KR20050084767A - Polishing method - Google Patents

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KR20050084767A
KR20050084767A KR1020047011803A KR20047011803A KR20050084767A KR 20050084767 A KR20050084767 A KR 20050084767A KR 1020047011803 A KR1020047011803 A KR 1020047011803A KR 20047011803 A KR20047011803 A KR 20047011803A KR 20050084767 A KR20050084767 A KR 20050084767A
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polishing
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semiconductor wafer
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top ring
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KR1020047011803A
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노부유키 다카하시
히로오미 도리이
미키히코 마사키
히로시 비와타
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
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Abstract

A semiconductor wafer (W) and a polishing table (100) are rotated. The polishing table (100) has a polishing surface thereon. The semiconductor wafer (W) is pressed against the polishing surface on the polishing table (100) rotated at a first rotational speed to polish the semiconductor wafer (W). The semiconductor wafer (W) is separated from the polishing surface after the semiconductor wafer (W) is pressed against the polishing surface. Before the semiconductor wafer (W) is separated from the polishing surface, a rotational speed of the polishing table (100) is reduced to a second rotational speed lower than the first rotational speed to provide a difference between a rotational speed of the semiconductor wafer (W) and the rotational speed of the polishing table (100).

Description

폴리싱 방법 {POLISHING METHOD}Polishing method {POLISHING METHOD}

본 발명은 폴리싱 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼와 같은 워크피스를 "평탄경 마무리(flat mirror finish)"로 폴리싱하는 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a polishing method, and more particularly to a method of polishing a workpiece, such as a semiconductor wafer, with a "flat mirror finish".

최근 몇년간 반도체 디바이스가 보다 고집적화되어 왔기 때문에, 회로 배선들이 더 미세해지고 있고 이들 회로 배선들간의 거리도 더 짧아지고 있다. 0.5㎛폭에 지나지 않는 배선들을 형성할 수 있는 포토리소그래피의 경우에는, 광학시스템의 초점심도가 비교적 작아야 하기 때문에, 스테퍼에 의하여 패턴 이미지들이 포커싱될 표면이 가능한 한 평탄해야할 필요가 있다. 그러나, 자기-평탄화 CVD장치 및 에칭 장치와 같이 반도체 웨이퍼를 평탄화시키는 종래의 장치는 완전히 평탄한 표면을 갖는 반도체 웨이퍼를 생성할 수 없다. 최근에는, 상기 종래의 장치에 비해 보다 용이하게 반도체 웨이퍼들의 완전한 평탄화를 달성할 것으로 기대되는 폴리싱 장치로 반도체 웨이퍼를 평탄화시키기 위한 시도가 있어 왔다. As semiconductor devices have become more integrated in recent years, circuit wirings have become smaller and the distance between these circuit wirings has become shorter. In the case of photolithography that can form wirings that are only 0.5 mu m wide, since the depth of focus of the optical system must be relatively small, the surface on which the pattern images are to be focused by the stepper needs to be as flat as possible. However, conventional devices for planarizing semiconductor wafers, such as self-planarizing CVD apparatuses and etching apparatuses, cannot produce semiconductor wafers having completely flat surfaces. In recent years, attempts have been made to planarize a semiconductor wafer with a polishing apparatus that is expected to achieve complete planarization of the semiconductor wafers more easily than the conventional apparatus.

도 1은 이러한 종류의 폴리싱 장치의 기본적인 배열을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 폴리싱 장치는 그 위에 폴리싱 패드(161)를 구비한 폴리싱 테이블(151) 및 폴리싱될 표면이 폴리싱 패드(161)를 향하는 방식으로 폴리싱될 워크피스로서 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 톱링(152)을 가진다. 폴리싱 패드(161)는 워크피스를 폴리싱하는 폴리싱면으로서 작용하는 상면을 가진다. 톱링(152)은, 톱링(152)이 톱링 샤프트(153)에 대하여 기울어질 수 있는 방식으로 볼 조인트(154)에 의하여 톱링 샤프트(153)의 하단부에 연결된다. 톱링(152)이 소정의 압력하에서 폴리싱 테이블(151)에 대하여 반도체웨이퍼(W)를 가압하면서, 폴리싱 테이블(151) 및 톱링(152)이 독립적으로 회전된다. 연마액 또는 순수(pure water)와 같은 폴리싱 액(Q)은 폴리싱 액 공급노즐(155)로부터 폴리싱 패드(161)상으로 공급된다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 폴리싱 액(Q)에 의하여 폴리싱된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(W)의 표면은 볼 조인트(154)를 거쳐 폴리싱 패드(161)의 표면을 따르도록 폴리싱 패드(161)의 표면과 슬라이딩 접촉하게 된다. 1 shows a basic arrangement of a polishing apparatus of this kind. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus includes a polishing table 151 having a polishing pad 161 thereon and a semiconductor wafer W as a workpiece to be polished in such a manner that the surface to be polished faces the polishing pad 161. It has a top ring 152 to hold it. The polishing pad 161 has a top surface that serves as a polishing surface for polishing the workpiece. The top ring 152 is connected to the lower end of the top ring shaft 153 by the ball joint 154 in such a way that the top ring 152 can be tilted with respect to the top ring shaft 153. As the top ring 152 presses the semiconductor wafer W against the polishing table 151 under a predetermined pressure, the polishing table 151 and the top ring 152 are rotated independently. Polishing liquid Q, such as polishing liquid or pure water, is supplied from the polishing liquid supply nozzle 155 onto the polishing pad 161. Therefore, the surface of the semiconductor wafer W is polished by the polishing liquid Q. At this time, the surface of the semiconductor wafer W is in sliding contact with the surface of the polishing pad 161 so as to follow the surface of the polishing pad 161 via the ball joint 154.

지금까지는, 폴리싱 테이블에 부착된 폴리싱 패드로서 부직포 직물로 만들어진 폴리싱 패드를 채택해왔다. 최근 수년간, IC 및 LSI회로에 대하여 달성된 보다 높은 수준의 집적도(integration)는 반도체 웨이퍼의 표면상의 표면 불규칙성(surface irregularity) 또는 보다 작은 단차들(steps)을 요구한다. 이러한 요구를 충족시키기 위하여, 폴리우레탄 폼(foam)과 같은 경질의 재료로 만들어진 폴리싱 패드가 사용되어 왔다. Until now, a polishing pad made of a nonwoven fabric has been adopted as the polishing pad attached to a polishing table. In recent years, the higher levels of integration achieved for IC and LSI circuits require surface irregularities or smaller steps on the surface of the semiconductor wafer. To meet this need, polishing pads made of hard materials such as polyurethane foams have been used.

이에 따라, 폴리싱 장치에 의하여 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱된 후에, 폴리싱 테이블(151)상의 폴리싱 표면(폴리싱 패드(161))으로부터 반도체 웨이퍼(W)를 제거할( 또는 분리시킬) 필요가 있다. 그러나, 그들 사이에 삽입된 폴리싱 액(Q)으로 인하여, 폴리싱 패드(161)와 반도체웨이퍼(W) 사이에, 큰 표면장력이 작용한다. 따라서, 폴리싱 패드(161)로부터 반도체 웨이퍼(W)를 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 톱링(152)이 폴리싱위치로 상승되면, 톱링(152)만 상승하고, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(161)에 부착되어, 폴리싱 패드(161)상에 남겨지는 몇몇 경우가 존재한다.Accordingly, after the semiconductor wafer W is polished by the polishing apparatus, it is necessary to remove (or separate) the semiconductor wafer W from the polishing surface (polishing pad 161) on the polishing table 151. However, due to the polishing liquid Q inserted between them, a large surface tension is applied between the polishing pad 161 and the semiconductor wafer W. Therefore, when the top ring 152 holding the semiconductor wafer W is raised to the polishing position in order to remove the semiconductor wafer W from the polishing pad 161, only the top ring 152 is raised and the semiconductor wafer W is lifted. There are several cases attached to the polishing pad 161 and left on the polishing pad 161.

이러한 문제는 톱링의 오버행잉 작용(overhanging action)에 의하여 해결될 수 있다. 오버행잉 작용에서, 폴리싱처리가 완료된 후에, 톱링(152)이 폴리싱위치에서 상승되는 것이 아니라, 폴리싱 패드(161)의 주변 에지로 이동되어, 폴리싱 패드(161)의 주변 에지를 넘어서서 반도체 웨이퍼(W)의 폴리싱된 표면을 부분적으로 노광한 다음, 폴리싱 패드(161)로부터 반도체 웨이퍼(W)를 제거하도록 상승된다. 이러한 오버행잉 작용은 폴리싱 패드(161)와 반도체 웨이퍼(W) 사이의 표면장력을 감소시키고, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(161)로부터 신뢰할 수 있게 제거되거나 분리될 수 있다.This problem can be solved by the overhanging action of the top ring. In the overhanging action, after the polishing process is completed, the top ring 152 is not lifted at the polishing position, but moved to the peripheral edge of the polishing pad 161, and beyond the peripheral edge of the polishing pad 161, the semiconductor wafer W And partially exposed the polished surface of < RTI ID = 0.0 >) < / RTI > This overhanging action reduces the surface tension between the polishing pad 161 and the semiconductor wafer W, and the semiconductor wafer W can be reliably removed or separated from the polishing pad 161.

상술된 바와 같이, 오버행잉 작용은 폴리싱 패드(161)와 반도체 웨이퍼(W) 사이의 표면장력을 감소시킬 수 있다. 그러나, 톱링(152)은 폴리싱된 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(161)의 주변 에지로부터 돌출할 때 기울어질 수 있다. 이러한 경우에, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(161)의 주변 에지에서 집중적으로 가압되어, 반도체 웨이퍼(W)가 크래킹되거나 스크래칭된다.As described above, the overhanging action can reduce the surface tension between the polishing pad 161 and the semiconductor wafer W. FIG. However, the top ring 152 may be inclined when the polished semiconductor wafer W protrudes from the peripheral edge of the polishing pad 161. In this case, the semiconductor wafer W is concentrated at the peripheral edge of the polishing pad 161 so that the semiconductor wafer W is cracked or scratched.

폴리싱 패드의 폴리싱 용량은, 연마입자와 반도체 웨이퍼의 폴리싱 폐기물(wastes)의 증착 및 폴리싱 패드의 특성 변화로 인하여 점차적으로 열화된다. 따라서, 반도체 웨이퍼들을 반복적으로 폴리싱하는데 동일한 폴리싱 패드가 사용되는 경우에는, 폴리싱 장치의 폴리싱 속도가 낮아지고, 폴리싱된 반도체 웨이퍼들에 폴리싱 불규칙성(irregularity)이 발생하는 경향이 있다. 따라서, 폴리싱 이전, 이후 또는 폴리싱 동안에, 다이아몬드 드레서 등등으로 폴리싱 패드의 표면을 복구시키는 드레싱 공정에 따라 폴리싱 패드를 조절하는 것이 관례이다. The polishing capacity of the polishing pad is gradually degraded due to deposition of polishing particles and polishing wastes of semiconductor wafers and changes in the characteristics of the polishing pad. Thus, when the same polishing pad is used to repeatedly polish the semiconductor wafers, the polishing speed of the polishing apparatus is lowered, and polishing irregularities tend to occur in the polished semiconductor wafers. Therefore, it is customary to adjust the polishing pad according to a dressing process which restores the surface of the polishing pad with a diamond dresser or the like before, after or during polishing.

드레서가 폴리싱 패드의 폴리싱 표면을 드레싱할 때, 얇은 층을 폴리싱 패드로 긁어낸다. 따라서, 폴리싱 패드의 폴리싱 표면이 여러번 드레싱된 후에는, 폴리싱 패드가 평평하지 않게 되고, 즉, 그 평탄도를 잃게 되어, 단차들을 형성하게 된다. 그 결과, 폴리싱된 반도체 웨이퍼가 폴리싱 패드의 주변 에지로 이동하는 동안에, 상술된 오버행잉 작용에서, 폴리싱 패드의 불규칙성으로 인하여 반도체 웨이퍼가 크래킹되거나 스크래칭될 수 있다.When the dresser dresses up the polishing surface of the polishing pad, the thin layer is scraped off with the polishing pad. Thus, after the polishing surface of the polishing pad has been dressed many times, the polishing pad becomes uneven, that is, its flatness is lost, thereby forming steps. As a result, while the polished semiconductor wafer is moved to the peripheral edge of the polishing pad, in the above-described overhanging action, the semiconductor wafer may be cracked or scratched due to the irregularity of the polishing pad.

도 1은 폴리싱 장치의 기본 배열을 나타내는 개략적인 도면;1 is a schematic view showing a basic arrangement of a polishing apparatus;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱 방법을 채택하는 폴리싱 장치를 나타내는 정면도;2 is a front view showing a polishing apparatus employing a polishing method according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2에 도시된 폴리싱 장치의 평면도;3 is a plan view of the polishing apparatus shown in FIG. 2;

도 4는 도 2에 도시된 폴리싱 장치내의 톱링을 나타내는 단면도;4 is a sectional view showing a top ring in the polishing apparatus shown in FIG. 2;

도 5는 도 4에 도시된 톱링의 저면도;5 is a bottom view of the top ring shown in FIG. 4;

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 폴리싱 공정 및 폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼를 분리시키는 분리공정의 예를 나타내는 타이밍도표;6 is a timing diagram illustrating an example of a polishing process for polishing a semiconductor wafer and a separation process for separating the semiconductor wafer from the polishing surface according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명을 채택할 수 있는 웨브식(web-type)(벨트식; belt-type) 폴리싱 테이블을 구비한 폴리싱 장치를 나타내는 사시도.Fig. 7 is a perspective view showing a polishing apparatus having a web-type (belt-type) polishing table in which the present invention can be adopted.

본 발명은 상기 단점들에 입각하여 만들어졌다. 따라서, 본 발명의 목적은, 오버행잉 작용 없이도, 폴리싱 표면으로부터 폴리싱된 워크피스를 용이하고 안전하게 분리할 수 있고 스루풋(throughput)을 증가시킬 수 있는 폴리싱 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above disadvantages. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a polishing method that can easily and safely separate a polished workpiece from a polishing surface and increase throughput without an overhanging action.

본 발명의 제1형태에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위하여, 폴리싱 방법이 제공된다. 워크피스 및 폴리싱 테이블이 회전된다. 폴리싱 테이블은 그 위에 폴리싱 표면을 가진다. 워크피스는 워크피스를 폴리싱하기 위하여 제1회전속도로 회전되는 폴리싱 테이블상의 폴리싱 표면에 대하여 가압된다. 워크피스가 폴리싱 표면에 대하여 가압된 후에, 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 분리된다. 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 전에, 워크피스의 회전속도와 폴리싱 테이블의 회전속도간의 차를 제공하기 위하여 폴리싱 테이블의 회전속도가 제1회전속도보다 낮은 제2회전속도로 감소된다. According to the first aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a polishing method is provided. The workpiece and the polishing table are rotated. The polishing table has a polishing surface thereon. The workpiece is pressed against the polishing surface on the polishing table that is rotated at a first rotational speed to polish the workpiece. After the workpiece is pressed against the polishing surface, the workpiece is separated from the polishing surface. Before the workpiece is separated from the polishing surface, the rotation speed of the polishing table is reduced to a second rotation speed lower than the first rotation speed to provide a difference between the rotation speed of the workpiece and the rotation speed of the polishing table.

본 발명의 제1형태에 따르면, 폴리싱 테이블과 워크피스의 회전속도간의 차를 제공하기 위하여 폴리싱 테이블의 회전속도가 폴리싱시에 회전되는 폴리싱 테이블의 회전속도로부터 감소된다. 이 때, 워크피스는 워크피스의 하면과 폴리싱 표면 사이에 형성되는 폴리싱 액의 액체층에 부유되어 있다. 상세하게는, 수상활주현상(hydroplaning phenomenon)이 발생한다. 수상활주현상은 폴리싱 액으로 인한 폴리싱 표면과 워크피스 사이의 표면장력을 감소시킨다. 따라서, 워크피스가 폴리싱 공정이 완료되는 위치에서 직접 상승되더라도, 워크피스가 오버행잉작용없이 폴리싱 표면으로부터 용이하게 제거 또는 분리될 수 있다. 따라서, 워크피스가 폴리싱 표면상에 남겨지지 않고, 오버행잉작용에 의하여 발생될 수도 있는 크래킹 또는 스크래칭되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 오버행잉작용을 수행할 필요가 없기 때문에, 폴리싱 택트타임(tact time)이 짧아질 수 있고 스루풋이 향상될 수 있다.According to the first aspect of the present invention, the rotational speed of the polishing table is reduced from the rotational speed of the polishing table rotated during polishing in order to provide a difference between the rotational speeds of the polishing table and the workpiece. At this time, the workpiece is suspended in the liquid layer of the polishing liquid formed between the lower surface of the workpiece and the polishing surface. In detail, a hydroplaning phenomenon occurs. Water slides reduce the surface tension between the polishing surface and the workpiece due to the polishing liquid. Thus, even if the workpiece is raised directly at the position where the polishing process is completed, the workpiece can be easily removed or separated from the polishing surface without overhanging action. Thus, it is possible to prevent the workpiece from being cracked or scratched, which may be caused by the overhanging action, without being left on the polishing surface. Also, since there is no need to perform the overhanging operation, the polishing tact time can be shortened and the throughput can be improved.

본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 폴리싱 공정 동안에 폴리싱 테이블의 회전속도의 감소가 수행된다. 폴리싱 테이블의 회전속도가 감소되면, 폴리싱 표면의 세정공정이 수행된다. 이 경우에, 폴리싱 표면으로부터의 워크피스의 분리가 촉진되고, 그 다음 워크피스에 대한 조건이 시기 적절하게 조정될 수 있다. 따라서, 스루풋이 향상된다.According to a preferred form of the invention, a reduction in the rotational speed of the polishing table is carried out during the polishing process. When the rotational speed of the polishing table is reduced, the cleaning process of the polishing surface is performed. In this case, the separation of the workpiece from the polishing surface is promoted, and the conditions for the workpiece can then be adjusted in a timely manner. Thus, throughput is improved.

본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 폴리싱 공정 동안에, 폴리싱 표면에 대한 폴리싱 액이 제1유속으로 공급된다. 폴리싱 표면으로부터의 워크피스의 분리시 또는 그 이전에, 폴리싱 액의 유속이 제1유속보다 큰 제2유속으로 증가된다. 이 경우에, 수상활주현상의 효과를 증대시킬 수 있고 폴리싱 표면으로부터 워크피스를 용이하게 분리시킬 수 있다.According to a preferred form of the invention, during the polishing process, the polishing liquid on the polishing surface is supplied at a first flow rate. Upon or before separation of the workpiece from the polishing surface, the flow rate of the polishing liquid is increased to a second flow rate greater than the first flow rate. In this case, the effect of the water slide phenomenon can be increased and the workpiece can be easily separated from the polishing surface.

본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물이 폴리싱 표면에 분출되어, 폴리싱 표면으로부터의 워크피스의 분리 이전에 폴리싱 표면을 세정한다. 이 경우에, 수상활주현상을 증대시킬 수 있고 폴리싱 공정 후에 수행될 수 있는 폴리싱 표면의 세정공정을 폴리싱 공정 동안에 개시할 수 있다. According to a preferred form of the invention, a mixture of gas and pure water or chemical liquid is ejected to the polishing surface to clean the polishing surface prior to separation of the workpiece from the polishing surface. In this case, the cleaning process of the polishing surface which can increase the water slide phenomenon and can be performed after the polishing process can be started during the polishing process.

본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 상승되어, 폴리싱 표면으로부터 워크피스를 분리시킨다. 워크피스가 실질적으로 폴리싱 표면으로부터 분리될 때까지 워크피스의 상승속도가 감소된다. 따라서, 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 분리될 때 워크피스에 발생되는 응력(stress)이 감소될 수 있다.According to a preferred form of the invention, the workpiece is raised from the polishing surface to separate the workpiece from the polishing surface. The ascending speed of the workpiece is reduced until the workpiece is substantially separated from the polishing surface. Thus, stress generated in the workpiece can be reduced when the workpiece is separated from the polishing surface.

본 발명의 제2형태에 따르면, 폴리싱 방법이 제공된다. 워크피스 및 폴리싱 표면은 서로에 대하여 이동된다. 워크피스는 워크피스를 폴리싱하기 위하여, 제1빈도로 이동되는 폴리싱 표면에 대하여 가압된다. 워크피스는 워크피스가 폴리싱 표면에 대하여 가압된 후에, 폴리싱 표면으로부터 분리된다. 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 전에, 폴리싱 표면의 이동 빈도가 제1빈도보다 낮은 제2빈도로 감소된다. 워크피스 및 폴리싱 표면은 궤도운동을 할 수도 있다. According to a second aspect of the present invention, a polishing method is provided. The workpiece and the polishing surface are moved relative to each other. The workpiece is pressed against the polishing surface moved to the first frequency to polish the workpiece. The workpiece is separated from the polishing surface after the workpiece is pressed against the polishing surface. Before the workpiece is separated from the polishing surface, the frequency of movement of the polishing surface is reduced to a second frequency less than the first frequency. The workpiece and polishing surface may be orbital.

본 발명의 제2형태에 따르면, 워크피스는 워크피스의 하면과 폴리싱 표면 사이에 형성되는 폴리싱 액의 액체층에 부유되어 있다. 상세하게는, 수상활주현상이 발생한다. 수상활주현상은 폴리싱 액으로 인한 폴리싱 표면과 워크피스 사이의 표면장력을 감소시킨다. 따라서, 워크피스가 폴리싱 공정이 완료되는 위치에서 직접 상승되더라도, 워크피스가 오버행잉작용없이 폴리싱 표면으로부터 용이하게 제거 또는 분리될 수 있다. According to the second aspect of the present invention, the workpiece is suspended in the liquid layer of the polishing liquid formed between the lower surface of the workpiece and the polishing surface. In detail, the water slide phenomenon occurs. Water slides reduce the surface tension between the polishing surface and the workpiece due to the polishing liquid. Thus, even if the workpiece is raised directly at the position where the polishing process is completed, the workpiece can be easily removed or separated from the polishing surface without overhanging action.

본 발명의 제3형태에 따르면, 폴리싱 방법이 제공된다. 폴리싱 표면은 워크피스에 대하여 이동된다. 워크피스는 워크피스를 폴리싱하기 위하여, 제1속도로 이동되는 폴리싱 표면에 대하여 가압된다. 워크피스는 워크피스가 폴리싱 표면에 대하여 가압된 후에, 폴리싱 표면으로부터 분리된다. 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 전에, 폴리싱 표면의 이동속도가 제1속도보다 낮은 제2속도로 감소된다. 폴리싱 표면은 선형으로 이동될 수 있다.According to a third aspect of the present invention, a polishing method is provided. The polishing surface is moved relative to the workpiece. The workpiece is pressed against a polishing surface that is moved at a first speed to polish the workpiece. The workpiece is separated from the polishing surface after the workpiece is pressed against the polishing surface. Before the workpiece is separated from the polishing surface, the moving speed of the polishing surface is reduced to a second speed lower than the first speed. The polishing surface can be moved linearly.

본 발명의 제3형태에 따르면, 폴리싱 표면의 이동속도가 감소될 때, 폴리싱 액으로 인한 폴리싱 표면과 워크피스 사이의 표면장력을 감소시키기 위하여 수상활주현상이 발생한다. 따라서, 워크피스가 폴리싱 공정이 완료된 위치에서 직접 상승되더라도, 오버행잉작용없이 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 용이하게 제거될 수 있다.According to the third aspect of the present invention, when the moving speed of the polishing surface is reduced, water slide phenomenon occurs in order to reduce the surface tension between the polishing surface and the workpiece due to the polishing liquid. Thus, even if the workpiece is raised directly at the position where the polishing process is completed, the workpiece can be easily removed from the polishing surface without overhanging action.

본 발명의 제4형태에 따르면, 폴리싱 방법이 제공된다. 워크피스 및 폴리싱 테이블이 회전된다. 폴리싱 테이블은 그 위에 폴리싱 표면을 가진다. 워크피스는 폴리싱 테이블상의 폴리싱 표면에 대하여 가압된다. 워크피스가 폴리싱 표면에 대하여 가압된 후에, 폴리싱 표면으로부터 워크피스가 분리된다. 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 전에, 폴리싱 테이블의 회전속도에 대한 톱링의 회전속도의 비율이 감소된다.According to the fourth aspect of the present invention, a polishing method is provided. The workpiece and the polishing table are rotated. The polishing table has a polishing surface thereon. The workpiece is pressed against the polishing surface on the polishing table. After the workpiece is pressed against the polishing surface, the workpiece is separated from the polishing surface. Before the workpiece is separated from the polishing surface, the ratio of the rotation speed of the top ring to the rotation speed of the polishing table is reduced.

본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 이점은, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부된 도면과 함께 단지 예시의 방법으로 이루어지는 이하의 설명으로부터 명확해진다. The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description, which is made by way of example only in conjunction with the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention.

본 발명의 실시예들에 따른 폴리싱 방법이 도 2 내지 도 7을 참조하여 후술된다. A polishing method according to embodiments of the present invention is described below with reference to FIGS. 2 to 7.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱 방법을 채택하는 폴리싱 장치의 배열을 나타내는 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 폴리싱 장치의 평면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 폴리싱 장치는 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 톱링(1) 및 톱링(1) 아래에 배치되는 폴리싱 테이블(100)을 가진다. 폴리싱 테이블(100)은 폴리싱 테이블(100)의 상면에 부착된 폴리싱 패드(101)를 가진다. 폴리싱 패드(101)는 반도체 웨이퍼(W)와 슬라이딩 접촉하는 상면을 가진다. 따라서, 폴리싱 패드(101)의 상면이 반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱하는 폴리싱 표면으로 작용한다. 폴리싱 장치는 또한, 폴리싱 패드(101)상으로 폴리싱 액(Q)을 공급하기 위하여 폴리싱 테이블(100) 위에 배치된 폴리싱 액 공급노즐(102), 질소가스 공급 소스 및 액체공급 소스에 연결된 복수의 분출노즐(103a)을 구비한 분무기(atomizer, 103)를 가진다. 도 3에서, 분무기(103)는 실선으로 표시된 위치 또는 2점 쇄선으로 표시된 위치에 배치될 수 있다.FIG. 2 is a front view showing the arrangement of the polishing apparatus employing the polishing method according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of the polishing apparatus shown in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the polishing apparatus has a top ring 1 holding the semiconductor wafer W and a polishing table 100 disposed below the top ring 1. The polishing table 100 has a polishing pad 101 attached to an upper surface of the polishing table 100. The polishing pad 101 has an upper surface in sliding contact with the semiconductor wafer W. As shown in FIG. Thus, the upper surface of the polishing pad 101 serves as a polishing surface for polishing the semiconductor wafer W. As shown in FIG. The polishing apparatus also includes a plurality of jets connected to the polishing liquid supply nozzle 102, the nitrogen gas supply source, and the liquid supply source disposed on the polishing table 100 to supply the polishing liquid Q onto the polishing pad 101. It has an atomizer 103 provided with a nozzle 103a. In FIG. 3, the nebulizer 103 may be disposed at a position indicated by a solid line or a position indicated by a dashed two-dot line.

폴리싱 액 공급노즐(102)은 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 표면상으로, 반도체웨이퍼(W)를 폴리싱하는데 사용되는 연마액 또는 순수와 같은 폴리싱 액(Q)을 공급한다. 분무기(103)는 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 표면에 질소가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물을 분출한다. 질소가스 및 순수 또는 화학액은 질소가스 공급 소스에 연결된 레귤레이터(regulator) 또는 공기 오퍼레이터밸브(도시되지 않음)를 통하여 압력을 사전 설정된 값으로 조절한 다음, 분무기(103)의 분출노즐(103a)에 혼합된 상태로 공급된다. 이 경우에, 분무기(103)의 분출노즐(103a)은 폴리싱 테이블(100)의 둘레 에지를 향하여 혼합물을 분출할 수 있는 것이 바람직하다. 분무기(103)는 질소가스 이외의 다른 불활성가스를 채택할 수 있다. 분무기(103)는 순수 또는 화학액과 같은 액체만을 분출할 수 있다.The polishing liquid supply nozzle 102 supplies a polishing liquid Q, such as polishing liquid or pure water, used to polish the semiconductor wafer W, onto the polishing surface on the polishing table 100. The atomizer 103 ejects a mixture of nitrogen gas and pure water or chemical liquid on the polishing surface on the polishing table 100. Nitrogen gas and pure water or chemical liquid are adjusted to a preset value through a regulator or air operator valve (not shown) connected to a nitrogen gas supply source, and then supplied to the ejection nozzle 103a of the sprayer 103. It is supplied in a mixed state. In this case, it is preferable that the ejection nozzle 103a of the nebulizer 103 can eject the mixture toward the peripheral edge of the polishing table 100. The nebulizer 103 may employ an inert gas other than nitrogen gas. The nebulizer 103 may eject only liquids such as pure water or chemical liquids.

질소가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물은 (1)미세한 액체 입자, (2)액체의 응고의 결과물인 미세한 고체 입자 또는 (3)액체의 증발의 결과물인 가스의 상태로 공급될 수 있다. 이런 상태들((1), (2), (3))은 오토마이제이션이라 일컬어진다. 이런 상태에서, 혼합물이 분무기(103)의 분출노즐(103a)로부터 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 표면을 향하여 분출될 수 있다. 예를 들어, 질소가스 및/또는 순수 또는 화학액의 압력이나 온도 또는 노즐의 형상은 분출될 혼합물의 상태 즉, 미세한 액체 입자, 미세한 고체 입자 또는 가스를 결정한다. 따라서, 분출된 혼합물의 상태는 예를 들어, 레귤레이터 등등에 사용되는 질소가스 및/또는 순수 또는 화학액의 압력이나 온도를 적절히 조정하거나 또는 노즐의 형상을 적절히 조정하여 변화될 수 있다.The mixture of nitrogen gas and pure water or chemical liquid may be supplied in the form of (1) fine liquid particles, (2) fine solid particles as a result of solidification of the liquid, or (3) gas as a result of evaporation of the liquid. These states (1), (2), and (3) are called automations. In this state, the mixture may be ejected from the ejection nozzle 103a of the sprayer 103 toward the polishing surface on the polishing table 100. For example, the pressure or temperature of the nitrogen gas and / or the pure or chemical liquid or the shape of the nozzle determines the state of the mixture to be ejected, i.e. fine liquid particles, fine solid particles or gas. Thus, the state of the ejected mixture can be changed, for example, by appropriately adjusting the pressure or temperature of the nitrogen gas and / or pure water or chemical liquid used in the regulator or the like, or by appropriately adjusting the shape of the nozzle.

다양한 종류의 폴리싱 패드를 시중에서 구입할 수 있다. 예를 들어, 그 종류로는 Rodel Inc.에서 제조된 SUBA800, IC-1000 및 IC-1000/SUBA400(2층 클러스) 및 Fujimi Inc.에서 제조된 Surfin xxx-5 및 Surfin 000이 있다. SUBA800, Surfin xxx-5 및 Surfin 000은 우레탄 수지로 접착된 부직포 직물이고, IC-1000은 강성의 폴리오레탄 폼(단일 층)으로 만들어진다. 폴리우레탄 폼은 다공성이고, 그 표면에 다수의 미세한 후퇴부들 또는 홀들이 형성되어 있다. Various types of polishing pads are available commercially. For example, SUBA800, IC-1000 and IC-1000 / SUBA400 (two-layer cluster) manufactured by Rodel Inc., and Surfin xxx-5 and Surfin 000 manufactured by Fujimi Inc. are included. SUBA800, Surfin xxx-5 and Surfin 000 are non-woven fabrics bonded with urethane resin, and IC-1000 is made of a rigid polyurethane foam (single layer). Polyurethane foam is porous and has many fine recesses or holes formed on its surface.

도 2에 도시된 바와 같이, 톱링(1)은 범용 조인트(10)를 통하여 톱링 구동샤프트(11)에 연결된다. 톱링 구동샤프트(11)는 톱링 헤드(110)에 고정된 톱링 에어실린더(111)에 결합된다. 톱링 에어실린더(111)는 톱링 구동샤프트(11)를 수직으로 이동시키도록 작동하여, 톱링(1)을 전체적으로 상승 및 하강시키고, 톱링몸체(2)의 하단부에 고정된 리테이너 링(3)을 폴리싱 테이블(100)에 대하여 가압한다. 톱링 에어실린더(111)는 톱링 에어실린더(111)에 공급되는 압축된 공기 등등의 압력을 조절할 수 있는 레귤레이터(R1)를 통하여 압축된 공기소스(120)에 연결된다. 따라서, 리테이너 링(3)으로 폴리싱 패드(101)를 가압하는 가압력을 조정할 수 있다. As shown in FIG. 2, the top ring 1 is connected to the top ring drive shaft 11 via a universal joint 10. The top ring drive shaft 11 is coupled to the top ring air cylinder 111 fixed to the top ring head 110. The top ring air cylinder 111 operates to move the top ring drive shaft 11 vertically, thereby raising and lowering the top ring 1 as a whole, and polishing the retainer ring 3 fixed to the lower end of the top ring body 2. Pressurize against the table 100. The top ring air cylinder 111 is connected to the compressed air source 120 through a regulator R1 capable of adjusting the pressure of the compressed air or the like supplied to the top ring air cylinder 111. Therefore, the pressing force for pressing the polishing pad 101 with the retainer ring 3 can be adjusted.

톱링 구동샤프트(11)는 키(도시되지 않음)에 의하여 로터리 슬리브(112)에 연결된다. 로터리 슬리브(112)는 그 둘레부에 고정적으로 배치된 타이밍 풀리(113)를 가진다. 톱링 모터(114)는 톱링 헤드(110)에 고정된다. 타이밍 풀리(113)는 타이밍벨트(115)에 의하여 톱링 모터(114)상에 장착된 타이밍 풀리(116)에 결합된다. 따라서, 톱링 모터(114)가 회전을 위하여 활성화되면, 로터리 슬리브(112) 및 톱링 구동샤프트(11)가 타이밍풀리(116), 타이밍 벨트(115) 및 타이밍 풀리(113)에 의하여 서로 조화하여 회전되고, 이에 따라 톱링(1)을 회전시킨다. 톱링 헤드(110)는 프레임(도시되지 않음)상에 고정적으로 지지된 톱링 헤드샤프트(117)상에 지지된다. The top ring drive shaft 11 is connected to the rotary sleeve 112 by a key (not shown). The rotary sleeve 112 has a timing pulley 113 fixedly disposed at its periphery. The top ring motor 114 is fixed to the top ring head 110. The timing pulley 113 is coupled to the timing pulley 116 mounted on the top ring motor 114 by the timing belt 115. Thus, when the top ring motor 114 is activated for rotation, the rotary sleeve 112 and the top ring drive shaft 11 rotate in harmony with each other by the timing pulley 116, the timing belt 115 and the timing pulley 113. As a result, the top ring 1 is rotated. The top ring head 110 is supported on a top ring head shaft 117 which is fixedly supported on a frame (not shown).

폴리싱 장치의 톱링(1)이 후술된다. 도 4는 폴리싱 장치의 톱링(1)을 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 톱링(1)의 저면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 톱링(1)은 그 안에 수용공간이 형성되어 있는 원통형 하우징의 형태로 톱링몸체(2) 및 톱링몸체(2)의 하단부에 고정된 리테이너 링(3)을 가진다. 톱링 몸체(2)는 금속 또는 세라믹과 같이 높은 강도 및 강성(rigidity)을 갖는 재료로 만들어진다. 리테이너 링(3)은 매우 강한 합성수지, 세라믹 등등으로 만들어진다.The top ring 1 of the polishing apparatus is described below. 4 is a cross-sectional view showing the top ring 1 of the polishing apparatus, and FIG. 5 is a bottom view of the top ring 1 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the top ring 1 has a top ring body 2 and a retainer ring 3 fixed to the lower end of the top ring body 2 in the form of a cylindrical housing in which a receiving space is formed. The top ring body 2 is made of a material having high strength and rigidity, such as metal or ceramic. The retainer ring 3 is made of very strong synthetic resin, ceramics and the like.

톱링몸체(2)는 원통형 하우징(2a), 하우징(2a)의 원통부에 끼워 맞춰지는 고리모양의 여압된 시트지지체(2b) 및 하우징(2a)의 상면의 주변 에지에 걸쳐 끼워맞춰지는 고리모양 시일(2c)을 가진다. 리테이너 링(3)은 톱링몸체(2)의 하우징(2a)의 하단부에 고정된다. 리테이너 링(3)은 반경방향 안쪽으로 돌출하는 하부를 가진다. 리테이너 링(3)은 톱링몸체(2)와 일체로 형성될 수 있다.The top ring body 2 has a cylindrical housing 2a, an annular pressurized seat support 2b fitted into the cylindrical portion of the housing 2a and an annular shape fitted over the peripheral edge of the upper surface of the housing 2a. It has a seal 2c. The retainer ring 3 is fixed to the lower end of the housing 2a of the top ring body 2. The retainer ring 3 has a lower portion projecting radially inward. The retainer ring 3 may be integrally formed with the top ring body 2.

톱링 구동샤프트(11)는 톱링몸체(2)의 하우징(2a)의 중심부 위에 배치된다. 톱링몸체(2)는 범용 조인트(10)에 의하여 톱링 구동샤프트(11)에 결합된다. 범용 조인트(10)는 톱링몸체(2) 및 톱링 구동샤프트(11)가 서로에 대하여 기울어질 수 있게 하는 구형 베어링기구 및 톱링 구동샤프트(11)의 회전을 톱링몸체(2)에 전달하는 회전전달기구를 가진다. 구형 베어링기구 및 회전전달기구는 톱링몸체(2) 및 톱링 구동샤프트(11)는 서로에 대하여 기울어질 수 있게 하면서, 톱링 구동샤프트(11)로부터 가압력 및 회전력을 톱링몸체(2)로 전달한다. The top ring drive shaft 11 is disposed above the center of the housing 2a of the top ring body 2. The top ring body 2 is coupled to the top ring drive shaft 11 by a universal joint 10. The universal joint 10 transmits the rotation of the spherical bearing mechanism and the top ring drive shaft 11 to the top ring body 2 to allow the top ring body 2 and the top ring drive shaft 11 to incline with respect to each other. Have a mechanism. The spherical bearing mechanism and the rotation transmission mechanism transmit the pressing force and rotational force from the top ring driving shaft 11 to the top ring body 2 while allowing the top ring body 2 and the top ring drive shaft 11 to be inclined with respect to each other.

구형 베어링기구는 톱링 구동샤프트(11)의 하면의 중심에 형성된 반구형의 오목한 후퇴부(11a), 하우징(2a)의 상면의 중심에 형성된 반구형의 오목한 후퇴부(2d) 및 세라믹과 같이 매우 경질의 재료로 만들어지고 오목한 후퇴부들(11a와 2d) 사이에 개재되는 베어링 볼(12)을 가진다. 회전전달기구는 톱링 구동샤프트(11)에 고정된 구동핀(drive pin; 도시되지 않음) 및 하우징(2a)에 고정된 종동 핀(driven pin; 도시되지 않음)을 포함한다. 톱링몸체(2)가 톱링 구동샤프트(11)에 대하여 기울어질 수 있더라도, 구동핀 및 종동핀은 서로 맞물린채로 유지되는 한편, 구동핀 및 종동핀들은 서로에 대하여 수직으로 이동할 수 있기 때문에 접촉점들이 변위된다. 따라서, 회전전달기구가 톱링 구동샤프트(11)의 회전 토크를 톱링몸체(2)에 신뢰할 수 있게 전달할 수 있다. The spherical bearing mechanism is very hard like hemispherical concave recess 11a formed in the center of the lower surface of the top ring drive shaft 11, hemispherical concave recess 2d formed in the center of the upper surface of the housing 2a and ceramic. It has a bearing ball 12 made of material and interposed between the recessed recesses 11a and 2d. The rotational transmission mechanism includes a drive pin (not shown) fixed to the top ring drive shaft 11 and a driven pin (not shown) fixed to the housing 2a. Although the top ring body 2 can be inclined with respect to the top ring drive shaft 11, the contact pins are displaced because the drive pins and the driven pins stay engaged with each other, while the drive pins and the driven pins can move perpendicular to each other. do. Therefore, the rotation transmission mechanism can reliably transmit the rotational torque of the top ring drive shaft 11 to the top ring body 2.

톱링몸체(2) 및 톱링몸체(2)에 고정된 리테이너 링(3)은, 톱링(1)에 의하여 유지되는 반도체 웨이퍼(W)의 둘레부와 접촉하는 하면을 가지고 있는 시일링(4)을 수용하는 그 안에 형성된 공간 및 톱링몸체(2)내의 수용공간 내에서 수직으로 이동할 수 있는 디스크-형상의 처킹 플레이트(6)를 가진다. 시일링(4)은 홀더링(5)과 홀더링(5)의 하면에 고정된 처킹 플레이트(6) 사이에 클램핑되는 반경방향의 외측 에지를 가지고, 그 주변 에지 근처에서 처킹 플레이트(6)의 하면을 덮도록 반경방향의 안쪽으로 연장한다. 시일링(4)의 하단면은 폴리싱될 반도체 웨이퍼(W)의 상면과 접촉한다. 반도체 웨이퍼(W)는 반도체 웨이퍼의 방위를 인식(식별)하기 위하여 그 외측 에지에 형성된 후퇴부를 가지며, 이는 노치 또는 방위 플랫(orientation flat)이라 일컬어진다. 시일링(4)은 노치 또는 방위 플랫과 같은 최내측 위치로부터 처킹 플레이트(6)의 반경방향 안쪽으로 연장하는 것이 바람직할 것이다.The top ring body 2 and the retainer ring 3 fixed to the top ring body 2 have a seal ring 4 having a bottom surface in contact with the periphery of the semiconductor wafer W held by the top ring 1. It has a space formed therein for receiving and a disc-shaped chucking plate 6 which can move vertically in the receiving space in the top ring body 2. The seal ring 4 has a radially outer edge clamped between the holder ring 5 and the chucking plate 6 fixed to the lower surface of the holder ring 5, and near the peripheral edge of the chucking plate 6. It extends radially inwardly to cover the bottom surface. The bottom surface of the sealing ring 4 is in contact with the top surface of the semiconductor wafer W to be polished. The semiconductor wafer W has a recess formed at its outer edge to recognize (identify) the orientation of the semiconductor wafer, which is referred to as a notch or orientation flat. The sealing ring 4 may preferably extend radially inward of the chucking plate 6 from the innermost position, such as a notch or azimuth flat.

처킹 플레이트(6)는 금속으로 만들어질 수 있다. 그러나, 폴리싱될 반도체 웨이퍼가 톱링에 의하여 유지되는 상태에서 와상전류(eddy current)를 이용하는 방법에 의하여, 반도체 웨이퍼의 표면상에 형성된 박막의 두께가 측정되면, 처킹 플레이트(6)가 예를 들어, 플루오르수지(fluororesin), 에폭시 수지 또는 세라믹과 같은 절연재료와 같은 비자성체로 만들어지는 것이 바람직할 것이다. The chucking plate 6 may be made of metal. However, if the thickness of the thin film formed on the surface of the semiconductor wafer is measured by a method using eddy current while the semiconductor wafer to be polished is held by the top ring, the chucking plate 6 is for example It would be desirable to be made of a nonmagnetic material, such as an insulating material such as fluororesin, epoxy resin or ceramic.

탄성 막으로 이루어진 여압시트(7)는 홀더링(5)과 톱링몸체(2) 사이로 연장한다. 여압시트(7)는 하우징(2a)과 톱링몸체(2)의 여압시트 지지체(2b) 사이에 클램핑된 반경방향 외측 에지 및 홀더링(5)의 상단부(5a)와 스토퍼(5b) 사이에 클램핑된 반경방향 내측 에지를 가진다. 톱링몸체(2), 처킹 플레이트(6), 홀더링(5) 및 여압시트(7)는 톱링몸체(2)내에 압력챔버(21)를 공동으로 형성한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 튜브들 및 컨넥터들로 이루어진 유체 통로(31)는 유체 통로(31)상에 제공된 레귤레이터(R2)를 통하여 압축된 공기소스(120)에 연결되는 압력챔버(21)와 연통한다. 여압시트는 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 폴리우레탄 고무 또는 실리콘 고무와 같이 매우 강하고 내구성이 있는 고무재료로 만들어진다. The press sheet 7 made of an elastic membrane extends between the holder ring 5 and the top ring body 2. The pressurizing seat 7 is clamped between the radially outer edge clamped between the housing 2a and the pressurizing seat support 2b of the top ring body 2 and the upper end 5a of the holder ring 5 and the stopper 5b. Have a radially inner edge. The top ring body 2, the chucking plate 6, the holder ring 5 and the press seat 7 jointly form a pressure chamber 21 in the top ring body 2. As shown in FIG. 4, a fluid passage 31 consisting of tubes and connectors is connected to a pressure chamber 21 connected to a compressed air source 120 through a regulator R2 provided on the fluid passage 31. Communicate with Pressurized sheets are made of very strong and durable rubber materials such as ethylene propylene rubber (EPDM), polyurethane rubber or silicone rubber.

여압시트(7)가 고무와 같은 탄성 재료로 만들어지는 경우에는, 여압시트(7)가 리테이너 링(3)과 톱링몸체(2) 사이에 고정적으로 클램핑될 때, 탄성재료로서 여압시트(7)의 탄성 변형으로 인하여, 리테이너 링(3)의 하면상에 필요한 수평면(horizontal surface)이 유지될 수 없다. 이러한 단점을 방지하기 위하여, 여압시트(7)가 톱링몸체(2)의 하우징(2a)과 본 실시예에 별도의 부재로서 제공된 여압시트지지체(2b) 사이에 클램핑된다. 리테이너 링(3)은 톱링몸체(2)에 대하여 수직으로 이동할 수 있거나 또는 리테이너 링(3)은 톱링몸체(2)와 별개로 폴리싱 표면을 가압할 수 있는 구조체를 가질 수 있다. 이러한 경우에는, 여압시트(7)가 반드시 상술된 방식으로 고정될 필요는 없다. When the presser sheet 7 is made of an elastic material such as rubber, when the presser sheet 7 is fixedly clamped between the retainer ring 3 and the top ring body 2, the presser sheet 7 as an elastic material Due to its elastic deformation, the necessary horizontal surface on the lower surface of the retainer ring 3 cannot be maintained. In order to prevent this disadvantage, the pressurized sheet 7 is clamped between the housing 2a of the top ring body 2 and the pressurized sheet support 2b provided as a separate member in this embodiment. The retainer ring 3 may move vertically relative to the top ring body 2 or the retainer ring 3 may have a structure capable of pressing the polishing surface separately from the top ring body 2. In this case, the press seat 7 does not necessarily need to be fixed in the manner described above.

톱링몸체(2)의 시일(seal, 2c)이 끼워맞춰지는 그 주변 에지 근처의 하우징(2a)의 상면에 고리모양 그루브의 형태로 세정액 통로(51)가 형성된다. 세정액 통로(51)는 시일(2c)에 형성된 스루홀(52)을 통하여 유체 통로(32)와 연통한다. 세정액(순수)은 유체 통로(32)를 통하여 세정액 통로(51)에 공급된다. 복수의 연통홀들(53)은 하우징(2a) 및 세정액 통로(51)와 연통하는 여압시트지지체(2b)에 형성된다. 연통홀들(53)은 시일링(4)의 외주면과 리테이너 링(3)의 내주면 사이에 형성된 작은 갭(G)과 연통한다.The cleaning liquid passage 51 is formed in the form of an annular groove on the upper surface of the housing 2a near its peripheral edge where the seal 2c of the top ring body 2 is fitted. The cleaning liquid passage 51 communicates with the fluid passage 32 through the through hole 52 formed in the seal 2c. The cleaning liquid (pure water) is supplied to the cleaning liquid passage 51 through the fluid passage 32. The plurality of communication holes 53 are formed in the pressurizing sheet support 2b communicating with the housing 2a and the cleaning liquid passage 51. The communication holes 53 communicate with a small gap G formed between the outer circumferential surface of the seal ring 4 and the inner circumferential surface of the retainer ring 3.

반도체 웨이퍼(W)와 접촉하는 맞댐부재로서 작용하는 링 튜브(9) 및 중심 백(8)은 처킹 플레이트(6)와 반도체 웨이퍼(W) 사이에 형성된 공간에 장착된다. 본 실시예에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 중심 백(8)이 처킹 플레이트(6)의 하면상의 중심에 배치되고, 링 튜브(9)는 그것을 둘러싸는 관계로 중심 백(8)의 반경방향 외측으로 배치된다. 시일 링(4), 중심 백(8) 및 링 튜브(9) 각각은 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 폴리우레탄 고무 또는 실리콘 고무와 같이 매우 강하고 내구성이 있는 고무재료로 만들어진다.The ring tube 9 and the center bag 8 serving as abutting member in contact with the semiconductor wafer W are mounted in the space formed between the chucking plate 6 and the semiconductor wafer W. As shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the center bag 8 is disposed at the center on the lower surface of the chucking plate 6, and the ring tube 9 surrounds the center bag 8 in a relation to surround it. ) Is disposed radially outward. The seal ring 4, the center bag 8 and the ring tube 9 are each made of a very strong and durable rubber material such as ethylene propylene rubber (EPDM), polyurethane rubber or silicone rubber.

처킹 플레이트(6)와 반도체 웨이퍼(W) 사이에 형성된 공간은 중심 백(8) 및 링 튜브(9)에 의하여 복수의 공간으로 분리된다. 따라서, 압력챔버(22)가 중심 백(8)과 링 튜브(9) 사이에 형성되고, 압력챔버(23)는 링튜브(9)의 반경방향 외측으로 형성된다.The space formed between the chucking plate 6 and the semiconductor wafer W is separated into a plurality of spaces by the center bag 8 and the ring tube 9. Thus, a pressure chamber 22 is formed between the center bag 8 and the ring tube 9, and the pressure chamber 23 is formed radially outward of the ring tube 9.

중심 백(8)은, 반도체 웨이퍼(W)의 상면과 접촉하는 탄성 막(81) 및 탄성 막(81)을 제자리에 탈착가능하게 유지하는 중심 백홀더(82)를 가진다. 중심 백홀더(82)는 그 안에 형성된 스레드 홀(82a)을 가지고, 중심 백(8)은 스레드 홀(82a)과 나사결합되는 스크루(55)에 의하여 처킹 플레이트(6)의 하면의 중심에 탈착가능하게 고정된다. 중심 백(8)은 탄성 막(81) 및 중심 백홀더(82)에 의하여 내부에 형성된 중심 압력챔버(24)를 가진다. The center bag 8 has an elastic film 81 in contact with the upper surface of the semiconductor wafer W and a center back holder 82 which detachably holds the elastic film 81 in place. The center back holder 82 has a threaded hole 82a formed therein, and the center bag 8 is detached to the center of the bottom surface of the chucking plate 6 by screws 55 screwed into the threaded holes 82a. Possibly fixed. The central bag 8 has a central pressure chamber 24 formed therein by the elastic membrane 81 and the central back holder 82.

유사하게, 링 튜브(9)는 반도체 웨이퍼(W)의 상면과 접촉하는 탄성 막(91) 및 탄성 막(91)을 제자리에 탈착가능하게 유지하기 위한 링 튜브홀더(92)를 가진다. 링 튜브홀더(92)는 그 안에 형성된 스레드 홀들(92a)을 가지고, 링 튜브(9)는 스레드 홀들(92a)과 나사결합된 스크루(56)에 의하여 처킹 플레이트(6)의 하면에 탈착가능하게 고정된다. 링 튜브(9)는 탄성 막(91) 및 링 튜브홀더(92)에 의하여 내부에 형성된 중간 압력챔버(25)를 가진다.Similarly, the ring tube 9 has an elastic film 91 in contact with the top surface of the semiconductor wafer W and a ring tube holder 92 for detachably holding the elastic film 91 in place. The ring tube holder 92 has threaded holes 92a formed therein, and the ring tube 9 is detachably attached to the lower surface of the chucking plate 6 by a screw 56 screwed into the threaded holes 92a. It is fixed. The ring tube 9 has an intermediate pressure chamber 25 formed therein by the elastic membrane 91 and the ring tube holder 92.

본 실시예에서, 압력챔버(24)는 중심 백(8)의 탄성 막(81) 및 중심 백홀더(82)에 의하여 형성되고, 압력챔버(25)는 링 튜브(9)의 탄성 막(91) 및 링 튜브홀더(92)에 의하여 형성된다. 압력챔버들(22, 23)은 각각 탄성 막 및 탄성 막을 고정하는 홀더에 의하여 형성될 수도 있다. 또한, 탄성 막들 및 홀더들은 압력챔버들의 수를 증가시키기 위하여 적절하게 추가될 수도 있다. In this embodiment, the pressure chamber 24 is formed by the elastic membrane 81 and the central back holder 82 of the center bag 8, and the pressure chamber 25 is the elastic membrane 91 of the ring tube 9. And ring tube holder 92. The pressure chambers 22 and 23 may be formed by holders for fixing the elastic membrane and the elastic membrane, respectively. In addition, elastic membranes and holders may be appropriately added to increase the number of pressure chambers.

튜브들 및 컨넥터들을 포함하는 유체 통로들(33, 34, 35 및 36)은 압력챔버들(22, 23), 중심 압력챔버(24) 및 중간 압력챔버(25)와 각각 연통한다. 압력챔버들(22 내지 25)은 유체 통로들(33 내지 36)에 각각 연결된 개별적인 레귤레이터들(R3, R4, R5 및 R6)을 통하여 공급 소스로서 압축된 공기소스(120)에 연결된다. 유체 통로들(31 내지 36)은 톱링샤프트(11)의 상단에 장착된 로터리 조인트(도시되지 않음)를 통하여 개별적인 레귤레이터들(R1 내지 R6)에 연결된다. The fluid passages 33, 34, 35 and 36 including the tubes and connectors communicate with the pressure chambers 22, 23, the central pressure chamber 24 and the intermediate pressure chamber 25, respectively. The pressure chambers 22 to 25 are connected to the compressed air source 120 as a feed source through separate regulators R3, R4, R5 and R6 respectively connected to the fluid passages 33 to 36. The fluid passages 31 to 36 are connected to the individual regulators R1 to R6 via rotary joints (not shown) mounted on top of the top ring shaft 11.

처킹 플레이트(6) 위의 압력챔버(21) 및 압력챔버들(22 내지 25)에는 개별적인 압력챔버들에 연결된 유체 통로들(31, 33, 34, 35 및 36)을 통하여 여압된 공기 또는 대기와 같은 여압된 유체들이 공급되거나 배출된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 압력챔버들(21 내지 25)의 유체 통로들(31, 33, 34, 35 및 36)에 연결된 레귤레이터들(R2 내지 R6)은 개별적인 압력챔버들에 공급된 여압된 유체들의 압력을 개별적으로 조절할 수 있다. 따라서, 압력챔버들(21 내지 25)내의 압력을 독립적으로 제어하거나 압력챔버들(21 내지 25)로 대기 또는 진공을 독립적으로 도입할 수 있다. 이러한 방식으로, 압력챔버들(21 내지 25)내의 압력이 레귤레이터들(R2 내지 R6)에 의하여 독립적으로 변화되어, 폴리싱 패드(101)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)를 가압하는 가압력이 반도체 웨이퍼(W)의 국부적인 영역들에서 조정될 수 있다. 일부 적용례에서는, 압력챔버들(21 내지 25)이 진공소스(121)에 연결될 수도 있다.The pressure chamber 21 and the pressure chambers 22 to 25 on the chucking plate 6 have air or atmosphere pressurized through the fluid passages 31, 33, 34, 35 and 36 connected to the individual pressure chambers. The same pressurized fluids are supplied or discharged. As shown in FIG. 2, the regulators R2 to R6 connected to the fluid passages 31, 33, 34, 35 and 36 of the pressure chambers 21 to 25 are pressurized and supplied to the individual pressure chambers. The pressure of the fluids can be adjusted individually. Therefore, it is possible to independently control the pressure in the pressure chambers 21 to 25 or to introduce atmospheric or vacuum into the pressure chambers 21 to 25 independently. In this manner, the pressure in the pressure chambers 21 to 25 is independently changed by the regulators R2 to R6 so that the pressing force for pressing the semiconductor wafer W against the polishing pad 101 is the semiconductor wafer W. Can be adjusted in the local areas of In some applications, pressure chambers 21-25 may be connected to vacuum source 121.

이러한 경우에, 여압된 유체 또는 압력챔버들(22 내지 25)에 공급된 대기의 온도가 독립적으로 제어될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 폴리싱될 표면의 이면으로부터 반도체 웨이퍼와 같은 워크피스의 온도를 직접 제어할 수 있다. 특히, 각각의 압력챔버들의 온도가 독립적으로 제어될 때, 화학반응의 속도는 CMP의 화학적 폴리싱 공정에서 제어될 수 있다.In this case, the temperature of the atmosphere supplied to the pressurized fluid or pressure chambers 22 to 25 can be controlled independently. According to this configuration, it is possible to directly control the temperature of the workpiece such as the semiconductor wafer from the back side of the surface to be polished. In particular, when the temperature of each pressure chamber is controlled independently, the rate of chemical reaction can be controlled in the chemical polishing process of CMP.

처킹 플레이트(6)는 중심 백(8)과 링 튜브(9) 사이에서 그것으로부터 아래쪽으로 연장된 반경방향 내측 흡입부(61)를 가진다. 처킹 플레이트(6)는 링 튜브(9)의 외측에서 그것으로부터 아래쪽으로 연장된 반경방향 외측 흡입부(62)를 가진다. 본 실시예에는, 8개의 흡입부(61, 62)가 제공된다. The chucking plate 6 has a radially inner suction 61 extending downwardly therebetween between the center bag 8 and the ring tube 9. The chucking plate 6 has a radially outer suction 62 extending outwardly therefrom outside of the ring tube 9. In this embodiment, eight suction portions 61 and 62 are provided.

내측 흡입부(61) 및 외측 흡입부(62)는 각각 유체 통로(37, 38)와 연통하는 연통홀들(61a, 62a)을 가진다. 내측 흡입부들(61) 및 외측 흡입부들(62)은 유체 통로들(37, 38) 및 밸브들(V1, V2)을 통하여 진공펌프와 같은 진공소스(121)에 연결된다. 흡입부들(61, 62)의 연통홀들(61a, 62a)이 진공소스(121)에 연결되면, 내측 흡입부(61) 및 외측 흡입부(62)의 하단부들에 반도체 웨이퍼(W)를 흡인하기 위하여 그 연통홀들(61a, 62a)의 하단부 개구부에 부압(negative pressure)이 조성된다. 내측 흡입부(61) 및 외측 흡입부(62)는 그 하단부에 부착된, 얇은 고무 시트와 같은 탄성 시트(61b, 62b)를 가지고 있어, 그 하단면상에 반도체 웨이퍼(W)를 탄성적으로 접촉시키고 유지시킬 수 있다.The inner suction part 61 and the outer suction part 62 have communication holes 61a and 62a communicating with the fluid passages 37 and 38, respectively. The inner suction portions 61 and the outer suction portions 62 are connected to a vacuum source 121 such as a vacuum pump through the fluid passages 37 and 38 and the valves V1 and V2. When the communication holes 61a and 62a of the suction parts 61 and 62 are connected to the vacuum source 121, the semiconductor wafer W is attracted to the lower ends of the inner suction part 61 and the outer suction part 62. To this end, negative pressure is formed in the lower end openings of the communication holes 61a and 62a. The inner suction part 61 and the outer suction part 62 have elastic sheets 61b and 62b such as thin rubber sheets attached to the lower end thereof, and elastically contact the semiconductor wafer W on the lower end face thereof. Can be maintained.

시일 링(4)의 외주면과 리테이너 링(3)의 내주면 사이에는 작은 갭(G)이 있기 때문에, 홀더 링(5), 처킹 플레이트(6) 및 처킹 플레이트(6)에 부착된 시일 링(4)이 톱링 몸체(2) 및 리테이너 링(3)에 대하여 수직으로 이동될 수 있으며, 따라서 이들은 톱링몸체(2)와 리테이너 링(3)에 대한 부유 구조체이다. 홀더 링(5)의 스토퍼(5b)는 그 주변 에지로부터 반경방향 바깥쪽으로 돌출하는 복수의 티스(5c)를 가진다. 홀더 링(5)을 포함하는 부재들의 하향 이동은 리테이너 링(3)의 반경방향 안쪽 돌출부의 상면과 티스(5c)를 맞물리게 함으로써 사전 설정된 범위에 제한된다.Since there is a small gap G between the outer circumferential surface of the seal ring 4 and the inner circumferential surface of the retainer ring 3, the seal ring 4 attached to the holder ring 5, the chucking plate 6, and the chucking plate 6. ) Can be moved vertically with respect to the top ring body 2 and the retainer ring 3, so that they are floating structures for the top ring body 2 and the retainer ring 3. The stopper 5b of the holder ring 5 has a plurality of teeth 5c protruding radially outward from its peripheral edge. The downward movement of the members comprising the holder ring 5 is limited to a preset range by engaging the teeth 5c with the top surface of the radially inner projection of the retainer ring 3.

이에 따라, 톱링(1)의 작동이 상세히 후술된다.Accordingly, the operation of the top ring 1 will be described later in detail.

이에 따라 구성된 폴리싱 장치에서, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 장치로 전달될 때, 톱링(1)은 반도체 웨이퍼(W)가 이송되는 부분으로 전체적으로 이동되고, 흡입부들(61, 62)의 연통홀들(61a, 62a)은 유체 통로(37, 38)를 통하여 진공소스(121)로 연결된다. 반도체 웨이퍼(W)는 진공하에서, 연통홀들(61a, 62a)의 흡입효과에 의하여 흡입부(61, 62)의 하단부에 흡인된다. 반도체 웨이퍼(W)가 톱링(1)에 흡인된 상태로, 톱링(1)은 그 위에 폴리싱 표면(폴리싱 패드(101))을 가지고 있는 폴리싱 테이블(100) 위의 위치로 전체적으로 이동된다. 반도체 웨이퍼(W)의 주변 에지는 리테이너 링(3)에 의하여 유지되어, 반도체 웨이퍼(W)가 톱링(1)으로부터 제거될 수 없다.In the polishing apparatus constructed according to this, when the semiconductor wafer W is transferred to the polishing apparatus, the top ring 1 is moved to the portion where the semiconductor wafer W is transported as a whole, and communication holes of the suction portions 61 and 62 are moved. 61a and 62a are connected to vacuum source 121 through fluid passages 37 and 38. The semiconductor wafer W is attracted to the lower ends of the suction parts 61 and 62 by the suction effect of the communication holes 61a and 62a under vacuum. With the semiconductor wafer W attracted to the top ring 1, the top ring 1 is moved to a position above the polishing table 100 having the polishing surface (polishing pad 101) thereon. The peripheral edge of the semiconductor wafer W is held by the retainer ring 3 so that the semiconductor wafer W cannot be removed from the top ring 1.

반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱하기 위하여, 흡입부(61, 62)에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 흡인이 해제되고, 반도체 웨이퍼(W)가 톱링(1)의 하면상에 유지된다. 동시에, 톱링 구동샤프트(11)에 연결된 톱링 에어실린더(111)가 작동되어, 사전 설정된 압력하에서 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 표면에 대하여 톱링(1)의 하단부에 고정된 리테이너 링(3)을 가압한다. 이러한 상태에서, 여압된 유체가 개별적인 압력하에서, 압력챔버들(22, 23), 중심 압력챔버(24) 및 중간 압력챔버(25)로 각각 공급되어, 반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 표면에 대하여 가압한다. 폴리싱 액 공급노즐(102)은 폴리싱 패드(101)상에 폴리싱 액(Q)을 미리 공급하여, 폴리싱 액(Q)이 폴리싱 패드(101)상에 유지된다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)는 폴리싱될 반도체 웨이퍼(W)의 (하면)표면과 폴리싱 패드(101) 사이에 폴리싱 액(Q)이 존재하는 상태로 폴리싱 패드(101)에 의하여 폴리싱된다. 폴리싱시에, 폴리싱 테이블(100)의 회전속도는 톱링(1)의 회전속도와 실질적으로 동일하게 유지된다. In order to polish the semiconductor wafer W, suction of the semiconductor wafer W by the suction portions 61 and 62 is released, and the semiconductor wafer W is held on the lower surface of the top ring 1. At the same time, the top ring air cylinder 111 connected to the top ring drive shaft 11 is operated to press the retainer ring 3 fixed to the lower end of the top ring 1 against the polishing surface on the polishing table 100 under a predetermined pressure. do. In this state, the pressurized fluid is supplied to the pressure chambers 22, 23, the central pressure chamber 24, and the intermediate pressure chamber 25, respectively, under separate pressures, so that the semiconductor wafer W is polished to the polishing table 100. Press against the polishing surface of the bed. The polishing liquid supply nozzle 102 supplies the polishing liquid Q on the polishing pad 101 in advance, so that the polishing liquid Q is held on the polishing pad 101. Therefore, the semiconductor wafer W is polished by the polishing pad 101 in a state in which a polishing liquid Q exists between the (bottom) surface of the semiconductor wafer W to be polished and the polishing pad 101. In polishing, the rotational speed of the polishing table 100 is kept substantially the same as the rotational speed of the top ring 1.

압력챔버들(22, 23) 아래에 위치되는 반도체 웨이퍼(W)의 국부적인 영역들은 압력챔버들(22, 23)에 공급된 여압된 유체들의 압력을 받아 폴리싱 표면에 대하여 가압된다. 중심 압력챔버(24) 아래에 위치되는 반도체 웨이퍼(W)의 국부적인 영역은 중심 백(8)의 탄성 막(81)을 통하여 중심 압력챔버(24)에 공급된 여압된 유체의 압력을 받아 폴리싱 표면에 대하여 가압된다. 중간 압력챔버(25) 아래에 위치되는 반도체 웨이퍼(W)의 국부적인 영역은 링 튜브(9)의 탄성 막(91)에 의하여, 중간 압력챔버(25)에 공급된 여압된 유체의 압력을 받아 폴리싱 표면에 대하여 가압된다. Local regions of the semiconductor wafer W located below the pressure chambers 22, 23 are pressed against the polishing surface under the pressure of the pressurized fluids supplied to the pressure chambers 22, 23. The local region of the semiconductor wafer W positioned below the central pressure chamber 24 is polished under the pressure of the pressurized fluid supplied to the central pressure chamber 24 through the elastic membrane 81 of the central bag 8. Pressed against the surface. The local region of the semiconductor wafer W located below the intermediate pressure chamber 25 is subjected to the pressure of the pressurized fluid supplied to the intermediate pressure chamber 25 by the elastic membrane 91 of the ring tube 9. Pressed against the polishing surface.

따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 각각의 국부적인 영역들상에 작용하는 폴리싱 압력은 개별적인 압력챔버들(22 내지 25)에 공급된 여압된 유체들의 압력을 제어하여 독립적으로 조정될 수 있다. 상세하게는, 개별적인 레귤레이터들(R3 내지 R6)이 압력챔버들(22 내지 25)에 공급된 여압된 유체들의 압력을 독립적으로 조절할 수 있어, 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 패드(101)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 국부적인 영역들을 가압하도록 인가되는 가압력을 조정할 수 있다. 반도체 웨이퍼(W)의 각각의 국부적인 영역들상의 폴리싱 압력들이 소정의 값들로 독립적으로 조정되는 상태에서, 반도체 웨이퍼(W)가 회전하는 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 패드(101)에 대하여 가압된다. 유사하게, 톱링 에어실린더(111)에 공급된 여압된 유체의 압력은 리테이너 링(3)이 폴리싱 패드(101)를 가압하는 힘을 조정하는 레귤레이터(R1)에 의하여 조절될 수 있다. 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱되는 동안에, 리테이너 링(3)이 폴리싱 패드(101)를 가압하는 힘 및 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(101)에 대하여 가압되는 가압력이 적절히 조정될 수 있어, 중심 영역(도 5의 C1), 중심 영역과 중간 영역 사이의 내측 영역(C2), 중간 영역(C3), 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 영역(C4) 및 반도체 웨이퍼(W)의 외측에 위치되는 리테이너 링(3)의 둘레부에 소정의 압력분포로 폴리싱 압력을 가할 수 있다.Thus, the polishing pressure acting on the respective local regions of the semiconductor wafer W can be adjusted independently by controlling the pressure of the pressurized fluids supplied to the individual pressure chambers 22 to 25. Specifically, the individual regulators R3 to R6 can independently adjust the pressure of the pressurized fluids supplied to the pressure chambers 22 to 25, so that the semiconductor with respect to the polishing pad 101 on the polishing table 100 can be controlled. The pressing force applied can be adjusted to press the local regions of the wafer W. In the state where the polishing pressures on the respective local regions of the semiconductor wafer W are independently adjusted to predetermined values, the semiconductor wafer W is pressed against the polishing pad 101 on the rotating polishing table 100. . Similarly, the pressure of the pressurized fluid supplied to the top ring air cylinder 111 can be adjusted by the regulator R1 which adjusts the force by which the retainer ring 3 presses the polishing pad 101. While the semiconductor wafer W is being polished, the force that the retainer ring 3 presses the polishing pad 101 and the pressing force that the semiconductor wafer W is pressed against the polishing pad 101 can be adjusted appropriately, so that the center region (C1 in FIG. 5), the inner region C2 between the central region and the intermediate region, the intermediate region C3, the peripheral region C4 of the semiconductor wafer W, and the retainer ring located outside the semiconductor wafer W Polishing pressure can be applied to the periphery of (3) at a predetermined pressure distribution.

이러한 방식으로, 반도체 웨이퍼(W)는 독립적인 가압력 하에서 각각 가압될 수 있는 4개의 동심원 고리모양 영역들(C1 내지 C4)로 분배된다. 폴리싱 속도는 폴리싱 표면에 대하여 반도체 웨이퍼(W)에 가해진 가압력에 따라 달라진다. 상술된 바와 같이, 이들 영역들에 가해진 가압력은 독립적으로 제어될 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 4개의 원형 및 고리모양 영역들(C1 내지 C4)의 폴리싱 속도가 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 표면상의 폴리싱될 박막의 두께가 반경방향으로 변하더라도, 반도체 웨이퍼(W)의 표면상의 박막은, 반도체 웨이퍼의 전체 표면에 걸처 부족하거나 과하게 폴리싱되지 않고, 균일하게 폴리싱될 수 있다. 더 상세하게는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면상의 폴리싱될 박막의 두께가 반도체 웨이퍼(W)상의 반경방향 위치에 따라 다르더라도, 박막의 두꺼운 영역에 걸쳐 위치된 압력챔버내의 압력이 다른 압력챔버들내의 압력보다 높게 만들어지거나 또는 박막의 얇은 영역에 걸쳐 위치된 압력챔버내의 압력이 다른 압력챔버들내의 압력보다 낮게 만들어진다. 이러한 방식으로, 폴리싱 표면에 대하여 박막의 두꺼운 영역에 가해지는 가압력은 폴리싱 표면에 대하여 박막의 얇은 영역에 가해진 가압력보다 높게 만들어져서, 박막의 두꺼운 영역의 폴리싱 속도를 선택적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 전체 표면이, 박막이 형성될 때 생성된 막두께분포와 관계없이 반도체 웨이퍼(W)의 전체 표면에 걸쳐 소정의 레벨로 정확하게 폴리싱될 수 있다. In this way, the semiconductor wafer W is divided into four concentric annular regions C1 to C4, which can each be pressed under independent pressing force. The polishing rate depends on the pressing force applied to the semiconductor wafer W against the polishing surface. As described above, since the pressing force applied to these regions can be controlled independently, the polishing rates of the four circular and annular regions C1 to C4 of the semiconductor wafer W can be controlled independently. Therefore, even if the thickness of the thin film to be polished on the surface of the semiconductor wafer W varies in the radial direction, the thin film on the surface of the semiconductor wafer W is not polished over or overly over the entire surface of the semiconductor wafer, and is polished uniformly. Can be. More specifically, even if the thickness of the thin film to be polished on the surface of the semiconductor wafer W varies depending on the radial position on the semiconductor wafer W, the pressure chambers in which the pressure in the pressure chamber located over the thick area of the thin film are different. The pressure in the pressure chamber, which is made higher than the pressure in, or located over a thin area of the membrane, is made lower than the pressure in the other pressure chambers. In this way, the pressing force applied to the thick region of the thin film against the polishing surface is made higher than the pressing force applied to the thin region of the thin film against the polishing surface, thereby selectively increasing the polishing rate of the thick region of the thin film. Thus, the entire surface of the semiconductor wafer W can be accurately polished to a predetermined level over the entire surface of the semiconductor wafer W regardless of the film thickness distribution generated when the thin film is formed.

반도체 웨이퍼(W)의 둘레 에지를 둘러싸는 여하한의 불필요한 에지는 리테이너 링(3)에 가해지는 가압력을 제어하여 방지될 수 있다. 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 에지상의 폴리싱될 박막의 두께 변화가 크다면, 리테이너 링(3)에 가해지는 가압력이 의도적으로 증가되거나 감소되어, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 에지의 폴리싱 속도를 제어할 수 있다. 여압된 유체가 압력챔버들(22 내지 25)에 공급되면, 처킹 플레이트(6)가 위쪽으로 힘을 받기 쉽다. 본 실시예에서는, 여압된 유체가 유체 통로(31)를 통하여 압력챔버(21)로 공급되어, 압력챔버들(22 내지 25)로 인한 힘을 받아 처킹 플레이트(6)가 상승되는 것을 방지할 수 있다. Any unnecessary edge surrounding the peripheral edge of the semiconductor wafer W can be prevented by controlling the pressing force applied to the retainer ring 3. If the thickness change of the thin film to be polished on the peripheral edge of the semiconductor wafer W is large, the pressing force applied to the retainer ring 3 is intentionally increased or decreased to control the polishing rate of the peripheral edge of the semiconductor wafer W. Can be. When the pressurized fluid is supplied to the pressure chambers 22 to 25, the chucking plate 6 is likely to be forced upward. In this embodiment, the pressurized fluid is supplied to the pressure chamber 21 through the fluid passage 31 to prevent the chucking plate 6 from being raised by the force caused by the pressure chambers 22 to 25. have.

상술된 바와 같이, 폴리싱 패드(101)에 대하여 리테이너 링(3)을 가압하도록 톱링 에어실린더(111)에 의해서 가해진 가압력 및 폴리싱 패드(101)에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 국부적인 영역들을 가압하도록 압력챔버들(22 내지 25)에 공급된 여압된 공기에 의하여 가해진 가압력은 반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱하도록 적절히 조정된다. 반도체 웨이퍼(W)의 폴리싱이 완료되면, 상술된 바와 동일한 방식으로 진공하에서 반도체 웨이퍼(W)가 내측 흡입부(61) 및 외측 흡입부(62)의 하단부에 흡인된다. 이 때, 폴리싱 표면에 대하여 반도체 웨이퍼(W)를 가압하기 위한 압력챔버들(22 내지 25)로의 여압된 유체의 공급이 중단되고, 압력챔버들(22 내지 25)이 대기에 통기된다. 따라서, 흡입부(61, 62)의 하단부가 반도체 웨이퍼(W)와 접촉하게 된다. 압력챔버(21)는 대기에 통기되거나 배기되어, 내부에 부압을 조성한다. 압력챔버(21)가 높은 압력으로 유지되면, 반도체 웨이퍼(W)는 흡입부(61, 62)와 접촉하는 영역들에서만 폴리싱 표면에 대하여 강하게 가압된다. 따라서, 압력챔버(21)내의 압력을 즉시 감소시키는 것이 필요하다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 압력챔버(21)내의 압력을 즉시 감소시키기 위하여 톱링몸체(2)를 통하여 압력챔버(21)를 관통하는 릴리프포트(39)가 제공될 수 있다. 이 경우에, 압력챔버(21)가 여압되면, 유체 통로(31)를 통하여 압력챔버(21)로 여압된 유체를 연속적으로 공급할 필요가 있다. 릴리프포트(39)는 압력챔버(21) 내에 부압이 조성될 때, 외측 공기가 압력챔버(21)로 흐르는 것을 방지하기 위한 체크밸브를 포함한다.As described above, the pressing force applied by the top ring air cylinder 111 to press the retainer ring 3 against the polishing pad 101 and to press the local regions of the semiconductor wafer W against the polishing pad 101. The pressing force applied by the pressurized air supplied to the pressure chambers 22 to 25 is appropriately adjusted to polish the semiconductor wafer W. As shown in FIG. When polishing of the semiconductor wafer W is completed, the semiconductor wafer W is attracted to the lower ends of the inner suction part 61 and the outer suction part 62 under vacuum in the same manner as described above. At this time, the supply of pressurized fluid to the pressure chambers 22 to 25 for pressing the semiconductor wafer W against the polishing surface is stopped, and the pressure chambers 22 to 25 are vented to the atmosphere. Therefore, the lower ends of the suction portions 61 and 62 come into contact with the semiconductor wafer W. FIG. The pressure chamber 21 is vented or exhausted to the atmosphere to create a negative pressure therein. When the pressure chamber 21 is maintained at a high pressure, the semiconductor wafer W is strongly pressed against the polishing surface only in the regions in contact with the suction portions 61 and 62. Therefore, it is necessary to immediately reduce the pressure in the pressure chamber 21. Thus, as shown in FIG. 4, a relief port 39 penetrating through the pressure chamber 21 through the top ring body 2 may be provided to immediately reduce the pressure in the pressure chamber 21. In this case, when the pressure chamber 21 is pressurized, it is necessary to continuously supply the pressurized fluid to the pressure chamber 21 through the fluid passage 31. The relief port 39 includes a check valve for preventing the outside air from flowing into the pressure chamber 21 when a negative pressure is formed in the pressure chamber 21.

상술된 바와 같이, 흡입부(61, 62)로의 흡입에 의해 반도체 웨이퍼(W)가 흡인된 후에, 폴리싱 패드(101)로부터 반도체 웨이퍼(W)를 제거(또는 분리)할 필요가 있다. 이 경우에, 상술된 바와 같이 큰 표면장력이 폴리싱 패드(101)와 반도체 웨이퍼(W) 사이에 반대로 작용한다. 본 발명에 따르면, 폴리싱 패드(101)와 반도체 웨이퍼(W) 사이의 표면장력을 감소시키기 위하여, 폴리싱 테이블(100)의 회전속도가 폴리싱시에 회전되는 폴리싱 테이블(100)의 회전속도로부터 감소된다. 이 경우에, 톱링(1)의 회전속도는 폴리싱시에 회전되는 톱링(1)의 회전속도와 동일한 회전속도로 유지된다.As described above, it is necessary to remove (or separate) the semiconductor wafer W from the polishing pad 101 after the semiconductor wafer W is attracted by suction to the suction portions 61 and 62. In this case, as described above, a large surface tension works oppositely between the polishing pad 101 and the semiconductor wafer W. As shown in FIG. According to the present invention, in order to reduce the surface tension between the polishing pad 101 and the semiconductor wafer W, the rotational speed of the polishing table 100 is reduced from the rotational speed of the polishing table 100 rotated during polishing. . In this case, the rotation speed of the top ring 1 is maintained at the same rotation speed as the rotation speed of the top ring 1 that is rotated at the time of polishing.

상세하게는, 폴리싱 테이블(100)과 톱링(1)의 회전속도들간의 차이를 제공하도록 폴리싱 테이블(100)의 회전속도가 폴리싱시에 회전되는 폴리싱 테이블(100)의 회전속도로부터 감소된다. 이 때, 톱링(1)에 의하여 유지되는 반도체 웨이퍼(W)는 반도체 웨이퍼(W)의 하면과 폴리싱 패드(101)의 상면 사이에 형성되는 폴리싱 액(Q)의 액체층상에 부유된다. 이러한 현상은 수상활주현상으로도 일컬어진다. 수상활주현상은 폴리싱 액으로 인한 폴리싱 표면과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 표면장력을 감소시킨다. 따라서, 톱링(1)이 폴리싱 공정이 완료되는 위치에서 직접 상승되더라도, 반도체 웨이퍼(W)가 오버행잉작용없이 폴리싱 패드(101)로부터 신뢰할 만하게 제거되거나 분리될 수 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(101)상에 남아있지 않으며, 오버행잉작용에 의하여 발생될 수 있는 크래킹 또는 스크래칭이 방지된다.Specifically, the rotational speed of the polishing table 100 is reduced from the rotational speed of the polishing table 100 rotated during polishing to provide a difference between the rotational speeds of the polishing table 100 and the top ring 1. At this time, the semiconductor wafer W held by the top ring 1 is suspended on the liquid layer of the polishing liquid Q formed between the lower surface of the semiconductor wafer W and the upper surface of the polishing pad 101. This phenomenon is also referred to as water slide phenomenon. The water slide reduces the surface tension between the polishing surface and the semiconductor wafer W due to the polishing liquid. Thus, even if the top ring 1 is raised directly at the position where the polishing process is completed, the semiconductor wafer W can be reliably removed or separated from the polishing pad 101 without overhanging action. Thus, the semiconductor wafer W does not remain on the polishing pad 101, and cracking or scratching that may be generated by the overhanging action is prevented.

폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼(W)를 분리시키기 위해 톱링(1)이 상승될 때, 톱링(1)의 상승속도는 반도체 웨이퍼(W)가 실질적으로 폴리싱 표면으로부터 분리될 때까지는 비교적 낮다. 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 표면으로부터 분리된 후에는, 톱링(1)의 상승속도가 증가된다. 상세하게는, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 표면으로부터 분리될 때는 톱링(1)이 낮은 속도로 상승되고, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 표면으로부터 분리된 후에는 고속으로 상승된다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 표면으로부터 분리될 때, 반도체 웨이퍼(W)에 가해지는 압력은 반도체 웨이퍼(W)상에 형성된 회로소자들(circuit elements)에 가해지는 응력들을 최소화시킬 수 있도록 가능한 작게 만들어진다. 톱링(1)의 상승속도는 톱링 에어실린더(111)에 공급될 압축된 공기의 압력을 조정하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 센서(도시되지 않음)는 반도체 웨이퍼(W)가 톱링(1)의 상승속도를 제어하기 위하여 폴리싱 표면으로부터 실질적으로 분리되었을 때, 반도체 웨이퍼(W)의 위치를 검출하도록 톱링 에어실린더(111)의 로드 근처에 제공될 수도 있다. When the top ring 1 is raised to separate the semiconductor wafer W from the polishing surface, the rising speed of the top ring 1 is relatively low until the semiconductor wafer W is substantially separated from the polishing surface. After the semiconductor wafer W is separated from the polishing surface, the ascending speed of the top ring 1 is increased. Specifically, the top ring 1 is raised at a low speed when the semiconductor wafer W is separated from the polishing surface, and is raised at a high speed after the semiconductor wafer W is separated from the polishing surface. Therefore, when the semiconductor wafer W is separated from the polishing surface, the pressure applied to the semiconductor wafer W is made possible to minimize the stresses applied to the circuit elements formed on the semiconductor wafer W. It is made small. The ascending speed of the top ring 1 can be controlled by adjusting the pressure of the compressed air to be supplied to the top ring air cylinder 111. For example, a sensor (not shown) is used to detect the top ring air cylinder to detect the position of the semiconductor wafer W when the semiconductor wafer W is substantially separated from the polishing surface to control the ascending speed of the top ring 1. It may be provided near the rod of 111.

본 발명에 따르면, 오버행잉작용을 수행할 필요가 없기 때문에, 폴리싱 택트타임이 짧아지고, 스루풋이 향상될 수 있다.According to the present invention, since it is not necessary to perform the overhanging operation, the polishing tact time can be shortened and the throughput can be improved.

폴리싱 공정시와 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 전에 톱링(1)의 회전속도와 폴리싱 테이블(100)간에 차를 제공하기 위하여, 폴리싱 테이블(100)의 회전속도가 감소되고, 폴리싱 공정이 완료되었을 때, 톱링(1)이 상승되는 것이 바람직하다. 상세하게는, 폴리싱 공정이 완료되기 직전에, 톱링(1)과 폴리싱 테이블(100)의 회전속도들간의 차이를 제공하기 위하여 폴리싱 테이블(100)의 회전속도가 감소된다. 폴리싱 공정은 이러한 상태로 계속된다. 폴리싱 공정이 완료되면, 폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼(W)를 분리시키기 위하여 톱링(1)이 상승된다. 이러한 방법에 따르면, 폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼(W)를 분리시키기 위한 준비가 폴리싱 공정시에 시작될 수 있다. 따라서, 폴리싱 택트타임을 단축시킬 수 있으며 스루풋을 향상시킬 수 있다.In order to provide a difference between the rotational speed of the top ring 1 and the polishing table 100 during the polishing process and before the semiconductor wafer W is separated from the polishing surface, the rotational speed of the polishing table 100 is reduced, and the polishing process When this is completed, it is preferable that the top ring 1 be raised. Specifically, just before the polishing process is completed, the rotation speed of the polishing table 100 is reduced to provide a difference between the rotation speeds of the top ring 1 and the polishing table 100. The polishing process continues in this state. When the polishing process is completed, the top ring 1 is raised to separate the semiconductor wafer W from the polishing surface. According to this method, preparation for separating the semiconductor wafer W from the polishing surface can be started in the polishing process. Therefore, the polishing tact time can be shortened and throughput can be improved.

폴리싱 액 공급노즐(102)로부터 공급된 폴리싱 액(Q)의 양은 폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼(W)의 분리 전에 또는 분리시에 증가된다. 이러한 경우에, 수상활주현상의 영향을 증대시킬 수 있으며, 폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼(W)가 용이하게 분리될 수 있다. 분무기(103)는, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 직전에, 폴리싱 표면을 세정하기 위한 가스(예를 들어, N2가스와 같은 불활성가스) 및 순수나 화학액의 혼합물을 폴리싱 표면을 향하여 분출시키기 시작하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 수상활주현상의 효과를 증대시킬 수 있으며, 폴리싱 공정후에 수행될 폴리싱 표면의 세정공정을 폴리싱 공정 동안에 개시할 수 있다.The amount of polishing liquid Q supplied from the polishing liquid supply nozzle 102 is increased before or upon separation of the semiconductor wafer W from the polishing surface. In this case, the influence of the water slide phenomenon can be increased, and the semiconductor wafer W can be easily separated from the polishing surface. The sprayer 103 is used to clean a polishing surface of a mixture of pure water or a chemical liquid and a gas for cleaning the polishing surface (for example, an inert gas such as N 2 gas) immediately before the semiconductor wafer W is separated from the polishing surface. It would be desirable to start squirting toward. Therefore, the effect of the water slide phenomenon can be increased, and the cleaning process of the polishing surface to be performed after the polishing process can be started during the polishing process.

상술된 바와 같이, 톱링(1)이 상승된 후에, 톱링(1)은 반도체 웨이퍼가 이송되는 위치로 이동된다. 그런 다음, 유체(예를 들어, 압축된 공기 또는 질소와 순수의 혼합물)가 흡입부(61, 62)의 연통홀들(61a, 62b)을 통하여 반도체 웨이퍼(W)로 분출되어, 반도체 웨이퍼(W)를 해제시킨다.As described above, after the top ring 1 is raised, the top ring 1 is moved to the position where the semiconductor wafer is transferred. Then, a fluid (for example, compressed air or a mixture of nitrogen and pure water) is ejected to the semiconductor wafer W through the communication holes 61a and 62b of the suction portions 61 and 62 to form a semiconductor wafer ( W) is released.

반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱하는데 사용된 폴리싱 액(Q)은 시일 링(4)의 외주면과 리테이너 링(3) 사이의 작은 갭(G)을 통해 흐른다. 폴리싱 액(Q)이 갭(G)에 안정적으로 고여 있으면, 홀더 링(5), 처킹 플레이트(6) 및 시일 링(4)이 톱링몸체(2) 및 리테이너 링(3)에 대하여 수직으로 원활하게 이동하는 것을 방해한다. 이러한 단점을 피하기 위하여, 세정액(순수)이 유체 통로(32)를 통하여 세정액 통로(51)로 공급된다. 따라서, 순수가 복수의 연통홀들(53)을 통하여 갭(G) 위의 구역으로 공급되어, 갭(G)내에 폴리싱 액(Q)이 고이는 것을 방지하기 위하여 갭(G)을 세정한다. 순수는 폴리싱된 반도체 웨이퍼(W)가 해재된 후에 폴리싱될 다음 반도체 웨이퍼가 톱링(1)에 흡인될 때까지 공급되는 것이 바람직하다. 그 다음 반도체 웨이퍼가 폴리싱되기 전에, 공급된 순수를 모두 톱링(1)의 외부로 방출시키는 것이 바람직하므로, 도 4에 도시된 복수의 스루홀들(3a)을 리테이너 링(3)에 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 리테이너 링(3), 홀더 링(5) 및 여압시트(7) 사이에 형성된 공간(26)에 압력 증가(pressure buildup)가 조성되면, 이것은 톱링몸체(2)내에서 처킹 플레이트(6)가 승강되는(elevate) 것을 방지하는 작용을 한다. 따라서, 톱링몸체(2)내에서 처킹 플레이트(6)가 원활하게 승강되도록 하기 위하여, 공간(26)내의 압력을 대기압과 동일하게 하기 위하여 스루홀들(3a)이 제공되는 것이 바람직하다.The polishing liquid Q used to polish the semiconductor wafer W flows through a small gap G between the outer circumferential surface of the seal ring 4 and the retainer ring 3. When the polishing liquid Q is stably held in the gap G, the holder ring 5, the chucking plate 6 and the seal ring 4 are smoothly perpendicular to the top ring body 2 and the retainer ring 3. To prevent them from moving. In order to avoid this disadvantage, the cleaning liquid (pure water) is supplied to the cleaning liquid passage 51 through the fluid passage 32. Accordingly, pure water is supplied to the area above the gap G through the plurality of communication holes 53 to clean the gap G to prevent the polishing liquid Q from accumulating in the gap G. Pure water is preferably supplied after the polished semiconductor wafer W is released until the next semiconductor wafer to be polished is attracted to the top ring 1. Then, before the semiconductor wafer is polished, it is preferable to discharge all the supplied pure water to the outside of the top ring 1, so that it is desirable to provide the retainer ring 3 with a plurality of through holes 3a shown in FIG. desirable. In addition, if a pressure buildup is formed in the space 26 formed between the retainer ring 3, the holder ring 5 and the press seat 7, this will cause the chucking plate 6 in the top ring body 2. Acts to prevent elevate. Therefore, in order to allow the chucking plate 6 to be smoothly lifted and lowered in the top ring body 2, it is preferable that through holes 3a are provided to equalize the pressure in the space 26 to atmospheric pressure.

본 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 진공방출소스(121)와 연통하는 진공라인으로서 유체 통로(37 및 38)가 톱링(2)에 연결된다. 반도체 웨이퍼(W)는 진공흡입에 의하여 톱링(2)의 하면상에 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 표면으로부터 분리되면, 톱링(1)이 기계적으로 상승된다. 반도체 웨이퍼(W)가 톱링(1)으로부터 제거되고, 폴리싱 패드(101)상에 남아 있으면, 진공라인(유체 통로(37 및 38))의 압력이 대기압에 더 가까운 진공으로 변한다. 따라서, 진공라인의 압력은, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(101)로부터 정상적으로 분리되었는지의 여부를 판정하기 위해서 모니터링된다.In this embodiment, as shown in FIG. 2, fluid passages 37 and 38 are connected to the top ring 2 as a vacuum line in communication with the vacuum discharge source 121. The semiconductor wafer W is held on the bottom surface of the top ring 2 by vacuum suction. When the semiconductor wafer W is separated from the polishing surface, the top ring 1 is raised mechanically. When the semiconductor wafer W is removed from the top ring 1 and remains on the polishing pad 101, the pressure in the vacuum line (fluid passages 37 and 38) changes to a vacuum closer to atmospheric pressure. Therefore, the pressure of the vacuum line is monitored to determine whether or not the semiconductor wafer W is normally separated from the polishing pad 101.

본 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 진공압력센서(40)가 진공라인의 압력을 측정 및 모니터링하기 위하여 진공라인에 제공되어, 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(101)로부터 정상적으로 분리되었는지의 여부를 판정한다. 상세하게는, 톱링(1)의 상승 동작이 개시된 후에, 진공압력센서(40)에 의하여 진공라인의 압력이 측정된다. 측정된 값이 사전 설정된 압력값보다 낮으면, 반도체 웨이퍼(W)가 톱링(1)에 흡인된 상태로 반도체 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(101)로부터 정상적으로 분리된 것으로 판정된다. 더 상세하게는, 반도체 웨이퍼(W)가 톱링(1)에 정상적으로 흡인되어 있는 것으로 판정되는 사전 설정된 압력값보다 10kPa이상 큰 압력들이 사전 설정된 주기 또는 그보다 긴 주기동안에 측정되면, 반도체 웨이퍼(W)가 톱링(1)으로부터 제거된 것으로 판정된다. In this embodiment, as shown in Fig. 2, a vacuum pressure sensor 40 is provided in the vacuum line to measure and monitor the pressure in the vacuum line, so that the semiconductor wafer W is normally separated from the polishing pad 101. It is determined whether or not. Specifically, after the starting operation of the top ring 1 is started, the pressure in the vacuum line is measured by the vacuum pressure sensor 40. If the measured value is lower than the preset pressure value, it is determined that the semiconductor wafer W is normally separated from the polishing pad 101 with the semiconductor wafer W being attracted to the top ring 1. More specifically, if pressures greater than 10 kPa greater than a preset pressure value determined to be normally sucked into the top ring 1 are measured during a preset period or longer period, the semiconductor wafer W is It is determined that it is removed from the top ring 1.

도 6은 본 실시예에서, 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 폴리싱 공정 및 폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼를 분리시키는 분리공정의 예를 나타내는 타이밍 도표이다. 도 6을 참조하면, 톱링의 회전, 톱링의 회전정지, 폴리싱 테이블의 회전, 폴리싱 테이블의 회전속도 감소, 폴리싱 테이블의 회전정지, 폴리싱 액 공급노즐로부터 폴리싱 액의 공급, 폴리싱 액의 공급중지, 분무기로부터 질소가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물의 공급 및 분무기로부터의 공급중지를 포함하는 공정들이 기술된다.FIG. 6 is a timing chart showing an example of a polishing process for polishing a semiconductor wafer and a separation process for separating the semiconductor wafer from the polishing surface in this embodiment. 6, the rotation of the top ring, the rotation of the top ring, the rotation of the polishing table, the rotation speed of the polishing table, the rotation of the polishing table, the rotation of the polishing table, the supply of the polishing liquid from the polishing liquid supply nozzle, the supply of the polishing liquid, the sprayer Processes are described from which a supply of a mixture of nitrogen gas and pure or chemical liquids and a stop of the feed from the sprayer are described.

폴리싱 공정은 T2까지 계속된다. 예를 들어, 톱링(1)의 회전속도가 71 rpm(71 min-1)이고, 폴리싱 테이블(100)의 회전속도가 70 rpm(70 min-1)이다. 폴리싱 액은 150 ml/min의 유속으로 폴리싱 액 공급노즐(102)로부터 공급된다. 이 때, 분무기(103)는 가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물을 공급하지 않는다.The polishing process continues to T2. For example, the rotation speed of the top ring 1 is 71 rpm (71 min -1 ), and the rotation speed of the polishing table 100 is 70 rpm (70 min -1 ). The polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply nozzle 102 at a flow rate of 150 ml / min. At this time, the nebulizer 103 does not supply a mixture of gas and pure water or chemical liquid.

톱링(1)이 상승되기 전(즉, 반도체 웨이퍼가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 전)에 T1과 T2사이에서 조건들이 변화된다. 이 때, 톱링의 회전속도는 71 rpm(71 min-1)이며, 폴리싱 공정시에 회전되는 톱링의 회전속도와 동일하다. 폴리싱 테이블(100)의 회전속도는 T1에서 70 rpm(70 min-1)로부터 감소하기 시작하여, T1후에는 단기간에 25 rpm(25 min-1)에 도달한다. 그런 다음, 폴리싱 테이블(100)이 25 rpm(25 min-1)의 회전속도를 유지한다. 폴리싱 액 공급노즐로부터 공급된 폴리싱액의 유속은 T1에서 증가하기 시작하여, T1후에는 단기간에 300 ml/min에 도달한다. 그런 다음, 폴리싱 액 공급노즐(102)이 300 ml/min의 유속으로 유지된다. 분무기(103)는 T1에서, 폴리싱 표면상으로 질소가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물을 분출하기 시작한다.The conditions change between T1 and T2 before the top ring 1 is raised (ie, before the semiconductor wafer is separated from the polishing surface). At this time, the rotation speed of the top ring is 71 rpm (71 min -1 ), which is the same as the rotation speed of the top ring rotated during the polishing process. The rotational speed of the polishing table 100 begins to decrease from 70 rpm (70 min −1 ) at T1 and reaches 25 rpm (25 min −1 ) in a short time after T1. The polishing table 100 then maintains a rotational speed of 25 rpm (25 min −1 ). The flow rate of the polishing liquid supplied from the polishing liquid supply nozzle starts to increase at T1, and reaches 300 ml / min in a short time after T1. Then, the polishing liquid supply nozzle 102 is maintained at a flow rate of 300 ml / min. The nebulizer 103 begins to eject a mixture of nitrogen gas and pure water or chemical liquid onto the polishing surface at T1.

톱링(1)은 폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼(W)를 분리시키기 위하여 T2에서 상승하기 시작한다. 톱링(1)의 상승 동작은 T3에서 완료된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(W)는 사전 설정된 거리만큼 폴리싱 표면으로부터 분리되어 있다.The top ring 1 starts to rise at T2 to separate the semiconductor wafer W from the polishing surface. The raising operation of the top ring 1 is completed at T3. At this time, the semiconductor wafer W is separated from the polishing surface by a predetermined distance.

톱링(1)은 T4에서 회전을 정지하기 시작하고, 폴리싱 테이블(100)도 T4에서 회전을 정지하기 시작한다. 톱링(1) 및 폴리싱 테이블(100)의 회전은 T'에서 완전히 정지된다. 이 때, 폴리싱 액의 공급도 완전히 중지된다. 분무기로부터 질소가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물의 공급은 T5까지 계속되고 T5에서 중지된다. 분무기는 일반적으로, 톱링 및 폴리싱 테이블의 회전이 완전히 정지될 때 T'에서 혼합물을 공급하기 시작하고, 2점쇄선으로 표시되는 바와 같이, T5 후에 잠시동안 혼합물을 계속 공급한다. The top ring 1 starts to stop rotation at T4 and the polishing table 100 also starts to stop rotation at T4. The rotation of the top ring 1 and the polishing table 100 is completely stopped at T '. At this time, the supply of the polishing liquid is also completely stopped. The supply of a mixture of nitrogen gas and pure water or chemical liquid from the atomizer continues to T5 and stops at T5. The sprayer generally begins to feed the mixture at T 'when the rotation of the top ring and polishing table is completely stopped, and continues to feed the mixture for a while after T5, as indicated by the dashed line.

상술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 톱링이 상승되기 전에 분무기(103)가 혼합물을 분출하기 시작한다. 따라서, 분무기(103)가 종래의 방법에 비해 빨리 폴리싱 표면의 세정공정을 완료할 수 있다. 따라서, 다음 워크피스에 대한 조건들이 적시에 조정될 수 있어 스루풋이 향상된다.As described above, according to this embodiment, the nebulizer 103 starts to eject the mixture before the top ring is raised. Therefore, the nebulizer 103 can complete the cleaning process of the polishing surface faster than the conventional method. Thus, the conditions for the next workpiece can be adjusted in time to improve throughput.

상기 예시에서, 폴리싱 액 공급노즐(102)로부터 공급된 폴리싱 액의 양은 T1에서 증가된다. 이 경우에, 폴리싱 액 공급노즐(102)로부터 공급된 폴리싱 액의 양의 증가와 함께 동기화되어 리테이너 링(3)을 세정하기 위한 세정액(순수)가 공급될 수 있다. In this example, the amount of polishing liquid supplied from the polishing liquid supply nozzle 102 is increased at T1. In this case, the cleaning liquid (pure water) for cleaning the retainer ring 3 can be supplied synchronized with the increase in the amount of the polishing liquid supplied from the polishing liquid supply nozzle 102.

본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 회전가능한 폴리싱 테이블을 구비한 폴리싱 장치 뿐만 아니라, 스크롤식 폴리싱 테이블 또는 웨브식(벨트식) 폴리싱 테이블을 구비한 폴리싱 장치에도 적용될 수 있다.The present invention can be applied not only to the polishing apparatus with the rotatable polishing table shown in FIGS. 2 and 3, but also to a polishing apparatus having a scroll polishing table or a web (belt) polishing table.

스크롤식 폴리싱 테이블은 도 2 및 도 3에 도시된 폴리싱 테이블(100)의 직경보다 상당히 작은 직경을 가진다. 상세하게는, 스크롤식 폴리싱 테이블은 반도체 웨이퍼의 직경과 2중 편심거리(twofold eccentric distance)의 합과 같거나 더 큰 직경을 가진다. 따라서, 폴리싱 테이블이 편심거리의 반경으로 평행운동(translational movement, 스크롤 운동 또는 궤도운동)을 하더라도, 반도체는 폴리싱 테이블내에서 이동된다. 스크롤식 폴리싱 테이블은 모터의 작동에 의하여 사전 설정된 빈도로 평행 궤도운동(스크롤운동)을 한다. 스크롤식 폴리싱 테이블을 구비한 폴리싱 장치에서, 반도체 웨이퍼는 도 2 및 도 4에 도시된 것과 동일한 톱링에 의하여 스크롤식 폴리싱 테이블상의 폴리싱 표면에 대하여 유지되고 가압된다. 폴리싱 액은 폴리싱 테이블내에 형성된 홀들을 통하여 폴리싱 표면으로 공급된다. 폴리싱 장치는 편심거리의 반경으로 작은 평행 궤도운동을 하도록 폴리싱 표면과 반도체 웨이퍼 사이에 상대 운동을 제공한다. 반도체 웨이퍼는 그 전체 표면에 걸쳐 균일하게 폴리싱된다. 폴리싱 장치가 반도체 웨이퍼의 표면과 폴리싱 표면 사이에서 연속적으로 동일한 위치관계를 가지는 경우에는, 반도체 웨이퍼의 폴리싱된 표면이 폴리싱 표면의 국부적인 차이에 의하여 영향을 받을 수도 있다. 따라서, 톱링은, 반도체 웨이퍼의 표면이 폴리싱 표면의 동일한 부분에 의해서만 폴리싱되는 것을 방지하기 위하여 점진적으로 회전된다.The scroll polishing table has a diameter considerably smaller than the diameter of the polishing table 100 shown in FIGS. 2 and 3. Specifically, the scrollable polishing table has a diameter equal to or greater than the sum of the diameter of the semiconductor wafer and the twofold eccentric distance. Thus, even if the polishing table makes a translational movement (scrolling movement or orbital movement) with the radius of the eccentric distance, the semiconductor is moved in the polishing table. The scroll polishing table performs parallel orbital motion (scrolling motion) at a predetermined frequency by the operation of the motor. In a polishing apparatus having a scroll polishing table, the semiconductor wafer is held and pressed against the polishing surface on the scroll polishing table by the same top ring as shown in FIGS. 2 and 4. The polishing liquid is supplied to the polishing surface through the holes formed in the polishing table. The polishing apparatus provides relative motion between the polishing surface and the semiconductor wafer to make small parallel orbital movements with a radius of eccentric distance. The semiconductor wafer is polished uniformly over its entire surface. If the polishing apparatus has the same positional relationship continuously between the surface of the semiconductor wafer and the polishing surface, the polished surface of the semiconductor wafer may be affected by local differences in the polishing surface. Thus, the top ring is rotated gradually to prevent the surface of the semiconductor wafer from being polished only by the same portion of the polishing surface.

스크롤식 폴리싱 테이블이 폴리싱 장치에 사용되면, 반도체 웨이퍼가 다음과 같이 폴리싱 표면으로부터 분리된다. 반도체 웨이퍼가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 전에, 폴리싱 테이블의 궤도운동의 빈도가 감소된다. 폴리싱 공정이 완료되면, 톱링이 이전처럼 상승된다. 따라서, 톱링에 의하여 유지되는 반도체 웨이퍼는, 반도체 웨이퍼의 하면과 폴리싱 표면 사이에 형성되는 폴리싱 액의 액체층상에 부유된다. 상세하게는, 수상활주현상이 발생한다. 따라서, 폴리싱 액으로 인한 표면장력이 폴리싱 표면과 반도체 웨이퍼 사이에서 감소된다. 따라서, 톱링이 폴리싱 공정이 완료되는 위치에서 직접 상승되더라도, 반도체 웨이퍼가 오버행잉작용없이 폴리싱 표면으로부터 용이하게 제거 또는 분리될 수 있다.When a scroll polishing table is used in the polishing apparatus, the semiconductor wafer is separated from the polishing surface as follows. Before the semiconductor wafer is separated from the polishing surface, the frequency of orbital movement of the polishing table is reduced. When the polishing process is complete, the top ring is raised as before. Therefore, the semiconductor wafer held by the top ring is suspended on the liquid layer of the polishing liquid formed between the lower surface of the semiconductor wafer and the polishing surface. In detail, the water slide phenomenon occurs. Thus, the surface tension due to the polishing liquid is reduced between the polishing surface and the semiconductor wafer. Thus, even if the top ring is raised directly at the position where the polishing process is completed, the semiconductor wafer can be easily removed or separated from the polishing surface without overhanging action.

도 7은 웨브식(벨트식) 폴리싱 테이블을 구비한 폴리싱 장치를 나타내는 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 웨브식 폴리싱 테이블은 벨트(215)의 표면상에 연마입자들이 부착된 벨트(215), 서로 이격되어 있는 한 쌍의 회전가능한 드럼들(216, 217) 및 벨트의 상면(215a)과 벨트의 하면(215b) 사이에 배치된 지지테이블(218)을 가진다. 벨트(215)는 회전가능한 드럼들(216 및 217)상에 감겨진다. 회전가능한 드럼들(216 및 217)이 회전할 때, 벨트(215)는 화살표(A)로 표시된 방향으로 선형으로 이동된다. 폴리싱 장치는 도 2 및 도 4에 도시된 것과 동일한 톱링(1)을 가진다. 톱링(1)에 의하여 유지되는 반도체 웨이퍼는 벨트(215)의 상면(즉, 폴리싱 표면)에 대하여 가압된다. 폴리싱 액(Q)은 폴리싱 액 공급노즐(102)로부터 벨트(215)의 상면으로 공급되어, 반도체 웨이퍼를 폴리싱한다. 7 is a perspective view showing a polishing apparatus having a web type (belt) polishing table. As shown in FIG. 7, the web polishing table includes a belt 215 having abrasive particles attached to the surface of the belt 215, a pair of rotatable drums 216 and 217 spaced apart from each other, and a belt. A support table 218 is disposed between the upper surface 215a and the lower surface 215b of the belt. Belt 215 is wound on rotatable drums 216 and 217. As the rotatable drums 216 and 217 rotate, the belt 215 moves linearly in the direction indicated by arrow A. FIG. The polishing apparatus has the same top ring 1 as shown in FIGS. 2 and 4. The semiconductor wafer held by the top ring 1 is pressed against the upper surface (ie, the polishing surface) of the belt 215. The polishing liquid Q is supplied from the polishing liquid supply nozzle 102 to the upper surface of the belt 215 to polish the semiconductor wafer.

도 7에 도시된 폴리싱 장치를 구비하면, 반도체 웨이퍼가 다음과 같이 폴리싱 표면으로부터 분리된다. 반도체 웨이퍼가 폴리싱 표면으로부터 분리되기 전에, 벨트(215)의 이동속도가 감소된다. 폴리싱 공정이 완료되면, 톱링이 이전처럼 상승된다. 따라서, 톱링에 의하여 유지되는 반도체 웨이퍼는, 반도체 웨이퍼의 하면과 벨트(215)의 상면 사이에 형성되는 폴리싱 액의 액체층상에 부유된다. 상세하게는, 수상활주현상이 발생한다. 따라서, 폴리싱 액으로 인한 표면장력이 폴리싱 표면과 반도체 웨이퍼 사이에서 감소된다. 따라서, 톱링이 폴리싱 공정이 완료되는 위치에서 직접 상승되더라도, 반도체 웨이퍼가 오버행잉작용없이 폴리싱 표면으로부터 용이하게 제거 또는 분리될 수 있다. 폴리싱 액 공급노즐(102)로부터 공급된 폴리싱 액의 양은 폴리싱 표면으로부터 반도체 웨이퍼의 분리 이전에 또는 분리시에 증가될 수 있다.With the polishing apparatus shown in FIG. 7, the semiconductor wafer is separated from the polishing surface as follows. Before the semiconductor wafer is separated from the polishing surface, the moving speed of the belt 215 is reduced. When the polishing process is complete, the top ring is raised as before. Therefore, the semiconductor wafer held by the top ring is suspended on the liquid layer of the polishing liquid formed between the lower surface of the semiconductor wafer and the upper surface of the belt 215. In detail, the water slide phenomenon occurs. Thus, the surface tension due to the polishing liquid is reduced between the polishing surface and the semiconductor wafer. Thus, even if the top ring is raised directly at the position where the polishing process is completed, the semiconductor wafer can be easily removed or separated from the polishing surface without overhanging action. The amount of polishing liquid supplied from the polishing liquid supply nozzle 102 may be increased before or upon separation of the semiconductor wafer from the polishing surface.

상술된 실시예에서, 폴리싱 표면은 폴리싱 패드에 의하여 형성된다. 그러나, 폴리싱 표면은 폴리싱 패드로 제한되지 않는다. 예를 들어, 폴리싱 표면은 고정 연마재에 의하여 형성될 수도 있다. 고정 연마재는 바인더에 의하여 고정 연마입자들을 포함하는 평판으로 형성된다. 고정 연마재를 구비하면, 고정 연마재로부터 자체-생성되는 연마입자에 의하여 폴리싱 공정이 수행된다. 고정 연마재는 연마입자, 바인더 및 세공들을 포함한다. 예를 들어, 0.5㎛이하의 평균 입자 직경을 갖는 이산화세륨(CeO2)이 연마입자로 사용되고, 에폭시 수지가 바인더로 사용된다. 고정 연마재는 더 단단한 폴리싱 표면을 형성한다. 고정 연마재는 고정 연마재의 박층 및 고정 연마재의 박층의 하면에 부착된 탄성 폴리싱 패드에 의하여 형성된 2층 구조체를 가지는 고정 연마패드를 포함한다.In the embodiment described above, the polishing surface is formed by a polishing pad. However, the polishing surface is not limited to the polishing pad. For example, the polishing surface may be formed by a fixed abrasive. The fixed abrasive is formed into a flat plate containing fixed abrasive particles by a binder. With a fixed abrasive, the polishing process is performed by abrasive particles that are self-generated from the fixed abrasive. Fixed abrasives include abrasive particles, binders, and pores. For example, cerium dioxide (CeO 2 ) having an average particle diameter of 0.5 μm or less is used as abrasive particles, and an epoxy resin is used as a binder. Fixed abrasives form a harder polishing surface. The fixed abrasive includes a fixed abrasive pad having a two-layer structure formed by a thin layer of the fixed abrasive and an elastic polishing pad attached to the lower surface of the thin layer of the fixed abrasive.

도 2 내지 도 5에 도시된 폴리싱 장치를 구비하면, 반도체 웨이퍼에 발생된 응력이 측정된다. 스트레인 게이지는 톱링에 의하여 유지되는 반도체 웨이퍼의 중심부 및 둘레부에 부착된다. 폴리싱 테이블 및 톱링의 회전속도들은 반도체 웨이퍼가 폴리싱 표면으로부터 분리될 때 변화된다. 이 때, 반도체 웨이퍼에 발생된 응력이 다음의 실험조건하의 몇몇 예시들에 대하여 측정된다. 측정된 결과치는 아래의 표 1에 도시된다.With the polishing apparatus shown in Figs. 2 to 5, the stress generated in the semiconductor wafer is measured. Strain gauges are attached to the center and perimeter of the semiconductor wafer held by the top ring. The rotation speeds of the polishing table and the top ring change when the semiconductor wafer is separated from the polishing surface. At this time, the stress generated in the semiconductor wafer is measured for some examples under the following experimental conditions. The measured results are shown in Table 1 below.

1. 300mm의 직경을 갖는 반도체 웨이퍼가 사용된다.1. A semiconductor wafer with a diameter of 300 mm is used.

2. 반도체 웨이퍼가 다음의 조건들하에서 폴리싱 표면으로부터 분리된다.2. The semiconductor wafer is separated from the polishing surface under the following conditions.

예시 1 : 폴리싱 테이블의 회전속도는 60 rpm(60 min-1)으로 유지되고, 톱링의 회전속도는 60 rpm(60 min-1)으로 유지된다. 이들 조건들은 종래의 방법과 동일하다. 톱링은 0.5초동안 상승된다.Example 1: The rotation speed of the polishing table is maintained at 60 rpm (60 min −1 ), and the rotation speed of the top ring is maintained at 60 rpm (60 min −1 ). These conditions are the same as in the conventional method. The top ring is raised for 0.5 seconds.

예시 2 : 폴리싱 테이블의 회전속도는 60 rpm(60 min-1)에서 70 rpm(70 min-1)으로 증가되고, 톱링의 회전속도는 60 rpm(60 min-1)에서 71 rpm(71 min-1 )으로 증가된다. 톱링은 0.5초동안 상승된다.Example 2: increased to 70 rpm (70 min -1) at a rotation speed of the polishing table was 60 rpm (60 min -1), the rotational speed of the top ring is 71 rpm at 60 rpm (60 min -1) ( 71 min - Increased to 1 ). The top ring is raised for 0.5 seconds.

예시 3 : 폴리싱 테이블의 회전속도는 70 rpm(70 min-1)에서 120 rpm(120 min-1)으로 증가되고, 톱링의 회전속도는 120 rpm(120 min-1)까지 증가된다. 톱링은 0.5초동안 상승된다.Example 3: The rotation speed of the polishing table is increased from 70 rpm (70 min −1 ) to 120 rpm (120 min −1 ), and the rotation speed of the top ring is increased to 120 rpm (120 min −1 ). The top ring is raised for 0.5 seconds.

예시 4 : 폴리싱 테이블의 회전속도는 70 rpm(70 min-1)에서 25 rpm(25 min-1)으로 감소되고, 톱링의 회전속도는 71 rpm(71 min-1)으로 유지된다. 톱링은 1.5초동안 상승된다.Example 4: The rotation speed of the polishing table is reduced from 70 rpm (70 min −1 ) to 25 rpm (25 min −1 ), and the rotation speed of the top ring is maintained at 71 rpm (71 min −1 ). The top ring is raised for 1.5 seconds.

예시 5 : 폴리싱 테이블의 회전속도는 70 rpm(70 min-1)에서 25 rpm(25 min-1)으로 감소되고, 톱링의 회전속도는 71 rpm(71 min-1)으로 유지된다. 톱링은 0.5초동안 상승된다.Example 5: The rotation speed of the polishing table is reduced from 70 rpm (70 min −1 ) to 25 rpm (25 min −1 ), and the rotation speed of the top ring is maintained at 71 rpm (71 min −1 ). The top ring is raised for 0.5 seconds.

예시 6 : 폴리싱 테이블의 회전속도는 70 rpm(70 min-1)에서 25 rpm(25 min-1)으로 감소되고, 톱링의 회전속도는 70 rpm(70 min-1)에서 50 rpm(50 min-1 )으로 감소된다. 톱링은 0.5초동안 상승된다.Example 6: The rotational speed of the polishing table is reduced to 25 rpm (25 min -1) at 70 rpm (70 min -1), the rotational speed of the top ring is 50 rpm at 70 rpm (70 min -1) ( 50 min - Reduced to 1 ). The top ring is raised for 0.5 seconds.

예시 7 : 폴리싱 테이블의 회전속도는 70 rpm(70 min-1)에서 25 rpm(25 min-1)으로 감소되고, 톱링의 회전속도는 70 rpm(70 min-1)에서 40 rpm(40 min-1 )으로 감소된다. 톱링은 0.5초동안 상승된다.Example 7: the rotational speed of the polishing table is reduced to 25 rpm (25 min -1) at 70 rpm (70 min -1), the rotational speed of the top ring is 40 rpm at 70 rpm (70 min -1) ( 40 min - Reduced to 1 ). The top ring is raised for 0.5 seconds.

예시 8 : 폴리싱 테이블의 회전속도는 70 rpm(70 min-1)에서 50 rpm(50 min-1)으로 감소되고, 톱링의 회전속도는 71 rpm(71 min-1)으로 유지된다. 톱링은 0.5초동안 상승된다.Example 8: The rotation speed of the polishing table is reduced from 70 rpm (70 min −1 ) to 50 rpm (50 min −1 ), and the rotation speed of the top ring is maintained at 71 rpm (71 min −1 ). The top ring is raised for 0.5 seconds.

표 1에서, 반도체 웨이퍼의 응력레벨은 11단계로 표시된다. 응력의 최소레벨은 1로 표시되고, 응력의 최대레벨은 11로 표시된다.In Table 1, the stress levels of the semiconductor wafer are represented in 11 steps. The minimum level of stress is represented by 1 and the maximum level of stress is represented by 11.

표 1에서, 예시 4가 반도체 웨이퍼에 발생된 응력의 최하 레벨을 가지고, 이에 따라 톱링을 상승시키기 위하여 최소의 힘이 필요하다는 것을 알 수 있다. 이 경우에, 반도체 웨이퍼는 폴리싱 패드로부터 용이하게 분리될 수 있다. 예시 5는 반도체 웨이퍼에 발생된 2번째로 최하 레벨을 가지고, 이에 따라 톱링을 상승시키기 위하여 2번째로 최소의 힘이 소요된다. 따라서, 톱링의 회전속도 대 폴리싱 테이블의 회전속도의 비율이 크면, 반도체 웨이퍼가 폴리싱 패드로부터 용이하게 분리될 수 있다.In Table 1, it can be seen that Example 4 has the lowest level of stress generated in the semiconductor wafer, and therefore a minimum force is needed to raise the top ring. In this case, the semiconductor wafer can be easily separated from the polishing pad. Example 5 has the second lowest level generated in the semiconductor wafer, thus requiring the second minimum force to raise the top ring. Therefore, when the ratio of the rotation speed of the top ring to the rotation speed of the polishing table is large, the semiconductor wafer can be easily separated from the polishing pad.

상기 실험에서, 반도체 웨이퍼가 폴리싱 표면으로부터 분리될 때, 폴리싱 테이블의 회전속도가 50 rmp(50 min-1)이하로 감소되는 것이 바람직하다. 폴리싱 테이블이 50 rpm(50 min-1)보다 높은 회전속도로 회전되면, 폴리싱 테이블상의 순수 또는 폴리싱 액이 원심력을 받아 스캐터링되어, 수상활주현상의 효과가 약해진다.In the above experiment, when the semiconductor wafer is separated from the polishing surface, it is preferable that the rotational speed of the polishing table is reduced below 50 rmp (50 min −1 ). When the polishing table is rotated at a rotation speed higher than 50 rpm (50 min −1 ), the pure water or polishing liquid on the polishing table is scattered under centrifugal force, and the effect of the water slide phenomenon is weakened.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 톱링이 폴리싱 공정이 완료되는 위치에서 직접 상승되더라도, 워크피스가 오버행잉작용 없이 폴리싱 표면으로부터 용이하게 제거 또는 분리될 수 있다. 따라서, 워크피스가 폴리싱 표면상에 남아있지 않게 되고, 오버행잉작용에 의하여 발생될 수 있는 크래킹 또는 스크래칭이 방지된다. As described above, according to the present invention, even if the top ring is directly raised at the position where the polishing process is completed, the workpiece can be easily removed or separated from the polishing surface without overhanging action. Thus, the workpiece does not remain on the polishing surface, and cracking or scratching which may be caused by the overhanging action is prevented.

또한, 오버행잉작용을 수행할 필요가 없기 때문에, 폴리싱 택트타임이 단축될 수 있어, 스루풋이 향상될 수 있다.Further, since there is no need to perform the overhanging operation, the polishing tact time can be shortened, so that the throughput can be improved.

폴리싱 테이블의 회전속도가 감소되면, 폴리싱 표면의 세정공정이 수행될 수 있다. 이 경우에, 폴리싱 표면으로부터 워크피스의 분리가 촉진되고, 그 다음 워크피스에 대한 조건이 적시에 조정될 수 있다. 따라서, 스루풋이 향상된다.When the rotational speed of the polishing table is reduced, the cleaning process of the polishing surface can be performed. In this case, the separation of the workpiece from the polishing surface is facilitated, and the conditions for the workpiece can then be adjusted in a timely manner. Thus, throughput is improved.

스크롤식 폴리싱 테이블의 경우에, 워크피스가 폴리싱 표면으로부터 분리되면, 스크롤식 폴리싱 테이블의 이동 빈도가 감소된다. 웨브식(벨트식) 폴리싱 테이블의 경우에는, 벨트의 이동속도가 감소된다. 2가지 모든 경우에도, 폴리싱 표면으로부터 워크피스를 용이하게 분리시킬 수 있다.In the case of a scroll polishing table, if the workpiece is separated from the polishing surface, the frequency of movement of the scroll polishing table is reduced. In the case of a web type (belt) polishing table, the moving speed of the belt is reduced. In both cases, the workpiece can be easily separated from the polishing surface.

본 발명의 특정한 바람직한 실시예가 도시되고 상세히 설명되었지만, 당업자들은 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.While certain preferred embodiments of the invention have been shown and described in detail, those skilled in the art will understand that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the appended claims.

본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 워크피스를 평탄한 거울 다듬질로 폴리싱하는 폴리싱 장치에 적절히 사용될 수 있다.The present invention can be suitably used in a polishing apparatus for polishing a workpiece such as a semiconductor wafer with a flat mirror finish.

Claims (16)

폴리싱 방법에 있어서,In the polishing method, 워크피스를 회전시키는 단계;Rotating the workpiece; 그 위에 폴리싱 표면을 가지고 있는 폴리싱 테이블을 회전시키는 단계;Rotating a polishing table having a polishing surface thereon; 상기 워크피스를 폴리싱하기 위하여 제1속도로 회전되는 상기 폴리싱 테이블상의 상기 폴리싱 표면에 대하여 상기 워크피스를 가압하는 단계;Pressing the workpiece against the polishing surface on the polishing table that is rotated at a first speed to polish the workpiece; 상기 가압하는 단계 후에, 상기 폴리싱 표면으로부터 상기 워크피스를 분리시키는 단계; 및After the pressing, separating the workpiece from the polishing surface; And 상기 워크피스의 회전속도와 상기 폴리싱 테이블의 회전속도간의 차이를 제공하기 위하여, 상기 분리시키는 단계 이전에, 상기 폴리싱 테이블의 회전속도를 상기 제1회전속도보다 낮은 제2회전속도로 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.Reducing the rotational speed of the polishing table to a second rotational speed lower than the first rotational speed before the separating step to provide a difference between the rotational speed of the workpiece and the rotational speed of the polishing table. Polishing method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감소시키는 단계는 상기 가압시키는 단계 동안에 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And said reducing step is performed during said pressing step. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가압시키는 단계 동안에, 제1유속으로 폴리싱 액을 상기 폴리싱 표면에 공급하는 단계; 및During the pressurizing step, supplying a polishing liquid to the polishing surface at a first flow rate; And 상기 분리시키는 단계 이전 또는 그 동안에, 상기 폴리싱 액의 유속을 상기 제1유속보다 높은 제2유속으로 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.Before or during said separating, increasing the flow rate of said polishing liquid to a second flow rate higher than said first flow rate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분리시키는 단계 이전에, 상기 폴리싱 표면을 세정하기 위하여 상기 폴리싱 표면에 가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물을 분출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And prior to said separating, ejecting a mixture of gas and pure water or chemical liquid onto said polishing surface for cleaning said polishing surface. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분리시키는 단계는 상기 폴리싱 표면으로부터 상기 워크피스를 들어올리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And wherein said separating comprises lifting said workpiece from said polishing surface. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 들어올리는 단계는, 상기 워크피스가 상기 폴리싱 표면으로부터 실질적으로 분리될 때까지 상기 워크피스를 들어올리는 속도를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And said lifting step includes reducing the speed of lifting said workpiece until said workpiece is substantially separated from said polishing surface. 폴리싱 방법에 있어서,In the polishing method, 워크피스와 폴리싱 표면을 서로에 대하여 이동시키는 단계;Moving the workpiece and the polishing surface relative to each other; 상기 워크피스를 폴리싱하기 위하여 제1빈도로 이동되는 상기 폴리싱 표면에 대하여 상기 워크피스를 가압하는 단계;Pressing the workpiece against the polishing surface moved to a first frequency to polish the workpiece; 상기 가압하는 단계 후에, 상기 폴리싱 표면으로부터 상기 워크피스를 분리시키는 단계; 및After the pressing, separating the workpiece from the polishing surface; And 상기 분리시키는 단계 이전에, 상기 폴리싱 표면의 이동빈도를 상기 제1빈도보다 낮은 제2빈도로 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.Prior to said separating, reducing the frequency of movement of said polishing surface to a second frequency lower than said first frequency. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 이동하는 단계는 상기 워크피스 및 상기 폴리싱 표면을 궤도운동으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And the moving step includes moving the workpiece and the polishing surface in orbital motion. 폴리싱 방법에 있어서,In the polishing method, 폴리싱 표면을 워크피스에 대하여 이동시키는 단계;Moving the polishing surface relative to the workpiece; 상기 워크피스를 폴리싱하기 위하여 제1속도로 이동되는 상기 폴리싱 표면에 대하여 상기 워크피스를 가압하는 단계;Pressing the workpiece against the polishing surface moved at a first speed to polish the workpiece; 상기 가압하는 단계 후에, 상기 폴리싱 표면으로부터 상기 워크피스를 분리시키는 단계; 및After the pressing, separating the workpiece from the polishing surface; And 상기 분리시키는 단계 이전에, 상기 폴리싱 표면의 이동속도를 상기 제1속도보다 작은 제2속도로 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.Prior to said separating, reducing the movement speed of said polishing surface to a second speed less than said first speed. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 이동시키는 단계는 상기 폴리싱 표면을 선형으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And wherein said moving comprises linearly moving said polishing surface. 폴리싱 방법에 있어서,In the polishing method, 워크피스를 회전시키는 단계;Rotating the workpiece; 그 위에 폴리싱 표면을 가지고 있는 폴리싱테이블을 회전시키는 단계;Rotating a polishing table having a polishing surface thereon; 상기 폴리싱 테이블의 상기 폴리싱 표면에 대하여 상기 워크피스를 가압하는 단계;Pressing the workpiece against the polishing surface of the polishing table; 상기 가압하는 단계 후에, 상기 폴리싱 표면으로부터 상기 워크피스를 분리시키는 단계; 및After the pressing, separating the workpiece from the polishing surface; And 상기 분리시키는 단계 이전에, 톱링의 회전속도 대 상기 폴리싱 테이블의 회전속도의 비를 감소시키는 단계.Prior to said separating, reducing the ratio of the rotational speed of the top ring to the rotational speed of the polishing table. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 감소시키는 단계는 상기 가압하는 단계 동안에 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And said reducing step is performed during said pressing step. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 가압하는 단계 동안에, 제1유속으로 상기 폴리싱 액을 상기 폴리싱 표면에 공급하는 단계; 및During the pressurizing step, supplying the polishing liquid to the polishing surface at a first flow rate; And 상기 분리시키는 단계 이전 또는 그 동안에, 상기 폴리싱 액의 유속을 상기 제1유속보다 높은 제2유속으로 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.Before or during said separating, increasing the flow rate of said polishing liquid to a second flow rate higher than said first flow rate. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 분리시키는 단계 이전에, 상기 폴리싱 표면을 세정하기 위하여 상기 폴리싱 표면으로 가스 및 순수 또는 화학액의 혼합물을 분출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And prior to said separating, ejecting a mixture of gas and pure water or chemical liquid to said polishing surface for cleaning said polishing surface. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 분리시키는 단계는 상기 폴리싱 표면으로부터 상기 워크피스를 들어올리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And wherein said separating comprises lifting said workpiece from said polishing surface. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 들어올리는 단계는, 상기 워크피스가 상기 폴리싱 표면으로부터 실질적으로 분리될 때까지 상기 워크피스를 들어올리는 속도를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 방법.And said lifting step includes reducing the speed of lifting said workpiece until said workpiece is substantially separated from said polishing surface.
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