KR20100049582A

KR20100049582A - 연마 장치

Info

Publication number: KR20100049582A
Application number: KR1020107002970A
Authority: KR
Inventors: 다마미 다까하시; 겐야 이또오; 히로아끼 구사; 마사야 세끼
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-05-12
Also published as: JP2009018363A; TW200902235A; US20110003540A1; EP2172304A1; CN101687304A; WO2009008531A1

Abstract

본 발명의 연마 장치는 연마면을 갖는 연마 테이프(41)와, 기판(W)을 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지부(23)와, 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 베벨부에 연마 테이프를 압박하는 가압 패드(50)와, 연마 테이프를 그 길이 방향으로 진행시키는 연마 테이프 이송 기구(45)를 구비한다. 가압 패드(50)는 패드 본체부(53)와, 연마 테이프를 통해 기판의 베벨부를 압박하는 압박면(51a)과 상기 압박면의 반대측에 위치하는 이면(51b)을 갖는 판 형상의 압박부(51)와, 압박부와 패드 본체부를 연결하는 복수의 연결부(52)를 갖는다. 압박부는 경질의 플라스틱으로 형성되어 있고, 압박부의 이면과 패드 본체부 사이에는 공간(S)이 형성되어 있다.

Description

연마 장치 {POLISHING APPARATUS}

본 발명은 연마 테이프를 사용하는 연마 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼 등의 기판의 베벨부를 연마하는 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다.

반도체 제조에 있어서의 수율 향상의 관점에서, 반도체 웨이퍼의 베벨부의 표면 상태의 관리가 최근 주목되고 있다. 반도체 웨이퍼에는 많은 재료가 성막ㆍ적층되어 가므로, 실제의 제품으로는 되지 않는 베벨부에는 불필요한 물질이나 데미지가 잔존하고 있다. 웨이퍼를 반송ㆍ보유 지지하는 방법으로서, 이전에는 웨이퍼의 이면에 보유 지지 부재(예를 들어, 로봇 핸드)를 접촉시키는 방법이 일반적이었지만, 디바이스의 미세화와 직경 300㎜의 웨이퍼가 주류로 됨에 따라서 이면의 청정도가 요구되게 되고, 최근에는 보유 지지 부재를 웨이퍼 단부에만 접촉시켜 웨이퍼를 반송ㆍ보유 지지하는 방법이 일반화되고 있다. 이와 같은 배경에서는, 베벨부에 잔존한 불필요 물질이나 데미지가 다양한 공정을 경유하는 동안에 박리되어 디바이스 표면에 부착되는 것이, 제품의 수율에 영향을 미치고 있는 것이 명백해지고 있다.

여기서, 베벨부라 함은, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판의 주연에 있어서 단면이 곡률을 갖는 부분(B)을 의미한다. 도 1에 있어서, D로 나타내는 평탄부는 디바이스가 형성되는 영역이다. 이 디바이스 형성 영역(D)으로부터 외측의 수밀리미터까지의 평탄부(E)는 에지부라고 칭해지고, 디바이스 형성 영역(D)과 구별된다. 즉, 베벨부(B)는 에지부(E)로부터 기판의 이면까지 연장되는 둥근 부분이다.

베벨부의 단면 형상은 기판 메이커에 따라 다양하지만, 베벨부는, 도 1에 도시한 바와 같이, 에지부(E)에 인접하는 경사면(F), 가장 외측에 위치하는 수직면(G), 그리고 이면에 인접하는 경사면(F)으로 구성되는 것이 일반적이다. 경사면(F)과 수직면(G)은 매끄러운 곡면(H)에 의해 연결되어 있다.

이와 같은 기판의 베벨부에 형성된 막을 제거하는 장치로서, 연마 테이프를 사용한 연마 장치가 알려져 있다. 이러한 종류의 연마 장치는 연마 테이프의 이면측에 배치된 가압 패드에 의해 연마 테이프의 연마면을 기판의 베벨부에 압박함으로써 이 베벨부를 연마한다.

도 2는 종래의 가압 패드를 도시하는 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가압 패드(100)는 직사각 형상의 압박면(100a)을 갖고 있다. 이 가압 패드(100)는 연마 테이프의 이면측에 배치되어, 압박면(100a)에 의해 연마 테이프의 표면(연마면)을 기판의 베벨부에 압박한다. 가압 패드(100)는 고무나 스펀지 등의 재료로 형성된다. 예를 들어, 우레탄 고무, 실리콘 스펀지 등이 재료로서 선정되어, 연마에 적합한 경도(예를 들어, 20 내지 40도)가 선정된다.

도 3은 가압 시 및 비가압 시의 모습을 도시하는 평면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 연마 대상이 되는 웨이퍼(W)는 원판 형상을 갖고 있다. 가압 패드(100)가 연마 테이프(도시하지 않음)를 웨이퍼(W)의 베벨부에 대해 압박하면, 웨이퍼(W)와의 접촉에 의해 가압 패드(100)의 압박면(100a)의 일부가 압축된다. 이에 의해, 연마 테이프와 웨이퍼(W)의 접촉 면적이 늘어나, 단위 시간당의 연마 속도가 향상된다.

도 4는 가압 패드에 의해 연마 테이프를 웨이퍼의 베벨부에 압박하고 있는 모습을 도시하는 종단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 연마 시에 있어서는, 가압 패드(100)의 압박면(100a)은 베벨부를 따라서 변형된다. 이때, 연마 테이프(200)가 웨이퍼(W)에 접촉하고 있는 개소와 웨이퍼(W)로부터 이격되는 개소의 경계부에서는, 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이 연마 압력이 높아진다. 즉, 경계부의 연마 압력이 높고, 이들 경계부의 중간에 위치하는 중앙부의 연마 압력이 낮아져 중앙부가 연마되기 어렵다고 하는 문제가 발생한다. 이와 같은 경우에 있어서, 중앙부 상의 막이나 유기물(오염)을 완전히 제거하려고 하면, 경계부가 과도하게 연마되어 버린다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 베벨부의 횡방향의 접촉 면적 및 종방향에 가해지는 하중의 분포를 컨트롤할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태는 연마면을 갖는 연마 테이프와, 기판을 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지부와, 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 베벨부에 상기 연마 테이프를 압박하는 가압 패드와, 상기 연마 테이프를 그 길이 방향으로 진행시키는 연마 테이프 이송 기구를 구비한 연마 장치이며, 상기 가압 패드는 패드 본체부와, 상기 연마 테이프를 통해 기판의 베벨부를 압박하는 압박면과 상기 압박면의 반대측에 위치하는 이면을 갖는 판 형상의 압박부와, 상기 압박부와 상기 패드 본체부를 연결하는 복수의 연결부를 갖고, 상기 압박부의 상기 이면과 상기 패드 본체부 사이에는 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 연결부는 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 연결부는 상기 압박부의 양측부에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 연결부는 상기 압박부의 상기 이면에 접속되고, 또한 상기 압박부의 양측부로부터 중앙부를 향한 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 압박부의 상기 이면에는 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 연장되는 복수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 압박부의 상기 이면에는 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 연장되는 복수의 보강 부재가 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 압박부의 상기 이면에는 상기 기판의 둘레 방향으로 연장되는 적어도 1개의 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 압박부는 그 양측부로부터 중앙부를 향해 두께가 서서히 증가하는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 압박부는 경질의 플라스틱으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 압박면은 베벨부와의 접촉 시에 크게 압축되는 일이 없으므로, 베벨부의 중앙부에 높은 연마 압력을 작용시킬 수 있다. 따라서, 이 베벨부의 중앙부의 양측의 경계부를 과도하게 연마하지 않고, 베벨부의 중앙부를 양호하게 연마할 수 있다.

도 1은 기판의 주연을 도시하는 단면도이다.
도 2는 종래의 가압 패드를 도시하는 사시도이다.
도 3은 가압 시 및 비가압 시의 모습을 도시하는 평면도이다.
도 4는 가압 패드에 의해 연마 테이프를 웨이퍼의 베벨부에 압박하고 있는 모습을 도시하는 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 연마 장치를 도시하는 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시하는 연마 장치의 단면도이다.
도 7은 웨이퍼 척 기구의 척 핸드를 도시하는 평면도이다.
도 8은 연마 헤드의 확대도이다.
도 9a는 도 8에 도시하는 연마 헤드가 구비하는 가압 패드를 도시하는 사시도이고, 도 9b는 도 9a에 도시하는 가압 패드의 상면도이다.
도 10은 가압 시 및 비가압 시의 모습을 도시하는 평면도이다.
도 11은 가압 패드에 의해 연마 테이프를 웨이퍼의 베벨부에 압박하고 있는 모습을 도시하는 종단면도이다.
도 12는 가압 패드의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 13은 가압 패드의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 14는 가압 패드의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 15는 가압 패드의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 16a는 가압 패드의 다른 구성예를 도시하는 사시도이고, 도 16b는 도 16a에 도시하는 가압 패드의 상면도이고, 도 16c는 가압 시 및 비가압 시의 모습을 도시하는 평면도이다.
도 17a는 가압 패드의 다른 구성예를 도시하는 사시도이고, 도 17b는 도 17a에 도시하는 가압 패드의 상면도이고, 도 17c는 가압 시 및 비가압 시의 모습을 도시하는 평면도이다.
도 18a 내지 도 18c는 베벨 연마 시의 연마 헤드의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 연마 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연마 장치를 도시하는 평면도이다. 도 6은 도 5에 도시하는 연마 장치의 단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 연마 장치는 웨이퍼(W)를 보유 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지(23)를 갖는 웨이퍼 스테이지 유닛(20)과, 웨이퍼 스테이지 유닛(20)을 웨이퍼 스테이지(23)의 상면(웨이퍼 보유 지지면)과 평행한 방향으로 이동시키기 위한 스테이지 이동 기구(30)와, 웨이퍼 스테이지(23)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 베벨부를 연마하는 베벨 연마 유닛(40)을 구비하고 있다.

웨이퍼 스테이지 유닛(20), 스테이지 이동 기구(30), 베벨 연마 유닛(40)은 하우징(11) 내에 수용되어 있다. 이 하우징(11)은 구획판(14)에 의해 2개의 공간, 즉 상부실(연마실)(15)과 하부실(기계실)(16)로 구획되어 있다. 상술한 웨이퍼 스테이지(23) 및 베벨 연마 유닛(40)은 상부실(15) 내에 배치되고, 스테이지 이동 기구(30)는 하부실(16) 내에 배치되어 있다. 상부실(15)의 측벽에는 개구부(12)가 형성되어 있고, 이 개구부(12)는 도시하지 않은 에어 실린더에 의해 구동되는 셔터(13)에 의해 폐쇄된다.

웨이퍼(W)는 개구부(12)를 통해 하우징(11)의 내외로 반입 및 반출된다. 웨이퍼(W)의 반송은 반송 로봇 핸드와 같은 기지의 웨이퍼 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 행해진다.

웨이퍼 스테이지(23)의 상면에는 복수의 홈(26)이 형성되어 있다. 이들 홈(26)은 수직으로 연장되는 중공 샤프트(27)를 통해 도시하지 않은 진공 펌프에 연통되어 있다. 이 진공 펌프를 구동하면, 홈(26)에 진공이 형성되고, 이에 의해 웨이퍼(W)가 웨이퍼 스테이지(23)의 상면에 보유 지지된다. 중공 샤프트(27)는 베어링(28)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 또한 풀리(p1, p2) 및 벨트(b1)를 통해 모터(m1)에 연결되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(23)의 상면에 보유 지지된 상태로 모터(m1)에 의해 회전한다.

연마 장치는 하우징(11) 내에 배치된 웨이퍼 척 기구(80)를 더 구비하고 있다. 이 웨이퍼 척 기구(80)는 상기 웨이퍼 반송 기구에 의해 하우징(11) 내로 반입된 웨이퍼(W)를 수취하여 웨이퍼 스테이지(23)에 적재하고, 또한 웨이퍼(W)를 웨이퍼 스테이지(23)로부터 집어올려 상기 웨이퍼 반송 기구에 건네도록 구성되어 있다. 또한, 도 5에는 웨이퍼 척 기구(80)의 일부만이 도시되어 있다.

도 7은 웨이퍼 척 기구(80)의 척 핸드를 도시하는 평면도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 척 기구(80)는 복수의 코마(83)를 갖는 제1 척 핸드(81)와, 복수의 코마(83)를 갖는 제2 척 핸드(82)를 갖고 있다. 이들 제1 및 제2 척 핸드(81, 82)는 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 서로 근접 및 이격하는 방향(화살표 T로 나타냄)으로 이동한다. 또한, 제1 및 제2 척 핸드(81, 82)는 도시하지 않은 척 이동 기구에 의해 웨이퍼 스테이지(23)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향으로 이동한다.

웨이퍼 반송 기구의 핸드(73)는 웨이퍼(W)를 제1 및 제2 척 핸드(81, 82) 사이의 위치까지 반송한다. 그리고, 제1 및 제2 척 핸드(81, 82)를 서로 근접하는 방향으로 이동시키면, 이들 제1 및 제2 척 핸드(81, 82)의 코마(83)가 웨이퍼(W)의 주연에 접촉한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)가 제1 및 제2 척 핸드(81, 82)에 끼움 지지된다. 이때의 웨이퍼(W)의 중심과 웨이퍼 스테이지(23)의 중심[웨이퍼 스테이지(23)의 회전축]은 일치하도록 구성되어 있다. 따라서, 제1 및 제2 척 핸드(81, 82)는 센터링 기구로서도 기능한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 스테이지 이동 기구(30)는 중공 샤프트(27)를 회전 가능하게 지지하는 원통 형상의 축대(29)와, 축대(29)가 고정되는 지지판(32)과, 지지판(32)과 일체로 이동 가능한 가동판(33)과, 가동판(33)에 연결되는 볼 나사(b2)와, 이 볼 나사(b2)를 회전시키는 모터(m2)를 구비하고 있다. 가동판(33)은 리니어 가이드(35)를 통해 구획판(14)의 하면에 연결되어 있고, 이에 의해 가동판(33)은 웨이퍼 스테이지(23)의 상면과 평행한 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 축대(29)는 구획판(14)에 형성된 관통 구멍(17)을 통해 연장되어 있다. 지지판(32)에는 중공 샤프트(27)를 회전시키는 상술한 모터(m1)가 고정되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 모터(m2)에 의해 볼 나사(b2)를 회전시키면, 가동판(33), 축대(29) 및 중공 샤프트(27)가 리니어 가이드(35)의 길이 방향을 따라서 이동한다. 이에 의해, 웨이퍼 스테이지(23)가 그 상면과 평행한 방향으로 이동한다. 또한, 도 6에 있어서는, 스테이지 이동 기구(30)에 의한 웨이퍼 스테이지(23)의 이동 방향을 화살표 X로 나타내고 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 베벨 연마 유닛(40)은 연마 테이프(띠 형상 연마 부재)(41)를 웨이퍼(W)의 베벨부에 압박하는 연마 헤드(42)와, 연마 테이프(41)를 연마 헤드(42)로 보내는 연마 테이프 이송 기구(45)를 구비하고 있다. 연마 테이프 이송 기구(45)는 연마 테이프(41)를 연마 헤드(42)로 보내는 이송 롤러(45a)와, 연마 헤드(42)에 조출된 연마 테이프(41)를 권취하는 권취 롤러(45b)와, 권취 롤러(45b)를 회전시키는 도시하지 않은 회전 기구를 구비하고 있다. 연마 헤드(42)는 웨이퍼 스테이지(23) 상에 보유 지지된 웨이퍼(W)와 동일 평면 내에 위치하고 있다.

회전 기구가 권취 롤러(45b)를 회전시키면, 연마 테이프(41)가 이송 롤러(45a)로부터 연마 헤드(42)로 조출된다. 연마 테이프(41)는 웨이퍼 스테이지(23)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향으로 진행되어, 권취 롤러(45b)에 권취된다.

연마 테이프(41)로서는, 연마면이 되는 그 편면에, 예를 들어 다이아몬드 입자나 SiC 입자 등의 지립을 베이스 필름에 접착한 연마 테이프를 사용할 수 있다. 연마 테이프(41)에 접착하는 지립은 웨이퍼(W)의 종류나 요구되는 성능에 따라서 선택되지만, 예를 들어 평균 입경 0.1㎛ 내지 5.0㎛의 범위에 있는 다이아몬드 입자나 SiC 입자를 사용할 수 있다. 또한, 지립을 접착시키고 있지 않은 띠 형상의 연마천이라도 좋다. 또한, 베이스 필름으로서는, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 가요성을 갖는 재료로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다.

도 8은 연마 헤드(42)의 확대도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(42)는 연마 테이프(41)의 이면측에 배치되는 가압 패드(50)와, 가압 패드(50)에 연결되는 압박 기구(예를 들어, 에어 실린더)(56)와, 연마 테이프(41)의 진행 방향을 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향으로 가이드하는 복수의 가이드 롤러(57)를 구비하고 있다. 압박 기구(56)는 가압 패드(50)를 웨이퍼(W)를 향해 이동시키고, 이에 의해 가압 패드(50)를 통해 연마 테이프(41)의 연마면을 웨이퍼(W)의 베벨부에 압박한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 상방 및 하방에는 연마액 공급 노즐(58)이 각각 배치되어 있고, 연마액이나 냉각수 등이 웨이퍼(W)와 연마 테이프(41)의 접촉 개소에 공급되도록 되어 있다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 연마 장치의 동작에 대해 설명한다. 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 웨이퍼 반송 기구에 의해 개구부(12)를 통해 하우징(11) 내로 반입된다. 웨이퍼 척 기구(80)는 웨이퍼 반송 기구의 핸드(73)(도 7 참조)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여, 제1 및 제2 척 핸드(81, 82)에 의해 웨이퍼(W)를 파지한다. 웨이퍼 반송 기구의 핸드(73)는 웨이퍼(W)를 제1 및 제2 척 핸드(81, 82)로 전달한 후, 하우징(11)의 밖으로 이동하고, 계속해서 셔터(13)가 폐쇄된다. 웨이퍼(W)를 보유 지지한 웨이퍼 척 기구(80)는 웨이퍼(W)를 하강시켜, 웨이퍼 스테이지(23)의 상면에 적재한다. 그리고, 도시하지 않은 진공 펌프를 구동하여 웨이퍼(W)를 웨이퍼 스테이지(23)의 상면에 흡착시킨다.

그 후, 웨이퍼 스테이지(23)는 웨이퍼(W)와 함께 스테이지 이동 기구(30)에 의해 연마 헤드(42)의 근방까지 이동한다. 다음에, 모터(m1)에 의해 웨이퍼 스테이지(23)를 회전시켜, 연마액 공급 노즐(58)로부터 웨이퍼(W)로 연마액의 공급을 개시한다. 웨이퍼(W)의 회전 속도 및 연마액의 공급 유량이 소정의 값으로 된 시점에서, 웨이퍼(W)를 연마 테이프(41)와 접촉하는 위치까지 스테이지 이동 기구(30)에 의해 이동시킨다. 이때, 압박 기구(56)에 의해 가압 패드(50)는 웨이퍼(W)를 향해 돌출되어 있고, 스테이지 이동 기구(30)에 의해 웨이퍼(W)의 베벨부가 가압 패드(50)를 되밀어, 압박 기구(56)의 압박력이 웨이퍼(W)의 베벨부에 작용하는 위치까지 웨이퍼(W)를 이동시킨다. 이에 의해, 연마 테이프(41)의 연마면이 웨이퍼(W)의 베벨부에 압박된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 베벨부가 연마된다.

다음에, 상기 연마 헤드(42)가 구비하는 가압 패드(50)에 대해 상세하게 설명한다. 도 9a는 도 8에 도시하는 연마 헤드(42)가 구비하는 가압 패드(50)를 도시하는 사시도이고, 도 9b는 도 9a에 도시하는 가압 패드(50)의 상면도이다.

도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 가압 패드(50)는 평탄한 압박면(51a)을 갖는 판 형상의 압박부(51)와, 상기 압박부(51)의 양측부에 접속되는 2개의 연결부(52)와, 이들 연결부(52)가 고정되는 패드 본체부(53)를 갖고 있다. 압박면(51a)은 직사각 형상이고, 그 폭[웨이퍼(W)의 둘레 방향에 따른 치수](D1)은 높이[웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향을 따른 치수](D2)보다도 크게 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 압박부(51)의 두께(Tf) 및 연결부(52)의 두께(Ts)는 약 0.5㎜이다. 압박부(51), 연결부(52) 및 패드 본체부(53)는 일체로 형성되어 있다. 가압 패드(50)는 PVC(폴리염화비닐) 등의 경질 플라스틱(경질 수지)으로 형성되어 있다. 이와 같은 재료를 사용함으로써, 압박부(51)는 판 스프링과 같은 가요성이 있는 탄성체로서 기능한다.

압박면(51a)은 웨이퍼 스테이지(23)(도 6 참조)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 베벨부에 대향하도록 배치된다. 연결부(52)는 압박면(51a)에 대해 수직이고, 또한 웨이퍼(W)의 표면에 대해 수직이다. 또한, 2개의 연결부(52)는 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있다. 압박부(51)의 이면(51b)과 패드 본체부(53) 사이에는 공간(S)이 형성되어 있다. 즉, 압박부(51)는 2개의 연결부(52)에 의해서만 패드 본체부(53)에 연결되어 있다.

도 10은 가압 시 및 비가압 시의 모습을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 10에는 연마 테이프(41)는 도시되어 있지 않다. 도 10에 도시한 바와 같이, 가압 패드(50)가 웨이퍼(W)로부터 이격되어 있을 때에는, 압박부(51)는 그대로의 형상을 유지하고, 압박면(51a)은 평탄하게 되어 있다. 한편, 가압 패드(50)가 웨이퍼(W)를 압박하면, 압박부(51)가 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 만곡된다. 이때, 2개의 연결부(52)는 압박부(51)의 중앙부를 향해 만곡된다. 이 연결부(52)도 판 형상으로 형성되어 있고, 판 스프링과 같은 탄성체로서 기능한다.

이와 같이, 압박부(51) 및 연결부(52)가 변형(만곡)됨으로써, 압박면(51a)이 그 전체 길이에 걸쳐서 웨이퍼(W)의 베벨부에 접촉한다. 따라서, 도 2에 도시하는 종래의 가압 패드에 비해, 웨이퍼(W)와 연마 테이프(41)의 접촉 길이가 길어진다. 이 접촉 길이는 가압 패드(50)가 웨이퍼(W)에 가하는 압박력, 압박부(51)의 두께(Tf), 연결부(52)의 두께(Ts)에 따라서 변경할 수 있다.

도 11은 가압 패드(50)에 의해 연마 테이프(41)를 웨이퍼(W)의 베벨부에 압박하고 있는 모습을 도시하는 종단면도이다. 압박부(51)가 경질의 플라스틱으로 형성되어 있으므로, 스펀지나 고무 등으로 형성된 종래의 가압 패드로 압박하는 경우에 비해, 압박면(51a)은 베벨부와의 접촉 시에 압축되기 어렵다. 즉, 압박부(51)의 강성에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향에서는 압박면(51a)은 웨이퍼(W)의 형상을 따르기 어려워진다. 그 결과, 웨이퍼(W)가 받는 연마 압력은 베벨부의 중앙부에서 높아진다. 따라서, 베벨부의 중앙부를 양호하게 연마할 수 있다.

도 12는 가압 패드(50)의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다. 또한, 특별히 설명하지 않는 가압 패드의 구성은 도 9a 및 도 9b에 도시하는 가압 패드와 마찬가지이므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 예에서는, 압박부(51)의 이면(51b)에는 웨이퍼 스테이지(23)(도 6 참조)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향으로 연장되는 복수의 홈(60)이 형성되어 있다. 이들 홈은 서로 평행하게 등간격으로 배열되어, 각각 삼각 형상의 단면을 갖고 있다. 마찬가지로, 연결부(52)의 내면에도 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향으로 연장되는 홈(60)이 형성되어 있다.

이들 홈(60)에 의해, 압박부(51)는 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 만곡되는 곡률을 컨트롤할 수 있는 동시에, 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향에 있어서는 압박부(51)의 굽힘 강성이 강해진다. 따라서, 압박부(51)는 웨이퍼(W)의 베벨부의 종단면 방향의 형상을 따라서 크게 압축되지 않아, 보다 평탄한 압박면(51a)으로 베벨부를 압박할 수 있다. 또한, 형성하는 홈(60)의 깊이, 형상, 수를 변경함으로써, 웨이퍼(W)의 둘레 방향 및 종방향의 굽힘 강도를 조정할 수 있다. 따라서, 베벨부의 연마에 최적인 탄성을 갖는 가압 패드(50)로 할 수 있다.

도 13은 가압 패드(50)의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다. 또한, 특별히 설명하지 않는 가압 패드의 구성은 도 9a 및 도 9b에 도시하는 가압 패드와 마찬가지이므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 예에서는, 압박부(51)의 이면(51b)에는 웨이퍼 스테이지(23)(도 6 참조)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향으로 연장되는 복수의 보강판(보강 부재)(61)이 접착되어 있다. 이들 보강판(61)은 압박부(51)의 중앙부 근처에 배치되어 있다.

이들 보강판(61)에 의해, 압박부(51)는 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 만곡되는 곡률을 컨트롤할 수 있는 동시에, 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향에 있어서는 압박부(51)의 굽힘 강성이 강해진다. 따라서, 압박부(51)는 웨이퍼(W)의 베벨부의 형상을 따라서 크게 압축되지 않아, 보다 평탄한 압박면(51a)으로 베벨부를 압박할 수 있다. 또한, 보강판(61)의 두께, 재질, 수, 배치를 변경함으로써, 웨이퍼(W)의 둘레 방향 및 종방향의 굽힘 강도를 조정할 수 있다. 따라서, 베벨부의 연마에 최적인 탄성을 갖는 가압 패드(50)로 할 수 있다.

도 14는 가압 패드(50)의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다. 또한, 특별히 설명하지 않는 가압 패드의 구성은 도 9a 및 도 9b에 도시하는 가압 패드와 마찬가지이므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 예에서는, 압박부(51)의 이면(51b)에는 웨이퍼 스테이지(23)(도 6 참조)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 연장되는 2개의 오목부(62)가 형성되어 있다. 웨이퍼(W)의 베벨부에 접촉하는 부위의 이면측에는 오목부는 형성되어 있지 않다. 즉, 상기 2개의 오목부(62) 사이에 있어서는, 압박부(51)는 원래의 두께 그대로이다.

이들 오목부(62)에 의해, 압박부(51)는 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 만곡되는 곡률을 컨트롤할 수 있는 동시에, 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향에 있어서는 압박부(51)의 굽힘 강성이 강해진다. 따라서, 압박부(51)는 웨이퍼(W)의 베벨부의 형상을 따라서 크게 압축되지 않아, 보다 평탄한 압박면(51a)으로 베벨부를 압박할 수 있다. 또한, 오목부(62)의 형상, 수, 배치를 변경함으로써, 웨이퍼(W)의 베벨부의 연마에 최적인 탄성을 갖는 가압 패드(50)로 할 수 있다.

도 15는 가압 패드(50)의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다. 또한, 특별히 설명하지 않는 가압 패드의 구성은 도 9a 및 도 9b에 도시하는 가압 패드와 마찬가지이므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 예에서는, 압박부(51)의 이면(51b)이 그 양단부로부터 중앙부를 향해 경사져 있고, 압박부(51)의 두께가 그 양측부로부터 중앙부에 걸쳐서 직선적으로 증가하고 있다. 이와 같은 형상에 의해, 압박부(51)는 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 만곡되는 곡률을 컨트롤할 수 있는 동시에, 웨이퍼(W)의 표면에 수직한 방향에 있어서는 압박부(51)의 굽힘 강성이 강해진다. 따라서, 압박부(51)는 웨이퍼(W)의 베벨부의 형상에 따라서 크게 압축되지 않아, 보다 평탄한 압박면(51a)으로 베벨부를 압박할 수 있다.

도 16a는 가압 패드(50)의 다른 구성예를 도시하는 사시도이고, 도 16b는 도 16a에 도시하는 가압 패드(50)의 상면도이고, 도 16c는 가압 시 및 비가압 시의 모습을 도시하는 평면도이다. 또한, 특별히 설명하지 않는 가압 패드의 구성은 도 9a 및 도 9b에 도시하는 가압 패드와 마찬가지이므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.

본 예에서는, 압박부(51) 및 2개의 연결부(52)는 일체적으로 형성되어 있지만, 패드 본체부(53)는 다른 부재로서 구성되어 있다. 압박부(51) 및 2개의 연결부(52)는 PVC(폴리염화비닐) 등의 경질 플라스틱(경질 수지)으로 형성되어 있다. 패드 본체부(53)도 동일한 재료로 형성되어 있다. 각 연결부(52)의 단부에는 내측으로 연장되는 꺾임부(52a)가 형성되어 있고, 이들 꺾임부(52a)와 패드 본체부(53)의 이면이 접착제 등에 의해 접합되어 있다.

패드 본체부(53)는 그 정면에서 보았을 때에 대략 H자 형상을 갖고 있고, 패드 본체부(53)의 측면과 연결부(52) 사이에는 간극(54)이 형성되어 있다. 이 간극(54)을 형성함으로써, 도 16c에 도시한 바와 같이 연결부(52)가 내측으로 만곡되었을 때에 연결부(52)가 패드 본체부(53)와 접촉하는 경우가 없다. 따라서, 연결부(52)가 패드 본체부(53)에 방해받지 않고 내측으로 만곡될 수 있다. 또한, 간극(54)을 형성함으로써, 연결부(52)가 내측으로 만곡될 때에 패드 본체부(53)와 연결부(52)의 접합부에 작용하는 전단력을 저감시킬 수 있다.

압박부(51) 및 연결부(52)는 패드 본체부(53)와는 다른 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 엔지니어링 플라스틱 등의 특수한 재료를 사용하여 압박부(51) 및 연결부(52)를 일체로 형성하고, 패드 본체부(53)를 저렴한 다른 재료로 형성해도 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 제작 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 연결부(52)와 패드 본체부(53)를 점착 테이프로 접합하여, 압박부(51) 및 연결부(52)를 교환 가능하게 해도 좋다.

도 17a는 가압 패드(50)의 다른 구성예를 도시하는 사시도이고, 도 17b는 도 17a에 도시하는 가압 패드(50)의 상면도이고, 도 17c는 가압 시 및 비가압 시의 모습을 도시하는 평면도이다. 또한, 특별히 설명하지 않는 가압 패드의 구성은, 도 9a 및 도 9b에 도시하는 가압 패드와 마찬가지이므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 예에서는, 2개의 연결부(52)는 압박부(51)의 이면(51b)에 접속되어 있다. 이들 연결부(52)는 압박부(51)의 측부로부터 중앙부를 향한 내측의 위치에 각각 배치되어 있다. 즉, 연결부(52) 사이의 거리(D3)는 압박부(51)의 폭(D1)보다도 작다.

이와 같이 구성되는 가압 패드(50)에 따르면, 다음과 같은 효과가 얻어진다. 상술한 바와 같이, 연마 시에는 웨이퍼(W)에 연마액이 공급된다. 이 연마액은, 도 17c에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 외측으로 비산한다. 연결부(52)가 압박부(51)의 양측부에 위치하고 있으면, 비산한 연마액이 연결부(52)에 충돌하여 웨이퍼(W)로 되튕길 우려가 있다. 도 17a 내지 도 17c에 도시하는 구성에 따르면, 연결부(52)가 압박부(51)의 양측부보다도 내측에 위치하고 있으므로, 연마액은 압박부(51)의 이면측으로 들어가, 다시 웨이퍼(W)로 비산하는 경우가 없다. 따라서, 디바이스가 형성된 영역에 연마액이 재부착되는 것이 방지되어, 디바이스를 오염으로부터 보호할 수 있다.

도 18a 내지 도 18c는 베벨 연마 시의 연마 헤드(42)의 움직임을 설명하기 위한 도면이다. 베벨 연마 유닛(40)은 연마 헤드(42)를 웨이퍼(W)의 베벨부의 연마 위치를 중심으로 상하 방향으로 요동시키는 요동 기구(도시하지 않음)를 구비하고 있고, 웨이퍼(W)의 표면에 대해 상하 방향으로 소정 각도 경사진 위치로부터 베벨부로 연마 테이프(41)의 연마면(41a)을 접촉시킬 수 있다. 따라서, 도 18a에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(42)를 웨이퍼(W)의 표면에 대해 하방으로 소정 각도 기울인 상태로 연마함으로써, 베벨부의 상측 경사면을 연마할 수 있고, 도 18b에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(42)를 수평 방향을 향하게 함으로써 베벨부의 측면을 연마할 수 있고, 도 18c에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(42)를 웨이퍼(W)의 표면에 대해 상방으로 소정 각도 기울인 상태로 연마함으로써, 베벨부의 하측 경사면을 연마할 수 있다. 또한, 연마 헤드(42)의 경사 각도를 미세 조정함으로써, 베벨부의 상하 경사면이나 측면 및 그들의 경계부를 원하는 각도 및 형상으로 연마할 수 있다.

연마 헤드(42)를 웨이퍼(W)의 베벨부의 연마 위치를 중심으로 상하 방향으로 요동시킨 경우, 웨이퍼(W)와 연마 테이프(41)의 접촉 상태가 요동 위치에 따라서 변화된다. 즉, 가압 패드(50)가 연마 테이프(41)를 통해 웨이퍼(W)와 접촉하는 형상, 접촉 면적, 압력 분포가 변화된다.

도 10, 도 16c, 도 17c에서는, 도 18b와 같이 연마 테이프(41)가 웨이퍼(W)의 단부면에 수직으로 접촉하도록 연마 헤드(42)가 위치하고 있고, 이 상태에 있어서는 웨이퍼(W)의 원주를 따라서 가압 패드(50)가 변형된다. 한편, 도 18a 및 도 18c와 같이 베벨부의 상하의 경사면을 연마하는 각도로 연마 헤드(42)를 기울인 경우, 웨이퍼(W)와 접촉하는 가압 헤드(50)의 형상, 접촉 면적, 압력 분포가 복잡하게 변화된다. 이와 같이, 연마 헤드(42)의 연마 각도가 변화된 경우에, 가압 패드(50)의 형상, 접촉 면적, 압력 분포가 변화되는 것을 고려하여, 가압 패드(50)의 형상을 선정하는 것이 바람직하다.

도 5에 도시한 연마 장치에 있어서, 장치 내에 연마 헤드(42)를 복수 배치할 수도 있다. 또한, 연마 헤드를 복수 배치하고, 그 중 하나를 종래의 탄성체만으로 구성되는 가압 패드를 설치하고, 다른 연마 헤드에 본 발명의 가압 패드를 설치하는 등 적절하게 가압 패드를 선택하는 것도 가능하다. 또한, 복수의 연마 헤드에 상술한 가압 패드의 구성예를 적절하게 선택하여 설치하는 것도 가능하다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판의 베벨부를 연마하는 연마 장치에 이용가능하다.

Claims

연마면을 갖는 연마 테이프와,
기판을 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지부와,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 베벨부에 상기 연마 테이프를 압박하는 가압 패드와,
상기 연마 테이프를 그 길이 방향으로 진행시키는 연마 테이프 이송 기구를 구비한 연마 장치이며,
상기 가압 패드는,
패드 본체부와,
상기 연마 테이프를 통해 기판의 베벨부를 압박하는 압박면과 상기 압박면의 반대측에 위치하는 이면을 갖는 판 형상의 압박부와,
상기 압박부와 상기 패드 본체부를 연결하는 복수의 연결부를 갖고,
상기 압박부의 상기 이면과 상기 패드 본체부 사이에는 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 연결부는 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 연결부는 상기 압박부의 양측부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 연결부는 상기 압박부의 상기 이면에 접속되고, 또한 상기 압박부의 양측부로부터 중앙부를 향한 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 압박부의 상기 이면에는 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 연장되는 복수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 압박부의 상기 이면에는 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로 연장되는 복수의 보강 부재가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 압박부의 상기 이면에는 상기 기판의 둘레 방향으로 연장되는 적어도 1개의 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 압박부는 그 양측부로부터 중앙부를 향해 두께가 서서히 증가하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 압박부는 경질 플라스틱으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.