(57)【要約】【課題】局部的に研磨量の調節ができ、研磨均一度及び製品の収率を向上させることのできる基板研磨装置及びそれを利用する基板研磨方法を提供する。【解決手段】基板研磨装置は、基板支持部、研磨ユニット及び制御部を具備する。基板支持部は、基板が安着され、回転できる。研磨ユニットは、自転及びスイングでき、基板の上面を研磨する研磨パッドを具備する。制御部は、研磨工程の時、基板支持部及び研磨ユニットを制御して基板の研磨量を調節する研磨変数の値を基板に対する研磨パッドの水平位置によって調節する。これに従って、基板研磨装置は、局部的に研磨量の調節ができるため、研磨均一度及び製品の収率を向上させられる。【選択図】図１
2010130022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が安着され、回転できる基板支持部と、
自転及びスイングでき、前記基板支持部に安着された基板の上面を研磨する研磨パッドを有する研磨ユニットと、
研磨工程の時、前記基板支持部及び前記研磨ユニットを制御して前記基板の研磨量を調節する研磨変数の値を前記基板に対する前記研磨パッドの水平位置に従って調節する制御部と、を具備することを特徴とする基板研磨装置。
【請求項２】
前記研磨変数は、研磨パッドが前記基板を加圧する圧力、前記研磨パッドの自転速度、前記研磨パッドのスイング速度、及び前記基板支持部の回転速度の中、何れか１つ、又は２つ以上の組み合わせから成ることを特徴とする請求項１に記載の基板研磨装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記基板の上面を多数の調節区間に分離区画し、研磨工程の時に、前記研磨変数を調節区間別に調節することを特徴とする請求項２に記載の基板研磨装置。
【請求項４】
前記基板は、円板形状を有し、
前記多数の調節区間は、前記基板の半径に沿って区画されることを特徴とする請求項３に記載の基板研磨装置。
【請求項５】
前記多数の調節区間は、互いに同一な距離をあけて区画されていることを特徴とする請求項４に記載の基板研磨装置。
【請求項６】
前記多数の調節区間は、互いに異なる距離をあけて区画されていることを特徴とする請求項４に記載の基板研磨装置。
【請求項７】
前記研磨ユニットは、
前記研磨パッドを有し、中心軸を中心に回転して前記基板を研磨する加圧部と、
前記加圧部に連結され、前記加圧部をスイングさせる回転アームと、
前記回転アームの下に設置され、前記加圧部へ回転力を提供し、前記回転アームをスイングさせる駆動部と、から成ることを特徴とする請求項３に記載の基板研磨装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記駆動部を制御して前記研磨パッドの自転速度及びスイング速度を調節することを特徴とする請求項７に記載の基板研磨装置。
【請求項９】
前記加圧部は、
前記研磨パッドの上部に設置され、空気圧を利用して前記研磨パッドが前記基板を加圧する圧力を調節する伸縮部を有し、
前記制御部は、前記伸縮部へ注入される空気圧を調節して前記研磨パッドの加圧圧力を調節することを特徴とする請求項８に記載の基板研磨装置。
【請求項１０】
前記加圧部は、
前記研磨パッドの上部に設置され、前記基板支持部に安着された基板に研磨薬液を噴射する薬液ノズルをさらに有し、
前記研磨ユニットは、
前記加圧部の上部に設置され、回転部の下部に結合されて前記回転部によってスイングし、前記研磨薬液を前記薬液ノズルに供給する流体供給部をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の基板研磨装置。
【請求項１１】
前記研磨パッドには、前記薬液ノズルを露出させるパッドホールを形成していることを特徴とする請求項１０に記載の基板研磨装置。
【請求項１２】
前記流体供給部は、
前記加圧部に結合されて前記研磨パッドを回転させ、管形状を有する回転軸と、
前記回転軸に内蔵され、前記回転軸の回転時に回転しないよう固定され、前記薬液ノズルに結合し、前記研磨薬液を前記薬液ノズルに供給する少なくとも１つの薬液供給チューブと、を有することを特徴とする請求項１１に記載の基板研磨装置。
【請求項１３】
前記加圧部は、
前記パッドホールと前記薬液ノズルとの間に介在され、前記薬液ノズルを囲み、前記薬液ノズルから噴射された研磨薬液が前記加圧部内へ流し込まれることを防止するオーリングをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の基板研磨装置。
【請求項１４】
前記流体供給部は、
前記回転軸が内蔵され、管形状を有し、前記加圧部に連結され、空気が流し込まれる第１空気流路が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに結合されて前記第１空気流路と連通され、外部から空気を供給されて前記第１空気流路に供給する空気注入管と、
前記ハウジングと前記回転軸との間に介在され、各々前記回転軸を囲み、垂直方向に対向するように配置され、互いに離隔されて前記第１空気流路と連通される第２空気流路を形成する第１及び第２リップシール部材を有し、
前記回転軸には、前記第２空気流路に連通される第３空気流路が形成され、
前記第３空気流路へ流入された空気は、前記伸縮部へ注入されることを特徴とする請求項１２に記載の基板研磨装置。
【請求項１５】
基板を基板支持部に安着させる段階と、
前記基板の上面へ研磨パッドを配置させる段階と、
前記研磨パッドが前記基板を加圧しながら自転及びスイングして前記基板を研磨する段階と、を有し、
前記基板を研磨する段階では、前記基板の研磨量を調節する研磨変数の値を前記基板に対する前記研磨パッドの水平位置によって調節し、局部的に前記基板の研磨量を調節することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項１６】
前記研磨変数は、前記研磨パッドが前記基板を加圧する圧力、前記研磨パッドの自転速度、前記研磨パッドのスイング速度、及び前記基板支持部の回転速度の中、何れか１つ、又は２つ以上の組み合わせから成ることを特徴とする請求項１５に記載の基板研磨方法。
【請求項１７】
前記基板の研磨量を調節する段階では、前記研磨変数の値が現在前記基板上で前記研磨パッドが位置する地点に対応して既に設定された前記研磨変数の基準値と同一の値を有するように調節することを特徴とする請求項１６に記載の基板研磨方法。
【請求項１８】
前記基板には、多数の調節区間を分離区画し、
前記研磨変数の基準値を、各調節区間別に設定することを特徴とする請求項１７に記載の基板研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置、及び方法に関し、より詳細には、半導体基板を枚葉処理方式で研磨及び洗浄する基板研磨装置、及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に半導体素子の製造工程では、薄膜を形成及び積層するために蒸着工程、写真工程、蝕刻工程等の多数の単位工程を反復遂行しなければならない。ウェハ上に要求される所定の回路パターンが形成される時までこれらの工程は反復され、回路パターンが形成された後、ウェハの表面には多くの屈曲が生じる。近年、半導体素子は、高集積化に従ってその構造が多層化されており、そのためにウェハ表面の屈曲の数やこれらの間の段差が増加している。ウェハ表面の非平坦化は、写真工程でディフォーカス（Ｄｅｆｏｃｕｓ）等の問題を発生させる。そのため、ウェハの表面を平坦化するために、周期的にウェハ表面を研磨しなければならない。
【０００３】
ウェハの表面を平坦化するため多様な表面平坦化技術があるが、その中でも、狭い領域だけでなく広い領域の平坦化においても優れた平坦度を得ることができる化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）装置が主に使用されている。化学的機械的研磨装置は、タングステンや酸化物等で覆ったウェハの表面を機械的摩擦によって研磨させることと同時に、化学的研磨材によって研磨させる装置であり、非常に微細な研磨が可能となる。
【０００４】
又、半導体素子の高密度、高集積化、高性能化によって回路パターンの微細化が急速に進行しており、基板表面に残留するパーティクル（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）、有機汚染物、金属汚染物等の汚染物質は、素子の特性と生産収率とに多くの影響を及ぼすようになっている。そのため基板表面に付着された各種の汚染物質を除去するための洗浄工程が半導体製造工程で非常に重要になっており、半導体を製造するための各単位工程の前後段階で、基板の洗浄工程が実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２００５−００２５８１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、研磨効率を向上させることのできる基板研磨装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、前述した基板研磨装置を利用して基板を研磨する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成すべく、本発明による基板研磨装置は、基板支持部、研磨ユニット、及び制御部を具備する。
【０００９】
基板支持部は、基板が安着され、回転できる。研磨ユニットは、自転及びスイングでき、前記基板支持部に安着された基板の上面を研磨する研磨パッドを具備する。制御部は、研磨工程の時、前記基板支持部及び前記研磨ユニットを制御して前記基板の研磨量を調節する研磨変数の値を前記基板に対する前記研磨パッドの水平位置によって調節する。
【００１０】
又、前述した本発明の目的を達成するための１つの特徴による基板研磨方法は、次の通りである。まず、基板を基板支持部に安着させる。前記基板の上面へ研磨パッドを配置させる。前記研磨パッドが前記基板を加圧しながら自転及びスイングして前記基板を研磨する。前記基板を研磨する間、前記基板の研磨量を調節する研磨変数の値を前記基板に対する前記研磨パッドの水平位置によって調節して局部的に前記基板の研磨量を調節する。
【発明の効果】
【００１１】
上述した本発明によると、基板研磨装置は、局部的に研磨量の調節ができるため、研磨均一度及び製品の収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による枚葉式研磨システムを概略的に示した図面である。
【図２】図１に示した枚葉式研磨システムを示した側面図である。
【図３】図１に示した基板研磨部を示した斜視図である。
【図４】図３に示した基板支持部及び処理容器を具体的に示した部分切断斜視図である。
【図５】図３に示した研磨ユニットを示した斜視図である。
【図６】図５に示した研磨ユニットの部分分解斜視図である。
【図７】図５に示した研磨ユニットの背部を示した部分分解斜視図である。
【図８】図５に示した研磨ユニットを示した部分切断側面図である。
【図９】図５に示した加圧部及び流体供給部を示した縦断面図である。
【図１０】図９に示した加圧部が待機状態である時を示した縦断面図である。
【図１１】図９に示した加圧部がウェハを研磨する時を示した縦断面図である。
【図１２】図９に示した加圧部がウェハを研磨する時を示した縦断面図である。
【図１３】図５に示したリンス部を示した斜視図である。
【図１４】図３に示したパッドコンディショニングユニットを示した斜視図である。
【図１５】本発明の一実施形態による基板研磨方法を示した流れ図である。
【図１６】図４に示した研磨ユニットがウェハを研磨する動作状態を示した斜視図である。
【図１７Ａ】図１６に示した研磨パッドがウェハを研磨する一例を示した平面図である。
【図１７Ｂ】図１６に示した研磨パッドがウェハを研磨する一例を示した平面図である。
【図１８】研磨ユニットがウェハを加圧する圧力によるウェハの研磨均一度を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００１４】
以下では、ウェハを半導体基板の一例として説明したが、本発明はこれに限定される訳ではない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態による枚葉式研磨システム（ｓｉｎｇｌｅ  ｗａｆｅｒ  ｔｙｐｅ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を概略的に示した図面であり、図２は、図１に示した枚葉式研磨システムを示した側面図である。
【００１６】
図１及び図２を参照すると、本発明の基板処理システム２０００は、ローディング／アンローディング部１０、インデックスロボット（Ｉｎｄｅｘ  Ｒｏｂｏｔ）２０、バッファ部３０、メーン移送ロボット（Ｍａｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｒｏｂｏｔ）５０、多数の基板研磨部１０００、及び制御部６０を具備する。
【００１７】
前記ローディング／アンローディング部１０は、多数のロードポート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）を具備する。この実施形態において、前記ローディング／アンローディング部１０は、４つのロードポート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを具備するが、前記ロードポート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの個数は、前記基板処理システム２０００の工程効率及びフートプリント（Ｆｏｏｔ  ｐｒｉｎｔ）条件にしたがって増加、或いは減少することもできる。
【００１８】
前記多数のロードポート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄには、多数のウェハが収納されるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄｓ）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが安着される。各ＦＯＵＰ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、多数のウェハを地面に対して水平に配置した状態で収納するための多数のスロットが形成される。前記ＦＯＵＰ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄには、各基板研磨部１０００で処理が完了されたウェハ、又は前記各基板研磨部１０００に投入する多数のウェハを収納する。以下、説明の便宜上のため、前記各基板研磨部１０００によって処理が完了されたウェハを加工ウェハとし、未だ処理しないウェハを初期ウェハとする。
【００１９】
前記ローディング／アンローディング部１０と前記バッファ部３０との間には、第１移送通路４１が形成され、前記第１移送通路４１には、第１移送レール４２が設置される。前記インデックスロボット２０は、前記第１移送レール４２に設置され、前記第１移送レール４２に沿って移動しながら前記ローディング／アンローディング部１０と前記バッファ部３０との間へウェハを移送する。即ち、前記インデックスロボット２０は、前記ローディング／アンローディング部１０に安着されたＦＯＵＰ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄから少なくとも１枚の初期ウェハを引き出して前記バッファ部３０へ積載する。又、前記インデックスロボット２０は、前記バッファ部３０から少なくとも１枚の加工ウェハを引き出して前記ローディング／アンローディング部１０に安着されたＦＯＵＰ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄへ積載する。
【００２０】
一方、前記バッファ部３０は、前記第１移送通路４１の一側に設置される。前記バッファ部３０は、前記インデックスロボット２０によって移送された多数の初期ウェハを収納し、前記基板研磨部１０００で処理された多数の加工ウェハを収納する。
【００２１】
前記メーン移送ロボット５０は、第２移送通路４３に設置される。前記第２移送通路４３には、第２移送レール４４が具備され、前記第２移送レール４４には、前記メーン移送ロボット５０が設置される。前記メーン移送ロボット５０は、前記第２移送レール４４に沿って移動しながら、前記バッファ部３０と前記基板研磨部１０００との間へウェハを移送する。即ち、前記メーン移送ロボット５０は、前記バッファ部３０から少なくとも１枚の初期ウェハを引き出して前記基板研磨部１０００に提供し、前記基板研磨部１０００で処理されたウェハ、即ち、加工ウェハを前記バッファ部３０へ積載する。
【００２２】
前記第２移送通路４３の両側には、前記基板研磨部１０００が配置され、各基板研磨部１０００は、前記初期ウェハを研磨及び洗浄して前記加工ウェハになる。前記多数の基板研磨部１０００は、少なくとも２つ以上の基板研磨部１０００が前記第２移送通路４３を間に置いて互いに対向するように配置される。本発明の一例として、基板研磨部１０００は平面視において前記第２移送通路４３両側に各々２つずつ前記第２移送通路４３に沿って並列配置されるが、前記第２移送通路４３の両側に各々配置される基板研磨部１０００の個数は、前記基板処理システム２０００の工程効率及びフートプリントに従って増加、或いは減少することもできる。
【００２３】
又、前記基板研磨部１０００らは多層に配置できる。本発明の一例として、前記基板研磨部１０００は、一層に２つずつ２つの層に積層される。
【００２４】
即ち、前記基板研磨部１０００は都合８個から成り、一層に２つずつ2つの層に配置された４個の基板研磨部１０００が、前記第２移送通路４３の両側に各々配置される。前記多数の基板研磨部１０００が積層される層の個数、各層に配置される基板研磨部１０００の個数及び前記多数の基板研磨部が連続して並列配置される列の個数は、前記基板処理システム２０００の工程効率及びフートプリントにしたがって増加、或いは減少することもできる。前記基板研磨部１０００らが並列配置される列の個数が増加する場合、前記第２移送通路４３及び前記メーン移送ロボット５０の個数が増加する。又、前記多数の基板研磨部１０００が積層される層の個数が増加する場合、前記メーン移送ロボット５０の個数が増加してもよい。
【００２５】
このように、前記多数の基板研磨部が多数の層及び多数の列に配置されるため、前記基板処理システム２０００は、同時に多数のウェハを研磨及び洗浄できる。これに従って、前記基板処理システム２０００は、工程効率及び生産性が向上され、フートプリントを減少させられる。
【００２６】
一方、各基板研磨部１０００は、前記制御部６０と連結され、前記制御部６０の制御にしたがって初期ウェハを研磨及び洗浄する。即ち、前記制御部６０は、前記基板研磨部１０００による初期ウェハの研磨量が局部的に調節されるように前記基板研磨部１０００を制御して前記基板研磨部１０００の研磨均一度を向上させる。前記制御部６０が前記基板研磨部１０００の研磨量を制御する過程は、後述する図１５乃至図１８で具体的に説明する。
【００２７】
以下、図面を参照して前記基板研磨部１０００の構成について具体的に説明する。
【００２８】
図３は、図１に示した基板研磨装置を示した斜視図であり、図４は、図３に示した基板支持部及び処理容器を具体的に示した部分切断斜視図である。
【００２９】
図１、図３及び図４を参照すると、前記基板処理システム２０００は、ウェハ７０の上面を研磨する研磨工程及び研磨工程後ウェハ７０の表面を洗浄する洗浄工程を各々の基板研磨部１０００内で順次的に進行できる。
【００３０】
具体的に、前記基板研磨部１０００は、基板支持部１００、容器ユニット（ｂｏｗｌ  ｕｎｉｔ）２００、研磨ユニット３００、第１及び第２処理流体供給ユニット４００、５００、ブラシユニット６００、エアロゾルユニット７００及びパッドコンディショニングユニット８００を具備する。
【００３１】
前記基板支持部１００は、前記メーン移送ロボット５０から移送されたウェハ７０が安着される。前記基板支持部１００は、前記ウェハ７０の研磨工程と洗浄工程とを行う間、前記ウェハ７０を支持及び固定させる。前記基板支持部１００は、前記ウェハ７０が安着されるスピンヘッド１１０及び前記スピンヘッド１１０を支持する支持部１２０を有する。前記スピンヘッド１１０は、平面視において、概略円形状を有し、上面から下面に行くほど段々幅が減少する。本発明の一例として、前記スピンヘッド１１０は、前記ウェハ７０を支持する上面の大きさが前記ウェハ７０の大きさより小さい。即ち、スピンヘッド１１０の上面の直径は、前記ウェハ７０の直径より小さい。従って、側面視において、前記スピンヘッド１１０に安着されたウェハ７０は、端部が前記スピンヘッド１１０の上面端部より外側に突出される。
【００３２】
前記スピンヘッド１１０の下には、前記支持部１２０が設置される。前記支持部１２０は、概略円柱形状をなし、前記スピンヘッド１１０に結合し、研磨工程及び洗浄工程が進行される間に前記スピンヘッド１１０を回転させる。
【００３３】
前記基板支持部１００は、前記容器ユニット２００内部に収容される。前記容器ユニット２００は、第１及び第２処理容器（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｂｏｗｌ）２１０、２２０、第１及び第２回収筒（ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｖａｔ）２３０、２４０、第１及び第２回収管２５１、２５２、及び昇降部２６０を有する。
【００３４】
具体的に、前記第１及び第２処理容器２１０、２２０は、前記基板支持部１００を囲み、前記ウェハ７０の研磨工程及び洗浄工程が行われる工程空間を提供する。前記第１及び第２処理容器２１０、２２０は、各々上部が開放され、前記第１及び第２処理容器２１０、２２０の開放された上部を通じて前記スピンヘッド１１０が露出される。この実施形態において、前記第１及び第２処理容器２１０、２２０は、円形のリング形状を有するが、前記第１及び第２処理容器２１０、２２０の形状は、これに制限されず多様な形状を有する。
【００３５】
具体的に、前記第１処理容器２１０は、側壁２１１、上板２１２及びガイド部２１３を有する。前記側壁２１１は、概略円形のリング形状を有し、前記基板支持部１００を囲む。
【００３６】
前記側壁２１１の上端部は、前記上板２１２と連結される。前記上板２１２は、前記側壁２１１から延長されて形成され、前記側壁２１１から遠くなるほど上向きに傾いた傾斜面でなされている。前記上板２１２は、概略円形のリング形状を有し、平面視において前記スピンヘッド１１０から離隔されて前記スピンヘッド１１０を囲む。
【００３７】
前記ガイド部２１３は、第１及び第２ガイド壁２１３ａ、２１３ｂを有する。前記第１ガイド壁２１３ａは、前記側壁２１１の内壁から突出されて前記上板２１２と向き合い、前記側壁２１１から遠くほど下向きに傾いた傾斜面でなされており、円形のリング形状を有する。前記第２ガイド壁２１３ｂは、前記第１ガイド壁２１３ａから下に垂直に延長され、前記側壁２１１と向き合い、円形のリング形状を有する。前記ガイド部２１３は、前記ウェハ７０の研磨工程の中に前記第１処理容器２１０の側壁２１１と上板２１２の内面側に飛散された処理液が前記第１回収筒２３０側に流れるようにガイドする。
【００３８】
前記第１処理容器２１０の外側には、前記第２処理容器２２０が設置される。前記第２処理容器２２０は、前記第１処理容器２１０を囲み、前記第１処理容器２１０より大きい大きさを有する。
【００３９】
具体的に、前記第２処理容器２２０は、側壁２２１及び上板２２２を有する。前記側壁２２１は、概略円形のリング形状を有し、前記第１処理容器２１０の側壁２１１を囲む。前記側壁２２１は、前記第１処理容器２１０の側壁２１１と離隔されて位置し、前記第１処理容器２１０と連結される。
【００４０】
前記側壁２２１の上端部は、前記上板２２２と連結される。前記上板２２２は、前記側壁２２１から延長されて形成され、前記側壁２２１から遠くほど上向きに傾いた傾斜面でなされている。前記上板２２２は、概略円形のリング形状を有し、平面視において前記スピンヘッド１１０から離隔されて前記スピンヘッド１１０を囲む。前記上板２２２は、前記第１処理容器２１０の上板２１２上部で前記第１処理容器２１０の上板２１２と向き合い、前記第１処理容器２１０の上板２１２と離隔されて位置する。
【００４１】
前記第１及び第２処理容器２１０、２２０の下には、研磨工程及び洗浄工程で使用された多数の処理液を回収する前記第１及び第２回収筒２３０、２４０が設置される。前記第１及び第２回収筒２３０、２４０は、概略円形のリング形状を有し、上部が開放される。この実施形態において、前記第１及び第２回収筒２３０、２４０は、円形のリング形状を有するが、前記第１及び第２回収筒２３０、２４０の形状は、これに制限されず多様に形成できる。
【００４２】
前記第１回収筒２３０は、前記第１処理容器２１０の下に設置され、研磨工程で使用された処理液を回収する。第２回収筒２４０は、前記第２処理容器２２０の下に設置され、洗浄工程で使用された処理液を回収する。
【００４３】
具体的に、前記第１回収筒２３０は、底板２３１、第１側壁２３２、第２側壁２３３及び連結部２３４から成る。前記底板２３１は、概略円形のリング形状を有し、支持部１２０１を囲む。本発明の一例として、前記底板２３１は、前記第１回収筒２３０へ回収された処理液の排出を容易にするため縦断面が'Ｖ'形状を有する。これに従って、前記底板２３１には、リング形状の回収流路２３１ａが形成され、前記処理液の排出及び回収を容易にしている。
【００４４】
前記第１側壁２３２は、前記底板２３１から垂直に延長されて処理液を回収する第１回収空間ＲＳ１を形成する。前記第２側壁２３３は、前記第１側壁２３２から離隔されて前記第１側壁２３２と向き合う。前記連結部２３４は、前記第１側壁２３２の上端部及び前記第２側壁２３３の上端部と連結され、前記第１側壁２３２から前記第２側壁２３３に行くほど上向きに傾いた傾斜面でなされている。前記連結部２３４は、前記第１回収空間ＲＳ１の外に落ちた処理液が前記第１回収空間ＲＳ１へ流入されるように前記第１回収空間ＲＳ１側にガイドする。
【００４５】
前記第１回収筒２３０の外側には、前記第２回収筒２４０が設置される。前記第２回収筒２４０は、前記第１回収筒２３０を囲み、前記第１回収筒２３０から離隔されて位置する。具体的に、前記第２回収筒２４０は、底板２４１、第１側壁２４２及び第２側壁２４３から成る。前記底板２４１は、概略円形のリング形状を有し、前記第１回収筒２３０の底板２３１を囲む。本発明の一例として、前記底板２４１は、前記第２回収筒２４０へ回収された処理液の排出を容易にするため縦断面が'Ｖ'形状を有する。これに従って、前記底板２４１には、リング形状の回収流路２４１ａが形成され、処理液の排出及び回収を容易にしている。
【００４６】
前記第１及び第２側壁２４２、２４３は、前記底板２４１から垂直に延長されて処理液を回収する第２回収空間ＲＳ２を形成し、円形のリング形状を有する。前記第１側壁２４２は、前記第１回収筒２３０の第１側壁２３２と第２側壁２３３との間に位置し、前記第１回収筒２３０の第１側壁２３２を囲む。前記第２回収筒２４０の第２側壁２４３は、前記底板２４１を間において前記第１側壁２４２と向き合い、前記第１側壁２４２を囲む。前記第２回収筒２４０の第２側壁２４３は、前記第１回収筒２３０の第２側壁２３３を囲み、上端部が前記第２処理容器２２０の側壁２２１の外側に位置する。
【００４７】
前記ウェハ７０の研磨及び洗浄工程の時、各工程にしたがって前記スピンヘッド１１０と前記第１及び第２処理容器２１０、２２０との間の垂直位置が変更され、前記第１及び第２回収筒２３０、２４０は、互いに異なる工程で使用された処理液を回収する。
【００４８】
具体的に、前記研磨工程の時、前記スピンヘッド１１０は、第１処理容器２１０内に配置され、前記第１処理容器２１０内部で前記ウェハ７０の研磨工程が行われる。研磨工程が行われる間に前記スピンヘッド１１０の回転によって前記ウェハ７０が回転する。これに従って、前記研磨工程の時、前記ウェハ７０へ噴射された処理液が前記ウェハ７０の回転力によって前記第１処理容器２１０の側壁２１１内面及び上板２１２内面側に飛散される。前記第１処理容器２１０の側壁２１１と上板２１２の内面に着いた処理液は、前記第１処理容器２１０の上板２１２及び側壁２１１に沿って重力方向に流れて前記ガイド部２１３へ到達し、前記ガイド部２１３の内面に沿って重力方向に流れて前記第１回収筒２３０へ回収される。
【００４９】
研磨工程後洗浄工程の時、前記スピンヘッド１１０は、前記第１処理容器２１０の上部で前記第２処理容器２２０の上板２２２の下に配置され、洗浄工程が行われる間に回転する。これに従って、洗浄工程で前記ウェハに供給された処理液が前記第２処理容器２２０の上板２２２内面と側壁２２１内面及び前記第１処理容器２１０の外面側に飛散される。前記第１処理容器２１０の側壁２１１は、前記第２回収筒２４０の底板２４１上部に位置し、前記第１処理容器２１０の外面に着いた処理液は、前記第１処理容器２１０の外面に沿って重力方向に流れて前記第２回収筒２４０へ回収される。又、前記第２処理容器２２０の内面に着いた処理液は、前記第２処理容器２２０の内面に沿って重力方向に流れて前記第２回収筒へ回収される。
【００５０】
このように、前記第１回収筒２３０は、研磨工程で使用された処理液を回収し、前記第２回収筒２４０は、洗浄工程で使用された処理液を回収する。これに従って、前記容器ユニット２００は、容器ユニット２００内で行う各工程段階別に処理液を分離回収できるので、処理液の再利用が可能し、処理液の回収が容易する。
【００５１】
前記第１回収筒２３０は、前記第１回収管２５１と連結され、前記第２回収筒２４０は、前記第２回収管２５２が連結される。前記第１回収管２５１は、前記第１回収筒２３０の底板２３１に結合され、前記第１回収筒２３０の底板２３１には、前記第１回収管２５１と連通される第１回収ホール２３１ｂが形成される。前記第１回収筒２３０の第１回収空間ＲＳ１へ回収された処理液は、前記第１回収ホール２３１ｂを経由して前記第１回収管２５１を通じて外部へ排出される。
【００５２】
この実施形態において、前記容器ユニット２００は、２つの処理容器２１０、２２０と２つの回収筒２３０、２４０を具備するが、前記処理容器２１０、２２０と前記回収筒２３０、２４０の個数は、研磨工程及び洗浄工程で使用される処理液の種類の数及び分離回収する処理液の種類の数によって増加させることもできる。
【００５３】
前記第２回収管２５２は、前記第２回収筒２４０の底板２４１に結合され、前記第２回収筒２４０の底板２４１には、前記第２回収管２５２と連通される第２回収ホール２４１ｂが形成される。前記第２回収筒２４０の第２回収空間ＲＳ２へ回収された処理液は、前記第２回収ホール２４１ｂを経由して前記第２回収管２５２を通じて外部へ排出される。
【００５４】
この実施形態において、前記第１回収管２５１と前記第２回収管２５２は、各々一個ずつ具備するが、前記第１及び第２回収管２５１、２５２の個数は、前記第１及び第２回収筒２３０、２４０の大きさ及び回収効率によって増加させることもできる。
【００５５】
一方、前記第２処理容器２２０の外側には、垂直移動ができる前記昇降部２６０が設置される。前記昇降部２６０は、前記第２処理容器２２０の側壁２２１に結合され、前記第１及び第２処理容器２１０、２２０の垂直位置を調節する。具体的に、前記昇降部２６０は、ブラケット２６１、移動軸２６２及び駆動器２６３を有する。ブラケット２６１は、前記第２処理容器２２０の側壁２２１に固定設置され、前記移動軸２６２に結合される。前記移動軸２６２は、前記駆動器２６３に連結され、前記駆動器２６３によって上下方向に移動される。
【００５６】
前記昇降部２６０は、ウェハ７０がスピンヘッド１１０に安着されるか、或いはスピンヘッド１１０から上げられる時スピンヘッド１１０が前記第１及び第２処理容器２１０、２２０の上部に突出されるように前記第１及び第２処理容器２１０、２２０を下降させる。下降の時、前記第１回収筒２３０の第１及び第２側壁２３２、２３３と連結部２３４は、前記第１処理容器２１０の側壁２１１と第１及び第２ガイド壁２１３ａ、２１３ｂによって形成された空間内へ引き入れられる。
【００５７】
又、昇降部２６０は、ウェハ７０の研磨工程及び洗浄工程進行の時、前記研磨工程で使用された処理液と前記洗浄工程で使用された処理液を分離回収するため前記第１及び第２処理容器２１０、２２０を昇降及び下降させて各処理容器２１０、２２０と前記スピンヘッド１１０との間の相対的な垂直位置を調節する。
【００５８】
この実施形態において、前記基板研磨部１０００は、前記第１及び第２処理容器２１０、２２０を垂直移動させて第１及び第２処理容器２１０、２２０と前記スピンヘッド１１０との間の相対的な垂直位置を変更させるか、前記スピンヘッド１１０を垂直移動させて前記第１及び第２処理容器２１０、２２０と前記スピンヘッド１１０との間の相対的な垂直位置を変更させる。
【００５９】
一方、前記容器ユニット２００の外側には、前記研磨ユニット３００、第１及び第２処理流体供給ユニット４００、５００、前記ブラシユニット６００、前記エアロゾルユニット７００、及び前記パッドコンディショニングユニット８００が設置される。
【００６０】
前記研磨ユニット３００は、前記基板支持部１００に固定されたウェハ７０の表面を化学的機械的方法で研磨して前記ウェハ７０の表面を平坦化する。前記研磨ユニット３００の構成に対する具体的な説明は、後述する図５乃至図１３で具体的に説明する。
【００６１】
前記第１及び第２処理流体供給ユニット４００、５００は、前記ウェハ７０の研磨工程及び洗浄工程で必要な処理流体を前記基板支持部１００に固定されたウェハ７０へ噴射する。前記第１処理流体供給ユニット４００は、前記容器ユニット２００を間に置いて前記研磨ユニット３００と互いに対向するように設置され、前記第２処理容器２２０の側壁２２１に固定設置される。研磨工程、又は洗浄工程の時、前記第１処理流体供給ユニット４００は、前記スピンヘッド１１０に固定されたウェハ７０へ処理流体を噴射して前記ウェハ７０を洗浄する。前記第１処理流体供給ユニット４００は、前記第２処理容器２２０の側壁２２１上端に固定された多数の噴射ノズルを具備でき、各噴射ノズルは、ウェハ７０の中央部側に処理流体を噴射する。前記噴射ノズルで噴射される処理流体は、ウェハ７０の洗浄又は乾燥のための処理液や、乾燥のための乾燥ガスである。
【００６２】
本発明の一例として、前記第１処理流体供給ユニット４００は、４つの噴射ノズルを具備するが、前記噴射ノズルの個数は、ウェハ７０洗浄に使用される前記処理流体の種類の数によって増加、或いは減少させることもできる。
【００６３】
前記第２処理流体供給ユニット５００は、前記容器ユニット２００及び前記第１処理流体供給ユニット４００を間に置いて前記研磨ユニット３００と互いに向き合うように設置される。前記第２処理流体供給ユニット５００は、処理液を噴射する薬液ノズルを具備し、洗浄工程の時、前記スピンヘッド１１０に固定されたウェハ７０へ処理液を噴射して前記ウェハ７０を洗浄する。前記第２処理流体供給ユニット５００はスイングをし、洗浄工程の時、スイング動作を通じて前記薬液ノズルを前記スピンヘッド１１０の上部に配置させた状態で処理液を噴射する。
【００６４】
前記ブラシユニット６００は、研磨工程後、ウェハ７０表面の異物を物理的に除去する。前記ブラシユニット６００は、前記ウェハ７０の表面に接触されて前記ウェハ７０表面の異物を物理的にあらってとるブラシパッドを具備し、スイングができる。洗浄工程の時、前記ブラシユニット６００は、スイング動作を通じて前記ブラシパッドを前記スピンヘッド１１０の上部に配置させた状態で前記ブラシパッドを回転させて前記スピンヘッド１１０に固定されたウェハ７０を洗浄する。
【００６５】
前記ブラシユニット６００の一側には、前記エアロゾルユニット７００が配置される。前記エアロゾルユニット７００は、前記スピンヘッド１１０に固定されたウェハ７０へ処理液を微細粒子形態で高圧噴霧して前記ウェハ７０表面の異物を除去する。本発明の一例として、前記エアロゾルユニット７００は、超音波を利用して前記処理液を小さい粒子形態で噴霧する。前記ブラシユニット６００は、比較的大きい粒子の異物を除去するのに使用され、前記エアロゾルユニット７００は、前記ブラシユニット６００に比べて比較的に小さい粒子の異物を除去するのに使用される。
【００６６】
一方、前記パッドコンディショニングユニット８００は、前記研磨ユニット３００がホームポート（ｈｏｍｅｐｏｒｔ）で待機中である時、前記研磨ユニット３００を洗浄及び再生させる。前記パッドコンディショニングユニット８００の構成に対する具体的な説明は、後述する図１４で具体的にする。
【００６７】
上述したように、前記基板処理システム２０００は、各基板研磨部１０００でウェハ７０の研磨工程及び洗浄工程が全て行われているので、研磨工程後洗浄工程用チャンバへウェハを移送する必要がなくて、別の洗浄工程用チャンバを具備する必要がない。これに従って、前記基板処理システム２０００は、ウェハ７０の移送時間及び工程時間を短縮させ、生産性を向上させ、フートプリントを減少させることができる。
【００６８】
以下、図面を参照して前記研磨ユニット３００の構成に対して具体的に説明する。
【００６９】
図５は、図３に示した研磨ユニットを示した斜視図であり、図６は、図５に示した研磨ユニットの部分分解斜視図であり、図７は、図５に示した研磨ユニットの背面を示した部分分解斜視図であり、図８は、図５に示した研磨ユニットを示した部分切断側面図である。
【００７０】
図４及び図５を参照すると、研磨ユニット３００は、加圧部３１０、流体供給部３２０、回転部（ｓｗｉｎｇ  ｐａｒｔ）３３０及び駆動部３４０を具備する。
【００７１】
具体的に、前記加圧部３１０は、研磨工程の時、前記スピンヘッド１１０に固定されたウェハ７０の上部に配置される。前記加圧部３１０は、ウェハ７０の上面に接触された状態で回転して前記ウェハ７０を研磨する。本発明の一実施形態として、前記加圧部３１０は、前記ウェハ７０に接触された状態で回転しながらウェハ７０を練磨する薬液をウェハ７０へ噴射する。前記加圧部３１０の上部には、前記流体供給部３２０が具備される。前記流体供給部３２０は、前記加圧部３１０に前記薬液を供給し、前記駆動部３４０からの回転力が前記回転部３３０を通じて伝達され、前記加圧部３１０と共に回転する。前記加圧部３１０及び前記流体供給部３２０の構成に対する具体的な説明は、後述する図９乃至図１２でする。
【００７２】
図６乃至図８を参照すると、前記流体供給部３２０の上部には、前記回転部３３０が設置される。前記回転部３３０は、棒形状の回転ケース３３１及び前記駆動部３４０からの回転力を前記流体供給部３２０へ伝達するベルト-プーリーアセンブリを有する。前記回転ケース３３１は、一側が前記流体供給部３２０に結合され、他側が前記駆動部３４０に結合される。
【００７３】
前記駆動部３４０は、前記回転部３３０を回転させる第１駆動モーター３４１、前記流体供給部３２０を回転させる第２駆動モーター３４２及び前記加圧部３１０の垂直位置を調節する垂直移動部３４３を有する。
【００７４】
前記第１駆動モーター３４１は、前記回転ケース３３１に結合され、前記回転ケース３３１へ回転力を提供する。前記第１駆動モーター３４１は、右回り（ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）の回転力と反時計回り（ｃｏｕｎｔｅｒｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）の回転力を交互に反復的に提供できる。これに従って、前記回転部３３０は、前記駆動部３４０に結合された部分を中心軸として前記駆動部３４０によってスイングする。研磨工程の時、前記加圧部３１０は、回転アームを成す前記回転部３３０のスイング動作によって、前記スピンヘッド１１０（図４参照）に安着された前記ウェハ７０の上部にて円弧形態で水平往復移動できる。
【００７５】
前記第１駆動モーター３４１の下には、前記第２駆動モーター３４２が設置される。前記第２駆動モーター３４２は、前記ベルト-プーリーアセンブリに回転力を提供し、前記ベルト-プーリーアセンブリは、前記第２駆動モーター３４２の回転力を前記流体供給部３２０に提供する。前記ベルト-プーリーアセンブリは、前記回転ケース３３１に内蔵され、駆動プーリー３３２、縦動プーリー３３３及びベルト３３４から成る。前記駆動プーリー３３２は、前記第１駆動モーター３４１の上部に設置され、前記第１駆動モーター３４１を貫通する垂直アーム３４４の一側に結合される。前記垂直アーム３４４の他側には、前記第２駆動モーター３４２が結合される。
【００７６】
前記縦動プーリー３３３は、前記駆動プーリー３３２と互いに対向するように配置され、前記流体供給部３２０の上部に設置されて前記流体供給部３２０に結合される。前記駆動プーリー３３２と前記縦動プーリー３３３とは、前記ベルト３３４を通じて互いに連結される。前記ベルト３３４は、前記駆動プーリー３３２及び前記縦動プーリー３３３に巻かれる。
【００７７】
前記第２駆動モーター３４２の回転力は、前記垂直アーム３４４を通じて前記駆動プーリー３３２へ伝達され、これに従って、前記駆動プーリー３３２が回転する。前記駆動プーリー３３２の回転力は、前記ベルト３３４を通じて前記縦動プーリー３３３へ伝達され、これに従って、前記縦動プーリー３３３が回転する。前記縦動プーリー３３３の回転力は、前記流体供給部３２０へ伝達され、これに従って、前記加圧部３１０及び前記流体供給部３２０が回転する。
【００７８】
前記第１駆動モーター３４１及び前記第２駆動モーター３４２の背後には、前記垂直移動部３４３が設置される。前記垂直移動部３４３は、ボールスクリュー３４３ａ、ナット３４３ｂ及び第３駆動モーター３４３ｃを有する。前記ボールスクリュー３４３ａは、棒形状を有し、地面に対して垂直に設置される。前記ナット３４３ｂは、前記ボールスクリュー３４３ａに挟まれて、前記第２駆動モーター３４２に固定される。前記ボールスクリュー３４３ａの下には、前記第３駆動モーター３４３ｃが設置される。前記第３駆動モーター３４３ｃは、前記ボールスクリュー３４３ａに結合し、右回りの回転力及び反時計回りの回転力を前記ボールスクリュー３４３ａに提供できる。前記ボールスクリュー３４３ａは、前記第３駆動モーター３４３ｃによって右回り、又は反時計回りに回転する。前記ナット３４３ｂは、前記ボールスクリュー３４３ａの回転によって前記ボールスクリュー３４３ａに沿って上下移動し、これに従って、前記ナット３４３ｂに結合された第２駆動モーター３４２が前記ナット３４３ｂと共に上下移動する。前記第２駆動モーター３４２の垂直移動によって前記第１駆動モーター３４１及び前記回転部３３０が上下に移動し、これに従って、前記流体供給部３２０及び加圧部３１０も上下移動する。
【００７９】
この実施形態において、前記垂直移動部３４３は、ボールスクリュー３４３ａ、ナット３４３ｂ及び第３駆動モーター３４３ｃを具備してリニアモーター方式で垂直移動力を提供するが、シリンダを具備して垂直移動力を提供することもできる。
【００８０】
一方、前記前記第１駆動モーター３４１、前記第２駆動モーター３４２、前記ボールスクリュー３４３ａ、前記ナット３４３ｂ及び垂直アーム３４４は、駆動ケース３４５に内蔵され、前記駆動ケース３４５は、垂直方向に長い棒形状を有する。
【００８１】
以下、図面を参照して前記加圧部３１０及び前記流体供給部３２０に対して具体的に説明する。
【００８２】
図９は、図５に示した加圧部及び流体供給部を示した縦断面図である。
【００８３】
図５及び図９を参照すると、前記流体供給部３２０は、ウェハを研磨するための薬液を前記加圧部３１０に供給し、前記駆動部３４０から提供された回転力によって回転して前記加圧部３１０を回転させる。
【００８４】
具体的に、前記流体供給部３２０は、ハウジング３２１、回転軸３２２、第１及び第２ベアリング３２３ａ、３２３ｂ、固定軸３２４、第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂ、空気注入管３２７、及び第１及び第２ロータリリップシール（ｒｏｔａｒｙ  ｌｉｐ  ｓｅａｌ）３２８ａ、３２８ｂを有する。
【００８５】
前記ハウジング３２１は、概略円筒形の管形状を有し、上端部が前記回転部３３０の回転ケース３３１の内へ挿入されて前記回転ケース３３１に結合され、下端部が前記加圧部３１０に結合される。
【００８６】
前記回転軸３２２は、前記ハウジング３２１内に具備され、前記ハウジング３２１と離隔されて位置する。前記回転軸３２２は、前記ハウジング３２１の長さ方向に延長された中空形の管でなされている。前記回転軸３２２の上端部は、前記回転部３３０の縦動プーリー３３３へ挿入されて前記縦動プーリー３３３に結合し、前記回転軸３２２は、前記縦動プーリー３３３の回転によって回転する。前記回転軸３２２の下端部は、前記加圧部３１０に結合され、前記加圧部３１０は、前記回転軸３２２の回転によって回転する。即ち、前記第２駆動モーター３４２（図６参照）の回転力は、垂直アーム３４４（図８参照）→駆動プーリー３３２→ベルト３３４→縦動プーリー３３３→回転軸３２２→加圧部３１０順に伝達されて前記加圧部３１０が中心軸を基準として回転する。
【００８７】
前記第１及び第２ベアリング３２３ａ、３２３ｂは、前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２との間に介在される。前記第１及び第２ベアリング３２３ａ、３２３ｂは、前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２を連結し、前記回転軸３２２が安定的に回転されるように前記回転軸３２２を支持する。前記第１ベアリング３２３ａは、前記回転部３３０と隣接して位置し、前記第２ベアリング３２３ｂは、前記加圧部３１０と隣接して位置する。前記第１及び第２ベアリング３２３ａ、３２３ｂの内輪は、前記回転軸３２２に挟んで前記回転軸３２２と共に回転する。外輪は、前記ハウジング３２１に結合されて前記回転軸３２２が回転する時に回転することがない。従って、前記回転軸３２２のみが回転し、前記ハウジング３２１は回転しない。
【００８８】
前記回転軸３２２内には、前記固定軸３２４が設置される。前記固定軸３２４は、前記回転軸３２２と同一の方向に延長された中空形の管でなされている。前記固定軸３２４は、前記回転軸３２２から離隔されるように位置し、前記回転軸３２２が回転する時には回転することがない。前記固定軸３２４の上端部は、前記回転ケース３３１内へ挿入され、前記回転ケース３３１に固定された第１シャフトブラケット３２５ａに結合されて前記固定軸３２４が前記回転ケース３３１に固定される。前記固定軸３２４の下端部は、前記加圧部３１０の内へ挿入され、前記加圧部３１０内に設置された第２シャフトブラケット３２５ｂに結合されて前記固定軸３２４が前記加圧部３１０に固定される。
【００８９】
前記固定軸３２４の内には、前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂが設置される。前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂは、前記固定軸３２４の内で前記固定軸３２４と同一の方向に延長され、互いに平行に配置される。前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂは、研磨工程に使用される薬液の移送流路を提供し、前記薬液を排出する出力端が前記加圧部３１０内に位置する。
【００９０】
前記第１薬液チューブ３２６ａの入力端は、第１薬液供給ライン８３ａに連結され、前記第１薬液供給ライン８３ａは、ウェハの研磨に使用される第１薬液ＣＬ１を供給する第１薬液供給部８１に連結される。前記第１薬液チューブ３２６ａは、前記第１薬液供給ライン８３ａを通じて前記第１薬液供給部８１からの第１薬液ＣＬ１を供給される。
【００９１】
前記第２薬液チューブ３２６ｂの入力端は、第２薬液供給ライン８３ｂに連結され、前記第２薬液供給ライン８３ｂは、ウェハの研磨に使用される第２薬液ＣＬ２を供給する第２薬液供給部８２に連結される。前記第２薬液チューブ３２６ｂは、前記第２薬液供給ライン８３ｂを通じて前記第２薬液供給部８２からの第２薬液ＣＬ２を供給される。
【００９２】
この実施形態において、前記第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２は、互いに異なる種類の薬液でありうり、或いは互いに同一の薬液でありうる。前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂで排出される薬液ＣＬ１、ＣＬ２の一例としては、ウェハを研磨するためのスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）等がある。
【００９３】
本発明の一例として、前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂは、前記回転ケース３３１を経由して外部に設置された第１及び第２薬液供給ライン８３ａ、８３ｂと各々連結される。
【００９４】
一方、前記空気注入管３２７は、前記ハウジング３２１の上端部に設置される。前記空気注入管３２７は、パッド圧力調節部９００と連結され、前記パッド圧力調節部９００から空気を注入される。本発明の一例として、前記空気注入管３２７は、前記回転ケース３３１内部に位置する。
【００９５】
前記空気注入管３２７は、前記ハウジング３２１に形成された第１空気流路ＡＦＰ１と連通され、前記空気注入管３２７に注入された空気は、前記第１空気流路ＡＦＰ１へ流入される。前記第１空気流路ＡＦＰ１は、前記ハウジング３２１壁内部に形成され、前記ハウジング３２１の上端部から前記ハウジング３２１の長さ方向に沿って延長される。前記第１空気流路ＡＦＰ１の出力端は、前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２との間に形成された第２空気流路ＡＦＰ２と連通され、前記第１空気流路ＡＦＰ１に供給された空気は、前記第２空気流路ＡＦＰ２へ流入される。
【００９６】
前記第２空気流路ＡＦＰ２は、前記第１及び第２ロータリリップシール３２８ａ、３２８ｂによって形成される。前記第１及び第２ロータリリップシール３２８ａ、３２８ｂは、前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２との間に介在され、前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２との間の空間をシーリングする。前記前記第１及び第２ロータリリップシール３２８ａ、３２８ｂは、互いに向き合うように設置され、概略リング形状を有する。前記第１ロータリリップシール３２８ａは、前記第１ベアリング３２３ａの下で前記第１ベアリング３２３ａと隣接して位置する。前記第２ロータリリップシール３２８ｂは、前記第１ロータリリップシール３２８ａの下に設置され、前記第１ロータリリップシール３２８ａから離隔されて位置する。前記第１ロータリリップシール３２８ａと前記第２ロータリリップシール３２８ｂが互いに離隔された空間は、前記第２空気流路ＡＦＰ２へ提供され、前記第２空気流路ＡＦＰ２は、前記回転軸３２２を囲む。
【００９７】
前記第２空気流路ＡＦＰ２は、前記回転軸３２２壁内部に形成された第３空気流路ＡＦＰ３と連通され、前記第２空気流路ＡＦＰ２に供給された空気は、前記第３空気流路ＡＦＰ３へ流入される。前記第３空気流路ＡＦＰ３は、前記回転軸３２２の長さ方向に前記第２空気流路ＡＦＰ２と連結される地点から前記回転軸３２２の下端部まで延長されて形成される。前記パッド圧力調節部９００から注入された空気は、前記空気注入管３２７→第１空気流路ＡＦＰ１→第２空気流路ＡＦＰ２→第３空気流路ＡＦＰ３順に経由して前記加圧部３１０に供給される。
【００９８】
前記流体供給部３２０の下には、前記加圧部３１０が設置され、前記加圧部３１０は、ウェハの表面を加圧しながら回転してウェハの表面を研磨する。研磨工程の時、前記加圧部３１０が前記ウェハを加圧する圧力は、前記第３空気流路ＡＦＰ３を通じて前記加圧部３１０へ流入された空気の圧力によって調節される。
【００９９】
図５、図７及び図９を参照すると、前記加圧部３１０は、研磨パッド３１１、研磨本体３１２、パッドホルダー３１３、クランプ部材３１４、結合プレート３１５、蛇腹状の伸縮部３１６、カバー３１７及び薬液ノズル３１８を有する。
【０１００】
前記研磨パッド３１１は、プレート形状を有し、概略円形のリング形状を有する。前記研磨パッド３１１は、研磨工程の時、下面をウェハの上面に接触させた状態で回転してウェハを研磨する。前記研磨パッド３１１は、前記ウェハの直径より小さい直径を有し、研磨工程の時、前記駆動部３４０によってスイングしながら前記ウェハを研磨する。このように、前記研磨パッド３１１が前記ウェハより小さい大きさを有するので、前記研磨ユニット３００は、前記ウェハを局部的に研磨でき、特定領域での過研磨を防止できる。
【０１０１】
前記研磨パッド３１１の上部には、前記研磨本体３１２が具備される。前記研磨本体３１２は、概略円形のリング形状を有し、前記流体供給部３２０の固定軸３２４に結合される。具体的に、前記研磨本体３１２は、研磨ハウジング３１２ａ、下部プレート３１２ｂ及び上部プレート３１２ｃを有する。
【０１０２】
前記研磨ハウジング３１２ａは、概略円筒形状を有し、下部には、前記下部プレート３１２ｂが設置される。前記下部プレート３１２ｂは、概略円形のリング形状を有し、前記研磨パッド３１１と同一の大きさを有する。前記下部プレート３１２ｂは、前記研磨ハウジング３１２ａの下部に結合されて前記研磨ハウジング３１２ａの下部を密閉する。
【０１０３】
前記下部プレート３１２ｂの下には、前記研磨パッド３１１が設置される。前記研磨パッド３１１と前記下部プレート３１２ｂの間には、前記パッドホルダー３１３が介在される。前記パッドホルダー３１３は、前記研磨パッド３１１を前記研磨本体３１２へ脱着できるように固定させる。即ち、前記パッドホルダー３１３の下面は、前記研磨パッド３１１の上面に結合し、上面は、前記クランプ部材３１４によって前記下部プレート３１２ｂに脱着できるように結合される。
【０１０４】
前記クランプ部材３１４は、前記下部プレート３１２ｂと前記パッドホルダー３１３との間に介在され、磁気力を利用して前記パッドホルダー３１３を前記下部プレート３１２ｂへ固定結合させる。具体的に、前記クランプ部材３１４は、磁石３１４ａ、クランププレート３１４ｂ、及びねじ３１４ｃを有する。前記磁石３１４ａは、前記クランププレート３１４ｂと前記下部プレート３１２ｂとの間に介在され、概略円形のリング形状を有する。本発明の一例として、前記クランプ部材３１４は、リング形状を有する１つの磁石３１４ａを具備するが、前記磁石３１４ａの個数は、前記クランプ部材３１４の大きさ及び前記磁石３１４ａの大きさによって増加でき、前記磁石３１４ａの形状は、多様な形態に変更できる。前記クランププレート３１４ｂは、前記下部プレート３１２ｂと互いに向き合い、前記ねじ３１４ｃを利用して前記下部プレート３１２ｂに結合される。前記クランププレート３１４ｂは、磁性体を有しない金属材質、例えば、アルミニウムのような材質から成るので、前記磁石３１４ａに反応しない。前記クランププレート３１４ｂとは異なり、前記パッドホルダー３１３は、磁性体を有する材質、例えば、ステインレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ）や炭素鋼のような材質から成るので、前記磁石３１４ａの磁力によって前記下部プレート３１２ｂに結合される。
【０１０５】
このように、前記クランプ部材３１４は、磁力を利用して前記パッドホルダー３１３を前記下部プレート３１２ｂに固定させるため、前記下部プレート３１２ｂに前記パッドホルダー３１３を脱付着させることが容易となる。特に、前記研磨パッド３１１は、消耗品であるので、周期的な取り替えが必要である。従って、前記パッドホルダー３１３を前記下部プレート３１２ｂに固定させる過程と前記下部プレート３１２ｂから分離させる過程が頻繁に発生する。前記加圧部３１０は、前記クランプ部材３１４の磁力によって前記パッドホルダー３１３と前記下部プレート３１２ｂが結合されるため、前記研磨パッド３１１の取り替えに要する時間を短縮させられる。これに従って、前記加圧部３１０は、工程待機時間を短縮させ、生産性を向上させられる。本発明の一例として、前記クランププレート３１４ｂは、前記磁石３１４ａが配置される部分に前記磁石３１４ａが一部分挿入される挿入溝が形成される。又、前記下部プレート３１２ｂも前記クランプ部材３１４が結合される部分へ前記磁石３１４ａ及び前記クランププレート３１４ｂが挿入される挿入溝が形成される。
【０１０６】
図９には、１つのクランプ部材３１４のみ図示したが、前記パッドホルダー３１３は、多数のクランプ部材３１４を利用して前記下部プレート３１２ｂに結合させてもよい。
【０１０７】
一方、前記下部プレート３１２ｂは、前記上部プレート３１２ｃに結合される。前記上部プレート３１２ｃは、前記下部プレート３１２ｂの上部に具備され、前記下部プレート３１２ｂと互いに対向するように配置される。前記上部プレート３１２ｃは、前記研磨ハウジング３１２ａ内に設置されて前記研磨ハウジング３１２ａの上部を密閉し、概略円形のリング形状を有する。
【０１０８】
前記上部プレート３１２ｃは、前記下部プレート３１２ｂの上面に具備された前記結合プレート３１５に固定結合される。前記結合プレート３１５は、前記流体供給部３２０の回転軸３２２に結合されて前記回転軸３２２と共に回転する。これに従って、前記加圧部３１０全体が回転する。前記結合プレート３１５は、概略円形のプレート形状を有し、内部に前記回転軸３２２から排出された空気が流れる第４空気流路ＡＦＰ４が形成される。前記第４空気流路ＡＦＰ４は、前記回転軸３２２の第３空気流路ＡＦＰ３に連通され、前記第３空気流路ＡＦＰ３を通じて空気が流入される。前記第４空気流路ＡＰＦ４へ流入された空気は、前記伸縮部３１６へ注入される。
【０１０９】
前記伸縮部３１６は、前記研磨ハウジング３１２ａ内部で下部プレート３１２ｂと前記上部プレート３１２ｃが離隔された空間の内に設置され、金属材質から成る。前記伸縮部３１６は、前記第４空気流路ＡＦＰ４から供給される空気の圧力によって垂直方向に伸縮できる。前記伸縮部３１６は、研磨工程の進行の時、研磨パッド３１１がウェハに密着されるように伸張でき、研磨パッド３１１がウェハに密着された状態で研磨工程が進行されるとウェハの研磨が均一に効率的に進行できる。
【０１１０】
以下、図１０乃至図１２を参照して研磨パッド３１１がウェハを加圧する過程を具体的に説明する。
【０１１１】
図１０は、図９に示した加圧部が待機状態である時を示した縦断面図であり、図１１乃至図１２は、図９に示した加圧部がウェハを研磨する時を示した縦断面図である。
【０１１２】
図９及び図１０を参照すると、研磨工程のため前記加圧部３１０がウェハ７０の上部に配置されて待機する。待機の時、前記伸縮部３１６は、前記パッド圧力調節部９００から供給される真空圧によって収縮される。これに従って、前記下部プレート３１２ｂが前記上部プレート３１２ｃ側に移動し、前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０から離隔される。前記上部プレート３１２ｃには、前記伸縮部３１６の収縮程度を調節するための内部ストッパー３１２ｄが具備される。前記内部ストッパー３１２ｄは、前記上部プレート３１２ｃの下面から突出され、前記伸縮部３１６が収縮する時、前記下部プレート３１２ｂと接触される。前記ストッパー３１２ｄは、前記伸縮部３１６が収縮する時、前記下部プレート３１２ｂが適定距離以上上側に移動することを阻止して前記下部プレート３１２ｂと前記上部プレート３１２ｃとの間の間隔が適定間隔以下に狭くなることを防止する。
【０１１３】
図９及び図１１を参照すると、研磨工程の時、前記パッド圧力調節部９００から前記空気注入管３２７へ空気が注入され、前記空気注入管３２７へ注入された空気が前記第１乃至第４空気流路ＡＦＰ１、ＡＦＰ２、ＡＦＰ３、ＡＦＰ４を順次的に経由して前記伸縮部３１６へ注入される。前記伸縮部３１６は、注入された空気の圧力によって弛緩し、これに従って、前記伸縮部３１６の長さＢＤ２が収縮した時の長さＢＤ１より延びて行く。前記伸縮部３１６の弛緩によって前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０に接触され、前記加圧部３１０は、前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０に接触された状態で前記研磨パッド３１１の中心軸を基準として回転して前記ウェハ７０を研磨する。
【０１１４】
図９及び図１２を参照すると、前記加圧部３１０は、前記伸縮部３１６によって前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０を加圧するため、前記研磨パッド３１１のティルティング（ｔｉｌｔｉｎｇ）ができる。ウェハ７０は、パターニングされた多数の薄膜を具備するので、上面が平らに形成されないこともある。研磨工程の時、前記研磨パッド３１１は、前記伸縮部３１６によってティルティングができるので、前記ウェハ７０の表面との密着力が向上される。本発明の一例として、前記研磨パッド３１１のティルティング角度ＴＡは、約±１度である。
【０１１５】
前記研磨パッド３１１は、前記伸縮部３１６へ注入された空気の圧力によって前記ウェハ７０を加圧する圧力が調節される。前記伸縮部３１６の空気圧力は、前記パッド圧力調節部９００によって調節される。空気圧力を調節する過程は、後述する前記パッド圧力調節部９００の構成を説明する時に説明する。
【０１１６】
一方、前記カバー３１７は、前記研磨本体３１２の上部に設置されて前記研磨本体３１２の上部をカバーする。前記カバー３１７は、前記研磨ハウジング３１２ａの上端部に結合され、内部に前記結合プレート３１５を収容できる空間が形成される。前記カバー３１７の中央部には、開口部３１７ａが形成され、前記開口部３１７ａを通じて前記結合プレート３１５の一部分が外部へ突出されて前記回転軸３２２に結合される。前記開口部３１７ａを形成する面は、前記研磨パッド３１１のティルティングのため前記開口部３１７ａへ挿入された結合プレート３１５から離隔されて位置する。
【０１１７】
前記固定軸３２４と第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂの下端部は、前記結合プレート３１７、前記上部プレート３１２ｃ及び前記下部プレート３１２ｂの各中央部に形成されたホールへ挿入される。前記上部プレート３１２ｃと前記固定軸３２４との間には、前記第２シャフトブラケット３２５ｂが介在される。前記第２シャフトブラケット３２５ｂは、前記上部プレート３１２ｃに結合され、前記固定軸３２４の下端部に固定結合されて前記固定軸３２４を前記上部プレート３１２ｃに固定させる。前記第２シャフトブラケット３２５ｂは、ベアリング（図示せず）を利用して前記上部プレート３１２ｃに結合し、これに従って、前記上部プレート３１２ｃは、前記第２シャフトブラケット３２５ｂに回転できるように結合される。
【０１１８】
前記加圧部３１０の内へ挿入された前記固定軸３２４及び前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂは、前記薬液ノズル３１８に結合される。前記薬液ノズル３１８は、前記パッドホルダー３１３の中央部に形成されたホールへ挿入されて前記パッドホルダー３１３に結合される。前記薬液ノズル３１８の入力端は、前記固定軸３２４及び前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂに結合され、前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂの出力端と連通される。前記薬液ノズル３１８の出力端は、前記研磨パッド３１１の中央に形成されたパッドホール３１１ａを通じて外部へ露出され、研磨工程の時、前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂから供給された第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２をウェハ７０へ噴射する。本発明の一例として、前記薬液ノズル３１８は、前記第１薬液チューブ３２６ａから供給された第１薬液ＣＬ１が流し込まれる流路と前記第２薬液チューブ３２６ｂから供給された第２薬液ＣＬ２が流し込まれる流路が互いに分離されて形成される。
【０１１９】
研磨工程の時、前記固定軸３２４と前記第１及び第２薬液チューブ３２６ａ、３２６ｂ及び前記薬液ノズル３１８は回転せず、前記研磨パッド３１１及び前記パッドホルダー３１３は回転する。このように、前記薬液ノズル３１８が固定された状態で前記パッドホルダー３１３が回転するため、前記薬液ノズル３１８から噴射された薬液ＣＬ１、ＣＬ２が前記パッドホルダー３１３と前記薬液ノズル３１８との間の隙間へ流入されて異物質を生成できる。前記パッドホルダー３１３と前記薬液ノズル３１８との間に生成された異物質は、研磨工程の時にウェハ７０上に落ちて研磨不良及びウェハ７０の汚染を生じさせることがある。
【０１２０】
これを防止するため、前記加圧部３１０は、前記薬液ノズル３１８と前記パッドホルダー３１３との間に介在されるオーリング（Ｏ−Ｒｉｎｇ）３１９をさらに有する。前記オーリング３１９は、前記薬液ノズル３１８を囲み、前記薬液ノズル３１８で噴射された薬液ＣＬ１、ＣＬ２が前記加圧部３１０内部へ流し込まれることを防止する。前記オーリング３１９は、前記パッドホルダー３１３の回転による摩擦によって磨耗されやすいので、周期的に取り替えしなければならない。前記オーリング３１９の取り替えは、前記研磨パッド３１１の取り替えと共に行われる。
【０１２１】
一方、前記研磨ユニット３００は、研磨工程の時、前記ウェハ７０へ噴射された第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２がウェハ７０上で硬化されることを防止するリンス部３５０をさらに有する。
【０１２２】
図１３は、図５に示したリンス部を示した斜視図である。
【０１２３】
図９及び図１３を参照すると、前記リンス部３５０は、前記流体供給部３２０一側に設置され、研磨工程の時、超純水や純水のようなリンス液ＲＬをウェハへ噴射して前記ウェハ７０へ噴射された第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２が硬化されることを防止する。
【０１２４】
具体的に、前記リンス部３５０は、第１及び第２リンスノズル３５１、３５２及び前記第１及び第２リンスノズル３５１、３５２の入力端に連結された連結管３５３を有する。前記連結管３５３は、リンス供給ライン８５と連結され、前記リンス供給ライン８５は、リンス液供給部８４と連結される。前記リンス液供給部８４は、前記リンス供給ライン８５へ前記リンス液ＲＬを排出し、前記リンス供給ライン８５は、前記リンス液ＲＬを前記連結管３５３に供給する。前記連結管３５３は、前記リンス液ＲＬを前記第１及び第２リンスノズル３５１、３５２に供給し、前記第１及び第２リンスノズル３５１、３５２は、前記ウェハへ前記リンス液ＲＬを噴射する。
【０１２５】
このように、前記研磨ユニット３００は、ウェハへリンス液ＲＬを噴射する前記リンス部３５０を具備することによって、研磨工程を進行する間前記ウェハへ噴射された第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２の硬化を防止する。特に、前記研磨パッド３１１の回転速度が約８００ＲＰＭ程度まで上がる高速研磨工程の場合、研磨工程のため前記ウェハへ噴射されたスラリーが低速研磨工程より薄い油膜をなすので、研磨工程が進行される間前記ウェハ上のスラリーが硬化されやすい。反面、低速研磨工程の場合、前記研磨工程が進行される間前記ウェハへ噴射されたスラリーがウェハのエッジ部分に貯まってウェハのエッジ部分にスラリーが帯形状に硬化されることがある。
【０１２６】
このようなスラリーの硬化を防止するため、前記リンス部３５０は、前記研磨パッド３１１が回転しながら前記ウェハを研磨する間、前記ウェハへ前記リンス液ＲＬを噴射する。これに従って、前記研磨ユニット３００は、スラリー硬化によるウェハの汚染及び研磨不良を防止できるので、製品の収率を向上させることができる。
【０１２７】
この実施形態において、前記リンス部３５０は、２つのリンスノズル３５１、３５２を具備するが、前記リンスノズル３５１、３５２の個数は、工程効率及び前記リンスノズル３５１、３５２の噴射量によって増加、或いは減少させることもできる。
【０１２８】
前記リンス部３５０は、固定ブラケット３６０によって前記流体供給部３２０一側に固定される。即ち、前記固定ブラケット３６０の上面は、前記回転部３３０に固定結合され、前記リンス部３５０は、前記固定ブラケット３６０の側面に固定結合される。
【０１２９】
再び、図５及び図９を参照すると、前記研磨ユニット３００が前記ウェハを加圧する圧力は、前記パッド圧力調節部９００によって調節される。前記パッド圧力調節部９００は、空気提供部９１０、メーンライン９２０、レギュレーター（Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）９３０、電気油圧レギュレーター（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）９４０、第１バルブ９５０、圧力計９６０、真空部材９７０、サブライン９８０及び第２バルブ９９０を有する。
【０１３０】
具体的に、前記空気提供部９１０は、前記加圧部３１０の伸縮部３１６に供給される空気を前記メーンライン９２０へ排出する。前記メーンライン９２０は、入力端が前記空気提供部９１０に連結され、出力端が前記空気注入管３２７に連結される。前記メーンライン９２０は、研磨工程の時、前記空気提供部９１０から注入された空気を前記空気注入管３２７に供給する。これに従って、前記伸縮部３１６が弛緩される。又、前記メーンライン９２０は、前記研磨ユニット３００が待機の時、前記真空部材９７０から供給される真空圧を前記空気注入管３２７に供給する。これに従って、前記伸縮部３１６が収縮される。
【０１３１】
前記メーンライン９２０には、前記レギュレーター９３０、前記電気油圧レギュレーター９４０、前記第１バルブ９５０及び前記圧力計９６０が順次的に設置される。前記レギュレーター９３０は、前記空気提供部９１０から前記メーンライン９２０に供給された空気の圧力を適定圧力に減圧させる。前記レギュレーター９３０によって減圧された空気は、前記電気油圧レギュレーター９４０側に移動する。前記電気油圧レギュレーター９４０は、研磨工程の時、前記レギュレーター９３０によって減圧された空気の圧力を既に設定された圧力に自動調節する。前記メーンライン９２０の内の空気は、前記電気油圧レギュレーター９４０を経て第１バルブ９５０側に移動する。前記第１バルブ９５０は、オン／オフ動作を通じて前記メーンライン９２０に注入された空気を前記空気注入管３２７に供給及び遮断する。前記圧力計９６０は、前記第１バルブ９５０と前記空気注入管３２７との間に設置されて前記空気注入管３２７に供給される空気の最終圧力を測定する。
【０１３２】
前記パッド圧力調節部９００は、前記空気注入管３２７に供給される空気の最終圧力を調節して前記研磨ユニット３００が前記ウェハを加圧する圧力を調節する。即ち、前記研磨ユニット３００は、前記パッド圧力調節部９００から供給される空気の最終圧力によって前記伸縮部３１６に注入される空気の圧力が調節され、前記伸縮部３１６は、内部空気の圧力によって弛緩される程度が異なる。即ち、前記伸縮部３１６へ注入される空気の圧力が高くなるほど前記伸縮部３１６が多く弛緩され、これに従って、前記研磨パッド３１１が前記ウェハを加圧する圧力が増加する。反面、前記伸縮部３１６へ注入される空気の圧力が低くなるほど前記伸縮部３１６が少なく弛緩され、これに従って、前記研磨パッド３１１が前記ウェハを加圧する圧力が減少する。
【０１３３】
特に、前記パッド圧力調節部９００は、研磨工程の時、前記空気の最終圧力を前記ウェハ上での前記研磨パッド３１１の水平位置によって調節する。即ち、前記電気油圧レギュレーター９４０は、前記制御部６０と電気的に連結されており、前記制御部６０は、前記電気油圧レギュレーター９４０を制御することで、前記空気の最終圧力が前記ウェハ上での前記研磨パッド３１１の水平位置に対応して設定された基準圧力と同一になるように調節する。前記制御部６０は、前記ウェハを多数の調節区間で分離区画し、調節区間別に適合な基準圧力を設定する。
【０１３４】
このように、前記パッド圧力調節部９００は、排出される空気の最終圧力が前記ウェハの各調節区間別に前記制御部６０によって調節される。その結果、前記研磨パッド３１１が前記ウェハを加圧する圧力が前記ウェハの各調節区間別に調節される。これに従って、前記研磨ユニット３００は、前記ウェハの特定領域での過研磨を防止し、前記ウェハを均一に研磨できる。
【０１３５】
又、前記制御部６０は、圧力計９６０と電気的に連結できる。前記圧力計９６０は、前記メーンライン９２０の最終空気圧力値を出力して前記制御部６０に提供する。前記制御部６０は、前記空気の最終圧力調節の時、現在前記前記圧力計９６０から測定された圧力値と現在前記研磨パッド３１１が前記ウェハ上で位置する地点に対応する基準圧力値に基づいて前記研磨パッド３１１の加圧圧力が前記基準圧力と同一になるように調節する。
【０１３６】
このように、前記制御部６０は、前記圧力計９６０で測定された圧力値に基づいて前記メーンライン９２０の最終空圧を調節するため、研磨工程の時、研磨ユニット３００の加圧圧力を現在前記研磨パッド３１１が位置する調節区間の基準圧力と同一になるように正確に調節できる。
【０１３７】
前記メーンライン９２０は、前記サブライン９８０と連結される。前記サブライン９８０は、真空圧を供給する前記真空部材９７０と連結され、前記メーンライン９２０で前記圧力計９６０が連結された地点と前記第１バルブ９５０が設置された地点との間に連結される。前記サブライン９８０は、前記真空部材９７０から供給された真空圧を、前記メーンライン９２０を通じて前記流体供給部３２０に供給する。前記パッド圧力調節部９００から供給された真空圧は、前記空気注入管３２７及び前記第１乃至第３空気流路ＡＦＰ１、ＡＦＰ２、ＡＦＰ３を通じて前記伸縮部３１６に供給される。前記伸縮部３１６は、前記パッド圧力調節部９００から供給された真空圧によって内部圧力が降下され、その結果、前記伸縮部３１６が収縮される。
【０１３８】
前記サブライン９８０には、前記空気注入管３２７に供給される前記真空圧の遮断及び供給の与否を調節する第２バルブ９９０が設置される。
【０１３９】
一方、前記研磨パッド３１１には、前記研磨工程の効率を向上させるため前記ウェハと接触される面に所定の研磨パターンが形成される。このような研磨パターンは、前記ウェハを研磨する過程で前記ウェハとの摩擦によって段々磨耗され、研磨過程で使用される薬液らが前記研磨パターン内で硬化されられる。前記パッドコンディショニングユニット８００（図２参照）は、研磨パッド３１１の表面を研磨して前記研磨パッド３１１を再生させる。
【０１４０】
以下、図面を参照して前記パッドコンディショニングユニットに対して具体的に説明する。
【０１４１】
図１４は、図３に示したパッドコンディショニングユニットを示した斜視図である。
【０１４２】
図１４を参照すると、前記パッドコンディショニングユニット８００は、処理槽８１０、第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０、洗浄ノズル８４０及び多数の湿潤ノズル８５０を有する。
【０１４３】
具体的に、前記処理槽８１０は、上部が開放された筒形状を有し、前記研磨パッド３１１の再生工程の時、内部に前記研磨ユニット３００の加圧部３１０（図５参照）が収容される。
【０１４４】
前記第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０は、前記処理槽８１０の内に設置される。前記第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０は、前記処理槽８１０の底面に具備されたディスク支持部８６０上に設置される。前記第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０は、水平方向に互いに並んで配置され、前記再生工程の時、前記研磨パッド３１１の表面と接触して前記研磨パッド３１１の表面を研磨する。
【０１４５】
本発明の一例として、前記第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０は、各々円形のリング形状を有し、各々前記研磨パッド３１１の直径より小さい直径を有する。又、本発明の一例として、各ダイヤモンドディスク８２０、８３０は、セラミック材質や金属材質、又は樹脂材質にダイヤモンドを蒸着させるか或いは接着、又は電着させて形成できる。
【０１４６】
前記研磨ユニット３００は、研磨工程が完了されると前記加圧部３１０が前記処理槽８１０の内へ収容された状態で待機し、前記研磨パッド３１１の再生工程は、前記研磨ユニット３００が待機状態である時に行われる。前記再生工程の時、前記研磨パッド３１１は、前記第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０と接触された状態で回転し、これに従って、前記研磨パッド３１１の表面が前記第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０によって研磨される。
【０１４７】
この実施形態において、前記パッドコンディショニングユニット８００は、２つのダイヤモンドディスク８２０、８３０を具備するが、前記ダイヤモンドディスク８２０、８３０の個数は、各ダイヤモンドディスク８２０、８３０の大きさ及び前記研磨パッド３１１の大きさにしたがって増加、或いは減少させてもよい。
【０１４８】
一方、前記洗浄ノズル８４０は、前記ディスク支持部８６０の一側面に設置され、前記第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０と隣接して位置する。前記洗浄ノズル８４０は、前記第１及び第２ダイヤモンドディスク８２０、８３０による前記研磨パッド３１１の研磨が完了されると、洗浄液を前記研磨パッド３１１の表面へ噴射して前記研磨パッド３１１を洗浄する。特に、前記研磨パッド３１１は、表面へ研磨パターンが形成されるため、前記研磨パターンの内に異物質が残存することができ、このような異物質は、位置的な条件の上に除去することが難しい
前記洗浄ノズル８４０は、このような異物質を効果的に除去するため前記洗浄液を高圧で噴射して前記研磨パッド３１１の表面に物理的な力を加える。本発明の一例として、前記洗浄ノズル８４０は、約０．０１乃至約０．５ＭＰａの圧力で前記洗浄液を噴射することができる。前記洗浄液としては、超純水が使用できる。
【０１４９】
前記処理槽８１０の内壁には、前記多数の湿潤ノズル８５１、８５２、８５３、８５４が設置される。この実施形態において、前記パッドコンディショニングユニット８００は、４つの湿潤ノズル８５１、８５２、８５３、８５４を具備するが、前記湿潤ノズル８５１、８５２、８５３、８５４の個数は、工程効率にしたがって増加、或いは減少させてもよい。
【０１５０】
前記４つの湿潤ノズル８５１、８５２、８５３、８５４は、前記処理槽８１０の互いに向き合う２つの側壁に各々２つずつ設置される。前記湿潤ノズル８５１、８５２、８５３、８５４は、前記研磨パッド３１１を研磨する前に前記研磨パッド３１１へリンス液を噴射して前記研磨パッド３１１に残存する薬液、例えば、スラリーを除去する。
【０１５１】
又、前記湿潤ノズル８５１、８５２、８５３、８５４は、前記研磨パッド３１１の再生工程が進行される間、前記リンス液を継続噴射して前記処理槽８１０の内を湿潤状態に維持させる。これに従って、前記パッドコンディショニングユニット８００は、前記研磨パッド３１１の再生工程が進行される間、前記研磨パッド３１１に残存するスラリーが硬化されることを防止する。
【０１５２】
このように、前記パッドコンディショニングユニット８００は、前記研磨ユニット３００と別に具備されて待機状態の研磨パッド３１１に再生工程を実施する。即ち、前記研磨パッド３１１の再生工程は、前記ウェハの研磨工程と別に進行される。これに従って、前記基板研磨部１０００は、再生工程で研磨パッド３１１に付いたダイヤモンド切れが前記ウェハに落下されることを防止し、このためウェハの研磨不良の防止できる。
【０１５３】
以下、図面を参照して前記基板研磨部１０００が前記ウェハを研磨する過程に対して具体的に説明する。
【０１５４】
図１５は、本発明の一実施形態による基板研磨方法を示した流れ図であり、図１６は、図４に示した研磨ユニットがウェハを研磨する動作状態を示した斜視図であり、図１７Ａ及び図１７ｂは、図９に示した研磨パッドがウェハを研磨する一例を示した平面図である。
【０１５５】
図３、図１５及び図１６を参照すると、まず、メーン移送ロボット５０（図１参照）がバッファ部３０からウェハ７０を引き出して基板支持部１００のスピンヘッド１１０上にウェハ７０を安着させ、前記昇降部２６０が第１及び第２処理容器２１０、２２０を昇降させて前記スピンヘッド１１０を前記第１処理容器２１０の内に位置させる（段階Ｓ１１０）。
【０１５６】
続いて、研磨ユニット３００の駆動部３４０は、前記加圧部３１０を前記ウェハ７０の上部に前記ウェハ７０と隣接して位置させる（段階Ｓ１２０）。
【０１５７】
前記研磨ユニット３００は、第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２を前記ウェハ７０へ噴射し、これと同時に前記加圧部３１０の研磨パッド３１１を前記ウェハ７０の表面に接触させた状態で前記研磨パッド３１１の中心軸を中心として回転させて前記ウェハ７０を研磨する。研磨工程の時、前記第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２は、前記加圧部３１０の薬液ノズル３１８で噴射され、前記研磨パッド３１１は、自転と同時にスイングする。
【０１５８】
この実施形態において、前記基板研磨部１０００は、前記研磨ユニット３００が前記第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２を噴射しながら前記ウェハ７０を研磨する。しかし、前記研磨ユニット３００が前記第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２を噴射させず、別の薬液噴射ユニット、例えば、前記第１処理流体供給ユニット４００（図３参照）や前記第２処理流体供給ユニット５００（図３参照）で前記ウェハ７０を研磨するための前記第１及び第２薬液ＣＬ１、ＣＬ２を噴射させてもよい。
【０１５９】
前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０を研磨する間、前記制御部６０は、前記基板支持部１００、前記研磨ユニット３００及び前記パッド圧力調節部９００を制御して前記ウェハ７０の研磨量を調節できる多数の研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４の中、少なくとも何れか１つの研磨変数を既に設定された前記ウェハ７０の調節区間ＶＳ別に調節する。その結果、前記基板研磨部１０００は、前記ウェハ７０の調節区間別に研磨量を調節しながら前記ウェハ７０を研磨する（段階Ｓ１３０）。
【０１６０】
研磨工程の時、前記研磨パッド３１１は、前記ウェハ７０と同一の方向に回転でき、互いに異なる方向に回転することもできる。例えば、図１７Ａに示されたように前記研磨パッド３１１及び前記ウェハ７０が全て右回りに回転することもできる。反面、図１７Ｂに示されたように前記研磨パッド３１１は、反時計回りに回転し、前記ウェハ７０は、右回りに回転することもできる。
【０１６１】
前記加圧部３１０が回転しながら前記薬液ＣＬ１、ＣＬ２を噴射して前記ウェハ７０を研磨する間、リンス部３５０は、前記ウェハ７０へリンス液を噴射できる。これに従って、前記研磨ユニット３００は、研磨工程の中に前記ウェハ７０へ噴射された薬液ＣＬ１、ＣＬ２の硬化を防止し、ウェハ７０の研磨と洗浄を同時にできる。
【０１６２】
前記研磨ユニット３００による研磨工程が完了されると、前記ウェハ７０を洗浄する（段階Ｓ１４０）。
【０１６３】
前記ウェハ７０を洗浄する過程を簡略に説明すると、次の通りである。まず、ブラシユニット６００が前記ウェハ７０の上面を物理的に拭き取る。この時、前記スピンヘッド１１０は、前記第１処理容器２１０内に位置する。以後、昇降部２６０が前記第１及び第２処理容器２１０、２２０を下降させて前記ウェハ７０を前記第２処理容器２２０内で前記第１処理容器２１０の上部に位置させる。続いて、第１処理流体供給ユニット４００、又は第２処理流体供給ユニット５００が前記ウェハ７０へ処理液を噴射して前記ウェハ７０を洗浄する。続いて、前記エアロゾルユニット７００が処理流体を前記ウェハ７０へ噴射して前記ウェハ７０に残存する異物を除去する。
【０１６４】
続いて、前記ウェハ７０をリンス処理及び乾燥させる。前記ウェハ７０のリンス処理をするためリンス液と乾燥流体は、前記第１及び第２処理流体供給ユニット４００、５００の中、何れか１つから噴射できる。
【０１６５】
このように、前記基板研磨部１０００は、１つの容器ユニット２００内で前記ウェハ７０の研磨工程と洗浄工程とが順次的に行われるので、ウェハ７０の移送時間及び工程時間を短縮させ、生産性を向上させることができる。
【０１６６】
又、前記基板研磨部１０００は、前記ウェハ７０の研磨工程及びブラシ工程が流体を利用するウェハ７０の洗浄工程と互いに異なる処理容器で行われる。これに従って、前記基板研磨部１０００は、研磨工程で使用された処理液と洗浄工程で使用された処理液を互いに分離して回収できる。
【０１６７】
前記洗浄工程が完了されると、前記メーン移送ロボット５０（図１参照）が前記スピンヘッド１１０の上のウェハ７０をアンローディングしてバッファ部３０（図１参照）へ積載する（段階Ｓ１５０）。インデックスロボット２０（図１参照）は、基板研磨部１０００で工程完了されたウェハ７０をバッファ部３０から引き出してローディング／アンローディング部１０（図１参照）に安着されたＦＯＵＰ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（図１参照）へ積載する。研磨工程及び洗浄工程が完了された多数のウェハは、前記ＦＯＵＰ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ単位で外部へ移送される。
【０１６８】
以下では、前記調節区間別に研磨変数の値を調節してウェハを研磨する過程に対して具体的に説明する。
【０１６９】
前記多数の研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４は、第１乃至第４研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４から成る。第１研磨変数ＰＶ１は、前記研磨パッド３１１が前記ウェハを加圧する圧力であり、第２研磨変数ＰＶ２は、前記研磨パッド３１１が中心軸を基準として回転する回転速度（自転速度）であり、第３研磨変数ＰＶ３は、前記スピンヘッド１１０の回転速度であり、前記第４研磨変数ＰＶ４は、前記回転部３３０のスイング速度である。
【０１７０】
前記ウェハ７０の研磨量は、各研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４の値に従って変更でき、前記研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４の中、何れか１つの研磨変数のみを調節しても変更できる。
【０１７１】
前記制御部６０は、前記ウェハ７０の半径を既に設定された多数の調節区間に分離区画する。この実施形態において、前記多数の調節区間は、同一の距離をあけて区画されているか，或いは互いに異なる距離をあけて区画されている。
【０１７２】
研磨工程の時、前記制御部６０は、前記研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４の中、前記ウェハ７０の研磨量を調節するため調節区間別にその値を調節するための少なくとも何れか１つの研磨変数を選択する。選択された研磨変数は、前記ウェハ７０の均一な研磨のため調節区間別に適定な基準値らが設定される。従って、前記選択された研磨変数の基準値は、対応する調節区間によって互いに異なる値に設定できる。
【０１７３】
研磨工程が進行される間、前記制御部６０は、前記選択された研磨変数が現在研磨パッド３１１の位置する調節区間に対応する基準値と同一の値を有するように該当研磨変数の値を調節する。このように、基板研磨部１０００は、特定研磨変数の値を前記ウェハ７０の調節区間に従って調節するので、前記ウェハ７０の研磨量を局部的に調節できる。
【０１７４】
以下では、前記各研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４と前記ウェハ７０の研磨量との間の相関関係に対して具体的に説明する。
【０１７５】
図９及び図１６を参照すると、前記第１研磨変数ＰＶ１は、前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０を加圧する圧力値を示した。前記第１研磨変数ＰＶ１の値は、前記加圧部３１０に具備された前記伸縮部３１６の内部圧力によって調節され、前記伸縮部３１６の内部圧力は、前記パッド圧力調節部９００の最終空気圧によって調節される。即ち、前記パッド圧力調節部９００から排出された空気の圧力が増加するほど前記伸縮部３１６内の空気圧力が増加し、これに従って、前記第１研磨変数ＰＶ１の値、即ち、前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０を加圧する圧力が増加する。前記研磨パッド３１１の加圧圧力ＰＶ１が増加すると、研磨量が増加する。
【０１７６】
前記制御部６０は、前記第１研磨変数ＰＶ１の値が現在研磨パッド３１１の位置する調節区間に対応する基準値と同一であるように前記パッド圧力調節部９００の電気油圧レギュレーター９４０（図５参照）を制御する。これに従って、前記パッド圧力調節部９００の最終空気圧が前記調節区間別に調節され、その結果、前記研磨パッド３１１の加圧圧力ＰＶ１が調節される。前記制御部６０は、前記パッド圧力調節部９００の最終空気圧調節の時、前記パッド圧力調節部９００の圧力計９６０（図５参照）で測定された現在前記パッド圧力調節部９００の最終空気圧に基づいて前記最終空気圧の調節程度を決定する。
【０１７７】
図１８は、研磨ユニットがウェハを加圧する圧力によるウェハの研磨均一度を示したグラフである。
【０１７８】
図１６及び図１８を参照すると、第１グラフＧ１は、前記研磨パッド３１１が一定な加圧圧力でウェハ７０を研磨した時の調節区間別の前記ウェハの研磨量を示したグラフである。第２グラフＧ２は、前記研磨パッド３１１が調節区間別に既に設定された加圧圧力でウェハ７０を研磨した時の調節区間別の前記ウェハの研磨量を示したグラフである。
【０１７９】
前記第１グラフＧ１と前記第２グラフＧ２を比較して説明すると、前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０の全領域を同一の圧力で加圧しながら研磨した場合Ｇ１より、調節区間別に加圧圧力を調節しながらウェハ７０を研磨した場合Ｇ２のほうが、研磨量が均一に分布する。
【０１８０】
即ち、前記基板研磨部１０００が前記調節区間別に加圧圧力を調節してウェハ７０を研磨する場合、研磨均一度が向上される。これに従って、前記基板研磨部１０００は、製品の収率及び研磨効率を向上させることができ、必要によって前記ウェハ７０を多様に研磨できる。
【０１８１】
一方、前記制御部６０は、前記第２研磨変数ＰＶ２を利用して調節区間別に研磨量を調節することもできる。前記第２研磨変数ＰＶ２は、前記研磨パッド３１１が自己中心軸を中心に回転する速度、即ち、前記研磨パッド３１１のスピン速度（自転速度）を示し、前記研磨パッド３１１のスピン速度ＰＶ２が増加するほど研磨量が増加する。前記研磨パッド３１１のスピン速度ＰＶ２は、前記研磨ユニット３００の第２駆動モーター３４２によって調節され、前記制御部６０は、前記第２駆動モーター３４２の回転速度を制御して前記研磨パッド３１１のスピン速度ＰＶ２を調節区間別に調節する。
【０１８２】
前記第３研磨変数ＰＶ３は、前記ウェハ７０の回転速度、即ち、前記スピンヘッド１１０の回転速度を示し、前記スピンヘッド１１０の回転速度ＰＶ３が増加するほど研磨量が増加する。前記スピンヘッド１１０の回転速度ＰＶ３は、前記スピンヘッド１１０を支持する支持部１２０によって調節される。前記制御部６０は、前記支持部１２０の回転速度を制御して前記スピンヘッド１１０の回転速度ＰＶ３を前記調節区間別に調節する。
【０１８３】
前記第４研磨変数ＰＶ４は、前記研磨パッド３１１が前記ウェハ７０上でスイングする速度を示し、前記研磨パッド３１１のスイング速度ＰＶ４が増加するほど研磨量が増加する。前記研磨パッド３１１のスイング速度ＰＶ４は、前記研磨ユニット３００の回転部３３０がスイングする速度によって調節され、前記回転部３３０のスイング速度は、前記研磨ユニット３００の第１駆動モーター３４１（図６参照）によって調節される。前記制御部６０は、前記第１駆動モーター３４１の回転速度を制御して前記研磨パッド３１１のスイング速度ＰＶ４を前記調節区間別に調節する。
【０１８４】
本発明の一例として、前記研磨パッド３１１は、前記ウェハ７０の端部と中心点との間をスイングする。
【０１８５】
この実施形態において、前記制御部６０は、前記第１乃至第４研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４の中、何れか１つの研磨変数のみを調節して調節区間別に研磨量を調節する。しかし、前記制御部６０は、調節区間別に研磨量を調節するため前記第１乃至第４研磨変数ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４の中に少なくとも２つ以上の研磨変数を組み合わせ、該当研磨変数の値を調節区間別に調節することもできる。
【０１８６】
以上の実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から抜け出さない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１８７】
１００       基板支持部
２００       容器ユニット
３００       研磨ユニット
４００       第１処理流体供給ユニット
５００       第２処理液供給ユニット
６００       ブラシユニット
７００       エアロゾルユニット
８００       パッドコンディショニングユニット
１０００     基板研磨部
【図１】
2010130022.tif 000003
【図２】
2010130022.tif 000004
【図３】
2010130022.tif 000005
【図４】
2010130022.tif 000006
【図５】
2010130022.tif 000007
【図６】
2010130022.tif 000008
【図７】
2010130022.tif 000009
【図８】
2010130022.tif 000010
【図９】
2010130022.tif 000011
【図１０】
2010130022.tif 000012
【図１１】
2010130022.tif 000013
【図１２】
2010130022.tif 000014
【図１３】
2010130022.tif 000015
【図１４】
2010130022.tif 000016
【図１５】
2010130022.tif 000017
【図１６】
2010130022.tif 000018
【図１７Ａ】
2010130022.tif 000019
【図１７Ｂ】
2010130022.tif 000020
【図１８】
2010130022.tif 000021