KR101017095B1 - 기판 연마 장치 - Google Patents

Abstract

기판 연마 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치는 상부면에 기판을 안착시키는 기판 지지부 및 연마 패드가 형성되어 있고, 기판의 상부에서 연마 패드를 회전시키며 기판을 연마시키는 기판 연마부를 포함하며, 기판 연마부를 관통하는 노즐을 통해 연마 패드의 중앙에서 연마 패드와 기판 사이에 슬러리(slurry)를 공급한다.

연마 패드, 기판, 연마

Description

기판 연마 장치{Apparatus for grinding the substrate}

본 발명은 기판 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정, 평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display) 제조 공정 등에 사용되는 기판을 연마하는 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 소자는 고집적화와 더불어 그 구조가 다층화 되어가고 있다. 그 결과, 각 층간의 패턴의 유무에 따라서 단차가 발생하므로, 반도체 소자의 제조 공정에는 반도체 기판의 연마 공정이 필수적으로 포함된다. 이러한 연마 공정에서는 주로 화학적 기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 방법이 사용되며, 이 방법은 국소적인 평탄화 뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 평탄도가 우수하므로 기판의 크기가 커지는 추세에 적합한 방법이다.

일반적인 CMP방법은 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 기판을 연마 패드를 이용하여 소정의 하중을 가하면서 회전시키는 것에 의해 기계적 마찰에 의한 기판의 연마가 이루어지게 하는 것이며, 동시에 연마 패드와 기판 사이에 슬러리(Slurry)라는 화학적 연마제를 공급함으로써 미세한 연마가 가능하도록 한다.

이때, 종래에는 연마 패드의 외부에 있는 별도의 슬러리 공급 장치를 통해 기판과 연마 패드 사이에 슬러리를 공급하였다. 별도의 슬러리 공급 장치를 통해 기판과 연마 패드 사이에 슬러리를 공급해야 하므로 연마 패드가 이동함에 따라서 슬러리를 공급하는 노즐도 함께 이동할 수 있도록 제어되어야 하므로, 구성 및 제어 방법이 복잡하였다. 그리고, 연마 패드와 기판 사이에 균일하게 슬러리는 공급하는 것이 어려워 연마의 균일도를 유지하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 연마 패드의 중앙에서 슬러리를 공급함으로써 연마량을 향상시키고 연마의 균일도를 향상시키도록 하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치는 상부면에 기판을 안착시키는 기판 지지부; 및 연마 패드가 형성되어 있고, 상기 기판의 상부에서 상기 연마 패드를 회전시키며 상기 기판을 연마시키는 기판 연마부를 포함하며, 상기 기판 연마부를 관통하는 노즐을 통해 상기 연마 패드의 중앙에서 상기 연마 패드와 상기 기판 사이에 슬러리(slurry)를 공급한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기판 연마 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 연마 패드의 중앙에서 슬러리를 제공하므로써 슬러리를 이용한 연마량을 향상시킬 수가 있다는 장점이 있다.

둘째,　연마 패드의 중앙을 통해 연마 패드와 기판 사이에 슬러리를 균일하게 공급할 수 있으므로 연마의 균일도를 향상시킬 수가 있다는 장점도 있다.

셋째, 연마 패드 외부에서 슬러리를 공급하는 별도의 장치를 구비하지 않아도 되므로 장비의 구성을 단순화할 수 있다는 장점도 있다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 기판 연마 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 기판 연마 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치의 기판 연마부를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에서 아래에서 연마 패드를 향하여 바라본 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치는 기판 지지부(110), 기판 연마부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

기판 지지부(110)는 상면에 기판(S)을 안착시킨다. 기판 지지부(110)의 하부 에는 미도시된 구동 수단과 연결된 회전축(112)이 형성될 수 있다. 따라서, 연마 공정 중 기판 지지부(110)를 회전시킴으로써 기판 지지부(110)에 안착된 기판(S)을 회전시킬 수가 있다.

기판 연마부(120)는 연마 헤드(121), 연마 패드(122)를 포함하여 구성될 수 있다.

연마 헤드(121)는 하부에 연마 패드(122)를 형성한다. 바람직하게는, 연마 패드(122)는 연마 헤드(121)와 회전 가능하게 연결된다. 기판(S)이 회전함과 동시에 연마 패드(122)가 회전하면서 기판(S)에 대하여 마찰에 의한 기계적 연마를 수행하기 때문이다.

도 1에서와 같이 연마 헤드(121)는 암(123)과 연결되며, 암(123)은 회전축(124)과 연결된다. 따라서, 회전축(124)의 회전에 따라서 암(123)을 포함하는 연마 헤드(121)는 2차원 평면 상으로 이동이 가능하며, 회전축(124) 상에 있는 암(123)은 상하로 이동 가능하게 구성함으로써 연마 헤드(121)는 상하 이동이 가능하도록 구성할 수 있다. 연마 패드(122)의 위치를 상하로 이동시키는 구성은 연마 헤드(121)를 포함하는 암(123)을 상하 이동 가능하도록 구성하는 방법뿐만 아니라, 연마 헤드(121)를 기준으로 연마 패드(122)를 상하로 이동시키도록 구성하는 방법도 고려될 수가 있다. 이와 같이 연마 헤드(121)를 기판(S)의 상부에서 이동 가능하게 구성하는 것은 공지된 다양한 방법으로 구성할 수 있음은 물론이다.

연마 패드(122)는 기판(S)을 가압한 상태에서 회전을 하면서 기판(S)을 연마시킨다. 연마 패드(122)의 재질은 발포 우레탄 또는 부직포나 스웨이드로 구성될 수 있다.

본 발명에서 기판 연마부(120)는 기판 연마부(120)를 관통하는 노즐(125)을 통해 연마 패드(122)의 중앙에서 슬러리를 유출하도록 하여 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 슬러리가 공급될 수 있도록 한다. 따라서, 종래와 같이 별도의 슬러리 공급 장치를 통해 연마 패드(122)와 기판(S) 사이의 측면에서 슬러리를 공급할 필요가 없이, 기판 연마부(122)를 통해 관통하는 노즐(125)을 통해 연마 패드(122)의 중앙에서 슬러리를 공급할 수 있다.

연마 패드(122)의 중앙에서 슬러리를 공급함에 따라서 측면에서 슬러리를 공급하는 경우보다 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 보다 많은 양의 슬러리를 공급할 수가 있으므로 연마 효율을 향상시킬 수가 있다. 그리고, 연마 패드(122)의 중앙에서 슬러리를 공급하면서 연마 패드(122)가 회전을 함과 동시에 이동을 하면서 기판(S)을 연마시키기 때문에 기판(S)과 연파 패드(122)가 접촉하는 전체 면적에 대하여 연마의 균일도를 향상시킬 수가 있다.

도 2에 도시되어 있는 것과 같이 암(123) 및 연마 헤드(121)를 관통하는 노즐(125)을 통해 외부의 미도시된 슬러리 저장 탱크로부터 슬러리를 공급 받아 연마 패드(122)가 형성되는 연마 헤드(121)의 끝단을 통해 슬러리를 외부로 공급하게 된다. 연마 헤드(121)의 끝단에 연마 패드(122)가 형성되는데, 연마 헤드(121)에 형성된 노즐(125)을 통해 슬러리가 외부로 배출될 수 있도록 연마 패드(122)는 도 3과 같이 내부에 중공을 가지는 도너츠 형태일 수가 있다.

이때, 슬러리가 배출되는 출구에는 도 2 및 도 3과 같이 회전 가능한 날 개(180)가 형성될 수 있다. 회전 가능한 날개(180)에 의해 슬러리를 회전 방향으로 균일하게 공급할 수가 있고, 따라서 연마 패드(122)의 전면적에 대하여 균일하게 슬러리를 공급할 수가 있어서 연마의 균일도를 더욱 향상시킬 수가 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치의 동작을 설명하기로 한다.

도 1에서와 같이 기판 연마 장치의 기판 지지부(110) 위에 기판(S)을 안착시키고 기판(S)을 회전시킨다. 그리고, 상부에서 연마 패드(122)가 회전을 하면서 기판(S)을 가압함으로써 기판(S)에 대한 연마가 수행된다. 물론, 기판 연마부(120)를 관통하는 노즐(125)을 통해 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 화학적 연마를 위한 슬러리가 공급된다.

따라서, 연마 패드(122)가 기판(S)을 가압한 상태에서 연마 패드(122)와 기판(S)이 회전을 하면서 기계적 연마가 수행되고, 이와 동시에 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 슬러리가 공급되면서 화학적 연마가 수행될 수가 있다.

전술한 바와 같이 연마 헤드(121)를 포함하는 연마 패드(122)는 기판(S)의 상부에서 이동이 가능하다. 보다 상세히는 기판(S)의 상부에서 2차원의 평면운동 뿐만 아니라 상하 운동도 가능하다. 연마 헤드(121)를 포함하는 연마 패드(122)가 이동이 가능하므로 기판(S)의 전면적에 대하여 이동을 하면서 연마를 수행할 수가 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다 는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치의 기판 연마부를 도시한 도면이다.

도 3은 도 2에서 아래에서 연마 패드를 향하여 바라본 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 기판 지지부

120: 기판 연마부

121: 연마 헤드

122: 연마 패드

123: 암

124: 회전축

180: 날개

Claims (5)

1. 상부면에 기판을 안착시키는 기판 지지부; 및

   연마 패드가 형성되어 있고, 상기 기판의 상부에서 상기 연마 패드를 회전시키며 상기 기판을 연마시키는 기판 연마부를 포함하며,

   상기 기판 연마부를 관통하는 노즐을 통해 상기 연마 패드의 중앙에서 상기 연마 패드와 상기 기판 사이에 슬러리(slurry)를 공급하며,

   상기 슬러리를 공급하는 상기 연마 패드의 중앙에는 회전 가능한 날개가 형성된 기판 연마 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판 지지부는 회전 가능한 기판 연마 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판 연마부는 상기 기판의 상부에서 이동이 가능한 기판 연마 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 기판 연마부는

   상기 연마 패드;

   하면에 상기 연마 패드를 회전 가능하게 고정시키는 연마 헤드;

   상기 기판 지지부의 바깥에서 수직으로 형성되어 회전하는 회전축; 및

   상기 연마 헤드와 상기 회전축을 연결하는 암을 포함하는 기판 연마 장치.

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