KR20100047688A - Chemical mechanical polishing aparatus - Google Patents

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KR20100047688A
KR20100047688A KR1020080106685A KR20080106685A KR20100047688A KR 20100047688 A KR20100047688 A KR 20100047688A KR 1020080106685 A KR1020080106685 A KR 1020080106685A KR 20080106685 A KR20080106685 A KR 20080106685A KR 20100047688 A KR20100047688 A KR 20100047688A
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Abstract

PURPOSE: A chemical mechanical polishing device is provided to increase throughput by rapidly transferring a wafer of a carrier head positioned on one polishing unit to the other polishing unit when two kinds of polishing processes are continuously performed. CONSTITUTION: At least a pair of polishing units are mutually separated and include a platen with each polishing pad(3). A carrier head unit is installed to reciprocate between the pair of polishing units. The carrier head unit absorbs and fixes or releases the wafer, and rotates the wafer. A moving unit(10) is installed on a frame to reciprocate the carrier heat unit.

Description

화학 기계적 연마장치{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APARATUS}Chemical Mechanical Polishing Equipment {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APARATUS}

본 발명은 화학 기계적 연마장치에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼를 연마할 수 있게 하는 적어도 두 개의 연마부를 구비하는 연마장치에서 적어도 두 가지의 연마작업을 연속적으로 수행할 때 일측 연마부에 위치한 캐리어헤드부의 웨이퍼를 타측 연마부로 신속히 이동시켜 이동시간을 단축시킬 수 있게 함으로써 생산성(throughput)을 크게 증대시킬 수 있게 하는 화학 기계적 연마장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly, in a polishing apparatus having at least two polishing portions that enable polishing of a semiconductor wafer, when carrying out at least two polishing operations continuously. The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus that can greatly increase productivity by quickly moving a wafer to another polishing portion to shorten a moving time.

일반적으로, 반도체 웨이퍼는 제조공정 중에 다양한 공정층이 형성되는데, 이러한 공정층의 일부분을 선택적으로 제거하거나 패턴화하고, 추가의 공정층을 기형성된 공정층 표면에 증착시키는 과정이 반복 진행될 수 있다. 이러한 공정층은 예컨대, 절연층, 게이트 산화물층, 전도층, 금속 또는 유리 층 등이 될 수 있다.In general, semiconductor wafers are formed with various process layers during the fabrication process, which may be repeated to selectively remove or pattern a portion of the process layer and deposit additional process layers on the surface of the previously formed process layer. Such a process layer can be, for example, an insulating layer, a gate oxide layer, a conductive layer, a metal or glass layer, or the like.

이에, 특정공정에서 웨이퍼의 기형성된 공정층의 최상부 표면은 후속하는 공정층의 증착을 위해 평탄한 상태인 것이 바람직하다. 따라서, 웨이퍼는 후속 공정의 안정적 진행을 위해 기형성된 공정층을 평탄하게 연마하는 연마공정을 거치게 된다.Thus, in a particular process, the top surface of the preformed process layer of the wafer is preferably flat for subsequent deposition of the process layer. Therefore, the wafer is subjected to a polishing process that smoothly polishes the previously formed process layer for the stable progress of subsequent processes.

즉, 웨이퍼 연마공정이란 웨이퍼 표면을 평탄화하기 위한 공정이고, 대표적 일례로서 웨이퍼 표면과 마찰접촉될 연마패드(polishing pad)에 화학적 슬러리(slurry)를 도포하고 웨이퍼의 평탄화시킬 표면을 상기 연마패드에 가압한 상태에서 웨이퍼와 연마패드를 상호 상대적으로 마찰운동시켜 웨이퍼 표면의 평탄화를 달성하는 화학 기계적 연마(Chemical mechanical polishing; C.M.P.) 방식이 널리 이용되고 있다.That is, a wafer polishing process is a process for flattening the wafer surface, and as a representative example, a chemical slurry is applied to a polishing pad to be in friction contact with the wafer surface and the surface to be planarized is pressed against the polishing pad. Chemical mechanical polishing (CMP) is widely used to achieve planarization of the wafer surface by frictional movement of the wafer and the polishing pad in one state.

한편, 2002년 01월 29일자로 출원되고 "화학 기계 연마를 위한 가공 시스템"라는 명칭을 갖는 한국 등록특허공보 제10-0412478호에는 상기한 바와 같은 화학 기계적 연마를 수행하는 기술이 개시되어 있다.Meanwhile, Korean Patent Publication No. 10-0412478, filed Jan. 29, 2002 and entitled “Processing System for Chemical Mechanical Polishing” discloses a technique for performing chemical mechanical polishing as described above.

상기 특허건의 가공 시스템은 다수 개의 연마부가 다각형 형태로 배치된 하나의 연마스테이션을 하부에 배치하고 상기 각 연마부에 대응하는 웨이퍼 헤드를 각각 회전 가능하게 구비하는 카루우젤(Carousel)을 상부에 배치하여 하나의 연마장비를 이용하여 동시에 다수 개의 웨이퍼를 가공할 수 있게 한다.The patented processing system includes a polishing station having a plurality of polishing units arranged in a polygonal shape at a lower portion thereof, and a carousel having rotatable wafer heads corresponding to the polishing portions, respectively. One polishing machine can be used to process multiple wafers at the same time.

그러나, 상기 가공 시스템은 다수 개의 연마부 또는 다수 개의 웨이퍼 헤드 중 어느 하나에 문제가 발생할 경우 해당 부분(연마부 또는 웨이퍼 헤드)의 문제를 해결하기 위해 나머지 것들도 정비시간 동안 연마작업을 중지시켜야 했기 때문에 상기 가공 시스템은 생산성(throughput)을 감소시키는 문제가 있다.However, the processing system had to stop polishing during the maintenance time in order to solve the problem of the part (polishing part or wafer head) when one of the plurality of grinding parts or the plurality of wafer heads had a problem. The processing system has the problem of reducing the throughput.

다른 한편, 2003년 12월 19일자로 출원되고 "폴리싱장치 및 기판처리장치"라는 명칭을 갖는 한국 공개특허공보 제10-2004-0099104호에는 상기한 바와 같은 화학 기계적 연마를 수행하는 기술이 개시되어 있다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-2004-0099104, filed on December 19, 2003 and entitled "Polishing Apparatus and Substrate Processing Apparatus", discloses a technique for performing chemical mechanical polishing as described above. have.

상기 공보건의 폴리싱장치(또는 기판처리장치)는 직선 형태로 배치된 다수 개의 연마부와 해당 연마부에 대응하는 톱링(또는 웨이퍼 헤드)를 각각 회전 가능하게 구비하는 이동기구를 구비하여 이들을 통해 동시에 다수 개의 웨이퍼를 가공할 수 있게 한다. 또한, 다수 개의 반송위치 사이에서 웨이퍼를 반송하는 리니어 트랜스포터를 구비하여 다수 개의 연마부 또는 다수 개의 이동기구의 톱링 중 어느 하나에 문제가 발생하는 경우 상기 리니어 트랜스포터를 통해 일측 연마부에서 타측 연마부로 웨이퍼를 이동시켜 해당 연마작업을 수행할 수 있게 한다.The above-mentioned polishing apparatus (or substrate processing apparatus) of the public health includes a plurality of polishing units arranged in a straight line and a moving mechanism rotatably provided with top rings (or wafer heads) corresponding to the polishing units, respectively. Allow two wafers to be processed. In addition, if a problem occurs in any one of a plurality of polishing units or a top ring of a plurality of moving mechanisms by providing a linear transporter for transferring wafers between a plurality of conveying positions, polishing the other side at one polishing unit through the linear transporter The wafer may be moved to a negative position to perform the polishing operation.

그러나, 상기 폴리싱장치는 일측 연마부에서 타측 연마부로 웨이퍼를 이동시킬 시 해당 웨이퍼가 다단계 경로, 예컨대 일측 연마부의 이동기구에서 리니어 트랜스포터의 일측, 상기 리니어 트랜스포터의 일측에서 그 리니어 트랜스포터의 타측 및 상기 리니어 트랜스포터의 타측에서 타측 연마부의 이동기구를 거쳐 이동해야 했기 때문에 웨이퍼의 이동시간이 많이 걸려 생산성을 떨어뜨리는 문제가 있다.However, in the polishing apparatus, when the wafer is moved from one polishing part to the other polishing part, the wafer is moved in a multi-stage path, for example, on one side of the linear transporter in the moving mechanism of one polishing part, and on the other side of the linear transporter on one side of the linear transporter. And since the other side of the linear transporter had to move through the moving mechanism of the other side of the polishing portion, there is a problem that takes a long time to move the wafer to reduce productivity.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 적어도 두 개의 연마부를 독립적으로 배치함과 아울러 웨이퍼를 고정 또는 해제시키는 캐리어헤드부를 각 연마부에 대해 액세스할 수 있게 하는 이동유닛을 제공하여, 적어도 두 개의 연마공정을 연속적으로 수행할 때 일측 연마부에 위치한 캐리어헤드부의 웨이퍼를 다른 연마부로 신속히 이동시킬 수 있게 함으로써 웨이퍼의 이동시간을 단축시켜 생산성(throughput)을 크게 증대시킬 수 있도록 하 는 화학 기계적 연마장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, the object of which is to provide at least two polishing portions independently and to access to each polishing portion a carrier head portion for fixing or releasing the wafer. By providing a moving unit for performing at least two polishing processes in succession, it is possible to quickly move the wafer of the carrier head portion located in one polishing portion to another polishing portion, thereby shortening the movement time of the wafer and increasing productivity. It is to provide a chemical mechanical polishing apparatus that can be increased.

본 발명의 다른 목적은 연마 전의 웨이퍼를 연마부로 공급하기 위한 대기 스테이션 역할과 연마 완료된 웨이퍼를 적시어(wetting) 주는 역할만을 행하는 웨이퍼 스테이션에 연마 전의 웨이퍼를 세정시켜 주는 세정기능을 부가하여, 연마 전의 건조된 웨이퍼의 표면에 남아있는 전 공정의 이물질(또는 미세입자)을 사전에 제거할 수 있게 함으로써, 웨이퍼의 불량율을 낮출 수 있게 하는 화학 기계적 연마장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to add a cleaning function for cleaning a wafer before polishing to a wafer station which serves only as a standby station for supplying a wafer before polishing to a polishing portion and for wetting the polished wafer, thereby drying before polishing. It is possible to provide a chemical mechanical polishing apparatus which can lower the defect rate of a wafer by enabling the removal of foreign matter (or fine particles) of the entire process remaining on the surface of the wafer in advance.

본 발명의 또 다른 목적은 두 연마부의 상부 사이에서 왕복 이동 가능한 멤브레인 세정유닛을 채택하여, 캐리어헤드부의 웨이퍼캐리어 또는 그 웨이퍼캐리어에 고정된 웨이퍼를 세정시켜 웨이퍼의 오염을 최소화할 수 있게 하는 화학 기계적 연마장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to employ a membrane cleaning unit that is reciprocally movable between the upper portions of two polishing portions, thereby cleaning the wafer carrier of the carrier head portion or the wafer fixed to the wafer carrier, thereby minimizing the contamination of the wafer. It is to provide a polishing apparatus.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 각각의 연마패드가 설치된 플래튼(platen)을 갖고 상호 이격되게 배치된 적어도 한 쌍의 연마부를 포함하는 화학 기계적 연마장치에 있어서, 프레임; 상기 한 쌍의 연마부 사이를 왕복 이동할 수 있도록 설치되며, 웨이퍼를 흡착 고정 또는 해제하고 웨이퍼를 회전시킬수 있게 하는 캐리어헤드부; 및 상기 캐리어헤드부를 왕복 이동시킬 수 있도록 상기 프레임에 설치된 이동유닛;을 포함하는 화학 기계적 연마장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chemical mechanical polishing apparatus comprising at least one pair of polishing portions disposed at a distance from each other and having a platen provided with each polishing pad, comprising: a frame; A carrier head unit installed to reciprocate between the pair of polishing units, and configured to adsorb or fix the wafer and to rotate the wafer; And a moving unit installed in the frame to reciprocally move the carrier head portion.

또한, 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.In addition, the present invention further provides the following specific embodiments of the above-described embodiment of the present invention.

발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 상기 한 쌍의 연마부 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부 및 상기 이동유닛과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제2 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부 및 이동유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the polishing apparatus has the same coupling structure with the carrier head portion and the moving unit so as to reciprocate between the pair of polishing portions and form a second row with respect to each other. It further comprises another carrier head portion and the mobile unit arranged side by side.

발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 상기 제2 열을 이루는 캐리어헤드부 및 이동유닛의 일측에 듀얼암 반송로봇이 설치되며, 다른 한 쌍의 연마부 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부 및 상기 이동유닛과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제3 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부 및 이동유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the polishing apparatus is provided with a dual-arm carrier robot on one side of the carrier head and the mobile unit forming the second row, the carrier head to reciprocate between the other pair of polishing unit And a carrier unit and another carrier head unit having the same coupling structure as that of the unit and the mobile unit, and arranged in parallel with each other in a third row.

발명의 일실시예에 따르면, 상기 다른 한 쌍의 연마부 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부 및 상기 이동유닛과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제4 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부 및 이동유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the carrier head portion and the mobile unit have the same coupling structure and are arranged side by side in a fourth row with respect to them so as to reciprocate between the other pair of polishing portions. It is characterized in that it further comprises another carrier head portion and the mobile unit.

발명의 일실시예에 따르면, 상기 이동유닛은 상기 프레임에 마련되는 가이드부를 매개로 하여 상기 한 쌍의 연마부 사이에서 왕복 이동 가능한 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the moving unit is characterized in that the reciprocating movement between the pair of polishing units via the guide portion provided in the frame.

발명의 일실시예에 따르면, 상기 가이드부는 양단부가 상기 프레임에 각각 고정되며, 상기 캐리어헤드부를 슬라이딩 가능하게 안내할 수 있도록 상호 이격되게 배치된 두 개의 LM가이드(Linear Motion guide)로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the guide portion is fixed to both ends of the frame, characterized in that consisting of two LM guides (Linear Motion guide) arranged to be spaced apart from each other so as to slidably guide the carrier head portion do.

발명의 일실시예에 따르면, 상기 이동유닛은 선형이동유닛으로서 상기 가이드 부에 의해 안내되도록 상기 프레임에 설치되며, 상기 캐리어헤드부가 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부와 결합된 볼스크류와, 상기 프레임에 고정되고 상기 볼스크류를 회전시키는 구동모터와, 상기 볼스크류와 상기 구동모터 사이에 구비된 기어박스를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the mobile unit is installed in the frame to be guided by the guide unit as a linear moving unit, the ball screw coupled to the carrier head portion to allow the carrier head portion to reciprocate, and the frame It is fixed to the drive motor for rotating the ball screw, and characterized in that it comprises a gear box provided between the ball screw and the drive motor.

발명의 일실시예에 따르면, 상기 이동유닛은 스윙암을 갖는 스윙이동유닛으로서 상기 프레임에 설치되며, 상기 캐리어헤드부는 상기 스윙암을 매개로 하여 상기 한 쌍의 연마부 사이에서 왕복 이동 가능한 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the moving unit is installed on the frame as a swing moving unit having a swing arm, the carrier head portion is characterized in that the reciprocating movement between the pair of grinding portions via the swing arm. It is done.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 다수 개의 웨이퍼카세트와, 상기 웨이퍼카세트 보다 내측에 배치된 다수 개의 세정스테이션를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the polishing apparatus further includes a plurality of wafer cassettes, and a plurality of cleaning stations disposed inside the wafer cassette.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 상기 웨이퍼카세트와 상기 세정스테이션 사이에서 연마전 웨이퍼를 반송하는 제1 반송로봇과, 상기 제1 반송로봇의 일측에 배치되며, 상기 웨이퍼카세트와 상기 세정스테이션 사이에서 연마전 또는 연마후의 웨이퍼의 박막 두께를 측정하는 측정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the polishing apparatus includes a first transport robot for transporting a wafer before polishing between the wafer cassette and the cleaning station, and disposed on one side of the first transport robot, and the wafer cassette and the It further comprises a measuring unit for measuring the thin film thickness of the wafer before or after polishing between the cleaning stations.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 상기 연마부와 인접한 위치에 배치되어 연마전 또는 연마후의 웨이퍼를 반송하는 제2 반송로봇을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the polishing apparatus further includes a second transfer robot disposed at a position adjacent to the polishing unit to convey the wafer before or after polishing.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 상기 연마부와 인접한 위치에 배치되어 연마전 또는 연마후의 웨이퍼를 구분되게 보관하는 제2 대기부와, 두 연 마부 사이의 적어도 한 개소에 배치되고 웨이퍼를 캐리어헤드부로 공급하거나 그로부터 공급받을 수 있도록 상하이동 가능한 핑거유닛을 갖는 로딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the polishing apparatus is disposed at a position adjacent to the polishing portion, and is arranged in at least one location between the second polishing portion and the two polishing portions to separately store the wafer before or after polishing. And a loading unit having a finger unit capable of moving the wafer so that the wafer can be supplied to or received from the carrier head.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제2 대기부는 연마전의 웨이퍼를 보관함과 아울러 초기 세정을 실시하는 상부 웨이퍼부와, 연마후의 웨이퍼를 보관함과 아울러 적시어 주는 세정을 실시하는 하부 웨이퍼부로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the second atmospheric portion includes an upper wafer portion for preserving the wafer before polishing and initial cleaning, and a lower wafer portion for cleaning and soaking the wafer after polishing. It is done.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 상기 연마부와 인접한 위치에 설치되며, 상기 제2 대기부와 상기 로딩부 사이에서 연마전 또는 연마후의 웨이퍼를 구분되게 반송하는 듀얼암 반송로봇을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the polishing apparatus is installed at a position adjacent to the polishing portion, and between the second waiting portion and the loading portion is a dual-arm conveying robot for conveying the wafer before or after polishing separately. It further comprises.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 상기 두 연마부 사이에 두 개의 로딩부가 상호 이격되게 배치되며, 선택적으로 상기 두 캐리어헤드부 중 어느 하나의 웨이퍼캐리어 또는 그 웨이퍼캐리어에 고정된 웨이퍼를 세정할 수 있도록 상기 두 로딩부의 상부 사이에서 왕복 이동 가능한 멤브레인 세정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the polishing apparatus includes two loading portions spaced apart from each other between the two polishing portions, and optionally a wafer carrier of any one of the two carrier head portions or a wafer fixed to the wafer carrier. It characterized in that it further comprises a membrane cleaning unit capable of reciprocating between the upper portion of the two loading portion to clean the.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 멤브레인 세정유닛은 상기 캐리어헤드부의 웨이퍼캐리어 또는 그 웨이퍼캐리어에 고정된 웨이퍼를 세정하는 노즐부 및 이 노즐부를 지지하는 축부를 포함한 세정부와, 상기 프레임에 설치되고 상기 세정부의 축부를 회전 가능하게 지지하는 지지부와, 상기 지지부를 중심으로 상기 세정부를 상기 두 로딩부의 상부 사이에서 왕복 이동시킬 수 있도록 가동부분이 상기 세정부의 축부에 고정되고 몸체부분이 상기 프레임 또는 상기 지지부에 고정된 액추에이 터를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the membrane cleaning unit is installed on the frame and the cleaning unit including a nozzle portion for cleaning the wafer carrier or the wafer fixed to the wafer carrier carrier portion and the shaft portion for supporting the nozzle portion, And a support part rotatably supporting the shaft part of the cleaning part, and a movable part fixed to the shaft part of the cleaning part so as to reciprocate the cleaning part between the upper portions of the two loading parts about the support part. It characterized in that it comprises an actuator fixed to the frame or the support.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 상기 각 연마부의 주위에 연마액 및 초순수(DIW)를 공급하는 연마액 공급유닛과, 해당 연마부의 연마패드를 드레싱해주는 컨디셔닝유닛과, 해당 컨디셔닝유닛을 세정해주는 컨디셔닝 세정유닛이 더 설치된 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the polishing apparatus includes a polishing liquid supply unit for supplying a polishing liquid and ultrapure water (DIW) around each polishing portion, a conditioning unit for dressing the polishing pad of the polishing portion, and a conditioning unit. Conditioning cleaning unit for cleaning the is characterized in that it is further installed.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연마장치는 제1 반송로봇과 제2 반송 로봇 사이에 배치되고 연마전 웨이퍼를 보관하는 제1 대기부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the polishing apparatus is characterized in that it further comprises a first waiting portion disposed between the first transport robot and the second transport robot for storing the wafer before polishing.

본 발명은 적어도 두 개의 연마부 사이에서 해당 캐리어헤드부를 왕복 이동시키는 이동유닛을 제공하여, 적어도 두 가지의 연마작업을 연속적으로 수행할 때 일측 연마부에 위치한 캐리어헤드부의 웨이퍼를 타측 연마부로 신속히 이동시킬 수 있게 함으로써 웨이퍼의 이동시간을 단축시켜 생산성(throughput)을 크게 증대시킬 수 있게 한다.The present invention provides a moving unit for reciprocating the carrier head portion between at least two polishing portions, so that the wafer of the carrier head portion located on one polishing portion can be quickly moved to the other polishing portion when at least two polishing operations are continuously performed. By making it possible to shorten the movement time of the wafer it is possible to significantly increase the throughput (throughput).

또한, 본 발명은 제2 대기부의 상부 웨이퍼부에 연마 전의 웨이퍼를 세정시켜 주는 세정기능을 부가하여, 연마 전의 건조된 웨이퍼의 표면에 남아있는 전 공정의 이물질(또는 미세입자)을 사전에 제거할 수 있게 함으로써, 웨이퍼의 불량율을 낮출 수 있게 한다.In addition, the present invention adds a cleaning function for cleaning the wafer before polishing to the upper wafer portion of the second atmospheric portion, so that foreign matter (or fine particles) of all the processes remaining on the surface of the dried wafer before polishing can be removed in advance. By doing so, it is possible to lower the defective rate of the wafer.

또한, 본 발명은 듀얼암 반송로봇을 적용하여 웨이퍼 반송시간을 줄임으로써 웨이퍼의 생산성을 높이고, 두 연마부의 상부 사이에서 왕복 이동 가능한 멤브레인 세정유닛을 채택하여 캐리어헤드부의 웨이퍼캐리어 또는 그 웨이퍼캐리어에 고정된 웨이퍼를 세정시켜 웨이퍼의 오염을 최소화할 수 있게 한다.In addition, the present invention increases the productivity of the wafer by reducing the wafer transfer time by applying a dual-arm transfer robot, and adopts a membrane cleaning unit that can reciprocate between the upper part of the two polishing portions to be fixed to the wafer carrier or the wafer carrier of the carrier head portion Cleaned wafers can be cleaned to minimize contamination of the wafers.

나아가, 본 발명은 적어도 두 연마부 사이에서 해당 캐리어헤드부를 왕복 이동시키는 이동유닛에서, 하나의 연마부에 문제가 발생할 경우 그 문제가 발생된 연마부만을 정지시키고 나머지 연마부의 연마작업은 계속해서 수행될 수 있게 함으로써 생산성(throughput)을 크게 증대시킬 수 있게 한다.Furthermore, in the present invention, in the mobile unit reciprocating the carrier head portion between at least two polishing portions, when a problem occurs in one polishing portion, only the polishing portion having the problem is stopped and the polishing operation of the remaining polishing portions continues. By doing so, it is possible to greatly increase the throughput.

이하, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 각 실시예를 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, each embodiment of the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 보여주는 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 보여주는 개략 사시도이다.1 is a schematic perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 연마패드(3)가 설치된 플래튼(platen)을 갖고 상호 이격되게 배치된 적어도 한 쌍의 연마부(PU1,PU2)를 포함하는 화학 기계적 연마장치에 있어서, 프레임(미도시), 캐리어헤드부(CHU1) 및 이동유닛(10)을 포함한다.In the chemical mechanical polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. In the chemical mechanical polishing apparatus including PU1 and PU2, a frame (not shown), a carrier head portion CHU1, and a moving unit 10 are included.

여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(1)은 상기 연마부(PU1,PU2), 캐리어헤드부(CHU1) 및 이동유닛(10)을 수용할 수 있도록 다층 공간을 갖는 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 캐리어헤드부(CHU1)는 공기압을 이용하여 그 캐리어헤드부의 웨이퍼캐리어(CHUb)를 통해 웨이퍼(W)를 흡착 고정 또는 해제하고, 웨이퍼를 해당 연마부의 연마패드(3)에 대해 상대적으로 회전시킬 수 있게 한다. 이때, 상기 웨이퍼캐리어(CHUb)의 웨이퍼(W)와 해당 연마부(PU1 또는 PU2)의 연마패드(3) 간의 간격은 공지된 조절방식을 통해 조정가능하다. 상기 이동유닛(10)은 상기 캐리어헤드부(CHU1)를 상기 두 연마부(PU1,PU2) 사이에서 왕복 이동시킬 수 있도록 상기 프레임(1)에 설치된다.Here, as shown in FIG. 5, the frame 1 has a multi-layered space for accommodating the polishing units PU1 and PU2, the carrier head portion CHU1, and the moving unit 10. desirable. The carrier head portion CHU1 sucks or fixes the wafer W through the wafer carrier CHUb of the carrier head portion using air pressure, and rotates the wafer relative to the polishing pad 3 of the polishing portion. To be able. In this case, the distance between the wafer W of the wafer carrier CHUb and the polishing pad 3 of the polishing unit PU1 or PU2 is adjustable through a known adjustment method. The moving unit 10 is installed in the frame 1 so as to reciprocate the carrier head portion CHU1 between the two polishing units PU1 and PU2.

본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 연마부(PU1,PU2) 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부(CHU1) 및 상기 이동유닛(10)과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제2 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부(CHU2) 및 이동유닛(10)을 더 포함하는 형태로 이루어질 수 있다.In the chemical mechanical polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the carrier head portion CHU1 and the moving unit may reciprocate between the pair of polishing portions PU1 and PU2. It has the same coupling structure as (10) and can be made in the form of further comprising another carrier head portion (CHU2) and the mobile unit 10 arranged in parallel with each other in the form of a second row with respect to them.

본 발명의 제3 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 열을 이루는 캐리어헤드부(CHU2) 및 이동유닛(10)의 일측에 듀얼암 반송로봇(R3)이 설치되며, 다른 한 쌍의 연마부(PU3,PU4) 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부(CHU1) 및 상기 이동유닛(10)과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제3 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부(CHU3) 및 이동유닛(10)을 더 포함하는 형태로 이루어질 수 있다.In the chemical mechanical polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3 to 5, the dual arm carrier robot is formed on one side of the carrier head part CHU2 and the mobile unit 10 forming the second row. (R3) is installed, and having the same coupling structure as the carrier head portion (CHU1) and the moving unit 10 so as to reciprocate between the other pair of polishing units (PU3, PU4) and a third to them It may be made of a form that further includes another carrier head portion (CHU3) and the mobile unit 10 arranged side by side in the form of a row.

본 발명의 제4 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 다른 한 쌍의 연마부(PU3,PU4) 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부(CHU1) 및 상기 이동유닛(10)과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제4 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부(CHU4) 및 이동유닛(10)을 더 포함하는 형태로 이루어질 수 있다.In the chemical mechanical polishing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3 to 5, the carrier head portion CHU1 may reciprocate between the other pair of polishing portions PU3 and PU4. And another carrier head portion CHU4 and the mobile unit 10 having the same coupling structure as that of the mobile unit 10 and arranged in parallel with each other in a form of a fourth row therebetween. have.

상기 제1 내지 제4 실시예에서, 상기 이동유닛(10)은 상기 프레임(1)에 마련되는 가이드부(2)를 매개로 하여 상기 한 쌍의 연마부(PU1,PU2;PU3,PU4) 사이에서 왕복 이동 가능하게 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 가이드부(2)는 양단부가 상기 프레임(1)에 각각 고정되며, 상기 캐리어헤드부(CHU1)를 슬라이딩 가능하게 안내할 수 있도록 상호 이격되게 배치된 두 개의 LM 가이드(2a)(Linear Motion guide)로 이루어질 수 있다. 상기 가이드부(2)는 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 3층의 내부 테두리부분(또는 장착부분)에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 캐리어헤드부(CHU1,CHU2,CHU3,CHU4)는 상기 해당 한 쌍의 연마부(PU1,PU2;PU3,PU4) 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 가이드부(2)에 설치된다(도 1과 도 2 참조).In the first to fourth embodiments, the moving unit 10 is provided between the pair of polishing units PU1, PU2; PU3, PU4 via the guide unit 2 provided in the frame 1. It can be provided to reciprocate in. In this case, each of the guide parts 2 is fixed to the frame 1, and the two LM guides 2a are spaced apart from each other so as to slidably guide the carrier head part CHU1. Linear motion guide). The guide portion 2 is preferably installed at the inner edge portion (or mounting portion) of the three layers, for example, as shown in FIG. The carrier head portions CHU1, CHU2, CHU3, and CHU4 are installed in the guide portion 2 so as to reciprocate between the pair of polishing portions PU1, PU2; PU3, PU4 (FIG. 1 and FIG. 1). 2).

하나의 실시예로, 상기 각 이동유닛(10)은 선형이동유닛으로서 상기 가이드부(2)에 의해 안내되도록 상기 프레임(1)에 설치되며, 상기 캐리어헤드부(CHU1,CHU2,CHU3,CHU4)가 각각 왕복 이동할 수 있도록 해당 캐리어헤드부와 결합된 공지의 볼스크류(11)(또는 리드스크류)와, 상기 프레임(1)에 고정되며, 상기 볼스크류(11)를 회전시키는 구동모터(12)와, 상기 볼스크류(11)와 상기 구동모터(12) 사이에 구비된 기어박스(13)를 포함한다. 상기 볼스크류(11)는 양단부가 상기 프레임(1)에 대해 회전 가능하게 고정된 스크류샤프트(11a), 대응나사블록(11b) 및 이들의 나사골 사이에 끼워지는 다수 개의 볼(미도시)로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 대응나사블록(11b)은 해당 캐리어헤드부의 일부이거나 그에 탈착 가능하게 고정된다. 상기 기어박스(13)는 상기 구동모터(12)의 회전속도를 낮추어 회전토 크를 높이는 기능을 한다. 그에 따라, 상기 구동모터(12)을 통해 상기 볼스크류(11)를 회전시키면, 해당 캐리어헤드부(CHU1,CHU2,CHU3,CHU4)가 상기 가이드부(2)에 의해 안내되면서 상기 두 연마부(PU1,PU2;PU3,PU4) 사이를 왕복 이동할 수 있게 된다(도 1 내지 도 5 참조).In one embodiment, each moving unit 10 is installed in the frame 1 to be guided by the guide unit 2 as a linear moving unit, the carrier head portion (CHU1, CHU2, CHU3, CHU4) Ball screw 11 (or lead screw) known to be coupled to the corresponding carrier head portion so that the respective reciprocating movement, and the drive motor 12 is fixed to the frame 1, the ball screw 11 to rotate And a gear box 13 provided between the ball screw 11 and the driving motor 12. The ball screw 11 is composed of a screw shaft 11a, both ends of which are rotatably fixed with respect to the frame 1, a corresponding screw block 11b, and a plurality of balls (not shown) fitted between the screw bones thereof. Preferably, the corresponding screw block (11b) is a part of the carrier head portion or is detachably fixed thereto. The gear box 13 functions to increase the rotational torque by lowering the rotational speed of the drive motor 12. Accordingly, when the ball screw 11 is rotated through the drive motor 12, the two carriers (CHU1, CHU2, CHU3, CHU4) are guided by the guide unit (2). It is possible to reciprocate between PU1, PU2; PU3, PU4 (see FIGS. 1 to 5).

다른 실시예로, 상기 이동유닛(10)은 스윙암을 갖는 스윙이동유닛(미도시)으로서 상기 프레임(1)에 설치되며, 상기 캐리어헤드부(CHU1,CHU2,CHU3,CHU4)는 상기 스윙암을 매개로 하여 상기 한 쌍의 연마부(PU1,PU2;PU3,PU4) 사이에서 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 상기 스윙암은 길이고정방식, 또는 길이방향으로 확장 또는 수축되는 길이가변방식으로 이루어질 수 있다.In another embodiment, the mobile unit 10 is installed on the frame 1 as a swing moving unit (not shown) having a swing arm, and the carrier head portions CHU1, CHU2, CHU3, CHU4 are the swing arms. It can be installed so as to reciprocate between the pair of polishing units (PU1, PU2; PU3, PU4) via the. Here, the swing arm may be made of a fixed length method, or a variable length method that extends or contracts in the longitudinal direction.

본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 연마장치는 다수 개의 웨이퍼카세트(Cst)와, 상기 웨이퍼카세트(Cst) 보다 내측에 배치된 다수 개의 세정스테이션(CL1,CL2,CL3,CL4,CL5)를 더 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 상기 세정스테이션(CL1,CL2,CL3,CL4,CL5) 중 하나의 상부는 연마전 웨이퍼를 보관하는 제1 대기부(WS1)이며, 본 실시예에서 상기 제1 대기부(WS1)는 상기 세정스테이션(CL5)의 상부에 구비된다. 또한, 상기 제1 대기부(WS1)는 배치구조상 이후에 설명되는 제1 반송로봇(R1)과 제2 반송로봇(R2) 사이에 위치된다(도 3과 도 4 참조).The polishing apparatus of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention includes a plurality of wafer cassettes Cst and a plurality of cleaning stations CL1, CL2, CL3, CL4, and CL5 disposed inside the wafer cassettes Cst. It may be configured in the form including more. The upper part of one of the cleaning stations CL1, CL2, CL3, CL4, CL5 is the first waiting part WS1 for storing the wafer before polishing, and in this embodiment, the first waiting part WS1 is the cleaning station. It is provided in the upper part of CL5. Further, the first waiting portion WS1 is located between the first and second transfer robots R1 and R2 described later in the arrangement structure (see FIGS. 3 and 4).

여기서, 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 연마장치에는 도 4에 도시된 바와 같이, 공지의 제1 내지 제5 세정스테이션(CL1,CL2,CL3,CL4,CL5)가 구비되며, 제5 세정스테이션(CL5)의 일측에는 공지의 건조스테이션(DS)이 구비된다. 상기 제1 세정기(CL1)는 웨이퍼 상의 비교적 큰 입자를 제거하고, 이어서 상기 제2 세정 기(CL2)는 화학물질(약품)이 공급되어 웨이퍼 상의 잔류 입자를 제거한다. 이어서, 상기 제3 세정기(CL3)는 웨이퍼에 린스공정을 수행하고, 이어서 상기 제4 세정기(CL4)는 상기 제2 세정기(CL2)와 동일한 방식으로 웨이퍼 상의 잔류입자를 제거한다. 이어서, 상기 제5 세정기(CL5)는 웨이퍼 상에 린스공정을 수행한다. 이어서, 상기 건조스테이션(DS)은 웨이퍼를 고속 회전시켜 원심력에 의해 잔류 세정액을 제거한다. 상기 세정 스테이션은 공정 및 상황에 따라서 다른 세정 순서 및 구조를 가진 세정장비로 대체될 수 있다.Here, the polishing apparatus of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention is provided with known first to fifth cleaning stations CL1, CL2, CL3, CL4, and CL5, as shown in FIG. One side of the fifth washing station CL5 is provided with a known drying station DS. The first cleaner CL1 removes relatively large particles on the wafer, and then the second cleaner CL2 is supplied with a chemical (chemical) to remove residual particles on the wafer. Subsequently, the third cleaner CL3 performs a rinse process on the wafer, and then the fourth cleaner CL4 removes residual particles on the wafer in the same manner as the second cleaner CL2. Subsequently, the fifth cleaner CL5 performs a rinse process on the wafer. Subsequently, the drying station DS rotates the wafer at high speed to remove the residual cleaning liquid by centrifugal force. The cleaning station may be replaced with cleaning equipment having a different cleaning order and structure depending on the process and the situation.

또한, 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 연마장치는 상기 웨이퍼카세트(Cst)와 상기 세정스테이션(CL1,CL2,CL3,CL4,CL5) 사이에서 연마전 웨이퍼(W)를 반송하는 공지의 제1 반송로봇(R1)과, 상기 제1 반송로봇(R1)의 일측에 배치되며, 상기 웨이퍼카세트(Cst)와 상기 세정스테이션(CL1,CL2,CL3,CL4,CL5) 사이에서 연마전 또는 연마후의 웨이퍼(W)의 박막 두께를 측정하는 공지의 측정유닛(MU)을 더 포함하는 형태로 이루어질 수 있다(도 3과 도 4 참조).Further, the polishing apparatus of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention conveys the wafer W before polishing between the wafer cassette Cst and the cleaning stations CL1, CL2, CL3, CL4 and CL5. It is disposed on one side of the known first transport robot R1 and the first transport robot R1, and before polishing between the wafer cassette Cst and the cleaning stations CL1, CL2, CL3, CL4, CL5. Alternatively, the method may further include a known measuring unit MU for measuring the thickness of the thin film of the wafer W after polishing (see FIGS. 3 and 4).

또한, 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 연마장치는 상기 세정스테이션(CL1,CL2,CL3,CL4,CL5)의 주위에 배치되어 연마전 또는 연마후의 웨이퍼(W)를 반송하는 공지의 제2 반송로봇(R2)을 더 포함하는 형태로 이루어질 수 있다(도 3과 도 4 참조 참조).Further, the polishing apparatuses of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention are arranged around the cleaning stations CL1, CL2, CL3, CL4 and CL5 to convey the wafer W before or after polishing. It may be made in the form of further comprising a second carrier robot (R2) (see FIGS. 3 and 4).

또한, 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 연마장치는 상기 제2 반송로봇(R2) 보다 내측에 배치되어 연마전 또는 연마후의 웨이퍼(W)를 구분되게 보관하는 제2 대기부(WS2)와, 두 연마부(PU1,PU2;PU3,PU4) 사이의 적어도 한 개소에 배치되고 웨이 퍼(W)를 해당 캐리어헤드부(CHU1,CHU2,CHU3,CHU4)로 공급하거나 그로부터 공급받을 수 있도록 상하이동 가능한 핑거유닛(LU1a,LU2a;LU3a,LU4a)을 갖는 로딩부(LU1,LU2;LU3,LU4)를 더 포함하는 형태로 이루어질 수 있다. 상기 로딩부(LU1,LU2;LU3,LU4)는 웨이퍼를 임시적으로 보관하는 역할뿐만 아니라, 대기중인 웨이퍼가 오염되거나 건조되지 않도록 웨이퍼에 웨팅 세정을 수행한다. 상기 제2 대기부(WS2)는 연마전의 웨이퍼를 보관함과 아울러 초기 세정을 실시하는 상부 웨이퍼부(WS2a)와, 연마후의 웨이퍼를 보관함과 아울러 적시어 주는 세정을 실시하는 하부 웨이퍼부(WS2b)로 이루어진다. 상기 제2 대기부(WS2)는 연마전의 웨이퍼를 보관함과 아울러 초기 세정을 실시하는 세정장비(미도시)를 상기 하부 웨이퍼부(WS2b)에 구성하는 것도 가능하다. 상기 하부 웨이퍼부(WS2b)에 상기 세정장비가 설치되는 경우, 상기 세정장비는 상기 하부 웨이퍼부(WS2b)의 기존의 적시는 기능을 하는 해당장비의 일부를 포함하도록 구성되거나 별도로 구성되는 것이 바람직하다(도 6과 도 7 참조).In addition, the polishing apparatus of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention may be arranged inside the second conveying robot R2 to provide a second atmospheric portion for storing the wafers W before or after polishing separately. WS2) and at least one position between the two polishing units PU1, PU2; PU3, PU4 and the wafer W can be supplied to or received from the corresponding carrier head portions CHU1, CHU2, CHU3, CHU4. In order to be able to move the finger unit (LU1a, LU2a; LU3a, LU4a) can be made in the form of further comprising a loading unit (LU1, LU2; LU3, LU4). The loading units LU1, LU2; LU3, LU4 not only serve to temporarily store the wafer, but also perform wet cleaning on the wafer so that the wafer in the air is not contaminated or dried. The second atmospheric portion WS2 includes an upper wafer portion WS2a for storing the wafer before polishing and performing initial cleaning, and a lower wafer portion WS2b for cleaning and soaking the wafer after polishing. . The second waiting portion WS2 may store a wafer before polishing, and may also configure a cleaning device (not shown) for initial cleaning in the lower wafer portion WS2b. When the cleaning equipment is installed in the lower wafer portion WS2b, the cleaning equipment is preferably configured to include a part of the corresponding equipment that functions as an existing timely function of the lower wafer portion WS2b or may be separately configured. (See FIGS. 6 and 7).

또한, 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 연마장치는 상기 제2 대기부(WS2) 및 상기 로딩부(LU1,LU2;LU3,LU4)와 인접한 위치에 설치되며, 상기 제2 대기부(WS2)와 상기 로딩부(LU1,LU2;LU3,LU4) 사이에서 연마전 또는 연마후의 웨이퍼(W)를 구분되게 반송하는 듀얼암 반송로봇(R3)을 더 포함하는 형태로 이루어질 수 있다. 상기 듀얼암 반송로봇(R3)은 연마 전의 웨이퍼(W)를 취급하는 상부 그리퍼(R3a)와 연마 후의 웨이퍼(W)를 취급하는 하부 그리퍼(R3b)를 포함한다(도 6과 도 7 참조).In addition, the polishing apparatus of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention is installed at a position adjacent to the second atmospheric portion WS2 and the loading portions LU1, LU2; LU3, LU4, The base arm WS2 and the loading units LU1, LU2; LU3 and LU4 may be formed in a form further comprising a dual arm transfer robot (R3) for conveying the wafer (W) before or after polishing separately. The dual arm transfer robot R3 includes an upper gripper R3a that handles the wafer W before polishing and a lower gripper R3b that handles the wafer W after polishing (see FIGS. 6 and 7).

또한, 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 연마장치는 상기 두 연마 부(PU1,PU2;PU3,PU4) 사이에 두 개의 로딩부(LU1,LU2;LU3,LU4)가 상호 이격되게 배치되며, 선택적으로 상기 두 캐리어헤드부(CHU1,CHU2;CHU3,CH4) 중 어느 하나의 웨이퍼캐리어(CHUb) 또는 그 웨이퍼캐리어에 고정된 웨이퍼(W)를 세정할 수 있도록 상기 두 로딩부(LU1,LU2;LU3,LU4)의 상부 사이에서 왕복 이동 가능한 멤브레인 세정유닛(MCU)을 더 포함하는 형태로 이루어질 수 있다. 상기 멤브레인 세정유닛(MCU)은 제어부(CT)를 통해 자동제어되거나, 또는 작업자가 해당 작동버튼(미도시)을 온/오프시켜 제어될 수 있다(도 3, 도 4 및 도 8 참조).Further, in the polishing apparatus of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention, the two loading parts LU1, LU2; LU3, LU4 are spaced apart from each other between the two polishing parts PU1, PU2; PU3, PU4. The two loading parts LU1 are disposed to selectively clean the wafer carrier CHUb of any one of the two carrier head parts CHU1, CHU2; CHU3, CH4 or the wafer W fixed on the wafer carrier. , LU2; LU3, LU4 can be made in a form further comprising a membrane cleaning unit (MCU) reciprocating between the upper portion. The membrane cleaning unit MCU may be automatically controlled through the control unit CT or may be controlled by an operator by turning on / off a corresponding operation button (not shown) (see FIGS. 3, 4 and 8).

여기서, 상기 멤브레인 세정유닛(MCU)은 상기 캐리어헤드부(CHU1,CHU2;CHU3,CH4)의 웨이퍼캐리어(CHUb) 또는 그 웨이퍼캐리어에 고정된 웨이퍼를 세정하는 노즐부(20) 및 이 노즐부를 지지하는 축부(21)를 포함한 세정부(22)와, 상기 프레임(1)에 설치되고 상기 세정부(22)의 축부(21)를 회전 가능하게 지지하는 지지부(23)와, 상기 지지부(23)를 중심으로 상기 세정부(22)를 상기 두 로딩부(LU1,LU2;LU3,LU4)의 상부 사이에서 왕복 이동시킬 수 있도록 가동부분이 상기 세정부(22)의 축부(21)에 고정되고 몸체부분이 상기 프레임(1) 또는 상기 지지부(23)에 고정된 액추에이터(24)를 포함하는 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 액추에이터(24)는 공압실린더로 이루어지거나, 또는 회전운동을 직선운동을 변환시키는 링크기구와, 이 링크기구와 결합되는 구동모터로 이루어질 수 있다.Here, the membrane cleaning unit (MCU) supports the nozzle carrier 20 for cleaning the wafer carrier (CHUb) of the carrier head parts (CHU1, CHU2; CHU3, CH4) or the wafer fixed to the wafer carrier and the nozzle part The cleaning part 22 including the shaft part 21 to make, the support part 23 provided in the said frame 1, and rotatably supporting the shaft part 21 of the said cleaning part 22, and the said support part 23 The movable portion is fixed to the shaft portion 21 of the cleaning portion 22 so that the cleaning portion 22 can be reciprocated between the upper portions of the two loading portions LU1, LU2; LU3, LU4. The part may have a form including an actuator 24 fixed to the frame 1 or the support 23. In this case, the actuator 24 may be made of a pneumatic cylinder, or may be composed of a link mechanism for converting a linear motion to a rotational movement, and a drive motor coupled with the link mechanism.

본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 연마장치에서, 상기 각 연마부(LU1,LU2;LU3,LU4)의 주위에는 도 4에 도시된 바와 같이, 연마액 공급 및 연마패드 세정을 위해 초순수(Deionized water;DIW)를 공급하는 공지의 연마액 공급유 닛(30), 해당 연마부의 연마패드(3)를 드레싱해주는 공지의 컨디셔닝유닛(40), 해당 컨디셔닝유닛을 세정해주는 공지의 컨디셔닝 세정유닛(50)이 더 적용되는 것이 바람직하다(도 3 내지 도 5 참조).In the polishing apparatuses of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention, as shown in FIG. 4, the polishing liquids and the polishing pad are cleaned around each of the polishing portions LU1, LU2; LU3, LU4. Known polishing liquid supply unit 30 for supplying deionized water (DIW), known conditioning unit 40 for dressing the polishing pad 3 of the polishing unit, and known conditioning cleaning for cleaning the conditioning unit. Preferably, the unit 50 is further applied (see FIGS. 3 to 5).

다른 한편, 제1,2,3 및 4 실시예에서, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어헤드부(CHU1,CHU3;CHU2,CHU4)에 의해 공통적으로 사용되는 듀얼암 반송로봇(R3)과 같은 제반기구는 상호 간의 작동이 간섭되지 않도록 제어부(CT)를 통해 시간차를 두고 제어된다.On the other hand, in the first, second, third and fourth embodiments, as shown in FIGS. 3 and 4, the dual arm carrier robot commonly used by the carrier head parts CHU1, CHU3; CHU2, CHU4 ( Various mechanisms, such as R3), are controlled with a time difference through the control unit CT so as not to interfere with each other.

상기 각 캐리어헤드부(CHU1,CHU2,CHU3,CHU4)는 도 1, 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 캐리어헤드(CHUa)와 이 캐리어헤드의 하부에 구비되는 웨이퍼캐리어(CHUb)를 포함하는 형태로 이루어진다. 여기서, 상기 캐리어헤드(CHUa)는 상기 웨이퍼캐리어(CHUb)에 유체(또는 공기)를 공급하는 로터리유니온과 상기 웨이퍼캐리어를 회전시키는 구동부를 포함한다. 상기 웨이퍼캐리어(CHUb)는 웨이퍼(W)를 장착하기 위한 장착표면을 제공하고 내부에 여러 개의 압력챔버를 갖추고 있으며, 챔버마다 압력제어가 가능하다.Each of the carrier head portions CHU1, CHU2, CHU3, and CHU4 includes a carrier head CHUa and a wafer carrier CHUb provided below the carrier head, as shown in FIGS. 1, 2, and 8. It is made in the form of Here, the carrier head CHUa includes a rotary union for supplying a fluid (or air) to the wafer carrier CHUb and a driving unit for rotating the wafer carrier. The wafer carrier CHUb provides a mounting surface for mounting the wafer W, has a plurality of pressure chambers therein, and pressure control is possible for each chamber.

지금까지 기술된 본 발명의 연마장치는 웨이퍼 연마제어프로그램이 기억된 제어부(CT)를 통해 아래와 같은 다양한 형태의 연마방법으로 제어될 수 있다.The polishing apparatus of the present invention described so far can be controlled by various types of polishing methods as follows through the control unit CT in which the wafer polishing control program is stored.

A) 1 스텝 웨이퍼 플로우의 경우 A) 1 step wafer flow

제어부(CT)에 해당 작업명령이 입력되면, 제1 반송로봇(R1)이 해당 웨이퍼카세트(Cst)로부터 측정유닛(MU)으로 연마 전의 웨이퍼(W)를 로딩시키고 상기 측정유닛(MU)의 제어부는 웨이퍼(W)의 박막 두께를 측정하여 해당 측정정보를 상기 제어 부(CT)로 전송한다. 이어서, 제어부(CT)의 제어에 따라, 상기 제1 반송로봇(R1)은 상기 측정유닛(MU)으로부터 제1 대기부(WS1)로 연마 전의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다.When the operation command is input to the control unit CT, the first transport robot R1 loads the wafer W before polishing from the wafer cassette Cst into the measurement unit MU and controls the measurement unit MU. Measures the thin film thickness of the wafer W and transmits the corresponding measurement information to the control unit CT. Subsequently, under the control of the control unit CT, the first transport robot R1 loads the wafer W before polishing from the measurement unit MU to the first standby unit WS1.

이어서, 제2 반송로봇(R2)은 상기 제1 대기부(WS1)로부터 제2 대기부(WS2)의 상부 웨이퍼부(WS2a)로 연마 전의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서, 듀얼암 반송로봇(R3)의 상부 그리퍼(R3a)는 상기 상부 웨이퍼부(WS2a)에서 해당 로딩부(LU1)로 연마 전의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서, 해당 캐리어헤드부(CHU1)는 상기 로딩부(LU1)로 이동하여 그 로딩부의 핑거유닛(LU1a)으로부터 연마 전의 웨이퍼(W)를 공급받아 해당 연마부(PU1)로 이동한다. 이때, 상기 캐리어헤드부(CHU1)는 제어부(CT)의 제어를 통해 가이드부(2)에 의해 안내되면서 이동유닛(10)을 통해 이동한다. 이어서, 상기 캐리어헤드부(CHU1)는 공압을 이용하여 웨이퍼(W)를 연마부(PU1)의 연마패드(3) 상에 밀착시켜 연마작업을 수행한다.Subsequently, the second transfer robot R2 loads the wafer W before polishing from the first atmospheric portion WS1 to the upper wafer portion WS2a of the second atmospheric portion WS2. Subsequently, the upper gripper R3a of the dual arm transfer robot R3 loads the wafer W before polishing from the upper wafer portion WS2a to the corresponding loading portion LU1. Subsequently, the carrier head portion CHU1 moves to the loading portion LU1, receives the wafer W before polishing from the finger unit LU1a of the loading portion, and moves to the polishing portion PU1. At this time, the carrier head portion CHU1 is guided by the guide portion 2 through the control of the controller CT and moves through the mobile unit 10. Subsequently, the carrier head portion CHU1 adheres the wafer W to the polishing pad 3 of the polishing portion PU1 using pneumatic pressure to perform polishing.

이어서, 제어부(CT)의 웨이퍼 연마제어프로그램에 따른 연마작업이 완료되면, 캐리어헤드부(CHU1)는 연마 후의 웨이퍼(W)를 해당 로딩부(LU1)로 이동시킨다. 이어서, 상기 듀얼암 반송로봇(R3)의 하부 그리퍼(R3b)는 상기 로딩부(LU1)로부터 상기 제2 대기부(WS2)의 하부 웨이퍼부(WS2b)로 연마 후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서, 제2 반송로봇(R2)은 상기 하부 웨이퍼부(WS2b)로부터 제1 세정스테이션(CL1)으로 연마후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서 연마후 웨이퍼(W)는 세정스테이션의 자체이송수단(일례로 컨베이어 시스템)을 통해 상기 제1 세정스테이션(CL1)에서 제2 세정스테이션(CL2), 제3 세정스테이션(CL3), 제4 세정스테이션(CL4) 및 제5 세정스테이션(CL5)로 단계적으로 이동되면서 기설정된 세정작업을 거친 후, 상기 제5 세정스테이션(CL5)에서 건조스테이션(DS)으로 로딩된다. 이때, 상기 세정스테이션(CL5)에서 건조스테이션(DS)으로의 연마후 웨이퍼의 이동 또한 세정스테이션의 자체이송수단(일례로 컨베이어 시스템)을 통해 이루어진다.Subsequently, when the polishing operation according to the wafer polishing control program of the controller CT is completed, the carrier head portion CHU1 moves the polished wafer W to the loading portion LU1. Subsequently, the lower gripper R3b of the dual arm transfer robot R3 loads the polished wafer W from the loading part LU1 to the lower wafer part WS2b of the second waiting part WS2. Subsequently, the second transfer robot R2 loads the polished wafer W from the lower wafer portion WS2b to the first cleaning station CL1. Subsequently, the wafer W after polishing is cleaned from the first cleaning station CL1 to the second cleaning station CL2, the third cleaning station CL3, and the fourth cleaning through the self-transporting means of the cleaning station (for example, the conveyor system). After the predetermined washing operation is performed while moving to the station CL4 and the fifth washing station CL5 step by step, the washing machine is loaded from the fifth washing station CL5 to the drying station DS. At this time, the movement of the wafer after polishing from the cleaning station CL5 to the drying station DS is also performed through a self-transporting means (for example, a conveyor system) of the cleaning station.

이어서, 제1 반송로봇(R1)은 상기 건조스테이션(DS)에서 측정유닛(MU)으로 연마 후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서, 상기 측정유닛(MU)의 제어부는 웨이퍼(W)의 박막 두께를 측정하여 웨이퍼의 박막 두께가 허용범위 내이면 웨이퍼를 해당 웨이퍼카세트(Cst)에 로딩시키고 그렇지 않으면 웨이퍼(W)의 박막 두께가 허용범위 내에 들도록 전술한 연마 프로세스의 해당 연마작업을 반복한다.Subsequently, the first transfer robot R1 loads the polished wafer W from the drying station DS to the measuring unit MU. Subsequently, the control unit of the measuring unit MU measures the thickness of the thin film of the wafer W, and if the thin film thickness of the wafer is within the allowable range, the wafer is loaded into the corresponding wafer cassette Cst, otherwise the thin film thickness of the wafer W is measured. The polishing operation of the above-described polishing process is repeated so as to fall within the allowable range.

B) 2 스텝 웨이퍼 플로우의 경우 B) 2 step wafer flow

앞서 언급한 1 스텝 웨이퍼 플로우의 작업공정(Cst→R1→MU→R1→WS1→R2→WS2a→R3a-LU1→CHU1→PU1)을 수행한 캐리어헤드부(CHU1)가 연마부(PU1)에서 연마작업을 완료하면, 상기 캐리어헤드부(CHU1)를 가이드부(2)에 의해 안내되는 이동유닛(10)을 통해 타측 연마부(PU2)로 이동시킨다.The carrier head portion CHU1, which has performed the above-described one-step wafer flow process (Cst → R1 → MU → R1 → WS1 → R2 → WS2a → R3a-LU1 → CHU1 → PU1), is polished by the polishing portion PU1. When the operation is completed, the carrier head portion CHU1 is moved to the other side grinding portion PU2 through the moving unit 10 guided by the guide portion 2.

이어서, 제어부(CT)의 웨이퍼 연마제어프로그램에 따라 상기 연마부(PU2)에서 해당 연마작업이 완료되면, 상기 캐리어헤드부(CHU1)는 제어부(CT)의 제어를 통해 연마 후의 웨이퍼(W)를 해당 로딩부(LU1)로 이동시킨다. 이어서, 상기 듀얼암 반송로봇(R3)의 하부 그리퍼(R3b)는 상기 로딩부(LU1)로부터 상기 제2 대기부(WS2)의 하부 웨이퍼부(WS2b)로 연마 후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다.Subsequently, when the polishing operation is completed in the polishing unit PU2 according to the wafer polishing control program of the controller CT, the carrier head portion CHU1 controls the wafer W after polishing through the control of the controller CT. Move to the loading unit LU1. Subsequently, the lower gripper R3b of the dual arm transfer robot R3 loads the polished wafer W from the loading part LU1 to the lower wafer part WS2b of the second waiting part WS2.

이어서, 제2 반송로봇(R2)은 상기 하부 웨이퍼부(WS2b)로부터 제1 세정스테이션(CL1)으로 연마후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서 연마후 웨이퍼(W)는 세정스 테이션의 자체이송수단(일례로 컨베이어 시스템)을 통해 상기 제1 세정스테이션(CL1)에서 제2 세정스테이션(CL2), 제3 세정스테이션(CL3), 제4 세정스테이션(CL4) 및 제5 세정스테이션(CL5)로 단계적으로 이동되면서 기설정된 세정작업을 거친 후, 상기 제5 세정스테이션(CL5)에서 건조스테이션(DS)으로 로딩된다. 이때, 상기 세정스테이션(CL5)에서 건조스테이션(DS)으로의 연마후 웨이퍼의 이동 또한 세정스테이션의 자체이송수단(일례로 컨베이어 시스템)을 통해 이루어진다.Subsequently, the second transfer robot R2 loads the polished wafer W from the lower wafer portion WS2b to the first cleaning station CL1. Subsequently, the wafer W after polishing is transferred from the first cleaning station CL1 to the second cleaning station CL2, the third cleaning station CL3, and the fourth through the self-transporting means of the cleaning station (for example, the conveyor system). After the predetermined washing operation is performed while moving to the washing station CL4 and the fifth washing station CL5 step by step, the washing station CL4 is loaded from the fifth washing station CL5 to the drying station DS. At this time, the movement of the wafer after polishing from the cleaning station CL5 to the drying station DS is also performed through a self-transporting means (for example, a conveyor system) of the cleaning station.

이어서, 제1 반송로봇(R1)은 상기 건조스테이션(DS)에서 측정유닛(MU)으로 연마 후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서, 상기 측정유닛(MU)의 제어부는 웨이퍼(W)의 박막 두께를 측정하여 웨이퍼의 박막 두께가 허용범위 내이면 웨이퍼를 해당 웨이퍼카세트(Cst)에 로딩시키고 그렇지 않으면 웨이퍼(W)의 박막 두께가 허용범위 내에 들도록 전술한 연마 프로세스의 해당 연마작업을 반복한다.Subsequently, the first transfer robot R1 loads the polished wafer W from the drying station DS to the measuring unit MU. Subsequently, the control unit of the measuring unit MU measures the thickness of the thin film of the wafer W, and if the thin film thickness of the wafer is within the allowable range, the wafer is loaded into the corresponding wafer cassette Cst, otherwise the thin film thickness of the wafer W is measured. The polishing operation of the above-described polishing process is repeated so as to fall within the allowable range.

C) 4 스텝 웨이퍼 플로우의 경우 C) 4 step wafer flow

앞서 언급한 1 스텝 웨이퍼 플로우의 작업공정Work process of the above mentioned one step wafer flow

앞서 언급한 1 스텝 웨이퍼 플로우의 작업공정(Cst→R1→MU→R1→WS1→R2→WS2a→R3a-LU1→CHU1→PU1)을 수행한 캐리어헤드부(CHU1)가 연마부(PU1)에서 연마작업을 완료하면, 상기 캐리어헤드부(CHU1)를 가이드부(2)에 의해 안내되는 이동유닛(10)을 통해 타측 연마부(PU2)로 이동시킨다.The carrier head portion CHU1, which has performed the above-described one-step wafer flow process (Cst → R1 → MU → R1 → WS1 → R2 → WS2a → R3a-LU1 → CHU1 → PU1), is polished by the polishing portion PU1. When the operation is completed, the carrier head portion CHU1 is moved to the other side grinding portion PU2 through the moving unit 10 guided by the guide portion 2.

이어서, 제어부(CT)의 웨이퍼 연마제어프로그램에 따라 상기 연마부(PU2)에서 해당 연마작업이 완료되면, 상기 캐리어헤드부(CHU1)는 제어부(CT)의 제어를 통해 연마 후의 웨이퍼(W)를 해당 로딩부(LU1)로 이동시킨다.Subsequently, when the polishing operation is completed in the polishing unit PU2 according to the wafer polishing control program of the controller CT, the carrier head portion CHU1 controls the wafer W after polishing through the control of the controller CT. Move to the loading unit LU1.

이어서, 듀얼암 반송로봇(R3)의 하부 그리퍼(R3b)는 연마후의 웨이퍼(W)를 상기 로딩부(LU1)으로부터 인접해있는 로딩부(LU3)로 로딩시킨다. 이어서, 캐리어헤드부(CHU3)는 상기 로딩부(LU3)로 이동하여 그 로딩부의 핑거유닛(LU3a)으로부터 2 스텝 연마된 웨이퍼(W)를 공급받아 해당 연마부(PU4)로 이동한다. 이때, 상기 캐리어헤드부(CHU3)는 제어부(CT)의 제어를 통해 가이드부(2)에 의해 안내되면서 이동유닛(10)을 통해 이동한다. 이어서, 상기 캐리어헤드부(CHU3)는 공압을 이용하여 웨이퍼(W)를 연마부(PU4)의 연마패드(3) 상에 밀착시켜 연마작업을 수행한다.Subsequently, the lower gripper R3b of the dual arm transfer robot R3 loads the polished wafer W from the loading portion LU1 to the adjacent loading portion LU3. Subsequently, the carrier head portion CHU3 moves to the loading portion LU3, receives the wafer W polished two steps from the finger unit LU3a of the loading portion, and moves to the polishing portion PU4. At this time, the carrier head portion CHU3 is guided by the guide portion 2 under the control of the controller CT and moves through the mobile unit 10. Subsequently, the carrier head portion CHU3 adheres the wafer W to the polishing pad 3 of the polishing portion PU4 using pneumatic pressure to perform polishing.

상기 캐리어헤드부(CHU3)가 연마부(PU4)에서 연마작업을 완료하면, 상기 캐리어헤드부(CHU3)를 가이드부(2)에 의해 안내되는 이동유닛(10)을 통해 타측 연마부(PU3)로 이동시킨다.When the carrier head portion CHU3 completes the polishing operation at the polishing portion PU4, the other polishing portion PU3 is moved to the carrier head portion CHU3 through the moving unit 10 guided by the guide portion 2. Move to.

이어서, 제어부(CT)의 웨이퍼 연마제어프로그램에 따라 상기 연마부(PU3)에서 해당 연마작업이 완료되면, 상기 캐리어헤드부(CHU3)는 제어부(CT)의 제어를 통해 연마 후의 웨이퍼(W)를 해당 로딩부(LU3)로 이동시킨다.Subsequently, when the polishing operation is completed in the polishing unit PU3 according to the wafer polishing control program of the control unit CT, the carrier head unit CHU3 controls the wafer W after polishing through the control of the control unit CT. Move to the loading unit LU3.

이어서, 상기 듀얼암 반송로봇(R3)의 하부 그리퍼(R3b)는 상기 로딩부(LU3)로부터 상기 제2 대기부(WS2)의 하부 웨이퍼부(WS2b)로 연마 후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서, 제2 반송로봇(R2)은 상기 하부 웨이퍼부(WS2b)로부터 제1 세정스테이션(CL1)으로 연마후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서 연마후 웨이퍼(W)는 세정스테이션의 자체이송수단(일례로 컨베이어 시스템)을 통해 상기 제1 세정스테이션(CL1)에서 제2 세정스테이션(CL2), 제3 세정스테이션(CL3), 제4 세정스테이션(CL4) 및 제5 세정스테이션(CL5)로 단계적으로 이동되면서 기설정된 세정작업을 거친 후, 상기 제5 세정스테이션(CL5)에서 건조스테이션(DS)으로 로딩된다. 이때, 상기 세정스테이션(CL5)에서 건조스테이션(DS)으로의 연마후 웨이퍼의 이동 또한 세정스테이션의 자체이송수단(일례로 컨베이어 시스템)을 통해 이루어진다.Subsequently, the lower gripper R3b of the dual arm transfer robot R3 loads the polished wafer W from the loading part LU3 to the lower wafer part WS2b of the second waiting part WS2. Subsequently, the second transfer robot R2 loads the polished wafer W from the lower wafer portion WS2b to the first cleaning station CL1. Subsequently, the wafer W after polishing is cleaned from the first cleaning station CL1 to the second cleaning station CL2, the third cleaning station CL3, and the fourth cleaning through the self-transporting means of the cleaning station (for example, the conveyor system). After the predetermined washing operation is performed while moving to the station CL4 and the fifth washing station CL5 step by step, the washing machine is loaded from the fifth washing station CL5 to the drying station DS. At this time, the movement of the wafer after polishing from the cleaning station CL5 to the drying station DS is also performed through a self-transporting means (for example, a conveyor system) of the cleaning station.

이어서, 제1 반송로봇(R1)은 상기 건조스테이션(DS)에서 측정유닛(MU)으로 연마 후의 웨이퍼(W)를 로딩시킨다. 이어서, 상기 측정유닛(MU)의 제어부는 웨이퍼(W)의 박막 두께를 측정하여 웨이퍼의 박막 두께가 허용범위 내이면 웨이퍼를 해당 웨이퍼카세트(Cst)에 로딩시키고 그렇지 않으면 웨이퍼(W)의 박막 두께가 허용범위 내에 들도록 전술한 연마 프로세스의 해당 연마작업을 반복한다.Subsequently, the first transfer robot R1 loads the polished wafer W from the drying station DS to the measuring unit MU. Subsequently, the control unit of the measuring unit MU measures the thickness of the thin film of the wafer W, and if the thin film thickness of the wafer is within the allowable range, the wafer is loaded into the corresponding wafer cassette Cst, otherwise the thin film thickness of the wafer W is measured. The polishing operation of the above-described polishing process is repeated so as to fall within the allowable range.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and simple substitution, modification and alteration within the technical spirit of the present invention will be apparent to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 보여주는 개략 사시도.1 is a schematic perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 보여주는 개략 사시도.2 is a schematic perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치가 적용된 사시도 형태의 개략 전체 배치도(layout).3 is a schematic overall layout of a perspective view to which a chemical mechanical polishing apparatus according to the first, second, third and fourth embodiments of the present invention is applied;

도 4는 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치가 적용된 평면도 형태의 개략 전체 배치도.4 is a schematic overall layout of the plan view in which the chemical mechanical polishing apparatus according to the first, second, third and fourth embodiments of the present invention is applied;

도 5는 본 발명의 제1,2,3 및 4 실시예의 화학 기계적 연마장치가 프레임에 설치된 상태를 보여주는 개략 사시도.5 is a schematic perspective view showing a state in which the chemical mechanical polishing apparatus of the first, second, third and fourth embodiments of the present invention is installed in a frame;

도 6은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치에 적용되는 제2 대기부의 상부 웨이퍼부와 듀얼암 반송로봇의 상부 그리퍼 간의 작동을 보여주는 개략 사시도.Figure 6 is a schematic perspective view showing the operation between the upper wafer portion of the second atmospheric portion and the upper gripper of the dual arm transfer robot applied to the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치에 적용되는 제2 대기부의 하부 웨이퍼부와 듀얼암 반송로봇의 하부 그리퍼 간의 작동을 보여주는 개략 사시도.Figure 7 is a schematic perspective view showing the operation between the lower wafer portion of the second atmospheric portion and the lower gripper of the dual arm transfer robot applied to the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 로딩부, 멤브레인 세정유닛 및 캐리어헤드부 간의 작동을 보여주는 개략 사시도.Figure 8 is a schematic perspective view showing the operation between the loading portion, the membrane cleaning unit and the carrier head portion of the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

PU1,PU2,PU3,PU4: 연마부 W: 웨이퍼PU1, PU2, PU3, PU4: Polishing part W: Wafer

CHU1,CHU2,CHU3,CHU4: 캐리어헤드부 CHUa: 캐리어헤드CHU1, CHU2, CHU3, CHU4: Carrier head part CHUa: Carrier head

CHUb: 웨이퍼캐리어 Cst: 웨이퍼카세트CHUb: Wafer Carrier Cst: Wafer Cassette

CL1,CL2,CL3,CL4,CL5: 세정스테이션 WS1: 제1 대기부CL1, CL2, CL3, CL4, CL5: Cleaning station WS1: First waiting part

DS: 건조스테이션 R1: 제1 반송로봇DS: drying station R1: first transport robot

MU: 측정유닛 R2: 제2 반송로봇MU: measuring unit R2: second carrier robot

WS2: 제2 대기부 WS2a: 상부 웨이퍼부WS2: second atmospheric portion WS2a: upper wafer portion

WS2b: 하부 웨이퍼부 LU1,LU2,LU3,LU4: 로딩부WS2b: Lower wafer part LU1, LU2, LU3, LU4: Loading part

LU1a, LU2a,LU3a,LU4a: 핑거유닛 R3: 듀얼암 반송로봇LU1a, LU2a, LU3a, LU4a: Finger unit R3: Dual arm carrier robot

R3a: 상부 그리퍼 R3b: 하부 그리퍼R3a: Upper Gripper R3b: Lower Gripper

MCU: 멤브레인 세정유닛 CT: 제어부MCU: Membrane Cleaning Unit CT: Control Unit

1: 프레임 2: 가이드부1: frame 2: guide

2a: LM 가이드 3: 연마패드2a: LM Guide 3: Polishing Pad

10: 이동유닛 11: 볼스크류10: Mobile unit 11: Ball screw

11a: 스크류샤프트 11b: 대응나사블록11a: Screw Shaft 11b: Countersunk Screw Block

12: 구동모터 13: 기어박스12: drive motor 13: gearbox

20: 노즐부 21: 축부20: nozzle portion 21: shaft portion

22: 세정부 23: 지지부22: cleaning part 23: support part

24: 액추에이터 30: 연마액 공급유닛24: Actuator 30: Polishing liquid supply unit

40: 컨디셔닝유닛 50: 컨디셔너 세정유닛40: conditioning unit 50: conditioner cleaning unit

Claims (18)

각각의 연마패드가 설치된 플래튼(platen)을 갖고 상호 이격되게 배치된 적어도 한 쌍의 연마부를 포함하는 화학 기계적 연마장치에 있어서,A chemical mechanical polishing apparatus comprising at least one pair of polishing portions each having a platen installed thereon and disposed spaced apart from each other, 프레임;frame; 상기 한 쌍의 연마부 사이를 왕복 이동할 수 있도록 설치되며, 웨이퍼를 흡착 고정 또는 해제하고 웨이퍼를 회전시킬수 있게 하는 캐리어헤드부; 및A carrier head unit installed to reciprocate between the pair of polishing units, and configured to adsorb or fix the wafer and to rotate the wafer; And 상기 캐리어헤드부를 왕복 이동시킬 수 있도록 상기 프레임에 설치된 이동유닛;A moving unit installed in the frame to reciprocate the carrier head; 을 포함하는 화학 기계적 연마장치.Chemical mechanical polishing apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 한 쌍의 연마부 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부 및 상기 이동유닛과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제2 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부 및 이동유닛을 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.Another carrier head part and a mobile unit having the same coupling structure as the carrier head part and the moving unit and arranged in parallel with each other in a second row with respect to the carrier head part and the moving unit so as to reciprocate between the pair of polishing parts The chemical mechanical polishing apparatus further comprising. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2 열을 이루는 캐리어헤드부 및 이동유닛의 일측에 듀얼암 반송로봇이 설치되며, 다른 한 쌍의 연마부 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부 및 상기 이동유닛과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제3 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부 및 이동유닛을 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.The dual arm carrier robot is installed on one side of the carrier head and the mobile unit forming the second row, and has the same coupling structure as the carrier head and the mobile unit to reciprocate between the other pair of polishing units. And a carrier unit and another carrier head portion arranged next to each other in a form of a third row with respect to them. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 다른 한 쌍의 연마부 사이를 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부 및 상기 이동유닛과 동일한 결합구조를 가지면서 그들에 대해 제4 열을 이루는 형태로 서로 나란하게 배치된 다른 캐리어헤드부 및 이동유닛을 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.Other carrier head parts and moving units arranged side by side in the form of a fourth row with respect to the carrier head part and the moving unit so as to reciprocate between the other pair of polishing parts and forming a fourth row therewith. Chemical mechanical polishing apparatus that further comprises. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 이동유닛은 상기 프레임에 마련되는 가이드부를 매개로 하여 상기 한 쌍의 연마부 사이에서 왕복 이동 가능한 것인 화학 기계적 연마장치.The moving unit is a chemical mechanical polishing apparatus that is capable of reciprocating between the pair of polishing units via the guide portion provided in the frame. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 가이드부는 양단부가 상기 프레임에 각각 고정되며, 상기 캐리어헤드부를 슬라이딩 가능하게 안내할 수 있도록 상호 이격되게 배치된 두 개의 LM가이드(Linear Motion guide)로 이루어진 것인 화학 기계적 연마장치.The guide portion is fixed to the frame, respectively, and the chemical mechanical polishing apparatus comprising two LM guides (Linear Motion guide) spaced apart from each other so as to slidably guide the carrier head portion. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 이동유닛은 선형이동유닛으로서 상기 가이드부에 의해 안내되도록 상기 프레임에 설치되며, 상기 캐리어헤드부가 왕복 이동할 수 있도록 상기 캐리어헤드부와 결합된 볼스크류와, 상기 프레임에 고정되고 상기 볼스크류를 회전시키는 구동모터와, 상기 볼스크류와 상기 구동모터 사이에 구비된 기어박스를 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.The moving unit is installed in the frame to be guided by the guide unit as a linear moving unit, the ball screw coupled to the carrier head portion so that the carrier head portion can reciprocate, and fixed to the frame to rotate the ball screw And a gearbox provided between the driving motor and the ball screw and the driving motor. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 이동유닛은 스윙암을 갖는 스윙이동유닛으로서 상기 프레임에 설치되며, 상기 캐리어헤드부는 상기 스윙암을 매개로 하여 상기 한 쌍의 연마부 사이에서 왕복 이동 가능한 것인 화학 기계적 연마장치.And the moving unit is installed on the frame as a swing moving unit having a swing arm, and the carrier head unit is capable of reciprocating between the pair of polishing units via the swing arm. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 다수 개의 웨이퍼카세트와, 상기 웨이퍼카세트 보다 내측에 배치되고 연마 후 웨이퍼 세정을 위한 다수 개의 세정스테이션을 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.And a plurality of wafer cassettes and a plurality of cleaning stations disposed inside the wafer cassette and for cleaning wafers after polishing. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 웨이퍼카세트와 상기 세정스테이션 사이에서 연마전 웨이퍼를 반송하는 제1 반송로봇과, 상기 제1 반송로봇의 일측에 배치되며, 상기 웨이퍼카세트와 상기 세정스테이션 사이에서 연마전 또는 연마후의 웨이퍼의 박막 두께를 측정하는 측정 유닛을 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.Thin film thickness of a wafer before and after polishing, between the wafer cassette and the cleaning station, a first transport robot for transporting the wafer before polishing, and one side of the first transport robot, between the wafer cassette and the cleaning station. Chemical mechanical polishing apparatus further comprising a measuring unit for measuring the. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 연마부와 인접한 위치에 배치되어 연마전 또는 연마후의 웨이퍼를 반송하는 제2 반송로봇을 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.And a second conveyance robot disposed at a position adjacent to the polishing portion to convey the wafer before or after polishing. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 연마부와 인접한 위치에 배치되어 연마전 또는 연마후의 웨이퍼를 구분되게 보관하는 제2 대기부와, 두 연마부 사이의 적어도 한 개소에 배치되고 웨이퍼를 캐리어헤드부로 공급하거나 그로부터 공급받을 수 있도록 상하이동 가능한 핑거유닛을 갖는 로딩부를 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.A second atmospheric portion disposed at a position adjacent to the polishing portion to separately hold the wafer before or after polishing, and disposed at at least one position between the two polishing portions so that the wafer can be supplied to or received from the carrier head portion. And a loading unit having a movable finger unit. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2 대기부는 연마전의 웨이퍼를 보관함과 아울러 초기 세정을 실시하는 상부 웨이퍼부와, 연마후의 웨이퍼를 보관함과 아울러 적시는 세정을 실시하는 하부 웨이퍼부로 이루어진 것인 화학 기계적 연마장치.And the second atmospheric portion comprises an upper wafer portion for storing wafers before polishing and performing initial cleaning, and a lower wafer portion for storing wafers after polishing and timely cleaning. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 연마부와 인접한 위치에 설치되며, 상기 제2 대기부와 상기 로딩부 사이에서 연마전 또는 연마후의 웨이퍼를 구분되게 반송하는 듀얼암 반송로봇을 더 포 함하는 것인 화학 기계적 연마장치.And a dual arm transfer robot which is installed at a position adjacent to the polishing unit and separately conveys a wafer before or after polishing between the second waiting unit and the loading unit. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 두 연마부 사이에 두 개의 로딩부가 상호 이격되게 배치되며, 선택적으로 상기 두 캐리어헤드부 중 어느 하나의 웨이퍼캐리어 또는 그 웨이퍼캐리어에 고정된 웨이퍼를 세정할 수 있도록 상기 두 로딩부의 상부 사이에서 왕복 이동 가능한 멤브레인 세정유닛을 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.Two loading portions are disposed to be spaced apart from each other between the two polishing portions, and reciprocally between the upper portions of the two loading portions to selectively clean the wafer carrier of any one of the two carrier head portions or the wafer fixed to the wafer carrier. The chemical mechanical polishing apparatus further comprising a movable membrane cleaning unit. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 멤브레인 세정유닛은 상기 캐리어헤드부의 웨이퍼캐리어 또는 그 웨이퍼캐리어에 고정된 웨이퍼를 세정하는 노즐부 및 이 노즐부를 지지하는 축부를 포함한 세정부와, 상기 프레임에 설치되고 상기 세정부의 축부를 회전 가능하게 지지하는 지지부와, 상기 지지부를 중심으로 상기 세정부를 상기 두 로딩부의 상부 사이에서 왕복 이동시킬 수 있도록 가동부분이 상기 세정부의 축부에 고정되고 몸체부분이 상기 프레임 또는 상기 지지부에 고정된 액추에이터를 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.The membrane cleaning unit includes a cleaning part including a nozzle carrier for cleaning the wafer carrier of the carrier head part or a wafer fixed to the wafer carrier, and an axis part supporting the nozzle part, and the shaft part of the cleaning part is installed in the frame and is rotatable. And an actuator having a movable portion fixed to the shaft portion of the cleaning portion and a body portion fixed to the frame or the support portion to move the cleaning portion reciprocally between the upper portions of the two loading portions with respect to the support portion. Chemical mechanical polishing apparatus comprising a. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 각 연마부의 주위에 연마액 및 초순수를 공급하는 연마액 공급유닛과, 해당 연마부의 연마패드를 드레싱해주는 컨디셔닝유닛과, 해당 컨디셔닝유닛을 세정 해주는 컨디셔닝 세정유닛이 더 설치된 것인 화학 기계적 연마장치.And a polishing liquid supply unit for supplying polishing liquid and ultrapure water around each of the polishing portions, a conditioning unit for dressing the polishing pad of the polishing portion, and a conditioning cleaning unit for cleaning the conditioning unit. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 제1 반송로봇과 제2 반송 로봇 사이에 배치되고 연마전 웨이퍼를 보관하는 제1 대기부를 더 포함하는 것인 화학 기계적 연마장치.And a first waiting portion disposed between the first transfer robot and the second transfer robot and for storing the wafer before polishing.
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