KR100513067B1

KR100513067B1 - 기판을 폴리싱하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100513067B1
Application number: KR10-2000-7000292A
Authority: KR
Inventors: 일야 페로브; 유진 갠트바
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2005-09-07
Also published as: WO1999002305A1; US6293853B1; US6036583A; KR20010021731A; TW478997B; JP2001510737A; JP4346816B2

Abstract

본 발명의 한 특징에 따르면, 본 발명은 폴리싱 패드 표면을 컨디셔닝하기 위한 엔드 이펙터를 수용하도록 구성된 컨디셔너 헤드가 제공된 기판 폴리싱 장치 및 방법을 제공한다. 상기 컨디셔너 헤드는 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위에 지지된다. 상기 컨디셔너 헤드는 그에 부착된 엔드 이펙터가 폴리싱 패드 표면을 컨디셔닝할 수 있도록, 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 놓인 위치로부터의 작동력에 의해 구동된다. 본 발명의 다른 특징에 따르면, 컨디셔너 헤드에 부착된 엔드 이펙터가 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝할 수 있도록 컨디셔너 헤드에 작동력을 가하기 위해 컨디셔너 헤드 지지 아암을 통해 공압이 공급되는, 기판 폴리싱 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 컨디셔너 헤드 지지 아암은 그 내부를 통해 연장된 유체 채널 및 유체 포트를 구비하며, 상기 유체 채널은 세정액을 수용하도록 구성되고, 상기 유체 포트는 세정액을 유체 채널로부터 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면으로 공급하도록 구성된, 기판 폴리싱 장치 및 방법이 제공된다.

Description

기판을 폴리싱하는 장치 및 방법 {SUBSTRATE POLISHING}

본 발명은 화학 기계적 폴리싱(CMP)을 포함하는 기판 폴리싱 기술에 관한 것이다.

화학 기계적 폴리싱이란 기판 표면이 폴리싱 패드와 연마 슬러리(abrasive slurry)에 의해서 균일한 높이로 매끄럽게(평판화) 되는 공정을 의미한다. 폴리싱 처리될 기판은 보통 회전형 캐리어 헤드 상에 장착되며, 회전형 폴리싱 패드에 대해 압축된다. 상기 폴리싱 패드는 표면이 거친 디스크로 이루어진다. 연마 화학 용액(슬러리)이 폴리싱 패드 위에 도포되어 원하는 기판 표면 마무리 상태를 얻는다. 시간이 지남에 따라, 폴리싱 공정에 의해 폴리싱 패드는 닳아서 매끄럽게 되고 표면이 불규칙하게 되어 기판 표면의 마무리에 악영향을 준다. 폴리싱 패드 표면은 엔드 이펙터(end effector)라고 알려진 연마 장치에 의해 문질러짐으로써 "컨디셔닝(conditioned)"되는 것이 일반적이며, 그에 따라 닳아 없어짐이 방지되고 표면의 불규칙성이 없어진다.

도 1a는 폴리싱 장치의 사시도이다.

도 1b는 도 1의 폴리싱 장치의 분해도이다.

도 2a는 도 1의 폴리싱 장치에 의해서 폴리싱 처리되는 기판의 개략적인 도면이다.

도 2b는 도 1의 폴리싱 장치에 의해서 컨디셔닝되는 폴리싱 패드의 개략적인 도면이다.

도 3a는 폴리싱 패드 표면에 수직인 선을 따라 놓여 있지 않는 위치로부터 컨디셔너 헤드에 힘을 가하는 드라이버에 대한 개략적인 도면이다.

도 3b는 폴리싱 패드 표면에 수직인 선을 따라 놓여 있는 위치로부터 컨디셔너 헤드에 힘을 인가하는 드라이버에 대한 개략적인 도면이다.

도 4a는 신장된 위치에 있는 캐리어 헤드를 포함하는 폴리싱 패드 컨디셔너의 개략적인 측면도이다.

도 4b는 수축된 위치에 있는 캐리어 헤드를 포함하는, 도 4a의 폴리싱 패드 컨디셔너 일부의 개략적인 측면도이다.

도 4c는 도 4a의 폴리싱 패드 컨디셔너의 캐리어 헤드의 개략적인 측면도이다.

도 4d는 도 4a의 폴리싱 패드 컨디셔너에서 컨디셔너 구동 샤프트에 캐리어 헤드를 연결시키는 짐벌 메커니즘의 개략적인 측면도이다.

도 4e는 도 4a의 폴리싱 패드 컨디셔너의 베이스의 개략적인 측면도이다.

본 발명의 일 양태에서, 본 발명의 기판을 폴리싱 처리 하는 장치 및 방법에 따르면, 엔드 이펙터를 수용하기 위해 컨디셔너 헤드가 제공된다. 상기 컨디셔너 헤드는 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위에 지지된다. 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 놓인 위치로부터의 작동력에 의해 상기 컨디셔너 헤드가 구동되어, 컨디셔너 헤드에 부착된 엔드 이펙터가 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 컨디셔너 헤드에 작동력을 인가하기 위해 컨디셔너 헤드 지지 아암을 통해 공압(pneumatic pressure)이 공급되어, 컨디셔너 헤드에 부착된 엔드 이펙터가 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝할 수 있는, 기판 폴리싱 장치 및 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 컨디셔너 헤드 지지 아암은 그 내부를 통해 연장되는 유체 채널 및 유체 포트를 구비하며, 상기 유체 채널은 세정액을 수용하는 구조로 이루어지며, 상기 유체 포트는 세정액을 유체 채널로부터 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 향하게 하는 구조로 이루어지는, 기판의 폴리싱 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예들에는 아래와 같은 특징들이 있다. 상기 컨디셔너는 지지 아암에 의해서 폴리싱 패드 표면 위에 지지될수 있으며, 작동력은 드라이버에 의해 컨디셔너 헤드에 인가될 수 있다. 상기 드라이버는 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 작동력을 컨디셔너 헤드에 가할 수 있다. 상기 드라이버는 컨디셔너 헤드 및 지지 아암 사이에 연결된 구동 샤프트를 구비할 수도 있다. 상기 구동 샤프트는 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 구동 샤프트의 축을 따라 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 대하여 전후로 선형으로 작동할 수 있다. 상기 드라이버는 내부 캐비티 및 구동 샤프트 사이에 연결된 유체막(fluid membrane)을 구비하며, 상기 유체막은 구동 샤프트가 선형적으로 작동될 때, 지지 아암의 내부 캐비티 내에 유체를 밀봉한다. 상기 구동 샤프트는 컨디셔너 헤드를 회전시키는 구조로 이루어진다. 상기 구동 샤프트 및 컨디셔너 헤드 사이에 연결된 짐벌 메커니즘은 컨디셔너 헤드가 구동 샤프트 축에 대해 회전하고 일정 각도로 기울어질 수 있도록 한다. 상기 지지 아암은 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위로 컨디셔너 헤드를 이동시키는 구조로 된 베이스에 연결된 다른 단부를 구비할 수 있다.

폴리싱 패드 표면에 수직인 선을 따라 놓이지 않은 위치로부터 구동력이 컨디셔너 헤드에 인가될 때, 구동력 및 이에 대응하는 수직 힘은 컨디셔너 헤드를 폴리싱 패드 표면에서 위쪽으로 이동시키는 토오크를 발생시킨다. 이러한 토오크는 불안정성을 일으키며, 그럼으로써 폴리싱 패드 표면에 대해 균일하게 힘을 인가하는 능력을 감소시킨다. 본 발명에 따르면, 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 놓인 위치로부터의 작동력으로 컨디셔너 헤드를 구동시키기 때문에, 수직힘 및 구동력 모두 동일한 선상에 놓이며, 이에 따라 토오크는 발생되지 않거나 매우 작게 된다. 따라서 본 발명은 폴리싱 패드 표면에 대해 제어 가능하고 안정적인 힘을 제공함으로써, 폴리싱 패드 표면을 균일하게 컨디셔닝한다. 결국, 전반적인 폴리싱 공정이 개선된다. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 지지 아암을 통해 폴리싱 패드 표면에 세정액을 공급함으로써, 폴리싱 장치의 전체 크기를 줄이며, 세정액의 이송을 보다 잘 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 폴리싱 장치(10)는 독립적으로 작동되는 3개의 폴리싱 스테이션(14), 기판 이송 스테이션(16), 및 독립 회전 가능한 4개의 캐리어 헤드(20)의 작동을 조율하는 회전식 캐루젤(carousel, 18)을 포함하는 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)의 한 측면에는 기판 장착 장치(22)가 부착되며, 상기 기판 장착 장치(22)는 액체 욕조(liquid bath, 26)가 수용된 터브(tub, 24)를 포함하며, 상기 욕조(26)에는 폴리싱 전의 기판(30)의 카세트(28)들이 담겨져 있다. 아암(32)은 선형 트랙(34)을 따라 이동하고 리스트(wrist) 조립체(36)를 지지하며, 상기 조립체(36)는 카세트(28)를 홀딩 스테이션(39)으로부터 터브(24)속으로 이동시키는 카세트 갈고리형 집게(claw, 38) 및 터브(24)로부터 이송 스테이션(16)으로 기판을 이송시키는 기판 블레이드(40)를 포함한다.

상기 캐루젤(18)은 슬롯(44)을 갖는 지지판(42)을 구비하며, 상기 슬롯을 통해 캐리어 헤드(20)의 샤프트(46)가 연장된다. 상기 캐리어 헤드(20)들은 슬롯(44)에서 전후방으로 독립적으로 회전 및 요동하여 균일하게 폴리싱된 기판 표면을 얻는다. 캐리어 헤드(20)는 개별 모터(48)들에 의해서 회전되며, 상기 모터들은 상기 캐루젤(18)의 제거 가능한 측벽(50)뒤에 숨겨져 있는 것이 보통이다. 작동 중에, 기판은 터브(24)로부터 이송 스테이션(16)에 장착되며, 그후 캐리어 헤드(20)로 이동된다. 그후, 캐루젤(18)은 하나 이상의 폴리싱 스테이션(14) 그룹들을 통해 기판을 이송시키며, 최종적으로 폴리싱 처리된 기판을 이송 스테이션(16)으로 복귀시킨다.

각 폴리싱 스테이션(14)은 패드 컨디셔너(pad conditioner, 56) 및 폴리싱 패드(54)를 지지하는 회전형 플래튼(platen, 52)을 포함한다. 플래튼(52) 및 컨디셔너(56)들은 폴리싱 장치(10) 안쪽의 테이블 상부(57)에 장착된다. 각 패드 컨디셔너(56)는 컨디셔너 헤드(60), 아암(62) 및 컨디셔닝될 폴리싱 패드(54)의 표면 위에서 컨디셔너 헤드(60)의 위치를 결정하는 베이스(64)를 포함한다. 각 폴리싱 스테이션(14)은 컨디셔너 헤드(60)의 세척을 위한 유체를 수용하는 컵(66)도 포함한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 하나의 작동모드에서, 폴리싱 패드(54)는 캐리어 헤드(20)상에 장착된 기판을 폴리싱하는 동안에 패드 컨디셔너(56)에 의해 컨디셔닝된다. 컨디셔너 헤드(60)는 폴리싱 패드(54)를 가로지르는 캐리어 헤드(20)의 운동과 동조하여 폴리싱 패드(54)를 세척한다. 예를 들어, 폴리싱 처리될 기판과 함께 캐리어 헤드(20)는 폴리싱 패드(54)의 중심에 위치 설정되며, 컨디셔너 헤드(60)는 컵(66)에 수용된 세정액(rinsing fluid) 내에 가라앉게 된다. 폴리싱 처리 중에, 컵(66)은 화살표 69로 표시된 바와 같이 밖으로 피봇 이동하며, 기판을 가지는 컨디셔너 헤드(60)는 화살표 70 및 72로 각각 표시된 바와 같이 폴리싱 패드(54)를 가로질러 전후방으로 폴리싱 패드(54)를 세척한다. 3개의 워터 제트(water jets, 71, 73, 75)가 폴리싱 패드(54)를 향하여 수류되어 패드 표면으로부터 슬러리를 세척한다.

폴리싱 장치(10)의 작동 및 일반적인 특징에 관한 상세한 내용은 퍼롤브 등에 의해서 1995년 10월 27일자로 출원되어 본 출원의 양수인인에게 양도되었으며 발명의 명칭이 "화학 기계적인 폴리싱을 위한 연속적인 처리 시스템(Continuous Processing System for Chemical Mechanical Polishing)"인 미국 특허 출원번호 제 08/549,336호에 상세히 설명되어 있다.

도 3a를 참조하면, 폴리싱 패드 표면(76)에 수직인 선을 따라 놓여있지 않는 위치로부터 컨디셔너 헤드(60)에 구동력(F_드라이버)이 작용될 때, 구동력 및 대응하는 수직 힘(F_수직)에 의해, 폴리싱 패드 표면(76)로부터 컨디셔너 헤드(60)를 위로 이탈시키는 반시계방향의 토오크(T')가 발생됨을 알 수 있다. 이러한 토오크 발생은 불안정을 야기시킴으로써, 폴리싱 패드 표면(76)에 대해 제어가능하게 힘을 가하는 능력이 떨어지게 한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 특징에 따르면, 작동력이 폴리싱 패드 표면(76)에 거의 수직인 선(82)을 따라 놓인 위치로부터 컨디셔너 헤드(60)에 가해질 때, 수직 힘 및 구동력은 모두 동일한 선(82)을 따라 놓여지고, 토오크가 발생하지 않거나 매우 조금 발생된다. 그러므로, 본 발명은 폴리싱 패드 표면(76)에 대해 제어 가능하고 안정적으로 힘이 가해질 수 있도록 하고, 폴리싱 패드 표면이 균일하게 컨디셔닝될 수 있으며, 따라서 전반적인 폴리싱 공정을 향상시킨다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 패드 컨디셔너(56)의 지지 아암(62)은 한 단부가 컨디셔너 헤드(60)에 결합되며 다른 단부는 베이스(64)에 연결되어, 폴리싱 패드 표면 전체에 걸쳐 컨디셔너 헤드(60)를 세척한다. 드라이버(84)는 컨디셔너 헤드(60)를 아암(62)에 연결시키며, 신장된 위치(도 4a 참조) 및 수축된 위치(도 4b 참조)로 컨디셔너 헤드(60)를 구동시킨다. 전술한 바와 같이, 드라이버(84)가 컨디셔닝 처리될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 놓여 있는 위치로부터 컨디셔너 헤드(60)에 작동력을 인가함으로써, 폴리싱 패드 컨디셔너(56)에서 발생된 토오크 량이 상당히 감소된다.

도 4c를 참조하면, 드라이버(84)는 유체 캐비티(88)의 내부를 형성하는 하우징(86)을 포함한다. 유체 캐비티(88)는 페이스 플레이트(face, 90) 및 유체막(92)으로 형성되며, 상기 유체막은 예를 들어 두께가 약 0.03in이고 경도가 약 40듀로미터(durometer)인 네오프렌(neoprene) 고무로 제조된다. 상기 유체막(92)의 일단부(93)는 환형 클램프(94)에 의해 하우징(86)에 부착되며, 타단부(96)는 환형 클램프(98)에 의해 페이스 플레이트(90)에 부착된다. 상기 클램프(98)는 볼트(100, 102)에 의해 페이스 플레이트(90)에 부착된다. 플랜지(104)는 페이스 플레이트(90)를 구동 샤프트 또는 스플라인 샤프트(106)에 연결시키며, 계속하여, 상기 샤프트(106)는 볼트(110)에 의해 컨디셔너 헤드(60)의 플랜지(108)에 연결된다. 작동 시, 유체 캐비티(88)는 드라이버 하우징(86)에 형성된 유체 채널(112, 114)을 통하고, 아암(62)과 베이스(64)를 통해 유입 포트(117)(도 4a 참조)로 연장되는 유체 채널(116)을 통해 가압된 공기(air)를 수용한다. 유체 캐비티(88)내에 형성된 공기 압력은 페이스 플레이트(90), 스플라인 샤프트(106) 및 컨디셔너 헤드(60)를 화살표 118로 표시된 방향으로 구동시킨다. 공기가 유체 캐비티(88)로부터 유출됨에 따라, 유체 캐비티(88)내의 공기 압력이 낮아지면, 페이스 플레이트(90), 스플라인 샤프트(106), 컨디셔너 헤드(60)는 화살표 120으로 표시된 방향으로 수축된다.

유체 채널(116)은 물과 같은 세정액 및 공기를 각기 수용하기 위한 각 튜브들을 포함한다. 상기 세정액 수용 튜브는 아암(62)을 따라 위치된 워터 제트(71, 73, 75)에 연결된다(도 2a, 도,2b, 도 4a 참조). 상기 세정액은 폴리싱 작업 전,후 및 작업 중에 폴리싱 패드 표면을 세척하는데 사용되어, 표면에 슬러리 잔재가 축적되는 것을 방지한다.

드라이버(84)는 스플라인 너트(124)에 연결된 톱니형 시브(sheave, 122)를 포함한다. 톱니형 시브(122) 및 스플라인 너트(124)는 톱니형 구동 벨트(도시되지 않음)에 의해 회전되며, 이 구동 벨트는 베이스(64)의 모터에 의해 구동된다(아래 설명됨). 스플라인 너트(124)는 스플라인 샤프트(106)에 결합되어, 구동 벨트에 의해서 구동될 때, 스플라인 샤프트(106) 및 컨디셔너 헤드(60)를 회전시킨다. 한 쌍의 환형 베어링(126, 128)들은 상부 칼러(collars, 130, 131) 및 하부 칼러(132)에 의해서 아암(62) 및 스플라인 너트(124) 사이에서 유지되며, 환형 스페이서(134)에 의해서 서로 이격된다. 환형 베어링(126,128)들은 스플라인 너트(124)가 아암(62)에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 한다. 한 쌍의 베어링(136, 138)들은 스플라인 너트(124) 및 스플라인 샤프트(106)가 페이스 플레이트(90)에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.

상기 컨디셔너 헤드(60)는 엔드 이펙터(도시되지 않음)를 지지하기 위해 환형 자석(142)을 구비한 페이스 플레이트(140)를 포함하며, 상기 엔드 이펙터는 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝하는 데 이용된다. 핀(144)은 결합을 위해 사용되어, 페이스 플레이트(140)에 유지된 엔드 이펙터에 토오크를 전달한다. 페이스 플레이트(140) 및 플랜지(108)는 짐벌 메커니즘에 의해서 서로 결합되며, 상기 짐벌 메커니즘은 환형 케이지(cage, 150)의 홀 내에 안착되며 상부 환형 레이스(152) 및 하부 환형 레이스(154) 사이에 위치된 다수의 보올 베어링(146, 148)들을 포함한다. 보올 베어링(146, 148) 및 스프링(147, 149)은 페이스 플레이트(140)가 스플라인 샤프트(106)에 대해 전두 운동(nutation)을 할 수 있도록 한다. 이러한 전두 운동의 정도는 플랜지(108)에 장착된 3개의 토오크 이송 핀(156, 도 4b에는 1개의 토오크 이송 핀만이 도시되어 있다)에 의해서 한정된다. 토오크 이송 핀(156)들은 페이스 플레이트(140)의 리세스(160) 내로 연장되며, 플랜지(108)로부터 회전력을 페이스 플레이트(140)에 전달하는 돌출부(158)들을 구비한다. 각 돌출부(158)들은 페이스 플레이트(140) 및 플랜지(108) 사이의 전두 운동의 정도를 제한하는 경도 약 40듀로미터의 O링(162)을 포함한다. 전두 운동은, 비록 제한적이지만, 페이스 플레이트(140)가 폴리싱 패드 표면 상의 작은 구조체들과 일치될 수 있도록 하여, 페이스 플레이트(140)의 한쪽 면이 다른 쪽 면보다 더 큰 힘으로 폴리싱되지 않게 한다.

도 4d를 참조하면, 짐벌 메커니즘은 폴리싱 패드(54) 표면의 불균일한 컨디셔닝을 실질적으로 감소시키기 위한 구조로 이루어진다. 볼 베어링(146, 148)과, 상부 및 하부 레이스(152, 154)에 의해서 발생된 볼 앤드 소켓 조인트(ball-and-socket joint)는 대칭의 구형 중심(168)이 폴리싱 헤드 및 컨디셔너 헤드(60)에 부착된 엔드 이펙터(170) 사이에서 발생되는 마찰 토오크(F')의 중심과 일치되는 구조로 이루어진다. 상기 엔드 이펙터와 폴리싱 패드 사이의 압축 및 가변 측방향 일치도를 고려할 때, 엔드 이펙터와 폴리싱 패드 사이의 회전형 마찰력이 중심(168)에 대하여 수직 방향으로 순(net) 토오크를 거의 발생시키지 않는 점이 유효 회전 중심(168)이다. 즉, 짐벌 메커니즘은 폴리싱 패드 전체에 걸쳐 컨디셔너 헤드(60)를 당기는데 필요한 합력(resultant force, R')이 폴리싱 패드 및 컨디셔너 헤드(60) 사이의 계면의 평면에 나타나게 되는 구조로 이루어진다. 이 평면은 컨디셔너 헤드(60) 및 폴리싱 패드 사이의 최종 마찰력(F')이 놓인 동일 평면이다. 컨디셔너 헤드(60) 및 폴리싱 패드 사이에 발생되는 최종적인 순 토오크는 최종 마찰력(F')과 최종 저항력(R')이 실질적으로 동일 평면에 존재하기 때문에 거의 감소되며, 그럼으로써 이 합력들을 분리시키는 모멘트 아암이 없거가 매우 작다. 이러한 구조에 따라, 컨디셔너 헤드(60)가 회전하는 경향이 줄어드는데, 그렇지 않을 경우 컨디셔너 헤드(60)는 폴리싱 패드(54) 전체에 걸쳐 균일하지 않은 폴리싱 압력을 가하게 된다.

도 4e를 참조하면, 베이스(64)는 아암(62)에 부착된 피봇 지지 플레이트(180)와, 테이블 상부(57) 표면에 장착된 모터 브래킷(182)을 포함한다. 모터 브래킷(182)은 하모닉 드라이브(184)(예를 들어, 매사츄세츠 피보디 소재의 하모닉 드라이브 테크놀러지스, 테이진 세이키 보스톤, 인코포레이티드(Harmonic Drive Technologies, Teijin Seiki Boston, Inc.)로부터 생산되는 하모닉 드라이브)에 부착된다. 상기 하모닉 드라이브(184)의 고속/저토오크 측면은 모터 브래킷(182)에 고정되며, 저속/고토오크 측면은 지지 플레이트(180)와 아암(182)을 피봇하기 위해 플랜지(186, 188)에 의해서 고정된다. 드라이브 세척 모터(190)는 테이브 상부(57) 밑의 모터 브래킷(182)에 장착된다. 상기 드라이브 세척 모터(190)는 하모닉 드라이브(184)의 림 드라이브 기어(rim drive gear, 198)와 맞물리는 기어(196)에 클램프(194)에 의해 결합되는 구동 샤프트(192)를 구비한다. 작동 중, 드라이브 세척 모터(190)는 하모닉 드라이브(184)를 구동시키고, 상기 하모닉 드라이브는 피봇 지지 플레이트(180)를 회전시킴으로써, 아암(62)을 폴리싱 패드 표면 전체에 걸쳐 전후방으로 이동시키게 된다. 베어링(199)은 지지 플레이트(180)가 피봇하여 모터 브래킷(182)에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.

도 4c를 참조하여 전술된 바와 같이, 컨디셔너 헤드(60)는 톱니형 시브(124)를 갖는 스플라인 너트(124) 및 스플라인 샤프트(106)를 구동시킴으로써 회전되며, 상기 시브(124)는 아암(62)의 일단부에서 톱니형 구동 벨트와 결합된다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 아암(62)의 다른 단부에서, 톱니형 구동 벨트(도시되지 않음)가 구동 샤프트(202)의 일단부에 결합된 톱니형 시브(200)와 대응하며 결합된다. 구동 샤프트(202)의 다른 단부는 컨디셔너 모터(212)의 모터 구동 샤프트(210)에 대해 클램프(208)에 의해 결합된 기어(206)에 맞물리는 기어(204)를 구비한다. 상기 기어(204, 206)들은 테이블 상부(57)에 고정된 기어 하우징(214) 내에 수용된다. 모터 구동 샤프트(210)의 회전은 샤프트(202)를 회전시키고, 이 샤프트는 톱니형 시브(122)를 회전시키며, 그럼으로써 컨디셔너 헤드(60)를 회전시킨다. 베어링(216, 218)들은 구동 샤프트(202)가 피봇 지지 플레이트(180) 및 모터 브래킷(182)에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.

공기는 내부 튜브(222)에 연결된 공기 유입 포트(117)을 통해 패드 컨디셔너(56)에 대해 유입 및 유출된다. 상기 튜브(222)는 구동 샤프트(202)를 통해 연장되며, 유체 채널(116)에 연결된다. 컨디셔너 헤드(60)에 부착된 엔드 이펙터를 세척하는데 사용되는 물과 같은 유체는 유체 입력부(224)를 통해 패드 컨디셔너(56)로 유입되며, 상기 입력부(224)는 내부 튜브(222)의 외측면 및 외부 튜브(226)의 내측면 사이에 형성된 환형 채널에 연결된다.

폴리싱 패드 컨디셔너(56)는 다양한 방식으로 사용된다. 예를 들어, 패드 컨디셔너(56)는 컴퓨터에서 작동하는 소프트웨어 프로그램에 의해서 제어될 수도 있다. 폴리싱 패드는 기판이 폴리싱 처리되기 전후나 처리되는 동안에 컨디셔닝될 수 있다. 다양한 엔드 이펙터가 사용될 수 있다. 일반적으로, 엔드 이펙터는 다이아몬드가 주입된 표면과 같은 연마면(abrasive surface)을 포함하며, 상기 연마면이 폴리싱 패드에 대해 압축되어, 패드를 연마시키지 않으면서 임의의 불규칙한 표면을 제거한다. 상기 연마면은 원하는 기판 표면 마무리 상태에 따라 톱니나 리세스를 구비할 수도 있다. 엔드 이펙터는 컨디셔너 헤드에의 부착을 위한 접착면을 구비할 수도 있다.

본 발명의 영역을 벗어나지 않으면서, 상술한 실시예와 다른 실시예가 실시될수 있다.

Claims

폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝하기 위한 엔드 이펙터를 수용하도록 구성된 컨디셔너 헤드;

컨디셔닝될 상기 폴리싱 패드 표면 위에 상기 컨디셔너 헤드를 지지하는 지지 아암; 및

상기 컨디셔너 헤드와 지지 아암 사이에 연결되며, 구동 샤프트, 내부 캐비티 및 유체막을 포함하는 드라이버;를 포함하고,

상기 구동 샤프트는 상기 컨디셔너 헤드와 지지 아암 사이에 연결되며, 상기 구동 샤프트는 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 구동 샤프트 축을 따라 컨디셔닝될 폴리싱 패드에 대하여 전후로 선형적으로 작동가능하고,

상기 유체막은, 구동 샤프트가 선형적으로 작동하여 상기 폴리싱 패드에 대하여 상기 컨디셔너 헤드를 신장 및 수축시키는 작동력을 가할 때, 상기 드라이버의 내부 캐비티 내의 유체를 밀봉함으로써, 상기 컨디셔너 헤드에 부착된 엔드 이펙터가 상기 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝할 수 있는, 기판 폴리싱 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 드라이버는 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 놓인 작동력을 상기 컨디셔너 헤드에 가하는, 기판 폴리싱 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 드라이브가 공압식으로 구동되는, 기판 폴리싱 장치.
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삭제
제 1 항에 있어서, 상기 구동 샤프트가 컨디셔너 헤드를 회전시키도록 구성된, 기판 폴리싱 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 구동 샤프트 및 상기 컨디셔너 헤드 사이에 연결된 짐벌 메커니즘을 더 포함하며, 상기 짐벌 메커니즘은 상기 컨디셔너 헤드가 상기 구동 샤프트 축에 대해 회전하고 일정 각도로 기울어질 수 있도록 하는, 기판 폴리싱 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 지지 아암의 타단이 베이스에 연결되고, 상기 베이스가 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위로 컨디셔너 헤드를 이동시키도록 구성된, 기판 폴리싱 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리싱 패드 표면에 세정액을 공급하기 위해 지지 아암을 통해 연장되는 유체 라인을 더 포함하는, 기판 폴리싱 장치.
폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝하기 위한 엔드 이펙터를 수용하도록 구성된 컨디셔너 헤드를 제공하는 단계;

상기 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위에 상기 컨디셔너 헤드를 지지 아암으로 지지하는 단계; 및

구동 샤프트, 내부 캐비티 및 유체막을 포함하는 드라이버를 이용하여 상기 컨디셔너 헤드를 구동시키는 단계;를 포함하며,

상기 구동 샤프트는 상기 컨디셔너 헤드와 지지 아암 사이에 연결되며, 상기 구동 샤프트는 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 구동 샤프트 축을 따라 폴리싱 패드에 대하여 전후로 선형적으로 작동가능하고,

상기 유체막은, 구동 샤프트가 선형적으로 작동할 때, 상기 드라이버의 내부 캐비티 내의 유체를 밀봉함으로써, 상기 컨디셔너 헤드에 부착된 엔드 이펙터가 상기 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝할 수 있는, 기판 폴리싱 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 컨디셔너 헤드가 공압식으로 작동되는, 기판 폴리싱 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 컨디셔너 헤드를 회전시키는 단계를 더 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 컨디셔너 헤드가 지지 아암에 의해서 폴리싱 패드 표면 위에 지지되며,

상기 지지 아암을 통해 폴리싱 패드 표면에 세정액을 공급하는 단계를 더 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
기판 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝하기 위한 엔드 이펙터를 수용하도록 구성된 컨디셔너 헤드;

컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위에 상기 컨디셔너 헤드를 지지하기 위해 상기 컨디셔너 헤드에 결합된 일단부를 갖고, 유체를 이송하도록 구성된 채널을 구비한 지지 아암; 및

상기 지지 아암에 연결되고, 상기 지지 아암 채널을 통해 유체를 수용하여 컨디셔너 헤드에 작동력을 가함으로써, 상기 컨디셔너 헤드에 부착된 엔드 이펙터가 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝할 수 있도록 구성된 공압식 드라이버;를 포함하는, 기판 폴리싱 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 공압식 드라이버가 상기 컨디셔너 헤드와 지지 아암 사이에 연결되어, 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 놓인 위치로부터 작동력을 컨디셔너 헤드에 가하는, 기판 폴리싱 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 폴리싱 패드 표면에 세정액을 공급하기 위해 지지 아암을 통해 연장되는 유체 라인을 더 포함하는, 기판 폴리싱 장치.
폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝하기 위한 엔드 이펙터를 수용하도록 구성된 컨디셔너 헤드를 제공하는 단계;

컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위에 상기 컨디셔너 헤드를 지지하는 단계; 및

상기 지지 아암을 통해 공압을 제공하여 상기 컨디셔너 헤드에 작동력을 가함으로써, 상기 컨디셔너 헤드에 부착된 엔드 이펙터가 폴리싱 패드 표면을 컨디셔닝할 수 있도록 하는 단계;를 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 컨디셔너 헤드가 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 놓인 작동력에 의해 구동되는, 기판 폴리싱 방법.
베이스;

폴리싱할 기판을 수용하도록 구성된 회전형 기판 캐리어;

상기 기판의 표면을 폴리싱하기 위한 폴리싱 패드를 지지하는 회전형 플래튼;

상기 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝하기 위한 엔드 이펙터를 수용하도록 구성된 컨디셔너 헤드;

상기 베이스에 장착된 일단부와, 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위에 컨디셔너 헤드를 지지하기 위해 상기 컨디셔너 헤드에 연결된 타단부를 갖는 지지 아암; 및

상기 컨디셔너 헤드와 지지 아암 사이에 연결되어, 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면에 거의 수직인 선을 따라 놓인 위치로부터 상기 폴리싱 패드 표면에 대하여 상기 컨디셔너 헤드를 신장 및 수축시키는 작동력을 가함으로써, 상기 컨디셔너 헤드에 부착된 엔드 이펙터가 상기 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝할 수 있도록 구성된 공압 구동식 드라이버;를 포함하는, 기판 폴리싱 장치.
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폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝하기 위한 엔드 이펙터를 수용하도록 구성된 컨디셔너 헤드; 및

컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면 위에 상기 컨디셔너 헤드를 지지하는 지지 아암;을 포함하며,

상기 지지 아암은 그 내부를 통해 연장된 유체 채널 및 유체 포트를 구비하며, 상기 유체 채널은 세정액을 수용하도록 구성되고, 상기 유체 포트는 상기 유체 채널로부터 컨디셔닝될 폴리싱 패드 표면으로 세정액을 향하게 하도록 구성된, 기판 폴리싱 장치.