KR20230106308A - 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛 - Google Patents

척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연마헤드 세척시 디마운트 플레이트(Demount Plate)의 오염 방지와 브러쉬에 의한 오염을 방지하기 위해 고안한 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상부가 개방되며, 개방된 상부로 연마헤드가 하강되어 내부에 위치되는 복수의 클린하우징; 상기 클린하우징의 내부로 순수(DIW : Deionized Water)를 공급하는 세척수 공급수단; 상기 클린하우징에 구비되며, 순수로 초음파를 발생시켜 순수에 침수된 연마헤드를 세척하는 초음파 발생수단; 및 상기 연마헤드, 상기 세척수 공급수단, 상기 초음파 발생수단을 컨트롤하는 제어부;를 포함하는 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛에 관한 것이다.

Description

척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛{CHUCK CLEAN UNIT AND TRANSFER UNIT OF FINAL POLISHING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛에 관한 것으로서, 특히, 연마헤드 세척시 디마운트 플레이트(Demount Plate)의 오염 방지와 브러쉬에 의한 오염을 방지하기 위해 고안한 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼는 슬라이싱(slicing) 공정, 그라인딩(grinding) 공정, 랩핑 공정, 에칭 공정, 폴리싱(polishing) 공정 등의 일련의 공정을 거쳐 반도체 소자 제조용 웨이퍼로 생산된다. 이때, 웨이퍼는 공정이 진행되는 과정에서 각종 오염물에 의해 표면이 오염된다. 대표적인 오염물로는 미세 파티클, 금속 오염물, 유기 오염물 등을 들 수 있으며, 이러한 오염물은 반도체 소자의 생산 수율을 저하시키는 원인이 된다.
도 1은 종래 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 파이널 폴리싱 장비의 경우 통상 트랜스퍼 유닛(10, Transfer Unit)은 크게 마운트 플레이트(11, Mount Plate), 디마운트 플레이트(12, Demount Plate) 및 척 클린 유닛(13, Chuck Clean Unit) 3 가지로 구성된다.
척 클린 유닛(13)은 연마 중 슬러리(Slurry) 및 기타 오염물이 묻어있는 헤드 클리닝(Head Cleaning)을 순수(DIW : Deionized Water)와 브러쉬(15, Brush)를 이용하여 수행하는데, 이 과정 중 웨이퍼(Wafer)의 언로딩(ULD : Unloading)를 위해 대기하는 디마운트 플레이트(12, Demount Plate)에 영향을 미치게 된다. 즉, 연마헤드(14) 내 웨이퍼 연마 및 언로딩 후 연마헤드(14) 클리닝을 진행하지만, 연마헤드(14)의 패드(Pad)면과 사이드(Side)면을 브러쉬(15)로 클리닝하는 과정에서 연마헤드(14) 내 붙어있던 오염물들이 디마운트 플레이트(12)로 유입되어 제품에 영향을 미치게 되며, 이는 초미세 LLS(Localized Light Scattering)가 열위해지는 결과를 초래한다. 즉, 기존의 척 클린 유닛(13)은 디마운트 플레이트(12)와 근접했으며, 척 클리닝 시 연마헤드(14)에 분사되는 순수(DIW)가 연마 후 언로딩(Un-Loading) 대기 중인 디마운트 플레이트로 비산되어 제품에 미세 LLS를 발생시킨다.
또한, 세정을 위한 브러쉬(15) 자체에서도 부식이 발생되면서 연마헤드(14)를 오염시키고, 연마헤드(14) 내 오염물은 연마공정에 영향을 주어 웨이퍼의 품질을 저하시키게 된다.
(0001) 국내등록특허 제10-1000404호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 척 클리닝 시 사용된 정제수의 비산을 방지하여 종래와 같은 디마운트 플레이트의 오염을 방지함으로써 종래 대비 클리닝 효율을 향상시킬 수 있도록 구성한 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 종래와 같은 연마헤드 및 브러쉬에 대한 오염원 제어 및 클리닝 효율을 향상시킬 수 있도록 구성한 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛을 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명인 척 클린 유닛은, 파이널 폴리싱(FP : Final Polishing) 장비에 적용되는 척 클린 유닛에 관한 것으로, 상부가 개방되며, 개방된 상부로 연마헤드가 하강되어 내부에 위치되는 복수의 클린하우징; 상기 클린하우징의 내부로 순수(DIW : Deionized Water)를 공급하는 세척수 공급수단; 상기 클린하우징에 구비되며, 정제수로 초음파를 발생시켜 순수에 침수된 연마헤드를 세척하는 초음파 발생수단; 및 상기 연마헤드, 상기 세척수 공급수단, 상기 초음파 발생수단을 컨트롤하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부와 연결되며, 상기 세척수 공급수단을 통해 상기 클린하우징의 내부 정제수의 수위를 감지하는 수위감지수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수위감지수단은, 정제수의 최대 수위를 감지하는 제1수위감지수단; 및 정제수의 최저 수위를 감지하는 제2수위감지수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부와 연결되며, 상기 클린하우징 내부로 공급된 정제수를 외부로 배출시키는 세척수 배출수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 클린하우징의 하부 바닥면은 경사지게 형성되며, 상기 세척수 배출수단은, 상기 클린하우징 바닥면의 최저 위치에 형성되는 드레인관; 및 상기 제어부에 의해 동작하며, 상기 드레인관을 개폐시키는 개폐밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 클린하우징에는, 상기 제어부에 의해 동작하는 정제수 공급수단;이 더 포함되며, 상기 정제수 공급수단을 통해 세척 전 또는 세척 후의 상기 연마헤드를 씻어내고, 상기 클린하우징의 바닥면이나 하부 둘레면에 잔존하는 오염물을 상기 세척수 배출수단을 통해 외부로 배출시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 파이널 폴리싱 장비에 적용되는 웨이퍼의 종류, 웨이퍼의 크기, 웨이퍼의 처리 공정 시간 및 상기 파이널 폴리싱 장비의 운용 시간 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 초음파 발생수단의 동작 시간을 달리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전술한 특징을 갖는 척 클린 유닛을 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 본 발명인 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 상부를 제외한 둘레부가 폐쇄된 클린하우징 내부에서 연마헤드의 클리닝 작업을 수행하므로, 종래 대비 클리닝 작업시 사용되는 순수가 비산되는 형상을 방지할 수 있다.
또한, 연마헤드의 클리닝 작업시 초음파 세척원리를 이용하여 수행하므로, 종래와 같은 디마운트 플레이트의 오염 방지 및 브러쉬에 의한 오염을 원천적으로 차단할 수 있다.
또한, 수위감지수단을 이용하여 클린하우징 내부로 순수를 일정하게 공급함은 물론, 순수 배출 여부를 정확히 파악할 수 있다.
또한, 세척수 배출수단을 통해 연마헤드의 클리닝 작업 후 사용된 순수를 바로바로 배출시킬 수 있으며, 클린하우징의 바닥면을 경사지게 형성함으로써 사용된 순수 배출시 연마헤드로부터 분리된 오염물들을 정제수와 함께 보다 용이하게 외부로 배출시킬 수 있다.
또한, 정제수 공급수단을 통해 세척 전 또는 세척 후의 연마헤드를 한 번 세척할 수 있으며, 클린하우징의 바닥면이나 하부 둘레면에 잔존하는 오염물을 청소할 수 있다.
또한, 제어부를 통해 각각의 상황에 맞춰 초음파 발생수단의 동작 시간을 다르게 설정함으로써, 최적의 조건으로 클리닝 작업을 수행할 수 있다.
또한, 전술한 장점들을 통해 제품 수율을 종래 대비 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 척 클린 유닛을 적용한 파이널 폴리싱 장비를 나타낸 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 척 클린 유닛의 구성 상태 개념도.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시례를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니며, 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 척 클린 유닛을 적용한 파이널 폴리싱 장비를 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 척 클린 유닛의 구성 상태 개념도이다.
먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명인 척 클린 유닛(300)의 구조 및 동작 상태에 대해 설명하도록 한다.
본 발명인 척 클린 유닛(300)은 파이널 폴리싱(FP : Final Polishing) 장비에 적용되는 것으로, 클린하우징(310), 세척수 공급수단(320), 초음파 발생수단(330) 및 제어부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
클린하우징(310)은 상부가 개방된 용기 형상으로 본 발명인 척 클린 유닛(300)의 전체적인 골격을 형성할 수 있다. 클린하우징(310)의 좌우 폭은 연마헤드(14)의 좌우 폭에 비해 커야 하고, 클린하우징(310)의 내부 깊이는 연마헤드(14)의 상하 높이보다 높아야 한다. 바람직하게는 순수가 클린하우징(310)의 외부로 비산되지 않도록 장비의 사용 조건 등을 고려하여 깊이와 폭을 결정할 수 있다. 또한, 클린하우징(310)의 내측 공간 형상은 연마헤드(14)의 형상에 대응되는 형상으로 구성될 수 있으며, 복수 개로 구성될 수 있다.
세척수 공급수단(320)은 클린하우징(310)과 연결되어 클린하우징(310)의 내부로 순수(DIW : Deionized Water)를 공급한다. 이때, 미도시 하였으나, 제어부(미도시)를 통해 세척수 공급수단(320)의 동작 여부가 결정될 수 있으며, 순수의 공급량은 클린하우징(310) 내부에 위치한 연마헤드(14) 전체가 완전히 침수될 수 있는 양이어야 한다. 이를 위해 클린하우징(310)에는 수위감지수단(340)이 더 구비될 수 있다.
수위감지수단(340)은 제1수위감지센서(341) 및 제2수위감지센서(342)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1수위감지센서(341)는 클린하우징(310) 내부에 공급된 순수의 최대 수위를 감지하도록 구성되는 것으로, 일례로 하이 레벨 센서(High Level Sensor)로 구성될 수 있다.
제2수위감지센서(342)는 클린하우징(310) 내부에 공급된 순수의 최저 수위를 감지하도록, 즉 후술할 세척수 배출수단(350)을 통해 클린하우징(310) 내부로 공급된 순수가 모두 배출되었는지 여부를 확인하도록 구성되는 것으로, 일례로 로우 레벨 센서(Low Level Sensor)로 구성될 수 있다.
따라서, 제어부(미도시)는 세척수 공급수단(320)을 통해 클린하우징(310) 내부로 순수를 공급하며, 제1수위감지센서(341)에서 순수의 최대 수위를 감지하고, 감지정보를 제어부로 전달한다. 제어부는 최대 수위 감지정보를 전달받아 세척수 공급수단(320)을 통한 순수의 공급을 중단시킬 수 있다.
또한, 연마헤드(14) 세척 후 사용된 순수는 후술할 세척수 배출수단(350)으로 배출된다. 이때, 제2수위감지센서(342)에서 순수의 최저 수위, 즉 순수가 모두 배출되었는지 여부를 감지하고, 감지정보를 제어부로 전달한다. 제어부는 최저 수위 감지정보를 전달받은 후 세척수 공급수단(320)을 통해 다음 번 연마헤드(14) 클리닝 작업을 위한 순수의 공급을 시작할 수 있다.
초음파 발생수단(330)은 순수에 침수된 연마헤드(14)에 대한 세척 작업을 수행하기 위해 초음파를 발생시킨다. 이는 공지의 초음파를 이용한 세척 작업으로 이해할 수 있다. 초음파 발생수단(330)의 동작 여부는 제어부(미도시)에 의해 결정되며, 기본적으로 순수의 최대 수위를 감지하고, 연마헤드(14)가 순수에 완전히 침수된 상태에서 초음파 발생수단(330)이 동작하도록 컨트롤될 수 있다. 또한, 각각의 작업 환경에 따라 초음파를 이용한 세척 시간은 달라질 수 있으므로, 파이널 폴리싱 장비에 적용되는 웨이퍼의 종류, 웨이퍼의 크기, 웨이퍼의 처리 공정 시간 및 파이널 폴리싱 장비의 운용 시간 중 적어도 어느 하나를 고려하여 초음파 발생수단(330)의 동작 시간을 각각 다르게 설정할 수 있다.
초음파 발생수단(330)을 통해 세척 작업이 완료된 연마헤드(14)는 다시 상부로 이동하여 클린하우징(310)의 외부로 위치되며, 연마헤드(14)의 세척에 사용된 순수는 연하헤드(14)로부터 떨어져 나온 오염물들과 함께 세척수 배출수단(350)을 통해 클린하우징(310)의 외부로 배출될 수 있다.
제어부(미도시)에 의해 동작하는 세척수 배출수단(350)은 드레인관(351) 및 개폐밸브(352)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같이 세척 작업 완료 후 오염물들이 포함된 순수는 드레인관(351)을 통해 외부로 배출되는데, 개폐밸브(352)에 의해 드레인관(351)이 개폐되므로, 제어부(미도시)는 연마헤드(14)의 세척 작업시 개폐밸브(352)를 폐쇄시키며, 연마헤드(14)의 세척 작업 완료 후 개폐밸브(352)를 개방시킨다. 이때, 클린하우징(310)의 하부 바닥면은 일측으로 경사지게 형성되며, 클린하우징(310)의 최저 위치에 형성된 바닥면에 드레인관(351)이 위치된다.
또한, 1차 세척작업이 완료된 연마헤드(14)는 클린하우징(310)의 상부로 이동하기 전에 순수를 통한 2차 세척작업이 진행될 수 있으며, 이를 위해 클린하우징(310)에는 정제수 공급수단(360)이 더 구비될 수 있다.
정제수 공급수단(360)을 통해 오염되지 않은 깨끗한 순수가 클린하우징(310)의 하부 바닥면을 향해 공급되며, 일례로, 종래와 같은 스프레이 분사방식으로 공급될 수 있다. 이때, 종래와 같이 순수의 분사시 분사된 순수가 오염물과 함께 클린하우징(310)의 외부로 이동하지 않도록 분사 압력과 속도를 조절하는 것이 바람직하며, 이는 클린하우징(310)의 깊이와 폭 및 정제수 공급수단(360)을 통한 분사 높이 등을 함께 고려하여 설정할 수 있다.
정제수 공급수단(360)은 세척 전 또는 세척 후의 연마헤드(14)를 세척함은 물론, 연마헤드(14)의 세척에 사용된 순수를 세척수 배출수단(350)으로 배출시키는 과정에서 클린하우징(310)의 바닥면이나 하부 둘레면에 잔존하는 오염물들을 드레인관(351)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
한편, 도 3과 같이, 전술한 특징들을 갖는 척 클린 유닛(300)을 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛(TU)을 제공할 수 있다.
이와 같은 척 클린 유닛(300)이 구비된 트랜스퍼 유닛(TU)을 사용할 경우 척 클리닝 작업 진행 시 별도의 클린하우징(310) 내부에서 진행되므로 연하헤드(14)의 세척 시 발생되는 오염물들이 종래와 같이 디마운트 플레이트(200)로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 브러쉬가 없는 구조이므로 종래와 같은 브러쉬로부터 기인한 오염 가능성까지 방지함은 물론, 디마운트 플레이트(200)로 유입될 수 있는 오염원을 원천적으로 차단할 수 있으므로 웨이퍼 내 미세 LLS(Localized Light Scattering)의 발생률을 크게 줄일 수 있다.
이상에서 실시례들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시례에 포함되며, 반드시 하나의 실시례에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시례에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시례들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시례들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 트랜스퍼 유닛 11 : 마운트 플레이트
12 : 디마운트 플레이트 13 : 척 클린 유닛
14 : 연마헤드 15 : 브러쉬
TU : 트랜스퍼 유닛
100 : 마운트 플레이트 200 : 디마운트 플레이트
300 : 척 클린 유닛 310 : 클린하우징
320 : 세척수 공급수단 330 : 초음파 발생수단
340 : 수위감지수단 341 : 제1수위감지수단
342 : 제2수위감지수단 350 : 세척수 배출수단
351 : 드레인관 352 : 개폐밸브
360 : 정제수 공급수단

Claims (8)

  1. 파이널 폴리싱(FP : Final Polishing) 장비에 적용되는 척 클린 유닛에 관한 것으로,
    상부가 개방되며, 개방된 상부로 연마헤드가 하강되어 내부에 위치되는 복수의 클린하우징;
    상기 클린하우징의 내부로 순수(DIW : Deionized Water)를 공급하는 세척수 공급수단;
    상기 클린하우징에 구비되며, 순수로 초음파를 발생시켜 순수에 침수된 연마헤드를 세척하는 초음파 발생수단; 및
    상기 연마헤드, 상기 세척수 공급수단, 상기 초음파 발생수단을 컨트롤하는 제어부;를 포함하는 척 클린 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부와 연결되며, 상기 세척수 공급수단을 통해 상기 클린하우징의 내부 순수의 수위를 감지하는 수위감지수단;을 더 포함하는 척 클린 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수위감지수단은,
    순수의 최대 수위를 감지하는 제1수위감지수단; 및
    순수의 최저 수위를 감지하는 제2수위감지수단;을 포함하는 척 클린 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부와 연결되며, 상기 클린하우징 내부로 공급된 순수를 외부로 배출시키는 세척수 배출수단;을 더 포함하는 척 클린 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 클린하우징의 하부 바닥면은 경사지게 형성되며,
    상기 세척수 배출수단은,
    상기 클린하우징 바닥면의 최저 위치에 형성되는 드레인관; 및
    상기 제어부에 의해 동작하며, 상기 드레인관을 개폐시키는 개폐밸브;를 포함하는 척 클린 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 클린하우징에는,
    상기 제어부에 의해 동작하는 정제수 공급수단;이 더 포함되며,
    상기 정제수 공급수단을 통해 세척 전 또는 세척 후의 상기 연마헤드를 씻어내고, 상기 클린하우징의 바닥면이나 하부 둘레면에 잔존하는 오염물을 상기 세척수 배출수단을 통해 외부로 배출시키는 척 클린 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 파이널 폴리싱 장비에 적용되는 웨이퍼의 종류, 웨이퍼의 크기, 웨이퍼의 처리 공정 시간 및 상기 파이널 폴리싱 장비의 운용 시간 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 초음파 발생수단의 동작 시간을 달리하는 척 클린 유닛.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 척 클린 유닛을 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛.
KR1020220002054A 2022-01-06 2022-01-06 척 클린 유닛 및 이를 구비한 파이널 폴리싱 장비의 트랜스퍼 유닛 KR20230106308A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101000404B1 (ko) 2008-11-21 2010-12-13 주식회사 실트론 웨이퍼 세정 방법

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