KR20090115934A - 연마 장치 - Google Patents

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KR20090115934A
KR20090115934A KR1020097016170A KR20097016170A KR20090115934A KR 20090115934 A KR20090115934 A KR 20090115934A KR 1020097016170 A KR1020097016170 A KR 1020097016170A KR 20097016170 A KR20097016170 A KR 20097016170A KR 20090115934 A KR20090115934 A KR 20090115934A
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polishing
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코지 키타가와
주니치 우에노
슈이치 코바야시
히데오 쿠도
타다카즈 미야시타
아츠시 카지쿠라
요시노부 니시모토
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
후지코시 기카이 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 적어도, 하측 정반(12)과, 상기 하측 정반을 구동하기 위한 모터(18a) 및 감속기(19a)와, 적어도 상기 하측 정반의 가공 작용면보다 아래의 부분을 덮는 박스(17)를 구비하고, 상기 하측 정반에 웨이퍼를 압접하고, 상기 하측 정반을 회전시켜 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 장치로서, 상기 박스 내가 격벽(31a, 31b)으로 복수의 영역으로 분리되어 있고, 상기 하측 정반을 구동하는 모터가 상기 하측 정반이 포함되는 상기 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 연마 장치이다. 이로써, 연마 장치의 운전 개시로부터의 경과시간이나 정지의 유무에 관계없이, 안정된 형상의 웨이퍼를 제조가능한 연마 장치가 제공된다.

Description

연마 장치{POLISHING APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 자기 디스크 등의 박판 상태 부재(이하, 웨이퍼로 총칭함)는, 연삭 또는 래핑 처리에 의해 소정의 두께까지 연마 처리되고, 또한 폴리싱(polishing) 처리에 의해 경면 가공된다.
이러한 연삭 처리, 래핑 처리, 폴리싱 처리 등을 실시하는 고 평탄도 표면 가공에는, 연마 헤드로 하측 정반에 웨이퍼를 가압하여 연마 슬러리를 공급하면서 연마하는 일면 연마 장치나, 상하의 정반으로 원판 상태 웨이퍼를 끼워 연마 슬러리를 공급하면서 양면을 동시에 연마하는 양면 연마 장치가 사용되고 있다.
도 4는 종래의 양면 연마 장치의 일례의 구조의 개략을 나타내는 것이다. 이 양면 연마 장치(81)는, 주로, 회전가능한 원반 형상의 하측 정반(82)과 상측 정반(83)을 배치하고, 상기 상하 정반(82, 83) 사이에, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 구멍(86a)을 갖고, 유성 운동을 하는 캐리어 플레이트(86), 그 캐리어 플레이 트를 움직이는 태양 기어(84) 및 인터널 기어(85)로 이루어진다. 또한, 장치 상측을 덮는 상부 커버(91)가 배치되어 있기도 한다. 폴리싱 공정에서는, 표면에 연마포를 붙인 상하 정반(82, 83) 사이에 웨이퍼(W)를 협지하고, 상측 정반(83)측에서 압력을 걸치면서, 웨이퍼(W)와 상하 정반(82, 83)을 회전시키면서 그 가공면에 연마 슬러리를 공급하고, 연마 슬러리의 화학적인 작용과 기계적인 작용의 복합 작용에 의해 웨이퍼 표면을 조금씩 제거해 나가는 것으로, 그 목적은 피연마 물건의 경면화와 평탄화를 실시하는 것에 있다. 상술한 하측 정반(82) 및 상측 정반(83)과 태양 기어(84) 및 인터널 기어(85)는 장치 본체 박스(87) 내에 설치된 각각의 구동용 모터(88a, 88b, 88c, 88d)와 감속기(89a, 89b, 89c, 89d)에 의해 구동된다. 이들을 하나의 모터를 이용하여 움직이는 타입의 장치도 있지만, 근래에는 각각의 독자적인 모터로 구동되는 4웨이 타입의 장치가 많다. 또한, 박스(87)에는, 박스 내의 공기를 순환시키는 수단으로서 배기 덕트(92), 외기 취입구(93) 등이 배치되어 있다.
웨이퍼(W)로서 실리콘 웨이퍼를 연마하는 경우, 실리콘 웨이퍼의 연마 레이트는, 웨이퍼가 상하 정반으로부터 받는 압력과 연마 중의 온도에 의해 변화하기 때문에, 평탄도가 높은 웨이퍼에 가공하기 위해서는 연마 정반의 형상과 웨이퍼 가공면의 온도를 일정하게 할 필요가 있다. 이로써, 일반적인 양면 연마 장치에서는, 웨이퍼 연마면에 공급하는 연마 슬러리의 양과 온도를 일정에 제어하는 것으로 연마 중인 웨이퍼 가공면의 온도를 일정하게 유지하고, 또한 정반 내에 설치된 냉 각 재킷(90)에 일정 온도의 냉각수를 공급하는 것으로 가공에 수반하여 발생하는 연마 열을 제거하여 정반의 열변형을 방지하고, 웨이퍼가 상하 정반으로부터 받는 압력이 일정하도록 하고 있다.
최근에는, 웨이퍼의 평탄도에 대한 요구 정밀도가 높아지고 있다. 이와 같이, 웨이퍼의 평탄도의 요구 정밀도가 높아지면, 연마 슬러리에 의한 온도제어나, 냉각 재킷에 냉각수를 공급하는 것으로 가공에 수반하여 발생하는 연마 열을 제거하는 것만으로는 불충분하고, 특히 가공 개시로부터의 개수 배치 사이에 있어서, 가공된 웨이퍼의 평탄성의 악화가 현저하고, 또한 안정성도 나쁜 문제가 있었다.
더욱이, 연마 장치의 연속 가동 중에 있어서도, 슬러리 교환, 연마포 드레싱등을 위해 정기적으로 장치에 정지시간이 생기기 때문에, 가공된 웨이퍼의 형상이 변화하는 것은 피할 수 없었다.
또한, 일본특허공개 평11-188613호 공보와 같이, 예비 발열체를 정반의 가공면과는 반대측에 배치하고, 장치의 운전 전에 미리 정반을 가열해 두어, 운전 중에도 가열함으로써 정반 온도를 일정하게 유지하는 양면 연마 장치도 제안되고 있지만, 가열에 의해 정반 온도를 일정하게 유지하려고 하는 것으로, 얻을 수 있는 웨이퍼의 평탄성 및 그 안정성은 충분하지 않았다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점에 감안한 것으로, 연마 장치의 운전 개시로부터의 경과시간이나 정지의 유무에 관계없이, 안정한 형상의 웨이퍼를 제조 가능한 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 적어도, 하측 정반과, 상기 하측 정반을 구동하기 위한 모터 및 감속기와, 적어도 상기 하측 정반의 가공 작용면보다 아래의 부분을 덮는 박스를 구비하며, 상기 하측 정반에 웨이퍼를 압접하고, 상기 하측 정반을 회전시켜 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 장치에 있어서, 상기 박스 내가 격벽으로 복수의 영역으로 분리되고 있고, 상기 하측 정반을 구동하는 모터가 상기 하측 정반이 포함되는 상기 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치를 제공한다.
이러한 구성을 가지는 연마 장치에 있어서, 박스 내가 격벽으로 복수의 영역 로 분리되어 있고, 하측 정반을 구동하는 모터가 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 연마 장치이면, 하측 정반을 구동하는 모터로부터 발생하는 열이 하측 정반에 직접 영향을 미치는 것을 억제하는 동시에, 열을 신속하게 장치 밖에 배출할 수 있고, 열의 영향으로 발생하는 하측 정반 형상의 몇 안 되는 일그러짐을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼를 안정한 형상으로 연마할 수 있다.
이 경우, 전기 박스 내에 있어서, 상기 하측 정반을 구동하는 감속기가 상기 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 전기 박스 내에 있어서, 하측 정반을 구동하는 감속기가 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있으면, 하측 정반을 위한 감속기로부터 발생하는 열에 대해서도, 하측 정반에 직접 영향을 미치는 것을 억제하는 동시에, 신속하게 장치 밖으로 배출할 수 있으므로, 하측 정반의 몇 안 되는 일그러짐을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 박스 내의 격벽으로 분리된 각각의 영역은, 각각 개별적으로 공기의 순환 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 박스 내의 격벽으로 분리된 각각의 영역이, 각각 개별적으로 공기의 순환 수단을 구비하는 것이면, 격벽으로 분리된 각각의 영역에 대하여 개별적으로 공기의 순환을 실시할 수 있고, 발열원으로부터 발생한 열을 보다 효율적으로 장치 밖으로 배출할 수 있다.
또한, 상기 연마 장치는, 적어도 상기 하측 정반을 구동하는 감속기에 냉각용 유체를 냉각용 유체 공급 호스로 순환 공급하여, 상기 감속기를 냉각하는 냉각용 유체 공급 수단을 구비하는 것으로서, 상기 냉각용 유체 공급 수단은, 상기 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 연마 장치가 적어도 하측 정반을 구동하는 감속기에 냉각용 유체를 냉각용 유체 공급 호스로 순환 공급하여, 상기 감속기를 냉각하는 냉각용 유체 공급 수단을 구비하는 것이면, 감속기로부터의 발열을 신속하게 제거할 수 있고, 또한 냉각용 유체 공급 수단이 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치 되어 있으면, 냉각용 유체 공급 수단으로부터 발생하는 열에 대해서도 하측 정반에 영향을 주는 일 없이 신속하게 장치 밖으로 배출할 수 있으므로, 하측 정반의 몇 안 되는 일그러짐을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 연마 장치는, 상기 웨이퍼를 유지하는 연마 헤드를 구비하는 것으로서, 상기 연마 헤드로 상기 하측 정반에 상기 웨이퍼를 압접하여 연마하는 것인 연마 장치로 할 수 있다.
이러한 일면 연마 장치이면, 하측 정반의 형상 변화를 효과적으로 억제하여 웨이퍼를 연마할 수 있는 일면 연마 장치가 된다.
또한, 상기 연마 장치는, 상측 정반과, 태양 기어와, 인터널 기어와, 이것들을 구동하는 각각의 모터 및 감속기와, 상기 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지 구멍을 갖는 복수의 캐리어 플레이트를 더 구비하는 것으로서, 상기 캐리어 플레이트의 상기 웨이퍼 유지 구멍에서 상기 웨이퍼를 유지하고, 상기 웨이퍼를 상기 하측 정반과 상기 상측 정반으로 협지하고, 상기 태양 기어 및 상기 인터널 기어를 회전 시켜 상기 캐리어 플레이트를 자전 및 공전시키면서 상기 하측 정반 및 상측 정반을 회전시켜 상기 웨이퍼를 양면 연마하는 양면 연마 장치로 할 수 있다.
이러한 양면 연마 장치이면, 하측 정반의 형상 변화를 효과적으로 억제하여 웨이퍼를 연마할 수 있는 양면 연마 장치가 된다.
이 경우, 상기 상측 정반, 태양 기어, 인터널 기어를 구동하는 각각의 모터 및 감속기가, 상기 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상측 정반, 태양 기어, 인터널 기어를 구동하는 각각의 모터 및 감속기가, 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있으면, 이러한 모터 및 감속기로부터 발생하는 열에 의한 하측 정반 형상으로의 영향도 방지할 수 있다.
또한, 상기 연마 장치는, 상기 하측 정반, 상측 정반, 태양 기어, 인터널 기어를 구동하는 각각의 감속기에 냉각용 유체를 냉각용 유체 공급 호스로 순환 공급하여, 상기 각각의 감속기를 냉각하는 냉각용 유체 공급 수단을 구비하는 것으로서, 상기 냉각용 유체 공급 수단은, 상기 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 양면 연마 장치가, 하측 정반, 상측 정반, 태양 기어, 인터널 기어를 구동하는 각각의 감속기에 냉각용 유체를 냉각용 유체 공급 호스로 순환 공급하여, 상기 각각의 감속기를 냉각하는 냉각용 유체 공급 수단을 구비하는 것이면, 감속기로부터의 발열을 신속하게 제거할 수 있고, 또한 냉각용 유체 공급 수단이, 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있으면, 냉각용 유체 공급 수단으로부터 발생하는 열에 대해서도 하측 정반에 영향을 주는 일 없이 신속하게 장치 밖으로 배출할 수 있으므로, 하측 정반의 몇 안 되는 일그러짐을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 연마 장치에서는, 상기 격벽은, 강판 상에 발포 우레탄 시트를 부설한 것인 것이 바람직하다.
이와 같이, 격벽이 강판 상에 발포 우레탄 시트를 부설한 것이면, 강도와 단열성이 뛰어난 격벽으로 할 수 있으므로, 격벽에 의해 분리된 영역 사이의 열의 이동을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 연마 장치에 의하면, 발열원으로부터 발생하는 열이 하측 정반에 직접 영향을 미치는 것을 억제하는 동시에, 열을 신속하게 장치 밖으로 배출할 수 있고, 열의 영향으로 발생하는 하측 정반 형상의 몇 안 되는 일그러짐, 특히 연마 장치의 운전 개시로부터의 경과시간에 의한 열환경의 변화에 의한 하측 정반의 형상 변화를 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 연마 장치의 운전 개시로부터의 경과시간이나 정지의 유무에 관계없이, 웨이퍼를 안정한 형상으로 연마할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 연마 장치의 제 1 실시예의 주요부를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 관한 연마 장치의 제 1 실시예의 주요부를 상측으로부터 투시하여 개략적으로 도시한 장치도,
도 3은 본 발명에 관한 연마 장치의 제 2 실시예의 주요부를 개략적으로 도시한 단면도,
도 4는 종래의 양면 연마 장치의 일례의 주요부를 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이, 연마 장치를 이용하여, 웨이퍼의 높은 평탄성을, 게다가 안정하게 얻기 위해서는, 연마 슬러리에 의한 온도제어나, 냉각 재킷에 냉각수를 공급하는 것으로 가공에 수반하여 발생하는 연마 열을 제거하는 것만으로는 불충분하다는 문제가 있었다.
본 발명자 등이 이러한 문제에 대하여 조사 및 검토한바, 정반 등을 구동하기 위한 각종 모터나 감속기 등으로부터 발생하는 열의 영향에 의한 하측 정반(82)의 온도상승이 크고, 이러한 요인에 의한 온도상승을 억제하기 위해서는, 전술한 연마 슬러리에 의한 온도제어나, 냉각 재킷으로의 냉각수의 공급에 의한 온도제어로는 불충분한 것을 알게 되었다. 그리고, 이러한 요인에 의해 상승한 온도의 영향으로 하측 정반(82)의 형상에 얼마 안 되는 변화를 일으키기 때문에, 웨이퍼의 형상에도 영향을 미치게 된다.
그리고, 본 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방책을 검토했다. 그리고, 정반 등을 구동하기 위한 각종 모터나 감속기, 특히 최대의 발열원이 되는 하측 정반을 구동하는 모터와 하측 정반 사이를 격벽으로 분리함으로써, 하측 정반에 전해지는 열을 큰 폭으로 삭감하고, 장치 운전 중의 하측 정반의 형상을 안정시키고, 고 평탄도의 웨이퍼를, 안정하게 얻을 수 있는 것에 고려하여, 본 발명을 완성시켰다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 연마 장치에 대하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 중에 있어서의 연마란, 전형적인 폴리싱 외에, 이른바 연삭이나 래핑으로 불리는 것 같은 개념도 포함하고, 웨이퍼를 고 평탄도로 가공하는 것을 목적으로 하여 웨이퍼의 표면을 조금씩 지워내는 처리를 가리킨다.
도 1은 본 발명에 관한 연마 장치의 일례(제 1 실시예)로서 양면 연마 장치를 도시하고 있다.
이 양면 연마 장치(11)는, 주로, 회전가능한 원반 형상의 하측 정반(12)과 상측 정반(13)과, 상기 상하 정반(12, 13) 사이에 배치되어 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 구멍(16a)을 갖고, 유성 운동을 하는 캐리어 플레이트(16)와, 그 캐리어 플레이트(16)를 움직이는 태양 기어(14) 및 인터널 기어(15)로 이루어진다. 하측 정반(12), 상측 정반(13), 태양 기어(14), 인터널 기어(15)는 각각, 장치 본체 박스(17) 내에 설치된 각각의 구동용 모터(18a, 18b, 18c, 18d)와 각각의 감속기(19a, 19b, 19c, 19d)에 의해 구동된다. 또한, 하측 정반(12), 상측 정반(13), 태양 기어(14), 인터널 기어(15)의 각각의 요소 중 2개 이상을, 동일한 모터를 이용하여 움직이는 것이어도 좋다. 또한, 연마의 목적에 따라서는, 상하 정반의 각각의 연마면에는 연마포(도시하지 않음)가 붙여질 수 있다. 또한, 정반의 연마 면과는 반대측에 냉각 재킷(20)이 장착되어 있어도 좋다. 또한, 장치 상측을 덮는 상부 커버(21)가 배치되어 있어도 좋다.
그리고, 본 발명의 양면 연마 장치(11)에서는, 박스(17) 내에 격벽(31a, 31b)이 설치되고, 박스(17) 내가 복수의 영역으로 분리되어 있다. 또한, 적어도, 하측 정반(12)을 구동하는 모터(18a)가, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있다. 또한, 하측 정반을 구동하는 감속기(19a)나, 상측 정반(13), 태양 기어(14), 인터널 기어(15)를 구동하는 각각의 모터(18b, 18c, 18d) 및 감속기(19b, 19c, 19d)가, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있어도 좋다. 또한, 각 모터 및 각 감속기에 대해서는, 2개 이상의 요소가 각각 서로 동일한 영역에 배치되어 있어도, 각각 서로 다른 영역에 배치되어 있어도 좋다. 도 1에 있어서는, 하측 정반(12)을 구동하는 모터(18a)가 배치 되어 있는 영역(제 1 영역), 하측 정반을 구동하는 감속기(19a) 및 상측 정반(13), 태양 기어(14), 인터널 기어(15)를 구동하는 각각의 모터(18b, 18c, 18d) 및 감속기(19b, 19c, 19d)가 배치되어 있는 영역(제 2 영역), 하측 정반(12)이 포함되는 영역(제 3 영역)의 3개의 영역에, 격벽(31a, 31b)에 의해 3분할되어 있는 예를 나타내고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 통상, 양면 연마 장치의 박스 내에는, 박스 내의 공기를 순환시키는 수단으로서 배기 덕트, 외기 취입구 등이 배치되어 있다. 본 발명에 관한 양면 연마 장치(11)에서는, 박스(17) 내가 복수의 영역으로 분할되어 있고, 각각의 영역에 대하여 개별적으로 공기의 순환 수단을 구비하는 것으로 하는 것이 바람직하다. 도 1에서는, 제 1 영역에는 외기 취입구(23a) 및 배기 덕트(22a)를, 제 2 영역에는 외기 취입구(23b), 송풍용 팬(24b) 및 배기 덕트(22b)를, 제 3 영역에는 외기 취입구(23c), 송풍용 팬(24c) 및 배기 덕트(22c)를 구비하고 있는 실시예를 예시하고 있다. 또한, 외기 취입구는, 각 영역에 외기를 취입할 수 있는 개구이면 좋고, 반드시 각 영역에 특별히 마련하지 않아도 좋다. 예를 들면, 도 1의 23a와 같이, 상부 커버(21)와 박스(17)와의 간극이라도 좋다. 또한, 상부 커버(21) 내와 연통하는 영역[도 1의 경우, 상기 제 3 영역은 상부 커버(21) 내의 영역과 박스(17)와 인터널 기어(15) 사이의 간극으로 연통하고 있음]이면, 도 1의 23c와 같이, 상부 커 버(21)에 외기 취입구를 마련하는 것으로, 영역 내를 공기가 순환하도록 해도 좋다. 또한, 배기 덕트(22a, 22b, 22c)는, 각 영역에 개별적으로 배기구를 갖고 있으면, 서로 합류하여, 집합 덕트(25)로부터 배기되는 것이라고 해도 좋다.
이러한 구성을 갖는 양면 연마 장치(11)를 이용하여 웨이퍼(W)의 양면 연마를 실시하려면, 캐리어 플레이트(16)의 웨이퍼 유지 구멍(16a)에 웨이퍼(W)를 유지 하고, 상하 정반(12, 13) 사이에 웨이퍼(W)를 협지하고, 상측 정반(13)측에서 압력을 걸치면서, 웨이퍼(W)와 상하 정반(12, 13)을 회전시키면서 그 가공면에 도시하지 않은 연마 슬러리 공급 수단으로부터 연마 슬러리를 공급하면서 연마를 실시한다. 본 발명의 양면 연마 장치(11)에서는, 하측 정반(12)을 구동하는 모터(18a)가, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있기 때문에, 연마를 실시할 때에, 하측 정반(12)를 구동하는 모터(18a)로부터 발생하는 열을, 하측 정반에 영향을 주는 일 없이 신속하게 양면 연마 장치(11)의 밖으로 배출할 수 있고, 열의 영향으로 발생하는 하측 정반(12)의 형상의 몇 안 되는 일그러짐, 특히 연마 장치의 운전 개시로부터의 경과시간에 의한 열환경의 변화에 의한 하측 정반(12)의 형상 변화를 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)를 안정한 형상으로 연마할 수 있다. 특히, 연마 장치의 운전 개시로부터의 경과시간이나 정지의 유무에 관계없이, 웨이퍼(W)를 안정한 형상으로 연마할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 하측 정반을 구동하는 감속기(19a)나, 상측 정 반(13), 태양 기어(14), 인터널 기어(15)를 구동하는 각각의 모터(18b, 18c, 18d) 및 감속기(19b, 19c, 19d)가, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있으면, 이들로부터 발생하는 열에 관해서도 마찬가지로 하측 정반에 영향을 주는 일 없이 양면 연마 장치(11)의 밖으로 배출할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 배기 덕트, 외기 취입구, 송풍용 팬(또는 블로어) 등의 공기의 순환 수단이, 박스 내의 격벽으로 분리된 각각의 영역에, 각각 개별적으로 구비되고 있으면, 격벽으로 분리된 각각의 영역에 대하여 개별적으로 공기의 순환을 실시할 수 있고, 각각의 영역에 있어서 개별의 온도 관리를 실시할 수 있고, 상기 각 발열원으로부터 발생한 열을 보다 효율적으로 장치 밖으로 배출할 수 있다.
또한, 도 2는 본 발명에 관한 양면 연마 장치(11)의 주요부를 상측으로부터 투시하여 개략적으로 도시한 장치도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 하측 정반(12), 상측 정반(13), 태양 기어(14), 인터널 기어(15)(각각 도 1 참조)를 구동하는 각각의 감속기(19a, 19b, 19c, 19d)에, 냉각용 유체를 냉각용 유체 공급 호스(43)로 순환 공급하여, 각 감속기를 냉각하는 냉각용 유체 공급 수단(42)을 구비하는 것으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 냉각용 유체 공급 수단(42)에 의해 각 감속기를 신속하게 제열함으로써, 보다 효율적으로 발열을 배출할 수 있다.
다만, 냉각용 유체 공급 수단(42)은, 일반적으로 모터나 펌프 등을 내부에 갖고, 발열원이 되기 때문에, 전술한 각 발열원의 경우와 같은 이유에 의해, 냉각 용 유체 공급 수단(42)은, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
더욱이, 격벽(31a, 31b)의 재질은 특히 한정되지 않지만, 강판 상에 우레탄 시트를 부설한 것이면, 염가의 재료로 강도와 높은 단열성을 겸비하는 격벽으로 할 수 있고, 분리된 영역 사이의 열의 이동을 보다 효과적으로 억제할 수 있으므로 바람직하다.
도 3은 본 발명에 관한 연마 장치의 다른 일례(제 2 실시예)로서 일면 연마 장치를 도시하고 있다.
이 일면 연마 장치(61)는, 주로, 회전가능한 원반 형상의 하측 정반(12)과, 웨이퍼(W)를 유지하고, 회전가능한 연마 헤드(63)로 이루어진다. 하측 정반(12)은, 장치 본체 박스(17) 내에 설치된 구동용 모터(18a)와 감속기(19a)에 의해 구동된다. 또한, 연마의 목적에 따라서는, 하측 정반(12)의 연마면에는 연마포(도시하지 않음)가 붙여질 수 있다. 또한, 하측 정반(12)의 연마면과는 반대측에 냉각 재킷(20)이 장착되어 있어도 좋다. 또한, 장치 상측을 덮는 상부 커버(21)가 배치되어 있어도 좋다.
그리고, 본 발명의 일면 연마 장치(61)에서는, 격벽이 설치되어 박스(17)가 복수의 영역으로 분리되고, 적어도, 하측 정반(12)을 구동하는 모터(18a)가, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있다. 도 3에 있어서는, 하측 정반(12)을 구동하는 모터(18a)가 배치되어 있는 영역(제 1 영역)과, 하측 정반을 구동하는 감속기(19a)가 배치되어 하측 정반(12)이 포함되어 있는 영역(제 2 영역)의 2개의 영역에, 격벽(31a)에 의해 2분할되어 있는 예를 나타내고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한 격벽을 마련하여, 하측 정반을 구동하는 감속기(19a)가, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있어도 좋다.
그 외에, 전술한 양면 연마 장치의 경우와 마찬가지로, 격벽에 의해 분리된 각각의 영역에, 각각 개별의 공기를 순환 시키는 수단이 배치되어 있어도 좋다. 도 3에는, 제 1 영역에 있어서 외기 취입구(23a) 및 배기 덕트(22a)를, 제 2 영역에 있어서 외기 취입구(23b), 송풍용 팬(24b) 및 배기 덕트(22b)를 구비하는 실시예를 예시하고 있다. 또한, 외기 취입구는, 각 영역에 외기를 취입할 수 있는 개구이면 좋다. 또한, 각각의 배기 덕트는 합류하여, 집합 덕트(25)로 전체를 배기 하는 것이라고 해도 좋다. 또한, 감속기(19a)에 냉각용 유체를 냉각용 유체 공급 호스로 공급하는 냉각용 유체 공급 수단을 구비해도 좋고, 이 경우, 냉각용 유체 공급 수단은 하측 정반(12)과는 다른 영역에 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 일면 연마 장치(61)를 이용하여 웨이퍼(W)의 일면 연마를 실시하려면, 연마 헤드(63)에 왁스 붙임이나 진공 흡착 등 여러 가지의 공지의 유지방법으로 웨이퍼(W)를 유지하고, 연마 헤드(63)측에서 압력을 걸치면서, 웨이퍼(W)와 연마 헤드(63)로 하측 정반(12)을 회전시키면서 그 가공면에 연마 슬러리를 공급하면서 연마를 실시한다. 본 발명의 일면 연마 장치(61)에서는, 하측 정반(12)을 구동하는 모터(18a)가, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있기 때문에, 전술한 양면 연마 장치의 경우와 마찬가지로, 연마를 실시할 때에, 하측 정반(12)을 구동하는 모터(18a)로부터 발생하는 열을, 하측 정반에 영향을 주는 일 없이 신속하게 일면 연마 장치(61)의 밖으로 배출할 수 있고, 열의 영향으로 발생하는 하측 정반(12)의 형상의 몇 안 되는 일그러짐을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)를 안정한 형상으로 연마할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1에 도시한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 양면 연마 장치(11)를 이용하여, 하측 정반(12), 상측 정반(13), 태양 기어(14), 인터널 기어(15)를 무부하 상태로 3시간 회전시키고[웨이퍼(W)를 세트하지 않고, 실제의 웨이퍼의 연마를 실시하지 않음], 장치 운전 전 및 장치 운전 후 하측 정반(12)의 표면 형상을 측정 하고, 각 모터 및 각 감속기의 발열에 의한 하측 정반(12)의 변형 상태의 측정을 실시했다. 또한, 하측 정반(12) 및 상측 정반(13)의 사이즈는 모두 외경 1420 mm, 내경 430 mm이며, 운전조건은, 하측 정반 회전수 50 rpm, 상측 정반 회전수는 하측 정반과는 반대 방향으로 30 rpm, 태양 기어 회전수 35 rpm, 인터널 기어 회전수 3 rpm로 했다.
또한, 하측 정반의 변형 상태의 측정은, 촉침식의 표면 형상 측정기로 실시했다. 그 결과, 장치 정지 시의 하측 정반 형상은 凹 1 ㎛ (하측 정반의 외주단과 중앙 부근의 최하점과의 차이가 1 ㎛)이며, 장치 운전 3시간 후의 형상은 凹 2.6 ㎛였다.
(비교예 1)
도 4에 도시한 바와 같은 종래의 양면 연마 장치(81)를 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 무부하 상태로 운전을 실시하고, 하측 정반의 표면 형상의 변화를 측정 했다.
그 결과, 장치 정지 시의 하측 정반 형상 凹 1 ㎛에 대해서, 장치 운전 3시간 후의 형상은 凹 11 ㎛와, 10 ㎛ 변화했다. 또한 장치 운전정지 후 1시간 후에 실시한 측정에서는, 凹 3.3 ㎛와, 장치 정지 상태의 형상으로 돌아오는 경향을 볼 수 있었다.
이상의 결과에서, 장치 운전에 의한 하측 정반 형상의 변화량은, 종래 장치의 10 ㎛에 대해서, 본 발명의 장치는 1.6 ㎛이며, 본 발명에 의한 하측 정반 형상의 안정성이 분명해졌다.
(실시예 2)
도 1에 도시한 바와 같은 본 발명의 양면 연마 장치(11)를 이용하여, 실제로 래핑이 끝난 상태에서 실리콘단결정 웨이퍼의 양면 폴리싱을 실시했다. 또한, 하측 정반(12) 및 상측 정반(13)의 사이즈는 모두 외경 1420 mm, 내경 430 mm이다. 1개에 대해 1개의 웨이퍼 유지 구멍(16a)을 갖는 캐리어 플레이트(16)를 1 배치(batch)에 대해 5개 이용하여, 1 배치에 5매의 직경 300 mm 실리콘단결정 웨이퍼를 연마했다. 연마포, 연마 슬러리는 통상의 것을 이용했다. 연마 조건은, 연마 하중 100 g/cm2, 하측 정반 회전수 50 rpm, 상측 정반 회전수를 하측 정반과 반대 향으로 30 rpm, 태양 기어 회전수 35 rpm, 인터널 기어 회전수 3 rpm로 하고, 1 배치의 연마 시간은 30분으로 했다.
장치를 12시간 이상 정지시킨 상태로부터 연마를 하여, 연마 배치의 진행에 의한 웨이퍼 형상의 변화를 비교했다.
그 결과, 1 배치째로부터 5 배치째까지 연속하여 평면형상이고, GBIR(global backside ideal range: 웨이퍼 이면을 평면에 교정한 상태로, 웨이퍼면 내에 1개의 기준면을 갖고, 이 기준면에 대한 최대, 최소의 위치 변위의 차이이며, 웨이퍼의 평탄성을 나타내는 지표가 됨)은 0.1㎛가 되었다.
본 발명의 양면 연마 장치(11)에서는, 강력한 발열원이 되는 하측 정반용 모터(18a)가, 격벽(31a)에 의해, 하측 정반(12)이 포함되는 영역과 격리되고 있기 때문에, 열의 영향에 의한 하측 정반(12)의 형상 변화가 억제되어, 웨이퍼의 평탄성 을 안정하게 얻을 수 있었던 것으로 고려된다.
(비교예 2)
도 4에 도시한 바와 같은 종래의 양면 연마 장치(81)를 이용하는 것 이외는 실시예 2와 같은 조건으로 실제로 웨이퍼(W)의 양면 연마를 실시했다. 또한, 캐리어 플레이트는 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 것을 사용했다.
그 결과, 1 배치째는 凸 형상으로 GBIR는 1 ㎛, 2 배치째는 凸 형상으로 GBIR는 0.2㎛, 3 배치째는 凹 형상의 상태로 GBIR는 0.2㎛, 4 배치째는 凹 형상의 상태로 GBIR는 0.4㎛, 5 배치째는 凹 형상의 상태로 GBIR는 0.5㎛가 되었다.
종래의 양면 연마 장치(81)에서는, 하측 정반용 모터(18a) 등으로부터 발생하는 열에 의한 영향으로, 하측 정반(82)의 형상이 조금 변화하고, 웨이퍼의 평탄성이 안정하지 않는 것으로 고려된다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시예는 단순한 예시이며, 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 기술 목표 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가져, 동일한 작용 효과를 상주하는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술 목표 범위에 포함된다.

Claims (9)

  1. 적어도, 하측 정반과, 상기 하측 정반을 구동하기 위한 모터 및 감속기와, 적어도 상기 하측 정반의 가공 작용면보다 아래의 부분을 덮는 박스를 구비하고, 상기 하측 정반에 웨이퍼를 압접하고, 상기 하측 정반을 회전시켜 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 장치에 있어서,
    상기 박스 내가 격벽으로 복수의 영역으로 분리되어 있고, 상기 하측 정반을 구동하는 모터가 상기 하측 정반이 포함되는 상기 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박스 내에 있어서, 상기 하측 정반을 구동하는 감속기가, 상기 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 박스 내의 격벽으로 분리된 각각의 영역은, 각각 개별적으로 공기의 순환 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 장치는, 적어도 상기 하측 정반을 구동하는 감속기에 냉각용 유체를 냉각용 유체 공급 호스로 순환 공급하여, 상기 감속기를 냉각하는 냉각용 유체 공급 수단을 구비하는 것으로서, 상기 냉각용 유체 공급 수단은, 상기 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 장치는, 상기 웨이퍼를 유지하는 연마 헤드를 구비하는 것으로서, 상기 연마 헤드로 상기 하측 정반에 상기 웨이퍼를 압접하여 연마하는 것인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 장치는, 상측 정반과, 태양 기어와, 인터널 기어와, 이들을 구동하는 각각의 모터 및 감속기와, 상기 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지 구멍을 갖는 복수의 캐리어 플레이트를 더 구비하는 것으로서, 상기 캐리어 플레이트의 상기 웨이퍼 유지 구멍에서 상기 웨이퍼를 유지하고, 상기 웨이퍼를 상기 하측 정반과 상 기 상측 정반으로 협지하고, 상기 태양 기어 및 상기 인터널 기어를 회전시켜 상기 캐리어 플레이트를 자전 및 공전시키면서 상기 하측 정반 및 상측 정반을 회전시켜 상기 웨이퍼를 양면 연마하는 양면 연마 장치인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상측 정반, 태양 기어, 인터널 기어를 구동하는 각각의 모터 및 감속기가, 상기 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 연마 장치는, 상기 하측 정반, 상측 정반, 태양 기어, 인터널 기어를 구동하는 각각의 감속기에 냉각용 유체를 냉각용 유체 공급 호스로 순환 공급하여, 상기 각각의 감속기를 냉각하는 냉각용 유체 공급 수단을 구비하는 것으로서, 상기 냉각용 유체 공급 수단은, 상기 하측 정반이 포함되는 영역과는 다른 영역에 배치 되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격벽은, 강판 상에 발포 우레탄 시트를 부설한 것인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
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