化学机械研磨装置的制作方法

本实用新型涉及一种化学机械研磨装置，更为具体地，涉及一种化学机械研磨装置，所述化学机械研磨装置在将基板以垂直的形式配置的状态下，可清除残留于基板的异物。

背景技术：

半导体元件由微细的电路线高度密集地制造而成，因此，晶元表面必须进行相应的精密研磨。为了对晶元进行更加精细化的研磨，进行机械研磨及化学研磨并行的化学机械研磨工艺(CMP工艺)。

化学机械研磨(CMP)工艺是一种为了实现全面平坦化与由用于形成电路的接触(contact)/布线膜分离以及高度集成的元件化而产生的晶元表面粗糙度的改善等而对晶元的表面进行精细研磨加工的工艺，所述全面平坦化是清除在半导体元件制造过程中反复进行掩蔽(masking)、刻蚀(etching)及布线工艺等的同时生成的晶元表面的凹凸而导致的单元(cell)区域与周围电路区域间的高度差。

所述CMP工艺通过如下形式完成：在晶元的工艺面与研磨垫相面对的状态下，对所述晶元加压，同时进行工艺面的化学研磨与机械研磨，并且经过以如下形式进行的清洗工艺：完成研磨工艺的晶元受到载体头的抓握，从而对附着于工艺面的异物进行清洗。

换句话说，如图1所示，通常地，晶元的化学机械研磨工艺通过如下形式完成：若在装载单元20将晶元供给于化学机械研磨装置X1，则在将晶元W紧贴于载体头S(S1、 S2、S1'、S2')的状态下，在沿着规定的路径Po进行移动66-68的同时，在多个研磨平板P1、P2、P1'、P2'上进行化学机械研磨工艺。将进行化学机械研磨工艺的晶元W 通过载体头S移送至卸载单元的放置架10，并且移送至进行下一个清洗工艺的清洗单元 X2，从而进行在多个清洗模块(module)70对附着于晶元W的异物进行清洗的工艺。

另外，随着半导体的微型化及高度集成化，有关晶元的清洗效率的重要性也正在逐渐地加强。特别是，若在清洗模块完成晶元的清洗工艺之后，仍然在晶元的表面残存有异物，则收率低下，稳定性及可靠性低下，因此应该在清洗模块最大程度地清除异物。

为此，提出如下方案：在现有的将完成研磨工艺的晶元移送至清洗模块之前，首先对晶元进行一次清洗并清除异物之后，再一次在清洗模块进行清洗，以此可提高清洗效率。

但是，在现有情况中，与清洗模块区分地，额外设置有用于进行预备清洗的预备清洗空间，由此存在对设备的布局(layout)不利，而且使得晶元的移送以及清洗处理工艺变得复杂并且增加清洗时间的问题，因而存在费用增加并收率低下的问题。尤其，由于在将完成研磨工艺后卸载至卸载位置的晶元移送至另外的预备清洗空间并进行预备清洗之后，必须经历需要再一次移送至清洗模块的复杂的移送过程，因此存在基板的整体的处理工艺效率低下的问题。

由此，最近用于能够提高化学机械研磨工艺的清洗效率及收率并且减少费用的各种研究正在进行，但是仍存在不足，因此需要对此的开发。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种化学机械研磨装置，所述化学机械研磨装置可提高清洗效率，并且可提高收率。

特别地，本实用新型的目的在于，在垂直地配置基板的状态下，可一次清除残存于基板的异物。

此外，本实用新型的目的在于，即使不变更或不添加现有设备的布局，或者使得工艺效率不降低，也可在进行清洗工艺之前，使得存在于基板的异物最少化。

根据用于达成上述的本实用新型的目的的本实用新型的优选实施例，化学机械研磨装置包括：研磨部，其对基板进行化学机械研磨(CMP)工艺；翻转单元，其使得完成研磨工艺的基板垂直地配置于垂直清洗位置；翻转单元可包括：可移动组件，其在研磨部以能够与用于卸载基板的卸载区域靠近及隔开的形式设置；旋转组件，其以可翻转 (turning)旋转的形式连接于可移动组件；夹紧组件，其连接于旋转组件并夹紧基板；预备清洗单元，其对配置于垂直清洗位置的基板进行预备清洗(pre-cleaning)。

其目的在于，在对基板进行清洗时，在垂直地配置基板的状态下，在对残存于基板的异物进行一次预备清洗之后，在清洗部进行基板的本清洗工艺，据此，有效地清除残存于基板的异物，并且提高基板的清洗效率。

尤其，在将基板配置于垂直清洗位置的状态下，执行基板的预备清洗，据此，可得到的有利的效果在于，在进行预备清洗时所使用的如清洗液或化学制品一样的清洗流体以及从基板分离的异物等不会残留于基板的表面或再次附着，而是向下掉落，并且自然地从基板分离，从而提高基板的清洗效率。

尤其，在基板的研磨面(polishing surface)以从下部方向朝向上部方向的形式被翻转的途中，基板配置于垂直清洗位置，据此，可得到的有利的效果在于，在工艺效率不降低的情况下，清除残存于基板的异物。

换句话说，虽然也可在进行预备清洗时通过利用另外的旋转装置的旋转工艺来垂直地配置基板，但是以与预备清洗无关的形式在必然进行的基板的翻转工艺中，基板配置于垂直清洗位置，从而可得到的有利的效果在于，简化使得基板垂直地配置的过程，并且减少整体的工艺。

并且，完成研磨工艺的基板通过翻转单元被翻转的同时基板支撑于翻转单元的状态下，进行预备清洗，据此可得到的有利的效果在于，也不需要额外设置用于进行预备清洗的另外的空间，因此不对现有设备的布局(layout)进行变更或添加，或不改变工艺顺序，而可以保持几乎不变。

换句话说，在将完成研磨工艺的基板移送至清洗部并且进行本清洗工艺之前，虽然也可将基板移送至另外的清洗区域，并进行预备清洗之后，再次移送至清洗部，但是在此情况下，由于必须经过基板从翻转区域被移送至另外的清洗区域之后，重新移送至清洗部的复杂的移送过程，因此存在降低基板的整体的处理工艺效率的问题，由于为了额外设置另外的清洗区域而必须变更或添加现有设备的布局，因此存在降低空间利用率并增加在设备变更方面所需要的费用的问题。但是，本实用新型可得到的有利的效果在于，将完成研磨工艺的基板在翻转区域进行翻转之后移送至清洗部的工艺顺序保持不变，并且在用于翻转基板的翻转区域中对残存于基板的异物进行一次预备清洗，从而在不变更或不添加现有设备的布局，工艺效率也不降低的状态下，在进行本清洗工艺之前使得残存于基板的异物最少化。

此外，可得到的有利的效果在于，通过在本清洗工艺之前在翻转区域中执行的预备工艺，可最大程度地大量清除残存于基板的异物，由此可提高通过本清洗工艺的清洗效果，并且使得清洗效率提高。

并且，在研磨部的区域上沿着已设定的循环路径来移送基板的载体头的移送路径上形成的基板的卸载区域中，基板在被翻转单元接收之后，被移送至翻转区域，据此可得到的有利的效果在于，使得载体头的移送路径最少化。更为优选地，可在卸载区域中对用于执行研磨工艺的其他的基板进行装载。

另外，在旋转组件执行预备清洗期间，使得配置于垂直清洗位置的基板左右振荡，据此可得到的有利的效果在于，使得通过清洗流体的清洗效率最大化，并且更加降低清洗流体的使用量。并且，可使用为了基板的翻转旋转而已经设置的旋转组件来使得基板振荡，因此，可得到的有利的效果在于，不需要变更或添加装置，并且使得结构及工艺简化。

此外，包括基板旋转部，在进行预备清洗期间，其使得所述基板在所述夹紧组件上旋转，据此，可得到的有利的效果在于，在进行预备清洗期间，基板沿着圆周方向旋转，从而提高基板的预备清洗效率及均匀度。

并且，预备清洗单元可利用清洗流体喷射部和清洗刷中至少任意一个来进行，并且根据基板的特性或沉积特性来选择预备清洗种类，并通过最佳的条件进行预备清洗，所述清洗流体喷射部包括清洗液喷射部、蒸汽喷射部、异种流体喷射部中至少任意一个，所述清洗液喷射部将清洗液喷射至基板的表面，所述蒸汽喷射部将蒸汽喷射至基板的表面的，所述异种流体喷射部将异种流体喷射至基板的表面，所述清洗刷旋转接触于基板的表面。

根据本实用新型的其他的领域，化学机械研磨装置能够以包括如下步骤的形式操作：研磨步骤，对基板进行研磨；基板配置步骤，使得完成研磨工艺的基板配置于垂直清洗位置；预备清洗步骤，对配置于垂直清洗位置的基板进行预备清洗(pre-cleaning)。

如上所述，在将基板配置于垂直清洗位置的状态下，执行基板的预备清洗，据此，可得到的有利的效果在于，在进行预备清洗时所使用的如清洗液或化学制品一样的清洗流体以及从基板分离的异物等不会残留于基板的表面或再次附着，而是向下掉落，并且自然地从基板分离，从而使得基板的清洗效率提高。

尤其，在基板配置步骤中，在基板的研磨面(polishing surface)以从下部方向朝向上部方向的形式被翻转的途中，基板配置于垂直清洗位置，据此，可得到的有利的效果在于，简化使得基板垂直地配置的过程，并且减少整体的工艺。

优选地，可包括振荡步骤，在进行预备清洗期间，使得配置于垂直清洗位置的基板左右振荡。如上所述，在清洗流体喷射至基板的表面并且进行预备清洗期间，使得基板振荡，据此，可得到的有利的效果在于，使得通过清洗流体进行清洗的效率最大化，并且更加降低清洗流体的使用量。

此外，可包括旋转步骤，在进行预备清洗期间，使得配置于垂直清洗位置的基板沿着基板的圆周方向旋转。如上所述，在基板配置于垂直清洗位置的状态下，在进行预备清洗期间，基板沿着圆周方向旋转，从而可得到的有利的效果在于，提高基板的预备清洗效率及均匀度

作为参考，在本实用新型中所谓的基板的“预备清洗”指的是对于完成研磨的基板最初进行的清洗工艺，并且可理解为用于在进行清洗之前一次清洗存在于基板的表面的异物的清洗工艺。

此外，在本实用新型中所谓的通过清洗部进行的清洗可理解为，用于在进行预备清洗之后对残留于基板的表面的异物进行清洗的最后清洗工艺。

如上所述，根据本实用新型，可提高清洗效率，并且可简化清洗工艺。

特别地，根据本实用新型，在将基板配置于垂直清洗位置的状态下，执行基板的预备清洗，据此，可得到的有利的效果在于，在进行预备清洗时所使用的如清洗液或化学制品一样的清洗流体以及从基板分离的异物等不会残留于基板的表面或再次附着，而是向下掉落，并且自然地从基板分离，从而提高基板的清洗效率。

此外，根据本实用新型，在基板的研磨面以从下部方向朝向上部方向的形式被翻转的途中，基板配置于垂直清洗位置，换句话说，以与预备清洗无关的形式在必然进行的基板的翻转工艺中，基板配置于垂直清洗位置，据此，可得到的有利的效果在于，在工艺效率不降低的情况下，也使得基板迅速地配置于垂直清洗位置。

并且，根据本实用新型，不对现有设备的布局进行变更或添加，利用使得基板翻转的翻转单元来对基板进行预备清洗，据此，可得到的有利的效果在于，在使得工艺效率不降低的情况下，在进行主(main)清洗工艺之前，使得残存于基板的异物最少化。

换句话说，在将完成研磨工艺的基板移送至清洗部并且进行本清洗工艺之前，虽然也可将基板移送至另外的清洗区域，并进行预备清洗后，再次移送至清洗部，但是在此情况下，由于必须经过基板从翻转区域被移送至另外的清洗区域之后，重新移送至清洗部的复杂的移送过程，因此存在降低基板的整体的处理工艺效率的问题，由于为了额外设置另外的清洗区域而必须变更或添加现有设备的布局，因此存在降低空间利用率并增加在设备变更方面所需要的费用的问题。但是，本实用新型可得到的有利的效果在于，将完成研磨工艺的基板在翻转区域进行翻转之后移送至清洗部的工艺顺序保持不变，并且在用于翻转基板的翻转区域中对残存于基板的异物进行一次预备清洗，从而在不变更或不添加现有设备的布局，工艺效率也不降低的状态下，在进行本清洗工艺之前使得残存于基板的异物最少化。

此外，根据本实用新型可得到的有利的效果在于，通过在本清洗工艺之前执行的预备工艺，可最大程度地大量清除残存于基板的异物，由此可提高通过本清洗工艺的清洗效果，并且使得清洗效率提高。

此外，根据本实用新型可得到的有利的效果在于，可减少由于基板清洗而产生的费用，并且可提高工艺效率及收率。

此外，根据本实用新型可得到的有利的效果在于，由于可根据基板的种类与特性选择多种预备清洗方式并进行适用，因此可有效地清除固着于基板的表面的异物，并且提高清洗效率。

此外，根据本实用新型可得到的有利的效果在于，由于可使得残存于基板的异物最小化，因此可使得基板的不良率最小化，并且提高稳定性及可靠性。

附图说明

图1是示出现有化学机械研磨设备的构成的图，

图2是示出根据本实用新型的化学机械研磨装置的图，

图3及图4是用于说明图2的翻转单元的图，

图5是图2的预备清洗单元，示出清洗液喷射部的图，

图6是图2的预备清洗单元，示出蒸汽喷射部的图，

图7至图10是图2的预备清洗单元，示出异种流体喷射部的图，

图11是用于说明通过图3的翻转单元使得基板振荡的过程的图，

图12及图13是图2的预备清洗单元，示出清洗流体喷射部的变形例的图，

图14是用于说明设置于翻转单元的基板旋转部的图，

图15及图16是图2的预备清洗单元，示出清洗刷的图，

图17是用于说明根据本实用新型的化学机械研磨装置的操作方法的框图。

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。

参照图2，根据本实用新型的化学机械研磨装置10包括：研磨部100，其对基板10 进行化学机械研磨(CMP)工艺；翻转单元140，其将完成研磨工艺的基板10配置于垂直清洗位置；预备清洗单元200，其对配置于垂直清洗位置的基板10进行预备清洗 (pre-cleaning)。

研磨部100可形成为可进行化学机械研磨工艺的多种结构，并且本实用新型并非受到研磨部100的结构以及布局(layout)的限制或限定。

在研磨部100可形成有多个研磨平板110，并且在各个研磨平板110的上面可附着有研磨垫110。在供给至形成于研磨部100的区域上的装载单元的基板10紧贴于沿着预先设定的路径进行移动的载体头120的状态下，旋转接触于研磨液被供给的研磨垫110 的上面，由此可进行化学机械研磨工艺。

载体头120可在研磨部100区域上沿着已设定的循环路径进行移动，在供给于装载位置的基板10紧贴于载体头120的状态下，可通过载体头120进行移送。以下举例说明如下构成：载体头120从装载单元为开始经过研磨平板110并沿着大致为四边形形态的循环路径进行移动。

翻转单元140配置于研磨部的区域上，可将完成研磨工艺的基板10配置于垂直清洗位置，在完成研磨工艺的基板10供给于清洗部300之前，可使得基板10的研磨面 (polishing surface)向着相反的方向翻转。

在此，所谓的基板10配置于垂直清洗位置指的是基板10以垂直的形式配置于地面的状态。

并且，所谓的基板10的研磨面指的是接触于研磨垫(参照图2的110)并进行研磨的基板10的面(底面或上面)。实质上在化学机械研磨工艺中，基板10的研磨面(例如，基板的底面)可配置为面向下侧，并且翻转单元140可使得基板颠倒翻转180度，以便基板10的研磨面朝向上侧。

具体地，翻转单元140包括：可移动组件144，其以可与基板10被卸载的卸载区域靠近及隔开的形式设置；旋转组件146，其以可翻转(turning)旋转的形式连接于可移动组件144；夹紧组件148，其连接于旋转组件146并夹紧基板10。

可移动组件144形成为在研磨部100能够与用于卸载基板10的卸载区域P2靠近及隔开。

基板10的卸载区域P2可根据所需的条件及设计样式进行多种变更。优选地，卸载区域P2可形成于载体头的移动路径(例如，循环路径)上，以便可缩短载体头120的移动路径。更为优选地，可在卸载区域P2对用于执行研磨工艺的其他的基板进行装载。

换句话说，在基板的卸载区域形成于载体头的移动路径外侧的情况下，在载体头沿着移动路径进行移动之后，由于必须再次移动至基板的卸载区域，所述基板的卸载区域额外形成于移动路径外侧，因此不可避免地存在载体头的移动路径增加的问题。但是，在基板10的卸载区域P2形成于载体头120的移动路径上的情况下，由于载体头120仅仅在移动路径上移动，所以可使得载体头120的移动路径最少化。

可移动组件144可根据所需的条件及设计样式通过多种方式以能够与卸载区域靠近及隔开的形式形成。例如，可移动组件144形成为从卸载区域P2可直线移动至用于翻转基板10的翻转区域P1(或者从翻转区域至卸载区域)。根据情况的不同，可移动组件也可构成为以一个地点为基准进行旋转并且从翻转区域移动至卸载区域。

可移动组件144可构成为，通过由驱动组件142而产生的驱动力从卸载区域移动至翻转区域。例如，可移动组件144可通过由驱动组件142而产生的驱动力从卸载区域P2 直线移动至翻转区域P1。

作为驱动组件142可使用可提供驱动力的常用的驱动装置，并且本实用新型并非受到驱动组件142的种类及特性的限制或限定。例如，作为驱动组件142可使用常用的直线马达(linear motor)。根据情况的不同，利用常用马达以及动力传递部件的组合(例如，齿轮(gear)或带(belt)的组合)来构成驱动组件，或者利用螺丝钉(screw) 部件构成驱动组件。

夹紧组件148构成为与可移动组件144连接并选择性地夹紧基板10，并且夹紧组件 148可通过可移动组件144选择性地移动至卸载区域P2或翻转区域P1。

此外，旋转组件146以可翻转(turning)旋转的形式连接于可移动组件144，并且夹紧组件148连接于旋转组件146，从而随着旋转组件146的旋转，所述夹紧组件148 可相对于可移动组件144旋转。

旋转组件146可使用常用的旋转轴以及驱动装置来构成，并且旋转组件146的结构以及特性可根据所需的条件及设计样式进行多种变更。根据情况的不同，也可构成为夹紧组件安装于可移动组件上，并且可移动组件以翻转旋转的形式设置于驱动组件。

夹紧组件148可形成为可选择性地夹紧基板10的多种结构，并且本实用新型并非受到夹紧组件148的结构以及特性的限制或限定。例如，夹紧组件148可包括：第一夹紧部件148a，其支撑基板10的一侧；第二夹紧部件148b，其面向第一夹紧部件148a并且支撑基板10的其他的一侧。

预备清洗单元200配置于研磨部100的区域上，并且其设置是为了通过翻转单元140 对配置于垂直清洗位置的基板进行预备清洗(pre-cleaning)。

作为参考，在本实用新型中，所谓的基板10的预备清洗可理解为在清洗部300进行清洗之前，用于将存在于基板10的表面(特别是，基板的研磨面)的异物进行一次清洗的工艺。特别是，在基板10的预备清洗中可对存在于基板10的表面的异物中较大的异物(例如，比100nm大的异物)进行清除。

如上所述，在利用翻转单元140将基板10配置于垂直清洗位置的状态下，执行基板 10的预备清洗，据此，可得到的有利的效果在于，在进行预备清洗时所使用的如清洗液或化学制品一样的清洗流体以及从基板分离的异物等不会残留于基板10的表面或再次附着，而是向下落，并且自然地从基板分离。

此外，翻转单元140基本上执行使得基板10翻转的过程，并且在基板10被翻转的过程中间，使得基板10的翻转旋转停止，从而可将基板10配置于垂直清洗位置。当然，虽然也可在进行预备清洗时通过另外的旋转工艺来垂直地配置基板，但是以与预备清洗无关的形式在必然进行的基板的翻转工艺中，基板配置于垂直清洗位置，从而可得到的有利的效果在于，简化使得基板垂直地配置的过程，并且减少整体的工艺。

具体地，旋转组件146在执行预备清洗期间将基板10配置于垂直清洗位置。换句话说，在卸载区域P2中被翻转单元140接收的基板10被移送至翻转区域P1之后，旋转组件146进行90度旋转，从而能够以垂直的形式得到配置。

并且，在翻转区域P1完成研磨工艺的基板10被翻转，并一同进行预备清洗，据此也不需要额外设置用于进行预备清洗的另外的空间，因此不必改变现有设备的布局或进行添加，并可以保持几乎不变，可降低由于完成研磨的基板10直接进入至清洗部而导致的清洗部300的污染度的增加。

优选地，可形成有隔断单元，在翻转区域进行基板的预备清洗期间，其将翻转区域的预备清洗处理空间与其以外的空间进行隔断。在此，所谓的翻转区域的预备清洗处理空间可理解为实现基板的预备清洗的空间，并且预备清洗处理空间可形成为通过隔断单元以独立的形式密封的腔室(chamber)结构。

隔断单元可形成为可提供与外部进行隔断的独立的密封空间的多种结构，本实用新型并非受到隔断单元的种类及结构的限制或限定。

通过预备清洗单元200的预备清洗可根据所需的条件及设计样式通过多种清洗方式进行。

例如，预备清洗单元200可包括清洗流体喷射部210，所述清洗流体喷射部210将清洗流体喷射至基板的表面并进行预备清洗。

在此，所谓的清洗流体可理解为如清洗液、蒸汽、异种流体等一样，将喷射于基板的表面从而可进行预备清洗的喷射对象物质全部包括在内的概念，并且本实用新型并非受到清洗流体的种类的限制或限定。

例如，参照图5，清洗流体喷射部210包括清洗液喷射部220，所述清洗液喷射部 220将清洗液喷射至基板10的表面。

清洗液喷射部220根据所需的条件可构成为将多种清洗液喷射至基板10的表面。例如，清洗液喷射部220可构成为对SC1(Standard Clean-1，APM)、氨(ammonia)、过氧化氢、纯水(DIW)中至少任意一个进行喷射。作为参考，翻转区域的预备清洗处理空间可形成为以独立的形式进行密封的腔室结构，因此作为清洗液可使用SC1等的化学制品(chemical)，并且由于利用化学制品可进行预备清洗，因此在通过清洗部进行清洗之前，可预先清除存在于基板10的表面的一部分有机物。

参照图6，清洗流体喷射部210可包括蒸汽喷射部230，所述蒸汽喷射部230将从蒸汽产生部232产生的蒸汽喷射至基板10的表面。

尤其，从蒸汽喷射部230喷射的蒸汽在清除存在于基板10的表面的有机物方面是有效的。作为参考，蒸汽喷射部230可构成为在利用蒸汽来清除有机物的效率得到保证的同时，以可防止基板10损伤的温度来喷射蒸汽。优选地，蒸汽喷射部230能够以60℃～ 120℃的温度来喷射蒸汽。

参照图7至图10，清洗流体喷射部210可包括异种流体喷射部240，所述异种流体喷射部240将相互不同的异种(heterogeneity)流体喷射至基板10的表面。

异种流体喷射部240可形成为可喷射异种流体的多种结构。例如，参照图7，异种流体喷射部240可包括供给第一流体的第一流体供给部241以及供给与第一流体不同的第二流体的第二流体供给部242，并且第一流体以及第二流体能够以混合或分离的状态通过常用的喷嘴等的喷射装置喷射至基板10的表面。

例如，参照图7，异种流体喷射部240可包括以独立的形式形成的第一流体供给部 241和第二流体供给部242，并且在第一流体供给部241和第二流体供给部242中第一流体以及第二流体能够以相互分离的状态喷射至基板10的表面。

作为异种流体喷射部250的其他的例子，参照图8，异种流体喷射部250可包括供给第一流体的第一流体通道251、供给第二流体的第二流体通道252以及混合第一流体及第二流体并喷射的混合喷射通道253，并且在混合喷射通道253可将第一流体及第二流体以相互混合的状态高速地喷射至基板10的表面。

在异种流体喷射部240、250可喷射的异种流体的种类以及特性根据所需的条件及设计样式可进行多种变更。例如，第一流体可以为气态流体以及液态流体中任意一个，第二流体可以为气态流体以及液态流体中任意一个。例如，异种流体喷射部240、250可构成为将作为液态流体的纯水(DIW)和作为气态流体的氮气(N₂)一同进行喷射，以便可提高清除异物的效率。根据情况的不同，如果能够保证由于异种流体而产生的撞击力以及清除异物的效率，则也可使用两种不同种类的液态流体或两种不同种类的气态流体。

参照图9及图10，清洗流体喷射部210设置于卸载区域，并且包括异种流体喷射部 260，所述异种流体喷射部260将相互不同的异种流体喷射至基板10的表面，且异种流体喷射部260可包括：干冰供给部262，其供给干冰(dry ice)粒子；流体喷射部261，其将流体喷射至基板10的表面。

流体喷射部261可根据所需的条件及设计样式构成为喷射多种流体。例如，流体喷射部261可构成为喷射气态流体以及液态流体中至少任意一个。以下举例说明如下构成：异种流体喷射部260构成为一同喷射干冰粒子262a和气态流体261a。根据情况的不同，异种流体喷射部也可构成为一同喷射干冰粒子和液态流体(例如，DIW)。

流体喷射部260可形成为可将干冰粒子262a和流体261a混合并进行喷射的多种结构。例如，流体喷射部260可包括：气态流体供给通道261，其供给气态流体261a；干冰供给通道262，其供给干冰262a；喷射体排出通道263，其对气态流体261a和干冰粒子262a进行混合以及喷射。

以下举例说明如下构成：通过干冰供给通道262来供给的干冰被供给为液体状态的二氧化碳，在通过喷射体排出通道263的同时，固化为干冰固体粒子。

为此，气态流体供给通道261包括：第一截面固定区域S1，其截面沿着气态流体261a 的流动方向固定；截面减小区域S2，其沿着气态流体261a的流动方向截面逐渐减少；第二截面固定区域S31的一部分，其截面沿着气态流体261a的流动方向固定。

由此，气态流体261a在通过第一截面固定区域S1的同时，使得流动稳定，并且在通过截面减小区域S2的同时，压力渐渐下降从而气态的流速变快，在通过第二截面固定区域S31的一部分的同时，使得流动稳定。此时，在从第二截面固定区域S31开始的地点间隔规定的距离的第一地点形成有分支通道(干冰供给通道)的出口，据此在通过气态流体供给通道261来进行供给的压缩气体通过截面减小区域S2的同时，流速变快，并且在开始通过第二截面固定区域S31的同时，形成为流动稳定的状态。

在所述状态下，若液体状态的高压的二氧化碳通过分支通道(干冰供给通道)流入至第二截面固定区域的第一位置X1的同时，液体状态的二氧化碳到达相对较低的压力的第二截面固定区域S31，则在压力剧减的同时固化为干冰固体粒子。

另外，气体供给部可构成为通过气态流体供给通道261来供给空气、氮气、氩气 (argon gas)等的惰性气体中任意一个以上。在通过气态流体供给通道261来供给惰性气体的情况下，由于在基板10上化学反应得到抑制，因此具有可提高清洗效果的优点。

分支通道形成为，在具有与沿着气态流体供给通道261的气体流动方向相同的方向成分的同时，与沿着直线形态的中心线来供给气态流体的气态流体供给通道261形成为锐角。由此，通过分支通道而流入的液体状态的二氧化碳顺畅地流入至气态流体供给通道261末端的第一位置X1。

例如，从402br至60bar的高压罐(tank)将液体状态的二氧化碳供给于分支通道 (干冰供给通道)。并且，注入至分支通道的液体状态的二氧化碳的压力也保持得较高。由此，通过分支通道而供给的液体状态的二氧化碳，在第一位置X1合流至气态流体供给通道261的瞬间，高压状态的二氧化碳压力从高压降低至低压，由此，液体状态的二氧化碳固化为固体状态的干冰。

此外，不是通过分支通道来供给固体状态的干冰粒子，而是通过分支通道来供给液体状态的二氧化碳，从而在液体状态的二氧化碳到达低压的气态流体供给通道261的同时，固化为微小的干冰固体粒子，由此，在与通过气态流体供给通道261而流动的气体流动一同通过排出通道的同时均匀地被混合。

分支通道的截面形成为比气态流体供给通道261更小的截面，并且在第一位置X1 进行固化的干冰粒子的大小可通过调整分支通道的截面大小来进行调节。例如，干冰粒子的直径可形成为100μm至2000μm的大小。

喷射体排出通道263与气态流体供给通道261连续并配置为一字形态，在与分支通道连通的第一位置X1将干冰粒子与气态流体结合的同时形成喷射体，所述干冰粒子是由通过分支通道而供给的液体状态的二氧化碳被固化而形成的。并且，喷射体通过从气态流体供给通道261和分支通道得到供给的气态流体与二氧化碳的流动压力向着排放口移动并排出。

此时，排出喷射体的排出区域S3包括沿着流动方向截面保持固定的第二截面固定区域S31与沿着流动方向截面逐渐扩大的截面扩大区域S32。由此，在第二截面固定区域 S31的第一位置X1微小的干冰固体粒子均匀地分散在稳定流动的气体流动内的同时，通过排出区域S3。由此，在排放口排放的喷射体中均匀地混合有气态流体与微小的干冰固体粒子的状态下得到排出。

特别是，在截面减小区域S2流速变快的气态流体通过截面扩大区域的同时，气体膨胀从而使得温度下降，由此得到可降低被排放的喷射体的温度的效果。由此，由于通过对基板10的表面进行打击的喷射体来冷却基板10，因此可得到的效果在于，可抑制微小粒子(异物粒子)在周围浮动之后再次附着于基板10，所述微小粒子是在对基板10 进行清洗期间由于热泳(Thermo-phoresis)效应而从基板10掉落的粒子。

如上所述，喷射干冰与流体的异种流体喷射部240在更短的时间内可将多种污泥 (sludge)清除干净，所述多种污泥固着于进行化学机械研磨工艺的基板10的表面，并且不仅使得后述的刷洗工艺时间缩短，而且可减少用于清除附着于基板10的表面的异物的化学制品的量。

另外，在本实用新型的实施例中，虽然举例说明了使得液体状态的二氧化碳固化从而供给干冰固体粒子的构成，但是根据情况的不同，已经固化的干冰固体粒子也可构成为通过干冰供给通道来供给。此外，喷射干冰和流体的异种流体喷射部也可形成为具有长度长的缝隙(slit)形态的排放口。

并且，在前述以及示出的本实用新型的实施例中，虽然举例说明了如下构成：喷射干冰与流体的异种流体喷射部包括气态流体供给通道、分支通道及排出通道，但是根据情况的不同，可构成为通过与包括气态流体供给通道、分支通道及排出通道的异种流体喷射部相同或相似的结构以高速喷射清洗液或化学制品。

此外，在喷射气态流体与液态流体(或两种气态流体或两种液态流体)的异种流体喷射部的情况下，也可适用与喷射干冰和流体的异种流体喷射部相同或相似的喷射结构。例如，喷射气态流体与液态流体的异种流体喷射部可包括：气体供给通道(参照图 9的261)，其设置有沿着气体的流动方向截面逐渐减少从而使得气体的流速增大的截面减小区域，并且从截面减小区域至排放口形成有第三区域；液体供给通道(参照图9 的262)，其在邻近于排放口的第一位置将液体合流至气体供给通道。

此外，兆声波(megasonic)产生器(未示出)可连接于清洗流体喷射部210，并且兆声波产生器以清洗流体喷射部210喷射至基板10的表面的清洗液或化学制品为媒介使得基板10的表面振动，从而可将存在于基板10的表面的异物从基板10有效地分离。

另外，参照图11，旋转组件146可构成为在进行预备清洗期间使得配置于垂直清洗位置的基板10左右振荡(oscillation)。

具体地，在基板10配置于垂直清洗位置的状态下，旋转组件146相对于可移动组件向左右以规定的角度进行摆动(swing)旋转，从而被夹紧组件148夹紧的基板10可被振荡。

如上所述，在清洗流体喷射至基板10的表面并且进行预备清洗期间，对基板10进行振荡，据此，可得到的有利的效果在于，使得通过清洗流体进行清洗的效率最大化，并且更加降低清洗流体的使用量。

根据情况的不同，也可使得清洗流体喷射部振荡，而非基板，但是为了使得清洗流体喷射部振荡，而需要额外设置用于使得清洗流体喷射部旋转的另外的旋转装置。但是，在基板10被振动的结构中可使用为了基板10的翻转旋转而已经设置的旋转组件146，因此，可得到的有利的效果在于，不需要变更或添加另外的装置，从而使得结构及工艺简化。

清洗流体喷射部210可形成为可将清洗流体喷射至配置于垂直清洗位置的基板10 的多种结构。

例如，参照图12，清洗流体喷射部210包括用于喷射清洗流体的多个喷射喷嘴211，多个喷射喷嘴211配置为以配置于一条直线上的形式间隔规定的间距并隔开。如上所述，通过多个喷射喷嘴211，可向较宽的喷射面积(优选地，与基板的直径相对应的喷射面积)喷射清洗流体，从而可得到的有利的效果在于，提高通过清洗流体进行预备清洗的效率。

作为另一个例子，参照图13，清洗流体喷射部210包括用于喷射清洗流体的多个喷射喷嘴212，多个喷射喷嘴212沿着基板10的圆周方向形成大致弧形态。如上所述，通过多个喷射喷嘴212来喷射的清洗流体以均匀的喷射距离及喷射压力喷射至基板，从而可得到的有利的效果在于，提高通过清洗流体进行预备清洗的均匀度。不同地，清洗流体喷射部也可设置为具有较长的缝隙形态的喷射口的结构。

此外，参照图14，可包括基板旋转部149，在进行预备清洗期间，其在夹紧组件148 上使得基板10在夹紧组件148上旋转。

例如，基板旋转部149可包括以可旋转的形式安装于夹紧组件148并与基板10的边缘接触的多个旋转体，随着各个旋转体的旋转，基板10在配置于垂直清洗位置的状态下，可相对于夹紧组件148进行旋转。

如上所述，在基板10配置于垂直清洗位置的状态下，进行预备清洗(例如，清洗流体喷射或刷式接触)期间，基板10沿着圆周方向旋转，从而可得到的有利的效果在于，提高基板10的预备清洗效率及均匀度。

此外，参照图15，预备清洗单元200可包括旋转接触于基板的表面的清洗刷280，配置于垂直清洗位置的基板10的预备清洗可通过清洗刷280实现。

作为清洗刷280可使用由可摩擦接触于基板10的表面的常用的材料(例如，多孔性材料的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol))构成的刷子。并且，在清洗刷280的表面可形成有用于提高刷子的接触特性的多个清洗凸起。当然，根据情况的不同也可使用没有清洗凸起的刷子。

此外，为了在执行通过清洗刷280的清洗期间可提高通过清洗刷280与基板10的摩擦接触进行清洗的效率，也可在清洗刷280与基板10接触期间，通过清洗流体喷射部 210将化学制品、清洗液、蒸汽等供给于清洗刷280和基板10的接触部位。

此时，清洗刷280在水平地得到配置的状态(相对于地面水平的状态)下，可旋转接触于基板10的表面。根据情况的不同，如图16所示，清洗刷280在以规定角度θ倾斜地得到配置的状态下，旋转接触于基板10的表面，从而也可提高通过清洗刷280进行清洗的效率。

再次参照图2，清洗部300设置于研磨部100的邻近的侧部，并且其设置是为了对残留于在翻转区域中进行预备清洗的基板10的表面的异物进行清洗。

作为参考，在本实用新型中，所谓的在清洗部300对基板10进行的清洗可理解为用于在进行预备清洗之后最大限度地清洗残留于基板10的表面(特别是，基板的研磨面、也可清洗基板的非研磨面)的异物的工艺。特别是，在基板10的清洗中可对存在于基板10的表面的异物中较小的异物(例如，40～100nm大小的异物)与以较强的附着力附着的异物进行清除。

并且，在清洗部300进行清洗的基板10构成为，以无清洗状态进行已设定的下一个工艺。在此，所谓的以无清洗状态对基板10进行下一个工艺可理解为以将清洗部300 中的清洗工艺作为最后的工艺的形式来完成对基板10的全部清洗工艺，对完成清洗工艺的基板10在没有额外的清洗工艺的情况下可进行下一个工艺(例如，沉积工艺)。

清洗部300可形成为可进行多个步骤的清洗以及干燥工艺的结构，并且本实用新型并非受到构成清洗部300的清洗站(station)的结构以及布局的限制或限定。

优选地，清洗部300为了可有效地进行用于清除残留于基板10的表面的有机物以及其他不同的异物的清洗，可包括：接触式清洗单元400，其以物理的形式接触于基板10 的表面并且进行清洗；非接触式清洗单元500，其以物理的形式非接触于基板10的表面并且进行清洗。根据情况的不同，清洗部也可构成为仅包括接触式清洗单元以及非接触式清洗单元中任意一个。

接触式清洗单元400可形成为以物理的形式接触于基板10的表面并能够进行清洗的多种结构。以下举例说明如下构成：接触式清洗单元400包括第一接触式清洗单元402 以及第二接触式清洗单元404。

例如，第一接触式清洗单元402和第二接触式清洗单元404可包括旋转的同时接触于基板10的表面的清洗刷。

例如，预备清洗的基板10在通过常用的轴(spindle)(未图示)进行旋转的状态下，可通过旋转的一对清洗刷进行清洗。根据情况的不同，也可构成为，在基板不进行旋转而是固定的状态下，通过清洗刷进行清洗。不同地，仅一个清洗刷可仅对基板的一个板面(例如，研磨面)进行清洗。

此外，为了可在通过清洗刷进行清洗的期间提高通过清洗刷与基板10的摩擦接触而进行清洗的效率，可包括化学制品供给部，其在清洗刷接触于基板10期间将化学制品供给于清洗刷与基板10的接触部位。

化学制品供给部可构成为将化学制品喷射至基板10或清洗刷中至少任意一个，并且喷射至清洗刷的化学制品的种类及特性可根据所需的条件及设计样式进行多种变更。优选地，作为喷射至清洗刷的化学制品可使用SC1(Standard Clean-1、APM)以及氢氟酸 (HF)中至少任意一个，以便可提高清除微小的有机物的效率。根据情况的不同，也可构成为在清洗刷与基板的接触部位喷射纯水而非化学制品，或者一同喷射化学制品以及纯水。

另外，在第一接触式清洗单元(例如，清洗刷)进行清洗处理的基板可通过常用的移送臂移送至第二接触式清洗单元。移送臂形成为可往返移动第一接触式清洗单元与第二接触式清洗单元，在第一接触式清洗单元可将进行清洗处理的基板10移送至第二接触式清洗单元。作为参考，在第一接触式清洗单元与第二接触式清洗单元分别同时对相互不同的基板10进行清洗期间，移送臂可暂时在躲避区域上等待，所述躲避区域形成于第一接触式清洗单元与第二接触式清洗单元之间。

此外，在第二接触式清洗单元进行清洗处理的基板10可通过常用的移送臂移送至非接触式清洗单元500。移送臂形成为可往返移动第二接触式清洗单元与非接触式清洗单元500，在第二接触式清洗单元可将进行清洗处理的基板10移送至非接触式清洗单元 500。作为参考，在第二接触式清洗单元与非接触式清洗单元分别同时对相互不同的基板10进行清洗期间，移送臂可暂时在躲避区域上等待，所述躲避区域形成于第二接触式清洗单元与非接触式清洗单元之间。

非接触式清洗单元500可形成为以物理的形式非接触(non-contact)于基板10的表面并可进行清洗的多种结构。以下举例说明如下构成：非接触式清洗单元500包括第一非接触式清洗单元502以及第二非接触式清洗单元504。根据情况的不同，非接触式清洗单元也可由仅一个清洗单元构成。

优选地，可包括隔断单元，在非接触式清洗单元500中执行清洗期间，其将非接触式清洗单元500的清洗处理空间与其以外的空间进行隔断。在此，所谓的非接触式清洗单元500的清洗处理空间可理解为通过非接触式清洗单元500来完成清洗的空间，并且非接触式清洗单元500的清洗处理空间可形成为通过隔断单元以独立的形式进行密封的腔室结构。

非接触式清洗单元500可根据所需的条件及设计样式构成为通过多种方式进行清洗。

例如，非接触式清洗单元500可包括化学制品喷射部、蒸汽喷射部、清洗液喷射部、异种流体喷射部、异丙醇(Isopropyl Alchol)喷射部中至少任意一个，所述化学制品喷射部将至少一个种类以上的化学制品(chemical)喷射至基板10的表面，所述蒸汽喷射部将蒸汽喷射至基板10的表面，所述清洗液喷射部将清洗液喷射至基板10的表面，所述异种流体喷射部将相互不同的异种(heterogeneity)流体喷射至基板10的表面，所述异丙醇喷射部将异丙醇(IPA)喷射至基板10的表面。

另外，图17是用于说明根据本实用新型的化学机械研磨装置的操作方法的框图。并且对于与前述的构成相同及相当于相同的部分赋予相同或相当于相同的参照标号，并且省略对其的详细说明。

参照图17，根据本实用新型的一个实施例，化学机械研磨装置能够通过如下步骤来进行操作：研磨步骤S10，对基板10进行研磨；基板配置步骤S20，使得完成研磨工艺的基板10配置于垂直清洗位置；预备清洗步骤S30，对配置于垂直清洗位置的基板进行预备清洗(pre-cleaning)。

步骤1：

首先，使得基板10的研磨层与研磨垫110接触并进行研磨S10。

在研磨步骤S10中，基板10可通过载体头120被研磨垫110加压，并且研磨液可供给于研磨垫110的上面。

步骤2：

接下来，使得完成研磨工艺的基板10配置于垂直清洗位置S20。

在此，所谓的基板10配置于垂直清洗位置指的是基板10垂直地配置于地面的状态。

例如，在基板配置步骤S20中，完成研磨工艺的基板10可通过翻转单元140配置于垂直清洗位置。

优选地，在基板配置步骤S20中，在基板的研磨面(polishing surface)以从下部方向朝向上部方向的形式被翻转的途中，基板配置于垂直清洗位置。

如上所述，在基板配置步骤S20中，在基板10被翻转的过程中间，使得基板10的翻转旋转停止，从而可将基板10配置于垂直清洗位置。当然，也可通过另外的旋转工艺(不是利用翻转单元140而是利用其他的旋转装置的旋转工艺)来垂直地配置基板，但是与预备清洗无关地在必然进行的基板的翻转工艺中，基板配置于垂直清洗位置，据此，可得到的有利的效果在于，简化使得基板垂直地配置的过程，并且减少整体的工艺。

步骤3：

接下来，对配置于垂直清洗位置的基板进行预备清洗(pre-cleaning)S30。

在此，所谓的基板10的预备清洗可理解为，在清洗部300进行清洗之前对存在于基板10的表面(特别是，基板的研磨面)的异物进行一次清洗的工艺。

在预备清洗步骤S30中，在将基板10配置于垂直清洗位置的状态下，执行基板10 的预备清洗，据此，可得到的有利的效果在于，在进行预备清洗时所使用的如清洗液或化学制品一样的清洗流体以及从基板分离的异物等不会残留于基板10的表面或再次附着，而是向下落，并且自然地从基板分离。

在预备清洗步骤S30中的预备清洗可根据所需的条件及设计样式通过多种清洗方式进行。

例如，预备清洗步骤S30可包括将清洗流体喷射至基板的表面的清洗流体喷射步骤，可将清洗流体喷射至基板的表面并且执行预备清洗。在此，所谓的清洗流体可理解为如清洗液、蒸汽、异种流体等一样，将喷射于基板的表面从而可进行预备清洗的喷射对象物质全部包括在内的概念，并且本实用新型并非受到清洗流体的种类的限制或限定。

此外，预备清洗步骤S30可包括对基板的表面进行刷式清洗的刷式清洗步骤，可使得清洗刷旋转接触于基板的表面并进行预备清洗。

并且，在预备清洗步骤S30中，可构成为对基板的研磨面(polishing surface)和非研磨面(non-polishing surface)中至少任意一个进行预备清洗。

优选地，可包括振荡步骤，在进行预备清洗期间，使得配置于垂直清洗位置的基板左右振荡。如上所述，在清洗流体喷射至基板的表面并且进行预备清洗期间，使得基板振荡，据此，可得到的有利的效果在于，使得通过清洗流体进行清洗的效率最大化，并且更加降低清洗流体的使用量(参照图11)。

此外，可包括旋转步骤，在进行预备清洗期间，使得配置于垂直清洗位置的基板沿着基板的圆周方向旋转。如上所述，在基板10配置于垂直清洗位置的状态下，在进行预备清洗(例如，清洗流体喷射或刷式接触)期间，基板10沿着圆周方向旋转，从而可得到的有利的效果在于，提高基板10的预备清洗效率及均匀度(参照图14)。

步骤4：

接下来，对预备清洗的基板进行清洗S40。

所谓的在清洗步骤S40中对基板10进行的清洗可理解为，在进行预备清洗之后，用于对残留于基板10的表面(特别是基板的研磨面，也可对基板的非研磨面进行清洗) 的异物进行最大程度地清洗的工艺。

清洗步骤S40可构成为可进行多个步骤的清洗以及干燥工艺的结构，并且本实用新型并非受到构成清洗步骤S40的清洗方式及种类的限制或限定。

优选地，在清洗步骤S40中，为了可有效地进行用于清除残留于基板10的表面的有机物以及其他不同的异物的清洗，可包括：接触式清洗步骤，以物理的形式接触于基板 10的表面并且进行清洗；非接触式清洗步骤，以物理的形式非接触于基板10的表面并且进行清洗。根据情况的不同，清洗步骤也可构成为仅包括接触式清洗步骤以及非接触式清洗步骤中任意一个。

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：研磨部

110：研磨平板 120：载体头

140：翻转单元 142：驱动组件

144：可移动组件 146：旋转组件

148：夹紧组件 149：基板旋转部

200：预备清洗单元 210：清洗流体喷射部

220：清洗液喷射部 230：蒸汽喷射部

240～260：异种流体喷射部 280：清洗刷

300：清洗部