KR101816694B1 - 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법 - Google Patents

화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101816694B1
KR101816694B1 KR1020160094510A KR20160094510A KR101816694B1 KR 101816694 B1 KR101816694 B1 KR 101816694B1 KR 1020160094510 A KR1020160094510 A KR 1020160094510A KR 20160094510 A KR20160094510 A KR 20160094510A KR 101816694 B1 KR101816694 B1 KR 101816694B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cleaning
substrate
fluid
polishing
unit
Prior art date
Application number
KR1020160094510A
Other languages
English (en)
Inventor
손병철
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
Priority to KR1020160094510A priority Critical patent/KR101816694B1/ko
Priority to CN201621404350.5U priority patent/CN206500996U/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101816694B1 publication Critical patent/KR101816694B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02043Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02052Wet cleaning only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02096Cleaning only mechanical cleaning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67046Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly scrubbing means, e.g. brushes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 화학 기계적 연마장치는, 기판에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하는 연마 파트와, 연마 공정이 완료된 기판을 수직세정위치에 수직하게 배치시키는 반전유닛과, 수직세정위치에 배치된 기판을 예비 세정(pre-cleaning)하는 세정유닛을 포함하여 구성됨으로써, 기판에 잔존하는 이물질을 효과적으로 제거하고, 기판의 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 화학 기계적 연마장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판을 수직하게 배치시킨 상태로 기판에 잔존하는 이물질을 제거할 수 있는 화학 기계적 연마장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해질 수 있어야 한다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 수행될 수 있다.
화학 기계적 연마(CMP) 공정은 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는 공정이다.
이러한 CMP 공정은 웨이퍼의 공정면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 공정면의 화학적 연마와 기계적 연마를 동시에 행하는 것에 의해 이루어지고, 연마 공정이 종료된 웨이퍼는 캐리어 헤드에 의하여 파지되어 공정면에 묻은 이물질을 세정하는 세정 공정을 거치게 된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정은 로딩 유닛(20)에서 웨이퍼가 화학 기계적 연마장치(X1)에 공급되면, 웨이퍼(W)를 캐리어 헤드(S1, S2, S1', S2'; S)에 밀착된 상태로 정해진 경로(Po)를 따라 이동(66-68)하면서 다수의 연마 정반(P1, P2, P1', P2') 상에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 것에 의해 이루어진다. 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(S)에 의하여 언로딩 유닛의 거치대(10)로 이전되고, 그 다음의 세정 공정이 행해지는 세정 유닛(X2)으로 이전하여 다수의 세정 모듈(70)에서 웨이퍼(W)에 묻은 이물질을 세정하는 공정이 행해진다.
한편, 반도체가 미세화 및 고집적화됨에 따라 웨이퍼의 세정 효율에 대한 중요성이 점차 커지고 있다. 특히, 세정 모듈에서 웨이퍼의 세정 공정이 완료된 후에도 웨이퍼의 표면에 이물질이 잔존하면, 수율이 저하되고, 안정성 및 신뢰성이 저하되기 때문에 세정 모듈에서 이물질이 최대한 제거될 수 있어야 한다.
이를 위해, 기존에는 연마 공정이 완료된 웨이퍼를 세정 모듈로 이송하기 전에, 웨이퍼를 먼저 한번 세정하여 이물질을 제거한 후, 세정 모듈에서 다시 세정함으로써, 세정 효율을 높일 수 있도록 한 방안이 제시된 바 있다.
그러나, 기존에는 세정 모듈과 별도로 예비 세정을 진행하기 위한 예비 세정 공간을 추가적으로 마련해야 함에 따라, 설비의 레이아웃에 불리할 뿐만 아니라, 웨이퍼의 이송 및 세정 처리 공정이 복잡해지고 세정 시간이 증가하는 문제점이 있으며, 이에 따라 비용이 상승되고 수율이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 연마 공정이 완료되어 언로딩 위치에 언로딩된 웨이퍼는 후 별도의 예비 세정 공간으로 옮겨져 예비 세정을 수행한 후, 다시 세정 모듈로 이송되어야 하는 복잡한 이송 과정을 거쳐야 하기 때문에, 기판의 전체적인 처리 공정 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 화학 기계적 연마 공정의 세정 효율 및 수율을 향상시킬 수 있으며, 비용을 절감하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 세정 효율을 향상시킬 수 있으며, 수율을 향상시킬 수 있는 화학 기계적 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판을 수직하게 배치한 상태에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 제거할 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기존 설비의 레이아웃을 변경 또는 추가하거나 공정 효율을 저하시키기 않고도, 세정 공정 전에 기판에 잔존하는 이물질을 최소화할 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치는, 기판에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하는 연마 파트와, 연마 공정이 완료된 기판을 수직세정위치에 수직하게 배치시키는 반전유닛과, 수직세정위치에 배치된 기판을 예비 세정(pre-cleaning)하는 세정유닛을 포함한다.
이는, 기판에 대한 세정을 수행함에 있어서, 기판을 수직하게 배치한 상태에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 예비 세정한 후, 세정 파트에서 기판의 후속 세정 공정이 진행되도록 하는 것에 의하여, 기판에 잔존하는 이물질을 효과적으로 제거하고, 기판의 세정 효율을 향상시키기 위함이다.
특히, 기판을 수직세정위치에 배치한 상태로 기판의 예비 세정을 수행하는 것에 의하여, 예비 세정시 사용된 세정액 또는 케미컬과 같은 세정 유체와, 기판으로부터 분리된 이물질 등이 기판의 표면에 잔류되거나 재부착되지 않고 아래로 낙하하며 자연스럽게 기판으로부터 분리되게 함으로써, 기판의 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 기판의 연마면(polishing surface)이 하부 방향에서 상부 방향을 향하도록 반전되는 중간에 기판이 수직세정위치에 배치되도록 한 것에 의하여, 공정 효율을 저하시키기 않고, 기판에 잔존하는 이물질을 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 예비 세정시 별도의 회전 장비를 이용한 회전 공정을 통해 기판을 수직하게 배치시키는 것도 가능하지만, 예비 세정과 관계없이 필연적으로 수행되는 기판의 반전 공정 중에 기판이 수직세정위치에 배치되게 하는 것에 의하여, 기판을 수직하게 배치시키는 과정을 간소화하고, 전체적인 공정을 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 반전유닛에 의해 연마 공정이 완료된 노안까지 배려해주기판이 반전됨과 아울러, 반전유닛에 기판이 지지된 상태로 예비 세정이 진행되도록 하는 것에 의하여, 예비 세정을 진행하기 위한 별도의 공간을 추가적으로 마련하지 않아도 되기 때문에, 기존 설비의 레이아웃(layout)을 변경 또는 추가하거나, 공정 순서를 변경하지 않고 거의 그대로 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 연마 공정이 완료된 기판을 세정 파트로 이송하여 후속 세정 공정을 진행하기 전에, 기판을 별도의 세정 영역으로 이송하여 예비 세정을 진행한 후 다시 세정 파트로 이송하는 것도 가능하지만, 이 경우 기판은 반전 영역에서 별도의 세정 영역으로 이송된 후 다시 세정 파트로 이송되어야 하는 복잡한 이송 과정을 거쳐야 하기 때문에, 기판의 전체적인 처리 공정 효율이 저하되는 문제점이 있고, 별도의 세정 영역을 추가적으로 마련하기 위해서는 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가해야 하기 때문에 공간활용성이 저하되고, 설비 변경에 필요한 비용이 증가하는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명은 연마 공정이 완료된 기판을 반전 영역에서 반전시킨 후 세정 파트로 이송하는 공정 순서를 그대로 유지하되, 기판이 반전되는 반전 영역에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 예비 세정하는 것에 의하여, 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가하지 않고도, 공정 효율의 저하없이 후속 세정 공정이 진행되기 전에 기판에 잔존하는 이물질을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 후속 세정 공정 전에 반전 영역에서 수행되는 예비 공정을 통해 기판에 잔존하는 이물질을 최대한 많이 제거할 수 있기 때문에, 후속 세정 공정에 의한 세정 효과를 높일 수 있고, 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 반전유닛은, 연마 파트에서 기판이 언로딩되는 공용 거치 영역에 접근 및 이격 가능하게 구비되는 가동 어셈블리와, 가동 어셈블리에 반전(turning) 회전 가능하게 연결되는 회전 어셈블리와, 회전 어셈블리에 연결되며 기판을 그립하는 그립 어셈블리를 포함할 수 있다.
아울러, 연마 파트의 영역 상에서 기설정된 순환 경로를 따라 기판을 이송하는 캐리어 헤드의 이송 경로 상에 형성되는 기판의 공용 거치 영역에서 기판이 반전유닛에 수취된 후 반전 영역으로 이송되도록 하는 것에 의하여, 캐리어 헤드의 이송 경로를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 더욱 바람직하게, 공용 거치 영역에서는 연마 공정을 수행하기 위한 다른 기판을 로딩될 수 있다.
또한, 회전 어셈블리가 예비 세정이 진행되는 동안 수직세정위치에 배치된 기판을 좌우 오실레이션시키도록 하는 것에 의하여, 세정 유체에 의한 세정 효율을 극대화하고, 세정 유체의 사용량을 보다 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 더욱이, 기판의 반전 회전을 위해 이미 구비되어 있는 회전 어셈블리를 사용하여 기판을 오실레이션시킬 수 있기 때문에, 장비를 변경하거나 추가할 필요가 없으며, 구조 및 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 예비 세정이 진행되는 동안 상기 기판을 상기 그립 어셈블리상에서 회전시키는 기판회전부를 포함하는 것에 의하여, 예비 세정이 진행되는 동안, 기판이 원주 방향으로 회전되게 함으로써, 기판의 예비 세정 효율 및 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 세정유닛은, 기판의 표면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부와, 기판의 표면에 스팀을 분사하는 스팀 분사부와, 기판의 표면에 이종 유체를 분사하는 이종 유체 분사부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 세정 유체 분사부와, 기판의 표면에 회전 접촉되는 세정 브러쉬 중 적어도 어느 하나를 이용하여 진행될 수 있으며, 기판의 특성 또는 증착 특성에 따라 예비 세정 종류를 선택하여 최적의 조건으로 예비 세정을 수행하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 분야에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 기판을 연마하는 연마 단계와, 연마 공정이 완료된 기판을 수직세정위치에 배치시키는 기판배치단계와, 수직세정위치에 배치된 기판을 예비 세정(pre-cleaning)하는 예비 세정 단계를 포함한다.
이와 같이, 기판을 수직세정위치에 배치한 상태로 기판의 예비 세정을 수행하는 것에 의하여, 예비 세정시 사용된 세정액 또는 케미컬과 같은 세정 유체와, 기판으로부터 분리된 이물질 등이 기판의 표면에 잔류되거나 재부착되지 않고 아래로 낙하하며 자연스럽게 기판으로부터 분리되게 함으로써, 기판의 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 기판배치단계에서 기판의 연마면(polishing surface)이 하부 방향에서 상부 방향을 향하도록 반전되는 중간에 기판이 수직세정위치에 배치되게 하는 것에 의하여, 기판을 수직하게 배치시키는 과정을 간소화하고, 전체적인 공정을 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 예비 세정이 진행되는 동안 수직세정위치에 배치된 기판을 좌우 오실레이션시키는 오실레이션단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 기판의 표면에 세정 유체가 분사되며 예비 세정이 진행되는 동안 기판을 오실레이션시키는 것에 의하여, 세정 유체에 의한 세정 효율을 극대화하고, 세정 유체의 사용량을 보다 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 예비 세정이 진행되는 동안 수직세정위치에 배치된 기판을 기판의 원주 방향을 따라 회전시키는 회전단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 기판이 수직세정위치에 배치된 상태에서 예비 세정이 진행되는 동안, 기판이 원주 방향으로 회전되게 함으로써, 기판의 예비 세정 효율 및 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
참고로, 본 발명에서 기판의 '예비 세정'이라 함은, 연마가 완료된 기판에 대해 최초로 수행되는 세정 공정을 의미하며, 세정이 진행되기 전에 기판의 표면에 존재하는 이물질을 일차적으로 세정하기 위한 세정 공정으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명에서 세정 파트에 의한 세정이라 함은, 예비 세정이 진행된 후 기판의 표면에 잔류하는 이물질을 세정하기 위한 마무리 세정 공정으로 이해될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 세정 효율을 향상시킬 수 있으며, 세정 공정을 간소화할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기판을 수직세정위치에 배치한 상태로 기판의 예비 세정을 수행하는 것에 의하여, 예비 세정시 사용된 세정액 또는 케미컬과 같은 세정 유체와, 기판으로부터 분리된 이물질 등이 기판의 표면에 잔류되거나 재부착되지 않고 아래로 낙하하며 자연스럽게 기판으로부터 분리되게 함으로써, 기판의 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 연마면이 하부 방향에서 상부 방향을 향하도록 반전되는 중간에 기판이 수직세정위치에 배치되게 하는 것에 의하여, 다시 말해서, 예비 세정과 관계없이 필연적으로 수행되는 기판의 반전 공정 중에 기판이 수직세정위치에 배치되게 하는 것에 의하여, 공정 효율을 저하시키기 않고도, 기판을 수직세정위치에 신속하게 배치시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가하지 않고, 기판을 반전시키는 반전유닛을 이용하여 기판을 예비 세정하는 것에 의하여, 공정 효율을 저하시키기 않고, 세정 공정 전에 기판에 잔존하는 이물질을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 연마 공정이 완료된 기판을 세정 파트로 이송하여 후속 세정 공정을 진행하기 전에, 기판을 별도의 세정 영역으로 이송하여 예비 세정을 진행한 후 다시 세정 파트로 이송하는 것도 가능하지만, 이 경우 기판은 반전 영역에서 별도의 세정 영역으로 이송된 후 다시 세정 파트로 이송되어야 하는 복잡한 이송 과정을 거쳐야 하기 때문에, 기판의 전체적인 처리 공정 효율이 저하되는 문제점이 있고, 별도의 세정 영역을 추가적으로 마련하기 위해서는 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가해야 하기 때문에 공간활용성이 저하되고, 설비 변경에 필요한 비용이 증가하는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명은 연마 공정이 완료된 기판을 반전 영역에서 반전시킨 후 세정 파트로 이송하는 공정 순서를 그대로 유지하되, 기판이 반전되는 반전유닛에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 예비 세정하는 것에 의하여, 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가하지 않고도, 공정 효율의 저하없이 후속 세정 공정이 진행되기 전에 기판에 잔존하는 이물질을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 후속 세정 공정 전에 수행되는 예비 공정을 통해 기판에 잔존하는 이물질을 최대한 많이 제거할 수 있기 때문에, 후속 세정 공정에 의한 세정 효과를 높일 수 있고, 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판 세정에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 공정 효율성 및 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 종류와 특성에 따라 다양한 예비 세정 방식을 채택하여 적용할 수 있기 때문에 기판의 표면에 고착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판에 잔존하는 이물질을 최소화할 수 있기 때문에, 기판의 불량률을 최소화할 수 있고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 화학 기계적 연마 장비의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 도 2의 반전유닛을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 세정유닛으로서, 세정액 분사부를 도시한 도면,
도 6은 도 2의 세정유닛으로서, 스팀 분사부를 도시한 도면,
도 7 내지 도 10은 도 2의 세정유닛으로서, 이종 유체 분사부를 도시한 도면,
도 11은 도 3의 반전 유닛에 의한 기판의 오실레이션 과정을 설명하기 위한 도면,
도 12 및 도 13은 도 2의 세정유닛으로서, 세정 유체 분사부의 변형예를 도시한 도면,
도 14는 반전 유닛에 구비된 기판회전부를 설명하기 위한 도면,
도 15 및 도 16은 도 2의 세정유닛으로서, 세정 브러쉬를 도시한 도면,
도 17은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치(10)은, 기판(10)에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하는 연마 파트(100)와, 연마 공정이 완료된 기판(10)을 수직세정위치에 배치시키는 반전유닛(140)과, 수직세정위치에 배치된 기판(10)을 예비 세정(pre-cleaning)하는 세정유닛(200)을 포함한다.
연마 파트(100)는 화학 기계적 연마 공정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 연마 파트(100)의 구조 및 레이아웃(lay out)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
연마 파트(100)에는 복수개의 연마 정반(110)이 제공될 수 있고, 각 연마 정반(110)의 상면에는 연마 패드(110)가 부착될 수 있다. 연마 파트(100)의 영역 상에 제공되는 로딩 유닛에 공급된 기판(10)은 미리 설정된 경로를 따라 이동하는 캐리어 헤드(120)에 밀착된 상태로 슬러리가 공급되는 연마 패드(110)의 상면에 회전 접촉됨으로써 화학 기계적 연마 공정이 수행될 수 있다.
캐리어 헤드(120)는 연마 파트(100) 영역 상에서 기설정된 순환 경로를 따라 이동할 수 있으며, 로딩 위치에 공급된 기판(10)은 캐리어 헤드(120)에 밀착된 상태로 캐리어 헤드(120)에 의해 이송될 수 있다. 이하에서는 캐리어 헤드(120)가 로딩 유닛에서부터 시작하여 연마정반(110)을 거쳐 대략 사각형 형태의 순환 경로로 이동하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
반전유닛(140)은 연파 파트의 영역 상에 배치되어, 연마 공정이 완료된 기판(10)을 수직세정위치에 배치시킬 수 있으며, 연마 공정이 완료된 기판(10)이 세정 파트(300)로 공급되기 전에 기판(10)의 연마면(polishing surface)이 반대 방향으로 반전될 수 있게 한다.
여기서, 기판(10)이 수직세정위치에 배치된다 함은, 기판(10)이 지면에 수직하게 배치된 상태를 의미한다.
아울러, 본 발명에서 기판(10)의 연마면이라 함은, 연마 패드(도 2의 110 참조)에 접촉되며 연마되는 기판(10)의 면(저면 또는 상면)을 의미한다. 실질적으로 화학 기계적 연마 공정 중에는 기판(10)의 연마면(예를 들어, 기판의 저면)이 하측을 바라보도록 배치될 수 있으며, 반전유닛(140)은 기판(10)의 연마면이 상측을 향하도록 기판을 180도 뒤집어 반전시킬 수 있다.
구체적으로, 반전유닛(140)은, 기판(10)이 언로딩되는 공용 거치 영역에 접근 및 이격 가능하게 구비되는 가동 어셈블리(144)와, 가동 어셈블리(144)에 반전(turning) 회전 가능하게 연결되는 회전 어셈블리(146)와, 회전 어셈블리(146)에 연결되며 기판(10)을 그립하는 그립 어셈블리(148)를 포함한다.
가동 어셈블리(144)는 연마 파트(100)에서 기판(10)이 언로딩되는 공용 거치 영역(P2)에 접근 및 이격 가능하게 마련된다.
기판(10)의 공용 거치 영역(P2)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 바람직하게 캐리어 헤드(120)의 이동 경로를 단축할 수 있도록 공용 거치 영역(P2)은 캐리어 헤드의 이동 경로(예를 들어, 순환 경로) 상에 제공될 수 있다. 더욱 바람직하게, 공용 거치 영역(P2)에서는 연마 공정을 수행하기 위한 다른 기판을 로딩하는 것이 가능하다.
즉, 기판의 공용 거치 영역이 캐리어 헤드의 이동 경로 외측에 제공될 경우에는, 캐리어 헤드가 이동 경로를 따라 이동한 후, 추가적으로 이동 경로 외측에 제공되는 기판의 공용 거치 영역까지 다시 이동해야 하기 때문에, 불가피하게 캐리어 헤드의 이동 경로가 증가하는 문제점이 있다. 하지만, 기판(10)의 공용 거치 영역(P2)이 캐리어 헤드(120)의 이동 경로 상에 제공될 경우에는, 캐리어 헤드(120)가 이동 경로만을 이동하면 되기 때문에, 캐리어 헤드(120)의 이동 경로를 최소화할 수 있다.
가동 어셈블리(144)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 공용 거치 영역에 접근 및 이격 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로, 가동 어셈블리(144)는 공용 거치 영역(P2)에서 기판(10)이 반전되는 반전 영역(P1)으로(또는 반전 영역에서 공용 거치 영역으로) 직선 이동 가능하게 제공된다. 경우에 따라서는 가동 어셈블리가 일 지점을 기준으로 회전하며 반전 영역에서 공용 거치 영역으로 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.
가동 어셈블리(144)는 구동 어셈블리(142)에 의한 구동력에 의해 공용 거치 영역에서 반전 영역으로 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 가동 어셈블리(144)는 구동 어셈블리(142)에 의한 구동력에 의해 공용 거치 영역(P2)에서 반전 영역(P1)으로 직선 이동할 수 있다.
구동 어셈블리(142)로서는 구동력을 제공 가능한 통상의 구동수단이 사용될 수 있으며, 구동 어셈블리(142)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 구동 어셈블리(142)로서는 통상의 리니어 모터가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는, 통상의 모터 및 동력전달부재의 조합(예를 들어, 기어 또는 벨트의 조합)으로 구동 어셈블리를 구성하거나, 스크류 부재를 이용하여 구동 어셈블리를 구성하는 것이 가능하다.
그립 어셈블리(148)는 가동 어셈블리(144)에 연결되어 선택적으로 기판(10)을 그립하도록 구성되며, 그립 어셈블리(148)는 가동 어셈블리(144)에 의해 선택적으로 공용 거치 영역(P2) 또는 반전 영역(P1)으로 이동할 수 있다.
또한, 가동 어셈블리(144)에는 회전 어셈블리(146)가 반전(turning) 회전 가능하게 연결되며, 그립 어셈블리(148)는 회전 어셈블리(146)에 연결되어, 회전 어셈블리(146)가 회전함에 따라 가동 어셈블리(144)에 대해 회전할 수 있다.
회전 어셈블리(146)는 통상의 회전축 및 구동수단을 이용하여 구성될 수 있으며, 회전 어셈블리(146)의 구조 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 경우에 따라서는 그립 어셈블리가 가동 어셈블리에 장착되고, 가동 어셈블리가 구동 어셈블리에 반전 회전하도록 구성하는 것도 가능하다.
그립 어셈블리(148)는 기판(10)을 선택적으로 그립 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 그립 어셈블리(148)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 그립 어셈블리(148)는, 기판(10)의 일측을 지지하는 제1그립부재(148a)와, 제1그립부재(148a)를 마주하며 기판(10)의 다른 일측을 지지하는 제2그립부재(148b)를 포함할 수 있다.
세정유닛(200)은 연마 파트(100)의 영역 상에 배치되며, 반전유닛(140)에 의해 수직세정위치에 배치된 기판을 예비 세정(pre-cleaning)하기 위해 마련된다.
참고로, 본 발명에서 기판(10)의 예비 세정이라 함은, 세정 파트(300)에서 세정이 진행되기 전에 기판(10)의 표면(특히, 기판의 연마면)에 존재하는 이물질을 일차적으로 세정하는 공정으로 이해될 수 있다. 특히, 기판(10)의 예비 세정에서는 기판(10)의 표면에 존재하는 이물질 중 비교적 큰 크기의 이물질(예를 들어, 100㎚보다 큰 크기의 이물질)을 제거할 수 있다.
이와 같이, 반전유닛(140)을 이용하여 기판(10)을 수직세정위치에 배치한 상태로 기판(10)의 예비 세정을 수행하는 것에 의하여, 예비 세정시 사용된 세정액 또는 케미컬과 같은 세정 유체와, 기판으로부터 분리된 이물질 등이 기판(10)의 표면에 잔류되거나 재부착되지 않고 아래로 낙하하며 자연스럽게 기판으로부터 분리되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 반전유닛(140)은 기본적으로 기판(10)을 반전시키는 과정을 수행하며, 기판(10)이 반전되는 과정 중간에 기판(10)의 반전 회전을 정지시킴으로써, 기판(10)을 수직세정위치에 배치할 수 있다. 물론, 예비 세정시 별도의 회전 공정을 통해 기판을 수직하게 배치시키는 것도 가능하지만, 예비 세정과 관계없이 필연적으로 수행되는 기판의 반전 공정 중에 기판이 수직세정위치에 배치되게 하는 것에 의하여, 기판을 수직하게 배치시키는 과정을 간소화하고, 전체적인 공정을 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 회전 어셈블리(146)는 예비 세정이 수행되는 동안 기판(10)을 수직세정위치에 배치시킨다. 즉, 공용 거치 영역(P2)에서 반전유닛(140)에 수취된 기판(10)은 반전 영역(P1)으로 이송된 후, 회전 어셈블리(146)가 90도 회전함에 따라 수직하게 배치될 수 있다.
아울러, 반전 영역(P1)에서 연마 공정이 완료된 기판(10)이 반전됨과 아울러, 예비 세정이 함께 진행되도록 하는 것에 의하여, 예비 세정을 진행하기 위한 별도의 공간을 추가적으로 마련하지 않아도 되기 때문에, 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가하지 않고 거의 그대로 유지할 수 있으며, 연마가 완료된 기판(10)이 곧바로 세정 파트로 곧바로 진입됨에 따른 세정 파트(300)의 오염도 증가를 낮출 수 있다.
바람직하게, 반전 영역에서 기판의 예비 세정이 수행되는 동안 반전 영역의 예비 세정 처리 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단유닛이 제공될 수 있다. 여기서, 반전 영역의 예비 세정 처리 공간이라 함은, 기판의 예비 세정이 이루어지는 공간으로 이해될 수 있으며, 예비 세정 처리 공간은 차단유닛에 의해 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공될 수 있다.
차단유닛은 외부와 차단된 독립적인 밀폐 공간을 제공 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 차단유닛의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
세정유닛(200)에 의한 예비 세정은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 세정 방식으로 진행될 수 있다.
일 예로, 세정유닛(200)은 기판의 표면에 세정 유체를 분사하여 예비 세정을 수행하는 세정 유체 분사부(210)를 포함할 수 있다.
여기서, 세정 유체라 함은, 세정액, 스팀, 이종 유체 등과 같이 기판의 표면에 분사되어 예비 세정을 수행할 수 있는 분사 대상 물질을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있으며, 세정 유체의 종류의 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 도 5를 참조하면, 세정 유체 분사부(210)는 기판(10)의 표면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부(220)를 포함할 수 있다.
세정액 분사부(220)는 요구되는 조건에 따라 다양한 세정액을 기판(10)의 표면에 분사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 세정액 분사부(220)는 SC1(Standard Clean-1, APM), 암모니아, 과산화수소, 순수(DIW) 중 적어도 어느 하나를 분사하도록 구성될 수 있다. 참고로, 반전 영역의 예비 세정 처리 공간은 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공될 수 있기 때문에 세정액으로서 SC1와 같은 케미컬(chemical)을 사용하는 것이 가능하고, 케미컬을 이용하여 예비 세정을 수행할 수 있기 때문에 기판(10)의 표면에 존재하는 유기물 일부를 세정 파트에 의한 세정 전에 미리 제거하는 것이 가능하다.
도 6을 참조하면, 세정 유체 분사부(210)는 기판(10)의 표면에 스팀발생부(232)로부터 발생된 스팀을 분사하는 스팀 분사부(230)를 포함할 수 있다.
특히, 스팀 분사부(230)로부터 분사되는 스팀은 기판(10)의 표면에 존재하는 유기물을 제거하는데 효과적이다. 참고로, 스팀 분사부(230)는 스팀에 의한 유기물 제거 효율을 보장하면서 기판(10)의 손상을 방지할 수 있는 온도로 스팀을 분사하도록 구성될 수 있다. 바람직하게 스팀 분사부(230)는 60℃~120℃의 온도로 스팀을 분사할 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 세정 유체 분사부(210)는 기판(10)의 표면에 서로 다른 이종(heterogeneity) 유체를 분사하는 이종 유체 분사부(240)를 포함할 수 있다.
이종 유체 분사부(240)는 이종 유체를 분사 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 도 7을 참조하면, 이종 유체 분사부(240)는 제1유체를 공급하는 제1유체 공급부(241)와, 제1유체와 다른 제2유체를 공급하는 제2유체 공급부(242)를 포함할 수 있으며, 제1유체 및 제2유체는 혼합 또는 분리된 상태로 통상의 노즐과 같은 분사수단에 의해 기판(10)의 표면에 분사될 수 있다.
일 예로, 도 7을 참조하면, 이종 유체 분사부(240)는 독립적으로 제공되는 제1유체 공급부(241)와 제2유체 공급부(242)를 포함할 수 있으며, 제1유체 공급부(241)와 제2유체 공급부(242)에서는 제1유체 및 제2유체가 서로 분리된 상태로 기판(10)의 표면에 분사될 수 있다.
이종 유체 분사부(250)의 다른 예로서, 도 8을 참조하면, 이종 유체 분사부(250)는 제1유체가 공급되는 제1유체 통로(251), 제2유체가 공급되는 제2유체 통로(252), 및 제1유체 및 제2유체가 혼합되어 분사되는 혼합 분사 통로(253)를 포함할 수 있으며, 혼합 분사 통로(253)에서는 제1유체 및 제2유체가 서로 혼합된 상태로 기판(10)의 표면에 고속으로 분사될 수 있다.
이종 유체 분사부(240,250)에서 분사 가능한 이종 유체의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제1유체는 기상 유체 및 액상 유체 중 어느 하나일 수 있고, 제2유체는 기상 유체 및 액상 유체 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 이종 유체 분사부(240,250)는 이물질 제거 효율을 높일 수 있도록 액상 유체인 순수(DIW)와 기상 유체인 질소(N2)를 함께 분사하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 이종 유체에 의한 타력 및 이물질 제거 효율이 보장될 수 있다면 2가지 다른 종류의 액상 유체 또는 2가지 다른 종류의 기상 유체를 사용하는 것도 가능하다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 세정 유체 분사부(210)는 공용 거치 영역에 구비되며, 기판(10)의 표면에 서로 다른 이종 유체를 분사하는 이종 유체 분사부(260)를 포함하되, 이종 유체 분사부(260)는 드라이아이스 입자를 공급하는 드라이아이스 공급부(262)와, 기판(10)의 표면에 유체를 분사하는 유체 분사부(261)를 포함할 수 있다.
유체분사부(261)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 유체를 분사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 유체 분사부(261)는 기상 유체 및 액상 유체 중 적어도 어느 하나를 분사하도록 구성될 수 있다. 이하에서는 이종 유체 분사부(260)가 드라이아이스 입자(262a)와 함께 기상 유체(261a)를 분사하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 이종 유체 분사부가 드라이아이스 입자와 함께 액상 유체(예를 들어, DIW)를 분사하도록 구성하는 것도 가능하다.
유체분사부(260)는 드라이아이스 입자(262a)와 유체(261a)를 혼합하여 분사 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 유체분사부(260)는 기상 유체(261a)가 공급되는 기상 유체 공급 통로(261), 드라이아이스(262a)가 공급되는 드라이아이스 공급 통로(262), 기상 유체(261a)와 드라이아이스 입자(262a)가 혼합 및 분사되는 분사체 배출통로(263)를 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 드라이아이스 공급 통로(262)를 통해 공급되는 드라이아이스가 액체 상태의 이산화탄소로 공급되어 분사체 배출통로(263)를 통과하면서 드라이아이스 고체 입자로 고화되도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
이를 위해, 기상 유체 공급 통로(261)는 기상 유체(261a)의 유동 방향을 따라 단면이 일정한 제1단면 일정 영역(S1)과, 기상 유체(261a)의 유동 방향을 따라 단면이 점진적으로 감소하는 단면 감소 영역(S2)과, 기상 유체(261a)의 유동 방향을 따라 단면이 일정한 제2단면 일정 영역(S31)의 일부로 이루어진다.
이에 따라, 기상 유체(261a)는 제1단면 일정 영역(S1)을 통과하면서 유동이 안정화되고, 단면 감소 영역(S2)을 통과하면서 압력이 점점 낮아져 기체의 유속이 빨라지며, 제2단면 일정 영역(S31)의 일부를 통과하면서 유동이 안정화된다. 이때, 제2단면 일정 영역(S31)이 시작되는 지점으로부터 정해진 거리만큼 떨어진 제1지점에서 분기 통로(드라이아이스 공급 통로)의 출구가 형성됨에 따라, 기상 유체 공급 통로(261)를 통해 공급되는 압축 기체가 단면 감소 영역(S2)을 통과하면서 유속이 빨라지고, 제2단면 일정 영역(S31)을 통과하기 시작하면서 유동이 안정된 상태가 된다.
이 상태에서, 분기 통로(드라이아이스 공급 통로)를 통해 액체 상태의 고압의 이산화탄소가 제2단면일정영역의 제1위치(X1)로 유입되면서, 액체 상태의 이산화탄소는 상대적으로 낮은 압력의 제2단면 일정 영역(S31)에 도달하면 압력이 급감하면서 드라이아이스 고체 입자로 고화된다.
한편, 기체 공급부는 기상 유체 공급 통로(261)를 통해 공기, 질소가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스 중 어느 하나 이상을 공급하도록 구성될 수 있다. 기상 유체 공급 통로(261)를 통해 불활성 가스를 공급하는 경우에는, 기판(10) 상에서 화학 반응이 억제되므로 세정 효과를 높일 수 있는 이점이 있다.
분기 통로는 기상 유체 공급 통로(261)를 따르는 기체 유동 방향과 동일한 방향 성분을 가지면서, 직선 형태의 중심선을 따라 기상 유체가 공급되는 기상 유체 공급 통로(261)에 대하여 예각을 이루도록 형성된다. 이에 의하여, 분기 통로를 통해 유입되는 액체 상태의 이산화탄소는 원활하게 기상 유체 공급 통로(261) 끝단의 제1위치(X1)로 유입된다.
일 예로, 분기 통로(드라이아이스 공급 통로)에는, 402br 내지 60bar의 고압 탱크로부터 액체 상태의 이산화탄소가 공급된다. 그리고, 분기 통로로 주입하는 액체 상태의 이산화탄소의 압력도 높게 유지된다. 이에 따라, 분기 통로를 통해 공급되던 액체 상태의 이산화탄소가 제1위치(X1)에서 기상 유체 공급 통로(261)에 합류하는 순간, 고압 상태의 이산화탄소는 고압에서 저압으로 압력이 낮아지고, 이에 따라 액체 상태의 이산화탄소는 고체 상태의 드라이아이스로 고화된다.
더욱이, 분기 통로를 통해 고체 상태의 드라이아이스 입자들을 공급하는 대신에, 액체 상태의 이산화탄소를 분기 통로를 통해 공급함으로써, 액체 상태의 이산화탄소가 저압의 기상 유체 공급 통로(261)에 도달하면서 미세한 드라이아이스 고체 입자로 고화되므로, 기상 유체 공급 통로(261)를 통해 유동하던 기체 유동과 함께 배출 통로를 통과하면서 균일하게 혼합된다.
분기 통로의 단면은 기상 유체 공급 통로(261)에 비하여 더 작은 단면으로 형성되며, 제1위치(X1)에서 고화되는 드라이아이스 입자의 크기는 분기 통로의 단면 크기를 조절하는 것에 의해 조절할 수 있다. 예를 들어, 드라이아이스 입자의 직경은 100㎛ 내지 2000㎛의 크기로 형성될 수 있다.
분사체 배출통로(263)는 기상 유체 공급 통로(261)와 연속하여 일자 형태로 배치되며, 분기 통로와 연통하는 제1위치(X1)에서, 분기 통로를 통해 공급된 액체상태의 이산화탄소가 고화된 드라이아이스 입자가 기상 유체와 합쳐지면서 분사체를 형성한다. 그리고, 기상 유체 공급 통로(261)와 분기 통로로부터 공급되는 기상 유체와 이산화탄소의 유동 압력으로 분사체는 토출구를 향하여 이동하여 배출된다.
이 때, 분사체가 배출되는 배출 영역(S3)은, 유동 방향을 따라 단면이 일정하게 유지되는 제2단면 일정 영역(S31)과, 유동 방향을 따라 단면이 점진적으로 확장되는 단면 확장 영역(S32)으로 형성된다. 이에 따라, 제2단면 일정 영역(S31)의 제1위치(X1)에서, 안정적으로 유동하는 기체 유동 내에 미세한 드라이아이스 고체 입자가 균일하게 퍼지면서 배출 영역(S3)을 통과한다. 따라서, 토출구에서 토출되는 분사체에는 기상 유체와 미세한 드라이아이스 고체 입자가 균질하게 혼합된 상태로 배출된다.
특히, 단면 감소 영역(S2)에서 유속이 빨라진 기상 유체가 단면 확대 영역을 통과하면서 기체가 팽창하여 온도를 낮추므로, 토출되는 분사체의 온도를 낮출 수 있는 효과가 얻어진다. 따라서, 기판(10)의 표면을 타격하는 분사체에 의하여 기판(10)이 냉각되므로, 기판(10)을 세정하는 동안에 열영동(Thermo-phoresis) 효과에 의해 기판(10)으로부터 떨어져나간 미세 입자(이물질 입자)가 주변을 부유하다가 기판(10)에 재부착되는 것을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 드라이아이스와 유체를 분사하는 이종 유체 분사부(240)는 화학 기계적 연마 공정이 행해진 기판(10)의 표면에 고착된 다양한 슬러지를 보다 짧은 시간 내에 깨끗하게 제거할 수 있게 하고, 후술할 브러쉬 세정 공정 시간을 단축하게 할 뿐만 아니라, 기판(10)의 표면에 묻은 이물질을 제거하기 위한 케미컬의 양을 줄일 수 있게 한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 액체 상태의 이산화탄소를 고화시켜 드라이아이스 고체 입자가 공급되도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 이미 고화된 드라이아이스 고체 입자가 드라이아이스 공급 통로를 통해 공급되도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 드라이아이스와 유체를 분사하는 이종 유체 분사부가 긴 길이를 갖는 슬릿 형태를 토출구를 갖도록 형성되는 것도 가능하다.
아울러, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 드라이아이스와 유체를 분사하는 이종 유체 분사부가 기상 유체 공급 통로, 분기 통로 및 배출통로를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 세정액 또는 케미컬이 기상 유체 공급 통로, 분기 통로 및 배출통로를 포함하는 이종 유체 분사부와 동일 또는 유사한 구조에 의해 고속으로 분사되도록 구성하는 것이 가능하다.
또한, 기상 유체와 액상 유체(또는 2가지 기상 유체 또는 2가지 액상 유체)가 분사되는 이종 유체 분사부의 경우에도 드라이아이스와 유체를 분사하는 이종 유체 분사부와 동일 또는 유사한 분사 구조를 적용하는 것이 가능하다. 가령, 기상 유체와 액상 유체를 분사하는 이종 유체 분사부는, 기체의 유동 방향을 따라 단면이 점진적으로 감소하여 기체의 유속을 증대시키는 단면 감소 영역이 구비되고 단면 감소 영역으로부터 토출구까지 제3영역이 형성된 기체 공급 통로(도 9의 261 참조)와, 토출구에 근접한 제1위치에서 액체를 기체 공급 통로에 합류시키는 액체 공급 통로(도 9의 262 참조)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 세정 유체 분사부(210)에는 메가소닉 발생기(미도시)가 연결될 수 있으며, 메가소닉 발생기는 세정 유체 분사부(210)를 통해 기판(10)의 표면에 분사되는 세정액 또는 케미컬을 매개로 기판(10)의 표면을 진동시켜 기판(10)의 표면에 존재하는 이물질이 기판(10)으로부터 효과적으로 분리되게 할 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 회전 어셈블리(146)는 예비 세정이 진행되는 동안 수직세정위치에 배치된 기판(10)을 좌우 오실레이션(oscillation)시키도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 기판(10)이 수직세정위치에 배치된 상태에서 회전 어셈블리(146)가 가동 어셈블리에 대해 좌우 소정 각도로 스윙(swing) 회전함에 따라, 그립 어셈블리(148)에 그립된 기판(10)이 오실레이션될 수 있다.
이와 같이, 기판(10)의 표면에 세정 유체가 분사되며 예비 세정이 진행되는 동안 기판(10)을 오실레이션시키는 것에 의하여, 세정 유체에 의한 세정 효율을 극대화하고, 세정 유체의 사용량을 보다 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는 기판 대신 세정 유체 분사부를 오실레이션시키는 것도 가능하지만, 세정 유체 분사부를 오실레이션시키기 위해서는 세정 유체 분사부를 회전시키기 위한 별도의 회전 장비를 추가적으로 마련해야 한다. 하지만, 기판(10)이 오실레이션되는 구조에서는 기판(10)의 반전 회전을 위해 이미 구비되어 있는 회전 어셈블리(146)를 사용할 수 있기 때문에, 별도의 장비를 변경하거나 추가할 필요가 없기 때문에, 구조 및 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
세정 유체 분사부(210)는 수직세정위치에 배치된 기판(10)에 세정 유체를 분사 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 도 12를 참조하면, 세정 유체 분사부(210)는 세정 유체를 분사하는 복수개의 분사노즐(211)을 포함하되, 복수개의 분사노즐(211)은 일직선 상에 배치되도록 소정 간격을 두고 이격되게 배치된다. 이와 같이, 복수개의 분사노즐(211)을 통해 넓은 분사 면적(바람직하게, 기판의 직경에 대응하는 분사 면적)으로 세정 유체가 분사될 수 있게 함으로써, 세정 유체에 의해 예비 세정 효율을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다른 일 예로, 도 13을 참조하면, 세정 유체 분사부(210)는 세정 유체를 분사하는 복수개의 분사노즐(212)을 포함하되, 복수개의 분사노즐(212)은 기판(10)의 원주 방향을 따라 대략 호 형태를 이루도록 배치된다. 이와 같이, 복수개의 분사노즐(212)을 통해 분사되는 세정 유체가 균일한 분사 거리 및 분사 압력으로 기판에 분사되게 함으로써, 세정 유체에 의한 예비 세정 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 다르게는 세정 유체 분사부가 긴 슬릿 형태의 분사구를 갖는 구조로 제공되는 것도 가능하다.
또한, 도 14를 참조하면, 예비 세정이 진행되는 동안 그립 어셈블리(148)에 기판(10)을 그립 어셈블리(148)상에서 회전시키는 기판회전부(149)를 포함할 수 있다.
일 예로, 기판회전부(149)는 그립 어셈블리(148)에 회전 가능하게 장착되어 기판(10)의 가장자리에 접촉되는 복수개의 회전체를 포함할 수 있으며, 각 회전체가 회전함에 따라 기판(10)은 수직세정위치에 배치된 상태에서 그림 어셈블리(148)에 대해 회전할 수 있다.
이와 같이, 기판(10)이 수직세정위치에 배치된 상태에서 예비 세정(예를 들어, 세정 유체 분사 또는 브러쉬 접촉)이 진행되는 동안, 기판(10)이 원주 방향으로 회전되게 함으로써, 기판(10)의 예비 세정 효율 및 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 15를 참조하면, 세정유닛(200)은 기판의 표면에 회전 접촉되는 세정 브러쉬(280)를 포함할 수 있으며, 수직세정위치에 배치된 기판(10)의 예비 세정은 세정 브러쉬(280)에 의해 이루어질 수 있다.
세정 브러쉬(280)로서는 기판(10)의 표면에 마찰 접촉 가능한 통상의 소재(예를 들어, 다공성 소재의 폴리 비닐 알코올)로 이루어진 브러쉬가 사용될 수 있다. 아울러, 세정 브러쉬(280)의 표면에는 브러쉬의 접촉 특성을 향상시키기 위한 복수개의 세정 돌기가 형성되는 것이 가능하다. 물론, 경우에 따라서는 세정 돌기가 없는 브러쉬를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 세정 브러쉬(280)에 의한 세정이 수행되는 동안에는 세정 브러쉬(280)와 기판(10)의 마찰 접촉에 의한 세정 효과를 높일 수 있도록, 세정 브러쉬(280)가 기판(10)에 접촉하는 동안, 세정 유체 분사부(210)를 통해 세정 브러쉬(280)와 기판(10)의 접촉 부위에 케미컬, 세정액, 스팀 등을 공급하는 것도 가능하다.
이때, 세정 브러쉬(280)는 수평하게 배치된 상태(지면에 수평한 상태)로 기판(10)의 표면에 회전 접촉할 수 있다. 경우에 따라서는 도 16와 같이, 세정 브러쉬(280)가 소정 각도(θ)로 기울어지게 배치된 상태로 기판(10)의 표면에 회전 접촉되게 함으로써, 세정 브러쉬(280)에 의한 세정 효율을 높이는 것도 가능하다.
다시 도 2를 참조하면, 세정파트(300)는 연마 파트(100)의 인접한 측부에 제공되며, 반전 영역에서 예비 세정된 기판(10)의 표면에 잔류하는 이물질을 세정하기 위해 제공된다.
참고로, 본 발명에서 세정파트(300)에서 진행되는 기판(10)의 세정이라 함은, 예비 세정이 진행된 후 기판(10)의 표면(특히, 기판의 연마면, 기판의 비연마면도 세정 가능)에 잔류하는 이물질을 최대한 세정하기 위한 공정으로 이해될 수 있다. 특히, 기판(10)의 세정에서는 기판(10)의 표면에 존재하는 이물질 중 비교적 작은 크기의 이물질(예를 들어, 40~100㎚ 크기의 이물질), 및 비교적 강한 부착력으로 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
아울러, 세정 파트(300)에서 세정된 기판(10)은 무세정 상태로 기설정된 다음 공정을 수행하도록 구성된다. 여기서, 기판(10)을 무세정 상태로 다음 공정을 수행한다 함은, 세정 파트(300)에서의 세정 공정을 마지막으로 기판(10)에 대한 모든 세정 공정이 완료되는 것으로 이해될 수 있고, 세정 공정이 완료된 기판(10)에 대해서는 추가적인 세정 공정없이 다음 공정(예를 들어, 증착 공정)이 진행될 수 있다.
세정 파트(300)는 여러 단계의 세정 및 건조 공정을 수행 가능한 구조로 제공될 수 있으며, 세정 파트(300)를 구성하는 세정 스테이션의 구조 및 레이아웃에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 세정 파트(300)는 기판(10)의 표면에 잔류하는 유기물 및 여타 다른 이물질을 제거하기 위한 세정을 효과적으로 수행할 수 있도록, 기판(10)의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행하는 접촉식 세정 유닛(400), 및 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉되며 세정을 수행하는 비접촉식 세정 유닛(500)을 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 세정 파트가 접촉식 세정 유닛 및 비접촉식 세정 유닛 중 어느 하나만을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
접촉식 세정 유닛(400)은 기판(10)의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 접촉식 세정 유닛(400)이 제1접촉식 세정 유닛(402) 및 제2접촉식 세정 유닛(404)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
일 예로, 제1접촉식 세정 유닛(402)과 제2접촉식 세정 유닛(404)은 기판(10)의 표면에 회전하며 접촉되는 세정 브러쉬를 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로, 예비 세정된 기판(10)은 통상의 스핀들(미도시)에 의해 회전하는 상태에서 회전하는 한 쌍의 세정 브러쉬에 의해 세정될 수 있다. 경우에 따라서는 기판이 회전하지 않고 고정된 상태로 세정 브러쉬에 의해 세정되도록 구성하는 것도 가능하다. 다르게는 기판의 하나의 판면(예를 들어, 연마면)에 대해서만 단 하나의 세정 브러쉬가 세정을 수행하는 것이 가능하다.
또한, 세정 브러쉬에 의한 세정이 수행되는 동안에는 세정 브러쉬와 기판(10)의 마찰 접촉에 의한 세정 효과를 높일 수 있도록, 세정 브러쉬가 기판(10)에 접촉하는 동안 세정 브러쉬와 기판(10)의 접촉 부위에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급부를 포함할 수 있다.
케미컬 공급부는 기판(10) 또는 세정 브러쉬 중 적어도 어느 하나에 케미컬을 분사하도록 구성될 수 있으며, 세정 브러쉬에 분사되는 케미컬의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 바람직하게 미세한 유기물의 제거 효율을 높일 수 있도록, 세정 브러쉬에 분사되는 케미컬로서는 SC1(Standard Clean-1, APM) 및 불산(HF) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 세정 브러쉬와 기판의 접촉 부위에 케미컬 대신 순수가 분사되거나, 캐미컬 및 순수가 함께 분사되도록 구성하는 것도 가능하다.
한편, 제1접촉식 세정 유닛(예를 들어, 세정 브러쉬)에서 세정 처리된 기판은 통상의 이송암에 의해 제2접촉식 세정 유닛으로 이송될 수 있다. 이송암은 제1접촉식 세정 유닛과 제2접촉식 세정 유닛을 왕복 이동 가능하게 제공되어, 제1접촉식 세정 유닛에서 세정 처리된 기판(10)을 제2접촉식 세정 유닛으로 이송할 수 있다. 참고로, 제1접촉식 세정 유닛과 제2접촉식 세정 유닛에서 각각 서로 다른 기판(10)이 동시에 세정되는 동안에는, 이송암이 제1접촉식 세정 유닛과 제2접촉식 세정 유닛의 사이에 제공되는 도피영역 상에 일시적으로 대기할 수 있다.
또한, 제2접촉식 세정 유닛에서 세정 처리된 기판(10)은 통상의 이송암에 의해 비접촉식 세정 유닛(500)으로 이송될 수 있다. 이송암은 제2접촉식 세정 유닛과 비접촉식 세정 유닛(500)을 왕복 이동 가능하게 제공되어, 제2접촉식 세정 유닛에서 세정 처리된 기판(10)을 비접촉식 세정 유닛(500)으로 이송할 수 있다. 참고로, 제2접촉식 세정 유닛과 비접촉식 세정 유닛에서 각각 서로 다른 기판(10)이 동시에 세정되는 동안에는, 이송암이 제2접촉식 세정 유닛과 비접촉식 세정 유닛의 사이에 제공되는 도피영역 상에 일시적으로 대기할 수 있다.
비접촉식 세정 유닛(500)은 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉(non-contact)되며 세정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 비접촉식 세정 유닛(500)이 제1비접촉식 세정 유닛(502) 및 제2비접촉식 세정 유닛(504)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 비접촉식 세정 유닛이 단 하나의 세정 유닛만으로 구성되는 것도 가능하다.
바람직하게, 비접촉식 세정 유닛(500)에서 세정이 수행되는 동안 비접촉식 세정 유닛(500)의 세정 처리 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단유닛이 제공될 수 있다. 여기서, 비접촉식 세정 유닛(500)의 세정 처리 공간이라 함은, 비접촉식 세정 유닛(500)에 의해 세정이 이루어지는 공간으로 이해될 수 있으며, 비접촉식 세정 유닛(500)의 세정 처리 공간은 차단유닛에 의해 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공될 수 있다.
비접촉식 세정 유닛(500)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 세정을 수행하도록 구성될 수 있다.
일 예로, 비접촉식 세정 유닛(500)은, 기판(10)의 표면에 적어도 한 종류 이상의 케미컬(chemical)을 분사하는 케미컬 분사부와, 기판(10)의 표면에 스팀을 분사하는 스팀 분사부와, 기판(10)의 표면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부와, 기판(10)의 표면에 서로 다른 이종(heterogeneity) 유체를 분사하는 이종 유체 분사부와, 기판(10)의 표면에 이소프로필 알콜(IPA)을 분사하는 이소프로필 알콜 분사부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 도 17은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 기판(10)을 연마하는 연마 단계(S10)와, 연마 공정이 완료된 기판(10)을 수직세정위치에 배치시키는 기판배치단계(S20)와, 수직세정위치에 배치된 기판을 예비 세정(pre-cleaning)하는 예비 세정 단계(S30)를 포함한다.
단계 1:
먼저, 기판(10)의 연마층을 연마 패드(110)에 접촉시켜 연마한다.(S10)
연마 단계(S10)에서 기판(10)은 캐리어 헤드(120)에 의해 연마 패드(110)에 가압될 수 있고, 연마 패드(110)의 상면에는 슬러리가 공급될 수 있다.
단계 2:
다음, 연마 공정이 완료된 기판(10)을 수직세정위치에 배치시킨다.(S20)
여기서, 기판(10)이 수직세정위치에 배치된다 함은, 기판(10)이 지면에 수직하게 배치된 상태를 의미한다.
일 예로, 기판배치단계(S20)에서는 연마 공정이 완료된 기판(10)이 반전유닛(140)에 의해 수직세정위치에 배치될 수 있다.
바람직하게, 기판배치단계(S20)에서는 기판의 연마면(polishing surface)이 하부 방향에서 상부 방향을 향하도록 반전되는 중간에 기판이 수직세정위치에 배치된다.
이와 같이, 기판배치단계(S20)에서는, 기판(10)이 반전되는 과정 중간에 기판(10)의 반전 회전을 정지시킴으로써, 기판(10)을 수직세정위치에 배치할 수 있다. 물론, 별도의 회전 공정(반전유닛(140)이 아닌 다른 회전 장비를 이용한 회전 공정)을 통해 기판을 수직하게 배치시키는 것도 가능하지만, 예비 세정과 관계없이 필연적으로 수행되는 기판의 반전 공정 중에 기판이 수직세정위치에 배치되게 하는 것에 의하여, 기판을 수직하게 배치시키는 과정을 간소화하고, 전체적인 공정을 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
단계 3:
다음, 수직세정위치에 배치된 기판을 예비 세정(pre-cleaning)한다.(S30)
여기서, 기판(10)의 예비 세정이라 함은, 세정 파트(300)에서 세정이 진행되기 전에 기판(10)의 표면(특히, 기판의 연마면)에 존재하는 이물질을 일차적으로 세정하는 공정으로 이해될 수 있다.
예비 세정 단계(S30)에서는 기판(10)을 수직세정위치에 배치한 상태로 기판(10)의 예비 세정을 수행하는 것에 의하여, 예비 세정시 사용된 세정액 또는 케미컬과 같은 세정 유체와, 기판으로부터 분리된 이물질 등이 기판(10)의 표면에 잔류되거나 재부착되지 않고 아래로 낙하하며 자연스럽게 기판으로부터 분리되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
예비 세정 단계(S30)에서의 예비 세정은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 세정 방식으로 진행될 수 있다.
일 예로, 예비 세정 단계(S30)는 기판의 표면에 세정 유체를 분사하는 세정 유체 분사 단계를 포함할 수 있으며, 기판의 표면에 세정 유체를 분사하여 예비 세정을 수행할 수 있다. 여기서, 세정 유체라 함은, 세정액, 스팀, 이종 유체 등과 같이 기판의 표면에 분사되어 예비 세정을 수행할 수 있는 분사 대상 물질을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있으며, 세정 유체의 종류의 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
또한, 예비 세정 단계(S30)는 기판의 표면을 브러쉬 세정하는 브러쉬 세정 단계를 포함할 수 있으며, 기판의 표면에 세정 브러쉬를 회전 접촉시켜 예비 세정을 수행할 수 있다.
아울러, 예비 세정 단계(S30)에서는 기판의 연마면(polishing surface)과 비연마면(non-polishing surface) 중 적어도 어느 하나를 예비 세정하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 예비 세정이 진행되는 동안 수직세정위치에 배치된 기판을 좌우 오실레이션시키는 오실레이션단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 기판의 표면에 세정 유체가 분사되며 예비 세정이 진행되는 동안 기판을 오실레이션시키는 것에 의하여, 세정 유체에 의한 세정 효율을 극대화하고, 세정 유체의 사용량을 보다 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.(도 11 참조)
또한, 예비 세정이 진행되는 동안 수직세정위치에 배치된 기판을 기판의 원주 방향을 따라 회전시키는 회전단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 기판(10)이 수직세정위치에 배치된 상태에서 예비 세정(예를 들어, 세정 유체 분사 또는 브러쉬 접촉)이 진행되는 동안, 기판(10)이 원주 방향으로 회전되게 함으로써, 기판(10)의 예비 세정 효율 및 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.(도 14 참조)
단계 4:
다음, 예비 세정된 기판을 세정한다.(S40)
세정 단계(S40)에서 진행되는 기판(10)의 세정이라 함은, 예비 세정이 진행된 후 기판(10)의 표면(특히, 기판의 연마면, 기판의 비연마면도 세정 가능)에 잔류하는 이물질을 최대한 세정하기 위한 공정으로 이해될 수 있다.
세정 단계(S40)는 여러 단계의 세정 및 건조 공정을 수행 가능한 구조로 제공될 수 있으며, 세정 단계(S40)를 구성하는 세정 방식 및 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 세정 단계(S40)에서는 기판(10)의 표면에 잔류하는 유기물 및 여타 다른 이물질을 제거하기 위한 세정을 효과적으로 수행할 수 있도록, 기판(10)의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행하는 접촉식 세정 단계와, 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉되며 세정을 수행하는 비접촉식 세정 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 세정 단계가 접촉식 세정 단계와 비접촉식 세정 단계 중 어느 하나만을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 100 : 연마 파트
110 : 연마 정반 120 : 캐리어 헤드
140 : 반전유닛 142 : 구동 어셈블리
144 : 가동 어셈블리 146 : 회전 어셈블리
148 : 그립 어셈블리 149 : 기판회전부
200 : 세정유닛 210 : 세정 유체 분사부
220 : 세정액 분사부 230 : 스팀 분사부
240~260 : 이종 유체 분사부 280 : 세정 브러쉬
300 : 세정 파트

Claims (25)

  1. 화학 기계적 연마장치로서,
    기판에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해지며, 연마 공정이 완료된 상기 기판이 언로딩 되거나 다음 차례의 연마 공정이 행해지는 다른 기판이 로딩되는 공정이 공용으로 행해지는 공용 거치 영역이 마련되고, 상기 공용 거치 영역은 상기 기판을 탑재한 상태로 이동하는 캐리어 헤드의 기설정된 순환 경로에 위치한 연마 파트와;
    상기 기판을 그립하는 그립 어셈블리와, 상기 그립 어셈블리에 연결되어 상기 그립 어셈블리를 회전시키는 회전 어셈블리와, 상기 회전 어셈블리에 연결되어 상기 회전 어셈블리를 상기 공용 거치 영역에서 상기 순환 경로의 외측에 위치하는 반전 영역으로 이동시키는 가동 어셈블리를 포함하며, 캐리어 헤드에 탑재된 상태로 연마 공정이 완료된 상기 기판을 상기 공용 거치 영역에서 상기 그립 어셈블리로 수취하여 상기 반전 영역으로 이동시킨 후 지면에 수직하게 배치된 수직세정위치로 배치시키는 반전유닛과;
    상기 연마 파트에 위치하며, 상기 수직세정위치에 배치된 상기 기판을 예비 세정(pre-cleaning)하는 세정유닛과;
    상기 세정유닛에 의해 상기 예비 세정된 상기 기판을 이송받아 상기 기판의 후속 세정이 행해지는 세정 파트를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반전유닛은 상기 기판의 연마면(polishing surface)이 하부 방향에서 상부 방향을 향하도록 반전되는 중간에 상기 기판을 상기 수직세정위치에 배치시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 어셈블리는 상기 예비 세정이 진행되는 동안 상기 수직세정위치에 배치된 상기 기판을 좌우 오실레이션시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 예비 세정이 진행되는 동안 상기 기판을 상기 그립 어셈블리상에서 회전시키는 기판회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정유닛은 상기 기판의 표면에 세정 유체를 분사하는 세정 유체 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부는 상기 기판의 표면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부는 상기 기판의 표면에 스팀을 분사하는 스팀 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부는 상기 기판의 표면에 서로 다른 이종(heterogeneity) 유체를 분사하는 이종 유체 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이종 유체 분사부는,
    제1유체를 공급하는 제1유체 공급부와;
    상기 제1유체와 다른 제2유체를 공급하는 제2유체 공급부를; 포함하고,
    상기 제1유체 및 상기 제2유체는 혼합 또는 분리된 상태로 상기 기판의 표면에 분사되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이종 유체 분사부는,
    드라이아이스 입자를 공급하는 드라이아이스 공급부와;
    상기 기판의 표면에 유체를 분사하는 유체 분사부를; 포함하고,
    상기 드라이아이스 입자 및 상기 유체는 서로 혼합된 상태로 상기 기판의 표면에 분사되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정유닛은 기판의 표면에 회전 접촉되는 세정 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정유닛은 상기 기판의 연마면(polishing surface)과 비연마면(non-polishing surface) 중 적어도 어느 하나를 상기 예비 세정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 파트는,
    상기 기판의 표면에 물리적으로 접촉되며 상기 후속 세정을 수행하는 접촉식 세정 유닛과, 상기 기판의 표면에 물리적으로 비접촉되며 상기 후속 세정을 수행하는 비접촉식 세정 유닛 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  14. 연마 공정이 완료된 기판이 언로딩되거나 다음 차례의 연마 공정이 행해지는 다른 기판이 로딩되는 공정이 공용으로 행해지는 공용 거치 영역이 연마 파트에 마련되고, 상기 공용 거치 영역은 상기 기판을 탑재한 상태로 이동하는 캐리어 헤드의 기설정된 순환 경로에 위치한 화학 기계적 연마장치의 제어방법으로서,
    상기 기판을 상기 연마 파트에서 연마하는 연마 단계와;
    연마 공정이 완료된 상기 기판을 상기 공용 거치 영역에서 수취하여 상기 순환 경로의 외측에 위치한 반전 영역으로 이동시킨 후 지면에 수직하게 배치된 수직세정위치로 배치시키는 기판배치단계와;
    상기 반전 영역에서 상기 수직세정위치로 배치된 상기 기판을 예비 세정(pre-cleaning)하는 예비 세정 단계와;
    상기 예비 세정된 상기 기판을 이송받아 세정 파트에서 상기 기판을 후속 세정하는 후속 세정 단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판배치단계에서는 상기 기판의 연마면(polishing surface)이 하부 방향에서 상부 방향을 향하도록 반전되는 중간에 상기 기판이 상기 수직세정위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 예비 세정이 진행되는 동안 상기 수직세정위치에 배치된 상기 기판을 좌우 오실레이션시키는 오실레이션단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 예비 세정이 진행되는 동안 상기 수직세정위치에 배치된 상기 기판을 상기 기판의 원주 방향을 따라 회전시키는 회전단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예비 세정 단계는, 상기 기판의 표면에 세정 유체를 분사하는 세정 유체 분사 단계와, 상기 기판의 표면을 브러쉬 세정하는 브러쉬 세정 단계 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예비 세정 단계에서는 상기 기판의 연마면(polishing surface)과 비연마면(non-polishing surface) 중 적어도 어느 하나를 상기 예비 세정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
KR1020160094510A 2016-07-26 2016-07-26 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법 KR101816694B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160094510A KR101816694B1 (ko) 2016-07-26 2016-07-26 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법
CN201621404350.5U CN206500996U (zh) 2016-07-26 2016-12-20 化学机械研磨装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160094510A KR101816694B1 (ko) 2016-07-26 2016-07-26 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101816694B1 true KR101816694B1 (ko) 2018-01-11

Family

ID=59842813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160094510A KR101816694B1 (ko) 2016-07-26 2016-07-26 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101816694B1 (ko)
CN (1) CN206500996U (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109227359A (zh) * 2018-10-19 2019-01-18 清华大学 化学机械抛光***及方法、晶圆的后处理单元
US11446711B2 (en) 2019-05-29 2022-09-20 Applied Materials, Inc. Steam treatment stations for chemical mechanical polishing system
US11597052B2 (en) 2018-06-27 2023-03-07 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
US11628478B2 (en) 2019-05-29 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Steam cleaning of CMP components
US11633833B2 (en) 2019-05-29 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Use of steam for pre-heating of CMP components
US11826872B2 (en) 2020-06-29 2023-11-28 Applied Materials, Inc. Temperature and slurry flow rate control in CMP
US11833637B2 (en) 2020-06-29 2023-12-05 Applied Materials, Inc. Control of steam generation for chemical mechanical polishing
US11919123B2 (en) 2020-06-30 2024-03-05 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for CMP temperature control

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110970323A (zh) * 2019-03-15 2020-04-07 天津华海清科机电科技有限公司 一种基板处理装置及处理***
CN110524411A (zh) * 2019-09-29 2019-12-03 苏州光斯奥光电科技有限公司 一种大板研磨清洗***
CN220439578U (zh) * 2022-06-30 2024-02-02 杭州众硅电子科技有限公司 一种预清洗输入装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142444A (ja) * 2001-10-31 2003-05-16 Applied Materials Inc 洗浄装置
JP2011077131A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置の洗浄装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142444A (ja) * 2001-10-31 2003-05-16 Applied Materials Inc 洗浄装置
JP2011077131A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置の洗浄装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11597052B2 (en) 2018-06-27 2023-03-07 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
CN109227359A (zh) * 2018-10-19 2019-01-18 清华大学 化学机械抛光***及方法、晶圆的后处理单元
US11446711B2 (en) 2019-05-29 2022-09-20 Applied Materials, Inc. Steam treatment stations for chemical mechanical polishing system
US11628478B2 (en) 2019-05-29 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Steam cleaning of CMP components
US11633833B2 (en) 2019-05-29 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Use of steam for pre-heating of CMP components
US12030093B2 (en) 2019-05-29 2024-07-09 Applied Materials, Inc. Steam treatment stations for chemical mechanical polishing system
US11826872B2 (en) 2020-06-29 2023-11-28 Applied Materials, Inc. Temperature and slurry flow rate control in CMP
US11833637B2 (en) 2020-06-29 2023-12-05 Applied Materials, Inc. Control of steam generation for chemical mechanical polishing
US11919123B2 (en) 2020-06-30 2024-03-05 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for CMP temperature control

Also Published As

Publication number Publication date
CN206500996U (zh) 2017-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101816694B1 (ko) 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법
KR101277614B1 (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법
US10518382B2 (en) Substrate processing system
KR101816692B1 (ko) 기판 처리 시스템
KR20210030331A (ko) 기판 처리 장치
JP2002043267A (ja) 基板洗浄装置、基板洗浄方法及び基板処理装置
TW201618898A (zh) 拋光處理裝置及基板處理裝置
KR102637827B1 (ko) 기판 처리 시스템
JP2007036152A (ja) ウェーハ洗浄乾燥方法及びウェーハ洗浄乾燥装置
US11837482B2 (en) Substrate holding and rotation mechanism and substrate processing apparatus
CN113471108B (zh) 一种基于马兰戈尼效应的晶圆竖直旋转处理装置
KR101786485B1 (ko) 화학 기계적 연마시스템
CN114536213B (zh) 清洁抛光垫的设备和抛光装置
KR20190082525A (ko) 노즐 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치
TW202228864A (zh) 基板清洗裝置及基板的清洗方法
KR20190086202A (ko) 기판 처리 시스템 및 기판 처리 장치
KR20170104785A (ko) 화학 기계적 연마시스템의 제어방법
WO2024135111A1 (ja) 基板処理装置、および基板処理方法
US20230182262A1 (en) Substrate cleaning device and substrate polishing device
KR102461597B1 (ko) 기판 처리 시스템
KR102686065B1 (ko) 기판의 다단계 세정 장치
KR102483002B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20170061860A (ko) 화학 기계적 연마 장치 및 그 제어방법
KR20180098996A (ko) 기판 처리 시스템
KR20190083599A (ko) 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant