KR100770186B1 - 웨이퍼준비장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼준비구동조립체(17)와 가변적인 높이의 선단구동조립체(27) 및 자기-정렬굴대조립체를 구비하는 웨이퍼준비장치에 관한 것으로, 한 실시예에서, 이 장치는 대체적으로 수직한 방위의 웨이퍼(W)를 지지하도록 위치한 한쌍의 구동롤러(6)를 구비하고, 각 구동롤러(6)는 이 구동롤러를 회전시키는 구동벨트와 연결되어 있다. 제 1과 제 2웨이퍼준비부재(10,12)를 갖추는 한쌍의 웨이퍼준비조립체(212)는 마주보고서 이동가능하게 위치하는데, 이 조립체(212)는 각각의 제 1과 제 2웨이퍼준비부재(10,12)가 제 1과 제 2웨이퍼준비작업을 각각 수행하도록 위치되는 제 1과 제 2위치에서 이동 가능하다. 다른 실시예에서, 이 장치는 제 1과 제 2롤러아암(20)에 각각 회전가능하게 위치한 제 1과 제 2웨이퍼구동롤러(6)를 구비하는데, 각 제 1과 제 2롤러아암(20)은 웨이퍼구동롤러(6)에 전달하고, 각 제 1과 제 2롤러아암은 웨이퍼구동롤러의 높이를 조정하도록 제 1과 제 2위치 사이에서 선회가능하다. 자기-조절굴대조립체는 원통형 내부코어와 그 외부표면에 위치한 받침부를 구비하는데, 원통형 내부코어를 둘러싸는 굴대외각체는 그 외부표면에 부착된 웨이퍼준비재료를 갖추고 받침부에 의해 선회가능하게 지지되어, 웨이퍼준비재료가 기판의 표면과 접촉할 때 기판의 표면과 정렬한다.

Description

웨이퍼준비장치{Wafer preparation apparatus}

본 발명은 전체적으로 반도체 제조에 관한 것으로, 특히 웨이퍼준비작업이 수직한 방위를 갖는 웨이퍼에 수행되는 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치에 관한 것이다.

반도체 장비의 제조에서는 다양한 웨이퍼준비과정이 수행된다. 예컨대, 이러한 웨이퍼준비작업은 세척작업과, 예컨대 화학기계적인 평탄화(CMP;chemical mechanical planarization)와 같은 연마/평탄화(polishing/planarization)작업을 포함한다. 종래의 연마/평탄화 기술은 유성연마운동(planetary polishing motion)을 하는 평반(platen)을 사용하는데, 이 기술의 단점은 다단계의 과정을 거쳐서 시간이 많이들고 비교적 비용이 비싸며, 이 기술의 다른 단점은 비교적 높은 정도의 형상 변화에 영향받는 표면을 갖는 웨이퍼를 생산하게 된다는 것이다.

다른 종래의 연마/평탄화 기술로는 원주연마가 있는데, 종래의 원주연마 시스템에서 웨이퍼는 웨이퍼구동롤러에 의해서 수직한 방위를 갖고 회전한다. 웨이퍼가 회전함에 따라서, 한 쌍의 원통형 연마패드가 웨이퍼의 양쪽표면에 접촉하게 된 다. 연마패드는 처리되는 웨이퍼의 양쪽에 위치하여 반대방향으로 회전하는 굴대(mandrel)에 장착되어 있다. 굴대는 웨이퍼의 중심을 지나가도록 웨이퍼의 지름을 가로질러 걸쳐있다. 굴대의 회전은 웨이퍼의 지름에 수직한 원주방향으로의 회전패드운동을 야기한다. 연마작업동안에, 노즐이 웨이퍼의 양쪽표면에 예컨대, 연마용 현탁액(abrasive slurry), 화학용약, 또는 헹굼용 용액 등의 액체를 직접 분무한다.

이러한 종래의 원주연마시스템의 결점은 이것이 단지 원주연마운동만을 제공한다는 것으로 각 패드의 상대속도는 각 웨이퍼의 표면에 걸쳐 일정하지 않는데, 웨이퍼선단 근처의 속도가 웨이퍼의 중심 근처의 속도보다 더 크게 된다. 이것은 각 웨이퍼의 표면의 원주에 잔존하는 긁힘이 생성될 뿐만 아니라 웨이퍼의 중앙부에서 더 머무는 시간이 길기 때문에 웨이퍼의 둘레부보다 웨이퍼의 중앙부로부터 제거된 웨이퍼재료가 더 많게 되는 문제점이 있다. 이 불균일한 웨이퍼재료의 제거율의 결과로, 웨이퍼의 양쪽 표면의 각각은 중앙부가 선단부보다 움푹 들어가 벌어진 모양의 윤곽선을 갖는 경향이 있다. 반도체 산업이 예컨대 0.18㎛ 이하의 작은 최소배선폭을 사용하는 쪽으로 옮겨감에 따라, 이러한 벌어진 모양의 윤곽선은 바람직하지 못하다.

전술한 관점에서, 원주에 잔존하는 긁힘의 생성을 최소화하고, 바람직한 표면윤곽선을 갖도록 처리된 웨이퍼를 제공하며, 스테이션 사이에서 웨이퍼의 이송없이 웨이퍼에 다단계의 웨이퍼준비과정을 수행할 수 있는 원주의 웨이퍼준비를 위한 방법과 장치가 필요하게 되었다.

넓게 말하면, 본 발명은 수직한 방위를 갖는 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치를 제공함으로써 이러한 필요성을 채워준다.

본 발명의 한 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치가 제공되어진다. 이 장치는 대체로 수직한 방위로 반도체 웨이퍼를 지지하도록 위치된 한쌍의 구동롤러를 포함한다. 각 구동롤러는 구동롤러를 회전시키는 구동벨트와 연결되도록 되어 있다. 또한, 이 장치는 대향되고서 이동가능하게 위치된 한쌍의 웨이퍼준비조립체를 포함한다. 각 웨이퍼준비조립체는 제 1웨이퍼준비부재와 제 2웨이퍼준비부재를 갖춘다. 웨이퍼준비조립체는 각 제 1웨이퍼준비부재가 웨이퍼에 제 1웨이퍼준비과정을 수행하기 위해 위치되는 제 1위치와, 각 제 2웨이퍼준비부재가 웨이퍼에 제 2웨이퍼준비과정을 수행하기 위해 위치되는 제 2위치로 움직일 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼를 준비하는 다른 장치가 제공된다. 이 장치는 제 1롤러암에 회전가능하게 위치된 제 1웨이퍼구동롤러를 포함하는데, 제 1웨이퍼구동롤러는 수직한 방위로 웨이퍼를 회전시키도록 방위를 갖는다. 또한, 이 장치는 제 2롤러암에 회전가능하게 위치한 제 2웨이퍼구동롤러를 포함하는데, 제 2웨이퍼구동롤러는 수직한 방위로 웨이퍼를 회전시키도록 방위를 갖는다. 각 제 1롤러암과 제 2롤러암은 그 위에 위치한 웨이퍼구동롤러에 회전동력을 전달하도록 되어 있고, 각 제 1롤러암과 제 2롤러암은 제 1위치와 제 2위치 사이에서 선회할 수 있어서 그 위에 위치한 웨이퍼구동롤러의 높이를 조정하게 된다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 자기-정렬굴대조립체가 제공되어진다. 이 조립체는 원통형 내부코어와 이 원통형 내부코어의 외부표면에 위치한 받침부를 구비한다. 굴대외각체는 원통형 내부코어를 둘러싸며, 그 외부표면에 붙여진 웨이퍼준비재료를 갖추고, 이 굴대외각체는 받침부에 의하여 선회가능하게 지지되어 웨이퍼준비재료가 기판면에 접촉할 때 굴대외각체가 기판면과 정렬된다.

전술한 설명과 다음의 상세한 설명은 단지 예를 들어 설명하기 위한 것으로 청구한대로 본 발명을 제한하지는 않는다.

명세서와 합쳐져서 그 일부를 구성하는 첨부도면들은 본 발명의 실시예를 도시하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼준비장치의 정면도이고,

도 2는 오른쪽 구동케이싱과 이와 관련된 굴대 및 연마패드의 단면도를 나타내고 웨이퍼구동롤러조립체에 의해 지지되는 웨이퍼(은선으로 도시됨)를 나타내는 도 1에 도시된 웨이퍼준비장치의 측면도,

도 3은 연마패드가 웨이퍼와 접촉이 떨어지고 하우징의 벽에 장착된 선택적인 패드조절장치와 맞물리는 중립위치의 범위안에 있는 구동케이싱을 나타내는 도 1에 도시된 웨이퍼준비장치의 정면도,

도 4a는 하우징 바깥에 위치한 웨이퍼준비구동조립체와, 웨이퍼준비조립체를 선회시키는 레버 및, 선회레버를 선회시키는 선형액츄에이터를 나타내는 도 1에 도 시된 웨이퍼준비장치의 정면도,

도 4b는 액츄에이터로드가 상부의 확장된 위치에서 도시된, 도 4a에 도시된 레버와 선형액츄에이터를 더욱 상세히 나타낸 도면,

도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 패드를 갖춘 자기-정렬굴대가 브러쉬와 결합된 웨이퍼준비조립체의 단면도,

도 5b는 외각체의 중앙 받침부에 가까운 영역에 초점을 맞추어 도 5a에 도시된 자기-정렬굴대조립체의 상세도,

도 6은 종래의 중심선연마된 네 개의 시험웨이퍼에 대하여 웨이퍼의 표면을 가로지르는 방사상의 위치 대 제거된 웨이퍼재료의 양을 도시한 그래프,

도 7a와 도 7b는 종래의 중심선연마된 네 개의 시험웨이퍼로부터 제거된 웨이퍼재료의 각도분포를 도시한 그래프,

도 8a와 도 8b는 종래기술에 따라 단지 웨이퍼의 중심선에서 연마된 시험웨이퍼에 대하여 웨이퍼를 가로지르는 위치 대 웨이퍼재료의 제거율(A/m)을 도시한 그래프,

도 9a와 도 9b는 본 발명의 한 실시예에 따른 탈지름(off-diameter)연마방법을 사용하여 연마된 시험웨이퍼에 대하여 웨이퍼를 가로지르는 위치 대 웨이퍼재료의 제거율(A/m)을 도시한 그래프,

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼준비부의 사시도,

도 11a와 11b는 본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼준비장치를 더욱 상세히나타내는 사시도이다.

이제, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들이 상세하게 설명된다.

다음 실시예들은 기판준비에 사용될 수 있는 장치 뿐만 아니라 방법을 설명한다. 이러한 기판은 예컨대 200mm웨이퍼와 300mm 웨이퍼(그리고, 더 작거나 큰 웨이퍼)와 같이 임의의 크기의 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있다. 다음 설명에서, 본 발명의 준비장치는 웨이퍼의 준비와 관련해서 설명된다. 하지만, 상기 준비장치는 하드디스크 등과 같은 다른 기판을 준비하는 데에도 사용될 수 있다. 준비작업은 예컨대 버핑(buffing)과, 화학기계적인 평탄화(CMP), 세척(웨이퍼 세척에서 행하여 지는 것과 같은), 에칭 및, 탈이온화수(DI water)와 같은 액체로의 세정을 포함한다. 다양한 예에서, 고도로 정밀하고 제어된 준비과정을 달성하는 데에 도움이 되는 몇몇의 방법과 장치가 제공되는 바, 예컨대 시스템과 장치에 의해 성취된 준비과정은 제어된 세척과 버핑 및 기판의 바람직한 표면위치에서의 연마작업을 가능하게 한다. 즉, 상기 기판은 다른 표면위치와 다른 시간에서 준비과정이 가능하도록 구획부내에서 다른 제어된 위치로 이동될 수 있다. 제안된 장치에 의한 준비과정은 다른 준비부재(예컨대, 브러쉬, 패드 등)와 접촉하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 다음의 설명은 여기에 기술된 많은 대안의 견지에서 이해되어야 한다.

웨이퍼준비장치

: 도 1과 도 2는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼준비장치의 정단면 도와 우측단면도이다. 이에 보여지듯이 웨이퍼준비장치(1)는 하우징(2)을 포함하는 데, 이 하우징은 아래에 더 자세히 설명될 바와 같이 장치의 다양한 구성품을 지지하는 구조물로서 작용한다. 도 1에서는 선단으로 도시되고 도 2에서는 면(은선으로 도시됨)으로 도시된 반도체 웨이퍼(W)는 수직한 방위로 웨이퍼구동롤러(6,6')에 위치한다.

도 1에서 도시된 것처럼, 웨이퍼(W)는 오른쪽 웨이퍼면(W1)에 접하는 오른쪽 패드(8)와, 왼쪽 웨이퍼면(W2)에 접하는 왼쪽 패드(8')를 갖춘 한쌍의 상부연마패드(8,8')와 접촉한다. 하부연마패드(12,12')는 각각 오른쪽과 왼쪽 웨이퍼면(W1,W2)에서 떨어져 있다. 웨이퍼준비장치(1)는 좌우양측이 대칭일 필요는 없지만, 많은 조립체와 부속조립체가 바람직하기로 하우징(2)내에서 수직한 방위로 지지될 때 웨이퍼(W)의 오른쪽과 왼쪽의 대칭면에 대해 쌍으로 대칭되게 위치한다. 이러한 이유로, 도 1에 도시된 바와같이, "오른쪽"과 "왼쪽"이라는 용어는 여기에서 전체적으로 웨이퍼(W)에 관하여 사용된다. 다르게는, 도 11a와 도 11b에 도시된 것처럼 한 쌍의 패드 뿐만 아니라 한 쌍의 브러쉬(12b)를 갖출 수 있는 바, 이 예에서 브러쉬는 브러쉬(12b)로 표시되고, 기어(44 또는 46)들 중의 하나에 직접 연결되는 굴대나 브러쉬 코어에 장착될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 상부연마패드(8,8')는 원통형의 상부굴대(10,10')의 주변에 장착되고 하부연마패드(12,12')는 원통형의 하부굴대(14,14')

의 주변에 장착된다. 수평하게 위치된 상부와 하부굴대는 상부굴대(10)와 하부굴대(14)가 웨이퍼(W)의 오른쪽에 있고, 상부굴대(10')와 하부굴대(14')가 웨 이퍼(W)의 왼쪽에 있도록 정렬된다. 선택 가능하고 수직한 간격이 상부와 하부굴대의 쌍(10,10'; 14,14')을 각각 분리시킨다. 한 실시예에서, 상부와 하부쌍은 웨이퍼 반지름의 일부로, 바람직하게 웨이퍼 반지름의 약 1/4에서 약 3/4정도로 이격된다. 각 상부굴대(10,10')와 각 하부굴대(14,14')의 한 끝은 구동케이싱(16,16')안에 회전가능하게 장착되는데, 각각은 웨이퍼준비구동조립체(17)에 회전가능하게 결합된 연동장치를 둘러싼다. 웨이퍼준비구동조립체(17)의 더 자세한 것은 아래의 "웨이퍼준비구동조립체"라는 제목하에서 설명된다. 한 실시예에서, 웨이퍼준비구동조립체(17)는 회전토크를 굴대(10,10'; 14,14')에 전달하는 패드회전기구(13)와, 연마패드(8,8'; 12,12')를 웨이퍼(W)와 접촉되고 떨어지도록 제어가능하게 이동시키는 패드연동기구(15)를 구비한다.

도 1을 참조하면, 오른쪽과 왼쪽 구동케이싱(16,16')은 선회점(18,18')주위를 선회하고, 이들의 각각은 웨이퍼(W)의 평면으로부터 가까이 위치한다. 오른쪽 구동케이싱(16)이 선회하여 그의 상단이 웨이퍼(W)의 평면쪽인 안쪽으로 이르게 될 때, 굴대(10)에 장착된 상부 연마패드(8)는 오른쪽 웨이퍼면(W1)에 접하도록 움직이고, 굴대(14)에 장착된 하부 연마패드(12)는 오른쪽 웨이퍼면(W1)으로부터 멀어지게 움직인다. 반면에, 오른쪽 구동케이싱(16)이 선회하여 그의 하단이 웨이퍼(W)의 평면쪽인 안쪽으로 이르게 될 때(도 3참조), 하부 연마패드(12)는 오른쪽 웨이퍼면(W1)에 접하도록 움직이고, 상부 연마패드(8)는 오른쪽 웨이퍼면(W1)으로부터 멀어지게 움직인다. 전술한 설명이 상부와 하부 연마패드(8',12')가 각각 왼쪽 웨이퍼면(W2)에 접할 수 있게 움직이도록 선회될 수 있는 왼쪽 구동케이싱(16')에도 적용된다는 것은 당업자에게 명백하다.

그러므로, 선회점(18,18')은 충분히 웨이퍼(W)의 평면에 가까워서, 구동케이싱(16,16')은 상부 연마패드(8,8';또는 대(對)선회각에 대한 하부패드 (12,12'))가 웨이퍼면(W1,W2)과 접하여 웨이퍼(W)가 양쪽 연마패드에 의해서 "집히"도록 적절한 각도(A,A')로 선회될 필요가 있다. 각도(A)는 그 중에서도 패드지름에 의존한다. 한 실시예에서, 각도(A)는 약 15°에서 25°사이이다. 하지만, 도 3에 도시되듯이 선회점(18,18')은 충분히 웨이퍼(W)의 평면으로부터 멀리 있어서, 구동케이싱(16,16')이 전체적으로 수직한 위치로 선회될 때, 상부패드(8,8')와 하부패드(12,12')는 실제적인 분리에 의해 웨이퍼(W)와의 접촉에서 벗어나 떨어지게 되는 중립위치를 취하게 된다.

구동케이싱(16,16')의 선회작용은 각 굴대쌍의 상부굴대나 하부굴대가 안쪽으로 독립적으로 압박되게 그 위에 장착된 연마패드가 웨이퍼면 중 하나와 접촉한다. 이와같이, 웨이퍼는 웨이퍼준비장치내에서 두개의 분리된 연마작업을 받게되는 바, 상부 연마패드 사이에 "집어"진 웨이퍼의 연마작업과, 하부 연파패드 사이에 "집어"진 웨이퍼의 다른 연마작업을 받게된다.

도 1 내지 도 3을 계속해서 참조하면, 웨이퍼(W)는 웨이퍼구동조립체(23)에 의해서 지지됨과 동시에 회전되게 구동된다. 한 실시예에서, 웨이퍼구동조립체(23)는 가변적인 높이의 선단구동조립체이다. 도 2는 승강위치(Wa)와 하강위치(Wb)에 있는 웨이퍼(W;은선으로 도시됨)를 나타낸다. 전술했듯이, 웨이퍼구동롤러(6,6')는 웨이퍼(W)를 지지한다. 도 2에서, 웨이퍼구동롤러(6,6')는 상응하는 승강위치(6a,6a')와 하강위치(6b,6b')에 도시되어 있다(은선으로 도시됨). 웨이퍼구동롤러(6,6')는 웨이퍼의 경계선단(Wp)과 맞물리고, 차례로 프레임부재에 선회가능하게 장착된 롤러아암(20,20')의 끝단에 장착된다. 프레임부재는 예컨대 하우징(2)의 우측벽(4)이나 하우징의 바닥(5)과 같은 적절한 지지구조물에 지지될 수 있다.

가변적인 높이의 선단구동조립체(23)는 회전동력을 구동롤러(6,6')에 전달하는 롤러구동기구(21)를 구비한다. 또한, 가변적인 높이의 선단구동조립체(23)는 선회점(22,22')주위로 아암을 선회시켜서 롤러아암(20,20')의 선회운동을 조정하는 웨이퍼이송기구(27)를 구비한다. 롤러아암(20,20')은 쌍으로 연동되어서 이들은 대칭적인 반대운동으로 역선회하게 된다. 롤러구동기구(21)와 웨이퍼이송기구(27)를 포함해서 가변적인 높이의 선단구동조립체(23)의 더 상세한 설명은 아래의 "가변적인 높이의 선단구동조립체"라는 제목하에서 설명된다.

웨이퍼상부정렬롤러(24)는 정렬아암(25)에 장착되는데, 이는 차례로 우측벽(4)의 상부에 장착된 정렬인장기(26; alignment tensioner)에 선회가능하게 장착된다. 정렬롤러(24)는 웨이퍼의 상부 근처에 있는 웨이퍼 경계선단(Wp)에 맞물리며, 웨이퍼(W)의 정렬을 유지시키고 연마패드(8,8',12,12')가 떨어졌을 때, 즉 중립위치에 있을 때 측면지지를 제공하도록 작용한다. 정렬아암(25)의 선회가능한 운동은 상부롤러(24)가 계속 맞물리도록 하며, 위치(Wa와 Wb)로 표시된(도 2참조)것처럼 웨이퍼가 위아래로 움직임에 따라 웨이퍼 경계선단(Wp)을 따르게 한다. 도 2에서, 상부롤러의 상부위치는 24로 도시되고 하부위치는 24'로 도시된다(은선으로 도시됨). 필요하다면, 추가적인 선단롤러가 웨이퍼를 지지하고 안정화시키며 회전시키고 로딩/언로딩시키는 데에 사용될 수 있다.

롤러아암(20,20')과 구동롤러(6,6')는 도 2에서 중간각위치에 도시되어 있다. 롤러아암(20,20')의 선회운동의 전형적인 작동범위는 은선으로 구동롤러(6,6')의 상부와 하부도시로 표시되는데, 이는 운동의 선회범위를 각도(B)로 한정한다. 롤러아암(20,20')의 상향운동은 구동롤러(6,6')가 쌍으로 함께 상향으로, 그리고 가깝게 이동되게 한다. 이것은 주로 구동롤러의 더 높은 위치 뿐만 아니라 부분적으로는 구동롤러가 더 가깝게 이격되기 때문에, 차례로 웨이퍼(W)가 위로 움직이게 한다. 반면에, 롤러아암(20,20')의 하향선회는 이에 상응하게 웨이퍼(W)를 내리게 한다. 각(B)에 걸친 구동롤러(6,6')의 운동은 웨이퍼 중심(W_O)이 이중 화살표(C)로 표시된 상응한 수직이송거리로 위 또는 아래로 움직이게 한다(도 2참조). 구동롤러(6,6')의 운동은 웨이퍼의 수직운동을 제어할 수 있도록 제어된다. 예컨대, 구동롤러는 안팎으로 선회될 수 있어서 웨이퍼(W)는 연마패드(8,8'또는 12,12')에 대해 위아래로 진동한다.

도 1 내지 도 3에 도시되듯이, 웨이퍼(W)는 실제로 수직한 방위로 위치되고 연마패드는 수평한 방위로 위치된다. 필요하다면, 웨이퍼(W)가 다른 방위로 위치될 수 있다는 것이 당해분야의 숙련자들에게는 명백하다. 또한 필요하다면, 연마패드가 수직에 대해 임의의 각도로 위치될 수 있다는 것도 명백하다. 이러한 경우에, 패드에 대한 웨이퍼의 운동은 여전히 굴대의 축에 전체적으로 수직하게 된다. 웨이 퍼(W)의 대체로 수직한 방위는 장치의 다양한 지지 및 구동조립체를 간략화하고, 연마패드와 웨이퍼로부터 연마현탁액과 처리용액 및 헹굼용액의 배출을 용이하게 하기 때문에 바람직하다.

웨이퍼준비구동조립체

: 웨이퍼준비구동조립체(17)는 도 2(단면도)와, 도 4a, 도 4b(바깥쪽 끝벽(3)으로부터 바라본 정면도) 및, 도 5(도 2에 도시된 구동케이싱과 굴대의 상세한 단면도)에 도시된다. 도 2에 도시되듯이, 구동케이싱(16)은 끝벽(3)을 통해 뻗어 있는 이중의 동축조립체(19)와 연결된다. 이중의 동축조립체(19)는 회전동력을 내부축을 매개로 웨이퍼준비를 위한 굴대에 전달하고, 선회운동과 제어를 외부축을 매개로 웨이퍼면과 패드를 맞물리게 하고 떨어지게 하기 위해서 구동케이싱에 전달한다. 그러므로, 동축조립체(19)는 패드회전기구(13)와 패드연동기구(15)가 일체로 된 구성품이다. 한 실시예에서, 웨이퍼준비구동조립체(17)는 각각 구동케이싱(16,16')들을 위한 분리된 동축정렬부(19,19')를 구비한다. 또한, 오른쪽 구동케이싱(16)의 운동에 관한 설명은 왼쪽 구동케이싱(16')에도 적용가능하다.

동축조립체(19)는 내부이송축(28)과 중공의 외부선회축(30)을 구비한다. 이송축(28)은 회전동력을 굴대(10,10',14,14')로 전달하고, 베어링(43a,43b)으로 지지되는데, 이들 베어링은 그 끝에 인접한 외부선회축(30)의 내부에 장착된다. 외부선회축(30)은 차례로 베어링(31a, 31b)에 의해서 웨이퍼준비구동조립체 장착프레임(32)에 지지되고, 구동케이싱(16,16')의 선회제어를 제공하여 연마패드(8,8' 또는 12,12')의 쌍들 중 하나가 웨이퍼(W)에 접촉할 수 있게 된다.

도 2와 도 4a에 도시되듯이 패드회전기구(13)는 왼쪽과 오른쪽 웨이퍼준비모터(34,34')와, 구동풀리(36,36'), 벨트(38,38') 및 축풀리(40,40')를 구비한다. 구동풀리(36,36')는 각각 모터(34,34')에 선회가능하게 장착되고, 이들 모터는 프레임(32)의 아래에 장착된다. 벨트(38,38')는 구동풀리(36,36')와 축풀리(40,40')에 위치하고, 이들은 각각 프레임(32)의 외부로 뻗은 이송축(28,28')의 끝에 장착된다. 도 2와 도 5에 도시되듯이, 이송축(28)은 끝벽(3)을 통해 뻗어 있고 피니언기어(42)를 이송하도록 단단하게 연결된다. 이송축(28)은 축베어링(43a)에 의해서 지지되는데, 이 베어링은 차례로 구동케이싱(16)안에서 선회점(18)과 정렬하여 장착된다. 이송축(28';도 2와 도 5에 도시되지 않음)은 이송축(28)에 대하여 설명된 것과 같은 방법으로 연결되고 지지된다.

도 5a에서 자세히 도시되듯이, 이송축(28)과 선회축(30)의 내부는 끝벽(3)을 통해 뻗어 있다. 이송피니언기어(42)는 상부와 하부굴대기어(44, 46)에 맞물리는데, 이들은 각각 굴대축과 정렬되도록 상부굴대(10)와 하부굴대(14)의 끝에 고정되게 장착된다(도 1과 도 2 참조). 도 1과 도 2에 도시된 하부굴대(14)는 아래에 더 자세히 설명되겠지만 다른 실시예에 따라 브러쉬코어(12a)와 브러쉬(12b)를 위하여 도 5a에서는 생략되었다. 그러므로, 이송기어(42)와 굴대기어(44, 46)는 토오크를 굴대몸체에 전달하여, 상부 및 하부굴대(10, 14)가 동시에 같은 방향으로 회전하게 된다.

상부 및 하부굴대(10, 14)는 웨이퍼(W)면에 평행하게 지지됨과 동시에 굴대기어(44, 46)에 의해 구동되도록 각각 종래의 저널베어링에 의해 회전가능하게 구 동케이싱(16)에 장착된다. 한 실시예에서, 굴대(10, 14)는 웨이퍼(W)면에 균등하게 패드의 접촉압력이 분포하도록 웨이퍼면과 접촉할 때 자동으로 연마패드(8,12)를 웨이퍼(W)면과 정렬시키는 자기-정렬굴대조립체(48)에 의해 지지된다. 자기-정렬굴대조립체(48)의 더 상세한 설명은 아래의 "자기-정렬굴대조립체"라는 제목하에서 설명된다.

도 4a를 참조하면, 웨이퍼준비구동조립체(17)는 구동케이싱(16,16')을 위한 분리된 구동모터(34,34')를 구비한다. 모터(34,34')는 서로 반대방향으로 회전하도록 종래의 전원공급장치와 제어기 및 피드백센서(도시되지 않음)에 의해 작동될 수 있어서 웨이퍼(W)의 양쪽에 있는 패드(8,8' 또는 12,12')는 바람직하게는 대체로 같은 회전속도로 서로 역-회전한다. 패드의 회전은 이 패드가 웨이퍼에 아래쪽으로의 마찰력을 가하여 웨이퍼구동롤러(6,6')와 웨이퍼의 맞물림을 유지하는 데에 도움이 되도록 선택되는 것이 바람직하다. 모터(34,34')는 수동으로 제어될 수 있거나, 종래의 모터제어기(도시되지 않음)를 작동시키는 적절히 프로그램된 컴퓨터시스템에 의해서 연속되고 제어될 수 있다. 필요하면, 하나의 모터가 벨트나 기어전동장치와 같은 적절한 동력전동장치와 사용되어 회전동력을 구동케이싱에 제공할 수 있듯이 당해분야의 숙련자들에게는 명백하다.

패드연동기구(15)는 상부연마패드(8,8')나 하부연마패드(12,12')와 웨이퍼(W)의 양쪽면을 접촉시키기 위해서 구동케이싱(16,16')의 선회동작을 제어한다. 도 4a에 도시되듯이, 외부선회축(30,30')은 이 축에 장착된 레버(52,52')를 갖 추고, 각 레버는 대칭되는 웨이퍼의 평면(W_P)쪽으로 전체적으로 안쪽으로 향하게 된다. 레버(52,52')의 각 단부는 기어부로 형성되고, 이 기어부(54,54')는 같은 반지름을 가지며 각각 외부선회축(30,30')과 동심이다. 기어부(54,54')는 서로 맞물려 있어서 레버(52,52')와 이에 결합된 선회축(30,30')은 함께 종속되어 반대방향으로 상호작용하는 방법으로 선회하게 된다.

종래의 공압실린더나 다른 동등한 액츄에이터로 될 수 있는 선형액츄에이터(56)는 프레임(32)의 하부에 장착되되(도 2와 도 4a참조), 액츄에이터의 출력로드(58)는 레버(52)의 단부에 인접한 선회연결부(59)까지 위로 뻗어 있다(도 4a와 도 4b참조). 그러므로, 로드(58)의 상향확장은 레버(52)를 시계반대방향으로 선회시키고(도 4a의 투시에서), 반대레버(52')를 맞물린 기어부(54,54')를 매개로 하여 같은 각도로 시계방향으로 선회시킨다. 도 4b에 도시되듯이, 로드(58)는 전술한 방법으로 레버(52,52')를 선회시키도록 위로(도 4a에 도시된 위치에 대해) 뻗어 있다. 당해업자는 로드(58;도시되지 않음)의 아래로의 후퇴가 도 4b에 도시된 것과 반대로 선회동작을 일으키게 됨을 알 수 있다. 바꾸어 말하면, 로드(58)가 아래로 후퇴되었을 때, 레버(52)는 시계방향으로 선회하고, 레버(52')는 시계반대방향으로 선회한다.

도 2와 도 5a에 도시되듯이, 외부선회축(30)은 단단히 구동케이싱(16)에 연결되어 선회축(30)의 임의의 회전이 구동케이싱과 같은 회전을 일으키게 된다. 구동케이싱(16)의 회전은 차례로 웨이퍼(W)의 평면으로 또는 이로부터 멀리 상부와 하부굴대(10과 14;또는 브러쉬 (12a/12b))의 상응하는 운동을 야기한다. 액츄에이터의 로드(58)의 운동범위는 상부와 하부연마패드(8, 12)와 웨이퍼(W)의 선택적인 맞물림을 허용하는 데에 충분한 외부선회축(30,30')의 선회범위를 제공하도록 적절하게 선택되고 제어된다. 전술되듯이, 선회범위는 무엇보다도 연마패드의 지름에 의존한다. 선형액츄에이터(56)의 운동은 종래의 액츄에이터제어기와 전원공급장치(도시되지 않음)에 의해서 수동으로 제어되거나, 선택적으로 종래의 제어기(도시되지 않음)를 작동시키는 적절히 프로그램된 컴퓨터시스템에 의해서 연속되고 제어될 수 있다. 필요하다면, 종래의 피드백센서나 하중조정기가 웨이퍼준비구동조립체(17)를 매개로 선형액츄에이터(56)에 의해 가해진 힘을 제어하도록 구비될 수 있어서, 웨이퍼상(W)의 연마패드의 접촉력 또는 표면압력이 제어될 수 있다.

당해업자에게는 다른 동력전동시스템이 회전 및 선회동력과 제어를 구동케이싱(16,16')에 제공하기 위해 사용될 수 있다는 것이 명백하다. 또한, 당해업자에게는 다른 형태의 구동케이싱(16,16')과 웨이퍼준비구동조립체(17)가 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 예컨대, 구동모터가 동축을 사용하지 않고서 회전동력을 연마패드(8,8', 12,12')에 제공하기 위해 구동케이싱(16,16')에 직접 장착될 수 있다. 또한, 구동케이싱(16,16')은 예컨대 구동케이싱을 양쪽 웨이퍼면 중 한쪽으로 향하게 한 신축형 선형액츄에이터에 장착함으로써, 선회운동이라기 보다는 웨이퍼쪽으로 또는 이로부터 멀리 선형운동으로 움직일 수 있다.

가변적인 높이의 선단구동조립체

: 가변적인 높이의 선단구동조립체(23)는 롤러구동기구(21)와 웨이퍼이송기구(27)의 구성품으로서 동축조립체(61)를 구비한다(도 1과 도 2 참조). 동축조립체(61)는 웨이퍼의 회전과 선회작동을 위해 회전동력을 웨이퍼구동롤러(6,6')에 전달하고, 연마패드(8,8', 12,12')에 대하여 웨이퍼(W)의 수직위치를 조정하기 위해 롤러아암(20,20')에 제어를 전달한다. 가변적인 높이의 선단구동조립체(23)는 각각 앞뒤 롤러아암(20,20')을 위한 분리된 동축조립체(61,61')를 구비한다. 그러므로, 동축조립체(61)와 전면 롤러아암(20)의 구조와 동작에 관한 설명은 전체적으로 동축조립체(61')와 후면 롤러아암(20')의 구조와 동작에 적용된다.

도 1에서 도시되듯이, 동축정렬부(61)는 내부이송축(60)과 중공의 외부롤러선회축(62)을 구비한다. 이송축(60)은 롤러구동기구(21)의 한 요소이고, 회전동력을 이송벨트(64)를 매개로 롤러(6)에 전달한다. 이송축(60)은 베어링(63a, 63b)에 지지되는데, 이들은 축의 각 끝에 인접한 롤러선회축(62)의 내부에 장착된다. 롤러선회축(62)은 차례로 예컨대 베어링(65a와 65b)에 의해 우측벽(4)과 같은 지지구조물에 지지된다. 롤러선회축(62)은 도 2에서 도시되듯이 상향/안쪽위치(6a)와 하향/바깥쪽위치(6b) 사이에서 롤러(6)를 움직이도록 롤러아암(20)의 선회제어를 제공한다.

도 1과 도 2에 도시되듯이, 롤러구동기구(21)는 각각 좌우롤러모터(66,66')를 구비하는데, 이들은 우측벽(4)의 하부에 장착된다. 모터(66,66')는 각각 구동풀리(68,68')에 회전가능하게 연결되고, 이들 풀리는 구동벨트(70,70')와 맞물린다. 또한, 우측벽(4)를 통하여 뻗어 있는 이송축(60,60')의 끝에 장착된 외부이송축풀리(72,72')도 구동벨트(70,70')와 맞물린다.

도 1을 참조하면, 우측벽(4)을 통하여 뻗은 이송축(60)의 끝은 롤러아암의 선회점(22)과 정렬되도록 롤러아암케이싱(76)안에서 내부이송풀리(74)에 단단하게 장착된다. 내부풀리(74)는 롤러이송벨트(64)와 맞물리고, 이는 롤러풀리(78)와 맞물리도록 롤러아암케이싱(76)안에서 뻗어 있다. 롤러풀리(78)는 롤러아암케이싱(76)의 외부끝에 인접하게 지지된 롤러축(80)의 끝에 장착된다. 차례로 롤러축(80)은 롤러아암케이싱(76)을 통해 웨이퍼(W)의 평면쪽으로 뻗어 있어 케이싱의 외부에서 웨이퍼구동롤러(6)를 지지한다.

한 실시예에서, 롤러구동기구(21)는 도 2에 도시되듯이 각 롤러구동아암(20,20')에 대하여 분리된 구동모터(66,66')를 구비한다. 모터(66,66')는 웨이퍼구동롤러(6,6')가 같은 방향으로 대체로 같은 회전속도로 회전하도록 종래의 전원공급장치와 제어기 및 피드백센서(도시되지 않음)에 의해 작동될 수 있다. 모터(66,66')는 수동으로 제어될 수 있거나, 종래의 모터제어기(도시되지 않음)를 작동시키는 적절히 프로그램된 컴퓨터시스템에 의해서 연속되고 제어될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나의 모터가 벨트나 기어전동장치와 같은 적절한 동력전동장치와 사용되어 회전동력을 양쪽의 롤러구동아암에 제공하게 된다.

도 1 내지 도 3에 도시되듯이, 선회작동과 롤러구동아암(6,6')의 제어를 제공하는 웨이퍼이송기구(27)는 각각 좌우롤러선회축(62,62')을 구비하는데(왼쪽 롤러선회축(62')은 도 1내지 도 3에 도시되지 않음), 이는 우측벽(4)을 지나 소정의 거리만큼 뻗어 있다. 각 롤러선회축(62,62')의 바깥쪽 끝은 동일평면의 기어링(82,82')의 한쌍 중 하나에 고정되고 둘러싸여 있는데, 기어링 각각의 유효 바깥지름은 바람직하게 롤러아암선회점(22,22') 사이의 거리의 절반이 되어서 전면과 후면기어링(82,82')이 각각 거의 중간거리에서 서로 맞물린다. 맞물린 기어링(82,82')은 각각의 롤러선회축(62,62')이 반대방향으로 상호작용하게 선회하도록 함께 종속되게 한다. 롤러선회축(62,62')은 각각 롤러아암케이싱(76,76')에 단단히 연결되어, 축의 임의의 선회운동이 롤러구동암(20,20')과 웨이퍼구동롤러(6,6')의 유사한 선회운동을 일으키게 된다.

도 2에서 도시되듯이, 선형스텝모터나 다른 동등한 액츄에이터로 될 수 있는 선형액츄에이터(84)는 전체적으로 수평하게 우측벽(4)의 바깥쪽 하부에 장착된다. 액츄에이터의 출력로드(86)는 액츄에이터의 레버(88)의 단부에 인접한 선회연결부(87)끼리 측면으로 뻗어 있다. 액츄에이터레버(88)는 차례로 기어링(82,82') 중 한쪽에 고정된다. 로드(86)의 외부로의 확장은 레버(88)와 기어링(82 또는 82') 및 롤러선회축(62)이 시계반대방향으로 선회되게 하는데(도 2의 투시로부터), 이는 차례로 반대쪽의 맞물린 기어링(82' 또는 82)과 선회축(62')이 같은 각도로 시계방향으로 선회되게 한다. 이 선회동작은 웨이퍼구동롤러(6,6')를 하부의 바깥위치(6b,6b')로 움직이게 한다. 로드(86)의 안쪽으로의 후퇴는 웨이퍼구동롤러(6,6')를 상부의 안쪽위치(6a,6a')로 움직이게 하는 상응하는 반대의 선회작동을 일으킨다.

액츄에이터의 로드(86)의 이동범위는 화살표(C;도 2참조)로 표시되듯이 미리 선택된 수직한 범위에 걸쳐서 웨이퍼(W)를 움직이기에 충분한 축(62,62')의 선회범위를 제공하도록 바람직하게 선택되어지고 제어된다. 이 미리 선택된 수직한 범위는 나중에 더 자세히 설명되듯이 연마패드(8,8' 또는 12,12')를 맞물리도록 요구되는 웨이퍼부를 적소에 위치시키기 위해 공식화된다. 웨이퍼구동롤러(6,6')의 지름과 롤러구동아암(20,20')의 길이는 예컨대 200mm웨이퍼와 300mm웨이퍼와 같이 미리 결정된 웨이퍼 지름의 범위를 수용하도록 미리선택되어질 수 있다. 필요하다면, 예비롤러구동아암케이싱(76,76')과 롤러이송벨트(64,64') 및 웨이퍼구동롤러(6,6')가, 롤러구동기구(21)의 형태가 웨이퍼지름의 훨씬 더 넓은 범위에 적합하게 되도록 조정되게 하기 위해서 편리한 장착을 위한 범위의 크기로 제공되어질 수 있다. 이같은 맥락에서 예비액츄에이터레버(88)는 선형액츄에이터(84)의 기계적인 장점을 조정하도록 일정 길이의 범위안에서(또는 레버(88)가 기계적으로 조정가능한 길이로 될 수 있거나)제공되어 질 수 있다. 선형액츄에이터(84)의 운동은 종래의 액츄에이터 제어기와 전원공급장치(도시되지 않음)에 의해 수동적으로 제어되거나, 선택적으로 종래의 제어기(도시되지 않음)를 작동시키는 적절히 프로그램된 컴퓨터시스템에 의해 연속되고 제어될 수 있다.

당해업자에게는, 다른 동력전동시스템이 회전 및 선회동력과 제어를 웨이퍼구동롤러(6,6')와 롤러구동아암(20,20')에 제공하는 데에 사용될 수 있다는 것이 명백하다. 또한, 가변적인 높이의 선단구동조립체의 형태가 여기에 나타낸 것으로부터 변화될 수 있다는 것도 당업자에게 명백하다. 예컨대, 다른 가변적인 높이의 선단구동조립체가 비선회웨이퍼구동롤러와, 가변적인 높이의 지지플랫폼에 장착된 모터를 구비할 수 있다.

자기-정렬굴대조립체

: 도 5a에 도시되듯이, 연마패드(8)가 부착된 상부굴대(10)는 자기-정렬굴대조립체(48)에 의해 지지된다. 굴대조립체(48)는 단단하고, 원통형이며, 로드형상의 스파인(90)을 구비하는데, 이는 굴대(10)를 위한 외팔지지부를 제공하도록 웨이퍼준비구동케이싱(16)에 단단히 연결된다. 스파인(90)은 웨이퍼(W)에 전체적으로 평행하게 뻗어 있고, 굴대의 중앙선(91)을 지난 지점에서 끝난다. 중공코어를 갖춘 상부굴대기어(44)가 스파인을 둘러싸고 기어베어링(92)에 의해 스파인상에 지지되어, 굴대기어는 고정된 스파인(스파인(90)은 구동케이싱(16)에 대해 고정되어 있다)에 대해 독립적으로 회전할 수 있다. 상부굴대기어(44)는 회전토크를 전달하도록 굴대코어(94)에 연결된다. 중공의 실린더로 형성되며 공차를 두고서 스파인(90)을 둘러싸는 굴대코어(94)는 굴대의 중앙선(91)에 인접한 코어베어링(96)에 지지되어 코어가 굴대기어(44)에 의해 구동될 때 스파인에 대해 독립적으로 회전할 수 있다. 밀봉부(97a, 97b)가 굴대기어(44)의 중공축(98)의 안팎에 위치한다. 이 밀봉부(97a, 97b)는 구동케이싱(16)의 밖에 유체나 현탁액을 유지하도록 되어 있다.

중공실린더로 형성되고 적어도 연마패드(8)의 바람직한 길이로 뻗어 있는 굴대외각체(100)는 공차를 두고서 굴대코어(94)를 둘러싼다. 굴대외각체(100)는 굴대의 중앙선(91)에 인접한 지점에서 외각체 중심받침부(102)에 의해 지지된다. 이 외각체 중심받침부(102)는 코어(94)를 둘러싸는 임의의 적절한 구조로 될 수 있다. 한 실시예에서 외각체 중심받침부(102)는 굴대코어(94)의 외부면에 형성된 홈(104)에 위치한 탄력있는 O링이다. 외각체 중심받침부(102)는 외각체가 코어(94)에 대해 평행으로부터 벗어난 작은 각도로 경사지는 것을 허용하면서 굴대외각체(100)를 위한 중심지지부를 제공한다. 굴대코어(94)와 굴대외각체(100)사이의 공차는 외각체가 예정된 경사범위로 경사지도록 선택된다. 연마패드(8)는 굴대외각체(100)의 외부면에 부착되어 있다. 한 실시예에서, 연마패드(8)는 굴대외각체(100)의 주위를 나선형으로 감싸서 연마패드가 대체적으로 굴대의 중앙선(91) 주위로 대칭되게 위치된다.

토크연결기(106)는 굴대코어(94)와 굴대외각체(100) 사이에 장착된다. 토크연결기(106)의 기능은 외각체가 예정된 경사범위안에서 여전히 경사지는 것을 허용하면서, 코어에 대한 축운동에 관하여 외각체를 고정시키는 것 뿐만 아니라 회전토크를 코어에서 외각체로 전달하는 것이다. 한 실시예에서, 토크연결기(106)는 굴대코어(94)와 굴대외각체(100)의 정렬된 구멍에 설치된 스프링장전식 키이구조물이다. 다른 실시예에서, 토크연결기(106)는 구동핀이다.

연마패드(8)는 구동케이싱(16)의 선회작동에 의해 웨이퍼(W)의 표면 중 하나와 접촉되어지게 눌려질 때(도 5a에 도시되지 않음), 연마패드와 웨이퍼의 접촉압력은 연마패드가 웨이퍼면중 하나에 평행하게 정렬되고 접촉압력이 접촉선을 따라서 균등하게 분포될 때까지 굴대외각체(100)를 경사지게 한다. 토크연결기(106)는 동시에 회전토크를 굴대외각체(100)에 전달하여 연마패드(8)가 회전되어서 웨이퍼면에 연마작용을 발생시킨다.

도 5b는 외각체 중심받침부(102)에 근접한 영역에 초점을 맞추어 도 5a에 도시된 자기-정렬굴대조립체의 상세도이다. 전술했듯이, 외각체 중심받침부(102)는 O링으로 도시되어 있다. 한 실시예에서, O링은 쇼어 A-스케일로 약 70-80의 경도계 경도를 갖는다. O링은 굴대코어(94)에 형성된 홈(104)에 안착되는데, 이는 플라스틱재료로 형성될 수 있다. 당해업자에게도, 스파인(90)이 도해를 쉽게 하기 위해서 도 5b로부터 생략되었음이 명백할 것이다. 홈(104)은 굴대외각체(100)의 중앙선에 위치하는데, 이는 스테인레스강으로 형성될 수 있다. 구동핀으로 도시된 토크연결기(106)는 굴대외각체(100)와 굴대코어(94)에 있는 상응한 구멍에 위치한다. 도 5b에 도시되듯이, 굴대외각체(100)에 있는 구멍은 구동핀보다 크기가 커서, 굴대외각체는 전술된 대로 O링 주위를 자유롭게 선회한다. 한 실시예에서, 굴대외각체(100)의 끝단은 약 ±0.060인치까지 움직일 수 있다. 연마패드재료(8)는 굴대외각체(100) 주위를 나선형으로 감싸서, 감싼 부분사이에는 약간의 틈새가 있다. 이 형태는 연마패드재료의 임의의 겹침을 방지하여 연마작업에 불리한 영향을 끼친다. 한 실시예에서, 연마패드재료는 폴리우레탄폼이다.

유체분무 :

도 1에 도시되듯이, 다수의 노즐(110)이 하우징(2)의 벽에 장착되어 있다. 노즐(110)은 웨이퍼(W)의 양쪽면이나 연마패드(8,8'와 12,12')쪽으로 유체를 분무하도록 되어 있다. 분기관(112)에 의하여 노즐(110)에 공급된 적절한 유체는 연마현탁액과, 화학처리용액, 에멀젼, 세척용액, 헹굼용핵, 냉각용액, 탈이온화수 및 ,이와 같은 것들의 혼합물을 포함한다. 만약 필요하다면, 다른 유체들이 다른 노즐 로부터 동시에 분무될 수 있거나, 같거나 다른 노즐로부터 차례로 분무될 수 있다. 경사진 바닥(5)에 있는 배수관(114)은 사용된 유체를 하우징(2)의 내부에서 용이하게 제거하도록 구비된다. 하나 이상의 웨이퍼준비작업이 이루어질 때, 굴대와 구동케이싱, 롤러 및, 롤러아암과 같은 지지구성품 뿐만 아니라 연마패드와 브러쉬와 같은 웨이퍼준비부재로부터 현탁액이나 용액을 세정하기 위하여 추가적인 노즐과 분기관이 하우징(2)내에 위치될 수 있다. 유체는 분기관과 유체가 연통되도록 결합된, 도시되지 않은 종래의 도관과, 밸브, 펌프, 저장탱크, 필터 및, 집수부에 의해서 분기관(112)에 공급되어질 수 있다. 유체분무의 순서와 속도는 수동적으로 제어되거나, 종래의 밸브와 펌프 및 액츄에이터를 작동시키는 적절히 프로그램된 컴퓨터에 의해서 자동적으로 제어될 수 있다.

패드조절기

: 도 1과 도 3에 도시되듯이, 선택적으로 후퇴가능한 패드조절기(116)는 각 연마패드에 인접한 하우징(2)의 내벽에 선회가능하게 장착되어 있다. 각 조절기(116)는 근접하게 위치된 연마패드의 전체길이를 실제로 측정하는 전체적으로 수평한 블레이드(118)를 구비한다. 액츄에이터(122)의 충돌에 의해 블레이드가 인접한 연마패드로 확장될 수 있도록 각 블레이드(118)는 블레이드 위에 있는 선회축(120)에서 선회한다. 액츄에이터(122)는 출력로드(124)를 블레이드(118)의 외부에 충돌시키도록 장착된 종래의 솔레노이드 액츄에이터로 될 수 있어서, 블레이드가 각도(D)만큼 안쪽으로 선회되게 한다. 패드의 구동케이싱(16,16')은 각각의 연마패드가 상응하는 블레이드(118)에 접촉되도록 각도(E;패드 8)나 각도(E'패드 10) 로 동시에 움직일 수 있다. 각도(D,E)와 조절기의 크기는 각각의 연마패드(8; 10)는 웨이퍼(W)면에 어떤 패드도 접촉하지 않고서 조절될 수 있도록 바람직하게 선택된다. 즉, 패드조절은 바람직하게 연마패드가 중립위치에 있을 때 일어나서, 웨이퍼가 패드조절을 위해 제거되지 않아도 된다. 패드조절작업이 완료되면, 블레이드(118)는 액츄에이터(122)를 해제함으로써 후퇴될 수 있다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼준비스테이션(200)의 사시도이다. 웨이퍼준비스테이션(200)은 웨이퍼준비장치(210)를 둘러싸도록 형성된 하우징(2)을 포함한다. 필요하다면, 하우징(2)의 상부는 웨이퍼가 상승되어 다른 작업스테이션에 놓일 수 있는 개구부(204)를 구비한다. 선택적으로, 개구부(204)는 완전히 둘러싸여진 웨이퍼준비장치(210)로 되게 하기 위해 생략될 수 있다. 또한, 하우징(2)은 세척브러쉬나 연마패드 및 관련된 굴대를 교환하거나 삽입하는 것과 같은 유지보수를 위해서 웨이퍼준비장치에 접근할 수 있도록 된 도어(202)를 구비한다.

작업동안에 도어(202)는 바람직하기로 환경의 청결함을 보존하고, 미립자나 파편에 노출되는 것을 감소시키기 위해서 닫혀진다. 한 바람직한 실시예에서, 웨이퍼(W)가 웨이퍼준비스테이션(200)에 삽입될 수 있도록 도어(202)에 슬롯(206)이 구비된다. 같은 방법으로, 웨이퍼는 슬롯(206)을 통해서 웨이퍼준비스테이션으로부터 제거될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 도어(202)가 슬라이더도어(도시되지 않음)를 구비할 수 있는데, 이는 웨이퍼가 처리중일 때 슬롯(206)을 폐쇄한다.

개략적으로, 웨이퍼준비장치(210)는 패드(8)를 구비한 굴대(10, 14)를 포함 한다. 이 실시예에서, 굴대(10, 14)의 세트는 필요하면 굴대의 하부세트나 굴대의 상부세트에 의해 웨이퍼의 버핑이나 연마를 용이하게 하는 패드(8)를 구비한다. 전술했듯이, 웨이퍼는 작업동안 들어올려지거나 내려지게 되어 있으며, 굴대의 제 1세트나 제 2세트는 전술한 탈중앙처리를 달성하도록 위치될 수 있다. 또한, 유체를 패드(108)로 유도할 수 있도록 형성된 노즐(110)이 도시되어 있다. 노즐(110)은 수행될 처리에 따라서 탈이온화수, 화학약제, 또는 현탁액을 제공하도록 적절한 제공원과 유체가 연통되도록 연결될 수 있다. 웨이퍼준비장치(210)는 전술했듯이 웨이퍼상부정렬롤러(24)를 웨이퍼의 상부선단에 사용하도록 형성된 정렬인장기(26)를 포함하여 도시되어 있다. 또한, 웨이퍼면의 다양한 방사상의 위치에서 요구되는 웨이퍼재료의 제거율을 달성하도록, 공식화된 웨이퍼운동스케줄에 따라 웨이퍼가 들어올려지거나 내려지게 하는 데에 사용되는 선형액츄에이터(84;바람직하게는 선형스텝퍼모터)가 도시된다. 선형액츄에이터(84)는 도 11a에서 매우 자세히 도시된다. 또한, 각 웨이퍼구동롤러(6)를 회전시키도록 된 롤러구동기구(21)로 도시된다.

도 11a는 웨이퍼준비장치(210)를 더 자세히 도시하는 바, 웨이퍼준비장치(210)는 전체적으로 웨이퍼준비조립체(212)의 제 1쌍과 제 2쌍을 구비하게 된다. 각 웨이퍼준비조립체(212)는 웨이퍼(W)의 특정한 쪽에 놓인다. 예컨대, 웨이퍼준비조립체(212)는 구동케이싱(16)에 연결된 굴대(10)와 브러쉬(12b)를 구비한다. 웨이퍼의 반대쪽에는 다른 웨이퍼준비조립체(212)가 구비되는데, 조립체의 하부에는 굴대(10)를, 조립체의 상부에는 브러쉬(12b)를 구비한다.

이 도해는 웨이퍼준비장치(210)가 다양한 방법으로 형성될 수 있다는 것을 명확히 하기 위해서 제공되어진다. 예컨대, 각 웨이퍼준비조립체(212)는 도 10에서 도시된 것처럼 부착된 연마패드(8)를 갖춘 굴대를 구비하도록 될 수 있다. 도 11a와 도 11b에서 도시된 실시예에서, 웨이퍼준비조립체(212)의 하부는 굴대(10)이고 상부는 브러쉬(12b)이다. 브러쉬(12b)의 경우에, 굴대는 구동케이싱(16)에 연결되는 표준브러쉬코어(12b)와 교체된다. 한 실시예에서, 브러쉬(12b)는 폴리비닐알코올(이하 PVA)로 될 수 있다. PVA 브러쉬재료는 웨이퍼의 섬세한 표면에 손상을 입히는 것을 방지하도록 충분히 부드럽게 형성되나, 잔존물과 화학제 및 미립자를 제거하도록 웨이퍼면에 우수한 기계적인 접촉을 제공할 수 있다. PVA 브러쉬를 이용하는 전형적인 세척시스템은 미국특허 제 5,875,507호에 설명된 것을 포함하되 이는 여기에 참조로 병합된다. 또한, 한 실시예에서 표준브러쉬코어(12a)는 브러쉬를 관통해서 유체를 조달하도록 형성될 수 있다.

전술했듯이, 선형액츄에이터(84)는 액츄에이터레버(88)에 연결된 액츄에이터의 출력로드(86)를 갖추고 있다. 선형액츄에이터(84)와 액츄에이터 출력로드(86) 및 액츄에이터레버(88)의 조합은 버핑이나 연마 또는 세척에 요구되는 위치(즉, 중앙에 또는 중앙에서 벗어난)에 의존해서, 웨이퍼(W)를 위나 아래로 움직일 수 있도록 롤러아암(20)을 상향이나 하향으로 움직이는 것을 돕도록 형성되어 있다. 모터(66)는 도 11b에 도시되듯이 롤러아암(20)을 통해서 웨이퍼구동롤러(6)가 회전하도록 형성되어 있다.

도 11a를 참조하면, 웨이퍼준비구동조립체(17)는 각 웨이퍼준비조립체를 위한 연결 및 지지위치를 제공하도록 구비된다. 도시한 대로, 웨이퍼준비구동조립체(17)는 프레임(32)을 구비한다. 프레임(32)은 한쌍의 외부선회축(30)을 위한 지지부를 제공한다. 각 외부선회축(30)은 프레임(32)을 통해 웨이퍼준비조립체(212) 중 하나와 연결된다. 또한, 각 외부선회축(30)은 내부이송축(28)을 구비한다. 벨트(38)는 이송축풀리(40)와 구동풀리(36)를 함께 연결시켜서, 웨이퍼준비구동모터(34)에 의해 회전시킨다. 따라서, 이송축풀리(40)의 회전은 이 회전을 구동케이싱(16)에 전달하는 내부이송축(28)의 회전을 일으킨다. 그러므로, 내부이송축(28)의 회전은 각 굴대(10)와 브러쉬(12b)에 전달된다.

예컨대, 내부이송축(28)의 회전은 구동케이싱(16)내에서 기어의 회전을 일으킨다. 구동케이싱(16)내의 기어의 회전은 굴대(10) 뿐만 아니라 브러쉬(12b)를 회전시킨다. 도 11a와 도 11b에서, 브러쉬(12b)가 웨이퍼로부터 이격되면서 각 웨이퍼준비조립체(212)의 굴대(10)는 웨이퍼의 양쪽으로부터 동시에 웨이퍼(W)에 접촉될 것이다. 같은 방법으로, 구동케이싱(16)은 반대방향으로 기울어질 수 있어서, 웨이퍼준비조립체의 브러쉬(12b)만이 웨이퍼의 각 측면에 접촉한다. 이 상황에서, 굴대(10)는 웨이퍼로부터 이격되어서 단지 웨이퍼면의 브러쉬세척을 허용한다. 구동케이싱(16)을 선회시켜 단지 굴대(10)나 브러쉬(12b) 중 하나가 웨이퍼의 표면과 접촉하도록 된 기구가 앞에서 더 자세하게 도시되고 설명되었다.

웨이퍼준비방법 :

본 발명에 의해 제공된 웨이퍼준비방법들 중 하나는 종래의 중심선연마에 대하여, 연마작업동안 전체적으로 더욱 방사상으로 균일하게 웨이퍼재료를 제거하는 탈지름연마방법이다. 연마전에, 웨이퍼는 종래의 평탄화기술, 예컨대 CMP를 이용하 여 평탄화될 수 있다. 한 실시예에서, 탈지름연마는 초기의 평면으로부터의 실질적인 이탈없이 연마된 표면을 생성한다. 도 6 내지 도 9는 중심선연마(지름연마)와 탈지름연마의 예들을 도시한다.

도 6은 종래기술로서 중심선연마의 4 샘플에 대하여 웨이퍼면을 가로지르는 방사상의 위치 대 제거된 웨이퍼재료의 양의 그래프이다. 제거된 웨이퍼재료의 양은 수직축(옹스트롬(10^-10)의 단위로, 시험지점의 방사상 위치는 수평축(5mm의 선단은 제외하고 웨이퍼지름을 가로질러 동등하게 이격된 121개의 지점)에 그려진다. 도 6에 도시되듯이, 패드의 접촉선이 웨이퍼중심을 지나는 중심선연마는 전형적으로 웨이퍼의 주변부로부터 제거된 것보다 웨이퍼의 중앙부로부터 제거된 웨이퍼재료가 현저하게 더 많게 된다.

원주연마작업에서, 연마패드의 회전속도는 전형적으로 웨이퍼의 속도보다 빠르다. 접촉선에서 패드면의 회전이 아래로 방위를 갖고서 연마패드가 물림부를 향해서 안쪽으로 서로 역회전함에 따라 연마패드는 바람직하게는 각 측면에 같은 압력으로 웨이퍼의 각 측면을 밀게 된다. 특정한 지점에서 제거된 웨이퍼재료의 절대량은 연마시간과, 패드접촉압, 패드구성, 패드회전속도, 웨이퍼회전속도 및 연마현탁액구성과 같은 인자의 함수이다. 그럼에도 불구하고, 도 6에서 점 50과 점70사이에서 제거된 기판재료량의 분명한 피크에 의해 나타나듯이, 전형적인 중심선연마작업에서 제거된 웨이퍼재료의 상대량은 웨이퍼의 중심근처에서 10배가량 많게 될 수 있다. 이러한 중심선연마에 의해서 생성된 웨이퍼의 표면형태는 도 6에 도시된 곡 선과는 반대이다. 즉, 웨이퍼의 중심 근처에서의 높은 웨이퍼재료의 제거속도는 웨이퍼의 중심 근처에 오목하거나 "접시"모양의 표면형태를 만든다. 그러므로, 주어진 연마변수의 집합에 대하여, 웨이퍼재료의 제거속도는 연마패드와 웨이퍼의 접촉거리에 걸쳐 아주 비균일하게 된다.

도 7a와 도 7b는 무작위 변형의 적당한 범위내에서 중심선연마에서 웨이퍼재료의 제거가 실제적으로 방사상으로 대칭되는 경향을 나타내고 있다. 도 7a는 중심선연마의 4개의 다른 샘플에 대하여 49개의 시험지점을 도시한다. 도 7b는 4개의 샘플에 대하여 각 지점에서 제거된 기판재료의 양(평균두께변화보다 더 크거나 옹스트롬으로 측정된)의 그래프이다. 도 7a에 도시되듯이, 시험지점은 웨이퍼중심(점 1)과, 반지름의 대략 1/3에서 동등하게 이격된 동심링(점 2 내지 점 9), 반지름의 약 2/3주위에 있는 비슷한 링(점 10 내지 점 25) 및 웨이퍼경계로부터 약 5mm 안에 있는 비슷한 링(점 26내지 점 49)을 포함한다. 도 7b는 전술했듯이, 중심 근처에서 제거된 기판 재료의 양이 웨이퍼면의 대부분에 걸쳐 제거된 양보다 10배정도 많기 때문에 점 2 내지 점 49의 표시를 더 자세하고 명확히 하도록 웨이퍼중심(점 1)이 좌표에서 벗어나도록 표시되었다. 도 7b에서 도시되듯이, 제거된 기판재료의 양은 세 개의 구별되는 단계로 떨어지는데, 시험지점의 세 개의 동심링과 일치한다. 각 단계내에서의 변화는 무작위적인 특성을 가지며, 어떤 시스템적인 각도의 경항을 보이지는 않는다.

본 발명의 탈지름연마방법에서는, 중심선연마와 같이 웨이퍼면의 특정한 지점에서 제거된 기판재료의 절대량은 도 6과 도 7a 및 도 7b의 설명과 관련하여 기 술된 다양한 변수의 함수이다. 하지만, 본 발명에 따른 탈지름연마에서, 제거된 기판재료의 양은 연마패드의 접촉선에 대한 웨이퍼의 운동의 함수이다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼준비장치는, 예컨대 연마패드와 같은 웨이퍼준비부재에 대한 웨이퍼의 운동이 제어될 수 있다. 이것은 웨이퍼면을 가로지르는 다양한 위치에서 제거된 기판재료의 양이 제어될 수 있어, 평면이나 다른 요구되는 표면형태가 얻어진다.

제어된 웨이퍼운동스케줄은 웨이퍼면에 대하여 요구되는 표면형태를 얻도록웨이퍼가 연마패드에 대해 위 또는 아래로 움직이게 공식화될 수 있다. 연마작업동안의 몇몇의 지점에서, 패드의 접촉선은 전체 웨이퍼면이 확실히 연마되도록 웨이퍼중심, 즉 방사상의 위치가 0인 곳을 가로질러야만 한다. 당해업자에게는 패드의 접촉선이 웨이퍼중심에서 시작되고 웨이퍼의 선단쪽으로 이동하거나, 웨이퍼의 선단에서 시작하여 웨이퍼중심으로 이동하도록 웨이퍼운동스케줄이 공식화 될 수 있음이 명백하다.

당해업자는, 예컨대 패드회전속도나, 웨이퍼회전속도, 패드지지, 이러한 변수들의 조합과 같은 다른 연마변수도 웨이퍼를 가로질러 기판재료의 요구되는 제거량을 얻기 위해서 제어될 수 있다는 것을 알 수 있다. 다른 연마변수 뿐만 아니라 연마패드에 대한 웨이퍼의 운동은 연마작업을 통제하는 종래의 제어장치를 작동시키는 컴퓨터시스템에 의해서 판독된 적절한 소프트웨어 코드에 의해서 제어될 수 있다. 예컨대, 제어장치는 웨이퍼를 위 아래로 움직이는 하나 이상의 선형액츄에이터(84)와, 구동롤러모터(66,66'), 구동케이싱(16,16')을 선회시키는 선형액츄에이터(56) 및, 패드모터(34,34')와 그 작동을 통제할 수 있다.

본 발명의 탈지름연마방법은 바람직하기로 평면이나 다른 요구되는 표면형태를 갖는 연마된 웨이퍼면을 얻도록 웨이퍼를 연마패드에 대해 움직임으로써, 웨이퍼면으로부터 기판재료의 제거속도에서 방사상의 변화를 보상한다. 웨이퍼가 연마패드에 대해 움직이는 속도를 제어함으로써(또는 웨이퍼속도를 제어하는 것과 같은 효과를 달성하도록 다른 연마변수를 제어함으로써), 요구되어지는 기판재료의 제거속도가 웨이퍼면의 다른 방사상의 위치에서 얻어질 수 있다. 필요하다면, 연마변수는 웨이퍼를 가로질러 실제적으로 균일한 기판재료 제거속도를 얻도록 제어될 수 있다. 이 제어방식은 평탄화된 표면을 갖는 웨이퍼를 연마하는 데에 특히 유용할 수 있다. 선택적으로, 연마변수는 웨이퍼를 가로질러 기판재료의 제거속도를 변화시키도록 제어될 수 있다. 이 제어방식은 실제적으로 평탄화된 표면을 갖는 연마된 웨이퍼를 얻도록, 예컨대 오목하거나 볼록한 표면형태를 갖는 웨이퍼를 연마하는 데에 특히 유용하다.

특정한 연마방식에 대한 웨이퍼재료의 제거속도는 시험샘플을 분석함으로써용이하게 결정될 수 있다. 예컨대, 도 8a와 도 8b는 단지 종래기술에 따라 중심선에서 연마된 200mm 지름의 시험웨이퍼에 대한 방사상위치의 함수로서 웨이퍼재료의 제거속도(분당 옹스트롬 또는 "A/m"단위로)를 도시한다. 시험웨이퍼는 연마현탁액과 200RPM의 패드회전수를 이용하여 여기에서 설명된 장치로 연마되었다. 웨이퍼의 회전은 30RPM(도 8a)에서 50RPM(도 8b)까지 변했다. 도 8a와 도 8b에 도시되듯이, 웨이퍼재료의 제거속도는 웨이퍼의 중심 근처에서 현저하게 비선형으로 증가하였다.(중심부(-5mm에서 5mm)는 척도를 명확히 하기 위해서 표시되지 않았다).

도 9a와 도 9b는 본 발명의 한 실시예에 따른 탈지름연마방법으로 연마된 200mm지름의 시험웨이퍼에 대한 방사상 위치의 함수로서 웨이퍼 재료의 제거속도(A/m)를 도시한다. 시험웨이퍼가 연마패드에 대해 일정하게 움직이는 것을 제외하고(중간의 중심이나 선단영역은 제외하고), 시험웨이퍼는 도 8a와 도 8b의 설명과 관련되어 전술된 비슷한 조건 아래에서 연마되었다. 게다가, 패드회전은 600RPM(양쪽 시험웨이퍼들에 대하여)이었고, 웨이퍼회전은 30RPM(양쪽 시험웨이퍼들에 대하여)이었다. 이송속도(연마패드에 대한 웨이퍼의 상대속도)는 분 당 10인치(ipm;도 9a)에서 40ipm(도 9b)까지 변화하였다.

탈지름연마를 사용해서 얻어진 웨이퍼재료의 제거속도는 종래의 중심선연마를 사용해서 얻어진 것보다 더욱 방사상으로 균일하다(도 8a와 도 8b에 도시된 것과 도 9a와 도 9b에 도시된 곡선을 비교하라). 도 9a와 도 9b에 도시된 다소 경사진 곡선에 의해서 표시되듯이, 탈지름연마는 약간 높은 웨이퍼재료의 제거속도가 웨이퍼의 선단쪽에서 일어난다. 더불어, 더 빠른 이송속도(40ipm)가 약 90A/m(도 9b 참조)인 평균 웨이퍼재료의 제거속도를 초래하는 한편, 더 늦은 이송속도(10ipm)가 약 120A/m(도 9a 참조)인 평균 웨이퍼재료의 제거속도를 초래하였다. 그러므로, 더 빠른 이송속도가 느린 이송속도보다 다소 낮은 웨이퍼재료의 제거속도를 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 이송속도의 4배의 증가가 웨이퍼재료의 제거속도에서 단지 약 25%의 감소를 일으켰다면, 도 9a와 도 9b는 이송속도가 웨이퍼재료의 제거속도를 결정하는 데에 지배적인 인자가 아니라는 것을 말해주고 있다고 믿어진다. 대신에, 어떤 방사상의 위치에서 제거된 웨이퍼재료의 전체양은 지배 적으로 전체 연마노출이나 동등한 체재시간의 함수인 것으로 믿어진다.

한 실시예에서, 연마패드의 길이는 모든 이송위치에서 전체의 웨이퍼코드(chord)에 걸치는 데에 충분하여 뜻밖의 패드접촉의 불연속성이 방지된다. 그러므로, 이송동안의 어떤 특정한 패드위치에서, 패드의 접촉선 바깥의 웨이퍼면부, 즉 웨이퍼의 중심으로부터 멀리떨어진 부분은 연마작용에 노출된 반면에, 같은 이송위치에서는, 패드의 접촉선 안쪽의 웨이퍼면부, 즉 웨이퍼중심에 가까운 부분은 연마작용에 노출되지 않는다. 도 6 내지 도 8에 도시되듯이, 웨이퍼재료의 제거속도는 패드의 접촉선을 가로질러서 균일할 필요가 없다.

탈지름연마방법은 적절한 웨이퍼운동, 즉 이송스케줄을 공식화함으로써 이행될 수 있는데, 이는 연마작업동안에 시간 대 연마패드에 대한 웨이퍼위치의 예정된스케줄이다. 한 실시예에서, 탈지름연마방법은 각 방사상위치에서 실제적으로 같은 양의 웨이퍼재료의 제거, 즉 방사상으로 균일한 두께감소를 얻도록 공식화된 웨이퍼운동스케줄을 사용해서 이행된다. 다른 실시예에서, 탈지름연마방법은 임의의 방사상의 위치에서 다른 양의 웨이퍼재료의 제거, 즉 방사상으로 변하는 두께감소를 얻도록 공식화된 웨이퍼운동스케줄을 사용해서 수행된다.

본 발명의 탈지름준비방법에 따른 한 실시예에서, 수직한 방위를 갖는 웨이퍼의 양쪽면은 실제로 선형접촉영역을 한정하도록 원통형 웨이퍼준비부재와 접촉하고 있다. 웨이퍼가 회전함에 따라, 적어도 하나의 웨이퍼준비변수는 웨이퍼의 접촉영역이 제 1위치에서 제 2위치로 이동될 때 가변적인 웨이퍼재료의 제거속도를 얻도록 제어된다. 한 실시예에서, 가변적인 웨이퍼재료의 제거속도는 처리 후에 대체 로 균일한 두께를 갖는 웨이퍼를 제공하도록 공식화된다. 제어되는 웨이퍼준비변수는 웨이퍼준비부재에 의해 웨이퍼에 가해진 압력과, 웨이퍼의 회전속도, 웨이퍼준비부재의 회전속도 및, 웨이퍼의 양쪽면에서 한정된 접촉영역이 제 1위치에서 제 2위치로 이동되는 속도 중 하나일 수 있다.

한 실시예에서, 제 1위치는 웨이퍼의 중심선이고, 제 2위치는 예컨대 웨이퍼의 선단에 근접한 중심선으로부터의 거리이다. 웨이퍼는 제 1위치에서 제 2위치로 접촉영역을 이동시키기 위해서 올려지거나 내려질 수 있다. 한 실시예에서, 제 1위치에서 제 2위치로 접촉영역을 이동시키도록 웨이퍼가 수직방향으로 이동되는 속도가 제어되어, 웨이퍼는 실제적으로 균일한 두께를 갖는다. 주어진 연마방식에 대하여 웨이퍼재료의 제거속도의 방사상 변화를 결정하기 위해 시험웨이퍼를 분석함으로써, 당해업자는 실제적으로 균일한 두께를 갖는 처리된 웨이퍼를 얻도록 적절한 웨이퍼이동스케줄을 용이하게 공식화할 수 있다. 선택적으로, 웨이퍼는 위나 아래로 일정한 속도로 이동될 수 있고, 하나 이상의 다른 연마변수, 예컨대 압력과, 웨이퍼회전속도 및, 웨이퍼준비부재회전속도가 같은 효과를 얻기 위해 제어될 수 있다. 그러므로, 탈지름웨이퍼준비방법은 약간 오목하거나 볼록한 표면형태를 갖는 웨이퍼를 실제적으로 평평한 표면형태를 갖는 웨이퍼로 처리하도록 될 수 있다.

본 발명에 의해서 제공된 다른 방법은 단지 하나의 구획부내에서 두개의 웨이퍼준비작업이 수직한 방위를 갖는 웨이퍼에 이행되는 반도체 웨이퍼를 준비하는 방법이다. 이 방법에서, 한쌍의 웨이퍼준비조립체, 예컨대 도 11a에 도시된 웨이퍼준비조립체(212)는 적절한 구획부에서 서로 마주보고 위치한다. 각 웨이퍼준비조립 체는 제 1웨이퍼준비부재와 제 2웨이퍼준비부재로 이루어진다. 예컨대, 적절한 웨이퍼준비부재는 원통형 연마패드와 원통형 브러쉬를 구비한다. 수직한 방위로 양쪽의 웨이퍼준비조립체 사이에 위치된 후에, 웨이퍼는 적절한 웨이퍼구동조립체에 의해서 회전된다.

제 1웨이퍼준비작업을 수행하기 위해서, 웨이퍼준비조립체는 제 1웨이퍼준비부재가 서로 마주보고 회전하는 웨이퍼의 양쪽표면에 접촉하도록 방위를 갖는다. 한 실시예에서, 웨이퍼준비조립체는 제 1웨이퍼준비부재를 회전하는 웨이퍼의 양쪽면에 접촉시키도록 제 1방향으로 선회된다. 제 1웨이퍼준비작업이 수행되면, 웨이퍼준비조립체는 제 2웨이퍼준비부재가 서로 마주보고 회전하는 웨이퍼의 양쪽면에 접촉하도록 방위를 갖는다. 한 실시예에서, 웨이퍼준비조립체는 제 2웨이퍼준비부재를 회전하는 웨이퍼의 양쪽면과 접촉시키도록 제 1방향과 반대인 제 2방향으로 선회된다.

웨이퍼준비조립체는 어떤 요구되는 웨이퍼준비작업의 조합을 수행하도록 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 제 1웨이퍼준비작업은 세척작업이어서, 각 제 1웨이퍼준비부재는 원통형 브러쉬이다. 이 실시예에서, 제 2웨이퍼준비작업은 연마작업이어서, 각 제 2웨이퍼준비부재는 원통형 연마패드이다. 필요하다면, 이러한 작업의 순서는 제 1작업이 연마작업이고 제 2작업이 세척작업이 되도록 바뀔 수 있다.

다른 실시예에서, 제 1과 제 2웨이퍼준비작업은 세척작업이다. 예로서, 제 1세척작업은 비교적 굵은 입자를 제거하도록 될 수 있고, 제 2세척작업은 비교적 미세한 입자를 제거하도록 될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1과 제 2웨이퍼준비 작업은 연마작업이다. 예로서, 제 1연마작업은 요구되는 양의 웨이퍼재료를 제거하도록 될 수 있고, 제 2 연마작업은 요구되는 표면마무리를 제공하도록 이루어질 수 있다.

필요하다면, 본 발명의 탈지름웨이퍼준비방법에 따라 제 1웨이퍼준비부재나 제 2웨이퍼준비부재와 접촉하면서 웨이퍼가 수직한 방향으로 즉 위나 아래로 움직일 수 있다. 웨이퍼는 적절한 가변적인 높이의 선단구동조립체에 의하여 수직한 방향으로 움직일 수 있다. 제 1과 제 2웨이퍼준비작업이 연마작업인 한 실시예에서, 웨이퍼는 적어도 하나의 연마작업동안 수직한 방향으로 움직인다.

웨이퍼가 상기 장치에서 처리되거나 전술된 방법을 사용하여 준비되면, 웨이퍼는 다른 잘 알려진 제조작업을 통해 처리될 수 있다. 이들 작업은 잘 알려져 있듯이 산화물 재료와 전도성 재료(예컨대, 알루미늄, 구리, 알루미늄과 구리의 혼합물 등)의 침착이나 스퍼터링(sputtering)을 포함한다. "후위"공정으로 알려진 공정에는 에칭작업을 포함한다. 이러한 에칭작업은 집적회로장치의 상호연결된 구조를 한정하는 데에 필요한 금속화된 선과 바이어(via)및 다른 기하학적인 패턴의 네트워크를 한정하게 된다. 또한, 이러한 작업들 사이는, 몇몇의 화학기계적연마(CMP)작업이 표면을 평탄화하여 더 효과적인 제조를 가능케 하는 데에 필요하다. 이러한 작업 후에, 웨이퍼는 집적회로장치를 만드는 공정의 다음의 작업으로 진행되기 전에, 버핑되고 연마되며 세척될 필요가 있다. 완료되면, 웨이퍼는 다이들로 절단되고, 각 다이는 하나의 직접회로칩을 나타낸다. 이 칩은 적절한 패키지에 위치되고, 최종 소비자용 전자 상품과 같은 요구되는 최종장치에 병합된다.

요약하면, 본 발명은 웨이퍼와 다른 적절한 기판을 연마, 버핑, 세척 및 헹구는 방법과 장치를 제공한다. 본 발명은 여기에서 여러 예시적인 실시예로 설명되어졌다. 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 명세서와 실시의 고려로부터 당해업자에게 명백한 바, 전술한 실시예와 바람직한 형태는 예로서 고려되어야 하며 첨부된 청구항들에 의해 본 발명은 한정된다.

Claims (22)

1. 수직한 방위를 갖는 반도체 웨이퍼를 지지하도록 위치되고서, 이들 구동롤러를 회전시키기는 구동벨트와 연결되도록 된 한쌍의 구동롤러와;

   마주보고 이동가능하게 위치되고, 제 1웨이퍼 준비부재와 제 2웨이퍼준비부재를 갖추되, 각각의 제 1웨이퍼준비부재가 웨이퍼에 제 1웨이퍼준비작업을 수행하도록 위치한 제 1위치와, 각각의 제 2웨이퍼준비부재가 웨이퍼에 제 2웨이퍼준비작업을 수행하도록 위치한 제 2위치로 이동할 수 있는 한쌍의 웨이퍼준비조립체;

   를 구비한 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 웨이퍼준비조립체는 제 1과 제 2웨이퍼준비부재를 회전시키는 구동조립체를 구비하는 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1웨이퍼준비부재는 제 2웨이퍼준비부재의 위에 위치하고, 각각의 제 1웨이퍼부재는 원통형 브러쉬인 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 각각의 제 2준비부재는 원통형 연마패드인 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 각각의 제 2웨이퍼준비부재는 원통형 브러쉬인 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
6. 제 4항에 있어서, 상기 각각의 원통형 연마패드는 이에 부착된 연마패드를 갖춘 굴대를 구비하는 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 웨이퍼준비조립체는 회전가능한 선회축을 구비하고, 웨이퍼준비조립체는 선회축을 회전시킴으로써 제 1위치와 중립위치 및 제 2위치 사이에서 이동되되, 상기 중립위치는 웨이퍼준비부재가 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하는 위치인 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 구동롤러의 쌍과 웨이퍼준비조립체의 쌍이 하우징내에 위치하는 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 구동롤러의 위에 위치한 웨이퍼의 정렬을 유지시키기 위해서 정렬아암에 회전가능하게 장착된 정렬롤러를 추가로 구비하는 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 정렬아암은 하우징의 벽에 장착된 정렬인장기와 선회가능하게 연결된 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
11. 제 1롤러아암에 회전가능하게 위치되되, 반도체 웨이퍼를 수직한 방위로 회전시키도록 방위를 갖는 제 1웨이퍼구동롤러와;

    제 2롤러아암에 회전가능하게 위치되되, 반도체 웨이퍼를 수직한 방위로 회전시키도록 방위를 갖는 제 2웨이퍼구동롤러;를 구비하고서,

    상기 각각의 제 1과 제 2롤러아암이 그 위에 위치된 웨이퍼구동롤러에 회전동력을 전달하도록 되어 있고, 각각의 제 1과 제 2롤러아암은 그 위에 위치된 웨이퍼구동롤러의 높이를 조정하도록 제 1위치와 제 2위치 사이에서 선회가능한 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
12. 제 11항에 있어서, 상기 각각의 제 1과 제 2롤러아암은 내부이송축과 중공의 외부선회축을 갖는 동축조립체와 연결된 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
13. 제 12항에 있어서, 상기 제 1과 제 2롤러아암은 제 1과 제 2동축조립체의 외부선회축을 회전시킴으로써 선회되는 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
14. 제 12항에 있어서, 상기 제 1과 제 2동축조립체의 상기 내부이송축은 회전동력을 제 1과 제 2웨이퍼구동롤러에 각각 전달하도록 회전되는 반도체 웨이퍼를 준비하는 장치.
15. 그 안에 구멍을 갖추고 회전기어와 연결되는 원통형 내부코어;

    이 원통형 내부코어의 외부표면에 위치한 받침부;

    상기 원통형 내부코어를 둘러싸고, 외부표면에 부착된 웨이퍼준비재료를 갖추고, 관통하는 구멍을 갖추고, 또한 상기 받침부에 의해 선회가능하게 지지되어 웨이퍼준비재료가 기판의 표면과 접촉할 때 기판의 표면과 정렬되는 굴대외각체; 및

    상기 굴대외각체에 있는 구멍과 상기 원통형 내부코어에 있는 구멍에 위치되어 회전동력을 상기 원통형 내부코어로부터 상기 굴대외각체로 전달하는 연결기;를 구비하는 자기-정렬굴대조립체.
16. 제 15항에 있어서, 상기 받침부는 O링이고, 상기 원통형 내부코어의 외부표면은 그 안에 형성된 홈을 갖추며, 상기 O링이 이 홈에 안착되는 자기-정렬굴대조립체.
17. 삭제
18. 제 15항에 있어서, 상기 굴대외각체는 이 굴대외각체의 근접한 중심선에서 받침부에 의해서 선회가능하게 지지되는 자기-정렬굴대조립체.
19. 제 15항에 있어서, 상기 굴대외각체의 구멍은 제 1지름을 가지고, 상기 연결기는 제 2지름을 갖되, 상기 제 1지름은 예정된 경사각으로 받침부 주위로 굴대외각체가 선회하기에 충분한 크기로 제 2지름보다 크게 되어 있는 자기-정렬굴대조립체.
20. 제 15항에 있어서, 상기 웨이퍼준비재료는 연마패드인 자기-정렬굴대조립체.
21. 제 15항에 있어서, 상기 원통형 내부코어는 플라스틱 재료로 구성되어 있고, 상기 굴대외각체는 스테인레스강으로 구성되어 있는 자기-정렬굴대조립체.
22. 제 15항에 있어서, 상기 기판은 반도체 웨이퍼인 자기-정렬굴대조립체.

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