KR20170142962A - 폴리싱 패드의 드레싱 방법 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 드레서(4)에 의해 하나의 폴리싱 천(polishing cloth) 또는 동시에 2개의 폴리싱 패드(11, 12)를 드레싱하는 방법을 제공한다. 폴리싱 천(11, 12)은 폴리싱 플레이트(21, 22)에 부착되며, 적어도 하나의 드레서(4)에는 드레싱될 적어도 하나의 폴리싱 천(11, 12)과 접촉하는 적어도 하나의 드레싱 요소(8)가 구비된다. 적어도 하나의 폴리싱 플레이트(21, 22)는 상대 회전 속도를 갖고 회전되고 적어도 하나의 드레서(4)는 상대 회전 속도를 갖고 회전되며, 2개의 폴리싱 패드(11, 12)의 동시 드레싱 중에 두 쌍의 폴리싱 플레이트(21, 22)와 핀 휘일(31, 32)의 회전 방향들에 있어서 또는 하나의 폴리싱 천(11)의 드레싱 중에 폴리싱 플레이트(21)와 적어도 하나의 드레서(4)의 회전 방향들에 있어서 적어도 2가지의 상이한 조합이 실행된다.

Description

폴리싱 패드의 드레싱 방법{METHOD FOR DRESSING POLISHING PADS}
본 발명은 폴리싱 패드(천: cloth), 특히 반도체 웨이퍼의 폴리싱에 이용되는 폴리싱 패드의 드레싱 방법에 관한 것이다.
전자 장치, 마이크로 전자 장치, 및 마이크로 전기기계 장치를 위해, 전체적 및 국부적 평탄도, 일면 평탄도(나노토폴로지), 거칠기, 그리고 청결도에 대한 극단적인 요구조건을 충족해야 하는 반도체 웨이퍼가 시작 재료로서 요구되고 있다. 반도체 웨이퍼는 단일 원소 반도체(실리콘, 게르마늄), 화합물 반도체(예를 들면, 알루미늄, 갈륨 또는 인듐 등의 주기율표 상의 3족 중 1종의 원소와 질소, 인 또는 비소 등의 주기율표 상의 5족 중 1종의 원소를 포함), 또는 그 혼합물(예를 들면, Sil-xGex, 0<x<1) 등의 반도체 재료를 슬라이스한 것이다.
반도체 웨이퍼는 많은 수의 연속한 처리 공정에 의해 제조되며, 대체로 이하의 그룹으로 나눌 수 있다.
(a) 통상의 단결정 반도체 로드를 생산
(b) 그 로드를 개별 웨이퍼로 분리
(c) 기계적 가공
(d) 화학적 가공
(e) 화학 기계적 가공
(f) 선택적으로 층 구조의 추가적 생산
특별히 요구하는 바가 많은 용례를 위한 반도체 제조에는, 반도체 웨이퍼의 양면을 하나의 가공 단계에서 2개의 가공면에 의해 동시에 재료 제거 방식으로, 정확하게 말하면 재료 제거 중에 전면과 배면으로부터 반도체 웨이퍼에 가해지는 가공력들이 실질적으로 상쇄되고 안내 장치에 의해서는 어떠한 구속력도 반도체 웨이퍼에 가해지지 않도록 하는 식으로 가공하는, 다시 말해 반도체 웨이퍼를 "자유 부동(freely floating)" 방식으로 가공하는 적어도 하나의 가공 방법을 포함하는 방식이 유리하다.
종래 기술에서는, 적어도 3개의 반도체 웨이퍼의 양면을 2개의 환형 가공 디스크 사이에서 동시에 재료 제거 방식으로 가공하되, 롤링 장치에 의해 안내되는 적어도 3개의 외부 기어형 안내 케이지(캐리어 플레이트로서 알려짐)의 수용 개구 내에 반도체 웨이퍼를 느슨하게 배치하고, 가공 디스크 사이에 형성된 가공 갭을 통해 외부 기어형 케이지를 가압하에 사이클로이드 경로 상에서 이동시켜, 양면 가공 장치의 중심점 완전히 돌아 선회할 수 있도록 하고 있다. 복수의 반도체 웨이퍼의 양면을 전체 표면적에 걸쳐 재료 제거 방식으로 동시에 가공하는 그러한 방법으로는 양면 래핑("lapping"), 양면 폴리싱(DSP), 및 유성 키네메틱스(planetary kinematics)에 의한 양면 연삭("유성형 패드 연삭(planetary pad grinding)", PPG)가 있다. 이들 중, 특히 DSP와 PPG가 특별히 중요하다. DSP와 PPG의 경우에, 래핑과의 차이점으로서는, 가공 디스크가 각각 가공층을 추가적으로 포함하며, 이들의 서로 대향한 측이 가공면에 해당한다. PPG 및 DSP는 종래 기술에 공지된 것으로, 아래에서 간략하게 설명한다.
"유성형 패드 연삭(Planetary pad grinding)"(PPG)은 연삭에 의해 재료 제거를 야기하는 기계적 가공 공정의 그룹에 속한 방법이다. PPG에서, 각 가공 디스크는 접합 연마 재료를 포함한 가공층을 포함한다. 가공층은 가공 디스크에 접착제 접합, 기계식, 상호 맞물림(예를 들면, 후크-루프 파스너) 또는 진공에 의해 부착된 조직화된 연삭 천(structured grinding cloth)의 형태를 갖는다. 가공층은 가공 중에 변위, 변형(비드의 형성) 또는 분리되지 않도록 가공 디스크에 대한 충분한 접합력을 갖는다. 하지만, 가공층들은 박리 이동에 의해 가공 디스크로부터 쉽게 제거될 수 있고, 그 결과 신속하게 교체 가능하여, 셋업 시간이 오래 걸리지 않고 상이한 용례를 위해 상이한 형태의 연삭 천을 신속하게 교체할 수 있게 한다. 연삭 천에 이용되는 연마 재료(연마재)는 바람직하게는 다이아몬드이다.
양면 폴리싱 가공(DSP)은 화학 기계적 가공 공정의 그룹에 속한 방법이다. 실리콘 웨이퍼의 DSP 가공은 예를 들면 US 2003/054650 A1에 개시되어 있고, 그에 적합한 장치는 DE 100 07 390 A1에 개시되어 있다. 그 설명에서, "화학 기계적 폴리싱"은 전적으로 알칼리 용액에 의한 화학적 에칭과, 폴리싱 천에 의해 반도체 웨이퍼와 접촉하게 되는 수성 매체 내에 분산된 루스 입자(loose grain)에 의한 기계적 침식을 포함한 혼합 작용에 의한 재료의 제거를 의미하는 것으로 이해되며, 여기서 폴리싱 천은 반도체 웨이퍼와 접촉할 경질 물질을 포함하지 않아, 반도체 웨이퍼로부터 재료의 제거는 압력과 상대 운동에 의해 초래된다. DSP의 경우, 가공층은 폴리싱 패드의 형태를 취하며, 이들 층은 DSP의 경우에 소위 폴리싱 패드로도 지칭되는 가공 디스크에 접착제 접합, 기계식, 상호 맞물림(예를 들면, 후크-루프 파스너) 또는 진공에 의해 부착된다. 화학 기계적 폴리싱의 경우, 알칼리 용액은 바람직하게는 9 내지 12의 pH를 가지며, 그 내에 분산된 입자는 바람직하게는 졸 입자의 입도가 5 nm 내지 수 마이크로미터인 콜로이드 분산 실리카 졸이다.
DSP의 경우, 선행하는 기계적 가공 단계에 의한 잔류 결함을 제거한다. 반도체 웨이퍼는 그 양측에서 평탄화되어, 그 반도체 웨이퍼의 표면이 추가적 가공 단계를 위해 준비된다. 이 때, DSP 또는 다른 폴리싱법의 경우에 가공 품질을 결정하는 인자는 폴리싱 패드의 드레싱(dressing)이다. 드레싱은 폴리싱 가공에 의해 오염되고 마모된 폴리싱 패드를 청소하여 향상시키는 폴리싱 패드의 컨디셔닝을 의미하는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 폴리싱제를 운반하는 기능을 하도록 표면 상에 존재하고 폴리싱 가공 중에 마모되어 사라지는 요철을 그에 의해 복구할 것이다.
JP 2004-98264 A에서는 예를 들면 폴리싱 패드를 드레싱하는 방법을 개시하고 있는데, 여기에서는 폴리싱 패드가 DSP 장치의 상부 및 하부 폴리싱 플레이트에 부착된다. 이 경우, 폴리싱 플레이트들은 서로 반대 방향으로 회전하고, 그리고 각각의 경우에 폴리싱 가공 중에 이용된 회전 방향과 반대이다. 게다가, 그에 개시된 방법이 포 웨이(four-way) DSP 장치에도 이용할 수 있다고 언급하고 있지만, 그에 대해 보다 상세하게 설명하진 않는다.
DE 697 29 590 T2도 역시 폴리싱 패드의 드레싱 방법에 대해 개시한다. 여기에 개시된 방법의 경우, 턴테이블에 부착된 폴리싱 천을, 그 폴리싱 천 상에서 이용하는 드레서(dresser)에 의해 드레싱한다. 이 경우, 드레서와 플레이트는 동일한 방향으로 회전한다. 이 경우, 폴리싱 플레이트와 드레서의 회전 속도는 가변적이고 서로 독립적이다.
하지만, 폴리싱 패드를 드레싱하는 공지의 방법에 의해 얻어지는 효과는 통상 오랫동안 지속되지 못하고 또한 이용되는 수많은 폴리싱 패드에 대해 만족스런 결과를 갖지 못한다.
따라서, 드레싱 후에 폴리싱 패드가 최상의 가능한 폴리싱 품질을 갖고 그 드레싱 효과를 가능한 오랫동안 지속시키는, 폴리싱 패드를 드레싱하는 가능한 방법을 제공할 것이 지속적으로 요구되고 있다.
이러한 과제는 독립 청구항에 따른 방법에 의해 달성된다. 그 유리한 개선점들은 그 종속 청구항 및 이하의 상세한 설명에 의해 제공된다.
본 발명에 따른 방법은 폴리싱 패드의 드레싱, 특히 반도체 웨이퍼의 폴리싱에 이용되는 발포형 폴리싱 패드를 드레싱하는 데에 적합하다. 본 발명에 따른 방법은 개개의 폴리싱 천을 드레싱하는 것은 물론, 2개의 폴리싱 패드를 동시에 드레싱하는 데에 이용될 수 있다.
반도체 웨이퍼는 단일 원소 반도체(실리콘, 게르마늄), 화합물 반도체(예를 들면, 알루미늄, 갈륨 또는 인듐 등의 주기율표 상의 3족 중 1종의 원소와 질소, 인 또는 비소 등의 주기율표 상의 5족 중 1종의 원소를 포함), 또는 그 혼합물(예를 들면, Sil-xGex, 0<x<1) 등의 반도체 재료를 슬라이스한 것이다.
개개의 폴리싱 천을 드레싱하는 경우, 바람직하게는 적어도 하나의 반도체 웨이퍼의 일면을 폴리싱하는 장치, 다시 말해 단면 폴리싱 기계가 이용된다.
본 발명에 따른 방법은 2개의 폴리싱 패드를 동시 드레싱하는 예에 기초하여 아래에서 설명하지만, 그 실시예에 본 발명의 범위가 한정되진 않는다. 2개의 폴리싱 패드의 동시 드레싱을 위해서는, 적어도 하나의 웨이퍼의 전면과 배면을 동시에 폴리싱하는 장치, 다시 말해 양면 폴리싱 기계를 이용하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상부 폴리싱 플레이트 및 하부 폴리싱 플레이트가 이용되고, 또한, 이들 상부 폴리싱 플레이트와 하부 폴리싱 플레이트 사이에 배치되어 내부 기어 휘일 및 외부 기어 휘일에 의해 이동하는 적어도 2개, 특히 바람직하게는 적어도 3개 내지 5개의 드레서가 이용된다.
드레서는 폴리싱 천을 향한 측(전면, 배면, 또는 상측 또는 하측)에 드레싱 요소가 구비된 디스크 또는 링 형태의 캐리어이며, 그 드레싱 요소는 캐리어에 접합 또는 나사 체결되거나, 그 내에서 자유로이 이동 가능하게 배치될 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, 디스크 또한 환형 드레서가 이용될 수도 있다. 그 조합, 즉 수개의 디스크형 드레서와 수개의 환형 드레서 또한 바람직하다.
2개의 폴리싱 패드의 동시 드레싱에 바람직한 드레서는 각각 상면과 하면에 각각 적어도 하나의 드레싱 요소가 구비된다.
다른 실시예에서, 반도체 재료 웨이퍼의 양면을 동시 폴리싱하는 캐리어 플레이트에 상응하는 방식으로, 드레서는 적어도 하나의 드레싱 요소가 그 전면 및 배면에서 상부 폴리싱 천 및 하부 폴리싱 천과 각각 접촉하도록 드레싱 요소들이 자유로이 이동 가능하게 또는 고정되게 배치될 수 있는 클리어런스를 구비할 수 있다.
2개의 폴리싱 패드의 동시 드레싱에 바람직한 드레서의 에지는, 2개의 폴리싱 패드의 동시 드레싱을 위해 장치의 내부 기어 휘일과 외부 기어 휘일과의 치형 맞물림에 의해 적어도 하나의 드레서의 회전 이동을 보장하는 둘레 치형을 갖는다.
적어도 하나의 드레싱 요소의 표면은 드레서의 표면에 대해 융기되어, 바람직하게는 드레싱될 적어도 하나의 폴리싱 천의 표면이 단지 적어도 하나의 드레싱 요소의 표면과만 접촉하도록 된다.
적어도 하나의 드레싱 요소의 폴리싱 천과 접촉할 표면 또는 표면들(전면 및 배면)은, 다이아몬드가 폴리싱 패드의 드레싱에 필요한 경도를 갖고 있다는 점에서, 바람직하게는 다이아몬드로 피복된다.
드레서의 전면 및 배면에는 다수의 드레싱 요소가 바람직하게는 대칭적으로, 예를 들면 원형으로 구비되어, 개개의 드레싱 요소들 사이에 어떠한 공간도 개재될 수 없게 하거나, 몇몇 경우에는 정해진 공간이 개재되도록 할 수 있다. 마찬가지로, 드레싱 요소들이 단지 원의 일부만을 형성하도록, 즉 예를 들면 원의 어느 부채꼴 부분 또는 세그먼트가 없도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법이 예를 들어 2개의 폴리싱 패드의 동시 드레싱에 이용되는 경우, 예를 들면 반도체 웨이퍼의 양면 폴리싱을 위한 장치가 이용될 수도 있다. 그러면, 폴리싱 패드는 각각 상부 폴리싱 플레이트와 하부 폴리싱 플레이트의 서로 대향한 면에 각각 부착된다. 이어서, 폴리싱 플레이트(나아가서는 폴리싱 패드)들이 서로에 대해 상대 회전 속도로 회전한다. 마찬가지로, 드레서도 이들과 치형 맞물림 상태로 있는 외부 기어 휘일(핀 휘일) 및 외부 기어 휘일(핀 휘일)의 회전에 의해 상대 회전 속도를 갖고 회전한다.
이러한 식으로, 드레서 상의 드레싱 요소의 폴리싱 패드를 따른 추가적 이동이 상면과 하면에 각각 적어도 하나의 드레싱 요소가 위치한 드레서의 추가적 이동에 의해 달성되기 때문에, 폴리싱 패드는 예를 들면 단지 2개의 폴리싱 플레이트의 회전에 의한 경우보다 양호하게 드레싱될 수 있다. 이 경우, 개개의 회전 방향은 처음에는 폴리싱 가공 시와 동일한 방향으로 또는 그 반대 방향으로 선택될 수 있다.
이를 위해, 예를 들면, 폴리싱 플레이트와 핀 휘일 양자는 동일한 회전 방향으로 각각 선회할 수 있지만 각각의 경우에 상이한 절대 회전 속도를 가질 수 있다. 하지만, 특히, 폴리싱 플레이트들 양자에 대해서는 물론 핀 휘일들 양자에 대해서는 서로 반대의 회전 방향이 유리하다. 여기에서 결정적인 것은 각각의 경우에 있어서 드레서의 추가적인 이동이다.
바람직하게는, 두 쌍의 폴리싱 플레이트 및 핀 휘일 중 적어도 하나의 회전 방향은 드레싱 중에 적어도 한번 반대로 된다. 이러한 두 쌍의 폴리싱 플레이트 및 핀 휘일의 회전의 조합이 키네메틱스(kinematics)로서 지칭된다. 단지 하나의 그러한 조합을 갖는 소위 심플 키네메틱스(simple kinematics)와는 달리, 추가적인 조합은 폴리싱 가공 시에 발생하는 불리한 방향 의존성 짧은 요철을 제거할 뿐만 아니라, 폴리싱제의 운반에 유리하는 방향 비(非)의존성 요철을 생성할 수 있다.
유리하게는, 폴리싱 플레이트와 핀 휘일 두 쌍 중 단지 한 쌍의 회전 방향이 드레싱 중에 동시에 반대로 된다. 이러한 식으로, 폴리싱 플레이트와 핀 휘일 두 쌍 모두의 회전 방향을 동시 역전시키는 경우보다 많은 조합이 생성될 수 있다.
본 발명자는 폴리싱 페드를 드레싱할 때에 두 쌍의 폴리싱 플레이트와 핀 휘일 또는 폴리싱 천과 적어도 하나의 드레서의 회전 방향에 있어서의 적어도 2가지, 특히 적어도 3가지, 보다 바람직하게는 4가지의 상이한 조합이 드레싱 중에 실행될 수 있다면(다중 방향 드레싱) 특히 유리하다는 점을 발견하였다.
폴리싱 패드의 동시 드레싱에 있어서, 두 쌍의 폴리싱 패드와 핀 휘일 중 단지 한 쌍의 회전 방향만을 각각 역전시킴으로써 총 4가지의 상이한 조합이 생성될 수 있다. 이들 회전 방향에 있어서의 4가지의 가능한 조합 전부가 예를 들면 반도체 웨이퍼의 폴리싱 가공에 기여할 수 있는 폴리싱 패드 상의 존재하는 요철의 방향에 관계가 있다.
특히 두 쌍의 폴리싱 플레이트와 핀 휘일 중 한 쌍의 회전 방향을 하나의 조합에서 그 다음 조합으로 변경하면서 다양한 조합을 실행함으로써, 종래에 이용된 폴리싱 패드 드레싱 방법의 경우보다 특히 오랫동안 지속되고 상당히 강력한 효과가 얻어질 수 있다는 점을 확인하였다. 종래에 이용된 방법은 때로는 그러한 효과를 달성하기 위해 5 내지 6회 이용되어야 했을 것이다. 다시 한번 특히 언급하자면, 본 발명에 따른 방법은, 폴리싱제를 폴리싱될 반도체 웨이퍼로 운반하는 데는 물론, 특히 가능한 한 면평행(plane-parallel)의 반도체 웨이퍼를 달성하는 데에도 책임이 있는 신규한 방향 비의존성의 요철을 폴리싱 패드에 생성한다는 점이다. 테스트에서, 4가지의 가능한 조합 전부를 이용한 다중 방향 드레싱은 특히 성공적인 것으로 입증되었다.
게다가, 폴리싱 패드를 드레싱하는 본 발명에 따른 방법은 반도체 웨이퍼의 면평행도(plane-parallelism)를 상당히 개선시킬 뿐만 아니라, 반도체 웨이퍼의 표면 품질(소위 헤이즈(haze))도 상당히 향상시키는 효과를 갖는 것으로 확인되었다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 폴리싱 가공 시에 제거 속도의 증가가 오래 지속될 수 있다. 그러나, 그 방법은 폴리싱 패드의 사용 수명에 어떠한 상당한 영향도 갖지 않는다.
본 발명에 따른 방법은 특히 폴리우레탄으로 이루어진 발포형 폴리싱 패드가 다른 폴리싱 패드보다 더 빈번하게 드레싱되어야 한다는 점으로 인해 그러한 발포형 폴리싱 패드에 이용하기에 바람직할 수 있다. 본 발명에 따른 방법, 특히 다중 방향 드레싱은 종래에 공지된 방법에서보다는 원하는 폴리싱 품질과 관련하여 보다 오래 지속되는 효과를 달성할 수 있게 한다. 따라서, 발포형 폴리싱 패드도 그렇게 자주 드레싱해야할 필요가 더 이상 없다.
폴리싱 패드를 드레싱하는 본 발명에 따른 방법의 경우, 2개의 폴리싱 패드의 동시 드레싱 중에, 상부 폴리싱 플레이트와 하부 폴리싱 플레이트의 서로 대향한 면들은 특히 드레싱 중에 폴리싱 플레이트의 상응하는 교정에 의해, 예를 들면 상부 폴리싱 플레이트에 상응하는 힘을 가함으로써 서로에 대해 면평행으로 설정되는 것이 바람직하다. 이는 폴리싱 패드를 가능한 최상으로 균일하게 드레싱하는 데에 도움을 준다.
유리하게는, 드레싱제, 특히 액체가 드레싱 중에 폴리싱 패드에 인가된다. 이러한 식으로, 반도체 웨이퍼의 폴리싱 가공 중에 제거된 재료의 형태로 발생하여 폴리싱 패드에 축적된 오염물을 세척할 수 있다. 이는 또한 폴리싱 패드의 재생의 의미에서 드레싱 효과를 향상시킨다. 통상 사용되는 구성 요소, 재료 및 기타 툴이 화학적 반응제에 대해 민감하게 반응하기 때문에, 드레싱제로서 물의 사용이 특히 적합하다.
앞서 언급하고 이하에서도 설명할 특징들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 각각의 특정 조합으로 이용될 뿐만 아니라, 기타 조합으로 또는 단독으로 이용될 수 있다는 점은 말할 필요도 없을 것이다.
도 1은 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데에 이용될 수 있는 장치의 개략적 단면도를 도시하고 있다.
도 2는 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데에 이용될 수 있는, 폴리싱 천(11)으로 덮인 하부 폴리싱 플레이트(22) 상의 3개의 드레서(4)의 배치를 평면도로 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 폴리싱 플레이트(21)를 덮는 폴리싱 천(11)의 본 발명에 따른 드레싱을 위해 가능한 실시예를 평면도로 개략적으로 도시하고 있다.
본 발명은 도 1에 2개의 폴리싱 패드를 동시 드레싱하는 예시적 실시예에 기초하여 개략적으로 도시되며, 도 1과 함께 도 2를 참조하여 아래에서 보다 상하게 설명할 것이다. 도 3은 폴리싱 천의 드레싱의 예시적 실시예를 도시한다.
도 1은 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데에 이용될 수 있는 장치의 개략적 단면도를 도시하고 있다.
도 1에는 내부 기어 휘일(31)과 외부 기어 휘일(32), 소위 롤링 장치에 의해 이동할 수 있는 드레서(4)가 개략적으로 도시되어 있다. 드레서(4)에는 드레싱 요소(8)가 구비된다. 하부 폴리싱 플레이트(21) 상에 폴리싱 천(11)이 있다. 상부 폴리싱 플레이트(22) 상에 폴리싱 천(12)이 있다. 폴리싱 천(12)을 갖는 상부 폴리싱 패드(22)가 폴리싱 또는 압력 인가 방향(7)으로 드레서(4) 및 나아가서는 드레싱 요소(8)에 대해 가압되고, 또한 폴리싱 천(11)을 갖는 하부 폴리싱 플레이트(21)에 대해 가압된다. 완전성을 위해, 현시점에서는 폴리싱 플레이트(21, 22)의 서로 대향한 면들이 환형이라는 점을 알아야 할 것이다.
게다가, 도 1에서는 공통 회전 축선을 중심으로 한 폴리싱 플레이트와 핀 휘일의 회전 방향이 도시되어 있다. 여기서, (ω22), (ω31), (ω32) 및 (ω21)은 각각 상부 폴리싱 플레이트(22), 내부 핀 휘일(31), 외부 기어 휘일(32) 및 하부 폴리싱 플레이트(21)의 회전 방향을 순서대로 가리킨다.
도 2는 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데에 이용될 수 있는, 폴리싱 천(11)으로 덮인 하부 폴리싱 플레이트(22) 상의 3개의 드레서(4)의 배치를 평면도로 개략적으로 도시하고 있다. 드레서(4)는 소위 롤링 장치인 내부 기위 휘일(31)과 외부 기어 휘일(32)에 의해 원형으로 이동한다. 본 명세서에서 드레서(4)는 환형으로 도시되어 있으며, 그 상에 드레싱 요소(8)가 마련되지만, 본 발명이 그 실시예에 한정되진 않는다. 전체적인 명료성을 위해, 하부 폴리싱 천(11)이나 상부 폴리싱 플레이트(22)를 향한 드레싱 요소들은 도시하지 않는다.
도 3은 폴리싱 플레이트(21)를 덮는 폴리싱 천(11)의 본 발명에 따른 드레싱을 위해 가능한 실시예를 평면도로 개략적으로 도시하고 있다. 적어도 하나의 드레서(4)가 드레싱 중에 아암(5)에 의해 폴리싱 천의 에지에서 그 천의 중심으로 왔다갔다 이동하고 이와 동시에 회전할 수 있다. 폴리싱 천(11)으로 덮인 폴리싱 플레이트(21)도 마찬가지로 회전할 수 있다. 도 3에서, 폴리싱 플레이트(21)와 적어도 하나의 드레서(4)의 회전 방향에 있어서의 하나의 가능한 조합이 예로서 도시되어 있다. 이 경우, (ω21)와 (ω4)는 각각 폴리싱 플레이트(21)와 드레서(4)의 회전 방향을 나타낸다. 전체적인 명료성을 위해, 폴리싱 천(11)을 향한 드레싱 요소들은 도시하지 않고, 드레서(4)의 경우에는 예를 들어 원으로서 도시하고 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 반도체 웨이퍼의 단면 폴리싱 장치와 양면 폴리싱 장치 모두에 의해 실행될 수 있다. 반도체 웨이퍼의 양면 폴리싱 장치가 이용되는 경우, 드레서(4)가 폴리싱 공정에서 이용되는 캐리어 플레이트 대신에 이용될 수 있다.
반도체 웨이퍼의 양면 폴리싱 장치가 이용되는 경우, 내부 기어 휘일(31) 및 외부 기어 휘일(32)과 치형 맞물림을 이루는 치형 링을 갖는 환형 또는 디스크형 드레서(4)를 이용하는 것이 바람직하다. 다중 방향 드레싱을 위해 필요한 드레서(4)의 회전 이동은 2개의 핀 휘일의 회전에 의해 보장된다. 드레서(4)에 있어서의 상부 폴리싱 천(12)을 향한 측과 드레서(4)에 있어서의 하부 폴리싱 천(11)을 향한 측에는 각각 적어도 하나의 드레싱 요소(8)가 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 따라 2개의 폴리싱 패드를 동시 드레싱하는 다른 실시예에서, 적어도 하나의 드레서(4)는 반도체 웨이퍼의 양면 폴리싱 가공에 이용되는 캐리어 플레이트와 유사하게 하나 이상의 클리어런스를 갖는다. 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데에 필요한 드레싱 요소(8)는 적어도 하나의 클리어런스 내에 삽입된다. 이러한 실시예에서, 드레싱 요소(8)는 바람직하게는 클리어런스 내에서 자유롭게 이동 가능하거나 자유롭게 회전할 수 있다. 마찬가지로, 바람직하게는 드레싱 요소(8)가 클리어런스 내에 고정된다. 드레서(4)의 클리어런스 내에 배치된 적어도 하나의 드레싱 요소(8)는 바람직하게는 하부 폴리싱 천(11) 및 상부 폴리싱 천(12)과 접촉하는 측 모두에서 다이아몬드로 피복된다. 게다가, 캐리어 플레이트처럼 설계된 드레서(4)는 추가로 상부 폴리싱 천(12)을 향한 측과 하부 폴리싱 천(11)을 향한 측에 각각 적어도 하나의 드레싱 요소(8)가 구비된다.
예를 들면, 도 1에서는 상부 폴리싱 플레이트(22) 및 외부 기어 휘일(32)의 회전 방향(ω22, ω32)이 시계 방향이고, 내부 기어 휘일(31) 및 하부 폴리싱 패드(21)의 회전 방향(ω31, ω21)이 반시계 방향인 것으로 도시되어 있으며, 이는 회전 방향의 4가지의 상이한 조합 중 하나의 가능한 조합을 나타낸다. 여기에서, 본 발명에 따르면 폴리싱 플레이트(21, 22)와 기어 휘일(31, 22) 각각이 서로에 대해 상대 회전 속도를 갖고 회전, 즉 그들이 반대 방향으로 회전한다는 점이 고려되었다.
따라서, 도시한 조합은 예를 들면 본 발명의 방법을 실행할 때에 세팅될 제1 조합으로서 기능할 수 있다. 그러면, 연속적으로 세팅될 추가의 조합들은, 먼저 폴리싱 플레이트(21, 22)의 회전 방향(ω21, ω22)을 반대로 하고 이어서 기어 휘일(ω31, ω32)의 회전 방향을 반대로 함으로써 얻어질 수 있다. 이어서, 최종적으로 폴리싱 플레이트(21, 22)의 회전 방향(ω21, ω22)을 다시 한번 더 반대로 할 수 있다. 각 단계에서 단지 한 쌍의 폴리싱 플레이트(21, 22) 또는 기어 휘일(31, 32)의 회전 방향만을 각각 반대로 함으로써 전부 합하여 회전 방향에 있어서의 4가지의 상이한 조합이 얻어진다. 하지만, 조합에 있어서의 상이한 순서 역시 고려할 수 있다. 이러한 회전 방향에 있어서의 4가지의 가능한 조합 전부가 폴리싱 가공에 기여하는 폴리싱 패드 상에 존재하는 요철의 방향(방향 의존성 요철)에 관계가 있다.
물론, 본 명세서에서 설명하는 다중 방향 드레싱의 조합이 단지 하나의 폴리싱 천을 드레싱하는 데에 마찬가지로 상응하게 이용될 수 있다. 반도체 웨이퍼의 단면 폴리싱 장치가 이용되는 경우, 환형 또는 디스크형 드레서(4)를 이용하는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 드레서(4)가 적절한 장치, 예를 들면 도 3에 도시한 가동 아암에 의해 드레싱될 폴리싱 패드에 대해 가압되어, 다양한 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)으로 회전할 수 있다.
예를 들면, 도 3에서, 폴리싱 패드(21)의 회전 방향(ω21)은 시계 방향으로 도시되어 있고 드레서(4)의 회전 방향(ω4)은 반시계 방향으로 되어 있으며, 이는 회전 방향에 있어서의 4가지의 상이한 조합 중 하나의 가능한 조합을 나타낸다. 여기에서, 본 발명에 따르면 폴리싱 패드(21)와 적어도 하나의 드레서(4) 각각 서로에 대한 상대 회전 속도를 갖고 회전한다는 점이 고려되었다.
이 경우, 드레싱 중에 회전 방향을 변경할 때에의 정확한 순서는 종래에 사용된 폴리싱 가공 중의 키네메틱스에 맞도록 될 수도 있다. 따라서, 최상의 결과를 가져오는 조합들의 상이한 순서는 그 용례에 따라 발생할 수 있다. 마찬가지로, 개개의 조합을 세팅한 채로 유지하는 시간도 그 용례에 따라 조정될 수 있다.
4: 드레서
5: 아암
7: 압력 인가 방향
8: 드레싱 요소
11: 하부 폴리싱 패드(폴리싱 천)
12: 상부 폴리싱 패드(폴리싱 천)
21: 하부 폴리싱 플레이트
22: 상부 폴리싱 플레이트
31: 내부 기어 휘일(핀 휘일)
32: 외비 기어 휘일(핀 휘일)
ω4: 드레서의 회전 속도
ω21: 하부 폴리싱 플레이트의 회전 속도
ω22: 상부 폴리싱 플레이트의 회전 속도
ω31: 내부 기어 휘일(핀 휘일)의 회전 속도
ω32: 외부 기어 휘일(핀 휘일)의 회전 속도

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 드레서(4)에 의해 동시에 2개의 폴리싱 패드(11, 12)를 드레싱하는 방법으로서:
    폴리싱 패드(11, 12)는 폴리싱 플레이트(21, 22)에 부착되며, 상기 적어도 하나의 드레서(4)에는 드레싱될 적어도 하나의 폴리싱 패드(11, 12)와 접촉하는 적어도 하나의 드레싱 요소(8)가 구비되는 것인 드레싱 방법에 있어서,
    적어도 하나의 폴리싱 플레이트(21, 22)를 상대 회전 속도로 회전 시키고 적어도 하나의 드레서(4)를 상대 회전 속도로 회전시키며,
    2개의 폴리싱 패드(11, 12)의 동시 드레싱 중에 두 쌍의 폴리싱 플레이트(21, 22)와 핀 휘일(31, 32)의 회전 방향들에 있어서 상기 폴리싱 플레이트(21, 22)의 회전 방향이 반대이고, 상기 핀 휘일(31, 32)의 회전 방향이 반대인 적어도 2가지의 상이한 조합이 실행되거나,
    하나의 폴리싱 패드(11)의 드레싱 중에 상기 폴리싱 플레이트(21)와 상기 적어도 하나의 드레서(4)의 회전 방향들에 있어서 상기 폴리싱 플레이트(21)와 상기 적어도 하나의 드레서(4)의 회전 방향이 반대인 적어도 2가지의 상이한 조합이 실행되는 것인 드레싱 방법.
  2. 제1항에 있어서, 2개의 폴리싱 패드(11, 12)를 동시 드레싱하는 경우, 상기 적어도 하나의 드레서(4)는 내부 기어 휘일(31) 및 외부 기어 휘일(32)을 포함한 롤링 장치에 의해 회전하는 것인 드레싱 방법.
  3. 제2항에 있어서, 두 쌍의 폴리싱 플레이트(21, 22)와 핀 휘일(31, 32) 중 적어도 한 쌍의 회전 방향(ω21, ω22, ω31, ω32)이 드레싱 중에 적어도 한 번 반대로 되는 것인 드레싱 방법.
  4. 제2항에 있어서, 두 쌍의 폴리싱 플레이트(21, 22)와 핀 휘일(31, 32) 중 단지 한 쌍의 회전 방향(ω21, ω22, ω31, ω32)이 드레싱 중에 동시에 반대로 되는 것인 드레싱 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드레서(4)로서 하나 이상의 드레싱 요소(9)가 덮인 디스크 또는 링이 이용되는 것인 드레싱 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드레싱 요소(8)는 다이아몬드로 피복된 표면을 갖는 드레싱 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 1개 내지 5개의 드레서(4)가 동시에 이용되는 것인 드레싱 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 3개의 드레서(4)가 동시에 사용되는 것인 드레싱 방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리싱 패드(11, 12)는 발포형 폴리싱 패드인 것인 드레싱 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 발포형 폴리싱 패드로서 폴리우레탄 발포 폴리싱 패드를 사용하는 것인 드레싱 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상부 폴리싱 플레이트(22)과 하부 폴리싱 플레이트(21)의 서로 대향한 면들은 서로에 대해 면평행(plane-parallel)인 것인 드레싱 방법.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 드레싱제가 드레싱 중에 폴리싱 패드(11, 12)에 인가되는 것인 드레싱 방법.
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