KR102570224B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102570224B1
KR102570224B1 KR1020180000233A KR20180000233A KR102570224B1 KR 102570224 B1 KR102570224 B1 KR 102570224B1 KR 1020180000233 A KR1020180000233 A KR 1020180000233A KR 20180000233 A KR20180000233 A KR 20180000233A KR 102570224 B1 KR102570224 B1 KR 102570224B1
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Abstract

본 발명은 노즐 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 노즐 유닛은, 기판의 표면에 진동 에너지를 포함한 진동 유체를 분사하는 제1분사노즐과, 진동 유체에 의해 기판으로부터 분리된 이물질을 세정하기 위한 세정 유체를 기판의 표면에 경사지게 분사하는 제2분사노즐을 포함하는 것에 의하여, 기판의 세정 효율을 높이고, 세정 효과를 향상시킬 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판의 세정 효율을 높이고, 세정 효과를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치에 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 연마 시스템(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, 세정 모듈에서 웨이퍼의 세정 공정이 완료된 후에도 웨이퍼의 표면에 이물질이 잔존할 수 있다. 이에 따라, 다음 공정(예를 들어, 박막 증착 공정)이 진행되기 전에, 웨이퍼의 표면에 잔존하는 이물질을 제거하기 위한 포스트 세정 공정(post cleaning process)이 추가적으로 진행되고 있는 실정이다.
그러나, 기존에는 세정 모듈과 별도로 포스트 세정장비를 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.
이에 따라, 최근에는 기판의 세정 효율 및 수율을 향상시킬 수 있으며, 비용을 절감하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 기판의 세정 효율을 높이고, 세정 효과를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판에 잔존하는 이물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 수율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 설계자유도를 향상시킬 수 있으며, 설비의 소형화에 기여할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판의 표면에 진동 에너지를 포함한 진동 유체를 분사함과 아울러 세정 유체를 분사하는 것에 의하여, 기판의 세정 효율을 높이고, 세정 효과를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 세정 효율을 높이고, 세정 효과를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기판의 표면에서 분리된 이물질이 기판의 표면에 재부착되기 전에 빠른 시간 내에 효과적으로 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판에 잔존하는 이물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 설계자유도를 향상시킬 수 있으며, 설비의 소형화에 기여하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판 세정에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 공정 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 화학 기계적 연마 장비의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 노즐 유닛의 사용예를 설명하기 위한 도면,
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 노즐 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 노즐 유닛의 다른 사용예를 설명하기 위한 도면이다.
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 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 노즐 유닛의 사용예를 설명하기 위한 도면이며, 도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 노즐 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 노즐 유닛의 다른 사용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 기판에 대한 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해지는 연마 파트(100)와; 연마 공정이 완료된 기판에 대한 예비 세정이 행해지는 예비 세정 파트(200)와; 예비 세정 공정이 행해진 기판을 이송받아 기판에 대한 후속 세정 공정이 행해지는 후속 세정 파트(300)와; 예비 세정 파트(200)와 후속 세정 파트(300) 중 적어도 어느 하나 이상에 마련되어 예비 세정 또는 후속 세정을 수행하며, 기판(10)의 표면에 진동 에너지를 포함한 진동 유체를 분사하는 제1분사노즐(232)과, 진동 유체에 의해 기판(10)으로부터 분리된 이물질을 세정하기 위한 세정 유체를 기판(10)의 표면에 경사지게 분사하는 제2분사노즐(234)을 구비하는 노즐 유닛(230)을; 포함한다.
이는, 기판에 이물질에 재부착되는 것을 최소화하고, 기판의 세정 효율을 향상시키기 위함이다.
기판의 연마면에 묻어있던 연마 입자 등이 건조되면서 연마면에 고화되면, 연마면에 고화된 입자를 제거하는 데 훨씬 긴 시간의 세정 공정이 필요하고 세정 효과도 낮아지는 문제점이 있다. 이와 같은 문제를 해소하기 위하여, 종래에는 기판의 연마 시간을 최대한 단축하고 연마 공정이 행해진 기판을 가능한 빠른 시간 내에 신속하게 세정 파트로 이송하여 세정 공정을 시작하고자 하는 노력이 시도되어 왔다. 그러나, 기판의 세정이 행해지는 중에 기판으로부터 분리된 이물질이 다시 기판의 표면에 재부착되는 것을 피할 수 없어서, 상기 노력에도 불구하고 세정 공정이 오래 소요되고 세정 효과가 낮았던 문제를 해결하는 데 한계가 따르면 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 기판의 표면에 진동 에너지를 포함한 진동 유체를 분사함과 아울러 세정 유체를 분사하는 것에 의하여, 이물질을 포함한 진동 유체와 세정 유체를 기판의 바깥으로 최대한 신속하게 배출시킬 수 있으므로, 이물질의 분리 효율을 높이고, 기판으로부터 분리된 이물질이 기판에 재부착되는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
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 패드가 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 패드의 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 유닛에 공급된 기판(10)(이하 기판의 로딩 위치에 공급된 기판이라 함)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.
다르게는, 연마 파트(100)에 구비된 한 쌍의 서로 마주하는 연마영역의 사이에 센터이송라인을 마련하고, 연마 파트(100)에 진입된 기판(10)이 센터이송라인을 따라 먼저 이송되고, 각 연마영역에서 연마된 후, 곧바로 언로딩 영역(P1)에 언로딩되게 하는 것도 가능하다. 이와 같이 기판(10)이 연마영역에서 연마되기 전에 센터이송라인을 통해 먼저 이송되는 방식은, 연마가 완료된 기판(10)의 습식 상태를 유지하기 위한 별도의 분사장치를 배제하고, 워터마크의 발생을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
연마 파트의 일측에는 언로딩 영역(P1)이 마련되며, 연마 공정이 완료된 기판(10)은 언로딩 영역(P1)에서 언로딩된다.
예비 세정 파트(230)는 연마 공정이 완료된 기판(10)을 예비 세정(pre-cleaning)하기 위해 마련된다.
참고로, 본 발명에서 기판(10)의 예비 세정이라 함은, 후속 세정 파트(300)에서 세정이 진행되기 전에 기판(10)의 표면(특히, 기판의 연마면)에 존재하는 이물질을 최대한 세정하기 위한 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 있으며, 기판(10)의 표면에 존재하는 유기물을 제거할 수 있다.
일 예로, 예비 세정 파트는 연마 공정이 완료된 기판이 언로딩되도록 연마 파트의 내부에 마련된 언로딩 영역에 배치된다. 경우에 따라서는 예비 세정 파트가 언로딩 영역의 외측에 마련되는 것도 가능하다.
이와 같이, 언로딩 영역(P1)에서 연마 공정이 완료된 기판(10)이 언로딩됨과 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 후속 세정 파트(300)의 오염도 증가를 낮출 수 있다.
더욱이, 세정 파트에서 세정이 행해져오던 종래의 틀에서 벗어나, 연마 파트에서 연마된 기판 연마면을 세정 파트로 이송하기 이전에, 연마 파트에서 곧바로 예비적으로 간단하고도 짧은 예비 세정 공정을 하여, 젖은 상태에서 이물질을 제거하는 것에 의해 보다 높은 세정 효율을 얻을 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 연마 공정이 행해진 기판을 세정 파트로 이송하는 과정에서, 연마 공정 중에 기판의 연마면에 묻어있던 연마 입자 등이 건조되면서 연마면에 고착되면, 연마면에 고착된 입자를 제거하는 데 훨씬 긴 시간의 세정 공정이 필요하고 세정 효과도 낮아지는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명은 기판의 CMP 공정이 행해진 다음에, 연마 파트의 언로딩 영역에서 언로딩된 상태로 지체없이 예비 세정 공정이 행해짐에 따라, 기판 연마면이 건조되면서 연마 입자 등이 연마면에 고착되는 것을 최소화하여, 후속 세정 공정에 소요되는 공정 시간을 최소화하는 효과를 얻을 수 있다.
일 예로, 언로딩 영역(P1)에는 기판거치부(220)가 마련되고, 반전 유닛(210)에 의해 반전 회전된 기판(10)은 거핀거치부(220)에 수평하게 거치된 상태에서 예비 세정 공정이 행해진다.
기판거치부(220)는 회전축(221)을 중심으로 회전 가능하게 구비되며, 기판거치부(220)의 상면에는 기판(10)의 저면이 거치되는 거치핀(224)이 형성될 수 있다. 기판거치부(220)를 형성하는 스핀 지그 플레이트(미도시)의 상면에는 소정 간격을 두고 이격되게 복수개의 거치핀(224)이 형성될 수 있으며, 기판(10)의 저면은 거치핀(224)의 상단에 거치될 수 있다. 거치핀(224)의 갯수 및 배치구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 기판거치부(220)는 기판(10)의 가장자리가 거치되는 가장자리 거치부(222)를 포함할 수 있다. 일 예로, 기판거치부(220)는 스핀 지그 플레이트에 연결되어 기판(10)의 가장자리를 지지할 수 있다. 바람직하게, 고속 회전중에 기판(10)이 요동하는 것을 방지할 수 있도록 기판거치부(220)에는 기판(10)의 외주 끝단을 수용 지지하기 위한 요입부(미도시)가 형성될 수 있다. 아울러, 케이싱(242)과 기판거치부(220)의 사이에는 기판(10)으로부터 비산되는 세정액을 막아주기 위한 커버부재(226)가 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 기판거치부가 거치핀이나 가장자리 거치부없이 단순한 플레이트 형태로 형성되는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 예비 세정 파트(200)는, 기판(10)의 표면에 진동 에너지를 포함한 진동 유체를 분사하는 제1분사노즐(232)과, 진동 유체에 의해 기판(10)으로부터 분리된 이물질을 세정하기 위한 세정 유체를 기판(10)의 표면에 경사지게 분사하는 제2분사노즐(234)을 구비하는 노즐 유닛(230)을 포함한다.
제1분사노즐(232)은 기판(10)의 표면에 진동 에너지(예를 들어, 고주파 진동 에너지 또는 저주파 진동 에너지)를 포함한 진동 유체를 분사하도록 마련된다.
일 예로, 제1분사노즐(232)은 액상 유체(예를 들어, DIW)를 매개로 기판(10)의 표면에 진동 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 액상 유체로서 케미컬 또는 여타 다른 액상 유체를 사용하는 것도 가능하다. 다르게는 제1분사노즐(232)이 버블(bubble)을 매개로 기판(10)의 표면에 진동 에너지를 공급하는 것도 가능하다.
참고로, 진동 유체에 의한 세정 방식은, 초음파에 의해 액상 유체에서 발생하는 진공의 기포가 파열할 때 생기는 충격파를 이용하여 세정하는 방식이다
즉, 액체에 초음파를 조사하게 되면 액체가 충격을 받아 요동을 치며 국소적으로 압력이 높은 부분과 낮은 부분이 생기게 된다. 압력이 낮은 부분은 액체 중에서 작은 진공의 공동이 생기게 되며 이것을 캐비티(cavity)라고 하며, 또 다시 초음파 진동에 의해 압력이 증가할 때 이 공동이 압력을 받아 터지면서 충격파를 발생하게 된다. 실제 이 진공포는 높은 압력으로 존재하다가 갑자기 압력이 낮아지는 부(-)의 압력시에 폭발을 하게 된다. 이 충격파가 제품의 오염물에 충격을 가하여 세정이 이루어진다.
바람직하게, 진동 유체에 의한 세정 효과를 극대화할 수 있도록, 제1분사노즐(232)은 기판(10)의 표면에 수직한 방향에 대해 1°~ 30°(θ1)로 경사지게 진동 유체를 분사한다.
아울러, 제1분사노즐(232)은 기판(10)의 표면으로부터 10~30㎜ 이격된 높이(H)에서 진동 유체를 분사하는 것에 의하여, 기판(10)의 표면에 존재하는 이물질을 충분한 타격력으로 타결할 수 있으며, 진동 유체에 의한 이물질 분리 효율을 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 진동의 주파수 대역에 따라 제거되는 파티클(이물질)의 크기가 달라질 수 있는 바, 진동을 발생시키는 메가소닉 발생기(미도시)는 파티클의 크기에 따라 선택적으로 주파수 대역을 달리하는 것이 가능하다. 이와 같은 주파수 대역 변경 방식은, 기판(10)의 표면에 형성되는 트렌치(trench) 또는 콘택홀(contact hole)의 내부에 기포가 존재하는 경우 기포에 의해 초음파 진동이 기판(10)의 표면에 전달되지 못하는 문제를 해결하고, 기판(10)의 표면에 초음파 진동이 균일하게 인가된 진동 유체가 공급될 수 있게 한다.
제2분사노즐(234)은 제1분사노즐(232)에 인접하게 배치되며, 기판(10)의 표면에 진동 유체가 분사되는 중에, 진동 유체에 의해 기판(10)으로부터 분리된 이물질을 세정하기 위한 세정 유체를 기판(10)의 표면에 경사지게 분사한다.
여기서, 세정 유체가 기판(10)으로부터 분리된 이물질을 세정한다 함은, 기판(10)으로부터 분리된 이물질을 기판(10)의 바깥으로 배출시키는 것으로 정의된다.
세정 유체로서는 기판(10)에 잔류한 이물질을 기판(10)의 바깥으로 배출시킬 수 있는 다양한 유체가 사용될 수 있으며, 세정 유체의 종류의 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 세정 유체로서는 순수(DIW), 케미컬(예를 들어, SC1, 암모니아, 황산, 오존불산, 과산화수소) 등이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 세정 유체로서 이종 유체를 사용하거나 스팀 등을 이용하는 것도 가능하다.
바람직하게, 제2분사노즐(234)은 제1분사각도(θ1)와 다른 제2분사각도(θ2)로 기판(10)의 표면에 세정 유체를 경사지게 분사한다. 이와 같이, 제2분사노즐(234)의 제2분사각도(θ2)와 제1분사노즐(232)의 제1분사각도(θ1)를 서로 다르게 하는 것에 의하여, 기판(10)으로부터 분리된 이물질을 기판(10)의 바깥으로 보다 효과적으로 배출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 제2분사노즐(234)은 기판(10)의 내측에서 기판(10)의 외측을 향하는 방향으로 세정 유체를 분사하되, 제2분사각도(θ2)는 제1분사각도(θ1)보다 높게 형성된다.
즉, 제2분사노즐(234)이 기판(10)의 내측에서 기판(10)의 외측을 향하는 방향으로 세정 유체를 분사하되, 제2분사노즐(234)의 제2분사각도(θ2)를 제1분사노즐(232)의 제1분사각도(θ1)보다 높게 형성(θ2 〉θ1, 제2분사노즐(234)을 제1분사노즐(232)보다 뉘어지게 배치)하는 것에 의하여, 기판(10)의 표면으로 분사된 세정 유체가 되튀어 기판(10)의 표면(예를 들어, 기판의 중앙부 표면)에 잔류하는 것을 최소화할 수 있고, 세정 유체를 기판(10)의 바깥 방향을 향해 보다 빠르게 배출할 수 있다. 따라서, 이물질을 포함한 진동 유체와 세정 유체를 기판(10)의 바깥으로 최대한 신속하게 배출시킬 수 있으며, 기판(10)으로부터 분리된 이물질이 기판(10)에 재부착되는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 세정 유체의 배출 효율을 극대화할 수 있도록, 제2분사노즐(234)은 기판(10)의 표면에 수직한 방향에 대해 2°~ 60°(θ2)로 경사지게 세정 유체를 분사한다. 더욱 바람직하게, 제2분사노즐(234)의 제2분사각도(θ2)는 제1분사노즐(232)의 제1분사각도(θ1)보다 적어도 2배 이상 높게 형성된다. 이하에서는, 제2분사노즐(234)의 제2분사각도(θ2)가 10°이고, 제1분사노즐(232)의 제1분사각도(θ1)가 20°도 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
더욱 바람직하게, 기판(10)의 표면에서 진동 유체가 분사되는 제1분사위치와 세정 유체가 분사되는 제2분사위치의 사이 거리(L)는 2~40㎜인 것이 바람직하다.
즉, 제1분사위치와 제2분사위치의 사이 거리(L)가 2㎜보다 작으면, 진동 유체와 세정 유체의 분사 위치가 겹쳐질 수 있으므로, 진동 유체에 의한 이물질 분리 효율이 낮아진다. 반대로, 제1분사위치와 제2분사위치의 사이 거리(L)가 40㎜보다 커지면, 세정 유체에 의한 이물질의 배출 시간이 지연되어 이물질이 기판(10)의 표면에 재부착될 우려가 있다. 따라서, 제1분사위치와 제2분사위치의 사이 거리(L)를 2~40㎜로 하는 것에 의하여, 이물질의 분리 효율을 높이고, 기판(10)으로부터 분리된 이물질이 기판(10)에 재부착되는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 노즐 유닛(230)은 기판(10)의 중앙부(RP1)에서 기판(10)의 가장자리(RP2)를 향한 스윙(swing) 궤적(SP)을 따라 기판(10)에 대해 스윙 회전하는 스윙부재(236)를 포함하되, 제1분사노즐(232)은 스윙부재(236)에 장착되고, 제2분사노즐(234)은 스윙 궤적(SP)을 따라 제1분사노즐(232)의 후방에 배치되도록 스윙부재(236)에 장착된다.
이와 같이, 스윙부재(236)의 스윙 궤적(SP)을 따라 제1분사노즐(232)의 후방에 제2분사노즐(234)을 배치하는 것에 의하여, 다시 말해서, 기판(10)의 중앙부(RP1)에서 기판(10)의 가장자리(RP2)를 향해 이동하는 제1분사노즐(232)의 이동 방향을 따라 제1분사노즐(232)의 후방에 제2분사노즐(234)을 배치하는 것에 의하여, 진동 유체에 의해 기판(10)의 표면에서 분리된 이물질(D)을 기판(10)의 중앙부에서 기판(10)의 가장자리를 향해 쓸어내어 기판(10)의 바깥으로 배출시키는 유리한 효과를 얻을 수 있으며, 이물질(D)이 기판(10)의 표면에 잔류되거나 재부착되는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 기판(10)이 언로딩 영역에 언로딩되는 중에는 스윙부재(236)가 기판(10)의 외측 영역에 배치되게 함으로써, 반전 유닛(210) 또는 이송 유닛과 같은 주변 장치와의 충돌을 미연에 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에서는 제1분사노즐과 제2분사노즐이 하나의 스윙부재에 장착된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1분사노즐과 제2분사노즐이 서로 다른 스윙부재에 의해 독립적으로 스윙 회전하도록 구성하는 것도 가능하다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 노즐 유닛(230)은, 기판(10)의 중앙부에서 기판(10)의 가장자리를 향한 스윙 궤적을 따라 기판(10)에 대해 스윙 회전하는 제1스윙부재(236')와, 제1스윙부재(236')에 장착되며 기판(10)의 표면에 진동 에너지를 포함한 진동 유체를 분사하는 제1분사노즐(232)과, 기판(10)의 중앙부에서 기판(10)의 가장자리를 향한 스윙 궤적을 따라 기판(10)에 대해 스윙 회전하는 제2스윙부재(236")와, 스윙 궤적을 따라 제1분사노즐(232)의 후방에 배치되도록 제2스윙부재(236")에 장착되며 진동 유체에 의해 기판(10)으로부터 분리된 이물질을 기판(10)의 외측으로 배출시키기 위한 세정 유체를 기판(10)의 표면에 경사지게 분사하는 제2분사노즐(234)을 포함한다.
이때, 제1스윙부재(236')와 제2스윙부재(236")는 서로 동기화되어 동일한 스윙 궤적을 따라 기판(10)에 대해 스윙 회전하도록 구성될 수 있다.
또한, 예비 세정 파트는 언로딩 영역(P1)에서 예비 세정이 수행되는 동안 언로딩 영역(P1)의 예비 세정 처리 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단 유닛(240)을 포함한다.
여기서, 언로딩 영역(P1)의 예비 세정 처리 공간이라 함은, 예비 세정이 이루어지는 공간으로 이해될 수 있으며, 예비 세정 처리 공간은 차단 유닛(240)에 의해 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공될 수 있다.
차단 유닛(240)은 기판(10)의 예비 세정시 사용된 세정액(예를 들어, 케미컬) 등이 인접한 다른 장비(예를 들어, 연마패드)로 유입되는 것을 방지할 수 있게 한다.
차단 유닛(240)은 외부와 차단된 독립적인 밀폐 공간을 제공 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 차단 유닛(240)은 기판(10)의 주변을 감싸도록 제공되며 독립적인 예비 세정 처리 공간을 제공하는 케이싱(242)과, 케이싱(242)의 출입구를 개폐하는 개폐부재(244)를 포함한다.
일 예로, 케이싱(242)은 상단부에 출입구가 형성된 대략 사각 박스 형태로 제공될 수 있으며, 개폐부재(244)는 통상의 구동부(예를 들어, 모터 및 동력 전달부재의 조합)에 의해 일 지점을 중심으로 회전하며 케이싱(242)의 출입구를 개폐하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 개폐부재가 직선 이동하며 출입구를 개폐하도록 구성하는 것도 가능하며, 다르게는 출입구를 케이싱의 측벽부에 형성하는 것도 가능하다.
그리고, 케이싱(242)의 벽면에 형성되는 배기구(242a)와, 케이싱(242)의 외측에 연결되며 배기구(242a)와 연통되는 배기 공간을 형성하는 배기챔버(242b)와, 배기챔버(242b)에 연통되는 배기관(242c)을 포함할 수 있으며, 배기챔버(242b)는 배기관(242c)보다 확장된 단면적을 갖도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명은 케이싱(242)의 내부 기체(예를 들어, 흄)이 배기구(242a)와 배기챔버(242b)를 거쳐 배기관(242c)을 통해 외부로 배출될 수 있게 하되, 배기구(242a) 및 배기챔버(242b)가 배기관(242c)보다 확장된 단면적을 갖도록 하는 것에 의하여, 배기관(242c)에 의한 배기압이 배기챔버(242b)를 거쳐 배기구(242a)의 전체 영역에 고르게 작용할 수 있게 함으로써, 케이싱(242)의 내부 기체가 외부로 배출될 시 케이싱(242) 내부에 비정상적인 와류가 발생하는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 더욱 바람직하게, 배기구(242a)와 배기챔버(242b)를 케이싱(242)의 측면 둘레를 따라 전체적으로 형성(예를 들어, 링 형태)로 형성하는 것에 의하여, 케이싱(242)의 내부에 균일한 배기압을 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 후속 세정 파트(300)는 연마 파트(100)의 인접한 측부에 제공되며, 언로딩 영역(P1)에서 예비 세정된 기판(10)의 표면에 잔류하는 이물질을 세정하기 위해 제공된다.
참고로, 본 발명에서 후속 세정 파트(300)에서 진행되는 기판(10)의 세정이라 함은, 예비 세정이 진행된 후 기판(10)의 표면(특히, 기판(10)의 연마면, 기판(10)의 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)과, 비교적 강한 부착력으로 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
아울러, 후속 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, 후속 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.
후속 세정 파트(300)는 여러 단계의 세정 및 건조 공정을 수행 가능한 구조로 제공될 수 있으며, 후속 세정 파트(300)를 구성하는 세정 스테이션의 구조 및 레이아웃에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 후속 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 세정유닛(400)과, 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉되며 세정을 수행하는 비접촉식 세정유닛(500)을 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 세정 파트가 접촉식 세정유닛 및 비접촉식 세정유닛 중 어느 하나만을 포함하여 구성되는 것도 가능하다. 아울러, 세정 파트를 구성하는 복수개의 세정유닛은 단층 구조로 배치되는 것이 가능하나, 경우에 따라서는 세정 파트를 구성하는 복수개의 세정유닛을 상하 방향을 따라 적층하여 다층 구조로 배치하는 것도 가능하다.
접촉식 세정유닛(402,404)에는 세정 브러쉬(404a), 케미컬 공급부 등이 구비될 수 있다.
비접촉식 세정유닛(502,504)에서, 기판(10)은 거치대에 낱장 단위로 거치된 상태로, 세정 유체 분사부(세정액 분사부, 스팀 분사부, 이종 유체 분사부), 이소프로필 알콜 분사부, 메가소닉 발생기 중 적어도 어느 하나에 의해 세정될 수 있다.
일 예로, 노즐 유닛(502a)은 후속 세정 파트(300)의 내부에 마련되어, 세정 브러쉬(404a)에 의한 기판의 후속 세정이 행해지기 전 또는 이후에 기판(10)을 후속 세정하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 노즐 유닛(502a)은 제1분사노즐(도 7의 232 참조) 및 제2분사노즐(도 7의 234 참조)을 포함할 수 있으며, 스윙부재(도 7의 236 참조)에 의해 스윙 회전하면서, 기판(10)의 표면에서 이물질을 분리하여 기판(10)의 바깥으로 배출할 수 있다.
경우에 따라서는 노즐 유닛을 후속 세정 파트의 외측에 배치하고, 후속 세정 파트의 외측에서 기판을 세정하도록 구성하는 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
200 : 예비 세정 파트 210 : 반전 유닛
220 : 기판거치부 230,502 : 노즐 유닛
232 : 제1분사노즐 234 : 제2분사노즐
236 : 스윙부재 240 : 차단 유닛
242 : 케이싱 244 : 개폐부재
300 : 세정 파트 400 : 접촉식 세정 유닛
500 : 비접촉식 세정 유닛

Claims (16)

  1. 기판에 대한 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해지는 연마 파트와;
    상기 연마 공정이 완료된 상기 기판에 대한 예비 세정이 행해지는 예비 세정 파트와;
    상기 예비 세정 공정이 행해진 상기 기판을 이송받아 상기 기판에 대한 후속 세정 공정이 행해지는 후속 세정 파트와;
    상기 기판의 중앙부에서 상기 기판의 가장자리를 향한 스윙 궤적을 따라 상기 기판에 대해 스윙 회전하는 제1스윙부재에 장착되어, 상기 기판의 표면에 진동 에너지를 포함한 진동 유체를 분사하는 제1분사노즐과;
    상기 기판의 중앙부에서 상기 기판의 가장자리를 향한 상기 스윙 궤적을 따라 상기 기판에 대해 스윙 회전하는 제2스윙부재에 장착되어, 상기 제1분사노즐의 후방에 배치된 상태에서, 상기 진동 유체에 의해 상기 기판으로부터 분리된 이물질을 상기 기판의 외측으로 배출시키기 위한 세정 유체를 상기 기판의 표면에 경사지게 분사하는 제2분사노즐을;
    포함하여, 상기 예비 세정 파트와 상기 후속 세정 파트 중 적어도 어느 하나 이상에 마련되어 상기 기판을 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1분사노즐은 상기 기판의 표면에 수직한 방향에 대해 경사진 제1분사각도로 상기 진동 유체를 분사하고,
    상기 제2분사노즐은 상기 기판의 내측에서 상기 기판의 외측을 향하는 방향을 따라 상기 제1분사각도보다 높은 제2분사각도로 상기 기판의 표면에 상기 세정 유체를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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