KR20240090576A - 연마 장치 및 연마 방법 - Google Patents

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겐지 고데라
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다. 연마 장치는, 보유 지지 스테이지(4)와, 연마 헤드(14)와, 제어 장치(1)를 구비한다. 제어 장치(1)는 막(F)의 제거를 판정하는 판정부(1d)를 구비하고 있다. 판정부(1d)는 회전 토크값이 설정 토크값으로 안정되었을 때에 막(F)의 제거를 결정한다.

Description

연마 장치 및 연마 방법
본 발명은 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다.
연마 테이프를 기판(예를 들어, 웨이퍼)의 주연부에 압박하여, 웨이퍼의 주연부를 연마하는 연마 장치가 알려져 있다. 이러한 연마 장치는, 소정의 연마 조건에 기초하여, 연마 대상이 되는 웨이퍼를 연마한다.
일본 특허 공개 제2006-066891호 공보 일본 특허 공개 제2013-103318호 공보 일본 특허 공개 제2017-124471호 공보
그러나 연마 대상이 되는 웨이퍼에는, 변동(예를 들어, 막 두께의 변동, 에지 커트양의 변동)이 존재하는 경우가 있어, 미리 결정된 연마 조건에서 웨이퍼를 연마함으로써, 연마 부족이나 과연마와 같은 이상 연마가 발생할 우려가 있다.
그래서 본 발명은 연마 부족 및 과연마를 방지할 수 있는 연마 장치 및 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양태에서는, 베어 웨이퍼 위에 막이 형성된 기판을 회전시키는 보유 지지 스테이지와, 상기 기판의 주연부를 연마하는 연마 헤드와, 상기 연마 헤드의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하는 연마 장치가 제공된다. 상기 제어 장치는, 상기 기판의 주연부를 연마했을 때에 있어서의 상기 보유 지지 스테이지의 회전 토크값을 실시간으로 감시하는 토크 검출부와, 상기 베어 웨이퍼를 연마했을 때에 있어서의 상기 보유 지지 스테이지의 회전 토크값을 설정 토크값으로서 기억하는 기억부와, 상기 막의 제거를 판정하는 판정부를 구비하고 있고, 상기 판정부는, 상기 회전 토크값이 상기 설정 토크값으로 안정되었을 때에 상기 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 상기 기판의 주연부는, 상기 기판의 최외주면보다도 상기 기판의 반경 방향 내측에 위치하는 에지부를 포함하고 있고, 상기 기억부는, 상기 베어 웨이퍼의 에지부를 연마했을 때의 설정 에지 토크값을 기억하고 있고, 상기 판정부는, 상기 기판의 에지부를 연마했을 때에 있어서의 상기 회전 토크값이 상기 설정 에지 토크값으로 안정되었을 때에 상기 기판의 에지부의 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 상기 제어 장치는, 상기 기판의 에지부를, 상기 기판의 반경 방향을 따라 복수의 연마 영역으로 분할하고, 상기 복수의 연마 영역마다 연마 조건을 설정하는 설정부를 구비하고 있다.
일 양태에서는, 상기 설정부는, 상기 연마 조건으로서, 적어도, 상기 복수의 연마 영역 사이에 있어서의 상기 연마 헤드의 이동 속도를 설정한다.
일 양태에서는, 상기 제어 장치는, 상기 판정부가 상기 복수의 연마 영역 중 적어도 하나의 연마 영역에 있어서의 상기 막의 제거를 결정하면, 상기 막의 제거가 결정된 연마 영역을 제외한 다른 연마 영역을 연마하도록 상기 연마 헤드의 동작을 제어한다.
일 양태에서는, 상기 설정부는, 상기 회전 토크값과 상기 설정 에지 토크값 사이의 차분에 기초하여, 상기 연마 헤드의 이동 속도를 변경한다.
일 양태에서는, 상기 제어 장치는, 상기 연마 헤드를 상기 기판에 대하여 수직 방향으로 이동시키도록 구성되어 있고, 상기 판정부는, 상기 회전 토크값이 상기 설정 토크값으로 안정되었을 때에 상기 수직 방향에 있어서의 상기 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 상기 제어 장치는, 상기 연마 헤드를 상기 기판에 대하여 평행 방향으로 이동시키도록 구성되어 있고, 상기 제어 장치는, 상기 판정부가 상기 수직 방향에 있어서의 상기 막의 제거를 결정한 후에, 상기 연마 헤드를 상기 평행 방향으로 이동시킨다.
일 양태에서는, 상기 기판의 주연부는, 상기 기판의 최외주면인 베벨부를 포함하고 있고, 상기 기억부는, 상기 베어 웨이퍼의 베벨부를 연마했을 때의 설정 베벨 토크값을 기억하고 있고, 상기 판정부는, 상기 기판의 베벨부를 연마했을 때에 있어서의 상기 회전 토크값이 상기 설정 베벨 토크값으로 안정되었을 때에 상기 기판의 베벨부의 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 상기 연마 장치는, 상기 기판의 베벨부의 단면 형상을 측정하는 단면 측정 장치를 구비하고 있고, 상기 기억부는, 상기 단면 측정 장치에 의해 측정된 상기 베벨부의 단면 형상과 상기 설정 베벨 토크값의 상관 관계를 기억하고 있고, 상기 판정부는, 상기 상관 관계에 기초하여 상기 기판의 베벨부의 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 베어 웨이퍼 위에 막이 형성된 기판을 보유 지지 스테이지에 의해 회전시키면서, 상기 기판의 주연부를 연마하는 연마 방법이 제공된다. 연마 방법은, 상기 기판의 주연부를 연마했을 때에 있어서의 상기 보유 지지 스테이지의 회전 토크값을 실시간으로 감시하고, 상기 회전 토크값과, 상기 베어 웨이퍼를 연마했을 때에 있어서의 상기 보유 지지 스테이지의 설정 토크값을 비교하여, 상기 회전 토크값이 상기 설정 토크값으로 안정되었을 때에 상기 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 상기 기판의 주연부에 포함되는, 상기 기판의 최외주면보다도 상기 기판의 반경 방향 내측에 위치하는 에지부를 연마했을 때의 설정 에지 토크값과, 상기 기판의 에지부를 연마했을 때에 있어서의 상기 회전 토크값을 비교하여, 상기 회전 토크값이 상기 설정 에지 토크값으로 안정되었을 때에 상기 기판의 에지부의 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 상기 기판의 에지부를, 상기 기판의 반경 방향을 따라 복수의 연마 영역으로 분할하고, 상기 복수의 연마 영역마다 연마 조건을 설정한다.
일 양태에서는, 상기 연마 조건으로서, 적어도, 상기 복수의 연마 영역 사이에 있어서의 상기 연마 헤드의 이동 속도를 설정한다.
일 양태에서는, 상기 복수의 연마 영역 중 적어도 하나의 연마 영역에 있어서의 상기 막의 제거를 결정하면, 상기 막의 제거가 결정된 연마 영역을 제외한 다른 연마 영역을 연마한다.
일 양태에서는, 상기 회전 토크값과 상기 설정 에지 토크값 사이의 차분에 기초하여, 상기 연마 헤드의 이동 속도를 변경한다.
일 양태에서는, 상기 연마 헤드를 상기 기판에 대하여 수직 방향으로 이동시키고, 상기 회전 토크값이 상기 설정 토크값으로 안정되었을 때에 상기 수직 방향에 있어서의 상기 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 상기 수직 방향에 있어서의 상기 막의 제거를 결정한 후에, 상기 연마 헤드를, 상기 기판에 대하여 평행 방향으로 이동시킨다.
일 양태에서는, 상기 기판의 주연부에 포함되는, 상기 기판의 최외주면인 베벨부를 연마했을 때의 설정 베벨 토크값과, 상기 기판의 베벨부를 연마했을 때에 있어서의 상기 회전 토크값을 비교하여, 상기 회전 토크값이 상기 설정 베벨 토크값으로 안정되었을 때에 상기 기판의 베벨부의 막의 제거를 결정한다.
일 양태에서는, 상기 기판의 베벨부의 단면 형상을 측정하는 단면 측정 장치에 의해 측정된 상기 베벨부의 단면 형상과 상기 설정 베벨 토크값의 상관 관계에 기초하여, 상기 기판의 베벨부의 막의 제거를 결정한다.
제어 장치는, 보유 지지 스테이지의 회전 토크값 및 설정 토크값에 기초하여, 막의 제거를 결정한다. 따라서 연마 장치는, 연마 부족이나 과연마와 같은 이상 연마를 발생시키지 않고, 고정밀도로 기판을 연마할 수 있다.
도 1a는 기판의 주연부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 1b는 기판의 주연부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 2는 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 3은 베어 웨이퍼를 연마했을 때의 회전 토크값의 변동을 나타내는 도면이다.
도 4는 베어 웨이퍼 위에 형성된 막을 연마했을 때의 회전 토크값의 변동을 나타내는 도면이다.
도 5는 복수의 연마 영역으로 분할된 웨이퍼의 에지부를 도시하는 도면이다.
도 6은 연마 헤드에 의해 제거된 1st 포지션에 있어서의 막을 도시하는 도면이다.
도 7은 1st 포지션에 있어서의 막을 연마했을 때의 회전 토크값의 변동을 나타내는 도면이다.
도 8a는 연마 헤드의 이동 속도가 너무 빠른 경우에 있어서의 막의 제거 상태를 나타내는 도면이다.
도 8b는 연마 헤드의 이동 속도가 너무 빠른 경우에 있어서의 막의 제거 상태를 도시하는 도면이다.
도 9a는 연마 헤드의 이동 속도가 적절한 속도인 경우에 있어서의 막의 제거 상태를 나타내는 도면이다.
도 9b는 연마 헤드의 이동 속도가 적절한 속도인 경우에 있어서의 막의 제거 상태를 도시하는 도면이다.
도 10은 막의 두께에 따라서 변동하는 회전 토크값을 나타내는 도면이다.
도 11은 연마 헤드를 경사지게 하는 헤드 틸트 기구를 도시하는 도면이다.
도 12는 연마 헤드를 경사지게 하는 헤드 틸트 기구를 도시하는 도면이다.
도 13a는 웨이퍼의 단면 형상의 예를 도시하는 도면이다.
도 13b는 웨이퍼의 단면 형상의 예를 도시하는 도면이다.
도 14a는 베어 웨이퍼의 베벨부를 연마했을 때의 회전 토크값의 변동의 예를 나타내는 도면이다.
도 14b는 베어 웨이퍼의 베벨부를 연마했을 때의 회전 토크값의 변동의 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 웨이퍼의 베벨부의 단면 형상을 측정하는 단면 측정 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 기판의 주연부를 도시하는 확대 단면도이다. 보다 구체적으로는, 도 1a는 소위 스트레이트형의 기판의 단면도이고, 도 1b는 소위 라운드형의 기판의 단면도이다.
기판의 예로서는, 웨이퍼를 들 수 있다. 기판의 주연부는, 베벨부 및 에지부를 포함하는 영역으로서 정의된다. 도 1a의 웨이퍼 W에 있어서, 베벨부 S는, 상측 경사부(상측 베벨부) P, 하측 경사부(하측 베벨부) Q, 및 측부(에이펙스부) R로 구성되는 웨이퍼 W의 최외주면이다.
도 1b의 웨이퍼 W에 있어서는, 베벨부 S는, 웨이퍼 W의 최외주면을 구성하는, 만곡된 단면을 갖는 부분이다. 에지부 T1은, 베벨 S보다도 반경 방향 내측에 위치하는 환상의 평탄부이다. 에지부 T1은, 베벨 S에 접속되어 있다. 에지부 T1은, 톱 에지부라고도 불린다.
도 1a 및 도 1b에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 W는 베어 웨이퍼 B 위에 막 F가 형성된 구조를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 베어 웨이퍼 B는, 베어 실리콘 웨이퍼(Bare-Si)이다. 이하에 설명하는 연마 장치는, 웨이퍼 W의 주연부(즉, 에지부 T1 및 베벨부 S)에 있어서의 막 F를 제거하도록 구성되어 있다. 이하, 연마 장치의 상세한 구조에 대하여 설명한다.
도 2는 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 연마 장치는, 기판의 일례인 웨이퍼 W를 보유 지지하고, 회전 축심 CL을 중심으로 웨이퍼 W를 회전시키는 웨이퍼 회전 장치(기판 회전 장치)(3)와, 웨이퍼 W의 주연부를 연마하는 연마 유닛(10)을 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 하나의 연마 유닛(10)이 마련되어 있지만, 복수의 연마 유닛(10)이 마련되어도 된다.
연마 장치는, 웨이퍼 회전 장치(3) 및 연마 유닛(10)의 동작을 제어하는 제어 장치(1)를 더 구비하고 있다. 제어 장치(1)는, 웨이퍼 회전 장치(3) 및 연마 유닛(10)에 전기적으로 접속되어 있다.
제어 장치(1)는, 프로그램이 저장된 기억부(1a)와, 프로그램에 따라서 연산을 실행하는 처리부(1b)를 구비하고 있다. 처리부(1b)는, 기억부(1a)에 저장되어 있는 프로그램에 따라서 연산을 행하는 CPU(중앙 처리 장치) 또는 GPU(그래픽 프로세싱 유닛) 등을 포함한다. 기억부(1a)는, 처리부(1b)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. 제어 장치(1)는, 전용의 컴퓨터 또는 범용의 컴퓨터로 구성되어 있다.
웨이퍼 회전 장치(3)는, 웨이퍼 W의 하면을 보유 지지하기 위한 웨이퍼 보유 지지면(기판 지지면)(4a)을 갖는 보유 지지 스테이지(4)와, 회전 축심 CL을 중심으로, 웨이퍼 보유 지지면(4a)을 회전시키는 모터(8)를 구비하고 있다. 웨이퍼 보유 지지면(4a)에는, 홈(4b)이 형성되어 있고, 홈(4b)은 진공 라인(9)에 연통되어 있다. 웨이퍼 W가 웨이퍼 보유 지지면(4a)에 놓인 상태에서 홈(4b)에 진공이 형성되면, 웨이퍼 W는 진공 흡인에 의해 웨이퍼 보유 지지면(4a)에 보유 지지된다.
연마 유닛(10)은, 웨이퍼 W의 주연부를 연마 테이프(12)로 연마하는 연마 헤드(14)와, 연마 테이프(12)를 연마 헤드(14)에 공급하고, 연마 헤드(14)로부터 회수하는 연마 테이프 공급 기구(16)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 연마 헤드(14)는, 웨이퍼 보유 지지면(4a)에 보유 지지된 웨이퍼 W의 에지부 T1의 상방에 배치되어 있다.
연마 테이프 공급 기구(16)는, 연마 테이프(12)를 권출하는 권출 릴(17)과, 연마 테이프(12)를 권취하는 권취 릴(18)을 구비하고 있다. 권출 릴(17) 및 권취 릴(18)에는 텐션 모터(21, 22)가 각각 연결되어 있다. 각각의 텐션 모터(21, 22)는, 권출 릴(17) 및 권취 릴(18)에 소정의 토크를 부여하여, 연마 테이프(12)에 소정의 텐션을 걸 수 있도록 되어 있다.
연마 테이프(12)는, 연마 테이프(12)의 연마면이 웨이퍼 W를 향하도록 연마 헤드(14)에 공급된다. 즉, 연마 테이프(12)는, 권출 릴(17)로부터 연마 헤드(14)에 공급되고, 연마에 사용된 연마 테이프(12)는 권취 릴(18)에 회수된다. 연마 테이프(12)의 편면은, 지립이 고정된 연마면을 구성하고 있다.
연마 헤드(14)는, 헤드 지지 부재(25)에 고정되어 있다. 헤드 지지 부재(25)는, 연마 헤드 이동 기구(26)에 연결되어 있다. 이 연마 헤드 이동 기구(26)는, 연마 헤드(14) 및 연마 테이프(12)를, 웨이퍼 보유 지지면(4a)의 반경 방향, 즉 웨이퍼 W의 반경 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다.
보다 구체적으로는, 연마 헤드 이동 기구(26)는, 헤드 지지 부재(25)에 연결된 볼 나사 기구(28)와, 볼 나사 기구(28)를 작동시키는 모터(29)를 구비하고 있다. 볼 나사 기구(28)는, 헤드 지지 부재(25)에 고정된 너트 기구(28a)와, 너트 기구(28a)에 나사 결합하는 나사축(28b)을 구비하고 있다. 나사축(28b)은 베어링(30)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있고, 또한 모터(29)에 연결되어 있다. 모터(29)에는, 서보 모터 또는 스테핑 모터가 사용된다.
연마 헤드 이동 기구(26)는, 제어 장치(1)에 전기적으로 접속되어 있고, 연마 헤드 이동 기구(26)의 동작은 제어 장치(1)에 의해 제어된다. 제어 장치(1)가 연마 헤드 이동 기구(26)에 지령을 발하여, 모터(29) 및 나사축(28b)을 일방향으로 회전시키면, 너트 기구(28a) 및 헤드 지지 부재(25)가 외측으로 이동하고, 연마 헤드(14) 및 연마 테이프(12)는, 웨이퍼 W의 반경 방향(웨이퍼 보유 지지면(4a)의 반경 방향)에 있어서 외측으로 이동한다.
제어 장치(1)가 연마 헤드 이동 기구(26)에 지령을 발하여, 모터(29) 및 나사축(28b)을 역방향으로 회전시키면, 너트 기구(28a) 및 헤드 지지 부재(25)가 내측으로 이동하고, 연마 헤드(14) 및 연마 테이프(12)는, 웨이퍼 W의 반경 방향(웨이퍼 보유 지지면(4a)의 반경 방향)에 있어서 내측으로 이동한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 연마 헤드(14)는, 연마 테이프(12)를 웨이퍼 W의 에지부 T1에 압박하는 압박 부재(35)와, 압박 부재(35)를 웨이퍼 보유 지지면(4a)에 대하여 수직인 방향(즉, 웨이퍼 W의 상면에 대하여 수직인 방향)으로 이동시키는 에어 실린더(37)를 구비하고 있다. 연마 헤드(14)는, 웨이퍼 보유 지지면(4a)에 대하여 수직으로 배치되어 있다.
연마 장치는, 웨이퍼 W의 막 F를 제거하도록 구성되어 있다. 그러나 웨이퍼 W에는, 변동(예를 들어, 막 F의 두께)이 존재하는 경우가 있기 때문에, 소정의 연마 조건에 기초하여 모든 웨이퍼 W를 연마하면, 연마 부족이나 과연마와 같은 이상 연마가 발생할 우려가 있다. 그래서 제어 장치(1)는, 막 F(도 1a 및 도 1b 참조)의 제거를 정확하게 결정하도록 구성되어 있다. 이하, 제어 장치(1)의 구성에 대해서 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(1)는, 웨이퍼 W의 주연부(본 실시 형태에서는, 에지부 T1)를 연마했을 때에 있어서의 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값(본 실시 형태에서는, 회전 에지 토크값)을 실시간으로 감시하는 토크 검출부(1c)와, 막 F의 제거를 판정하는 판정부(1d)를 구비하고 있다.
도 3은 베어 웨이퍼를 연마했을 때의 회전 토크값의 변동을 나타내는 도면이다. 도 4는 베어 웨이퍼 위에 형성된 막을 연마했을 때의 회전 토크값의 변동을 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4에 있어서, 횡축은 웨이퍼 W의 처리 시간을 나타내고 있고, 종축은 스테이지 토크(즉, 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크)를 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 실시 형태에서는, 베어 웨이퍼 B 위에는, 막 F가 형성되어 있지 않기 때문에, 연마 헤드(14)가 베어 웨이퍼 B를 연마해도, 모터(8)에 가해지는 부하는 변화하지 않는다. 따라서, 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값은, 베어 웨이퍼 B의 연마 중에 있어서 일정하다. 기억부(1a)는, 이 베어 웨이퍼 B를 연마했을 때의 회전 토크값을, 보유 지지 스테이지(4)의 설정 토크값으로서 기억하고 있다. 본 실시 형태에서는, 이 회전 토크값은, 베어 웨이퍼 B의 에지부 T1을 연마했을 때의 값이기 때문에, 설정 에지 토크값이라고 불려도 된다. 설정 토크값은, 막 F의 제거를 결정하기 위한 기준값이다.
베어 웨이퍼 B 위에 형성된 막 F는, 베어 웨이퍼 B보다도 연질인 재료로 구성되어 있다. 따라서, 연마 헤드(14)가 막 F를 연마했을 때에 있어서의 보유 지지 스테이지(4)에 가해지는 부하는, 연마 헤드(14)가 베어 웨이퍼 B를 연마했을 때에 있어서의 보유 지지 스테이지(4)에 가해지는 부하보다도 작다. 결과적으로, 막 F의 연마를 개시했을 때에 있어서의 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값은, 베어 웨이퍼 B를 연마했을 때에 있어서의 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값보다도 작다.
웨이퍼 W의 연마를 계속하면, 막 F가 서서히 제거되어, 웨이퍼 W의 표면은 막 F 및 베어 웨이퍼 B가 혼재한 상태가 된다. 그러면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값이 서서히 증가하고, 이윽고 회전 토크값이 설정 토크값에 도달한다. 상술한 바와 같이, 설정 토크값은, 베어 웨이퍼 B를 연마했을 때에 있어서의 회전 토크값에 상당하기 때문에, 판정부(1d)는, 현재의 회전 토크값과 설정 토크값을 비교하여, 회전 토크값이 설정 토크값에 도달했을 때에, 막 F의 제거를 결정할 수 있다.
막 F의 제거를 보다 고정밀도로 결정하기 위해, 판정부(1d)는, 회전 토크값이 설정 토크값으로 안정되었을 때에, 막 F의 제거를 결정하는 것이 바람직하다. 막 F와 베어 웨이퍼 B가 혼재한 상태에서는, 회전 토크값은 변동하여, 불안정해진다.
그래서 제어 장치(1)는, 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값이 설정 토크값에 도달한 후, 회전 토크값이 안정될 때까지 웨이퍼 W의 연마를 계속한다. 소정의 처리 시간이 경과한 후, 판정부(1d)는, 회전 토크값이 안정되었을 때에, 막 F의 제거를 결정한다. 이러한 구성에 의해, 판정부(1d)는, 완전한 막 F의 제거를 결정할 수 있다. 소정의 처리 시간은, 웨이퍼 W의 과연마가 발생하지 않는 단시간으로 결정된다.
본 실시 형태에 따르면, 제어 장치(1)는, 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값 및 설정 토크값에 기초하여 막 F의 제거를 결정하도록 구성되어 있다. 따라서, 연마 장치는, 연마 부족이나 과연마와 같은 이상 연마를 발생시키지 않고, 최적의 연마량으로 기판을 연마할 수 있다.
도 5는 복수의 연마 영역으로 분할된 웨이퍼의 에지부를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(1)는, 웨이퍼 W의 에지부 T1을, 웨이퍼 W의 반경 방향을 따라서 복수의 연마 영역으로 분할하고, 복수의 연마 영역마다 연마 조건을 설정하는 설정부(1e)(도 2 참조)를 구비해도 된다.
도 5에 도시하는 실시 형태에서는, 설정부(1e)는, 에지부 T1를 5개의 연마 영역으로 분할하고 있다(도 5의 1st 포지션 내지 5th 포지션 참조). 그러나 연마 영역의 수는, 본 실시 형태에서는 한정되지 않고, 에지부 T1을 적어도 2개의 연마 영역으로 분할해도 된다. 본 실시 형태에서는, 1st 포지션은 웨이퍼 W의 중심측에 배치되어 있고, 5th 포지션은 웨이퍼 W의 최외주면측에 배치되어 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(1)는, 먼저, 연마 헤드 이동 기구(26)를 동작시켜, 헤드 퇴피 위치에 있는 연마 헤드(14)를 소정의 연마 위치(연마 개시 위치)까지 이동시킨다. 연마 헤드(14)가 연마 위치까지 이동하면, 제어 장치(1)는, 에어 실린더(37)를 동작시켜, 압박 부재(35)를 연마 테이프(12)와 함께 하강시킨다.
제어 장치(1)는, 압박 부재(35)의 하강에 의해, 연마 테이프(12)를 웨이퍼 W의 표면(즉, 막 F)에 접촉시킨다. 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)를 웨이퍼 W의 표면에 대하여 수직 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 1st 포지션에 있어서의 대기 시간을 설정함으로써, 연마 헤드(14)는, 1st 포지션(즉, 연마 개시 위치)에 있어서의 막 F를 제거한다.
도 6은 연마 헤드에 의해 제거된 1st 포지션에 있어서의 막을 도시하는 도면이다. 도 7은 1st 포지션에 있어서의 막을 연마했을 때의 회전 토크값의 변동을 나타내는 도면이다. 도 7에 있어서, 횡축은 웨이퍼 W의 처리 시간을 나타내고 있고, 종축은 스테이지 토크를 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 1st 포지션에 있어서의 막 F의 연마가 진행되면, 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값이 서서히 증가하고, 이윽고 회전 토크값이 설정 토크값에 도달한다. 판정부(1d)는, 회전 토크값이 설정 토크값으로 안정되었을 때에 수직 방향에 있어서의 막 F의 제거를 결정하고, 연마 헤드(14)의 베어 웨이퍼 B에의 도달을 결정한다.
1st 포지션에 있어서의 막 F가 제거된 후, 제어 장치(1)는, 연마 헤드 이동 기구(26)를 동작시켜, 연마 헤드(14)를 2nd 포지션으로부터 5th 포지션까지 이동시킨다. 상술한 바와 같이, 제어 장치(1)의 설정부(1e)는, 복수의 연마 영역마다 연마 조건을 설정하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 설정부(1e)는, 연마 조건으로서, 적어도, 복수의 연마 영역 사이에 있어서의 연마 헤드(14)의 이동 속도를 설정한다. 다른 연마 조건으로서, 예를 들어 에어 실린더(37)의 압박력, 연마 테이프(12)의 연마 헤드(14)에의 공급 속도를 들 수 있다.
도 5에 도시하는 실시 형태에서는, 설정부(1e)는, 1st 포지션으로부터 2nd 포지션까지 연마 헤드(14)를 1st 속도로 이동시키고, 2nd 포지션으로부터 3rd 포지션까지 연마 헤드(14)를 2nd 속도로 이동시킨다. 또한, 설정부(1e)는, 3rd 포지션으로부터 4th 포지션까지 연마 헤드(14)를 3rd 속도로 이동시키고, 4th 포지션으로부터 5th 포지션까지 연마 헤드(14)를 4th 속도로 이동시킨다.
설정부(1e)는, 1st 속도로부터 4th 속도까지의 각 속도를, 막 F의 두께에 기초하여 결정해도 된다. 기억부(1a)는, 막 F의 두께에 관한 데이터를 기억하고 있다. 따라서, 설정부(1e)는, 기억부(1a)에 기억되어 있는 막 F의 데이터에 기초하여, 1st 속도로부터 4th 속도까지의 각 속도를 결정할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 막 F의 두께는, 연마 장치에 내장된 막 두께 측정기(도시하지 않음) 또는 연마 장치의 외부에 배치된 막 두께 측정기(도시하지 않음)에 의해 측정되어도 된다. 다른 실시 형태에서는, 막 F의 두께는, 연마 대상이 되는 웨이퍼 W와 동일한 구조를 갖는 웨이퍼의 막 두께 정보에 기초하여 결정해도 된다. 또 다른 실시 형태에서는, 막 F의 두께는, 웨이퍼 W와 동일한 구조를 갖는 웨이퍼를 과거에 연마했을 때의 실험 결과에 기초하여 결정해도 된다.
막 F의 제거량은, 연마 헤드(14)의 이동 속도에 의존한다. 연마 헤드(14)의 이동 속도가 느린 경우, 막 F의 제거량은 커진다. 반대로, 연마 헤드(14)의 이동 속도가 빠른 경우, 막 F의 제거량은 작아진다. 따라서, 설정부(1e)는, 막 F의 두께가 두꺼운 연마 영역에 있어서의 연마 헤드(14)의 이동 속도를 느리게 하고, 막 F의 두께가 얇은 연마 영역에 있어서의 연마 헤드(14)의 이동 속도를 빠르게 해도 된다. 이러한 구성에 의해, 막 F를 제거하기 위하여 필요한 연마 시간을 단축할 수 있고, 결과적으로 연마 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
일 실시 형태에서는, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)를 5th 포지션까지 이동시킨 후, 웨이퍼 W의 연마를 종료해도 된다. 이 경우, 제어 장치(1)는, 5th 포지션에 있어서, 에어 실린더(37)를 동작시켜, 압박 부재(35)를 상승시킨다(도 5의 가압 OFF 참조). 그 후, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)를 헤드 퇴피 위치까지 이동시켜, 웨이퍼 W의 연마를 종료한다.
도 8a 및 도 8b는 연마 헤드의 이동 속도가 너무 빠른 경우에 있어서의 막의 제거 상태를 도시하는 도면이다. 도 8a에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(1)는, 압박 부재(35)를 하강시켜, 1st 포지션에 있어서의 막 F를 제거한다. 그 후, 제어 장치(1)는, 연마 헤드 이동 기구(26)를 동작시켜, 연마 헤드(14)를 1st 포지션으로부터 5th 포지션까지 이동시킨다.
도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 연마 헤드(14)의 이동 속도가 너무 빠른 경우, 연마 테이프(12)가 막 F 위로 올라앉아 버려, 연마 헤드(14)는, 막 F를 제거할 수 없다. 그래서 제어 장치(1)는, 토크 검출부(1c)에 의해 검출되는 현재의 회전 토크값에 기초하여, 연마 헤드 이동 기구(26)의 동작을 피드백 제어해도 된다. 보다 구체적으로는, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)의 웨이퍼 W의 반경 방향으로의 이동에 의해, 회전 토크값이 설정 토크값보다도 낮아진 경우, 회전 토크값이 설정 토크값에 도달할 때까지, 연마 헤드(14)의 이동 속도를 느리게 해도 된다.
도 9a 및 도 9b는 연마 헤드의 이동 속도가 적절한 속도인 경우에 있어서의 막의 제거 상태를 도시하는 도면이다. 제어 장치(1)는, 회전 토크값과 설정 토크값 사이의 차분이 작아지도록, 연마 헤드(14)의 이동 속도를 변경한다. 이와 같은 구성에 의해, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)를, 항상 최적의 이동 속도로 이동시킬 수 있고, 결과적으로 도 9a 및 도 9b에 도시하는 바와 같이, 연마 헤드(14)는, 막 F를 확실하게 제거할 수 있다. 이와 같이 하여, 제어 장치(1)(보다 구체적으로는, 설정부(1e))는 회전 토크값과 설정 토크값 사이의 차분에 기초하여, 연마 헤드(14)의 이동 속도를 변경해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)를 5th 포지션까지 이동시킨 후, 웨이퍼 W의 연마를 종료하지만, 일 실시 형태에서는, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)를 5th 포지션까지 이동시킨 후, 다시 연마 헤드(14)를 1st 포지션까지 이동시켜, 웨이퍼 W의 연마를 반복해도 된다. 바꾸어 말하면, 제어 장치(1)는, 연마 헤드 이동 기구(26)를 동작시켜, 연마 헤드(14)를 왕복 이동시켜도 된다.
이 경우, 제어 장치(1)는, 연마 테이프(12)를 웨이퍼 W에 압박한 채, 연마 헤드(14)를 5th 포지션으로부터 1st 포지션까지 이동시켜도 된다. 제어 장치(1)는, 연마 테이프(12)를 웨이퍼 W로부터 이격시킨 상태에서, 연마 헤드(14)를 5th 포지션으로부터 1st 포지션까지 이동시켜도 된다.
제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)를 왕복 이동시키는 경우, 연마 헤드(14)를, 기준이 되는 이동 속도(즉, 기준 속도)보다도 빠른 속도로 이동시켜도 된다. 기준 속도는, 가장 단시간에 웨이퍼 W의 막 F를 제거하는 것이 가능한 속도이고, 축적된 웨이퍼 W의 연마 데이터에 기초하여 결정된다. 기억부(1a)는, 기준 속도에 관한 연마 데이터를 기억하고 있다.
연마 헤드(14)를 기준 속도보다도 빠른 속도로 왕복 이동시킴으로써, 연마 헤드(14)는, 복수회에 걸쳐 막 F를 서서히 제거할 수 있다. 따라서, 토크 검출부(1c)는 회전 토크값의 약간의 변동을 고정밀도로 검출할 수 있다. 결과적으로, 판정부(1d)는, 보다 고정밀도로, 막 F의 제거를 결정할 수 있다.
도 10은 막의 두께에 따라서 변동하는 회전 토크값을 나타내는 도면이다. 도 10에 있어서, 횡축은 처리 시간을 나타내고 있고, 종축은 스테이지 토크를 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 연마 헤드(14)가 막 F를 연마하면, 회전 토크값은 설정 토크값보다도 작은 값이 된다. 반대로, 연마 헤드(14)가 베어 웨이퍼 B(즉, 웨이퍼 W의, 막 F가 존재하지 않는 부분)를 연마하면, 회전 토크값은 설정 토크값에 도달한다.
이와 같이, 판정부(1d)는, 토크 검출부(1c)에 의해 검출된 회전 토크값의 크기에 의해 막 F의 유무를 판정할 수 있기 때문에, 제어 장치(1)는, 이 판정 결과에 기초하여, 웨이퍼 W의 연마 중에 있어서의 연마 조건을 자동적으로 변경할 수 있다.
보다 구체적으로는, 제어 장치(1)는, 판정부(1d)가 복수의 연마 영역 중 적어도 하나의 연마 영역에 있어서의 막 F의 제거를 결정하면, 막 F의 제거가 결정된 연마 영역을 제외한 다른 연마 영역을 연마하도록 연마 헤드(14)의 동작을 제어한다. 이와 같은 구성에 의해, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)에 의한, 막 F가 존재하지 않는 부분의 과연마를 방지할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 제어 장치(1)는, 막 F의 제거가 결정된 연마 영역에 있어서의, 연마 헤드(14)의 이동 속도를 상승시키고, 다른 연마 영역에 있어서의, 연마 헤드(14)의 이동 속도를 저하시켜도 된다. 일 실시 형태에서는, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)가 막 F의 제거가 결정된 연마 영역에 도달하면, 연마 헤드(14)의 압박 부재(35)를 상승시켜도 된다.
연마 헤드(14)를 왕복 이동시키는 경우, 제어 장치(1)는, 소정의 횟수만, 연마 헤드(14)를 1st 포지션으로부터 5th 포지션까지 이동시킨 후, 특정한 포지션의 연마를 피하도록, 연마 헤드 이동 기구(26)를 동작시켜도 된다. 예를 들어, 제어 장치(1)는, 3회만, 연마 헤드(14)를 1st 포지션으로부터 5th 포지션까지 왕복 이동시키고, 4회째 이후, 연마 헤드(14)를 1st 포지션으로부터 2nd 포지션까지 왕복 이동시켜도 된다. 바꾸어 말하면, 제어 장치(1)는, 4회째 이후, 3rd 포지션으로부터 5th 포지션까지의 웨이퍼 W의 연마를 생략한다.
일 실시 형태에서는, 제어 장치(1)는, 미리, 웨이퍼 W를 마무리 연마하기 위한 연마 테이프를 구비하는 연마 헤드(도시 생략)에 의해 1st 포지션으로부터 5th 포지션까지 연마시켜도 된다. 이 연마에 의해, 판정부(1d)는, 토크 검출부(1c)에 의해 검출된 회전 토크값에 기초하여, 웨이퍼 W의 막 F의 유무를 판정할 수 있다. 따라서, 제어 장치(1)는, 판정부(1d)에 의해 판정된 웨이퍼 W의 상태에 기초하여, 연마 조건을 자동적으로 결정해도 된다.
도 11 및 도 12는 연마 헤드를 경사지게 하는 헤드 틸트 기구를 도시하는 도면이다. 도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 연마 장치는, 웨이퍼 W의 표면에 대하여 연마 헤드(14)를 경사지게 하는 헤드 틸트 기구(40)를 구비해도 된다. 헤드 틸트 기구(40)는, 연마 헤드(14)에 고정된 암 Ar과, 암 Ar을 회전축 Ct 주위로 소정의 각도만큼 회전시키는 모터 Mt를 구비하고 있다. 도시하지 않지만, 본 실시 형태에 있어서도, 연마 장치는, 연마 헤드 이동 기구(26)를 구비하고 있다.
연마 헤드(14)는, 암 Ar의 일단에 고정되고, 암 Ar은, 웨이퍼 W의 접선 방향에 평행한 회전축 Ct 주위로 회전 가능하게 구성되어 있다. 암 Ar의 타단은 풀리 p1, p2 및 벨트 b1을 통해 모터 Mt에 연결되어 있다. 모터 Mt가 시계 방향 및 반시계 방향으로 소정의 각도만큼 회전함으로써, 암 Ar이 회전축 Ct1 주위로 소정의 각도만큼 회전한다.
제어 장치(1)는, 헤드 틸트 기구(40)에 전기적으로 접속되어 있고, 헤드 틸트 기구(40)의 동작을 제어하도록 구성되어 있다. 연마 헤드(14)는, 헤드 틸트 기구(40)에 의해 웨이퍼 W의 최외주면인 베벨부 S를 연마하도록 구성되어 있다.
도 13a 및 도 13b는 웨이퍼의 단면 형상의 예를 도시하는 도면이다. 도 13a 및 도 13b에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼의 단면 형상은 2종류로 크게 구별되지만, 웨이퍼의 치수의 규격은 넓고, 다양한 형상이 존재한다.
도 14a 및 도 14b는 베어 웨이퍼의 베벨부를 연마했을 때의 회전 토크값의 변동의 예를 나타내는 도면이다. 도 14a 및 도 14b에 나타내는 바와 같이, 베벨부에서는, 웨이퍼의 단면 형상이나 연마 헤드(14)를 압박하는 각도나 압박력 등의 요소에 의해, 다양한 경향을 나타낸 회전 토크값의 파형이 얻어진다.
그래서 기억부(1a)는, 다른 단면 형상을 갖는 베어 웨이퍼 B를 연마했을 때의 회전 토크값을, 보유 지지 스테이지(4)의 설정 토크값으로서 기억하고 있다. 본 실시 형태에서는, 이 회전 토크값은, 베어 웨이퍼 B의 베벨부 S를 연마했을 때의 값이기 때문에, 설정 베벨 토크값이라고 불려도 된다. 설정 토크값은, 막 F의 제거를 결정하기 위한 값이고, 회전 토크값이 소정의 처리 시간 동안, 안정되었을 때의 값이다. 바꾸어 말하면, 설정 토크값은, 회전 토크값의 변화량이 소정의 변동폭을 초과하여 작아졌을 때에 있어서의 값에 상당한다.
제어 장치(1)는, 헤드 틸트 기구(40)를 동작시켜, 연마 헤드(14)를 소정의 각도만큼 회전시킨다. 연마 헤드(14)가 웨이퍼 W의 베벨부 S를 연마하면, 토크 검출부(1c)는, 웨이퍼 W의 베벨부 S에 있어서의 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값(본 실시 형태에서는, 회전 베벨 토크값)을 검출한다. 판정부(1d)는, 토크 검출부(1c)에 의해 검출된 회전 토크값이 설정 토크값으로 안정되었을 때에, 웨이퍼 W의 베벨부 S의 막 F의 제거를 결정한다.
도 15는 웨이퍼의 베벨부의 단면 형상을 측정하는 단면 측정 장치의 일례를 도시하는 도면이다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 연마 장치는, 웨이퍼 W의 베벨부 S의 단면 형상을 측정하는 단면 측정 장치(50)를 구비해도 되고, 연마 장치의 외부에 배치된 단면 측정 장치(도시하지 않음)에 의해 측정된 단면 형상의 데이터를, 연마 장치에 도입해도 된다.
단면 측정 장치(50)는, 제어 장치(1)에 전기적으로 접속되어 있다. 기억부(1a)는, 단면 측정 장치(50)에 의해 측정된 웨이퍼 W의 베벨부 S의 단면 형상과, 베벨부 S의 단면 형상에 대응하는 설정 토크값의 상관 관계를 기억하고 있다. 판정부(1d)는, 이 상관 관계에 기초하여, 베벨부 S의 막 F의 제거를 결정하도록 구성되어 있다.
보다 구체적으로는, 제어 장치(1)는, 기억부(1a)에 기억된 상관 관계에 기초하여, 단면 측정 장치(50)에 의해 촬상된 베벨부 S의 단면 형상으로부터 연마 대상이 되는 웨이퍼 W의 베벨부 S의 설정 토크값을 결정할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 판정부(1d)는, 토크 검출부(1c)에 의해 검출된 현재의 회전 토크값이 설정 토크값에 도달했는지 여부를 판정할 수 있다. 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 판정부(1d)는, 회전 토크값이 설정 토크값으로 안정되었을 때에, 막 F의 제거를 결정하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서도, 제어 장치(1)는, 연마 헤드(14)의 틸트 동작을 한번만 행해도 되고, 또는 복수회 행해도 된다. 이와 같이, 제어 장치(1)는, 임의의 횟수만큼 헤드 틸트 기구(40)를 동작시켜도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 막 F의 제거를 결정하는 제어 장치(1)의 구성에 대하여 설명했지만, 기억부(1a)는, 막 F의 제거를 결정하는 프로그램을 저장해도 된다. 이 프로그램은, 웨이퍼 W의 주연부를 연마했을 때에 있어서의 보유 지지 스테이지(4)의 회전 토크값을 실시간으로 감시하고, 회전 토크값과, 베어 웨이퍼 B를 연마했을 때에 있어서의 보유 지지 스테이지(4)의 설정 토크값을 비교하여, 회전 토크값이 설정 토크값으로 안정되었을 때에, 막 F의 제거를 결정하는 지령을 포함한다.
프로그램은, 회전 에지 토크값이 기억부(1a)에 기억된 설정 에지 토크값으로 안정되었을 때에, 웨이퍼 W의 에지부 T1의 막 F의 제거를 결정하는 지령을 포함해도 된다. 또한, 프로그램은, 웨이퍼 W의 에지부 T1을, 웨이퍼 W의 반경 방향을 따라 복수의 연마 영역으로 분할하고, 복수의 연마 영역마다 연마 조건을 설정하는 지령을 포함해도 된다.
이 경우, 프로그램은, 연마 조건으로서, 적어도, 복수의 연마 영역 사이에 있어서의 연마 헤드의 이동 속도를 설정하는 지령을 포함해도 되고, 회전 에지 토크값과 설정 에지 토크값 사이의 차분에 기초하여, 연마 헤드(14)의 이동 속도를 변경하는 지령을 포함해도 된다.
프로그램은, 판정부(1d)에 의해 복수의 연마 영역 중 적어도 하나의 연마 영역에 있어서의 막 F의 제거가 결정되면, 막 F의 제거가 결정된 연마 영역을 제외한 다른 연마 영역을 연마하는 지령을 포함해도 된다.
프로그램은, 연마 헤드(14)를 웨이퍼 W에 대하여 수직 방향으로 이동시키고, 회전 토크값이 설정 토크값으로 안정되었을 때에, 수직 방향에 있어서의 막 F의 제거를 결정하고, 연마 헤드(14)의 베어 웨이퍼 B에의 도달을 결정하는 지령을 포함해도 된다. 이 경우, 프로그램은, 판정부(1d)에 의해 연마 헤드(14)의 베어 웨이퍼 B에의 도달이 결정된 후에, 연마 헤드(14)를 웨이퍼 W에 대하여 평행 방향으로 이동시키는 지령을 포함해도 된다.
프로그램은, 회전 베벨 토크값이 기억부(1a)에 기억된 설정 베벨 토크값으로 안정되었을 때에, 베벨부 S의 막 F의 제거를 결정하는 지령을 포함해도 된다. 이 경우, 프로그램은, 기억부(1a)에 기억된, 베벨부 S의 단면 형상과 설정 베벨 토크값의 상관 관계에 기초하여, 베벨부 S의 막 F의 제거를 결정해도 된다. 이 경우, 프로그램은, 기억부(1a)에 기억된, 단면 측정 장치(50)에 의해 측정된 베벨부 S의 단면 형상과 설정 베벨 토크값의 상관 관계에 기초하여, 베벨부 S의 막 F의 제거를 결정하는 지령을 포함해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 연마 장치는, 베어 웨이퍼 B의 상면에 형성된 막 F를 제거하는 연마 헤드(14)를 구비하고 있지만, 연마 헤드(14)는, 베어 웨이퍼 B의 하면에 형성된 막 F를 제거하도록 구성되어도 된다. 일 실시 형태에서는, 연마 장치는, 웨이퍼 W의 상방에 배치된 연마 헤드(14)와, 웨이퍼 W의 하방에 배치된 연마 헤드(도시하지 않음)를 구비해도 된다. 이러한 구성에 의해, 연마 장치는, 베어 웨이퍼 B의 상면 및 하면에 형성된 막 F를 제거할 수 있다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 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, 특허청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.
본 발명은 연마 장치 및 연마 방법에 이용 가능하다.
1: 제어 장치
1a: 기억부
1b: 처리부
1c: 토크 검출부
1d: 판정부
1e: 설정부
3: 웨이퍼 회전 장치
4: 보유 지지 스테이지
4a: 웨이퍼 보유 지지면
4b: 홈
8: 모터
9: 진공 라인
10: 연마 유닛
12: 연마 테이프
14: 연마 헤드
16: 연마 테이프 공급 기구
17: 권출 릴
18: 권취 릴
21, 22: 텐션 모터
25: 헤드 지지 부재
26: 연마 헤드 이동 기구
28: 볼 나사 기구
28a: 너트 기구
28b: 나사축
29: 모터
30: 베어링
35: 압박 부재
37: 에어 실린더
40: 헤드 틸트 기구
50: 단면 측정 장치

Claims (20)

  1. 베어 웨이퍼 위에 막이 형성된 기판을 회전시키는 보유 지지 스테이지와,
    상기 기판의 주연부를 연마하는 연마 헤드와,
    상기 연마 헤드의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 기판의 주연부를 연마했을 때에 있어서의 상기 보유 지지 스테이지의 회전 토크값을 실시간으로 감시하는 토크 검출부와,
    상기 베어 웨이퍼를 연마했을 때에 있어서의 상기 보유 지지 스테이지의 회전 토크값을, 설정 토크값으로서 기억하는 기억부와,
    상기 막의 제거를 판정하는 판정부를 구비하고 있고,
    상기 판정부는, 상기 회전 토크값이 상기 설정 토크값으로 안정되었을 때에 상기 막의 제거를 결정하는, 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 주연부는, 상기 기판의 최외주면보다도 상기 기판의 반경 방향 내측에 위치하는 에지부를 포함하고 있고,
    상기 기억부는, 상기 베어 웨이퍼의 에지부를 연마했을 때의 설정 에지 토크값을 기억하고 있고,
    상기 판정부는, 상기 기판의 에지부를 연마했을 때에 있어서의 상기 회전 토크값이 상기 설정 에지 토크값으로 안정되었을 때에 상기 기판의 에지부의 막의 제거를 결정하는, 연마 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 기판의 에지부를, 상기 기판의 반경 방향을 따라 복수의 연마 영역으로 분할하고, 상기 복수의 연마 영역마다 연마 조건을 설정하는 설정부를 구비하고 있는, 연마 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 연마 조건으로서, 적어도, 상기 복수의 연마 영역 사이에 있어서의 상기 연마 헤드의 이동 속도를 설정하는, 연마 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 판정부가 상기 복수의 연마 영역 중 적어도 하나의 연마 영역에 있어서의 상기 막의 제거를 결정하면, 상기 막의 제거가 결정된 연마 영역을 제외한 다른 연마 영역을 연마하도록 상기 연마 헤드의 동작을 제어하는, 연마 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 회전 토크값과 상기 설정 에지 토크값 사이의 차분에 기초하여, 상기 연마 헤드의 이동 속도를 변경하는, 연마 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 연마 헤드를 상기 기판에 대하여 수직 방향으로 이동시키도록 구성되어 있고,
    상기 판정부는, 상기 회전 토크값이 상기 설정 토크값으로 안정되었을 때에 상기 수직 방향에 있어서의 상기 막의 제거를 결정하는, 연마 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 연마 헤드를 상기 기판에 대하여 평행 방향으로 이동시키도록 구성되어 있고,
    상기 제어 장치는, 상기 판정부가 상기 수직 방향에 있어서의 상기 막의 제거를 결정한 후에, 상기 연마 헤드를 상기 평행 방향으로 이동시키는, 연마 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 주연부는, 상기 기판의 최외주면인 베벨부를 포함하고 있고,
    상기 기억부는, 상기 베어 웨이퍼의 베벨부를 연마했을 때의 설정 베벨 토크값을 기억하고 있고,
    상기 판정부는, 상기 기판의 베벨부를 연마했을 때에 있어서의 상기 회전 토크값이 상기 설정 베벨 토크값으로 안정되었을 때에 상기 기판의 베벨부의 막의 제거를 결정하는, 연마 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연마 장치는, 상기 기판의 베벨부의 단면 형상을 측정하는 단면 측정 장치를 구비하고 있고,
    상기 기억부는, 상기 단면 측정 장치에 의해 측정된 상기 베벨부의 단면 형상과 상기 설정 베벨 토크값의 상관 관계를 기억하고 있고,
    상기 판정부는, 상기 상관 관계에 기초하여, 상기 기판의 베벨부의 막의 제거를 결정하는, 연마 장치.
  11. 베어 웨이퍼 위에 막이 형성된 기판을 보유 지지 스테이지에 의해 회전시키면서, 상기 기판의 주연부를 연마하는 연마 방법이며,
    상기 기판의 주연부를 연마했을 때에 있어서의 상기 보유 지지 스테이지의 회전 토크값을 실시간으로 감시하고,
    상기 회전 토크값과, 상기 베어 웨이퍼를 연마했을 때에 있어서의 상기 보유 지지 스테이지의 설정 토크값을 비교하고,
    상기 회전 토크값이 상기 설정 토크값으로 안정되었을 때에 상기 막의 제거를 결정하는, 연마 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판의 주연부에 포함되는, 상기 기판의 최외주면보다도 상기 기판의 반경 방향 내측에 위치하는 에지부를 연마했을 때의 설정 에지 토크값과, 상기 기판의 에지부를 연마했을 때에 있어서의 상기 회전 토크값을 비교하고,
    상기 회전 토크값이 상기 설정 에지 토크값으로 안정되었을 때에 상기 기판의 에지부의 막의 제거를 결정하는, 연마 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기판의 에지부를, 상기 기판의 반경 방향을 따라 복수의 연마 영역으로 분할하고, 상기 복수의 연마 영역마다 연마 조건을 설정하는, 연마 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연마 조건으로서, 적어도, 상기 복수의 연마 영역 사이에 있어서의 상기 연마 헤드의 이동 속도를 설정하는, 연마 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 복수의 연마 영역 중 적어도 하나의 연마 영역에 있어서의 상기 막의 제거를 결정하면, 상기 막의 제거가 결정된 연마 영역을 제외한 다른 연마 영역을 연마하는, 연마 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 토크값과 상기 설정 에지 토크값 사이의 차분에 기초하여, 상기 연마 헤드의 이동 속도를 변경하는, 연마 방법.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 헤드를 상기 기판에 대하여 수직 방향으로 이동시키고,
    상기 회전 토크값이 상기 설정 토크값으로 안정되었을 때에 상기 수직 방향에 있어서의 상기 막의 제거를 결정하는, 연마 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 수직 방향에 있어서의 상기 막의 제거를 결정한 후에, 상기 연마 헤드를, 상기 기판에 대하여 평행 방향으로 이동시키는, 연마 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 기판의 주연부에 포함되는, 상기 기판의 최외주면인 베벨부를 연마했을 때의 설정 베벨 토크값과, 상기 기판의 베벨부를 연마했을 때에 있어서의 상기 회전 토크값을 비교하고,
    상기 회전 토크값이 상기 설정 베벨 토크값으로 안정되었을 때에 상기 기판의 베벨부의 막의 제거를 결정하는, 연마 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기판의 베벨부의 단면 형상을 측정하는 단면 측정 장치에 의해 측정된 상기 베벨부의 단면 형상과 상기 설정 베벨 토크값의 상관 관계에 기초하여, 상기 기판의 베벨부의 막의 제거를 결정하는, 연마 방법.
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