KR102507988B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102507988B1
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 기판이 거치되는 기판거치부와, 기판에 접촉된 상태로 이동하는 연마패드를 포함하며 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛과, 기판의 연마가 행해지는 중에 연마패드의 온도 정보를 측정하는 온도측정부와, 연마패드의 온도 정보에 기초하여 기판의 연마 파라미터를 제어하는 제어부를 포함하는 것에 의하여, 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시킬 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.
한편, 기판의 연마 공정 중에, 연마패드를 기판에 가압하는 캐리어 헤드의 가압력과 회전 속도 등과 같은 연마 조건이 기판의 연마 상태에 따라 최적화되지 않으면, 기판의 두께 분포를 정교하게 조절하기 어려운 문제점이 있기 때문에, 기판의 연마 상태 및 연마 환경에 따라 기판의 연마 조건이 최적화될 수 있어야 한다.
이에 기존에는 기판의 연마 공정 중에, 기판의 두께를 실시간으로 감지함과 동시에, 기판의 두께 분포에 따라 캐리어 헤드가 연마패드를 가압하는 가압력 등을 조절하여 기판의 두께 편차를 조절하고자 하는 시도가 있었지만, 연마 환경에 대한 고려없이, 측정 결과(기판의 두께 편차)에 따라 캐리어 헤드의 가압력을 조절하는 것만으로는 기판의 두께 편차를 정교하게 조절하기 어려운 문제점이 있다.
더욱이, 기판에서 측정된 두께 정보를 이용하여 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 방식은, 센서에서 측정된 신호를 연산하는 과정이 매우 복잡할 뿐만 아니라, 연산 과정이 행해지는데 많은 시간이 소요되어 공정 효율이 저하되고, 두께의 측정 오차가 발생한 경우에는 기판의 두께 분포 및 연마 종료 시점이 잘못 인지될 가능성이 큰 문제점이 있다.
기존에 알려진 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 방식 중 다른 하나로서, 연마패드를 기판의 표면에 가압하면서 회전시키는 캐리어 헤드의 토크 변화를 검출하여 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 방식이 있다.
그러나, 캐리어 헤드의 토크 변화는, 기판의 재질 뿐만 아니라 기판에 인가되는 가압력 등과 여러 인자에 의해 발생할 수 있으므로, 캐리어 헤드의 토크 변화에 기초하여서는 기판의 연마 종료 시점을 정확하게 결정하기 어려운 문제점이 있다. 특히, 짧은 시간 내에 캐리어 헤드의 토크 변화를 측정하고, 측정된 결과에 따라 기판의 연마 종료 시점을 결정하는 것이 실질적으로 매우 어려운 문제점이 있다.
이를 위해, 최근에는 기판의 연마 상태를 정확하게 검출하고, 연마 종료 시점을 정확하게 제어하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 연마 효율을 높이고, 연마 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 연마 제어를 간소화하고, 제어 효율을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판을 연마하는 연마패드의 수명을 검출하고, 연마패드를 적시에 교체할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판이 거치되는 기판거치부와, 기판에 접촉된 상태로 이동하는 연마패드를 포함하며 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛과, 기판의 연마가 행해지는 중에 연마패드의 온도 정보를 측정하는 온도측정부와, 연마패드의 온도 정보에 기초하여 기판의 연마 파라미터를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 연마패드의 온도 정보를 기초하여 기판의 연마 파라미터를 제어하는 것에 의하여, 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 기판의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복잡하고 번거로운 연산 과정을 거치지 않고도, 단순히 연마패드의 온도 정보만으로 기판의 연마 종료 시점을 제어할 수 있으므로, 기판의 처리 공정을 간소화하고 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판의 연마 제어를 간소화하고, 제어 효율을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 생산성 및 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판을 연마하는 연마패드의 잔여 수명을 검출하고, 연마패드를 적시에 교체할 수 있는 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 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판거치부를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판에 대한 연마 유닛의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마패드를 설명하기 위한 저면도,
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마 파라미터를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 13 내지 도 14는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도 15 내지 도 18은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판거치부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 온도측정부의 다른 실시예를 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 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도이다. 그리고, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판거치부를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판에 대한 연마 유닛의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마패드를 설명하기 위한 저면도이며, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마 파라미터를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 13 내지 도 14는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)이 거치되는 기판거치부(201)와, 기판(W)에 접촉된 상태로 이동하는 연마패드(232)를 포함하며 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛(230)과, 기판(W)의 연마가 행해지는 중에 연마패드(232)의 온도 정보를 측정하는 온도측정부(240)와, 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 파라미터를 제어하는 제어부(250)를 포함한다.
이는, 기판(W)의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키기 위함이다.
무엇보다도, 본 발명은 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 파라미터를 제어하는 것에 의하여, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판(W)을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 본 발명은 복잡하고 번거로운 연산 과정을 거치지 않고도, 단순히 연마패드(232)의 온도 정보만으로 기판(W)의 연마 상태를 정확하게 검출할 수 있으며, 기판의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어할 수 있다.
예를 들어, 기판의 표면이 울퉁불퉁한 상태(예를 들어, 연마층이 증착된 최초 상태)에서와, 기판이 매끄러운 상태에서는 각각 기판과 연마패드(232) 간의 접촉면적이 서로 다름으로 인해 기판과 연마패드(232)가 접촉됨에 따른 마찰열이 다르게 발생(또는 슬러리에 의한 화학 반응 정도가 다르게 발생)하게 되며, 기판의 연마량에 따라 연마패드(232)의 온도가 변화하게 된다. 따라서, 연마패드(232)의 온도 변화를 통해 기판의 연마 정도를 알 수 있다.
또한, 본 발명은 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 연마패드(232)의 잔여 수명을 정확하게 검출할 수 있으며, 연마패드(232)를 적시에 교체할 수 있으므로, 연마 효율를 높이고 연마 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기판을 연마하는 연마패드는 일정 사용 시간에 따라 주기적으로 교체될 수 있어야 한다. 그런데, 연마패드의 교체 주기가 도달하였는데도 불구하고, 적시에 교체가 이루어지지 않으면, 기판의 연마 효율이 저하되고, 기판이 손상되는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명은 연마패드(232)의 잔여 수명을 정확하게 예측하고, 적시에 교체되도록 하는 것에 의하여, 연마 효율를 높이고 연마 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
기판거치부(201)는 로딩 파트(100)와 언로딩 파트(300)의 사이에 배치되고, 로딩 파트(100)에 공급된 기판(W)은 기판거치부로 이송되어 기판거치부에 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 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송하도록 마련되되, 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 롤러(110)에 의해 상호 협조적으로 이송된다. 경우에 따라서는 로딩 파트가 로딩 이송 롤러에 의해 순환 회전하는 순환 벨트를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
여기서, 로딩 파트(100)가 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송한다 함은, 로딩 파트(100)가 기판(W)의 휨 변형을 허용하는 높이에 배치되어 기판(W)을 이송하는 것으로 정의된다. 가령, 로딩 파트에서 기판이 돌출된 상태(최외각에 배치된 로딩 이송 롤러를 벗어나도록 기판이 이송된 상태)에서 기판의 돌출된 부분의 자중에 의한 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 이송 벨트보다 약간 높은 높이(예를 들어, 10㎜ 이내)에 배치될 수 있다. 다만, 기판의 휨 변형이 억제될 수 있다면, 로딩 파트(100)에서 기판(W)이 이송되는 높이와, 이송 벨트(210)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.
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, 다르게는 일측변의 길이가 1m 보다 작은 기판(예를 들어, 2세대 유리 기판)이 사용되는 것도 가능하다.
기판거치부(201)는 기판(W)의 연마 시작 시점과 연마 종료 시점 사이에 기판(W)을 이송하도록 마련된다.
여기서, 기판거치부(201)가 기판(W)의 연마 시작 시점과 연마 종료 시점 사이에 기판(W)을 이송한다 함은, 연마 유닛(230)에 의한 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 중에 기판(W)이 이송되는 상태(연속적으로 이송 또는 단계적으로 이송)이거나, 정지된 상태인 것을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
참고로, 본 발명에서 기판(W)을 연마한다 함은, 기판(W)에 대한 기계적 연마 공정 또는 화학 기계적 연마(CMP) 공정에 의해 기판(W)을 연마하는 것으로 정의된다. 일 예로, 기판(W)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다.
일 예로, 연마 파트(200)는, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판(W)이 안착되는 이송 벨트(210) 및 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하는 기판지지부(220)를 포함하는 기판거치부(201)와, 기판(W)의 표면을 연마하는 연마 유닛(230)을 포함한다. 이하에서는 연마 유닛(230)이 기판(W)이 이송되는 중에 기판(W)에 대해 상대 이동하며 기판의 표면을 연마하는 예를 들어 설명하기로 한다.
보다 구체적으로, 이송 벨트(210)는 기판(W)을 제1방향을 따라 이송하고, 연마 유닛(230)은 기판(W)이 제1방향을 따라 이송되는 중에 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판(W)의 표면을 연마한다.
일 예로, 이송 벨트(210)는, 로딩 파트(100)에 인접하게 배치되며, 정해진 경로를 따라 무한 루프 방식으로 순환 회전하도록 구성된다. 로딩 파트(100)에서 이송 벨트(210)로 이송된 기판(W)은 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태에서 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 제1방향으로 이송된다.
보다 구체적으로, 로딩 파트(100)에서 이송 벨트(210)로 이송된 기판(W)은 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태로 연마 위치(기판지지부의 상부 위치)로 이송될 수 있다. 또한, 연마가 완료된 기판(W)은 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 연마 위치에서 언로딩 파트(300) 측으로 이송될 수 있다.
이송 벨트(210)의 순환 회전은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일 예로, 이송 벨트(210)는 롤러 유닛(212)에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하고, 이송 벨트(210)의 순환 회전에 의하여 이송 벨트(210)에 안착된 기판(W)이 직선 이동 경로를 따라 이송된다.
이송 벨트(210)의 이동 경로(예를 들어, 순환 경로)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 롤러 유닛(212)은 제1롤러(212a)와, 제1롤러(212a)로부터 수평하게 이격되게 배치되는 제2롤러(212b)를 포함하며, 이송 벨트(210)는 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)에 의해 무한 루프 방식으로 순환 회전한다.
이때, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b) 중 어느 하나 이상은 통상의 구동 모터(단일 모터 또는 복수개의 모터)에 의해 회전하도록 구성된다.
참고로, 이송 벨트(210)의 외표면이라 함은, 이송 벨트(210)의 외측에 노출되는 외측 표면을 의미하며, 이송 벨트(210)의 외표면에는 기판(W)이 안착된다. 그리고, 이송 벨트(210)의 내표면이라 함은, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)가 접촉되는 이송 벨트(210)의 내측 표면을 의미한다.
또한, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b) 중 어느 하나 이상은 선택적으로 서로 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제1롤러(212a)는 고정되는 제2롤러(212b)는 제1롤러(212a)에 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제조 공차 및 조립 공차 등에 따라 제1롤러(212a)에 대해 제2롤러(212b)가 접근 및 이격되도록 하는 것에 의하여, 이송 벨트(210)의 장력을 조절할 수 있다.
여기서, 이송 벨트(210)의 장력을 조절한다 함은, 이송 벨트(210)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, 도 9를 참조하면, 이송 벨트(210)의 외표면에는 기판(W)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하는 표면층(210a)이 형성된다.
이와 같이, 이송 벨트(210)의 외표면에 표면층(210a)을 형성하는 것에 의하여, 기판(W)이 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태에서, 이송 벨트(210)에 대한 기판(W)의 이동을 구속(미끄러짐을 구속)할 수 있으며, 기판(W)의 배치 위치를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
표면층(210a)은 기판(W)과의 접합성을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 표면층(210a)의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 표면층(210a)은 신축성 및 점착성(마찰력)이 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 형성된다. 경우에 따라서는 제1표면층을 논슬립 기능을 갖는 다른 재질, 예를 들어, 논슬립 기능을 갖는 폴리우레탄으로 형성하는 것도 가능하다.
더욱이, 신축성을 갖는 표면층(210a)을 이송 벨트(210)의 외표면에 형성하는 것에 의하여, 기판(W)과 이송 벨트(210)의 사이에 이물질이 유입되더라도 이물질의 두께만큼 이물질이 위치한 부분에서 표면층(210a)이 눌려질 수 있으므로, 이물질에 의한 기판(W)의 높이 편차(이물질에 의해 기판의 특정 부위가 국부적으로 돌출)를 해소할 수 있으며, 기판(W)의 특정 부위가 국부적으로 돌출됨에 따른 연마 균일도 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 바람직하게, 표면층(210a)은 20~50%의 압축율을 갖도록 형성된다.
이때, 표면층(210a)은 이송 벨트(210)의 외표면에 전체적으로 형성되는 것이 바람직하다.
기판지지부(220)는 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하도록 마련된다.
보다 구체적으로, 기판지지부(220)는 기판(W)의 저면을 마주하도록 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며, 이송 벨트(210)의 내표면을 지지한다.
기판지지부(220)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기판지지부(220)는 이송 벨트(210)의 내표면에 밀착되는 지지플레이트(221)(예를 들어, 석정반)를 포함한다.
이와 같이, 지지플레이트(221)가 기판(W)의 하부에서 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 자중 및 연마 유닛(230)이 기판(W)을 가압함에 따른 이송 벨트(210)의 처짐을 방지할 수 있다.
이하에서는 지지플레이트(221)가 대략 사각 플레이트 형상으로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 기판지지부가 여타 다른 형상 및 구조로 형성될 수 있으며, 2개 이상의 지지플레이트를 연속적으로 배치하여 이송 벨트의 내면을 지지하는 것도 가능하다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 기판지지부(220)가 접촉 방식으로 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판지지부가 이송 벨트의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
일 예로, 기판지지부는 이송 벨트의 내표면에 유체를 분사하고, 유체에 의한 분사력에 의해 이송 벨트의 내표면을 지지하도록 구성된다. 이때, 기판지지부는 이송 벨트의 내표면에 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. 이와 같이, 이송 벨트(210)의 내표면을 비접촉 상태로 지지하는 것에 의하여, 마찰 저항(이송 벨트의 이동(회전)을 방해하는 인자)에 의한 처리 효율 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는, 기판지지부가 자기력(예를 들어, 척력; repulsive force) 또는 초음파 진동에 의한 부상력을 이용하여 이송 벨트의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
연마 유닛(230)은 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 기판(W)의 표면을 연마하도록 마련된다.
일 예로, 연마 유닛(230)은, 기판(W)보다 작은 사이즈로 형성되며 기판(W)에 접촉된 상태로 자전하면서 이동하는 연마패드(232)를 포함한다.
보다 구체적으로, 연마패드(232)는 캐리어 헤드(231)에 장착되어 가압되며, 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(W)의 표면을 선형 연마(평탄화)한다.
캐리어 헤드는 연마패드(232)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 캐리어 헤드의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 캐리어 헤드는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 캐리어 헤드에는 연마패드(232)를 기판(W)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드를 가압하는 공압가압부)가 구비된다.
연마패드(232)는 기판(W)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마패드(232)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(232)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
바람직하게 연마패드(232)로서는 기판(W)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(232)가 사용된다. 즉, 기판보다 큰 크기를 갖는 연마패드를 사용하여 기판을 연마하는 것도 가능하나, 기판보다 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, 연마패드(232)는 기판의 가로 길이 또는 세로 길이의 1/2 보다 작은 직경을 갖도록 형성된다.
실질적으로, 대면적 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 원형 연마패드(232)를 자전시켜 기판(W)의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고도 연마패드(232)를 자전시켜 기판(W)을 연마하는 것이 가능하고, 연마패드(232)에 의한 연마량을 전체적으로 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이송 벨트(210)의 회전에 의해 기판(W)이 제1방향으로 이송됨과 동시에 연마 유닛(230)은 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 왕복 이동하도록 구성된다.
이와 같이, 기판(W)의 이송과 동시에 기판(W)의 연마가 이루어지도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 공정을 간소화하고 기판(W)의 연마 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기판의 위치가 고정된 상태(이송 벨트의 회전이 정지된 상태)에서 기판에 대해 연마 유닛을 이동시켜 기판을 연마한 후 기판을 언로딩 파트로 이송하는 것도 가능하다. 하지만, 기판의 연마 공정과 기판의 이송 공정이 개별적으로 행해짐에 따라 기판의 처리 시간이 증가하고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 기판(W)의 연마 공정와 기판의 이송 공정이 동시에 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 처리 시간을 단축하고 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 이송 벨트(210)가 회전하면 기판(W)을 제1방향으로 이송함과 동시에 연마 유닛(230)이 제2방향으로 왕복 이동하며 기판(W)을 연마하는 방식에서는, 기판지지부(220)와 이송벨트(210)를 보다 소형으로 제작하는 것이 가능한 이점이 있다.
즉, 이송 벨트에 의한 기판의 이동이 정지된 상태에서 기판을 연마하기 위해서는 필연적으로 기판의 저면 전체가 기판지지부에 의해 지지되어야 한다. 이와 같이, 연마 공정 중에 기판의 저면 전체를 지지해야 하는 구조에서는, 기판지지부가 기판보다 같거나 큰 사이즈로 형성되어야 하고, 이송 벨트의 내부에 기판지지부를 배치시키기 위하여 불가피하게 이송 벨트의 사이즈도 함께 커져야 하기 때문에, 설계자유도 및 공간활용성이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 기판(W)이 제1방향으로 이송되면서 제2방향으로 왕복 이동하는 연마 유닛(230)에 의하여 기판(W)이 연마되므로, 기판지지부(220)를 기판(W)보다 작은 사이즈로 형성하고, 기판지지부(220)가 기판(W)의 저면 전체를 지지하지 않고 기판(W)의 저면 일부만을 부분적으로 지지하도록 하는 것이 가능하다. 일 예로, 도 7을 참조하면, 기판지지부(220)를 구성하는 지지플레이트(221)는 기판(W)보다 작은 사이즈를 갖도록 형성되며, 연마 유닛(230)의 하부 위치(연마 유닛에 의한 연마가 행해지는 위치)에서 기판(W)의 저면을 부분적으로 지지한다.
이와 같이, 지지플레이트(221)를 기판(W)보다 소형으로 제작할 수 있도록 하는 것에 의하여, 이송 벨트(210) 역시 소형으로 제작하는 것이 가능하며, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서 연마 유닛(230)은 단일 방향(제2방향)으로만 이동하면 되므로, 연마 유닛(230)을 이동시키기 위한 겐트리 등의 장비를 간소화하고, 연마 유닛(230)의 이동 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
기판(W)이 제1방향을 따라 이송됨과 동시에 연마 유닛(230)이 제1방향에 직교하는 제2방향으로 왕복 이동함에 따라, 기판(W)에 대한 연마 유닛(230)의 연마 경로는 지그재그 형태를 이루게된다.
즉, 도 8을 참조하면, 기판(W)이 제1방향을 따라 이송됨과 동시에 연마 유닛(230)이 제1방향에 직교하는 제2방향으로 왕복 이동함에 따라, 연마패드(232)는 기판(W)의 일변에 대해 경사진 제1사선경로(L1)와, 제1사선경로(L1)의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로(L2)를 따라 기판에 대해 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(W)의 표면을 연마한다.
여기서, 제1사선경로(L1)라 함은, 예를 들어 기판(W)의 좌측변에 대해 소정 각도(θ)로 경사진 경로를 의미한다. 또한, 제2사선경로(L2)라 함은, 제1사선경로(L1)와 교차하도록 제1사선경로(L1)의 반대 방향을 향해 소정 각도로 경사진 경로를 의미한다.
또한, 본 발명에서 연마패드(232)가 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 반복적으로 지그재그 이동한다 함은, 연마패드(232)가 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 이동하는 중에 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 이동 경로가 중단되지 않고 다른 방향으로 전환(제1사선경로에서 제2사선경로로 전환)되는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 연마패드(232)는 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 연속적으로 이동하며 연속적으로 연결된 파도 형태의 이동 궤적을 형성한다.
보다 구체적으로, 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)는 기판(W)의 일변을 기준으로 선대칭이며, 연마패드(232)는 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판(W)의 표면을 연마한다. 이때, 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)가 기판(W)의 일변을 기준으로 선대칭이라 함은, 기판(W)의 일변(11)을 중심으로 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 대칭시켰을 때, 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)가 완전히 겹쳐지는 것을 의미하고, 기판(W)의 일변과 제1사선경로(L1)가 이루는 각도와, 기판(W)의 일변과 제2사선경로(L2)가 이루는 각도가 서로 동일한 것으로 정의된다.
바람직하게, 연마패드(232)는, 연마패드(232)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 기판(W)에 대해 왕복 이동한다. 이때, 기판에 대한 연마패드(232)의 왕복 이동 피치는 이송 벨트의 회전에 의한 기판의 제1방향 이송 속도를 제어함으로써 조절될 수 있다. 이하에서는 연마패드(232)가 연마패드(232)의 직경 만큼의 길이를 왕복 이동 피치로 하여 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 기판(W)에 대해 규칙적으로 왕복 이동하는 예를 설명하기로 한다.
이때, 연마 유닛(230)은 겐트리(Gantry)와 같은 구조물(미도시)에 의해 제2방향을 따라 선형 이동하도록 구성될 수 있으며, 연마 유닛(230)을 이동시키는 구조물의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 겐트리는 기판을 사이에 두고 기판의 양측에 배치되는 제1지지축과 제2지지축, 및 제1지지축과 제2지지축을 연결하는 연결축을 포함할 수 있으며, 연마 유닛(230)은 연결축 상에 제2방향을 따라 직선 이동 가능하게 장착될 수 있다.
이와 같이, 기판(W)에 대해 연마패드(232)가 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(W)의 표면을 연마하되, 연마패드(232)가 연마패드(232)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치(P)로 하여 기판(W)에 대해 전진 이동하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 전체 표면 영역에서 연마패드(232)에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판(W)의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 기판(W)에 대해 연마패드(232)가 전진 이동한다 함은, 연마패드(232)가 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 기판(W)에 대해 이동하면서 기판(W)의 전방을 향해(예를 들어, 도 8을 기준으로 기판의 좌측변에서 우측변을 향해) 직진 이동하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 밑변, 빗변, 대변으로 이루어진 직각삼각형을 예를 들면, 직각삼각형의 밑변은 기판(W)의 좌측변으로 정의되고, 직각삼각형의 빗변은 제1사선경로(L1) 또는 제2사선경로(L2)로 정의될 수 있으며, 직각삼각형의 대변은 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 전진 이동 거리로 정의될 수 있다.
다시 말해서, 연마패드(232)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 기판(W)에 대해 연마패드(232)가 반복적으로 지그재그 이동(제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동)하면서 기판(W)을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 전체 표면 영역에서 연마패드(232)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.
참고로, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 연마 파트가 단 하나의 연마 유닛(230)으로 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마 파트가 2개 이상의 연마 유닛을 포함하는 것을 가능하다. 일 예로, 연마 파트는 2개 이상의 연마 유닛을 포함할 수 있다. 이때, 복수개의 연마 유닛은 각각 연마패드를 구비하며, 서로 동일한 경로 또는 서로 반대 방향 경로를 향해 이동하면서 기판의 표면을 연마하도록 구성될 수 있다.
온도측정부(240)는 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 중에 연마패드(232)의 온도 정보를 측정하도록 마련된다.
여기서, 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 중에 연마패드(232)의 온도 정보를 측정한다 함은, 연마패드(232)가 기판(W)에 접촉된 상태로 기판(W)의 연마가 행해지고 있는 중에 연마패드(232)의 온도 정보를 측정하는 것으로 정의된다.
바람직하게, 온도측정부(240)는 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 중에 연마패드(232)의 온도 정보를 실시간으로 측정한다.
온도측정부(240)는 연마패드(232)의 온도 정보를 측정 가능한 다양한 구조 및 방식으로 구성될 수 있으며, 온도측정부(240)의 구조 및 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
온도측정부(240)는 연마패드(232)의 온도 정보를 접촉식으로 측정하는 접촉식 센서(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 접촉식 센서로서는 연마패드(232)의 표면 온도를 접촉식으로 측정 가능한 통상의 온도 센서가 사용될 수 있으며, 접촉 센서의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 다르게는 온도측정부(240)가 연마패드(232)의 온도를 비접촉식으로 측정하는 비접촉 센서(미도시)를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
온도측정부(240)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 위치에 장착될 수 있다. 일 예로, 온도측정부(240)는 캐리어 헤드(231)에 장착된다. 이하에서는 온도측정부(240)가 캐리어 헤드(231)의 내부에 장착된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 온도측정부를 캐리어 헤드의 외부 또는 주변 구조물에 장착하는 것도 가능하다.
바람직하게, 연마패드(232)의 상면에는 수용홈(233)이 형성되고, 온도측정부(240)는 수용홈(233)에 밀착되게 수용된다. 이와 같이, 연마패드(232)의 상면에 수용홈을 형성하고, 온도측정부(240)가 수용홈(233)에 수용되도록 하는 것에 의하여, 캐리어 헤드(231)의 구조를 변경하지 않고도 온도측정부(240)를 캐리어 헤드(231)의 내부에 장착하는 것이 가능하다.
더욱이, 캐리어 헤드(231)의 내부에서 연마패드(232)의 온도를 측정하는 것에 의하여, 실제 연마패드(232)에 의한 기판(W)의 연마가 행해지는 중에, 연마패드(232)의 온도 변화 정확하게 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제어부(250)는 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 파라미터를 제어한다.
여기서, 기판(W)의 연마 파라미터라 함은, 기판(W)의 연마에 영향을 미치는 변수를 모두 포함하는 것으로 정의된다. 일 예로, 기판(W)의 연마 파라미터는, 연마패드(232)를 기판(W)에 가압하는 연마패드(232)의 가압력, 연마패드(232)의 회전속도, 연마패드(232)의 이동속도 중 어느 하나 이상을 포함한다.
보다 구체적으로, 제어부(250)는 온도측정부(240)에서 측정된 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여, 기판(W)의 두께 분포가 목적된 타겟 두께로 정확하게 연마되고 있는지에 대한 두께 편차 정보를 알 수 있으며, 기판(W)의 연마가 완료되기 전에 연마 조건(예를 들어, 기판의 영역별 단위 시간당 연마량)이 제어될 수 있게 한다. 바람직하게, 조절부(170)는 기판(W)이 연마되는 중에 연마 파라미터를 실시간으로 조절한다.
즉, 기판의 연마시에는, 두께 센서 오차, 온도 변화에 따른 오차 등과 같은 연마 환경 변수에 의해 기판이 목적된 타겟 두께로 정확하게 연마되기 어렵다. 예를 들어, 기판은 연마중 두께가 20Å(타겟 두께 정보)이 되어야 하지만, 실제 연마중에 두께를 측정해보니, 기판의 두께가 22Å(연마후 두께 정보)으로 나타날 수 있다. 이와 같은 두께 차이(2Å, 두께 편차 정보)는, 기판의 연마전 두께를 측정하는 센서 오차나, 온도 변화에 따른 연마량 오차 등에 따라 발생하게 된다.
이에 본 발명은, 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 알 수 있는 기판(W)의 두께 편차 정보에 기초하여 기판(W)의 연마가 완료되기 전에 기판(W)의 연마 파라미터를 조절하여 기판(W)의 단위 시간당 연마량을 제어한다. 보다 구체적으로, 기판(W)에 대한 연마가 행해지는 중에 기판(W)의 두께 정보에 두께 편차 정보(기판(W)의 목적된 타겟 두께 정보와 연마중 두께 정보 간의 차이)를 반영한 연마 파라미터에 기초하여 기판(W)을 연마하는 것에 의하여, 기판(W)을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 제어부(250)가 기판(W)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절한다 함은, 기판(W)의 두께 정보에 기초하여, 연마패드(232)의 가압력, 연마패드(232)의 회전속도, 연마패드(232)의 이동속도 중 어느 하나 이상을 조절하는 것으로 정의된다.
일 예로, 도 11 및 도 12를 참조하면, 제어부(250)는 연마패드(232)의 온도가 제1온도범위(T1)인 제1위치에서는 연마패드(232)의 온도가 제1온도범위(T1)보다 높은 제2온도범위(T2)인 제2위치에서보다 연마패드(232)의 가압력(P2) 또는 연마패드(232)의 회전속도(V2)를 낮게 제어(V1(P1) > V2(P2))한다.
다른 일 예로, 도 12를 참조하면, 제어부(250)는 연마패드(232)의 온도가 제2온도범위(T2)인 제2위치에서는 연마패드(232)의 온도가 제2온도범위(T2)보다 낮은 제3온도범위(T3)인 제3위치에서보다 연마패드(232)의 가압력(P3) 또는 연마패드(232)의 회전속도(V3)를 높게 제어(V3(P3) > V2(P2))한다.
이와 같이, 본 발명은 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 파라미터를 조절하는 것에 의하여, 기판(W)을 의도된 두께로 정확하게 연마할 수 있으며, 기판(W)의 두께 편차를 제거하고, 기판(W)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 연마패드(232)의 사용 시간에 따른 연마패드(232)의 기준 온도 범위는 데이터 베이스(260)에 저장되고, 제어부(250)는, 온도측정부(240)에서 측정된 연마패드(232)의 측정 온도 범위와 기준 온도 범위 간의 편차에 기초하여, 기판(W)의 연마 파라미터를 조절한다.
가령, 연마패드(232)의 기준 온도 범위는, 연마패드(232)의 사용 시간(또는 순서) 별로 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 기준 온도 범위와 온도측정부(240)에서 측정된 연마패드(232)의 측정 온도 범위 간의 편차에 기초하여, 기판(W)의 연마 파라미터를 빠르게 획득할 수 있다.
참고로, 룩업테이블에 미리 저장되지 않은 연마 파라미터는, 미리 저장된 인접한 연마 파라미터에서의 오차를 이용한 보간법(interpolation)으로 산출될 수 있다.
더욱 바람직하게, 제어부(250)는 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 기판(W)의 연마 종료 시점을 제어한다.
다른 일 예로, 도 9를 참조하면, 기판(W) 처리 장치는 기판(W)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(234)를 포함하되, 연마 파라미터는 슬러리의 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 포함한다.
바람직하게, 도 10을 참조하면, 연마패드(232)의 중앙부에는 슬러리가 공급되는 슬러리 공급홀(232a)이 형성된다. 슬러리 공급부(234)에서 공급된 슬러리는 캐리어 헤드(231)의 내부를 거쳐 슬러리 공급홀(232a)로 배출되어 기판(W)과 연마패드(232)의 사이에 분포된다.
또한, 연마패드(232)의 저면에는 슬러리 배출홈(232b)이 형성되며, 슬러리 배출홈(232b)을 따라 슬러리가 배출되는 배출 경로(SL)가 형성된다. 바람직하게, 슬러리 배출홈(232b)은 연마패드(232)의 중앙부를 기준으로 반경 방향을 따라 방사상으로 형성된다. 이와 같이, 슬러리 배출홈(232b)을 반경 방향을 따라 방사상으로 형성하는 것에 의하여 연마패드(232)의 저면에 전체적으로 균일하게 슬러리를 공급하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 아울러, 연마패드(232)의 저면에는 슬러리 배출홈(232b)과 연통되게 원주 방향을 따라 슬러리 가이드홈(232b')이 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 슬러리 배출홈이 스파이럴 형상 또는 빗살 무늬 형상 등으로 형성되는 것도 가능하다.
제어부(250)는 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여, 슬러리의 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 제어한다.
이와 같이, 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 연마패드(232)의 가압력, 상기 연마패드(232)의 회전속도, 상기 연마패드(232)의 이동속도, 슬러리의 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 제어하는 것에 의하여, 기판(W)을 의도된 두께로 정확하게 연마할 수 있으며, 기판(W)의 두께 편차를 제거하고, 기판(W)의 연마 종료 시점을 신속하고 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 연마패드(232)의 잔여 수명 및 연마 공정 이상 상황을 검출할 수 있다. 따라서, 연마패드(232)를 적시에 교체할 수 있으므로, 연마 효율를 높이고 연마 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 기판 처리 장치(10)는 연마패드(232)의 외표면(기판에 접촉되는 표면)을 개질하는 컨디셔너(미도시)를 포함할 수 있다.
일 예로, 컨디셔너는 기판의 외측 영역에 배치될 수 있으며, 연마패드(232)의 표면(저면)을 미리 정해진 가압력으로 가압하며 미세하게 절삭하여 연마패드(232)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 개질한다. 다시 말해서, 컨디셔너는 연마패드(232)의 외표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(232)의 외표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(232)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 기판에 원활하게 공급되도록 한다. 바람직하게 컨디셔너는 회전 가능하게 구비되며, 연마패드(232)의 외표면(저면)에 회전 접촉한다.
또한, 도 9를 참조하면, 연마 파트(200)는 기판(W)의 둘레 주변을 감싸도록 이송 벨트(210)의 외표면에 구비되는 리테이너(214)를 포함한다.
리테이너(214)는, 연마 공정 중에 연마 유닛(230)의 연마패드(232)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 진입할 시, 기판(W)의 가장자리 부위에서 연마패드(232)가 리바운드되는 현상(튀어오르는 현상)을 최소화하고, 연마패드(232)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(214)에는 기판(W)의 형태에 대응하는 기판수용부(214a)가 관통 형성되고, 기판(W)은 기판수용부(214a)의 내부에서 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된다.
기판(W)이 기판수용부(214a)에 수용된 상태에서 리테이너(214)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(214) 영역)이 서로 비슷한 높이를 가지도록 하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 연마패드(232)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(232)의 리바운드 현상을 최소화할 수 있으며, 리바운드 현상에 의한 비연마 영역의 발생을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 리테이너(214)는 기판(W)보다 얇거나 같은 두께(T1≥T2)를 갖도록 형성된다. 이와 같이, 리테이너(214)를 기판(W)보다 얇거나 같은 두께(T2)를 갖도록 형성하는 것에 의하여, 연마패드(232)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 이동하는 중에, 연마패드(232)와 리테이너(214)의 충돌에 의한 리바운드 현상의 발생을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 리테이너를 기판보다 두꺼운 두께로 형성하는 것도 가능하다.
아울러, 리테이너(214)는 이송 벨트(210)의 순환 방향을 따라 이송 벨트(210)의 외표면에 복수개가 구비된다. 이와 같이, 이송 벨트(210)의 외표면에 복수개의 리테이너(214)를 형성하는 것에 의하여, 인라인 방식으로 서로 다른 기판(W)을 연속적으로 처리할 수 있는 이점이 있다.
또한, 기판 처리 장치(10)는, 이송 벨트의 내표면과 지지플레이트(221)의 상면 사이에 구비되어 지지플레이트(221)에 대한 이송 벨트의 마찰계수를 낮추는 윤활층(225)을 포함한다.
이는, 기판에 대한 연마가 행해지는 중에 기판을 제1방향으로 이송시키기 위한 이송 벨트(210)의 순환 회전이 보다 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다.
즉, 기판에 대한 연마가 행해지는 중에는 이송 벨트(210)의 내표면에 지지플레이트(221)의 상면이 밀착되는 바, 이송 벨트(210)의 내표면이 지지플레이트(221)의 상면에 접촉된 상태에서는 이송 벨트(210)의 회전이 원활하게 이루어지기 어렵다.
하지만, 본 발명은 이송 벨트의 내표면과 지지플레이트(221)의 상면 사이에 윤활층(225)을 마련하는 것에 의하여, 이송 벨트(210)의 내표면이 지지플레이트(221)에 지지된 상태에서 이송 벨트(210)의 회전을 원활하게 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 이송 벨트의 내표면과 지지플레이트(221)의 상면 사이에 윤활층(225)이 구비된다 함은, 윤활층(225)이 지지플레이트(221)의 상면에 형성되거나, 윤활층(225)이 이송 벨트의 내표면에 형성되는 것을 모두 포함하는 것으로 정의된다. 경우에 따라서는 지지플레이트의 상면과 이송 벨트의 내표면에 모두 윤활층을 형성하는 것도 가능하다. 이때, 윤활층(225)은 피윤활면(이송 벨트의 내표면 또는 지지플레이트의 상면)에 접착 또는 코팅 방식 등으로 형성될 수 있다.
윤활층(225)은 비 점착 및 자기 윤활 특성이 우수한 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 윤활층(225)의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 바람직하게, 윤활층(225)은 불소, 폴리에틸렌 수지 중 어느 하나 이상을 이용하여 형성된다.
한편, 기판 처리 장치(10)는, 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(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도를 동기화하는 로딩 제어부(120)를 포함한다.
보다 구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 로딩 제어부(120)는, 기판(W)의 일단이 이송 벨트(210)에 미리 정의된 안착 시작 위치(SP)에 배치되면, 로딩 이송 속도와 벨트 이송 속도를 동기화시킨다.
여기서, 이송 벨트(210)에 미리 안착 시작 위치(SP)라 함은, 이송 벨트(210)의 순환 회전에 의해 기판(W)이 이송되기 시작할 수 있는 위치로 정의되며, 안착 시작 위치(SP)에서는 이송 벨트(210)와 기판(W) 간의 접합성이 부여된다. 일 예로, 안착 시작 위치(SP)는 로딩 파트(100)에서부터 이송되는 기판(W)의 선단을 마주하는 기판수용부(214a)의 일변(또는 기판수용부의 일변에 인접한 위치)에 설정될 수 있다.
참고로, 센서 또는 비젼 카메라와 같은 통상의 감지수단에 의하여 기판수용부(214a)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 것으로 감지되면, 기판수용부(214a)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 상태가 유지되도록 이송 벨트(210)의 회전이 정지된다.
그 후, 이송 벨트(210)의 회전이 정지된 상태에서, 감지수단에 의해 기판(W)의 선단이 안착 시작 위치(SP)에 배치된 것으로 감지되면, 로딩 제어부(120)는 로딩 파트(100)가 기판(W)을 이송하는 로딩 이송 속도와, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도가 서로 동일한 속도가 되도록 이송 벨트(210)를 회전(동기화 회전)시켜 기판(W)이 연마 위치로 이송되게 한다.
그리고, 언로딩 파트(300)는 연마 처리가 완료된 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩하기 위해 마련된다.
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 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송하되, 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.
여기서, 언로딩 파트(300)가 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송한다 함은, 언로딩 파트(300)가 기판(W)의 휨 변형을 허용하는 높이에 배치되어 기판(W)을 이송하는 것으로 정의된다. 가령, 이송 벨트로부터 기판이 돌출된 상태(기판의 일부가 이송 벨트 외측으로 이송된 상태)에서 기판의 돌출 부분의 자중에 의한 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 이송 벨트보다 약간 낮은 높이(예를 들어, 10㎜ 이내)에 배치될 수 있다. 다만, 기판의 휨 변형이 억제될 수 있다면, 언로딩 파트(300)에서 기판(W)이 이송되는 높이와, 이송 벨트(210)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.
바림직하게, 기판은 이송 벨트(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트(210)로부터 분리된다.
이는, 연마가 완료된 기판(W)을 언로딩함에 있어서, 별도의 픽업 장치(예를 들어, 기판(W) 흡착 장치)를 이용하여 기판(W)을 픽업한 후, 다시 기판(W)을 언로딩 파트에 내려놓는 공정을 배제하고, 기판(W)의 언로딩 시간을 단축하기 위함이다.
보다 구체적으로, 도 13을 참조하면, 이송 벨트(210)는 정해진 경로를 따라 순환 회전하며 기판(W)을 이송하도록 구성된다. 기판(W)은 이송 벨트(210)가 회전 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치(이송 벨트가 제2롤러의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트(210)로부터 분리된다.
이와 같이, 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(210)가 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서는, 이송 벨트(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동되게 하는 것에 의하여, 별도의 픽업 공정없이 이송 벨트(210)로부터 기판(W)을 자연스럽게 분리하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 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 기판을 픽업한 후, 다시 기판을 언로딩 파트에 내려놓아야 했기 때문에, 기판을 언로딩하는데 소요되는 시간이 수초~수십초가 걸릴 정도로 처리 시간이 증가하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 로딩 파트(100)에서 공급된 기판(W)이 이송 벨트(210)로 직접 이송된 상태에서, 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해지고, 기판(W)이 이송 벨트(210) 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(210)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.
또한, 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩 파트(300)로 이송하는 언로딩 이송 공정 중에, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도와 언로딩 파트(300)가 기판(W)을 이송하는 언로딩 이송 속도를 동기화하는 언로딩 제어부(320)를 포함한다.
일 예로, 도 14를 참조하면, 언로딩 제어부(320)는 기판(W)의 일단이 감지되면, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도와 동일한 속도로 언로딩 이송 속도를 동기화시킨다. 경우에 따라서는, 기판의 일단의 감지 여부와 관계없이, 벨트 이송 속도와 언로딩 이송 속도가 동일하도록 언로딩 이송 롤러를 회전시키고 있는 상태에서 이송 벨트를 회전시켜 기판을 언로딩 파트로 언로딩하는 것도 가능하다.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 이송 벨트가 정해진 경로를 따라 순환 회전하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 이송 벨트가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취되며 기판을 이송하는 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.
이때, 기판은 이송 벨트의 이동 경로가 꺽여지는 위치(예를 들어, 도 13과 같이, 이송 벨트가 롤러의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트가 기판의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트로부터 분리될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 이송 벨트(210)가 일단과 타단이 연속적으로 연결된 링 형상의 엔드리스(endless) 구조로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 이송 벨트를 일단과 타단이 분리 가능한 구조로 형성하는 것도 가능하다. 이송 벨트의 일단과 타단이 분리되는 구조에서 체결부재를 이용한 통상의 패스너에 의해 이송 벨트의 일단과 타단이 선택적으로 분리 결합될 수 있다.
한편, 도 15 내지 도 18은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판거치부의 다른 실시예를 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.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 이송 벨트에 안착된 단 하나의 기판에 대해 연마 공정이 행해지는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 이송 벨트에 복수개의 서로 다른 기판을 배치하고 복수개의 기판에 대한 연마가 동시에 행해지도록 구성하는 것도 가능하다.
일 예로, 도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판지지부(220')는, 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하는 제1지지플레이트(221)와, 제1지지플레이트(221)와 이격되게 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 다음에 공급되는 후속 기판(W')의 저면을 지지하는 제2지지플레이트(222)와, 제2지지플레이트(222)와 이격되게 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며 이송 벨트(210)를 사이에 두고 후속 기판(W)'의 다음에 공급되는 다른 후속 기판(W")의 저면을 지지하는 제3지지플레이트(223)를 포함한다. 경우에 따라서는 기판지지부가 단 2개의 지지플레이트만을 포함하거나, 4개 이상의 지지플레이트를 포함하는 것도 가능하다.
또한, 연마 유닛(230)은, 기판(W)에 접촉된 상태로 자전함과 동시에 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판을 연마하는 제1연마패드(232)와, 후속 기판(W)'에 접촉된 상태로 자전함과 동시에 제2방향을 따라 왕복 이동하며 후속 기판(W')을 연마하는 제2연마패드(232')와, 다음 후속 기판(W")에 접촉된 상태로 자전함과 동시에 제2방향을 따라 왕복 이동하며 다음 후속 기판(W")을 연마하는 제3연마패드(232")를 포함한다.
이와 같이, 이송 벨트(210) 상에 복수개의 기판(W,W',W")을 공급하고, 각 기판(W,W',W")에 대한 연마 공정이 동시에 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(W,W',W")의 처리 효율을 높이고 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 복수개의 지지플레이트와 연마패드를 모두 사용하여 서로 다른 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 복수개의 지지플레이트와 복수개의 연마패드 중 일부만을 이용하여 기판에 대한 연마 공정을 수행하는 것도 가능하다.
또한, 도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판지지부(220')는, 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며, 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하는 제1지지플레이트(221)와, 제1지지플레이트(221)와 이격되게 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며, 이송 벨트(210)를 사이에 두고 제1지지플레이트(221)에서부터 이송된 기판(W)의 저면을 지지하는 제2지지플레이트(222)와, 제2지지플레이트(222)와 이격되게 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며, 이송 벨트(210)를 사이에 두고 제2지지플레이트(222)에서부터 이송된 기판(W)의 저면을 지지하는 제3지지플레이트(223)를 포함한다. 경우에 따라서는 기판지지부가 단 2개의 지지플레이트만을 포함하거나, 4개 이상의 지지플레이트를 포함하는 것도 가능하다.
또한, 연마 유닛(230)은, 제1지지플레이트(221)의 상부에 구비되며 기판(W)에 접촉된 상태로 자전함과 동시에 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판을 제1차 연마(1st polishing)하는 제1연마패드(232)와, 제2지지플레이트(222)의 상부에 구비되며 기판(W)에 접촉된 상태로 자전함과 동시에 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판(W)을 제2차 연마(2nd polishing)하는 제2연마패드(232')와, 제3지지플레이트(223)의 상부에 구비되며 기판(W)에 접촉된 상태로 자전함과 동시에 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판(W)을 제3차 연마(3rd polishing)하는 제3연마패드(232")를 포함한다.
이와 같이, 기판(W)에 대한 연마 공정이 서로 다른 지지플레이트(221,222,223) 상에서 반복적으로 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 효율을 높이고 연마 균일도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연마 유닛(230)을 구성하는 복수개의 연마패드(232,232')는 서로 다른 기판을 동시에 연마하는 것도 가능하지만, 연마 유닛(230)을 구성하는 복수개의 연마패드(232,232')가 단일 기판(W)을 동시에 연마하는 것도 가능하다.
일 예로, 도 18을 참조하면, 연마 유닛(230)은, 기판(W)에 접촉된 상태로 자전함과 동시에 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판(W)을 연마하는 제1연마패드(232)와, 제1연마패드(232)와 이격되게 배치되며 기판(W)에 접촉된 상태로 자전함과 동시에 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판(W)을 연마하는 제2연마패드(232')를 포함하되, 제1연마패드(232)는 기판(W)의 제1영역(Z1)을 연마하고, 제1연마패드(232)가 기판(W)의 제1영역(Z1)을 연마함과 동시에 제2연마패드(232')는 기판(W)의 제2영역(Z2)을 연마한다.
바람직하게, 제1연마패드(232)는 제1방향을 따른 기판(W)의 선단부에서 기판(W)에 대한 연마를 시작하여 기판(W)의 제1영역(Z1)을 연마하고, 제2연마패드(232')는 제1방향을 따른 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.
이와 같이, 복수개의 연마패드(232,232')를 이용하여 단일 기판(W)을 동시에 연마하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 시간을 보다 단축하고 기판의 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.
도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 온도측정부의 다른 실시예를 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.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 온도측정부가 연마패드의 온도 정보를 직접 측정하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마패드에 접촉되는 기판의 온도 정보를 이용하여 간접적으로 연마패드의 온도 정보를 측정하는 것도 가능하다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 온도측정부(240)는 캐리어 헤드(231)의 외부에 장착될 수 있다.
보다 구체적으로, 온도측정부(240)는, 캐리어 헤드(231)의 외부에 장착되며 기판의 온도 정보를 측정하는 온도 측정 센서(242)와, 기판의 온도 정보에 기초하여 연마패드(232)의 온도를 산출하는 산출부(244)를 포함한다.
이는, 연마패드(232)가 기판(W)을 연마하는 중에 연마패드(232)의 온도를 비접촉식으로 측정하기 위함이다.
즉, 연마패드(232)가 기판(W)을 연마하는 중에는, 연마패드(232)가 전체적으로 기판에 접촉되어 외부로 노출되지 않으므로, 연마패드(232)의 온도 정보를 접촉식으로 측정하기 어렵다. 하지만, 본 발명은 연마패드(232)가 마찰되는 기판(W)의 온도 정보를 측정하고, 기판(W)의 온도 정보에 기초하여 연마패드(232)의 온도를 산출하는 것에 의하여, 연마패드(232)의 온도를 비접촉식으로 측정할 수 있다.
일 예로, 온도 측정 센서(242)로서는, 기판(W)의 온도 정보를 비접촉식으로 측정하는 비접촉식 센서(예를 들어, 적외선 온도센서)가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는, 온도 측정 센서(242)로서, 기판의 온도 정보를 접촉식으로 측정하는 접촉식 센서를 사용하는 것도 가능하다.
일 예로, 도 19를 참조하면, 온도 측정 센서(242)는, 기판에 대한 연마패드(232)의 진행 방향을 따라 연마패드(232)의 전방에 배치되며, 연마패드(232)가 기판(W)의 피연마 부위(EZ1)를 통과하기 직전에 피연마 부위(EZ1)에서 기판(W)의 온도 정보를 측정한다.
이와 같이, 연마패드(232)가 기판(W)의 피연마 부위(EZ1)를 통과하기 직전에 피연마 부위(EZ1)에서 기판(W)의 온도 정보를 측정하는 것에 의하여, 연마패드(232)가 기판(W)에 마찰됨에 따른 기판(W)의 온도 변화를 정확하게 측정할 수 있으므로, 기판(W)의 온도 정보에 기초한 연마패드(232)의 온도 정보 산출 정확도를 높이를 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다른 일 예로, 도 20을 참조하면, 온도 측정 센서(242)는, 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 진행 방향을 따라 연마패드(232)의 후방에 배치되며, 연마패드(232)가 통과하여 외부로 노출되는 기판(W)의 노출 부위(EZ2)에서 곧바로 기판(W)의 온도 정보를 측정한다.
이와 같이, 연마패드(232)가 통과하여 외부로 노출되는 기판(W)의 노출 부위(EZ2)에서 곧바로 기판(W)의 온도 정보를 측정하는 것에 의하여, 연마패드(232)가 통과한 노출 부위(EZ2)에서의 온도 손실에 의한 측정 정확도 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
산출부(244)는 온도 측정 센서(242)에서 측정된 기판(W)의 온도 정보에서 연마패드(232)의 온도 정보를 추출하도록 마련된다.
산출부(244)는 기판(W)의 온도 정보에서 연마패드(232)의 온도 정보를 분류할 수 있는 통상의 알고리즘을 포함할 수 있으며, 산출부(244)의 산출 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 기판(W)의 온도 정보를 측정하고, 기판(W)의 온도 정보를 기초하여 연마패드(232)의 온도 정보를 산출하는 것에 의하여, 온도측정부(240)를 캐리어 헤드(231)의 내부에 장착하지 않고도, 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해지는 중에 실시간으로 연마패드(232)의 온도 정보를 측정할 수 있으며, 연마패드(232)의 온도 정보에 기초하여 기판의 연마 파라미터를 제어할 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.
10 : 기판 처리 장치 100 : 로딩 파트
110 : 로딩 이송 롤러 120 : 로딩 제어부
200 : 연마 파트 201 : 기판거치부
210 : 이송 벨트 212 : 롤러 유닛
212a : 제1롤러 212b : 제2롤러
214 : 리테이너 214a : 기판수용부
220,220',220" : 기판지지부 221,222,223 : 지지플레이트
225 : 윤활층 230 : 연마 유닛
231 : 캐리어 헤드 232,232',232" : 연마패드
232a : 슬러리 공급홀 233 : 수용홈
234 : 슬러리 공급부 240 : 온도측정부
242 : 온도 측정 센서 244 : 산출부
250 : 제어부 260 : 데이터 베이스
300 : 언로딩 파트 310 : 언로딩 이송 롤러
320 : 언로딩 제어부

Claims (30)

  1. 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
    정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 상기 기판이 안착되는 이송 벨트와, 상기 이송 벨트의 내부에 배치되며 상기 이송 벨트를 사이에 두고 상기 기판의 저면을 지지하는 기판지지부와, 상기 기판의 둘레 주변을 감싸도록 돌출되게 구비되는 리테이너를 포함하여, 기판이 거치되는 기판거치부와;
    상기 기판에 접촉된 상태로 이동하는 연마패드를 포함하며, 상기 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛과;
    상기 기판에 대한 연마가 행해지는 중에 상기 연마패드의 온도 정보를 측정하는 온도측정부와;
    상기 연마패드의 온도 정보에 기초하여 상기 연마패드의 가압력, 상기 연마패드의 회전속도, 상기 연마패드의 이동속도 중 어느 하나 이상의 연마 파라미터를 제어하는 제어부를;
    포함하고, 상기 이송 벨트는 상기 기판을 제1방향으로 이송하고, 상기 연마 유닛은 상기 기판이 상기 제1방향을 따라 이송되는 중에, 상기 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 왕복 이동하며 상기 기판의 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 연마패드의 온도가 제1온도범위인 제1위치에서는 상기 연마패드의 온도가 상기 제1온도범위보다 높은 제2온도범위인 제2위치에서보다 상기 연마패드의 가압력 또는 상기 연마패드의 회전속도를 높게 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 연마패드의 온도가 제2온도범위인 제2위치에서는 상기 연마패드의 온도가 상기 제2온도범위보다 낮은 제3온도범위인 제3위치에서보다 상기 연마패드의 가압력 또는 상기 연마패드의 회전속도를 낮게 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를 포함하고,
    상기 연마 파라미터는 상기 슬러리의 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
    기판이 거치되는 기판거치부와;
    상기 기판에 접촉된 상태로 이동하는 연마패드를 포함하며, 상기 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛과;
    상기 기판에 대한 연마가 행해지는 중에 상기 연마패드의 온도 정보를 측정하는 온도측정부와;
    상기 연마패드의 온도 정보에 기초하여 상기 연마패드의 가압력, 상기 연마패드의 회전속도, 상기 연마패드의 이동속도 중 어느 하나 이상의 연마 파라미터를 제어하는 제어부와;
    상기 연마패드의 사용 시간에 따른 상기 연마패드의 기준 온도 범위가 저장되는 데이터 베이스를;
    포함하고, 상기 제어부는, 상기 기판에 대한 연마가 행해지는 중에 상기 온도측정부에서 상기 연마패드의 온도 정보를 실시간으로 측정하고, 상기 연마패드의 측정 온도 범위와 상기 기준 온도 범위 간의 편차에 기초하여, 상기 기판의 연마 파라미터를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
    기판이 거치되는 기판거치부와;
    상기 기판에 접촉된 상태로 이동하는 연마패드와, 상기 연마패드를 상기 기판에 가압하는 캐리어 헤드를 포함하며, 상기 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛과;
    상기 캐리어 헤드에 장착되어, 상기 기판에 대한 연마가 행해지는 중에 상기 연마패드의 온도 정보를 측정하는 온도측정부와;
    상기 연마패드의 온도 정보에 기초하여 상기 연마패드의 가압력, 상기 연마패드의 회전속도, 상기 연마패드의 이동속도 중 어느 하나 이상의 연마 파라미터를 제어하는 제어부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도측정부는 상기 캐리어 헤드의 내부에 장착되고;
    상기 연마패드의 상면에는 수용홈이 형성되고, 상기 온도측정부는 상기 수용홈에 밀착되게 수용된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 온도측정부는 상기 캐리어 헤드의 외부에 장착되고;
    상기 온도측정부는,
    상기 캐리어 헤드의 외부에 장착되며, 상기 기판의 온도 정보를 측정하는 온도 측정 센서와;
    상기 기판의 온도 정보에 기초하여 상기 연마패드의 온도를 산출하는 산출부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 온도 측정 센서는,
    상기 기판에 대한 연마패드의 진행 방향을 따라 상기 연마패드의 후방에 배치되며, 상기 연마패드가 통과하여 외부로 노출되는 상기 기판의 노출 부위에서 곧바로 상기 기판의 온도 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 온도 측정 센서는,
    상기 기판에 대한 상기 연마패드의 진행 방향을 따라 상기 연마패드의 전방에 배치되며, 상기 연마패드가 상기 기판의 피연마 부위를 통과하기 직전에 상기 피연마 부위에서 상기 기판의 온도 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.



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