KR20180114834A - 연마 장치 및 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연마 패드 표면의 온도 조절을 적합하게 행할 수 있는 연마 장치 및 연마 방법을 제공하는 것이다.
연마 장치는 회전 가능하게 구성된 연마 테이블이며 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과, 연마 대상물을 보유 지지하고 연마 대상물을 연마 패드에 밀어붙이기 위한 기판 보유 지지부와, 연마면에 연마액을 공급하기 위한 연마액 공급부와, 연마액을 연마면으로부터 제거하기 위한 연마액 제거부와, 연마면의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 구비한다. 그리고, 연마 테이블의 회전 방향에 있어서, 연마액 공급부, 기판 보유 지지부에 의해 연마 대상물이 연마면에 밀어붙여지는 연마 영역, 연마액 제거부 및 온도 조절부가, 이 순서로 배치되어 있다.

Description

연마 장치 및 연마 방법 {POLISHING APPARATUS AND POLISHING METHOD}
본 발명은 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 반도체 디바이스 표면의 평탄화 기술이 점점 중요해지고 있다. 평탄화 기술로서는, 화학적 기계 연마[CMP(Chemical Mechanical Polishing)]가 알려져 있다. 이 화학적 기계적 연마는 연마 장치를 사용하여, 실리카(SiO2)나 세리아(CeO2) 등의 지립을 포함한 연마액(슬러리)을 연마 패드에 공급하면서 반도체 웨이퍼 등의 기판을 연마 패드에 미끄럼 접촉시켜 연마를 행하는 것이다.
CMP 프로세스를 행하는 연마 장치는 연마 패드를 지지하는 연마 테이블과, 기판을 보유 지지하기 위한 톱링 또는 연마 헤드 등이라고 칭해지는 기판 보유 지지 기구를 구비하고 있다. 이 연마 장치는 연마액 공급 노즐로부터 연마액을 연마 패드에 공급하고, 기판을 연마 패드의 표면(연마면)에 대하여 소정의 압력으로 가압한다. 이때, 연마 테이블과 기판 보유 지지 기구를 회전시킴으로써 기판이 연마면에 미끄럼 접촉하고, 기판의 표면이 평탄하고 또한 경면으로 연마된다.
기판의 연마 레이트는 기판의 연마 패드에 대한 연마 하중뿐만 아니라, 연마 패드의 표면 온도에도 의존한다. 이것은, 기판에 대한 연마액의 화학적 작용이 온도에 의존하기 때문이다. 또한, 제조하는 기판에 따라서는, 품질의 저하를 방지하기 위해 저온에서 CMP 프로세스를 실행하는 것이 요망된다. 따라서, 연마 장치에 있어서는, 기판 연마 중의 연마 패드의 표면 온도를 최적의 값으로 유지하는 것이 중요해진다. 이로 인해, 근년, 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 온도 조절 기구를 구비하는 연마 장치가 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2013-99828호 공보
기판의 연마 중에 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 방법의 일례로서, 연마 패드의 표면을 향해 기체를 분사하는 것 및 연마 패드의 표면 근방에 열교환기를 설치하는 것 등이 생각된다. 그러나, 이러한 온도 조절 기구를 사용한 경우, 연마 패드 상의 연마액이 단열층의 역할을 함으로써, 연마 패드 표면의 온도 조절의 효율이 저하되어 버리는 경우가 있었다. 또한, 특히 연마 패드의 표면을 향해 기체를 분사하는 경우에는, 연마액의 미스트가 주위로 비산된다는 문제도 있었다. 연마 장치 내의 부품 표면에 연마액이 부착되고 건조되면, 가루가 되어 연마 패드의 표면에 낙하할 우려가 있어, 기판 표면의 스크래치의 발생 원인이 된다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 연마 패드 표면의 온도 조절을 적합하게 행할 수 있는 연마 장치 및 연마 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 본 발명은 연마 패드 상의 연마액이 비산되는 것을 억제할 수 있는 연마 장치 및 연마 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
[형태 1] 형태 1에 의하면, 연마면을 갖는 연마 패드를 사용하여 연마 대상물의 연마를 행하는 연마 장치가 제안되고, 이러한 연마 장치는, 회전 가능하게 구성된 연마 테이블이며, 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과, 연마 대상물을 보유 지지하고 연마 대상물을 연마 패드에 밀어붙이기 위한 기판 보유 지지부와, 연마면에 연마액을 공급하기 위한 연마액 공급부와, 연마액을 연마면으로부터 제거하기 위한 연마액 제거부와, 연마면의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 구비한다. 그리고, 연마 테이블의 회전 방향에 있어서, 연마액 공급부, 기판 보유 지지부에 의해 연마 대상물이 연마면에 밀어붙여지는 연마 영역, 연마액 제거부 및 온도 조절부가, 이 순서로 배치되어 있다. 이러한 형태 1에 의하면, 연마 테이블의 회전 방향에 있어서, 온도 조절부의 전방에 연마액 제거부가 설치되어 있으므로, 온도 조절부는 연마액이 제거된 상태에서 연마면의 온도를 조절할 수 있다. 이에 의해, 온도 조절부에 의한 연마면의 온도 조절의 효율을 향상시킬 수 있다.
[형태 2] 형태 2에 의하면, 형태 1의 연마 장치에 있어서, 온도 조절부는 연마면에 기체를 분사하는 분사기와, 내부에 유체가 흐르는 열교환기 중 적어도 하나를 갖는다. 이러한 형태 2에 의하면, 분사기 및/또는 열교환기에 의해 연마면의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 연마면에 기체를 분사하는 경우에도, 연마액이 제거된 상태에서 연마면에 기체를 분사할 수 있으므로, 연마 패드 상의 연마액이 비산되는 것을 억제할 수 있다.
[형태 3] 형태 3에 의하면, 형태 1 또는 2의 연마 장치에 있어서, 연마액 제거부는 연마액을 흡인하는 흡인부와, 연마면 상의 연마액에 맞닿아 당해 연마액의 회전 방향에 있어서의 이동을 방해하는 막음부 중 적어도 한쪽을 갖는다. 이러한 형태 3에 의하면, 흡인부 및/또는 막음부에 의해 연마액을 연마면으로부터 제거할 수 있다.
[형태 4] 형태 4에 의하면, 형태 3의 연마 장치에 있어서, 연마액 제거부는 흡인부 및 막음부를 갖고, 막음부는 회전 방향에 있어서 흡인부의 후방에 배치되어 흡인부와 일체로 설치되어 있다. 이러한 형태 4에 의하면, 막음부에 의해 회전 방향으로의 이동이 방해된 연마액을 흡인부에 의해 흡인할 수 있어, 연마액을 연마면으로부터 적합하게 제거할 수 있다.
[형태 5] 형태 5에 의하면, 형태 1 내지 4 중 어느 하나의 연마 장치에 있어서, 연마면의 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 구비하고, 온도 조절부는 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 목표 온도가 되도록 연마면의 온도를 조절한다. 이러한 형태 5에 의하면, 온도 측정부에 의해 측정된 온도에 기초하여 온도 조절부에 의해 연마면의 온도를 조절할 수 있다.
[형태 6] 형태 6에 의하면, 연마 패드가 설치된 연마 테이블을 회전시킴과 함께 연마 패드에 연마 대상물을 밀어붙여 연마 대상물을 연마하는 연마 방법이 제안되고, 이러한 연마 방법은, 연마 패드의 연마면에 연마액을 공급하는 연마액 공급 공정과, 연마액을 연마면으로부터 제거하는 연마액 제거 공정과, 연마면의 온도를 조절하는 온도 조절 공정을 구비한다. 그리고, 연마 테이블의 회전 방향에 있어서, 연마액 공급 공정, 연마 패드로의 연마 대상물의 밀어붙임, 연마액 제거 공정 및 온도 조절 공정이, 이 순서로 행해진다. 이러한 형태 6에 의하면, 상기한 연마 장치와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연마 장치의 구성 개략을 도시하는 도면이다.
도 2는 연마 장치의 각 구성 요소의 배치 관계를 도시하는 평면도이다.
도 3은 연마액 제거부의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 제어부에 의한 온도 조절부의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 온도 조절부의 기체 분사 노즐과 연마 패드를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 6은 온도 조절부의 기체 분사 노즐과 연마 패드를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 7은 변형예의 연마액 제거부의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 제어부에 의한 변형예의 온도 조절부의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면에서는, 동일 또는 상당하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연마 장치의 구성 개략을 도시하는 도면이다. 본 실시 형태의 연마 장치(10)는 연마면(102)을 갖는 연마 패드(100)를 사용하고, 연마 대상물로서의 반도체 웨이퍼 등의 기판(Wk)의 연마를 행할 수 있도록 구성되어 있다. 도시한 바와 같이, 연마 장치(10)는 연마 패드(100)를 지지하는 연마 테이블(20)과, 기판(Wk)을 보유 지지하고 연마 패드(100)에 밀어붙여지는 톱링(기판 보유 지지부)(30)을 구비하고 있다. 또한, 연마 장치(10)는 연마 패드(100)에 연마액(슬러리)을 공급하는 연마액 공급 노즐(연마액 공급부)(40)을 구비하고 있다.
연마 테이블(20)은 원반상으로 형성되어 있고, 그 중심축을 회전 축선으로 하여 회전 가능하게 구성된다. 연마 테이블(20)에는 부착 등에 의해 연마 패드(100)가 설치된다. 연마 패드(100)의 표면은 연마면(102)을 형성한다. 연마 패드(100)는 도시하지 않은 모터에 의해 연마 테이블(20)이 회전함으로써, 연마 테이블(20)과 일체로 회전한다.
톱링(30)은 그 하면에 있어서, 연마 대상물로서의 기판(Wk)을 진공 흡착 등에 의해 보유 지지한다. 톱링(30)은 도시하지 않은 모터로부터의 동력에 의해 기판(Wk)과 함께 회전 가능하게 구성되어 있다. 톱링(30)의 상부는 샤프트(31)를 통해 지지 아암(34)에 접속되어 있다. 톱링(30)은 도시하지 않은 에어 실린더에 의해 상하 방향으로 이동 가능하고, 연마 테이블(20)과의 거리를 조절 가능하다. 이에 의해, 톱링(30)은 보유 지지한 기판(Wk)을 연마 패드(100)의 표면(연마면)(102)에 밀어붙일 수 있다. 또한, 지지 아암(34)은 도시하지 않은 모터에 의해 요동 가능하게 구성되어 있고, 톱링(30)을 연마면(102)과 평행한 방향으로 이동시킨다. 본 실시 형태에서는, 톱링(30)은 도시하지 않은 기판(Wk)의 수취 위치와, 연마 패드(100)의 상방 위치에서 이동 가능하게 구성되어 있음과 함께, 연마 패드(100)에 대한 기판(Wk)의 밀어붙임 위치를 변경 가능하도록 구성되어 있다. 이하, 톱링(30)에 의한 기판(Wk)의 밀어붙임 위치(보유 지지 위치)를 「연마 영역」이라고도 한다.
연마액 공급 노즐(40)은 연마 테이블(20)의 상방에 설치되어 있고, 연마 테이블(20)에 지지되는 연마 패드(100)에 연마액(슬러리)을 공급한다. 연마액 공급 노즐(40)은 샤프트(42)에 의해 지지되어 있다. 샤프트(42)는 도시하지 않은 모터에 의해 요동 가능하게 구성되어 있고, 연마액 공급 노즐(40)은 연마 중에 연마액의 적하 위치를 변경할 수 있다.
또한, 연마 장치(10)는 연마 장치(10)의 동작 전반을 제어하는 제어부(70)(도 4 참조)도 구비하고 있다. 제어부(70)는 CPU, 메모리 등을 구비하고, 소프트웨어를 사용하여 원하는 기능을 실현하는 마이크로컴퓨터로서 구성되어도 되고, 전용의 연산 처리를 행하는 하드웨어 회로로서 구성되어도 된다.
연마 장치(10)에서는 이하와 같이 하여 기판(Wk)의 연마가 행해진다. 먼저, 기판(Wk)을 하면에 보유 지지하는 톱링(30)을 회전시킴과 함께, 연마 패드(100)를 회전시킨다. 이 상태에서, 연마액 공급 노즐(40)로부터 연마 패드(100)의 연마면(102)에 연마액이 공급되고, 톱링(30)에 보유 지지된 기판(Wk)이 연마면(102)에 대하여 밀어붙여진다. 이에 의해, 기판(Wk)의 표면이 슬러리의 존재 하에서 연마 패드(100)와 접촉한 상태에서, 기판(Wk)과 연마 패드(100)가 상대 이동한다. 이와 같이 하여, 기판(Wk)은 연마된다.
연마 장치(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이 연마액 제거부(50)와, 온도 조절부(60)를 더 구비하고 있다. 도 2는 연마 장치(10)의 각 구성 요소의 배치 관계를 도시하는 평면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 연마 장치(10)에서는 기판(Wk)의 연마가 행해질 때에 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd에 있어서, 연마액 공급 노즐(40), 기판(Wk)의 연마 영역[톱링(30)에 의한 기판(Wk)의 밀어붙임 위치], 연마액 제거부(50) 및 온도 조절부(60)가, 이 순서로 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 연마액 제거부(50)와 온도 조절부(60)가 서로 인접하여 설치되어 있다. 단, 이러한 예에 한정되지 않고, 연마액 제거부(50)와 온도 조절부(60)가 이격하여 설치되어도 된다.
연마액 제거부(50)는 기판(Wk)의 연마 영역보다도 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd의 후방(하류측)에 있어서, 연마액을 연마면(102)으로부터 제거하기 위해 설치되어 있다. 즉, 연마액 제거부(50)는 기판(Wk)의 연마에 한번 사용된 연마액을 연마면(102)으로부터 제거한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 연마액 제거부(50)는 연마 테이블(20)의 직경 방향을 따라 연장되도록 배치되어 있다.
도 3은 연마액 제거부(50)의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도 3에서는 연마액 제거부(50)의 길이 방향[연마 테이블(20)의 직경 방향]에 수직인 단면이 도시되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 연마액 제거부(50)는 연마면(102) 상의 연마액(SL)을 막는 막음부(52)와, 연마액(SL)을 흡인하는 흡인부(56)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 막음부(52)와 흡인부(56)는 일체로 구성되어 있다.
막음부(52)는 연마면(102)에 맞닿아 연마액(SL)이 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd로 이동하는 것을 방해한다. 막음부(52)는 연마면(102)을 손상시키지 않음과 함께, 연마면(102)과의 맞닿음에 의한 막음부(52) 자체의 절삭 칩이 연마면(102)에 남지 않도록, 그 재질이 선택되는 것이 바람직하다. 일례로서, 막음부(52)는 기판(Wk)의 외주연을 보유 지지하는 도시하지 않은 리테이너 링과 동일한 재질이어도 되고, PPS(폴리페닐렌술피드) 등의 합성 수지, 또는 스테인리스 등의 금속으로 형성되어도 된다. 또한, 막음부(52)의 표면에는 PEEK(폴리에테르케톤), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), 또는 염화폴리비닐 등의 수지 코팅이 실시되어도 된다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 막음부(52)는 연마면(102)과의 맞닿음 저항이 작아지도록, 연마면(102)에 맞닿는 개소가 R모따기(또는 각 모따기)되어도 된다.
흡인부(56)는 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd에 있어서 막음부(52)의 전방(상류측)에 인접하여 배치되어 있다. 흡인부(56)는 연마면(102)을 향해 개구하는 슬릿(57)을 갖고 있고, 이 슬릿(57)은 유로(58)를 통해 도시하지 않은 진공원이 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 슬릿(57)으로부터 도시하지 않은 진공원을 향하는 유로(58)는 연마면(102)에 대하여 90도의 각도를 이루고 있다. 슬릿(57)은 연마액 제거부(50)의 길이 방향에 있어서, 막음부(52)의 길이보다 짧고, 또한 기판(Wk)의 직경보다도 길게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 슬릿(57)의 폭 Sw는 연마액(SL)의 종류 및 도시하지 않은 진공원의 성능 등에 기초하여 정해지면 된다. 일례로서, 기판(Wk)의 직경이 300㎜인 경우, 슬릿(57)의 길이 방향 길이가 300㎜ 이상이고, 폭 Sw가 1 내지 2㎜ 정도인 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시 형태의 연마액 제거부(50)에서는 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd에 있어서 연마액(SL)을 흡인하는 흡인부(56)의 후방으로 연속하고, 연마액(SL)을 막는 막음부(52)가 배치되어 있다. 이로 인해, 막음부(52)에 의해 막은 연마액(SL)을 흡인부(56)에 의해 흡인할 수 있고, 연마액(SL)을 연마면(102)으로부터 적합하게 제거할 수 있다.
또한, 연마액 제거부(50)는 도시하지 않은 아토마이저 또는 드레서에 의해 연마면(102)을 컨디셔닝할 때에는, 연마면(102)으로부터 이격되는 것이 바람직하다. 즉, 연마액 제거부(50)는 연마액(SL)을 제거하는 연마액 제거 위치와, 연마면(102)으로부터 이격된 대기 위치에서 이동 가능하게 구성되고, 연마면(102)의 컨디셔닝이 행해질 때에는 대기 위치에 위치하는 것으로 해도 된다. 본 실시 형태의 연마 장치(10)는 연마액 제거부(50)에 의해 연마액이 연마면(102)으로부터 제거된 상태에서, 연마면(102)의 컨디셔닝을 행할 수 있다. 이로 인해, 아토마이저 또는 드레서에 의해 사용되는 액체와 연마액이 섞이는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판(Wk)의 연마 및 컨디셔닝에 의해 발생하는 사용 완료된 액체를 각각에 회수할 수 있고, 환경 보전에 이바지할 수도 있다.
설명을 도 1 및 도 2로 돌아간다. 온도 조절부(60)는 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd에 있어서 연마액 제거부(50)의 후방에 배치되어 있다. 온도 조절부(60)는 제어부에 의해 제어되어 연마면(102)의 온도를 조절한다. 도 4는 제어부에 의한 온도 조절부(60)의 제어를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4에서는 연마액 제거부(50)의 도시를 생략하고 있다. 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 온도 조절부(60)는 연마면(102)에 기체를 분사하기 위한 기체 분사 노즐(분사기)(62)을 갖고 있다. 기체 분사 노즐(62)은 압축 공기 공급 라인(63)을 통해 압축 공기원에 접속되어 있다. 압축 공기 공급 라인(63)에는 압력 제어 밸브(64)가 설치되어 있고, 압축 공기원으로부터 공급된 압축 공기가 압력 제어 밸브(64)를 통과함으로써 압력 및 유량이 제어되도록 되어 있다. 압력 제어 밸브(64)는 제어부(70)에 접속되어 있다. 또한, 압축 공기는 상온이어도 되고, 소정 온도로 냉각 또는 가온해도 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 연마 패드(100)의 상방에는 연마 패드(100)의 표면 온도를 검출하는 온도 센서(68)가 설치되어 있다. 여기서, 온도 센서(68)는 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd에 있어서 연마액 제거부(50)의 후방에 설치되고, 연마액이 제거된 상태의 연마면(102)의 온도를 검출하는 것이 바람직하다. 온도 센서(68)는 제어부(70)에 접속되어 있다. 제어부(70)는 소정 온도 또는 입력된 설정 온도인 목표 온도와, 온도 센서(68)에 의해 검출된 연마면(102)의 실제 온도의 차에 따라 PID 제어에 의해 압력 제어 밸브(64)의 밸브 개방도를 조정하고, 기체 분사 노즐(62)로부터 분사되는 압축 공기의 유량을 제어한다. 이에 의해, 기체 분사 노즐(62)로부터 연마 패드(100)의 연마면(102)에 최적인 유량의 압축 공기가 분사되고, 연마면(102)의 온도가 목표 온도로 유지된다.
도 5 및 도 6은 온도 조절부(60)의 기체 분사 노즐(62)과 연마 패드(100)를 모식적으로 도시하는 평면도 및 측면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 온도 조절부(60)는 연마 테이블(20)의 직경 방향을 따라 소정 간격마다 배치된 복수의 기체 분사 노즐(62)을 구비하고 있다(도시예에서는 8개의 노즐이 설치되어 있음). 도 5에 있어서는, 연마 중에, 연마 패드(100)는 회전 중심 CT의 주위에 시계 방향 Rd로 회전한다. 여기서, 패드 내측으로부터 1, 2, 3…8의 오름차순으로 노즐에 번호 부여를 행하고, 예를 들어 3번째와 6번째의 2개의 기체 분사 노즐(62)을 예로 들어 설명한다. 즉, 3번째와 6번째의 2개의 기체 분사 노즐(62)의 바로 아래의 점 P1, P2를 지나고, CT를 중심으로 하는 동심원 C1, C2를 그리고, 동심원 C1, C2 상의 점 P1, P2에 있어서의 접선 방향을 연마 패드(100)의 회전 접선 방향이라고 정의하면, 기체 분사 노즐(62)의 기체 분사 방향은 연마 패드의 회전 접선 방향에 대하여 패드 중심측에 소정 각도(θ1)만큼 기울어져 있다. 기체 분사 방향이란, 기체 분사 노즐구로부터 기체가 부채상으로 넓어지는 각도(기체 분사각)의 중심선의 방향을 말한다. 3번째와 6번째의 노즐 이외의 다른 노즐도 마찬가지로 연마 패드의 회전 접선 방향에 대하여 패드 중심측으로 소정 각도(θ1)만큼 기울어져 있다. 그리고, 연마 패드의 회전 접선 방향에 대한 기체 분사 노즐(62)의 기체 분사 방향의 각도(θ1)는 온도 조절 능력과의 관계에서 15° 내지 35°로 설정되어 있다. 또한, 여기서는 노즐이 8개 있는 경우를 설명했지만, 노즐의 개수는 노즐 구멍을 플러그 등에서 폐지함으로써 조정하는 것이 가능하고, 임의의 수로 할 수 있다. 노즐의 개수는 연마 패드(100)의 크기 등에 따라 적절히 선정된다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 기체 분사 노즐(62)의 기체 분사 방향은 연마 패드(100)의 표면(연마면)(102)에 대하여 수직은 아니고, 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd측으로 소정 각도만큼 기울어져 있다. 연마면(102)에 대한 기체 분사 노즐(62)의 기체 분사 방향의 각도, 즉 연마면(102)과 기체 분사 노즐(62)의 기체 분사 방향이 이루는 각을 기체 진입 각도(θ2)라고 정의하면, 기체 진입 각도(θ2)는 온도 조절 능력과의 관계에서 30° 내지 50°로 설정되어 있다. 여기서, 기체 분사 방향이란, 기체 분사 노즐구로부터 기체가 부채상으로 넓어지는 각도(기체 분사 각도)의 중심선의 방향을 말한다. 또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 기체 분사 노즐(62)은 상하 이동 가능하게 구성되고, 기체 분사 노즐(62)의 연마면(102)으로부터의 높이 Hn을 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.
이러한 온도 조절부(60)에 의해, 기판(Wk)의 연마 중에 연마 패드(100)[연마면(102)]를 향해 적어도 하나의 기체 분사 노즐(62)로부터 기체를 분사하여 연마면(102)의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd에 있어서, 온도 조절부(60)의 전방에는 연마액을 연마면(102)으로부터 제거하는 연마액 제거부(50)가 설치되어 있다. 이로 인해, 단열층이 될 수 있는 연마액이 제거된 상태에서 온도 조절부(60)가 연마면(102)의 온도를 조절할 수 있고, 연마면(102)의 온도 조절의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 온도 조절부(60)의 기체 분사 노즐(62)로부터 급격하게 연마면(102)에 기체를 분사할 때에도 연마액이 비산되는 것이 억제되고, 기판(Wk)의 스크래치 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 연마 장치(10)에서는 기판(Wk)의 연마에 한번 사용된 연마액이 연마액 제거부(50)에 의해 제거되고 연마액 공급 노즐(40)로부터 새로운 연마액이 연마면(102)에 그때마다 공급되므로, 기판(Wk)의 연마에 사용되는 연마액의 질을 일정하게 유지할 수 있다.
(변형예 1)
도 7은 변형예의 연마액 제거부의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 상기한 실시 형태에서는, 흡인부(56)의 슬릿(57) 및 유로(58)는 연마면(102)에 대하여 90도가 되도록 설치되어 있었다. 그러나, 이러한 예에 한정되지 않고, 도 7에 도시한 바와 같이, 흡인부(56)의 슬릿(57) 및 유로(58)는 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd와 이루는 각도가 10도 이상 90도 미만이 되도록 경사져 있어도 된다. 이렇게 하면, 연마 테이블(20)의 회전에 수반하여 연마액(SL)을 유로(58)에 안내할 수 있고, 연마액(SL)을 적합하게 흡인할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에서는 흡인부(56)의 막음부(52)가 연마면(102)에 맞닿는 것으로 했다. 그러나, 이러한 예에 한정되지 않고, 막음부(62)는 연마액과 맞닿으면 되고, 연마면(102)과의 사이에 간극을 갖도록 설치되어도 된다. 이 경우에는 막음부(52)와 연마면(102)이 맞닿지 않으므로, 막음부(52)의 절삭 칩이 발생하거나 맞닿음 저항이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 연마 장치(10)는 연마면(102)의 위치, 또는 연마액 제거부(50)와 연마면(102)의 거리를 검출하는 센서를 더 구비해도 된다. 그리고, 연마 장치(10)는 검출된 위치 또는 거리에 기초하여, 연마액 제거부(50)를 연마면(102)에 맞닿게 해도 되고, 연마액 제거부(50)와 연마면(102)의 거리를 일정하게 보유 지지해도 된다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 연마액 제거부(50)는 막음부(52)와 흡인부(56)를 일체로 갖는 것으로 했다. 그러나, 이러한 예에 한정되지 않고, 연마액 제거부(50)는 막음부(52)와 흡인부(56)를 각각 가져도 되고, 막음부(52)와 흡인부(56)의 한쪽만을 가져도 된다. 또한, 연마액 제거부(50)는 연마 패드(100)를 컨디셔닝하기 위한 드레서 또는 아토마이저 등과 적어도 일부가 일체로 설치되어도 된다.
(변형예 2)
도 8은 제어부에 의한 변형예의 온도 조절부(160)의 제어를 설명하기 위한 도면이다. 상기한 실시 형태의 온도 조절부(60)는 연마면(102)을 향해 기체를 분사하는 기체 분사 노즐(분사기)(62)을 갖는 것으로 했다. 그러나, 온도 조절부(60)는 이것 대신에, 또는 더하여, 내부에 유체가 흐르는 열교환기를 가져도 된다. 도 8에 도시한 바와 같이, 변형예의 온도 조절부(60A)는 기체 분사 노즐(62) 대신에, 열교환기(62A)를 갖고 있다. 또한, 도 8에 도시한 변형예는 온도 조절부(60A)를 제외하고 실시 형태의 연마 장치(10)와 동일하다. 또한, 도 8에서는 연마액 제거부(50)의 도시를 생략하고 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 열교환기(62A)는 내부에 도시하지 않은 유로가 형성되어 있고, 배관(63A)을 통해 유체 공급원(66A)에 접속되어 있다. 배관(63A)에는 압력 제어 밸브(64A)가 설치되어 있고, 유체 공급원(66A)으로부터 공급된 유체가 압력 제어 밸브(64A)를 통과함으로써 압력 및 유량이 제어되도록 되어 있다. 압력 제어 밸브(64A)는 제어부(70)에 접속되어 있다. 열교환기(62A)에 사용되는 유체로서는, 물 등의 액체를 사용해도 되고, 공기 등의 기체를 사용해도 된다. 또한, 열교환기(62A)에는 내부에 반응 가스가 흘러도 되고, 열교환기(62A) 내부에 반응 가스의 발열 반응을 촉진시키는 촉매가 설치되어도 된다. 또한, 열교환기(62A)는 연마면(102)에 맞닿도록 배치되어도 되고, 연마면(102)과의 사이에 간극을 갖도록 배치되어도 된다.
제어부(70)는 상기한 실시 형태와 마찬가지로, 온도 센서(68)에 의해 검출된 온도에 기초하여 압력 제어 밸브(64A)의 밸브 개방도를 조정하고, 열교환기(62A)의 내부에 흐르는 유체의 유량을 제어한다. 이러한 변형예의 온도 조절부(60A)에 의해서도, 상기한 실시 형태와 마찬가지로, 연마면(102)의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 연마 테이블(20)의 회전 방향 Rd에 있어서 온도 조절부(60A)의 전방에 연마액 제거부(50)가 설치되어 있다. 이로 인해, 변형예의 연마 장치에서는 단열층이 될 수 있는 연마액이 제거된 상태에서 온도 조절부(60A)에 의한 연마면(102)의 온도 조절을 행할 수 있고, 연마면(102)의 온도 조절의 효율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기한 발명의 실시 형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 균등물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에 있어서, 실시 형태 및 변형예의 임의의 조합이 가능하고, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합, 또는 생략이 가능하다.
본원은 2017년 4월 11일 출원의 일본 특허 출원 번호 제2017-078060호에 기초하는 우선권을 주장한다. 일본 특허 출원 번호 제2017-078060호의 명세서, 특허 청구 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은 참조에 의해 전체적으로 본원에 원용된다. 일본 특허 공개 제2013-99828호 공보(특허문헌 1)의 명세서, 특허 청구 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시는 참조에 의해 전체적으로 본원에 원용된다.
10 : 연마 장치
20 : 연마 테이블
30 : 톱링
40 : 연마액 공급 노즐
50 : 연마액 제거부
52 : 막음부
56 : 흡인부
57 : 슬릿
58 : 유로
60, 60A : 온도 조절부
62 : 기체 분사 노즐
62A : 열교환기
70 : 제어부
100 : 연마 패드
102 : 연마면
SL : 연마액
Wk : 기판

Claims (6)

  1. 연마면을 갖는 연마 패드를 사용하여 연마 대상물의 연마를 행하는 연마 장치이며,
    회전 가능하게 구성된 연마 테이블이며, 상기 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과,
    연마 대상물을 보유 지지하고 연마 대상물을 상기 연마 패드에 밀어붙이기 위한 기판 보유 지지부와,
    상기 연마면에 연마액을 공급하기 위한 연마액 공급부와,
    상기 연마액을 상기 연마면으로부터 제거하기 위한 연마액 제거부와,
    상기 연마면의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 구비하고,
    상기 연마 테이블의 회전 방향에 있어서, 상기 연마액 공급부, 상기 기판 보유 지지부에 의해 연마 대상물이 상기 연마면에 밀어붙여지는 연마 영역, 상기 연마액 제거부 및 상기 온도 조절부가, 이 순서로 배치되어 있는, 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도 조절부는 상기 연마면에 기체를 분사하는 분사기와, 내부에 유체가 흐르는 열교환기 중 적어도 한쪽을 갖는, 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연마액 제거부는 상기 연마액을 흡인하는 흡인부와, 상기 연마면 상의 상기 연마액에 맞닿아 당해 연마액의 상기 회전 방향에 있어서의 이동을 방해하는 막음부 중 적어도 한쪽을 갖는, 연마 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연마액 제거부는 상기 흡인부 및 상기 막음부를 갖고,
    상기 막음부는 상기 회전 방향에 있어서 상기 흡인부의 후방에 배치되어 상기 흡인부와 일체로 설치되어 있는, 연마 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마면의 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 구비하고,
    상기 온도 조절부는 상기 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 목표 온도가 되도록 상기 연마면의 온도를 조절하는, 연마 장치.
  6. 연마 패드가 설치된 연마 테이블을 회전시킴과 함께 상기 연마 패드에 연마 대상물을 밀어붙여 상기 연마 대상물을 연마하는 연마 방법에 있어서,
    상기 연마 패드의 연마면에 연마액을 공급하는 연마액 공급 공정과,
    상기 연마액을 상기 연마면으로부터 제거하는 연마액 제거 공정과,
    상기 연마면의 온도를 조절하는 온도 조절 공정을 구비하고,
    상기 연마 테이블의 회전 방향에 있어서, 상기 연마액 공급 공정, 상기 연마 패드로의 상기 연마 대상물의 밀어붙임, 상기 연마액 제거 공정 및 상기 온도 조절 공정이, 이 순서로 행해지는, 연마 방법.
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