KR20110017677A - 연마 패드 교체 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20110017677A
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Abstract

본 발명은 연마 패드 교체 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 개시한 것으로서, 수작업에 의존하던 연마 패드의 교체를 자동화된 시스템에 의해 진행하는 것을 특징으로 가진다. 이러한 특징에 의하면, 연마 패드의 유지 보수를 효율적으로 진행할 수 있다.
Figure P1020090075267
CMP, 연마 패드, 유지 보수

Description

연마 패드 교체 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치{POLISHING PAD CHANGING UNIT AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS WITH THE SAME}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판의 연마에 사용되는 연마 패드를 자동으로 교체하는 연마 패드 교체 유닛과 이를 구비한 기판 처리 장치에 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.
또한, 반도체 소자가 고밀도, 고집적화, 고성능화됨에 따라 회로 패턴의 미세화가 급속히 진행됨으로써, 기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 금속 오염물 등의 오염 물질은 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미치게 된다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하게 대두되고 있으며, 반도체 제조를 위한 각 단위 공정들의 전후 단계에서 기판의 세정 공정이 실시되고 있다.
본 발명은 연마 패드의 유지 보수를 효율적으로 진행할 수 있는 연마 패드 교체 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 연마 패드 교체 유닛은, 연마 헤드의 패드 홀더에 부착된 연마 패드를 교체하는 연마 패드 교체 유닛에 있어서, 상부가 개방된 제 1 하우징; 및 상기 제 1 하우징으로 반입되는 상기 연마 헤 드의 상기 패드 홀더와 상기 연마 패드 사이에 제공된 홈부를 향하여 진퇴 가능하도록 상기 제 1 하우징에 설치되는 패드 탈거 부재를 포함하되, 상기 패드 탈거 부재는 상기 홈부에 삽입되어 상기 연마 헤드의 반출 시 상기 연마 패드에 탈거력을 작용시킨다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 연마 패드 교체 유닛에 있어서, 상기 패드 탈거 부재는 상기 제 1 하우징의 내벽에 서로 마주보도록 설치되며, 하향 이동하는 상기 연마 헤드와의 접촉에 의해 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된 복수 개의 제 1 이젝터들; 및 상기 제 1 이젝터들의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시키는 제 1 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 패드 탈거 부재는 상기 제 1 하우징의 내벽으로부터 돌출되며, 상기 제 1 이젝터들의 수평 이동을 안내하는 제 1 가이드 벽을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 하우징 내측의 상기 제 1 이젝터들 아래에 배치되며, 상기 패드 홀더로부터 탈거된 상기 연마 패드가 적층 수용되는 제 1 카세트를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 하우징에 인접하게 배치되며, 상부가 개방된 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징 내에 배치되며, 상기 연마 헤드에 부착될 신규의 연마 패드들이 적층 수용된 제 2 카세트; 및 상기 제 2 카세트에 적층 수용된 상기 신규의 연마 패드를 지지하는 제 2 지지대를 상기 제 1 카세트에 적층 수용된 상기 탈거된 연마 패드를 지지하는 제 1 지지대의 이동 방향에 반대 방향으로 이동시키는 구동 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 부재는 길이 방향이 상하 방향을 향하도록 배치되며, 상기 제 1 지지대에 연결된 제 1 랙 기어; 상기 제 1 랙 기어에 맞물리는 피니언 기어; 및 상기 피니언 기어를 중심으로 상기 제 1 랙 기어와 대칭을 이루도록 배치되며, 상기 제 2 지지대에 연결된 제 2 랙 기어를 포함할 수 있다.
상기 제 2 하우징의 내벽 상단에 서로 마주보도록 설치되며, 상향 이동하는 상기 신규의 연마 패드와의 접촉에 의해 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된 복수 개의 제 2 이젝터들; 및 상기 제 2 이젝터들의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시키는 제 2 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 하우징 내에 상하 방향으로 배치되며, 상기 제 2 카세트 내의 해당 높이에서의 상기 신규의 연마 패드의 유무를 검출하는 복수 개의 패드 감지부; 상기 패드 감지부로부터 전송되는 검출 신호에 대응하여 소정의 제어 신호를 발생시키는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 신호를 수용하여 상기 제 2 카세트 내의 상기 신규의 연마 패드의 수량을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 이젝터들의 상부로 이동된 상기 신규의 연마 패드가 상기 연마 헤드의 아래에 위치하도록 상기 제 1 및 제 2 하우징을 직선 이동시키는 제 2 구동 부재; 및 상기 제 1 및 제 2 하우징의 직선 이동을 안내하는 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는 기판이 놓이며 회전 가능한 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛에 놓인 상기 기판을 연마하는 연마 유닛; 상기 연마 유닛의 패드 홀더에 부착된 연마 패드를 교체하는 연마 패드 교체 유닛을 포함하되, 상기 연마 패드 교체 유닛은 상부가 개방된 제 1 하우징; 및 상기 제 1 하우징으로 반입되는 상기 연마 헤드의 상기 패드 홀더와 상기 연마 패드 사이에 제공된 홈부를 향하여 진퇴 가능하도록 상기 제 1 하우징에 설치되는 패드 탈거 부재를 포함하되, 상기 패드 탈거 부재는 상기 홈부에 삽입되어 상기 연마 헤드의 반출 시 상기 연마 패드에 탈거력을 작용시킨다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 패드 탈거 부재는 상기 제 1 하우징의 내벽에 서로 마주보도록 설치되며, 하향 이동하는 상기 연마 헤드와의 접촉에 의해 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된 복수 개의 제 1 이젝터들; 및 상기 제 1 이젝터들의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시키는 제 1 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 제 1 하우징 내측의 상기 제 1 이젝터들 아래에 배치되며, 상기 패드 홀더로부터 탈거된 상기 연마 패드가 적층 수용되는 제 1 카세트를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 하우징에 인접하게 배치되며, 상부가 개방된 제 2 하우징; 상기 제 2 하우징 내에 배치되며, 상기 연마 헤드에 부착될 신규의 연마 패드들이 적층 수용된 제 2 카세트; 및 상기 제 2 카세트에 적층 수용된 상기 신규의 연마 패드를 지지하는 제 2 지지대를 상기 제 1 카세트에 적층 수용된 상기 탈거된 연마 패드를 지지하는 제 1 지지대의 이동 방향에 반대 방향으로 이동시키는 구동 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 부재는 길이 방향이 상하 방향을 향하도록 배치되며, 상기 제 1 지지대에 연결된 제 1 랙 기어; 상기 제 1 랙 기어에 맞물리는 피니언 기어; 및 상기 피니언 기어를 중심으로 상기 제 1 랙 기어와 대칭을 이루도록 배치되며, 상기 제 2 지지대에 연결된 제 2 랙 기어를 포함할 수 있다.
상기 제 2 하우징의 내벽 상단에 서로 마주보도록 설치되며, 상향 이동하는 상기 신규의 연마 패드와의 접촉에 의해 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된 복수 개의 제 2 이젝터들; 및 상기 제 2 이젝터들의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시키는 제 2 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 이젝터들의 상부로 이동된 상기 신규의 연마 패드가 상기 연마 헤드의 아래에 위치하도록 상기 제 1 및 제 2 하우징을 직선 이동시키는 제 2 구동 부재; 및 상기 제 1 및 제 2 하우징의 직선 이동을 안내하는 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 연마 패드의 표면 조도를 조절하는 패드 컨디셔닝 유닛을 더 포함하되, 상기 연마 패드 교체 유닛과 상기 패드 컨디셔닝 유닛은 상기 기판 지지 유닛의 일 측에 제공된 회전판 상에 설치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 연마 패드를 자동으로 교환할 수 있다.
그리고 본 발명에 의하면 복수 개의 신규 연마 패드들이 연마 패드 교체 유닛에 제공됨으로써, 연마 패드의 유지 보수 주기를 연장할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연마 패드 교체 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
도 1은 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는, 기판을 연마 및 세정하기 위한 것으로, 공정 설비(10)와 설비 전방 단부 모듈(20)을 포함한다. 공정 설비(10)는 기판을 매엽 방식으로 연마 및 세정하는 공정을 진행한다. 설비 전방 단부 모듈(20)은 공정 설비(10)의 전방에 장착되며, 기판들이 수용된 용기(C)와 공정 설비(10)간에 기판을 이송한다.
설비 전방 단부 모듈(20)은 복수의 로드 포트들(22)과 프레임(24)을 가진다. 로드 포트들(22)은 일 방향으로 나란하게 배치되고, 프레임(24)은 로드 포트들(22)과 공정 설비(10) 사이에 위치한다.
기판을 수용하는 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(미도시)에 의해 로드 포트(22) 상에 놓인다. 용기(C)는 전면 개 방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다.
프레임(24) 내에는 프레임 로봇(25)과 도어 오프너(미도시)가 설치된다. 프레임 로봇(25)은 제 1 이송 레일(26)을 따라 이동하며 로드 포트(22)에 놓인 용기(C)와 공정 설비(10) 간에 기판을 이송한다. 도어 오프너(미도시)는 용기(C)의 도어를 자동으로 개폐한다.
프레임(24)에는 청정 공기가 하강 기류를 형성하며 흐르도록, 프레임(24) 내로 청정 공기를 공급하는 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit)(미도시)이 제공될 수 있다.
공정 설비(10)는 다수의 공정 처리부들(100,200,300)을 포함한다. 공정 처리부들(100,200,300)은 기판의 연마 및 세정을 위한 것으로, 공정상의 기능(Function)에 따라 기판 이송부(100), 버퍼부(200) 및 연마-세정부(300)로 나뉜다.
기판 이송부(100)는 설비 전방 단부 모듈(20)의 타 측에 수직 방향으로 배치된 이송 통로(110)를 가진다. 이송 통로(110)에는 메인 이송 로봇(120)이 설치되며, 메인 이송 로봇(120)은 제 2 이송 레일(130)을 따라 이동한다.
버퍼부(200)는 기판 이송부(100)와 설비 전방 단부 모듈(20)의 사이에 배치되며, 공정 설비(10)에 로딩되는 기판과 공정 설비(10)로부터 언로딩되는 기판이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다.
연마-세정부들(300a,300b,300c,300d)은 기판 이송부(100)의 양측에 길이 방 향을 따라 나란하게 배치되며, 기판을 연마 및 세정 처리하는 공정을 진행한다. 버퍼부(200)와 연마-세정부(300a,300b,300c,300d) 사이, 그리고 연마-세정부들(300a,300b,300c,300d) 사이에는 메인 이송 로봇(120)에 의해 기판이 이송된다.
연마 세정부들(300a,300b,300c,300d)은 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 이들 중 하나의 연마 세정부(300a)를 예로 들어 설명한다.
도 2는 도 1의 연마-세정부(300a)의 평면도이다. 도 2를 참조하면, 연마-세정부(300a)는 처리 용기(310), 기판 지지 유닛(320), 연마 유닛(330), 제 1 및 제 2 세정 유닛(350,360), 브러쉬 유닛(370), 에어로졸 유닛(380), 그리고 패드 컨디셔닝 유닛(390)을 포함한다. 연마-세정부(300a)는 기판에 대한 연마 공정과, 연마 공정 후의 세정 공정을 하나의 처리실(301) 내에서 진행할 수 있다. 이를 위해, 제 1 및 제 2 세정 유닛(350,360), 브러쉬 유닛(370), 에어로졸 유닛(380), 그리고 패드 컨디셔닝 유닛(390)은 처리실(301) 내의 처리 용기(310) 및 기판 지지 유닛(320)의 둘레에 적절한 배치 구조로 제공된다.
처리 용기(310)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 기판의 연마 및 세정 처리를 위한 공간을 제공한다. 처리 용기(310)의 개구된 상부는 기판의 반출입 통로로 제공된다. 처리 용기(310)의 내측에는 기판 지지 유닛(320)이 제공된다.
기판 지지 유닛(320)에는 기판 이송부(도 1의 도면 번호 100)의 메인 이송 로봇(도 1의 도면 번호 120)에 의해 전달되는 기판이 놓이며, 기판 지지 유닛(320)은 기판 처리 공정의 진행 중 기판을 척킹하고 회전시킨다.
처리 용기(310)의 외 측에는 연마 유닛(330), 제 1 및 제 2 세정 유닛(350,360), 브러쉬 유닛(370), 에어로졸 유닛(380), 그리고 패드 컨디셔닝 유닛(390)이 제공된다.
연마 유닛(330)은 기판 지지 유닛(320)에 놓인 기판(W)을 화학적 기계적 방법으로 연마하여 기판의 표면을 평탄화한다.
제 1 및 제 2 세정 유닛(350, 360)은 기판의 연마 공정 및 세정 공정에 필요한 처리 유체를 기판 지지 유닛(320)에 고정된 기판에 분사한다. 제 1 세정 유닛(350)은 처리 용기(310)의 측벽 상단에 고정된 다수의 분사 노즐들을 구비하여, 기판으로 처리 유체를 분사한다. 분사 노즐들에서 분사되는 처리 유체는 기판의 세정 또는 건조를 위한 처리액일 수도 있고, 건조를 위한 건조 가스일 수도 있다. 제 2 세정 유닛(360)은 처리 유체를 분사하는 약액 노즐을 구비하고, 세정 공정 시 기판에 처리 유체를 분사하여 기판을 세정한다. 제 2 세정 유닛(360)은 스윙 동작이 가능하며, 세정 공정시 스윙 동작을 통해 약액 노즐을 기판의 상부에 배치시킨 상태에서 기판에 처리 유체를 분사한다.
브러쉬 유닛(370)은 연마 공정 후 기판 표면의 이물질을 물리적으로 제거한다. 브러시 유닛(370)은 기판 표면에 접촉되어 기판 표면의 이물질을 물리적으로 닦아 내는 브러쉬 패드를 구비하고, 스윙 동작이 가능하다. 세정 공정시, 브러시 유닛(370)은 스윙 동작을 통해 브러쉬 패드를 기판의 상부에 배치시킨 상태에서 브러쉬 패드를 회전시켜 기판을 세정한다.
에어로졸 유닛(380)은 기판에 처리 유체를 미세 입자 형태로 고압 분무하여 기판 표면의 이물질을 제거한다. 예를 들어, 에어로졸 유닛(380)은 초음파를 이용하여 처리 유체를 미세 입자 형태로 분무한다. 브러시 유닛(370)은 비교적 큰 입자의 이물질을 제거하는 데 사용되며, 에어로졸 유닛(380)은 브러시 유닛(370)에 의해 제거되는 이물질과 비교하여 작은 입자의 이물질을 제거한다.
패드 컨디셔닝 유닛(390)은 다이아몬드 디스크를 이용해서 연마 유닛(330)의 연마 패드를 연마하여 연마 패드의 표면 조도를 조절한다.
한편, 처리 용기(310)의 일 측에는 연마 유닛(300)의 연마 패드를 교체하기 위한 연마 패드 교체 유닛(400)이 제공된다. 연마 패드 교체 유닛(400)은 사용된 연마 패드를 신규의 연마 패드로 교체한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 3은 도 2의 연마 유닛(330)의 측면도이고, 도 4는 도 3의 연마 헤드(340)의 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 연마 유닛(330)은 지지부(332), 스윙 암(334), 구동부(336) 및 연마 헤드(340)를 포함한다.
연마 헤드(340)는 기판 지지 유닛(320)에 놓인 기판을 화학적 기계적 방법으로 연마한다. 지지부(332)는 연마 헤드(340)를 지지하고 연마 헤드(340)와 함께 회전한다. 스윙 암(334)은 구동부(336)가 발생한 회전력을 지지부(332)로 전달하며, 연마 헤드(340)를 스윙 동작시킨다. 구동부(336)는 연마 헤드(340) 및 스윙 암(336)을 회전시키는 회전력을 발생시킨다.
연마 헤드(340)는 하부가 개방된 원통 형상의 제 1 하우징(341)을 가진다. 제 1 하우징(341)의 개방된 하부에는 판 형상의 연마 패드 홀더(342)가 설치되고, 연마 패드 홀더(342)의 하면에는 연마 패드(343)가 결합된다. 연마 패드(343)는 금속 재질의 플레이트(344)의 일면에 부착될 수 있으며, 연마 패드 홀더(342)에는 자석 부재(345)가 내장된다. 자석 부재(345)는 연마 패드(343)가 부착된 금속 플레이트(344)의 다른 일 면이 연마 패드 홀더(342)에 탈착 가능하게 결합되도록 금속 플레이트(344)에 자력을 작용시킨다.
제 1 하우징(341) 내측의 연마 패드 홀더(342) 상면에는 벨로우즈(346)가 설치된다. 벨로우즈(346)는 공압 부재(미도시)에 의해 공급되는 공기의 압력에 의해 상하 방향으로 신축될 수 있다. 벨로우즈(346)는 연마 공정의 진행시 연마 패드(343)가 기판에 밀착되도록 신장될 수 있다. 연마 패드(343)가 기판에 밀착된 상태에서 연마 공정이 진행되면, 연마 공정이 균일하게 그리고 보다 효율적으로 진행될 수 있다.
연마 패드(343)는 복수 회의 연마 공정에 사용될 수 있으며, 일정 회수 이상 사용된 연마 패드(343)는 교체되어야 한다. 이를 위해, 처리 용기(도 2의 도면 번호 310)의 일측에는 연마 패드 교체 유닛(도 2의 도면 번호 400)이 제공된다.
도 5는 연마 패드 교체 유닛(400)의 측단면도이다. 도 6은 도 5의 감지부의 동작 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 연마 패드 교체 유닛의 동작 상태를 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 연마 패드 교체 유닛(400)은 상부가 개방된 제 1 하우징(410)을 가진다. 제 1 하우징(410)의 내벽 상단에는 패드 홀더(342)로부터 연마 패드(343)를 탈거시키는 패드 탈거 부재(420)가 설치된다. 패드 탈거 부재(420)는 제 1 하우징(410)으로 반입되는 연마 헤드(340)의 패드 홀더(342)와 연마 패드(343)의 사이에 제공된 홈부를 향하여 진퇴 가능하도록 제 1 하우징(410)에 설치되며, 패드 탈거 부재(420)는 홈부에 삽입되어 연마 헤드(340)의 반출 시 연마 패드(343)에 탈거력을 작용시킨다.
구체적으로, 패드 탈거 부재(420)는 제 1 가이드 벽(422), 제 1 이젝터들(424), 그리고 제 1 탄성 부재(426)를 포함한다. 제 1 가이드 벽(422)은 제 1 하우징(410)의 내벽으로부터 서로 마주보도록 돌출되며, 제 1 이젝터들(424)의 수평 이동을 안내한다. 제 1 이젝터들(424)은 제 1 가이드 벽(422)에 삽입 설치되며, 제 1 이젝터들(424)의 후미에는 제 1 탄성 부재(426)가 설치된다. 제 1 이젝터들(424)의 선단에는 하향 이동하는 연마 헤드(340)와의 접촉에 의해 제 1 이젝터들(424)이 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된다. 제 1 탄성 부재(426)는 제 1 이젝터들(424)의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시킨다.
연마 헤드(340)가 아래로 이동하면서 제 1 이젝터들(424)의 경사면을 가압하면, 제 1 이젝터들(424)은 서로 멀어지는 방향으로 수평 이동한다. 이때, 연마 헤드(340)가 계속하여 아래로 이동하면, 이젝터들(424)은 서로 가까워지는 방향으로 수평 이동하여, 패드 홀더(342)와 연마 패드(343)의 사이에 제공된 홈부에 삽입된다. 이 상태에서, 연마 헤드(340)가 위쪽으로 이동되면, 연마 패드(343)의 상향 이 동이 이젝터들(424)에 의해 구속되므로, 연마 패드(343)가 패드 홀더(342)로부터 탈거된다.
제 1 하우징(410) 내측의 제 1 이젝터들(424) 아래에는 제 1 카세트(430)가 배치된다. 제 1 카세트(430)에는 패드 홀더(342)로부터 탈거된 연마 패드(343)가 적층 수용된다. 제 1 카세트(430)에 적층 수용되는 탈거된 연마 패드(343)는 제 1 지지대(442)에 의해 지지된다.
제 1 하우징(410)에 인접하게 제 2 하우징(410')이 배치되며, 제 2 하우징(410')은 상부가 개방된 구조를 가진다. 제 2 하우징(410')의 내벽 상단에는 제 2 가이드 벽(422')이 서로 마주보도록 돌출된다. 제 2 가이드 벽(422')에는 제 2 이젝터들(424')이 삽입 설치되며, 제 2 가이드 벽(422')은 제 2 이젝터들(424')의 수평 이동을 안내한다. 제 2 이젝터들(424')의 선단에는 상향 이동하는 연마 패드(343')와의 접촉에 의해 제 2 이젝터들(424')이 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된다. 제 2 이젝터들(424')의 후미에는 제 2 탄성 부재(426')가 설치되며, 제 2 탄성 부재(426')는 제 2 이젝터들(424')의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시킨다.
제 2 하우징(410') 내측의 제 2 이젝터들(424') 아래에는 제 2 카세트(430')가 배치된다. 제 2 카세트(430')에는 연마 헤드(340)의 패드 홀더(342)에 부착될 신규의 연마 패드(343')가 적층 수용된다. 제 2 카세트(430')에 적층 수용된 신규의 연마 패드(343')는 제 2 지지대(442')에 의해 지지된다.
구동 부재는 제 2 지지대(442')를 제 1 지지대(442)의 이동 방향에 반대 방 향으로 이동시킨다. 구동 부재는, 예를 들면, 길이 방향이 상하 방향을 향하도록 배치되고 연결 부재(446)에 의해 제 1 지지대(442)에 연결된 제 1 랙 기어(444)와, 제 1 랙 기어(444)에 맞물리는 피니언 기어(450), 그리고 피니언 기어(450)를 중심으로 제 1 랙 기어(444)와 대칭을 이루도록 배치된 제 2 랙 기어(444')를 포함한다. 제 2 랙 기어(444')는 피니언 기어(450)에 맞물리며, 연결 부재(446')에 의해 제 2 지지대(442')에 연결된다. 구동 부재는 이와 달리 시소 운동의 원리를 이용한 기구 또는 벨트-풀리 어셈블리로 구비될 수도 있다.
패드 홀더(342)로부터 탈거된 연마 패드(343)가 제 1 지지대(442)에 놓이면, 제 1 지지대(442)는 아래 방향으로 이동한다. 제 1 지지대(442)의 하향 이동에 의해 제 1 랙 기어(444), 피니언 기어(450) 및 제 2 랙 기어(444')가 구동되고, 이에 의해 제 2 지지대(442')가 상측으로 이동한다. 제 2 지지대(442')가 상측으로 이동되면, 제 2 카세트(430')의 가장 상단에 위치한 연마 패드(343')가 위쪽으로 이동되면서 제 2 이젝터들(424')과 접촉하고, 이에 의해 제 2 이젝터들(424')이 서로 멀어지는 방향으로 수평 이동한다. 이후, 연마 패드(343')가 제 2 이젝터들(424')의 상부까지 이동되면, 제 2 이젝터들(424')은 제 2 탄성 부재(426')의 복원력에 의해 서로 가까워지는 방향으로 수평 이동한다.
제 1 및 제 2 하우징(410,410')은 제 2 이젝터들(424')의 상부로 이동된 신규의 연마 패드(343')가 연마 헤드(340)의 아래에 위치하도록 제 2 구동 부재(470)에 의해 직선 이동된다. 신규의 연마 패드(343')가 연마 헤드(340)의 아래에 위치하면, 연마 헤드(340)는 아래로 이동되고, 자석 부재(345)의 자력에 의해 연마 패 드(343')가 패드 홀더(3442)에 부착된다. 제 1 및 제 2 하우징(410,410')의 직선 이동은 가이드 부재(480)에 의해 안내될 수 있다.
한편, 제 2 하우징(410')의 내부에는 복수 개의 패드 감지부(462a,462b)가 제공될 수 있다. 패드 감지부(462a,462b)는, 예를 들면, 광 센서로 구비될 수 있으며, 광 센서는 광을 방출하는 발광부(462a)와 광을 수광하는 수광부(462b)를 가진다. 발광부(462a)와 수광부(462b)는 제 2 하우징(410')의 내부에 상하 방향으로 배치되며, 제 2 카세트(430') 내의 해당 높이에서의 신규의 연마 패드(343')의 유무를 검출한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 카세트(430')에 연마 패드(343')가 적층 수용된 경우, 연마 패드들(343')이 상향 이동되어 가장 상단의 연마 패드(343')가 제 2 이젝터들(424')의 상부로 이동되면, 가장 하단에 위치한 발광부(462a)에서 방출된 광이 수광부(462b)로 수광된다. 이와 같은 방식으로 패드 감지부(462a,462b)는 해당 높이에서의 제 2 카세트(430') 내의 신규 연마 패드(343')의 유무를 검출한다. 패드 감지부(462a,462b)의 검출 신호는 제어부(464)로 전송되고, 제어부(464)는 검출 신호에 대응하여 소정의 제어 신호를 발생시킨다. 제어 신호는 표시부(466)로 전송되고, 표시부(466)는 제어 신호에 따라 제 2 카세트(430') 내의 수용된 신규 연마 패드(343')의 수량을 표시한다.
도 8은 연마-세정 유닛의 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 연마 유닛(330)은 기판 지지 유닛(320)의 일측에 제공된 직선 구동 부재(302)에 의해 일 방향으로 직선 이동될 수 있으며, 패드 컨디셔닝 유닛(390)과 연마 패드 교체 유닛(400)은 기판 지지 유닛(320) 일측의 연마 유닛(330) 이동 경로 상에 배치된 회전판(303) 상에 설치될 수 있다. 연마 유닛(330)이 직선 구동 부재(302)에 의해 기판 지지 유닛(320)의 일측으로 이동되고, 회전판(303)의 회전에 의해 패드 컨디셔닝 유닛(390)과 연마 패드 교체 유닛(400)이 번갈아 가면서 연마 유닛(330)의 아래에 위치하여, 연마 패드를 교체하거나 패드 컨디셔닝할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 연마-세정 유닛의 평면도이다.
도 3은 도 2의 연마 유닛의 측면도이다.
도 4는 도 3의 연마 헤드의 단면도이다.
도 5는 연마 패드 교체 유닛의 측단면도이다.
도 6은 도 5의 감지부의 동작 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 연마 패드 교체 유닛의 동작 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 연마-세정 유닛의 다른 예를 보여주는 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
320: 기판 지지 유닛 330: 연마 유닛
390: 패드 컨디셔닝 유닛 400: 연마 패드 교체 유닛

Claims (17)

  1. 연마 헤드의 패드 홀더에 부착된 연마 패드를 교체하는 연마 패드 교체 유닛에 있어서,
    상부가 개방된 제 1 하우징; 및
    상기 제 1 하우징으로 반입되는 상기 연마 헤드의 상기 패드 홀더와 상기 연마 패드 사이에 제공된 홈부를 향하여 진퇴 가능하도록 상기 제 1 하우징에 설치되는 패드 탈거 부재를 포함하되,
    상기 패드 탈거 부재는 상기 홈부에 삽입되어 상기 연마 헤드의 반출 시 상기 연마 패드에 탈거력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패드 탈거 부재는,
    상기 제 1 하우징의 내벽에 서로 마주보도록 설치되며, 하향 이동하는 상기 연마 헤드와의 접촉에 의해 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된 복수 개의 제 1 이젝터들; 및
    상기 제 1 이젝터들의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시키는 제 1 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 패드 탈거 부재는,
    상기 제 1 하우징의 내벽으로부터 돌출되며, 상기 제 1 이젝터들의 수평 이동을 안내하는 제 1 가이드 벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징 내측의 상기 제 1 이젝터들 아래에 배치되며, 상기 패드 홀더로부터 탈거된 상기 연마 패드가 적층 수용되는 제 1 카세트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징에 인접하게 배치되며, 상부가 개방된 제 2 하우징;
    상기 제 2 하우징 내에 배치되며, 상기 연마 헤드에 부착될 신규의 연마 패드들이 적층 수용된 제 2 카세트; 및
    상기 제 2 카세트에 적층 수용된 상기 신규의 연마 패드를 지지하는 제 2 지지대를 상기 제 1 카세트에 적층 수용된 상기 탈거된 연마 패드를 지지하는 제 1 지지대의 이동 방향에 반대 방향으로 이동시키는 구동 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구동 부재는,
    길이 방향이 상하 방향을 향하도록 배치되며, 상기 제 1 지지대에 연결된 제 1 랙 기어;
    상기 제 1 랙 기어에 맞물리는 피니언 기어;
    상기 피니언 기어를 중심으로 상기 제 1 랙 기어와 대칭을 이루도록 배치되며, 상기 제 2 지지대에 연결된 제 2 랙 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 하우징의 내벽 상단에 서로 마주보도록 설치되며, 상향 이동하는 상기 신규의 연마 패드와의 접촉에 의해 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된 복수 개의 제 2 이젝터들; 및
    상기 제 2 이젝터들의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시키는 제 2 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 하우징 내에 상하 방향으로 배치되며, 상기 제 2 카세트 내의 해당 높이에서의 상기 신규의 연마 패드의 유무를 검출하는 복수 개의 패드 감지부;
    상기 패드 감지부로부터 전송되는 검출 신호에 대응하여 소정의 제어 신호를 발생시키는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 신호를 수용하여 상기 제 2 카세트 내의 상기 신규의 연마 패드의 수량을 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 이젝터들의 상부로 이동된 상기 신규의 연마 패드가 상기 연마 헤드의 아래에 위치하도록 상기 제 1 및 제 2 하우징을 직선 이동시키는 제 2 구동 부재; 및
    상기 제 1 및 제 2 하우징의 직선 이동을 안내하는 가이드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 교체 유닛.
  10. 기판이 놓이며 회전 가능한 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛에 놓인 상기 기판을 연마하는 연마 유닛;
    상기 연마 유닛의 패드 홀더에 부착된 연마 패드를 교체하는 연마 패드 교체 유닛을 포함하되,
    상기 연마 패드 교체 유닛은,
    상부가 개방된 제 1 하우징; 및
    상기 제 1 하우징으로 반입되는 상기 연마 헤드의 상기 패드 홀더와 상기 연마 패드 사이에 제공된 홈부를 향하여 진퇴 가능하도록 상기 제 1 하우징에 설치되는 패드 탈거 부재를 포함하되,
    상기 패드 탈거 부재는 상기 홈부에 삽입되어 상기 연마 헤드의 반출 시 상기 연마 패드에 탈거력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 패드 탈거 부재는,
    상기 제 1 하우징의 내벽에 서로 마주보도록 설치되며, 하향 이동하는 상기 연마 헤드와의 접촉에 의해 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된 복수 개의 제 1 이젝터들; 및
    상기 제 1 이젝터들의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시키는 제 1 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징 내측의 상기 제 1 이젝터들 아래에 배치되며, 상기 패드 홀더로부터 탈거된 상기 연마 패드가 적층 수용되는 제 1 카세트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 하우징에 인접하게 배치되며, 상부가 개방된 제 2 하우징;
    상기 제 2 하우징 내에 배치되며, 상기 연마 헤드에 부착될 신규의 연마 패드들이 적층 수용된 제 2 카세트; 및
    상기 제 2 카세트에 적층 수용된 상기 신규의 연마 패드를 지지하는 제 2 지지대를 상기 제 1 카세트에 적층 수용된 상기 탈거된 연마 패드를 지지하는 제 1 지지대의 이동 방향에 반대 방향으로 이동시키는 구동 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 구동 부재는,
    길이 방향이 상하 방향을 향하도록 배치되며, 상기 제 1 지지대에 연결된 제 1 랙 기어;
    상기 제 1 랙 기어에 맞물리는 피니언 기어;
    상기 피니언 기어를 중심으로 상기 제 1 랙 기어와 대칭을 이루도록 배치되며, 상기 제 2 지지대에 연결된 제 2 랙 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 하우징의 내벽 상단에 서로 마주보도록 설치되며, 상향 이동하는 상기 신규의 연마 패드와의 접촉에 의해 외측 방향으로 수평 이동되도록 경사면이 형성된 복수 개의 제 2 이젝터들; 및
    상기 제 2 이젝터들의 이동 방향에 반대 방향으로 탄성 복원력을 작용시키는 제 2 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 이젝터들의 상부로 이동된 상기 신규의 연마 패드가 상기 연마 헤드의 아래에 위치하도록 상기 제 1 및 제 2 하우징을 직선 이동시키는 제 2 구동 부재; 및
    상기 제 1 및 제 2 하우징의 직선 이동을 안내하는 가이드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 연마 패드의 표면 조도를 조절하는 패드 컨디셔닝 유닛을 더 포함하되,
    상기 연마 패드 교체 유닛과 상기 패드 컨디셔닝 유닛은 상기 기판 지지 유닛의 일 측에 제공된 회전판 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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