KR20220135164A

KR20220135164A - 연마 장치

Info

Publication number: KR20220135164A
Application number: KR1020220026858A
Authority: KR
Inventors: 도시유키 모리야; 다카마사 스즈키; 유키 이노우에; 재광 한
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2022-03-02
Publication date: 2022-10-06
Also published as: TW202237335A; US20220305612A1; US11858088B2; CN115139218A; JP2022152042A

Abstract

(과제) 유지면의 높이의 균일성의 저하를 억제하면서, 유지면의 외주부에 부착한 슬러리를 제거한다.
(해결 수단) 웨이퍼를 흡인 유지 가능한 유지면을 갖는 척 테이블과, 척 테이블을 소정 회전축의 주위로 회전시키는 회전 기구와, 스핀들을 갖고, 유지면에서 흡인 유지되는 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드가 스핀들의 하단부에 장착되는 연마 유닛과, 유지면에서 흡인 유지된 웨이퍼 및 연마 패드의 적어도 일방에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 유닛과, 유지면을 세정하는 세정 유닛을 구비하고, 세정 유닛은, 유지면에 접촉하여, 유지면에 부착한 슬러리를 제거하기 위한 세정 지석과, 세정 지석이 유지면에 접촉하는 세정 위치와, 세정 지석이 유지면으로부터 떨어진 퇴피 위치에, 세정 지석을 위치 잡는 위치 잡기 유닛을 갖고, 세정 지석의 경도는, 유지면의 경도보다 낮은 연마 장치를 제공한다.

Description

연마 장치{POLISHING APPARATUS}

본 발명은, 웨이퍼를 연마하는 연마 장치에 관한 것이다.

실리콘 등의 반도체제의 웨이퍼로부터 반도체 디바이스를 제조하는 공정에 있어서, 웨이퍼의 일면을 대략 평탄하게 가공할 때에, 화학 기계 연마 (CMP : Chemical Mechanical Polishing) 가 널리 채용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

웨이퍼의 화학 기계 연마는, 통상적으로, 연마 장치를 사용하여 실시된다. 연마 장치는, 웨이퍼를 흡인 유지하는 유지면을 포함하는 원판상의 척 테이블을 구비한다. 척 테이블의 하부에는 모터 등의 회전 구동원이 형성되어 있고, 회전 구동원을 동작시키면, 척 테이블은 소정 회전축의 주위로 회전한다.

척 테이블의 상방에는, 연마 유닛이 배치되어 있다. 연마 유닛은, 스핀들을 구비한다. 스핀들의 하단부에는, 원판상의 마운트를 개재하여 원판상의 연마 패드가 장착되어 있다. 스핀들에는, 슬러리 공급로가 형성되어 있고, 마운트 및 연마 패드의 각 중앙부에는, 슬러리 공급로와 겹치도록 관통공이 형성되어 있다.

웨이퍼를 연마할 때에는, 먼저, 척 테이블로 웨이퍼의 타면측을 흡인 유지한 상태에서, 웨이퍼의 일면을 상방에 노출시킨다. 그리고, 척 테이블 및 스핀들을 소정 방향으로 회전시킴과 함께, 연마 패드에 슬러리를 공급하면서 연마 패드를 웨이퍼의 일면에 접촉시킨다. 웨이퍼에 공급된 슬러리는, 원심력에 의해 유지면의 외주부에까지 도달한다.

일본 공개특허공보 2011-206881호

슬러리가 유지면의 외주부에 부착함으로써, 유지면의 외주부에는 높이의 불균일이 발생한다. 이로써, 다음의 웨이퍼를 연마할 때에, 웨이퍼의 외주부에 있어서의 평탄도가 저하된다는 문제가 있다.

유지면의 외주부에 부착한 슬러리는, 압축 에어를 이용하여 미립화된 세정수로의 세정 (소위, 이류체 세정) 으로는 제거하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 알루미나 등으로 형성된 레벨링 스톤을 사용하여 슬러리를 제거하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 레벨링 스톤은, 통상적으로, 유지면의 경도 이상의 경도를 갖기 때문에, 레벨링 스톤을 사용하면, 슬러리의 제거에 머무르지 않고, 유지면도 연마된다. 그 때문에, 유지면의 높이의 균일성이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 유지면의 높이의 균일성의 저하를 억제하면서, 유지면의 외주부에 부착한 슬러리를 제거하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 웨이퍼를 흡인 유지 가능한 유지면을 갖는 척 테이블과, 그 척 테이블을 소정 회전축의 주위로 회전시키는 회전 기구와, 스핀들을 갖고, 그 유지면에서 흡인 유지되는 그 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드가 그 스핀들의 하단부에 장착되는 연마 유닛과, 그 유지면에서 흡인 유지된 그 웨이퍼 및 그 연마 패드의 적어도 일방에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 유닛과, 그 유지면을 세정하는 세정 유닛을 구비하고, 그 세정 유닛은, 그 유지면에 접촉하여, 그 유지면에 부착한 그 슬러리를 제거하기 위한 세정 지석과, 그 세정 지석이 그 유지면에 접촉하는 세정 위치와, 그 세정 지석이 그 유지면으로부터 떨어진 퇴피 위치에, 그 세정 지석을 위치 잡는 위치 잡기 유닛을 갖고, 그 세정 지석의 경도는, 그 유지면의 경도보다 낮은 연마 장치가 제공된다.

바람직하게는, 그 위치 잡기 유닛은, 그 세정 지석을 그 유지면에 가압하기 위한 탄성 부재를 포함한다. 또한, 바람직하게는, 그 위치 잡기 유닛은, 그 유지면의 세정시에, 그 세정 지석을 그 세정 위치에 위치 잡아, 그 세정 지석을 그 유지면의 외주부의 일부에 접촉시킨다.

바람직하게는, 그 유지면은, 세라믹스로 구성되어 있고, 그 세정 지석의 그 경도는, 비커스 굳기로 680 HV 이하이다. 또한, 바람직하게는, 그 세정 지석은, 지립과, 그 지립을 고정시키는 결합재를 갖는 PVA 지석이다. 또한, 바람직하게는, 그 세정 지석은, 산화세륨제의 그 지립을 포함한다.

본 발명의 일 양태에 관련된 연마 장치는, 세정 유닛을 구비한다. 세정 유닛은, 유지면의 경도보다 낮은 경도를 갖는 세정 지석과, 세정 지석을 세정 위치 및 퇴피 위치에 위치 잡는 위치 잡기 유닛을 갖는다. 세정 지석을 유지면의 외주부에 접촉시킨 상태에서 척 테이블을 회전시키면, 유지면의 외주부에 부착한 슬러리를 세정 지석으로 제거할 수 있다.

게다가, 세정 지석의 경도가 유지면의 경도보다 낮기 때문에, 세정 지석은, 유지면 그 자체를 거의 연마하지 않고, 슬러리를 제거할 수 있다. 그 때문에, 레벨링 스톤 등의 연마 공구로 유지면을 연마하는 경우에 비하여, 유지면의 높이의 균일성의 저하를 억제할 수 있다.

도 1 은, 연마 장치의 주요부의 사시도이다.
도 2 는, 세정 지석 홀더의 일부 단면 측면도이다.
도 3 은, 세정 지석을 유지면에 접촉시킨 상태를 나타내는 도면이다.
도 4(A) 는, 세정 공정에 있어서 유지면의 외주부에 대하여 이류체 세정을 실시하여 복수의 웨이퍼를 연마했을 경우의 웨이퍼의 외주부의 두께를 나타내는 그래프이고, 도 4(B) 는, 세정 공정에 있어서 세정 유닛을 사용하여 유지면의 외주부를 세정하여 복수의 웨이퍼를 연마했을 경우의 웨이퍼의 외주부의 두께를 나타내는 그래프이다.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 양태에 관련된 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1 은, 연마 장치 (2) 의 주요부의 사시도이다. 또한, 도 1 에 각각 나타내는 X 축 방향, Y 축 방향 및 Z 축 방향은 서로 직교한다. 예를 들어, Z 축 방향은 연직 방향이고, X-Y 평면은 수평면이다.

본 실시형태의 연마 장치 (2) 는, 조 (粗) 연삭 장치와, 마무리 연삭 장치를, 구비하는 1 개의 가공 장치 (연마·연삭 장치) 의 일부이지만, 연마 장치 (2) 는, 연삭을 실시하지 않고 연마를 실시하는 가공 장치여도 된다.

연마 장치 (2) 는, 원판상의 척 테이블 (4) 을 갖는다. 척 테이블 (4) 은, 비다공질의 세라믹스로 형성된 원판상의 프레임체 (6) 를 갖는다. 본 실시형태의 프레임체 (6) 는, 비다공질의 알루미나로 형성되어 있고, 비커스 굳기 (Vickers hardness) 1597 HV 를 갖는다.

프레임체 (6) 에는, 원판상의 오목부 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 이 오목부에는 다공질의 세라믹스로 형성된 원판상의 다공질판 (8) 이 고정되어 있다. 본 실시형태의 다공질판 (8) 은, 다공질의 알루미나로 형성되어 있고, 비커스 굳기 681 HV 를 갖는다.

본 실시형태의 다공질판 (8) 의 상면 (8a) 은, 외주부에 비하여 중심부가 약간 돌출되는 볼록 형상을 갖는다. 프레임체 (6) 의 상면 (6a) 과, 다공질판 (8) 의 상면 (8a) 은, 대략 면일이 되어 있고, 유지면 (4a) 을 구성하고 있다. 또한, 연마 장치 (2) 가 연삭을 실시하지 않고 연마를 실시하는 가공 장치의 경우, 다공질판 (8) 의 상면 (8a) 은, 대략 평탄해도 된다.

프레임체 (6) 에는, 소정 유로가 형성되어 있다. 소정 유로의 일단에는, 이젝터 등의 흡인원 (도시 생략) 이 접속되어 있고, 소정 유로의 타단은, 오목부에 노출되어 있다. 흡인원에서 발생된 부압은, 소정 유로를 통하여 다공질판 (8) 의 상면 (8a) 에 전달된다.

이 부압을 이용하여, 유지면 (4a) 에 배치된 웨이퍼 (11) 는, 유지면 (4a) 에서 흡인 유지된다. 웨이퍼 (11) 는, 예를 들어, 실리콘 (Si) 으로 형성되어 있지만, 웨이퍼 (11) 의 재료, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다.

예를 들어, 웨이퍼 (11) 는, 질화갈륨 (GaN), 탄화규소 (SiC) 등으로 이루어지는 실리콘 이외의 반도체 재료 등으로 형성되어도 된다. 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 에는, 표면 (11a) 측에 대한 데미지를 저감시키기 위해서, 웨이퍼 (11) 와 대략 동일 직경이고 수지제의 보호 테이프 (13) 가 첩부된다.

척 테이블 (4) 의 하부에는, 링상의 회전대 (10a) 가 고정되어 있다. 회전대 (10a) 의 상부에는, 각각 에어 실린더, 나사식의 가동축 등의 복수의 가동 부재 (도시 생략) 가, 회전대 (10a) 의 둘레 방향을 따라 형성되어 있다.

복수의 가동 부재는, 각각 척 테이블 (4) 을 지지하고 있고, 가동 부재의 신축에 의해 척 테이블 (4) 의 기울기가 조정된다. 예를 들어, 유지면 (4a) 의 일부가 X-Y 평면에 대하여 대략 수평이 되도록, 척 테이블 (4) 의 기울기가 조정된다. X-Y 평면에 대하여 대략 수평이 된 유지면 (4a) 의 일부는, 후술하는 연마 패드 (20) 로 덮인다.

회전대 (10a) 는, 회전 가능한 양태로 고정대 (10b) 에 지지되어 있다. 회전대 (10a) 의 외주측면에는, 종동 기어 (10c) 가 형성되어 있고, 이 종동 기어 (10c) 에는, 모터 (10d) 에 연결된 주동 기어 (10e) 가 서로 맞물려 있다.

주동 기어 (10e) 를 회전시키면, 척 테이블 (4) 은, 소정 회전축 (10f) 의 주위로, 10 rpm 내지 300 rpm 정도로 회전한다. 회전대 (10a), 고정대 (10b), 종동 기어 (10c), 모터 (10d), 주동 기어 (10e) 등은, 척 테이블 (4) 을 회전시키는 회전 기구 (10) 를 구성한다.

척 테이블 (4) 의 상방에는, 연마 유닛 (12) 이 배치되어 있다. 연마 유닛 (12) 은, 원통상의 스핀들 하우징 (14) 을 갖는다. 스핀들 하우징 (14) 에는 원 기둥 형상의 스핀들 (16) 의 일부가 회전 가능하게 수용되어 있다.

스핀들 (16) 은, Z 축 방향을 따라 배치되어 있고, 스핀들 (16) 의 상단부에는, 모터 등의 회전 구동원 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 스핀들 (16) 의 하단부는, 스핀들 하우징 (14) 보다 하방으로 돌출되어 있다.

스핀들 (16) 의 하단부에는, 원판상의 마운트 (18) 를 개재하여, 원판상의 연마 패드 (20) 가 장착되어 있다. 연마 패드 (20) 는, 원판상의 기부를 포함한다. 기부의 일면에는, 웨이퍼 (11) 에 접촉하는 패드부가 고정되어 있다.

본 실시형태의 패드부는, 고정 지립을 갖지 않고, 소정 재료로 형성되어 있다. 소정 재료는, 예를 들어, 발포 경질 폴리우레탄 등의 발포 경질 재료나, 폴리에스테르제의 부직포에 우레탄을 함침시킨 부직포이다.

마운트 (18) 및 연마 패드 (20) 는, 대략 동일 직경이고, 각 원의 중심을 관통하도록 관통공 (18a, 20a) 이 형성되어 있다. 각 관통공 (18a, 20a) 에는, 스핀들 (16) 에 형성되어 있는 슬러리 (22a) 의 유로 (16a) 가 접속되어 있다.

슬러리 (22a) 는, 예를 들어, 실리카 (산화실리콘, SiO₂) 제의 지립을 포함하는 알칼리성 수용액이지만, 지립의 재료는, GC (그린 카본), 다이아몬드, 알루미나 (산화알루미늄, Al₂O₃), 세리아 (산화세륨, CeO₂), cBN (cubic boron nitride), 탄화규소 (SiC) 여도 된다. 또한, 알칼리성 수용액 대신에, 산성 수용액이 사용되는 경우도 있다.

슬러리 (22a) 는, 슬러리 공급 유닛 (22) 으로부터 유로 (16a) 를 거쳐, 관통공 (18a, 20a) 에 공급된다. 슬러리 공급 유닛 (22) 은, 슬러리 (22a) 가 저류된 저류조 (도시 생략) 와, 저류조로부터 유로 (16a) 에 슬러리 (22a) 를 공급하기 위한 펌프 (도시 생략) 를 포함한다.

스핀들 하우징 (14) 의 외주부에는, 유지 부재 (24) 가 고정되어 있다. 유지 부재 (24) 는, Z 축 이동판 (26) 에 고정되어 있다. Z 축 이동판 (26) 은, Z 축 방향으로 대략 평행하게 배치된 1 쌍의 가이드 레일 (28) 에 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.

1 쌍의 가이드 레일 (28) 사이에는, Z 축 방향으로 대략 평행하게 볼 나사 (30) 가 배치되어 있다. 볼 나사 (30) 는, Z 축 이동판 (26) 에 형성된 너트부 (도시 생략) 에 회전 가능하게 연결되어 있다. 볼 나사 (30) 의 상단부에는, 펄스 모터 (32) 가 연결되어 있다.

펄스 모터 (32) 로 볼 나사 (30) 를 회전시키면, Z 축 이동판 (26) 은 Z 축 방향을 따라 이동한다. 유지 부재 (24), Z 축 이동판 (26), 1 쌍의 가이드 레일 (28), 볼 나사 (30), 펄스 모터 (32) 등은, 연마 유닛 (12) 의 높이 위치를 조정하는 Z 축 이동 유닛 (34) 을 구성한다.

Z 축 이동 유닛 (34) 은, 볼 나사식의 X 축 이동 기구 (도시 생략) 에 의해 X 축 방향으로 이동 가능한 이동 블록 (2a) 에 고정되어 있다. 이동 블록 (2a) 에 대하여 X 축 방향의 일방측에는, 기대 (도시 생략) 에 고정된 지지 기둥 (2b) 이 형성되어 있다.

지지 기둥 (2b) 에는, 유지면 (4a) 을 세정하기 위한 세정 유닛 (40) 이 형성되어 있다. 세정 유닛 (40) 은, 척 테이블 (4) 의 상방에 배치되어 있다. 세정 유닛 (40) 은, 위치 잡기 유닛 (42) 을 갖는다.

위치 잡기 유닛 (42) 은, 지지 기둥 (2b) 에 대하여 위치가 고정된 1 쌍의 가이드 레일 (44) 을 갖는다. 1 쌍의 가이드 레일 (44) 에는, Z 축 이동판 (46) 이 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.

Z 축 이동판 (46) 에는, 너트부 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 이 너트부에는, 1 쌍의 가이드 레일 (44) 사이에 있어서 Z 축 방향으로 대략 평행하게 배치된 볼 나사 (48) 가, 회전 가능하게 연결되어 있다.

볼 나사 (48) 의 상단부에는, 펄스 모터 (50) 가 연결되어 있다. 펄스 모터 (50) 로 볼 나사 (48) 를 회전시키면, Z 축 이동판 (46) 은 Z 축 방향을 따라 이동한다. Z 축 이동판 (46) 의 표면 (Y 축 방향의 일방) 측에는, 세정 지석 홀더 (52) 가 고정되어 있다.

세정 지석 홀더 (52) 에는, 유지면 (4a) 의 경도보다 낮은 경도를 갖는 직방체상 (예를 들어, 세로 24 ㎜, 가로 46 ㎜, 높이 28 ㎜) 의 세정 지석 (54) 이 고정되어 있다. 세정 지석 (54) 은, 예를 들어, 비커스 굳기로 680 HV 이하의 경도를 갖는다.

본 실시형태의 세정 지석 (54) 은, PVA (polyvinyl alcohol) 를 결합재에 이용하여 산화세륨제의 지립 (지립의 입도를 나타내는 번수가 ＃3000) 이 고정된 PVA 지석이다. PVA 지석은, 결합재 중에 연속적으로 형성되어 있는 기공에서 기인하여 탄성을 갖고, 예를 들어 34 HV 의 비커스 굳기를 갖는다.

단, 세정 지석 (54) 은, PVA 지석에만 한정되는 것은 아니다. 세정 지석 (54) 은, 비커스 굳기가 680 HV 이하이면, 세리아, 실리카, 알루미나 등의 지립이, 가황 고무에 의해 고정된 고무 지석이어도 된다.

이와 같이, 유지면 (4a) 에 비하여 충분히 부드러운 세정 지석 (54) 을 사용하여 유지면 (4a) 을 접촉시키면, 유지면 (4a) 의 높이의 균일성을 바꾸지 않고, 유지면 (4a) 의 외주부에 부착한 슬러리 (22a) 를 제거할 수 있다.

그러나, 비커스 굳기가 680 HV 이하여도, 가정용으로 시판되고 있는 우레탄 스펀지 등의 스펀지로는 지나치게 부드러워 슬러리 (22a) 를 제거할 수 없다. 그 때문에, 세정 지석 (54) 의 비커스 굳기는, 10 HV 이상, 보다 바람직하게는 20 이상, 더욱 바람직하게는 30 HV 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 비커스 굳기가 680 HV 이하여도, 유지면 (4a) 의 연마량을 가능한 한 저감시키기 위해서, 세정 지석 (54) 의 비커스 굳기는, 600 HV 이하, 보다 바람직하게는 300 HV 이하, 더욱 바람직하게는 100 HV 이하로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 도 2 를 참조하여, 세정 지석 홀더 (52) 의 구조에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 2 는, 세정 지석 홀더 (52) 의 일부 단면 측면도이다. 세정 지석 홀더 (52) 는, 측면에서 보아 L 형의 브래킷 (56) 을 갖는다.

브래킷 (56) 은, 볼트 (58) 에 의해 Z 축 이동판 (46) 의 표면측에 고정되는 제 1 직선부를 갖는다. 제 1 직선부의 일단부에는, 제 1 직선부에 직교하는 양태로 제 2 직선부가 형성되어 있다. Z 축 이동판 (46) 에 고정된 브래킷 (56) 에 있어서, 제 2 직선부의 하면에는, 볼트 (도시 생략) 에 의해 상판 (60) 이 고정되어 있다.

상판 (60) 에는, 관통공 (60a) 이 형성되어 있고, 이 관통공 (60a) 에는, 원 기둥 형상의 축부 (62) 가, 슬라이드 가능하게 삽입되어 있다. 축부 (62) 의 상단부에는, 관통공 (60a) 보다 큰 직경을 갖는 원판상의 헤드부 (62a) 가 고정되어 있다.

헤드부 (62a) 는, 상판 (60) 보다 상방에 배치되어 있기 때문에, 축부 (62) 는, 상판 (60) 에 지지되어 있다. 축부 (62) 의 하단부 근방에는, 축부 (62) 보다 큰 직경을 갖는 원판상의 지지부 (62b) 가 고정되어 있다.

지지부 (62b) 의 상면 (62c) 과, 상판 (60) 의 하면 (60b) 사이에 있어서, 축부 (62) 의 외주부에는, 금속제의 압축 코일 스프링 (탄성 부재) (64) 이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 압축 코일 스프링 (64) 을 사용하지만, 복원력을 발휘할 수 있으면, 다른 형태의 스프링, 고무 등을 사용해도 된다.

지지부 (62b) 의 하면에는, 하판 (66) 이 고정되어 있다. 하판 (66) 의 Y 축 방향의 일방측에는, 제 1 판부 (68a) 의 상단부가 고정되어 있다. 또한, 제 1 판부 (68a) 에 대하여, Y 축 방향의 타방측에는, 복수의 볼트 (70) 를 통하여 제 2 판부 (68b) 가 고정되어 있다.

제 1 판부 (68a) 및 제 2 판부 (68b) 는, 상기 서술한 세정 지석 (54) 을 Y 축 방향으로 협지하고 있다. 세정 지석 (54) 은, 그 상부가 하판 (66) 의 하면에 접하고, 그 하부가 제 1 판부 (68a) 및 제 2 판부 (68b) 보다 하방으로 돌출되는 양태로, 하판 (66), 제 1 판부 (68a) 및 제 2 판부 (68b) 에 의해 고정되어 있다.

세정 지석 (54) 의 X-Y 평면 방향의 위치는, 유지면 (4a) 의 외주부의 1 개 지점에 대응하고 있다. 위치 잡기 유닛 (42) 으로, 세정 지석 (54) 을 Z 축 방향을 따라 이동시킴으로써, 세정 지석 (54) 은, 유지면 (4a) 에 접촉하는 세정 위치 (도 3 참조) 와, 유지면 (4a) 으로부터 떨어진 퇴피 위치 (도 1 참조) 에, 위치 잡힌다.

또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 세정 지석 홀더 (52) 의 하부에는, 세정 지석 (54) 과 유지면 (4a) 의 접촉 영역에, 순수 등의 세정수를 공급하는 노즐 (72) 이 형성되어 있다. 노즐 (72) 에는, 탱크, 펌프 등을 갖는 세정수 공급 유닛 (도시 생략) 이 소정 유로를 개재하여 접속되어 있다.

노즐 (72) 을 포함하는 세정 유닛 (40) 의 동작은, 제어 유닛 (도시 생략) 에 의해 제어된다. 제어 유닛은, 회전 기구 (10), 스핀들 하우징 (14) 에 형성된 회전 구동원, 슬러리 공급 유닛 (22), Z 축 이동 유닛 (34) 등의 동작도 제어한다.

제어 유닛은, 예를 들어, CPU (Central Processing Unit) 로 대표되는 프로세서 (처리 장치) 와, DRAM (Dynamic Random Access Memory) 등의 주기억 장치와, 플래시 메모리 등의 보조 기억 장치를 포함하는 컴퓨터에 의해 구성되어 있다.

보조 기억 장치에는, 소정 프로그램을 포함하는 소프트웨어가 기억되어 있다. 이 소프트웨어에 따라 처리 장치 등을 동작시키는 것에 의해, 제어 유닛의 기능이 실현된다. 다음으로, 도 2 및 도 3 을 참조하여, 웨이퍼 (11) 의 연마, 유지면 (4a) 의 외주부에 부착한 슬러리 (22a) 의 제거 등에 대하여 설명한다.

먼저, 이동 블록 (2a) 으로 연마 유닛 (12) 을 유지면 (4a) 의 바로 위로부터 퇴피시키고, 또한, 세정 지석 (54) 을 퇴피 위치에 이동시킨 상태에서, 도시 생략의 반송 유닛에 의해, 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 이 상방으로 노출되도록, 웨이퍼 (11) 를 유지면 (4a) 에 반입한다 (반입 공정).

반송 공정 후, 유지면 (4a) 에서 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측을 흡인 유지한다 (유지 공정). 유지 공정 후, 연마 유닛 (12) 의 일부가 유지면 (4a) 을 덮도록, 이동 블록 (2a) 으로 연마 유닛 (12) 을 이동시킨다.

그 후, 척 테이블 (4) 및 연마 패드 (20) 를 소정 방향으로 회전시킴과 함께 연마 유닛 (12) 을 소정 연마 이송 속도로 하강시키면서, 웨이퍼 (11) 및 연마 패드 (20) 의 적어도 일방에, 슬러리 공급 유닛 (22) 으로부터 슬러리 (22a) 를 공급한다.

이와 같이 하여, 소정 가압력으로 웨이퍼 (11) 를 가압하면서 연마 패드 (20) 로 이면 (11b) 을 연마한다 (연마 공정). 연마 공정에 의해 소정 두께까지 박화된 웨이퍼 (11) 는, 도시 생략의 반송 유닛에 의해 유지면 (4a) 으로부터 반출된다 (반출 공정).

반출 공정 후, 연마 공정에서 공급된 슬러리 (22a) 가 원심력 등에 의해 이동함으로써, 유지면 (4a) 의 외주부에는 슬러리 (22a) 가 부착한다 (도 3 참조). 슬러리 (22a) 는, 주로 웨이퍼 (11) 로 덮여 있지 않은 프레임체 (6) 의 상면 (6a) 에 부착하지만, 다공질판 (8) 의 상면 (8a) 에 발생해 있는 부압 등에서 기인하여 상면 (8a) 의 외주부에 부착하는 경우도 있다.

본 실시형태에서는, 세정 유닛 (40) 을 사용하여, 유지면 (4a) 의 외주부에 부착한 슬러리 (22a) 를 제거한다 (세정 공정). 세정시에는, 유지면 (4a) 의 외주부에, 노즐 (72) 로부터 소정 유량 (예를 들어, 2 (l/min)) 으로 세정수를 공급하면서, 척 테이블 (4) 을 소정 속도로 회전시킨다.

이어서, 위치 잡기 유닛 (42) 으로 세정 지석 (54) 을 강하시켜, 세정 지석 (54) 을 세정 위치에 이동시킨다. 이와 같이 하여, 하면 (54a) 은, 프레임체 (6) 의 상면 (6a) 의 일부와, 다공질판 (8) 의 상면 (8a) 의 일부에 접촉한다 (도 3 참조). 도 3 은, 세정 지석 (54) 을 유지면 (4a) 에 접촉시킨 상태를 나타내는 도면이다.

이 때, 세정 지석 (54) 의 하면 (54a) (도 2 참조) 이, 유지면 (4a) 보다 예를 들어 6 ㎜ 만큼 낮아지도록, 세정 지석 홀더 (52) 의 Z 축 방향의 위치가 조정된다. 이와 같이 하여, 압축 코일 스프링 (64) 으로부터의 복원력에 의해, 세정 지석 (54) 은, 일정한 압력으로 유지면 (4a) 에 가압된다.

세정 공정에서는, 세정 지석 (54) 으로 슬러리 (22a) 를 깎아냄과 함께, 원심력에 의해 유지면 (4a) 의 직경 방향의 외측으로 흐르는 세정수를 이용하여, 깎아낸 슬러리 (22a) 를 유지면 (4a) 의 밖으로 떨어뜨린다. 이와 같이 하여, 유지면 (4a) 의 외주부에 부착한 슬러리 (22a) 를 대략 모두 제거할 수 있다.

본 실시형태에서는, 세정 지석 (54) 의 경도가 유지면 (4a) 의 경도보다 낮기 때문에, 세정 지석 (54) 은, 유지면 (4a) 의 높이의 균일성을 바꾸지 않고, 슬러리 (22a) 를 제거할 수 있다. 그 때문에, 레벨링 스톤 등의 연마 공구로 유지면 (4a) 을 연마하는 경우에 비하여, 유지면 (4a) 의 높이의 균일성의 저하를 억제할 수 있다.

세정 공정 후, 반입 공정으로 돌아와, 2 장째의 웨이퍼 (11) 을 연마한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼 (11) 의 연마와, 유지면 (4a) 의 세정을 교대로 실시한다. 다음으로, 복수의 웨이퍼 (11) 를 1 장씩 연마 장치 (2) 로 연마했을 경우의 실험 결과에 대하여 설명한다.

도 4(A) 는, 세정 공정에 있어서 유지면 (4a) 의 외주부에 대하여 이류체 세정을 실시하여 (즉, 압축 에어를 이용하여 미립화된 세정수로 유지면 (4a) 을 세정하여) 복수의 웨이퍼 (11) 를 연마했을 경우에 있어서의, 웨이퍼 (11) 의 외주부의 두께를 나타내는 그래프이다.

이에 반하여, 도 4(B) 는, 세정 공정에 있어서 상기 서술한 세정 유닛 (40) 을 사용하여 유지면 (4a) 의 외주부를 세정하여 복수의 웨이퍼 (11) 를 연마했을 경우에 있어서의, 웨이퍼 (11) 의 외주부의 두께를 나타내는 그래프이다.

도 4(A) 및 도 4(B) 에 있어서, 가로축은, 웨이퍼 (11) 의 반경 방향의 위치 (㎜) 를 나타내고, 세로축은, 웨이퍼 (11) 의 두께 (㎛) 를 나타낸다. 또한, 백색 원은 1 장째의 웨이퍼 (11) 를 나타내고, 도트가 부여된 원은 50 장째의 웨이퍼 (11) 를 나타내고, 흑색 원은 100 장째의 웨이퍼 (11) 를 나타낸다.

도 4(A) 에 나타내는 실험에서는, 1 장째의 웨이퍼 (11) 를 연마한 후, 유지면 (4a) 의 외주부에 대하여 이류체를 실시하고, 계속해서, 2 장째의 웨이퍼 (11) 를 연마하였다. 그 후, 유지면 (4a) 의 외주부에 대하여 이류체 세정을 실시하고, 3 장째의 웨이퍼 (11) 를 연마하였다. 이와 같이 하여, 100 장의 웨이퍼 (11) 를 연마하였다.

또한, 도 4(B) 에 나타내는 실험에서는, 1 장째의 웨이퍼 (11) 를 연마한 후, 유지면 (4a) 의 외주부를 세정 지석 (54) 으로 세정하고, 계속해서, 2 장째의 웨이퍼 (11) 를 연마한 후, 유지면 (4a) 의 외주부를 세정 지석 (54) 으로 세정하였다. 이와 같이 하여, 100 장의 웨이퍼 (11) 를 연마하였다.

도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, 유지면 (4a) 의 외주부에 대하여 이류체를 실시하는 경우, 유지면 (4a) 의 외주부에 부착한 슬러리 (22a) 는 충분하게는 제거되지 않는다. 그 때문에, 잔류한 슬러리 (22a) 에 의해 웨이퍼 (11) 의 외주부가 들어 올려짐으로써, 웨이퍼 (11) 의 외주부의 연마량이, 중앙부의 연마량에 비하여 많아졌다.

따라서, 웨이퍼 (11) 의 외주부는, 웨이퍼 (11) 의 중앙부에 비하여 얇아졌다. 특히, 100 장째의 웨이퍼 (11) 에 있어서 분명한 바와 같이, 웨이퍼 (11) 의 외주부에서는, 웨이퍼 (11) 의 평탄도가 악화되었다.

이에 반하여, 도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 세정 공정을 실시하는 경우, 100 장째의 웨이퍼 (11) 에 있어서도, 웨이퍼 (11) 의 평탄도는 악화되지 않았다. 이와 같이, 세정 지석 (54) 을 사용하여 유지면 (4a) 의 외주부에 부착한 슬러리 (22a) 를 제거함으로써, 유지면 (4a) 의 높이의 균일성의 저하를 억제할 수 있는 것이 분명해졌다.

그 외에, 상기 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적으로 하는 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.

2 : 연마 장치
2a : 이동 블록
2b : 지지 기둥
4 : 척 테이블
4a : 유지면
6 : 프레임체
6a : 상면
8 : 다공질판
8a : 상면
10 : 회전 기구
10a : 회전대
10b : 고정대
10c : 종동 기어
10d : 모터
10e : 주동 기어
10f : 회전축
11 : 웨이퍼
11a : 표면
11b : 이면
13 : 보호 테이프
12 : 연마 유닛
14 : 스핀들 하우징
16 : 스핀들
16a : 유로
18 : 마운트
18a : 관통공
20 : 연마 패드
20a : 관통공
22 : 슬러리 공급 유닛
22a : 슬러리
24 : 유지 부재
26 : Z 축 이동판
28 : 가이드 레일
30 : 볼 나사
32 : 펄스 모터
34 : Z 축 이동 유닛
40 : 세정 유닛
42 : 위치 잡기 유닛
44 : 가이드 레일
46 : Z 축 이동판
48 : 볼 나사
50 : 펄스 모터
52 : 세정 지석 홀더
54 : 세정 지석
54a : 하면
56 : 브래킷
58 : 볼트
60 : 상판
60a : 관통공
60b : 하면
62 : 축부
62a : 헤드부
62b : 지지부
62c : 상면
64 : 압축 코일 스프링
66 : 하판
68a : 제 1 판부
68b : 제 2 판부
70 : 볼트
72 : 노즐

Claims

웨이퍼를 흡인 유지 가능한 유지면을 갖는 척 테이블과,
그 척 테이블을 소정 회전축의 주위로 회전시키는 회전 기구와,
스핀들을 갖고, 그 유지면에서 흡인 유지되는 그 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드가 그 스핀들의 하단부에 장착되는 연마 유닛과,
그 유지면에서 흡인 유지된 그 웨이퍼 및 그 연마 패드의 적어도 일방에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 유닛과,
그 유지면을 세정하는 세정 유닛
을 구비하고,
그 세정 유닛은,
그 유지면에 접촉하여, 그 유지면에 부착한 그 슬러리를 제거하기 위한 세정 지석과,
그 세정 지석이 그 유지면에 접촉하는 세정 위치와, 그 세정 지석이 그 유지면으로부터 떨어진 퇴피 위치에, 그 세정 지석을 위치 잡는 위치 잡기 유닛을 갖고,
그 세정 지석의 경도는, 그 유지면의 경도보다 낮은 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1 항에 있어서,
그 위치 잡기 유닛은, 그 세정 지석을 그 유지면에 가압하기 위한 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
그 위치 잡기 유닛은, 그 유지면의 세정시에, 그 세정 지석을 그 세정 위치에 위치 잡기하여, 그 세정 지석을 그 유지면의 외주부의 일부에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
그 유지면은, 세라믹스로 구성되어 있고,
그 세정 지석의 그 경도는, 비커스 굳기로 680 HV 이하인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
그 세정 지석은, 지립과, 그 지립을 고정시키는 결합재를 갖는 PVA 지석인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 5 항에 있어서,
그 세정 지석은, 산화세륨제의 그 지립을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.