KR20070034639A - 피봇할 수 있는 로드/언로드 컵들을 사용하여 반도체웨이퍼를 연마하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼들과 같은 피연마체를 연마하기 위한 장치와 방법은 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하기 위하여 피연마체들을 피연마체 캐리어들로 전달하기 위하여 피봇할 수 있는 로드/언로드 컵들을 사용한다. 피봇할 수 있는 로드/언로드 컵들의 피봇 축들은 피연마체 캐리어들 사이에 위치한다.
연마, 캐리어, 피봇, 피연마체

Description

피봇할 수 있는 로드/언로드 컵들을 사용하여 반도체 웨이퍼를 연마하기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for polishing semiconductor wafers using pivotable load/unload cups}
본 발명은 일반적으로 반도체 공정 설비, 더 구체적으로는 반도체 웨이퍼를 연마하는 장치와 방법에 관한 것이다.
< 관련 출원에 대한 참조>
본 출원은 2004년 8월 30일자로 출원된 미국 예비 특허출원 번호 제60/605,698호의 이익을 받으며, 여기에서 참조로서 통합된다.
웨이퍼들 상에 더 많은 금속 층들과 층간 절연층들이 적층됨에 따라, 반도체 웨이퍼들의 국부적 및 광범위한 영역에서의 평탄도가 점점 더 중요해지고 있다. 반도체 웨이퍼들을 평탄화하기 위해 선호되는 방법은 화학기계적 연마(CMP) 방법인데, 이 방법에서는 반도체 웨이퍼의 표면이 웨이퍼와 연마 패드 사이에 공급되는 연마제 용액을 사용하여 연마된다. 이 화학기계적 연마법은 또한 반도체 웨이퍼들 상에 구리 구조물을 형성하기 위한 다마신(damsscene) 공정에도 널리 사용된다.
일반적으로, 화학기계적 연마 장치는, 연마 패드(pad)가 부착되는 연마 테이블(polishing table)과 반도체 웨이퍼를 지지하여 연마 패드 상에서 웨이퍼를 가압 하여 주는 웨이퍼 캐리어(carrier)를 포함한다. 화학기계적 연마 장치의 가장 중요한 성능들 중의 하나는 생산성이다. 더 높은 생산성을 위하여, 화학기계적 연마 장치는 통상 더 많은 연마 테이블과 더 많은 웨이퍼 캐리어들을 필요로 한다. 더 많은 연마 테이블들과 더 많은 웨이퍼 캐리어들을 효율적으로 사용하기 위해서는, 웨이퍼 캐리어들이 연마된 웨이퍼들을 언로드(unload)한 후에 최소의 대기 시간으로 새로운 웨이퍼들을 받아들일 수 있도록 웨이퍼 캐리어들로 그리고 웨이퍼 캐리어들로부터 반도체 웨이퍼들을 효율적으로 전달하는 것이 중요하다. 웨이퍼 캐리어들의 감소된 대기 시간은 화학기계적 연마 장치의 높은 생산성에 기여한다.
이러한 관점에서 고효율 웨이퍼 이송 장치들을 가지고 반도체 웨이퍼를 연마하기 위한 장치 및 방법이 요구된다.
반도체 웨이퍼들과 같은 피연마체들을 연마하기 위한 장치 및 방법은 피연마체들을 적어도 하나의 연마 면에서 연마하기 위하여 연마 캐리어들로 피연마체들을 전달하기 위한 피봇할 수 있는 로드/언로드 컵(load/unload cup)들을 사용한다. 피봇할 수 있는 로드/언로드 컵들의 피보팅 축들은 피연마체 캐리어들 사이에 위치된다. 피봇할 수 있는 로드/언로드 컵들의 사용은 피연마체들을 적어도 하나의 연마 면에서 연마함에 있어서 피연마체들을 더 효율적으로 처리하게 해 준다.
본 발명의 실시 예에 따른 피연마체 연마 장치는 적어도 하나의 연마 면, 상기 적어도 하나의 연마 면 위에 위치하는 제1 피연마체 캐리어, 상기 적어도 하나의 연마 면 위에 위치하는 제2 피연마체 캐리어, 제1 피연마체 릴레이 장치 및 제2 피연마체 릴레이 장치를 포함한다. 제1 피연마체 릴레이 장치는 제1 로드/언로드 컵을 포함한다. 제1 피연마체 릴레이 장치는 피연마체 중 적어도 일부를 제1 로드/언로드 컵과 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 제1 로드/언로드 컵을 제1 축을 중심으로 제1과 제2 피연마체 캐리어들의 적어도 하나로 독립적으로 피봇하도록 구성된다. 제1 축은 제1 과 제2 피연마체 캐리어들 사이에 위치된다. 제2 피연마체 릴레이 장치는 제2 로드/언로드 컵을 포함한다. 제2 피연마체 릴레이 장치는 피연마체들 중 적어도 일부를 제2 로드/언로드 컵과 제1과 제 2 피연마체 캐리어들중 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 제2 로드/언로드 컵을 제2 축을 중심으로 제1과 제2 피연마체 캐리어들의 적어도 하나로 독립적으로 피봇하도록 구성된다.
제2 축은 제1과 제 2 피연마체 캐리어들 사이에 위치된다.
본 발명의 실시 예에 따라 피연마체들을 연마하는 방법은 피연마체들의 적어도 일부를 제1 로드/언로드 컵과 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여 제1 로드/언로드 컵을 제1 축을 중심으로 제1 과 제2 연마 캐리어들의 적어도 하나로 독립적으로 피봇하는 단계, 피연마체들의 적어도 일부를 제2 로드/언로드 컵과 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여 제2 로드/언로드 컵을 제2 축을 중심으로 제1과 제2 연마 캐리어들의 적어도 하나로 독립적으로 피봇하는 단계, 그리고 제1 연마 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 피연마체들 중 적어도 일부를 연마하는 단계, 그리고 피연마체들 중 적어도 일부를 제2 연마 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계를 포함한다. 제1과 제2 축들은 제1과 제2 피연마체 캐리어들 사이에 위치한다.
본 발명의 또 다른 관점과 장점들은 본 발명의 원리들의 예를 사용하여 도시된 도면들과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 연마 장치의 평면도이다.
도2는 도 1의 연마 장치의 연마 유닛의 정면도이다.
도3은 도1의 연마 유닛의 웨이퍼 릴레이 장치들의 측면도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 릴레이 장치의 로드/언로드 컵의 평면도이다.
도5는 도4의 로드/언로드 컵의 단면도이다.
도6a 및 도6b는 본 발명의 실시 예에 따라 웨이퍼를 웨이퍼 캐리어로 장착하는 과정을 보이기 위한, 도4의 로드/언로드 컵의 연속적인 단면도들이다.
도7a-도7h는 본 발명의 실시 예에 따라 연마 유닛에서의 연마 과정을 보이기 위한, 도1의 연마 장치의 연마 유닛의 연속적인 평면도들이다.
도8은 도1의 연마 장치의 연마 유닛을 대체할 수 있는, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 연마 유닛의 평면도이다.
도9는 도1의 연마 장치의 연마 유닛을 대체할 수 있는, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 연마 장치의 평면도이다.
도10a 및 도10b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 웨이퍼 릴레이 장치들의 측면도들이다.
도11은 본 발명의 실시 예에 따라 반도체 웨이퍼들과 같은 피연마체들을 연마하기 위한 방법의 흐름도이다.
도1을 참고로 하여, 본 발명의 실시 예에 따른 연마 장치(100)가 설명된다. 도1은 연마 장치(100)의 평면도이다. 연마장치(100)는 반도체 웨이퍼들과 같은 피연마체들에 대하여 화학기계적 연마를 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 연마 장치(100)는 장치의 쓰루풋(throughput)을 증가시키기 위하여 반도체 웨이퍼들을 효율적으로 처리할 목적으로 디자인된다.
도1에 도시된 바와 같이, 연마장치(100)는 웨이퍼 입력 스테이션(130, input station), 웨이퍼 이송 장치(140) 그리고 연마 유닛(150, polishing unit)으로 구성된다. 웨이퍼 입력 스테이션(130)은 연마 장치(100)에 의해서 연마될 반도체 웨이퍼들 또는 이와 유사한 피연마체들을 보관한다. 웨이퍼 입력 스테이션(130)은 연마 장치(100)에 의해서 연마된 반도체 웨이퍼들을 보관할 수도 있다. 웨이퍼 이송 장치(140)는 아래 상세히 기술된 바와 같이 웨이퍼들을 웨이퍼 입력 스테이션(130)과 연마 유닛(150) 사이에서 전달한다.
하나의 예로서, 웨이퍼 이송 장치(140)는 이송을 위하여 웨이퍼를 취급할 로봇 암(robotic arm)을 포함할 수도 있다.
도1, 도2, 및 도3을 참고로 하여, 본 발명의 실시에에 따른 연마 유닛(150)이 설명된다. 도2는 연마 유닛(150)의 정면도이며 도3은 연마 유닛(150)의 웨이퍼 릴레이 장치들(180x , 180y. wafer relay device)의 측면도이다. 연마 유닛(150)은 제1 연마 테이블(156a), 제2 연마 테이블(156b), 제1 웨이퍼 캐리어 조립체(160a), 제2 웨이퍼 캐리어 조립체(160b), 제1 웨이퍼 릴레이 장치(180x)와 제2 웨이퍼 릴레이 장치(180y)를 포함한다.
연마 테이블들(156a와 156b) 각각은 축을 중심으로 회전 또는 궤도 운동을 할 수 있다. 연마 패드들(155a, 155b)이 연마 테이블들(156a, 156b)에 부착될 수도 있다. 연마 패드들(155a와 155b)은 반도체 웨이퍼들 상에 화학기계적 연마 공정을 적용할 수 있도록 연마 면들을 제공하는데, 화학기계적 연마 공정은 반도체 웨이퍼들을 연마하기 위하여 연마 패드들(155a, 155b)과 함께 연마 입자들과 KOH등과 같은 화학물질을 포함하고 있는 하나 이상의 연마제들을 사용한다. 적절한 연마를 위하여 연마 패드들(155a, 155b)의 표면을 재생(refresh)하기 위하여 패드 컨디셔너들(410a, 410b)이 사용될 수도 있다.
웨이퍼 캐리어 조립체들(160a, 160b)은 각각 연마 패드들(155a 과 155b) 위에 위치된다. 각각의 웨이퍼 캐리어 조립체들(160a, 160b)은 웨이퍼 캐리어(162), 캐리어 샤프트(164, carrier shaft) 그리고 회전 및 수직 구동 기구(166, rotating-and-vertical drive mechanism)을 포함한다. 웨이퍼 캐리어(162)는 웨이퍼의 연마될 면이 각각의 연마 패드(155a 또는 155b)를 마주보도록 반도체 웨이퍼를 지지하도록 디자인된다. 웨이퍼 캐리어(162)는 캐리어 샤프트(164)를 통하여 회전 및 수직 구동 기구(166)에 연결된다. 회전 및 수직 구동 기구들(166a, 166b)은 연마유닛(150)의 상부 하우징 면(152)에 부착된다. 상부 하우징 면(152)은 연마 패 드들(155a, 155b) 위에 위치한다. 회전 및 수직 구동 기구(166)는 연결된 캐리어 샤프트(164)를 통하여 각각의 웨이퍼 캐리어(162)의 회전 및 수직 동작들을 제어한다. 따라서, 회전 및 수직 구동 기구(166)는 연결된 캐리어 샤프트(164)를 회전시킴으로써 각각의 웨이퍼 캐리어(162)를 회전하며, 연결된 캐리어 샤프트를 수직 방향으로 움직임으로써 각각의 웨이퍼 캐리어를 수직 방향으로 구동하도록 구성된다.
결과적으로, 웨이퍼 캐리어(162)는 각각의 연마 테이블(156) 상의 연마 위치와 연마 테이블(156) 위의 웨이퍼 로드/언로드 위치 사이에서 움직일 수 있으며, 상기 웨이퍼 로드/언로드 위치는 상기 연마 위치 위에 있게 된다.
반도체 웨이퍼들을 연마하기 위하여, 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b)은 웨이퍼 캐리어들에 의해 지지되는 웨이퍼들을 각각의 연마 패드들 상에서 가압하기 위하여 각각의 회전 및 수직 이동 기구들(166a, 166b)에 의하여 각각의 연마 패드들(155a, 155b) 상의 각각의 연마 위치들로 하향 이동한다.
각각의 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)은 로드/언로드 컵(182), 피보팅 암(183, pivoting arm), 피보팅 샤프트(184, pivoting shaft) 그리고 피보팅 및 수직 이동 기구(186, pivoting-and-vertical drive mechanism)를 포함한다. 로드/언로드 컵(182)은 피보팅 암(183)을 통하여 피보팅 샤프트(184)로 연결된다. 피보팅 샤프트(184)는 피보팅 및 수직 이동 기구(186)에 연결된다. 피보팅 샤프트(184)의 중심은 웨이퍼 릴레이 장치(180x 또는 180y)의 피보팅 축(185)이다. 하나의 실시 예에서, 피보팅 및 수직 구동 기구(186)는 도2에 도시된 것처럼 연마 유닛(150)의 상부 하우징 면(152)에 장착된다. 피보팅 및 수직 구동 기구(186)는 피보팅 샤프 트(184)와 피보팅 암(183)을 통하여 로드/언로드 컵(182)의 피보팅 및 수직 동작을 제어한다. 따라서 각각의 피보팅 및 수직 구동 기구들(186a, 186b)은 연결된 피보팅 샤프트(184)를 통하여 각각의 로드/언로드 컵(182)을 피봇하며, 연결된 피보팅 샤프트를 통하여 각각의 로드/언로드 컵을 수직 방향으로 움직일 수 있도록 구성된다.
도1, 도2 및 도3에서, 제1과 제2 로드/언로드 컵들(182x와 182y)의 위치들인 X와 Y는 그들 각각의 파킹 위치(parking position)들이다. 로드/언로드 컵들(182x와 182y)는 각각 파킹 위치들 X와 Y에서 웨이퍼 이송 장치(140)로부터 웨이퍼들을 받도록 디자인된다. 제1 로드/언로드 컵(182x)은 도1에 각각 피보팅 동작들 A와 B로 도시된 바와 같이 피보팅 축(185x)을 중심으로 파킹 위치 X로부터 제1과 제2 웨이퍼 캐리어들의 웨이퍼 로드/언로드 위치들의 하나 또는 양쪽 모두로 피봇될 수 있다. 마찬가지로, 제2 로드/언로드 컵(182y)은 도1에 각각 피보팅 동작들 C와 D로 도시된 바와 같이 피보팅 축(185y)을 중심으로 파킹 위치 Y로부터 제1과 제2 웨이퍼 캐리어들의 웨이퍼 로드/언로드 위치들의 하나 또는 양쪽 모두로 피봇될 수 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x와 180y)의 피보팅 축들 (185x와 185y)은 각각 연마 테이블들(156a와 156b) 사이 및 웨이퍼 캐리어들(162a와 162b) 사이에 위치된다.
웨이퍼 로드/언로드를 위해서 제1 로드/언로드 컵(182x)을 제1과 제2 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b)의 하나로 수평 정렬시키기 위해서, 제1 웨이퍼 릴레이 장치(180x)는 제1 피보팅 샤프트(184x)의 중심, 즉 피보팅 축(185x)으로부터 제1 로 드/언로드 컵(182x)의 중심까지의 거리가 피보팅 샤프트(184x)의 중심으로부터 제1 웨이퍼 캐리어(162a)의 중심까지의 거리 및 피보팅 샤프트(184x)로부터 제2 웨이퍼 캐리어(162b)의 중심까지의 거리와 상당한 정도로 같도록 디자인되며 설치된다. 마찬가지로, 제2 웨이퍼 릴레이 장치(180y)는 제2 피보팅 샤프트(184x)의 중심, 즉 피보팅 축(185y)으로부터 제2 로드/언로드 컵(182y)의 중심까지의 거리가 피보팅 샤프트(184y)의 중심으로부터 제1 및 제2 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b)의 중심들까지의 거리들과 상당한 정도로 같도록 디자인되며 설치된다. 더 나아가서는, 반도체 웨이퍼들의 로딩과 언로딩을 위하여 로드/언로드 컵들(182x, 182y)은 그들의 웨이퍼 로드/언로드 위치들에서 로드/언로드 컵들(182x, 182y)의 수직 동작들에 의하여 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b)로 수직 정렬될 수 있다. 웨이퍼 캐리어들의 수직 동작들에 의하여 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b)을 로드/언로드 컵들(182x, 182y)로 수직 정렬하는 것도 가능하다.
도1과 도2에 나타낸 것처럼 두 개의 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)은 그들 각각의 파킹 위치들 X와 Y에서 제1 로드/언로드 컵(182x)이 제2 로드/언로드 컵(182y) 위에 위치되도록 연마 유닛(150)의 두 개의 웨이퍼 캐리어들(162) 사이에 위치될 수 있다. 도2와 도3에 나타낸 것처럼, 제1 로드/언로드 컵(182x)은 피보팅 축(185x)을 중심으로 면(187x) 상에서 피봇될 수 있으며, 제2 로드/언로드 컵(182y)은 피보팅 축(185y)를 중심으로 면(187y) 상에서 피봇될 수 있다. 면들(187x 와 187y)은 서로 평행하며 연마 테이블들(156a과 156b)의 연마 면들에 대해서도 평행하다. 따라서 면(187y)은 면(187x)보다 연마 테이블들(156a, 156b)의 연마 면들에 더 가깝다. 그러나, 이를 대체하는 실시 예로서, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)은 면(187x)가 면(187y)보다 연마 테이블들(156a, 156b)의 연마 면들에 더 가깝도록 구성될 수도 있다.
도2와 도3에 나타낸 것처럼, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)의 제1과 제2 피보팅 및 수직 구동 기구(186x, 186y)는 연마 유닛(150)의 상부 하우징 면(152)에 장착될 수 있다. 이를 대체하는 실시 예로서, 도10a에 나타낸 것처럼 제1과 제2 피보팅 및 수직 구동 기구(186x, 186y)는 연마 유닛(150)의 하부 하우징 면(153)에 장착될 수도 있다. 하부 하우징 면(153)은 연마 테이블들(156a, 156b) 아래에 위치된다(도10a에는 도시되지 않음). 이를 대체하는 또 다른 실시 예로서, 도10b에 나타낸 것처럼 제1 피보팅 및 수직 구동 기구(186x)는 연마 유닛(150)의 상부 하우징 면(152)에, 제2 피보팅 및 수직 구동 기구(186y)는 연마 유닛(150)의 하부 하우징 면(153)에 장착될 수도 있다. 이 대체 실시 예에서, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)은 제1 웨이퍼 릴레이 장치(180x)의 피보팅 축(185x)이 제2 웨이퍼 이송 장치(180y)의 피보팅 축(185y)과 일치하도록 디자인되고 설치될 수 있다.
도4 및 도5를 참고하여, 본 발명의 실시 예에 따라서 연마 유닛(150)의 웨이퍼 릴레이 장치(180x) 또는 웨이퍼 릴레이 장치(180y) 중 어느 것도 될 수 있는 웨이퍼 릴레이 장치(180)의 로드/언로드 컵(182)이 설명된다. 도4는 로드/언로드 컵(182)의 평면도이고, 도5는 도4의 로드/언로드 컵(182)의 선 QQ를 따른 단면도이다. 로드/언로드 컵(182)은 컵 베이스(190, cup base), 컵 링(195, cup ring), 리프터(200, lifter), 웨이퍼 트레이(210, wafer tray), 제1 복수 노즐들(240, nozzle), 제2 복수 노즐들(250), 배수관(260, drain channel), 제1 유체관(270, fluid channel) 그리고 제2 유체관(272)을 포함한다. 유체관들(270, 272)은 피보팅 암(183)과 피보팅 샤프트(184)를 통하여 유체원(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다. 배수관(260)은 유체관들(270, 272)과 마찬가지로 피보팅 암(183)과 피보팅 샤프트(184)를 통하여 배수 펌프(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다.
컵 링(195)과 웨이퍼 트레이(210)는 컵 베이스(190)에 장착된다. 웨이퍼 트레이(210)는 리프터(200)가 컵 베이스(190)의 중심에 위치할 수 있도록 그 중심에 구멍을 포함한다. 리프터(200)는 로드/언로드 컵(182)의 단면도인 도5에 나타낸 것 처럼 리프터 피스톤(202, lifter piston)을 통하여 리프터 유체 실린더(204)로 연결된다. 리프터(200)는 웨이퍼 캐리어(162a 또는 162b)로 그리고 웨이퍼 캐리어(162a 또는 162b)로부터 웨이퍼를 상승, 하강시키기 위한 웨이퍼 핸들링 장치이다. 리프터(200)는 웨이퍼 표면을 파손하지 않도록 고무와 같은 부드러운 재료로 만들어지는 것이 좋다. 리프터(200)는 리프터에 의해 다루어지는 웨이퍼의 표면적보다 작은 표면적을 갖는다. 리프터 실린더(204)는 제1 유체관(270)에 연결되며 제1 유체관(270)을 통하여 공급되는 유체에 의하여 작동된다. 질소 기체가 사용될 수 있는 유체의 한 예이다. 리프터(200)는 리프터 실린더(204)에 의하여 상승 및 하강된다. 리프터(200)는 도5에 나타낸 것처럼 웨이퍼 이송 장치(140)로부터 웨이퍼를 받기 위하여 컵 링(195)의 상부면 위쪽으로 들어 올려진다. 리프터(200)가 웨이퍼를 받은 후에, 리프터는 웨이퍼 트레이(210) 상에 웨이퍼를 내려 놓기 위하여 웨이퍼 트레이(210)보다 아래로 하강된다.
도5에 도시된 것처럼, 제1 복수 노즐들(240)은 컵 베이스(190) 위에 장착되며 제2 복수 노즐들(250)은 컵 링(195)의 안쪽 면에 장착된다. 제1 및 제2 복수 노즐들(240, 250)은 제2 유체관(272)를 통하여 공급되는 초순수(D.I. wafer)와 같은 유체를 분사한다. 사용된 초순수와 같은 사용된 유체는 배수 펌프(도시되지 않음)에 의하여 배수관(260)을 따라서 배수된다.
도6a 및 도6b를 참고하여, 본 발명의 실시 예에 따라서 도4의 로드/언로드 컵(182)을 사용하여 웨이퍼 캐리어(162a 또는 162b)일 수도 있는 웨이퍼 캐리어(162)에 웨이퍼를 로딩하기 위한 공정 순서가 설명된다. 도6a 및 도6b는 도4의 로드/언로드 컵(182)의 순차적인 단면도들이다. 도5를 참고하여 앞서 설명된 바와 같이 웨이퍼가 웨이퍼 트레이(210)에 놓여진 후에, 로드/언로드 컵(182)은 도6a에 나타낸 것처럼 웨이퍼 캐리어(162)가 위치한 곳으로 전달된다. 웨이퍼 캐리어(162)는 연마 과정 동안에 웨이퍼를 가둬 두기 위한 리테이너 링(280, retainer ring)을 포함한다. 다음으로, 리프터(200)가 상승되며 리프터 상의 웨이퍼가 도6b에 나타낸 것처럼 진공관(285, vacuum channel)을 통하여 공급되는 진공을 사용하여 웨이퍼 캐리어(162)에 의하여 받아들여진다. 웨이퍼가 웨이퍼 캐리어(162)에 의해 받아들여진 후에 리프터(200)는 하강된다. 웨이퍼를 언로딩하기 위해서는 진공관들(285)을 통해서 공급되는 진공이 제거되며, 이러한 진공 제거는 웨이퍼를 웨이퍼 캐리어(162)로부터 로드/언로드 컵(182)의 리프터(200)로 내려 놓여지게 한다. 로드/언로드 컵(182)은 초순수를 웨이퍼 캐리어(162)로 분사함으로써 웨이퍼 캐리어(162)를 세척할 수 있다.
로드/언로드 컵(182)과 그 웨이퍼 로딩/언로딩 과정의 특수한 구성이 설명되었으나, 웨이퍼를 웨이퍼 캐리어(162)로 그리고 웨이퍼 캐리어(162)로부터 로드 및 언로드할 수 있는 어떤 종류의 장치도 웨이퍼 릴레이 장치(180)에 사용될 수 있으며, 따라서 연마 유닛(150)의 웨이퍼 릴레이 장치들(180x와 180y)에도 사용될 수 있다.
도7a-도7h를 참고하여, 연마 장치(100)의 연마 유닛(150)에서 웨이퍼를 전달하고 연마하는 공정 순서의 한 예가 설명된다. 도7a-도7h는 공정 순서를 보이기 위한 연마 유닛(150)의 순차적인 입체도들이다.
도7a에서 두 개의 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b)이 각각의 연마 패드들(155a, 155b) 위의 각각의 웨이퍼 로드/언로드 위치들에 위치하고 있다. 두 개의 로드/언로드 컵들(182x와 182y)는 각각의 파킹 위치들 X와 Y에 위치된다(도7a-도7h에 도시되지 않음). 제1 웨이퍼(W1)가 웨이퍼 이송 장치(140, 도7a-도7h에 도시되지 않음)에 의하여 제1 로드/언로드 컵(182x)으로 공급된다.
도7b에서 제1 로드/언로드 컵(182x)은 제1 웨이퍼 캐리어(162a)의 웨이퍼 로드/언로드 위치로 전달되며 제1 웨이퍼(W1)는 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로 로드된다.
도7c에서 제1 로드/언로드 컵(182x)은 파킹 위치 X로 되돌아가고 제1 웨이퍼 (W1)는 제1 웨이퍼 캐리어(162a)에 의하여 제1 연마제를 사용하여 연마 패드(155a) 상에서 연마된다. 제1 웨이퍼(W1)가 연마되는 동안, 제2 웨이퍼(W2)가 웨이퍼 이송 장치(140)에 의하여 제1 로드/언로드 컵(182x)으로 공급된다.
도7d에서 제1 웨이퍼(W1)의 연마 과정이 완료된 후에, 제1 웨이퍼 캐리어(162a)는 연마 패드(155a)로부터 들어올려져서 웨이퍼 로드/언로드 위치로 되돌려진다. 그러면 제2 로드/언로드 컵(182y)이 제1 웨이퍼 캐리어(162a)의 웨이퍼 로드/언로드 위치로 이동되는데, 이 위치에서 제1 웨이퍼(W1)가 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로부터 제2 로드/언로드 컵으로 언로드된다.
도7e에서 제2 로드/언로드 컵(182y)이 제2 웨이퍼 캐리어(162b)의 웨이퍼 로드/언로드 위치로 이동되고 제1 웨이퍼(W1)는 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로 로딩된다. 상기 이송 공정 중에, 제1 웨이퍼(W1)는 제2 로드/언로드 컵(182y) 상에서 제2 로드/언로드 컵(182y)의 노즐들(240, 250. 도7e에 도시되지 않음)을 통하여 공급되는 초순수 또는 BTA등과 같은 화학물질에 의하여 세척될 수 있다. 제2 로드/언로드 컵(182y)이 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로부터 이동된 후에, 제1 로드/언로드 컵(182x)이 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로 이동되고 제2 웨이퍼(W2)가 제1 웨이퍼 캐리어(162a)에 로딩된다.
도7f에서 로드/언로드 컵들(182x와 182y)가 각각의 파킹 위치 X와 Y로 되돌려진다. 그리고, 제2 웨이퍼(W2)는 제1 웨이퍼 캐리어(162a)에 의하여 제1 연마제를 사용하여 연마 패드(155a) 상에서 연마된다. 또한, 제1 웨이퍼(W1)는 제2 웨이퍼 캐리어(162b)에 의하여 제1 또는 제2 연마제를 사용하여 연마 패드(155b) 상에서 연마된다.
도7g에서 제1 웨이퍼(W1)의 연마 과정이 완료된 후에, 제2 웨이퍼 캐리어(162b)는 연마 패드(155b)로부터 들어올려져서 웨이퍼 로드/언로드 위치로 되돌 려진다. 제2 로드/언로드 컵(182y)이 제2 웨이퍼 캐리어(162b)의 웨이퍼 로드/언로드 위치로 전달되는데, 이 위치에서 제2 웨이퍼(W2)가 제2 웨이퍼 캐리어(162a)로부터 제2 로드/언로드 컵(182y)으로 언로드된다.
도7h에서 제2 로드/언로드 컵(182y)이 파킹 위치 Y로 되돌려지고 제1 웨이퍼(W1)가 웨이퍼 이송 장치(140)에 의하여 제2 로드/언로드 컵(182y)으로부터 제거된다. 상기 이송 공정 중에, 제1 웨이퍼(W1)는 제2 로드/언로드 컵(182y) 상에서 제2 로드/언로드 컵(182y)의 노즐들(240, 250. 도7h에 도시되지 않음)을 통하여 공급되는 초순수 또는 BTA등과 같은 화학물질에 의하여 세척될 수 있다. 이러한 공정은 제2 웨이퍼(W2)에 대해서도 같은 방식으로 계속된다.
위에 예를 들어 기술된 순서는 반도체 웨이퍼 상의 구리 막을 제1 연마 패드(155a)에서 연마한 뒤 반도체 웨이퍼 상의 베리어 금속(barrier metal)을 제2 연마 패드(155b) 상에서 연마함으로써 구리 다마신(damascene) 화학기계적 연마 공정에 대해서 사용될 수 있다.
연마 유닛(150)에서 반도체 웨이퍼들을 이송하고 연마하는 한 가지 순서가 도7a-도7h를 참고로 설명되었으나, 연마 유닛(150)에서는 다른 순서들이 사용될 수도 있다. 예를 들면, 제1 웨이퍼를 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로부터 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로 전달하기 위하여 제2 로드/언로드 컵(182y)을 사용하는 대신에 제1 로드/언로드 컵(182x)이 사용될 수 있다. 따라서, 이 예에서는 제2 로드/언로드 컵(182y)이 제2 웨이퍼를 받아서 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로 전달하는데 사용된다. 또 다른 예로서, 제1 웨이퍼를 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로부터 전달하기 위하여 제 2 로드/언로드 컵(182b)을 사용하는 대신에 제1 로드/언로드 컵(182x)이 사용될 수 있다. 또 다른 예로서, 제1 웨이퍼를 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로부터 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로 전달하기 위하여 그리고 제1 웨이퍼를 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로부터 전달하기 위하여 제2 로드/언로드 컵(182b)을 사용하는 대신에 이 두 가지 작업을 모두 수행하기 위하여 제1 로드/언로드 컵(182x)이 사용될 수 있다. 따라서, 제1과 제2 로드/언로드 컵들(182x, 182y) 각각은 제1 과 제2 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b)의 하나 또는 양쪽 모두로 반도체 웨이퍼들을 로드하거나 제1과 제2 웨이퍼 캐리어들의 한 또는 양쪽 모두로부터 웨이퍼들을 언로드할 수 있다.
도8을 참고하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 연마 유닛(250)이 설명된다. 도8은 연마 유닛(250)의 평면도이다. 도1에 사용된 것과 같은 도면 번호가 같은 요소들을 식별하기 위하여 도8에서 사용될 것이다. 연마 유닛(250)은 도1의 연마 장치(100)에 연마 유닛(150) 대신에 사용될 수 있다. 연마 유닛(250)은 연마 유닛(150)의 모든 요소를 포함한다. 그러나 연마 유닛(250)은 제3 웨이퍼 캐리어(162c), 제3 연마 테이블(156c), 제3 웨이퍼 릴레이 장치(180x') 및 제4 웨이퍼 릴레이 장치(180y')를 더 포함한다. 제3 웨이퍼 캐리어(162c)는 제3 연마 테이블(156c) 위에 위치되며 연마 패드(155c)를 사용하여 제3 연마 테이블(156c) 상에서 웨이퍼들을 연마한다. 연마 유닛(250)은 연마 패드(155c)의 연마 면을 컨디션(condition)해 주기 위해 사용되는 제3 패드 컨디셔너(410c)를 포함한다.
도8에서 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b, 162c)은 각각에 결합되는 캐리어 샤프트들(164)과 회전 및 수직 구동 기구들(166) 없이 도시된다. 그러나 연마 유 닛(250)의 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b, 162c) 각각은 도1및 도2를 참고로 앞서 기술된 것처럼 웨이퍼 캐리어 조립체의 일부이다. 도8에서, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y, 180x', 180y')은 각각에 결합된 피보팅 및 수직 구동 기구들(186)이 없이 도시된다. 그러나 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y, 180x', 180y') 각각은 도1, 도2 및 도3을 참고로 하여 앞서 기술된 것처럼 각각의 피보팅 및 수직 구동 기구(186)에 의해서 제어된다.
도8에서, 제3과 제4 로드/언로드 컵들(182x', 182y')의 위치들 X' 및 Y'은 그들 각각의 파킹 위치들이다. 로드/언로드 컵(182x')은 그 피보팅 동작들에 의하여 피보팅 점(185x')을 중심으로 파킹 위치 X'로부터 제2 와 제3 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c)의 하나 또는 양쪽 모두로 피보팅될 수 있다. 마찬가지로 로드/언로드 컵(182y')은 그 피보팅 동작들에 의하여 피보팅 점(185y')을 중심으로 파킹 위치 Y'로부터 제2와 제3 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c)의 하나 또는 양쪽 모두로 피보팅될 수 있다. 도8에 나타낸 것처럼, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 피보팅 축들(185x', 185y') 각각은 연마 테이블들(156b와 156c) 사이 및 연마 케리어들(162b와 162c) 사이에 위치되어 있다.
웨이퍼 로드/언로드를 위해서 로드/언로드 컵(182x')을 제2와 제3 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c)의 하나로 수평 정렬시키기 위해서, 제3 웨이퍼 릴레이 장치(180x')는 그 피보팅 샤프트(184x')의 중심, 즉 피보팅 축(185x')으로부터 로드/언로드 컵(182x')의 중심까지의 거리가 피보팅 샤프트(184x')의 중심으로부터 제2 및 제3 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c)의 중심들까지의 거리들과 상당한 정도로 같도 록 디자인되며 설치된다. 마찬가지로, 제4 웨이퍼 릴레이 장치(180y')는 그 피보팅 샤프트(184y')의 중심으로부터 로드/언로드 컵(182y')의 중심까지의 거리가 피보팅 샤프트(184y')의 중심으로부터 제2 및 제3 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c)의 중심들까지의 거리들과 상당한 정도로 같도록 디자인되며 설치된다. 아울러, 로드/언로드 컵들(182x',182y')은 웨이퍼 로드/언로드 위치들에서 반도체 웨이퍼들의 로딩과 언로딩을 위하여 로드/언로드 컵들(182x', 182y')의 수직 동작들에 의해서 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c)로 수직 정렬될 수 있다. 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c)의 수직 동작들에 의하여 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c)을 로드/언로드 컵들(182x', 182y')에 수직 정렬하는 것도 가능하다.
두 개의 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')은 도8에 도시된 것처럼 그들 각각의 파킹 위치들 X' 및 Y'에서 로드/언로드 컵(182x')이 로드/언로드 컵(182y') 위에 위치하도록 두 개의 웨이퍼 캐리어들(162b, 162c) 사이에 놓여 질 수 있다. 웨이퍼 이송 장치(140, 도8에 도시되지 않음)는 이 파킹 위치들 X' 및 Y'에서 웨이퍼들을 로드/언로드 컵들(182x', 182y')로 그리고 로드/언로드 컵들(182x', 182y')로부터 전달한다.
연마 유닛(250)의 혼합 모드 작동에서, 제1 그룹의 웨이퍼들은 제1과 제2 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b), 제1과 제2 연마 테이블들(156a, 156b), 그리고 제1과 제2 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)을 사용하여, 연마 유닛(150)을 참고로 앞에 기술된 공정 순서들 중의 하나에 따라서 처리된다. 아울러, 제2 그룹의 웨이퍼들은 제2와 제3웨이퍼 캐리어들(162b,162c), 제2와 제 3 연마 테이블들(156b, 156c), 그리고 제3과 제4 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')을 사용하여 처리된다.
제2 그룹의 웨이퍼들을 연마 유닛(250)에서 처리하기 위하여, 제2 그룹 각각의 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로 전달되어 연마 패드(155c)를 사용하여 제3 연마 테이블(156c) 상에서 연마된다. 다음으로, 웨이퍼들이 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로 전달되어 연마 패드(155b)를 사용하여 제2 연마 테이블(156b) 상에서 더 연마된다. 다음으로, 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의해서 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로부터 제거된다.
제2 그룹의 각 웨이퍼를 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y') 중의 하나에 의하여 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로 먼저 전달하고, 연마 패드(155b)를 사용하여 제2 연마 테이블(156b) 상에서 연마하고, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 웨이퍼를 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로 전달하고, 연마 패드(155c)를 사용하여 제3 연마 테이블(156c) 상에서 웨이퍼를 더 연마하고, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 웨이퍼를 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로부터 제거하는 것도 가능하다.
제1 그룹의 웨이퍼와 제2 그룹의 웨이퍼가 연마 패드(155b)를 사용하여 제2 연마 테이블(156b) 상에서 연마되기 위하여 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로 전달될 때, 이 웨이퍼들은 제2 웨이퍼 캐리어(162b)가 제1 그룹의 제1 웨이퍼, 제2 그룹의 제1 웨이퍼, 제1 그룹의 제2 웨이퍼, 제2 그룹의 제2 웨이퍼 순으로 연마할 수 있도록 교대로 제2 웨이퍼 캐리어(162b)에 전달된다.
연마 유닛(250)의 병렬 모드 작동에서, 제1 그룹의 웨이퍼들은 제1 웨이퍼 캐리어(162a), 제1 연마 테이블(156a) 그리고 제1과 제2 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)을 사용해서 처리된다. 제2 그룹의 각 웨이퍼들은 제2 웨이퍼 캐리어(162b), 제2 연마 테이블(156b) 그리고 제1과 제2 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)을 사용해서 처리된다. 제3 그룹의 각 웨이퍼는 제3 웨이퍼 캐리어(162c), 제3 연마 테이블(156c) 그리고 제3과 제4 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')을 사용해서 처리된다.
제1 그룹의 웨이퍼들을 연마 유닛(250)에서 처리하기 위해서, 제1 그룹의 각각의 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)의 하나에 의해서 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로 전달되어 연마 패드(155a)를 사용하여 제1 연마 테이블(156a) 상에서 연마된다. 다음으로, 상기 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)의 하나에 의하여 제1 웨이퍼 캐리어(162a)로부터 제거된다.
제2 그룹의 웨이퍼들을 연마 유닛(250)에서 처리하기 위해서, 제2 그룹의 각각의 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)의 하나에 의해서 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로 전달되어 연마 패드(155b)를 사용하여 제2 연마 테이블(156b) 상에서 연마된다. 다음으로, 상기 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)의 하나에 의하여 제2 웨이퍼 캐리어(162b)로부터 제거된다.
제3 그룹의 웨이퍼들을 연마 유닛(250)에서 처리하기 위해서, 제3 그룹의 각각의 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의해서 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로 전달되어 연마 패드(155c)를 사용하여 제3 연마 테이블(156c) 상에 서 연마된다. 다음으로, 상기 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로부터 제거된다.
도9를 참고로 하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 연마 유닛(350)이 설명된다. 도9는 연마 유닛(350)의 평면도이다. 연마 유닛(350)은 도1의 연마 장치(100)에서 연마 유닛(150) 대신에 사용될 수 있다. 연마 유닛(350)은 연마 유닛(250)의 모든 요소를 포함한다. 그러나 연마 유닛(350)은 제2 연마 테이블(156b) 위에 위치하는 제4 웨이퍼 캐리어(162d)를 더 포함한다. 제4 웨이퍼 캐리어(162d)는 연마 패드(155b)를 사용하여 제2 연마 테이블(156b) 상에서 웨이퍼들을 연마한다. 따라서, 제2와 제44 웨이퍼 캐리어들(162b, 162d)은 제2 연마 테이블(156b) 상에서 동시에 두 웨이퍼들을 연마할 수 있다. 연마 테이블(156b) 위에 부가적인 웨이퍼 캐리어(162d)를 놓기 위해서, 웨이퍼 캐리어들(162)은 인접한 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y, 180x', 180y')에 더 가깝게 놓여진다. 아울러, 피보팅 샤프트들(183x, 183y, 183x', 183y')은 길이가 짧아진다.
도9에서 제3과 제4 로드/언로드 컵들(182x', 182y')의 위치들 X' 및 Y'는 그들 각각의 파킹 위치들이다. 제3 로드/언로드 컵(182x')은 그 피보팅 동작들에 의하여 파킹 위치 X'로부터 제3과 제4 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d)의 웨이퍼 로드/언로드 위치들의 하나 또는 양쪽 모두로 피봇될 수 있다. 마찬가지로, 제4 로드/언로드 컵(182y')은 그 피보팅 동작들에 의하여 파킹 위치 Y'로부터 제3과 제4 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d)의 웨이퍼 로드/언로드 위치들의 하나 또는 양쪽 모두로 피봇될 수 있다. 도9에 나타낸 것처럼, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 피 보팅 축들(185x', 185y')은 각각 연마 테이블들(155b와 156c) 사이 및 웨이퍼 캐리어들(162c와 162d) 사이에 놓여진다.
웨이퍼 로드/언로드를 위해서 로드/언로드 컵(182x')을 제3과 제4 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d)의 하나로 수평 정렬시키기 위해서, 제3 웨이퍼 릴레이 장치(180x')는 피보팅 샤프트(184x')의 중심, 즉 피보팅 축(185x')으로부터 로드/언로드 컵(182x')의 중심까지의 거리가 피보팅 샤프트(184x')의 중심으로부터 제3과 제 4 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d)의 중심들까지의 거리들과 상당한 정도로 같도록 디자인되며 설치된다. 마찬가지로, 제4 웨이퍼 릴레이 장치(180y')는 피보팅 샤프트(184y')의 중심, 즉 피보팅 축(185y')으로부터 로드/언로드 컵(182y')의 중심까지의 거리가 피보팅 샤프트(184y')의 중심으로부터 제3 및 제4 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d)의 중심들까지의 거리들과 상당한 정도로 같도록 디자인되며 설치된다. 아울러, 로드/언로드 컵들(182x', 182y')이 반도체 웨이퍼를 로딩 및 언로딩 하기 위하여 웨이퍼 로드/언로드 위치들에서 로드/언로드 컵들(182x', 182y')의 수직 동작들에 의해서 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d)에 수직 정렬될 수 있다. 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d)의 수직 동작들에 의해서 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d)을 로드/언로드 컵들(182x', 182y')에 수직 정렬하는 것도 가능하다.
두 개의 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')은 도9에 도시된 것처럼 그들 각각의 파킹 위치들 X' 및 Y'에서 로드/언로드 컵(182x')이 로드/언로드 컵(182y') 위에 오도록 설치된다. 웨이퍼 이송 장치(140, 도9에 도시되지 않음)는 로드/언로드 컵들(182x', 182y')로 그리고 로드/언로드 컵들(182x', 182y')로부터 이들 파 킹 위치들 X' 및 Y'에서 웨이퍼들을 전달한다.
연마 유닛(350)의 혼합 모드 작동에서, 제1 그룹의 웨이퍼들은 제1 및 제2 웨이퍼 캐리어들(162a, 162b), 제1 및 제2 연마 테이블들(156a, 156b) 그리고 제1 및 제2 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)을 사용하여, 연마 유닛(150)을 참고로 하여 앞에 설명된 공정 순서들 중의 하나를 따라서 처리된다. 아울러, 제2 그룹의 웨이퍼들은 제3 및 제4 웨이퍼 캐리어들(162c, 162d), 제2 및 제3 연마 테이블들(156b, 156c) 그리고 제3 및 제4 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')을 사용하여 처리된다.
연마 유닛(250)에서 제2 그룹의 웨이퍼들을 처리하기 위해서, 제2 그룹의 각 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의해서 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로 전달되며 연마 패드(155c)를 사용하여 제3 연마 테이블(156c) 상에서 연마된다. 다음으로, 웨이퍼는 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로부터 제4 웨이퍼 캐리어(162d)로 전달되어 연마 패드(155b)를 사용하여 제2 연마 테이블(156b) 상에서 연마된다. 다음으로, 상기 웨이퍼가 제4 웨이퍼 캐리어(162d)로부터 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 제거된다.
제2 그룹의 각 웨이퍼를 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 제4 웨이퍼 캐리어(162d)로 전달하고, 연마 패드(155b)를 사용하여 제2 연마 테이블(156b) 상에서 연마하고, 상기 웨이퍼를 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 제4 연마 캐리어(162d)로부터 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로 전달하 고, 연마 패드(155c)를 이용하여 제3 연마 테이블(156c) 상에서 연마하고, 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')의 하나에 의하여 제3 웨이퍼 캐리어(162c)로부터 웨이퍼를 제거하는 것도 가능하다.
연마 유닛(350)의 병렬 모드 작동에서, 제1 그룹의 웨이퍼들은 제1 웨이퍼 캐리어(162a), 제1 연마 테이블(156a) 그리고 제1 과 제2 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)에 의하여 처리된다. 제2 그룹의 웨이퍼들은 제2 웨이퍼 캐리어(162b), 제2 연마 테이블(156b) 그리고 제1 과 제2 웨이퍼 릴레이 장치들(180x, 180y)에 의하여 처리된다. 제3 그룹의 웨이퍼들은 제4 웨이퍼 캐리어(162d), 제2 연마 테이블(156b) 그리고 제3 과 제4 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')에 의하여 처리된다. 제4 그룹의 웨이퍼들은 제3 웨이퍼 캐리어(162c), 제3 연마 테이블(156b) 그리고 제3 과 제4 웨이퍼 릴레이 장치들(180x', 180y')에 의하여 처리된다.
본 발명의 실시 예에 따라 반도체 웨이퍼들과 같은 피연마체들을 연마하기 위한 방법이 도11의 흐름도를 참고로 하여 설명된다. 블록 902에서, 피연마체들 중 적어도 일부를 제1 로드/언로드 컵과 제1 과 제2 피연마체 캐리어들의 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여 제1 로드/언로드 컵은 제1 축을 중심으로 제1 과 제2 피연마체 캐리어들의 적어도 하나로 독립적으로 피봇된다. 제1 축은 제1과 제2 피연마체 캐리어들 사이에 위치한다. 다음으로, 블록 904에서 피연마체들의 적어도 일부를 제2 로드/언로드 컵과 제1 과 제2 피연마체 캐리어들의 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여 제2 로드/언로드 컵이 제2 축을 중심으로 제1과 제2 피연마체 캐 리어들의 적어도 하나로 독립적으로 피봇된다. 제2 축은 제1과 제2 피연마체 캐리어들 사이에 위치된다. 다음으로, 블록 906에서 피연마체들의 적어도 일부는 제1 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마된다. 다음으로, 블록 908에서, 피연마체들의 적어도 일부는 제2 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마된다.
본 발명은 반도체 소자의 제조과정에서 피연마체를 화학기계적으로 연마하는 장치에 널리 사용될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시 예들이 설명되고 도시되었으나, 본 발명은 설명되고 도시된 특정한 형태나 배열 등에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그들의 등가물들에 의하여 규정된다.

Claims (20)

  1. 피연마체들의 연마 장치에 있어서,
    적어도 하나의 연마 면;
    상기 적어도 하나의 연마 면 위쪽에 위치하는 제1 피연마체 캐리어;
    상기 적어도 하나의 연마 면 위쪽에 위치하는 제2 피연마체 캐리어;
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제1 로드/언로드 컵과 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 사이에 위치한 제1 축을 중심으로 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나로 독립적으로 피봇하도록 구성된 상기 제1 로드/언로드 컵을 포함하는 제1 피연마체 릴레이 장치; 및
    상기 피연마체의 적어도 일부를 제2 로드/언로드 컵과 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 사이에 위치한 제2 축을 중심으로 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나로 독립적으로 피봇하도록 구성된 상기 제2 로드/언로드 컵을 포함하는 제2 피연마체 릴레이 장치;
    를 포함하는 연마 장치
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 연마 면은 제1과 제2 연마 면들을 포함하며, 상기 제1 피연마체 캐리어는 상기 제1 연마 면 위쪽에 위치하고, 상기 제2 피연마체 캐리어는 상기 제2 연마 면 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 피연마체 릴레이 장치는 상기 제1 로드/언로드 컵을 제1 면 상에서 독립적으로 피봇하고, 상기 제2 피연마체 릴레이 장치는 상기 제2 로드/언로드 컵을 제2 면 상에서 독립적으로 피봇하며, 상기 제1과 제2 면들은 상기 적어도 하나의 연마 면에 평행하며, 상기 제1과 제2 면들 중 하나가 다른 하나에 비하여 상기 적어도 하나의 연마 면에 더 가깝도록 구성된 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 피연마체 릴레이 장치들이 상기 적어도 하나의 연마 면 위쪽에 위치하는 상부 하우징 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 피연마체 릴레이 장치들이 상기 적어도 하나의 연마 면 아래에 위치하는 하부 하우징 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 피연마체 릴레이 장치는 상기 적어도 하나의 연마 면 위쪽에 위치하는 상부 하우징 면에 부착되고, 상기 제2 피연마체 릴레이 장치는 상기 적어도 하나의 연마 면 아래에 위치하는 하부 하우징 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 피연마체 릴레이 장치의 상기 제1 축이 상기 제2 릴레이 장치의 상기 제2 축과 일치하도록 상기 제1과 제2 피연마체 릴레이 장치들이 설치되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 피연마체 릴레이 장치는 상기 제1 로드/언로드 컵을 수직 방향으로 움직이며, 상기 제2 피연마체 릴레이 장치는 상기 제2 로드/언로드 컵을 수직 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제1과 제2 로드/언로드 컵들로 그리고 상기 제1과 제2 로드/언로드 컵들로부터 전달하도록 설치된 피연마체 이송 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연마 면 위쪽에 위치하는 제3 피연마체 캐리어;
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제3 로드/언로드 컵과 상기 제2과 제3 피연마체 캐리어들 중 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제2과 제3 피연마체 캐리어들 사이에 위치한 제3 축을 중심으로 상기 제2과 제3 피연마체 캐리어 들의 적어도 하나로 독립적으로 피봇하도록 구성된 상기 제3 로드/언로드 컵을 포함하는 제3 피연마체 릴레이 장치; 및
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제4 로드/언로드 컵과 상기 제2과 제3 피연마체 캐리어들 중 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제2과 제3 피연마체 캐리어들 사이에 위치한 제4 축을 중심으로 상기 제2과 제3 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나로 독립적으로 피봇하도록 구성된 상기 제4 로드/언로드 컵을 포함하는 제4 피연마체 릴레이 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연마 면 위쪽에 위치하는 제3 피연마체 캐리어;
    상기 적어도 하나의 연마 면 위쪽에 위치하는 제4 피연마체 캐리어;
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제3 로드/언로드 컵과 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 사이에 위치하는 제3 축을 중심으로 상기 제3 로드/언로드 컵을 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나로 피봇하도록 구성된 상기 제3 로드/언로드 컵을 포함하는 제3 피연마체 릴레이 장치; 및
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제4 로드/언로드 컵과 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 사이에 위치하는 제4 축을 중심으로 상기 제4 로드/언로드 컵을 상기 제3과 제4 피연 마체 캐리어들 중의 적어도 하나로 피봇하도록 구성된 상기 제4 로드/언로드 컵을 포함하는 제4 피연마체 릴레이 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  12. 피연마체들의 적어도 일부를 제1 로드/언로드 컵과 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 사이에 위치하는 제1 축을 중심으로 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중에 적어도 하나로 상기 제1 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계;
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제2 로드/언로드 컵과 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 사이에 위치하는 제2 축을 중심으로 상기 제1과 제2 피연마체 캐리어들 중에 적어도 하나로 상기 제2 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계;
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제1 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계; 및
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제2 피연마체 캐리어를 사용하여 상기 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제1 피연마체 캐리어를 사용하여 상기 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계가 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제1 피연마체 캐리어를 사용하여 제1 연마 면 상에서 연 마하는 단계를 포함하며, 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제2 피연마체 캐리어를 사용하여 상기 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계가 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제2 피연마체 캐리어를 사용하여 제2 연마 면 상에서 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 축을 중심으로 상기 제1 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계가 제1 면 상에서 상기 제1 축을 중심으로 상기 제1 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계를 포함하며, 상기 제2 축을 중심으로 상기 제2 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계가 제2 면 상에서 상기 제2 축을 중심으로 상기 제2 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계를 포함하며, 상기 제1과 제2면들은 상기 적어도 하나의 연마 면과 평행하며, 상기 제1과 제2 연마 면들 중 하나가 다른 하나에 비하여 상기 적어도 하나의 연마 면에 더 가까운 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 피연마체들의 적어도 일부를 피연마체 이송 장치를 사용하여 상기 제1과 제2 로드/언로드 컵들로 그리고 상기 제1과 제2 로드/언로드 컵들로부터 이송하는 단계를 더 포함하는 연마 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제1 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계가 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제1 로드/언로드 컵을 사용하여 상기 제1 피연마체 캐리어로 전달하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계가 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제2 로드/언로드 컵을 사용하여 상기 제2 피연마체 캐리어로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제2 로드/언로드 컵을 사용하여 상기 제1 피연마체 캐리어로부터 상기 제2 피연마체 캐리어로 전달하는 단계를 더 포함하는 연마 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제3 로드/언로드 컵과 상기 제2와 제3 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제2 피연마체 캐리어와 제3 피연마체 캐리어들 사이에 위치하는 제3 축을 중심으로 상기 제2와 제3 피연마체 캐리어들 중에 적어도 하나로 상기 제3 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계;
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제4 로드/언로드 컵과 상기 제2와 제3 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여, 상기 제2 피연마체 캐리어와 제3 피연마체 캐리어들 사이에 위치하는 제4 축을 중심으로 상기 제2와 제3 피연마체 캐리어들 중에 적어도 하나로 상기 제4 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계; 및
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제3 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제1 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계가 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제1 피연마체 캐리어를 사용하여 제1 피연마 면 상에서 연마하는 단계를 포함하며, 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제2 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계가 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제2 피연마체 캐리어를 사용하여 제2 피연마 면 상에서 연마하는 단계를 포함하며, 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제3 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계가 상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제3 피연마체 캐리어를 사용하여 제3 피연마 면 상에서 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제3 로드/언로드 컵과 제3과 제4 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 사이에 위치하는 제3 축을 중심으로 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 중 에 적어도 하나로 상기 제3 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계;
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 제4 로드/언로드 컵과 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 중의 적어도 하나 사이에서 전달하기 위하여 상기 제3 과 제4 피연마체 캐리어들 사이에 위치하는 제4 축을 중심으로 상기 제3과 제4 피연마체 캐리어들 중에 적어도 하나로 상기 제4 로드/언로드 컵을 독립적으로 피봇하는 단계;
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제3 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계; 및
    상기 피연마체들의 적어도 일부를 상기 제4 피연마체 캐리어를 사용하여 적어도 하나의 연마 면 상에서 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
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