KR20210044667A

KR20210044667A - 웨이퍼 연마용 헤드

Info

Publication number: KR20210044667A
Application number: KR1020190177297A
Authority: KR
Inventors: 노리유키 모치마루; 유지 고바야시; 야스나리 이가라시; 유키오 우에하라; 카즈히로 다카오카
Original assignee: 가부시키가이샤 오카모도 코사쿠 기카이 세이사쿠쇼
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-04-23
Also published as: TWI826630B; CN112658978A; JP7372107B2; CN112658978B; TW202116477A; JP2021062451A

Abstract

웨이퍼 연마 장치의 생산성을 향상시킴과 함께, 연마 프로세스의 효율화를 도모할 수 있는 웨이퍼 연마용 헤드를 제공한다. 웨이퍼 연마 장치(1)는 탄성체로 이루어지는 러버 척(10)과, 강체로 이루어지는 강체 척(11)을 구비하는 척 기구와, 러버 척(10)의 근방에 에어를 공급 가능한 제1 압력 조정 기구(23)와, 강체 척(11)의 근방에 에어를 공급 가능한 제2 압력 조정 기구(24)를 갖는다. 웨이퍼 연마 장치(1)에서는 제1 압력 조정 기구에 의한 에어 공급과 제2 압력 조정 기구에 의한 에어 공급을 전환함으로써, 가공 방법의 전환이 가능하다. 이에 의해, 러버 척 방식의 척 기구와 강체 척 방식의 척 기구의 2개의 기능을 겸비하는 웨이퍼 연마용 헤드가 얻어진다. 따라서, 2개의 웨이퍼 연마용 헤드를 형성할 필요가 없어지므로, 웨이퍼 연마 장치의 생산성이 향상된다. 또한, 웨이퍼 연마용 헤드를 교환하는 프로세스가 없어지므로, 연마 프로세스의 효율화를 도모할 수 있다.

Description

웨이퍼 연마용 헤드{WAFER POLISHING HEAD}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 연마 공정에 있어서 반도체 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 연마용 헤드에 관한 것이다.

종래 반도체 웨이퍼의 표면, 즉 연마면을 기준으로 하여 연마하는 표면 기준 연마용 척 기구로서, 탄성체로부터 형성된 러버 척 등의 흡착 척을 갖는 척 기구가 알려져 있다.

예를 들면, 일본 공개특허공보 평7-263386호에 개시되어 있는 반도체 웨이퍼의 연마 장치는 반도체 웨이퍼를 흡착 유지하기 위한 배킹 부재를 갖는다. 배킹 부재는 실리콘 고무, 혹은 실리콘 발포체 등의 탄성체로 이루어진다. 동문헌에 개시된 탄성체로 이루어지는 배킹 부재는 연마용 정반의 상방에 형성된 유지 플레이트의 하면에 고착되어 있다. 반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼가 들어가는 공극부에 순수로 젖은 상태에서 장착된다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼는 수막을 개재하여, 공극부에 고착 및 유지된다.

상기 구성에서는 반도체 웨이퍼는 탄성체로 이루어지는 배킹 부재에 흡착 유지되어 있다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼의 휨이 교정되고, 반도체 웨이퍼의 표면이 연마용 정반의 연마포에 눌리게 된다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼의 이면이 아닌, 그 표면을 기준으로 한 연마가 행해진다.

또한 예를 들면, 일본 공개특허공보 2009-107094호에는 러버막에 의해 워크를 유지하는 이른바 러버 척 방식에 의한 연마 헤드가 개시되어 있다. 이 연마 헤드는 O링 형상의 말단부를 갖는 부츠 형상의 러버막을 구비하고 있다. 이 연마 헤드의 구조에서는 러버막에서 밀폐된 밀폐 공간부에 압력 조정 기구로부터 유체가 공급됨으로써, 당해 러버막이 팽창되어, 워크의 이면에 하중이 걸린다.

또한, 다른 종래 기술의 예로서, 반도체 웨이퍼의 연마 장치에 관하여 이하와 같은 척 기구가 알려져 있다. 이 척 기구는 가공 대상인 웨이퍼를 유지하여 회전하는 웨이퍼 연마용 헤드의 척 기구이다. 이 척 기구는 강체로부터 형성된 강체 척 등의 흡착 척을 갖는다.

예를 들면, 일본 공개특허공보 평11-309672호에 개시되어 있는 척 기구는 웨이퍼를 직접 흡착하는 것이 가능한 포러스 세라믹스판으로 이루어지는 강체의 흡착 패드를 갖는다. 이 척 기구는 흡착 패드의 웨이퍼를 흡착하는 면에 액체를 분사하는 액체 공급 노즐을 구비하고 있다. 이 척 기구에서는 흡착 패드가 장착되어 있는 헤드의 챔버가 감압된 상태에서, 액체 공급 노즐에 의해 흡착 패드에 액체가 분사된다. 그 후, 흡착 패드의 흡착면에 의해, 웨이퍼가 흡착된다.

그리고, 액체 공급 노즐로부터의 액체 분사가 정지된 후, 연마포 상에 척 기구가 하강되어, 웨이퍼가 연마포에 당접된다. 웨이퍼의 회전과 연마포의 회전을 이용하여 웨이퍼의 표면이 연마포에 의해 연마된다.

일본 공개특허공보 평7-263386호 및 일본 공개특허공보 2009-107094호에 개시된 종래 기술과 같이, 러버 척 등의 흡착 척을 갖는 러버 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드에서는 반도체 웨이퍼의 표면을 기준으로 하여 평탄성 높은 고정밀도인 연마가 가능하다.

그러나, 종래 기술의 러버 척 방식에 의한 표면 기준 연마용의 웨이퍼 연마용 헤드에서는 반도체 웨이퍼의 이면을 기준으로 한 이면 기준 연마를 행하는 것은 곤란하다. 종래 기술에서는, 이면 기준 연마를 행하기 위해서는 연마용 헤드를 이면 기준 연마를 실시하는 것이 가능한 웨이퍼 연마용 헤드로 교환하고, 반도체 웨이퍼를 전환하는 공정이 필요했다.

일본 공개특허공보 평11-309672호에 개시된 종래 기술과 같이, 포러스 세라믹스판 등의 강체로부터 형성된 강체 척을 갖는 웨이퍼 연마용 헤드에 의하면, 강성이 높은 흡착 패드에 의해, 반도체 웨이퍼의 이면을 평탄하게 유지하는 것이 가능하다. 이 때문에, 이면을 기준으로 한 이면 기준 연마를 실행할 수 있다.

그러나, 종래 기술의 강체로부터 형성된 강체 척을 갖는 강체 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드에서는 반도체 웨이퍼의 표면을 기준으로 하는 표면 기준 연마를 행하는 것은 곤란하다.

따라서 종래 기술에 의하면, 가공 대상에 따라 요구되는 바람직한 가공 방법을 실현하기 위해서는 러버 척을 갖는 러버 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드와, 강체 척을 갖는 강체 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드의 양쪽을 준비할 필요가 있었다. 이 경우, 가공 프로세스에 대응하여, 러버 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드와, 강체 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드가 교환되면서 사용된다. 따라서, 그 교환 공정에 시간이 필요했다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명에 있어서의 하나의 목적은 웨이퍼 연마 장치의 생산성을 향상시킴과 함께, 연마 프로세스의 효율화를 도모할 수 있는 웨이퍼 연마용 헤드를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 웨이퍼 연마용 헤드는 탄성체로 이루어지는 러버 척과 강체로 이루어지는 강체 척을 구비하는 척 기구와, 상기 러버 척의 근방에 에어를 공급 가능한 제1 압력 조정 기구와, 상기 강체 척의 근방에 에어를 공급 가능한 제2 압력 조정 기구를 갖고, 상기 제1 압력 조정 기구에 의한 에어 공급과 상기 제2 압력 조정 기구에 의한 에어 공급을 전환함으로써, 가공 방법의 전환이 가능하다.

본 발명의 일 양태에 따른 웨이퍼 연마용 헤드(본 웨이퍼 연마용 헤드)는 척 기구로서, 탄성체로 이루어지는 러버 척과 강체로 이루어지는 강체 척을 구비하고 있다. 또한, 본 웨이퍼 연마용 헤드는 러버 척의 근방에 에어를 공급 가능한 제1 압력 조정 기구와, 강체 척의 근방에 에어를 공급 가능한 제2 압력 조정 기구를 갖는다. 본 웨이퍼 연마용 헤드에서는 제1 압력 조정 기구에 의한 에어 공급과 제2 압력 조정 기구에 의한 에어 공급을 전환함으로써, 가공 방법의 전환이 가능하다. 이에 의해, 하나의 본 웨이퍼 연마용 헤드를 사용하여, 러버 척 방식의 연마 가공과, 강체 척 방식의 연마 가공을 전환하여 실행할 수 있다. 따라서, 러버 척을 갖는 웨이퍼 연마용 헤드와, 강체 척을 갖는 웨이퍼 연마용 헤드를 별도로 형성할 필요가 없어진다. 이 때문에, 웨이퍼 연마 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 러버 척을 갖는 웨이퍼 연마용 헤드와 강체 척을 갖는 연마용 헤드를 교환하는 프로세스가 없어지므로, 연마 프로세스의 효율화를 도모할 수 있다.

또한, 본 웨이퍼 연마용 헤드에 의하면, 러버 척은 그 하면에서 가공 대상의 웨이퍼를 누르도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 강체 척은 그 하면이 러버 척의 상면에 당접 가능하도록 구성되어 있어도 된다. 이에 의해, 종래 기술의 러버 척만을 갖는 러버 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드와 동일하게 러버 척을 사용하고, 웨이퍼를 압압하여 연마 가공을 행할 수 있다. 또한, 강체 척을 러버 척의 상면에 당접시킴으로써, 종래 기술의 강체 척만을 갖는 강체 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드와 대략 동등하게 웨이퍼를 흡착 유지할 수 있다.

또한, 본 웨이퍼 연마용 헤드에 의하면, 제1 압력 조정 기구는 러버 척의 상면과 강체 척의 하면 사이에 에어를 공급 가능해도 된다. 또한, 제2 압력 조정 기구는 강체 척의 상면에 에어를 공급 가능해도 된다. 이에 의해, 제1 압력 조정 기구에 의해, 러버 척의 상면과 강체 척의 하면 사이에 에어 공급함으로써, 러버 척의 하면에 의해 웨이퍼를 유지하는 러버 척 방식의 척 기구를 구성할 수 있다. 또한, 제2 압력 조정 기구에 의해, 강체 척의 상면에 에어 공급함으로써, 강체 척의 하면을 러버 척의 상면에 당접시킨 상태에서 러버 척의 하면에 의해 웨이퍼를 유지하는 강체 척 방식의 척 기구를 구성할 수 있다.

또한, 본 웨이퍼 연마용 헤드에 의하면, 강체 척은 포러스체로부터 형성되어 있어도 된다. 이에 의해, 강체 척을 개재하는 고정밀도인 공기압 조정을 실현하는 것이 가능해진다. 그 결과, 러버 척의 상면을, 러버 척이 평탄 형상이 되도록 단단히 지지할 수 있다. 따라서, 본 웨이퍼 연마용 헤드는 강체 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드로서의 우수한 기능을 발휘할 수 있다.

또한, 본 웨이퍼 연마용 헤드에 의하면, 제1 압력 조정 기구에 의해 에어를 공급한 상태에서, 표면 기준 연마의 척 기구가 구성되어도 된다. 또한, 제2 압력 조정 기구에 의해 에어를 공급한 상태에서 이면 기준 연마의 척 기구가 구성되어도 된다. 이에 의해, 표면 기준 연마용의 웨이퍼 연마용 헤드와 이면 기준 연마용의 웨이퍼 연마용 헤드의 2종류의 웨이퍼 연마용 헤드를 준비하지 않고, 하나의 본 웨이퍼 연마용 헤드에 의해, 표면 기준 연마 및 이면 기준 연마를 실행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 연마 장치에 구비되는 웨이퍼 연마용 헤드의 종류를 줄일 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 연마 장치의 생산성이 향상된다. 또한, 웨이퍼 연마용 헤드의 교환 프로세스가 불필요해지므로, 연마 가공의 효율화를 도모할 수 있다.

또한, 본 웨이퍼 연마용 헤드에 의하면, 제1 압력 조정 기구는 러버 척의 근방을 대기 개방하는 것 및 러버 척의 근방으로부터 에어를 흡인하는 것이 가능해도 된다. 이와 같은 구성의 제1 압력 조정 기구에 의해 러버 척의 근방을, 에어를 공급함으로써 가압하는 것에 의해 러버 척 근방의 압력을 정압이 되도록 조정할 수 있다. 또한, 러버 척의 근방을 대기 개방함으로써, 러버 척 근방의 압력을 대기압이 되도록 조정할 수 있다. 또한, 러버 척의 근방을 에어를 흡인함으로써 감압하는 것에 의해, 러버 척 근방의 압력을 부압이 되도록 조정할 수 있다. 이에 의해, 러버 척 방식의 척 기구와 강체 척 방식의 척 기구를 고정밀도로 전환할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 연마용 헤드를 구비한 웨이퍼 연마 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 연마용 헤드의 개략 구성을 나타내는 단면 약도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 연마용 헤드(1)를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 연마용 헤드(1)를 구비한 웨이퍼 연마 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하여, 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 웨이퍼 연마 장치에 형성되어 있다. 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 웨이퍼(W)를 연마하는 공정에 있어서, 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 장치이다. 웨이퍼(W)는 예를 들면, 반도체 웨이퍼이다.

웨이퍼 연마 장치는 웨이퍼(W)를 연마하는 장치이다. 웨이퍼 연마 장치는 회전이 자유로운 작업 테이블(30)과, 액체 공급 노즐(33)과, 웨이퍼 연마용 헤드(1)를 갖는다.

작업 테이블(30)은 정반 상에 회전이 자유롭도록 형성되어 있다. 작업 테이블(30)은 도시하지 않은 구동 장치에 의해 구동됨으로써, 회전축(32)을 개재하여 회전한다.

작업 테이블(30)의 상면부에는 상재대가 형성되어 있다. 이 상재대의 상면에 웨이퍼(W)를 연마하는 연마포(31)가 재치된다. 상재대의 상면에 재치된 연마포(31)는 예를 들면, 도시하지 않은 감압 장치를 이용하여, 상재대에 진공 흡착되어도 된다.

작업 테이블(30)의 내부에 있어서의 상재대의 하면측에는 도시하지 않은 챔버가 형성되어 있다. 이 챔버를 도시하지 않은 감압 장치에 의해 감압함으로써, 상재대의 상면에 재치된 연마포(31)를 당해 상면에 의해 흡착할 수 있다.

상재대로는 예를 들면, 포러스 소재로 이루어지는 판재가 사용된다. 포러스 소재로는 예를 들면, 포러스 산화 알루미나, 포러스 세라믹스, 소결 금속 및 그 밖의 합성 수지를 들 수 있다.

연마포(31)는 웨이퍼(W)를 연마하기 위한 천재료이다. 연마포(31)로는 예를 들면, 발포 폴리우레탄 시트 혹은 펠트가 이용되어도 된다.

액체 공급 노즐(33)은 연마포(31), 웨이퍼(W) 및 러버 척(10)(도 2 참조) 등에 연마용 액체를 공급하기 위한 노즐이다. 액체 공급 노즐(33)로부터 분사되는 연마용 액체로서는, 예를 들면, 순수, 알칼리성 수용액 및 산성 수용액을 들 수 있다.

웨이퍼 연마용 헤드(1)는 가공 대상의 웨이퍼(W)를 유지한 상태에서 회전하는 장치이다. 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 그 하면에 웨이퍼(W)를 유지한 상태에서 회전축(27)을 개재하여, 도시하지 않은 구동 장치에 의해 구동됨으로써 회전한다. 웨이퍼(W)는 그 상면이 웨이퍼 연마용 헤드(1)에 유지된 상태에서 회전한다. 웨이퍼(W)의 하면이 작업 테이블(30) 상에서 회전하는 연마포(31)의 상면에 압압되어 연마된다. 이하, 적절히, 연마면이 되는 웨이퍼(W)의 하면을 표면이라고 칭한다. 한편, 웨이퍼(W)의 상면을 이면이라고 칭한다.

도 2는 웨이퍼 연마용 헤드(1)의 개략 구성을 나타내는 단면 약도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 척 기구로서의 러버 척(10) 및 강체 척(11)을 구비하고 있다.

웨이퍼 연마용 헤드(1)는 러버 척 방식의 척 기구로서의 기능을 갖는 것과 함께, 강체 척 방식의 척 기구로서의 기능을 갖는다. 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 러버 척 방식과 강체 척 방식을 전환하면서 이용 가능하다.

러버 척(10)은 합성 고무재 등의 탄성체로부터 형성된 대략 원반 형상의 부재이다. 러버 척(10)의 외주부 근방은 척 유지 부재(12)의 외주부 근방에 형성된 도시하지 않은 지지부에 고정되어 있다.

강체 척(11)은 포러스 세라믹스, 포러스 산화 알루미나, 소결 금속판, 알루미늄, 혹은 그 밖에 합성 수지 등의 강체 재료로부터 형성된 대략 원반 형상의 부재이다. 강체 척(11)은 러버 척(10)의 상방에 형성되어 있다. 강체 척(11)의 외주부 근방은 척 유지 부재(12)의 외주부 근방에 형성된 도시하지 않은 지지부에 유지되어 있다. 강체 척(11)이 포러스체로부터 형성됨으로써, 강체 척(11)을 개재하는 고정밀도인 공기압 조정을 실현하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 러버 척(10)의 상면을 러버 척(10)이 평탄 형상이 되도록 단단히 지지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 강체 척 방식의 웨이퍼 연마용 헤드(1)로서의 우수한 기능을 발휘할 수 있다.

웨이퍼 연마용 헤드(1)는 제1 압력 조정 기구(23)를 구비하고 있다. 제1 압력 조정 기구(23)는 러버 척(10)의 근방에 에어를 공급하는 것, 러버 척(10)의 근방을 대기 개방하는 것 및 러버 척(10)의 근방으로부터 에어를 흡인하는 것이 가능하다. 제1 압력 조정 기구(23)는 러버 척(10)의 근방 예를 들면, 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이에 에어를 공급하는 것이 가능하다. 제1 압력 조정 기구(23)는 도시하지 않은 에어 배관 및 에어 벨브 등을 갖고, 도시하지 않은 진공 펌프 및/또는 컴프레서 등에 접속되어 있다. 이러한 구성을 갖는 제1 압력 조정 기구(23)는 러버 척(10)의 상면과 강체 척(11)의 하면 사이에 공기를 공급한다. 또한, 제1 압력 조정 기구(23)는 러버 척(10)의 상면과 강체 척(11)의 하면 사이로부터 공기를 배출한다. 이에 의해, 제1 압력 조정 기구(23)는 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이의 압력을 조정한다.

웨이퍼 연마용 헤드(1)는 제2 압력 조정 기구(24)를 구비하고 있다. 제2 압력 조정 기구(24)는 강체 척(11)의 근방에 에어를 공급하는 것이 가능하다. 제2 압력 조정 기구(24)는 예를 들면, 척 유지 부재(12)의 내부의 강체 척(11)의 상방(상면)에 에어를 공급하는 것이 가능하도록 형성되어 있다. 제2 압력 조정 기구(24)는 강체 척(11)의 상방의 공기의 압력을 조정하기 위한 기구이다.

제2 압력 조정 기구(24)는 도시하지 않은 에어 배관 및 에어 벨브 등을 갖고, 도시하지 않은 컴프레서 등에 접속되어 있다. 제2 압력 조정 기구(24)는 강체 척(11)의 상면에 공기를 공급하거나 또는, 강체 척(11)의 상면으로부터 공기를 배출한다. 이와 같이 하여, 제2 압력 조정 기구(24)는 강체 척(11)의 상방의 압력을 조정한다.

척 유지 부재(12)의 상방에는 척 베이스(26)가 형성되어 있다. 척 베이스(26)는 척 유지 부재(12)를 지지하는 부재이다. 웨이퍼(W)(도 1 참조)를 연마하는 공정에 있어서, 척 베이스(26)는 척 유지 부재(12)에 대해, 회전을 위한 구동력을 전달한다. 또한, 척 베이스(26)는 척 유지 부재(12)의 상면에 당접하여, 러버 척(10)의 하면이 웨이퍼(W)에 접촉하고, 웨이퍼(W)를 누르도록 척 유지 부재(12)를 하방으로 가압한다.

척 베이스(26)의 하부에는 대략 원반 형상의 드라이브 링(28)이 형성되어 있다. 드라이브 링(28)은 용수철 등으로부터 형성되어 있다. 드라이브 링(28)의 표면은 고무 부재로 덮여 있다. 드라이브 링(28)의 외주부 근방은 척 베이스(26)에 고정되어 있다. 드라이브 링(28)의 내주부 근방은 척 유지 부재(12)의 회전축부에 슬라이딩이 자유롭도록 연결되어 있다.

척 베이스(26)의 상부에는 회전축(27)이 형성되어 있다. 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 도시하지 않은 구동 장치로부터 회전축(27)을 개재하여 전달되는 회전 동력에 의해 회전한다. 회전축(27)에는 후술하는 제3 압력 조정 기구(25)를 구성하는 중공부가 형성되어 있다.

척 베이스(26)의 내부에 있어서의 드라이브 링(28)의 상방에는 챔버(22)로서의 공간이 형성되어 있다. 회전축(27)의 중공부는 챔버(22)에 연통하고 있다. 회전축(27)의 중공부는 챔버(22)의 공기 압력을 조정하기 위한 제3 압력 조정 기구(25)를 구성하고 있다.

제3 압력 조정 기구(25)는 도시하지 않은 에어 배관 및 에어 벨브 등을 갖고, 도시하지 않은 컴프레서 등에 접속되어 있다. 제3 압력 조정 기구(25)는 챔버(22)에 공기를 공급하거나, 또는 챔버(22)로부터 공기를 배출한다. 이와 같이 하여, 제3 압력 조정 기구(25)는 챔버(22)의 압력을 조정한다.

이어서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 웨이퍼 연마용 헤드(1)의 연마 가공에 사용될 때의 양태에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 웨이퍼 연마용 헤드(1)를 러버 척 방식의 척 기구로서 기능시킬 때의 양태에 대해 설명한다.

웨이퍼 연마용 헤드(1)를 러버 척 방식의 척 기구로서 기능시키는 경우, 연마 공정에 있어서, 제1 압력 조정 기구(23)가 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이에 에어를 공급한다. 이에 의해, 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이가 가압되어, 이 부분의 압력이 정압이 되도록 조정된다. 한편, 강체 척(11)의 상방이 제2 압력 조정 기구(24)에 의해 대기 개방된다. 이에 의해, 강체 척(11)의 상방의 압력이 대기압이 되도록 조정된다. 또한, 챔버(22)는 제3 압력 조정 기구(25)에 의한 에어 공급에 의해 가압되어, 챔버(22)의 압력이 정압이 되도록 조정된다.

이와 같이, 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이의 압력이 정압이 되도록 조정됨과 함께, 강체 척(11)의 상방의 압력이 대기압이 되도록 조정된다. 이에 의해, 강체 척(11)에 의한, 러버 척(10)에 대한 압압이 제한된다. 이에 의해, 러버 척(10)의 하면에 의해 웨이퍼(W)를 유지하는 러버 척 방식의 척 기구를 구성할 수 있다.

척 베이스(26)가 구동 수단에 의해 회전 구동됨과 함께, 상방으로부터 하방을 향해 압압되면, 그 회전 구동력 및 압압력은 압력이 정압으로 조정된 챔버(22) 및 드라이브 링(28)을 개재하여, 척 유지 부재(12)의 상부에 전달된다. 그리고, 회전 구동력 및 압압력은 척 유지 부재(12)로부터, 러버 척(10)에 전달된다. 이에 의해, 러버 척(10)의 하면에 의해 웨이퍼(W)를 유지하는 것 및 웨이퍼(W)의 표면을 연마포(31)의 상면에 눌러 회전시키는 것을 포함하는 연마 가공을 실행할 수 있다.

여기서, 러버 척(10)은 탄성체로 이루어진다. 또한, 러버 척(10)의 탄성 변형은 강체 척(11)의 압압에 의해 제한되기 어렵다. 이 때문에, 러버 척(10)의 하면은 웨이퍼(W)의 상면, 즉 이면의 형상에 맞도록 변형하는 것이 가능하다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 하면, 즉 표면을 기준으로 한, 표면 기준 연마를 실행 가능한 척 기구가 구성된다. 즉, 웨이퍼(W)의 표면을 기준으로 하여 표면을 고정밀도로 평탄화 가공하는 표면 기준 연마가 실행된다. 이에 의해, 우수한 평탄도를 갖는 웨이퍼(W)가 얻어진다. 이와 같이, 제1 압력 조정 기구(23)에 의해 에어를 공급한 상태에서 표면 기준 연마용 척 기구가 구성된다.

이어서, 웨이퍼 연마용 헤드(1)를 강체 척 방식의 척 기구로서 기능시킬 때의 양태에 대해 상세히 설명한다.

웨이퍼 연마용 헤드(1)를 강체 척 방식의 척 기구로서 기능시키는 경우, 연마 공정에 있어서는, 제1 압력 조정 기구(23)가 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이를 대기 개방한다. 이에 의해, 이 부분의 압력이 대기압이 되도록 조정된다. 한편, 강체 척(11)의 상면은 제2 압력 조정 기구(24)에 의해 가압된다. 이에 의해, 강체 척(11)의 상방의 압력이 정압이 되도록 조정된다. 또한, 챔버(22)는 제3 압력 조정 기구(25)에 의해 가압되어 챔버(22)의 압력이 정압이 되도록 조정된다.

이와 같이, 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이의 압력이 대기압이 되도록 조정됨과 함께, 강체 척(11)의 상방의 압력이 정압이 되도록 조정된다. 이에 의해, 강체 척(11)의 하면은 러버 척(10)의 상면에 당접한다. 즉, 러버 척(10)의 상면과 강체 척(11)의 하면 사이에는 실질적으로 간극이 없어진다. 환언하면, 러버 척(10)은 러버 척(10)의 상면에 당접하는 강체로 이루어지는 단단한 강체 척(11)에 의해 유지된 상태가 된다.

척 베이스(26)가 구동 수단에 의해 회전 구동됨과 함께, 상방으로부터 하방을 향해 압압되면, 그 회전 구동력 및 압압력은 압력이 정압으로 조정된 챔버(22) 및 드라이브 링(28)을 개재하여, 척 유지 부재(12)의 상부에 전달된다. 그리고, 회전 구동력 및 압압력은 척 유지 부재(12)로부터 강체 척(11) 및 러버 척(10)에 전달된다. 이에 의해, 러버 척(10)의 하면에 의해 웨이퍼(W)를 유지하는 것 및 웨이퍼(W)의 표면을 연마포(31)의 상면에 눌러 회전시키는 것을 포함하는 연마 가공을 실행할 수 있다.

여기서, 러버 척(10)의 상면은 강체로 이루어지는 강체 척(11)의 평탄한 하면에 당접하여 유지되어 있다. 이 때문에, 러버 척(10)의 하면은 웨이퍼(W)의 상면, 즉 이면을 압압하여 평탄하게 유지할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면을 기준으로 한 이면 기준 연마를 실행 가능한 척 기구가 구성된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 이면을 기준으로 하여, 이면을 평탄하게 유지한 이면 기준 연마가 실행된다. 이에 의해, 우수한 표면 조도를 갖는 웨이퍼(W)가 얻어진다. 이와 같이, 제2 압력 조정 기구(24)에 의해 에어를 공급한 상태에서, 이면 기준 연마용 척 기구가 구성된다.

이어서, 웨이퍼 연마용 헤드(1)의 웨이퍼 반송 공정에 있어서의 상태에 대해 상세히 설명한다.

웨이퍼 반송 공정에 있어서는, 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이는 제1 압력 조정 기구(23)의 에어 흡인에 의해 감압되어 이 부분의 압력이 부압이 되도록 조정된다. 한편, 강체 척(11)의 상면은 제2 압력 조정 기구(24)에 의해 가압되어, 강체 척(11)의 상면의 압력이 정압이 되도록 조정된다. 또한, 챔버(22)는 제3 압력 조정 기구(25)에 의해 대기 개방되어 챔버(22)의 압력이 대기압이 되도록 조정된다.

이와 같이, 러버 척(10)과 강체 척(11) 사이의 압력이 부압이 되도록 조정됨과 함께, 강체 척(11)의 상면의 압력이 정압이 되도록 조정된다. 이에 의해, 강체 척(11)의 하면이 러버 척(10)의 상면에, 이에 당접한 상태에서 유지된다. 즉, 러버 척(10)의 상면과 강체 척(11)의 하면 사이에는 실질적으로 간극이 없어진다. 환언하면, 러버 척(10)은 그 상면에 당접하는 강체로 이루어지는 강체 척(11)에 유지된다. 따라서, 러버 척(10)은 평탄한 상태에서 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있다.

척 유지 부재(12)의 도시하지 않은 회전축부의 상부 주연 근방에는 반송 공정에 있어서 척 유지 부재(12)를 지지하기 위한 도시하지 않은 지지부가 형성되어 있다. 그 지지부는 예를 들면, 반경 방향으로 돌출하는 대략 고리상의 형상을 갖는다. 또한, 척 베이스(26)의 내부에는 도시하지 않은 지지 부재가 형성되어 있다. 이 지지 부재는 척 유지 부재(12)의 지지부에 당접하여, 척 유지 부재(12)를 지지한다. 이 지지 부재는 예를 들면, 대략 고리상의 형상을 갖는다.

반송 공정에 있어서, 도시하지 않은 구동 장치에 의해, 척 베이스(26)가 들어 올려지면, 척 베이스(26)의 지지 부재가 척 유지 부재(12)의 지지부에 당접하여, 척 유지 부재(12)가 들어 올려진다. 이에 의해, 러버 척(10)은 하면에 웨이퍼(W)를 흡착한 상태에서 상승한다. 웨이퍼(W)는 러버 척(10)에 흡착된 상태에서 연마포(31)로부터 이간하여 반송된다.

상술한 바와 같이, 반송시에 있어서, 러버 척(10)의 상면에는 강체로 이루어지는 강체 척(11)이 당접하고 있다. 이에 의해, 러버 척(10)의 변형이 억제되고, 러버 척(10)이 평탄한 상태에서 얇은 웨이퍼(W)를 흡착하여 반송할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 척 기구로서, 탄성체로 이루어지는 러버 척(10)과, 강체로 이루어지는 단단한 강체 척(11)을 구비하고 있다. 또한, 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 러버 척(10)의 상면과 강체 척(11)의 하면 사이에 에어를 공급 가능한 제1 압력 조정 기구(23)와, 강체 척(11)의 상면에 에어를 공급 가능한 제2 압력 조정 기구(24)를 갖는다. 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 제1 압력 조정 기구(23)에 의한 에어 공급과 제2 압력 조정 기구(24)에 의한 에어 공급을 전환함으로써, 가공 방법의 전환이 가능하도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해, 웨이퍼 연마용 헤드(1)는 러버 척(10)에 의한 러버 척 방식의 척 기구로서의 기능과, 강체 척(11)에 의한 강체 척 방식의 척 기구로서의 기능을 겸비하여, 그 2개의 기능을 조정하는 것(전환하는 것)이 가능하다.

이에 의해, 웨이퍼 연마 장치는, 웨이퍼 연마용 헤드(1)를 구비함으로써, 러버 척 방식 전용의 웨이퍼 연마용 헤드와, 강체 척 방식 전용의 웨이퍼 연마용 헤드를 별도로 구비할 필요가 없어진다. 즉, 웨이퍼 연마 장치는 하나의 웨이퍼 연마용 헤드(1)를 구비하면 된다. 따라서, 웨이퍼 연마 장치에 구비되는 웨이퍼 연마용 헤드의 종류를 줄일 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 연마 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 러버 척 방식 전용의 웨이퍼 연마용 헤드와 강체 척 방식 전용의 웨이퍼 연마용 헤드를 교환하는 프로세스가 없어지므로, 연마 프로세스의 효율화를 도모할 수 있다.

예를 들면, 표면 기준 연마용 척 기구가 구성될 때에는, 웨이퍼 연마용 헤드(1)를 교환하지 않고, 러버 척(10)의 상면과 강체 척(11)의 하면 사이의 압력이 정압으로 조정되고, 강체 척(11)의 상면의 압력이 대기압으로 조정된다. 한편, 이면 기준 연마용 척 기구가 구성될 때에는, 러버 척(10)의 상면과 강체 척(11)의 하면 사이의 압력이 대기압으로 조정되고, 강체 척(11)의 상면의 압력이 정압으로 조정된다. 또한, 웨이퍼 반송 공정에서는 러버 척(10)의 상면과 강체 척(11)의 하면 사이의 압력이 부압으로 조정되고, 강체 척(11)의 상면의 압력이 정압으로 조정된다. 이에 의해, 표면 기준 연마용의 웨이퍼 연마용 헤드, 이면 기준 연마용의 웨이퍼 연마용 헤드 및 웨이퍼 반송용의 웨이퍼 연마용 헤드를 별도로 준비하지 않고, 하나의 웨이퍼 연마용 헤드(1)에 의해, 표면 기준 연마, 이면 기준 연마 및 웨이퍼 반송을 실행할 수 있다.

한편, 본 발명의 양태는 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 양태는 상기 실시형태 외에 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양하게 변경되어 실시되는 것이 가능하다.

또한, 본 명세서에 있어서, “A로 이루어지는 B” 및 “A로부터 형성되는 B”라는 표현은 “주성분으로서의 A를 포함하는 B”를 의미하고, “실질적으로 A만을 포함하는 B”, “A를 포함하는 B” 및 “A 및 다른 성분을 포함하는 B”를 포함한다.

1 웨이퍼 연마용 헤드
10 러버 척
11 강체 척
12 척 유지 부재
22 챔버
23 제1 압력 조정 기구
24 제2 압력 조정 기구
25 제3 압력 조정 기구
26 척 베이스
27 회전축
28 드라이브 링
30 작업 테이블
31 연마포
32 회전축
33 액체 공급 노즐
W 웨이퍼

Claims

탄성체로 이루어지는 러버 척과 강체로 이루어지는 강체 척을 구비하는 척 기구와,
상기 러버 척의 근방에 에어를 공급 가능한 제1 압력 조정 기구와,
상기 강체 척의 근방에 에어를 공급 가능한 제2 압력 조정 기구를 갖고,
상기 제1 압력 조정 기구에 의한 에어 공급과 상기 제2 압력 조정 기구에 의한 에어 공급을 전환함으로써, 가공 방법의 전환이 가능한 웨이퍼 연마용 헤드.
제 1 항에 있어서,
상기 러버 척은 그 하면에 의해 가공 대상의 웨이퍼를 누르도록 구성되어 있으며,
상기 강체 척은 그 하면이 상기 러버 척의 상면에 당접 가능하도록 구성되어 있는 웨이퍼 연마용 헤드.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 압력 조정 기구는 상기 러버 척의 상면과 상기 강체 척의 하면 사이에 에어를 공급 가능하고,
상기 제2 압력 조정 기구는 상기 강체 척의 상면에 에어를 공급 가능한 웨이퍼 연마용 헤드.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강체 척은 포러스체로부터 형성되어 있는 웨이퍼 연마용 헤드.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 압력 조정 기구에 의해 에어를 공급한 상태에서 표면 기준 연마의 상기 척 기구가 구성되며,
상기 제2 압력 조정 기구에 의해 에어를 공급한 상태에서 이면 기준 연마의 상기 척 기구가 구성되는 웨이퍼 연마용 헤드.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 압력 조정 기구는 상기 러버 척의 근방을 대기 개방하는 것 및 상기 러버 척의 근방으로부터 에어를 흡인하는 것이 가능한 웨이퍼 연마용 헤드.