JP2009302503A - 枚葉式基板処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
枚葉式基板処理装置及び方法が開示される。
【解決手段】
本発明による枚葉式基板処理装置は、基板を化学的および機械的方法で研磨する研磨ユニットと、基板を洗浄する洗浄ユニットと、が一つの処理室内に備えられることを特徴とする。かかる特徴によれば、半導体基板の研磨工程と洗浄工程と、を一つの処理室内で枚葉方式で行える枚葉式基板処理装置及び方法を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置及び方法に関し、さらに詳しくは、半導体基板を枚葉処理方式で研磨及び洗浄する基板処理装置及び方法に関する。

一般に、半導体素子の製造工程においては、薄膜の形成及び積層のために蒸着工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程など多数の単位工程を繰り返し行わなければなれない。ウェハ上に要求される所定の回路パターンが形成されるまで前記の工程は繰り返され、回路パターンが形成された後ウェハの表面には多数の屈曲が生じるようになる。近年、半導体素子の高集積化に伴ってその構造が多層化し、ウェハ表面の屈曲の数とその屈曲間の高差が増加しつつある。ウェハ表面の非平坦化は、フォトリソグラフィ工程でデフォーカス（Ｄｅｆｏｃｕｓ）などの問題を発生させるので、ウェハ表面を平坦化するために周期的に屈曲したウェハ表面を研磨しなければならない。

ウェハ表面を平坦化するための様々な表面平坦化技術を挙げられるが、このうち、狭い領域だけでなく広い領域の平坦化においても高い平坦度を得ることができる化学的および機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置が主に使用される。ＣＭＰ装置は、タングステンや酸化物などでコートされたウェハ表面を機械的摩擦によって研磨すると同時に化学的研磨剤によって研磨する装置であり、非常に微細な研磨を可能とする。

さらに、半導体素子が高密度化、高集積化、高性能化されることにより、回路パターンの微細化が急速に進行されることで、基板表面に残留する粒子、有機汚染物質、金属汚染物質などの汚染物質は、素子の特性と歩留まりに多くの影響を及ぼすようになる。従って、基板表面に付着した各種の汚染物質を取り除くための洗浄工程が半導体製造工程において非常に大事になっており、半導体製造のための各単位工程の前後段階で基板の洗浄工程が行われている。

本発明は、半導体基板の研磨工程と洗浄工程を一つの処理室内で、枚葉式で行うことができる枚葉式基板処理装置及び方法を提供する。

本発明の目的は、これに限定されず、言及されないまた他の目的は下記の記載から当業者が明確に理解できるであろう。

上記目的を達成すべく、本発明による枚葉式基板処理装置は、基板処理工程が行なわれる処理室と、処理室内に設けられ、基板を載置し回転可能な基板支持ユニットと、処理室内の基板支持ユニットの一側に設けられ、基板を化学的および機械的方法で研磨する研磨ユニット、処理室内の基板支持ユニットの他の一側に設けられ、基板を洗浄する洗浄ユニットと、を含むことを特徴とする。

上述したような構成を有する本発明による枚葉式基板処理装置において、研磨ユニットは、基板を研磨する研磨パッドが装着された研磨ヘッドと、研磨パッドをその中心軸を基準に回転させる第１駆動部材と、研磨ヘッドを水平面上で移動させる第２駆動部材と、研磨ヘッドを上下方向に移動させる第３駆動部材と、を含むことができる。

研磨ヘッドは、下部が開放された円筒形状のハウジングと、ハウジングの開放された下部に設けられ、研磨パッドが結合される研磨パッドホルダーと、研磨パッドホルダーの上部面に上下方向に伸縮可能に設けられたベローズと、ベローズに空気圧力を作用させる空圧部材と、を含むことができる。

研磨パッドは、金属プレートの一面に付着し、研磨パッドホルダーには、金属プレートの他の一面が研磨パッドホルダーに着脱可能に結合されるよう、金属プレートに磁力を作用させる磁石部材が内蔵されることができる。

第１駆動部材は、第１駆動モーターの回転軸が挿入設置される第１駆動プーリーと、空圧部材が挿入設置される第１従動プーリーと、第１駆動プーリーと第１従動プーリーに巻かれ、１駆動モーターの回転力を第１駆動プーリーから第１従動プーリーに伝達する第１ベルトと、を含むことができる。

第２駆動部材は、ハウジングに水平方向に結合されるスイングアームと、スイングアームの他端に垂直方向に結合される垂直アームと、垂直アームに回転力を提供する第２駆動モーターと、を含むことができる。

第２駆動モーターの回転軸が挿入設置される第２駆動プーリーと、垂直アームが挿入設置される第２従動プーリーと、第２駆動プーリーと第２従動プーリーに巻かれ、第２駆動モーターの回転力を第２駆動プーリーから第２従動プーリーに伝達する第２ベルトと、をさらに含むことができる。

第１駆動部材の第１駆動モーターと第１駆動プーリーは、スイングアームの内部に設けられ、第１ベルトは、スイングアームの内部を介して第１駆動プーリーと第１従動プーリーに巻かれることができる。

第３駆動部材は、垂直アームを回転可能に支持する支持ブロックと、支持ブロックを上下方向に直線移動させる直線駆動ユニットと、を含むことができる。

支持ブロックの上下方向直線移動を案内するガイド部材をさらに含むことができる。

第１駆動部材は、基板支持ユニットに載置された基板の回転方向の逆方向に研磨パッドを回転させることができる。

処理室内の基板支持ユニットのまた他の一側に設けられ、研磨ユニットの研磨パッドを研磨して研磨パッドの表面粗度を調節するパッドコンディショニングユニットをさらに含むことができる。

パッドコンディショニングユニットは、研磨パッドが装着された研磨ヘッドの端部が収容されるように上部が開放された処理槽と、処理槽の底面に設けられ、研磨パッドが接触して研磨されるダイヤモンドコンディショナと、を含むことができる。

ダイヤモンドコンディショナは環状であり、処理槽の底面に複数が設けられることができる。

処理槽の底面は、第１底面と、第１底面より低い高さの段差を有する第２底面とを含み、ダイヤモンドコンディショナは第１底面に設けられることができる。

第１底面を介して処理槽内に脱イオン水を供給するように、第１底面に連結される第１脱イオン水供給部材と、処理槽内に供給された脱イオン水が第２底面を介して排出されるように、第２底面に連結される排水部材と、をさらに含むことができる。

第１底面に向かって脱イオン水を供給するように処理槽に設けられる第２脱イオン水供給部材をさらに含むことができる。

第３駆動部材は、処理槽に収容された研磨ヘッドを上下方向に移動させて研磨パッドをダイヤモンドコンディショナに接触させ、第２駆動部材は、研磨ヘッドを水平面上で移動させて、ダイヤモンドコンディショナ上で研磨パッドをスキャンし、第１駆動部材は、研磨パッドを回転させることができる。

洗浄ユニットは、基板に向かって洗浄液を供給する洗浄液供給部材と、基板に供給された洗浄液に超音波を印加する超音波洗浄部材と、を含むことができる。

上記目的を達成すべく、本発明による枚葉式基板処理方法は、枚葉方式で基板を処理する方法において、基板の上面に研磨パッドを接触させて基板の上面を研磨し、研磨パッドの上部に提供されるベローズを伸長させて研磨パッドを基板に密着させることを特徴とする。

上述したような構成を有する本発明による枚葉式基板処理方法において、研磨パッドを前記基板の回転方向の逆方向に回転させながら基板を研磨することができる。

本発明によれば、一つの処理室内で半導体基板を枚葉式で研磨し洗浄処理することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態による枚葉式基板処理装置及び方法を、添付図面に基づき詳細に説明する。先ず、各図面の構成要素に参照符号を付けるにおいて、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に示されていても、できるだけ同一の符号を付けることに留意するべきである。また、本発明を説明するにおいて、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にするおそれがあると判断される場合には、その詳しい説明は省略する。

＜実施の形態＞
図１は、本発明による枚葉式基板処理装置の斜視図である。
図１を参照すると、本発明による枚葉式基板処理装置１は、処理容器１００、基板支持ユニット２００、洗浄ユニット３１０、３２０、研磨ユニット４００、そしてパッドコンディショニングユニット５００を含む。本発明による枚葉式基板処理装置１は、基板に対する洗浄工程と研磨工程を一つの処理室１０内で行うことができる。従って、洗浄ユニット３１０、３２０、研磨ユニット４００及びパッドコンディショニングユニット５００は、処理室１０内の処理容器１００及び基板支持ユニット２００の周りに適切な配置構造で備えられることができる。

処理容器１００は、上部が開口された円筒形状を有し、基板Ｗを処理するための空間を提供する。処理容器の開口された上部は、基板Ｗの搬出入通路として提供される。処理容器１００の内側には基板支持ユニット２００が収容される。基板支持ユニット２００は、基板Ｗの処理工程の進行中、処理容器１００内に搬入された基板Ｗを固定する。処理容器１００の外側には、洗浄ユニット３１０、３２０、研磨ユニット４００及びパッドコンディショニングユニット５００が備えられる。洗浄ユニット３１０は、基板Ｗを洗浄するための洗浄液を基板支持ユニット２００に固定された基板Ｗに供給する洗浄液供給部材であって、洗浄ユニット３２０は、基板Ｗに供給された洗浄液に超音波を印加して洗浄効率を増大させるための超音波洗浄部材でありうる。研磨ユニット４００は、基板Ｗを化学的および機械的方法で研磨し、パッドコンディショニングユニット５００は、研磨ユニット４００の研磨パッドを研磨して、研磨パッドの表面粗度を調節する。

図２は、図１の処理容器１００と基板支持ユニット２００の側断面図である。

図２を参照すると、処理容器１００は、円筒形状を有する第１、第２及び第３回収筒１１０、１２０、１３０を含む。本実施の形態において、処理容器１００は三つの回収筒１１０、１２０、１３０を有するが、回収筒１１０、１２０、１３０の個数はそれより多くても少なくても良い。第１乃至第３回収筒１１０、１２０、１３０は、基板Ｗの処理工程の進行時に基板Ｗに供給される洗浄液を回収する。基板処理装置１は、基板Ｗを支持ユニット２００によって回転させながら洗浄液を利用して洗浄処理する。これにより、基板Ｗに供給された洗浄液が飛散する場合があるが、第１乃至第３回収筒１１０、１２０、１３０は基板Ｗから飛散した洗浄液を回収する。

第１乃至第３回収筒１１０、１２０、１３０は、基板Ｗから飛散した洗浄液が流入する第１乃至第３回収空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を形成する。第１回収空間Ｓ１は第１回収筒によって定義され、基板Ｗを一次的に処理する第１洗浄液を回収する。第２回収空間Ｓ２は、第１回収筒１１０と第２回収筒１２０との間の離隔空間によって定義され、基板Ｗを二次的に処理する第２洗浄液を回収する。第３回収空間Ｓ３は、第２回収筒と第３回収筒１２０との間の離隔空間によって定義され、基板Ｗを三次的に処理する第３洗浄液を回収する。

第１回収筒１１０は、第１回収ライン１４１と連結される。第１回収空間Ｓ１に流入した第１洗浄液は、第１回収ライン１４１を介して外部に排出される。第２回収筒１２０は、第２回収ライン１４３と連結される。第２回収空間Ｓ２に流入した第２洗浄液は、第２回収ライン１４３を介して外部に排出される。第３回収筒１３０は、第３回収ライン１４５と連結される。第３回収空間Ｓ３に流入した第３洗浄液は第３回収ライン１４５を介して外部に排出される。

一方、処理容器１００には、処理容器１００の垂直位置を変更する垂直移動部１５０が結合されうる。垂直移動部１５０は第３回収筒１３０の外側壁に備えられ、基板支持ユニット２００の垂直位置が固定された状態で処理容器１００を上／下に移動させる。これによって、処理容器１００と基板Ｗとの間の相対的な垂直位置が変更される。従って、処理容器１００は、各回収空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３別に回収される洗浄液の種類を異なるようにすることができる。

基板支持ユニット２００は処理容器１００の内側に設けられる。基板支持ユニット２００は工程進行中基板Ｗを支持し、工程が行なわれる間、後述される駆動部２３０によって回転することができる。基板支持ユニット２００は、円形の上部面を有する支持板２１０を含み、支持板２１０の上部面には、基板Ｗを支持する複数のピン部材２１１が設けられる。支持板２１０の下部には、支持板２１０を支持する支持軸２２０が連結され、支持軸２２０は、その下端に連結された駆動部２３０によって回転する。駆動部２３０は、モータなどで構成されることができる。駆動部２３０によって支持軸２２０が回転することで、支持板２１０及び基板Ｗが回転する。なお、駆動部２３０は、支持板２１０上に基板Ｗをローディングするか支持板２１０から基板Ｗをアンローディングする場合、そして基板処理工程中必要な時に、支持板２１０を上下に移動させることができる。

図３は、図１の研磨ユニットの斜視図であり、図４の、図３の研磨ユニットの側断面図であり、図５は、図４の研磨ヘッドを拡大して示す図である。

研磨ユニット４００は、化学的および機械的方法で基板表面を平坦化する研磨工程を行なう。図３乃至図５を参照すると、研磨ユニット４００は、研磨ヘッド４２０と、研磨ヘッド４２０を動作モードによって駆動するための第１、第２及び第３駆動部材４４０、４６０、４８０を含む。研磨ヘッド４２０には、基板を研磨する研磨パッド４２３が装着される。第１駆動部材４４０は、研磨工程の進行時に研磨パッド４２３をその中心軸を基準に回転させる。第２駆動部材４６０は、研磨ヘッド４２０をスイング動作させるために、研磨ヘッド４２０を水平面上で移動させる。第３駆動部材４８０は、研磨ヘッド４２０を上下方向に移動させる。

研磨ヘッド４２０は、下部が開放された円筒形状のハウジング４２１を有する。ハウジング４２１の開放された下部には、円盤状の研磨パッドホルダー４２２が設けられ、研磨パッドホルダー４２２の下面には研磨パッド４２３が結合される。研磨パッド４２３は金属材質のプレート４２４の一面に付着することができ、研磨パッドホルダー４２２には、金属プレート４２４の他の一面が研磨パッドホルダー４２２に着脱可能に結合されるよう、金属プレート４２４に磁力を作用させる磁石部材４２２ａが内蔵されることができる。

研磨パッドホルダー４２２の上部面にはベローズ４２５が設けられ、ベローズ４２５は空圧部材４２６により作用する空気圧力によって上下方向に伸縮することができる。ベローズ４２５は研磨工程の進行時に研磨パッド４２３が基板Ｗに密着するように伸縮でき、研磨パッド４２３が基板Ｗに密着した状態で研磨工程が行なわれると、研磨工程がより均一かつ効率的に行なわれることができる。

空圧部材４２６は、ベローズ４２５の上部に連結され、中空軸形状の軸部材から成りうる。空圧部材４２６の長手方向軸は、長さ方向が垂直方向に位置合わせすることができ、ベアリング４２７ａ、４２７ｂにより回転可能に支持される。空圧部材４２６には空気を供給するエアライン（図示せず）が連結され、エアライン（図示せず）上にはエアライン（図示せず）を開閉するバルブ（図示せず）と、空気の供給流量を調節する流量計（図示せず）が設けられることができ、これらの構成は関連技術分野の当業者には自明な事項なので、これに対する詳細な説明は省略する。

第１駆動部材４４０は、研磨工程の進行時に研磨パッド４２３をその中心軸を基準に回転させる。第１駆動部材４４０は、回転力を提供する第１駆動モーター４４１と、第１駆動モーター４４１の回転力を研磨パッド４２３に伝達する第１ベルト‐プーリーアセンブリ４４３とを含む。第１ベルト‐プーリーアセンブリ４４３は、第１駆動プーリー４４３−１、第１従動プーリー４４３−２及び第１ベルト４４３−３の組合せからなることができる。第１駆動プーリー４４３−１は、第１駆動モーター４４１の回転軸４４１ａに設けられる。第１従動プーリー４４３−２は、中空軸形状の空圧部材４２６の外側面に設けられる。第１ベルト４４３−３は、第１駆動プーリー４４３−１と第１従動プーリー４４３−２に巻かれる。ここで、第１駆動プーリー４４３−１が設けられた第１駆動モーター４４１は、後述される第２駆動部材４６０のスイングアーム４６１の一端内部に設けられ、第１ベルト４４３−３は、スイングアーム４６１の長手方向に沿ってスイングアーム４６１の内部を介して第１駆動プーリー４４３−１と第１従動プーリー４４３−２に巻かれることができる。

第１駆動モーター４４１の回転力は第１ベルト‐プーリーアセンブリ４４３によって空圧部材４２６に伝達され、空圧部材４２６が回転することによって、空圧部材４２６の下方に順次的に結合されているベローズ４２５、研磨パッドホルダー４２２及び研磨パッド４２３が回転する。この時、第１駆動部材４４０の第１駆動モーター４４１は、選択的に時計方向の回転力または反時計方向の回転力を提供でき、これによって、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、研磨パッド４２３が時計方向または反時計方向に回転できる。このように、研磨パッド４２３の回転方向を時計方向または反時計方向に可変できるので、研磨パッド４２３を基板Ｗの回転方向と同一の方向または基板Ｗの回転方向の逆方向に回転させながら、選択的に研磨工程を行なうことができる。

第２駆動部材４６０は、研磨ヘッド４２０を基板上でスイング動作させるために、研磨ヘッド４２０を水平面上で移動させる。第２駆動部材４６０は、スイングアーム４６１、垂直アーム４６２、第２駆動モーター４６３及び第２ベルト‐プーリーアセンブリ４６４を含む。スイングアーム４６１は、研磨ヘッド４２０のハウジング４２１の一側に水平方向に結合され、垂直アーム４６２は、スイングアーム４６１の他端に垂直に下方向に結合される。第２駆動モーター４６３は、第２ベルトプーリーアセンブリ４６４を介して垂直アーム４６２に回転力を提供する。第２ベルトプーリーアセンブリ４６４は、第２駆動プーリー４６４−１、第２従動プーリー４６４−２及び第２ベルト４６４−３の組合せからなることができる。第１駆動プーリー４６４−１は、第２駆動モーター４６３の回転軸に設けられる。第２従動プーリー４６４−２は、垂直アーム４６２の外側面に設けられる。第２ベルト４６４−３は、第２駆動プーリー４６４−１と第２従動プーリー４６４−２に巻かれる。

第２駆動モーター４６３の回転力は、第２ベルト‐プーリーアセンブリ４６４により垂直アーム４６２に伝達され、垂直アーム４６２がその中心軸を基準に回転することにより、スイングアーム４６１が垂直アーム４６２を中心にスイング動作する。これによって、研磨パッド４２３が装着された研磨ヘッド４２０が円形の曲線軌跡に沿って移動する。

第３駆動部材４８０は、研磨ヘッド４２０を上下方向に移動させる。第３駆動部材４８０は、支持ブロック４８２、ガイド部材４８４及び直線駆動ユニット４８６を含む。支持ブロック４８２は垂直アーム４６２を支持し、垂直アーム４６２はベアリング４８２ａ、４８２ｂにより回転可能に支持される。直線駆動ユニット４８６は、支持ブロック４８２を上下方向に直線移動させるための駆動力を提供し、直線駆動ユニット４８６としては、シリンダー部材またはリニアモーターのような直線駆動部材を使用できる。ガイド部材４８４は、支持ブロック４８２の直線移動を案内する。

直線駆動ユニット４８６の直線駆動力は支持ブロック４８２に伝達され、支持ブロック４８２に支持された垂直アーム４６２が支持ブロック４８２と共に上下方向に移動することにより、研磨パッド４２３が装着された研磨ヘッド４２０が上下方向に移動する。

研磨パッド４２３を用いて基板の研磨工程を繰り返し行なう場合、周期的に研磨パッド４２３の表面を研磨して研磨パッド４２３の表面粗度を調節する必要がある。そのために、図１に示すように、処理室１０内の研磨ユニット４００に隣接する位置にパッドコンディショニングユニット５００が備えられる。

図７は、図１のパッドコンディショニングユニットの斜視図であり、図８は、図７のパッドコンディショニングユニットの側断面図である。そして、図９及び図１０は、パッドコンディショニングユニットの動作状態を示す図である。

図７乃至図１０を参照すると、パッドコンディショニングユニット５００は、研磨パッド４２３が装着された研磨ヘッド４２０の端部が収容される上部が開放された筒形状の処理槽５１０を有する。処理槽５１０は、底壁５１２と、底壁５１２のエッジから上側に延長された側壁５１４とを有し、底壁５１２の下部には支持フレーム５１６が提供される。処理槽５１０の底壁５１２は、第１高さに位置する第１底壁５１２ａと、第１底壁５１２ａより低い第２高さの段差を有する第２底壁５１２ｂとからなることができる。

処理槽５１０の第１底壁５１２ａには、ダイヤモンドコンディショナ５２０が設けられる。ダイヤモンドコンディショナ５２０は、研磨パッド４２３と接触して研磨パッド４２３の表面を研磨するためのもので、環状または円形のダイヤモンドコンディショナ５２０が提供できる。さらに、ダイヤモンドコンディショナ５２０は、処理槽５１０の第１底壁５１２ａに対応する大きさを有することができ、また処理槽５１０の第１底壁５１２ａの大きさより小さな大きさで複数が提供されても良い。

さらに、処理槽５１０には、研磨パッド４２３の研磨進行中に生成された異物を取り除くために、処理槽５１０の第１底壁５１２ａに脱イオン水を供給するための脱イオン水供給部材５３０、５４０が設けられる。第１脱イオン水供給部材５３０は、第１底壁５１２ａを介して処理槽５１０内に脱イオン水を供給するよう第１底壁５１２ａに連結され、第２脱イオン水供給部材５４０は、第１底壁５１２ａの上側から第１底壁５１２ａに向って脱イオン水を供給するよう処理槽５１０の一側に設けられる。第１及び第２脱イオン水供給部材５３０、５４０から処理槽５１０に供給された脱イオン水は、第１底壁５１２ａに沿って流れながら異物を取り除き、以降第１底壁５１２ａより低い高さの第２底壁５１２ｂに異物が混入された脱イオン水が流入する。第２底壁５１２ｂに流入した脱イオン水は、第２底壁５１２ｂに連結された排水部材５５０を介して外部に排出される。

研磨パッド４２３の研磨工程は、図９に示すように、研磨ヘッド４２０が処理槽５１０に収容された状態で行なわれる。この時、第３駆動部材（図３の参照符号４８０）は、処理槽５１０に収容された研磨ヘッド４２０を上下方向に移動させて、研磨パッド４２３をダイヤモンドコンディショナ５２０に接触させる。この状態で、図１０に示すように、第１駆動部材（図３の参照符号４４０）は研磨パッド４２３を回転させ、第２駆動部材（図３の参照符号４６０）は研磨ヘッド４２０を水平面上で移動させて、ダイヤモンドコンディショナ５２０上で研磨パッド４２３をスキャンする。この時、第１及び第２脱イオン水供給部材５３０、５４０は、処理槽５１０内に脱イオン水を供給し、脱イオン水は研磨パッド４２３の研磨中に発生する異物を取り除いた後、排水部材５５０を介して外部に排出される。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。従って、本発明に開示された実施の形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施の形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきで、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきであろう。

本発明による枚葉式基板処理装置の斜視図である。 図１の処理容器と基板支持ユニットの側断面図である。 図１の研磨ユニットの斜視図である。 図３の研磨ユニットの側断面図である。 図４の研磨ヘッドを拡大して示す図である。 研磨パッドを用いる研磨工程の例を示す図である。 研磨パッドを用いる研磨工程の例を示す図である。 図１のパッドコンディショニングユニットの斜視図である。 図７のパッドコンディショニングユニットの側断面図である。 パッドコンディショニングユニットの動作状態を示す断面図である。 パッドコンディショニングユニットの動作状態を示す平面図である。

符号の説明

１ 枚葉式基板処理装置
１０ 処理室１００ 処理容器
１１０，１２０，１３０ 回収筒
１４１，１４３，１４５ 回収ライン
２００ 基板支持ユニット
３１０、３２０ 洗浄ユニット
４００ 研磨ユニット
４２０ 研磨ヘッド
４２１ ハウジング
４２２ パッドホルダー
４２３ 研磨パッド
４２４ 金属プレート
４２５ ベローズ
４２６ 空圧部材
４２７ ベアリング
４４０ 第１駆動部材
４４３−１ 第１駆動プーリー
４４３−２ 第１従動プーリー
４４３−３ 第１駆動ベルト
４６０ 第２駆動部材
４６１ スイングアーム
４６２ 垂直アーム
４８０ 第３駆動部材
４８２ 支持ブロック
４８６ 直線駆動ユニット
５００ パッドコンディショニングユニット
５１０ 処理槽
５２０ ダイヤモンドコンディショナ
５４０ 脱イオン水供給部材

Claims (21)

1. 枚葉式基板処理装置であって、
   基板処理工程が行なわれる処理室と、
   前記処理室内に設けられ、基板を載置し回転可能な基板支持ユニットと、
   前記処理室内の前記基板支持ユニットの一側に設けられ、前記基板を化学的および機械的方法で研磨する研磨ユニットと、
   前記処理室内の前記基板支持ユニットの他の一側に設けられ、前記基板を洗浄する洗浄ユニットと、を含むことを特徴とする枚葉式基板処理装置。
2. 前記研磨ユニットは、
   前記基板を研磨する研磨パッドが装着された研磨ヘッドと、
   前記研磨パッドを、その中心軸を基準に回転させる第１駆動部材と、
   前記研磨ヘッドを水平面上で移動させる第２駆動部材と、
   前記研磨ヘッドを上下方向に移動させる第３駆動部材と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の枚葉式基板処理装置。
3. 前記研磨ヘッドは、
   下部が開放された円筒形状のハウジングと、
   前記ハウジングの開放された下部に設けられ、前記研磨パッドが結合される研磨パッドホルダーと、
   前記研磨パッドホルダーの上部面に、上下方向に伸縮可能に設けられたベローズと、
   前記ベローズに空気圧力を作用させる空圧部材と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の枚葉式基板処理装置。
4. 前記研磨パッドは、金属プレートの一面に付着し、
   前記研磨パッドホルダーには、前記金属プレートの他の一面が前記研磨パッドホルダーに着脱可能に結合されるよう、前記金属プレートに磁力を作用させる磁石部材が内蔵されること、を特徴とする請求項３に記載の枚葉式基板処理装置。
5. 前記第１駆動部材は、
   第１駆動モーターと、
   前記第１駆動モーターの回転軸が挿入設置される第１駆動プーリーと、
   前記空圧部材が挿入設置される第１従動プーリーと、
   前記第１駆動プーリーと前記第１従動プーリーに巻かれ、前記第１駆動モーターの回転力を前記第１駆動プーリーから前記第１従動プーリーに伝達する第１ベルトと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の枚葉式基板処理装置。
6. 前記第２駆動部材は、
   前記ハウジングに水平方向に結合されるスイングアームと、
   前記スイングアームの他端に垂直方向に結合される垂直アームと、
   前記垂直アームに回転力を提供する第２駆動モーターと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の枚葉式基板処理装置。
7. 前記第２駆動モーターの回転軸が挿入設置される第２駆動プーリーと、
   前記垂直アームが挿入設置される第２従動プーリーと、
   前記第２駆動プーリーと前記第２従動プーリーに巻かれ、前記第２駆動モーターの回転力を前記第２駆動プーリーから前記第２従動プーリーに伝達する第２ベルトと、をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の枚葉式基板処理装置。
8. 前記第１駆動部材の前記第１駆動モーターと前記第１駆動プーリーは、前記スイングアームの内部に設けられ、
   前記第１ベルトは、前記スイングアームの内部を介して前記第１駆動プーリーと前記第１従動プーリーに巻かれること、を特徴とする請求項６に記載の枚葉式基板処理装置。
9. 前記第３駆動部材は、
   前記垂直アームを回転可能に支持する支持ブロックと、
   前記支持ブロックを上下方向に直線移動させる直線駆動ユニットと、を含むことを特徴とする請求項６に記載の枚葉式基板処理装置。
10. 前記支持ブロックの上下方向直線移動を案内するガイド部材をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の枚葉式基板処理装置。
11. 前記第１駆動部材は、前記基板支持ユニットに載置された前記基板の回転方向の逆方向に前記研磨パッドを回転させること、を特徴とする請求項２に記載の枚葉式基板処理装置。
12. 前記処理室内の前記基板支持ユニットのまた他の一側に設けられ、前記研磨ユニットの前記研磨パッドを研磨して、前記研磨パッドの表面粗度を調節するパッドコンディショニングユニットをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の枚葉式基板処理装置。
13. 前記パッドコンディショニングユニットは、
    前記研磨パッドが装着された前記研磨ヘッドの端部が収容されるように上部が開放された処理槽と、
    前記処理槽の底面に設けられ、前記研磨パッドが接触して研磨されるダイヤモンドコンディショナと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の枚葉式基板処理装置。
14. 前記ダイヤモンドコンディショナは環状であり、前記処理槽の底面に複数が設けられること、を特徴とする請求項１３に記載の枚葉式基板処理装置。
15. 前記処理槽の底面は、第１底面と、前記第１底面より低い高さの段差を有する第２底面とを含み、
    前記ダイヤモンドコンディショナは前記第１底面に設けられること、を特徴とする請求項１３に記載の枚葉式基板処理装置。
16. 前記第１底面を介して前記処理槽内に脱イオン水を供給するように、前記第１底面に連結される第１脱イオン水供給部材と、
    前記処理槽内に供給された脱イオン水が前記第２底面を介して排出されるように、前記第２底面に連結される排水部材と、をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の枚葉式基板処理装置。
17. 前記第１底面に向かって脱イオン水を供給するように前記処理槽に設けられる第２脱イオン水供給部材をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の枚葉式基板処理装置。
18. 前記第３駆動部材は、前記処理槽に収容された前記研磨ヘッドを上下方向に移動させて前記研磨パッドを前記ダイヤモンドコンディショナに接触させ、
    前記第２駆動部材は、前記研磨ヘッドを水平面上で移動させて、前記ダイヤモンドコンディショナ上で前記研磨パッドをスキャンし、
    前記第１駆動部材は、前記研磨パッドを回転させること、を特徴とする請求項１３に記載の枚葉式基板処理装置。
19. 前記洗浄ユニットは、
    前記基板に向かって洗浄液を供給する洗浄液供給部材と、
    前記基板に供給された洗浄液に超音波を印加する超音波洗浄部材と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の枚葉式基板処理装置。
20. 枚葉方式で基板を処理する方法であって、
    基板の上面に研磨パッドを接触させて前記基板の上面を研磨し、前記研磨パッドの上部に提供されるベローズを伸長させて前記研磨パッドを前記基板に密着させることを特徴とする基板処理方法。
21. 前記研磨パッドを前記基板の回転方向の逆方向に回転させながら、前記基板を研磨パッドにより研磨すること、を特徴とする請求項２０に記載の基板処理方法。
    

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