KR102629678B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents
기판 처리 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102629678B1 KR102629678B1 KR1020180136476A KR20180136476A KR102629678B1 KR 102629678 B1 KR102629678 B1 KR 102629678B1 KR 1020180136476 A KR1020180136476 A KR 1020180136476A KR 20180136476 A KR20180136476 A KR 20180136476A KR 102629678 B1 KR102629678 B1 KR 102629678B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- conditioning
- unit
- polishing pad
- delete delete
- disk
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims abstract description 317
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 141
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 73
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 43
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 20
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 20
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- UIAFKZKHHVMJGS-UHFFFAOYSA-N 2,4-dihydroxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1O UIAFKZKHHVMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/006—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
- B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
Abstract
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 연마패드에 접촉되는 컨디셔닝 디스크를 포함하며 연마패드의 컨디셔닝 공정을 행하는 컨디셔닝 유닛과, 컨디셔닝 유닛의 자세를 감지하는 자세감지부를 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 컨디셔닝 유닛의 자세 및 진동 변화를 감지할 수 있으며, 컨디셔닝 유닛의 자세 및 진동 변화에 따라 컨디셔닝 공정 조건을 제어할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기계식 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼 등의 웨이퍼과 연마정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 웨이퍼의 표면을 연마하는 표준 공정으로 알려져 있다.
도 1은 종래의 화학 기계식 연마 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 화학 기계식 연마 장치의 컨디셔너를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 화학 기계식 연마 장치(1)는, 상면에 연마패드(11)가 부착된 연마정반(10)과, 연마하고자 하는 웨이퍼(W)를 장착하여 연마패드(11)의 상면에 접촉하면서 회전하는 연마 헤드(20)와, 연마패드(11)의 표면을 미리 정해진 가압력으로 가압하면서 미세하게 절삭하여 연마패드(11)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 컨디셔닝하는 컨디셔너(300)로 구성된다.
연마정반(10)은 웨이퍼(W)가 연마되는 연마패드(11)가 부착되고, 회전축(12)이 회전 구동됨에 따라 회전 운동한다.
연마 헤드(20)는 연마정반(10)의 연마패드(11)의 상면에 위치하여 웨이퍼(W)를 파지하는 캐리어 헤드(미도시)와, 캐리어 헤드를 회전 구동하면서 일정한 진폭만큼 왕복 운동을 행하는 연마 아암(미도시)으로 구성된다.
컨디셔너(30)는 연마패드(11)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(11)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(11)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 캐리어 헤드(21)에 파지된 웨이퍼(W)에 원활하게 공급하도록 한다.
컨디셔너(30)는 회전축(32)과, 회전축(320)에 대해 상하 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 디스크 홀더(34)와, 디스크 홀더(34)의 저면에 배치되는 컨디셔닝 디스크(36)를 포함하며, 선회 경로를 따라 연마패드(11)에 대해 선회 이동하도록 구성된다.
회전축(320)은 소정 각도 범위로 선회 운동하는 컨디셔너 아암에 장착되는 하우징(33) 상에 회전 가능하게 장착된다.
보다 구체적으로, 회전축(32)은, 구동 모터에 의하여 제자리에서 회전 구동되는 구동축 파트(32a), 구동축 파트(32a)와 맞물려 회전 구동되며 구동축 파트(32a)에 대해 상하 방향으로 상대 이동하는 전달축 파트(32c), 및 구동축 파트(32a)와 전달축 파트(32c)를 중공부에 수용하면서 그 둘레에 배치된 중공형 외주축 파트(32b)를 포함한다.
디스크 홀더(34)는 회전축(32)에 대해 상하 방향을 따라 이동 가능하게 제공되어, 회전축(32)과 함께 회전함과 아울러 회전축(32)에 대해 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 디스크 홀더(34)의 하부에는 연마정반(10) 상에 부착된 연마패드(11)를 개질하기 위한 컨디셔닝 디스크(36)가 결합된다.
회전축(32)과 디스크 홀더(34)의 사이에는 가압챔버(31)가 마련되며, 가압챔버(31)에 연결된 압력조절부(31a)로터 가압챔버(31)에 도달하는 공압을 조절함에 따라, 회전축(32)에 대해 디스크 홀더(34)가 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 회전축(32)에 대한 디스크 홀더(34)의 상하 방향 이동에 대응하여 컨디셔닝 디스크(36)가 연마패드(11)를 가압하는 가압력이 변동될 수 있다.
한편, 컨디셔닝 디스크(36)가 연마패드(11)에 접촉된 상태로 컨디셔닝 공정이 진행되는 동안에 컨디셔너(30)의 자세가 틀어지면(예를 들어, 기울어지면), 연마패드(11)의 컨디셔닝 두께를 정확하게 제어하기 어렵고 컨디셔닝 품질이 저하되기 때문에, 컨디셔닝 공정중에 컨디셔너(30)의 자세 변화를 신속하게 감지할 수 있어야 한다.
그러나, 기존에는 컨디셔너(30)의 자세 변화를 모니터링하기 위한 모니터링 수단이 구비되어 있지 않아, 컨디셔닝 공정 중에 컨디셔너(30)의 자세 변화를 감지하기 어렵고, 컨디셔너(30)의 자세 변화시 연마패드(11)의 컨디셔닝 두께를 정확하게 제어하기 어려운 문제점이 있다.
즉, 컨디셔너(30)의 자세가 틀어짐으로 인해 연마패드(11)를 가압하는 컨디셔너(30)가 기울어지면, 컨디셔닝 디스크(36)가 연마패드(11)를 가압하는 가압력이 컨디셔닝 디스크(36) 전체에 균일하게 형성될 수 없기 때문에, 연마패드(11)를 목적된 두께로 정확하게 컨디셔닝하기 어려울 뿐만 아니라, 연마패드(11)를 두께를 전체적으로 균일하게 유지하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 컨디셔닝 디스크(36)가 연마패드(11)에 접촉된 상태로 컨디셔닝 공정이 진행되는 동안에는 컨디셔닝 디스크(36)의 마모가 발생하고, 컨디셔닝 디스크(36)의 마모가 일정 이상 진행되면 연마패드(11)의 컨디셔닝 두께를 정확하게 제어하기 어렵고 컨디셔닝 품질이 저하되므로, 컨디셔닝 디스크(36)의 사용 시간이 일정 이상 경과하면 컨디셔닝 디스크(36)가 주기적으로 교체되어야 한다.
그러나, 화학 기계적 연마 공정 중에 사용되는 슬러리와 연마 헤드(20)에 의한 가압력은 웨이퍼의 연마층을 형성하는 재질이나 두께에 따라 달라지고, 최근에는 컨디셔너(30)의 가압력과 연마 헤드(20)의 가압력이 화학 기계적 연마 공정 중에 변동되도록 제어하는 시도가 행해짐에 따라, 컨디셔닝 디스크(36)를 예상 수명 시간 동안 사용하더라도, 어떤 컨디셔닝 디스크는 수명에 비하여 더 많이 마모된 상태가 되기도 하고, 다른 컨디셔닝 디스크는 예상 수명시간 동안 사용한 상태에서도 앞으로 더 사용할 수 있는 상태가 되기도 한다.
따라서, 종래에는 컨디셔닝 디스크(36)의 교체 시점을 정확하게 인식하지 못하여, 컨디셔닝 디스크(36)의 사용이 가능한 상태인데도 불구하고 연마공정을 중단한 상태로 컨디셔닝 디스크를 폐기 및 교체함에 따라 공정 효율이 낮아지는 문제점이 있고, 사용할 수 없는(수명보다 더 많이 마모된) 컨디셔닝 디스크로 컨디셔닝 공정을 수행함에 따라 연마패드의 컨디셔닝 품질이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 컨디셔너의 자세 및 진동 변화를 신속하게 감지하고 컨디셔닝 공정 조건을 제어할 수 있도록 하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 연마패드의 컨디셔닝 안정성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 컨디셔너의 자세 및 진동 변화를 신속하게 감지하고 컨디셔닝 공정 조건을 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 컨디셔닝 디스크의 수명 및 마모 상태를 정확하게 감지하고, 컨디셔닝 디스크의 교체 시점을 정확하게 인지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공정 효율을 향상시키고, 연마패드의 컨디셔닝 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 연마패드에 접촉되는 컨디셔닝 디스크를 포함하며 연마패드의 컨디셔닝 공정을 행하는 컨디셔닝 유닛과, 컨디셔닝 유닛의 자세를 감지하는 자세감지부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연마패드의 컨디셔닝 안정성 및 정밀도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 컨디셔너의 자세 및 진동 변화를 신속하게 감지하고 컨디셔닝 공정 조건을 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 컨디셔닝 디스크의 수명 및 마모 상태를 정확하게 감지하고, 컨디셔닝 디스크 및 연마패드의 교체 시점을 적시에 결정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 공정 효율을 향상시키고, 생산성 및 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 일반적인 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 컨디셔너를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 컨디셔닝 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 5의 'A'부위의 확대도,
도 7은 도 5의 'B"부위의 확대도,
도 8은 도 5의 자세감지부가 상부로 이동한 상태를 설명하기 위한 도면,
도 9는 컨디셔닝 유닛의 자세 변환 상태를 설명하기 위한 도면,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨티셔닝 파라미터를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 컨디셔너를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 컨디셔닝 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 5의 'A'부위의 확대도,
도 7은 도 5의 'B"부위의 확대도,
도 8은 도 5의 자세감지부가 상부로 이동한 상태를 설명하기 위한 도면,
도 9는 컨디셔닝 유닛의 자세 변환 상태를 설명하기 위한 도면,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨티셔닝 파라미터를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 12는 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 3 및 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 컨디셔닝 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 5의 'A'부위의 확대도이고, 도 7은 도 5의 'B"부위의 확대도이다. 또한, 도 8은 도 5의 자세감지부가 상부로 이동한 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 컨디셔닝 유닛의 자세 변환 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨티셔닝 파라미터를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 연마패드에 접촉되는 컨디셔닝 디스크(370)를 포함하며 연마패드(110)의 컨디셔닝 공정을 행하는 컨디셔닝 유닛(300)과, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세를 감지하는 자세감지부(330)를 포함한다.
이는, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 신속하게 감지하고 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화에 의한 연마패드의 컨디셔닝 품질 저하를 방지하기 위함이다.
즉, 기존에는 컨디셔닝 유닛의 자세 변화를 모니터링하기 위한 모니터링 수단이 구비되어 있지 않아, 컨디셔닝 공정 중에 컨디셔닝 유닛의 자세 변화를 감지하기 어렵고, 컨디셔닝 유닛의 자세 변화시 연마패드의 컨디셔닝 두께를 정확하게 제어하기 어려운 문제점이 있다. 특히, 컨디셔닝 유닛의 자세가 틀어짐으로 인해 연마패드를 가압하는 컨디셔닝 유닛가 기울어지면, 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력이 컨디셔닝 디스크 전체에 균일하게 형성될 수 없기 때문에, 연마패드를 목적된 두께로 정확하게 컨디셔닝하기 어려울 뿐만 아니라, 연마패드를 두께를 전체적으로 균일하게 유지하기 어려운 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 감지하는 것에 의하여, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 신속하게 감지하고 컨디셔닝 공정 조건을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화에 기초하여, 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터를 조절하는 것에 의하여, 연마패드의 컨디셔닝 품질 및 정확도를 높이를 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 컨디셔닝 디스크가 연마패드에 접촉된 상태로 컨디셔닝 공정이 진행되는 동안에는 컨디셔닝 디스크(및/또는 연마패드)의 마모가 발생하고, 컨디셔닝 디스크의 마모가 일정 이상 진행되면 연마패드의 컨디셔닝 두께를 정확하게 제어하기 어렵고 컨디셔닝 품질이 저하되기 때문에, 컨디셔닝 디스크의 사용 시간이 일정 이상 경과하면 컨디셔닝 디스크가 주기적으로 교체될 수 있어야 한다.
그러나, 기존에는 컨디셔닝 디스크의 교체 시점을 정확하게 인식하지 못하여, 컨디셔닝 디스크의 사용이 가능한 상태인데도 불구하고 연마공정을 중단한 상태로 컨디셔닝 디스크를 폐기 및 교체함에 따라 공정 효율이 낮아지는 문제점이 있고, 사용할 수 없는(수명보다 더 많이 마모된) 컨디셔닝 디스크로 컨디셔닝 공정을 수행함에 따라 연마패드의 컨디셔닝 품질이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 감지하는 것에 의하여, 컨디셔닝 디스크의 수명 및 마모 상태를 정확하게 감지하고, 컨디셔닝 디스크의 교체 시점을 적시에 결정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 컨디셔닝 유닛(300)를 별도의 위치로 이동시키거나 복잡하고 번거로운 별도의 감지 과정을 거치지 않고도, 컨디셔닝 공정이 행해지는 중에 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화 정보만으로 컨디셔닝 디스크(370)의 수명 및 마모 상태를 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이는, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 알면, 컨디셔닝 디스크(370)(또는 연마패드)의 마모 정도 및 잔여 수명을 알 수 있다는 것에 기인한 것이다. 예를 들어, 컨디셔닝 유닛(300)의 편마모 정도는 컨디셔닝 유닛(300)의 자세에 따라 변화하게 되므로, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 알면 컨디셔닝 디스크(370)의 편마모 정도를 알 수 있고, 이에 기초하여 컨디셔닝 디스크(370)의 마모 정도 및 잔여 수명을 알 수 있게 된다.
참고로, 회전 가능한 연마정반(100)의 상면에는 연마패드(110)가 배치되며, 연마패드(110)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어 헤드(200)가 기판(W)을 연마패드(110)의 상면에 가압함으로써, 기판(W)에 대한 화학 기계적 연마 공정이 수행된다.
참고로, 본 발명에서 기판(W)이라 함은 연마패드(110) 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.
컨디셔닝 유닛(300)은 연마패드(110)의 표면을 개질하기 위해 마련된다.
컨디셔닝 유닛(300)은 연마패드(110)의 표면을 개질 가능한 다양한 구조로 형성될수 있으며, 컨디셔닝 유닛(300)의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 예로, 컨디셔닝 유닛(300)은, 연마패드(110)를 개질하는 컨디셔닝 디스크(370)와, 컨디셔닝 디스크(370)에 축방향 가압력을 인가하는 가압부(310)와, 컨디셔닝 디스크(370)의 상부에 결합되며 컨디셔닝 디스크(370)를 회전시키는 회전부(350)를 포함한다.
가압부(310)는 컨디셔닝 디스크(370)에 축방향 가압력을 인가하도록 마련된다.
가압부(310)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 컨디셔닝 디스크(370)에 축방향 가압력을 인가하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 컨디셔닝 디스크(370)의 상부에는 컨디셔닝 디스크(370)를 회전시키는 회전부(350)가 결합되고, 가압부(310)는 회전부(350)의 상부에 구비되어 회전부(350)에 축방향 가압력(하향력)을 선택적으로 인가한다.
가압부(310)로서는 회전부(350)에 가압력을 인가할 수 있는 다양한 가압력 인가 수단이 사용될 수 있으며, 가압부(310)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 가압부(310)는, 압력챔버(313)가 형성된 실린더 몸체(312)와, 압력챔버(313)의 압력 변화에 따라 상하 방향을 따라 이동 가능하게 실린더 몸체(312)에 장착되며 자세감지부(330)와 결합되는 피스톤부재(316)를 포함한다.
보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 압력챔버(313)는, 피스톤부재(316)의 하부에 형성되는 제1챔버(313a)와, 피스톤부재(316)의 상부에 형성되는 제2챔버(313b)를 포함하며, 제1챔버(313a)와 제2챔버(313b) 중 어느 하나 이상의 압력을 제어하는 것에 의하여 피스톤부재(316)를 상하 방향을 따라 이동시킬 수 있다.
바람직하게, 제1압력챔버(313)에는 균일한 범위의 고정압(P1)이 인가되고, 제2압력챔버(313)에는 선택적으로 변화되는 변동압(P2)이 인가된다. 이를 위해, 제1압력챔버(313)에는 균일한 범위의 고정압(P1)을 인가하는 제1압력형성부(314a)가 연결되고, 제2압력챔버(313)에는 선택적으로 변화되는 변동압(P2)을 인가하는 제2압력형성부(314b)가 연결된다.
일 예로, 제1압력챔버(313)에 고정압(P1)이 일정하게 유지되는 상태에서, 고정압(P1)보다 높은 변동압(P2)이 제2압력챔버(313)에 인가되면, 변동압(P2)과 고정압(P1) 간의 압력 차이 만큼 피스톤부재(316)가 하부로 이동하며 회전부(350)를 가압하게 된다.(도 7 참조) 이와 반대로, 제1압력챔버(313)에 고정압(P1)이 일정하게 유지되는 상태에서, 고정압(P1)보다 낮은 변동압(P2)이 제2압력챔버(313)에 인가되면, 변동압(P2)과 고정압(P1) 간의 압력 차이 만큼 피스톤부재(316)가 상부로 이동하게 된다.(도 8 참조)
이와 같이, 제1압력챔버(313)에는 고정압(P1)이 일정하게 유지되고, 제2압력챔버(313)에 인가되는 변동압(P2)의 압력 변화에 따라 피스톤부재(316)가 상하 방향으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 가압부(310)에 의한 가압력을 보다 정확하게 제어하고, 가압부(310)의 가압력 제어 분해능(resolution)을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 압력형성부(예를 들어, 펌프)의 최소 압력 조절 단위보다 작은 단위로 변동압과 고정압의 차이를 형성할 수 있으므로, 피스톤부재(316)의 이동을 보다 정밀하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 제1압력챔버(313)에는 고정압(P1)이 일정하게 유지되고, 제2압력챔버(313)에 인가되는 변동압(P2)의 압력 변화에 따라 피스톤부재(316)가 상하 방향으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 제2압력챔버(313)에 변동압이 인가되지 않은 상태(예를 들어, 변동압이 '0'인 상태)에서 가압부(310)(가압부에 고정된 구성 요소 포함)의 하중에 의한 가압력이 회전부(350)에 작용하는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 가압부(310)의 압력챔버(313)가 복수개의 챔버를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 가압부의 압력챔버가 단일 챔버만으로 구성되는 것도 가능하다.
도 5를 참조하면, 회전부(350)는 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)의 내부에 회전 가능하게 배치되며, 가압부(310)의 하부에 위치하여 가압부(310)에 의해 선택적으로 가압되도록 구성된다.
이때, 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)은 스윙회전축(304a)을 기준으로 하여 소정 각도 범위로 스윙 회전(선회 운동)하는 스윙암(304)에 장착된다.
회전부(350)는 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302) 상에 회전 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 회전부(350)는, 컨디셔닝 디스크(370)에 결합되는 스플라인축(352)과, 스플라인축(352)의 둘레를 감싸도록 결합되며 제1커플러(340)를 지지하는 링 형태의 베어링부재(354)를 포함한다.
여기서, 스플라인축(352)과 컨디셔닝 디스크(370)가 결합된다 함은, 스플라인축(352)과 컨디셔닝 디스크(370)가 일체로 회전 가능하게 결합된 것으로 정의된다.
스플라인축(352)으로서는 통상의 스플라인이 사용될 수 있으며, 스플라인축(352)의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 스플라인축(352)으로서는 볼스플라인이 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 회전부(350)는 구동원(392)에 의해 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)의 내부에서 회전하도록 구성된다.
바람직하게, 회전부(350)를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동원(392)(예를 들어, 모터)은, 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)과 이격되게 스윙암(304)에 장착되며, 구동원(392)의 구동력은 동력전달부(394)에 의해 회전부(350)로 전달된다.
동력전달부(394)는 구동원(392)의 구동력을 회전부(350)로 전달 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 동력전달부(394)는 구동원(392)에 의해 회전하는 제1기어(394a)와, 회전부(350)에 결합되며 제1기어(394a)에 치합되어 회전하는 제2기어(394b)를 포함한다. 이때, 제1기어(394a)와 제2기어(394b)로서는 통상의 베벨 기어가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 피니언기어와 같은 여타 다른 기어를 이용하여 동력전달부를 구성하는 것도 가능하다.
회전부(350)와 구동원(392) 간의 연결 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 회전부(350)는 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)의 내부에 회전 가능하게 결합되는 회전블럭(356)과 일체로 회전하도록 구성되며, 제2기어(394b)는 회전블럭(356)에 결합된다. 구동원(392)에 의해 회전블럭(356)이 회전함과 동시에 회전부(350)가 함께 회전할 수 있다.
또한, 구동원(392)과 동력전달부(394)의 사이에는 구동원(392)의 구동력을 감속하기 위한 감속기(예를 들어, 감속비 1:5의 감속기)가 구비될 수 있다.
이와 같이, 회전부(350)를 회전시키는 구동원(392)을 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)과 이격되게 스윙암(304)에 장착하는 것에 의하여, 컨디셔닝 헤드부(스윙암의 단부의 위치하며, 가압부 및 컨디셔닝 디스크(370)를 포함하는 부위)의 처짐을 최소화하고, 구동원(392)의 방열 성능을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 회전부를 회전시키는 구동원이 스윙암의 단부의 위치하는 컨디셔닝 헤드부에 장착됨에 따라, 구동원에 하중에 의해 스윙암의 단부의 처짐이 발생하는 문제점이 있고, 스윙암의 처짐이 발생한 상태에서 컨디셔닝 공정이 행해지면 연마패드(110)가 불균일하게 개질되는 문제점이 있다. 더욱이, 기존에는 컨디셔닝 헤드부의 협소한 공간에 가압부 및 구동원 등이 모두 밀집되게 장착됨에 따라, 구동원의 방열 성능이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 회전부(350)를 회전시키는 구동원(392)을 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)과 이격되게 스윙암(304)에 장착하는 것에 의하여, 구동원(392)에 하중에 의한 스윙암(304)의 처짐을 방지하고, 연마패드(110)의 컨디셔닝 안정성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 협소한 공간을 갖는 컨디셔닝 헤드부로부터 구동원(392)을 분리시키는 것에 의하여, 구동원(392)의 방열 성능을 높일 수 있으며, 컨디셔닝 헤드부의 설계자유도 및 공간활용성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 9를 참조하면, 자세감지부(330)는 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 감지하도록 마련된다.
참고로, 자세감지부(330)가 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 감지한다 함은, 자세감지부(330)가 컨디셔닝 유닛(300)의 자세, 각도, 높이 등에 대한 변위(예를 들어, X축 방향 변위, Y축 방향 변위, Z축 방향 변위)를 감지하는 것으로 정의된다.
일 예로, 자세감지부(330)는 컨디셔닝 유닛(300)에 직접 장착되어, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 자세감지부(330)로서는 자세 변화를 감지 가능한 다양한 센서가 사용될 수 있다.
바람직하게, 자세감지부(330)로서는 방위뿐만 아니라 가속도와 각속도를 측정할 수 있는 자이로센서(gyro sensor)가 사용된다. 경우에 따라서는 통상의 광센서 또는 중력 가속도 센서와 같은 여타 다른 센서를 이용하여 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 감지하는 것도 가능하다.
예를 들어, 자세감지부(330)는 가압부(310)와 컨디셔닝 디스크(370)의 사이에 구비되며, 연마패드(110)의 컨디셔닝이 행해지는 중에, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화량을 감지할 수 있다. 자세감지부(330)에서 감지되는 자세 변화량을 통해 컨디셔닝 유닛(300)의 X축 방향 변위와, Y축 방향 변위와, Z축 방향 변위와, 회전속도 중 어느 하나 이상을 감지할 수 있다. 경우에 따라서는 자세감지부(330)를 컨디셔닝 유닛(300)을 구성하는 여타 다른 부위에 장착하거나, 컨디셔닝 유닛(300)의 외측에 마련하는 것도 가능하다.
바람직하게, 자세감지부(330)는 연마패드에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지는 중에 연속적으로 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 감지하도록 구성된다.
자세감지부(330)는 회전부(350)에 직접 접촉되거나 별도의 부재를 매개로 접촉될 수 있다.
일 예로, 회전부(350)의 상부에는 제1커플러(340)가 고정 결합되되, 자세감지부(330)가 가압부(310)에 의해 하부로 이동하면 자세감지부(330)가 제1커플러(340)에 접촉되며 가압력이 제1커플러(340)를 거쳐 회전부(350)에 전달되고, 자세감지부(330)가 가압부(310)에 의해 상부로 이동하면 자세감지부(330)가 제1커플러(340)로부터 이격된다.
보다 구체적으로, 도 7을 참조하면, 자세감지부(330)로부터 제1커플러(340)에 전달된 가압력은 베어링부재(354)를 거쳐 스플라인축(352)에 전달된다.
바람직하게, 제1커플러(340)는 베어링부재(354)의 원주 방향을 따라 연속적으로 베어링부재(354)에 지지되고, 제1커플러(340)에 전달된 가압력(F1)은 베어링부재(354)를 따라 링 형태로 분산(F2)된 상태로 스플라인축(352)에 전달된다.
이와 같이, 제1커플러(340)에 전달된 가압력(F1)이 베어링부재(354)를 따라 링 형태로 분산(F2)된 상태로 스플라인축(352)에 전달되도록 하는 것에 의하여, 스플라인축(352)의 유동 및 흔들림을 최소화하면서, 제1커플러(340)에 전달된 가압력을 보다 안정적으로 스플라인축(352)에 전달하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 제1커플러에 전달된 가압력이 스플라인축에 직접 전달되도록 구성하는 것도 가능하다. 하지만, 조립 공차 및 오차 등에 의하여 제1커플러와 스플라인축이 비동축적으로 배치된 경우에는, 가압부의 가압력(제1커플러로 전달된 가압력)이 스플라인축의 중심이 아닌 스플라인축의 중심으로부터 이격된 부위에 전달됨에 따라 스플라인축의 유동 및 흔들림을 유발하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 제1커플러(340)에 전달된 가압력이 베어링부재(354)를 따라 링 형태로 분산된 상태로 스플라인축(352)에 동축적으로 전달되도록 하는 것에 의하여, 스플라인축(352)의 유동 및 흔들림없이 가압력을 스플라인축(352)에 안정적으로 전달하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 가압부(310)의 하부에는 가압부(310)에 의해 선택적으로 상하 방향으로 이동하는 제2커플러(320)가 구비될 수 있고, 자세감지부(330)는 제2커플러(320)에 고정 결합된다.
바람직하게, 제2커플러(320)는 제1커플러(340)의 측면 둘레를 감싸는 원통 형상으로 형성되되, 제2커플러(320)의 측벽에는 가이드홀(322)이 형성되고, 제1커플러(340)의 둘레면에는 가이드홀(322)에 상하 이동 가능하게 수용되는 가이드돌기(342)가 돌출 형성된다.
이와 같이, 제2커플러(320)가 제1커플러(340)의 둘레를 감싼 상태로 상하 이동하면서, 가이드 돌기가 가이드홀(322)을 따라 상하 이동하도록 하는 것에 의하여, 제1커플러(340)(또는 회전부)에 대한 제2커플러(320)의 상하 이동을 보다 안정적으로 지지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 가이드돌기(342)와 가이드홀(322)과의 간섭에 의하여, 제1커플러(340)에 대한 제2커플러(320)의 과도한 상하 이동이 제한될 수 있다.
컨디셔닝 디스크(370)는 회전부(350)의 하부에 결합되며, 가압부(310)의 가압력에 의해 가압된 상태로 회전부(350)에 의해 회전하면서 연마패드(110)를 개질(컨디셔닝)한다.
일 예로, 회전부(350)의 하단에는 디스크 홀더(360)가 장착되고, 디스크 홀더(360)에는 연마정반(100) 상에 부착된 연마패드(110)를 개질하기 위한 컨디셔닝 디스크(370)가 결합된다.
여기서, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 컨디셔닝한다 함은, 연마패드(110)의 표면을 미리 정해진 가압력(P)으로 가압하며 미세하게 절삭하여 연마패드(110)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 개질시키는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 컨디셔닝 디스크(370)는 연마패드(110)의 외표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(110)의 외표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(110)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 기판에 원활하게 공급되게 한다. 경우에 따라서는 컨디셔닝 디스크(370)에 연마패드(110)의 미소 절삭을 위하여 연마패드(110)와 접촉하는 면에 다이아몬드 입자를 부착하는 것도 가능하다.
회전부(350)와 디스크 홀더(360)의 결합 및 연결구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 회전부(350)와 디스크 홀더(360)의 결합 및 연결구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 회전부(350)와 디스크 홀더(360)는 짐벌구조체(362)에 의해 연결될 수 있다. 짐벌구조체(362)는 회전부(350)에 대해 디스크 홀더(360)를 자동 조심(self-aligning)시키도록 구성된다.
보다 구체적으로, 컨디셔닝 유닛(300)에 의해 연마패드(110)의 컨디셔닝 공정이 진행되는 동안, 연마패드(110)의 표면 상태 또는 컨디셔닝 디스크(370)에 역방향으로 작용하는 물리적인 힘에 의해 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)이 틸팅(수직 선상에 대해 기울어지게 배치)되는 현상이 발생하게 되면, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)로부터 부분적으로 이격됨에 따라 연마패드(110)의 컨디셔닝이 균일하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 이를 위해, 짐벌구조체(362)는 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)이 틸팅될 시 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)에 대한 디스크 홀더(360)의 짐벌(gimbal) 운동이 허용되게 함으로써, 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)이 틸팅되더라도 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)에 접촉된 상태를 유지할 수 있게 한다.
일 예로, 짐벌구조체(362)로서는 유니버셜 조인트 또는 자동조심베어링(self-aligning bearing) 등이 사용될 수 있다. 여기서, 자동조심베어링이라 함은, 통상의 자동조심볼베어링 및 자동조심롤러베어링을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
아울러, 회전부(350)에 대해 디스크 홀더(360)를 틸팅시키는 외력이 해제되면, 짐벌구조체(362)는 스프링과 같은 탄성부재에 의해 디스크 홀더(360)가 초기 위치(디스크 홀더(360)가 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)에 대해 틸팅되기 전 상태)로 자동적으로 복귀하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 회전부(350)에 대한 디스크 홀더(360)의 짐벌 운동이 보장되도록 하는 것에 의하여, 컨디셔닝 공정 중에 컨디셔닝 유닛(300) 하우징(302)(또는 회전부)의 틸팅이 발생되어도, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)에 밀착된 상태를 안정적으로 유지하고 컨디셔닝 디스크(370)에 인가되는 가압력을 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(10)는 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화에 기초하여 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디션을 진단한다.
참고로, 본 발명에서 컨디셔닝 디스크(370)의 컨디션이라 함은, 컨디셔닝 디스크(370)의 상황 및 상태에 관련된 정보를 모두 포함하는 것으로 정의된다.
일 예로, 컨디셔닝 디스크(370)의 컨디션은 컨디셔닝 디스크(370)의 잔여 수명을 포함한다. 다른 일 예로, 컨디셔닝 디스크(370)의 컨디션은 컨디셔닝 디스크(370)의 마모 상태를 포함한다.
이는, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화(예를 들어, 기울기)를 알면, 컨디셔닝 디스크(370)(또는 연마패드)의 마모 정도 및 잔여 수명을 알 수 있다는 것에 기인한 것이다. 예를 들어, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화를 알면 컨디셔닝 디스크(370)의 편마모 정도를 알 수 있고, 이에 기초하여 컨디셔닝 디스크(370)의 마모 정도 및 잔여 수명을 알 수 있게 된다.
이와 같이, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화에 기초하여 컨디셔닝 디스크(370)의 컨디션을 감지하는 것에 의하여, 컨디셔닝 디스크(370)의 수명 및 마모 상태를 정확하게 감지하고, 컨디셔닝 디스크(370)의 교체 시점을 적시에 결정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 컨디셔닝 유닛(300)를 별도의 위치로 이동시키거나 복잡하고 번거로운 감지 과정을 거치지 않고도, 컨디셔닝 디스크(370)에 인가되는 가압력 정보만으로 컨디셔닝 디스크(370)의 수명 및 마모 상태를 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화에 기초하여 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터를 제어하는 제어부(400)를 포함한다.
참고로, 본 발명에서 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터라 함은, 연마패드(110)의 컨디셔닝에 영향을 미치는 변수를 모두 포함하는 것으로 정의된다. 바람직하게, 제어부(400)는 연마패드(110)의 컨디셔닝이 행해지는 중에 실시간으로 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터를 실시간으로 제어한다.
일 예로, 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터는, 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력(P)을 포함한다. 다른 일 예로, 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터는, 컨디셔닝 디스크(370)의 회전 속도(V1) 또는 연마패드(110)의 회전 속도(V2)를 포함한다.
또 다른 일 예로, 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터는, 연마패드(110)에 대한 컨디셔닝 디스크(370)의 스윙 이동 속도(V3)를 포함한다. 또 다른 일 예로, 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터는, 컨디셔닝 디스크(370)에 대한 연마패드(110)의 오실레이션 이동 속도(V4)를 포함한다.
여기서, 컨디셔닝 디스크(370)의 스윙 이동 속도(V3)라 함은, 컨디셔닝 디스크(370)가 스윙회전축(304a)을 기준으로 스윙 회전하는 속도를 의미한다. 또한, 연마패드(110)의 오실레이션 이동 속도(V4)라 함은, 컨디셔닝 디스크(370)에 대해 연마패드(110)가 미리 정해진 방향(예를 들어, 연마패드의 직경 방향)을 따라 왕복 이동하는 속도를 의미한다.
바람직하게, 제어부(400)는, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력(P)과, 컨디셔닝 디스크의 회전 속도(V1)를 함께 제어한다.
예를 들어, 컨디셔닝 유닛(300)에 의해 연마패드(110)의 컨디셔닝 공정이 진행되는 동안, 스윙암(304) 또는 스윙회전축(304a) 등의 휨 변형이 발생하면, 컨디셔닝 유닛(300)이 틸팅(수직 선상에 대해 기울어지게 배치)되는 현상이 발생하게 된다.
컨디셔닝 유닛의 틸팅이 발생된 상태에서 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력이 그대로 유지되면, 컨디셔닝 디스크와 연마패드의 마찰력에 의해 컨디셔닝 디스크가 리바운드되는 현상이 발생하고, 이로 인해여 연마패드의 컨디셔닝 안정성 및 효율이 저하되고, 연마패드를 전체적으로 균일하게 컨디셔닝하기 어려운 문제점이 있다.
반면, 컨디셔닝 유닛의 틸팅이 발생된 상태에서 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력을 낮추면, 컨디셔닝 디스크와 연마패드의 마찰력이 저감되므로, 컨디셔닝 디스크의 리바운드 현상은 저감시킬 수 있으나, 가압력이 낮아진 만큼 연마패드의 컨디셔닝 효율이 저하되고, 컨디셔닝에 소요되는 시간이 증가하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력(P)과, 컨디셔닝 디스크(370)의 회전 속도(V1)를 함께 제어하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 컨디셔닝 안정성 및 효율을 높이고, 연마패드(110)의 컨디셔닝 품질을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 제어부(400)는 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력(P)이 감소하면 컨디셔닝 디스크의 회전 속도(V1)를 높이도록 구성된다.
이와 같이, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력(P)을 낮춤과 동시에 컨디셔닝 디스크(370)의 회전 속도(V1)를 높이는 것에 의하여, 컨디셔닝 디스크(370)와 연마패드(110)의 마찰력에 의한 리바운드 현상은 최소화하면서, 연마패드(110)의 충분한 컨디셔닝 효율을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 컨디셔닝 디스크(370)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력(P)을 낮춤과 동시에 컨디셔닝 디스크(370)의 회전 속도(V1)를 높이는 것에 의하여, 연마패드(110)의 컨디셔닝 제어 분해능(resolution)을 높일 수 있으므로, 보다 정밀한 컨디셔닝 제어가 가능한 이점이 있다.
본 발명의 실시예에서는, 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력이 감소하면, 컨디셔닝 디스크의 회전 속도를 높이는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컨디셔닝 디스크가 연마패드를 가압하는 가압력이 감소하면, 연마패드의 회전 속도, 컨디셔닝 디스크의 스윙 이동 속도, 연마패드의 오실레이션 이동 속도 중 어느 하나 이상을 높이는 것도 가능하다.
바람직하게, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화에 따른 컨디셔닝 파라미터는 데이터 베이스(미도시)에 미리 저장되고, 제어부(400)는 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화에 따라 데이터 베이스에서 어느 하나 이상의 컨디셔닝 파라미터를 호출할 수 있다.
일 예로, 도 10을 참조하면, 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터는 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화(예를 들어, 기울기) 별로 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보를 이용하여 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터를 빠르게 획득할 수 있다.
구체적으로, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세 변화가 감지되면, 컨디셔닝 유닛(300)의 자세에 적합한 컨디셔닝 디스크가 상기 연마패드를 가압하는 가압력(P), 컨디셔닝 디스크(370)의 회전 속도(V1), 연마패드(110)의 회전 속도(V2), 컨디셔닝 디스크(370)의 스윙 이동 속도(V3), 연마패드(110)의 오실레이션 이동 속도(V4)와 관련된 컨디셔닝 파라미터가 호출될 수 있다.
그리고, 룩업테이블에 미리 저장되지 않은 컨디셔닝 파라미터는, 미리 저장된 인접한 컨디셔닝 파라미터에서의 오차를 이용한 보간법(interpolation)으로 산출될 수 있다.
한편, 도 12는 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 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 연마패드(110)의 컨디셔닝 공정을 행하는 컨디셔닝 유닛(300)과, 컨디셔닝 유닛(300)의 진동을 감지하는 진동감지부(330')를 포함한다.
이는, 컨디셔닝 유닛(300)의 진동 변화를 알면, 연마패드(110)의 컨디셔닝 정도와, 컨디셔닝 디스크(370)(또는 연마패드)의 마모 정도 및 잔여 수명을 알 수 있다는 것에 기인한 것이다. 예를 들어, 컨디셔닝 유닛(300)에서 발생되는 진동은 컨디셔닝 디스크(370)의 마모 정도에 따라 변화하게 되므로, 컨디셔닝 유닛(300)의 진동 변화를 알면 컨디셔닝 디스크(370)의 마모 정도를 알 수 있고, 이에 기초하여 컨디셔닝 디스크(370)의 잔여 수명을 알 수 있게 된다.
이와 같이, 컨디셔닝 유닛(300)의 진동 변화를 감지하는 것에 의하여, 컨디셔닝 유닛(300)의 공정 변화를 신속하게 감지하고 컨디셔닝 공정 조건을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 컨디셔닝 유닛(300)의 진동 변화에 기초하여, 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터를 조절하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 컨디셔닝 품질 및 정확도를 높이를 유리한 효과를 얻을 수 있다.
일 예로, 진동감지부(330')는 컨디셔닝 유닛(300)에 직접 장착되어, 컨디셔닝 유닛(300)의 진동 변화를 감지할 수 있다.
진동감지부(330')로서는 컨디셔닝 유닛(300)의 진동 변화를 감지 가능한 다양한 센서가 사용될 수 있다. 일 예로, 진동감지부(330')로서는 진동감지센서(또는 충격감지센서)가 사용될 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는, 컨디셔닝 유닛(300)의 진동 변화에 기초하여 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디션을 진단하는 진단부(500)와, 컨디셔닝 유닛(300)의 진동 변화에 기초하여 컨디셔닝 유닛(300)의 컨디셔닝 파라미터를 제어하는 제어부(400)를 포함한다.
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 : 연마정반 110 : 연마패드
200 : 캐리어 헤드 300 : 컨디셔닝 유닛
302 : 컨디셔너 하우징 304 : 스윙암
310 : 가압부 312 : 실린더 몸체
313 : 압력챔버 313a: 제1챔버
313b : 제2챔버 314a : 제1압력형성부
314b : 제2압력형성부 316 : 피스톤부재
320 : 제2커플러 322 : 가이드홀
330 : 자세감지부 340 : 제1커플러
342 : 가이드돌기 350 : 회전부
352 : 스플라인축 354 : 베어링부재
356 : 회전블럭 360 : 디스크 홀더
362 : 짐벌구조체 370 : 컨디셔닝 디스크
380 : 감지부 392 : 구동원
394 : 동력전달부 394a : 제1기어
394b : 제2기어 400 : 제어부
500 : 진단부
200 : 캐리어 헤드 300 : 컨디셔닝 유닛
302 : 컨디셔너 하우징 304 : 스윙암
310 : 가압부 312 : 실린더 몸체
313 : 압력챔버 313a: 제1챔버
313b : 제2챔버 314a : 제1압력형성부
314b : 제2압력형성부 316 : 피스톤부재
320 : 제2커플러 322 : 가이드홀
330 : 자세감지부 340 : 제1커플러
342 : 가이드돌기 350 : 회전부
352 : 스플라인축 354 : 베어링부재
356 : 회전블럭 360 : 디스크 홀더
362 : 짐벌구조체 370 : 컨디셔닝 디스크
380 : 감지부 392 : 구동원
394 : 동력전달부 394a : 제1기어
394b : 제2기어 400 : 제어부
500 : 진단부
Claims (32)
- 기판 처리 장치로서,
연마패드에 접촉되는 컨디셔닝 디스크와, 상기 컨디셔닝 디스크의 상부에 결합되며 컨디셔닝 디스크를 회전시키는 회전부와, 상기 컨디셔닝 디스크에 축방향 가압력을 인가하는 가압부를 포함하여, 상기 연마패드의 컨디셔닝 공정을 행하는 컨디셔닝 유닛과;
상기 가압부에 의하여 하부로 이동하면, 상기 회전부와 직간접적으로 접촉하도록 배치되어, 상기 컨디셔닝 유닛의 자세를 감지하는 자세감지부를;
포함하여 구성되되, 상기 회전부의 상부에는 제1커플러가 고정 결합되고; 상기 회전부는 상기 컨디셔닝 디스크에 결합되는 스플라인축과, 상기 스플라인축의 둘레를 감싸도록 결합되며 상기 제1커플러를 지지하는 링 형태의 베어링부재를 포함하고;
상기 자세감지부가 상기 가압부에 의해 하부로 이동하면 상기 자세감지부가 상기 제1커플러에 접촉되며 가압력이 상기 제1커플러를 거쳐 상기 회전부에 전달되고, 상기 자세감지부가 상기 가압부에 의해 상부로 이동하면 상기 자세감지부가 상기 제1커플러로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛의 자세 변화에 기초하여 상기 컨디셔닝 유닛의 컨디션을 진단하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛의 자세 변화에 기초하여, 상기 컨디셔닝 유닛의 컨디셔닝 파라미터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 컨디셔닝 파라미터는 상기 컨디셔닝 디스크가 상기 연마패드를 가압하는 가압력과, 상기 컨디셔닝 디스크의 회전 속도와, 상기 연마패드의 회전 속도와, 상기 연마패드에 대한 상기 컨디셔닝 디스크의 스윙 이동 속도와, 상기 컨디셔닝 디스크에 대한 상기 연마패드의 오실레이션 이동 속도 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛의 진동 변화를 감지하는 진동감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제18항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛의 진동 변화에 기초하여
상기 컨디셔닝 유닛의 컨디션을 진단하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제18항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛의 진동 변화에 기초하여 상기 컨디셔닝 유닛의 컨디셔닝 파라미터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 컨디셔닝 파라미터는,
상기 컨디셔닝 디스크가 상기 연마패드를 가압하는 가압력, 상기 컨디셔닝 디스크의 회전 속도, 상기 연마패드의 회전 속도, 상기 연마패드에 대한 상기 컨디셔닝 디스크의 스윙 이동 속도, 상기 컨디셔닝 디스크에 대한 상기 연마패드의 오실레이션 이동 속도 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180136476A KR102629678B1 (ko) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 기판 처리 장치 |
| CN201811474024.5A CN111152126B (zh) | 2018-11-08 | 2018-12-04 | 基板处理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180136476A KR102629678B1 (ko) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 기판 처리 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200053183A KR20200053183A (ko) | 2020-05-18 |
| KR102629678B1 true KR102629678B1 (ko) | 2024-01-29 |
Family
ID=70555601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180136476A KR102629678B1 (ko) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 기판 처리 장치 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102629678B1 (ko) |
| CN (1) | CN111152126B (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060172662A1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | Tech Semiconductor Singapore Pte. Ltd. | Real time monitoring of cmp pad conditioning process |
| JP2006255851A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Ebara Corp | 研磨装置 |
| US20180158707A1 (en) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | Applied Materials, Inc. | Rfid part authentication and tracking of processing components |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6306008B1 (en) * | 1999-08-31 | 2001-10-23 | Micron Technology, Inc. | Apparatus and method for conditioning and monitoring media used for chemical-mechanical planarization |
| CN100560295C (zh) * | 2007-06-29 | 2009-11-18 | 上银科技股份有限公司 | 研磨切削颤振的抑制机构 |
| CN201544116U (zh) * | 2009-12-15 | 2010-08-11 | 上海华虹Nec电子有限公司 | Cmp研磨装置 |
| KR20160051219A (ko) * | 2014-11-03 | 2016-05-11 | 주식회사 케이씨텍 | 연마 패드의 높이 편차 측정이 가능한 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너 |
| KR101916211B1 (ko) * | 2015-12-07 | 2018-11-07 | 주식회사 케이씨텍 | 화학 기계적 연마 장치 및 그 방법 |
| JP6715153B2 (ja) * | 2016-09-30 | 2020-07-01 | 株式会社荏原製作所 | 基板研磨装置 |
| KR20180089037A (ko) * | 2017-01-31 | 2018-08-08 | 주식회사 케이씨텍 | 기판 처리 장치 및 그 제어방법 |
| KR102629676B1 (ko) * | 2017-01-31 | 2024-01-29 | 주식회사 케이씨텍 | 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너 |
| CN207290112U (zh) * | 2017-07-03 | 2018-05-01 | 株式会社安川电机 | 机器人研磨系统、机器人系统、研磨装置、吸盘装置、驱动部件及压力产生装置 |
-
2018
- 2018-11-08 KR KR1020180136476A patent/KR102629678B1/ko active IP Right Grant
- 2018-12-04 CN CN201811474024.5A patent/CN111152126B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060172662A1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | Tech Semiconductor Singapore Pte. Ltd. | Real time monitoring of cmp pad conditioning process |
| JP2006255851A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Ebara Corp | 研磨装置 |
| US20180158707A1 (en) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | Applied Materials, Inc. | Rfid part authentication and tracking of processing components |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111152126B (zh) | 2023-06-20 |
| CN111152126A (zh) | 2020-05-15 |
| KR20200053183A (ko) | 2020-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102580141B1 (ko) | 회전체의 최대 압박 하중 결정 방법 및 회전체의 최대압박 하중 결정 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체 | |
| CN101786262B (zh) | 用于修整研磨垫的设备、化学机械研磨设备和方法 | |
| US6168684B1 (en) | Wafer polishing apparatus and polishing method | |
| KR20150130923A (ko) | 연마 장치 | |
| KR102629676B1 (ko) | 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너 | |
| KR102629678B1 (ko) | 기판 처리 장치 | |
| KR20200043216A (ko) | 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너 | |
| CN111055213A (zh) | 研磨装置用调节器 | |
| KR100356440B1 (ko) | 연마기 | |
| CN208645080U (zh) | 一种抛光工具修整装置及其系统 | |
| JP6121795B2 (ja) | ドレッシング装置、該ドレッシング装置を備えた研磨装置、および研磨方法 | |
| KR100776570B1 (ko) | 화학적 기계적 연마장비의 연마패드 개질 장치 및 방법 | |
| KR102652046B1 (ko) | 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너 | |
| CN111055212B (zh) | 化学机械式研磨装置的调节器 | |
| KR20200053184A (ko) | 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너 | |
| JP2019155531A (ja) | 研磨装置 | |
| KR101951186B1 (ko) | 연마패드의 마모를 균일화시키는 화학기계적 연마장치의 컨디셔너 | |
| JP2007053164A (ja) | 研磨装置および研磨ヘッド | |
| JP2010207933A (ja) | 研磨装置および研磨方法 | |
| KR101527769B1 (ko) | 화학 기계적 연마 시스템의 저압 컨디셔너 | |
| KR101559278B1 (ko) | 화학 기계적 연마 장치의 저압 컨디셔너 | |
| CN110774168B (zh) | 具备球面轴承的连结机构、球面轴承的轴承半径决定方法以及基板研磨装置 | |
| KR102057843B1 (ko) | 원활한 경사작동이 가능한 씨엠피장치의 컨디셔너 | |
| KR20080053111A (ko) | 디팩트 및 컨디셔닝 효과를 개선한 ｃｍｐ 패드 컨디셔너 | |
| JP2006116678A (ja) | 研磨方法及び装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |