JP7254136B2 - 気流循環システム及びこれを備えた仕上げ研磨装置 - Google Patents

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Description

本発明は気流循環システム及びこれを備えた仕上げ研磨装置に関するもので、特に仕上げ研磨装置（ＦＰ：Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）の内部の空気を自ら浄化し、浄化した空気を循環させて装備内部の気流停滞問題を解消することはもちろんのこと、研磨粉塵のような汚染物質による微細欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）の発生を防止することができる気流循環システム及びこれを備えた仕上げ研磨装置に関する。
図１は従来の仕上げ研磨装置（ＦＰ：Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）の内部のファンフィルターユニット（ＦＦＵ：Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）と排気部（Ｅｘｈａｕｓｔ）の位置を示す概念図、図２は図１を立体的に表現した図である。
図１及び図２を参照すると、ウェハー（ｗａｆｅｒ）を研磨する工程の場合、研磨中に研磨粉塵が発生し、発生した研磨粉塵は仕上げ研磨装置ＦＰの内部で循環する。このような研磨粉塵を、装備の下部に設けられた排気部（ｅｘｈａｕｓｔ）を常時稼動して除去している。しかし、仕上げ研磨装置ＦＰの内部の気流循環が円滑ではない場合、研磨時に発生した研磨粉塵がウェハーの表面に再吸着して微細欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）として発現する問題が発生する。よって、仕上げ研磨装置ＦＰの内部の気流が円滑に循環することができるように制御する必要がある。
図１とともに図２を参照して前記仕上げ研磨装置ＦＰ内部の気流の流動状態を説明すれば次のようである。
１．ロード部（Ｌｏａｄ）及びアンロード部（Ｕｎｌｏａｄ）の場合、ファンフィルターユニット（ＦＦＵ：Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）によって上部から清浄空気を流入させる。
２．仕上げ研磨装置ＦＰの内側下部で排気部（ｅｘｈａｕｓｔ）を用いて装備内部の空気を外部に排出させる。
しかし、このように清浄空気を吹き入れるＦＦＵがロード部とアンロード部にのみ存在するので、実質的にウェハー研磨作業が遂行される研磨部４は空気循環が難しい問題点が発生する。また、ＦＦＵが装備の一側にのみ設けられるので、研磨部内部の気流停滞及びずれ現象が発生する。
また、一つのメイン排気部（Ｍａｉｎ Ｅｘｈａｕｓｔ）が装備に連結され、装備からさらに５個に分岐される構造である。また、工場のメイン排気部がさらに複数の仕上げ研磨装置ＦＰに分岐される構造なので、排出圧力が減少する問題が発生し、このような現象は研磨粉塵によって排気部（Ｅｘｈａｕｓｔ）の詰まり問題につながる実情である。
韓国公開特許第１０－２０１７－００７６２４２号公報 韓国公開特許第１０－２０１８－００８０８００号公報
本発明が解決しようとする技術的課題は、ロード部とアンロード部はもちろんのこと、それぞれの研磨部にもファンフィルターユニットを設け、ファンフィルターユニットの位置に対応する装備の下部に排気部を設け、装備の内部に供給される空気は装備から排出された空気を浄化させて供給及び循環させることにより、前述した気流停滞現象と研磨粉塵による欠陥発現率を効率的に解消させることができる気流循環システム及びこれを備えた仕上げ研磨装置を提供することである。
前記のような技術的課題を解決するための本発明による気流循環システムは、ロード部、アンロード部及び多数の研磨部が内設されたハウジングを含む仕上げ研磨装置（ＦＰ：Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）内部の汚染度改善のための気流循環システムであって、前記ロード部、前記アンロード部及び前記多数の研磨部のそれぞれの位置に対応する位置にそれぞれ設けられ、前記ハウジング内部の汚染した空気を前記ハウジングの外部に排出させて浄化させた後、浄化した空気を再び前記ハウジングの内部に供給する空気浄化部を含むことを特徴とする。
また、それぞれの前記空気浄化部は独立的に動作することを特徴とする。
また、それぞれの前記空気浄化部は、前記ハウジングの側面下部から前記ハウジングの上部まで連結されたダクトを通して空気を排気及び供給し、前記ハウジング内部の空気を前記ハウジングの外部に排出させるエア排気部と、前記エア排気部の先端に位置し、前記ハウジングの内部から排出された空気に含有された湿気を除去する除湿部と、前記除湿部によって湿気が除去された空気を設定温度に調整する温度調整部と、前記温度調整部によって設定温度に調整された空気から研磨粉塵を濾過するフィルター部と、前記フィルター部によってフィルタリングされた空気を前記ハウジングの内部に供給するエア供給部とを含むことを特徴とする。
また、前記エア排気部は、空気が移動する前記ダクトの先端部に設けられ、少なくとも一つからなる排気ファンと、研磨作業の際に発生するスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）が前記排気ファンに直接流入することを防止するカバーとを含むことを特徴とする。
また、前記除湿部は、前記排気ファンの先端に設けられ、蒸発器、圧縮機及び凝縮器を含むことを特徴とする。
また、前記温度調整部は、前記ダクトの内側面に接触して支持されるフレームと、前記湿気の除去された空気が通るように前記フレームの内側に一定間隔で形成され、設定温度に調整されるドライコイルとを含むことを特徴とする。
また、前記フィルター部は、少なくとも一つのフィルターからなり、前記乾燥した空気の移動方向に沿って前記ダクトの内部に設けられることを特徴とする。
また、前記フィルター部は、少なくとも一つのフィルターからなり、前記乾燥した空気の移動方向に沿って垂直方向に形成された前記ダクトの内部に着脱式で結合され、前記フィルター部が結合された前記ダクトの下部には前記フィルターによって濾過された研磨粉塵を収去する粉塵収集部をさらに備えることを特徴とする。
また、前記エア供給部は、空気が移動する前記ダクトの後端部に設けられ、前記研磨粉塵が除去された空気を前記ハウジングの上部から前記ハウジングの内側下部に供給する少なくとも一つからなる供給ファンを含むことを特徴とする。
また、前記エア供給部は、前記供給ファンの先端部に位置し、前記ハウジングの内側に供給される空気をもう一度フィルタリングさせる少なくとも一つのフィルターをさらに含むことを特徴とする。
また、本発明は、前述した気流循環システムを含む仕上げ研磨装置を提供する。
以上で説明した本発明による気流循環システム及びこれを備えた仕上げ研磨装置によれば次のような効果がある。
まず、ロード部、アンロード部及びそれぞれの研磨部の位置ごとに空気循環構造を有する空気浄化部を構成し、装備内部の気流を円滑に循環させることにより、気流停滞問題を防止することができる。
また、空気浄化部をそれぞれ独立的に運営することにより、従来のような排出圧力減少問題を解消することができるのはもちろんのこと、外部要因による内部気流のずれ発生問題を防止することができる。
また、装備内部の気流循環の際、循環する空気に含まれた研磨粉塵をフィルタリングさせることにより、研磨粉塵による微細ＬＬＳ（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）欠陥を改善させることができる。
従来の仕上げ研磨装置（ＦＰ：Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）内部のファンフィルターユニット（ＦＦＵ：Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）と排気部（Ｅｘｈａｕｓｔ）の位置を示す概念図である。 図１を立体的に表現した図である。 本発明による気流循環システムの気流循環に関連した構成状態を示す概念図である。 図３を立体的に表現した図である。 本発明による空気浄化部の構成状態を示す概念図である。 図５に示した空気浄化部の模式図である。 本発明によるエア排気部、除湿部及び温度調整部の詳細な構成状態を示す概念図である。
以下、本発明を具体的に説明するために実施例に基づいて説明し、発明の理解を助けるために添付図面を参照して詳細に説明する。
図面で大きさは説明の便宜性及び明確性のために誇張するか省略するか又は概略的に示した。また、各構成要素の大きさは実際の大きさをそのまま反映するものではなく、同じ参照番号は図面の説明で同じ要素を示す。
図３は本発明による気流循環システムの気流循環に関連した構成状態を示す概念図、図４は図３を立体的に表現した図である。
まず、図３及び図４を参照して本発明による気流循環システムの気流循環構造を説明すれば次のようである。
本発明による気流循環システムは、ロード部２、アンロード部３及び多数の研磨部４が内設されたハウジング１を含む仕上げ研磨装置（ＦＰ：Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）内部の汚染度改善のための気流循環システムであり、ロード部２、アンロード部３及び多数の研磨部４（図面では３個の研磨部から構成）などの総５ヶ所に空気浄化部がそれぞれ設けられる。空気浄化部は、ハウジング１の内部、すなわち仕上げ研磨装置ＦＰ内部の汚染した空気を外部に排出させて浄化させた後、再び仕上げ研磨装置ＦＰの内部に供給する空気循環構造を有する。すなわち、ロード部２、アンロード部３及び３個の研磨部４のそれぞれの上部からフィルタリングされた空気が流入する。ハウジング１の内側上部に流入した空気はハウジング１の内側下部に移動する。ここで、下部に移動した空気には研磨時に発生した研磨粉塵が含まれる。研磨粉塵が含まれた汚染した空気はハウジング１の内側下部から外部に排出される。排出された空気はフィルタリングされて研磨粉塵などの汚染物質が除去された状態で再びハウジング１の上部から内側に流入して循環する構造である。
空気浄化部は、従来のように一つのメイン排気部又は供給部に連結されず、それぞれ独立的に運営される。よって、いつも一定した供給圧力及び排気圧力を維持した状態で動作させることができ、ウェハー研磨の際、研磨粉塵によるウェハーの不良状態によって供給及び排気圧力を調整することができる。
図５は本発明による空気浄化部の構成状態を示す概念図、図６は図５に示した空気浄化部の模式図、図７は本発明によるエア排気部１２、除湿部１３及び温度調整部１４の詳細な構成状態を示す概念図である。
図５～図７を参照して本発明による空気浄化部の詳細な構成状態を説明すれば次のようである。
本発明による空気浄化部は、ダクト１１、エア排気部１２、除湿部１３、温度調整部１４、フィルター部１５及びエア供給部１６を含んでなる。空気浄化部は、ハウジング１の側面下部からハウジング１の上部まで連結されたダクト１１を通してハウジング１内部の空気をハウジング１の外部に排気させ、排気させた空気を浄化させ、再びハウジング１の内部に供給する。
図５を参照すると、ダクト１１は外形的に空気浄化部の全体的な骨格を形成する。図４に示したように、空気浄化部によってハウジング１内部の空気がフィルタリングされながら循環する構造を有する。図５には３個の研磨部４の中で１次研磨部４に形成されたダクト１１を示し、ダクト１１がハウジング１の上部とハウジング１の中間部に連結された状態を示したが、ハウジング１の中間部ではないハウジング１の内側下部に連結された状態と理解することができる。ダクト１１は、ハウジング１の内部から排出された空気が移動して再びハウジング１の内部に流入する空気流路を形成する。図面ではエア排気部１２、フィルター部１５及びエア供給部１６などの各構成部を区分するために区分された状態を示したが、ダクト１１は単一体に形成されることができる。また、ダクト１１の形状は空気流路を提供することができれば、図示の形態に限定することは好ましくない。ダクト１１はハウジング１の外側にロード部２、アンロード部３及び３個の研磨部４のそれぞれに形成され、各構成部の下部と上部に連結される。ダクト１１の内部にはエア排気部１２、除湿部１３、温度調整部１４、フィルター部１５及びエア供給部１６が設けられることができる。
エア排気部１２はダクト１１を通してハウジング１内部の空気をハウジング１の外部に排気させる。エア排気部１２は、排気ファン１２－１及びカバー１２－２を含んでなる。図７を参照すると、少なくとも一つからなる排気ファン１２－１は除湿部１３の先端（左側）に位置するか除湿部１３の後端（右側）に位置することができ、除湿部１３の先端及び後端の両方に位置することもできる。ウェハー研磨作業の際、ハウジング１の内側下部には研磨テーブルと研磨ヘッドから脱イオン水（ＤＩＷ：Ｄｅｌｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）及びスラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）が飛散するか流れて下がる。このような脱イオン水及びスラリーが排気ファン１２－１に直ぐ流入しないように、エア排気部１２の先端にはカバー１２－２が装着される。カバー１２－２はエア排気部１２の先端上部から下方に所定角度で傾くように形成される。排気ファン１２－１により、ハウジング１内部の汚染した空気、すなわち研磨粉塵などの含まれた空気がハウジング１の外部に排出される。このように排出された空気は脱イオン水及びスラリーなどによって水分を含有した状態で約３０℃の空気に造成される。よって、除湿部１３によって水分を含有した空気から湿気を除去する。
除湿部１３は、蒸発器１３－１、圧縮機１３－２及び凝縮器１３－３などを含んでなり、約３℃の冷却装置を使って気体を液化させる。除湿部１３の各構成部の動作状態及び除湿過程などは公知の冷却システムと同様であるので、これについての詳細な説明は省略する。除湿部１３によって湿気が除去された空気は温度調整部１４によって一定温度に空気温度が調整される。
温度調整部１４は、フレーム１４－１及びドライコイル１４－２を含んでなる。フレーム１４－１はダクト１１の内側面に接触して支持され、フレーム１４－１の内側にドライコイル１４－２が形成される。ドライコイル１４－２は、湿気の除去された空気が通るように、フレーム１４－１の内側に一定間隔で形成される。ドライコイル１４－２によって空気の温度が設定温度に調整される。ここで、設定温度とは、一例としてハウジング１内部の温度と類似した２５℃に設定することができる。ドライコイル１４－２の内部に冷却水（ｃｏｌｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ）が流れるように構成されることができ、設定温度に調整することができる構造であれば、公知の多様な構造を適用することができる。ドライコイル１４－２の間を空気が通りながらドライコイル１４－２に設定された温度に温度が調整される。
図６を参照すると、温度調整部１４によって設定温度に調整された空気はダクト１１に沿って垂直上方に移動する。垂直方向に形成されたダクト１１の内部にはフィルター部１５が内設される。
フィルター部１５は温度調整部１４によって設定温度に調整された空気から研磨粉塵を濾過する役割を果たし、少なくとも一つから構成されたフィルターと粉塵収集部１５－３とを含んでなる。
フィルターは、１次フィルター１５－１及び２次フィルター１５－２からなることができ、１次フィルター１５－１と２次フィルター１５－２は一定間隔で離隔した状態でダクト１１の内部に装着される。詳細に示していないが、１次フィルター１５－１と２次フィルター１５－２は着脱式で構成されることが好ましい。すなわち、ダクト１１に装着及び分離可能な形態に構成され、フィルターが一定程度以上に汚染した都度交替して使うことができるように構成されることが好ましい。フィルターによって研磨粉塵などのパーティクルを除去することができる。ここで、１次フィルター１５－１は比較的大きなパーティクルを除去するために１．０μｍのフィルターを使い、２次フィルター１５－２は微細パーティクルを除去するために０．３μｍのフィルターを使うことができる。
ここで、１次フィルター１５－１を通過することができなかった研磨粉塵などは重さによって下方に落ち、ダクト１１の下部にはこのように落ちた研磨粉塵を収去するための粉塵収集部１５－３が備えられる。詳細に示してはいないが、粉塵収集部１５－３は引き出し式構造に構成され、研磨粉塵が一定量以上に収集されれば粉塵収集部１５－３をダクト１１から分離し、収集された研磨粉塵を廃棄することができる。また、示していないが、研磨粉塵の収集量を把握するために、粉塵収集部１５－３にはセンサーを構成することができる。センサーの構成の際、粉塵収集部１５－３に研磨粉塵が一定量以上積もれば警報を発生させるように構成されることができる。フィルター部１５によってフィルタリングされた清浄空気はエア供給部１６を介して再びハウジング１の内側に流入する。
エア供給部１６は、供給ファン１６－１及び３次フィルター１６－２を含んでなることができる。エア供給部１６はフィルタリングされた空気が移動するダクト１１の後端部、すなわちハウジング１の上部に設けられる。
供給ファン１６－１はハウジング１の上部に少なくとも一つが構成されることができ、フィルター部１５によって研磨粉塵が除去された空気をハウジング１の上部からハウジング１の内側下部に供給する。ここで、２次フィルター１５－２によって除去されなかったパーティクルをもう一度フィルタリングするために、供給ファン１６－１によってハウジング１の内部に供給される空気を３次フィルター１６－２を介してハウジング１の内側に流入するように構成されることができる。３次フィルター１６－２は少なくとも一つのＨＥＰＡフィルターを使うことができ、２次フィルター１５－２によって除去されなかったパーティクルをもう一度除去するために、２次フィルター１５－２と同様に０．３μｍサイズのフィルターを使うことができる。もしくは、２次フィルターより微細なパーティクルをフィルタリングすることができる。
一方、図示していないが、エア排気部１２、除湿部１３、温度調整部１４、フィルター部１５及びエア供給部１６は制御部（図示せず）と連結されて動作し、別途のモニタリング部（図示せず）を介して各構成部の異常状態及び交替時期などを把握するように構成されることができる。
一方、前述した特徴を有する空気浄化部を備えた仕上げ研磨装置ＦＰを提供することにより、装備内部の気流を円滑に循環させて気流停滞問題を防止し、空気浄化部をそれぞれ独立的に運営することにより、従来のような排出圧力減少問題を解消することができることはもちろんのこと、外部要因による内部気流のずれ発生問題を防止することができ、装備内部の気流循環の際に循環する空気に含まれた研磨粉塵をフィルタリングすることにより、研磨粉塵による微細ＬＬＳ（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）欠陥を改善させることができる。
以上で実施例で説明した特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ず一つの実施例にのみ限定されるものではない。また、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者によって他の実施例に組合せ又は変形されて実施可能である。したがって、このような組合せ又は変形に係る内容は本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
ＦＰ 仕上げ研磨装置
１ ハウジング
２ ロード部
３ アンロード部
４ 研磨部
１１ ダクト
１２ エア排気部
１２－１ 排気ファン
１２－２ カバー
１３ 除湿部
１３－１ 蒸発器
１３－２ 圧縮機
１３－３ 凝縮器
１４ 温度調整部
１４－１ フレーム
１４－２ ドライコイル
１５ フィルター部
１５－１ １次フィルター
１５－２ ２次フィルター
１５－３ 粉塵収集部
１６ エア供給部
１６－１ 供給ファン
１６－２ ３次フィルター

Claims (10)

  1. ロード部、アンロード部及び脱イオン水（ＤＩＷ：Ｄｅｌｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）及びスラリーを受ける多数の研磨部が内設されたハウジングを含む仕上げ研磨装置（ＦＰ：Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）内部の汚染度改善のための気流循環システムであって、
    前記ロード部、前記アンロード部及び前記多数の研磨部のそれぞれの位置に対応する位置にそれぞれ設けられた多数の空気浄化部であって、前記ハウジング内部のウェハ研磨中に生じた汚染した空気を前記ハウジングの外部に排出させて浄化させた後、浄化した空気を再び前記ハウジングの内部に供給する空気浄化部を含み、
    それぞれの空気浄化部は、
    前記ハウジングの側面下部から前記ハウジングの上部まで連結されたダクトを通して空気を排気及び供給し、かつ前記脱イオン水及びスラリーの直接の流入を防止するためのカバーを先端に備え、ハウジング内の空気をハウジング外に排出するエア排気部と、
    前記エア排気部の先端に位置し、前記ハウジングから排気された空気に含有された湿気を除去する除湿部と、
    前記除湿部によって湿気が除去された空気を設定温度に調整する温度調整部と、
    前記温度調整部によって設定温度に調整された空気から研磨粉塵を濾過するフィルター部と、
    前記フィルター部によってフィルタリングされた空気をハウジングの内部に供給するエア供給部と、
    を含む、気流循環システム。
  2. それぞれの前記空気浄化部は独立的に動作する、請求項１に記載の気流循環システム。
  3. 前記エア排気部は、
    空気が移動する前記ダクトの先端部に設けられ、少なくとも一つからなる排気ファンと、
    研磨作業の際に発生するスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）が前記排気ファンに直接流入することを防止するカバーとを含む、請求項１に記載の気流循環システム。
  4. 前記除湿部は、前記排気ファンの先端に設けられ、蒸発器、圧縮機及び凝縮器を含む、請求項３に記載の気流循環システム。
  5. 前記温度調整部は、
    前記ダクトの内側面に接触して支持されるフレームと、
    前記湿気の除去された空気が通るように前記フレームの内側に一定間隔で形成され、設定温度に調整されるドライコイルとを含む、請求項１に記載の気流循環システム。
  6. 前記フィルター部は、少なくとも一つのフィルターからなり、前記乾燥した空気の移動方向に沿って前記ダクトの内部に設けられる、請求項１に記載の気流循環システム。
  7. 前記フィルター部は、少なくとも一つのフィルターからなり、前記乾燥した空気の移動方向に沿って垂直方向に形成された前記ダクトの内部に着脱式で結合され、前記フィルター部が結合された前記ダクトの下部には前記フィルターによって濾過された研磨粉塵を収去する粉塵収集部をさらに備える、請求項１に記載の気流循環システム。
  8. 前記エア供給部は、空気が移動する前記ダクトの後端部に設けられ、前記研磨粉塵が除去された空気を前記ハウジングの上部から前記ハウジングの内側下部に供給する少なくとも一つからなる供給ファンを含む、請求項１に記載の気流循環システム。
  9. 前記エア供給部は、前記供給ファンの先端部に位置し、前記ハウジングの内側に供給される空気をもう一度フィルタリングさせる少なくとも一つのフィルターをさらに含む、請求項８に記載の気流循環システム。
  10. 請求項１に記載の気流循環システムを含む、仕上げ研磨装置。
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