KR100487590B1 - 폴리싱장치 - Google Patents

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KR100487590B1
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리쯔오 기꾸다
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명의 폴리싱 장치는 반도체 웨이퍼와 같은 대상물을 평탄하게 경면 연마한다. 이 폴리싱 장치는 연마될 대상물을 저장하는 저장카세트와; 연마포가 부착된 적어도 하나의 턴테이블과, 대상물을 지지하며 연마포에 대하여 대상물을 가압하는 상부링을 각각 구비하는 적어도 2개의 폴리싱유닛과; 대상물이 상부링으로부터 제거된 상태에서 폴리싱 유닛중 하나에 의해 연마된 대상물을 세정하는 세정유닛을 포함한다. 폴리싱 장치는 저장카세트, 폴리싱유닛 및 세정 유닛중 2개사이에서 대상물을 전달하는 전달로봇을 더욱 포함한다.

Description

폴리싱 장치
본 발명은 폴리싱 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 웨이퍼와 같은 대상물을 평탄하게 경면 연마하기 위한 폴리싱 장치에 관한 것이다.
최근 반도체디바이스 집적화의 빠른 진보에 의해 더욱더 미세한 배선패턴 또는 상호접속이 요구되며, 또한 능동영역을 연결하는 상호접속에 있어 더욱 좁은 공간이 요구된다. 그러한 상호접속을 수행하기 위해 사용할 수 있는 공정중 하나가 광식각술(photolithography)이다. 광식각술 공정이 최대 0.5㎛폭의 상호접속을 형성할 수 있을지라도, 광학시스템의 초점간 깊이가 상대적으로 작기 때문에 스테퍼에 의해 초점이 맞추어지는 패턴형상이 형성되는 표면은 가능한 한 평탄해야 한다.
그러므로, 광식각술을 위해 반도체 웨이퍼의 면을 평탄하게 형성하는 것이 필요하다. 반도체 웨이퍼의 면을 평탄하게 하는 종래의 한 방법은 화학기계적폴리싱(CMP)에 의해 웨이퍼를 연마하는 것이다. 이 화학기계적폴리싱은 연마입자(grains) 또는 연마물질을 포함하는 연마용액을 연마포상으로 공급하면서, 턴테이블에 부착된 연마포에 대하여 캐리어(carrier)에 의해 고정된 반도체 웨이퍼를 가압함으로써 행해진다.
화합물 반도체 또는 그와 비슷한 대상물을 폴리싱하기 위해서는, 2개의 다른 연마용액이 2단계로 공급된다. 예로, 미합중국 특허 제 4,141,180호와 일본국 특허공개 제 4-334025호에서는 화합물반도체를 연마하기 위한 폴리싱 장치를 각각 개시한다. 개시된 각 폴리싱 장치는 2개의 턴테이블을 구비한다. 각 턴테이블에서 제 1폴리싱과 제 2폴리싱으로 이루어지는 2-단계 폴리싱에 의해 반도체를 연마하고 2-단계 폴리싱 사이에서 반도체 웨이퍼를 세정하기 위해, 반도체 웨이퍼를 고정하는 캐리어는 2개의 턴테이블 사이로 이동된다. 세정공정에서는, 연마된 반도체 웨이퍼의 하부면이 물 및/또는 브러쉬에 의해 세정된다.
이러한 종래의 폴리싱 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
(1) 제 1폴리싱과 제 2폴리싱 사이에 실행되는 세정공정은 반도체 웨이퍼가 캐리어에 고정되는 상태에서 이루어지므로, 반도체 웨이퍼의 상부면과 측면은 세정될 수 없다. 제 1폴리싱에서 사용되어 반도체 웨이퍼의 상부면과 측면에 남아있는 연마입자를 함유한 연마용액은 제 2폴리싱에서 오염원으로 작용하여, 연마된 반도체 웨이퍼의 품질을 저하시킨다.
(2)미합중국 특허 제 4,141,180호에 개시된 폴리싱 장치에 있어, 2개의 턴테이블은 서로 가깝게 위치하므로, 다른 턴테이블에서 반도체 웨이퍼가 연마될 때, 2개의 턴테이블중 일 턴테이블의 연마용액은 다른 턴테이블에 도달하여 반도체 웨이퍼를 오염시키는 경향이 있다.
(3)실리콘 웨이퍼와 같은 대상물은 2-단계 폴리싱으로 연마될 필요가 없다. 미합중국 특허 제 4,141,180호에 개시된 폴리싱 장치는 하나의 캐리어를 구비하므로, 폴리싱 장치에 의해 처리될 수 있는 대상물의 작업처리량을 증가시키기 위해 동시에 작동시킬 수 없다. 일본국 특허공개 제 4-334025호 공보에 개시된 폴리싱 장치는 2개의 턴테이블과 세정유닛사이에 동일 레일(rail)상에서 이동하는 2개의 캐리어를 구비한다. 비록 일 캐리어가 폴리싱 작업을 끝마쳤더라도, 다른 캐리어가 폴리싱 작업을 마칠때까지 기다려야만 한다. 그래서, 캐리어 작동의 효율은 상대적으로 저하되어, 연마된 반도체 웨이퍼의 작업처리량과 품질에 악영향을 끼친다.
본 발명의 목적은, 2-단계 폴리싱과 같은 다-단계 폴리싱에서, 이전의 폴리싱공정에 사용된 연마용액으로 인한 대상물의 오염을 방지함으로써 상기 대상물의 생산량 및 품질을 향상시킬 수 있으며, 1-단계 폴리싱에서 대상물의 작업처리량을 증가시키기위해 대상물을 동시에 연마할 수 있는 폴리싱장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폴리싱장치는 연마될 대상물을 저정하는 저장수단과; 연마포가 부착된 턴테이블 및 대상물을 지지하며, 연마포에 대하여 대상물을 가압하는 상부링을 각각 구비하는 적어도 2개의 폴리싱유닛을 포함하는 폴리싱수단과; 대상물이 상부링으로부터 제거된 상태에서 폴리싱유닛중 하나에 의해 연마된 대상물을 세정하는 세정수단; 및 저장수단, 폴리싱수단 및 세정수단중 2개 사이에서 대상물을 전달하는 전달수단을 포함한다.
나아가, 이 폴리싱장치는 대상물이 폴리싱 유닛중 하나의 의해 연마되기 전 또는 후에 대상물을 리버싱(reversing)하는 리버싱수단을 더욱 포함한다. 세정수단은 적어도 2개의 세정유닛을 포함하며, 리버싱수단은 적어도 2개의 리버싱유닛을 포함한다. 폴리싱유닛은 저장카세트를 포함하는 저장수단과 대향하는 관계로 이격되고, 세정유닛중 적어도 하나는 폴리싱유닛과 저장카세트 사이에서 연장되는 전달라인의 양측에 배치된다. 폴리싱유닛은 저장카세트를 포함하는 저장수단으로부터 대면하며 이격되고, 리버싱유닛중 적어도 하나는 폴리싱유닛과 저장카세트 사이에서 연장되는 전달라인의 양측에 배치된다.
본 발명에 따른 폴리싱장치는 연마될 대상물을 저장하는 적어도 하나의 저장 카세트와; 연마포가 부착된 턴테이블, 및 대상물을 지지하며 연마포에 대하여 대상물을 가압하는 상부링을 각각 구비하는 적어도 2개의 폴리싱유닛과; 폴리싱유닛중 하나에 의해 연마된 대상물을 세정하는 적어도 하나의 세정유닛과; 저장 카세트, 폴리싱유닛 및 세정유닛중 2개 사이에서 대상물을 전달하는 전달장치를 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 장점은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는 첨부된 도면을 참조하여 다음 설명으로부터 명확해 질 것이다.
본 발명의 제 1실시예는 도 1 내지 도 3을 참조하여 아래에 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리싱 장치는, 서로에 대해 마주보며 서로 이격되도록 직사각형 바닥공간의 일 단부에 위치되는 한쌍의 폴리싱유닛(1a, 1b), 상기 폴리싱유닛(1a, 1b)에 이격 위치하며 서로 대향하는 관계의 각각의 웨이퍼 저장 카세트(2a, 2b)를 가지며 상기 직사각형 바닥공간의 다른 단부에 위치되는 한쌍의 로딩/언로딩 유닛을 포함한다. 2개의 전달로봇(4a, 4b)이 상기 폴리싱유닛(1a, 1b)과 상기 로딩/언로딩 유닛사이로 연장하는 레일(3)상에 이동 가능하게 장착되어 상기 레일(3)을 따라서 전달라인을 제공한다. 또한, 폴리싱장치는 상기 전달라인의 양 측면에 각각 하나씩 배치되는 한쌍의 리버싱유닛(5, 6)과, 상기 전달라인의 양 측면에 각각 한쌍씩 배치되는 두 쌍의 세정유닛(7a, 7b; 8a, 8b)을 갖는다. 리버싱유닛(5)은 세정유닛(7b, 8b)사이에 위치한다. 각각의 리버싱유닛(5, 6)은 반도체 웨이퍼를 리버싱한다.
폴리싱유닛(1a, 1b)은 기본적으로 동일한 규격이며, 전달라인에 대해 대칭적으로 설치된다. 각각의 폴리싱유닛(1a, 1b)은 상부면에 부착된 연마포를 갖는 턴테이블(9)과, 진공상태에서 반도체 웨이퍼를 홀딩하며 턴테이블(9)의 상부면에서 연마포에 대해 반도체 웨이퍼를 가압하는 상부링 헤드(10) 및 연마포를 드레싱하는 드레싱헤드(11)를 포함한다.
도 3은 폴리싱유닛(1a 또는 1b)의 상세한 구조를 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상부링헤드(10)는 턴테이블(9)위에 위치되어 반도체 웨이퍼(20)를 홀딩하며, 상기 턴테이블에 대해 반도체 웨이퍼(20)를 가압하는 상부링(13)을 구비한다. 상부링(13)은 턴테이블(9)의 중심 외측에 설치된다. 턴테이블(9)은 축(9a)을 통해 턴테이블(9)에 결합된 모터(도시되지 않음)에 의해 화살표(A)로 표시된 것과 같이 축을 중심으로 회전할 수 있다. 연마포(14)는 턴테이블(9)의 상부면에 부착된다.
상부링(13)은 모터(도시되지 않음) 및 상승/하강 실린더(도시되지 않음)에 결합된다. 상부링(13)은 모터 및 상승/하강 실린더에 의해 화살표(B, C)로 표시된 것과 같이 수직 이동할 수 있고 또한 축을 중심으로 회전한다. 따라서, 상부링(13)은 소정 압력으로 연마포(14)에 대하여 반도체 웨이퍼(20)를 가압할 수 있다. 반도체 웨이퍼(20)는 진공 등과 같은 상태에서 상부링(13)의 하부면에 부착된다. 안내링(16)은 반도체 웨이퍼(20)가 상부링(13)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 상부링(13)의 하부면의 외측 원주단부에 장착된다.
연마용액 공급노즐(15)은 턴테이블(9) 위에 배치되어 연마입자를 포함하는 연마용액을 턴테이블(9)에 부착된 연마포(14)위에 공급한다. 프레임(17)은 턴테이블(9)주위에 배치되어 연마용액 및 턴테이블(9)로부터 배출되는 물을 모으며, 프레임의 하부에 형성되어 턴테이블(9)로부터 배출된 연마용액 및 물을 배출시키는 거터(gutter: 17a)를 구비한다.
드레싱 헤드(11)는 연마포(14)를 드레싱하는 드레싱 부재(18)를 구비한다. 드레싱 부재(18)는 턴테이블(9)상에서 상부링(13)과 직경상 반대위치 관계로 설치된다. 연마포에는 턴테이블(9)위로 연장하는 드레싱용액 공급노즐(21)로부터 물과 같은 드레싱용액이 공급된다. 드레싱 부재(18)는 모터(도시되지 않음) 및 상승/하강 실린더(도시되지 않음)에 결합되어 모터 및 상승/하강 실린더에 의해 화살표 D, E로 표시된 것과 같이 수직 이동하고, 축을 중심으로 회전한다.
드레싱 부재(18)는 디스크 형상으로 하부면의 드레싱 요소(19)를 홀딩한다. 드레싱 요소(19)가 장착되는 드레싱 부재(18)의 하부면은, 진공상태에서 드레싱 요소(19)를 드레싱 부재(18)의 하부면에 부착시키기 위해, 진공원에 연결되도록 형성된 구멍(도시되지 않음)을 구비한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 폴리싱유닛(1a, 1b)은, 전달라인(3) 옆에 위치되어, 상부링(13)으로 반도체 웨이퍼(20)를 전달하고 상부링(13)으로부터 반도체 웨이퍼(20)를 수용하는 푸셔(12)를 구비한다. 상부링(13)은 수평면에서 회전하며, 푸셔(12)는 수직 이동한다.
폴리싱유닛(1a, 1b)은 아래와 같이 작동한다.
반도체 웨이퍼(20)는 상부링(13)의 하부면에서 고정되고, 턴테이블(9)의 상부면의 연마포에 대하여 가압된다. 턴테이블(9) 및 상부링(13)은 반도체 웨이퍼(20)의 하부면이 연마포(14)에 미끄러지며 접촉하도록 하면서 서로에 대해 각각 회전한다. 이때, 연마용액 노즐(15)은 연마포(14)에 연마용액를 공급한다. 반도체 웨이퍼(20)의 하부면은 연마용액내의 연마입자의 기계적 작용 및 연마용액내의 알카린(Alkaline)용액의 화학적 연마작용의 복합작용에 의해 연마된다. 반도체 웨이퍼(20)를 연마하기 위해 공급된 연마용액은 턴테이블(9)의 회전으로 발생된 원심력하에서 턴테이블(9)의 외측으로 벗어나 프레임(17)안으로 분산되어 거터(17a)에 의해 프레임(17)의 하부면 안으로 집결된다. 연마공정은 반도체 웨이퍼(20)의 표면층이 미리 결정된 두께로 연마될 때 끝난다. 연마공정이 끝났을 때, 연마포(14)의 연마성능 및 연마포(14)의 연마수행력은 저하된다. 따라서, 연마포(14)는 연마성능을 회복시키기 위해 드레싱된다.
연마포(14)는 아래와 같이 드레싱 된다.
저면에 드레싱 요소(19)가 고정된 드레싱 부재(18)와 턴테이블이 회전하는 동안, 드레싱 요소(19)는 미리 설정된 압력이 연마포(14)에 가해지도록 연마포(14) 위에 가압된다. 드레싱 요소(19)가 연마포(14)에 접촉하기 전 혹은 동시에, 물과 같은 드레싱용액이 드레싱용액 공급노즐(21)로부터 연마포(14)의 상부면으로 공급된다. 드레싱용액은 연마포상에 잔류하는 반도체 웨이퍼의 연마제거된 입자 및 연마용액을 배출시키고, 드레싱 요소(19) 및 연마포(14)사이의 접촉으로 발생된 마찰열을 제거하기 위해 공급된다. 그 후 연마포(14)에 공급된 드레싱용액은 턴테이블(9)의 회전에 의해 발생된 원심력하에 의해 턴테이블(9)을 벗어나 프레임(17)내로 분산되어 프레임(17)의 거터(17a)에 의해 집결된다.
세정유닛(7a, 7b 및 8a, 8b)은 원하는 형태의 것이 될 수 있다. 예를 들어, 폴리싱유닛(1a, 1b)옆에 위치되는 세정유닛(7a, 7b)은 각각 스폰지층을 갖는 롤러에 의해 반도체 웨이퍼의 양측(즉, 앞면 및 뒷면)을 스크러빙(scrubing)하는 형식일 수 있으며, 웨이퍼 저장 카세트(2a, 2b)옆에 위치되는 세정유닛(8a, 8b)은 그것의 단부에 고정되어 수평면에서 회전되는 반도체 웨이퍼에 세정제를 공급하는 형식으로 될 수 있다. 또한, 각각의 세정유닛(8a, 8b)은 건조될 때까지 원심력하에서 반도체 웨이퍼를 스핀-건조하는 건조유닛으로 작용한다. 세정유닛(7a, 7b)은 반도체의 제 1차 세정을 수행하고, 세정유닛(8a, 8b)은 제 1차 세정된 반도체 웨이퍼의 2차 세정을 수행한다.
전달로봇(4a, 4b) 각각은 레일(3)을 따라 이동하는 캐리지(carriage)에 장착된 관절아암을 갖는다. 관절아암은 수평면에서 굽혀질 수 있으며, 그것의 상부 및 하부의 각각에 건식 및 습식 핑거(dry and wet finger)로서 작용하는 2개의 그립퍼(gripper)가 구비된다. 전달로봇(4a)은 리버싱유닛(5, 6)으로부터 저장 카세트(2a, 2b)까지의 영역을 전담하도록 작동하며, 전달로봇(4b)은 리버싱유닛(5, 6)에서부터 폴리싱유닛(1a, 1b)까지의 영역을 전담하도록 작동한다.
도시된 실시예에서는, 저장 카세트(2a, 2b)가 연마되어진 또는 연마될 반도체 웨이퍼의 표면을 상향으로 하여 반도체 웨이퍼를 저장하기 때문에, 리버싱유닛(5, 6)이 요구된다. 그러나, 연마된 또는 연마되어질 반도체 웨이퍼의 표면이 하향으로 향한 상태로 반도체 웨이퍼가 저장 카세트(2a, 2b)내에 저장되고, 그대신 전달로봇(4a, 4b)이 반도체 웨이퍼를 리버싱시키는 기계장치를 구비하고 있다면, 리버싱유닛(5, 6)은 요구되지 않는다. 도시된 실시예에서, 리버싱유닛(5)은 건조 반도체 웨이퍼를 리버싱시키도록 작동하고, 리버싱유닛(6)은 습식(wet) 반도체 웨이퍼를 리버싱시키도록 작동한다.
폴리싱 장치는 도 4A에 도시된 것과 같이 연마작동의 직렬 모드(이하, 직렬공정으로 칭함) 및 도 4B에 도시된 바와 같이 연마작동의 병렬모드(이하, 병렬공정으로 칭함)에서 선택적으로 작동될 수 있다. 직렬 및 병렬공정은 아래에 설명된다.
도 4A 및 도 4B는 각 위치의 반도체 웨이퍼의 상태를 도시한다; ◎은 연마된 또는 연마될 반도체 웨이퍼의 표면이 상향인 상태의 위치를 도시한다; ● 은 연마된 또는 연마되어질 반도체 웨이퍼의 표면이 하향인 상태의 위치를 도시한다; ◐은 리버싱되어 연마되어질 반도체 웨이퍼의 표면이 하향으로 된 상태의 위치를 도시한다; ◑은 연마되어져 리버싱된 반도체 웨이퍼의 표면이 상향인 상태의 위치를 도시한다.
(1) 직렬공정(도 4A):
직렬공정에서, 반도체 웨이퍼는 2단 폴리싱장치에 의해 연마되며, 4개중 3개의 세정유닛(7a, 7b, 8b)이 반도체 웨이퍼를 세정하기 위해 작동한다.
직선으로 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼는 저장 카세트(2a)로부터 리버싱유닛(5)으로 전달되어 리버싱유닛(5)에서 리버싱된 후 제 1폴리싱유닛(1a)으로 전달된다. 제 1폴리싱유닛(1a)에서 연마된 반도체 웨이퍼는 세정유닛(7a)으로 전달되어 세정된다. 세정된 반도체 웨이퍼는 세정유닛(7a)으로부터 제 2폴리싱유닛(1b)으로 전달되어 연마된다. 그 후 반도체 웨이퍼는 제 2폴리싱유닛(1b)에서 세정유닛(7b)으로 전달되어 세정되고, 리버싱유닛(6)으로 전달된다. 리버싱유닛(6)에서 리버싱된 후 반도체 웨이퍼는 세정유닛(8b)로 전달되고, 세정유닛(8b)내에서 세정되고 건조된 후 저장 카세트(2a)로 전달된다. 전달로봇(4a, 4b)은 건조 반도체 웨이퍼의 취급시 각각의 건식 핑거를 사용하며, 습식 반도체 웨이퍼의 취급시 각각의 습식 핑거를 사용한다. 폴리싱유닛(1a)의 푸셔(12)는 연마될 반도체 웨이퍼를 전달로봇(4b)으로부터 수용하여, 상승되고, 상부링(13)이 푸셔(12) 위에 위치될 때 상부링(13)에 전달한다. 연마된 반도체 웨이퍼는 푸셔(12)에 제공된 린싱(rinsing)용액 공급기구로부터 공급된 린싱용액에 의해 헹구어 진다.
반도체 웨이퍼가 폴리싱유닛(1a)내에서 제 1폴리싱된 후, 반도체 웨이퍼는 폴리싱유닛(1a)의 상부링(13)으로부터 제거되어 푸셔(12) 위치에서 린싱되어지고 세정유닛(7a)내에서 세정된다. 따라서, 폴리싱유닛(1a)내의 제 1폴리싱에 의해 폴리싱된 면, 폴리싱된 면의 뒷면, 반도체 웨이퍼의 측단부에 부착된 연마입자를 포함하는 연마용액은 완전하게 제거된다. 그후, 반도체 웨이퍼는 폴리싱유닛(1b)내에서 제 2폴리싱되고, 세정유닛(7b)의 제 1세정공정 및 세정유닛(8b)의 제 2세정공정에 의해 세정된다. 그 후, 연마되고 세정된 반도체 웨이퍼는 스핀 건조되어 저장 카세트(2a)에 복귀된다. 직렬공정에서, 제 1폴리싱 및 제 2폴리싱의 연마상태는 서로 다르다.
(2) 병렬공정(도 4B):
병렬공정에서, 반도체 웨이퍼는 단일 연마공정으로 연마된다. 2개의 반도체 웨이퍼는 동시에 연마되고, 4개의 세정유닛(7a, 7b, 8a, 8b) 모두 반도체 웨이퍼를 세정하도록 작동한다. 저장 카세트(2a, 2b)는 하나 또는 모두가 사용된다. 도시된 실시예에서는, 단지 저장 카세트(2a)만이 사용되고, 반도체 웨이퍼가 처리되는 2개의 루트(route)가 있다.
직선으로 표시되는 것과 같이, 일 루트에서, 반도체 웨이퍼는 저장 카세트(2a)로부터 리버싱유닛(5)으로 전달된다. 리버싱유닛(5)내에서 리버싱된 후 반도체 웨이퍼는 폴리싱유닛(1a)로 전달되어 연마되고, 세정유닛(7a)으로 전달되어 세정된다. 세정된 반도체 웨이퍼는 세정유닛(7a)에서 리버싱유닛(6)으로 전달되고, 리버싱된 후 세정유닛(8a)로 전달된다. 그후, 세정되고 건조된 반도체 웨이퍼는 저장 카세트(2a)로 전달된다.
점선에 의해 표시되는 것과 같이, 다른 루트에서, 다른 반도체 웨이퍼는 저장카세트(2a)로부터 리버싱유닛(5)으로 전달되어 리버싱된 후 폴리싱유닛(1b)로 전달된다. 연마된 반도체 웨이퍼는 세정유닛(7b)으로 전달되어 세정된다. 세정된 반도체 웨이퍼는 세정유닛(7b)으로부터 리버싱유닛(6)으로 전달되어 리버싱된 후 세정유닛(8b)로 전달된다. 그 후, 세정유닛(8b)에서 세정되고 건조되어 저장카세트(2a)로 전달된다. 전달로봇(4a, 4b)은 건조된 반도체 웨이퍼를 취급하는 동안에는 각각의 건식 핑거를 사용하고, 습식 반도체 웨이퍼를 취급할 때는 각각의 습식 핑거를 사용한다. 리버싱유닛(5)은 건조 반도체 웨이퍼를 취급하고, 리버싱유닛(6)은 직렬공정과 같은 방법으로 습식 반도체 웨이퍼를 취급한다. 상기 병렬공정에서, 제 1차 세정공정은 세정유닛(7a, 7b)에 의해 수행되며, 제 2 세정공정은 세정유닛(8a, 8b)에 의해 수행된다. 반도체 웨이퍼를 세정하기 위해, 세정유닛(7a, 7b)중 하나 그리고, 세정유닛(8a, 8b)중 하나가 사용될 수 있다. 병렬공정에 있어서, 폴리싱유닛(1a, 1b)내의 연마상태, 세정유닛(7a, 7b)내의 세정상태 및 세정유닛(8a, 8b)내의 세정상태는 동일하다.
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 폴리싱장치의 개략적인 평면도이다. 제 2실시예에 따른 폴리싱장치는 전달로봇(4a, 4b)이 레일상에서 이동하는 것이 아니라 일 위치에 고정적으로 설치되어 있는 점에서 제 1실시예에 따른 폴리싱장치와 다르다. 도 5에 도시된 폴리싱장치는 반도체 웨이퍼가 장거리로 전달되는 것이 요구되지 않는 사양에서의 사용에 적합하며, 도 1에 도시된 폴리싱장치보다 구성이 간단하다. 이 실시예에서, 전달라인은 폴리싱유닛과 저장카세트사이로 연장된다.
세정유닛의 수, 전달로봇의 수 및 전달로봇 및 세정유닛의 배치는 변경될 수 있다. 예를들어, 만약 폴리싱장치가 병렬공정에서 작동되지 않는다면, 폴리싱장치는 단지 3개의 세정유닛만을 필요로 한다. 리버싱유닛의 사용유무, 갯수, 배치 및 리버싱유닛의 형식, 전달로봇의 형식 및 푸셔의 사용유무는 선택될 수 있으며 또한 요구사양에 따라 변경된다.
실시예:
반도체 웨이퍼는 본 발명에 따른 폴리싱장치에 의해 실제적으로 연마된다. 직렬공정에서, 폴리싱유닛(1a)에 의해 공급된 연마용액은 폴리싱유닛(1b)으로 넘어가지 않으며, 따라서 반도체 웨이퍼에 오염은 발생하지 않는다.
웨이퍼 처리율, 즉 비교되는 폴리싱장치의 직렬 및 병렬공정 양자에서의 본 발명의 폴리싱장치의 작업처리량(처리된 웨이퍼의 수/시간)은 아래의 표에 도시된다:
[표 1]
비교 폴리싱장치는 하나의 턴테이블, 일정수의 세정유닛, 일정수의 리버싱유닛 및 일정수의 전달로봇이 사용되었다. 직렬 및 병렬공정에서는, 2개의 턴테이블 및 2개의 상부링이 사용되었다. 상기 표에서 나타난 것과 같이, 본 발명의 병렬공정에서의 폴리싱장치는 비교 폴리싱장치의 처리량에 비해 현저한 턴테이블당 처리량을 갖는다. 따라서, 병렬공정에서의 본 발명의 폴리싱장치는 플로어공간 당 크게 향상된 웨이퍼 처리능력을 갖는다.
상기 설명에서 보여진 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리싱장치에 의해, 2단 폴리싱과 같은 다단 폴리싱에서 앞서의 연마공정에서 사용된 연마용액에 의해 대상물이 오염되는 것을 예방함으로써 대상물의 생산량 및 질을 향상시킬 수 있게 되며, 단일 단계 폴리싱에서 대상물의 처리량을 증가시키도록 동시에 대상물을 폴리싱할 수 있다.
게다가, 본 발명에 의하여, 2단 폴리싱에서의 직렬공정 및 일단폴리싱에서의 병렬공정이 자유롭게 선택될 수 있다.
실시예에서, 비록 상부링은 일 반도체 웨이퍼만을 취급하지만, 상부링은 동시에 복수의 반도체 웨이퍼를 취급할 수 있다. 복수의 상부링은 각 폴리싱유닛내에 제공될 수 있다.
이상에서는 비록 본 발명의 특정 실시예에 대해 도시되고 상세히 설명되었지만, 다양한 변경 및 수정이 첨부된 청구범위에서 벗어남이 없이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 폴리싱장치의 개략평면도,
도 2는 도 1에 도시된 폴리싱장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 폴리싱 장치내의 폴리싱 유닛의 종단면도,
도 4a 및 4b는 도 1에 도시된 폴리싱 장치의 다른 작동 모드를 설명한 개략평면도,
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 폴리싱 장치의 개략평면도이다.

Claims (20)

  1. 폴리싱장치에 있어서:
    연마될 대상물을 저장하는 저장수단과;
    폴리싱 공정 동안 턴테이블 각각 하나에 대하여 각각의 상부링이 대상물을 지지하며 가압하기 위한, 2개 이상의 턴테이블 및 2개 이상의 상부링과;
    상기 대상물이 상기 상부링으로부터 제거된 상태에서, 상기 턴테이블들중 하나에 의해 연마된 상기 대상물을 세정하는 세정수단과;
    연마될 대상물을 상기 상부링 중 하나에 이송하고, 상기 하나의 상부링으로부터 연마된 대상물을 수용하는 푸셔; 및
    상기 저장수단, 상기 푸셔 및 상기 세정수단 중 2개 사이에서 상기 대상물을 전달하는 전달수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정수단은 상기 푸셔에 제공된 린싱용액 공급기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 세정수단은, 상기 대상물을 세정하는 2개의 세정유닛으로 구성되며, 병렬공정 및 직렬공정이 선택될 수 있으며,
    상기 병렬공정은 일 대상물이 상기 턴테이블 중 하나에 의해 연마되고, 상기 일 세정유닛에 의해 세정되며, 다른 대상물은 상기 턴테이블 중 다른 하나에 의해 연마되고, 상기 다른 세정유닛에 의해 세정되는 방식으로 수행되며,
    상기 직렬공정은 일 대상물의 제 1차 연마가 상기 턴테이블 중 하나에 의해 연마되고, 상기 대상물은 상기 제 1차 연마후 상기 일 세정유닛에 의해 세정되며, 상기 대상물의 제 2차 연마는 상기 턴테이블 중 다른 하나에 의해 수행되고, 상기 대상물은 상기 제 2차 연마후 상기 다른 세정유닛에 의해 세정되는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  4. 대상물을 폴리싱하는 방법에 있어서,
    연마될 대상물을 전달기구에 의해 푸셔로 공급하는 단계;
    상기 연마될 대상물을 상기 푸셔에 의해 상부링으로 전달하는 단계;
    상기 상부링에 의해 홀딩된 상기 대상물을 텐테이블의 폴리싱표면에 대해 가압함으로써 상기 대상물을 폴리싱하는 단계;
    상기 연마된 대상물을 상기 상부링으로부터 상기 푸셔로 전달하는 단계;
    상기 연마된 대상물을 상기 전달기구에 의해 세정유닛으로 전달하는 단계; 및
    상기 연마된 대상물을 상기 세정유닛에서 세정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱방법.
  5. 폴리싱장치에 있어서,
    그 상부에 폴리싱표면을 가지는 턴테이블과, 대상물을 흘딩하고 상기 대상물을 상기 폴리싱표면에 대해 가압하여 상기 대상물을 폴리싱하는 상부링을 가지는 폴리싱유닛과;
    상기 연마된 대상물을 세정하는 세정유닛과;
    상기 연마될 대상물을 상기 상부링으로 전달하고 상기 연마된 대상물을 상기 상부링으로부터 수용하는 푸셔와;
    상기 연마될 대상물을 상기 푸셔로 공급하고, 상기 연마된 대상물을 상기 세정유닛으로 전달하는 전달기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 푸셔는, 상기 연마된 대상물을 세정하기 전에 상기 연마된 대상물을 헹구는 린싱기구를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 전달기구는 건조한 대상물을 다루는 핑거와, 습한 대상물을 다루는 핑거를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  8. 대상물을 폴리싱한 후 세정하는 방법에 있어서,
    카세트로부터 연마될 대상물을 꺼내는 단계;
    상기 연마될 대상물을 리버싱하는 단계;
    상기 대상물을 수직으로 이동가능한 푸셔상에 위치시키는 단계;
    상기 대상물을 상기 푸셔로부터 턴테이블의 폴리싱표면으로 전달하는 단계;
    상기 폴리싱표면으로 상기 대상물을 폴리싱하는 단계; 및
    상기 연마된 대상물을 상기 푸셔로 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전달하는 단계는 상부링에 의해 행해지며, 상기 상부링은 상기 대상물을 홀딩하고 상기 턴테이블의 상기 폴리싱표면에 대해 상기 대상물을 가압하는 것을 특징으로 하는 폴리싱방법.
  10. 대상물을 폴리싱한 후 세정하는 방법에 있어서,
    카세트로부터 연마될 대상물을 꺼내는 단계;
    상기 연마될 대상물을 리버싱하는 단계;
    상기 대상물을 수직으로 이동가능한 푸셔상에 위치시키는 단계;
    상기 대상물을 상기 푸셔로부터 폴리싱위치로 전달하는 단계;
    폴리싱위치에 있는 상기 대상물을 복수의 텐테이블중 어느 하나의 폴리싱표면으로 1차 폴리싱하는 단계;
    상기 1차 연마된 대상물을 세정하는 단계; 및
    상기 1차 연마된 대상물을 상기 복수의 텐테이블중 다른 하나의 폴리싱표면으로 2차 폴리싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱방법.
  11. 대상물을 폴리싱한 후 세정하는 방법에 있어서,
    대상물을 수직으로 이동가능한 푸셔상에 위치시키는 단계;
    상기 대상물을 상기 푸셔로부터 폴리싱위치로 전달하는 단계;
    폴리싱위치에 있는 상기 대상물을 텐테이블의 폴리싱표면으로 폴리싱하는 단계;
    상기 연마된 대상물을 상기 푸셔로 복귀시키는 단계; 및
    상기 복귀후에 상기 연마된 대상물을 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱방법.
  12. 대상물을 폴리싱한 후 세정하는 장치에 있어서,
    각각 폴리싱표면을 가지는 2개 이상의 턴테이블;
    상기 2개이상의 턴테이블에서 연마된 대상물을 세정하는 복수의 세정기구;
    상기 대상물이 상기 2개 이상의 텐테이블중 어느 하나에서 연마된 후, 상기 복수의 세정기구중 어느 하나에서 세정된 후, 상기 2개 이상의 텐테이블의 다른 하나에서 폴리싱되도록 상기 대상물을 전달하는 전달시스템;
    상기 턴테이블들 중 하나로 연마될 대상물을 이송하고, 상기 하나의 턴테이블로부터 연마된 대상물을 수용하고, 수직으로 이동가능한 푸셔; 및
    상기 대상물이 상기 폴리싱장치로부터 배출되기 전에 상기 연마되고 세정된 대상물을 건조시키는 스핀건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  13. 대상물을 폴리싱한 후 세정하는 장치에 있어서,
    상부에 폴리싱표면을 가지는 턴테이블;
    상기 폴리싱표면에서 연마될 대상물을 수용하고, 상기 폴리싱표면에서 연마된 대상물을 수용하며, 수직으로 이동가능한 푸셔;
    상기 대상물을 홀딩하고 상기 폴리싱표면에 대해 상기 대상물을 가압하며, 상기 푸셔로부터 연마될 상기 대상물을 수용하고 연마된 대상물을 상기 푸셔로 복귀시킬수 있도록 수평면내에서 회전가능한 상부링;
    상기 폴리싱표면에서 연마된 대상물을 세정하는 세정유닛; 및
    상기 연마될 대상물을 상기 푸셔상으로 전달하고 상기 연마된 대상물을 상기 푸셔로부터 상기 세정유닛으로 전달하는 전달시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  14. 폴리싱장치에 있어서,
    대상물을 폴리싱하는 폴리싱유닛;
    연마된 대상물을 세정하는 세정유닛;
    대상물을 로딩 및 언로딩하는 로딩/언로딩유닛; 및
    연마될 대상물을 이송하고, 연마된 대상물을 수용하기 위하여 폴리싱유닛에 제공되는 푸셔를 포함하며,
    상기 폴리싱유닛은 상기 폴리싱장치의 일 단부에 위치되며, 상기 로딩/언로딩유닛은 상기 폴리싱장치의 다른 단부에 위치되며, 상기 세정유닛은 상기 폴리싱유닛과 상기 로딩/언로딩유닛사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 폴리싱장치내의 상기 대상물을 전달하는 전달로봇을 더욱 포함하며, 상기 전달로봇은 상기 공간내에 배치되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 폴리싱유닛과 상기 로딩/언로딩유닛사이의 공간에 배치되며, 상기 대상물을 뒤집는 리버싱유닛을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 공간내에 복수의 세정유닛이 제공되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 로딩/언로딩유닛내에 복수의 웨이퍼 저장 카세트가 제공되는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  19. 폴리싱장치에 있어서,
    대상물을 폴리싱하며, 상기 폴리싱장치의 일 단부에 위치되는 폴리싱유닛;
    대상물을 로딩 및 언로딩하며, 상기 폴리싱장치의 다른 단부에 위치되는 로딩/언로딩유닛;
    연마된 대상물을 세정하며, 상기 폴리싱유닛과 상기 로딩/언로딩유닛 사이의 중간에 배치되는 세정유닛; 및
    상기 폴리싱유닛내에 배치되며, 연마될 대상물을 전달하고 상기 연마된 대상물을 수용하는 푸셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 대상물을 상기 폴리싱장치내의 상기 푸셔로 전달하며, 상기 공간내에 배치되는 전달로봇을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
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