를 행하는 적어도 2개의 드레싱유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또 본 발명의 바람직한 일 형태는 상기 적어도 2개의 드레싱유닛의 드레서는 각각 다른 드레싱부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 일 형태는 연마대상물보다 지름이 큰 드레서를 구비한 드레싱유닛을 적어도 1개와, 연마대상물보다 지름이 작은 드레서를 구비한 드레싱유닛을 적어도 1개 구비하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 바람직한 일 형태는 상기 연마대상물보다 지름이 작은 드레서를 구비한 드레싱유닛에 있어서, 드레싱중에 요동하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 다른 일 형태는 폴리싱장치에 있어서의 연마포의 드레싱을 행하는 드레싱방법에 있어서, 연마포를 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정에는 다이아몬드드레서 또는 SiC 드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하여 연마대상물을 폴리싱하는 폴리싱공정 사이에 행하는 드레싱에는 브러시드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 일 형태는 폴리싱장치에 있어서의 연마포의 드레싱을행하는 드레싱방법에 있어서, 연마포를 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정에는 다이아몬드드레서 또는 SiC 드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하여 연마대상물을 폴리싱하는 폴리싱공정 사이에 행하는 드레싱에는 처음에 상기 다이아몬드드레서 또는 SiC 드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하고, 그 후 브러시 드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또 본 발명의 또 다른 일 형태는 폴리싱장치에 있어서의 연마대상물의 폴리싱중에 행하는 드레싱에 있어서, 연마대상물보다 지름이 작은 드레서를 구비한 드레싱유닛을 요동시키면서 드레싱를 행하고, 톱링 대피 후 연마대상물보다 지름이 큰 드레서를 구비한 드레싱유닛을 사용하여 드레싱를 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 다이아몬드입자를 가지는 접촉형의 다이아몬드드레서, 브러시를 가지는 접촉형의 브러시드레서의 교체작업을 필요로 하지 않고, 적절하게 조합시켜 연마포의 드레싱를 행할 수 있게 된다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 연마대상물의 표면에 형성된 박막의 막 두께분포에 대응하여 연마를 행할 수 있어 연마 후의 막 두께의 균일성을 얻을 수 있는 폴리싱장치를 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.

상기한 제 2 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연마면을 가지는 연마테이블과, 이 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하는 톱링을 구비하고, 상기 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하여 이 연마대상물을 연마하는 폴리싱장치에 있어서, 상기 연마테이블의 연마면의 드레싱을 행하는 드레서를 구비하고, 상기 드레서는 상기 연마대상물의 피연마면내의 소정위치를 연마하기 위하여 사용되는 연마면의 영역을 상기 피연마면내의 소정위치에 있어서의 연마해야 할 막 두께에 따라 드레싱을 행하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 다른 형태는 연마면을 가지는 연마테이블과, 이 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하는 톱링을 구비하고, 상기 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하여 이 연마대상물을 연마하는 폴리싱장치에 있어서, 상기 연마테이블의 연마면의 드레싱을 행하는 드레서와, 상기 드레서를 상기 연마테이블의 연마면상에서 이동시키는 이동기구와, 상기 드레서를 회전시키는 회전기구와, 상기 드레서를 상기 연마테이블의 연마면에 가압하는 가압기구중 적어도 하나와, 상기 연마대상물의 피연마면내의 소정위치를 연마하기 위하여 사용되는 연마면의 영역에있어서 상기 피연마면내의 소정위치에 있어서의 연마해야 할 막 두께에 따라 상기 이동기구에 의한 상기 드레서의 이동속도, 상기 회전기구에 의한 상기 드레서의 회전속도, 상기 가압기구에 의한 상기 드레서의 가압하중중 적어도 하나를 제어하는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 연마면의 영역내에서 드레싱되는 영역을 임의로 변경할 수있으므로 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 연마하기 위하여 사용되는 연마면을 연마해야 할 막 두께가 얇은 부분을 연마하기 위하여 사용되는 연마면보다도 많이 드레싱하여 날을 세우는 것이 가능해진다. 이에 의해 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 상대적으로 많게, 얇은 부분을 상대적으로 적게 연마할 수 있어 연마대상물의 피연마면의 윤곽(막 두께 분포)에 따른 적절한 연마가 가능하게 된다.

또 본 발명이 바람직한 일 형태는 상기 드레서가 상기 연마대상물보다도 지름이 작은 드레서인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 드레서가 연마중에 상기 연마면의 드레싱을 특징으로 한다. 또한 상기 드레서를 세정하는 세정탱크를 구비한 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 바람직한 일 형태는 상기 연마대상물의 피연마면에 있어서의 연마해야 할 막 두께를 측정하는 막 두께 측정기를 구비한 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성으로 함으로써 막 두께 측정기에 의해 측정된 실제의 연마대상물의 피연마면의 윤곽이 얻어지기 때문에 각 연마대상물의 실제의 윤곽에 따른 더욱 적절한 연마가 가능해진다.

본 발명의 다른 일 형태에 있어서는 상기 연마대상물이 가압되는 연마면의 대략 전면을 드레싱하는 제 2 드레서를 더 구비한 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 이 제 2 드레서를 상기 연마대상물보다도 지름이 큰 드레서로 하고, 제 2 드레서에 의해 상기 연마대상물이 가압되는 연마면의 대략 전면을 드레싱한다. 이에 의하여 연마면의 볼록부를 선택적으로 제거하여 연마면의 평탄화를 행할 수 있다. 즉, 연마중에 있어서의 드레싱에 의해 드레싱을 많이 한 부분은 빨리 깎여져 버리기 때문에 연마 후의 연마면의 표면에는 요철이 생기나, 상기 제 2 드레서에 의한 드레싱에 의해 이 중 볼록부만을 깎아 낼 수 있으므로 연마면의 표면을 평탄화할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 일 형태는 상기 제 2 드레서가 상기 연마면이 국소적으로 감모된 경우에 상기 연마면의 대략 전면을 드레싱하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의해 예를 들면 다른쪽 드레서에 의한 드레싱에 의해 연마테이블의 연마면이 국소적으로 감모된 경우에 있어서도, 제 2 드레서에 의해 연마면의 상태를 리세트할 수 있으므로 그 다음의 연마를 더욱 정확하게 할 수 있다.

또 본 발명의 또 다른 일 형태는 연마면을 가지는 연마테이블과, 이 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하는 톱링을 구비하고, 상기 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하여 이 연마대상물을 연마하는 폴리싱장치에 있어서, 상기연마대상물의 연마중에 상기 연마테이블의 연마면의 드레싱은 제 1 드레서와, 상기 연마대상물이 연마되어 있지 않을 때에 상기 연마테이블의 연마면의 드레싱을 행하는 제 2 드레서를 일체화한 드레싱유닛을 구비한 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 목적이 다른 2개의 드레서를 일체화할 수 있으므로 설비의 공간절약화를 도모하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명에 관한 폴리싱장치의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 5b를 참조하여 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명에 관한 폴리싱장치의 전체구성을 나타내는 도면으로서, 도 1은 평면도, 도 2는 도 1의 II-II 선의 사시도이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 폴리싱장치는 연마테이블(1)과, 반도체 웨이퍼(2)를 유지하면서 연마테이블(1)에 가압하는 톱링(3)을 가지는 톱링유닛(4)을 구비하고 있다. 상기 연마테이블(1)은 모터(15)에 연결되어 있고, 화살표로 나타내는 바와 같이 그 축심 주위로 회전가능하게 되어 있다. 또 연마테이블(1)의 상면에는 연마포(5)가 접착되어 있다.

톱링유닛(4)은 요동가능하게 되어 있고, 반도체 웨이퍼(2)를 주고 받기 위한 퓨셔(16)의 위쪽의 수수위치와, 연마테이블(1)상의 연마위치와, 대기 또는 대피위치에 톱링(3)을 배치하도록 되어 있다. 톱링(3)은 모터 및 승강실린더에 연결되어 있다(도시 생략). 이에 의하여 톱링(3)은 화살표로 나타내는 바와 같이 승강 가능하고 또한 그 축심 주위로 회전가능하게 되어 있으며, 반도체 웨이퍼(2)를 연마포(5)에 임의의 압력으로 가압할 수 있다. 또 반도체 웨이퍼(2)는 톱링(3)의 하단면에서 진공 등에 의해 흡착되도록 되어 있다. 또한 톱링(3)의 하부 바깥 둘레부에는 반도체 웨이퍼(2)의 빠짐 방지를 행하는 가이드링(6)이 설치되어 있다. 또 연마테이블(1)의 위쪽에는 숫돌액 공급노즐(도시 생략)이 설치되어 있고, 숫돌액 공급노즐에 의해 연마테이블(1)상의 연마포(5)에 연마숫돌액이 공급되도록 되어 있다.

폴리싱장치는 다이아몬드드레서(7)를 구비한 드레싱유닛(8)과, 브러시드레서 (11)를 구비한 드레싱유닛(14)을 구비하고 있다. 드레싱유닛(8) 및 드레싱유닛 (14)은 모두 요동 가능하게 되어 있고, 드레서(7, 11)를 연마테이블(1)상의 드레싱위치와, 대기 또는 대피위치에 각각 배치하도록 되어 있다. 드레서(7)는 회전용 모터(17)와 승강용 실린더(18)에 연결되어 있고, 화살표로 나타내는 바와 같이 승강 가능하고 또한 그 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 드레서(11)도 드레서(7)와 동일한 기구에 의해 승강 가능하고 또한 그 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다.

도 3a 내지 도 3c는 드레싱유닛(8)에 있어서의 다이아몬드드레서의 상세구조를 나타내는 도면으로서, 도 3a는 저면도, 도 3b는 도 3a의 a-a선 단면도, 도 3c는 도 3b의 b 부분의 확대도이다.

도 3a 내지 도 3c에 나타내는 바와 같이 다이아몬드드레서(7)는 원판형상이므로 하면의 둘레 가장자리부에 소정의 폭으로 미립의의 다이아몬드를 전착시키는띠형상의 볼록부(9a)가 형성되어 이루어지는 드레서본체(9)를 구비하고, 볼록부 (9a)의 표면에 미립의의 다이아몬드를 전착시켜 형성한 다이아몬드전착링(10)을 설치하고 있다. 연마테이블(1) 및 드레서(7)를 회전시키고, 다시 순수 등의 드레싱액, 경우에 따라서는 연마숫돌액을 노즐(도시 생략)로부터 연마포(5)의 회전중심부근을 향하여 공급한 상태로 다이아몬드전착링면을 연마포의 표면에 접촉시켜 연마포의 표면을 얇게 깎아 내어 드레싱을 행한다. 다이아몬드전착링(10)은 볼록부 (9a)의 표면에 미립의 다이아몬드를 부착시켜 다이아몬드부착부에 니켈도금을 실시함으로써 니켈도금층에 의해 미립의 다이아몬드를 고착시킨 구조이다.

본 드레서의 치수구성은 일례로서 드레서본체의 지름이 250mm이고, 그 하면의 둘레 가장자리부에 폭 8mm의 다이아몬드가 전착된 부채형의 부재를 복수개(도 3a에서는 8개)배치하여 링형상으로 형성한 것이다. 드레서본체의 지름은 연마대상물인 반도체 웨이퍼의 지름(200mm)에 대하여 크게 되어 있고, 반도체 웨이퍼의 연마 시는 연마포의 드레싱된 면이 반도체 웨이퍼의 연마중에 사용되는 연마면의 영역보다도 커지도록 테이블 반경방향의 안 둘레측 및 바깥 둘레측에 여유를 가지도록 되어 있다. 또한 다이아몬드전착링을 구비한 다이아몬드드레서를 대신하여 복수의 SiC 섹터로 이루어지는 링를 사용한 SiC 드레서로 하여도 좋다. 이 경우 SiC 드레서는 도 3a 내지 도 3c에 나타내는 구조와 동일한 것으로, 표면에 수십㎛의 각뿔형상의 다수의 돌기를 가지는 것이다.

도 4a 및 도 4b는 드레싱유닛(14)에 있어서의 브러시드레서의 상세구조를 나타내는 도면으로, 도 4a는 저면도, 도 4b는 도 4a의 b-b선 단면도이다. 브러시드레서(11)는 원판형상으로서, 하면 전면에 브러시(12)를 구비하는 드레서본체(13)를 구비하고 있다. 연마테이블(1) 및 드레서(11)를 회전시키고, 다시 순수 등의 드레싱액, 경우에 따라서는 연마숫돌액을 노즐(도시 생략)로부터 연마포(5)의 회전중심부근을 향하여 공급한 상태에서 브러시면을 연마포면에 접촉시켜 연마포상의 슬러리(숫돌액)의 응집물 및 연마찌꺼기를 제거하는 드레싱를 행한다.

본 드레서의 치수구성은 일례로서 드레서본체의 지름이 238mm이고, 그 하면 전면에 털이 각 7mm의 나일론브러시를 구비하는 것이다. 드레서본체의 지름은 연마대상물인 반도체 웨이퍼의 지름(200mm)에 대하여 크게 되어 있고, 반도체 웨이퍼의 연마 시에는 연마포의 드레싱된 면이 반도체 웨이퍼의 연마중에 사용되는 연마면의 영역에 대하여 테이블 반경방향의 안 둘레측 및 바깥 둘레측에 여유를 가지도록 되어 있다.

도 5a 및 도 5b는 도 1에 나타내는 구성의 폴리싱장치를 사용하여 반도체 웨이퍼를 처리하는 일련의 폴리싱공정과 드레싱공정에 대한 시계열상의 동작관계를 나타내는 도면이다.

도 5a에 나타내는 예에 있어서는 연마포의 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정에는 다이아몬드드레서(7)를 가진 드레싱유닛(8)(도 1 참조)을 사용하여 연마포 표면을 얇게 깎아 냄으로써 초벌 드레싱을 행하고, 그 다음에 반도체 웨이퍼(2)의 폴리싱을 톱링(3)을 사용하여 행한다(도 2 참조). 그리고 폴리싱공정 사이에는 브러시드레서(11)를 가진 드레싱유닛(14)(도 1 참조)을 사용하여 드레싱를 행한다.

도 5b에 나타내는 예에 있어서는 연마포의 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정에는 다이아몬드드레서(7)를 가진 드레싱유닛(8)을 사용하여 연마포 표면을 얇게 깎아 냄으로써 초벌 드레싱을 행하고, 그 다음에 반도체 웨이퍼(2)의 폴리싱을 톱링(3)을 사용하여 행한다. 그리고 폴리싱공정 사이에는 2단계의 드레싱를 행한다. 즉 제일 먼저 다이아몬드드레서(7)를 가진 드레싱유닛(8)을 사용하여 드레싱을 행하고, 다음에 브러시드레서(11)를 가진 드레싱유닛(14)을 사용하여 드레싱를 행한다.

도 5a 및 도 5b에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 폴리싱장치에 의하면 연마포의 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정에는 다이아몬드드레서(7)를 가진 드레싱유닛(8)을 사용하여 연마포 표면을 얇게 깎아 냄으로써 초벌 드레싱을 행하고, 그 다음에 반도체 웨이퍼(2)의 폴리싱을 톱링(3)을 사용하여 행한다(도 2 참조). 그리고 폴리싱공정 사이에는 다이아몬드드레서(7)를 가진 드레싱유닛(8)을 사용한 드레싱과 브러시드레서(11)를 가진 드레싱유닛(14)을 사용한 드레싱를 적절히 조합시킬 수도 있다.

본 실시형태에 있어서는 드레싱유닛(8 및 14)에 사용하는 드레서로서 다이아몬드입자를 가지는 접촉형의 다이아몬드드레서, 브러시를 가지는 접촉형의 브러시 드레서를 나타내었으나, 또한 연마포의 표면에 유체제트를 내뿜어 드레싱을 행하는 비접촉형의 드레서도 포함하는 군으로부터 선택된 드레서를 각각 사용하는 것도 가능하다. 또한 3개의 드레싱유닛 또는 드레서를 구비하는 것도 가능하다. 또 본 실시형태에 있어서의 드레싱유닛의 각각에 사용하는 드레싱액으로서 순수를 적용하였으나, 기계적 드레싱작용 외에 화학적인 드레싱효과를 얻기 위하여 산, 알칼리또는 계면활성제 등의 약액을 사용하여도 좋다. 또한 연마테이블(1)의 연마면은 연마포 또는 숫돌중 어느 것이더라도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 의하면, 연마포 표면의 드레싱에 사용하는 드레서로서 다이아몬드입자를 가지는 접촉형 드레서 및 브러시를 가지는 접촉형 드레서를 구비하고, 즉 드레싱유닛을 적어도 2개 구비하기 때문에 이들의 교체작업을 필요로 하지 않고, 선택된 적어도 2개의 드레서를 적절히 조합시켜 최적의 연마포의 드레싱을 행하는 것이 가능하다.

다음으로 본 발명에 관한 폴리싱장치의 제 2 실시형태를 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 관한 폴리싱장치의 제 2 실시형태를 나타내는 도면으로, 도 6은 평면도, 도 7은 도 6의 VII-VII선의 사시도이다. 도 6 및 도 7에 있어서 부호 101은 연마테이블, 부호 103은 톱링(102)을 가지는 톱링유닛, 부호 105는 연마대상물인 반도체 웨이퍼(111)보다 지름이 큰 드레서(104)를 구비한 드레싱유닛, 부호 107은 연마대상물인 반도체 웨이퍼(111)보다 지름이 작은 드레서(106)를 구비한 드레싱유닛이다. 드레서(106)는 가이드레일(108)에 따라 왕복 이동 가능하게 되어 있다. 연마테이블(101)에 인접하여 톱링(102)으로 반도체 웨이퍼를 주고 받기 위한 푸셔(109)가 설치되어 있다. 여기서 드레서(104)는 톱링(102)을 사용한 반도체 웨이퍼(111)의 폴리싱중에 있어서의 드레싱를 행할 수 없으나, 드레서(106)는 톱링(102)을 사용한 반도체 웨이퍼(111)의 폴리싱중에 있어서의 드레싱을 행하도록 되어 있다. 즉 드레서(106)의 가동범위는 톱링(102)의 가동범위와 간섭하지 않도록 되어 있다. 또 연마테이블(101)의 연마면은 연마포 또는 숫돌중 어느 것이더라도 좋다.

도 6 및 도 7에 있어서, 드레싱유닛(105)은 회동 가능하게 되어 있고, 드레서(104)를 연마테이블(101)상의 드레싱위치와 대기위치에 배치하도록 되어 있다. 드레서(104)는 회전용 모터(115)와 승강용 실린더(116)에 연결되어 있고, 화살표로 나타내는 바와 같이 승강 가능하고 또 그 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 톱링(102)은 회전용 모터 및 승강용 실린더(도시 생략)에 연결되어 있고, 화살표로 나타내는 바와 같이 승강 가능하고 또 그 축심 주위로 회전 가능하도록 되어 있다. 이에 의해 반도체 웨이퍼(111)를 임의의 압력으로 가압하도록 되어 있다. 또 연마대상물인 반도체 웨이퍼(111)는 톱링(102)의 하단면에 진공 등에 의해 흡착되도록 되어 있다. 또한 톱링(102)의 하부 바깥 둘레부에는 반도체 웨이퍼(111)의 빠짐방지를 행하는 가이드링(112)이 설치되어 있다. 또 연마테이블(101)의 위쪽에는 숫돌액 공급노즐(도시 생략)이 설치되어 있고, 숫돌액 공급노즐에 의해 연마테이블 (101)상의 연마포(110)에 연마숫돌액이 공급되도록 되어 있다. 도 7에 있어서 부호(113, 114)는 각각 다이아몬드전착링이고, 즉 드레서(104, 106)는 어느 것이나 다이아몬드드레서로 구성되어 있다. 그러나 드레서(104, 106)에 브러시드레서를 사용하여도 좋다.

드레싱유닛(107)은 가이드레일(1108)을 따라 왕복 운동함으로써 연마테이블 (101)상에서 요동 가능하게 되어 있고, 연마포 표면의 반도체 웨이퍼 연마면을 요동하여 드레싱하도록 되어 있다. 드레서(106)는 회전용 모터(117) 및 승강용 실린더(118)에 연결되어 있고, 화살표로 나타내는 바와 같이 승강 가능하고 또한 그 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다.

도 8은 도 6에 나타내는 구성의 폴리싱장치를 사용하여 반도체 웨이퍼를 처리하는 일련의 폴리싱공정과 드레싱공정에 대한 시계열상의 동작관계를 나타내는 도면이다. 연마포(110)의 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정은 다이아몬드입자를 가지고 또 연마대상물보다 지름이 큰 다이아몬드드레서(104)를 구비한 드레싱유닛(105)을 사용하여 행한다. 연마포의 초기 표면조정의 종료 후, 톱링(102)은 푸셔(웨이퍼 수수장치)(109)로 반도체 웨이퍼를 받아 연마테이블(101)상의 연마위치로 이동한다. 반도체 웨이퍼(111)의 폴리싱중에 드레싱을 행하는 경우, 연마테이블(101)이 작기 때문에 다이아몬드입자를 가지고, 또 연마대상물보다 지름이 작은 다이아몬드드레서(106)를 구비한 드레싱유닛(107)을 요동시키면서 드레싱을 행한다. 폴리싱 종료 후, 톱링(102)은 푸셔(웨이퍼 수수장치)(109)의 위쪽으로요동한 다음에 다이아몬드입자를 가지고 또 연마대상물보다 지름이 큰 다이아몬드드레서 (104)를 구비한 드레싱유닛(105)을 사용하여 연마포(110)의 드레싱을 행한다. 또 반도체 웨이퍼(111)의 폴리싱중에 있어서의 드레싱유닛(107)의 드레싱시간은 임의로 선택할 수 있다.

도 9는 크고 작은 드레서가 설치된 도 6 및 도 7에 나타내는 실시형태의 변형예를 나타내는 정면도이다. 도 9에 있어서는 큰 지름의 드레서는 도시하지 않고, 작은 지름의 다이아몬드드레서 만을 나타낸다. 도 9에 나타내는 바와 같이 연마테이블(101)의 중심을 통하여 지름방향으로 연장되는 작은 지름의 드레서(106)의선단에 접촉센서(120)가 설치되어 있다. 작은 지름의 드레서(106)를 연마테이블 (101)의 지름을 따라 왕복 운동시킴으로써 접촉센서(120)에 의해 연마면 [연마포(110)의 상면)의 반경방향의 요철인 연마포의 윤곽(표면의 물결)을 측정할 수 있다. 측정된 연마테이블의 반경방향에 있어서의 연마포의 요철을 수정하도록 작은 지름의 다이아몬드드레서(106)로 국부적으로 드레싱을 행할 수 있다. 작은 지름의 다이아몬드드레서(106)로 연마면의 평탄화를 행한 다음에 도 7 에 나타내는 다이아몬드전착링(113)을 브러시를 대신하여 큰 지름의 브러시드레서(104)로, 연마면 표면의 연마찌꺼기 및 잔류한 숫돌입자를 제거한다. 또 큰 지름의 드레서(104)를 도 7과 마찬가지로 연마면의 평탄화를 위해 다이아몬드드레서로 구성하고, 작은 지름의 드레서(106)를 연마찌꺼기 및 잔류한 숫돌입자제거용 브러시드레서로 하여도 좋다. 또 연마테이블(101)의 연마면은 연마포 또는 숫돌이어도 좋다.

도 9에 있어서는 드레싱 유닛(107)을 왕복 이동하도록 하는 기구가 표시되어 있다. 즉 드레싱유닛(107)은 볼나사(121)를 드레서 실린더용 모터(122)에 의해 정역회전함으로써 왕복 운동하도록 구성되어 있다. 부호(123)는 드레싱유닛(107)의 왕복이동을 제어함과 동시에 드레서(106)의 가압력을 제어하는 제어부이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 연마대상물보다 지름이 작은 드레서를 적어도 1개와, 연마대상물보다 지름이 큰 드레서를 적어도 1개 구비함으로써, 작은 드레서를 사용하여 연마중에 행할 수 있어 단위시간당에 연마를 할 수 있는 반도체 웨이퍼의 매수가 증가한다. 따라서 반도체 디바이스의 제조에 본 발명을 적용한 경우에는 제조의 수율이 좋고, 또 생산성이 향상된다. 또한 1개의 작은 드레서를 구비함으로써 큰 드레서의 개수가 감소하여 장치의 공간절약을 도모할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 의한 폴리싱장치의 제 3 실시형태에 대하여 도 10 내지 도 17을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 10은 본 실시형태에 있어서의 폴리싱장치를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 10에 나타내는 바와 같이 본 발명에 의한 폴리싱장치에는 전체가 장방형을 이루는 바닥 위의 공간의 한쪽 끝측에 한 쌍의 연마부(201a, 201b)가 좌우로 대향하여 배치되고, 다른쪽 끝측에 각각 반도체 웨이퍼 수납용 카세트(202a, 202b)를 얹어 놓는 한 쌍의 로드·언로드유닛이 배치되어 있다. 연마부(201a, 201b)와 로드·언로드유닛을 연결하는 선상에는, 반도체 웨이퍼를 반송하는 반송로봇(204a, 204b)이 2대 배치되어 반송라인이 형성되어 있다. 이 반송라인의 양쪽에는 각각 1대의 반전기(205, 206)와 이 반전기(205, 206)를 사이에 두고 2대의 세정기(207a, 207b, 208a, 208b)로 배치되어 있다.

2개의 연마부(201a, 201b)는 기본적으로 동일한 사양의 장치가 반송라인에 대칭으로 배치되어 있고, 각각 상면에 연마포가 접착된 연마테이블(211)과, 연마대상물인 반도체 웨이퍼를 진공흡착에 의해 유지하고, 이것을 연마테이블(211)에 가압하여 연마하는 톱링유닛(212)과, 연마테이블(211)상의 연마포의 드레싱을 행하는 드레싱유닛(213)을 구비하고 있다. 또 연마부(201a, 201b)에는 각각의 반송라인측에 반도체 웨이퍼를 톱링유닛(212)과의 사이에서 주고 받는 푸셔 (214)가 설치되어있다.

반송로봇(204a, 204b)은 수평면내에서 굴절 자유로운 관절아암을 가지고 있고, 각각 상하에 2개의 파지부를 드라이핑거와 웨트핑거로 구분하여 사용하고 있다. 본 실시형태에서는 2대의 로봇이 사용되므로 기본적으로 제 1 로봇 (204a)은 반전기(205, 206)로부터 카세트(202a, 202b)측의 영역을, 제 2 로봇 (204b)은 반전기(205, 206)로부터 연마부(201a, 201b)측의 영역을 각각 담당한다.

반전기(205, 206)는 반도체 웨이퍼의 상하를 반전시키는 것으로, 반송로봇 (204a, 204b)의 핸드가 도달가능한 위치에 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 2개의 반전기(205, 206)를 드라이기판을 취급하는 것과, 웨트기판을 취급하는 것으로 구분하여 사용하고 있다.

각 세정기(207a, 207b, 208a, 208b)의 형식은 임의이나, 예를 들면 연마부 (201a, 201b)측은 스펀지가 부착된 롤러로 반도체 웨이퍼의 표리 양면을 닦는 형식의 세정기(207a, 207b)이고, 카세트(202a, 202b)측은 반도체 웨이퍼의 에지를 파지하여 수평면내에서 회전시키면서 세정액을 공급하는 형식의 세정기(208a, 208b)이다. 후자는 원심탈수하여 건조시키는 건조기로서의 기능도 구비한다. 세정기 (207a, 207b)에 있어서 반도체 웨이퍼의 1차 세정을 행할 수 있고, 세정기(208a, 208b)에 있어서 1차 세정 후의 반도체 웨이퍼의 2차 세정을 행할 수 있다.

다음으로, 상기한 연마부의 상세를 설명한다. 도 11은 도 10에 나타내는 연마부(201a)의 요부를 모식적으로 나타내는 종단면도, 도 12 및 도 13은 도 10의 연마부(201a)의 개략을 나타내는 평면도이다. 또한 이하에서는 연마부(201a)에 대하해서만 설명하나, 연마부(201b)에 대해서도 연마부(201a)와 동일하게 생각할 수 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이 연마테이블(211)의 연마포(210)의 표면은 연마대상물인 반도체 웨이퍼(W)와 슬라이딩접촉하는 연마면을 구성하고 있다. 연마테이블(211)은 테이블축(211a)을 거쳐 그 아래쪽에 배치되는 모터(도시 생략)에 연결되어 있고, 연마테이블(211)은 그 테이블축(211a) 주위로 회전 가능하게 되어 있다.

도 11 내지 도 13에 나타내는 바와 같이, 연마테이블(211)의 위쪽에는 숫돌액·물공급노즐(215)이 배치되어 있고, 이 숫돌액·물공급노즐(215)로부터는 연마에 사용하는 연마숫돌액 및 드레싱에 사용하는 드레싱액(예를 들면 물)이 연마포 (210)상에 공급된다. 또 이들 숫돌액과 물을 회수하는 프레임체(217)가 연마테이블(211)의 주위에 설치되어 있어, 이 프레임체의 하부에 홈통(217a)이 형성되어 있다.

또 연마테이블(211)의 위쪽에는 질소가스와 순수 또는 약액을 혼합한 액체를 연마포의 연마면에 분사하는 아토마이저(216)가 배치되어 있다. 아토마이저(26)는 질소가스공급원 및 액체공급원에 접속되는 복수의 분사노즐(216a)을 구비하고 있다. 질소가스공급원으로부터의 질소가스 및 액체공급원으로부터의 순수 또는 약액은 도시 생략한 레귤레이터나 에어오퍼레이터밸브에 의해 소정의 압력으로 조정되어 양자가 혼합된 상태로 아토마이저(26)의 분사노즐(216a)에 공급된다.

혼합된 질소가스와 순수 또는 약액은 ① 액체미립자화, ② 액체가 응고한 미립자 고체화, ③ 액체가 증발한 기체화(이들 ①, ②, ③을 안개형상화 또는 아토마이저라 함)된 상태로 아토마이저(26)의 분사노즐(216a)로부터 연마포(210)를 향하여 분사된다. 혼합된 액체가 액체 미립자화, 미립자 고체화, 기체화중 어느 하나의 상태로 분사되는지는 질소가스 및/또는 순수 또는 약액의 압력, 온도, 또는 노즐형상 등에 의해 결정된다. 따라서 레귤레이터 등에 의해 질소가스 및/또는 순수 또는 약액의 압력, 온도, 또는 노즐형상 등을 적절히 변경함으로써 분사되는 액체의 상태를 변경할 수 있다.

톱링유닛(212)은 회전 가능한 지지축(220)과 지지축(220)의 상단에 연결되는 톱링헤드(221)와, 톱링헤드(221)의 자유단으로부터 수직으로 내려지는 톱링샤프트 (222)와, 톱링샤프트(222)의 하단에 연결되는 대략 원반형상의 톱링(223)으로 구성되어 있다. 톱링(223)은 지지축(220)의 회전에 의한 톱링헤드(221)의 요동과 동시에 수평방향으로 이동하고, 도 10의 화살표 A로 나타내는 바와 같이 푸셔(214)와 연마포 (210)상의 연마위치 사이에서의 왕복 운동이 가능하게 되어 있다.

또 톱링(223)은 톱링샤프트(222)을 거쳐 톱링헤드(221)의 내부에 설치된 도시 생략한 모터 및 승강실린더에 연결되어 있고, 이에 의하여 승강 가능하고 또한 톱링샤프트(222) 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 또 연마대상인 반도체 웨이퍼 (W)는 톱링(223)의 하단면에 진공 등에 의해 흡착, 유지되어 있다. 이들 기구에 의해 톱링(223)은 자전하면서 그 하면에 유지한 반도체 웨이퍼(W)를 연마포(210)에 대하여 임의의 압력으로 가압할 수 있다.

드레싱유닛(213)은 연마를 행하여 열화한 연마포(210)의 표면을 재생함으로써 연마테이블(211)의 중심에 대하여 톱링유닛(212)과는 반대측에 배치되어 있다. 도 11 내지 도 13에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 드레싱유닛(213)은 2개의 드레서, 즉 제 1 드레서(239) 및 제 2 드레서(233)를 일체화하여 구비하고 있다. 뒤에서 설명하는 바와 같이 제 1 드레서(239)는 연마중에 연마포(210)의 드레싱를 행하기 위하여, 제 2 드레서(233)는 연마전의 연마포(210)의 초기 표면조정을 위한 초벌 드레싱을 하기 위하여 각각 사용된다.

드레싱유닛(213)은 회전 가능한 지지축(230)과, 지지축(230)의 상단에 연결되는 드레서헤드(231)와, 드레서헤드(231)의 자유단으로부터 수직으로 하강하는 드레서 샤프트(232)와, 드레서샤프트(232)의 하단에 연결되는 대략 원반형상의 제 2 드레서(233)를 구비하고 있다. 제 2 드레서(233)는 지지축(230)의 회전에 의한 드레서헤드(231)의 요동과 함께 수평방향으로 이동하여 도 10 및 도 12의 화살표 B로 나타내는 바와 같이 연마포(210)상의 드레싱위치와 연마테이블(211)의 바깥쪽의 대기위치 사이에서 왕복 운동이 가능하게 되어 있다. 또한 제 2 드레서(233)는 드레서샤프트(232)를 거쳐 드레서헤드(231)의 내부에 설치된 도시 생략한 모터 및 승강 실린더에 연결되어 있고, 이에 의하여 승강 가능하고 또한 드레서샤프트(232) 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 또한 연마테이블(211)의 바깥쪽의 대기위치에는 제 2 드레서(233)를 세정하기 위한 드레서 세정탱크(218)가 배치되어 있다.

여기서 제 2 드레서(233)는 드레싱부재로서 펠릿 및 링타입의 다이아몬드드레서(234)를 구비하고 있다. 이 다이아몬드드레서(234)는 제 2 드레서(233) 하면의 둘레 가장자리부에 다이아몬드입자 등의 입자형상물이 전착된 원판의 부재를 복수개 배치한 것이다. 제 2 드레서(233)의 지름은 예를 들면 270mm 로서 연마대상물인 반도체 웨이퍼(W)의 지름(200mm)보다도 크게 되어 있다. 따라서 제 2 드레서(233)에 의해 드레싱되는 연마면의 영역은 반도체 웨이퍼(W)의 연마에 사용되는 연마면의 영역보다도 크게 되어 있다.

드레서헤드(231)의 측부에는 지지부(235)가 고착되어 있고, 지지부(235)의 선단에는 요동모터(236)가 고정되어 있다. 요동모터(236)의 모터샤프트(236a)에는 요동아암(237)이 연결되어 있고, 요동모터(236)를 회전구동함으로써 요동아암(237)이 요동하도록 되어 있다. 이 요동모터(236)는 제어장치(250)에 접속되어 있고, 이 제어장치(250)에 의해 모터속도(요동속도)가 제어된다. 요동모터(236)는 뒤에서 설명하는 제 1 드레서(239)를 연마테이블(211)의 연마면상에서 이동시키는 이동기구를 구성한다.

요동아암(237)의 자유단측으로부터는 드레서샤프트(238)가 수직으로 하강하고 있고, 드레서샤프트(238)의 하단에는 대략 원반형상의 제 1 드레서(239)가 연결되어 있다. 제 1 드레서(239)는 요동모터(236)의 구동에 의한 요동아암(237)의 요동과 동시에 수평방향으로 이동하고, 도 13의 화살표 C로 나타내는 바와 같이 연마포 (210)상의 드레싱위치와 연마테이블(211)의 바깥쪽의 대기위치 사이에서 왕복 운동이 가능하게 되어 있다. 지지축(230)의 드레서헤드(231)의 아래쪽에는 지지대 (246)가 고정되어 있고, 지지대(246)에는 제 1 드레서(239)의 대기위치에 제 1 드레서(239)를 세정하기 위한 통형상의 드레서 세정탱크(247)가 설치되어 있다. 이 지지대(246)는 지지축(230)의 회전에 의해 드레서헤드(231)와 일체가 되어 요동한다.

드레서샤프트(238)는 요동아암(237)에 고정된 에어실린더(가압기구)(240)에 연결되어 있고, 이 에어실린더(240)에 의해서 드레서샤프트(238)는 승강 가능하게 되어 있다. 또한 드레서샤프트(238)는 키(도시 생략)를 거쳐 회전통(241)에 연결되어 있다. 이 회전통(241)은 그 바깥 둘레부에 타이밍풀리(242)를 구비하고 있다. 요동아암(237)에는 회전모터(회전기구)(243)가 고정되어 있고, 상기 타이밍풀리(242)는 타이밍벨트(244)를 거쳐 회전모터(243)에 설치된 타이밍풀리(245)에 접속되어 있다. 따라서 회전모터(243)를 구동함으로써 타이밍풀리(245), 타이밍벨트 (244) 및 타이밍풀리(242)를 거쳐 회전통(241) 및 드레서샤프트(238)가 일체로 회전하여 제 1 드레서(239)가 회전한다.

여기서 제 1 드레서(239)는 드레싱부재로서 디스크타입의 다이아몬드드레서 (248)를 구비하고 있다. 이 다이아몬드드레서(248)는 제 1 드레서(239) 하면의 전면에 다이아몬드입자 등의 입자형상물이 전착된 원판의 부재를 배치한 것이다. 제 1 드레서(239)의 지름은 예를 들면 100mm 로서 연마대상물인 반도체 웨이퍼(W)의 지름(200mm)보다도 작게 되어 있다. 따라서 제 1 드레서(239)에 의해 드레싱되는 연마면의 영역은 반도체 웨이퍼(W)의 연마에 사용되는 연마면의 영역보다도 작게 되어 있다.

이와 같이 본 실시형태에 있어서의 드레싱유닛은 목적이 다른 2개의 드레서및 한쪽의 드레서의 세정탱크를 일체화한 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 설비의 공간절약화를 도모하는 것이 가능해진다.

다음으로 상기한 구성의 폴리싱장치를 사용하여 반도체 웨이퍼의 연마처리 및 드레싱을 행하는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 도 14 내지 도 16은 본 실시형태에 있어서의 일련의 동작을 나타내는 타이밍차트이다.

먼저, 도 14에 나타내는 예에 대하여 설명한다.

제일 먼저 연마전의 연마포의 초기 표면조정이 행하여진다. 이 연마전의 연마포의 초기 표면조정에서는 드레싱유닛(213)의 제 2 드레서(233)를 사용하여 연마포(210)의 표면을 얇게 깎아 냄으로써 초벌 드레싱이 행하여진다. 도 12는 이와 같은 상태를 나타내고 있다. 이 경우에는 지지축(230)의 회전에 의해 드레서헤드(231)를 연마포(210)상의 드레싱위치로 이동한다. 그리고 제 2 드레서 (233) 및 연마테이블(211)을 각각 독립적으로 자전시키면서 제 2 드레서(233)에 유지된 다이아몬드드레서(234)를 소정의 압력으로 연마포(210)에 접촉시킨다. 이 때 드레싱부재(234)가 연마포(210)에 접촉하는 것과 동시 또는 접촉하기 전에 숫돌액·물공급노즐(215)로부터 연마포(210)의 상면에 물을 공급하여 연마포(210)에 잔류하고 있는 사용이 끝난 숫돌액을 씻어 내린다. 이와 같이 제 2 드레서(233)에 의해 연마포(210)의 연마면은 전체에 걸쳐 재생된다.

다음으로 연마전의 제 2 드레서(233)에 의한 드레싱이 행하여진다. 이 제 2 드레서(233)에 의한 드레싱중 또는 드레싱전후에 소정의 압력, 온도의 질소가스와 순수 또는 약액을 아토마이저(26)에 공급하고, 아토마이저(26)의 분사노즐(216a)로부터 순수 또는 약액과 질소가스의 혼합액체를 연마포(210)를 향하여 분사한다. 이에 의하여 혼합액체가 안개형상화된 상태로 연마포(210)에 분사되어 연마포(210)상의 숫돌액이나 연마찌꺼기가 연마테이블(211)의 바깥쪽으로 비산된다. 특히 연마포의 오목부에 빠진 숫돌액이나 연마찌꺼기를 혼합액체중의 기체에 의해 긁어 내어 다시 순수 또는 약액에 의해 씻어 흘려버릴 수 있다. 이에 의하여 스크래치의 원인이 되는 연마포(210)상에 존재하는 숫돌액이나 연마찌꺼기를 효과적으로 제거할 수있다. 이와 같은 아토마이저는 제 2 드레서(233)에 의한 드레싱중의 임의의 시간, 또는 제 2 드레서(233)에 의한 드레싱 전후의 임의의 시간에 행할 수 있다. 또한 도 14 내지 도 16에 있어서 점선으로 나타내는 바와 같이 연마전의 연마포의 초기 표면조정시에도 아토마이저를 행하는 것으로 하여도 좋다.

숫돌액·물 공급노즐로부터 연마포(210)에 공급된 물이나, 아토마이저(26)로부터 연마포(210)에 분사된 혼합액체는 연마테이블(211)의 회전에 의한 원심력을 받아 연마테이블(211)의 바깥쪽으로 비산하여 프레임체(217) 하부의 홈통(217a)에 의해 회수된다. 드레싱종료 후의 제 2 드레서(233)는 드레서헤드(231)의 요동에 의해 대기위치로 복귀되고, 이 대기위치에 설치된 드레서 세정탱크(218)에 의해 세정된다.

다음으로 반도체 웨이퍼의 연마처리가 행하여진다. 반도체 웨이퍼의 연마처리중에는 톱링(223)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 연마가 행하여짐과 동시에, 드레싱유닛(213)의 제 1 드레서(239)에 의한 드레싱도 행하여진다. 도 13은 이와 같은 상태를 나타내고 있다. 이 경우에는 지지축(220)의 회전에 의해 톱링헤드(221)를 연마포(210)상의 연마위치로 이동한다. 그리고 톱링(223) 및 연마테이블(211)을 각각 독립적으로 자전시키면서 톱링(223)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 연마테이블(211)을 상대운동시켜 톱링(223)의 하면에 유지된 반도체 웨이퍼(W)를 연마테이블 (211)상의 연마포(210)에 가압한다. 이 때 동시에 숫돌액·물 공급노즐(215)로부터 연마포(210)의 상면에 숫돌액을 공급한다. 이 숫돌액으로서 예를 들면 알칼리용액에 미립자로 이루어지는 숫돌입자를 현탁한 것이 사용되어 알칼리에 의한 화학적 연마작용과 숫돌입자에 의한 기계적 연마작용과의 복합작용에 의해 반도체 웨이퍼(W)가 연마된다. 연마에 사용된 숫돌액은 연마테이블(211)의 회전에 의한 원심력을 받아 연마테이블(211)의 바깥쪽으로 비산하여 프레임체(217) 하부의 홈통 (217a)에 의해 회수된다.

이와 같은 연마중에 드레싱유닛(213)의 지지부(235)에 고정된 요동모터(236)를 구동하여 요동아암(237)을 요동시켜 지지대(24)6의 드레서 세정탱크(247)에 수용되어 있던 제 1 드레서(239)를 연마포(210)상으로 이동시킨다. 그리고 제 1 드레서(239)를 회전모터(243)에 의해 회전시켜 제 1 드레서에 유지된 다이아몬드드레서(248)를 소정의 압력으로 연마포(210)에 접촉시켜 연마포(210)의 드레싱를 행한다.

이 드레싱중에는 요동모터(236)에 의해 요동아암(237) 및 제 1 드레서(239)를 요동시킨다. 제어장치(250)는 연마테이블(211)상의 위치에 따라 제 1 드레서 (239)의 요동속도가 변화하도록 요동모터(236)의 모터속도를 제어한다. 이 제 1 드레서(239)의 요동속도는 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽을 따라 제어되고 있다. 즉 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 연마하는 연마포(210)의 위치에서는 느리고, 연마해야 할 막 두께가 얇은 부분을 연마하는 연마포(210)의 위치에서는 빠르게 이동하도록 제어되어 있다. 따라서 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 연마하기 위하여 사용되는 연마포가 연마해야 할 막 두께가 얇은 부분을 연마하기 위하여 사용되는 연마포보다도 많이 드레싱되어 날이 세워지므로 톱링(223)에서는 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 상대적으로 많이, 얇은 부분을 상대적으로 적게 연마할 수 있어 연마의 과부족을 없앨 수 있다. 또한 반도체 웨이퍼(W)의 연마중에 있어서의 제 1 드레서(239)의 드레싱시간은 임의로 선택할 수 있다. 또 본 실시형태의 제어장치(250)는 제 1 드레서(239)의 요동속도를 제어하고 있으나, 회전모터(회전기구)(243) 또는 에어실린더(가압기구)(240)를 제어하여 제 1 드레서(239)의 회전속도 또는 가압하중을 제어함으로써 마찬가지로 연마의 과부족을 없애는 것이 가능하다.

도 15에 나타내는 예에 있어서는, 연마전의 연마포의 초기 표면조정을 제 2 드레서(233)가 아니라 제 1 드레서(239)에 의해 행하고 있고, 그 외의 점은 상기한 도 14에 나타내는 예와 동일하다. 이와 같이 제 1 드레서(239)에 의해 초기 표면조정을 위한 초벌 드레싱을 하는 것도 가능하다. 또 도 16에 나타내는 예와 같이 제 2 드레서(233)를 연마포(210)의 교환시에만 사용하고, 그 다음의 드레싱은 제 1 드레서(239)에 의해 행하는 것도 가능하다. 사용전의 연마포(210)는 드레싱이 전혀 되어 있지 않으므로 초기 표면조정의 드레싱시간이 길어진다. 한편 한번 드레싱이 행하여진 연마포(210)는 그 다음은 가벼운 드레싱을 하는 것만으로 연마효율이 상승한다. 따라서 도 16에 나타내는 예에서는 큰 지름의 제 2 드레서(233)에 의해 단시간에 초기 표면조정을 행하고, 작은 지름의 제 1 드레서 (239)에 의해 드레싱이 필요한 개소의 드레싱을 하고 있다. 이와 같은 방법은 연마대상과 사용하는 연마숫돌액의 조합 등에 의해 연마공정상, 연마중에 드레싱을할 수 없는 경우에 적합한 드레싱방법이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 관한 폴리싱장치는, 연마대상물인 반도체 웨이퍼(W)보다도 지름이 작은 제 1 드레서(239)를 사용함으로써 연마면의 영역내에서 드레싱되는 영역을 임의로 변경할 수 있기 때문에 연마면의 임의의 개소의 드레싱량을 조정하는 것이 가능해진다. 따라서 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽(막 두께 분포)에 따른 적절한 연마가 가능해진다.

여기서 예를 들면 성막법이나 성막장치에 따라 반도체 웨이퍼(W)의 연마해야 할 막 두께의 분포, 즉 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽를 미리 상정하고, 이 윤곽에 의거한 프로그램에 따라 제 1 드레서(239)의 요동속도, 회전속도, 가압하중중 적어도 하나를 제어하는 것으로 하여도 좋다. 또 도 11 내지 도 13에 나타내는 바와 같이 연마전 또는 연마중인 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽를 측정하는 막 두께 측정기(300)를 설치하여 이 막두께 측정기에 의해 측정된 실제의 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽에 의거하여 반도체 웨이퍼마다 제 1 드레서(239)의 요동속도, 회전속도, 가압하중중 적어도 하나를 제어하도록 하여도 좋다. 이와 같이 막 두께 측정기(300)를 설치한 경우에는 반도체 웨이퍼마다 더욱 적절한 연마가 가능하게 된다. 또 이와 같이 막 두께 측정기(300)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽를 측정하는 경우에 있어서는 다시 연마포(210)의 연마면의 윤곽를 측정하는 패드프로파일러를 설치하여 연마면의 윤곽도 측정하여 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면 및 연마포(210)의 연마면의 쌍방의 윤곽에 의거하여 제 1 드레서 (239)의 요동속도, 회전속도, 가압하중중 적어도 하나를 제어하는 것으로 하여도 좋다.

또 도 17에 나타내는 바와 같은 플로우에 의해 연마포(210)의 드레싱을 행하는 것도 가능하다. 즉 제 2 드레서(233)에 의해 초기 표면조정한 다음에 제 1 드레서 (239)에 의한 드레싱을 행하여 반도체 웨이퍼(W)를 연마한다. 반도체 웨이퍼(W)의 연마 후에는 연마포(210)의 연마성능이 적절하게 유지되어 있는지를 판단하여 연마성능이 적절하게 유지되어 있지 않은 경우에는 큰 지름의 제 2 드레서(233)에 의해서 연마포(210)를 전체에 걸쳐 드레싱한다. 연마성능이 적절하게 유지되어 있는 지를 판단하기 위해서는 연마 후의 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽를 막 두께측정기(300)에 의해 측정하고, 측정된 윤곽이 미리 결정된 레벨을 만족하는지의 여부를 판단한다. 이와 같이 연마면이 국소적으로 감모된 경우에 큰 지름의 제 2 드레서(233)에 의해 연마면의 대략 전면을 드레싱함으로써 제 1 드레서(239)에의한 드레싱에 의해 연마포(210)가 국소적으로 감모된 경우에 있어서도 제 2 드레서(233)에 의해 연마포(210)의 상태를 리세트하는 것이 가능하게 된다.

다음으로 본 발명에 관한 폴리싱장치의 제 4 실시형태에 대하여 도 18 내지 도 20을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한 상기한 제 3 실시형태에 있어서의 부재 또는 요소와 동일한 작용 또는 기능을 가지는 부재 또는 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 특히 설명하지 않는 부분에 대해서는 제 3 실시형태와 동일하다.

도 18은 본 실시형태에 있어서의 연마부의 요부를 모식적으로 나타내는 종단면도, 도 19 및 도 20은 본 실시형태에 있어서의 연마부의 개략을 나타내는 평면도이다.

본 실시형태의 폴리싱장치는 도 18 내지 도 20에 나타내는 바와 같이 연마중에 연마포의 드레싱를 행하는 제 1 드레서(273)를 구비한 제 1 드레싱유닛(252)과, 연마전의 연마포의 초기 표면조정을 위한 초벌 드레싱을 하는 제 2 드레서(263)를 구비한 제 2 드레싱유닛(251)을 각각 구비하고 있다.

제 1 드레싱유닛(252)은 수평방향으로 연장되는 볼나사(270)와, 볼나사(270)상의 너트(271)로부터 수직으로 하강하는 드레서샤프트(272)와, 드레서샤프트(272)의 하단에 연결되는 대략 원판형상의 제 1 드레서(273)를 구비하고 있다. 볼나사 (270)의 한쪽 끝에는 볼나사 구동모터(274)가 접속되어 있다. 볼나사 구동모터 (274)의 구동에 의해 볼나사(270)가 회전하고, 이 볼나사(270)의 작용에 의해 볼나사(270)상의 너트(271) 및 이 너트(271)에 연결된 제 1 드레서(273)가 수평방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의하여 제 1 드레서(273)는 도 20의 화살표 E로 나타내는 바와 같이 연마포(210)상의 드레싱위치와 연마테이블(211)의 바깥쪽의 대기위치 사이에서 왕복 운동이 가능하게 되어 있다. 이 볼나사 구동모터(274)는 제어장치(280)에 접속되어 있어 제어장치(280)에 의해 모터속도(요동속도)가 제어된다. 이 볼나사 구동모터(274)는 제 1 드레서(273)를 연마테이블(211)상에서 이동시키는 이동기구를 구성한다.

또한 제 1 드레서(273)는 드레서샤프트(272)를 거쳐 볼나사(270)의 너트 (271)상에 고정된 회전모터(회전기구)(275) 및 에어실린더(가압기구)(276)에 연결되어 있고, 이에 의하여 승강 가능하고 또한 드레서샤프트(272) 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 또한 연마테이블(211)의 바깥쪽의 대기위치에는 제 1 드레서 (233)를 세정하기 위한 드레서 세정탱크(277)가 배치되어 있다.

여기서 제 1 드레서(273)는 제 3 실시형태와 같이 드레싱부재로서 디스크타입의 다이아몬드드레서(278)를 구비하고 있고, 제 1 드레서(273)의 지름은 연마대상물인 반도체 웨이퍼(W)의 지름보다도 작게 되어 있다. 따라서 제 1 드레서(273)에 의해 드레싱되는 연마면의 영역은 반도체 웨이퍼(W)의 연마에 사용되는 연마면의 영역보다도 작아져 있다.

제 2 드레싱유닛(251)은 회전 가능한 지지축(260)과, 지지축(260)의 상단에 연결되는 드레서헤드(261)와, 드레서헤드(261)의 자유단으로부터 수직으로 하강하는 드레서샤프트(262)와, 드레서샤프트(262)의 하단에 연결되는 대략 원반형상의 제 2 드레서(263)를 구비하고 있다. 제 2 드레서(263)는 지지축(260)의 회전에 의한 드레서헤드(261)의 요동과 함께 수평방향으로 이동하여 도 19의 화살표 D로 나타내는 바와 같이 연마포(210)상의 드레싱위치와 연마테이블(211)의 바깥쪽의 대기위치 사이에서 왕복운동이 가능하게 되어 있다. 또한 제 2 드레서(263)는 드레서 샤프트(262)를 거쳐 드레서헤드(261)의 내부에 설치된 도시 생략한 모터 및 승강 실린더에 연결되어 있고 이에 의하여 승강가능하고 또한 드레서샤프트(262) 주위로 회전 가능하게 되어 있다.

여기서 제 2 드레서(263)는 제 3 실시형태와 마찬가지로 드레싱부재로서 펠릿타입의 다이아몬드드레서(264)를 구비하고 있고, 제 2 드레서(263)의 지름은 연마대상물인 반도체 웨이퍼(W)의 지름보다도 크게 되어 있다. 따라서 제 2 드레서 (263)에 의해 드레싱되는 연마면의 영역은 반도체 웨이퍼(W)의 연마에 사용되는 연마면의 영역보다도 크게 되어 있다.

다음으로 상기한 구성의 폴리싱장치를 사용하여 반도체 웨이퍼의 연마처리 및 드레싱을 행하는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 이하에서는 제 3 실시형태의 도 14에 나타내는 예에 대응하는 동작에 대해서만 설명하나, 도 15 내지 도 17에 나타내는 예에 대응하는 동작도 가능함은 물론이다.

먼저, 연마전의 연마포의 초기 표면조정을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 이 연마전의 연마포의 초기 표면조정에서는 제 2 드레싱유닛(251)의 제 2 드레서 (263)를 사용하여 연마포(210)의 표면을 얇게 깎아 냄으로써 초벌 드레싱이 행하여진다. 도 19는 이와 같은 상태를 나타내고 있다. 이 경우에는 지지축(260)의 회전에 의해 드레서헤드(261)를 연마포(210)상의 드레싱위치로 이동한다. 그리고 제 2 드레서(263) 및 연마테이블(211)을 각각 독립적으로 자전시키면서 제 2 드레서(263)에 유지된 다이아몬드드레서(264)를 소정의 압력으로 연마포(210)에 맞닿게 한다. 이와 같이 제 2 드레서(263)에 의해 연마포(210)의 연마면은 전체에 걸쳐 재생된다. 또한 드레싱종료 후의 제 2 드레서(263)는 드레서헤드(261)의 요동에 의해 대기위치로 복귀되고, 이 대기위치에 설치된 드레서 세정탱크(218)에 의해 세정된다.

다음으로 반도체 웨이퍼의 연마처리가 행하여진다. 반도체 웨이퍼의 연마처리중에는 톱링(223)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 연마가 행하여짐과 동시에, 제 1드레싱유닛(252)의 제 1 드레서(273)에 의한 드레싱도 행하여진다. 도 20은 이와 같은 상태를 나타내고 있다. 이 경우에는 지지축(220)의 회전에 의해 톱링헤드 (221)를 연마포(210)상의 연마위치로 이동한다. 그리고 톱링(223) 및 연마테이블 (211)을 각각 독립적으로 자전시키면서 톱링(223)에 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 연마테이블(211)을 상대운동시켜 톱링(223)의 하면에 유지된 반도체 웨이퍼(W)를 연마테이블(211)상의 연마포(210)에 가압한다. 이때 동시에 숫돌액·물 공급노즐 (215)로부터 연마포(210)의 상면에 숫돌액이 공급되어 반도체 웨이퍼(W)가 연마된다.

이와 같은 연마중에 제 1 드레싱유닛(252)의 볼나사 구동모터(274)를 구동하고, 드레서 세정탱크(277)에 수용되어 있는 제 1 드레서(273)를 연마포(210)상으로 이동시킨다. 그리고 제 1 드레서(273)를 회전모터(275)에 의해 회전시켜 제 1 드레서(273)에 유지된 다이아몬드드레서(278)를 소정의 압력으로 연마포(210)에 접촉시켜 연마포(210)의 드레싱을 행한다.

이 드레싱중에는 볼나사 구동모터(274)에 의해 제 1 드레서(273)를 연마테이블(211)상에서 테이블(211)의 반경방향으로 요동시킨다. 제어장치(280)는 연마테이블(211)상의 위치에 따라 제 1 드레서(273)의 요동속도가 변화하도록 볼나사 구동모터(274)의 모터속도를 제어한다. 이 제 1 드레서(273)의 요동속도는 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽에 의거하여 제어되고 있다. 즉 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 연마하는 연마포(210)의 위치에서는 느리게, 연마해야 할 막 두께가 얇은 부분을 연마하는 연마포(210)의 위치에서는 빠르게 이동하도록 제어된다. 따라서 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 연마하기 위하여 사용되는 연마포는 연마해야 할 막 두께가 얇은 부분을 연마하기 위하여 사용되는 연마포보다도 많이 드레싱되어 날이 세워지므로 톱링(223)에서는 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 상대적으로 많이, 얇은 부분을 상대적으로 적게 연마할 수 있어 연마의 과부족을 없앨 수 있다. 또한 반도체 웨이퍼(W)의 연마중에 있어서의 제 1 드레서 (273)의 드레싱시간은 임의로 선택할 수 있다. 또 본 실시형태의 제어장치 (250)는 제 1 드레서(273)의 요동속도를 제어하고 있으나, 회전모터(회전기구) (275) 및 에어실린더(가압기구)(276)를 제어하여 제 1 드레서(273)의 회전속도 또는 가압하중을 제어함으로써 마찬가지로 연마의 과부족을 없애는 것이 가능하다.

이와 같이 본 발명에 관한 폴리싱장치는 연마대상물인 반도체 웨이퍼(W)보다도 지름이 작은 제 1 드레서(273)를 사용함으로써, 연마면의 영역내에서 드레싱되는 영역을 임의로 변경할 수 있으므로 연마면의 임의의 개소의 드레싱을 조정하는 것이 가능해진다. 따라서 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽(막 두께 분포)에 따른 적절한 연마가 가능해진다.

제 3 실시형태와 마찬가지로 예를 들면 성막법이나 성막장치에 따라 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽를 미리 상정하고, 이 윤곽에 의거한 프로그램에 따라 제 1 드레서(273)의 요동속도, 회전속도, 가압하중중 적어도 하나를 제어하는 것으로 하여도 좋고, 또는 연마전의 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽를 측정하는 막 두께 측정기를 설치하여 이 막 두께 측정기에 의해 측정된 실제의 반도체 웨이퍼(W)의 피연마면의 윤곽에 의거하여 각 반도체 웨이퍼별로 제 1 드레서(273)의 요동속도, 회전속도, 가압하중중 적어도 하나를 제어하는 것으로 하여도 좋다.

또한 제 3 및 제 4 실시형태에 있어서는 제 2 드레서 및 제 1 드레서의 드레싱부재로서 어느 것이나 다이아몬드드레서를 사용하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 펠릿타입이나 디스크타입의 다이아몬드드레서뿐만 아니라 링타입의 다이아몬드드레서를 사용할 수도 있고 브러시 드레서를 사용할 수도 있다. 이들 여러가지 드레싱부재를 적절히 조합시켜 사용하는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명의 제 3 및 제 4 실시형태에 의하면, 연마대상물보다도 지름이 작은 드레서를 사용함으로써 연마면의 영역내에서 드레싱되는 영역을 임의로 변경할 수 있다. 따라서 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 연마하기 위하여 사용되는 연마포를 연마해야 할 막 두께가 얇은 부분을 연마하기 위하여 사용되는 연마포보다도 많이 드레싱하여 날을 세우는 것이 가능해진다. 이에 의하여 연마해야 할 막 두께가 두꺼운 부분을 상대적으로 많이, 얇은 부분을 상대적으로 적게 연마할 수 있어 연마대상물의 피연마면의 윤곽(막 두께 분포)에 따른 적절한 연마가 가능해진다.

본 발명은 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위내에서 여러가지 다른 형태로써 실시되어도 좋음은 물론이다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 연마대상물을 평탄하고도 경면형상으로 연마하는 폴리싱장치에 있어서, 연마테이블의 상면에 접착된 연마포 표면의 드레싱을 행하는 드레서에 적합하게 사용된다.

Claims

연마면을 가지는 연마테이블과 톱링을 가지고, 상기 연마테이블과 톱링 사이에 연마대상물을 개재시켜 소정의 압력으로 가압함으로써 연마대상물을 연마하는 폴리싱장치에 있어서, 연마포의 표면에 접촉하여 상기 연마면의 드레싱를 행하는 적어도 2개의 드레싱유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 1항에 있어서,

상기 적어도 2개의 드레싱유닛의 드레서는 각각 다른 드레싱부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 1항에 있어서,

연마대상물보다 지름이 큰 드레서를 구비한 드레싱유닛을 적어도 1개와, 연마대상물보다 지름이 작은 드레서를 구비한 드레싱유닛을 적어도 1개 구비하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
폴리싱장치에 있어서의 연마포의 드레싱을 행하는 드레싱방법에 있어서, 연마포를 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정에는 다이아몬드드레서 또는 SiC 드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하고, 연마대상물을 폴리싱하는 폴리싱공정 사이에 행하는 드레싱에는 브러시드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하는 것을 특징으로하는 드레싱방법.
폴리싱장치에 있어서의 연마포의 드레싱을 행하는 드레싱방법에 있어서, 연마포를 연마에 사용하기 전의 초기 표면조정에는 다이아몬드드레서 또는 SiC 드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하고, 연마대상물을 폴리싱하는 폴리싱공정 사이에 행하는 드레싱에는 처음에 상기 다이아몬드드레서 또는 SiC 드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하고, 그 후 브러시 드레서를 가지는 드레싱유닛을 사용하는 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
폴리싱장치에 있어서의 연마대상물의 폴리싱중에 행하는 드레싱에 있어서, 연마대상물보다 지름이 작은 드레서를 구비한 드레싱유닛을 요동시키면서 드레싱를 행하고, 톱링 대피 후 연마대상물보다 지름이 큰 드레서를 구비한 드레싱유닛을 사용하여 드레싱를 행하는 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
연마면을 가지는 연마테이블과, 이 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하는 톱링을 구비하고, 상기 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하여 이 연마대상물을 연마하는 폴리싱장치에 있어서, 상기 연마테이블의 연마면의 드레싱을 행하는 드레서를 구비하고,

상기 드레서는 상기 연마대상물의 피연마면내의 소정위치를 연마하기 위하여 사용되는 연마면의 영역을 상기 피연마면내의 소정위치에 있어서의 연마해야 할 막두께에 따라 드레싱을 하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 7항에 있어서,

상기 드레서를 상기 연마테이블의 연마면상에서 이동시키는 이동기구와, 상기 드레서를 회전시키는 회전기구와, 상기 드레서를 상기 연마테이블의 연마면에 가압하는 가압기구중 적어도 하나와,

상기 연마대상물의 피연마면내의 소정위치를 연마하기 위하여 사용되는 연마면의 영역에서 상기 피연마면내의 소정위치에 있어서의 연마해야 할 막 두께에 따라 상기 이동기구에 의한 상기 드레서의 이동속도, 상기 회전기구에 의한 상기 드레서의 회전속도, 상기 가압기구에 의한 상기 드레서의 가압하중중 적어도 하나를 제어하는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 7항에 있어서,

상기 드레서는 상기 연마대상물보다도 지름이 작은 드레서인 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 7항에 있어서,

상기 드레서는 연마중에 상기 연마면의 드레싱을 하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 7항에 있어서,

상기 드레서를 세정하는 세정탱크를 구비한 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 7항에 있어서,

상기 연마대상물의 피연마면에 있어서의 연마해야 할 막 두께를 측정하는 막 두께 측정기를 구비한 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 7항에 있어서,

상기 연마대상물이 가압되는 연마면의 대략 전면을 드레싱하는 제 2 드레서를 더 구비한 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 13항에 있어서,

상기 제 2 드레서는 상기 연마면이 국소적으로 감모되었을 경우에 상기 연마면의 대략 전면을 드레싱하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
제 13항에 있어서,

상기 제 2 드레서는 상기 연마대상물보다도 지름이 큰 드레서인 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
연마면을 가지는 연마테이블과, 이 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하는 톱링을 구비하고, 상기 연마테이블의 연마면에 연마대상물을 가압하여 이 연마대상물을 연마하는 폴리싱장치에 있어서,

상기 연마대상물의 연마중에 상기 연마테이블의 연마면의 드레싱을 행하는 제 1 드레서와, 상기 연마대상물이 연마되어 있지 않을 때에 상기 연마테이블의 연마면의 드레싱을 행하는 제 2 드레서를 일체화한 드레싱유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.