KR20200081245A - 연마 장치 및 연마 방법 - Google Patents

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마코토 후쿠시마
게이스케 나미키
오사무 나베야
사토루 야마키
도모코 오와다
요시카즈 가토
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

기판의 주연부의 연마 프로파일을 정밀하게 제어할 수 있는 연마 장치를 제공한다.
연마 장치(1)는, 연마면(2a)을 갖는 연마 패드(2)를 지지하기 위한 연마 테이블(3)과, 압박면(45a)을 갖는 회전 가능한 헤드 본체(11)와, 헤드 본체(11)와 함께 회전하면서 연마면(2a)을 압박하기 위한 리테이너 링(20)과, 회전 링(51)과, 정지 링(91)과, 정지 링(91)에 국소 하중을 가하는 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)를 구비하고 있다. 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)는, 정지 링(91)에 연결된 제1 압박 부재(31A) 및 제2 압박 부재(31B)를 구비하고 있다. 제1 압박 부재(31A)는, 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 리테이너 링(20)의 상류측에 배치되고, 제2 압박 부재(31B)는, 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 리테이너 링(20)의 하류측에 배치되어 있다.

Description

연마 장치 및 연마 방법{POLISHING APPARATUS AND POLISHING METHOD}
본 발명은, 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 장치에 관한 것으로, 특히 기판을 둘러싸는 리테이너 링을 구비한 연마 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 그러한 연마 장치를 사용하여 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 방법에 관한 것이다.
근년, 반도체 디바이스의 고집적화·고밀도화에 수반하여, 회로의 배선이 점점 미세화되고, 다층 배선의 층수도 증가하고 있다. 회로의 미세화를 도모하면서 다층 배선을 실현하려고 하면, 하측의 층의 표면 요철을 답습하면서 단차가 더 커지므로, 배선층 수가 증가함에 따라서, 박막 형성에 있어서의 단차 형상에 대한 막 피복성(스텝 커버리지)이 나빠진다. 따라서, 다층 배선하기 위해서는, 이 스텝 커버리지를 개선하여, 그에 적합한 과정에서 평탄화 처리해야 한다. 또한 광 리소그래피의 미세화와 함께 초점 심도가 얕아지므로, 반도체 디바이스의 표면의 요철 단차가 초점 심도 이하로 수용되도록 반도체 디바이스 표면을 평탄화 처리할 필요가 있다.
따라서, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 반도체 디바이스 표면의 평탄화가 점점 중요해지고 있다. 이 표면의 평탄화에 있어서 가장 중요한 기술은, 화학 기계 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing)이다. 이 화학 기계 연마(이하, CMP라고 함)는, 실리카(SiO2) 등의 지립을 포함한 연마액(슬러리)을 연마 패드의 연마면 상에 공급하면서 웨이퍼 등의 기판을 연마면에 미끄럼 접촉시켜 연마를 행하는 것이다.
CMP를 행하기 위한 연마 장치는, 연마면을 갖는 연마 패드를 지지하는 연마 테이블과, 기판을 보유 지지하기 위한 연마 헤드를 구비하고 있다. 이러한 연마 장치를 사용한 기판의 연마는 다음과 같이 하여 행해진다. 연마 테이블을 연마 패드와 함께 회전시키면서, 연마 패드 상에 슬러리를 공급한다. 연마 헤드는 기판을 회전시키면서, 당해 기판을 연마 패드의 연마면에 대해 압박한다. 기판은 슬러리의 존재하에서 연마 패드에 미끄럼 접촉되면서, 기판의 표면은, 슬러리의 화학적 작용과, 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용의 조합에 의해 평탄화된다.
기판의 연마 중, 기판의 표면은 회전하는 연마 패드에 미끄럼 접촉되므로, 기판에는 마찰력이 작용한다. 그래서, 기판의 연마 중에 기판이 연마 헤드로부터 빠지지 않도록 하기 위해, 연마 헤드는 리테이너 링을 구비하고 있다. 이 리테이너 링은, 기판을 둘러싸도록 배치되어 있고, 기판의 연마 중, 리테이너 링은 회전하면서 기판의 외측에서 연마 패드를 압박하고 있다.
일본 특허 공개 제2014-4675호 공보 일본 특허 공개 제2015-233131호 공보
근년, 반도체 디바이스나 CMP 공정에 따라서 바뀔 수 있는 다양한 초기 막 두께 프로파일에 대한 대응이나, 기판의 외주연까지 평탄화하는 것에 의한 수율 향상 등의 이유로부터, 기판의 주연부의 연마 프로파일을 더 정밀하게 제어하는 것에 대한 요청이 점차 높아지고 있다.
리테이너 링 전체의 압력의 조정에 의해 기판의 주연부의 연마 레이트를 제어하는 것은 가능하다. 그러나 리테이너 링 전체의 압력을 변경하면, 주연부뿐만 아니라, 그 밖의 영역을 포함하는 비교적 넓은 범위에서 연마 레이트가 변화되어 버린다. 따라서, 이 방법으로는, 주연부의 연마 프로파일을 정밀하게 제어하는 것은 어렵다.
그래서 본 발명은, 기판의 주연부의 연마 프로파일을 정밀하게 제어할 수 있는 연마 장치, 및 그러한 연마 장치를 사용하여 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 방법을 제공한다.
일 양태에서는, 연마면을 갖는 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과, 기판을 상기 연마면에 압박하기 위한 압박면을 갖는 회전 가능한 헤드 본체와, 상기 압박면을 둘러싸도록 배치되고, 또한 상기 헤드 본체와 함께 회전하면서 상기 연마면을 압박하기 위한 리테이너 링과, 상기 리테이너 링에 고정되고, 상기 리테이너 링과 함께 회전 가능한 회전 링과, 상기 회전 링 상에 배치된 정지 링과, 상기 정지 링에 국소 하중을 가하는 복수의 국소 하중 부여 장치를 구비하고, 상기 복수의 국소 하중 부여 장치는, 상기 정지 링에 연결된 제1 압박 부재 및 제2 압박 부재와, 상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재에 각각 연결된 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 구비하고, 상기 제1 압박 부재는, 상기 연마면의 진행 방향에 있어서 상기 리테이너 링의 상류측에 배치되고, 상기 제2 압박 부재는, 상기 연마면의 상기 진행 방향에 있어서 상기 리테이너 링의 하류측에 배치되어 있는, 연마 장치가 제공된다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재는, 상기 리테이너 링의 중심과 상기 연마 테이블의 중심을 통과하는 기준 직선의 양측에 위치하고 있다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재는, 상기 기준 직선과 수직으로 교차하며 또한 상기 리테이너 링의 중심을 통과하는 직선 상에 배치되어 있다.
일 양태에서는, 상기 기준 직선과 수직으로 교차하며 또한 상기 리테이너 링의 중심을 통과하는 직선과 상기 리테이너 링의 외주연의 2개의 교점 중 상류측의 교점을 각도 0도로 하고, 하류측의 교점을 각도 180도로 하고, 또한 상기 기준 직선과 상기 리테이너 링의 외주연의 2개의 교점 중, 상기 연마면 중심측의 교점을 각도 270도로 하고, 상기 연마면 외주측의 교점을 각도 90도로 하였을 때, 상기 제1 압박 부재는, 0도±90도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±90도의 범위 내에 배치되어 있다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재는, 0도±60도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±60도의 범위 내에 배치되어 있다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재는, 0도±30도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±30도의 범위 내에 배치되어 있다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재로부터 상기 정지 링에 가해지는 국소 하중을 조정하는 상기 제1 액추에이터의 동작 및 상기 제2 압박 부재로부터 상기 정지 링에 가해지는 국소 하중을 조정하는 상기 제2 액추에이터의 동작을 제어하는 제어부를 추가로 구비하고 있다.
일 양태에서는, 연마 패드를 지지하는 연마 테이블을 회전시키고, 압박면을 갖는 헤드 본체를 회전시키면서, 상기 압박면으로 기판을 상기 연마 패드의 연마면에 압박하고, 상기 기판을 둘러싸도록 배치된 리테이너 링을, 상기 헤드 본체 및 상기 기판과 함께 회전시키면서 상기 연마면에 압박하고, 상기 리테이너 링에 고정된 회전 링을 상기 리테이너 링과 함께 회전시키면서, 또한 제1 압박 부재 또는 제2 압박 부재로부터 상기 회전 링 상에 배치된 정지 링에 국소 하중을 가하면서 상기 기판을 연마하는 공정을 포함하고, 상기 제1 압박 부재는, 상기 연마면의 진행 방향에 있어서 상기 리테이너 링의 상류측에 배치되고, 상기 제2 압박 부재는, 상기 연마면의 상기 진행 방향에 있어서 상기 리테이너 링의 하류측에 배치되어 있는, 방법이 제공된다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재는, 상기 리테이너 링의 중심과 상기 연마 테이블의 중심을 통과하는 기준 직선의 양측에 위치하고 있다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재는, 상기 기준 직선과 수직으로 교차하며 또한 상기 리테이너 링의 중심을 통과하는 직선 상에 배치되어 있다.
일 양태에서는, 상기 기준 직선과 수직으로 교차하며 또한 상기 리테이너 링의 중심을 통과하는 직선과 상기 리테이너 링의 외주연의 2개의 교점 중 상류측의 교점을 각도 0도로 하고, 하류측의 교점을 각도 180도로 하고, 또한 상기 기준 직선과 상기 리테이너 링의 외주연의 2개의 교점 중, 상기 연마면 중심측의 교점을 각도 270도로 하고, 상기 연마면 외주측의 교점을 각도 90도로 하였을 때, 상기 제1 압박 부재는, 0도±90도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±90도의 범위 내에 배치되어 있다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재는, 0도±60도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±60도의 범위 내에 배치되어 있다.
일 양태에서는, 상기 제1 압박 부재는, 0도±30도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±30도의 범위 내에 배치되어 있다.
연마면의 진행 방향에 있어서의 정지 링의 상류측과 하류측의 각각에 국소 하중을 가하면, 연마면의 일부가 융기되어, 상향의 국소 반발력을 발생시킨다. 이들 국소 반발력은, 기판의 연마 중에 기판의 반경 방향에 있어서 기판의 주연부 상의 서로 다른 위치에 작용한다. 따라서, 기판의 연마 레이트를 국소적으로 변화시킬 수 있다. 결과적으로, 기판의 주연부의 연마 프로파일을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 2는 국소 하중 부여 장치를 도시하는 사시도이다.
도 3은 리테이너 링이 연마면을 압박하고 있을 때의 상태를 모식적으로 도시한 종단면도이다.
도 4는 연마 중인 웨이퍼와 압박 부재의 위치 관계를 모식적으로 도시한 상면도이다.
도 5는 웨이퍼와 국소 반발력의 위치 관계를 모식적으로 도시한 종단면도이다.
도 6은 연마 헤드의 단면도이다.
도 7은 회전 링 및 정지 링의 단면도이다.
도 8은 롤러와 원환 레일을 도시하는 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시하는 롤러와 원환 레일을 하방에서 본 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 연마 장치(1)는, 기판의 일례인 웨이퍼를 보유 지지하여 회전시키는 연마 헤드(10)와, 연마 패드(2)를 지지하는 연마 테이블(3)과, 연마 패드(2)에 연마액(슬러리)을 공급하는 연마액 공급 노즐(5)을 구비하고 있다. 연마 패드(2)의 상면은, 웨이퍼를 연마하는 연마면(2a)을 구성한다. 연마 패드(2)는, 연마 테이블(3)과 일체로 회전하도록 구성되어 있다.
연마 헤드(10)는 연마 헤드 샤프트(12)의 하단에 연결되어 있다. 이 연마 헤드 샤프트(12)는 헤드 암(16)에 의해 회전 가능하게 보유 지지되어 있다. 헤드 암(16) 내에는, 연마 헤드 샤프트(12)를 회전시키는 회전 장치(도시하지 않음)와, 연마 헤드 샤프트(12)를 상승 및 하강시키는 승강 장치(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 연마 헤드(10)는 회전 장치에 의해 연마 헤드 샤프트(12)를 통해 회전하고, 승강 기구에 의해 연마 헤드(10)가 연마 헤드 샤프트(12)를 통해 상승 및 하강되도록 되어 있다. 헤드 암(16)은 선회 축(15)에 고정되어 있고, 선회 축(15)의 회전에 의해 연마 헤드(10)를 연마 테이블(3)의 외측으로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다.
연마 헤드(10)는, 그 하면에 진공 흡인에 의해 웨이퍼를 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 연마 헤드(10) 및 연마 테이블(3)(연마 패드(2))은, 화살표로 나타내는 바와 같이 동일한 방향으로 회전하고, 이 상태에서 연마 헤드(10)는 웨이퍼를 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 압박한다. 연마액 공급 노즐(5)로부터는 연마액이 연마 패드(2)의 연마면(2a) 상에 공급되고, 웨이퍼는, 연마액의 존재하에서 연마면(2a)과의 미끄럼 접촉에 의해 연마된다.
연마 헤드(10)는, 웨이퍼를 연마 패드(2)에 대해 압박하는 헤드 본체(11)와, 웨이퍼를 둘러싸도록 배치된 리테이너 링(20)을 구비하고 있다. 헤드 본체(11) 및 리테이너 링(20)은, 연마 헤드 샤프트(12)와 일체로 회전하도록 구성되어 있다. 리테이너 링(20)은, 헤드 본체(11)와는 독립적으로 상하 이동 가능하게 구성되어 있다. 리테이너 링(20)은, 헤드 본체(11)로부터 반경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 웨이퍼의 연마 중, 리테이너 링(20)은 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 접촉하고, 회전하면서 웨이퍼의 외측에서 연마 패드(2)를 압박한다.
연마 헤드(10)는, 내부에 복수의 롤러(후술함)가 배치된 회전 링(51)과, 정지 링(91)을 더 구비하고 있다. 회전 링(51)은, 리테이너 링(20)의 상면에 고정되어 있고, 리테이너 링(20)과 함께 회전 가능하게 구성되어 있다. 정지 링(91)은, 회전 링(51) 상에 배치되어 있다. 회전 링(51)은 리테이너 링(20)과 함께 회전하지만, 정지 링(91)은 회전하지 않고, 정지하고 있다.
연마 장치(1)는, 리테이너 링(20)의 일부에 국소 하중을 가하는 제1 국소 하중 부여 장치(30A)와, 리테이너 링(20)의 일부에 국소 하중을 가하는 제2 국소 하중 부여 장치(30B)를 추가로 구비하고 있다. 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)는, 리테이너 링(20)의 상방에 배치되어 있다. 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)는, 헤드 암(16)에 고정되어 있다. 연마 중인 리테이너 링(20)은 그 축심 주위로 회전하지만, 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)는 리테이너 링(20)과는 일체로 회전하지 않고, 정지하고 있다. 정지 링(91)은 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)에 연결되어 있다. 제1 국소 하중 부여 장치(30A)는, 연마 패드(2)의 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 리테이너 링(20)의 상류측(연마면(2a)이 유입되는 리테이너 링(20)의 일방측)에 배치되어 있고, 제2 국소 하중 부여 장치(30B)는, 연마 패드(2)의 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 리테이너 링(20)의 하류측(연마면(2a)이 유출되는 리테이너 링(20)의 반대측)에 배치되어 있다.
도 2는 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)를 도시하는 사시도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 복수의 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)는, 정지 링(91)에 하향의 국소 하중을 부여하는 복수의 압박 부재(31A, 31B)와, 복수의 브리지(33A, 33B)와, 하향의 힘을 발생하는 복수의 에어 실린더(35A, 35B)와, 에어 실린더(35A, 35B) 내의 압축 기체의 압력을 조절하는 복수의 압력 레귤레이터(R1, R2)와, 복수의 리니어 가이드(38A, 38B)와, 복수의 가이드 로드(39A, 39B)와, 복수의 유닛 베이스(40A, 40B)를 구비하고 있다.
구체적으로는, 제1 국소 하중 부여 장치(30A)는, 제1 압박 부재(31A)와, 제1 브리지(33A)와, 제1 에어 실린더(35A)와, 제1 압력 레귤레이터(R1)와, 제1 리니어 가이드(38A)와, 제1 가이드 로드(39A)와, 제1 유닛 베이스(40A)를 구비하고 있다. 제2 국소 하중 부여 장치(30B)는, 제2 압박 부재(31B)와, 제2 브리지(33B)와, 제2 에어 실린더(35B)와, 제2 압력 레귤레이터(R2)와, 제2 리니어 가이드(38B)와, 제2가이드 로드(39B)와, 제2 유닛 베이스(40B)를 구비하고 있다.
제1 에어 실린더(35A)의 피스톤 로드(36a)는, 제1 브리지(33A)를 통해 제1 압박 부재(31A)에 연결되고, 제1 압박 부재(31A)의 단부는 정지 링(91)에 연결되어 있다. 따라서, 제1 에어 실린더(35A)에 의해 발생한 힘은 제1 압박 부재(31A)에 전달되고, 제1 압박 부재(31A)는 정지 링(91)의 일부에 국소 하중을 가한다. 마찬가지로, 제2 에어 실린더(35B)의 피스톤 로드(36b)는 제2 브리지(33B)를 통해 제2 압박 부재(31B)에 연결되고, 제2 압박 부재(31B)의 단부는 정지 링(91)에 연결되어 있다. 따라서, 제2 에어 실린더(35B)에 의해 발생한 힘은 제2 압박 부재(31B)에 전달되고, 제2 압박 부재(31B)는 정지 링(91)의 일부에 국소 하중을 가한다.
본 실시 형태에서는, 제1 에어 실린더(35A)와 제1 압력 레귤레이터(R1)의 조합은, 제1 압박 부재(31A)로부터 정지 링(91)에 가해지는 국소 하중을 조절하는 제1 액추에이터(37A)를 구성하고, 제2 에어 실린더(35B)와 제2 압력 레귤레이터(R2)의 조합은, 제2 압박 부재(31B)로부터 정지 링(91)에 가해지는 국소 하중을 조절하는 제2 액추에이터(37B)를 구성한다. 일 실시 형태에서는, 제1 액추에이터(37A) 및 제2 액추에이터(37B)의 각각은, 서보 모터와, 볼 나사 기구와, 모터 드라이버의 조합으로 구성되어도 된다.
제1 압박 부재(31A)는 2개의 압박 로드(32a)를 포함하고 있고, 제2 압박 부재(31B)는 2개의 압박 로드(32b)를 포함하고 있다. 압박 로드(32a) 및 압박 로드(32b)는 정지 링(91)에 연결되어 있다. 제1 압박 부재(31A)는, 연마 패드(2)의 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 리테이너 링(20)의 상류측에서 정지 링(91)에 접속되어 있고, 제2 압박 부재(31B)는, 연마 패드(2)의 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 리테이너 링(20)의 하류측에서 정지 링(91)에 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 압박 부재(31A)는, 연마 패드(2)의 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 정지 링(91)의 상류측의 부분에 국소 하중을 가하도록 구성되어 있고, 제2 압박 부재(31B)는, 연마 패드(2)의 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 정지 링(91)의 하류측의 부분에 국소 하중을 가하도록 구성되어 있다.
국소 하중 부여 장치(30A, 30B)는, 유닛 베이스(40A, 40B)를 통해 헤드 암(16)에 고정되어 있다. 따라서, 웨이퍼의 연마 중, 연마 헤드(10) 및 웨이퍼는 회전하고 있는 한편, 국소 하중 부여 장치(30A, 30B)는 정지하고 있다. 마찬가지로, 웨이퍼의 연마 중, 회전 링(51)은 연마 헤드(10)와 함께 회전하고 있는 한편, 정지 링(91)은 정지하고 있다.
국소 하중 부여 장치(30A, 30B)는 동일한 구성을 갖는다. 이하의 설명은 제1 국소 하중 부여 장치(30A)에 관한 것이지만, 제2 국소 하중 부여 장치(30B)에도 마찬가지로 적용된다. 제1 유닛 베이스(40A)에는, 제1 에어 실린더(35A) 및 제1 리니어 가이드(38A)가 설치되어 있다. 제1 에어 실린더(35A)의 피스톤 로드(36a) 및 제1 가이드 로드(39A)는, 제1 브리지(33A)에 접속되어 있다. 제1 가이드 로드(39A)는 제1 리니어 가이드(38A)에 의해 저마찰로 상하로 이동하도록 지지되어 있다. 제1 리니어 가이드(38A)에 의해, 제1 브리지(33A)는 기울어지는 일 없이 원활하게 상하 이동 가능하게 되어 있다.
에어 실린더(35A, 35B)는, 기체 이송 라인(F1, F2)을 통해 압축 기체 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 압력 레귤레이터(R1, R2)는, 기체 이송 라인(F1, F2)에 각각 마련되어 있다. 압축 기체 공급원으로부터의 압축 기체는, 압력 레귤레이터(R1, R2)를 통해 에어 실린더(35A, 35B)에 각각 독립적으로 공급된다.
압력 레귤레이터(R1, R2)는, 에어 실린더(35A, 35B) 내의 압축 기체의 압력을 조절하도록 구성되어 있다. 압력 레귤레이터(R1, R2)는, 에어 실린더(35A, 35B) 내의 압축 기체의 압력을 서로 독립적으로 변화시키는 것이 가능하고, 이에 의해, 에어 실린더(35A, 35B)는, 서로 독립적으로 힘을 발생시키는 것이 가능해진다.
연마 장치(1)는, 제어부(42)를 추가로 구비하고 있다. 제어부(42)는, 그 내부에 기억 장치(42a)와, 연산 장치(42b)를 구비하고 있다. 연산 장치(42b)는, 기억 장치(42a)에 저장되어 있는 프로그램에 따라서 연산을 행하는 CPU(중앙 처리 장치) 또는 GPU(그래픽 프로세싱 유닛) 등을 포함한다. 기억 장치(42a)는, 연산 장치(42b)가 액세스 가능한 주 기억 장치(예를 들어 랜덤 액세스 메모리)와, 데이터 및 프로그램을 저장하는 보조 기억 장치(예를 들어, 하드디스크 드라이브 또는 솔리드 스테이트 드라이브)를 구비하고 있다.
압력 레귤레이터(R1, R2)는, 제어부(42)에 전기적으로 접속되어 있다. 웨이퍼(W)의 연마 중, 제어부(42)는, 압력 레귤레이터(R1, R2) 중 어느 하나에 지령을 내려, 에어 실린더(35A) 또는 에어 실린더(35B) 내의 압축 기체의 압력을 조절시킨다.
에어 실린더(35A, 35B)가 발생시킨 힘은, 브리지(33A, 33B)에 각각 전달된다. 브리지(33A, 33B)는, 압박 부재(31A, 31B)를 통해 정지 링(91)에 접속되어 있고, 압박 부재(31A, 31B)는 브리지(33A, 33B)에 가해진 에어 실린더(35A, 35B)의 힘을 정지 링(91)에 전달한다. 즉, 제1 압박 부재(31A)는, 제1 에어 실린더(35A)가 발생시킨 힘에 상당하는 국소 하중으로, 정지 링(91)의 일부를 압박하고, 제2 압박 부재(31B)는, 제2 에어 실린더(35B)가 발생시킨 힘에 상당하는 국소 하중으로 정지 링(91)의 일부를 압박한다.
국소 하중 부여 장치(30A, 30B)의 각각은, 정지 링(91) 및 회전 링(51)을 통해 리테이너 링(20)의 일부에 하향의 국소 하중을 부여한다. 즉, 하향의 국소 하중은, 정지 링(91) 및 회전 링(51)을 통해 리테이너 링(20)에 전달된다.
연마 장치(1)는, 리테이너 링(20)에 고정된 회전 링(51)을 리테이너 링(20)과 함께 회전시키면서, 또한 제1 압박 부재(31A) 또는 제2 압박 부재(31B)로부터 정지 링(91)에 국소 하중을 가하면서 웨이퍼를 연마한다. 웨이퍼의 연마 중, 리테이너 링(20)은 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 접촉하고, 회전하면서 웨이퍼의 외측에서 연마 패드(2)를 압박하고, 또한 연마면(2a)의 일부에 하향의 국소 하중을 부여한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 리테이너 링(20)이 연마면(2a)의 일부에 하향의 국소 하중을 부여하면, 연마면(2a)의 일부가 상방으로 융기된다. 상방으로 융기된 연마면(2a)은 웨이퍼(W)에 국소적인 상향의 힘을 가한다. 이하의 설명에서는, 이 국소적인 상향의 힘을 국소 반발력이라고 칭한다. 도 3에서는, 설명을 위해, 연마면(2a)의 융기된 부분만이 웨이퍼(W)에 접촉하고 있지만, 실제의 연마 중에서는, 웨이퍼(W)의 하면(피연마면)의 전체가 연마면(2a)에 접촉하고 있다. 국소 반발력을 받은 부분의 웨이퍼(W)의 연마 레이트는 커진다. 국소 반발력의 크기는 리테이너 링(20)이 연마 패드(2)를 압박하는 힘의 크기에 의존하고, 국소 반발력의 크기에 의존하여 연마 레이트는 변화된다. 즉, 국소 반발력이 커질수록, 연마 레이트는 커진다. 국소 반발력이 발생하는 위치는, 리테이너 링(20)이 연마면(2a)에 부여하는 국소 하중 위치에 의존한다.
따라서, 제1 압박 부재(31A) 또는 제2 압박 부재(31B)로부터 정지 링(91)에 국소 하중을 가하면서 웨이퍼를 연마함으로써, 각각의 국소 하중에 대응한 국소 반발력을 발생시켜, 국소 반발력을 받는 부분의 웨이퍼의 연마 레이트를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(42)는, 제1 압박 부재(31A)가 부여하는 국소 하중을 높이고 싶을 때는, 압력 레귤레이터(R1)에 지령을 내려, 에어 실린더(35A) 내의 압축 기체의 압력을 상승시킨다. 제2 압박 부재(31B)가 부여하는 국소 하중을 높이고 싶을 때는, 압력 레귤레이터(R2)에 지령을 내려, 에어 실린더(35B) 내의 압축 기체의 압력을 상승시킨다.
도 4는, 연마 중의 웨이퍼(W)와 압박 부재(31A, 31B)의 위치 관계를 모식적으로 도시한 상면도이고, 도 5는, 웨이퍼(W)와 국소 반발력의 위치 관계를 모식적으로 도시한 종단면도이다. 도 4의 화살표는, 연마면(2a)의 진행 방향을 나타낸다. 리테이너 링(20)의 중심 P와, 연마 테이블(3)의 중심 O를 통과하는 직선을 기준 직선 LO라고 하면, 제1 압박 부재(31A) 및 제2 압박 부재(31B)는, 기준 직선 LO의 양측에 위치하고 있다. 더 구체적으로는, 제1 압박 부재(31A)는, 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 기준 직선 LO보다 상류측에 위치하고, 제2 압박 부재(31B)는, 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서 기준 직선 LO보다 하류측에 위치하고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 압박 부재(31A) 및 제2 압박 부재(31B)는, 기준 직선 LO와 수직으로 교차하면서 중심 P를 통과하는 직선 LP 상에 배치되어 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)는, 그 연마 중, 회전하면서 리테이너 링(20)의 내측에서 하류측으로 치우친다. 따라서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 압박 부재(31A)로부터 정지 링(91)에 국소 하중을 부여하였을 때에 발생하는 국소 반발력의 웨이퍼(W)에 대한 상대 위치는, 제2 압박 부재(31B)로부터 정지 링(91)에 국소 하중을 부여하였을 때에 발생하는 국소 반발력의 웨이퍼(W)에 대한 상대 위치와 상이하다. 도 5에서는, 설명을 위해, 연마면(2a)의 융기된 부분만이 웨이퍼(W)에 접촉하고 있지만, 실제의 연마 중에서는, 웨이퍼(W)의 하면(피연마면)의 전체가 연마면(2a)에 접촉하고 있다.
연마면(2a)은, 그 진행 방향에 관하여 기준 직선 LO의 상류측과, 기준 직선 LO의 하류측으로 나눌 수 있다. 기준 직선 LO의 상류측 및 기준 직선 LO의 하류측은, 바꾸어 말하면, 연마면(2a)의 진행 방향에 관하여 리테이너 링(20) 및 정지 링(91)의 상류측 및 하류측이다.
도 4에 있어서, 직선 LP와 리테이너 링(20)의 외주연의 2개의 교점 중 상류측의 교점을 각도 0도로 하고, 하류측의 교점을 각도 180도로 한다. 기준 직선 LO와 리테이너 링(20)의 외주연의 2개의 교점 중, 연마면 중심측의 교점을 각도 270도, 연마면 외주측의 교점을 각도 90도로 한다. 일 실시 형태에서는, 제1 압박 부재(31A)는, 0도±30도의 범위 내에 배치되고, 또한 제2 압박 부재(31B)는, 180도±30도의 범위 내에 배치되어도 된다. 또한 일 실시 형태에서는, 제1 압박 부재(31A)는, 0도±60도의 범위 내에 배치되고, 또한 제2 압박 부재(31B)는, 180도±60도의 범위 내에 배치되어도 된다. 또한 일 실시 형태에서는, 제1 압박 부재(31A)는, 0도±90도의 범위 내에 배치되고, 또한 제2 압박 부재(31B)는, 180도±90도의 범위 내에 배치되어도 된다.
또한 일 실시 형태에서는, 리테이너 링(20)의 내경을 변경해도 된다. 리테이너 링(20)의 내경을 변경함으로써, 상기 국소 반발력의 웨이퍼(W)에 대한 상대 위치를 바꿀 수 있다.
제1 압박 부재(31A) 및 제2 압박 부재(31B)를 상술한 각 실시 형태와 같이 배치함으로써, 웨이퍼(W)의 연마 중, 제1 압박 부재(31A)로부터 정지 링(91)에 국소 하중을 부여하였을 때는, 웨이퍼(W)의 주연부 내의 외측 영역의 연마 레이트를 크게 할 수 있고, 제2 압박 부재(31B)로부터 정지 링(91)에 국소 하중을 부여하였을 때는, 웨이퍼(W)의 주연부 내의 내측 영역의 부분의 연마 레이트를 크게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 주연부의 연마 프로파일을 정밀하게 제어하는 것이 가능해진다.
상술한 각 실시 형태에 의하면, 연마면(2a)의 진행 방향에 있어서의 정지 링(91)의 상류측과 하류측의 각각에 국소 하중을 가함으로써, 웨이퍼(W)의 서로 다른 위치에 작용하는 국소 반발력을 발생시켜, 웨이퍼의 주연부의 연마 레이트를 국소적으로 변화시킬 수 있다. 결과적으로, 웨이퍼의 주연부의 연마 프로파일을 정밀하게 제어할 수 있다.
다음으로, 연마 헤드(10)의 상세에 대해 설명한다. 도 6은, 연마 헤드(10)의 단면도이다. 연마 헤드(10)는, 헤드 본체(11)와 리테이너 링(20)을 구비하고 있다. 헤드 본체(11)는, 연마 헤드 샤프트(12)(도 1 참조)에 연결된 캐리어(43)와, 캐리어(43)의 하면에 설치된 탄성막(멤브레인)(45)과, 캐리어(43)에 대한 리테이너 링(20)의 틸팅 및 상하 이동을 허용하면서 리테이너 링(20)을 지지하는 구면 베어링(47)을 구비하고 있다. 리테이너 링(20)은 연결 부재(75)를 통해 구면 베어링(47)에 연결되고, 지지되어 있다. 연결 부재(75)는, 캐리어(43) 내에서 상하 이동 가능하게 배치되어 있다.
탄성막(45)의 하면은 압박면(45a)을 구성하고 있고, 이 압박면(45a)은 웨이퍼(W)의 상면(피연마면과는 반대측의 면)에 접촉하고 있다. 탄성막(45)에는 복수의 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 캐리어(43)와 탄성막(45) 사이에는 압력실(46)이 형성되어 있다. 이 압력실(46)은 압력 조정 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 압력실(46)에 가압 유체(예를 들어, 가압 공기)가 공급되면, 압력실(46) 내의 유체 압력을 받은 탄성막(45)의 압박면(45a)은, 웨이퍼(W)를 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대해 압박한다. 압력실(46) 내에 부압이 형성되면, 웨이퍼(W)는 탄성막(45)의 압박면(45a)에 진공 흡인에 의해 보유 지지된다. 일 실시 형태에서는, 복수의 압력실이 캐리어(43)와 탄성막(45) 사이에 마련되어도 된다.
리테이너 링(20)은, 웨이퍼(W) 및 탄성막(45)의 압박면(45a)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 리테이너 링(20)은, 연마 패드(2)에 접촉하는 링 부재(20a)와, 이 링 부재(20a)의 상부에 고정된 드라이브 링(20b)을 갖고 있다. 링 부재(20a)는, 도시하지 않은 복수의 볼트에 의해 드라이브 링(20b)에 결합되어 있다. 링 부재(20a)는, 웨이퍼(W)의 외주연 및 탄성막(45)의 압박면(45a)을 둘러싸도록 배치되어 있다.
연결 부재(75)는, 헤드 본체(11)의 중심부에 배치된 축부(76)와, 이 축부(76)로부터 방사상으로 연장되는 복수의 스포크(78)를 구비하고 있다. 축부(76)는 헤드 본체(11)의 중앙부에 배치된 구면 베어링(47) 내에서 종방향으로 연장되어 있다. 축부(76)는, 구면 베어링(47)에 종방향으로 이동 자유롭게 지지되어 있다. 드라이브 링(20b)은 스포크(78)에 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 연결 부재(75) 및 이것에 접속된 리테이너 링(20)은, 헤드 본체(11)에 대해 종방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
구면 베어링(47)은, 내륜(48)과, 내륜(48)의 외주면을 미끄럼 이동 자유롭게 지지하는 외륜(49)을 구비하고 있다. 내륜(48)은, 연결 부재(75)를 통해 리테이너 링(20)에 연결되어 있다. 외륜(49)은 캐리어(43)에 고정되어 있다. 연결 부재(75)의 축부(76)는, 내륜(48)에 상하 이동 자유롭게 지지되어 있다. 리테이너 링(20)은, 연결 부재(75)를 통해 구면 베어링(47)에 의해 틸팅 가능하게 지지되어 있다.
구면 베어링(47)은, 리테이너 링(20)의 상하 이동 및 틸팅을 허용하는 한편, 리테이너 링(20)의 횡방향의 이동(수평 방향의 이동)을 제한한다. 웨이퍼(W)의 연마 중에는, 리테이너 링(20)은 웨이퍼(W)와 연마 패드(2)의 마찰에 기인한 횡방향의 힘(웨이퍼(W)의 반경 방향 외측을 향하는 힘)을 웨이퍼(W)로부터 받는다. 이 횡방향의 힘은 구면 베어링(47)에 의해 받을 수 있다. 이와 같이, 구면 베어링(47)은, 웨이퍼(W)의 연마 중에, 웨이퍼(W)와 연마 패드(2)의 마찰에 기인하여 리테이너 링(20)이 웨이퍼(W)로부터 받는 횡방향의 힘(웨이퍼(W)의 반경 방향 외측을 향하는 힘)을 받으면서, 리테이너 링(20)의 횡방향의 이동을 제한하는(즉, 리테이너 링(20)의 수평 방향의 위치를 고정하는) 지지 기구로서 기능한다.
캐리어(43)에는, 복수 쌍의 구동 컬러(80)가 고정되어 있다. 각 쌍의 구동 컬러(80)는 각 스포크(78)의 양측에 배치되어 있고, 캐리어(43)의 회전은, 구동 컬러(80)를 통해 리테이너 링(20)에 전달되고, 이에 의해 헤드 본체(11)와 리테이너 링(20)은 일체로 회전한다. 구동 컬러(80)는, 스포크(78)에 접촉하고 있을 뿐이며, 연결 부재(75) 및 리테이너 링(20)의 상하 이동 및 틸팅을 방해하지 않는다.
리테이너 링(20)의 상부는, 환상의 리테이너 링 압박 기구(60)에 연결되어 있다. 이 리테이너 링 압박 기구(60)는, 리테이너 링(20)의 상면(더 구체적으로는, 드라이브 링(20b)의 상면)의 전체에 균일한 하향의 하중을 부여하고, 리테이너 링(20)의 하면(즉, 링 부재(20a)의 하면)을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대해 압박한다.
리테이너 링 압박 기구(60)는, 드라이브 링(20b)의 상부에 고정된 환상의 피스톤(61)과, 피스톤(61)의 상면에 접속된 환상의 롤링 다이어프램(62)을 구비하고 있다. 롤링 다이어프램(62)의 내부에는 압력실(63)이 형성되어 있다. 이 압력실(63)은 압력 조정 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 압력실(63)에 가압 유체(예를 들어, 가압 공기)가 공급되면, 롤링 다이어프램(62)이 피스톤(61)을 하방으로 밀어내리고, 또한 피스톤(61)은 리테이너 링(20)의 전체를 하방으로 밀어내린다. 이와 같이 하여, 리테이너 링 압박 기구(60)는, 리테이너 링(20)의 하면을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대해 압박한다.
도 7은, 회전 링(51) 및 정지 링(91)의 단면도이다. 회전 링(51)은, 복수의 롤러(52)와, 이들 롤러(52)를 각각 지지하는 롤러 샤프트(54)와, 롤러 샤프트(54)가 고정되는 롤러 하우징(55)을 구비하고 있다. 도 7에서는, 하나의 롤러(52) 및 하나의 롤러 샤프트(54)만이 그려져 있다. 롤러 하우징(55)은 환상의 형상을 갖고 있고, 리테이너 링(20)의 상면에 고정되어 있다. 롤러(52)는, 롤러 샤프트(54)에 설치된 베어링(57)을 갖고 있고, 롤러(52)는 롤러 샤프트(54)를 중심으로 하여 회전 자유롭게 되어 있다.
정지 링(91)은, 롤러(52)의 정상부에 접촉하는 원환 레일(92)과, 원환 레일(92)이 고정되는 환상의 레일 베이스(94)를 구비하고 있다. 원환 레일(92)의 하면에는, 환상 홈(95)이 형성되어 있고, 각 롤러(52)의 정상부는 환상 홈(95)에 접촉하고 있다. 롤러(52)는, 원환 레일(92)에 구름 접촉하면서 회전하도록 구성되어 있다. 레일 베이스(94)의 상부에는 압박 로드(32a, 32b)(압박 로드(32b)는 도시하지 않음)가 연결되어 있다.
롤러(52)의 베어링(57)의 내륜을 관통하는 롤러 샤프트(54)는, 롤러 하우징(55)의 내측의 벽과 외측의 벽에 지지되고, 내측의 벽에 삽입된 나사(58)로 고정된다. 그 때문에 롤러 샤프트(54)에는 암나사가 형성되어 있고, 암나사의 반대측은 나사(58)의 체결 시에 공회전되지 않도록 마이너스 드라이버가 끼워지는 홈(54a)이 형성되어 있다. 회전 링(51)은 리테이너 링(20)의 드라이브 링(20b)의 상면에 놓여진다. 드라이브 링(20b)과 회전 링(51)은 위치 결정 핀(도시하지 않음)에 의해 위치 결정되어, 리테이너 링(20)에 대해 회전 링(51)이 미끄러지지 않는 구조로 되어 있다.
롤러(52)는, 롤러 샤프트(54)에 설치된 베어링(57)과, 베어링(57)의 외륜에 고정된 휠(59)로 구성되어 있다. 휠(59)은, 내마모성이 높은 수지, 예를 들어 폴리아세탈, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PPS(폴리에틸렌술파이드), MC 나일론(등록상표) 등의 재료로 구성된다. 원환 레일(92)의 재료는 스테인리스강(SUS304) 등의 내식성이 높은 금속이 바람직하다. 베어링(57)에는 단열 깊은 홈 볼 베어링이 사용되고, 베어링(57)의 외륜에 수지제의 휠(59)을 압입함으로써, 휠(59)이 베어링(57)에 설치된다.
롤러 하우징(55)의 내부에는 환상 오목부(55a)가 형성되어 있고, 이 환상 오목부(55a) 내에 복수의 롤러(52)가 수용되어 있다. 각 롤러(52)의 하면, 양측면은, 환상 오목부(55a)에 의해 둘러싸여 있다. 회전 링(51)의 롤러 하우징(55)과 정지 링(91)의 레일 베이스(94) 사이에는 시일(100A, 100B)이 배치되어 있다. 더 구체적으로는, 원환 레일(92)의 외측에는 외측 시일(100A)이 배치되고, 원환 레일(92)의 내측에는 내측 시일(100B)이 배치되어 있다. 환상 오목부(55a)를 구성하는 양측면 및 저면에는 개구는 존재하지 않고, 정지 링(91)과 회전 링(51) 사이에는 시일(100A, 100B)이 배치되어 있다. 따라서, 롤러(52) 및 원환 레일(92)로부터 발생하는 마모분은 환상 오목부(55a) 내에 가두어져, 연마 패드(2) 상으로는 낙하하지 않는다.
도 7에 도시하는 실시 형태에서는, 외측 시일(100A) 및 내측 시일(100B)은 래비린스 시일이다. 외측 시일(100A)은, 원환 레일(92)의 외측에 배치된 제1 주위벽(101)과, 제1 주위벽(101)의 외측에 배치된 제2 주위벽(102)을 구비하고 있다. 제1 주위벽(101)은 롤러 하우징(55)으로부터 상방으로 연장되어 있고, 롤러 하우징(55)과 일체로 형성되어 있다. 제2 주위벽(102)은 레일 베이스(94)로부터 하방으로 연장되어 있고, 레일 베이스(94)와 일체로 형성되어 있다. 제1 주위벽(101)과 제2 주위벽(102) 사이에는 매우 미소한 간극이 형성되어 있다. 내측 시일(100B)도 마찬가지로, 원환 레일(92)의 내측에 배치된 제1 주위벽(101)과, 제1 주위벽(101)의 내측에 배치된 제2 주위벽(102)을 구비하고 있다.
도 8은, 롤러(52)와 원환 레일(92)을 도시하는 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시하는 롤러(52)와 원환 레일(92)을 하방에서 본 도면이다. 본 실시 형태에서는, 24개의 롤러(52)가 마련되어 있다. 웨이퍼의 연마 중, 이들 롤러(52)는 리테이너 링(20)과 일체로 회전하는 한편, 원환 레일(92)은 정지하고 있다. 따라서, 각 롤러(52)는 원환 레일(92)에 구름 접촉한다. 도 7을 참조하여 설명한 롤러(52)의 구성에 의해, 롤러(52)는 원활하게 회전할 수 있고, 또한 원환 레일(92)을 손상시키지 않고 하중을 전달할 수 있다. 제1 국소 하중 부여 장치(30A) 및 제2 국소 하중 부여 장치(30B)의 하중은 원환 레일(92)로부터 롤러(52)에 전달된다. 롤러(52)는, 하중의 작용점을 통과할 때만 하중을 받는다.
롤러(52)의 수는, 롤러(52)의 외경과 원환 레일(92)의 직경에 기초하여 결정된다. 하중의 원활한 전달을 위해서는, 롤러(52)의 수를 가능한 한 많게 하여 롤러(52) 사이의 간격이 작아지도록 하는 것이 좋다. 롤러(52)는 매끄러운 외주면을 갖고 있고, 더 큰 하중을 전달할 수 있도록 하기 위해, 넓은 접촉 면적으로 원환 레일(92)에 접촉하고 있다. 원환 레일(92)은 롤러(52) 상에 놓인다. 롤러(52)는 원환 레일(92)에 구름 접촉한다. 원환 레일(92)의 횡방향 위치는 롤러(52)의 만곡 단면 형상의 코너부와 원환 레일(92)의 만곡 단면 형상의 구석의 접촉에 의해 가이드된다. 이 경우, 제1 국소 하중 부여 장치(30A) 및 제2 국소 하중 부여 장치(30B)의 하중은 주로 원환 레일(92)로부터 롤러(52)의 외주면에 전달된다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.
1: 연마 장치
2: 연마 패드
2a: 연마면
3: 연마 테이블
5: 연마액 공급 노즐
10: 연마 헤드
11: 헤드 본체
12: 연마 헤드 샤프트
15: 선회 축
16: 헤드 암
20: 리테이너 링
20a: 링 부재
20b: 드라이브 링
30A, 30B: 국소 하중 부여 장치
31A, 31B: 압박 부재
32a, 32b: 압박 로드
33A, 33B: 브리지
35A, 35B: 에어 실린더
36a, 36b: 피스톤 로드
37A, 37B: 액추에이터
38A, 38B: 리니어 가이드
39A, 39B: 가이드 로드
40A, 40B: 유닛 베이스
42: 제어부
42a: 기억 장치
42b: 연산 장치
43: 캐리어
45: 탄성막(멤브레인)
46: 압력실
47: 구면 베어링
48: 내륜
49: 외륜
51: 회전 링
52: 롤러
54: 롤러 샤프트
55: 롤러 하우징
55a: 환상 오목부
57: 베어링
58: 나사
59: 휠
60: 리테이너 링 압박 기구
61: 피스톤
62: 롤링 다이어프램
63: 압력실
75: 연결 부재
76: 축부
78: 스포크
80: 구동 컬러
91: 정지 링
92: 원환 레일
94: 레일 베이스
95: 환상 홈
100A: 외측 시일
100B: 내측 시일
101: 제1 주위벽
102: 제2 주위벽

Claims (13)

  1. 연마면을 갖는 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과,
    기판을 상기 연마면에 압박하기 위한 압박면을 갖는 회전 가능한 헤드 본체와,
    상기 압박면을 둘러싸도록 배치되고, 또한 상기 헤드 본체와 함께 회전하면서 상기 연마면을 압박하기 위한 리테이너 링과,
    상기 리테이너 링에 고정되고, 상기 리테이너 링과 함께 회전 가능한 회전 링과,
    상기 회전 링 상에 배치된 정지 링과,
    상기 정지 링에 국소 하중을 가하는 복수의 국소 하중 부여 장치를 구비하고,
    상기 복수의 국소 하중 부여 장치는, 상기 정지 링에 연결된 제1 압박 부재 및 제2 압박 부재와, 상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재에 각각 연결된 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 구비하고,
    상기 제1 압박 부재는, 상기 연마면의 진행 방향에 있어서 상기 리테이너 링의 상류측에 배치되고, 상기 제2 압박 부재는, 상기 연마면의 상기 진행 방향에 있어서 상기 리테이너 링의 하류측에 배치되어 있는, 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재는, 상기 리테이너 링의 중심과 상기 연마 테이블의 중심을 통과하는 기준 직선의 양측에 위치하고 있는, 연마 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재는, 상기 기준 직선과 수직으로 교차하며 또한 상기 리테이너 링의 중심을 통과하는 직선 상에 배치되어 있는, 연마 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준 직선과 수직으로 교차하며 또한 상기 리테이너 링의 중심을 통과하는 직선과 상기 리테이너 링의 외주연의 2개의 교점 중 상류측의 교점을 각도 0도로 하고, 하류측의 교점을 각도 180도로 하고, 또한 상기 기준 직선과 상기 리테이너 링의 외주연의 2개의 교점 중, 상기 연마면 중심측의 교점을 각도 270도로 하고, 상기 연마면 외주측의 교점을 각도 90도로 하였을 때,
    상기 제1 압박 부재는, 0도±90도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±90도의 범위 내에 배치되어 있는, 연마 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재는, 0도±60도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±60도의 범위 내에 배치되어 있는, 연마 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재는, 0도±30도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±30도의 범위 내에 배치되어 있는, 연마 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재로부터 상기 정지 링에 가해지는 국소 하중을 조정하는 상기 제1 액추에이터의 동작 및 상기 제2 압박 부재로부터 상기 정지 링에 가해지는 국소 하중을 조정하는 상기 제2 액추에이터의 동작을 제어하는 제어부를 추가로 구비하고 있는, 연마 장치.
  8. 연마 패드를 지지하는 연마 테이블을 회전시키고,
    압박면을 갖는 헤드 본체를 회전시키면서, 상기 압박면으로 기판을 상기 연마 패드의 연마면에 압박하고,
    상기 기판을 둘러싸도록 배치된 리테이너 링을, 상기 헤드 본체 및 상기 기판과 함께 회전시키면서 상기 연마면에 압박하고,
    상기 리테이너 링에 고정된 회전 링을 상기 리테이너 링과 함께 회전시키면서, 또한 제1 압박 부재 또는 제2 압박 부재로부터 상기 회전 링 상에 배치된 정지 링에 국소 하중을 가하면서 상기 기판을 연마하는 공정을 포함하고,
    상기 제1 압박 부재는, 상기 연마면의 진행 방향에 있어서 상기 리테이너 링의 상류측에 배치되고, 상기 제2 압박 부재는, 상기 연마면의 상기 진행 방향에 있어서 상기 리테이너 링의 하류측에 배치되어 있는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재는, 상기 리테이너 링의 중심과 상기 연마 테이블의 중심을 통과하는 기준 직선의 양측에 위치하고 있는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재 및 상기 제2 압박 부재는, 상기 기준 직선과 수직으로 교차하며 또한 상기 리테이너 링의 중심을 통과하는 직선 상에 배치되어 있는, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기준 직선과 수직으로 교차하며 또한 상기 리테이너 링의 중심을 통과하는 직선과 상기 리테이너 링의 외주연의 2개의 교점 중 상류측의 교점을 각도 0도로 하고, 하류측의 교점을 각도 180도로 하고, 또한 상기 기준 직선과 상기 리테이너 링의 외주연의 2개의 교점 중, 상기 연마면 중심측의 교점을 각도 270도로 하고, 상기 연마면 외주측의 교점을 각도 90도로 하였을 때,
    상기 제1 압박 부재는, 0도±90도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±90도의 범위 내에 배치되어 있는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재는, 0도±60도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±60도의 범위 내에 배치되어 있는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 압박 부재는, 0도±30도의 범위 내에 배치되고, 또한 상기 제2 압박 부재는, 180도±30도의 범위 내에 배치되어 있는, 방법.
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