KR20150114382A - 연마 장치, 연마 패드 부착 방법 및 연마 패드 재부착 방법 - Google Patents

연마 장치, 연마 패드 부착 방법 및 연마 패드 재부착 방법 Download PDF

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KR20150114382A
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다다카즈 소네
소이치 이소베
다케시 사쿠라이
에이지 히라이
가오루 하마우라
스구루 오구라
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

연마 패드의 재부착 작업을 용이하게 행하고, 또한, 연마 테이블에 열 대미지가 발생하는 것을 억제한다. 연마 장치(100)는 기판(102)을 연마하기 위한 연마 패드(108)가 부착되는 부착면(110a)을 갖는 연마 테이블(110)을 구비한다. 또한, 연마 장치(100)는 연마 테이블(110)의 부착면(110a) 상에 형성되고, 연마 테이블(110)과 연마 패드(108) 사이에 개재되는 실리콘층(111)을 구비한다. 실리콘층(111)을 개재시킴으로써 연마 패드(108)를 용이하게 박리·부착할 수 있다. 또한, 실리콘층(111)을 연마 테이블(110)에 코팅하는 열처리는 비교적 낮은 온도에서 행해지므로, 열처리에 기인하여 연마 테이블(110)에 열 대미지가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Description

연마 장치, 연마 패드 부착 방법 및 연마 패드 재부착 방법{POLISHING APPARATUS, METHOD FOR ATTACHING POLISHING PAD, AND METHOD FOR REPLACING POLISHING PAD}
본 발명은 연마 장치, 연마 패드 부착 방법 및 연마 패드 재부착 방법에 관한 것이다.
최근에, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면을 연마하기 위해, 연마 장치가 사용되고 있다. 연마 장치는, 기판을 연마하기 위한 연마 패드가 부착된 연마 테이블을 회전시키면서, 톱 링으로 보유 지지한 기판을 연마 패드에 압박함으로써, 기판의 표면을 연마한다.
이러한 종류의 연마 장치에서는, 연마 패드는 소모품으로서 취급되고, 정기적으로 연마 패드의 재부착이 행해진다. 연마 패드의 재부착은, 작업원의 손에 의해 행해지는 것이 일반적이다.
연마 패드를 연마 테이블에 부착하는 부착 공정에서는, 이면이 점착면으로 되어 있는 연마 패드가 작업원의 손에 의해 연마 테이블에 부착된다. 연마 패드는, 기판을 연마할 때에 패드가 어긋나지 않도록 어느 정도 강력한 점착력으로 연마 테이블에 부착되므로, 연마 패드를 연마 테이블로부터 박리하는 박리 공정에서는, 연마 패드를 박리하기 어려워, 박리 작업에 시간이 걸린다.
또한, 부착 공정에 있어서, 연마 패드와 연마 테이블 사이에 공기가 들어가 공기 굄이 발생하면, 기판의 연마 성능 프로파일에 영향을 미칠 우려가 있다. 이 점에서, 연마 패드가 연마 테이블에 강력하게 접착되어 있으면, 연마 패드를 일단 박리하여 재사용하는 것이 어렵다. 따라서, 연마 패드와 연마 테이블 사이에 공기 굄이 발생한 경우에는, 이 연마 패드를 박리하여, 새로운 연마 패드를 재부착하는 경우가 있어, 경제성의 면에서 바람직하지 않았다.
이에 대해 종래 기술에서는, 연마 테이블과 연마 패드의 점착면 사이에, 불소계 수지의 층을 개재시키는 것이 알려져 있다. 이것에 의하면, 연마 테이블에 부착된 연마 패드를, 연마 테이블로부터 용이하게 박리할 수 있다고 여겨지고 있다.
또한, 연마 패드는 일반적으로, 연마 테이블의 부착면과 동일 형상으로 잘라내어져 연마 테이블에 부착되어 있기 때문에, 연마 패드를 연마 테이블로부터 박리하는 박리 공정에 있어서는, 연마 패드를 박리하기 시작하기 위한 단서가 없다. 이로 인해, 연마 패드를 박리하는 작업에 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
이에 대해 종래 기술에서는, 연마 테이블의 외측으로 연마 패드의 일부가 돌출되도록 연마 패드를 잘라내고, 이 돌출된 부분을 단서로 하여 연마 패드의 박리를 행하는 것이 알려져 있다. 또한, 권취식의 지그를 사용하여 연마 패드를 박리함으로써, 연마 패드의 박리를 생력화하는 것도 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2008-238375호 공보 일본 특허 공개 제2007-20339호 공보 일본 특허 공개 평10-217148호 공보
그러나, 종래 기술은, 연마 패드를 연마 테이블에 부착할 때의 열처리에 기인하여 연마 테이블에 열 대미지가 발생할 우려가 있는 점에 대해서는 고려되어 있지 않다.
즉, 종래 기술은, 연마 테이블과 연마 패드의 점착면 사이에 불소계 수지의 층이 개재되는 것이지만, 불소계 수지를 연마 테이블에 코팅하기 위해서는, 예를 들어 300℃∼400℃라고 한 비교적 높은 온도에서 열처리를 행할 필요가 있다고 생각된다.
이에 대해, 연마 테이블은 다양한 재질로 형성할 수 있지만, 예를 들어 수지 등, 내열 온도가 비교적 낮은 재질로 연마 테이블을 형성한 경우에는, 불소계 수지의 코팅을 위한 열처리에 의해 연마 테이블에 변형 등의 열 대미지가 발생할 우려가 있다.
따라서 본 발명은 연마 패드의 재부착 작업을 용이하게 행할 수 있고, 또한, 연마 테이블에 열 대미지가 발생하는 것을 억제할 수 있는 연마 장치 및 연마 패드 부착 방법을 실현하는 것을 과제로 한다.
또한, 종래 기술은, 기판의 연마 성능에 미치는 영향을 억제한 정밀도가 좋은 연마 패드의 재부착에 대해서는 고려되어 있지 않다.
즉, 연마 테이블로부터 돌출되는 단서를 미리 연마 패드에 형성하는 종래 기술에서는, 이 단서 부분이 특이점으로 되어 연마 성능에 영향을 미칠 가능성이 있다.
또한, 권취식의 지그를 사용하여 연마 패드를 박리하는 종래 기술을 이용하였다고 해도, 결국 연마 패드를 박리하기 시작하기 위한 단서가 필요하게 되고, 권취 시에 연마 테이블의 표면에 흡집이 생기거나, 파손될 우려가 있다.
또한, 연마 중에 연마 패드가 연마 테이블로부터 박리되지 않도록 하기 위해, 연마 패드는 어느 정도의 접착력으로 연마 테이블에 접착되어 있기 때문에, 연마 패드를 박리할 때에는 상당한 힘을 필요로 한다.
한편, 연마 패드를 연마 테이블에 부착하는 부착 공정은, 이면이 점착면으로 되어 있는 연마 패드를 사람의 손으로 연마 테이블에 부착하는 것이 일반적이다. 여기서, 부착 공정에 있어서는, 연마 테이블 표면과 연마 패드 이면의 사이에 공기 굄이 발생하는 경우가 있다. 그 경우, 연마 패드의 표면측으로부터 고르게 압박해도 공기 굄을 빼는 것은 곤란하여, 그 연마 패드를 박리하여 폐각하고, 한번 더, 새로운 연마 패드를 부착할 필요가 있다. 또한, 공기 굄이 발생하고 있는지의 여부의 확인은, 사람의 손에 의한 촉감 또는 육안에 의지하고 있기 때문에, 부착 상태의 양부를 고정밀도로 판정하는 것은 어렵다.
따라서 본 발명은 기판의 연마 성능에 미치는 영향을 억제한 정밀도가 좋은 연마 패드의 재부착을 실현하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 연마 성능에 미치는 영향을 억제하고, 또한, 연마 패드의 박리 작업을 생력화하는 것을 과제로 한다.
본원 발명의 연마 장치는, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 기판을 연마하기 위한 연마 패드가 부착되는 부착면을 갖는 연마 테이블과, 상기 연마 테이블의 부착면 상에 형성되고, 상기 연마 테이블과 상기 연마 패드 사이에 개재되는 실리콘층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실리콘층은, 상기 부착면에 도포된, 실리콘 수지를 함유하는 점착제, 또는, 상기 부착면에 부착된, 실리콘 수지를 함유하는 점착 시트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실리콘층은, 상기 부착면에 도포된, 실리콘에 세라믹을 혼합한 수지계 도료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연마 테이블은, 탄화규소, 스테인리스강, 수지 및 산화알루미늄 중 적어도 1개를 포함하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 실리콘층과 상기 연마 패드 사이에 개재되는 연마 패드의 점착제를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 연마 테이블에 부착된 연마 패드의 연마면의 반대측의 이면을 가압 또는 감압하는 제어부를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 연마 테이블로부터 상기 연마 패드를 박리하는 박리 공정에 있어서 상기 연마 패드의 이면을 가압하거나, 또는, 상기 연마 패드를 상기 연마 테이블에 부착하는 부착 공정에 있어서 상기 연마 패드의 이면을 가압 또는 감압할 수 있다.
또한, 상기 연마 패드를 상기 연마 테이블로부터 박리하는 박리 공정에 있어서, 상기 연마 패드의 연마면의 반대측의 이면을 압박하는 압박 부재를 더 구비하고, 상기 압박 부재는, 상기 연마 테이블의 상기 연마 패드가 부착되는 부착면에 형성된 구멍에 설치된 피스톤과, 상기 박리 공정에 있어서, 상기 연마 패드의 이면을 압박하는 방향으로 상기 피스톤을 구동 가능한 구동 부재를 구비할 수 있다.
또한, 본원 발명의 연마 패드의 부착 방법은, 기판을 연마하기 위한 연마 패드가 부착되는 부착면을 갖는 연마 테이블의 상기 부착면에 실리콘층을 형성하고, 상기 부착면에 형성된 실리콘층을 열처리하고, 상기 열처리가 행해진 실리콘층의 상에 상기 연마 패드를 부착하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 발명의 연마 패드의 재부착 방법은, 상기한 연마 패드의 부착 방법, 또는 상기 연마 패드를 상기 연마 테이블로부터 박리하는 방법에 있어서, 상기 연마 패드를 상기 연마 테이블로부터 박리하는 박리 공정에 있어서, 상기 연마 테이블에 부착된 연마 패드의 연마면의 반대측의 이면을 가압하거나, 또는, 상기 연마 패드를 상기 연마 테이블에 부착하는 부착 공정에 있어서 상기 연마 패드의 이면을 가압 또는 감압하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연마 패드의 박리 공정에 있어서, 상기 연마 테이블의 상기 연마 패드가 부착되는 부착면에 형성된 구멍에 설치된 피스톤을, 상기 연마 패드의 이면을 압박하는 방향으로 구동할 수 있다.
이러한 본원 발명에 의하면, 연마 패드의 재부착 작업을 용이하게 행할 수 있고, 또한, 연마 테이블에 열 대미지가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 이러한 본원 발명에 의하면, 기판의 연마 성능에 미치는 영향을 억제한 정밀도가 좋은 연마 패드의 재부착을 실현할 수 있다.
이러한 본원 발명에 의하면, 기판의 연마 성능에 미치는 영향을 억제하고, 또한, 연마 패드의 박리 작업을 생력화할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 연마 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 연마 패드와 연마 테이블의 접착 형태를 도시하는 도면이다.
도 3은 연마 패드의 부착 공정과 연마 공정의 처리 플로우를 나타내는 도면이다.
도 4는 제2 실시 형태의 연마 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 연마 테이블 주변의 구성의 상세를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 연마 테이블에 형성하는 복수의 구멍의 배열 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 연마 패드의 박리 공정의 처리 플로우를 나타내는 도면이다.
도 8은 연마 패드의 박리 공정의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 연마 패드의 부착 공정의 처리 플로우를 나타내는 도면이다.
도 10은 연마 패드의 부착 공정의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 연마 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 제3 실시 형태의 연마 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 13은 압박 부재의 상세를 도시하는 도면이다.
도 14는 압박 부재의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 연마 패드의 박리 공정의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 16은 제4 실시 형태의 연마 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 17은 제5 실시 형태의 연마 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다.
<제1 실시 형태>
이하, 본원 발명의 제1 실시 형태에 관한 연마 장치 및 연마 패드 재부착 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 이하의 실시 형태는, 일례로서, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 연마 장치를 설명하지만, 이것으로 한정되지는 않는다.
도 1은 제1 실시 형태의 연마 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연마 장치(100)는 반도체 웨이퍼 등의 기판(102)을 연마하기 위한 연마 패드(108)를 상면에 설치 가능한 연마 테이블(110)과, 연마 테이블(110)을 회전 구동하는 제1 전동 모터(112)와, 기판(102)을 보유 지지 가능한 톱 링(116)과, 톱 링(116)을 회전 구동하는 제2 전동 모터(118)를 구비한다.
또한, 연마 장치(100)는 연마 패드(108)의 상면에 연마재를 포함하는 연마지액을 공급하는 슬러리 라인(120)과, 연마 패드(108)의 컨디셔닝(드레싱)을 행하는 드레서 디스크(122)를 구비하는 드레서 유닛(124)을 구비한다.
기판(102)을 연마할 때는, 연마재를 포함하는 연마지액을 슬러리 라인(120)으로부터 연마 패드(108)의 상면에 공급하고, 제1 전동 모터(112)에 의해 연마 테이블(110)을 회전 구동한다. 그리고, 톱 링(116)을, 연마 테이블(110)의 회전축과는 편심된 회전축 주위로 회전한 상태에서, 톱 링(116)에 보유 지지된 기판(102)을 연마 패드(108)에 압박한다. 이에 의해, 기판(102)은 연마 패드(108)에 의해 연마되어, 평탄화된다.
이어서, 연마 패드(108)와 연마 테이블(110)의 접착 형태에 대해 설명한다. 도 2는 연마 패드와 연마 테이블의 접착 형태를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 연마 패드(108)의 연마면(108a)의 반대측의 이면(108b)에는, 연마 패드의 점착제를 함유하는 점착면(109)이 형성되어 있다. 또한, 연마 테이블(110)에 있어서의 연마 패드(108)를 부착하는 부착면(110a) 상에는, 실리콘층(111)이 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 실리콘층(111)은 연마 테이블(110)과 연마 패드(108) 사이에 개재되어 있고, 점착면(109)은 실리콘층(111)과 연마 패드(108) 사이에 개재되어 있다.
실리콘층(111)은 연마 테이블(110)의 부착면(110a)에 도포된, 실리콘 수지를 함유하는 점착제를 포함할 수 있다. 이 경우, 실리콘 수지를 함유하는 점착제는, 브러시 도포, 롤러 도포, 분사 도장, 스프레이 도장 등, 다양한 방법으로, 연마 테이블(110)의 부착면(110a)에 도포될 수 있다.
또한, 실리콘층(111)은 연마 테이블(110)의 부착면(110a)에 부착된, 실리콘 수지를 함유하는 점착 시트를 포함할 수도 있다.
또한, 실리콘층(111)은 연마 테이블(110)의 부착면(110a)에 도포된, 실리콘에 세라믹(예를 들어, 세라믹 분말)을 혼합한 수지계 도료를 포함할 수 있다. 이 경우, 실리콘에 세라믹을 혼합한 수지계 도료는, 브러시 도포, 롤러 도포, 분사 도장, 스프레이 도장 등, 다양한 방법으로, 연마 테이블(110)의 부착면(110a)에 도포될 수 있다. 실리콘에 세라믹을 혼합함으로써, 실리콘층(111)의 경도가 높아져, 실리콘층(111)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 연마 테이블(110)은 탄화규소(SiC), 스테인리스강(SUS), 수지 및 산화알루미늄(알루미나) 등의 재료 중 적어도 1개를 포함하여 형성할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태의 연마 패드의 부착 공정과 연마 공정에 대해 설명한다. 도 3은 연마 패드의 부착 공정과 연마 공정의 처리 플로우를 나타내는 도면이다. 도 3은 실리콘층(111)의 일 형태로서, 실리콘 수지 점착제를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 부착 공정은, 먼저, 연마 테이블(110)의 표면[부착면(110a)]에 실리콘 점착제를 도포한다(스텝 S101). 계속해서, 부착 공정은, 연마 테이블(110)에 도포된 실리콘 점착제를 열처리한다(스텝 S102). 이 열처리는, 예를 들어 연마 테이블(110)과 실리콘 점착제를 통합하여, 예를 들어 약 150℃∼약 200℃ 정도의 열을 가하는 처리이다. 이 열처리에 의해, 실리콘 점착제는, 연마 테이블(110)의 부착면(110a)에 양호하게 코팅된다.
계속해서, 부착 공정은, 열처리된 실리콘 점착제 상에 연마 패드(108)를 부착한다(스텝 S103). 또한, 연마 패드(108)의 이면(108b)에는 미리 점착면(109)이 도포되어 있고, 스텝 S103에서는, 연마 패드(108)의 점착면(109)을 실리콘 점착제 상에 부착한다. 이에 의해, 연마 패드(108)의 부착 공정이 종료된다.
계속해서, 연마 공정은, 제1 전동 모터(112)를 회전(스텝 S104)시킴으로써, 연마 테이블(110)을 회전시킨다. 계속해서, 연마 공정은, 제2 전동 모터(118)를 회전(스텝 S105)시킴으로써, 톱 링(116)을 회전시킨다.
계속해서, 연마 공정은, 톱 링(116)에 보유 지지한 기판(102)을 연마 패드(108)의 연마면(108a)에 압박하여, 기판(102)의 표면을 연마한다(스텝 S106). 계속해서, 연마 공정은, 기판(102)의 연마가 종료되었는지의 여부를 판정한다(스텝 S107). 기판(102)의 연마가 종료되었는지의 여부의 판정은, 예를 들어 제1 전동 모터(112) 또는 제2 전동 모터(118)의 토크 전류의 변화에 기초하여 행할 수 있다.
연마 공정은, 기판(102)의 연마가 종료되어 있지 않다고 판단하면(스텝 S107, 아니오), 연마가 종료되었다고 판정될 때까지, 연마 처리를 반복한다. 한편, 연마 공정은, 기판(102)의 연마가 종료되었다고 판정하면(스텝 S107, 예), 처리를 종료한다.
이상, 본 실시 형태에 따르면, 연마 패드(108)의 재부착 작업을 용이하게 행할 수 있고, 또한, 연마 테이블(110)에 열 대미지가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
즉, 본 실시 형태는, 연마 테이블(110)의 부착면(110a)과 연마 패드(108)[또는 점착면(109)] 사이에, 실리콘층(111)을 개재시키고 있다. 이에 의해, 부착면(110a)에 직교하는 방향에 대해서는, 연마 패드(108)[점착면(109)]의 연마 테이블(110)에 대한 점착성이 약해진다.
따라서, 예를 들어 연마 패드(108)의 박리 공정에 있어서, 부착면(110a)에 직교하는 방향으로 연마 패드(108)를 박리하면, 연마 패드(108)를 용이하게 박리할 수 있다. 이 외에, 실리콘층(111)을 개재시켜 연마 테이블(110)과 연마 패드(108)를 부착함으로써, 연마 패드(108)의 전단 방향[부착면(110a)을 따른 방향]에서의 점착력은 강하게 유지된다. 그 결과, 기판(102)의 연마 중에 연마 패드(108)가 박리되거나, 위치 어긋나는 것을 억제할 수 있다.
또한, 연마 패드(108)의 부착 공정에 있어서, 가령 연마 테이블(110)과 연마 패드(108) 사이에 공기 굄이 발생한 경우에서도, 이 연마 패드(108)를 용이하게 박리할 수 있으므로, 일단 연마 패드(108)를 박리하여 다시 재부착을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 실리콘층(111)을 사용하고 있기 때문에, 실리콘층(111)의 열처리에 의해 연마 테이블(110)에 변형 등의 열 대미지가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
즉, 비교예로서, 불소계 수지의 층을 연마 테이블과 연마 패드 사이에 개재하는 경우를 생각하면, 불소계 수지를 연마 테이블에 코팅하기 위해서는, 예를 들어 300℃∼400℃라고 한, 비교적 높은 온도에서 불소계 수지를 열처리할 필요가 있다고 생각된다. 이와 같은 비교적 높은 온도에서 열처리를 행하면, 예를 들어 수지 등, 내열 온도가 비교적 낮은 재질로 연마 테이블을 형성한 경우에, 연마 테이블의 변형 등의 열 대미지가 발생할 우려가 있다.
이에 대해, 본 실시 형태에 따르면, 실리콘층(111)을 연마 테이블(110)과 연마 패드(108) 사이에 개재하고 있기 때문에, 연마 테이블(110)에 실리콘층(111)을 코팅하기 위한 열처리를, 예를 들어 약 150℃∼약 200℃라고 한 비교적 낮은 온도에서 행할 수 있다. 이로 인해, 예를 들어 수지 등, 내열 온도가 비교적 낮은 재질로 연마 테이블(110)을 형성한 경우에도, 열처리에 의해 연마 테이블(110)에 변형 등의 열 대미지가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 약 150℃∼약 200℃라고 한 비교적 낮은 온도에서 실리콘층(111)을 열처리한 경우에도, 예를 들어 300℃∼400℃라고 한 비교적 높은 온도에서 불소계 수지를 열 처리한 경우와 동등한 연마 패드(108)의 박리 강도(박리 용이성)를 얻을 수 있다.
또한, 실리콘층(111)은 내약품성 및 내열성이 우수하기 때문에, 연마 중에 슬러리 라인(120)으로부터 공급되는 연마지액의 온도 상승이나, 연마 중의 연마 테이블(110)의 온도 상승에도 대응할 수 있다.
또한, 연마 테이블(110)의 평면도는, 기판(102)의 연마 프로세스 성능에 영향을 미치는데, 이 점에서, 실리콘층(111)은 예를 들어 10±5㎛ 정도로 얇게 코팅할 수 있으므로, 연마 테이블(110)의 평면도를 유지할 수 있다.
또한, 실리콘에 세라믹을 혼합한 수지계 도료를 사용하여 실리콘층(111)을 형성한 경우, 실리콘에 세라믹을 혼합함으로써 실리콘층(111)의 경도를 높게 할 수 있어, 그 결과, 실리콘층(111)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
<제2 실시 형태>
이하, 본원 발명의 제2 실시 형태에 관한 연마 장치 및 연마 패드 재부착 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 이하의 실시 형태는, 일례로서, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 연마 장치를 설명하지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 또한, 제2 실시 형태에 관한 연마 장치 및 연마 패드 재부착 방법은, 상기한 제1 실시 형태에 관한 연마 장치 및 연마 패드 재부착 방법과 조합하여 실시할 수 있다.
도 4는 제2 실시 형태의 연마 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 연마 장치(1100)는 반도체 웨이퍼 등의 기판(1102)을 연마하기 위한 연마 패드(1108)를 상면에 설치 가능한 연마 테이블(1110)과, 연마 테이블(1110)을 회전 구동하는 제1 전동 모터(1112)와, 기판(1102)을 보유 지지 가능한 톱 링(1116)과, 톱 링(1116)을 회전 구동하는 제2 전동 모터(1118)를 구비한다.
또한, 연마 장치(1100)는 연마 패드(1108)의 상면에 연마재를 포함하는 연마지액을 공급하는 슬러리 라인(1120)과, 연마 패드(1108)의 컨디셔닝(드레싱)을 행하는 드레서 디스크(1122)를 구비하는 드레서 유닛(1124)을 구비한다.
또한, 연마 장치(1100)는 연마 패드(1108)의 재부착에 관한 각종 조작 지령을 입력하거나, 연마 패드(1108)의 재부착에 관한 각종 정보를 출력하기 위한 조작 패널(1130)과, 연마 장치(1100)의 각 부품을 제어하는 제어부(1140)를 구비한다. 제어부(1140)는 연마 테이블(1110)에 부착된 연마 패드(1108)의 연마면의 반대측의 이면을 가압 또는 감압하기 위한 컨트롤러이다. 제어부(1140)는 연마 테이블(1110)로부터 연마 패드(1108)를 박리하는 박리 공정에 있어서 연마 패드(1108)의 이면을 가압한다. 또한, 제어부(1140)는 연마 패드(1108)를 연마 테이블(1110)에 부착하는 부착 공정에 있어서 연마 패드(1108)의 이면을 가압 또는 감압한다. 제어부(1140)의 구체적인 제어 형태에 대해서는 후술한다.
또한, 연마 장치(1100)는 연마 장치(1100) 내의 압축 공기 라인(1152) 및 진공 라인(1154)과 연마 테이블(1110) 사이에서 유체를 출입하기 위한 로터리 조인트(1160)와, 제어부(1140)와 연마 테이블(1110) 사이에서 신호를 입출력하기 위한 로터리 커넥터(1170)를 구비한다. 압축 공기 라인(1152) 및 진공 라인(1154)에는 각각, 압력 레귤레이터(1156-1, 1156-2)와, 각 라인을 개폐하는 가압 밸브(1158-1), 흡착 밸브(1158-2)가 설치된다. 압력 레귤레이터(1156-1)는, 압축 공기 라인(1152)으로부터 주입되는 공기의 압력을, 예를 들어 고압, 저압 등으로 제어하는 전공 레귤레이터이며, 압력 레귤레이터(1156-2)는, 진공 라인(1154)으로 흡입되는 공기의 압력을, 예를 들어 고압, 저압 등으로 제어하는 수동 레귤레이터이다. 또한, 압력 레귤레이터(1156-1)는, 전공 레귤레이터로 한정되지는 않는다. 또한, 압력 레귤레이터(1156-2)는, 수동 레귤레이터로 한정되지는 않는다.
기판(1102)을 연마할 때는, 연마재를 포함하는 연마지액을 슬러리 라인(1120)으로부터 연마 패드(1108)의 상면에 공급하고, 제1 전동 모터(1112)에 의해 연마 테이블(1110)을 회전 구동한다. 그리고, 톱 링(1116)을, 연마 테이블(1110)의 회전축과는 편심된 회전축 주위로 회전한 상태에서, 톱 링(1116)에 보유 지지된 기판(1102)을 연마 패드(1108)에 압박한다. 이에 의해, 기판(1102)은 연마 패드(1108)에 의해 연마되어, 평탄화된다.
도 5는 연마 테이블 주변의 구성의 상세를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 연마 테이블(1110)에는, 연마 패드(1108)가 부착되는 부착면(1110a)과 부착면(1110a)의 반대측의 면(1110b)을 관통하는 복수의 구멍(1111)이 형성되어 있다. 구멍(1111)은 연마 패드(1108)의 연마면(1108a)의 반대측의 이면(1108b)과 연마 테이블(1110)의 외부를 연통하는 연통로의 일례로 된다. 연통로는 구멍으로 한정되지 않고, 연마 패드(1108)의 이면(1108b)과 연마 테이블(1110)의 외부를 연통하는 것이면 된다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 압축 공기 라인(1152)으로부터 공급되는 공기(유체)는 가압 밸브(1158-1)가 개방, 흡착 밸브(1158-2)가 폐쇄인 경우에, 통류로(1159)를 통해 연마 테이블(1110)에 형성된 복수의 구멍(1111)으로 주입되도록 되어 있다. 한편, 가압 밸브(1158-1)가 폐쇄, 흡착 밸브(1158-2)가 개방인 경우에, 복수의 구멍(1111)으로부터 통류로(1159)를 통해 진공 라인(1154)으로 공기가 흡인되도록 되어 있다.
제어부(1140)는 박리 공정에 있어서, 구멍(1111)을 통해 연마 패드(1108)의 이면(1108b)에 유체(공기)를 주입함으로써, 연마 패드(1108)의 이면(1108b)을 가압한다. 또한, 제어부(1140)는 부착 공정에 있어서, 구멍(1111)을 통해 연마 패드(1108)의 이면(1108b)에 유체(공기)를 주입함으로써 연마 패드(1108)의 이면(1108b)을 가압하거나, 또는 구멍(1111)을 통해 연마 패드(1108)의 이면(1108b)으로부터 유체를 흡인함으로써 연마 패드(1108)의 이면(1108b)[이면(1108b)측]을 감압한다. 또한, 연마 패드(1108)의 이면(1108b)을 감압한다고 함은, 이면(1108b)에 가해지는 압력을 줄인다고 하는 것이다.
복수의 구멍(1111)과, 압축 공기 라인(1152) 및 진공 라인(1154)을 접속하는 각 통류로(1159)에는 각각, 압력 센서(1182)와, 각 통류로(1159)를 개폐하는 전자기 밸브(1184)가 설치되어 있다. 각 압력 센서(1182)에 의해 검출된 압력은, 로터리 커넥터(1170)를 통해 제어부(1140)에 입력된다. 또한, 각 전자기 밸브(1184)는 제어부(1140)로부터 로터리 커넥터(1170)를 통해 입력된 제어 신호에 기초하여, 개폐된다.
이어서, 연마 테이블(1110)에 형성되는 복수의 구멍(1111)의 배열 패턴에 대해 설명한다. 도 6은 연마 테이블에 형성하는 복수의 구멍의 배열 패턴의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 연마 테이블(1110)에 복수의 구멍(1111)을 연마 테이블 중심으로부터 연마 테이블 외주부를 향해 소용돌이 형상으로 배열할 수 있다. 또한, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 연마 테이블(1110)에 복수의 구멍(1111)을 동심원 형상으로 배열할 수 있다. 또한, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 연마 테이블(1110)에 복수의 구멍(1111)을 격자 형상으로 배열할 수 있다.
또한, 연마 패드(1108)의 이면에는 점착제가 도포되어 있고, 이에 의해 연마 패드(1108)는 연마 테이블(1110)에 부착된다. 여기서, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 연마 테이블(1110)의 구멍(1111)의 주변에, 점착제가 부착되지 않는 코팅(비 점착제)을 실시함으로써, 점착제에 의한 연마 패드(1108)의 보유 지지력을 저해하지 않고, 연마 패드(1108)의 박리를 용이하게 할 수 있다.
이어서, 연마 패드(1108)의 박리 공정에 대해 설명한다. 도 7은 연마 패드의 박리 공정의 처리 플로우를 나타내는 도면이다. 도 8은 연마 패드의 박리 공정의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 연마 패드(1108)의 박리 공정에서는, 먼저, 조작 패널(130)로부터 연마 패드(1108) 박리를 위한 「가압」을 지시한다. 그러자, 제어부(1140)는 밸브 전환 신호를 가압 밸브(1158-1), 흡착 밸브(1158-2)에 출력한다. 이에 의해, 가압 밸브(1158-1), 흡착 밸브(1158-2)는, 「가압」 모드로 전환된다. 구체적으로는, 가압 밸브(1158-1)가 「개방」으로 되고, 흡착 밸브(1158-2)가 「폐쇄」로 된다.
제어부(1140)는 압력 레귤레이터(1156-1)에 대해 압력 설정을 행한다. 구체적으로는, 압력 레귤레이터(1156-1)를 「고압」으로 설정한다. 여기서, 고압이라 함은, 연마 패드(1108)가 박리되거나 또는 박리되기 쉬워지는 압력이다.
계속해서, 제어부(1140)는 전자기 밸브의 개폐 제어를 행한다. 예를 들어, 제어부(1140)는 프로그램된 순서에 따라서, 복수의 구멍(1111)에 대응하는 복수의 전자기 밸브(1184)를 「개방」으로 한다.
구체적으로는, 제어부(1140)는 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 먼저, 복수의 전자기 밸브(1184) 중, 연마 테이블(1110)의 주연부 구멍(1111)[예를 들어, 도 6의 (b)에 있어서의 제1 구멍(1111a)]에 대응하는 전자기 밸브(1184)를 「개방」으로 한다. 이에 의해, 제어부(1140)는 개방으로 된 전자기 밸브(1184)를 통해 연마 패드(1108)의 이면(1108b)에 공기를 주입하여 가압한다. 그 결과, 연마 패드(1108)의 주연부는 박리되거나 또는 박리되기 쉬워지므로, 연마 패드(1108)를 박리하기 위한 단서(1109)를 용이하게 만들 수 있다.
연마 테이블(1110)의 주연부 구멍(1111)에 공기를 주입한 상태에서, 공기를 주입한 통류로(1159)에 설치된 압력 센서(1182)는 이 통류로(1159), 바꿔 말하면 공기를 주입하고 있는 구멍(1111)의 압력을 계측한다. 제어부(1140)는 압력 센서(1182)에 의해 계측된 압력에 기초하여, 연마 패드(1108)의 부착 상태를 판정한다.
구체적으로는, 제어부(1140)는 압력 센서(1182)에 의해 계측된 압력이, 미리 설정된 임계값 압력보다 저하된 것을 검출하면, 이 부분의 연마 패드(1108)가 박리되었다고 판정한다. 즉, 연마 패드(1108)가 박리되어 있지 않은 상태에서 공기를 주입하면 구멍(1111)의 압력은 상승하고, 연마 패드(1108)가 박리되면 그곳으로부터 공기가 빠져나가기 때문에 압력은 저하된다. 제어부(1140)는 연마 패드(1108)가 박리되었다고 판정하면, 압력이 저하된 구멍(1111)에 대응하는 전자기 밸브(1184)를 「폐쇄」로 한다.
이와 같이 하여, 연마 테이블(1110)의 주연부의 구멍(1111)에 공기를 주입하여 연마 패드(1108)의 이면을 가압함으로써, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 작업원은, 단서(1109)를 파지하여 연마 패드(1108)의 박리를 행할 수 있다.
단서(1109)를 만든 후에는 사람의 손에 의해 연마 패드(1108)를 박리할 수도 있지만, 이 예에서는, 또한, 연마 패드(1108)의 박리를 어시스트하는 경우에 대해 설명한다. 제어부(1140)는 프로그램이 실행 중인 경우에는, 처음에 공기를 주입한 구멍(1111)[예를 들어, 도 6의 (b)에 있어서의 제1 구멍(1111a)]에 인접하는 다른 구멍(1111)[예를 들어, 도 6의 (b)에 있어서의 제2 구멍(1111b)]에 대응하는 전자기 밸브(1184)를 개방하여 공기를 주입한다.
그러자, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 공기의 주입에 의한 연마 패드(1108)의 이면(1108b)의 가압에 의해 연마 패드(1108)는 박리되거나, 또는 박리되기 쉬워지므로, 작업원은 용이하게 연마 패드(1108)를 박리할 수 있다.
공기를 주입한 다른 구멍(1111)에 대해서도 상기한 바와 마찬가지로, 구멍(1111)의 압력을 계측하여, 압력 저하가 검출되면, 이 구멍(1111)에 대응하는 전자기 밸브(1184)를 폐쇄하고, 또한 인접하는 다른 구멍(1111)에 대해서도 동일한 처리를 행한다. 도 8의 (d)(e)에 도시한 바와 같이, 연마 패드(1108)의 박리 작업과 인접 구멍(1111)으로부터의 가압을 반복함으로써, 연마 패드(1108)를 용이하게 박리할 수 있다. 또한, 제어부(1140)는, 예를 들어 연마 테이블(1110)의 주연부의 구멍(1111)으로부터 인접하는 구멍(1111)으로 순차 공기를 주입할 수 있다. 또한, 다른 방법으로서, 처음부터 모든 구멍에 동일한 압력으로 공기를 주입하여, 압력 저하가 검출된 구멍으로부터 순차적으로 그 구멍에 대응하는 전자기 밸브를 폐쇄하도록 해도 된다.
연마 패드(1108)를 전부 다 박리하면, 조작 패널(1130)을 통해 연마 패드의 박리의 「종료」를 지시한다. 그러자, 제어부(1140)는 프로그램이 종료되었다고 판단하고, 밸브 전환 신호를 가압 밸브(1158-1)에 출력한다. 이에 의해, 가압 밸브(1158-1)가 「폐쇄」로 되고, 연마 패드(1108)의 박리 공정은 종료로 된다.
이어서, 연마 패드(1108)의 부착 공정에 대해 설명한다. 도 9는 연마 패드의 부착 공정의 처리 플로우를 나타내는 도면이다. 도 10은, 연마 패드의 부착 공정의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
먼저, 작업원에 의해 연마 패드(1108)의 부착 작업이 행해진다. 이것은, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 작업원의 손에 의해, 연마 패드(1108)의 이면의 접착면을 연마 테이블(1110)에 순차 부착하는 작업이다.
연마 패드(1108)의 부착 작업이 종료되면, 조작 패널(1130)로부터, 연마 패드(1108)의 「흡인」을 지시한다. 그러자 제어부(1140)는 밸브 전환 신호를 가압 밸브(1158-1), 흡착 밸브(1158-2)에 출력한다. 이에 의해, 가압 밸브(1158-1), 흡착 밸브(1158-2)는, 「흡인」 모드로 전환된다. 구체적으로는, 가압 밸브(1158-1)가 「폐쇄」로 되고, 흡착 밸브(1158-2)가 「개방」으로 된다.
계속해서, 제어부(1140)는 전자기 밸브의 개폐 제어를 행한다. 구체적으로는, 제어부(1140)는 복수의 구멍(1111)에 대응하는 모든 전자기 밸브(1184)를 「개방」으로 한다. 이에 의해, 연마 테이블(1110)에 형성된 모든 구멍(1111)으로부터, 공기가 흡인된다.
그 결과, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 가령 연마 패드(1108)의 부착 작업 시에, 연마 패드(1108)의 이면(1108b)과, 연마 테이블(1110)의 부착면(1110a) 사이에 공기 굄(1107)이 발생한 경우에도, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 이 공기 굄(1107)으로부터 공기를 흡인하여, 공기 굄(1107)을 제거할 수 있다. 또한, 여기서는, 모든 구멍(1111)으로부터 공기를 흡인하는 예를 나타내었지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 공기 굄(1107)이 발생하고 있는 장소에 대응하는 적어도 하나의 구멍(1111)으로부터 공기를 흡인하도록 해도 된다.
공기 굄(1107)의 흡인이 종료되면, 제어부(1140)는 복수의 구멍(1111)에 대응하는 모든 전자기 밸브(1184)를 일단 「폐쇄」로 한다. 계속해서, 제어부(1140)는 밸브 전환 신호를 흡착 밸브(1158-2)에 출력한다. 이에 의해, 흡착 밸브(1158-2)는, 「가압」 모드로 전환된다. 구체적으로는, 흡착 밸브(1158-2)가 「폐쇄」로 된다.
계속해서, 제어부(1140)는 압력 레귤레이터(1156-1)에 대해 압력 설정을 행한다. 구체적으로는, 압력 레귤레이터(1156-1)를 「저압」으로 설정한다. 여기서, 저압이라 함은, 연마 패드(1108)가 박리되거나 박리되기 쉬워지는 일이 없는 정도의 압력이다. 압력 레귤레이터(1156-1)를 「저압」으로 설정하는 것은, 고압에서는 정상적으로 부착된 연마 패드(1108)가 박리되거나 또는 박리되기 쉬워지기 때문이다.
계속해서, 제어부(1140)는 밸브 전환 신호를 가압 밸브(1158-1)에 출력한다. 이에 의해, 가압 밸브(1158-1)는, 「가압」 모드로 전환된다. 구체적으로는, 가압 밸브(1158-1)가 「개방」으로 된다.
계속해서, 제어부(1140)는 복수의 구멍(1111)에 대응하는 모든 전자기 밸브(1184)를 「개방」으로 한다. 이에 의해, 도 10의 (d)에 도시한 바와 같이, 연마 테이블(1110)에 형성된 모든 구멍(1111)으로부터 연마 패드(1108)의 이면(1108b)으로, 공기가 주입된다.
연마 테이블(1110)의 모든 구멍(1111)에 공기를 주입한 상태에서, 통류로(1159)에 설치된 압력 센서(1182)는 통류로(1159), 바꿔 말하면 공기를 주입하고 있는 구멍(1111)의 압력을 계측한다. 제어부(1140)는 압력 센서(1182)에 의해 계측된 압력에 기초하여, 연마 패드(1108)의 부착 상태를 판정한다.
구체적으로는, 제어부(1140)는 압력 센서(1182)에 의해 계측된 압력이, 미리 설정된 임계값 압력보다 저하된 것을 검출하거나, 또는 계측된 압력의 상승 시간이, 미리 설정된 임계값 시간보다 길어진 것을 검출하면, 연마 패드(1108)의 어느 장소가 박리되어 있거나 또는 공기 굄이 발생하고 있는 등, 연마 패드의 부착 상태가 이상이라고 판정한다.
즉, 연마 패드(1108)가 박리되어 있으면, 공기를 주입해도 압력은 상승하지 않고, 공기 굄(1107)이 발생하고 있으면, 공기 굄(1107)이 발생하고 있지 않은 상태에 비해 압력의 상승에 필요로 하는 시간이 길어진다. 제어부(1140)는, 연마 패드(1108)의 부착 상태가 이상이라고 판정한 경우에는, 조작 패널(1130)에, 연마 패드(1108)의 부착이 「이상」이라는 취지를 표시한다.
한편, 제어부(1140)는 연마 패드(1108)의 부착 상태가 정상이라고 판정한 경우에는, 조작 패널(1130)에 연마 패드(1108)의 부착이 「정상」이라는 취지를 표시한다. 그리고, 제어부(1140)는 복수의 구멍(1111)에 대응하는 모든 전자기 밸브(1184)를 「폐쇄」로 한다.
이에 의해, 가령 연마 패드(1108)의 부착에 이상이 있는 경우에는, 부착 작업 직후의 빠른 단계에서 이것을 알아차릴 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 구멍(1111)의 전부에 대해 개별로 압력 센서(1182)를 설치하고 있으므로, 연마 패드(1108)의 부착 상태에 이상이 있을 때에, 어느 개소에서 이상이 발생하였는지를 특정할 수 있다. 단, 압력 센서(1182)는 각 구멍(1111)에 대해 개별로 설치하는 것이 아니라, 예를 들어 2개의 구멍(1111)에 대해 1개의 압력 센서(1182)를 설치하거나, 또는 4개의 구멍(1111)에 대해 1개의 압력 센서(1182)를 설치하는 등, 적시수를 조정할 수 있다. 또한, 모든 구멍(1111)에 대해 1개의 압력 센서(1182)를 설치해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 구멍(1111)의 전부에 대해 공기를 주입하여 연마 패드(1108)의 부착 상태를 판정하는 예를 나타내었지만, 이것으로 한정되지 않고, 적어도 1개의 구멍(1111)에 대해 공기를 주입하여, 이 개소의 연마 패드(1108)의 부착 상태를 판정할 수도 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 구멍(1111)의 각각이 연마 테이블(1110)을 관통하고, 구멍(1111)의 각각에 대해 통류로(1195)가 접속되는 예를 나타내었지만, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들어 복수의 구멍(1111)을 연마 테이블(1110) 내에서 1개로 통합하여 연마 테이블(1110)의 이면측에 개방시키고, 이것을 1개의 통류로(1195)와 접속할 수도 있다.
그 후, 조작 패널(1130)을 통해 연마 패드의 부착의 「종료」를 지시하면, 제어부(1140)는 밸브 전환 신호를 가압 밸브(1158-1)에 출력한다. 이에 의해, 가압 밸브(1158-1)가 「폐쇄」로 되고, 연마 패드(1108)의 부착 공정은 종료로 된다.
이상, 본 실시 형태에 따르면, 연마 패드(1108)의 박리 공정에 있어서는, 연마 패드(1108)의 이면(1108b)을 가압하므로, 기판의 연마 성능에 영향을 미치는 일 없이, 연마 패드(1108)를 박리하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 연마 패드(1108)의 부착 공정에 있어서는, 연마 패드(1108)의 이면(1108b)을 감압하므로, 가령 연마 패드(1108)에 공기 굄(1107)이 발생한 경우에서도, 이 공기 굄(1107)을 흡인하여 제거할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 연마 패드(1108)의 부착 공정에 있어서, 연마 패드(1108)의 이면(1108b)을 가압하고, 압력의 상승 시간이나 분포를 모니터함으로써 연마 패드(1108)의 부상, 박리 등 부착 상태를 판정할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 따르면, 기판의 연마 성능에 미치는 영향을 억제한 정밀도가 좋은 연마 패드(1108)의 재부착을 실현할 수 있다.
<제3∼5 실시 형태>
이하, 본원 발명의 제3∼5 실시 형태에 관한 연마 장치 및 연마 패드 박리 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 이하의 실시 형태는, 일례로서, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 연마 장치를 설명하지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 또한, 제3∼5 실시 형태에 관한 연마 장치 및 연마 패드 박리 방법은, 상기한 제1 실시 형태에 관한 연마 장치 및 연마 패드 재부착 방법과 조합하여 실시할 수 있다.
<제3 실시 형태>
도 11은, 연마 장치의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 연마 장치(2100)는 반도체 웨이퍼 등의 기판(2102)을 연마하기 위한 연마 패드(2108)를 상면에 설치 가능한 연마 테이블(2110)과, 연마 테이블(2110)을 회전 구동하는 제1 전동 모터(2112)와, 기판(2102)을 보유 지지 가능한 톱 링(2116)과, 톱 링(2116)을 회전 구동하는 제2 전동 모터(2118)를 구비한다.
또한, 연마 장치(2100)는 연마 패드(2108)의 상면에 연마재를 포함하는 연마지액을 공급하는 슬러리 라인(2120)과, 연마 패드(2108)의 컨디셔닝(드레싱)을 행하는 드레서 디스크(2122)를 갖는 드레서 유닛(2124)을 구비한다.
또한, 연마 장치(2100)는 연마 패드(2108)의 박리에 관한 각종 조작 지령을 입력하거나, 연마 패드(2108)의 박리에 관한 각종 정보를 출력하기 위한 조작 패널(2130)과, 연마 장치(2100)의 각 부품을 제어하는 제어부(2140)를 구비한다.
제어부(2140)는 연마 패드(2108)를 연마 테이블(2110)로부터 박리하는 박리 공정에 있어서, 연마 테이블(2110)에 부착된 연마 패드(2108)의 연마면의 반대측의 이면(2108b)을 압박하기 위한 컨트롤러이다.
또한, 연마 장치(2100)는 연마 장치(2100) 내의 압축 공기 라인(2152)과 후술하는 압박 부재(2200) 사이에서 유체를 출입하기 위한 로터리 조인트(2160, 2170)를 구비한다. 압축 공기 라인(2152)은 2계통의 압축 공기 라인(2152-1, 2152-2)으로 분기되어 있다. 압축 공기 라인(2152-1, 2152-2)은 각각, 로터리 조인트(2160, 2170)에 접속된다. 압축 공기 라인(2152)에는, 압력 레귤레이터(2156)가 설치되어 있다. 압축 공기 라인(2152-1, 2152-2)에는 각각, 라인을 개폐하는 밸브(2158-1, 2158-2)가 설치된다. 압력 레귤레이터(2156)는 압축 공기 라인(2152)으로부터 주입되는 공기의 압력을, 예를 들어 고압, 저압 등으로 제어하는 전공 레귤레이터이다. 또한, 압력 레귤레이터(2156)는 전공 레귤레이터로 한정되지는 않는다.
기판(2102)을 연마할 때는, 연마재를 포함하는 연마지액을 슬러리 라인(2120)으로부터 연마 패드(2108)의 상면에 공급하고, 제1 전동 모터(2112)에 의해 연마 테이블(2110)을 회전 구동한다. 그리고, 톱 링(2116)을, 연마 테이블(2110)의 회전축과는 편심된 회전축 주위로 회전한 상태에서, 톱 링(2116)에 보유 지지된 기판(2102)을 연마 패드(2108)에 압박한다. 이에 의해, 기판(2102)은 연마 패드(2108)에 의해 연마되어, 평탄화된다.
도 12는, 제3 실시 형태의 연마 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 13은, 압박 부재의 상세를 도시하는 도면이다. 도 12, 도 13에 도시한 바와 같이, 연마 테이블(2110)에는, 연마 패드(2108)가 부착되는 부착면(2110a)에 구멍(2111)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 연마 테이블(2110)은 연마 패드(2108)가 부착되는 부착면(2110a)과 부착면(2110a) 이외의 면[본 실시 형태에서는, 연마 테이블(2110)의 이면(2110b)]을 연통하는 구멍(연통로)(2111)이 형성되어 있다.
또한, 연마 테이블(2110)의 이면측에는, 연마 패드(2108)를 연마 테이블(2110)로부터 박리하는 박리 공정에 있어서, 연마 패드(2108)의 연마면의 반대측의 이면(2108b)을 압박하는 압박 부재(2200)가 설치되어 있다.
압박 부재(2200)는 구멍(2111)에 설치된 피스톤(2210)과, 박리 공정에 있어서 연마 패드(2108)의 이면(2108b)을 압박하는 방향으로 피스톤(2210)을 구동 가능한 구동 부재(2220)를 구비한다. 구동 부재(2220)는 연마 테이블(2110)의 이면측에 설치된 하우징(2230) 내에 수용되어 있다. 피스톤(2210)은 박리 공정 시에 연마 패드(2108)의 이면(2108b)을 압박하는 압박면(2210a)을 갖는다.
또한, 압박 부재(2200)는 피스톤(2210)이 연마 테이블(2110)의 이면(2110b)을 향하는 방향[피스톤(2210)이 연마 패드(2108)의 이면(2108b)으로부터 이격되는 방향]으로 이동하였을 때에, 피스톤(2210)의 이동을 규제하는 스토퍼 부재(2240)를 구비한다. 구체적으로는, 스토퍼 부재(2240)는 원통 형상부(2240-a)와, 원통 형상부(2240-a)의 한쪽의 단부로부터 외측으로 돌출되는 플랜지부(2240-b)를 갖는다.
또한, 압박 부재(2200)는 피스톤(2210)이 스토퍼 부재(2240)에 의해 이동이 규제된 상태에 있어서, 피스톤(2210)의 압박면(2210a)과, 연마 테이블(2110)의 부착면(2110a)이 동일면으로 되도록, 스토퍼 부재(2240)의 위치를 조정하는 심 부재(2250)를 구비한다.
구체적으로는, 심 부재(2250)는 원판 형상으로 형성되고, 원판의 중앙에 구멍이 형성되어 있다. 스토퍼 부재(2240)는 원통 형상부(2240-a)의 다른 쪽의 단부가 심 부재(2250)의 구멍을 통해 구멍(2111)에 삽입되고, 플랜지부(2240-b)가 심 부재(2250)를 통해 연마 테이블(2110)의 이면(2110b)에 나사(242)에 의해 고정됨으로써, 연마 테이블(2110)에 설치된다.
피스톤(2210)이 연마 테이블(2110)의 이면(2110b)을 향하는 방향으로 이동하면, 피스톤(2210)이 원통 형상부(2240-a)의 다른 쪽의 단부에 접촉함으로써 이동이 규제된다. 압박 부재(2200)는 심 부재(2250)의 두께를 조절함으로써, 피스톤(2210)이 스토퍼 부재(2240)에 의해 이동이 규제된 상태에 있어서 피스톤(2210)의 압박면(2210a)과 연마 테이블(2110)의 부착면(2110a)을 동일면으로 할 수 있다.
구동 부재(2220)는 유체(공기 등)를 유입출 가능한 제1 및 제2 연통구(2260a, 2260b)가 형성된 실린더(2260)와, 구획 부재(2270)를 구비한다. 구획 부재(2270)는 실린더(2260) 내의 제1 연통구(2260a)와 연통하는 제1 공간(2262)과, 실린더(2260) 내의 제2 연통구(2260b)와 연통하는 제2 공간(2264)을 구획하는 부재이다. 또한, 구동 부재(2220)는 구획 부재(2270)와 피스톤(2210)을 연결하는 연결 부재(2280)를 구비한다.
구동 부재(2220)는 제1 및 제2 연통구(2260a, 2260b)에 대한 유체의 유입출에 의해 피스톤(2210)을 연마 패드(2108)의 이면(2108b)에 대해 접리(接籬)하는 방향으로 구동하는 유체 실린더를 포함하고 있다. 단, 구동 부재(2220)는 유체 실린더로 한정되지 않고, 박리 공정에 있어서, 연마 패드(2108)의 이면(2108b)을 압박하는 방향으로 피스톤을 구동 가능한 것이면 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 연마 장치(2100)에 대해 압박 부재(2200)를 1개 설치하는 예를 나타내었지만, 이것으로 한정되지 않고, 복수의 압박 부재(2200)를 설치할 수도 있다.
또한, 도 12, 13에 있어서는, 실린더(2260)가 연마 테이블(2110)의 외부에 설치되는 예를 도시하였지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 도 14는, 압박 부재의 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 실린더(2260)는 연마 테이블(2110)에 형성된 구멍(2111)의 일부에 의해 형성되어도 된다. 이것에 의하면, 연마 테이블(2110)의 이면측에 하우징(2230)을 설치할 필요가 없으므로, 압박 부재(2200)를 콤팩트하게 형성할 수 있다.
또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 압축 공기 라인(2152-1, 2152-2)은 각각, 로터리 조인트(2160, 2170)를 통해, 제1 및 제2 연통구(2260a, 2260b)에 접속된다. 압축 공기 라인(2152-1)에는, 피스톤(2210)이 상승할 때의 스피드를 조정하기 위한 스피드 컨트롤 밸브(2182)가 설치되어 있다. 또한, 압축 공기 라인(2152-2)에는, 피스톤(2210)이 하강할 때의 스피드를 조정하기 위한 스피드 컨트롤 밸브(2184) 및 피스톤(2210)이 연마 테이블로부터 갑자기 튀어나오는 것을 방지하기 위한 스피드 컨트롤 밸브(2186)가 설치되어 있다.
이어서, 연마 패드(2108)의 박리 공정에 있어서의 압박 부재(2200)의 움직임에 대해 설명한다. 도 15는, 연마 패드의 박리 공정의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 15의 상측 도면은, 박리 공정이 아닌 통상 사용 시에 있어서의 압박 부재(2200)의 상태를 도시하는 도면이며, 도 15의 하측 도면은, 박리 공정에 있어서의 압박 부재(2200)의 상태를 도시하는 도면이다.
통상 사용 시에는, 도 15의 상측 도면에 도시한 바와 같이, 압축 공기 라인(2152-1)을 통해 제1 연통구(2260a)로부터 공기를 유입시킴으로써 피스톤(2210)을 하방으로 가압한다. 구체적으로는, 제어부(2140)는 밸브(2158-1)를 「개방(급기)」으로 제어하고, 밸브(2158-2)를 「폐쇄(배기)」로 제어한다. 이에 의해, 구획 부재(2270)가 하방으로 눌러 내려지므로, 구획 부재(2270)의 움직임에 연동하여 피스톤(2210)도 하방으로 눌러 내려진다. 하방으로 눌러 내려진 피스톤(2210)은 스토퍼 부재(2240)에 접촉한 상태로 된다.
한편, 박리 공정에 있어서는, 도 15의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 압축 공기 라인(2152-2)을 통해 제1 연통구(2260b)로부터 공기를 유입시킴으로써 피스톤(2210)을 상방으로 가압한다. 구체적으로는, 제어부(2140)는 밸브(2158-1)를 「폐쇄(배기)」로 제어하고, 밸브(2158-2)를 「개방(급기)」으로 제어한다. 이에 의해, 구획 부재(2270)가 상방에 밀어 올려지므로, 구획 부재(2270)의 움직임에 연동하여 피스톤(2210)도 상방으로 밀어 올려진다. 상방으로 밀어 올려진 피스톤(2210)은 연마 패드(2108)의 이면(2108b)을 압박하여 연마 패드(2108)를 박리한다.
본 실시 형태에 따르면, 기판(2102)의 연마 성능에 미치는 영향을 억제하고, 또한 연마 패드(2108)의 박리 작업을 생력화할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 도 15의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 피스톤(2210)의 압박력에 의해 연마 패드(2108)의 박리 작업이 어시스트되므로, 연마 패드(2108)를 용이하게 박리할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 연마 테이블로부터 돌출되는 단서를 미리 연마 패드에 형성하거나, 권취식의 지그를 사용하여 연마 패드를 박리하는 것을 필요로 하지 않는다. 그 결과, 기판(2102)의 연마 성능에 미치는 영향을 억제하고, 또한 연마 패드(2108)의 박리 작업을 생력화할 수 있다.
<제4 실시 형태>
이어서, 제4 실시 형태의 연마 장치에 대해 설명한다. 도 16은, 제4 실시 형태의 연마 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다. 제4 실시 형태는, 밸브(2158-1, 2158-2)의 개폐를 제어하기 위한 제어 신호를, 로터리 커넥터를 통해 밸브(2158-1, 2158-2)에 입력하는 점이 제3 실시 형태와 다르다. 제3 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 16에 도시한 바와 같이, 압축 공기 라인(2152)은 로터리 조인트(2160)에 입력되고, 로터리 조인트(2160)를 통과한 후에, 2계통의 압축 공기 라인(2152-1, 2152-2)으로 분기된다. 압축 공기 라인(2152-1, 2152-2)에는 각각, 라인을 개폐하는 밸브(2158-1, 2158-2)가 설치된다.
한편, 밸브(2158-1, 2158-2)의 개폐를 제어하기 위한 제어 신호가 전달되는 제어 신호 라인(2192)은 로터리 커넥터(2190)에 입력되고, 로터리 커넥터(2190)를 통해 밸브(2158-1, 2158-2)에 접속된다.
연마 장치(2100)의 통상 사용 시에는, 제어부(2140)는 밸브(2158-1)를 「개방(급기)」으로 제어하고, 밸브(2158-2)를 「폐쇄(배기)」로 제어한다. 이에 의해, 구획 부재(2270)가 하방으로 눌러 내려지므로, 구획 부재(2270)의 움직임에 연동하여 피스톤(2210)도 하방으로 눌러 내려진다. 하방으로 눌러 내려진 피스톤(2210)은 스토퍼 부재(2240)에 접촉한 상태로 된다.
한편, 박리 공정에 있어서는, 제어부(2140)는 밸브(2158-1)를 「폐쇄(배기)」로 제어하고, 밸브(2158-2)를 「개방(급기)」으로 제어한다. 이에 의해, 구획 부재(2270)가 상방으로 밀어 올려지므로, 구획 부재(2270)의 움직임에 연동하여 피스톤(2210)도 상방으로 밀어 올려진다. 상방으로 밀어 올려진 피스톤(2210)은 연마 패드(2108)의 이면(2108b)을 압박하여 연마 패드(2108)를 박리한다.
본 실시 형태에 따르면, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 기판(2102)의 연마 성능에 미치는 영향을 억제하고 또한, 연마 패드(2108)의 박리 작업을 생력화할 수 있다. 즉, 제4 실시 형태에 따르면, 박리 공정 시에, 피스톤(2210)의 압박력에 의해 연마 패드(2108)의 박리 작업이 어시스트되므로, 연마 패드(2108)를 용이하게 박리할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 연마 테이블로부터 돌출되는 단서를 미리 연마 패드에 형성하거나, 권취식의 지그를 사용하여 연마 패드를 박리하는 것을 필요로 하지 않는다. 그 결과, 기판(2102)의 연마 성능에 미치는 영향을 억제하고, 또한 연마 패드(2108)의 박리 작업을 생력화할 수 있다.
<제5 실시 형태>
이어서, 제5 실시 형태의 연마 장치에 대해 설명한다. 도 17은, 제5 실시 형태의 연마 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다. 제5 실시 형태는, 박리 공정이 행해질 때마다, 연마 장치(2100)[압박 부재(2200)]에 연마 패드 박리용 지그를 설치하여 사용하는 점이, 제3 및 제4 실시 형태와 다르다. 제3 및 제4 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 17에 도시한 바와 같이, 연마 패드 박리용 지그(2300)는 연마 장치(2100)의 외부에 설치된 압축 공기의 공급원에 접속되는 압축 공기 접속 포트(2302)와, 압축 공기 접속 포트(2302)로부터 공급된 압축 공기를 반송하는 압축 공기 라인(2304-1, 2340-2)을 구비한다.
압축 공기 라인(2304-1)에는, 압축 공기 라인(2304-1)을 개폐하는 밸브(2306) 및 피스톤(2210)이 상승할 때의 스피드를 조정하기 위한 스피드 컨트롤 밸브(2312)가 설치되어 있다. 또한, 압축 공기 라인(2304-2)에는, 압축 공기 라인(2304-2)을 개폐하는 밸브(2308), 피스톤(2210)이 하강할 때의 스피드를 조정하기 위한 스피드 컨트롤 밸브(2314) 및 피스톤(2210)이 연마 테이블로부터 갑자기 튀어나오는 것을 방지하기 위한 스피드 컨트롤 밸브(2316)가 설치되어 있다.
또한, 실린더(2260)에는, 제1 공간(2262)과 연통하는 지그 접속 포트(2322) 및 제2 공간(2264)과 연통하는 지그 접속 포트(2324)가 접속되어 있다. 연마 패드(2108)의 박리 공정이 행해질 때에는, 작업원에 의해, 연마 패드 박리용 지그(2300)의 압축 공기 라인(2304-1)이 지그 접속 포트(2322)에 접속되고, 압축 공기 라인(2304-2)이 지그 접속 포트(2324)에 접속된다.
연마 장치(2100)의 통상 사용 시에는, 제어부(2140)는 밸브(2306)를 「개방」으로 제어하고, 밸브(2308)를 「폐쇄」로 제어한다. 이에 의해, 구획 부재(2270)가 하방으로 눌러 내려지므로, 구획 부재(2270)의 움직임에 연동하여 피스톤(2210)도 하방으로 눌러 내려진다. 하방으로 눌러 내려진 피스톤(2210)은 스토퍼 부재(2240)에 접촉한 상태로 된다.
한편, 박리 공정에 있어서는, 제어부(2140)는 밸브(2306)를 「폐쇄」로 제어하고, 밸브(2308)를 「개방」으로 제어한다. 이에 의해, 구획 부재(2270)가 상방으로 밀어 올려지므로, 구획 부재(2270)의 움직임에 연동하여 피스톤(2210)도 상방으로 밀어 올려진다. 상방으로 밀어 올려진 피스톤(2210)은 연마 패드(2108)의 이면(2108b)을 압박하여 연마 패드(2108)를 박리한다.
본 실시 형태에 따르면, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 기판(2102)의 연마 성능에 미치는 영향을 억제하고, 또한 연마 패드(2108)의 박리 작업을 생력화할 수 있다. 즉, 제5 실시 형태에 따르면, 박리 공정 시에, 피스톤(2210)의 압박력에 의해 연마 패드(2108)의 박리 작업이 어시스트되므로, 연마 패드(2108)를 용이하게 박리할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 연마 테이블로부터 돌출되는 단서를 미리 연마 패드에 형성하거나, 권취식의 지그를 사용하여 연마 패드를 박리하는 것을 필요로 하지 않는다. 그 결과, 기판(2102)의 연마 성능에 미치는 영향을 억제하고, 또한 연마 패드(2108)의 박리 작업을 생력화할 수 있다.
100 : 연마 장치
102 : 기판
108 : 연마 패드
108a : 연마면
108b : 이면
109 : 점착면
110 : 연마 테이블
110a : 부착면
111 : 실리콘층
1100 : 연마 장치
1102 : 기판
1107 : 공기 굄
1108 : 연마 패드
1108a : 연마면
1108b : 이면
1109 : 단서
1110 : 연마 테이블
1110a : 부착면
1110b : 부착면의 반대측의 면
1111 : 구멍
1130 : 조작 패널
1140 : 제어부
1152 : 압축 공기 라인
1154 : 진공 라인
1159 : 통류로
1160 : 로터리 조인트
1170 : 로터리 커넥터
1182 : 압력 센서
2100 : 연마 장치
2102 : 기판
2108 : 연마 패드
2108b : 이면
2110 : 연마 테이블
2110a : 부착면
2110b : 이면
2111 : 구멍
2152 : 압축 공기 라인
2158-1, 158-2 : 밸브
2200 : 압박 부재
2210 : 피스톤
2210a : 접촉면
2220 : 구동 부재
2240 : 스토퍼 부재
2240-a : 원통 형상부
2240-b : 플랜지부
2250 : 심 부재
2260 : 실린더
2260a : 제1 연통구
2260b : 제2 연통구
2262 : 제1 공간
2264 : 제2 공간
2270 : 구획 부재
280 : 연결 부재

Claims (10)

  1. 기판을 연마하기 위한 연마 패드가 부착되는 부착면을 갖는 연마 테이블과,
    상기 연마 테이블의 부착면 상에 형성되고, 상기 연마 테이블과 상기 연마 패드 사이에 개재되는 실리콘층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘층은, 상기 부착면에 도포된, 실리콘 수지를 함유하는 점착제, 또는, 상기 부착면에 부착된, 실리콘 수지를 함유하는 점착 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실리콘층은, 상기 부착면에 도포된, 실리콘에 세라믹을 혼합한 수지계 도료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 테이블은, 탄화규소, 스테인리스강, 수지 및 산화알루미늄 중 적어도 1개를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘층과 상기 연마 패드 사이에 개재되는 연마 패드의 점착제를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 테이블에 부착된 연마 패드의 연마면의 반대측의 이면을 가압 또는 감압하는 제어부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 연마 테이블로부터 상기 연마 패드를 박리하는 박리 공정에 있어서 상기 연마 패드의 이면을 가압하거나, 또는, 상기 연마 패드를 상기 연마 테이블에 부착하는 부착 공정에 있어서 상기 연마 패드의 이면을 가압 또는 감압하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 패드를 상기 연마 테이블로부터 박리하는 박리 공정에 있어서, 상기 연마 패드의 연마면의 반대측의 이면을 압박하는 압박 부재를 더 구비하고,
    상기 압박 부재는, 상기 연마 테이블의 상기 연마 패드가 부착되는 부착면에 형성된 구멍에 설치된 피스톤과,
    상기 박리 공정에 있어서, 상기 연마 패드의 이면을 압박하는 방향으로 상기 피스톤을 구동 가능한 구동 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  8. 기판을 연마하기 위한 연마 패드가 부착되는 부착면을 갖는 연마 테이블의 상기 부착면에 실리콘층을 형성하고,
    상기 부착면에 형성된 실리콘층을 열처리하고,
    상기 열처리가 행해진 실리콘층의 상에 상기 연마 패드를 부착하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드의 부착 방법.
  9. 제8항의 연마 패드의 부착 방법, 또는 상기 연마 패드를 상기 연마 테이블로부터 박리하는 방법에 있어서,
    상기 연마 패드를 상기 연마 테이블로부터 박리하는 박리 공정에 있어서, 상기 연마 테이블에 부착된 연마 패드의 연마면의 반대측의 이면을 가압하거나, 또는, 상기 연마 패드를 상기 연마 테이블에 부착하는 부착 공정에 있어서 상기 연마 패드의 이면을 가압 또는 감압하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 재부착 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연마 패드의 박리 공정에 있어서, 상기 연마 테이블의 상기 연마 패드가 부착되는 부착면에 형성된 구멍에 설치된 피스톤을, 상기 연마 패드의 이면을 압박하는 방향으로 구동하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 재부착 방법.
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