KR20100019545A - 매엽식 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20100019545A
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최기훈
구교욱
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 매엽식 기판 처리 장치 및 방법을 개시한 것으로서, 기판을 화학적 기계적 방법으로 연마하는 연마 유닛과, 기판을 세정하는 세정 유닛이 하나의 처리실 내에 구비되는 것을 특징으로 가진다.
이러한 특징에 의하면, 반도체 기판의 연마 공정과 세정 공정을 하나의 처리실 내에서 매엽 방식으로 진행할 수 있는 매엽식 기판 처리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Description

매엽식 기판 처리 장치 및 방법{SINGLE TYPE SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판을 매엽 처리 방식으로 연마 및 세정하는 기판 처리 장치 및 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.
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.
본 발명은 반도체 기판의 연마 공정과 세정 공정을 하나의 처리실 내에서 매엽 방식으로 진행할 수 있는 매엽식 기판 처리 장치 및 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 매엽식 기판 처리 장치는, 매엽식 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 기판을 세정하는 세정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 매엽식 기판 처리 장치에 있어서, 상기 연마 유닛은 상기 기판을 연마하는 연마 패드가 장착된 연마 헤드와; 상기 연마 패드를 자기 중심 축을 기준으로 회전시키는 제 1 구동 부재와; 상기 연마 헤드를 수평면상에서 이동시키는 제 2 구동 부재와; 상기 연마 헤드를 상하 방향으로 이동시키는 제 3 구동 부재를 포함할 수 있다.
상기 연마 헤드는 하부가 개방된 원통 형상의 하우징과; 상기 하우징의 개방된 하부에 설치되며, 상기 연마 패드가 결합되는 연마 패드 홀더와; 상기 연마 패드 홀더의 상부 면에 상하 방향으로 신축 가능하게 설치된 벨로우즈와; 상기 벨로우즈에 공기 압력을 작용시키는 공압 부재를 포함할 수 있다.
상기 연마 패드는 금속 플레이트의 일 면에 부착되고, 상기 연마 패드 홀더에는 상기 금속 플레이트의 다른 일 면이 상기 연마 패드 홀더에 탈착 가능하게 결합되도록 상기 금속 플레이트에 자력을 작용시키는 자석 부재가 내장될 수 있다.
상기 제 1 구동 부재는 제 1 구동 모터와; 상기 제 1 구동 모터의 회전 축이 삽입 설치되는 제 1 구동 풀리와; 상기 공압 부재가 삽입 설치되는 제 1 종동 풀리와; 상기 제 1 구동 풀리와 상기 제 1 종동 풀리에 감기며, 상기 제 1 구동 모터의 회전력을 상기 제 1 구동 풀리로부터 상기 제 1 종동 풀리로 전달하는 제 1 벨트를 포함할 수 있다.
제 2 구동 부재는 상기 하우징에 수평 방향으로 결합되는 스윙 암과; 상기 스윙 암의 타단에 수직 방향으로 결합되는 수직 암과; 상기 수직 암에 회전력을 제공하는 제 2 구동 모터를 포함할 수 있다.
상기 제 2 구동 모터의 회전 축이 삽입 설치되는 제 2 구동 풀리와; 상기 수직 암이 삽입 설치되는 제 2 종동 풀리와; 상기 제 2 구동 풀리와 상기 제 2 종동 풀리에 감기며, 상기 제 2 구동 모터의 회전력을 상기 제 2 구동 풀리로부터 상기 제 2 종동 풀리로 전달하는 제 2 벨트를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 구동 부재의 상기 제 1 구동 모터와 제 1 구동 풀리는 상기 스윙 암의 내부에 설치되고, 상기 제 1 벨트는 상기 스윙 암의 내부를 통해 상기 제 1 구동 풀리와 상기 제 1 종동 풀리에 감길 수 있다.
상기 제 3 구동 부재는 상기 수직 암을 회전 가능하게 지지하는 지지 블록과; 상기 지지 블록을 상하 방향으로 직선 이동시키는 직선 구동기를 포함할 수 있다.
상기 지지 블록의 상하 방향 직선 이동을 안내하는 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 구동 부재는 상기 기판 지지 유닛에 놓인 상기 기판의 회전 방향에 반대 방향으로 상기 연마 패드를 회전시킬 수 있다.
상기 처리실 내의 상기 기판 지지 유닛의 또 다른 일 측에 설치되며, 상기 연마 유닛의 상기 연마 패드를 연마하여 상기 연마 패드의 표면 조도를 조절하는 패드 컨디셔닝 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 패드 컨디셔닝 유닛은 상기 연마 패드가 장착된 상기 연마 헤드의 단부가 수용되도록 상부가 개방된 처리조와; 상기 처리조의 바닥면에 설치되며, 상기 연마 패드가 접촉하여 연마되는 다이아몬드 컨디셔너를 포함할 수 있다.
상기 다이아몬드 컨디셔너는 환형으로 제공되며, 상기 처리조의 바닥면에 복수 개가 설치될 수 있다.
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.
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.
상기 제 1 바닥면을 향해 탈이온수를 공급하도록 상기 처리조에 설치되는 제 2 탈이온수 공급 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제 3 구동 부재는 상기 처리조에 수용된 상기 연마 헤드를 상하 방향으로 이동시켜 상기 연마 패드를 상기 다이아몬드 컨디셔너에 접촉시키고, 상기 제 2 구동 부재는 상기 연마 헤드를 수평면상에서 이동시켜 상기 다이아몬드 컨디셔너 상에서 상기 연마 패드를 스캐닝시키며, 상기 제 1 구동 부재는 상기 연마 패드를 회전시킬 수 있다.
상기 세정 유닛은 상기 기판을 향해 세정액을 공급하는 세정액 공급 부재와; 상기 기판에 공급된 세정액에 초음파를 인가하는 초음파 세정 부재를 포함할 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 매엽식 기판 처리 방법은, 매엽 방식으로 기판을 처리하는 방법에 있어서, 기판의 상면에 연마 패드를 접촉시켜 상기 기판의 상면을 연마하되, 상기 연마 패드의 상부에 제공되는 벨로우즈를 신장시켜 상기 연마 패드를 상기 기판에 밀착시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 매엽식 기판 처리 장치에 있어서, 상기 연마 패드를 상기 기판의 회전 방향에 역방향으로 회전시키면서 상기 기판을 연마할 수 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 처리실 내에서 반도체 기판을 매엽 방식으로 연마하고 세정 처리할 수 있다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 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 9는 패드 컨디셔닝 유닛의 동작 상태를 보여주는 단면도,
도 10은 패드 컨디셔닝 유닛의 동작 상태를 보여주는 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매엽식 기판 처리 장치 및 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 연마하여 연마 패드의 표면 조도를 조절한다.
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 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.
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 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.
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 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.
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 구동기(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 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.
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.
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.
처리조(510)의 제 1 바닥 벽(512a)에는 다이아몬드 컨디셔너(520)가 설치된다. 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.
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.
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 도시된 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.
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.
100 : 처리 용기 200 : 기판 지지 유닛
310,320 : 세정 유닛 400 : 연마 유닛
420 : 연마 헤드 423 : 연마 패드
425 : 벨로우즈 440 : 제 1 구동 부재
460 : 제 2 구동 부재 480 : 제 3 구동 부재
500 : 패드 컨디셔닝 유닛

Claims (2)

  1. 매엽 방식으로 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    기판의 상면에 연마 패드를 접촉시켜 상기 기판의 상면을 연마하되, 상기 연마 패드의 상부에 제공되는 벨로우즈를 신장시켜 상기 연마 패드를 상기 기판에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 패드를 상기 기판의 회전 방향에 역방향으로 회전시키면서 상기 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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