KR20110015996A

KR20110015996A - 기판 연마 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110015996A
Application number: KR1020090073479A
Authority: KR
Inventors: 최기훈; 오세훈
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2011-02-17
Also published as: KR101095039B1

Abstract

기판 연마 장치는 기판 지지부재, 연마 유닛, 및 패드 지지부재를 구비한다. 패드 지지부재는 기판 지지부재의 일측에 설치되고, 기판의 에지 연마시 기판과 접촉되지 않은 연마 패드의 연마면 일부분을 지지한다. 또한, 패드 지지부재는 패드 지지부재 상면의 마모 정도를 측정하는 두께 감지부를 구비한다. 이에 따라, 기판 연마 장치는 기판의 에지 연마시 연마 패드가 기판의 외측으로 기울어지는 것을 방지하고, 패드 지지부재의 적정 교체 시기를 감지할 수 있다.

Description

기판 연마 장치 및 방법{SUBSTRATE POLISHING APPARATUS AND METHOD OF POLISHING SUBSTRATE USING THE SAME}

본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판을 매엽식 처리 방식으로 연마 및 세정하는 기판 연마 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 있 는 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.

웨이퍼 연마시, 연마 장치는 연마 패드의 상면에 웨이퍼를 배치시킨 후 웨이퍼를 연마 패드에 가압하면서 회전시켜 웨이퍼를 연마한다. 이러한 연마 장치는 웨이퍼의 에지가 과연마 되는 것을 방지하기 위해 웨이퍼를 둘러싸는 리테이너 링을 구비한다. 그러나, 고가의 리테이너 링은 웨이퍼 연마 공정 내내 웨이퍼와 함께 연마되므로, 교체 주기가 짧고, 분해 과정이 번거롭다.

본 발명의 목적은 연마 효율을 향상시킬 수 있는 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기한 기판 연마 장치를 이용하여 기판을 연마하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 연마 장치는, 기판 지지부재, 연마 유닛, 및 적어도 하나의 패드 지지부재로 이루어진다.

기판 지지부재에는 기판이 안착된다. 연마 유닛은 상기 기판 지지부재의 상부에 배치되어 상기 기판 지지부재에 안착된 기판을 연마하는 연마 패드, 및 상기 기판 지지부재에 대한 상기 연마 패드의 상대적인 위치가 변경되도록 상기 연마 패드를 이동시키는 패드 구동부재를 구비한다. 패드 지지부재는 상기 기판 지지부재에 안착된 기판의 에지 연마시 상기 기판과 접촉되지 않은 상기 연마 패드의 연마면의 일부분을 지지하도록 상기 기판 지지부재의 일측에 설치되고, 상기 연마 패드에 의한 상면의 마모 정도를 측정하는 두께 감지부를 구비한다.

구체적으로, 상기 패드 지지부재는 지지 몸체 및 지지 패드를 구비한다. 지지 몸체는 상기 기판 지지부재의 일측에 설치된다. 지지 패드는 상기 지지 몸체의 상부에 결합되고, 상기 기판 지지부재로부터 이격되어 위치하며, 상기 기판의 에지 연마시 상기 기판과 접촉되지 않은 상기 연마 패드의 연마면의 일부분을 지지한다. 두께 감지부는 상기 지지 패드의 아래에 설치되며, 상기 기판의 에지 연마시 상기 지지 패드의 상면에 위치하는 연마 패드의 연마면까지의 거리를 측정하여 출력한다.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 연마 방법은 다음과 같다. 먼저, 기판 지지부재에 기판을 안착시킨다. 상기 기판 지지부재의 상부에 연마 패드를 배치시킨다. 상기 기판 지지부재 및 상기 연마 패드 중 적어도 어느 하나가 회전하는 동안 상기 연마 패드가 상기 기판을 가압하면서 연마한다. 상기 기판을 연마하는 과정은, 상기 기판과 접촉되지 않은 연마 패드의 일부분이 상기 기판 지지부재의 일측에 배치된 패드 지지부재에 의해 지지되면서 상기 기판의 에지를 연마하고, 상기 기판의 에지 연마가 이루어지는 동안 상기 패드 지지부재 상면의 마모 정도를 측정한다.

상술한 본 발명에 따르면, 패드 지지부재는 기판의 에지 연마시 기판의 외측으로 노출된 연마 패드의 일부분을 지지하고, 연마 패드에 의한 패드 지지부재 상면의 마모 정도를 측정한다. 이에 따라, 기판 연마 장치는 기판의 에지를 연마하는 과정에서 연마 패드가 기판의 외측으로 기울어지는 것을 방지하고, 패드 지지부재의 적정 교체 시기를 감지할 수 있다. 그 결과, 기판 연마 장치는 연마 효율을 향상시키고, 연마 과정에서 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이하에서는, 웨이퍼를 반도체 기판의 일례로 설명하나, 본 발명의 기술적 사상과 범위는 이에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매엽식 연마 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 연마 시스템(2000)은 로딩/언로딩부(10), 인덱스 로봇(Index Robot)(20), 버퍼부(30), 메인 이송 로봇(Main Transfer Robot)(50), 다수의 기판 연마부(1000) 및 제어부(60)를 포함할 수 있다.

상기 로딩/언로딩부(10)는 다수의 로드 포트(11a, 11b, 11c, 11d)를 포함한다. 이 실시예에 있어서, 상기 로딩/언로딩부(11)는 네 개의 로드 포트(11a, 11b, 11c, 11d)를 구비하나, 상기 로드 포트(11a, 11b, 11c, 11d)의 개수는 상기 기판 처리 시스템(2000)의 공정 효율 및 풋 프린트(Foot print) 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.

상기 로드 포트들(11a, 11b, 11c, 11d)에는 웨이퍼들이 수납되는 풉들(Front Open Unified Pods: FOUPs)(12a, 12b, 12c, 12d)이 안착된다. 각 풉(12a, 12b, 12c, 12d)은 웨이퍼들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성된다. 상기 풉(12a, 12b, 12c, 12d)에는 각 기판 연마부(1000)에서 처리가 완료된 웨이퍼들 또는 상기 각 기판 연마부(1000)에 투입할 웨이퍼들을 수납한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 상기 각 기판 연마부(1000)에 의해 처리가 완료된 웨이퍼를 가공 웨이퍼라 하고, 아직 처리되지 않은 웨이퍼를 원시 웨이퍼라 한다.

상기 로딩/언로딩부(11)와 상기 버퍼부(30) 사이에는 제1 이송 통로(41)가 형성되고, 상기 제1 이송 통로(41)에는 제1 이송 레일(42)이 설치된다. 상기 인덱스 로봇(20)은 상기 제1 이송 레일(42)에 설치되고, 상기 제1 이송 레일(42)을 따라 이동하면서 상기 로딩/언로딩부(11)와 상기 버퍼부(30) 간에 웨이퍼들을 이송한다. 즉, 상기 인덱스 로봇(20)은 상기 로딩/언로딩부(11)에 안착된 풉(12a, 12b, 12c, 12d)으로부터 적어도 한 매의 원시 웨이퍼를 인출하여 상기 버퍼부(30)에 적재한다. 또한, 상기 인덱스 로봇(20)은 상기 버퍼부(30)로부터 적어도 한 매의 가공 웨이퍼를 인출하여 상기 로딩/언로딩부(11)에 안착된 풉(12a, 12b, 12c, 12d)에 적재한다.

한편, 상기 버퍼부(30)는 상기 제1 이송 통로(41)의 일측에 설치된다. 상기 버퍼부(30)는 상기 인덱스 로봇(20)에 의해 이송된 원시 웨이퍼들을 수납하고, 상기 기판 연마부들에서 처리된 가공 웨이퍼들을 수납한다.

상기 메인 이송 로봇(50)은 제2 이송 통로(43)에 설치된다. 상기 제2 이송 통로(43)에는 제2 이송 레일(44)이 구비되고, 상기 제2 이송 레일(44)에는 상기 메인 이송 로봇(50)이 설치된다. 상기 메인 이송 로봇(50)은 상기 제2 이송 레일(44)을 따라 이동하면서, 상기 버퍼부(30)와 상기 기판 연마부들 간에 웨이퍼를 이송한다. 즉, 상기 메인 이송 로봇(50)은 상기 버퍼부(30)로부터 적어도 한 매의 원시 웨이퍼를 인출하여 상기 기판 연마부(1000)에 제공하고, 상기 기판 연마부(1000)에서 처리된 웨이퍼, 즉 가공 웨이퍼를 상기 버퍼부(30)에 적재한다.

상기 제2 이송 통로(43)의 양측에는 상기 기판 연마부들이 배치되고, 각 기판 연마부(1000)는 상기 원시 웨이퍼를 연마 및 세정하여 상기 가공 웨이퍼로 만든다. 상기 기판 연마부들은 적어도 두 개 이상의 기판 연마부가 상기 제2 이송 통로(43)를 사이에 두고 서로 마주하게 배치된다. 본 발명의 일례로, 기판 연마부들은 평면상에서 볼 때 상기 제2 이송 통로(43) 양측에 각각 두 개씩 상기 제2 이송 통로(43)를 따라 병렬 배치되나, 상기 제2 이송 통로(43)의 양 측에 각각 배치되는 기판 연마부의 개수는 상기 기판 연마 시스템(2000)의 공정 효율 및 풋 프린트에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.

한편, 각 기판 연마부(1000)는 상기 제어부(60)와 연결되고, 상기 제어부(60)의 제어에 따라 원시 웨이퍼를 연마 및 세정한다. 즉, 상기 제어부(60)는 상기 기판 연마부(1000)를 제어하여 각 기판 연마부(1000)의 연마 공정을 제어한다.

이하, 도면을 참조하여 상기 기판 연마부(1000)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 기판 연마부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 기판 지지유닛 및 용기 유닛을 구체적으로 나타낸 부분 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 기판 연마 시스템(2000)은 웨이퍼(70)의 상면을 연마하는 연마 공정 및 연마 공정 후 웨이퍼(70)의 표면을 세정하는 세정 공정을 하나의 기판 연마부(1000) 내에서 순차적으로 진행할 수 있다.

구체적으로, 상기 기판 연마부(1000)는 기판 지지유닛(100), 용기 유닛(bowl unit)(200), 연마 유닛(300), 패드 지지부재(401), 제1 및 제2 처리액 공급 유닛(510, 520), 브러쉬 유닛(610), 에어로졸 유닛(620) 및 패드 컨디셔닝 유닛(700)을 포함할 수 있다.

상기 기판 지지유닛(100)은 상기 메인 이송 로봇(50)으로부터 이송된 웨이퍼(70)가 안착된다. 상기 기판 지지 유닛(100)은 상기 웨이퍼(70)의 연마 공정과 세정 공정이 이루어지는 동안 상기 웨이퍼(70)를 지지 및 고정시킨다. 상기 기판 지지 유닛(100)은 상기 웨이퍼(70)가 안착되는 스핀 헤드(110), 상기 스핀 헤드(110)를 지지하는 지지부(120), 및 회전력을 제공하는 스핀 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 스핀 헤드(110)는 평면상에서 볼 때, 대체로 원 형상을 갖고, 상면으로부터 하면으로 갈수록 점차 폭이 감소한다. 본 발명의 일례로, 상기 스핀 헤 드(110)는 상기 웨이퍼(70)를 지지하는 상면의 면적이 상기 웨이퍼(70)의 면적 보다 작다. 따라서, 측면에서 볼 때 상기 스핀 헤드(110)에 안착된 웨이퍼(70)는 단부가 상기 스핀 헤드(110) 상면의 단부보다 외측으로 돌출된다.

상기 스핀 헤드(110)의 아래에는 상기 지지부(120)가 설치되고, 상기 지지부(120)는 상기 스핀 구동부(130)와 연결된다. 상기 지지부(120)는 대체로 원기둥 형상을 가지며, 상기 스핀 헤드(110)와 결합한다. 상기 스핀 구동부는 상기 지지부(120)를 회전시키고, 상기 지지부(120)의 회전력은 상기 스핀 헤드(110)에 전달되어 상기 스핀 헤드(110)가 회전된다. 연마 공정 및 세정 공정이 이루어지는 동안, 상기 스핀 헤드(110)는 상면에 상기 기판(70)을 고정시킨 상태에서 상기 스핀 구동부(130)로부터 제공되는 회전력에 의해 회전한다.

상기 기판 지지 유닛(100)은 상기 용기 유닛(200) 내부에 수용된다. 상기 용기 유닛(200)은 제1 및 제2 처리 용기(process bowl)(210, 220), 제1 및 제2 회수통(recovery vat)(230, 240), 제1 및 제2 회수관(251, 252), 및 승강부재(260)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)는 상기 기판 지지유닛(100)을 둘러싸고, 상기 웨이퍼(70)의 연마 공정 및 세정 공정이 이루어지는 공정 공간을 제공한다. 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)는 각각 상부가 개방되며, 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)의 개방된 상부를 통해 상기 스핀 헤드(110)가 노출된다. 이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)는 원형의 링 형상을 가지나, 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)의 형상은 이에 국 한되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 처리 용기(210)는 측벽(211), 상판(212) 및 가이드부(213)를 포함할 수 있다. 상기 측벽(211)은 대체로 원형의 링 형상을 갖고, 상기 기판 지지 유닛(100)을 둘러싼다.

상기 측벽(211)의 상단부는 상기 상판(212)과 연결된다. 상기 상판(212)은 상기 측벽(211)으로부터 연장되어 형성되고, 상기 측벽(211)으로부터 멀어질수록 상향 경사진 경사면으로 이루어진다. 상기 상판(212)은 대체로 원형의 링 형상을 갖고, 평면상에서 볼 때 상기 스핀 헤드(110)로부터 이격되어 상기 스핀 헤드(110)를 둘러싼다.

상기 가이드부(213)는 제1 및 제2 가이드 벽(213a, 213b)을 포함한다. 상기 제1 가이드 벽(213a)은 상기 측벽(211)의 내벽으로부터 돌출되어 상기 상판(212)과 마주하며, 상기 측벽으로부터 멀어질수록 하향 경사진 경사면으로 이루어지고, 원형의 링 형상을 갖는다. 상기 제2 가이드 벽(213b)은 상기 제1 가이드 벽(213a)으로부터 아래로 수직하게 연장되고, 상기 측벽(211)과 마주하며, 원형의 링 형상을 갖는다. 상기 가이드부(213)는 상기 웨이퍼(70)의 연마 공정중 상기 제1 처리 용기(210)의 측벽(211)과 상판(212)의 내면들측으로 비산된 처리액이 상기 제1 회수통(230) 측으로 흐르도록 가이드한다.

상기 제1 처리 용기(210)의 외측에는 상기 제2 처리 용기(220)가 설치된다. 상기 제2 처리 용기(220)는 상기 제1 처리 용기(210)를 둘러싸고, 상기 제1 처리 용기(210)보다 큰 크기를 갖는다.

구체적으로, 상기 제2 처리 용기(220)는 측벽(221) 및 상판(222)을 포함할 수 있다. 상기 측벽(221)은 대체로 원형의 링 형상을 갖고, 상기 제1 처리 용기(210)의 측벽(211)을 둘러싼다. 상기 측벽(221)은 상기 제1 처리 용기(210)의 측벽(211)과 이격되어 위치하며, 상기 제1 처리 용기(210)와 연결된다.

상기 측벽(221)의 상단부는 상기 상판(222)과 연결된다. 상기 상판(222)은 상기 측벽(221)으로부터 연장되어 형성되고, 상기 측벽(221)으로부터 멀어질수록 상향 경사진 경사면으로 이루어진다. 상기 상판(222)은 대체로 원형의 링 형상을 갖고, 평면상에서 볼 때 상기 스핀 헤드(110)로부터 이격되어 상기 스핀 헤드(110)를 둘러싼다. 상기 상판(222)은 상기 제1 처리 용기(210)의 상판(211) 상부에서 상기 제1 처리 용기(210)의 상판(211)과 마주하며, 상기 제1 처리 용기(210)의 상판(211)과 이격되어 위치한다.

상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)의 아래에는 연마 공정 및 세정 공정에서 사용된 처리액들을 회수하는 상기 제1 및 제2 회수통(230, 240)이 설치된다. 상기 제1 및 제2 회수통(230, 240)은 대체로 원형의 링 형상을 갖고, 상부가 개방된다. 이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 회수통(230, 240)은 원형의 링 형상을 가지나, 상기 제1 및 제2 회수통(230, 240)의 형상은 이에 국한되지 않고 다양하게 형성될 수 있다.

상기 제1 회수통(230)은 상기 제1 처리 용기(210)의 아래에 설치되고, 연마 공정에서 사용된 처리액을 회수한다. 제2 회수통(240)은 상기 제2 처리 용기(220)의 아래에 설치되고, 세정 공정에서 사용된 처리액을 회수한다.

구체적으로, 상기 제1 회수통(230)은 바닥판(231), 제1 측벽(232), 제2 측벽(233) 및 연결부(234)를 포함할 수 있다. 상기 바닥판(231)은 대체로 원형의 링 형상을 갖고, 상기 지지부(220)를 둘러싼다. 본 발명의 일례로, 상기 바닥판(231)은 상기 제1 회수통(230)에 회수된 처리액의 배출을 용이하게 하기 위해 종단면이 'V' 형상을 갖는다. 이에 따라, 상기 바닥판(231)에는 링 형상의 회수 유로(231a)가 형성되며, 상기 처리액의 배출 및 회수가 용이하다.

상기 제1 측벽(232)은 상기 바닥판(231)으로부터 수직하게 연장되어 처리액을 회수하는 제1 회수 공간(RS1)을 형성한다. 상기 제2 측벽(233)은 상기 제1 측벽(232)으로부터 이격되어 상기 제1 측벽(232)과 마주한다. 상기 연결부(234)는 상기 제1 측벽(232)의 상단부 및 상기 제2 측벽(233)의 상단부와 연결되고, 상기 제1 측벽(232)으로부터 상기 제2 측벽(233)으로 갈수록 상향 경사진 경사면으로 이루어진다. 상기 연결부(234)는 상기 제1 회수 공간(RS1) 밖으로 떨어진 처리액이 상기 제1 회수 공간(RS1)에 유입되도록 상기 제1 회수 공간(RS1) 측으로 가이드한다.

상기 제1 회수통(230)의 외측에는 상기 제2 회수통(240)이 설치된다. 상기 제2 회수통(240)은 상기 제1 회수통(230)을 둘러싸고, 상기 제1 회수통(230)으로부터 이격되어 위치한다. 구체적으로, 상기 제2 회수통(240)은 바닥판(241), 제1 측벽(242) 및 제2 측벽(243)을 포함할 수 있다. 상기 바닥판(241)은 대체로 원형의 링 형상을 갖고, 상기 제1 회수통(230)의 바닥판(231)을 둘러싼다. 본 발명의 일례로, 상기 바닥판(241)은 상기 제2 회수통(240)에 회수된 처리액의 배출을 용이하게 하기 위해 종단면이 'V' 형상을 갖는다. 이에 따라, 상기 바닥판(241)에는 링 형상 의 회수 유로(241a)가 형성되며, 처리액의 배출 및 회수가 용이하다.

상기 제1 및 제2 측벽(242, 243)은 상기 바닥판(241)으로부터 수직하게 연장되어 처리액을 회수하는 제2 회수 공간(RS2)을 형성하며, 원형의 링 형상을 갖는다. 상기 제1 측벽(242)은 상기 제1 회수통(230)의 제1 측벽(232)과 제2 측벽(233)과의 사이에 위치하고, 상기 제1 회수통(230)의 제1 측벽(232)을 둘러싼다. 상기 제2 회수통(240)의 제2 측벽(243)은 상기 바닥판(241)을 사이에두고 상기 제1 측벽(242)과 마주하고, 상기 제1 측벽(242)을 둘러싼다. 상기 제2 회수통(240)의 제2 측벽(243)은 상기 제1 회수통(230)의 제2 측벽(233)을 둘러싸며, 상단부가 상기 제2 처리 용기(220)의 측벽(222) 외측에 위치한다.

상기 웨이퍼(70)의 연마 및 세정 공정시, 각 공정에 따라 상기 스핀 헤드(110)와 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220) 간의 수직 위치가 변경되며, 상기 제1 및 제2 회수통(230, 240)은 서로 다른 공정에서 사용된 처리액을 회수한다.

구체적으로, 상기 연마 공정시 상기 스핀 헤드(110)는 제1 처리 용기(210) 안에 배치되며, 상기 제1 처리 용기(210) 내부에서 상기 웨이퍼(70)의 연마 공정이 이루어진다. 연마 공정이 이루어지는 동안 상기 스핀 헤드(110)의 회전에 의해 상기 웨이퍼(70)가 회전한다. 이에 따라, 상기 연마 공정 시 상기 웨이퍼(70)에 분사된 처리액이 상기 웨이퍼(70)의 회전력에 의해 상기 제1 처리 용기(210)의 측벽(211) 내면 및 상판(212) 내면측으로 비산된다. 상기 제1 처리 용기(210)의 측벽(211)과 상판(212)의 내면들에 묻은 처리액은 상기 제1 처리 용기(210)의 상판(212) 및 측벽(211)을 따라 중력 방향으로 흘러 상기 가이드부(213)에 도달하고, 상기 가이드부(213)의 내면을 따라 중력 방향으로 흘러 상기 제1 회수통(230)에 회수된다.

연마 공정 후 세정 공정시, 상기 스핀 헤드(110)는 상기 제1 처리 용기(210)의 상부에서 상기 제2 처리 용기(220)의 상판(222) 아래에 배치되며, 세정 공정이 이루어지는 동안 회전한다. 이에 따라, 세정 공정에서 상기 웨이퍼에 제공된 처리액이 상기 제2 처리 용기(220)의 상판(222) 내면과 측벽(221) 내면 및 상기 제1 처리 용기(210)의 외면측으로 비산된다. 상기 제1 처리 용기(210)의 측벽(211)은 상기 제2 회수통(240)의 바닥판(241) 상부에 위치하며, 상기 제1 처리 용기(210)의 외면에 묻은 처리액은 상기 제1 처리 용기(210)의 외면을 따라 중력 방향으로 흘러 상기 제2 회수통(240)에 회수된다. 또한, 상기 제2 처리 용기(220)의 내면에 묻은 처리액은 상기 제2 처리 용기(220)의 내면을 따라 중력 방향으로 흘러 상기 제2 회수통에 회수된다.

이와 같이, 상기 제1 회수통(230)은 연마 공정에서 사용된 처리액을 회수하고, 상기 제2 회수통(240)은 세정 공정에서 사용된 처리액을 회수한다. 이에 따라, 상기 용기 유닛(200)은 용기 유닛(200) 내에서 이루어진 각 공정 단계별로 처리액을 분리 회수할 수 있으므로, 처리액의 재이용이 가능하고, 처리액의 회수가 용이하다.

상기 제1 회수통(230)은 상기 제1 회수관(251)과 연결되고, 상기 제2 회수통(240)은 상기 제2 회수관(252)이 연결된다. 상기 제1 회수관(251)은 상기 제1 회수통(230)의 바닥판(231)에 결합되고, 상기 제1 회수통(230)의 바닥판(231)에는 상 기 제1 회수관(251)과 연통되는 제1 회수홀(231b)이 형성된다. 상기 제1 회수통(230)의 제1 회수 공간(RS1)에 회수된 처리액은 상기 제1 회수홀(231b)을 경유하여 상기 제1 회수관(251)을 통해 외부로 배출된다.

이 실시예에 있어서, 상기 용기 유닛(200)은 두 개의 처리 용기(210, 220)와 두 개의 회수통(230, 240)을 구비하나, 상기 처리 용기(210, 220)와 상기 회수통(230, 240)의 개수는 연마 공정 및 세정 공정에서 사용되는 처리액들의 종류수 및 분리 회수할 처리액의 종류수에 따라 증가할 수도 있다.

상기 제2 회수관(252)은 상기 제2 회수통(240)의 바닥판(241)에 결합되고, 상기 제2 회수통(240)의 바닥판(241)에는 상기 제2 회수관(252)과 연통되는 제2 회수홀(241b)이 형성된다. 상기 제2 회수통(240)의 제2 회수 공간(RS2)에 회수된 처리액은 상기 제2 회수홀(241b)을 경유하여 상기 제2 회수관(252)을 통해 외부로 배출된다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 회수관(251)과 상기 제2 회수관(252)은 각각 한 개씩 구비되나, 상기 제1 및 제2 회수관(251, 252)의 개수는 상기 제1 및 제2 회수통(230, 240)의 크기 및 회수 효율에 따라 증가할 수도 있다.

한편, 상기 제2 처리 용기(220)의 외측에는 수직 이동이 가능한 상기 승강 부재(260)가 설치된다. 상기 승강 부재(260)는 상기 제2 처리 용기(220)의 측벽(221)에 결합되고, 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)의 수직 위치를 조절한다. 구체적으로, 상기 승강 부재(260)는 브라켓(261), 이동축(262) 및 구동기(263)를 포함할 수 있다. 브라켓(261)은 상기 제2 처리 용기(220)의 외측벽(221)에 고정 설치되고, 상기 이동축(262)과 결합한다. 상기 이동축(262)은 상기 구동기(263)에 연결되고, 상기 구동기(263)에 의해 상하 방향으로 이동된다.

상기 승강 부재(260)는 웨이퍼(70)가 스핀 헤드(110)에 안착되거나, 스핀 헤드(110)로부터 들어 올려질 때 스핀 헤드(110)가 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)의 상부로 돌출되도록 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)를 하강시킨다. 하강시, 상기 제1 회수통(230)의 제1 및 제2 측벽(232, 233)과 연결부(234)는 상기 제1 처리 용기(210)의 측벽(211)과 제1 및 제2 가이드 벽(213a, 213b)에 의해 형성된 공간 안으로 인입된다.

또한, 승강 부재(260)는 웨이퍼(10)의 연마 공정 및 세정 공정 진행시, 상기 연마 공정에서 사용된 처리액과 상기 세정 공정에서 사용된 처리액을 분리 회수하기 위해 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)를 승강 및 하강시켜 각 처리 용기(210, 220)와 상기 스핀 헤드(110) 간의 상대적인 수직 위치를 조절한다.

이 실시예에 있어서, 상기 기판 연마부(1000)는 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)를 수직 이동시켜 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)와 상기 스핀 헤드(110) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시키나, 상기 스핀 헤드(110)를 수직 이동시켜 상기 제1 및 제2 처리 용기(210, 220)와 상기 스핀 헤드(110) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킬 수도 있다.

한편, 상기 용기 유닛(200)의 외측에는 상기 연마 유닛(300), 제1 및 제2 처리 유체 공급 유닛(510, 520), 상기 브러쉬 유닛(610), 상기 에어로졸 유닛(620), 및 상기 패드 컨디셔닝 유닛(700)이 설치된다.

상기 연마 유닛(300)은 상기 기판 지지유닛(100)에 고정된 웨이퍼(70)의 표면을 화학적 기계적 방법으로 연마하여 상기 웨이퍼(70)의 표면을 평탄화한다.

도 4는 도 2에 도시된 연마 유닛을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 연마 유닛을 나타낸 부분 절개 측면도이다.

도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 연마 유닛(300)은 가압부(310), 수직암부(320), 스윙암부(swing arm part)(330) 및 구동부(340)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 가압부(310)는 연마 공정 시 상기 스핀 헤드(110)에 고정된 웨이퍼(70)의 상부에 배치된다. 상기 가압부(310)는 상기 웨이퍼(70)에 접촉된 상태로 회전하여 상기 웨이퍼(70)를 연마하며, 상기 가압부(310)가 상기 웨이퍼(70)를 연마하는 동안 상기 웨이퍼(70)의 상면에는 상기 웨이퍼(70)를 위한 약액, 예컨대, 슬러리가 제공된다.

상기 가압부(310)의 상단부에는 상기 수직암부(320)가 고정 설치된다. 상기 수직암부(320)는 상기 스핀 헤드(110)의 상면에 대해 수직하게 연장되어 배치되고, 상기 구동부(340)로부터 제공된 회전력에 의해 길이 방향의 중심축을 기준으로 회전한다. 상기 가압부(310) 및 상기 수직압부(320)의 구성에 대한 구체적인 대한 설명은 후술한 도 6에서 하기로 한다.

상기 수직암부(320)의 상부에는 상기 스윙암부(330)가 설치된다. 상기 스윙암부(330)는 막대 형상의 회전 케이스(331) 및 상기 구동부(340)로부터의 회전력을 상기 유체 공급부(320)에 전달하는 벨트-풀리 어셈블리(335)를 포함할 수 있다. 상기 회전 케이스(331)는 일측이 상기 유체 공급부(320)에 결합되며, 타측이 상기 구 동부(340)에 결합된다.

상기 구동부(340)는 상기 스윙암부(330)를 회전시키는 제1 구동 모터(341), 상기 수직암부(320)를 회전시키는 제2 구동 모터(342) 및 상기 가압부(310)의 수직 위치를 조절하는 수직 이동부(343)를 포함할 수 있다.

상기 제1 구동 모터(341)는 상기 회전 케이스(331)에 결합되고, 상기 회전 케이스(331)에 회전력을 제공한다. 상기 제1 구동 모터(341)는 시계 방향으로의 회전력과 반시계 방향으로의 회전력을 교대로 반복적으로 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 스윙암부(330)는 상기 구동부(340)에 결합된 부분을 중심축으로하여 상기 구동부(340)에 의해 스윙한다. 연마 공정 시, 상기 가압부(310)는 상기 스윙암부(330)의 스윙 동작에 의해 상기 웨이퍼(70)의 상부에서 원호 형태로 수평 왕복 이동할 수 있다.

상기 제1 구동 모터(341)의 아래에는 상기 제2 구동 모터(342)가 설치된다. 상기 제2 구동 모터(342)는 상기 벨트-풀리 어셈블리(335)에 회전력을 제공하고, 상기 벨트-풀리 어셈블리(335)는 상기 제2 구동 모터(342)의 회전력을 상기 유체 공급부(320)에 제공한다. 상기 벨트-풀리 어셈블리(335)는 상기 회전 케이스(331)에 내장되고, 구동 풀리(332), 종동 풀리(333) 및 벨트(334)를 포함할 수 있다. 상기 구동 풀리(332)는 상기 제1 구동 모터(341)의 상부에 설치되고, 상기 제1 구동 모터(341)를 관통하는 수직 암(344)의 일측에 결합된다. 상기 수직 암(344)의 타측에는 상기 제2 구동 모터(342)가 결합된다.

상기 종동 풀리(333)는 상기 구동 풀리(332)와 마주하게 배치되고, 상기 수 직암부(320)의 상부에 설치되어 상기 수직암부(320)에 결합된다. 상기 구동 풀리(332)와 상기 종동 풀리(333)는 상기 벨트(334)를 통해 서로 연결되며, 상기 벨트(334)는 상기 구동 풀리(332) 및 상기 종동 풀리(333)에 감긴다.

상기 제2 구동 모터(342)의 회전력은 상기 수직 암(344)을 통해 상기 구동 풀리(332)에 전달되고, 이에 따라, 상기 구동 풀리(332)가 회전한다. 상기 구동 풀리(332)의 회전력은 상기 벨트(334)를 통해 상기 종동 풀리(333)에 전달되고, 이에 따라, 상기 종동 풀리(333)가 회전한다. 상기 종동 풀리(333)의 회전력은 상기 유체 공급부(320)에 전달되고, 이에 따라, 상기 가압부(310) 및 상기 수직암부(320)가 회전한다.

상기 제1 구동 모터(341) 및 상기 제2 구동 모터(342)의 배후에는 상기 수직 이동부(343)가 설치된다. 상기 수직 이동부(343)는 볼 스크류(343a), 너트(343b) 및 제3 구동 모터(343c)를 포함할 수 있다. 상기 볼 스크류(343a)는 막대 형상을 갖고, 지면에 대해 수직하게 설치된다. 상기 너트(343b)는 상기 볼 스크류(343a)에 끼워지고, 상기 제2 구동 모터(342)에 고정된다. 상기 볼 스크류(343a)의 아래에는 상기 제3 구동 모터(343c)가 설치된다. 상기 제3 구동 모터(343c)는 상기 볼 스크류(343a)와 결합하고, 시계 방향의 회전력 및 반시계 방향의 회전력을 상기 볼 스트류(343a)에 제공할 수 있다. 상기 볼 스크류(343a)는 상기 제3 구동 모터(343c)에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전한다. 상기 너트(343b)는 상기 볼 스크류(343a)의 회전에 의해 상기 볼 스크류(343a)를 따라 상하 이동하며, 이에 따라, 상기 너트(343b)에 결합된 제2 구동 모터(342)가 상기 너트(343b)와 함께 상하 이동한다. 상기 제2 구동 모터(342)의 수직 이동에 의해 상기 제1 구동 모터(341) 및 상기 스윙암부(330)가 상하 이동하고, 이에 따라, 상기 수직암부(320) 및 가압부(310) 또한 상하 이동한다.

이 실시예에 있어서, 상기 수직 이동부(343)는 볼 스크류(343a), 너트(343b) 및 제3 구동 모터(343c)를 구비하여 리니어 모터 방식으로 수직 이동력을 제공하나, 실린더를 구비하여 수직 이동력을 제공할 수도 있다.

한편, 상기 스윙 구동부(341), 스핀 구동부(342), 상기 볼 스크류(343a), 상기 너트(343b) 및 수직 암(344)은 구동 케이스(345)에 내장되고, 상기 구동 케이스(345)는 수직 방향으로 긴 막대 형상을 갖는다.

이하, 도면을 참조하여 상기 가압부(310) 및 상기 수직암부(320)에 대해 구체적으로 설명한다.

도 6은 도 5에 도시된 수직암부와 가압부를 나타낸 종단면도이다.

도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 수직암부(320)는 상기 구동부(340)로부터 제공된 회전력에 의해 회전하여 상기 가압부(310)를 회전시키고, 상기 가압부(310)가 상기 웨이퍼(70)를 가압하는 압력을 제어하기 위한 공기를 상기 가압부(310)에 제공한다.

구체적으로, 상기 수직암부(320)는 하우징(321), 회전축(322), 로터리 조인트(323), 제1 및 제2 베어링(324a, 324b), 및 제1 및 제2 보조축(325a, 325b)을 포함할 수 있다.

상기 하우징(321)은 대체로 원통형의 관 형상을 갖고, 상단부가 상기 스스윙 암부(330)의 회전 케이스(331) 안에 삽입되어 상기 회전 케이스(331)에 결합되며, 하단부가 상기 가압부(310)에 결합된다.

상기 회전축(322)은 상기 하우징(321) 안에 구비되고, 상기 하우징(321)과 이격되어 위치한다. 상기 회전축(322)은 상기 하우징(321)의 길이 방향으로 연장되며, 중앙부에 상기 회전축(322)의 길이 방향으로 연장된 공기 통로(322a)가 형성된다. 상기 회전축(322)은 상기 종동 풀리(333)에 연결되어 상기 종동 풀리(333)의 회전력에 의해 길이 방향의 중심축을 기준으로 회전한다. 상기 회전축(322)의 상단부는 상기 로터리 조인트(323)에 연결 결합되고, 상기 로터리 조인트(323)는 상기 회전축(322)의 공기 통로(322a)에 공기를 제공한다. 상기 종동 풀리(333)에 고정 결합된다. 상기 로터리 조인트(323)는 회전부와 고정부로 이루어지고, 상기 회전부는 상기 종동 풀리(333)에 고정 결합되어 상기 종동 풀리(333)의 회전력에 의해 회전한다. 상기 로터리 조인트(323)의 고정부는 공기를 제공하는 에어 라인(80)에 연결된다. 상기 에어 라인(80)으로부터 제공된 공기는 상기 로터리 조인트(323)를 통해 상기 공기 통로(322a)에 유입되고, 상기 공기 통로(322a)를 따라 흘러 상기 가압부(310)에 유입된다.

상기 하우징(321)과 상기 회전축(322)과의 사이에는 상기 제1 및 제2 베어링(324a, 324b)이 설치된다. 상기 제1 및 제2 베어링(324a. 324b)은 상기 하우징(321)과 상기 회전축(322)을 연결하고, 상기 회전축(322)이 안정적으로 회전하도록 상기 회전축(322)을 지지한다. 상기 제1 베어링(323a)은 상기 스윙암부(330)와 인접하게 위치하고, 상기 제2 베어링(323b)은 상기 가압부(310)와 인접하게 위치한 다. 상기 제1 및 제2 베어링(323a, 323b)의 내륜들은 상기 회전축(322)에 끼워져 상기 회전축(322)과 함께 회전하고, 외륜들은 상기 하우징(321)에 결합되어 상기 회전축(322) 회전 시 회전하지 않는다. 따라서, 상기 회전축(322)만 회전하고, 상기 하우징(321)은 회전하지 않는다.

또한, 상기 회전축(322)과 상기 하우징(321)과의 사이에는 상기 제1 및 제2 보조축(325a, 325b)이 더 설치될 수 있다. 상기 제1 보조축(325a)은 상기 하우징(321) 내벽을 둘러싸고, 상기 하우징(321)을 보호한다. 상기 제2 보조축(325b)은 상기 회전축(322)의 외벽을 둘러싸고, 상기 회전축(322)을 보호한다.

상기 회전축(322)의 하단부에는 상기 가압부(310)가 고정 설치된다. 상기 가압부(310)는 연마 패드(311), 연마 케이스(312), 상부 및 하부 플레이트(313, 314), 패드 홀더(315), 결합 플레이트(316), 및 벨로우즈(317)를 포함할 수 있다.

상기 연마 패드(311)는 플레이트 형상을 갖고, 대체로 원형의 링 형상을 갖는다. 상기 연마 패드(311)는 연마 공정 시 하면을 웨이퍼의 상면에 접촉시킨 상태에서 회전하여 웨이퍼를 연마한다. 상기 연마 패드(311)는 상기 웨이퍼의 지름 보다 작은 지름을 갖고, 연마 공정 시 상기 구동부(340)에 의해 스윙하면서 상기 웨이퍼를 연마한다. 이와 같이, 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼보다 작은 크기를 가지므로, 상기 연마 유닛(300)은 상기 웨이퍼를 국부적으로 연마할 수 있고, 특정 영역에서의 과연마를 방지할 수 있다.

상기 연마 패드(311)의 상부에는 상기 연마 케이스(312)가 구비된다. 상기 연마 본체(312)는 대체로 원형의 링 형상을 갖고, 내부에는 상기 상부 및 하부 플 레이트(313, 314)와 상기 벨로우즈(317)가 설치된다. 상기 연마 본체(312)의 상면 중앙부에는 결합홀이 형성되고, 상기 결합홀에는 결합 플레이트(316)가 구비된다. 상기 결합 플레이트(316)는 상기 연마 본체(312)와 이격되어 위치하며, 상기 수직암부(320)의 회전축(322)에 고정 결합된다.

상기 결합 플레이트(316)의 하면에는 상기 상부 플레이트(313)가 고정 설치되고, 상기 상부 플레이트(313)의 아래에는 상기 상부 플레이트(313)와 이격되어 상기 하부 플레이트(314)가 설치된다. 상기 하부 플레이트(314)의 하면에는 상기 패드 홀더(315)가 결합되며, 상기 패드 홀더(315)의 하면에는 상기 연마 패드(311)가 결합된다.

한편, 상기 상부 플레이트(313)와 상기 하부 플레이트(314) 사이에는 상기 벨로우즈(317)가 구비된다. 상기 벨로우즈(317)는 금속 재질로 이루어지고, 상기 회전축(322)의 공기 통로(322a)로부터 제공되는 공기를 주입받으며, 공기압에 의해 수직 방향으로 팽창 및 수축한다. 연마 공정의 진행시, 상기 벨로우즈(317)는 공기압에 의해 연마 패드(311)가 웨이퍼에 밀착되도록 신장된다. 또한, 상기 기판 지지부재(100)(도 2 참조)의 상부에서 대기 시, 상기 벨로우즈(316)는 상기 공기 통로(322a)로부터 제공되는 진공압에 의해 수축되고, 이에 따라, 상기 연마 패드(311)가 상기 기판 지지부재(100)에 안착된 웨이퍼로부터 이격된다.

이와 같이, 상기 가압부(310)는 공기압에 의해 신장 및 수축되는 상기 벨로우즈(317)를 이용하므로, 연마 공정 시 상기 연마 패드(311)는 상기 웨이퍼의 상면 형상에 따라 틸팅이 가능하다.

다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 기판 지지유닛(100)의 일측에는 상기 패드 지지부재(401)가 설치되고, 상기 패드 지지부재(401)는 상기 용기 유닛(200) 내에 설치된다. 상기 패드 지지부재(401)는 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 시 상기 연마 패드(311)(도 6 참조)의 일부분을 지지하여 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 기울어지는 것을 방지한다. 상기 패드 지지부재(401)의 구성에 대한 구체적인 설명은 후술하는 도 7 내지 도 9에서 하기로 한다.

상기 용기 유닛(200)의 외측에 설치된 상기 제1 및 제2 처리 유체 공급 유닛(510, 520)은 상기 웨이퍼(70)의 연마 공정 및 세정 공정에 필요한 처리 유체를 상기 기판 지지유닛(100)에 고정된 웨이퍼(70)에 분사한다. 구체적으로, 상기 제1 처리 유체 공급 유닛(510)은 상기 제2 처리 용기(220)의 측벽(221)에 고정 설치된다. 연마 공정 또는 세정 공정 시, 상기 제1 처리 유체 공급 유닛(400)은 상기 스핀 헤드(110)에 고정된 웨이퍼(70)에 처리 유체를 분사하여 상기 웨이퍼(70)를 처리한다. 이 실시예에 있어서, 상기 제1 처리 유체 공급 유닛(520)에서 분사되는 처리 유체는 웨이퍼(70)의 세정 또는 건조를 위한 처리액일 수도 있고, 건조를 위한 건조 가스일 수도 있다.

본 발명의 일례로, 상기 제1 처리 유체 공급 유닛(510)은 네 개의 분사 노즐을 구비하나, 상기 분사 노즐의 개수는 웨이퍼(70) 세정에 사용되는 상기 처리 유체의 종류수에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.

상기 제2 처리 유체 공급 유닛(520)은 스윙 가능하게 설치되고, 상기 스핀 헤드(110)에 고정된 웨이퍼(70)의 상면에 처리 유체를 분사한다. 상기 제2 처리 유 체 공급 유닛(520)에서 제공되는 처리 유체는 슬러리일 수도 있다. 또한, 상기 연마 공정시, 슬러리는 상기 제2 처리 유체 공급 유닛(520)이 아닌 별도의 약액 분사 부재(미도시)에 의해 상기 웨이퍼(70)에 분사될 수도 있다.

한편, 상기 브러쉬 유닛(610)은 연마 공정 후 웨이퍼(70) 표면의 이물을 물리적으로 제거한다. 상기 브러쉬 유닛(610)은 상기 웨이퍼(70)에 표면에 접촉되어 상기 웨이퍼(70) 표면의 이물을 물리적으로 닦아 내는 브러쉬 패드를 구비하고, 스윙이 가능하다. 세정 공정시, 상기 브러쉬 유닛(610)은 스윙 동작을 통해 상기 브러쉬 패드를 상기 스핀 헤드(110)의 상부에 배치시킨 상태에서 상기 브러쉬 패드를 회전시켜 상기 스핀 헤드(110)에 고정된 웨이퍼(70)를 세정한다.

상기 브러쉬 유닛(610)의 일측에는 상기 에어로졸 유닛(620)이 배치된다. 상기 에어로졸 유닛(620)은 상기 스핀 헤드(110)에 고정된 웨이퍼(70)에 처리액을 미세 입자형태로 고압 분무하여 상기 웨이퍼(70) 표면의 이물을 제거한다. 본 발명의 일례로, 상기 에어로졸 유닛(620)은 초음파를 이용하여 상기 처리액을 작은 입자 형태로 분무한다. 상기 브러쉬 유닛(610)은 비교적 큰 입자의 이물을 제거하는 데 사용되며, 상기 에어로졸 유닛(620)은 상기 브러쉬 유닛(610)에 비해 비교적으로 작은 입자의 이물을 제거하는 데 사용된다.

한편, 상기 패드 컨디셔닝 유닛(700)은 상기 연마 유닛(300)이 홈 포트(home port)에서 대기 중일 때, 상기 연마 유닛(300)을 세정 및 재생시킨다. 즉, 상기 연마 패드(311)(도 6 참조)에는 상기 연마 공정의 효율을 향상시키기 위해 상기 웨이퍼와 접촉되는 면에 소정의 연마 패턴이 형성된다. 이러한 연마 패턴은 상기 웨이 퍼를 연마하는 과정에서 상기 웨이퍼와의 마찰에 의해 점점 마모되며, 연마 과정에서 사용되는 약액들이 상기 연마 패턴에 끼어 경화될 수도 있다. 상기 패드 컨디셔닝 유닛(700)은 연마 패드(311)의 표면을 연마하여 상기 연마 패드(311)를 재생시킨다.

이하, 도면을 참조하여 상기 패드 지지부재(401)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

도 7은 도 3에 도시된 패드 지지부재를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 패드 지지부재와 기판 지지 유닛 및 연마 유닛 간의 배치 관계를 나타낸 도면이다.

도 2, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 패드 지지부재(401)는 상기 기판 지지 유닛(100)의 일측에 상기 기판 지지 유닛(100)으로부터 이격되어 설치된다. 상기 패드 지지부재(401)는 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마시 상기 웨이퍼(70)와 접촉되지 않은 상기 연마 패드(311)의 연마면의 일부분을 지지하여 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 기울어지는 것을 방지한다.

구체적으로, 상기 패드 지지부재(401)는 지지 몸체(410), 패드부(420), 및 센서부(441)를 포함할 수 있다. 상기 지지 몸체(410)는 상기 제1 회수통(230)의 바닥판(231)에 고정 설치되고, 상기 제1 회수통(230)의 바닥판(231)으로부터 상기 용기 유닛(200)의 상면, 즉, 제1 및 제1 처리 용기(210, 220)의 상판(212, 222)을 향해 연장된 기둥 형상을 갖는다.

상기 패드부(420)는 상기 지지 몸체(410)의 상단부에 고정 결합되고, 상기 스핀 헤드(110)와 인접하게 위치한다. 상기 패드부(420)는 상기 스핀 헤드(110)로부터 이격되어 위치하며, 상기 웨이퍼(10)의 에지 연마 공정 시 상기 연마 패드(311)의 일부분을 지지한다.

상기 패드부(420)는 상기 지지 몸체(410)에 고정 결합된 결합 몸체(421), 상기 연결부(421)의 상단면에 결합된 지지 플레이트(422), 및 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마시 상기 연마 패드(311)의 일부분을 지지하는 지지 패드(424)를 포함할 수 있다. 상기 결합 몸체(421)는 제1 나사(430)에 의해 상기 지지 몸체(410)에 탈착 가능하게 결합되고, 기둥 형상을 갖는다. 상기 지지 플레이트(422)는 제2 나사(423)에 의해 상기 결합 몸체(421)에 탈착 가능하게 결합되고, 상면 및 측면이 상기 지지 패드(424)에 의해 커버된다.

상기 지지 패드(424)는 합성수지 재질로 이루어지고, 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 시 상기 웨이퍼(70)와 접촉되지 않고 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 노출된 상기 연마 패드(311)의 일부분을 지지한다. 본 발명의 일례로, 상기 지지 패드(424)의 상면은 원 형상을 갖고, 상기 연마 패드(311)의 면적 보다 작은 면적을 갖는다.

측면에서 볼 때, 상기 지지 패드(424)의 상면은 상기 웨이퍼(70)의 상면과 동일선 상에 위치한다. 즉, 상기 지지 패드(424)의 상면은 상기 스핀 헤드(110)에 고정된 웨이퍼(70)의 높이와 동일한 높이를 갖는다. 또한, 상기 지지 패드(424)는 상기 연마 패드(311)의 이동 궤적 또는 그 연장선 상에 배치된다. 즉, 상기 지지 패드(424)는 상기 연마 패드(311)가 스윙동작을 통해 이동할 수 있는 이동 경로 선 상에 위치한다. 본 발명 일례로, 상기 연마 패드(311)의 반경은 상기 지지 패드(424)와 상기 스핀 헤드(110)의 이격 거리와 상기 지지 패드(424)의 폭을 합한 것과 동일하거나 작다. 이에 따라, 상기 지지 패드(424)가 상기 연마 패드(311)를 안정적으로 지지할 수 있다.

이와 같이, 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마시, 상기 연마 패드(311)는 상기 스핀 헤드(110) 및 상기 지지 패드(424)에 의해 안정적으로 지지되므로, 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 기울어지지 않는다. 이에 따라, 상기 기판 연마부(1000)는 웨이퍼(70)의 에지를 연마하는 과정에서 상기 연마 패드(311)가 기울어져 발생하는 연마 불량 및 웨이퍼(70)의 에지 파손을 방지할 수 있고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

상기 지지 패드(424)는 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 시 상기 스핀 헤드(110)와 함께 상기 연마 패드(311)를 지지하므로, 상기 연마 패드(311)에 의해 상면이 마모된다. 상기 지지 패드(424)의 마모 정도가 심할 경우, 상기 지지 패드(424)의 상면 높이가 상기 웨이퍼(70)의 상면 높이보다 많이 낮아진다. 상기 지지 패드(242)가 적정 두께 이하의 두께로 마모될 경우, 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마시 상기 지지 패드(424)가 상기 연마 패드(311)를 안정적으로 지지하지 못하므로, 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 기울어져 웨이퍼(70)의 에지가 파손되거나 연마 불량이 발생될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 상기 지지 패드(424)를 지지몸체(410)로부터 분리하여 새로운 지지 패드로 교체한다. 상기 지지 패드(424) 교체 시, 상기 지지 패드(424) 를 상기 지지 플레이트(422)로부터 분리한 후 새로운 지지 패드로 교체할 수도 있고, 상기 지지 플레이트(422)를 상기 지지 몸체(410)로부터 분리하여 상기 지지 플레이트(422)와 지지 패드(424)를 함께 교체할 수도 있다.

이와 같이, 상기 지지 패드(424)는 상기 연마 공정에 의해 마모되는 소모성 부품이므로, 상기 지지 패드(424)의 교체 시기를 감지하여 교체하는 것이 중요하다. 이를 위해, 상기 패드 지지부재(401)는 상기 지지 패드(424)의 마모 정도를 감지하기 위한 두께 감지부(441)를 구비한다.

도 9는 도 8에 도시된 'A' 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 두께 감지부(441)는 상기 지지 패드(242)의 아래에 설치되고, 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 시 상기 지지 패드(424) 상면에 위치하는 연마 패드(311)까지의 거리(SPD)를 센싱하여 상기 지지 패드(242)의 두께를 측정한다. 즉, 상기 지지 패드(242)가 점점 마모될수록 상기 지지 패드(242)의 두께가 점점 줄어드므로, 상기 지지 패드(424) 상면에 위치하는 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리(SPD)가 점점 좁아진다. 이와 같이, 상기 지지 패드(242) 상면에 위치하는 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리(SPD)는 상기 지지 패드(242)의 두께에 따라 달라지므로, 상기 지지 패드(242) 상면에 위치하는 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리(SPD)를 통해 상기 지지 패드(242)의 마모 정도를 인지할 수 있다.

이 실시예에 있어서, 상기 두께 감지부(441)는 상기 지지 패드(242)의 하면에 구비되고, 상기 지지 플레이트(422) 상면에 형성된 홈에 삽입된다.

또한, 이 실시예에 있어서, 상기 두께 감지부(441)는 광 센서로 이루어질 수 있다. 상기 광 센서(441)는 센싱광(SL)을 상기 지지 패드(424)의 상면 측으로 출사하여 상기 연마 패드(311)까지의 거리(SPD)를 측정한다. 상기 두께 감지부(441)가 광 센서로 이루어질 경우, 상기 지지 패드(424)는 상기 센싱광(SL)이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다.

상기 두께 감지부(441)는 센싱 라인(442)과 연결되고, 상기 센싱 라인(442)은 상기 두께 감지부(441)에서 측정된 값, 즉, 상기 지지 패드(242) 상면에 위치하는 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리값을 상기 제어부(60)에 전송한다.

상기 제어부(60)는 상기 두께 감지부(441)로부터 수신된 상기 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리(SPD)를 통해 상기 지지 패드(424)의 두께가 기 설정된 기준 두께 범위를 벗어나는지 체크하여 상기 지지 패드(424)의 교체 여부를 판단한다. 여기서, 상기 기준 두께 범위는 상기 지지 패드(242)의 최적 두께를 기준으로 허용 가능한 공정 오차 범위 내의 두께들로 이루어진다.

이 실시예에 있어서, 상기 두께 감지부(441)는 상면이 상기 지지 패드(424)의 하면과 접하나, 상기 지지 패드(424)의 아래에서 상기 지지 패드(424)로부터 이격되어 위치할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제어부(60)는 상기 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리(SPD)가 기 설정된 기준 거리 범위를 벗어나는지 체크하여 상기 지지 패드(424)의 교체 여부를 판단한다. 여기서, 상기 기준 거리 범위는 상기 기준 두께 범위에 근거하여 설정되며, 상기 지지 패드(424) 상면에 위 치하는 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 최적 거리를 기준으로 허용 가능한 오차 범위 내의 거리들로 이루어진다.

이하, 도면을 참조하여 웨이퍼(70)의 에지 연마시 상기 패드 지지부재(401)가 상기 연마 패드(311)를 지지하는 과정 및 상기 패드 지지부재(401)의 지지 패드(424) 교체 시기를 감지하는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.

도 10은 도 2에 도시된 기판 연마부에서 웨이퍼를 연마하는 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 11은 웨이퍼의 에지 연마 시 도 8에 도시된 패드 지지부재가 연마 패드를 지지하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 먼저, 스핀 헤드(110)의 상면에 웨이퍼(70)를 안착시킨다(단계 S110).

이어, 상기 웨이퍼(70)의 상면에 연마 패드(311)를 배치시킨다(단계 S120).

이어, 상기 스핀 헤드(110)가 회전하여 웨이퍼(70)를 회전 시키고, 이와 함께, 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)를 가압하면서 회전하여 상기 웨이퍼(70)를 연마하며, 상기 웨이퍼(70)의 연마 공정이 이루어지는 동안 실시간으로 패드 지지부재(401)의 지지 패드(424)의 두께를 측정한다(단계 S130).

상기 웨이퍼(70) 연마 시, 상기 웨이퍼(70)의 상면에는 연마 공정을 위한 처리액(90), 예컨대, 슬러리(90)가 제공되며, 상기 연마 패드(311)는 회전하면서 스윙하여 상기 웨이퍼(70)에 대한 상대적인 수평 위치를 변경시키면서 상기 웨이퍼(70)를 연마한다.

상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)의 에지를 연마하기 위해 스윙 동작 을 통해 상기 웨이퍼(70)의 에지로 이동하면, 상기 스핀 헤드(110) 일측에 설치된 패드 지지부재(401)가 상기 웨이퍼(70)와 접촉하지 않은 연마 패드(311)의 일부분, 즉, 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 노출된 연마 패드(311)의 일부분을 지지한다. 즉, 상기 연마 패드(311)의 일부분은 상기 웨이퍼(70)의 에지에 접촉되고, 나머지 일부분은 상기 지지 패드(424)에 부분적으로 접촉된 상태에서 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마가 이루어진다. 이에 따라, 상기 기판 연마부(1000)는 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 시 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 기울어지는 것을 방지할 수 있으므로, 웨이퍼(70)의 에지 파손 및 연마 불량을 방지할 수 있다.

상기 웨이퍼(70)의 에지 연마가 이루어지는 동안, 두께 감지부(441)는 상기 지지 패드(70)의 두께를 실시간으로 측정하여 상기 제어부(60)에 제공한다. 즉, 상기 두께 감지부(441)는 센싱광(SL)을 상기 지지 패드(424)의 상면측으로 출사하고, 상기 센싱광(SL)은 상기 지지 패드(424)의 상면에 위치하는 연마 패드(311)의 일부분에 입사된다. 이에 따라, 상기 지지 패드(424)의 상면에 위치하는 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리, 즉, 상기 지지 패드(424)의 두께가 측정된다. 상기 두께 감지부(441)는 측정된 두께값을 센싱 라인(442)을 통해 제어부(60)에 제공한다.

한편, 상기 제어부(60)는 상기 두께 감지부(441)로부터 수신된 상기 지지 패드(424)의 두께값을 상기 기준 두께 범위와 비교하여 상기 측정된 두께값이 상기 기중 두께 범위보다 작은지를 체크한다(단계 S140).

단계 S140에서 상기 측정된 두께값이 상기 기준 두께 범위 보다 작은 것으로 체크되면, 현재 진행중인 연마 공정이 완료된 후 상기 지지 패드(424)를 새로운 지지 패드로 교체한다(단계 S150).

한편, 단계 S150 이후 및 단계 S140에서 상기 측정된 두께값이 상기 기준 두께 범위 보다 작은 것으로 체크된 경우, 상기 기판 연마부(1000)는 다음 연마 공정을 위해 대기한다(단계 S160).

도 12는 도 8에 도시된 패드 지지부재의 다른 일례를 나타낸 도면이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 패드 지지부재(402)는 상기 기판 지지 유닛(100)의 일측에 상기 기판 지지 유닛(100)으로부터 이격되어 설치되며, 지지 몸체(410), 패드부(420), 센서부(441), 위치 조절부(450)를 포함할 수 있다. 상기 패드 지지부재(402)는 상기 위치 조절부(440)를 제외하고는 도 8에 도시된 패드 지지부재(401)와 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 이하, 도 8에 도시된 패드 지지부재(401)와 동일한 구성 요소에 대해서는 참조 번호를 병기하고 그 구체적인 설명은 생략한다.

상기 위치 조절부(450)는 상기 지지 몸체(410)의 아래에서 상기 지지 몸체(410)에 고정 결합되고, 상기 지지 몸체(410)를 수직 이동시켜 상기 패드부(420)의 상면, 즉, 지지 패드(424)의 상면의 높이를 조절한다. 즉, 상기 위치 조절부(450)는 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 시 상기 지지 패드(410)의 상면이 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 노출된 연마 패드(311)의 연마면 일부분에 밀착되도록 상기 지지 몸체(410)를 상측으로 밀어올린다.

이 실시예에 있어서, 상기 위치 조절부(450)는 공기압에 의해 제어되는 실린더로 이루어지나, 구동 모터로 이루어질 수도 있다.

도 13은 도 8에 도시된 패드 지지부재의 또 다른 일례를 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면, 패드 지지부재(403)는 상기 기판 지지 유닛(100)의 일측에 상기 기판 지지 유닛(100)으로부터 이격되어 설치된다. 상기 패드 지지부재(403)는 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마시 상기 웨이퍼(70)와 접촉되지 않은 상기 연마 패드(311)의 연마면의 일부분을 지지하여 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 기울어지는 것을 방지한다.

구체적으로, 상기 패드 지지부재(403)는 지지 몸체(460), 패드부(470), 두께 감지부(441), 연결부(480), 및 위치 조절부(490)를 포함할 수 있다.

상기 지지 몸체(460)는 상기 용기 유닛(200)(도 3 참조)의 바닥면(231)에 고정 설치되고, 상기 용기 유닛(200)의 바닥면(231)으로부터 상기 용기 유닛(200)의 상면을 향해 연장된 기둥 형상을 갖는다.

상기 지지 몸체(460)의 상단부에는 상기 연결부(480)가 수직 이동 가능하게 결합되고, 상기 연결부(480)의 상단부에는 상기 패드부(470)가 고정 설치된다. 상기 패드부(470)는 상기 스핀 헤드(110)로부터 이격되어 상기 스핀 헤드(110)와 인접하게 위치하고, 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 공정 시 상기 연마 패드(311)의 일부분을 지지한다.

상기 패드부(470)는 상기 연결부(480)의 상단면에 결합된 지지 플레이트(471), 및 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마시 상기 연마 패드(311)의 일부분을 지지 하는 지지 패드(472)를 포함할 수 있다. 상기 지지 플레이트(472)는 상면 및 측면이 상기 지지 패드(472)에 의해 커버된다.

상기 지지 패드(472)는 합성수지 재질로 이루어지고, 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 시 상기 웨이퍼(70)와 접촉되지 않고 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 노출된 상기 연마 패드(311)의 일부분을 지지한다. 본 발명의 일례로, 상기 지지 패드(472)의 상면은 원 형상을 갖고, 상기 연마 패드(311)의 면적 보다 작은 면적을 갖는다.

상기 지지 패드(472)는 상기 연마 패드(311)의 이동 궤적 또는 그 연장선 상에 배치된다. 즉, 상기 지지 패드(472)는 상기 연마 패드(311)가 스윙 동작을 통해 이동할 수 있는 이동 경로 선상에 위치한다. 본 발명 일례로, 상기 연마 패드(311)의 반경은 상기 지지 패드(472)와 상기 스핀 헤드(110)의 이격 거리와 상기 지지 패드(472)의 폭을 합한 것과 동일하거나 작다. 이에 따라, 상기 지지 패드(472)가 상기 연마 패드(311)를 안정적으로 지지할 수 있다.

이와 같이, 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마시, 상기 연마 패드(311)는 상기 스핀 헤드(110) 및 상기 지지 패드(472)에 의해 안정적으로 지지되므로, 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 기울어지지 않는다. 이에 따라, 상기 기판 연마부(1000)는 웨이퍼(70)의 에지를 연마하는 과정에서 상기 연마 패드(311)가 기울어져 발생하는 연마 불량 및 웨이퍼(70)의 에지 파손을 방지할 수 있고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

상기 지지 패드(472)는 상기 지지 플레이트(471)로부터 탈착 가능하게 결합 된다. 따라서, 상기 연마 패드(311)에 의해 상기 지지 패드(472)가 적정량 이상 마모된 경우, 상기 지지 패드(472)를 상기 지지 플레이트(471)로부터 분리하여 새로운 지지 패드로 교체할 수 있다.

상기 지지 플레이트(471)의 아래에는 상기 두께 감지부(441)가 설치되고, 상기 두께 감지부(441)는 상기 지지 패드(472)의 마모 정도를 감지한다. 구체적으로, 상기 웨이퍼(70)의 에지 연마 시 상기 지지 패드(472) 상면에 위치하는 연마 패드(311)까지의 거리를 센싱하여 상기 지지 패드(472)의 두께를 측정한다. 상기 지지 플레이트(471)에는 상기 두께 감지부(441)가 위치하는 부분에 홀이 형성된다. 상기 연마 패드(311)의 연마면까지의 거리를 감지하기 위한 상기 두께 감지부(441)의 센싱 신호(SL)는 상기 홀을 관통하여 상기 지지 패드(472)의 상면에 위치하는 연마 패드(311)에 입사된다.

이 실시예에 있어서, 상기 두께 감지부(441)는 상기 지지 플레이트(471)이 아래에 설치되나, 상기 지지 패드(472)의 하면에 설치될 수도 있다. 이러한 경우, 상기 지지 플레이트(471)에는 상기 두께 감지부(441)가 삽입되는 홈이 형성될 수도 있다.

또한, 이 실시예에 있어서, 상기 두께 감지부(441)는 광 센서로 이루어질 수 있다. 상기 광 센서(441)는 센싱광(SL)을 상기 지지 패드(472)의 상면 측으로 출사하여 상기 연마 패드(311)까지의 거리를 측정한다. 상기 두께 감지부(441)가 광 센서로 이루어질 경우, 상기 지지 패드(472)는 상기 센싱광(SL)이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다.

상기 제어부(60)는 상기 두께 감지부(441)로부터 수신된 상기 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리를 통해 상기 지지 패드(472)의 두께가 기 설정된 기준 두께 범위를 벗어나는지 체크하여 상기 지지 패드(472)의 교체 여부를 판단한다. 구체적으로, 상기 제어부(60)는 상기 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 거리가 기 설정된 기준 거리 범위를 벗어나는지 체크하여 상기 지지 패드(472)의 교체 여부를 판단한다. 상기 기준 거리 범위는 상기 지지 패드(472)의 기준 두께 범위에 근거하여 설정되며, 상기 지지 패드(472) 상면에 위치하는 연마 패드(311)와 상기 두께 감지부(441) 간의 최적 거리를 기준으로 허용 가능한 오차 범위 내의 거리들로 이루어진다. 여기서, 상기 기준 두께 범위는 상기 지지 패드(472)의 최적 두께를 기준으로 허용 가능한 공정 오차 범위 내의 두께들로 이루어진다.

상기 지지 플레이트(471)와 상기 지지 몸체(460) 사이에는 상기 위치 조절부(490)가 구비된다. 이 실시예에 있어서, 상기 위치 조절부(490)로는 벨로우즈(490)가 제공되며, 상기 벨로우즈(490)는 상기 지지 몸체(460) 내에서 형성된 공기 유로(461)를 통해 공기를 제공받는다. 상기 공기 유로(461)는 상기 지지 몸체(460)의 길이 방향으로 연장되어 형성되고, 외부에 설치된 공기압 조절부(미도 시)로부터 공기 및 진공압을 제공받아 상기 벨로우즈(490)에 제공한다. 상기 벨로우즈(490)는 상기 연결부(480) 내에 설치되고, 공기압에 의해 수축 및 팽창하여 상기 지지 패드(472)의 수직 위치를 조절한다. 즉, 상기 벨로우즈(490) 내에 공기가 유입되면, 상기 벨로우즈(490)가 팽창하고, 이에 따라, 상기 연결부(480)가 위로 이동한다. 그 결과, 상기 연결부(480)의 상면에 설치된 패드부(470)의 상면, 즉, 상기 지지 패드(472)의 상면 높이가 높아진다.

반면, 상기 벨로우즈(490) 내부가 진공 상태가 되어 수축되면, 상기 연결부(480)가 아래로 이동하고, 이에 따라, 상기 지지 패드(472)의 상면 높이가 낮아진다.

한편, 상기 기판 지지 유닛(100)과 상기 패드 지지부재(403) 사이에는 위치 감지부(710)가 더 구비될 수도 있다. 상기 위치 감지부(710)는 상기 기판 지지부재에 대한 상기 연마 패드(311)의 상대적인 수평 위치를 센싱하여 상기 연마 패드(311)의 수평 위치값을 상기 제어부(60)에 제공한다. 이 실시예에 있어서, 상기 위치 감지부(710)는 상기 패드 지지부재(403) 일측에 별도로 구비되나, 상기 연마 유닛(300) 내에 내장될 수도 있다.

상기 제어부(60)는 수신된 상기 연마 패드(311)의 수평 위치값과 상기 지지 패드의 두께에 따라 상기 위치 조절부를 제어하여 상기 지지 패드의 상면 위치를 조절한다.

도 14a 및 도 14b는 웨이퍼 연마 시 연마 패드의 위치에 따른 도 13에 도시된 패드 지지부재의 상면의 높이 변화를 나타낸 도면이다.

도 14a를 참조하면, 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)의 에지를 제외한 영역에 위치할 경우, 상기 벨로우즈(490)가 수축하고, 이에 따라, 상기 지지 패드(472)가 아래로 이동한다. 그 결과, 상기 지지 패드(472)의 상면이 상기 웨이퍼(70)의 상면 보다 아래에 위치된다.

도 14b를 참조하면, 상기 연마 패드(311)가 상기 웨이퍼(70)의 에지에 위치할 경우, 상기 벨로우즈(490)가 팽창하고, 이에 따라, 상기 지지 패드(472)가 위로 이동한다. 그 결과, 상기 지지 패드(472)의 상면이 상기 웨이퍼(70)의 외측으로 노출된 상기 연마 패드(311)의 연마면의 일부분과 접하여 상기 연마 패드(311)를 지지한다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 기판 연마부를 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 기판 지지유닛 및 용기 유닛을 구체적으로 나타낸 부분 절개 사시도이다.

도 4는 도 2에 도시된 연마 유닛을 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 연마 유닛을 나타낸 부분 절개 측면도이다.

도 7은 도 3에 도시된 패드 지지부재를 나타낸 사시도이다.

도 8은 도 7에 도시된 패드 지지부재와 기판 지지유닛 및 연마 유닛 간의 배치 관계를 나타낸 도면이다.

도 10은 도 2에 도시된 기판 연마부가 웨이퍼를 연마하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 11은 웨이퍼의 에지 연마 시 도 8에 도시된 패드 지지부재가 연마 패드를 지지하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 14a 및 도 14b는 웨이퍼 연마 시 연마 패드의 위치에 따른 도 13에 도시 된 패드 지지부재의 상면의 높이 변화를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 기판 지지부재 200 : 용기 유닛

300 : 연마 유닛 401, 402, 403 : 패드 지지부재

510 : 제1 처리액 공급 유닛 520 : 제2 처리액 공급 유닛

610 : 브러쉬 유닛 620 : 에어로졸 유닛

700 : 패드 컨디셔닝 유닛 1000 : 기판 연마부

Claims

기판이 안착되는 기판 지지부재;

상기 기판 지지부재의 상부에 배치되어 상기 기판 지지부재에 안착된 기판을 연마하는 연마 패드, 및 상기 기판 지지부재에 대한 상기 연마 패드의 상대적인 위치가 변경되도록 상기 연마 패드를 이동시키는 패드 구동부재를 구비하는 연마 유닛; 및

상기 기판 지지부재에 안착된 기판의 에지 연마시 상기 기판과 접촉되지 않은 상기 연마 패드의 연마면의 일부분을 지지하도록 상기 기판 지지부재의 일측에 설치되고, 상기 연마 패드에 의한 상면의 마모 정도를 측정하는 두께 감지부를 구비하는 적어도 하나의 패드 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제1항에 있어서,

상기 패드 지지부재는,

상기 기판 지지부재의 일측에 설치된 지지 몸체; 및

상기 지지 몸체의 상부에 결합되고, 상기 기판 지지부재로부터 이격되어 위치하며, 상기 기판의 에지 연마시 상기 기판과 접촉되지 않은 상기 연마 패드의 연마면의 일부분을 지지하는 지지 패드를 포함하고,

상기 두께 감지부는 상기 지지 패드의 아래에 설치되며, 상기 기판의 에지 연마시 상기 지지 패드의 상면에 위치하는 연마 패드의 연마면까지의 거리를 측정하여 출력하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제2항에 있어서,

상기 두께 감지부는 광센서이고,

상기 지지 패드는 투명한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제2항에 있어서,

상기 두께 감지부에서 측정한 상기 지지 패드의 상면에 위치하는 연마 패드의 연마면과 상기 두께 감지부 간의 거리값을 수신하고, 수신된 거리값에 따라 상기 두께 감지부의 두께가 상기 기판의 연마 공정을 수행하기 위한 적정 두께인지를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제4항에 있어서, 상기 패드 지지부재는,

상기 지지 몸체 또는 상기 지지 패드를 수직 이동시켜 상기 지지 패드의 상면의 수직 위치를 조절하는 위치 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제5항에 있어서,

상기 위치 조절부는 구동 모터 또는 실린더이고,

상기 구동 모터 또는 상기 실린더는 상기 지지 몸체 하부에 고정 결합된 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제5항에 있어서,

상기 위치 조절부는 공기압에 의해 팽창 및 수축 가능한 벨로우즈를 포함하고,

상기 벨로우즈는 상기 지지 몸체와 상기 지지 패드 사이에 설치되며, 수축 및 팽창을 통해 상기 지지 패드 상면의 수직 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제7항에 있어서,

상기 기판 지지부재에 대한 상기 연마 패드의 상대적인 수평 위치를 센싱하여 상기 연마 패드의 수평 위치값을 상기 제어부에 제공하는 위치 감지부를 더 포함하고,

상기 제어부는 수신된 상기 연마 패드의 수평 위치값에 따라 상기 위치 조절부를 제어하여 상기 지지 패드 상면의 수직 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제1항에 있어서,

상기 지지패드는 상기 지지 몸체로부터 탈착 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 패드 구동부재는,

상기 연마 패드와 연결 결합되고, 수직 방향으로 연장되며, 그 중심축을 기준으로 회전하여 상기 연마 패드를 자전시키는 수직암;

상기 수직암의 상단에 연결 결합되고, 상기 연마 패드를 스윙시키도록 스윙 가능한 스윙암; 및

상기 스윙암의 일단에 연결 결합되고, 상기 스윙암을 스윙시키기 위한 회전력을 상기 스윙암에 제공하며, 상기 수직암을 회전시키기 위한 회전력을 상기 스윙암을 통해 상기 수직암에 제공하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제10항에 있어서, 상기 패드 지지부재는 스윙 동작에 의한 상기 연마 패드의 이동 궤적 또는 그 연장선 상에 배치된 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제11항에 있어서,

상기 연마 패드의 연마면은 상기 기판 지지부재의 상면 보다 작은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제12항에 있어서,

상기 연마 패드의 반경은 상기 패드 지지부재의 상면과 상기 기판 지지부재 간의 거리와 상기 패드 지지부재의 상면의 폭을 합한 것과 동일하거나 이보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

내부에 상기 기판 지지부재 및 상기 패드 지지부재가 설치되며, 상부가 개방된 용기 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 장치.
기판 지지부재에 기판을 안착시키는 단계;

상기 기판 지지부재의 상부에 연마 패드를 배치시키는 단계; 및

상기 기판 지지부재 및 상기 연마 패드 중 적어도 어느 하나가 회전하는 동안 상기 연마 패드가 상기 기판을 가압하면서 연마하는 단계를 포함하고,

상기 기판을 연마하는 단계는,

상기 기판과 접촉되지 않은 연마 패드의 연마면의 일부분이 상기 기판 지지부재의 일측에 배치된 패드 지지부재에 의해 지지되면서 상기 기판의 에지를 연마하고, 상기 기판의 에지 연마가 이루어지는 동안 상기 패드 지지부재 상면의 마모 정도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 방법.
제15항에 있어서,

상기 기판의 에지가 연마되는 동안, 상기 기판과 접촉되지 않은 상기 연마 패드의 연마면의 일부분은 상기 패드 지지부재의 지지 패드에 의해 지지되고,

상기 기판 연마 단계 이후에,

측정된 상기 지지 패드의 마모 정도에 따라 상기 지지 패드를 교체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 방법.
제16항에 있어서,

상기 패드 지지부재 상면의 마모 정도를 측정하는 단계는, 상기 지지 패드의 아래에 설치된 두께 감지부가 상기 지지 패드 상면에 위치하는 연마 패드의 연마면까지의 거리를 측정하는 단계를 포함하고,

상기 지지 패드를 교체하는 단계는,

측정된 상기 지지 패드 상면에 위치하는 연마 패드의 연마면과 상기 두께 감지부 간의 거리가 기 설정된 기준 거리 범위를 벗어나는지를 체크하는 단계; 및

상기 측정된 거리가 상기 기준 거리 범위를 벗어나는 경우, 현재 진행중인 연마 공정이 완료되면 상기 지지 패드를 교체하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 방법.