KR20200077689A - 화학적 기계적 연마 장치 및 그의 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학적 기계적 연마 장치 및 그의 연마 방법을 개시한다. 그의 장치는 기판을 세정하는 세정부와, 상기 기판을 브러싱하는 롤 브러시들과, 상기 롤 브러시들을 구동하는 구동기를 구비한 브러싱 부와, 상기 구동기를 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 롤 브러시들의 사용시간을 카운트하는 사용시간 계산부와, 상기 롤 브러시들의 상기 사용시간에 근거하여 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 감소시키는 구동 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 기판을 평탄화하는 화학적 기계적 연마 장치 및 그의 연마 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 복수의 단위 공정들에 통해 제조될 수 있다. 단위 공정들은 증착(deposition) 공정, 확산(diffusion) 공정, 열처리(thermal) 공정, 포토리소그래피(photo-lithography) 공정, 연마(polishing) 공정, 식각(etching) 공정, 이온주입 공정, 및 세정 공정을 포함할 수 있다. 그 중에 연마 공정은 기판 상의 유전체, 또는 금속막을 평탄화시키는 공정이다. 연마 공정은 세정 공정을 수반할 수 있다. 세정 공정은 연마된 기판의 표면에 묻어 있는 각종 슬러리성 컴파운드(slurry compound)를 제거는 공정일 수 있다.
본 발명의 해결 과제는, 브러시의 수명을 증가시킬 수 있는 화학적 기계적 연마 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 과제는 결함을 최소화할 수 있는 화학적 기계적 연마장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 화학적 기계적 연마 장치를 개시한다. 그의 연마 장치는, 기판을 세정하는 세정부; 상기 기판을 브러싱하는 롤 브러시들과, 상기 롤 브러시들을 구동하는 구동기를 구비한 브러싱 부; 및 상기 구동기를 제어하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 제어부는: 상기 롤 브러시들의 사용시간을 카운트하는 사용시간 계산부; 및 상기 롤 브러시들의 상기 사용시간에 근거하여 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 감소시키는 구동 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 화학적 기계적 연마 장치는, 기판을 탑재하는 캐리어를 수납하는 로드 포트; 상기 기판 상에 제 1 슬러리 또는 제 2 슬러리를 제공하여 상기 기판을 연마하는 연마 모듈; 상기 연마된 기판 상의 상기 제 1 슬러리 또는 상기 제 2 슬러리를 브러싱하는 롤 브러시들을 구비한 세정 모듈; 및 상기 세정 모듈과 상기 연마 모듈을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는: 상기 기판 상의 연마 대상에 근거하여 상기 제 1 슬러리의 공급 또는 상기 제 2 슬러리를의 공급을 결정하는 연마 제어부; 및 상기 제 1 슬러리 공급 또는 상기 제 2 슬러리의 공급에 근거하여 상기 롤 브러시들 사이의 거리 감소의 속도를 결정하는 세정 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 화학적 기계적 연마 방법은, 제 1 슬러리 또는 제 2 슬러리를 사용하여 기판을 연마하는 단계; 상기 기판을 세정하는 단계; 복수개의 롤 브러시들을 이용하여 상기 기판을 브러싱하는 단계; 및 상기 기판을 린스하는 단계를 포함한다. 상기 기판을 브러싱하는 단계는 상기 복수개의 롤 브러시들의 사용시간에 근거하여, 상기 복수개의 롤 브러시들 사이의 거리를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 화학적 기계적 연마 장치는 사용 시간에 근거하여 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 감소시켜 롤 브러시들의 수명을 증가시키고 결함을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 브러싱 부의 일 예를 보여주는 사시도와 평면도이다.
도 4는 유전체 박막을 갖는 기판을 브러싱하는 일반적인 브러시의 사용 시간에 따른 결함을 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 2의 롤 브러시들의 사용시간에 따라 회전축들 사이의 거리가 제 1 속도로 감소되는 것을 보여주는 그래프이다
도 6은 금속 박막을 갖는 기판을 브러싱하는 일반적인 브러시의 사용 시간에 따른 결함 발생 빈도를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 2의 롤 브러시들의 사용시간에 따라 회전축들 사이의 거리가 제 2 속도로 감소하는 것을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 화학적 기계적 연마 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 9는 도 1의 기판을 브러싱하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 브러싱 부의 일 예를 보여주는 사시도와 평면도이다.
도 4는 유전체 박막을 갖는 기판을 브러싱하는 일반적인 브러시의 사용 시간에 따른 결함을 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 2의 롤 브러시들의 사용시간에 따라 회전축들 사이의 거리가 제 1 속도로 감소되는 것을 보여주는 그래프이다
도 6은 금속 박막을 갖는 기판을 브러싱하는 일반적인 브러시의 사용 시간에 따른 결함 발생 빈도를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 2의 롤 브러시들의 사용시간에 따라 회전축들 사이의 거리가 제 2 속도로 감소하는 것을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 화학적 기계적 연마 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 9는 도 1의 기판을 브러싱하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 화학적 기계적 연마 장치(100)의 일 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치(100)는 로드 스테이션(10), 인터페이스 모듈(20), 연마 모듈(30), 세정 모듈(40), 계측 모듈(70) 및 제어부(80)을 포함할 수 있다.
로드 스테이션(10)은 캐리어(12)를 수납할 수 있다. 캐리어(12)는 기판(W)을 탑재할 수 있다. 기판(W)은 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다.
인터페이스 모듈(20)은 로드 스테이션(10)에 인접하여 배치될 수 있다. 인터페이스 모듈(20)은 제 1 로봇 암(22)을 가질 수 있다. 제 1 로봇 암(22)은 캐리어(12) 내의 기판(W)을 연마 모듈(30)에 제공할 수 있다. 또한, 제 1 로봇 암(22)은 기판(W)을 세정 모듈(40)에서부터 캐리어(12)로 반송(transfer)할 수 있다. 또한, 제 1 로봇 암(22)은 기판(W)을 세정 모듈(40)과 계측 모듈(70) 사이에 이송할 수 있다.
인터페이스 모듈(20)과 연마 모듈(30) 사이에 제 2 로봇 암(41)이 제공될 수 있다. 제 2 로봇 암(41)은 기판(W)을 제 1 로봇 암(22)에서부터 연마 모듈(30)로 이송할 수 있다. 또한, 제 2 로봇 암(41)은 기판(W)을 연마 모듈(30)에서부터 세정 모듈(40)로 제공할 수 있다.
연마 모듈(30)은 기판(W)을 연마할 수 있다. 일 예로, 연마 모듈(30)은 로드 컵(31), 연마 패드들(32), 연마 헤드(34), 슬러리 노즐(36) 및 슬러리 공급부(38)를 포함할 수 있다.
로드 컵(31)은 제 2 로봇 암(41)에 인접하여 배치될 수 있다. 제 2 로봇 암(41)은 로드 컵(31) 상에 기판(W)을 제공할 수 있다. 제 2 로봇 암(41)은 로드 컵(31) 상의 상기 연마된 기판(W)을 세정 모듈(40)로 이송할 수 있다.
연마 패드(32)는 로드 컵(31)에 인접하여 배치될 수 있다. 연마 패드(32)는 기판(W)을 연마할 수 있다. 예를 들어, 연마 패드(32)는 부직포를 포함할 수 있다. 기판(W)은 복수개의 연마 패드들(32) 상에서 순차적으로 제공될 수 있다. 복수개의 연마 패드들(32)은 하나의 기판(W)을 순차적으로 연마시킬 수 있다. 이와 달리, 복수개의 연마 패드들(32)은 복수개의 기판들(W)을 각각 개별적으로 연마시킬 수 있다.
연마 헤드(34)는 기판(W)을 연마 패드(32)와 로드 컵(31) 사이에 이송할 수 있다. 예를 들어, 연마 헤드(34)는 기판(W)을 진공 흡착(vacuum-absorb)하여 복수개의 연마 패드들(32) 및 로드 컵(31)에 이동시킬 수 있다. 또한, 연마 헤드(34)는 연마 패드(32) 상의 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 기판(W)은 연마 패드(32)와의 마찰에 의해 연마될 수 있다.
슬러리 노즐(36)은 연마 패드(32)의 일부 상에 배치될 수 있다. 슬러리 노즐(36)은 슬러리 공급부(38)에 연결될 수 있다. 슬러리 노즐(36)은 제 1 슬러리(33a) 또는 제 2 슬러리(35a)를 연마 패드(32) 상에 제공할 수 있다. 제 1 슬러리(33a) 및 제 2 슬러리(35a)는 기판(W)의 연마를 돕거나 가속시킬 수 있다. 제 1 슬러리(33a)는 유전체 박막(ex, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물)의 연마제일 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬러리(33a)는 실리카 또는 세리아를 포함할 수 있다. 제 2 슬러리(35a)는 금속 박막(ex, Cu)의 연마제일 수 있다. 예를 들어, 제 2 슬러리(35a)는 과산화수소, 또는 암모니아 수를 포함할 수 있다.
슬러리 공급부(38)는 제 1 슬러리(33a) 및 제 2 슬러리(35a)를 연마 패드(32) 상에 공급할 수 있다. 일 예로, 슬러리 공급부(38)는 제 1 슬러리 탱크(33), 제 2 슬러리 탱크(35), 제 1 밸브(37) 및 제 2 밸브(39)를 포함할 수 있다. 제 1 슬러리 탱크(33)는 제 1 슬러리(33a)를 저장할 수 있다. 제 2 슬러리 탱크(35)는 제 2 슬러리(35a)를 저장할 수 있다. 제 1 밸브(37)는 제 1 슬러리 탱크(33)와 슬러리 노즐(36) 사이에 연결될 수 있다. 제 1 밸브(37)는 제 1 슬러리(33a)의 공급을 제어할 수 있다. 제 2 밸브(39)는 제 2 슬러리 탱크(35)와 슬러리 노즐(36) 사이에 연결될 수 있다. 제 2 밸브(39)는 제 2 슬러리(35a)의 공급을 제어할 수 있다.
세정 모듈(40)은 제 2 로봇 암(41)과 인터페이스 모듈(20) 사이에 배치될 수 있다. 세정 모듈(40)은 기판(W)을 세정할 수 있다. 예를 들어, 세정 모듈(40)은 기판(W) 상의 제 1 슬러리(33a) 및 제 2 슬러리(35a)를 제거할 수 있다. 일 예로, 세정 모듈(40)은 약액 세정 부(42), 브러싱 부(44) 및 린싱 부(46)를 포함할 수 있다. 약액 세정 부(42)는 약액 세정제(etchant)를 이용하여 기판(W)을 세정할 수 있다. 브러싱 부(44)는 약액 세정 부(42)와 린싱 부(46) 사이에 배치될 수 있다. 브러싱 부(44)는 기판(W)을 닦을(brush) 수 있다. 린싱 부(46)는 기판(W)을 린스(rinse)할 수 있다. 제 1 로봇 암(22)은 기판(W)을 약액 세정 부(42), 브러싱 부(44) 및 린싱 부(46)에 이송할 수 있다.
약액 세정 부(42)는 제 2 로봇 암(41)과 브러싱 부(44) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 약액 세정 부(42)는 약액 조를 포함할 수 있다. 기판(W)은 약액 조 내의 약액(미도시) 내에 침지될 수 있다. 약액은 기판(W)을 습식으로 세정할 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 브러싱 부(44)의 일 예를 보여주는 사시도와 평면도이다.
도 2및 도 3을 참조하면, 브러싱 부(44)는 한 쌍의 롤 브러시들(52), 롤러(54), 구동기(driver, 56) 및 세정액 노즐(58)을 포함할 수 있다.
롤 브러시들(52)은 롤러(54) 상에 배치될 수 있다. 기판(W)은 한 쌍의 롤 브러시들(52) 사이에 제공될 수 있다. 롤 브러시들(52) 각각의 길이는 기판(W)의 직경보다 클 수 있다. 롤 브러시들(52) 내에 회전축들(43)이 제공될 수 있다. 회전축(43)은 롤 브러시들(52)을 회전시킬 수 있다. 회전축들(43)의 각각은 약 2mm 내지 약 20cm의 직경을 가질 수 있다. 롤 브러시들(52)의 회전축들(43) 사이의 거리(d)는 최대 20mm이고, 최소 4mm일 수 있다. 회전축들(43) 사이의 거리(d)는 상기 회전축들(43)의 외주면들 사이의 거리일 수 있다. 이와 달리, 회전축들(43) 사이의 거리(d)는 상기 회전축들(430)의 중심들 사이의 거리일 수 있다.
도 2를 참조하면, 롤러(54)는 기판(W)의 외주면을 지지할 수 있다. 롤러(54)는 한 쌍의 롤 브러시들(52) 사이의 기판(W)을 방위각 방향으로 회전시킬 수 있다. 한 쌍의 롤 브러시들(52)은 기판(W)의 상면과 하면을 균일하게 브러싱할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 구동기(56)는 롤 브러시들(52)의 양측들에 배치될 수 있다. 일 예로, 구동기(56)는 회전 구동기(57) 및 거리 조절기(distance adjuster, 59)를 포함할 수 있다.
회전 구동기(57)는 롤 브러시들(52) 및 회전축들(43)에 회전 동력을 제공할 수 있다. 회전 구동기(57)는 모터 및 기어를 포함할 수 있다.
복수개의 거리 조절기들(59)은 롤 브러시들(52)의 양측들에 배치될 수 있다. 거리 조절기들(59)의 각각은 한 쌍의 롤 브러시들(52)의 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 조절할 수 있다. 일 예로, 거리 조절기들(59)의 각각은 하우징(51), 스프링(53) 및 푸시 핀 부재(55)를 포함할 수 있다.
하우징(51)은 롤 브러시들(52)의 회전축들(43)을 가로지르게 배치될 수 있다. 하우징(51)은 회전축들(43)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 회전축들(43) 사이의 거리(d)는 하우징(51) 내에서 조절될 수 있다.
스프링(53)은 하우징(51) 내에 배치될 수 있다. 스프링(53)은 회전축들(43) 사이에 배치될 수 있다. 스프링(53)은 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 증가시킬 수 있다.
푸시 핀 부재(55)는 회전축들(43) 중의 하나를 고정 축(45)의 방향으로 밀어 상기 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 감소시킬 수 있다. 고정 축(45)은 롤 브러시들(52)의 회전축(43)의 나머지 하나를 외부 벽에 고정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 세정액 노즐(58)은 롤 브러시(52) 상에 배치될 수 있다. 세정액 노즐(58)은 한 쌍의 롤 브러시들(52) 사이의 기판(W) 상에 세정액(62)을 제공할 수 있다. 세정액(62)은 기판(W) 및 롤 브러시들(52)을 세정할 수 있다.
도 1및 도 2를 참조하면, 제어부(80)는 연마 모듈(30)과 세정 모듈(40)을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(80)는 연마 제어부(82) 및 세정 제어부(86)를 포함할 수 있다. 연마 제어부(82)는 연마 모듈(30)을 제어할 수 있다. 일 예로, 연마 제어부(82)는 제 1 밸브(37) 및 제 2 밸브(39)에 연결될 수 있다. 연마 제어부(82)는 기판(W) 상의 연마 대상 막질에 따라, 제 1 밸브(37) 및 제 2 밸브(39) 중 어느 하나를 선택적으로 오픈시킬 수 있다. 기판(W)이 유전체 박막(ex, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물)을 가질 때, 제 1 밸브(37)는 선택적으로 오픈되고, 제 1 슬러리(33a)는 연마 패드(32) 상에 제공될 수 있다. 연마 패드(32)는 제 1 슬러리(33a)를 이용하여 기판(W) 상의 유전체 박막을 평탄하게 연마할 수 있다. 기판(W)이 금속 박막(ex, Cu)을 가질 때, 제 2 밸브(39)는 오픈되고, 제 2 슬러리(35a)는 연마 패드(32) 상에 제공될 수 있다. 연마 패드(32)는 제 2 슬러리(35a)를 이용하여 금속 박막을 평탄하게 제거시킬 수 있다.
세정 제어부(86)는 세정 모듈(40)에 연결되고, 상기 세정 모듈(40)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 세정 제어부(86)는 브러싱 부(44)의 구동기(56)와 세정액 노즐(58)에 연결될 수 있다. 일 예로, 세정 제어부(86)는 사용시간 계산부(81), 구동 제어부(83), 슬러리 판별부(85) 및 세정액 제어부(87)를 포함할 수 있다.
시간 계산부(81)는 롤 브러시들(52)의 사용 시간을 카운트할 수 있다. 롤 브러시(52)는 그의 사용 시간에 따라 점진적으로 마모되거나 오염될 수 있다.
구동 제어부(83)는 롤 브러시들(52)의 사용 시간에 대한 정보를 이용하여 구동기(56)를 제어할 수 있다. 구동 제어부(83)는 롤 브러시(52)의 사용시간에 근거하여 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 구동 제어부(83)는 사용 시간에 따라, 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 감소시켜 롤 브러시들(52)의 수명을 증가시킬 수 있다.
슬러리 판별부(85)는 기판(W) 상의 제 1 슬러리(33a)와 제 2 슬러리(35a)를 판별할 수 있다. 예를 들어, 슬러리 판별부(85)는 제 1 밸브(37), 또는 제 2 밸브(39)의 오픈에 따라, 기판(W) 상의 제 1 슬러리(33a), 또는 제 2 슬러리(35a)를 판별할 수 있다.
구동 제어부(83)는 제 1 슬러리(33a), 또는 제 2 슬러리(35a)의 사용에 근거하여 구동기(56)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동 제어부(83)는 기판(W) 상의 제 1 슬러리(33a) 및 제 2 슬러리(35a)에 근거하여 한 쌍의 롤 브러시들(52) 의 회전축들(43) 사이의 거리(d) 감소의 속도를 제어할 수 있다.
세정액 제어부(87)는 세정액 노즐(58)에 제공되는 세정액(62)의 공급 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 세정액 제어부(87)는 롤 브러시(52)의 사용시간에 근거하여 세정액(62)의 공급 량을 제어할 수 있다.
도 4는 유전체 박막을 갖는 기판(W)을 브러싱하는 일반적인 브러시의 사용 시간에 따른 결함을 보여준다.
도 4를 참조하면, 일반적인 브러시의 결함 발생 빈도는 브러시의 사용 초기 및 일정 사용시간 후에 증가되었다. 사용 초기의 약 하루 동안에, 일반적인 브러시는 그의 오염에 의해 기판(W) 상에 결함을 발생시킬 수 있었다. 일반적인 브러시들 사이의 거리가 고정되어 있기 때문에 일반적인 브러시들의 마모 또는 오염은 그들의 사용시간에 비례하여 증가하고, 기판(W) 상의 결함은 증가할 수 있었다. 기판(W)의 유전체 박막이 제 1 슬러리(33a)에 의해 연마되었을 경우, 일반적인 브러시들은 사용 후 약 1주일째부터 약 2주일까지 점진적으로 증가하는 결함 발생 빈도를 가질 수 있었다.
도 2를 참조하면, 세정액 제어부(87)는 롤 브러시(52)의 사용 초기에 세정액(62)의 공급 유량을 일시적으로 증가시켜 결함 발생을 억제할 수 있었다. 세정액 제어부(87)는 세정액 노즐(58)에 롤 브러시(52)의 사용 후 1일동안 약 20SCCM의 세정액(62)을 제공하고, 상기 롤 브러시(52)의 사용 후 2일부터 14일까지 약 10SCCM의 세정액(62)을 제공할 수 있다. 세정액(62)은 탈이온수를 포함할 수 있다.
도 5는 도 2의 롤 브러시들(52)의 사용시간에 따라 회전축들(43) 사이의 거리(d)가 제 1 속도(92)로 감소되는 것을 보여준다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 구동 제어부(83) 및 거리 조절기(59)는 롤 브러시들(52)의 사용시간에 따라, 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 감소시켜 결함 발생을 억제할 수 있었다. 기판(W)의 유전체 박막이 제 1 슬러리(33a)에 의해 연마되면, 회전축들(43) 사이의 거리(d)는 제 1 속도(92)로 감소될 수 있었다. 예를 들어, 제 1 속도(92)는 약 1mm/day일 수 있다.
도 6은 금속 박막을 갖는 기판(W)을 브러싱 하는 일반적인 브러시의 사용 시간에 따른 결함 발생 빈도를 보여준다.
도 6을 참조하면, 기판(W)이 제 2 슬러리(35a)에 의해 연마되었을 경우, 일반적인 브러시의 결함 발생 빈도는 매일 증가할 수 있었다. 일반적인 브러시는 매일 주기적으로 세정된 후 약 1주일동안 재사용될 수 있었다. 일반적인 브러시가 세정될 때마다 결함 발생 빈도는 점진적으로 증가할 수 있었다.
도 7은 도 2의 롤 브러시들(52)의 사용시간에 따라 회전축들(43) 사이의 거리(d)가 제 2 속도(94)로 감소하는 것을 보여준다.
도 7을 참조하면, 구동 제어부(83) 및 거리 조절기(59)는 사용 시간에 에 근거하여 롤 브러시들(52)의 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 제 2 속도(94)로 감소시켜 결함 발생을 억제할 수 있었다. 제 2 속도(94)는 도 5의 제 1 속도(92)보다 느리거나 작을 수 있다. 예를 들어, 제 2 속도(94)는 약 0.1mm/day일 수 있다. 또한, 구동 제어부(83)는 사용 시간에 근거하여 회전축들(43)의 사이의 거리(d)를 주기적으로 추가 감소시켜 결함 발생을 억제할 수 있다. 회전축들(43) 사이의 추가적으로 감소된 거리(96)는 약 6mm일 수 있다.
회전축들(43)은 매일 약 6mm의 추가적으로 감소된 거리(96)로 이동된 후따 다시 원래의 상태로 되돌아갈 수 있다. 회전축들(43) 사이의 거리(d)가 추가적으로 감소될 때마다, 상기 롤 브러시들(52) 사이에 배어(bare) 기판이 제공될 수 있었다. 롤 브러시들(52)은 그들의 압축과 배어 기판을 이용한 예방 정비(preventative maintenance)를 통해 세정될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 계측 모듈(70)은 로드 스테이션(10)에 인접하여 배치될 수 있다. 계측 모듈(70)은 기판(W)을 측정하여 상기 기판(W)의 결함 또는 연마 두께에 대한 정보를 획득할 수 있다. 기판(W) 상에 결함이 있을 경우, 제 1 로봇 암(22)은 상기 기판(W)을 세정 모듈(40)에 반송(transfer)할 수 있다. 기판(W)의 연마 두께가 미달될 경우, 제 1 로봇 암(22) 및 제 2 로봇 암(41)은 상기 기판(W)을 연마 모듈(30)에 반송할 수 있다. 기판(W)이 양품으로 판정되면, 제 1 로봇 암(22)은 상기 기판(W)을 캐리어(12) 내에 탑재할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치(100)를 이용한 화학적 기계적 연마 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 화학적 기계적 연마 방법의 일 예를 보여준다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 화학적 기계적 연마 방법은 기판(W)을 연마하는 단계(S10), 기판(W)을 세정하는 단계(S20), 기판(W)을 브러싱하는 단계(S30), 및 기판(W)을 린스하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 연마 모듈(30)은 기판(W)을 연마한다(S10). 연마 패드(32)는 제 1 슬러리(33a), 또는 제 2 슬러리(35a)를 이용하여 기판(W)을 연마할 수 있다. 기판(W)의 연마 공정이 완료되면, 제 1 로봇 암(22) 또는 제 2 로봇 암(41)은 기판(W)을 세정 모듈(40)의 세정 부(42)에 이송(transfer)할 수 있다.
다음, 세정 부(42)는 기판(W)을 세정한다(S20). 세정 부(42)는 기판(W)을 약액 내에 침지하여 상기 기판(W)을 세정할 수 있다. 기판(W)의 세정 공정이 완료되면, 제 1 로봇 암(22)은 기판(W)을 브러싱 부(44)에 이송할 수 있다.
그 다음, 브러싱 부(44)는 기판(W)을 브러싱한다(S30). 브러싱 부(44)는 롤 브러시들(52)과 세정액(62)을 이용하여 기판(W)을 브러싱할 수 있다. 일 예로, 기판(W)을 브러싱하는 단계(S30)는 롤 브러시들(52)의 사용시간에 따라 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 9는 도 1의 기판(W)을 브러싱하는 단계(S30)의 일 예를 보여준다.
도 9를 참조하면, 기판(W)을 브러싱하는 단계(S30)는 제 1 슬러리(33a)가 제공되었는지를 판별하는 단계(S32), 제 1 슬러리(33a)가 제공되었을 때 세정액(62)의 공급 유량을 일시적으로 증가시키는 단계(S33), 롤 브러시들(52)의 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 제 1 속도(92)로 감소시키는 단계(S34), 제 2 슬러리(35a)가 제공되었을 때 롤 브러시들(52)의 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 제 2 속도(94)로 감소시키는 단계(S36), 주기적으로 배어 기판을 제공하는 단계(S38) 및 롤 브러시들(52)의 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 추가적(futher)으로 감소시키는 단계(S39)를 포함할 수 있다.
먼저, 슬러리 판별부(85)는 세정 모듈(40)의 제 1 밸브(37)의 열림, 또는 닫힘에 근거하여 제 1 슬러리(33a)가 제공되었는지를 판별한다(S32). 제 1 밸브(37)가 오픈되었을 때, 슬러리 판별부(85)는 제 1 슬러리(33a)가 기판(W) 상에 제공된 것으로 판별할 수 있다. 제 2 밸브(39)가 오픈되었을 때, 슬러리 판별부(85)는 제 2 슬러리(35a)가 기판(W) 상에 제공된 것으로 판별할 수 있다.
제 1 슬러리(33a)가 기판(W) 상에 제공된 것으로 판별될 경우, 세정액 제어부(87)는 브러시(52)의 사용 초기에 세정액(62)의 공급 유량을 일시적으로 증가시킬 수 있다(S33). 브러시(52)의 사용 초기에, 세정액 제어부(87)는 세정액(62)의 공급 유량(flow rate)을 일시적으로 약 2배정도 증가시켜 결함을 억제하거나 방지할 수 있다.
다음, 구동 제어부(83)는 브러시(52)의 사용 시간에 근거하여 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 제 1 속도(92)로 감소시킨다(S34). 구동 제어부(83)는 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 약 1mm/day의 제 1 속도(92)로 감소시켜 브러시(52)의 사용 시간의 증가에 따른 결함을 억제하거나 방지할 수 있다.
제 2 슬러리(35a)가 기판(W) 상에 제공된 것으로 판별될 경우, 구동 제어부(83)는 브러시(52)의 사용 시간에 근거하여 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 제 2 속도(94)로 감소시킨다(S36). 구동 제어부(83)는 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 약 0.1mm/day의 제 2 속도(94)로 감소시켜 브러시(52)의 사용시간 증가에 따른 결함을 억제하거나 방지할 수 있다.
그 다음, 인터페이스 모듈(20)의 제 2 로봇 암(41)은 매일 주기적으로 한 쌍의 롤 브러시들(52) 사이에 배어 기판을 제공한다(S38).
배어 기판이 제공될 떼마다, 구동 제어부(83)는 회전축들(43) 사이의 거리(d)를 추가적으로 감소시켜 상기 롤 브러시들(52)을 세정한다(S39). 회전축들(43)은 약 6mm 정도의 추가적으로 감소된 거리(96)로 이동된 후, 원래 상태로 되돌아 갈 수 있다. 복수개의 롤 브러시들(52)은 서로 압축될 수 있다. 롤 브러시들(52)은 그들의 압축과 배어 기판을 통해 세정될 수 있다. 이후, 기판(W)의 브러싱 공정이 완료되면, 제 1 로봇 암(22)은 상기 기판(W)을 린싱 부(46)에 이송할 수 있다.
마지막으로, 린싱 부(46)는 기판(W)을 린스한다(S40). 예를 들어, 린싱 부(46)는 탈이온수를 기판(W)에 제공하여 상기 기판(W)을 린스할 수 있다. 린스된 기판(W)은 건조될 수 있다. 이후, 제 1 로봇 암(22)은 기판(W)을 캐리어(12) 내에 탑재시킬 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (10)
- 기판을 세정하는 세정부;
상기 기판을 브러싱하는 롤 브러시들과, 상기 롤 브러시들을 구동하는 구동기를 구비한 브러싱 부; 및
상기 구동기를 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는:
상기 롤 브러시들의 사용시간을 카운트하는 사용시간 계산부; 및
상기 롤 브러시들의 상기 사용시간에 근거하여 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 감소시키는 구동 제어부를 포함하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 브러싱 부는 상기 롤 브러시들 사이에 세정액을 제공하는 세정액 노즐을 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 롤 브러시들의 사용 초기에 상기 세정액의 공급 유량을 일시적으로 증가시키는 세정액 제어부를 더 포함하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판을 연마하는 연마 패드, 상기 연마 패드 상의 슬러리 노즐, 및 상기 슬러리 노즐을 통해 제 1 슬러리 또는 제 2 슬러리를 상기 연마 패드에 제공하는 슬러리 공급부를 구비하는 연마 모듈을 더 포함하되,
상기 구동 제어부는 상기 제 1 슬러리의 공급 또는 상기 제 2 슬러리의 공급에 근거하여, 각각 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 제 1 속도 또는 제 2 속도로 감소시키는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 슬러리가 실리카이고, 상기 제 2 슬러리가 과산화수소일 때, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도보다 빠른 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 속도는 1mm/day인 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 속도는 0.1mm/day인 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 슬러리가 과산화수소일 때, 상기 구동 제어부는 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 추가적으로 감소시켜 상기 롤 브러시들을 압축하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 롤 브러시들은 매일 추가적으로 압축되고, 상기 롤 브러시들 사이의 추가적으로 감소된 거리는 6mm인 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는:
상기 제 1 및 제 2 설러리들을 각각 저장하는 제 1 및 제 2 슬러리 탱크들; 및
상기 제 1 및 제2 슬러리 탱크들과 상기 슬러리 암 사이에 각각 배치되어 선택적으로 오픈되는 제 1 및 제 2 밸브들을 포함하되,
상기 제 1 밸브가 오픈될 때 상기 구동 제어부는 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 상기 제 1 속도로 감소시키고,
상기 제 2 밸브가 오픈될 때 상기 구동 제어부는 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 상기 제 2 속도로 감소시키는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 구동기는:
상기 롤 브러시들 사이의 거리를 증가시키는 스프링; 및
상기 롤 브러시들 중 어느 하나를 압축하여 상기 롤 브러시들 사이의 거리를 감소시키는 푸시 핀 부재를 포함하는 화학적 기계적 연마 장치.
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| US20200198088A1 (en) | 2020-06-25 |
| US11607768B2 (en) | 2023-03-21 |
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