KR101377654B1 - 대형기판 및 대형기판의 균일한 연마를 위한 연마 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 기판 연마 방법은 대형 기판을 연마하는 공정에서 대형 기판의 중심부와 테두리 부분의 연마량 차이를 최소화할 수 있다.

Description

대형기판 및 대형기판의 균일한 연마를 위한 연마 방법{Large scale plate and method for uniform polishing of the same }

본 발명은 대형 기판 및 그 연마 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 대형 기판을 연마하는 공정에서 대형 기판의 중심부와 테두리 부분의 연마량 차이를 최소화할 수 있는 연마방법 및 그에 의해 생산된 대형기판에 관한 것이다.

일반적으로, 기계적인 한계로 인해서 연마기는 대형 기판보다 작게 설계된다. 이 경우에는 대형 기판의 전체면을 연마하기 위해서 연마기를 이동시키면서 기판을 연마한다.

도 1을 참조하면, 통상적인 연마기의 상정반(1)이 기판(2)의 장축 방향(x 방향)으로 이동하는 거리(P1)는 상정반(1) 반지름의 60%~80%이고 기판(2)의 단축 방향(y 방향)으로 이동하는 거리(P2)는 상정반(1) 반지름의 50%~70%이다. 도 1에서 점선으로 이루어진 직사각형(10)은 연마시에 상정반(1)의 중심이 이동하는 경로를 나타낸다.

상정반(1)이 상기 거리(P1)(P2)만큼 이동하면서 대형 기판(2)을 연마하면 대형 기판(2)의 중심부에서는 연마가 많이 이루어지는 반면에 대형 기판(2)의 테두리 부분에서는 연마가 작게 이루어져서 연마 편차가 심하게 발생한다는 문제점이 있다. 도 2는 상기 연마 편차를 보여준다. 도 2에서 붉은 색일수록 연마량이 많은 것을 나타내고 푸른 색일수록 연마량이 작은 것을 나타낸다.

상기 연마 편차는 상기 경로(10)를 따라 상정반(1)이 이동할 때, 상정반(1)이 상기 중심부를 항상 지나는 반면에 상기 테두리 부분을 중심부의 1/4정도만 지나기 때문에 발생한다.

한편, 연마패드의 연마량은 연마패드의 마모 상태, 연마패드가 기판(2)에 가하는 압력 등에 따라 영향을 받는다. 따라서, 상기 연마 편차를 줄이기 위해서는 연마패드의 마모 상태와 연마패드가 기판(2)에 가하는 압력도 고려해야 한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대형 기판을 연마하는 공정에서 대형 기판의 중심부와 테두리 부분의 연마량 차이(연마 편차)를 최소화할 수 있는 연마방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 연마패드의 마모 상태와 연마패드가 기판에 가하는 압력도 고려하여 상기 연마량 차이(연마 편차)를 최소화하는 연마 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 연마방법에 의해서 생산된 대형 기판을 제공하는데 있다.

상기 목적들을 이루기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 연마 방법은, 연마시에 상정반이 사각형의 경로를 따라 연마공정을 수행하고, 상기 상정반이 기판의 장축방향으로 이동하는 거리(S1) 및 기판의 단축방향으로 이동하는 거리(S2)는 상정반에 설치된 연마패드의 지름(D)의 90% 내지 100%이다.

바람직하게, 상기 경로는 직사각형이다.

바람직하게, 상기 S1 및 S2는 아래 식 1,2로부터 계산된 값 중에서 작은 값을 갖는다.

[식 1]

D-d

[식 2]

상기 식 1,2에서

d : 연마패드의 테두리 부분에서 마모된 부분의 반경 방향 길이의 합.

D' : 연마패드가 기판에 가하는 압력이 기판을 마모시키기에 적합한 유효압력(P_eff) 이상이 되는 부분의 직경.

P_end : 연마패드에서 상기 마모된 부분을 제외한 나머지 부분 중 최외곽에서 연마패드가 기판에 가하는 압력.

P_eff : 기판을 마모시키기에 적합하도록 연마패드가 기판에 가하는 압력.

아울러, 본 발명은 상기 연마방법에 의해서 균일하게 연마된 대형기판을 제공한다.

본 발명에 따른 기판 연마 방법은 대형 기판의 중심부와 테두리 부분의 연마량 차이(연마 편차)를 최소화할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 기판 연마 방법은 연마량 차이(연마 편차)를 최소화하는데 있어서 연마패드의 마모 상태와 연마패드가 기판에 가하는 압력을 고려하기 때문에 대형 기판의 연마를 더욱 균일하게 할 수 있다.

아울러, 본 발명은 상기 연마방법에 의해서 균일하게 연마된 대형기판을 제공한다.

도 1은 종래 기술에 따른 대형기판 연마시에 연마기 상정반의 중심이 이동하는 경로를 보여주는 구성도.
도 2는 도 1의 연마에 따른 연마 편차를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연마방법에서 연마기 상정반의 중심이 이동하는 경로를 보여주는 도면.
도 4는 연마패드와 기판이 접촉된 상태를 보여주는 단면도.
도 5는 도 4의 상태에서 연마패드가 기판에 인가하는 압력을 보여주는 그래프.
도 6은 도 3의 연마에 따른 연마 편차를 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연마방법에서 연마기 상정반의 중심이 이동하는 경로를 보여주는 도면이고, 도 4는 연마패드와 기판이 접촉된 상태를 보여주는 단면도이다.

본 발명에 따른 연마방법은 연마패드(3)가 설치된 상정반(1)이 기판(2)의 장축 방향(x 방향)으로 이동하는 거리(S1)와 단축 방향(y 방향)으로 이동하는 거리(S2)가 연마패드(3)의 지름(D)의 90% 내지 100%라는 특징을 가진다. 도면에서 점선으로 이루어진 사각형은 상기 연마시에 상정반(1)이 이동하는 경로(20)를 나타내는데, 상기 경로(20)는 직사각형인 것이 바람직하다.

상기 S1, S2가 상기 D의 90% 보다 작으면 연마 공정시에 대형 기판(2)의 중심부를 상정반(1)이 중첩(반복)해서 지나가기 때문에 상기 중심부에서의 연마량이 테두리에서의 연마량보다 훨씬 많아지게 되고, 이에 따라 연마 편차가 커지게 된다는 문제점이 있다.

상기 S1, S2가 상기 D의 100% 보다 크면 연마 공정시에 상정반(1)이 대형 기판(2)의 중심부를 지나가지 않는 경우가 발생할 수도 있다.

한편, 상정반(1)에 설치된 연마패드(3)가 기판(2)을 연마하면 연마패드(3)도 마모되는데, 상기 마모는 연마패드(3)의 테두리 부분부터 발생된다. 도 4에 나타난 바와 같이, 연마패드(3)가 기판(2)과 접촉된 상태일 때, 상기 마모된 테두리 부분(d/2)은 기판(2)과 접촉하지 못하기 때문에 기판(2)의 연마에 기여하지 못한다. 도 4의 참조부호 d는 마모된 테두리 부분의 반경방향 길이의 합을 나타낸다. 도 4에서는 연마패드(3)의 상면에 구비되는 상정반(1)의 도시가 생략되었다.

연마패드(3)가 기판(2)을 연마할 수 있으려면 연마패드(3)가 기판(2)에 소정 압력(이하, ‘유효 압력(P_eff)’이라 함) 이상을 인가해야 한다. 기판(2)을 연마할 수 있도록 연마패드(3)가 기판(2)에 인가하는 압력이 유효압력(P_eff) 이상되는 부분의 직경을 D’라고 할 때, 연마에 유효한 부분의 직경(이하, ‘연마 유효 지름(D_eff)’이라 함)은 (D-d)와 D’중에서 작은 값으로 정의할 수 있다. 도 5는 연마패드(3)의 실제 직경(D)과 D’의 관계를 예시적으로 보여준다.

상기 연마 유효 지름(D_eff)이 기판(2)의 장축방향(x 방향) 길이(a) 및 단축방향(y 방향) 길이(b) 보다 큰 경우에는 상정반(1)을 이동시키지 않고서도 기판(2)을 연마할 수 있으나, 상기 연마 유효 지름(D_eff)이 상기 a, b 보다 작은 경우에는 상정반(1)을 이동시키면서 연마를 하여야 한다. 이 경우에 상기 상정반(1)의 장축방향(x 방향) 이동거리(S1) 및 단축방향(y 방향) 이동거리(S2)는 다음의 수학식 1, 2로부터 계산된 값 중에서 작은 값을 갖는 것이 바람직하다.

상기 수학식 2에서, P_end 는 연마패드에서 상기 마모된 부분을 제외한 나머지 부분 중 최외곽에서 연마패드가 기판에 가하는 압력을 나타낸다.

상기 수학식 1,2를 이용하면 연마패드(3)의 마모상태와 연마패드(3)가 기판(2)에 인가하는 압력도 고려하여 S1, S2를 정할 수 있기 때문에 대형 기판(2)의 연마를 더욱 균일하게 할 수 있다. 도 6은 상기 수학식 1,2를 이용하여 결정된 이동거리(S1)(S2)를 갖는 경우의 연마량을 나타낸 것이다. 도 6과 도 2를 비교하면, 도 6의 경우가 도 2의 경우보다 연마편차가 훨씬 작음을 알 수 있다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
1 : 상정반 2 : 기판
3 : 연마패드
S1 : 상정반의 장축방향(x 방향) 이동거리
S2 : 상정반의 단축방향(y 방향) 이동거리
a : 기판의 장축방향(x 방향) 길이
b : 기판의 단축방향(y 방향) 길이
D : 연마패드의 직경 P_eff : 유효압력
D': 연마패드가 기판에 인가하는 압력이 유효압력(P_eff) 이상되는 부분의 직경
D_eff : 연마 유효 지름

Claims (4)

1. 연마패드가 설치된 상정반을 이동시켜 기판을 연마하는 방법에 있어서,
   상기 연마시에 상정반은 사각형의 경로를 따라 연마공정을 수행하고,
   상기 상정반이 기판의 장축방향으로 이동하는 거리(S1) 및 기판의 단축방향으로 이동하는 거리(S2)는 상정반에 설치된 연마패드의 지름(D)의 90% 내지 100%이며,
   상기 S1 및 S2는 아래 식 1,2로부터 계산된 값 중에서 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 연마 방법.
   [식 1]
   D-d
   [식 2]
   

   

   

   
   상기 식 1,2에서
   d : 연마패드의 테두리 부분에서 마모된 부분의 반경 방향 길이의 합.
   D' : 연마패드가 기판에 가하는 압력이 기판을 마모시킬 수 있는 유효압력(P_eff) 이상이 되는 부분의 직경.
   P_end : 연마패드에서 상기 마모된 부분을 제외한 나머지 부분 중 최외곽에서 연마패드가 기판에 가하는 압력.
   P_eff : 기판을 마모시킬 수 있도록 연마패드가 기판에 가하는 압력.
2. 제1항에 있어서,
   상기 경로는 직사각형을 이루는 것을 특징으로 하는 기판 연마 방법.
3. 삭제
4. 삭제

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