KR20160120656A - 건식 연마 장치 - Google Patents

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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명의 과제는, 웨이퍼의 상태를 측정하는 측정기에 대한, 연마 부스러기나 가루 등의 이물질의 부착을 방지하는 것이다.
건식 연마 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 유지 테이블(21)과, 웨이퍼를 연마하는 연마 패드(46)의 중심과 회전축(40)의 중심을 일치시켜 장착되는 스핀들 유닛(43)을 갖는 연마 수단(41)과, 연마 수단과 유지 테이블을 상대적으로 접근 및 이격시키는 방향으로 연마 이송하는 연마 가공 이송 수단을 구비하고, 연마 패드의 중심에 형성된 빈 구멍(47)에는 스핀들 유닛에 형성된 관통 구멍(48)이 연통되며, 관통 구멍의 상단을 막는 커버 부재(62)에 의해 관통 구멍에 연통되는 폐색 공간(63)이 형성되고, 폐색 공간(63)에 설치된 측정기(60, 61)에 의해 관통 구멍을 통하여 웨이퍼(W)의 상태를 측정하는 구성으로 한다.

Description

건식 연마 장치{DRY TYPE POLISHING APPARATUS}
본 발명은 건식 환경(dry environment)의 가공실에서 웨이퍼를 연마하는 건식 연마 장치에 관한 것이다.
연마 가공에서는, 연삭 후의 웨이퍼의 피연삭면에 잔존하는 연삭 왜곡을 연마함으로써 항절 강도를 향상시키고 있다. 종래, 연마 장치로서 연마액을 이용하지 않고 웨이퍼를 연마하는 건식 연마 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 건식 연마 장치에서는, 연마 가공에서 발생되는 연마 부스러기나 연마 패드의 마모에 의한 가루 등의 미세한 이물질을, 배기(흡기)로 가공실로부터 배출하고, 가공실로부터 배기된 이물질을 적셔서 폐액으로 하여 처리하고 있다. 가공실을 건식 환경으로 한 채로, 이물질을 폐액으로 하고 있기 때문에, 가공실 내에서 이물질이 비산하는 일이 없어, 연마 장치가 설치되어 있는 클린룸(clean room)이 오염되는 일이 없다.
또한, 건식 연마 장치에서는, 웨이퍼의 외경보다 큰 직경의 연마 패드를 이용하여 웨이퍼를 연마하는 것도 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조). 특허문헌 2에 기재된 건식 연마 장치는, 연마 패드의 중심과 웨이퍼의 중심을 어긋나게 한 상태로 연마 패드를 웨이퍼에 접촉시킴으로써, 보다 효율적으로 연마 패드에 의해 웨이퍼를 연마하는 것이 가능하게 되어 있다. 이들 특허문헌 1, 2에 기재된 건식 연마 장치에 있어서는, 웨이퍼 연마 시의 마찰열에 의한 면 소성 방지를 위해 연마 중인 웨이퍼의 표면 온도의 측정이나, 보다 높은 정밀도의 연마 가공을 위해 연마 중인 웨이퍼의 두께 측정이 필요하게 된다.
특허문헌 1: 일본 특허 제4464113호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 제4754870호 공보
그런데, 특허문헌 2의 건식 연마 장치에서는, 반도체 웨이퍼의 전체면이 연마 패드에 의해 덮여져 있기 때문에, 전술한 바와 같은 웨이퍼의 온도 측정용 측정기나 웨이퍼 두께 측정용 측정기를 설치할 장소가 없다. 이 경우, 연마 패드의 중심에 빈 구멍을 형성하고, 이 빈 구멍에 연속하는 관통 구멍을 스핀들 유닛에 형성하여, 스핀들 유닛의 상방으로부터 관통 구멍을 통하여 웨이퍼의 상태를 측정하는 구성이 고려된다. 그러나, 연마 패드의 빈 구멍에 미세한 이물질이 들어가면, 스핀들 유닛의 관통 구멍을 통하여 이물질이 측정기에 부착되어, 측정기를 오염시켜 버린다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼의 상태를 측정하는 측정기에, 연마 부스러기나 가루 등의 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있는 건식 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 건식 연마 장치는, 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블과, 상기 유지 테이블에 유지되는 웨이퍼를 연마하는 연마 패드의 중심과 회전축의 중심을 일치시켜 장착되는 스핀들 유닛을 갖는 연마 수단과, 상기 연마 수단과 상기 유지 테이블을 상대적으로 접근 및 이격시키는 방향으로 연마 이송하는 연마 가공 이송 수단을 구비하는 건식 연마 장치로서, 상기 연마 수단은, 상기 연마 패드의 중심을 중심으로 한 원기둥형의 빈 구멍과, 상기 스핀들 유닛의 상기 회전축 내를 연장 방향으로 관통하여 한쪽 끝이 상기 빈 구멍과 연통하는 관통 구멍과, 상기 관통 구멍의 다른쪽 끝과 연통하는 폐색 공간을 형성하는 커버 부재를 구비하고, 상기 폐색 공간 내에 연마 중인 웨이퍼의 상태를 측정하는 측정기를 설치한다.
이 구성에 따르면, 연마 수단의 관통 구멍의 다른쪽 끝이 커버 부재의 폐색 공간에 의해 막힐 수 있기 때문에, 빈 구멍 및 관통 구멍에 대한 공기의 출입이 억제된다. 이 때문에, 관통 구멍에 있어서의 공기의 흐름이 없어지기 때문에, 연마 패드나 웨이퍼에 부착되어 있는 연마 부스러기나 가루 등의 미세한 이물질이 휘말려 올라가도, 빈 구멍 및 관통 구멍 내에 미세한 이물질이 들어가기 어렵게 되어 있다. 관통 구멍의 다른쪽 끝에 연결되는 폐색 공간에 미세한 이물질이 들어가기 어렵기 때문에, 폐색 공간에 설치된 측정기에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 상태를 양호하게 측정하면서 건식 연마 장치로 연마할 수 있다.
또한, 상기 건식 연마 장치에 있어서, 상기 폐색 공간과 공기를 공급하는 공기 공급원을 연통시키는 공기 공급 수단을 구비하고, 적어도 상기 연마 패드의 연마면을 웨이퍼의 상면에 접근시키는 연마 이송 작동 시에 상기 공기 공급 수단에 의해 공기를 공급하여 상기 폐색 공간을 양압(positive pressure)으로 한다.
본 발명에 따르면, 연마 수단의 관통 구멍의 다른쪽 끝이 커버 부재의 폐색 공간에서 막혀, 빈 구멍 및 관통 구멍에 대한 공기의 출입이 억제되기 때문에, 웨이퍼의 상태를 측정하는 측정기에 미세한 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 건식 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 이물질에 의해 측정기가 오염되는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 연마 수단의 연마 작동의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 연마 수단의 연마 작동의 일례를 나타내는 도면이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 실시형태에 따른 건식 연마 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 건식 연마 장치의 사시도이다. 도 2는 이물질에 의해 측정기가 오염되는 모습을 나타내는 설명도이다. 또한, 본 실시형태에 따른 건식 연마 장치는, 도 1에 나타내는 바와 같은 연마 전용 장치에 한정되지 않고, 예컨대, 연삭, 연마, 세정 등의 일련의 가공이 전자동으로 실시되는 풀 오토 타입(full auto type)의 가공 장치에 삽입되어도 좋다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 건식 연마 장치(1)는 연마 수단(41)을 이용하여 연삭 후의 웨이퍼(W)를 연마함으로써, 웨이퍼(W)의 피연삭면[상면(81)]에 잔존하는 연삭 왜곡을 제거하도록 구성되어 있다. 건식 연마 장치(1)는 건식 환경의 가공실(도시하지 않음)에서 연마액을 이용하지 않으면서 웨이퍼(W)를 연마하는 것으로, 연마 부스러기나 연마 패드의 마모에 의한 가루 등의 미세한 이물질을 가공실로부터 흡인 배기하고 있다. 또한, 웨이퍼(W)는 실리콘, 갈륨비소 등의 반도체 기판이어도 좋고, 사파이어, 탄화규소 등인 경질의 무기 재료 기판이어도 좋다. 또한, 웨이퍼(W)는 디바이스 형성 후의 반도체 기판이나 무기 재료 기판이어도 좋다.
건식 연마 장치(1)의 베이스(11)의 상면에는 X축 방향으로 연장되는 직사각 형상의 개구가 형성되며, 이 개구는 유지 테이블(21)과 함께 이동 가능한 테이블 커버(12) 및 주름 상자형의 방진 커버(13)에 의해 덮여져 있다. 방진 커버(13)의 하방에는 유지 테이블(21)을 X축 방향으로 이동시키는 이동 수단(24)과, 유지 테이블(21)을 연속 회전시키는 회전 수단(22)이 마련되어 있다. 유지 테이블(21)의 표면에는 다공질의 다공성 재료에 의해 웨이퍼(W)를 흡착하는 유지면(23)이 형성되어 있다. 유지면(23)은 유지 테이블(21) 내의 유로를 통하여 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 유지면(23)에 생기는 부압(negative pressure)에 의해 웨이퍼(W)가 흡인 유지된다.
이동 수단(24)은, 베이스(11) 상에 배치되어 X축 방향으로 평행한 한쌍의 가이드 레일(51)과, 한쌍의 가이드 레일(51)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동식 X축 테이블(52)을 구비하고 있다. X축 테이블(52)의 배면측에는, 너트부(도시하지 않음)가 형성되고, 이 너트부에 볼 나사(53)가 나사 결합되어 있다. 그리고, 볼 나사(53)의 일단부에 연결된 구동 모터(54)가 회전 구동됨으로써, 유지 테이블(21)이 한쌍의 가이드 레일(51)을 따라 X축 방향으로 움직이게 된다. 회전 수단(22)은 X축 테이블(52) 상에 마련되어 있고, Z축을 중심으로 유지 테이블(21)을 회전 가능하게 지지하고 있다.
베이스(11) 상의 칼럼(14)에는 연마 수단(41)과 유지 테이블(21)을 상대적으로 접근 및 이격시키는, Z축 방향으로 연마 이송하는 연마 가공 이송 수단(31)이 마련되어 있다. 연마 가공 이송 수단(31)은 칼럼(14)에 배치된, Z축 방향으로 평행한 한쌍의 가이드 레일(32)과, 한쌍의 가이드 레일(32)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동식 Z축 테이블(33)을 구비하고 있다. Z축 테이블(33)의 배면측에는 너트부(도시하지 않음)가 형성되고, 이 너트부에 볼 나사(34)가 나사 결합되어 있다. 볼 나사(34)의 일단부에 연결된 구동 모터(35)에 의해 볼 나사(34)가 회전 구동됨으로써, 연마 수단(41)이 가이드 레일(32)을 따라 연마 이송된다.
연마 수단(41)은 하우징(42)을 통해 Z축 테이블(33)의 전방면에 부착되어 있고, 스핀들 유닛(43)의 하부에 연마 패드(46)가 마련되도록 구성되어 있다. 스핀들 유닛(43)에는 플랜지(45)가 마련되고, 플랜지(45)를 통해 하우징(42)에 연마 수단(41)이 지지된다. 스핀들 유닛(43)의 하부는 마운트(44)로 되어 있고, 마운트(44)의 하면에는, 유지 테이블(21)에 유지되는 웨이퍼(W)를 연마하는 연마 패드(46)가 장착되어 있다. 연마 패드(46)는 발포재나 섬유질 등으로 형성되어 있고, 연마 패드(46)의 중심과 회전축의 중심이 일치하게 되도록 연마 수단(41)의 스핀들 유닛(43)에 장착되어 있다.
건식 연마 장치(1)에는, 장치 각 부분을 통괄 제어하는 제어부(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 제어부는, 각종 처리를 실행하는 프로세서나 메모리 등에 의해 구성된다. 메모리는 용도에 따라 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등인 하나 또는 복수의 기억 매체로 구성된다. 이와 같이 구성된 건식 연마 장치(1)에서는, 스핀들 유닛(43)에 의해 연마 패드(46)가 Z축을 중심으로 회전되면서 유지 테이블(21)에 접근된다. 그리고, 연마 패드(46)가 웨이퍼(W)에 회전 접촉함으로써, 웨이퍼(W)의 피연삭면이 연마된다.
또한, 건식 연마 장치(1)의 연마 중에는, 마찰열에 의한 면 소성 방지를 위해 온도 측정을 위해 또는 높은 정밀도의 연마 가공을 위해 웨이퍼(W)의 두께 측정이 실시된다. 그러나, 본 실시형태의 건식 연마 장치(1)와 같이, 웨이퍼(W)의 외경보다 큰 직경의 연마 패드(46)를 이용하여, 웨이퍼(W)가 연마 패드(46)에 의해 덮여져 있는 상태에서는, 온도 측정이나 두께 측정에 이용하는 측정기의 설치 공간이 없다. 이 때문에, 도 2의 (a)의 비교예에 나타내는 바와 같이, 연마 패드(46)의 중심에 빈 구멍(47)을 형성하고, 이 빈 구멍(47)에 연속하는 관통 구멍(48)을 스핀들 유닛(43)에 형성하여, 스핀들 유닛(43)의 상방으로부터 관통 구멍(48)을 통하여 측정 가능하도록 측정기(60, 61)를 설치하는 구성이 고려된다.
그러나, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 스핀들 유닛(43)의 관통 구멍(48)의 바로 위에 측정기(60, 61)가 존재하기 때문에, 연마 가공에서 발생되는 연마 부스러기나 연마 패드(46)의 마모에 의한 가루 등의 미세한 이물질(70)이 측정기(60, 61)에 부착되어, 측정 정밀도를 열화시킨다고 하는 문제가 발생된다. 여기서, 본원 발명자는 측정기(60, 61)가 이물질(70)에 의해 오염되는 모습을 상세하게 관찰한 바, 웨이퍼(W)의 연마 중보다 연마 작동의 개시 시에 연마 수단(41)이 웨이퍼(W)에 가까워졌을 때의 기세로, 이물질(70)이 휘말려 올라가 관통 구멍(48)을 통하여 측정기(60, 61)에 부착되는 것을 확인하였다.
이것은, 연마 패드(46)가 웨이퍼(W)에 가까워졌을 때에, 연마 패드(46)의 연마면(49)과 웨이퍼(W)의 상면(81)의 간극에서의 공기가 압축되어 빈 구멍(47)을 통해 관통 구멍(48)에 들어가, 관통 구멍(48)의 상단(다른쪽 끝)으로부터 분출되는 공기의 흐름이 생기기 때문이라고 생각된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 이러한 공기의 흐름을 차단하도록 관통 구멍(48)의 상단을 커버 부재(62)(도 3 참조)로 막도록 하고 있다. 그리고, 관통 구멍(48)의 상단에 연속하는 폐색 공간(63)을 커버 부재(62)에 마련하고, 이 폐색 공간(63) 내에 측정기(60, 61)를 설치함으로써, 관통 구멍(48)에 있어서의 공기의 흐름을 없애고 측정기(60, 61)에 대한 이물질(70)의 부착을 억제하고 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 연마 수단의 구성 및 연마 작동에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은 제1 실시형태에 따른 연마 수단의 연마 작동의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 이하의 설명에서는, 설명의 편의 상, 스핀들 유닛의 스핀들 케이스를 생략하고, 회전축이 노출된 상태를 예시하여 설명한다.
도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 스핀들 유닛(43) 내의 회전축(40)의 하부에는 마운트(44)가 마련되어 있고, 마운트(44)에는 유지 테이블(21) 상의 웨이퍼(W)의 외경보다 큰 직경의 연마 패드(46)가 장착되어 있다. 연마 패드(46)의 중심에는 빈 구멍(47)이 개구되어 있고, 스핀들 유닛(43)의 회전축(40)의 중심에는 관통 구멍(48)이 연장 방향(상하 방향)으로 관통하고 있다. 관통 구멍(48)의 한쪽 끝(하단)은 연마 패드(46)의 빈 구멍(47)에 연통하고 있다. 즉, 연마 수단(41)은 연마 패드(46)의 중심을 중심으로 한 원기둥형의 빈 구멍(47)과, 회전축(40) 내를 연장 방향으로 관통하는 관통 구멍(48)을 구비하고 있다.
또한, 연마 수단(41)은 관통 구멍(48)의 다른쪽 끝(상단)을 막아, 관통 구멍(48) 내의 공기의 흐름을 억제하는 커버 부재(62)를 구비하고 있다. 커버 부재(62)에는, 관통 구멍(48)의 다른쪽 끝에 연통하는 폐색 공간(63)이 형성되어 있고, 폐색 공간(63) 내에 연마 중인 웨이퍼(W)의 상태를 측정하는 측정기(60, 61)가 설치되어 있다. 측정기(60, 61)는 관통 구멍(48)의 바로 위에 설치되어 있고, 관통 구멍(48) 및 빈 구멍(47)을 통해 바로 위로부터 웨이퍼(W)의 상태를 측정한다. 이때, 관통 구멍(48)의 다른쪽 끝이 커버 부재(62)로 막힐 수 있기 때문에, 관통 구멍(48)을 통하여 폐색 공간(63) 내의 측정기(60, 61)를 향하는 공기의 흐름이 억제되고 있다.
여기서, 연마 중인 웨이퍼(W)의 상태로서는, 전술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 온도, 웨이퍼(W)의 두께 등을 예로 들 수 있다. 측정기(60)는 소위 방사 온도계이며, 비접촉으로 웨이퍼(W)의 표면 온도를 측정한다. 측정기(61)는 간섭 분광기 등의 광 센서이며, 비접촉으로 웨이퍼(W)의 두께를 측정한다. 측정기(60, 61)의 측정 결과로부터, 연마 중인 웨이퍼(W)의 표면 온도나 연마량이 측정되어, 마찰열에 의한 면 소성을 방지하며 웨이퍼(W)를 높은 정밀도로 연마할 수 있다. 이들 측정기(60, 61)의 측정 결과는 연마 중에 제어부(도시하지 않음)에 출력되어, 제어부에 의해 측정 결과에 기초하여 연마 수단(41)의 작동이 제어된다.
이 연마 수단(41)에서는, 유지 테이블(21) 상에 웨이퍼(W)가 배치되면, 유지 테이블(21)의 유지면(23)에 웨이퍼(W)가 유지된다. 유지 테이블(21)이 연마 수단(41)의 하방으로 이동되어, 연마 패드(46)의 바로 아래에 웨이퍼(W)가 위치 부여된다. 이때, 웨이퍼(W)로부터 연마 패드(46)가 충분히 이격되는 대기 위치에 연마 수단(41)이 정지되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 상면(81)과 연마 패드(46)의 연마면(49) 사이나 관통 구멍(48) 내에 공기의 흐름이 발생되지 않는다. 그리고, 연마 수단(41)이 연마 패드(46)를 회전시키면서, 대기 위치로부터 웨이퍼(W)의 상면(81)을 향하여 이동된다.
도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 연마 패드(46)의 연마면(49)이 웨이퍼(W)의 상면(81)에 가까워지면, 연마 패드(46)의 연마면(49)과 웨이퍼(W)의 상면(81)의 간극에서의 공기가 압축된다. 간극 내의 공기가 웨이퍼(W)의 상면(81)을 따라 도피하고자 하지만, 관통 구멍(48)의 다른쪽 끝, 즉 상단이 커버 부재(62)에 막혀 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 직경 방향 내측에는 공기의 도피로가 없어지게 된다. 이 때문에, 간극 내의 공기는 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측을 향하여 흘러, 빈 구멍(47) 및 관통 구멍(48) 내에서 공기가 흐르는 것이 방지된다. 관통 구멍(48)을 상방으로 빠져나가는 공기의 도피로가 커버 부재(62)에 의해 차단됨으로써 공기의 흐름이 제어된다.
이때, 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측을 향하여 공기가 흐르기 때문에, 연마 패드(46)나 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 미세한 이물질(70)이 휘감겨 올라가는 것이 방지된다. 만약 휘감겨 올라간 경우라도, 관통 구멍(48) 내에 공기의 흐름이 없기 때문에 관통 구멍(48) 내에 이물질(70)이 들어가기 어렵게 되어 있다. 따라서, 관통 구멍(48)을 통하여 폐색 공간(63)에 이물질(70)이 들어가기 어렵게 되어 있어, 폐색 공간(63)에 설치된 측정기(60, 61)에 대한 이물질(70)의 부착이 방지된다. 이와 같이, 커버 부재(62)에 의해 공기의 흐름을 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측으로 유도함으로써, 간단한 구성으로 측정기(60, 61)에 대한 이물질(70)의 부착을 방지한다.
도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 연마 패드(46)의 연마면(49)이 웨이퍼(W)의 상면(81)에 접촉되면, 웨이퍼(W)의 상면(81)이 연마 패드(46)에 의해 연마된다. 이때, 폐색 공간(63) 내의 측정기(60, 61)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 온도나 두께가 실시간으로 측정되고, 측정기(60, 61)의 측정 결과에 기초하여 연마 수단(41)이 제어된다. 측정기(60)에 의해 측정된 온도가, 면 소성이 생기는 온도를 하회하고 있는 동안에는 웨이퍼(W)의 연마가 계속되고, 면 소성이 생기는 온도가 되면 웨이퍼(W)의 연마가 중지된다. 그리고, 측정기(61)에 의해 측정된 웨이퍼(W)의 두께가, 연삭 왜곡이 제거되는 목표 두께로 될 때까지 연마 수단(41)이 연마 이송된다.
이상, 제1 실시형태에 따른 건식 연마 장치(1)에 있어서는, 연마 수단(41)의 관통 구멍(48)의 상단이 커버 부재(62)의 폐색 공간(63)에 의해 막히기 때문에, 빈 구멍(47) 및 관통 구멍(48)에 대한 공기의 출입이 억제되고 있다. 이로 인해, 관통 구멍(48)에 있어서의 공기의 흐름이 없어지기 때문에, 연마 패드(46)나 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 연마 부스러기나 가루 등의 미세한 이물질(70)이 휘감겨 올라가도, 빈 구멍(47) 및 관통 구멍(48) 내에 미세한 이물질(70)이 들어가기 어렵게 되어 있다. 관통 구멍(48)의 상단에 연속하는 폐색 공간(63)으로 미세한 이물질(70)이 들어가기 어렵기 때문에, 폐색 공간(63)에 설치된 측정기(60, 61)에 이물질(70)이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 상태를 양호하게 측정하면서 건식 연마 장치(1)로 연마할 수 있다.
다음에, 도 4를 참조하여, 제2 실시형태에 따른 건식 연마 장치에 있어서의 연마 수단에 대해서 설명한다. 도 4는 제2 실시형태에 따른 연마 수단의 연마 작동의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 제2 실시형태에서는, 관통 구멍 내를 양압으로 하면서 연마 패드를 웨이퍼에 접근시킨다는 점에서 제1 실시형태와 상이하다. 따라서, 주로 상이점에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 설명의 편의 상, 스핀들 유닛의 스핀들 케이스를 생략하여, 회전축이 노출된 상태를 예시하여 설명한다.
도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 연마 수단(41)은 폐색 공간(63)과, 공기를 공급하는 공기 공급원(65)을 연통시키는 공기 공급 수단(64)이 마련되어 있는 것 이외에는, 제1 실시형태에 따른 연마 수단(41)과 동일한 구성이다. 공기 공급 수단(64)은 적어도 연마 패드(46)의 연마면(49)을 웨이퍼(W)의 상면(81)에 접근시키는 연마 이송 작동 시에, 폐색 공간(63)에 공기를 공급하여 폐색 공간(63)을 양압으로 하도록 구성되어 있다. 또한, 공기 공급원(65)은 공기 공급 수단(64)을 통해 폐색 공간(63)에 공기를 공급할 수 있는 구성이면 좋고, 예컨대, 건식 연마 장치(1)가 설치되는 공장 내에 마련되어 있어도 좋으며, 장치 자체에 마련되어 있어도 좋다.
이 연마 수단(41)에서는, 유지 테이블(21) 상에 웨이퍼(W)가 배치되면, 유지 테이블(21)의 유지면(23)에 웨이퍼(W)가 유지된다. 유지 테이블(21)이 연마 수단(41)의 하방으로 이동되어, 연마 패드(46)의 바로 아래에 웨이퍼(W)가 위치 부여된다. 이때, 웨이퍼(W)로부터 연마 패드(46)가 충분히 이격되는 대기 위치에 연마 수단(41)이 정지되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 상면(81)과 연마 패드(46)의 연마면(49) 사이나 관통 구멍(48) 내에 공기의 흐름이 발생되지 않는다. 그리고, 연마 수단(41)이 연마 패드(46)를 회전시키면서, 대기 위치로부터 웨이퍼(W)의 상면(81)을 향하여 이동된다.
도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 연마 패드(46)가 대기 위치로부터 웨이퍼(W)를 향하여 하강되면, 공기 공급 수단(64)에 의해 공기 공급원(65)으로부터 폐색 공간(63)에 공기가 공급된다. 이 경우, 공기 공급 수단(64)의 관로에 마련한 개폐 밸브(도시하지 않음)에 의해 폐색 공간(63)으로의 공기의 공급이 제어된다. 폐색 공간(63)에 공기가 공급되면, 폐색 공간(63)이 양압이 되어 폐색 공간(63)에 연통하는 관통 구멍(48) 및 빈 구멍(47)도 양압이 된다. 따라서, 연마 패드(46)의 연마면(49)과 웨이퍼(W)의 상면(81)의 간극에서의 공기가 압축되어도, 간극 내의 공기는 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측을 향하여 흐른다.
이때, 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측을 향하여 공기가 흐르기 때문에, 연마 패드(46)나 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 미세한 이물질(70)이 휘말려 올라가는 것이 방지된다. 만약 휘말려 올라간 경우라도, 관통 구멍(48) 내에 공기의 흐름이 없기 때문에 관통 구멍(48) 내에 이물질(70)이 들어가기 어렵게 되어 있다. 따라서, 관통 구멍(48)을 통하여 폐색 공간(63)에 이물질(70)이 들어가는 일이 없어, 폐색 공간(63)에 설치된 측정기(60, 61)에 이물질(70)이 부착되는 일이 없다. 이와 같이, 공기 공급 수단(64)에 의해 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측을 향하는 공기의 흐름을 만들어 냄으로써, 측정기(60, 61)에 대한 이물질(70)의 부착을 확실하게 방지하고 있다.
도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 연마 패드(46)의 연마면(49)이 웨이퍼(W)의 상면(81)에 접촉되면, 공기 공급원(65)으로부터의 공기의 공급이 정지되고, 웨이퍼(W)의 상면(81)이 연마 패드(46)에 의해 연마된다. 이때, 폐색 공간(63) 내의 측정기(60, 61)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 온도나 두께가 실시간으로 측정되고, 측정기(60, 61)의 측정 결과에 기초하여 연마 수단(41)이 제어된다. 측정기(60)에 의해 측정된 온도가, 면 소성이 생기는 온도를 하회하고 있는 동안에는 웨이퍼(W)의 연마가 계속되고, 면 소성이 생기는 온도가 되면 웨이퍼(W)의 연마가 중지된다. 그리고, 측정기(61)에 의해 측정된 웨이퍼(W)의 두께가 목표의 두께가 될 때까지 연마 수단(41)이 연마 이송된다.
이상, 제2 실시형태에 따른 건식 연마 장치(1)에 있어서는, 측정기(60, 61)가 설치된 폐색 공간(63)을 양압으로 함으로써, 관통 구멍(48)을 통하여 빈 구멍(47)으로부터 웨이퍼(W)를 향해 공기가 분출된다. 따라서, 연마 수단(41)의 연마 이송 작동 시에, 빈 구멍(47) 및 관통 구멍(48)에 공기가 들어가는 일이 없어, 폐색 공간(63)에 설치된 측정기(60, 61)에 이물질(70)이 부착되는 일이 없다. 따라서, 웨이퍼(W)의 상태를 양호하게 측정하면서 건식 연마 장치(1)로 연마할 수 있다.
또한, 본 발명은 이상의 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지로 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 대해서는, 도시된 것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절하게 변경하는 것이 가능하다. 그 외, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
예컨대, 제1 실시형태, 제2 실시형태에서는, 연마 패드(46)가 웨이퍼(W)의 전체면을 덮을 수 있는 크기를 갖는 구성으로 하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 연마 패드(46)는 웨이퍼(W)보다 작게 형성되어 있어도 좋다.
또한, 제1 실시형태, 제2 실시형태에서는, 연마 가공 이송 수단(31)에 의해 유지 테이블(21)에 대하여 연마 패드(46)를 연마 이송하는 구성으로 하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 연마 가공 이송 수단(31)은 연마 수단(41)과 유지 테이블(21)을 상대적으로 접근 및 이격시키는 방향으로 연마 이송하는 구성이면 좋고, 연마 패드(46)에 대하여 유지 테이블(21)을 연마 이송하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 제1 실시형태, 제2 실시형태에서는, 연마 패드(46)에 원기둥형의 빈 구멍(47)이 형성되었지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 연마 패드(46)의 빈 구멍(47)의 형태는 특별히 한정되지 않고, 측정기(60, 61)의 측정을 저해하지 않도록 형성되어 있으면 좋다.
또한, 제1 실시형태, 제2 실시형태에서는, 커버 부재(62)가 관통 구멍(48)의 상단을 막도록 마련되는 구성에 대해서 설명하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 커버 부재(62)는 관통 구멍(48)의 상단을 완전히 막는 구성으로 한정되지 않고, 폐색 공간(63)까지 이물질(70)이 진입하지 않을 정도로 공기의 도피로가 형성되어 있어도 좋다. 즉, 폐색 공간(63)은 완전히 공기의 도피로가 없는 상태인 것으로 한정되지 않는다.
또한, 제1 실시형태, 제2 실시형태에서는, 건식 연마 장치(1)가 측정기(60, 61)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 온도와 두께를 동시에 측정하는 구성에 대해서 설명하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 건식 연마 장치(1)는 측정기(60) 또는 측정기(61)에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 온도와 두께 중 어느 하나를 측정하여도 좋다. 또한, 건식 연마 장치(1)는 웨이퍼(W)의 표면 온도 및 두께 이외에 연마 중인 웨이퍼(W)의 상태를 측정하는 측정기를 구비하고 있어도 좋다.
또한, 제2 실시형태에서는, 연마 패드(46)의 연마면(49)이 웨이퍼(W)의 상면(81)에 접촉할 때까지, 공기 공급 수단(64)에 의해 폐색 공간(63)에 공기가 공급되는 구성으로 하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 공기 공급 수단(64)은 적어도 연마 패드(46)의 연마면(49)을 웨이퍼(W)의 상면(81)에 접근시키는 연마 이송 작동 시에 폐색 공간(63)에 공기를 공급하는 구성이면 좋다. 예컨대, 공기 공급 수단(64)은 연마 중에 항상 폐색 공간(63)에 공기를 계속해서 공급하여도 좋고, 연마 패드(46)의 연마면(49)과 웨이퍼(W)의 상면(81)의 접촉 직전의 순간에만 폐색 공간(63)에 공기를 공급하여도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼의 상태를 측정하는 측정기에 대한 연마 부스러기나 가루 등의 이물질의 부착을 방지할 수 있다고 하는 효과를 가지며, 특히, 건식 환경의 가공실에서 웨이퍼를 연마하는 건식 연마 장치에 유용하다.
1 : 건식 연마 장치
21 : 유지 테이블
31 : 연마 가공 이송 수단
40 : 회전축
41 : 연마 수단
43 : 스핀들 유닛
46 : 연마 패드
47 : 빈 구멍
48 : 관통 구멍
60, 61 : 측정기
62 : 커버 부재
63 : 폐색 공간
64 : 공기 공급 수단
65 : 공기 공급원
W : 웨이퍼

Claims (2)

  1. 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블과, 상기 유지 테이블에 유지되는 웨이퍼를 연마하는 연마 패드의 중심과 회전축의 중심을 일치시켜 장착되는 스핀들 유닛을 갖는 연마 수단과, 상기 연마 수단과 상기 유지 테이블을 상대적으로 접근 및 이격시키는 방향으로 연마 이송하는 연마 가공 이송 수단을 구비하는 건식 연마 장치로서,
    상기 연마 수단은, 상기 연마 패드의 중심을 중심으로 한 원기둥형의 빈 구멍과, 상기 스핀들 유닛의 상기 회전축 내를 연장 방향으로 관통하여 한쪽 끝이 상기 빈 구멍과 연통하는 관통 구멍과, 상기 관통 구멍의 다른쪽 끝과 연통하는 폐색 공간을 형성하는 커버 부재를 구비하고, 상기 폐색 공간 내에, 연마 중인 웨이퍼의 상태를 측정하는 측정기가 설치되는 것인 건식 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폐색 공간과 공기를 공급하는 공기 공급원을 연통시키는 공기 공급 수단
    을 구비하고, 적어도 상기 연마 패드의 연마면을 웨이퍼의 상면에 접근시키는 연마 이송 작동 시에 상기 공기 공급 수단에 의해 공기를 공급하여 상기 폐색 공간을 양압(positive pressure)으로 하는 것인 건식 연마 장치.
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