基板研磨装置及び方法
【課題】研磨効率を向上し、且つ研磨過程で基板が破損されることを防止することのできる基板研磨装置及び方法を提供する。
【解決手段】基板研磨装置は研磨ユニットとパッド支持部材とを具備する。研磨ユニットは基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッドと、研磨パッドを移動させるパッド駆動部材とを具備する。パッド支持部材は基板支持ユニットに安着された基板のエッジ研磨の時、基板と接触されない研磨パッドの研磨面の一部分を支持するように基板支持ユニットの一側に設置される。これによって、基板研磨装置は基板のエッジを研磨する過程で研磨パッドが基板の外側に傾くことが防止される。
【解決手段】基板研磨装置は研磨ユニットとパッド支持部材とを具備する。研磨ユニットは基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッドと、研磨パッドを移動させるパッド駆動部材とを具備する。パッド支持部材は基板支持ユニットに安着された基板のエッジ研磨の時、基板と接触されない研磨パッドの研磨面の一部分を支持するように基板支持ユニットの一側に設置される。これによって、基板研磨装置は基板のエッジを研磨する過程で研磨パッドが基板の外側に傾くことが防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板を研磨する基板研磨装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体素子の製造工程は薄膜の形成及び積層のために蒸着工程、写真工程、エッチング工程などの多数の単位工程を繰り返して実行しなければならない。ウェーハ上に要求される所定の回路パターンが形成されるまでこれら工程は繰り返され、回路パターンが形成された後にウェーハの表面には多くの屈曲が生ずるようになる。最近、半導体素子の高集積化によってその構造が多層化され、ウェーハ表面の屈曲数とこれらの間の段差が増加している。ウェーハ表面の非平坦化は写真工程でデフォーカス（Ｄｅｆｏｃｕｓ）などの問題を発生させるので、ウェーハの表面を平坦化するために周期的にウェーハ表面を研磨しなければならない。
【０００３】
ウェーハの表面を平坦化するために多様な表面平坦化技術があるが、このうち、狭い領域だけではなく、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）装置が主に使われている。化学的機械的研磨装置はタングステンや酸化物などが塗布されたウェーハの表面を機械的摩擦によって研磨させると共に化学的研磨剤によって研磨させる装置として、とても微細な研磨を可能にする。
【０００４】
ウェーハ研磨の時、研磨装置は研磨パッドの上面にウェーハを配置させた後、ウェーハを研磨パッドに加圧しながら回転させてウェーハを研磨する。このような研磨装置はウェーハのエッジが過研磨されることを防止するためにウェーハを取り囲むリテーナリングを具備する。しかし、高価のリテーナリングはウェーハ研磨工程の時、ウェーハと共に研磨されるので、交換周期が短く、且つ分解過程が煩わしい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３０２５０３号公報
【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、研磨効率を向上することができる基板研磨装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、上述の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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の本発明の目的を実現するための一特徴による基板研磨装置は、基板支持ユニット、研磨ユニット、及び少なくとも１つのパッド支持部材からなる。
【０００９】
基板支持ユニットには基板が安着される。研磨ユニットは前記基板支持ユニットの上部に配置され、前記基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッドと、前記基板支持ユニットに対する前記研磨パッドの相対的な位置が変わるように前記研磨パッドを移動させるパッド駆動部材とを具備する。パッド支持部材は前記基板支持ユニットに安着された基板のエッジ研磨の時、前記基板と接触されない前記研磨パッドの研磨面の一部分を支持するように前記基板支持ユニットの一側に設置される。
【００１０】
また、上述の本発明の目的を実現するための一特徴による基板研磨装置は、容器ユニット、基板支持ユニット、研磨ユニット、及び少なくとも１つのパッド支持部材からなる。
【００１１】
容器ユニットは開放された上部を有する。基板支持ユニットは前記容器ユニット内に設置され、基板が安着され、回転可能である。研磨ユニットは研磨工程の時、前記基板支持ユニットの上部に配置され、前記基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッドと、前記研磨パッドが前記基板支持ユニットに安着された基板の中心領域から前記基板のエッジ領域までまたは前記基板のエッジ領域を通る位置まで移動可能になるように前記研磨パッドを移動させるパッド駆動部材とを具備する。パッド支持部材は前記容器ユニット内に設置され、前記基板支持ユニットから離隔されて前記基板支持ユニットの一側に配置された支持パッドを有する。
【００１２】
また、上述の本発明の目的を実現するための一特徴による基板研磨方法は次の通りである。
【００１３】
先ず、基板支持ユニットに基板を安着させる。前記基板支持ユニットの上部に研磨パッドを配置させる。前記基板支持ユニット及び前記研磨パッドのうちの少なくともいずれか１つが回転する間、前記研磨パッドが前記基板を加圧しながら研磨する。前記基板を研磨する過程は、前記基板と接触されない研磨パッドの一部分がパッド支持部材により支持されながら前記基板のエッジを研磨する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、基板のエッジ研磨の時、パッド支持部材が基板の外側に露出した研磨パッドの一部分を支持するので、パッド支持部材は基板のエッジを研磨する過程で研磨パッドが基板の外側に傾くことを防止することができる。これによって、基板研磨装置は研磨効率を向上し、研磨過程で基板が破損されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る枚葉式研磨システムを概略的に示す図である。
【図２】図１に示した基板研磨装置を示す斜視図である。
【図３】図２に示した基板支持ユニット及び容器ユニットを具体的に示す部分切開斜視図である。
【図４】図２に示した研磨ユニットを示す斜視図である。
【図５】図４に示した研磨ユニットを示す部分切開側面図である。
【図６】図５に示した垂直アーム部と加圧部とを示す縦断面図である。
【図７】図３に示したパッド支持部材を示す斜視図である。
【図８】図７に示したパッド支持部材、基板支持ユニット、及び研磨ユニット間の配置関係を示す図である。
【図９】図２に示した基板研磨部がウェーハを研磨する過程を示すフローチャートである。
【図１０】ウェーハのエッジ研磨の時、図８に示したパッド支持部材が研磨パッドを支持する過程を示す図である。
【図１１】図８に示したパッド支持部材の他の一例を示す図である。
【図１２】ウェーハエッジ研磨の時、図１１に示したパッド支持部材が研磨パッドを支持する過程を示す図である。
【図１３】図８に示したパッド支持部材のまた他の一例を示す図である。
【図１４Ａ】ウェーハ研磨の時、研磨パッドの位置による図１３に示したパッド支持部材の上面の高さ変化を示す図である。
【図１４Ｂ】ウェーハ研磨の時、研磨パッドの位置による図１３に示したパッド支持部材の上面の高さ変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の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。以下では、ウェーハを半導体基板の一例として説明するが、本発明の技術的思想と範囲はここに限定されない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る枚葉式研磨システムを概略的に示す図である。
【００１８】
図１を参照すると、本発明の基板研磨システム２０００は、ローディング／アンローディング部１０と、インデックスロボット（Ｉｎｄｅｘ Ｒｏｂｏｔ）２０と、バッファ部３０と、メイン移送ロボット（Ｍａｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒｏｂｏｔ）５０と、多数の基板研磨部１０００と、制御部６０とを含むことができる。
【００１９】
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を含む。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の個数は前記基板研磨システム２０００の工程効率及びフットプリント（Ｆｏｏｔ ｐｒｉｎｔ）条件によって増加するか、または減少することもできる。
【００２０】
前記ロードポート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにはウェーハが収納されるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄｓ）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが安着される。各ＦＯＵＰ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄには、ウェー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で処理が完了したウェーハまたは前記各基板研磨部１０００に投入するウェーハを収納する。以下、説明の便宜のために、前記各基板研磨部１０００によって処理が完了したウェーハを加工ウェーハといい、処理されていないウェーハを原始ウェーハという。
【００２１】
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との間にウェーハを移送する。すなわち、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から少なくとも一枚の原始ウェーハを引き出して前記バッファ部３０に積載する。また、前記インデックスロボット２０は前記バッファ部３０から少なくとも一枚の加工ウェー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に積載する。
【００２２】
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原始ウェーハを収納し、前記基板研磨部で処理された加工ウェーハを収納する。
【００２３】
前記メイン移送ロボット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には前記メイン移送ロボット５０が設置される。前記メイン移送ロボット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との間にウェーハを移送する。すなわち、前記メイン移送ロボット５０は前記バッファ部３０から少なくとも一枚の原始ウェー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で処理されたウェーハ、すなわち加工ウェーハを前記バッファ部３０に積載する。
【００２４】
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は前記原始ウェーハを研磨及び洗浄して前記加工ウェーハを作る。前記基板研磨部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を挟んで互いに向き合うように配置される。本発明の一例として、基板研磨部１０００は平面上で見る時、前記第２移送通路４３の両側に各々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の個数は前記基板研磨システム２０００の工程効率及びフットプリントによって増加するか、または減少することもできる。
【００２５】
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の制御によって原始ウェーハを研磨及び洗浄する。すなわち、前記制御部６０は前記基板研磨部１０００を制御し、各基板研磨部１０００の研磨工程を制御する。
【００２６】
以下、図面を参照して前記基板研磨部１０００の構成に対して具体的に説明する。
【００２７】
図２は、図１に示した基板研磨装置を示す斜視図であり、図３は、図２に示した基板支持ユニット及び容器ユニットを具体的に示す部分切開斜視図である。
【００２８】
図１乃至図３を参照すると、前記基板研磨システム２０００はウェーハ７０の上面を研磨する研磨工程及び研磨工程の後、ウェーハ７０の表面を洗浄する洗浄工程を１つの基板研磨部１０００内で順に進行することができる。
【００２９】
具体的に、前記基板研磨部１０００は、基板支持ユニット１００と、容器ユニット（ｂｏｗｌｕｎｉｔ）２００と、研磨ユニット３００と、パッド支持部材４０１と、第１及び第２処理流体供給ユニット５１０、５２０と、ブラシユニット６１０と、エアロゾルユニット６２０と、パッドコンディショニングユニット７００とを含むことができる。
【００３０】
前記基板支持ユニット１００には前記メイン移送ロボット５０から移送されたウェーハ７０が安着される。前記基板支持ユニット１００は前記ウェーハ７０の研磨工程と洗浄工程が行われる間、前記ウェーハ７０を支持及び固定させる。前記基板支持ユニット１００は前記ウェーハ７０が安着されるスピンヘッド１１０と、前記スピンヘッド１１０を支持する支持部１２０と、回転力を提供する基板駆動部材（未図示）とを含むことができる。
【００３１】
前記スピンヘッド１１０は平面上で見る時、略円形状を有し、上面から下面に行くほど幅が減少する。本発明の一例として、前記スピンヘッド１１０は前記ウェーハ７０を支持する上面の面積が前記ウェーハ７０の面積より小さい。したがって、側面で見る時、前記スピンヘッド１１０に安着されたウェーハ７０は端部が前記スピンヘッド１１０上面の端部より外側に突き出される。
【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、前記支持部１２０は前記基板駆動部材と連結される。前記支持部１２０は略円筒形状を有し、前記スピンヘッド１１０と結合する。前記基板駆動部材は前記支持部１２０を回転させ、前記支持部１２０の回転力は前記スピンヘッド１１０に伝達されて前記スピンヘッド１１０が回転する。研磨工程及び洗浄工程が行われる間、前記スピンヘッド１１０は上面に前記ウェーハ７０を固定させた状態で前記基板駆動部材から提供される回転力によって回転する。
【００３３】
前記基板支持ユニット１００は前記容器ユニット２００の内部に収容される。前記容器ユニット２００は、第１及び第２処理容器（ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｏｗｌ）２１０、２２０と、第１及び第２回収箱（ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｖａt）２３０、２４０と、第１及び第２回収管２５１、２５２と、昇降部材２６０とを含むことができる。
【００３４】
具体的に、前記第１及び第２処理容器２１０、２２０は前記基板支持ユニット１００を取り囲み、前記ウェーハ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ており、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が露出する。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の形状はこれに限定されず、多様な形状を有することができる。
【００３５】
具体的に、前記第１処理容器２１０は側壁２１１と、上板２１２と、ガイド部２１３とを含むことができる。前記側壁２１１は略円形のリング形状を有し、前記基板支持ユニット１００を取り囲む。
【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からなる。前記上板２１２は略円形のリング形状を有し、平面上で見る時、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を取り囲む。
【００３７】
前記ガイド部２１３は第１及び第２ガイド壁２１３ａ、２１３ｂを含む。前記第１ガイド壁２１３ａは前記側壁２１１の内壁から突き出されて前記上板２１２と向き合い、前記側壁から遠くなるほど下向き傾いた傾斜面からなり、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は前記ウェーハ７０の研磨工程中、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回収箱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を取り囲み、前記第１処理容器２１０より大きいサイズを有する。
【００３９】
具体的に、前記第２処理容器２２０は側壁２２１及び上板２２２を含むことができる。前記側壁２２１は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を取り囲む。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から遠くなるほど上向きに傾いた傾斜面からなる。前記上板２２２は略円形のリング形状を有し、平面上で見る時、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を取り囲む。前記上板２２２は前記第１処理容器２１０の上板２１２の上部で前記第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われた処理液を回収する前記第１及び第２回収箱２３０、２４０が設置される。前記第１及び第２回収箱２３０、２４０は略円形のリング形状を有し、上部が開放されている。この実施形態において、前記第１及び第２回収箱２３０、２４０は円形のリング形状を有するが、前記第１及び第２回収箱２３０、２４０の形状はこれに限定されず、多様に形成されることができる。
【００４２】
前記第１回収箱２３０は前記第１処理容器２１０の下に設置され、研磨工程で使われた処理液を回収する。第２回収箱２４０は前記第２処理容器２２０の下に設置され、洗浄工程で使われた処理液を回収する。
【００４３】
具体的に、前記第１回収箱２３０は底板２３１と、第１側壁２３２と、第２側壁２３３と、連結部２３４とを含むことができる。前記底板２３１は略円形のリング形状を有し、前記支持部１２０を取り囲む。本発明の一例として、前記底板２３１は前記第１回収箱２３０に回収された処理液の排出を容易にするために縦断面が‘Ｖ’形状を有する。これによって、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が容易である。
【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からなる。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に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回収箱２３０の外側には前記第２回収箱２４０が設置される。前記第２回収箱２４０は前記第１回収箱２３０を取り囲み、前記第１回収箱２３０から離隔されて位置する。具体的に、前記第２回収箱２４０は底板２４１と、第１側壁２４２と、第２側壁２４３とを含むことができる。前記底板２４１は略円形のリング形状を有し、前記第１回収箱２３０の底板２３１を取り囲む。本発明の一例として、前記底板２４１は前記第２回収箱２４０に回収された処理液の排出を容易にするために縦断面が‘Ｖ’形状を有する。これによって、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が容易である。
【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回収箱２３０の第１側壁２３２と第２側壁２３３との間に位置し、前記第１回収箱２３０の第１側壁２３２を取り囲む。前記第２回収箱２４０の第２側壁２４３は前記底板２４１を挟んで前記第１側壁２４２と向き合い、前記第１側壁２４２を取り囲む。前記第２回収箱２４０の第２側壁２４３は前記第１回収箱２３０の第２側壁２３３を取り囲み、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】
前記ウェーハ７０の研磨及び洗浄工程の時、各工程によ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と間の垂直位置が変更され、前記第１及び第２回収箱２３０、２４０は互いに異なる工程で使わ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の内部で前記ウェーハ７０の研磨工程が行われる。研磨工程が行われる間、前記スピンヘッド１１０の回転によって前記ウェーハ７０が回転する。これによって、前記研磨工程の時、前記ウェーハ７０に噴射された処理液が前記ウェーハ７０の回転力によって前記第１処理容器２１０の側壁２１１の内面及び上板２１２の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の内面につ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に到逹し、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回収箱２３０に回収される。
【００４９】
研磨工程の後、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回転する。これによって、洗浄工程で前記ウェーハに提供された処理液が前記第２処理容器２２０の上板２２２の内面と側壁２２１の内面及び前記第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回収箱２４０の底板２４１の上部に位置し、前記第１処理容器２１０の外面につ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回収箱２４０に回収される。また、前記第２処理容器２２０の内面につ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回収箱に回収される。
【００５０】
このように、前記第１回収箱２３０は研磨工程で使われた処理液を回収し、前記第２回収箱２４０は洗浄工程で使われた処理液を回収する。これによって、前記容器ユニット２００は容器ユニット２００内で行われる各工程段階別に処理液を分離回収することができるので、処理液の再利用が可能であり、処理液の回収が容易である。
【００５１】
前記第１回収箱２３０は前記第１回収管２５１と連結され、前記第２回収箱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回収箱２３０の底板２３１に結合され、前記第１回収箱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回収箱２３０の第１回収空間ＲＳ１に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を通じて外部に排出される。
【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つの回収箱２３０、２４０とを具備するが、前記処理容器２１０、２２０と前記回収箱２３０、２４０の個数は研磨工程及び洗浄工程で使われる処理液の種類数及び分離回収する処理液の種類数によって増加することもできる。
【００５３】
前記第２回収管２５２は前記第２回収箱２４０の底板２４１に結合され、前記第２回収箱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回収箱２４０の第２回収空間ＲＳ２に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を通じて外部に排出される。
【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１つずつ具備されるが、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回収箱２３０、２４０の大きさ及び回収効率によって増加することもできる。
【００５５】
一方、前記第２処理容器２２０の外側には垂直移動が可能な前記昇降部材２６０が設置される。前記昇降部材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、前記昇降部材２６０はブラケット２６１と、移動軸２６２と、駆動器２６３とを含むことができる。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と結合する。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】
前記昇降部材２６０はウェーハ７０がスピンヘッド１１０に安着されるか、またはスピンヘッド１１０から持ち上げられる時、スピンヘッド１１０が前記第１及び第２処理容器２１０、２２０の上部に突き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回収箱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に引き入れる。
【００５７】
また、昇降部材２６０はウェーハ７０の研磨工程及び洗浄工程進行の時、前記研磨工程で使われた処理液と前記洗浄工程で使われた処理液とを分離回収するために前記第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が、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こともできる。
【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と、第１及び第２処理流体供給ユニット５１０、５２０と、前記ブラシユニット６１０と、前記エアロゾルユニット６２０と、前記パッドコンディショニングユニット７００とが設置される。
【００６０】
前記研磨ユニット３００は前記基板支持ユニット１００に固定されたウェーハ７０の表面を化学的機械的方法で研磨して前記ウェーハ７０の表面を平坦化する。
【００６１】
図４は、図２に示した研磨ユニットを示す斜視図であり、図５は、図４に示した研磨ユニットを示す部分切開側面図である。
【００６２】
図３、図４、及び図５を参照すると、研磨ユニット３００は、加圧部３１０と、垂直アーム部３２０と、スイングアーム部（ｓｗｉｎｇａｒｍｐａｒｔ）３３０と、駆動部３４０と、から成るパッド駆動部材を含むことができる。
【００６３】
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に固定されたウェーハ７０の上部に配置される。前記加圧部３１０は前記ウェーハ７０に接触された状態で回転して前記ウェーハ７０を研磨し、前記加圧部３１０が前記ウェーハ７０を研磨する間、前記ウェーハ７０の上面には前記ウェーハ７０のための薬液、例えば、スラリーが提供される。
【００６４】
前記加圧部３１０の上端部には前記垂直アーム部３２０が固定設置される。前記垂直アーム部３２０は前記スピンヘッド１１０の上面に対して垂直に延長されて配置され、前記駆動部３４０から提供された回転力によって長さ方向の中心軸を基準として回転する。前記加圧部３１０及び前記垂直アーム部３２０の構成に対する具体的な説明は図６で説明する。
【００６５】
前記垂直アーム部３２０の上部には前記スイングアーム部３３０が設置される。前記スイングアーム部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垂直アーム部３２０に伝達するベルトプーリアセンブリを含むことができる。前記回転ケース３３１は一側が前記垂直アーム部３２０に結合され、他側が前記駆動部３４０に結合される。
【００６６】
前記駆動部３４０は前記スイングアーム部３３０を回転させる第１駆動モータ３４１と、前記垂直アーム部３２０を回転させる第２駆動モータ３４２と、前記加圧部３１０の垂直位置を調節する垂直移動部３４３とを含むことができる。
【００６７】
前記第１駆動モータ３４１は前記回転ケース３３１に結合され、前記回転ケース３３１に回転力を提供する。前記第１駆動モータ３４１は時計方向への回転力と反時計方向への回転力とを交互に繰り返して提供することができる。これによって、前記スイングアーム部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は前記スイングアーム部３３０のスイング動作によって前記ウェーハ７０の上部で円弧形態で水平往復移動することができる。このとき、前記研磨パッド３１１は、前記基板支持ユニット１００に安着された前記ウェーハ７０の中心領域から前記ウェーハ７０のエッジ領域までまたは前記ウェーハ７０のエッジ領域を通る位置まで移動可能になるように、パッド駆動部により移動される。
【００６８】
前記第１駆動モータ３４１の下には前記第２駆動モータ３４２が設置される。前記第２駆動モータ３４２は前記ベルトプーリアセンブリに回転力を提供し、前記ベルトプーリアセンブリは前記第２駆動モータ３４２の回転力を前記垂直アーム部３２０に提供する。前記ベルトプーリアセンブリは前記回転ケース３３１に内蔵され、駆動プーリ３３２と、従動プーリ３３３と、ベルト３３４とを含むことができる。前記駆動プーリ３３２は前記第１駆動モータ３４１の上部に設置され、前記第１駆動モータ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３４２が結合される。
【００６９】
前記従動プーリ３３３は前記駆動プーリ３３２と向き合うように配置され、前記垂直アーム部３２０の上部に設置されて前記垂直アーム部３２０に結合される。前記駆動プーリ３３２と前記従動プーリ３３３は前記ベルト３３４を通じて互いに連結され、前記ベルト３３４は前記駆動プーリ３３２及び前記従動プーリ３３３に巻かれる。
【００７０】
前記第２駆動モータ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３３２に伝達され、これによって、前記駆動プーリ３３２が回転する。前記駆動プーリ３３２の回転力は前記ベルト３３４を通じて前記従動プーリ３３３に伝達され、これによって、前記従動プーリ３３３が回転する。前記従動プーリ３３３の回転力は流体供給部も兼ねる前記垂直アーム３２０に伝達され、これによって、前記加圧部３１０及び前記垂直アーム部３２０が回転する。
【００７１】
前記第１駆動モータ３４１及び前記第２駆動モータ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３４３ａと、ナット３４３ｂと、第３駆動モータ３４３ｃとを含むことができる。前記ボールスクリュ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３４３ａに嵌合され、前記第２駆動モータ３４２に固定される。前記ボールスクリュ３４３ａの下には前記第３駆動モータ３４３ｃが設置される。前記第３駆動モータ３４３ｃは前記ボールスクリュ３４３ａと結合し、時計方向の回転力及び反時計方向の回転力を前記ボールスクリュ３４３ａに提供することができる。前記ボールスクリュ３４３ａは前記第３駆動モータ３４３ｃによって時計方向または反時計方向に回転する。前記ナット３４３ｂは前記ボールスクリュ３４３ａの回転によって前記ボールスクリュ３４３ａに沿って上下移動し、これによって、前記ナット３４３ｂに結合された第２駆動モータ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３４２の垂直移動によって前記第１駆動モータ３４１及び前記スイングアーム部３３０が上下移動し、これによって、前記垂直アーム部３２０及び加圧部３１０も上下移動する。
【００７２】
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３４３ａと、ナット３４３ｂと、第３駆動モータ３４３ｃとを具備し、リニアモータ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。
【００７３】
一方、前記第１駆動モータ３４１、第２駆動モータ３４２、前記ボールスクリュ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。
【００７４】
以下、図面を参照して前記加圧部３１０及び前記垂直アーム部３２０に対して具体的に説明する。
【００７５】
図６は、図５に示した垂直アーム部と加圧部とを示す縦断面図である。
【００７６】
図２、図５、及び図６を参照すると、前記垂直アーム部３２０は前記駆動部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、前記加圧部３１０が前記ウェーハ７０を加圧する圧力を制御するための空気を前記加圧部３１０に提供する。
【００７７】
具体的に、前記垂直アーム部３２０はハウジング３２１と、回転軸３２２と、ロータリジョイント３２３と、第１及び第２ベアリング３２４ａ、３２４ｂと、第１及び第２補助軸３２５ａ、３２５ｂとを含むことができる。
【００７８】
前記ハウジング３２１は略円筒状の管形状を有し、上端部が前記スイングアーム部３３０の回転ケース３３１内に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。
【００７９】
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、中央部に前記回転軸３２２の長さ方向に延長された空気通路３２２ａが形成される。前記回転軸３２２は前記従動プーリ３３３に連結され、前記従動プーリ３３３の回転力によって長さ方向の中心軸を基準として回転する。前記回転軸３２２の上端部は前記ロータリジョイント３２３に連結結合され、前記ロータリジョイント３２３は前記回転軸３２２の空気通路３２２ａに空気を提供し、前記従動プーリ３３３に固定結合される。前記ロータリジョイント３２３は回転部と固定部からなり、前記回転部は前記従動プーリ３３３に固定結合され、前記従動プーリ３３３の回転力によって回転する。前記ロータリジョイント３２３の固定部は空気を提供するエアライン８０に連結される。前記エアライン８０から提供された空気は前記ロータリジョイント３２３を通じて前記空気通路３２２ａに流入され、前記空気通路３２２ａに沿って流れて前記加圧部３１０に流入される。
【００８０】
前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２との間には前記第１及び第２ベアリング３２４ａ、３２４ｂが設置される。前記第１及び第２ベアリング３２４ａ、３２４ｂは前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２とを連結し、前記回転軸３２２が安定的に回転するように前記回転軸３２２を支持する。前記第１ベアリング３２４ａは前記スイングアーム部３３０と隣接して位置し、前記第２ベアリング３２４ｂ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３２４ａ、３２４ｂの内輪は前記回転軸３２２に結合されて前記回転軸３２２と共に回転し、外輪は前記ハウジング３２１に結合されて前記回転軸３２２の回転の時、回転しない。したがって、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。
【００８１】
また、前記回転軸３２２と前記ハウジング３２１との間には前記第１及び第２補助軸３２５ａ、３２５ｂがさらに設置されることができる。前記第１補助軸３２５ａは前記ハウジング３２１の内壁を取り囲み、前記ハウジング３２１を保護する。前記第２補助軸３２５ｂは前記回転軸３２２の外壁を取り囲み、前記回転軸３２２を保護する。
【００８２】
前記回転軸３２２の下端部には前記加圧部３１０が固定設置される。前記加圧部３１０は研磨パッド３１１と、研磨ケース３１２と、上部及び下部プレート３１３、３１４と、パッドホルダ３１５と、結合プレート３１６と、ベローズ３１７とを含むことができる。
【００８３】
前記研磨パッド３１１はプレート形状を有し、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、下面をウェーハの上面に接触させた状態で回転してウェーハを研磨する。なお、ウェーハを研磨するためには、基板支持ユニット１００と研磨パッドのうち少なくともいずれか１つが回転する構成であればよい。前記研磨パッド３１１は前記ウェー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ーハを研磨する。このように、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハより小さいサイズを有するので、前記研磨ユニット３００は前記ウェーハを局所的に研磨することができ、特定領域での過研磨を防止することができる。
【００８４】
前記研磨パッド３１１の上部には前記研磨ケース３１２が具備される。前記研磨ケース３１２は略円形のリング形状を有し、内部には前記上部及び下部プレート３１３、３１４と前記ベローズ３１７が設置される。前記研磨ケース３１２の上面中央部には結合ホールが形成され、前記結合ホールには結合プレート３１６が具備される。前記結合プレート３１６は前記研磨ケース３１２と離隔されて位置し、前記垂直アーム部３２０の回転軸３２２に固定結合される。
【００８５】
前記結合プレート３１６の下面には前記上部プレート３１３が固定設置され、前記上部プレート３１３の下には前記上部プレート３１３と離隔されて前記下部プレート３１４が設置される。前記下部プレート３１４の下面には前記パッドホルダ３１５が結合され、前記パッドホルダ３１５の下面には前記研磨パッド３１１が結合される。
【００８６】
一方、前記上部プレート３１３と前記下部プレート３１４との間には前記ベローズ３１７が具備される。前記ベローズ３１７は金属材質からなり、前記回転軸３２２の空気通路３２２ａから提供される空気が注入され、空気圧によって垂直方向に膨脹及び収縮する。研磨工程の進行の時、前記ベローズ３１７は空気圧によって研磨パッド３１１がウェーハに密着されるように伸長される。また、前記基板支持ユニット１００（図２参照）の上部で待機の時、前記ベローズ３１７は前記空気通路３２２ａから提供される真空圧によって収縮され、これによって、前記研磨パッド３１１が前記基板支持ユニット１００に安着されたウェーハから離隔される。
【００８７】
このように、前記加圧部３１０は空気圧によって伸長及び収縮される前記ベローズ３１７を利用するので、研磨工程の時、前記研磨パッド３１１は前記ウェーハの上面形状によって傾くことが可能である。
【００８８】
再び、図１乃至図３を参照すると、前記基板支持ユニット１００の一側には前記パッド支持部材４０１が設置され、前記パッド支持部材４０１は前記容器ユニット２００内に設置される。前記パッド支持部材４０１は前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１（図６参照）の一部分を支持して前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことを防止する。前記パッド支持部材４０１の構成に対する具体的な説明は後述の図７及び図８でする。
【００８９】
前記容器ユニット２００の外側に設けられた前記第１及び第２処理流体供給ユニット５１０、５２０は前記ウェーハ７０の研磨工程及び洗浄工程に必要な処理流体を前記基板支持ユニット１００に固定されたウェーハ７０に噴射する。具体的に、前記第１処理流体供給ユニット５１０は前記第２処理容器２２０の側壁２２１に固定設置される。研磨工程または洗浄工程の時、前記第１処理流体供給ユニット５１０は前記スピンヘッド１１０に固定されたウェーハ７０に処理流体を噴射して前記ウェーハ７０を処理する。この実施形態において、前記第１処理流体供給ユニット５１０から噴射される処理流体はウェーハ７０の洗浄または乾燥のための処理液であり得る。または乾燥のための乾燥ガスであり得る。
【００９０】
本発明の一例として、前記第１処理流体供給ユニット５１０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ーハ７０の洗浄に使われる前記処理流体の種類数によって増加するか、または減少することもできる。
【００９１】
前記第２処理流体供給ユニット５２０はスイング可能に設置され、前記スピンヘッド１１０に固定されたウェーハ７０の上面に処理流体を噴射する。前記第２処理流体供給ユニット５２０から提供される処理流体はスラリーであり得る。また、前記研磨工程の時、スラリーは前記第２処理流体供給ユニット５２０ではなく、別途の薬液噴射部材（図示しない）によって前記ウェーハ７０に噴射されることもできる。
【００９２】
一方、前記ブラシユニット６１０は研磨工程の後、ウェーハ７０表面の異物を物理的に除去する。前記ブラシユニット６１０は前記ウェーハ７０の表面に接触されて前記ウェーハ７０表面の異物を物理的に拭き取るブラシパッドを具備し、スイング可能である。洗浄工程の時、前記ブラシユニット６１０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に固定されたウェーハ７０を洗浄する。
【００９３】
前記ブラシユニット６１０の一側には前記エアロゾルユニット６２０が配置される。前記エアロゾルユニット６２０は前記スピンヘッド１１０に固定されたウェーハ７０に処理液を微細粒子形態で高圧噴霧して前記ウェーハ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６２０は超音波を利用して前記処理液を小さい粒子形態として噴霧する。前記ブラシユニット６１０は比較的大きい粒子の異物を除去するのに使われ、前記エアロゾルユニット６２０は前記ブラシユニット６１０に比べて比較的小さい粒子の異物を除去するのに使われる。
【００９４】
一方、前記パッドコンディショニングユニット７００は前記研磨ユニット３００がホームポート（ｈｏｍｅ ｐｏｒｔ）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。すなわち、前記研磨パッド３１１（図６参照）には前記研磨工程の効率を向上させるために前記ウェーハ７０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ーハ７０を研磨する過程で前記ウェーハ７０との摩擦によって益々摩耗され、研磨過程で使われる薬液が前記研磨パターン内で硬化されることもできる。前記パッドコンディショニングユニット７００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。
【００９５】
以下、図面を参照して前記パッド支持部材４０１の構成に対して具体的に説明する。
【００９６】
図７は、図３に示したパッド支持部材を示す斜視図であり、図８は、図７に示したパッド支持部材、基板支持ユニット、及び研磨ユニット間の配置関係を示す図である。
【００９７】
図２、図７、及び図８を参照すると、前記パッド支持部材４０１は前記基板支持ユニット１００の一側に前記基板支持ユニット１００から離隔されて設置される。前記パッド支持部材４０１は前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記ウェーハ７０と接触されない前記研磨パッド３１１の研磨面の一部分を支持して前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことを防止する。
【００９８】
具体的に、前記パッド支持部材４０１は支持胴体４１０と、パッド部４２０とを含むことができる。前記支持胴体４１０は前記容器ユニット２００の底板２３１に固定設置され、前記容器ユニット２００の底板２３１から前記容器ユニット２００の上面に向けて延長された柱形状を有する。
【００９９】
前記パッド部４２０は前記支持胴体４１０の上端部に固定結合され、前記スピンヘッド１１０と隣接して位置する。前記パッド部４２０は前記スピンヘッド１１０から離隔されて位置し、前記ウェーハ７０のエッジ研磨工程の時、前記研磨パッド３１１の一部分を支持する。
【０１００】
前記パッド部４２０は前記支持胴体４１０に固定結合された結合胴体４２１と、前記結合胴体４２１の上端面に結合された支持プレート４２２と、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１の一部分を支持する支持パッド４２４とを含むことができる。前記結合胴体４２１は第１ネジ４３０によって前記支持胴体４１０に脱着可能に結合され、柱形状を有する。前記支持プレート４２２は第２ネジ４２３によって前記結合胴体４２１に脱着可能に結合され、上面及び側面が前記支持パッド４２４によってカバーされる。
【０１０１】
前記支持パッド４２４は合成樹脂材質からなり、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記ウェーハ７０と接触されずに前記ウェーハ７０の外側に露出した前記研磨パッド３１１の一部分を支持する。本発明の一例として、前記支持パッド４２４の上面は円形状を有し、前記研磨パッド３１１の面積より小さい面積を有する。
【０１０２】
側面で見る時、前記支持パッド４２４の上面は前記ウェーハ７０の上面と同一線上に位置する。すなわち、前記支持パッド４２４の上面は前記スピンヘッド１１０に固定されたウェーハ７０の高さと同一の高さを有する。また、前記支持パッド４２４は前記研磨パッド３１１の移動軌跡またはその延長線上に配置される。すなわち、前記支持パッド４２４は前記研磨パッド３１１がスイング動作を通じて移動することができる移動経路線上に位置する。本発明の一例として、前記研磨パッド３１１の半径は前記支持パッド４２４と前記スピンヘッド１１０の離隔距離と前記支持パッド４２４の幅とを合わせたものと同一、またはこれより小さく設ける。これによって、前記支持パッド４２４が前記研磨パッド３１１を安定的に支持することができる。
【０１０３】
このように、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１は前記スピンヘッド１１０及び前記支持パッド４２４によって安定的に支持されるので、前記ウェーハ７０の外側に傾かない。これによって、前記基板研磨部１０００はウェーハ７０のエッジを研磨する過程で前記研磨パッド３１１が傾いて発生する研磨不良及びウェーハ７０のエッジ破損を防止することができるので、製品の収率を向上することができる。
【０１０４】
前記支持パッド４２４は前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記スピンヘッド１１０と共に前記研磨パッド３１１を支持するので、前記研磨パッド３１１によって上面が摩耗される。前記支持パッド４２４の摩耗程度がひどい場合、前記支持パッド４２４の上面の高さが前記ウェーハ７０の上面の高さより顕著に低くなる。その結果、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記支持パッド４２４が前記研磨パッド３１１の一部分を支持しても前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことができる。これを防止するため、前記支持パッド４２４を交換する。前記支持パッド４２４の交換の時、前記支持パッド４２４を前記支持プレート４２２から分離した後、新しい支持パッドに交換することもでき、前記支持プレート４２２と前記支持パッド４２４とを共に分離して交換することもできる。
【０１０５】
前記基板研磨部１０００は前記支持パッド４２４の摩耗程度を感知するために前記支持パッド４２４の上面の高さを感知して前記支持パッド４２４の上面の垂直位置値を出力する第１位置感知部７１０をさらに含むことができる。前記第１位置感知部７１０は前記支持パッド４２４の上部に設置され、前記支持パッド４２４上面の垂直位置値を前記制御部６０に提供する。前記制御部６０は前記支持パッド４２４の垂直位置値が予め設定された垂直位置範囲を逸脱するか否かをチェックして前記支持パッド４２４を交換するか否かを判断する。
【０１０６】
以下、図面を参照してウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記パッド支持部材４０１が前記研磨パッド３１１を支持する過程に対して具体的に説明する。
【０１０７】
図９は、図２に示した基板研磨部がウェーハを研磨する過程を示すフローチャートであり、図１０は、ウェーハのエッジ研磨の時、図８に示したパッド支持部材が研磨パッドを支持する過程を示す図である。
【０１０８】
図９及び図１０を参照すると、先ず、前記スピンヘッド１１０の上面に前記ウェーハ７０を安着させる（Ｓ１１０）。
【０１０９】
続いて、前記ウェーハ７０の上面に前記研磨パッド３１１を配置させる（Ｓ１２０）。
【０１１０】
次に、前記スピンヘッド１１０が回転してウェーハ７０を回転させ、これと共に、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０を加圧しながら回転して前記ウェーハ７０を研磨する（Ｓ１３０）。前記ウェーハ７０の研磨の時、前記ウェーハ７０の上面にはスラリー９０が提供され、前記研磨パッド３１１は回転しながらスイングして前記ウェーハ７０に対する相対的な水平位置を変更させながら前記ウェーハ７０を研磨する。
【０１１１】
前記研磨工程の時、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０のエッジを研磨するためにスイング動作を通じて前記ウェーハ７０のエッジに移動する。この時、前記支持パッド４２４の上面は前記ウェーハ７０と接触しない研磨パッド３１１の一部分、すなわち、前記ウェーハ７０の外側に露出した研磨パッド３１１の一部分を支持する。これによって、パッド支持部材４０１は前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことを防止することができる。
【０１１２】
図１１は、図８に示したパッド支持部材の他の一例を示す図であり、図１２は、ウェーハエッジ研磨の時、図１１に示したパッド支持部材が研磨パッドを支持する過程を示す図である。
【０１１３】
図１１及び図１２を参照すると、パッド支持部材４０２は支持胴体４１０と、パッド部４２０と、位置調節部４４０とを含むことができる。前記パッド支持部材４０２は前記位置調節部４４０を除いては図８に示したパッド支持部材４０１と同一の構成を有する。したがって、以下、図８に示したパッド支持部材４０１と同一の構成要素に対しては参照番号を併記し、その具体的な説明は省略する。
【０１１４】
前記位置調節部４４０は前記支持胴体４１０の下部に固定結合され、前記支持胴体４１０を垂直移動させて前記パッド部４２０の上面、すなわち、支持パッド４２４の上面の高さを調節する。この実施形態において、前記位置調節部４４０はシリンダからなるが、駆動モータからなることもできる。
【０１１５】
前記位置調節部４４０は前記制御部６０と連結され、前記制御部６０によって制御されることもできる。すなわち、前記制御部６０は前記第１位置感知部７１０から出力された前記支持パッド４２４の上面の垂直位置値を受信し、受信された位置値によって前記位置調節部４４０を制御し、前記支持パッド４２４の上面の高さを予め設定された高さ、例えば、前記ウェーハ７０の上面の高さと同一に調節する。前記位置調節部４４０は、前記支持胴体４１０または前記支持パッド４２４と結合され、前記支持胴体４１０または前記支持パッド４２４を垂直移動させて前記支持パッド４２４の垂直位置を調節するものであればよい。前記支持パッド部材４０１の上面の垂直位置を調整する段階は、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０を研磨する間行われる。
【０１１６】
図１３は、図８に示したパッド支持部材のまた他の一例を示す図である。
【０１１７】
図１３を参照すると、パッド支持部材４０３は前記基板支持ユニット１００の一側に前記基板支持ユニット１００から離隔されて設置される。前記パッド支持部材４０３は前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記ウェーハ７０と接触されない前記研磨パッド３１１の研磨面の一部分を支持して前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことを防止する。
【０１１８】
具体的に、前記パッド支持部材４０３は支持胴体４５０と、パッド部４６０と、連結部４７０と、位置調節部４８０とを含むことができる。前記支持胴体４５０は前記容器ユニット２００（図３参照）の底板２３１に固定設置され、前記容器ユニット２００の底板２３１から前記容器ユニット２００の上面に向けて延長された柱形状を有する。
【０１１９】
前記支持胴体４５０の上端部には前記連結部４７０が垂直移動可能に結合され、前記連結部４７０の上端部には前記パッド部４６０が固定設置される。前記パッド部４６０は前記スピンヘッド１１０から離隔されて前記スピンヘッド１１０と隣接して位置し、前記ウェーハ７０のエッジ研磨工程の時、前記研磨パッド３１１の一部分を支持する。
【０１２０】
前記パッド部４６０は前記連結部４７０の上端面に結合された支持プレート４６１と、 前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１の一部分を支持する支持パッド４６２とを含むことができる。前記支持プレート４６１は上面及び側面が前記支持パッド４６２によってカバーされる。
【０１２１】
前記支持パッド４６２は合成樹脂材質からなり、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記ウェーハ７０と接触されず、前記ウェーハ７０の外側に露出した前記研磨パッド３１１の一部分を支持する。本発明の一例として、前記支持パッド４６２の上面は円形状を有し、前記研磨パッド３１１の面積より小さい面積を有する。
【０１２２】
前記支持パッド４６２は前記研磨パッド３１１の移動軌跡またはその延長線上に配置される。すなわち、前記支持パッド４６２は前記研磨パッド３１１がスイング動作を通じて移動することができる移動経路線上に位置する。本発明の一例として、前記研磨パッド３１１の半径は前記支持パッド４６２と前記スピンヘッド１１０の離隔距離と前記支持パッド４６２の幅とを合わせたものと同一、またはより小さく設ける。これによって、前記支持パッド４６２が前記研磨パッド３１１を安定的に支持することができる。
【０１２３】
このように、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１は前記スピンヘッド１１０及び前記支持パッド４６２によって安定的に支持されるので、前記ウェーハ７０の外側に傾かない。これによって、前記基板研磨部１０００はウェーハ７０のエッジを研磨する過程で前記研磨パッド３１１が傾いて発生する研磨不良及びウェーハ７０のエッジ破損を防止することができるので、製品の収率を向上することができる。
【０１２４】
前記支持パッド４６２は前記支持プレート４６１から脱着可能に結合される。したがって、前記研磨パッド３１１によって前記支持パッド４６２が過摩耗された場合、前記支持パッド４６２を分離して交換することができる。
【０１２５】
前記支持プレート４６１と前記支持胴体４５０との間には前記ベローズ４８０が具備される。前記ベローズ４８０は空気圧によって収縮及び膨脹して前記支持パッド４６２の垂直位置を調節する。
【０１２６】
一方、前記基板支持ユニット１００と前記パッド支持部材４０３との間には第２位置感知部７２０がさらに具備されることもできる。前記第２位置感知部７２０は前記基板支持ユニット１００に対する前記研磨パッド３１１の相対的な水平位置をセンシングして前記研磨パッド３１１の水平位置値を前記制御部６０に提供する。この実施形態において、前記第２位置感知部７２０は前記パッド支持部材４０３の一側に別に具備されるが、前記研磨ユニット３００内に内蔵することもできる。
【０１２７】
前記制御部６０は受信された前記研磨パッド３１１の水平位置値と前記支持パッド４６２の上面位置の垂直位置値によって前記位置調節部４８０を制御して前記支持パッド４６２の上面位置を調節する。
【０１２８】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、ウェーハ研磨の時、研磨パッドの位置による図１３に示したパッド支持部材の上面の高さ変化を示す図である。
【０１２９】
図１４Ａを参照すると、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０のエッジを除いた領域に位置する場合、前記ベローズ４８０が収縮し、これによって、前記支持パッド４６２が下に移動する。その結果、前記支持パッド４６２の上面が前記ウェーハ７０の上面より下に位置する。
【０１３０】
図１４Ｂを参照すると、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０のエッジに位置する場合、前記ベローズ４８０が膨脹し、これによって、前記支持パッド４６２が上に移動する。その結果、前記支持パッド４６２の上面が前記ウェーハ７０の外側に露出した前記研磨パッド３１１の研磨面の一部分と接して前記研磨パッド３１１を支持する。
【０１３１】
以上、実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野の熟練された当業者は下記の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１００ 基板支持ユニット
２００ 容器ユニット
３００ 研磨ユニット
４０１、４０２、４０３ パッド支持部材
５１０ 第１処理流体供給ユニット
５２０ 第２処理流体供給ユニット
６１０ ブラシユニット
６２０ エアロゾルユニット
７００ パッドコンディショニングユニット
１０００ 基板研磨部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板を研磨する基板研磨装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体素子の製造工程は薄膜の形成及び積層のために蒸着工程、写真工程、エッチング工程などの多数の単位工程を繰り返して実行しなければならない。ウェーハ上に要求される所定の回路パターンが形成されるまでこれら工程は繰り返され、回路パターンが形成された後にウェーハの表面には多くの屈曲が生ずるようになる。最近、半導体素子の高集積化によってその構造が多層化され、ウェーハ表面の屈曲数とこれらの間の段差が増加している。ウェーハ表面の非平坦化は写真工程でデフォーカス（Ｄｅｆｏｃｕｓ）などの問題を発生させるので、ウェーハの表面を平坦化するために周期的にウェーハ表面を研磨しなければならない。
【０００３】
ウェーハの表面を平坦化するために多様な表面平坦化技術があるが、このうち、狭い領域だけではなく、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）装置が主に使われている。化学的機械的研磨装置はタングステンや酸化物などが塗布されたウェーハの表面を機械的摩擦によって研磨させると共に化学的研磨剤によって研磨させる装置として、とても微細な研磨を可能にする。
【０００４】
ウェーハ研磨の時、研磨装置は研磨パッドの上面にウェーハを配置させた後、ウェーハを研磨パッドに加圧しながら回転させてウェーハを研磨する。このような研磨装置はウェーハのエッジが過研磨されることを防止するためにウェーハを取り囲むリテーナリングを具備する。しかし、高価のリテーナリングはウェーハ研磨工程の時、ウェーハと共に研磨されるので、交換周期が短く、且つ分解過程が煩わしい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３０２５０３号公報
【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、研磨効率を向上することができる基板研磨装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、上述の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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の本発明の目的を実現するための一特徴による基板研磨装置は、基板支持ユニット、研磨ユニット、及び少なくとも１つのパッド支持部材からなる。
【０００９】
基板支持ユニットには基板が安着される。研磨ユニットは前記基板支持ユニットの上部に配置され、前記基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッドと、前記基板支持ユニットに対する前記研磨パッドの相対的な位置が変わるように前記研磨パッドを移動させるパッド駆動部材とを具備する。パッド支持部材は前記基板支持ユニットに安着された基板のエッジ研磨の時、前記基板と接触されない前記研磨パッドの研磨面の一部分を支持するように前記基板支持ユニットの一側に設置される。
【００１０】
また、上述の本発明の目的を実現するための一特徴による基板研磨装置は、容器ユニット、基板支持ユニット、研磨ユニット、及び少なくとも１つのパッド支持部材からなる。
【００１１】
容器ユニットは開放された上部を有する。基板支持ユニットは前記容器ユニット内に設置され、基板が安着され、回転可能である。研磨ユニットは研磨工程の時、前記基板支持ユニットの上部に配置され、前記基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッドと、前記研磨パッドが前記基板支持ユニットに安着された基板の中心領域から前記基板のエッジ領域までまたは前記基板のエッジ領域を通る位置まで移動可能になるように前記研磨パッドを移動させるパッド駆動部材とを具備する。パッド支持部材は前記容器ユニット内に設置され、前記基板支持ユニットから離隔されて前記基板支持ユニットの一側に配置された支持パッドを有する。
【００１２】
また、上述の本発明の目的を実現するための一特徴による基板研磨方法は次の通りである。
【００１３】
先ず、基板支持ユニットに基板を安着させる。前記基板支持ユニットの上部に研磨パッドを配置させる。前記基板支持ユニット及び前記研磨パッドのうちの少なくともいずれか１つが回転する間、前記研磨パッドが前記基板を加圧しながら研磨する。前記基板を研磨する過程は、前記基板と接触されない研磨パッドの一部分がパッド支持部材により支持されながら前記基板のエッジを研磨する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、基板のエッジ研磨の時、パッド支持部材が基板の外側に露出した研磨パッドの一部分を支持するので、パッド支持部材は基板のエッジを研磨する過程で研磨パッドが基板の外側に傾くことを防止することができる。これによって、基板研磨装置は研磨効率を向上し、研磨過程で基板が破損されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る枚葉式研磨システムを概略的に示す図である。
【図２】図１に示した基板研磨装置を示す斜視図である。
【図３】図２に示した基板支持ユニット及び容器ユニットを具体的に示す部分切開斜視図である。
【図４】図２に示した研磨ユニットを示す斜視図である。
【図５】図４に示した研磨ユニットを示す部分切開側面図である。
【図６】図５に示した垂直アーム部と加圧部とを示す縦断面図である。
【図７】図３に示したパッド支持部材を示す斜視図である。
【図８】図７に示したパッド支持部材、基板支持ユニット、及び研磨ユニット間の配置関係を示す図である。
【図９】図２に示した基板研磨部がウェーハを研磨する過程を示すフローチャートである。
【図１０】ウェーハのエッジ研磨の時、図８に示したパッド支持部材が研磨パッドを支持する過程を示す図である。
【図１１】図８に示したパッド支持部材の他の一例を示す図である。
【図１２】ウェーハエッジ研磨の時、図１１に示したパッド支持部材が研磨パッドを支持する過程を示す図である。
【図１３】図８に示したパッド支持部材のまた他の一例を示す図である。
【図１４Ａ】ウェーハ研磨の時、研磨パッドの位置による図１３に示したパッド支持部材の上面の高さ変化を示す図である。
【図１４Ｂ】ウェーハ研磨の時、研磨パッドの位置による図１３に示したパッド支持部材の上面の高さ変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の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。以下では、ウェーハを半導体基板の一例として説明するが、本発明の技術的思想と範囲はここに限定されない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る枚葉式研磨システムを概略的に示す図である。
【００１８】
図１を参照すると、本発明の基板研磨システム２０００は、ローディング／アンローディング部１０と、インデックスロボット（Ｉｎｄｅｘ Ｒｏｂｏｔ）２０と、バッファ部３０と、メイン移送ロボット（Ｍａｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒｏｂｏｔ）５０と、多数の基板研磨部１０００と、制御部６０とを含むことができる。
【００１９】
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を含む。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の個数は前記基板研磨システム２０００の工程効率及びフットプリント（Ｆｏｏｔ ｐｒｉｎｔ）条件によって増加するか、または減少することもできる。
【００２０】
前記ロードポート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにはウェーハが収納されるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄｓ）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが安着される。各ＦＯＵＰ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄには、ウェー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で処理が完了したウェーハまたは前記各基板研磨部１０００に投入するウェーハを収納する。以下、説明の便宜のために、前記各基板研磨部１０００によって処理が完了したウェーハを加工ウェーハといい、処理されていないウェーハを原始ウェーハという。
【００２１】
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との間にウェーハを移送する。すなわち、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から少なくとも一枚の原始ウェーハを引き出して前記バッファ部３０に積載する。また、前記インデックスロボット２０は前記バッファ部３０から少なくとも一枚の加工ウェー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に積載する。
【００２２】
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原始ウェーハを収納し、前記基板研磨部で処理された加工ウェーハを収納する。
【００２３】
前記メイン移送ロボット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には前記メイン移送ロボット５０が設置される。前記メイン移送ロボット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との間にウェーハを移送する。すなわち、前記メイン移送ロボット５０は前記バッファ部３０から少なくとも一枚の原始ウェー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で処理されたウェーハ、すなわち加工ウェーハを前記バッファ部３０に積載する。
【００２４】
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は前記原始ウェーハを研磨及び洗浄して前記加工ウェーハを作る。前記基板研磨部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を挟んで互いに向き合うように配置される。本発明の一例として、基板研磨部１０００は平面上で見る時、前記第２移送通路４３の両側に各々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の個数は前記基板研磨システム２０００の工程効率及びフットプリントによって増加するか、または減少することもできる。
【００２５】
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の制御によって原始ウェーハを研磨及び洗浄する。すなわち、前記制御部６０は前記基板研磨部１０００を制御し、各基板研磨部１０００の研磨工程を制御する。
【００２６】
以下、図面を参照して前記基板研磨部１０００の構成に対して具体的に説明する。
【００２７】
図２は、図１に示した基板研磨装置を示す斜視図であり、図３は、図２に示した基板支持ユニット及び容器ユニットを具体的に示す部分切開斜視図である。
【００２８】
図１乃至図３を参照すると、前記基板研磨システム２０００はウェーハ７０の上面を研磨する研磨工程及び研磨工程の後、ウェーハ７０の表面を洗浄する洗浄工程を１つの基板研磨部１０００内で順に進行することができる。
【００２９】
具体的に、前記基板研磨部１０００は、基板支持ユニット１００と、容器ユニット（ｂｏｗｌｕｎｉｔ）２００と、研磨ユニット３００と、パッド支持部材４０１と、第１及び第２処理流体供給ユニット５１０、５２０と、ブラシユニット６１０と、エアロゾルユニット６２０と、パッドコンディショニングユニット７００とを含むことができる。
【００３０】
前記基板支持ユニット１００には前記メイン移送ロボット５０から移送されたウェーハ７０が安着される。前記基板支持ユニット１００は前記ウェーハ７０の研磨工程と洗浄工程が行われる間、前記ウェーハ７０を支持及び固定させる。前記基板支持ユニット１００は前記ウェーハ７０が安着されるスピンヘッド１１０と、前記スピンヘッド１１０を支持する支持部１２０と、回転力を提供する基板駆動部材（未図示）とを含むことができる。
【００３１】
前記スピンヘッド１１０は平面上で見る時、略円形状を有し、上面から下面に行くほど幅が減少する。本発明の一例として、前記スピンヘッド１１０は前記ウェーハ７０を支持する上面の面積が前記ウェーハ７０の面積より小さい。したがって、側面で見る時、前記スピンヘッド１１０に安着されたウェーハ７０は端部が前記スピンヘッド１１０上面の端部より外側に突き出される。
【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、前記支持部１２０は前記基板駆動部材と連結される。前記支持部１２０は略円筒形状を有し、前記スピンヘッド１１０と結合する。前記基板駆動部材は前記支持部１２０を回転させ、前記支持部１２０の回転力は前記スピンヘッド１１０に伝達されて前記スピンヘッド１１０が回転する。研磨工程及び洗浄工程が行われる間、前記スピンヘッド１１０は上面に前記ウェーハ７０を固定させた状態で前記基板駆動部材から提供される回転力によって回転する。
【００３３】
前記基板支持ユニット１００は前記容器ユニット２００の内部に収容される。前記容器ユニット２００は、第１及び第２処理容器（ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｏｗｌ）２１０、２２０と、第１及び第２回収箱（ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｖａt）２３０、２４０と、第１及び第２回収管２５１、２５２と、昇降部材２６０とを含むことができる。
【００３４】
具体的に、前記第１及び第２処理容器２１０、２２０は前記基板支持ユニット１００を取り囲み、前記ウェーハ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ており、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が露出する。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の形状はこれに限定されず、多様な形状を有することができる。
【００３５】
具体的に、前記第１処理容器２１０は側壁２１１と、上板２１２と、ガイド部２１３とを含むことができる。前記側壁２１１は略円形のリング形状を有し、前記基板支持ユニット１００を取り囲む。
【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からなる。前記上板２１２は略円形のリング形状を有し、平面上で見る時、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を取り囲む。
【００３７】
前記ガイド部２１３は第１及び第２ガイド壁２１３ａ、２１３ｂを含む。前記第１ガイド壁２１３ａは前記側壁２１１の内壁から突き出されて前記上板２１２と向き合い、前記側壁から遠くなるほど下向き傾いた傾斜面からなり、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は前記ウェーハ７０の研磨工程中、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回収箱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を取り囲み、前記第１処理容器２１０より大きいサイズを有する。
【００３９】
具体的に、前記第２処理容器２２０は側壁２２１及び上板２２２を含むことができる。前記側壁２２１は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を取り囲む。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から遠くなるほど上向きに傾いた傾斜面からなる。前記上板２２２は略円形のリング形状を有し、平面上で見る時、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を取り囲む。前記上板２２２は前記第１処理容器２１０の上板２１２の上部で前記第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われた処理液を回収する前記第１及び第２回収箱２３０、２４０が設置される。前記第１及び第２回収箱２３０、２４０は略円形のリング形状を有し、上部が開放されている。この実施形態において、前記第１及び第２回収箱２３０、２４０は円形のリング形状を有するが、前記第１及び第２回収箱２３０、２４０の形状はこれに限定されず、多様に形成されることができる。
【００４２】
前記第１回収箱２３０は前記第１処理容器２１０の下に設置され、研磨工程で使われた処理液を回収する。第２回収箱２４０は前記第２処理容器２２０の下に設置され、洗浄工程で使われた処理液を回収する。
【００４３】
具体的に、前記第１回収箱２３０は底板２３１と、第１側壁２３２と、第２側壁２３３と、連結部２３４とを含むことができる。前記底板２３１は略円形のリング形状を有し、前記支持部１２０を取り囲む。本発明の一例として、前記底板２３１は前記第１回収箱２３０に回収された処理液の排出を容易にするために縦断面が‘Ｖ’形状を有する。これによって、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が容易である。
【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からなる。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に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回収箱２３０の外側には前記第２回収箱２４０が設置される。前記第２回収箱２４０は前記第１回収箱２３０を取り囲み、前記第１回収箱２３０から離隔されて位置する。具体的に、前記第２回収箱２４０は底板２４１と、第１側壁２４２と、第２側壁２４３とを含むことができる。前記底板２４１は略円形のリング形状を有し、前記第１回収箱２３０の底板２３１を取り囲む。本発明の一例として、前記底板２４１は前記第２回収箱２４０に回収された処理液の排出を容易にするために縦断面が‘Ｖ’形状を有する。これによって、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が容易である。
【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回収箱２３０の第１側壁２３２と第２側壁２３３との間に位置し、前記第１回収箱２３０の第１側壁２３２を取り囲む。前記第２回収箱２４０の第２側壁２４３は前記底板２４１を挟んで前記第１側壁２４２と向き合い、前記第１側壁２４２を取り囲む。前記第２回収箱２４０の第２側壁２４３は前記第１回収箱２３０の第２側壁２３３を取り囲み、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】
前記ウェーハ７０の研磨及び洗浄工程の時、各工程によ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と間の垂直位置が変更され、前記第１及び第２回収箱２３０、２４０は互いに異なる工程で使わ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の内部で前記ウェーハ７０の研磨工程が行われる。研磨工程が行われる間、前記スピンヘッド１１０の回転によって前記ウェーハ７０が回転する。これによって、前記研磨工程の時、前記ウェーハ７０に噴射された処理液が前記ウェーハ７０の回転力によって前記第１処理容器２１０の側壁２１１の内面及び上板２１２の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の内面につ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に到逹し、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回収箱２３０に回収される。
【００４９】
研磨工程の後、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回転する。これによって、洗浄工程で前記ウェーハに提供された処理液が前記第２処理容器２２０の上板２２２の内面と側壁２２１の内面及び前記第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回収箱２４０の底板２４１の上部に位置し、前記第１処理容器２１０の外面につ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回収箱２４０に回収される。また、前記第２処理容器２２０の内面につ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回収箱に回収される。
【００５０】
このように、前記第１回収箱２３０は研磨工程で使われた処理液を回収し、前記第２回収箱２４０は洗浄工程で使われた処理液を回収する。これによって、前記容器ユニット２００は容器ユニット２００内で行われる各工程段階別に処理液を分離回収することができるので、処理液の再利用が可能であり、処理液の回収が容易である。
【００５１】
前記第１回収箱２３０は前記第１回収管２５１と連結され、前記第２回収箱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回収箱２３０の底板２３１に結合され、前記第１回収箱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回収箱２３０の第１回収空間ＲＳ１に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を通じて外部に排出される。
【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つの回収箱２３０、２４０とを具備するが、前記処理容器２１０、２２０と前記回収箱２３０、２４０の個数は研磨工程及び洗浄工程で使われる処理液の種類数及び分離回収する処理液の種類数によって増加することもできる。
【００５３】
前記第２回収管２５２は前記第２回収箱２４０の底板２４１に結合され、前記第２回収箱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回収箱２４０の第２回収空間ＲＳ２に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を通じて外部に排出される。
【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１つずつ具備されるが、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回収箱２３０、２４０の大きさ及び回収効率によって増加することもできる。
【００５５】
一方、前記第２処理容器２２０の外側には垂直移動が可能な前記昇降部材２６０が設置される。前記昇降部材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、前記昇降部材２６０はブラケット２６１と、移動軸２６２と、駆動器２６３とを含むことができる。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と結合する。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】
前記昇降部材２６０はウェーハ７０がスピンヘッド１１０に安着されるか、またはスピンヘッド１１０から持ち上げられる時、スピンヘッド１１０が前記第１及び第２処理容器２１０、２２０の上部に突き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回収箱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に引き入れる。
【００５７】
また、昇降部材２６０はウェーハ７０の研磨工程及び洗浄工程進行の時、前記研磨工程で使われた処理液と前記洗浄工程で使われた処理液とを分離回収するために前記第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が、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こともできる。
【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と、第１及び第２処理流体供給ユニット５１０、５２０と、前記ブラシユニット６１０と、前記エアロゾルユニット６２０と、前記パッドコンディショニングユニット７００とが設置される。
【００６０】
前記研磨ユニット３００は前記基板支持ユニット１００に固定されたウェーハ７０の表面を化学的機械的方法で研磨して前記ウェーハ７０の表面を平坦化する。
【００６１】
図４は、図２に示した研磨ユニットを示す斜視図であり、図５は、図４に示した研磨ユニットを示す部分切開側面図である。
【００６２】
図３、図４、及び図５を参照すると、研磨ユニット３００は、加圧部３１０と、垂直アーム部３２０と、スイングアーム部（ｓｗｉｎｇａｒｍｐａｒｔ）３３０と、駆動部３４０と、から成るパッド駆動部材を含むことができる。
【００６３】
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に固定されたウェーハ７０の上部に配置される。前記加圧部３１０は前記ウェーハ７０に接触された状態で回転して前記ウェーハ７０を研磨し、前記加圧部３１０が前記ウェーハ７０を研磨する間、前記ウェーハ７０の上面には前記ウェーハ７０のための薬液、例えば、スラリーが提供される。
【００６４】
前記加圧部３１０の上端部には前記垂直アーム部３２０が固定設置される。前記垂直アーム部３２０は前記スピンヘッド１１０の上面に対して垂直に延長されて配置され、前記駆動部３４０から提供された回転力によって長さ方向の中心軸を基準として回転する。前記加圧部３１０及び前記垂直アーム部３２０の構成に対する具体的な説明は図６で説明する。
【００６５】
前記垂直アーム部３２０の上部には前記スイングアーム部３３０が設置される。前記スイングアーム部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垂直アーム部３２０に伝達するベルトプーリアセンブリを含むことができる。前記回転ケース３３１は一側が前記垂直アーム部３２０に結合され、他側が前記駆動部３４０に結合される。
【００６６】
前記駆動部３４０は前記スイングアーム部３３０を回転させる第１駆動モータ３４１と、前記垂直アーム部３２０を回転させる第２駆動モータ３４２と、前記加圧部３１０の垂直位置を調節する垂直移動部３４３とを含むことができる。
【００６７】
前記第１駆動モータ３４１は前記回転ケース３３１に結合され、前記回転ケース３３１に回転力を提供する。前記第１駆動モータ３４１は時計方向への回転力と反時計方向への回転力とを交互に繰り返して提供することができる。これによって、前記スイングアーム部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は前記スイングアーム部３３０のスイング動作によって前記ウェーハ７０の上部で円弧形態で水平往復移動することができる。このとき、前記研磨パッド３１１は、前記基板支持ユニット１００に安着された前記ウェーハ７０の中心領域から前記ウェーハ７０のエッジ領域までまたは前記ウェーハ７０のエッジ領域を通る位置まで移動可能になるように、パッド駆動部により移動される。
【００６８】
前記第１駆動モータ３４１の下には前記第２駆動モータ３４２が設置される。前記第２駆動モータ３４２は前記ベルトプーリアセンブリに回転力を提供し、前記ベルトプーリアセンブリは前記第２駆動モータ３４２の回転力を前記垂直アーム部３２０に提供する。前記ベルトプーリアセンブリは前記回転ケース３３１に内蔵され、駆動プーリ３３２と、従動プーリ３３３と、ベルト３３４とを含むことができる。前記駆動プーリ３３２は前記第１駆動モータ３４１の上部に設置され、前記第１駆動モータ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３４２が結合される。
【００６９】
前記従動プーリ３３３は前記駆動プーリ３３２と向き合うように配置され、前記垂直アーム部３２０の上部に設置されて前記垂直アーム部３２０に結合される。前記駆動プーリ３３２と前記従動プーリ３３３は前記ベルト３３４を通じて互いに連結され、前記ベルト３３４は前記駆動プーリ３３２及び前記従動プーリ３３３に巻かれる。
【００７０】
前記第２駆動モータ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３３２に伝達され、これによって、前記駆動プーリ３３２が回転する。前記駆動プーリ３３２の回転力は前記ベルト３３４を通じて前記従動プーリ３３３に伝達され、これによって、前記従動プーリ３３３が回転する。前記従動プーリ３３３の回転力は流体供給部も兼ねる前記垂直アーム３２０に伝達され、これによって、前記加圧部３１０及び前記垂直アーム部３２０が回転する。
【００７１】
前記第１駆動モータ３４１及び前記第２駆動モータ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３４３ａと、ナット３４３ｂと、第３駆動モータ３４３ｃとを含むことができる。前記ボールスクリュ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３４３ａに嵌合され、前記第２駆動モータ３４２に固定される。前記ボールスクリュ３４３ａの下には前記第３駆動モータ３４３ｃが設置される。前記第３駆動モータ３４３ｃは前記ボールスクリュ３４３ａと結合し、時計方向の回転力及び反時計方向の回転力を前記ボールスクリュ３４３ａに提供することができる。前記ボールスクリュ３４３ａは前記第３駆動モータ３４３ｃによって時計方向または反時計方向に回転する。前記ナット３４３ｂは前記ボールスクリュ３４３ａの回転によって前記ボールスクリュ３４３ａに沿って上下移動し、これによって、前記ナット３４３ｂに結合された第２駆動モータ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３４２の垂直移動によって前記第１駆動モータ３４１及び前記スイングアーム部３３０が上下移動し、これによって、前記垂直アーム部３２０及び加圧部３１０も上下移動する。
【００７２】
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３４３ａと、ナット３４３ｂと、第３駆動モータ３４３ｃとを具備し、リニアモータ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。
【００７３】
一方、前記第１駆動モータ３４１、第２駆動モータ３４２、前記ボールスクリュ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。
【００７４】
以下、図面を参照して前記加圧部３１０及び前記垂直アーム部３２０に対して具体的に説明する。
【００７５】
図６は、図５に示した垂直アーム部と加圧部とを示す縦断面図である。
【００７６】
図２、図５、及び図６を参照すると、前記垂直アーム部３２０は前記駆動部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、前記加圧部３１０が前記ウェーハ７０を加圧する圧力を制御するための空気を前記加圧部３１０に提供する。
【００７７】
具体的に、前記垂直アーム部３２０はハウジング３２１と、回転軸３２２と、ロータリジョイント３２３と、第１及び第２ベアリング３２４ａ、３２４ｂと、第１及び第２補助軸３２５ａ、３２５ｂとを含むことができる。
【００７８】
前記ハウジング３２１は略円筒状の管形状を有し、上端部が前記スイングアーム部３３０の回転ケース３３１内に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。
【００７９】
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、中央部に前記回転軸３２２の長さ方向に延長された空気通路３２２ａが形成される。前記回転軸３２２は前記従動プーリ３３３に連結され、前記従動プーリ３３３の回転力によって長さ方向の中心軸を基準として回転する。前記回転軸３２２の上端部は前記ロータリジョイント３２３に連結結合され、前記ロータリジョイント３２３は前記回転軸３２２の空気通路３２２ａに空気を提供し、前記従動プーリ３３３に固定結合される。前記ロータリジョイント３２３は回転部と固定部からなり、前記回転部は前記従動プーリ３３３に固定結合され、前記従動プーリ３３３の回転力によって回転する。前記ロータリジョイント３２３の固定部は空気を提供するエアライン８０に連結される。前記エアライン８０から提供された空気は前記ロータリジョイント３２３を通じて前記空気通路３２２ａに流入され、前記空気通路３２２ａに沿って流れて前記加圧部３１０に流入される。
【００８０】
前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２との間には前記第１及び第２ベアリング３２４ａ、３２４ｂが設置される。前記第１及び第２ベアリング３２４ａ、３２４ｂは前記ハウジング３２１と前記回転軸３２２とを連結し、前記回転軸３２２が安定的に回転するように前記回転軸３２２を支持する。前記第１ベアリング３２４ａは前記スイングアーム部３３０と隣接して位置し、前記第２ベアリング３２４ｂ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３２４ａ、３２４ｂの内輪は前記回転軸３２２に結合されて前記回転軸３２２と共に回転し、外輪は前記ハウジング３２１に結合されて前記回転軸３２２の回転の時、回転しない。したがって、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。
【００８１】
また、前記回転軸３２２と前記ハウジング３２１との間には前記第１及び第２補助軸３２５ａ、３２５ｂがさらに設置されることができる。前記第１補助軸３２５ａは前記ハウジング３２１の内壁を取り囲み、前記ハウジング３２１を保護する。前記第２補助軸３２５ｂは前記回転軸３２２の外壁を取り囲み、前記回転軸３２２を保護する。
【００８２】
前記回転軸３２２の下端部には前記加圧部３１０が固定設置される。前記加圧部３１０は研磨パッド３１１と、研磨ケース３１２と、上部及び下部プレート３１３、３１４と、パッドホルダ３１５と、結合プレート３１６と、ベローズ３１７とを含むことができる。
【００８３】
前記研磨パッド３１１はプレート形状を有し、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、下面をウェーハの上面に接触させた状態で回転してウェーハを研磨する。なお、ウェーハを研磨するためには、基板支持ユニット１００と研磨パッドのうち少なくともいずれか１つが回転する構成であればよい。前記研磨パッド３１１は前記ウェー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ーハを研磨する。このように、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハより小さいサイズを有するので、前記研磨ユニット３００は前記ウェーハを局所的に研磨することができ、特定領域での過研磨を防止することができる。
【００８４】
前記研磨パッド３１１の上部には前記研磨ケース３１２が具備される。前記研磨ケース３１２は略円形のリング形状を有し、内部には前記上部及び下部プレート３１３、３１４と前記ベローズ３１７が設置される。前記研磨ケース３１２の上面中央部には結合ホールが形成され、前記結合ホールには結合プレート３１６が具備される。前記結合プレート３１６は前記研磨ケース３１２と離隔されて位置し、前記垂直アーム部３２０の回転軸３２２に固定結合される。
【００８５】
前記結合プレート３１６の下面には前記上部プレート３１３が固定設置され、前記上部プレート３１３の下には前記上部プレート３１３と離隔されて前記下部プレート３１４が設置される。前記下部プレート３１４の下面には前記パッドホルダ３１５が結合され、前記パッドホルダ３１５の下面には前記研磨パッド３１１が結合される。
【００８６】
一方、前記上部プレート３１３と前記下部プレート３１４との間には前記ベローズ３１７が具備される。前記ベローズ３１７は金属材質からなり、前記回転軸３２２の空気通路３２２ａから提供される空気が注入され、空気圧によって垂直方向に膨脹及び収縮する。研磨工程の進行の時、前記ベローズ３１７は空気圧によって研磨パッド３１１がウェーハに密着されるように伸長される。また、前記基板支持ユニット１００（図２参照）の上部で待機の時、前記ベローズ３１７は前記空気通路３２２ａから提供される真空圧によって収縮され、これによって、前記研磨パッド３１１が前記基板支持ユニット１００に安着されたウェーハから離隔される。
【００８７】
このように、前記加圧部３１０は空気圧によって伸長及び収縮される前記ベローズ３１７を利用するので、研磨工程の時、前記研磨パッド３１１は前記ウェーハの上面形状によって傾くことが可能である。
【００８８】
再び、図１乃至図３を参照すると、前記基板支持ユニット１００の一側には前記パッド支持部材４０１が設置され、前記パッド支持部材４０１は前記容器ユニット２００内に設置される。前記パッド支持部材４０１は前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１（図６参照）の一部分を支持して前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことを防止する。前記パッド支持部材４０１の構成に対する具体的な説明は後述の図７及び図８でする。
【００８９】
前記容器ユニット２００の外側に設けられた前記第１及び第２処理流体供給ユニット５１０、５２０は前記ウェーハ７０の研磨工程及び洗浄工程に必要な処理流体を前記基板支持ユニット１００に固定されたウェーハ７０に噴射する。具体的に、前記第１処理流体供給ユニット５１０は前記第２処理容器２２０の側壁２２１に固定設置される。研磨工程または洗浄工程の時、前記第１処理流体供給ユニット５１０は前記スピンヘッド１１０に固定されたウェーハ７０に処理流体を噴射して前記ウェーハ７０を処理する。この実施形態において、前記第１処理流体供給ユニット５１０から噴射される処理流体はウェーハ７０の洗浄または乾燥のための処理液であり得る。または乾燥のための乾燥ガスであり得る。
【００９０】
本発明の一例として、前記第１処理流体供給ユニット５１０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ーハ７０の洗浄に使われる前記処理流体の種類数によって増加するか、または減少することもできる。
【００９１】
前記第２処理流体供給ユニット５２０はスイング可能に設置され、前記スピンヘッド１１０に固定されたウェーハ７０の上面に処理流体を噴射する。前記第２処理流体供給ユニット５２０から提供される処理流体はスラリーであり得る。また、前記研磨工程の時、スラリーは前記第２処理流体供給ユニット５２０ではなく、別途の薬液噴射部材（図示しない）によって前記ウェーハ７０に噴射されることもできる。
【００９２】
一方、前記ブラシユニット６１０は研磨工程の後、ウェーハ７０表面の異物を物理的に除去する。前記ブラシユニット６１０は前記ウェーハ７０の表面に接触されて前記ウェーハ７０表面の異物を物理的に拭き取るブラシパッドを具備し、スイング可能である。洗浄工程の時、前記ブラシユニット６１０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に固定されたウェーハ７０を洗浄する。
【００９３】
前記ブラシユニット６１０の一側には前記エアロゾルユニット６２０が配置される。前記エアロゾルユニット６２０は前記スピンヘッド１１０に固定されたウェーハ７０に処理液を微細粒子形態で高圧噴霧して前記ウェーハ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６２０は超音波を利用して前記処理液を小さい粒子形態として噴霧する。前記ブラシユニット６１０は比較的大きい粒子の異物を除去するのに使われ、前記エアロゾルユニット６２０は前記ブラシユニット６１０に比べて比較的小さい粒子の異物を除去するのに使われる。
【００９４】
一方、前記パッドコンディショニングユニット７００は前記研磨ユニット３００がホームポート（ｈｏｍｅ ｐｏｒｔ）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。すなわち、前記研磨パッド３１１（図６参照）には前記研磨工程の効率を向上させるために前記ウェーハ７０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ーハ７０を研磨する過程で前記ウェーハ７０との摩擦によって益々摩耗され、研磨過程で使われる薬液が前記研磨パターン内で硬化されることもできる。前記パッドコンディショニングユニット７００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。
【００９５】
以下、図面を参照して前記パッド支持部材４０１の構成に対して具体的に説明する。
【００９６】
図７は、図３に示したパッド支持部材を示す斜視図であり、図８は、図７に示したパッド支持部材、基板支持ユニット、及び研磨ユニット間の配置関係を示す図である。
【００９７】
図２、図７、及び図８を参照すると、前記パッド支持部材４０１は前記基板支持ユニット１００の一側に前記基板支持ユニット１００から離隔されて設置される。前記パッド支持部材４０１は前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記ウェーハ７０と接触されない前記研磨パッド３１１の研磨面の一部分を支持して前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことを防止する。
【００９８】
具体的に、前記パッド支持部材４０１は支持胴体４１０と、パッド部４２０とを含むことができる。前記支持胴体４１０は前記容器ユニット２００の底板２３１に固定設置され、前記容器ユニット２００の底板２３１から前記容器ユニット２００の上面に向けて延長された柱形状を有する。
【００９９】
前記パッド部４２０は前記支持胴体４１０の上端部に固定結合され、前記スピンヘッド１１０と隣接して位置する。前記パッド部４２０は前記スピンヘッド１１０から離隔されて位置し、前記ウェーハ７０のエッジ研磨工程の時、前記研磨パッド３１１の一部分を支持する。
【０１００】
前記パッド部４２０は前記支持胴体４１０に固定結合された結合胴体４２１と、前記結合胴体４２１の上端面に結合された支持プレート４２２と、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１の一部分を支持する支持パッド４２４とを含むことができる。前記結合胴体４２１は第１ネジ４３０によって前記支持胴体４１０に脱着可能に結合され、柱形状を有する。前記支持プレート４２２は第２ネジ４２３によって前記結合胴体４２１に脱着可能に結合され、上面及び側面が前記支持パッド４２４によってカバーされる。
【０１０１】
前記支持パッド４２４は合成樹脂材質からなり、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記ウェーハ７０と接触されずに前記ウェーハ７０の外側に露出した前記研磨パッド３１１の一部分を支持する。本発明の一例として、前記支持パッド４２４の上面は円形状を有し、前記研磨パッド３１１の面積より小さい面積を有する。
【０１０２】
側面で見る時、前記支持パッド４２４の上面は前記ウェーハ７０の上面と同一線上に位置する。すなわち、前記支持パッド４２４の上面は前記スピンヘッド１１０に固定されたウェーハ７０の高さと同一の高さを有する。また、前記支持パッド４２４は前記研磨パッド３１１の移動軌跡またはその延長線上に配置される。すなわち、前記支持パッド４２４は前記研磨パッド３１１がスイング動作を通じて移動することができる移動経路線上に位置する。本発明の一例として、前記研磨パッド３１１の半径は前記支持パッド４２４と前記スピンヘッド１１０の離隔距離と前記支持パッド４２４の幅とを合わせたものと同一、またはこれより小さく設ける。これによって、前記支持パッド４２４が前記研磨パッド３１１を安定的に支持することができる。
【０１０３】
このように、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１は前記スピンヘッド１１０及び前記支持パッド４２４によって安定的に支持されるので、前記ウェーハ７０の外側に傾かない。これによって、前記基板研磨部１０００はウェーハ７０のエッジを研磨する過程で前記研磨パッド３１１が傾いて発生する研磨不良及びウェーハ７０のエッジ破損を防止することができるので、製品の収率を向上することができる。
【０１０４】
前記支持パッド４２４は前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記スピンヘッド１１０と共に前記研磨パッド３１１を支持するので、前記研磨パッド３１１によって上面が摩耗される。前記支持パッド４２４の摩耗程度がひどい場合、前記支持パッド４２４の上面の高さが前記ウェーハ７０の上面の高さより顕著に低くなる。その結果、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記支持パッド４２４が前記研磨パッド３１１の一部分を支持しても前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことができる。これを防止するため、前記支持パッド４２４を交換する。前記支持パッド４２４の交換の時、前記支持パッド４２４を前記支持プレート４２２から分離した後、新しい支持パッドに交換することもでき、前記支持プレート４２２と前記支持パッド４２４とを共に分離して交換することもできる。
【０１０５】
前記基板研磨部１０００は前記支持パッド４２４の摩耗程度を感知するために前記支持パッド４２４の上面の高さを感知して前記支持パッド４２４の上面の垂直位置値を出力する第１位置感知部７１０をさらに含むことができる。前記第１位置感知部７１０は前記支持パッド４２４の上部に設置され、前記支持パッド４２４上面の垂直位置値を前記制御部６０に提供する。前記制御部６０は前記支持パッド４２４の垂直位置値が予め設定された垂直位置範囲を逸脱するか否かをチェックして前記支持パッド４２４を交換するか否かを判断する。
【０１０６】
以下、図面を参照してウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記パッド支持部材４０１が前記研磨パッド３１１を支持する過程に対して具体的に説明する。
【０１０７】
図９は、図２に示した基板研磨部がウェーハを研磨する過程を示すフローチャートであり、図１０は、ウェーハのエッジ研磨の時、図８に示したパッド支持部材が研磨パッドを支持する過程を示す図である。
【０１０８】
図９及び図１０を参照すると、先ず、前記スピンヘッド１１０の上面に前記ウェーハ７０を安着させる（Ｓ１１０）。
【０１０９】
続いて、前記ウェーハ７０の上面に前記研磨パッド３１１を配置させる（Ｓ１２０）。
【０１１０】
次に、前記スピンヘッド１１０が回転してウェーハ７０を回転させ、これと共に、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０を加圧しながら回転して前記ウェーハ７０を研磨する（Ｓ１３０）。前記ウェーハ７０の研磨の時、前記ウェーハ７０の上面にはスラリー９０が提供され、前記研磨パッド３１１は回転しながらスイングして前記ウェーハ７０に対する相対的な水平位置を変更させながら前記ウェーハ７０を研磨する。
【０１１１】
前記研磨工程の時、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０のエッジを研磨するためにスイング動作を通じて前記ウェーハ７０のエッジに移動する。この時、前記支持パッド４２４の上面は前記ウェーハ７０と接触しない研磨パッド３１１の一部分、すなわち、前記ウェーハ７０の外側に露出した研磨パッド３１１の一部分を支持する。これによって、パッド支持部材４０１は前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことを防止することができる。
【０１１２】
図１１は、図８に示したパッド支持部材の他の一例を示す図であり、図１２は、ウェーハエッジ研磨の時、図１１に示したパッド支持部材が研磨パッドを支持する過程を示す図である。
【０１１３】
図１１及び図１２を参照すると、パッド支持部材４０２は支持胴体４１０と、パッド部４２０と、位置調節部４４０とを含むことができる。前記パッド支持部材４０２は前記位置調節部４４０を除いては図８に示したパッド支持部材４０１と同一の構成を有する。したがって、以下、図８に示したパッド支持部材４０１と同一の構成要素に対しては参照番号を併記し、その具体的な説明は省略する。
【０１１４】
前記位置調節部４４０は前記支持胴体４１０の下部に固定結合され、前記支持胴体４１０を垂直移動させて前記パッド部４２０の上面、すなわち、支持パッド４２４の上面の高さを調節する。この実施形態において、前記位置調節部４４０はシリンダからなるが、駆動モータからなることもできる。
【０１１５】
前記位置調節部４４０は前記制御部６０と連結され、前記制御部６０によって制御されることもできる。すなわち、前記制御部６０は前記第１位置感知部７１０から出力された前記支持パッド４２４の上面の垂直位置値を受信し、受信された位置値によって前記位置調節部４４０を制御し、前記支持パッド４２４の上面の高さを予め設定された高さ、例えば、前記ウェーハ７０の上面の高さと同一に調節する。前記位置調節部４４０は、前記支持胴体４１０または前記支持パッド４２４と結合され、前記支持胴体４１０または前記支持パッド４２４を垂直移動させて前記支持パッド４２４の垂直位置を調節するものであればよい。前記支持パッド部材４０１の上面の垂直位置を調整する段階は、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０を研磨する間行われる。
【０１１６】
図１３は、図８に示したパッド支持部材のまた他の一例を示す図である。
【０１１７】
図１３を参照すると、パッド支持部材４０３は前記基板支持ユニット１００の一側に前記基板支持ユニット１００から離隔されて設置される。前記パッド支持部材４０３は前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記ウェーハ７０と接触されない前記研磨パッド３１１の研磨面の一部分を支持して前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０の外側に傾くことを防止する。
【０１１８】
具体的に、前記パッド支持部材４０３は支持胴体４５０と、パッド部４６０と、連結部４７０と、位置調節部４８０とを含むことができる。前記支持胴体４５０は前記容器ユニット２００（図３参照）の底板２３１に固定設置され、前記容器ユニット２００の底板２３１から前記容器ユニット２００の上面に向けて延長された柱形状を有する。
【０１１９】
前記支持胴体４５０の上端部には前記連結部４７０が垂直移動可能に結合され、前記連結部４７０の上端部には前記パッド部４６０が固定設置される。前記パッド部４６０は前記スピンヘッド１１０から離隔されて前記スピンヘッド１１０と隣接して位置し、前記ウェーハ７０のエッジ研磨工程の時、前記研磨パッド３１１の一部分を支持する。
【０１２０】
前記パッド部４６０は前記連結部４７０の上端面に結合された支持プレート４６１と、 前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１の一部分を支持する支持パッド４６２とを含むことができる。前記支持プレート４６１は上面及び側面が前記支持パッド４６２によってカバーされる。
【０１２１】
前記支持パッド４６２は合成樹脂材質からなり、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記ウェーハ７０と接触されず、前記ウェーハ７０の外側に露出した前記研磨パッド３１１の一部分を支持する。本発明の一例として、前記支持パッド４６２の上面は円形状を有し、前記研磨パッド３１１の面積より小さい面積を有する。
【０１２２】
前記支持パッド４６２は前記研磨パッド３１１の移動軌跡またはその延長線上に配置される。すなわち、前記支持パッド４６２は前記研磨パッド３１１がスイング動作を通じて移動することができる移動経路線上に位置する。本発明の一例として、前記研磨パッド３１１の半径は前記支持パッド４６２と前記スピンヘッド１１０の離隔距離と前記支持パッド４６２の幅とを合わせたものと同一、またはより小さく設ける。これによって、前記支持パッド４６２が前記研磨パッド３１１を安定的に支持することができる。
【０１２３】
このように、前記ウェーハ７０のエッジ研磨の時、前記研磨パッド３１１は前記スピンヘッド１１０及び前記支持パッド４６２によって安定的に支持されるので、前記ウェーハ７０の外側に傾かない。これによって、前記基板研磨部１０００はウェーハ７０のエッジを研磨する過程で前記研磨パッド３１１が傾いて発生する研磨不良及びウェーハ７０のエッジ破損を防止することができるので、製品の収率を向上することができる。
【０１２４】
前記支持パッド４６２は前記支持プレート４６１から脱着可能に結合される。したがって、前記研磨パッド３１１によって前記支持パッド４６２が過摩耗された場合、前記支持パッド４６２を分離して交換することができる。
【０１２５】
前記支持プレート４６１と前記支持胴体４５０との間には前記ベローズ４８０が具備される。前記ベローズ４８０は空気圧によって収縮及び膨脹して前記支持パッド４６２の垂直位置を調節する。
【０１２６】
一方、前記基板支持ユニット１００と前記パッド支持部材４０３との間には第２位置感知部７２０がさらに具備されることもできる。前記第２位置感知部７２０は前記基板支持ユニット１００に対する前記研磨パッド３１１の相対的な水平位置をセンシングして前記研磨パッド３１１の水平位置値を前記制御部６０に提供する。この実施形態において、前記第２位置感知部７２０は前記パッド支持部材４０３の一側に別に具備されるが、前記研磨ユニット３００内に内蔵することもできる。
【０１２７】
前記制御部６０は受信された前記研磨パッド３１１の水平位置値と前記支持パッド４６２の上面位置の垂直位置値によって前記位置調節部４８０を制御して前記支持パッド４６２の上面位置を調節する。
【０１２８】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、ウェーハ研磨の時、研磨パッドの位置による図１３に示したパッド支持部材の上面の高さ変化を示す図である。
【０１２９】
図１４Ａを参照すると、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０のエッジを除いた領域に位置する場合、前記ベローズ４８０が収縮し、これによって、前記支持パッド４６２が下に移動する。その結果、前記支持パッド４６２の上面が前記ウェーハ７０の上面より下に位置する。
【０１３０】
図１４Ｂを参照すると、前記研磨パッド３１１が前記ウェーハ７０のエッジに位置する場合、前記ベローズ４８０が膨脹し、これによって、前記支持パッド４６２が上に移動する。その結果、前記支持パッド４６２の上面が前記ウェーハ７０の外側に露出した前記研磨パッド３１１の研磨面の一部分と接して前記研磨パッド３１１を支持する。
【０１３１】
以上、実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野の熟練された当業者は下記の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１００ 基板支持ユニット
２００ 容器ユニット
３００ 研磨ユニット
４０１、４０２、４０３ パッド支持部材
５１０ 第１処理流体供給ユニット
５２０ 第２処理流体供給ユニット
６１０ ブラシユニット
６２０ エアロゾルユニット
７００ パッドコンディショニングユニット
１０００ 基板研磨部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が安着される基板支持ユニットと、
前記基板支持ユニットの上部に配置され、前記基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッド、及び前記基板支持ユニットに対する前記研磨パッドの相対的な位置が変わるように前記研磨パッドを移動させるパッド駆動部材を具備する研磨ユニットと、
前記基板支持ユニットに安着された基板のエッジ研磨の時、前記基板と接触されない前記研磨パッドの研磨面の一部分を支持するように、前記基板支持ユニットの一側に設けられた少なくとも１つのパッド支持部材とを含むことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項２】
前記基板支持ユニットはその中心軸を基準として回転させる基板駆動部材をさらに含む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】
前記研磨パッドの研磨面は前記基板支持ユニットの上面より小さい面積を有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】
前記パッド駆動部材は前記研磨パッドをスイングさせ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】
前記パッド駆動部材は、
前記研磨パッドと連結結合され、垂直方向に延長され、その中心軸を基準として回転して前記研磨パッドを自転させる垂直アーム部と、
前記垂直アーム部の上端に連結結合され、前記研磨パッドをスイングさせるようにスイング可能なスイングアーム部と、
前記スイングアーム部の一端に連結結合され、前記スイングアーム部をスイングさせるための回転力を前記スイングアーム部に提供し、前記垂直アーム部を回転させるための回転力を前記スイングアーム部を通じて前記垂直アーム部に提供する駆動部とを含む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６】
前記パッド支持部材は前記研磨パッドの移動軌跡またはその延長線上に配置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７】
前記移動軌跡は円弧形状であることを特徴とする請求項６に記載の基板研磨装置。
【請求項８】
内部に前記パッド支持部材が設置され、上部が開放された容器ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１から７までの何れか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項９】
前記パッド支持部材は、
前記基板支持ユニットの一側に設置された支持胴体と、
前記支持胴体の上部に結合され、前記基板支持ユニットから離隔して位置し、前記基板のエッジ研磨の時、前記研磨パッドを支持する支持パッドとを含む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１０】
前記支持パッドは前記支持胴体から脱着可能に結合され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】
前記支持パッドの摩耗程度を感知するために、前記パッド支持部材の高さを感知して前記支持パッド上面の位置値を出力する第１位置感知部をさらに含む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１２】
前記支持胴体は前記容器ユニットの底板に固定設置され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】
前記パッド支持部材は、
前記支持胴体または前記支持パッドを垂直移動させて前記支持パッドの垂直位置を調節する位置調節部をさらに含む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１４】
前記位置調節部は駆動モータまたはシリンダであり、
前記駆動モータまたは前記シリンダは前記支持胴体の下部に固定結合されることを特徴とする請求項１３に記載の基板研磨装置。
【請求項１５】
前記支持パッドの摩耗程度を感知するために、前記パッド支持部材の高さを感知して前記支持パッド上面の位置値を出力する第１位置感知部と、
前記第１位置感知部から出力された前記支持パッド上面の垂直位置値を受信し、受信された位置値によって前記位置調節部を制御して前記支持パッドの上面の位置を調節する制御部とをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の基板研磨装置。
【請求項１６】
前記基板支持ユニットに対する前記研磨パッドの相対的な水平位置をセンシングし、前記研磨パッドの水平位置値を前記制御部に提供する第２位置感知部をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の基板研磨装置。
【請求項１７】
前記制御部は受信された前記研磨パッドの水平位置値と前記支持パッドの上面位置の垂直位置値によって前記位置調節部を制御して前記支持パッドの上面位置を調節することを特徴とする請求項１６に記載の基板研磨装置。
【請求項１８】
前記位置調節部は空気圧によって膨脹及び収縮可能なベローズを含み、
前記ベローズは前記支持胴体と前記支持パッドとの間に設置され、収縮及び膨脹を通じて前記支持パッドの垂直位置を調節することを特徴とする請求項１７に記載の基板研磨装置。
【請求項１９】
前記支持胴体は柱形状を有し、
前記支持パッドの上面は前記研磨パッドの研磨面より小さい面積を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２０】
前記研磨パッドの半径は、前記支持パッドと前記基板支持ユニットとの間の距離と前記支持パッドの幅とを合わせたものと同一、またはこれより小さい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２１】
前記支持パッドの上面は円形状を有し、
前記研磨パッドの半径は、前記支持パッドと前記基板支持ユニットとの間の距離と前記支持パッドの幅とを合わせたものと同一、またはこれより小さい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２２】
前記支持パッドは合成樹脂材質からな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２３】
上部が開放された容器ユニットと、
前記容器ユニット内に設置され、基板が安着され、回転可能な基板支持ユニットと、
研磨工程の時、前記基板支持ユニットの上部に配置され、前記基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッド、及び前記研磨パッドが前記基板支持ユニットに安着された基板の中心領域から前記基板のエッジ領域までまたは前記基板のエッジ領域を通る位置まで移動可能になるように前記研磨パッドを移動させるパッド駆動部材を具備する研磨ユニットと、
前記容器ユニット内に設置され、前記基板支持ユニットから離隔されて前記基板支持ユニットの一側に配置された支持パッドを有するパッド支持部材とを含むことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項２４】
前記パッド支持部材は、
前記基板支持ユニットの一側に設置された支持胴体と、
前記支持胴体の上部に結合され、前記基板支持ユニットから離隔して位置し、前記基板のエッジ研磨の時、前記研磨パッドを支持する支持パッドを含むことを特徴とする請求項２３に記載の基板研磨装置。
【請求項２５】
前記パッド支持部材は、
前記支持胴体または前記支持パッドと結合し、前記支持胴体または前記支持パッドを垂直移動させて前記支持パッドの垂直位置を調節する位置調節部をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の基板研磨装置。
【請求項２６】
前記研磨パッドの半径は、前記支持パッドと前記基板支持ユニットとの間の距離と前記支持パッドの幅とを合わせたものと同一、またはこれより小さいことを特徴とする請求項１８から２１までの何れか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項２７】
基板支持ユニットに基板を安着させる段階と、
前記基板支持ユニットの上部に研磨パッドを配置させる段階と、
前記基板支持ユニット及び前記研磨パッドのうちの少なくともいずれか１つが回転する間、前記研磨パッドが前記基板を加圧しながら研磨する段階とを含み、
前記基板を研磨する段階は、
前記基板と接触されない研磨パッドの一部分がパッド支持部材によって支持されながら前記基板のエッジを研磨する段階を含むことを特徴とする基板研磨方法。
【請求項２８】
前記研磨パッドの直径は前記基板の直径より小さく、
前記研磨パッドは前記基板の中心領域から前記基板のエッジに移動しながら前記基板を研磨することを特徴とする請求項２７に記載の基板研磨方法。
【請求項２９】
前記研磨パッドは前記基板の上部でスイング移動しながら前記基板を研磨することを特徴とする請求項２８に記載の基板研磨方法。
【請求項３０】
前記パッド支持部材は側面で見る時、上面が前記研磨パッドと接触される前記基板の上面と同一線上に位置するように提供されることを特徴とする請求項２７から２９までの何れかの一項に記載の基板研磨方法。
【請求項３１】
前記基板のエッジを研磨する段階は、
前記パッド支持部材上面の垂直位置をセンシングする段階と、
側面で見る時、前記パッド支持部材の上面が前記基板の上面と同一線上に位置するように、センシングされた垂直位置値によって前記水平調節部の上面の垂直位置を調節する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の基板研磨方法。
【請求項３２】
前記パッド支持部材の上面の垂直位置をセンシングする段階と前記パッド支持部材の上面の垂直位置を調節する段階は、前記研磨パッドが前記基板のエッジを研磨する間行われることを特徴とする請求項３０に記載の基板研磨方法。
【請求項３３】
前記基板を研磨する段階は、
前記基板上での前記研磨パッドの水平位置をセンシングする段階と、
前記研磨パッドの水平位置値によって前記パッド支持部材の上面の垂直位置を調節する段階とを含む特徴とする請求項２７に記載の基板研磨方法。
【請求項３４】
前記パッド支持部材の上面の垂直位置を調節する段階は、
前記研磨パッドが前記基板のエッジを除いた領域に位置する場合、側面で見る時、前記パッド支持部材の上面を前記基板の上面より下に位置させるために、前記パッド支持部材の上面を下降させる段階と、
前記研磨パッドが前記基板のエッジに位置する場合、前記基板と接触されない研磨パッドの研磨面の一部分を前記パッド支持部材が支持するように、前記パッド支持部材の上面を昇降させる段階とを含むことを特徴とする請求項３３に記載の基板研磨方法。
【請求項３５】
前記パッド支持部材の上面を昇降させる段階は、
前記水平調節部の上面の垂直位置をセンシングする段階と、
側面で見る時、前記パッド支持部材の上面が前記基板の上面と同一線上に位置するように、前記パッド支持部材の上面の垂直位置を調節する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項３４に記載の基板研磨方法。
【請求項１】
基板が安着される基板支持ユニットと、
前記基板支持ユニットの上部に配置され、前記基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッド、及び前記基板支持ユニットに対する前記研磨パッドの相対的な位置が変わるように前記研磨パッドを移動させるパッド駆動部材を具備する研磨ユニットと、
前記基板支持ユニットに安着された基板のエッジ研磨の時、前記基板と接触されない前記研磨パッドの研磨面の一部分を支持するように、前記基板支持ユニットの一側に設けられた少なくとも１つのパッド支持部材とを含むことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項２】
前記基板支持ユニットはその中心軸を基準として回転させる基板駆動部材をさらに含む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】
前記研磨パッドの研磨面は前記基板支持ユニットの上面より小さい面積を有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】
前記パッド駆動部材は前記研磨パッドをスイングさせ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】
前記パッド駆動部材は、
前記研磨パッドと連結結合され、垂直方向に延長され、その中心軸を基準として回転して前記研磨パッドを自転させる垂直アーム部と、
前記垂直アーム部の上端に連結結合され、前記研磨パッドをスイングさせるようにスイング可能なスイングアーム部と、
前記スイングアーム部の一端に連結結合され、前記スイングアーム部をスイングさせるための回転力を前記スイングアーム部に提供し、前記垂直アーム部を回転させるための回転力を前記スイングアーム部を通じて前記垂直アーム部に提供する駆動部とを含む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６】
前記パッド支持部材は前記研磨パッドの移動軌跡またはその延長線上に配置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７】
前記移動軌跡は円弧形状であることを特徴とする請求項６に記載の基板研磨装置。
【請求項８】
内部に前記パッド支持部材が設置され、上部が開放された容器ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１から７までの何れか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項９】
前記パッド支持部材は、
前記基板支持ユニットの一側に設置された支持胴体と、
前記支持胴体の上部に結合され、前記基板支持ユニットから離隔して位置し、前記基板のエッジ研磨の時、前記研磨パッドを支持する支持パッドとを含む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１０】
前記支持パッドは前記支持胴体から脱着可能に結合され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】
前記支持パッドの摩耗程度を感知するために、前記パッド支持部材の高さを感知して前記支持パッド上面の位置値を出力する第１位置感知部をさらに含む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１２】
前記支持胴体は前記容器ユニットの底板に固定設置され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】
前記パッド支持部材は、
前記支持胴体または前記支持パッドを垂直移動させて前記支持パッドの垂直位置を調節する位置調節部をさらに含む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１４】
前記位置調節部は駆動モータまたはシリンダであり、
前記駆動モータまたは前記シリンダは前記支持胴体の下部に固定結合されることを特徴とする請求項１３に記載の基板研磨装置。
【請求項１５】
前記支持パッドの摩耗程度を感知するために、前記パッド支持部材の高さを感知して前記支持パッド上面の位置値を出力する第１位置感知部と、
前記第１位置感知部から出力された前記支持パッド上面の垂直位置値を受信し、受信された位置値によって前記位置調節部を制御して前記支持パッドの上面の位置を調節する制御部とをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の基板研磨装置。
【請求項１６】
前記基板支持ユニットに対する前記研磨パッドの相対的な水平位置をセンシングし、前記研磨パッドの水平位置値を前記制御部に提供する第２位置感知部をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の基板研磨装置。
【請求項１７】
前記制御部は受信された前記研磨パッドの水平位置値と前記支持パッドの上面位置の垂直位置値によって前記位置調節部を制御して前記支持パッドの上面位置を調節することを特徴とする請求項１６に記載の基板研磨装置。
【請求項１８】
前記位置調節部は空気圧によって膨脹及び収縮可能なベローズを含み、
前記ベローズは前記支持胴体と前記支持パッドとの間に設置され、収縮及び膨脹を通じて前記支持パッドの垂直位置を調節することを特徴とする請求項１７に記載の基板研磨装置。
【請求項１９】
前記支持胴体は柱形状を有し、
前記支持パッドの上面は前記研磨パッドの研磨面より小さい面積を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２０】
前記研磨パッドの半径は、前記支持パッドと前記基板支持ユニットとの間の距離と前記支持パッドの幅とを合わせたものと同一、またはこれより小さい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２１】
前記支持パッドの上面は円形状を有し、
前記研磨パッドの半径は、前記支持パッドと前記基板支持ユニットとの間の距離と前記支持パッドの幅とを合わせたものと同一、またはこれより小さい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２２】
前記支持パッドは合成樹脂材質からな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２３】
上部が開放された容器ユニットと、
前記容器ユニット内に設置され、基板が安着され、回転可能な基板支持ユニットと、
研磨工程の時、前記基板支持ユニットの上部に配置され、前記基板支持ユニットに安着された基板を研磨する研磨パッド、及び前記研磨パッドが前記基板支持ユニットに安着された基板の中心領域から前記基板のエッジ領域までまたは前記基板のエッジ領域を通る位置まで移動可能になるように前記研磨パッドを移動させるパッド駆動部材を具備する研磨ユニットと、
前記容器ユニット内に設置され、前記基板支持ユニットから離隔されて前記基板支持ユニットの一側に配置された支持パッドを有するパッド支持部材とを含むことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項２４】
前記パッド支持部材は、
前記基板支持ユニットの一側に設置された支持胴体と、
前記支持胴体の上部に結合され、前記基板支持ユニットから離隔して位置し、前記基板のエッジ研磨の時、前記研磨パッドを支持する支持パッドを含むことを特徴とする請求項２３に記載の基板研磨装置。
【請求項２５】
前記パッド支持部材は、
前記支持胴体または前記支持パッドと結合し、前記支持胴体または前記支持パッドを垂直移動させて前記支持パッドの垂直位置を調節する位置調節部をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の基板研磨装置。
【請求項２６】
前記研磨パッドの半径は、前記支持パッドと前記基板支持ユニットとの間の距離と前記支持パッドの幅とを合わせたものと同一、またはこれより小さいことを特徴とする請求項１８から２１までの何れか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項２７】
基板支持ユニットに基板を安着させる段階と、
前記基板支持ユニットの上部に研磨パッドを配置させる段階と、
前記基板支持ユニット及び前記研磨パッドのうちの少なくともいずれか１つが回転する間、前記研磨パッドが前記基板を加圧しながら研磨する段階とを含み、
前記基板を研磨する段階は、
前記基板と接触されない研磨パッドの一部分がパッド支持部材によって支持されながら前記基板のエッジを研磨する段階を含むことを特徴とする基板研磨方法。
【請求項２８】
前記研磨パッドの直径は前記基板の直径より小さく、
前記研磨パッドは前記基板の中心領域から前記基板のエッジに移動しながら前記基板を研磨することを特徴とする請求項２７に記載の基板研磨方法。
【請求項２９】
前記研磨パッドは前記基板の上部でスイング移動しながら前記基板を研磨することを特徴とする請求項２８に記載の基板研磨方法。
【請求項３０】
前記パッド支持部材は側面で見る時、上面が前記研磨パッドと接触される前記基板の上面と同一線上に位置するように提供されることを特徴とする請求項２７から２９までの何れかの一項に記載の基板研磨方法。
【請求項３１】
前記基板のエッジを研磨する段階は、
前記パッド支持部材上面の垂直位置をセンシングする段階と、
側面で見る時、前記パッド支持部材の上面が前記基板の上面と同一線上に位置するように、センシングされた垂直位置値によって前記水平調節部の上面の垂直位置を調節する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の基板研磨方法。
【請求項３２】
前記パッド支持部材の上面の垂直位置をセンシングする段階と前記パッド支持部材の上面の垂直位置を調節する段階は、前記研磨パッドが前記基板のエッジを研磨する間行われることを特徴とする請求項３０に記載の基板研磨方法。
【請求項３３】
前記基板を研磨する段階は、
前記基板上での前記研磨パッドの水平位置をセンシングする段階と、
前記研磨パッドの水平位置値によって前記パッド支持部材の上面の垂直位置を調節する段階とを含む特徴とする請求項２７に記載の基板研磨方法。
【請求項３４】
前記パッド支持部材の上面の垂直位置を調節する段階は、
前記研磨パッドが前記基板のエッジを除いた領域に位置する場合、側面で見る時、前記パッド支持部材の上面を前記基板の上面より下に位置させるために、前記パッド支持部材の上面を下降させる段階と、
前記研磨パッドが前記基板のエッジに位置する場合、前記基板と接触されない研磨パッドの研磨面の一部分を前記パッド支持部材が支持するように、前記パッド支持部材の上面を昇降させる段階とを含むことを特徴とする請求項３３に記載の基板研磨方法。
【請求項３５】
前記パッド支持部材の上面を昇降させる段階は、
前記水平調節部の上面の垂直位置をセンシングする段階と、
側面で見る時、前記パッド支持部材の上面が前記基板の上面と同一線上に位置するように、前記パッド支持部材の上面の垂直位置を調節する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項３４に記載の基板研磨方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−２９６４３（Ｐ２０１１−２９６４３Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６４９５３（Ｐ２０１０−１６４９５３）
【出願日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（５００３７６４４９）セメス株式会社 (61)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（５００３７６４４９）セメス株式会社 (61)
【Ｆターム（参考）】
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