KR20100002514A

KR20100002514A - Single type substrate treating apparatus

Info

Publication number: KR20100002514A
Application number: KR1020080062431A
Authority: KR
Inventors: 최기훈; 최중봉
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-07
Also published as: KR100957227B1

Abstract

PURPOSE: A single type substrate treating apparatus is provided to perform a grounding process, a cleaning process of a substrate, and conditioning process of a polishing pad in one process chamber. CONSTITUTION: A substrate is processed in a process chamber. A substrate support unit(200) is installed within the process chamber, and the substrate is placed on substrate support unit and is rotatable. A polishing unit(400) is installed at the one side of the substrate support unit in the process chamber, and the substrate is polished through a chemical and mechanical method. A pad conditioning unit(500) is installed at the one side of the substrate supporting unit in the process chamber, and surface roughness of the polishing pad is controlled after polishing the polishing pad of the polishing unit. A cleaning unit is installed at the other side of the substrate support unit in the process chamber, and the substrate is cleaned.

Description

Single sheet type substrate processing apparatus {SINGLE TYPE SUBSTRATE TREATING APPARATUS}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판을 매엽 처리 방식으로 연마 및 세정하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus for polishing and cleaning a semiconductor substrate by a sheet-fed treatment method.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정은 박막의 형성 및 적층을 위해 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 등 다수의 단위 공정들을 반복 수행해야만 한다. 웨이퍼 상에 요구되는 소정의 회로 패턴이 형성될 때까지 이들 공정은 반복되며, 회로 패턴이 형성된 후 웨이퍼의 표면에는 많은 굴곡이 생기게 된다. 최근 반도체 소자는 고집적화에 따라 그 구조가 다층화되며, 웨이퍼 표면의 굴곡의 수와 이들 사이의 단차가 증가하고 있다. 웨이퍼 표면의 비평탄화는 사진 공정에서 디포커스(Defocus) 등의 문제를 발생시키므로 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위해 주기적으로 웨이퍼 표면을 연마하여야 한다.In general, a semiconductor device manufacturing process must repeatedly perform a plurality of unit processes such as a deposition process, a photo process, and an etching process to form and stack thin films. These processes are repeated until the desired circuit pattern is formed on the wafer, and after the circuit pattern is formed, a lot of bending occurs on the surface of the wafer. In recent years, as semiconductor devices become highly integrated, their structures are multilayered, and the number of bends on the surface of the wafer and the step between them are increasing. Unplanarization of the wafer surface causes problems such as defocus in the photolithography process, and thus the wafer surface must be polished periodically to planarize the surface of the wafer.

웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위해 다양한 표면 평탄화 기술이 있으나 이 중 좁은 영역뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 우수한 평탄도를 얻을 수 있는 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 장치가 주로 사용된다. 화학적 기계적 연마 장치는 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마재에 의해 연마시키는 장치로서, 아주 미세한 연마를 가능하게 한다. Various surface planarization techniques are used to planarize the surface of the wafer, but among them, a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus that can obtain excellent flatness not only for narrow areas but also for wide areas is mainly used. The chemical mechanical polishing apparatus is an apparatus for polishing a surface of a wafer coated with tungsten, an oxide, or the like by mechanical friction and polishing with a chemical abrasive, and enables very fine polishing.

또한, 반도체 소자가 고밀도, 고집적화, 고성능화됨에 따라 회로 패턴의 미세화가 급속히 진행됨으로써, 기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 금속 오염물 등의 오염 물질은 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미치게 된다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하게 대두되고 있으며, 반도체 제조를 위한 각 단위 공정들의 전후 단계에서 기판의 세정 공정이 실시되고 있다.In addition, as semiconductor devices become more dense, highly integrated, and higher in performance, miniaturization of circuit patterns proceeds rapidly, and contaminants such as particles, organic contaminants, and metal contaminants remaining on the substrate surface have a great effect on device characteristics and production yield. Get mad. For this reason, a cleaning process for removing various contaminants adhering to the substrate surface is very important in the semiconductor manufacturing process, and the substrate cleaning process is performed at the front and rear stages of each unit process for semiconductor manufacturing.

본 발명은 반도체 기판의 연마 공정과 세정 공정, 그리고 연마 패드의 컨디셔닝을 하나의 처리실 내에서 매엽 방식으로 진행할 수 있는 매엽식 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a single wafer processing apparatus capable of carrying out a polishing process, a cleaning process, and conditioning of a polishing pad in a single sheet process in a single chamber.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 매엽식 기판 처리 장치는, 매엽식 기판 처리 장치에 있어서, 기판 처리 공정이 진행되는 처리실과; 상기 처리실 내에 설치되고, 기판이 놓이며 회전 가능한 기판 지지 유닛과; 상기 처리실 내의 상기 기판 지지 유닛 일 측에 설치되며, 상기 기판을 화학적 기계적 방법으로 연마하는 연마 유닛과; 상기 처리실 내의 상기 기판 지지 유닛의 다른 일 측에 설치되며, 상기 연마 유닛의 연마 패드를 연마하여 상기 연마 패드의 표면 조도를 조절하는 패드 컨디셔닝 유닛과; 상기 처리실 내의 상기 기판 지지 유닛의 또 다른 일 측에 설치되며, 상기 기판을 세정하는 세정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the sheet type substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber in which a substrate processing step is performed; A substrate support unit installed in the processing chamber, having a substrate placed therein, and rotatable; A polishing unit installed at one side of the substrate supporting unit in the processing chamber and polishing the substrate by a chemical mechanical method; A pad conditioning unit disposed on the other side of the substrate support unit in the processing chamber, the pad conditioning unit polishing the polishing pad of the polishing unit to adjust the surface roughness of the polishing pad; It is installed on the other side of the substrate support unit in the processing chamber, characterized in that it comprises a cleaning unit for cleaning the substrate.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 매엽식 기판 처리 장치에 있어서, 상기 패드 컨디셔닝 유닛은 상기 연마 패드가 장착된 연마 헤드의 단부가 수용되도록 상부가 개방된 처리조와; 상기 처리조의 바닥면에 설치되며, 상기 연마 패드가 접촉하여 연마되는 다이아몬드 컨디셔너를 포함할 수 있다.A sheet type substrate processing apparatus according to the present invention having the configuration as described above, wherein the pad conditioning unit includes: a processing tank having an upper portion opened to accommodate an end portion of the polishing head on which the polishing pad is mounted; It is installed on the bottom surface of the treatment tank, it may include a diamond conditioner to be polished in contact with the polishing pad.

상기 다이아몬드 컨디셔너는 환형으로 제공되며, 상기 처리조의 바닥면에 복수 개가 설치될 수 있다.The diamond conditioner may be provided in an annular shape, and a plurality of diamond conditioners may be installed on the bottom surface of the treatment tank.

상기 처리조의 바닥면은 제 1 바닥면과, 상기 제 1 바닥 면보다 낮은 높이로 단차진 제 2 바닥면을 포함하되, 상기 다이아몬드 컨디셔너는 상기 제 1 바닥면에 설치될 수 있다.The bottom surface of the treatment tank may include a first bottom surface and a second bottom surface leveled to a lower level than the first bottom surface, and the diamond conditioner may be installed on the first bottom surface.

상기 제 1 바닥면을 통해 상기 처리조 내로 탈이온수를 공급하도록 상기 제 1 바닥면에 연결되는 제 1 탈이온수 공급 부재와; 상기 처리조 내에 공급된 탈이온수가 상기 제 2 바닥면을 통해 배출되도록 상기 제 2 바닥면에 연결되는 배수 부재를 더 포함할 수 있다.A first deionized water supply member connected to the first bottom surface to supply deionized water through the first bottom surface into the treatment tank; The apparatus may further include a drain member connected to the second bottom surface such that the deionized water supplied into the treatment tank is discharged through the second bottom surface.

상기 제 1 바닥면을 향해 탈이온수를 공급하도록 상기 처리조에 설치되는 제 2 탈이온수 공급 부재를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a second deionized water supply member installed in the treatment tank to supply deionized water toward the first bottom surface.

본 발명에 의하면, 반도체 기판의 연마 공정과 세정 공정, 그리고 연마 패드의 컨디셔닝을 하나의 처리실 내에서 진행할 수 있다.According to the present invention, the polishing step, the cleaning step, and the conditioning of the polishing pad can be performed in one processing chamber.

또한, 본 발명에 의하면 연마 패드의 컨디셔닝 중 생성되는 이물질을 용이하게 제거할 수 있다.Further, according to the present invention, foreign matters generated during conditioning of the polishing pad can be easily removed.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매엽식 기판 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호 를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, a sheet type substrate processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

( 실시 예 )(Example)

도 1은 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a sheet type substrate processing apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치(1)는 처리 용기(100), 기판 지지 유닛(200), 세정 유닛(310,320), 연마 유닛(400), 그리고 패드 컨디셔닝 유닛(500)을 포함한다. 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치(1)는 기판에 대한 세정 공정과 연마 공정을 하나의 처리실(10) 내에서 진행할 수 있다. 따라서, 세정 유닛(310,320), 연마 유닛(400), 그리고 패드 컨디셔닝 유닛(500)은 처리실(10) 내의 처리 용기(100) 및 기판 지지 유닛(200)의 둘레에 적절한 배치 구조로 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, the sheet type substrate processing apparatus 1 according to the present invention includes a processing container 100, a substrate supporting unit 200, cleaning units 310 and 320, a polishing unit 400, and a pad conditioning unit 500. ). The sheet type substrate processing apparatus 1 according to the present invention can perform a cleaning process and a polishing process for a substrate in one processing chamber 10. Accordingly, the cleaning units 310 and 320, the polishing unit 400, and the pad conditioning unit 500 may be provided in an appropriate arrangement structure around the processing container 100 and the substrate support unit 200 in the processing chamber 10. .

처리 용기(100)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개구된 상부는 기판(W)의 반출입 통로로 제공된다. 처리 용기(100)의 내측에는 기판 지지 유닛(200)이 수용된다. 기판 지지 유닛(200)은 기판(W) 처리 공정의 진행 중 처리 용기(100) 안으로 유입된 기판(W)을 고정한다. 처리 용기(100)의 외 측에는 세정 유닛(310, 320), 연마 유닛(400) 및 패드 컨디셔닝 유닛(500)이 구비된다. 세정 유닛(310)은 기판(W)을 세정하기 위 한 세정액을 기판 지지 유닛(200)에 고정된 기판(W)에 공급하는 세정액 공급 부재이고, 세정 유닛(320)은 기판(W)에 공급된 세정액에 초음파를 인가하여 세정 효율을 증대시키기 위한 초음파 세정 부재일 수 있다. 연마 유닛(400)은 기판(W)을 화학적 기계적 방법으로 연마하며, 패드 컨디셔닝 유닛(500)은 연마 유닛(400)의 연마 패드를 연마하여 연마 패드의 표면 조도를 조절한다.The processing container 100 has a cylindrical shape with an open upper portion, and provides a space for processing the substrate W. As shown in FIG. The opened upper part of the processing container 100 is provided to the carrying-out passage of the substrate W. As shown in FIG. The substrate support unit 200 is accommodated inside the processing container 100. The substrate support unit 200 fixes the substrate W introduced into the processing container 100 during the processing of the substrate W processing. The outer side of the processing container 100 is provided with cleaning units 310 and 320, a polishing unit 400, and a pad conditioning unit 500. The cleaning unit 310 is a cleaning liquid supply member for supplying a cleaning liquid for cleaning the substrate W to the substrate W fixed to the substrate support unit 200, and the cleaning unit 320 is supplied to the substrate W. It may be an ultrasonic cleaning member for applying ultrasonic waves to the cleaned cleaning liquid to increase the cleaning efficiency. The polishing unit 400 polishes the substrate W by a chemical mechanical method, and the pad conditioning unit 500 adjusts the surface roughness of the polishing pad by polishing the polishing pad of the polishing unit 400.

도 2는 도 1의 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200)의 측단면도이다.FIG. 2 is a side cross-sectional view of the processing container 100 and the substrate support unit 200 of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 처리 용기(100)는 원통 형상을 갖는 제 1, 제 2 및 제 3 회수통(110, 120, 130)을 포함한다. 본 실시 예에 있어서, 처리 용기(100)는 세 개의 회수통(110, 120, 130)으로 이루어지나, 회수통(110, 120, 130)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 제 1 내지 제 3 회수통(110, 120, 130)은 기판(W) 처리 공정의 진행시 기판(W)으로 공급되는 세정액을 회수한다. 기판 처리 장치(1)는 기판(W)을 기판 지지 유닛(200)에 의해 회전시키면서 세정액을 이용하여 기판(W)을 세정 처리한다. 이에 따라, 기판(W)으로 공급된 세정액이 비산될 수 있으며, 제 1 내지 제 3 회수통(110, 120, 130)은 기판(W)으로부터 비산된 세정액을 회수한다.Referring to FIG. 2, the processing container 100 includes first, second and third recovery bins 110, 120, and 130 having a cylindrical shape. In the present embodiment, the processing container 100 is composed of three recovery bins 110, 120, 130, but the number of recovery bins 110, 120, 130 may be increased or decreased. The first to third recovery containers 110, 120, and 130 recover the cleaning liquid supplied to the substrate W when the substrate W is processed. The substrate processing apparatus 1 cleans the substrate W using the cleaning liquid while rotating the substrate W by the substrate support unit 200. Accordingly, the cleaning liquid supplied to the substrate W may be scattered, and the first to third recovery containers 110, 120, and 130 recover the cleaning liquid scattered from the substrate W.

제 1 내지 제 3 회수통(110, 120, 130)은 기판(W)으로부터 비산된 세정액이 유입되는 제 1 내지 제 3 회수 공간(S1, S2, S3)을 형성한다. 제 1 회수 공간(S1)은 제1 회수통(110)에 의해 정의되고, 기판(W)을 1차적으로 처리하는 제 1 세정액을 회수한다. 제 2 회수 공간(S2)은 제 1 회수통(110)과 제 2 회수통(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되고, 기판(W)을 2차적으로 처리하는 제 2 세정액을 회수한다. 제 3 회수 공간(S3)은 제 2 회수통(120)과 제 3 회수통(130) 간의 이격 공간에 의해 정의되고, 기판(W)을 3차적으로 처리하는 제 3 세정액을 회수한다.The first to third recovery containers 110, 120, and 130 form first to third recovery spaces S1, S2, and S3 into which the cleaning liquid scattered from the substrate W flows. The 1st collection space S1 is defined by the 1st collection container 110, and collect | recovers the 1st washing liquid which processes the board | substrate W primarily. The second recovery space S2 is defined by the separation space between the first recovery container 110 and the second recovery container 120, and recovers the second cleaning liquid for secondarily treating the substrate W. The 3rd recovery space S3 is defined by the space | interval space between the 2nd collection container 120 and the 3rd collection container 130, and collect | recovers the 3rd washing | cleaning liquid which processes a board | substrate W in 3rd order.

제 1 회수통(110)은 제 1 회수라인(141)과 연결된다. 제 1 회수 공간(S1)에 유입된 제 1 세정액은 제 1 회수 라인(141)을 통해 외부로 배출된다. 제 2 회수통(120)은 제 2 회수 라인(143)과 연결된다. 제 2 회수 공간(S2)에 유입된 제 2 세정액은 제 2 회수 라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제 3 회수통(130)은 제 3 회수 라인(145)과 연결된다. 제 3 회수 공간(S3)에 유입된 제 3 세정액은 제 3 회수 라인(145)을 통해 외부로 배출된다.The first recovery container 110 is connected to the first recovery line 141. The first cleaning liquid introduced into the first recovery space S1 is discharged to the outside through the first recovery line 141. The second recovery container 120 is connected to the second recovery line 143. The second cleaning liquid introduced into the second recovery space S2 is discharged to the outside through the second recovery line 143. The third recovery container 130 is connected to the third recovery line 145. The third cleaning liquid introduced into the third recovery space S3 is discharged to the outside through the third recovery line 145.

한편, 처리 용기(100)에는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 수직 이동부(150)가 결합될 수 있다. 수직 이동부(150)는 제 3 회수통(130)의 외 측벽에 구비되고, 기판 지지 유닛(200)의 수직 위치가 고정된 상태에서 처리 용기(100)를 상/하로 이동시킨다. 이에 따라, 처리 용기(100)와 기판(W) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 따라서, 처리 용기(100)는 각 회수 공간(S1, S2, S3) 별로 회수되는 세정액의 종류를 다르게 할 수 있다.Meanwhile, the vertical moving part 150 for changing the vertical position of the processing container 100 may be coupled to the processing container 100. The vertical moving part 150 is provided on the outer sidewall of the third recovery container 130, and moves the processing container 100 up / down in a state where the vertical position of the substrate support unit 200 is fixed. As a result, the relative vertical position between the processing container 100 and the substrate W is changed. Therefore, the processing container 100 can change the kind of washing | cleaning liquid collect | recovered for each collection space S1, S2, S3.

기판 지지 유닛(200)은 처리 용기(100)의 내측에 설치된다. 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 후술할 구동부(230)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지 유닛(200)은 원형의 상부 면을 갖는 지지판(210)을 가지며, 지지판(210)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 핀 부재들(211)이 설치된다. 지지판(210)의 하부에는 지지판(210)을 지지하는 지지 축(220)이 연결되며, 지지 축(220)은 그 하단에 연결된 구동부(230)에 의해 회전한다. 구동부(230)는 모터 등으로 마련될 수 있다. 구동부(230)에 의해 지지 축(220)이 회전함에 따라 지지판(210) 및 기판(W)이 회전한다. 또한, 구동부(230)는 지지판(210) 상에 기판(W)을 로딩하거나 지지판(210)으로부터 기판(W)을 언로딩하는 경우, 그리고 기판 처리 공정 중 필요가 있을 때 지지판(210)을 상하로 이동시킬 수 있다.The substrate support unit 200 is installed inside the processing container 100. The substrate support unit 200 supports the substrate W during the process and may be rotated by the driver 230 to be described later during the process. The substrate supporting unit 200 has a supporting plate 210 having a circular upper surface, and pin members 211 supporting the substrate W are installed on the upper surface of the supporting plate 210. A support shaft 220 supporting the support plate 210 is connected to the lower portion of the support plate 210, and the support shaft 220 is rotated by the driving unit 230 connected to the lower end thereof. The driving unit 230 may be provided by a motor or the like. As the support shaft 220 rotates by the driver 230, the support plate 210 and the substrate W rotate. In addition, the driver 230 vertically supports the support plate 210 when loading the substrate W onto the support plate 210 or unloading the substrate W from the support plate 210, and when necessary during the substrate processing process. Can be moved to

도 3은 도 1의 연마 유닛의 사시도이고, 도 4는 도 3의 연마 유닛의 측단면도이며, 도 5는 도 4의 연마 헤드를 확대하여 보여주는 도면이다.3 is a perspective view of the polishing unit of FIG. 1, FIG. 4 is a side cross-sectional view of the polishing unit of FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged view of the polishing head of FIG. 4.

연마 유닛(400)은 화학적 기계적 방법으로 기판 표면을 평탄화하는 연마 공정을 진행한다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 연마 유닛(400)은 연마 헤드(420)와, 연마 헤드(420)를 동작 모드에 따라 구동시키기 위한 제 1 , 제 2 및 제 3 구동 부재(440,460,480)를 포함한다. 연마 헤드(420)에는 기판을 연마하는 연마 패드(423)가 장착된다. 제 1 구동 부재(440)는 연마 공정의 진행시 연마 패드(423)를 자기 중심 축을 기준으로 회전시킨다. 제 2 구동 부재(460)는 연마 헤드(420)를 스윙 동작시키기 위해 연마 헤드(420)를 수평면상에서 이동시킨다. 제 3 구동 부재(480)는 연마 헤드(420)를 상하 방향으로 이동시킨다.The polishing unit 400 performs a polishing process of planarizing the substrate surface by a chemical mechanical method. 3 to 5, the polishing unit 400 includes a polishing head 420 and first, second and third driving members 440, 460, and 480 for driving the polishing head 420 according to an operation mode. do. The polishing head 420 is equipped with a polishing pad 423 for polishing a substrate. The first driving member 440 rotates the polishing pad 423 about the magnetic center axis during the polishing process. The second drive member 460 moves the polishing head 420 on a horizontal plane to swing the polishing head 420. The third driving member 480 moves the polishing head 420 in the vertical direction.

연마 헤드(420)는 하부가 개방된 원통 형상의 하우징(421)을 가진다. 하우징(421)의 개방된 하부에는 판 형상의 연마 패드 홀더(422)가 설치되며, 연마 패드 홀더(422)의 하면에는 연마 패드(423)가 결합된다. 연마 패드(423)는 금속 재질의 플레이트(424)의 일면에 부착될 수 있으며, 연마 패드 홀더(422)에는 금속 플레이트(424)의 다른 일 면이 연마 패드 홀더(422)에 탈착 가능하게 결합되도록 금속 플레이트(424)에 자력을 작용시키는 자석 부재(422a)가 내장될 수 있다.The polishing head 420 has a cylindrical housing 421 with an open bottom. A plate-shaped polishing pad holder 422 is installed at an open lower portion of the housing 421, and a polishing pad 423 is coupled to a lower surface of the polishing pad holder 422. The polishing pad 423 may be attached to one surface of the metal plate 424, and the other surface of the metal plate 424 may be detachably coupled to the polishing pad holder 422 to the polishing pad holder 422. A magnet member 422a for applying magnetic force to the metal plate 424 may be embedded.

연마 패드 홀더(422)의 상부 면에는 벨로우즈(425)가 설치되고, 벨로우즈(425)는 공압 부재(426)에 의해 작용되는 공기 압력에 의해 상하 방향으로 신축될 수 있다. 벨로우즈(425)는 연마 공정의 진행시 연마 패드(423)가 기판(W)에 밀착되도록 신장될 수 있으며, 연마 패드(423)가 기판(W)에 밀착된 상태에서 연마 공정이 진행되면 연마 공정이 균일하게 그리고 보다 효율적으로 진행될 수 있다.A bellows 425 is installed on the upper surface of the polishing pad holder 422, and the bellows 425 may be stretched in the vertical direction by the air pressure applied by the pneumatic member 426. The bellows 425 may be extended so that the polishing pad 423 adheres to the substrate W during the polishing process. When the polishing process is performed while the polishing pad 423 adheres to the substrate W, the polishing process may be performed. This can be done uniformly and more efficiently.

공압 부재(426)는 벨로우즈(425)의 상부에 연결되며, 속이 빈 중공 축 형상의 축 부재로 구비될 수 있다. 공압 부재(426)는 길이 방향이 연직 방향을 향하도록 제공될 수 있으며, 베어링(427a,427b)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 공압 부재(426)에는 공기를 공급하는 에어 라인(미도시)이 연결되고, 에어 라인(미도시) 상에는 에어 라인(미도시)을 개폐하는 밸브(미도시)와, 공기의 공급 유량을 조절하는 유량계(미도시)가 설치될 수 있으며, 이들의 구성은 관련 기술 분야의 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The pneumatic member 426 is connected to the upper portion of the bellows 425, it may be provided as a hollow hollow shaft-shaped shaft member. The pneumatic member 426 may be provided so that the longitudinal direction thereof faces the vertical direction, and is rotatably supported by the bearings 427a and 427b. An air line (not shown) for supplying air is connected to the pneumatic member 426, a valve (not shown) for opening and closing an air line (not shown) on the air line (not shown), and a supply flow rate for adjusting the air supply. Flow meters (not shown) may be installed, and their configurations are obvious to those skilled in the art, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

제 1 구동 부재(440)는 연마 공정의 진행시 연마 패드(423)를 자기 중심 축을 기준으로 회전시킨다. 제 1 구동 부재(440)는 회전력을 제공하는 제 1 구동 모터(441)와, 제 1 구동 모터(441)의 회전력을 연마 패드(423)로 전달하는 제 1 벨트-풀리 어셈블리(443)를 포함한다. 제 1 벨트-풀리 어셈블리(443)는 제 1 구동 풀리(443-1), 제 1 종동 풀리(443-2) 및 제 1 벨트(443-3)의 조합으로 이루어질 수 있다. 제 1 구동 풀리(443-1)는 제 1 구동 모터(411)의 회전 축(411a)에 설치된다. 제 1 종동 풀리(443-2)는 중공 축 형상의 공압 부재(426)의 외 측면에 설치된다. 제 1 벨트(443-3)는 제 1 구동 풀리(443-1)와 제 1 종동 풀리(443-2)에 감긴다. 여기서, 제 1 구동 풀리(443-1)가 설치된 제 1 구동 모터(441)는 후술할 제 2 구동 부재(460)의 스윙 암(461)의 일단 내부에 설치되고, 제 1 벨트(443-3)는 스윙 암(461)의 길이 방향을 따라 스윙 암(461)의 내부를 통해 제 1 구동 풀리(443-1)와 제 1 종동 풀리(443-2)에 감길 수 있다.The first driving member 440 rotates the polishing pad 423 about the magnetic center axis during the polishing process. The first drive member 440 includes a first drive motor 441 to provide rotational force and a first belt-pull assembly 443 to transmit rotational force of the first drive motor 441 to the polishing pad 423. do. The first belt-pull assembly 443 may be a combination of the first drive pulley 443-1, the first driven pulley 443-2, and the first belt 443-3. The first drive pulley 443-1 is provided on the rotation shaft 411a of the first drive motor 411. The first driven pulley 443-2 is provided on an outer side surface of the pneumatic member 426 having a hollow shaft shape. The first belt 443-3 is wound around the first drive pulley 443-1 and the first driven pulley 443-2. Here, the first drive motor 441 provided with the first drive pulley 443-1 is installed inside one end of the swing arm 461 of the second drive member 460, which will be described later, and the first belt 443-3. ) May be wound around the first drive pulley 443-1 and the first driven pulley 443-2 through the inside of the swing arm 461 along the length direction of the swing arm 461.

제 1 구동 모터(441)의 회전력은 벨트-풀리 어셈블리(443)에 의해 공압 부재(426)로 전달되고, 공압 부재(426)가 회전함에 따라 공압 부재(426)의 아래에 순차적으로 결합되어 있는 벨로우즈(425), 연마 패드 홀더(422) 및 연마 패드(423)가 회전된다. 이때, 제 1 구동 부재(440)의 제 1 구동 모터(441)는 선택적으로 시계 방향의 회전력 또는 반시계 방향의 회전력을 제공할 수 있으며, 이에 따라 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 연마 패드(423)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이와 같이 연마 패드(423)의 회전 방향을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 가변시킬 수 있게 됨으로써, 연마 패드(423)를 기판(W)의 회전 방향과 동일한 방향 또는 기판(W)의 회전 방향에 반대 방향으로 회전시키면서 선택적으로 연마 공정을 진행할 수 있다.The rotational force of the first drive motor 441 is transmitted to the pneumatic member 426 by the belt-pull assembly 443, which is sequentially coupled below the pneumatic member 426 as the pneumatic member 426 rotates. Bellows 425, polishing pad holder 422 and polishing pad 423 are rotated. In this case, the first driving motor 441 of the first driving member 440 may selectively provide a clockwise rotational force or a counterclockwise rotational force, and thus, as illustrated in FIGS. 6A and 6B. 423 may rotate clockwise or counterclockwise. As such, the rotational direction of the polishing pad 423 can be changed in a clockwise or counterclockwise direction, thereby making the polishing pad 423 the same direction as the rotational direction of the substrate W or opposite to the rotational direction of the substrate W. FIG. The polishing process can be carried out selectively while rotating in the direction.

제 2 구동 부재(460)는 연마 헤드(420)를 기판상에서 스윙 동작시키기 위해 연마 헤드(420)를 수평면상에서 이동시킨다. 제 2 구동 부재(460)는 스윙 암(461), 수직 암(462), 제 2 구동 모터(463), 그리고 제 2 벨트-풀리 어셈블리(464)를 포함한다. 스윙 암(461)은 연마 헤드(420)의 하우징(421) 일 측에 수평 방향으로 결합되고, 수직 암(462)은 스윙 암(461)의 타단에 수직하게 아래 방향으로 결합된다. 제 2 구동 모터(463)는 제 2 벨트-풀리 어셈블리(464)를 통해 수직 암(462)에 회전력을 제공한다. 제 2 벨트-풀리 어셈블리(464)는 제 2 구동 풀리(464-1), 제 2 종동 풀리(464-2) 및 제 2 벨트(464-3)의 조합으로 이루어질 수 있다. 제 1 구동 풀리(464-1)는 제 2 구동 모터(463)의 회전 축에 설치된다. 제 2 종동 풀리(464-2)는 수직 암(462)의 외 측면에 설치된다. 제 2 벨트(464-3)는 제 2 구동 풀리(464-1)와 제 2 종동 풀리(464-2)에 감긴다.The second drive member 460 moves the polishing head 420 on the horizontal plane to swing the polishing head 420 on the substrate. The second drive member 460 includes a swing arm 461, a vertical arm 462, a second drive motor 463, and a second belt-pull assembly 464. The swing arm 461 is coupled in a horizontal direction to one side of the housing 421 of the polishing head 420, and the vertical arm 462 is coupled downward in a vertical direction to the other end of the swing arm 461. The second drive motor 463 provides rotational force to the vertical arm 462 through the second belt-pull assembly 464. The second belt-pull assembly 464 may be a combination of a second drive pulley 464-1, a second driven pulley 464-2, and a second belt 464-3. The first drive pulley 464-1 is installed on the rotation shaft of the second drive motor 463. The second driven pulley 464-2 is installed on the outer side of the vertical arm 462. The second belt 464-3 is wound around the second drive pulley 464-1 and the second driven pulley 464-2.

제 2 구동 모터(463)의 회전력은 제 2 벨트-풀리 어셈블리(464)에 의해 수직 암(462)으로 전달되고, 수직 암(462)이 자기 중심축을 기준으로 회전함에 따라 스윙 암(461)이 수직 암(462)을 중심으로 스윙 동작한다. 이에 따라 연마 패드(423)가 장착된 연마 헤드(420)가 원형의 곡선 궤적을 따라 이동한다.The rotational force of the second drive motor 463 is transmitted to the vertical arm 462 by the second belt-pull assembly 464, and the swing arm 461 rotates as the vertical arm 462 rotates about its own center axis. Swing around the vertical arm (462). Accordingly, the polishing head 420 on which the polishing pad 423 is mounted moves along the circular curve trajectory.

제 3 구동 부재(480)는 연마 헤드(420)를 상하 방향으로 이동시킨다. 제 3 구동 부재(480)는 지지 블록(482), 가이드 부재(484), 그리고 직선 구동기(486)를 포함한다. 지지 블록(482)은 수직 암(462)을 지지하며, 수직 암(462)은 베어링(482a,482b)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 직선 구동기(486)는 지지 블록(482)을 상하 방향으로 직선 이동시키기 위한 구동력을 제공하며, 직선 구동기(486)로는 실린더 부재 또는 리니어 모터와 같은 직선 구동 부재가 사용될 수 있 다. 가이드 부재(484)는 지지 블록(482)의 직선 이동을 안내한다.The third driving member 480 moves the polishing head 420 in the vertical direction. The third drive member 480 includes a support block 482, a guide member 484, and a linear driver 486. The support block 482 supports the vertical arm 462, which is rotatably supported by the bearings 482a and 482b. The linear driver 486 provides a driving force for linearly moving the support block 482 in the vertical direction, and a linear driving member such as a cylinder member or a linear motor may be used as the linear driver 486. Guide member 484 guides the linear movement of support block 482.

직선 구동기(486)의 직선 구동력은 지지 블록(482)에 전달되고, 지지 블록(482)에 지지된 수직 암(462)이 지지 블록(482)과 함께 상하 방향으로 이동함에 따라 연마 패드(423)가 장착된 연마 헤드(420)가 상하 방향으로 이동한다.The linear driving force of the linear driver 486 is transmitted to the support block 482 and the polishing pad 423 as the vertical arm 462 supported by the support block 482 moves in the up and down direction together with the support block 482. Mounted polishing head 420 moves in the vertical direction.

연마 패드(423)를 이용하여 기판의 연마 공정을 반복적으로 진행하는 경우, 주기적으로 연마 패드(423)의 표면을 연마하여 연마 패드(423)의 표면 조도를 조절하여야 한다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 처리실(10) 내의 연마 유닛(400)에 인접한 위치에 패드 컨디셔닝 유닛(500)이 구비된다.When the polishing process of the substrate is repeatedly performed using the polishing pad 423, the surface roughness of the polishing pad 423 should be adjusted by periodically polishing the surface of the polishing pad 423. To this end, as shown in FIG. 1, the pad conditioning unit 500 is provided at a position adjacent to the polishing unit 400 in the processing chamber 10.

도 7은 도 1의 패드 컨디셔닝 유닛의 사시도이고, 도 8은 도 7의 패드 컨디셔닝 유닛의 측단면도이다. 그리고 도 9 및 도 10은 패드 컨디셔닝 유닛의 동작 상태를 보여주는 도면들이다.7 is a perspective view of the pad conditioning unit of FIG. 1, and FIG. 8 is a side cross-sectional view of the pad conditioning unit of FIG. 7. 9 and 10 are diagrams illustrating an operating state of the pad conditioning unit.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 패드 컨디셔닝 유닛(500)은 연마 패드(423)가 장착된 연마 헤드(420)의 단부가 수용되는 상부가 개방된 통 형상의 처리조(510)를 가진다. 처리조(510)는 바닥 벽(512)과, 바닥 벽(512)의 가장자리로부터 상측으로 연장된 측벽(514)을 가지며, 바닥 벽(512)의 하부에는 지지 프레임(516)이 제공된다. 처리조(510)의 바닥 벽(512)은 제 1 높이에 위치한 제 1 바닥 벽(512a)과, 제 1 바닥 벽(512a)보다 낮은 제 2 높이로 단차진 제 2 바닥 벽(512b)으로 이루어질 수 있다.7 to 10, the pad conditioning unit 500 has a tubular treatment tank 510 having an open top portion in which an end portion of the polishing head 420 on which the polishing pad 423 is mounted is accommodated. The treatment tank 510 has a bottom wall 512 and a side wall 514 extending upward from an edge of the bottom wall 512, and a support frame 516 is provided below the bottom wall 512. The bottom wall 512 of the treatment tank 510 consists of a first bottom wall 512a located at a first height and a second bottom wall 512b stepped to a second height lower than the first bottom wall 512a. Can be.

처리조(510)의 제 1 바닥 벽(512a)에는 다이아몬드 컨디셔너(520)가 설치된 다. 다이아몬드 컨디셔너(520)는 연마 패드(423)와 접촉하여 연마 패드(423)의 표면을 연마하기 위한 것으로, 환형 또는 원형의 다이아몬드 컨디셔너(520)가 제공될 수 있다. 그리고, 다이아몬드 컨디셔너(520)는 처리조(510)의 제 1 바닥 벽(512a)에 대응하는 크기를 가질 수 있으며, 또한 처리조(510)의 제 1 바닥 벽(512a)의 크기보다 작은 크기로 복수 개가 제공될 수도 있다.The diamond conditioner 520 is installed on the first bottom wall 512a of the treatment tank 510. The diamond conditioner 520 is for polishing the surface of the polishing pad 423 in contact with the polishing pad 423, and an annular or circular diamond conditioner 520 may be provided. The diamond conditioner 520 may have a size corresponding to the first bottom wall 512a of the treatment tank 510, and may be smaller than the size of the first bottom wall 512a of the treatment tank 510. Plural pieces may be provided.

그리고, 처리조(510)에는 연마 패드(423)의 연마 진행 중 생성된 이물질을 제거하기 위해 처리조(510)의 제 1 바닥벽(512a)으로 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 공급 부재(530,540)가 설치된다. 제 1 탈이온수 공급 부재(530)는 제 1 바닥 벽(512a)을 통해 처리조(510) 내로 탈이온수를 공급하도록 제 1 바닥 벽(512a)에 연결되며, 제 2 탈이온수 공급 부재(540)는 제 1 바닥 벽(512a)의 상측에서 제 1 바닥 벽(512a)을 향해 탈이온수를 공급하도록 처리조(510)의 일 측에 설치된다. 제 1 및 제 2 탈이온수 공급 부재(530,540)로부터 처리조(510)로 공급된 탈이온수는 제 1 바닥 벽(512a)을 타고 흐르면서 이물질을 제거하고, 이후 제 1 바닥 벽(512a) 보다 낮은 높이로 단차진 제 2 바닥 벽(512b)으로 이물질이 혼입된 탈이온수가 유입된다. 제 2 바닥 벽(512b)으로 유입된 탈이온수는 제 2 바닥 벽(512b)에 연결된 배수 부재(550)를 통해 외부로 배출된다.In addition, deionized water supply members 530 and 540 are supplied to the treatment tank 510 to supply deionized water to the first bottom wall 512a of the treatment tank 510 in order to remove foreign substances generated during polishing of the polishing pad 423. ) Is installed. The first deionized water supply member 530 is connected to the first bottom wall 512a to supply deionized water through the first bottom wall 512a into the treatment tank 510, and the second deionized water supply member 540. Is installed at one side of the treatment tank 510 to supply deionized water from the upper side of the first bottom wall 512a toward the first bottom wall 512a. The deionized water supplied to the treatment tank 510 from the first and second deionized water supply members 530 and 540 flows through the first bottom wall 512a to remove foreign substances, and then has a lower height than the first bottom wall 512a. The deionized water into which the foreign matter is mixed is introduced into the stepped second bottom wall 512b. Deionized water introduced into the second bottom wall 512b is discharged to the outside through the drain member 550 connected to the second bottom wall 512b.

연마 패드(423)의 연마 공정은, 도 9에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(420)가 처리조(510)에 수용된 상태에서 진행된다. 이때, 제 3 구동 부재(도 3의 도면 참조 번호 480)는 처리조(510)에 수용된 연마 헤드(420)를 상하 방향으로 이동시켜 연마 패드(423)를 다이아몬드 컨디셔너(520)에 접촉시킨다. 이 상태에서, 도 10에 도시 된 바와 같이, 제 1 구동 부재(도 3의 도면 참조 번호 440)는 연마 패드(423)를 회전시키고, 제 2 구동 부재(도 3의 도면 참조 번호 460)는 연마 헤드(420)를 수평면상에서 이동시켜 다이아몬드 컨디셔너(520) 상에서 연마 패드(423)를 스캐닝시킨다. 이때, 제 1 및 제 2 탈이온수 공급 부재(530,540)는 처리조(510) 내로 탈이온수를 공급하고, 탈이온수는 연마 패드(423)의 연마 중 발생하는 이물질을 제거한 후 배수 부재(550)를 통해 외부로 배출된다.As shown in FIG. 9, the polishing process of the polishing pad 423 is performed while the polishing head 420 is accommodated in the treatment tank 510. At this time, the third driving member (reference numeral 480 of FIG. 3) moves the polishing head 420 accommodated in the processing tank 510 in the vertical direction to contact the polishing pad 423 with the diamond conditioner 520. In this state, as shown in FIG. 10, the first drive member (reference numeral 440 of FIG. 3) rotates the polishing pad 423, and the second drive member (reference numeral 460 of FIG. 3) is polished. The head 420 is moved on a horizontal plane to scan the polishing pad 423 on the diamond conditioner 520. In this case, the first and second deionized water supply members 530 and 540 supply deionized water into the treatment tank 510, and the deionized water removes the foreign substances generated during polishing of the polishing pad 423 and then removes the drain member 550. Through the outside.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.The drawings described below are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

도 1은 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 사시도,1 is a perspective view of a sheet type substrate processing apparatus according to the present invention;

도 2는 도 1의 처리 용기와 기판 지지 유닛의 측단면도,2 is a side cross-sectional view of the processing vessel and substrate support unit of FIG. 1;

도 3은 도 1의 연마 유닛의 사시도,3 is a perspective view of the polishing unit of FIG.

도 4는 도 3의 연마 유닛의 측단면도,4 is a side cross-sectional view of the polishing unit of FIG. 3, FIG.

도 5는 도 4의 연마 헤드를 확대하여 보여주는 도면,5 is an enlarged view of the polishing head of FIG. 4;

도 6a 및 도 6b는 연마 패드를 이용한 연마 공정의 예들을 보여주는 도면,6A and 6B show examples of a polishing process using a polishing pad,

도 7은 도 1의 패드 컨디셔닝 유닛의 사시도,7 is a perspective view of the pad conditioning unit of FIG. 1, FIG.

도 8은 도 7의 패드 컨디셔닝 유닛의 측단면도,8 is a side cross-sectional view of the pad conditioning unit of FIG. 7;

도 9는 패드 컨디셔닝 유닛의 동작 상태를 보여주는 단면도,9 is a sectional view showing an operating state of the pad conditioning unit;

도 10은 패드 컨디셔닝 유닛의 동작 상태를 보여주는 평면도이다.10 is a plan view showing an operating state of the pad conditioning unit.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 처리 용기 200 : 기판 지지 유닛100: processing container 200: substrate support unit

310,320 : 세정 유닛 400 : 연마 유닛310,320: cleaning unit 400: polishing unit

420 : 연마 헤드 423 : 연마 패드420: polishing head 423: polishing pad

425 : 벨로우즈 440 : 제 1 구동 부재425: bellows 440: first drive member

460 : 제 2 구동 부재 480 : 제 3 구동 부재460: second drive member 480: third drive member

500 : 패드 컨디셔닝 유닛500: Pad Conditioning Unit

Claims

In the sheet type substrate processing apparatus,

A processing chamber in which a substrate processing step is performed;

A substrate support unit installed in the processing chamber, having a substrate placed therein, and rotatable;

A polishing unit installed at one side of the substrate supporting unit in the processing chamber and polishing the substrate by a chemical mechanical method;

A pad conditioning unit disposed on the other side of the substrate support unit in the processing chamber, the pad conditioning unit polishing the polishing pad of the polishing unit to adjust the surface roughness of the polishing pad;

And a cleaning unit installed on the other side of the substrate support unit in the processing chamber, for cleaning the substrate.

The method of claim 1,

The pad conditioning unit,

A treatment tank whose top is opened to accommodate an end portion of the polishing head on which the polishing pad is mounted;

It is installed on the bottom surface of the treatment tank, single wafer type substrate processing apparatus characterized in that it comprises a diamond conditioner in which the polishing pad is in contact with the polishing.

The method of claim 2,

The diamond conditioner is provided in an annular shape, the sheet type substrate processing apparatus, characterized in that a plurality is installed on the bottom surface of the treatment tank.

The method of claim 2,

The bottom surface of the treatment tank includes a first bottom surface and a second bottom surface stepped to a height lower than the first bottom surface,

The diamond conditioner is a sheet type substrate processing apparatus, characterized in that installed on the first bottom surface.

The method of claim 4, wherein

A first deionized water supply member connected to the first bottom surface to supply deionized water through the first bottom surface into the treatment tank;

And a drain member connected to the second bottom surface such that deionized water supplied into the processing tank is discharged through the second bottom surface.

The method of claim 5, wherein

And a second deionized water supply member installed in the treatment tank to supply deionized water toward the first bottom surface.