KR102500577B1

KR102500577B1 - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR102500577B1
Application number: KR1020180016769A
Authority: KR
Inventors: 김경모
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2023-02-17
Also published as: KR20190097400A; CN208729488U

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 기판이 거치되는 기판거치부와, 기판을 연마하는 제1연마패드와, 제1연마패드와 독립적으로 기판을 연마하는 제2연마패드와, 제1연마패드와 제2연마패드 중 어느 하나가 기판을 연마하는 중에 제1연마패드와 제2연마패드 중 다른 하나를 컨디셔닝하는 컨디셔닝 유닛을 포함하는 것에 의하여, 기판의 처리 효율을 높이고, 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 처리 공정을 간소화하고, 처리 시간을 단축할 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 강도 및 투과성이 우수한 유리 기판이 사용되고 있는데, 최근 디스플레이 장치는 슬림화 및 고화소(high-pixel)를 지향하기 때문에, 이에 상응하는 유리 기판이 준비될 수 있어야 한다.

일 예로, OLED 공정 중 하나로서, 비정질실리콘(a-Si)에 레이저를 주사하여 폴리실리콘(poly-Si)으로 결정화하는 ELA(Eximer Laser Annealing) 공정에서는 폴리실리콘이 결정화되면서 표면에 돌기가 발생할 수 있고, 이러한 돌기는 무라 현상(mura-effects)을 발생시킬 수 있으므로, 유리 기판은 돌기가 제거되도록 연마 처리될 수 있어야 한다.

이를 위해, 최근에는 기판의 표면을 효율적으로 연마하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 기판의 처리 효율을 높이고, 처리 시간을 단축할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 기판의 연마 공정이 행해지는 중에 연마패드를 컨디셔닝할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 연마패드의 컨디셔닝에 소요되는 시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 기판이 거치되는 기판거치부와, 기판을 연마하는 제1연마패드와, 제1연마패드와 독립적으로 기판을 연마하는 제2연마패드와, 제1연마패드와 제2연마패드 중 어느 하나가 기판을 연마하는 중에 제1연마패드와 제2연마패드 중 다른 하나를 컨디셔닝하는 컨디셔닝 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 처리 효율을 높이고, 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 기판의 연마 공정이 행해지는 중에 연마패드의 컨디셔닝 공정이 함께 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 처리 효율을 높이고, 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 연마패드의 컨디셔닝에 소요되는 시간을 단축하고, 생산성 및 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 설비를 간소화하고, 제조 비용을 절감할 수 있으며, 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔닝 유닛을 설명하기 위한 평면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔닝 유닛의 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔닝 유닛의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 패드세정유닛을 설명하기 위한 도면,
도 11 내지 도 13은 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 장치의 구성을 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔닝 유닛을 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔닝 유닛의 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔닝 유닛의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도이다. 그리고, 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 패드세정유닛을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)이 거치되는 기판거치부(210)와, 기판(W)을 연마하는 제1연마패드(221)와, 제1연마패드(221)와 독립적으로 기판(W)을 연마하는 제2연마패드(222)와, 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222) 중 어느 하나가 기판(W)을 연마하는 중에 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222) 중 다른 하나를 컨디셔닝하는 컨디셔닝 유닛(230)을 포함한다.

이는, 기판(W)의 처리 공정을 간소화하고, 처리 시간을 단축하기 위함이다.

즉, 기판을 연마하는 연마패드는 일정 사용 시간에 따라 주기적으로 개질(컨디셔닝) 또는 교체될 수 있어야 한다. 그런데, 연마패드의 개질에 소요되는 시간이 증가할수록 기판의 처리 효율 및 생산성이 저하되므로, 연마패드의 개질에 소요되는 시간을 단축할 수 있어야 한다.

그러나, 기존에는 연마패드의 개질 공정이 행해지는 중에 기판의 연마 공정이 중단되어야 함에 따라, 기판의 처리 효율 및 생산성이 저하되고, 기판의 처리 시간이 증가하는 문제점이 있다. 특히, 연마패드의 개질 공정에는 수분(예를 들어, 10분) 이상의 시간이 소요되는데, 연마패드의 개질 공정 중에는 연마패드에 의한 기판의 연마 공정이 중단되므로, 불가피하게 기판의 처리 시간이 증가하고 처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명은 적어도 2개의 연마패드를 이용하여 기판을 연마하되, 어느 하나의 연마패드가 기판에 대한 연마 공정을 행하는 중에, 나머지 다른 하나의 연마패드에 대한 개질 공정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 연마패드의 개질에 소요되는 시간을 단축하고, 기판의 처리 효율 및 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 기판에 대해 연마패드를 이동시키는 갠트리 상에 연마패드를 개질하는 컨디셔닝 유닛을 마련하는 것에 의하여, 연마패드의 개질 공정을 위한 연마패드의 이동 경로를 최소화하고, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

기판거치부(210)는 로딩 파트(100)와 언로딩 파트(300)의 사이에 배치되고, 로딩 파트에 공급된 기판(W)은 기판거치부(210)로 이송되어 기판거치부(210)에 안착된 상태에서 연마된 후, 언로딩 파트(300)를 통해 언로딩된다.

보다 구체적으로, 로딩 파트(100)는 연마 처리될 기판(W)을 연마 파트(200)에 로딩하기 위해 마련된다.

로딩 파트(100)는 연마 파트(200)에 기판(W)을 로딩 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 로딩 파트(100)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 로딩 파트(100)는 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 로딩 이송 롤러(110)를 포함하며, 복수개의 로딩 이송 롤러(110)의 상부에 공급된 기판(W)은 로딩 이송 롤러(110)가 회전함에 따라 복수개의 로딩 이송 롤러에 의해 상호 협조적으로 이송된다. 경우에 따라서는 로딩 파트가 로딩 이송 롤러에 의해 순환 회전하는 순환 벨트를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

아울러, 로딩 파트(100)에 공급되는 기판(W)은 로딩 파트(100)로 공급되기 전에 얼라인 유닛(미도시)에 의해 자세 및 위치가 정해진 자세와 위치로 정렬될 수 있다.

참고로, 본 발명에서 사용되는 기판(W)으로서는 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판(W)이 사용될 수 있다. 일 예로, 화학 기계적 연마 공정이 수행되는 피처리 기판(W)으로서, 1500㎜*1850㎜의 사이즈를 갖는 6세대 유리 기판(W)이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 7세대 및 8세대 유리 기판이 피처리 기판으로 사용되는 것도 가능하다. 다르게는, 일측변의 길이가 1m 보다 작은 기판(예를 들어, 2세대 유리 기판)이 사용되는 것도 가능하다.

기판거치부(210)와, 연마 유닛(220)은 로딩 파트(100)와 언로딩 파트(300)의 사이에서 연마 파트를 구성하도록 마련된다.

기판거치부(210)는 기판(W)을 거치 가능한 다양한 구조로 마련될 수 있으며, 기판거치부(210)의 구조 및 형태는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

일 예로, 기판거치부(210)는, 기판지지부(212)와, 기판지지부(212)의 상면에 구비되며 기판(W)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하는 표면패드(214)를 포함하고, 기판(W)은 표면패드(214)의 상면에 안착된다.

참고로, 본 발명에서 기판(W)을 연마한다 함은, 기판(W)에 대한 기계 연마 공정 또는 화학 기계적 연마(CMP) 공정에 의해 기판(W)을 연마하는 것으로 정의된다. 일 예로, 연마 파트에서는 기판(W)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다. 이때, 슬러리는 연마패드(222)의 내측 영역에서 공급되거나 연마패드(222)의 외측 영역에서 공급될 수 있다.

기판지지부(212)는 기판(W)의 저면을 지지하도록 마련된다.

기판지지부(212)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판(W)의 저면을 지지하도록 구성될 수 있다.

이하에서는 기판지지부(212)가 대략 사각 플레이트 형상으로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 기판지지부가 여타 다른 형상 및 구조로 형성될 수 있으며, 2개 이상의 기판지지부를 이용하여 기판을 저면을 지지하는 것도 가능하다.

아울러, 기판지지부(212)로서는 석정반이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 기판지지부가 금속 재질 또는 다공성 재질로 형성될 수 있으며, 기판지지부의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

기판지지부(212)의 상면에는 기판(W)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하는 표면패드(214)가 구비된다.

이와 같이, 기판지지부(212)의 상면에 표면패드(214)를 마련하고, 기판(W)이 표면패드(214)의 외표면에 안착되도록 하는 것에 의하여, 기판(W)이 기판지지부(212)에 거치된 상태에서, 기판지지부(212)에 대한 기판(W)의 이동을 구속(미끄러짐을 구속)할 수 있으며, 기판(W)의 배치 위치를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

표면패드(214)는 기판(W)과의 접합성을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 표면패드(214)의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 표면패드(214)는 신축성 및 점착성(마찰력)이 우수한 폴리우레탄, 엔지니어링 플라스틱, 실리콘 중 어느 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 표면패드를 논슬립 기능을 갖는 다른 재질로 형성하는 것도 가능하다.

또한, 표면패드(214)는 비교적 높은 압축율을 갖도록 형성된다. 여기서, 표면패드(214)가 비교적 높은 압축율을 갖도록 형성된다 함은, 표면패드(214)가 비교적 높은 연신율을 갖는 것으로도 표현될 수 있으며, 표면패드(214)가 쉽게 압축될 수 있는 푹신푹신한 재질로 형성된 것으로 정의된다.

바람직하게, 표면패드(214)는 20~50%의 압축율을 갖도록 형성된다. 이와 같이, 표면패드(214)가 20~50%의 압축율을 갖도록 형성하는 것에 의하여, 기판(W)과 표면패드(214)의 사이에 이물질이 유입되더라도 이물질의 두께만큼 표면패드(214)가 쉽게 압축될 수 있으므로, 이물질에 의한 기판(W)의 높이 편차(이물질에 의해 기판(W)의 특정 부위가 국부적으로 돌출)를 최소화할 수 있으며, 기판(W)의 특정 부위가 국부적으로 돌출됨에 따른 연마 균일도 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 기판지지부(212)가 접촉 방식으로 기판(W)을 지지하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판지지부가 기판의 저면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.

일 예로, 기판지지부는 기판의 저면에 유체를 분사하고, 유체에 의한 분사력에 의해 기판의 저면(또는 표면패드의 저면)을 지지하도록 구성될 수 있다. 이때, 기판지지부는 기판의 저면에 기체(예를 들어, 공기)와 액체(예를 들어, 순수) 중 적어도 어느 하나를 분사할 수 있으며, 유체의 종류는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

경우에 따라서는, 기판지지부가 자기력(예를 들어, 척력; repulsive force) 또는 초음파 진동에 의한 부상력을 이용하여 기판의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.

제1연마패드(221)는 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 기판(W)의 표면을 연마하도록 마련된다.

일 예로, 제1연마패드(221)는 기판(W)보다 작은 사이즈로 형성되며, 기판(W)에 접촉된 상태로 자전하면서 이동한다.

보다 구체적으로, 제1연마패드(221)는 제1연마패드(221) 캐리어(미도시)에 장착되며, 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(W)의 표면을 선형 연마(평탄화)한다.

제1연마패드(221) 캐리어는 제1연마패드(221)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제1연마패드(221) 캐리어의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1연마패드(221) 캐리어는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 제1연마패드(221) 캐리어에는 제1연마패드(221)를 기판의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드를 가압하는 공압가압부)가 구비된다.

제1연마패드(221)는 기판(W)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마패드(222)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, 제1연마패드(221)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

바람직하게 제1연마패드(221)로서는 기판(W)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드가 사용된다. 즉, 기판(W)보다 큰 크기를 갖는 연마패드를 사용하여 기판(W)을 연마하는 것도 가능하나, 기판(W)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. 더욱 바람직하게, 제1연마패드(221)는 기판의 가로 길이 또는 세로 길이의 1/2보다 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 다르게는, 제1연마패드(221)가 기판의 가로 길이 또는 세로 길이의 1/2 이상의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.

실질적으로, 기판은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 크기를 갖기 때문에, 기판보다 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 기판의 표면이 전체적으로 균일한 두께로 연마될 수 없다. 하지만, 본 발명은, 기판(W)보다 작은 크기를 갖는 원형의 제1연마패드(221)를 자전시켜 기판(W)의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고도 제1연마패드(221)를 자전시켜 기판(W)을 연마하는 것이 가능하고, 제1연마패드(221)에 의한 연마량을 전체적으로 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

마찬가지로, 제2연마패드(222)는 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 기판(W)의 표면을 연마하도록 마련된다. 이때, 제2연마패드(222)는 제1연마패드(221)와 독립적으로 기판을 연마하도록 구성된다.

일 예로, 제2연마패드(222)는 기판(W)보다 작은 사이즈로 형성되며, 기판(W)에 접촉된 상태로 자전하면서 이동한다.

보다 구체적으로, 제2연마패드(222)는 제2연마패드(222) 캐리어(미도시)에 장착되며, 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(W)의 표면을 선형 연마(평탄화)한다.

제2연마패드(222) 캐리어는 제2연마패드(222)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제2연마패드(222) 캐리어의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2연마패드(222) 캐리어는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 제2연마패드(222) 캐리어에는 제2연마패드(222)를 기판의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드를 가압하는 공압가압부)가 구비된다.

제2연마패드(222)는 기판(W)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마패드(222)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, 제2연마패드(222)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

바람직하게 제2연마패드(222)로서는 기판(W)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드가 사용된다. 더욱 바람직하게, 제2연마패드(222)는 기판의 가로 길이 또는 세로 길이의 1/2보다 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 다르게는, 제2연마패드(222)가 기판의 가로 길이 또는 세로 길이의 1/2 이상의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.

제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판에 대해 이동하도록 구성된다.

일 예로, 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)는 갠트리 유닛(20)에 의해 기판(W)에 대해 이동하도록 구성된다.

보다 구체적으로, 갠트리 유닛(20)은, 기판의 제1방향을 따라 직선 이동하는 X축 갠트리(22)와, 제1연마패드(221)가 장착되며 X축 갠트리(22)에 장착되어 상기 기판을 가로지르면서 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 직선 이동하는제1 Y축 갠트리(24)와, 제2연마패드(222)가 장착되며 X축 갠트리(22)에 장착되어 제2방향을 따라 직선 이동하는 제2 Y축 갠트리(24')를 포함한다.

일 예로, X축 갠트리(22)는 대략 "U"자 형상으로 형성될 수 있으며, 제1방향을 따라 배치된 가이드 레일(22a)을 따라 이동하도록 구성된다.

가이드 레일(22a)에는 N극과 S극의 영구 자석이 교대로 배열되고, X축 갠트리(22)는 X축 갠트리(22)의 코일에 인가되는 전류 제어에 의하여 정교한 위치 제어가 가능한 리니어 모터의 원리로 구동될 수 있다.

X축 갠트리(22)는 기판(W)을 사이에 두고 기판(W)의 양측에 배치되며 기판(W)의 이송 방향을 따라 직선 이동 가능하게 마련되는 제1지지축(미도시)과 제2지지축(미도시), 및 제1지지축과 제2지지축을 연결하는 연결축(미도시)을 포함할 수 있으며,제1 Y축 갠트리(24)와 제2 Y축 갠트리(24')는 제2방향을 따라 직선 이동 가능하게 연결축에 장착된다.

컨디셔닝 유닛(230)은 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222) 중 어느 하나가 기판(W)을 연마하는 중에 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222) 중 다른 하나를 컨디셔닝하도록 마련된다.

하지만, 본 발명은 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)를 이용하여 기판을 연마하되, 제1연마패드(221)(또는 제2연마패드)가 기판을 연마하는 중에는 제2연마패드(222)(또는 제1연마패드)에 대한 개질 공정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 연마패드의 개질에 소요되는 시간을 단축하고, 기판의 처리 효율 및 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

일 예로, 컨디셔닝 유닛(230)은, 제1연마패드(221)가 기판(W)을 연마하는 중에는 제2연마패드(222)를 컨디셔닝하고, 반대로, 제2연마패드(222)가 기판(W)을 연마하는 중에는 제1연마패드(221)를 컨디셔닝한다.

보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 제1연마패드(221)에 의한 기판(W)의 연마 공정이 행해지는 중에는, 제2연마패드(222)가 X축 갠트리(22)의 타단에 구비되는 제2컨디셔너(234)로 이동하여 제2컨디셔너(234)에 의해 컨디셔닝된다.

반면, 도 4와 같이, 제2연마패드(222)에 의한 기판(W)의 연마 공정이 행해지는 중에는, 제1연마패드(221)가 X축 갠트리(22)의 일단에 구비되는 제1컨디셔너(232)로 이동하여 제1컨디셔너(232)에 의해 컨디셔닝된다.

참고로, 컨디셔닝 유닛(230)이 연마패드(221,222)를 컨디셔닝한다 함은, 연마패드(221,222)의 표면을 미리 정해진 가압력으로 가압하며 미세하게 절삭하여 연마패드의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 개질시키는 것으로 정의된다.

다시 말해서, 컨디셔닝 유닛(230)은 연마패드(221,222)의 외표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(221,222)의 외표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(221,222)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 기판에 원활하게 공급되게 한다.

바람직하게, 컨디셔닝 유닛(230)은 기판에 대해 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)를 이동시키는 갠트리 유닛(20)에 장착된다. 일 예로, 컨디셔닝 유닛(230)은 갠트리 유닛(20)의 X축 갠트리(22)에 장착된다.

보다 구체적으로, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 컨디셔닝 유닛(230)은, 제2연마패드(222)가 기판을 연마하는 중에 제1연마패드(221)를 컨디셔닝하는 제1컨디셔너(232)와, 제1연마패드(221)가 기판을 연마하는 중에 제2연마패드(222)를 컨디셔닝하는 제2컨디셔너(234)를 포함한다. 이때, 제1컨디셔너(232)는 제2방향을 따라 X축 갠트리(22)의 일단에 구비되고, 제2컨디셔너(234)는 제2방향을 따라 X축 갠트리(22)의 타단에 구비된다.

이와 같이, 기판에 대해 연마패드(221,222)를 이동시키는 갠트리 유닛(20)에 연마패드(221,222)를 개질하는 컨디셔닝 유닛(230)을 마련하는 것에 의하여, 연마패드(221,222)의 개질 공정을 위한 연마패드(221,222)의 이동을 최소화하고, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

물론, 경우에 따라서는 기판을 연마한 연마패드를 갠트리 유닛의 외측(갠트리 유닛(20)에 의한 연마패드의 이동 경로 외측)으로 이동시킨 후, 연마패드에 대한 컨디셔닝 공정을 행하는 것도 가능하다. 하지만, 연마패드의 이동 경로가 길어질 수록 연마패드의 컨디셔닝 공정에 소요되는 시간이 증가하고, 연마패드가 이동하는 중에 연마패드에 잔류하는 슬러리 등의 이물질이 고착될 우려가 있다. 따라서, 컨디셔닝 공정을 행하기 위한 연마패드의 이동을 최소화하고 이물질의 고착을 최소화할 수 있도록, 기판(W)을 연마한 연마패드(221,222)를 갠트리 유닛(20) 상에서 곧바로 컨디셔닝하는 것이 바람직하다.

제1컨디셔너(232)와 제2컨디셔너(234)로서는, 연마패드(221,222)의 표면을 개질 가능한 통상의 컨디셔너가 사용될 수 있으며, 컨디셔너의 종류 및 구조에 따라 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 컨디셔너(232,234)는 컨디셔닝 공정 중에 연마패드에 접촉하는 컨디셔닝 디스크(미도시)를 하우징(미도시)으로 파지하고, 컨디셔닝 디스크의 회전축(미도시)을 회전시키도록 하우징 내부에 모터 및 기어박스 등이 내장될 수 있다. 또한, 회전축을 중심으로 선회하는 아암(미도시)의 끝단에 위치한 컨디셔닝 디스크를 하부 방향으로 가압하기 위하여, 하우징의 내부에는 공압에 의하여 하부 방향으로 가압하는 실린더 등의 가압 수단(미도시)이 설치될 수 있다. 아울러, 회전 중심으로부터 하우징에 이르도록 연장된 아암이 스윕(sweep) 운동을 함으로써, 연마패드의 넓은 면적에 걸쳐 발포 기공에 대한 미소 절삭을 수행할 수 있다. 경우에 따라서는 컨디셔닝 디스크에 연마패드의 미소 절삭을 위하여 연마패드와 접촉하는 면에 다이아몬드 입자가 부착되는 것도 가능하다.

바람직하게, 제1컨디셔너(232)와 제2컨디셔너(234)는 기판(W)의 외측 영역에 배치되며, 제1연마패드(221)(또는 제2연마패드)에 대한 컨디셔닝 공정은 기판(W)의 외측 영역에서 행해진다.

이와 같이, 제1연마패드(221)(또는 제2연마패드)에 대한 컨디셔닝 공정이 기판(W)의 외측 영역에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 컨디셔닝 공정 중에 발생된 이물질이 기판(W)의 상면에 낙하하는 것을 최소화하고, 기판(W)에 대해 연마 공정을 행하는 제2연마패드(222)(제1연마패드)의 이동 경로(연마 경로)를 간섭없이 충분하게 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

참고로, 기판(W)에 대한 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)의 연마 경로는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

일 예로, 제1연마패드(221)(또는 제2연마패드)는 기판(W)의 일변에 대해 경사진 제1사선경로(미도시)와, 제1사선경로의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로(미도시)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(W)의 표면을 연마하도록 구성된다.

여기서, 제1사선경로라 함은, 예를 들어 기판(W)의 밑변에 대해 소정 각도(θ)로 경사진 경로를 의미한다. 또한, 제2사선경로라 함은, 제1사선경로와 교차하도록 제1사선경로의 반대 방향을 향해 소정 각도로 경사진 경로를 의미한다.

또한, 본 발명에서 제1연마패드(221)가 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동한다 함은, 제1연마패드(221)가 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 이동하는 중에 기판(W)에 대한 제1연마패드(221)의 이동 경로가 중단되지 않고 다른 방향으로 전환(제1사선경로에서 제2사선경로로 전환)되는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 제1연마패드(221)는 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 연속적으로 이동하며 연속적으로 연결된 파도 형태의 이동 궤적을 형성한다.

보다 구체적으로, 제1사선경로와 제2사선경로는 기판(W)의 일변을 기준으로 선대칭이며, 제1연마패드(221)는 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판(W)의 표면을 연마한다. 이때, 제1사선경로와 제2사선경로가 기판(W)의 일변을 기준으로 선대칭이라 함은, 기판(W)의 일변(11)을 중심으로 제1사선경로와 제2사선경로를 대칭시켰을 때, 제1사선경로와 제2사선경로가 완전히 겹쳐지는 것을 의미하고, 기판(W)의 일변과 제1사선경로가 이루는 각도와, 기판(W)의 일변과 제2사선경로가 이루는 각도가 서로 동일한 것으로 정의된다.

바람직하게, 제1연마패드(221)는, 제1연마패드(221)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 기판(W)에 대해 왕복 이동한다. 이하에서는 제1연마패드(221)가 제1연마패드(221)의 직경 만큼의 길이를 왕복 이동 피치로 하여 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 기판(W)에 대해 규칙적으로 왕복 이동하는 예를 설명하기로 한다.

이와 같이, 기판(W)에 대해 제1연마패드(221)가 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(W)의 표면을 연마하되, 제1연마패드(221)가 제1연마패드(221)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 기판(W)에 대해 전진 이동하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 전체 표면 영역에서 제1연마패드(221)에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판(W)의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 기판(W)에 대해 제1연마패드(221)가 전진 이동한다 함은, 제1연마패드(221)가 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 기판(W)에 대해 이동하면서 기판(W)의 전방을 향해(예를 들어, 도 3을 기준으로 기판의 밑변에서 윗변을 향해) 직진 이동하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 밑변, 빗변, 대변으로 이루어진 직각삼각형을 예를 들면, 직각삼각형의 밑변은 기판(W)의 밑변으로 정의되고, 직각삼각형의 빗변은 제1사선경로 또는 제2사선경로로 정의될 수 있으며, 직각삼각형의 대변은 기판(W)에 대한 제1연마패드(221)의 전진 이동 거리로 정의될 수 있다.

다시 말해서, 제1연마패드(221)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 기판(W)에 대해 제1연마패드(221)가 반복적으로 지그재그 이동(제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동)하면서 기판(W)을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 전체 표면 영역에서 제1연마패드(221)에 의한 연마가 누락되는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 기판(W)의 두께 편차를 균일하게 제어하고, 기판(W)의 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다른 일 예로, 제1연마패드(221)(또는 제2연마패드)는 기판의 일변 방향을 따른 제1직선경로(미도시)와, 제1직선경로의 반대 방향인 제2직선경로(미도시)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판의 표면을 연마하는 것도 가능하다. 여기서, 제1직선경로라 함은, 예를 들어 기판의 밑변의 일단에서 다른 일단을 향하는 방향을 따른 경로를 의미한다. 또한, 제2직선경로라 함은, 제1직선경로와 반대 방향을 향하는 경로를 의미한다.

또한, 기판 처리 장치(10)는, 갠트리 유닛(20)에 장착되며 컨디셔닝 유닛(230)에 의한 컨디셔닝 공정이 행해지는 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단유닛(240)을 포함한다.

여기서, 컨디셔닝 공정이 행해지는 공간이라 함은, 컨디셔닝 유닛(230)에 의해 연마패드(221,222)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지는 공간으로 정의될 수 있으며, 컨디셔닝 유닛(230)의 컨디셔닝 공간은 차단유닛(240)에 의해 독립적으로 밀폐된 챔버 구조로 제공될 수 있다.

차단유닛(240)은 외부와 차단된 독립적인 밀폐 공간을 형성 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 차단유닛(240)은 컨디셔너(232,234)의 주변을 감싸도록 제공되며 독립적인 컨디셔닝 공간을 형성하는 케이싱(미도시)과, 케이싱의 출입구를 개폐하는 개폐부재(미도시)를 포함한다. 아울러, 연마패드(221,222)는 케이싱의 출입구를 통해 출입될 수 있다.

이와 같이, 연마패드(221,222)에 대한 컨디셔닝 공정이 행해지는 공간이 차단유닛(240)에 의해 차단되도록 하는 것에 의하여, 컨디셔닝 공정 중에 발생된 이물질이 기판(W)의 상면 또는 주변 부품으로 유출되는 것을 최소화하고, 이물질에 의한 연마 안정성 및 신뢰성 저하를 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 10을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는, 차단유닛(240)의 내부에 구비되며 제1연마패드(221) 또는 제2연마패드(222)를 세정하는 패드세정유닛(250)을 포함한다.

패드세정유닛(250)으로서는 연마패드(221,222)의 표면에 잔류하는 이물질을 제거할 수 있는 다양한 세정수단이 사용될 수 있으며, 패드세정유닛(250)의 종류 및 세정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 패드세정유닛(250)은 연마패드(221,222)의 표면에 세정액(예를 들어, 순수)을 분사하는 세정액 분사부를 포함할 수 있다. 경우에 딸라서는 접촉식 세정수단(브러쉬) 또는 진공 흡입 방식으로 연마패드의 표면을 세정하는 것도 가능하다.

또한, 차단유닛(240)에서는 연마패드(221,222)의 컨디셔닝 공정 및 세정 공정이 행해질 수 있음은 물론, 사용주기가 완료된 연마패드(221,222)를 후속 연마패드로 교체할 수 있다.

일 예로, 제1연마패드(221)에 의해 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해지는 중에, 차단유닛(240)에서는 사용주기가 완료된 제2연마패드(222)가 후속 연마패드로 교체될 수 있다.

이와 같이, 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해지는 중에 연마패드의 교체 공정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 연마패드의 교체시에도 기판의 연마 공정의 중단없이 기판을 연속적으로 처리하는 것이 가능하며, 기판의 처리 효율을 높이고 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

전술 및 도시한 본 발명의 실시예에는 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222) 및 컨디셔닝 유닛(230)이 단 하나의 갠트리에 장착된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)를 서로 다른 갠트리 상에 장착하는 것도 가능하다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 갠트리 유닛(20)은, 기판에 대해 상기 제1연마패드(221)를 이동시키는 제1갠트리(30)와, 제1갠트리(30)와 독립적으로 기판에 대해 제2연마패드(222)를 이동시키는 제2갠트리(40)를 포함한다.

제1갠트리(30)는 기판의 제1방향을 따라 직선 이동하는 X축 갠트리(도 2의 22 참조)와, 제1연마패드(221)가 장착되며 X축 갠트리(22)에 장착되어 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 직선 이동하는 Y축 갠트리(도 2의 24 참조)를 포함한다.

제2갠트리(40)는 제1갠트리(30)로부터 이격되게 배치되되, 기판의 제1방향을 따라 직선 이동하는 X축 갠트리(도 2의 22 참조)와, 제2연마패드(222)가 장착되며 X축 갠트리(22)에 장착되어 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 직선 이동하는 Y축 갠트리(도 2의 24 참조)를 포함한다.

또한, 컨디셔닝 유닛(230)은, 제1갠트리(30)에 장착되며 제2연마패드(222)가 기판을 연마하는 중에 제1연마패드(221)를 컨디셔닝하는 제1컨디셔너(232)와, 제2갠트리(40)에 장착되며 제1연마패드(221)가 기판을 연마하는 중에 제2연마패드(222)를 컨디셔닝하는 제2컨디셔너(234)를 포함한다.

일 예로, 제1컨디셔너(232)는 제1갠트리(30)의 X축 갠트리(22)의 타단에 배치되고, 제2컨디셔너(234)는 제2갠트리(40)의 X축 갠트리(22)의 일단에 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 제1컨디셔너와 제2컨디셔너의 장착 위치(일단 또는 타단)를 서로 다르게 하거나, 서로 동일하게 하는 것도 가능하다.

바람직하게, 제1컨디셔너(232)와 제2컨디셔너(234)는 모두 기판(W)의 외측 영역에 배치되며, 제1연마패드(221)(또는 제2연마패드)에 대한 컨디셔닝 공정은 기판(W)의 외측 영역에서 행해진다.

이와 같은 구조에 의하여, 도 5와 같이, 제1연마패드(221)는 제1갠트리(30)에 의해 기판(W)에 대해 이동하며 기판을 연마한다. 제1연마패드(221)에 의한 기판(W)의 연마 공정이 행해지는 중에는, 제2갠트리(40)에 장착된 제2연마패드(222)가 제2컨디셔너(234)로 이동하여 제2컨디셔너(234)에 의해 컨디셔닝된다.

반면, 도 6과 같이, 제2연마패드(222)는 제2갠트리(40)에 의해 기판(W)에 대해 이동하며 기판(W)을 연마한다. 제2연마패드(222)에 의한 기판(W)의 연마 공정이 행해지는 중에는, 제1갠트리(30)에 장착된 제1연마패드(221)가 제1컨디셔너(232)로 이동하여 제1컨디셔너(232)에 의해 컨디셔닝된다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 2개 이상의 연마패드가 단일 기판을 동시에 연마하도록 구성하는 것도 가능하다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판(W)이 거치되는 기판거치부(210)와, 기판(W)을 연마하는 제1연마패드(221)와, 제1연마패드(221)와 독립적으로 기판(W)을 연마하는 제2연마패드(222)와, 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222) 중 어느 하나가 기판(W)을 연마하는 중에 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222) 중 다른 하나를 컨디셔닝하는 제1컨디셔닝 유닛(230)과, 제1연마패드(221)와 이격되게 배치되며 제1연마패드(221)와 동시에 기판(W)을 연마하는 제3연마패드(223)와, 제2연마패드(222)와 이격되게 배치되며 제2연마패드(222)와 동시에 기판(W)을 연마하는 제4연마패드(224)와, 제3연마패드(223)와 제4연마패드(224) 중 어느 하나가 기판(W)을 연마하는 중에 제3연마패드(223)와 제4연마패드(224) 중 다른 하나를 컨디셔닝하는 제2컨디셔닝 유닛(230')을 포함한다.

이와 같이, 복수개의 연마패드(221~224)를 이용하여 단일 기판(W)을 동시에 연마하는 연마하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 시간을 보다 단축하고 기판(W)의 처리 효율을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 기판의 사이즈가 커질수록 기판을 전체적으로 연마하는데 소요되는 시간이 길어지므로, 예를 들어, 6세대 유리 기판의 경우 단일 연마패드를 이용하여 기판 전체를 연마하는데 5분 이상 소요되므로, 연마 공정이 행해지는 중에 이물질이 기판에 고화될 우려가 높은 문제점이 있으며, 세정 공정이 오래 소요되고 세정 효과가 낮은 문제점이 있다. 하지만, 본 발명은 기판의 사이즈가 커지더라도 연마에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 연마 입자 등이 포함된 이물질이 기판에 고착되는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

일 예로, 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)는 기판의 제1영역(Z1)을 연마하고, 제3연마패드(223)와 제4연마패드(224)는 기판의 제2영역(Z2)을 연마한다.

바람직하게, 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)는 기판(W)의 일단에서 기판(W)에 대한 연마를 시작하여 기판(W)의 제1영역(Z1)을 연마하고, 제3연마패드(223)와 제4연마패드(224)는 기판(W)의 중앙부에서 기판(W)에 대한 연마를 시작하여 기판(W)의 제2영역(Z2)을 연마한다. 경우에 따라서는 3개 이상의 연마패드를 이용하여 단일 기판을 동시에 연마하는 것도 가능하다.

또한, 기판 처리 장치는, 제1컨디셔닝 유닛(230)이 장착되며 기판(W)에 대해 제1연마패드(221)와 제2연마패드(222)를 이동시키는 제1갠트리(30)와, 제2컨디셔닝 유닛(230')이 장착되며 기판에 대해 제3연마패드(223)와 상기 제4연마패드(224)를 이동시키는 제2갠트리(40)를 포함한다. 경우에 따라서는 제1연마패드 내지 제4연마패드가 서로 다른 4개의 갠트리에 의해 각각 독립적으로 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

아울러, 제1컨디셔닝 유닛(230)은, 제2연마패드(222)가 기판(W)을 연마하는 중에 제1연마패드(221)를 컨디셔닝하는 제1컨디셔너(232)와, 제1연마패드(221)가 기판(W)을 연마하는 중에 제2연마패드(222)를 컨디셔닝하는 제2컨디셔너(234)를 포함하고, 제2컨디셔닝 유닛(230')은, 제4연마패드(224)가 기판(W)을 연마하는 중에 제3연마패드(223)를 컨디셔닝하는 제3컨디셔너(236)와, 제3연마패드(223)가 기판을 연마하는 중에 제4연마패드(224)를 컨디셔닝하는 제4컨디셔너(238)를 포함한다. 바람직하게, 제1컨디셔너(232)와, 제2컨디셔너(234)와, 제3컨디셔너(236)와, 제4컨디셔너(238)는 기판(W)의 외측 영역에 배치된다.

도 7을 참조하면, 제1연마패드(221)와 제3연마패드(223)에 의한 기판(W)의 연마 공정이 행해지는 중에는, 제2연마패드(222)는 제2컨디셔너(234)에 의해 컨디셔닝되고, 제4연마패드(224)는 제4컨디셔너(238)에 의해 컨디셔닝된다.

반면, 도 8을 참조하면, 제2연마패드(222)와 제4연마패드(224)에 의한 기판(W)의 연마 공정이 행해지는 중에는, 제1연마패드(221)는 제1컨디셔너(232)에 의해 컨디셔닝되고, 제3연마패드(223)는 제3컨디셔너(236)에 의해 컨디셔닝된다.

전술한 실시예와 마찬가지로, 기판 처리 장치는, 제1갠트리(30)에 장착되며 제1컨디셔닝 유닛(230)에 의한 컨디셔닝 공정이 행해지는 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 제1차단유닛(도 10의 240 참조)과, 제2갠트리(40)에 장착되며, 제2컨디셔닝 유닛(230')에 의한 컨디셔닝 공정이 행해지는 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 제2차단유닛(도 10의 240 참조)을 포함한다.

또한, 제1차단유닛(240)의 내부에는 제1연마패드(221) 또는 제2연마패드(222)를 세정하는 제1패드세정유닛(도 10의 250 참조)이 마련되고, 제2차단유닛(240)의 내부에는 제3연마패드(223) 또는 제4연마패드(224)를 세정하는 제1패드세정유닛(도 10의 250 참조)이 마련된다.

한편, 도 9를 참조하면, 기판 처리 장치는 기판(W)의 둘레 주변을 감싸도록 표면패드(214)의 외표면에 돌출된 형태로 구비되는 리테이너(130)를 포함한다.

리테이너(130)는, 연마 공정 중에 연마 유닛(220)의 연마패드(210)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 진입할 시, 기판(W)의 가장자리 부위에서 연마패드(210)가 리바운드되는 현상(튀어오르는 현상)을 최소화하고, 연마패드(210)의 리바운드 현상에 의한 기판(W)의 가장자리 부위에서의 비연마 영역(dead zone)(연마패드에 의한 연마가 행해지지 않는 영역)을 최소화하기 위해 마련된다.

보다 구체적으로, 리테이너(130)에는 기판(W)의 형태에 대응하는 기판수용부(130a)가 관통 형성되고, 기판(W)은 기판수용부(130a)의 내부에서 표면패드(214)의 외표면에 안착된다.

기판(W)이 기판수용부(130a)에 수용된 상태에서 리테이너(130)의 표면 높이는 기판(W)의 가장자리의 표면 높이와 비슷한 높이를 가진다. 이와 같이, 기판(W)의 가장자리 부위와 기판(W)의 가장자리 부위에 인접한 기판(W)의 외측 영역(리테이너 영역)이 서로 비슷한 높이를 가지도록 하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 연마패드(210)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 이동하거나, 기판(W)의 내측 영역에서 기판(W)의 외측 영역으로 이동하는 중에, 기판(W)의 내측 영역과 외측 영역 간의 높이 편차에 따른 연마패드(210)의 리바운드 현상을 최소화할 수 있으며, 리바운드 현상에 의한 비연마 영역의 발생을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 리테이너(130)는 기판(W)이 거치되는 기판거치부(210)의 거치면으로부터 돌출되게 구비되고, 연마 유닛(220)의 연마패드(210)는 리테이너(130)의 상면과 기판(W)의 상면에 함께 접촉된 상태로 기판(W)의 가장자리를 통과하며 기판(W)의 상면을 연마하도록 구성된다.

바람직하게, 연마 유닛(220)의 연마패드(210)에 의한 기판(W)의 연마 공정이 시작되는 연마시작위치에서, 연마패드(210)의 일부는 리테이너(130)의 상면에 접촉되고, 연마패드(210)의 다른 일부는 기판(W)의 상면에 접촉된 상태로 배치된다.

이와 같이, 연마시작위치에서 연마 유닛(220)의 연마패드(210)가 기판(W)의 상면과 리테이너(130)의 상면에 동시에 접촉된 상태에서 연마가 시작되도록 하는 것에 의하여, 연마 유닛(220)의 연마패드(210)가 기판(W)의 가장자리를 통과할 시 연마패드(210)가 기판(W)으로부터 리바운드되는 현상을 보다 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 리테이너(130)는 기판(W)보다 얇거나 같은 두께(T1≥T2)를 갖도록 형성된다. 이와 같이, 리테이너(130)를 기판(W)보다 얇거나 같은 두께(T2)를 갖도록 형성하는 것에 의하여, 연마패드(210)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 이동하는 중에, 연마패드(210)와 리테이너(130)의 충돌에 의한 연마 유닛(220)의 리바운드 현상의 발생을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

리테이너(130)는 요구되는 조건에 따라 다양한 재질로 형성될 수 있다. 다만, 리테이너(130)에는 연마 패드(232)가 접촉되므로, 연마 공정시 비교적 갈림이 적은 폴리에틸렌(PE), 불포화 폴리에스테르(unsaturated polyester ; UPE) 등과 같은 재질로 리테이너(130)를 형성하는 것이 바림직하다.

한편, 언로딩 파트(300)는 연마 처리가 완료된 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩하기 위해 마련된다.

즉, 언로딩 파트(300)에는 기판거치부(210)로부터 분리된 기판(W)이 언로딩된다.

언로딩 파트(300)는 연마 파트(200)에서 기판(W)을 언로딩 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 언로딩 파트(300)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 언로딩 파트(300)는 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 언로딩 이송 롤러(310)를 포함하며, 복수개의 언로딩 이송 롤러(310)의 상부에 공급된 기판(W)은 언로딩 이송 롤러(310)가 회전함에 따라 복수개의 언로딩 이송 롤러(310)에 의해 상호 협조적으로 이송된다. 경우에 따라서는 언로딩 파트가 언로딩 이송 롤러에 의해 순환 회전하는 순환 벨트를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

한편, 도 11 내지 도 13은 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 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판거치부(210')는, 정해진 경로를 따라 이동하며 외표면에 기판(W)이 안착되는 이송 벨트(214')와, 이송 벨트(214')의 내부에 배치되며 이송 벨트(214')를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하는 기판지지부(212)를 포함한다.

참고로, 전술한 실시예와 마찬가지로, 컨디셔닝 유닛(230)은 제1연마패드(221)가 연마 공정을 행하는 중에 제2연마패드(222)를 컨디셔닝하도록 구성된다. 아울러, 이송 벨트(214')의 외표면에는 리테이너(216)가 구비될 수 있다.

이송 벨트(214')는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 정해진 경로를 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 이송 벨트(214')는 정해진 경로를 따라 순환 회전하도록 구성될 수 있다.

이송 벨트(214')의 순환 회전은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일 예로, 이송 벨트(214')는 롤러 유닛(150)에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하고, 이송 벨트(214')의 순환 회전에 의하여 이송 벨트(214')에 안착된 기판(W)이 직선 이동 경로를 따라 이송된다.

이송 벨트(214')의 이동 경로(예를 들어, 순환 경로)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 롤러 유닛(150)은 제1롤러(152)와, 제1롤러(152)로부터 평행하게 이격되게 배치되는 제2롤러(154)를 포함하며, 이송 벨트(214')는 제1롤러(152)와 제2롤러(154)에 의해 무한 루프 방식으로 순환 회전한다.

참고로, 이송 벨트(214')의 외표면이라 함은, 이송 벨트(214')의 외측에 노출되는 외측 표면을 의미하며, 이송 벨트(214')의 외표면에는 기판(W)이 안착된다. 그리고, 이송 벨트(214')의 내표면이라 함은, 제1롤러(152)와 제2롤러(154)가 접촉되는 이송 벨트(214')의 내측 표면을 의미한다.

또한, 제1롤러(152)와 제2롤러(154) 중 어느 하나 이상은 선택적으로 서로 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제1롤러(152)는 고정되는 제2롤러(154)는 제1롤러(152)에 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제조 공차 및 조립 공차 등에 따라 제1롤러(152)에 대해 제2롤러(154)가 접근 및 이격되도록 하는 것에 의하여, 이송 벨트(214')의 장력을 조절할 수 있다.

여기서, 이송 벨트(214')의 장력을 조절한다 함은, 이송 벨트(214')를 팽팽하게 잡아 당기거나 느슨하게 풀어 장력을 조절하는 것으로 정의된다. 경우에 따라서는, 별도의 장력 조절 롤러를 마련하고, 장력 조절 롤러를 이동시켜 이송 벨트의 장력을 조절하는 것도 가능하다. 하지만, 구조 및 공간활용성을 향상시킬 수 있도록 제1롤러와 제2롤러 중 어느 하나 이상을 이동시키는 것이 바람직하다.

또한, 기판 처리 장치는, 기판(W)을 로딩 파트(100)에서 연마 파트(200)로 이송하는 로딩 이송 공정 중에, 로딩 파트(100)가 기판(W)을 이송하는 로딩 이송 속도와, 이송 벨트(214')가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도를 동기화하는 로딩 제어부(미도시)를 포함한다.

보다 구체적으로, 로딩 제어부는, 기판(W)의 일단이 이송 벨트(214')에 미리 정의된 안착 시작 위치(SP)에 배치되면, 로딩 이송 속도와 벨트 이송 속도를 동기화시킨다.

여기서, 이송 벨트(214')에 미리 안착 시작 위치(SP)라 함은, 이송 벨트(214')의 순환 회전에 의해 기판(W)이 이송되기 시작할 수 있는 위치로 정의되며, 안착 시작 위치(SP)에서는 이송 벨트(214')와 기판(W) 간의 접합성이 부여된다. 일 예로, 안착 시작 위치(SP)는 로딩 파트(100)에서부터 이송되는 기판(W)의 선단을 마주하는 기판수용부(216a)의 일변(또는 기판수용부의 일변에 인접한 위치)에 설정될 수 있다.

참고로, 센서 또는 비젼 카메라와 같은 통상의 감지수단에 의하여 기판수용부(216a)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 것으로 감지되면, 기판수용부(216a)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 상태가 유지되도록 이송 벨트(214')의 회전이 정지된다.

그 후, 이송 벨트(214')의 회전이 정지된 상태에서, 감지수단에 의해 기판(W)의 선단이 안착 시작 위치(SP)에 배치된 것으로 감지되면, 로딩 제어부는 로딩 파트(100)가 기판(W)을 이송하는 로딩 이송 속도와, 이송 벨트(214')가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도가 서로 동일한 속도가 되도록 이송 벨트(214')를 회전(동기화 회전)시켜 기판(W)이 연마 위치로 이송되게 한다.

또한, 이송 벨트(214')는 연마가 완료된 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동한다.

보다 구체적으로, 도 13을 참조하면, 이송 벨트(214')는 정해진 경로를 따라 순환 회전하며 기판(W)을 이송하도록 구성되는 바, 기판(W)은 이송 벨트(214')가 회전 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치(이송 벨트가 제2롤러의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트(214')가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트()로부터 분리된다.

이와 같이, 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(214')가 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서는, 이송 벨트(214')가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동되게 하는 것에 의하여, 별도의 픽업 공정(예를 들어, 기판 흡착 장치를 이용한 픽업 공정)없이 이송 벨트(214')로부터 기판(W)을 자연스럽게 분리하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

기존에는 로딩 파트로 공급된 기판을 연마 파트로 로딩시키기 위하여, 별도의 픽업 장치(예를 들어, 기판 흡착 장치)를 이용하여 로딩 파트에서 기판을 픽업한 후, 다시 기판을 연마 파트에 내려놓아야 했기 때문에, 기판을 로딩하는데 소요되는 시간이 수초~수십초가 걸릴 정도로 처리 시간이 증가하는 문제점이 있다. 더욱이, 기존에는 연마가 완료된 기판을 언로딩 파트로 언로딩시키기 위하여, 별도의 픽업 장치(예를 들어, 기판 흡착 장치)를 이용하여 연마 파트에서 기판(W)을 픽업한 후, 다시 기판을 언로딩 파트에 내려놓아야 했기 때문에, 기판(W)을 언로딩하는데 소요되는 시간이 수초~수십초가 걸릴 정도로 처리 시간이 증가하는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명은 로딩 파트에 공급된 기판(W)이 순환 회전하는 이송 벨트(214')로 직접 이송된 상태에서, 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해지고, 기판(W)이 이송 벨트(214') 상에서 직접 언로딩 파트(300)로 이송되도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 처리 공정을 간소화하고, 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 기판(W)의 로딩 및 언로딩시 별도의 픽업 공정을 배제하고, 순환 회전하는 이송 벨트(214')를 이용하여 인라인 방식으로 기판(W)이 처리되도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 로딩 시간 및 언로딩 공정을 간소화하고, 기판(W)의 로딩 및 언로딩에 소요되는 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 기판(W)의 로딩 및 언로딩시 기판(W)을 픽업하기 위한 픽업 장치를 마련할 필요가 없기 때문에, 장비 및 설비를 간소화할 수 있으며, 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이송 벨트의 다른 일 예로, 이송 벨트는 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취되며 기판(W)을 이송하도록 구성되는 것도 가능하다.(미도시)

여기서, 이송 벨트가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취된다 함은, 이송 벨트가 통상의 카세트 테이프의 릴 투 릴(reel to reel) 권취 방식(제1릴에 권취되었다가 다시 제2릴에 반대 방향으로 권취되는 방식)으로 오픈 루프 형태의 이동 궤적을 따라 이동(권취)하는 것으로 정의된다.

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 처리 장치 20 : 직선이동부
20 : 갠트리 유닛 22 : X축 갠트리
24 : 제1 Y축 갠트리 24' : 제2 Y축 갠트리
30 : 제1갠트리 40 : 제2갠트리
100 : 로딩 파트 200 : 연마 파트
210 : 기판거치부 212 : 기판지지부
214 : 표면패드 214' : 이송 벨트
216 : 리테이너 216a : 기판수용부
217 : 롤러 유닛 217a : 제1롤러
217b : 제2롤러 221 : 제1연마패드
222 : 제2연마패드 223 : 제3연마패드
224 : 제4연마패드 230 : 컨디셔닝 유닛
232 : 제1컨디셔너 234 : 제2컨디셔너
236 : 제3컨디셔너 238 : 제4컨디셔너
240 : 차단유닛 250 : 패드세정유닛
300 : 언로딩 파트

Claims

기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
외표면에 상기 기판이 안착된 상태로 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 형성된 이송 벨트와;
상기 이송 벨트를 사이에 두고 상기 기판의 저면을 지지하는 기판지지부와;
상기 기판에 비하여 작은 사이즈로 형성되어 상기 기판을 연마하는 제1연마패드와;
상기 기판에 비하여 작은 사이즈로 형성되어, 상기 제1연마패드와 독립적으로 상기 기판을 연마하는 제2연마패드와;
상기 기판을 가로지르는 제2방향으로 연장된 X축 갠트리를 포함하여, 상기 기판에 대해 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드를 제2방향으로 왕복 이동시키는 갠트리 유닛과;
상기 X축 갠트리의 일단부에 장착되어 상기 제1연마패드가 상기 기판을 연마하는 중에 상기 제2연마패드를 컨디셔닝하는 제1컨디셔너와, 상기 X축 갠트리의 타단부에 장착되어 상기 제2연마패드가 상기 기판을 연마하는 중에 상기 제1연마패드를 컨디셔닝하는 제2컨디셔너를 구비한 컨디셔닝 유닛을;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 갠트리 유닛은,
상기 기판의 제1방향을 따라 직선 이동하는 상기 X축 갠트리와;
상기 제1연마패드가 장착되며, 상기 X축 갠트리에 장착되어 상기 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 직선 이동하는 제1 Y축 갠트리와;
상기 제2연마패드가 장착되며, 상기 X축 갠트리에 장착되어 상기 제2방향을 따라 직선 이동하는 제2 Y축 갠트리를; 포함하고,
상기 컨디셔닝 유닛은 상기 X축 갠트리에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1컨디셔너와 상기 제2컨디셔너는 상기 기판의 외측 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 X축 갠트리는,
상기 기판에 대해 상기 제1연마패드를 이동시키는 제1갠트리와;
상기 제1갠트리와 독립적으로 상기 기판에 대해 상기 제2연마패드를 이동시키는 제2갠트리를;
분할 형성되고, 상기 제2연마패드가 상기 기판을 연마하는 중에 상기 제1갠트리에 장착된 상기 제1컨디셔너가 상기 제1연마패드를 컨디셔닝하고, 상기 제1연마패드가 상기 기판을 연마하는 중에 상기 제2갠트리에 장착된 상기 제2컨디셔너가 상기 제2연마패드를 컨디셔닝하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 갠트리 유닛에 장착되며, 상기 컨디셔닝 유닛에 의한 컨디셔닝 공정이 행해지는 공간을 그 이외의 공간과 차단하는 차단유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 차단유닛의 내부에 구비되며, 상기 제1연마패드 또는 상기 제2연마패드를 세정하는 패드세정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 차단유닛의 내부에서 제1연마패드 또는 제2연마패드를 후속 연마패드로 교체 가능한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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