KR102331074B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 기판이 안착되는 스테이지와, 기판에 대해 이동하며 기판을 연마하는 연마 유닛과, 연마 유닛이 기판을 연마하면서 이동하는 동안 기판에 대한 연마 유닛의 이동 방향을 따라 연마 유닛을 진동시키는 진동부를 포함하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 스테이지에 거치된 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 연마 공정 중에 스테이지에 거치된 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
이러한 평판표시장치 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device; LCD)가 가장 주목받는 디스플레이 장치였지만, 액정표시장치는 발광소자가 아니라 수광소자이며, 밝기, 명암비(contrast ratio) 및 시야각 등에 단점이 있기 때문에, 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 디스플레이 장치에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다. 이중, 최근에 각광받고 있는 차세대 디스플레이 중 하나로서는, 유기발광 디스플레이(OLED: Organic Light Emitting Display)가 있다.
일반적으로 디스플레이 장치에서는 기판 상에 미세한 패턴이 고밀도로 집적되어 형성됨에 따라 이에 상응하는 정밀 연마가 행해질 수 있어야 한다.
특히, 기판은 점차 대형화되는 추세이며, 기판의 패턴을 균일화하면서 불필요한 부분을 연마하는 공정은 제품의 완성도를 좌우하는 만큼, 매우 중요한 공정으로 안정적인 연마 신뢰도를 필요로 한다.
기존에 알려진 기판의 패턴을 연마하는 방식에는, 기판(패턴)을 기계적으로 연마하는 방식과, 기판 전체를 연마 용액에 침지시켜 연마하는 방식이 있다. 그러나, 기판을 기계적으로만 연마하거나, 연마 용액에 침지시켜 연마하는 방식은 연마 정밀도가 낮고 생산효율이 낮은 문제점이 있다.
최근에는 기판의 패턴을 정밀하게 연마하기 위한 방법의 일환으로서, 기계적인 연마와 화학적인 연마가 병행되는 화학 기계적 연마(CMP) 방식으로 기판의 패턴을 연마하는 기술이 개시되고 있다. 여기서, 화학 기계적 연마라 함은, 기판을 연마패드에 회전 접촉시켜 연마시킴과 동시에 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되는 방식이다.
한편, 기판은 연마 영역에 구비된 정반에 배치된 상태에서 연마 공정이 행해지는데, 연마 공정 중에 정반 상에 배치된 기판의 자세 및 위치가 틀어지게 되면, 기판의 연마 정확도와 연마 균일도가 저하되는 문제점이 있고, 기판을 이송하는 중에 주변 부품과의 간섭에 의해 기판에 손상이 발생할 수 있기 때문에, 정반에 배치된 기판의 위치가 일정하게 유지될 수 있어야 한다.
그런데, 기존에는 기판을 연마하는 연마 유닛과 기판 간의 마찰력에 의해 연마 공정 중에 기판의 위치가 일정하게 유지되기 어려운 문제점이 있다. 즉, 기판의 연마 공정은 기판에 접촉된 상태로 이동하며 기판을 연마하는 연마 유닛에 의해 행해지는데, 연마 유닛이 기판에 접촉된 상태(연마 상태)로 기판에 대해 이동함에 따라, 연마 유닛과 기판 간의 마찰력에 의해 기판이 정반 상에서 밀려나며 의도된 위치에서 이탈되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
이를 위해, 최근에는 연마 공정 중에 기판의 배치 상태를 일정하게 유지하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 기판의 연마 공정 중에 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 연마 공정 중에 마찰력에 의한 기판의 밀림을 방지하고, 기판의 배치 상태를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마 공정 중에 기판에 작용하는 마찰력을 약화시킬 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마 균일도 및 연마 효율을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판 처리 장치는, 기판이 안착되는 스테이지와, 기판에 대해 이동하며 기판을 연마하는 연마 유닛과, 연마 유닛이 기판을 연마하면서 이동하는 동안 기판에 대한 연마 유닛의 이동 방향을 따라 연마 유닛을 진동시키는 진동부를 포함한다.
이는, 연마 유닛이 기판을 연마하면서 이동하는 동안에, 연마 유닛이 이동하는 이동 방향으로 기판이 연마 유닛에 의해 밀려 제자리를 이탈하려는 성질이 있는 것을, 연마 유닛을 진동시켜가면서 이동시키는 것에 의하여, 기판에 밀리는 힘의 작용이 지속적으로 작용하지 않아 마찰에 의해 밀리는 힘을 단속적으로 차단하게 되면서, 기판을 제자리에 유지시키는 것을 보다 확실하게 하기 위함이다.
무엇보다도, 본 발명은 연마 유닛이 기판을 연마하는 동안 기판에 대한 연마 유닛의 이동 방향을 따라 연마 유닛이 진동되도록 하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 마찰력에 의한 기판의 밀림을 방지하고, 기판의 배치 상태를 일정하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기판의 연마 공정은 기판에 접촉된 상태로 이동하며 기판을 연마하는 연마 유닛에 의해 행해지는데, 연마 유닛이 기판에 접촉된 상태(연마 상태)로 기판에 대해 이동함에 따라, 연마 유닛과 기판 간의 마찰력에 의해 기판이 정반 상에서 밀려나며 의도된 위치에서 이탈되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 연마 유닛이 기판에 접촉된 상태로 기판에 대해 이동함과 동시에 연마 유닛의 이동 방향을 따라 연마 유닛이 진동되도록 하는 것에 의하여, 보다 구체적으로, 진동부는 기판에 대해 연마 유닛이 이동하는 방향을 따라 연마 유닛을 반복적으로 전진 및 후진시키면서 연마 유닛을 진동시키는 것에 의하여, 기판에 대한 연마 유닛의 마찰력을 상쇄(약화)시킬 수 있으므로, 연마 공정 중에 연마 유닛과 기판 간의 마찰력에 의한 기판의 밀림을 억제하고, 기판의 배치 상태(최초 의도된 연마 위치)를 일정하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 다시 말해서, 연마 유닛의 진행 방향을 따라 연마 유닛에 진동을 발생시키는 것에 의하여, 연마 유닛의 이동에 유리한 추력을 발생시켜 연마 유닛의 이동(전진 이동)을 수월하게 진행시키면서, 기판에 대한 연마 유닛의 마찰력이 누적(최대 마찰력까지 누적)되지 않게 하여 기판을 미는 힘을 약화(마찰에 의해 밀리는 힘을 단속적으로 차단)시킬 수 있다.
진동부는 연마 유닛의 이동 방향을 따라 연마 유닛을 진동시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 진동부는 연마 유닛이 이동하는 방향을 따라 전진 및 후진 가능하게 구비되는 진동자와, 진동자를 전진 및 후진 이동시키는 구동부를 포함한다. 경우에 따라서는 진동자를 회전 이동시켜 진동을 발생시키는 것도 가능하다.
바람직하게 연마 유닛은 기판에 대해 직선 이동하며 기판을 연마하도록 구성된다. 이때, 기판에 대해 연마 유닛이 직선 이동하는 방향은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
연마 유닛은 기판의 표면을 접촉 연마할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 연마 유닛은, 롤러 유닛과, 롤러 유닛에 의해 이동하며 기판의 표면을 연마하는 연마 벨트를 포함한다. 이때, 연마 벨트는 롤러 유닛에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하며 기판의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 롤러 유닛은, 제1롤러와, 제1롤러와 이격되게 배치되는 제2롤러를 포함하고, 연마 벨트는 제1롤러와 상기 제2롤러에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전한다.
또한, 롤러 유닛은 프레임부재에 의해 지지되며, 프레임부재는 기판에 대해 직선 이동 가능하게 마련된다. 일 예로, 연마 유닛의 이동 방향을 따라 배치되며 프레임부재의 직선 이동을 가이드하는 가이드 레일이 구비될 수 있다.
다른 일 예로, 연마 유닛은 기판에 접촉된 상태로 자전하면서 이동하는 연마패드를 포함할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는 기판을 스테이지에 흡착시키는 흡착부를 포함할 수 있다. 이와 같이, 스테이지에 흡착부를 마련하고 기판이 스테이지에 흡착되도록 하는 것에 의하여, 연마 유닛에 의한 연마 공정시 기판의 밀림을 보다 효과적으로 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
흡착부는 기판을 스테이지에 흡착시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 흡착부는 스테이지에 형성되며 기판의 저면을 진공 흡착하는 흡착홀을 포함할 수 있다.
참고로, 본 발명에 기판이라 함은, 패턴이 형성되며 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판으로 형성된다. 일 예로, 화학 기계적 연마 공정이 수행되는 피처리 기판으로서, 1500㎜*1850㎜의 사이즈를 갖는 6세대 유리 기판이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연마 공정 중에 스테이지에 거치된 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 연마 유닛이 기판을 연마하는 동안 기판에 대한 연마 유닛의 이동 방향을 따라 연마 유닛이 진동되도록 하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 마찰력에 의한 기판의 밀림을 방지하고, 기판의 배치 상태를 일정하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기판의 연마 공정은 기판에 접촉된 상태로 이동하며 기판을 연마하는 연마 유닛에 의해 행해지는데, 연마 유닛이 기판에 접촉된 상태(연마 상태)로 기판에 대해 이동함에 따라, 연마 유닛과 기판 간의 마찰력에 의해 기판이 정반 상에서 밀려나며 의도된 위치에서 이탈되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 연마 유닛이 기판에 접촉된 상태로 기판에 대해 이동함과 동시에 연마 유닛의 이동 방향을 따라 연마 유닛이 진동되도록 하는 것에 의하여, 보다 구체적으로, 진동부는 기판에 대해 연마 유닛이 이동하는 방향을 따라 연마 유닛을 반복적으로 전진 및 후진시키면서 연마 유닛을 진동시키는 것에 의하여, 기판에 대한 연마 유닛의 마찰력을 상쇄(약화)시킬 수 있으므로, 연마 공정 중에 연마 유닛과 기판 간의 마찰력에 의한 기판의 밀림을 억제하고, 기판의 배치 상태(최초 의도된 연마 위치)를 일정하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 다시 말해서, 연마 유닛의 진행 방향을 따라 연마 유닛에 진동을 발생시키는 것에 의하여, 연마 유닛의 이동에 유리한 추력을 발생시켜 연마 유닛의 이동(전진 이동)을 수월하게 진행시키면서, 기판에 대한 연마 유닛의 마찰력이 누적(최대 마찰력까지 누적)되지 않게 하여 기판을 미는 힘을 약화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연마 공정 중에 기판에 작용하는 마찰력을 약화시킬 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연마 균일도 및 연마 효율을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1의 연마 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1의 진동부를 설명하기 위한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면,
도 6은 연마 공정 중에 기판에 작용하는 마찰력을 설명하기 위한 도면,
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 연마 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 진동부를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 연마 공정 중에 기판에 작용하는 마찰력을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 6을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판(10)이 안착되는 스테이지(20)와, 기판(10)에 대해 이동하며 기판(10)을 연마하는 연마 유닛(100)과, 연마 유닛(100)이 기판(10)을 연마하면서 이동하는 동안 기판(10)에 대한 연마 유닛(100)의 이동 방향을 따라 연마 유닛(100)을 진동시키는 진동부(200)를 포함한다.
기판(10)에 대한 기계적 연마 공정 또는 화학 기계적 연마(CMP) 공정은 연마 유닛(100)에 의해 행해지며, 연마 유닛(100)이 기판(10)의 표면에 접촉하는 동안 연마 유닛(100)과 기판(10) 중 적어도 어느 하나에는 화학적 연마를 위한 슬러리가 공급된다.
참고로, 본 발명에 기판(10)이라 함은, 패턴이 형성되며 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판(10)으로 형성된다. 일 예로, 화학 기계적 연마 공정이 수행되는 피처리 기판(10)으로서, 1500㎜*1850㎜의 사이즈를 갖는 6세대 유리 기판(10)이 피처리 기판(10)으로 사용된다. 경우에 따라서는 7세대 및 8세대 유리 기판이 피처리 기판으로 사용되는 것도 가능하다.
기판(10)은 이송 로봇(미도시)에 의해 로딩 영역(미도시)으로 공급된다. 로딩 영역의 기판(10)은 이송유닛(미도시)에 의해 스테이지(20)로 이송되고, 스테이지(20) 상에서는 기판(10)에 대한 연마 공정이 행해진다. 그 후, 기판(10)은 스테이지(20)에서 언로딩 영역(미도시)으로 이송된 후 다음 공정이 행해진다.
스테이지(20)는 기판(10)이 거치될 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 스테이지(20)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 스테이지(20)는 사각 형태로 형성될 수 있다.
연마 유닛(100)은, 기판(10)에 대해 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하도록 마련된다.
참고로, 연마 유닛(100)이 기판(10)의 표면을 연마한다 함은, 연마 유닛(100)이 기판(10)에 접촉(예를 들어, 회전 접촉)된 상태에서 기판(10)의 표면을 연마하는 것으로 정의된다.
바람직하게, 연마 유닛(100)은 기판(10)에 대해 직선 이동하며 기판(10)을 연마하도록 구성된다. 기판(10)에 대해 연마 유닛(100)이 이동하는 방향은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 기판(10)에 대한 연마 유닛(100)의 이동 방향은 기판(10)의 길이 방향을 따라 정의될 수 있다. 경우에 따라서는 기판에 대한 연마 유닛의 이동 방향이 기판의 폭 방향 또는 대각선 방향을 따라 정의되는 것도 가능하다.
연마 유닛(100)은 기판(10)의 표면을 접촉 연마할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 연마 유닛(100)은, 롤러 유닛(110)과, 기판(10)의 면적에 비하여 더 작은 면적으로 기판(10)과 접촉하고 롤러 유닛(110)에 의해 이동하며 기판(10)의 표면을 연마하는 연마 벨트(120)를 포함하며, 연마벨트는 롤러 유닛에 의해 정해지는 경로를 따라 이동하며 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)한다. 이하에서는 연마벨트(130)가 무한 루프 방식으로 순환 회전하며 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
롤러 유닛(110)은 연마 벨트(120)의 순환 궤적을 형성하도록 마련된다. 보다 구체적으로, 롤러 유닛(110)은 제1롤러(112)와, 제1롤러(112)로부터 수평하게 이격되게 배치되는 제2롤러(114)를 포함하며, 제1롤러(112)와 제2롤러(114)는 통상의 구동 모터(단일 모터 또는 복수개의 모터)에 의해 회전하도록 구성된다.
경우에 따라서는 제1롤러와 제2롤러의 사이에 다른 가이드롤러가 구비될 수 있으며, 가이드롤러의 개수 및 배치 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 아울러, 가이드롤러는 구동 롤러(driving roller)와 아이들 롤러(idle roller) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 롤러 유닛은, 기판에 인접하게 배치되는 제1롤러 및 제2롤러와, 제1롤러와 제2롤러의 상부에 배치되며 제1롤러 및 제2롤러와 함께 연마 벨트의 순환 경로를 형성하는 제1가이드롤러와 제2가이드롤러를 포함할 수 있으며, 제1롤러, 제2롤러, 제1가이드롤러, 제2가이드롤러는 상호 협조적으로 대략 사각형 형상(사다리꼴 형상)의 연마 벨트 순환 경로를 형성할 수 있다.
연마 벨트(120)는 제1롤러(112)와 제2롤러(114)에 의해 무한 루프 방식으로 순환 회전하며 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련된다.
일 예로, 연마 벨트(120)는 축 방향(롤러의 회전축 방향)을 따른 길이가 기판(10)의 폭(연마 벨트의 축선 방향을 따른 폭)에 대응하는 길이로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 연마 벨트의 축 방향 길이가 기판의 폭보다 크거나 작게 형성되는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 순환 회전하는 연마 벨트(120)는 상부 연마 표면 및 하부 연마 표면을 가지며, 기판(10)은 상부 연마 표면 또는 하부 연마 표면에 의해 연마된다.
연마 벨트(120)는 기판(10)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마 벨트(120)는 폴리우레탄, 폴리유레아(polyurea), 폴리에스테르, 폴리에테르, 에폭시, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 플루오르중합체, 비닐 중합체, 아크릴 및 메타아크릴릭 중합체, 실리콘, 라텍스, 질화 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 및 스티렌, 부타디엔 및 아크릴로니트릴의 다양한 공중합체를 이용하여 형성될 수 있으며, 연마 벨트(120)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 단 하나의 연마 벨트(120)가 사용된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 복수개의 연마 벨트를 이용하여 동시에 또는 순차적으로 기판을 연마하는 것도 가능하다.
또한, 연마 벨트(120)의 장력을 조절할 수 있도록 제1롤러(112)와 제2롤러(114) 중 적어도 하나가 이동 가능하게 구성(예를 들어, 제1롤러에 대해 제2롤러가 이격되게 구성)되거나, 연마 벨트(120)의 장력을 조절하기 위한 별도의 장력조절장치가 마련될 수 있다.
그리고, 연마 벨트(120)의 주변에는 연마 벨트(120)의 표면을 세정하기 위한 세정유닛이 구비될 수 있다. 세정유닛은 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 연마 벨트(120)의 표면을 세정할 수 있으며, 세정유닛의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
또한, 롤러 유닛은 프레임부재(130)에 의해 지지되며, 프레임부재(130)는 기판(10)에 대해 직선 이동 가능하게 마련된다. 일 예로, 연마 유닛(100)의 이동 방향을 따라 배치되며 프레임부재(130)의 직선 이동을 가이드하는 가이드 레일이 구비될 수 있다.
가이드레일(132)은 소정 간격을 두고 이격되게 한 쌍이 구비되며, 기판(10)의 이송 경로를 따라 배치된다. 프레임부재(130)는 가이드레일(132)을 따라 이동할 수 있으며, 프레임부재(130)가 가이드레일(132)을 따라 이동함에 따라 프레임부재(130)에 지지된 롤러 유닛이 기판(10)에 대해 직선 이동하게 된다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 연마 벨트가 복수개의 롤러에 의해 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마 벨트가 순환 회전하지 않고, 통상의 카세트 테이프의 릴 투 릴(reel to reel) 귄취 방식(제1릴에 귄취되었다가 다시 제2릴에 반대 방향으로 귄취되는 방식)으로 오픈 루프 형태의 이동 궤적을 따라 이동(귄취)하도록 구성하는 것도 가능하다.
진동부(200)는 연마 유닛(100)이 기판(10)을 연마하면서 이동하는 동안, 기판(10)에 대한 연마 유닛(100)의 이동 방향을 따라 연마 유닛(100)을 진동시키기 위해 마련된다.
보다 구체적으로, 진동부(200)는 기판(10)에 대해 연마 유닛(100)이 이동하는 방향을 따라 연마 유닛(100)을 반복적으로 전진 및 후진시키면서 연마 유닛(100)을 진동시키도록 구성된다. 일 예로, 진동부(200)는 롤러 유닛이 지지되는 프레임부재(130)에 장착되며, 프레임부재(130)를 진동시킴으로써 롤러 유닛 및 연마벨트를 진동시킬 수 있다. 경우에 따라서는 진동부를 롤러 유닛에 직접 장착하는 것도 가능하다.
이와 같이, 연마 유닛(100)이 기판(10)을 연마하는 동안 기판(10)에 대한 연마 유닛(100)의 이동 방향을 따라 연마 유닛(100)이 진동되도록 하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 마찰력에 의한 기판(10)의 밀림을 방지하고, 기판(10)의 배치 상태를 일정하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기판(10)의 연마 공정은 기판(10)에 접촉된 상태로 이동하며 기판(10)을 연마하는 연마 유닛(100)에 의해 행해지는데, 연마 유닛(100)이 기판(10)에 접촉된 상태(연마 상태)로 기판(10)에 대해 이동함에 따라, 연마 유닛(100)과 기판(10) 간의 마찰력에 의해 기판(10)이 정반 상에서 밀려나며 의도된 위치에서 이탈되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 연마 유닛(100)이 기판(10)에 접촉된 상태로 기판(10)에 대해 이동함과 동시에 연마 유닛(100)의 이동 방향을 따라 연마 유닛(100)이 진동되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)에 대한 연마 유닛(100)의 마찰력을 상쇄(약화)시킬 수 있으므로, 연마 공정 중에 연마 유닛(100)과 기판(10) 간의 마찰력에 의한 기판(10)의 밀림을 억제하고, 기판(10)의 배치 상태(최초 의도된 연마 위치)를 일정하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 다시 말해서, 도 6을 참조하면, 연마 유닛(100)의 진행 방향을 따라 연마 유닛(100)에 진동을 발생시키는 것에 의하여, 연마 유닛(100)의 이동에 유리한 추력을 발생시켜 연마 유닛(100)의 이동(전진 이동)을 수월하게 진행시키면서, 기판(10)에 대한 연마 유닛(100)의 마찰력(FF)이 누적(최대 마찰력까지 누적)되지 않게 하여 기판(10)을 미는 힘을 약화시킬 수 있다. 즉, 연마 유닛(100)을 진동시켜가면서 이동시키는 것에 의하여, 기판(10))에 밀리는 힘의 작용이 지속적으로 작용하지 않아 마찰에 의해 밀리는 힘을 단속적으로 차단하게 되면서, 기판(10)을 제자리에 유지시키는 것을 보다 확실하게 할 수 있다.
진동부(200)는 연마 유닛(100)의 이동 방향을 따라 연마 유닛(100)을 진동시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 진동부(200)는 연마 유닛(100)이 이동하는 방향을 따라 전진 및 후진 가능하게 구비되는 진동자(210)와, 진동자(210)를 전진 및 후진 이동시키는 구동부(220)를 포함할 수 있다. 구동부(220)에 의한 구동력에 의해 진동자(210)의 전진 및 후진 이동이 반복적으로 이루어짐으로써, 연마 유닛(100)이 이동 방향을 따라 진동될 수 있다. 경우에 따라서는 진동자를 회전 이동시켜 진동을 발생시키는 것도 가능하다.
한편, 도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판(10)이 안착되는 스테이지(20)와, 기판(10)에 대해 이동하며 기판(10)을 연마하는 연마 유닛(100)과, 연마 유닛(100)이 기판(10)을 연마하는 동안 기판(10)에 대한 연마 유닛(100)의 이동 방향을 따라 연마 유닛(100)을 진동시키는 진동부(200)를 포함하되, 연마 유닛(100)은 기판(10)에 접촉된 상태로 자전하면서 이동하는 연마패드를 포함한다.
연마패드(130')는 연마패드 캐리어(132')에 장착되며, 기판(10)의 면적에 비하여 더 작은 면적으로 기판(10)과 접촉하고 벨기판(10)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련된다.
연마패드 캐리어(132')는 연마패드(130')를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연마패드 캐리어(132')의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드 캐리어(132')는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 연마패드 캐리어(132')에는 연마패드(130')를 기판(10)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드를 가압하는 공압가압부)가 구비된다.
연마패드(130')는 기판(10)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마패드(130')는 폴리우레탄, 폴리유레아(polyurea), 폴리에스테르, 폴리에테르, 에폭시, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 플루오르중합체, 비닐 중합체, 아크릴 및 메타아크릴릭 중합체, 실리콘, 라텍스, 질화 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 및 스티렌, 부타디엔 및 아크릴로니트릴의 다양한 공중합체를 이용하여 형성될 수 있으며, 연마패드(130')의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
바람직하게 연마패드(130')로서는 기판(10)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(130')가 사용된다. 즉, 기판(10)보다 큰 크기를 갖는 연마패드를 사용하여 기판(10)을 연마하는 것도 가능하나, 기판(10)보다 큰 크기를 갖는 연마패드를 사용하게 되면, 연마패드를 자전시키기 위해 매우 큰 회전 장비 및 공간이 필요하기 때문에, 공간효율성 및 설계자유도가 저하되고 안정성이 저하되는 문제점이 있다. 실질적으로, 기판(10)은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 크기를 갖기 때문에, 기판(10)보다 큰 크기를 갖는 연마패드(예를 들어, 1m 보다 큰 직경을 갖는 연마패드)를 자전시키는 것 자체가 매우 곤란한 문제점이 있다. 또한, 비원형 연마패드(예를 들어, 사각형 연마패드)를 사용하면, 자전하는 연마패드에 의해 연마되는 기판(10)의 표면이 전체적으로 균일한 두께로 연마될 수 없다. 하지만, 본 발명은, 기판(10)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(130')를 자전시켜 기판(10)의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고도 연마패드(130')를 자전시켜 기판(10)을 연마하는 것이 가능하고, 연마패드(130')에 의한 연마량을 전체적으로 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
연마패드 캐리어(132')에는 진동부(200)가 장착되며, 연마패드 캐리어(132')를 진동시킴으로써 연마패드(130')를 진동시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판(10)을 스테이지(20)에 흡착시키는 흡착부(22)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 스테이지(20)에 흡착부(22)를 마련하고 기판(10)이 스테이지(20)에 흡착되도록 하는 것에 의하여, 연마 유닛(100)에 의한 연마 공정시 기판(10)의 밀림을 보다 효과적으로 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
흡착부(22)는 기판(10)을 스테이지(20)에 흡착시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 흡착부(22)는 스테이지(20)에 형성되며 기판(10)의 저면을 진공 흡착하는 복수개의 흡착홀(22a)을 포함할 수 있다. 바람직하게 복수개의 흡착홀(22a)은 기판(10)의 저면에 균일하게 흡착력이 작용할 수 있도록 균일한 간격을 두고 이격되게 형성된다.
경우에 따라서는 스테이지의 상면에 백패드(back pad)를 마련하고, 백패드의 상면에 기판을 안착시키는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판
20 : 스테이지
22 : 흡착부
22a : 흡착홀
100 : 연마 유닛
110 : 롤러 유닛
112 : 제1롤러
114 : 제2롤러
120 : 연마 벨트
130 : 프레임부재
132 : 가이드레일
200 : 진동부
210 : 진동자
220 : 구동부

Claims (14)

  1. 기판 처리 장치로서,
    기판이 안착되는 스테이지와;
    롤러 유닛과, 상기 기판의 면적에 비하여 더 작은 면적으로 접촉한 상태로 상기 롤러 유닛에 의해 무한 루프 형태로 순환 이동하며 상기 기판을 연마하는 연마 벨트를 구비한 연마 유닛과;
    상기 연마 유닛이 상기 기판을 연마하면서 이동하는 동안, 상기 기판에 대한 상기 연마 유닛의 이동 방향을 따라 상기 연마 유닛을 반복적으로 전진 및 후진시키면서 상기 연마 유닛을 진동시키는 진동부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 기판 처리 장치로서,
    기판이 안착되는 스테이지와;
    상기 기판의 면적에 비하여 더 작은 면적으로 접촉한 상태로 자전하는 연마 패드를 구비하고, 상기 연마 패드를 회전시키면서 상기 기판에 대하여 이동하며 상기 기판을 연마하는 연마 유닛과;
    상기 연마 유닛이 상기 기판을 연마하면서 이동하는 동안, 상기 기판에 대한 상기 연마 유닛의 이동 방향을 따라 상기 연마 유닛을 반복적으로 전진 및 후진시키면서 상기 연마 유닛을 진동시키는 진동부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연마 유닛은 상기 기판에 대해 직선 이동하며 상기 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진동부는,
    상기 연마 유닛이 이동하는 방향을 따라 전진 및 후진 가능하게 구비되는 진동자와;
    상기 진동자를 전진 및 후진 이동시키는 구동부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 롤러 유닛을 지지하는 프레임부재를 포함하고, 상기 진동부는 상기 프레임부재에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연마 유닛의 이동 방향을 따라 배치되며, 상기 프레임부재의 직선 이동을 가이드하는 가이드 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스테이지에서는 상기 기판에 대한 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판을 상기 스테이지에 흡착시키는 흡착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 흡착부는 상기 스테이지에 형성되며, 상기 기판의 저면을 흡착하는 흡착홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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