KR102330274B1 - 기판 거치대 및 이를 구비한 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 거치대 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 기판이 거치되는 거치대와, 거치대에서 기판을 로딩하는 캐리어 헤드와, 거치대에 마련되며 캐리어 헤드에 의해 가압되는 푸시부재에 의하여 연동되며 거치대의 기판을 정렬시키는 얼라인부를 포함하는 것에 의하여, 기판을 캐리어 헤드에 로딩하는 과정에서 기판의 변형 및 손상없이 정확하게 로딩하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 기판 거치대 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 화학 기계적 연마 공정에 투입하기 위한 기판을 캐리어 헤드에 로딩하는 과정에서 기판의 변형 및 손상없이 정확하게 로딩할 수 있는 기판 거치대 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
화학 기계적 연마(CMP) 시스템은 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 사용되는 장치이다.
CMP 시스템은 웨이퍼를 캐리어 헤드(90)에 로딩한 후, 대한민국 등록특허공보 제10-1188579호 등에 개시된 바와 같이, 캐리어 헤드가 이동하면서 정해진 연마 정반에서 웨이퍼의 연마면을 기계적 마찰에 의한 기계적 연마와, 슬러리에 의한 화학적 연마를 동시에 행한다.
이 때, 캐리어 헤드(90)는 도 1에 도시된 바와 같이, 화학 기계적 연마 공정 중에 바닥판(92a)으로 웨이퍼(W)를 하방 가압하기 위한 멤브레인(92)이 본체부(91)에 고정되고, 멤브레인(92)과 본체부(91)의 사이에는 압력 챔버(92C)가 형성되어 압력 조절부(95)로부터 공압 공급관(95a)을 통해 인가되는 공압에 의해 웨이퍼(W)를 하방 가압할 수 있게 구성된다. 그리고, 멤브레인(92)의 둘레에는 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 리테이너 링(93)이 설치되어, 화학 기계적 연마 공정 중에 리테이닝 챔버(93C)의 공압에 의하여 리테이너 링(93)을 하방 가압할 수 있게 구성된다.
한편, 캐리어 헤드(90)에 웨이퍼(W)를 로딩하는 로딩 장치(1)는 도1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 거치시키는 거치대(10)와, 거치대(10)를 상하 방향(10d)으로 이동시키는 구동부(MH)로 이루어진다. 즉, 웨이퍼(W)를 거치대(10)의 중앙 영역(A1)에 거치시킨 상태에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 거치대(10)를 정해진 높이(9H)만큼 상방(10d1)으로 이동시키면, 캐리어 헤드(90)가 거치대(10)에 근접하여 중앙의 관통구멍(95x)에 흡입압을 인가하는 것에 의하여, 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(90)의 멤브레인 바닥판(92a)에 밀착되어 로딩된 상태가 된다.
그러나, 화학 기계적 연마 공정이 행해지지 않는 동안에 압력 조절부(95)에 의하여 캐리어 헤드(90)의 리테이너 챔버(93C)의 압력은 정교하게 조절되지 않으므로, 캐리어 헤드(90)의 리테이너 링(93)은 하방으로 처진 상태로 이동하게 된다. 이 뿐만 아니라, 이동 구동부(M)에 의하여 이동되는 캐리어 헤드(90)의 높이는 1mm 이내의 오차를 갖는 높이로 정교하게 조절하는 것이 어렵다.
이에 따라, 로딩 장치(1)의 거치대(10)의 높이를 일정하게 위치시키더라도, 웨이퍼(W)를 파지하는 멤브레인 바닥판(92a)과 로딩 장치(1)의 거치대(10)에 놓여진 웨이퍼(W) 사이의 간격(e)이 일정하지 않아, 이 간격(e)이 정해진 간격에 비하여 큰 경우에는 로딩 장치(10)에 거치된 웨이퍼(W)를 캐리어 헤드(90)에 로딩시키지 못하는 오류가 발생되는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해소하기 위하여, 기존에는 도 3 및 도 4와 같이, 웨이퍼 로딩 장치(1)의 가장자리에 캐리어 헤드(9)의 리테이너 링(93)과 먼저 접촉하는 가동 접촉부(20)가 스프링(30)에 의하여 탄성지지된 상태로 설치되도록 한 방안이 제시되었다. 이에 의하여, 멤브레인(93)의 바닥판에 비하여 하방으로 처진 리테이너 링(93)이 가동 접촉부(20)와 접촉을 하게 되고, 캐리어 헤드(9)가 하방으로 이동함에 따라 리테이너 링(93)에 의하여 가동 접촉부(20)가 눌려지면서, 웨이퍼(W)가 흡착 고정되는 멤브레인(92)의 바닥판(92a)과 로딩 장치(1)의 웨이퍼(W) 사이의 간극을 보다 정교하게 조절할 수 있게 된다.
그러나, 웨이퍼(W)가 거치되는 거치대(10) 상에서 웨이퍼(W)의 위치가 조금이라도 틀어지면, 도 5와 같이, 캐리어 헤드(9)가 하방 이동(9d)하면서 리테이너 링(93)의 저면(93a)과 웨이퍼(W)의 가장자리가 충돌하여 웨이퍼(W)의 위치가 틀어져 올바르게 캐리어 헤드(9)로 로딩하는 것이 불가능해질 뿐만 아니라, 웨이퍼(W)의 손상이 야기되는 심각한 문제가 발생될 수 있다.
이에 따라, 최근에는 웨이퍼를 로딩 장치로부터 캐리어 헤드로 로딩함에 있어서 웨이퍼의 손상 가능성을 배제한 상태로 오류없이 로딩시키기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 화학 기계적 연마 공정에 투입하기 위한 기판을 캐리어 헤드에 오류없이 정확하게 로딩할 수 있게 하는 기판 거치대 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판을 캐리어 헤드로 로딩하는 데 있어서, 기판의 가장자리와 캐리어 헤드의 충돌을 근본적으로 배제하여, 로딩 공정에서 기판의 파손이 발생되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 기판의 로딩후 다음 공정을 정확하게 제어하도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 캐리어 헤드에 의해 가압되는 푸시부재에 의하여 연동되는 얼라인부를 구비하고, 캐리어 헤드가 푸시부재를 가압하는 가압력을 이용하여 거치대 상에서 기판을 정렬한다. 이때, 얼라인부에 의한 기판의 정렬 방식은 푸시부재에 의하여 연동 가능한 다양한 운동 구조를 적용함으로써 변경될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화학 기계적 연마 공정에 투입하기 위한 기판을 캐리어 헤드에 로딩하는 과정에서 기판과 캐리어 헤드의 충돌을 근본적으로 배제하여, 로딩 공정에서 기판의 파손이 발생되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 기판을 캐리어 헤드로 로딩하는 공정 이전에, 화학 기계적 연마 공정에 투입하기 위한 기판을 캐리어 헤드에 오류없이 정확하게 로딩하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 기판의 로딩 과정에서 기판과 캐리어 헤드(리테이너 링)의 위치 부정렬에 의하여 기판이 잘못된 위치에 로딩되거나, 리테이너 링과의 접촉에 의하여 기판 가장자리가 손상되거나 파손되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 구조를 간소화하고, 공정 효율 저하없이 기판을 정확하게 정렬시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 기판의 얼라인 특성을 보장하면서, 구조를 간소화하고, 공정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연속적인 로딩 및 얼라인 공정을 가능하게 하는 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 기판의 로딩후 다음 공정을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 로딩 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 캐리어 헤드가 웨이퍼에 근접한 상태를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 종래의 다른 형태의 웨이퍼 로딩 장치의 구성을 도시한 도면,
도 5는 도 4의 'A'부분의 확대도,
도 6은 본 발명에 따른 기판 거치대 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 6의 'B'부분의 확대도,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드와 얼라인부의 접촉 과정을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 8의 'C'부분의 확대도,
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 정렬 과정을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 얼라인부의 배치예를 설명하기 위한 도면,
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 캐리어 헤드가 웨이퍼에 근접한 상태를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 종래의 다른 형태의 웨이퍼 로딩 장치의 구성을 도시한 도면,
도 5는 도 4의 'A'부분의 확대도,
도 6은 본 발명에 따른 기판 거치대 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 6의 'B'부분의 확대도,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드와 얼라인부의 접촉 과정을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 8의 'C'부분의 확대도,
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 정렬 과정을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 얼라인부의 배치예를 설명하기 위한 도면,
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 거치대 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 'B'부분의 확대도이다. 또한, 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드와 얼라인부의 접촉 과정을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 9는 도 8의 'C'부분의 확대도이고, 도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 정렬 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 얼라인부의 배치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 거치대(200) 및 이를 구비한 기판 처리 장치(1)는, 기판(10)이 거치되는 거치대(200)와, 거치대(200)에서 기판(10)을 로딩하는 캐리어 헤드(100)와, 거치대(200)에 마련되며 캐리어 헤드(100)에 의해 연동되며 거치대(200)에서 기판(10)을 정렬시키는 얼라인부(300)를 포함한다.
캐리어 헤드(100)는 기판(10) 로딩 장치로부터 기판(10)을 로딩 받은 후, 연마 정반(미도시) 상에 제공되는 연마 패드(미도시) 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 기판(10)을 가압하여 화학 기계적 연마 공정을 수행하며, 연마 패드 및 슬러리를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후에는 기판(10)을 세정 장치로 이송한다.
참고로, 본 발명에 기판(10)이라 함은 연마 패드 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(10)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(10)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 캐리어 헤드(100)는 회전 가능하게 제공되는 본체부(191)와, 본체부(191)의 저면에 제공되는 멤브레인(192)과, 멤브레인(192)의 둘레에 배치되도록 본체부(191)의 엣지부에 결합되며 기판(10)의 이탈을 방지하는 리테이너 링(193)을 포함한다.
멤브레인(192)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 멤브레인(192)에는 복수개의 플립(예를 들어, 링 형태의 플립)이 형성될 수 있으며, 복수개의 플립에 의해 본체부(191)와 멤브레인(192)의 사이에는 본체부(192)의 반경 방향을 따라 구획된 복수개의 압력챔버(192C)가 제공될 수 있다.
각 압력챔버(192C)에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 각 압력챔버(192C)의 압력은 압력제어부(195)에 의한 제어에 의해 개별적으로 조절될 수 있으며, 각 압력챔버(192C)의 압력을 조절하여 기판(10)이 가압되는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다.
캐리어 헤드(100)의 중심부에는 멤브레인(192)의 개구에 의해 관통 형성되는 중심부 압력챔버(195X)가 형성될 수 있다. 중심부 압력챔버(195X)는 기판(10)과 직접 연통되며 흡입압이 작용되어 기판(10)을 캐리어 헤드(100)의 멤브레인(192)에 밀착시킴으로써 기판(10)을 로딩할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 거치대(200)는 로딩되기 위한 기판(10)을 거치하기 위해 마련된다. 일 예로, 거치대(200)의 거치대 본체(210)는 상하 방향을 따라 승강 가능하게 구비되며, 거치대 본체(210)의 상부에는 로딩되기 위한 기판(10)이 거치된다.
참고로, 기판(10)의 로딩시에는, 캐리어 헤드(100)의 하부에서 거치대(200)가 상방으로 이동(또는 거치대에 대해 캐리어 헤드(100)가 하강)함에 따라, 캐리어 헤드(100)의 리테이너 링(193)이 먼저 거치대(200)의 상면에 접촉될 수 있으며, 거치대(200)의 상면과 멤브레인(192)의 사이 간격이 일정 이상 근접되면 캐리어 헤드(100)의 흡입압(또는 표면장력)에 의해 기판(10)이 캐리어 헤드(100)로 로딩될 수 있다.
거치대 본체(210)는 기판(10)이 거치될 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 거치대 본체(210)의 구조 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 보다 구체적으로, 거치대 본체(210)는 기판(10)이 거치되는 기판 거치부(212)와, 리테이너 링(193)이 거치되는 리테이너 링 거치부(214)를 포함한다. 이때, 기판 거치부(212)와, 리테이너 링 거치부(214)는 일체로 연결된 형태로 형성되거나, 독립적으로 분리된 형태로 형성될 수 있다.
일 예로, 거치대(200)는, 기판(10)이 거치되는 기판 거치부(212)와, 기판 거치부(212)의 둘레에 이격되게 형성되며 리테이너 링(193)이 거치되는 리테이너 링 거치부(214)와, 기판 거치부(212)에 대해 리테이너 링 거치부(214)를 탄성적으로 이동 가능하게 지지하는 탄성부재(216)를 포함한다.
리테이너 링 거치부(214)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 리테이너 링 거치부(214)는 리테이너 링(193)의 원주 방향을 따라 이격되게 분리된 복수개로 제공될 수 있다. 다리테이너 링(193)른 일 예로, 리테이너 링 거치부(214)는 리테이너 링(193)의 원주 방향을 따라 링 형태로 제공될 수 있다.
탄성부재(216)로서는 통상의 스프링이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 스프링 대신 공압 또는 유압을 이용하여 리테이너 링(193)과 리테이너 링 거치부(214)가 접촉됨에 따른 충격력을 감쇄시키는 것도 가능하다.
이와 같이, 리테이너 링 거치부(214)가 탄성부재(240)에 의해 탄성적으로 지지되도록 하는 것에 의하여, 리테이너 링(193)이 리테이너 링 거치부(214)에 접촉될 시, 기판 거치부(212)에 대해 리테이너 링 거치부(214)가 탄성 이동할 수 있으므로, 리테이너 링(193)과 리테이너 링 거치부(214)의 접촉에 의한 충격력이 감쇄된다. 또한, 이와 같은 구조는, 리테이너 링(193)과 리테이너 링 거치부(214)의 접촉시, 리테이너 링 거치부(214)가 탄성부재(240)를 탄성 압축하며 하부 방향으로 소정 구간 이동할 수 있게 함으로써, 멤브레인(192)과 기판(10)이 보다 근접하게 배치된 상태에서 기판(10)의 로딩이 이루어질 수 있게 한다.
도 7 내지 도 13을 참조하면, 얼라인부(300)는 거치대 본체(210)에 마련되어 캐리어 헤드(100)에 의해 연동되며, 거치대 본체(210)에서 기판(10)을 정렬시키도록 마련된다.
보다 구체적으로, 얼라인부(300)는 리테이너 링 거치부(214)에 형성되고, 기판(10)이 캐리어 헤드(100)에 로딩되기 전에(기판이 캐리어 헤드에 접촉되기 전에), 리테이너 링 거치부(214)의 내측면으로부터 이격되게 거치대(200) 상에서 기판(10)을 정렬시키도록 구성된다.
얼라인부(300)는 캐리어 헤드(100)에 의해 연동되며 거치대 본체(210)에서 기판(10)을 정렬시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 얼라인부(300)는, 캐리어 헤드(100)에 의해 가압되는 푸시부재(310)와, 푸시부재(310)에 의해 연동되며 기판(10)을 거치대(200)에서 수평 이동시키는 얼라인부재(320)를 포함한다.
보다 구체적으로, 푸시부재(310)는 거치대(200) 상에서 상하 방향을 따라 직선 이동 가능하게 구비되며, 푸시부재(310)의 상단은 거치대 본체(210)의 상면에 돌출되게 배치된다. 기판(10)의 로딩 공정 중에, 캐리어 헤드(100)가 푸시부재(310)에 접촉되면 캐리어 헤드(100)에 의해 푸시부재(310)가 가압되며 하부 방향으로 이동하도록 구성된다.
여기서, 푸시부재(310)가 거치대(200) 상에서 상하 방향을 따라 직선 이동한다 함은, 푸시부재(310)가 수직 방향을 따라 직선 이동하거나, 수직 방향에 대해 경사진 방향을 따라 직선 이동(도 15 참조)하는 것을 모두 포함하는 것으로 정의된다. 이하에서는 푸시부재(310)가 캐리어 헤드(100)에 의해 가압되며 수직 방향을 따라 직선 이동하는 예를 들어 설명하기로 한다.
바람직하게, 푸시부재(310)에는 캐리어 헤드(100)의 리테이너 링(193)의 저면(193a)이 접촉될 수 있다. 경우에 따서는 푸시부재가 캐리어 헤드의 여타 다른 부위(예를 들어, 본체부)에 접촉되며 가압되도록 구성하는 것도 가능하다.
얼라인부재(320)는 푸시부재(310)에 의해 기구적으로 연동되며 수평 이동하고, 기판(10)의 측단에 접촉되며 거치대 본체(210) 상에서 기판(10)을 수평 이동시키도록 구성된다.
이때, 얼라인부재(320)가 푸시부재(310)에 의해 연동되며 수평 이동한다 함은, 얼라인부재(320)는 수평 방향을 따라 직선 이동하거나, 얼라인부재(320)는 수평 방향을 따라 회전 이동(예를 들어, 원호 방향을 따라 수평 이동)하는 것을 모두 포함하는 것으로 정의된다. 이하에서는 얼라인부재(320)가 푸시부재(310)에 의해 연동되며 수평 방향을 따라 직선 이동하는 예를 들어 설명하기로 한다.
일 예로, 도 9 내지 도 12를 참조하면, 푸시부재(310)에는 접촉돌기(312)가 형성되고, 푸시부재(310)가 하부 방향으로 이동하면 접촉돌기(312)가 얼라인부재(320)에 접촉되며 얼라인부재(320)를 밀어냄으로써, 얼라인부재(320)가 수평 이동하도록 구성될 수 있다.
바람직하게 접촉돌기(312)를 반원형 단면 형태로 형성하는 것에 의하여, 접촉돌기(312)와 얼라인부재(320) 간의 접촉이 부드럽고 자연스럽게 행해지도록 할 수 있으며, 접촉돌기(312)와 얼라인부재(320) 간의 접촉에 의한 손상 및 분진 발생을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 얼라인부재(320)의 단부에 접촉돌기(312)가 접촉되는 라운드부(320a)를 형성하는 것에 의하여, 접촉돌기(312)와 얼라인부재(320) 간의 접촉이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
아울러, 도 13을 참조하면, 얼라인부재(320)는 기판(10)의 원주 방향을 따라 이격되게 적어도 3개 이상 구비되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 기판(10)의 원주 방향을 따라 등간격으로 이격되게 적어도 3개 이상의 얼라인부재(320)를 마련하는 것에 의하여, 기판(10)을 거치대(200) 상에서 정확하게 정렬하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 푸시부재(310)는 링 형태로 형성되고, 복수개의 얼라인부재(320)는 푸시부재(320)에 의해 동시에 이동하도록 구성된다. 물론, 복수개의 얼라인부재에 각각 개별적으로 푸시부재를 마련하고, 복수개의 얼라인부재가 개별적으로 구동되도록 하는 것도 가능하지만, 링 형태로 형성된 하나의 푸시부재에 의하여 복수개의 얼라인부재가 동시에 작동되도록 하는 것에 의하여, 기판의 얼라인 정확도를 높이고, 구조를 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 캐리어 헤드(100)의 가압이 해제되면 푸시부재(310)를 초기 위치(푸시부재(310)가 캐리어 헤드(100)에 의해 가압되기 전 거치대(200)의 상부에 돌출된 위치)로 복귀시키는 푸시부재 복귀부(313)를 포함할 수 있다.
푸시부재 복귀부(313)는 푸시부재(310)를 초기 위치로 복귀시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 푸시부재 복귀부(313)는 거치대(200)에서 푸시부재(310)의 이동을 탄성적으로 지지하는 제1탄성부재(314)를 포함할 수 있으며, 푸시부재(310)에서 캐리어 헤드(100)의 가압이 해제되면 제1탄성부재(314)의 탄성력에 의해 푸시부재(310)가 초기 위치로 복귀될 수 있다.
제1탄성부재(314)로서는 통상의 스프링이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 스프링 대신 공압, 유압 또는 별도의 구동원을 이용하여 푸시부재 복귀부를 구성하는 것도 가능하다.
또한, 거치대(200)에서 얼라인부재(320)의 이동을 탄성적으로 지지하는 제2탄성부재(322)를 포함할 수 있으며, 제2탄성부재(322)의 탄성력에 의해 얼라인부재(320)가 거치대(200) 상에서 탄성적으로 수평 이동할 수 있다.
제2탄성부재(322)로서는 통상의 스프링이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 제2탄성부재로서 스프링 대신 여타 다른 탄성체가 사용되는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 작동 구조를 설명하기로 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 캐리어 헤드(100)가 거치대(200)에 접근하면 리테이너 링(193)의 저면이 푸시부재(310)의 상단에 접촉되고, 푸시부재(310)는 리테이너 링(193)에 의해 하부 방향으로 가압된다.
도 10과 같이, 푸시부재(310)가 리테이너 링(193)에 의해 하부 방향으로 일정 구간 가압되면, 접촉돌기(312)가 얼라인부재(320)가 접촉됨으로써, 얼라인부재(320)가 우측 방향(도 10 기준)으로 수평 이동하게 되고, 수평 이동하는 얼라인부재(320)에 의해 기판(10)의 측단이 일정 거리(ㅿL) 만큼 밀려나며 기판(10)이 거치대(200) 상에 정렬된다.
여기서, 기판(10)이 거치대(200) 상에서 정렬된다 함은, 기판(10)이 기판 거치부(212)의 영역 내 또는 멤브레인 영역 내에 배치되는 것으로 정의된다. 바람직하게, 거치대(200)에서 기판(10)이 정렬된 상태에서 기판(10)의 중심은 멤브레인의 중심에 일치하도록 배치된다.
그 후, 도 11과 같이, 푸시부재(310)의 하부 방향 이동이 추가적으로 진행되어, 접촉돌기(312)가 얼라인부재(320)를 지나치게 되면(접촉돌기(312)가 얼라인부재(320)에 접촉하지 않는 위치로 이동), 얼라인부재(320)는 제2탄성부재(322)의 탄성력에 의해 기판(10)으로부터 이격되는 초기 위치로 복귀하게 된다.
다음, 도 12와 같이, 기판(10)이 정렬된 상태에서, 리테이너 링(193)에 의해 링 거치부가 가압되며 하부 방향으로 이동함에 따라, 거치대(200)의 상면과 멤브레인(192)의 사이 간격이 일정 이상 근접되면 캐리어 헤드(100)의 흡입압(또는 표면장력)에 의해 기판(10)이 캐리어 헤드(100)(멤브레인)로 로딩된다.
한편, 기판(10)이 캐리어 헤드(100)에 로딩된 후, 푸시부재(310)에 가해지는 가압이 해제(캐리어 헤드(100)가 이격)되면, 푸시부재(310)는 제1탄성부재(314)에 의해 초기 위치로 자동 복귀될 수 있다. 이와 같이, 얼라인부(300)에 작용하는 외력(캐리어 헤드에 의한 외력)이 해제된 후에는, 얼라인부(300)가 초기 위치(기판을 정렬시킬 수 있는 위치)로 자동 복귀되도록 하는 것에 의하여, 연속적인 로딩 및 얼라인 공정을 가능하게 하는 유리한 효과가 있다.
이와 같이 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정에 투입하기 위한 기판(10)을 캐리어 헤드(100)에 로딩하는 과정에서 기판(10)과 캐리어 헤드(100)의 충돌을 근본적으로 배제하여, 로딩 공정에서 기판(10)의 파손이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.
특히, 본 발명은 기판(10)을 캐리어 헤드(100)에 로딩하는 공정 이전에, 거치대(200) 상에서 기판(10)이 정해진 정렬 위치로 정확하게 정렬되도록 하는 것에 의하여, 화학 기계적 연마 공정에 투입하기 위한 기판(10)을 캐리어 헤드(100)에 오류없이 정확하게 로딩하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기판(10)의 로딩 공정을 위해 거치대(200)와 캐리어 헤드(100)가 서로 접근할 시, 캐리어 헤드(100)의 리테이너 링(193)이 얼라인부(300)에 먼저 접촉하며, 기판(10)이 리테이너 링(193)과 접촉하지 않는 정렬 위치(평면 투영시 기판과 접촉하지 않는 위치)에 정렬되도록 하는 것에 의하여, 리테이너 링(193)과 기판(10)의 접촉을 미연에 방지하고 기판(10)의 손상 및 파손을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 기판(10)의 로딩 과정에서 기판(10)과 캐리어 헤드(100)(리테이너 링)의 위치 부정렬에 의하여 기판(10)이 잘못된 위치에 로딩되거나 리테이너 링(193)과의 접촉에 의하여 기판(10) 가장자리가 손상되거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 거치대(200) 상에서 기판(10)을 정렬시키는 얼라인부(300)가 별도의 구동원 없이, 캐리어 헤드(100)의 자중에 의해 작동되도록 하는 것에 의하여, 구조를 간소화하고, 공정 효율 저하없이 기판(10)을 정확하게 정렬시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에서는 거치대(200) 상에 얼라인부(300)를 작동시키기 위한 별도의 구동원을 마련하거나, 캐리어 헤드(100)의 이동 경로를 변경(예를 들어, 정렬 공정 동안 캐리어 헤드의 대기)할 필요없이, 캐리어 헤드(100)의 이동 순서(거치대로의 하향 이동)를 동일하게 유지한 상태에서 기판(10)을 정렬할 수 있으므로, 기판(10)의 얼라인 특성을 보장하면서, 구조를 간소화하고, 공정 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 얼라인부(300)는, 캐리어 헤드(100)에 의해 가압되는 푸시부재(310)와, 푸시부재(310)에 의해 연동되며 기판(10)을 거치대(200)에서 수평 이동시키는 얼라인부재(320)를 포함하고, 푸시부재(310)에는 접촉돌기(312)가 형성되되, 접촉돌기(312)는 삼각형 단면 형태로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 접촉돌기가 여타 다른 형태로 형성될 수 있으며, 접촉돌기의 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 얼라인부(300)는, 푸시부재(310')와, 푸시부재(310')에 의해 연동되며 기판(10)을 거치대(200)에서 수평 이동시키는 얼라인부재(320)를 포함하되, 푸시부재(310')는 리테이너 링(193)에 의해 가압되며 수직 방향에 대해 경사진 방향을 따라 직선 이동하며, 얼라인부재(320)를 이동시키도록 구성될 수 있다.
참고로, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 푸시부재(310')에 의해 얼라인부재(320)가 연동되고, 얼라인부재(320)에 의해 기판(10)이 정렬되는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 푸시부재에 기판이 직접 접촉되며 기판이 정렬되도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 얼라인부(300)는, 거치대(200)에 마련되며 캐리어 헤드(100)에 의해 가압되는 푸시부재(310)와, 푸시부재(310)에 의해 연동되며 회전하는 링크부재와, 링크부재에 의해 연동되며 기판(10)을 거치대(200)에서 수평 이동시키는 얼라인부재(320)를 포함한다.
일 예로, 푸시부재(310)는 리테이너 링(193)에 의해 가압되며 거치대(200) 상에서 수평 이동할 수 있으며, 푸시부재(310)의 수평 이동에 의해 링크부재가 회전할 수 있다. 아울러, 얼라인부재(320)는 링크부재의 회전에 의해 수평 이동하도록 구성된다. 경우에 따라서는, 푸시부재가 캐리어 헤드에 의해 가압되며 거치대 상에서 수직 이동하고, 푸시부재의 수직 이동에 의해 링크부재가 회전되도록 하는 것도 가능하다.
참고로, 얼라인부재(320)는 기판 거치부(212)의 영역으로 돌출된 상태(기판의 측면에 접촉된 상태)에서 추가적으로 하부 방향으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 이를 위해, 거치대(200) 상에는 얼라인부재(320)의 상하 이동이 가능하도록 수용홈(미도시)이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 캐리어 헤드 192 : 멤브레인
193 : 리테이너 링 200 : 거치대
210 : 거치대 본체 212 : 기판 거치부
214 : 리테이너 링 거치부 216 : 탄성부재
300 : 얼라인부 310 : 푸시부재
312 : 접촉돌기 313 : 푸시부재 복귀부
314 : 제1탄성부재 320 : 얼라인부재
322 : 제2탄성부재
193 : 리테이너 링 200 : 거치대
210 : 거치대 본체 212 : 기판 거치부
214 : 리테이너 링 거치부 216 : 탄성부재
300 : 얼라인부 310 : 푸시부재
312 : 접촉돌기 313 : 푸시부재 복귀부
314 : 제1탄성부재 320 : 얼라인부재
322 : 제2탄성부재
Claims (36)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 기판 처리 장치로서,
기판이 거치되는 거치대와;
상기 거치대에서 상기 기판을 로딩하는 캐리어 헤드와;
상기 거치대에 마련되어 상기 캐리어 헤드와 접촉하면 하방 이동하는 푸시 부재와, 상기 캐리어 헤드에 의해 가압되는 푸시부재에 의하여 연동하여 수평 이동하여 상기 기판의 측단에 접촉하여 상기 기판을 상기 거치대에서 수평 이동시켜 정렬시키는 얼라인 부재를 구비한 얼라인부를;
포함하고, 상기 푸시부재에는 접촉돌기가 형성되어, 상기 푸시부재가 하방 이동하면 상기 접촉돌기가 상기 얼라인 부재에 접촉되어 상기 얼라인부재를 수평 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 접촉돌기는 반원형 단면 형태 또는 삼각형 단면 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 얼라인부재의 단부에는 상기 접촉돌기가 접촉되는 라운드부가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 푸시부재는 수직 방향을 따라 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 기판 처리 장치로서,
기판이 거치되는 거치대와;
상기 거치대에서 상기 기판을 로딩하는 캐리어 헤드와;
상기 거치대에 마련되어 상기 캐리어 헤드와 접촉하면 하방 이동하는 푸시 부재와, 상기 캐리어 헤드에 의해 가압되는 푸시부재에 의하여 연동하여 수평 이동하여 상기 기판의 측단에 접촉하여 상기 기판을 상기 거치대에서 수평 이동시켜 정렬시키는 얼라인 부재를 구비한 얼라인부를;
포함하고, 상기 푸시부재는 수직 방향에 대해 경사진 방향을 따라 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제8항 내지 제12항 중 한 항에 있어서,
상기 캐리어 헤드의 가압이 해제되면 상기 푸시부재를 초기 위치로 복귀시키는 푸시부재 복귀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 푸시부재 복귀부는, 상기 거치대에서 상기 푸시부재의 이동을 탄성적으로 지지하는 제1탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제8항 내지 제12항 중 한 항에 있어서,
상기 거치대에서 상기 얼라인부재의 이동을 탄성적으로 지지하는 제2탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제8항 내지 제12항 중 한 항에 있어서,
상기 얼라인부재는 상기 기판의 원주 방향을 따라 이격되게 적어도 3개 이상 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 기판 처리 장치로서,
기판이 거치되는 거치대와;
상기 거치대에서 상기 기판을 로딩하는 캐리어 헤드와;
상기 거치대에 마련되며, 링 형태로 형성되어 상기 캐리어 헤드에 의해 가압되는 푸시부재와;
상기 거치대에 마련되며, 상기 기판의 원주 방향을 따라 이격되게 적어도 3개 이상 구비되고, 상기 푸시 부재에 의하여 연동되어 동시에 이동하여 상기 기판을 상기 거치대에서 수평이동시키며 상기 거치대의 상기 기판을 정렬시키는 얼라인부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 삭제
- 기판 처리 장치로서,
기판이 거치되는 기판 거치부와, 상기 기판 거치부의 둘레에 배치되는 리테이너 링 거치부와, 상기 기판 거치부에 대해 상기 리테이너 링 거치부를 탄성적으로 이동 가능하게 지지하는 탄성부재를 구비한 거치대와;
상기 기판이 흡착되는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 둘레에 배치되어 상기 리테이너 링 거치부에 거치되는 리테이너 링을 구비하여, 상기 거치대에서 상기 기판을 로딩하는 캐리어 헤드와;
상기 거치대에 마련되며, 상기 캐리어 헤드의 상기 리테이너 링에 의해 가압되는 푸시부재에 의하여 연동되어 상기 거치대의 상기 기판을 정렬시키는 얼라인부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 삭제
- 기판 거치대로서,
기판이 거치되는 거치대 본체와;
상기 거치대 본체에 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되며 상기 기판을 로딩하는 캐리어 헤드에 의하여 가압되면 하방으로 이동하는 푸시부재와, 상기 푸시부재에 의하여 연동되며 상기 기판을 상기 거치대 본체에서 수평 이동시키는 얼라인부재를 구비하며, 상기 거치대 본체의 상기 기판을 정렬시키는 얼라인부를;
포함하고, 상기 푸시부재에는 접촉돌기가 형성되고, 상기 푸시부재가 하부 방향으로 이동하면 상기 접촉돌기가 상기 얼라인부재에 접촉되며 상기 얼라인부재를 수평 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 거치대.
- 삭제
- ◈청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제21항에 있어서,
상기 얼라인부재는 수평 방향을 따라 직선 이동 또는 회전 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 거치대.
- 삭제
- 삭제
- ◈청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제21항에 있어서,
상기 접촉돌기는 반원형 단면 형태 또는 삼각형 단면 형태로 형성되고,
상기 얼라인부재의 단부에는 상기 접촉돌기가 접촉되는 라운드부가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 거치대.
- 삭제
- ◈청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제21항에 있어서,
상기 캐리어 헤드의 가압이 해제되면 상기 푸시부재를 초기 위치로 복귀시키는 푸시부재 복귀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 거치대.
- 삭제
- 삭제
- ◈청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제21항에 있어서,
상기 얼라인부재는 상기 기판의 원주 방향을 따라 이격되게 적어도 3개 이상 구비된 것을 특징으로 하는 기판 거치대.
- ◈청구항 32은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈기판 거치대로서,
기판이 거치되는 거치대 본체와;
상기 거치대 본체에 마련되며 상기 기판을 로딩하는 캐리어 헤드에 의하여 가압되는 링 형태로 형성된 푸시부재와, 상기 기판의 원주 방향을 따라 이격되게 적어도 3개 이상 구비되고 상기 푸시부재에 의하여 연동되며 상기 기판을 상기 거치대 본체에서 수평 이동시키는 복수개의 얼라인부재를 구비하며, 상기 거치대 본체의 상기 기판을 정렬시키는 얼라인부를;
를 포함하고, 상기 복수개의 얼라인부재는 상기 푸시부재에 의해 동시에 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 거치대.
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- 삭제
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