KR20110124373A - 기판 폴리싱 장치 및 기판 폴리싱 방법 - Google Patents

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요시쿠니 다테야마
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Abstract

본 발명에 다른 폴리싱 방법은, 기판을 폴리싱하는 방법으로서, 기판 유지 기구로 상기 기판을 유지하여 상기 기판을 폴리싱하는 단계와 회전하는 폴리싱 테이블에 있는 폴리싱 패드의 폴리싱 표면에 대하여 상기 기판을 가압하는 단계, 및 상기 폴리싱 표면의 온도가 상기 폴리싱하는 단계 동안 미리 설정된 온도 범위 내로 유지되도록 상기 기판 유지 기구에 근접하여 설치된 패드 표면 냉각 장치로부터 상기 폴리싱 표면 상의 냉각 스폿에 직접 실온 가스 또는 저온 가스를 공급하는 단계; 를 포함하며, 상기 폴리싱 테이블의 일측면 상의 폴리싱 표면의 일부분이, 상기 폴리싱하는 단계 동안 상기 기판과 상기 폴리싱 표면 사이의 상대 이동에 의해 발생되는 마찰열을 가지며, 상기 냉각 스폿은 상기 폴리싱 표면의 일부분의 근처에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 폴리싱 장치 및 기판 폴리싱 방법 {SUBSTRATE POLISHING APPARATUS AND SUBSTRATE POLISHING METHOD}
본 발명은 기판 표면을 평탄화하기 위하여 예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 표면을 폴리싱하는 폴리싱 장치에 사용하는 기판 유지 기구를 이용하는 기판 폴리싱 장치 및 기판 폴리싱 방법에 관한 것이다.
최근 수년동안 고집적 반도체 디바이스를 제조하는 기술이 진보함에 따라, 회로 와이어링(wiring) 패턴 또는 배선들이 점점 더 작고 미세해지고 있으며, 와이어링 패턴들간의 간격도 감소되었다. 와이어링 간격이 감소함에 따라, 포토리소그래피 등에 의한 회로 패턴 형성에서 초점 심도가 얕아진다. 실질적으로, 0.5㎛ 미만의 디자인에 대한 포토리소그래피의 경우에, 포토리소그래피 장치에 의해 회로 패턴 이미지가 형성되는 반도체 웨이퍼의 표면은 포터리소그래피의 초점 심도로 인하여 고도의 평탄도가 요구된다. 필요한 표면 평탄도를 달성하기 위하여, 폴리싱 장치를 이용하는 폴리싱이 널리 사용된다.
이러한 종류의 폴리싱 장치는 연마포가 그 최상부에 결합되어 폴리싱 표면을 형성하는 턴테이블을 구비한다. 폴리싱 장치는 또한 폴리싱 유지 기구로서 톱링을 구비한다. 턴테이블 및 톱링은 각각의 회전수를 가지고 서로 독립적으로 회전한다. 폴리싱 표면상에 폴리싱액이 공급되면서 톱링에 의해 유지되는 폴리싱될 기판이 턴테이블의 폴리싱 표면에 대하여 가압되어, 기판의 표면을 평평한 거울면(specular surface)으로 폴리싱한다. 폴리싱의 완료 후에, 기판이 톱링 몸체로부터 해제되고 세정 공정과 같은 연이은 공정으로 이송된다.
상술된 폴리싱 장치에서, 폴리싱될 기판을 유지하는 톱링의 기판 유지부는 기판의 폴리싱시에 생성되는 마찰열에 의해 변형될 수 있다. 또한, 폴리싱 표면상의 온도 분포로 인해 폴리싱 능력이 변할 수 있다. 톱링의 기판 유지부의 변형 및 폴리싱 능력의 변화는 기판 폴리싱 기능을 저하시킨다. 또한, 이러한 종류의 폴리싱 장치는 상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면상에 슬러리와 같은 폴리싱액을 공급하면서 기판을 폴리싱한다. 폴리싱액은 톱링의 외면 특히, 그 외주면에 쉽게 부착되고 말라버린다. 건조된 고체 물질이 폴리싱 표면에 떨어지면, 폴리싱 공정에 악영향을 미치게 된다.
기판의 폴리싱시에 발생된 마찰열로 인한 톱링의 기판 유지부의 변형을 방지하기 위하여, 일본 특개평 11-347936호에는 우수한 열전도성을 가지는 재료가 기판 유지부(웨이퍼 홀더)에 부착되어 온도 분포를 균일하게 하고, 냉각 유로가 기판 유지부에 제공되어 냉각 유로를 통해 냉매를 공급하여 기판 유지부를 냉각시키고 또한, 핀들이 기판 유지부에 제공되어 열소산을 촉진시키는 내용이 개시된다. 그러나, JP-A-11-347936호에 개시된 방법은 톱링의 기판 유지부의 외주부(특히, 가이드 링)을 효과적으로 냉각시키는데 여전히 불충분하여, 슬러리와 같은 폴리싱액이 기판 유지부의 외주부에 부착되고 말라버려서, 폴리싱에 의해 기판으로부터 생성된 폴리싱 먼지와 함께 그 위에 빨리 들러붙는 문제점을 가지고 있다.
반도체 기판의 직경이 증가함에 따라, 폴리싱 테이블상의 폴리싱 패드와 폴리싱될 기판 사이의 접촉 면적이 증가된다. 따라서, 기판을 폴리싱하는 동안에 온도가 상승하는 경향이 있다. 한편, 폴리싱 프로파일을 제어하기 위하여 복잡한 기구를 구비한 기판 폴리싱 장치를 이용하는 것이 일반화되고 있다. 다수의 폴리싱 장치는 높은 마찰 계수를 가지는 구성 요소 부품들이 복잡한 기구로 폴리싱 패드와 밀착 접촉하는 방법을 채택한다. 이것은 또한 폴리싱시에 온도 상승을 일으킬 수 있다.
기판의 폴리싱시의 온도 상승은 폴리싱 패드의 표면 및 슬러리 구성 요소들에 영향을 미치고, 이러한 폴리싱 장치로 획득된 기판의 폴리싱 표면의 평탄도 및 폴리싱 속도를 저하시키며, 또한 사전설정된 평탄도 및 폴리싱 속도를 안정적으로 유지할 수 없게 한다.
본 발명은 상술된 문제점들을 고려하여 이루어졌다. 본 발명의 목적은 폴리싱될 기판의 폴리싱시에 발생된 열의 양을 최소화시키고 및/또는 기판 유지 기구의 기판 유지부 및 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 기능, 및/또는 기판의 폴리싱시에 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판의 온도를 사전설정된 온도 범위내에서 유지할 수 있는 기능, 및/또는 이에 따라 기판의 폴리싱된 표면의 평탄도 및 폴리싱 속도를 안정적으로 유지할 수 있는 기능, 및/또는 폴리싱 용액 및 폴리싱 먼지가 기판 유지부의 외주부에 부착되고 그 위에 말라버리는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 기능을 가지는 기판 폴리싱 장치 및 기판 폴리싱 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 다른 폴리싱 방법은, 기판을 폴리싱하는 방법으로서, 기판 유지 기구로 상기 기판을 유지하여 상기 기판을 폴리싱하는 단계와 회전하는 폴리싱 테이블에 있는 폴리싱 패드의 폴리싱 표면에 대하여 상기 기판을 가압하는 단계, 및 상기 폴리싱 표면의 온도가 상기 폴리싱하는 단계 동안 미리 설정된 온도 범위 내로 유지되도록 상기 기판 유지 기구에 근접하여 설치된 패드 표면 냉각 장치로부터 상기 폴리싱 표면 상의 냉각 스폿에 직접 실온 가스 또는 저온 가스를 공급하는 단계; 를 포함하며, 상기 폴리싱 테이블의 일측면 상의 폴리싱 표면의 일부분이, 상기 폴리싱하는 단계 동안 상기 기판과 상기 폴리싱 표면 사이의 상대 이동에 의해 발생되는 마찰열을 가지며, 상기 냉각 스폿은 상기 폴리싱 표면의 일부분의 근처에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미리 설정된 온도 범위는 40℃ 내지 65℃이다.
또한, 상기 패드 표면 냉각 장치는 송풍팬(blast fan)을 포함한다.
또한, 상기 폴리싱하는 단계는 회전 방향으로 상기 폴리싱 테이블을 회전시키는 단계를 포함하며, 상기 냉각 스폿은, 상기 회전 방향에 대하여 상기 기판 유지 기구의 바로 하류인 영역을 포함한다.
본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치는, 폴리싱될 기판을 유지하기 위한 기판 유지 기구; 폴리싱 패드가 위에 위치하고, 상기 폴리싱 패드의 폴리싱 표면을 가지는 회전 폴리싱 테이블; 및 상기 폴리싱 표면 상의 냉각 스폿에 직접 실온 가스 또는 저온 가스를 공급하고, 상기 폴리싱 표면이 폴리싱 동안 미리 설정된 온도 범위로 유지되도록 상기 기판 유지 기구에 근접하여 설치되는 패드 표면 냉각 장치; 를 포함하고, 상기 폴리싱 테이블의 일측면 상의 폴리싱 표면의 일부분이, 폴리싱하는 동안 상기 기판과 상기 폴리싱 표면 사이의 상대 이동에 의해 발생되는 마찰열을 가지며, 상기 냉각 스폿은 상기 폴리싱 표면의 일부분의 근처에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패드 표면 냉각 장치는 송풍팬(blast fan)을 포함한다.
또한, 상기 미리 설정된 온도 범위는 40℃ 내지 65℃이다.
폴리싱 장치는 폴리싱 표면을 구비한 폴리싱 테이블 및 기판 유지 기구를 가지는 기판 폴리싱 장치를 제공한다. 기판 유지 기구에 의해 유지되는 폴리싱될 기판은 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면에 대하여 가압되고, 기판은 기판 유지 기구에 의해 유지된 기판과 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면간의 상대 이동에 의해 폴리싱된다. 기판 폴리싱 장치에는 기판 유지 기구의 기판 유지부 및 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면을 냉각시키기 위한 냉각 수단이 제공된다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부를 냉각시키기 위한 냉각 수단의 제공으로 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부를 기판의 폴리싱 동안에 사전설정된 온도 범위내에 유지할 수 있으므로, 사전설정된 평탄도 및 사전설정된 폴리싱 속도로 기판을 안정적으로 폴리싱할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치내의 냉각 수단은 다음과 같이 배열된다. 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 입구 포트 및 출구 포트를 가지는 돔으로 덮히고, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 돔의 내부를 국부적으로 배기시켜 유도된 가스 흐름으로 냉각된다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 입구 포트 및 출구 포트를 가지는 돔으로 덮히고, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 돔의 내부를 국부적으로 배기시켜 유도된 가스 흐름으로 냉각된다. 따라서, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 기존의 기판 폴리싱 장치의 기본 구조를 변화시키지 않고 간단한 장치러 기판의 폴리싱 동안에 사전설정된 온도 범위내에서 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치의 냉각 수단은 저온 가스가 입구 포트를 통해 저온 가스 공급 수단으로부터 돔으로 공급될 수 있도록 배열된 저온 가스 공급 수단을 포함한다.
상술된 저온 가스 공급 수단의 제공으로 다음과 같은 장점들을 얻을 수 있다. 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 돔의 내부를 국부적으로 배기시켜 유도된 가스 흐름을 간단히 이용하여 기판의 폴리싱 동안에 사전설정된 온도 범위내에서 유지될 수 없는 경우에는, 입구 포트를 통해 저온 가스 공급 수단으로부터 돔으로 저온 가스가 공급되어, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 기판의 폴리싱 동안에 사전설정된 온도 범위내에서 쉽게 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치의 냉각 수단은 기판 유지 기구에 인접한 폴리싱 표면의 부분 및 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 측면에 배열되고, 냉각 수단은 또한 기판 유지 기구의 기판 유지부가 국부적 배기에 의해 유도된 가스 흐름의 유로내에 위치되도록 배열된다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처 즉, 폴리싱 표면과 기판간의 대량의 상대 이동으로 인해 대량의 마찰열이 발생되는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 국부적 배기에 의해 유도된 가스 흐름의 유로내에 위치된다. 따라서, 대량의 마찰열을 발생시키는 폴리싱 표면의 부분이 효과적으로 냉각될 수 있어, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 사전설정된 온도 범위내에 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치의 냉각 수단은, 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 국부적 배기에 의해 유도된 가스 흐름의 유로 내에 위치되도록 국부적 배기에 의해 유도된 가스 흐름을 제어하기 위해 돔에 제공된 분할판을 포함한다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 입구 포트 및 출구 포트를 가지는 돔으로 덮히고, 국부적 배기에 의해 유도된 가스 흐름을 제어하기 위한 분할판이 제공된다. 따라서, 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 돔내에 유도된 가스 흐름의 유로내에 위치될 수 있다. 따라서, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 기존의 기판 폴리싱 장치의 기본 구조를 변화시키지 않고 간단한 장치로 기판의 폴리싱 동안에 사전설정된 온도 범위내에 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치의 냉각 수단은 실온 가스 공급 수단으로부터 공급된 실온 가스 또는 저온 가스 공급 수단으로부터 공급된 저온 가스로 기판 유지 기구의 기판 유지부 및 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면을 냉각시키기 위하여 실온 가스 공급 수단 또는 저온 가스 공급 수단을 포함한다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 실온 가스 공급 수단으로부터 공급된 실온 가스 또는 저온 가스 공급 수단으로부터 공급된 저온 가스로 냉각된다. 따라서, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 기존의 기판 폴리싱 장치의 기본 구조를 변화시키지 않고 간단한 장치로 기판의 폴리싱 동안에 사전설정된 온도 범위내에서 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치내의 실온 가스 공급 수단 또는 저온 가스 공급 수단은 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처를 냉각시키도록 설치된다.
상술된 바와 같이, 실온 가스 공급 수단 또는 저온 가스 공급 수단은 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처 즉, 폴리싱 표면과 기판간의 대량의 상대 이동으로 인해 대량의 마찰 열이 발생되는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처를 냉각시킨다. 따라서, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부가 사전설정된 온도 범위내에 효과적으로 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치내의 냉각 수단은 저온 가스 공급 수단으로부터 기판의 반대면으로 저온 가스를 공급하여 폴리싱될 기판을 냉각시키기 위해 저온 가스 공급 수단을 포함한다.
상술된 바와 같이, 저온 가스는 저온 가스 공급 수단으로부터 폴리싱될 기판의 반대면으로 공급되어, 기판을 냉각시킨다. 따라서, 기판이 효과적으로 냉각될 수 있다. 따라서, 사전설정된 온도에서 기판을 유지할 수 있으므로, 사전설정된 평탄도 및 사전설정된 폴리싱 속도로 기판을 안정적으로 폴리싱할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치의 냉각 수단은 저온 가스 공급 수단으로부터 공급된 저온 가스에 대하여 사전설정된 유속을 보장하기 위하여 고정 흐름 제어 밸브를 포함한다.
상술된 고정 흐름 제어 밸브의 제공으로 기판의 반대면에 공급된 저온 가스가 괴지않고 사전설정된 유속으로 흐를 수 있게 된다. 따라서, 폴리싱될 기판의 온도가 사전설정된 온도 범위내에 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치내의 고정 흐름 제어 밸브는 밸브의 개구를 조정할 수 있는 개구 조정가능 고정 흐름 제어 밸브이다.
상술된 바와 같이 고정 흐름 제어 밸브로서 개구 조정가능 고정 흐름 제어 밸브를 사용하면, 폴리싱될 기판의 반대면에 공급된 저온 가스의 유속을 제어할 수 있다. 따라서, 폴리싱중인 기판의 온도를 사전설정된 온도 범위내에서 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치는, 폴리싱 후에 기판을 이송하는 수단으로, 유로로부터 저온 가스를 흡입하여 기판을 유지하기 위하여 저온 가스를 공급하는 유로로부터 저온 가스를 배기시키는 배기 수단을 가지고 있는 진공 유지 기구를 포함한다.
상술된 바와 같이, 진공 유지 기구를 제공하면, 기판을 냉각시키기 위해 저온 가스 유로를 사용함으로써 즉, 배기 수단을 통하여 저온 가스 공급 통로를 배기시킴으로써 기판을 진공 유지하여 이송할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 폴리싱 장치는 고정 흐름 제어 밸브가 설치되는 배관(piping)에 제공된 척 밸브를 가진다.
상술된 바와 같이, 척 밸브는 고정 흐름 제어 밸브가 설치되는 배관에 제공된다. 따라서, 유로가 배기 수단에 의해 배기될 때, 가스가 유로로 역류하지 않는다. 따라서, 기판을 진공으로 유지할 수 있다.
본 발명은 기판 유지 기구에 의해 유지되는 폴리싱될 기판이 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면에 대하여 가압되고, 폴리싱액이 폴리싱 표면에 공급되면서 기판과 폴리싱 표면간의 상대 이동에 의해 기판이 폴리싱될 기판 폴리싱 방법을 제공한다. 기판의 폴리싱 동안에, 기판의 온도는 40℃ 내지 65℃ 범위에서 유지된다.
상술된 바와 같이, 기판의 폴리싱 동안에 기판의 온도가 40℃ 내지 65℃ 범위에서 유지되어, 기판이 사전설정된 평탄도 및 사전설정된 폴리싱 속도로 안정적으로 폴리싱될 수 있다.
본 발명은 기판 유지 기구에 의해 유지되는 폴리싱될 기판이 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면에 대하여 가압되고, 폴리싱액이 폴리싱 표면에 공급되면서 기판과 폴리싱 표면간의 상대 이동에 의해 기판이 폴리싱될 기판 폴리싱 방법을 제공한다. 기판의 폴리싱 동안에, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 온도 및 기판의 온도는 40℃ 내지 65℃ 범위에서 유지된다.
상술된 바와 같이, 기판의 폴리싱 동안에, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 온도 및 기판의 온도가 40℃ 내지 65℃ 범위에서 유지되어, 기판의 폴리싱된 표면의 평탄도 및 폴리싱 속도가 안정화될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치에서, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면과 기판 유지 기구의 기판 유지부는 입구 포트 및 출구 포트를 가지는 돔으로 덮히고, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면과 기판 유지 기구의 기판 유지부는 돔의 내부를 국부적으로 배기시켜 유도된 가스 흐름 및 저온 가스 공급 수단으로부터 공급된 저온 가스로 냉각된다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면과 기판 유지 기구의 기판 유지부는 입구 포트 및 출구 포트를 가지는 돔으로 덮히고, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면과 기판 유지 기구의 기판 유지부는 돔의 내부를 국부적으로 배기시켜 유도된 가스 흐름 및 저온 가스 공급 수단으로부터 공급된 저온 가스로 냉각된다. 따라서, 기존의 기판 폴리싱 장치의 기본 구조를 변화시키지 않고 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부를 사전설정된 온도 범위내에서 유지하면서, 폴리싱을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 폴리싱 방법에서, 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처는 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부를 냉각시키기 위하여 국부적 배기에 의해 유도된 가스 흐름의 유로내에 위치된다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처는 국부적 배기에 의해 유도된 가스 흐름의 유로내에 위치된다. 따라서, 대량의 마찰 열을 발생시키는 폴리싱 표면의 부분이 효과적으로 냉각될 수 있고, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부의 온도를 사전설정된 온도 범위내에서 쉽게 유지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 기판 폴리싱 방법에서, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 실온 가스 공급 수단으로부터 공급된 실온 가스 또는 저온 가스 공급 수단으로부터 공급된 저온 가스에 의해 냉각된다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부는 실온 가스 공급 수단으로부터 공급된 실온 가스 또는 저온 가스 공급 수단으로부터 공급된 저온 가스로 냉각된다. 따라서, 기존의 기판 폴리싱 장치의 구조를 변화시키지 않고 기판의 폴리싱 동안에 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 기판 유지부의 온도가 40℃ 내지 65℃ 범위로 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 폴리싱 방법에서, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 냉각은 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처를 냉각시킴으로써 달성된다.
상술된 바와 같이, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 냉각은 폴리싱 테이블이 기판에 대하여 상대 이동하는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처 즉, 대량의 마찰열이 발생되는 그 측면에서 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 일부분의 근처를 냉각시킴으로써 달성된다. 따라서, 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면의 온도가 상술된 온도 범위내에서 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 폴리싱 방법에서, 저온 가스는 저온 가스 공급 수단으로부터 폴리싱중인 기판의 반대면으로 공급되어 기판을 냉각시킨다.
상술된 바와 같이, 저온 가스는 저온 가스 공급 수단으로부터 폴리싱중인 기판의 반대면으로 공급되어, 기판을 냉각시킨다. 따라서, 기판을 사전설정된 온도로 쉽게 유지할 수 있게 된다. 따라서, 기판이 사전설정된 평탄도 및 사전설정된 폴리싱 속도로 안정적으로 폴리싱될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 폴리싱 방법에서, 폴리싱될 기판은 그 위에 오목부가 형성된, 1차 층에 걸쳐 형성된 와이어링 재료의 박막을 가지는 기판이다. 기판은 오목부내의 와이어링 재료를 제외한 와이어링 재료를 제거하기 위하여 폴리싱된다.
상술된 바와 같이, 그 위에 오목부가 형성된, 1차 층에 걸쳐 형성된 와이어링 재료의 박막을 가지는 기판은 40℃ 내지 65℃ 범위로 유지되는 기판 온도에서 폴리싱된다. 따라서, 오목부내의 와이어링 재료를 제외하고 기판으로부터 와이어링 재료가 제거되는 폴리싱을 사전설정된 평탄도 및 사전설정된 폴리싱 속도로 안정적으로 수행할 수 있다.
본 발명은 리테이너 링, 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 온도를 효과적으로 제어할 수 있어, 폴리싱 속도, 폴리싱 균일성 등의 폴리싱 성능을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치의 배열을 나타내는 다이어그램;
도 2는 본 발명에 따른 기판 유지 기구의 배열을 나타내는 측단면도;
도 3은 본 발명에 따른 기판 유지 기구의 기판 유지부를 나타내는 평면도;
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 기판 유지 기구의 부분 단면도;
도 5는 다양한 종류의 리테이너 링들간의 마모율 비교예를 나타내는 그래프;
도 6은 다양한 종류의 리테이너 링을 이용하는 폴리싱 공정들간의 폴리싱 속도의 비교예를 나타내는 그래프;
도 7은 다양한 종류의 리테이너 링들을 이용하는 폴리싱 테이블들간의 폴리싱 표면 온도 변화 비교예를 나타내는 그래프;
도 8은 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치의 구조예를 나타내는 개략도;
도 9는 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치의 구조예를 나타내는 개략도;
도 10은 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치의 구조예를 나타내는 개략 단면도;
도 11은 종래의 기판 폴리싱 공정 및 본 발명에 따른 기판 폴리싱 공정간의 비교예를 나타내는 그래프;
도 12는 종래의 기판 폴리싱 공정 및 본 발명에 따른 기판 폴리싱 공정간의 비교예를 나타내는 그래프.
본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 후술된다. 도 1은 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치의 일반적인 구조를 나타내는 다이어그램이다. 도면에 예시된 바와 같이, 기판 폴리싱 장치는 기판 유지 기구로서 톱링 및 그 위에 폴리싱 패드(101)가 결합된 폴리싱 테이블(100)을 가진다. 폴리싱 패드(101)는 폴리싱 표면을 가진다. 톱링(1)에 의해 유지되는 폴리싱될 기판(W) 예를 들어, 기판 웨이퍼는 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 패드(101)의 표면(폴리싱 표면)에 대하여 가압된다. 기판(W)은 톱링(1)에 의해 유지되는 기판(W)의 회전 운동 및 폴리싱 테이블(100)의 폴리싱 표면의 회전 운동에 의해 폴리싱된다. 또한, 연마액(Q)은 폴리싱 테이블(100) 위에 제공된 폴리싱액 공급 노즐(102)로부터 폴리싱 테이블(100)의 폴리싱 패드(101)로 공급된다.
Rodel, Inc.,에서 제조되는 SUBA800, IC-1000 및 IC-1000/SUBA400(이중층 연마포; double-layer cloth) 및 Fujimi Incorporated에서 제조되는 Surfin xxx-5 및 Surfin 000과 같은, 폴리싱 패드(101)로 이용가능한 다양한 폴리싱 패드가 있음을 유의하여야 한다. SUBA800, Surfin xxx-5 및 Surfin 000는 우레탄 수지로 섬유들을 접합하여 형성된 부직포 섬유들이다. IC-1000는 강성 우레탄 폼(foam)(단일층)으로 만들어진다. 우레탄 폼은 침투성이 있으며, 그 표면에 다수의 작은 오목부 또는 세공들이 있다.
톱링(1)은 범용 조인트(10)를 통하여 톱링 구동 샤프트(11)에 연결된다. 톱링 구동 샤프트(11)는 톱링 헤드(110)에 고정된 톱링 에어 실린더(111)에 결합된다. 톱링 구동 샤프트(11)는 톱링 에어 실린더(111)에 의해 수직으로 이동하도록 구동되어, 전체 톱링(1)을 수직으로 이동시키고, 장착 플랜지(2)의 하단부에 고정된 리테이너 링(3)을 폴리싱 테이블(100)에 대하여 가압시킨다. 톱링 에어 실린더(111)는 조절 장치(R1)를 통하여 압축 공기원(120)에 연결된다. 조절 장치(R1)는 공압(pneumatic pressure) 및 톱링 에어 실린더(111)에 공급되는 압축 공기를 조정한다. 따라서, 리테이너 링(3)이 폴리싱 패드(101)를 가압하는 가압력을 조정할 수 있다.
또한, 톱링 구동 샤프트(11)는 키(도시되지 않음)를 통하여 회전 실린더(112)에 연결된다. 회전 실린더(112)는 그 외주부상에 타이밍 풀리(113)를 가진다. 톱링 구동 모터(114)는 톱링 헤드(110)에 고정된다. 타이밍 풀리(113)는 타이밍 벨트(115)를 통하여 톱링 구동 모터(114)상에 제공된 타이밍 풀리(116)에 연결된다. 따라서, 톱링 구동 모터(114)가 작동될 때, 회전 실린더(112) 및 톱링 구동 샤프트(11)가 타이밍 풀리(116), 타이밍 벨트(115) 및 타이밍 풀리(113)를 통하여 하나의 유닛으로 함께 회전하여, 톱링(1)을 회전시킨다. 톱링 헤드(110)는 프레임(도시되지 않음)상에 고정적으로 지지된 톱링 헤드 샤프트(117)에 의해 지지된다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 유지 기구인, 톱링의 구조적 예시를 나타내는 수직 단면도이다. 도면에 예시된 바와 같이, 톱링(1)은 장착 플랜지(2) 및 장착 플랜지(2)의 외주 에지의 하단부에 고정된 리테이너 링(3)을 가진다. 장착 플랜지(2)는 강도 및 강성이 높은 금속 또는 세라믹 재료로 형성된다. 리테이너 링(3)은 강성이 높은 수지 또는 세라믹 재료로 형성된다. 본 실시예에서, 폴리이미드 화합물로 형성된 리테이너 링(3)이 후술되는 바와 같이 사용된다.
장착 플랜지(2)는 원통형 컨테이너 형상의 하우징부(2a), 하우징부(2a)의 원통형 부분의 내측에 끼워 맞춰진 환형 압축 시트 지지부(2b) 및 하우징부(2a)의 상부 외주 에지의 최상부에 끼워 맞춰진 환형 밀봉부(2c)를 가진다. 리테이너 링(3)은 장착 플랜지(2)의 하우징부(2a)의 하단부에 고정된다. 리테이너 링(3)의 하부는 안쪽으로 돌출한다. 리테이너 링(3) 및 장착 플랜지(2)는 하나의 통합 구조로 형성될 수 있음을 유의하여야 한다.
톱링 구동 샤프트(11)는 장착 플랜지(2)의 하우징부(2a)의 중심상에 배치된다. 장착 플랜지(2) 및 톱링 구동 샤프트(11)는 범용 조인트(10)를 통하여 서로 결합된다. 범용 조인트(10)는 장착 플랜지(2) 및 톱링 구동 샤프트(11)를 서로에 대하여 기울어지게 하는 구형 베어링 기구 및 톱링 구동 샤프트(11)의 회전을 톱링 몸체에 전달하는 회전 전달 기구를 가진다. 따라서, 범용 조인트(10)는 그들을 서로에 대하여 기울어지게 한채로 톱링 구동 샤프트(11)로부터 장착 플랜지(2)로 가압력 및 회전력을 전달할 수 있다.
구형 베어링 기구는 톱링 구동 샤프트(11)의 하면의 중심에 형성된 구형 오목부(11a), 하우징부(2a)의 상면의 중심에 형성된 구형 오목부(2d) 및 오목부들(11a과 2d)간에 개재된 베어링 볼(12)을 포함한다. 베어링 볼(12)은 세라믹 재료와 같은 고강성 재료로 만들어진다. 회전 전달 기구는 톱링 구동 샤프트(11)에 고정된 구동 핀(도시되지 않음) 및 하우징부(2a)에 고정된 종동 핀(도시되지 않음)으로 이루어진다. 장착 플랜지(2)가 기울어지더라도, 종동 핀 및 구동 핀이 그들 사이의 접촉점을 시프트시키면서 서로에 대하여 수직으로 이동가능하다. 즉, 구동 핀 및 종동 핀은 서로 맞물려서 유지된다. 따라서, 회전 전달 기구는 톱링 구동 샤프트(11)로부터 장착 플랜지(2)로 회전 토크를 정확하게 전달한다.
장착 플랜지(2) 및 장착 플랜지(2)에 일체로 고정된 리테이너 링(3) 내부에 공간이 형성된다. 공간에는 톱링(1)에 의해 유지되는 반도체 웨이퍼와 같은 폴리싱될 기판(W)과 맞닿는 탄성 패드(4) 및 탄성 패드(4)를 지지하기 위해 디스크형상의 지지 부재(6)와 함께 환형 홀더 링(5)이 포함된다. 탄성 패드(4)는 홀더 링(5)과 홀더 링(5)의 하단부에 고정된 지지 부재(6) 사이에 유지된 외주부를 가진다. 탄성 패드(4)는 지지 부재(6)의 하부측을 덮는다. 따라서, 탄성 패드(4)와 지지 부재(6) 사이에 공간이 형성된다.
탄성 멤브레인으로 만들어진 압축 시트(7)는 홀더 링(5)과 장착 플랜지(2) 사이에 뻗어 있다. 압축 시트(7)의 한 끝단부는 하우징부(2a)와 장착 플랜지(2)의 압축 시트 지지부(2b) 사이에 유지된다. 압축 시트(7)의 다른 한 끝단부는 홀더 링(5)의 상단부(5a)와 그 스토퍼부(5b) 사이에 지지된다. 이러한 방식으로, 압축 시트(7)가 고정된다. 압력 챔버(21)는 장착 플랜지(2), 지지 부재(6), 홀더 링(5) 및 압축 시트(7)에 의해 장착 플랜지 내부에 형성된다.
유로(31)는 압력 챔버(21)와 연통된다. 유로(31)는 튜브, 컨넥터 등등으로 이루어진다. 압력 챔버(21)는 유로(31)상에 배치된 조절 장치(R2)를 통하여 압축 공기원(120)에 연결된다. 압축 시트(7)는 강도 및 내구성이 우수한 고무 재료 예를 들어, 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 폴리우레탄 고무 또는 실리콘 고무로 형성된다.
압축 시트(7)가 고무와 같은 탄성 부재인 경우에, 이것이 리테이너 링(3)과 장착 플랜지(2) 사이에 유지되어 고정되면, 탄성 부재로서 압축 시트(7)의 탄성 변형으로 인하여 리테이너 링(3)의 하부측에 바람직한 평면을 획득할 수 없게 된다. 이러한 문제점을 방지하기 위하여, 본 실시예에서는, 하우징부(2a)와 압축 시트 지지부(2b) 사이에 압축 시트(7)를 유지하여 고정하도록 압축 시트 지지부(2b)가 특별 부재로 제공된다.
장착 플랜지(2)의 밀봉부(2c)가 끼워 맞춰지는 하우징부(2a)의 상부 외주 에지 근처에 환형 그루브를 포함하는 유로(51)가 형성된다. 유로(51)는 밀봉부(2c)내의 관통구멍(52)을 통하여 유로(32)와 연통한다. 유로(32)는 세방향 스위칭 밸브(V3) 및 조절 장치(R7)를 통하여 공기 공급원(131)에 연결되고, 스위칭 밸브(V3)를 통하여 세정액 공급원(132)에 연결된다. 따라서, 유로(32)에는 세방향 스위칭 밸브(V3)를 스위칭함으로써 공기 공급원(131)로부터 온도 제어 공기 또는 습윤한 온도 제어 공기(temperature-controlled moisted air) 또는 세정액 공급원(132)으로부터 공급된 세정액(순수)이 선택적으로 공급된다. 복수의 연통 홀들(53)이 제공되어, 하우징부(2a) 및 압축 시트 지지부(2b)를 통하여 유로(51)로부터 연장한다. 연통 홀들(53)은 탄성 패드(4)의 외주면과 리테이너 링(3) 사이의 약간의 갭(G)과 연통하고, 또한 리테이너 링(3)에 제공된 복수의 관통구멍(3a)과 연통한다.
탄성 패드(4)와 지지 부재(6) 사이에 형성된 공간에는 탄성 패드(4)와 맞닿는 맞댐 부재인 중심 맞댐 부재(8) 및 링형상의 외측 맞댐 부재(9)가 제공된다. 본 실시예에서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 중심 맞댐 부재(8)는 지지 부재(6)의 하면의 중심에 배치되고, 외측 맞댐 부재(9)는 중심 맞댐 부재(8)의 외측에 배치된다. 탄성 패드(4), 중심 맞댐 부재(8) 및 외측 맞댐 부재(9)는 압축 시트(7)와 마찬가지로 강도 및 내구성이 우수한 고무 재료 예를 들어, 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 폴리우레탄 고무 또는 실리콘 고무로 형성된다.
지지 부재(6)와 탄성 패드(4) 사이에 형성된 공간은 중심 맞댐 부재(8) 및 외측 맞댐 부재(9)에 의하여 복수의 공간 구획(제2 압축 챔버)으로 분할된다. 따라서, 압축 챔버(22)가 중심 맞댐 부재(8)와 외측 맞댐 부재(9) 사이에 형성되고, 압력 챔버(23)는 외측 맞댐 부재(9)의 외측에 형성된다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 중심 맞댐 부재(8)는 탄성 패드(4)의 상면과 맞닿는 탄성 멤브레인(81) 및 탄성 멤브레인(81)을 탈착가능하게 유지하는 중심 맞댐 부재 유지부(82)를 포함한다. 중심 맞댐 부재 유지부(82)는 스크루(55)에 의하여 지지 부재(6)의 하면의 중심에 탈착가능하게 고정된다. 중심 압력 챔버(24; 제1압력 챔버)는 탄성 멤브레인(81) 및 중심 맞댐 부재 유지부(82)에 의하여 중심 맞댐 부재(8)내에 형성된다.
유사하게는, 외측 맞댐 부재(9)는 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 탄성 패드(4)의 상면과 맞닿는 탄성 멤브레인(91) 및 탄성 멤브레인(91)을 탈착가능하게 유지하는 외측 맞댐 부재 유지부(92)로 이루어진다. 외측 맞댐 부재 유지부(92)는 스크루(56)로 지지 부재(6)의 하면에 탈착가능하게 고정된다(도 2참조). 중간 압력 챔버(25; 제2압력 챔버)는 탄성 멤브레인(91) 및 외측 맞댐 부재 유지부(92)에 의하여 외측 맞댐 부재(9)에 형성된다.
유로(33, 34, 35, 36)는 압력 챔버(22), 압력 챔버(23), 중심 압력 챔버(24) 및 중간 압력 챔버(25)와 각각 연통된다. 유로(33, 34, 35, 36)는 각각 튜브, 컨넥터 등을 포함한다. 압력 챔버(22 내지 25)는 유로(33 내지 36)상에 각각 배치된 조절 장치(R3, R4, R5, R6)를 통하여 공급원으로 작용하는 압축 공기원(120)에 연결된다. 유로(33 내지 36)는 톱링 헤드(110)의 상단부에 제공된 회전 조인트(도시되지 않음)를 통하여 개별적인 조절 장치(R1 내지 R6)에 연결되는 것을 유의하여야 한다.
지지 부재(6) 위의 압력 챔버(21) 및 압력 챔버들(22 내지 25)에는 개별적인 압력 챔버들(21 내지 25)과 연통하는 유로(31, 33, 34, 35, 36)를 통하여 압축 공기와 같은 압축 유체 또는 대기압이나 진공이 공급된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 압력 챔버들(21 내지 25)에 공급된 압축 유체의 압력은 압력 챔버들(21 내지 25)의 유로(31, 33, 34, 35, 36)상에 배치된 조절 장치(R2 내지 R6)로 조정될 수 있다. 따라서, 각각의 압력 챔버들(21 내지 25)의 압력은 서로 독립적으로 대기압 또는 진공으로 제어 또는 변화될 수 있다. 각각의 압력 챔버들(21 내지 25)의 압력이 조절 장치(R2 내지 R6)로 독립적으로 변화될 수 있는 배열에 따르면, 폴리싱될 기판(W)이 탄성 패드(4)를 통하여 폴리싱 패드(101)에 대하여 가압되는 가압력이 기판(W)의 각각의 부분에 대하여 조정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 탄성 패드(4)에는 복수의 개구부(41)가 제공된다. 지지 부재(6)에는 아래쪽으로 돌출하는 내주 흡입 유지부(61; inner periphery suction-holding portion)가 제공되어, 중심 맞댐 부재(8)와 외측 맞댐 부재(9) 사이의 각각의 개구부(41)로부터 그들이 노출된다. 또한, 지지 부재(6)에는 아래쪽으로 돌출하는 외주 흡입 유지부(62)가 제공되어, 외측 맞댐 부재(9)의 외부의 각각의 개구부들(41)로부터 그들이 노출된다. 이러한 실시예에서, 탄성 패드(4)에는 8개의 개구부(41)가 제공되고, 흡입 유지부(61 및 62)가 제공되어, 각각의 개구부(41)로부터 그들이 노출된다.
각각의 내주 흡입 유지부(61)는 유로(37)와 연통하는 연통 홀들(61a)로 형성된다. 각각의 외주 흡입 유지부(62)는 유로(38)와 연통하는 연통 홀들(62a)로 형성된다. 내주 흡입 유지부(61) 및 외주 흡입 유지부(62)는 유로(37 및 38) 및 밸브들(V1, V2)을 통하여 진공원(121) 예를 들어, 진공 펌프에 각각 연결된다. 내주 및 외주 흡입 유지부(61 및 62)의 연통 홀들(61a 및 62a)은 진공원(121)에 연결될 때, 각각의 연통 홀들(61a 및 62a)의 개방 단부에 부압이 형성되어, 폴리싱될 기판(W)이 내주 흡입 유지부(61) 및 외주 흡입 유지부(62)에 흡입 유지된다. 탄성 시트들(61b 및 62b)(도 2 참조) 예를 들어, 얇은 고무 시트들이 내주 및 외주 흡입 유지부(61 및 62)의 각각의 하단부들에 결합되어, 내주 및 외주 흡입 유지부(61 및 62)에 기판(W)을 부드럽게 흡입 유지시킨다.
기판 유지 기구로서 상술된 바와 같이 배열된 톱링(1)에서, 기판(W)이 이송되는 경우에, 전체 톱링(1)이 기판(W)에 대하여 이송 위치에 놓여지고, 내주 및 외주 흡입 유지부들(61 및 62)의 연통 홀들(61a 및 62a)은 유로(37 및 38)를 통하여 진공원(121)에 연결된다. 기판(W)은 연통 홀들(61a 및 62a)을 통한 흡입에 의하여 내주 및 외주 흡입 유지부(61 및 62)의 하단면에 흡입 유지된다. 이러한 상태에서, 톱링(1)이 이동되고, 전체 톱링(1)이 폴리싱 테이블(100) 위에 위치된다. 기판(W)의 외주 에지는 리테이너 링(3)에 의해 유지되어, 기판(W)이 톱링(1)에서 미끄러지는 것을 방지할 수 있음을 유의하여야 한다.
기판(W)이 폴리싱될 때, 흡입 유지부(61 및 62)에 의한 기판(W)의 흡입 유지가 취소되며, 기판(W)은 톱링(1)의 하부측에 유지된다. 또한, 톱링 구동 샤프트(11)에 결합된 톱링 에어 실린더(111)가 작동되어, 톱링(1)의 하단부에 고정된 리테이너 링(3)을 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 패드(101)의 표면에 대하여 사전설정된 가압력으로 가압한다. 이러한 상태에서, 사전설정된 압력으로 압축된 유체가 각각의 압력 챔버들(22 내지 25)(즉, 압력 챔버(22 및 23), 중심 압력 챔버(24) 및 중간 압력 챔버(25))에 공급되어, 기판(W)을 폴리싱 테이블(100)의 폴리싱 표면에 대하여 가압한다. 또한, 연마액(Q)이 폴리싱액 공급 노즐(102)로부터 공급된다. 따라서, 연마액(Q)이 폴리싱 패드(101)상에 유지된다. 따라서, 연마액(Q)이 폴리싱 패드(101)와 기판(W)의 폴리싱될 표면(하면) 사이에 존재하는 상태로 폴리싱이 수행된다.
압력 챔버(22 및 23) 아래에 위치되는 기판(W)의 부분들은 압력 챔버들(22 및 23)에 공급되는 압축 유체의 압력으로 폴리싱 패드(101)의 표면에 대하여 가압된다. 중심 압력 챔버(24) 아래에 위치되는 기판(W)의 부분은 중심 맞댐 부재(8)의 탄성 멤브레인(81) 및 탄성 패드(4)를 통하여 중심 압력 챔버(24)에 공급되는 압축 유체의 압력으로 폴리싱 표면에 대하여 가압된다. 중간 압력 챔버(25) 아래에 위치되는 기판(W)의 부분은 외측 맞댐 부재(9)의 탄성 멤브레인(91) 및 탄성 패드(4)를 통하여 중간 압력 챔버(25)에 공급된 압축 유체의 압력으로 폴리싱 표면에 대하여 가압된다.
따라서, 폴리싱중인 기판(W)에 가해지는 폴리싱 압력은 각각의 압력 챔버(22 내지 25)에 공급된 압축 유체의 압력을 제어함으로써 기판(W)의 각각의 부분에 대하여 조정될 수 있다. 즉, 각각의 압력 챔버(22 내지 25)에 공급되는 압축 유체의 압력은 조절 장치(R3 내지 R6)에 의해 서로 독립적으로 조정된다. 따라서, 기판(W)이 폴리싱 테이블(100)의 폴리싱 패드(101)에 대하여 가압되는 가압력이 기판(W)의 각각의 부분에 대하여 조정된다.
상술된 바와 같이, 각각의 압력 챔버(22 내지 25)에 공급되는 압축 유체의 압력을 서로 독립적으로 제어함으로써, 기판(W)의 각각의 4개의 동심원 환형 분할부(four concentric circular and annular divided portion)(도 3의 지역들(C1, C2, C3, C4) 참조)를 독립적인 가압력으로 가압할 수 있다. 폴리싱 속도는 기판(W)이 폴리싱 표면에 대하여 가압되는 압력에 따라 달라진다. 이점에 대하여, 기판(W)의 각각의 4부분들에 가해지는 가압력이 제어될 수 있기 때문에, 기판(W)의 각각의 부분에서 폴리싱 속도를 서로 독립적으로 제어할 수 있다.
기판(W)의 폴리싱 동안에, 리테이너 링(3) 및 기판(W)이 폴리싱 테이블(100)상의 폴리싱 패드(101)에 대하여 가압되어, 마찰열을 발생시킨다. 마찰열은 톱링(1)의 기판 유지부를 변형시켜, 폴리싱 능력을 저하시킨다. 마찰열은 또한 폴리싱 패드(101)의 표면 온도를 상승시킨다. 따라서, 이러한 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 장착 플랜지(2)의 하우징부(2a), 리테이너 링(3), 홀더 링(5) 및 압축 시트(7)로 둘러싸인 유로(26)에는 스위칭 밸브(V3), 유로(32), 관통구멍(52), 유로(51) 및 연통홀(53)을 통하여 공기 공급원(131)으로부터 온도 제어 공기가 공급되어, 유로(26)를 통과하는 공기와 접촉하는 하우징부(2a), 리테이너 링(3) 및 홀더 링(5)를 효과적으로 냉각시킨다.
유로(26)의 압력은 압력 챔버(22 내지 25)내의 압력과 동일하거나 낮게 설정된다. 따라서, 유로(26)를 통한 온도 제어 공기의 공급은 기판(W)의 폴리싱 속도에 영향을 받지 않는다.
또한, 유로(26)의 온도 제어 공기는 탄성 패드(4)의 외주면과 리테이너 링(3) 사이의 약간의 갭(G) 및 리테이너 링(3)에 제공된 복수의 관통구멍(3a)을 통하여 폴리싱 테이블(100)의 폴리싱 패드(101)의 폴리싱 표면상에 분사되어, 폴리싱 표면이 효과적으로 냉각된다. 공기 공급원(131)으로부터 습윤한 온도 제어 공기를 공급함으로써, 장착 플랜지(2) 및 톱링(1)의 리테이너 링(3)을 냉각시키는 동시에, 그 표면이 건조되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 연마액(Q) 및 폴리싱 먼지가 장착 플랜지(2) 또는 리테이너 링(3)의 표면에 부착되고 건조되는 것을 방지할 수 있다. 습윤한 공기의 공급이 폴리싱 동안에 반드시 제한될 필요는 없음을 유의하여야 한다.
또한, 유로(32), 관통구멍(52), 유로(51) 및 연통홀(53)을 통하여 세정액 공급원(132)으로부터 세정액을 공급하기 위하여 세 방향 스위칭 밸브(V3)를 스위칭함으로써 톱링(1) 및 폴리싱 테이블(100)의 폴리싱 패드(101)의 폴리싱 표면을 세정할 수 있다.
폴리이미드 화합물은 상술된 바와 같이, 리테이너 링(3)의 구성 재료로 사용된다. 본 발명의 발명자가 수행한 시험의 결과에서, 리테이너 링(3)의 구성 재료로 폴리이미드 화합물을 이용하면 리테이너 링(3)의 마모율, 폴리싱될 기판의 폴리싱 속도, 폴리싱 패드의 표면 온도 등의 측면에서 예를 들어, 폴리페닐렌 황화물(PPS) 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)을 이용하는 경우보다 우수한 결과를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다.
도 5는 다양한 리테이너 링 재료들 즉, 폴리이미드 화합물, 폴리페닐렌 황화물(PPS) 및 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)으로 사용된 Vespel(등록 상표; CR4610, SP-1 및 SCP5000)간의 리테이너 링(3)의 마모율 비교예를 나타내는 그래프이다. 그래프에서, Vespel(CR4610, SP-1 및 SCP5000)이 리테이너 링(3)의 구성 재료로 사용되면, 여타의 재료 특히, 폴리페닐렌 황화물(PPS)을 이용하는 경우보다 마모율이 낮은 것을 알 수 있다.
도 6은 다양한 리테이너 링 재료들 즉, 폴리이미드 화합물, 폴리페닐렌 황화물(PPS) 및 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)으로 사용된 Vespel(등록 상표; CR4610, SP-1 및 SCP5000)간의 기판(W)의 폴리싱 속도의 비교예를 나타내는 그래프이다. 그래프에서, Vespel(CR4610, SP-1 및 SCP5000)이 리테이너 링(3)의 구성 재료로 사용되면, 기판(W)의 에지부에서 폴리싱 속도가 억제되는 반면, 폴리페닐렌 황화물(PPS) 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)이 사용되면, 기판(W)의 에지부에서 폴리싱 속도가 바람직하지 못하게 증가하여, 기판(W)의 에지를 아래로 처지게(drooping)한다.
도 7은 다양한 리테이너 링 재료들 즉, 폴리이미드 화합물, 폴리페닐렌 황화물(PPS) 및 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)으로 사용된 Vespel(등록 상표; CR4610, SP-1 및 SCP5000)간의 폴리싱 시간의 경과에 따른 폴리싱 패드의 표면의 온도 상상의 비교예를 나타내는 그래프이다. 그래프에서, Vespel(CR4610, SP-1 및 SCP5000)이 리테이너 링(3)의 구성 재료로 사용되면, 폴리싱 패드의 표면 온도가 폴리페닐렌 황화물(PPS) 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)을 이용하는 경우보다 낮은 것을 알 수 있다.
기판 유지 기구로서 상술된 바와 같이 배열된 톱링은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명에 따른 기판 유지 기구로 제한될 필요는 없음을 유의하여야 한다. 기판 유지 기구는 기본적으로, 리테이너 링으로 둘러싸인 지지 부재의 하부측에 폴리싱될 기판을 유지하고, 폴리싱 표면에 대하여 기판을 가압하기 위하여, 장착 플랜지, 장착 플랜지에 고정된 지지 부재 및 장착 플랜지에 고정된 리테이너 링을 가진다. 기판 유지 기구의 특정 배열은 중요하지 않다.
기판 폴리싱 장치도 반드시 상술된 배열을 가지는 장치로 제한되지는 않는다. 기판 폴리싱 장치는 기본적으로, 기판 유지 기구 및 폴리싱 표면을 구비한 폴리싱 테이블을 가지며, 기판 유지 기구에 의해 유지되는 폴리싱될 기판이 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면에 대하여 가압되고, 기판 유지 기구에 의해 유지된 기판과 폴리싱 테이블의 폴리싱 표면 사이의 상대 이동에 의해 기판이 폴리싱되도록 배열된다. 기판 폴리싱 장치의 특정 배열은 중요하지 않다.
도 8은 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치의 구조예를 나타내는 개략도이다. 도 8에서, 폴리싱 테이블(200)은 평면 운동으로서 화살표(A) 방향으로 회전을 수행한다. 폴리싱 테이블(200)은 평탄한 강성 재룔 만들어진 테이블로서, 그 최상부에 폴리싱 패드(201)가 결합된다. 톱링(221)은 그 하부측에 유지된 폴리싱될 기판(W) 예를 들어, 반도체 웨이퍼를 가진다. 톱링(221)은 톱링 구동 샤프트(222)에 의해 화살표(B) 방향으로 회전하도록 구동된다. 회전하면서, 톱링(221)은 그 하부측에 유지된 기판(W)을 폴리싱 테이블(200)상의 폴리싱 패드(201)의 상면에 대하여 가압한다(즉, 톱링(221)은 압력하에서 기판(W)을 폴리싱 패드(201)의 상면과 접촉시킨다). 또한, 연마액(Q)이 폴리싱액 공급 노즐(202)로부터 분량대로(quantitatively) 공급되고(떨어지고), 폴리싱 패드(201)의 상면과 기판(W)의 하면(폴리싱될 표면) 사이로 공급된다.
폴리싱 패드(201) 및 톱링(221)을 덮는 돔(240)에는 입구 포트(241) 및 출구 포트(242)가 제공된다. 출구 포트(242)는 출구 덕트(243)에 연결된다. 돔(240)내의 배기 수단이 작동되면, 화살표(C)로 도시된 바와 같이 입구 포트(241)로부터 출구 포트(242)쪽으로 가스 흐름이 유도되어, 가스 흐름의 유로내에 위치되는 폴리싱 패드(201) 및 톱링(221)을 냉각시킨다. 저온 가스 공급 장치(244)는 저온 가스 예를 들어, 저온 공기 또는 여타의 가스를 공급한다. 배기에 의해 유도된 가스 흐름으로 폴리싱 패드(201) 및 톱링(221)를 냉각시키는 것이 불충분한 경우에는, 저온 가스가 입구 포트(241)로부터 출구 포트(242)로 공급되어 냉각을 돕는다.
분할판(245)이 돔(240)에 제공된다. 회전하는 톱링(221)에 의해 유지되는 기판(W)이 회전하는 폴리싱 테이블(200)의 폴리싱 패드(201)에 대하여 가압되어, 상술된 바와 같이 기판(W)을 폴리싱하는 시간 동안에, 열발생원인 톱링(221) 및 톱링(221) 근처의 폴리싱 패드(201) 부분의 표면이 가스 흐름의 유로내에 위치되도록 분할판(245)이 가스 흐름을 제어한다.
상술된 기판 폴리싱 장치에 따르면, 폴리싱 패드(201) 위에서 직접 가스 냉각이 수행되거나 직접 가스 냉각에 덧붙여 저온 가스 공급 장치(244)로부터 공급된 저온 가스로 보조 냉각을 수행하여 냉각이 달성되는 방법으로 폴리싱 패드(201)의 표면 및 톱링(221)이 냉각된다. 따라서, 기존의 기판 폴리싱 장치의 시스템 구성에 실질적인 변화없이, 입구 포트(241)와 출구 포트(242)를 가지는 돔(240), 출구 덕트(243), 분할판(245) 및 배기 수단 또는 이에 덧붙여 저온 가스 공급 장치(244) 등을 간단히 폴리싱 장치에 추가함으로써 폴리싱 패드(201) 및 톱링(221)의 표면이 효과적으로 냉각될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치의 구조예를 나타내는 개략도이다. 도 9에 도시된 기판 폴리싱 장치는 다음의 특징에서 도 8에 도시된 장치와 동일하다 : 장치는 평탄한 강성 재료로 만들어지고 화살표(A) 방향으로 회전하는 폴리싱 테이블(200), 화살표(B) 방향으로 회전하는 톱링(221) 및 폴리싱 패드(201)의 표면상으로 연마액(Q)을 분량대로 공급하는 폴리싱액 공급 노즐(202)을 가진다. 연마액(Q)이 폴리싱액 공급 노즐(202)로부터 폴리싱 패드(201)의 상면에 분량대로 공급되면서, 화살표(B) 방향으로 회전하는 톱링(221)의 하부측에 유지된 기판(W)이 화살표(A) 방향으로 회전하는 폴리싱 테이블(200)상의 폴리싱 패드(201)의 상면에 대하여 가압되어, 기판(W)을 폴리싱한다.
도 9에 도시된 기판 폴리싱 장치는 폴리싱 패드(201)의 표면(상면)을 냉각시키기 위하여 패드 표면 냉각 장치(246)를 가진다. 패드 표면 냉각 장치(246)로 사용가능한 장치의 예로, 실온 공기 또는 실온 가스를 공급하는 실온 가스 공급 장치 예를 들어, 송풍팬 및 저온 공기 또는 저온 가스를 공급하는 저온 가스 공급 장치가 있다.
상술된 기판 폴리싱 장치에 따르면, 실온 가스 또는 저온 가스가 패드 표면 냉각 장치(246)로부터 공급되어 폴리싱 패드(201)로부터 직접 냉각을 수행하는 방법으로 폴리싱 패드(201)의 표면 및 톱링(221)이 냉각된다. 따라서, 폴리싱 패드(201)의 표면 및 톱링(221)은 기존의 기판 폴리싱 장치의 시스템 구성(구조)을 실질적으로 변화시키지 않고, 종래의 구조에 패드 표면 냉각 장치(246)를 간단히 추가시킴으로써 효과적으로 냉각될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치의 구조예를 나타내는 개략도이다. 도 10에 도시된 기판 폴리싱 장치는 다음의 특징에서 도 8 및 도 9에 도시된 장치와 동일하다 : 장치는 평탄한 강성 재료로 만들어지고 화살표(A) 방향으로 회전하는 폴리싱 테이블(200), 화살표(B) 방향으로 회전하는 톱링(221) 및 폴리싱 패드(201)의 표면상으로 연마액(Q)을 분량대로 공급하는 폴리싱액 공급 노즐(202)을 가진다. 연마액(Q)이 폴리싱액 공급 노즐(202)로부터 폴리싱 패드(201)의 상면에 분량대로 공급되면서, 화살표(B) 방향으로 회전하는 톱링(221)의 하부측에 유지된 기판(W)이 화살표(A) 방향으로 회전하는 폴리싱 테이블(200)상의 폴리싱 패드(201)의 상면에 대하여 가압되어, 기판(W)을 폴리싱한다.
톱링(221)은 대략 디스크형상의 톱링 몸체(230)를 가진다. 기판 가이드(231)는 톱링 몸체(230)의 하부측의 외주에 고정되어, 기판(W)이 톱링 몸체(230)의 하부측으로부터 미끄러지는 것을 방지한다. 톱링 몸체(230)에는 저온 가스(D) 예를 들어, 저온 가스 또는 저온 공기를 기판(W)의 반대면(기판(W)의 폴리싱될 표면을 표면으로 가정함) 공급하기 위하여 저온 가스 유로가 그안에 제공된다. 저온 가스 유로(232)의 말단부는 기판(W)의 반대면에 개방된다. 저온 가스(D)는 또한 기판(W)과 기판 가이드(231) 사이의 약간의 갭을 통하여 폴리싱 패드(201)의 표면에 공급된다. 톱링 몸체(230)에는 저온 가스(D)를 배출시키기 위한 저온 가스 배출로(234)가 제공된다.
저온 가스 배출로(234)에는 개구 조정가능 고정 흐름 제어 밸브(235)가 제공되어, 저온 가스(D)를 일정한 유속으로 공급하여, 기판(W)의 폴리싱 동안에 기판(W)의 반대면에 저온 가스(D)가 괴지 않는다. 개구 조정가능 고정 흐름 제어 밸브(235)는 또한 기판(W)의 반대면에서 저온 가스(D)의 유속을 제어한다. 또한, 체크 밸브(236)가 저온 가스 배출로(234)에 제공되어, 배기 장치의 작동에 의해 저온 가스 유로(232)로부터 저온 가스(D)를 흡입하여 생성된 부압의 작용에 의해 톱링 몸체(230)의 하부측에 기판(W)이 흡입 유지되는 경우에, 저온 가스 배출로(234)로부터 가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다.
상술된 바와 같이, 기판 폴리싱 장치는 기판(W)의 반대면에 저온 가스(D)를 직접 공급하여 폴리싱 패드(201)의 표면 및 톱링(221)을 냉각시킨다. 따라서, 기판(W)이 효과적으로 냉각될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 배열된 기판 폴리싱 장치를 이용하여 기판(W)을 폴리싱하는 방법이 상세히 후술된다. 연마 입자를 포함하는 연마액(Q)이 폴리싱액 공급 노즐(202)로부터 회전하는 폴리싱 테이블(200)의 폴리싱 패드(201)의 상면에 분량대로 공급되는 동안, 회전하는 톱링(221)에 의해 유지된 기판(W)이 폴리싱 패드(201)의 상면에 대하여 가압되어, 기판(W)을 폴리싱한다. 이 때, 폴리싱 패드(201) 및 톱링(221)을 덮는 돔(240)의 내부가 국부적으로 배기되어 입구 포트(241)로부터 출구 포트(242) 및 출구 덕트(243)쪽으로 가스 흐름이 유도된다. 폴리싱 패드(201) 및 톱링(221)이 가스 흐름의 유로내에 위치되어, 폴리싱 패드(201)의 표면 온도 및 기판(W)의 온도가 기판(W)의 폴리싱 동안에 40℃ 내지 65℃ 범위에 유지될 수 있도록 가스 흐름이 분할판(245)으로 확실히 제어된다.
특히, 폴리싱 패드(201)와 기판(W)간의 대량의 상대 이동으로 인하여, 폴리싱 패드(201)가 기판(W)에 대하여 상대 이동하는 그 측면(폴리싱 테이블(200)의 측면)에서 폴리싱 패드(201)의 상면의 부분이 대량의 마찰열을 발생시킨다. 따라서, 폴리싱 패드(201)의 상기 부분의 근처가 가스 흐름의 유로내에 위치되도록 가스 흐름이 분할판(245)으로 제어된다. 이렇게 하면, 폴리싱 패드(201)의 표면 온도 및 기판(W)의 온도가 40℃ 내지 65℃ 범위에 유지될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 배열된 기판 폴리싱 장치를 이용하여 기판(W)을 폴리싱하는 방법이 상세히 후술된다. 연마 입자를 포함하는 연마액(Q)이 폴리싱액 공급 노즐(202)로부터 회전하는 폴리싱 테이블(200)의 폴리싱 패드(201)의 상면에 분량대로 공급되는 동안, 회전하는 톱링(221)에 의해 유지된 기판(W)이 폴리싱 패드(201)의 상면에 대하여 가압되어, 기판(W)을 폴리싱한다. 이 때, 실온 가스 또는 저온 가스(E)가 톱링(221) 근처에 설치된 패드 표면 냉각 장치(246)로부터 폴리싱 패드(201)상의 냉각 스폿(201a)으로 공급되어, 폴리싱 패드(201)의 표면 온도 및 기판(W)의 온도를 40℃ 내지 65℃ 범위로 유지할 수 있다.
특히, 상술된 바와 같이, 폴리싱 패드(201)와 기판(W)간의 대량의 상대 이동으로 인하여, 폴리싱 패드(201)가 기판(W)에 대하여 상대 이동하는 그 측면(폴리싱 테이블(200)의 측면)에서 폴리싱 패드(201)의 상면의 부분이 대량의 마찰열을 발생시킨다. 따라서, 폴리싱 패드(201)의 상기 부분의 근처에서 패드 표면 냉각 장치(246)로부터 냉각 스폿(201a)으로 실온 가스 또는 저온 가스를 공급함으로써, 폴리싱 패드(201)의 표면 온도 및 기판(W)의 온도가 40℃ 내지 65℃ 범위에 유지될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이 배열된 기판 폴리싱 장치를 이용하여 기판(W)을 폴리싱하는 방법이 상세히 후술된다. 연마 입자를 포함하는 연마액(Q)이 폴리싱액 공급 노즐(202)로부터 회전하는 폴리싱 테이블(200)의 폴리싱 패드(201)의 상면에 분량대로 공급되는 동안, 회전하는 톱링(221)에 의해 유지된 기판(W)이 폴리싱 패드(201)의 상면에 대하여 가압되어, 기판(W)을 폴리싱한다. 이 때, 저온 가스(D)가 기판(W)의 반대면에 연속적으로 공급되고, 개구 조정가능 고정 흐름 제어 밸브(235)에 의해 저온 가스(D)의 거의 일정한 유속이 확보되어, 기판(W)의 반대면에 공급된 저온 가스(D)가 기판(W)의 반대면에 괴지 않는다. 또한, 저온 가스(D)의 유속이 개구 조정가능 고정 흐름 제어 밸브(235)의 개구를 조정하여 제어된다. 따라서, 폴리싱 패드(201)의 표면 온도 및 기판(W)의 온도가 기판(W)의 폴리싱 동안에 40℃ 내지 65℃ 범위에 유지될 수 있다.
폴리싱 후에 기판(W)을 이송하기 위하여, 저온 가스 유로(232)내의 저온 가스(D)가 부압을 형성하도록 배기 장치에 의해 흡입되어 기판(W)을 톱링 몸체(230)의 하부측에 유지시킨다. 체크 밸브(236)가 저온 가스 배출로(234)에 제공되기 때문에, 기판(W)의 반대면으로 가스가 역류하지 않는다. 따라서, 기판(W)이 톱링 몸체(230)의 하부측에 확실히 흡입 유지될 수 있다.
도 11은 종래의 기판 폴리싱 장치를 이용하여 수행된 기판 폴리싱과 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치에 의한 기판 폴리싱간의 비교예를 나타내는 그래프이다. 도 11에서, 가로축은 폴리싱 동안의 폴리싱 패드 표면 온도(℃) 및 기판 온도(℃)를 나타낸다. 좌측 세로 좌표축은 폴리싱된 기판 표면에 남아 있는 잔여 단차(residual step)를 나타낸다. 기판 폴리싱 공정에 사용되는 연마액은 주성분으로 고분자 표면 활성제를 가지는 연마액인 것을 유의하여야 한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드 표면 온도 및 기판 온도가 온도 지역(A)(65℃ 이상)에 있는 종래의 기판 폴리싱 장치로 수행된 폴리싱 공정에서, 온도가 상승함에 따라, 폴리싱 속도가 떨어지고, 잔여 단차의 크기가 증가한다. 폴리싱 패드 표면 온도 및 기판 온도가 온도 지역(B)(40℃ 내지 65℃)에 있는 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치로 수행된 폴리싱 공정에서는, 잔여 단차의 크기가 유리하게 작아진다.
도 12는 기판 표면에 와이어링을 형성하기 위하여 오목부를 포함하는, 기판 표면에 걸쳐 와이어링 재료의 박막이 형성된 기판이 기판의 오목부를 제외하고 와이어링 재료를 제거하기 위해 폴리싱되는 폴리싱 방법에서, 종래의 기판 폴리싱과 본 발명에 따른 기판 폴리싱간의 비교예를 나타내는 그래프이다. 도 12에서, 가로축은 폴리싱 동안의 폴리싱 시간(sec)을 나타내고, 세로축은 폴리싱에 의해 제거된 양(stock)을 나타낸다. 도 12에 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드 표면 온도 및 기판 온도가 온도 지역(A)에 있는 종래의 기판 폴리싱 장치로 수행된 폴리싱 공정에서, 폴리싱 시간 및 제거량은 비례관계가 아니라, 폴리싱 시간의 경과에 따라 제거량이 지수의 관계로 증가한다. 반대로, 폴리싱 패드 표면 온도 및 기판 온도가 온도 지역(B)에 있는 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치로 수행된 폴리싱 공정은 폴리싱 시간 및 제거량이 비례 관계를 나타낸다.
따라서, 종래의 온도 지역으로는 필요한 제거량을 달성하기 위하여, 폴리싱 시간을 토대로 하는 제거량 제어 또는 폴리싱 종료점 검출 장치를 이용하는 제거량 제어를 수행하는 것이 어렵다. 또한, 종래의 폴리싱 공정은 재연성이 낮다. 폴리싱 패드 표면 온도 및 기판 온도가 온도 지역(B)(40℃ 내지 65℃)에 있는 본 발명에 따른 기판 폴리싱 장치로 수행된 폴리싱 공정에서, 폴리싱 시간 및 제거량은 비례 관계에 있다. 따라서, 필요한 제거량을 달성하기 위하여, 폴리싱 시간을 토대로 하는 제거량 제어 또는 폴리싱 종료점 검출 장치를 이용하는 제거량 제어를 수행하는 것이 용이하다. 또한, 우수한 재현성이 달성될 수 있다.
상술된 바와 같이, 기판 표면상에 형성된 재료층의 돌출부(peak) 및 골(valley)이 폴리싱에 의해 평탄화되는 폴리싱 방법 또는 그 위에 오목부가 형성된 기판에 걸쳐 형성된 와이어링 재료가 오목부내의 와이어링 재료를 제외하고 폴리싱에 의해 제거되는 폴리싱 방법에서, 폴리싱 패드의 표면 온도 및 기판의 온도는 폴리싱 동안에 40℃ 내지 65℃ 범위로 유지되는 것이 바람직하며, 45℃ 내지 60℃ 범위로 유지되는 것이 더 바람직하다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 리테이너 링, 폴리싱 표면 및 기판 유지 기구의 온도를 효과적으로 제어할 수 있어, 폴리싱 속도, 폴리싱 균일성 등의 폴리싱 성능을 개선시킬 수 있다.
1 톱링 2 장착 플랜지
3 리테이너 링 4 탄성 패드
5 홀더 링 6 지지 부재
7 압축 시트 8 중심 맞댐 부재
9 외측 맞댐 부재 10 범용 조인트
11 톱링 구동 샤프트 12 베어링 볼
31 내지 38 유로 100 폴리싱 테이블
101 폴리싱 패드 102 폴리싱액 공급 노즐
110 톱링 헤드 111 톱링 에어 실린더
112 회전 실린더 113 타이밍 풀리
114 톱링 구동 모터 115 타이밍 벨트
116 타이밍 풀리 117 톱링 헤드 샤프트
120 압축 공기원 121 진공원
131 공기 공급원 132 세정액 공급원
200 폴리싱 테이블 201 폴리싱 패드
202 폴리싱액 공급 노즐 221 톱링
222 톱링 구동 샤프트 230 톱링 몸체
231 기판 가이드 232 저온 가스 유로
234 저온 가스 배출로
235 개구 조정가능 고정 흐름 제어 밸브
236 체크 밸브 240 돔
241 입구 포트 242 출구 포트
243 출구 덕트 244 저온 가스 공급 장치
245 분할판 246 패드 표면 냉각 장치

Claims (7)

  1. 기판을 폴리싱하는 방법으로서,
    기판 유지 기구로 상기 기판을 유지하여 상기 기판을 폴리싱하는 단계와 회전하는 폴리싱 테이블에 있는 폴리싱 패드의 폴리싱 표면에 대하여 상기 기판을 가압하는 단계, 및
    상기 폴리싱 표면의 온도가 상기 폴리싱하는 단계 동안 미리 설정된 온도 범위 내로 유지되도록 상기 기판 유지 기구에 근접하여 설치된 패드 표면 냉각 장치로부터 상기 폴리싱 표면 상의 냉각 스폿에 직접 실온 가스 또는 저온 가스를 공급하는 단계; 를 포함하며,
    상기 폴리싱 테이블의 일측면 상의 폴리싱 표면의 일부분이, 상기 폴리싱하는 단계 동안 상기 기판과 상기 폴리싱 표면 사이의 상대 이동에 의해 발생되는 마찰열을 가지며,
    상기 냉각 스폿은 상기 폴리싱 표면의 일부분의 근처에 위치하는 기판 폴리싱 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 온도 범위는 40℃ 내지 65℃인 기판 폴리싱 방법
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패드 표면 냉각 장치는 송풍팬(blast fan)을 포함하는 기판 폴리싱 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱하는 단계는 회전 방향으로 상기 폴리싱 테이블을 회전시키는 단계를 포함하며, 상기 냉각 스폿은, 상기 회전 방향에 대하여 상기 기판 유지 기구의 바로 하류인 영역을 포함하는 기판 폴리싱 방법.
  5. 폴리싱될 기판을 유지하기 위한 기판 유지 기구;
    폴리싱 패드가 위에 위치하고, 상기 폴리싱 패드의 폴리싱 표면을 가지는 회전 폴리싱 테이블; 및
    상기 폴리싱 표면 상의 냉각 스폿에 직접 실온 가스 또는 저온 가스를 공급하고, 상기 폴리싱 표면이 폴리싱 동안 미리 설정된 온도 범위로 유지되도록 상기 기판 유지 기구에 근접하여 설치되는 패드 표면 냉각 장치; 를 포함하고,
    상기 폴리싱 테이블의 일측면 상의 폴리싱 표면의 일부분이, 폴리싱하는 동안 상기 기판과 상기 폴리싱 표면 사이의 상대 이동에 의해 발생되는 마찰열을 가지며,
    상기 냉각 스폿은 상기 폴리싱 표면의 일부분의 근처에 위치하는 기판 폴리싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 패드 표면 냉각 장치는 송풍팬(blast fan)을 포함하는 기판 폴리싱 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 미리 설정된 온도 범위는 40℃ 내지 65℃인 기판 폴리싱 장치.
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