KR102426225B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 캐리어 헤드와, 캐리어 헤드에 장착되며 기판을 가압하기 위한 유체를 공급하는 로터리 유니언(rotary union)과, 로터리 유니언에 장착되며 캐리어 헤드의 내부로 유입되는 처리액을 감지하는 감지부를 포함하는 것에 의하여, 캐리어 헤드의 손상을 감지하고, 공정 안정성 및 신뢰성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 멤브레인의 손상을 감지하고, 공정 신뢰성을 높일 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
화학기계적 연마(CMP) 장치는 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.
이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다.
캐리어 헤드는 본체와, 본체와 함께 회전하는 베이스와, 베이스를 둘러싸는 링 형태로 상하 이동 가능하게 장착되어 베이스와 함께 회전하는 리테이너링과, 베이스에 고정되어 베이스와의 사이 공간에 압력 챔버를 형성하는 탄성 재질의 멤브레인과, 공압 공급로를 통해 압력 챔버로 공기를 넣거나 빼면서 압력을 조절하는 압력제어부로 구성된다.
탄성 재질의 멤브레인은 웨이퍼를 가압하는 평탄한 바닥판의 가장자리 끝단에 측면이 절곡 형성된다. 멤브레인의 중앙부 끝단은 베이스에 고정되어 웨이퍼를 직접 흡입하는 흡입공이 형성된다. 멤브레인의 중앙부에 흡입공이 형성되지 않고 웨이퍼를 가압하는 면으로 형성될 수도 있다. 멤브레인의 중심으로부터 측면의 사이에는 베이스에 고정되는 링 형태의 격벽이 다수 형성되어, 격벽을 기준으로 다수의 압력 챔버가 동심원 형태로 배열된다.
이에 따라, 화학 기계적 연마 공정 중에 압력 제어부로부터 인가되는 공압에 의하여 압력 챔버가 팽창하면서, 멤브레인 바닥판을 통해 웨이퍼의 판면을 가압한다.
이와 동시에, 본체 및 베이스와 함께 회전하는 리테이너 링의 저면도 연마 패드를 가압하면서 회전함으로써, 리테이너 링에 의하여 둘러싸인 웨이퍼가 캐리어 헤드의 바깥으로 이탈하는 것을 방지한다.
한편, 캐리어 헤드에 의한 기판 처리 공정이 행해지는 동안에 멤브레인에 손상(예를 들어, 찍힘 또는 찢어짐)이 발생하면, 멤브레인의 손상 부위를 통해서 기판 처리 공정에 사용되는 처리액(슬러리 또는 세정액)이 멤브레인의 내부(압력 챔버) 및 캐리어 헤드의 내부로 유입되어 공정 오류를 유발시키는 문제점이 있다.
또한, 멤브레인의 내부에 처리액이 유입된 상태에서는 압력 챔버의 압력을 정확히 제어하기 어렵기 때문에, 웨이퍼에 정확한 가압력을 인가하기 어려울 뿐만 아니라, 웨이퍼의 연마량을 정확하게 제어하기 어렵고, 웨이퍼의 연마 균일도가 저하되는 문제점이 있다.
이를 위해, 최근에는 멤브레인의 손상 여부를 정확히 감지하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 공정 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판을 가압하는 멤브레인의 손상 여부를 신속하고 정확하게 감지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 처리액이 멤브레인의 내부로 유입됨에 압력 변화를 교정할 수 있으며, 연마 공정 중에 연마 압력을 균일하게 유지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 멤브레인의 내부로 유입되는 처리액의 유입량에 따라 연마 공정 진행 여부를 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공정 효율을 향상시킬 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 연마 품질을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 캐리어 헤드의 내부로 처리액이 유입되는 것을 감지하는 것에 의하여, 멤브레인의 손상 여부를 신속하고 정확하게 감지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 공정 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기판을 가압하는 멤브레인의 손상 여부를 신속하고 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 멤브레인의 손상 여부를 감지하는 감지수단의 장착 구조를 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 처리액이 멤브레인의 내부로 유입되더라도, 압력 변화를 교정할 수 있으며, 연마 공정 중에 연마 압력을 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 처리액이 멤브레인의 내부로 유입되더라도, 연마 공정을 곧바로 중단하지 않고, 연마 공정이 정상적으로 종료될 때까지 압력 챔버의 인가되는 압력을 교정하여 할 수 있으므로, 연마 중단에 의한 기판의 폐기를 최소화하고, 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 멤브레인의 내부로 유입되는 처리액의 유입량에 따라 연마 공정 진행 여부를 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 공정 효율을 향상시킬 수 있으며 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 캐리어 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 'A'부분의 확대도,
도 4는 도 2의 캐리어 유닛의 캐리어 헤드를 도시한 단면도,
도 5는 도 4의 'B'부분의 확대도,
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리 공정을 설명하기 위한 블록도이다.
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 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 캐리어 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 'A'부분의 확대도이다. 또한, 도 4는 도 2의 캐리어 유닛의 캐리어 헤드를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 'B'부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 캐리어 헤드(100)와, 캐리어 헤드(100)에 장착되며 기판(W)을 가압하기 위한 유체를 공급하는 로터리 유니언(200)(rotary union)과, 로터리 유니언(200)에 장착되며 캐리어 헤드(100)의 내부로 유입되는 처리액(15)을 감지하는 감지부(300)를 포함한다.
참고로, 회전 가능한 연마정반(10)의 상면에는 연마패드(12)가 배치되며, 연마패드(12)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어 헤드(100)가 기판(W)을 연마패드(12)의 상면에 가압함으로써, 기판(W)에 대한 화학 기계적 연마 공정이 수행된다.
아울러, 본 발명에서 기판(W)이라 함은 연마패드(12) 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(W)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(W)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.
캐리어 헤드(100)는 로딩부(미도시)로부터 기판(W)을 탑재한 상태로 기판(W)을 연마패드(12)에 가압하면서 화학 기계적 연마 공정을 행하도록 마련된다.
보다 구체적으로, 캐리어 헤드(100)는, 내부에 소정 공간을 갖도록 형성되어 연마 공정이 행해지는 이동 경로를 따라 배치된 가이드레일(G)을 따라 이동 가능하게 마련되는 케이싱(210)에 회전 가능하게 장착된다.
케이싱(210)은 내부에 소정 공간을 갖도록 형성되며, 연마 공정이 행해지는 이동 경로를 따라 배치된 가이드레일(G)을 따라 이동 가능하게 마련된다.
케이싱(210)의 양측면에는 가이드레일(G)을 타고 요동없이 이동할 수 있도록 상부 가이드롤러(212)와 하부 가이드롤러(212)가 회전 가능하게 장착된다. 참고로, 케이싱(210)의 이동 경로(가이드레일의 배치 구조)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 케이싱(210)의 구조 및 형상에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
케이싱(210)의 상부에는 N극 영구자석(미도시)과 S극 영구자석(미도시)이 교대로 배열되며, 내부에는 구동 모터나 공압 공급 장치가 구비되지 않는 무동력 상태로 구성된다. 이에 따라, 연마정반(10)의 상측에 형성된 프레임(미도시)에 설치된 코일(260)에 인가되는 전원의 전류 방향을 제어하는 것에 의하여, 리니어 모터의 원리로 가이드레일(G)을 따라 이동한다.
그리고, 케이싱(210)이 연마정반(10)의 상측에 위치하면, 도킹 유닛(미도시)이 캐리어 유닛(200)에 결합하여, 기판(W)을 회전 구동시키는 회전 구동력과 기판(W)을 하방으로 가압하기 위한 공압이 공급된다. 이를 위하여, 케이싱(210)의 측면에는, 회전 구동력을 전달받기 위하여 내주면에 N극과 S극의 영구 자석이 교대로 배열되는 자기 커플러(미도시)가 형성되고, 도킹 유닛의 구동축의 외주면에도 원주 방향을 따라 N극과 S극의 영구 자석이 교대로 배열되어, 도킹 유닛의 구동축이 자기 커플러에 접근하여 삽입된 상태로 회전하면, 자기 커플러에 회전 구동력이 전달되어 회전 구동된다. 따라서, 자기 커플러와 연동하여 회전하는 회전축(미도시)이 함께 회전하며, 회전축의 회전 구동력은 기어 등의 동력 전달 수단에 의하여 수직축(미도시)을 회전 구동시키면서 캐리어 헤드(100)에 전달되어, 연마 공정 중에 기판(W)을 회전 구동시킨다.
또한, 케이싱(210)의 외측면에는 공압 파이프가 결합되는 공압 공급구(미도시)가 형성되어, 도킹 유닛이 캐리어 유닛(200)으로 근접하여 도킹하면, 도킹 유닛의 공압 파이프(미도시)의 결합부가 공압 공급구에 끼워지면서, 공압 공급구로부터 연장되는 공압 공급로를 통해 회전하는 캐리어 헤드(100)로 전달된다.
이때, 캐리어 헤드(100)는 연마 공정 중에 회전 구동되므로, 공압 공급로 상에는 로터리 유니언(200)이 설치되어, 회전 구동하는 캐리어 헤드(100)에 유체(예를 들어, 공압)을 원활히 공급할 수 있게 된다.
캐리어 헤드(100)는 기판(W)을 가압 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 캐리어 헤드(100)는, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 캐리어 헤드 본체(120)와, 캐리어 헤드 본체(120)의 저면에 장착되어 기판(W)을 연마 패드에 가압하는 멤브레인(130)을 포함한다.
보다 구체적으로, 멤브레인(130)는, 복수개의 가압판부(미도시)로 이루어진 바닥판(141)과, 복수개의 가압판부를 구획하도록 바닥판(141)의 상면에 연장 형성되어 복수개의 압력 챔버(C1~C5)를 형성하는 격벽(143)을 포함하며, 탄성 가요성 소재(예를 들어, 폴리우레탄)로 형성된다.
복수개의 압력 챔버(C1~C5)에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 각 압력 챔버(C1~C5)의 압력은 압력제어부(150)에 의한 제어에 의해 개별적으로 조절될 수 있으며, 각 압력 챔버(C1~C5)의 압력을 조절하여 각 가압판부가 기판을 가압하는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다.
바닥판(141)을 형성하는 가압판부의 갯수 및 사이즈는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이하에서는 바닥판(141)이 5개의 가압판부로 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 4개 이상 또는 6개 이상의 가압판부를 포함하여 바닥판을 구성하는 것도 가능하다.
격벽(143)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 형태로 가압판부를 구획하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 격벽(143)은 링 형태로 형성되어 기판(W)의 반경 방향을 따라 복수개의 가압판부를 구획하며, 복수개의 가압판부는 링 형태로 형성된다. 경우에 따라서는 복수개의 가압판부가 격자 형태 또는 여타 다른 형태로 구획되도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 멤브레인(130)의 둘레에는 리테이너 링(130)이 구비될 수 있으며, 화학 기계적 연마 공정 중에는 리테이너 링(130)에 의해 기판(W)의 이탈이 방지될 수 있다.
아울러, 연마 공정(예를 들어, 연마패드의 상면)이 이루어지는 위치에서는 캐리어 홀더(250)에 의해 케이싱(210)의 배치 상태가 고정된다.
즉, 캐리어 홀더(250)는 캐리어 유닛(200)이 정해진 연마 위치에 배치되면, 캐리어 유닛(200)이 연마 위치에 배치된 상태가 정지되도록 케이싱(210)을 고정시키기 위해 마련된다.
캐리어 홀더(250)는 연마 위치에서 케이싱(210)을 고정 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 캐리어 홀더(250)는 캐리어 유닛(200)의 연마정반(10)의 상측의 미리 정해진 연마 위치에 도달하면, 캐리어 유닛(200)이 이동하는 방향에 서로 수직한 방향으로 이동하여, 캐리어 유닛(200)의 케이싱(210)의 형성된 홈(미도시)에 고정 돌기(미도시)가 삽입됨으로써, 케이싱(210)이 배치된 위치가 고정된다. 이와 동시에, 케이싱(210)의 상면에 형성된 돌기(미도시)가 캐리어 홀더(250)의 수용부(미도시)에 수용되도록 함으로써, 캐리어 유닛(200)이 기판(W)의 연마 위치에 배치된 상태가 보다 견고하게 고정된다.
감지부(300)는 로터리 유니언(200)에 장착되어 캐리어 헤드(100)의 내부로 유입되는 처리액(15)을 감지한다.
참고로, 본 발명에서 처리액(15)이라 함은, 기판의 처리 공정에서 사용되는 슬러리 및 세정액 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 처리액(15)의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 감지부(300)는 멤브레인(130)의 손상 부위(DM)를 통해 로터리 유니언(200)으로 유입되는 처리액(15)을 감지한다.
이는, 멤브레인(130)에 손상 여부를 신속하고 정확하게 감지하고, 연마 안정성을 높이기 위함이다.
캐리어 헤드(100)에 의한 기판 처리 공정(캐리어 헤드로부터 기판이 분리된 상태에서 캐리어 헤드의 습식 상태를 유지하기 위하여 캐리어 헤드의 저면에 처리액을 분사하는 공정)이 행해지는 동안에 멤브레인(130)에 손상(예를 들어, 찍힘 또는 찢어짐)이 발생하면, 멤브레인(130)의 손상 부위(DM)를 통해서 기판 처리 공정에 사용되는 처리액(15)이 멤브레인(130)의 내부(압력 챔버) 및 캐리어 헤드(100)의 내부로 유입되어 공정 오류를 유발시키는 문제점이 있다. 더욱이, 멤브레인(130)의 내부에 처리액(15)이 유입된 상태에서는 압력 챔버의 압력을 정확히 제어하기 어렵기 때문에, 웨이퍼에 정확한 가압력을 인가하기 어려울 뿐만 아니라, 웨이퍼의 연마량을 정확하게 제어하기 어렵고, 웨이퍼의 연마 균일도가 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 로터리 유니언(200)에 감지부(300)를 장착하고, 로터리 유니언(200)으로 유입되는 처리액(15)을 감지하는 것에 의하여, 멤브레인(130)의 손상 여부를 신속하고 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 멤브레인(130)의 내부의 압력 챔버에 압력 센서를 장착하고, 멤브레인(130)의 내부에 처리액(15)이 유입됨에 따른 압력 챔버의 압력 변화를 측정하여 멤브레인(130)의 손상 여부를 감지하는 것도 가능하다. 하지만, 멤브레인(130)의 손상 정도가 작은 상태에서는 멤브레인(130)의 내부로 유입되는 처리액(15)의 양이 작고, 처리액(15)의 유입에 따른 압력 변화가 미미하여 멤브레인(130)의 손상 여부를 초기에 감지하기 어려운 문제점이 있다. 반면, 본 발명에서는 로터리 유니언(200)에 감지부(300)를 장착하고 로터리 유니언(200)으로 유입되는 처리액(15)을 직접 감지하는 것에 의하여, 멤브레인(130)의 손상 여부를 초기에 신속하고 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 멤브레인(130)의 내부에는 압력 센서 및 압력 센서와의 전기적 연결을 위한 연결라인을 설치하기가 어렵지만, 본 발명은 로터리 유니언(200)에 감지부(300)를 장착하는 것에 의하여, 감지부(300)의 장착 구조를 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
감지부(300)로서는 로터리 유니언(200)으로 유입되는 처리액(15)을 직접 감지할 수 있는 다양한 센싱 수단이 사용될 수 있다. 바람직하게, 감지부(300)로서는 처리액(15)을 직접 감지하는 리크 센서(leak sensor)가 사용된다. 일 예로, 감지부(300)는 처리액(15)의 저항을 이용하여 처리액(15)을 감지하도록 구성된다.
보다 구체적으로, 로터리 유니언(200)은 멤브레인(130)의 내부에 형성되는 복수개의 압력 챔버에 개별적으로 유체를 공급하는 복수개의 유체공급라인(201)을 포함하고, 감지부(300)는 복수개의 유체공급라인(201)에 개별적으로 장착되어, 각 유체공급라인(201)으로 유입되는 처리액(15)을 개별적으로 감지한다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 감지부(300)에서 처리액(15)이 감지되면 압력 챔버에 인가되는 압력을 교정하는 교정부(500)를 포함할 수 있다.
즉, 일반적으로 연마 영역에서는 복수개의 캐리어 헤드(100)에 의하여 복수개의 기판에 대한 화학 기계적 연마 공정이 동시에 행해지는데, 연마가 행해지고 있는 도중에 특정 캐리어 헤드(100)의 멤브레인(130)이 손상되어 연마가 비정상적으로 중단(정해진 연마량만큼 연마되지 않은 상태에서 기판의 연마가 중단)되면, 손상이 발생된 캐리어 헤드(100)에 의해 연마되는 기판뿐만 아니라, 정상적인 다른 캐리어 헤드(멤브레인의 손상이 발생되지 않은 캐리어 헤드)에 의해 연마되는 다른 기판까지 함께 폐기되어야 하는 문제점이 있으며, 이에 따라 비용이 상승되고 수율이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 감지부(300)에서 처리액(15)이 감지되면 압력 챔버에 인가되는 압력을 교정하는 것에 의하여, 감지부(300)에서 처리액(15)이 감지되더라도, 다시 말해서, 멤브레인(130)의 손상이 발생된 것이 감지되더라도, 연마 공정을 곧바로 중단하지 않고, 연마 공정이 정상적으로 종료될 때까지 압력 챔버의 인가되는 압력을 교정하여 할 수 있으므로, 연마 중단에 의한 기판의 폐기를 최소화하고, 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 교정부(500)는 압력 챔버에 처리액(15)이 유입됨에 따른 압력 챔버의 압력 변화에 대응하여 압력 챔버에 인가되는 압력을 교정한다. 더욱 바람직하게, 교정부(500)는 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 중에 압력 챔버의 압력을 설정된 압력으로 일정하게 유지시킨다.
보다 구체적으로, 압력 챔버에 처리액(15)이 유입됨에 따라 압력 챔버의 압력이 낮아지면, 교정부(500)는 설정 압력보다 높은 교정 압력이 압력 챔버에 인가되도록 하여, 압력 챔버의 압력이 연마 공정이 행해지는 동안 균일하게 유지될 수 있게 한다.
여기서, 설정 압력이라 함은, 최초 정해진 연마 프로세스에 따라 미리 설정된 압력으로 정의되고, 교정 압력이라 함은 설정 압력과 다르게 교정부(500)에 의해 교정된 압력으로 정의된다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 압력 챔버에 인가되는 설정 압력과 교정부(500)에 의한 교정 압력의 차이가 미리 설정된 설정범위를 벗어나면 기판에 대한 연마를 중지시키는 제어부(600)를 포함한다.
즉, 압력 챔버에 처리액(15)이 유입됨에 따라 압력 챔버의 압력이 낮아지면, 교정부(500)에 의해 설정 압력보다 높은 교정 압력이 압력 챔버에 인가되도록 하되, 교정 압력과 미리 설정된 설정 압력의 차이가 설정범위를 벗어나면, 제어부(600)가 연마 공정을 중단시키도록 하는 것에 의하여, 처리액(15)이 유입됨에 따른 장비(예를 들어, EPC)의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 캐리어 헤드(100)의 멤브레인(130)이 손상되어 멤브레인(130)의 내부에 처리액(15)이 유입되더라도, 멤브레인(130)의 내부로 유입된 처리액(15)의 유입량이 일정 범위 미만인 경우에는 교정부(500)에 의한 압력 교정을 통해 압력 챔버의 압력이 교정되도록 하고, 멤브레인(130)의 내부로 유입된 처리액(15)이 다른 장비까지 손상시킬 정도의 양만큼 유입되면 연마 공정이 중단되도록 하는 것에 의하여, 장비의 손상을 방지하고, 안정성 및 신뢰성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 압력 챔버에 인가되는 설정 압력과 교정부(500)에 의한 교정 압력의 차이가 미리 설정된 설정범위를 벗어나면 경보신호를 발생시키는 경보발생부를 포함한다.
여기서, 경보신호라 함은 통상의 음향수단에 의한 청각적 경보신호, 및 통상의 경고등에 의한 시각적 경보신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이외에도 작업자에게 멤브레인(130)의 손상이 과도하게 발생된 상황을 인지시킬 수 있는 여타 다른 다양한 경보신호가 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 감지부(300)는, 처리액(15)의 제1유입량을 감지하는 제1리크센서(미도시)와, 제1유입량보다 많은 처리액(15)의 제2유입량을 감지하는 제2리크센서(미도시)를 포함할 수 있으며, 제어부(600)는 제2리크센서에서 처리액(15)의 제2유입량이 감지되면, 기판(W)에 대한 연마를 중지시키도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 제2리크센서에서 처리액(15)의 제2유입량을 감지되면, 제어부(600)가 연마 공정을 중단시키도록 하는 것에 의하여, 처리액(15)이 유입됨에 따른 장비의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는, 제1리크센서와 제2리크센서가 처리액의 유입 거리(멤브레인의 내부로 유입된 거리)를 측정하는 것도 가능하다. 다르게는 3개 이상의 리크센서를 이용하는 것도 가능하며, 리크센서의 개수에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판 처리 공정을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은, 캐리어 헤드(100)의 내부로 유입되는 처리액(15)을 감지하는 감지 단계(S10)와, 캐리어 헤드(100)의 압력 챔버(C1~C5)에 인가되는 압력을 교정하는 교정 단계(S20)를 포함한다.
단계 1:
먼저, 캐리어 헤드(100)의 내부로 유입되는 처리액(15)을 감지한다.(S10)
감지 단계(S10)에서 캐리어 헤드(100)의 내부로 유입되는 처리액(15)을 감지한다 함은, 캐리어 헤드(100)의 멤브레인(130)의 손상 부위를 통해 멤브레인(130)의 내부로 유입되는 처리액(15)을 감지하는 것으로 정의된다.
바림직하게, 감지 단계(S10)에서는 로터리 유니언(200)에 장착되는 감지부(300)를 이용하여 처리액(15)을 직접 감지하도록 구성된다. 일 예로, 로터리 유니언(200)은 멤브레인(130)의 내부에 형성되는 복수개의 압력 챔버(C1~C5)에 개별적으로 유체를 공급하는 복수개의 유체공급라인(201)을 포함하고, 감지 단계(S10)에서는 복수개의 유체공급라인(201)에 개별적으로 장착되는 감지부(300)를 이용하여, 각 유체공급라인(201)으로 유입되는 처리액(15)을 개별적으로 감지한다.
단계 2:
다음, 감지 단계(S10)에서 처리액(15)이 감지되면 멤브레인(130)의 내부에 형성되는 압력 챔버(C1~C5)에 인가되는 압력을 교정한다.(S20)
교정 단계(S20)에서는 감지 단계(S10)에서 처리액(15)이 감지되더라도, 다시 말해서, 멤브레인(130)의 손상이 발생된 것이 감지되더라도, 연마 공정을 곧바로 중단하지 않고, 연마 공정이 정상적으로 종료될 때까지 압력 챔버의 인가되는 압력을 교정하여 할 수 있으므로, 연마 중단에 의한 기판의 폐기를 최소화하고, 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 교정 단계(S20)에서는 압력 챔버(C1~C5)에 처리액(15)이 유입됨에 따른 압력 챔버(C1~C5)의 압력 변화에 대응하여 압력 챔버(C1~C5)에 인가되는 압력을 교정한다. 더욱 바람직하게, 교정 단계(S20)에서는 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 중에 압력 챔버(C1~C5)의 압력을 설정된 압력으로 일정하게 유지시킨다.
보다 구체적으로, 압력 챔버(C1~C5)에 처리액(15)이 유입됨에 따라 압력 챔버(C1~C5)의 압력이 낮아지면, 교정 단계(S20)에서는 설정 압력보다 높은 교정 압력이 압력 챔버(C1~C5)에 인가되도록 하여, 압력 챔버(C1~C5)의 압력이 연마 공정이 행해지는 동안 균일하게 유지될 수 있게 한다.
단계 3:
또한, 압력 챔버(C1~C5)에 인가되는 설정 압력과 교정부(500)에 의한 교정 압력의 차이와 미리 설정된 설정범위를 비교하는 압력 비교 단계(S30)를 포함할 수 있다.
압력 비교 단계(S30)에서는 압력 챔버(C1~C5)에 인가되는 설정 압력과 교정부(500)에 의한 교정 압력의 차이가 미리 설정된 설정범위를 벗어나는지를 비교한다.
일 예로, 압력 챔버(C1~C5)에 인가되는 설정 압력과 교정부(500)에 의한 교정 압력의 차이가 미리 설정된 설정범위를 벗어난 것으로 판명되면, 기판에 대한 연마 공정이 곧바로 중단(S50)된다. 다른 일 예로, 압력 챔버(C1~C5)에 인가되는 설정 압력과 교정부(500)에 의한 교정 압력의 차이가 미리 설정된 설정범위를 벗어난 것으로 판명되면, 기판에 대한 연마 공정이 계속 진행(S50')(압력 챔버에 인가되는 압력이 교정되는 상태로 진행)된다.
또한, 압력 챔버(C1~C5)에 인가되는 설정 압력과 교정부(500)에 의한 교정 압력의 차이가 미리 설정된 설정범위를 벗어나면 경보신호를 발생시키는 경보 발생 단계(S40)를 포함할 수 있다.
경보 발생 단계(S40)에서는, 멤브레인(130)의 손상이 과도하게 발생된 것으로 감지되면, 경보신호를 발생시킴으로써 작업자에게 멤브레인(130)의 손상이 과도하게 발생된 상황을 신속하게 인지시킬 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.
10 : 연마정반 12 : 연마패드
100 : 캐리어 헤드 120 : 캐리어 헤드 본체
130 : 멤브레인 200 : 로터리 유니언
201 : 유체공급라인 300 : 감지부
500 : 교정부 600 : 제어부

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기판 처리 장치로서,
    캐리어 헤드 본체와, 상기 캐리어 헤드 본체의 저면에 장착되어 복수개의 압력 챔버를 형성하고 상기 기판이 접촉되는 멤브레인을 구비한 캐리어 헤드와;
    상기 멤브레인으로 형성되는 복수개의 압력 챔버에 유체를 개별적으로 공급하는 복수개의 유체공급라인을 구비하고, 상기 캐리어 헤드와 연결에 장착되며, 기판을 가압하기 위한 유체를 공급하는 로터리 유니언(rotary union)과;
    상기 로터리 유니언에 장착되어, 상기 캐리어 헤드의 내부로 유입되는 처리액을 감지하는 감지부와;
    상기 감지부에서 상기 처리액이 감지되면, 상기 압력 챔버에 인가되는 압력을 교정하는 교정부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 교정부는 상기 압력 챔버에 상기 처리액이 유입됨에 따른 상기 압력 챔버의 압력 변화에 대응하여 상기 압력 챔버에 인가되는 압력을 교정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 압력 챔버에 인가되는 설정 압력과 상기 교정부에 의한 교정 압력의 차이가 미리 설정된 설정범위를 벗어나면 상기 기판에 대한 연마를 중지시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 기판 처리 장치로서,
    캐리어 헤드와;
    상기 캐리어 헤드에 장착되며, 기판을 가압하기 위한 유체를 공급하는 로터리 유니언(rotary union)과;
    상기 로터리 유니언에 장착되며, 상기 캐리어 헤드의 내부로 유입되는 처리액을 직접 감지하는 리크 센서를 구비한 감지부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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