KR102355116B1 - 슬러리 노즐 및 이를 구비하는 기판 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

연마패드에 균일하게 슬러리를 도포할 수 있는 슬러리 노즐 및 이를 구비하는 기판 연마 장치가 개시된다. 슬러리 노즐은, 기판을 연마하기 위한 슬러리를 공급하는 공급 버퍼가 형성된 상부 바디, 상기 기판에 상기 슬러리를 제공하는 슬릿 형태의 토출 유로와 토출구가 형성된 하부 바디 및 상기 공급 버퍼에서 상기 토출구로 상기 슬러리를 유동시키는 공급 유로를 포함하여 구성된다.

Description

슬러리 노즐 및 이를 구비하는 기판 연마 장치{SLURRY DISPENSING NOZZLE AND APPARATUS FOR POLISHING SUBSTRATE HAVING THE NOZZLE}
본 발명은 연마패드에 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐 및 이를 구비하는 기판 연마 장치에 관한 것이다.
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기적으로 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편평하게 할 필요성이 증가한다. 편평화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선 패턴은 절연재로 형성되며, 기판 연마 작업을 통해 과잉금속물을 제거하게 된다.
기존의 기판 연마 장치는 기판의 일면 또는 양면을 연마와 버핑 및 세정하기 위한 구성요소로서, 벨트, 연마패드 또는 브러시를 구비하는 연마부재를 구비한다. 슬러리는 기판 연마 작업을 촉진 및 강화시키기 위해 사용된다.
한편, 일반적인 기판 연마 장치는, 즉 반도체에 사용하는 원형 기판의 연마 장치는, 원형 기판과 원형 연마패드 사이의 상대 회전속도에 의해서 연마가 이루어진다. 그리고 기판의 연마를 위한 연마용 슬러리를 제공하기 위한 다수의 분사 노즐이 구비된다. 그런데 점차 기판이 대면적화 됨에 따라, 기존의 분사 노즐을 사용하기 위해서는 다수의 노즐이 필요하게 된다. 또한, 대면적의 기판에 모두 슬러리를 제공하기 위해서 노즐에서 제공되는 슬러리의 분사량이 과도하게 되어서 슬러리의 소모량이 많아지고, 또한, 다수의 노즐에서 슬러리를 제공하는 영역이 서로 겹쳐지거나 하여, 슬러리의 제공량이 불균일하게 될 수 있다. 이러한 이유들 때문에 대면적 연마패드의 전면에 슬러리를 균일하기 도포하는 것이 매우 어렵고, 이로 인해 연마균일도가 현저히 저하될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 슬러리의 소모량을 줄이고 대면적의 연마패드 전면에 슬러리를 균일하게 도포할 수 있는 슬러리 노즐 및 이를 구비하는 기판 연마 장치가 개시된다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, 기판 연마 장치의 슬러리 노즐은, 기판을 연마하기 위한 슬러리를 공급하는 공급 버퍼가 형성된 상부 바디, 상기 기판에 상기 슬러리를 제공하는 슬릿 형태의 토출 유로와 토출구가 형성된 하부 바디 및 상기 공급 버퍼에서 상기 토출구로 상기 슬러리를 유동시키는 공급 유로를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 공급 버퍼는 공급되는 상기 슬러리가 상기 공급 버퍼를 채운 후 오버플로우되어서 상기 공급 유로로 유동되도록 형성될 수 있다. 상기 공급 버퍼는, 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부에 연결되고, 제1 개구가 형성된 제1 공급 체적 및 상기 제1 공급 체적을 수용하도록 형성되고, 상기 공급 유로와 연결되는 제2 개구가 형성된 제2 공급 체적을 포함하고, 상기 슬러리는 상기 제1 공급 체적을 채운 후 상기 제1 개구를 통해 오버플로우되어서 상기 제2 공급 체적으로 유입되고, 상기 제2 공급 체적을 채운 후 상기 제2 개구를 통해 오버플로우되어서 상기 공급 유로로 유입될 수 있다. 상기 제1 공급 체적은, 상기 상부 바디의 길이 방향을 따르는 길이를 갖는 원통 형상을 갖고, 상기 제1 개구는 상기 제1 공급 체적의 단면 중심보다 상측에 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 제2 공급 체적은 상기 제1 공급 체적과 동심의 원통형을 가질 수 있다. 상기 제2 개구는 상기 제2 공급 체적의 단면 중심보다 상측에 위치하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 개구와 상기 제2 개구는 오버플로우되는 슬러리가 서로 반대 방향으로 유동하도록 그 개구된 방향이 서로 반대쪽으로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 하부 바디에는 상기 공급 유로와 상기 토출 유로 사이에 형성되어서, 상기 슬러리의 유동을 지연시키는 유동 버퍼가 더 형성될 수 있다. 상기 공급 유로는 상기 토출 유로와 평행하게 형성되되, 상기 토출 유로를 지나는 선에 대해 이격된 위치에 형성될 수 있다. 상기 유동 버퍼는 상기 상부 바디와 상기 하부 바디가 결합되는 경계 부분에 형성되어서 상기 공급 유로와 상기 토출 유로를 연결시키되, 상기 슬러리의 유동을 일정하게 유지시키도록 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 유동 버퍼는, 상기 공급 유로와 연결되어서 상기 슬러리가 유입되는 제1 유동 지연부, 일단이 상기 제1 유동 지연부와 연결되고 타단이 상기 토출 유로와 연결되어서, 상기 제1 유동지연부에서 오버플로우되는 슬러리가 유입되고, 상기 슬러리를 상기 토출 유로로 오버플로우시켜서 유출시키는 제2 유동 지연부를 포함할 수 있다. 상기 제1 유동 지연부와 상기 제2 유동 지연부는 서로 다른 체적을 갖도록 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 상부 바디와 상기 하부 바디는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 바디는 수지 재질로 형성되고, 상기 하부 바디는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 상부 바디와 상기 하부 바디가 결합되는 경계에는 실링부재가 더 구비될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 토출구의 단부에는 상기 슬러리가 방울 형태로 맺히도록 공간이 형성될 수 있다. 상기 토출구는 외측을 향해 점차 넓어지도록 확장부가 형성될 수 있다. 상기 공급 버퍼에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를 더 포함하고, 상기 슬러리 공급부는, 상기 슬러리가 상기 토출구에 방울 형태로 맺히도록 상기 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, 기판 연마 장치는, 기판을 이송하는 기판 캐리어, 상기 기판의 피연마면에 접촉되어 상기 기판을 연마하는 연마패드를 구비하는 연마헤드 및 상기 연마패드 또는 상기 기판에 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐을 포함하고, 상기 슬러리 노즐은, 기판을 연마하기 위한 슬러리를 공급하는 공급 버퍼가 형성된 상부 바디, 상기 기판에 상기 슬러리를 제공하는 슬릿 형태의 토출 유로와 토출구가 형성된 하부 바디 및 상기 공급 버퍼에서 상기 토출구로 상기 슬러리를 유동시키는 공급 유로를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드 또는 상기 기판에 대해서 수직하게 구비된다. 그리고 상기 슬러리 노즐은, 상기 연마패드 또는 상기 기판에 대한 각도를 조절 변경 가능하게 구비되고, 상기 연마패드 또는 상기 기판의 이동 속도에 따라 상기 슬러리 노즐의 각도를 조절 가능하게 형성된다. 또한 상기 슬러리 노즐은, 상기 연마패드 또는 상기 기판 표면과의 간격을 조절 가능하게 구비되고, 상기 연마패드 또는 상기 기판의 이동 속도에 따라 상기 슬러리 노즐과 상기 연마패드 또는 상기 기판 사이의 간격이 조절 가능하게 형성된다.
본 발명의 다양한 실시 예는 아래의 효과 중 하나 이상을 가질 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 슬릿 형태의 노즐을 이용하여 슬러리를 연마패드 표면에 소정 두께로 도포함으로써 연마패드에 슬러리를 균일하게 제공할 수 있다. 또한, 슬러리를 분사하는 것이 아니라 도포하는 것이므로 슬러리의 소모량을 줄일 수 있다. 또한, 슬러리의 공급 압력과 유량을 제어하여, 연마패드에 일정 두께로 슬러리가 도포되도록 함으로써, 연마균일도의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러리 노즐의 사시도이다.
도 3은 도 2의 슬러리 노즐의 단면도이다.
도 4는 도 3의 슬러리 노즐에서 공급 버퍼를 확대 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1을 본 발명의 실시 예들에 따른 슬러리 노즐(120) 및 이를 구비하는 기판 연마 장치(10)에 대해서 설명한다.
참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(10)의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 기판 연마 장치(10)는 기판(1)이 보관되는 기판 보관부(11)와, 기판 보관부(11)에서 기판(1)을 기판 연마 장치(10)에 로딩 및 언로딩 하는 로딩/언로딩 모듈(12)과, 프로세스 모듈(15)에 기판(1)을 이송하는 트랜스퍼 모듈(13) 및 기판(1)을 연마하는 공정이 수행되는 프로세스 모듈(15)을 포함하여 구성된다.
기판 보관부(11)는 공정 전 및 공정 후의 기판(1)이 보관되며, 예를 들어, FOUP(font open unified pod) 등을 포함한다.
기판(1)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함하는 투명 기판이고, 사각형일 수 있다. 그러나 본 발명의 기판(1)이 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 장치(semiconductor device) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 또한, 기판(1)의 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
로딩/언로딩 모듈(12)은 공정 전의 기판(1)을 기판 보관부(11)에서 꺼내거나, 공정이 완료된 기판(1)을 기판 보관부(11)에 수납한다. 로딩/언로딩 모듈(12)에는 기판 보관부(11)에서 기판(1)을 출입시키고, 기판(1)을 트랜스퍼 모듈(13)로 이동시키는 로봇 암(미도시)이 구비될 수 있다.
트랜스퍼 모듈(13)은 로딩/언로딩 모듈(12)과 프로세스 모듈(15) 사이에 구비되어 기판(1)을 프로세스 모듈(15)에 이송한다. 트랜스퍼 모듈(13)은 기판(1)을 파지하여 이송하는 기판 이송 로봇(14)이 구비된다.
한편, 도면에서는 기판 보관부(11), 로딩/언로딩 모듈(12) 및 트랜스퍼 모듈(13)이 각각 1개씩 구비되는 것으로 도시하였다. 즉, 프로세스 모듈(15)에서 연마 공정이 완료된 기판(1)은 공정 전의 기판(1)이 처리된 순서와 반대로, 프로세스 모듈(15), 로딩/언로딩 모듈(12)을 거쳐 기판 보관부(11)에 보관될 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 기판 보관부(11), 로딩/언로딩 모듈(12) 및 트랜스퍼 모듈(13)을 공정 전의 기판(1)과 공정 후의 기판(1)을 처리하는 것이 구별되어 각각 구비될 수 있다. 예를 들어, 공정 전의 기판(1)을 처리하는 제1 기판 보관부, 제1 로딩/언로딩 모듈, 제1 트랜스퍼 모듈과 공정 후의 기판(1)을 처리하는 제2 기판 보관부, 제2 로딩/언로딩 모듈, 제2 트랜스퍼 모듈로 구성할 수 있다. 또한 기판 이송 로봇(14) 역시, 공정 전의 기판(1)을 이송하는 제1 이송 로봇과 공정 후의 기판(1)을 이송하는 제2 이송 로봇으로 구성될 수 있다. 또는 기판 이송 로봇(14)을 프로세스 모듈(15)의 전후 양측에 구비하는 것도 가능하다.
프로세스 모듈(15)은 기판(1)의 연마를 위한 연마 모듈(100)과, 기판(1)이 안착되어 기판(1)을 이송하는 기판 캐리어(110) 및 연마를 위한 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐(120)을 포함하여 구성된다.
기판 캐리어(110)는 기판(1)의 피연마면이 상부를 향하도록 수평으로 기판(1)이 안착된다. 또한, 기판 캐리어(110)는 기판(1)이 안착되는 가요성 막이 구비되고, 기판(1)의 테두리 위치를 한정하는 리테이너(미도시)가 구비된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 캐리어(110)는 기판(1)이 안착되는 면이 비가요성의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 기판 캐리어(110)에서 리테이너(미도시)는 생략될 수 있다.
기판 캐리어(110)는 연마 모듈(100)에 대해서 수평으로 이동 가능하게 형성될 수 있다. 즉, 기판 캐리어(110)는 연마 모듈(100)의 하부로 수평 이동함에 따라 기판(1)의 연마가 수행된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 캐리어(110)는 고정된 상태에서 연마 모듈(100)이 이동하면서 기판(1)의 연마가 수행되도록 구성되는 것도 가능하다.
연마 모듈(100)은 기판(1)의 연마를 위한 연마패드(101, 도 2 참조)를 포함하여 구성된다. 여기서, 연마 모듈(100)은 기판(1)을 연마하는 다양한 형태가 적용될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 롤러 외주면에 감긴 벨트형의 연마패드를 이용하는 벨트형 연마 모듈, 실린더 또는 원통형의 연마패드를 이용하는 드럼형 연마 모듈(100), 복수의 자전하는 원형의 연마패드를 이용하는 인라인 로터리(inline rotary)형 연마 모듈 및 원형의 연마패드와 기판 캐리어를 서로 다른 각속도로 회전시키는 오비탈(orbital)형 연마 모듈 등이 사용될 수 있다. 이러한 연마 모듈의 상세 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
슬러리 노즐(120)은 연마 모듈(100) 상부에 구비되어서 연마패드(101)에 슬러리를 제공한다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 슬러리 노즐(120)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러리 노즐(120)의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 슬러리 노즐(120)은 연마패드(101)에 슬러리(s)를 분사하는 것이 아니라 연마패드(101) 표면에 소정 두께로 도포하도록 형성된다. 즉, 슬러리 노즐(120)은 토출구(124)에 슬러리(s)가 소정 크기의 방울 형태로 맺힌 상태에서 슬러리 방울이 연마패드(101) 표면에 접촉되도록 하고, 슬러리 노즐(120) 또는 연마패드(101)가 소정 속도로 이동함에 따라 연마패드(101) 표면에 슬러리(s)가 도포된다.
또한, 슬러리 노즐(120)은 선형으로 슬러리(s)를 제공하도록 형성되며, 토출구(124)에서 제공되는 슬러리(s)의 궤적이 연마패드(101)의 진행 방향에 대해서 교차하도록 배치된다. 또한, 슬러리 노즐(120)은 연마패드(101)의 전면에 동시에 슬러리(s)를 제공할 수 있도록, 연마패드(101)와 폭 방향 길이에 대응되는 길이로 형성된다.
슬러리 공급부(128)는 슬러리 노즐(120)에 슬러리(s)를 공급하고, 슬러리(s)가 토출구(124)에 방울 형태로 맺히도록 슬러리(s)의 공급 압력과 유량을 조절한다. 또한, 슬러리 공급부(128)는 연마패드(101) 또는 슬러리 노즐(120)이 이동하는 속도에 따라 슬러리(s)의 공급 압력과 유량을 조절하게 된다.
여기서, 슬러리 노즐(120)은 토출구(124)가 연마패드(101) 표면에 대해서 수직으로 구비되거나, 소정 각도로 경사지게 구비될 수 있다. 슬러리 노즐(120)은 그 각도를 조절 가능하게 형성되어서, 슬러리 노즐(120)을 소정 각도로 기울임으로써 토출구(124)와 연마패드(101) 사이의 각도를 조절하여 슬러리(s)가 연마패드(101)에 균일하게 도포되도록 할 수 있다.
또는, 슬러리 노즐(120)은 그 높이를 조절 가능하게 형성되어서, 슬러리 노즐(120)의 높이를 조절함으로써, 즉, 토출구(124)와 연마패드(101) 사이의 간격을 조절하여 슬러리(s)의 도포 두께를 조절하고 연마패드(101)에 균일하게 도포되도록 할 수 있다.
여기서, 슬러리 노즐(120)은 연마패드(101)에 슬러리(s)를 도포하는 것으로 한정되지 않으며, 슬러리(s)를 기판(1) 표면에 직접 도포하는 것도 가능하다. 이 경우에도 상술한 바와 같이 슬러리 노즐(120)은 그 각도를 조절하거나 그 높이를 조절하여서 슬러리(s)가 균일한 양으로 도포될 수 있도록 한다.
실시 예들에 따르면, 슬러리 노즐(120)은 슬릿 형태의 노즐을 이용함으로써, 슬러리(s)를 분사하는 것이 아니라 연마패드(101) 표면에 일정 두께로 도포하여 슬러리(s)의 양을 균일하게 제공할 수 있다. 또한, 슬러리 노즐(120)은 슬러리 노즐(120) 또는 연마패드(101)의 이동 속도에 따라 슬러리(s)의 공급 압력과 유량을 조절함으로써 슬러리(s)가 일정하게 제공될 수 있도록 한다. 더불어, 슬러리 노즐(120) 자체의 각도를 조절하거나 슬러리 노즐(120)과 연마패드(101) 사이의 간격을 조절함으로써 슬러리(s)가 일정 두께로 도포될 수 있도록 한다. 그리고 이와 같이 슬러리(s)를 일정하게 도포함으로써, 기판(1)의 연마율이 일정하게 유지되고 연마품질을 향상시킬 수 있다.
슬러리 노즐(120)은 슬러리(s)를 연마패드(101) 표면에 일정 두께로 도포하기 위해서 슬러리(s)의 유동량을 일정하게 유지시키고 최소의 유량으로 유동시키도록 형성된다.
도 3은 도 2의 슬러리 노즐(120)의 단면도이고, 도 4는 도 3의 슬러리 노즐(120)에서 공급 버퍼(122)를 확대 도시한 도면이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 슬러리 노즐(120)은 공급 버퍼(122)가 형성된 상부 바디(121)와 토출구(124)가 형성된 하부 바디(123)를 포함하여 구성된다.
상부 바디(121)와 하부 바디(123)는 서로 다른 재질로 형성된다. 예를 들어, 상부 바디(121)는 에 공급 버퍼(122)가 형성되고, 하부 바디(123)는 금속 재질로 형성된다.
상부 바디(121)와 하부 바디(123)가 결합되는 경계면(127)에는 그 경계면(127)을 밀폐시키기 위한 실링부재(271)가 구비된다. 여기서, 실링 부재(271)의 위치와 형태는 도면에 의해 한정되지 않고, 상부 바디(121)와 하부 바디(123)의 경계면(127)을 밀폐시키는 다양한 형태를 가질 수 있다.
상부 바디(121)는 대략 플레이트나 비교적 두께가 얇은 박스 형상을 갖는다. 예를 들어, 상부 바디(121)는 2장의 플레이트가 결합되어 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 바디(121)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
공급 버퍼(122)는 상부 바디(121)의 내측 일측에 형성된다. 공급 버퍼(122)는 슬러리 공급부(128)에서 공급되는 슬러리를 최소의 유량으로 공급 유로(125)에 유동시키도록 슬러리의 유동량을 조절한다.
공급 버퍼(122)는, 슬러리 공급부(128)에서 슬러리가 공급되는 제1 공급 체적(221)과 공급 유로(125)에 슬러리를 유동시키는 제2 공급 체적(223)을 포함하여 구성된다. 공급 버퍼(122)는, 슬러리 공급부(128)에서 공급된 슬러리가 제1 공급 체적(221)을 채운 후에 오버플로우 되면서 제2 공급 체적(223)으로 유입되고, 다시, 제2 공급 체적(223)을 채운 후에 오버플로우 되면서 공급 유로(125)로 유입된다.
제1 공급 체적(221)은 소정 직경을 갖고, 상부 바디(121)의 폭 방향에 대응되는 길이를 갖는 원통 형상을 갖고, 상측 일부가 개구되어서 제1 개구(222)가 형성된다.
제1 개구(222)는 제1 공급 체적(221)을 채운 슬러리를 오버플로우 시킬 수 있도록 제1 공급 체적(221)의 단면 중심보다 상측에 위치하도록 형성된다. 또한, 제1 개구(222)는 오버플로우되는 슬러리가 공급 유로(125)와 반대쪽으로 슬러리가 유출되도록 그 개구된 방향이 공급 유로(125)에 대해서 대략 반대쪽으로 형성된다.
제2 공급 체적(223)은 제1 공급 체적(221)의 외측에 형성되어서 제1 공급 체적(221)에서 오버플로우되는 슬러리가 유입되도록 형성되고, 일측에서 공급 유로(125)에 연결된다. 예를 들어, 제2 공급 체적(223)은 제1 공급 체적(221)과 동심의 원통 형상을 가질 수 있다.
그리고 제2 공급 체적(223)은 측부에서 공급 유로(125)에 연통되는 제2 개구(224)가 형성된다. 또한, 제2 공급 체적(223)은 유입된 슬러리가 제2 공급 체적(223)을 채운 후에 공급 유로(125)로 오버플로우되면서 유출되도록, 제2 개구(224)가 제2 공급 체적(223)의 단면 중심보다 상측에 위치하도록 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 공급 버퍼(122)는, 슬러리 공급부(128)에서 공급되는 슬러리가 제1 공급 체적(221)을 채운 후에 제1 개구(222)를 통해 오버플로우되면서 제2 공급 체적(223)으로 유입되고, 제2 공급 체적(223)을 채운 후에 제2 개구(224)를 통해 오버플로우되면서 공급 유로(125)로 유출된다. 즉, 제1 공급 체적(221)과 제2 공급 체적(223)을 채운 후 오버플로우되면서 슬러리가 유동되므로, 슬러리 공급부(128)에서 공급 유로(125) 또는 토출구(124)에 바로 슬러리를 공급하는 것에 비해서, 슬러리의 유동량을 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한, 공급 버퍼(122)를 이중으로 형성함으로써, 슬러리의 공급 압력과 유량을 보다 용이하고 안정적으로 조절하여, 슬러리를 균일하게 공급할 수 있도록 한다. 또한, 공급 버퍼(122)는 공급 체적(221, 223)을 순차적으로 채운 후에 오버플로우 되면서 공급 유로(125)에 슬러리를 공급하므로, 슬러리를 최소 유량으로 공급할 수 있다. 또한, 유동 버퍼(126)를 구비함으로써, 슬러리의 유동량과 속도를 일정하게 유지시키는 데 보다 효과적이다
하부 바디(123)는 연마패드(101)에 슬러리를 토출하는 슬릿 형태의 토출구(124)가 형성되고, 토출구(124)로 슬러리를 유동시키는 슬릿 형태의 토출 유로(241)가 형성된다.
토출 유로(241)는 토출구(124)를 지나는 수직선 상에 형성될 수 있다. 그리고 토출 유로(241)는 공급 유로(125)에 대해서 서로 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 토출 유로(241)는 대략 슬러리 노즐(120)의 중심에 위치하게 되고, 공급 유로(125)는 가장자리로 편향된 위치에 형성되므로, 토출 유로(241)와 공급 유로(125) 사이가 일정 간격 이격된다.
토출구(124)의 단부에는 슬러리가 방울 형태로 맺힐 수 있도록 소정의 공간을 형성하는 확장부(242a)가 형성된다. 예를 들어, 토출구(124)는 토출 유로(241)를 따라 하류로 갈수록 외측을 향해 점차 넓어지도록 경사면이 형성되는, 즉, 슬러리가 토출되는 단면적이 넓어지는 확장부(242a)가 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 토출구(124)와 확장부(242a)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
토출구(124)에 슬러리를 공급하는 토출 유로(241)는 비교적 유로 단면적이 작은 슬릿 형태를 갖는다. 예를 들어, 토출 유로(241)는 그 단면 직경(g)이 0.1mm 이하로 형성된다.
한편, 하부 바디(123)는 슬러리의 유동을 지연시키고 일정하게 하기 위한 유동 버퍼(126)가 형성된다. 유동 버퍼(126)는 공급 유로(125)와 토출 유로(241) 사이에 형성된다. 또한, 유동 버퍼(126)는 상부 바디(121)와 하부 바디(123)의 경계면(127) 근처에 형성된다. 유동 버퍼(126)는 상부 바디(121)와 하부 바디(123)의 경계면(127) 근처에 형성되어서 공급 유로(125)의 하류와 토출 유로(241)의 상류를 수평으로 연결시키는 역할을 한다.
유동 버퍼(126)는 슬러리의 유동을 지연시키고 일정 유량으로 유동시키기 위해서 슬러리를 곡선형으로 유동시키도록 형성된다.
상세하게는, 유동 버퍼(126)는 공급 유로(125)의 하류에 연결되어서 슬러리가 유입되는 제1 유동 지연부(261)와, 토출 유로(241)의 상류에 연결되는 제2 유동 지연부(262)를 포함하여 구성된다.
제1 유동 지연부(261)와 제2 유동 지연부(262)는 서로 다른 체적을 갖도록 형성된다. 예를 들어, 제2 유동 지연부(262)가 제1 유동 지연부(261)보다 큰 체적을 갖도록 형성된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 유동 지연부(261)의 체적이 제2 유동 지연부(262)의 체적보다 크게 형성하는 것도 가능하다. 또는 제1 유동 지연부(261)와 제2 유동 지연부(262)의 체적을 서로 동일하게 형성하는 것도 가능하다.
제2 유동 지연부(262)는 제1 유동 지연부(261)에서 오버플로우 되는 슬러리가 유입되도록 제1 유동 지연부(261)와 연결되고, 토출 유로(241)로 슬러리를 유출시키도록 소정의 개구(263)가 형성된다.
개구(263)는 제2 유동 지연부(262)로 유입되는 슬러리가 제2 유동 지연부(262)를 채운 후에 오버플로우 되면서 토출 유로(241)로 유입되도록, 토출 유로(241)와 연결되게 형성된다.
여기서, 본 실시 예에서는 2개의 유동 지연부(261, 262)형성하는 것으로 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 유동 지연부(261, 262)의 수는 하나만 형성되거나, 3개 이상 복수개가 형성되는 것도 가능하다.
본 실시 예들에 따르면 유동 버퍼(126)를 형성함으로써, 토출 유로(241)로 공급되는 슬러리의 유량을 보다 용이하고 안정적으로 조절할 수 있다. 유동 버퍼(126) 역시 복수의 유동 지연부(261, 262)를 순차적으로 하나씩 채운 후에 오버플로우 되면서 토출 유로(241)로 슬러리가 유동되도록 함으로써 최소 유량으로 슬러리를 공급할 수 있고, 슬러리의 유동량과 속도를 일정하게 유지시키는 데 보다 효과적이다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 기판
10: 기판 연마 장치
11: 기판 보관부
12: 로딩/언로딩 모듈
13: 트랜스퍼 모듈
14: 기판 이송 로봇
15: 프로세스 모듈
100: 연마 모듈
101: 연마패드
110: 기판 캐리어
120: 슬러리 노즐
121: 상부 바디
122: 공급 버퍼
221: 제1 공급 체적
222: 제1 개구
223: 제2 공급 체적
224: 제2 개구
123: 하부 바디
124: 토출구
241: 토출 유로
242: 확장부
125: 공급 유로
126: 유동 버퍼
261: 제1 유동 지연부
262: 제2 유동 지연부
263: 개구
127: 경계면
271: 실링부재
128: 슬러리 공급부

Claims (23)

  1. 기판을 연마하기 위한 슬러리를 공급하는 공급 버퍼가 형성된 상부 바디;
    상기 슬러리를 제공하는 슬릿 형태의 토출 유로와 토출구가 형성된 하부 바디; 및
    상기 공급 버퍼에서 상기 토출구로 상기 슬러리를 유동시키는 공급 유로;
    를 포함하고,
    상기 공급 버퍼는,
    슬러리 공급부에 연결되고, 제1 개구가 형성된 제1 공급 체적; 및
    상기 제1 공급 체적을 수용하도록 형성되고, 상기 공급 유로와 연결되는 제2 개구가 형성된 제2 공급 체적;
    을 포함하고,
    상기 슬러리는 상기 제1 공급 체적을 채운 후 상기 제1 개구를 통해 오버플로우되어서 상기 제2 공급 체적으로 유입되고, 상기 제2 공급 체적을 채운 후 상기 제2 개구를 통해 오버플로우되어서 상기 공급 유로로 유입되는 기판 연마 장치의 슬러리 노즐.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급 체적은, 상기 상부 바디의 길이 방향을 따르는 길이를 갖는 원통 형상을 갖고,
    상기 제1 개구는 상기 제1 공급 체적의 단면 중심보다 상측에 위치하도록 형성된 슬러리 노즐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공급 체적은 상기 제1 공급 체적과 동심의 원통형을 갖는 슬러리 노즐.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제5항에 있어서,
    상기 제2 개구는 상기 제2 공급 체적의 단면 중심보다 상측에 위치하도록 형성된 슬러리 노즐.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구와 상기 제2 개구는 오버플로우되는 슬러리가 서로 반대 방향으로 유동하도록 그 개구된 방향이 서로 반대쪽으로 형성되는 슬러리 노즐.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하부 바디에는 상기 공급 유로와 상기 토출 유로 사이에 형성되어서, 상기 슬러리의 유동을 지연시키는 유동 버퍼가 더 형성되는 슬러리 노즐.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8항에 있어서,
    상기 공급 유로는 상기 토출 유로와 평행하게 형성되되, 상기 토출 유로를 지나는 선에 대해 이격된 위치에 형성되는 슬러리 노즐.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 유동 버퍼는 상기 상부 바디와 상기 하부 바디가 결합되는 경계 부분에 형성되어서 상기 공급 유로와 상기 토출 유로를 연결시키되, 상기 슬러리의 유동을 일정하게 유지시키도록 형성된 슬러리 노즐.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 유동 버퍼는,
    상기 공급 유로와 연결되어서 상기 슬러리가 유입되는 제1 유동 지연부;
    일단이 상기 제1 유동 지연부와 연결되고 타단이 상기 토출 유로와 연결되어서, 상기 제1 유동지연부에서 오버플로우되는 슬러리가 유입되고, 상기 슬러리를 상기 토출 유로로 오버플로우시켜서 유출시키는 제2 유동 지연부;
    를 포함하는 슬러리 노즐.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11항에 있어서,
    상기 제1 유동 지연부와 상기 제2 유동 지연부는 서로 다른 체적을 갖도록 형성되는 슬러리 노즐.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 상부 바디와 상기 하부 바디는 서로 다른 재질로 형성되는 슬러리 노즐.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 상부 바디는 수지 재질로 형성되고, 상기 하부 바디는 금속 재질로 형성되는 슬러리 노즐.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 상부 바디와 상기 하부 바디가 결합되는 경계에는 실링부재가 더 구비되는 슬러리 노즐.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 토출구의 단부에는 상기 슬러리가 방울 형태로 맺히도록 공간이 형성되는 슬러리 노즐.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제17항에 있어서,
    상기 토출구는 외측을 향해 점차 넓어지도록 확장부가 형성되는 슬러리 노즐.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제17항에 있어서,
    상기 공급 버퍼에 슬러리를 공급하는 상기 슬러리 공급부를 더 포함하고,
    상기 슬러리 공급부는, 상기 슬러리가 상기 토출구에 방울 형태로 맺히도록 상기 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절하는 슬러리 노즐.
  20. 기판을 이송하는 기판 캐리어;
    상기 기판의 피연마면에 접촉되어 상기 기판을 연마하는 연마패드를 구비하는 연마헤드; 및
    상기 기판을 연마하기 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부에 연결되는 공급 버퍼를 포함하고, 상기 연마패드 또는 상기 기판에 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐;
    을 포함하고,
    상기 슬러리 노즐은,
    상기 공급 버퍼가 형성된 상부 바디;
    슬릿 형태의 토출 유로와 토출구가 형성된 하부 바디; 및
    상기 공급 버퍼에서 상기 토출구로 상기 슬러리를 유동시키는 공급 유로;
    를 포함하고,
    상기 공급 버퍼는, 상기 슬러리 공급부에 연결되고 제1 개구가 형성된 제1 공급 체적과, 상기 제1 공급 체적을 수용하도록 형성되고 상기 공급 유로와 연결되는 제2 개구가 형성된 제2 공급 체적을 포함하여 구성되고,
    상기 슬러리는, 상기 제1 공급 체적을 채운 후 상기 제1 개구를 통해 오버플로우되어서 상기 제2 공급 체적으로 유입되고, 상기 제2 공급 체적을 채운 후 상기 제2 개구를 통해 오버플로우되어서 상기 공급 유로로 유입되는 기판 연마 장치.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    상기 슬러리 노즐은, 상기 연마패드 또는 상기 기판에 대한 각도를 조절 변경 가능하게 구비되고,
    상기 연마패드 또는 상기 기판의 이동 속도에 따라 상기 슬러리 노즐의 각도를 조절하는 기판 연마 장치.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 슬러리 노즐은, 상기 연마패드 또는 상기 기판 표면과의 간격을 조절 가능하게 구비되고,
    상기 연마패드 또는 상기 기판의 이동 속도에 따라 상기 슬러리 노즐과 상기 연마패드 또는 상기 기판 사이의 간격이 조절되는 기판 연마 장치.
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