KR101393385B1 - 화학 기계적 연마 공정에 사용된 캐리어 헤드의 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 화학 기계적 연마 공정에 사용된 캐리어 헤드의 세정 장치에 관한 것으로, 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 캐리어 헤드의 세정 장치로서, 액체를 수용하는 제1배스와; 상기 제1배스의 액중에 잠기게 배치되어, 진동자에 의하여 진동하는 진동판과; 상기 제1배스의 액체에 일부가 잠기는 위치에 배치되고, 상기 캐리어 헤드를 세정하는 세정액이 수용되며, 바닥면에 근접한 측벽에 형성된 제1배출구와, 상기 제1배출구보다 높은 위치에 형성된 제2배출부와, 투명한 바닥면을 구비한 제2배스와; 상기 제1배출구를 통해 상기 제2배스로부터 외부로 배출되는 오염수가 상기 제1배스의 액중을 거치지 않고 외부로 배출되도록 상기 제1배출구로부터 외부까지 연장 형성된 제1배출로와; 상기 제2배스로부터 상기 제2배출부를 통해 배출되는 오염수가 상기 제1배스의 액중을 거치지 않고 외부로 배출되도록 상기 제2배출부로부터 외부까지 연장 형성된 제2배출로를 포함하여 구성되어, 캐리어 헤드를 세정하는 제2배스의 세정액의 상태를 보다 깨끗한 상태로 유지시키고, 캐리어 헤드를 세정 공정 중에 발생되는 이물질을 제2배스로부터 곧바로 배출시켜, 캐리어 헤드의 세정 효율을 향상시킨 캐리어 헤드의 세정 장치를 제공한다

Description

화학 기계적 연마 공정에 사용된 캐리어 헤드의 세정 장치 {CARRIER HEAD CLEANING APPARATUS USED CHEMICAL MECHANICAL POLISHING RPOCESS}

본 발명은 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 캐리어 헤드의 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화학 기계적 연마 공정을 행한 캐리어 헤드의 저면에 낀 이물질을 세정하는 캐리어 헤드의 세정 장치에 관한 것이다.

화학기계적 연마(CMP) 공정은 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용된다.

이러한 CMP 공정은 도1에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 공정면을 캐리어 헤드(90)로 연마 패드(91)에 가압하면서 회전(90d)시키고, 동시에 연마 패드(91)도 자전하면서 기계적 연마를 행한다. 동시에 웨이퍼 공정면에 슬러리가 공급되어 화학적 연마를 행하여, 웨이퍼의 공정면을 정교하게 평탄화한다. 이와 같은 CMP 공정을 마치면, CMP공정을 마친 웨이퍼(W)는 세정 공정으로 이동하여 표면에 묻은 이물질을 말끔히 세정된다.

웨이퍼(W)는 CMP 공정에 의하여 공정면이 정교하게 평탄화되지만, CMP공정 중에 웨이퍼(W)의 공정면으로부터 분리되는 마모 입자와 공급되는 슬러리에 의하여 웨이퍼(W)의 표면과 웨이퍼(W)를 가압하는 캐리어 헤드(90)의 가압면(도2a의 90a)에는 이물질이 많이 남게 된다. 특히, CMP 공정 중에 웨이퍼(W)의 둘레를 감싸는 캐리어 헤드(90)의 리테이너 링(95)의 주변에는 이물질이 많이 집중된다. 따라서, 한번 사용한 캐리어 헤드(90)를 이용하여 다시 CMP 공정을 행하기 위해서는 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 '캐리어 헤드의 가압면'은 캐리어 헤드의 리테이너 링(95)의 주변을 포함하는 세정 대상이 되는 모든 영역을 지칭하는 것으로 정의한다)을 세정하는 것이 필요하다.

이를 위하여, 종래의 캐리어 헤드의 세정 장치(1)가 도2a 및 도2b에 도시되어 있다. 종래의 캐리어 헤드의 세정 장치(1)는 제1배스(10)에 액체(66)를 담아두고, 제1배스(10)에 담긴 액체(66)의 액중에 세정액(55)을 담은 제2배스(40)의 바닥면을 위치시킨 상태에서, 제1배스(10)에 위치한 진동판(30)을 진동자(20)로 가진하면, 제1배스(10)에 담긴 액체(66)를 매개로 하여 투명한 제2배스(40) 내의 세정액(77)에 진동이 전달된다.

따라서, 도2b에 도시된 바와 같이, CMP 공정을 행한 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)을 제2배스(40)의 세정액(77)내에 담그면, 제1배스(10) 내의 진동자(30)의 진동이 액체(66)와 세정액(77)을 통해 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)에 전해지면서, 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)이 세정된다.

그러나, 도2a 및 도2b에 도시된 종래의 캐리어 헤드의 세정 장치(1)는 제2배스(40)에 담긴 세정액(77)이 웨이퍼 캐리어(90)의 가압면(90a)을 세정하면서, 가압면(90a)의 표면으로부터 분리되는 슬러리 등의 무거운 이물질이 제2배스(40)의 표면에 가라앉게 되어, 장시간 동안 사용하면 제1배스(10)의 진동판(20)으로부터의 진동이 전달되지 못하는 결과를 초래하게 된다. 따라서, 종래의 캐리어 헤드의 세정 장치(1)는 조금만 사용하더라도 제2배스를 교체하거나 바닥면을 닦아줘야 하므로, 연속적인 세정 공정을 할 수 없는 문제가 있었다.

이 뿐만 아니라, 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)을 세정하는 동안에 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)으로부터 분리되는 가벼운 이물질은 제2배스(40)의 세정액(77) 내에 부유하거나 뜨게 되는데, 캐리어 헤드(90)를 세정하는 동안에 제2배스(40)의 세정액(77)이 제1배스(10) 내로 도면부호 77o로 표시된 바와 같이 넘쳐 흘러 나갈 때에 제1배스(10)의 액체(66)도 오염되는 문제가 야기된다. 따라서, 제1배스(10)에 담긴 액체(66)의 교체 및 제1배스(10)의 표면 세정에 소요되는 시간이 길어져 캐리어 헤드(90)의 세정 공정을 연속적으로 하지 못하는 현상이 심화되는 문제가 야기된다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 캐리어 헤드의 가압면으로부터 분리된 이물질을 곧바로 외부로 배출시킴으로써, 연속적인 캐리어 헤드의 세정을 가능하게 하는 캐리어 헤드의 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정이 캐리어 헤드의 세정에 의하여 지연되지 않아 공정의 효율을 보다 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 캐리어 헤드의 세정 장치로서, 액체를 수용하는 제1배스와; 상기 제1배스의 액중에 잠기게 배치되어, 진동자에 의하여 진동하는 진동판과; 상기 제1배스의 액체에 일부가 잠기는 위치에 배치되고, 상기 캐리어 헤드를 세정하는 세정액이 수용되며, 바닥면에 근접한 측벽에 형성된 제1배출구와, 상기 제1배출구보다 높은 위치에 형성된 제2배출부와, 투명한 바닥면을 구비한 제2배스와; 상기 제1배출구를 통해 상기 제2배스로부터 외부로 배출되는 오염수가 상기 제1배스의 액중을 거치지 않고 외부로 배출되도록 상기 제1배출구로부터 외부까지 연장 형성된 제1배출로와; 상기 제2배스로부터 상기 제2배출부를 통해 배출되는 오염수가 상기 제1배스의 액중을 거치지 않고 외부로 배출되도록 상기 제2배출부로부터 외부까지 연장 형성된 제2배출로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치를 제공한다.

이와 같이, 본 발명은, 캐리어 헤드를 수용하는 제2배스에서 캐리어 헤드의 가압면을 세정하면서 발생되는 슬러리 등의 무거운 이물질은 바닥면에 근접한 제1배출구를 통하여 배출하고, 제2배스의 세정액에 부유하는 가벼운 이물질은 제1배출구보다 높은 제2배출구를 통하여 배출시키되, 제1배출구와 제2배출구를 통해 배출된 이물질이 제1배스의 액중으로 흘러들어오지 않고 곧바로 외부로 배출됨에 따라, 캐리어 헤드로부터 제2배스에서 분리된 무겁고 가벼운 이물질을 효과적으로 배출시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1배스의 액체를 오염시키지 않으므로, 종래에 비하여 보다 많은 캐리어 헤드를 연속적으로 세정하는 것이 가능해진다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '바닥면에 근접한 제1배출구'의 의미는 제1배출구가 바닥면에 일정거리이상 떨어진 위치를 포함할 뿐만 아니라, 바닥면이 제1배출구의 일부를 형성하는 구성을 포함하는 것으로 정의하기로 한다.

상기 제2배출부는 상기 제2배스의 액면 근처에 형성되어, 제2배스로부터 흘러넘치는 오염수를 통해 이물질을 배출한다. 이를 통해, 세정액의 액면에 떠있거나 액중에 부유하는 가벼운 이물질을 제2배출부를 통해 제2배스로부터 효과ㅈ거으로 제거할 수 있다. 이 때, 상기 제2배스의 측면을 관통하는 구멍으로 형성될 수도 있고, 상기 제2배스의 측면 끝단을 하방으로 절개하여 상기 제2배스의 측면을 넘어 배출되도록 형성될 수도 있다.

상기 제1배출부와 상기 제2배출부는 서로 다른 측면에 형성될 수도 있지만, 제1배출부와 제2배출부제로부터 배출되는 오염수의 경로인 제1배출로와 제2배출로를 보다 콤팩트하게 구성하고, 제2배스 내의 유동을 유도하여 배출시키기 위하여, 제1배출구와 제2배출구는 동일한 측면에서 상기 제2배출부가 상기 제1배출구의 상측에 위치하게 배열된다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 제1배출로와 상기 제2배출로는 서로 독립적으로 분리된다. 제1배출로를 통해서는 주로 무거운 이물질이 배출되고 제1배출로를 통해서는 작은 입자의 이물질이 배출되므로, 이들을 서로 독립적으로 배출하여 배출되는 이물질을 자연스럽게 분리하여 처리할 수 있게 된다.

상기 제2배스의 저면은 상기 진동판과 대향하게 배치된다. 그리고, 상기 제2배스는 퀄츠로 형성되는 것이 효과적이다.

그리고, 상기 진동자는 초음파 진동자로 적용될 수 있다.

한편, 상기 제1배출구에는 상기 제1배출구의 배출 단면을 조절하는 제1유량조절커버가 형성되어, 캐리어 헤드를 세정하지 않는 동안에는 제1배출구를 통해 세정액이 배출되는 것을 방지하고, 캐리어 헤드로부터 분리되는 무거운 이물질의 양에 따라 제1배출구를 통해 배출되는 오염수의 양을 조절한다.

또한, 상기 제2배출부에는 배출되는 액면의 기준 높이를 조절하는 제2유량조절커버가 형성되어, 캐리어 헤드의 세정 중에 제2배스로부터 오버플로우되어 넘치는 양을 조절한다. 이를 통해, 이물질이 액면에 집중되어 있는 경우에는 제2배출구의 높이를 높여 (즉, 액면의 기준 높이를 높여) 제2배스의 액면 주변의 오염수가 배출되도록 하고, 이물질이 액중에 많이 분포된 경우에는 제2배출구의 높이를 낮추어 제2배스의 액중 이물질이 많이 배출될 수 있도록 조절할 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 상기 제2배스의 바닥면은 상기 제1배출구를 향하여 하향 경사진 경사면이 형성되어, 제2배스의 바닥면에 가라앉은 무거운 이물질이 제1배출구를 통해 보다 용이하게 배출될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 제1배출구의 반대편에는 상기 제1배출구를 향하여 세정액을 분사하는 유체 분사부가 구비되어, 제2배스의 바닥면에 가라앉은 무거운 이물질이 제1배출구를 향하여 이동하는 힘을 강제적으로 부여함으로써, 무거운 이물질이 제2배스의 바닥면에 남아 있지 않고 곧바로 배출될 수 있도록 한다. 또한, 유체 분사부에 의하여 세정액이 제2배스의 액중에서 분사됨에 따라, 제2배스 내의 세정액은 가만히 있지 않고 순환하는 유동이 야기되면서, 캐리어 헤드의 가압면의 세정 공정이 보다 짧은 시간에 이루어질 수 있도록 한다.

이 때, 상기 유체 분사부는 상기 제2배스의 폭에 걸쳐 길게 형성되고, 서로 이격된 다수의 지점으로부터 세정액을 분사함으로써, 제2배스의 바닥면에 있는 무거운 이물질이 빠짐없어 제1배출구로 이동시킬 수 있다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '세정액'라는 용어는 일반적인 탈염수(deionized water, DIW)를 지칭하는 것이지만, 캐리어 헤드의 가압면을 깨끗하게 세정하는 데 사용될 수 있는 다른 액체를 전반적으로 모두 포함하는 의미로 정의하기로 한다.

본 발명에 따르면, 캐리어 헤드를 수용하는 제2배스에서 캐리어 헤드의 가압면을 세정하면서 발생되는 무거운 이물질(異物)은 바닥면에 근접한 제1배출구를 통하여 배출하고, 제2배스의 세정액에 부유하는 가벼운 이물질(異物)은 제1배출구보다 높은 제2배출구를 통하여 따로 배출시킴으로써, 캐리어 헤드를 세정하면서 분리된 이물질이 제2배스 내에 머무는 시간을 줄여 캐리어 헤드를 세정하는 세정액의 상태를 보다 깨끗한 상태로 유지시키므로, 캐리어 헤드의 세정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 캐리어 헤드를 세정하면서 발생된 이물질을 제2배스로부터 곧바로 배출되므로, 제2배스의 바닥면이 캐리어 헤드로부터 분리된 무거운 이물질에 의해 덮혀져, 제1배스의 진동판으로부터의 진동이 제2배스에 전달되는 비율이 점점 낮아져 캐리어 헤드의 세정 효율이 낮아지는 문제를 해소할 수 있다.

그리고, 본 발명은 캐리어 헤드를 세정하는 동안에 분리되는 이물질을 배출함에 있어서, 제1배스의 용액에 이물질이 유입되지 않도록 구성됨에 따라, 장시간동안 동안 세정을 하더라도 제1배스의 용액이 오염되지 않으므로, 캐리어 헤드의 세정에 제1배스의 용액이 반영구적으로 사용할 수 있게 되어 용액의 소모량을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은 캐리어 헤드를 수용하는 제2배스의 바닥면을 경사면으로 형성하고, 유체 분사부에 의하여 제2배스의 바닥면에 있는 이물질을 제1배출구로 밀어내도록 구성됨에 따라, 제2배스의 바닥면에 이물질이 고착되지 않고 신뢰성있게 투명한 상태를 유지할 수 있게 되어, 진동판으로부터 전달되는 진동에 의하여 캐리어 헤드를 보다 깨끗하게 세정할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.

도1은 일반적은 CMP 장치의 구성을 도시한 도면,
도2a 및 도2b는 종래의 웨이퍼 캐리어의 세정 장치의 구성을 도시한 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 세정 장치의 구성을 도시한 일부 절개 사시도,
도4는 도3의 정면도,
도5는 도3의 단면도,
도6은 도5의 점선 부분의 확대도,
도7은 도5의 평면도,
도8은 도5의 점선 부분의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 세정 장치(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도3 내지 도8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 세정 장치(100)는 화학 기계적 연마 공정에 사용된 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)을 세정하는 장치로서, 액체(66)를 수용하는 제1배스(110)와, 제1배스(110)의 액중에 잠기게 배치되어 진동자(120)에 의하여 진동하는 진동판(125)과, 제1배스(110)의 액체(66)에 일부가 잠기는 위치에 배치되는 제2배스(130)와, 제2배스(130)의 일측에서 타측을 향하여 세정액 또는 기체를 분사하는 유체 분사부(140)와, 제2배스(130)의 측면 하측에 위치한 제1배출구(131)를 통해 무거운 이물질(異物)을 함유한 오염수를 외부로 배출하는 제1배출통로(150)와, 제2배스(130)의 측면 상측에 위치한 제2배출구(132)를 통해 가벼운 이물질(異物)을 함유한 오염수를 외부로 배출하는 제2배출통로(160)로 구성된다.

상기 제1배스(110)는 도5에 도시된 바와 같이 진동판(125)에서 발생되는 진동(99)을 전달하는 매질이 되는 액체(66)를 수용하고, 진동판(125)은 제2배스(130)의 바닥면과 대향하도록 배열된다. 진동판(125)은 다수의 초음파 진동자(120)에 의하여 진동되어, 액체(66)를 매질로 하여 제2배스(130)의 투명한 바닥면(130s)을 통해 제2배스(130) 내의 세정액(77)으로 진동(99)을 전달한다. 이 때, 제1배스(110)에 담긴 용액(66)은 진동 전달에 좋은 매질인 액체를 사용할 수 있으며, 순수(deionized water)로 사용될 수도 있다.

상기 진동판(125)은 제1배스(110)의 용액(66)에 잠긴 상태로 설치되고, 다수의 진동자(120)에 의하여 가진된다. 진동판(125)은 제1배스(110)의 바닥면 부근에 설치되며, 진동판(125)을 가진하는 초음파 진동자(120)에 제1배스(110)의 액체(66)가 흘러들어가지 않도록 방수처리 된다. 그리고, 초음파 진동자(120)가 외부의 충격에 의해 파손되는 것을 방지하도록 보호 커버(128)가 설치된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 진동자(120)는 초음파 진동자 이외에 다른 형태의 진동자가 사용될 수 있다.

상기 제2배스(130)는 도5에 도시된 바와 같이 제1배스(110)에 담긴 용액(66)에 적어도 바닥부가 잠긴 상태로 배열되고, 순수 등의 세정액(77)을 수용하도록 형성되며, 투명한 바닥면(130s)을 통해 진동판(125)으로부터의 가진이 세정액(66)으로 전달될 수 있도록 한다. 진동판(125)으로부터의 진동이 세정액(66)으로 보다 잘 전달될 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면 제2배스(130)는 퀄츠(quartz)로 형성된다. 그리고, 제2배스(130)의 바닥면(130s)은 진동판(125)과 마주보는 위치로 배열된다.

제2배스(130)는 바닥면(130s)에 근접한 위치에 무거운 이물질을 함유한 오염수를 내보내는 제1배출구(131)가 형성되고, 제1배출구(131)보다 상측으로 이격된 위치에 가벼운 이물질을 함유한 오염수를 내보내는 제2배출구(132)가 형성된다. 이에 따라, 캐리어 헤드(90)가 제2배스(130)의 세정액(77)에 잠기어 세정하면서 무겁고 가벼운 이물질들이 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)으로부터 분리되는데, 슬러리와 같이 무거운 이물질은 제2배스(130)의 하측에 가라앉아 바닥면(130s)에 근접하거나 바닥면(130s)에 형성되는 제1배출구(131)를 통해 배출되고, 작은 입자와 같이 가벼운 이물질은 제2배스(130)의 세정액(77)에 부유하다가 세정액(77)이 제2배출구(132)를 오버플로우하여 넘치는 것에 의해 배출된다. 이에 따라, 제2배출구(132)를 통해 도면부호 132e로 표시된 바와 같이 오버플로우되는 가벼운 이물질을 함유한 오염수는 제2배출로(160)를 따라 외부로 배출(160e)된다. 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제2배출구(132)는 세정액(66)의 액면으로부터 하측에 위치하여, 오버플로우 되어 배출되지 않고 세정액(66)의 수압에 의해 배출될 수도 있다.

이 때, 제2배스(130)의 바닥면(130s)은 제1배출구(131)를 향하여 하방 경사지게 형성되어, 무거운 이물질(79)이 바닥면(130s)의 경사를 따라 흘러 내려가 제1배출구(131)를 통해 131e로 표시된 방향으로 외부로 보다 쉽게 배출될 수 있도록 한다. 이를 통해, 제2배스(130)의 바닥면(130s)에 무거운 이물질이 남아 진동판(125)으로부터 전달되는 진동(99)의 세기가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

제2배스(130)의 제1배출구(131) 및 제2배출구(132)는 이물질을 함유한 더러운 오염수가 배출되는 제1배출로(150) 및 제2배출로(160)와 측벽(135)을 경계로 구분된다. 그리고, 도5 및 도6에는 제2배스(130)의 다른 측벽(130o)이 제1배스(110)의 내측 측벽(110i)과 이격 배열된 구성을 도시하고 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제2배스(130)의 측벽이 제1배스(110)의 측벽과 서로 붙어있거나 일체로 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명은 제1배스(110)에 담긴 용액(66)이 제2배스(130)의 바닥면(130s)에 접촉하여, 진동판(125)으로부터의 진동(99)이 매질인 용액(66)과 세정액(77)을 통해 전달될 수 있으면 충분하다.

한편, 제1배출구(131)에는 상하 방향으로 이동(x1) 가능한 제1유량조절커버(133)가 설치되어, 제1유량조절커버(133)가 하방으로 이동하면 제1유량조절커버(133)의 하단(133y)에 의해 제1배출구(131)의 개방 단면적이 작아지거나 차단될 수 있고, 제1유량조절커버(133)가 상방으로 이동할 수록 제1배출구(131)의 개방 단면적이 커져, 제1배출구(131)를 통해 배출되는 오염수의 양을 조절할 수 있다.

이와 유사하게, 제2배출구(132)에도 상하 방향으로 이동(x2) 가능한 제2제2유량조절커버(134)가 설치되어, 제2제2유량조절커버(134)가 하방으로 이동하면 제2유량조절커버(134)의 상단(134y) 높이가 낮아져, 제2배스(130)의 미세한 이물질을 함유한 세정액(77, 오염수)이 제2배출구(132)를 통해 넘치는 기준 높이를 낮출 수 있고, 제2제2유량조절커버(134)가 상방으로 이동하면 제2유량조절커버(134)의 상단(134y) 높이가 높아져, 제2배스(130)의 미세한 이물질을 함유한 세정액이 제2배출구(132)를 통해 넘치는 기준 높이를 높일 수 있다. 도5 및 도8에 도시된 바와 같이 제2배출구(132)는 관통 구멍 형태로 형성될 수도 있지만, 도6의 측벽의 상단부(135u)가 없이 걸림턱 형태로 형성되는 것을 포함한다.

상기 유체 분사부(140)는 도5 및 도7에 도시된 바와 같이 제2배스(130)의 바닥면(130s)의 상측에 제2배스(130)의 폭 전체의 길이에 대응하여 길게 배열되어, 에어, 순수, 세정액 등의 유체(140w) 중 어느 하나 이상을 도면부호 w로 표시된 방향으로 유체 공급부(145)로부터 공급받아 경사진 바닥면(130s)을 향하여 고압 분사한다. 유체 분사부(140)에 의하여 분사되는 유체에는 세정액이 일부 이상 포함되어, 제1배출구(131) 및 제2배출구(132)를 통해 이물질과 함께 배출되는 세정액이 보충된다.

도면에는 서로 이격된 다수의 구멍(142)을 통하여 에어, 순수, 세정액 등이 고압으로 분사되는 구성을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 슬릿 형태의 긴 구멍을 통해 에어, 순수, 세정액 등의 어느 하나 이상이 분사될 수도 있다. 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '고압'의 의미는 캐리어 헤드(90)로부터 분리된 이물질이 밀려 움직일 수 있을 정도의 압력으로 유체 분사부(140)의 공급구멍(142)으로부터 분사된다는 것을 의미한다.

이를 통해, 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)에 묻어있다가 제2배스(130)의 바닥면(130s)으로 가라앉는 슬러리 등의 무거운 이물질(79)을 제1배출구(131)를 향하여 밀어내어, 제2배스(130)의 내부에 무거운 이물질(79)이 가라앉은 상태로 남아 있지 않고 곧바로 외부로 배출되도록 한다. 즉, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 유체 분사부(140)에 의해 강하게 유체(140w)를 바닥면(130s)을 따라 분사함에 따라, 세정액(77)에 비하여 무거워 바닥면(130s)에 가라앉는 이물질(79)이 경사진 바닥면(130s)을 따라 유체(140w)에 의해 밀리면서, 제1배출구(131)를 통해 도면부호 131e로 표시된 바와 같이 제1배출로(150)로 배출된다.

또한, 유체 분사부(140)로부터 고압으로 분사되는 유체에 의하여 제2배스(130) 내부의 세정액(77)에는 순환하는 유동이 발생되므로, 캐리어 헤드(90)의 가압면(90a)에 묻어 있는 이물질이 진동판(125)으로부터 전달되는 진동에 의하여 제거될 뿐만 아니라, 순환 유동에 의한 전단 마찰에 의하여 제거되므로, 캐리어 헤드(90)의 세정 효율이 보다 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

상기 제1배출로(150)는 제2배스(130)의 하측에 위치한 제1배출구(131)를 통해 무거운 이물질(79)이 배출된다. 제1배출로(150)는 제1배스(110)에 담긴 액체(66)와 섞이지 않고 곧바로 외부로 배출되므로, 제1배스(110)에 담긴 액체(66)를 오염시키는 문제를 야기하지 않는다.

상기 제2배출로(160)는 제2배스(130)의 상측에 위치한 제2배출구(132)를 통해 오버플로우되어 배출된 가벼운 이물질을 함유한 오염수를 배출하며, 제1배출로(150)의 상층에 격벽(85)을 사이에 두고 배열된다. 제2배출로(160)도 역시 제1배스(110)에 담긴 액체(66)에 섞이지 않고 곧바로 외부로 배출(160e)되므로 제1배스(110)에 담긴 액체(66)를 오염시키지 않는다. 제1배출로(150)와 제2배출로(160)는 서로 연통되도록 구성될 수도 있지만, 제1배출로(150)를 통해 배출되는 오염수와 제2배출로(160)를 통해 배출되는 오염수에 각각 함유된 이물질의 성질이 다르므로, 이들을 별개로 필터링하여 폐기 처리함으로써, 캐리어 헤드의 세정 장치(100)로부터 배출되는 이물질을 보다 효율적으로 처리할 수 있는 잇점이 얻어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 헤드의 세정 장치(100)는, 캐리어 헤드(90)를 수용하는 제2배스(130)에서 캐리어 헤드의 가압면(90a)을 세정하면서 발생되는 무거운 이물질은 바닥면에 근접한 제1배출구(131)를 통하여 배출하고, 제2배스(130)의 세정액(77)에 부유하는 가벼운 이물질은 제1배출구보다 높은 제2배출구(132)를 통하여 따로 배출시킴으로써, 캐리어 헤드(90)를 세정하면서 분리된 이물질이 제2배스(130) 내에 머무는 시간을 줄여 캐리어 헤드를 세정하는 세정액의 상태를 보다 깨끗한 상태로 유지시키고, 제2배스(130)의 바닥면(130s)에 이물질이 끼어 불투명한 상태로 되어 진동판(125)으로부터의 진동 전달율이 낮아지는 것을 방지하여, 캐리어 헤드를 보다 짧은 시간에 보다 깨끗하게 세정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.

66: 액체 77: 세정액
100: 캐리어 헤드 세정 장치 110: 제1배스
120: 진동자 125: 진동판
130: 제2배스 131: 제1배출구
132: 제2배출구 140: 유체 분사부
150: 제1배출로 160: 제2배출로

Claims (14)

1. 화학 기계적 연마 공정에 사용되는 캐리어 헤드의 세정 장치로서,
   액체를 수용하는 제1배스와;
   상기 제1배스의 액중에 잠기게 배치되어, 진동자에 의하여 진동하는 진동판과;
   상기 제1배스의 액체에 일부가 잠기는 위치에 배치되고, 상기 캐리어 헤드를 세정하는 세정액이 수용되며, 바닥면에 근접한 측벽에 형성된 제1배출구와, 상기 제1배출구보다 높은 위치에 형성된 제2배출부와, 투명한 바닥면을 구비한 제2배스와;
   상기 제1배출구를 통해 상기 제2배스로부터 외부로 배출되는 오염수가 상기 제1배스의 액중을 거치지 않고 외부로 배출되도록 상기 제1배출구로부터 외부까지 연장 형성된 제1배출로와;
   상기 제2배스로부터 상기 제2배출부를 통해 배출되는 오염수가 상기 제1배스의 액중을 거치지 않고 외부로 배출되도록 상기 제2배출부로부터 외부까지 연장 형성된 제2배출로를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2배출부는 상기 제2배스의 가벼운 이물질이 상기 세정액에 부유하다가 상기 세정액이 오버플로우하여 넘치는 것에 의해 배출되는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2배스의 측면을 관통하는 구멍으로 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제2배출부는 상기 제2배스의 측면 끝단을 하방으로 절개하여 상기 제2배스의 측면을 넘어 배출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제2배출부는 상기 제1배출구의 상측에 위치한 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제1배출로와 상기 제2배출로는 서로 독립적으로 분리된 것을 부는 상기 제1배출구의 상측에 위치한 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제2배스의 저면은 상기 진동판과 대향하게 배치되는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제2배스는 퀄츠로 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 진동자는 초음파 진동자인 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1배출구에는 상기 제1배출구의 배출 단면을 조절하는 제1유량조절커버가 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 제2배출부에는 배출되는 액면의 기준 높이를 조절하는 제2유량조절커버가 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
    
12. 제 1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2배스의 바닥면은 상기 제1배출구를 향하여 하향 경사진 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1배출구의 반대편에는 상기 제1배출구를 향하여 세정액이나 기체를 분사하는 유체 분사부가 구비된 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 유체 분사부는 상기 제2배스의 폭에 걸쳐 길게 형성되고, 서로 이격된 다수의 지점으로부터 세정액을 분사하는 것을 특징으로 하는 캐리어 헤드의 세정 장치.
    
    

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