KR102493014B1 - 기판 연마 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 연마 시스템에 관한 것으로, 기판 연마 시스템은, 기판을 각각 탑재한 다수의 기판 캐리어가 이동하면서 연마 정반에 입혀진 연마 패드에서 연마 공정을 행하는 데 필요한 모든 공정 중에, 기판 캐리어의 이동 경로 및 위치, 작동 상태를 기판 캐리어 별로 모니터링하는 기판 연마 시스템을 제공한다. 이를 통해, 본 발명은, 기판의 연마 공정의 모니터링 효율을 높이고 오류가 발생된 기판 캐리어를 정확히 식별하여 관리할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 연마 시스템{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 연마 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판을 파지한 상태로 독립적으로 이동하면서 기판의 연마 공정을 행하는 기판 캐리어의 오류 및 유지 관리를 보다 정확하게 체계적으로 할 수 있게 하는 기판 연마 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 행해진다.
최근에는 보다 정교한 연마 공정을 위하여 하나의 기판이 다수의 연마 정반에서 순차적으로 행해지고 있으며, 다단 연마 공정을 보다 효율적으로 행하기 위하여, 하나의 연마 헤드가 기판을 장착한 상태로 다수의 연마 정반으로 이동하고, 다수의 연마 정반 중 어느 하나 이상에서 연마 공정이 행해지는 구성이 제안되었다.
기판의 평탄 연마 공정이 보다 정교해질수록 보다 많은 연마 정반에서 다단계의 연마 공정을 필요로 하고, 공정의 효율을 위해 기판을 탑재한 상태로 이동하는 기판 캐리어가 서로 종속되지 아니하고 독립적으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 그러나, 동시에 연마 공정이 행해지는 기판 캐리어가 독립적으로 이동하면, 기판 캐리어가 제각각 이동하면서 기판 캐리어에서 발생되는 제반 상황을 올바로 인식하는 것과 오류를 감지하는 것이 매우 복잡해지는 문제가 생긴다.
이에 따라, 기판의 처리 공정 중에 다수의 기판 캐리어의 위치나 경로 또는 오류 등을 실시간으로 감시하여, 기판 처리 공정의 신뢰성을 향상시키고자 하는 필요성이 높게 요구되고 있다.
본 발명은, 기판을 탑재한 상태로 이동하면서 연마 공정을 행하는 기판 캐리어의 위치 및 상태를 보다 정확하게 모니터링하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 기판을 탑재한 상태로 독립적으로 정해진 경로를 따라 이동하는 기판 캐리어 별로 추적하여 이동 경로, 위치 및 작동 상태를 모니터링하여, 기판 캐리어의 상태를 보다 정확하게 관찰하여 오류를 정확하게 감지해내는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 기판 연마 공정의 안정성 및 신뢰성을 향상시키고, 공정 효율을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판을 각각 탑재한 다수의 기판 캐리어가 이동하면서 연마 정반에 입혀진 연마 패드에서 연마 공정을 행하는 데 필요한 모든 공정 중에, 기판 캐리어의 이동 경로 및 위치, 작동 상태를 기판 캐리어 별로 모니터링하는 것에 의해, 기판의 연마 공정의 모니터링 효율을 높이고 오류가 발생된 기판 캐리어를 정확히 식별하여 관리할 수 있게 하는 기판 연마 시스템을 제공한다.
본 명세서 및 청구범위에 기재된 '연마 유닛'은 기판의 연마 공정에 직접 관여하는 연마 패드, 연마 헤드, 슬러리 공급부를 포함할 뿐만 아니라, 연마 공정을 준비하거나 마무리하는 데 사용되는 도킹 기구, 로딩 기구, 기판 캐리어, 로딩 기구 등을 모두 포함하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 청구범위에 기재된 '모니터링' 및 이와 유사한 용어는 연마 유닛의 기판 캐리어의 위치, 경로, 작동 상태 등을 감시하는 것과, 감시를 위한 측정 및 감지(sensing)를 모두 통칭하는 것으로 정의한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 연마 공정에 사용되는 다수의 기판 캐리어의 위치, 경로 및 작동 상태를 실시간으로 감시하여 오류를 자동 감지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연마 공정에 독립적으로 이동하면서 연마 공정을 행하는 다수의 기판 캐리어에 대하여, 기판 캐리어 별로 추적하여 모니터링 함으로써, 연마 공정에서 기판 캐리어의 상태와 위치 및 오류 여부를 체계적으로 관리하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 연마 공정에서 발생되는 기판 캐리어의 오류를 기판 캐리어별로 분류하여 메모리에 저장하거나 디스플레이함으로써, 작업자가 기판 캐리어 별로 오류나 작동 상태를 한눈에 정확하게 파악할 수 있으며, 기판 연마 공정이 종료된 이후에도 후속적으로 기판 캐리어 별로 추적하여 오류나 작동 상태를 확인하는 효과를 얻을 수 있다.
이 뿐만 아니라, 본 발명은, 기판의 연마 공정에서 발생되는 기판 캐리어의 오류를 실시간으로 보정하여 해결함으로써, 기판의 연마 공정의 신뢰성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 기판 캐리어에 관한 다양한 형태의 오류 형태를, 연마 공정을 즉시 중단해야 하는 제1오류정보와, 즉시 중단하지 않고 오류를 실시간으로 보정할 수 있는 제2-1오류 정보와, 연마 공정을 중단하지 않고 경고 신호를 출력하는 처리 신호(S2)를 전송하는 것으로 충분한 제2-2오류정보로 유형화(분류, classification)하여, 오류의 유형에 따라 연마 공정이 저해되는 것을 최소화하면서 신속하게 오류를 해결하고 기판 연마 품질을 향상시키고 수율을 높이는 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 기판 처리 공정의 안정성 및 신뢰성을 향상시키고, 공정 효율을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 시스템의 구성을 도시한 개략도,
도2는 도1의 기판 연마 시스템의 모니터링 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도3은 도1의 연마 유닛의 구성을 도시한 평면도,
도4는 도3의 하나의 연마 정반에서 연마 공정이 행해지는 구성을 도시한 평면도,
도5는 도4의 연마 헤드의 구성을 도시한 반단면도,
도6은 도4의 연마 패드 상에서 기판 캐리어의 위치를 모니터링하는 구성을 도시한 도면,
도7은 도6의 기판 캐리어가 가이드 레일을 따라 이동하는 구성을 도시한 횡단면도,
도8은 기판 캐리어의 이동 원리를 설명하기 위하여 도7의 A-A절단선에 따른 개략도,
도9는 도6에 적용 가능한 기판 캐리어의 일례 구성을 도시한 사시도,
도10은 연마 유닛의 기판 캐리어 별로 위치 및 작동 상태 등을 표시한 디스플레이를 도시한 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.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 시스템의 구성을 도시한 개략도, 도2는 도1의 기판 연마 시스템의 모니터링 방법을 순차적으로 도시한 순서도, 도3은 도1의 연마 유닛의 구성을 도시한 평면도, 도4는 도3의 하나의 연마 정반에서 연마 공정이 행해지는 구성을 도시한 평면도, 도5는 도4의 연마 헤드의 구성을 도시한 반단면도, 도6은 도4의 연마 패드 상에서 기판 캐리어의 위치를 모니터링하는 구성을 도시한 도면, 도7은 도6의 기판 캐리어가 가이드 레일을 따라 이동하는 구성을 도시한 횡단면도, 도8은 기판 캐리어의 이동 원리를 설명하기 위하여 도7의 A-A절단선에 따른 개략도, 도9는 도6에 적용 가능한 기판 캐리어의 일례 구성을 도시한 사시도, 도10은 연마 유닛의 기판 캐리어 별로 위치 및 작동 상태 등을 표시한 디스플레이를 도시한 도면이다.
도1 내지 도10을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 연마 시스템(1)은, 기판(W)의 연마 공정이 행해지는 연마 유닛(100)과, 기판을 탑재한 상태로 이동하고 연마 공정 중에 기판을 회전시키면서 가압하는 기판 캐리어(120C)의 위치 및 작동 상태를 모니터링하는 모니터링 유닛(200)과, 모니터링 유닛(200)의 모니터링 신호(S1)를 수신하여 기판 캐리어(120C)별로 그 위치 및 작동 오류를 감지하고 필요에 따라 연마 유닛의 일부 이상의 작동을 중단시키거나 보정하는 제어 유닛(300)과, 연마 유닛(100)이 정상적으로 작동하는 위치 및 작동 상태에 관한 기준 데이터를 저장하고 모니터링 유닛(200)으로부터 수신된 모니터링 신호(S1)를 저장하는 메모리(400)와, 모니터링 유닛(200)에서 감지된 기판 캐리어(120C)의 위치 및 작동 상태를 표시하는 디스플레이 장치(500)를 포함하여 구성된다.
상기 연마 유닛(100)은, 기판(W)이 공급되어 연마 공정이 행해지고 그 다음 공정으로 배출한다. 여기서, 연마 유닛(100)은 기판(W)이 하나의 연마 정반에서 연마 공정이 행해질 수도 있고, 도1 및 도3에 도시된 바와 같이 다수의 연마 정반에서 순차적으로 연마 공정이 행해질 수도 있다.
이를 위하여 연마 유닛(100)에는 다수의 작동 기구들이 구비된다. 즉, 도1 및 도3에 도시된 바와 같이, 연마 공정이 필요한 기판(W)이 연마 유닛(100)으로 전달되면 기판 캐리어(120C)에 기판(W)을 공급하는 로딩 기구(160)와, 로딩 기구(160)로부터 기판(W)을 전달받아 기판 캐리어(120C)의 연마 헤드(120)에 탑재한 상태로 정해진 경로(120d)로 이동하고 연마 패드(111) 상의 정해진 제1위치(X1)에서 연마 공정 중에 기판(W)을 회전시키고 가압하는 기판 캐리어(120C)와, 기판 캐리어(120C)의 이동 경로로 배치된 가이드 레일(131, 132, 133, 134)과, 기판 캐리어(120C)가 연마 공정이 행해지는 제1위치(X1)에 도달하면 기판 캐리어(120C)에 도킹되어 공압, 전력, 회전 구동력 중 어느 하나 이상을 공급하는 도킹 기구(140)와, 연마 공정이 종료된 기판(W)을 언로딩하여 그 다음 세정 공정으로 이송하는 언로딩 기구(170)를 포함한다.
상기 기판 캐리어(120C)는 연마 유닛(100)의 정해진 경로(120d)를 따라 독립적으로 이동한다. 즉, 기판 캐리어(120C)는, 제1기판을 탑재한 상태로 이동하고 연마 패드(111) 상에서 제1기판을 연마 패드(111)에 접촉한 상태로 연마 공정을 행하는 제1기판 캐리어(WC1)와, 제2기판을 탑재한 상태로 이동하고 연마 패드(111) 상에서 제2기판을 연마 패드(111)에 접촉한 상태로 연마 공정을 행하는 제2기판 캐리어(WC2)를 포함하여 다수로 이루어진다.
도3에는 편의상 6개의 기판 캐리어가 이동하는 것으로 예시되어 있지만, 이보다 더 많거나 적은 개수의 기판 캐리어(120C)가 이동하면서, 각각의 기판 캐리어(120C)에 탑재된 기판에 대한 연마 공정이 행해진다. 바람직하게는, 연마 유닛(100)에 배치된 연마 정반(110)의 개수에 비하여 보다 더 많이 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 기판 캐리어(120C)에 탑재된 기판은 1개의 연마 패드(111) 상에서 연마 공정이 행해질 수도 있고, 2개 이상의 연마 패드 상에서 단계적으로 연마 공정이 행해질 수도 있다.
상기 모니터링 유닛(200)은, 기판 캐리어(120C)에 형성된 식별자(120x)를 통해 기판 캐리어(120C)를 식별하고 기판 캐리어(120C)의 위치를 포함하는 정보를 모니터링하는 캐리어 감지부(210)를 포함한다. 이를 위하여, 도3에 도시된 바와 같이, 캐리어 감지부(210)는 기판 캐리어(120C)의 이동 경로(120d) 상에 다수 배치되어 있으며, 특히 연마 공정이 행해지는 연마 패드(111)에도 배치된다.
여기서, 식별자(120x)는 바코드 형태로 형성될 수 있으며, 서로 다르게 돌출된 돌기 형태 등 공지된 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
이에 따라, 모니터링 유닛(200)은, 다수 배치된 캐리어 감지부(210)에 의해 기판 캐리어(120C)별로 그 위치 및 이동 경로를 실시간으로 추적한다. 모니터링 유닛(200)에 의해 기판 캐리어(120C)의 식별을 포함하여 위치를 포함하는 정보는 모니터링 신호(S1)의 형태로 제어 유닛(300), 메모리(400), 디스플레이 장치(500)로 전송된다. 그리고, 디스플레이 장치(500)는 모니터링 유닛(200)으로부터의 모니터링 신호(S1)에 따라, 기판 캐리어들(120C)별로 정보가 표시된다.
후술하는 바와 같이, 모니터링 유닛(200)은 기판 캐리어(120C)의 위치와 경로 이외에 연마 유닛(100)의 각종 작동 기구들의 작동 상태를 감시하고, 작동 기구들의 작동에 관한 정보를 포함하는 모니터링 신호(S1)를 제어 유닛(300)과 메모리(400)에 전송하여, 제어 유닛(300)에 의해 작동 기구별로 작동 상태의 오류 여부를 판별할 수 있게 한다.
즉, 연마 유닛(100)에 투입되는 기판 캐리어(120C)들에는 식별자(120x)가 구비되고, 모니터링 유닛(200)은 식별자(120x)를 통해 기판 캐리어(120C)를 식별하여, 어느 기판 캐리어(120C)가 이동 경로(120d) 상에서 어느 위치에 있으며 시간 경과에 따라 어느 경로로 이동하고 있는지 추적할 수 있다. 특히, 모니터링 유닛의 캐리어 감지부(210)는 연마 공정이 행해지는 연마 패드(111)의 상측에서 식별자(120x)를 감지하는 것에 의해 기판 캐리어(120C)들 중에 어느 기판 캐리어가 연마 공정에 투입되었는지를 정확하게 파악하게 하며, 기판 캐리어별로 기판 연마 공정을 추적할 수 있도록 한다.
이하, 연마 유닛(100)에서 기판의 연마 공정의 순서에 따른 작동 원리 및 구성을 설명한다.
먼저, 연마 공정이 필요한 기판(W)이 연마 유닛(100)에 공급되면, 기판(W)은 로딩 기구(160)의 거치대에 거치되며, 기판 캐리어(120C)가 로딩 기구(160)의 상측에 위치한 상태에서, 로딩 기구(160)로부터 기판 캐리어(120C)의 연마 헤드(120)에 기판(W)을 로딩시켜, 기판 캐리어(120C)에 기판(W)이 탑재된 상태가 된다(S110). 여기서, 기판 캐리어(120C)에 탑재된 기판(W)의 정보는 로딩 기구(160)에 공급되기 이전에 제어 유닛(300)으로 전송되며, 후술하는 바와 같이 기판 캐리어(120C)의 식별자(120x)를 감지하여 어느 기판(W)이 어느 기판 캐리어(120C)에 탑재되어 연마 공정이 행해지는지 여부를 실시간으로 모니터링한다.
도면에 도시되지 않았지만, 모니터링 유닛(200)은, 로딩 기구(160) 또는 그 주변에 배치되어, 로딩 기구(160)로부터 기판(W)을 전달받은 기판 캐리어(120C)의 식별자(120x)를 통해 어느 기판 캐리어(120C)인지를 식별하고, 식별된 기판 캐리어(120C)에 기판(W)이 정상적으로 탑재되었는지 여부에 관한 정보를 담은 모니터링 신호(S1)를 제어 유닛(300)과 메모리(140) 및 디스플레이 장치(500)로 전송한다. 여기서, 기판 캐리어(120C)에 기판(W)이 정상적으로 탑재된 상태인지 여부에 관한 모니터링 신호(S1)는 연마 헤드(120)를 하측에서 촬영한 촬영 이미지이거나, 연마 헤드(120)의 저면에 광을 조사한 후 수광한 수광 신호 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
모니터링 신호(S1)를 수신한 제어 유닛(300)은, 기판(W)이 기판 캐리어(120C)에 정상적으로 탑재되었는지 여부를 판별하고, 기판(W)이 기판 캐리어(120C)에 정상적으로 탑재되지 아니한 것으로 판별되면, 기판 캐리어(120C)를 연마 정반(110)으로 이송하는 것을 중단하고 경고 신호를 출력한다. 여기서, 경고 신호는 디스플레이 장치(500)에 경고 메세지가 출력되게 하거나, 경고 알람을 출력하거나, 작업자의 모바일 기기로 경고 신호를 출력하는 형태 등 다양하게 이루어질 수 있다.
그리고, 메모리(400)는 모니터링 신호(S1)를 수신하여, 식별된 기판 캐리어(120C) 별로 수신된 모니터링 신호(S1)를 저장한다. 이를 통해, 연마 공정 중이나 연마 공정이 종료된 이후에, 작업자는 필요에 따라 식별자(120x)에 의해 식별된 특정 기판 캐리어(120C)의 작동 상태를 추적할 수 있고, 메모리(400)에 저장된 데이터는 기판 캐리어의 오류 원인을 파악하는 기초 자료로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 메모리(400)에는 기판 캐리어별로 모니터링 유닛에 의해 얻어진 모니터링 데이터가 저장되는 것이 바람직하다.
그리고, 디스플레이 장치(500)는 모니터링 신호(S1)를 수신하여, 로딩 기구(160)에서 기판(W)이 로딩되어 탑재된 기판 캐리어(120C)에 대한 상태, 동작 및 위치 정보를 표시한다.
상기 기판 캐리어(120C)의 하측 연결부(120z)에는 연마 헤드(120)가 결합되어 기판 캐리어(120C)와 함께 이동하며, 연마 공정 중에는 기판 캐리어(120C)로부터 회전 구동력과 공압을 공급받아 자전(120r)하면서 기판(W)을 연마 패드(111)에 대해 하방 가압하면서 연마시키는 역할을 한다.
기판 캐리어(120C)는 정해진 경로를 따라 배치된 가이드 레일(132R, 134R, 135R)을 따라 이동한다. 여기서, 기판 캐리어(120C)에 이동을 위한 구동 장치가 구비될 수도 있지만, 보다 바람직하게는, 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어(120C)의 표면에는 N극 자석(128n)과 S극 자석(128s)이 교대로 배열된 영구 자석(128)이 형성되어 있고, 가이드 레일(132R)을 따라 영구 자석(128)에 대향하는 위치에 코일(90)이 배치되어 있어서, 외부 전원(88)에서 코일(90)에 인가되는 전류 제어에 의해 기판 캐리어(120C)를 이동시키게 구성될 수 있다. 이를 통해, 기판 캐리어(120C)의 이동 중에 전원이 공급되지 않아도 되므로, 배선을 없애고 자유자재로 기판 캐리어(120C)를 이동시킬 수 있으며, 기판 캐리어(120C)들은 연마 유닛(100)에서 인가되는 전류에 따라 서로 독립적으로 이동하는 이점을 얻을 수 있다.
그리고, 기판 캐리어(120C)의 이동 경로를 따라 배치된 다수의 위치에는 모니터링 유닛(200)으로서 캐리어 감지부(210)가 설치된다. 그리고, 연마 유닛(100)에 투입되는 다수의 기판 캐리어(120C)에는 식별자(120x)가 형성되어, 각각의 기판 캐리어(120C)를 식별할 수 있도록 한다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 식별자(120x)는 기판 캐리어(120C)의 상면에 배치될 수 있다.
이에 따라, 기판 캐리어(120C)가 코일(90)에 인가되는 전류 제어에 의해 이동 경로(120d)를 따라 상호 독립적으로 이동하더라도, 캐리어 감지부(210)는 이동 경로를 따라 다수 배치되어 식별자(120x)를 통해 각각의 기판 캐리어(120C)의 이동 경로 및 위치를 추적하여 모니터링 한다(S120). 그리고, 기판 캐리어(120C)의 위치, 이동 경로 등의 모니터링 신호는 제어 유닛(300)에 전송하고 디스플레이 장치(500)에 기판 캐리어들의 위치를 실시간으로 표시한다. 그리고, 식별자(120x)를 통해 인식된 기판 캐리어(120C)별로 작동 상태를 감시하여 체계적인 기판 캐리어(120C)의 유지 관리를 할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
도면 중 미설명 부호인 10은 가이드 레일과 코일(90) 등이 고정 설치되는 프레임이고, 도면 중 미설명 부호인 127L, 127U는 기판 캐리어(120C)가 가이드 레일(132R)을 따라 이동하는 것을 안내하는 가이드 롤러이다.
한편, 도1 및 도3에 도시된 바와 같이, 가이드 레일(132, 134)이 서로 평행하게 배치되고, 이들을 연결하는 가이드 레일(131, 133)은 이에 수직으로 배치되므로, 가이드 레일(131, 133)에는 기판 캐리어(120C)를 수용하여 기판 캐리어(120C)와 함께 이동하는 캐리어 셔틀(135, `)이 마련된다. 이에 따라, 가이드 레일(132, 134)을 따라 이동하는 기판 캐리어(120C)는 P3, P6의 위치에서 P4, P7 위치의 캐리어 셔틀(135, 136)로 이동하고, 캐리어 셔틀(135, 136)이 가이드 레일(132, 134)을 따라 이동하는 것에 의해 기판 캐리어(120C)가 가이드 레일(132, 134)의 배열 방향으로 이동(135d, 136d)하며, 다시 기판 캐리어(120C)가 P1, P5의 위치에 있는 상태에서 기판 캐리어(120C)가 가이드 레일(132, 134)의 위치(예를 ㄷ들어 P2)로 이동한다.
이와 같은 구성은 본 출원인이 출원하여 특허등록된 대한민국 등록특허공보 제10-0921655호 및 제10-1130888호에도 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허공보 제10-0921655호 및 제10-1130888호에 기재된 구성은 본 명세서의 일부로 포함한다.
도면에는, 기판 캐리어(120C)에 연마 헤드(120)가 고정된 상태로 이동하면서 연마 정반(I, II, III) 상에서 연마 공정이 행해지는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 기판의 연마 공정이 이루어지는 다양한 형태와 구성의 연마 유닛의 구성을 모두 포함한다.
한편, 도6에 도시된 바와 같이, 캐리어 감지부(210)는 기판의 연마 공정이 이루어지는 연마 정반(110) 상의 제1위치(X1)에도 구비되어, 정해진 경로를 따라 독립적으로 이동하는 기판 캐리어(120C)가 연마 정반 상에서 연마 공정을 행하고 있는지 여부를 모니터링한다.
보다 구체적으로는, 기판 캐리어(120C)가 연마 공정이 행해질 예정인 연마 정반(I, II, III; 110) 상에 위치하면, 캐리어 감지부(210)는 식별자(120x)를 감지하여 어느 기판 캐리어(120C)가 연마 정반(110) 상에 위치하였는지를 파악한다. 이와 동시에, 모니터링 유닛(200)은 기판 캐리어(120C)가 연마 정반(110) 상의 정해진 제1위치(X1)에 도달하였는지 여부를 광센서(220i, 220e)에 의해 모니터링하여, 모니터링 유닛(200)에 의해 취득된 모니터링 신호(S1)는 제어 유닛(300)으로 전송된다.
즉, 후술하는 바와 같이, 기판 캐리어(120C)이 가이드 레일을 따라 이동(120d) 가능하게 설치되어 연마 정반(110) 상으로 이동하여, 도6에 도시된 바와 같이 정해진 제1위치(X1)에 도달하면, 캐리어 감지부(210)는 어느 기판 캐리어가 제1위치(X1)에 도달하였는지를 감지한다. 이와 동시에, 기판(W)이 연마 패드(111)의 예정된 제1위치(X1)에 정확히 위치하여야 기판(W)의 연마 품질을 안정적으로 확보할 수 있으므로, 모니터링 유닛(200)의 위치 측정 센서(220i, 220e)에 의하여 기판 캐리어(120C)가 연마 공정이 행해지는 연마 패드(111) 상의 제1위치(X1)에 허용 범위 내에서 정확하게 위치하였는지를 모니터링하고, 제1위치(X1)로부터 허용 범위를 벗어나는 모니터링 신호로 감지되면 상기 연마 공정을 중단하거나 경고 신호를 출력하게 제어된다.
그 다음, 연마 정반(110)이 상측으로 이동하거나 연마 헤드(120)가 하측으로 이동하여, 연마 헤드(120)의 저면에 탑재된 기판(W)이 연마 패드(111)와 접촉한 상태에서 연마 공정이 행해진다.
여기서, 기판 캐리어(120C)에는 식별자(120x)가 상면 양측에 각각 배치되고, 캐리어 감지부(210)는 식별자(120x)와 이격되는 2개의 위치에 각각 배치되어, 어느 하나의 캐리어 감지부(210)에서 식별자(120x)의 식별에 오류가 생기더라도 다른 하나의 캐리어 감지부(210)에 의해 기판 캐리어(120C)가 어느 것인지를 정확하게 식별할 수 있도록 한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 기판 캐리어(120C)의 식별자(120x)는 하나로만 형성될 수도 있고, 캐리어 감지부(210)도 하나만으로 형성될 수 있다.
여기서, 제1위치(X1)의 허용 범위는, 모니터링 유닛(200)의 내측 측정 센서(220i)의 조사광(Li)에 의해 기판 캐리어(120C)의 상면이 감지되지만, 모니터링 유닛(200)의 외측 측정 센서(220e)의 조사광(Le)에 의해서는 기판 캐리어(120C)의 상면이 감지되지 않는 범위로 정해진다. 이와 같이, 모니터링 유닛(200)에 의해 기판 캐리어(120C)가 연마 패드(111) 상의 정해진 위치에서 연마 공정이 행해지게 보장함으로써, 단위 시간당 연마량을 일정하게 유지하여 우수한 연마 품질을 신뢰성있게 확보할 수 있다.
그리고 나서, 기판 캐리어(120C)가 예정된 연마 정반(I, II, III; 110)의 정해진 제1위치(X1)에 도달하였는지 여부가 모니터링 신호(S1)에 기초하여 제어 유닛(300)을 통해 확인되면, 도10에 도시된 바와 같이, 도킹 기구(140)가 기판 캐리어(120C)에 도킹되는 도킹 공정이 행해진다. 도킹 기구(140)의 도킹 공정을 통해, 연마 헤드(120)의 작동에 필요한 공압, 전력, 회전 구동력 중 어느 하나 이상을 기판 캐리어(120C)의 바깥에서부터 공급하여, 연마 헤드(120)의 하측에 탑재되어 있는 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해질 수 있게 된다.
보다 구체적으로는, 도9에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어(120C)는, 다수의 N극과 S극의 영구자석 스트랩(124s)이 교대로 배치된 마그네트 커플링(124s)이 구비되어, 도킹 기구(140)로부터 마그네트 커플링(124)을 통해 회전 구동력이 전달되면, 마그네트 커플링(124)이 회전하면서 그 회전 구동력을 기어 박스(125W)로 전달하고, 기어 박스(125W)에서 수직 방향의 회전축에 회전 구동력이 전달되고, 수직 회전축의 연결 기어(125b)를 통해 연결부(120z)에 연결된 연마 헤드(120)에 회전 구동력을 전달한다.
그리고, 기판 캐리어(120C)의 내부에는 로터리 유니언(123)이 구비되어 있고, 로터리 유니언(123)과 연통되는 공압 튜브를 통해 공압을 공급받는 공압 포트(123x)가 케이싱(122)의 표면에 형성되어 있다.
상기 도킹 기구(140)는, 도10에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어(120C)의 공압 포트(123x)와 대향하는 본체부(141)에 공압을 공급하는 공압공급튜브(142a)와 연결된 공압 커넥터(142)가 돌출 형성된다. 여기서, 공압 커넥터(142)는 공압 포트(123x)에 끼워져, 도킹 기구(140)로부터 기판 캐리어(120C)에 공압을 공급한다.
이를 위하여, 도킹 기구(140)는, 이동 모터(146)에 의하여 리드 스크류(147) 를 회전시키는 것에 의해, 리드 스크류(147)를 따라 축선 방향으로 구동 모터(148) 및 공압 커넥터(142)가 고정된 본체부(141)를 삽입 방향으로 이동(148d)시키게 구성된다. 이에 따라, 구동 모터(148)에 의해 회전하는 회전축이 기판 캐리어(120C)의 마그네틱 커플링(124)에 삽입되면, 회전축의 외주면에도 N극과 S극의 영구 자석(148m)이 장착되어, 구동 모터(148)에 의해 회전축이 회전하면 기판 캐리어(120C)의 마그네틱 커플링(124)이 회전 구동되면서, 그 회전 구동력이 연결부(120z)에 연결된 연마 헤드(120)로 전달된다. 그리고, 이동 모터(146)의 회전에 의해, 도킹 기구(140)의 공압 커넥터(142)가 기판 캐리어(120C)의 공압 포트(123x)를 향하여 접근하면서 공압 커넥터(142)가 공압 포트(123x)로 삽입되고, 이 상태에서 공압 공급관(123a)을 통해 로터리 유니언(123)으로 공압이 공급되어, 연마 헤드(120)의 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5; Cr)에 공압을 공급하여 기판(W)에 대한 가압력 및 리테이너 링의 가압력을 제어한다.
여기서, 도킹 기구(140)의 공압 커넥터(142)가 기판 캐리어(120C)의 공압 포트(123x)에 삽입되어, 도킹 기구(140)로부터 기판 캐리어(120C)로 공압이 공급되면, 기판 캐리어(120C)의 내부에 공급되는 공압을 측정하는 공압 센서(미도시)를 모니터링 유닛(200)으로 구비되어, 공압 커넥터(142)로부터 기판 캐리어(120C)로 정상적으로 공압이 공급되는지 여부를 감시하여, 공압 센서의 측정값을 모니터링 신호(S1)로 하여 제어 유닛(300)과 메모리(400), 디스플레이 장치(500)로 전송한다.
도면에 도시되지 않았지만, 도킹 기구(140)와 기판 캐리어(120C)의 도킹 상태에서, 공압 센서에 전원을 공급하는 전원 공급선과, 공압 측정값을 기판 캐리어(120C)의 바깥으로 전송하는 신호선도 함께 접속되게 연결된다. 이를 통해, 공압 센서의 측정값을 모니터링 신호(S1)로 하여 기판 캐리어(120C)의 외부로 전송할 수 있다.
이를 통해, 도킹 기구(140)가 기판 캐리어(120C)에 도킹되는 상태를 모니터링 유닛(200)에 의해 모니터링되며, 모니터링 유닛(200)은 모니터링 신호(S1)를 제어 유닛(300)으로 전송되어 실시간으로 정상 여부를 감지하며(S130), 동시에 메모리(400)에도 전송되어 저장되고, 디스플레이 장치(500)에도 전송되어 도11에 도시된 바와 같이 작업자가 작동 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 표시된다(S140).
상기와 같이, 도킹 기구(140)에 의해 기판 캐리어(120C)에 공압과 회전 구동력(도면에 도시되지 않았지만, 전원이 공급될 수도 있음)이 공급되면, 기판 캐리어(120C)의 연결부(120z)에 고정된 연마 헤드(120)는 기판(W)을 하방 가압할 수 있으면서 회전(120r) 가능한 상태가 된다.
도5에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(120)는, 기판(W)과 밀착된 상태를 유지하면서 폴리우레탄과 같은 가요성 재질로 형성된 멤브레인(1201)과, 멤브레인(1201)의 플랩(1201a)을 고정하는 베이스(1202)를 포함한다. 멤브레인(1201)의 바닥판과 베이스(1202)의 사이에는 다수의 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5: C)가 형성되며, 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에는 압력 제어부(1205)의 제어에 의해 공압 공급관(1205a)을 통해 로터리 유니언(123)으로부터 공압이 독립적으로 공급되어, 멤브레인 하측에 위치한 기판(W)이 연마 패드(111)에 밀착된 상태에서 연마 헤드(120)의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력을 독립적으로 제어하면서 가압하여, 기판(W)의 연마층 두께 분포를 예정된 범위로 조절하면서 연마한다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 연마 헤드(120)는 기판(W)의 둘레를 감싸는 리테이너 링(1203)이 구비되어 있어서, 리테이너 링(1203)을 하방 가압하거나 상방으로 끌어올리는 리테이너 챔버(Cr)가 링 형태로 리테이너링(1203)의 상측에 구비된다. 리테이너 챔버(Cr)는 가요성 링형 멤브레인(129m)에 의해 둘러싸여 팽창이나 수축이 가능하게 형성되며, 리테이너 챔버(Cr)의 압력에 따라 서로 밀착하거나 멀어지는 2개의 링형 부재(129z, 129t)를 포함한다. 이에 따라, 압력 조절부(1205)로부터 양압이 공급되면 링형 부재(129z, 129t)가 벌어지면서 링형 멤브레인(129m)이 팽창하여 리테이너 챔버(Cr)의 체적이 커지고, 압력 조절부(1205)로부터 부압이 공급되면 링형 부재(129z, 129t)가 서로 근접하면서 링형 멤브레인(129m)이 수축하여 리테이너 챔버(Cr)의 체적이 작아진다. 그리고, 리테이너 챔버(Cr)의 체적이 증가하면 리테이너 링(1203)은 하방으로 이동하고, 리테이너 챔버(Cr)의 체적이 감소하면 리테이너 링(1203)은 상방으로 이동한다.
도4 및 도6에 도시된 바와 같이, 기판(W)은 연마 헤드(120)의 하측에 위치하여, 연마 헤드(120)가 자전(120r)하면서 함께 자전하고, 동시에 연마 헤드(120)의 압력챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력에 따라 연마 패드(111)에 하방 가압되면서 연마 공정이 행해진다. 이 때, 모니터링 유닛(200)은 연마 패드(111) 및 연마 헤드(120)의 자전 속도를 실시간으로 검출하여, 검출된 모니터링 신호(S1)를 제어 유닛(300)과 메모리(400) 및 디스플레이 장치(500)에 전송한다. 예를 들어, 모니터링 유닛(200)은 회전 속도를 감지하는 센서를 별도로 구비하거나, 연마 정반(110)이나 연마 헤드(120)에 설치된 엔코더에 의해 회전 속도에 관한 정보를 모니터링 신호로 추출할 수 있다.
기판(W)의 연마 공정은 연마 패드(111) 상에 슬러리가 공급되어 화학적 연마가 기계적 연마와 함께 이루어질 수도 있다. 도3에 도시된 바와 같이, 슬러리 공급부(113)를 통해 연마 패드(111) 상에 슬러리를 공급하는 과정에서, 모니터링 유닛(200)은 단위 시간당 슬러리 공급양을 유량 센서(미도시)를 이용하여 모니터링하며, 단위 시간 당 슬러리 유량에 관한 모니터링 신호(S1)를 제어 유닛(300)과 메모리(400) 및 디스플레이 장치(500)에 전달한다.
한편, 기판(W)의 연마 시간을 단축하고 연마 품질을 향상시키기 위하여, 기판(W)의 화학적 연마 조건에 보다 양호한 온도로 조절된 슬러리가 슬러리 공급부(113)를 통해 연마 패드(111)로 공급될 수도 있다. 이 때, 모니터링 유닛(200)은 슬러리 공급부(113)를 통해 연마 패드(111)로 공급되는 슬러리 온도를 측정한 측정값을 모니터링 신호(S1)로 취득하여, 모니터링 신호(S1)를 제어 유닛(300)과 메모리(400)에 전송한다. 이에 의해, 슬러리의 공급온도를 실시간으로 감시하여 제어된 온도의 슬러리를 연마패드에 공급함으로써, 기판의 화학적 연마가 이루어지기 적합한 온도 조건 하에서 연마 공정이 이루어져, 보다 짧은 연마 시간 동안에도 우수한 연마 품질을 얻을 수 있게 한다.
또한, 모니터링 유닛(200)은 연마 패드(111)의 온도를 측정한 온도 데이터를 모니터링 신호(S1)로 제어 유닛(300)에 전송할 수도 있다. 이 경우는, 연마 패드(111)의 온도를 조절하는 열선이나 냉각관이 구비되는 경우에, 연마 패드(111)의 온도를 연마 조건에 최적인 상태로 유지하기 위한 것으로, 연마 패드(111)의 온도 데이터를 실시간으로 제어 유닛(300)에 전송하여, 연마 패드(111)의 온도 조건을 모니터링하고 열선 등의 온도 조절 기구의 오류 여부를 판별할 수 있다.
기판(W)의 연마 공정이 행해지는 동안에, 연마 패드(111)의 표면을 개질하는 컨디셔너(114)가 구비될 수 있다. 컨디셔너(114)는 다이아몬드 입자가 포함된 컨디셔닝 디스크(114a)를 하방 가압하면서 자전(114r)시키고, 정해진 범위만큼 아암의 선회 중심을 기준으로 선회 운동을 시킨다. 여기서, 모니터링 유닛(200)은 컨디셔닝 디스크(114)가 연마 패드(111)를 하방 가압하는 가압력과 컨디셔닝 디스크(114)의 자전 속도를 모니터링 하여, 이에 대한 모니터링 신호를 제어 유닛(300)과 메모리(400) 및 디스플레이 장치(500)로 전송한다.
이와 같이 기판(w)의 연마층 두께를 정해진 값이 되도록 평탄 연마를 모두 마치면, 슬러리 공급부(113)에서 슬러리의 공급이 종료되고, 연마 정반(110)의 회전도 종료된다. 그리고, 연마 정반이 하측으로 이동하거나 기판 캐리어(120C)가 상측으로 이동하여, 연마 헤드(120)의 하측에 위치한 기판(W)은 연마 패드(111)와 분리된다.
이 때, 모니터링 유닛(200)은 연마 헤드(120)의 저면(멤브레인 바닥면)에 기판(W)이 밀착된 상태로 유지되었는지에 관한 모니터링 신호(S1)를 제어 유닛(300) 및 메모리(400) 및 디스플레이 장치(500)에 전송한다. 여기서, 모니터링 신호(S1)는, 카메라를 이용하여 연마 패드(111)의 상면을 촬영하거나 연마 헤드(120)의 저면을 촬영한 이미지가 될 수도 있고, 연마 헤드(120)에서 기판(W)이 밀착된 상태인지 여부를 멤브레인 바닥판의 변위나 와전류 센서(기판(W)의 연마층이 금속인 경우)에 의해 감지된 신호일 수도 있다. 기판(W)이 연마 헤드(120)의 저면에 밀착된 상태를 모니터링하는 모니터링 신호(S1)가 촬영 이미지인 경우에는, 제어 유닛(300)은 이미지 프로세싱 방법에 의해 기판(W)이 연마 패드(111) 상면에 위치한 것인지 연마 헤드(120)의 저면에 위치한 것인지를 감지하고, 연마 헤드(120)의 저면에 기판(W)이 밀착되지 않은 상태이면 연마 공정을 중단하고 경고 신호를 출력한다(S150).
연마 패드(111)로부터 기판(W)이 분리되고 연마 헤드(120)에 위치한 것으로 제어 유닛(300)에 의해 판별되면, 기판 캐리어(120C)는 가이드 레일(132R,...)을 따라 이동하여 그 다음 연마 공정을 행하거나 언로딩 기구(170)로 이동한다.
그리고, 도3에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어(120C)가 캐리어 셔틀(135) 상에 위치한 상태에서 언로딩 기구(170)에 의해 기판이 기판 캐리어(120C)로부터 분리되어 언로딩된다(S170). 언로딩 기구(170)는 본 출원인에 의해 출원되어 특허등록된 대한민국 등록특허공보 제10-1816694호, 제10-1814361호에 개시된 구성으로 이루어질 수 있으며, 대한민국 등록특허공보 제10-1816694호, 제10-1814361호에 기재된 사항은 본 출원 명세서의 일부로서 통합된다.
경우에 따라, 언로딩 기구(170)에 의해 언로딩된 기판(W)은 그 다음의 세정 공정으로 이송되기 이전에, 연마 유닛(100) 내에서 예비 세정될 수 있다. 그리고 나서, 기판(W)은 이송 아암(미도시)에 의해 그 다음 공정인 세정 유닛(미도시)으로 이송된다(S170).
상기와 같이 구성된 연마 유닛(100)의 작동 과정에서, 모니터링 유닛(200)은 연마 유닛(100)의 위치와 상태와 작동을 모니터링하며(S130), 특히 기판 캐리어(120C)의 식별자(120x)를 통해 기판 캐리어(120C)별로 추적하고, 기판 캐리어(120C)별로 위치와 상태와 작동을 모니터링한다.
그리고, 모니터링 유닛(200)으로부터의 모니터링 신호(S1)는 제어 유닛(300)으로 전송되어 실시간으로 각각의 기판 캐리어(120C)의 위치가 예정된 위치와 경로를 따라 이동하고 있는지 여부와, 각각의 기판 캐리어(120C)의 연마 헤드(120)에 탑재된 기판(W)이 정상적인 연마 조건 하에서 예정된 연마 공정이 행해지고 있는지 를 감지(detect)하거나 판별한다.
동시에, 모니터링 유닛(200)에 의해 취득된 모니터링 신호(S1)는 메모리(400)로 전송되어 저장된다. 이에 의해, 연마 공정이 종료된 기판에 대해서도, 추후 최종 반도체 패키지의 검사 단계에서 오류가 발생되거나 기타 오류 여부를 다시 정밀하게 조사하고자 하는 경우에, 메모리(400)에 저장되어 있는 모니터링 신호 데이터(S1')를 제어 유닛(300)으로 전송하여, 이미 종료된 연마 공정 중에 오류가 발생되었는지 여부를 추후에 확인할 수 있다.
이를 위하여, 모니터링 유닛(200)은 식별자(120x)를 감지하는 센서(210)를 포함하여 다양한 센서(sensor)와 카메라 등으로 이루어져, 기판 캐리어(120C)의 위치 및 작동 상태를 포함하여 연마 유닛(100)의 작동 과정을 실시간으로 감지(sensing)하고, 감지된 모니터링 신호(예를 들어, 센서 신호 등)를 실시간으로 제어 유닛(300)으로 전송하여 이상 여부를 판별(detect)한다.
상기 제어 유닛(300)은, 연마 유닛(100)의 곳곳에 산재한 모니터링 유닛(200)으로부터 수신된 모니터링 신호(S1)로부터 기판 캐리어(120C) 별로 그 위치 및 이동 경로를 추적하고, 기판 캐리어(120C)의 위치 및 이동 경로에 오류가 발생된 것을 실시간으로 판별한다.
이를 위하여, 메모리(400)에는 기판 캐리어(120C)를 포함하여 연마 유닛(100)의 각각의 작동 기구들이 정상적으로 작동하는 상태의 기준 데이터를 저장하고 있으며, 제어 유닛(300)은 모니터링 유닛(200)으로부터 수신된 모니터링 신호(S1)가 메모리(300)에 저장되어 있던 각 작동 기구의 허용 범위를 미리 저장한 기준 데이터와 대비하여 수신된 모니터링 신호(S1)에 해당하는 연마 유닛의 작동 기구의 오류를 감지하거나 판별한다.
예를 들어, 식별자(120x)에 의해 식별된 특정 기판 캐리어(120C, 예를 들어 제2기판캐리어(WS2))가 연마 공정이 행해질 연마 정반(110) 상의 정해진 제1위치(X1)에 정확히 도달하였는지를 모니터링 유닛(200)의 캐리어 감지부(210) 및 광센서(220i, 220e)에 의해 모니터링한다. 즉, 도6에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어(120C)를 식별하는 캐리어 감지부(210)와 기판 캐리어(120C)의 위치를 감지하는 모니터링 유닛(200)의 센서들(200i, 200e)에 의해, 기판 캐리어(120C)가 연마 패드(111) 상의 정해진 제1위치(X1)에 도달하였는지 여부를 실시간으로 감지하고, 이를 디스플레이 장치(500)에 실시간으로 표시하여 작업자에게 기판 캐리어(120C)로 작업 상황을 알 수 있게 한다. 이와 동시에, 기판 캐리어(120C)별로 위치 및 이동 경로 데이터를 메모리(400)에 저장하여, 연마 공정이 종료된 이후에도 작업자가 기판 캐리어(120C)별로 이동 오차를 갖는 양을 정량적으로 파악하여, 그 다음 연마 공정에서 기판 캐리어(120C) 별로 정확한 위치 제어를 할 수 있도록 제어 유닛(300)으로부터 코일(90)에 인가하는 전류 제어 신호를 수정한다.
그리고, 모니터링 유닛(200)은, 연마 공정이 행해지는 동안에 연마 패드의 자전 속도가 a~b rpm의 속도로 예정되어 있는 경우에, 메모리(400)에 연마 패드의 자전 속도의 허용 범위가 기준 데이터로 저장되어 있어서, 제어 유닛(300)이 모니터링 유닛(200)으로부터 수신된 연마 패드의 회전 속도에 관한 모니터링 신호(S1)가 기준 데이터의 범위를 벗어나면, 연마 패드의 회전 속도에 오류가 있는 것을 판별할 수 있다. 즉, 메모리에 저장된 오류 정보는 기준 데이터를 제외한 범위를 미리 정해놓은 정보를 포함한다.
이 뿐만 아니라, 기판의 연마 공정이 행해지는 동안에, 기판의 연마에 영향을 주는 공급되는 슬러리 온도, 슬러리 공급량, 연마 패드의 온도, 연마 정반의 회전속도, 컨디셔너의 스윕 이동 경로 및 가압량, 연마 헤드에 의해 기판을 가압하는 가압량, 연마 헤드(120)의 회전 속도 등이 실시간으로 모니터링 되어, 메모리(400)에 저장되어 있는 기준 데이터와 대비하여 오류 여부를 판별하고, 연마 공정에서 모니터링된 신호와 오류 여부를 디스플레이 장치(500)에 표시하고, 메모리(400)에 저장한다.
이와 같이, 제어 유닛(300)은, 연마 유닛(100)의 각 작동 기구에서 실시간으로 얻어진 모니터링 신호(S1)를 실시간으로 수신하고, 각 작동 기구의 오류 여부를 실시간으로 판별한다. 그리고, 작동 기구의 오류를 곧바로 치유할 수 있는 경우에는, 연마 유닛(100)의 각 작동 기구에 실시간으로 처리 신호(S2)를 전송하여, 작동 기구의 동작 조건을 실시간으로 변경하는 것에 의해 오류를 해소할 수 있다.
예를 들어, 슬러리 공급부(113)에서 연마 패드(111)에 공급되는 단위 시간당 슬러리 공급량이 기준 데이터로 정해진 범위를 벗어나는 경우에는, 슬러리 공급부(113)의 공급 유량을 결정하는 밸브의 개방정도를 조절하는 처리 신호(S2)를 실시간으로 슬러리 공급부(113)에 전송하여 작동 상태를 실시간으로 변경하는 것에 의해, 작동 기구(즉, 슬러리 공급부)의 오류를 해소할 수 있다.
이와 마찬가지로, 도6에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어(120C)의 위치가 제1위치(X1)로부터 벗어난 것으로 제어 유닛(300)이 모니터링 신호(S1)로부터 판별되면, 기판 캐리어(120C)의 영구 자석(128)에 대향하는 위치에 배치된 코일(90)에 인가하는 전류를 제어하는 처리 신호(S2)를 전송하여, 기판 캐리어(120C)를 추가로 이동시켜 제1위치(X1)의 허용 범위로 위치 이동시켜, 기판 캐리어(120C)의 위치 오류를 해소할 수 있다.
다만, 기판 로딩 공정 중에 기판이 연마 헤드에 장착되지 못하고 바깥으로 낙하하였거나, 기판 연마 공정이 종료된 이후에 기판이 연마 패드로부터 분리되지 못하고 연마 패드에 그대로 남아 있는 경우에는, 작동 기구의 조작에도 회복할 수 없는 오류이므로, 제어 유닛(300)의 수정된 처리 신호(S2)에 의해 작동 기구의 오류를 해소할 수 없게 된다. 이 경우에는, 연마 유닛의 일부 이상의 작동 기구의 동작을 중단시키고 작업자의 개입이 반드시 필요해진다.
한편, 메모리(400)에는 기판 캐리어(120C)를 포함하여 연마 유닛(100)의 작동 기구에서 오류가 발생된 것인지를 판별하는 기준 데이터가 저장되는 데, 기준 데이터는 각각의 기판 캐리어(120C)를 포함한 다양한 작동 기구가 정상적으로 작동하는 위치, 압력, 회전 속도 등에 관한 범위를 포함한다. 따라서, 모니터링 유닛(200)에 의해 감지된 작동 기구의 측정값이 기준 데이터의 바깥 영역에 해당하면, 제어 유닛(300)은 해당 작동 기구에 오류가 발생된 것으로 감지하고, 감지된 작동 기구의 오류 유형에 따라 메모리(400)에 저장된 방식에 따라 제어 유닛(300)은 오류가 발생된 작동 기구에 관한 보정 등의 제어를 하게 된다.
이를 고려하여, 메모리(400)에 저장된 오류 정보는, 연마 유닛(200)의 작동 기구의 오류 유형과 관련하여, 연마 공정을 중단하는 제1오류정보와, 연마 공정을 지속하여도 무방한 제2오류정보로 유형화하여 분류되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제어 유닛(300)에 의해 연마 유닛(100)의 작동 기구들 중에 어느 하나의 작동 기구에서 제1오류정보에 해당하는 오류가 감지된 경우에는, 제1오류정보는 작업자의 개입이 없이는 해소할 수 없으며 연마 품질이나 다른 기판의 연마 공정에 치명적인 영향을 미친다.
즉, 기판 로딩 공정 중에 기판이 연마 헤드에 장착되지 못하고 바깥으로 낙하하였거나, 기판 연마 공정이 종료된 이후에 기판이 연마 패드로부터 분리되지 못하고 연마 패드에 그대로 남아 있는 경우에는, 작동 기구의 조작에도 회복할 수 없는 오류이므로, 이와 같은 오류들은 메모리(400)에 미리 제1오류정보로 분류된다.
따라서, 제1오류정보에 해당하는 오류가 감지되면, 연마 유닛(100)은 해당 작동 기구의 진행을 실시간으로 중단시키고, 경고 신호(S2')를 전송하여 경고 알람을 출력하여 작업자의 즉각적인 개입을 요청한다(S150). 그리고, 특정 기판 캐리어(120C)에서 이와 같은 오류가 1회 발생되거나 반복하여 발생되는 경우에는, 오류가 발생된 해당 기판 캐리어(120C)에 대하여 연마가 행해지기 위하여 새롭게 연마 유닛(100)에 공급되는 기판을 탑재하는 것으로부터 제외(예를 들어, 기판 캐리어(120C)를 연마 유닛(100)의 이동 경로에서 배제)시킴으로써, 불량이 생긴 기판 캐리어(120C)의 반복 사용에 의한 공정 오류를 최소화할 수 있다.
즉, 도킹 기구(140)와 기판 캐리어(120C)의 도킹 오류와 같은 치명적인 오류에 대해서는, 재발 가능성이 매우 높으므로 1회의 오류가 발생되더라도, 오류가 발생된 기판 캐리어를 연마 공정에서 배제시키는 것이 필요하다. 그리고, 연마 공정 중에 연마 헤드(120)의 회전 속도나 가압력이 의도한 것과 허용 범위를 벗어나는 것과 같은 오류에 대해서는, 2회 이상의 오류가 반복되면, 해당 기판 캐리어를 연마 공정에서 배제한다.
이와 같이, 기판 캐리어(120C)에 발생된 오류의 유형에 따라, 1회의 오류가 발생되더라도 작업자의 유지 보수나 확인이 반드시 필요한 치명적인 오류가 발생되면 즉시 해당 기판 캐리어를 연마 공정에서 배제시키고, 오류가 2회 이상 반복하여 발생되는 경우에 비로소 해당 기판 캐리어를 연마 공정에서 배제시킬 수 있다.
이를 위하여, 메모리(400)에는 기판 캐리어(120C, 연마 헤드(120)를 포함함)의 오류 종류를 유형화하여, 1회의 오류가 발생되면 오류가 발생된 기판 캐리어를 연마 공정으로부터 즉시 배제하여야 하는 '치명적 오류군(fatal error group)'과, 2회 이상의 오류가 반복하여 발생된 경우에 기판 캐리어를 연마 공정으로부터 배제하는 '일반 오류군(general error group)'으로 분류함으로써, 제어 유닛(300)에 의해 기판 캐리어(120C)의 오류로 판별되면, 판별된 오류가 속하는 오류군(error group)에 따라 기판 캐리어(120C)에 대한 조치를 다르게 하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 '일반 오류군'에는 연마 공정 중에 연마 헤드에 의해 기판을 가압하는 가압력의 오류, 연마 공정 중에 연마 헤드의 회전 속도 오류, 연마 공정이 행해지는 제1위치에 허용 범위를 벗어난 위치 오류 등이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 '치명적 오류군'에는 기판 캐리어와 도킹 기구의 도킹 오류가 포함될 수 있다.
한편, 제어 유닛(300)에 의해 감지된 오류가 메모리(400)에서 제2오류정보로 분류된 오류에 해당하면, 제어 유닛(300)은 경고 알람을 즉시 출력하여 작업자가 확인할 수 있도록 한다.
이와 함께, 제어 유닛(300)에 의해 오류로 감지된 작동 기구의 오류 데이터를 디스플레이 장치(미도시)를 통해 표시하여 보여주고, 이를 메모리(400)에 저장할 수도 있다. 여기서, 상기 디스플레이 장치에 표시되는 오류 데이터는, 오류가 있는 것으로 감지된 작동 기구와 오류 내용 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이를 통해, 작업자는 디스플레이 화면에 표시되는 오류 데이터를 일목요연하게 확인할 수 있으며, 오류가 발생된 작동 기구와 작동 기구의 오류 내용을 쉽게 파악하여, 해당 연마 공정이나 그 다음의 연마 공정에 이를 반영한 조치를 취할 수 있게 한다. 또한, 메모리(400)에 저장된 오류 데이터만을 호출하여, 추후에 오류 데이터의 원인을 분석하는 데 활용할 수 있다.
한편, 연마 공정을 즉시 중단하지 않아도 무방한 제2오류정보는, 작동 기구의 처리 신호를 변경하여 오류를 해소할 수 있는 제2-1오류정보와, 작동 기구의 처리 신호를 변경하여 오류를 해소할 수 없는 제2-2오류정보로 추가 분류된다. 즉, 제2오류정보에 해당하는 오류가 어느 작동 기구에 발생된 경우에는, 제어 유닛(300)은, 해당되는 작동 기구에 대한 작동을 즉각적으로 중단시키지 않고, 경고 신호를 출력하게 하는 처리 신호(S2')를 실시간으로 전송한다.
보다 구체적으로는, 제어 유닛(300)에 의해 작동 기구의 처리 신호를 변경하여 오류를 해소할 수 있는 제2-1오류정보로 판별된 경우에는, 제어 유닛(300)은 오류가 발생된 작동 기구에 수정된 처리 신호(S2)를 실시간으로 전송하여, 해당 작동 기구의 오류를 즉시 해소시키고 경고 신호를 출력한다. 이를 통해, 작업자는 기존의 처리 신호의 오류를 인식하고, 그다음의 공정을 위한 제어에서 동일한 오류가 발생되지 않도록 한다.
예를 들어, 모니터링 유닛(200)에 의해 연마 헤드(120)의 압력 챔버(C1, C2,...)의 압력을 모니터링 하여, 연마 헤드(120)의 압력 챔버(C1, C2,...)의 압력에 관한 모니터링 신호(S1)로부터 판별된 오류는 제2-1오류정보에 해당하므로, 제어 유닛(300)은 연마 헤드(120)의 압력 조절부(1205)를 통해 압력 챔버(C1, C2,...)의 압력이 메모리(400)에 저장된 기준 데이터에 부합하는 값이 되도록 보정한다. 이는, 연마 공정 중에 기판 연마층의 두께 편차를 없애기 위하여 압력 챔버(C1, C2, ...)의 압력을 변동해야 하지만, 예를 들어, 인접한 압력 챔버들 간의 압력 편차가 크면, 멤브레인 바닥면의 경계에서 들뜨는 현상이 발생되므로, 인접한 압력 챔버들 간의 압력 편차를 정해진 범위 내에서 유지할 필요가 있으므로, 각 압력 챔버(C1, C2,...)에서의 압력값이나 압력 편차를 메모리(400)에 저장된 기준 데이터의 범위 내에서 행해지도록 유지한다. 이를 통해, 연마 공정의 신뢰성이 향상되고 기판 연마층의 평탄화 특성이 보다 균일해지는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 모니터링 유닛(200)에 의해 연마 패드(111)의 자전 속도를 모니터링 하여, 연마 패드(111)의 자전 속도에 관한 모니터링 신호(S1)로부터 판별된 오류는 제2-1오류정보에 해당하므로, 제어 유닛(300)은 연마 패드(111)를 회전 구동시키는 구동 모터에 수정된 처리 신호(S2)를 전송하여, 기판 연마층의 연마에 적합한 미리 정해져 기준 데이터로 메모리(400)에 저장된 회전 속도로 회전하도록 보정한다.
또한, 모니터링 유닛(200)에 의해 연마 패드(111)에 공급되는 슬러리의 단위 시간당 공급량을 모니터링하여, 슬러리의 단위 시간당 공급량에 관한 모니터링 신호(S1)로부터 판별되는 오류는 제2-1오류정보에 해당하므로, 제어 유닛(300)은 슬러리 공급양을 조절하는 밸브를 조절하는 처리 신호(S2)를 전송하여, 미리 정해져 기준 데이터로 메모리(400)에 저장된 슬러리 공급양으로 연마 패드(111)에 공급되게 보정한다.
또한, 모니터링 유닛(200)에 의해 연마 헤드(120)의 자전 속도를 모니터링 하여, 연마 헤드(120)의 자전 속도에 관한 모니터링 신호로부터 판별되는 오류는 제2-1오류정보에 해당하므로, 제어 유닛(300)은 연마 헤드(120)의 회전 속도를 조절하는 도킹 유닛(140)의 구동 모터(148)의 회전 속도를 조절하는 처리 신호(S2)를 전송하여, 기준 데이터로 메모리(400)에 미리 저장되어 있는 회전 속도로 연마 헤드(120)가 회전하도록 보정한다.
또한, 모니터링 유닛(200)에 의해 연마 패드(111)의 온도를 모니터링하여, 연마 패드(111)의 온도에 관한 모니터링 신호로부터 판별되는 오류는 제2-1오류정보에 해당하므로, 제어 유닛(300)은 연마 패드(111)에 내설된 열선이나 냉각 유로를 조절하는 처리 신호(S2)를 전송하여, 기준 데이터로 메모리(400)에 미리 저장되어 있는 온도 범위로 연마 패드(111)의 온도가 조절되게 보정한다.
또한, 모니터링 유닛(200)에 의해 연마 패드(111)에 공급되는 슬러리의 온도를 모니터링하여, 슬러리의 온도에 관한 모니터링 신호로부터 판별되는 오류는 제2-1오류정보에 해당하므로, 제어 유닛(300)은 슬러리 공급부(113)에 장착된 슬러리 온도조절기의 온도를 조절하는 처리 신호(S2)를 전송하여, 기준데이터로 메모리(400)에 미리 저장되어 있는 온도 범위로 슬러리가 연마 패드(111)에 공급되도록 보정한다.
또한, 모니터링 유닛(200)에 의해 연마 패드(111)를 개질하는 컨디셔너(114)의 압력을 모니터링하여, 컨디셔닝 디스크(114a)로 연마 패드(111)를 가압하는 압력에 관한 모니터링 신호로부터 판별되는 오류는 제2-1오류정보에 해당하므로, 제어 유닛(300)은 컨디셔너(114)의 상측에 위치한 가압부의 압력을 조절하는 처리 신호(S2)를 전송하여, 기준데이터로 메모리(400)에 미리 저장되어 있는 압력의 범위로 컨디셔닝 디스크(114a)가 연마 패드(111)를 개질하도록 보정한다. 이에 의해, 연마 공정 중에 기판 연마층의 두께 편차를 없애기 위하여 컨디셔너(114)의 가압력이 변동되더라도, 연마 패드(111)가 손상되지 않도록 컨디셔너(114)에 의한 가압력을 적정 범위 내에서 유지할 수 있다.
상기 디스플레이 장치(500)는, 도11에 도시된 바와 같이, 기판 캐리어(120C)별로 연마 유닛(100)에서의 위치 및 작동 상태 등의 정보를 실시간으로 표시한다. 바람직하게는, 도11에 도시된 바와 같이, 연마 유닛(100)의 레이아웃 상에서 이동하는 기판 캐리어(WC0, WC1,....; 120C)를 도식적으로 표시하고, 그 위치 및 작동 상태를 "STATUS"항목에서 표시하며, 오류가 발생된 기판 캐리어에 대해서는 경고 메세지 및 오류 원인을 표시할 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 디스플레이 장치(500)는 기판 캐리어(120C)에 탑재된 기판의 연마 상태 등에 관한 정보와, 연마 헤드의 작동 상태 중 어느 하나 이상을 표시할 수도 있다.
디스플레이 장치(500)에 표시되는 정보는 연마 공정 중에 실시간으로 표시될 수도 있고, 메모리(400)에 저장된 데이터를 호출하여 연마 공정이 이루어지는 시간에 비해 지연된 시각에 표시되어 후속적으로 연마 공정을 검토하는 데 활용될 수도 있다.
예를 들어, 도11에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)에서는, 언로딩 기구(170)에 위치한 제0기판캐리어(WC0)에 대해서는 "Polished W Unloading"이라고 표시하여, 탑재한 기판에 대한 연마 공정이 모두 종료되어 언로딩 기구(160)에서 언로딩 상태라는 것을 실시간으로 디스플레이한다. 그리고, 로딩 기구(160)에 위치한 제1기판캐리어(WC1)에 대해서는, "New W Loading"이라고 표시하여, 연마 공정이 행해질 예정인 새로운 기판을 로딩 기구(160)에서 로딩에 의해 탑재하고 있는 상태라는 것을 실시간으로 표시한다.
그리고, 제1경로의 제1연마정반에 위치한 제2기판 캐리어(WC2)에 대해서는, "CMP Process... (1st lane - table 1)"이라고 표시되어, 제1경로의 제1연마정반에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 있는 상태라는 것을 실시간으로 표시한다. 이와 유사하게 제2경로의 제1연마정반에 위치한 제3기판 캐리어(WC3)에 대해서는, "CMP Process... (2nd lane - table 1)"이라고 표시되어, 제2경로의 제1연마정반에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 있는 상태라는 것을 실시간으로 표시한다. 그리고 제1경로의 제2연마정반에 위치한 제4기판 캐리어(WC4)에 대해서는, "CMP Process... (1st lane - table 2)"이라고 표시되어, 제1경로의 제2연마정반(Ⅱ)에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 있는 상태라는 것을 실시간으로 표시한다. 이와 유사하게 제2경로의 제2연마정반(Ⅱ)에 위치한 제5기판 캐리어(WC5)에 대해서는, "CMP Process... (2nd lane - table 2)"이라고 표시되어, 제2경로의 제2연마정반(Ⅱ)에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 있는 상태라는 것을 실시간으로 표시한다.
한편, 연마 유닛(100)의 정해진 경로(120d)로부터 이탈한 곳에 위치한 제6기판캐리어(WC6)에 대해서는, "REST"라고 표시되어, 연마 공정에 투입되지 아니한 상태라는 것을 실시간으로 표시한다. 또한, 도11의 좌측 레이아웃에서 제6기판캐리어(WC6)가 연마 공정을 위한 경로로부터 배제된 위치에 있는 것이 표시된다.
즉, 제6기판 캐리어(WC6)는 연마 공정에 투입되었다가 위치나 작동에 오류가 발생된 경우에, 도11의 좌측 레이아웃에 표시된 바와 같이, 제어 유닛(300)은 제6기판 캐리어(WC6)를 연마 공정이 정상적으로 이루어지는 데 필요한 이동 경로(120d)로부터 이탈하도록 제외시킴으로써, 제6기판 캐리어(WC6)가 연마 공정에 재투입되는 경우에 발생될 오류 가능성을 줄여 전체적인 연마 공정의 효율을 높인다.
이와 동시에, 디스플레이 장치(500)는, 제6기판캐리어(WC6)의 오류 상태에 관하여 "General Error Detected"라고 표시되어, 메모리(400)에 저장된 '일반 오류군(general error group)'에 해당하고, 그 원인이 "pressing force low"로 표시되어, 연마 공정 중에 연마 헤드(120)에 의해 기판을 가압하는 가압력이 기준 데이터의 허용 범위보다 더 낮게 도입된 오류가 발생된 것임을 작업자가 알 수 있게 된다. 다시 말하면, 도11에 예시된 바에 같이, 제6기판 캐리어(WC6)는 연마 공정 중에 연마 헤드(120)의 하측에 위치한 기판을 가압하는 가압력이 낮게 도입되는 오류("pressing force low")가 감지되어, 제6기판 캐리어(WC)에 관한 경고 신호가 디스플레이 장치(500)에 표시되어 있고, 동시에 연마 공정에서 배제되어 있음을 작업자가 확인할 수 있게 한다.
한편, 도면에 도시되지 않았지만, 기판 캐리어(120C)와 도킹 기구(140)의 도킹 오류가 발생되는 경우에는, 메모리(400)에 저장된 '치명적 오류군(fatal error group)'에 해당하므로, "Fatal Error Detected, Docking error"라고 디스플레이 장치(500)에 표시되고, 1회의 오류에도 해당 기판 캐리어를 곧바로 연마 공정에서 배제시켜 작업자가 즉시 유지 보수를 할 수 있도록 한다.
그리고, 제1경로의 제2연마정반(Ⅱ)과 제3연마정반(Ⅲ)의 사이에 위치한 제7기판 캐리어(WC7)에 대해서는, "Standby table 3(1st lane)"이라고 표시되어, 제1경로의 제3연마정반(Ⅲ)에 진입하는 것을 대기하고 있는 상태라는 것을 실시간으로 표시한다. 이와 유사하게, 제2경로의 제3연마정반(Ⅲ)에 위치한 제8기판 캐리어(WC8)에 대해서는, "CMP Process.. (2nd lane -table 3)"이라고 표시되어, 제2경로의 제3연마정반(Ⅲ)에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 있는 상태라는 것을 실시간으로 표시한다.
그리고, 중간 경로의 끝단에 위치한 제9기판 캐리어(WC9)에 대해서는, "Standby Unloading (1st lane)"이라고 표시되어, 제1경로에서의 연마 공정이 모두 종료되어 기판의 언로딩 기구(170)로의 진입을 대기하고 있는 상태라는 것을 실시간으로 표시한다.
이와 같이, 디스플레이 장치(500)는 각각의 기판 캐리어(WC1, WC2,..., W9: 120C) 별로 위치 및 이동 경로(제1경로 또는 제2경로), 작동 상태 등을 표시하여, 작업자에게 한눈에 기판 캐리어들의 상태를 확인할 수 있도록 한다. 무엇보다도, 모니터링 유닛(200)에 의하여 1회 또는 반복하여 오류가 발생된 기판 캐리어를 연마 공정에서 스스로 배제함으로써, 연마 공정 중에 특정한 기판 캐리어의 오류가 반복하여 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 작업자로 하여금 오류가 발생된 기판 캐리어를 빠른 시간 내에 인지하게 하여 유지 보수할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 제어 유닛(300)은, 모니터링 유닛(200)으로부터 다수의 모니터링 신호를 실시간으로 수신하여 다양한 작동 기구의 오류 여부를 실시간으로 판별하는데, 하나의 작동 기구에 오류가 발생되더라도 2개 이상의 작동 기구의 작동 상태를 동시에 변경하여 보정해야 하는 경우가 있으며, 2개 이상의 작동 기구에 동시에 오류가 발생되어 2개 이상의 작동 기구의 작동 상태를 동시에 변경하여 보정해야 하는 경우가 있다.
이를 위하여, 제어 유닛(300)은 연마 유닛(100)의 다양한 작동 기구들을 하나로 묶어 통합적인 처리 신호를 출력하여, 동시에 2개 이상의 작동 기구에 대한 작동 상태를 변경하는 보정을 행할 수 있다.
예를 들어, 연마 헤드(120)의 제2압력챔버(C2)의 압력이 메모리(400)의 기준 데이터의 허용 상한치인 제1압력을 초과하는 오류가 발생된 경우에는, 연마 헤드(120)의 제2압력챔버(C2)의 압력을 제1압력보다 낮추게 되면, 제2압력챔버(C2)와 인접한 제1압력챔버(C1) 및 제3압력챔버(C3)의 압력 값 크기에 따라, 제1압력챔버~제3압력챔버(C1, C2, C3)가 연동하여 변동될 수 있다.
따라서, 제어 유닛(300)은, 제2압력챔버(C2)의 압력값이 기준 데이터의 허용 상한치를 초과한 오류가 발생된 것으로 판별한 경우에, 제2압력챔버(C2)에 공급하는 공압 크기만 조정하기 보다는, 이와 인접한 제1압력챔버(C1) 및 제3압력챔버(C3)에 공급하는 공압 크기도 함께 조절하는 처리 신호(S2)를 전송한다.
이와 유사한 일예로서, 모니터링 유닛(200)에 의해 연마 공정 중에 연마 패드(111)의 회전 중심에서 반경 바깥으로의 높이 분포를 측정하여 제어 유닛(300)에 전송하여, 메모리(400)에 저장된 기준 데이터의 허용 상한치를 초과한 값(예컨대, 800㎛)하여 연마 패드(111)의 높이 편차가 발생된 오류를 감지할 수도 있다. 이는, 제어 유닛(300)의 처리 신호에 의해 오류 해결이 가능하므로 제2-1오류정보에 해당할 수 있다.
연마 패드(111)의 표면 높이는 기판(W)을 가압하는 가압력과, 컨디셔닝 디스크(114a)를 하방 가압하는 컨디셔닝 하중에 의해 조절되므로, 제어 유닛(300)은, 기판(W)을 가압하는 연마 헤드의 압력 챔버(C1, C2, ..., C5)의 평균 가압력과 컨디셔너의 연마 패드 위치별 컨디셔닝 하중을 함께 조절하는 처리 신호(S2)를 연마 유닛(100)으로 전송하여, 연마 패드(111)의 표면 높이의 오류를 해소할 수 있다.
이처럼, 제어 유닛(300)은 모니터링 유닛(200)으로부터 수신된 여러 모니터링 신호(S1)들로부터 감지된 오류 신호들을 해결하기 위하여, 미리 정해진 오류 정보들 중 일부에 대해서는, 하나의 작동 기구의 오류를 해결하거나 2개 이상의 작동 기구의 오류를 해결하는 데 있어서, 2개 이상의 작동 기구(여기서, 하나의 연마 헤드의 다수의 압력 챔버들은 각각 서로 다른 작동 기구로 간주될 수 있다)들을 연계하여 통합 처리함으로써, 하나의 작동 기구의 작동이 다른 작동 기구에 영향을 미치는 경우에도 효율적으로 처리할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 기판 캐리어(120C)의 연마 패드(111) 상의 제1위치(X1)에 정확하게 이동하지 못한 것으로 감지되는 경우에도, 제어 유닛(300)은 기판 캐리어(120C)의 위치를 제1위치(X1)의 범위 내로 이동하도록 코일(90)에 추가적으로 전류를 인가하는 것을 명령하는 처리 신호(S2)만 전송하면 충분하다. 따라서, 이 경우에도, 제어 유닛(300)은 기판 캐리어(120C)의 위치를 보정하게 하는 처리 신호(S2)를 코일(90)에 전송하는 것으로 충분하다.
즉, 제어 유닛(300)은 모니터링 유닛(200)으로부터 수신된 다수의 상기 모니터링 신호(S1)들로부터 감지된 오류들 중에 일부 이상에 대해서는, 서로 연계하지 아니하고, 서로 독립적으로 처리하는 처리 신호(S1)를 해당 작동 기구에만 전송하여 처리할 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명은, 기판의 연마 공정을 위하여 기판 캐리어(120C)의 위치와 이동 경로 및 오류 여부를 실시간으로 감시하고, 이와 함께 기판 캐리어(120C)의 연마 헤드(120)의 압력, 회전 속도 등을 실시간으로 감시하며, 그 밖에 연마 유닛(100)의 다양한 작동 기구의 상태와 동작을 실시간으로 감시하여, 오류 여부를 즉각적으로 감지할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
특히, 본 발명은, 기판의 연마 공정 중에 연마 유닛의 다양한 작동 기구들을 감시하는 과정에서, 연마 유닛(100)에 투입되는 다수의 기판 캐리어(120C)에 식별자(120x)를 구비하고, 식별된 기판 캐리어(120C)별로 이상 유무를 감지하고 기판 캐리어(120C)별로 디스플레이 장치(500)에 위치, 상태 및 오류 여부를 표시하고, 작업자가 기판 캐리어(120C) 별로 이상 유무를 짧은 시간 내에 알아챌 수 있게 하여, 유지 관리의 효율이 보다 향상되고 기판 캐리어(120C)에 대한 신속한 조치를 취할 수 있게 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 모니터링 유닛(200)에 의해 감지된 정상 및 오류 데이터를 기판 캐리어(120C) 별로 메모리(400)에 저장함으로써, 연마 공정에서 오류가 발생된 경우에 기판 캐리어 별로 추적하여 오류 원인을 보다 정확하게 파악할 수 있게 함으로써, 후속 연마 공정에서 오류가 발생되는 것을 예방하는 조치를 보다 쉽고 확실하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은, 기판 캐리어(120C)별로 위치, 이동 경로 및 작동 상태를 감시하면서, 1회 또는 2회 이상의 오류가 발생되면, 오류가 발생된 기판 캐리어를 연마 공정에서 배제하는 것에 의해, 오류가 발생된 기판 캐리어에 의해 반복적으로 공정 오류가 발생되는 것을 스스로 예방할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이를 위하여, 본 발명은, 모니터링 유닛(200)에 의해 기판 캐리어(120C)별로 감시하면서, 기판 캐리어(120C)에 발생되는 오류를 '치명적 오류군'과 '일반 오류군'으로 분류하여, 치명적 오류군에 속하는 오류가 발생되면 1회의 오류가 감지되어도, 오류가 감지된 기판 캐리어를 연마 공정으로부터 배제하고, 일반 오류군에 속하는 오류가 발생되면, 미리 정해진 회수(예를 들어, 2회, 3회 등)의 오류가 반복하여 감지되면, 오류가 감지된 기판 캐리어를 연마 공정으로부터 스스로 배제시킴으로써, 공정 효율을 극대화하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 기판 캐리어를 포함하여 연마 유닛의 다수의 작동 기구의 상태와 동작을 실시간으로 감시하여 오류를 자동 감지하고, 기판의 연마 공정에서 발생되는 오류를 작업자의 개입 여부와, 즉시 중단이 필요한 경우 등을 기준으로 분류하여, 연마 유닛의 오류에 따라 체계적으로 대처하여 기판 처리 공정의 안정성 및 신뢰성을 향상시키고, 공정 효율을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 기판의 연마 공정 중에 어느 하나의 작동 기구에 발생된 오류를 해결하거나, 또는 다수의 작동 기구에 동시 발생된 오류를 해결하기 위하여, 해당 작동 기구에 대해서만 처리 공정을 행하는 데 그치지 않고, 해당 작동 기구의 오류와 연관된 다수의 작동 기구에 대해 서로 연계하여 통합 처리하는 것에 의해, 오류의 해결 과정에서 발생될 수 있는 또 다른 오류 발생을 억제하면서, 보다 신속하고 정확하게 연마 공정 중의 오류를 해결하는 효과를 얻을 수 있다.
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.
1: 기판 연마 시스템 100 : 연마 유닛
111 : 연마패드 113: 슬러리 공급부
114: 컨디셔너 120: 연마 헤드
120C: 기판 캐리어 1201: 멤브레인
1203: 리테이너 링 1205: 압력 조절부
123x: 공압 포트 120z: 연결부
140: 도킹 기구 142: 공압 커넥트
144: 기준 부재 200: 모니터링 유닛
300: 제어 유닛 400: 메모리
500: 디스플레이 장치

Claims (23)

  1. 제1기판과 제2기판을 포함하는 다수의 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 기판 연마 시스템으로서,
    연마 정반에 입혀진 연마 패드와;
    제1기판을 탑재한 상태로 이동하고 상기 연마 패드 상에서 상기 제1기판을 상기 연마 패드에 접촉한 상태로 연마 공정을 행하는 제1기판 캐리어와, 제2기판을 탑재한 상태로 이동하고 상기 연마 패드 상에서 상기 제2기판을 상기 연마 패드에 접촉한 상태로 연마 공정을 행하는 제2기판 캐리어를 포함하는 다수의 기판 캐리어들과;
    상기 기판 캐리어의 식별 및 위치를 포함하는 정보를 모니터링하는 모니터링 유닛과;
    상기 기판 캐리어의 위치와 작동에 관한 오류에 관하여 2개 이상의 오류군으로 분류하여 저장하는 메모리와;
    상기 기판 캐리어의 위치와 작동 중 어느 하나 이상에 상기 오류군에 해당하는 오류가 발생되면, 오류가 발생된 기판 캐리어에 대하여 새롭게 공급되는 기판을 탑재하는 것으로부터 배제시키는 제어 유닛을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 기판 캐리어들은 각각 정해진 경로를 따라 독립적으로 이동하면서 상기 연마 패드 상에서 상기 연마 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 캐리어들에는 식별자가 구비되고, 상기 모니터링 유닛은 상기 식별자를 통해 상기 기판 캐리어를 식별하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛은 상기 기판 캐리어의 이동 경로를 따라 다수 배치되어, 상기 기판 캐리어의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛은 상기 연마 공정이 행해지는 상기 연마 패드의 상측의 제1위치에서 상기 식별자를 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛에 의해 모니터링된 상기 기판 캐리어들의 정보를 표시하는 디스플레이 장치를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치에 표시되는 상기 기판 캐리어들의 위치 정보는 실시간으로 표시되는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 식별된 상기 기판 캐리어 별로 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치에 표시되는 상기 정보는, 기판 캐리어의 위치 정보, 기판 캐리어의 작동 상태, 기판 캐리어에 탑재된 기판 정보, 기판 캐리어에 연결된 연마 헤드의 작동 상태 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치에 표시되는 상기 정보는, 상기 기판 캐리어가 이동하면서 기판의 연마 공정이 행해지는 연마 유닛의 레이아웃 상에서 상기 기판 캐리어들을 표시한 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛에 의해 모니터링된 상기 기판 캐리어들의 정보를 저장하는 메모리를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 메모리에는 상기 기판 캐리어 별로 상기 모니터링 유닛에 의해 얻어진 모니터링 데이터가 저장되는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 캐리어의 위치와 작동 중 어느 하나 이상에 오류가 발생되면, 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 캐리어의 위치와 작동 중 어느 하나 이상에 오류가 발생되면, 오류가 발생된 기판 캐리어의 정보를 디스플레이 장치에 표시하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  15. 삭제
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 기판 캐리어의 위치와 작동 중 어느 하나 이상에 오류가 발생된 기판 캐리어를 연마 경로로부터 이탈시키는 것에 의해, 오류가 발생된 기판 캐리어를 새롭게 공급되는 기판을 탑재하는 것으로부터 배제시키는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  17. 삭제
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 오류군은, 1회의 오류 발생에도 기판 캐리어를 배제시키는 '치명적 오류군'과, 2회 이상의 오류 발생이 있어야 기판 캐리어를 배제시키는 '일반 오류군'을 포함하여 분류되는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 치명적 오류군은, 기판 캐리어와 도킹 기구의 도킹 상태의 오류를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 일반 오류군은, 연마 공정 중에 연마 헤드에 의해 기판을 가압하는 가압력의 오류, 연마 공정 중에 연마 헤드의 회전 속도 오류, 연마 공정이 행해지는 제1위치에 허용 범위를 벗어난 위치 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  21. 제 1항 내지 제14항 중 어느 한 항 또는 제16항 또는 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 연마 공정의 진행에 따른 기판 캐리어들의 위치 정보와 작동 정보를 기준데이터로서 저장하고;
    상기 제어 유닛은, 상기 모니터링 유닛에 의해 감지된 상기 기판 캐리어의 감지 위치 및 작동 상태를 상기 기준 데이터와 대비하여 상기 기판 캐리어의 오류를 감지하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 기판 캐리어의 위치 오류가 감지되면, 상기 기판 캐리어에 부합하는 위치로 이동시켜 실시간 위치 보정하는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.
  23. 제 1항 내지 제14항 중 어느 한 항 또는 제16항 또는 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 패드는 2개 이상이고, 상기 제1기판과 상기 제2기판 중 어느 하나는 상기 연마 패드에서 연마 공정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 연마 시스템.

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