WO2025058320A1 - Semiconductor substrate polishing apparatus - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device and method for polishing a substrate used in the manufacture of semiconductor devices.
- the substrate polishing equipment that polishes semiconductor substrates is installed in a clean room that requires expensive construction and operating costs, a space-efficient design is required to reduce the equipment area (footprint). To this end, it is important to space-efficiently arrange the components of the substrate polishing equipment, such as the polishing platen, polishing head, substrate attachment/detachment device, pad conditioner arm, and polishing agent arm, and design them so that they do not collide with each other in a limited space and operate smoothly. It is also important to consider accessibility so that the operator can easily maintain the components, and to design them so that the polishing pad can be protected from contaminants. In addition, since the substrate polishing equipment is an expensive piece of equipment that costs several billion won per unit, a design that can reduce the manufacturing cost is also important.
- the problem that the present invention seeks to solve is to reduce the footprint of a substrate polishing device.
- the problem to be solved by the present invention is to provide a substrate polishing device in which components operate smoothly without colliding with each other in a limited space.
- the problem to be solved by the present invention is to provide a substrate polishing device in which a pad conditioner arm and an abrasive supply arm are positioned in a location that is easy to maintain.
- the problem that the present invention seeks to solve is to reduce the manufacturing cost of a substrate polishing device.
- the problem to be solved by the present invention is to provide a means for protecting a polishing pad from contaminants.
- a substrate polishing device comprises a substrate polishing unit and a substrate transfer means for transferring a substrate to the substrate polishing unit, wherein the substrate polishing unit comprises: at least one polishing head, a polishing platen rotating about a first rotational axis, a substrate polishing position where the at least one polishing head polishes a substrate on a polishing pad attached to the polishing platen, a substrate attachment/detachment position disposed above the polishing platen, a substrate attachment/detachment device disposed above the polishing platen for transferring a substrate with the polishing head at the substrate attachment/detachment position, and a pad conditioner arm moving between the substrate attachment/detachment device and the polishing pad and conditioning the polishing pad.
- the at least one polishing head moves between the substrate polishing position and the substrate attachment/detachment position, polishes the substrate on the polishing pad at the substrate polishing position, and transfers the substrate to/from the substrate attachment/detachment device at the substrate attachment/detachment location.
- the substrate handler of the substrate transport means enters the space between the at least one polishing head and the substrate attachment/detachment device and transfers the substrate to/from the substrate attachment/detachment device on top of the polishing platen.
- the at least one polishing head can be configured to move linearly along a linear guide rail to reciprocate between the substrate detachment position and the substrate polishing position.
- the at least one polishing head can move the substrate polishing position and the substrate detachment position by rotating around the second rotation axis.
- the first rotation axis and the second rotation axis can be configured to coincide.
- the distance between the first rotation axis and the second rotation axis can be configured to be less than 1/2 of the distance between the edge of the polishing plate and the fence arranged along the perimeter of the polishing plate.
- the substrate detachment device includes a sidewall extending upward from the base, and an opening through which a substrate handler can enter is arranged in the sidewall.
- the pivot rotation axis of the pad conditioner arm may be disposed between a virtual plane A that includes the substrate polishing position and the substrate attachment/detachment position outside the polishing platen and is perpendicular to the virtual plane C that includes the substrate polishing position, and a virtual plane D that is closer to the plane C among virtual planes that are parallel to the plane C and contact the polishing platen.
- the end of the pad conditioner arm may be disposed between a virtual plane G that includes the substrate attachment/detachment position and is perpendicular to the plane A, and a virtual plane F that is closer to the plane G among virtual planes that are parallel to the plane G and contact the polishing platen.
- the rotation axis of the pad conditioner arm and the rotation axis of the abrasive supply arm are arranged opposite each other with the surface A between the surface C and the surface K.
- the substrate detachment device includes the polishing plate inside and is positioned closest to a first surface of a circumscribed tetrahedron that contacts the polishing plate, and the substrate transfer means can transfer a substrate to and from the substrate detachment device through the first surface.
- At least a portion of the vertical shaft of the pad conditioner arm can be positioned in the space between the circumscribed tetrahedron and the polishing platen near a second edge adjacent to the first face of the circumscribed tetrahedron.
- At least a portion of the vertical shaft of the abrasive supply arm may be disposed in the space between the circumscribed tetrahedron and the abrasive platen near a fourth edge located opposite the second edge with the rotational axis of the abrasive platen therebetween.
- the substrate polishing unit includes a pad conditioner cleaning station, and a vertical shaft of the pad conditioner cleaning station can be disposed in a space between the circumscribed tetrahedron and the polishing platen near a third edge located opposite the first edge with the rotational axis of the polishing platen therebetween.
- the substrate transfer means transfers the substrate to and from the substrate attachment/detachment device through a first surface of an imaginary tetrahedron around the polishing platen
- the pad conditioner arm is disposed between a second surface of the imaginary tetrahedron sharing an edge with the first surface and the polishing platen
- the rotational axis of the pad conditioner arm is perpendicular to a virtual surface A including the substrate polishing position and the substrate attachment/detachment position and is disposed between a virtual surface C including the substrate polishing position and a virtual surface B including the rotational axis of the polishing platen
- the pad conditioner arm has an end at a parking position disposed between a virtual surface G including the first surface and the imaginary surface A and including the substrate polishing position.
- the pivot rotation axis of the abrasive supply arm is disposed in a space between a third surface positioned opposite the first surface, a fourth surface positioned opposite the second surface, surface A, surface C, and the abrasive platen, and an end of the abrasive supply arm is disposed between surface B, surface C, the fourth surface opposite the second surface, and the abrasive platen at a parking position.
- the substrate transfer means transfers the substrate to and from the substrate detachment device through the fourth face of an imaginary tetrahedron around the polishing platen;
- the rotational axis of the pad conditioner arm is disposed at a location closer to the first face than to the face B in the space between the first face sharing an edge with the fourth face, the second face arranged opposite the fourth face, the face A, the face B, and the polishing platen;
- the rotational axis of the abrasive supply arm is disposed at a location closer to the third face than to the face B and closer to the face A than to the second face in the space between the second face, the third face arranged opposite the first face, the face B, the face A, and the polishing platen.
- a substrate polishing device performs first and second polishing modes.
- a first polishing head polishes a substrate on a polishing pad
- the second polishing head receives a substrate from a substrate attachment/detachment device disposed on top of the polishing pad
- a substrate handler of a substrate transfer device enters a space between the second polishing head and the substrate attachment/detachment device to receive a substrate from/to the substrate attachment/detachment device
- a pad conditioner arm conditions the polishing pad under the substrate attachment/detachment device.
- the second polishing head polishes a substrate on a polishing pad
- the first polishing head receives a substrate from a substrate attachment/detachment device disposed on top of the polishing pad
- a substrate handler of the substrate transfer device enters a space between the first polishing head and the substrate attachment/detachment device to receive a substrate from/to the substrate attachment/detachment device
- the pad conditioner arm conditions the polishing pad under the substrate attachment/detachment device.
- the transition from the first polishing mode to the second polishing mode is performed by vertically moving the first polishing head to a position higher than the height of the pad conditioner arm plus the height of the substrate detachment device, and then horizontally moving it above the substrate detachment device.
- a substrate polishing unit includes: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a polishing head for polishing a substrate on the polishing pad; a substrate attaching/detaching device disposed above the polishing surface and moving vertically to exchange contact between the polishing head and the substrate; and a polishing head cleaning unit disposed around the substrate attaching/detaching device for cleaning the polishing head.
- the substrate attaching/detaching device is characterized in that it moves vertically relative to the polishing head cleaning unit.
- a substrate polishing unit includes: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a substrate polishing position disposed on the polishing surface; a substrate attachment/detachment device disposed above the polishing surface; a pad conditioner arm conditioning the polishing pad below the substrate attachment/detachment means; and a polishing head attaching a substrate from the substrate attachment/detachment device, moving horizontally, and then descending vertically to polish the substrate at the polishing position.
- the distance by which the polishing head descends is characterized in that it is greater than a distance obtained by adding the height of the pad conditioner arm and the height of the substrate attachment/detachment device.
- a substrate polishing unit comprises: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a housing disposed on an upper portion of the polishing surface; a polishing head assembly supported by the housing; a substrate attachment/detachment device disposed between the housing and the polishing surface; and a pad conditioner arm having a pad conditioner disposed between the substrate attachment/detachment device and the polishing surface to condition the polishing pad.
- the polishing head assembly comprises a polishing head vertical shaft, a rotary union supplying fluid to the polishing head vertical shaft, a polishing head rotation driving device rotating the polishing head vertical shaft, and a polishing head coupled to a lower end of the polishing head vertical shaft.
- the height of the housing is characterized in that it is greater than the sum of the lengths of the rotary union, the vertical shaft of the polishing head, the height of the substrate attachment/detachment means, and the height of the pad conditioner arm.
- a substrate polishing unit includes a housing that rotates around a first rotational axis, at least one through hole disposed on a bottom surface of the housing, and at least one polishing head assembly disposed inside the housing.
- the at least one polishing head assembly includes at least one vertical shaft that protrudes downward from the housing through the at least one through hole, and at least one polishing head that is fastened to a lower end of the at least one vertical shaft.
- the housing includes an upper housing, a lower housing that is arranged to be reduced from the upper housing so as to be closer to the first rotational axis, and a step portion that is arranged so as to face the ground at a boundary between the upper housing and the lower housing.
- the step portion is fixed to a rotational portion of a turntable bearing and supported so as to be rotatable around the first rotational axis.
- a substrate polishing unit includes: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a substrate polishing position disposed on the polishing surface; a substrate attachment/detachment device disposed above the polishing surface; at least one polishing head configured to attach a substrate from the substrate attachment/detachment device and move it to the polishing position, and to move the substrate back to the substrate attachment/detachment device to be detached after polishing the substrate on the polishing surface; and a blocking plate disposed between the substrate attachment/detachment device and the polishing pad and configured to block particles or washing water falling from the substrate attachment/detachment device to the polishing pad.
- the blocking plate may include a first blocking plate and a vertical blocking plate extending upward from the first blocking plate.
- the vertical blocking plate is positioned to at least partially shield a space between the substrate detachment device and the substrate polishing position.
- the blocking plate may include a second blocking plate extending toward the upper portion of the polishing position.
- the first blocking plate is disposed in a space between the substrate detachment device and the polishing platen
- the second blocking plate is disposed above the polishing position at a higher position than the first blocking plate
- the vertical blocking plate shields the space between the first and second blocking plates.
- a through hole is disposed in the second blocking plate, and the polishing head rises from the polishing position through the through hole through the upper space of the second blocking plate and then moves to the substrate detachment device through the upper space of the blocking plate.
- filtered clean air can be supplied to the space between the second blocking plate and the polishing pad.
- a substrate polishing unit includes: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a substrate attachment/detachment device reciprocating between first and second substrate attachment/detachment positions; a first polishing head which vertically moves between a first polishing position and the first substrate attachment/detachment position, polishes a substrate on the polishing surface at the first polishing position, and transfers a substrate to/from the substrate attachment/detachment device at the first substrate attachment/detachment position; a second polishing head which vertically moves between a second polishing position and the second substrate attachment/detachment position, polishes a substrate on the polishing surface at the second polishing position, and transfers a substrate to/from the substrate attachment/detachment device at the second substrate attachment/detachment position; and a pad conditioner arm which conditions the polishing pads under the substrate attachment/detachment device.
- the above substrate attachment/detachment device reciprocates by rotating between the first and second substrate attachment/detachment positions about a rotation axis.
- the rotation axis may be coincident with the polishing plate.
- the above substrate detachment device includes a nozzle for spraying washing water toward the polishing head and a drain for draining the washing water, and the drain is configured to move together with the substrate detachment device and to inject washing water into a space between the polishing plate and a fence arranged around the polishing plate.
- the substrate polishing unit includes an abrasive supply arm for supplying abrasive to first and second abrasive supply positions, the abrasive supply arm being positioned opposite the pad conditioner arm with an imaginary plane including the first and second substrate polishing positions interposed therebetween.
- the above abrasive supply arm is composed of first and second abrasive supply arms which are arranged on opposite sides with an imaginary plane including a rotation axis of the pad conditioner arm and a rotation axis of the polishing platen therebetween, the first abrasive supply arm supplies the abrasive to a first abrasive supply location around the first polishing head, and the second abrasive supply arm supplies the abrasive to a second abrasive supply location around the second polishing head.
- the rotational axis of the pad conditioner arm can be configured to move along the linear guide rail to first and second conditioning positions.
- the pad conditioner arm conditions the polishing pad beneath the first polishing head and the substrate detachment device in the first conditioning position, and conditions the polishing pad beneath the second polishing head and the substrate detachment device in the second conditioning position.
- the pad conditioner cleaning station is arranged near the guide rail, and the rotational axis of the pad conditioner arm is moved near the first conditioning position, and then the pad conditioner arm is rotated to move the pad conditioner hanging at its end to the pad conditioner cleaning station.
- the substrate polishing unit performs first and second polishing modes.
- the first polishing head receives the substrate from the base of the substrate attachment/detachment device at the first substrate attachment/detachment position
- the second polishing head polishes the substrate at the second polishing position
- the pad conditioner arm conditions the polishing pad under the first polishing head and the substrate attachment/detachment device base
- the abrasive supply arm supplies the abrasive to the second abrasive supply position.
- the second polishing head receives the substrate from the base of the substrate attachment/detachment device at the second substrate attachment/detachment position, the first polishing head polishes the substrate at the first polishing position, and the pad conditioner arm polishes the substrate at the second polishing position.
- the polishing pad is conditioned beneath the head and the substrate detachment device base, and the abrasive supply arm supplies abrasive to a first abrasive supply position.
- the abrasive supply arm is composed of first and second abrasive supply arms, wherein the first abrasive supply arm supplies the abrasive to the first abrasive supply position, and the second abrasive supply arm supplies the abrasive to the second abrasive supply position.
- the polishing platen rotates in the first direction in the first polishing mode, and rotates in the opposite direction to the first direction in the second polishing mode.
- the pad conditioner arm may be composed of first and second pad conditioner arms.
- the rotational axis of the first pad conditioner arm is disposed outside the polishing platen near the first polishing head near an imaginary plane A including the first and second substrate attachment/detachment positions
- the rotational axis of the second pad conditioner arm is disposed outside the polishing platen near the second polishing head near the plane A.
- the first pad conditioner arm pivotally rotates underneath the substrate attachment/detachment device about the rotational axis of the first pad conditioner arm to condition the polishing pad while the first polishing head is disposed on the substrate attachment/detachment device and the second polishing head polishes the substrate.
- the second pad conditioner arm pivotally rotates below the substrate detachment device about the rotational axis of the second pad conditioner arm to condition the polishing pad while the second polishing head is positioned on the substrate detachment device and the first polishing head polishes the substrate.
- the substrate polishing unit may include first and second abrasive supply arms, wherein the first abrasive supply arm supplies abrasive to a first abrasive supply position while the first polishing head polishes the substrate, and the second abrasive supply arm supplies abrasive to a second abrasive supply position while the second polishing head polishes the substrate.
- the first and second abrasive supply positions are arranged opposite each other with the rotational axis of the polishing platen interposed therebetween.
- the rotational axis of the first abrasive supply arm may be arranged near the rotational axis of the first pad conditioner arm, and the rotational axis of the second abrasive supply arm may be arranged near the rotational axis of the second pad conditioner arm.
- the present invention provides a semiconductor substrate polishing device with a reduced footprint.
- the present invention provides a substrate polishing device in which a pad conditioner arm and an abrasive supply arm are positioned in a position that is easy to maintain.
- the present invention can reduce the manufacturing cost of a substrate polishing device by arranging multiple identical substrate polishing units by only changing their orientations.
- the present invention provides a means for protecting a polishing pad from contaminants.
- the present invention provides a substrate polishing device in which components operate smoothly without colliding with each other in a limited space.
- FIG. 1 is a side view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the configuration and operation of the substrate polishing unit.
- FIGS. 2(a) and 2(b) are side views of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and are drawings for explaining first and second polishing modes of the substrate polishing unit.
- FIG. 3 is a side view of a substrate polishing device according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining how a substrate transfer means transfers a substrate to a substrate detachment device.
- FIG. 4 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining a substrate attachment/detachment position.
- FIG. 5 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the invention, illustrating the positions of a pad conditioner arm and an abrasive supply arm.
- FIG. 6 is a side view of a substrate polishing module according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the configuration of the substrate polishing module.
- Figures 7(a) to 7(c) are plan views sequentially showing the operation of a substrate polishing module according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a plan view of a substrate polishing module having a blocking plate according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 9(a) is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention
- FIG. 9(b) is a side view thereof.
- FIG. 10(a) is a cross-sectional view of a polishing head assembly according to an embodiment of the present invention
- FIG. 10(b) is a three-dimensional view of the substrate attachment/detachment device illustrated in FIG. 10(a).
- FIG. 11 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 12 is a side view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the positions of a pad conditioner arm and an abrasive supply arm that are positioned at different positions from those in FIG. 5.
- FIG. 14(a) is a vertical cross-sectional view of a substrate detachment/attachment device according to an embodiment of the present invention
- FIG. 14(b) is a planar cut-away view of the substrate detachment/attachment device.
- FIGS. 15(a) to 15(f) are side cross-sectional views sequentially showing a process of attaching a substrate to a polishing head by a substrate detachment/attachment device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 16 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining a substrate attachment/detachment device.
- Fig. 17 is a side view of the substrate polishing unit of Fig. 16.
- FIG. 18 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the positions of a pad conditioner arm, a substrate detachment device, and an abrasive supply arm.
- FIG. 19 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the positions of a pad conditioner arm, a substrate detachment device, and an abrasive supply arm that are arranged at different positions from those in FIG. 5.
- Fig. 20 is a side view of the substrate polishing unit of Fig. 19.
- Figure 21 is a plan view of a substrate polishing device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 22 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the positions of a pad conditioner arm, a substrate detachment device, and an abrasive supply arm that are arranged at different positions from those in FIG. 19.
- Figure 23 is a side view of the substrate polishing unit of Figure 22.
- FIG. 24 is a side cross-sectional view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
- Figure 25 is a three-dimensional drawing of the substrate polishing unit of Figure 24.
- FIG. 26 is a plan view of a substrate polishing unit having a blocking plate according to an embodiment of the present invention.
- Figure 27 is a side cross-sectional view of the substrate polishing unit of Figure 26.
- FIG. 28 is a side cross-sectional view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 29 is a side cross-sectional view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
- FIGS. 30(a) and 30(b) are plan views of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
- Figures 31(a) and 31(b) are plan views of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 32 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a side view of the substrate polishing unit (500) including a cross-sectional view.
- the substrate polishing unit (500) includes a frame (140), a polishing head driving unit (1), a substrate attachment/detachment device (50), and a polishing platen (10).
- the substrate polishing unit (500) includes a substrate attachment/detachment position (30) and a substrate polishing position (32).
- the substrate attachment/detachment position (30) is a position where the polishing heads (20a, 20b) and the substrate attachment/detachment device (50) give/receive a substrate.
- the substrate polishing position (32) is a position of the polishing heads (20a, 20b) when the polishing heads (20a, 20b) polish a substrate (W) on a polishing pad (11).
- the polishing head drive unit (1) includes a housing (100) and at least one polishing head assembly, i.e., first and second polishing head assemblies (110a, 110b).
- the housing (100) is a structure that supports the first and second polishing head assemblies (110a, 110b).
- the housing (100) rotates about a rotation axis (2).
- the substrate attachment/detachment device (50) is a device that attaches a substrate (W) to a polishing head (20a, 20b) and receives a substrate (W) detached from the polishing head (20a, 20b), and is located between the lower portion of the housing (100) and the polishing plate (10).
- the polishing plate (10) rotates around a vertical rotation axis (12), and a polishing pad (11) is attached to the upper surface thereof to provide a polishing surface on which the substrate is polished.
- the substrate (W) is placed on a base (54) of a substrate attachment/detachment device (50), and the base (54) is connected to a vertical driving device (53) via a vertical shaft (52).
- the vertical driving device (53) moves the vertical shaft (52) in a vertical direction so that the substrate (W) on the substrate attachment/detachment device base (54) can be attached to the polishing head (20a, 20b).
- the vertical shaft (52) of the substrate attachment/detachment device (50) can be placed in a space between a polishing platen (10) and a fence (14) arranged around it.
- the fence (14) is a mechanism arranged around the polishing platen (10) to prevent an abrasive from splashing out of the fence (14) from the polishing platen (10).
- first and second polishing head assemblies (110a, 110b) are arranged inside the housing (100).
- the polishing head assemblies (110a, 110b) include polishing heads (20a, 20b), polishing head shafts (21a, 21b), and rotary driving devices (22a, 22b).
- the rotary driving devices (22a, 22b) rotate the polishing head shafts (21a, 21b), thereby rotating the polishing heads (20a, 20b) about a vertical rotation axis (27a, 27b).
- Two through holes (104a, 104b) are arranged at the lower portion of the housing (100).
- the polishing head shafts (21a, 21b) of the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) extend below the housing (100) through respective through holes (104a, 104b). Each polishing head (20a, 20b) is fastened to the lower end of the polishing head shafts (21a, 21b).
- the polishing head drive unit (1) is configured to reciprocate the polishing heads (20a, 20b) between the substrate attachment/detachment position (30) and the substrate polishing position (32). This reciprocating movement is performed by horizontal rotation (20h) and vertical movement (20v) of the polishing heads (20a, 20b).
- a housing (100) rotation drive device (114) is used for the horizontal rotation movement (20h) of the polishing heads (20a, 20b).
- a housing support (112) is connected to the upper surface of the housing (100). The rotation drive device (114) rotates the housing support (112) around the housing rotation axis (2), thereby allowing the first and second polishing heads (20a, 20b) supported by the housing (100) to horizontally move around the housing rotation axis (2).
- the substrate polishing unit (500) For vertical (20v) movement of the polishing head (20a, 20b), the substrate polishing unit (500) includes a servo motor (23a, 23b), a ball screw (24a, 24b), and a nut screw (25a, 25b).
- the nut screw (25a, 25b) is fixed to a rotation driving device (22a, 22b) of the polishing head assembly (110a, 110b), and when the servo motor (23a, 23b) is driven, the ball screw (24a, 24b) rotates, thereby vertically moving (20v) the polishing head assembly (110 a, 110b) coupled to the nut screw (25a, 25b).
- the polishing head (20a, 20b) can be designed to enable a horizontal linear reciprocating (20s, oscillation) motion while polishing the substrate at the substrate polishing position (32).
- the lower end of the ball screw (24a, 24b) is fixed (26a, 26b) to a horizontal plate (18a, 18b), and the horizontal plate (18a, 18b) is connected via a guide block (17) to enable horizontal movement on a linear guide rail (19a, 19b) located below.
- the upper end of the ball screw (24a, 24b) is connected via a guide block (17) to a linear guide rail (16a, 16b) fixed to the upper part of the housing (100) to enable horizontal movement.
- the polishing head shaft (21a, 21b) is fastened to the horizontal plate (18a, 18b) to enable vertical movement and rotational movement.
- the polishing head (20a, 20b) can be linearly reciprocated.
- the substrate polishing unit (500) includes a pad conditioner arm (70) that conditions a polishing pad (11) between the substrate detachment device (50) and the polishing platen (10).
- the pad conditioner arm (70) reciprocates over the polishing pad (11) and conditions the polishing pad (11) with a pad conditioner (74) hanging from the end.
- a first polishing head (20a) is placed at a substrate attachment/detachment position (30), and a second polishing head (20b) is placed at a substrate polishing position (32).
- the substrate attachment/detachment position (30) is placed on the rotation axis (27a) of the first polishing head (20a) between the polishing platen (10) and the housing (100).
- the substrate polishing position (32) is placed on the rotation axis (27b) of the second polishing head (20b) adjacent to the polishing pad (11). This state corresponds to the first mode of Fig. 2(a).
- FIG. 2(a) and 2(b) are side cross-sectional views showing the first mode and the second mode of the substrate polishing unit (500), respectively.
- the first polishing head (20a) is disposed at the substrate attachment/detachment position (30) so that the first polishing head (20a) transfers the substrate (W) to and from the base (54) of the substrate attachment/detachment device (50), and the second polishing head (20b) is disposed at the substrate polishing position (32) so as to polish the substrate (W).
- the rotational axis (27a) of the first polishing head (20a) passes through the substrate attachment/detachment position (30), and the rotational axis (27b) of the second polishing head (20b) passes through the polishing position (32).
- the pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) beneath the substrate detachment device (50).
- the second polishing head (20b) is positioned at the substrate attachment/detachment position (30) to transfer the substrate (W) between the second polishing head (20b) and the base (54) of the substrate attachment/detachment device (50), and the first polishing head (20a) is positioned at the substrate polishing position (32) to polish the substrate (W).
- the rotational axis (27b) of the second polishing head (20b) is positioned to penetrate the substrate attachment/detachment position (30), and the rotational axis (27a) of the first polishing head (20a) is positioned to penetrate the polishing position (32).
- the pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) under the substrate attachment/detachment device (50).
- a change from the first mode to the second mode can be performed by lifting the second polishing head (20b) from the polishing position (32) to at least the height of the substrate attachment/detachment position (30), rotating the first and second polishing heads (20a, 20b) 180 degrees around the housing rotation axis (2), and then lowering the first polishing head (20a) to the substrate polishing position (32).
- the pad conditioner (74) can condition the surface of the polishing pad (11) attached on the polishing plate (10) at the bottom of the base (54) of the substrate detachment device (50).
- FIG. 3 is another side cross-sectional view of the substrate polishing unit (500).
- the polishing head (20a) may be raised to a substrate exchange position (30') higher than the substrate detachment position (30).
- the substrate handler (42) transfers the base (54) and the substrate between the polishing head (20a) located at the substrate exchange position (30') and the base (54) of the substrate detachment device (50).
- the base (54) of the substrate detachment device (50) may be lowered to provide a space for the substrate handler (42) to enter and exit between the polishing head (20a) and the base (54) of the substrate detachment device (50).
- the substrate polishing unit (500) may further include a polishing head cleaning unit (60).
- the polishing head cleaning unit (60) is configured to surround the base (54) of the substrate detachment device (50).
- the polishing head cleaning unit (60) includes a side wall (62) extending upward from an edge of the base (61).
- a drain (66) is arranged on the bottom surface of the base (61) of the polishing head cleaning unit (60).
- the drain (66) is arranged to face the space between the fence (14) and the polishing platen (10).
- a vertical shaft (52) of the substrate detachment device (50) may be arranged inside the drain (66).
- the base (61) of the polishing head cleaning unit (60) may also be fixed by being connected (65) to a frame (140) outside the polishing platen (10).
- the base (54) of the substrate detachment device (50) moves vertically independently of the polishing head cleaning unit (60) and transfers the substrate to and from the polishing head (20a, 20b).
- the polishing head cleaning unit (60) further includes a side wall (62) extending around the polishing head (20a, 20b).
- An ultra-pure water supply nozzle (64) is arranged on the side wall (62).
- the polishing head (20) can be cleaned by spraying ultra-pure water through the ultra-pure water supply nozzle (64) while the polishing head (20) remains on the substrate detachment device (50).
- FIG. 4 shows the position of the substrate (W) when the first and second polishing heads (20a, 20b) are placed at the substrate polishing position (32) and the substrate detachment position (30), respectively.
- the substrate polishing position (32) and the substrate detachment position (30) are located where the rotation axes (27a, 27b) of the polishing heads (20a, 20b) pass through.
- the center of the substrate (W) attached to the polishing heads (20a, 20b) is also located on the rotation axes (27a, 27b).
- the substrate polishing position (32) and the substrate attachment/detachment position (30) are arranged to face each other with the rotation axis (12) of the polishing platen (10) interposed therebetween.
- the rotation axis (27a) of the first polishing head (20a), the rotation axis (12) of the polishing platen (10), the rotation axis (2) of the housing (100, not shown in FIG. 4), and the rotation axis (27b) of the second polishing head (20b) may be arranged in the listed order.
- the rotation axis (2) of the housing (100) may be arranged to coincide with the rotation axis (12) of the polishing platen (10).
- the rotation axis (2) of the housing (100) may be arranged around the rotation axis (12) of the polishing platen (10) so that the distance from the rotation axis (12) of the polishing platen (10) is x/2 or less.
- the rotation axis (2) of the housing (100) may be placed within a circle (38) having a radius of x/2.
- x is the shortest distance between the polishing platen (10) and the fence (14).
- x may be the shortest distance between the polishing platen (10) and the fence (14) at a point closest to the substrate attachment/detachment position (30).
- the substrate attachment/detachment location (30) may be positioned so that the substrate (W) does not fall out of the fence (14) when positioned at the substrate attachment/detachment location (30). Additionally, the substrate (W) may be positioned so that the center (27b) of the substrate (W) is positioned inside the polishing platen (10) when positioned at the substrate attachment/detachment location (30).
- FIG. 5 the arrangement of the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80, slurry supply arm) of the substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention will be described using virtual planes A, B, C, D, E, F, G, and K.
- planes A, B, C, D, E, F, G, and K are represented as straight lines, and the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) are arranged at their respective parking positions.
- Surface A includes a substrate attachment/detachment position (30), a substrate polishing position (32), and a rotation axis (12) of the polishing platen (10), and is a surface perpendicular to the polishing platen (10).
- Surfaces B, C, D, E, F, G, and K are all perpendicular to surface A, and surface B is a plane passing through the rotation axis (12) of the polishing platen (10), surface C is a plane passing through the substrate polishing position (32), and surface G is a plane passing through the substrate attachment/detachment position (30).
- Surface D is a plane including a tangent line close to the substrate polishing position (32) among two tangent lines of the polishing platen (10), and surface F is a plane including a tangent line close to the substrate attachment/detachment position (30).
- Surface E is a plane located in the middle of surfaces C and D.
- Surface K is a surface located opposite surface C with surface D interposed therebetween.
- the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) are positioned opposite each other with surface A between them.
- the rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) and the rotational axis (82) of the abrasive supply arm (80) are positioned opposite each other with surface A between surface C and surface K.
- the rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is positioned outside the polishing platen (10) between surface C and surface D.
- the rotational axis (82) of the abrasive supply arm (80) can be positioned between surface E and surface K or between surface E and surface D.
- the opposite end (70') of the pad conditioner arm (70) is positioned between surface F and surface G, and the opposite end (80') of the abrasive supply arm (80) is positioned between surface C and surface B.
- FIG. 6 is a side cross-sectional view of the substrate polishing module (600)
- FIG. 7 is a plan view sequentially showing a process of processing a substrate in the substrate polishing module (600).
- the substrate polishing module (600) includes two substrate polishing units (500a, 500b), but the two substrate polishing units (500a, 500b) share one substrate attachment/detachment device (50).
- the substrate attachment/detachment device (50) is horizontally movably fastened (51) to a linear guide rail (152).
- the linear guide rail (152) is arranged parallel to a straight line connecting a substrate attachment/detachment position (30) of a first substrate polishing unit (500a) and a substrate attachment/detachment position (30) of a second substrate polishing unit (500b).
- the substrate attachment/detachment device (50) includes a substrate support plate (156) disposed on a base (54) of the substrate attachment/detachment device (50), and a fluid chamber (158) is provided between the base (54) of the substrate attachment/detachment device (50) and the substrate support plate (156).
- a fluid such as a gas or liquid
- the substrate support plate (156) rises, and conversely, when a fluid is removed from the fluid chamber (158), the substrate support plate (156) descends.
- the substrate support plate (156) can be lifted by injecting a fluid into the fluid chamber (158) to transfer the substrate into the retainer ring (29) of the polishing head (20a, 20b).
- the substrate handler (42) can transfer the substrate (W) to the substrate detachment device (50) when the substrate detachment device (50) is positioned between the substrate detachment positions (30) of the substrate polishing units (500a, 500b).
- the substrate detachment device (50) which has received the substrate from the substrate handler (42) in FIG. 7(a), moves to the substrate detachment position (30) of the first polishing unit (500a) as in FIG. 7(b) and transfers the substrate to the first polishing head (20a).
- the first polishing head (20a) which has received the substrate, rotates horizontally about the housing rotation axis (2) to move to the substrate polishing position (32), and then descends toward the polishing pad (11) to polish the substrate (W) on the polishing pad (11). While the first polishing head (20a) polishes the substrate, the second polishing head (20b) receives a new substrate from the substrate attachment/detachment device (50) at the substrate attachment/detachment position (30).
- the substrate detachment device (50) that receives the substrate from the substrate handler (42) may move to the substrate detachment position (30) of the second polishing unit (500b) as in Fig. 7(c) and transfer the substrate to the first polishing head (20a).
- the first polishing head (20a) that receives the substrate rotates horizontally around the housing rotation axis (2) to move to the substrate polishing position (32), and then descends toward the polishing pad (11) to polish the substrate (W) on the polishing pad (11). While the first polishing head (20a) is polishing the substrate, the second polishing head (20b) receives a new substrate from the substrate detachment device (50) at the substrate detachment position (30).
- FIG. 8 is a plan view of a substrate polishing module (600) including a shield plate (220).
- the shield plate (220) is positioned to spatially separate the lower portion of the polishing head (20a, 20b) positioned at the substrate detachment position (30) and the polishing plate (10).
- the shield plate (220) is positioned so as not to invade the lower portion of the polishing head (20a, 20b) positioned at the substrate polishing position (32).
- the term 'blocking plate (220)' was used in Korean Patent Application No.
- the substrate exchange between the polishing head (20a, 20b) and the substrate detachment device (50) is performed on the upper part of the blocking plate (220).
- the horizontal movement of the substrate detachment device (50) is performed on the upper part of the blocking plate (220).
- the blocking plate (220) is used to block abrasive residue or particles, etc., from falling onto the polishing plate (10) from the substrate detachment device (50) and the polishing head (20a or 20b) disposed at the substrate detachment position (30).
- the linear guide rail (152) may also be disposed on the upper part of the blocking plate (220).
- FIG. 9(a) is a plan view of the substrate polishing unit (500), and FIG. 9(b) is a side view.
- the substrate polishing unit (500) includes a polishing platen (10), at least one polishing head, i.e., first and second polishing heads (20a, 20b), a substrate detachment/attachment device (50), a pad conditioner arm (70), and an abrasive supply means (180, abrasive supply arm).
- a substrate attachment/detachment position (30), a substrate attachment/detachment standby position (30"), a polishing position (32), and a polishing standby position (32") are arranged above a polishing platen (10).
- the polishing position (32) is a position where the polishing heads (20a, 20b) polish the substrate on a polishing pad (11) attached to the polishing platen (10), and the polishing standby position (32") is a position arranged above the polishing position (32).
- the substrate attachment/detachment position (30) is a position where the first and second polishing heads (20a, 20b) exchange substrates with the substrate attachment/detachment device (50), and the substrate attachment/detachment standby position (30") is a position arranged above the substrate attachment/detachment position (30).
- the substrate detachment standby position (30") and the polishing standby position (32") are arranged on opposite sides with respect to the housing rotation axis (2) disposed between the first and second polishing heads (20a, 20b).
- the first and second polishing heads (20a, 20b) can pivotally rotate about the housing rotation axis (2) to move between the substrate detachment standby position (30") and the polishing standby position (32").
- the first and second polishing heads (20a, 20b) reciprocate between the substrate detachment standby position (30), the polishing standby position (30"), and the polishing position (32), and at the substrate detachment position (30), the substrate is transferred to and from the substrate detachment device (50), and at the polishing position (32), the substrate is polished on the polishing pad (11).
- the substrate handler (42) of the substrate transport means enters the space between the polishing head (20a or 20b) and the substrate detachment device (50) arranged at the substrate detachment standby position (30") to transfer the substrate to and from the substrate detachment device (50).
- the pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) attached on the polishing platen (10) while pivotally rotating (79) at the bottom of the substrate detachment device (50) about the pivot rotation axis (72).
- the abrasive supply means (180) is suspended and supported from the substrate detachment device (50) and supplies the abrasive around the polishing head (20a or 20b) positioned at the polishing position (32).
- the abrasive supply means (180) may be configured in an arc shape that surrounds the circumference of the polishing head (20a, 20b).
- the abrasive supply means (180) is positioned so as to face the opposite side of the pad conditioner arm (70) from the substrate detachment device (50) so as not to interfere with the pad conditioner arm (70) that pivotally rotates (79).
- FIG. 10(a) is a vertical cross-sectional view of a first polishing head assembly (110a) and a substrate detachment device (50)
- FIG. 10(b) is a three-dimensional view of the substrate detachment device (50).
- FIG. 10(a) illustrates a state in which a polishing head (20a) is positioned at a substrate detachment standby position (30") and a substrate detachment device (50) is positioned underneath the polishing head (20a)
- FIG. 10(b) illustrates a state in which a substrate handler (42) transfers a substrate (W) to the substrate detachment device (50).
- the substrate attachment/detachment device (50) includes an upwardly extended sidewall (62).
- An opening (69) is arranged in the sidewall (62) through which a substrate handler (42) can enter.
- the width of the opening (69) is configured to be larger than the width of the substrate handler (42), and may also be configured to be larger than the diameter of the substrate (W).
- the substrate handler (42) and the substrate (W) can enter and exit the substrate attachment/detachment device (50) through the opening (69).
- FIG. 11 is a plan view of the substrate polishing unit (500).
- the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) are rotatably fastened to the annular track (130) via respective guide blocks (414a, 414b).
- the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) can change their respective positions by rotating along the housing rotation axis (2) of the annular track (130) while being suspended from the annular track (130).
- FIG. 12 is a side view of the substrate polishing unit (500) of FIG. 11 as viewed from the opposite side of the pad conditioner arm (70).
- the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) are fastened to the upper support plate (168), and the upper support plate (168) is fastened to a circular track (130) fixed to the upper frame (140) through respective guide blocks (414a, 414b).
- a magnet array (452) is arranged along the periphery of the annular track (130), and an electromagnet (450, 450”) is arranged on the upper surface of the upper support plate (168).
- the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) suspended from the upper support plate (168) can be rotated along the annular track (130).
- first and second polishing head assemblies (110a, 110b) may be fastened to the annular track (130) via respective guide blocks (414a, 414b) without the upper support plate (168).
- first and second polishing head assemblies (110a, 110b) may be configured to independently pivot on the annular track (130) by respective electromagnets (450, 450").
- the abrasive supply channel (184) can penetrate the interior of the substrate detachment device (50) and be connected to the abrasive supply means (180).
- the substrate detachment standby position (30") is arranged above the substrate detachment device (50), and the substrate detachment device (50) is arranged above the pad conditioner arm (70). Accordingly, the distance (30h) from the abrasive pad (11) to the substrate detachment standby position (30") is set to be greater than the sum of the height (70h) of the pad conditioner arm and the height (50h) of the substrate detachment device.
- FIG. 13 is a plan view of the substrate polishing unit (500).
- the pivot rotation axis (72) of the pad conditioner arm (70) is arranged adjacent to the polishing platen (10) between planes B and C.
- Plane B is a virtual plane that is perpendicular to plane A, which includes the substrate polishing position (32) and the substrate attachment/detachment position (30), and includes the center (12) of the polishing platen (10).
- Plane C is a plane that is parallel to plane B and includes the polishing position (32).
- a pad conditioner (74) is hung at the end of the pad conditioner arm (70).
- the pad conditioner arm (70) pivotally rotates (79) around the center (12) of the polishing platen (10) and the edge of the polishing platen (10), while the pad conditioner (74) conditions the polishing pad (11).
- a pad conditioner cleaning station (76) for cleaning the pad conditioner (74) is arranged around the polishing platen (10).
- the pad conditioner cleaning station (76) is arranged adjacent to the polishing platen (10) between the plane F and the plane G.
- the plane G is a plane that is parallel to the plane B and includes the substrate attachment/detachment location (30)
- the plane F is a plane that is parallel to the plane B and closer to the plane G among the planes that contact the edge of the polishing platen (10).
- the abrasive supply means (180) described with reference to FIG. 11 may be replaced with the abrasive supply arm (80) with reference to FIG. 13.
- the pivot rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) is disposed opposite the pad conditioner arm (70) with the abrasive platen (10) therebetween.
- the abrasive supply arm (80) is connected to a vertical shaft (86) and can rotate about the rotation axis (82).
- the pivot rotation axis (82) is disposed near the abrasive platen (10) near surface B.
- the vertical shaft (86) of the abrasive supply arm (80) may be disposed to span surface B.
- the end of the abrasive supply arm (80) extends out of the abrasive platen (10) and moves to a parking position (80P) disposed near surface D.
- Surface D is a surface that is parallel to surface B and closer to surface C among the surfaces that contact the edge of the polishing platen (10).
- the polishing head (20a) moves upward from the substrate polishing position (32), and the abrasive supply arm (80) passes under the polishing head (20a) and moves to the parking position (80P).
- FIGS. 14(a) and 14(b) an embodiment of a substrate detachment device (50) is described.
- FIG. 14(a) which is a side cross-sectional view of the substrate detachment device (50)
- FIG. 14(b) which is a planar cut view, show a state in which a substrate (W) and polishing heads (20a, 20b) are placed on the substrate detachment device (50).
- the substrate detachment/attachment device (50) may include a substrate support plate (156) and a first fluid chamber (158).
- the first fluid chamber (158) is provided between the base (54) and the substrate support plate (156).
- a fluid such as a gas or a liquid
- the substrate support plate (156) rises upward, and when the fluid is removed from the first fluid chamber (158), the substrate support plate (156) descends.
- the substrate can be transferred into the retainer ring (29) of the polishing head (20a or 20b) by pushing the substrate support plate (156) upward by injecting the fluid into the first fluid chamber (158).
- the substrate detachment/attachment device (50) may include a substrate alignment means (160).
- the substrate alignment means (160) is annular and has an arc shape with a portion open (191, FIG. 14(b)).
- Pins (192a, 192b) are fixedly arranged to face each other at both ends of the open portion (191).
- a shaft (196) is fixed to the first pin (192a), a through hole is arranged in the second pin (192b), and the shaft (196) is connected to the linear driving device (190) through the through hole.
- the second pin (192b) is fixed to the base (54).
- a stop plate (194) is fixedly arranged to the base (54) near the first pin (192a).
- the stop plate (194) serves to limit the movement of the first pin (192a).
- the linear driving device (190) extends the shaft (196), the first pin (192a) moves toward the stop plate (194) to spread the substrate alignment means (160), and conversely, when the shaft (196) is retracted, the first pin moves toward the second pin (192b) to retract the substrate alignment means (160).
- the substrate alignment means (160) includes an upper vertical surface (161) that contacts an outer peripheral surface of a retainer ring (29) of a polishing head (20a, 20b), an upper horizontal surface (162) that contacts an underside of the retainer ring (29), a lower vertical surface (163) that contacts an outer peripheral surface of a substrate (W), and a lower horizontal surface (164) that contacts an underside of the substrate (W).
- the substrate detachment/attachment device (50) may include an annular support plate (170) that supports the substrate alignment means (160).
- the substrate alignment means (160) may be freely deformed on the support plate (170) while being opened and closed by a linear driving device (190).
- An annular second fluid chamber (155) may be provided between the support plate (170) and the base (54). By injecting a fluid such as gas or liquid into the second fluid chamber (155), the substrate alignment means (160) on the support plate (170) can be moved vertically.
- FIGS. 15(a) to 15(f) a method of attaching a substrate (W) to a polishing head (20a) using a substrate attaching/detaching device (50) is described.
- FIGS. 15(a) to 15(f) are side cross-sectional views of a substrate attaching/detaching device sequentially showing the process of attaching a substrate to a polishing head (20a) by the substrate attaching/detaching device (50).
- the substrate support plate (156) is raised while the substrate alignment means (160) is spread apart, and the substrate handler (42, not illustrated) of the substrate transfer means transfers the substrate (W) to be polished to the substrate support plate (156).
- the substrate support plate (156) is lowered to place the substrate (W) on the lower horizontal surface (164) of the substrate alignment means (160).
- the polishing head (20a) is lowered or the substrate attachment/detachment device (50) is raised so that the retainer ring (29) of the polishing head (20a) is placed inside the substrate alignment means (160).
- the substrate alignment means (160) is folded so that the upper vertical surface (161) of the substrate alignment means (160) comes into contact with the retainer ring (29) of the polishing head (20a). At this time, the substrate (W) is automatically aligned to the inside of the retainer ring (29) by the lower vertical surface (163) of the substrate alignment means (160).
- the substrate support plate (156) is raised so that the substrate (W) is attached to the bottom surface of the polishing head (20a) inside the retainer ring (29).
- the substrate support plate (156) is lowered and the substrate alignment means (160) is spread.
- the polishing head (20a) is raised and comes out of the substrate attachment/detachment device (50).
- FIG. 16 is a plan view of the substrate polishing unit (500), and FIG. 17 is a side cross-sectional view.
- the substrate polishing unit (500) includes a polishing platen (10), first and second polishing heads (20a, 20b), a substrate detachment device (50), a polishing head cleaning unit (60), a pad conditioner arm (70), and an abrasive supply arm (80).
- the first polishing head (20a) and the substrate (W) placed thereunder are partially cut away and illustrated.
- a substrate handler (42) of a substrate transfer means is arranged under the first polishing head (20a), and a substrate (W), a substrate detachment device base (54), a polishing head cleaning unit (60), a pad conditioner arm (70), and a polishing pad (11) are positioned in that order below the substrate.
- the substrate detachment device base (54) has a ring shape, and a pin (57) on which a substrate is placed is arranged on its upper surface.
- the substrate detachment device base (54) is connected to a vertical shaft (52) through an arm (261, arm), and the vertical shaft (52) moves vertically along a central axis (56).
- the polishing head cleaning unit (60) is composed of first and second side walls (62, 68) erected upward from the cleaning base (61).
- the first side wall (62) is arranged toward the rotation axis (12) of the polishing platen (10), and the second side wall (68) is arranged toward the substrate handler (42).
- the first and second side walls (62, 68) have an arc shape, and the height of the second side wall (68) is designed to be lower than that of the first side wall (62).
- An ultrapure water injection port (64) is arranged in the first side wall (62) to spray ultrapure water toward the polishing heads (20a, 20b).
- the cleaning base (61) is provided with a drainage channel (265) extending along the lower portion of the arm (261) of the substrate detachment device (50) into the space between the polishing platen (10) and the fence (14).
- the cleaning water discharged from the polishing head cleaning unit (60) along the drain (265) is discharged into the space between the polishing plate (10) and the fence (14).
- the cleaning base (61) and the drain (265) are provided in a form that is inclined toward the fence (14) to ensure smooth drainage.
- An abrasive supply means (180, abrasive supply arm) is connected to the polishing head cleaning unit (60).
- the abrasive supply means (180) extends from the polishing head cleaning unit (60) toward the polishing position (32) and is arranged to extend along the circumference of the polishing head (20a or 20b) being polished at the polishing position (32).
- the pad conditioner arm (70) pivotally rotates about a rotation axis (72) and conditions the polishing pad (11) under the polishing head cleaning unit (60) using a pad conditioner (not shown) suspended at the end.
- the substrate attachment/detachment device base (54) is connected to a vertical movement driving means (53) through a vertical shaft (52) and moves vertically above the polishing head cleaning unit (60) to receive a substrate attached to or detached from the polishing head (20a, 20b).
- the substrate handler (42) passes through the upper part of the second side wall (68) of the polishing head cleaning unit (60) and enters the space between the polishing head (20a, 20b) and the substrate attachment/detachment device (50) to transfer the substrate to and from the substrate attachment/detachment device base (54).
- the substrate detachment device base (54) descends to receive the substrate (W), and when transferring the substrate (W) to the polishing head (20a), the substrate detachment device base (54) rises to attach the substrate (W) to the bottom of the polishing head (20a).
- the first polishing head (20a) is positioned at the substrate detachment position (30) and the second polishing head (20b) is positioned at the substrate polishing position (32).
- the first and second polishing heads (20a, 20b) move by rotating along the annular track (130) while being raised higher than the first side wall (62) of the polishing head cleaning unit (60).
- FIG. 18 is a plan view of a substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention.
- the substrate detachment/attachment device (50) is positioned closer to the first surface (120A) among the four surfaces (120A, 120B, 120C, 120D) of the circumscribed tetrahedron (120) of the polishing platen (10).
- the circumscribed tetrahedron (120) of the polishing platen (10) is a virtual tetrahedron that includes the polishing platen (10) within it and is composed of four surfaces (120A, 120B, 120C, 120D) that contact the periphery of the polishing platen (10).
- the central axis of the tetrahedron is parallel to the rotation axis (12) of the polishing platen (10).
- the expression “space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10)” means the space between an imaginary cylinder extending vertically from the surface of the polishing platen (10) and the circumscribed tetrahedron (120) composed of four faces (120A, 120B, 120C, 120D). In other words, it means the space between the polishing platen (10) indicated by a solid line and the circumscribed tetrahedron (120) indicated by a dotted line.
- the substrate handler (42) approaches the substrate attachment/detachment device (50) through the first face (120A) of the virtual circumscribed tetrahedron (120) to transfer the substrate to/from the substrate attachment/detachment device (50).
- the first face (120A) is perpendicular to face A (described with reference to FIG. 13).
- the angle between the first face (120a) and face A can be 80 to 100 degrees.
- the central axis (56) of the vertical shaft (52) of the substrate attachment/detachment device (50) is disposed near the first edge (121) between the first face (120A) and the second face (120B) adjacent to the first face (120A) among the four edges (121, 122, 123, 124) of the circumscribed tetrahedron (120).
- the vertical shaft (52) of the substrate attachment/detachment device (50) may be disposed at least partially in the space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the first edge (121).
- the central axis (56) of the vertical shaft (52) of the substrate attachment/detachment device (50) may be disposed in the space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the first edge (121).
- the rotation axis (72) of the pad conditioner arm (70) is disposed near the second edge (122).
- the second edge (122) is an edge between the first surface (120A) and the fourth surface (120D).
- the fourth surface (120C) is a surface facing the second surface (120B).
- the vertical shaft (75) of the pad conditioner arm (70) can be disposed between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) at least partly near the second edge (122).
- the rotation axis (72) of the vertical shaft (75) of the pad conditioner arm (70) can be disposed between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the second edge (122).
- the substrate polishing unit (500) may include a pad conditioner cleaning station (76) disposed above the polishing platen (10).
- the pad conditioner cleaning station (270) is disposed at least partially above the polishing platen (10).
- the pad conditioner cleaning station (76) is connected to an arm (274) and is fastened to a vertical shaft (276).
- the vertical shaft (276) is connected to a vertical driving means (278) and configured to vertically move along a vertical axis (272) between a first position (76a of FIG. 18) and a second position (not shown) higher therefrom.
- the pad conditioner cleaning station (76) While the pad conditioner (74) is being cleaned at the pad conditioner cleaning station (76), the pad conditioner cleaning station (76) is positioned at the first position (76a), and while the pad conditioner (74) conditions the pad, the pad conditioner cleaning station (76) is raised and positioned at the second position to avoid collision with the pad conditioner arm (70).
- the pad conditioner arm (70) passes under the pad conditioner cleaning station (76) raised to the second position and conditions the polishing pad (11).
- the vertical shaft (276) of the pad conditioner cleaning station (76) is connected to a pivot rotation means (278) and pivotally rotates outside the polishing platen (10) about the vertical axis (272), thereby avoiding collision with the pad conditioner arm (70).
- the vertical axis (272) of the pad conditioner cleaning station is disposed near the third edge (123) of the circumscribed tetrahedron (120).
- the third edge (123) is an edge that is disposed opposite the first edge (121) with the rotational axis (12) of the polishing platen (10) interposed therebetween.
- the vertical shaft (276) of the pad conditioner cleaning station (76) may be disposed at least partially in the space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the third edge (123).
- the vertical axis (272) of the vertical shaft (276) of the pad conditioner cleaning station (76) may also be disposed in the space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the third edge (123).
- the process of moving the pad conditioner (74) to the pad conditioner cleaning station (76) is as follows.
- the pad conditioner arm (70) is placed (70a) between the first polishing head (20a) and the pad conditioner cleaning station (76), then raised vertically and rotated around the rotation axis (72) to the upper part of the pad conditioner cleaning station (76) at the first position (76a), and then lowered to place the pad conditioner (74) on the pad conditioner cleaning station (76).
- At least a portion of the vertical shaft (86) of the abrasive supply arm (80) may be disposed in a space between the polishing platen (10) and the circumscribed tetrahedron (120) near the fourth edge (124).
- the rotation axis (82) of the vertical shaft (86) of the abrasive supply arm (80) may be placed in the space between the outer tetrahedron (120) and the abrasive plate (10).
- the pad conditioner cleaning station (76) is positioned on the polishing plate (10) while providing a means to prevent collision with the pad conditioner arm (70) and the polishing head (20a, 20b), thereby reducing the footprint of the substrate polishing unit (500).
- the vertical shaft (52) of the substrate detachment device (50), the rotational axis (72) of the pad conditioner arm, the vertical shaft (276) of the pad conditioner cleaning station (76), and the rotational axis (82) of the abrasive supply arm (80) are arranged near the four corners of the outer tetrahedron (120), thereby efficiently using space and reducing the footprint of the substrate polishing unit (500).
- FIG. 19 is a plan view of the substrate polishing unit (500)
- FIG. 20 is a side view of the substrate polishing unit (500).
- first to fourth planes (260a to 260d) are virtual vertical planes that are perpendicular to each other.
- the first to fourth edges (262a to 262d) are edges therebetween.
- a frame structure (140) that supports components of the substrate polishing unit (500) may be arranged on the first to fourth planes (260a to 260d).
- the angle between the first plane (260a) and plane A (described with reference to FIG. 13) may be 80 to 100 degrees.
- the substrate handler (42) approaches the substrate detachment device (50) across the first surface (260a).
- the first surface (260a) is positioned between the polishing platen (10) and the substrate handler (42).
- the first surface (260a) is the surface closest to the substrate detachment device (50) and the substrate handler (42) among the first to fourth surfaces (260a to 260d).
- the pad conditioner arm (70) and its pivot rotation axis (72) and the parking position (70P) are arranged in a space between the second surface (260b) and the polishing platen (10).
- the second surface (260b) is a surface that shares a first edge (262a) with the first surface (260a).
- the pad conditioner arm (70) is placed in the parking position (70P)
- the pad conditioner arm (70) is arranged between the polishing platen (10) and the second surface (260b)
- the pad conditioner (74) attached to the end of the pad conditioner arm (70) is arranged in the pad conditioner parking position (74P).
- the pad conditioner parking position (74P) is located in the space between the surface G (described with reference to FIG. 13), the first surface (260a) and the polishing plate (10) near the first edge (262a).
- the rotation axis (72) of the pad conditioner arm (70) is positioned in the space between the second surface (260b), the polishing platen (10), and the surface B and surface C described with reference to FIG. 13.
- the pad conditioner arm (70) pivotally rotates (79) about the pivot rotation axis (72) from the parking position (70P) toward the bottom of the substrate detachment device (50), and the pad conditioner (74) conditions the polishing pad (11) by reciprocating (79) between the center (12) of the polishing pad (11) and the edge of the polishing pad (11) adjacent to the first edge (262a).
- the pivot rotation axis (82) of the abrasive arm (80) is positioned closer to the fourth surface (260d) than to the second surface (260b) in the space between the third surface (260c) and the abrasive platen (10).
- the third surface (260c) is positioned opposite the first surface (260a), and the fourth surface (260d) is positioned opposite the second surface (260b).
- the abrasive supply arm (80) is positioned opposite the pad conditioner arm (70) with the abrasive platen (10) interposed therebetween.
- the rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) and the pad conditioner parking position (74P) are positioned opposite to each other across the rotation axis (12) of the abrasive platen (10).
- the rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) is arranged in the space between surface A, surface C, the third surface (260c), the fourth surface (260d) and the polishing platen (10).
- the end (80') of the abrasive supply arm (80) is arranged closer to the third surface (260c) than to the first surface (260a) between the polishing platen (10) and the fourth surface (260d).
- the end (80') of the abrasive supply arm (80) is arranged in the space between surface B, surface C, the fourth surface (260d) and the polishing platen (10).
- the substrate attachment/detachment device (50) is supported by being attached to the support plate (136), and the support plate (136) can be vertically moved and connected (138) to a frame (140) disposed on at least one of the second and fourth surfaces (260b, 260d).
- the substrate attachment/detachment device (50) can be configured to attach the substrate to the first and second polishing heads (20a, 20b) while moving vertically.
- the operator can easily access the third side (260c) to replace the polishing pad (11) or maintain the pad conditioner arm (70) and the polishing arm (80).
- the polishing platen (10) can be configured to vibrate (oscillate) along a first direction (106) by a linear driving means (252).
- the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) can also be configured to vibrate along the first direction (106) together with the polishing platen (10).
- the vertical shaft (108) and the rotational driving means (105) of the polishing platen (10), the vertical shaft (75) and the pivotal rotational driving means (77) of the pad conditioner arm (70), and the vertical shaft (not shown) and the pivotal rotational driving means (not shown) of the abrasive supply arm (80) are fixed together and arranged on a polishing platen base (250).
- the polishing platen base (250) vibrates along the first direction (106) by the linear driving means (252).
- the first direction (106) is a direction parallel to the polishing surface of the polishing pad (11) on surface A.
- a substrate polishing device (1000) is arranged so that substrate polishing units (500, 500') of the same design face each other with a substrate transfer means (40, substrate transfer robot) therebetween.
- the substrate transfer means (40) moves in a substrate transfer space (44) and transfers substrates to and from substrate attachment/detachment devices (50) of the substrate polishing units (500, 500').
- the second substrate polishing unit (500') is a form in which the first substrate polishing unit (500) is rotated 180 degrees, and has the same design as the first substrate polishing unit (500).
- Symbols 6a and 6b are symbols showing the orientation states of the first and second substrate polishing units (500, 500'), respectively, and show that the first and second substrate polishing units (500, 500') are oriented in a form in which they are rotated 180 degrees with respect to each other.
- Symbol 6a shows that the substrate polishing unit (500) is oriented in the 12 o'clock direction
- symbol 6b shows that the substrate polishing unit (500) is oriented in the 6 o'clock direction.
- the substrate polishing device (1000) can reduce the size of the substrate polishing device (1000) by efficiently arranging components of the substrate polishing unit (500), such as the polishing heads (20a, 20b), the substrate detachment device (50), the pad conditioner arm (70), and the abrasive supply arm (80), near the polishing platen (10). It also provides ease of maintenance by allowing an operator to easily access and maintain the components of the substrate polishing units (500, 500') through the third surface (260c) of each polishing unit (500, 500'). In addition, by arranging the same substrate polishing units (500) by 180 degrees, there is no need to separately design the substrate polishing units (500) arranged on the left and right sides of the substrate transfer means (40), so that the manufacturing cost can be reduced.
- the substrate polishing unit (500) such as the polishing heads (20a, 20b), the substrate detachment device (50), the pad conditioner arm (70), and the abrasive supply arm (80)
- FIG. 22 is a plan view of the substrate polishing unit (500a)
- FIG. 23 is a side view of the substrate polishing unit (500a) of FIG. 22 as viewed from the second surface (260b).
- the substrate handler (42) approaches the substrate attaching/detaching device (50) through the first surface (260a of FIG. 19) closest to the substrate attaching/detaching device (50), but in the substrate polishing unit (500a) illustrated in FIG. 22, the substrate handler (42) approaches the substrate attaching/detaching device (50) through the fourth surface (260d) that is adjacent to the first surface (260a) closest to the substrate attaching/detaching device (50) and shares the fourth edge (262d).
- the pivot rotation axis (72) and the parking position (70P) of the pad conditioner arm (70) are arranged in the space between the second surface (260b) and the polishing platen (10).
- the pad conditioner arm (70) is placed in the parking position (70P)
- the pad conditioner arm (70) is arranged in the space between the second surface (260b) and the polishing platen (10).
- the pivot rotation axis (72) of the pad conditioner arm (70) is arranged adjacent to the first edge (262a) shared by the first surface (260a) and the second surface (260b).
- a pad conditioner (74) attached to the end of the pad conditioner arm (70) is disposed at a pad conditioner parking position (74P) between the second surface (260b) and the polishing platen (10).
- the pad conditioner parking position (74P) is disposed closer to the third surface (260c) than to the first surface (260a) between the polishing platen (10) and the second surface (260b).
- the pad conditioner parking position (74) may be disposed closer to surface B (260b) between surface A, surface B, the polishing platen (10), and the second edge (262b).
- the pad conditioner arm (70) reciprocates (79) from the center (12) of the polishing plate (10) toward the second surface (260b) around the pivot rotation axis (72) to the edge of the polishing plate (10), while the pad conditioner (74) conditions the polishing pad (11).
- the pivot rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) is positioned closer to the second surface (260b) than to the fourth surface (260d) in the space between the third surface (260c) and the polishing platen (10).
- the end (80') of the abrasive supply arm (80) is positioned closer to the third surface (260c) than to the first surface (260a) between the polishing platen (10) and the second surface (260b).
- the abrasive supply arm (80) rotates (89) about the pivot rotation axis (82) to move near the center of the polishing platen (10) and then supplies the abrasive onto the polishing pad (11).
- the parking position (80P) of the abrasive supply arm (80) is arranged between surface A, surface B, the second surface (260b), the third surface (260c), and the abrasive platen (10).
- the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) move from their respective parking positions (70P, 80P) onto the polishing pad (11), the pad conditioner arm (70) moves first and then the abrasive supply arm (80) moves to avoid interference between the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80). Conversely, when the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) return from the polishing pad (11) to their respective parking positions (70P, 80P), the abrasive supply arm (80) moves first and then the pad conditioner arm (70) moves.
- the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) are positioned in the space between the second surface (260b) and the abrasive platen (10) at each of the parking positions (70P, 80P).
- the abrasive supply arm (80) is positioned at the parking position (80P)
- the end (80') of the abrasive supply arm (80) is positioned adjacent to the parking position (74P) of the pad conditioner (74).
- the worker replaces the pad conditioner (74) or maintains the abrasive supply arm (80), the worker can easily access it through the second surface (260b).
- the substrate detachment device (50) is connected to and supported by a support plate (136), and the support plate (136) can be vertically moved and connected (138) to a frame (140) disposed on the first surface (260a).
- the substrate detachment device (50) can be configured to attach a substrate to the first and second polishing heads (20a, 20b) while moving vertically.
- the substrate polishing device (500) may also be configured to horizontally reciprocate (59) the substrate detachment device (50) from the substrate detachment position (30) to the substrate replacement position (58).
- the substrate replacement position (58) is positioned between the substrate detachment position (30) and the fourth surface (260d) in the entry direction of the substrate handler (42).
- the substrate handler (42) can take out the substrate from the substrate detachment device (50), so that the length and stroke of the arm of the substrate handler (42) can be reduced.
- the substrate handler (42) removes the substrate from the substrate detachment device (50) at the substrate replacement location (58) and transfers a new substrate
- the substrate detachment device (50) returns to the substrate detachment location (30) and transfers the substrate to the polishing head (20a, 20b).
- the substrate polishing unit (500a) of Fig. 22 can be oriented in the same way as the substrate polishing unit (500) of Fig. 19 is arranged in a 180-degree rotated form in the substrate polishing device (1000) of Fig. 21 to form the substrate polishing device (1000).
- FIG. 24 is a side cross-sectional view of the substrate polishing unit (500)
- FIG. 25 is a three-dimensional view of the substrate polishing unit (500).
- the substrate polishing unit (500) includes a housing (100) configured to rotate around a housing rotation axis (2).
- the housing (100) may be a panel that seals at least a portion of an internal space surrounded by the housing (100), or may be a frame structure configured to hang and support polishing heads (21a, 21b).
- the housing (100) is composed of an upper surface (100A), a lower surface (100B), an upper side surface (100C), a lower side surface (100D), and a step portion (100E) between the upper side surface (100C) and the lower side surface (100D).
- the upper side surface (100C) constitutes the upper housing (100C)
- the lower side surface (100D) constitutes the lower housing (100D).
- the lower side surface (100D) is arranged to have a reduced size in the direction of the housing rotation axis (2) compared to the upper side surface (100C). Therefore, the step portion (100E) is arranged to face the ground.
- the housing (100) is arranged so that the step portion (100E) is seated on the rotating portion (322) of the turn table bearing (320) fixed to the frame structure (140) of the substrate polishing unit (500).
- the housing (100) is supported by a turn table bearing (320) and can rotate about a housing rotation axis (2).
- First and second polishing head assemblies (110a, 100b) are arranged inside the housing (100).
- Each polishing head assembly (110a, 110b) includes a rotary union (123a, 123b) that transmits fluid to the polishing head (20a, 20b) through a rotating vertical shaft (21a, 21b).
- the height (100h) of the housing (100) is designed to be greater than the combined value of the height of the rotary union (123a), the height of the rotary drive device (22a) of the polishing head, the length of the vertical shaft (21a) of the polishing head, the height of the substrate attachment/detachment device (50), and the height of the pad conditioner arm (70) including the pad conditioner (74).
- the rotary drive device (22a) is not on the same axis as the vertical shaft (21a) of the polishing head but is arranged next to the vertical shaft (21a)
- the rotary union (123a) is directly connected to the vertical shaft (21a).
- the height (100h) of the housing (100) is designed to be greater than the combined height of the rotary union (123a), the length of the polishing head vertical shaft (21a), the height of the substrate detachment device (50), and the height of the pad conditioner arm (70) including the pad conditioner (74).
- the length of the polishing head vertical shaft (21a, 21b) is designed to be greater than this distance (d). Since the turn table bearing (320) on which the housing (100) is mounted catches the oscillation of the housing (100), the oscillation of the polishing head vertical shaft (21a, 21b) supported by the housing (100) is improved or prevented.
- the bottom surface (100B) of the housing (100) is fixed on the turn table bearing (320) instead of the step portion (100E), a problem may occur in which the vertically moving polishing head (20a, 20b) interferes (collides) with the turn table bearing (320).
- FIG. 26 is a plan view of the substrate polishing unit (500), and FIGS. 27 and 28 are side cross-sectional views cut along plane A of FIG. 26.
- the blocking plate (220) is positioned to extend from the edge of the polishing plate (10) across the lower space of the substrate detachment device (50) toward the substrate polishing position (32).
- the blocking plate (220) is positioned to be larger than the area of the substrate detachment device (50) so that the substrate detachment device (50) is not obscured by the blocking plate (220) when viewed vertically from the polishing pad (11).
- the blocking plate (220) can prevent particles generated from the polishing head (21a) or the substrate detachment device (50) or cleaning water sprayed from the substrate detachment device (50) to the polishing head (21a) from falling onto the polishing pad (11), thereby preventing the polishing pad (11) from being contaminated by the particles or cleaning water.
- the blocking plate (220) may be composed of a first blocking plate (230) positioned below the substrate detachment device (50) and a vertical blocking plate (232) extending perpendicularly or obliquely upward from the first blocking plate (230).
- the vertical blocking plate (232) is positioned to block at least a portion of the space between the polishing position (32) and the substrate detachment device (50) in order to prevent particles or cleaning water from flying toward the polishing position (32).
- the blocking plate (220) may further include a second blocking plate (234).
- the first and second blocking plates (230, 234) are positioned on the polishing plate (10) in a direction parallel to the polishing plate (10).
- the second blocking plate (234) is positioned higher than the first blocking plate (230), and the vertical blocking plate (232) is positioned between the first blocking plate (230) and the second blocking plate (234) to shield the space between the first and second blocking plates (230, 234).
- the area of the first and second blocking plates (230, 234) may be configured to be larger than the area of the polishing pad (11).
- the first blocking plate (230) is arranged in a space between the substrate detachment device (50) and the polishing plate (10), and the second blocking plate (234) is arranged above the polishing position (32).
- the substrate detachment device (50) is isolated from the polishing pad (11) by the vertical blocking plate (232) and the first blocking plate (230).
- the first blocking plate (230) may be arranged in a form attached to the bottom surface of the substrate detachment device (50).
- a through hole (237) is arranged in the second blocking plate (234), and the polishing head (20a) can move vertically (238) through the through hole (237).
- the size of the through hole (237) is configured to be larger than the bottom surface of the polishing head (20a).
- the horizontal movement (214) may be performed by moving the polishing head (20a) in a straight line on the surface A (see FIG. 26) including the substrate detachment position (30) and the substrate polishing position (32) or by rotating around the rotation axis (2).
- the first blocking plate (230) and the second blocking plate (234) are placed on the first and second holders (240, 242) respectively, which are arranged on the upper side of the polishing plate (10).
- the operator can place the first and second blocking plates (230, 234) on the respective holders (240, 242) from the third side (260c) or remove them from the respective holders (240, 242).
- a washing water spray means (not shown) configured to wash the upper surface of the blocking plate (220) can be arranged on the upper side of the blocking plate (220), and the used washing water can be drained through a drain hole arranged around the periphery of the polishing plate (10) through a drain hole on the blocking plate (220).
- the blocking plate (220) may be extended such that the first blocking plate (230) passes over the top of the substrate polishing location (32) and the through hole (37), without the second blocking plate (234) and the vertical blocking plate (232).
- a pad conditioner (74) for conditioning the polishing pad (11) may be placed between the blocking plate (220) and the polishing pad (11).
- the pad conditioner (74) is configured to condition the polishing pad (11) while horizontally reciprocating under the blocking plate (220). Clean air filtered of particles may be provided into the space (239) between the second blocking plate (234) and the polishing pad (11).
- a substrate polishing unit (800) according to an embodiment of the present invention will be described.
- a polishing head assembly (110) is fastened to a linear guide rail (116) via a guide block (118) so as to enable linear movement (241, see FIG. 27).
- the linear guide rail (116) is arranged in a direction parallel to a virtual plane A including a substrate polishing position (32) and a substrate detachment position (30).
- the substrate detachment position (30) and the substrate detachment device (50) are arranged on the upper part of the polishing platen (10).
- a first blocking plate (230) is arranged between the pad conditioner arm (70) and the substrate detachment device (50).
- a second blocking plate (234) including a through hole (237) is arranged on the upper part of the polishing position (30).
- the polishing head (20) is lifted upward from the substrate polishing position (32) through the through hole (237) and then moves horizontally (241) along the linear guide rail (116) to the substrate detachment position (30).
- a pad conditioner arm (70) is arranged below the substrate detachment device (50) to condition the polishing pad (11).
- Components indicated by reference numbers 20, 21, 22, 23, 24, and 110 in FIG. 28 perform the same function as components indicated by reference numbers 20a, 21a, 22a, 23a, 24a, and 110a used in FIG. 1, respectively.
- the first and second substrate attachment/detachment positions (20a', 20b') and the first and second substrate polishing positions (20a", 20b") of the first and second polishing heads (20a, 20b) used in the following specification correspond to the positions of the centers of the first and second polishing heads (20a, 20b), respectively.
- the first and second polishing heads (20a, 20b) polish the respective substrates on the polishing pad (11) at the first and second substrate polishing positions (20a", 20b"), respectively, and transfer the substrates to and from the base (54) of the substrate attachment/detachment device (50) at the first and second substrate attachment/detachment positions (20a', 20b').
- the base (54) of the substrate detachment device (50) being positioned at the first and second substrate detachment positions (20a', 20b') is that the base (54) of the substrate detachment device (50) is positioned at a position for exchanging substrates with the first and second polishing heads (20a, 20b) below the first and second polishing heads (29a, 20b) that are positioned at the first and second substrate detachment positions (20a', 20b').
- the substrate polishing unit (900) is different from the substrate polishing unit (500) described with reference to FIG. 1 in that the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) do not rotate around the rotation axis (2), and instead, the substrate detachment/attachment device (50) rotates around the rotation axis (2).
- the polishing platen (10) may be configured to rotate around the rotation axis (12) in a first direction (10a) and a second direction (10b). The first direction (10a) and the second direction (10b) are opposite directions.
- the substrate polishing unit (900) includes first and second substrate detachment positions (20a', 20b') and first and second substrate polishing positions (20a", 20b").
- the first substrate attachment/detachment position (20a') is positioned above the polishing platen (10) on the rotation axis (27a) of the first polishing head (20a), and the first substrate polishing position (20a") is positioned below the first substrate attachment/detachment position (20a') on the rotation axis (27a) of the first polishing head (20a).
- the second substrate attachment/detachment position (20b') is positioned above the polishing platen (10) on the rotation axis (27b) of the second polishing head (20b), and the second substrate polishing position (20b") is positioned below the second substrate attachment/detachment position (20b') on the rotation axis (27b) of the second polishing head (20b).
- a first vertical driving device (23a) vertically moves the first polishing head (20a) along the ball screw (24a) between a first polishing position (20a") and a first substrate attachment/detachment position (20'a).
- a second vertical driving device (23b) vertically moves the second polishing head (20b) along the ball screw (24b) between a second polishing position (20b") and a second substrate attachment/detachment position (20b').
- the height of the base (54) of the substrate attachment/detachment device can be adjusted between first and second positions (H1, H2) by vertically moving the vertical shaft (252) of the substrate attachment/detachment device (50) by a vertical driving device (256) fixed to the frame (140).
- the base (54) can be raised from the first position (H1) to the second position (H2) to attach the substrate (W) placed on the base (54) to the bottom surface of the polishing head (20a, 20b).
- the substrate detachment device (50) may include a side wall (62) arranged to surround the periphery of the polishing head (20a, 20b) on the base (54), an ultra-pure water spray nozzle (64) arranged inside the side wall, and a drain port (66) arranged on the bottom surface of the base (54).
- An ultra-pure water supply pipe (269) is arranged on the vertical shaft (252) of the substrate detachment device (50). Ultra-pure water supplied through the ultra-pure water supply pipe (269) is supplied to the ultra-pure water spray nozzle (64) through a fluid passage inside the vertical shaft (252).
- the polishing head (20a, 20b) can be washed by spraying ultra-pure water through the ultra-pure water spray nozzle (64) while the polishing head (20a, 20b) remains on the base (54) of the substrate detachment device.
- a drain port (66) is arranged on the base (54). The drain (66) is positioned so as to face the space between the fence (14) and the polishing plate (10). The drain (66) moves along the space between the fence (14) and the polishing plate (10) when the base (54) of the substrate detachment device pivots along the rotation axis (2) and discharges the washing by-products into the space therebetween.
- the first polishing head (20a) detaches the polished substrate (W1) from the first substrate detachment position (20a') to the base (54) of the substrate detachment device, and the second polishing head (20b) polishes the substrate (W2) at the second substrate polishing position (20b").
- the polishing platen (10) rotates in the first rotational direction (10a).
- the substrate (W1) detached from the base (54) of the substrate detachment device is removed by the substrate handler (42, not shown).
- the first polishing head (20a) attaches the new substrate (W3) from the base (54).
- the pad conditioner arm (70) is positioned at the first substrate detachment position (20a') to the base (54) of the substrate detachment device. Move from below and condition the polishing pad (11).
- the second polishing head (20b) detaches the substrate (W2) from the base (54) at the second substrate detachment position (20b') and the first polishing head (20a) polishes the substrate (W3) at the first substrate polishing position (20a").
- the substrate (W2) detached to the base (54) of the substrate detachment device is removed by the substrate handler (42, not shown).
- the substrate handler (42) transfers a new substrate (W4, not shown) to the base (54) of the substrate detachment device
- the second polishing head (20b) attaches the new substrate (W4) from the base (54).
- the polishing platen (10) can rotate in the first or second rotational direction (10a, 10b).
- the pad conditioner arm (70) moves under the base (54) of the substrate detachment device located at the second substrate detachment position (20b') and polishes. Condition the pad (11).
- the transition from the first polishing mode to the second polishing mode is performed by lifting the second polishing head (20b) from the substrate polishing position (20b") to the substrate detachment position (20b'), rotating the base (54) of the substrate detachment device around the rotation axis (2) to move it below the second polishing head (20b), and lowering the first polishing head (20a) to the substrate polishing position (20a").
- FIG. 30(a) shows a first polishing mode of the substrate polishing unit (900), and FIG. 30(b) shows a second polishing mode.
- a pad conditioner arm (70) and an abrasive supply arm (80) are arranged opposite each other with a polishing platen (10) therebetween.
- the substrate polishing unit (900) includes first and second abrasive supply positions (84a, 84b) on the polishing pad (11).
- the first abrasive supply position (84a) is arranged near the central axis (12) of the first polishing head (20a) and the polishing platen (10).
- the second abrasive supply position (84b) is arranged near the central axis (12) of the second polishing head (20b) and the polishing platen (10).
- the abrasive supply arm (80) rotates around the pivot rotation axis (82) to move to the first and second abrasive supply positions (84a, 84b).
- the second polishing head (20b) polishes the substrate, and the first polishing head (20a) is placed on the base (54) of the substrate detachment/attachment device.
- the pad conditioner arm (70) pivotally rotates (74a) below the base (54) placed below the first polishing head (20a) to condition the polishing pad (11).
- the abrasive supply arm (80) moves to the second abrasive supply position (84b) to supply the abrasive.
- the polishing platen (10) rotates in the second direction (10b).
- the second direction (10b) is the direction in which the abrasive flows from the second abrasive supply position (84b) toward the second polishing head (20b).
- the substrate handler (42) enters between the first polishing head (20a) and the base (54) to take out or transfer the substrate.
- the first polishing head (20a) polishes the substrate, and the second polishing head (20b) is placed on the base (54) of the substrate detachment/attachment device.
- the base (54) moves from the lower portion of the first polishing head (20a) to the lower portion of the second polishing head (20b).
- the pad conditioner arm (70) pivotally rotates (74b) below the base (54) placed below the second polishing head (20b) to condition the polishing pad (11).
- the abrasive supply arm (80) moves to the first abrasive supply position (84a) to supply the abrasive.
- the first direction (10a) is the direction in which the abrasive flows from the first abrasive supply position (84a) toward the first polishing head (20a).
- the substrate handler (42) enters between the second polishing head (20b) and the base (54) of the substrate detachment device to take out or transfer the substrate.
- the pad conditioner arm (70) is connected to the linear guide rail (270) and can reciprocate between the first conditioning position (272) and the second conditioning position (274).
- the first and second conditioning positions (72, 274) are located on opposite sides of the linear guide rail (270).
- the rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is moved to the first conditioning position (272) to condition the polishing pad (11) under the first polishing head (20a) and the substrate detachment device (50)
- the rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is moved to the second conditioning position (274) to condition the polishing pad (11) under the second polishing head (20b) and the substrate detachment device (50).
- the pad conditioner cleaning station (76) is positioned near the linear guide rail (270), and the rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is moved near the first conditioning position (272), and then the pad conditioner arm (70) is rotated so that a pad conditioner (74, not shown) hanging from the end of the pad conditioner arm (70) can be positioned at the pad conditioner cleaning station (76).
- the substrate polishing unit (900) may include a pad conditioner arm (70) and first and second abrasive supply arms (80a, 80b).
- the first and second abrasive supply arms (80a, 80b) are disposed opposite the pad conditioner arm (70) with a plane A therebetween.
- a rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is disposed near the plane A.
- the plane A includes the rotational axes (27a, 27b) of the first and second polishing heads (20a, 20b) and is a plane perpendicular to the polishing platen (10).
- the first and second abrasive supply arms (80a, 80b) are disposed oppositely with a plane B therebetween.
- the plane B is a plane perpendicular to the plane A and includes the rotational axis (12) of the polishing platen (10).
- the second polishing head (20b) polishes the substrate (W) and the second abrasive supply arm (80b) moves to the second abrasive supply position (84b) to supply the abrasive.
- the polishing platen (10) rotates in the second direction (10b).
- the pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) while pivotally rotating (74a) under the base (54) of the substrate detachment/attachment device positioned under the first polishing head (20a).
- the first polishing head (20a) polishes the substrate (W) and the first abrasive supply arm (80a) moves to the first abrasive supply position (84a) to supply the abrasive.
- the polishing platen (10) rotates in the first direction (10a).
- the pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) while pivotally rotating (74b) under the base (54) of the substrate detachment/attachment device positioned under the second polishing head (20b).
- the substrate polishing device (900) includes two pad conditioner arms (70a, 70b).
- FIG. 32 shows a state in which they are arranged in their respective parking positions.
- the substrate handler (42) transfers a substrate to and from a substrate detachment device (50) across a first surface (260a) parallel to surface A.
- the substrate detachment device (50) is arranged below the first polishing head (20a).
- the pivot rotation axis (72a) of the first pad conditioner arm (70a) is positioned between the first polishing head (20a) and the second face (260b) of the tetrahedron (260) near the face A, and the end (70a') of the first pad conditioner arm (70a) is positioned near the edge between the second face (260b) and the third face (260c) or the edge between the first face (260a) and the second face (260b).
- the first pad conditioner arm (70a) moves toward the first substrate detachment position (20a') and then conditions the polishing pad (11) while pivotally rotating (79a) in the space below the first polishing head (20a).
- the pivot rotation axis (72b) of the second pad conditioner arm (70b) is positioned between the second polishing head (20b) and the third face (260c) of the tetrahedron (260) near face A, and the end (70b') of the second pad conditioner arm (70b) is positioned near the edge between the fourth face (260d) and the first face (260a) or the edge between the third face (260c) and the fourth face (260d).
- the second pad conditioner arm (70b) moves toward the second substrate attachment/detachment position (20b') and then conditions the polishing pad (11) while pivotally rotating (79b) in the space below the second polishing head (20b).
- the substrate polishing unit (900) performs the first and second polishing modes alternately.
- the first polishing head (20a) transfers the substrate (W) to and from the substrate detachment device (50) above the substrate detachment device (50), and the second polishing head (20b) polishes the substrate (W) on the polishing pad (11).
- the first pad conditioner arm (70a) pivotally rotates (79a) below the substrate detachment device (50) and conditions the polishing pad (11).
- the second pad conditioner arm (70b) waits at a parking position outside the polishing platen (10).
- the second polishing head (20b) rises to the substrate detachment position (20b'), and the substrate detachment device (50) moves below the second polishing head (20b).
- the first pad conditioner arm (70a) moves to the parking position outside the polishing platen (10).
- the second polishing head (20b) transfers the substrate (W) to and from the substrate detachment device (50) above the substrate detachment device (50), and the first polishing head (20a) polishes the substrate (W) on the polishing pad (11).
- the second pad conditioner arm (70b) pivotally rotates (79b) below the substrate detachment device (50) and conditions the polishing pad (11).
- the first pad conditioner arm (70a) waits at the parking position outside the polishing platen (10).
- the substrate polishing unit (900) may include two abrasive supply arms (80a, 80b).
- FIG. 32 shows a state where they are arranged in a parking position outside the polishing platen (10).
- the first abrasive supply arm (80a) has a rotational axis (82a) arranged near the rotational axis (72a) of the first pad conditioner arm (70a), and an end (80a') thereof is arranged between the first surface (260a) and the surface B.
- the second abrasive supply arm (80b) has a rotational axis (82b) arranged near the rotational axis (72b) of the second pad conditioner arm (70b), and an end (80b') thereof is arranged between the third surface (260c) and the surface B.
- the rotation axes (82a, 82b) of the first and second abrasive supply arms are arranged on opposite sides with the rotation axis (12) of the abrasive plate (10) interposed therebetween.
- the first abrasive supply arm (80a) rotates (89a) about the rotation axis (82a) in the second polishing mode in which the first polishing head (20a) polishes the substrate, and supplies the abrasive to the first abrasive supply position (84a).
- the second abrasive supply arm (80b) rotates (89b) about the rotation axis (82b) in the first polishing mode in which the second polishing head (20b) polishes the substrate, and supplies the abrasive to the second abrasive supply position (84b).
- the first and second abrasive supply positions (84a, 84b) are arranged on opposite sides with the rotation axis (12) of the polishing platen (10) interposed therebetween. In the first and second polishing modes, the polishing platen (10) rotates in the same direction (10a).
- two conditioning arms can alternately condition a polishing pad.
- two abrasive supply arms 80a, 80b can alternately be used to supply abrasive onto the polishing pad (11).
- a substrate polishing device according to the present invention can be used in a manufacturing process of a semiconductor device.
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Abstract
Description
본 출원은 2023년 9월 12일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2023-0120760 및 10-2023-0120761, 2023년 9월 18일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2023-0124412, 2023년 10월 9일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2023-0133909 및 10-2023-0133914, 2023년 10월 21일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2023-0141588, 2023년 10월 22일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2023-0141615, 2023년 11월 9일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2023-0154891, 2024년 3월 4일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2024-0030990, 2024년 3월 7일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2024-0032396, 2024년 3월 21일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2024-0038805, 2024년 7월 6일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2024-0089299, 및 2024년 8월 17일 출원된 한국 특허 출원 번호 10-2024-0110148의 이익을 부여 받으며 여기에서 참조로 통합된다.This application claims the benefit of Korean Patent Application Nos. 10-2023-0120760 and 10-2023-0120761 filed on September 12, 2023, Korean Patent Application Nos. 10-2023-0124412 filed on September 18, 2023, Korean Patent Application Nos. 10-2023-0133909 and 10-2023-0133914 filed on October 9, 2023, Korean Patent Application No. 10-2023-0141588 filed on October 21, 2023, Korean Patent Application No. 10-2023-0141615 filed on October 22, 2023, and Korean Patent Application No. 10-2023-0154891, Korean Patent Application No. 10-2024-0030990, filed March 4, 2024, Korean Patent Application No. 10-2024-0032396, filed March 7, 2024, Korean Patent Application No. 10-2024-0038805, filed March 21, 2024, Korean Patent Application No. 10-2024-0089299, filed July 6, 2024, and Korean Patent Application No. 10-2024-0110148, filed August 17, 2024, which are hereby incorporated by reference herein.
본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 기판을 연마하는 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and method for polishing a substrate used in the manufacture of semiconductor devices.
반도체 기판을 연마하는 기판 연마 장치는 비싼 건설 및 운영비용이 필요한 클린룸에 설치되므로 장비 면적(풋 프린트)을 줄이기 위해 공간 효율적인 설계가 요구된다. 이를 위해서는 기판 연마 장치의 구성 요소들인 연마 정반, 연마 헤드, 기판 탈부착 장치, 패드 컨디셔너 암, 연마제 암 등 기판 연마 장치의 구성 요소들을 공간 효율적으로 배치하고, 이들이 제한된 공간에서 서로 충돌하지 않으며 원활히 동작하도록 설계하는 것이 중요하다. 또한 작업자가 구성 요소들을 유지 관리하기 용이하도록 접근성을 고려하고, 연마 패드를 오염원으로부터 보호할 수 있도록 설계하는 것도 중요하다. 더불어 기판 연마 장치는 대당 가격이 수십억 원에 이르는 고가의 장비이므로, 제작 비용을 줄일 수 있는 설계 또한 중요하다.Since the substrate polishing equipment that polishes semiconductor substrates is installed in a clean room that requires expensive construction and operating costs, a space-efficient design is required to reduce the equipment area (footprint). To this end, it is important to space-efficiently arrange the components of the substrate polishing equipment, such as the polishing platen, polishing head, substrate attachment/detachment device, pad conditioner arm, and polishing agent arm, and design them so that they do not collide with each other in a limited space and operate smoothly. It is also important to consider accessibility so that the operator can easily maintain the components, and to design them so that the polishing pad can be protected from contaminants. In addition, since the substrate polishing equipment is an expensive piece of equipment that costs several billion won per unit, a design that can reduce the manufacturing cost is also important.
본 발명이 해결하려는 과제는 기판 연마 장치의 풋 프린트를 줄이는 것이다.The problem that the present invention seeks to solve is to reduce the footprint of a substrate polishing device.
본 발명이 해결하려는 과제는 제한된 공간에서 구성 요소들이 서로 충돌하지 않고 원활하게 동작하는 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a substrate polishing device in which components operate smoothly without colliding with each other in a limited space.
본 발명이 해결하려는 과제는 패드 컨디셔너 암과 연마제 공급 암이 유지 관리가 용이한 곳에 배치된 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a substrate polishing device in which a pad conditioner arm and an abrasive supply arm are positioned in a location that is easy to maintain.
본 발명이 해결하려는 과제는 기판 연마 장치의 제작 비용을 줄이는 것이다.The problem that the present invention seeks to solve is to reduce the manufacturing cost of a substrate polishing device.
본 발명이 해결하려는 과제는 연마 패드를 오염원으로부터 보호하는 수단을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a means for protecting a polishing pad from contaminants.
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치는 기판 연마 유닛과 상기 기판 연마 유닛으로 기판을 전달하는 기판 이송 수단을 포함하며, 상기 기판 연마 유닛은 다음을 포함한다: 적어도 하나의 연마 헤드, 제1 회전축을 중심으로 회전하는 연마 정반, 상기 적어도 하나의 연마 헤드가 상기 연마 정반 상에 부착된 연마 패드 상에서 기판을 연마하는 기판 연마 위치, 상기 연마 정반의 상부에 배치되는 기판 탈부착 위치, 상기 연마 정반의 상부에 배치되어 상기 기판 탈부착 위치에서 상기 연마 헤드와 기판을 주고 받는 기판 탈부착 장치, 및 상기 기판 탈부착 장치와 상기 연마 패드 사이에서 이동하며 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 패드 컨디셔너 암.A substrate polishing device according to an embodiment of the present invention comprises a substrate polishing unit and a substrate transfer means for transferring a substrate to the substrate polishing unit, wherein the substrate polishing unit comprises: at least one polishing head, a polishing platen rotating about a first rotational axis, a substrate polishing position where the at least one polishing head polishes a substrate on a polishing pad attached to the polishing platen, a substrate attachment/detachment position disposed above the polishing platen, a substrate attachment/detachment device disposed above the polishing platen for transferring a substrate with the polishing head at the substrate attachment/detachment position, and a pad conditioner arm moving between the substrate attachment/detachment device and the polishing pad and conditioning the polishing pad.
상기 적어도 하나의 연마 헤드는 상기 기판 연마 위치와 상기 기판 탈부착 위치를 이동하며, 상기 기판 연마 위치에서는 상기 연마 패드 상에서 기판을 연마하며, 상기 기판 탈부착 위치에서는 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고받는다. 상기 기판 이송 수단의 기판 핸들러는 상기 적어도 하나의 연마 헤드와 상기 기판 탈부착 장치 사이의 공간으로 진입하여 상기 연마 정반의 상부에서 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고받는다.The at least one polishing head moves between the substrate polishing position and the substrate attachment/detachment position, polishes the substrate on the polishing pad at the substrate polishing position, and transfers the substrate to/from the substrate attachment/detachment device at the substrate attachment/detachment location. The substrate handler of the substrate transport means enters the space between the at least one polishing head and the substrate attachment/detachment device and transfers the substrate to/from the substrate attachment/detachment device on top of the polishing platen.
상기 실시예에서, 상기 적어도 하나의 연마 헤드는 선형 가이드 레일을 따라 선형으로 이동하여 상기 기판 탈부착 위치와 상기 기판 연마 위치 사이를 왕복하도록 구성될 수 있다.In the above embodiment, the at least one polishing head can be configured to move linearly along a linear guide rail to reciprocate between the substrate detachment position and the substrate polishing position.
상기 실시예에서, 상기 적어도 하나의 연마 헤드는 제2 회전축을 중심으로 회전하여 상기 기판 연마 위치와 상기 기판 탈부착 위치를 이동할 수 있다. 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 일치하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축 사이의 거리는 상기 연마 정반의 가장자리와 상기 연마 정반의 둘레를 따라 배치되는 펜스 사이의 거리의 1/2 이하가 되도록 구성될 수 있다.In the above embodiment, the at least one polishing head can move the substrate polishing position and the substrate detachment position by rotating around the second rotation axis. The first rotation axis and the second rotation axis can be configured to coincide. The distance between the first rotation axis and the second rotation axis can be configured to be less than 1/2 of the distance between the edge of the polishing plate and the fence arranged along the perimeter of the polishing plate.
상기 실시예에서, 상기 기판 탈부착 장치는 베이스로부터 위로 확장되는 측벽을 포함하며, 상기 측벽에는 기판 핸들러가 진입할 수 있는 개구부가 배치된다.In the above embodiment, the substrate detachment device includes a sidewall extending upward from the base, and an opening through which a substrate handler can enter is arranged in the sidewall.
상기 실시예에서, 상기 패드 컨디셔너 암의 피봇 회전축은, 상기 연마 정반의 외부에서 상기 기판 연마 위치와 상기 기판 탈부착 위치를 포함하는 가상의 면 A에 대하여 수직이며 상기 기판 연마 위치를 포함하는 가상의 면 C, 및 상기 면 C와 평행하며 상기 연마 정반에 접하는 가상의 면 중에서, 상기 면 C에 더 인접하는 가상의 면 D 사이에 배치될 수 있다. 상기 패드 컨디셔너 암의 끝단은, 상기 기판 탈부착 위치를 포함하며 상기 면 A에 수직인 가상의 면 G와 상기 면 G와 평행하며 상기 연마 정반에 접하는 가상의 면 중에서, 상기 면 G에 더 인접하는 가상의 면 F 사이에 배치될 수 있다.In the above embodiment, the pivot rotation axis of the pad conditioner arm may be disposed between a virtual plane A that includes the substrate polishing position and the substrate attachment/detachment position outside the polishing platen and is perpendicular to the virtual plane C that includes the substrate polishing position, and a virtual plane D that is closer to the plane C among virtual planes that are parallel to the plane C and contact the polishing platen. The end of the pad conditioner arm may be disposed between a virtual plane G that includes the substrate attachment/detachment position and is perpendicular to the plane A, and a virtual plane F that is closer to the plane G among virtual planes that are parallel to the plane G and contact the polishing platen.
상기 실시예에서, 상기 연마제 공급 암의 피봇 회전축은, 상기 면 A를 사이에 두고 상기 패드 컨디셔너 암의 회전축의 반대편에서 상기 면 A와 면 C 사이에서 상기 연마 정반의 외부에 배치될 수 있다. 상기 연마제 공급 암의 피봇 회전축은, 상기 면 C와 면 D의 중간에 위치하는 면 E와 상기 면 D에 평행하며 상기 면 D에 인접한 가상의 면 K 사이에 배치될 수 있다. 상기 연마제 공급 암의 끝단은 상기 면 B와 상기 면 C 사이에 배치된다.In the above embodiment, the pivot rotation axis of the abrasive supply arm can be disposed outside the abrasive platen between the surfaces A and C, opposite the rotation axis of the pad conditioner arm with the surface A therebetween. The pivot rotation axis of the abrasive supply arm can be disposed between a surface E located midway between the surfaces C and D and an imaginary surface K parallel to and adjacent to the surface D. An end of the abrasive supply arm is disposed between the surface B and the surface C.
상기 실시예에서, 상기 패드 컨디셔너 암의 회전축과 상기 연마제 공급 암의 회전축은 상기 면 C와 상기 면 K사이에서 상기 면 A를 사이에 두고 맞은편에 배치된다.In the above embodiment, the rotation axis of the pad conditioner arm and the rotation axis of the abrasive supply arm are arranged opposite each other with the surface A between the surface C and the surface K.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판 탈부착 장치는 상기 연마 정반을 내부에 포함하며 상기 연마 정반에 접하는 외접 사면체의 제1 면에 가장 인접하여 배치되며, 상기 기판 이송 수단은 상기 제1 면을 통하여 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고받을 수 있다.According to another embodiment, the substrate detachment device includes the polishing plate inside and is positioned closest to a first surface of a circumscribed tetrahedron that contacts the polishing plate, and the substrate transfer means can transfer a substrate to and from the substrate detachment device through the first surface.
상기 실시예에서, 상기 기판 탈부착 장치의 수직 샤프트의 적어도 일부가 상기 외접 사면체의 상기 제1 면에 이웃하는 제1 모서리 근처에서 상기 외접 사면체와 상기 연마 정반 사이의 공간에 배치될 수 있다.In the above embodiment, at least a portion of the vertical shaft of the substrate detachment device may be positioned in the space between the circumscribed tetrahedron and the polishing platen near the first edge adjacent to the first face of the circumscribed tetrahedron.
상기 실시예에서, 상기 패드 컨디셔너 암의 수직 샤프트의 적어도 일부가 상기 외접 사면체의 상기 제1 면에 이웃하는 제2 모서리 근처에서 상기 외접 사면체와 상기 연마 정반 사이의 공간에 배치될 수 있다.In the above embodiment, at least a portion of the vertical shaft of the pad conditioner arm can be positioned in the space between the circumscribed tetrahedron and the polishing platen near a second edge adjacent to the first face of the circumscribed tetrahedron.
상기 실시예에서, 상기 연마제 공급 암의 수직 샤프트의 적어도 일부가 상기 연마 정반의 회전축을 사이에 두고 상기 제2 모서리의 맞은편에 위치하는 제4 모서리 근처에서 상기 외접 사면체와 상기 연마 정반 사이의 공간에 배치될 수 있다.In the above embodiment, at least a portion of the vertical shaft of the abrasive supply arm may be disposed in the space between the circumscribed tetrahedron and the abrasive platen near a fourth edge located opposite the second edge with the rotational axis of the abrasive platen therebetween.
상기 실시예에서, 상기 기판 연마 유닛은 패드 컨디셔너 세정 스테이션을 포함하며, 상기 패드 컨디셔너 세정 스테이션의 수직 샤프트는 상기 연마 정반의 회전축을 사이에 두고 상기 제1 모서리의 맞은편에 위치하는 제3 모서리 근처에서 상기 외접 사면체와 상기 연마 정반 사이의 공간에 배치될 수 있다.In the above embodiment, the substrate polishing unit includes a pad conditioner cleaning station, and a vertical shaft of the pad conditioner cleaning station can be disposed in a space between the circumscribed tetrahedron and the polishing platen near a third edge located opposite the first edge with the rotational axis of the polishing platen therebetween.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판 이송 수단은 상기 연마 정반 주위의 가상의 4면체의 제1 면을 통하여 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고받으며, 상기 패드 컨디셔너 암은 상기 제1 면과 모서리를 공유하는 상기 가상의 4면체의 제2 면과 상기 연마 정반 사이에 배치되며, 상기 패드 컨디셔너 암의 회전축은 상기 기판 연마 위치와 상기 기판 탈부착 위치를 포함하는 가상의 면 A에 대하여 수직이며 상기 기판 연마 위치를 포함하는 가상의 면 C와 상기 연마 정반의 회전축을 포함하는 가상의 면 B 사이에 배치되며, 상기 패드 컨디셔너 암은 파킹 위치에서 그 끝단이 상기 제1 면과 상기 가상의 면 A에 대하여 수직이며 상기 기판 연마 위치를 포함하는 가상의 면 G사이에 배치된다.According to another embodiment, the substrate transfer means transfers the substrate to and from the substrate attachment/detachment device through a first surface of an imaginary tetrahedron around the polishing platen, the pad conditioner arm is disposed between a second surface of the imaginary tetrahedron sharing an edge with the first surface and the polishing platen, the rotational axis of the pad conditioner arm is perpendicular to a virtual surface A including the substrate polishing position and the substrate attachment/detachment position and is disposed between a virtual surface C including the substrate polishing position and a virtual surface B including the rotational axis of the polishing platen, and the pad conditioner arm has an end at a parking position disposed between a virtual surface G including the first surface and the imaginary surface A and including the substrate polishing position.
상기 실시예에서 상기 연마제 공급 암의 피봇 회전축은 상기 제1 면의 맞은편에 위치하는 제3 면, 상기 제2 면의 맞은편에 위치하는 제4 면, 상기 면 A, 상기 면 C, 및 상기 연마 정반 사이의 공간에 배치되며, 상기 연마제 공급 암의 끝단은 파킹 위치에서 상기 면 B, 면 C, 상기 제2 면의 맞은편인 제4 면, 및 상기 연마 정반 사이에 배치된다.In the above embodiment, the pivot rotation axis of the abrasive supply arm is disposed in a space between a third surface positioned opposite the first surface, a fourth surface positioned opposite the second surface, surface A, surface C, and the abrasive platen, and an end of the abrasive supply arm is disposed between surface B, surface C, the fourth surface opposite the second surface, and the abrasive platen at a parking position.
상기 실시예에서 상기 기판 이송 수단은 상기 연마 정반 주위의 가상의 4면체의 제4 면을 통하여 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고받으며; 상기 패드 컨디셔너 암의 회전축은 상기 제4 면과 모서리를 공유하는 제1 면, 상기 제4 면의 맞은편에 배치되는 제2 면, 상기 면 A, 상기 면 B, 및 상기 연마 정반 사이의 공간에서 상기 면 B보다는 상기 제1 면에 더 인접한 곳에 배치되며; 상기 연마제 공급 암의 회전축은 상기 제2 면, 상기 제1 면의 맞은편에 배치되는 제3 면, 상기 면 B, 상기 면 A, 및 상기 연마 정반 사이의 공간에서 상기 면 B 보다는 상기 제3 면에 더 인접하며 상기 제2 면 보다는 상기 면 A에 더 인접한 곳에 배치된다.In the above embodiment, the substrate transfer means transfers the substrate to and from the substrate detachment device through the fourth face of an imaginary tetrahedron around the polishing platen; the rotational axis of the pad conditioner arm is disposed at a location closer to the first face than to the face B in the space between the first face sharing an edge with the fourth face, the second face arranged opposite the fourth face, the face A, the face B, and the polishing platen; and the rotational axis of the abrasive supply arm is disposed at a location closer to the third face than to the face B and closer to the face A than to the second face in the space between the second face, the third face arranged opposite the first face, the face B, the face A, and the polishing platen.
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치는 제1 및 제2 연마 모드를 수행한다. 제1 연마 모드에서는 제1 연마 헤드가 연마 패드 상에서 기판을 연마하며, 제2 연마 헤드는 상기 연마 패드의 상부에 배치되는 기판 탈부착 장치와 기판을 주고 받으며, 기판 이송 장치의 기판 핸들러는 상기 제2 연마 헤드와 상기 기판 탈부착 장치 사이의 공간으로 진입하여 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고 받으며, 패드 컨디셔너 암은 상기 기판 탈부착 장치의 아래에서 상기 연마 패드를 컨디셔닝한다. 제2 연마 모드에서는 상기 제2 연마 헤드가 연마 패드 상에서 기판을 연마하며, 상기 제1 연마 헤드는 상기 연마 패드의 상부에 배치되는 기판 탈부착 장치와 기판을 주고 받으며, 상기 기판 이송 장치의 기판 핸들러는 상기 제1 연마 헤드와 상기 기판 탈부착 장치 사이의 공간으로 진입하여 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고 받으며, 상기 패드 컨디셔너 암은 상기 기판 탈부착 장치의 아래에서 상기 연마 패드를 컨디셔닝한다. 상기 제1 연마 모드에서 상기 제2 연마 모드로의 전환은 상기 제1 연마 헤드를 상기 패드 컨디셔너 암의 높이와 상기 기판 탈부착 장치의 높이를 더한 높이 보다 놓은 곳으로 수직 이동시킨 후, 상기 기판 탈부착 장치의 상부로 수평 이동시킴으로써 진행된다.A substrate polishing device according to an embodiment of the present invention performs first and second polishing modes. In the first polishing mode, a first polishing head polishes a substrate on a polishing pad, the second polishing head receives a substrate from a substrate attachment/detachment device disposed on top of the polishing pad, a substrate handler of a substrate transfer device enters a space between the second polishing head and the substrate attachment/detachment device to receive a substrate from/to the substrate attachment/detachment device, and a pad conditioner arm conditions the polishing pad under the substrate attachment/detachment device. In the second polishing mode, the second polishing head polishes a substrate on a polishing pad, the first polishing head receives a substrate from a substrate attachment/detachment device disposed on top of the polishing pad, a substrate handler of the substrate transfer device enters a space between the first polishing head and the substrate attachment/detachment device to receive a substrate from/to the substrate attachment/detachment device, and the pad conditioner arm conditions the polishing pad under the substrate attachment/detachment device. The transition from the first polishing mode to the second polishing mode is performed by vertically moving the first polishing head to a position higher than the height of the pad conditioner arm plus the height of the substrate detachment device, and then horizontally moving it above the substrate detachment device.
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛은 다음을 포함한다: 연마 패드가 부착되어 기판이 연마되는 연마면을 제공하는 연마 정반, 상기 연마 패드 상에서 기판을 연마하는 연마 헤드, 상기 연마면의 상부에 배치되어 수직으로 이동하며 상기 연마 헤드와 기판을 주고받는 기판 탈부착 장치, 상기 기판 탈부착 장치 주위에 배치되어 상기 연마 헤드를 세정하는 연마 헤드 세정 유닛. 상기 기판 탈부착 장치는 상기 연마 헤드 세정 유닛과 상대적으로 수직으로 이동하는 것을 특징으로 한다.A substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention includes: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a polishing head for polishing a substrate on the polishing pad; a substrate attaching/detaching device disposed above the polishing surface and moving vertically to exchange contact between the polishing head and the substrate; and a polishing head cleaning unit disposed around the substrate attaching/detaching device for cleaning the polishing head. The substrate attaching/detaching device is characterized in that it moves vertically relative to the polishing head cleaning unit.
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛은 다음을 포함한다: 연마 패드가 부착되어 기판이 연마되는 연마면을 제공하는 연마 정반, 상기 연마면 상에 배치되는 기판 연마 위치, 상기 연마면의 상부에 배치되는 기판 탈부착 장치, 상기 기판 탈부착 수단의 하부에서 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 패드 컨디셔너 암, 및 상기 기판 탈부착 장치로부터 기판을 부착하여 수평 이동한 후 수직 방향으로 하강하여 상기 연마 위치에서 상기 기판을 연마하는 연마 헤드. 상기 연마 헤드가 하강하는 거리는 상기 패드 컨디셔너 암의 높이와 상기 기판 탈부착 장치의 높이를 더한 거리보다 큰 것을 특징으로 한다.A substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention includes: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a substrate polishing position disposed on the polishing surface; a substrate attachment/detachment device disposed above the polishing surface; a pad conditioner arm conditioning the polishing pad below the substrate attachment/detachment means; and a polishing head attaching a substrate from the substrate attachment/detachment device, moving horizontally, and then descending vertically to polish the substrate at the polishing position. The distance by which the polishing head descends is characterized in that it is greater than a distance obtained by adding the height of the pad conditioner arm and the height of the substrate attachment/detachment device.
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛은 다음을 포함한다: 연마 패드가 부착되어 기판이 연마되는 연마면을 제공하는 연마 정반; 상기 연마면의 상부에 배치되는 하우징; 상기 하우징에 의해 지지되는 연마 헤드 조립체; 상기 하우징과 상기 연마면 사이에 배치되는 기판 탈부착 장치; 및 상기 기판 탈부착 장치와 상기 연마면 사이에 배치되어 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 패드 컨디셔너를 구비한 패드 컨디셔너 암. 상기 연마 헤드 조립체는 연마 헤드 수직 샤프트, 상기 연마 헤드 수직 샤프트로 유체를 공급하는 로터리 유니온, 상기 연마 헤드 수직 샤프트를 회전시키는 연마 헤드 회전 구동 장치, 및 연마 헤드 수직 샤프트의 하단에 결합된 연마 헤드를 포함한다. 상기 하우징의 높이는 상기 로터리 유니온, 상기 연마 헤드의 수직 샤프트의 길이, 상기 기판 탈부착 수단의 높이, 및 상기 패드 컨디셔너 암의 높이를 합친 것보다 큰 것을 특징으로 한다.A substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention comprises: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a housing disposed on an upper portion of the polishing surface; a polishing head assembly supported by the housing; a substrate attachment/detachment device disposed between the housing and the polishing surface; and a pad conditioner arm having a pad conditioner disposed between the substrate attachment/detachment device and the polishing surface to condition the polishing pad. The polishing head assembly comprises a polishing head vertical shaft, a rotary union supplying fluid to the polishing head vertical shaft, a polishing head rotation driving device rotating the polishing head vertical shaft, and a polishing head coupled to a lower end of the polishing head vertical shaft. The height of the housing is characterized in that it is greater than the sum of the lengths of the rotary union, the vertical shaft of the polishing head, the height of the substrate attachment/detachment means, and the height of the pad conditioner arm.
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛은 제1 회전축을 중심으로 회전하는 하우징, 상기 하우징의 밑면에 배치되는 적어도 하나의 관통구, 및 상기 하우징 내부에 배치되는 적어도 하나의 연마 헤드 조립체를 포함한다. 상기 적어도 하나의 연마 헤드 조립체는 상기 적어도 하나의 관통구를 통해 상기 하우징의 하부로 돌출되는 적어도 하나의 수직 샤프트, 및 상기 적어도 하나의 수직 샤프트의 하단에 체결되는 적어도 하나의 연마 헤드를 포함한다. 상기 하우징은 상부 하우징, 상기 상부 하우징으로부터 상기 제1 회전축 방향에 더 가깝도록 축소되어 배치되는 하부 하우징, 및 상기 상부 하우징과 하부 하우징의 경계에 지면을 향하도록 배치되는 단차부를 포함한다. 상기 단차부는 턴 테이블 베어링의 회전부에 고정되어 상기 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 지지된다.A substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention includes a housing that rotates around a first rotational axis, at least one through hole disposed on a bottom surface of the housing, and at least one polishing head assembly disposed inside the housing. The at least one polishing head assembly includes at least one vertical shaft that protrudes downward from the housing through the at least one through hole, and at least one polishing head that is fastened to a lower end of the at least one vertical shaft. The housing includes an upper housing, a lower housing that is arranged to be reduced from the upper housing so as to be closer to the first rotational axis, and a step portion that is arranged so as to face the ground at a boundary between the upper housing and the lower housing. The step portion is fixed to a rotational portion of a turntable bearing and supported so as to be rotatable around the first rotational axis.
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛은 연마 패드가 부착되어 기판이 연마되는 연마면을 제공하는 연마 정반; 상기 연마면 상에 배치되는 기판 연마 위치; 상기 연마면의 상부에 배치되는 기판 탈부착 장치; 상기 기판 탈부착 장치로부터 기판을 부착하여 상기 연마 위치로 이동시키고. 상기 기판을 상기 연마면에서 연마한 후 상기 기판 탈부착 장치로 다시 이동하여 탈착하도록 구성되는 적어도 하나의 연마 헤드; 및 상기 기판 탈부착 장치와 상기 연마 패드 사이에 배치되어 상기 기판 탈부착 장치로부터 상기 연마 패드로 떨어지는 파티클 또는 세척수를 차단하도록 구성된 차단판을 포함한다.A substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention includes: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a substrate polishing position disposed on the polishing surface; a substrate attachment/detachment device disposed above the polishing surface; at least one polishing head configured to attach a substrate from the substrate attachment/detachment device and move it to the polishing position, and to move the substrate back to the substrate attachment/detachment device to be detached after polishing the substrate on the polishing surface; and a blocking plate disposed between the substrate attachment/detachment device and the polishing pad and configured to block particles or washing water falling from the substrate attachment/detachment device to the polishing pad.
상기 실시예에서 상기 차단판은 제1 차단판과 상기 제1 차단판으로부터 위쪽으로 확장되는 수직 차단판을 포함할 수 있다. 상기 수직 차단판은 상기 기판 탈부착 장치와 상기 기판 연마 위치 사이의 공간을 적어도 일부 차폐하도록 배치된다.In the above embodiment, the blocking plate may include a first blocking plate and a vertical blocking plate extending upward from the first blocking plate. The vertical blocking plate is positioned to at least partially shield a space between the substrate detachment device and the substrate polishing position.
상기 실시예에서 상기 차단판은 상기 연마 위치의 상부를 향해 확장되는 제2 차단판을 포함할 수 있다. 상기 제1 차단판은 상기 기판 탈부착 장치와 상기 연마 정반 사이의 공간에 배치되며, 상기 제2 차단판은 상기 제1 차단판보다 높은 위치에서 상기 연마 위치의 상부에 배치되며, 상기 수직 차단판은 상기 제1 및 제2 차단판 사이의 공간을 차폐한다. 상기 제2 차단판에는 관통구가 배치되며, 상기 연마 헤드는 상기 관통구를 통하여 상기 연마 위치로부터 상기 제2 차단판의 상부 공간으로부터 상승한 후 상기 차단판의 상부 공간을 통해 상기 기판 탈부착 장치로 이동한다.In the above embodiment, the blocking plate may include a second blocking plate extending toward the upper portion of the polishing position. The first blocking plate is disposed in a space between the substrate detachment device and the polishing platen, the second blocking plate is disposed above the polishing position at a higher position than the first blocking plate, and the vertical blocking plate shields the space between the first and second blocking plates. A through hole is disposed in the second blocking plate, and the polishing head rises from the polishing position through the through hole through the upper space of the second blocking plate and then moves to the substrate detachment device through the upper space of the blocking plate.
상기 실시예에서 상기 제2 차단판과 상기 연마 패드 사이의 공간으로 필터링된 클린 에어가 공급될 수 있다.In the above embodiment, filtered clean air can be supplied to the space between the second blocking plate and the polishing pad.
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛은 다음을 포함한다: 연마 패드가 부착되어 기판이 연마되는 연마면을 제공하는 연마 정반; 제1 및 제2 기판 탈부착 위치를 왕복하는 기판 탈부착 장치; 제1 연마 위치와 상기 제1 기판 탈부착 위치를 수직으로 이동하며 상기 제1 연마 위치에서는 상기 연마면 상에서 기판을 연마하고 상기 제1 기판 탈부착 위치에서는 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고받는 제1 연마 헤드; 제2 연마 위치와 상기 제2 기판 탈부착 위치를 수직으로 이동하며 상기 제2 연마 위치에서는 상기 연마면 상에서 기판을 연마하고 상기 제2 기판 탈부착 위치에서는 상기 기판 탈부착 장치와 기판을 주고받는 제2 연마 헤드; 및 상기 기판 탈부착 장치의 아래에서 상기 연마 패드들 컨디셔닝하는 패드 컨디셔너 암.A substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention includes: a polishing platen having a polishing pad attached thereto to provide a polishing surface on which a substrate is polished; a substrate attachment/detachment device reciprocating between first and second substrate attachment/detachment positions; a first polishing head which vertically moves between a first polishing position and the first substrate attachment/detachment position, polishes a substrate on the polishing surface at the first polishing position, and transfers a substrate to/from the substrate attachment/detachment device at the first substrate attachment/detachment position; a second polishing head which vertically moves between a second polishing position and the second substrate attachment/detachment position, polishes a substrate on the polishing surface at the second polishing position, and transfers a substrate to/from the substrate attachment/detachment device at the second substrate attachment/detachment position; and a pad conditioner arm which conditions the polishing pads under the substrate attachment/detachment device.
상기 기판 탈부착 장치는 회전축을 중심으로 상기 제1 및 제2 기판 탈부착 위치 사이를 회전하여 왕복한다. 상기 회전축은 상기 연마 정반과 일치할 수 있다.The above substrate attachment/detachment device reciprocates by rotating between the first and second substrate attachment/detachment positions about a rotation axis. The rotation axis may be coincident with the polishing plate.
상기 기판 탈부착 장치는 상기 연마 헤드를 향해 세척수를 분사하는 노즐 및 상기 세척수를 배수하는 배수구를 포함하며, 상기 배수구는 상기 기판 탈부착 장치와 함께 이동하며 상기 연마 정반과 상기 연마 정반의 주위에 배치되는 펜스 사이의 공간으로 세척수를 투하하도록 구성된다.The above substrate detachment device includes a nozzle for spraying washing water toward the polishing head and a drain for draining the washing water, and the drain is configured to move together with the substrate detachment device and to inject washing water into a space between the polishing plate and a fence arranged around the polishing plate.
상기 기판 연마 유닛은 제1 및 제2 연마제 공급 위치로 연마제를 공급하는 연마제 공급 암을 포함하며, 상기 연마제 공급 암은 상기 제1 및 제2 기판 연마 위치를 포함하는 가상의 평면을 사이에 두고 상기 패드 컨디셔너 암의 반대편에 배치된다.The substrate polishing unit includes an abrasive supply arm for supplying abrasive to first and second abrasive supply positions, the abrasive supply arm being positioned opposite the pad conditioner arm with an imaginary plane including the first and second substrate polishing positions interposed therebetween.
상기 연마제 공급 암은 상기 패드 컨디셔너 암의 회전축과 상기 연마 정반의 회전축을 포함하는 가상의 평면을 사이에 두고 반대편에 배치되는 제1 및 제2 연마제 공급 암으로 구성되며, 상기 제1 연마제 공급 암은 제1 연마 헤드 주변의 제1 연마제 공급 위치로 연마제를 공급하며, 상기 제2 연마제 공급 암은 상기 제2 연마 헤드 주변의 제2 연마제 공급 위치로 연마제를 공급한다.The above abrasive supply arm is composed of first and second abrasive supply arms which are arranged on opposite sides with an imaginary plane including a rotation axis of the pad conditioner arm and a rotation axis of the polishing platen therebetween, the first abrasive supply arm supplies the abrasive to a first abrasive supply location around the first polishing head, and the second abrasive supply arm supplies the abrasive to a second abrasive supply location around the second polishing head.
상기 패드 컨디셔너 암의 회전축은 선형 가이드 레일을 따라 제1 및 제2 컨디셔닝 위치로 이동하도록 구성될 수 있다. 상기 패드 컨디셔너 암은 상기 제1 컨디셔닝 위치에서는 상기 제1 연마 헤드와 상기 기판 탈부착 장치의 아래에서 상기 연마 패드를 컨디셔닝하며, 상기 제2 컨디셔닝 위치에서는 상기 제2 연마 헤드와 상기 기판 탈부착 장치의 아래에서 상기 연마 패드를 컨디셔닝한다.The rotational axis of the pad conditioner arm can be configured to move along the linear guide rail to first and second conditioning positions. The pad conditioner arm conditions the polishing pad beneath the first polishing head and the substrate detachment device in the first conditioning position, and conditions the polishing pad beneath the second polishing head and the substrate detachment device in the second conditioning position.
상기 실시예에서 패드 컨디셔너 세정 스테이션이 상기 가이드 레일 근처에 배치되며, 상기 패드 컨디셔너 암의 회전축을 상기 제1 컨디셔닝 위치 근처로 이동한 후 상기 패드 컨디셔너 암을 회전하여 그 끝에 매달린 패드 컨디셔너를 상기 패드 컨디셔너 세정 스테이션으로 이동할 수 있다.In the above embodiment, the pad conditioner cleaning station is arranged near the guide rail, and the rotational axis of the pad conditioner arm is moved near the first conditioning position, and then the pad conditioner arm is rotated to move the pad conditioner hanging at its end to the pad conditioner cleaning station.
상기 기판 연마 유닛은 제1 및 제2 연마 모드를 수행한다. 제1 연마 모드에서 상기 제1 연마 헤드는 상기 제1 기판 탈부착 위치에서 상기 기판 탈부착 장치의 베이스와 기판을 주고받으며, 상기 제2 연마 헤드는 상기 제2 연마 위치에서 기판을 연마하며, 상기 패드 컨디셔너 암은 상기 제1 연마 헤드 및 상기 기판 탈부착 장치 베이스의 아래에서 상기 연마 패드를 컨디셔닝하며, 상기 연마제 공급 암은 상기 제2 연마제 공급 위치로 연마제를 공급한다. 제2 연마 모드에서 상기 제2 연마 헤드는 상기 제2 기판 탈부착 위치에서 상기 기판 탈부착 장치의 베이스와 기판을 주고받으며, 상기 제1 연마 헤드는 상기 제1 연마 위치에서 기판을 연마하며, 상기 패드 컨디셔너 암은 상기 제2 연마The substrate polishing unit performs first and second polishing modes. In the first polishing mode, the first polishing head receives the substrate from the base of the substrate attachment/detachment device at the first substrate attachment/detachment position, the second polishing head polishes the substrate at the second polishing position, the pad conditioner arm conditions the polishing pad under the first polishing head and the substrate attachment/detachment device base, and the abrasive supply arm supplies the abrasive to the second abrasive supply position. In the second polishing mode, the second polishing head receives the substrate from the base of the substrate attachment/detachment device at the second substrate attachment/detachment position, the first polishing head polishes the substrate at the first polishing position, and the pad conditioner arm polishes the substrate at the second polishing position.
헤드와 상기 기판 탈부착 장치 베이스의 아래에서 상기 연마 패드를 컨디셔닝하며, 상기 연마제 공급 암은 제1 연마제 공급 위치로 연마제를 공급한다.The polishing pad is conditioned beneath the head and the substrate detachment device base, and the abrasive supply arm supplies abrasive to a first abrasive supply position.
상기 실시예에서 상기 연마제 공급 암은 제1 및 제2 연마제 공급 암으로 구성되며, 상기 제1 연마제 공급 암이 상기 제1 연마제 공급 위치로 연마제를 공급하며, 상기 제2 연마제 공급 암이 상기 제2 연마제 공급 위치로 연마제를 공급한다.In the above embodiment, the abrasive supply arm is composed of first and second abrasive supply arms, wherein the first abrasive supply arm supplies the abrasive to the first abrasive supply position, and the second abrasive supply arm supplies the abrasive to the second abrasive supply position.
상기 실시예에서 상기 연마 정반은 상기 제1 연마 모드에서는 제1 방향으로 회전하며, 상기 제2 연마 모드에서는 상기 제1 방향의 역방향으로 회전한다.In the above embodiment, the polishing platen rotates in the first direction in the first polishing mode, and rotates in the opposite direction to the first direction in the second polishing mode.
상기 실시예에서 상기 패드 컨디셔너 암은 제1 및 제2 패드 컨디셔너 암으로 구성될 수 있다. 상기 제1 패드 컨디셔너 암의 회전축은 상기 제1 및 제2 기판 탈부착 위치를 포함하는 가상의 면 A 근처에서 상기 연마 정반 외부에 상기 제1 연마 헤드 근처에 배치되며, 상기 제2 패드 컨디셔너 암의 회전축은 상기 면 A 근처에서 상기 연마 정반 외부에 상기 제2 연마 헤드 근처에 배치된다. 상기 제1 패드 컨디셔너 암은 상기 제1 연마 헤드가 상기 기판 탈부착 장치 상에 배치되고 상기 제2 연마 헤드가 기판을 연마하는 동안, 상기 제1 패드 컨디셔너 암의 회전축을 중심으로 상기 기판 탈부착 장치의 아래에서 피봇 회전하며 상기 연마 패드를 컨디셔닝한다. 상기 제2 패드 컨디셔너 암은 상기 제2 연마 헤드가 상기 기판 탈부착 장치 상에 배치되고 상기 제1 연마 헤드가 기판을 연마하는 동안, 상기 제2 패드 컨디셔너 암의 회전축을 중심으로 상기 기판 탈부착 장치의 아래에서 피봇 회전하며 상기 연마 패드를 컨디셔닝한다. In the above embodiment, the pad conditioner arm may be composed of first and second pad conditioner arms. The rotational axis of the first pad conditioner arm is disposed outside the polishing platen near the first polishing head near an imaginary plane A including the first and second substrate attachment/detachment positions, and the rotational axis of the second pad conditioner arm is disposed outside the polishing platen near the second polishing head near the plane A. The first pad conditioner arm pivotally rotates underneath the substrate attachment/detachment device about the rotational axis of the first pad conditioner arm to condition the polishing pad while the first polishing head is disposed on the substrate attachment/detachment device and the second polishing head polishes the substrate. The second pad conditioner arm pivotally rotates below the substrate detachment device about the rotational axis of the second pad conditioner arm to condition the polishing pad while the second polishing head is positioned on the substrate detachment device and the first polishing head polishes the substrate.
상기 실시예에서 상기 기판 연마 유닛은 제1 및 제2 연마제 공급 암을 포함할 수 있으며, 상기 제1 연마제 공급 암은 상기 제1 연마 헤드가 기판을 연마하는 동안 제1 연마제 공급 위치로 연마제를 공급하며, 상기 제2 연마제 공급 암은 상기 제2 연마 헤드가 기판을 연마하는 동안 제2 연마제 공급 위치로 연마제를 공급한다. 상기 제1 및 제2 연마제 공급 위치는 상기 연마 정반의 회전축을 사이에 두고 맞은편에 배치된다. 상기 제1 연마제 공급 암의 회전축은 상기 제1 패드 컨디셔너 암의 회전축 근처에 배치되며, 상기 제2 연마제 공급 암의 회전축은 상기 제2 패드 컨디셔너 암의 회전축 근처에 배치될 수 있다.In the above embodiment, the substrate polishing unit may include first and second abrasive supply arms, wherein the first abrasive supply arm supplies abrasive to a first abrasive supply position while the first polishing head polishes the substrate, and the second abrasive supply arm supplies abrasive to a second abrasive supply position while the second polishing head polishes the substrate. The first and second abrasive supply positions are arranged opposite each other with the rotational axis of the polishing platen interposed therebetween. The rotational axis of the first abrasive supply arm may be arranged near the rotational axis of the first pad conditioner arm, and the rotational axis of the second abrasive supply arm may be arranged near the rotational axis of the second pad conditioner arm.
본 발명은 풋 프린트를 줄인 반도체용 기판 연마 장치를 제공한다.The present invention provides a semiconductor substrate polishing device with a reduced footprint.
본 발명은 패드 컨디셔너 암과 연마제 공급 암이 유지 관리가 용이한 위치에 배치된 기판 연마 장치를 제공한다.The present invention provides a substrate polishing device in which a pad conditioner arm and an abrasive supply arm are positioned in a position that is easy to maintain.
본 발명은 여러 개의 동일한 기판 연마 유닛을 배향만 바꾸어 배치함으로써 기판 연마 장치의 제작 비용을 줄일 수 있다.The present invention can reduce the manufacturing cost of a substrate polishing device by arranging multiple identical substrate polishing units by only changing their orientations.
본 발명은 연마 패드를 오염원으로부터 보호하는 수단을 제공한다.The present invention provides a means for protecting a polishing pad from contaminants.
본 발명은 제한된 공간에서 구성 요소들이 서로 충돌하지 않고 원활하게 동작하는 기판 연마 장치를 제공한다.The present invention provides a substrate polishing device in which components operate smoothly without colliding with each other in a limited space.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 측면도로서 기판 연마 유닛의 구성과 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a side view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the configuration and operation of the substrate polishing unit.
도 2(a) 및 2(b)는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 측면도로서 기판 연마 유닛의 제1 및 제2 연마 모드를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 2(a) and 2(b) are side views of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and are drawings for explaining first and second polishing modes of the substrate polishing unit.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치의 측면도로서 기판 이송 수단이 기판 탈부착 장치로 기판을 전달하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a side view of a substrate polishing device according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining how a substrate transfer means transfers a substrate to a substrate detachment device.
도 4 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도로서 기판 탈부착 위치를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining a substrate attachment/detachment position.
도 5는 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도로서 패드 컨디셔너 암과 연마제 공급 암의 위치를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the invention, illustrating the positions of a pad conditioner arm and an abrasive supply arm.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 모듈의 측면도로서 기판 연마 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a side view of a substrate polishing module according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the configuration of the substrate polishing module.
도 7(a) 내지 7(c)는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 모듈의 동작을 순차적으로 나타내는 평면도이다.Figures 7(a) to 7(c) are plan views sequentially showing the operation of a substrate polishing module according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차단판을 구비한 기판 연마 모듈의 평면도이다.FIG. 8 is a plan view of a substrate polishing module having a blocking plate according to an embodiment of the present invention.
도 9(a)는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도이고, 도 9(b)는 그 측면도이다.FIG. 9(a) is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9(b) is a side view thereof.
도 10(a)는 본 발명의 실시예에 따른 연마 헤드 조립체의 단면도이고, 도 10(b)는 도 10(a)에 도시된 기판 탈부착 장치의 입체도이다.FIG. 10(a) is a cross-sectional view of a polishing head assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10(b) is a three-dimensional view of the substrate attachment/detachment device illustrated in FIG. 10(a).
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도이다.FIG. 11 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 측면도이다.FIG. 12 is a side view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도로서, 도 5와는 다른 위치에 배치되는 패드 컨디셔너 암과 연마제 공급 암의 위치를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 13 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the positions of a pad conditioner arm and an abrasive supply arm that are positioned at different positions from those in FIG. 5.
도 14(a)는 본 발명의 실시예에 따른 기판 탈부착 장치의 수직 단면도이고 도 14(b)는 기판 탈부착 장치의 평면 절개도이다.FIG. 14(a) is a vertical cross-sectional view of a substrate detachment/attachment device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14(b) is a planar cut-away view of the substrate detachment/attachment device.
도 15(a) 내지 15(f)는 본 발명의 실시예에 따라 기판 탈부착 장치가 연마 헤드로 기판을 부착하는 과정을 순차적으로 보여주는 측면 단면도이다.FIGS. 15(a) to 15(f) are side cross-sectional views sequentially showing a process of attaching a substrate to a polishing head by a substrate detachment/attachment device according to an embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도로서 기판 탈부착 장치를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 16 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining a substrate attachment/detachment device.
도 17은 도 16의 기판 연마 유닛의 측면도이다.Fig. 17 is a side view of the substrate polishing unit of Fig. 16.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도로서 패드 컨디셔너 암, 기판 탈부착 장치 및 연마제 공급 암의 위치를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 18 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the positions of a pad conditioner arm, a substrate detachment device, and an abrasive supply arm.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도로서, 도 5와는 다른 위치에 배치되는 패드 컨디셔너 암, 기판 탈부착 장치 및 연마제 공급 암의 위치를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 19 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the positions of a pad conditioner arm, a substrate detachment device, and an abrasive supply arm that are arranged at different positions from those in FIG. 5.
도 20은 도 19의 기판 연마 유닛의 측면도이다.Fig. 20 is a side view of the substrate polishing unit of Fig. 19.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치의 평면도이다.Figure 21 is a plan view of a substrate polishing device according to an embodiment of the present invention.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도로서, 도 19와는 다른 위치에 배치되는 패드 컨디셔너 암, 기판 탈부착 장치 및 연마제 공급 암의 위치를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 22 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention, and is a drawing for explaining the positions of a pad conditioner arm, a substrate detachment device, and an abrasive supply arm that are arranged at different positions from those in FIG. 19.
도 23은 도 22의 기판 연마 유닛의 측면도이다.Figure 23 is a side view of the substrate polishing unit of Figure 22.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 측면 단면도이다.FIG. 24 is a side cross-sectional view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
도 25는 도 24의 기판 연마 유닛의 입체도이다.Figure 25 is a three-dimensional drawing of the substrate polishing unit of Figure 24.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 차단판을 구비한 기판 연마 유닛의 평면도이다.FIG. 26 is a plan view of a substrate polishing unit having a blocking plate according to an embodiment of the present invention.
도 27은 도 26의 기판 연마 유닛의 측면 단면도이다.Figure 27 is a side cross-sectional view of the substrate polishing unit of Figure 26.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 측면 단면도이다.FIG. 28 is a side cross-sectional view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 측면 단면도이다.FIG. 29 is a side cross-sectional view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
도 30(a) 및 30(b)는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도이다.FIGS. 30(a) and 30(b) are plan views of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
도 31(a) 및 31(b)는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도이다.Figures 31(a) and 31(b) are plan views of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛의 평면도이다.FIG. 32 is a plan view of a substrate polishing unit according to an embodiment of the present invention.
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2023-0120760을 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications No. 10-2023-0120760, which claims priority to this application, but may also refer to other Korean patent applications.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500)을 설명한다. 도 1은 단면도가 포함된 기판 연마 유닛(500)의 측면도이다. 기판 연마 유닛(500)은 프레임(140), 연마 헤드 구동 유닛(1), 기판 탈부착 장치(50), 및 연마 정반(10)을 포함한다. 기판 연마 유닛(500)은 기판 탈부착 위치(30)와 기판 연마 위치(32)를 포함한다. 기판 탈부착 위치(30)는 연마 헤드(20a, 20b)와 기판 탈부착 장치(50)가 기판을 주고 받는 위치이다. 기판 연마 위치(32)는 연마 헤드(20a, 20b)가 연마 패드(11) 상에서 기판(W)을 연마할 때의 연마 헤드(20a,20b)의 위치이다.Referring to FIG. 1, a substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a side view of the substrate polishing unit (500) including a cross-sectional view. The substrate polishing unit (500) includes a frame (140), a polishing head driving unit (1), a substrate attachment/detachment device (50), and a polishing platen (10). The substrate polishing unit (500) includes a substrate attachment/detachment position (30) and a substrate polishing position (32). The substrate attachment/detachment position (30) is a position where the polishing heads (20a, 20b) and the substrate attachment/detachment device (50) give/receive a substrate. The substrate polishing position (32) is a position of the polishing heads (20a, 20b) when the polishing heads (20a, 20b) polish a substrate (W) on a polishing pad (11).
연마 헤드 구동 유닛(1)은 하우징(100)과 적어도 하나의 연마 헤드 조립체인 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)를 포함한다. 하우징(100)은 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)를 지지하는 구조물이다. 하우징(100)은 회전축(2)을 중심으로 회전한다.The polishing head drive unit (1) includes a housing (100) and at least one polishing head assembly, i.e., first and second polishing head assemblies (110a, 110b). The housing (100) is a structure that supports the first and second polishing head assemblies (110a, 110b). The housing (100) rotates about a rotation axis (2).
기판 탈부착 장치(50)는 연마 헤드(20a, 20b)로 기판(W)을 부착하고, 연마 헤드(20a,20b)로부터 탈착되는 기판(W)을 전달 받는 장치로서, 하우징(100)의 하부와 연마 정반(10) 사이에 위치한다. 연마 정반(10)은 수직 회전축(12)을 중심으로 회전하며, 그 윗면에 연마 패드(11)가 부착되어 기판이 연마되는 연마면이 제공된다.The substrate attachment/detachment device (50) is a device that attaches a substrate (W) to a polishing head (20a, 20b) and receives a substrate (W) detached from the polishing head (20a, 20b), and is located between the lower portion of the housing (100) and the polishing plate (10). The polishing plate (10) rotates around a vertical rotation axis (12), and a polishing pad (11) is attached to the upper surface thereof to provide a polishing surface on which the substrate is polished.
기판(W)은 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54) 위에 놓여지며, 베이스(54)는 수직 샤프트(52)를 통해 수직 구동 장치(53)에 연결된다. 수직 구동 장치(53)가 수직 샤프트(52)를 수직 방향으로 이동시켜 기판 탈부착 장치 베이스(54) 위의 기판(W)을 연마 헤드(20a, 20b)로 부착할 수 있다. 기판 탈부착 장치(50)의 수직 샤프트(52)는 연마 정반(10)과 그 주위에 배치되는 펜스(14) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 펜스(14)는 연마 정반(10) 주변에 배치되어 연마 정반(10)으로부터 연마제가 펜스(14) 바깥으로 튀어나가지 못하게 막는 기구물이다.The substrate (W) is placed on a base (54) of a substrate attachment/detachment device (50), and the base (54) is connected to a vertical driving device (53) via a vertical shaft (52). The vertical driving device (53) moves the vertical shaft (52) in a vertical direction so that the substrate (W) on the substrate attachment/detachment device base (54) can be attached to the polishing head (20a, 20b). The vertical shaft (52) of the substrate attachment/detachment device (50) can be placed in a space between a polishing platen (10) and a fence (14) arranged around it. The fence (14) is a mechanism arranged around the polishing platen (10) to prevent an abrasive from splashing out of the fence (14) from the polishing platen (10).
하우징 (100) 내부에는 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)가 배치된다. 연마 헤드 조립체(110a, 110b)는 연마 헤드(20a, 20b), 연마 헤드 샤프트(21a, 21b), 및 회전 구동 장치(22a, 22b)를 포함한다. 회전 구동 장치(22a, 22b)가 연마 헤드 샤프트(21a, 21b)를 회전시킴으로써 연마 헤드(20a, 20b)를 수직 회전축(27a, 27b)을 중심으로 회전시킨다. 하우징(100)의 하부에는 2개의 관통구(104a, 104b)가 배치된다. 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)의 연마 헤드 샤프트(21a, 21b)는 각각의 관통구(104a, 104b)를 통하여 하우징(100) 밑으로 연장된다. 연마 헤드 샤프트(21a, 21b)의 하단에는 각각의 연마 헤드(20a, 20b)가 체결된다.Inside the housing (100), first and second polishing head assemblies (110a, 110b) are arranged. The polishing head assemblies (110a, 110b) include polishing heads (20a, 20b), polishing head shafts (21a, 21b), and rotary driving devices (22a, 22b). The rotary driving devices (22a, 22b) rotate the polishing head shafts (21a, 21b), thereby rotating the polishing heads (20a, 20b) about a vertical rotation axis (27a, 27b). Two through holes (104a, 104b) are arranged at the lower portion of the housing (100). The polishing head shafts (21a, 21b) of the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) extend below the housing (100) through respective through holes (104a, 104b). Each polishing head (20a, 20b) is fastened to the lower end of the polishing head shafts (21a, 21b).
연마 헤드 구동 유닛(1)은 연마 헤드(20a, 20b)를 기판 탈부착 위치(30)와 기판 연마 위치(32) 사이에서 왕복 이동하도록 구성된다. 이러한 왕복 이동은 연마 헤드(20a, 20b)의 수평 회전(20h) 및 수직(20v) 이동에 의해서 수행된다. 연마 헤드(20a, 20b)의 수평 회전 이동(20h)을 위하여 하우징(100) 회전 구동 장치(114)가 사용된다. 하우징(100)의 상면에는 하우징 지지대(112)가 연결된다. 회전 구동 장치(114)는 하우징 지지대(112)를 하우징 회전축(2)을 중심으로 회전시킴으로써 하우징(100)에 의해 지지되는 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)를 을 하우징 회전축(2)을 중심으로 회전시켜 수평 이동할 수 있다.The polishing head drive unit (1) is configured to reciprocate the polishing heads (20a, 20b) between the substrate attachment/detachment position (30) and the substrate polishing position (32). This reciprocating movement is performed by horizontal rotation (20h) and vertical movement (20v) of the polishing heads (20a, 20b). A housing (100) rotation drive device (114) is used for the horizontal rotation movement (20h) of the polishing heads (20a, 20b). A housing support (112) is connected to the upper surface of the housing (100). The rotation drive device (114) rotates the housing support (112) around the housing rotation axis (2), thereby allowing the first and second polishing heads (20a, 20b) supported by the housing (100) to horizontally move around the housing rotation axis (2).
연마 헤드(20a, 20b)의 수직(20v) 이동을 위해, 기판 연마 유닛(500)은 서보 모터(23a, 23b), 볼 스크루(24a, 24b) 및 넛 스크루(25a, 25b)를 포함한다. 넛 스크루(25a, 25b)는 연마 헤드 조립체(110a, 110b)의 회전 구동 장치(22a, 22b)에 고정되며, 서보 모터(23a, 23b)를 가동하면 볼 스크루(24a, 24b)가 회전하면서 넛 스크루(25a, 25b)에 결합된 연마 헤드 조립체(110 a, 110b)를 수직으로 이동(20v)할 수 있다.For vertical (20v) movement of the polishing head (20a, 20b), the substrate polishing unit (500) includes a servo motor (23a, 23b), a ball screw (24a, 24b), and a nut screw (25a, 25b). The nut screw (25a, 25b) is fixed to a rotation driving device (22a, 22b) of the polishing head assembly (110a, 110b), and when the servo motor (23a, 23b) is driven, the ball screw (24a, 24b) rotates, thereby vertically moving (20v) the polishing head assembly (110 a, 110b) coupled to the nut screw (25a, 25b).
연마 헤드(20a, 20b)는 기판 연마 위치(32)에서 기판을 연마하는 동안 수평 방향으로 선형 왕복(20s, 오실레이션) 운동이 가능하도록 설계될 수 있다. 볼 스크루(24a, 24b)의 아래쪽 끝은 수평 플레이트(18a, 18b)에 고정(26a, 26b)되며, 이 수평 플레이트(18a, 18b)는 아래쪽에 위치한 선형 가이드 레일(19a, 19b) 상에서 수평 이동이 가능하도록 가이드 블록(17)을 통해 연결된다. 볼 스크루(24a, 24b)의 위쪽 끝은 하우징(100)의 상부에 고정된 선형 가이드 레일(16a, 16b)에 가이드 블록(17)을 통해 수평 이동이 가능하도록 연결된다. 연마 헤드 샤프트(21a, 21b)는 수직 이동 및 회전 운동이 가능하도록 수평 플레이트(18a, 18b)에 체결된다. 선형 구동 장치(28a, 28b)로 수평 플레이트(18a, 18b)를 선형 왕복 이동시킴으로써, 연마 헤드(20a, 20b)를 선형 왕복 이동시킬 수 있다.The polishing head (20a, 20b) can be designed to enable a horizontal linear reciprocating (20s, oscillation) motion while polishing the substrate at the substrate polishing position (32). The lower end of the ball screw (24a, 24b) is fixed (26a, 26b) to a horizontal plate (18a, 18b), and the horizontal plate (18a, 18b) is connected via a guide block (17) to enable horizontal movement on a linear guide rail (19a, 19b) located below. The upper end of the ball screw (24a, 24b) is connected via a guide block (17) to a linear guide rail (16a, 16b) fixed to the upper part of the housing (100) to enable horizontal movement. The polishing head shaft (21a, 21b) is fastened to the horizontal plate (18a, 18b) to enable vertical movement and rotational movement. By linearly reciprocating the horizontal plate (18a, 18b) with the linear driving device (28a, 28b), the polishing head (20a, 20b) can be linearly reciprocated.
기판 연마 유닛(500)은 기판 탈부착 장치(50)와 연마 정반(10) 사이에서 연마 패드(11)를 컨디셔닝하는 패드 컨디셔너 암(70)을 포함한다. 패드 컨디셔너 암(70)은 연마 패드(11) 상을 왕복하면서 끝에 매달린 패드 컨디셔너(74)로 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.The substrate polishing unit (500) includes a pad conditioner arm (70) that conditions a polishing pad (11) between the substrate detachment device (50) and the polishing platen (10). The pad conditioner arm (70) reciprocates over the polishing pad (11) and conditions the polishing pad (11) with a pad conditioner (74) hanging from the end.
도 1에서는 기판 탈부착 위치(30)에 제1 연마 헤드(20a)가 놓여 있고, 기판 연마 위치(32)에 제2 연마 헤드(20b)가 놓여 있다. 기판 탈부착 위치(30)는 연마 정반(10)과 하우징(100) 사이에서, 제1 연마 헤드(20a)의 회전축(27a) 상에 놓인다. 기판 연마 위치(32)는 연마 패드(11)에 인접한 곳에서, 제2 연마 헤드(20b)의 회전축(27b) 상에 놓인다. 이 상태는 도 2(a)의 제1 모드에 해당한다.In Fig. 1, a first polishing head (20a) is placed at a substrate attachment/detachment position (30), and a second polishing head (20b) is placed at a substrate polishing position (32). The substrate attachment/detachment position (30) is placed on the rotation axis (27a) of the first polishing head (20a) between the polishing platen (10) and the housing (100). The substrate polishing position (32) is placed on the rotation axis (27b) of the second polishing head (20b) adjacent to the polishing pad (11). This state corresponds to the first mode of Fig. 2(a).
도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 모드 연마 공정을 설명한다. 도 2(a)와 2(b)는 각각 기판 연마 유닛(500)의 제1 모드와 제2 모드를 나타내는 측면 단면도이다. 도 2(a)의 제1 모드에서는 제1 연마 헤드(20a)가 기판 탈부착 위치(30)에 배치되어 제1 연마 헤드(20a)가 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)와 기판(W)을 주고받으며, 제2 연마 헤드(20b)가 기판 연마 위치(32)에 배치되어 기판(W)을 연마한다. 제1 연마 헤드(20a)의 회전축(27a)이 기판 탈부착 위치(30)를 관통하며, 제2 연마 헤드(20b)의 회전축(27b)이 연마 위치(32)를 관통하도록 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)은 기판 탈부착 장치(50)의 아래에서 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.Referring to FIG. 2, the first and second mode polishing processes according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2(a) and 2(b) are side cross-sectional views showing the first mode and the second mode of the substrate polishing unit (500), respectively. In the first mode of FIG. 2(a), the first polishing head (20a) is disposed at the substrate attachment/detachment position (30) so that the first polishing head (20a) transfers the substrate (W) to and from the base (54) of the substrate attachment/detachment device (50), and the second polishing head (20b) is disposed at the substrate polishing position (32) so as to polish the substrate (W). The rotational axis (27a) of the first polishing head (20a) passes through the substrate attachment/detachment position (30), and the rotational axis (27b) of the second polishing head (20b) passes through the polishing position (32). The pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) beneath the substrate detachment device (50).
도 2(b)의 제2 모드에서는 제2 연마 헤드(20b)가 기판 탈부착 위치(30)에 배치되어 제2연마 헤드(20b)와 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54) 간에 기판(W)을 주고받으며, 제1 연마 헤드(20a)가 기판 연마 위치(32)에 배치되어 기판(W)을 연마한다. 제2 연마 헤드(20b)의 회전축(27b)이 기판 탈부착 위치(30)를 관통하며, 제1 연마 헤드(20a)의 회전축(27a)이 연마 위치(32)를 관통하도록 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)은 기판 탈부착 장치(50)의 아래에서 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.In the second mode of Fig. 2(b), the second polishing head (20b) is positioned at the substrate attachment/detachment position (30) to transfer the substrate (W) between the second polishing head (20b) and the base (54) of the substrate attachment/detachment device (50), and the first polishing head (20a) is positioned at the substrate polishing position (32) to polish the substrate (W). The rotational axis (27b) of the second polishing head (20b) is positioned to penetrate the substrate attachment/detachment position (30), and the rotational axis (27a) of the first polishing head (20a) is positioned to penetrate the polishing position (32). The pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) under the substrate attachment/detachment device (50).
제1 모드에서 제2 모드로의 변경은 제2 연마 헤드(20b)를 연마 위치(32)로부터 적어도 기판 탈부착 위치(30)의 높이까지 들어 올린 후, 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)를 하우징 회전축(2)을 중심으로 180도 회전시킨 후 제1 연마 헤드(20a)를 기판 연마 위치(32)로 하강시킴으로써 수행될 수 있다.A change from the first mode to the second mode can be performed by lifting the second polishing head (20b) from the polishing position (32) to at least the height of the substrate attachment/detachment position (30), rotating the first and second polishing heads (20a, 20b) 180 degrees around the housing rotation axis (2), and then lowering the first polishing head (20a) to the substrate polishing position (32).
제1 및 제2 모드 연마 공정이 진행되는 동안 패드 컨디셔너(74)는 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)의 하부에서 연마 정반(10) 상에 부착된 연마 패드(11)의 표면을 컨디셔닝할 수 있다.During the first and second mode polishing processes, the pad conditioner (74) can condition the surface of the polishing pad (11) attached on the polishing plate (10) at the bottom of the base (54) of the substrate detachment device (50).
도 3은 기판 연마 유닛(500)의 또 다른 측면 단면도이다. 도 3을 참조하여, 기판 이송 수단(40)의 기판 핸들러(42)가 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)와 기판(W)을 주고받을 때는 연마 헤드(20a)가 기판 탈부착 위치(30)보다 높은 기판 교환 위치(30')로 상승할 수 있다. 기판 핸들러(42)는 기판 교환 위치(30')에 위치하는 연마 헤드(20a)와 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54) 사이에서 베이스(54)와 기판을 주고받는다. 연마 헤드(20a)가 기판 교환 위치(30')로 상승하는 대신, 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)를 하강시켜 연마 헤드(20a)와 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54) 사이에 기판 핸들러(42)가 출입할 수 있는 공간을 제공할 수도 있다.FIG. 3 is another side cross-sectional view of the substrate polishing unit (500). Referring to FIG. 3, when the substrate handler (42) of the substrate transport means (40) transfers the substrate (W) to and from the base (54) of the substrate detachment device (50), the polishing head (20a) may be raised to a substrate exchange position (30') higher than the substrate detachment position (30). The substrate handler (42) transfers the base (54) and the substrate between the polishing head (20a) located at the substrate exchange position (30') and the base (54) of the substrate detachment device (50). Instead of the polishing head (20a) being raised to the substrate exchange position (30'), the base (54) of the substrate detachment device (50) may be lowered to provide a space for the substrate handler (42) to enter and exit between the polishing head (20a) and the base (54) of the substrate detachment device (50).
도 1을 참조하여, 기판 연마 유닛(500)은 연마 헤드 세척 유닛(60)을 더 포함할 수 있다. 연마 헤드 세정 유닛(60)은 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)를 감싸도록 구성된다. 연마 헤드 세정 유닛(60)은 베이스(61)의 가장자리로부터 상부로 확장된 측벽(62)을 포함한다. 연마 헤드 세정 유닛(60)의 베이스(61)의 밑면에는 배수구(66)가 배치된다. 배수구(66)는 펜스(14)와 연마 정반(10) 사이의 공간을 향하도록 배치된다. 배수구(66)의 내부에는 기판 탈부착 장치(50)의 수직 샤프트(52)가 배치될 수 있다. 연마 헤드 세정 유닛(60)의 베이스(61)는 연마 정반(10) 외부의 프레임(140)에 연결(65)되어 고정될 수도 있다. 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)는 연마 헤드 세정 유닛(60)과 독립적으로 수직으로 움직이며 연마 헤드(20a, 20b)와 기판을 주고 받는다.Referring to FIG. 1, the substrate polishing unit (500) may further include a polishing head cleaning unit (60). The polishing head cleaning unit (60) is configured to surround the base (54) of the substrate detachment device (50). The polishing head cleaning unit (60) includes a side wall (62) extending upward from an edge of the base (61). A drain (66) is arranged on the bottom surface of the base (61) of the polishing head cleaning unit (60). The drain (66) is arranged to face the space between the fence (14) and the polishing platen (10). A vertical shaft (52) of the substrate detachment device (50) may be arranged inside the drain (66). The base (61) of the polishing head cleaning unit (60) may also be fixed by being connected (65) to a frame (140) outside the polishing platen (10). The base (54) of the substrate detachment device (50) moves vertically independently of the polishing head cleaning unit (60) and transfers the substrate to and from the polishing head (20a, 20b).
연마 헤드 세정 유닛(60)은 연마 헤드(20a, 20b) 주위로 확장되는 측벽(62)을 더 포함한다. 측벽(62)에는 초순수 공급 노즐(64)이 배치된다. 연마 헤드(20)가 기판 탈부착 장치(50) 상에 머무는 동안 초순수 공급 노즐(64)을 통해 초순수를 분사함으로써 연마 헤드를 세척할 수 있다.The polishing head cleaning unit (60) further includes a side wall (62) extending around the polishing head (20a, 20b). An ultra-pure water supply nozzle (64) is arranged on the side wall (62). The polishing head (20) can be cleaned by spraying ultra-pure water through the ultra-pure water supply nozzle (64) while the polishing head (20) remains on the substrate detachment device (50).
도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 탈부착 위치(30)와 기판 연마 위치(32)를 설명한다. 도 4는 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)가 각각 기판 연마 위치(32)와 기판 탈부착 위치(30)에 놓였을 때의 기판(W)의 위치를 보여주고 있다. 도 1 및 2를 참조로 설명한 바와 같이, 기판 연마 위치(32)와 기판 탈부착 위치(30)는 연마 헤드(20a, 20b)의 회전축(27a, 27b)이 관통하는 곳에 위치한다. 연마 헤드(20a, 20b)에 부착된 기판(W)의 중심도 회전축(27a, 27b) 상에 놓인다.Referring to FIG. 4, the substrate attachment/detachment position (30) and the substrate polishing position (32) according to an embodiment of the present invention are described. FIG. 4 shows the position of the substrate (W) when the first and second polishing heads (20a, 20b) are placed at the substrate polishing position (32) and the substrate detachment position (30), respectively. As described with reference to FIGS. 1 and 2, the substrate polishing position (32) and the substrate detachment position (30) are located where the rotation axes (27a, 27b) of the polishing heads (20a, 20b) pass through. The center of the substrate (W) attached to the polishing heads (20a, 20b) is also located on the rotation axes (27a, 27b).
평면도인 도 4에서 기판 연마 위치(32)와 기판 탈부착 위치(30)는 연마 정반(10)의 회전축(12)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된다. 제1 연마 헤드(20a)의 회전축(27a), 연마 정반(10)의 회전축(12), 하우징(100, 도 4에 도시되지 않음)의 회전축(2), 및 제2 연마 헤드(20b)의 회전축(27b)은 열거한 순서대로 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 하우징(100)의 회전축(2)은 연마 정반(10)의 회전축(12)과 일치하도록 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 하우징(100)의 회전축(2)은 연마 정반(10)의 회전축(12)과의 거리가 x/2 이하가 되도록 연마 정반(10)의 회전축(12) 주위에 배치될 수도 있다. 하우징(100)의 회전축(2)은 반경이 x/2인 원(38) 안에 배치될 수 있다. 여기서 x는 연마 정반(10)과 펜스(14) 간의 최단 거리이다. x는 기판 탈부착 위치(30)에 가장 근접한 지점에서 연마 정반(10)과 펜스(14) 사이의 최단 거리일 수 있다.In the plan view of FIG. 4, the substrate polishing position (32) and the substrate attachment/detachment position (30) are arranged to face each other with the rotation axis (12) of the polishing platen (10) interposed therebetween. The rotation axis (27a) of the first polishing head (20a), the rotation axis (12) of the polishing platen (10), the rotation axis (2) of the housing (100, not shown in FIG. 4), and the rotation axis (27b) of the second polishing head (20b) may be arranged in the listed order. According to one embodiment, the rotation axis (2) of the housing (100) may be arranged to coincide with the rotation axis (12) of the polishing platen (10). According to another embodiment, the rotation axis (2) of the housing (100) may be arranged around the rotation axis (12) of the polishing platen (10) so that the distance from the rotation axis (12) of the polishing platen (10) is x/2 or less. The rotation axis (2) of the housing (100) may be placed within a circle (38) having a radius of x/2. Here, x is the shortest distance between the polishing platen (10) and the fence (14). x may be the shortest distance between the polishing platen (10) and the fence (14) at a point closest to the substrate attachment/detachment position (30).
일 실시예에 따르면, 기판 탈부착 위치(30)는 기판(W)이 기판 탈부착 위치(30)에 위치할 때 펜스(14) 밖으로 넘어가지 않도록 배치될 수도 있다. 또한, 기판(W)이 기판 탈부착 위치(30)에 위치할 때 기판(W)의 중심(27b)이 연마 정반(10)의 내부에 위치하도록 배치될 수도 있다.According to one embodiment, the substrate attachment/detachment location (30) may be positioned so that the substrate (W) does not fall out of the fence (14) when positioned at the substrate attachment/detachment location (30). Additionally, the substrate (W) may be positioned so that the center (27b) of the substrate (W) is positioned inside the polishing platen (10) when positioned at the substrate attachment/detachment location (30).
도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500)의 패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80, 슬러리 공급 암)의 배치를 가상의 평면인 A, B, C, D, E, F, G, K를 이용하여 설명한다. 평면도인 도 5에서 면 A, B, C, D, E, F, G, K는 직선으로 나타나 있으며, 패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80)은 각각의 파킹 위치에 배치되어 있다.Referring to FIG. 5, the arrangement of the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80, slurry supply arm) of the substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention will be described using virtual planes A, B, C, D, E, F, G, and K. In the plane drawing of FIG. 5, planes A, B, C, D, E, F, G, and K are represented as straight lines, and the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) are arranged at their respective parking positions.
면 A는 기판 탈부착 위치(30), 기판 연마 위치(32) 및 연마 정반(10)의 회전축(12)을 포함하며 연마 정반(10)에 수직인 면이다. 면 B, C, D, E, F, G, K는 모두 면 A에 대하여 수직이며, 면 B는 연마 정반(10)의 회전축(12)을 지나는 평면이고, 면 C는 기판 연마 위치(32)를 지나는 평면이며, 면 G는 기판 탈부착 위치(30)를 지나는 평면이다. 면 D는 연마 정반(10)의 접선 2개 중에서 기판 연마 위치(32)에 근접한 접선을 포함하는 평면이며, 면 F는 기판 탈부착 위치(30)에 근접한 접선을 포함하는 평면이다. 면 E는 면 C와 면 D의 중간에 위치하는 평면이다. 면 K는 면 D를 사이에 두고 면 C의 맞은편에 배치되는 면이다.Surface A includes a substrate attachment/detachment position (30), a substrate polishing position (32), and a rotation axis (12) of the polishing platen (10), and is a surface perpendicular to the polishing platen (10). Surfaces B, C, D, E, F, G, and K are all perpendicular to surface A, and surface B is a plane passing through the rotation axis (12) of the polishing platen (10), surface C is a plane passing through the substrate polishing position (32), and surface G is a plane passing through the substrate attachment/detachment position (30). Surface D is a plane including a tangent line close to the substrate polishing position (32) among two tangent lines of the polishing platen (10), and surface F is a plane including a tangent line close to the substrate attachment/detachment position (30). Surface E is a plane located in the middle of surfaces C and D. Surface K is a surface located opposite surface C with surface D interposed therebetween.
패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80)은 면 A를 사이에 두고 맞은편에 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)의 회전축(72)과 연마제 공급 암(80)의 회전축(82)은 면 C와 면 K 사이에서 면 A를 사이에 두고 맞은편에 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)의 회전축(72)은 면 C와 면 D 사이에서 연마 정반(10)의 외부에 배치된다. 연마제 공급 암(80)의 회전축(82)은 면 E와 면 K 사이 또는 면 E와 면 D 사이에 배치될 수 있다. 패드 컨디셔너 암(70)의 반대편 끝단(70')은 면 F와 면 G의 사이에 배치되며, 연마제 공급 암(80)의 반대편 끝단((80')은 면 C와 면 B 사이에 배치된다.The pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) are positioned opposite each other with surface A between them. The rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) and the rotational axis (82) of the abrasive supply arm (80) are positioned opposite each other with surface A between surface C and surface K. The rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is positioned outside the polishing platen (10) between surface C and surface D. The rotational axis (82) of the abrasive supply arm (80) can be positioned between surface E and surface K or between surface E and surface D. The opposite end (70') of the pad conditioner arm (70) is positioned between surface F and surface G, and the opposite end (80') of the abrasive supply arm (80) is positioned between surface C and surface B.
도 6 및 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 모듈(600)을 설명한다. 도 6은 기판 연마 모듈(600)의 측면 단면도이고, 도 7은 기판 연마 모듈(600)에서 기판이 처리되는 과정을 순차적으로 보여주는 평면도이다.Referring to FIGS. 6 and 7, a substrate polishing module (600) according to an embodiment of the present invention is described. FIG. 6 is a side cross-sectional view of the substrate polishing module (600), and FIG. 7 is a plan view sequentially showing a process of processing a substrate in the substrate polishing module (600).
도 6을 참조하여, 기판 연마 모듈(600)은 2개의 기판 연마 유닛(500a, 500b)을 포함하되 2개의 기판 연마 유닛(500a, 500b)이 1개의 기판 탈부착 장치(50)를 공유한다. 기판 탈부착 장치(50)는 선형 가이드 레일(152)에 수평 이동이 가능하도록 체결(51)된다. 선형 가이드 레일(152)은 제1 기판 연마 유닛(500a)의 기판 탈부착 위치(30)와 제2 기판 연마 유닛(500b)의 기판 탈부착 위치(30)를 연결하는 직선과 평행하도록 배치된다.Referring to FIG. 6, the substrate polishing module (600) includes two substrate polishing units (500a, 500b), but the two substrate polishing units (500a, 500b) share one substrate attachment/detachment device (50). The substrate attachment/detachment device (50) is horizontally movably fastened (51) to a linear guide rail (152). The linear guide rail (152) is arranged parallel to a straight line connecting a substrate attachment/detachment position (30) of a first substrate polishing unit (500a) and a substrate attachment/detachment position (30) of a second substrate polishing unit (500b).
기판 탈부착 장치(50)는 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54) 위에 배치되는 기판 지지 플레이트(156)를 포함하며, 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)와 기판 지지 플레이트(156) 사이에는 유체 챔버(158)가 구비된다. 유체 챔버(158)로 기체 또는 액체 등의 유체를 주입하면 기판 지지 플레이트(156)가 위로 상승하고 반대로 유체 챔버(158)로부터 유체를 제거하면 기판 지지 플레이트(156)가 하강한다. 기판을 연마 헤드(20a, 20b)로 부착할 때는 유체 챔버(158)로 유체를 주입함으로써 기판 지지 플레이트(156)를 들어 올려 연마 헤드(20a, 20b)의 리테이너 링(29) 내부로 기판을 전달할 수 있다.The substrate attachment/detachment device (50) includes a substrate support plate (156) disposed on a base (54) of the substrate attachment/detachment device (50), and a fluid chamber (158) is provided between the base (54) of the substrate attachment/detachment device (50) and the substrate support plate (156). When a fluid such as a gas or liquid is injected into the fluid chamber (158), the substrate support plate (156) rises, and conversely, when a fluid is removed from the fluid chamber (158), the substrate support plate (156) descends. When attaching a substrate to a polishing head (20a, 20b), the substrate support plate (156) can be lifted by injecting a fluid into the fluid chamber (158) to transfer the substrate into the retainer ring (29) of the polishing head (20a, 20b).
도 7(a)를 참조하여, 기판 핸들러(42)는 기판 탈부착 장치(50)가 기판 연마 유닛(500a, 500b)의 기판 탈부착 위치들(30) 사이에 위치할 때 기판 탈부착 장치(50)로 기판(W)을 전달할 수 있다. 도 7(a)에서 기판 핸들러(42)로부터 기판을 전달받은 기판 탈부착 장치(50)는 도 7(b)에서와 같이 제1 연마 유닛(500a)의 기판 탈부착 위치(30)로 이동하여 제1 연마 헤드(20a)로 기판을 전달한다. 기판을 전달받은 제1 연마 헤드(20a)는 하우징 회전축(2)을 중심으로 수평 회전하여 기판 연마 위치(32) 상으로 이동하고 연마 패드(11)를 향하여 하강한 후 연마 패드(11) 상에서 기판(W)을 연마한다. 제1 연마 헤드(20a)가 기판을 연마하는 동안 제2 연마 헤드(20b)는 기판 탈부착 위치(30)에서 기판 탈부착 장치(50)로부터 새로운 기판을 전달받는다.Referring to FIG. 7(a), the substrate handler (42) can transfer the substrate (W) to the substrate detachment device (50) when the substrate detachment device (50) is positioned between the substrate detachment positions (30) of the substrate polishing units (500a, 500b). The substrate detachment device (50), which has received the substrate from the substrate handler (42) in FIG. 7(a), moves to the substrate detachment position (30) of the first polishing unit (500a) as in FIG. 7(b) and transfers the substrate to the first polishing head (20a). The first polishing head (20a), which has received the substrate, rotates horizontally about the housing rotation axis (2) to move to the substrate polishing position (32), and then descends toward the polishing pad (11) to polish the substrate (W) on the polishing pad (11). While the first polishing head (20a) polishes the substrate, the second polishing head (20b) receives a new substrate from the substrate attachment/detachment device (50) at the substrate attachment/detachment position (30).
도 7(a)에서 기판 핸들러(42)로부터 기판을 전달받은 기판 탈부착 장치(50)는 도 7(c)에서와 같이 제2 연마 유닛(500b)의 기판 탈부착 위치(30)로 이동하여 제1 연마 헤드(20a)로 기판을 전달할 수도 있다. 기판을 전달받은 제1 연마 헤드(20a)는 하우징 회전축(2)을 중심으로 수평 회전하여 기판 연마 위치(32)로 이동하고 연마 패드(11)를 향하여 하강한 후 연마 패드(11) 상에서 기판(W)을 연마한다. 제1 연마 헤드(20a)가 기판을 연마하는 동안 제2 연마 헤드(20b)는 기판 탈부착 위치(30)에서 기판 탈부착 장치(50)로부터 새로운 기판을 전달받는다.In Fig. 7(a), the substrate detachment device (50) that receives the substrate from the substrate handler (42) may move to the substrate detachment position (30) of the second polishing unit (500b) as in Fig. 7(c) and transfer the substrate to the first polishing head (20a). The first polishing head (20a) that receives the substrate rotates horizontally around the housing rotation axis (2) to move to the substrate polishing position (32), and then descends toward the polishing pad (11) to polish the substrate (W) on the polishing pad (11). While the first polishing head (20a) is polishing the substrate, the second polishing head (20b) receives a new substrate from the substrate detachment device (50) at the substrate detachment position (30).
도 8을 참조하여, 기판 탈부착 장치(50)와 제1 및 제2 연마 유닛(500a, 500b)의 연마 정반(10) 사이에는 차단판(220, shield plate)이 설치될 수 있다. 도 8은 차단판(220)을 포함하는 기판 연마 모듈(600)의 평면도이다. 차단판(220)은 기판 탈부착 위치(30)에 배치되는 연마 헤드(20a, 20b)의 하부와 연마 정반(10)을 공간적으로 분리하도록 배치된다. 차단판(220)은 기판 연마 위치(32)에 배치되는 연마 헤드(20a, 20b)의 하부로는 침범하지 않도록 배치된다. 참고로 차단판(220)은 본 출원 특허에서 우선권을 주장한 한국 특허 출원 번호 10-2023-0133909에서는 '펜스(220)'라는 용어로 사용되었고, 한국 특허 출원 번호 10-2024-0110148에서는 '가림판(30)'이라는 용어로 사용되었다. 본 출원서에서는 용어의 혼선을 피하기 위해 '차단판(220)'으로 통일하여 대체하였다.Referring to FIG. 8, a shield plate (220) may be installed between the substrate detachment device (50) and the polishing plates (10) of the first and second polishing units (500a, 500b). FIG. 8 is a plan view of a substrate polishing module (600) including a shield plate (220). The shield plate (220) is positioned to spatially separate the lower portion of the polishing head (20a, 20b) positioned at the substrate detachment position (30) and the polishing plate (10). The shield plate (220) is positioned so as not to invade the lower portion of the polishing head (20a, 20b) positioned at the substrate polishing position (32). For reference, the term 'blocking plate (220)' was used in Korean Patent Application No. 10-2023-0133909, which claims priority in the present application, as a 'fence (220)', and in Korean Patent Application No. 10-2024-0110148, as a 'shielding plate (30)'. In this application, the terms were unified and replaced with 'blocking plate (220)' to avoid confusion in terms.
연마 헤드(20a, 20b)와 기판 탈부착 장치(50) 간의 기판 교환은 차단판(220)의 상부에서 수행된다. 기판 탈부착 장치(50)의 수평 이동은 차단판(220) 상부에서 수행된다. 차단판(220)은 기판 탈부착 장치(50) 및 기판 탈부착 위치(30)에 배치되는 연마 헤드(20a 또는 20b)로부터 연마제 잔류물 또는 파티클 등이 연마 정반(10)으로 떨어지는 것을 차단하는 용도로 사용된다. 선형 가이드 레일(152)도 차단판(220)의 상부에 배치될 수 있다.The substrate exchange between the polishing head (20a, 20b) and the substrate detachment device (50) is performed on the upper part of the blocking plate (220). The horizontal movement of the substrate detachment device (50) is performed on the upper part of the blocking plate (220). The blocking plate (220) is used to block abrasive residue or particles, etc., from falling onto the polishing plate (10) from the substrate detachment device (50) and the polishing head (20a or 20b) disposed at the substrate detachment position (30). The linear guide rail (152) may also be disposed on the upper part of the blocking plate (220).
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2023-0133909를 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications No. 10-2023-0133909, which claims priority to this application, but may also refer to other Korean patent applications.
도 9(a)와 9(b)를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500)을 설명한다. 도 9(a)는 기판 연마 유닛(500)의 평면도이고 도 9(b)는 측면도이다. 도 9(a)를 참조하여, 기판 연마 유닛(500)은 연마 정반(10), 적어도 하나의 연마 헤드인 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b), 기판 탈부착 장치(50), 패드 컨디셔너 암(70), 및 연마제 공급 수단(180, 연마제 공급 암)을 포함한다.Referring to FIGS. 9(a) and 9(b), a substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 9(a) is a plan view of the substrate polishing unit (500), and FIG. 9(b) is a side view. Referring to FIG. 9(a), the substrate polishing unit (500) includes a polishing platen (10), at least one polishing head, i.e., first and second polishing heads (20a, 20b), a substrate detachment/attachment device (50), a pad conditioner arm (70), and an abrasive supply means (180, abrasive supply arm).
도 9(b)를 참조하여, 연마 정반(10)의 위쪽으로 기판 탈부착 위치(30), 기판 탈부착 대기 위치(30"), 연마 위치(32), 연마 대기 위치(32")가 배치된다. 연마 위치(32)는 연마 헤드(20a, 20b)가 연마 정반(10) 상에 부착되는 연마 패드(11) 상에서 기판을 연마는 위치이며, 연마 대기 위치(32")는 연마 위치(32)의 상부에 배치되는 위치이다. 기판 탈부착 위치(30)는 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)가 기판 탈부착 장치(50)와 기판을 주고받는 위치이며, 기판 탈부착 대기 위치(30")는 기판 탈부착 위치(30)의 상부에 배치되는 위치이다.Referring to Fig. 9(b), a substrate attachment/detachment position (30), a substrate attachment/detachment standby position (30"), a polishing position (32), and a polishing standby position (32") are arranged above a polishing platen (10). The polishing position (32) is a position where the polishing heads (20a, 20b) polish the substrate on a polishing pad (11) attached to the polishing platen (10), and the polishing standby position (32") is a position arranged above the polishing position (32). The substrate attachment/detachment position (30) is a position where the first and second polishing heads (20a, 20b) exchange substrates with the substrate attachment/detachment device (50), and the substrate attachment/detachment standby position (30") is a position arranged above the substrate attachment/detachment position (30).
기판 탈부착 대기 위치(30")와 연마 대기 위치(32")는 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b) 사이에 배치되는 하우징 회전축(2)을 중심으로 맞은편에 배치된다. 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)는 하우징 회전축(2)을 중심으로 피봇 회전하여 기판 탈부착 대기 위치(30")와 연마 대기 위치(32") 사이를 이동할 수 있다. 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)는 기판 탈부착 위치(30)로부터 기판 탈부착 대기 위치(30"), 연마 대기 위치(32"), 연마 위치(32)를 왕복하며 기판 탈부착 위치(30)에서는 기판 탈부착 장치(50)와 기판을 주고받으며 연마 위치(32)에서는 연마 패드(11) 상에서 기판을 연마한다.The substrate detachment standby position (30") and the polishing standby position (32") are arranged on opposite sides with respect to the housing rotation axis (2) disposed between the first and second polishing heads (20a, 20b). The first and second polishing heads (20a, 20b) can pivotally rotate about the housing rotation axis (2) to move between the substrate detachment standby position (30") and the polishing standby position (32"). The first and second polishing heads (20a, 20b) reciprocate between the substrate detachment standby position (30), the polishing standby position (30"), and the polishing position (32), and at the substrate detachment position (30), the substrate is transferred to and from the substrate detachment device (50), and at the polishing position (32), the substrate is polished on the polishing pad (11).
도 9(a)를 참조하여, 기판 이송 수단의 기판 핸들러(42)는 기판 탈부착 대기 위치(30")에 배치되는 연마 헤드(20a 또는 20b)와 기판 탈부착 장치(50) 사이의 공간으로 진입하여 기판 탈부착 장치(50)와 기판을 주고받는다. 패드 컨디셔너 암(70)은 피봇 회전축(72)을 중심으로 기판 탈부착 장치(50)의 하부에서 피봇 회전(79)하면서 연마 정반(10) 상에 부착된 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.Referring to FIG. 9(a), the substrate handler (42) of the substrate transport means enters the space between the polishing head (20a or 20b) and the substrate detachment device (50) arranged at the substrate detachment standby position (30") to transfer the substrate to and from the substrate detachment device (50). The pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) attached on the polishing platen (10) while pivotally rotating (79) at the bottom of the substrate detachment device (50) about the pivot rotation axis (72).
연마제 공급 수단(180)은 기판 탈부착 장치(50)에 매달려 지지되어 연마 위치(32)에 위치하는 연마 헤드(20a 또는 20b) 주위로 연마제를 공급한다. 연마제 공급 수단(180)은 연마 헤드(20a, 20b)의 둘레를 감싸는 호 형태로 구성될 수 있다. 연마제 공급 수단(180)은 피봇 회전(79)하는 패드 컨디셔너 암(70)과 간섭하지 않도록 기판 탈부착 장치(50)로부터 패드 컨디셔너 암(70)의 반대편을 향하도록 배치된다.The abrasive supply means (180) is suspended and supported from the substrate detachment device (50) and supplies the abrasive around the polishing head (20a or 20b) positioned at the polishing position (32). The abrasive supply means (180) may be configured in an arc shape that surrounds the circumference of the polishing head (20a, 20b). The abrasive supply means (180) is positioned so as to face the opposite side of the pad conditioner arm (70) from the substrate detachment device (50) so as not to interfere with the pad conditioner arm (70) that pivotally rotates (79).
도 10(a)와 10(b)를 참조하여, 기판 핸들러(42)가 기판 탈부착 장치(50)로 기판(W)을 전달하는 과정을 설명한다. 도 10(a)는 제1 연마 헤드 조립체(110a)와 기판 탈부착 장치(50)의 수직 단면도이고, 도 10(b)는 기판 탈부착 장치(50)의 입체도이다. 도 10(a)은 연마 헤드(20a)가 기판 탈부착 대기 위치(30")에 배치되어 있으며 그 하부에 기판 탈부착 장치(50)가 배치되어 있는 모습을 도시하고 있으며, 도 10(b)는 기판 핸들러(42)가 기판 탈부착 장치(50)로 기판(W)을 전달하는 모습을 보여주고 있다.Referring to FIGS. 10(a) and 10(b), a process in which a substrate handler (42) transfers a substrate (W) to a substrate detachment device (50) will be described. FIG. 10(a) is a vertical cross-sectional view of a first polishing head assembly (110a) and a substrate detachment device (50), and FIG. 10(b) is a three-dimensional view of the substrate detachment device (50). FIG. 10(a) illustrates a state in which a polishing head (20a) is positioned at a substrate detachment standby position (30") and a substrate detachment device (50) is positioned underneath the polishing head (20a), and FIG. 10(b) illustrates a state in which a substrate handler (42) transfers a substrate (W) to the substrate detachment device (50).
기판 탈부착 장치(50)는 위로 연장된 측벽(62)을 포함한다. 측벽(62)에는 기판 핸들러(42)가 진입할 수 있는 개구부(69)가 배치된다. 개구부(69)의 폭은 기판 핸들러(42)의 폭 보다 크도록 구성되며, 기판(W)의 지름보다 크도록 구성될 수도 있다. 기판 핸들러(42)와 기판(W)은 개구부(69)를 통하여 기판 탈부착 장치(50)로 진입하고 빠져나올 수 있다.The substrate attachment/detachment device (50) includes an upwardly extended sidewall (62). An opening (69) is arranged in the sidewall (62) through which a substrate handler (42) can enter. The width of the opening (69) is configured to be larger than the width of the substrate handler (42), and may also be configured to be larger than the diameter of the substrate (W). The substrate handler (42) and the substrate (W) can enter and exit the substrate attachment/detachment device (50) through the opening (69).
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2023-0133909 및 10-2023-0124412를 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications claiming priority from this application, including application numbers 10-2023-0133909 and 10-2023-0124412, although other Korean patent applications may also be referenced.
도 11 및 12를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500)을 설명한다. 도 11은 기판 연마 유닛(500)의 평면도이다. 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)는 환형 트랙(130)에 각각의 가이드 블록(414a, 414b)을 통해 회전 이동 가능하도록 체결된다. 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)는 환형 트랙(130)에 매달린 상태에서 환형 트랙(130)의 하우징 회전축(2)을 따라서 회전하여 각자의 위치를 바꿀 수 있다.Referring to FIGS. 11 and 12, a substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a plan view of the substrate polishing unit (500). The first and second polishing head assemblies (110a, 110b) are rotatably fastened to the annular track (130) via respective guide blocks (414a, 414b). The first and second polishing head assemblies (110a, 110b) can change their respective positions by rotating along the housing rotation axis (2) of the annular track (130) while being suspended from the annular track (130).
도 12는 도11의 기판 연마 유닛(500)을 패드 컨디셔너 암(70)의 반대편에서 바라본 측면도이다. 도 12를 참조하여, 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)는 상부 지지판(168)에 체결되며 상부 지지판(168)은 각각의 가이드 블록(414a, 414b)을 통해 상부 프레임(140)에 고정된 원형 트랙(130)에 체결된다. 상부 프레임(140)의 밑면에는 자석 어레이(452)가 환형 트랙(130)의 주위를 따라 배치되며 상부 지지판(168)의 윗면에는 전자석(450, 450")이 배치된다. 전자석(450, 450")으로 공급되는 교류 전류를 제어함으로써 상부 지지판(168)에 매달린 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)를 환형 트랙(130)을 따라서 회전시킬 수 있다.FIG. 12 is a side view of the substrate polishing unit (500) of FIG. 11 as viewed from the opposite side of the pad conditioner arm (70). Referring to FIG. 12, the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) are fastened to the upper support plate (168), and the upper support plate (168) is fastened to a circular track (130) fixed to the upper frame (140) through respective guide blocks (414a, 414b). On the underside of the upper frame (140), a magnet array (452) is arranged along the periphery of the annular track (130), and an electromagnet (450, 450") is arranged on the upper surface of the upper support plate (168). By controlling the alternating current supplied to the electromagnets (450, 450"), the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) suspended from the upper support plate (168) can be rotated along the annular track (130).
또 다른 실시예에 따르면 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)는 상부 지지판(168) 없이 각각의 가이드 블록(414a, 414b)을 통해서 환형 트랙(130)에 체결될 수 있다. 이 실시예에서는 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 110b)는 각각의 전자석(450, 450")에 의해 환형 트랙(130) 상에서 독립적으로 피봇 회전하도록 구성될 수 있다.In another embodiment, the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) may be fastened to the annular track (130) via respective guide blocks (414a, 414b) without the upper support plate (168). In this embodiment, the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) may be configured to independently pivot on the annular track (130) by respective electromagnets (450, 450").
도 12를 참조하여, 연마제 공급 채널(184)은 기판 탈부착 장치(50)의 내부를 관통하여 연마제 공급 수단(180)으로 연결될 수 있다. 기판 탈부착 대기 위치(30")는 기판 탈부착 장치(50)의 상부에 배치되며 기판 탈부착 장치(50)는 패드 컨디셔너 암(70)의 상부에 배치된다. 이에 따라 연마 패드(11)로부터 기판 탈부착 대기 위치(30")까지의 거리(30h)는 패드 컨디셔너 암의 높이(70h)와 기판 탈부착 장치의 높이(50h)를 더한 값보다 크도록 설정된다.Referring to FIG. 12, the abrasive supply channel (184) can penetrate the interior of the substrate detachment device (50) and be connected to the abrasive supply means (180). The substrate detachment standby position (30") is arranged above the substrate detachment device (50), and the substrate detachment device (50) is arranged above the pad conditioner arm (70). Accordingly, the distance (30h) from the abrasive pad (11) to the substrate detachment standby position (30") is set to be greater than the sum of the height (70h) of the pad conditioner arm and the height (50h) of the substrate detachment device.
도 13을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너 암(70)의 배치를 설명한다. 도 13은 기판 연마 유닛(500)의 평면도이다. 패드 컨디셔너 암(70)의 피봇 회전축(72)은 면 B와 면 C 사이에서 연마 정반(10)에 인접한 곳에 배치된다. 면 B는 기판 연마 위치(32)와 기판 탈부착 위치(30)를 포함하는 면 A에 대하여 수직이며 연마 정반(10)의 중심(12)을 포함하는 가상의 면이다. 면 C는 면 B에 평행하며 연마 위치(32)를 포함하는 면이다.Referring to FIG. 13, the arrangement of the pad conditioner arm (70) according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a plan view of the substrate polishing unit (500). The pivot rotation axis (72) of the pad conditioner arm (70) is arranged adjacent to the polishing platen (10) between planes B and C. Plane B is a virtual plane that is perpendicular to plane A, which includes the substrate polishing position (32) and the substrate attachment/detachment position (30), and includes the center (12) of the polishing platen (10). Plane C is a plane that is parallel to plane B and includes the polishing position (32).
패드 컨디셔너 암(70)의 끝단에는 패드 컨디셔너(74)가 매달린다. 패드 컨디셔너 암(70)은 연마 정반(10)의 중심(12)과 연마 정반(10)의 가장자리를 피봇 회전(79)하면서 패드 컨디셔너(74)가 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다. 연마 정반(10)의 주위에는 패드 컨디셔너(74)를 세정하는 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)이 배치된다. 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)은 면 F와 면 G 사이에서 연마 정반(10)에 인접한 곳에 배치된다. 면 G는 면 B에 평행하며 기판 탈부착 위치(30)를 포함하는 면이고, 면 F는 연마 정반(10)의 가장자리에 접하는 면 중에서 면 B에 평행하며 면 G에 더 근접한 면이다.A pad conditioner (74) is hung at the end of the pad conditioner arm (70). The pad conditioner arm (70) pivotally rotates (79) around the center (12) of the polishing platen (10) and the edge of the polishing platen (10), while the pad conditioner (74) conditions the polishing pad (11). A pad conditioner cleaning station (76) for cleaning the pad conditioner (74) is arranged around the polishing platen (10). The pad conditioner cleaning station (76) is arranged adjacent to the polishing platen (10) between the plane F and the plane G. The plane G is a plane that is parallel to the plane B and includes the substrate attachment/detachment location (30), and the plane F is a plane that is parallel to the plane B and closer to the plane G among the planes that contact the edge of the polishing platen (10).
도 11을 참조로 설명한 연마제 공급 수단(180)은, 도 13을 참조하여 연마제 공급 암(80)으로 대체될 수 있다. 연마제 공급 암(80)의 피봇 회전축(82)은 연마 정반(10)을 사이에 두고 패드 컨디셔너 암(70)의 맞은편에 배치된다. 연마제 공급 암(80)은 수직 샤프트(86)에 연결되어 회전축(82)을 중심으로 회전할 수 있다. 피봇 회전축(82)은 면 B 근처에서 연마 정반(10) 근처에 배치된다. 연마제 공급 암(80)의 수직 샤프트(86)가 면 B에 걸치도록 배치될 수 있다. 연마제를 공급하지 않는 동안 연마제 공급 암(80)의 끝단은 연마 정반(10) 외부로 빠져나와 면 D 근처에 배치되는 파킹 위치(80P)로 이동한다. 면 D는 연마 정반(10)의 가장자리에 접하는 면 중에서 면 B에 평행하며 면 C에 더 근접한 면이다. 연마제 공급 암(80)이 파킹 위치(80P)에 배치되면, 연마제 공급 암(80)의 끝단(80')이 면 D근처에 배치된다. 연마제 공급 암(80)이 파킹 위치(80P)로 이동할 때 연마 헤드(20a)는 기판 연마 위치(32)로부터 위쪽으로 이동하고 연마제 공급 암(80)이 연마 헤드(20a)의 아래를 지나 파킹 위치(80P)로 이동한다.The abrasive supply means (180) described with reference to FIG. 11 may be replaced with the abrasive supply arm (80) with reference to FIG. 13. The pivot rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) is disposed opposite the pad conditioner arm (70) with the abrasive platen (10) therebetween. The abrasive supply arm (80) is connected to a vertical shaft (86) and can rotate about the rotation axis (82). The pivot rotation axis (82) is disposed near the abrasive platen (10) near surface B. The vertical shaft (86) of the abrasive supply arm (80) may be disposed to span surface B. While not supplying the abrasive, the end of the abrasive supply arm (80) extends out of the abrasive platen (10) and moves to a parking position (80P) disposed near surface D. Surface D is a surface that is parallel to surface B and closer to surface C among the surfaces that contact the edge of the polishing platen (10). When the abrasive supply arm (80) is positioned at the parking position (80P), the end (80') of the abrasive supply arm (80) is positioned near surface D. When the abrasive supply arm (80) moves to the parking position (80P), the polishing head (20a) moves upward from the substrate polishing position (32), and the abrasive supply arm (80) passes under the polishing head (20a) and moves to the parking position (80P).
도 14(a)와 14(b)를 참조하여, 기판 탈부착 장치(50)의 실시예를 설명한다. 기판 탈부착 장치(50)의 측면 단면도인 도 14(a)와 평면 절개도인 도 14(b)는 기판(W)과 연마 헤드(20a, 20b)가 기판 탈부착 장치(50) 위에 배치된 상태를 나타낸다.Referring to FIGS. 14(a) and 14(b), an embodiment of a substrate detachment device (50) is described. FIG. 14(a), which is a side cross-sectional view of the substrate detachment device (50), and FIG. 14(b), which is a planar cut view, show a state in which a substrate (W) and polishing heads (20a, 20b) are placed on the substrate detachment device (50).
도 14(a)를 참조하여, 기판 탈부착 장치(50)는 기판 지지 플레이트(156) 및 제1 유체 챔버(158)를 포함할 수 있다. 제1 유체 챔버(158)는 베이스(54)와 기판 지지 플레이트(156) 사이에 구비된다. 제1 유체 챔버(158)로 기체 또는 액체 등의 유체를 주입하면 기판 지지 플레이트(156)가 위로 상승하고, 제1 유체 챔버(158)로부터 유체를 제거하면 기판 지지 플레이트(156)가 하강한다. 기판을 연마 헤드(20a, 20b)로 부착할 때는 제1 유체 챔버(158)로 유체를 주입함으로써 기판 지지 플레이트(156)를 위로 밀어서 연마 헤드(20a 또는 20b)의 리테이너 링(29) 내부로 기판을 전달할 수 있다.Referring to FIG. 14(a), the substrate detachment/attachment device (50) may include a substrate support plate (156) and a first fluid chamber (158). The first fluid chamber (158) is provided between the base (54) and the substrate support plate (156). When a fluid such as a gas or a liquid is injected into the first fluid chamber (158), the substrate support plate (156) rises upward, and when the fluid is removed from the first fluid chamber (158), the substrate support plate (156) descends. When attaching the substrate to the polishing head (20a, 20b), the substrate can be transferred into the retainer ring (29) of the polishing head (20a or 20b) by pushing the substrate support plate (156) upward by injecting the fluid into the first fluid chamber (158).
도 14(a)와 14(b)를 참조하여, 기판 탈부착 장치(50)는 기판 정렬 수단(160)을 포함할 수 있다. 기판 정렬 수단(160)은 환형이며, 일부가 개방(191, 도 14(b))된 호 형태를 가진다. 개방(191)된 곳의 양끝 단에는 핀(192a, 192b)이 서로 마주보도록 고정되어 배치된다. 제1 핀(192a)에는 샤프트(196)가 고정되며 제2 핀(192b)에는 관통구가 배치되며 샤프트(196)는 관통구를 통하여 선형 구동 장치(190)에 체결된다. 제2 핀(192b)은 베이스(54)에 고정된다. 제1 핀(192a)의 근처에는 정지판(194)이 베이스(54)에 고정되어 배치된다. 정지판(194)은 제1 핀(192a)의 움직임을 한정시키는 역할을 한다. 선형 구동 장치(190)가 샤프트(196)를 뻗으면 제1 핀(192a)이 정지판(194) 쪽으로 이동하여 기판 정렬 수단(160)을 벌리고, 반대로 샤프트(196)를 수축시키면 제1 핀이 제2 핀(192b) 쪽으로 이동하여 기판 정렬 수단(160)을 오므린다.Referring to FIGS. 14(a) and 14(b), the substrate detachment/attachment device (50) may include a substrate alignment means (160). The substrate alignment means (160) is annular and has an arc shape with a portion open (191, FIG. 14(b)). Pins (192a, 192b) are fixedly arranged to face each other at both ends of the open portion (191). A shaft (196) is fixed to the first pin (192a), a through hole is arranged in the second pin (192b), and the shaft (196) is connected to the linear driving device (190) through the through hole. The second pin (192b) is fixed to the base (54). A stop plate (194) is fixedly arranged to the base (54) near the first pin (192a). The stop plate (194) serves to limit the movement of the first pin (192a). When the linear driving device (190) extends the shaft (196), the first pin (192a) moves toward the stop plate (194) to spread the substrate alignment means (160), and conversely, when the shaft (196) is retracted, the first pin moves toward the second pin (192b) to retract the substrate alignment means (160).
도 14(a)를 참조하여, 기판 정렬 수단(160)은 연마 헤드(20a, 20b)의 리테이너 링(29)의 둘레 바깥 면과 접하는 상부 수직면(161), 리테이너 링(29)의 밑면과 접하는 상부 수평면(162), 기판(W)의 둘레 바깥 면과 접하는 하부 수직면(163), 기판(W)의 밑면과 접하는 하부 수평면(164)을 포함한다. 기판 탈부착 장치(50)는 기판 정렬 수단(160)을 받쳐주는 환형의 지지판(170)을 포함할 수 있다. 기판 정렬 수단(160)은 선형 구동 장치(190)에 의하여 벌려졌다 오므려졌다 하는 동안 지지판(170) 상에서 자유롭게 변형될 수 있다. 지지판(170)과 베이스(54) 사이에는 환형의 제2 유체 챔버(155)가 구비될 수 있다. 제2 유체 챔버(155)로 기체 또는 액체 등의 유체를 주입하면 지지판(170) 상의 기판 정렬 수단(160)을 수직으로 이동시킬 수 있다.Referring to FIG. 14(a), the substrate alignment means (160) includes an upper vertical surface (161) that contacts an outer peripheral surface of a retainer ring (29) of a polishing head (20a, 20b), an upper horizontal surface (162) that contacts an underside of the retainer ring (29), a lower vertical surface (163) that contacts an outer peripheral surface of a substrate (W), and a lower horizontal surface (164) that contacts an underside of the substrate (W). The substrate detachment/attachment device (50) may include an annular support plate (170) that supports the substrate alignment means (160). The substrate alignment means (160) may be freely deformed on the support plate (170) while being opened and closed by a linear driving device (190). An annular second fluid chamber (155) may be provided between the support plate (170) and the base (54). By injecting a fluid such as gas or liquid into the second fluid chamber (155), the substrate alignment means (160) on the support plate (170) can be moved vertically.
도 15(a) 내지 15(f)를 참조하여, 기판 탈부착 장치(50)를 이용하여 기판(W)을 연마 헤드(20a)로 부착하는 방법을 설명한다. 도 15(a) 내지 15(f)는 기판 탈부착 장치(50)가 연마 헤드(20a)로 기판을 부착하는 과정을 순차적으로 보여주는 기판 탈부착 장치의 측면 단면도이다.Referring to FIGS. 15(a) to 15(f), a method of attaching a substrate (W) to a polishing head (20a) using a substrate attaching/detaching device (50) is described. FIGS. 15(a) to 15(f) are side cross-sectional views of a substrate attaching/detaching device sequentially showing the process of attaching a substrate to a polishing head (20a) by the substrate attaching/detaching device (50).
도 15(a)로 도시된 단계에서는, 기판 정렬 수단(160)을 벌린 상태에서 기판 지지 플레이트(156)를 상승시키고, 기판 이송 수단의 기판 핸들러(42, 도시되지 않음)가 연마될 기판(W)을 기판 지지 플레이트(156)로 전달한다. 도 15(b)로 도시된 단계에서는, 기판 지지 플레이트(156)를 하강시켜 기판(W)을 기판 정렬 수단(160)의 하부 수평면(164) 상에 내려놓는다. 도 15(c)로 도시된 단계에서는, 연마 헤드(20a)의 리테이너 링(29)이 기판 정렬 수단(160)의 내부에 배치되도록 연마 헤드(20a)를 하강하거나 기판 탈부착 장치(50)를 상승시킨다. 도 15(d)로 도시된 단계에서는, 기판 정렬 수단(160)을 오므려 기판 정렬 수단(160)이 기판 정렬 수단(160)의 상부 수직면(161)을 연마 헤드(20a)의 리테이너 링(29)과 접촉시킨다. 이 때 기판(W)은 기판 정렬 수단(160)의 하부 수직면(163)에 의해 자동으로 리테이너 링(29)의 내부로 정렬된다. 도 15(e)로 도시된 단계에서는, 기판 지지 플레이트(156)를 상승시켜 기판(W)을 리테이너 링(29) 내부에서 연마 헤드(20a)의 밑면으로 부착시킨다. 도 15(f)로 도시된 단계에서는, 기판 지지 플레이트(156)를 하강하고 기판 정렬 수단(160)을 벌린다. 연마 헤드(20a)는 위로 상승하여 기판 탈부착 장치(50) 밖으로 빠져 나간다.In the step illustrated in Fig. 15(a), the substrate support plate (156) is raised while the substrate alignment means (160) is spread apart, and the substrate handler (42, not illustrated) of the substrate transfer means transfers the substrate (W) to be polished to the substrate support plate (156). In the step illustrated in Fig. 15(b), the substrate support plate (156) is lowered to place the substrate (W) on the lower horizontal surface (164) of the substrate alignment means (160). In the step illustrated in Fig. 15(c), the polishing head (20a) is lowered or the substrate attachment/detachment device (50) is raised so that the retainer ring (29) of the polishing head (20a) is placed inside the substrate alignment means (160). In the step illustrated in Fig. 15(d), the substrate alignment means (160) is folded so that the upper vertical surface (161) of the substrate alignment means (160) comes into contact with the retainer ring (29) of the polishing head (20a). At this time, the substrate (W) is automatically aligned to the inside of the retainer ring (29) by the lower vertical surface (163) of the substrate alignment means (160). In the step illustrated in Fig. 15(e), the substrate support plate (156) is raised so that the substrate (W) is attached to the bottom surface of the polishing head (20a) inside the retainer ring (29). In the step illustrated in Fig. 15(f), the substrate support plate (156) is lowered and the substrate alignment means (160) is spread. The polishing head (20a) is raised and comes out of the substrate attachment/detachment device (50).
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2023-0141615를 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications No. 10-2023-0141615, which claims priority to this application, but may also refer to other Korean patent applications.
도 16 및 17을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500)을 설명한다. 도 16은 기판 연마 유닛(500)의 평면도이고, 도 17은 측면 단면도이다. 기판 연마 유닛(500)은 연마 정반(10), 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b), 기판 탈부착 장치(50), 연마 헤드 세정 유닛(60), 패드 컨디셔너 암(70), 및 연마제 공급 암(80)을 포함한다. 도 16에서는 제1 연마 헤드(20a)와 그 밑에 놓인 기판(W)이 일부 절개되어 도시되어 있다.Referring to FIGS. 16 and 17, a substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a plan view of the substrate polishing unit (500), and FIG. 17 is a side cross-sectional view. The substrate polishing unit (500) includes a polishing platen (10), first and second polishing heads (20a, 20b), a substrate detachment device (50), a polishing head cleaning unit (60), a pad conditioner arm (70), and an abrasive supply arm (80). In FIG. 16, the first polishing head (20a) and the substrate (W) placed thereunder are partially cut away and illustrated.
도 16을 참조하여, 제1 연마 헤드(20a)의 밑에는 기판 이송 수단의 기판 핸들러(42)가 배치되어 있으며, 그 아래로는 기판(W), 기판 탈부착 장치 베이스(54), 연마 헤드 세정 유닛(60), 패드 컨디셔너 암(70), 그리고 연마 패드(11)가 순서대로 위치해 있다. 기판 탈부착 장치 베이스(54)는 링 형태이며, 그 윗면에는 기판이 놓이는 핀(57)이 배치된다. 기판 탈부착 장치 베이스(54)는 암(261, arm)을 통해 수직 샤프트(52)에 연결되어 있으며, 이 수직 샤프트(52)는 중심축(56)을 따라서 수직으로 이동한다.Referring to Fig. 16, a substrate handler (42) of a substrate transfer means is arranged under the first polishing head (20a), and a substrate (W), a substrate detachment device base (54), a polishing head cleaning unit (60), a pad conditioner arm (70), and a polishing pad (11) are positioned in that order below the substrate. The substrate detachment device base (54) has a ring shape, and a pin (57) on which a substrate is placed is arranged on its upper surface. The substrate detachment device base (54) is connected to a vertical shaft (52) through an arm (261, arm), and the vertical shaft (52) moves vertically along a central axis (56).
도 16 및 17을 참조하여, 연마 헤드 세정 유닛(60)은 세정 베이스(61)로부터 위로 세워진 제1 및 제2 측벽(62, 68)으로 구성된다. 제1 측벽(62)은 연마 정반(10)의 회전축(12) 쪽에 배치되며 제2 측벽(68)은 기판 핸들러(42) 쪽에 배치된다. 제1 및 제2 측벽(62, 68)은 호 형태를 가지며, 제2 측벽(68)의 높이가 제1 측벽(62) 보다 낮게 설계된다. 제1 측벽(62)에는 초순수 분사구(64)가 배치되어 연마 헤드(20a, 20b)를 향해 초순수를 분사한다. 세정 베이스(61)에는 기판 탈부착 장치(50)의 암(261)의 하부를 따라 연마 정반(10)과 펜스(14) 사이의 공간으로 연장되는 배수로(265)가 구비된다. 배수로(265)를 따라 연마 헤드 세정 유닛(60)에서 배출되는 세정수가 연마 정반(10)과 펜스(14) 사이의 공간으로 배출된다. 세정 베이스(61)와 배수로(265)는 배수가 원활히 이루어지도록 펜스(14)를 향하여 기울어진 형태로 구비된다.Referring to FIGS. 16 and 17, the polishing head cleaning unit (60) is composed of first and second side walls (62, 68) erected upward from the cleaning base (61). The first side wall (62) is arranged toward the rotation axis (12) of the polishing platen (10), and the second side wall (68) is arranged toward the substrate handler (42). The first and second side walls (62, 68) have an arc shape, and the height of the second side wall (68) is designed to be lower than that of the first side wall (62). An ultrapure water injection port (64) is arranged in the first side wall (62) to spray ultrapure water toward the polishing heads (20a, 20b). The cleaning base (61) is provided with a drainage channel (265) extending along the lower portion of the arm (261) of the substrate detachment device (50) into the space between the polishing platen (10) and the fence (14). The cleaning water discharged from the polishing head cleaning unit (60) along the drain (265) is discharged into the space between the polishing plate (10) and the fence (14). The cleaning base (61) and the drain (265) are provided in a form that is inclined toward the fence (14) to ensure smooth drainage.
연마 헤드 세정 유닛(60)에는 연마제 공급 수단(180, 연마제 공급 암)이 연결된다. 연마제 공급 수단(180)은 연마 헤드 세정 유닛(60)으로부터 연마 위치(32)를 향하여 연장되어 연마 위치(32)에서 연마 중인 연마 헤드(20a 또는 20b)의 둘레를 따라 확장되어 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)은 회전축(72)을 중심으로 피봇 회전하며, 끝단에 매달린 패드 컨디셔너(도시되지 않음)를 이용하여 연마 헤드 세정 유닛(60)의 아래에서 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.An abrasive supply means (180, abrasive supply arm) is connected to the polishing head cleaning unit (60). The abrasive supply means (180) extends from the polishing head cleaning unit (60) toward the polishing position (32) and is arranged to extend along the circumference of the polishing head (20a or 20b) being polished at the polishing position (32). The pad conditioner arm (70) pivotally rotates about a rotation axis (72) and conditions the polishing pad (11) under the polishing head cleaning unit (60) using a pad conditioner (not shown) suspended at the end.
기판 탈부착 장치 베이스(54)는 수직 샤프트(52)를 통해 수직 이동 구동 수단(53)에 연결되어 연마 헤드 세정 유닛(60)의 상부에서 수직으로 움직이며 기판을 연마 헤드(20a, 20b)로 부착하거나 연마 헤드(20a,20b)로부터 탈착되는 기판을 받는다. 기판 핸들러(42)는 연마 헤드 세정 유닛(60)의 제2 측벽(68)의 상부를 지나 연마 헤드(20a, 20b)와 기판 탈부착 장치(50) 사이의 공간으로 진입하여, 기판 탈부착 장치 베이스(54)와 기판을 주고 받는다.The substrate attachment/detachment device base (54) is connected to a vertical movement driving means (53) through a vertical shaft (52) and moves vertically above the polishing head cleaning unit (60) to receive a substrate attached to or detached from the polishing head (20a, 20b). The substrate handler (42) passes through the upper part of the second side wall (68) of the polishing head cleaning unit (60) and enters the space between the polishing head (20a, 20b) and the substrate attachment/detachment device (50) to transfer the substrate to and from the substrate attachment/detachment device base (54).
기판 핸들러(42)가 기판 탈부착 장치 베이스(54)로 기판(W)을 전달할 때는 기판 탈부착 장치 베이스(54)가 하강하여 기판(W)을 전달받으며, 기판(W)을 연마 헤드(20a)로 전달할 때는 기판 탈부착 장치 베이스(54)가 상승하여 기판(W)을 연마 헤드(20a)의 밑면에 부착시킨다.When the substrate handler (42) transfers the substrate (W) to the substrate detachment device base (54), the substrate detachment device base (54) descends to receive the substrate (W), and when transferring the substrate (W) to the polishing head (20a), the substrate detachment device base (54) rises to attach the substrate (W) to the bottom of the polishing head (20a).
도 17에서는 제1 연마 헤드(20a)가 기판 탈부착 위치(30)에 있고 제2 연마 헤드(20b)가 기판 연마 위치(32)에 배치되어 있다. 제1 연마 헤드(20a)와 제2 연마 헤드(20b)가 자리를 맞바꿀 때는 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)가 연마 헤드 세정 유닛(60)의 제1 측벽(62) 보다 높은 곳으로 상승한 상태에서 환형 트랙(130)을 따라 회전하여 이동한다.In Fig. 17, the first polishing head (20a) is positioned at the substrate detachment position (30) and the second polishing head (20b) is positioned at the substrate polishing position (32). When the first polishing head (20a) and the second polishing head (20b) change positions, the first and second polishing heads (20a, 20b) move by rotating along the annular track (130) while being raised higher than the first side wall (62) of the polishing head cleaning unit (60).
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2023-0141588 및 10-2023-0154891을 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications Nos. 10-2023-0141588 and 10-2023-0154891, which claim priority in this application, but may also refer to other Korean patent applications.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500)의 평면도이다. 기판 탈부착 장치(50)는 연마 정반(10)의 외접 사면체(120)의 4개 면(120A, 120B, 120C, 120D) 중에서 제1 면(120A)에 더 인접한 곳에 배치된다. 연마 정반(10)의 외접 사면체(120)는 그 내부에 연마 정반(10)을 포함하며, 연마 정반(10)의 둘레에 접하는 4개의 면(120A, 120B, 120C, 120D)으로 구성되는 가상의 사면체이다. 사면체의 중심축은 연마 정반(10)의 회전축(12)과 평행하다.FIG. 18 is a plan view of a substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention. The substrate detachment/attachment device (50) is positioned closer to the first surface (120A) among the four surfaces (120A, 120B, 120C, 120D) of the circumscribed tetrahedron (120) of the polishing platen (10). The circumscribed tetrahedron (120) of the polishing platen (10) is a virtual tetrahedron that includes the polishing platen (10) within it and is composed of four surfaces (120A, 120B, 120C, 120D) that contact the periphery of the polishing platen (10). The central axis of the tetrahedron is parallel to the rotation axis (12) of the polishing platen (10).
이하에서 외접 사면체(120)와 연마 정반(10) 사이의 공간이라는 표현은 연마 정반(10)의 표면으로부터 수직으로 확장되는 가상의 원기둥과 4개의 면(120A, 120B, 120C, 120D)으로 구성되는 외접 사면체(120) 사이의 공간을 의미한다. 즉, 실선으로 표시된 연마 정반(10)과 점선으로 표시된 외접 사면체(120) 사이의 공간을 의미한다.Hereinafter, the expression “space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10)” means the space between an imaginary cylinder extending vertically from the surface of the polishing platen (10) and the circumscribed tetrahedron (120) composed of four faces (120A, 120B, 120C, 120D). In other words, it means the space between the polishing platen (10) indicated by a solid line and the circumscribed tetrahedron (120) indicated by a dotted line.
기판 핸들러(42)는 가상의 외접 사면체(120)의 제1 면(120A)을 통하여 기판 탈부착 장치(50)로 접근하여 기판 탈부착 장치(50)와 기판을 주고받는다. 제1 면(120A)은 면 A (도 13을 참조로 설명됨)와 수직이다. 제1 면(120a)과 면 A 사이의 각도는 80 내지 100도일 수 있다.The substrate handler (42) approaches the substrate attachment/detachment device (50) through the first face (120A) of the virtual circumscribed tetrahedron (120) to transfer the substrate to/from the substrate attachment/detachment device (50). The first face (120A) is perpendicular to face A (described with reference to FIG. 13). The angle between the first face (120a) and face A can be 80 to 100 degrees.
기판 탈부착 장치(50)의 수직 샤프트(52)의 중심축(56)은 외접 사면체(120)의 4개의 모서리(121, 122, 123, 124) 중에서 제1 면(120A)과 제1 면(120A)에 인접한 제2 면(120B) 사이의 제1 모서리(121) 근처에 배치된다. 기판 탈부착 장치(50)의 수직 샤프트(52)는 제1 모서리(121) 근처에서 적어도 일부가 외접 사면체(120)와 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 기판 탈부착 장치(50)의 수직 샤프트(52)의 중심축(56)이 제1 모서리(121) 근처에서 외접 사면체(120)와 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치될 수 있다.The central axis (56) of the vertical shaft (52) of the substrate attachment/detachment device (50) is disposed near the first edge (121) between the first face (120A) and the second face (120B) adjacent to the first face (120A) among the four edges (121, 122, 123, 124) of the circumscribed tetrahedron (120). The vertical shaft (52) of the substrate attachment/detachment device (50) may be disposed at least partially in the space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the first edge (121). The central axis (56) of the vertical shaft (52) of the substrate attachment/detachment device (50) may be disposed in the space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the first edge (121).
패드 컨디셔너 암(70)의 회전축(72)은 제2 모서리(122) 근처에 배치된다. 제2 모서리(122)는 제1 면(120A)과 제4 면(120D)의 사이의 모서리이다. 제4 면(120C)은 제2 면(120B)을 마주보는 면이다. 패드 컨디셔너 암(70)의 수직 샤프트(75)는 적어도 일부가 제2 모서리(122) 근처에서 외접 사면체(120)와 연마 정반(10) 사이의 배치될 수 있다. 패드 컨디셔너 암(70)의 수직 샤프트(75)의 회전축(72)이 제2 모서리(122) 근처에서 외접 사면체(120)와 연마 정반(10) 사이의 배치될 수 있다.The rotation axis (72) of the pad conditioner arm (70) is disposed near the second edge (122). The second edge (122) is an edge between the first surface (120A) and the fourth surface (120D). The fourth surface (120C) is a surface facing the second surface (120B). The vertical shaft (75) of the pad conditioner arm (70) can be disposed between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) at least partly near the second edge (122). The rotation axis (72) of the vertical shaft (75) of the pad conditioner arm (70) can be disposed between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the second edge (122).
기판 연마 유닛(500)은 연마 정반(10)의 위에 배치되는 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)을 포함할 수 있다. 패드 컨디셔너 세정 스테이션(270)은 적어도 일부가 연마 정반(10)의 위쪽에 배치된다. 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)은 암(274)에 연결되어 수직 샤프트(276)에 체결된다. 수직 샤프트(276)는 수직 구동 수단(278)에 연결되어, 수직축(272)을 따라 제1 위치(도 18의 76a)와 그 보다 높은 제2 위치(도시되지 않음)를 수직으로 이동하도록 구성된다. 패드 컨디셔너(74)가 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)에서 세정되는 동안에는 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)은 제1 위치(76a)에 배치되며, 패드 컨디셔너(74)가 패드를 컨디셔닝하는 동안에는 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)은 패드 컨디셔너 암(70)과의 충돌을 피하기 위해 제2 위치로 상승하여 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)은 제2 위치로 상승한 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)의 아래를 지나며 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다. 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)의 수직 샤프트(276)는 피봇 회전 수단(278)에 체결되어 수직축(272)을 중심으로 연마 정반(10) 외부로 피봇 회전함으로써 패드 컨디셔너 암(70)과의 충돌을 피할 수도 있다.The substrate polishing unit (500) may include a pad conditioner cleaning station (76) disposed above the polishing platen (10). The pad conditioner cleaning station (270) is disposed at least partially above the polishing platen (10). The pad conditioner cleaning station (76) is connected to an arm (274) and is fastened to a vertical shaft (276). The vertical shaft (276) is connected to a vertical driving means (278) and configured to vertically move along a vertical axis (272) between a first position (76a of FIG. 18) and a second position (not shown) higher therefrom. While the pad conditioner (74) is being cleaned at the pad conditioner cleaning station (76), the pad conditioner cleaning station (76) is positioned at the first position (76a), and while the pad conditioner (74) conditions the pad, the pad conditioner cleaning station (76) is raised and positioned at the second position to avoid collision with the pad conditioner arm (70). The pad conditioner arm (70) passes under the pad conditioner cleaning station (76) raised to the second position and conditions the polishing pad (11). The vertical shaft (276) of the pad conditioner cleaning station (76) is connected to a pivot rotation means (278) and pivotally rotates outside the polishing platen (10) about the vertical axis (272), thereby avoiding collision with the pad conditioner arm (70).
패드 컨디셔너 세정 스테이션의 수직축(272)은 외접 사면체(120)의 제3 모서리(123) 근처에 배치된다. 제3 모서리(123)는 연마 정반(10)의 회전축(12)을 사이에 두고 제1 모서리(121)의 맞은편에 배치되는 모서리이다. 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)의 수직 샤프트(276)는 적어도 일부가 제3 모서리(123) 근처에서 외접 사면체(120)와 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)의 수직 샤프트(276)의 수직축(272)이 제3 모서리(123) 근처에서 외접 사면체(120)와 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치될 수도 있다.The vertical axis (272) of the pad conditioner cleaning station is disposed near the third edge (123) of the circumscribed tetrahedron (120). The third edge (123) is an edge that is disposed opposite the first edge (121) with the rotational axis (12) of the polishing platen (10) interposed therebetween. The vertical shaft (276) of the pad conditioner cleaning station (76) may be disposed at least partially in the space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the third edge (123). The vertical axis (272) of the vertical shaft (276) of the pad conditioner cleaning station (76) may also be disposed in the space between the circumscribed tetrahedron (120) and the polishing platen (10) near the third edge (123).
패드 컨디셔너(74)를 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)으로 이동하는 과정은 다음과 같다. 패드 컨디셔너 암(70)을 제1 연마 헤드(20a)와 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76) 사이에 배치(70a)한 후 수직으로 상승시키고 회전축(72)을 중심으로 제1 위치(76a)의 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76) 상부로 회전한 후 하강하여 패드 컨디셔너(74)를 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76) 상에 배치한다.The process of moving the pad conditioner (74) to the pad conditioner cleaning station (76) is as follows. The pad conditioner arm (70) is placed (70a) between the first polishing head (20a) and the pad conditioner cleaning station (76), then raised vertically and rotated around the rotation axis (72) to the upper part of the pad conditioner cleaning station (76) at the first position (76a), and then lowered to place the pad conditioner (74) on the pad conditioner cleaning station (76).
기판 연마 유닛(500)은 연마제 공급 암(80)을 포함할 수 있다. 연마제 공급 암(80)의 한쪽 끝단은 회전축(82)을 중심으로 피봇 회전하도록 구성되는 수직 샤프트(86)에 체결되며 반대편 끝단에는 연마제 토출구가 배치된다. 연마제 공급 암(80)의 회전축(82)은 제4 모서리(124) 근처에 배치된다. 제4 모서리(124)는 연마 정반(10)의 회전축(12)을 사이에 두고 제2 모서리(122)의 맞은편에 배치되는 모서리이다. 연마제 공급 암(80)의 수직 샤프트(86)의 적어도 일부는 제4 모서리(124) 근처에서 연마 정반(10)과 외접 사면체(120) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 연마제 공급 암(80)의 수직 샤프트(86)의 회전축(82)이 외접 사면체(120)와 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치될 수도 있다.The substrate polishing unit (500) may include an abrasive supply arm (80). One end of the abrasive supply arm (80) is connected to a vertical shaft (86) configured to pivotally rotate about a rotation axis (82), and an abrasive discharge port is disposed at the opposite end. The rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) is disposed near a fourth edge (124). The fourth edge (124) is a edge that is disposed opposite the second edge (122) with the rotation axis (12) of the polishing platen (10) interposed therebetween. At least a portion of the vertical shaft (86) of the abrasive supply arm (80) may be disposed in a space between the polishing platen (10) and the circumscribed tetrahedron (120) near the fourth edge (124). The rotation axis (82) of the vertical shaft (86) of the abrasive supply arm (80) may be placed in the space between the outer tetrahedron (120) and the abrasive plate (10).
이상과 같이 본 실시예에서는 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)을 연마 정반(10)의 위에 배치하면서 패드 컨디셔너 암(70) 및 연마 헤드(20a, 20b)와의 충돌을 방지하는 수단을 제공함으로써 기판 연마 유닛(500)의 풋 프린트를 줄일 수 있다.As described above, in this embodiment, the pad conditioner cleaning station (76) is positioned on the polishing plate (10) while providing a means to prevent collision with the pad conditioner arm (70) and the polishing head (20a, 20b), thereby reducing the footprint of the substrate polishing unit (500).
이상과 같이 본 발명에서는 기판 탈부착 장치(50)의 수직 샤프트(52), 패드 컨디셔너 암의 회전축(72), 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)의 수직 샤프트(276), 및 연마제 공급 암(80)의 회전축(82)을 외접 사면체(120)의 4 모서리 근처에 배치함으로써 공간을 효율적으로 사용하여 기판 연마 유닛(500)의 풋 프린트를 줄일 수 있다.As described above, in the present invention, the vertical shaft (52) of the substrate detachment device (50), the rotational axis (72) of the pad conditioner arm, the vertical shaft (276) of the pad conditioner cleaning station (76), and the rotational axis (82) of the abrasive supply arm (80) are arranged near the four corners of the outer tetrahedron (120), thereby efficiently using space and reducing the footprint of the substrate polishing unit (500).
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2024-0030990을 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications No. 10-2024-0030990, which claims priority to this application, but may also refer to other Korean patent applications.
도 19와 20을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500)을 설명한다. 도 19는 기판 연마 유닛(500)의 평면도이고, 도 20은 기판 연마 유닛(500)의 측면도이다.Referring to FIGS. 19 and 20, a substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention is described. FIG. 19 is a plan view of the substrate polishing unit (500), and FIG. 20 is a side view of the substrate polishing unit (500).
도 19를 참조하여, 기판 연마 유닛(500) 주위로 배치되는 가상의 4면체(260)의 4개의 수직면(260a 내지 260d)을 이용하여, 기판 연마 유닛(500)의 구성 요소들과 그 배치를 설명한다. 제1 내지 제4 면(260a 내지 260d)은 서로 직각을 이루는 가상의 수직면이다. 제1 내지 제4 모서리(262a 내지 262d)는 이들 사이의 모서리이다. 제1 내지 제4 면(260a 내지 260d)에는 기판 연마 유닛(500)의 구성 요소들을 지지하는 프레임 구조물(140)이 배치될 수 있다. 제1 면(260a)과 면 A (도 13을 참조로 설명됨) 사이의 각도는 80 내지 100도일 수 있다.Referring to FIG. 19, components of the substrate polishing unit (500) and their arrangements will be described using four vertical planes (260a to 260d) of a virtual tetrahedron (260) arranged around the substrate polishing unit (500). The first to fourth planes (260a to 260d) are virtual vertical planes that are perpendicular to each other. The first to fourth edges (262a to 262d) are edges therebetween. A frame structure (140) that supports components of the substrate polishing unit (500) may be arranged on the first to fourth planes (260a to 260d). The angle between the first plane (260a) and plane A (described with reference to FIG. 13) may be 80 to 100 degrees.
기판 핸들러(42)는 제1 면(260a)을 가로질러 기판 탈부착 장치(50)로 접근한다. 제1 면(260a)은 연마 정반(10)과 기판 핸들러(42) 사이에 배치된다. 제1 면(260a)은 제1 내지 제4 면(260a 내지 260d) 중에서 기판 탈부착 장치(50) 및 기판 핸들러(42)에 가장 근접한 면이다.The substrate handler (42) approaches the substrate detachment device (50) across the first surface (260a). The first surface (260a) is positioned between the polishing platen (10) and the substrate handler (42). The first surface (260a) is the surface closest to the substrate detachment device (50) and the substrate handler (42) among the first to fourth surfaces (260a to 260d).
패드 컨디셔너 암(70)과 그 피봇 회전축(72)과 파킹 위치(70P)는, 제2 면(260b)과 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치된다. 제2 면(260b)은 제1 면(260a)과 제1 모서리(262a)를 공유하는 면이다. 패드 컨디셔너 암(70)이 파킹 위치(70P)에 놓였을 때는, 패드 컨디셔너 암(70)이 연마 정반(10)과 제2 면(260b) 사이에 배치되며, 패드 컨디셔너 암(70)의 끝단에 체결된 패드 컨디셔너(74)는 패드 컨디셔너 파킹 위치(74P)에 배치된다. 패드 컨디셔너 파킹 위치(74P)는 제1 모서리(262a) 근처에서 면 G (도 13을 참조로 설명됨), 제1 면(260a) 및 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치된다.The pad conditioner arm (70) and its pivot rotation axis (72) and the parking position (70P) are arranged in a space between the second surface (260b) and the polishing platen (10). The second surface (260b) is a surface that shares a first edge (262a) with the first surface (260a). When the pad conditioner arm (70) is placed in the parking position (70P), the pad conditioner arm (70) is arranged between the polishing platen (10) and the second surface (260b), and the pad conditioner (74) attached to the end of the pad conditioner arm (70) is arranged in the pad conditioner parking position (74P). The pad conditioner parking position (74P) is located in the space between the surface G (described with reference to FIG. 13), the first surface (260a) and the polishing plate (10) near the first edge (262a).
패드 컨디셔너 암(70)의 회전축(72)은 제2 면(260b), 연마 정반(10), 그리고 도 13을 참조로 설명한 면 B와 면 C 사이의 공간에 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)은 피봇 회전축(72)을 중심으로 파킹 위치(70P)로부터 기판 탈부착 장치(50)의 하부로 피봇 회전(79)하여 이동하며, 패드 컨디셔너(74)는 연마 패드(11)의 중심부(12)와 제1 모서리(262a)에 인접한 연마 패드(11)의 가장자리 사이를 왕복(79)하면서 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.The rotation axis (72) of the pad conditioner arm (70) is positioned in the space between the second surface (260b), the polishing platen (10), and the surface B and surface C described with reference to FIG. 13. The pad conditioner arm (70) pivotally rotates (79) about the pivot rotation axis (72) from the parking position (70P) toward the bottom of the substrate detachment device (50), and the pad conditioner (74) conditions the polishing pad (11) by reciprocating (79) between the center (12) of the polishing pad (11) and the edge of the polishing pad (11) adjacent to the first edge (262a).
연마제 암(80)의 피봇 회전축(82)은 제3 면(260c)과 연마 정반(10) 사이의 공간에서 제2 면(260b) 보다 제4 면(260d)에 더 가까운 곳에 배치된다. 제3 면(260c)은 제1 면(260a)의 맞은편에 배치되는 면이며, 제4 면(260d)은 제2 면(260b)의 맞은편에 배치되는 면이다. 연마제 공급 암(80)은 연마 정반(10)을 사이에 두고 패드 컨디셔너 암(70)의 맞은편에 배치된다. 연마제 공급 암(80)의 회전축(82)과 패드 컨디셔너 파킹 위치(74P)는 연마 정반(10)의 회전축(12)을 가로질러 맞은편에 배치된다.The pivot rotation axis (82) of the abrasive arm (80) is positioned closer to the fourth surface (260d) than to the second surface (260b) in the space between the third surface (260c) and the abrasive platen (10). The third surface (260c) is positioned opposite the first surface (260a), and the fourth surface (260d) is positioned opposite the second surface (260b). The abrasive supply arm (80) is positioned opposite the pad conditioner arm (70) with the abrasive platen (10) interposed therebetween. The rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) and the pad conditioner parking position (74P) are positioned opposite to each other across the rotation axis (12) of the abrasive platen (10).
연마제 공급 암(80)의 회전축(82)은 면 A, 면 C, 제3 면(260c), 제4 면(260d)과 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치된다. 파킹 위치에서 연마제 공급 암(80)의 끝단(80')은 연마 정반(10)과 제4 면(260d) 사이에서 제1 면(260a) 보다는 제3 면(260c)에 더 가까운 곳에 배치된다. 파킹 위치에서 연마제 공급 암(80)의 끝단(80')은 면 B, 면 C, 제4 면(260d) 및 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치된다.The rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) is arranged in the space between surface A, surface C, the third surface (260c), the fourth surface (260d) and the polishing platen (10). In the parking position, the end (80') of the abrasive supply arm (80) is arranged closer to the third surface (260c) than to the first surface (260a) between the polishing platen (10) and the fourth surface (260d). In the parking position, the end (80') of the abrasive supply arm (80) is arranged in the space between surface B, surface C, the fourth surface (260d) and the polishing platen (10).
기판 탈부착 장치(50)는 지지판(136)에 체결되어 지지되며, 지지판(136)은 제2 및 제4 면(260b, 260d) 중 적어도 하나에 배치되는 프레임(140)에 수직 이동이 가능하도록 연결(138)될 수 있다. 기판 탈부착 장치(50)는 수직으로 이동하면서 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)로 기판을 부착하도록 구성될 수 있다.The substrate attachment/detachment device (50) is supported by being attached to the support plate (136), and the support plate (136) can be vertically moved and connected (138) to a frame (140) disposed on at least one of the second and fourth surfaces (260b, 260d). The substrate attachment/detachment device (50) can be configured to attach the substrate to the first and second polishing heads (20a, 20b) while moving vertically.
작업자는 제3 면(260c)을 통하여 용이하게 접근하여 연마 패드(11)를 교체하거나 패드 컨디셔너 암(70) 및 연마제 암(80)을 유지 보수할 수 있다.The operator can easily access the third side (260c) to replace the polishing pad (11) or maintain the pad conditioner arm (70) and the polishing arm (80).
도 20을 참조하여, 연마 정반(10)은 선형 구동 수단(252)에 의해 제1 방향(106)을 따라 진동(오실레이션)하도록 구성될 수 있다. 패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80)도 연마 정반(10)과 함께 제1 방향(106)을 따라 진동하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 연마 정반(10)의 수직 샤프트(108)와 회전 구동 수단(105), 패드 컨디셔너 암(70)의 수직 샤프트(75)와 피봇 회전 구동 수단(77), 및 연마제 공급 암(80)의 수직 샤프트(도시되지 않음)와 피봇 회전 구동 수단(도시되지 않음)은 연마 정반 베이스(250) 상에 함께 고정되어 배치된다. 연마 정반 베이스(250)는 선형 구동 수단(252)에 의해 제1 방향(106)을 따라 진동한다. 도 19를 참조하여 제1 방향(106)은 면 A 상에서 연마 패드(11)의 연마면과 평행한 방향이다.Referring to FIG. 20, the polishing platen (10) can be configured to vibrate (oscillate) along a first direction (106) by a linear driving means (252). The pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) can also be configured to vibrate along the first direction (106) together with the polishing platen (10). To this end, the vertical shaft (108) and the rotational driving means (105) of the polishing platen (10), the vertical shaft (75) and the pivotal rotational driving means (77) of the pad conditioner arm (70), and the vertical shaft (not shown) and the pivotal rotational driving means (not shown) of the abrasive supply arm (80) are fixed together and arranged on a polishing platen base (250). The polishing platen base (250) vibrates along the first direction (106) by the linear driving means (252). Referring to Fig. 19, the first direction (106) is a direction parallel to the polishing surface of the polishing pad (11) on surface A.
도 21을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치(1000)는, 기판 이송 수단(40, 기판 이송 로봇)을 사이에 두고 동일한 디자인의 기판 연마 유닛(500, 500')이 마주보도록 배치된다. 기판 이송 수단(40)은 기판 이송 공간(44)을 이동하며 기판 연마 유닛(500, 500')의 기판 탈부착 장치(50)들과 기판을 주고받는다.Referring to FIG. 21, a substrate polishing device (1000) according to an embodiment of the present invention is arranged so that substrate polishing units (500, 500') of the same design face each other with a substrate transfer means (40, substrate transfer robot) therebetween. The substrate transfer means (40) moves in a substrate transfer space (44) and transfers substrates to and from substrate attachment/detachment devices (50) of the substrate polishing units (500, 500').
제2 기판 연마 유닛(500')은 제1 기판 연마 유닛(500)이 180도 회전한 형태이며, 제1 기판 연마 유닛(500)과 동일한 디자인을 가지고 있다. 기호 6a와 6b는 각각 제1 및 제2 기판 연마 유닛(500, 500')의 배향 상태를 보여주는 기호로서, 제1 및 제2 기판 연마 유닛(500, 500')이 서로에 대하여 180도 회전한 형태로 배향되어 있음을 보여준다. 기호 6a는 기판 연마 유닛(500)이 12시 방향으로 배향되어 있으며, 기호 6b는 기판 연마 유닛(500)이 6시 방향으로 배향되어 있음을 보여준다.The second substrate polishing unit (500') is a form in which the first substrate polishing unit (500) is rotated 180 degrees, and has the same design as the first substrate polishing unit (500).
본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치(1000)는 기판 연마 유닛(500)의 구성 요소들인 연마 헤드(20a, 20b), 기판 탈부착 장치(50), 패드 컨디셔너 암(70), 및 연마제 공급 암(80) 등을 연마 정반(10) 근처에 공간 효율적으로 배치함으로써 기판 연마 장치(1000)의 크기를 줄일 수 있다. 작업자가 각 연마 유닛(500, 500')의 제3 면(260c)을 통하여 기판 연마 유닛(500, 500')의 구성 요소들로 용이하게 접근하여 유지 관리할 수 있도록 유지 관리의 용이성도 제공한다. 또한 동일한 기판 연마 유닛(500)을 180도 회전시켜 배치함으로써, 기판 이송 수단(40)의 좌측 편과 우측 편에 배치되는 기판 연마 유닛(500)을 별도로 디자인할 필요가 없으므로 제조 원가를 절감할 수 있다.The substrate polishing device (1000) according to an embodiment of the present invention can reduce the size of the substrate polishing device (1000) by efficiently arranging components of the substrate polishing unit (500), such as the polishing heads (20a, 20b), the substrate detachment device (50), the pad conditioner arm (70), and the abrasive supply arm (80), near the polishing platen (10). It also provides ease of maintenance by allowing an operator to easily access and maintain the components of the substrate polishing units (500, 500') through the third surface (260c) of each polishing unit (500, 500'). In addition, by arranging the same substrate polishing units (500) by 180 degrees, there is no need to separately design the substrate polishing units (500) arranged on the left and right sides of the substrate transfer means (40), so that the manufacturing cost can be reduced.
도 22와 23을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500a)을 설명한다. 도 22는 기판 연마 유닛(500a)의 평면도이고, 도 23은 도 22의 기판 연마 유닛(500a)을 제2 면(260b)에서 바라본 측면도이다.Referring to FIGS. 22 and 23, a substrate polishing unit (500a) according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 22 is a plan view of the substrate polishing unit (500a), and FIG. 23 is a side view of the substrate polishing unit (500a) of FIG. 22 as viewed from the second surface (260b).
도 22의 기판 연마 유닛(500a)이 도 19에 도시된 기판 연마 유닛(500)과 다른 점은 다음과 같다. 도 19의 기판 연마 유닛(500)에서는 기판 탈부착 장치(50)에 가장 근접한 제1 면(도 19의 260a)을 통하여 기판 핸들러(42)가 기판 탈부착 장치(50)로 접근하였으나, 도 22에 도시된 기판 연마 유닛(500a)에서는 기판 탈부착 장치(50)에 가장 근접한 제1 면(260a)과 이웃하며 제4 모서리(262d)를 공유하는 제4 면(260d)을 통해서 기판 핸들러(42)가 기판 탈부착 장치(50)로 접근한다.The differences between the substrate polishing unit (500a) of FIG. 22 and the substrate polishing unit (500) illustrated in FIG. 19 are as follows. In the substrate polishing unit (500) of FIG. 19, the substrate handler (42) approaches the substrate attaching/detaching device (50) through the first surface (260a of FIG. 19) closest to the substrate attaching/detaching device (50), but in the substrate polishing unit (500a) illustrated in FIG. 22, the substrate handler (42) approaches the substrate attaching/detaching device (50) through the fourth surface (260d) that is adjacent to the first surface (260a) closest to the substrate attaching/detaching device (50) and shares the fourth edge (262d).
패드 컨디셔너 암(70)의 피봇 회전축(72)과 파킹 위치(70P)는 제2 면(260b)과 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)이 파킹 위치(70P)에 놓였을 때는 패드 컨디셔너 암(70)은 제2 면(260b)과 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)의 피봇 회전축(72)은 제1 면(260a)과 제2 면(260b)에 의해 공유되는 제1 모서리(262a)에 인접한 곳에 배치된다.The pivot rotation axis (72) and the parking position (70P) of the pad conditioner arm (70) are arranged in the space between the second surface (260b) and the polishing platen (10). When the pad conditioner arm (70) is placed in the parking position (70P), the pad conditioner arm (70) is arranged in the space between the second surface (260b) and the polishing platen (10). The pivot rotation axis (72) of the pad conditioner arm (70) is arranged adjacent to the first edge (262a) shared by the first surface (260a) and the second surface (260b).
패드 컨디셔너 암(70)의 끝단에 체결된 패드 컨디셔너(74)는 제2 면(260b)과 연마 정반(10) 사이의 패드 컨디셔너 파킹 위치(74P)에 배치된다. 패드 컨디셔너 파킹 위치(74P)는 연마 정반(10)과 제2 면(260b) 사이에서 제1 면(260a)보다는 제3 면(260c)에 더 가까운 곳에 배치된다. 패드 컨디셔너 파킹 위치(74)는 면 A, 면 B, 연마 정반(10), 및 제2 모서리(262b) 사이에서 면 B(260b)에 더 인접한 곳에 배치될 수 있다. 패드 컨디셔너 암(70)은 피봇 회전축(72)을 중심으로 연마 정반(10)의 중심부(12)로부터 제2 면(260b) 방향으로 연마 정반(10)의 가장자리까지 왕복 이동(79)하면서, 패드 컨디셔너(74)가 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.A pad conditioner (74) attached to the end of the pad conditioner arm (70) is disposed at a pad conditioner parking position (74P) between the second surface (260b) and the polishing platen (10). The pad conditioner parking position (74P) is disposed closer to the third surface (260c) than to the first surface (260a) between the polishing platen (10) and the second surface (260b). The pad conditioner parking position (74) may be disposed closer to surface B (260b) between surface A, surface B, the polishing platen (10), and the second edge (262b). The pad conditioner arm (70) reciprocates (79) from the center (12) of the polishing plate (10) toward the second surface (260b) around the pivot rotation axis (72) to the edge of the polishing plate (10), while the pad conditioner (74) conditions the polishing pad (11).
연마제 공급 암(80)의 피봇 회전축(82)은, 제3 면(260c)과 연마 정반(10) 사이의 공간에서 제4 면(260d) 보다 제2 면(260b)에 더 가까운 곳에 배치된다. 연마제 공급 암(80)이 파킹 위치(80P)에 배치될 때, 연마제 공급 암(80)의 끝단(80')은 연마 정반(10)과 제2 면(260b) 사이에서 제1 면(260a) 보다는 제3 면(260c)에 더 가까운 곳에 배치된다. 연마제 공급 암(80)은 피봇 회전축(82)을 중심으로 회전(89)하여 연마 정반(10)의 중심 근처로 이동한 후, 연마 패드(11) 상으로 연마제를 공급한다. 연마제 공급 암(80)의 파킹 위치(80P)는 면 A, 면 B, 제2 면(260b), 제3 면(260c), 및 연마 정반(10) 사이에 배치된다.The pivot rotation axis (82) of the abrasive supply arm (80) is positioned closer to the second surface (260b) than to the fourth surface (260d) in the space between the third surface (260c) and the polishing platen (10). When the abrasive supply arm (80) is positioned at the parking position (80P), the end (80') of the abrasive supply arm (80) is positioned closer to the third surface (260c) than to the first surface (260a) between the polishing platen (10) and the second surface (260b). The abrasive supply arm (80) rotates (89) about the pivot rotation axis (82) to move near the center of the polishing platen (10) and then supplies the abrasive onto the polishing pad (11). The parking position (80P) of the abrasive supply arm (80) is arranged between surface A, surface B, the second surface (260b), the third surface (260c), and the abrasive platen (10).
패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80)이 각각의 파킹 위치(70P, 80P)로부터 연마 패드(11) 상으로 이동할 때는, 패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80)의 간섭을 피하기 위해서 먼저 패드 컨디셔너 암(70)이 이동한 후 연마제 공급 암(80)이 이동한다. 반대로 패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80)이 연마 패드(11)로부터 각각의 파킹 위치(70P, 80P)로 되돌아올 때는, 연마제 공급 암(80)이 이동한 후 패드 컨디셔너 암(70)이 이동한다.When the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) move from their respective parking positions (70P, 80P) onto the polishing pad (11), the pad conditioner arm (70) moves first and then the abrasive supply arm (80) moves to avoid interference between the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80). Conversely, when the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) return from the polishing pad (11) to their respective parking positions (70P, 80P), the abrasive supply arm (80) moves first and then the pad conditioner arm (70) moves.
이상과 같이 패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80)은, 각각의 파킹 위치(70P, 80P)에서 모두 제2 면(260b)과 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치된다. 연마제 공급 암(80)이 파킹 위치(80P)에 위치할 때, 연마제 공급 암(80)의 끝단(80')은 패드 컨디셔너(74)의 파킹 위치(74P)와 인접한 곳에 배치된다. 작업자가 패드 컨디셔너(74)를 교체하거나 연마제 공급 암(80)을 유지 관리할 때는, 제2 면(260b)을 통하여 용이하게 접근할 수 있다.As described above, the pad conditioner arm (70) and the abrasive supply arm (80) are positioned in the space between the second surface (260b) and the abrasive platen (10) at each of the parking positions (70P, 80P). When the abrasive supply arm (80) is positioned at the parking position (80P), the end (80') of the abrasive supply arm (80) is positioned adjacent to the parking position (74P) of the pad conditioner (74). When the worker replaces the pad conditioner (74) or maintains the abrasive supply arm (80), the worker can easily access it through the second surface (260b).
도 22 및 23을 참조하여, 기판 탈부착 장치(50)는 지지판(136)에 연결되어 지지되며, 지지판(136)은 제1 면(260a)에 배치되는 프레임(140)에 수직 이동이 가능하도록 연결(138)될 수 있다. 기판 탈부착 장치(50)는 수직으로 이동하면서 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)로 기판을 부착하도록 구성될 수 있다.Referring to FIGS. 22 and 23, the substrate detachment device (50) is connected to and supported by a support plate (136), and the support plate (136) can be vertically moved and connected (138) to a frame (140) disposed on the first surface (260a). The substrate detachment device (50) can be configured to attach a substrate to the first and second polishing heads (20a, 20b) while moving vertically.
기판 연마 장치(500)는 기판 탈부착 장치(50)를 기판 탈부착 위치(30)로부터 기판 교체 위치(58)로 수평 왕복 이동(59)하도록 구성될 수도 있다. 기판 교체 위치(58)는 기판 탈부착 위치(30)와 기판 핸들러(42)의 진입 방향인 제4 면(260d) 사이에 배치된다. 이 실시예에서는, 기판 탈부착 장치(50)가 기판 탈부착 위치(30)에서 연마 헤드(20a, 20b)로부터 기판을 전달 받은 후에 기판 교체 위치(58)로 이동한 후, 기판 핸들러(42)가 기판 탈부착 장치(50)로부터 기판을 꺼낼 수 있으므로 기판 핸들러(42)의 암의 길이 및 스트로크(stroke)를 줄일 수 있다. 기판 핸들러(42)가 기판 교체 위치(58)에서 기판 탈부착 장치(50)로부터 기판을 제거하고 새로운 기판을 전달하면, 기판 탈부착 장치(50)는 기판 탈부착 위치(30)로 복귀하여 연마 헤드(20a, 20b)로 기판을 전달한다.The substrate polishing device (500) may also be configured to horizontally reciprocate (59) the substrate detachment device (50) from the substrate detachment position (30) to the substrate replacement position (58). The substrate replacement position (58) is positioned between the substrate detachment position (30) and the fourth surface (260d) in the entry direction of the substrate handler (42). In this embodiment, after the substrate detachment device (50) receives the substrate from the polishing heads (20a, 20b) at the substrate detachment position (30), it moves to the substrate replacement position (58), and then the substrate handler (42) can take out the substrate from the substrate detachment device (50), so that the length and stroke of the arm of the substrate handler (42) can be reduced. When the substrate handler (42) removes the substrate from the substrate detachment device (50) at the substrate replacement location (58) and transfers a new substrate, the substrate detachment device (50) returns to the substrate detachment location (30) and transfers the substrate to the polishing head (20a, 20b).
도 22의 기판 연마 유닛(500a)은 도 19의 기판 연마 유닛(500)이 도 21의 기판 연마 장치(1000)에 180도 회전된 형태로 배치된 것과 마찬가지로 배향되어 기판 연마 장치(1000)를 구성할 수 있다.The substrate polishing unit (500a) of Fig. 22 can be oriented in the same way as the substrate polishing unit (500) of Fig. 19 is arranged in a 180-degree rotated form in the substrate polishing device (1000) of Fig. 21 to form the substrate polishing device (1000).
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2024-0089299를 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications No. 10-2024-0089299, which claims priority to this application, but may also refer to other Korean patent applications.
도 24 및 25를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(500)을 설명한다. 도 24는 기판 연마 유닛(500)의 측면 단면도이고, 도 25는 기판 연마 유닛(500)의 입체도이다. 기판 연마 유닛(500)은 하우징 회전축(2)을 중심으로 회전하도록 구성된 하우징(100)을 포함한다. 하우징(100)은 하우징(100)으로 둘러싸인 내부 공간을 적어도 일부라도 밀폐하는 패널일 수 있으며, 또는 연마 헤드(21a, 21b)를 매달아 지지하도록 구성되는 프레임 구조물일 수 있다.Referring to FIGS. 24 and 25, a substrate polishing unit (500) according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 24 is a side cross-sectional view of the substrate polishing unit (500), and FIG. 25 is a three-dimensional view of the substrate polishing unit (500). The substrate polishing unit (500) includes a housing (100) configured to rotate around a housing rotation axis (2). The housing (100) may be a panel that seals at least a portion of an internal space surrounded by the housing (100), or may be a frame structure configured to hang and support polishing heads (21a, 21b).
하우징(100)은 상면(100A), 하면(100B), 상부 측면(100C), 하부 측면(100D), 상부 측면(100C)과 하부 측면(100D) 사이의 단차부(100E)로 구성된다. 상부 측면(100C)은 상부 하우징(100C)을 구성하고, 하부 측면(100D)은 하부 하우징(100D)을 구성한다. 하부 측면(100D)은 상부 측면(100C)에 비하여 하우징 회전축(2) 방향을 향하여 축소된 크기로 배치된다. 따라서 단차부(100E)는 지면을 향하도록 배치된다. 하우징(100)은 단차부(100E)가 기판 연마 유닛(500)의 프레임 구조물(140)에 고정된 턴 테이블 베어링(320)의 회전부(322)에 안착하도록 배치된다. 하우징(100)은 턴 테이블 베어링(320)에 의해 지지되며, 하우징 회전축(2)을 중심으로 회전할 수 있다. 하우징(100)의 내부에는 제1 및 제2 연마 헤드 조립체(110a, 100b)가 배치된다. 각각의 연마 헤드 조립체(110a, 110b)는 회전하는 수직 샤프트(21a, 21b)를 통해 연마 헤드(20a, 20b)로 유체를 전달하는 로터리 유니온(123a, 123b)을 포함한다.The housing (100) is composed of an upper surface (100A), a lower surface (100B), an upper side surface (100C), a lower side surface (100D), and a step portion (100E) between the upper side surface (100C) and the lower side surface (100D). The upper side surface (100C) constitutes the upper housing (100C), and the lower side surface (100D) constitutes the lower housing (100D). The lower side surface (100D) is arranged to have a reduced size in the direction of the housing rotation axis (2) compared to the upper side surface (100C). Therefore, the step portion (100E) is arranged to face the ground. The housing (100) is arranged so that the step portion (100E) is seated on the rotating portion (322) of the turn table bearing (320) fixed to the frame structure (140) of the substrate polishing unit (500). The housing (100) is supported by a turn table bearing (320) and can rotate about a housing rotation axis (2). First and second polishing head assemblies (110a, 100b) are arranged inside the housing (100). Each polishing head assembly (110a, 110b) includes a rotary union (123a, 123b) that transmits fluid to the polishing head (20a, 20b) through a rotating vertical shaft (21a, 21b).
하우징(100)의 높이(100h)는 로터리 유니온(123a)의 높이, 연마 헤드의 회전 구동 장치(22a)의 높이, 연마 헤드 수직 샤프트(21a)의 길이, 기판 탈부착 장치(50)의 높이, 및 패드 컨디셔너(74)를 포함한 패드 컨디셔너 암(70)의 높이를 합친 값 보다 크도록 설계된다. 연마 헤드 회전 구동 장치(22a)가 연마 헤드 수직 샤프트(21a)와 동일한 축 상에 있지 않고 연마 헤드 수직 샤프트(21a)의 옆에 배치되는 경우에는, 로터리 유니온(123a)이 연마 헤드 수직 샤프트(21a)에 바로 연결된다. 이 실시예에서는 하우징(100)의 높이(100h)는 로터리 유니온(123a)의 높이, 연마 헤드 수직 샤프트(21a)의 길이, 기판 탈부착 장치(50)의 높이, 및 패드 컨디셔너(74)를 포함한 패드 컨디셔너 암(70)의 높이를 합친 값 보다 크도록 설계된다.The height (100h) of the housing (100) is designed to be greater than the combined value of the height of the rotary union (123a), the height of the rotary drive device (22a) of the polishing head, the length of the vertical shaft (21a) of the polishing head, the height of the substrate attachment/detachment device (50), and the height of the pad conditioner arm (70) including the pad conditioner (74). When the rotary drive device (22a) is not on the same axis as the vertical shaft (21a) of the polishing head but is arranged next to the vertical shaft (21a), the rotary union (123a) is directly connected to the vertical shaft (21a). In this embodiment, the height (100h) of the housing (100) is designed to be greater than the combined height of the rotary union (123a), the length of the polishing head vertical shaft (21a), the height of the substrate detachment device (50), and the height of the pad conditioner arm (70) including the pad conditioner (74).
연마 헤드(20a, 20b)는 기판 탈부착 장치(50)의 높이와 패드 컨디셔너 암(70)의 높이를 더한 거리보다 먼 거리(d)를 수직으로 이동하므로, 연마 헤드 수직 샤프트(21a, 21b)의 길이는 이 거리(d)보다 크도록 설계된다. 하우징(100)이 안착된 턴 테이블 베어링(320)이 하우징(100)의 요동을 잡아주므로, 하우징(100)에 의해 지지되는 연마 헤드 수직 샤프트(21a, 21b)의 요동이 개선되거나 방지된다. 만일 본 실시예와는 달리 턴 테이블 베어링(320) 상에 단차부(100E) 대신 하우징(100)의 밑면(100B)을 고정시키게 되면, 수직 이동하는 연마 헤드(20a, 20b)가 턴 테이블 베어링(320)과 간섭(충돌)하는 문제가 발생할 수 있다.Since the polishing head (20a, 20b) moves vertically a distance (d) greater than the height of the substrate attachment/detachment device (50) plus the height of the pad conditioner arm (70), the length of the polishing head vertical shaft (21a, 21b) is designed to be greater than this distance (d). Since the turn table bearing (320) on which the housing (100) is mounted catches the oscillation of the housing (100), the oscillation of the polishing head vertical shaft (21a, 21b) supported by the housing (100) is improved or prevented. If, unlike the present embodiment, the bottom surface (100B) of the housing (100) is fixed on the turn table bearing (320) instead of the step portion (100E), a problem may occur in which the vertically moving polishing head (20a, 20b) interferes (collides) with the turn table bearing (320).
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2024-0110148 및 한국 특허 출원 번호 10-2023-0133914를 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications No. 10-2024-0110148 and Korean patent application No. 10-2023-0133914, which claim priority to this application, but may also refer to other Korean patent applications.
도 26 내지 28을 참조하여, 도 8을 참조로 설명한 차단판(220)의 실시예를 설명한다. 도 26은 기판 연마 유닛(500)의 평면도이고, 도 27 및 28은 도 26의 면 A를 따라 절단한 측면 단면도이다.Referring to FIGS. 26 to 28, an embodiment of the blocking plate (220) described with reference to FIG. 8 will be described. FIG. 26 is a plan view of the substrate polishing unit (500), and FIGS. 27 and 28 are side cross-sectional views cut along plane A of FIG. 26.
도 26 및 27을 참조하여, 차단판(220)은 연마 정반(10)의 가장자리로부터 기판 탈부착 장치(50)의 아래쪽 공간을 가로질러 기판 연마 위치(32) 쪽으로 확장되도록 배치된다. 차단판(220)은 연마 패드(11)에서 수직으로 올려다볼 때, 기판 탈부착 장치(50)가 차단판(220)에 의해 가려져 보이지 않도록 기판 탈부착 장치(50)의 면적보다 크게 배치된다. 차단판(220)은 연마 헤드(21a) 또는 기판 탈부착 장치(50)로부터 발생하는 파티클이나, 기판 탈부착 장치(50)로부터 연마 헤드(21a)로 분사된 세척수가 연마 패드(11) 상으로 떨어지는 것을 차단하여 연마 패드(11)가 파티클 또는 세척수에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIGS. 26 and 27, the blocking plate (220) is positioned to extend from the edge of the polishing plate (10) across the lower space of the substrate detachment device (50) toward the substrate polishing position (32). The blocking plate (220) is positioned to be larger than the area of the substrate detachment device (50) so that the substrate detachment device (50) is not obscured by the blocking plate (220) when viewed vertically from the polishing pad (11). The blocking plate (220) can prevent particles generated from the polishing head (21a) or the substrate detachment device (50) or cleaning water sprayed from the substrate detachment device (50) to the polishing head (21a) from falling onto the polishing pad (11), thereby preventing the polishing pad (11) from being contaminated by the particles or cleaning water.
차단판(220)은 기판 탈부착 장치(50)의 아래에 배치되는 제1 차단판(230) 및 제1 차단판(230)로부터 위쪽으로 직각 또는 비스듬이 확장되는 수직 차단판(232)으로 구성될 수 있다. 수직 차단판(232)은 파티클 또는 세척수가 연마 위치(32) 방향으로 비산되는 것을 방지하기 위해, 연마 위치(32)와 기판 탈부착 장치(50) 사이의 공간을 적어도 일부 차단하도록 배치된다. 차단판(220)은 제2 차단판(234)을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 차단판(230, 234)은 연마 정반(10)의 상부에, 연마 정반(10)과 평행한 방향으로 배치된다. 제2 차단판(234)은 제1 차단판(230) 보다 높은 위치에 배치되며, 수직 차단판(232)은 제1 차단판(230)과 제2 차단판(234) 사이에 배치되어, 제1 및 제2 차단판(230, 234) 사이의 공간을 차폐한다. 제1 및 제2 차단판(230, 234)의 면적은 연마 패드(11)의 면적보다 크도록 구성될 수 있다.The blocking plate (220) may be composed of a first blocking plate (230) positioned below the substrate detachment device (50) and a vertical blocking plate (232) extending perpendicularly or obliquely upward from the first blocking plate (230). The vertical blocking plate (232) is positioned to block at least a portion of the space between the polishing position (32) and the substrate detachment device (50) in order to prevent particles or cleaning water from flying toward the polishing position (32). The blocking plate (220) may further include a second blocking plate (234). The first and second blocking plates (230, 234) are positioned on the polishing plate (10) in a direction parallel to the polishing plate (10). The second blocking plate (234) is positioned higher than the first blocking plate (230), and the vertical blocking plate (232) is positioned between the first blocking plate (230) and the second blocking plate (234) to shield the space between the first and second blocking plates (230, 234). The area of the first and second blocking plates (230, 234) may be configured to be larger than the area of the polishing pad (11).
도 27을 참조하여, 제1 차단판(230)은 기판 탈부착 장치(50)와 연마 정반(10) 사이의 공간에 배치되며, 제2 차단판(234)은 연마 위치(32)의 상부에 배치된다. 기판 탈부착 장치(50)는 수직 차단판(232)과 제1 차단판(230)에 의해 연마 패드(11)로부터 격리된다. 제1 차단판(230)은 기판 탈부착 장치(50)의 밑면에 부착되는 형태로 배치될 수도 있다. 제2 차단판(234)에는 관통구(237)가 배치되며 연마 헤드(20a)는 관통구(237)를 통하여 수직으로 이동(238)할 수 있다. 관통구(237)의 크기는 연마 헤드(20a)의 밑면보다 크도록 구성된다. 연마 헤드(20a)가 연마 위치(32)로부터 기판 탈부착 장치(50)로 이동할 때는, 관통구(237)를 통하여 제2 차단판(234)의 상부로 수직으로(238) 들어 올려진 다음, 기판 탈부착 장치(50) 상으로 수평 이동한다(214). 수평 이동(214)은 연마 헤드(20a)가 기판 탈부착 위치(30)와 기판 연마 위치(32)를 포함하는 면 A (도 26 참조) 상에서 직선으로 이동하거나, 회전축(2)을 중심으로 회전하여 이동할 수 있다.Referring to FIG. 27, the first blocking plate (230) is arranged in a space between the substrate detachment device (50) and the polishing plate (10), and the second blocking plate (234) is arranged above the polishing position (32). The substrate detachment device (50) is isolated from the polishing pad (11) by the vertical blocking plate (232) and the first blocking plate (230). The first blocking plate (230) may be arranged in a form attached to the bottom surface of the substrate detachment device (50). A through hole (237) is arranged in the second blocking plate (234), and the polishing head (20a) can move vertically (238) through the through hole (237). The size of the through hole (237) is configured to be larger than the bottom surface of the polishing head (20a). When the polishing head (20a) moves from the polishing position (32) to the substrate detachment device (50), it is lifted vertically (238) above the second blocking plate (234) through the through hole (237) and then moves horizontally (214) onto the substrate detachment device (50). The horizontal movement (214) may be performed by moving the polishing head (20a) in a straight line on the surface A (see FIG. 26) including the substrate detachment position (30) and the substrate polishing position (32) or by rotating around the rotation axis (2).
도 26을 참조하여, 제1 차단판(230) 및 제2 차단판(234)은 각각 연마 정반(10)의 상부에 배치되는 제1 및 제2 거치대(240, 242) 상에 놓인다. 작업자는 제3 면(260c) 쪽에서 제1 및 제2 차단판(230, 234)을 각각의 거치대(240, 242) 위에 안착시키거나, 각각의 거치대(240, 242)로부터 제거할 수 있다. 차단판(220) 상부에는 차단판(220)의 윗면을 세척하도록 구성되는 세척수 분사 수단(도시되지 않음)이 배치될 수 있으며, 사용된 세척수는 차단판(220) 상의 배수구를 통하여 연마 정반(10)의 둘레에 배치된 배수구를 통해 배수될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차단판(220)은 제2 차단판(234)과 수직 차단판(232) 없이, 제1 차단판(230)이 기판 연마 위치(32)의 상부 및 관통구(37)를 지나도록 확장될 수도 있다.Referring to FIG. 26, the first blocking plate (230) and the second blocking plate (234) are placed on the first and second holders (240, 242) respectively, which are arranged on the upper side of the polishing plate (10). The operator can place the first and second blocking plates (230, 234) on the respective holders (240, 242) from the third side (260c) or remove them from the respective holders (240, 242). A washing water spray means (not shown) configured to wash the upper surface of the blocking plate (220) can be arranged on the upper side of the blocking plate (220), and the used washing water can be drained through a drain hole arranged around the periphery of the polishing plate (10) through a drain hole on the blocking plate (220). In one embodiment, the blocking plate (220) may be extended such that the first blocking plate (230) passes over the top of the substrate polishing location (32) and the through hole (37), without the second blocking plate (234) and the vertical blocking plate (232).
도 27을 참조하여, 차단판(220)과 연마 패드(11) 사이에는 연마 패드(11)를 컨디셔닝하는 패드 컨디셔너(74)가 배치될 수 있다. 패드 컨디셔너(74)는 차단판(220)의 하부에서 수평으로 왕복 이동하면서 연마 패드(11)를 컨디셔닝하도록 구성된다. 제2 차단판(234)과 연마 패드(11) 사이의 공간(239)로는 파티클이 필터링된 클린 에어가 제공될 수 있다.Referring to FIG. 27, a pad conditioner (74) for conditioning the polishing pad (11) may be placed between the blocking plate (220) and the polishing pad (11). The pad conditioner (74) is configured to condition the polishing pad (11) while horizontally reciprocating under the blocking plate (220). Clean air filtered of particles may be provided into the space (239) between the second blocking plate (234) and the polishing pad (11).
도 28을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(800)을 설명한다. 기판 연마 유닛(800)에서 연마 헤드 어셈블리(110)는 가이드 블록(118)을 통해 선형 가이드 레일(116)에 선형 이동(241, 도 27 참조)이 가능하도록 체결된다. 선형 가이드 레일(116)은 기판 연마 위치(32)와 기판 탈부착 위치(30)을 포함하는 가상의 면 A와 평행한 방향으로 배치된다. 기판 탈부착 위치(30)와 기판 탈부착 장치(50)는 연마 정반(10)의 상부에 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)과 기판 탈부착 장치(50) 사이에는 제1 차단판(230)이 배치된다. 연마 위치(30)의 상부에는 관통구(237)를 포함하는 제2 차단판(234)이 배치된다. 연마 헤드(20)는 기판 연마 위치(32)로부터 관통구(237)을 통하여 위쪽으로 들어 올려진 후 선형 가이드 레일(116)을 따라 수평 이동(241)하여 기판 탈부착 위치(30)로 이동한다. 기판 탈부착 장치(50)의 아래 쪽에는 패드 컨디셔너 암(70)이 배치되어 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다. 도 28에서 참조번호 20, 21, 22, 23, 24, 110로 표시된 구성 요소들은 각각 도 1에서 사용된 참조번호 20a, 21a, 22a, 23a, 24a, 110a로 표시된 구성 요소들과 동일한 기능을 수행한다. Referring to FIG. 28, a substrate polishing unit (800) according to an embodiment of the present invention will be described. In the substrate polishing unit (800), a polishing head assembly (110) is fastened to a linear guide rail (116) via a guide block (118) so as to enable linear movement (241, see FIG. 27). The linear guide rail (116) is arranged in a direction parallel to a virtual plane A including a substrate polishing position (32) and a substrate detachment position (30). The substrate detachment position (30) and the substrate detachment device (50) are arranged on the upper part of the polishing platen (10). A first blocking plate (230) is arranged between the pad conditioner arm (70) and the substrate detachment device (50). A second blocking plate (234) including a through hole (237) is arranged on the upper part of the polishing position (30). The polishing head (20) is lifted upward from the substrate polishing position (32) through the through hole (237) and then moves horizontally (241) along the linear guide rail (116) to the substrate detachment position (30). A pad conditioner arm (70) is arranged below the substrate detachment device (50) to condition the polishing pad (11). Components indicated by
다음의 실시예는 본 출원에서 우선권을 주장하는 한국 출원 특허 중에서 출원 번호 10-2023-0120761, 10-2023-0124412, 10-2023-0133914, 10-2024-0032396 및 10-2024-0038805을 주로 참조하며, 이외에도 다른 한국 출원 특허들이 참조될 수 있다.The following examples primarily refer to Korean patent applications claiming priority from this application, namely, application numbers 10-2023-0120761, 10-2023-0124412, 10-2023-0133914, 10-2024-0032396 and 10-2024-0038805, but may also refer to other Korean patent applications.
이하의 명세서에 사용되는 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)의 제1 및 제2 기판 탈부착 위치(20a', 20b') 및 제1 및 제2 기판 연마 위치(20a", 20b")는 각각 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b) 중심의 위치에 해당한다. 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)는 각각 제1 및 제2 기판 연마 위치(20a", 20b")에서는 연마 패드(11) 상에서 각각의 기판을 연마하며, 제1 및 제2 기판 탈부착 위치(20a', 20b')에서는 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)와 기판을 주고받는다.The first and second substrate attachment/detachment positions (20a', 20b') and the first and second substrate polishing positions (20a", 20b") of the first and second polishing heads (20a, 20b) used in the following specification correspond to the positions of the centers of the first and second polishing heads (20a, 20b), respectively. The first and second polishing heads (20a, 20b) polish the respective substrates on the polishing pad (11) at the first and second substrate polishing positions (20a", 20b"), respectively, and transfer the substrates to and from the base (54) of the substrate attachment/detachment device (50) at the first and second substrate attachment/detachment positions (20a', 20b').
기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)가 제1 및 제2 기판 탈부착 위치(20a', 20b')에 배치된다는 의미는, 기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)가 제1 및 제2 기판 탈부착 위치(20a', 20b')에 배치되는 제1 및 제2 연마 헤드(29a, 20b)의 하부에서 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)와 기판을 주고받는 위치에 배치된다는 의미이다.What is meant by the base (54) of the substrate detachment device (50) being positioned at the first and second substrate detachment positions (20a', 20b') is that the base (54) of the substrate detachment device (50) is positioned at a position for exchanging substrates with the first and second polishing heads (20a, 20b) below the first and second polishing heads (29a, 20b) that are positioned at the first and second substrate detachment positions (20a', 20b').
도 29를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 유닛(900)을 설명한다. 기판 연마 유닛(900)이 도 1을 참조로 설명한 기판 연마 유닛(500)과 다른 점은 제1 및 제2 연마 헤드 어셈블리(110a, 110b)가 회전축(2)을 중심으로 회전하지 않으며, 그 대신 기판 탈부착 장치(50)가 회전축(2)을 중심으로 회전한다는 점이다. 또한, 연마 정반(10)은 회전축(12)을 중심으로 제1 방향(10a)과 제2 방향(10b)으로 회전하도록 구성될 수 있다. 제1 방향(10a)과 제2 방향(10b)은 서로 반대 방향이다.Referring to FIG. 29, a substrate polishing unit (900) according to an embodiment of the present invention will be described. The substrate polishing unit (900) is different from the substrate polishing unit (500) described with reference to FIG. 1 in that the first and second polishing head assemblies (110a, 110b) do not rotate around the rotation axis (2), and instead, the substrate detachment/attachment device (50) rotates around the rotation axis (2). In addition, the polishing platen (10) may be configured to rotate around the rotation axis (12) in a first direction (10a) and a second direction (10b). The first direction (10a) and the second direction (10b) are opposite directions.
기판 연마 유닛(900)은 제1 및 제2 기판 탈부착 위치(20a', 20b')와 제1 및 제2 기판 연마 위치(20a", 20b")를 포함한다. 제1 기판 탈부착 위치(20a')는 제1 연마 헤드(20a)의 회전축(27a) 상에서 연마 정반(10)의 위쪽에 배치되며, 제1 기판 연마 위치(20a")는 제1 연마 헤드(20a)의 회전축(27a) 상에서 제1 기판 탈부착 위치(20a')의 아래쪽에 배치된다. 제2 기판 탈부착 위치(20b')는 제2 연마 헤드(20b)의 회전축(27b) 상에서 연마 정반(10)의 위쪽에 배치되며, 제2 기판 연마 위치(20b")는 제2 연마 헤드(20b)의 회전축(27b) 상에서 제2 기판 탈부착 위치(20b')의 아래쪽에 배치된다. 제1 수직 구동 장치(23a)가 제1 연마 헤드(20a)를 볼 스크루(24a)를 따라 제1 연마 위치(20a")와 제1 기판 탈부착 위치(20'a) 사이에서 수직 이동시킨다. 마찬가지로 제2 수직 구동 장치(23b)가 제2 연마 헤드(20b)를 볼 스크루(24b)를 따라 제2 연마 위치(20b")와 제2 기판 탈부착 위치(20b') 사이에서 수직 이동시킨다.The substrate polishing unit (900) includes first and second substrate detachment positions (20a', 20b') and first and second substrate polishing positions (20a", 20b"). The first substrate attachment/detachment position (20a') is positioned above the polishing platen (10) on the rotation axis (27a) of the first polishing head (20a), and the first substrate polishing position (20a") is positioned below the first substrate attachment/detachment position (20a') on the rotation axis (27a) of the first polishing head (20a). The second substrate attachment/detachment position (20b') is positioned above the polishing platen (10) on the rotation axis (27b) of the second polishing head (20b), and the second substrate polishing position (20b") is positioned below the second substrate attachment/detachment position (20b') on the rotation axis (27b) of the second polishing head (20b). A first vertical driving device (23a) vertically moves the first polishing head (20a) along the ball screw (24a) between a first polishing position (20a") and a first substrate attachment/detachment position (20'a). Similarly, a second vertical driving device (23b) vertically moves the second polishing head (20b) along the ball screw (24b) between a second polishing position (20b") and a second substrate attachment/detachment position (20b').
기판 탈부착 장치(50)의 베이스(54)는 수직 샤프트(252)를 통하여 피봇 회전 구동 장치(253)에 체결된다. 수직 샤프트(252)는 프레임(140a)에 배치되는 선형 볼 베어링(268)을 통해 프레임(140a)의 하부로 연장되며, 선형 볼 베어링(268)에 의해 수직 이동 및 회전이 가능하도록 프레임(140a)에 고정된다. 피봇 회전 구동 장치(253)는 수직 샤프트(252)를 피봇 회전시킴으로써 베이스(54)를 제1 및 제2 기판 탈부착 위치(20a', 20b') 근처로 이동시킬 수 있다.The base (54) of the substrate detachment device (50) is connected to a pivot rotation driving device (253) through a vertical shaft (252). The vertical shaft (252) extends downward from the frame (140a) through a linear ball bearing (268) arranged in the frame (140a), and is fixed to the frame (140a) so as to be vertically moved and rotated by the linear ball bearing (268). The pivot rotation driving device (253) can move the base (54) to the vicinity of the first and second substrate detachment positions (20a', 20b') by pivotally rotating the vertical shaft (252).
프레임(140)에 고정된 수직 구동 장치(256)가 기판 탈부착 장치(50)의 수직 샤프트(252)를 수직 방향으로 이동함으로써 기판 탈부착 장치의 베이스(54)의 높이를 제1 및 제2 위치 (H1, H2) 사이에서 조정할 수 있다. 베이스(54)는 제1 위치(H1)로부터 제2 위치(H2)로 상승함으로써 베이스(54)에 놓인 기판(W)을 연마 헤드(20a, 20b)의 밑면으로 부착할 수 있다.The height of the base (54) of the substrate attachment/detachment device can be adjusted between first and second positions (H1, H2) by vertically moving the vertical shaft (252) of the substrate attachment/detachment device (50) by a vertical driving device (256) fixed to the frame (140). The base (54) can be raised from the first position (H1) to the second position (H2) to attach the substrate (W) placed on the base (54) to the bottom surface of the polishing head (20a, 20b).
기판 탈부착 장치(50)는 베이스(54) 상에 연마 헤드(20a, 20b)의 주변을 감싸도록 배치되는 측벽(62), 측벽의 내부에 배치되는 초순수 분사 노즐(64), 및 베이스(54)의 밑면에 배치되는 배수구(66)를 포함할 수 있다. 기판 탈부착 장치(50)의 수직 샤프트(252)에는 초순수 공급관(269)이 배치된다. 초순수 공급관(269)을 통해 공급되는 초순수는 수직 샤프트(252) 내부의 유체 통로를 통해 초순수 분사 노즐(64)로 공급된다. 연마 헤드(20a, 20b)가 기판 탈부착 장치의 베이스(54) 상에 머무는 동안 초순수 분사 노즐(64)을 통해 초순수를 분사함으로써 연마 헤드(20a, 20b)를 세척할 수 있다. 베이스(54)에는 배수구(66)가 배치된다. 배수구(66)는 펜스(14)와 연마 정반(10) 사이의 공간을 향하도록 배치된다. 배수구(66)는 기판 탈부착 장치의 베이스(54)가 회전축(2)을 따라 피봇 회전할 때 펜스(14)와 연마 정반(10) 사이의 공간을 따라 함께 이동하며 그 사이의 공간으로 세척 부산물을 투하한다.The substrate detachment device (50) may include a side wall (62) arranged to surround the periphery of the polishing head (20a, 20b) on the base (54), an ultra-pure water spray nozzle (64) arranged inside the side wall, and a drain port (66) arranged on the bottom surface of the base (54). An ultra-pure water supply pipe (269) is arranged on the vertical shaft (252) of the substrate detachment device (50). Ultra-pure water supplied through the ultra-pure water supply pipe (269) is supplied to the ultra-pure water spray nozzle (64) through a fluid passage inside the vertical shaft (252). The polishing head (20a, 20b) can be washed by spraying ultra-pure water through the ultra-pure water spray nozzle (64) while the polishing head (20a, 20b) remains on the base (54) of the substrate detachment device. A drain port (66) is arranged on the base (54). The drain (66) is positioned so as to face the space between the fence (14) and the polishing plate (10). The drain (66) moves along the space between the fence (14) and the polishing plate (10) when the base (54) of the substrate detachment device pivots along the rotation axis (2) and discharges the washing by-products into the space therebetween.
제1 연마 모드에서는 도 29에 도시된 바와 같이, 제1 연마 헤드(20a)가 제1 기판 탈부착 위치(20a')에서 기판 탈부착 장치의 베이스(54)로 연마된 기판(W1)을 탈착하며 제2 연마 헤드(20b)가 제2 기판 연마 위치(20b")에서 기판(W2)을 연마한다. 연마 정반(10)은 제1 회전 방향(10a)으로 회전한다. 기판 탈부착 장치의 베이스(54)로 탈착된 기판(W1)은 기판 핸들러(42, 도시되지 않음)에 의해 제거된다. 기판 핸들러(42)가 새로운 기판(W3, 도시되지 않음)을 기판 탈부착 장치의 베이스(54)에 전달하면, 제1 연마 헤드(20a)가 베이스(54)로부터 새 기판(W3)을 부착한다. 패드 컨디셔너 암(70)은 제1 기판 탈부착 위치(20a')에 배치된 기판 탈부착 장치의 베이스(54) 아래에서 이동하며 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.In the first polishing mode, as shown in FIG. 29, the first polishing head (20a) detaches the polished substrate (W1) from the first substrate detachment position (20a') to the base (54) of the substrate detachment device, and the second polishing head (20b) polishes the substrate (W2) at the second substrate polishing position (20b"). The polishing platen (10) rotates in the first rotational direction (10a). The substrate (W1) detached from the base (54) of the substrate detachment device is removed by the substrate handler (42, not shown). When the substrate handler (42) transfers a new substrate (W3, not shown) to the base (54) of the substrate detachment device, the first polishing head (20a) attaches the new substrate (W3) from the base (54). The pad conditioner arm (70) is positioned at the first substrate detachment position (20a') to the base (54) of the substrate detachment device. Move from below and condition the polishing pad (11).
제2 연마 모드에서는 제2 연마 헤드(20b)가 제2 기판 탈부착 위치(20b')에서 베이스(54)로 기판(W2)을 탈착하며 제1 연마 헤드(20a)가 제1 기판 연마 위치(20a")에서 기판(W3)을 연마한다. 기판 탈부착 장치의 베이스(54)로 탈착된 기판(W2)은 기판 핸들러(42, 도시되지 않음)에 의해 제거된다. 기판 핸들러(42)가 새로운 기판(W4, 도시되지 않음)을 기판 탈부착 장치의 베이스(54)에 전달하면, 제2 연마 헤드(20b)가 베이스(54)로부터 새 기판(W4)을 부착한다. 연마 정반(10)은 제1 또는 제2 회전 방향(10a, 10b)으로 회전할 수 있다. 패드 컨디셔너 암(70)은 제2 기판 탈부착 위치(20b')에 배치된 기판 탈부착 장치의 베이스(54) 아래에서 이동하며 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.In the second polishing mode, the second polishing head (20b) detaches the substrate (W2) from the base (54) at the second substrate detachment position (20b') and the first polishing head (20a) polishes the substrate (W3) at the first substrate polishing position (20a"). The substrate (W2) detached to the base (54) of the substrate detachment device is removed by the substrate handler (42, not shown). When the substrate handler (42) transfers a new substrate (W4, not shown) to the base (54) of the substrate detachment device, the second polishing head (20b) attaches the new substrate (W4) from the base (54). The polishing platen (10) can rotate in the first or second rotational direction (10a, 10b). The pad conditioner arm (70) moves under the base (54) of the substrate detachment device located at the second substrate detachment position (20b') and polishes. Condition the pad (11).
제1 연마 모드에서 제2 연마 모드로의 전환은, 제2 연마 헤드(20b)를 기판 연마 위치(20b")로부터 기판 탈부착 위치(20b')로 들어올린 후, 기판 탈부착 장치의 베이스(54)를 회전축(2)을 중심으로 회전시켜 제2 연마 헤드(20b)의 하부로 이동시키고, 제1 연마 헤드(20a)를 기판 연마 위치(20a")로 하강함으로써 진행된다.The transition from the first polishing mode to the second polishing mode is performed by lifting the second polishing head (20b) from the substrate polishing position (20b") to the substrate detachment position (20b'), rotating the base (54) of the substrate detachment device around the rotation axis (2) to move it below the second polishing head (20b), and lowering the first polishing head (20a) to the substrate polishing position (20a").
도 30(a) 및 30(b)를 참조하여, 기판 연마 유닛(900)의 실시예를 설명한다. 도 30(a)는 기판 연마 유닛(900)의 제1 연마 모드, 도 30(b)는 제2 연마 모드를 보여준다. 패드 컨디셔너 암(70)과 연마제 공급 암(80)은 연마 정반(10)을 사이에 두고 맞은편에 배치된다. 기판 연마 유닛(900)은 연마 패드(11) 상에 제1 및 제2 연마제 공급 위치(84a, 84b)를 포함한다. 제1 연마제 공급 위치(84a)는 제1 연마 헤드(20a) 및 연마 정반(10)의 중심축(12) 근처에 배치된다. 제2 연마제 공급 위치(84b)는 제2 연마 헤드(20b) 및 연마 정반(10)의 중심축(12) 근처에 배치된다. 연마제 공급 암(80)은 피봇 회전축(82)을 중심으로 회전하여 제1 및 제2 연마제 공급 위치(84a, 84b)로 이동한다.Referring to FIGS. 30(a) and 30(b), an embodiment of a substrate polishing unit (900) will be described. FIG. 30(a) shows a first polishing mode of the substrate polishing unit (900), and FIG. 30(b) shows a second polishing mode. A pad conditioner arm (70) and an abrasive supply arm (80) are arranged opposite each other with a polishing platen (10) therebetween. The substrate polishing unit (900) includes first and second abrasive supply positions (84a, 84b) on the polishing pad (11). The first abrasive supply position (84a) is arranged near the central axis (12) of the first polishing head (20a) and the polishing platen (10). The second abrasive supply position (84b) is arranged near the central axis (12) of the second polishing head (20b) and the polishing platen (10). The abrasive supply arm (80) rotates around the pivot rotation axis (82) to move to the first and second abrasive supply positions (84a, 84b).
도 30(a)의 제1 연마 모드에서는 제2 연마 헤드(20b)가 기판을 연마하며, 제1 연마 헤드(20a)는 기판 탈부착 장치의 베이스(54)의 위에 놓인다. 패드 컨디셔너 암(70)이 제1 연마 헤드(20a)의 아래에 배치된 베이스(54)의 아래를 피봇 회전(74a)하며 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다. 연마제 공급 암(80)은 제2 연마제 공급 위치(84b)로 이동하여 연마제를 공급한다. 연마 정반(10)은 제2 방향(10b)으로 회전한다. 제2 방향(10b)은 연마제가 제2 연마제 공급 위치(84b)로부터 제2 연마 헤드(20b)를 향하여 흘러 들어가는 방향이다. 기판 핸들러(42)는 제1 연마 헤드(20a)와 베이스(54) 사이로 진입하여 기판을 꺼내거나 전달한다.In the first polishing mode of FIG. 30(a), the second polishing head (20b) polishes the substrate, and the first polishing head (20a) is placed on the base (54) of the substrate detachment/attachment device. The pad conditioner arm (70) pivotally rotates (74a) below the base (54) placed below the first polishing head (20a) to condition the polishing pad (11). The abrasive supply arm (80) moves to the second abrasive supply position (84b) to supply the abrasive. The polishing platen (10) rotates in the second direction (10b). The second direction (10b) is the direction in which the abrasive flows from the second abrasive supply position (84b) toward the second polishing head (20b). The substrate handler (42) enters between the first polishing head (20a) and the base (54) to take out or transfer the substrate.
도 30(b)의 제2 연마 모드에서는 제1 연마 헤드(20a)가 기판을 연마하며, 제2 연마 헤드(20b)는 기판 탈부착 장치의 베이스(54)의 위에 놓인다. 베이스(54)는 제1 연마 헤드(20a)의 하부로부터 제2 연마 헤드(20b)의 하부로 이동한다. 패드 컨디셔너 암(70)이 제2 연마 헤드(20b)의 아래에 배치된 베이스(54)의 아래를 피봇 회전(74b)하며 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다. 연마제 공급 암(80)은 제1 연마제 공급 위치(84a)로 이동하여 연마제를 공급한다. 제1 방향(10a)은 연마제가 제1 연마제 공급 위치(84a)로부터 제1 연마 헤드(20a)를 향하여 흘러 들어가는 방향이다. 기판 핸들러(42)는 제2 연마 헤드(20b)와 기판 탈부착 장치의 베이스(54) 사이로 진입하여 기판을 꺼내거나 전달한다.In the second polishing mode of Fig. 30(b), the first polishing head (20a) polishes the substrate, and the second polishing head (20b) is placed on the base (54) of the substrate detachment/attachment device. The base (54) moves from the lower portion of the first polishing head (20a) to the lower portion of the second polishing head (20b). The pad conditioner arm (70) pivotally rotates (74b) below the base (54) placed below the second polishing head (20b) to condition the polishing pad (11). The abrasive supply arm (80) moves to the first abrasive supply position (84a) to supply the abrasive. The first direction (10a) is the direction in which the abrasive flows from the first abrasive supply position (84a) toward the first polishing head (20a). The substrate handler (42) enters between the second polishing head (20b) and the base (54) of the substrate detachment device to take out or transfer the substrate.
패드 컨디셔너 암(70)은 선형 가이드 레일(270)에 체결되어 제1 컨디셔닝 위치(272)와 제2 컨디셔닝 위치(274)를 왕복할 수 있다. 제1 및 제2 컨디셔닝 위치(72, 274)는 선형 가이드 레일(270) 상에서 반대편에 위치한다. 제1 연마 모드에서는 패드 컨디셔너 암(70)의 회전축(72)을 제1 컨디셔닝 위치(272)로 이동시켜 제1 연마 헤드(20a)와 기판 탈부착 장치(50)의 아래에서 연마 패드(11)를 컨디셔닝하고, 제2 연마 모드에서는 패드 컨디셔너 암(70)의 회전축(72)을 제2 컨디셔닝 위치(274)로 이동하여 제2 연마 헤드(20b)와 기판 탈부착 장치(50)의 아래에서 연마 패드(11)를 컨디셔닝할 수 있다.The pad conditioner arm (70) is connected to the linear guide rail (270) and can reciprocate between the first conditioning position (272) and the second conditioning position (274). The first and second conditioning positions (72, 274) are located on opposite sides of the linear guide rail (270). In the first polishing mode, the rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is moved to the first conditioning position (272) to condition the polishing pad (11) under the first polishing head (20a) and the substrate detachment device (50), and in the second polishing mode, the rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is moved to the second conditioning position (274) to condition the polishing pad (11) under the second polishing head (20b) and the substrate detachment device (50).
패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)은 선형 가이드 레일(270) 근처에 배치되며, 패드 컨디셔너 암(70)의 회전축(72)을 제1 컨디셔닝 위치(272) 근처로 이동한 후 패드 컨디셔너 암(70)을 회전하여 패드 컨디셔너 암(70)의 끝에 매달린 패드 컨디셔너(74, 도시되지 않음)를 패드 컨디셔너 세정 스테이션(76)으로 위치시킬 수 있다.The pad conditioner cleaning station (76) is positioned near the linear guide rail (270), and the rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is moved near the first conditioning position (272), and then the pad conditioner arm (70) is rotated so that a pad conditioner (74, not shown) hanging from the end of the pad conditioner arm (70) can be positioned at the pad conditioner cleaning station (76).
도 31을 참조하여 기판 연마 유닛(900)은 패드 컨디셔너 암(70)과 제1 및 제2 연마제 공급 암(80a, 80b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연마제 공급 암(80a, 80b)은 면 A를 사이에 두고 패드 컨디셔너 암(70)의 맞은편에 배치된다. 패드 컨디셔너 암(70)의 회전축(72)은 면 A 부근에 배치된다. 면 A는 제1 및 제2 연마 헤드(20a, 20b)의 회전축(27a, 27b)을 포함하며 연마 정반(10)에 수직인 평면이다. 제1 및 제2 연마제 공급 암(80a, 80b)은 면 B를 사이에 두고 맞은편 배치된다. 면 B는 면 A에 수직이며 연마 정반(10)의 회전축(12)을 포함하는 면이다.Referring to FIG. 31, the substrate polishing unit (900) may include a pad conditioner arm (70) and first and second abrasive supply arms (80a, 80b). The first and second abrasive supply arms (80a, 80b) are disposed opposite the pad conditioner arm (70) with a plane A therebetween. A rotational axis (72) of the pad conditioner arm (70) is disposed near the plane A. The plane A includes the rotational axes (27a, 27b) of the first and second polishing heads (20a, 20b) and is a plane perpendicular to the polishing platen (10). The first and second abrasive supply arms (80a, 80b) are disposed oppositely with a plane B therebetween. The plane B is a plane perpendicular to the plane A and includes the rotational axis (12) of the polishing platen (10).
도 31(a)의 제1 연마 모드에서는, 제2 연마 헤드(20b)가 기판(W)을 연마하며 제2 연마제 공급 암(80b)이 제2 연마제 공급 위치(84b)로 이동하여 연마제를 공급한다. 연마 정반(10)은 제2 방향(10b)으로 회전한다. 패드 컨디셔너 암(70)은 제1 연마 헤드(20a)의 아래에 배치된 기판 탈부착 장치의 베이스(54) 아래에서 피봇 회전(74a)하면서 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.In the first polishing mode of Fig. 31(a), the second polishing head (20b) polishes the substrate (W) and the second abrasive supply arm (80b) moves to the second abrasive supply position (84b) to supply the abrasive. The polishing platen (10) rotates in the second direction (10b). The pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) while pivotally rotating (74a) under the base (54) of the substrate detachment/attachment device positioned under the first polishing head (20a).
도 31(b)의 제2 연마 모드에서는, 제1 연마 헤드(20a)가 기판(W)을 연마하며 제1 연마제 공급 암(80a)이 제1 연마제 공급 위치(84a)로 이동하여 연마제를 공급한다. 연마 정반(10)은 제1 방향(10a)으로 회전한다. 패드 컨디셔너 암(70)은 제2 연마 헤드(20b)의 아래에 배치된 기판 탈부착 장치의 베이스(54) 아래에서 피봇 회전(74b)하면서 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.In the second polishing mode of Fig. 31(b), the first polishing head (20a) polishes the substrate (W) and the first abrasive supply arm (80a) moves to the first abrasive supply position (84a) to supply the abrasive. The polishing platen (10) rotates in the first direction (10a). The pad conditioner arm (70) conditions the polishing pad (11) while pivotally rotating (74b) under the base (54) of the substrate detachment/attachment device positioned under the second polishing head (20b).
도 32를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치(900)가 설명된다. 기판 연마 장치(900)는 2개의 패드 컨디셔너 암(70a, 70b)을 포함한다. 도 32에는 이들이 각각의 파킹 위치에 배치된 상태를 나타내고 있다. 기판 핸들러(42)는 면 A에 평행한 제1 면(260a)을 가로질러 기판 탈부착 장치(50)와 기판을 주고 받는다. 기판 탈부착 장치(50)는 제1 연마 헤드(20a)의 아래에 배치되어 있다.Referring to FIG. 32, a substrate polishing device (900) according to an embodiment of the present invention is described. The substrate polishing device (900) includes two pad conditioner arms (70a, 70b). FIG. 32 shows a state in which they are arranged in their respective parking positions. The substrate handler (42) transfers a substrate to and from a substrate detachment device (50) across a first surface (260a) parallel to surface A. The substrate detachment device (50) is arranged below the first polishing head (20a).
제1 패드 컨디셔너 암(70a)의 피봇 회전축(72a)은 면 A 부근에서 제1 연마 헤드(20a)와 4면체(260)의 제2 면(260b) 사이에 배치되며, 제1 패드 컨디셔너 암(70a)의 끝단(70a')은 제2 면(260b)과 제3 면(260c) 사이의 모서리 또는 제1 면(260a)과 제2 면(260b) 사이의 모서리 부근에 배치된다. 제 1 패드 컨디셔너 암(70a)은 제1 기판 탈부착 위치(20a')를 향하여 이동한 후 제1 연마 헤드(20a)의 아래 공간에서 피봇 회전(79a)하면서 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.The pivot rotation axis (72a) of the first pad conditioner arm (70a) is positioned between the first polishing head (20a) and the second face (260b) of the tetrahedron (260) near the face A, and the end (70a') of the first pad conditioner arm (70a) is positioned near the edge between the second face (260b) and the third face (260c) or the edge between the first face (260a) and the second face (260b). The first pad conditioner arm (70a) moves toward the first substrate detachment position (20a') and then conditions the polishing pad (11) while pivotally rotating (79a) in the space below the first polishing head (20a).
제2 패드 컨디셔너 암(70b)의 피봇 회전축(72b)은 면 A 부근에서 제2 연마 헤드(20b)와 4면체(260)의 제3 면(260c) 사이에 배치되며, 제2 패드 컨디셔너 암(70b)의 끝단(70b')은 제4 면(260d)과 제1 면(260a) 사이의 모서리 또는 제3 면(260c)과 제4 면(260d) 사이의 모서리 부근에 배치된다. 제 2 패드 컨디셔너 암(70b)은 제2 기판 탈부착 위치(20b')를 향하여 이동한 후 제2 연마 헤드(20b)의 아래 공간에서 피봇 회전(79b)하면서 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다.The pivot rotation axis (72b) of the second pad conditioner arm (70b) is positioned between the second polishing head (20b) and the third face (260c) of the tetrahedron (260) near face A, and the end (70b') of the second pad conditioner arm (70b) is positioned near the edge between the fourth face (260d) and the first face (260a) or the edge between the third face (260c) and the fourth face (260d). The second pad conditioner arm (70b) moves toward the second substrate attachment/detachment position (20b') and then conditions the polishing pad (11) while pivotally rotating (79b) in the space below the second polishing head (20b).
기판 연마 유닛(900)은 제1 및 제2 연마 모드를 번갈아 수행한다. 제1 연마 모드에서는 도 32에서와 같이 제1 연마 헤드(20a)는 기판 탈부착 장치(50)의 상부에서 기판 탈부착 장치(50)와 기판(W)을 주고받으며, 제2 연마 헤드(20b)는 연마 패드(11) 상에서 기판(W)을 연마한다. 제1 패드 컨디셔너 암(70a)은 기판 탈부착 장치(50)의 아래에서 피봇 회전(79a)하며 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다. 제2 패드 컨디셔너 암(70b)은 연마 정반(10) 외부의 파킹 위치에 대기한다.The substrate polishing unit (900) performs the first and second polishing modes alternately. In the first polishing mode, as shown in FIG. 32, the first polishing head (20a) transfers the substrate (W) to and from the substrate detachment device (50) above the substrate detachment device (50), and the second polishing head (20b) polishes the substrate (W) on the polishing pad (11). The first pad conditioner arm (70a) pivotally rotates (79a) below the substrate detachment device (50) and conditions the polishing pad (11). The second pad conditioner arm (70b) waits at a parking position outside the polishing platen (10).
제1 연마 모드가 종료되면, 제2 연마 헤드(20b)가 기판 탈부착 위치(20b')로 상승하고, 기판 탈부착 장치(50)가 제2 연마 헤드(20b)의 아래로 이동한다. 제1 패드 컨디셔너 암(70a)은 연마 정반(10) 외부의 파킹 위치로 이동한다. 이어서 제2 연마 모드에서는 제2 연마 헤드(20b)는 기판 탈부착 장치(50)의 상부에서 기판 탈부착 장치(50)와 기판(W)을 주고받으며, 제1 연마 헤드(20a)는 연마 패드(11) 상에서 기판(W)을 연마한다. 제2 패드 컨디셔너 암(70b)은 기판 탈부착 장치(50)의 아래에서 피봇 회전(79b)하며 연마 패드(11)를 컨디셔닝한다. 제1 패드 컨디셔너 암(70a)은 연마 정반(10) 외부의 파킹 위치에 대기한다.When the first polishing mode is terminated, the second polishing head (20b) rises to the substrate detachment position (20b'), and the substrate detachment device (50) moves below the second polishing head (20b). The first pad conditioner arm (70a) moves to the parking position outside the polishing platen (10). Then, in the second polishing mode, the second polishing head (20b) transfers the substrate (W) to and from the substrate detachment device (50) above the substrate detachment device (50), and the first polishing head (20a) polishes the substrate (W) on the polishing pad (11). The second pad conditioner arm (70b) pivotally rotates (79b) below the substrate detachment device (50) and conditions the polishing pad (11). The first pad conditioner arm (70a) waits at the parking position outside the polishing platen (10).
기판 연마 유닛(900)은 2개의 연마제 공급 암(80a, 80b)를 포함할 수 있다. 도 32에는 이들이 연마 정반(10) 외부의 파킹 위치에 배치된 상태를 나타내고 있다. 파킹 위치에서 제1 연마제 공급 암(80a)은 회전축(82a)이 제1 패드 컨디셔너 암(70a)의 회전축(72a) 근처에 배치되며, 그 끝단(80a')은 제1 면(260a)과 면 B 사이에 배치된다. 제2 연마제 공급 암(80b)은 회전축(82b)이 제2 패드 컨디셔너 암(70b)의 회전축(72b) 근처에 배치되며, 그 끝단(80b')은 제3 면(260c)과 면 B 사이에 배치된다. 제1 및 제2 연마제 공급 암의 회전축(82a, 82b)는 연마 정반(10)의 회전축(12)을 사이에 두고 맞은편에 배치된다.The substrate polishing unit (900) may include two abrasive supply arms (80a, 80b). FIG. 32 shows a state where they are arranged in a parking position outside the polishing platen (10). In the parking position, the first abrasive supply arm (80a) has a rotational axis (82a) arranged near the rotational axis (72a) of the first pad conditioner arm (70a), and an end (80a') thereof is arranged between the first surface (260a) and the surface B. The second abrasive supply arm (80b) has a rotational axis (82b) arranged near the rotational axis (72b) of the second pad conditioner arm (70b), and an end (80b') thereof is arranged between the third surface (260c) and the surface B. The rotation axes (82a, 82b) of the first and second abrasive supply arms are arranged on opposite sides with the rotation axis (12) of the abrasive plate (10) interposed therebetween.
제1 연마제 공급 암(80a)은 제1 연마 헤드(20a)가 기판을 연마하는 제2 연마 모드에서 회전축(82a)을 중심으로 회전(89a)하여 제1 연마제 공급 위치(84a)로 연마제를 공급한다. 제2 연마제 공급 암(80b)은 제2 연마 헤드(20b)가 기판을 연마하는 제1 연마 모드에서 회전축(82b)을 중심으로 회전(89b)하여 제2 연마제 공급 위치(84b)로 연마제를 공급한다. 제1 및 제2 연마제 공급 위치(84a, 84b)는 연마 정반(10)의 회전축(12)을 사이에 두고 맞은편에 배치된다. 제1 및 제2 연마 모드에서 연마 정반(10)은 동일한 방향(10a)으로 회전한다.The first abrasive supply arm (80a) rotates (89a) about the rotation axis (82a) in the second polishing mode in which the first polishing head (20a) polishes the substrate, and supplies the abrasive to the first abrasive supply position (84a). The second abrasive supply arm (80b) rotates (89b) about the rotation axis (82b) in the first polishing mode in which the second polishing head (20b) polishes the substrate, and supplies the abrasive to the second abrasive supply position (84b). The first and second abrasive supply positions (84a, 84b) are arranged on opposite sides with the rotation axis (12) of the polishing platen (10) interposed therebetween. In the first and second polishing modes, the polishing platen (10) rotates in the same direction (10a).
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따르면 두 개의 연마 헤드(20a, 20b)가 하나의 연마면(11) 상에서 번갈아 기판을 연마하는 기판 연마 장치에 있어서 두 개의 컨디셔닝 암(70a, 70b)을 번갈아 연마 패드를 컨디셔닝할 수 있다. 또한 두 개의 연마제 공급 암(80a, 80b)을 번갈아 사용하여 연마 패드(11) 상으로 연마제를 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention as described above, in a substrate polishing device in which two polishing heads (20a, 20b) alternately polish a substrate on one polishing surface (11), two conditioning arms (70a, 70b) can alternately condition a polishing pad. In addition, two abrasive supply arms (80a, 80b) can alternately be used to supply abrasive onto the polishing pad (11).
본 출원서는 선출원된 13건의 한국 출원 특허를 통합한 출원서이다. 선출원 특허에서는 동일한 구성 요소에 대해 다른 참조 번호가 사용된 경우가 있다. 본 출원서에서는 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호가 사용되도록 수정되었다. 또한 선출원에서 사용된 구성 요소에 대한 참조번호를 변경하여 사용한 경우도 있다.This application is an application that integrates 13 previously filed Korean patent applications. In some cases, different reference numbers were used for the same components in the previously filed patent applications. In this application, the same reference numbers were used for the same components. In addition, some reference numbers for components used in the previously filed patent applications were changed and used.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이러한 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 특히 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선된 형태도 본 발명의 권리 범위에 포함된다.Although the present invention has been exemplified through preferred embodiments above, the scope of the rights of the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications, changes, or improvements within the technical ideas presented in the present invention, particularly those described in the claims, are also included within the scope of the rights of the present invention.
본 발명에 따른 기판 연마 장치는 반도체 소자의 제조 공정에 사용될 수 있다.A substrate polishing device according to the present invention can be used in a manufacturing process of a semiconductor device.
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