KR20220130798A - 연마 헤드 및 연마 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은, 웨이퍼 등의 기판에 연마 도구를 압박하기 위한 연마 헤드에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 연마 헤드로 기판을 연마하기 위한 연마 장치에 관한 것이다. 연마 헤드(10)는, 연마 도구(3)를 기판(W)에 대하여 압박하기 위한 환 형상의 탄성 부재(40)와, 탄성 부재(40)를 통해 연마 도구(3)를 기판(W)에 대하여 압박하는 압박면(44)을 갖는 압박 도구 본체(43)를 구비하고, 압박면(44)은, 탄성 부재(40)의 제1 부위(41)가 끼워 맞추어지는 제1 끼워 맞춤 홈(45)을 갖고, 제1 부위(41)는, 압박면(44)으로부터 돌출되어 있고, 탄성 부재(40)는 탄성 변형된 상태에서 압박 도구 본체(43)에 걸려 있고, 연마 헤드(10)는, 제1 부위(41)에 의해 연마 도구(3)를 기판(W)에 압박하도록 구성되어 있다.

Description

연마 헤드 및 연마 장치
본 발명은, 웨이퍼 등의 기판에 연마 도구를 압박하기 위한 연마 헤드에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 연마 헤드로 기판을 연마하기 위한 연마 장치에 관한 것이다.
근년, 메모리 회로, 로직 회로, 이미지 센서(예를 들어, CMOS 센서) 등의 디바이스는, 더 고집적화되고 있다. 이들 디바이스를 웨이퍼 등의 기판에 형성하는 공정에 있어서는, 미립자나 진애, 불필요한 막 등의 이물이 기판에 부착되는 경우가 있다. 기판에 부착된 이물은, 디바이스의 성형 불량이나 파손과 같은 문제를 야기해 버린다. 따라서, 디바이스의 신뢰성을 향상시키기 위해, 기판 상의 이물을 제거하는 것이 필요해진다.
웨이퍼 등의 기판 상의 이물을 제거하기 위해, 연마 도구를 사용하여 기판을 연마하는 연마 장치가 있다. 이러한 연마 장치로서, 연마 도구를 기판에 미끄럼 접촉시킴으로써 기판을 연마하는 연마 장치가 있다. 연마 장치는, 연마 헤드에 의해 연마 도구를 기판에 압박함으로써 기판을 연마한다.
일본 특허 공개 제2011-161625호 공보 일본 특허 공개 제2019-107752호 공보
연마 장치의 일례로서, 기판을 회전시키면서, 또한 연마 테이프 등의 연마 도구를 일방향으로 보내면서 연마 헤드에 의해 연마 도구를 기판에 압박함으로써 기판을 연마하는 연마 장치가 있다. 이러한 연마 장치의 연마 헤드는 연마 도구를 기판에 압박하는 압박 도구를 구비하고 있다. 그러나, 압박 도구의 가공 정밀도 한계에 의해, 연마 도구와 접촉하는 압박 도구의 접촉면에 요철이 발생하여, 매끄러운 접촉면이 얻어지지 않는 경우가 있다. 접촉면이 매끄럽지 않은 경우, 연마 도구의 기판에 대한 압박력의 변동이나, 연마 도구가 기판에 접촉하지 않는 영역이 발생하여, 원하는 연마 성능이 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은, 균일한 힘으로 연마 도구를 기판에 압박할 수 있는 연마 헤드를 제공한다. 또한, 본 발명은, 그러한 연마 헤드를 구비한 연마 장치를 제공한다.
일 양태에서는, 기판을 연마하기 위한 연마 헤드이며, 연마 도구를 기판에 대하여 압박하기 위한 환 형상의 탄성 부재와, 상기 탄성 부재를 통해 상기 연마 도구를 상기 기판에 대하여 압박하는 압박면을 갖는 압박 도구 본체를 구비하고, 상기 압박면은, 상기 탄성 부재의 제1 부위가 끼워 맞추어지는 제1 끼워 맞춤 홈을 갖고, 상기 제1 부위는, 상기 압박면으로부터 돌출되어 있고, 상기 탄성 부재는 탄성 변형된 상태에서 상기 압박 도구 본체에 걸려 있고, 상기 연마 헤드는, 상기 제1 부위에 의해 상기 연마 도구를 기판에 압박하도록 구성되어 있는, 연마 헤드가 제공된다.
일 양태에서는, 상기 탄성 부재는, 분리 가능하게 상기 압박 도구 본체에 걸려 있다.
일 양태에서는, 상기 탄성 부재는 원형의 단면을 갖고 있다.
일 양태에서는, 상기 탄성 부재는, 불소 수지를 포함하는 코팅층으로 덮여 있다.
일 양태에서는, 상기 압박 도구 본체는, 상기 압박면으로부터 비스듬히 연장되는 테이퍼면을 더 갖고 있다.
일 양태에서는, 상기 압박 도구 본체의 측면은, 상기 탄성 부재의 제2 부위가 끼워 맞추어지는 제2 끼워 맞춤 홈을 갖는다.
일 양태에서는, 상기 압박 도구 본체는, 돌기부를 상기 압박 도구 본체의 측면에 갖고 있고, 상기 돌기부는, 상기 탄성 부재를 지지하고 있다.
일 양태에서는, 상기 제1 끼워 맞춤 홈은, 서로 이격된 위치에 있는 복수의 제1 끼워 맞춤 홈이고, 상기 제1 부위는, 상기 복수의 제1 끼워 맞춤 홈에 각각 끼워 맞추어지는 복수의 제1 부위이다.
일 양태에서는, 상기 제1 끼워 맞춤 홈은, 상기 기판과 동일한 곡률을 갖는 원호 형상을 갖고 있다.
일 양태에서는, 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 연마 도구를 상기 기판에 대하여 압박하여 해당 기판을 연마하는 상기 연마 헤드를 구비하고 있는, 연마 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 연마 헤드는, 연마 도구를 기판에 압박하기 위한 환 형상의 탄성 부재를 구비하고 있다. 탄성 부재에는 장력이 가해져 있고, 탄성 부재는, 끼워 맞춤 홈에 끼워지면서 탄성 변형된 상태에서 압박 도구 본체에 걸려 있다. 그 결과, 탄성 부재의 연마 도구와의 접촉면은 잡아 늘려져 매끄러워진다. 따라서, 연마 헤드는, 연마 도구를 균일한 힘으로 기판에 압박할 수 있다.
도 1은 연마 도구의 일례인 연마 테이프를 기판의 일례인 웨이퍼의 표면에 압박하여 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 헤드를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 연마 헤드를 도 1의 화살표 A로 나타내는 방향으로부터 본 도면이다.
도 3은 연마 헤드의 상면도이다.
도 4는 도 3의 B-B선 단면도이다.
도 5는 압박 도구 본체로부터 탄성 부재를 분리한 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 가동축 및 압박 도구가 상승했을 때의 도면이다.
도 7은 연마 헤드의 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 7의 연마 헤드를 도 7의 화살표 C로 나타내는 방향으로부터 본 도면이다.
도 9는 도 7의 연마 헤드의 상면도이다.
도 10은 도 9의 D-D선 단면도이다.
도 11은 도 7의 압박 도구 본체로부터 탄성 부재를 분리한 상태를 도시하는 도면이다.
도 12는 연마 헤드의 또 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 13은 연마 헤드를 구비한 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 14는 연마 헤드의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 15는 연마 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 16은 도 15의 연마 장치의 상면도이다.
도 17은 연마 헤드의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 18a는 기판의 주연부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 18b는 기판의 주연부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 19는 본 실시 형태의 압박 도구를 정면(연마 테이프측)으로부터 본 모식도이다.
도 20은 도 19의 압박 도구를 측면으로부터 본 도면이다.
도 21은 도 19의 압박 도구를 측면으로부터 본 도면이다.
도 22는 도 19 내지 도 21을 참조하여 설명한 압박 도구의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 23은 도 19 내지 도 21을 참조하여 설명한 압박 도구의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 24는 도 17 및 도 19 내지 도 23을 참조하여 설명한 연마 헤드를 구비한 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 25는 틸트 기구에 의해 상방으로 기울어진 연마 헤드를 도시하는 도면이다.
도 26은 틸트 기구에 의해 하방으로 기울어진 연마 헤드를 도시하는 도면이다.
도 27은 웨이퍼의 톱 에지부를 연마하고 있을 때의 모습을 도시하는 모식도이다.
도 28은 압박 도구의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 29는 연마 헤드가 웨이퍼 W의 베벨부를 연마하고 있는 모습을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 연마 도구의 일례인 연마 테이프를 기판의 일례인 웨이퍼의 표면에 압박하여 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 헤드를 도시하는 사시도이고, 도 2는, 도 1의 연마 헤드를 도 1의 화살표 A로 나타내는 방향으로부터 본 도면이고, 도 3은 연마 헤드의 상면도이고, 도 4는 도 3의 B-B선 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 연마 헤드(10)는, 웨이퍼 W 및 연마 테이프(3)의 하방에 배치되어 있다. 도 1 및 도 2에서는, 웨이퍼 W 및 연마 테이프(3)의 도시는 생략되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(10)는, 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W에 대하여 압박하기 위한 압박 도구(12)와, 압박 도구(12)에 연결된 가동축(15)과, 가동축(15)을 내부에 수용하는 하우징(18)과, 가동축(15)의 단부와 하우징(18) 사이에 압력실(20)을 형성하는 격벽막(다이어프램)(25)을 구비하고 있다. 압박 도구(12)는, 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W에 대하여 압박하기 위한 환 형상의 탄성 부재(40)와, 탄성 부재(40)를 지지하는 압박 도구 본체(43)를 구비하고 있다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 압박 도구 본체(43)는, 탄성 부재(40)를 통해 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W에 대하여 압박하는 압박면(44)을 갖고 있다. 이 압박면(44)은, 탄성 부재(40)가 끼워 맞추어지는 끼워 맞춤 홈(45)을 갖고 있다. 탄성 부재(40)는, 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워지면서 탄성 변형된 상태에서 압박 도구 본체(43)에 걸려 있다. 탄성 부재(40)는, 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워 맞추어져 있는 부위(41)를 갖는다. 탄성 부재(40)의 굵기는, 끼워 맞춤 홈(45)의 깊이보다도 크고, 따라서 탄성 부재(40)의 부위(41)는, 압박면(44)으로부터 돌출되어 있다.
가동축(15)은, 그 축방향으로 하우징(18) 내에서 이동 가능하게 되어 있고, 가동축(15)은, 압박 도구(12)를 상승시킬 수 있다. 압박면(44)은 연마 테이프(3)의 이면에 대향하고 있다. 가동축(15)이 압박 도구(12)를 상승시키면, 탄성 부재(40)의 부위(41)는, 연마 테이프(3)의 이면에 접촉한다. 웨이퍼 W의 연마 중, 탄성 부재(40)는 연마 테이프(3)의 연마면을 웨이퍼 W의 하면에 압박한다. 연마 테이프(3)의 이면은, 탄성 부재(40)에 의해 지지된다. 연마 테이프(3)의 이면은, 지립을 갖는 연마면과는 반대측의 면이다. 웨이퍼 W의 연마 중, 연마 테이프(3)는 소정의 속도로 보내진다. 도 3에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(40)의 부위(41) 및 끼워 맞춤 홈(45)은, 연마 테이프(3)의 진행 방향에 대하여 비스듬히 기울어져 있다. 탄성 부재(40)의 부위(41) 및 끼워 맞춤 홈(45)의 연마 테이프(3)의 진행 방향에 대한 각도는, 도 3에 도시하는 실시 형태에 한정되지 않는다.
탄성 부재(40)는, 유연한 재료로 형성되어 있다. 탄성 부재(40)를 구성하는 재료의 예로서는, 불소 고무, 실리콘 고무, 에틸렌프로필렌디엔 고무 등의 고무를 들 수 있다. 탄성 부재(40)의 단면은, 원형의 형상을 갖고 있다. 탄성 부재(40)는 O링이어도 된다. 탄성 부재(40)의 직경은, 1.0㎜ 내지 10㎜인 것이 바람직하다.
탄성 부재(40)는, 분리 가능하게 압박 도구 본체(43)에 걸려 있다. 도 5는, 압박 도구 본체(43)로부터 탄성 부재(40)를 분리한 상태를 도시하는 도면이다. 끼워 맞춤 홈(45)은, 압박면(44)을 횡단하여 곧게 연장되어 있고, 끼워 맞춤 홈(45)의 단면은 원호 형상을 갖고 있다. 탄성 부재(40)를 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워 넣으면서, 또한 탄성 부재(40)를 잡아 늘리면서 압박 도구 본체(43)에 거는 것에 의해, 탄성 부재(40)는 압박 도구 본체(43)에 고정된다.
탄성 부재(40)가 탄성 변형된 상태에서 압박 도구 본체(43)에 걸려 있을 때, 탄성 부재(40)에는 장력이 가해져 있다. 끼워 맞춤 홈(45)의 단면의 곡률 반경은, 탄성 부재(40)가 탄성 변형되어 있지 않을 때의 탄성 부재(40)의 단면의 반경보다도 작다. 따라서, 탄성 부재(40)의 부위(41)는, 끼워 맞춤 홈(45)의 표면에 밀착하여 끼워 맞춤 홈(45) 내에 고정된다. 그 결과, 탄성 부재(40)는, 안정적으로 압박 도구 본체(43)에 고정된다.
일 실시 형태에서는, 탄성 부재(40)의 단면 형상은, 사각형, 육각형 등의 다각형이나, 단면의 일부에 원호 형상을 갖는 형상이어도 된다. 끼워 맞춤 홈(45)의 단면 형상은, 원호 형상에 한정되지 않는다. 일 실시 형태에서는, 끼워 맞춤 홈(45)의 단면은, 역ㄷ자 형상을 갖고 있어도 된다.
탄성 부재(40)가 압박 도구 본체(43)에 걸려 있을 때, 탄성 부재(40)는 잡아 늘려져 있으므로, 탄성 부재(40)의 연마 테이프(3)와의 접촉면은 잡아 늘려져 매끄러워진다. 그 결과, 연마 헤드(10)는, 연마 테이프(3)를 균일한 힘으로 웨이퍼 W에 압박할 수 있다. 또한, 탄성 부재(40)는, 끼워 맞춤 홈(45)의 표면에 밀착하여 끼워 맞춤 홈(45) 내에 고정되므로, 웨이퍼 W의 연마 중에, 탄성 부재(40)의 압박 도구 본체(43)에 대한 상대적인 위치가 어긋나는 일은 없다.
탄성 부재(40)는, 나사 등의 고정 도구로 압박 도구 본체(43)에 고정되어 있지 않고, 단순히 압박 도구 본체(43)에 걸려 있다. 따라서, 연마에 의해 탄성 부재(40)가 열화된 경우에는, 탄성 부재(40)만을 간단하게 교체할 수 있다. 결과적으로, 열화된 부품의 교환 작업이 용이해져, 부품 교환의 저비용화를 도모할 수 있다.
연마에 의해 탄성 부재(40)의 부위(41)가 열화된 경우에도, 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워지는 탄성 부재(40)의 부위를 동일한 탄성 부재(40) 내에서 교체함으로써 하나의 탄성 부재(40)를 복수회 사용할 수 있다. 따라서, 탄성 부재(40)를 장수명화시킬 수 있어, 부품 교환의 저비용화를 더 도모할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(40)의 전체는, 압박 도구 본체(43)를 둘러싸고 있다. 탄성 부재(40)는, 압박면(44) 및 압박 도구 본체(43)의 복수의 측면만을 통해 압박 도구 본체(43)에 걸려 있고, 탄성 부재(40)는 압박 도구 본체(43)의 이측에는 존재하지 않는다. 따라서, 작업자는, 압박 도구 본체(43)를 연마 헤드(10)로부터 분리하는 일 없이, 탄성 부재(40)만을 용이하게 분리할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 탄성 부재(40)는, 압박면(44)과는 반대측(이측)을 통해 걸려 있어도 되지만, 탄성 부재(40)가 압박 도구 본체(43)의 이측을 통하지 않고 걸리는 구성은, 탄성 부재(40)의 교환을 더 용이하게 할 수 있다.
본 실시 형태의 압박 도구 본체(43)는, 탄성 부재(40)가 끼워 맞추어지는 끼워 맞춤 홈(51)을 압박 도구 본체(43)의 측면에 갖고 있다. 구체적으로는, 압박 도구 본체(43)는, 끼워 맞춤 홈(51)을 측면(47)에 갖고 있다. 끼워 맞춤 홈(51)은, 측면(47)을 횡단하여 곧게 연장되어 있고, 끼워 맞춤 홈(51)의 단면은 원호 형상을 갖고 있다. 특별히 설명하지 않는 끼워 맞춤 홈(51)의 상세는, 상술한 끼워 맞춤 홈(45)과 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 탄성 부재(40)는, 또한 끼워 맞춤 홈(51)에 끼워지면서 탄성 변형된 상태에서 압박 도구 본체(43)에 걸려 있다. 탄성 부재(40)는, 끼워 맞춤 홈(51)에 끼워 맞추어지는 부위(52)를 갖고 있다. 탄성 부재(40)의 부위(52)는, 끼워 맞춤 홈(51)의 표면에 밀착하여 끼워 맞춤 홈(51) 내에 고정된다. 그 결과, 탄성 부재(40)는 더 안정적으로 압박 도구 본체(43)에 고정된다.
본 실시 형태의 압박 도구 본체(43)는, 돌기부(54, 55)를 압박 도구 본체(43)의 측면에 갖고 있다. 구체적으로는, 돌기부(54)는, 측면(48)에 고정되어 있고, 돌기부(55)는, 측면(48)과는 반대측의 측면인 측면(49)에 고정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 탄성 부재(40)는, 탄성 변형된 상태에서 돌기부(54, 55)에 걸려 있고, 탄성 부재(40)는, 돌기부(54, 55)에 또한 지지되어 있다. 그 결과, 탄성 부재(40)는, 더 안정적으로 압박 도구 본체(43)에 고정된다. 일 실시 형태에서는, 돌기부(54)는, 측면(48)과 일체로 형성되어 있어도 되고, 돌기부(55)는, 측면(49)과 일체로 형성되어 있어도 된다.
일 실시 형태에서는, 압박 도구 본체(43)의 측면(47)은, 끼워 맞춤 홈(51)을 갖고 있지 않아도 된다. 측면(47)이 끼워 맞춤 홈(51)을 갖고 있지 않아도, 탄성 부재(40)는, 돌기부(54, 55)에 걸림으로써, 안정적으로 압박 도구 본체(43)에 고정된다. 또한 일 실시 형태에서는, 탄성 부재(40)를 지지 가능한 돌기부가 측면(47)에 고정되어 있어도 된다. 이 경우, 측면(47)은, 끼워 맞춤 홈(51)을 갖고 있지 않아도 된다.
일 실시 형태에서는, 압박 도구 본체(43)는, 돌기부(54, 55) 중 어느 하나만을 구비하고 있어도 된다. 또한 일 실시 형태에서는, 압박 도구 본체(43)는, 탄성 부재(40)가 끼워 맞추어지는 끼워 맞춤 홈을 측면(49) 및/또는 측면(48)에 갖고 있어도 된다. 이 경우, 압박 도구 본체(43)가 돌기부(54) 및/또는 돌기부(55)를 구비하고 있지 않아도 된다. 압박 도구 본체(43)가 돌기부(54) 및/또는 돌기부(55)를 구비하고 있지 않아도, 탄성 부재(40)를 측면(49) 및/또는 측면(48)에 형성된 끼워 맞춤 홈에 끼워 넣음으로써, 탄성 부재(40)를 안정적으로 압박 도구 본체(43)에 고정할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 가동축(15)은, 그 축방향으로 하우징(18) 내에서 이동 가능하게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 가동축(15)은 볼 스플라인축으로 구성되어 있다. 하우징(18) 내에는 볼 스플라인 너트(30)가 배치되어 있고, 가동축(15)은 볼 스플라인 너트(30)에 의해 연직 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 일 실시 형태에서는, 가동축(15)은, 하우징(18)의 내면에 이동 가능하게 지지되어도 된다.
하우징(18)은, 가동축(15)이 수용되는 공간이 내부에 형성된 하우징 본체(18A)와, 상기 공간을 막는 덮개(18B)를 구비하고 있다. 덮개(18B)는 나사(31)에 의해 하우징 본체(18A)에 착탈 가능하게 고정되어 있다. 격벽막(25)은, 가동축(15)의 단부(하단)에 접촉되어 있고, 격벽막(25)의 테두리는, 하우징 본체(18A)와 덮개(18B) 사이에 끼워져 있다. 격벽막(25)은 가동축(15)에 접촉되어 있을 뿐이고, 가동축(15)에 고정되어 있지 않다.
압력실(20)은, 격벽막(25)과 하우징(18)의 내면에 의해 형성되어 있다. 더 구체적으로는, 압력실(20)은, 격벽막(25)과 덮개(18B)의 내면에 의해 형성되어 있다. 하우징(18)의 덮개(18B)에는, 압력실(20)에 연통하는 압축 기체 유로(33)가 형성되어 있다. 이 압축 기체 유로(33)는, 압력 레귤레이터(36) 및 전환 밸브(35)를 경유하여 압축 기체 공급원(38)에 접속되어 있다. 전환 밸브(35)는, 압축 기체 유로(33)를 압축 기체 공급원(38) 또는 대기에 선택적으로 연통시키는 밸브이다. 전환 밸브(35)로서는 삼방 밸브를 사용할 수 있다. 압축 기체 공급원(38)은, 펌프 또는 공장에 미리 설치되어 있는 유틸리티 설비로서의 압축 기체 공급 라인으로 할 수 있다.
격벽막(25)은, 유연한 재료로 형성되어 있다. 격벽막(25)을 구성하는 재료의 예로서는, 클로로프렌 고무, 불소 고무, 실리콘 고무를 들 수 있다. 내굴곡 피로성이 높은 클로로프렌 고무가 바람직하게 사용된다.
웨이퍼 W를 연마할 때는, 전환 밸브(35)를 조작하여 압축 기체 유로(33)를 압축 기체 공급원(38)에 연통시킨다. 압축 공기 등의 압축 기체는, 압축 기체 공급원(38)으로부터 압축 기체 유로(33)를 통해 압력실(20)에 공급된다. 압력실(20) 내의 압축 기체의 압력은, 압력 레귤레이터(36)에 의해 제어된다. 압력실(20) 내의 압축 기체의 압력은, 격벽막(25)을 통해 가동축(15)의 단부(하단)에 작용하여, 가동축(15) 및 압박 도구(12)를 상승시킨다. 도 6은, 가동축(15) 및 압박 도구(12)가 상승했을 때의 도면이다. 압박 도구(12)의 탄성 부재(40)는, 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 하면에 압박할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(40)가 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 하면에 압박하고 있을 때, 연마 테이프(3)는 압박 도구 본체(43)에 접근하는 방향으로 휜다. 그래서, 연마 테이프(3)가 압박 도구 본체(43)에 접촉하는 것을 방지하기 위해, 본 실시 형태의 압박 도구 본체(43)는, 압박면(44)으로부터 비스듬히 연장되는 복수의 테이퍼면(56a, 56b)을 더 갖고 있다. 더 구체적으로는, 테이퍼면(56a)은, 압박면(44)으로부터 경사 하방으로 연장되어, 측면(47)에 접속되어 있다. 다른 쪽의 테이퍼면(56b)은, 압박면(44)으로부터 경사 하방으로 연장되어, 측면(47)과는 반대측의 측면(50)에 접속되어 있다. 이들 테이퍼면(56a, 56b)은, 탄성 부재(40)가 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 하면에 압박하고 있을 때, 연마 테이프(3)가 압박 도구 본체(43)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
웨이퍼 W의 연마를 종료시킬 때는, 전환 밸브(35)를 조작하여 압축 기체 유로(33)를 대기에 연통시킨다. 압력실(20)은 대기 개방되고, 그 결과, 가동축(15)의 자중 및 연마 테이프(3)의 장력에 의해 가동축(15) 및 압박 도구(12)가 도 4에 도시하는 후퇴 위치까지 하강한다.
압력실(20) 내에는, 가동축(15)의 하우징(18)에 대한 상대적인 이동 거리를 측정하는 거리 센서(65)의 적어도 일부가 배치되어 있다. 거리 센서(65)의 전체가 압력실(20) 내에 배치되어도 된다. 본 실시 형태의 거리 센서(65)는, 비접촉형의 광학식 거리 센서이다. 거리 센서(65)의 선단은, 가동축(15)의 단부를 향해 배치되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 압박 도구(12)는, 유니버설 조인트(67)를 통해 가동축(15)의 상단에 연결되어 있다. 유니버설 조인트(67)는, 가동축(15)과 압박 도구(12) 사이에 배치되어 있고, 또한 압박 도구(12)의 내부에 수용되어 있다. 이러한 배치는, 연마 테이프(3)가 웨이퍼 W에 접촉되어 있을 때 웨이퍼 W로부터 압박 도구(12)에 가해지는 반력에 기인하는 모멘트를 작게 할 수 있다. 결과적으로, 연마 헤드(10)의 자세를 안정시킬 수 있다.
유니버설 조인트(67)는, 압박 도구(12)가 가동축(15)에 대하여 전체 방향으로 기우는 것을 허용한다. 따라서, 압박 도구(12)가 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 표면에 대하여 압박하면, 압박 도구(12)는 자동적으로 웨이퍼 W의 표면과 평행이 된다. 압박 도구(12)를 틸팅 가능하게 지지하는 유니버설 조인트(67)는, 연마 테이프(3)가 웨이퍼 W의 표면에 균일하게 압박되는 것을 가능하게 한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 압박 도구(12)에는 스커트(71)가 고정되어 있다. 이 스커트(71)는 압박 도구(12)로부터 하방으로 연장되어, 하우징(18)의 상부를 둘러싸고 있다. 본 실시 형태에서는 스커트(71)는 원통 형상이지만, 하우징(18)의 상부를 둘러쌀 수 있는 것이면, 다른 형상이어도 된다. 스커트(71)는, 웨이퍼 W의 연마에 사용되는 순수 등의 액체가 유니버설 조인트(67)나 하우징(18) 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 연마 헤드(10)는, 그 전체가 콤팩트하므로, 웨이퍼 W의 하방에 배치하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 연마 헤드(10)를 웨이퍼 W의 하방에 배치하는 것도 가능하다.
도 7은, 연마 헤드(10)의 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이고, 도 8은, 도 7의 연마 헤드(10)를 도 7의 화살표 C로 나타내는 방향으로부터 본 도면이고, 도 9는, 도 7의 연마 헤드(10)의 상면도이고, 도 10은, 도 9의 D-D선 단면도이고, 도 11은, 도 7의 압박 도구 본체(43)로부터 탄성 부재(40)를 분리한 상태를 도시하는 도면이다. 도 10은, 탄성 부재(40)가 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 하면에 압박하고 있을 때의 상태를 도시하고 있다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 압박 도구 본체(43)는, 복수의 끼워 맞춤 홈(45)을 압박면(44)에 갖고 있다. 구체적으로는, 압박 도구 본체(43)는, 2개의 끼워 맞춤 홈(45)을 압박면(44)에 갖고 있다. 2개의 끼워 맞춤 홈(45)은, 서로 이격된 위치에 있고, 압박 도구 본체(43)를 상방으로부터 보았을 때, 연마 테이프(3)의 진행 방향에 대하여 비스듬히 기울어져 있다. 본 실시 형태에서는, 2개의 끼워 맞춤 홈(45)은, 측면(47)과 측면(50) 사이에 있는 압박면(44)의 중심선 L1(도 9 참조)에 관하여 대칭으로 배치되어 있다. 일 실시 형태에서는, 2개의 끼워 맞춤 홈(45)은, 연마 테이프(3)의 진행 방향에 대하여 비스듬히 기울어져 있으면, 중심선 L1에 대하여 대칭으로 배치되어 있지 않아도 된다. 압박 도구 본체(43)는, 압박 도구 본체(43)의 측면(48)에 고정된 돌기부(54)와, 측면(49)에 고정된 복수의 돌기부(55)를 구비하고 있다. 압박 도구 본체(43)를 상방으로부터 보았을 때, 돌기부(54)는 중심선 L1 상에 배치되어 있다. 2개의 돌기부(55)는, 서로 이격된 위치에 있고, 동일한 높이에 배치되어 있다. 압박 도구 본체(43)를 상방으로부터 보았을 때, 2개의 돌기부(55)는, 중심선 L1에 관하여 대칭으로 배치되어 있다. 탄성 부재(40)는, 2개의 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워지면서 탄성 변형된 상태에서 돌기부(54, 55)에 걸려 있다. 돌기부(54, 55)를 상술한 배치로 함으로써, 탄성 부재(40)를 안정적으로 압박 도구 본체(43)에 고정할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 탄성 부재(40)를 안정적으로 압박 도구 본체(43)에 고정할 수 있는 배치이면, 돌기부(54)는, 중심선 L1 상에 배치되어 있지 않아도 되고, 2개의 돌기부(55)는, 중심선 L1에 관하여 대칭으로 배치되어 있지 않아도 된다.
탄성 부재(40)는, 2개의 끼워 맞춤 홈(45)에 각각 끼워 맞추어지는 2개의 부위(41)를 갖고 있다. 이들 2개의 부위(41)는, 압박면(44)으로부터 돌출되어 있다. 탄성 부재(40)의 2개의 부위(41)는, 연마 테이프(3)와 탄성 부재(40)의 접촉 면적을 증가시킬 수 있고, 웨이퍼 W의 연마 레이트를 증가시킬 수 있다. 상술한 본 실시 형태의 구성에 의하면, 2개의 부위(41)를 1개의 탄성 부재(40)로 구성할 수 있다. 그 결과, 저비용의 구성으로 웨이퍼 W의 연마 레이트를 증가시킬 수 있다.
일 실시 형태에서는, 돌기부(55)의 수는 2개가 아니어도 된다. 예를 들어, 압박 도구 본체(43)는, 가로로 긴 1개의 돌기부(55)를 구비하고 있어도 되고, 3개 이상의 돌기부(55)를 구비하고 있어도 된다. 또한 일 실시 형태에서는, 복수의 돌기부(55)는, 안정적으로 탄성 부재(40)를 압박 도구 본체(43)에 고정할 수 있는 배치이면, 동일한 높이에 배치되어 있지 않아도 된다.
도 12는, 연마 헤드(10)의 또 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 탄성 부재(40)는, 불소 수지를 포함하는 코팅층(58)으로 덮여 있다. 탄성 부재(40)를 덮는 코팅층(58)은, 웨이퍼 W의 연마 중인 탄성 부재(40)와, 연마 테이프(3)의 이면과의 미끄럼 이동 저항을 저하시킬 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 W의 연마 중, 매끄럽게 연마 테이프(3)를 보낼 수 있어, 연마 테이프(3)를 보내는 데 필요한 힘을 저하시킬 수 있다. 본 실시 형태의 연마 헤드(10)는, 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한 실시 형태에도 적용할 수 있다.
도 13은, 연마 헤드(10)를 구비한 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 도 13에 도시하는 연마 장치(100)는, 기판의 일례인 웨이퍼 W를 보유 지지하고, 그 축심을 중심으로 하여 회전시키는 기판 보유 지지부(110)와, 연마 도구로서의 연마 테이프(3)를 이 기판 보유 지지부(110)에 보유 지지된 웨이퍼 W의 제1 면(1)에 접촉시켜 웨이퍼 W의 제1 면(1)을 연마하는 상기 연마 헤드(10)와, 연마 테이프(3)를 연마 헤드(10)에 공급하는 연마 테이프 공급 기구(141)를 구비하고 있다.
기판 보유 지지부(110)는, 웨이퍼 W의 주연부에 접촉 가능한 복수의 롤러(111)와, 복수의 롤러(111)를 각각의 축심을 중심으로 회전시키는 롤러 회전 기구(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 연마 헤드(10)는, 기판 보유 지지부(110)에 보유 지지되어 있는 웨이퍼 W의 하측에 배치되어 있다. 도 13에서는, 기판 보유 지지부(110)의 일부의 도시는 생략되어 있다. 본 실시 형태의 기판 보유 지지부(110)는, 4개의 롤러(111)를 구비하고 있다(그 중 2개는 도시하지 않음).
본 실시 형태에서는, 웨이퍼 W의 제1 면(1)은, 디바이스가 형성되어 있지 않거나 또는 디바이스가 형성될 예정이 없는 웨이퍼 W의 이면, 즉 비디바이스면이다. 제1 면(1)과는 반대측의 웨이퍼 W의 제2 면(2)은, 디바이스가 형성되어 있거나, 또는 디바이스가 형성될 예정인 면, 즉 디바이스면이다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 W는, 그 제1 면(1)이 하향의 상태에서, 기판 보유 지지부(110)에 수평하게 보유 지지된다.
롤러 회전 기구는, 4개의 롤러(111)를 동일한 방향으로 동일한 속도로 회전시키도록 구성되어 있다. 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 연마 중, 웨이퍼 W의 주연부는, 롤러(111)에 의해 파지된다. 웨이퍼 W는 수평하게 보유 지지되고, 롤러(111)의 회전에 의해 웨이퍼 W는 그 축심을 중심으로 회전된다. 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 연마 중, 4개의 롤러(111)는 각각의 축심을 중심으로 회전하지만, 롤러(111) 자체의 위치는 정지되어 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 기판 보유 지지부(110)에 보유 지지된 웨이퍼 W의 하방에는, 웨이퍼 W의 제1 면(1)에 린스액(예를 들어, 순수 또는 알칼리성의 약액)을 공급하는 린스액 공급 노즐(127)이 배치되어 있다. 이 린스액 공급 노즐(127)은, 도시하지 않은 린스액 공급원에 접속되어 있다. 린스액 공급 노즐(127)은, 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 중심 O1을 향해 배치되어 있다. 린스액은, 린스액 공급 노즐(127)로부터 웨이퍼 W의 제1 면(1)에 공급되고, 원심력에 의해 린스액은 웨이퍼 W의 제1 면(1) 상에 퍼진다. 린스액은, 웨이퍼 W의 제1 면(1) 상을 반경 방향 외측으로 흐르고, 이에 의해 연마 부스러기를 웨이퍼 W의 제1 면(1)으로부터 제거할 수 있다.
기판 보유 지지부(110)에 보유 지지된 웨이퍼 W의 상방에는, 웨이퍼 W의 제2 면(2)에 보호액(예를 들어, 순수)을 공급하는 보호액 공급 노즐(128)이 배치되어 있다. 보호액 공급 노즐(128)은, 도시하지 않은 보호액 공급원에 접속되어 있다. 보호액 공급 노즐(128)은 웨이퍼 W의 제2 면(2)의 중심을 향해 배치되어 있다. 보호액은, 보호액 공급 노즐(128)로부터 웨이퍼 W의 제2 면(2)의 중심에 공급되고, 원심력에 의해 보호액은 웨이퍼 W의 제2 면(2) 상에 퍼진다. 보호액은, 웨이퍼 W의 연마로 발생한 연마 부스러기나 이물을 포함하는 린스액이 웨이퍼 W의 제2 면(2)에 돌아 들어가 웨이퍼 W의 제2 면에 부착되는 것을 방지한다. 그 결과, 웨이퍼 W의 제2 면(2)을 청정하게 유지할 수 있다.
연마 헤드(10)는, 지지 부재(131)에 지지되어 있고, 지지 부재(131)는 가동 플레이트(120)에 고정되어 있다. 따라서, 연마 헤드(10)의 전체는 가동 플레이트(120)와 일체로 이동 가능하게 되어 있다. 지지 부재(131)는 도시하지 않은 통과 구멍을 갖고 있고, 연마 테이프(3)는 이 통과 구멍을 통해 연장되어 있다.
연마 테이프 공급 기구(141)는, 연마 테이프(3)를 공급하는 테이프 권출 릴(143)과, 연마 테이프(3)를 회수하는 테이프 권취 릴(144)을 구비하고 있다. 테이프 권출 릴(143) 및 테이프 권취 릴(144)은, 각각 텐션 모터(143a, 144a)에 연결되어 있다. 이들 텐션 모터(143a, 144a)는, 릴 베이스(142)에 고정되어 있고, 소정의 토크를 테이프 권출 릴(143) 및 테이프 권취 릴(144)에 부여함으로써, 연마 테이프(3)에 소정의 텐션을 가할 수 있다. 릴 베이스(142)는, 가동 플레이트(120)에 고정되어 있고, 연마 테이프 공급 기구(141)의 전체는 가동 플레이트(120)와 일체로 이동 가능하게 되어 있다.
테이프 권출 릴(143)과 테이프 권취 릴(144) 사이에는, 연마 테이프(3)를 그 길이 방향으로 보내는 테이프 이송 장치(146)가 마련되어 있다. 이 테이프 이송 장치(146)는, 연마 테이프(3)를 보내는 테이프 이송 롤러(148)와, 연마 테이프(3)를 테이프 이송 롤러(148)에 대하여 압박하는 닙 롤러(149)와, 테이프 이송 롤러(148)를 회전시키는 테이프 이송 모터(147)를 구비하고 있다. 연마 테이프(3)는 닙 롤러(149)와 테이프 이송 롤러(148) 사이에 끼워져 있다. 테이프 이송 모터(147)가 테이프 이송 롤러(148)를 도 13의 화살표로 나타내는 방향으로 회전시키면, 연마 테이프(3)는 테이프 권출 릴(143)로부터 연마 헤드(10)의 압박 도구(12)를 경유하여 테이프 권취 릴(144)로 보내진다. 연마 테이프(3)를 보내는 속도는, 테이프 이송 모터(147)의 회전 속도를 변화시킴으로써 변경할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 연마 테이프(3)를 보내는 방향은, 도 13의 화살표로 나타내는 방향의 역방향으로 해도 된다(테이프 권출 릴(143)과 테이프 권취 릴(144)의 배치를 바꾸어도 됨). 이 경우도, 테이프 이송 장치(146)는 테이프 권취 릴(144)측에 설치된다. 연마 테이프(3)는, 연마 테이프(3)의 연마면(3a)이 웨이퍼 W의 제1 면(1)을 향하도록 압박 도구(12)에 공급된다.
연마 장치(100)는, 연마 테이프(3)를 지지하는 복수의 가이드 롤러(153a, 153b, 153c, 153d)를 더 구비하고 있다. 연마 테이프(3)는, 이들 가이드 롤러(153a, 153b, 153c, 153d)에 의해 연마 헤드(10)를 둘러싸도록 안내된다. 연마 헤드(10)는, 압박 도구(12)에 의해 연마 테이프(3)를 그 이측으로부터 웨이퍼 W의 제1 면(1)에 압박함으로써 웨이퍼 W의 제1 면(1)을 연마한다. 연마 헤드(10)의 상부에 배치된 가이드 롤러(153b, 153c)는, 웨이퍼 W의 제1 면(1)과 평행한 방향으로 연마 테이프(3)가 진행되도록 연마 테이프(3)를 가이드한다.
테이프 이송 장치(146) 및 가이드 롤러(153a, 153b, 153c, 153d)는, 도시하지 않은 보유 지지 부재에 고정되어 있고, 이 보유 지지 부재는 가동 플레이트(120)에 고정되어 있다.
연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 중심 O1로부터 최외부까지 접촉시키기 위해, 본 실시 형태의 연마 장치(100)는, 연마 헤드(10)를 기판 보유 지지부(110)에 대하여 상대적으로 평행 이동시키는 연마 헤드 이동 기구(191)를 구비하고 있다. 연마 헤드 이동 기구(191)는, 연마 헤드(10)를 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 중심 O1과 제1 면(1)의 최외부 사이에서 이동시키도록 구성되어 있다.
가동 플레이트(120)의 하면에는 복수의 직동 가이드(195)가 고정되어 있고, 가동 플레이트(120)는 복수의 직동 가이드(195)에 지지되어 있다. 복수의 직동 가이드(195)는 설치면(197)에 배치되어 있다. 가동 플레이트(120)는 연마 헤드 이동 기구(191)에 의해 이동되고, 직동 가이드(195)는, 가동 플레이트(120)의 움직임을 웨이퍼 W의 반경 방향으로의 직선 운동으로 제한한다.
연마 헤드 이동 기구(191)는, 볼 나사 기구(193)와, 볼 나사 기구(193)를 구동하는 모터(194)를 구비하고 있다. 모터(194)로서 서보 모터를 사용할 수 있다. 가동 플레이트(120)는, 볼 나사 기구(193)의 나사축(193b)에 연결되어 있다. 연마 헤드 이동 기구(191)를 작동시키면, 연마 헤드(10), 연마 테이프 공급 기구(141), 테이프 이송 장치(146) 및 가이드 롤러(153a, 153b, 153c, 153d)는, 기판 보유 지지부(110)에 대하여 상대적으로 웨이퍼 W의 반경 방향으로 이동한다.
웨이퍼 W의 연마 중, 연마 헤드 이동 기구(191)는 연마 헤드(10)를 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 중심 O1과 제1 면(1)의 최외부 사이에서 이동시킨다. 연마 장치(100)는, 연마 장치(100)의 각 구성 요소의 동작을 제어하는 동작 제어부(180)를 더 구비하고 있다. 연마 헤드 이동 기구(191)는, 동작 제어부(180)에 전기적으로 접속되어 있고, 연마 헤드 이동 기구(191)의 동작은, 동작 제어부(180)에 의해 제어된다. 연마 헤드 이동 기구(191)가 동작하면, 연마 헤드(10), 연마 테이프 공급 기구(141), 테이프 이송 장치(146) 및 가이드 롤러(153a, 153b, 153c, 153d)는 일체로 이동한다.
웨이퍼 W의 연마 중, 웨이퍼 W는 롤러(111)에 의해 회전된다. 모든 롤러(111)는 각 축심을 중심으로 회전하지만, 이들 롤러(111)의 위치는 고정되어 있다. 따라서, 연마 헤드(10)가 연마 헤드 이동 기구(191)에 의해 웨이퍼 W의 중심측으로부터 외측으로 이동해도, 롤러(111)는 연마 헤드(10)에 접촉하지 않는다. 결과적으로, 연마 테이프(3)는, 최외부를 포함하는 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 전체를 연마하는 것이 가능해진다.
도 14는, 연마 헤드(10)의 배치를 도시하는 평면도이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워 맞추어져 있는 탄성 부재(40)의 부위(41)는, 웨이퍼 W의 반경보다도 짧다. 탄성 부재(40)의 부위(41) 및 끼워 맞춤 홈(45)은, 연마 테이프(3)의 진행 방향(화살표 E로 나타냄)에 대하여 비스듬히 연장되어 있다. 본 실시 형태에서는, 연마 테이프(3)의 진행 방향 E는, 연마 테이프(3)의 길이 방향에 일치한다. 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워 맞추어져 있는 탄성 부재(40)의 부위(41)는, 연마 테이프(3)의 진행 방향 E(연마 테이프(3)의 길이 방향)에 대하여 비스듬히 기울어져 있으므로, 연마 테이프(3)의 진행 방향의 하류측(본 실시 형태의 경우, 웨이퍼 W의 외주측)에서도 미사용의 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W에 접촉시킬 수 있다. 결과적으로, 연마에 의해 열화된 연마 테이프(3)가 사용되는 것에 기인하는 연마 레이트의 저하를 방지할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워 맞추어져 있는 탄성 부재(40)의 부위(41)는, 웨이퍼 W의 반경보다도 길어도 된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 끼워 맞춤 홈(45)에 끼워 맞추어져 있는 탄성 부재(40)의 부위(41)는, 연마 테이프(3)의 진행 방향 E에 대하여 수직이어도 된다.
이어서, 본 실시 형태의 연마 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 연마 장치(100)의 동작은, 도 13에 도시하는 동작 제어부(180)에 의해 제어된다. 동작 제어부(180)는, 기판 보유 지지부(110), 연마 헤드(10), 연마 테이프 공급 기구(141), 테이프 이송 장치(146) 및 연마 헤드 이동 기구(191)에 전기적으로 접속되어 있다. 기판 보유 지지부(110), 린스액 공급 노즐(127), 보호액 공급 노즐(128), 연마 헤드(10), 연마 테이프 공급 기구(141), 테이프 이송 장치(146) 및 연마 헤드 이동 기구(191)의 동작은 동작 제어부(180)에 의해 제어된다.
동작 제어부(180)는, 적어도 1대의 컴퓨터로 구성된다. 동작 제어부(180)는, 기억 장치(180a)와, 연산 장치(180b)를 구비하고 있다. 연산 장치(180b)는, 기억 장치(180a)에 저장되어 있는 프로그램에 포함되어 있는 명령에 따라 연산을 행하는 CPU(중앙 처리 장치) 또는 GPU(그래픽 프로세싱 유닛) 등을 포함한다. 기억 장치(180a)는, 연산 장치(180b)가 액세스 가능한 주기억 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.
연마되는 웨이퍼 W는, 제1 면(1)이 하향의 상태에서, 기판 보유 지지부(110)의 롤러(111)에 의해 보유 지지되고, 또한 웨이퍼 W의 축심을 중심으로 회전된다. 구체적으로는, 기판 보유 지지부(110)는, 웨이퍼 W의 제1 면(1)이 하향의 상태에서 복수의 롤러(111)를 웨이퍼 W의 주연부에 접촉시키면서, 복수의 롤러(111)를 각각의 축심을 중심으로 회전시킴으로써, 웨이퍼 W를 회전시킨다. 이어서, 린스액 공급 노즐(127)로부터 웨이퍼 W의 제1 면(1)으로 린스액이 공급되고, 보호액 공급 노즐(128)로부터 웨이퍼 W의 제2 면(2)으로 보호액이 공급된다. 린스액은, 웨이퍼 W의 제1 면(1) 상을 반경 방향 외측으로 흐르고, 보호액은, 원심력에 의해 웨이퍼 W의 제2 면(2)의 전체에 퍼진다.
연마 헤드 이동 기구(191)는, 연마 헤드(10)를 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 중심 O1의 하방으로 이동시킨다. 동작 제어부(180)는, 연마 테이프 공급 기구(141) 및 테이프 이송 장치(146)를 구동하여, 소정의 텐션을 가하면서 연마 테이프(3)를 그 길이 방향으로 소정의 속도로 진행시킨다. 이어서, 연마 헤드(10)는 연마 테이프(3)의 연마면(3a)을 웨이퍼 W의 제1 면(1)에 접촉시켜, 린스액의 존재 하에서 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 연마를 개시한다. 또한, 연마 헤드(10)가 연마 테이프(3)로 웨이퍼 W의 제1 면(1)을 압박하면서, 연마 헤드 이동 기구(191)는, 연마 헤드(10), 연마 테이프 공급 기구(141), 가이드 롤러(153a, 153b, 153c, 153d) 및 테이프 이송 장치(146)를 웨이퍼 W의 반경 방향 외측으로 이동시킨다. 웨이퍼 W의 연마 중, 린스액 공급 노즐(127) 및 보호액 공급 노즐(128)은, 린스액 및 보호액을 항상 웨이퍼 W에 계속해서 공급한다.
연마 헤드(10)가 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 최외부에 도달했을 때, 동작 제어부(180)는 웨이퍼 W의 연마를 종료시킨다. 구체적으로는, 연마 헤드(10)는, 압박 도구(12)를 하강시켜, 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 제1 면(1)으로부터 이격시킨다. 그 후, 동작 제어부(180)는, 기판 보유 지지부(110), 린스액 공급 노즐(127), 보호액 공급 노즐(128), 연마 테이프 공급 기구(141) 및 테이프 이송 장치(146)의 동작을 정지시켜, 웨이퍼 W의 연마를 종료한다. 일 실시 형태에서는, 연마 헤드 이동 기구(191)는, 연마 헤드(10)를 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 최외부와 중심 O1 사이에서 왕복시켜도 된다.
도 15는, 연마 장치(100)의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이고, 도 16은, 도 15의 연마 장치(100)의 상면도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 15에서는, 린스액 공급 노즐(127)의 도시는 생략되어 있다. 본 실시 형태의 연마 장치(100)는, 연마 헤드 조립체(11A, 11B)와, 연마 테이프(3)를 연마 헤드 조립체(11A, 11B)에 각각 공급하는 연마 테이프 공급 기구(141A, 141B)와, 연마 테이프(3)를 그 길이 방향으로 보내는 테이프 이송 장치(146A, 146B)를 구비하고 있다. 연마 헤드 조립체(11A)는, 연마 헤드(10A, 10B)를 구비하고 있다. 마찬가지로, 연마 헤드 조립체(11B)는, 연마 헤드(10A, 10B)를 구비하고 있다. 연마 헤드 조립체(11A)는, 지지 부재(131A)에 지지되어 있고, 연마 헤드 조립체(11B)는, 지지 부재(131B)에 지지되어 있다. 연마 헤드 조립체(11A)에 공급되는 연마 테이프(3)는, 가이드 롤러(353a, 353b, 353c, 353d)에 지지되어 있고, 연마 헤드 조립체(11B)에 공급되는 연마 테이프(3)는, 가이드 롤러(453a, 453b, 453c, 453d)에 지지되어 있다. 연마 헤드(10A)는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 연마 헤드(10)에 상당하고, 연마 헤드(10B)는, 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한 연마 헤드(10)에 상당한다. 연마 테이프 공급 기구(141A, 141B), 테이프 이송 장치(146A, 146B), 지지 부재(131A, 131B), 가이드 롤러(353a, 353b, 353c, 353d), 가이드 롤러(453a, 453b, 453c, 453d)의 구성은, 도 13을 참조하여 설명한 연마 테이프 공급 기구(141), 테이프 이송 장치(146), 지지 부재(131), 가이드 롤러(153a, 153b, 153c, 153d)와 동일하다. 본 실시 형태의 연마 장치(100)는, 연마 헤드 이동 기구(191)를 구비하고 있지 않다. 따라서, 연마 중, 연마 헤드 조립체(11A, 11B)의 위치는 고정되어 있다. 도 12를 참조하여 설명한 코팅층(58)은, 본 실시 형태의 연마 헤드(10A, 10B)에도 적용할 수 있다.
복수의 연마 헤드(10A, 10B)는, 기판 보유 지지부(110)의 축심 CP(웨이퍼 W의 제1 면(1)의 중심 O1)로부터 다른 거리에 배치되어 있다. 기판 보유 지지부(110)의 축심 CP로부터 복수의 부위(41)의 전체의 최외측 단부까지의 거리 d1은, 웨이퍼 W의 반경 d2보다도 길다.
연마 중, 테이프 이송 장치(146A)는, 연마 테이프(3)를 도 15, 16의 화살표 F로 나타내는 방향으로 보내고, 테이프 이송 장치(146B)는, 연마 테이프(3)를 도 15, 16의 화살표 G로 나타내는 방향으로 보낸다. 즉, 각각의 연마 테이프(3)는, 웨이퍼 W의 중심부로부터 외주부를 향해 보내진다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 연마에서 발생한 연마 부스러기를 웨이퍼 W의 중심부로부터 웨이퍼 W의 외측으로 효율적으로 배출시킬 수 있다. 복수의 연마 헤드(10A, 10B)는, 서로 독립적으로 동작 가능하게 구성되어 있다. 연마 헤드 조립체(11A)의 연마 헤드(10A, 10B)는, 연마 테이프(3)의 진행 방향 F(연마 테이프(3)의 길이 방향)를 따라 간극을 두고 배열되어 있고, 연마 헤드 조립체(11B)의 연마 헤드(10A, 10B)는, 연마 테이프(3)의 진행 방향 G(연마 테이프(3)의 길이 방향)를 따라 간극을 두고 배열되어 있다. 본 실시 형태의 복수의 부위(41)의 각각은, 연마 테이프(3)의 진행 방향 F, G에 대하여 비스듬히 연장되어 있다. 연마 테이프(3)의 진행 방향 F 또는 진행 방향 G로부터 보았을 때, 복수의 부위(41)는, 연마 테이프(3)의 진행 방향 F, G에 수직인 방향을 따라 연속적으로 배열되어 있다. 또한, 연마 테이프(3)의 진행 방향 F 또는 진행 방향 G로부터 보았을 때, 복수의 부위(41)는, 간극 없이 연속적으로 배열되어 있다.
복수의 부위(41)는, 일직선 상에는 배열되어 있지 않지만, 이들 부위(41)는, 기판 보유 지지부(110)의 축심 CP로부터 다른 거리에 위치하고 있으므로, 웨이퍼 W가 회전하고 있을 때, 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 각 영역은, 복수의 부위(41) 중 어느 것을 통과한다. 따라서, 복수의 탄성 부재(40)는, 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 제1 면(1)의 전체면에 압박할 수 있다.
도 17은, 연마 헤드(10)의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 본 실시 형태의 연마 헤드(10)는, 기판(예를 들어, 웨이퍼)의 주연부를 연마하는 연마 장치에도 적합하게 사용된다. 본 명세서에서는, 기판의 주연부를, 기판의 최외주에 위치하는 베벨부와, 이 베벨부의 반경 방향 내측에 위치하는 톱 에지부 및 보텀 에지부를 포함하는 영역으로서 정의한다.
도 18a 및 도 18b는, 기판의 주연부를 도시하는 확대 단면도이다. 더 상세하게는, 도 18a는 소위 스트레이트형의 기판의 단면도이고, 도 18b는 소위 라운드형의 기판의 단면도이다. 도 18a의 기판 Wf에 있어서, 베벨부는, 상측 경사부(상측 베벨부) P, 하측 경사부(하측 베벨부) Q 및 측부(에이펙스) R로 구성되는 기판 Wf의 최외주면(부호 B로 나타냄)이다. 도 18b의 기판 Wf에 있어서는, 베벨부는, 기판 Wf의 최외주면을 구성하는, 만곡된 단면을 갖는 부분(부호 B로 나타냄)이다. 톱 에지부는, 베벨부 B의 반경 방향 내측에 위치하는 환 형상의 평탄부 E1이고, 기판 Wf의 디바이스면 내에 위치하는 영역이다. 보텀 에지부는, 톱 에지부와는 반대측에 위치하고, 베벨부 B의 반경 방향 내측에 위치하는 환 형상의 평탄부 E2이다. 톱 에지부 E1은, 디바이스가 형성된 영역을 포함하는 경우도 있다.
도 17로 돌아가, 연마 헤드(10)는, 연마 테이프(3)의 연마면(3a)을 웨이퍼 W에 대하여 소정의 힘으로 압박하는 압박 기구(241)를 구비하고 있다. 또한, 연마 헤드(10)는, 연마 테이프(3)를 후술하는 테이프 권출 릴(243)(도 17에는 도시하지 않음)로부터 후술하는 테이프 권취 릴(244)(도 17에는 도시하지 않음)로 보내는 테이프 이송 장치(252)를 구비하고 있다. 연마 헤드(10)는 복수의 가이드 롤러(253, 254, 255, 256, 257, 258, 259)를 갖고 있고, 이들 가이드 롤러는 웨이퍼 W의 접선 방향과 직교하는 방향으로 연마 테이프(3)가 진행되도록 연마 테이프(3)를 가이드한다.
연마 헤드(10)에 마련된 테이프 이송 장치(252)는, 테이프 이송 롤러(252a)와, 테이프 파지 롤러(252b)와, 테이프 이송 롤러(252a)를 회전시키는 모터 M을 구비하고 있다. 모터 M은 연마 헤드(10)의 측면에 마련되고, 모터 M의 회전축에 테이프 이송 롤러(252a)가 설치되어 있다. 테이프 파지 롤러(252b)는 테이프 이송 롤러(252a)에 인접하여 배치되어 있다. 테이프 파지 롤러(252b)는, 도 17의 화살표 NF로 나타내는 방향(테이프 이송 롤러(252a)를 향하는 방향)으로 힘이 발생하도록 도시하지 않은 기구로 지지되어 있고, 테이프 이송 롤러(252a)를 압박하도록 구성되어 있다.
모터 M이 도 17에 도시하는 화살표 방향으로 회전하면, 테이프 이송 롤러(252a)가 회전하여 연마 테이프(3)를 테이프 권출 릴(243)(도 17에는 도시하지 않음)로부터 연마 헤드(10)를 경유하여 테이프 권취 릴(244)(도 17에는 도시하지 않음)로 보낼 수 있다. 테이프 파지 롤러(252b)는 그 자신의 축 주위로 회전할 수 있도록 구성되어, 연마 테이프(3)가 보내지는 것에 따라 회전한다.
압박 기구(241)는, 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W에 대하여 압박하기 위한 압박 도구(12)와, 이 연마 도구(12)를 웨이퍼 W의 주연부를 향해 이동시키는 에어 실린더(구동 기구)(251)를 구비하고 있다. 에어 실린더(251)는 소위 편로드 실린더이다. 에어 실린더(251)로 공급하는 공기압을 제어함으로써, 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W에 대하여 압박하는 힘이 조정된다. 압박 도구(12)는, 연마 테이프(3)의 이면측에 배치되어 있다.
도 19는, 본 실시 형태의 압박 도구(12)를 정면(연마 테이프측)으로부터 본 모식도이고, 도 20은, 도 19의 압박 도구(12)를 측면(48)으로부터 본 도면이고, 도 21은, 도 19의 압박 도구(12)를 측면(49)으로부터 본 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 압박 도구(12)의 상세는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 19에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 압박 도구(12)의 연마 도구 본체(43)는, 사이를 두고 배치된 2개의 볼록부(43a, 43b)와, 볼록부(43a, 43b)에 접속된 기부(43c)를 구비하고 있다. 볼록부(43a)와, 볼록부(43b)는 병렬로 배열되어 있다. 볼록부(43a, 43b)와 기부(43c)는, 일체로 형성되어 있어도 된다.
볼록부(43a)는 압박면(44a)을 갖고, 볼록부(43b)는 압박면(44b)을 갖고 있다. 즉, 본 실시 형태의 압박면(44)은, 사이를 두고 배치된 압박면(44a) 및 압박면(44b)으로 구성되어 있다. 압박면(44a)과 압박면(44b)은 병렬로 배치되어 있다. 압박면(44a, 44b)은, 각각 끼워 맞춤 홈(45a, 45b)을 갖고 있다. 압박 도구(12)의 정면으로부터 보았을 때, 끼워 맞춤 홈(45a, 45b)은, 중심선 Ct에 관하여 대칭으로 배치되어 있고, 중심선 Ct를 향해 내측으로 만곡되어 있다. 더 구체적으로는, 끼워 맞춤 홈(45a, 45b)은, 후술하는 피연마 대상으로서의 웨이퍼 W(도 19에는 도시하지 않음)의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 원호 형상을 갖고 있다.
압박 도구(12)는, 2개의 탄성 부재(40a, 40b)를 구비하고 있다. 탄성 부재(40a)는, 끼워 맞춤 홈(45a)에 끼워지면서 탄성 변형된 상태에서 압박 도구 본체(43)에 걸려 있고, 탄성 부재(40b)는, 끼워 맞춤 홈(45b)에 끼워지면서 탄성 변형된 상태에서 압박 도구 본체(43)에 걸려 있다. 탄성 부재(40a)는, 끼워 맞춤 홈(45a)에 끼워 맞추어지는 부위(41a)를 갖고 있고, 탄성 부재(40b)는, 끼워 맞춤 홈(45b)에 끼워 맞추어지는 부위(41b)를 갖고 있다. 이들 부위(41a, 41b)는, 압박면(44a, 44b)으로부터 각각 돌출되어 있다. 탄성 부재(40a, 40b)의 부위(41a, 41b)는, 중심선 Ct를 향해 내측으로 만곡되어, 웨이퍼 W의 곡률과 동일한 곡률을 갖고 있다.
본 실시 형태의 압박 도구 본체(43)는, 압박면(44a, 44b)과는 반대측의 면인 이면(46)에 사이를 두고 위치하는 2개의 끼워 맞춤 홈(60a, 60b)을 갖고 있다. 끼워 맞춤 홈(60a, 60b)은, 한쪽의 측면(48)으로부터 다른 쪽의 측면(49)까지 연장되어 있다. 탄성 부재(40a)는, 끼워 맞춤 홈(60a)에 끼워져 있고, 탄성 부재(40b)는, 끼워 맞춤 홈(60b)에 끼워져 있다. 그 결과, 탄성 부재(40)는, 안정적으로 압박 도구 본체(43)에 고정된다. 일 실시 형태에서는, 압박 도구 본체(43)는, 측면(48) 및/또는 측면(49)에 탄성 부재(40a, 40b)를 끼우기 위한 끼워 맞춤 홈을 갖고 있어도 된다.
볼록부(43a)는, 압박면(44a)으로부터 비스듬히 연장되는 테이퍼면(56a)을 갖고, 볼록부(43b)는, 압박면(44b)으로부터 비스듬히 연장되는 테이퍼면(56b)을 갖고 있다. 더 구체적으로는, 테이퍼면(56a)은 압박면(44a)으로부터 기부(43c)를 향해 비스듬히 연장되어, 측면(47a)에 접속되어 있다. 테이퍼면(56b)은 압박면(44b)으로부터 기부(43c)를 향해 비스듬히 연장되어, 측면(50a)에 접속되어 있다. 이들 테이퍼면(56a, 56b)은, 탄성 부재(40a, 40b)가 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W에 압박하고 있을 때, 연마 테이프(3)가 압박 도구 본체(43)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 도 12를 참조하여 설명한 코팅층(58)은, 본 실시 형태의 압박 도구(12)에도 적용할 수 있다.
도 22 및 도 23은, 도 19 내지 도 21을 참조하여 설명한 압박 도구(12)의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 도 22는 압박 도구(12)를 측면(48)으로부터 본 도면이고, 도 23은, 연마 도구(12)를 측면(49)으로부터 본 도면이다. 도 22 및 도 23에 도시한 바와 같이, 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한 실시 형태를, 도 19 내지 도 21을 참조하여 설명한 압박 도구(12)에 적용해도 된다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 압박 도구(12)의 상세는, 도 7 내지 도 11 및 도 19 내지 도 21을 참조하여 설명한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 압박 도구 본체(43)는, 측면(48)에 돌기부(54)를 갖고, 측면(49)에 돌기부(55)를 갖고 있다. 압박 도구 본체(43)는, 끼워 맞춤 홈(60a, 60b)을 갖고 있지 않다. 본 실시 형태에서는, 압박 도구 본체(43)는, 1개의 돌기부(54)와, 1개의 돌기부(55)를 구비하고 있지만, 일 실시 형태에서는, 압박 도구 본체(43)는, 2개 이상의 돌기부(54)와, 2개 이상의 돌기부(55)를 구비하고 있어도 된다.
본 실시 형태에서는, 끼워 맞춤 홈(45a, 45b)에 각각 끼워 맞추어지는 2개의 부위(41a, 41b)를 1개의 탄성 부재(40)로 구성할 수 있다. 그 결과, 교환 부품의 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 탄성 부재(40)는, 압박 도구 본체(43)의 이면(46)에는 지지되어 있지 않으므로, 탄성 부재(40)의 교환이 더 용이해진다.
도 24는, 도 17 및 도 19 내지 도 23을 참조하여 설명한 연마 헤드(10)를 구비한 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 도 24에 도시하는 연마 장치(200)는, 기판(예를 들어, 웨이퍼)의 주연부를 연마하는 연마 장치에 적합하게 사용된다. 연마 장치(200)는, 연마 대상물인 웨이퍼 W를 보유 지지하고, 회전시키는 기판 보유 지지부(210)와, 기판 보유 지지부(210)에 보유 지지된 웨이퍼 W의 주연부에 연마 도구를 접촉시켜 웨이퍼 W의 주연부를 연마하는 연마 헤드(10)와, 웨이퍼 W의 하면에 액체를 공급하는 하측 공급 노즐(222)과, 웨이퍼 W의 상면에 액체를 공급하는 상측 공급 노즐(230)을 구비하고 있다. 웨이퍼 W에 공급되는 액체의 일례로서, 순수를 들 수 있다. 웨이퍼 W의 연마 중, 하측 공급 노즐(222)로부터 웨이퍼의 하면에 액체가 공급되고, 상측 공급 노즐(230)로부터 웨이퍼 W의 상면에 액체가 공급된다.
도 24에서는, 기판 보유 지지부(210)가 웨이퍼 W를 보유 지지하고 있는 상태를 도시하고 있다. 연마 헤드(10)는, 기판 보유 지지부(210)에 웨이퍼 W가 보유 지지되어 있을 때, 웨이퍼 W의 주연부를 향하고 있다. 기판 보유 지지부(210)는, 웨이퍼 W를 진공 흡착에 의해 보유 지지하는 보유 지지 스테이지(204)와, 보유 지지 스테이지(204)의 중앙부에 연결된 샤프트(205)와, 보유 지지 스테이지(204)를 회전시키고, 또한 상하 이동시키는 보유 지지 스테이지 구동 기구(207)를 구비하고 있다. 보유 지지 스테이지 구동 기구(207)는, 보유 지지 스테이지(204)를, 그 축심 Cr을 중심으로 회전시켜, 축심 Cr을 따라 상하 방향으로 이동시키는 것이 가능하게 구성되어 있다.
보유 지지 스테이지(204), 연마 헤드(10), 하측 공급 노즐(222), 상측 공급 노즐(230) 및 보유 지지 스테이지(204)는 격벽(260)의 내부에 배치되어 있다. 격벽(260)의 내부는, 웨이퍼 W가 연마되는 연마실을 구성하고 있다. 격벽(260)은, 베이스 플레이트(265) 상에 배치되어 있다. 샤프트(205)는, 베이스 플레이트(265)를 관통하여 연장되어 있다.
보유 지지 스테이지 구동 기구(207)는, 보유 지지 스테이지(204)를 회전시키는 스테이지 회전 장치로서의 모터(214)와, 보유 지지 스테이지(204)를 상하 이동시키기 위한 에어 실린더(217)를 구비하고 있다. 모터(214)는, 베이스 플레이트(265)의 하면에 고정되어 있다. 보유 지지 스테이지(204)는, 샤프트(205)와, 이 샤프트(205)에 연결된 풀리(211a)와, 모터(214)의 회전축에 설치된 풀리(211b)와, 이들 풀리(211a, 211b)에 걸린 벨트(212)를 통해 모터(214)에 의해 회전된다. 모터(214)의 회전축은 샤프트(205)와 평행하게 연장되어 있다. 이러한 구성에 의해, 보유 지지 스테이지(204)의 상면에 보유 지지된 웨이퍼 W는, 모터(214)에 의해 회전된다. 샤프트(205)는, 샤프트(205)의 하단에 설치된 로터리 조인트(216)를 통해 에어 실린더(217)에 연결되어 있고, 에어 실린더(217)에 의해 샤프트(205) 및 보유 지지 스테이지(204)가 상승 및 하강할 수 있도록 되어 있다.
웨이퍼 W는, 도시하지 않은 반송 기구에 의해, 웨이퍼 W의 중심 O1이 보유 지지 스테이지(204)의 축심 Cr 상에 있는 바와 같이 보유 지지 스테이지(204)의 상면에 적재된다. 웨이퍼 W는, 디바이스면이 상향의 상태에서 보유 지지 스테이지(204)의 상면에 보유 지지된다. 이러한 구성에 의해, 기판 보유 지지부(210)는, 웨이퍼 W를 보유 지지 스테이지(204)의 축심 Cr(즉 웨이퍼 W의 축심)을 중심으로 회전시키고, 또한 웨이퍼 W를 보유 지지 스테이지(204)의 축심 Cr을 따라 상승 하강시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 연마 도구의 일례로서, 지립을 표면에 갖는 연마 테이프(3)가 사용되어 있다. 연마 장치(200)는, 연마 테이프(3)를 연마 헤드(10)에 공급하고, 또한 연마 헤드(10)로부터 회수하는 연마 테이프 공급 기구(242)를 더 구비하고 있다. 연마 테이프 공급 기구(242)는, 격벽(260)의 외측에 배치되어 있다. 연마 테이프 공급 기구(242)는, 연마 테이프(3)를 연마 헤드(10)에 공급하는 테이프 권출 릴(243)과, 웨이퍼 W의 연마에 사용된 연마 테이프(3)를 회수하는 테이프 권취 릴(244)을 구비하고 있다. 테이프 권출 릴(243) 및 테이프 권취 릴(244)에는 도시하지 않은 텐션 모터가 각각 연결되어 있다. 각각의 텐션 모터는, 테이프 권출 릴(243) 및 테이프 권취 릴(244)에 소정의 토크를 부여하여, 연마 테이프(3)에 소정의 텐션을 가할 수 있도록 되어 있다.
연마 테이프(3)는, 연마 테이프(3)의 연마면이 웨이퍼 W의 주연부를 향하도록 연마 헤드(10)에 공급된다. 연마 테이프(3)는, 격벽(260)에 마련된 개구부(260a)를 통해 테이프 권출 릴(243)로부터 연마 헤드(10)로 공급되고, 사용된 연마 테이프(3)는 개구부(260a)를 통해 테이프 권취 릴(244)에 회수된다. 연마 테이프 공급 기구(242)는, 연마 테이프(3)를 지지하기 위한 복수의 가이드 롤러(245, 246, 247, 248)를 더 구비하고 있다. 연마 테이프(3)의 진행 방향은, 가이드 롤러(245, 246, 247, 248)에 의해 가이드된다.
연마 장치(200)는, 도시하지 않은 틸트 기구를 더 구비하고 있다. 연마 장치(200)는, 틸트 기구에 의해 연마 헤드(10)의 경사 각도를 변화시키면서 웨이퍼 W의 주연부를 연마할 수 있다. 도 25는, 틸트 기구(도시하지 않음)에 의해 상방으로 기울어진 연마 헤드(10)를 도시하는 도면이고, 도 26은, 틸트 기구에 의해 하방으로 기울어진 연마 헤드(10)를 도시하는 도면이다.
도 25에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(40a)의 부위(41a)는, 연마 헤드(10)를 상방으로 기울였을 때 웨이퍼 W의 주연부의 상방에 위치하고, 톱 에지부에 대향한다. 도 26에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(40b)의 부위(41b)는, 연마 헤드(10)를 하방으로 기울였을 때 웨이퍼 W의 주연부의 하방에 위치하고, 보텀 에지부에 대향한다. 톱 에지부를 연마할 때는, 연마 헤드(10)를 상방으로 기울인 상태에서 탄성 부재(40a)의 부위(41a)에 의해 연마 테이프(3)의 연마면(3a)을 웨이퍼 W의 주연부(즉, 톱 에지부)에 대하여 압박한다. 보텀 에지부를 연마할 때는, 연마 헤드(10)를 하방으로 기울인 상태에서 부위(41b)에 의해 연마 테이프(3)의 연마면(3a)을 웨이퍼 W의 주연부(즉, 보텀 에지부)에 대하여 압박한다. 이들 부위(41a, 41b)의 압박력은, 에어 실린더(251)에 의해 조정할 수 있다. 웨이퍼 W의 연마 중, 연마 테이프(3)의 이면은, 탄성 부재(40a) 또는 탄성 부재(40b)에 의해 지지된다.
연마 장치(200)는, 연마 장치(200)의 각 구성 요소의 동작을 제어하는 동작 제어부(280)를 구비하고 있다. 연마 헤드(10), 기판 보유 지지부(210), 하측 공급 노즐(222), 상측 공급 노즐(230), 연마 테이프 공급 기구(242) 및 틸트 기구는, 동작 제어부(280)에 전기적으로 접속되어 있다. 연마 헤드(10), 기판 보유 지지부(210), 하측 공급 노즐(222), 상측 공급 노즐(230), 연마 테이프 공급 기구(242) 및 틸트 기구의 동작은, 동작 제어부(280)에 의해 제어된다. 연마 중, 동작 제어부(280)는, 연마 테이프 공급 기구(242) 및 테이프 이송 장치(252)를 작동시켜, 연마 테이프(3)에 소정의 텐션을 가하면서 연마 테이프(3)를 그 길이 방향으로 소정의 속도로 진행시킨다.
동작 제어부(280)는, 적어도 1대의 컴퓨터로 구성된다. 동작 제어부(280)는, 기억 장치(280a)와, 연산 장치(280b)를 구비하고 있다. 연산 장치(280b)는, 기억 장치(280a)에 저장되어 있는 프로그램에 포함되어 있는 명령에 따라 연산을 행하는 CPU(중앙 처리 장치) 또는 GPU(그래픽 프로세싱 유닛) 등을 포함한다. 기억 장치(280a)는, 연산 장치(280b)가 액세스 가능한 주기억 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.
도 27은, 웨이퍼 W의 톱 에지부를 연마하고 있을 때의 모습을 도시하는 모식도이다. 연마 헤드(10)는, 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W에 압박하면서, 리니어 액추에이터(도시하지 않음) 등으로 구성되는 이동 기구에 의해 도 27의 화살표로 나타내는 방향(웨이퍼 W의 직경 방향 외측)으로 일정한 속도로 이동한다. 이동 기구의 동작은 동작 제어부(280)에 의해 제어된다. 본 실시 형태에서는, 끼워 맞춤 홈(45a)에 끼워 맞추어지는 탄성 부재(40a)의 부위(41a)가 웨이퍼 W의 주연부를 따라 만곡되어 있으므로, 연마 테이프(3)가 웨이퍼 W에 접촉되어 있는 시간이 톱 에지부 전체에 걸쳐서 균일해진다. 따라서, 톱 에지부 전체를 균일하게 연마할 수 있다. 또한, 탄성 부재(40a)의 만곡된 부위(41a)를 채용함으로써, 연마 테이프(3)와 웨이퍼 W의 접촉 길이가 길어져, 연마 레이트가 증가한다.
끼워 맞춤 홈(45a)과 끼워 맞춤 홈(45b)은, 중심선 Ct에 관하여 대칭으로 배치되어 있으므로, 도 26에 도시한 바와 같이 탄성 부재(40b)의 부위(41b)가 보텀 에지부에 대향할 때까지 연마 헤드(10)를 하방으로 기울였을 때는, 부위(41b)는 웨이퍼 W의 보텀 에지부를 따라 연장된다. 따라서, 톱 에지부와 마찬가지로, 탄성 부재(40b)의 부위(41b)에 따라 보텀 에지부를 정확하고 또한 균일하게 연마할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 도 28에 도시한 바와 같이, 압박 도구(12)는, 볼록부(43a) 및 볼록부(43b) 사이에 배치된 압박 패드(베벨 패드)(270)를 더 갖고 있어도 된다. 압박 패드(270)는, 실리콘 고무 등의 탄력성을 갖는 독립 발포재로 구성되어 있다. 압박 도구(12)가 에어 실린더(251)에 의해 웨이퍼 W를 향해 이동되면, 압박 패드(270)는, 연마 테이프(3)를 그 이측으로부터 웨이퍼 W의 베벨부에 대하여 압박하고, 연마 헤드(10)는, 웨이퍼 W의 베벨부를 연마한다. 연마 테이프(3)의 이면과의 마찰을 적게 하기 위해, 표면이 불소 수지로 덮인 시트를 압박 패드(270)의 전방면(압박면)에 첩부해도 된다. 압박 패드(270)는, 볼트 등에 의해 착탈 가능하게 되어 있다. 본 실시 형태의 압박 도구(12)는, 도 22 및 도 23을 참조하여 설명한 실시 형태에도 적용할 수 있다.
도 29는 연마 헤드(10)가 웨이퍼 W의 베벨부를 연마하고 있는 모습을 도시하는 도면이다. 웨이퍼 W의 주연부를 연마할 때는, 도 29에 도시한 바와 같이, 틸트 기구(도시하지 않음)에 의해 연마 헤드(10)의 경사 각도를 연속적으로 변화시키면서, 압박 기구(241)에 의해 연마 테이프(3)를 웨이퍼 W의 주연부(예를 들어, 베벨부)에 압박 접촉시킨다.
또한 일 실시 형태에서는, 연마 헤드(10)가 톱 에지부 및 보텀 에지부 중 어느 1개를 연마하는 경우, 압박 도구 본체(43)는, 2개의 볼록부(43a, 43b) 중 어느 1개만을 구비하고 있어도 되고, 2개의 탄성 부재(40a, 40b) 중 어느 1개만을 구비하고 있어도 된다. 또한 일 실시 형태에서는, 연마 장치(200)는, 보유 지지 스테이지(204)의 둘레 방향으로 배열된 복수의 연마 헤드(10)를 구비하고 있어도 된다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구의 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.
본 발명은, 웨이퍼 등의 기판에 연마 도구를 압박하기 위한 연마 헤드에 이용 가능하다. 또한, 본 발명은 그러한 연마 헤드로 기판을 연마하기 위한 연마 장치에 이용 가능하다.
1: 제1 면
2: 제2 면
3: 연마 테이프
10: 연마 헤드
10A, 10B: 연마 헤드
11A, 11B: 연마 헤드 조립체
12: 압박 도구
15: 가동축
18: 하우징
18A: 하우징 본체
18B: 덮개
20: 압력실
25: 격벽막
30: 볼 스플라인 너트
31: 나사
33: 압축 기체 유로
35: 전환 밸브
36: 압력 레귤레이터
38: 압축 기체 공급원
40: 탄성 부재
41: 부위
43: 압박 도구 본체
44: 압박면
45: 끼워 맞춤 홈
46: 이면
47, 48, 49, 50: 측면
51: 끼워 맞춤 홈
52: 부위
54, 55: 돌기부
56a, 56b: 테이퍼면
58: 코팅층
60a, 60b: 끼워 맞춤 홈
65: 거리 센서
67: 유니버설 조인트
71: 스커트
100: 연마 장치
110: 기판 보유 지지부
111: 롤러
112: 롤러 회전 기구
120: 가동 플레이트
127: 린스액 공급 노즐
128: 보호액 공급 노즐
131: 지지 부재
131A, 131B: 지지 부재
141: 연마 테이프 공급 기구
141A, 141B: 연마 테이프 공급 기구
142: 릴 베이스
143: 테이프 권출 릴
143a, 144a: 텐션 모터
144: 테이프 권취 릴
146: 테이프 이송 장치
146A, 146B: 테이프 이송 장치
147: 테이프 이송 모터
148: 테이프 이송 롤러
149: 닙 롤러
153a, 153b, 153c, 153d: 가이드 롤러
180: 동작 제어부
191: 연마 헤드 이동 기구
193: 볼 나사 기구
194: 모터
195: 직동 가이드
200: 연마 장치
204: 보유 지지 스테이지
205: 샤프트
207: 보유 지지 스테이지 구동 기구
210: 기판 보유 지지부
214: 모터
217: 에어 실린더
222: 하측 공급 노즐
230: 상측 공급 노즐
241: 압박 기구
242: 연마 테이프 공급 기구
243: 테이프 권출 릴
244: 테이프 권취 릴
245, 246, 247, 248: 가이드 롤러
251: 에어 실린더
252: 테이프 이송 장치
253, 254, 255, 256, 257, 258, 259: 가이드 롤러
260: 격벽
265: 베이스 플레이트
270: 압박 패드
280: 동작 제어부
353a, 353b, 353c, 353d: 가이드 롤러
453a, 453b, 453c, 453d: 가이드 롤러

Claims (10)

  1. 기판을 연마하기 위한 연마 헤드이며,
    연마 도구를 기판에 대하여 압박하기 위한 환 형상의 탄성 부재와,
    상기 탄성 부재를 통해 상기 연마 도구를 상기 기판에 대하여 압박하는 압박면을 갖는 압박 도구 본체를 구비하고,
    상기 압박면은, 상기 탄성 부재의 제1 부위가 끼워 맞추어지는 제1 끼워 맞춤 홈을 갖고,
    상기 제1 부위는, 상기 압박면으로부터 돌출되어 있고,
    상기 탄성 부재는 탄성 변형된 상태에서 상기 압박 도구 본체에 걸려 있고,
    상기 연마 헤드는, 상기 제1 부위에 의해 상기 연마 도구를 기판에 압박하도록 구성되어 있는, 연마 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성 부재는, 분리 가능하게 상기 압박 도구 본체에 걸려 있는, 연마 헤드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 부재는 원형의 단면을 갖고 있는, 연마 헤드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성 부재는, 불소 수지를 포함하는 코팅층으로 덮여 있는, 연마 헤드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압박 도구 본체는, 상기 압박면으로부터 비스듬히 연장되는 테이퍼면을 더 갖고 있는, 연마 헤드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압박 도구 본체의 측면은, 상기 탄성 부재의 제2 부위가 끼워 맞추어지는 제2 끼워 맞춤 홈을 갖는, 연마 헤드.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압박 도구 본체는, 돌기부를 상기 압박 도구 본체의 측면에 갖고 있고,
    상기 돌기부는, 상기 탄성 부재를 지지하고 있는, 연마 헤드.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 끼워 맞춤 홈은, 서로 이격된 위치에 있는 복수의 제1 끼워 맞춤 홈이고,
    상기 제1 부위는, 상기 복수의 제1 끼워 맞춤 홈에 각각 끼워 맞추어지는 복수의 제1 부위인, 연마 헤드.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 끼워 맞춤 홈은, 상기 기판과 동일한 곡률을 갖는 원호 형상을 갖고 있는, 연마 헤드.
  10. 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    연마 도구를 상기 기판에 대하여 압박하여 해당 기판을 연마하는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 연마 헤드를 구비하고 있는, 연마 장치.
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