KR20170124930A - 기판 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 기판 처리 시스템은, 기판에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하는 연마 파트와; 상기 연마 파트에 마련되며, 연마 공정이 완료된 상기 기판에 대해 예비 세정(pre-cleaning)이 진행되는 예비 세정 영역과; 상기 예비 세정 영역에서 예비 세정 공정이 행해진 상기 기판을 세정하는 세정 파트와; 상기 연마 파트와 상기 세정 파트 중 어느 하나 이상에 설치되어 기판을 위치시켜 그 다음 공정까지 대기하는 공간을 제공하는 버퍼 모듈을; 포함하여 구성됨으로써, 기판의 처리 공정이 연속적으로 쉼 없이 행해져 공정 효율이 향상되면서도, 세정 공정 전에 기판에 잔존하는 이물질을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 시스템{SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 처리 공정이 연속적으로 쉼없이 진행되어 공정 효율을 향상시키는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 기판(웨이퍼를 포함함) 표면에 행해질 수 있어야 한다. 기판의 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 기판 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 기판 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 기판의 표면을 정밀 연마 가공하는 공정이다.
이러한 CMP 공정은 기판의 연마면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 기판을 가압하여 연마면의 화학적 연마와 기계적 연마를 동시에 행하는 것에 의해 이루어지고, 연마 공정이 종료된 기판은 캐리어 헤드에 의하여 파지되어 연마면에 묻은 이물질을 세정하는 세정 공정을 거치게 된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 기판의 화학 기계적 연마 공정은 로딩 유닛(20)에서 기판(W)이 화학 기계적 연마 시스템(X1)에 공급되면, 기판(W)을 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 기판(W)은 캐리어 헤드(S)에 의하여 언로딩 유닛의 거치대(10)로 이전되고, 그 다음의 세정 공정이 행해지는 세정 시스템(X2)으로 이전하여 다수의 세정 모듈(70)에서 기판(W)에 묻은 이물질을 세정하는 공정이 행해진다.
그러나, 캐리어 헤드(S)에 의하여 운반되는 기판(W)은 각 연마 정반에서 행해지는 연마 공정의 소요시간과, 각 세정 유닛(C1, C2)에서의 세정 공정의 소요 시간이 차이가 있으므로, 하나의 공정이 종료된 이후에 그 다음 공정으로 곧바로 투입되지 못하여 공정 지연을 야기하는 문제가 있었다.
또한, 반도체가 미세화 및 고집적화됨에 따라 기판의 세정 효율에 대한 중요성이 점차 커지고 있다. 특히, 세정 모듈에서 기판의 세정 공정이 완료된 후에도 기판의 표면에 이물질이 잔존하면, 수율이 저하되고, 안정성 및 신뢰성이 저하되기 때문에 세정 모듈에서 이물질이 최대한 제거될 수 있어야 한다. 이를 위해, 기존에는 연마 공정이 완료된 기판을 세정 모듈로 이송하기 전에, 기판을 먼저 한번 예비 세정하여 이물질을 제거한 후, 세정 모듈에서 다시 본 세정 공정을 행함으로써, 세정 효율을 높일 수 있도록 한 방안을 모색해볼 수 있는 데, 이 경우에 예비 세정 공정에 소요되는 시간과 본 세정 공정에 소요되는 시간의 차이로 인하여 공정 효율이 저하되는 문제가 보다 심각해진다.
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 공정 효율을 향상시켜 연속적으로 쉼 없이 각 처리 공정이 행해지는 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 세정 공정이 진행되기 전에 기판이 언로딩되거나 는 예비 세정 영역에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 제거할 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.
이와 동시에, 본 발명은 본 세정 공정이 행해지기 이전에 연마 공정이 종료된 기판의 예비 세정 공정이 행해짐에 따라, 연마 공정이 종료된 기판이 연속적으로 세정 공정에 투입되지 못하는 한계를 해소하여 공정 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 캐리어 헤드에 의하여 운반되면서 연마 공정이 행해지는 기판을 별도의 로봇 아암이나 그립퍼 등을 필요로 하지 아니하고 직접 적치시킴으로써, 기판의 언로딩에 소요되는 시간을 단축하여 연마 공정에 투입되는 기판의 이송 시간을 줄이는 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.
그리고, 본 발명은 다단계의 세정 공정을 행하는 과정에서 각 세정 공정에 소요되는 시간 차이에도 대기 시간을 최소화하여 연속적으로 쉼없는 처리 공정을 행하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판 처리 시스템에 있어서, 기판에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하는 연마 파트와; 연마 공정이 완료된 상기 기판에 대해 예비 세정(pre-cleaning)이 진행되는 예비 세정 영역과; 상기 예비 세정 영역에서 예비 세정 공정이 행해진 상기 기판을 세정하는 세정 파트와; 상기 연마 파트와 상기 세정 파트 중 어느 하나 이상에 설치되어 기판을 위치시켜 그 다음 공정까지 대기하는 공간을 제공하는 버퍼 모듈을; 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템을 제공한다.
이는, 기판이 연마 파트에서 연마 공정과 예비 세정 공정이 행해지고, 세정 파트에서 기판의 본 세정 공정을 행하는 소요 시간의 편차가 생길 수 밖에 없는데, 공정 시간의 편차만큼 캐리어 헤드 등의 설비에서 기판을 보유하고 있으면 공정 시간의 지연이 초래되었던 것을, 기판이 그 다음 공정에 투입되는 환경이 마련될 때까지 기판을 버퍼 모듈에 위치시킬 수 있도록 하기 위함이다.
이를 통해, 본 발명은, 기판을 보유한 상태로 처리 공정을 행하는 구성 요소가 처리 공정을 행하지 않는 시간에는, 기판을 버퍼 모듈에 위치시킨 상태에서 새로운 공정을 할 수 있게 되므로, 기판의 처리 공정이 연속적으로 행해질 수 있게 되어 처리 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 버퍼 모듈에 위치하고 있는 기판에 액체를 공급하여 상기 기판의 젖음 상태를 유지하여 기판의 건조를 방지함으로써, 연마 공정 중에 기판의 연마면에 묻은 이물질이 고착되는 것을 방지하고 기판 건조에 따른 워터 마크 발생에 따른 손상을 방지한다.
무엇보다도, 상기 버퍼 모듈은, 상기 예비 세정 영역에서 기판의 상기 예비 세정 공정이 행해지고 있으면, 상기 연마 파트에서 상기 연마 공정이 완료된 상기 기판을 수용하도록 상기 연마 파트에 마련된 제1버퍼모듈을 포함한다.
이에 따라, 연마 공정이 완료된 기판이 예비 세정 영역에서 곧바로 예비 세정을 할 수 없는 상태에서는 기판을 제1버퍼모듈에 위치시키는 것에 의하여, 기판을 파지한 상태로 이동하면서 연마 공정을 행하는 캐리어 헤드는 곧바로 새로운 기판을 공급받아 쉼없이 연마 공정을 행할 수 있게 된다. 이를 통해, 연마 파트에서의 연마 공정은 연속적으로 행해질 수 있게 되어 공정 효율이 향상된다.
여기서, 상기 제1버퍼 모듈은 적치시키는 거치대가 다수 마련되어 다수의 기판을 수용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 연마 파트는 캐리어 헤드가 상기 기판을 파지한 상태로 이동하면서 연마 정반 상에서 상기 연마 공정을 행하도록 구성되고, 상기 제1버퍼 모듈은 상기 캐리어 헤드가 이동하는 경로와 상기 예비 세정 영역의 사이에 배치되어, 캐리어 헤드로부터 기판을 제1버퍼모듈에 거치시키기 위하여 이동하는 거리를 짧게 단축할 수 있다.
그리고, 상기 제1버퍼모듈은 상기 캐리어 헤드의 이동 경로와 상기 예비 세정 영역의 사이를 왕래 가능하게 구성되어, 연마 공정이 종료된 기판을 파지하고 있는 캐리어 헤드의 하측으로 제1버퍼모듈이 이동하여, 캐리어 헤드로부터 기판을 곧바로 받아 수용 거치시킴에 따라, 캐리어 헤드의 이동 경로를 단축할 수 있다.
특히, 상기 거치대는 상하 방향의 성분으로 순환하도록 구성되어, 상기 제1버퍼모듈은 순환하는 상기 거치대 중 어느 하나가 상측에 위치한 상태에서 상기 캐리어 헤드로부터 기판을 수용하여 적치시킴으로써, 캐리어 헤드로부터 기판을 제1버퍼모듈에 안착시키는 공정이 매우 짧은 시간에 추가적인 이동 길이나 이동 시간을 소요하지 않고 짧은 시간 내에 효율적으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 처리 효율이 향상되는 것은 본 출원인이 출원한 대한민국 특허출원 제2014-173576호에 개시된 바와 같이 하나의 레이아웃으로 다양한 연마 공정을 행하는 경우에 보다 두드러진다. 이를 위하여, 본 출원인이 출원한 대한민국 특허출원 제2014-173576호에 기재된 내용은 본 명세서에 포함된다. 즉, 연마 파트에서 연마 공정이 종료되어 캐리어 헤드에 의해 이송되는 기판의 공급 주기는 어떠한 연마 공정을 거치는지에 따라 달라지므로, 하나의 연마 파트로부터 불균일한 시간 간격으로 연마 공정이 종료된 기판에 대해서도, 처리 공정의 쉼 없이 연속적으로 기판의 공정을 이어나갈 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 예비 세정 영역에서는 연마 공정이 완료된 상기 기판이 언로딩되어 상기 예비 세정이 진행되거나 상기 버퍼모듈에서 대기중인 상기 기판에 대해 예비 세정이 진행될 수 있다.
기판에 대한 세정을 수행함에 있어서, 기판이 언로딩되는 예비 세정 영역에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 예비 세정한 후, 세정 파트에서 기판의 본 세정 공정이 진행되도록 하는 것에 의하여, 기판에 잔존하는 이물질을 효과적으로 제거하고, 기판의 세정 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 기존 설비의 레이아웃(layout)을 변경하거나 추가하지 않고, 연마 파트에 마련되어 기판이 언로딩되는 예비 세정 영역에서 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 본 세정 공정을 진행하기 전에, 기판을 별도의 세정 영역으로 이송하여 예비 세정을 진행한 후 다시 세정 파트로 이송하는 것도 가능하지만, 이 경우 언로딩 영역에 언로딩된 기판을 별도의 세정 영역으로 이송한 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 예비 세정 영역에 언로딩한 후 세정 파트로 이송하는 공정 순서를 그대로 유지하되, 기판이 언로딩되는 예비 세정 영역에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 예비 세정하는 것에 의하여, 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가하지 않고도, 공정 효율의 저하없이 본 세정 공정이 진행되기 전에 기판에 잔존하는 이물질을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 세정 공정 전에 예비 세정 영역에서 수행되는 예비 공정을 통해, 기판에 고착되지 않은 상태로 잔존하는 이물질을 최대한 많이 제거할 수 있기 때문에, 본 세정 공정에 의한 세정 효과를 높일 수 있고, 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 예비 세정 영역에서의 예비 세정은 기판의 표면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부와, 기판의 표면에 스팀을 분사하는 스팀 분사부와, 기판의 표면에 이종 유체를 분사하는 이종 유체 분사부, 기판의 표면에 회전 접촉되는 세정 브러쉬와, 기판의 표면에 진동 에너지를 공급하는 메가소닉 발생기 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.
아울러, 예비 세정 영역에서 세정액 분사부, 이종 스팀 분사부, 및 이종 유체 분사부 중 적어도 어느 하나는 오실레이션 가능하게 제공될 수 있다. 이와 같은 구조는 세정액, 스팀, 이종 유체가 기판의 표면에 오실레이션 분사될 수 있게 함으로써, 세정액, 스팀, 이종 유체에 의한 세정 효율을 극대화하고, 세정액, 스팀, 이종 유체가의 사용량을 보다 낮출 수 있게 한다. 또한, 이와 같은 방식은, 세정액, 스팀, 이종 유체에 의한 세정력(타격력 포함)에 의해 기판 표면의 표면으로부터 이물질이 분리됨과 아울러, 분리된 이물질을 쓸어내 기판의 바깥으로 배출시키는 효과를 얻을 수 있게 한다.
예비 세정 영역에서 예비 세정이 수행되는 동안, 예비 세정 영역의 예비 세정 처리 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단유닛이 제공될 수 있다. 차단유닛은 예비 세정 영역의 예비 세정 처리 공간을 그 이외의 공간과 차단되게 함으로써, 예비 세정에 사용되는 케미컬 및 세정액 등이 연마 공정이 이루어지는 기판에 유입되는 것을 원천적으로 차단하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 연마 파트 영역과 세정 파트 영역을 선택적으로 차단하는 차단유닛이 제공될 수 있다. 차단유닛은 연마 파트 영역에서 발생된 연마물질 및 이물질이 세정 파트 영역으로 유입되는 것을 원척적으로 차단하여 세정 파트 영역이 보다 깨끗한 처리 환경을 유지할 수 있게 하며, 특히, 예비 세정 처리 공간에서 사용되는 케미컬이 연마 파트로 부유하여 이동할 경우에는 기판의 불균일한 연마가 행해질 우려가 있으므로, 연마 파트에 위치한 예비 세정 영역에서 케미칼을 이용한 세정이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 세정 파트 영역에 비해 연마 파트 영역에서는 비교적 많은 이물질이 발생하며, 연마 파트 영역에서 발생한 이물질이 세정 파트 영역으로 유입되면 이물질에 의한 세정 오류 또는 세정 저하 현상이 발생할 수 있다. 이에 개폐부재는 차단유닛은 연마 파트 영역과 세정 파트 영역의 경계를 전체적으로 차단함으로써, 연마 파트 영역에서 발생된 연마물질 및 이물질이 세정 파트 영역으로 유입되는 것을 원척적으로 차단시켜 세정 파트 영역에서 수행되는 세정 공정의 세정 효율을 높일 수 있게 한다.
또한, 연마 파트는, 복수개의 제1연마정반이 배치된 제1연마영역과, 제1연마영역을 마주하며 복수개의 제2연마정반이 배치된 제2연마영역과, 제1연마영역과 제2연마영역의 사이에 배치되며 연마 파트에 마련된 로딩 영역에 로딩된 기판을 이송하는 기판이송라인을 포함하고, 로딩 영역에 로딩된 기판은 기판이송라인을 따라 이송되어 제1연마영역 또는 제2연마영역에서 연마된 후, 예비 세정 영역에 언로딩된다.
이와 같이, 본 발명은 기판을 기판이송라인을 따라 먼저 이송하고, 기판이 제1연마영역 또는 제2연마영역에서 연마된 후, 곧바로 예비 세정 영역에 언로딩되게 하는 것에 의하여, 연마가 완료된 기판의 습식(wet) 상태를 유지하기 위한 별도의 분사장치를 배제하고, 워터마크의 발생을 방지할 수 있다.
다시 말해서, 기판을 제1연마영역 또는 제2연마영역에서 먼저 연마하고, 연마가 완료된 기판을 기판이송라인을 따라 이송한 후 예비 세정 영역에서 언로딩하는 것도 가능하나, 기판이 연마된 후 이송되는 구조에서는, 연마가 완료된 기판이 기판이송라인을 따라 이송되는 도중에 건조되며 워터마크가 발생하거나, 기판의 실장 부품이 손상되는 문제점이 있기 때문에, 불가피하게 기판이송라인 상에는 기판의 습식 상태(젖은 상태)를 유지하기 위한 별도의 분사장치 또는 습식 베스(wetting bath)가 구비되어야 한다. 하지만, 본 발명에서는 제1연마영역과 제2연마영역의 사이 센터에 구비된 기판이송라인을 통해 기판을 먼저 이송하고, 제1연마영역 또는 제2연마영역에서 기판을 연마한 후, 연마가 완료된 기판을 곧바로 예비 세정 영역에 언로딩하기 때문에, 기판을 적시는 설비를 별도로 마련하지 않더라도 연마 공정이 완료된 기판이 건조되는 것을 방지할 수 있고, 건조에 의한 기판 실장 부품의 손상 및 워터 마크에 의한 불량을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
세정 파트는 기판의 표면에 잔류하는 유기물 및 여타 다른 이물질을 제거하기 위한 세정을 효과적으로 수행할 수 있도록, 기판의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행하는 접촉식 세정유닛, 및 기판의 표면에 물리적으로 비접촉되며 세정을 수행하는 비접촉식 세정유닛 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 접촉식 세정유닛은 기판에 표면에 물리적으로 직접 접촉하며 비교적 크기가 크거나 기판에 표면에 강하게 달라붙은 이물질을 제거할 수 있고, 비접촉식 세정유닛은 기판에 유체를 분사하여 비접촉 방식으로 기판에 잔존하는 미세한 이물질을 제거할 수 있다.
보다 구체적으로, 접촉식 세정유닛에는 세정 브러쉬, 케미컬 공급부가 구비될 수 있고, 비접촉식 세정유닛은 세정 유체 분사부(세정액 분사부, 스팀 분사부, 이종 유체 분사부), 이소프로필 알콜 분사부, 메가소닉 발생기 중 적어도 어느 하나를 이용하여 기판을 세정할 수 있다.
또한, 본 발명은 연마 파트에 구비된 기판이 로딩되는 로딩 영역에서 예비 세정 영역으로 이동 가능하게 구비되며 기판을 로딩 영역에서 수취하여 예비 세정 영역으로 이송하는 반전유닛을 포함할 수 있고, 기판은 반전유닛에 지지된 상태로 예비 세정 영역에서 예비 세정될 수 있다.
따라서, 연마 파트에서 연마 공정이 종료된 상기 기판은, 상기 연마 파트에서 상기 기판을 이송하는 캐리어 헤드로부터 상기 기판이 상기 버퍼 모듈에 이송된 이후에 상기 반전 유닛으로 이송하는 제1모드와; 상기 연마 파트에서 상기 기판을 이송하는 캐리어 헤드로부터 상기 반전 유닛으로 직접 이송하는 제2모드; 중 어느 하나에 의하여 상기 기판이 상기 반전 유닛으로 이송될 수 있다.
특히, 이송 유닛(예를 들어, 캐리어 헤드)의 이동 경로 상에 형성되는 기판의 로딩 영역에서 기판이 반전유닛에 수취된 후 예비 세정 영역으로 이송되도록 하는 것에 의하여, 이송 유닛이 예비 세정 영역까지 이동할 필요없이 로딩 영역까지만 이동하면 되기 때문에, 이송 유닛의 이동 경로를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 반전유닛은, 로딩 영역에서 예비 세정 영역으로 이동하는 가동 어셈블리와, 가동 어셈블리에 반전(turning) 회전 가능하게 연결되는 회전 어셈블리와, 회전 어셈블리에 연결되며 기판을 그립하는 그립 어셈블리를 포함한다.
다르게는, 반전유닛을 예비 세정 영역에 고정 설치하고, 반전유닛이 예비 세정 영역에서 기판을 수취하여 반전시키도록 구성하는 것도 가능하다.
아울러, 예비 세정 영역에서의 예비 세정은 기판이 반전유닛에 의해 지지된 상태로 수행되도록 하는 것에 의하여, 예비 세정 영역에서 예비 세정을 진행하는 동안 기판이 움직이지 않도록 수행되는 기판의 지지 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 예비 세정 영역에서 별도의 지지수단(거치수단)에 의해 기판을 지지하여 예비 세정을 진행하는 것도 가능하지만, 예비 세정과 관계없이 필연적으로 수행되는 기판의 반전 공정 중에 기판이 지지되도록 하는 것에 의하여, 기판을 지지하는 과정을 간소화하고, 전체적인 공정을 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
일 예로, 예비 세정 영역에서의 예비 세정은 반전유닛에 의해 기판이 반전 회전된 상태(연마면이 상부를 향하도록 반전된 상태)에서 진행되거나, 반전유닛에 의해 기판이 수직하게 배치된 상태로 진행되거나, 기판이 반전유닛에 의해 반전되기 전에(기판의 연마면이 하부를 향하도록 배치된 상태) 기판이 반전유닛에 의해 지지된 상태에서 진행될 수 있다.
그리고, 세정 파트는 상하 방향을 따라 적층되게 배치되며 기판에 대한 세정을 개별적으로 수행하는 복수개의 세정유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이, 복수개의 세정유닛을 적층되게 배치하는 것에 의하여, 세정 파트의 풋프린트(footprint)를 저감시키고, 공간효율성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 복수개의 세정유닛이 상하 방향을 따라 적층된다 함은, 복수개의 세정유닛이 2층 구조 또는 3층 구조 이상으로 적층되게 배치되는 것으로 정의된다.
일 예로, 세정유닛은, 상하 방향을 따라 적층되게 배치되며 기판의 표면에 물리적으로 접촉되며 기판에 대한 세정을 개별적으로 수행하는 복수개의 접촉식 세정유닛과, 상하 방향을 따라 적층되게 배치되며 기판의 표면에 물리적으로 비접촉되며 기판에 대한 세정을 개별적으로 수행하는 복수개의 비접촉식 세정유닛을 포함한다. 경우에 따라서는 접촉식 세정유닛과 비접촉식 세정유닛 중 어느 하나만을 적층 구조로 제공하는 것도 가능하다.
아울러, 세정 파트에는 복수개의 세정유닛 중 어느 하나에서 복수개의 세정유닛 중 다른 하나로 기판을 이송시키는 이송유닛이 구비되며, 기판은 이송유닛에 의해 세정 파트 내에서 이송된다.
따라서, 상기 버퍼 모듈은, 상기 복수개의 세정 유닛 중 어느 하나인 제1세정유닛에서 기판의 세정 공정이 행해지고 있으면, 상기 제1세정유닛으로 공급될 예정인 기판을 수용하도록 상기 세정 파트에 마련된 제2버퍼모듈을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이를 통해, 복수개의 세정 유닛의 세정 시간 편차만큼 세정 유닛에서 기판을 보유하고 있지 않고, 각 세정 유닛에서 세정 공정이 종료된 기판을 제2버퍼모듈에 위치시키고, 각 세정 유닛에서는 쉼없이 연속하여 세정 공정을 진행할 수 있다.
특히, 상기 적층된 복수개의 세정 유닛은, 하나의 풋프린트 영역에 상하 방향으로 적층된 접촉식 세정유닛과; 또 다른 하나의 풋프린트 영역에 상하 방향으로 적층된 비접촉식 세정유닛을; 포함하여 구성될 수 있다. 대체로 접촉식 세정 유닛과 접촉식 세정 유닛에서 세정에 소요되는 처리 시간은 편차가 발생하게 된다.
따라서, 상기 제2버퍼모듈은 상기 비접촉식 세정유닛과 상기 접촉식 세정유닛의 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제2버퍼모듈은 각 세정 유닛의 사이에 배치될 수도 있고, 제1버퍼모듈과 마찬가지로 이동 가능하게 설치될 수도 있다. 그리고, 상기 제2버퍼모듈은 상기 비접촉식 세정유닛과 상기 접촉식 세정유닛 중 어느 하나가 차지하고 있는 풋프린트 영역에 적층 배치되어, 별도의 면적을 차지하지 않으면서 기판을 적치시킬 수도 있다.
또한, 상기 제2버퍼 모듈은 적치시키는 거치대가 다수 마련되어 다수의 기판을 수용할 수 있다.
이 때, 기판은 세정 파트에 정의되는 다양한 세정 경로를 따라 세정될 수 있다. 여기서, 기판의 세정 경로라 함은, 기판이 세정 파트에서 세정되는 순서 또는 기판이 이송되며 세정되는 경로로 이해된다.
보다 구체적으로, 기판은 세정 파트에서 복수개의 세정유닛 중 적어도 어느 하나를 거치는 세정 경로를 따라 세정되도록 구성된다. 바람직하게 기판의 세정 경로가 복수개의 접촉식 세정유닛 중 적어도 어느 하나와, 복수개의 비접촉식 세정유닛 중 적어도 어느 하나를 거치도록 구성하는 것에 의하여, 기판의 세정 효율을 높일 수 있다.
다르게는, 복수개의 세정유닛 중 미리 설정된 적어도 어느 하나를 기판의 세정 경로에서 제외(skip)함으로써, 세정 경로를 최단화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 복수개의 세정유닛 중 미리 설정된 적어도 어느 하나가 기판의 세정 경로에서 제외된다 함은, 세정파트에서 기판이 제외된 특정 세정유닛을 거치지 않고 세정되는 것으로 이해된다.
각 경우마다, 제2버퍼모듈은 복수개의 세정 유닛에서 세정 공정이 종료되어 그 다음 공정(세정 공정을 포함한다)을 행하기 위하여 대기할 필요가 있는 기판을 적치시킨다.
아울러, 세정파트를 구성하는 복수개의 세정유닛은 각 세정 공간을 그 이외의 공간과 독립적으로 차단하는 차단유닛을 포함할 수 있다. 이를 통해, 기판의 세정시 발생된 흄(fume)이 인접한 다른 세정유닛의 세정 공간으로 유입됨에 따른 세정 오류 및 세정 저하를 방지하는 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, 기판의 처리 공정 효율을 향상시켜 연속적으로 쉼 없이 각 처리 공정이 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기판이 언로딩되는 예비 세정 영역에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 예비 세정한 후, 세정 파트에서 기판의 본 세정 공정이 진행되도록 하는 것에 의하여, 기판에 잔존하는 이물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 기판의 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 연마 공정이 완료된 기판을 세정 파트로 이송하여 본 세정 공정을 진행하기 전에, 기판을 별도의 세정 영역으로 이송하여 예비 세정을 진행한 후 다시 세정 파트로 이송하는 것도 가능하지만, 이 경우 언로딩 영역에 언로딩된 기판을 별도의 세정 영역으로 이송한 후 다시 세정 파트로 이송해야 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 발명에 따르면 연마 공정이 완료된 기판을 예비 세정 영역에 언로딩한 후 세정 파트로 이송하는 공정 순서를 그대로 유지하되, 기판이 언로딩되는 예비 세정 영역에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 예비 세정하는 것에 의하여, 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가하지 않고도, 공정 효율의 저하없이 본 세정 공정이 진행되기 전에 기판에 잔존하는 이물질을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면 기존 설비의 레이아웃을 변경하거나 추가하지 않고, 기판이 언로딩되는 예비 세정 영역에서 기판을 예비 세정하는 것에 의하여, 공정 효율을 저하시키기 않고, 세정 공정 전에 기판에 잔존하는 이물질을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 세정 공정이 진행되기 전에 기판이 언로딩되거나 는 예비 세정 영역에서 기판에 잔존하는 이물질을 일차적으로 제거하면서도, 캐리어 헤드의 이동 거리와 이동 시간을 추가로 소요하지 않고서도, 연속적인 기판의 연마 공정에 캐리어 헤드를 투입할 수 있어 단위 시간당 연마 공정을 처리할 수 있는 기판의 개수를 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 레이아웃으로 여러개의 연마 공정을 행하여 연마 종료되는 기판의 공급 주기가 달라지더라도, 연속적으로 쉼 없이 예비 세정 공정을 거쳐 본 세정 공정으로 투입되는 공정을 구현하여 공정 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 세정 파트를 구성하는 복수개의 세정유닛을 적층되게 다층 구조로 배치하는 것에 의하여, 세정 파트의 풋프린트(footprint)를 저감시키고, 공간효율성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 캐리어 헤드에 의하여 운반되는 기판이 아암이나 그립퍼 등이 없이도 버퍼 모듈에 직접 적치할 수 있는 구조를 구현함에 따라, 기판의 언로딩에 소요되는 시간을 단축하여 전체 공정 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 하나의 레이아웃으로 다양한 연마 공정이 행해지고 예비 세정 공정과 다단계의 세정 공정을 행하는 과정에서, 각 처리 공정에 소요되는 시간 차이에도 대기 시간을 최소화하여 연속적으로 쉼없는 처리 공정이 행해져 공정 효율을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 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 기판 처리 시스템을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 기판 거치부와 세정 유체 분사부를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 세정액 분사부를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 이종 유체 분사부를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 이종 유체 분사부의 다른예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 이종 유체 분사부의 오실레이션 기능을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 스팀 분사부를 도시한 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 이종 유체 분사부의 또 다른예를 도시한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 세정 브러쉬를 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 메가소닉 발생부를 도시한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 접촉식 세정유닛의 제1세정 브러쉬를 도시한 도면,
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 접촉식 세정유닛의 이물질 제거부를 설명하기 위한 도면,
도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 접촉식 세정유닛의 가압부재를 도시한 도면,
도 17은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 접촉식 세정유닛의 마찰력 조절부를 설명하기 위한 도면,
도 18은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 접촉식 세정유닛의 수직하중 조절부를 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 접촉식 세정유닛의 제2세정 브러쉬를 도시한 도면,
도 20은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 제1버퍼 모듈의 구성을 도시한 도면,
도 21은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 제1버퍼모듈의 거치대에 캐리어 헤드로부터 기판이 안착되는 구성을 도시한 도면,
도 22는 도 2의 기판 처리 시스템의 반전 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 23은 도 2의 기판 처리 시스템에 의한 반전 유닛의 작동을 설명하기 위한 도면,
도 24는 도 2의 기판 처리 시스템의 예비 세정 영역과 세정 파트의 정면부를 도시한 도면,
도 25는 도 2의 기판 처리 시스템의 제2버퍼모듈을 도시한 도면,
도 26 내지 도 28은 도 2의 기판 처리 시스템의 세정 파트의 세정 공정을 도시한 도면,
도 29 는 도 2의 기판 처리 시스템의 차단 유닛의 팩킹부재를 설명하기 위한 도면,
도 30 내지 도 33은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 비접촉식 세정유닛의 거치대 및 회수 용기의 구조 및 작동구조를 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 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 시스템(1)은, 기판에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하는 연마 파트(100)와, 연마 파트(100)에 마련되며 연마 공정이 완료된 기판(10)에 대해 예비 세정(pre-cleaning)이 진행되는 예비 세정 영역(P1)과, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정된 기판을 세정하는 세정 파트(300)와, 연마 파트(100)와 세정 파트(300) 중 어느 하나 이상에 설치되어 기판을 위치시켜 그 다음 공정까지 대기하는 공간을 제공하는 버퍼 모듈(B)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 제공되며, 각 연마 정반(110)의 상면에는 연마 패드가 부착된다. 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 수행된다.
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.
일 예로, 연마 파트(100)는, 복수개의 제1연마정반(110)이 배치된 제1연마영역(101)과, 제1마영역을 마주하며 복수개의 제2연마정반(110')이 배치된 제2연마영역(102)과, 제1연마영역(101)과 제2연마영역(102)의 사이에 배치되며 연마 파트(100)에 마련된 로딩 영역(P2)에 로딩된 기판(10)을 이송하는 기판이송라인(104)을 포함하고, 로딩 영역(P2)에 로딩된 기판(10)은 기판이송라인(104)을 따라 이송되어 제1연마영역(101) 또는 제2연마영역(102)에서 연마된 후, 예비 세정 영역(P1)에 언로딩된다.
기판이송라인(104)은 제1연마영역(101)과 제2연마영역(102)의 사이 센터에 구비되어, 로딩 영역(P2)에 로딩된 기판(10)이 기판이송라인(104)을 따라 이송된 후 제1연마영역(101) 또는 제2연마영역(102)으로 진입될 수 있게 한다.
이와 같이, 본 발명은 기판(10)을 기판이송라인(104)을 따라 먼저 이송하고, 기판(10)이 제1연마영역(101) 또는 제2연마영역(102)에서 연마된 후, 곧바로 예비 세정 영역(P1)에 언로딩되게 하는 것에 의하여, 연마가 완료된 기판(10)의 습식(wet) 상태를 유지하기 위한 별도의 분사장치를 배제하고, 워터마크의 발생을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 기판을 제1연마영역 또는 제2연마영역에서 먼저 연마하고, 연마가 완료된 기판을 기판이송라인을 따라 이송한 후 예비 세정 영역에서 언로딩하는 것도 가능하나, 기판이 연마된 후 이송되는 구조(도 26 참조)에서는, 연마가 완료된 기판이 기판이송라인을 따라 이송되는 도중에 건조되며 워터마크가 발생하거나, 기판의 실장 부품이 손상되는 문제점이 있기 때문에, 불가피하게 기판이송라인 상에는 기판의 습식 상태(젖은 상태)를 유지하기 위한 별도의 분사장치 또는 습식 베스(wetting bath)가 구비되어야 한다. 하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 제1연마영역(101)과 제2연마영역(102)의 사이 센터에 구비된 기판이송라인(104)을 통해 기판(10)을 먼저 이송하고, 제1연마영역(101) 또는 제2연마영역(102)에서 기판(10)을 연마한 후, 연마가 완료된 기판(10)을 곧바로 예비 세정 영역(P1)에 언로딩하기 때문에, 기판(10)을 적시는 설비를 별도로 마련하지 않더라도 연마 공정이 완료된 기판(10)이 건조되는 것을 방지할 수 있고, 건조에 의한 기판 실장 부품의 손상 및 워터 마크에 의한 불량을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 연마파트(100)에는 연마파트(100)의 로딩 영역에 진입된 기판(10)을 연마 정반(110)으로 이송하는 이송유닛과, 이송유닛이 로딩 영역에서 기판(10)을 로딩하기 전에 이송유닛의 로딩면을 세척하는 세척유닛이 제공될 수 있다.
이송유닛으로서는 캐리어 헤드(120)가 사용될 수 있으며, 세척유닛은 캐리어 헤드(120)가 기판(10)을 로딩하기 전에 로딩면이 미리 세척될 수 있게 함으로써, 캐리어 헤드(120)의 로딩면(저면)에 잔존할 수 있는 이물질에 의해 기판(10)이 연마되기 전에 오염되거나 손상되는 것을 방지할 수 있게 한다. 아울러, 세척유닛은 연마 파트(100)의 로딩 영역에 기판(100)이 로딩되는 동안에는 로딩을 방해하지 않는 위치로 배치되어 있다가, 로딩 영역에 기판(100)이 로딩된 이후에는 로딩 영역으로 이동하도록 제공될 수 있다.
세척유닛은 이송유닛(예를 들어, 캐리어 헤드)의 로딩면을 세척 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 세척유닛의 구조 및 세척 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 일례로 본 출원인이 공동출원하여 특허등록된 대한민국 등록특허공보 제10-1130888호에 개시된 바와 같이, 연마파트에서 기판(10)의 연마면은 하부를 향해 배치되기 때문에 세척유닛은 상하 방향을 따라 상부로 세척수를 분사 가능한 복수개의 세척수 노즐을 포함할 수 있다. 바람직하게 세척유닛은 이송유닛의 하부에 배치된 상태에서 이송유닛의 중심을 기준으로 회전 가능하게 제공될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 예비 세정 영역(P1)은 연마 파트(100)의 영역 상에 마련되어 연마 공정이 완료된 기판(10)이 언로딩되며, 언로딩된 기판(10)에 대해 예비 세정(pre-cleaning)이 진행되도록 구비된다.
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 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.
이와 같이, 예비 세정 영역(P1)에서 연마 공정이 완료된 기판(10)이 언로딩되는 것과 함께 예비 세정이 행해지는 것에 의하여, 예비 세정을 진행하기 위한 별도의 공간을 추가적으로 마련할 필요가 없으므로, 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 오염도의 증가를 낮출 수 있다.
보다 바람직하게는, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정이 수행되는 동안 예비 세정 영역(P1)의 예비 세정 처리 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단유닛이 제공될 수 있다. 여기서, 예비 세정 영역(P1)의 예비 세정 처리 공간이라 함은, 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 있다. 이하에서는 도3을 참조하여, 차단유닛이 기판(10)의 주변을 감싸도록 제공되며 독립적인 예비 세정 처리 공간을 제공하는 케이싱(210)과, 케이싱(210)의 출입구를 개폐하는 개폐부재(212)를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
일 예로, 케이싱(210)은 상단부에 출입구가 형성된 대략 사각 박스 형태로 제공될 수 있으며, 개폐부재(212)는 통상의 구동부(214)(예를 들어, 모터 및 동력 전달부재의 조합)에 의해 직선 이동하며 케이싱(210)의 출입구를 개폐하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 케이싱의 측벽부에 출입구를 형성하고, 개폐부재가 상하 방향을 따라 이동하며 출입구를 개폐하도록 구성하는 것도 가능하다.
아울러, 예비 세정 영역(P1)에는 상부에 기판(10)이 수평하게 안착되고 케이싱(210)의 내부에 회전축(221)을 중심으로 회전 가능하게 제공되는 기판거치부(220)를 포함할 수 있다.
참고로, 본 발명에서 기판거치부(220)라 함은, 기판(10)이 언로딩될 수 있으며, 예비 세정이 진행되는 동안에는 기판(10)이 배치된 상태를 유지시킬 수 있는 거치수단으로 이해될 수 있다.
일 예로, 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 상단부에 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(210)과 기판거치부(220)의 사이에는 기판 거치부(220)의 회전에 따른 원심력으로 기판(10)으로부터 비산되는 세정액이 주변으로 튀는 것을 막아주는 커버부재(226)가 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 기판거치부가 거치핀이나 가장자리 거치부없이 단순한 플레이트 형태로 형성되는 것도 가능하다.
예비 세정 영역(P1)에서의 예비 세정은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 세정 방식으로 진행될 수 있다.
일 예로, 예비 세정 영역(P1)에는 기판의 표면에 세정 유체를 분사하여 예비 세정을 수행하는 세정 유체 분사부(201)가 제공될 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 4를 참조하면, 세정 유체 분사부(201)는 예비 세정 영역(P1)에 구비되며, 기판(10)의 표면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부(230)를 포함할 수 있다.
세정액 분사부(230)는 요구되는 조건에 따라 다양한 세정액을 기판(10)의 표면에 분사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 세정액 분사부(230)는 SC1(Standard Clean-1, APM), 암모니아, 황산, 과산화수소, 순수(DIW) 중 적어도 어느 하나를 분사하도록 구성될 수 있다. 특히, 본 발명에서는 예비 세정 영역(P1)의 예비 세정 처리 공간이 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공되기 때문에 세정액으로서 SC1와 같은 케미컬(chemical)을 사용하는 것이 가능하고, 연마 파트에 배치되는 예비 세정 영역(P1)으로부터 케미컬이 연마 파트로 비산하여 연마 공정을 저해하는 것을 방지하면서도, 케미컬을 이용한 예비 세정에 의하여 기판(10)의 표면에 존재하는 유기물 일부를 후술할 메인 세정 공정 이전에 미리 제거하는 것이 가능하다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 세정 유체 분사부(201)는 예비 세정 영역(P1)에 구비되며, 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, 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 5를 참조하면, 이종 유체 분사부(240)는 독립적으로 제공되는 제1유체 분사노즐(241) 및 제2유체 분사노즐(242)을 포함할 수 있으며, 제1유체 분사노즐 및 제2유체 분사노즐에서는 제1유체 및 제2유체가 서로 분리된 상태로 기판(10)의 표면에 분사될 수 있다.
이종 유체 분사부(240)의 다른 예로서, 도 6을 참조하면, 이종 유체 분사부(240)는 제1유체가 공급되는 제1유체 통로(241'), 제2유체가 공급되는 제2유체 통로(242')와, 제1유체 및 제2유체가 혼합되어 분사되는 혼합 분사 통로(243')를 포함할 수 있으며, 혼합 분사 통로(243')에서는 제1유체 및 제2유체가 서로 혼합된 상태로 기판(10)의 표면에 고속으로 분사될 수 있다.
이종 유체 분사부(240)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)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.
또한, 세정액 분사부(230) 및 이종 유체 분사부(240)에서 분사되는 세정액 및/또는 이종 유체는 기판(10)의 표면에 존재하는 이물질을 충분한 타격력으로 타격할 수 있도록 고압으로 분사되는 것이 바람직하다.
아울러, 도 7을 참조하면, 세정액 분사부(230) 및 이종 유체 분사부(240) 중 적어도 어느 하나는 기판(10)의 표면에 대해 오실레이션(oscillation) 가능하게 제공되어, 세정액 및/또는 이종 유체를 기판(10)의 표면에 오실레이션 분사(oscillation spray)하도록 구성될 수 있다.
세정액 분사부(230) 및 이종 유체 분사부(240) 중 적어도 어느 하나는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 오실레이션 가능하게 제공될 수 있다. 이하에서는 세정액 분사부(230) 및 이종 유체 분사부(240)를 왕복 스윙(swing) 회전시킴으로써, 세정액 및/또는 이종 유체가 기판(10)의 표면에 오실레이션 분사될 수 있도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 이와 같은 구조는 세정액 및/또는 이종 유체가 기판(10)의 표면에 오실레이션 분사될 수 있게 함으로써, 세정액 및/또는 이종 유체에 의한 세정 효율을 극대화하고, 세정액 및/또는 이종 유체의 사용량을 보다 낮출 수 있게 한다. 또한, 이와 같은 방식은, 세정액 및/또는 이종 유체에 의한 세정력(타격력 포함)에 의해 기판(10) 표면의 표면으로부터 이물질이 분리됨과 아울러, 분리된 이물질을 쓸어내 기판(10)의 바깥으로 배출시키는 효과를 얻을 수 있게 한다.
또한, 도 8을 참조하면, 세정 유체 분사부(201)는 예비 세정 영역(P1)에 구비되며, 기판(10)의 표면에 스팀발생부(252)로부터 발생된 스팀을 분사하는 스팀 분사부(250)를 포함할 수 있다.
특히, 스팀 분사부(250)로부터 분사되는 스팀은 기판(10)의 표면에 존재하는 유기물을 제거하는데 효과적이다. 참고로, 스팀 분사부(250)는 스팀에 의한 유기물 제거 효율을 보장하면서 기판(10)의 손상을 방지할 수 있는 온도로 스팀을 분사하도록 구성될 수 있다. 바람직하게 스팀 분사부(250)는 60℃~120℃의 온도로 스팀을 분사할 수 있다.
세정액 분사부(230) 및 이종 유체 분사부(240)와 마찬가지로, 스팀 분사부(250) 역시 기판(10)의 표면에 대해 오실레이션 가능하게 제공되어, 스팀을 기판(10)의 표면에 오실레이션 분사하도록 구성될 수 있다.(도 7 참조)
도 9 및 도 10을 참조하면, 세정 유체 분사부(201)는 예비 세정 영역(P1)에 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 공급부와, 기판(10)의 표면에 유체를 분사하는 유체 분사부를 포함할 수 있다.
유체분사부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 유체를 분사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 유체 분사부는 기상 유체 및 액상 유체 중 적어도 어느 하나를 분사하도록 구성될 수 있다. 이하에서는 이종 유체 분사부가 드라이아이스 입자와 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.
유체분사부는 드라이아이스 입자(262a)와 유체를 혼합하여 분사 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 유체분사부는 기상 유체가 공급되는 기상 유체 공급 통로(261)와, 드라이아이스가 공급되는 드라이아이스 공급 통로(262)와, 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 제1지점(X1)에서 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, 40bar 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.
또한, 드라이아이스와 유체를 함께 분사하는 이종 유체 분사부(260) 역시 역시 기판(10)의 표면에 대해 오실레이션 가능하게 제공되어, 드라이아이스 및 유체를 기판(10)의 표면에 오실레이션 분사하도록 구성될 수 있다.(도 7 참조)
아울러, 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.
도 11을 참조하면, 예비 세정 영역(P1)에는 기판(10)의 표면에 회전 접촉되는 세정 브러쉬(280)가 구비될 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 브러쉬(280)와 기판(10)의 접촉 부위에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급부(230)를 포함할 수 있다.
케미컬 공급부(230)는 기판(10) 또는 세정 브러쉬(280) 중 적어도 어느 하나에 케미컬을 분사하도록 구성될 수 있으며, 세정 브러쉬(280)에 분사되는 케미컬의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 바람직하게 미세한 유기물의 제거 효율을 높일 수 있도록, 세정 브러쉬(280)에 분사되는 케미컬로서는 SC1(Standard Clean-1, APM) 및 불산(HF) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 세정 브러쉬(280)와 기판의 접촉 부위에 케미컬 대신 순수(또는 다른 세정액)가 분사되거나, 캐미컬 및 순수가 함께 분사되도록 구성하는 것도 가능하다.
도 12를 참조하면, 예비 세정 영역(P1)에는 기판(10)의 표면에 진동 에너지를 공급하는 메가소닉 발생기(270)가 구비될 수 있다.
메가소닉 발생기(270)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판(10)의 표면에 진동 에너지(예를 들어, 고주파 진동 에너지 또는 저주파 진동 에너지)를 공급할 수 있다. 이하에서는 메가소닉 발생기(270)가 세정액 분사부(230)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 분리될 수 있도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 메가소닉 발생기가 기판에 직접 진동 에너지를 공급하도록 구성되는 것도 가능하다.
또한, 진동의 주파수 대역에 따라 제거되는 파티클(이물질)의 크기가 달라질 수 있으므로, 메가소닉 발생기(270)는 파티클의 크기에 따라 선택적으로 주파수 대역을 다르게 조절하는 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 않는 문제를 해결하고, 기판(10)의 표면에 초음파 진동이 균일하게 인가된 세정액을 제공할 수 있게 한다.
한편, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정된 기판(10)은 통상의 이송 아암(미도시)에 의해 후술할 세정 파트(300)로 이송될 수 있다. 이송 아암은 예비 세정 영역(P1)과 세정 파트(예를 들어, 후술할 접촉식 세정유닛)를 왕복 이동 가능하게 제공되어, 예비 세정된 기판(10)을 세정 파트(300)로 이송하는 용도로만 사용될 수 있다. 참고로, 예비 세정 영역(P1)과 세정 파트(300)에서 각각 서로 다른 기판(10)이 동시에 세정되는 동안에는, 이송 아암이 예비 세정 영역(P1)과 세정 파트(300)의 사이에 제공되는 도피영역 상에 일시적으로 대기할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 기판 처리 시스템(1)에는 버퍼 모듈(B1, B2; B)이 설치되며, 연마 파트(100)의 예비 세정 영역(P1)과 웨이퍼 캐리어(120)의 순환 경로의 사이에는 제1버퍼모듈(B1)이 배치된다.
연마 파트(100)에서 연마 공정이 완료되어 캐리어 헤드(120)에 파지되어 있는 기판(10)은 예비 세정 영역(P1)으로 공급되어 예비 세정이 행해진 다음에 세정 파트(300)로 이송되어 메인 세정 공정이 행해진다. 이 때, 연마 파트(100)에서 행해지는 연마 공정은 연마층의 재료에 따라 공정 시간에 편차가 발생되며, 이에 의하여 연마 파트에서 연마 종료된 기판(10)이 예비 세정 영역(P1)으로 공급되는 시간에 차이가 생길 수 있다.
이로 인하여, 연마 파트(100)에서 연마 공정을 마친 기판(10)이 예비 세정 영역(P1)으로 이송하고자 할 때에, 예비 세정 영역(P1)에서 다른 기판의 예비 세정 공정이 행해지고 있는 경우에는, 상기 제1버퍼모듈(B1)은 웨이퍼 캐리어(120)로부터 기판(10)을 공급받아 적치시키는 제1모드가 행해진다.
도 20을 참조하면, 제1버퍼모듈(B1)은 기판(10)을 위치시키는 다수의 거치대(901)가 구비되어 있고, 회전 구동부(903)를 중심으로 방사상으로 뻗은 연결 부재(905)에 거치대(901)를 힌지 연결하여, 거치대(901)의 수평 상태를 유지하면서 거치대(901)를 순환하는 형태로 회전(903a) 가능하게 설치된다.
그리고, 제1버퍼모듈(B1)의 각각의 거치대(901)에는 기판(10)의 안착 여부를 감지하는 감지 센서(909)가 설치되어, 기판(10)이 거치대(901)에 거치되면 순수 공급구(908)로부터 순수(910)를 공급하여, 거치대(901)에 거치된 기판(10)의 젖음 상태를 유지한다. 도면에는 순수 공급구(908)가 상측에서 기판(10)을 향하여 순수(910)를 공급하는 구성이 예시되어 있지만, 순수 공급구는 기판(10)의 하측에서 상방을 향하여 순수(910)를 공급하는 형태로 함께 또는 별개로 배치될 수도 있다. 이를 통해, 기판(10)의 연마면이 상측과 하측 중 어느 방향을 향하고 있더라도, 기판(10) 연마면의 젖음 상태를 유지하여 연마 공정 중에 연마면에 묻은 이물질이 건조되면서 연마면에 고착되는 것을 방지하고, 동시에 기판(10)의 성질에 따라 건조하게 되면 손상되는 것도 방지할 수 있다.
무엇보다도, 제1버퍼모듈(B1)은 다수의 거치대(901)가 상하 방향 성분을 갖도록 회전 순환이 가능하게 구성됨에 따라, 어느 거치대(901)라도 최상측에 위치하는 것이 가능해진다. 따라서, 도 21에 도시된 바와 같이, 기판(10)을 거치시키고자 하는 거치대(901)를 상측 위치로 회전(903a)시킨 상태에서, 가이드 레일(120R)을 따라 캐리어 헤드(120)를 운반하는 스핀들(120x)이 제1버퍼모듈(B1)의 상측에 위치하고, 캐리어 헤드(120)에서 파지하고 있던 기판(10)을 놓는 것에 의하여 기판(10)은 기판을 집어 이동하는 이동 수단(예를 들어, 이송 아암이나 이송 로봇)이 없더라도 캐리어 헤드(120)로부터 기판(10)을 거치대(901)에 곧바로 거치시키는 것이 가능해진다.
이와 함께, 제1버퍼모듈(B1)은 구동부(M)에 의하여 캐리어 헤드(120)의 순환 경로와 예비 세정 영역(P1)의 사이에 설치된 정해진 경로를 따라 왕복 이동(900d)하도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 캐리어 헤드(120)는 기판의 연마 공정을 위하여 순환 경로(도2의 화살표 경로)로부터 이탈하지 않더라도, 제1버퍼모듈(B1)이 캐리어 헤드(120)의 순환 경로의 하측으로 이동하면, 캐리어 헤드(120)가 제1버퍼모듈(B1)의 상측에서 기판(10)을 하방 낙하시키면 되므로, 캐리어 헤드(120)의 이동 경로 및 이동 시간을 추가로 소요하지 않더라도 캐리어 헤드(120)의 기판(10)을 제1버퍼모듈(B1)로 옮긴 후, 캐리어 헤드(120)는 로딩 유닛(20)에서 새로운 기판을 공급받아 즉시 연마 공정을 시작할 수 있다.
도면에 예시된 구성은 제1버퍼모듈(B1)이 다수의 거치대를 회전하는 형태로 순환하도록 구성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 자동차 주차 타워와 유사한 형태이거나 그 밖의 다양한 형태로, 다수의 거치대를 구비한 구성에 대해서도 제1버퍼모듈(B1)로 적용될 수 있다.
이렇듯, 본 발명에 따르면, 기판의 연마 공정이 종료되어 기판을 예비 세정 공정에 공급하는 공급 주기가 예비 세정 공정에 소요되는 시간과 일치하지 않더라도, 캐리어 헤드(120)가 쉼없이 연속하여 기판의 연마 공정을 수행할 수 있으므로, 연마 공정의 효율이 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 출원인이 출원한 대한민국 특허출원 제2014-173576호에 개시된 바와 같이, 하나의 레이아웃의 연마 파트에서 다양한 연마 공정을 행하는 경우에는, 연마 파트에서 연마 공정이 종료되어 예비 세정 공정에 공급되는 주기가 일정하지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에서는 예비 세정 영역(P1)의 근처에 제1버퍼모듈(B1)을 구비하는 것에 의하여, 연마 파트로부터 불균일한 시간 간격으로 연마 공정이 종료된 기판에 대해서도 쉼 없이 연속적으로 기판의 처리 공정을 이어나갈 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도2에 도시된 연마 파트(100)에서는 2개의 순환 경로를 따라 기판이 이동하는 데, 2개의 연마 순환 경로에서 행해지는 연마 공정은 서로 다른 연마 공정일 수 있다. 이 경우에는, 상, 하로 배치된 예비 세정 영역(P1)으로 기판(10)이 공급됨에 있어서, 기판 로딩용 이송 장치를 이용하여 상측에서 연마 공정이 완료된 기판(10)이 하측의 예비 세정 영역(P2)에 공급될 수도 있고, 반대로 기판 로딩용 이송 장치를 이용하여 하측에서 연마 공정이 완료된 기판(10)이 상측의 예비 세정 영역(P2)에 공급될 수도 있다. 이와 같이, 2개의 연마 순환 경로에서 행해지는 연마 공정에서 연마 종료되는 데까지 소요되는 연마 시간이 편차가 생기므로, 그 시간 편차만큼 무작정 대기하지 않고, 상하측에 배치된 예비 세정 영역(P2) 중 어느 하나로 선택적으로 공급함으로써 예비 세정 공정을 마치고 메인 세정 공정이 행해지는 세정 파트(300)로 공급하는 시간을 단축할 수 있다.
즉, 상하측에 배치된 예비 세정 영역(P1)으로 공급되는 기판(10)의 공급 주기가 불규칙적이더라도, 제1버퍼모듈(B1)에서 잉여 공급되는 기판(10)을 수용하였다가, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정 공정이던 기판이 메인 세정 공정을 위하여 세정 파트(300)로 이송하고 나면, 곧바로 제1버퍼모듈(B1)에서 기판(10)이 예비 세정 영역(P1)으로 공급되는 제1모드가 행해지므로, 연마 파트에서 서로 다른 연마 공정을 거침에 따른 연마 종료된 기판의 공급 주기의 편차에도, 공정의 효율을 극대화할 수 있다. 이 때, 연마 공정을 종료한 기판(10)을 파지하고 있던 캐리어 헤드는, 상,하측에 각각 배치된 제1버퍼모듈(B1) 중에 기판이 적치되어 있는 개수가 적은 제1버퍼모듈로 기판(10)을 공급하여 적치시킴으로써, 서로 다른 연마 공정이 하나의 설비(1)에서 행해지더라도, 기판(10)의 연속적인 처리 공정이 행해지는 이점을 얻을 수 있다.
그리고, 제1버퍼모듈(B1)로부터 예비 세정 영역(P1)으로 기판(10)이 공급되는 것은 로봇 아암과 같은 설비를 이용하여 행해질 수도 있지만, 도22 및 도23에 도시된 반전 유닛(140)에 의해 이송될 수 있다. 제1버퍼모듈(B1)로부터 예비 세정 영역(P1)으로 반전 유닛(140)에 의해 이송되면서, 기판(10)은 반전 유닛(140)에 의하여 180도 뒤집히게 되고, 180도 뒤집혀 연마면이 상측을 향하는 자세로 예비 세정 영역(P1)에 공급된다.
한편, 연마 파트(100)의 상, 하측에서 각각 연마 공정이 종료된 기판(10)은, 예비 세정 영역(P1)에서 다른 기판의 예비 세정 공정이 행해지지 않고 있는 경우에는, 캐리어 헤드(120)에 파지되어 있던 기판(10)은 제1버퍼모듈(B1)을 거치지 않고 캐리어 헤드(120)로부터 예비 세정 영역(P1)으로 직접 공급되는 제2모드가 행해진다.
이 경우에는, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 캐리어 헤드(120)로부터 기판(10)이 반전 유닛(140)으로 이송되고, 기판(10)은 반전 유닛(140)에 의하여 180도 뒤집힌 상태로 연마면이 상측을 향하는 자세로 예비 세정 영역(P1)에 공급된다. 즉, 반전 유닛(140)의 그립 어셈블리(148)는 제1버퍼모듈(B1)의 상측이나 일측에 배치되어 캐리어 헤드(120)의 순환 경로와 예비 세정 영역(P1)의 사이를 왕래(140d)한다.
따라서, 예비 세정 영역(P1)이 빈 상태이어서 연마 공정을 마친 기판의 예비 세정을 즉시 할 수 있는 경우에는, 이동 가능한 반전 유닛(140)이 캐리어 헤드(120)로부터 기판(10)을 수취 받아 예비 세정 영역(P1)으로 기판(10)을 이동한다. 경우에 따라서는, 반전 유닛(140)에 기판이 수취된 상태에서 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정될 수도 있다.
반전유닛(140)은 화학 기계적 연마 공정을 마친 기판(10)이 세정 파트(300)로 공급되기 전에 기판(10)의 연마면(polishing surface)이 반대 방향으로 반전될 수 있게 한다.
참고로, 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 반전시킨다.
이를 위하여, 반전유닛(140)은, 로딩 영역(P2)에서 예비 세정 영역(P1)으로 이동하는 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 포함여 구성된다. 가동 어셈블리(144)는 연마 파트(10)에서 기판(10)이 로딩되는 로딩 영역(P2)에서 기판(10)이 언로딩되는 예비 세정 영역(P1)으로 이동 가능하게 제공된다.
기판(10)의 로딩 영역(P2)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 바람직하게 캐리어 헤드(120)의 이동 경로를 단축할 수 있도록 로딩 영역(P2)은 이송유닛(예를 들어, 캐리어 헤드)의 이동 경로(예를 들어, 순환 경로) 상에 제공될 수 있다.
즉, 기판의 예비 세정 영역이 캐리어 헤드의 이동 경로 외측에 제공될 경우에는, 캐리어 헤드가 이동 경로를 따라 이동한 후, 추가적으로 이동 경로 외측에 제공되는 기판의 예비 세정 영역까지 다시 이동해야 하기 때문에, 불가피하게 캐리어 헤드의 이동 경로가 증가하는 문제점이 있다. 하지만, 반전 유닛(140)에 의해 기판(10)을 수취하는 구조에서는, 캐리어 헤드(120)가 예비 세정 영역(P1)까지 이동할 필요없이 이동 경로만을 이동하면 되기 때문에, 캐리어 헤드(120)의 이동 경로를 순환 경로 이외에 추가할 필요가 없다.
가동 어셈블리(144)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 예비 세정 영역(P1)에 접근 및 이격 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로, 가동 어셈블리(144)는 로딩 영역(P2)에서 예비 세정 영역(P1)(또는 예비 세정 영역에서 로딩 영역)으로 직선 이동 가능하게 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 가동 어셈블리가 일 지점을 기준으로 회전하며 로딩 영역에서 예비 세정 영역으로 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.
가동 어셈블리(144)는 구동 어셈블리(142)에 의한 구동력에 의해 로딩 영역에서 예비 세정 영역(P1)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 가동 어셈블리(144)는 구동 어셈블리(142)에 의한 구동력에 의해 로딩 영역(P2)에서 예비 세정 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 기판(10)을 그립하도록 구성되며, 그립 어셈블리(148)는 가동 어셈블리(144)에 의해 선택적으로 캐리어 헤드의 순환 경로와 예비 세정 영역(P1)의 사이를 왕복 이동할 수 있다. 바람직하게 그립 어셈블리(148)는 기판(10)의 화학 기계적 연마 공정 중(또는 기판의 로딩 중)에는 캐리어 헤드(120)의 이동 경로로부터 벗어난 예비 세정 영역(P1)으로 도피될 수 있고, 화학 기계적 연마 공정을 마친 기판(10)을 수취할 시에만 캐리어 헤드(120)의 순환 경로로 접근한다. 도면에 도시되지 않았지만, 그립 어셈블리(148)는 캐리어 헤드(120)로부터 기판(10)을 직접 수취할 수 있도록 그립부에 기판 저면 가장자리를 지지하는 지지부가 마련될 수 있다. 그리고, 그립 어셈블리(148)가 180도 회전한 상태에서 기판(10)을 안정되게 파지한 상태를 유지하기 위하여, 기판(10)의 가장자리 표면에 흡입압을 인가하는 흡입공이 형성될 수 있다.
또한, 가동 어셈블리(144)에는 회전 어셈블리(148)가 반전(turning) 회전 가능하게 연결되며, 그립 어셈블리(148)는 회전 어셈블리(148)에 연결되어, 회전 어셈블리(148)에 의해 선택적으로 가동 어셈블리(144)에 대해 반전 회전할 수 있다.
회전 어셈블리(148)는 통상의 회전축 및 구동수단을 이용하여 구성될 수 있으며, 회전 어셈블리(148)의 구조 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 경우에 따라서는 그립 어셈블리가 가동 어셈블리 상에 고정되고, 가동 어셈블리가 구동 어셈블리에 반전 회전 가능하도록 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.
한편, 예비 세정 영역(P1)에서의 예비 세정은 기판(10)이 반전유닛(140)에 의해 지지된 상태로 수행될 수 있다. 다시 말하면, 반전유닛(140)은 기판(10)을 반전 회전시키는 역할을 함과 동시에, 기판을 거치시키는 거치부의 역할을 함께 할 수 있다.
이와 같이, 예비 세정 영역(P1)에서의 예비 세정이 기판(10)이 반전유닛(140)에 의해 지지된 상태로 수행되도록 하는 것에 의하여, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정을 진행하는 동안 기판이 움직이지 않도록 수행되는 기판의 지지 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 예비 세정 영역에서 별도의 지지수단(거치수단)에 의해 기판(10)을 지지하여 예비 세정을 진행하는 것도 가능하지만, 예비 세정과 관계없이 필연적으로 수행되는 기판의 반전 공정 중에 기판이 지지되도록 하는 것에 의하여, 기판을 지지하는 과정을 간소화하고, 전체적인 공정을 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
일 예로, 예비 세정 영역(P1)에서의 예비 세정은 반전유닛(140)에 의해 기판(10)이 반전 회전된 상태(연마면이 상부를 향하도록 반전된 상태)에서 진행될 수 있다.
다른 일 예로, 예비 세정 영역(P1)에서의 예비 세정은 반전유닛(140)에 의해 기판(10)이 수직하게 배치된 상태로 수행될 수 있다. 이와 같이 기판을 수직하게 배치된 상태로 예비 세정을 진행하는 것에 의하여, 예비 세정시 사용된 세정액 또는 케미컬과 같은 세정 유체가 기판(10)의 표면에 잔류하지 않고 보다 빠르고 쉽게 배출되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는 기판이 반전유닛(140)에 의해 반전되기 전에(기판의 연마면이 하측을 향하도록 배치된 상태), 기판이 반전유닛(140)에 의해 지지된 상태에서 예비 세정을 진행하는 것도 가능하다.
아울러, 기판(10)이 반전유닛(140)에 의해 지지된 상태에서의 예비 세정이라 함은, 기판의 표면에 케미컬, 순수(DIW), 스팀, 이종 유체 등과 같은 세정 유체를 분사하는 방식과, 기판의 표면에 세정 브러쉬를 회전 접촉시키는 방식과, 기판의 표면에 진동 에너지를 공급하는 방식을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
또 다시 도 2를 참조하면, 세정 파트(300)는 연마 파트(100)의 인접한 측부에 제공되며, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정된 기판(10)의 표면에 잔류하는 이물질을 세정하기 위해 제공된다.
도24에 도시된 바와 같이, 상기 세정 파트(300)는 적층 구조로 제공되는 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504)을 포함하여 요구되는 조건에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 여기서, 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504)이 상하 방향을 따라 적층된다 함은, 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504)이 2층 구조 또는 3층 구조 이상으로 적층되게 배치되는 것으로 정의한다.
예를 들어, 세정유닛(402, 404, 502, 504)은, 상하 방향을 따라 적층되게 배치되며 기판의 표면에 물리적으로 접촉되며 기판(10)에 대한 세정을 개별적으로 수행하는 복수개의 접촉식 세정유닛(402, 404)과, 상하 방향을 따라 적층되게 배치되며 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉되며 기판(10)에 대한 세정을 개별적으로 수행하는 복수개의 비접촉식 세정유닛(502, 504)을 포함한다. 이하에서는 2개의 접촉식 세정유닛(402, 404)과 2개의 비접촉식 세정유닛(502, 504)이 각각 2층 구조로 배치된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 접촉식 세정유닛과 비접촉식 세정유닛 중 어느 하나만을 적층 구조로 제공하는 것도 가능하다.
아울러, 세정 파트(300)에는 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504) 중 어느 하나에서 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504) 중 다른 하나로 기판(100)을 이송시키는 이송유닛(310)이 구비되며, 기판(10)은 이송유닛(310)에 의해 세정 파트(300) 내에서 이송될 수 있다.
이송유닛(310)은 상하 방향을 따라 이동 가능한 통상의 로봇 아암이 사용될 수 있으며, 이송유닛(310)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
참고로, 본 발명에서 세정 파트(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 메인 세정 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, 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 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.
상기 접촉식 세정유닛(400)은 기판(10)의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 접촉식 세정유닛(400)이 제1접촉식 세정유닛(402) 및 제2접촉식 세정유닛(404)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
도 13을 참조하면, 일 예로, 제1접촉식 세정유닛(402)은 기판(10)의 표면에 회전하며 접촉되는 제1세정 브러쉬(410)를 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로, 예비 세정된 기판(10)은 통상의 스핀들(미도시)에 의해 회전하는 상태에서 회전하는 한 쌍의 제1세정 브러쉬(410)에 의해 세정될 수 있다. 경우에 따라서는 기판이 회전하지 않고 고정된 상태로 제1세정 브러쉬에 의해 세정되도록 구성하는 것도 가능하다. 다르게는 기판의 하나의 판면(예를 들어, 연마면)에 대해서만 단 하나의 제1세정 브러쉬가 세정을 수행하는 것이 가능하다.
제1세정 브러쉬(410)는 기판(10)의 표면에 마찰 접촉 가능한 통상의 소재(예를 들어, 다공성 소재의 폴리 비닐 알코올)로 이루어진 브러쉬로 사용될 수 있다. 아울러, 제1세정 브러쉬(410)의 표면에는 브러쉬의 접촉 특성을 향상시키기 위한 복수개의 세정 돌기가 형성되는 것이 가능하다. 물론, 경우에 따라서는 세정 돌기가 없는 브러쉬를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 제1세정 브러쉬(410)에 의한 세정이 수행되는 동안에는 제1세정 브러쉬(410)와 기판(10)의 마찰 접촉에 의한 세정 효과를 높일 수 있도록, 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 접촉하는 동안 제1세정 브러쉬(410)와 기판(10)의 접촉 부위에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급부(420)를 포함할 수 있다.
케미컬 공급부(420)는 기판(10) 또는 제1세정 브러쉬(410) 중 적어도 어느 하나에 케미컬을 분사하도록 구성될 수 있으며, 제1세정 브러쉬(410)에 분사되는 케미컬의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 바람직하게 미세한 유기물의 제거 효율을 높일 수 있도록, 제1세정 브러쉬(410)에 분사되는 케미컬로서는 SC1(Standard Clean-1, APM), 황산 및 불산(HF) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 제1세정 브러쉬와 기판의 접촉 부위에 케미컬 대신 순수가 분사되거나, 캐미컬 및 순수가 함께 분사되도록 구성하는 것도 가능하다.
한편, 제1세정 브러쉬(410)의 마찰 접촉 세정에 의해 기판(10)으로부터 분리된 이물질이 제1세정 브러쉬(410)에 부착되면, 기판(10)이 재오염되거나 세정 효율이 저하될 수 있고, 제1세정 브러쉬(410)에 부착된 이물질에 의해 기판(10)의 손상이 발생될 수 있는 소지가 있다.
이를 해결하기 위하여, 제1세정 브러쉬(410)의 표면에 부착된 이물질을 제거하기 위한 이물질 제거부(430)가 제공될 수 있다.
이물질 제거부(430)는 제1세정 브러쉬(410)의 표면에 부착된 이물질을 제거 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 이물질 제거부(430)의 구조 및 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 도 14를 참조하면, 이물질 제거부(430)는 제1세정 브러쉬(410)의 외표면에 접촉 가능하게 제공되는 접촉부재(432)와, 접촉부재(432)에 초음파를 인가하는 초음파 발생부(434)를 포함할 수 있다.
접촉부재(432)는 제1세정 브러쉬(410)의 외표면에 접촉 가능한 다양한 구조 및 형태로 제공될 수 있다. 여기서, 접촉부재(432)는 제1세정 브러쉬(410)의 길이에 대응하는 길이를 갖는 바(bar) 또는 로드 형태로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 접촉부재가 원호형 단면을 갖는 구조로 형성되거나, 접촉부재가 표면에 접촉돌기가 갖는 구조로 제공되는 것이 가능하다.
초음파 발생부(434)는 접촉부재(432)에 초음파를 인가하여 접촉부재(432)의 표면에 진동 에너지를 공급될 수 있게 한다. 초음파 발생부(434)로서는 초음파를 발생 가능한 통상의 초음파 발생수단이 사용될 수 있다.
초음파 발생부(434)에 의해 접촉부재(432)의 표면은 진동될 수 있고, 이에 따라 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)으로부터 분리된 이물질은 제1세정 브러쉬(410)의 표면에 부착되지 않고 진동하는 접촉부재(432)가 접촉됨에 따라 제1세정 브러쉬(410)의 표면으로부터 분리될 수 있다. 경우에 따라서는 접촉부재에 의해 제1세정 브러쉬로부터 분리된 이물질이 별도의 수거통 또는 흡입수단에 의해 수거되도록 구성하는 것도 가능하다.
다른 실시예로서, 도 15를 참조하면, 이물질 제거부(430)는 제1세정 브러쉬(410)의 내부에서 외부 방향을 향해 액상 유체를 분사하는 유체분사부(432')와, 유체분사부(432')로부터 분사되는 액상 유체에 초음파를 인가하는 초음파 발생부(434')를 포함할 수 있다.
유체분사부(432')는 제1세정 브러쉬(410)의 내부에서 외부 방향을 향해 액상 유체를 분사 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 유체분사부(432')는 액상 유체를 공급하는 유체공급유로(432a')와, 유체공급유로(432a')에 연결되며 제1세정 브러쉬(410)의 길이 방향을 따라 제1세정 브러쉬(410)의 내부에 배치되는 유체분사관(432b')을 포함할 수 있으며, 유체분사관(432b')의 표면에는 방사상으로 복수개의 분사홀(432c')이 형성된다. 유체공급유로(432a')으로부터 공급된 액상 유체는 유체분사관(432b')을 따라 제1세정 브러쉬(410)의 내부에 축방향으로 이송될 수 있고, 유체분사관(432b')으로 공급된 액상 유체는 유체공급유로(432a')의 공급 압력 및 제1세정 브러쉬(410)의 회전력에 의해 분사홀(432c')을 통해 분사될 수 있다. 초음파 발생부(434')는 유체분사부(432')로부터 분사되는 액상 유체에 초음파를 인가하기 위해 제공되며, 초음파 발생부(434')로서는 초음파를 발생 가능한 통상의 초음파 발생수단이 사용될 수 있다.
이물질 제거부(430)의 유체분사부(432')로부터 분사 가능한 액상 유체로서는 액상 상태를 갖는 통상의 유체가 사용될 수 있으며, 액상 유체의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 이물질 제거부(430)의 유체분사부(432')는 순수(DIW)를 분사할 수 있다.
유체분사부(432') 및 초음파 발생부(434')에 의해 제1세정 브러쉬(410)의 내부에서는 외부 방향(예를 들어, 제1세정 브러쉬의 반경 방향)을 향해 진동 에너지를 갖는 액상 유체가 분사될 수 있고, 이에 따라 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)으로부터 분리된 이물질은 제1세정 브러쉬(410)의 표면에 부착되지 않고 진동 에너지를 갖는 액상 유체와 함께 제1세정 브러쉬(410)의 표면으로부터 분리될 수 있다.
또한, 도 16을 참조하면, 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 비접촉 상태에서 제1세정 브러쉬(410)의 표면을 가압하기 위한 가압부재(440)가 제공될 수 있다.
여기서, 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 비접촉 상태라 함은, 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)가 접촉하지 않도록 이격되게 배치된 상태로 이해될 수 있다. 예를 들어, 제1세정 브러쉬(410)에서 세정된 기판(10)은 다음 공정으로 이송될 수 있고, 제1세정 브러쉬(410)의 세정 영역에는 세정되기 위한 또 다른 기판(10)이 이송될 수 있으며, 이와 같이 기판(10)이 이송되는 동안에는 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 대해 비접촉 상태로 배치된다.
제1세정 브러쉬(410)에 의한 세정 공정 중에는 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)의 표면에 접촉되며 제1세정 브러쉬(410)의 표면이 가압(또는 압축)된 상태로 세정이 이루어지게 되며, 제1세정 브러쉬(410)의 회전 속도 및 마찰력 등의 브러쉬 세정 조건은 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 접촉된 상태(가압된 상태)를 기준으로 설정될 수 있다.
그러나, 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 대해 비접촉 상태로 배치되는 동안에는, 케미컬 및 세정액 등이 제1세정 브러쉬(410)로부터 탈수됨에 따라 압축되었던 제1세정 브러쉬(410)의 표면이 복원(또는 원상태에 가깝게 팽창)될 수 있다. 이와 같이, 제1세정 브러쉬(410)의 표면이 복원된 상태에서 또 다른 기판(10)을 세정하게 되면, 제1세정 브러쉬(410)에 의한 마찰력 및 가압력이 달라지기 때문에 제1세정 브러쉬(410)에 의한 세정 효과가 각 기판(10)에 대해 균일하게 유지되기 어려운 문제가 있다.
이를 위해, 가압부재(440)는 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 비접촉 상태에서 제1세정 브러쉬(410)의 표면을 가압함으로써, 제1세정 브러쉬(410)에 의한 세정 효과가 균일하게 유지될 수 있게 한다. 바람직하게 가압부재(440)는 제1세정 브러쉬(410)의 표면이 기판(10)의 표면에 접촉된 상태로 가압되는 구간에 대응되게 제1세정 브러쉬(410)의 표면을 가압하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제1세정 브러쉬(410)는 기판(10)에 대한 접촉 및 비접촉 상태에서 모두 동일한 조건으로 표면이 가압될 수 있기 때문에, 제1세정 브러쉬(410)에 의한 각 기판(10)의 세정 효과를 균일하게 유지할 수 있다.
가압부재(440)는 제1세정 브러쉬(410)의 표면을 가압 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 가압부재(440)는 제1세정 브러쉬(410)의 길이에 대응하는 길이를 갖는 바(bar) 또는 로드 형태로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 가압부재가 원호형 단면을 갖는 구조로 형성되거나, 제1세정 브러쉬의 전체 표면을 덮는 구조로 형성되는 것이 가능하다.
한편, 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)이 세정되는 동안, 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력은 기판(10)의 세정 효과에 큰 영향을 미치기 때문에 기판(10)의 세정 효과를 균일하게 유지하기 위해서는 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력이 균일하게 유지될 수 있어야 한다. 이를 위해, 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력을 조절하는 마찰력 조절부(450)가 제공될 수 있다.
마찰력 조절부(450)는 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력을 조절 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 바람직하게 마찰력 조절부(450)는 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력을 제1세정 브러쉬(410)에 의한 세정 공정이 이루어지는 동안 실시간으로 조절하도록 구성될 수 있다.
일 예로, 도 17을 참조하면, 마찰력 조절부(450)는, 제1세정 브러쉬(410)의 회전축에 연결되는 연결부재(452), 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력에 따른 연결부재(452)의 변위를 감지하는 감지부(454)와, 감지부(454)에서 감지된 결과에 따라 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)를 이동시키는 브러쉬 이동부(456)를 포함할 수 있다.
연결부재(452)는 제1세정 브러쉬(410)의 회전축에 일체로 연결되며, 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력(Ff) 변화에 따라 제1세정 브러쉬(410)에 수평 방향 변위가 발생되면 연결부재(452)에도 동일한 변위가 발생할 수 있다.
감지부(454)는 연결부재(452)의 변위를 감지 가능한 다양한 수단이 사용될 수 있다. 일 예로, 감지부(454)로서는 통상의 로드셀이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 여타 다른 통상의 센싱수단을 이용하여 연결부재의 변위를 감지하는 것이 가능하다.
브러쉬 이동부(456)는 감지부(454)에서 감지된 결과에 따라 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)를 이동시켜 마찰력을 조절할 수 있다. 가령, 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력(Ff)이 기설정된 조건보다 크면 브러쉬 이동부(456)는 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)가 이격되는 방향으로 제1세정 브러쉬(410)를 이동시킬 수 있고, 반대로, 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 마찰력(Ff)이 기설정된 조건보다 작으면 브러쉬 이동부(456)는 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)가 접근되는 방향으로 제1세정 브러쉬(410)를 이동시킬 수 있다.
브러쉬 이동부(456)는 제1세정 브러쉬(410)를 기판(10)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시킬 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 브러쉬 이동부(456)의 구조 및 이동 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 브러쉬 이동부(456)는 구동모터의 구동력에 회전하는 리드스크류 및 리드스크류를 따라 이동하는 가이드부재를 포함할 수 있다.
또한, 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)이 세정되는 동안, 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)에 작용하는 수직하중은 기판(10)의 세정 효과에 큰 영향(예를 들어, 수직하중이 높아지면 마찰력이 커짐)을 미치기 때문에 기판(10)의 세정 효과를 균일하게 유지하기 위해서는 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)에 작용하는 수직하중이 균일하게 유지될 수 있어야 한다. 이를 위해, 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)에 작용하는 수직하중을 조절하는 수직하중 조절부(460)가 제공될 수 있다.
수직하중 조절부(460)는 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)에 작용하는 수직하중을 조절 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 바람직하게 수직하중 조절부(460)는 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)에 작용하는 수직하중을 실시간으로 조절하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 18을 참조하면, 수직하중 조절부(460)는, 제1세정 브러쉬(410)의 회전축에 수직하게 연결되는 수직연결부재(462)와, 세정 브러쉬와 기판(10)의 접촉에 의해 수직연결부재(462)에 작용하는 수직하중에 따른 수직연결부재(462)의 변위를 감지하는 감지부(464)와, 감지부(464)에서 감지된 결과에 따라 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)를 이동시키는 브러쉬 이동부(466)를 포함할 수 있다.
수직연결부재(462)는 중력 방향을 따라 수직하게 배치되도록 제1세정 브러쉬(410)의 회전축에 일체로 연결되며, 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 접촉될 시 제1세정 브러쉬(410)에 의해 기판(10)에 작용하는 수직하중(Fn) 변화에 따라 제1세정 브러쉬(410)에 수직 방향 변위가 발생되면 수직연결부재(462)에도 동일한 변위가 발생할 수 있다.
감지부(464)는 수직연결부재(462)와 동일한 수직 선상에 배치되며, 기판(10)에 대한 제1세정 브러쉬(410)의 접촉 및 비접촉 상태에서 수직연결부재(462)에 발생하는 수직 변위를 감지하도록 구성된다.
감지부(464)로서는 수직연결부재(462)의 수직 방향 변위를 감지 가능한 다양한 수단이 사용될 수 있다. 일 예로, 감지부(464)로서는 통상의 로드셀이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 여타 다른 통상의 센싱수단을 이용하여 수직연결부재의 변위를 감지하는 것이 가능하다.
예를 들어, 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 비접촉되면 수직연결부재(462)를 통해 감지부(464)에서 감지된 결과가 'A'이고, 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 접촉될 시 감지부(464)에서 감지된 결과가 'A'보다 작은 'B'로 감지되면, 'A'와 'B'의 차이를 통해 기판(10)에 작용하는 수직하중(Fn)을 산출하는 것이 가능하다. 참고로, 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 비접촉(이격)되면 순수하게 제1세정 브러쉬(410)의 하중('A')을 감지부가 감지할 수 있다. 반면, 제1세정 브러쉬(410)가 기판(10)에 접촉되면 제1세정 브러쉬(410)의 하중이 기판(10)으로 일부 분산될 수 있기 때문에, 감지부에서 감지된 'B'값은 'A'보다 작은 값을 갖게 된다. 따라서, 'A'와 'B'의 차이를 통해 기판(10)에 작용하는 수직하중(Fn)을 산출할 수 있다.
브러쉬 이동부(466)는 감지부(464)에서 감지된 결과에 따라 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)를 이동시켜 기판(10)에 작용하는 수직하중(Fn)을 조절할 수 있다. 가령, 기판(10)에 작용하는 수직하중(Fn)이 기설정된 조건보다 크면 브러쉬 이동부(466)는 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)가 이격되는 방향으로 제1세정 브러쉬(410)를 이동시킬 수 있고, 반대로, 기판(10)에 작용하는 수직하중(Fn)이 기설정된 조건보다 작으면 브러쉬 이동부(466)는 기판(10)에 대해 제1세정 브러쉬(410)가 접근되는 방향으로 제1세정 브러쉬(410)를 이동시킬 수 있다.
브러쉬 이동부(466)는 제1세정 브러쉬(410)를 기판(10)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시킬 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 브러쉬 이동부(466)의 구조 및 이동 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 브러쉬 이동부(466)는 구동모터의 구동력에 회전하는 리드스크류 및 리드스크류를 따라 이동하는 가이드부재를 포함할 수 있다.
한편, 도 19를 참조하면, 제2접촉식 세정유닛(405)는 기판(10)의 표면에 회전하며 접촉되는 제2세정 브러쉬(412)를 포함할 수 있다.
제2세정 브러쉬(412)는 제1세정 브러쉬(410)와 동일 또는 유사한 구조 및 방식으로 기판(10)에 대한 세정을 수행할 수 있다. 경우에 따라서는 접촉식 세정유닛이 제2세정 브러쉬(412)를 배제하고 제1세정 브러쉬만으로 구성되는 것이 가능하다.
아울러, 제2세정 브러쉬(412)에 의한 기판(10)이 세정이 수행되는 동안에도, 이물질 제거부(430), 케미컬 공급부(420), 가압부재(440), 마찰력 조절부(450), 수직하중 조절부(460) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있으며, 제2세정 브러쉬(412)에 의한 세정 공정은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
아울러, 제1세정 브러쉬(410) 및 제2세정 브러쉬(412)는 각각 별도의 차단유닛(도 24의 402, 404 참조)에 의해 제공되는 독립적인 세정 처리 공간에서 각각 세정 공정을 수행할 수 있다.
한편, 제1접촉식 세정유닛(예를 들어, 제1세정 브러쉬)에서 세정 처리된 기판(10)은 통상의 이송 아암에 의해 제2접촉식 세정유닛(예를 들어, 제2세정 브러쉬)으로 이송될 수 있다. 이송 아암은 제1접촉식 세정유닛과 제2접촉식 세정유닛을 왕복 이동 가능하게 제공되어, 제1접촉식 세정유닛에서 세정 처리된 기판(10)을 제2접촉식 세정유닛으로 이송할 수 있다. 참고로, 제1접촉식 세정유닛과 제2접촉식 세정유닛에서 각각 서로 다른 기판(10)이 동시에 세정되는 동안에는, 이송 아암이 제1접촉식 세정유닛과 제2접촉식 세정유닛의 사이에 제공되는 도피영역 상에 일시적으로 대기할 수 있다.
또한, 제2접촉식 세정유닛(예를 들어, 제2세정 브러쉬)에서 세정 처리된 기판(10)은 통상의 이송 아암에 의해 후술할 비접촉식 세정유닛(500)으로 이송될 수 있다. 이송 아암은 제2접촉식 세정유닛과 비접촉식 세정유닛(500)을 왕복 이동 가능하게 제공되어, 제2접촉식 세정유닛에서 세정 처리된 기판(10)을 비접촉식 세정유닛(500)으로 이송할 수 있다. 참고로, 제2접촉식 세정유닛과 비접촉식 세정유닛에서 각각 서로 다른 기판(10)이 동시에 세정되는 동안에는, 이송 아암이 제2접촉식 세정유닛과 비접촉식 세정유닛의 사이에 제공되는 도피영역 상에 일시적으로 대기할 수 있다.
상기 비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉(non-contact)되며 세정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 비접촉식 세정유닛(500)이 제1비접촉식 세정유닛(502) 및 제2비접촉식 세정유닛(504)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 비접촉식 세정유닛이 단 하나의 세정유닛만으로 구성되는 것도 가능하다.
바람직하게, 비접촉식 세정유닛(500)에서 세정이 수행되는 동안 비접촉식 세정유닛(500)의 세정 처리 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단유닛(502, 504)이 제공될 수 있다. 여기서, 비접촉식 세정유닛(500)의 세정 처리 공간이라 함은, 비접촉식 세정유닛(500)에 의해 세정이 이루어지는 공간으로 이해될 수 있으며, 비접촉식 세정유닛(500)의 세정 처리 공간은 차단유닛에 의해 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공될 수 있다.
차단유닛(502, 504)은 외부와 차단된 독립적인 밀폐 공간을 제공 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 차단유닛(502, 504)이 기판(10)의 주변을 감싸도록 제공되며 독립적인 세정 처리 공간을 제공하는 케이싱(502b,..)과, 케이싱(502b)의 출입구를 개폐하는 개폐부재(502a,...)를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
일 예로, 케이싱(502b,...)은 측벽부에 출입구가 형성된 대략 사각 박스 형태로 제공될 수 있으며, 개폐부재(502a,...)는 통상의 구동부(모터 및 동력 전달부재의 조합)에 의해 상하 방향을 따라 직선 이동하며 케이싱(502b,...)의 출입구를 개폐하도록 구성될 수 있다.
아울러, 도 30을 참조하면, 비접촉식 세정유닛(500)은 상부에 기판(10)이 낱장 단위로 거치되고 케이싱(502b)의 내부에 회전축(521)을 중심으로 회전 가능하게 제공되는 거치대(520)와, 거치대(520)의 둘레를 감싸도록 제공되며 기판(10)의 표면으로부터 비산되는 처리유체를 회수하는 회수 용기(530)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 거치대(520)는 상하 방향을 따라 이동 가능하게 제공되며, 회수 용기(530)의 내벽에는 상하 방향을 따라 서로 다른 높이에서 서로 다른 처리유체를 회수하기 위한 복수개의 회수덕트를 형성하는 복수개의 회수컵(532~538)이 형성될 수 있다. 이하에서는 회수 용기(530)가 4개의 회수덕트를 각각 독립적으로 형성하는 4개의 회수컵(532~538)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 회수 용기가 3개 이하 또는 5개 이상의 회수컵을 포함하여 구성되는 것이 가능하다.
이와 같은 구조는, 단일 처리 공간에서 거치대(520)의 높이를 달리함으로써 여러 종류의 케미컬 및/또는 유체 등을 이용하여 다양한 방식으로 기판(10)을 세정할 수 있기 때문에, 기판(10)에 잔존하는 이물질의 제거 효율을 높일 수 있게 한다.
거치대(520)의 상부에는 거치대(520)에 거치된 기판(10)의 상면에 케미컬, 유체, 이종 유체 및 스팀 등을 분사하기 위한 후술할 분사부가 배치될 수 있으며, 기판(10)의 표면으로부터 비산되는 처리유체(기판 표면의 세정 처리에 사용된 유체)는 거치대(520)의 높이에 따라 서로 다른 회수컵(532~538)에 회수될 수 있다. 아울러, 회수컵(532~538)에는 각각 회수된 처리유체를 배출하기 위한 배수로가 개별적으로 연결된다.
비접촉식 세정유닛(500)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 세정을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 30을 참조하면, 비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 적어도 한 종류 이상의 케미컬(chemical)을 분사하는 케미컬 분사부(540)를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 비접촉식 세정유닛(500)의 세정 처리 공간이 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공되기 때문에 세정액으로서 케미컬(chemical)을 사용하는 것이 가능하다.
케미컬 분사부(540)로서는 케미컬을 분사 가능한 통상의 노즐이 사용될 수 있으며, 노즐의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 케미컬을 기판(10)의 표면에 고압으로 균일하게 분사할 수 있는 노즐이 사용될 수 있다.
케미컬 분사부(540)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 케미컬을 기판(10)의 표면에 분사하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 비접촉식 세정유닛(500)의 케미컬 분사부는 유기물 제거에 효과적인 오존불산(O3HF) 및 불산(HF) 중 적어도 어느 하나를 분사할 수 있다. 경우에 따라서는 비접촉식 세정유닛의 케미컬 분사부가 SC1(Standard Clean-1, APM), 암모니아, 황산, 과산화수소 등과 같은 여타 다른 케미컬을 분사하는 것도 가능하다.
또한, 비접촉식 세정유닛(500)의 케미컬 분사부(540)는 예비 세정 영역(P1)에 구비된 케미컬 분사부와 동일 또는 유사한 방식으로 기판(10)의 표면에 대해 오실레이션(oscillation) 가능하게 제공되어, 케미컬을 기판(10)의 표면에 오실레이션 분사(oscillation spray)하도록 구성될 수 있다.(도 7 참조)
참고로, 거치대(520)의 거치 조건(높이)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 비접촉식 세정유닛(500)의 케미컬 분사부(540)에서 케미컬이 분사될 시, 거치대(520)는 최상단에 배치될 수 있고, 기판(10)으로부터 비산되는 처리유체(케미컬)은 제1회수컵(532)을 통해 회수될 수 있다.
도 31를 참조하면, 비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 스팀을 분사하는 스팀 분사부(550)를 포함할 수 있다.
특히, 스팀 분사부(550)로부터 분사되는 스팀은 기판(10)의 표면에 존재하는 유기물을 제거하는데 효과적이다. 참고로, 스팀 분사부(550)는 스팀에 의한 유기물 제거 효율을 보장하면서 기판(10)의 손상을 방지할 수 있는 온도로 스팀을 분사하도록 구성될 수 있다. 바람직하게 스팀 분사부(550)는 60℃~120℃의 온도로 스팀을 분사할 수 있다.
일 예로, 비접촉식 세정유닛(500)의 스팀 분사부(550)에서 스팀이 분사될 시, 거치대(520)는 최상단 바로 첫번째 하단에 배치될 수 있고, 기판(10)으로 비산되는 처리유체는 제2회수컵(534)을 통해 회수될 수 있다.
또한, 비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부(미도시)를 포함할 수 있다.
세정액 분사부는 요구되는 조건에 따라 다양한 세정액을 기판(10)의 표면에 분사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 세정액 분사부는 순수(DIW)와 같은 세정액을 분사하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 케미컬이 분사된 후 순수가 분사되는 과정을 반복적으로 수행하는 것도 가능하다.
또한, 비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 서로 다른 이종(heterogeneity) 유체를 분사하는 이종 유체 분사부(미도시)를 포함할 수 있다.
이종 유체 분사부는 이종 유체를 분사 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 이종 유체 분사부는 제1유체를 공급하는 제1유체 공급부와, 제1유체와 다른 제2유체를 공급하는 제2유체 공급부를 포함할 수 있으며, 제1유체 및 제2유체는 혼합 또는 분리된 상태로 통상의 노즐과 같은 분사수단에 의해 기판의 표면에 분사될 수 있다.
전술한 예비 세정 공정과 유사하게, 이종 유체 분사부는 독립적으로 제공되는 제1유체 분사노즐 및 제2유체 분사노즐을 포함할 수 있으며, 제1유체 분사노즐 및 제2유체 분사노즐에서는 제1유체 및 제2유체가 서로 분리된 상태로 기판(10)의 표면에 분사될 수 있다.(도 5 참조)
또한, 이종 유체 분사부의 다른 실시 형태로서, 이종 유체 분사부는 제1유체가 공급되는 제1유체 통로, 제2유체가 공급되는 제2유체 통로와, 제1유체 및 제2유체가 혼합되어 분사되는 혼합 분사 통로를 포함할 수 있으며, 혼합 분사 통로에서는 제1유체 및 제2유체가 서로 혼합된 상태로 기판(10)의 표면에 고속으로 분사될 수 있다.(도 6 참조)
이종 유체 분사부에서 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 분사부는 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.
케미컬 분사부(540)와 마찬가지로, 세정액 분사부, 스팀 분사부, 이종 유체 분사부 중 적어도 어느 하나는 기판(10)의 표면에 대해 오실레이션 가능하게 제공되어, 세정액, 스팀, 및 이종 유체를 기판(10)의 표면에 오실레이션 분사하도록 구성될 수 있다.(도 7 참조)
또한, 도 30을 참조하면, 비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 서로 다른 이종 유체를 분사하는 이종 유체 분사부(560)를 포함하되, 이종 유체 분사부(560)는 드라이아이스 입자를 공급하는 드라이아이스 공급부와, 기판(10)의 표면에 유체를 분사하는 유체 분사부)를 포함할 수 있다.
유체분사부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 유체를 분사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 유체 분사부는 기상 유체 및 액상 유체 중 적어도 어느 하나를 분사하도록 구성될 수 있다. 이하에서는 이종 유체 분사부(560)가 드라이아이스 입자와 함께 기상 유체를 분사하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 이종 유체 분사부가 드라이아이스 입자와 함께 액상 유체(예를 들어, DIW)를 분사하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 도 33을 참조하면, 비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 이소프로필 알콜(IPA)을 분사하는 이소프로필 알콜 분사부(570)를 포함할 수 있다.
이소프로필 알콜 분사부(570)가 기판(10)의 표면에 이소프로필 알콜을 분사함에 따라 기판(10)의 표면에 건조될 수 있으며, 기판(10)의 세정 공정이 완료될 수 있다.
아울러, 제1비접촉식 세정유닛(502)에서 세정 처리된 기판(10)은 통상의 이송 아암에 의해 제2비접촉식 세정유닛(504)으로 이송될 수 있다. 이송 아암은 제1비접촉식 세정유닛(502)과 제2비접촉식 세정유닛(504)을 왕복 이동 가능하게 제공되어, 제1비접촉식 세정유닛(502)에서 세정 처리된 기판(10)을 제2비접촉식 세정유닛(504)으로 이송할 수 있다. 참고로, 제1비접촉식 세정유닛(502)과 제2비접촉식 세정유닛(504)에서 각각 서로 다른 기판(10)이 동시에 세정되는 동안에는, 이송 아암이 제1비접촉식 세정유닛(502)과 제2비접촉식 세정유닛(504)의 사이에 제공되는 도피영역 상에 일시적으로 대기할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 비접촉식 세정유닛(또는 접촉식 세정유닛)이 단일층 상에 배열된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 비접촉식 세정유닛이 다층 구조로 제공되는 것이 가능하다.
한편, 도 24를 참조하면, 비접촉식 세정유닛(500)은 2층 구조로 제공되며 독립적으로 밀폐된 처리 공간을 제공하는 복수개의 차단유닛(502, 504)을 포함할 수 있으며, 기판(10)은 기설정된 경로를 따라 복수개의 차단유닛(502, 504)을 이동하며 세정될 수 있다. 경우에 따라서는 비접촉식 세정유닛 3층 이상의 구조로 제공되는 것이 가능하며, 차단유닛의 배치 구조 및 배치 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 예비 세정 영역이 단순히 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마 파트 영역과 세정 파트 영역을 선택적으로 차단하는 차단유닛이 제공될 수 있다.
차단유닛은 연마 파트 영역과 세정 파트 영역을 선택적으로 차단 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 차단유닛의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 한정되거나 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 차단유닛은 통상의 좌우 슬라이딩 개폐 방식 또는 상하 셔터 방식으로 구현되는 것이 가능하다.
이와 같은 구조는 연마 파트 영역에서 발생된 연마물질 및 이물질이 세정 파트 영역으로 유입되는 것을 원천적으로 차단하고, 동시에 비접촉식 세정유닛(500)에서 사용되는 케미칼 등이 주변으로 유출되는 것을 원천적으로 차단한다. 이와 같이 함으로써, 세정 파트 영역이 보다 깨끗한 처리 환경을 유지하며, 연마 파트에서도 케미칼 등에 의하여 연마 공정이 불균일하게 행해지는 것을 방지한다.
한편, 기판(10)은 세정 파트(300)에 정의되는 다양한 세정 경로를 따라 세정될 수 있다. 여기서, 기판(10)의 세정 경로라 함은, 기판(10)이 세정 파트(300)에서 세정되는 순서 또는 기판이 이송되며 세정되는 경로로 이해된다.
보다 구체적으로, 기판(10)은 세정 파트(300)에서 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504) 중 적어도 어느 하나를 거치는 세정 경로를 따라 세정되도록 구성된다. 바람직하게 기판(10)의 세정 경로가 복수개의 접촉식 세정유닛(402, 404) 중 적어도 어느 하나와, 복수개의 비접촉식 세정유닛(502, 504) 중 적어도 어느 하나를 거치도록 구성하는 것에 의하여, 기판(10)의 세정 효율을 높일 수 있다.
일 예로, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정된 후 세정파트(300)로 진입된 기판(10)은, 제1접촉식 세정유닛(402), 제1접촉식 세정유닛(404), 제1비접촉식 세정유닛(502)을 순차적으로 거치는 세정 경로를 따라 세정된 후 이송 파트로 이송되어 배출될 수 있다. 이때, 제1접촉식 세정유닛(402)에서 세정된 기판(10)은 이송유닛(310)에 의해 제2접촉식 세정유닛(404)으로 이송될 수 있고, 제2접촉식 세정유닛(404)에서 세정된 기판(10)은 이송유닛(310)에 의해 제1비접촉식 세정유닛(502)으로 이송될 수 있다.
다른 일 예로, 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504) 중 미리 설정된 적어도 어느 하나는 기판(10)의 세정 경로에서 제외(skip)될 수 있다. 여기서, 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504) 중 미리 설정된 적어도 어느 하나가 기판(10)의 세정 경로에서 제외된다 함은, 세정파트에서 기판이 제외된 특정 세정유닛을 거치지 않고 세정되는 것으로 이해된다.
즉, 도26를 참조하면, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정된 후 세정파트(300)로 진입된 기판(10)은, 제1접촉식 세정유닛(402)과 제2접촉식 세정 유닛(40)을 거친 이후에, 제1비접촉식 세정유닛(502)와 제2비접촉식 세정유닛(504) 중 어느 하나만을 거치는 세정 경로(C1, C2)를 따라 세정되고 배출될 수 있다. 이때, 제1접촉식 세정유닛(402)에서 세정된 기판(10)은 이송유닛(310)에 의해 제2접촉식 세정유닛(404)으로 이송될 수 있고, 제2접촉식 세정유닛(404)에서 세정된 기판(10)은 이송유닛(310)에 의해 제2비접촉식 세정유닛(504)으로 이송될 수 있다.
마찬가지로, 도27 및 도28에 도시된 바와 같이, 예비 세정 영역(P1)에서 예비 세정된 후 세정파트(300)로 진입된 기판(10)은, 제1접촉식 세정유닛(402)과 제2접촉식 세정유닛(404) 중 어느 하나를 거치지 않고, 제1접촉식 세정유닛(402)과 제2접촉식 세정유닛(404) 중 다른 하나만을 거친 후, 제1비접촉식 세정유닛(502)과 제2비접촉식 세정유닛(504)을 순차적으로 거치는 세정 경로(C3, C4, C5, C6))를 따라 세정된 후 이송 파트로 이송되어 배출될 수 있다.
이렇듯, 본 발명은 기판의 세정 경로가 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 도면에는, 기판(10)의 세정 경로가 순방향(접촉식 세정유닛→비접촉식 세정유닛)으로 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판의 세정 경로가 역방향(비접촉식 세정유닛→접촉식 세정유닛)으로 구성되는 것도 가능하다. 가령, 예비 세정 영역에서 예비 세정된 후 세정파트로 진입된 기판은, 제2비접촉식 세정유닛에서 먼저 세정된 후, 제1접촉식 세정유닛에서 세정된 다음 이송 파트로 이송되어 배출되는 것도 가능하다.
그리고, 도면에 도시된 비접촉식 세정유닛(500)에서는 하나의 세정 유닛 내에서 여러 종류의 세정액을 이용하여 단계적으로 세정할 수 있으므로, 비접촉식 세정유닛(500)에서의 처리 시간이 접촉식 세정유닛(400)에서의 처리 시간보다 더 오래 소요될 수 있으므로, 접촉식 세정 유닛(402, 404)의 개수가 비접촉식 세정 유닛(502, 504)의 개수보다 더 많게 배치될 수 있다.
한편, 도2에 도시된 바와 같이, 세정 파트(300)에는 그 다음 세정 유닛에서 기판의 세정 공정이 행해지고 있는 경우에, 그 다음 세정 유닛에 공급될 예정인 기판을 수용하는 제2버퍼모듈(B2)이 배치된다.
이에 따라, 복수개의 세정 유닛의 세정 시간 편차만큼 먼저 처리 공정이 종료된 세정 유닛에서 기판을 보유하고 있지 않으며, 각 세정 유닛에서 세정 공정이 종료된 기판은 제2버퍼모듈(B2)로 이동시켜 위치시킨다.
제2버퍼모듈(B2)은 제1버퍼모듈(B1)과 유사한 형태로 구성될 수 있지만, 이송 유닛(310)에 의하여 기판(10)이 세정 유닛(400, 500) 간을 이동하므로, 도23에 도시된 바와 같이, 거치대(911)의 서로에 대한 높이가 변동되는 형태로 조절되지 않게 구성될 수 있다.
즉, 거치 돌기(911a)가 형성된 거치대(911)가 상하 방향으로 다수 배치되어, 세정 유닛(400, 500)에 투입될 예정인 기판(10)이 거치되어 수용될 수 있다. 마찬가지로, 각각의 거치대(911)마다 순수를 공급하는 순수 공급부(918)가 설치되어, 기판(10)에 순수나 세정액을 공급하여 기판(10)의 젖음 상태를 유지한다.
각각의 거치대(911)는 상하 방향으로 연장된 프레임(915)에 고정되며, 바닥 지지대(910)와 함께 다수의 거치대(911)는 구동부(M)에 의하여 상하 방향(910d)으로 이동하여, 이송 유닛(310)이 파지하기 좋은 높이로 기판(10)의 높이를 조절할 수 있다.
제2버퍼모듈(B2)은, 도2에 도시된 바와 같이, 세정 유닛(400, 500)과 다른 풋프린트(footprint) 영역에 배치될 수도 있다. 제2버퍼모듈(B2)이 세정 유닛(400, 500)과 다른 풋프린트 영역에 배치되는 경우에는, 이송 유닛(310)이 기판(10)을 그 다음 세정 유닛으로 이동시키는 데 소요되는 시간을 단축하기 위하여, 제2버퍼모듈(B2)이 세정 유닛(400, 500)의 사이를 왕래하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 이송 유닛(310)에 의하여 기판(10)을 접촉식 세정 유닛(400)에 공급하고자 하는 경우에는, 제2버퍼모듈(B2)이 접촉식 세정 유닛(400)에 근접하게 이동하여, 제2버퍼모듈(B2)에서 적치중인 기판(10)을 접촉식 세정 유닛(400)으로 공급하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 이송 유닛(310)에 의하여 기판(10)을 비접촉식 세정 유닛(500)에 공급하고자 하는 경우에는, 제2버퍼모듈(B2)이 비접촉식 세정 유닛(500)에 근접하게 이동하여, 제2버퍼모듈(B2)에서 적치중인 기판(10)을 비접촉식 세정 유닛(500)으로 공급하는 시간을 단축할 수 있다.
한편, 도24에 도시된 바와 같이 세정 유닛(400, 500) 중 어느 하나 이상과 동일한 풋프린트 영역에 배치될 수도 있다. 도24에 도시된 바와 같이 제2버퍼모듈(B2)이 세정 유닛(400, 500)에 적층되거나, 세정 유닛(400, 500)의 하측에 위치하면, 추가적인 풋프린트를 차지하지 않으므로 한정된 공간 내에 버퍼 모듈을 설치할 수 있는 이점이 있을 뿐만 아니라, 로봇 아암 형태의 이송 유닛(310)이 방향전환없이 세정 유닛(400, 500)과 제2버퍼 모듈(B2) 사이를 왕래할 수 있으므로, 기판의 공급 이송이 보다 간편해지는 효과를 얻을 수 있다.
도면에는 하나의 풋프린트 영역에 하나의 제2버퍼모듈(B2)이 배치된 구성을 예로 들었지만, 본 발명은 하나의 풋프린트 영역에 2개 이상의 제2버퍼모듈(B2)이 구비될 수 있다.
무엇보다도, 제2버퍼모듈(B2)은 접촉식 세정유닛(400)과 비접촉식 세정유닛(500)의 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, '사이'라는 용어의 의미는 접촉식 세정유닛(400)과 비접촉식 세정유닛(500) 사이의 '공간'을 포함하기도 하지만, 접촉식 세정유닛(400)에서의 처리 공정과 비접촉식 세정유닛(500)으로 공급되기 이전의 '시간'을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 이를 통해, 세정 파트(300)에서의 전체 세정 시간(tact time)을 줄일 수 있는 효과가 얻어진다.
다시 말하면, 접촉식 세정 방식과 비접촉식 세정 방식은 본질적으로 세정 양태가 다르므로, 접촉식 세정유닛(400)에서 기판(10)을 세정하는 처리 시간은 비접촉식 세정유닛(500)에서 기판(10)을 세정하는 처리 시간과 차이가 대부분 발생된다. 따라서, 접촉식 세정 유닛(402, 404) 중 어느 하나 이상에서 세정된 기판은 비접촉식 세정 유닛(502, 504)으로 공급되기 이전의 잔여 시간 동안, 접촉식 세정 유닛(402, 404)과 비접촉식 세정 유닛(502, 504)의 사이에는 기판(10)을 적치시켜 대기시키는 제2버퍼모듈(B2)이 배치됨으로써, 접촉식 세정 유닛(402, 404)에서는 기판(10)의 접촉식 세정 공정을 쉼없이 연속하여 진행할 수 있고, 비접촉식 세정 유닛(502, 504)에서는 제2버퍼모듈(B2)에 적치중인 기판을 하나씩 공급받아 비접촉식 세정 공정을 쉼없이 연속하여 진행할 수 있으므로, 단위 시간 동안에 세정이 완료되는 기판의 개수를 보다 늘릴 수 있는 효과가 얻어진다.
한편, 세정파트(300)를 구성하는 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504)은 각 세정 공간을 그 이외의 공간과 독립적으로 차단하는 차단유닛을 포함한다.
일 예로, 차단유닛은, 기판의 주변을 감싸도록 제공되며 독립적인 세정 처리 공간을 제공하는 케이싱(도27의 502b,...)과, 케이싱(502b,...)의 출입구를 개폐하는 개폐부재(도27의 502a,...)를 포함한다.
이와 같이, 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504)의 각 세정 공간이 차단유닛에 의해 독립적으로 차단되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 세정시 발생된 흄(fume)이 인접한 다른 세정유닛의 세정 공간으로 유입됨에 따른 세정 오류 및 세정 저하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 각 세정유닛(402, 404, 502, 504)의 케이싱(502b,...)과 개폐부재(502a,...)는, 각 세정 공간으로부터 흄이 누설되는 것을 최대한 방지할 수 있는 구조로 제공되는 것이 바람직하다.
일 예로, 도27을 참조하면, 개폐부재(502a)는 상하 방향을 따라 셔터 방식으로 직선 이동하며 케이싱(502b)의 출입구를 개폐하도록 구성되고, 이들의 접촉면은 단턱면 형태로 형성하여 꺾인 면에서의 다중 실링 구조를 구현하며, 더욱 바람직하게, 세정유닛(502)의 케이싱(502b)과 개폐부재(502a)의 사이 틈새에 밀폐를 위한 팩킹부재(152, 154, 156; 150)를 구비함으로써, 복수개의 세정유닛(402, 404, 502, 504)의 각 세정 공간을 보다 효과적으로 밀폐하는 효과를 얻을 수 있다.
팩킹부재(150)로서는 고무, 우레탄, 실리콘과 같은 탄성소재가 사용될 수 있으며, 팩킹부재(150)의 재질은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
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
201 : 세정 유체 분사부 210 : 케이싱
212 : 개폐부재 220 : 기판거치부
230 : 세정액 분사부 240,260 : 이종 유체 분사부
250 : 스팀 분사부 270 : 메가소닉 발생기
300 : 세정 파트 400 : 접촉식 세정유닛
420 : 케미컬 공급부 430 : 이물질 제거부
432 : 접촉부재 434 : 초음파 발생부
440 : 가압부재 450 : 마찰력 조절부
452 : 연결부재 454 : 감지부
456 : 브러쉬 이동부 460 : 수직하중 조절부
462 : 수직연결부재 464 : 감지부
466 : 브러쉬 이동부 500 : 비접촉식 세정유닛
520 : 거치대 530 : 회수 용기
532~538 : 회수컵 540 : 케미컬 분사부
550 : 스팀 분사부 560 : 이종 유체 분사부
570 : 이소프로필 알콜 분사부 901, 911: 거치대
908: 세정액 공급부 B: 버퍼 모듈
B1: 제1버퍼모듈 B2: 제2버퍼모듈

Claims (35)

  1. 기판 처리 시스템에 있어서,
    기판에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하는 연마 파트와;
    연마 공정이 완료된 상기 기판에 대해 예비 세정(pre-cleaning)이 진행되는 예비 세정 영역과;
    상기 예비 세정 영역에서 예비 세정 공정이 행해진 상기 기판을 세정하는 세정 파트와;
    상기 연마 파트와 상기 세정 파트 중 어느 하나 이상에 설치되어 기판을 위치시켜 그 다음 공정까지 대기하는 공간을 제공하는 버퍼 모듈을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼 모듈에 위치하고 있는 기판에 액체를 공급하여 상기 기판의 젖음 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼 모듈은, 상기 예비 세정 영역에서 기판의 상기 예비 세정 공정이 행해지고 있으면, 상기 연마 파트에서 상기 연마 공정이 완료된 상기 기판을 수용하도록 상기 연마 파트에 마련된 제1버퍼모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1버퍼 모듈은 적치시키는 거치대가 다수 마련되어 다수의 기판을 수용하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연마 파트는 캐리어 헤드가 상기 기판을 파지한 상태로 이동하면서 연마 정반 상에서 상기 연마 공정을 행하도록 구성되고,
    상기 제1버퍼 모듈은 상기 캐리어 헤드가 이동하는 경로와 상기 예비 세정 영역의 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 거치대는 상하 방향의 성분으로 순환하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연마 파트는 캐리어 헤드가 상기 기판을 파지한 상태로 이동하면서 연마 정반 상에서 상기 연마 공정을 행하도록 구성되고,
    상기 제1버퍼모듈은 상기 캐리어 헤드의 이동 경로와 상기 예비 세정 영역의 사이를 왕래하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 연마 파트는 캐리어 헤드가 상기 기판을 파지한 상태로 이동하면서 연마 정반 상에서 상기 연마 공정을 행하도록 구성되고,
    상기 제1버퍼모듈은 순환하는 상기 거치대 중 어느 하나가 상측에 위치한 상태에서 상기 캐리어 헤드로부터 기판을 수용하여 적치시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예비 세정 영역에서는 연마 공정이 완료된 상기 기판이 언로딩되어 상기 예비 세정이 진행되거나 상기 버퍼모듈에서 대기중인 상기 기판에 대해 예비 세정이 진행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 예비 세정 영역에 구비되며, 상기 기판의 표면에 세정 유체를 분사하는 세정 유체 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부로부터 분사되는 세정액은 케미컬, SC1(Standard Clean-1, APM), 암모니아, 황산, 과산화수소, 순수(DIW) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부는 상기 기판의 표면에 스팀을 분사하는 스팀 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부는 상기 기판의 표면에 서로 다른 이종(heterogeneity) 유체를 분사하는 이종 유체 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  14. 제13항에 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 기판 처리 시스템.
  15. 제13항에 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 기판 처리 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 예비 세정 영역에 구비되며, 상기 기판의 표면에 진동 에너지를 공급하는 메가소닉 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  17. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예비 세정 영역에 구비되며, 기판의 표면에 회전 접촉되는 세정 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  18. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예비 세정 영역에 구비되며, 상기 기판이 거치되는 기판거치부를 포함하고,
    상기 기판은 상기 기판거치부에 언로딩된 상태에서 상기 예비 세정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  19. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예비 세정 영역에 구비되며, 상기 예비 세정 영역에서 상기 기판을 수취하여 반전시키는 반전유닛을 포함하고,
    연마 공정이 완료된 상기 기판은 캐리어 헤드에 의해 상기 예비 세정 영역으로 이송된 후, 상기 예비 세정 영역에서 상기 반전유닛에 의해 반전된 상태로 상기 예비 세정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 연마 파트에서 상기 기판을 이송하는 캐리어 헤드로부터 상기 기판이 상기 버퍼 모듈에 이송된 이후에 상기 반전 유닛으로 이송하는 제1모드와;
    상기 연마 파트에서 상기 기판을 이송하는 캐리어 헤드로부터 상기 반전 유닛으로 직접 이송하는 제2모드;
    중 어느 하나에 의하여 상기 기판이 상기 반전 유닛으로 이송되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  21. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예비 세정 영역에서 케미칼을 사용하여 상기 예비 세정이 진행되는 동안 상기 예비 세정 영역의 예비 세정 처리 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  22. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 파트는,
    상하 방향을 따라 적층되게 배치되어, 상기 기판에 대한 세정을 개별적으로 수행하는 복수개의 세정유닛과;
    상기 복수개의 세정유닛 중 어느 하나에서 상기 복수개의 세정유닛 중 다른 하나로 상기 기판을 이송시키는 이송유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 버퍼 모듈은, 상기 복수개의 세정 유닛 중 어느 하나인 제1세정유닛에서 기판의 세정 공정이 행해지고 있으면, 상기 제1세정유닛으로 공급될 예정인 기판을 수용하도록 상기 세정 파트에 마련된 제2버퍼모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 적층된 복수개의 세정 유닛은,
    하나의 풋프린트 영역에 상하 방향으로 적층된 접촉식 세정유닛과;
    또 다른 하나의 풋프린트 영역에 상하 방향으로 적층된 비접촉식 세정유닛을;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 제2버퍼모듈은 상기 비접촉식 세정유닛과 상기 접촉식 세정유닛의 사이에 배치된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제2버퍼 모듈은 적치시키는 거치대가 다수 마련되어 다수의 기판을 수용하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 제2버퍼모듈은 상기 비접촉식 세정유닛과 상기 접촉식 세정유닛 중 어느 하나가 차지하고 있는 풋프린트 영역에 적층 배치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 접촉식 세정유닛은,
    회전 가능하게 제공되며, 상기 기판의 표면에 접촉되는 세정 브러쉬와;
    상기 세정 브러쉬가 상기 기판에 접촉하는 동안 상기 세정 브러쉬와 상기 기판의 접촉 부위에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 케미컬은 SC1(Standard Clean-1, APM), 황산, 과산화수소 및 불산(HF) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 비접촉식 세정유닛은,
    상기 기판의 표면에 세정 유체를 분사하는 세정 유체 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부에서 분사되는 상기 세정액은 케미컬, SC1(Standard Clean-1, APM), 오존불산(O3HF), 불산(HF), 암모니아, 과산화수소, 황산, 케미컬(chemical), 순수(DIW) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부는 상기 기판의 표면에 스팀을 분사하는 스팀 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 세정 유체 분사부는 상기 기판의 표면에 서로 다른 이종(heterogeneity) 유체를 분사하는 이종 유체 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  34. 제33항에 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 기판 처리 시스템.
  35. 제22항에 있어서,
    상기 세정유닛의 세정 공간을 그 이외의 공간과 독립적으로 차단하는 차단유닛을 더 포함하되,
    상기 차단유닛은,
    상기 기판의 주변을 감싸도록 제공되며, 독립적인 세정 처리 공간을 제공하는 케이싱과;
    상하 방향을 따라 직선 이동하며 상기 케이싱의 출입구를 개폐하는 개폐부재를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
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