KR101411293B1

KR101411293B1 - 연마 헤드, 연마 장치 및 워크의 박리 방법

Info

Publication number: KR101411293B1
Application number: KR1020107011134A
Authority: KR
Inventors: 히사시 마수무라; 코지 키타가와; 코우지 모리타; 히로미 키시다; 사토루 아라카와
Original assignee: 후지코시 기카이 고교 가부시키가이샤; 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2014-07-02
Also published as: WO2009066355A1; US20100233945A1; KR20100088143A; US8323075B2; DE112007003705T5; CN101827684A

Abstract

본 발명은, 주연부에 환형의 돌출부(13a)와 캐리어 괘지부(13b)가 형성되어 있는 원반 형상의 캐리어(12)와, 외측에 황형의 헤드 본체 괘지부(12a)가 형성되어 있는 원반 형상의 헤드 본체(12)와, 상기 헤드 본체(12)와 상기 캐리어를 연결하는 다이어프램(14)과, 상기 캐리어 괘지부 및/또는 헤드 본체 괘지부의 일부에, 상기 캐리어 괘지부와 상기 헤드 본체 괘지부 사이에 위치하는 스페이서(15)를 갖고, 상기 헤드 본체를 상승시켰을 때, 상기 캐리어 괘지부 및/또는 헤드 본체 괘지부와 상기 스페이서가 당접하는 것으로, 상기 캐리어를 경사시켜 들어올려 워크(W)를 연마포로부터 박리하는 것인 연마 패드(11)이다. 이로써, 연마포에 홈을 형성하여, 정반으로부터 연마 패드를 오버행시키지 않고서, 워크를 유지 보유한 연마 패드를 상승시켜 워크를 연마포로부터 용이하고 안전, 확실하게 박리할 수 있는 연마 패드 등이 제공된다.

Description

연마 헤드, 연마 장치 및 워크의 박리 방법{POLISHING HEAD, POLISHING APPARATUS AND WORK REMOVING METHOD}

본 발명은 워크의 표면을 연마할 때에 워크의 이면을 보관 유지하기 위한 연마 헤드 및 이를 구비한 연마 장치, 그리고 워크를 연마포로부터 박리하는 방법에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 장치로서, 웨이퍼를 한 면씩 연마하는 한 면 연마 장치와, 양면 동시에 연마하는 양면 연마 장치가 있다.

일반적인 한 면 연마 장치는, 예를 들면 도 10에 나타낸 바와 같이, 연마포(74)를 부착한 정반(73)과, 연마제 공급 기구(76)와, 연마 헤드(72) 등으로 구성되어 있다. 이러한 연마 장치(71)에서는, 연마 헤드(72)로 웨이퍼(W)를 보관 유지하고, 연마제 공급 기구(76)로부터 연마포(74) 상에 연마제(75)를 공급하는 동시에, 정반(73)과 연마 헤드(72)를 각각 회전시켜 웨이퍼(W)의 표면을 연마포(74)에 접접(摺接)시킴으로써 연마를 실시한다.

워크를 보관 유지하는 방법으로서는, 평탄한 원반 형상의 플레이트에 왁스 등의 접착제를 개입시키고 워크를 붙이는 방법, 연질의 패드(배킹 패드)로 물 붙이는 방법, 진공 흡착하는 방법 등이 있다.

도 11은 배킹 패드로 워크를 보관 유지하는 연마 헤드의 일례의 개략을 나타내고 있다. 이 연마 헤드(91)는, 세라믹스 등으로 이루어지는 원반 형상의 캐리어(92)의 하면에 폴리우레탄 등의 배킹 패드(95)를 부착하고 있고, 이 패드(95)에 수분을 흡수시켜 워크(W)를 표면장력에 의해 보관 유지한다. 또한, 연마 중에 캐리어(92)로부터 워크(W)가 빗나가는 것을 막기 위해, 캐리어(92)의 주위에 링 형상의 템플릿(94)이 설치되어 있다.

홈이 없는 평면의 연마포를 이용하여, 특히 직경 300 mm의 실리콘 단결정 웨이퍼와 같은 대구경의 워크를 연마했을 경우, 워크 연마 후, 연마 헤드를 상승시켜 워크를 연마포로부터 당겨서 벗기려고 해도, 연마 후의 워크가 연마 별로 표면장력에 의해, 연마포 표면과 밀착하고, 연마포 상에 남아버리게 되는 문제가 있었다. 또한, 과도하게 연마 헤드의 워크 흡착력을 올리면 정반을 들어올려 버릴 정도의 부하가 정반을 고정하고 있는 베어링부에 가해지는 문제가 있었다.

이러한 문제에 대해, 연마포측에 홈을 형성하고, 연마포의 흡착력을 약하게 하는 방법이나, 연마 헤드를 일단 정반으로부터 오버행시키고 나서 연마 헤드를 상승시키는 방법(이후, 오버행 방식이라고 부름. 예컨대, 특개2001-341070호 공보 참조) 등이 채용되고 있다.

그러나, 연마포에 홈을 형성했을 경우, 연마포의 홈의 전사에 의해 워크 표면에 미소한 파도가 발생하거나 홈 부분에 워크의 에지가 걸려 워크가 파손하거나 외주 처짐이 발생하는 등의 품질상의 문제가 있었다. 또한, 오버행 방식으로는, 연마 헤드를 오버행시키는 스페이스를 확보해야 하기 때문에, 장치 사이즈가 커지는 등의 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 연마포에 홈을 형성하거나 정반으로부터 연마 헤드를 오버행시키지 않고서, 워크를 보관 유지한 연마 헤드를 상승시켜 워크를 연마포로부터 용이하고 안전, 확실하게 박리할 수 있는 연마 헤드를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 적어도, 원반 형상이며, 주연부에, 상방에 돌출한 환형의 돌출부와, 상기 돌출부로부터 내측으로 장출된 환형의 캐리어 괘지(掛止)부가 형성되어 있고, 워크의 이면을 보관 유지하기 위한 캐리어와, 상기 캐리어를 보관 유지하는 동시에 회전 가능하고, 내측에 공간부가 형성되고, 외측에, 외측으로 장출된 환형의 헤드 본체 괘지부가 형성되고 있는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체와 상기 캐리어를 연결하는 동시에 상기 헤드 본체의 공간부를 밀폐하는 다이어프램을 갖고, 상기 워크의 표면을 정반 상에 부착한 연마포에 접접시켜 연마할 때에는, 상기 밀폐된 공간부의 압력을 상기 공간부에 연결된 압력 조정 기구로 조정한 상태로 상기 워크의 이면을 상기 캐리어로 유지하고, 상기 워크 연마 후, 상기 연마 헤드를 상승시켜 상기 워크를 상기 연마포로부터 박리할 때에는, 상기 헤드 본체를 상승시켜, 상기 캐리어 괘지부가 상기 헤드 본체 괘지부에 괘지시켜 상승함으로써 상기 워크를 상기 연마포로부터 박리하는 연마 헤드에 있어서, 상기 캐리어 괘지부 및/또는 헤드 본체 괘지부의 일부에, 적어도 상기 캐리어 괘지부와 상기 헤드 본체 괘지부 사이에 위치하는 스페이서를 구비하고, 상기 연마 헤드를 상승시켜 상기 워크를 상기 연마포로부터 박리할 때에, 상기 헤드 본체를 상승시켰을 때, 상기 캐리어 괘지부 및/또는 헤드 본체 괘지부와 상기 스페이서가 당접함으로써, 상기 캐리어를 경사시켜 들어올려 상기 워크를 상기 연마포로부터 박리하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드가 제공된다.

이러한 연마 헤드를 이용하여, 워크의 연마를 실시하고, 상기 워크 연마 후, 연마포로부터 워크를 박리하면, 용이하고 안전, 확실하게 워크를 연마포로부터 박리할 수 있다. 또한, 스페이서의 두께를 조절하는 것에 의해 연마 헤드를 상승시킬 때의 경사 각도를 조절할 수 있으므로, 간단한 조작으로 상기 연마 헤드의 경사 각도를 조절할 수 있다. 또한, 연마포에 홈을 형성하는 방법과 같이, 워크의 피연마면의 품질을 악화시키지 않고서, 오버행 방식에 의한 경우와 같이, 연마 장치를 크게 할 필요도 없다.

이 경우, 상기 캐리어의 워크의 이면을 보관 유지하는 면에 배킹 패드가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 캐리어의 워크의 이면을 보관 유지하는 면에 배킹 패드를 마련한 것이면, 더욱 확실하게 워크를 캐리어에 보관 유지시킬 수 있다. 따라서, 이러한 연마 헤드를 이용하면, 더욱 확실하게 워크를 연마포로부터 박리할 수 있다.

또한, 상기 캐리어가, 상기 워크로서 직경 300 mm 이상의 반도체 웨이퍼를 보관 유지할 수 있는 것으로 할 수 있다.

이와 같이, 캐리어가, 워크로서 연마 후에 연마포와 밀착하는 힘이 강한 직경 300 mm 이상의 반도체 웨이퍼를 보관 유지하는 경우에도, 본 발명에 따르는 연마 헤드를 이용하면, 용이하고 안전, 확실하게 워크를 연마포로부터 박리할 수 있다.

아울러, 본 발명에서는, 워크의 표면을 연마할 때에 사용하는 연마 장치에 있어서, 적어도, 정반 상에 부착된 연마포와, 상기 연마포 상에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 기구와, 상기 워크를 보관 유지하기 위한 연마 헤드로서, 상기 본 발명에 관한 연마 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치가 제공된다.

이와 같이, 본 발명에 관한 연마 헤드를 갖춘 연마 장치를 이용하여, 워크의 연마를 실시하고, 연마 후에 연마포로부터 워크를 박리하면, 용이하고 안전, 확실하게 워크를 연마포로부터 박리할 수 있는 장치가 된다. 또한, 연마포에 홈을 형성하는 방법과 같이, 워크의 피연마면의 품질을 악화시키지 않고서, 오버행 방식에 의한 경우와 같이, 연마 장치를 크게 할 필요도 없다.

이 경우, 연마 헤드의 회전에 대한 정지 위치를 자동적으로 위치 맞춤하는 기구를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 연마 헤드의 회전에 대한 정지 위치를 자동적으로 위치 맞춤하는 기구를 구비하면, 웨이퍼가 박리하기 쉬운 회전 각도 위치에 간단하게 할 수 있어서, 연마 헤드의 회전 위치를 적정한 위치에서 정지할 수 있다. 따라서, 보다 용이하게 연마 후의 웨이퍼의 박리를 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 정반 상에 부착된 연마포를 드레싱하고, 상기 워크의 표면을 상기 드레싱한 연마포에 접접시켜 연마한 후에, 상기 연마포로부터 상기 워크를 박리하는 방법에 있어서, 상기 본 발명에 관한 연마 헤드에 의해 상기 워크를 보관 유지하여 연마한 후, 상기 스페이서의 위치를 상기 연마 헤드의 중심으로부터 상기 연마포 중심에 대해 30°이내의 회전 위치가 되도록 상기 연마 헤드의 회전을 정지하고, 상기 회전 위치에서 상기 헤드 본체를 상승시켜 상기 워크를 박리하는 것을 특징으로 하는 워크의 박리 방법이 제공된다.

이와 같이, 연마포의 드레싱을 실시하고, 본 발명에 관한 연마 헤드를 이용하여 워크의 표면 연마를 실시하고, 상기 워크 연마 후, 스페이서의 위치를 연마 헤드의 중심으로부터 연마포 중심에 대해 30°이내의 회전 위치가 되도록 연마 헤드의 회전을 정지하여 워크를 연마포로부터 박리하면, 보다 용이하고 안전, 확실하게 워크를 연마포로부터 박리할 수 있다. 또한, 연마포에 홈을 형성하는 방법과 같이, 워크의 피연마면의 품질을 악화시키지 않고서, 오버행 방식에 의한 경우와 같이, 연마 장치를 크게 할 필요도 없다.

본 발명에 관한 연마 헤드를 이용하면, 워크 연마 후, 연마포로부터 워크를 박리할 때에 워크의 피연마면의 품질을 악화시키지 않고서, 용이하고 안전, 확실하게 워크를 연마포로부터 박리할 수 있다. 또한, 스페이서의 두께를 조절하는 것에 의해 연마 헤드를 상승시킬 때의 경사 각도를 조절할 수 있으므로, 간단한 조작으로 상기 연마 헤드의 경사 각도를 조절할 수 있어, 웨이퍼의 박리 조건의 조정도 용이하다.

또한, 드레싱을 실시한 후에, 본 발명에 관한 연마 헤드를 이용하여, 워크의 연마를 실시하고, 상기 워크 연마 후, 연마 헤드의 회전 위치를, 스페이서가 정반의 중심 부근에 대응하도록 하여 정지하고, 연마포로부터 워크를 박리하면, 보다 용이하고 안전, 확실하게 워크를 연마포로부터 박리할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 연마 헤드의 제 1 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 연마 헤드의 일례를 상방에서 보았을 경우를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 연마 헤드를 갖춘 연마 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명에 관한 연마 헤드를 이용하여 워크를 연마포로부터 박리할 때의 동작을 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 관한 연마 헤드를 이용하여 워크를 연마포로부터 박리할 때의 동작을 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 연마 헤드의 회전에 대한 정지 위치를 상방에서 보았을 경우를 나타내는 설명도이다.
도 7의 (a)는 드레싱의 모습을 나타내는 개략 평면도이며, (b)는 드레싱된 후의 연마포의 직경 방향의 높이 분포를 나타내는 그래프이다.
도 8은 스페이서를 헤드 본체 측에 갖는 연마 헤드의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 9는 스페이서가 없는 위치에서의 연마 헤드를 상승하여 워크를 연마포로부터 박리할 때의 동작을 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 한 면 연마 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 11은 종래의 연마 헤드의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 12는 본 발명에 관한 연마 헤드의 조립 방법의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 13은 본 발명에 관한 연마 헤드의 제 2 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.

이하, 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

전술한 바와 같이, 홈이 없는 연마포를 이용하여, 대구경의 워크를 연마했을 경우, 워크 연마 후, 연마 헤드를 상승시켜 워크를 연마포로부터 박리(이간하다, 당겨 벗긴다고도 말함)하려고 하더라도, 연마 후의 워크가 연마포 표면과 밀착하여, 연마포 상에 남아 버리는 문제가 있었다.

이러한 문제에 대해, 본 발명자 등은, 연마포에 홈을 형성하는 방법이나, 오버행 방식에 의하지 않고 워크를 연마포로부터 용이하게 박리하는 방법에 대해 열심히 검토를 실시했다.

거기서, 본 발명자 등은, 워크를 보관 유지하는 연마 헤드를 상승시킬 때, 캐리어의 워크의 이면(피연마면과는 반대측의 면)을 보관 유지하는 워크 보관 유지면 중 특정의 영역에 중점적으로 힘을 걸쳐 경사시켜 상승하면, 워크를 박리할 수 있는 것을 찾아냈다. 또한, 본 발명자 등은, 통상의 방법에 따라 드레싱을 실시했을 때, 연마포의 중앙이 주위보다 낮고, 패인 형상이 되는 것을 찾아냈다. 그리고, 연마 후에 워크를 연마포로부터 박리할 때에, 상기 연마포의 중앙의 패인 부분 부근에 중점적으로 힘을 걸쳐 워크의 연마포로부터의 박리를 실시하면, 보다 용이하게 워크를 연마포로부터 박리할 수 있는 것을 생각하여, 여러 가지의 조건을 최적화하는 것에 의해 본 발명을 완성시켰다.

이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 연마 헤드 및 연마 장치에 대해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 관한 연마 헤드의 일례(제 1 실시예)를 나타내고 있다. 본 발명에 관한 연마 헤드(11)는 후술하는 스페이서(15)를 구비하고 있지만, 우선, 개략의 구성을 설명한다. 이 연마 헤드(11)는 헤드 본체(12)를 가지며, 헤드 본체(12)의 내측에는 공간부(18)가 형성되어 있다. 헤드 본체(12)는 회전 가능하고, 상부 중앙에는 압력 조정 기구(19)에 연통하는 압력 조정용 관통 구멍(20)이 설치되어 있다.

헤드 본체(12)에는, 동심원 형상으로 배치된 원반 형상의 캐리어(13)가 다이어프램(14)을 개입시켜 연결되어 있다. 이러한 다이어프램(14)을 개입시킨 연결에 의해, 헤드 본체(12)가 캐리어(13)를 보관 유지하는 동시에, 헤드 본체(12)의 공간부(18)가 밀폐된 상태가 되어 있다.

헤드 본체(12)는 상하 이동 수단(도시하지 않음)에 의해 상하 이동된다.

캐리어(13)는 워크(W)의 이면(연마되는 측과 반대측의 면)을 보관 유지하기 위한의 것으로서, 예를 들면 보관 유지면이 평활하고, 강성이 높고, 워크(W)의 금속 오염을 일으키지 않는 것을 사용할 수 있어, 알루미나 등의 세라믹제의 원형 플레이트 등을 매우 적합하게 사용할 수 있다. 그 외에, 후술하는 소위 러버 척 캐리어 등, 여러 가지의 것을 이용할 수 있다.

또한, 캐리어(13)의 워크 보관 유지면은 워크(W)의 이면 전체를 지지하기 위해, 연마하는 워크(W)와 같은 직경의 크기로 하거나, 조금 더 큰 정도로 하는 것이 바람직하다.

다이어프램(14)은, 엘라스토머, 고무 등, 탄력성이 높은 재질을 매우 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 재질로 이루어지는 1매의 다이어프램(14)이, 헤드 본체(12)와 캐리어(13)에 각각 볼트 등으로 고정되는 것으로 연결되어 헤드 본체(12)의 공간부(18)가 밀폐된 상태가 된다.

헤드 본체(12)에는, 외측에 외측으로 장출된 환형의 헤드 본체 괘지부(12a)가 형성되어 있다. 또한, 캐리어(13)에는, 그 주연부에, 상방에 돌출한 환형의 돌출부(13a)로 캐리어 괘지부(13b)가 형성되어 있다. 헤드 본체 괘지부(12a)의 외경은 캐리어 괘지부(13b)의 내경보다 크고, 헤드 본체 괘지부(12a)와 캐리어 괘지부(13b)는, 스페이서가 없는 위치에서는, 도 9와 같이, 워크를 연마포로부터 박리하기 위해서 헤드 본체(12)를 상승시켰을 때에, 서로 환형의 당접면에서 괘지하게 되어 있다. 실제로는 스페이서(15)를 구비하므로 헤드 본체 괘지부(12a)와 캐리어 괘지부(13b)의 사이에 작은 간극이 비는 영역도 있지만, 도면 상에는 나타내지 않다.

캐리어의 돌출부(13a)는 헤드 본체(12)가 상하 이동할 수 있도록 하기 위해, 그 내경이 헤드 본체 괘지부(12a)의 외경보다 크고, 헤드 본체 괘지부(12a)보다 높은 위치까지 돌출할 필요가 있다. 캐리어(13)의, 돌출부(13a)보다 내측 부분은, 반드시 평탄할 필요는 없고, 헤드 본체(12)의 공간부(18) 내에 비집고 들어간 凸 형상이어도 좋다.

헤드 본체(12)와 캐리어(13)를 이러한 위치 관계로 하기 위해서는, 예를 들면, 도 12에 나타낸 바와 같이 하여 달성할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

우선, 캐리어(13)를, 환형의 돌출부(13a)의 일부와 캐리어 괘지부(13b)의 부분으로 이루어지는 제 1 부재(13c)와, 그 외의, 주로 원반 부분으로 이루어지는 제 2 부재(13d)로 나누어 준비한다[도 12(a)]. 다음에, 상기 제 2 부재(13d)보다 상방에, 다이어프램(14)이 볼트 등으로 고정된 헤드 본체(12)를 배치한다[도 12(b)]. 다음에, 상기 제 1 부재(13c)를 상방으로부터 제 2 부재(13d)에 볼트 등으로 고정하여 캐리어(13)로 한다[도 12(c)]. 아울러, 이 제 1 부재(13c)와 제 2 부재(13d)를 고정한 것과 같은 볼트로 다이어프램(14)을 캐리어(13)에 고정할 수도 있다.

아울러, 캐리어(13)와 헤드 본체(12)의 다이어프램(14)을 통한 연결은, 도 1에서 나타내 보이고 있는, 캐리어(13)의 돌출부(13a)와 헤드 본체 괘지부(12a) 사이에 연결되어 있는 것이면, 구조를 간단하게 할 수 있으므로 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

캐리어(13)의 워크(W)의 이면을 보관 유지하는 면(보관 유지면)에는, 배킹 패드(17)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 캐리어(13)의 보관 유지면에 발포 폴리우레탄제의 배킹 패드(17)를 양면 점착 테이프 등으로 고정한다. 이러한 배킹 패드(17)를 마련하여 물을 적시는 것으로, 배킹 패드(17)에 포함되는 물의 표면장력에 의해 워크(W)를 확실하게 보관 유지할 수 있다.

캐리어(13)의 외주부, 즉 워크 보관 유지면의 외측에는 템플릿(16)이 구비되고 있어도 좋다. 템플릿(16)은 워크(W)의 에지부를 보관 유지하기 위한 것으로서, 캐리어(13)의 외주부를 따라, 하부에 돌출하도록 설치되어 있다. 템플릿(16)은, 연마 중, 워크(W)의 에지부를 보관 유지하여 워크(W)가 캐리어(13)로부터 빗나가는 것을 막는 한편, 연마포(22)를 압압하지 않게 한다. 템플릿(16)의 재질은 워크(W)를 오염하지 않는 한편, 흠집이나 압흔을 붙이지 않기 위해, 워크(W)보다 부드러운 재질로 하는 것이 바람직하다.

템플릿(16)의 주위에는, 연마 중, 연마포(22)를 압압하여 연마포(22)의 물결치는 변형을 막기 위한 드레스 링(도시하지 않음)을 구비하고 있어도 좋다. 드레스 링의 재질은 워크(W)의 금속 오염을 일으키지 않고, 연마포(22)와의 접촉에 의한 마모가 매우 적은 것으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 알루미나제의 링을 매우 적합하게 사용할 수 있다.

이러한 개략의 구조를 갖는 본 발명의 연마 헤드(11)는, 도 1과 같이, 캐리어 괘지부 및 헤드 본체 괘지부 중 적어도 한편의 일부에, 적어도 캐리어 괘지부와 헤드 본체 괘지부 사이에 위치하도록 스페이서(15)를 구비한다. 스페이서(15)는, 도 1의 형태에서는 캐리어 괘지부(13b)에 볼트 등으로 고정된다. 아울러, 상방에서 보았을 때에는 스페이서(15)는 도 2와 같이 환형의 캐리어 괘지부(13b)의 일부에 장착되어 있다. 스페이서의 재질은 강성이 있어, 용이하게 변형하지 않는 것이면 어떠한 것이라도 좋다. 스페이서(15)의 크기는 헤드 본체 괘지부(12a)가 당접했을 때에 불안정하게 되지 않는 크기이면 어떠한 것이어도 좋고, 예를 들면, 캐리어 괘지부(13b)의 내경의 1/10 정도로 할 수 있다. 또한, 스페이서(15)의 단면 형상은 적어도 캐리어 괘지부(13b)와 헤드 본체 괘지부(12a) 사이에 위치하면 어떠한 것이어도 좋다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 캐리어 괘지부(13b)를 사이에 두는 형상이며, 상부로부터 볼트 등으로 고정하면 안정되기 쉽지만 이에 한정되는 것은 아니다.

스페이서(15)의 두께는, 후술하는 바와 같이, 캐리어(13)를 경사시켜 상승시킬 때, 예를 들면 경사 각도가 0.1~1°정도가 되도록 적당하게 조절된다. 이 스페이서(15)의 두께의 조절은, 여러 가지의 두께를 가지는 스페이서를 미리 준비해 두어, 적당하게 교환하는 것에 의하면, 간단한 것으로 바람직하다.

워크 연마시에는 스페이서(15)와 헤드 본체 괘지부(12a)는 접촉하지 않기 때문에, 스페이서(15)를 구비하지 않는 연마 헤드와 변화는 없고, 통상의 연마 헤드와 같은 연마를 실시할 수 있어, 워크의 연마 품질에 문제는 없다.

도 13은 본 발명에 관한 연마 헤드의 제 2 실시예로서, 캐리어를 러버 척 캐리어로 한 것을 나타낸 것이다.

이 연마 헤드(61)는, 주로 헤드 본체(12)와 헤드 본체(12)에 다이어프램(14)으로 연결된 러버 척 캐리어(62)로 이루어진다. 이러한 다이어프램(14)을 개입시킨 연결에 의해, 헤드 본체(12)가 러버 척 캐리어(62)를 보관 유지하는 동시에, 헤드 본체(12)의 공간부(18)가 밀폐된 상태가 되어 있는 것, 헤드 본체(12)의 상부 중앙에는 압력 조정 기구(19)에 연통하는 압력 조정용 관통 구멍(20)이 설치되어 있는 것은 전술한 제 1 실시예의 경우와 같다.

러버 척 캐리어(62)는, 상부 캐리어 부재(63)와, SUS(스테인리스) 등의 강성 재료로 이루어지는 환형의 강성 링(64)에 균일의 장력으로 고정되어, 하면이 평탄한 러버(65)를 구비한다. 워크(W)의 보관 유지면은 러버(65)의 하면이 된다. 또한, 러버(65)의 워크 보관 유지면과는 반대측에 워크 가압실(66)을 갖고, 워크 가압실(66)에는, 워크 가압용 압력 조정 기구(67)에 연통하는 유체 공급로(68)에 의해 유체가 공급되게 되어 있다. 워크 가압실(66)에 워크 가압용 압력 조정 기구(67)에 의해 압력 에어를 공급하는 것으로 러버(65)에 균일하게 압력을 가해 워크(W)를 균일의 압력으로 정반(21) 상의 연마포(22)에 압압할 수 있다. 또한, 워크 가압용 압력 조정 기구(67)로 워크 가압실(66)을 진공시킴으로써, 워크(W)를 러버(65)에 흡착할 수 있다. 또한, 러버(65)의 하면에 배킹 패드(17)를 구비하고, 배킹 패드(17)로 워크(W)를 흡착하도록 해도 좋다. 또한, 템플릿(16)을 더 구비하고 있어도 좋다.

상부 캐리어 부재(63)는 돌출부(63a), 캐리어 괘지부(63b)가 형성되어 있고, 전술한 제 1 실시예의 경우와 같이, 캐리어 괘지부(63b) 및 헤드 본체 괘지부(12a) 중 적어도 한편의 일부에, 적어도 캐리어 괘지부(63b)와 헤드 본체 괘지부(12a) 사이에 위치하도록 스페이서(15)를 구비한다.

이상과 같이 전형적인 구조를 갖는 러버 척 캐리어 외에, 여러 가지의 공지된 러버 척 캐리어를 채용할 수 있다.

도 3은 상기 본 발명에 관한 연마 헤드(11)를 갖춘 연마 장치(31)의 개략을 나타내고 있다. 이 연마 장치(31)는, 연마 헤드(11) 외에, 정반(21) 상에 부착된 연마포(22)와, 연마포(22) 상에 연마제(35)를 공급하기 위한 연마제 공급 기구(36)를 구비하고 있다.

이 연마 장치(31)를 이용하여 워크(W)를 연마하기 전에, 우선, 연마포(22)의 드레싱을 실시한다. 이 드레싱은, 도 7(a)에 나타내도록, 통상의 드레서를 이용하여 통상대로 실시한다.

통상, 연마하는 워크(W)보다 큰 드레서를 이용하여, 적어도 워크를 연마할 경우에 워크(W)가 접접되는 영역을 드레싱한다.

예를 들면, 드레서로서 연마포(22)로 당접하는 부분이, 외경이 정반(21)의 반경보다 조금 크고, 내경이 정반(21)의 반경보다 조금 작은 환상으로 이루어지는 휠 드레서(41)(예를 들면, 직경 800 mm의 정반을 이용하여 직경 300 mm의 실리콘 웨이퍼를 연마하는 경우, 연마포와 당접하는 부분이 외경 410 mm, 내경 380 mm 정도의 휠 드레서)를 이용하여, 휠 드레서(41)를 고정하여 연마포(22)에 당접시킨 상태로 정반(21)을 회전시키는 것에 의해 실시한다. 이때, 휠 드레서(41)도 회전시켜도 좋고, 정반(21)의 직경 방향으로 요동 폭을 정반의 반경의 1/10 정도로서 휠 드레서(41)를 요동시켜도 좋다.

전술한 바와 같이, 본 발명자 등은, 이와 같이 통상의 방법에 따라 드레싱을 실시했을 때, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 연마포의 중앙이 주위보다 낮고, 패이는 형상이 되는 것을 찾아냈다. 아울러, 도 7(b)의 그래프는, 정반의 직경 방향에 있어서의 연마포의 높이 분포를 나타낸 것으로서, 그래프 중의 2개의 곡선은, 서로 정반의 표면 내에서 직교하고 있는 방향의, 연마포의 높이 분포를 나타내고 있다.

이것은 휠 드레서를 이용하여 드레싱을 실시하면, 연마포의 중앙 부근이, 주위보다 드레서에 접접되는 시간이 길기 때문으로 생각할 수 있다.

이와 같이 드레싱을 통상 대로 수행한 후, 본 발명에 관한 연마 헤드(11)를 구비한 연마 장치(31)를 이용하여, 워크(W)의 연마를 실시한다.

이 연마 장치(31)를 이용하여 워크(W)를 연마하려면, 우선, 물을 적신 배킹 패드(17)에 워크(W)를 붙이는 등 워크(W)의 이면을 캐리어(13)로 보관 유지하는 동시에, 워크(W)의 에지부를 템플릿(16)으로 보관 유지한다.

그리고, 연마제 공급 기구(36)로부터 연마포(22) 상에 연마제(35)를 공급하는 동시에, 연마 헤드(11)와 정반(21)을 각각 소정의 방향으로 회전시키면서 워크(W)를 연마포(22)에 접접시킨다. 이때, 헤드 본체(12)의 밀폐된 공간부(18)의 압력을 압력 조정 기구(19)로 조정하는 것에 의해, 다이어프램(14)를 탄성 변형시킬 수 있다. 예를 들면, 압력 조정 기구(19)로부터 공간부(18)에 압력 에어를 공급함으로써, 헤드 본체(12)와의 사이에 다이어프램(14)이 탄성 변형하고, 캐리어(13)가 소정의 압력으로 연마포(22) 측으로 밀어내진다. 이와 같이 압력 조정 기구(19)에 의해 다이어프램(14)를 탄성 변형시키면, 캐리어(13)에 보관 유지된 워크(W)를, 정반(21) 상의 연마포(22)에 대해 회전하면서 소정의 압압력으로 가압하여 워크(W)의 표면을 연마할 수 있다.

아울러, 워크(W)의 연마시에 있어서는, 연마포(22)의 중앙 부근의 것은, 워크(W)의 압압에 의해 거의 무시할 수 있는 만큼 눌러 부수어지고 있으므로, 워크의 연마 품질에 문제는 없다.

또한, 워크의 연마시에는, 연마 헤드(11)를 요동시키면서 워크(W)를 연마해도 좋다.

이와 같이 하여 드레싱을 실시하고, 워크(W)의 연마를 실시한 후, 이하와 같이 하여 워크(W)를 연마포(22)로부터 박리한다.

우선, 스페이서(15)가 연마포(22)의 중앙부의 패인 부근에 위치하도록 연마 헤드(11)의 회전을 정지시킨다. 구체적으로는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 스페이서(15)의 위치를 연마 헤드(11)의 중심으로부터 연마포(22) 중심[즉, 정반(21) 중심]에 대해 30°이내의 회전 위치가 되도록 연마 헤드(11)의 회전을 정지한다. 스페이서(15)의 위치는 연마 헤드(11)의 중심으로부터 연마포(22) 중심에 대해 15°이내로 하는 것이 보다 바람직하고, 연마 헤드(11)의 중심과 연마포(22) 중심을 묶는 선분 상에 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

연마 헤드(11)의 회전 위치를 상기 소정 위치에 정지시키는 방법은 특히 한정되는 것은 아니지만, 자동적으로 소정 위치에 정지시키는 것이 간편하고 바람직하다. 이 때문에, 연마 장치(31)에, 연마 헤드(11)의 회전에 대한 정지 위치를 자동적으로 위치 맞춤하는 기구(예컨대, 서보 기구 등)를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 연마 헤드(11)의 회전을 정지시킨 후, 이하와 같이 헤드 본체(12)를 상승시켜 워크(W)를 연마포(22)로부터 박리한다.

헤드 본체(12)를 상승시키면, 우선, 도 4와 같이, 스페이서(15)가 헤드 본체 괘지부(12a)와 당접한다. 이 상태로부터 한층 더 헤드 본체(12)를 상승시키는 힘을 더하면, 스페이서(15)에 집중하여 힘이 더해지고, 캐리어(13)의 워크 보관 유지면의, 스페이서(15)의 바로 아래 부근의 영역에 중점적으로 힘이 더해진다. 스페이서(15)가, 연마포(22)가 조금 들어가 있는 중앙 부근에 위치하고 있으면, 이 캐리어(13)의 워크 보관 유지면의 중점적으로 힘이 더해지는 영역도 연마포(22)가 조금에 들어가 있는 중앙 부근에 위치하므로, 워크(W)를 용이하게, 안정되게 연마포(22)로부터 박리할 수 있다.

헤드 본체(12)를 더욱 상승시키면, 도 5와 같이, 스페이서(15)와 환형의 캐리어 괘지부(13b) 중 스페이서(15)가 장착된 것과는 반대측의 부분이 헤드 본체 괘지부(12a)에 당접하여, 캐리어(13)가 경사져서 들어올릴 수 있다.

아울러, 스페이서(15)의 두께는, 워크(W)의 연마포(22)로부터의 박리가 안정되어 실시할 수 있도록 적당하게 조절된다. 이때, 전술한 바와 같이, 캐리어(13)를 경사지게 하여 상승시킬 때, 예를 들면 경사 각도가 0.1~1°정도가 되도록 조절하면 좋다.

아울러, 연마되는 워크가, 드레싱 영역보다 현저히 작은 경우가 아니면, 상기의 연마포의 중앙 부근의 것에 포함된 부위에 워크의 외연부가 위치하므로, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 일단 드레싱을 실시한 후는, 워크의 연마, 연마포로부터의 박리를, 드레싱을 실시하지 않고 통상의 범위 내에서 반복하여 실시하는 경우에서도, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기에서는, 본 발명의 연마 헤드에 구비하는 스페이서를 캐리어 괘지부(13b)에 부착하는 경우를 설명했지만, 도 8과 같이 스페이서(15)를 헤드 본체 괘지부(12a)에 부착해도 좋고, 캐리어 괘지부(13b)와 헤드 본체 괘지부(12a)의 양쪽 모두에 부착해도 좋다.

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예에 대해 설명한다.

(실시예 1)

도 13에 나타낸 구성의 연마 헤드(61)를 이하와 같이 제작했다. 스테인리스제의 헤드 본체(12)와 워크 보관 유지면이 러버(65)로서, 상기 러버의 뒤에 워크 가압실(66)을 갖고, 상기 워크 가압실(66)에 압력 조정 기구(67)에 의해 압력 에어를 공급하는 것으로 러버(65)에 균일하게 압력을 가하는 형식의 캐리어(63)를 준비하고, 다이어프램(14)을 개입시켜 연결했다.

상기와 같은 연마 헤드(61)를 갖춘 도 3과 같은 연마 장치(31)[도 3에는, 도 1의 연마 헤드(11)를 갖춘 형상이 나타나 있지만, 본 실시예는 연마 헤드(61)를 갖춘 형상을 나타냄]를 이용하여, 이하와 같이, 워크(W)로서 직경 300 mm, 두께 775㎛의 실리콘 웨이퍼의 연마를 실시했다. 아울러, 사용한 실리콘 웨이퍼는, 그 양면에 미리 1차 연마를 실시하고, 에지부에도 연마를 실시한 것이다. 또한, 정반(21)에는 직경이 800 mm인 것을 사용하고, 연마포(22)에는 홈 가공이 없는, 통상 이용되는 것을 사용했다.

우선, 연마를 실시하기 전에, 연마포(22)의 드레싱을 실시했다. 드레서(41)로서 하면의 외경이 410 mm, 내경이 380 mm의 휠 드레서를 이용했다. 30 kPa의 압력으로 휠 드레서(41)를 압압하고, 정반(21)을 29 rpm로 회전시켜, 180분간 드레싱을 실시했다.

연마 시에는, 연마 별로는 콜로이달 실리카를 함유하는 알칼리 용액을 사용하고, 연마 헤드(11)와 정반(21)은 각각 31 rpm, 29 rpm로 회전시켰다. 워크(W)의 연마 압력(압압)은 15 kPa로 했다. 연마 시간을 10분으로 했다.

워크의 연마 종료 후, 스페이서(15)(두께=2mm)의 위치를 연마 헤드(11)의 중심으로부터 연마포(22)의 중심에 대해 30°이내의 회전 위치가 되도록 연마 헤드(11)의 회전을 정지하고, 상기 회전 위치에서 헤드 본체(12)를, 워크(W)와 캐리어(13)의 흡착면(러버) 사이에 걸리는 압력[워크 가압실(66)의 압력;흡착압]이 -45 kPa가 되도록 하여 상승시키고, 2초간으로 박리를 실시했다.

상기 워크의 연마, 연마포로부터의 박리를, 도중에 드레싱을 실시하지 않고서 워크 300매에 대해 반복하여 수행했다.

그 결과, 워크 300매 중 300매로 정상적으로 박리할 수 있어(성공율100%), 본 발명의 효과가 분명하게 얻을 수 있었다.

(실시예 2)

워크의 연마 종료 후, 스페이서의 위치를 특별히 결정하지 않고서 연마 헤드의 회전을 정지하고, 상기 회전 위치에서 헤드 본체(12)의 상승을 실시한 것 이외는 실시예 1과 같이 상기 워크의 연마포로부터의 박리를 워크 26매에 대해 시도했다.

그 결과, 워크 26매 중 24매로 문제없게 박리할 수 있었지만, 2매로 박리시에 이음(異音)이 하는 일이 있었다.

(비교예 1)

스페이서를 구비하지 않는 것 이외는 실시예 1과 같은 연마 헤드를 갖춘 연마 장치를 이용하여, 실시예와 같이 실리콘 웨이퍼의 연마를 실시하고, 흡착압을 -30 kPa로서 1~2초간으로 박리를 시도했다.

그 결과, 정반이 부상하여, 워크의 박리는 할 수 없었다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시예는 단순한 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용 효과를 상주하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

예를 들면, 본 발명에 관한 연마 헤드는 도 1, 13에 나타낸 형상에 한정되지 않고, 예를 들면, 헤드 본체의 형상 등은 특허청구범위에 기재된 요건 이외에 대하여 적당하게 설계하면 좋다.

또한, 연마 장치의 구성도 도 3에 나타낸 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 본 발명에 관한 연마 헤드를 복수 갖춘 연마 장치로 할 수도 있다.

Claims

원반 형상이며, 주연부에, 상방으로 돌출한 환형의 돌출부와, 상기 돌출부로부터 내측으로 장출된 환형의 캐리어 괘지부가 형성되어 있고, 워크의 이면을 보관 유지하기 위한 캐리어와,
상기 캐리어를 보관 유지하는 동시에 회전 가능하고, 내측에 공간부가 형성되고, 외측에, 외측으로 장출된 환형의 헤드 본체 괘지부가 형성되어 있는 헤드 본체와,
상기 헤드 본체와 상기 캐리어를 연결하는 동시에 상기 헤드 본체의 공간부를 밀폐하는 다이어프램을 갖고,
상기 워크의 표면을 정반 상에 부착한 연마포에 접접시켜 연마할 때에는, 상기 밀폐된 공간부의 압력을 상기 공간부에 연결된 압력 조정 기구로 조정한 상태로 상기 워크의 이면을 상기 캐리어로 유지하고, 상기 워크 연마 후, 상기 연마 헤드를 상승시켜 상기 워크를 상기 연마포로부터 박리할 때에는, 상기 헤드 본체를 상승시켜, 상기 캐리어 괘지부가 상기 헤드 본체 괘지부에 괘지시켜 상승하는 것에 의해 상기 워크를 상기 연마포로부터 박리하는 연마 헤드에 있어서,
상기 캐리어 괘지부와 헤드 본체 괘지부 중 적어도 어느 하나의 일부에, 상기 캐리어 괘지부와 상기 헤드 본체 괘지부 사이에 위치하는 스페이서를 구비하고, 상기 연마 헤드를 상승시켜 상기 워크를 상기 연마포로부터 박리할 때에, 상기 헤드 본체를 상승시켰을 때, 상기 캐리어 괘지부와 헤드 본체 괘지부 중 적어도 어느 하나와 상기 스페이서가 당접하는 것으로, 상기 캐리어를 경사시켜 들어올려 상기 워크를 상기 연마포로부터 박리하는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
제1항에 있어서,
상기 캐리어의 워크의 이면을 보관 유지하는 면에 배킹 패드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
제1항에 있어서,
상기 캐리어가, 상기 워크로서 직경 300 mm 이상의 반도체 웨이퍼를 보관 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
제2항에 있어서,
상기 캐리어가, 상기 워크로서 직경 300 mm 이상의 반도체 웨이퍼를 보관 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드.
워크의 표면을 연마할 때에 사용하는 연마 장치에 있어서,
정반 상에 부착된 연마포와, 상기 연마포 상에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 기구와, 상기 워크를 보관 유지하기 위한 연마 헤드로서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 연마 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제5항에 있어서,
회전하는 연마 헤드를 자동적으로 소정 위치에 정지시키는 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
정반 상에 부착된 연마포를 드레싱하고, 상기 워크의 표면을 상기 드레싱한 연마포에 접접시켜 연마한 후에, 상기 연마포로부터 상기 워크를 박리하는 방법에 있어서,
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 연마 헤드에 의해 상기 워크를 보관 유지하여 연마한 후, 상기 스페이서의 위치를 상기 연마 헤드의 중심으로부터 상기 연마포 중심에 대해 30°이내의 회전 위치가 되도록 상기 연마 헤드의 회전을 정지하고, 상기 회전 위치에서 상기 헤드 본체를 상승시켜 상기 워크를 박리하는 것을 특징으로 하는 워크의 박리 방법.