KR20110039308A - 모듈형 기부 플레이트 반도체 연마기 구조체 - Google Patents

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KR20110039308A
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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    • B24B37/34Accessories
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Abstract

본 발명은 전체적으로 연마 시스템(polishing system)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하나 또는 다수의 모듈형 연마 스테이션, 및 이송 시스템에 가동적으로 연결되는 다수의 연마 헤드를 가지는 연마 장치에 관련된다.

Description

모듈형 기부 플레이트 반도체 연마기 구조체 {MODULAR BASE-PLATE SEMICONDUCTOR POLISHER ARCHITECTURE}
본 발명의 실시예들은 대체로 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 반도체 기판을 연마하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
서브-마이크론(sub-micron) 다단(multi-level) 금속화(metalization)는 차세대 극초대규모 집적회로(ultra large-scale integration)(ULSI)를 위한 핵심 기술 중 하나이다. 이러한 기술의 중심에 놓인 다단 인터커넥트(interconnect)는, 컨택트(contact), 비아(via), 트랜치(trench) 및 기타 피처(feature)를 포함하여, 고 종횡비(aspect ratio) 구멍(aperture)에 형성되는 인터커넥트 피처의 평탄화(planarization)를 필요로 한다. 이러한 인터커넥트 피처의 확실한 형성은 ULSI의 성공에 매우 중요하며 또한 개별 기판 및 다이(die) 상에서 회로 밀도 및 품질을 증가시키기 위한 지속된 노력에도 매우 중요하다.
집적 회로 및 기타 전자 장치의 제조에 있어서, 전도성, 반-전도성(semi-conductive), 및 유전성(dielectric) 물질의 다중 층이 기판의 표면상에 증착되거나 또는 이로부터 제거된다. 전도성, 반-전도성, 및 유전성 물질의 얇은 층은 다수의 증착 기술에 의해 증착될 수 있다. 물질의 층이 순차적으로 증착 및 제거됨에 따라, 기판의 최상부 표면은 그 표면 전체에 걸쳐 비-평탄화될 수 있어서 평탄화를 필요로 할 수 있다.
평탄화는 일반적으로 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)(CMP) 및/또는 전자-화학 기계적 증착(Electro-Chemical Mechanical Deposition)(ECMP)을 이용하여 수행된다. 평탄화 방법에서는 통상적으로, 연마될 기판 표면이 노출된 채, 기판이 웨이퍼 헤드(wafer head) 내에 설치될 것을 요구한다. 헤드에 의해 지지되는 기판은 이후 회전 연마 패드에 대해 배치된다. 기판을 고정하는 헤드도 회전하여 기판과 연마 패드 표면 사이에 추가적인 운동을 제공할 수도 있다. 또한, (통상적으로, 기판의 최상부 필름 층에 대한 연마를 향상시키기 위해 선택되는, 연마제(abrasive) 및 하나 이상의 화학적 반응제를 포함하는) 연마 슬러리(polishing slurry)가 패드에 공급되어 패드와 기판 사이의 인터페이스에서 연마용 화학 용액을 제공한다. 연마 패드 특성, 특정 슬러리 혼합물 및 기타 연마 매개변수의 조합은 특정 연마 특성을 제공할 수 있다.
원하는 결과를 얻기 위하여, 각각이 특정 연마 특성을 가지는, 일반적으로 3개 또는 그보다 적은 연마 스테이션에서 다수의 단계로 연마가 실행된다. 따라서, 연마 시스템은 일반적으로, 각각이 특정 연마 단계를 실행하도록 구성되는, 2개 또는 3개의 연마 스테이션을 가진다. 종래의 연마 시스템은 일반적으로 2개 또는 3개의 연마 스테이션과 하나 이상의 로드 컵(load cup)이 배치되는 1개의 주 프레임(mainframe)을 가진다. 종래의 연마 시스템은 또한 주 프레임 상에 가동적으로 배치되는 다수의 연마 헤드도 구비한다. 종래의 연마 시스템은 여러 프로세스 조건을 만족시키기 위하여 또는 변경에 맞추기 위한 연마 스테이션 구성에서의 유연성(flexibility)을 제한해왔다.
따라서, 다양한 프로세스 조건을 충족시키기 위해 시스템 구성에서 유연성을 제공하는 연마 장치가 필요한 실정이다.
본 발명은 전체적으로 연마 시스템(polishing system)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하나 또는 다수의 모듈형(modular) 연마 스테이션을 가지는 연마 장치에 관련된다.
본 발명의 일 실시예에서는, 반도체 기판 연마 시스템으로서 프로세싱 용적을 한정하는 프레임, 상기 프로세싱 용적 내에 가동적으로(movably) 배치되는 다수의 연마 헤드(polishing head)로서, 각각의 연마 헤드가 프로세싱 동안에 기판을 유지하고 이송하도록 구성되는 다수의 연마 헤드, 상기 프레임에 결합되는 이송 메커니즘(transferring mechanism)으로서, 상기 프로세싱 용적에서 상기 다수의 연마 헤드를 이동시키도록 구성되는 이송 메커니즘, 및 상기 프로세싱 용적 내에 배치되는 2개 또는 그보다 많은 독립형(stand alone) 연마 스테이션으로서, 각각의 독립형 연마 스테이션이 상기 다수의 연마 헤드를 수용하여 상호작용하도록 구성되는 연마 패드를 포함하고, 상기 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션이 상기 다수의 연마 헤드 및 이송 메커니즘에 영향을 주지 않고 재배치(rearrange)될 수 있는, 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션을 포함하는, 반도체 기판 연마 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 지지 프레임, 상기 지지 프레임에 결합되는 원형 트랙 조립체(track assembly), 트랙 조립체에 가동적으로 결합되는 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드로서, 상기 트랙 조립체가 경로를 형성하고 상기 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드가 상기 경로를 따라 독립적으로 이동가능한, 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드, 및 상기 경로를 따라 배치되는 제1 및 제2 독립형 연마 스테이션으로서, 상기 제1 및 제2 독립형 연마 스테이션 각각이 상기 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드를 수용하도록 그리고 상기 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드에 의해 유지되는 기판을 처리하도록 구성되는, 제1 및 제2 독립형 연마 스테이션을 포함하는, 반도체 기판 연마 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 몸체, 상기 몸체상에 배치되는 플래튼 조립체(platen assembly)로서, 플래튼 상에 연마 패드가 배치되는, 플래튼 조립체, 상기 몸체상에 배치되는 인터페이스 조립체(interface assembly)로서, 상기 인터페이스 조립체는 상기 연마 스테이션을 연마 용액 소스(polishing solution source), 전력 소스, 및 제어기에 연결하도록 구성되는, 인터페이스 조립체, 및 상기 연마 스테이션의 이동을 용이하게 할 수 있도록 구성되는 이동 메커니즘(moving mechanism)을 포함하는, 독립형 연마 스테이션을 제공한다.
상술한 본 발명의 특징이 상세히 이해될 수 있도록 하기 위하여, 위에서 간략히 요약한 본 발명의 더욱 구체적인 설명이 실시예를 참조하여 이루어지며, 이들 실시예 중 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면은 본 발명의 전형적인 실시예를 도시할 뿐이며, 따라서 본 발명은 균등한 다른 실시예에 대해서도 허용하고 있으므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 시스템의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 연마 시스템의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 연마 시스템의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 로딩 조립체의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 4a-c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 시스템의 배치에 대한 개략적인 평면도를 도시한다.
이해를 돕기 위하여 도면에서 공통되는 동일한 구성요소를 표시하는 데 있어서는 가능한 한 동일한 참조부호가 사용되었다. 일 실시예의 구성요소 및 특징들은 다른 언급이 없더라도 다른 실시예에 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 대체로 화학 기계적 연마(CMP) 시스템 또는 전자-화학 기계적 연마(Electrochemical Mechanical Polishing)(ECMP) 시스템에서 기판을 지지하고 이송하기 위한 방법 및 장치에 관련된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 연마 프로세스를 완성하기 위하여 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션이 조립되며, 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션 사이에서 독립적으로 다수의 연마 헤드를 이송시키기 위하여 이송 메커니즘(transferring mechanism)이 사용된다. 일 실시예에서, 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션의 배치는 다수의 연마 헤드 및 이송 시스템으로부터 분리된다. 일 실시예에서, 독립형 연마 스테이션은 연마 스테이션의 배치, 재배치, 또는 유지보수(maintenance)를 위한 용이한 이동을 가능하게 하는 이동 메커니즘(moving mechanism)을 포함한다. 일 실시예에서, 독립형 연마 스테이션의 이동 메커니즘은 캐스터(caster)를 포함한다. 다른 실시예에서, 독립형 연마 스테이션은 연마 과정 동안에 독립형 연마 스테이션을 제 위치에 고정시키도록 구성되는 위치설정 메커니즘도 포함한다. 일 실시예에서는, 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션 사이에서 독립적으로 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드를 이송시키기 위하여 트랙 시스템(track system)이 사용된다. 일 실시예에서는, 이러한 트랙이 원형이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 시스템(100)의 개략적인 사시도이다. 도 1b는 도 1a의 연마 시스템(100)의 개략적인 단면도이다.
연마 시스템(100)은 연마 프로세스에서 사용하는 장치를 위한 지지부를 제공하도록 구성된 시스템 프레임(101)을 포함한다. 이송 메커니즘(102)은 시스템 프레임(101)에 결합된다. 다수의 연마 헤드(103)가 이송 메커니즘(102)에 가동적으로 결합된다. 다수의 연마 헤드(103) 각각은 연마과정 동안에 기판을 유지하고 이송시키도록 구성된다. 연마 시스템(100)은 또한 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션(105)을 포함한다. 각각의 독립형 연마 스테이션(105)은 다수의 연마 헤드(103)를 수용하여 그 위에 유지된 기판을 처리하도록 구성된다. 이송 메커니즘(102)은 다수의 연마 헤드(103) 각각을 독립적으로 이동시키고 다수의 연마 헤드(103) 각각을 연마과정 동안에 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션(105)과 정렬시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 연마 시스템은 다수의 연마 헤드(103) 각각 내외로 기판을 로딩(loading)하거나 언로딩(unloading)하도록 구성된 로딩 조립체(loading assembly)(104)를 더 포함한다.
일 실시예에서, 독립형 연마 스테이션(105)은 모듈형 프로세싱 스테이션이며 다수의 연마 헤드(103) 및 이송 메커니즘(102)으로부터 구조적으로 분리된다. 따라서, 독립형 연마 스테이션(105)은, 로딩 조립체(104)와 함께, 서로에 대해 또는 이송 메커니즘 및 다수의 연마 헤드(103)에 영향을 주지 않고 독립적으로 배치, 재배치, 또는 유지될 수 있다.
시스템 프레임(101)은 다수의 연마 헤드(103) 및 이송 메커니즘(102)에 대한 구조적 지지를 제고하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템 프레임(101)은 상부 프레임(111) 및 상부 프레임(111)에 결합되는 4개의 지지 컬럼(column)(112)을 포함한다. 시스템 프레임(101)은 이송 메커니즘(102), 다수의 연마 헤드(103), 독립형 연마 스테이션(105), 및 로딩 조립체(104)를 유지하기 위하여 프로세싱 용적(113)을 형성한다. 일 실시예에서, 프로세싱 용적(113)은 지지 컬럼(112)에 가동적으로 결합되는 도어(door)를 이용하여 둘러싸여 외부로부터 차단된다.
일 실시예에서, 이송 메커니즘(102)은 프로세싱 용적(113)의 상부 부분에 다수의 연마 헤드(103)를 위치시키기 위하여 상부 프레임(11)에 결합된다. 일 실시예에서, 이송 메커니즘(102)은 연결 부품(114)에 의하여 상부 프레임(111)으로부터 현가된다.
일 실시예에서, 이송 메커니즘(102)은 경로를 따라 다수의 연마 헤드(103)를 이동시키도록 구성된 트랙 조립체(120)를 포함한다. 트랙 조립체(120)는 경로를 한정하는 트랙 몸체(110)를 포함하며, 이 경로를 따라 연마 헤드(103)가 이동할 수 있다. 트랙 조립체(120)는 또한 트랙 몸체(110)에 가동적으로 연결되는 하나 또는 다수의 캐리지(carriage)(109)를 더 포함한다. 하나 또는 다수의 캐리지(109) 각각은 하나 이상의 연마 헤드(103)를 지지하도록 구성된다.
트랙 조립체(120)는 각각의 연마 헤드가 연마 스테이션(105), 로딩 조립체(104), 또는 세척 스테이션(cleaning station)과 같이 프로세싱 방식(recipe)에 필요한 다른 프로세싱 스테이션으로 접근할 수 있게 하는 경로를 형성한다. 트랙 조립체(120)에 한정되는 경로는 선형, 곡선형, 폐쇄 루프형, 원형 또는 이들을 조합한 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 트랙 조립체(120)는 경로를 한정하는 고정자 스트립(stator strip)을 포함하며, 다수의 연마 헤드(103)가 고정자 스트립과 각각의 연마 헤드에 결합된 로터(rotor) 사이의 상호 작용에 의하여 이 경로를 따라서 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 고정자 스트립은 다수의 영구 자석을 포함하고, 로터는 세그먼트 모터(segment motor)이며, 연마 헤드(103) 각각은 영구 자석의 자기장과 세그먼트 모터에 제공되는 전자 동력(electronic power)으로부터 세그먼트 모터에 의해 생성되는 자기장 사이의 상호 작용에 의해서 이동되거나 정지한다. 일 실시예에서, 하나 또는 다수의 안내 레일이 고정자 스트립에 의해 형성된 경로를 따라 배치되며, 하나 또는 다수의 연마 헤드 각각은 하나 또는 다수의 슬라이딩 블럭(sliding block)에 의해 하나 또는 다수의 안내 레일에 결합된다.
트랙 조립체(120)의 예시적인 실시예는 발명의 명칭 "A Polishing System Having a Circular Track"으로 2008년 4월 9일 출원된 미국 특허 가출원 제 61/043,582호 (Attorney Docket No. 13036L), 발명의 명칭 "High Throughput Chemical Mechanical Polishing System"으로 2008년 4월 25일 출원된 미국 특허 가출원 제 61/047,943호 (Attorney Docket No. 13228L), 그리고 발명의 명칭 "Polishing System Having a Track"으로 2009년 4월 9일에 출원된 미국 특허 출원 제 12/420,996호 (Attorney Docket No. 13036)에서 찾을 수 있다.
일 실시예에서, 다수의 연마 헤드(103) 각각은 캐리지(109) 중 하나에 장착되는 연마 모터(107) 및 이 연마 모터(107)에 연결되는 기판 캐리어(108)를 포함한다. 기판 캐리어(108)는 연마 과정 동안에 기판을 고정시키도록 구성된다. 연마 모터(107)는 연마 스테이션(105)의 연마 표면(105a)에 대해 기판 캐리어(108), 따라서 이에 고정된 기판을 회전시키도록 구성된다. 연마 헤드의 예는 발명의 명칭 "Carrier Head with a Flexible Membrane for a Chemical Mechanical Polishing"으로 등록된 미국 특허 6,183,354호, 그리고 같이 계류중인 발명의 명칭 "Multi-chamber Carrier Head with a Flexible Membrane"의 미국 특허 7,001,257호에서 찾을 수 있다.
도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 2개 또는 그보다 많은 모듈형 연마 스테이션(105)과 로딩 조립체(104)는 프로세싱 용적(113)의 하부 부분에 배치된다. 독립형 연마 스테이션(105) 및 로딩 조립체(104)는 다수의 연마 헤드(103) 및 이송 메커니즘(102)으로부터 구조적으로 분리된다. 각각의 독립형 연마 스테이션(105)은 독립적으로 작동하도록 그리고, 여러 프로세싱 방식(recipe)을 위해, 연마 스테이션, 로딩 스테이션 또는 세척 스테이션의 유연한 결합(flexible combination)을 가능하게 하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 연마 스테이션의 개략적인 사시도이다. 독립형 연마 스테이션(105)은 프로세싱 플랫폼(platform)(151)을 포함한다. 프로세싱 플랫폼(151)은 지지 프레임(155)에 의해 지지된다. 프로세싱 플랫폼(151) 상에는 플래튼(platen)(153)이 배치된다. 플래튼(153)은 그 위에 연마 패드(152)를 지지하여 회전시키도록 구성된다. 연마 패드(152)는 프로세싱 표면을 가지며, 기계적 및/또는 화학적 힘(force)을 이용하여 기판을 연마시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 플래튼 모터(154)가 플래튼(153) 아래에 배치된다. 플래튼 및 연마 패드에 대한 상세한 설명은 발명의 명칭 "Method and Apparatus for Electrochemical Mechanical Processing"으로 2004년 6월 30일에 미국 특허 출원 제 10/880,752호로 출원된, 함께 계류중인 미국 특허 공개 공보 제 2005/0000801호에 기재되어 있다. 연마 패드에 대한 상세한 설명은 발명의 명칭 "Conductive Polishing Article for Electrochemical Mechanical Polishing"으로 2003년 6월 6일에 미국 특허 출원 제10/455,895호로 출원된, 함께 계류중인 미국 특허 공개 공보 제 2004/0020789호에 개시되어 있다.
일 실시예에서, 하나 또는 다수의 컨디셔닝 스테이션(conditioning station)(158)이 프로세싱 플랫폼(151) 상에 배치되며, 연마 패드(152)를 컨디셔닝하도록 구성된다. 컨디셔닝 스테이션에 대한 상세한 설명은 발명의 명칭 "Smart Conditioner Rinse Station"으로 등록된 미국 특허 제 7,210,981 (Attorney Docket No. 10057)에 개시되어 있다.
일 실시예에서, 독립형 연마 스테이션(105)은 지지 프레임(155)에 결합된 인터페이스 조립체(157)를 더 포함한다. 인터페이스 조립체(157)는 연마 용액, 세척 용액, 전기 전력 공급, 제어 신호를 위한 인터페이스를 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 인터페이스 조립체(157)는 신속하고 용이한 시스템 조립을 위한 표준화된 인터페이스일 수 있다.
일 실시예에서, 독립형 연마 스테이션(105)은 독립형 연마 스테이션(105)의 용이한 이동을 가능하게 하도록 구성된 이동 메커니즘(156)을 포함한다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘(156)은 지지 프레임(155)에 결합된 캐스터(caster)일 수 있다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘(156)은 일단 배치가 설정되면 독립형 연마 스테이션(105)을 고정시키도록 잠겨질 수 있으며, 독립형 연마 스테이션(105)의 조정, 교체 또는 유지보수를 위해 잠김이 해제될 수 있다.
일 실시예에서, 독립형 연마 스테이션(105)은 프로세싱 동안에 독립형 연마 스테이션(105)을 고정시키도록 구성된 잠금 메커니즘(locking mechanism)(159)을 포함한다. 일 실시예에서, 잠금 메커니즘(159)은 연마 시스템(100)의 지지 컬럼(112)과 결합하기 위한, 또는 이웃하는 독립형 연마 스테이션(105), 로딩 조립체(104), 또는 다른 모듈형 장치와 결합하기 위한 클램프(clamp)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로딩 조립체(104)의 개략적인 사시도를 도시하고 있다. 로딩 조립체(104)는 프로세싱 플랫폼(141)을 포함한다. 프로세싱 플랫폼(141)은 지지 프레임(145)에 의해 지지된다. 프로세싱 플랫폼(141) 상에는 2개의 로드 컵(142, 143)이 배치된다. 로드 컵(142, 143)은 기판을 로딩 및 언로딩하도록 연마 헤드(103)와 상호작용하도록 구성된다. 로드 컵(142, 143)은 연마 헤드(103) 및 그 위에 유지되는 기판을 세척하도록 구성된 세척 스테이션으로서도 작용할 수 있다. 로드 컷에 대한 상세한 설명은 발명의 명칭 "Load Cup for Chemical Mechanical Polishing"으로 등록된, 함께 계류중인 미국 특허 제 7,044,832호에 개시되어 있다.
일 실시예에서, 로딩 조립체(104)는 지지 프레임(145)에 결합되는 인터페이스 조립체(144)를 더 포함할 수 있다. 인터페이스 조립체(144)는 세척 용액, 전기 전력 공급, 및 제어 신호를 위한 인터페이스를 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 인터페이스 조립체(147)는 신속하고 용이한 시스템 조립을 위한 표준화된 인터페이스일 수 있다.
일 실시예에서, 로딩 조립체는 독립형 로딩 조립체(104)의 용이한 이동을 가능하게 하도록 구성된 이동 메커니즘(146)을 포함한다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘(146)은 지지 프레임(145)에 결합된 캐스터(caster)일 수 있다. 일 실시예에서, 이동 메커니즘(146)은 일단 배치가 설정되면 독립형 연마 스테이션(104)을 고정시키도록 잠겨질 수 있으며, 독립형 연마 스테이션(104)의 조정, 교체 또는 유지보수를 위해 잠김이 해제될 수 있다.
일 실시예에서, 로딩 조립체(104)는 프로세싱 동안에 로딩 조립체(104)를 고정시키도록 구성된 잠금 메커니즘(locking mechanism)(147)을 포함한다. 일 실시예에서, 잠금 메커니즘(147)은 연마 시스템(100)의 지지 컬럼(112)과 결합하기 위한, 또는 이웃하는 독립형 연마 스테이션(105), 로딩 조립체(104), 또는 다른 모듈형 장치와 결합하기 위한 클램프(clamp)를 포함할 수 있다.
통상적인 연마 프로세스 동안에, 연마 헤드(103) 중 하나가, 시스템 프레임(101) 내에 배치되며 연마 헤드(103) 각각에 의해 접근가능한 로딩 조립체로 이동될 수 있다. 기판은 연마 헤드(103)의 기판 캐리어(108) 상으로 로딩될 수 있다. 이후 연마 헤드(103)가 캐리지(109)에 의해 이송 메커니즘(102)을 따라 이동할 수 있다. 이후 기판 캐리어(108)에 로딩된 기판이 하나 또는 다수의 독립형 연마 스테이션(105) 중 제1 연마 스테이션으로 이동한다. 이후 기판은 독립형 연마 스테이션(105)의 플래튼(106)과 접촉하도록 하강된다. 연마 헤드(103)는 이후 기판을 연마 패드에 대해 압착시키고 연마 모터(107)를 이용하여 기판을 회전시켜 연마를 위한 상대적인 운동을 생성한다. 연마 과정 동안에 플래튼은 통상적으로 회전한다. 일 실시예에서, 연마 헤드(103)는 트랙 조립체(120) 내의 위치 주위로 진동할 수 있어서 플래튼과 기판 사이의 일소 운동(sweeping motion)을 제공하여 연마 균일성(polishing uniformity)을 향상시킨다.
제1 연마 스테이션(105)에서 연마가 완료된 이후에, 연마 헤드(103)는 독립형 연마 스테이션(105)으로부터 기판을 상승시키고, 버핑(buffing)과 같은 제2 연마 단계를 위해 구성된 다음 연마 스테이션(105)으로 트랙 조립체(120)를 따라 기판을 이송시킨다.
연마 시스템(100)은 연마 스테이션, 로드 컵, 및 세척 스테이션의 다른 배치를 가지도록 프로세스 방식에 따라 배치될 수 있다.
도 4a-c는 본 발명의 실시예에 따른 연마 시스템의 배치에 대한 개략적인 상부 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 시스템(200)을 개략적으로 도시하고 있다. 연마 시스템(200a)은 각각이 원형 트랙(201)을 따라 독립적으로 이동가능한 다수의 연마 헤드(202)를 포함한다. 연마 시스템(200a)은 또한 2개의 로드 컵(203a)을 가지는 하나의 독립형 로딩 조립체(203)와, 3개의 독립형 연마 스테이션(204, 205, 206)도 포함한다. 로딩 조립체(203) 및 연마 스테이션(204, 205, 206)은, 로드 컵(203a)이 하나의 연마 헤드(202)와 정렬될 수 있으면서 동시에 연마 스테이션(204, 205, 206)의 각각의 연마 패드(204a, 205a, 206a)가 2개의 연마 헤드(202)를 수용할 수 있는 배열로 배치된다.
일 실시예에서, 연마 헤드(202)는 약 12 인치의 지름을 가지는 하나의 기판을 유지하도록 구성되며, 연마 패드(204a, 205a, 206a)는 약 42 인치의 지름을 가질 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 시스템(200b)을 개략적으로 도시하고 있다. 연마 시스템(200b)은 각각이 원형 트랙(201)을 따라 독립적으로 이동가능한 다수의 연마 헤드(202)를 포함한다. 연마 시스템(200b)은 또한 하나의 로드 컵(211a)을 가지는 하나의 독립형 로딩 조립체(211)와, 2개의 독립형 연마 스테이션(212, 213)도 포함한다. 로딩 조립체(211) 및 연마 스테이션(212, 213)은, 로드 컵(211a)이 하나의 연마 헤드(202)와 정렬될 수 있으면서 동시에 연마 스테이션(212, 213)의 각각의 연마 패드(212a, 213a)가 2개의 연마 헤드(202)를 수용할 수 있는 배열로 배치된다.
일 실시예에서, 연마 헤드(202)는 약 18 인치의 지름을 가지는 하나의 기판을 유지하도록 구성되며, 연마 패드(212a, 213a)는 약 52 인치의 지름을 가질 수 있다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 시스템(200c)을 개략적으로 도시하고 있다. 연마 시스템(200c)은 각각이 원형 트랙(201)을 따라 독립적으로 이동가능한 다수의 연마 헤드(202)를 포함한다. 연마 시스템(200c)은 4개의 독립형 연마 스테이션(221, 222, 223, 224)도 포함한다. 연마 스테이션(221, 222, 223, 224)은 연마 스테이션(221, 222, 223, 224)의 각각의 연마 패드(221a, 222a, 223a, 224a)가 2개의 연마 헤드(202)를 동시에 수용할 수 있는 배열로 배치된다.
일 실시예에서, 연마 헤드(202)는 약 12 인치의 지름을 가지는 하나의 기판을 유지하도록 구성되며, 연마 패드(221a, 222a, 223a, 224a)는 약 30 인치의 지름을 가질 수 있다.
연마 프로세스가 본 발명의 모듈형 시스템에 의해 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본 발명의 설명으로부터, 상이한 워크스테이션(workstation) 사이에서 기판의 이동을 필요로 하는 적절한 모든 프로세스에 본 발명의 트랙을 적용할 수 있을 것이다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예에 대해 이루어졌으나, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예가 본 발명의 범위 내에서 안출될 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 반도체 기판 연마 시스템으로서,
    프로세싱 용적을 한정하는 프레임;
    상기 프로세싱 용적 내에 가동적으로 배치되는 다수의 연마 헤드로서, 각각의 연마 헤드가 프로세싱 동안에 기판을 유지하고 이송하도록 구성되는 다수의 연마 헤드;
    상기 프레임에 결합되는 이송 메커니즘으로서, 상기 프로세싱 용적에서 상기 다수의 연마 헤드를 이동시키도록 구성되는 이송 메커니즘; 및
    상기 프로세싱 용적 내에 배치되는 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션으로서, 각각의 독립형 연마 스테이션이 상기 다수의 연마 헤드 각각을 수용하여 상호작용하도록 구성되는 연마 패드를 포함하고, 상기 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션이 상기 다수의 연마 헤드 및 이송 메커니즘에 영향을 주지 않고 재배치될 수 있는, 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션;을 포함하는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이송 메커니즘은 상기 프레임에 결합되는 트랙을 포함하며, 상기 다수의 연마 헤드를 상기 프로세싱 용적의 상부 부분에서 상기 트랙을 따라 독립적으로 이동시키도록 구성되는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 트랙이 원형인,
    반도체 기판 연마 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로세싱 용적 내에 배치되며, 상기 다수의 연마 헤드 각각의 내외로 기판을 로딩 및 언로딩하도록 구성되는 독립형 로딩 스테이션을 더 포함하는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 독립형 로딩 스테이션이 2개의 로드 컵을 포함하고, 각각의 로드 컵이 상기 다수의 연마 헤드 중 하나와 상호작용하도록 구성되는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션 각각이,
    몸체;
    상기 몸체상에 배치되는 플래튼 조립체로서, 상기 연마 패드가 상기 플래튼 상에 배치되는, 플래튼 조립체;
    상기 몸체상에 배치되는 인터페이스 조립체로서, 상기 연마 스테이션을 연마 용액 소스, 전력 소스, 및 제어기에 연결하도록 구성되는 인터페이스 조립체; 및
    상기 몸체에 결합되어 상기 연마 스테이션의 이동을 용이하게 할 수 있도록 구성되는 캐스터;를 포함하는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 2개 또는 그보다 많은 독립형 연마 스테이션 각각이 지지 프레임에 대해 상기 독립형 연마 스테이션을 고정하도록 구성된 래칭 메커니즘(latching mechanism)을 더 포함하는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  8. 지지 프레임;
    상기 지지 프레임에 결합되는 원형 트랙 조립체;
    상기 트랙 조립체에 가동적으로 결합되는 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드로서, 상기 트랙 조립체가 경로를 형성하고 상기 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드가 상기 경로를 따라 독립적으로 이동가능한, 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드; 및
    상기 경로를 따라 배치되는 제1 및 제2 독립형 연마 스테이션으로서, 상기 제1 및 제2 독립형 연마 스테이션 각각이 상기 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드를 수용하도록 그리고 상기 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드에 의해 유지되는 기판을 처리하도록 구성되는, 제1 및 제2 독립형 연마 스테이션;을 포함하는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 독립형 연마 스테이션 각각이,
    몸체;
    상기 몸체상에 배치되는 플래튼 조립체로서, 플래튼 상에 연마 패드가 배치되는, 플래튼 조립체; 및
    상기 몸체에 결합되어 상기 연마 스테이션의 이동을 용이하게 할 수 있도록 구성되는 캐스터;를 포함하는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연마 패드가 2개 또는 그보다 많은 연마 헤드를 동시에 수용하도록 구성된,
    반도체 기판 연마 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 경로를 따라 배치되며, 상기 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드를 수용하고 상기 하나 또는 그보다 많은 연마 헤드 내외로 기판을 로딩 및 언로딩하도록 구성되는 로드 컵 조립체를 더 포함하는,
    반도체 기판 연마 시스템.
  12. 몸체;
    상기 몸체상에 배치되는 플래튼 조립체로서, 플래튼 상에 연마 패드가 배치되는, 플래튼 조립체;
    상기 몸체상에 배치되는 인터페이스 조립체로서, 상기 인터페이스 조립체는 상기 연마 스테이션을 연마 용액 소스, 전력 소스, 및 제어기에 연결하도록 구성되는, 인터페이스 조립체; 및
    상기 연마 스테이션의 이동을 용이하게 할 수 있도록 구성되는 이동 메커니즘;을 포함하는,
    독립형 연마 스테이션.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연마 패드는 상기 다수의 연마 헤드 중 2개를 동시에 수용하도록 구성되는,
    독립형 연마 스테이션.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 이동 메커니즘이 상기 몸체에 결합되는 캐스터를 포함하는,
    독립형 연마 스테이션.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 독립형 연마 스테이션을 지지 프레임에 대해 고정시키도록 구성되는 래칭 메커니즘을 더 포함하는,
    독립형 연마 스테이션.
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