KR910009320B1 - 연마장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연마장치

제1도는 본 발명의 1실시예를 나타내는 연마장치의 중요부 단면도.

제2도는 이 연마장치의 일부인 탄성튜우브를 평면에서 본 외관도.

제3도는 종래의 연마장치의 중요부 단면도.

제4도는 마운트 판 위에 고정된 실리콘 웨이퍼의 배치를 나타내는 도면이다.

제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 정반 2 : 마운트 판

3a : 마운트 헤드 4 : 피연마재(실리콘 웨이퍼)

6 : 탄성튜우브 8 : 유체

본 발명은 실리콘 웨이퍼 등의 피연마제의 표면을 연마하는 연마장치에 관한 것이다.

일반적으로 IC, LSI등의 반도체의 기판재료에는 실리콘 웨이퍼가 사용되고 있다. 이 실리콘 웨이퍼는 한쪽면이 경면 연마되고 있다.

종래 이와 같은 실리콘 웨이퍼의 연마장치로서는 제3도에 표시하는 것과 같이 것이 알려져 있다.

이 도면에서 부호(1)은 정반이고, (2)는 마운트 판, (3)은 마운트 판의 상부에 장착된 마운트 헤드이다. 장반(1)은 평면에서 보아 원형의 회전판이고, 윗면에 연마 패드(pad)가 장착되어 있는 것이다.

마운트 판(2)은 세라믹이나 유리 재료로 되는 원판이고, 그 양면이 연마되어 평탄한 면으로 되어 있다. 이 마운트 판(2)의 한쪽면에는 제4도에 표시한 바와 같이 일매이상 복수매(이 그림에서는 4매)의 실리콘 웨이퍼(4)...가 평면에서 보아 같은 간격의 위치에 고정되어 있다.

이 실리콘 웨이퍼(4)를 마춘트 판(2)에 고정하는 방법으로서 실리콘 웨이퍼(4)의 한쪽면에 왁스를 도포하는 것으로 하여 실리콘 웨이퍼(4)를 마운트 판(2)의 한쪽면에 붙이는 왁스법과 진공흡착, 물붙이기 등의 방법에 의하여 접착하는 왁스레스(waxless)법이 있다.

이들 방법에 의해 실리콘 웨이퍼(4)가 한쪽면에 고정된 마운트 판(2)은 그의 실리콘 웨이퍼(4)가 고정되어 있는 면을 아래쪽으로 향한 상태에서 정반(1)위에 올려 놓이게 된다.

정반(1)위에 올려 놓여 있는 마운트 판(2)는 하나의 정반(1)위에 하나 이상 복수개(그림에서는 하나만 표시)가 배치되어 있다. 이들 마운트 판(2)...은 평면에서 보아 둘레방향으로 같은 간격으로 위치하고 있다.

이 마운트 판(2)은 그 상부가 마운트 헤드(3)에 끼워 맞추어져 그 윗면이 마운트 헤드(3)의 안쪽평면과 밀착하고 있다. 마운트 헤드(3)는 그 상부 중앙에 압력을 가하는 축(5)이 연결되고, 이 압력을 가하는 축(5)에 대하여 목 흔들림이 자유롭고, 그리고 회전이 자유롭게 되어 있다.

상기한 바와 같은 구성의 연마장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼(4)를 연마하는 데에는, 우선 정반(1)위에 콜로이드 상태의 실리카의 알칼리성 현탁핵등의 연마지립을 분산시킨다.

이와 같이 한 정반(1)위에 실리콘 웨이퍼(4)가 왁스 등으로 고정된 마운트 판(2)을 실리콘 웨이퍼(4)가 고정되어 있는 면을 아래로 향한 상태에서 올려 놓는다.

그리고 이 마운트 판(2)의 윗쪽에 배치되어 있는 마운트 헤드(3)에 의하여 마운트 판(2)을 장착한다.

그후 공기압 실린더, 유압실린더 등을 사용하여 마운트 헤드(3)의 상부에 연결되어 있는 압력을 가하는 축(5)을 아래로 눌러 밀어서 실리콘 웨이퍼(4)를 정반(1)의 윗면에 압압한다.

이와 같은 상태에서 정반(1)을 회전시킨다. 이 경우 이 정반(1)과 실리콘 웨이퍼(4)의 접촉면에 있어서 상대속도는 그의 실리콘 웨이퍼(4)가 정반(1)의 외측에 있어서 접촉하고 있는 경우에 보다 커지므로 동일의 마운트 판(2)에 고정되어 있는 실리콘 웨이퍼(4)...중에서 정반(1)과 외측에서 접촉하고 있는 실리콘 웨이퍼(4)가 정반(1)의 회전에 같이 끌리어 마운트 판(2)이 그 상부에 장착되어 있는 마운트 헤드(3)와 더불어 정반(1)과 동일 방향으로 회전한다.

이와 같이 하여 실리콘 웨이퍼(4)의 아랫면이 정반(1)의 윗면에 분산된 연마지립(祗粒)에 의하여 연마된다.

그런데 상기한 바와 같은 염장치에 의하여 실리콘 웨이퍼를 연마하였을 때 표면을 거울면처럼 마무리 한다는 점에 있어서는 문제가 없지만 다음과 같은 해결하여야할 문제점이 있다.

즉 상기한 바와 같은 연마장치에 의하여 실리콘 웨이퍼(4)를 연마하는 경우에는, 연마면에 접한 실리콘 웨이퍼(4)의 연마저항에 의하여 마운트 판(2)이 마운트 헤드(3)와 압력을 가하는 축(5)과의 회전이 자유로운 연결부를 지점으로 하여 연마 정반 회전의 진입 방향으로 앞으로 기울어진다.

연마저항과 연결부 지점의 연마정반으로이 높이를 곱해서 구해지는 모우멘트는 연결부 지점 위치의 높이에 의하여 증대하고, 마운트 판의 경사가 커진다.

결과적으로 실리콘 웨이퍼(4)의 아랫면이 경사하여 연마된다. 이 때문에 상기한 바와 같이 연마된 실리콘 웨이퍼(4)에는 각 부분의 두께가 균일하게 되지 않는다는 문제점이 있었다.

또한 마운트 판의 양면이 평행하지 않는 경우라든가, 마운트 헤드와 마운트 팜의 접촉면이 불균일하고 요철등이 있는 경우는 마운트 헤드(3)으로부터의 하중이 마운트 판에 불균일하게 걸리고, 마운트 판(2)에 고정된 실리콘 웨이퍼(4)도 불균일하게 연마정반을 압압하고 연마된 실리콘 웨이퍼의 두께도 불균일하게 된다.

본 발명은 이 문제점을 해결하기 위한 것으로 마운트 헤드(3)의 아랫면 접촉면에 다소의 요철이나 마운트 판(2)의 양면 평행도의 열화에도 불구하고 마운트 판(2)을 균일하게 압력을 가하고 모우멘트 지점을 정반(1)의 상면에 근접시켜 마운트 판(2)에 걸리는 모우멘트를 작게함으로써 연마된 실리콘 웨이퍼(4)의 각 부분의 두께를 균일하게 하는 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 연마장치는 내부에 유체를 충진한 탄성튜우브를 상기한 마운트 판의 윗면에 나선형으로 배치하고, 이 탄성튜우브의 윗쪽에 배설한 마운트 헤드에 의하여 상기한 탄성튜우브를 사이에 두고 상기한 마운트 판을 압압하든가 또는 내부에 유체를 충진한 중공체의 격막을 사이에 두고 상기한 마운트 판을 압압하는 것이고, 어느것이든지 파스칼의 원리에 따라 균일하게 압압된다.

[실시예 1]

제1도 및 제2도는 본 발명의 1실시예를 보이는 그림이고, 부호(1)(2)는 각각 종래의 연마장치에 사용되고 있는 것과 같은 정반, 마운트 판이다.

상기한 마운트 판(2)은 종래와 마찬가지로 아랫면에 실리콘 웨이퍼(4)가 고정된 상태에서 정반(1)위에 올려 놓여져 있다. 이 마운트 판(2)의 윗면에는 탄성튜우브(6)를 주요부재로 하는 탄성튜우브 형성체(7)가 배치되어 있다.

이 탄성튜우브 형성체(7)는 내부에 유체(8)를 충전하고 양단부를 폐전한 탄성튜우브(6)를 나선형으로 말고, 이 탄성튜우브(6)의 양면에 양면접착 테이프 용으로 얇은 탄성판(9)을 접착하여 양쪽을 고정한 것이다. 이 탄성튜우브 형성체(7)의 윗쪽에는 마운트 헤드(3a)가 배설되어 있다.

이 마운트 헤드(3a)에는 아랫면에 오목부(10)가 형성되고, 이 오목부(10)와 전기한 마운트 판(2)과의 사이에 전기한 탄성튜우브 형성체(7)를 배치하도록 되어 있다. 또한, 마운트 헤드(3a)의 윗면에는 원주상의 압력을 가하는 축(5a)이 연결되어 있다.

상기한 구성에 있어서 마운트 헤드(3a)를 들어 올렸을 때에 오목부(10)내의 탄성튜우브 형성체(7)가 탈락하지 않도록 탄성튜우브 형성체(7)를 양면접착 테이프 용으로 오목부(10)의 내면에 고정하면 좋다.

상기한 구성의 연마장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼(4)를 연마하는데는 우선 이 연마장치를 제1도에 표시하는 바와 같은 구성으로 장치한다. 다음에 종래의 연마장치와 마찬가지로 압력을 가하는 축(5a)을 아래쪽으로 압압한다.

이와 같이 하면 마운트 헤드(3a)는 그 내평면에 의하여 탄성튜우브 형성체(7)를 통하여 유체(8)를 압압한다.

이 때문에 유체(8)가 가압되고 이 유체(8)가 탄성튜우브 형성체(7)를 통하여 마운트 판(2)의 위면을 압압한다. 그리고 마운트 판(2)의 아랫면에 고정되어 있는 실리콘 웨이퍼(4)가 정반(1)의 윗면에 압압된다.

이 상태에서 정반(1)을 회전시키면 종래의 연마장치의 경우와 마찬가지로 마운트 판(2)이 정반(1)과 동일방향으로 회전하고 실리콘 웨이퍼(4)의 아랫면이 연마된다.

이 연마장치에 의하면 마운트 판(1)의 윗면에 탄성튜우브 형성체(7)를 배치하고, 이 탄성튜우브 형성체(7)의 윗쪽에 마운트 헤드(3a)를 배설하였으므로 이 마운트 헤드(3a)가 상기한 탄성튜우브 형성체(7)를 사이에 마운트 판(2)의 윗면을 압압하게 되고 마운트 판(2)의 윗면에 가해지는 압력이 마운트 판(2)의 위면 전면에 걸쳐서 균일하게 된다.

이 때문에 마운트 판(2)의 아랫면에 고정되어 있는 실리콘 웨이퍼(4)의 아랫면과 (1)의 윗면과의 사이에 가하는 압력은 실리콘 웨이퍼(4)의 아랫면의 각부분에서 항상 균일하게 되도록 지탱된다.

따라서 이 연마장치를 사용하여 연마하면 실리콘 웨이퍼(4)의 각부분의 두께를 균일하게 할 수 있다.

[실시예 2]

제5도는 이 발명의 제2실시예를 표시하는 그림이다.

제1실시예의 연마장치의 탄성튜우브 대신에 내부에 유체를 충진한 원판상의 중공체가 장착되고 리테이너(9a)에 의하여 마운트 헤드(3a)의 오목부(3c)에 고정되고 그 윗면이 오목부(3c)의 안쪽 평면에 밀착하고 있다.

이 중공체는 탄성체로 되는 격막(8a)에 의하여 구성되고 있다.

이 연마장치를 이용하여 실리콘 웨이퍼(4)를 연마하였을 때 제1의 실시예의 연마장치를 사용하였을 때와 마찬가지 효과가 얻어진다.

어느 경우에도 이들의 연마장치는 마운트 판(2)의 윗면에 탄성튜우브 형성체가 원판상의 중공체가 장착되어 있는 것을 제외하고는 종래로부터 사용되고 있는 연마장치와 거의 마찬가지 구조이므로 이미 있는 장치에 부착이 가능하고 또 비교적 쉽게 제작할 수가 있다.

더욱이 본 발명의 연마장치는 실리콘 웨이퍼(4)에 한할 것없이 화합물 반도체 웨이퍼, 석영유리 등을 연마할 수도 있다.

본 발명의 연마장치에 의하면 마운트 판의 윗면에 내부에 유체를 충진한 탄성튜우브를 나선상으로 배치하고, 이 탄성튜우브의 윗쪽에 배설한 마운트 헤드에 의하여 상기한 탄성유부를 사이에 두고 상기한 마운트 헤드를 압압하도록 하였으므로 마운트 판의 아랫면에 고정되어 있는 실리콘 웨이퍼의 아랫면과 정반의 윗면과의 사이에 가해지는 압력이 실리콘 웨이퍼의 아랫면의 각부분에 있어서 항상 균일하도록 지탱된다.

이 때문에 이 장치를 사용하여 연마하면, 실리콘 웨이퍼의 각부분의 두께를 균일하게 할 수 있다.

Claims (2)

1. 아랫면에 피연마재(4)가 고정된 마운트 판(2)을 이 마운트 판(2)의 아랫쪽에 설치된 정반(1)위에 압압된 상태에서 상기한 피연마재(4)의 아랫면을 연마하도록 구성된 연마장치에 있어서, 상기한 마운트 판(2)의 윗면에 내부에 유체(8)를 충진한 탄성튜우브(6)를 나선상으로 배치하고, 이 탄성튜우브(6)의 윗쪽에 배설한 마운트 헤드(3a)로부터 상기한 탄성튜우브(6)의 사이에 상기한 마운트 판(2)을 압압하도록 한 것을 특징으로 하는 연마장치.
2. 제1항에 있어서, 적어도 일부가 격막(8a)에 의하여 덮여 있는 중공탄성체를 상기의 마운트 판(2)위에 배치함과 동시에 이 중공체를 상기한 마운트 판(2) 윗면에 밀착하고, 상기한 중공체의 내부에 유체(8)를 충진하여 이 유체의 압력에 의하여 상기한 격막(8a)을 통하여 상기한 마운트 판(2)을 압압하도록 한 것을 특징으로 하는 연마장치.

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