KR20110123947A - 로딩 유닛과 언로딩 유닛 사이의 이송 효율이 향상된 이동식 화학 기계적 연마시스템 - Google Patents

로딩 유닛과 언로딩 유닛 사이의 이송 효율이 향상된 이동식 화학 기계적 연마시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동식 화학 기계적 연마(CMP) 시스템에 관한 것으로, 상면에 플래튼 패드가 장착되어 회전 가능하게 설치된 하나 이상의 연마 정반과; 미리 정해진 경로를 따라 설치된 가이드 레일과; 상기 연마 정반 상에서 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 상기 경로를 따라 이동하고, 상기 기판을 장착하거나 가압하는 데 사용되는 로터리 유니온을 구비한 기판 캐리어 유닛과; 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 연마 정반의 연마 위치에서 도킹되어 상기 로터리 유니온에 공압을 공급하는 제1도킹 유닛과; 상기 기판을 상기 기판 캐리어 유닛에 장착하는 로딩 유닛과; 상기 연마 정반에서 연마 공정을 행한 기판을 상기 기판 캐리어 유닛으로부터 언로딩하는 언로딩 유닛과; 상기 기판 캐리어 유닛에 공압을 공급할 수 있도록 도킹되어 상기 로딩 유닛과 상기 언로딩 유닛 및 그 사이의 경로에서는 상기 기판 캐리어 유닛과 함께 이동하는 제2도킹 유닛을; 포함하여 구성되어, 로딩 스테이션과 언로딩 스테이션에서 공압만 제어할 수 있는 제2도킹 유닛이 도킹한 후, 비교적 짧은 시간이 소요되는 로딩 스테이션과 언로딩 스테이션에서 기판이 기판 캐리어 유닛에 로딩/언로딩되는 공정 중에는 제2도킹 유닛이 도킹한 상태로 따라다니도록 함으로써, 순환 이동식 화학 기계적 연마 공정에서 기판의 로딩/언로딩 공정을 신속하게 행할 수 있는 이동식 화학 기계적 연마 시스템을 제공한다.

Description

로딩 유닛과 언로딩 유닛 사이의 이송 효율이 향상된 이동식 화학 기계적 연마시스템{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM WHICH ENABLES TO IMPROVE TRANSFER EFFICIENCY BETWEEN LOADING UNIT AND UNLOADING UNIT}
본 발명은 화학 기계적 연마시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기판을 장착하여 미리 정해진 경로를 따라 이동하는 기판 캐리어 유닛이 연마 정반 상의 미리 정해진 연마 위치에서 도킹 유닛과 도킹하여 기판을 회전 구동하는 회전 구동력과 로터리 유니온을 제어하는 공압을 공급받는 시스템의 효율을 보다 향상시킬 수 있는 화학 기계적 연마 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼 등의 기판과 연마 정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 기판의 표면을 연마하는 표준 공정으로 알려져 있다.
도1 내지 도3은 종래의 화학 기계적 연마시스템의 개략도이다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마시스템은 상면에 연마용 플래튼 패드(16) 및 배킹 패드(15)를 정반 베이스(14)에 부착한 상태로 회전하는 연마 정반(10)과, 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 하방(22d')으로 가압하며 회전(22d)시키는 기판 캐리어 유닛(20)과, 플래튼 패드(16)의 상면에 슬러리(30a)를 공급하는 슬러리 공급부(30)로 구성된다.
상기 연마 정반(10)은 모터(12)에 의한 회전 구동력은 동력전달용 벨트(11)를 통해 회전축(13)에 전달되어, 회전축(13)과 함께 정반 베이스(14)가 회전하며, 정반 베이스(14)의 상면에 부드러운 재질로 형성된 배킹층(backing layer, 15)과 연마용 플래튼 패드(16)가 적층된다.
상기 기판 캐리어 유닛(20)은 기판(55)을 파지하여 장착하는 캐리어 헤드(21)와, 캐리어 헤드(21)와 일체로 회전하는 회전축(22)과, 회전축(22)을 회전 구동하는 모터(23)와, 모터(23)의 회전 구동력을 회전축(22)에 전달하도록 모터축에 고정된 피니언(24) 및 회전축(22)에 고정된 기어(25)와, 회전축(22)을 회전 가능하게 수용하는 구동대(26)와, 구동대(26)를 상하로 이동시켜 플래튼 패드(16)에 기판(55)을 하방으로 가압하는 실린더(27)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 화학 기계적 연마시스템은 기판(55)이 플래튼 패드(16)의 회전 중심으로부터 이격된 위치에 하방 가압되면서 접촉하고 회전하며, 플래튼 패드(16)도 회전하면서, 연마제와 화학 물질이 포함된 슬러리를 공급하는 슬러리 공급관(30)에 의해 플래튼 패드(16)에 슬러리(30a)가 공급되면, 플래튼 패드(16)의 상면에 소정의 폭과 깊이를 갖는 X-Y 방향의 그루브 패턴에 의해 슬러리(30a)가 기판(55)과 플래튼 패드(16)의 접촉면으로 유입되면서, 기판(55)의 표면이 연마된다.
한편, 기판(55)을 플래튼 패드(16)에 하방 가압시키는 구성은 전기적 신호를 받아 유체를 작동시키는 로터리 유니온(rotary union)에 의해 이루어질 수 있으며, 이에 대한 구성은 대한민국 공개특허공보 제2004-75114호에도 잘 나타나 있다.
이와 같은 화학 기계적 연마시스템은 하나의 기판(55)을 기판 캐리어 유닛(20)의 캐리어 헤드(21)에 로딩하여 장착한 후, 플래튼 패드(16)와 접착하면서 하나씩 연마할 수도 있지만, 대한민국 공개특허공보 제2005-12586호에 나타난 바와 같이, 동시에 다수의 기판(55)을 연마하도록 구성될 수 도 있다.
즉, 도3에 도시된 바와 같이, 회전 중심(41)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고 다수의 브랜치로 분기된 캐리어 운반기(40)를 구비하여, 캐리어 운반기(40)의 끝단(40A, 40B, 40C)에 기판 캐리어 유닛(20)이 설치되고, 기판 로딩/언로딩 유닛(K)에 의해 새로운 기판(55s, 55')이 기판 캐리어 유닛(20)에 장착시키면, 캐리어 운반기(40)가 회전하여 기판 캐리어 유닛(20)의 끝단(40A, 40B, 40C)에 장착된 다수의 기판이 각각의 연마 정반(10, 10', 10")에서 동시에 연마되도록 구성된 화학 기계적 연마시스템(1)가 사용되었다.
그러나, 도3에 도시된 종래의 화학 기계적 연마시스템(1)는 동시에 다수의 기판(55)을 다수의 연마 정반(10, 10', 10")에서 연마할 수 있지만, 캐리어 운반기(40)의 다수의 브랜치 끝단(40A, 40B, 40C)에 위치한 각각의 기판 캐리어 유닛(20)에 모터(23), 실린더(27) 또는 로터리 유니온을 구동시키기 위한 전기를 공급해야 하므로, 이를 연결하는 전기 배선이 브랜치를 따라 연장 형성됨에 따라, 캐리어 운반기(40)의 회전에 의해 전기 배선이 서로 꼬이므로, 다시 원위치로 되돌리는 동작이 필수적이어서 공정의 효율이 저하되는 문제가 있었다.
이 뿐만 아니라, 반복적으로 전기 배선이 꼬임에 따라 장기간 사용할 경우에 피로 파손될 가능성이 크므로 전기적 신호를 안정적으로 공급하지 못하여 신뢰성있는 사용을 저해하는 문제점이 야기되었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 여러 연마 정반을 거치는 순환형 경로로 이동하더라도 기판을 회전 구동하는 전원 공급용 전기 배선의 꼬임을 방지할 수 있도록, 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 가압하거나 파지하는 공압과 기판을 회전시키는 회전 구동력을 도킹 유닛으로부터 공급받아 다수의 연마 정반서 연속적으로 연마할 수 있도록 하는 화학 기계식 연마시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 캐리어 유닛에 기판을 장착하거나 연마 공정이 완료된 기판을 언로딩하는 때에는 기판을 회전시키는 회전 구동력이 기판 캐리어 유닛에 장착될 필요가 없고, 각각의 기판 로딩 유닛과 기판 언로딩 유닛에서 도킹 유닛이 도킹한 후 기판을 로딩/언로딩하는 것은 공정의 속도가 지연되는 원인이 되므로, 이와 같은 공정 지연을 해소하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 기판의 로딩/언로딩을 신속하게 하고, 도킹 유닛의 과도한 설치로 인하여 제조 비용이 상승하는 것을 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상면에 플래튼 패드가 장착되어 회전 가능하게 설치된 하나 이상의 연마 정반과; 미리 정해진 경로를 따라 설치된 가이드 레일과; 상기 연마 정반 상에서 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 상기 경로를 따라 이동하고, 상기 기판을 장착하거나 가압하는 데 사용되는 로터리 유니온을 구비한 기판 캐리어 유닛과; 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 연마 정반의 연마 위치에서 도킹되어 상기 로터리 유니온에 공압을 공급하는 제1도킹 유닛과; 상기 기판을 상기 기판 캐리어 유닛에 장착하는 로딩 유닛과; 상기 연마 정반에서 연마 공정을 행한 기판을 상기 기판 캐리어 유닛으로부터 언로딩하는 언로딩 유닛과; 상기 기판 캐리어 유닛에 공압을 공급할 수 있도록 도킹되어 상기 로딩 유닛과 상기 언로딩 유닛 및 그 사이의 경로에서는 상기 기판 캐리어 유닛과 함께 이동하는 제2도킹 유닛을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템을 제공한다.
이를 통해, 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 여러 연마 정반을 거치는 순환형 경로로 이동하더라도 기판을 회전 구동하는 전원 공급용 전기 배선의 꼬임을 방지할 수 있도록, 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 가압하거나 파지하는 공압과 기판을 회전시키는 회전 구동력을 제1도킹 유닛으로부터 공급받아 다수의 연마 정반서 연속적으로 연마할 수 있도록 한다.
무엇보다도, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 시스템은, 기판 캐리어 유닛에 기판을 장착하거나 연마 공정이 완료된 기판을 언로딩하는 때에, 기판을 회전시킬 필요가 없으므로, 기판 로딩 유닛과 기판 언로딩 유닛에 대하여 공압만 제어할 수 있는 제2도킹 유닛을 기판 캐리어 유닛에 도킹한 후, 비교적 짧은 시간이 소요되는 기판의 로딩/언로딩 공정 중에는 제2도킹 유닛이 도킹한 상태로 따라다니도록 함으로써, 순환 이동식 화학 기계적 연마 공정에서 기판의 로딩/언로딩 공정을 신속하게 행할 수 있다.
상기 기판 캐리어 유닛이 이동하는 상기 미리 정해진 경로는 순환식으로 배열되어, 기판의 연마 공정을 연속적으로 중단없이 행할 수 있게 된다.
그리고, 상기 가이드레일은 순환식 경로를 따라 하나의 연속된 형태로 형성될 수 있지만, 상기 가이드 레일은 다수의 구간이 분리된 형태로 형성되고, 상기 분리된 구간에는 캐리어 홀더가 상기 기판 캐리어 유닛을 이동시키도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 곡선 구간의 수를 최소화하여 전체적으로 콤팩트한 배치가 가능해진다. 이를 위하여, 캐리어 홀더는 회전 가능하게 구성되며, 보다 바람직하게는 어느 한 자리에서 회전할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 미리 정해진 경로를 따라 서로 독립적으로 이동하면서 연마 정반의 상측에 정지하여 연마 공정을 수행하는 화학 기계적 연마 방법으로서, 상기 기판 캐리어 유닛에 공압을 전달하는 제2도킹 유닛이 도킹된 상태로 연마가 종료된 기판을 언로딩 유닛에서 기판을 언로딩하는 단계와; 상기 제2도킹 유닛이 도킹된 상태로 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 로딩 유닛으로 이동하는 단계와; 상기 기판 캐리어 유닛에 연마하고자 하는 기판을 장착하는 단계와; 상기 제2도킹 유닛을 상기 기판 캐리어 유닛으로부터 분리시키는 단계와; 상기 기판 캐리어 유닛을 이동시켜 연마 정반의 상측에서 장착된 상기 기판을 연마하는 연마 단계를; 포함하는 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.
이 때, 상기 연마 단계는, 상기 기판 캐리어 유닛에 제1도킹 유닛이 도킹되어 회전 구동력과 공압이 공급되어 상기 연마 위치에서 상기 기판을 가압하며 회전시키면서 연마하는 단계를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 기판 캐리어 유닛에 기판을 장착하거나 연마 공정이 완료된 기판을 언로딩하는 때에는 기판을 회전시키는 회전 구동력이 기판 캐리어 유닛에 장착될 필요가 없으므로, 로딩 스테이션과 언로딩 스테이션에서 공압만 제어할 수 있는 제2도킹 유닛이 도킹한 후, 비교적 짧은 시간이 소요되는 로딩 스테이션과 언로딩 스테이션에서 기판이 기판 캐리어 유닛에 로딩/언로딩되는 공정 중에는 제2도킹 유닛이 도킹한 상태로 따라다니도록 함으로써, 순환 이동식 화학 기계적 연마 공정에서 기판의 로딩/언로딩 공정을 신속하게 행할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명은, 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 여러 연마 정반을 거치는 순환형 경로로 이동하더라도 기판을 회전 구동하는 전원 공급용 전기 배선의 꼬임을 방지할 수 있도록, 기판 캐리어 유닛에 장착된 기판을 가압하거나 파지하는 공압과 기판을 회전시키는 회전 구동력을 제1도킹 유닛으로부터 공급받아 다수의 연마 정반서 연속적으로 연마할 수 있도록 한다.
그리고, 본 발명은 2장 이상의 기판을 순환형 경로를 따라 중단없이 연속적으로 연마할 수 있도록 함에 따라 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 2장 이상의 기판을 동시에 연마하는 데 있어서 전기 배선이 꼬이는 것을 근본적으로 방지하여 장기간 동안 고장없이 신뢰성있는 사용을 보장할 수 있도록 한다.
그리고, 본 발명은 전기 배선 등의 꼬임없이 다수의 기판을 어느 한 방향으로만 이동시키는 제어를 가능하게 함으로써 다수의 기판을 동시에 연마시키는 공정의 효율을 향상시킨다.
그리고, 본 발명은 상기 연마 정반의 수보다 많은 상기 기판 캐리어 유닛을 구비함에 따라, 연마 정반에서 기판이 연마되고 있는 동안에 그 다음 공정을 대기하는 기판 캐리어 유닛을 구비함에 따라, 상기 연마 정반에서는 쉼 없이 지속적으로 기판을 연마할 수 있게 되어 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.
도1은 종래의 일반적인 화학 기계적 연마시스템의 구성을 도시한 개략도
도2는 도1의 연마 정반과 캐리어 유닛의 구성을 도시한 상세도
도3은 도1의 평면도
도4 및 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 배치를 도시한 평면도
도6은 도5의 절단선 VI-VI에 따른 단면도
도7은 도6의 절단선 A-A에 따른 종단면도
도8은 도5의'X'부분의 확대 사시도
도9는 도8의 기판 캐리어 유닛의 절개 사시도
도10은 도5의 'Y'부분에서 이동하는 제2도킹 유닛의 구성을 도시한 사시도
도11a 및 도11b는 도5의'Z'부분에서 캐리어 홀더의 작용을 도시한 개략도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마시스템(100)를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도4 및 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 배치를 도시한 평면도, 도6은 도5의 절단선 VI-VI에 따른 단면도, 도7은 도6의 절단선 A-A에 따른 종단면도, 도8은 도5의'X'부분의 확대 사시도, 도9는 도8의 기판 캐리어 유닛의 절개 사시도, 도10은 도5의 'Y'부분에서 이동하는 제2도킹 유닛의 구성을 도시한 사시도, 도11a 및 도11b는 도5의'Z'부분에서 캐리어 홀더의 작용을 도시한 개략도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마시스템(100)은, 상면에 플래튼 패드가 장착되어 회전 가능하게 프레임(10)에 고정 설치된 다수의 연마 정반(110)과, 장착된 기판(55)을 연마 정반(110) 상에서 연마시키도록 기판(55)을 하부에 장착한 상태로 이동하고 내부에 로터리 유니온(123)이 설치된 기판 캐리어 유닛(120)과, 기판 캐리어 유닛(120)을 미리 정해진 경로(130)를 따라 이동시키거나 파지하는 가이드 레일(132R, 134R)과, 기판(55)이 연마 정반(110) 상에서 회전하면서 연마할 때에 화학 연마 공정을 위하여 플래튼 패드 상에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 유닛(미도시)과, 슬러리 공급 유닛에 의해 공급되는 슬러리가 플래튼 패드 상에서 골고루 퍼지도록 하는 컨디셔너(미도시)와, 상기 경로(130)에 위치한 기판 캐리어 유닛(120)에 연마 공정을 거칠 기판(55)을 공급하는 기판 로딩 유닛(170)과, 기판 캐리어 유닛(120)에 의해 이동되어 연마 정반(110) 상에서 연마 공정을 마친 기판(55)을 언로딩하는 기판 언로딩 유닛(160)과, 기판 캐리어 유닛(120)이 연마 정반(110) 상의 연마 위치에 있으면 기판 캐리어 유닛(120)의 로터리 유니온(123)에 공압을 공급하고 장착된 기판(55)을 회전구동시키는 회전 구동력을 전달하도록 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹되는 제1도킹 유닛(180)과, 기판 캐리어 유닛(120)이 기판 로딩 유닛(170)에서 연마하고자 하는 기판(55)을 장착하거나 기판 언로딩 유닛(160)에서 연마된 기판(55)을 언로딩하는 데 필요한 공압을 공급하도록 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹되는 제2도킹 유닛(140)으로 구성된다.
상기 연마 정반(110)은 웨이퍼 등의 기판(55)을 연마하기 위해 회전 가능하게 프레임(10', 10" ; 10)에 고정 설치되며, 최상층에는 기판(55)의 연마를 위한 플래튼 패드가 부착되고, 그 하부에는 이보다 부드러운 재질의 배킹층(backing layer)이 개재되어, 도3에 도시된 연마 정반(10)과 그 개별 구성이 동일하거나 유사하게 구성된다.
여기서, 연마 정반(110)은 서로 연속하지 않게 직선 형태로 구분되게 배열된 경로로 이루어진 순환형 경로(130) 중 제1경로(132)상에 다수개로 배열된다. 도5에 도시된 바와 같이, 제1경로(132)에서는 기판 캐리어 유닛(130)이 한 방향(오른쪽 방향)으로만 기판(55)을 이동시키면서 연마 정반(110) 상에 연마하도록 작동된다. 이와 같이, 연마될 기판(55)이 어느 한 방향으로만 일률적으로 이동하면서 기판(55)의 연마 공정이 이루어짐으로써 공정의 효율이 향상된다.
상기 컨디셔너는 슬러리 공급 유닛으로부터 연마 정반(110)의 플래튼 패드 상에 슬러리가 공급되면, 스윕(sweep) 운동을 행하여, 플래튼 패드 상의 슬러리가 골고루 넓고 균일하게 퍼지도록 한다. 이를 통해, 캐리어 헤드(121)에 장착된 기판(55)이 플래튼 패드와 접촉하며 서로 상대 회전 운동을 행하는 동안에 공급된 슬러리가 기판(55)에 균일하고 충분한 양만큼 공급될 수 있도록 한다.
상기 슬러리 공급 유닛은 연마 정반(110)의 플래튼 패드 상에 슬러리를 공급하는 데, 기판(55)의 연마에 있어서 2종류 이상의 슬러리로 연마 공정을 행하고자 하는 경우에는 서로 다른 연마 정반(110)에서 연마를 행하도록 한다. 이를 위하여, 연마 정반(110)상에 공급되는 슬러리는 모두 동일한 종류로 공급되지 않으며, 기판(55)의 연마 공정에 따라 순차적으로 적당한 슬러리가 선택되어 플래튼 패드 상에 공급된다.
상기 순환형 경로(130)는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 다수의 연마 정반(110)을 통과하는 2열의 제1경로(132)와, 2열의 제1경로(132)의 사이에서 제1경로(132)와 평행하게 배열된 제3경로(134)와, 상기 제1경로(132) 및 상기 제3경로(134)의 양단부에 배열된 한 쌍의 제2경로(131,133)로 이루어진다. 여기서, 제1경로(132)는 제1가이드레일(132R)에 의해 정해지고, 제2경로(131, 133)는 제2가이드레일(131R, 미도시)에 의해 정해지며, 제3경로(134)는 제3가이드레일(134R)에 의해 정해진다.
여기서, 각각의 경로들(131-134)은 각각 서로 연결되지 않은 형태로 배열되지만, 이들 경로의 분절된 위치(Y)에는 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이 캐리어 홀더(190)가 위치하여, 가이드 레일(131R-134R)로 연결되지 않은 사이 거리(c)만큼 기판 캐리어 유닛(120)을 받아 이송시킨다.
이를 위하여, 도11a에 도시된 캐리어 홀더(190)를 예로 들면, 캐리어 홀더(190)는 제1경로(132)의 연장선상을 따라 직선 이동(190d)할 수 있으며 제2경로(131)의 연장선상을 따라 직선 이동할 수 있고, 한 자리에서 회전(190r)할 수도 있게 설치된다. 따라서, 도11a에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어 유닛(120)이 제1경로(132)의 제1가이드 레일(132R)로부터 제2경로(131)의 제2가이드 레일(131R)로 이동하고자 하는 경우에는, 캐리어 홀더(190)가 제1경로(132)의 끝단에 미리 도착하여 제1경로(132)의 제1가이드레일(132R)로부터 캐리어 홀더(190)의 홀더 가이드레일(190R)로 기판 캐리어 홀더(190)를 이동시킨다. 그리고 나서, 캐리어 홀더(190)는 90도만큼 회전한 후, 제2경로(131)의 제2가이드 레일(131R)과 홀더 가이드 레일(190R)이 정렬되도록 캐리어 홀더(190)가 직선 이동한다. 이와 같은 과정에 의하여 서로 이격된 가이드 레일(131R, 132R)을 기판 캐리어 유닛(120)이 왕래할 수 있다.
이와 같이, 캐리어 홀더(190)가 이격된 가이드 레일로 기판 캐리어 유닛(120)을 운반하도록 구성됨에 따라, 도4 및 도5에 도시된 화학 기계적 연마 장치가 보다 콤팩트한 구조로 구성될 수 있게 된다.
이 때, 기판 캐리어 유닛(120)은 순환형 경로(130)를 이동할 때에 항상 일정한 방향으로 이동하는 것이 기판 캐리어 유닛(120)의 이동을 제어하는 데 보다 효과적이며, 후술하는 제1도킹 유닛(180)의 배열 측면에서도 유리하다. 이를 위하여, 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이, 캐리어 홀더(190)에는 제1경로(132) 및 제3경로(134)를 한정하는 제1가이드레일(132R) 및 제3가이드레일(134R)과 동일한 치수와 간격을 갖는 한 쌍의 홀더 가이드 레일(190R)이 구비된다.
한편, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치의 운반 시스템은 제1경로(132) 및 제3경로(134)의 양단에 이들에 대하여 이격되어 수직으로 배열된 제2경로(131, 133)가 분리된 상태로 있지만, 캐리어 홀더(190)의 운반에 의하여 기판 캐리어 유닛(120)이 서로 이격된 경로(131,132: 131,134; 133, 132; 133, 134)를 양방향으로 왕래할 수 있게 됨에 따라, 순환형 경로(130)의 방향 전환 부위를 뾰족한 꼭지점 경로에서도 기판 캐리어 유닛(120)을 이동시킬 수 있으므로, 순환형 경로(130)를 직사각형, 삼각형 등으로 배열하는 것이 가능해진다. 따라서, 도6에 도시된 바와 같이, 제3경로(134)를 안내하는 제3가이드레일(134R)은 제1경로(132)를 안내하는 제1가이드레일(132R)과 간격없이 밀착 배열될 수 있다. 즉, 기판 캐리어 유닛(120)의 경로를 콤팩트하게 밀착 제작하는 것이 가능해진다.
상기 기판 캐리어 유닛(120)은 다양한 구성 부품(123-127)을 케이싱(122) 내에 고정한 상태로 경로(130)을 따라 이동하도록 제어되며, 다수의 기판 캐리어 유닛(120)은 상호 독립적으로 이동 제어된다.
그리고, 기판 캐리어 유닛(120)이 순환 경로(130)를 따라 이동하는 과정에서, 기판 캐리어 유닛(120)의 양측에 직선 형태로 배열된 가이드 레일(132R, 134R)을 따라 타고 이동하므로, 기판 캐리어 유닛(120)은 항상 안정되게 지지되며 이동할 수 있게 된다.
각각의 기판 캐리어 유닛(120)은 도9에 도시된 바와 같이 기판(55)을 파지하는 캐리어 헤드(121)와, 기판(55)의 회전을 허용하면서 기판(55)의 판면 방향으로 가압하는 로터리 유니온(123)과, 제1도킹 유닛(180)으로부터 회전 구동력을 전달받는 피구동 중공회전축(124)과, 피구동 중공회전축(124)에 전달되는 회전 구동력을 전달하도록 축, 기어 등으로 이루어진 동력 전달 요소들(125)과, 동력 전달 요소(125)에 의해 전달된 회전 구동력에 의해 캐리어 헤드(121)를 회전 구동시키도록 캐리어 헤드(121)의 회전축 상에 설치된 피동 기어(126)와, 기판 캐리어 유닛(120)이 양측의 상,하부에 각각 회전 가능하게 설치되어 그 사이 공간에 가이드 레일(132R, 134R, 135R, 136R)을 수용하는 안내 롤러(127)와, 리니어 모터의 원리로 기판 캐리어 유닛(120)이 이동되도록 상면에 N극 영구자석(128n)과 S극 영구자석(128s)이 교대로 배열된 영구자석 스트립(128)으로 구성된다.
여기서, 로터리 유니온(123)은 대한민국 공개특허공보 제2004-75114호에 나타난 구성 및 작용과 유사하게 구성된다.
한편, 프레임(10)에는 제1경로(132)의 제1가이드레일(132R)과 제3경로(134)의 제3가이드레일(134R)과 제2경로(131, 133)의 제2가이드 레일(131R, 133R)이 고정된다. 이 때, 가이드레일(132R-134R)은 프레임으로부터 하방으로 연장된 브라켓(30G)에 의해 연결 고정된다.
그리고, 기판 캐리어 유닛(120)이 제1경로(132) 및 제3경로(134)를 따라 이동할 수 있도록, 기판 캐리어 유닛(120)의 케이스(122)의 상측에 형성된 영구자석 스트립(128)과 이격된 위치에 코일(90)이 경로(132, 133)의 방향을 따라 배열되어, 코일(90)에 인가되는 전류의 세기와 방향을 조절함으로써 코일(90)과 영구자석 스트립과의 상호 작용에 의하여 리니어 모터의 작동 원리에 의하여 기판 캐리어 유닛(120)은 상기 경로(131-134)를 따라 가이드레일(131R-134R)에 의해 안내되면서 이동한다.
기판 캐리어 유닛(120)을 운반하는 캐리어 홀더(190)에도 기판 캐리어 유닛(120)을 이동시킬 수 있도록, 기판 캐리어 유닛(120)의 영구자석 스트립(미도시)과 이격된 캐리어 홀더(190)의 상측에는 코일(90)이 배열된다. 따라서, 캐리어 홀더(190)의 코일에 인가되는 전류의 세기와 방향을 조절함으로써 코일(90)과 영구자석 스트립과의 상호 작용에 의하여 리니어 모터의 작동 원리로 기판 캐리어 유닛(120)을 캐리어 홀더(190)로 싣거나 배출시킬 수 있다.
기판 캐리어 유닛(120)의 상측 안내 롤러(127U)와 하측 안내 롤러(127L)의 사이에 수용되는 가이드 레일(132R, 134R)에는, 도9에 도시된 바와 같이, 보다 정숙한 이동을 구현하기 위하여 안내 롤러(127U, 127L; 127)와 접촉하는 가이드 레일(132R, 134R, 135R, 136R)의 끝단부에는 고무 재질의 방음 레일(G, G')이 부착된다.
상기 제1도킹 유닛(180)은 도8에 도시된 바와 같이 프레임(10)에 고정 설치되어, 기판 캐리어 유닛(120)이 연마 정반(110) 상의 미리 정해진 연마 위치에 도달한 것이 감지되면, 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹되어 기판(55)을 회전 구동하는 회전 구동력과 로터리 유니온(123)이 필요로 하는 공압을 공급한다. 이를 위하여, 제1도킹 유닛(180)은 기판 캐리어 유닛(120)에 접근하여 도킹하거나 멀어져 도킹 상태를 해제하는 것을 구동하는 도킹 모터(181)와, 도킹 모터(181)에 의해 회전하는 리드 스크류(182)와, 리드 스크류(182)와 맞물리는 암나사부를 구비하고 회전이 억제되도록 설치되어 리드 스크류(182)의 회전에 따라 도면부호 185d로 표시된 방향으로 이동하는 이동 블록(183)과, 이동 블록(183)과 결합되어 이동 블록(183)의 이동과 일체로 이동하는 지지 몸체(184)와, 지지 몸체(184)에 고정되어 회전 구동력을 발생시키는 회전 구동 모터(185)와, 회전 구동 모터(185)의 회전에 연동하여 함께 회전하는 커플링축(186)과, 기판 캐리어 유닛(120)의 로터리 유니온(123)에 공압 공급관(187a)을 통해 공압을 전달하도록 지지 몸체(184)와 함께 이동하도록 연결 설치된 다수의 공압 접속구(187)로 구성된다.
도8에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어 유닛(120)에는 회전 구동력을 발생시키거나 공압을 발생시키는 구동원이 구비되지 않았으므로, 기판 캐리어 유닛(120)에 장착된 기판(55)의 연마 공정을 진행하기 위해서는 이들 구동력 및 공압을 공급받아야 한다. 따라서, 기판 캐리어 유닛(120)에 장착된 기판(55)이 연마 정반(110)의 미리 정해진 상측 위치에 도달하면, 연마 정반(110)이 상방으로 이동하여 연마 정반(110)의 플래튼 패드와 기판(55)이 접촉한 상태가 된다.
그리고, 제1도킹 유닛(180)의 도킹 모터(181)가 정방향으로 회전하면, 리드 스크류(182)의 회전에 따라 회전이 구속된 이동 블록(183)은 기판 캐리어 유닛(120)을 향하여 이동하고, 이동 블록(183)의 이동에 따라 지지 몸체(183) 및 이에 결합된 회전 구동 모터(185) 및 커플링축(186)이 함께 기판 캐리어 유닛(120)을 항햐여 이동하여, 커플링 축(186)은 피구동 중공회전축(124)의 내부에 소정의 간격을 두고 수용되고, 공압 접속구(187)는 기판 캐리어 유닛의 공압 수용구(123X)에 끼워지는 도킹 상태가 된다.
여기서, 커플링 축(186)의 외주면에는 N극 영구자석과 S극 영구자석이 교대로 대략 6개 내지 12개씩 배열되고, 피구동 중공회전축(124)의 내주면에도 N극 영구자석과 S극 영구자석이 교대로 대략 6개 내지 12개씩 배열된다. 따라서, 커플링 축(186)이 회전하면, 피구동 중공회전축(124)의 내주면에 배열된 영구자석과 커플링 축(186)의 외주면에 배열된 영구자석의 자기력의 상호 작용에 의하여, 피구동 중공회전축(124)에 회전 구동력이 전달되어 함께 회전된다. 즉, 외주면에 N극 영구자석과 S극 영구자석이 교대로 번갈아가며 배열된 커플링 축(186)과 내주면에 N극 영구자석과 S극 영구자석이 교대로 번갈아가며 배열된 피구동 중공회전축(124)이 마그네틱 커플링을 이루면서, 회전 구동 모터(185)에 의해 발생된 회전 구동력을 기판 캐리어 유닛(120)으로 전달하게 되는 것이다. 기판 캐리어 유닛(120)으로 전달된 회전 구동력은 피구동 중공회전축(124)과 함께 회전하는 피니언(125a)과, 웜 기어 박스(125w)를 거쳐 전달 기어(125b)에 전달되어, 기판(55)을 장착한 캐리어 헤드(121)가 회전 구동된다.
이와 같이, 회전 구동 모터(185)의 회전 구동력을 기판 캐리어 유닛(120)에 전달하는 데 있어서 마그네틱 커플링(124, 186)을 이용하는 것을 통해, 기판 캐리어 유닛(120)이 미리 정해진 위치에 엄격하게 일치하지 않고 약간의 위치 오차가 있더라도, 비접촉 형태의 마그네틱 커플링(124, 186)을 통해 회전 구동력이 전달되므로, 기판 캐리어 유닛(120)의 위치 제어를 보다 용이하게 할 수 있고, 기판 캐리어 유닛(120)의 바깥에서 생성된 회전 구동력을 기판 캐리어 유닛(120)의 내부로 안정되게 전달할 수 있는 장점이 얻어진다.
한편, 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 기판 캐리어 유닛(120)에는 구동 모터가 구비되고, 제1도킹 유닛(180)이 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹된 상태에서 회전 구동력을 전달하지 않고, 전원이나 제어 신호 등의 전기적 신호만을 공급해줄 수도 있다. 이를 통해서도 전기적 배선의 꼬임 현상을 방지할 수 있다.
이와 동시에, 제1도킹 유닛(180)의 공압 접속구(187)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 각각 끼워지면, (도면에는 기판 캐리어 유닛(120) 내부의 공압 전달튜브가 도시되지 않았지만) 공압 공급관(187a)을 통해 공압이 로터리 유니온(123)의 다수의 수압구(123a)로 각각 공급된다. 도8에 도시된 바와 같이, 로터리 유니온(123)에는 높이에 따라 공압이 각각 공급되어야 하므로, 공압 공급관(187a)과 공압 접속구(187)는 공압 수용구(123X)의 수만큼 많은 수가 한꺼번에 접속되어, 외부로부터의 공압이 로터리 유니온(123)으로 공급된다.
그리고, 기판 캐리어 유닛(120)이 정해진 위치에서 장착한 기판(55)의 연마 공정을 모두 마쳤으면, 도킹 모터(181)는 반대 방향으로 회전 구동되어 제1도킹 유닛(180)과 기판 캐리어 유닛(120)과의 도킹 상태가 해제된다. 그리고 나서 기판 캐리어 유닛(120)은 그 다음 연마 공정을 행할 연마 정반으로 이동하거나, 모든 연마 공정이 종료되었으면 제2경로(133), 제3경로(134)를 거쳐 제2경로(131)의 기판 언로딩 유닛(160)으로 이동된다.
상기 제2도킹 유닛(140)은 기판 캐리어 유닛(120)에 연마하고자 하는 새로운 기판(55)을 장착하는 때에 공압의 조절이 필요하고, 마찬가지로 연마 공정이 완료된 기판(55)을 언로딩하는 때에도 공압의 조절이 필요하므로, 기판(55)의 로딩 공정과 언로딩 공정 중에 로터리 유니언(123)의 공압 조절을 위하여 도킹된다.
제1도킹 유닛(180)은 기판 캐리어 유닛(120)이 연마 위치에 위치하면 도킹하거나 도킹 해제하는 이동만을 행하는 데 반하여, 제2도킹 유닛(140)은 기판 캐리어 유닛(120)이 기판 언로딩 유닛(160)의 위치에서 도킹되어 기판 캐리어 유닛(120)과 함께 이동하여 기판 로딩 유닛(170)의 위치에서 새로운 기판(55)을 장착시킨 후에 도킹이 해제된다는 점에서 차이가 있다.
또한, 제2도킹 유닛(140)은 기판(55)을 회전구동할 필요가 없으므로, 로터리 유니온(123)에 공압을 공급하는 공압 접속구(142a)만 구비되어, 공압 접속구(142a)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 접속되어 조절된 공압이 로터리 유니온(123)에 공급된다.
보다 구체적으로는, 제2도킹 유닛(140)은 도10에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)와 맞닿도록 형성되고 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 접속하는 공압 접속구(142a)가 설치된 접속 플레이트(141)와, 접속 플레이트(141)의 공압 접속구(142a)가 공압 수용구(123X)에 밀착하여 공압이 누수되지 않도록 잠금 기능을 하는 로터리 실린더(142)와, 접속 플레이트(141)를 고정하는 이동 몸체(143)와, 기판 언로딩 유닛(160)과 기판 로딩 유닛(170)의 이동 경로를 따라 배열되어 이동 몸체(143)가 이동하는 것을 안내하는 리니어 가이드 레일(144)과, 리니어 가이드 레일(144)을 고정하는 고정 몸체(145)와, 고정 몸체(145)에 고정되어 이동 몸체(143)의 이동을 구동하는 에어 실린더(146)로 구성된다.
즉, 로터리 실린더(142)에 의하여 공압 접속구(142a)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 견고하게 접속하면, 공압 공급관(미도시)을 통해 공압이 로터리 유니온(123)의 다수의 수압구(123a)로 각각 공급된다. 그리고, 제2도킹 유닛(140)은 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹된 상태로, 기판 언로딩 유닛(160)으로부터 기판 로딩 유닛(170)까지 함께 이동한다. 이를 통해, 연마 공정과 같이 오랜 시간이 소요되지 않는 기판의 로딩/언로딩 공정에 도킹을 일일이 행하는 것에 의해 공정의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이하 도4 및 도5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 기판 운반 시스템의 작동 원리를 상술한다.
단계 1: 먼저, 기판 캐리어 유닛(120)에 제2도킹 유닛(140)이 도킹된 상태에서, 기판 캐리어 유닛(120)의 로터리 유니온(123)에 공압을 조절하여 캐리어 헤드(121)에 기판(55)을 장착한다.
단계 2: 그리고, 가이드 레일(131R-134R)이 분절된 제2경로(131)와 제3경로(134)의 사이에서, 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이, 캐리어 홀더(190)를 타고 기판 캐리어 유닛(120)은 제2경로(131)로부터 제3경로(134)로 옮겨간다. 캐리어 홀더(190)가 한 자리에서 회전 가능하고 홀더 가이드 레일(190R)이 제3경로(134)의 제3가이드레일(134R)과 정렬되는 폭과 간격으로 형성됨에 따라, 기판 캐리어 유닛(120)은 제2경로(131)로부터 제1경로(132)의 분절 위치(Y)에서 충격없이 매끄럽게 옮겨갈 수 있게 된다.
단계 3: 프레임(10)과 캐리어 홀더(190)에 고정된 코일(90, 미도시)에 흐르는 전류를 조절하여, 기판 캐리어 유닛(120)은 리니어 모터 원리에 의하여 제3경로(134)와 제2경로(133)를 순차적으로 거쳐 제1경로(132)로 옮겨간 후, 첫 번째로 연마 공정을 행하는 제1연마 정반(P1)에 도달한다.
기판 캐리어 유닛(120)이 제1연마 정반(P1)에 도달한 것이 감지되면, 제1도킹 유닛(180)의 도킹 모터(181)의 작동으로, 기판 캐리지 유닛(120)에는 제1도킹 유닛(180)이 185d로 표시된 방향으로 이동하여 도킹된다. 이에 따라, 기판 캐리지 유닛(120)은 회전 구동 모터(185)의 회전 구동력이 전달될 수 있는 상태가 되고, 동시에 제1도킹 유닛(180)의 공압이 로터리 유니온(123)에 공급되어 기판(55)을 플래튼 패드를 향하여 하방 가압할 수 있는 상태가 된다. 따라서, 기판 캐리어 유닛(120) 내에는 기판(55)을 회전시킬 수 있는 구동원과 로터리 유니온(123)에 공압을 공급할 공급원이 없었지만, 제1도킹 유닛(180)의 도킹에 의하여 제1연마정반(I)에서 장착한 기판(55)의 화학 기계적 연마 공정을 수행하게 된다.
단계 4: 기판의 종류에 따라 제1연마정반(P1), 제2연마정반(P2), 제3연마정반(P3)... 중 하나 또는 다수의 연마 정반 상에서 연마 공정을 행한다. 한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연마 정반(110)에서 연마하고 있는 기판 캐리어 유닛(120) 이외에 대기중인 기판 캐리어 유닛이 준비되어, 연마 정반(110)에서의 연마 효율을 향상시킬 수 있다.
참고로, 기판 캐리어 유닛(120)의 내부에는 로터리 유니온(123)의 압력을 개폐하는 체크 밸브가 설치되어, 이 체크 밸브를 폐쇄시키는 것에 의하여 로터리 유니온(123)의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 기판 캐리어 유닛(120)은 도킹 상태가 아니더라도 기판(55)을 장착한 상태로 이동할 수 있다.
단계 5: 그리고 나서, 기판(55)의 연마 공정이 종료되면, 기판 캐리어 유닛(120)은 제1경로(132) 상의 코일(90)의 전류 제어를 통해 제1경로(132)의 끝단에 도달한다. 이 때, 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이, 캐리어 홀더(190)는 기판 캐리어 유닛(120)가 제1경로(132)로부터 제2경로(131)로 옮겨가도록 한다.
단계 6: 제2경로(131)에 도달한 기판 캐리어 유닛(120)은 연마 공정이 완료된 기판을 기판 언로딩 유닛(160)에서 언로딩한다. 이를 위하여, 제2도킹 유닛(140)의 에어 실린더(146)의 작동에 의하여 접속 플레이트(141)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 접근하면, 접속 플레이트(141)의 공압 접속구(142a)가 기판 캐리어 유닛(120)의 공압 수용구(123X)에 맞닿을 때에 로터리 실린더(142)가 작동하여 제2도킹 유닛(140)의 공압 접속구(142a)가 로터리 유니온(123)의 수용구(123a)와 누수없이 공압을 공급할 수 있는 완전한 도킹 상태가 된다. 이 도킹 상태에서, 기판 그리퍼(미도시)가 기판(55)으로 접근하면, 공압을 낮게 조절하면서 그리퍼로 기판(55)을 파지하여 기판 캐리어 유닛(120)으로부터 언로딩시킨다.
그리고 나서, 코일(90)에 전류를 인가하여 제2경로(131)를 따라 기판 캐리어 유닛(120)을 기판 언로딩 유닛(170)으로 이동시킨다. 이 과정에서 기판 캐리어 유닛(120)은 제2도킹 유닛(140)과 도킹상태가 유지된다. 그리고, 기판 언로딩 유닛(170)에서는 새로운 기판(55)이 공급되면 제2도킹유닛(140)을 통해 공압을 조절하여, 기판 캐리어 유닛(120)에 기판(55)을 로딩한다.
그리고 나서, 제2도킹 유닛(140)은 기판 캐리어 유닛(120)과 도킹 상태가 해제되며, 그 다음 기판 캐리어 유닛(120)의 기판(55)을 언로딩하기 위하여 기판 언로딩 유닛(160)으로 이동한다.
기판의 연속적인 연마 공정을 위하여 단계 1 내지 단계 6은 반복된다.
이상과 같이, 기판 로딩 유닛(170)에서 기판(55)을 기판 캐리어 유닛(120)에 장착하는 공정이나 기판 언로딩 유닛(160)에서 연마 공정이 완료된 기판(55)을 기판 캐리어 유닛(120)으로부터 언로딩하는 공정은 기판(55)을 회전시키는 회전 구동 수단을 필요로 하지 않는다. 즉, 기판 로딩 유닛(170)과 기판 언로딩 유닛(120)에서는 기판(55)의 장착 및 탈착에 공압 제어만을 필요로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 시스템(100)은 제어된 공압을 공급할 수 있는 제2도킹 유닛(140)을 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹시키고, 또한, 연마 공정에 비하여 비교적 짧은 시간이 소요되는 기판의 로딩/언로딩 공정 동안에 제2도킹 유닛이 기판 캐리어 유닛(120)에 도킹한 상태로 유지시킴으로써, 기판의 로딩/언로딩 공정에서 공압 공급을 위한 도킹에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있게 되므로, 순환 이동식 화학 기계적 연마 공정에서 공압 공급선이나 전기 배선 등이 꼬이는 현상을 방지하면서, 기판의 로딩/언로딩을 보다 짧은 시간 내에 행할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 즉, 첨부된 도면 및 전술한 실시예에서는 서로 이격된 제2경로(131)와 제1경로(132) 사이 구간을 캐리어 홀더(190)가 기판 캐리어 유닛(120)을 왕래시키는 구성만을 예로 들었지만, 그 밖에 다양한 형태와 배열의 서로 이격된 경로는 캐리어 홀더(190)를 이용하여 상호 왕래시키는 것이 가능하다는 것도 전술한 실시예를 통해 당해 기술 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 첨부된 도면의 실시예에서는 기판 캐리어 유닛(120)의 경로가 직선 형태인 것을 예로 들었지만, 본 발명에 따른 이동식 화학 기계적 연마 시스템은 기판 캐리어 유닛(120)의 이동 경로를 곡선이나 직선 및 곡선의 혼합 형태 등 다양한 형태로 구성하는 것도 가능하다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 화학 기계적 연마시스템 110: 연마 정반
120: 기판 캐리어 유닛 130: 순환 경로
140: 제2도킹 유닛 160: 기판 언로딩 유닛
170: 기판 로딩 유닛 180: 제1도킹 유닛

Claims (11)

  1. 상면에 플래튼 패드가 장착되어 회전 가능하게 설치된 하나 이상의 연마 정반과;
    미리 정해진 경로를 따라 설치된 가이드 레일과;
    상기 연마 정반 상에서 연마하고자 하는 기판을 장착한 상태로 상기 경로를 따라 이동하고, 상기 기판을 장착하거나 가압하는 데 사용되는 로터리 유니온을 구비한 기판 캐리어 유닛과;
    상기 기판을 상기 기판 캐리어 유닛에 장착하는 로딩 유닛과;
    상기 연마 정반에서 연마 공정을 행한 기판을 상기 기판 캐리어 유닛으로부터 언로딩하는 언로딩 유닛과;
    상기 기판 캐리어 유닛에 공압을 공급할 수 있도록 도킹되어 상기 로딩 유닛과 상기 언로딩 유닛 및 그 사이의 경로에서는 상기 기판 캐리어 유닛과 함께 이동하는 제2도킹 유닛을;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 유닛이 상기 연마 정반의 연마 위치에서 도킹되어 상기 로터리 유니온에 공압을 공급하는 제1도킹 유닛을
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1도킹 유닛은 상기 연마 정반 상에서 상기 기판을 회전시키는 회전 구동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 유닛이 이동하는 상기 미리 정해진 경로는 순환식인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가이드레일은 다수의 구간이 분리된 형태로 형성되고, 상기 분리된 구간에는 캐리어 홀더가 상기 기판 캐리어 유닛을 이동시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 캐리어 홀더는 한 자리에서 회전할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 가이드레일은 상기 기판 캐리어 유닛을 양측에서 안내하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  8. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 유닛이 이동하는 상기 미리 정해진 경로에는 다수의 연마 정반이 위치한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  9. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어 유닛은 다수이고, 상기 연마 정반도 다수이며, 상기 기판 캐리어 유닛은 상기 경로를 따라 상호 독립적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
  10. 기판을 장착한 기판 캐리어 유닛이 미리 정해진 경로를 따라 이동하면서 연마 정반의 상측에 정지하여 연마 공정을 수행하는 화학 기계적 연마 방법으로서,
    상기 기판 캐리어 유닛에 공압을 전달하는 제2도킹 유닛이 도킹된 상태로 연마가 종료된 기판을 언로딩 유닛에서 기판을 언로딩하는 단계와;
    상기 제2도킹 유닛이 도킹된 상태로 상기 기판 캐리어 유닛이 상기 로딩 유닛으로 이동하는 단계와;
    상기 기판 캐리어 유닛에 연마하고자 하는 기판을 장착하는 단계와;
    상기 제2도킹 유닛을 상기 기판 캐리어 유닛으로부터 분리시키는 단계와;
    상기 기판 캐리어 유닛을 이동시켜 연마 정반의 상측에서 장착된 상기 기판을 연마하는 연마 단계를;
    포함하는 화학 기계적 연마 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 연마 단계는,
    상기 기판 캐리어 유닛에 제1도킹 유닛이 도킹되어 회전 구동력과 공압이 공급되어 상기 연마 위치에서 상기 기판을 가압하며 회전시키면서 연마하는 단계를 포함하는 화학 기계적 연마 방법.
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