KR980008451A

KR980008451A - 표면연마가공방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR980008451A
Application number: KR1019970034471A
Authority: KR
Inventors: 노부카즈 호소카이
Original assignee: 후나오카 타다시; 토모에코교 카부시키카이샤
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1998-04-30
Also published as: US6068542A; JPH1034514A; KR100259702B1; TW350805B

Abstract

본 발명은 예를 들면 메모리, 로직디바이스등의 디바이스화도중의 층간막의 표면이나 실리콘웨이퍼 또는 액정필터의 유리기판, 플라즈마디스플에이기판등의 판형상부재의 표면연마가공에 사용되는 표면연마가공방법 및 그 자치에 관한 것으로서, 테이프기재를 수압패드로 하는 동시에 입체를 전동할때의 걸림으로 하는 유리숫돌입자에 의해 연마가공이 이루어지므로써, 그 만큼 판형상부재의 표면과 패드테이프와의 사이에 있어서, 우리숫돌입자의 양호한 전동이 이루어지고, 판혀앙부재의 표면를 양호하게 연마가공할 수 있는 표면연마가공방법 및 그 장치를 제공하는 것을 과제로한 것이며, 그 해결수단에 있어서, 판형상부재를 유지가능한 유지부재(12)와, 판형상부재Ｗ의 표면에 대향위치하고, 테이프기재T₁의 표면에 입체T₂를 고착해서 이루어진 패드테이프T를 가진 테이프유지기구(20)와, 유지부재 및 테이프유지기구를 회전시키는 회전기구(13)와 판형상부재의 표면과 패드테이프와의 사이에 유리숫돌입자G를 공급하는 연마재공급기구(29)를 구비해서 이루어진 것을특징으로 한다.

Description

표면연마가공방법 및 그 장치

본 발명은 예를 들면 메모리, 로직디바이스등의 디바이스화도중의 층간막의 표면이나 실리콘웨이퍼 또는 액정필터의 유리기판, 플라즈마디스플레이기판등의 판형상부재의 표면연마가공에 사용되는 표면연마가공방법 및 그 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 이런 종류의 판형상부재W로서의 디바이스웨이퍼는, 제12도와 같이, 판형상으로 형성되고, 예를 들면 제13도와 같이, 실리콘웨이퍼a위에 알루미늄등의 도전성금속으로 이루어진 제1층의 배선패턴b를 형성하고, 제14도와 같이, 이 배선패턴b위에 SiO₂계등의 고유전체금속으로 이루어진 층간막C를 형성하고, 제15도와 같이 층간막C의 표면을 평탄화 연마가공하는 동시에 콘택트홀d를 형성하고, 제6도와 같이 제2층의 패선패턴e를 형성하고, 이하 마찬가지로 제2층의 배선패턴e위에 층간막을 형성한 후, 층간절연막C의 표면을 평탄화 연마가공하고, 순차적으로 4층, 5층 또는 6층등으로 적층하여, 고도의 다층배선구조를 실현한 것이다.

그런데, 이들 판형상부재의 표면연마가공장치로서는, 래핑머신이 사용되고, 약간은 연마변형이나 스크래치의 발생을 피하기 위하여, 경연도(硬軟度 )가 선택된 패드를 사용하거나, 랩정반(定盤) 또는 패드의 표면에 오목볼록부분을 패턴형성하고, 랩정반 또는 패드와 판형상부재의 표면과의 사이에 연마재로서의 유리숫돌입자를 공급하고, 회전모드에 의해 판형상부재의 표면을 연마가공하도록 구성되어 있다.

그러나 상기 종래구조의 경우, 예를 들면 디바이스웨이퍼표면의 연마가공에 있어서는, 디바이스패턴의 대소, 조밀의 밑바탕의 상태에 상관없이, 볼록부만을 우선적으로, 또한 표면전체면을 오목볼록이 없는 평면으로 균일하게 제거하지 않으면 안되는 것으로 되어, 가공마진이 극히 적다는 것과 더불어서, 래핑머신의 가공조건은 매우 냉엄하고, 또 디바이스웨이퍼자체의 큰 직경화경향에 따라, 래핑머신이 대형화하는 동시에 이에 의해 디바이스웨이퍼자체의 취급도 곤란하게 되기 쉽고, 그만큼 작업성이 저하하는 일이 있으며, 또, 그위에 랩정반 또는 패드의 표면에 오목볼록부분을 패턴형성하는 구조의 경우에는, 장치의 제조코스트가 매우 고가의 것으로 되고, 내구성이 결여되는 일도 있어서, 경제성 및 고속가공성이 저하하고 있다는 불편을 가지고 있다.

본 발명은, 테이프기재를 수압패드로 하는 동시에 입체를 전동할때의 걸림으로 하는 유리숫돌입자에 의해 연마가공이 이루어지므로써, 그 만큼 판형상부재의 표면과 패드테이프와의 사이에 있어서, 유리숫돌입자의 양호한 전동이 이루어지고, 판형상부재의 표면을 양호하게 연마가공할 수 있는 표면연마가공방법 및 그 장치를 제공하는 것을 과제로 한 것이다.

제1도는 본 발명의 실시의 제1형태예의 전체측면도.

제2도는 본 발명의 실시의 제2형태예의 전체측면도.

제3도는 본 발명의 실시의 제1형태예의 설명사시도.

제4도는 본 발명의 실시의 제1형태예의 설명평면도.

제5도는 본 발명의 실시의 제1형태예의 패드테이프의 부분확대단면도.

제6도는 본 발명의 실시의 제1형태예의 다른 패드테이프의 부분확대단면도.

제7도는 본 발명의 실시의 제2형태예의 설명평면도.

제8도는 본 발명의 실시의 제2형태예의 설명사시도.

제9도는 본 발명의 실시의 제3형태예의 전체측단면도.

제10도는 본 발명의 실시의 제3형태예의 설명평면도.

제11도는 본 발명의 실시의 제3형태예의 설명사시도.

제12도는 디바이스웨이퍼의 사시도.

제13도는 디바이스웨이퍼의 제작공정도.

제14도는 디바이스웨이퍼의 제작공정도.

제15도는 디바이스웨이퍼의 제작공정도.

제16도는 디바이스웨이퍼의 제작공정도.

＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

W：판형상부재 G：유리(遊離)숫돌입자

T：패드테이프 T₁：테이프기재

T₂：입체(粒體) 9：요진(搖振)기구

12：유지부재 13：회전기구

20：테이프유지기구 21：테이프이송기구

29：연마재공급기구

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하는 것을 목적으로 하며, 본 발명중, 제1의 발명은, 판형상부재를 유지부재에 유지하고, 상기 유지부재에 테이프기재의 표면에 입체(粒體)를 고착해서 이루어진 패드테이프를 대향위치시키고, 상기 유지부재와 상기 패드테이프와의 사이에 유리숫돌입자를 공급하고, 상기 유지부재 및 또는 상기 테이프유지기구를 회전시키므로써 유리숫돌입자에 의해서 판형상부재의 표면을 연마가공하는 것을 특징으로 하는 표면연마가공방법에 있다.

또, 제2의 발명은, 판형상부재를 유지가능한 유지부재와, 상기 판형상부재의 표면에 대향위치하고, 테이프기재의 표면에 입체를 고착해서 이루어진 패드테이프를 가진 테이프유지기구와, 상기 유지부재 및 또는 테이프유지기구를 회전시키는 회전기구와, 상기 판형상부재의 표면과 상기 패드테이프와의 사이에 유리숫돌입자를 공급하는 연마재공급기구를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 제3의 발명은, 패드테이프를 간헐적으로 이송시키는 테이프 이송기구를 구비한 것을 특징으로 하는 것이고, 또, 본 발명의 제4의 발명은, 상기 유지부재 또는 테이프유지기구를 요진운동시키는 요진기구를 구비한 것을 특징으로 하는 것이며, 또 본 발명의 제5의 발명은, 상기 회전기구로서, 상기 유지부재를 편심회전운동 또는 유성(遊星)회전운동시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

제1도∼제11도는 본 발명의 실시형태예를 표시하고, 제1도∼제6도는 제1형태예, 제7도, 제8도는 제2형태예, 제9도∼제11도는 제3형태예이다.

제1도∼제6도는 본 발명의 실시의 제1형태예로서, (1)은 기대(機坮)이며, 이 경우 기대(1)의 양측위치에 공급계산테이블(2) 및 인출계산테이블(3)이 배치되고, 이 기대(1)의 후부에는 칼럼(4)이 세워설치되고, 이 칼럼(4)에 지지대(5)가 진퇴기구(6)에 의해 상하동작자재하게 배설되어 있다.

이 경우 진퇴기구(6)는, 상기 칼럼(4)에 지지대(5)를 베어링부(6a)에 의해 상하동작자재하게 장착하고, 칼럼(4)에 상하동용 모텨(6b)를 장착하고, 상하동용모터(6b)에 의해 보올나사기구(6c)의 작용을 개재해서 지지대(5)를 상하동작시키도록 구성한 것이다.

(7)은 가공헤드로서, 상기 지지대(5)에 공급인출기구(8)에 의해서 공급계산테이블(2)위의 판형상부재W의 공급위치K와 인출계산테이블(3)위의 판형상부재W의 인출위치L와의 사이를 가공위치N을 개재해서 왕복이동 자재하게 설치되고, 또한 요진기구(9)에 의해 좌우방향으로 요진운동자재하게 배설되어 있다.

이 경우 공급인출기구(8)는, 상기 지지대(5)에 이동대(10)를 베어링부(8a)에 의해 좌우이동자재하게 장착하고, 이동대(10), 이동용 모터(8b)를 장착하고, 이동용모터(8b)에 의해 보올나사기구(8c)의 작용을 개재해서 이동대(10)를 좌우이동시키도록 구성되고, 또, 요진기구(9)는 상기 이동대(10)에 요진대(11)를 베어링부(9a)에 의해 좌우요진운동 자재하게 장착하고, 요진대(11)에 요진용 모터(9b)를 장착하고, 요진용 모터(9b)의 주축에 편심캠(9c)를 장착하고, 이동대(10)에 편심캠(9c)에 대향접촉하는 대향 1쌍의 가이드판(9d)를 장착하고, 요진대(11)에 가공헤드(7)를 장착해서 구성하고 있다.

(12)는 유지부재, (13)은 회전기구로서, 이 경우 가공헤드(7)에 주축(14)을 베어링통(15)에 의해 회전자재하게 세로 설치하고, 가공헤드(7)에 주축(14)을 벨트기구(15)를 개재해서 회전시키는 회전용 모터(16)를 배치하고, 주축(14)의 하부에 지지반(17)을 장착하고, 지지반(17)에 유지부재(12)를 장착하고, 유지부재(12)에 부압(負壓)흡착기구로 이루어진 유지기구(18)가 짜넣어져서 구성되어 있다.

이 유지기구(18)로서는 부압흡착기구는 상기 유지부재(12)의 하면에 흡착구멍(19)이 복수개 형성되고, 각각의 흡착구멍(19)에 도시생략의 절환밸브를 개재해서 도시생략의 부압발생원에 접속되고, 부압의 작용에 의해 판형상부재W의 유지 또는 석방을 행하도록 구성되어 있다.

(20)은 테이프유지기구, (21)은 테이프이송기구로서, 이 경우 기대(1)위에 장착통(22)을 장착하고, 장착통(22)에 프레임(23)을 장착하고, 프레임(23)의 중간부에 받침면부재(24)를 형성하고, 프레임(23)의 양측부에 폴리에스테르필름, 메탈, 크로스등으로 이루어진 테이프기재T₁에, 산화알루미늄, 산화크롬, 실리콘카바이드, 다이아몬드등의 소정입도의 입체T₂를 불규칙 또는 소정패턴에 따라서 규칙적으로, 제5도 또는 제6도상태로, 바인더에 의해 코팅 또는 결합해서 이루어진 패드테이프T를 감안 감긴리일(25) 및 빈리일(26)을 축걸침하고, 또한 프레임(23)에 1쌍의 이송롤(27)을 가로 설치하고, 한쪽의 이송롤(27)을 간헐적으로 이송회전시키는 이송용 모터(28)를 장착하고, 감긴리일(25)로부터 인출한 패드테이프T를 받침면부재(24)위 및 이송롤(27)사이를 개재해서 빈리일(26)에 감고, 이송롤(27)의 회전에 의해 패드테이프T를 연마횟수나 연마시간에 의해, 입체T₂의 상황에 따라서, 패드테이프T의 새로운 부분을 패드부분으로서 사용하기 위하여, 수시, 간헐적으로 이송시키도록 구성되어 있다.

(29)는 연마재공급기구로서, 이 경우 유리숫돌입자G로서는, 예를 들면, 산화알루미늄(A, WA, 코런덤), 탄화규소(C, GC), 다이아몬드, 기타의 랩제로서 채용되는 분말입체가 사용되고, 도시생략의 용기로부터 토출노즐(30)를 개재해서, 유리숫돌입자G를, 건식의 경우에는 그대로, 습식의 경우에는 경유, 스핀들유, 종유(種油), 기계유등의 혼합액으로 이루어진 공작액, 또는, CMP가공이라고 칭하는 연마액, 예를 들면 판형상부재W의 표면을 연화(軟化)시키는 화학액을 함유한 연마액과 함께 패드테이프T위에 급송하고, 이 급송된 유리숫돌입자G를 회수해서 재차 노즐(30)로부터 토출하도록 구성되어 있다.

이 실시의 제1형태예는 상기 구성이므로, 예를 들면, 디바이스화 도중의 디바이스웨이퍼로서의 판형상부재W의 층간막의 표면의 연마가공에 있어서, 공급위치K에 있어서, 진퇴기구(6)에 의해 가공헤드(7)는 하강하고, 공급산출테이블(2)위에는 판형상부재W가 회전이송되어서 배치되고, 가공헤드(7)의 하강에 의해 유지부재(12)는 판형상부재W에 당접하고, 유지기구(18)로서의 부압흡착기구의 작용에 의해 판형상부재W는 유지부재(12)에 흡착유지되고, 진퇴기구(6)에 의해 가공헤드(7) 및 유지부재(12)는 상승하고, 이어서 공급인출기구(8)에 의해 가공헤드(7)는 공급위치K로부터 가공위치N으로 도면중 우측방향으로 이동하게 된다.

이 가공위치N에 있어서, 가공조건에 따라서 건식상태 또는 가공부위에 공작액 또는 연마액, 예를 들면 표면을 연화시키는 화학액을 함유한 연마액을 공급하는 습식상태의 분위기에 있어서, 연마재공급기구(29)에 의해, 토출노즐(30)로부터 유리숫돌입자G가 패드테이프T위에 급송되는 동시에 진퇴기구(6)의 구동에 의해 가공헤드(7)가 하강하고, 유지부재(12)에 흡착유지된 판형상부재W는 주축(14)의 축선0을 중심으로해서 상기 패드테이프T위의 연마숫돌입자G에 회전접촉해서 연마가공이 행하여지게 된다.

이 연마가공이 소정시간 행하여져서 완료하면, 진퇴기구(6)에 의해 가공헤드(7)는 상승하고, 상승한도에 있어서, 유지부재(12)에 의해 유지된 그대로 판형상부재W는 공급인출기구(8)에 의해 가공위치N으로부터 인출위치L까지 이송되고, 인출위치L에 있어서, 가공헤드(7) 및 유지부재(12)는 진퇴기구(6)에 의해 하강하고, 하강한도에서 유지기구(18)에 의한 부압흡착작용이 해제되고, 판형상부재W는 유지부재(12)로부터 석방되고, 인출계산테이블(3)위에 판형상부재W가 얹어놓여지고, 이 인출계산테이블(3)에 의해 인출이송되게 된다.

이때, 상기 연마가공에 있어서, 판형상부재W의 표면은 테이프기재T₁의 표면에 입체T₂를 고착해서 이루어진 패드테이프T위에 공급된 유리숫돌입자G에 의해 회전연마되고, 따라서, 테이프기재T₁을 수압(受壓)패드로 하는 동시에 입체T₂위를 전동(轉動)할 때의 걸림으로 하는 유리숫돌입자G에 의해 연마가공이 이루어지게 되고, 그만큼 판형상부재W의 표면과 패드테이프T와의 사이에 있어서, 유리숫돌입자G의 양호한 전동이 이루어지고, 판형상부재W의 표면을 양호하게 연마가공할 수 있고, 또한, 이때, 테이프기재T₁의 연경(軟硬)의 재질선택 및 입체T_2의재질 및 입도의 선택에 의해 한층연마가공이 양호하게 된다.

또, 이 경우 상기 패드테이프T를 간헐적으로 이송시키는 테이프이송기구(21)를 구비하고 있으므로, 연마횟수나 연마시간에 의해, 입체T₂의 상황에 따라서, 패드테이프T를 수시 간헐적으로 이송시키므로써, 이 새로운 테이프기재T₁을 패드부분을 사용할 수 있는 동시에 새로운 입체T₂를 사용할 수 있고, 그 만큼 양호한 연마가공을 행할 수 있다.

또, 이 경우 유지부재(12)를 요진운동시키는 요진기구(9)를 구비하고 있으므로, 유지부재(12)는 도면중 S방향으로 요진운동하고, 이 요진운동에 의한 연마작용이 부가되고, 그 만큼 양호하게 연마가공을 행할 수 있다.

제7도, 제8도의 실시의 제2형태예는 회전기구(13)의 다른예 구조를 표시하며, 이 경우 상기 가공기(7)에 상기 주축(14)의 축선0으로부터 편심된 위치의 축선P를 중심으로 해서 회전하는 유지부재(12)를 배치하고, 유지부재(12)에 상기와 마찬가지로 판형상부재W를 유지하고, 축선0를 중심으로해서 유지부재(12)를 회전시키는 동시에 축선0로부터 편심한 축선P를 중심으로해서 유지부재(2)를 회전시키고, 이에 의해 1매의 판형상부재W를 공전자전의 편심회전운동시키도록 구성한 것이다.

제9도∼제11도의 실시의 제3형태예는 다른예 구조를 표시하며, 이 경우 회전기구(3)로서, 상기 가공기(7)에 상기 주축(14)의 축선0으로부터 편심된 위치의 축선P를 중심으로 해서 회전하는 유지부재(12)를 4개 배치하고, 각 유지부재(12)에 상기와 마찬가지로 판형상부재W를 유지하고, 축선0을 중심으로해서 유지부재(12)를 회전시키는 동시에 축선0으로부터 편심된 축선P를 중심으로 해서 각각의 유지부재(12)를 회전시키고, 이에 의해 4매의 판형상부재W를 공전자전의 유성회전운동을 시키도록 구성되어 있다.

또, 이 경우 다른 회전기구(31)가 구비되고, 이 경우 기대(1)위에 장착한 장착 통(22)에 선회축(32)을 베어링(33)에 의해 수평선회자재하게 세로설치하고, 기대(1)내에 선회축(32)을 벨트기구(34)를 개재해서 선회시키는 선회용 모터(35)를 장착하고, 선회축(32)의 상단부에 상기와 마찬가지의 프레임(23)을 장착하고, 이 회전기구(31)에 의해 테이프유지기구(20)를 수평선회회동시키도록 구성하고 있다.

이 제2 및 제3 형태예에 있어서는, 상기 제1형태예에 있어서, 회전연마중의 판형상부재W의 회전에 있어서, 판형상부재W를 공전자전의 편심회전운동 또는 유성회전운동를 따라서 연마가공할 수 있고, 양호한 연마가공을 행할 수 있고, 또, 제3형태에 있어서는, 테이프유지기구(20)의 회전도 더불어, 한층 양호한 연마가공을 행할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시의 형태예에 표시한 회전기구, 테이프이송기구, 요진기구, 선회기구등의 구조에 한정되는 것은 아니고, 또, 상기 실시의 형태예와는 반대로, 테이프유지기구(18)를 요진운동시키는 요진기구를 채용하거나, 유지부재(12)를 회전시키지 않고서 테이프유지기구(18)를 회전운동시키는 회전기구를 채용하는 일도 있고, 또, 패드테이프T의 테이프기재T₁의 재질이나 입체T₂의 재질, 유리숫돌입자G의 재질등은 적당히 변경해서 설계된다.

본 발명은 상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 또는 제2의 발명에 있어서는, 판형상부재의 표면의 연마가공에 있어서, 판형상부재의 표면은 테이프기재의 표면에 입체를 고착해서 이루어진 패드테이프위에 공급된 유리숫돌입자에 의해 회전연마되고, 따라서, 테이프기재를 수압패드로하는 동시에 입체를 전동할 때의 걸림으로 하는 유리숫돌입자에 의해 연마가공이 이루어지게 되고, 그 만큼 판형상부재의 표면과 패드테이프와의 사이에 있어서, 유리숫돌입자의 양호한 전동이 이루어지고, 판형상부재의 표면을 양호하게 연마가공할 수 있고, 테이프기재의 연경의 재질선택 및 입자의 재질 및 입도의 선택에 의해 한층 연마가공이 양호하게 된다.

또, 본 발명의 제3의 발명에 있어서는, 패드테이프를 간헐적으로 이송시키는 테이프이송기구를 구비하고 있으므로, 연마횟수나 연마시간에 의해, 입체의 상황에 대해서, 패드테이프를 수시간헐적으로 이송시키므로써, 새로운 테이프기재를 패드부분으로서 사용할 수 있는 동시에 새로운 입체를 사용할 수 있고, 그만큼 양호한 연마가공을 행할 수 있고, 또, 본 발명의 제4의 발명에 있어서는, 유지부재 또는 테이프유지기구를 요진운동시키는 요진기구를 구비하고 있으므로, 이 요진운동에 의한 연마작용이 부가되고, 그만큼 양호하게 연마가공을 행할 수 있고, 또 본 발명의 제5의 발명에 있어서는, 회전연마중의, 판형상부재의 회전에 있어서, 판형상부재를 공전자전의 편심회전운동 또는 유성회전운동을 수반해서 연마가공할 수 있고, 양호한 연마가공을 행할 수 있다.

이상, 소기의 목적을 충분히 달성할 수 있다.

Claims

판형상부재를 유지부재로 유지하고, 상기 유지부재에 테이프기재의 표면에 입자를 고착해서 이루어진 패드테이프를 대향 위치하고, 상기 유지부재와 상기 패드테이프와의 사이에 유리숫돌입자를 공급하고, 상기 유지부재 및 또는 상기 테이프유지기구를 회전시키므로써 유리숫돌입자에 의해서 판형상부재의 표면을 연마가공하는 것을 특징으로 하는 표면연마가공방법.
판형상부재를 유지가능한 유지부재와, 상기 판형상부재의 표면에 대향위치하고, 테이프기재의 표면에 입체를 고착해서 이루어진 패드테이프를 가진 테이프유지기구와, 상기 유지부재 및 또는 테이프유지기구를 회전시키는 회전기구와, 상기 판형상부재의 표면과 상기 패드테이프와의 사이에 유리숫돌입자를 공급하는 연마재공급기구를 구비한 것을 특징으로 하는 표면연마가공장치.
제2항에 있어서, 상기 패드테이프를 간헐적으로 이송시키는 테이프이송기구를 구비한 것을 특징으로 하는 표면연마가공장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 유지부재 또는 테이프유지기구를 요진운동시키는 요진기구를 구비한 것을 특징으로 하는 표면연마가공장치.
제2항∼제4항에 있어서, 상기 회전기구로서 상기 유지부재를 편심회전운동 또는 유성회전운동시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 표면연마가공장치.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.