KR101172589B1 - 이동식 화학 기계적 연마시스템 및 기판 이송 방법 - Google Patents

이동식 화학 기계적 연마시스템 및 기판 이송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동식 화학 기계적 연마(CMP) 시스템에 관한 것으로, 하나 이상의 연마 정반과, 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 이동하는 기판 캐리어 유닛을 구비하여, 상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 상기 연마 정반 상에서 연마시키는 화학 기계적 연마 장치(CMP)의 기판 이송 시스템으로서, 상기 기판 캐리어 유닛에 의해 장착된 기판이 상기 하나 이상의 연마 정반의 상부에서 위치할 수 있도록 미리 정해진 제1경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하는 제1가이드레일과; 상기 기판 캐리어 유닛에 기판을 로딩하거나 언로딩하는 위치를 포함하는 미리 정해진 제2경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하되, 상기 제1가이드레일과 이격된 제2가이드레일과; 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1가이드레일과 상기 제2가이드레일의 사이를 왕래하도록 상기 기판 캐리어 유닛을 운반하는 캐리어 홀더와; 상기 제1경로와 상기 제2경로의 끝단 중 어느 하나 이상에는 상기 캐리어 홀더가 접근하지 않으면 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 제한하는 스토퍼를 포함하여, 기판 캐리어 유닛의 추락을 방지하기 위한 스토퍼 개폐의 제어를 하지 않더라도, 전체적인 연마 공정을 지연시키지 않으면서 기판 캐리어 유닛의 파손을 방지할 수 있는 화학 기계적 연마 장치를 제공한다.

Description

이동식 화학 기계적 연마시스템 및 기판 이송 방법 {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM AND SUBSTRATE TRANSFER METHOD USED THEREIN}
본 발명은 화학 기계적 연마시스템 및 이의 기판의 이송 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 보다 좁은 공간에서도 기판의 화학 기계적 연마 공정을 여러 연마 정반을 거치면서 연속적으로 행할 수 있도록 하는 콤팩트한 배치를 가능하게 하며, 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 서로 이격되어 있는 가이드 레일을 왕래하면서 기판 캐리어 유닛이 바닥으로 낙하하여 손상되는 것을 방지하는 화학 기계적 연마시스템 및 이의 기판 이송 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼 등의 기판과 연마 정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 기판의 표면을 연마하는 표준 공정으로 알려져 있다.
도1 내지 도3은 종래의 화학 기계적 연마시스템의 개략도이다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마시스템은 상면에 연마용 플래튼 패드(16) 및 배킹 패드(15)를 정반 베이스(14)에 부착한 상태로 회전하는 연마 정반(10)과, 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 하방(22d')으로 가압하며 회전(22d)시키는 기판 캐리어 유닛(20)과, 플래튼 패드(16)의 상면에 슬러리(30a)를 공급하는 슬러리 공급부(30)로 구성된다.
상기 연마 정반(10)은 모터(12)에 의한 회전 구동력은 동력전달용 벨트(11)를 통해 회전축(13)에 전달되어, 회전축(13)과 함께 정반 베이스(14)가 회전하며, 정반 베이스(14)의 상면에 부드러운 재질로 형성된 배킹층(backing layer, 15)과 연마용 플래튼 패드(16)가 적층된다.
상기 기판 캐리어 유닛(20)은 기판(55)을 파지하여 장착하는 캐리어 헤드(21)와, 캐리어 헤드(21)와 일체로 회전하는 회전축(22)과, 회전축(22)을 회전 구동하는 모터(23)와, 모터(23)의 회전 구동력을 회전축(22)에 전달하도록 모터축에 고정된 피니언(24) 및 회전축(22)에 고정된 기어(25)와, 회전축(22)을 회전 가능하게 수용하는 구동대(26)와, 구동대(26)를 상하로 이동시켜 플래튼 패드(16)에 기판(55)을 하방으로 가압하는 실린더(27)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 화학 기계적 연마시스템은 기판(55)이 플래튼 패드(16)의 회전 중심으로부터 이격된 위치에 하방 가압되면서 접촉하고 회전하며, 플래튼 패드(16)도 회전하면서, 연마제와 화학 물질이 포함된 슬러리를 공급하는 슬러리 공급관(30)에 의해 플래튼 패드(16)에 슬러리(30a)가 공급되면, 플래튼 패드(16)의 상면에 소정의 폭과 깊이를 갖는 X-Y 방향의 그루브 패턴에 의해 슬러리(30a)가 기판(55)과 플래튼 패드(16)의 접촉면으로 유입되면서, 기판(55)의 표면이 연마된다.
한편, 기판(55)을 플래튼 패드(16)에 하방 가압시키는 구성은 전기적 신호를 받아 유체를 작동시키는 로터리 유니온(rotary union)에 의해 이루어질 수 있으며, 이에 대한 구성은 대한민국 공개특허공보 제2004-75114호에도 잘 나타나 있다.
이와 같은 화학 기계적 연마시스템은 하나의 기판(55)을 기판 캐리어 유닛(20)의 캐리어 헤드(21)에 로딩하여 장착한 후, 플래튼 패드(16)와 접착하면서 하나씩 연마할 수도 있지만, 대한민국 공개특허공보 제2005-12586호에 나타난 바와 같이, 동시에 다수의 기판(55)을 연마하도록 구성될 수 도 있다.
즉, 도3에 도시된 바와 같이, 회전 중심(41)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고 다수의 브랜치로 분기된 캐리어 운반기(40)를 구비하여, 캐리어 운반기(40)의 끝단(40A, 40B, 40C)에 기판 캐리어 유닛(20)이 설치되고, 기판 로딩/언로딩 유닛(K)에 의해 새로운 기판(55s, 55')이 기판 캐리어 유닛(20)에 장착시키면, 캐리어 운반기(40)가 회전하여 기판 캐리어 유닛(20)의 끝단(40A, 40B, 40C)에 장착된 다수의 기판이 각각의 연마 정반(10, 10', 10")에서 동시에 연마되도록 구성된 화학 기계적 연마시스템(1)가 사용되었다.
그러나, 도3에 도시된 종래의 화학 기계적 연마시스템(1)는 동시에 다수의 기판(55)을 다수의 연마 정반(10, 10', 10")에서 연마할 수 있지만, 캐리어 운반기(40)의 다수의 브랜치 끝단(40A, 40B, 40C)에 위치한 각각의 기판 캐리어 유닛(20)에 모터(23), 실린더(27) 또는 로터리 유니온을 구동시키기 위한 전기를 공급해야 하므로, 이를 연결하는 전기 배선이 브랜치를 따라 연장 형성됨에 따라, 캐리어 운반기(40)의 회전에 의해 전기 배선이 서로 꼬이므로, 다시 원위치로 되돌리는 동작이 필수적이어서 공정의 효율이 저하되는 문제가 있었다.
이 뿐만 아니라, 반복적으로 전기 배선이 꼬임에 따라 장기간 사용할 경우에 피로 파손될 가능성이 크므로 전기적 신호를 안정적으로 공급하지 못하여 신뢰성있는 사용을 저해하는 문제점이 야기되었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 보다 좁은 공간에서도 기판의 화학 기계적 연마 공정을 여러 연마 정반을 거치면서 연속적으로 행할 수 있도록 하는 콤팩트한 배치를 가능하게 하는 화학 기계적 연마시스템 및 이의 기판 이송 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 서로 이격되어 있는 가이드 레일을 왕래하면서 기판 캐리어 유닛이 바닥으로 낙하하여 손상되는 것을 방지하는 것을 다른 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 여러 연마 정반을 거치는 순환형 경로로 이동하더라도 기판을 회전 구동하는 전원 공급용 전기 배선의 꼬임을 방지할 수 있도록, 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 가압하거나 파지하는 공압과 기판을 회전시키는 회전 구동력을 도킹 유닛으로부터 공급받아 다수의 연마 정반서 연속적으로 연마할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 다수의 기판을 어느 한 방향으로만 이동시키는 제어를 가능하게 함으로써 다수의 기판을 동시에 연마시키는 공정의 효율을 향상시키는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 하나 이상의 연마 정반과, 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 이동하는 기판 캐리어 유닛을 구비하여, 상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 상기 연마 정반 상에서 연마시키는 화학 기계적 연마 장치(CMP)의 기판 이송 시스템으로서, 상기 기판 캐리어 유닛에 의해 장착된 기판이 상기 하나 이상의 연마 정반의 상부에서 위치할 수 있도록 미리 정해진 제1경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하는 제1가이드레일과; 상기 기판 캐리어 유닛에 기판을 로딩하거나 언로딩하는 위치를 포함하는 미리 정해진 제2경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하되, 상기 제1가이드레일과 이격된 제2가이드레일과; 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1가이드레일과 상기 제2가이드레일의 사이를 왕래하도록 상기 기판 캐리어 유닛을 운반하는 캐리어 홀더를; 포함하여, 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1경로와 상기 제2경로를 서로 왕래할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템을 제공한다.
이는, 서로 이격된 제1가이드레일과 제2가이드레일의 사이에서 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛을 운반하는 캐리어 홀더에 의하여, 기판 캐리어 유닛이 서로 이격된 제1가이드레일과 제2가이드레일의 배치에 관계없이 이들 사이를 왕래할 수 있게 됨에 따라, 공간을 많이 차지하는 방향전환용 곡선 경로를 배제할 수 있게 되어, 콤팩트한 구조의 이동식 화학 기계적 연마 장치의 이송 시스템을 제공할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 이를 통해, 상기 제1경로와 상기 제2경로가 하나의 연속된 경로로 형성되지 않고 서로 분리된 경로로 형성되더라도, 캐리어 홀더의 이동에 의해 상호 분리된 제1경로와 제2경로를 기판 캐리어 유닛이 옮겨갈 수 있도록 함에 따라, 공간을 많이 차지하는 곡선 경로를 구비하지 않고서도, 기판 캐리어 유닛의 이동 경로를 순환형으로 형성하는 것을 가능하게 된다. 즉, 기계적 연마 장치의 기판 캐리어 유닛의 이송 경로를 순환형으로 하면서도 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.
여기서, 상기 캐리어 홀더는 상기 제1경로의 끝단과 상기 제2경로의 끝단을 이동하면서 회전 가능한 것이 바람직하다. 이를 통해, 제1경로와 제2경로가 서로 다른 방향(예컨대, 90도 배열)으로 뻗어 있더라도, 기판 캐리지 유닛은 캐리어 홀더에 의하여 제1경로와 제2경로를 상호 왕래할 수 있게 된다.
제1경로와 제2경로가 뾰족한 예각을 이루며 배열되어 있는 경우라도, 보다 좁은 공간 내에서 기판 캐리지 유닛의 방향 전환을 가능하게 하기 위하여, 상기 캐리어 홀더는 한 자리에서 회전 가능한 것이 가장 효과적이다.
이를 통해, 기판 캐리어 유닛의 이송 경로가 하나의 연속된 경로로 형성하지 않고 서로 분리된 경로가 캐리어 홀더의 이동으로 선택적으로 연결되도록 구성됨에 따라, 기판 캐리어 유닛의 이송 경로를 다양한 형태로 자유 자재로 구성하는 것도 가능해진다. 예를 들어, 직사각형이나 정사각형 형태의 순환형 이송 경로를 형성할 수도 있고, 원주 형상이나 그 밖에 어떠한 형태의 순환형 이송 경로를 형성할 수 있게 된다. 다만, 상기 제1경로와 상기 제2경로가 서로 평행하게 배열되면, 기판을 연속적으로 연마할 수 있는 순환형 이송 경로를 형성하는 것이 까다로와지므로 바람직하지 않다.
그리고, 상기 캐리어 홀더는 상기 제1가이드레일과 동일한 폭과 간격으로 형성되어 정렬(align)가능하게 형성된 홀더 가이드레일을 구비함으로써, 제1경로로부터 캐리어 홀더로 이동하는 것을 쉽고 간단히 할 수 있다. 마찬가지로, 상기 캐리어 홀더는 상기 제2가이드레일과 동일한 폭과 간격으로 형성되어 정렬(align)가능하게 형성된 홀더 가이드레일을 구비하여, 캐리어 홀더를 이용하여 제1가이드레일과 제2가이드레일을 자유자재로 상호 왕래하는 것이 보다 간편해진다.
따라서, 상기 제1경로와 상기 제2경로는 서로 평행하지 않게 배열될 수도 있다. 가장 콤팩트한 배치를 구현하기 위해서는 상기 제2경로와 상기 제1경로는 상호간에 대하여 대략 90도를 이루도록 배열된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기판 캐리어 유닛에 기판을 로딩하는 로딩 스테이션은 상기 제2경로 상에 위치함으로써, 제1경로에서는 기판의 연마 공정이 행해지고 제2경로에서는 기판의 로딩 및 언로딩을 행하도록 구분시킴으로써, 기판 연마 공정의 영역 관리를 보다 효율적으로 행할 수 있다.
이를 위하여, 상기 제1경로상에는 다수의 연마 정반이 위치하여 동시에 여러개의 기판을 연마시킨다. 그리고, 다수의 연마 정반 중 하나 또는 일부의 연마 정반에서 하나의 기판의 화학 기계적 연마 공정이 완료될 수도 있지만, 다수의 연마 정반을 거치면서 적어도 2개 이상의 연마 정반에서 서로 다른 슬러리가 공급되어 화학 기계적 연마 공정을 보다 완전하게 행할 수 있다.
상기와 같이 기판 캐리어 유닛의 이송 경로를 직사각형 형태의 순환형 이송 경로로 형성하기 위하여, 상기 제1경로는 상기 기판 캐리어 유닛이 한 방향으로 이동하도록 서로 평행하게 2열로 배열되고, 상기 제2경로는 상기 제1경로의 양 끝단 근처에 각각 형성되어 상기 2열의 제1경로의 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제2경로로 왕래할 수 있도록 배열되며, 상기 2열의 제1경로의 사이에는 상기 제1경로의 반대 방향으로 상기 기판 캐리어 유닛이 이동하여 상기 한 쌍의 제2경로와 왕래 가능하게 배열된 제3경로를 따라 설치된 제3가이드레일을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제1경로와 제2경로가 서로 이격되어 위치하므로, 제1경로의 제1가이드레일을 따라 이동하던 기판 캐리어 유닛은 제어 신호의 오류에 의하여 제1가이드레일의 끝단에서 추락할 가능성도 배제할 수 없다. 이를 방지하기 위하여, 상기 제1경로와 상기 제2경로의 끝단 중 어느 하나 이상에는 상기 캐리어 홀더가 접근하지 않으면 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 제한하는 스토퍼가 위치한다.
이 때, 상기 스토퍼는, 힌지를 중심으로 무게추 형태로 회전 가능하게 설치되어, 상기 경로의 바깥으로는 회전이 제한되고 상기 경로의 안쪽으로는 회전 가능하게 설치되되, 하방으로 뻗은 상태에서는 상기 기판 캐리어 유닛의 경로를 차단하는 멈춤바를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 캐리어 홀더가 상기 멈춤바를 상기 경로의 내측으로 밀어준 상태에서만 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 경로의 바깥으로 이동 가능하므로, 캐리어 홀더의 이동 제어에 오류가 발생되더라도 기판 캐리어 유닛이 경로의 바깥으로 이동하는 것이 기구적인 스토퍼에 의해 차단되므로, 기판 캐리어 유닛이 경로의 끝단에서 추락하는 것을 안전하게 방지할 수 있다.
이를 위하여, 상기 멈춤바는 외력이 작용하지 않은 상태에서는 자중에 의하여 하방을 향하도록 설치되어, 기판 캐리어 유닛의 통과를 제한하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 멈춤바에는 상기 캐리어 홀더의 접근 이동에 의해 밀려 올라가는 것을 보조하도록, 캐리어 홀더의 구동바가 멈춤바의 회전을 쉽게 할 수 있도록 구동바가 접촉하는 위치에는 롤러가 장착된 것이 효과적이다.
이 때, 상기 스토퍼는 상기 가이드 레일이 고정된 프레임에 설치될 수도 있고, 가이드 레일에 설치될 수도 있다.
즉, 스토퍼의 개방은 캐리어 홀더의 위치에 연동되어 기판 캐리어 유닛이 캐리어 홀더로 이동할 수 있는 상태에서만 이루어지므로, 기판 캐리어 유닛의 추락을 방지하기 위한 스토퍼 개폐의 제어를 하지 않더라도, 전체적인 연마 공정을 지연시키지 않으면서 기판 캐리어 유닛의 파손을 방지할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.
이를 위하여, 상기 스토퍼는 상기 제1경로나 제2경로의 끝단에 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 제한하는 위치에 회동 가능하게 설치되고, 상기 캐리어 홀더의 홀더 가이드레일이 상기 스토퍼를 밀면 상기 스토퍼가 회전하면서 상기 홀더 가이드레일과 상기 제1가이드레일을 연결하는 레일을 형성하면서 상기 제1경로나 제2경로와 상기 캐리어 홀더의 왕래를 허용하도록 구성된다.
한편, 본 발명은, 하나 이상의 연마 정반과; 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 이동하는 기판 캐리어 유닛과; 상기 기판 캐리어 유닛에 의해 장착된 기판이 상기 하나 이상의 연마 정반의 상부에서 위치할 수 있도록 미리 정해진 제1경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하는 제1가이드레일과; 상기 기판 캐리어 유닛에 기판을 로딩하거나 언로딩하는 위치에 있을 수 있도록 미리 정해진 제2경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하되, 상기 제1가이드레일과 이격된 제2가이드레일과; 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1가이드레일과 상기 제2가이드레일의 사이를 왕래하도록 상기 기판 캐리어 유닛을 운반하는 캐리어 홀더와; 상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 회전 구동하는 구동 수단을; 포함하여, 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1경로와 상기 제2경로를 서로 왕래할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템을 제공한다.
이 때, 상기 캐리어 홀더는 상기 제1경로의 끝단과 상기 제2경로의 끝단을 이동하면서 회전 가능하게 구성되어, 제1경로와 제2경로가 평행하지 않더라도 좁은 공간 내에서 기판 캐리어 유닛을 제1경로와 제2경로를 서로 왕래할 수 있도록 운반한다.
제1경로와 제2경로가 90도 또는 예각으로 배열되더라도 보다 좁은 공간에서 기판 캐리어 유닛을 운반할 수 있도록 상기 캐리어 홀더는 한 자리에서 회전 가능하게 구성된 것이 효과적이다.
이 때, 상기 캐리어 홀더는 상기 제1가이드레일 및 제2가이드레일과 동일한 폭과 간격으로 형성되어 정렬(align)가능하게 형성된 홀더 가이드레일을 구비하여, 기판 캐리어 유닛이 제1경로 또는 제2경로와 캐리어 홀더 사이를 쉽게 왕래할 수 있게 된다.
한편, 상기 기판 캐리어 유닛에는 구동력을 발생시키는 설비가 구비되지 않고, 상기 제1경로의 상기 연마 정반 상의 정해진 위치에서 상기 기판 캐리어 유닛에 도킹되어 상기 기판을 회전시키는 회전 구동력을 전달하는 도킹 유닛을 추가적으로 포함한다. 또한, 상기 기판 캐리어 유닛에는 로터리 유니온에 공급하는 공압을 발생시키는 설비가 구비되지 않고, 상기 제1경로의 상기 연마 정반 상의 정해진 위치에서 상기 기판 캐리어 유닛에 도킹되어 상기 로터리 유니온에 공급하는 공압을 공급하는 도킹 유닛을 추가적으로 포함한다.
이를 통해, 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 여러 연마 정반을 거치는 순환형 경로로 이동하더라도 기판을 회전 구동하는 전원 공급용 전기 배선의 꼬임을 방지할 수 있게 되고, 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 가압하거나 파지하는 공압과 기판을 회전시키는 회전 구동력을 도킹 유닛이 도킹한 상태에서 도킹 유닛으로부터 공급받아 다수의 연마 정반서 연속적으로 연마할 수 있도록 한다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 제1경로와, 상기 제1경로로부터 이격된 제3경로와, 상기 제1경로의 양단과 상기 제3경로의 양단을 캐리어 홀더의 이동에 의해 선택적으로 연결하는 한 쌍의 제2경로를 따라 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 이동하면서 이들 경로에 위치한 제1연마 정반을 포함하는 1개 이상의 연마 정반 상에서 기판을 연마하는 화학적 기계적 연마 시스템을 이용한 기판의 연마 방법으로서, 상기 제2경로 중 어느 하나를 따라 이동하는 기판 캐리어 유닛에 기판을 장착하는 기판장착단계와; 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제2경로로부터 상기 제1경로로 옮겨갈 수 있는 위치로 이동하고, 상기 기판 캐리어 유닛을 수용할 수 있는 캐리어 홀더가 상기 제2경로의 끝단으로 이동하는 제1이동단계와; 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 캐리어 홀더로 이동하고, 상기 캐리어 홀더가 상기 제1경로의 끝단으로 이동하는 캐리어홀더 이동단계와; 상기 캐리어 홀더로부터 상기 기판 캐리어 유닛이 빠져나와 상기 제1경로로 옮겨간 이후에, 상기 제1경로상의 제1연마정반 상에 위치시키는 제2이동단계와; 상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 회전시켜 상기 제1연마정반 상에서 연마시키는 연마단계와; 상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 언로딩하는 기판언로딩 단계를; 포함하는 기판의 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 서로 이격된 제1가이드레일과 제2가이드레일의 사이에서 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛을 운반하는 캐리어 홀더에 의하여, 기판 캐리어 유닛이 서로 이격된 제1가이드레일과 제2가이드레일의 배치에 관계없이 이들 사이를 왕래할 수 있게 됨에 따라, 공간을 많이 차지하는 방향전환용 곡선 경로를 배제할 수 있게 되어, 콤팩트한 구조의 이동식 화학 기계적 연마 장치의 이송 시스템 및 이를 구비한 화학 기계적 연마 장치를 제공할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.
이를 통해, 본 발명은 상기 제1경로와 상기 제2경로가 하나의 연속된 경로로 형성되지 않고 서로 분리된 경로로 형성되더라도, 캐리어 홀더의 이동에 의해 상호 분리된 제1경로와 제2경로를 기판 캐리어 유닛이 옮겨갈 수 있도록 함에 따라, 공간을 많이 차지하는 곡선 경로를 구비하지 않고서도, 기판 캐리어 유닛의 이동 경로를 순환형으로 형성하는 것을 가능하게 되므로, 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 캐리어 유닛의 이송 경로를 순환형으로 하면서도 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.
또한, 기판 캐리어 유닛이 이동하는 순환형 경로를 형성하는 각 경로가 서로 분절되어 이격 위치하더라도, 각각의 경로의 끝단에는 제어 신호의 오류나 운동 관성력에 의하여 기판 캐리어 유닛이 추락하는 것을 방지하는 스토퍼가 캐리어 홀더의 위치에 연동되어 개폐되도록 설치됨에 따라, 기판 캐리어 유닛의 추락을 방지하기 위한 스토퍼 개폐의 제어를 하지 않더라도, 전체적인 연마 공정을 지연시키지 않으면서 기판 캐리어 유닛의 파손을 방지할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.
기판 캐리어 유닛에 기판을 장착하거나 연마 공정이 완료된 기판을 언로딩하는 때에는 기판을 회전시키는 회전 구동력이 기판 캐리어 유닛에 장착될 필요가 없으므로, 로딩 스테이션과 언로딩 스테이션에서 공압만 제어할 수 있는 제2도킹 유닛이 도킹한 후, 비교적 짧은 시간이 소요되는 로딩 스테이션과 언로딩 스테이션에서 기판이 기판 캐리어 유닛에 로딩/언로딩되는 공정 중에는 제2도킹 유닛이 도킹한 상태로 따라다니도록 함으로써, 순환 이동식 화학 기계적 연마 공정에서 기판의 로딩/언로딩 공정을 신속하게 행할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명은, 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 여러 연마 정반을 거치는 순환형 경로로 이동하더라도 기판을 회전 구동하는 전원 공급용 전기 배선의 꼬임을 방지할 수 있도록, 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 가압하거나 파지하는 공압과 기판을 회전시키는 회전 구동력을 도킹 유닛으로부터 공급받아 다수의 연마 정반서 연속적으로 연마할 수 있도록 한다.
그리고, 본 발명은 2장 이상의 기판을 순환형 경로를 따라 중단없이 연속적으로 연마할 수 있도록 함에 따라 생산성을 향상되는 유리한 효과를 얻는다.
도1은 종래의 일반적인 화학 기계적 연마시스템의 구성을 도시한 개략도
도2는 도1의 연마 정반과 캐리어 유닛의 구성을 도시한 상세도
도3은 도1의 평면도
도4 및 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 배치를 도시한 평면도
도6은 도5의 절단선 VI-VI에 따른 단면도
도7은 도6의 절단선 A-A에 따른 종단면도
도8은 도5의'X'부분의 확대 사시도
도9는 도8의 기판 캐리어 유닛의 절개 사시도
도10은 도5의 'Y'부분에서 이동하는 제2도킹 유닛의 구성을 도시한 사시도
도11a 및 도11b는 도5의'Z'부분에서 캐리어 홀더의 작용을 도시한 개략도
도12는 도11a의 끝단부인'W'부분의 확대도
도13a 및 도13b는 각 가이드레일의 끝단의 프레임에 설치된 스토퍼의 작동 원리를 설명한 도면
도14는 각 가이드레일의 끝단의 프레임에 설치된 다른 형태의 스토퍼의 구성을 도시한 도면
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마시스템(100)를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도4 및 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 배치를 도시한 평면도, 도6은 도5의 절단선 VI-VI에 따른 단면도, 도7은 도6의 절단선 A-A에 따른 종단면도, 도8은 도5의'X'부분의 확대 사시도, 도9는 도8의 기판 캐리어 유닛의 절개 사시도, 도10은 도5의 'Y'부분에서 이동하는 제2도킹 유닛의 구성을 도시한 사시도, 도11a 및 도11b는 도5의'Z'부분에서 캐리어 홀더의 작용을 도시한 개략도, 도12는 도11a의 끝단부인'W'부분의 확대도, 도13a 및 도13b는 각 가이드레일의 끝단의 프레임에 설치된 스토퍼의 작동 원리를 설명한 도면, 도14는 각 가이드레일의 끝단의 프레임에 설치된 다른 형태의 스토퍼의 구성을 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마시스템(100)은, 상면에 플래튼 패드가 장착되어 회전 가능하게 프레임(10)에 고정 설치된 다수의 연마 정반(110)과, 장착된 기판(55)을 연마 정반(110) 상에서 연마시키도록 기판(55)을 하부에 장착한 상태로 이동하고 내부에 로터리 유니온(123)이 설치된 기판 캐리어 유닛(120)과, 기판 캐리어 유닛(120)을 미리 정해진 경로(130)를 따라 이동시키거나 파지하는 가이드 레일(132R, 134R)과, 기판(55)이 연마 정반(110) 상에서 회전하면서 연마할 때에 화학 연마 공정을 위하여 플래튼 패드 상에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 유닛(미도시)과, 슬러리 공급 유닛에 의해 공급되는 슬러리가 플래튼 패드 상에서 골고루 퍼지도록 하는 컨디셔너(미도시)와, 상기 경로(130)에 위치한 기판 캐리어 유닛(120)에 연마 공정을 거칠 기판(55)을 공급하는 기판 로딩 유닛(170)과, 기판 캐리어 유닛(120)에 의해 이동되어 연마 정반(110) 상에서 연마 공정을 마친 기판(55)을 언로딩하는 기판 언로딩 유닛(160)과, 기판 캐리어 유닛(120)이 연마 정반(110) 상의 연마 위치에 있으면 기판 캐리어 유닛(120)의 로터리 유니온(123)에 공압을 공급하고 장착된 기판(55)을 회전구동시키는 회전 구동력을 전달하도록 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹되는 제1도킹 유닛(180)과, 기판 캐리어 유닛(120)이 기판 로딩 유닛(170)에서 연마하고자 하는 기판(55)을 장착하거나 기판 언로딩 유닛(160)에서 연마된 기판(55)을 언로딩하는 데 필요한 공압을 공급하도록 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹되는 제2도킹 유닛(140)으로 구성된다.
상기 연마 정반(110)은 웨이퍼 등의 기판(55)을 연마하기 위해 회전 가능하게 프레임(10', 10" ; 10)에 고정 설치되며, 최상층에는 기판(55)의 연마를 위한 플래튼 패드가 부착되고, 그 하부에는 이보다 부드러운 재질의 배킹층(backing layer)이 개재되어, 도3에 도시된 연마 정반(10)과 그 개별 구성이 동일하거나 유사하게 구성된다.
여기서, 연마 정반(110)은 서로 연속하지 않게 직선 형태로 구분되게 배열된 경로로 이루어진 순환형 경로(130) 중 제1경로(132)상에 다수개로 배열된다. 도5에 도시된 바와 같이, 제1경로(132)에서는 기판 캐리어 유닛(130)이 한 방향(오른쪽 방향)으로만 기판(55)을 이동시키면서 연마 정반(110) 상에 연마하도록 작동된다. 이와 같이, 연마될 기판(55)이 어느 한 방향으로만 일률적으로 이동하면서 기판(55)의 연마 공정이 이루어짐으로써 공정의 효율이 향상된다.
상기 컨디셔너는 연마 정반(110)마다 설치되어 슬러리 공급 유닛으로부터 연마 정반(110)의 플래튼 패드 상에 슬러리가 공급되면, 스윕(sweep) 운동을 행하여, 플래튼 패드 상의 슬러리가 골고루 넓고 균일하게 퍼지도록 한다. 이를 통해, 캐리어 헤드(121)에 장착된 기판(55)이 플래튼 패드와 접촉하며 서로 상대 회전 운동을 행하는 동안에 공급된 슬러리가 기판(55)에 균일하고 충분한 양만큼 공급될 수 있도록 한다.
상기 슬러리 공급 유닛은 연마 정반(110)마다 설치되어 연마 정반(110)의 플래튼 패드 상에 슬러리를 공급하는 데, 기판(55)의 연마에 있어서 2종류 이상의 슬러리로 연마 공정을 행하고자 하는 경우에는 서로 다른 연마 정반(110)에서 연마를 행하도록 한다. 이를 위하여, 연마 정반(110)상에 공급되는 슬러리는 모두 동일한 종류로 공급되지 않으며, 기판(55)의 연마 공정에 따라 순차적으로 적당한 슬러리가 선택되어 플래튼 패드 상에 공급된다.
상기 순환형 경로(130)는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 다수의 연마 정반(110)을 통과하는 2열의 제1경로(132)와, 2열의 제1경로(132)의 사이에서 제1경로(132)와 평행하게 배열된 제3경로(134)와, 상기 제1경로(132) 및 상기 제3경로(134)의 양단부에 배열된 한 쌍의 제2경로(131,133)로 이루어진다. 여기서, 제1경로(132)는 제1가이드레일(132R)에 의해 정해지고, 제2경로(131, 133)는 제2가이드레일(131R, 미도시)에 의해 정해지며, 제3경로(134)는 제3가이드레일(134R)에 의해 정해진다.
여기서, 각각의 경로들(131-134)은 각각 서로 연결되지 않은 형태로 배열되지만, 이들 경로의 분절된 위치(Y)에는 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이 캐리어 홀더(190)가 위치하여, 가이드 레일(131R-134R)로 연결되지 않은 사이 거리(c)만큼 기판 캐리어 유닛(120)을 받아 이송시킨다.
이를 위하여, 도11a에 도시된 캐리어 홀더(190)를 예로 들면, 캐리어 홀더(190)는 제1경로(132)의 연장선상을 따라 직선 이동(190d)할 수 있으며 제2경로(131)의 연장선상을 따라 직선 이동할 수 있고, 한 자리에서 회전(190r)할 수도 있게 설치된다. 따라서, 도11a에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어 유닛(120)이 제1경로(132)의 제1가이드 레일(132R)로부터 제2경로(131)의 제2가이드 레일(131R)로 이동하고자 하는 경우에는, 캐리어 홀더(190)가 제1경로(132)의 끝단에 미리 도착하여 제1경로(132)의 제1가이드레일(132R)로부터 캐리어 홀더(190)의 홀더 가이드레일(190R)로 기판 캐리어 홀더(190)를 이동시킨다. 그리고 나서, 캐리어 홀더(190)는 90도만큼 회전한 후, 제2경로(131)의 제2가이드 레일(131R)과 홀더 가이드 레일(190R)이 정렬되도록 캐리어 홀더(190)가 직선 이동한다. 이와 같은 과정에 의하여 기판 캐리어 유닛(120)이 서로 이격된 가이드 레일(131R, 132R)의 사이를 좁은 공간 내에서도 왕래할 수 있다.
이 때, 기판 캐리어 유닛(120)은 각 가이드 레일(131R, 132R, 133R, 134R)의 끝단에서 캐리어 홀더(190)가 접근하지 않은 상태에서 관성 등에 의해 예정된 길이보다 더 이동하는 경우에 바닥으로 추락하여 장비에 손상을 끼칠 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 도12에 도시된 바와 같이, 각각의 가이드 레일(131R, 132R, 133R, 134R)의 끝단에는 기판 캐리어 유닛(120)의 이동을 제한하는 스토퍼(139)가 설치된다.
각 가이드 레일(131R, 132R, 133R, 134R)의 끝단의 프레임(10)에 설치된 스토퍼(139)는 스토퍼 몸체(139a)의 중앙부에 위치한 힌지를 중심으로 도면부호 139x로 표시된 방향으로만 회전 가능하고 그 반대 방향으로는 걸림턱(139s)에 의하여 멈춤바(139b)의 회전이 제한된다. 따라서, 멈춤바(139b)가 자중에 의하여 도13a에 도시된 바와 같이 하방으로 처진 상태에서는, 기판 캐리어 유닛(120)이 스토퍼(139)에 의해 이동 경로가 간섭되어 통과하지 못하므로, 각 경로(131-134)의 끝단에 위치한 스토퍼(139)의 멈춤바(139b)가 들려 올라가 개방된 상태로 되지 않으면, 기판 캐리어 유닛(120)은 각 경로(131-134)로부터 벗어날 수 없다.
따라서, 도13b에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어 유닛(120)을 운반하여 이동시키는 캐리어 홀더(190)가 기판 캐리어 유닛(120)이 위치한 가이드 레일에 접촉하여 밀면, 캐리어 홀더(190)에 장착된 구동바(195)가 멈춤바(139b)의 롤러(139r)를 밀어 올리게 된다. 이에 따라, 기판 캐리어 유닛(120)이 위치한 가이드 레일에 캐리어 홀더(190)가 접근하여 민 경우에만, 각 가이드 레일(131R-134R)의 끝단의 통과를 제한하는 스토퍼(139)가 개방된 상태가 되므로, 기판 캐리어 유닛(120)은 안전하게 캐리어 홀더(190)로 옮겨탈 수 있으며, 캐리어 홀더(190)의 이동에 의해 그 다음 경로로 안전하게 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도14에 도시된 바와 같은 스토퍼(239)가 가이드 레일(131R-134R)의 끝단에 도면부호 239d로 표시된 방향으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이와 같이 구성된 스토퍼(239)는 캐리어 홀더(190)가 접근하여 스토퍼(239)의 하측을 밀어주는 것에 의하여, 각 가이드 레일 (131R, 132R, 133R, 134R)의 끝단과 캐리어 홀더(190)의 홀더 가이드레일(190R)을 연결시킨다. 이를 위하여, 캐리어 홀더(190)의 홀더 가이드레일(190R)은 스토퍼(239)의 회전 중심의 하측에 스토퍼(239)를 도면부호 190d'로 표시된 방향으로 밀어주는 돌출부(190e)가 형성되고, 각 가이드 레일(131R, 132R, 133R, 134R)의 끝단에는 상기 홀더 가이드레일(190R)의 돌출부를 수용하도록 상측에 돌출부(132e..)가 형성된다.
또한, 가이드 레일(131R, 132R, 133R, 134R)의 경로를 차단하는 방향으로 힘(Fk)이 작용하는 스프링(239k)이 설치되어, 기판 이송 유닛(120)의 운동 관성력에 의해 가이드 레일(131R, 132R, 133R, 134R)의 끝단을 넘어서려고 하더라도 이를 효과적으로 방지할 수 있다.
이와 같이, 캐리어 홀더(190)가 이격된 가이드 레일로 기판 캐리어 유닛(120)을 운반하도록 구성됨에 따라, 도4 및 도5에 도시된 화학 기계적 연마 장치가 보다 콤팩트한 구조로 구성될 수 있게 된다.
이 때, 기판 캐리어 유닛(120)은 순환형 경로(130)를 이동할 때에 항상 일정한 방향으로 이동하는 것이 기판 캐리어 유닛(120)의 이동을 제어하는 데 보다 효과적이며, 후술하는 제1도킹 유닛(180)의 배열 측면에서도 유리하다. 이를 위하여, 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이, 캐리어 홀더(190)에는 제1경로(132), 제2경로(131, 133) 및 제3경로(134)를 한정하는 가이드레일(131R, 132R, 133R, 134R)과 동일한 치수와 간격을 갖는 홀더 가이드 레일(190)이 구비됨에 따라, 캐리어 홀더(190)가 가이드레일(131R, 132R, 133R, 134R)에 접근하면, 이들 가이드 레일(131R, 132R, 133R, 134R)과 캐리어 홀더(190)가 서로 연속하는 레일이 되도록 정렬된다. 이를 통해, 기판 캐리어 유닛(120)은 충격없이 이들 가이드 레일(131R, 132R, 133R, 134R)과 홀더 가이드 레일(190)을 왕래할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치의 운반 시스템은 제1경로(132) 및 제3경로(134)의 양단에 이들에 대하여 이격되어 수직으로 배열된 제2경로(131, 133)가 분리된 상태로 있지만, 캐리어 홀더(190)의 운반에 의하여 기판 캐리어 유닛(120)이 서로 이격된 경로(131,132: 131,134; 133, 132; 133, 134)를 양방향으로 왕래할 수 있게 됨에 따라, 순환형 경로(130)의 (도면에는 90도의 각도를 이루는 것으로 예시된) 방향 전환 부위를 좁은 공간 내에서 기판 캐리어 유닛(120)을 이동시킬 수 있으므로, 순환형 경로(130)를 직사각형, 삼각형 등으로 배열하는 것이 가능해진다. 따라서, 도6에 도시된 바와 같이, 제3경로(134)를 안내하는 제3가이드레일(134R)은 제1경로(132)를 안내하는 제1가이드레일(132R)과 간격없이 상호 곧바로 인접하게 배열될 수 있다. 즉, 기판 캐리어 유닛(120)의 경로를 콤팩트하게 밀착 제작하는 것이 가능해진다.
상기 기판 캐리어 유닛(120)은 다양한 구성 부품(123-127)을 케이싱(122) 내에 고정한 상태로 경로(130)을 따라 이동하도록 제어되며, 다수의 기판 캐리어 유닛(120)은 상호 독립적으로 이동 제어된다.
그리고, 기판 캐리어 유닛(120)이 순환 경로(130)를 따라 이동하는 과정에서, 기판 캐리어 유닛(120)의 양측에 직선 형태로 배열된 가이드 레일(132R, 134R)을 따라 타고 이동하므로, 기판 캐리어 유닛(120)은 항상 안정되게 지지되며 이동할 수 있게 된다.
각각의 기판 캐리어 유닛(120)은 도9에 도시된 바와 같이 기판(55)을 파지하는 캐리어 헤드(121)와, 기판(55)의 회전을 허용하면서 기판(55)의 판면 방향으로 가압하는 로터리 유니온(123)과, 제1도킹 유닛(180)으로부터 회전 구동력을 전달받는 피구동 중공회전축(124)과, 피구동 중공회전축(124)에 전달되는 회전 구동력을 전달하도록 축, 기어 등으로 이루어진 동력 전달 요소들(125)과, 동력 전달 요소(125)에 의해 전달된 회전 구동력에 의해 캐리어 헤드(121)를 회전 구동시키도록 캐리어 헤드(121)의 회전축 상에 설치된 피동 기어(126)와, 기판 캐리어 유닛(120)이 양측의 상,하부에 각각 회전 가능하게 설치되어 그 사이 공간에 가이드 레일(132R, 134R, 135R, 136R)을 수용하는 안내 롤러(127)와, 리니어 모터의 원리로 기판 캐리어 유닛(120)이 이동되도록 상면에 N극 영구자석(128n)과 S극 영구자석(128s)이 교대로 배열된 영구자석 스트립(128)으로 구성된다.
여기서, 로터리 유니온(123)은 대한민국 공개특허공보 제2004-75114호에 나타난 구성 및 작용과 유사하게 구성된다.
한편, 프레임(10)에는 제1경로(132)의 제1가이드레일(132R)과 제3경로(134)의 제3가이드레일(134R)과 제2경로(131, 133)의 제2가이드 레일(131R, 133R)이 고정된다. 이 때, 가이드레일(132R-134R)은 프레임으로부터 하방으로 연장된 브라켓(30G)에 의해 연결 고정된다.
그리고, 기판 캐리어 유닛(120)이 제1경로(132) 및 제3경로(134)를 따라 이동할 수 있도록, 기판 캐리어 유닛(120)의 케이스(122)의 상측에 형성된 영구자석 스트립(128)과 이격된 위치에 코일(90)이 경로(132, 133)의 방향을 따라 배열되어, 코일(90)에 인가되는 전류의 세기와 방향을 조절함으로써 코일(90)과 영구자석 스트립과의 상호 작용에 의하여 리니어 모터의 작동 원리에 의하여 기판 캐리어 유닛(120)은 상기 경로(131-134)를 따라 가이드레일(131R-134R)에 의해 안내되면서 이동한다.
기판 캐리어 유닛(120)을 운반하는 캐리어 홀더(190)에도 기판 캐리어 유닛(120)을 이동시킬 수 있도록, 기판 캐리어 유닛(120)의 영구자석 스트립(미도시)과 이격된 캐리어 홀더(190)의 상측에는 코일(90)이 배열된다. 따라서, 캐리어 홀더(190)의 코일에 인가되는 전류의 세기와 방향을 조절함으로써 코일(90)과 영구자석 스트립과의 상호 작용에 의하여 리니어 모터의 작동 원리로 기판 캐리어 유닛(120)을 캐리어 홀더(190)로 싣거나 배출시킬 수 있다.
기판 캐리어 유닛(120)의 상측 안내 롤러(127U)와 하측 안내 롤러(127L)의 사이에 수용되는 가이드 레일(132R, 134R)에는, 도9에 도시된 바와 같이, 보다 정숙한 이동을 구현하기 위하여 안내 롤러(127U, 127L; 127)와 접촉하는 가이드 레일(132R, 134R, 135R, 136R)의 끝단부에는 고무 재질의 방음 레일(G, G')이 부착된다.
상기 제1도킹 유닛(180)은 도8에 도시된 바와 같이 프레임(10)에 고정 설치되어, 기판 캐리어 유닛(120)이 연마 정반(110) 상의 미리 정해진 연마 위치에 도달한 것이 감지되면, 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹되어 기판(55)을 회전 구동하는 회전 구동력과 로터리 유니온(123)이 필요로 하는 공압을 공급한다. 이를 위하여, 제1도킹 유닛(180)은 기판 캐리어 유닛(120)에 접근하여 도킹하거나 멀어져 도킹 상태를 해제하는 것을 구동하는 도킹 모터(181)와, 도킹 모터(181)에 의해 회전하는 리드 스크류(182)와, 리드 스크류(182)와 맞물리는 암나사부를 구비하고 회전이 억제되도록 설치되어 리드 스크류(182)의 회전에 따라 도면부호 185d로 표시된 방향으로 이동하는 이동 블록(183)과, 이동 블록(183)과 결합되어 이동 블록(183)의 이동과 일체로 이동하는 지지 몸체(184)와, 지지 몸체(184)에 고정되어 회전 구동력을 발생시키는 회전 구동 모터(185)와, 회전 구동 모터(185)의 회전에 연동하여 함께 회전하는 커플링축(186)과, 기판 캐리어 유닛(120)의 로터리 유니온(123)에 공압 공급관(187a)을 통해 공압을 전달하도록 지지 몸체(184)와 함께 이동하도록 연결 설치된 다수의 공압 접속구(187)로 구성된다.
도8에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어 유닛(120)에는 회전 구동력을 발생시키거나 공압을 발생시키는 구동원이 구비되지 않았으므로, 기판 캐리어 유닛(120)에 장착된 기판(55)의 연마 공정을 진행하기 위해서는 이들 구동력 및 공압을 공급받아야 한다. 따라서, 기판 캐리어 유닛(120)에 장착된 기판(55)이 연마 정반(110)의 미리 정해진 상측 위치에 도달하면, 연마 정반(110)이 상방으로 이동하여 연마 정반(110)의 플래튼 패드와 기판(55)이 접촉한 상태가 된다.
그리고, 제1도킹 유닛(180)의 도킹 모터(181)가 정방향으로 회전하면, 리드 스크류(182)의 회전에 따라 회전이 구속된 이동 블록(183)은 기판 캐리어 유닛(120)을 향하여 이동하고, 이동 블록(183)의 이동에 따라 지지 몸체(183) 및 이에 결합된 회전 구동 모터(185) 및 커플링축(186)이 함께 기판 캐리어 유닛(120)을 항햐여 이동하여, 커플링 축(186)은 피구동 중공회전축(124)의 내부에 소정의 간격을 두고 수용되고, 공압 접속구(187)는 기판 캐리어 유닛의 공압 수용구(123X)에 끼워지는 도킹 상태가 된다.
여기서, 커플링 축(186)의 외주면에는 N극 영구자석과 S극 영구자석이 교대로 대략 6개 내지 12개씩 배열되고, 피구동 중공회전축(124)의 내주면에도 N극 영구자석과 S극 영구자석이 교대로 대략 6개 내지 12개씩 배열된다. 따라서, 커플링 축(186)이 회전하면, 피구동 중공회전축(124)의 내주면에 배열된 영구자석과 커플링 축(186)의 외주면에 배열된 영구자석의 자기력의 상호 작용에 의하여, 피구동 중공회전축(124)에 회전 구동력이 전달되어 함께 회전된다. 즉, 외주면에 N극 영구자석과 S극 영구자석이 교대로 번갈아가며 배열된 커플링 축(186)과 내주면에 N극 영구자석과 S극 영구자석이 교대로 번갈아가며 배열된 피구동 중공회전축(124)이 마그네틱 커플링을 이루면서, 회전 구동 모터(185)에 의해 발생된 회전 구동력을 기판 캐리어 유닛(120)으로 전달하게 되는 것이다. 기판 캐리어 유닛(120)으로 전달된 회전 구동력은 피구동 중공회전축(124)과 함께 회전하는 피니언(125a)과, 웜 기어 박스(125w)를 거쳐 전달 기어(125b)에 전달되어, 기판(55)을 장착한 캐리어 헤드(121)가 회전 구동된다.
이와 같이, 회전 구동 모터(185)의 회전 구동력을 기판 캐리어 유닛(120)에 전달하는 데 있어서 마그네틱 커플링(124, 186)을 이용하는 것을 통해, 기판 캐리어 유닛(120)이 미리 정해진 위치에 엄격하게 일치하지 않고 약간의 위치 오차가 있더라도, 비접촉 형태의 마그네틱 커플링(124, 186)을 통해 회전 구동력이 전달되므로, 기판 캐리어 유닛(120)의 위치 제어를 보다 용이하게 할 수 있고, 기판 캐리어 유닛(120)의 바깥에서 생성된 회전 구동력을 기판 캐리어 유닛(120)의 내부로 안정되게 전달할 수 있는 장점이 얻어진다.
한편, 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 기판 캐리어 유닛(120)에는 구동 모터가 구비되고, 제1도킹 유닛(180)이 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹된 상태에서 회전 구동력을 전달하지 않고, 전원이나 제어 신호 등의 전기적 신호만을 공급해줄 수도 있다. 이를 통해서도 전기적 배선의 꼬임 현상을 방지할 수 있다.
이와 동시에, 제1도킹 유닛(180)의 공압 접속구(187)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 각각 끼워지면, (도면에는 기판 캐리어 유닛(120) 내부의 공압 전달튜브가 도시되지 않았지만) 공압 공급관(187a)을 통해 공압이 로터리 유니온(123)의 다수의 수압구(123a)로 각각 공급된다. 도8에 도시된 바와 같이, 로터리 유니온(123)에는 높이에 따라 공압이 각각 공급되어야 하므로, 공압 공급관(187a)과 공압 접속구(187)는 공압 수용구(123X)의 수만큼 많은 수가 한꺼번에 접속되어, 외부로부터의 공압이 로터리 유니온(123)으로 공급된다.
그리고, 기판 캐리어 유닛(120)이 정해진 위치에서 장착한 기판(55)의 연마 공정을 모두 마쳤으면, 도킹 모터(181)는 반대 방향으로 회전 구동되어 제1도킹 유닛(180)과 기판 캐리어 유닛(120)과의 도킹 상태가 해제된다. 그리고 나서 기판 캐리어 유닛(120)은 그 다음 연마 공정을 행할 연마 정반으로 이동하거나, 모든 연마 공정이 종료되었으면 제2경로(133)를 거쳐 기판 언로딩 유닛(160)으로 이동된다.
상기 제2도킹 유닛(140)은 기판 캐리어 유닛(120)에 연마하고자 하는 새로운 기판(55)을 장착하는 때에 공압의 조절이 필요하고, 마찬가지로 연마 공정이 완료된 기판(55)을 언로딩하는 때에도 공압의 조절이 필요하므로, 기판(55)의 로딩 공정과 언로딩 공정 중에 로터리 유니언(123)의 공압 조절을 위하여 도킹된다.
제1도킹 유닛(180)은 기판 캐리어 유닛(120)이 연마 위치에 위치하면 도킹하거나 도킹 해제하는 이동만을 행하는 데 반하여, 제2도킹 유닛(140)은 기판 캐리어 유닛(120)이 기판 언로딩 유닛(160)의 위치에서 도킹되어 기판 캐리어 유닛(120)과 함께 이동하여 기판 로딩 유닛(170)의 위치에서 새로운 기판(55)을 장착시킨 후에 도킹이 해제된다는 점에서 차이가 있다.
또한, 제2도킹 유닛(140)은 기판(55)을 회전구동할 필요가 없으므로, 로터리 유니온(123)에 공압을 공급하는 공압 접속구(142a)만 구비되어, 공압 접속구(142a)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 접속되어 조절된 공압이 로터리 유니온(123)에 공급된다.
보다 구체적으로는, 제2도킹 유닛(140)은 도10에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)와 맞닿도록 형성되고 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 접속하는 공압 접속구(142a)가 설치된 접속 플레이트(141)와, 접속 플레이트(141)의 공압 접속구(142a)가 공압 수용구(123X)에 밀착하여 공압이 누수되지 않도록 잠금 기능을 하는 로터리 실린더(142)와, 접속 플레이트(141)를 고정하는 이동 몸체(143)와, 기판 언로딩 유닛(160)과 기판 로딩 유닛(170)의 이동 경로를 따라 배열되어 이동 몸체(143)가 이동하는 것을 안내하는 리니어 가이드 레일(144)과, 리니어 가이드 레일(144)을 고정하는 고정 몸체(145)와, 고정 몸체(145)에 고정되어 이동 몸체(143)의 이동을 구동하는 에어 실린더(146)로 구성된다.
즉, 로터리 실린더(142)에 의하여 공압 접속구(142a)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 견고하게 접속하면, 공압 공급관(미도시)을 통해 공압이 로터리 유니온(123)의 다수의 수압구(123a)로 각각 공급된다. 그리고, 제2도킹 유닛(140)은 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹된 상태로, 기판 언로딩 유닛(160)으로부터 기판 로딩 유닛(170)까지 함께 이동한다. 이를 통해, 연마 공정과 같이 오랜 시간이 소요되지 않는 기판의 로딩/언로딩 공정에 도킹을 일일이 행하는 것에 의해 공정의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이하 도4 및 도5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 기판 운반 시스템의 작동 원리를 상술한다.
단계 1: 먼저, 기판 캐리어 유닛(120)에 제2도킹 유닛(140)이 도킹된 상태에서, 기판 캐리어 유닛(120)의 로터리 유니온(123)에 공압을 조절하여 캐리어 헤드(121)에 기판(55)을 장착한다.
단계 2: 그리고, 가이드 레일(131R-134R)이 분절된 제2경로(131)와 제3경로(134)의 사이에서, 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이, 캐리어 홀더(190)를 타고 기판 캐리어 유닛(120)은 제2경로(131)로부터 제3경로(134)로 옮겨간다. 이 때, 각 가이드레일(131R, 132R, 133R, 134R)의 끝단에는 도12에 도시된 바와 같이 스토퍼(239)가 기판 캐리어 유닛(120)의 추락을 방지하므로, 순환형 경로를 형성하는 각각의 분절된 경로(131-134)에도 불구하고, 기판 캐리어 유닛(120)이 안전하게 예정된 경로로 이동할 수 있다.
그리고, 캐리어 홀더(190)가 한 자리에서 회전 가능하고 홀더 가이드 레일(190R)이 제3경로(134)의 제3가이드레일(134R)과 정렬되는 폭과 간격으로 형성됨에 따라, 기판 캐리어 유닛(120)은 제2경로(131)로부터 제1경로(132)의 분절 위치(Y)에서 충격없이 매끄럽게 옮겨갈 수 있게 된다.
단계 3: 프레임(10)과 캐리어 홀더(190)에 고정된 코일(90, 미도시)에 흐르는 전류를 조절하여, 기판 캐리어 유닛(120)은 리니어 모터 원리에 의하여 제3경로(134)와 제2경로(133)를 순차적으로 거쳐 제1경로(132)로 옮겨간 후, 첫 번째로 연마 공정을 행하는 제1연마 정반(P1)에 도달한다.
기판 캐리어 유닛(120)이 제1연마 정반(I)에 도달한 것이 감지되면, 도킹 유닛(180)의 도킹 모터(181)의 작동으로, 기판 캐리지 유닛(120)에는 도킹 유닛(180)의 회전 구동 모터(185)의 회전 구동력이 전달될 수 있는 상태가 되고, 동시에 도킹 유닛(180)의 공압이 로터리 유니온(123)에 공급되어 기판(55)을 플래튼 패드를 향하여 하방 가압할 수 있는 상태가 된다. 그리고, 로터리 유니온(123)에 공압이 공급되면, 로터리 유니온(120)의 내부 챔버가 팽창하면서 캐리어 헤드(121)에 장착된 기판(55)이 하방으로 이동하면서 기판(55)이 플래튼 패드(111)에 접촉한 상태가 된다. 그리고 나서, 도킹 유닛(180)으로부터 회전 구동력이 전달되어 기판(55)을 회전 구동함으로써, 기판 캐리어 유닛(120)에 장착된 기판에 대하여 화학 기계식 연마 공정을 수행할 수 있게 된다. 즉, 기판 캐리어 유닛(120) 내에는 기판(55)을 회전시킬 수 있는 구동원과 로터리 유니온(123)에 공압을 공급할 공급원이 없었지만, 도킹 유닛(180)의 도킹에 의하여 제1연마정반(I)에서 장착한 기판(55)의 화학 기계식 연마 공정을 수행하게 된다.
연마 공정을 수행한 후 기판 캐리어 유닛이 이동하더라도, 기판 캐리어 유닛에 설치된 체크 밸브로 로터리 유니온의 공압상태를 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 로터리 유니온의 공압으로 기판을 장착한 상태로 유지하는 것이 가능하다.
단계 4: 기판의 종류에 따라 제1연마정반(P1), 제2연마정반(P2), 제3연마정반(P3)... 중 하나 또는 다수의 연마 정반 상에서 연마 공정을 행한다. 한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연마 정반(110)에서 연마하고 있는 기판 캐리어 유닛(120) 이외에 대기중인 기판 캐리어 유닛이 준비되어, 연마 정반(110)에서의 연마 효율을 향상시킬 수 있다.
참고로, 기판 캐리어 유닛(120)의 내부에는 로터리 유니온(123)의 압력을 개폐하는 체크 밸브가 설치되어, 이 체크 밸브를 폐쇄시키는 것에 의하여 로터리 유니온(123)의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 기판 캐리어 유닛(120)은 도킹 상태가 아니더라도 기판(55)을 장착한 상태로 이동할 수 있다.
단계 5: 그리고 나서, 기판(55)의 연마 공정이 종료되면, 기판 캐리어 유닛(120)은 제1경로(132) 상의 코일(90)의 전류 제어를 통해 제1경로(132)의 끝단에 도달한다. 이 때, 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이, 캐리어 홀더(190)는 기판 캐리어 유닛(120)가 제1경로(132)로부터 제2경로(131)로 옮겨가도록 한다.
단계 6: 제2경로(131)에 도달한 기판 캐리어 유닛(120)은 연마 공정이 완료된 기판을 기판 언로딩 유닛(160)에서 언로딩한다. 이를 위하여, 제2도킹 유닛(140)의 에어 실린더(146)의 작동에 의하여 접속 플레이트(141)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 접근하면, 접속 플레이트(141)의 공압 접속구(142a)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 맞닿을 때에 로터리 실린더(142)가 작동하여 제2도킹 유닛(140)의 공압 접속구(142a)가 로터리 유니온(123)의 수용구(123a)와 누수없이 공압을 공급할 수 있는 완전한 도킹 상태가 된다. 이 도킹 상태에서, 기판 그리퍼(미도시)가 기판(55)으로 접근하면, 공압을 낮게 조절하면서 그리퍼로 기판(55)을 파지하여 기판 캐리어 유닛(120)으로부터 언로딩시킨다.
그리고 나서, 코일(90)에 전류를 인가하여 제2경로(131)를 따라 기판 캐리어 유닛(120)을 기판 언로딩 유닛(160)으로 이동시킨다. 이 과정에서 기판 캐리어 유닛(120)은 제2도킹 유닛(140)과 도킹상태가 유지된다. 그리고, 기판 로딩 유닛(170)에서는 새로운 기판(55)이 공급되면 제2도킹유닛(140)을 통해 공압을 조절하여, 기판 캐리어 유닛(120)에 기판(55)을 로딩한다.
그리고 나서, 제2도킹 유닛(140)은 기판 캐리어 유닛(120)과 도킹 상태가 해제되며, 그 다음 기판 캐리어 유닛(120)의 기판(55)을 언로딩하기 위하여 기판 언로딩 유닛(160)으로 이동한다.
기판의 연속적인 연마 공정을 위하여 단계 1 내지 단계 6은 반복된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 이동식 화학 기계적 연마 장치의 이송 시스템 및 이를 구비한 화학 기계적 연마 시스템(100)은 서로 이격된 분절된 경로(131, 132, 133, 134) 사이를 캐리어 홀더(190)에 의하여 기판 캐리어 유닛(120)을 이송하도록 구성됨에 따라, 기판 캐리어 유닛(120)이 서로 이격된 가이드레일들(131R, 132R, 133R, 134R)의 배치에 관계없이 이들 사이를 왕래할 수 있게 되고, 동시에 공간을 많이 차지하는 방향전환용 곡선 경로를 배제할 수 있게 되어 콤팩트한 화학 기계적 연마 장치의 이송 설비를 구현할 수 있다.
또한, 기판 캐리어 유닛(120)이 이동하는 순환형 경로(130)를 형성하는 각 경로(131, 132, 133, 134)가 서로 분절되어 이격 위치하더라도, 각각의 경로(131, 132, 133, 134)의 끝단에는 제어 신호의 오류나 운동 관성력에 의하여 기판 캐리어 유닛(120)이 추락하는 것을 방지하는 스토퍼(239)가 캐리어 홀더(190)의 위치에 연동되어 개폐되도록 설치됨에 따라, 기판 캐리어 유닛(120)의 추락을 방지하기 위한 스토퍼(239)의 개폐 제어를 별도로 하지 않더라도, 전체적인 연마 공정을 지연시키지 않으면서 기판 캐리어 유닛의 파손을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 즉, 첨부된 도면 및 전술한 실시예에서는 서로 이격된 제2경로(131)와 제1경로(132) 사이 구간을 캐리어 홀더(190)가 기판 캐리어 유닛(120)을 왕래시키는 구성만을 예로 들었지만, 그 밖에 다양한 형태와 배열의 서로 이격된 경로는 캐리어 홀더(190)를 이용하여 상호 왕래시키는 것이 가능하다는 것도 전술한 실시예를 통해 당해 기술 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 첨부된 도면의 실시예에서는 기판 캐리어 유닛(120)의 경로가 직선 형태인 것을 예로 들었지만, 본 발명에 따른 이동식 화학 기계적 연마 시스템은 기판 캐리어 유닛(120)의 이동 경로를 곡선이나 직선 및 곡선의 혼합 형태 등 다양한 형태로 구성하는 것도 가능하다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 화학 기계적 연마시스템 110: 연마 정반
120: 기판 캐리어 유닛 130: 순환 경로
239: 스토퍼 140: 제2도킹 유닛
160: 기판 언로딩 유닛 170: 기판 로딩 유닛
180: 제1도킹 유닛 190: 캐리어 홀더

Claims (34)

  1. 하나 이상의 연마 정반과, 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 이동하는 기판 캐리어 유닛을 구비하여, 상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 상기 연마 정반 상에서 연마시키는 화학 기계적 연마 장치(CMP)의 기판 이송 시스템으로서,
    상기 기판 캐리어 유닛에 의해 장착된 기판이 상기 하나 이상의 연마 정반의 상부에서 위치할 수 있도록 미리 정해진 제1경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하는 제1가이드레일과;
    상기 기판 캐리어 유닛에 기판을 로딩하거나 언로딩하는 위치를 포함하는 미리 정해진 제2경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하되, 상기 제1가이드레일과 이격된 제2가이드레일과;
    상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1가이드레일과 상기 제2가이드레일의 사이를 왕래하도록 상기 기판 캐리어 유닛을 운반하는 캐리어 홀더를;
    포함하여, 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1경로와 상기 제2경로를 서로 왕래할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1경로와 상기 제2경로의 끝단 중 어느 하나 이상에는 상기 캐리어 홀더가 접촉하여 밀지 않으면 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 제한하는 스토퍼가 위치한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 스토퍼는,
    힌지를 중심으로 무게추 형태로 회전 가능하게 설치되어, 상기 경로의 바깥으로는 회전이 제한되고 상기 경로의 안쪽으로는 회전 가능하게 설치되되, 하방으로 뻗은 상태에서는 상기 기판 캐리어 유닛의 경로를 차단하는 멈춤바를 포함하여 구성되어,
    상기 캐리어 홀더가 상기 멈춤바를 상기 경로의 내측으로 밀어준 상태에서만 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 경로의 바깥으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 멈춤바는 외력이 작용하지 않은 상태에서는 자중에 의하여 하방을 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 멈춤바에는 상기 캐리어 홀더의 접촉에 의해 밀려 올라가는 것을 보조하는 롤러가 장착된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 스토퍼에는 상기 가이드 레일의 끝단을 향하여 이동하는 경로를 차단하는 방향으로 힘이 작용하는 스프링(239k)이 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 제1경로 또는 제2경로 중 어느 하나 이상의 끝단에 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 제한하는 위치에 회동 가능하게 설치되고, 상기 캐리어 홀더의 홀더 가이드레일이 상기 스토퍼를 밀면 상기 스토퍼가 회전하면서 상기 홀더 가이드레일과 상기 제1가이드레일을 연결하는 레일을 형성하면서 상기 캐리어 홀더와의 왕래를 허용하는 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 가이드 레일이 고정된 프레임에 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 가이드 레일에 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  10. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 홀더는 상기 제1경로의 끝단과 상기 제2경로의 끝단을 이동하면서 회전 가능한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 캐리어 홀더는 한 자리에서 회전 가능한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 캐리어 홀더는 상기 제1가이드레일과 동일한 폭과 간격으로 형성되어 정렬(align)가능하게 형성된 홀더 가이드레일을 구비한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 캐리어 홀더는 상기 제2가이드레일과 동일한 폭과 간격으로 형성되어 정렬(align)가능하게 형성된 홀더 가이드레일을 구비한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  14. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1가이드레일은 상기 기판 캐리어 유닛을 양측에서 안내하고, 상기 기판 캐리어 유닛은 상기 제1가이드레일의 상측과 하측에 접촉하는 안내롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  15. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1경로와 상기 제2경로는 서로 평행하지 않게 배열된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제2경로는 상기 제1경로에 대하여 90도를 이루도록 배열된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  17. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1경로상에는 다수의 연마 정반이 위치한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  18. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1경로는 상기 기판 캐리어 유닛이 한 방향으로 이동하도록 서로 평행하게 2열로 배열되고, 상기 제2경로는 상기 제1경로의 양 끝단 근처에 각각 형성되어 상기 2열의 제1경로의 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제2경로로 왕래할 수 있도록 배열되며;
    상기 2열의 제1경로의 사이에는 상기 제1경로의 반대 방향으로 상기 기판 캐리어 유닛이 이동하여 상기 한 쌍의 제2경로와 왕래 가능하게 배열된 제3경로를 따라 설치된 제3가이드레일을;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 장치의 기판 이송 시스템.
  19. 삭제
  20. 하나 이상의 연마 정반과;
    연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 이동하는 기판 캐리어 유닛과;
    상기 기판 캐리어 유닛에 의해 장착된 기판이 상기 하나 이상의 연마 정반의 상부에서 위치할 수 있도록 미리 정해진 제1경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하는 제1가이드레일과;
    상기 기판 캐리어 유닛에 기판을 로딩하거나 언로딩하는 위치에 있을 수 있도록 미리 정해진 제2경로를 따라 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 안내하되, 상기 제1가이드레일과 이격된 제2가이드레일과;
    상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1가이드레일과 상기 제2가이드레일의 사이를 왕래하도록 상기 기판 캐리어 유닛을 운반하는 캐리어 홀더와;
    상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 회전 구동하는 구동 수단을;
    포함하여, 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1경로와 상기 제2경로를 서로 왕래할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제1경로와 상기 제2경로의 끝단 중 어느 하나 이상에는 상기 캐리어 홀더가 접촉하지 않으면 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 제한하는 스토퍼가 위치한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 스토퍼는,
    힌지를 중심으로 무게추 형태로 회전 가능하게 설치되어, 상기 경로의 바깥으로는 회전이 제한되고 상기 경로의 안쪽으로는 회전 가능하게 설치되되, 하방으로 뻗은 상태에서는 상기 기판 캐리어 유닛의 경로를 차단하는 멈춤바를 포함하여 구성되어,
    상기 캐리어 홀더가 상기 멈춤바를 상기 경로의 내측으로 밀어준 상태에서만 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 경로의 바깥으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 멈춤바는 외력이 작용하지 않은 상태에서는 자중에 의하여 하방을 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 멈춤바에는 상기 캐리어 홀더의 접촉에 의해 밀려 올라가는 것을 보조하도록 롤러가 장착된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 스토퍼에는 상기 가이드 레일의 끝단을 향하여 이동하는 경로를 차단하는 방향으로 힘이 작용하는 스프링(239k)이 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 제1경로 또는 제2경로 중 어느 하나 이상의 끝단에 상기 기판 캐리어 유닛의 이동을 제한하는 위치에 회동 가능하게 설치되고, 상기 캐리어 홀더의 홀더 가이드레일이 상기 스토퍼를 밀면 상기 스토퍼가 회전하면서 상기 홀더 가이드레일과 상기 제1가이드레일을 연결하는 레일을 형성하면서 상기 캐리어 홀더와의 왕래를 허용하는 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  27. 제 21항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 가이드 레일이 고정된 프레임에 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  28. 제 21항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 가이드 레일에 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  29. 제 20항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 홀더는 상기 제1경로의 끝단과 상기 제2경로의 끝단을 이동하면서 회전 가능한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.

  30. 제 29항에 있어서,
    상기 캐리어 홀더는 상기 제2가이드레일과 동일한 폭과 간격으로 형성되어 정렬(align)가능하게 형성된 홀더 가이드레일을 구비한 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  31. 제 20항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 유닛에는 상기 기판을 회전시키는 회전 구동력을 발생시키는 설비가 구비되지 않고, 상기 제1경로의 상기 연마 정반 상의 정해진 위치에서 상기 기판 캐리어 유닛에 도킹되어 상기 기판을 회전시키는 회전 구동력을 전달하는 도킹 유닛을;
    추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  32. 제 20항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 유닛에는 로터리 유니온에 공급하는 공압을 발생시키는 설비가 구비되지 않고, 상기 제1경로의 상기 연마 정반 상의 정해진 위치에서 상기 기판 캐리어 유닛에 도킹되어 상기 로터리 유니온에 공급하는 공압을 공급하는 도킹 유닛을;
    추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 화학 기계적 연마 시스템.
  33. 제1경로와, 상기 제1경로로부터 이격된 제3경로와, 상기 제1경로의 양단과 상기 제3경로의 양단을 캐리어 홀더의 이동에 의해 선택적으로 연결하는 한 쌍의 제2경로를 따라 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 이동하면서 이들 경로에 위치한 제1연마 정반을 포함하는 1개 이상의 연마 정반 상에서 기판을 연마하는 화학적 기계적 연마 시스템을 이용한 기판의 연마 방법으로서,
    상기 제2경로 중 어느 하나를 따라 이동하는 기판 캐리어 유닛에 기판을 장착하는 기판장착단계와;
    상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제2경로로부터 상기 제1경로로 옮겨갈 수 있는 위치로 이동하고, 상기 기판 캐리어 유닛을 수용할 수 있는 캐리어 홀더가 상기 제2경로의 끝단으로 이동하는 제1이동단계와;
    상기 기판 캐리어 유닛이 상기 캐리어 홀더로 이동하고, 상기 캐리어 홀더가 상기 제1경로의 끝단으로 이동하는 캐리어홀더 이동단계와;
    상기 캐리어 홀더로부터 상기 기판 캐리어 유닛이 빠져나와 상기 제1경로로 옮겨간 이후에, 상기 제1경로상의 제1연마정반 상에 위치시키는 제2이동단계와;
    상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 회전시켜 상기 제1연마정반 상에서 연마시키는 연마단계와;
    상기 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 언로딩하는 기판언로딩 단계를;
    포함하는 이동식 화학 기계적 연마 방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 캐리어 홀더가 상기 제1경로의 끝단에 도달하기 이전에는 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 제1경로의 끝단을 통과하지 못하게 차단하는 단계를;
    추가적으로 포함하는 이동식 화학 기계적 연마 방법.
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