KR20190070532A - 로드 컵 및 이를 포함하는 화학기계적 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 내부공간을 갖는 컵; 상기 내부공간에 승하강 가능하게 설치되며, 웨이퍼를 연마 헤드에 로딩/언로딩하는 페데스탈(pedestal); 및 상기 페데스탈의 둘레에 배치되되 상기 페데스탈의 중심 방향으로 수평이동하는 복수의 체결부, 및 상기 복수의 체결부 상에 각각 결합되며 상기 연마 헤드의 측면에 접하도록 회전 운동 또는 왕복 운동하여 상기 웨이퍼의 중심을 상기 연마 헤드의 중심에 정렬되도록 조정하는 정렬부 몸체를 갖는 복수의 정렬부;를 포함하는 로드 컵을 제공한다.

Description

로드 컵 및 이를 포함하는 화학기계적 연마 장치{LOAD CUP AND CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 로드 컵 및 이를 포함하는 화학기계적 연마 장치에 관한 것이다.
화학기계적 연마(Chemical mechanical polishing; CMP) 공정은 웨이퍼와 연마 패드 간 마찰에 의한 기계적인 폴리싱 효과와 연마제를 포함하는 화학 혼합물인 슬러리(slurry)에 의한 화학적 반응 효과를 결합하여 기판의 표면을 평탄화(planarization)하는 공정이다.
이와 같은 CMP 공정은 ILD(Inter layer dielectric), STI(Shallow trench isolation) 목적의 실리콘 산화막의 연마 공정, 텅스텐(W) 플러그 형성 공정 및 구리 배선 공정 등 다양한 물질의 평탄화 목적으로 폭넓게 사용되고 있다. 이와 같이, 반도체 소자의 생산 공정에 CMP 공정이 폭넓게 사용되므로, CMP 공정에 사용되는 장비의 효율성을 향상시켜 반도체 소자의 생산 효율을 향상시키려는 요구가 증가하고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, CMP 공정에 사용되는 장비의 효율성을 향상시키는 점에 있다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시예로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 내부공간을 갖는 컵; 상기 내부공간에 승하강 가능하게 설치되며, 웨이퍼를 연마 헤드에 로딩/언로딩하는 페데스탈(pedestal); 및 상기 페데스탈의 둘레에 배치되되 상기 페데스탈의 중심 방향으로 수평이동하는 복수의 체결부, 및 상기 복수의 체결부 상에 각각 결합되며 상기 연마 헤드의 측면에 접하도록 회전 운동 또는 왕복 운동하여 상기 웨이퍼의 중심을 상기 연마 헤드의 중심에 정렬되도록 조정하는 정렬부 몸체를 갖는 복수의 정렬부;를 포함하는 로드 컵을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 연마 패드 및 로드 컵을 구비하는 베이스부; 및 상기 베이스부 상에 배치되며 연마 헤드를 구비하는 연마 헤드 회전부를 포함하되, 상기 로드 컵은 웨이퍼가 안착되는 안착면을 가지며 상기 연마 헤드에 상기 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 페데스탈(pedestal); 상기 페데스탈이 내부에 수용되는 컵; 및 상기 페데스탈의 둘레에 배치되어 상기 페데스탈의 중심 방향으로 수평이동하며 상기 웨이퍼의 정렬위치를 조정하되, 상기 연마 헤드의 측면과 접하는 연마 헤드 접속부, 상기 연마 헤드 접속부에서 연장되며 경사면으로 이루어진 슬라이딩 가이드부와, 상기 슬라이딩 가이드부에서 연장되며 상기 웨이퍼의 측면과 접하여 상기 웨이퍼의 정렬위치를 정의하는 웨이퍼 고정부를 갖는 복수의 정렬부를 포함하는 화학기계적 연마 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 로드 컵을 구비하는 베이스부; 및 상기 베이스부 상에 배치되며 연마 헤드를 구비하는 연마 헤드 회전부를 포함하되, 상기 로드 컵은 웨이퍼가 안착되는 안착부 및, 상기 안착부를 지지하며 중공부를 갖는 지지부로 이루어진 페데스탈(pedestal); 상기 페데스탈이 내부공간에 수용되며, 상기 웨이퍼가 로딩/언로딩되는 상기 연마 헤드가 삽입되는 통공이 배치된 상면을 갖는 컵; 상기 페데스탈의 둘레에 배치되되 상기 페데스탈의 중심 방향으로 수평이동하는 복수의 체결부, 및 상기 복수의 체결부 상에 각각 결합되며 상기 연마 헤드의 측면에 접하도록 회전 운동 또는 왕복 운동하여 상기 웨이퍼의 중심을 상기 연마 헤드의 중심에 정렬되도록 조정하는 정렬부 몸체를 갖는 복수의 정렬부; 상기 복수의 정렬부의 하부에 각각 배치되어 상기 복수의 정렬부를 상기 페데스탈의 중심 방향을 기준으로 수평이동 가능하게 하는 구동부; 및 상기 컵의 내부에 세정액을 분사하는 복수의 노즐을 포함하는 화학기계적 연마 장치를 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 화학기계적 연마 장치의 로드 컵은, CMP 공정의 효율성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 로드 컵이 채용된 화학기계적 연마장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마 장치의 로드 컵을 개략적으로 도시한 시사도이다.
도 3은 도 2의 화학기계적 연마 장치의 로드 컵의 일부 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 'I'방향에서 본 평면도이다.
도 5는 도 4의 II-II'선으로 절취한 측단면도이다.
도 6(a)은 도 2의 정렬부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6(b)는 도 6(b)의 평면도이다.
도 7(a)는 도 6(b)의 정렬부에 웨이퍼의 플랫존이 접한 것을 도시한 도면이다.
도 7(b)는 도 6(b)의 IV-IV'선으로 절취한 측단면도이다.
도 8 및 도 9는 정렬부의 변형예이다.
도 10은 도 4의 III-III'선으로 절취한 측단면도이다.
도 11은 도 10의 지지부의 사시도이다.
도 12는 도 10의 노즐부의 사시도이다.
도 13(a) 내지 도 16(b)는 도 2의 화학기계적 연마 장치의 로드 컵의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저 도 1을 참조하여, 일 실시예에 의한 화학기계적 연마 장치의 로드 컵(200)이 채용된 화학기계적 연마장치에 대해 설명한다. 화학기계적 연마장치(10)는 연마 헤드 회전부(12)와 베이스부(11)를 포함할 수 있다. 상기 베이스부(11)는 베이스(106), 상기 베이스(106) 상부에 설치되는 복수의 연마 패드(110), 상기 복수의 연마 패드(110) 각각에 인접하며 상기 복수의 연마 패드(110)의 각각의 표면 상태를 조절하는 복수의 패드 컨디셔너(111), 상기 복수의 연마 패드(110) 각각에 인접하며 상기 복수의 연마 패드(110)의 표면에 슬러리를 공급하는 복수의 슬러리 공급 암(112), 및 웨이퍼의 로딩/언로딩을 행하는 로드 컵(200)을 포함할 수 있다. 상기 연마 헤드 회전부(12)는, 프레임(115), 상기 프레임(115)의 하부에 제공되며 상기 로드 컵(200)에서 로딩된 웨이퍼를 상기 복수의 연마 패드(110)의 상면에 밀착하고 회전시키는 복수의 연마 헤드(300), 및 상기 프레임(115)과 상기 복수의 연마 패드(110) 사이에 제공되며 상기 복수의 연마 헤드(300) 각각을 회전시키는 복수의 회전축(120)을 구비한다. 여기서, 상기 프레임(115)은 상기 복수의 회전축(120) 각각을 회전시키기 위한 구동장치를 구비할 수 있다. 상기 연마 헤드 회전부(12)는 중심축(125)에 의해 지지되며, 상기 중심축(125)을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 복수의 연마 헤드(300)의 각각은 내부에 복수개의 유로들을 구비한다. 상기 유로들을 통해 공기압 또는 진공이 상기 복수의 연마 헤드(300)의 각각에 제공될 수 있다. 이때, 상기 복수의 연마 헤드(300)의 각각에 제공된 공기압 또는 진공은 상기 복수의 연마 헤드(300) 각각의 하부에 제공된 웨이퍼를 흡착하는 흡착력 및 웨이퍼의 이면을 눌러주어 웨이퍼가 상기 복수의 연마 패드(110)에 각각 접촉하도록 하는 압력을 제공할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4는 참조하여 상기 로드 컵(200)에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마 장치의 로드 컵을 개략적으로 도시한 시사도이고, 도 3은 도 2의 화학기계적 연마 장치의 로드 컵의 일부 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 'I'방향에서 본 평면도이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 화학기계적 연마 장치의 로드 컵(200)은 컵(210), 페데스탈(pedestal, 220) 및 정렬부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컵(210)에는 탈이온수(deionized water, DIW)와 같은 세정액을 분사하는 노즐부(260)가 더 포함될 수 있다.
상기 컵(210)은 페데스탈(220), 정렬부(240) 및 노즐부(260)가 배치되는 내부공간(212)을 가지며, 상면에는 도 1에서 도시한 연마 헤드(300)가 삽입되기에 충분한 크기를 가지는 통공(211)이 배치될 수 있다. 상기 컵(210)은 상기 노즐부(260)에서 분사되는 세정액에 의해 웨이퍼(W) 및 연마 헤드(300)가 세척되는 공간을 제공할 수 있다. 상기 컵(210)은 컵 구동부(270)에 의해 승강될 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 페데스탈(220)은 웨이퍼(W)를 지지 하기 위한 것으로, 상면에는 웨이퍼(W)가 안착되는 안착면이 배치되며, 하면은 지지부(230)에 의해 지지되어 지지부(230)에 연결된 페데스탈 구동부(280)에 의해 승강될 수 있다(도 2 참조). 또한, 페데스탈(220)의 상면에는 웨이퍼(W)를 진공흡착하고 세정액을 분사하기 위한 복수의 유체 포트(221)가 방사상으로 배치될 수 있다. 일 실시예의 경우, 유체 포트(221)가 십자 모양으로 배열된 경우를 예를 들어 설명한다. 상기 페데스탈(220)의 상면에는, 페데스탈(220)의 오염을 방지하기 위한 페데스탈 필름이 배치될 수 있다. 페데스탈 필름은 페데스탈(220) 상면 전체에 부착될 수 있고, 또는 오염물질의 전이를 줄이고자 유체 포트(221)를 포함한 제한된 부위, 즉 웨이퍼(W)의 진공 흡착 및 지지를 위해 필요한 부위에만 선택적으로 부착될 수 있다.
상기 컵(210)의 내부공간(212)에는 페데스탈(220)의 상면에 안착되는 웨이퍼(W)를 정위치시키기 위해 웨이퍼(W)의 위치를 안내하는 정렬부(240)가 배치될 수 있다. 여기서, '정위치'란 웨이퍼(W)의 중심이 연마 헤드(300)의 중심과 일치되도록 정렬된 위치를 의미한다. 일반적으로, 페데스탈(220)에 웨이퍼(W)를 안착하는 과정에서, 웨이퍼(W)를 이송하는 로봇암의 진동 등에 의해 웨이퍼(W)의 중심과 페데스탈(220)의 중심이 어긋나게 배치될 수 있다. 이와 같이 웨이퍼(W)의 중심과 페데스탈(220)의 중심이 어긋난 상태에서, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(300)에 로딩되면, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(300)에 정상적으로 흡착되지 못하게 되어 로딩이 정상적으로 되지 않거나, 웨이퍼(W)의 하중이 한쪽으로 편중되어 웨이퍼(W)가 손상될 수 있다. 또한, 연마 헤드(300)의 중심축과 페데스탈(220)의 중심축이 어긋나 있는 경우에는, 웨이퍼(W)를 연마 헤드(300)에 로딩하는 과정에서 연마 헤드(300)의 중심과 웨이퍼(W)의 중심이 어긋날 수 있다.
따라서, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(300)에 정상적으로 로딩되기 위해서는 웨이퍼(W)의 중심을 연마 헤드(300)의 중심과 정렬시키는 과정이 수반되어야 한다.
상기 정렬부(240)는 상기 페데스탈(220)의 둘레에 등간격으로 배치될 수 있다. 일 실시예는 정렬부(240)가 제1 정렬부(240a)와 제2 정렬부(240b)를 포함하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 3개 이상의 정렬부로 구성될 수도 있다. 제1 정렬부(240a)와 제2 정렬부(240b)는 동일한 구조를 가질 수 있으며, 설명이 중복되는 것을 방지하기 위해 구체적인 구성에 대해서는 제1 정렬부(240a)에 대해서만 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)는 컵(210)의 저면(213)에 배치된 정렬구동부(250)에 나사(249)와 같은 결합부재에 의해 결합되어, 페데스탈(220)의 중심 방향(D1)을 따라 전후로 수평 이동할 수 있다. 상기 정렬구동부(250)는 적어도 10mm의 범위에서 전후로 수평이동하도록 구성되어, 웨이퍼(W)의 중심이 페데스탈(220)의 중심에서 벗어나게 배치되더라도, 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)를 이동시켜 웨이퍼(W)를 포획할 수 있다. 상기 정렬구동부(250)는 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)가 페데스탈(220)의 중심을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 정렬구동부(250)는 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)가 페데스탈(220)의 중심을 기준으로 대칭적으로 이동하도록 구성될 수 있다 즉, 상기 정렬구동부(250)는 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)가 동시에 실질적으로 동일한 속도로 페데스탈(220)의 중심을 향하여 이동하게 하거나, 동일한 속도로 페데스탈(220)의 중심에서 멀어지도록 이동하게 배치될 수 있다.
도 3 및 도 6(a)를 참조하면, 제1 정렬부(240a)는 컵(210)의 저면(213)에 배치된 정렬구동부(250)에 결합되는 체결부(241)와, 상기 체결부(241) 상에 결합되어 웨이퍼(W) 및 연마 헤드(300)와 접하는 정렬부 몸체(243)를 포함할 수 있다.
상기 정렬부 몸체(243)는 상기 웨이퍼(W)의 측면과 접촉하는 웨이퍼 고정부(244), 상기 웨이퍼 고정부(244)의 상부에 연장되며 경사면으로 이루어진 슬라이딩 가이드부(245) 및 상기 슬라이딩 가이드부(245)에서 연장되며 연마 헤드(300)의 측면과 접하는 연마 헤드 접속부(246)를 가진다. 즉, 상기 웨이퍼 고정부(244), 상기 슬라이딩 가이드부(245), 및 상기 연마 헤드 접속부(246)가 정렬부 몸체(243)에 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 정렬부 몸체(243)는 상기 체결부(241) 상에 회전운동 또는 왕복운동 가능하도록 결합부재에 의해 결합될 수 있다(도 7(b) 참조). 결합부재로 볼 베어링, 리니어모션 가이드(linear motion guide), 볼 부쉬(ball bush) 및 스프링(spring)과 같은 부재가 사용될 수 있다. 일 실시예는 결합부재로 볼 베어링(247)을 채용하여, 정렬부 몸체(243)가 체결부(241) 상에서 D2방향으로 회전 운동하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 6(b) 및 도 7(a)를 참조하면, 상기 웨이퍼 고정부(244)는 웨이퍼(W)의 측면에 대응되는 원호(ARC1)를 갖는 곡면으로 이루어져, 웨이퍼(W)의 측면에 접하여 웨이퍼(W)를 고정할 수 있다. 상기 웨이퍼 고정부(244)는 웨이퍼(W)의 플랫존(F)의 너비보다 큰 길이(A)를 갖도록 하여, 웨이퍼(W)의 플랫존(F)이 웨이퍼 고정부(244)에 접하게 되더라도 웨이퍼 고정부(244)에 웨이퍼(W)가 안정적으로 고정되게 할 수 있다.
상기 슬라이딩 가이드부(245)는 경사면으로 이루어져, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(300)에서 언로딩되거나, 페데스탈(220) 상에 안착되어 하강하는 과정에서, 웨이퍼(W)의 중심이 페데스탈(220)의 중심과 어긋나게 되더라도, 웨이퍼(W)가 경사면을 따라 미끄러져 내려와 웨이퍼 고정부(244)로 안착되도록 할 수 있다.
상기 연마 헤드 접속부(246)는 연마 헤드(300)의 측면에 대응되는 원호(ARC2)를 갖는 곡면으로 이루질 수 있다. 따라서, 상기 연마 헤드 접속부(246)가 연마 헤드(300)의 측면에 접하며 상기 정렬부 몸체(243)가 회전하면, 이에 대응되어 웨이퍼 고정부(244)에 접한 웨이퍼가 회전하여, 연마 헤드(300)의 중심에 웨이퍼(W)의 중심을 일치하게 할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여, 정렬부의 변형예에 대해 설명한다.
도 8의 정렬부(1240)는 정렬부 몸체(1243)가 체결부(1241) 상에 D3 방향으로 왕복운동 가능하도록 결합부재에 의해 결합된 경우로서, 상기 결합부재로, 리니어모션 가이드(linear motion guide)를 채용한 경우이다. 다른 구성은 앞서 설명한 일 실시예의 정렬부와 동일하다.
도 9의 정렬부(2240)는 정렬부 몸체(2243)가 복수의 영역(2243a, 2243b, 2243c)으로 분할된 경우이다. 일 실시예의 경우, 정렬부(2243)가 3개의 영역으로 분할된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 2개의 영역으로 분할되거나 4개 이상의 영역으로 분할될 수도 있다. 또한, 복수의 영역(2243a, 2243b, 2243c) 각각에는 결합부재(2247a, 2247b, 2247c)가 각각 결합되어, 복수의 영역(2243a, 2243b, 2243c)이 각각 D4, D5 및 D6 방향으로 서로 독립적으로 회전할 수 있다. 복수의 영역(2243a, 2243b, 2243c)이 서로 마주 보는 면(2241)에는 곡면이 형성되어, 복수의 영역(2243a, 2243b, 2243c)이 각각 원활하게 회전하게 할 수 있다. 따라서, 정렬부 몸체(2243)가 웨이퍼(W)에 유연하게 접촉할 수 있으므로, 정렬부 몸체(2243)가 웨이퍼(W)에 접촉할 때 가해지는 충격량이 감소되어, 웨이퍼(W)의 손상이 방지될 수 있다.
도 2를 참조하면, 로드 컵(210) 내부에는 연마 헤드(300)(도 1 참조)의 저면 및 측면과 웨이퍼(W)의 하면을 세척하기 위해 세정액을 분사하는 노즐부(260)가 배치될 수 있다. 상기 노즐부(260)는 상기 페데스탈(220)의 주변에 배치될 수 있다. 일 실시예의 경우, 노즐부(260)가 제1 및 제2 노즐부(260a, 260b)를 포함하며, 제1 및 제2 노즐부(260a, 260b)가 각각 페데스탈(220)의 양 측방에 배치된 것을 예로 들어 설명하였다(도 4 참조). 제1 및 제2 노즐부(260a, 260b)는 페데스탈(220) 둘레에 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 제1 노즐부(260a)와 제2 노즐부(260b)는 동일한 구조를 가질 수 있으며, 설명이 중복되는 것을 방지하기 위해 구체적인 구성에 대해서는 제1 노즐부(260a)에 대해서만 설명한다.
도 12를 참조하면, 제1 노즐부(260a)에는 서로 다른 분사 방향으로 배치된 복수의 노즐이 배치될 수 있다. 일 실시예는 지지대(261) 상에 서로 다른 분사 대상을 향해 배치된 제1 내지 제3 노즐 그룹(262, 263, 264)이 포함된 경우이다. 또한, 제1 내지 제3 노즐 그룹(262, 263, 264)은 각각 복수의 노즐을 포함할 수 있으며, 하나의 노즐 그룹(262)에 포함된 복수의 노즐(262a, 262b)은 서로 같은 분사 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 하나의 노즐 그룹(264)에 포함된 복수의 노즐(264a, 264b)은 서로 다른 분사 방향으로 배치될 수도 있다.
제1 노즐 그룹(262)은 세정액을 연마 헤드(300)(도 1 참조)의 저면을 향하여 분사하도록 배치될 수 있다. 제2 노즐 그룹(263)은 연마 헤드(300)의 저면을 향하여 경사지게 분사하도록 배치될 수 있다. 제3 노즐 그룹(264)은 페데스탈(220)의 안착면와 평행하게 배치되어, 연마 헤드(300)의 측면 및 웨이퍼(W)를 세정할 수 있다. 또한, 제3 노즐 그룹(264)의 복수의 노즐(264a, 264b)은 서로 다른 방향(J1, J2)을 향하여 분사되도록 배치될 수 있으며, 배치되는 높이를 서로 다르게 할 수도 있다. 이와 같은 노즐 배치에 의해 연마 헤드(300 및 웨이퍼(W)의 세정시에 다방향 세정이 가능하게 하여 세정의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 페데스탈(220)은 지지부(230)에 의해 지지될 수 있다. 상기 지지부(230)는 페데스탈(220)을 지지하도록 상단부에 상기 페데스탈(220)의 하면에 결합되는 페데스탈 연결부(233)를 가지며, 하단부는 페데스탈 구동부(280)(도 2 참조)와 접속되어, 페데스탈(220)을 승강시킬 수 있다. 상기 지지부(230)는 중공부(232)를 갖는 원통형의 외벽(231)을 가질 수 있다. 상기 지지부(230)의 상부에는 상기 컵(210)의 저면에 대응되는 위치에 중공부(232)의 외벽(231)을 관통하는 배수공(234)이 배치될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 배수공(234)은 제1 및 제2 노즐부(260a, 260b)에서 분사된 세정액이 웨이퍼(W) 및 연마 헤드(300)를 세정한 후 배출되는 배수구로 사용될 수 있다. 따라서, 상기 배수공(234)은 컵(210)의 저면에 대응되는 영역에 배치되어, 사용된 세정액이 배수공(234)을 통해 중공부(232)의 내부로 유입되어 자연스러운 배수방향(WD)을 가지며 배출될 수 있다. 또한, 상기 배수공(234)은 지지부(230)가 승강하더라도, 상기 컵(210)의 저면에 대응되는 위치에 배치될 수 있을 정도의 길이로 형성되어, 지지부(230)의 승강에 무관하게 세정액을 배출하게 할 수 있다.
이와 같은 지지부(230)의 구조로 인해, 컵(210)의 저면의 중앙에는 사용된 세정액이 용이하게 배출되는 배수구가 확보될 수 있으므로, 컵(210)의 내부에 배출되지 못한 세정액이 고이는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 배출되지 못한 세정액으로 인해 로드 컵(200) 내부의 장치가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 13(a) 내지 도 16(b)를 참조하여, 화학기계적 연마 장치의 로드 컵의 동작에 대해 설명한다. 도 13(a) 내지 도 16(b)는 도 2의 화학기계적 연마 장치의 로드 컵의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 도 13(a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 로봇 암에 의해 페데스탈(220) 상에 안착될 수 있다. 도 13(b)는 웨이퍼(W)와 페데스탈(220)의 배치를 상부에서 본 도면이다. 일 실시예의 경우, 웨이퍼(W)가 안착되는 과정에서 웨이퍼(W)의 중심(CW)과 페데스탈(220)의 중심(CP)이 어긋난 경우를 예로 들어 설명한다.
다음으로, 도 14(a)에 도시된 바와 같이, 컵(210)이 상승하여, 연마 헤드(300)의 측면(301)과 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)의 연마 헤드 접속부(246)가 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 이때, 연마 헤드(300)의 측면(301)은 리테이너 링(310)이 배치된 부분일 수 있다. 컵(210)이 상승함에 따라, 웨이퍼(W)는 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)의 슬라이딩 가이드부(245)를 따라 미끄러져 내려와 웨이퍼 고정부(244)와 마주보도록 배치된 것을 볼 수 있다.
도 14(b)는 연마 헤드(300)의 중심(CH), 웨이퍼(W)의 중심(CW) 및 페데스탈(220)의 중심(CP)의 배치를 도시한 것으로, 일 실시예는 연마 헤드(300)의 중심(CH)과 페데스탈(220)의 중심(CP)이 서로 어긋난 경우를 예로 들어 설명한다.
다음으로, 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)가 각각 D7 방향으로 이동하여 연마 헤드 접속부(246)와 연마 헤드(300)의 측면(301)이 서로 접하면, 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)의 정렬부 몸체(243)가 각각 D8 및 D9 방향으로 회전하며 웨이퍼 고정부(244)에 의해 웨이퍼(W)가 정위치로 안내될 수 있다. 도 15(b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 정위치로 안내되어, 연마 헤드(300)의 중심(CH)과 웨이퍼(W)의 중심(CW)이 중첩된 것을 볼 수 있다.
다음으로, 도 16(a)에 도시된 바와 같이, 페데스탈(220)을 상승시켜 연마 헤드(300)의 멤브레인(320)에 웨이퍼(W)를 부착시킨 후, 제1 및 제2 정렬부(240a, 240b)가 D10방향으로 이동하여 연마 헤드 접속부(246)와 연마 헤드(300)의 측면(301)을 서로 이격시키면, 연마 헤드(300)의 중심(CH)과 웨이퍼(W)의 중심(CW)이 중첩되도록 정렬된 상태로 연마 헤드(300)에 로딩될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 화학기계적 연마장치
11: 베이스부
12: 연마 헤드 회전부
200: 로드 컵
210: 컵
211: 내부공간
212: 통공
220: 페데스탈
221: 유체 포트
230: 지지부
231: 외벽
232: 중공부
233: 페데스탈 연결부
234: 배수공
240: 정렬부
260: 노즐부
300: 연마 헤드

Claims (20)

  1. 내부공간을 갖는 컵;
    상기 내부공간에 승하강 가능하게 설치되며, 웨이퍼를 연마 헤드에 로딩/언로딩하는 페데스탈(pedestal); 및
    상기 페데스탈의 둘레에 배치되되 상기 페데스탈의 중심 방향으로 수평이동하는 복수의 체결부, 및 상기 복수의 체결부 상에 각각 결합되며 상기 연마 헤드의 측면에 접하도록 회전 운동 또는 왕복 운동하여 상기 웨이퍼의 중심을 상기 연마 헤드의 중심에 정렬되도록 조정하는 정렬부 몸체를 갖는 복수의 정렬부;를 포함하는 로드 컵.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 정렬부의 하부에 각각 배치되어 상기 복수의 체결부를 상기 페데스탈의 중심 방향을 기준으로 각각 수평이동 가능하게 하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 컵.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 정렬부는 제1 및 제2 정렬부를 포함하며,
    상기 구동부는 상기 제1 및 제2 정렬부는 상기 페데스탈의 중심을 기준으로 대칭적으로 이동하게 하는 것을 특징으로 하는 로드 컵.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정렬부는 동일한 실질적으로 동일한 속도로 수평이동하는 것을 특징으로 하는 로드 컵.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정렬부 몸체는 볼 베어링, 리니어모션 가이드(linear motion guide), 볼 부쉬(ball bush) 및 스프링(spring) 중 하나에 의해 상기 복수의 체결부 상에 각각 결합된 것을 특징으로 하는 로드 컵.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 정렬부는 각각,
    상기 연마 헤드의 측면과 접하는 연마 헤드 접속부;
    상기 연마 헤드 접속부에서 연장되며 경사면으로 이루어진 슬라이딩 가이드부; 및
    상기 슬라이딩 가이드부에서 연장되며 상기 웨이퍼의 측면과 접하여 상기 웨이퍼의 정렬위치를 조정하는 웨이퍼 고정부를 갖는 복수의 정렬부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 컵.
  7. 연마 패드 및 로드 컵을 구비하는 베이스부; 및
    상기 베이스부 상에 배치되며 연마 헤드를 구비하는 연마 헤드 회전부를 포함하되,
    상기 로드 컵은
    웨이퍼가 안착되는 안착면을 가지며 상기 연마 헤드에 상기 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 페데스탈(pedestal);
    상기 페데스탈이 내부에 수용되는 컵; 및
    상기 페데스탈의 둘레에 배치되어 상기 페데스탈의 중심 방향으로 수평이동하며 상기 웨이퍼의 정렬위치를 조정하되, 상기 연마 헤드의 측면과 접하는 연마 헤드 접속부, 상기 연마 헤드 접속부에서 연장되며 경사면으로 이루어진 슬라이딩 가이드부와, 상기 슬라이딩 가이드부에서 연장되며 상기 웨이퍼의 측면과 접하여 상기 웨이퍼의 정렬위치를 정의하는 웨이퍼 고정부를 갖는 복수의 정렬부를 포함하는 화학기계적 연마 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 정렬부의 하부에 각각 배치되어 상기 복수의 정렬부를 상기 페데스탈의 중심 방향을 기준으로 수평이동 가능하게 하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 정렬부는 각각,
    상기 구동부에 결합되는 체결부; 및
    상기 체결부 상에 결합부재에 의해 회전운동 또는 왕복운동 가능하게 결합되며, 상기 웨이퍼 고정부, 상기 슬라이딩 가이드부, 및 상기 연마 헤드 접속부가 순차적으로 배치된 정렬부 몸체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 결합부재는,
    볼 베어링, 리니어모션 가이드(linear motion guide), 볼 부쉬(ball bush) 및 스프링(spring) 중 하나인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 정렬부 몸체는 상기 웨이퍼의 둘레 방향을 따라 분할된 복수의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분할된 복수의 영역은 각각 상기 체결부와 결합하는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 영역은 서로 보는 면에 곡면이 형성된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 연마 헤드 접속부는 상기 연마 헤드의 측면과 대응되는 곡면을 갖는 것을 특징으로 화학기계적 연마 장치.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼 고정부는 상기 웨이퍼의 측면과 대응되는 곡면을 갖는 것을 특징으로 화학기계적 연마 장치.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼 고정부는 상기 웨이퍼의 플랫존보다 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 정렬부는 상기 페데스탈의 둘레에 등간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  18. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 정렬부는 상기 페데스탈의 중심 방향으로 수평이동하여 상기 연마 헤드의 측면과 상기 연마 헤드 접속부를 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼의 정렬 위치를 상기 연마 헤드의 위치에 정렬하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연마 헤드의 중심과 상기 웨이퍼의 중심이 중첩되도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
  20. 로드 컵을 구비하는 베이스부; 및
    상기 베이스부 상에 배치되며 연마 헤드를 구비하는 연마 헤드 회전부를 포함하되, 상기 로드 컵은
    웨이퍼가 안착되는 안착부 및, 상기 안착부를 지지하며 중공부를 갖는 지지부로 이루어진 페데스탈(pedestal);
    상기 페데스탈이 내부공간에 수용되며, 상기 웨이퍼가 로딩/언로딩되는 상기 연마 헤드가 삽입되는 통공이 배치된 상면을 갖는 컵;
    상기 페데스탈의 둘레에 배치되되 상기 페데스탈의 중심 방향으로 수평이동하는 복수의 체결부, 및 상기 복수의 체결부 상에 각각 결합되며 상기 연마 헤드의 측면에 접하도록 회전 운동 또는 왕복 운동하여 상기 웨이퍼의 중심을 상기 연마 헤드의 중심에 정렬되도록 조정하는 정렬부 몸체를 갖는 복수의 정렬부;
    상기 복수의 정렬부의 하부에 각각 배치되어 상기 복수의 정렬부를 상기 페데스탈의 중심 방향을 기준으로 수평이동 가능하게 하는 구동부; 및
    상기 컵의 내부에 세정액을 분사하는 복수의 노즐을 포함하는 화학기계적 연마 장치.

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