KR20100005571A - 패드 컨디셔닝 유닛 및 이를 구비한 매엽식 기판 연마장치와, 패드 컨디셔닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패드 컨디셔닝 유닛 및 이를 구비한 매엽식 기판 연마 장치와, 패드 컨디셔닝 방법을 개시한 것으로서, 반도체 기판의 연마 공정과 세정 공정, 그리고 연마 패드의 패드 컨디셔닝 공정을 하나의 처리실 내에서 진행할 수 있으며, 세정액이 채워진 처리조에 연마 패드를 침적시킨 상태에서 세정액에 초음파를 인가하여 패드 컨디셔닝 공정을 진행할 수 있다.

매엽식, 세정, 연마, 패드 컨디셔닝, 초음파

Description

패드 컨디셔닝 유닛 및 이를 구비한 매엽식 기판 연마 장치와, 패드 컨디셔닝 방법{PAD CONDITIONING UNIT, SINGLE TYPE SUBSTRATE POLISHING APPARATUS USING THE SAME, AND PAD CONDITIONING METHOD}

본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판을 매엽 처리 방식으로 연마 및 세정하고, 연마 패드를 클리닝 할 수 있는 매엽식 기판 연마 장치와, 이에 구비된 패드 컨디셔닝 유닛 및 패드 컨디셔닝 방법에 관한 것이다.

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.

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.

본 발명은 반도체 기판의 연마 공정과 세정 공정, 그리고 연마 패드의 컨디셔닝을 하나의 처리실 내에서 매엽 방식으로 진행할 수 있는 매엽식 기판 연마 장치와, 이에 구비된 패드 컨디셔닝 유닛 및 패드 컨디셔닝 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 패드 컨디셔닝 유닛은, 기판을 연마하는 연마 패드를 클리닝하는 패드 컨디셔닝 유닛에 있어서, 상기 연마 패드가 설치된 연마 헤드를 수용하며, 상기 연마 패드를 클리닝하는 세정액이 채워지는 처리조; 및 상기 처리조 내의 세정액에 초음파를 인가하는 초음파 세정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 패드 컨디셔닝 유닛에 있어서, 상기 처리조는 상부가 개방된 통 형상을 가지는 내조; 및 상기 내조를 감싸도록 설치되며, 상기 내조에서 넘쳐 흐르는 세정액이 유입되는 외조를 포함할 수 있다.

상기 초음파 세정 부재는 초음파를 발생하는 진동자를 포함하고, 상기 진동자는 상기 내조의 바닥 벽에 설치되어 상기 내조에 채워진 세정액에 초음파를 인가할 수 있다.

상기 내조의 측벽에 설치되며, 상기 연마 헤드에 설치된 상기 연마 패드에 세정액을 분사하는 제 1 세정액 공급 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 외조에 설치되며, 상기 연마 헤드의 측부로 세정액을 분사하는 제 2 세정액 공급 부재를 더 포함할 수 있다.

제 1 세정액 공급 부재는 상기 내조에 수용되는 상기 연마 패드의 평면에 나란하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들이 제공될 수 있다.

상기 제 2 세정액 공급 부재는 상기 제 1 세정액 공급 부재의 길이 방향에 수직하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들이 제공될 수 있다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 매엽식 기판 연마 장치는, 기판을 연마하는 장치에 있어서, 처리실; 상기 처리실 내에 설치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판을 연마하는 연마 유닛; 연마된 상기 기판을 세정 하는 세정 유닛; 및 상기 연마 유닛의 연마 헤드에 설치된 연마 패드를 클리닝하는 패드 컨디셔닝 유닛을 포함하되, 상기 패드 컨디셔닝 유닛은 상기 연마 헤드를 수용하며, 상기 연마 헤드에 설치된 상기 연마 패드를 클리닝하는 세정액이 채워지는 처리조; 및 상기 처리조 내의 세정액에 초음파를 인가하는 초음파 세정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 매엽식 기판 연마 장치에 있어서, 상기 처리조는 상부가 개방된 통 형상을 가지는 내조; 및 상기 내조를 감싸도록 설치되며, 상기 내조에서 넘쳐 흐르는 세정액이 유입되는 외조를 포함할 수 있다.

상기 초음파 세정 부재는 초음파를 발생하는 진동자를 포함하고, 상기 진동자는 상기 내조의 바닥 벽에 설치되어 상기 내조에 채워진 세정액에 초음파를 인가할 수 있다.

상기 내조의 측벽에 설치되며, 상기 연마 헤드에 설치된 상기 연마 패드에 세정액을 분사하는 제 1 세정액 공급 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 외조에 설치되며, 상기 연마 헤드의 측부로 세정액을 분사하는 제 2 세정액 공급 부재를 더 포함할 수 있다.

제 1 세정액 공급 부재는 상기 내조에 수용되는 상기 연마 패드의 평면에 나란하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들이 제공될 수 있다.

상기 제 2 세정액 공급 부재는 상기 제 1 세정액 공급 부재의 길이 방향에 수직하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들이 제공될 수 있다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 연마 패드 클리닝 방법은, 기판을 연마하는 연마 패드를 클리닝하는 방법에 있어서, 상기 연마 패드가 설치된 연마 헤드를 세정액이 채워진 처리조에 침적시키고, 상기 처리조에 채워진 세정액에 초음파를 인가하여 상기 연마 패드를 1 차적으로 클리닝하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 연마 패드 클리닝 방법에 있어서, 상기 처리조에 채워진 세정액을 배수시키고, 상기 연마 헤드에 설치된 상기 연마 패드에 세정액을 분사하여 상기 연마 패드를 2 차적으로 클리닝할 수 있다.

상기 연마 패드를 회전시키면서 상기 연마 패드를 클리닝할 수 있다.

본 발명에 의하면, 반도체 기판의 연마 공정과 세정 공정, 그리고 연마 패드의 컨디셔닝을 하나의 처리실 내에서 진행할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 초음파 세정 방법을 이용하여 연마 패드를 클리닝할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 패드 컨디셔닝 유닛 및 이를 구비한 매엽식 기판 연마 장치와, 패드 컨디셔닝 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 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.

( 실시 예 )

도 1은 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 사시도이다.

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.

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 위한 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 클리닝한다.

도 2는 도 1의 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200)의 측단면도이다.

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.

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 이 격 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.

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.

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.

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 부재 들(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.

도 3은 도 1의 연마 유닛의 사시도이고, 도 4는 도 3의 연마 유닛의 측단면도이며, 도 5는 도 4의 연마 헤드를 확대하여 보여주는 도면이다.

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.

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.

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.

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.

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 풀 리(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.

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.

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.

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.

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 구동 기(486)로는 실린더 부재 또는 리니어 모터와 같은 직선 구동 부재가 사용될 수 있다. 가이드 부재(484)는 지지 블록(482)의 직선 이동을 안내한다.

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.

연마 패드(423)를 이용하여 기판의 연마 공정을 반복적으로 진행하는 경우, 주기적으로 연마 패드(423)의 표면을 클리닝하여야 한다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 처리실(10) 내의 연마 유닛(400)에 인접한 위치에 패드 컨디셔닝 유닛(500)이 구비된다.

도 7은 도 1의 패드 컨디셔닝 유닛의 사시도이고, 도 8은 도 7의 패드 컨디셔닝 유닛의 측단면도이다. 그리고 도 9a 내지 도 9d는 패드 컨디셔닝 유닛의 동작 상태를 보여주는 도면들이다.

도 7 및 도 8과, 도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 패드 컨디셔닝 유닛(500)은 연마 패드(423)가 장착된 연마 헤드(420)의 단부가 수용되는 처리조(510)를 가진다. 처리조(510)는 내조(512) 및 외조(514)를 포함한다. 내조(512)는 상부 및 하부가 개방된 통 형상의 측벽(512a)과, 측벽(512a)의 내측에 횡 방향으로 결합되는 하부 벽(512b)을 가진다. 내조(512)는 연마 패드(423)의 패드 컨디셔닝 공정 진행시 세정액이 채워지는 공간을 제공한다. 외조(514)는 내조(512)의 상단부에 내조(512)를 감싸도록 설치되고, 내조(512)에서 넘쳐 흐르는(Overflow) 세정액을 수용한다.

내조(512)의 하부 벽(512b, 청구항에 따라 바닥 벽이라고도 함.)에는 내조(512)에 채워진 세정액에 초음파를 인가하는 초음파 세정 부재(520)가 설치된다. 초음파 세정 부재(520)는 초음파를 발생하는 진동자, 예를 들어 압전 변환기일 수 있으며, 20-50 ㎑에서 작동하는 울트라 소닉(Ultrasonic)과 약 1 ㎒에서 작동하는 메가소닉(Megasonic)이 모두 가능하다.

내조(512)의 측벽(512a)에는 제 1 세정액 공급 부재(530)가 설치되고, 외조(514)에는 제 2 세정액 공급 부재(540)가 설치된다. 제 1 세정액 공급 부재(530)는 내조(512)에 수용되는 연마 패드(423)의 평면에 나란하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들(532)이 제공된다. 분사 노즐들(532)은 분사 홀의 형태로 제공될 수 있다. 제 2 세정액 공급 부재(540)는 제 1 세정액 공급 부재(530)의 길이 방향에 수직하게 외조(514)에 설치된다. 제 2 세정액 공급 부재(540)는 봉 형상으로 구비될 수 있으며, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들(542)이 제공된다. 분사 노즐들(542)은 분사 홀의 형태로 제공될 수 있고, 내조(512)의 측벽(512a) 상단보다 높은 위치에 위치하도록 제 2 세정액 공급 부재(540)의 상단에 제공될 수 있다. 제 1 및 제 2 세정액 공급 부재(530,540)는, 초음파 세정 부재(520)를 이용하여 내조(512)에 수용된 연마 패드(423)를 클리닝 한 후, 내조(512)에 수용된 세정액을 배출시킨 상태에서 연마 헤드(420) 및 연마 패드(423)로 세정액을 분사한다. 제 1 세정액 공급 부재(530)는 연마 헤드(420) 단부에 설치된 연마 패드(423)에 세정액을 분사하고, 제 2 세정액 공급 부재(540)는 연마 헤드(420)의 측부로 세정액을 분사한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 패드 컨디셔닝 유닛(500)을 이용하여 연마 패드(423)를 클리닝하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 내조(512)에 세정액을 채우고, 연마 패드(423)가 설치된 연마 헤드(420)를 아래 방향으로 이동시켜 연마 패드(423)를 세정액에 침적시킨다.(도 9a)

이 상태에서, 연마 패드(423)를 회전시키고, 초음파 세정 부재(520)를 이용하여 내조(512)에 채워진 세정액에 초음파를 인가한다. 이때, 연마 패드(423)는 연마 패드(423)의 회전에 의해 발생하는 연마 패드(423)와 세정액 간의 유체 마찰 저항과, 초음파 세정 부재(520)로부터 전달되는 음파 에너지에 의해 1 차적으로 클리닝된다.(도 9b)

연마 패드(423)의 초음파 세정이 완료된 후, 내조(512)에 채워진 세정액은 배출되고, 제 1 및 제 2 세정액 공급 부재(530,540)는 연마 헤드(420) 및 연마 패드(423)로 세정액을 분사한다. 제 1 세정액 공급 부재(530)는 연마 헤드(420) 단부에 설치된 연마 패드(423)에 세정액을 분사하여 연마 패드(423)를 2 차적으로 클리닝하고, 제 2 세정액 공급 부재(540)는 연마 헤드(420)의 측부로 세정액을 분사하여 연마 헤드(420)를 세정한다. 이때, 연마 패드(423)는 도 9b의 공정 진행시와 마찬가지로 회전된다.(도 9c)

상기와 같은 과정들(도 9a, 도 9b, 도 9c)을 통해 연마 패드(423)에 대한 클리닝 공정이 완료된 후, 연마 패드(423)가 설치된 연마 헤드(420)가 내조(512)의 상측으로 이동됨으로써, 연마 패드(423)의 패드 컨디셔닝 공정이 완료된다.(도 9d)

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.

이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 매엽식 기판 연마 장치의 사시도,

도 2는 도 1의 처리 용기와 기판 지지 유닛의 측단면도,

도 3은 도 1의 연마 유닛의 사시도,

도 4는 도 3의 연마 유닛의 측단면도,

도 5는 도 4의 연마 헤드를 확대하여 보여주는 도면,

도 6a 및 도 6b는 연마 패드를 이용한 연마 공정의 예들을 보여주는 도면,

도 7은 도 1의 패드 컨디셔닝 유닛의 사시도,

도 8은 도 7의 패드 컨디셔닝 유닛의 측단면도,

도 9a 내지 도 9d는 패드 컨디셔닝 유닛의 동작 상태를 보여주는 도면들이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 처리 용기 200 : 기판 지지 유닛

310,320 : 세정 유닛 400 : 연마 유닛

500 : 패드 컨디셔닝 유닛 510 : 처리조

520 : 초음파 세정 유닛 530 : 제 1 세정액 공급 부재

540 : 제 2 세정액 공급 부재

Claims (17)

1. 기판을 연마하는 연마 패드를 클리닝하는 패드 컨디셔닝 유닛에 있어서,

   상기 연마 패드가 설치된 연마 헤드를 수용하며, 상기 연마 패드를 클리닝하는 세정액이 채워지는 처리조; 및

   상기 처리조 내의 세정액에 초음파를 인가하는 초음파 세정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔닝 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 처리조는,

   상부가 개방된 통 형상을 가지는 내조; 및

   상기 내조를 감싸도록 설치되며, 상기 내조에서 넘쳐 흐르는 세정액이 유입되는 외조를 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔닝 유닛.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 초음파 세정 부재는 초음파를 발생하는 진동자를 포함하고,

   상기 진동자는 상기 내조의 바닥 벽에 설치되어 상기 내조에 채워진 세정액에 초음파를 인가하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔닝 유닛.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 내조의 측벽에 설치되며, 상기 연마 헤드에 설치된 상기 연마 패드에 세정액을 분사하는 제 1 세정액 공급 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔닝 유닛.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 외조에 설치되며, 상기 연마 헤드의 측부로 세정액을 분사하는 제 2 세정액 공급 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔닝 유닛.
6. 제 5 항에 있어서,

   제 1 세정액 공급 부재는 상기 내조에 수용되는 상기 연마 패드의 평면에 나란하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들이 제공되는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔닝 유닛.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 2 세정액 공급 부재는 상기 제 1 세정액 공급 부재의 길이 방향에 수직하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들이 제공되는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔닝 유닛.
8. 기판을 연마하는 장치에 있어서,

   처리실;

   상기 처리실 내에 설치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;

   상기 기판을 연마하는 연마 유닛;

   연마된 상기 기판을 세정하는 세정 유닛; 및

   상기 연마 유닛의 연마 헤드에 설치된 연마 패드를 클리닝하는 패드 컨디셔닝 유닛을 포함하되,

   상기 패드 컨디셔닝 유닛은,

   상기 연마 헤드를 수용하며, 상기 연마 헤드에 설치된 상기 연마 패드를 클리닝하는 세정액이 채워지는 처리조; 및

   상기 처리조 내의 세정액에 초음파를 인가하는 초음파 세정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 연마 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 처리조는,

   상부가 개방된 통 형상을 가지는 내조; 및

   상기 내조를 감싸도록 설치되며, 상기 내조에서 넘쳐 흐르는 세정액이 유입되는 외조를 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 연마 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 초음파 세정 부재는 초음파를 발생하는 진동자를 포함하고,

    상기 진동자는 상기 내조의 바닥 벽에 설치되어 상기 내조에 채워진 세정액 에 초음파를 인가하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 연마 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 내조의 측벽에 설치되며, 상기 연마 헤드에 설치된 상기 연마 패드에 세정액을 분사하는 제 1 세정액 공급 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 연마 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 외조에 설치되며, 상기 연마 헤드의 측부로 세정액을 분사하는 제 2 세정액 공급 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 연마 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    제 1 세정액 공급 부재는 상기 내조에 수용되는 상기 연마 패드의 평면에 나란하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들이 제공되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 연마 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제 2 세정액 공급 부재는 상기 제 1 세정액 공급 부재의 길이 방향에 수직하게 설치된 봉 형상으로 구비되고, 길이 방향을 따라 다수의 분사 노즐들이 제공되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 연마 장치.
15. 기판을 연마하는 연마 패드를 클리닝하는 방법에 있어서,

    상기 연마 패드가 설치된 연마 헤드를 세정액이 채워진 처리조에 침적시키고,

    상기 처리조에 채워진 세정액에 초음파를 인가하여 상기 연마 패드를 1 차적으로 클리닝하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리닝 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 처리조에 채워진 세정액을 배수시키고,

    상기 연마 헤드에 설치된 상기 연마 패드에 세정액을 분사하여 상기 연마 패드를 2 차적으로 클리닝하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리닝 방법.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,

    상기 연마 패드를 회전시키면서 상기 연마 패드를 클리닝하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리닝 방법.

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