KR20160020138A - 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예의 슬러리 공급 장치는 슬러리를 분출하는 노즐과, 노즐로부터 슬러리를 받아서 적어도 하나의 슬러리 홀을 통해 토출하는 슬러리 공급부와, 슬러리 공급부로부터 슬러리가 토출 가능하도록 슬러리 공급부가 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치되며, 슬러리 공급부의 주위에 유동성 물질을 담을 수 있는 수용부 및 노즐의 출구부터 슬러리 공급부의 입구까지 슬러리가 지나가는 공간을 유동성 물질과 함께 둘러싸는 슬러리 보호부를 포함한다.

Description

슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치{Apparatus for supplying slurry and polishing apparatus including the same}
실시 예는 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화로 인해 반도체 웨이퍼 제조 공정 중 래핑(Lapping) 공정이나 화학기계적 양면 연마(DSP:Double Side Polishing) 공정 시 웨이퍼에 가해지는 스크래치나 결함이 반도체 제조 공정에서 소자의 수율 및 생산성에 큰 영향을 끼치는 중요한 인자 중의 하나로 인식되어 가고 있다. 특히, 대구경화된 웨이퍼(예, 300 ㎜ 직경의 웨이퍼)를 사용하는 최근의 반도체 소자의 제조 공정의 경우 웨이퍼, 래핑 정반, 연마 헤드 및 연마 패드 등도 역시 대형화, 정밀화되어 가고 있는 추세이다.
기존의 래핑 공정이나 양면 연마 공정의 경우 슬러리를 이용한다. 기존의 슬러리 공급 장치의 경우 노즐(미도시)로부터 슬러리가 슬러리 링(미도시)으로 공급되는 과정에서, 분진이나 금속 등의 오염 물질이 슬러리에 부착되어 상정반 내부 슬러리 관에 점착되거나 연마 대상물이 오염될 수도 있고 상처를 받을 수도 있는 문제점이 있다.
실시 예는 슬러리가 오염되는 것을 방지할 수 있는 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치를 제공한다.
실시 예의 슬러리 공급 장치는, 슬러리를 분출하는 노즐; 상기 노즐로부터 상기 슬러리를 받아서 적어도 하나의 슬러리 홀을 통해 토출하는 슬러리 공급부; 상기 슬러리 공급부로부터 상기 슬러리가 토출 가능하도록 상기 슬러리 공급부가 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치되며, 상기 슬러리 공급부의 주위에 유동성 물질을 담을 수 있는 수용부; 및 상기 노즐의 출구부터 상기 슬러리 공급부의 입구까지 상기 슬러리가 지나가는 공간을 상기 유동성 물질과 함께 둘러싸는 슬러리 보호부를 포함할 수 있다.
상기 슬러리 보호부는 상기 슬러리 공급부의 입구와 마주하며 상기 노즐이 장착, 안착, 삽입, 또는 결합 가능한 노즐 수용홈; 및 상기 유동성 물질과 함께 상기 슬러리가 지나가는 상기 공간을 밀폐시키도록 형성된 메인 커버를 포함할 수 있다.
상기 메인 커버는 상단부; 및 상기 상단부로부터 연장되어 형성된 제1 측벽부를 포함할 수 있다.
상기 상단부는 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 측벽부는 제2 방향으로 연장되며, 상기 제2 방향은 상기 슬러리가 토출되는 방향이고 상기 제1 방향과 직각 방향일 수 있다.
또는, 상기 상단부는 제1 곡률 반경을 갖고, 상기 제1 측벽부는 제2 곡률 반경을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 곡률 반경은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다.
상기 상단부 및 상기 제1 측벽부 각각은 경사지게 일체로 형성될 수 있다.
상기 메인 커버의 단부는 상기 유동성 물질에 잠기거나 상기 유동성 물질로부터 이격될 수 있다.
상기 메인 커버는 상기 제1 측벽부로부터 상기 제1 방향으로 연장 돌출되어 상기 유동성 물질의 상부를 가리도록 배치된 보조 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 노즐과 상기 슬러리 보호부는 고정되고, 상기 슬러리 공급부 및 상기 수용부는 회전 가능할 수 있다.
상기 슬러리 공급부, 상기 슬러리 보호부, 및 상기 수용부 각각은 동일한 평면 형상을 가질 수 있다. 상기 슬러리 공급부, 상기 슬러리 보호부, 및 상기 수용부 각각은 환형 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 유동성 물질은 초순수를 포함할 수 있다.
상기 수용부는 바닥부; 및 상기 바닥부로부터 연장되어 상기 유동성 물질을 수용 가능한 공간을 정의하는 제2 측벽부를 포함할 수 있다.
상기 바닥부는 상기 슬러리 공급부가 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치되는 공급부 수용홈; 및 상기 슬러리 홀로부터 토출된 상기 슬러리가 유출되는 관통공을 포함할 수 있다.
상기 공급부 수용홈의 깊이는 상기 슬러리 공급부의 높이와 상기 유동성 물질의 높이 차이보다 작을 수 있다.
상기 슬러리 공급부는 상기 공급부 수용홈에 나사 결합될 수 있다.
상기 제2 측벽부는 상기 제1 측벽부로부터 이격될 수 있다.
상기 수용부는 상기 제2 측벽부로부터 상기 수용부의 안쪽으로 돌출 연장되어 상기 유동성 물질의 표면의 적어도 일부를 가리도록 형성된 넘침 방지부를 더 포함할 수 있다.
상기 슬러리 공급 장치는 보충용 유동성 물질을 저장하는 제1 저장부; 및 상기 제1 저장부로부터 상기 수용부까지 상기 보충용 유동성 물질이 지나가는 경로를 형성하는 제1 파이프를 더 포함할 수 있다.
상기 슬러리 공급 장치는 상기 수용부에 담긴 상기 유동성 물질의 수용량을 측정하는 측정부; 상기 수용량에 따라 제어 신호를 발생하는 밸브 제어부; 및 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 저장부로부터 상기 수용부로 제공될 상기 보충용 유동성 물질의 량을 조절하는 제1 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 슬러리 공급 장치는 세정액을 저장하는 제2 저장부; 및 상기 제2 저장부로부터 상기 수용부까지 상기 세정액이 지나가는 경로를 형성하는 제2 파이프를 더 포함할 수 있다.
상기 슬러리 공급 장치는, 상기 제2 저장부로부터 상기 수용부로 제공될 상기 세정액의 량을 조절하는 제2 밸브를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 의한 연마 장치는, 연마 대상물의 상면과 저면을 연마하는 상정반 및 하정반과, 상기 상정반을 회전시키는 구동 유닛; 및 상기 슬러리 공급 장치를 포함할 수 있다.
상기 제1 또는 제2 저장부 중 적어도 하나는 상기 상정반에 장착, 안착, 배치, 지지, 또는 결합되어 함께 회전할 수 있다.
실시 예에 따른 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치는 외부의 분진이나 금속과 같은 오염 물질로부터 슬러리의 오염을 방지할 수 있고, 이로 인해 슬러리를 이용하여 웨이퍼를 연마할 때, 웨이퍼에 스크래치 등의 손상을 방지할 수 있고, 유기물 또는 금속에 의한 오염을 제어할 수 있고, 수용부가 회전할 때 원심력에 의해 유동성 물질이 넘치는 현상을 방지할 수 있고, 유동성 물질을 보충하거나 교환할 수 있고, 세정액을 사용하여 세정할 수도 있다.
도 1은 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치의 평면도를 나타낸다.
도 2a는 도 1에 도시된 슬러리 공급 장치에서 슬러리 공급부를 제거한 평면도를 나타내고, 도 2b는 도 1에 도시된 슬러리 공급부의 일 실시 예의 평면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치의 분해 단면도 및 결합 단면도를 각각 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치의 결합 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치의 결합 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치의 결합 단면도를 나타낸다.
도 7은 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치의 결합 단면도를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치의 결합 단면도를 나타낸다.
도 9는 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 의한 연마 장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이하, 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100)의 평면도를 나타내고, 도 2a는 도 1에 도시된 슬러리 공급 장치(100)에서 슬러리 공급부(140)를 제거한 평면도를 나타내고, 도 2b는 도 1에 도시된 슬러리 공급부(140)의 일 실시 예(140A)의 평면도를 나타내고, 도 3a는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100A)의 분해 단면도를 나타내고, 도 3b는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100A)의 결합 단면도를 각각 나타낸다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100, 100A)는 노즐(110), 슬러리 공급부(120), 수용부(130A) 및 슬러리 보호부(140, 140A)를 포함할 수 있다.
노즐(110)은 슬러리(S)를 분출하는 역할을 한다. 예를 들어, 노즐(110)은 도 1 및 도 2a에 예시된 바와 같이 서로 등간격으로 배치될 수 있지만, 실시 예는 노즐(110)의 배치 형태에 국한되지 않는다.
또한, 도 1 및 도 2a의 경우 4개의 노즐(110)이 도시되어 있지만, 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100, 100A)는 4개보다 작거나 많은 개수의 노즐을 포함할 수 있다. 즉, 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100, 100A)는 노즐의 개수에 국한되지 않는다.
슬러리 공급부(120)는 노즐(110)로부터 슬러리(S)를 받아서 적어도 하나의 슬러리 홀(120-3)을 통해 토출하는 역할을 한다. 도 2a를 참조하면, 슬러리 공급 장치(100, 100A)는 16개의 슬러리 홀(120-3)을 포함하는 것을 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 16개보다 작거나 많은 개수의 슬러리 홀(120-3)이 배치될 수 있음은 물론이다.
또한, 슬러리 홀(120-3)은 원주 방향으로 형성될 수 있으며, 슬러리 공급부(120)는 전체적으로 원반 형상으로서, 원주 방향으로 외측에는 돌출된 직각 측면(120-1)이 형성되어 있으며, 원주 방향으로 내측에는 경사 측면(120-2)이 형성될 수 있다. 이때, 슬러리 홀(120-3)은 직각 측면(120-1)의 내면과 연접할 수 있다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 노즐(110)은 슬러리 공급부(120)의 직각 측면(120-1)과 경사 측면(120-2) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 노즐(110)의 x축 방향으로의 폭(w1)은 직각 측면(120-1)과 경산 측면(120-2) 사이의 x축 방향으로의 상부 최대 이격 폭(w2)보다 작을 수 있다.
슬러리 통과 방향과 평행하게 형성된 직각 측면(120-1)의 내면과, 슬러리 통과 방향을 기준으로 경사진 경사면(124)을 갖는 경사 측면(120-2)의 내면을 통과한 후에, 슬러리(S)는 측방 안내면(126)을 통하여 하방으로 안내될 수 있다.
경사 측면(120-2)의 경사면(124)은 중력에 의하여 슬러리(S)가 자연스럽게 하방으로 안내되도록 슬러리 통과 방향을 기준으로 경사지게 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 슬러리 공급부(120)가 구현될 경우, 노즐(110)로부터 공급된 슬러리(S)가 슬러리 공급부(120)에 잔류하지 않고 중력에 의하여 자연스럽게 슬러리 홀(120-3)을 통해 외부로 토출 및 안내될 수 있다. 그러나, 실시 예는 슬러리 공급부(120)의 전술한 구성에 국한되지 않는다. 즉, 슬러리 공급부(120)는 도 3a 및 도 3b와 다른 구조를 가질 수도 있다.
수용부(130A)는 슬러리 공급부(120)로부터 슬러리(S)가 토출 가능하도록 슬러리 공급부(120)가 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치되는 부분이다. 또한, 수용부(130A)는 슬러리 공급부(120)의 주위에 유동성 물질(200)을 담을 수 있는 형상을 가질 수 있다.
수용부(130A)는 바닥부(132) 또는 제1 측벽부(134-1, 134-2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바닥부(132)는 공급부 수용홈(132-1) 및 관통공(132-2)을 포함할 수 있다. 여기서, 공급부 수용홈(132-1)은 슬러리 공급부(120)가 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치되는 부분이다.
실시 예에 의하면, 공급부 수용홈(132-1)의 깊이(D)는 슬러리 공급부(120)의 제1 높이(H1)로부터 유동성 물질(200)의 제2 높이(H2)를 감산한 높이 차(ΔH)보다 작을 수 있다. 이는 깊이(D)가 높이 차(ΔH)가 작지 않을 경우, 슬러리 공급부(120)의 상면보다 유동성 물질(200)의 상면(200A)이 더 높아지게 되어, 유동성 물질(200)이 슬러리 공급부(120)로 유입될 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해서이다.
일 실시 예에 의하면, 슬러리 공급부(120)는 공급부 수용홈(132-1)에 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치될 수 있다. 이 경우, 슬러리 공급부(120)가 공급부 수용홈(132-1)에 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치된 후 이탈되는 것을 방지하기 위해, 바닥부(132)의 바닥면(132-3)은 단차지게 형성될 수 있다. 이 경우, 공급부 수용홈(132-1)에 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치된 슬러리 공급부(120) 아래의 수용부(130A)의 두께(t)는 '0'보다 클 수 있다.
슬러리 공급부(120)의 슬러리 홀(120-3)로부터 토출된 슬러리(S)는 관통공(120-3)을 통해 슬러리 공급 장치(100, 100A)의 바깥으로 토출될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100B)의 결합 단면도를 나타낸다.
도 4에 도시된 슬러리 공급 장치(100B)에서, 슬러리 공급부(120)는 공급부 수용부(130B)와 나사 결합(136) 될 수 있다. 이 경우, 슬러리 공급부(120)의 아래에 수용부(130B)가 배치되지 않아도 된다. 즉, 공급부 수용홈(132-1)에 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치된 슬러리 공급부(120) 아래의 수용부(130B)의 두께(t)가 '0'일 수 있다. 이와 같이 슬러리 공급부(120)와 수용부(130B)가 나사 결합(136)할 경우, 수용부(130B)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 관통공(132-2)을 마련하지 않을 수 있다.
도 4를 참조하면, 수용부(130B)의 바닥부(132)에서 슬러리 공급부(120)와 대향하는 일 측부면(132-4)에 암 나사산(또는, 수 나사산)을 형성하고, 슬러리 공급부(120)에서 바닥부(132)와 대향하는 일 측부면(120-4)은 암 나사산(또는, 수 나사산)에 대응하는 수 나사산(또는, 암 나사산)을 형성하여 이들의 나사 결합에 의해 슬러리 공급부(120)는 수용부(130B)에 나사 결합할 수 있다.
또한, 예를 들어, 나사 결합을 위해, 수용부(130B)를 도 2a에 도시된 반시계 방향(A1)(또는, 시계 방향(A2))으로 회전시키고 슬러리 공급부(120)를 시계 방향(A2)(또는, 반시계 방향(A1))으로 회전시킬 수 있다.
또는, 도 4에 도시된 바와 달리, 바닥부(132)의 타 측부면(132-5)에 암 나사산(또는, 수 나사산)을 형성하고, 슬러리 공급부(120)의 타 측부면(120-5)에 암 나사산(또는, 수 나사산)에 대응하는 수 나사산(또는, 암 나사산)을 형성하여 이들의 나사 결합에 의해 슬러리 공급부(120)는 수용부(130B)에 나사 결합될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 슬러리 공급부(120)가 수용부(130B)에 나사 결합함을 제외하면, 도 4에 도시된 슬러리 공급 장치(100B)는 도 3b에 도시된 슬러리 공급 장치(100A)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.
또 다른 실시 예에 의하면, 도 3b에 도시된 바와 같이 두께(t)가 '0'이 아닌 상태에서 슬러리 공급부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 수용부(130B)와 나사 결합될 수도 있다.
또한, 수용부(130A)의 제1 측벽부(134-1, 134-2)는 바닥부(132)로부터 연장되어 유동성 물질(200)을 수용 가능한 공간을 정의할 수 있다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 측벽부(134-1)는 바닥부(132)로부터 수용부(130A)의 두께 방향인 z축 방향으로 연장될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 유동성 물질(200)을 수용 가능한 공간을 정의할 수 있다면, 제1 측벽부(134-1, 134-2)가 바닥부(132)로부터 연장되는 방향은 z축 방향이 아니라, z축 방향을 기준으로 경사진 방향으로 연장될 수도 있다.
도 5는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100C)의 결합 단면도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 수용부(130C)는 넘침 방지부(135-1, 135-2)를 더 포함할 수 있다. 이를 제외하면, 도 5에 도시된 슬러리 공급 장치(100C)는 도 3b에 도시된 슬러리 공급 장치(100A)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.
도 5에 도시된 넘침 방지부(135-1, 135-2)는 제1 측벽부(134-1, 134-2)로부터 수용부(130C)의 안쪽으로 돌출 연장되어 유동성 물질(200)의 표면(200A)의 적어도 일부를 가리도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 수용부(130C)에 넘침 방지부(135-1, 135-2)가 형성될 경우, 수용부(130C)가 회전할 때 원심력에 의해 수용부(130C)로부터 유동성 물질(200)이 넘치는 현상이 방지될 수 있다.
한편, 슬러리 보호부(140A)는 노즐(110)의 출구(112)부터 슬러리 공급부(120)의 입구(122)까지 슬러리(S)가 지나가는 공간(SP)을 유동성 물질(200)과 함께 둘러쌓을 수 있다.
슬러리 보호부(140A)는 노즐 수용홈(142) 및 메인 커버(main cover)를 포함할 수 있다. 노즐 수용홈(142)은 슬러리 공급부(120)의 입구(122)와 마주하며 노즐(110)이 장착, 안착, 삽입, 또는 결합 가능한 형태를 가질 수 있다.
메인 커버(141A)는 유동성 물질(200)과 함께 슬러리(S)가 지나가는 공간(SP)을 밀폐시키도록 형성될 수 있다.
도 3a, 도 3b, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 메인 커버(141A)는 상단부(144A) 및 상단부(144A)로부터 연장되어 형성된 제2 측벽부(146A)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상단부(144A)는 제1 방향으로 연장되고, 제2 측벽부(146A)는 제2 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 제2 방향은 슬러리(S)가 토출되는 방향(z축 방향)이고 제1 방향과 직각 방향일 수 있다. 즉, 메인 커버(141A)는 원통형 단면 형상을 가질 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100D)의 결합 단면도를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상단부(144B)는 제1 곡률 반경(R1)을 갖는 반면, 제2 측벽부(146B)는 상단부(144B)로부터 제2 방향인 z축 방향으로 일직선으로 연장되어 형성될 수 있다.
또는, 도 6에 도시된 바와 같이 메인 커버(141B)의 상단부(144B)는 제1 곡률 반경(R1)을 갖고, 도 6에 도시된 바와 달리 제2 측벽부(146B)는 제2 곡률 반경(R2)을 가질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 곡률 반경(R1, R2)은 서로 동일할 수 있다. 이 경우, 슬러리 보호부(140B)는 원형 단면 형상을 가질 수 있다. 다른 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 곡률 반경(R1, R2)은 서로 다를 수도 있다.
이와 같이, 슬러리 보호부(140B)의 형상이 다름을 제외하면, 도 6에 도시된 슬러리 공급 장치(100D)는 도 3b에 도시된 슬러리 공급 장치(100A)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하며, 중복되는 설명을 생략한다.
도 7은 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100E)의 결합 단면도를 나타낸다.
메인 커버(141C)는 도 7에 도시된 바와 같이 경사지게 형성될 수 있다.
메인 커버(141C)는 각각이 경사진 상단부(144C) 및 제2 측벽부(146C)로 구분될 수 있다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이 상단부(144C) 및 제2 측벽부(146C) 각각은 동일한 각도로 경사져서 일체로 형성될 수 있다. 또는, 도 7에 도시된 바와 달리, 상단부(144C) 및 제2 측벽부(146C) 각각은 서로 다른 각도로 경사져서 일체로 또는 별개의 형태로 다단식으로 형성될 수도 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상단부(144C)의 경사진 각도와 제2 측벽부(146C)의 경사진 각도는 서로 동일할 수도 있다.
또한, 경사지게 형성된 상단부(144C)와 제2 측벽부(146C)는 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 메인 커버(141C)는 원뿔형 단면 형상을 가질 수 있다.
또한, 상단부(144C)의 경사진 각도와 제2 측벽부(146C)의 경사진 각도는 서로 다를 수도 있다.
이와 같이, 슬러리 보호부(140C)의 형상이 다름을 제외하면, 도 7에 도시된 슬러리 공급 장치(100E)는 도 3b에 도시된 슬러리 공급 장치(100A)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하며, 중복되는 설명을 생략한다.
또한, 도 3b 내지 도 7을 참조하면, 메인 커버(141A, 141B, 141C)의 단부(140A-1, 140B-1, 140C-1)는 유동성 물질(200)에 잠길 수도 있다. 이와 같이, 메인 커버(141A, 141B, 141C)의 단부(140A-1, 140B-1, 140C-1)가 유동성 물질(200)에 잠길 경우, 메인 커버(141A, 141B, 141C)와 유동성 물질(200)은 슬러리(S)가 지나가는 공간(SP)을 완전히 밀폐시킬 수 있다.
공간(SP)이 완전히 밀폐될 경우 외부의 분진이나 금속과 같은 오염 물질(T)로부터 슬러리(S)의 오염이 방지될 수 있다. 이러한 덕택에, 슬러리 공급 장치(100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E)로부터 토출된 슬러리(S)를 이용하여 후술되는 바와 같이 웨이퍼를 연마할 때, 웨이퍼에 스크래치 등의 손상 및 오염이 방지될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100F)의 결합 단면도를 나타낸다.
또한, 도 8에 예시된 바와 같이, 메인 커버(141D)의 단부(140D-1)는 유동성 물질(200)로부터 소정 거리(d)만큼 이격될 수도 있다. 이 경우, 메인 커버(141D)는 상단부(144A) 및 제2 측벽부(146A) 이외에 보조 커버(148)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 메인 커버(141D)가 보조 커버(148)를 더 포함하고, 메인 커버(141D)의 단부(140D-1)가 유동성 물질(200)로부터 이격된 것을 제외하면, 도 8에 도시된 슬러리 공급 장치(100F)는 도 3b에 도시된 슬러리 공급 장치(100A)와 동일하므로, 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.
보조 커버(148)는 제2 측벽부(146A)로부터 제1 방향으로 연장 돌출되어 유동성 물질(200)의 상부를 가리도록 배치될 수 있다. 이와 같이, 보조 커버(148)에 의해 유동성 물질(200)이 가려져 노출되지 않을 경우, 비록 메인 커버(141D)의 단부(140D-1)가 유동성 물질(200)에 잠기지 않아 공간(SP)이 완전히 밀폐되지 않았다고 하더라도 중력에 의해 제2 방향으로 낙하하는 외부의 오염 물질(T)이 슬러리(S)가 지나가는 공간(SP)을 오염시킬 수 있는 것이 방지될 수 있다.
한편, 슬러리 공급 장치(100:, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F)에서 슬러리(S)를 밖으로 토출할 때, 노즐(110)과 슬러리 보호부(140A, 140B, 140C, 140D)는 회전하지 않고 고정되는 반면, 슬러리 공급부(120) 및 수용부(130A, 130B, 130C)는 회전할 수 있다. 이때, 제2 측벽부(146A, 146B, 146C)는 제1 측벽부(134-1, 134-2)로부터 소정 거리(L) 만큼 이격될 수 있다. 왜냐하면, 회전하는 수용부(130A, 130B, 130C)와 고정된 슬러리 보호부(140A, 140B, 140C, 140D)가 부딪히는 것을 방지하기 위해서이다.
또한, 슬러리 공급부(120)와 수용부(130A, 130B, 130C)가 회전할 때, 유동성 물질(200)에 슬러리 보호부(140A, 140B, 140C)의 단부(140A-1, 140B-1, 140C-1)가 잠길 수 있으므로 유동성 물질(200)은 유체나 콜로이드 형태의 겔(GEL) 상태일 수 있다. 예를 들어, 유동성 물질(200)은 초순수를 포함할 수 있으나, 실시 예는 유동성 물질(200)의 종류에 국한되지 않는다.
또한, 실시 예에 의하면, 슬러리 공급부(120), 슬러리 보호부(140A, 140B, 140C, 140D), 및 수용부(130A, 130B, 130C) 각각은 동일한 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 슬러리 공급부(120), 슬러리 보호부(140A), 및 수용부(130A) 각각은 환형 평면 형상을 가질 수 있으나, 실시 예는 이들(120, 130A, 140A)의 특정한 평면 형상에 국한되지 않는다.
도 9는 또 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100G)를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 슬러리 공급 장치(100G)는 노즐(110), 슬러리 공급부(120), 수용부(130A), 슬러리 보호부(140A), 제1 및 제2 저장부(152, 162), 제1 및 제2 파이프(156, 166), 제1 및 제2 밸브(154, 164), 측정부(170) 및 밸브 제어부(172)를 포함할 수 있다. 여기서, 노즐(110), 슬러리 공급부(120), 수용부(130A), 및 슬러리 보호부(140A)는 도 3b에 도시된 노즐(110), 슬러리 공급부(120), 수용부(130A), 및 슬러리 보호부(140A)에 각각 해당하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 이들에 대한 중복되는 설명을 생략한다.
제1 저장부(152)는 제1 유체(202)를 저장하고, 제2 저장부(162)는 제2 유체(204)를 저장할 수 있다. 제1 및 제2 유체(202, 204)는 서로 동일한 물질일 수도 있고, 서로 다른 물질일 수도 있다.
또한, 제1 저장부(152) 또는 제2 저장부(162)는 생략될 수도 있다.
실시 예에 의하면, 제1 저장부(152)는 보충용/교환용(이하, '보충용'이라 칭한다) 유동성 물질을 제1 유체(202)로서 저장하고, 제2 저장부(162)는 세정액을 제2 유체로서 저장할 수 있다.
제1 파이프(156)는 제1 저장부(152)로부터 수용부(130A)까지 보충용 유동성 물질(202)이 지나가는 경로를 형성하고, 제2 파이프(166)는 제2 저장부(162)로부터 수용부(130A)까지 세정액(204)이 지나가는 경로를 형성할 수 있다.
측정부(170)는 수용부(130A)에 담긴 상기 유동성 물질(200)의 수용량을 측정할 수 있다. 밸브 제어부(172)는 측정부(170)에서 측정된 수용량에 따라 제1 제어 신호(C1)를 발생할 수 있다. 이때, 제1 밸브(154)는 밸브 제어부(172)로부터 출력되는 제1 제어 신호(C1)에 응답하여, 제1 저장부(152)로부터 수용부(130A)로 제공될 보충용 유동성 물질(202)의 량을 조절할 수 있다.
또는, 측정부(170)와 밸브 제어부(172)를 이용하여 부족한 유동성 물질(200)을 보충하는 대신에, 다른 실시 예에 의하면, 유동성 물질(202)을 주기적으로 보충할 수도 있고 육안으로 확인하여 보충할 수도 있다.
또한, 제2 밸브(164)는 제2 제어 신호(C2)에 응답하여 제2 저장부(162)로부터 수용부(130A)로 제공될 세정액(204)의 량을 조절할 수 있다. 밸브 제어부(172)는 슬러리 공급 장치를 사용한 기간 등을 분석하고, 분석한 결과에 상응하여 제2 제어신호(C2)를 발생할 수 있다.
도 9에 예시된 바와 같이 슬러리 공급 장치(100G)를 구현할 경우, 유동성 물질(202)이 원할히 보충될 수 있으며, 세정액(204)을 이용하여 슬러리 공급 장치(100G) 자체를 세정할 수도 있다.
이하, 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치를 포함하는 연마 장치의 구성 및 동작을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 10은 일 실시 예에 의한 연마 장치(300)를 나타내는 도면이다.
도 10에 도시된 연마 장치(300)는 캐리어(C), 슬러리 링(100), 서로 반대 방향으로 회전하는 상정반(또는, 상부 연마판)(302)과 하정반(또는, 하부 연마판)(304), 내부 기어(internal gear)(306), 케이싱(casing)(308), 플레이트(310), 접속 파이프(316), 유량 밸브(320, 322), 접속 튜브(330), 슬러리 관통 홀(332), 썬 기어(sun gear)(340), 맞물림 부재(engaging members)(341, 342), 구동 샤프트(drive shaft)(350), 하부 홀더(360), 베이스(370), 제1 및 제2 회전 샤프트(rotary shaft)(380, 390)를 포함할 수 있다.
캐리어(C)는 상정반(302)과 하정반(304) 사이에 배치되고, 썬 기어(340) 및 내부 기어(306)와 맞물리는 기어(미도시)는 각 캐리어(C)의 외부 에지(edge)를 따라 배치될 수 있다. 이러한 구조를 통해 캐리어(C)는 그들 고유의 축 주변을 회전하면서 내부 기어(306)를 따라 선회(orbit)할 수 있다.
상정반(302)과 하정반(304)을 회전시킴으로써, 캐리어(C)의 관통홀에 각각 지지된 연마 대상물 예를 들어 웨이퍼(W)의 상면과 저면은 상정반(302)과 하정반(304)에 의해 연마될 수 있다.
하정반(304)은 하부 홀더(360)에 의해 지지되고, 하부 홀더(360)는 베이스(370)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 하부 홀더(360)는 제1 회전 샤프트(380)에 의해 회전되고, 그 결과 하정반(304)이 회전할 수 있다. 상정반(302)은 구동 샤프트(350) 및 맞물림 부재(341, 342)에 의해 회전될 수 있다. 여기서, 구동 샤프트(350) 및 맞물림 부재(341, 342)는 상정반(302)을 회전시키는 구동 유닛에 해당한다. 또한, 도 9에 도시된 제1 또는 제2 저장부(152, 162) 중 적어도 하나는 상정반(302)에 장착, 안착, 배치, 지지, 또는 결합되어 함께 회전할 수 있다.
썬기어(340)는 제2 회전 샤프트(390)에 의해 회전될 수 있다. 케이싱(308)은 내부 기어(306)를 지지할 수 있다. 상정반(302) 위에 플레이트(310)가 마련되고, 슬러리 링(100)이 플레이트(310)에 제공되며, 슬러리 링(100)에 접속 파이프(316) 및 접속 튜브(330)가 연결되어 슬러리 링(100)이 상정반(302)에 형성된 슬러리 관통 홀(332)과 통하게 된다. 또한, 유량을 제어하기 위한 유량 밸브(320, 322)가 접속 튜브(330)에 각각 마련될 수 있다.
여기서, 슬러리 링(100-1, 100-2) 각각은 도 1 내지 도 9에 도시된 슬러리 공급 장치(100, 100A ~ 100G)에 해당할 수 있다. 즉, 도 1 내지 도 9에 도시된 슬러리 공급 장치(100A ~ 100G)로부터 토출되는 슬러리가 접속 파이프(316)로 공급될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 노즐(110)로부터 공급되는 슬러리(S)는 슬러리 공급부(120)를 통과하여 연마 장치(300)의 상정반(302)과 하정반(304) 사이로 공급될 수 있다. 슬러리 홀(120-3)은 접속 튜브(330) 등과 연통되어 슬러리(S)가 안내될 수 있다.
플레이트(310)는 상정반(302)과 함께 한 방향으로 회전되고, 슬러리 링(100)에 제공된 슬러리는 접속 파이프(316), 접속 튜브(330) 및 슬러리 관통 홀(332)을 통해 웨이퍼(W)에 공급될 수 있다. 유량 밸브(320, 322)는 슬러리 관통홀(332)에 슬러리가 공급되는 양을 조절할 수 있다.
전술한 도 10에 도시된 연마 장치(300)는 웨이퍼(W)를 래핑(lapping)하거나 양면 연마(DSP:Double siding polishing)할 때 이용될 수 있다.
여기서, 래핑이란, 단차를 갖는 웨이퍼(W)의 양면을 상정반(302)과 하정반(304) 사이에 밀착시킨 후 연마제와 화학 물질이 포함된 슬러리(S)를 웨이퍼(W)와 상정반(302) 및 하정반(304) 사이에 주입시켜 웨이퍼(W)를 평탄화시키는 작업을 의미한다.
또한, 양면 연마(DSP)란, 단차를 가진 웨이퍼(W)의 표면을 상정반(302)과 하정반(304) 각각의 패드(미도시) 위에 밀착시킨 후에 연마제와 화학 물질이 포함된 슬러리(S)를 웨이퍼(W)와 연마 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼(W)의 표면을 평탄화시키는 작업을 의미한다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 100A ~ 100G: 슬러리 공급 장치 110: 노즐
112: 노즐의 출구 120: 슬러리 공급부
120-1: 직각 측면 120-2: 경사측면
120-3: 슬러리 홀 122: 슬러리 공급부의 입구
124: 경사면 126: 측방 안내면
130A ~ 130C: 수용부 132-1: 공급부 수용홈
132-2: 관통공 132-3: 바닥면
134-1, 134-2: 제1 측벽부 140, 140A ~ 140D: 슬러리 보호부
141, 141A ~ 141D: 메인 커버
140A-1, 140B-1, 140C-1, 140D-1: 메인 커버의 단부
142: 노즐 수용홈 144A ~ 144C; 상단부
146A ~ 146C: 제2 측벽부 152, 162: 저장부
154, 164: 밸브 156, 166: 파이프
170: 측정부 172: 밸브 제어부
200: 유동성 물질 300: 연마 장치
302: 상정반 304: 하정반
306: 내부 기어 308: 케이싱(casing)
310: 플레이트 316: 접속 파이프
320, 322: 유량 밸브 330: 접속 튜브
332: 슬러리 관통 홀 340: 썬 기어(sun gear)
341, 342: 맞물림 부재 350: 구동 샤프트
360: 하부 홀더 370: 베이스
380, 390: 회전 샤프트

Claims (27)

  1. 슬러리를 분출하는 노즐;
    상기 노즐로부터 상기 슬러리를 받아서 적어도 하나의 슬러리 홀을 통해 토출하는 슬러리 공급부;
    상기 슬러리 공급부로부터 상기 슬러리가 토출 가능하도록 상기 슬러리 공급부가 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치되며, 상기 슬러리 공급부의 주위에 유동성 물질을 담을 수 있는 수용부; 및
    상기 노즐의 출구부터 상기 슬러리 공급부의 입구까지 상기 슬러리가 지나가는 공간을 상기 유동성 물질과 함께 둘러싸는 슬러리 보호부를 포함하는 슬러리 공급 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 슬러리 보호부는
    상기 슬러리 공급부의 입구와 마주하며 상기 노즐이 장착, 안착, 삽입, 또는 결합 가능한 노즐 수용홈; 및
    상기 유동성 물질과 함께 상기 슬러리가 지나가는 상기 공간을 밀폐시키도록 형성된 메인 커버를 포함하는 슬러리 공급 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 메인 커버는
    상단부; 및
    상기 상단부로부터 연장되어 형성된 제1 측벽부를 포함하는 슬러리 공급 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 상단부는 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 측벽부는 제2 방향으로 연장되며, 상기 제2 방향은 상기 슬러리가 토출되는 방향이고 상기 제1 방향과 직각 방향인 슬러리 공급 장치.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 상단부는 제1 곡률 반경을 갖고, 상기 제1 측벽부는 제2 곡률 반경을 갖는 슬러리 공급 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 곡률 반경은 서로 동일한 슬러리 공급 장치.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 곡률 반경은 서로 다른 슬러리 공급 장치.
  8. 제3 항에 있어서, 상기 상단부 및 상기 제1 측벽부 각각은 경사지게 일체로 형성된 슬러리 공급 장치.
  9. 제2 항에 있어서, 상기 메인 커버의 단부는 상기 유동성 물질에 잠기는 슬러리 공급 장치.
  10. 제4 항에 있어서, 상기 메인 커버의 단부는 상기 유동성 물질로부터 이격된 슬러리 공급 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 메인 커버는
    상기 제1 측벽부로부터 상기 제1 방향으로 연장 돌출되어 상기 유동성 물질의 상부를 가리도록 배치된 보조 커버를 더 포함하는 슬러리 공급 장치.
  12. 제2 항에 있어서, 상기 노즐과 상기 슬러리 보호부는 고정되고, 상기 슬러리 공급부 및 상기 수용부는 회전 가능한 슬러리 공급 장치.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 슬러리 공급부, 상기 슬러리 보호부, 및 상기 수용부 각각은 동일한 평면 형상을 갖는 슬러리 공급 장치.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 슬러리 공급부, 상기 슬러리 보호부, 및 상기 수용부 각각은 환형 평면 형상을 갖는 슬러리 공급 장치.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 유동성 물질은 초순수를 포함하는 슬러리 공급 장치.
  16. 제1 항에 있어서, 상기 수용부는
    바닥부; 및
    상기 바닥부로부터 연장되어 상기 유동성 물질을 수용 가능한 공간을 정의하는 제2 측벽부를 포함하는 슬러리 공급 장치.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 바닥부는
    상기 슬러리 공급부가 장착, 삽입, 안착, 결합, 지지, 또는 배치되는 공급부 수용홈; 및
    상기 슬러리 홀로부터 토출된 상기 슬러리가 유출되는 관통공을 포함하는 슬러리 공급 장치.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 공급부 수용홈의 깊이는 상기 슬러리 공급부의 높이와 상기 유동성 물질의 높이 차이보다 작은 슬러리 공급 장치.
  19. 제17 항에 있어서, 상기 슬러리 공급부는 상기 공급부 수용홈에 나사 결합되는 슬러리 공급 장치.
  20. 제16 항에 있어서, 상기 제2 측벽부는 상기 제1 측벽부로부터 이격된 슬러리 공급 장치.
  21. 제16 항에 있어서, 상기 수용부는
    상기 제2 측벽부로부터 상기 수용부의 안쪽으로 돌출 연장되어 상기 유동성 물질의 표면의 적어도 일부를 가리도록 형성된 넘침 방지부를 더 포함하는 슬러리 공급 장치.
  22. 제1 항에 있어서, 상기 슬러리 공급 장치는
    보충용 유동성 물질을 저장하는 제1 저장부; 및
    상기 제1 저장부로부터 상기 수용부까지 상기 보충용 유동성 물질이 지나가는 경로를 형성하는 제1 파이프를 더 포함하는 슬러리 공급 장치.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 슬러리 공급 장치는
    상기 수용부에 담긴 상기 유동성 물질의 수용량을 측정하는 측정부;
    상기 수용량에 따라 제어 신호를 발생하는 밸브 제어부; 및
    상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 저장부로부터 상기 수용부로 제공될 상기 보충용 유동성 물질의 량을 조절하는 제1 밸브를 더 포함하는 슬러리 공급 장치.
  24. 제1 항에 있어서, 상기 슬러리 공급 장치는
    세정액을 저장하는 제2 저장부; 및
    상기 제2 저장부로부터 상기 수용부까지 상기 세정액이 지나가는 경로를 형성하는 제2 파이프를 더 포함하는 슬러리 공급 장치.
  25. 제24 항에 있어서, 상기 제2 저장부로부터 상기 수용부로 제공될 상기 세정액의 량을 조절하는 제2 밸브를 더 포함하는 슬러리 공급 장치.
  26. 연마 대상물의 상면과 저면을 연마하는 상정반 및 하정반;
    상기 상정반을 회전시키는 구동 유닛; 및
    제1 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 슬러리 공급 장치를 포함하는 연마 장치.
  27. 제26 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 저장부 중 적어도 하나는 상기 상정반에 장착, 안착, 배치, 지지, 또는 결합되어 함께 회전하는 연마 장치.
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