KR101759877B1 - 웨이퍼 연마챔버 및 이를 포함하는 웨이퍼 연마시스템 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 연마챔버의 일 실시예는, 웨이퍼 이송부; 상정반과 하정반을 구비하고, 상기 웨이퍼 이송부로부터 이송된 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부; 상기 이송부와 상기 연마부가 배치되는 위치를 구분하는 격벽; 공기를 유입시키는 복수의 팬유닛(fan unit); 공기를 배기하는 복수의 배기유닛을 포함하고, 상기 팬유닛은 상기 연마부 상부에 적어도 하나 구비되는 것일 수 있다.

Description

웨이퍼 연마챔버 및 이를 포함하는 웨이퍼 연마시스템{Wafer polishing chamber and wafer polishing system including the same}
실시예는, 웨이퍼 연마챔버 및 이를 포함하는 웨이퍼 연마시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 반도체의 고집적화로 단위 면적 당 정보의 처리 및 저장 용량이 증가하게 되었고, 이는 반도체 웨이퍼의 대(大) 직경화와 회로선 폭의 미세화 및 배선의 다층화를 요구하게 되었다. 반도체 웨이퍼 위에 다층의 배선을 형성하기 위해서는 웨이퍼의 고평탄도가 요구되며, 이러한 고평탄도를 위하여 웨이퍼 평탄화 공정이 필요하다.
웨이퍼의 평탄화 공정의 하나로, 웨이퍼 연마공정이 있다. 웨이퍼 연마공정은 웨이퍼의 상하면을 연마패드로 연마하는 공정이다. 즉, 연마패드가 부착된 상정반과 하정반 사이에 연마대상인 웨이퍼를 배치하고, 상기 상정반 및/또는 하정반을 회전시켜 상기 웨이퍼의 상하면을 연마한다.
상기 웨이퍼 연마공정은 상기 상정반과 하정반을 포함하는 여러 장치가 구비되는 웨이퍼 연마챔버에서 진행될 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼 연마챔버 내부에는 연마공정 진행 중 발생한 다량의 파티클이 존재할 수 있다. 이러한 파티클은 상기 웨이퍼에 부착되어 결함을 발생시키므로, 상기 파티클을 상기 연마챔버 외부로 원활하게 배출할 필요가 있다.
따라서, 실시예는, 연마공정 진행 중 발생한 다량의 파티클을 원활하게 외부로 배출할 수 있는 구조를 가진 웨이퍼 연마챔버 및 이를 포함하는 웨이퍼 연마시스템에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
웨이퍼 연마챔버의 일 실시예는, 웨이퍼 이송부; 상정반과 하정반을 구비하고, 상기 웨이퍼 이송부로부터 이송된 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부; 상기 이송부와 상기 연마부가 배치되는 위치를 구분하는 격벽; 공기를 유입시키는 복수의 팬유닛(fan unit); 공기를 배기하는 복수의 배기유닛을 포함하고, 상기 팬유닛은 상기 연마부 상부에 적어도 하나 구비되는 것일 수 있다.
상기 배기유닛은, 상기 연마부 하부에 적어도 하나 구비되는 것일 수 있다.
상기 팬유닛은, 상기 하정반과 상기 웨이퍼 연마챔버의 외벽사이에 적어도 하나 배치되는 것일 수 있다.
상기 배기유닛은, 상기 하정반과 상기 웨이퍼 연마챔버의 외벽사이에 상기 팬유닛과 대향되도록 적어도 하나 배치되는 것일 수 있다.
상기 팬유닛과 상기 배기유닛은, 상기 이송부에 각각 적어도 하나 배치되는 것일 수 있다.
상기 연마부에 배치되는 상기 팬유닛과 상기 배기유닛은 상기 챔버의 상하방향으로 서로 대향되도록 배치되는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마챔버의 다른 실시예는, 웨이퍼 이송부; 상정반과 하정반을 구비하고, 상기 웨이퍼 이송부로부터 이송된 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부; 상기 이송부와 상기 연마부가 배치되는 위치를 구분하는 격벽; 공기를 유입시키는 복수의 팬유닛(fan unit); 공기를 배기하는 복수의 배기유닛을 포함하고, 상기 팬유닛에 의한 공기 유입량은 상기 배기유닛에 의한 공기 배기량보다 작은 것일 수 있다.
웨이퍼 연마챔버의 다른 실시예는, 상기 웨이퍼의 연마공정 진행시, 상기 웨이퍼 연마챔버 내부는 음압상태를 유지하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마시스템의 일 실시예는, 웨이퍼 이송부와, 상기 웨이퍼 이송부로부터 이송된 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부와, 공기를 유입시키는 복수의 팬유닛과, 공기를 배기하는 복수의 배기유닛을 포함하는 웨이퍼 연마챔버; 및 상기 팬유닛과 상기 배기유닛의 풍속, 풍압 및 풍량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
웨이퍼 연마시스템의 일 실시예는, 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 웨이퍼 연마챔버 내부의 파티클의 분포 및/또는 부유상황을 측정하는 기류측정장치 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 기류측정장치는, 상기 웨이퍼 연마챔버 외부에 배치되고, 이동 가능하도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 기류측정장치는, 상기 웨이퍼 연마챔버 내부에 광을 조사하는 광조사유닛; 및 상기 광조사유닛으로부터 조사되는 광이 상기 웨이퍼 연마챔버 내부에 형성하는 조사광영역을 촬영하는 촬영유닛을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제어부는, 상기 팬유닛 및 상기 배기유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 기류측정장치로부터 전송받은 기류정보에 따라 상기 팬유닛 및 상기 배기유닛을 제어하는 것일 수 있다.
실시예에서, 상기 웨이퍼 연마챔버 내부의 공기 배기량이 유입량보다 커지는 경우, 상대적으로 많은 양의 공기가 배기유닛을 통해 외부로 배출될 수 있고, 이에 따라 상기 웨이퍼 연마챔버 내부에 존재하는 파티클들은 효과적으로 외부로 배출될 수 있다.
실시예에서, 상기 하정반과 상기 웨이퍼 연마챔버의 외벽사이에 배치되는 상기 팬유닛과 상기 배기유닛은 와류가 형성되는 정체공간을 효과적으로 소멸시킴으로써, 웨이퍼 연마챔버 내부에 존재하는 파티클들은 효과적으로 외부로 배출될 수 있다.
실시예에서, 서로 상하방향으로 대향되도록 구비되는 상기 팬유닛과 배기유닛은 상기 하정반과 상기 웨이퍼 연마챔버의 외벽사이에 발생할 수 있는 정체공간을 더욱 효과적으로 소멸시킬 수 있다.
실시예에서, 상기 기류측정장치와 상기 제어부는 상기 웨이퍼 연마챔버 내부의 기류정보를 획득하여 이에 따라 상기 팬유닛과 배기유닛을 제어함으로써 웨이퍼 연마챔버 내부의 특정부위에 정체공간의 발생을 용이하게 파악할 수 있고, 상기 정체공간을 용이하게 소멸시킬 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마챔버를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1b는 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마챔버 내부의 공기유동을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마챔버의 실험결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 웨이퍼 연마챔버를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 웨이퍼 연마시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마챔버(1000)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 1b는 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마챔버 내부의 공기유동을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 1b에서 유선(stream line)으로 도시된 부분은 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부가 대기압인 상태에서의 공기유동을 나타낸다. 상기 유선은 컴퓨터 프로그래밍을 통한 시뮬레이션 결과이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 실시예의 웨이퍼 연마챔버(1000)는 이송부(100), 연마부(200), 격벽(300), 팬유닛(400) 및 배기유닛(500)을 포함할 수 있다.
이송부(100)는 연마대상인 웨이퍼(미도시)를 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부로 인입시키고, 연마가 완료된 웨이퍼를 웨이퍼 연마챔버(1000) 외부로 반출하는 역할을 할 수 있고, 로딩부(110)와 언로딩부(120)를 포함할 수 있다.
로딩부(110)는 잉곳(ingot) 형태에서 절단작업이 완료된 디스크 또는 판 형상의 웨이퍼를 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부로 인입시키는 부위이다. 언로딩부(120)는 연마가 완료된 웨이퍼를 웨이퍼 연마챔버(1000) 외부로 반출하는 부위이다.
상기 로딩부(110)와 언로딩부(120)에는 상기 웨이퍼를 인입 또는 반출하고, 상기 로딩부(110)와 연마부(200) 사이에서 상기 웨이퍼를 이동시킬 수 있는 이송장비, 상기 웨이퍼를 집어올리거나 내려놓을 수 있는 장비 기타 웨이퍼를 취급하는데 필요한 장비들이 구비될 수 있다.
연마부(200)는 상기 이송부(100)로부터 이송된 상기 웨이퍼를 연마하는 부위이고, 상기 웨이퍼 연마를 위한 상정반(210) 및 하정반(220)을 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 웨이퍼는 상정반(210)과 하정반(220) 사이에 배치되고, 상정반(210) 및/또는 하정반(220)이 회전함에 따라 상기 웨이퍼의 양면은 연마될 수 있다. 상정반(210)과 하정반(220)의 표면에는 연마패드가 배치될 수 있고, 이러한 연마패드들이 웨이퍼의 양면을 연마하는 방식으로 웨이퍼 연마공정이 진행될 수 있다.
이때, 예를 들어, 상기 하정반(220)은 복수로 구비될 수 있고, 각각의 하정반(220)에는 표면조도(surface roughness)를 달리하는 연마패드가 배치되어 순차적으로 상기 웨이퍼를 연마하여 상기 웨이퍼 연마공정을 완료할 수 있다. 물론, 상기 하정반(220)의 개수는 웨이퍼 연마장치의 전체적인 구조, 연마대상인 웨이퍼의 크기 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
격벽(300)은 상기 이송부(100)와 상기 연마부(200) 사이에 형성될 수 있고, 상기 이송부(100)와 상기 연마부(200)가 배치되는 위치를 구분하는 역할을 할 수 있다.
상기 이송부(100)와 상기 연마부(200)는 상기한 바와 같이 그 기능과 구조가 서로 다르므로 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에서 구분되어 배치될 필요가 있는데, 상기 격벽(300)은 상기 이송부(100)와 상기 연마부(200)를 구분하는 역할을 할 수 있다.
팬유닛(400)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부로 공기를 유입시키는 역할을 할 수 있다. 배기유닛(500)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 공기를 배기하는 역할을 할 수 있다. 이때, 상기 배기유닛(500)은 예를 들어, 배기관과 상기 배기관에 설치되는 밸브로 구비될 수 있고, 상기 밸브는 예를 들어, 유량조절 밸브일 수도 있다.
상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에는 연마공정 진행 중 많은 양의 파티클(particle)이 발생할 수 있다. 이러한 파티클은 연마되는 웨이퍼로부터 이탈되어 발생할 수 있고, 상기 상정반(210)에 공급되는 슬러리(slurry) 형태의 연마물질이 부유하여 발생할 수도 있으며, 하정반 연마패드를 드레싱(dressing)하는 공정에서 고압의 순수(純水)를 분사하는 등에 의하여 순수에 포함된 파티클이 주변으로 분사되어 발생할 수 있고, 기타 다른 원인에 의해 발생할 수도 있다.
이러한 파티클들은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 설치되는 각종 장비들의 작동에 악영향을 미칠 수 있고, 특히, 연마되는 웨이퍼의 표면에 부착될 수 있다.
웨이퍼 표면에 부착된 파티클들은 상기 연마공정이 진행될수록 상기 웨이퍼 표면에 강하게 부착되어 상기 웨이퍼 표면의 결함으로 남게 되는데 이를 연마유도결함(Polishing Induced Defect, PID)이라 한다.
이러한 연마유도 결함을 제거하기 위해, 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부는 지속적인 환기를 통해 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 존재하는 파티클들을 외부로 배출시킬 필요가 있다.
이러한 이유로, 상기 팬유닛(400)과 상기 배기유닛(500)을 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)에 설치하여 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부를 지속적으로 환기하여 연마공정 진행 중 발생하는 파티클을 외부로 배출시킬 수 있다.
이때, 예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 팬유닛(400)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 상부에 설치될 수 있고, 상기 배기유닛(500)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 하부에 설치될 수 있다.
또한, 상기 팬유닛(400)과 상기 배기유닛(500)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)에 적어도 하나 구비될 수 있고, 예를 들어, 상기 팬유닛(400)과 상기 배기유닛(500)은, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 이송부(100)에 각각 복수로 배치될 수 있다.
그러나, 이러한 팬유닛(400)과 배기유닛(500)은 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다. 상기한 바와 같이, 도 1b에서 유선(stream line)으로 도시된 부분은 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부가 대기압인 상태에서의 공기유동을 나타낸다. 상기 유선은 컴퓨터 프로그래밍을 통한 시뮬레이션 결과이다.
도 1b의 유선을 살펴보면 상기 팬유닛(400)과 배기유닛(500)이 작동하더라도 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에는 와류(vortex)가 형성되는 정체공간(S)이 발생할 수 있다. 상기 정체공간(S)에서는 팬유닛(400)을 통해 유입되는 공기가 배기유닛(500)을 통해 원활하게 배출되지 않고 머무르게 된다.
이러한 정체공간(S)이 발생할 경우, 상기 정체공간(S)에 머무르는 파티클들은 외부로 방출되지 않고, 이러한 파티클들은 연마공정 진행중 상기 웨이퍼에 부착되어 상기 연마유도결함을 발생시킬 수 있다.
상기 정체공간(S)은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상정반(210)과 하정반(220)이 배치되는 연마부(200)에 주로 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 정체공간(S)은 연마부(200)에서 하정반(220)과 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 외벽(600) 사이에 주로 발생할 수 있다.
이는 연마부(200)에 별도의 팬유닛(400) 또는 배기유닛(500)이 설치되어 있지 않고, 격벽(300)에 의해 상기 이송부(100)에 배치된 팬유닛(400)과 배기유닛(500)으로의 공기흐름이 차단되기 때문이다.
따라서, 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 공기흐름을 원활하게 하여 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 존재하는 파티클들을 효과적으로 배출할 필요가 있다.
이러한 필요성에 부응하기 위해, 실시예의 웨이퍼 연마챔버(1000)는, 상기 팬유닛(400)에 의한 공기 유입량은 상기 배기유닛(500)에 의한 공기 배기량보다 작도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 팬유닛(400)의 회전속도(RPM)을 제어하여 상기 팬유닛(400)에 의해 유입되는 공기의 풍속, 풍압, 풍량 등을 조절함으로써, 상기 팬유닛(400)에 의한 공기 유입량은 조절될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 배기유닛(500)에 설치되는 밸브의 개도(開度)를 조절하여 상기 배기유닛(500)에 의해 배기되는 공기의 풍속, 풍압, 풍량 등을 조절함으로써, 상기 배기유닛(500)에 의한 공기 배기량은 조절될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 공기 배기량이 유입량보다 커지는 경우, 상대적으로 많은 양의 공기가 배기유닛(500)을 통해 외부로 배출될 수 있고, 이에 따라 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 존재하는 파티클들을 효과적으로 외부로 배출할 수 있다.
실시예에서, 상기 웨이퍼의 연마공정 진행시, 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부는 음압상태를 유지할 수 있다. 즉, 상기 팬유닛(400)에 의해 유입되는 공기 유입량이 상기 배기유닛(500)에 의한 공기 배기량보다 작기 때문에, 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부는 주위의 대기압보다 작은 압력상태인 음압상태를 유지할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마챔버(1000)의 실험결과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 2는 도 1에 도시된 구조의 웨이퍼 연마챔버(1000)에서 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부가 음압상태 즉, 상기 팬유닛(400)에 의해 유입되는 공기 유입량이 상기 배기유닛(500)에 의한 공기 배기량보다 작은 상태를 유지하는 경우의 실험결과이다.
그래프에서 세로축은 레이저 산란장비로 웨이퍼 표면을 측정한 경우 발견되고, 최장길이가 약 26nm 이상인 연마유도결함의 개수를 나타낸다. 이러한 연마유도결함은 돌출형 또는 함몰형으로 웨이퍼 표면에 존재할 수 있다.
그래프에서 가로축은 각각의 웨이퍼를 나타낸다. 즉, 곡선형 데이터에 도시된 점과 막대형 데이터의 하나는 실험한 각각의 웨이퍼를 의미한다. 그래프의 가로축에서 A구간은 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부가 대기압인 상태에서 측정한 실험결과이고, B구간은 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부가 음압인 상태에서 측정한 실험결과이다.
그래프에서, 막대형 데이터 D1은 연마공정이 완료된 웨이퍼를 1회 세정한 경우 발견되는 연마유도결함의 개수를 나타내고, 곡선형 데이터 D2는 연마공정이 완료된 웨이퍼를 6회 세정한 경우 발견되는 연마유도결함의 개수에서 연마공정이 완료된 웨이퍼를 1회 세정한 경우 발견되는 연마유도결함의 개수를 뺀 값을 나타낸다.
이때, 도면상으로 보아, 막대형 데이터 D1의 수치는 왼쪽 세로축에 표시된 값이고, 곡선형 데이터 D2의 수치는 오른쪽 세로축에 표시된 값이다.
그래프에서 알 수 있듯이 웨이퍼의 세정이 반복될수록 연마유도결함의 개수는 증가할 수 있다. 이는 세정시 사용되는 세정제가 웨이퍼 표면을 다소 식각하게 되므로, 이러한 식각작용에 의해 웨이퍼의 세정이 반복되면 연마유도결함이 더욱 도드라지기 때문이다.
즉, 1회 세정시 최장길이가 약 26nm가 되지 않아 레이저 산란장비로 발견되지 않았던 연마유도결함이 세정횟수가 늘어나면 세정제의 식각작용에 의해 최장길이가 약 26nm 이상의 연마유도 결함이 되기 때문에, 웨이퍼의 세정이 반복되면 발견되는 연마유도결함의 개수는 늘어나는 것이다.
그래프에서 A구간과 B구간을 서로 비교해 보면, D1에서 B구간이 A구간에 비해 연마유도 결함의 개수가 평균적으로 적은 것을 알 수 있다. 또한, D2에서 B구간이 A구간에 비해 작은 값을 나타내는 것을 알 수 있다.
특히, D2의 값 즉, 연마공정이 완료된 웨이퍼를 6회 세정한 경우 발견되는 연마유도결함의 개수에서 연마공정이 완료된 웨이퍼를 1회 세정한 경우 발견되는 연마유도결함의 개수를 뺀 값은 D2에서 B구간이 A구간에 비해 현저히 작다는 것을 알 수 있다.
실험결과를 검토하면, 웨이퍼 연마챔버(1000)가 대기압인 상태보다 음압인 상태에서 웨이퍼 연마공정을 진행하는 경우, 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 존재하는 파티클에 의한 연마유도결함의 개수가 현저히 적어짐을 알 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 웨이퍼 연마챔버(1000)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예에서 상기 팬유닛(400)과 배기유닛(500)은 상기 연마부(200)에 구비될 수 있다.
실시예에서, 상기 팬유닛(400)은 상기 연마부(200) 상부에 적어도 하나 구비될 수 있다. 또한, 상기 배기유닛(500)은 상기 연마부(200) 하부에 적어도 하나 구비될 수 있다.
도 3에서는 일 실시예로 하정반(220)이 3개로 구비되었다. 따라서, 상기 팬유닛(400)은 상기 하정반(220) 하나에 각각 하나씩 총 3개로 구비되었다. 상기 배기유닛(500)은 상기 하정반(220) 하나에 총 2개씩 총 6개로 구비되었다.
그러나, 팬유닛(400)과 배기유닛(500)의 개수는 하나의 실시예에 불과하고 팬유닛(400)과 배기유닛(500)의 구조와 크기, 상정반(210)과 하정반(220)의 구조와 크기, 웨이퍼 연마챔버(1000) 전체의 구조와 크기 등을 고려하여 팬유닛(400)과 배기유닛(500)의 개수는 적절히 선택할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 격벽(300) 사이 즉, 상기 이송부(100)와 상기 연마부(200)가 격리되지 않은 부위에 상기 배기유닛(500)이 배치될 수도 있다.
예를 들어, 상기 팬유닛(400)은 상기 하정반(220)과 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 외벽(600) 사이에 배치될 수 있다. 이는, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 하정반(220)과 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 외벽(600) 사이에 와류가 발생하는 정체공간(S)이 형성될 수 있으므로, 상기 팬유닛(400)을 사용하여 이러한 정체공간(S)을 소멸시키기 위함이다.
상기 정체공간(S)이 소멸되므로, 정체공간(S)에 공기와 파티클들이 머무르는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 배기유닛(500)은 상기 하정반(220)과 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 외벽(600) 사이에 배치될 수 있다. 상기 팬유닛(400)과 마찬가지로, 상기 하정반(220)과 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 외벽(600) 사이에 와류가 발생하는 정체공간(S)을 소멸시켜, 상기 정체공간(S)에 공기와 파티클들이 머무르는 것을 방지하기 위함이다.
실시예에서, 상기 하정반(220)과 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 외벽(600) 사이에 배치되는 상기 팬유닛(400)과 상기 배기유닛(500)은 와류가 형성되는 정체공간(S)을 효과적으로 소멸시킴으로써, 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 존재하는 파티클들을 효과적으로 외부로 배출할 수 있다.
예를 들어, 상기 하정반(220)과 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 외벽(600) 사이에 배치되는 상기 팬유닛(400)과 배기유닛(500)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 상하방향으로 서로 대향되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 팬유닛(400)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 상부에, 상기 배기유닛(500)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 하부에 각각 배치될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 서로 상하방향으로 대향되도록 구비되는 상기 팬유닛(400)과 배기유닛(500)은 상기 하정반(220)과 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)의 외벽(600) 사이에 발생할 수 있는 정체공간(S)을 더욱 효과적으로 소멸시킬 수 있다.
이는 상기 정체공간(S)의 바로 상부에 공기를 유입하는 팬유닛(400)이 설치되고, 상기 정체공간(S)의 바로 하부에 공기를 배기하는 배기유닛(500)이 설치되므로 상기 정체공간(S)에는 상측에서 하측으로 강한 유동이 발생할 수 있기 때문이다.
한편, 도 3에 도시된 실시예에서도 웨이퍼 연마공정 진행시 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부가 음압을 유지하도록 구비될 수 있다. 즉, 실시예의 웨이퍼 연마챔버(1000)는, 상기 복수의 팬유닛(400)에 의한 전체 공기 유입량은 상기 복수의 배기유닛(500)에 의한 전체 공기 배기량보다 작도록 구비될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마시스템을 설명하기 위한 도면이다. 실시예의 웨이퍼 연마시스템은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)와 제어부(700)를 포함할 수 있다.
제어부(700)는 상기 팬유닛(400)과 상기 배기유닛(500)의 풍속, 풍압 및 풍량 중 적어도 하나를 제어할 수 있고, 상기 팬유닛(400)에 의한 공기 유입량과 상기 배기유닛(500)에 의한 공기 배기량도 조절할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어유닛은 상기 복수의 상기 팬유닛(400)과 상기 배기유닛(500)에 각각 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 팬유닛(400)과 상기 배기유닛(500)에 제어신호를 전송할 수 있다.
상기 제어유닛은 웨이퍼 연마공정 진행시 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부가 음압을 유지하도록 제어할 수 있고, 기타 필요한 경우, 각각의 팬유닛(400)과 배기유닛(500)의 작동을 개별적으로 제어할 수도 있다.
상기 제어유닛은 예를 들어, 상기 팬유닛(400)의 회전속도(RPM)을 제어하여 상기 팬유닛(400)에 의해 유입되는 공기의 풍속, 풍압, 풍량 등을 조절할 수 있고, 상기 팬유닛(400)에 의한 공기 유입량을 조절할 수 있다.
상기 제어유닛은 예를 들어, 상기 배기유닛(500)에 설치되는 밸브의 개도를 조절하여 상기 배기유닛(500)에 의해 배기되는 공기의 풍속, 풍압, 풍량 등을 조절할 수 있고, 상기 배기유닛(500)에 의한 공기 배기량을 조절할 수 있다.
이때, 상기 배기유닛(500)은 예를 들어, 상기 웨이퍼 연마챔버(1000)에 복수로 구비되는 분기관과 상기 분기관이 하나로 합쳐지는 메인관으로 구비될 수 있다. 이러한 배기유닛(500)의 구조에서, 상기 밸브는 상기 메인관 하나에 구비되고, 제어부(700)는 상기 밸브의 개도를 조절하는 방식으로 상기 배기유닛(500)을 제어할 수 있다.
다른 실시예로, 상기 밸브는 상기 분기관 각각에 독립하여 설치되고, 상기 제어부(700)는 상기 각각의 밸브들의 개도를 개별적으로 조절하는 방식으로 상기 배기유닛(500)을 제어할 수도 있다. 이 경우, 상기 배기 유닛은 메인관을 구비하지 않을 수도 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에는 압력센서가 구비될 수도 있다. 상기 압력센서는 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 압력을 측정하기 위해 상기 연마챔버(1000) 내부의 여러 곳에 복수로 구비될 수도 있다.
제어부(700)는 상기 압력센서와 연결되고, 상기 압력센서로부터 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 압력에 관한 정보를 제공받아 상기 팬유닛(400)과 배기유닛(500)을 제어하여, 연마공정 진행중 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부가 음압상태로 유지되도록 할 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 웨이퍼 연마시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 실시예의 웨이퍼 연마시스템은 도 4에 도시된 웨이퍼 연마챔버(1000)와 제어부(700)를 포함할 수 있음은 물론이다.
실시예의 웨이퍼 연마시스템은 기류측정장치(800)를 더 포함할 수 있다. 상기 기류측정장치(800)는 상기 제어부(700)와 전기적으로 연결되고, 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 파티클의 분포 및/또는 부유상황을 측정하는 역할을 할 수 있으며, 광조사유닛(810)과 촬영유닛(820)을 포함할 수 있다.
상기 기류측정장치(800)는, 예를 들어, 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 공기 및/또는 파티클의 유동방향, 유속 등을 측정하고, 측정된 데이터를 통해 상기 파티클의 분포 및/또는 부유상황을 측정할 수 있다.
광조사유닛(810)은 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 광을 조사하는 역할을 할 수 있다. 상기 광조사유닛(810)이 조사하는 광은 레이저, 적외선 기타 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 공기 및/또는 파티클의 유동방향, 유속 등을 측정할 수 있는 것이라면 어떠한 것도 사용될 수 있다.
상기 촬영유닛(820)은 상기 광조사유닛(810)으로부터 조사되는 광이 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 형성하는 조사광영역을 촬영할 수 있다. 상기 촬영유닛(820)은 가시광선 영역을 촬영하는 카메라, 적외선 영역을 촬영하는 카메라 기타 공기 및/또는 파티클의 유동방향, 유속 등에 관한 정보를 얻을 수 있는 것이라면 어떠한 것도 사용될 수 있다.
제어부(700)는 상기 광조사유닛(810) 및 상기 촬영유닛(820)과 연결될 수 있다. 상기 제어부(700)는 상기 광조사유닛(810)에 작동신호를 전송하여 상기 광조사유닛(810)이 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부로 광을 조사하도록 할 수 있다.
상기 제어부(700)는 상기 촬영유닛(820)에 작동신호를 전송하여 상기 광조사유닛(810)이 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 광을 조사하는 영역을 촬영하도록 할 수 있다. 상기 제어부(700)는 상기 촬영유닛(820)으로부터 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 공기 및/또는 파티클의 유동방향, 유속 등에 관한 정보 즉, 기류정보를 전송받을 수 있다.
상기 제어부(700)는 상기 팬유닛(400) 및 상기 배기유닛(500)과 전기적으로 연결되고, 상기 기류측정장치(800)로부터 전송받은 기류정보에 따라 상기 팬유닛(400) 및 상기 배기유닛(500)을 제어할 수 있다.
이때, 상기 제어부(700)는 상기 기류정보에 따라 예를 들어, 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 정체공간(S)이 존재하는 경우, 상기 정체공간(S)을 소멸시키기 위해 상기 팬유닛(400) 및 상기 배기 유닛의 풍속, 풍압, 풍량 등을 조절할 수 있다.
한편, 상기 기류측정장치(800)는 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 외부에 배치되고, 이동 가능하도록 구비될 수 있다. 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 상기 기류측정장치(800)를 배치할 경우 배치공간을 찾기 어려울 수 있고, 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부에 존재하는 파티클은 기류측정장치(800)의 오작동, 고장 등을 유발할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 기류측정장치(800)가 웨이퍼 연마챔버(1000) 외부에 배치되는 경우, 이동이 용이하므로, 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 각 부위를 이동하면서 측정하여 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 특정부위에 정체공간(S)이 발생하는지 여부를 용이하게 알 수도 있다.
실시예에서, 상기 기류측정장치(800)와 상기 제어부(700)는 상기 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 기류정보를 획득하여 이에 따라 상기 팬유닛(400)과 배기유닛(500)을 제어함으로써 웨이퍼 연마챔버(1000) 내부의 특정부위에 정체공간(S)의 발생을 용이하게 파악할 수 있고, 상기 정체공간(S)을 용이하게 소멸시킬 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
1000: 웨이퍼 연마챔버
100: 이송부
110: 로딩부
120: 언로딩부
200: 연마부
210: 상정반
220: 하정반
300: 격벽
400: 팬유닛
500: 배기유닛
600: 연마챔버의 외벽
700: 제어부
800: 기류측정장치
810: 광조사유닛
820: 촬영유닛
S: 정체공간

Claims (13)

  1. 웨이퍼 이송부;
    상정반과 하정반을 구비하고, 상기 웨이퍼 이송부로부터 이송된 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부;
    상기 이송부와 상기 연마부가 배치되는 위치를 구분하는 격벽;
    공기를 유입시키는 복수의 팬유닛(fan unit);
    공기를 배기하는 복수의 배기유닛을 포함하고,
    상기 팬유닛은 상기 연마부 상부에 적어도 하나 구비되고, 상기 배기유닛은 상기 연마부 하부에 적어도 하나 구비되며,
    상기 연마부에 배치되는 상기 팬유닛과 상기 배기유닛은 상기 연마부의 상하방향으로 서로 대향되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마챔버.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팬유닛은,
    상기 하정반과 상기 웨이퍼 연마챔버의 외벽사이에 적어도 하나 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배기유닛은,
    상기 하정반과 상기 웨이퍼 연마챔버의 외벽사이에 상기 팬유닛과 대향되도록 적어도 하나 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마챔버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 팬유닛과 상기 배기유닛은,
    상기 이송부에 각각 적어도 하나 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마챔버.
  6. 삭제
  7. 웨이퍼 이송부;
    상정반과 하정반을 구비하고, 상기 웨이퍼 이송부로부터 이송된 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부;
    상기 이송부와 상기 연마부가 배치되는 위치를 구분하는 격벽;
    공기를 유입시키는 복수의 팬유닛(fan unit);
    공기를 배기하는 복수의 배기유닛을 포함하고,
    상기 팬유닛은 상기 연마부 상부에 적어도 하나 구비되고, 상기 배기유닛은 상기 연마부 하부에 적어도 하나 구비되며,
    상기 연마부에 배치되는 상기 팬유닛과 상기 배기유닛은 상기 연마부의 상하방향으로 서로 대향되도록 배치되고,
    상기 팬유닛에 의한 공기 유입량은 상기 배기유닛에 의한 공기 배기량보다 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마챔버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 연마공정 진행시, 상기 웨이퍼 연마챔버 내부는 음압상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마챔버.
  9. 웨이퍼 이송부와, 상기 웨이퍼 이송부로부터 이송된 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부와, 공기를 유입시키는 복수의 팬유닛과, 공기를 배기하는 복수의 배기유닛을 포함하는 웨이퍼 연마챔버; 및
    상기 팬유닛과 상기 배기유닛의 풍속, 풍압 및 풍량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 팬유닛은 상기 연마부 상부에 적어도 하나 구비되고, 상기 배기유닛은 상기 연마부 하부에 적어도 하나 구비되며,
    상기 연마부에 배치되는 상기 팬유닛과 상기 배기유닛은 상기 연마부의 상하방향으로 서로 대향되도록 배치되는 웨이퍼 연마시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 웨이퍼 연마챔버 내부의 파티클의 분포 및 부유상황 중 적어도 하나를 측정하는 기류측정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기류측정장치는,
    상기 웨이퍼 연마챔버 외부에 배치되고, 이동 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기류측정장치는,
    상기 웨이퍼 연마챔버 내부에 광을 조사하는 광조사유닛; 및
    상기 광조사유닛으로부터 조사되는 광이 상기 웨이퍼 연마챔버 내부에 형성하는 조사광영역을 촬영하는 촬영유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 팬유닛 및 상기 배기유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 기류측정장치로부터 전송받은 기류정보에 따라 상기 팬유닛 및 상기 배기유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마시스템.
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