化学机械研磨系统的基板装载装置的利记博彩app

本实用新型涉及一种化学机械研磨系统的基板装载装置及其控制方法，更为具体地涉及一种化学机械研磨系统的基板装载装置及其控制方法，所述化学机械研磨系统的基板装载装置能够防止将用于投入化学机械研磨系统的基板在研磨头装载的过程中产生基板的变形及损伤。

背景技术：

化学机械式研磨(CMP)系统是促进大面积平坦化、由用于电路形成的接触/布线膜分离以及高集成元件化所致的晶元表面粗糙度提高等而使用于对晶元的表面进行精密研磨加工的装置，所述大面积平坦化对因在半导体元件制造过程中反复执行掩蔽、蚀刻及布线等工艺时所生成的晶元表面的凹凸引起的单元(cell)区域和周边电路区域间高度差进行去除。

通常，如韩国登记专利公报第10-1188579号等公开的一样，CMP系统是将晶元装载在研磨头90之后，研磨头移动的同时在规定的研磨平板上对晶元的研磨面同时施行通过机械式摩擦的机械研磨和通过研磨液的化学研磨。

此时，如图1所示，在化学机械研磨工艺中将用于朝底板92a对晶元W进行下方加压的膜92固定在本体部91，研磨头90设置为在膜92和本体部91之间形成压力室92C，并利用从压力调节部95通过空气压力供给管95a所施加的空气压力而能够对晶元W进行下方加压。并且，设置为在膜92的周围设置有在化学机械研磨工艺中防止晶元W脱离的护环(retainer ring)93，根据护圈室(retainer chamber)93C的空气压力而能够进行下方加压。

并且，如图1及图2所示，将晶元W装载至研磨头90的装载装置1包括：放置架 10，其放置晶元W；驱动部MH，其使放置架10朝上下方向移动。换句话说，在将晶元W 放置在放置架10的中央区域的状态下，将放置架10朝上方移动规定的高度，则研磨头 90靠近放置架10并将吸入压施加至中央的贯通孔95x，由此晶元W紧贴至研磨头90的膜底板92a形成装载的状态。此外，为了使被放置架10支撑的晶元W的接触部位最小化，晶元W的底面中央部未放置在放置架10并且只有晶元W的底面边缘位置区域放置在放置架10。

另外，在基板的装载工艺中，晶元W可以在放置架10和研磨头90之间得到加压，但是由于放置架升降机(lift)的异常或者其他原因而对晶元W所作用的加压力大于一定以上的情况下，存在由于加压力而晶元W损伤或破损的问题。

换句话说，在晶元W装载至研磨头90的工艺中，在放置架10的移动停止的状态下研磨头90接触至放置在放置架10的上面的晶元W，由此研磨头90的荷重施加至晶元W，从而存在晶元W损伤或破损的问题。

尤其，研磨头90的膜92以底板92a的中央部区域因自重而朝下部方向下垂的状态移动，底板92a的中央部区域朝下部方向下垂的膜92接触至晶元W的上面，由此向晶元W(尤其，未放置在放置架的晶元的中央部区域)施加膜92的荷重所致的压力P，从而存在晶元W产生翘曲或者变形(图2的W')或晶元W破损的问题。

此外，当研磨头90和放置架10的加压力大于一定以上的情况下，存在根据加压力而研磨头90的膜92可能损伤的问题。

另外，在所述化学机械研磨工艺进行的研磨区域，通常，存在如下问题：对于多个晶元同时进行化学机械研磨工艺，在装载工艺中晶元损伤的情况下，在研磨区域对其他晶元进行的研磨工艺也要中断。

此外，在研磨区域完成化学机械研磨工艺之前中断的情况下，存在如下问题：不只是装载时损伤的晶元而且正常进行工艺中的其他晶元也要废弃，并且由此费用上升且收益率下降。

由此，最近可以防止基板及膜的损伤，并且可以提升化学机械研磨工艺的效率及收益率，虽然为了削减费用的多种方案正在进行，但是仍然存在不足而要求继续开发。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种在进行基板的装载工艺时能够防止基板损伤的化学机械研磨系统的基板装载装置及其控制方法。

特别是，本实用新型的目的在于使得基板以浮起状态附着在研磨头，由此能够使得基板没有损伤地并准确地进行装载。

此外，本实用新型的目的在于防止在进行基板的装载工艺时由于施加于研磨头的膜的加压力而产生的膜的损伤。

此外，本实用新型的目的在于使基板没有损伤地得到装载，由此提升稳定性及信赖性，并在装载基板后能够准确地控制下一工艺。

此外，本实用新型的目的在于能够提高工艺效率性及收率。

为了达到所述本实用新型的目的，根据本实用新型的实施例，用于将基板装载至研磨头的化学机械研磨系统的基板装载装置包括：放置部，其放置基板；基板浮起部，其使基板从放置部浮起，基板在从放置部浮起的状态下装载至研磨头。

这是为了防止在基板的装载工艺中因基板在放置架和研磨头之间得到加压而产生的基板变形及损伤，并用于将基板稳定地装载至研磨头。

换句话说，本实用新型在研磨头和放置部之间使基板不被加压，并且在基板从放置部浮起于空中的状态下装载至研磨头，由此可以带来防止基板由于加压而翘曲或者变形，并且具有使施加于基板的损伤最小化的有利效果。

更重要的是，在现有技术中在放置部的移动处于停止的状态下，根据研磨头接触于放置在放置部的上面的基板，研磨头的荷重施加于基板而存在产生基板损伤或破损的问题，但是本实用新型中，基板从放置部浮在空中的状态下以真空方式附着于研磨头，因此能够获得以下有利效果：从根本上防止研磨头的荷重施加于基板，并能够防止基板的损伤。

基板浮起部可以设置为能够使基板从放置部浮起的多种结构。例如，基板浮起部安装于放置部，并设置为朝基板的底面喷射流体，并且基板通过从基板浮起部喷射出的流体的喷射力而从放置部的上面有间距地浮起。根据情况，基板浮起部能够设置为利用磁力而使基板浮起的结构。

更为具体地，基板浮起部可以包括：第一流体喷射部，其供给第一流体的；第二流体喷射部，其供给与第一流体不同的第二流体，并且能够以第一流体和第二流体混合或者分离的状态喷射于基板的底面。

此时，可从基板浮起部喷射的异种流体的种类及特性可以根据要求的条件及设计样式而进行多种变更。例如，第一流体可以是气态流体和液态流体之中任何一个，第二流体可以是气态流体和液态流体之中任何一个。优选地，第一流体喷射部以高压喷射气态流体(第一流体)，第二流体喷射部通过喷射液态流体(第二流体)，由此得到提供使基板浮起的充分的浮起力的同时维持基板的湿式(Wet)状态的有利效果。更优选地，第一流体喷射部可以喷射氮(N₂)(例如，第一流体)，第二流体喷射部可以喷射纯水 (DIW)(例如，第二流体)。

并且，组成基板浮起部的多个喷射喷嘴(第一流体喷射部及第二流体喷射部)可以配置为可以使基板浮起的多种排列。例如，将多个喷射喷嘴配置为沿着放置部的圆周方向或者半径方向而等间距地间隔并进行排列，由此能够得到用于使基板浮起的浮起力均等地形成于基板整体的有利效果。根据情况，能够使得组成基板浮起部的多个喷射喷嘴配置为不规则的排列。

另外，根据本实用新型的其他领域，用于将基板装载于研磨头的化学机械研磨系统的基板装载装置的控制方法，包括：将基板放置于放置部的基板放置步骤；使基板从放置部浮起的基板浮起步骤；将从放置部浮起的基板装载于研磨头的装载步骤。

如上所述，本实用新型使基板在研磨头和放置部之间不受加压，并且在基板从放置部浮在空中的状态下装载于研磨头，由此能够得到防止基板由于加压而产生翘曲或变形并且使施加于基板的损伤最小化的有利效果。

更重要的是，现有技术中在放置部停止移动的状态下，随着研磨头接触于放置在放置部上面的基板，研磨头的荷重施加于基板，从而产生基板损伤或破损的问题，但是本实用新型中在使得基板从放置部浮在空中的状态下以真空方式附着于研磨头，因此能够得到从根本上防止研磨头的荷重施加于基板，从而防止基板损伤的有利效果。

并且，在基板浮起步骤中可以朝基板的底面喷射流体而使基板浮起。优选地，通过在基板浮起步骤中朝基板的底面喷射各不相同的异种(heterogeneity)流体，特别是，通过朝基板的底面同时喷射气态流体和液态流体，从而得到提供使基板浮起的充分的浮起力的同时维持基板湿式(Wet)状态的有利效果。

本说明书及权利要求书中记载的‘浮起’或者与此类似的术语定义为基板从放置部的上面间隔一定距离地浮在空中的状态。

本说明书及权利要求书中记载的‘流体’或者与此类似的术语定义为包括气态流体和液态流体之中至少任何一种。

如上所述，根据本实用新型，在基板的装载工艺时可以防止基板的损伤。

特别是，根据本实用新型，使得基板在研磨头和放置部之间不受加压，并且使得基板在从放置部浮在空中的状态下装载于研磨头，由此能够得到防止基板由于加压而翘曲或变形并使施加于基板的损伤最小化的有利效果。

更重要的是，现有技术中在放置部停止移动的状态下，随着研磨头接触于放置在放置部上面的基板，研磨头的荷重施加于基板，从而产生基板损伤或破损的问题，但是本实用新型中使得基板在从放置部浮在空中的状态下以真空方式附着于研磨头，因此能够得到从根本上防止研磨头的荷重施加于基板，从而防止基板损伤的有利效果。

此外，根据本实用新型，通过朝基板的底面同时喷射气态流体和液态流体，从而得到提供使基板浮起的充分的浮起力的同时维持基板湿式(Wet)状态的有利效果。

此外，根据本实用新型，不仅可以在基板的装载工艺时防止基板的损伤，并且还可以得到防止由于研磨头施加于膜的冲击而产生膜的损伤的效果。

此外，根据本实用新型，可以提升稳定性及信赖性，并且可以得到提升工艺效率性及收率的效果。

附图说明

图1是示出现有晶元装载装置的构成的图，

图2是示出图1的研磨头靠近晶元的状态的图，

图3是用于说明根据本实用新型的一个实施例的化学机械研磨系统的基板装载装置的图，

图4是用于说明通过图3的基板浮起部的基板的浮扬状态的图，

图5是用于说明基板装载于图3的研磨头的状态的图，

图6及图7是用于说明图3的基板浮起部的配置结构的图，

图8是用于说明根据本实用新型的另一个实施例的化学机械研磨系统的基板装载装置的图，

图9是用于说明根据本实用新型的一个实施例的化学机械研磨系统的基板装载装置的控制方法的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，但是本实用新型并非受实施例的限制或限定。作为参考，本实用新型中相同的标号实质上指代相同的要素，并且在所述规则下，可引用其他附图中所记载的内容来说明，并且可省略对于从业者不言而喻的内容或反复出现的内容。

图3是用于说明根据本实用新型的一个实施例的化学机械研磨系统的基板装载装置的图，图4是用于说明通过图3的基板浮起部的基板的浮扬状态的图，图5是用于说明基板装载于图3的研磨头的状态的图。此外，图6及图7是用于说明图3的基板浮起部的配置结构的图。

参照图3至图7，根据本实用新型的用于将基板10装载于研磨头100的化学机械研磨系统的基板装载装置200包括：放置部210，其放置基板10；基板浮起部300，其使基板从放置部210浮起，并且基板在从放置部210浮起的状态下装载于研磨头。

研磨头100从基板装载装置200接收基板10的装载后，在使得研磨液供给至研磨平板上所设置的研磨垫上面的状态下加压基板10从而进行化学机械研磨工艺，在利用研磨垫及研磨液的化学机械研磨工艺结束后，可以通过清洗装置移送基板10。

作为参考，本实用新型中的基板10可以理解为在研磨垫上能够被研磨的研磨对象物，并且本实用新型并非根据基板10的种类及特性受到限制或者局限。例如，晶元可以用作基板10。

研磨头100包括：本体部191，其以能够旋转的形式设置；膜192，其设置于本体部 191的底面；及护环193，其以配置于膜192的周围的形式结合于本体部191的边缘部，并防止基板10的脱离。根据情况，研磨头可以设置为其他不一样的结构，本实用新型并非受研磨头的结构而限制或局限。

膜192中可以形成多个活板(flip)(例如，环形的活板)，根据多个活板而在本体部191和膜192之间可以设置沿着本体部192的半径方向划分的多个压力室192C。

在此，在各个压力室192C可以设置用于测量各个压力的压力传感器。各个压力室 192C的压力可以根据压力控制部195的控制而分别进行调节，调节各个压力室192C的压力从而可以分别调节加压于基板10的压力。

并且，在研磨头100的中心部可以形成有被膜192的开口所贯通形成的中心部压力室195X。中心部压力室195X与基板10直接连通并作用有吸入压而使基板10紧贴于研磨头100的膜192，由此可以进行基板10装载。

并且，研磨头100以通过研磨头移送部180而上下移动的形式构成。作为研磨头移送部180可以使用通过马达进行旋转的导螺杆或者线形驱动手杆，本实用新型并非根据研磨头移送部180的种类及结构而限制或局限。

放置部210设置为能够沿着上下方向而进行升降，在放置部210的上面放置用于装载的基板10。

放置部210可以设置为能够放置基板10的多种结构。例如，放置部210可以包括：放置板220，其以距离基板10的底面分离地进行配置；边缘位置放置部230，其形成于放置板220的上面且支撑基板10的底面边缘位置。

放置板220可以设置为上面为平坦的形态，边缘位置放置部230设置于放置板220 的边缘位置且在比放置板220的上面高的高度设置放置基板10的底面边缘位置的放置面。

并且，边缘位置放置部230可以沿着放置板220的圆周方向形成环形，但是根据情况，边缘位置放置部也能够沿着放置板的圆周方向有间距地设置多个。

如此，基板10通过边缘位置放置部230仅部分支撑边缘位置区域，因此使放置部 210和基板10的接触面积最小化，并使放置部210和基板10之间残留的灰尘、清洗液、化学制剂等异物最小化，由此随着放置部210和基板10的接触面积增加而可以使基板 10的损伤最小化。

并且，放置板220可以根据连接于其底面的升降轴212朝上下方向进行升降，升降轴212可以通过如马达一样的驱动部(MH)240得到升降。作为参考，放置板220的升降结构可以根据要求的条件及设计样式而进行多种变更，本实用新型并非因放置板220 的升降结构而限制或局限。此外，护环193接触的接触部能够设置为一体形成于边缘位置接触部或设置为分离的形态。

基板浮起部300是为使基板10从放置部210浮起而设置。

在此，基板从放置部210浮起，定义为基板10从放置部210的上面有间距地浮在空中的状态。

基板浮起部300可以设置为使基板10浮起的多种结构。例如，基板浮起部300安装于放置部210，并设置为朝基板10的底面喷射流体，基板根据从基板浮起部300喷射出的流体的喷射力而从放置部210的上面有间距地浮起。根据情况，能够设置为基板浮起部利用磁力使基板浮起。

基板浮起部300根据要求的条件及设计样式可以设置为喷射多种流体使基板浮起。例如，基板浮起部300可以将互不相同的异种(heterogeneity)流体喷射于基板10的底面从而使基板浮起。

更具体地，基板浮起部300可以包括：第一流体喷射部310，其供给第一流体；第二流体喷射部320，其供给与第一流体不同的第二流体，并且可以以第一流体和第二流体混合或分离的状态通过类似于常规的喷嘴一样的喷射工具喷射于基板10的底面。以下，对于使得第一流体和第二流体以相互分离的状态从第一流体喷射部310和第二流体喷射部320喷射于基板10的底面的例子进行说明。根据情况，从第一流体喷射部和第二流体喷射部供给的第一流体和第二流体能够从一个混合流路以混合的状态进行喷射。

能够从基板浮起部300喷射的异种流体的种类及特性可以根据要求的条件及设计样式进行多种变更。例如，第一流体可以是气态流体和液态流体之中任何一个，第二流体可以是气态流体和液态流体之中任何一个。

优选地，可以设置为第一流体喷射部310以高压喷射气态流体(第一流体)，第二流体喷射部320喷射液态流体(第二流体)。如上所述，通过同时喷射高压的气态流体和液态流体，可以得到提供使基板10浮起的充分的浮起力F的同时维持基板10湿式 (Wet)状态W的有利效果。更优选地，通过第一流体喷射部310喷射氮(N₂)(例如，第一流体)，第二流体喷射部320喷射纯水(DIW)(例如，第二流体)，可以得到维持基板10湿式状态的同时使基板从放置部210充分浮起的有利效果。根据情况，基板浮起部能够设置为喷射两种气态流体或者喷射两种液态流体。

参照图6及图7，组成基板浮起部300的多个喷射喷嘴(nozzle)(第一流体喷射部310及第二流体喷射部320)可以配置为能够使基板10浮起的多种排列。

例如，参照图7，组成基板浮起部300的多个喷射喷嘴(第一流体喷射部310及第二流体喷射部320)可以以沿放置部210的圆周方向等间距地间隔的形式进行配置。例如，参照图8，组成基板浮起部300的多个喷射喷嘴(第一流体喷射部310及第二流体喷射部320)可以以沿放置部210的半径方向等间距地间隔的形式进行配置。如上所述，通过将组成基板浮起部300的多个喷射喷嘴沿放置部210的圆周方向或半径方向有规律地间隔配置，可以得到用于使得基板10浮起的浮起力均等地形成于基板10整体的有利效果。根据情况，组成基板浮起部的多个喷射喷嘴也能够以不规则地形式进行配置。

并且，本实用新型的实施例中虽然以从喷射喷嘴使得流体以点(spot)方式喷射为例进行说明，但是也能够将喷射喷嘴的喷嘴头(nozzle tip)形成为狭缝形态或者环形并设置为以面喷射方式喷射流体。

根据所述结构，在基板10放置于放置部210的上面的状态下(参照图3)，如图4 所示，通过从基板浮起部300喷射异种流体(例如，氮及纯水)，通过异种流体(例如，氮及纯水)而基板10可以有间距地浮起于放置部210的上面。

其后，如图5所示，基板10在有间距地浮起于放置部210的上面的状态下，可以装载(附着)于研磨头100。优选地，研磨头100以预先设定的间距邻近地设置于基板10，则通过使浮起的基板10真空附着于研磨头100，能够得到使施加于基板10的过度的加压力或冲击最小化，并且防止因加压力或冲击所致的基板10损伤及破损的有利效果。

如上所述，本实用新型在研磨头100和放置部210之间未直接加压基板10，在基板 10浮在空中的状态下装载于研磨头100，由此可以得到防止基板10由于加压产生的翘曲或变形，并且使施加于基板10的损伤最小化的有利效果。

另外，图8是用于说明根据本实用新型的另一个实施例的化学机械研磨系统的基板装载装置的图。并且，对于与上述的结构相同且相当于相同的部分利用相同或相当于相同的参考标号，并省略对其的详细说明。

参照图8，根据本实用新型的另一个实施例，放置部210可以仅包括放置基板10并且朝上下方向升降的放置板220'，基板的底面可以整体接触于放置板220'的上面。

并且，在放置板220'的上面可以安装喷射流体的基板浮起部300，放置于放置板220' 的基板10可以随着从基板浮起部300喷射流体而浮起。

此外，图9是用于说明根据本实用新型的一个实施例的化学机械研磨系统的基板装载装置的控制方法的框图。并且，对于与上述的结构相同且相当于相同的部分利用相同或相当于相同的参考标号，并省略对其的详细说明。

参照图9，根据本实用新型的不同领域，用于将基板装载于研磨头的化学机械研磨系统的基板装载装置的控制方法，包括：将基板10放置于放置部210的基板放置步骤 (S10)；使基板10从放置部210浮起的基板浮起步骤(S20)；将从放置部210浮起的基板10装载于研磨头100的装载步骤(S30)。

步骤1：

首先，将基板10放置于放置部210的上面。(S10)

在基板放置步骤(S10)中，基板10通过常规的机械臂等向放置部210的上面进行供给并配置。

例如，放置部210可以包括：放置板220，其从基板10的底面有间距地得到配置；边缘位置放置部230，其形成于放置板220的上面且支撑基板10的底面边缘位置，并且基板10可以配置于边缘位置放置部230的上面。所述可以得到使边缘位置放置部230 和基板10的接触面积最小化且根据接触面积增加而防止基板10损伤的效果。

并且，基板10放置于放置部210之后，放置部210可以以已设定的规定高度进行上向移动。

步骤2：

其次，使基板从放置部210浮起。(S20)

在基板浮起步骤(S20)根据要求的条件能够以多种方式使基板10从放置部210浮起。例如，在基板浮起步骤(S20)中朝基板10的底面喷射流体，通过朝基板10的底面喷射的流体的喷射力而基板10可以从放置部210的上面有间距地浮起。

例如，在基板浮起步骤(S20)中可以将互不相同的异种(heterogeneity)流体喷射于基板10的底面从而使基板10浮起。

优选地，在基板浮起步骤(S20)中可以设置为以高压喷射气态流体(第一流体)的同时喷射液态流体(第二流体)。如此，通过同时喷射高压的气态流体和液态流体，可以得到提供使基板10浮起的充分的浮起力(F)的同时维持基板10湿式(Wet)状态(W) 的有利效果。更优选地，通过第一流体喷射部310喷射氮(N₂)(例如，第一流体)，第二流体喷射部320喷射纯水(DIW)(例如，第二流体)，可以得到使基板10维持湿式状态的同时从放置部210充分地浮起的效果。根据情况，基板浮起部能够设置为仅喷射相互不同种类的气态流体，或者也能够设置为仅喷射相互不同种类的液态流体。

作为参考，在基板浮起步骤(S20)中喷射于基板10的异种流体能够以混合的状态进行喷射，或者能够以分别分离的状态进行喷射。

步骤3：

其次，将从放置部210浮起的基板10装载于研磨头100。(S30)

在装载步骤(S30)中基板10可以在有间距地浮起于放置部210的上面的状态下，装载(附着)于研磨头。

优选地，装载步骤(S30)中，如果研磨头100以预先设定的间距邻近地配置于基板 10，则通过使得浮起的基板10以真空方式附着于研磨头100，可以得到使施加于基板 10的过度的加压力或者冲击最小化，并且防止由于加压力或冲击而发生基板10损伤及破损的有利效果。

如上所述，虽然参照本实用新型的优选实施例进行说明，但是可理解为，如果是相应技术领域的熟练的从业者，在不超过记载于下述的专利权利要求的本实用新型的思想及领域的范围内可对本实用新型进行多种修改及变更。

标号说明

10：基板 100：研磨头

192：膜 193：护环

200：基板装载装置 210：放置部

220：放置板 230：边缘位置放置部

240：驱动部 300：基板浮起部

310：第一流体喷射部 320：第二流体喷射部