KR102546838B1 - Substrate treating appratus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 연마 헤드와 컨디셔너의 위치와 가압력에 따라 정반모터의 부하 변동량을 보상하여 정반 모터를 회전 제어하는 것에 의하여, 기판과 연마 패드 사이의 마찰 특성을 요동없이 일정하게 유지하고 연마 정반의 회전 속도를 일정하게 유지하여 기판의 연마 처리에 따른 품질을 향상시키는 기판 처리 장치를 제공한다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, in which the frictional characteristics between a substrate and a polishing pad are uniformly maintained without fluctuation by controlling the rotation of the surface plate motor by compensating for load variation of the surface plate motor according to the position and pressing force of a polishing head and a conditioner. Provided is a substrate processing apparatus that improves the quality of substrate polishing by maintaining the rotational speed of the polishing platen at a constant level.

Description

기판 처리 장치 {SUBSTRATE TREATING APPRATUS}Substrate processing device {SUBSTRATE TREATING APPRATUS}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 상세하게는 기판의 연마 공정 중에 연마 정반의 회전 속도의 편차에 따른 연마 품질 저하 문제를 해결한 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus that solves the problem of deterioration in polishing quality due to variation in rotational speed of a polishing table during a substrate polishing process.

화학기계적 연마(CMP) 장치는 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 기판 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 기판 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 기판의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이다.The chemical mechanical polishing (CMP) device is used for wide-area planarization and circuit formation to eliminate the height difference between the cell area and the surrounding circuit area due to irregularities on the substrate surface generated while repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during the semiconductor device manufacturing process. It is a device used for precision polishing of the surface of a substrate in order to promote separation of contact/wiring films and improvement of surface roughness of the substrate according to the development of highly integrated devices.

이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 기판의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 기판를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 기판를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다. In such a CMP apparatus, the carrier head presses the substrate before and after the polishing process with the polishing surface of the substrate facing the polishing pad to perform the polishing process, and at the same time, when the polishing process is finished, the substrate is directly and indirectly vacuum adsorbed. and move to the next process in a state of holding.

도1 및 도2는 기판 처리 장치(1)를 도시한 도면이다. 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 연마 패드(11)가 입혀진 상태로 정반 모터(Mp)에 의하여 연마 정반(10)이 회전(10r) 구동되는 상태에서, 헤드 모터(Mh)에 의해 자전(20r)하는 연마 헤드(20)에 의하여 연마 패드(11)에 기판(W)이 가압되면서 연마 공정이 행해진다. 이와 함께, 연마 공정의 경과에 따라 표면 상태가 악화되는 연마 패드(11)에 대하여, 아암의 끝단에 위치하여 구동 모터(M)에 의해 자전(40r)하는 컨디셔너(40)로 연마 패드(11)를 가압하면서, 컨디셔닝 모터(Mc)에 의해 아암을 소정의 각도로 스윕 운동(40d)을 하는 것에 의해, 자전(10r)하는 연마 패드(11)의 대부분 표면의 상태를 개질한다. 1 and 2 are diagrams showing the substrate processing apparatus 1 . As shown in FIGS. 1 and 2, in the substrate processing apparatus 1, in a state in which the polishing platen 10 is rotated (10r) driven by the platen motor Mp in a state where the polishing pad 11 is applied, The polishing process is performed while the substrate W is pressed against the polishing pad 11 by the polishing head 20 rotated 20r by the head motor Mh. In addition, with respect to the polishing pad 11 whose surface condition deteriorates with the progress of the polishing process, the conditioner 40, which is located at the end of the arm and rotates 40r by the drive motor M, polishes the polishing pad 11 While pressing the arm, the conditioning motor Mc sweeps the arm at a predetermined angle (40d), thereby modifying the state of most of the surface of the polishing pad 11 rotating (10r).

이와 함께, 연마 패드(11)에 형성된 홈(미도시)에 의하여, 연마 공정 중인 기판(W)의 연마량 편차가 발생되는 것을 방지하기 위하여, 연마 헤드(20)는 소정의 길이만큼 오실레이션 이동(20d)을 연마 공정 중에 행한다.In addition, in order to prevent a deviation in the polishing amount of the substrate W during the polishing process from occurring due to a groove (not shown) formed in the polishing pad 11, the polishing head 20 oscillates by a predetermined length. (20d) is performed during the polishing step.

그러나, 상기와 같이 기판의 연마 공정이 행해지는 동안에, 연마 정반(10)을 회전시키는 정반 모터(Mp)의 부하를 측정하면, 도3에 도시된 바와 같이, 66a로 표시된 상측 피크점과 66b로 표시된 하측 피크점을 반복하는 요동이 지속되고, 동시에 큰 물결 형태로도 변동하는 것이 관찰되었다. 이로 인하여, 연마 정반(10)의 회전 속도와 마찰력이 균일하지 않게 되어, 기판의 연마 품질에 악영향을 미치는 문제점이 있다.However, when the load of the surface plate motor Mp for rotating the polishing surface plate 10 is measured while the substrate polishing process is performed as described above, as shown in FIG. It was observed that fluctuations repeating the indicated lower peak points continued, and at the same time, fluctuations in the form of large waves were also observed. Due to this, the rotational speed and frictional force of the polishing table 10 are not uniform, which adversely affects the polishing quality of the substrate.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은, 기판의 연마 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention was conceived under the above-described technical background, and an object of the present invention is to improve the polishing quality of a substrate.

즉, 본 발명은, 기판의 연마 공정이 행해지는 동안에, 연마 정반의 부하 변화량을 보상하여 기판 연마면과 연마 패드의 마찰력 변동으로 인한 연마 품질이 저하되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.That is, an object of the present invention is to prevent deterioration in polishing quality due to fluctuations in frictional force between a polishing surface of a substrate and a polishing pad by compensating for a change in load of a polishing platen during a polishing process of a substrate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 연마 패드가 입혀진 상태로 회전 구동되는 연마 정반과; 연마 패드에 대해 기판를 가압하고 상기 연마 패드 상에서 오실레이션 이동하는 연마 헤드와; 상기 연마 패드 상의 상기 연마 헤드의 위치를 감지하는 연마헤드 위치감지부와; 상기 연마 패드 상의 상기 연마 헤드의 헤드 가압력을 감지하는 연마헤드 가압력감지부와; 상기 연마 패드 상의 상기 연마 헤드의 위치와 가압력 중 어느 하나 이상에 따라 상기 연마 정반을 회전시키는 정반 모터의 출력을 조절하는 정반모터 제어부를; 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a polishing platen driven to rotate in a state in which a polishing pad is applied; a polishing head that presses the substrate against the polishing pad and moves oscillating on the polishing pad; a polishing head position detecting unit for detecting a position of the polishing head on the polishing pad; a polishing head pressing force sensing unit for sensing head pressing force of the polishing head on the polishing pad; a table motor control unit for controlling an output of a table motor for rotating the polishing table according to at least one of a position of the polishing head on the polishing pad and a pressing force; It provides a substrate processing apparatus comprising a.

본 발명에 따르면, 기판의 연마 처리 공정 중에 연마 헤드의 위치와 가압력 중 어느 하나 이상이 변동되더라도, 이에 따른 연마 정반의 회전 부하를 보상하는 출력으로 정반 모터를 제어하여, 연마 패드와 기판의 마찰 특성을 일정하게 유지하여 기판의 연마 품질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, even if one or more of the position of the polishing head and the pressing force change during the polishing process of the substrate, the frictional characteristics between the polishing pad and the substrate are controlled by controlling the wheel motor with an output that compensates for the rotational load of the polishing wheel. It is possible to obtain an effect of improving the polishing quality of the substrate by maintaining a constant.

이 뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 기판의 연마 처리 공정 중에 컨디셔너의 위치와 가압력 중 어느 하나 이상이 변동되더라도, 이에 따른 연마 정반의 회전 부하를 보상하는 출력으로 정반 모터를 제어하여, 연마 패드와 기판의 마찰 특성을 일정하게 유지하여 기판의 연마 품질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, even if one or more of the position of the conditioner and the pressing force change during the polishing process of the substrate, the polishing plate and the substrate are controlled by controlling the polishing platen motor with an output that compensates for the rotational load of the polishing platen according to the change. It is possible to obtain the effect of improving the polishing quality of the substrate by maintaining the friction characteristics of the constant.

그리고, 본 발명은, 연마 헤드의 위치 및 가압력과 컨디셔너의 위치 및 가압력에 따른 정반 모터의 상관 관계를 미리 측정하여, 이에 따른 출력을 보상하는 제어 데이터를 미리 메모리에 저장하고, 연마 공정 중에 측정된 위치 및 가압력 정보에 기초하여 메모리로부터 호출하여 정반 모터를 제어하는 것에 의하여, 실시간으로 연마 정반의 회전 속도에 요동이 생기는 문제를 해결하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention measures the correlation between the position and pressing force of the polishing head and the position and pressing force of the conditioner in advance, and stores control data for compensating the corresponding output in a memory in advance, and measures the measured during the polishing process. By calling from the memory based on the position and pressing force information to control the table motor, it is possible to obtain an effect of solving the problem of fluctuations in the rotational speed of the polishing table in real time.

도1은 일반적인 연마 공정을 행하는 기판 처리 장치의 구성을 도시한 정면도,
도2는 도1의 평면 개략도,
도3은 도1의 연마 정반에 대한 연마 공정 중의 부하 측정 데이터를 도시한 그래프,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도5는 도4의 기판 처리 장치의 작동 순서에 따른 작용을 순차적으로 도시한 순서도,
도6은 도4의 평면 개략도,
도7은 연마 헤드의 반단면도,
도8은 도4의 기판 처리 장치에 의한 정반 모터의 부하 측정값을 도시한 그래프이다.
1 is a front view showing the configuration of a substrate processing apparatus for performing a general polishing process;
Figure 2 is a plan schematic view of Figure 1;
3 is a graph showing load measurement data during a polishing process for the polishing platen of FIG. 1;
4 is a diagram showing the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a flow chart sequentially showing actions according to the operation sequence of the substrate processing apparatus of FIG. 4;
Figure 6 is a plan schematic view of Figure 4;
7 is a half-sectional view of the polishing head;
FIG. 8 is a graph showing a load measurement value of a surface plate motor by the substrate processing apparatus of FIG. 4 .

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.

도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 연마 패드(11)가 입혀진 상태로 정반 모터(Mp)에 의해 회전 구동되는 연마 정반(10)과, 기판(W)을 하측에 위치시킨 상태에서 가압하면서 구동 모터(Mh)로 회전시키는 연마 헤드(20)와, 연마 패드(11)의 표면을 개질하는 컨디셔너(40)와, 연마 공정이 행해지는 동안에 오실레이션 모터(Mo)에 의해 오실레이션 이동하는 연마 헤드(20)의 위치를 감지하는 연마헤드 위치감지부(110)와, 연마 헤드(20)에 의해 기판(W)을 연마 패드(11)를 향하여 가압하는 헤드 가압력(20F)을 감지하는 연마헤드 가압력감지부(115)와, 연마 공정이 행해지는 동안에 스윕 운동하는 컨디셔너(40)의 위치를 감지하는 컨디셔너 위치감지부(120)와, 컨디셔너(40)에 의해 연마 패드(11)를 가압하는 컨디셔닝 가압력(40F)을 감지하는 컨디셔너 가압력감지부(125)와, 이들 감지부(110, 115, 120, 125)로부터 감지된 위치 정보와 가압력 정보를 수신하여 연마 정반(10)의 정반 모터(Mp)를 제어하는 정반모터 제어부(130)와, 연마 헤드(20) 및 컨디셔너(40)의 위치 및 가압력에 따른 제어 데이터를 저장하고 있는 메모리(140)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 4, the substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a polishing platen 10 that is rotationally driven by a platen motor Mp in a state in which a polishing pad 11 is applied, and The polishing head 20 which rotates the substrate W by the drive motor Mh while pressurizing it in a state in which it is placed on the lower side, the conditioner 40 which modifies the surface of the polishing pad 11, and the polishing process is performed. The polishing head position detector 110 detects the position of the polishing head 20 oscillating by the oscillation motor Mo, and the polishing head 20 moves the substrate W to the polishing pad 11. A polishing head pressing force detecting unit 115 for detecting the head pressing force 20F pressing toward the polishing head, a conditioner position detecting unit 120 for detecting the position of the conditioner 40 sweeping during the polishing process, and a conditioner ( 40), the conditioner pressure sensor 125 detects the conditioning pressure force 40F that presses the polishing pad 11, and the position information and pressure information detected from these sensors 110, 115, 120, 125 A surface plate motor control unit 130 receiving and controlling the surface plate motor Mp of the polishing surface plate 10, and a memory 140 storing control data according to the positions and pressing forces of the polishing head 20 and the conditioner 40 It is composed of.

상기 연마 정반(10)은, 상면에 연마 패드(11)가 입혀진 상태로 정반 모터(Mp)에 의해 회전(10r) 구동되며, 정반 모터(Mp)의 출력토크는 정반모터 제어부(130)에 의해 조절된다. 경우에 따라서는, 연마 공정 중에 연마 패드(11)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부가 구비되어, 기판과 연마 패드 사이의 기계적 연마 이외에 슬러리에 의한 화학적 연마가 함께 이루어질 수도 있다. The polishing platen 10 is rotated (10r) driven by the polishing platen motor Mp in a state in which the polishing pad 11 is applied to the upper surface, and the output torque of the polishing platen motor Mp is controlled by the platen motor control unit 130. It is regulated. In some cases, a slurry supply unit is provided to supply slurry to the polishing pad 11 during the polishing process, so that chemical polishing by the slurry may be performed in addition to mechanical polishing between the substrate and the polishing pad.

상기 연마 정반(10)은 연마 공정 중에 정해진 위치에서 자전(10r)만 하도록 구성될 수도 있으며, 연마 공정 중에 정해진 경로를 왕복 이동하는 오실레이션 이동(10d)을 할 수도 있다. 이에 의하여, 연마 헤드(20)의 하측에 위치한 기판(W)은 연마 정반(10, 동시에 연마 패드(11))의 회전 중심(O)으로부터 서로 다른 위치에 위치하도록 반복 이동하여, 연마 패드에 형성된 홈(미도시)과 접촉하는 기판의 영역이 달라지면서 전체적으로 균일한 연마면으로 가공할 수 있게 된다. The polishing platen 10 may be configured to only rotate 10r at a predetermined position during the polishing process, or may perform an oscillation movement 10d to reciprocate along a predetermined path during the polishing process. As a result, the substrate W positioned below the polishing head 20 is repeatedly moved from the rotational center O of the polishing platen 10 (and at the same time the polishing pad 11) to be located at different positions, and formed on the polishing pad. As the area of the substrate in contact with the groove (not shown) is changed, it is possible to process it into a uniform polished surface as a whole.

여기서, 오실레이션 이동(10d)은 하나의 직선 경로를 왕복 이동(10d)하는 형태로 이루어질 수 있고, 싸인파나 원호 또는 완만한 호 형태의 하나의 곡선의 경로를 왕복 이동하는 형태로 이루어질 수도 있으며, 다양한 방향으로 뻗은 직선이나 곡선 경로를 왕복 이동하는 형태로 이루어질 수도 있고, 원형이나 타원형 등의 경로를 따라 이동하는 형태로 이루어질 수도 있다. Here, the oscillation movement (10d) may be made in the form of reciprocating (10d) one linear path, or may be made in the form of reciprocating one curved path in the form of a sine wave, circular arc, or gentle arc, It may be made in the form of reciprocating a straight or curved path extending in various directions, or may be made in the form of moving along a path such as a circle or an ellipse.

상기 연마 헤드(20)는, 도7에 도시된 바와 같이, 구동 모터(Mh)에 의해 회전 구동력을 전달받아 자전(20r)하는 본체부(21, 21')와, 본체부(21)에 결합되고 가요성 재질로 형성된 멤브레인(22)과, 멤브레인(22)의 바깥을 둘러싸는 리테이너 링(24)을 포함한다. 여기서, 멤브레인(22)은 저면에 기판(W)을 위치시킨 상태로 가압할 수 있도록, 멤브레인 바닥판의 상면에는 링 형태의 플랩(222)이 연장 형성되어, 본체부(21)에 결합 부재(211)에 의해 결합된다. 이에 따라, 본체부(21)와 멤브레인(22)의 사이에는 다수의 가압 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 형성되어, 가압 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)로 공급되는 공압에 의하여 압력(P1, P2, P3, P4, P5)이 조절되어 기판(W)을 하방 가압하는 헤드 가압력(20F)이 정해진다.As shown in FIG. 7, the polishing head 20 is coupled to the main body parts 21 and 21' that rotate 20r by receiving the rotational driving force from the driving motor Mh and the main body part 21. and a membrane 22 formed of a flexible material, and a retainer ring 24 surrounding the outside of the membrane 22 . Here, a ring-shaped flap 222 is extended on the upper surface of the membrane bottom plate so that the membrane 22 can be pressed while the substrate W is placed on the lower surface, and the coupling member ( 211) are combined. Accordingly, a plurality of pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 are formed between the body portion 21 and the membrane 22, and are supplied to the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5. The pressures P1 , P2 , P3 , P4 , and P5 are adjusted by the air pressure, and the head pressing force 20F downwardly pressing the substrate W is determined.

상기 연마헤드 가압력감지부(115)는, 가압 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력(P1, P2, P3, P4, P5)을 연마 공정 중에 실시간으로 측정하는 압력 센서를 포함하여, 연마 공정 중에 연마 헤드(20)의 가압 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)에 도입되는 압력(P1, P2, P3, P4, P5)에 의해 기판(W)을 하방 가압하는 헤드 가압력(20F)을 측정하여, 정반모터 제어부(130)로 전송한다. The polishing head pressure sensing unit 115 includes a pressure sensor that measures the pressures P1, P2, P3, P4, and P5 of the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 in real time during the polishing process. , Head pressing force for downwardly pressing the substrate W by the pressures P1, P2, P3, P4, and P5 introduced into the pressing chambers C1, C2, C3, C4, and C5 of the polishing head 20 during the polishing process. (20F) is measured and transmitted to the table motor controller 130.

이 때, 헤드 가압력(20F)은 연마 공정이 진행되는 과정에서, 기판 연마층의 감지 두께에 따라 변동될 수 있다. 따라서, 연마헤드 가압력 감지부(115)는 연마 공정의 시간 경과에 따라 헤드 가압력(20F)의 측정값을 주기적으로 또는 연속적으로 실시간 측정하여, 정반모터 제어부(130)로 전송한다.At this time, the head pressing force 20F may vary according to the detected thickness of the polishing layer of the substrate while the polishing process is in progress. Therefore, the polishing head pressing force sensor 115 periodically or continuously measures the measured value of the head pressing force 20F in real time according to the lapse of time in the polishing process, and transmits the measured value to the table motor control unit 130.

여기서, 연마헤드 가압력감지부(115)에 의해 감지되는 헤드 가압력(20F)은 가압 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력(P1, P2, P3, P4, P5)의 평균값((P1+P2+P3+P4+P5)/5)으로 정해질 수도 있지만, 바람직한 실시 형태에 따르면, 가압 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 가압 면적을 고려하여 각 가압 챔버의 압력과 가압 면적의 곱의 합으로 정해지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가압 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 각각의 가압 면적(즉, 각 가압 챔버가 멤브레인 바닥판을 차지하는 면적)이 각각 A1, A2, A3, A4, A5이면, 헤드 가압력(20F)은 (P1*A1 + P2*A2 + P3*A3 + P4*A4 + P5*A5)로 얻어질 수 있다. 이와 같이 헤드 가압력(20F)은 이미 알고있는 각 가압챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 가압면적을 이용하여, 연마 헤드(20)에 의해 연마 공정 중에 실제로 가압하는 헤드 가압력(20F)을 실시간으로 구하여, 정반모터 제어부(130)로 전송한다.Here, the head pressing force 20F detected by the polishing head pressing force detection unit 115 is the average value ((( P1 + P2 + P3 + P4 + P5) / 5), but according to a preferred embodiment, the pressure of each pressurization chamber (C1, C2, C3, C4, C5) in consideration of the pressurized area and It is preferably determined by the sum of the products of the pressing area. For example, if the pressurized areas of each of the pressurized chambers C1, C2, C3, C4, and C5 (ie, the area occupied by each pressurized chamber on the membrane bottom plate) are A1, A2, A3, A4, and A5, respectively, the head The pressing force 20F can be obtained as (P1*A1 + P2*A2 + P3*A3 + P4*A4 + P5*A5). In this way, the head pressing force 20F is the head pressing force 20F actually pressurized during the polishing process by the polishing head 20 using the already known pressurized areas of each pressurization chamber C1, C2, C3, C4, and C5. is obtained in real time and transmitted to the table motor controller 130.

한편, 연마 헤드(20)는 연마 공정 중에 연마 패드(11) 상의 정해진 위치에 고정되어 있을 수도 있으며, 연마 공정 중에 연마 패드(11) 상에서 정해진 경로를 왕복 이동하는 오실레이션 이동(20d)을 할 수도 있다. 이에 의하여, 연마 헤드(20)의 하측에 위치한 기판(W)은 연마 정반(10)의 회전 중심(O)으로부터 서로 다른 거리로 이동하면서, 연마 패드에 형성된 홈(미도시)과 접촉하는 기판의 영역이 달라지면서 전체적으로 균일한 연마면으로 가공할 수 있게 된다. Meanwhile, the polishing head 20 may be fixed at a predetermined position on the polishing pad 11 during the polishing process, or may perform an oscillation movement 20d reciprocating along a predetermined path on the polishing pad 11 during the polishing process. there is. As a result, the substrate W positioned below the polishing head 20 moves at different distances from the rotational center O of the polishing platen 10, while moving the substrate W in contact with a groove (not shown) formed in the polishing pad. As the area is changed, it is possible to process the polished surface uniformly as a whole.

여기서, 오실레이션 이동(20d)은 도6에 도시된 바와 같이 하나의 직선 경로를 왕복 이동(20d)하는 형태로 이루어질 수 있고, 싸인파나 원호 또는 완만한 호 형태의 하나의 곡선의 경로를 왕복 이동하는 형태로 이루어질 수도 있으며, 다양한 방향으로 뻗은 직선이나 곡선 경로를 왕복 이동하는 형태로 이루어질 수도 있고, 원형이나 타원형 등의 경로를 따라 이동하는 형태로 이루어질 수도 있다. Here, the oscillation movement (20d) may be performed in the form of reciprocating (20d) one linear path as shown in FIG. It may be made in the form of doing, it may be made in the form of reciprocating a straight or curved path extending in various directions, or it may be made in the form of moving along a path such as a circle or an ellipse.

즉, 본 발명은, 연마 정반(10)과 연마 헤드(20)는 연마 공정 중에 오실레이션 이동(10d, 20d)을 함께 하는 구성일 수 있고, 연마 정반(10)과 연마 헤드(20) 중에 어느 하나만 연마 공정 중에 오실레이션 이동(10d, 20d)하는 구성을 모두 포함한다. That is, in the present invention, the polishing platen 10 and the polishing head 20 may have a configuration in which the oscillation movements 10d and 20d are performed together during the polishing process, and which one of the polishing platen 10 and the polishing head 20 Only one includes all of the configurations for oscillation movement (10d, 20d) during the polishing process.

연마 정반(10)과 연마 헤드(20)가 모두 오실레이션 이동(10d, 20d)을 하는 실시 형태와, 연마 정반(10)과 연마 헤드(20) 중 어느 하나만 오실레이션 이동을 하는 실시 형태는, 모두 연마 정반(10)의 회전 부하에 미치는 영향 측면에서, 연마 정반(10)의 회전 중심에 대한 연마 헤드(20)의 위치를 얻는 것으로 충분하다. 즉, 연마 정반이 고정되고 연마 헤드만 오실레이션 이동하는 실시 형태로 본 발명의 다양한 실시 형태의 작용 원리를 이해할 수 있다. An embodiment in which both the polishing platen 10 and the polishing head 20 perform oscillation movement (10d, 20d) and an embodiment in which only one of the polishing platen 10 and the polishing head 20 perform oscillation movement, In terms of their influence on the rotational load of the polishing tablen 10, it is sufficient to obtain the position of the polishing head 20 relative to the rotational center of the polishing tablen 10. That is, the working principle of various embodiments of the present invention can be understood in an embodiment in which the polishing platen is fixed and only the polishing head is oscillated.

이와 마찬가지로, 스윕 운동(40d)을 하는 컨디셔너(40)에 대해서도, 연마 정반(10)이 오실레이션 이동(10d)을 하는 경우와 하지 아니하는 경우도, 연마 정반(10)의 회전 부하에 미치는 영향 측면에서는, 연마 정반(10)의 회전 중심(O)에 대한 컨디셔너(40)의 위치를 얻는 것으로 충분하므로, 연마 정반(10)의 오실레이션 이동 여부에 관계없이, 연마 정반이 고정되고 컨디셔너가 스윕 운동하는 실시 형태로 본 발명의 다양한 실시 형태의 작용 원리를 이해할 수 있다. Similarly, with respect to the conditioner 40 performing the sweeping motion 40d, the effect on the rotational load of the polishing surface 10 whether or not the polishing surface 10 performs the oscillation movement 10d or not From the side, it is sufficient to obtain the position of the conditioner 40 relative to the center of rotation O of the polishing platen 10, so that regardless of whether the polishing platen 10 is oscillating or not, the polishing platen is fixed and the conditioner is swept. The operating principle of the various embodiments of the present invention can be understood in the working embodiment.

따라서, 이하에서는, 간단히, '연마 패드(또는 연마 정반)의 회전 중심에 대한 연마 헤드의 위치' 또는 '연마 패드(또는 연마 정반)의 회전 중심에 대한 컨디셔너의 위치' 및 이와 유사한 표현으로, 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 오실레이션 이동 형태에 관한 작용 원리를 설명하기로 한다.Therefore, hereinafter, simply, 'the position of the polishing head relative to the rotation center of the polishing pad (or polishing surface)' or 'the position of the conditioner relative to the rotational center of the polishing pad (or polishing surface)' and similar expressions, The working principle of the oscillation movement form according to various embodiments of the present invention will be described.

상기 연마헤드 위치감지부(110)는, 연마 정반(10)과 연마 헤드(20) 중 어느 하나 이상이 오실레이션 이동(10d, 20d)을 함에 따라 변동하는 연마 패드(11) 상의 연마 헤드(20)의 위치를 실시간으로 감지하여, 연마 패드(11) 상에서의 연마 헤드(20)의 위치 정보를 정반모터 제어부(130)로 실시간으로 전송한다. The polishing head position detection unit 110 detects the polishing head 20 on the polishing pad 11, which fluctuates as one or more of the polishing plate 10 and the polishing head 20 perform oscillation movements 10d and 20d. ) is sensed in real time, and the position information of the polishing head 20 on the polishing pad 11 is transmitted to the table motor controller 130 in real time.

여기서, 연마 패드(11)의 회전 중심(O)에 대한 연마 헤드(20)의 오실레이션 이동(20d) 경로가 미리 정해진 경로를 왕복 이동하는 경우에는, 연마헤드 위치감지부는 연마 헤드(20)의 오실레이션 이동을 구동하는 오실레이션 모터(Mo)에 연결 설치된 엔코더(미도시)를 구비하여, 엔코더의 측정값으로부터 연마 헤드(11)의 연마 패드 상에서의 위치를 감지할 수 있다. 즉, 연마 헤드(20)의 오실레이션 이동 경로가 미리 정해져 있으므로, 오실레이션 모터(Mo)의 엔코더에 의한 회전각 측정값으로부터 연마 헤드(20)의 연마 패드(11) 상의 위치를 산출할 수 있다. Here, when the path of the oscillation movement 20d of the polishing head 20 with respect to the rotation center O of the polishing pad 11 reciprocates along a predetermined path, the polishing head position sensor detects the position of the polishing head 20. An encoder (not shown) connected to the oscillation motor Mo driving the oscillation movement may be provided, and the position of the polishing head 11 on the polishing pad may be detected from the measured value of the encoder. That is, since the oscillation movement path of the polishing head 20 is predetermined, the position of the polishing head 20 on the polishing pad 11 can be calculated from the measurement value of the rotation angle by the encoder of the oscillation motor Mo. .

이는, 연마 정반(10)이 홀로 오실레이션 이동(10d)을 하는 경우에도 동일하게 적용되며, 연마 정반(10)과 연마 헤드(20)가 함께 오실레이션 이동(10d, 20d)을 하는 경우에도 동일하게 적용된다. The same applies even when the polishing platen 10 performs the oscillation movement 10d alone, and the same applies when the polishing platen 10 and the polishing head 20 perform the oscillation movement 10d and 20d together. be applied

한편, 연마 헤드(20)의 연마 패드(20)에 대한 오실레이션 이동(20d) 경로가 1개의 경로를 왕복 이동하지 않고, 2개 이상의 경로 또는 폐곡선 경로 또는 그 밖의 다양한 경로로 이동하는 경우에는, 연마헤드 위치감지부(110)는 연마 헤드(20)의 위치를 비접촉 형태로 감지하는 감지 센서(112)를 구비하여, 감지 센서(112)에 의해 연마 헤드(20)의 위치를 실시간으로 감지할 수 있다. 예를 들어, 감지 센서(112)는 다수 설치되어 연마 헤드(20)에 장착된 식별 표식(28)을 읽어내는 센서 위치로부터 연마 헤드(20)의 위치를 감지할 수 있으며, 수광부나 발광부로 이루어질 수도 있고, 그 밖의 다양한 형태로 연마 헤드(20)의 위치를 감지할 수 있다.On the other hand, when the oscillation movement (20d) path of the polishing head 20 relative to the polishing pad 20 does not reciprocate one path, but moves along two or more paths, closed curve paths, or other various paths, The polishing head position detector 110 includes a detection sensor 112 that detects the position of the polishing head 20 in a non-contact manner, and detects the position of the polishing head 20 in real time by the detection sensor 112. can For example, a plurality of detection sensors 112 may be installed to detect the position of the polishing head 20 from a sensor position reading the identification mark 28 mounted on the polishing head 20, and may include a light receiving unit or a light emitting unit. Also, the position of the polishing head 20 can be detected in various other forms.

이와 같이 얻어진 연마 헤드(20)의 연마 패드(11) 상의 위치 정보가 정반모터 제어부(130)로 전송되면, 정반모터 제어부(130)는 연마 패드(11) 상의 연마 헤드(20)의 위치에 따라 정반 모터(Mp)의 구동 출력을 조절하여 부하 변동에 따른 연마 정반(10)의 회전 속도 편차를 최소화한다. When the obtained positional information of the polishing head 20 on the polishing pad 11 is transmitted to the surface plate motor controller 130, the surface plate motor controller 130 determines the location of the polishing head 20 on the polishing pad 11. A rotation speed deviation of the polishing table 10 according to a load change is minimized by controlling the driving output of the table motor Mp.

보다 구체적으로는, 연마 헤드(20)는 기판(W)을 가압하여 기판(W)의 연마 공정을 행하므로, 연마 정반(10)과 중 어느 하나가 홀로 오실레이션 이동(20d)을 하거나, 연마 정반(10)과 연마 헤드(20)가 함께 오실레이션 이동(10d, 20d)을 하는 모든 경우에, 연마 헤드(20)가 연마 패드(11)의 중심으로부터 이격된 거리에 따라 정반 모터(Mp)가 연마 정반(10)을 회전(10r)시키는 부하가 변동하게 된다. 이로 인하여, 연마 헤드(20)의 위치가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)에 근접한 제1위치(S1, 도6의 점선)에 비하여, 연마 헤드(20)의 위치가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)으로부터 제1위치(S1)보다 먼 거리만큼 이격된 제2위치(S2, 도6의 실선)에서 보다 크게 부하로 작용하게 된다. More specifically, since the polishing head 20 presses the substrate W to perform the polishing process of the substrate W, either one of the polishing platen 10 performs the oscillation movement 20d alone or polishes the substrate W. In all cases in which the platen 10 and the polishing head 20 make oscillation movements 10d and 20d together, the platen motor Mp according to the distance the polishing head 20 is separated from the center of the polishing pad 11 The load for rotating the temporary polishing table 10 (10r) fluctuates. Due to this, the position of the polishing head 20 is higher than that of the first position (S1, dotted line in FIG. 6 ) close to the rotational center O of the polishing pad 11 . ) acts as a larger load at the second position (S2, solid line in FIG.

이에 따라, 정반 모터(Mp)의 출력을 제어하지 아니하면, 도3에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(20)가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)에 근접한 제1위치(S1)에 있는 상태에서는 정반 모터(Mp)에 작용하는 부하가 낮아지고(도면부호 66b), 연마 헤드(20)가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)으로부터 보다 멀리 이격된 제2위치(S2)에 있는 상태에서는 정반 모터(Mp)에 작용하는 부하가 커짐(도면부호 66a)에 따라, 정반 모터(Mp)의 부하가 반복하여 요동하는 형태가 되어, 연마 정반(10)을 균일한 속도로 회전시키지 못하는 문제가 발생되었다.Accordingly, if the output of the table motor Mp is not controlled, as shown in FIG. 3, the polishing head 20 is positioned at the first position S1 close to the rotational center O of the polishing pad 11. In this state, the load acting on the table motor Mp is lowered (reference numeral 66b), and the polishing head 20 is at the second position S2 farther from the rotational center O of the polishing pad 11. In the present state, as the load acting on the table motor Mp increases (reference numeral 66a), the load of the table motor Mp repeatedly fluctuates, and the polishing table 10 does not rotate at a uniform speed. A problem has occurred

이에 따라, 정반모터 제어부(130)는, 연마헤드 위치감지부(110)로부터 수신된 연마 헤드(20)의 위치 정보에 기초하여, 연마 헤드(20)가 연마 정반(10, 또는 연마 패드(11))의 회전 중심(O)으로부터 제1거리(L1)만큼 이격된 제1위치(S1)에 있는 때에 연마 정반(10)을 회전시키는 제1출력이, 연마 헤드(20)가 연마 정반(10)의 회전 중심(O)으로부터 제1거리(L1)보다 먼 제2거리(L2)만큼 이격된 제2위치(S2)에 있는 때에 연마 정반(10)을 회전시키는 제2출력에 비하여 더 작게 조절한다. Accordingly, the polishing head 20 controls the polishing platen 10 or the polishing pad 11 based on the positional information of the polishing head 20 received from the polishing head position sensor 110. )), the first output for rotating the polishing platen 10 when the polishing head 20 is in the first position S1 spaced apart from the rotation center O by the first distance L1, the polishing head 20 ) smaller than the second output for rotating the polishing table 10 when it is in the second position S2 spaced apart by the second distance L2 farther than the first distance L1 from the rotation center O of ) do.

한편, 연마 공정 중에 연마 헤드(20)에 의해 기판(W)을 연마 패드(11)에 가압하는 헤드 가압력(20F)은 가압 챔버(C1, C2, C3, C4, C5) 별로 변동될 수 있다. 이에 따라, 정반모터 제어부(130)는 연마헤드 가압력감지부(115)로부터 전송된 헤드 가압력(20F)의 정보에 기초하여, 헤드 가압력(20F)의 크기가 증가하면 이에 비례하여 정반 모터(Mp)의 출력을 보다 더 크게 조절하고, 헤드 가압력(20F)의 크기가 감소하면 이에 비례하여 정반 모터(Mp)의 출력을 보다 더 작게 조절한다.Meanwhile, the head pressing force 20F for pressing the substrate W against the polishing pad 11 by the polishing head 20 during the polishing process may vary for each press chamber C1 , C2 , C3 , C4 , and C5 . Accordingly, based on the information of the head pressing force 20F transmitted from the polishing head pressing force detection unit 115, the table motor control unit 130 increases the head pressing force 20F, and the table motor Mp increases in proportion thereto. The output of the platen motor Mp is adjusted to be smaller in proportion to the decrease in the size of the head pressing force 20F.

이를 통해, 하방 가압하는 연마 헤드(20)의 위치 및 가압력 편차에 따라 정반 모터(Mp)의 부하량 변동값을 보상하도록 정반 모터의 출력을 조절하여, 연마 헤드(20)의 연마 패드(11) 상에서의 위치 변동에 따른 정반 모터(Mp)의 부하 변동으로 인한 연마 정반(10)의 회전속도의 미세한 요동 현상을 없앨 수 있으며, 동시에 기판과 연마 패드 사이의 마찰 특성을 일정하게 유지함으로써, 기판의 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Through this, the output of the polishing head 20 is adjusted to compensate for the change in the load amount of the polishing head 20 according to the deviation of the pressing force and the position of the polishing head 20 downwardly, so that the polishing pad 11 of the polishing head 20 It is possible to eliminate minute fluctuations in the rotational speed of the polishing platen 10 caused by load fluctuations of the wheel motor Mp according to the position change of the platen, and at the same time, polishing the substrate by maintaining a constant frictional characteristic between the substrate and the polishing pad. An advantageous effect of improving quality can be obtained.

상기 컨디셔너(40)는, 도4에 도시된 바와 같이, 구동 모터(M)에 의해 회전 구동력을 전달받아 자전(40r)하는 컨디셔닝 디스크(41)와, 컨디셔닝 디스크(41)를 일단에 위치시키고 컨디셔닝 모터(Mc)에 의해 정해진 각도만큼 왕복 회전시켜 컨디셔닝 디스크(41)를 스윕 운동(40d)하게 하는 아암(42)과, 아암(42)의 일단 또는 힌지축(45)에 위치(도면에는 힌지축에 위치한 구성이 예시되어 있음)하여 컨디셔닝 디스크(41)를 하방 가압하는 컨디셔닝 가압력(45F)을 작용시키는 하중 작용부(미도시)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 4, the conditioner 40 includes a conditioning disk 41 that rotates 40r by receiving rotational driving force from a driving motor M, and the conditioning disk 41 is placed at one end to perform conditioning. An arm 42 that rotates back and forth by a predetermined angle by the motor Mc to make the conditioning disk 41 sweep motion 40d, and is located on one end of the arm 42 or on the hinge axis 45 (in the drawing, the hinge axis It is configured to include a load application unit (not shown) for applying a conditioning pressing force 45F that presses the conditioning disk 41 downward.

이에 따라, 기판의 연마 공정 중에 힌지축(45)을 중심으로 아암(42)이 정해진 각도만큼 선회 운동을 하는 것에 의해, 컨디셔닝 디스크(41)는 연마 패드(11)에 컨디셔닝 가압력(40F)을 인가하면서 스윕 운동(40d)을 하면서, 연마 공정 중에 연마 패드(11)의 표면 상태를 개질한다. Accordingly, the conditioning disk 41 applies a conditioning pressure 40F to the polishing pad 11 by rotating the arm 42 at a predetermined angle around the hinge axis 45 during the polishing process of the substrate. While performing the sweeping motion 40d, the surface state of the polishing pad 11 is modified during the polishing process.

여기서, 컨디셔닝 디스크(41)를 통해 연마 패드(11)를 가압하는 컨디셔닝 가압력(40F)은, 연마 패드의 표면 상태와 기판의 영역별 연마량에 따라 연마 공정 중에 변동될 수 있다. Here, the conditioning pressing force 40F that presses the polishing pad 11 through the conditioning disk 41 may vary during the polishing process depending on the surface state of the polishing pad and the amount of polishing for each area of the substrate.

상기 컨디셔닝 가압력감지부(125)는, 컨디셔닝 디스크(41)를 통해 연마 패드(11)를 가압하는 가압력(40F)을 연마 공정 중에 실시간으로 측정하여, 정반모터 제어부(130)로 전송한다. 예를 들어, 가압력 감지부(125)는 컨디셔닝 디스크(41)의 상측에 배치되어 컨디셔닝 디스크(41)가 연마 패드(11)를 가압하는 반력을 측정하는 로드셀 등에 의해 측정될 수 있다. The conditioning pressing force sensor 125 measures the pressing force 40F that presses the polishing pad 11 through the conditioning disk 41 in real time during the polishing process and transmits it to the table motor control unit 130. For example, the pressing force sensor 125 may be measured by a load cell or the like that is disposed above the conditioning disk 41 and measures a reaction force by which the conditioning disk 41 presses the polishing pad 11 .

상기 컨디셔너 위치감지부(120)는, 연마 정반(10)이 오실레이션 이동(10d)을 하는 경우나 하지 않는 경우 모두에 대하여, 연마 패드(11) 상의 컨디셔닝 디스크(41)의 위치(이하, 이를 간단히 '컨디셔너 위치'라고 한다)를 실시간으로 감지하여, 연마 헤드(20)의 위치 정보를 정반모터 제어부(130)로 실시간으로 전송한다. The conditioner position detecting unit 120 determines the position of the conditioning disk 41 on the polishing pad 11 (hereafter, this will be referred to as Simply referred to as 'conditioner position') is sensed in real time, and the position information of the polishing head 20 is transmitted to the table motor controller 130 in real time.

여기서, 컨디셔너(40)의 스윕 운동(40d)의 경로가 아암(42)의 끝단의 궤적을 따라 왕복 이동하므로, 컨디셔너 위치감지부(120)는 컨디셔너(40)의 스윕 운동(40d)을 구동하는 컨디셔닝 모터(Mc)에 연결 설치된 엔코더(미도시)를 구비하여, 엔코더의 측정값으로부터 컨디셔닝 디스크(41)의 위치를 감지할 수 있다. 이 때, 연마 정반(10)이 오실레이션 이동(10d)을 하는 경우에는, 컨디셔너(40)의 힌지축(45)도 함께 오실레이션 이동하는 것이 컨디셔너(40)의 연마 패드(11) 상에서의 위치를 감지하기 용이한 측면에서 바람직하다. 즉, 컨디셔닝 디스크(40)의 스윕 이동 경로가 미리 정해져 있으므로, 컨디셔닝 모터(Mc)의 엔코더에 의한 회전각 측정값으로부터 컨디셔너(40)의 연마 패드(11) 상의 위치를 산출할 수 있다.Here, since the path of the sweep motion 40d of the conditioner 40 reciprocates along the trajectory of the end of the arm 42, the conditioner position sensor 120 drives the sweep motion 40d of the conditioner 40. An encoder (not shown) installed in connection with the conditioning motor Mc is provided so that the position of the conditioning disk 41 can be sensed from the measured value of the encoder. At this time, when the polishing platen 10 performs the oscillation movement 10d, the hinge shaft 45 of the conditioner 40 also oscillates along with the position on the polishing pad 11 of the conditioner 40. It is preferable in terms of easy detection of . That is, since the sweep movement path of the conditioning disk 40 is predetermined, the position of the conditioner 40 on the polishing pad 11 can be calculated from the measurement value of the rotation angle of the conditioning motor Mc by the encoder.

이와 같이 얻어진 컨디셔너(40)의 연마 패드(11) 상의 위치 정보가 정반모터 제어부(130)로 전송되면, 정반모터 제어부(130)는 컨디셔너(40)의 위치에 따라 정반 모터(Mp)의 구동 출력을 조절하여 부하 변동에 따른 연마 정반(10)의 회전 속도 편차를 최소화한다. When the obtained positional information on the polishing pad 11 of the conditioner 40 is transmitted to the table motor controller 130, the table motor controller 130 outputs the driving output of the table motor Mp according to the position of the conditioner 40. By adjusting the rotational speed deviation of the polishing table 10 according to load fluctuations is minimized.

보다 구체적으로는, 컨디셔너(40)는 연마 패드(11)를 가압하면서 스윕 운동을 통해 연마 패드(11)의 표면 개질 공정을 행하므로, 컨디셔너(40)가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)으로부터 이격된 거리에 따라 정반 모터(Mp)가 연마 정반(10)을 회전(10r)시키는 부하가 변동하게 된다. 이로 인하여, 컨디셔너(40)의 위치가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)에 근접한 제3위치(S3, 도6의 실선)에 비하여, 컨디셔너(40)의 위치가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)으로부터 제3위치(S3)보다 먼 거리만큼 이격된 제4위치(S4, 도6의 점선)에서 보다 크게 부하로 작용하게 된다. More specifically, since the conditioner 40 performs a surface modification process of the polishing pad 11 through a sweeping motion while pressurizing the polishing pad 11, the conditioner 40 moves the polishing pad 11 to the center of rotation (O). ), the load at which the wheel motor Mp rotates the polishing wheel 10 (10r) varies according to the distance from ). Due to this, the position of the conditioner 40 is closer to the rotation center O of the polishing pad 11 than the third position (S3, solid line in FIG. It acts as a larger load at the fourth position (S4, dotted line in FIG. 6) spaced from the rotation center (O) by a greater distance than the third position (S3).

이에 따라, 정반 모터(Mp)의 출력을 제어하지 아니하면, 도3에 도시된 바와 같이, 컨디셔너(40)가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)에 근접한 제3위치(S3)에 있는 상태에서는 정반 모터(Mp)에 작용하는 부하가 낮아지고(도면부호 66b), 컨디셔너(40)가 연마 패드(11)의 회전 중심(O)으로부터 보다 멀리 이격된 제4위치(S4)에 있는 상태에서는 정반 모터(Mp)에 작용하는 부하가 커짐(도면부호 66a)에 따라, 정반 모터(Mp)의 부하가 반복하여 요동하는 형태가 되어, 연마 정반(10)을 균일한 속도로 회전시키지 못하는 문제가 발생되었다.Accordingly, if the output of the table motor Mp is not controlled, as shown in FIG. 3 , the conditioner 40 is at the third position S3 close to the rotational center O of the polishing pad 11 . In this state, the load acting on the table motor Mp is lowered (reference numeral 66b) and the conditioner 40 is at the fourth position S4 farther from the rotational center O of the polishing pad 11. In , as the load acting on the table motor Mp increases (reference numeral 66a), the load of the table motor Mp repeatedly fluctuates, and the problem is that the polishing table 10 cannot be rotated at a uniform speed. has occurred

이에 따라, 정반모터 제어부(130)는, 컨디셔너 위치감지부(120)로부터 수신된 연마 패드(11) 상에서의 컨디셔너(40)의 위치 정보에 기초하여, 컨디셔너(40)가 연마 정반(10, 또는 연마 패드(11))의 회전 중심(O)으로부터 제3거리(L3)만큼 이격된 제3위치(S3)에 있는 때에 연마 정반(10)을 회전시키는 제3출력이, 연마 헤드(20)가 연마 정반(10)의 회전 중심(O)으로부터 제3거리(L3)보다 먼 제4거리(L4)만큼 이격된 제4위치(S4)에 있는 때에 연마 정반(10)을 회전시키는 제4출력에 비하여 더 작게 조절한다. Accordingly, the surface plate motor control unit 130 determines whether the conditioner 40 is the polishing surface plate 10 or the polishing platen 10, or The third output for rotating the polishing platen 10 when the polishing head 20 is at the third position S3 spaced apart from the rotational center O of the polishing pad 11 by the third distance L3 is The fourth output for rotating the polishing table 10 when the fourth position S4 is spaced apart from the rotation center O of the polishing table 10 by a fourth distance L4 farther than the third distance L3. adjusted to a smaller size than

이와 동시에, 정반모터 제어부(130)는 컨디셔너 가압력감지부(125)로부터 전송된 컨디셔닝 가압력(40F)의 정보에 기초하여, 컨디셔닝 가압력(40F)의 크기가 증가하면 이에 비례하여 정반 모터(Mp)의 출력을 보다 더 크게 조절하고, 컨디셔닝 가압력(40F)의 크기가 감소하면 이에 비례하여 정반 모터(Mp)의 출력을 보다 더 작게 조절한다.At the same time, if the level of the conditioning pressing force 40F increases based on the information of the conditioning pressing force 40F transmitted from the conditioner pressing force detection unit 125, the table motor control unit 130 increases the power of the table motor Mp in proportion thereto. The output is adjusted to be larger, and when the magnitude of the conditioning pressure 40F decreases, the output of the table motor Mp is adjusted to be smaller in proportion thereto.

이를 통해, 하방 가압하는 컨디셔너(40)의 위치 및 컨디셔닝 가압력 편차에 따라 정반 모터(Mp)의 부하량을 가감하여 정반 모터의 출력을 조절하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 컨디셔너(40)의 연마 패드(11) 상에서의 위치 변동에 따른 정반 모터(Mp)의 부하 변동으로 인한 연마 정반(10)의 회전속도가 미세하게 요동하는 현상을 없앨 수 있으며, 무엇보다도, 도8에 도시된 바와 같이, 기판과 연마 패드 사이의 마찰 특성을 일정하게 유지하여 기판의 연마 품질을 신뢰성있게 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다. Through this, the load amount of the table motor Mp is adjusted by adjusting the output of the table motor Mp according to the position of the conditioner 40 that presses downward and the deviation of the conditioning pressure, thereby adjusting the polishing pad 11 of the conditioner 40 during the polishing process. ), it is possible to eliminate a phenomenon in which the rotational speed of the polishing platen 10 fluctuates minutely due to the load variation of the wheel motor Mp according to the position change on the surface, and above all, as shown in FIG. 8, the substrate and polishing It is possible to obtain an effect of reliably increasing the polishing quality of the substrate by maintaining a constant friction characteristic between the pads.

한편, 정반모터 제어부(130)는, 연마헤드 위치 및 가압력 감지부(110, 115)와 컨디셔너 위치 및 가압력 감지부(120, 125)로부터 수신된 정보로부터, 연마 헤드(20)와 컨디셔너(40)의 연마 패드(11) 상에서의 위치(S1, S2, S3, S4) 및 가압력에 의해 정반 모터(Mp)에 작용하는 증감 부하량을 계산하고, 계산된 증감 부하량을 가감하여 정반 모터(Mp)의 출력 토크값을 실시간으로 계산하고 산출하여 정반 모터(Mp)에 제어하도록 구성될 수도 있다. On the other hand, the surface plate motor control unit 130 controls the polishing head 20 and the conditioner 40 from the information received from the polishing head position and pressure sensor 110 and 115 and the conditioner position and pressure sensor 120 and 125. By calculating the position (S1, S2, S3, S4) on the polishing pad 11 and the applied force on the polishing pad 11, the amount of increasing or decreasing load acting on the surface plate motor (Mp) is calculated, and the output of the surface plate motor (Mp) is increased or decreased by increasing or decreasing the calculated amount of load It may be configured to calculate and calculate the torque value in real time and control the table motor Mp.

본 발명의 보다 바람직한 실시 형태에 따르면, 연마 헤드(20)의 위치 및 가압력과 컨디셔너(40)의 위치 및 가압력에 따라 정반 모터(Mp)의 출력 토크값의 조절량에 관한 상관관계를 미리 시험으로 얻은 제어 데이터를 미리 메모리(140)에 저장할 수 있다. According to a more preferred embodiment of the present invention, the correlation with respect to the adjustment amount of the output torque value of the table motor Mp according to the position and pressing force of the polishing head 20 and the position and pressing force of the conditioner 40 was previously obtained through a test. Control data may be stored in the memory 140 in advance.

다시 말하면, 연마 헤드(20)의 위치 및 가압력과 컨디셔너(40)의 위치 및 가압력에 따른 정반 모터의 상관 관계를 미리 측정하여, 이에 따른 출력을 보상하는 제어 데이터를 미리 메모리(140)에 저장하고, 정반모터 제어부(130)는 연마 공정 중에 측정된 연마 헤드(20) 및 컨디셔너(40)의 위치 및 가압력 정보에 따라 메모리(140)로부터 제어 데이터를 호출하여 정반 모터(Mp)를 제어하게 구성될 수 있다.In other words, the position and pressure of the polishing head 20 and the correlation between the position and pressure of the conditioner 40 and the surface plate motor are measured in advance, and control data for compensating the corresponding output is stored in the memory 140 in advance, , The table motor control unit 130 may be configured to call control data from the memory 140 according to information on the positions and pressing forces of the polishing head 20 and the conditioner 40 measured during the polishing process to control the table motor Mp. can

여기서, 메모리(140)에 저장되는 연마 헤드(20) 및 컨디셔너(40)의 위치 정보는 연마 패드(11)의 1mm ~ 10mm의 조밀한 위치 간격마다 정반 모터(Mp)의 제어 데이터를 얻어 미리 저장하고, 연마 헤드(20) 및 컨디셔너(40)의 가압력 정보는 50gf ~ 2kgf 단위의 조밀한 하중 간격마다 정반 모터(Mp)의 제어 데이터를 얻으며, 위치와 가압력 간의 조합에 따른 경우에 수에 대해서도 미리 저장된 것이 바람직하다.Here, the positional information of the polishing head 20 and the conditioner 40 stored in the memory 140 is pre-stored by obtaining control data of the platen motor Mp at every close position interval of 1 mm to 10 mm of the polishing pad 11. And, the pressing force information of the polishing head 20 and the conditioner 40 obtains the control data of the table motor Mp at each dense load interval in units of 50 gf to 2 kgf, and the number in advance according to the combination of the position and the pressing force. It is desirable to save

이를 통해, 정반모터 제어부(130)에 의한 정반 모터(Mp)의 제어 공정이 시간 지연없이 실시간으로 신뢰성있게 행해질 수 있으며, 정반모터 제어부(130)에 과도한 성능 사양이 구비되지 않고 저렴한 구성이더라도, 실시간으로 연마 정반의 회전 속도의 요동이나 연마 패드와 기판 사이의 마찰 특성에 요동이 발생되어 기판 연마 품질이 낮아지는 문제를 보다 정확하고 신뢰성있게 해결하는 효과를 얻을 수 있다. Through this, the control process of the table motor Mp by the table motor controller 130 can be performed reliably in real time without time delay, and even if the table motor controller 130 does not have excessive performance specifications and has a low-cost configuration, real-time As a result, it is possible to obtain an effect of more accurately and reliably solving the problem of lowering the quality of substrate polishing due to fluctuations in the rotational speed of the polishing table or fluctuations in the frictional characteristics between the polishing pad and the substrate.

즉, 본 발명은, 연마 헤드(20)와 컨디셔너(40)의 위치 및 가압력에 따라 보정되는 정반 모터(Mp)의 출력 제어 데이터를 미리 메모리(140)에 저장하여 두고(S10), 기판의 연마 공정이 행해지는 동안에(S20), 연마헤드 위치감지부(110)와 연마헤드 가압력감지부(115)와 컨디셔너 위치감지부(120)와 컨디셔닝 가압력감지부(125)에 의해 지속적으로 연마 헤드(20) 및 컨디셔너(40)의 연마 패드(11) 상에서의 위치 및 가압력을 측정 감지하여(S30), 정반모터 제어부(130)에 의해 측정된 위치 정보와 가압력 정보에 따라 메모리(140)에 저장된 제어 데이터를 호출하여 곧바로 정반모터(Mp)에 작용하는 부하 변동량을 상쇄시키는 보정된 출력으로 정반모터(Mp)를 제어한다(S40). That is, in the present invention, the output control data of the table motor Mp, which is corrected according to the position and pressing force of the polishing head 20 and the conditioner 40, is stored in the memory 140 in advance (S10), and the substrate is polished. During the process (S20), the polishing head 20 is continuously detected by the polishing head position detection unit 110, the polishing head pressure detection unit 115, the conditioner position detection unit 120, and the conditioning pressure detection unit 125. ) and the position and pressing force of the conditioner 40 on the polishing pad 11 (S30), and control data stored in the memory 140 according to the location information and the pressing force information measured by the table motor controller 130. is called to directly control the table motor (Mp) with a corrected output that offsets the amount of change in the load acting on the table motor (Mp) (S40).

이를 통해, 본 발명은, 기판의 연마 공정 중에 연마 헤드(20) 및 컨디셔너(40)의 위치와 가압력 중 어느 하나 이상이 변동되는 경우에, 이들의 변동에 따른 연마 정반(110)의 회전 부하를 보상하는 출력 제어 데이터로 정반 모터(Mp)를 제어함으로써, 연마 패드와 기판의 마찰 특성을 일정하게 유지하여 기판의 연마 품질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.Through this, the present invention, when any one or more of the position and pressing force of the polishing head 20 and the conditioner 40 fluctuates during the substrate polishing process, the rotational load of the polishing platen 110 according to these fluctuations is reduced. By controlling the table motor Mp with output control data to compensate, it is possible to obtain an effect of improving the polishing quality of the substrate by maintaining a constant frictional characteristic between the polishing pad and the substrate.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다. Although the present invention has been illustratively described through preferred embodiments above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various forms are provided within the scope of the technical idea presented in the present invention, specifically, the claims. may be modified, changed, or improved.

W: 기판 Mp: 정반모터
Mc: 컨디셔닝 모터 Mh: 오실레이션 모터
S1: 제1위치 S2: 제2위치
S3: 제3위치 S4: 제4위치
C1, C2, C3, C4, C5: 가압챔버 10: 연마 정반
11: 연마 패드 20: 연마 헤드
20F: 헤드 가압력 40: 컨디셔너
41: 컨디셔닝 디스크 40F: 컨디셔닝 가압력
110: 연마헤드 위치감지부 115: 연마헤드 가압력감지부
120: 컨디셔너 위치감지부 125: 컨디셔닝 가압력감지부
130: 정반모터 제어부 140: 메모리W: board Mp: table motor
Mc: conditioning motor Mh: oscillation motor
S1: 1st position S2: 2nd position
S3: 3rd position S4: 4th position
C1, C2, C3, C4, C5: pressure chamber 10: grinding wheel
11: polishing pad 20: polishing head
20F: head pressure 40: conditioner
41: conditioning disk 40F: conditioning pressure
110: polishing head position detection unit 115: polishing head pressure detection unit
120: conditioner position detection unit 125: conditioning pressure detection unit
130: table motor controller 140: memory

Claims (21)

연마 패드가 입혀진 상태로 자전하도록 회전 구동되는 연마 정반과;
연마 패드에 대해 기판를 가압하는 연마 헤드와;
상기 연마 정반과 상기 연마 헤드 중 어느 하나 이상이 연마 공정 중에 오실레이션 이동을 하는 과정에서, 상기 연마 패드의 회전 중심에 대한 상기 연마 헤드의 위치를 감지하는 연마헤드 위치감지부와;
상기 연마 패드의 회전 중심으로부터 상기 연마 패드 상의 상기 연마 헤드의 위치까지 이격된 거리에 따라 상기 연마 정반을 회전시키는 정반 모터의 출력을 조절하는 정반모터 제어부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
a polishing platen driven to rotate to rotate with the polishing pad applied thereon;
a polishing head that presses the substrate against the polishing pad;
a polishing head position detecting unit for detecting a position of the polishing head relative to the rotational center of the polishing pad when at least one of the polishing platen and the polishing head oscillates during a polishing process;
a table motor control unit for controlling an output of a table motor for rotating the polishing table according to a distance from a rotational center of the polishing pad to a position of the polishing head on the polishing pad;
A substrate processing apparatus, characterized in that configured to include.
 제 1항에 있어서,
상기 정반모터 제어부는,
상기 연마 헤드가 상기 연마 정반의 회전 중심으로부터 제1거리만큼 이격된 제1위치에 있는 때에 상기 연마 정반을 회전시키는 제1출력이, 상기 연마 헤드가 상기 연마 정반의 회전 중심으로부터 상기 제1거리보다 먼 제2거리만큼 이격된 제2위치에 있는 때에 상기 연마 정반을 회전시키는 제2출력에 비하여 더 작게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 1,
The table motor control unit,
When the polishing head is in a first position spaced apart from the rotation center of the polishing plate by a first distance, a first output for rotating the polishing platen is such that the polishing head is moved by a distance greater than the first distance from the rotation center of the polishing platen. A substrate processing apparatus characterized in that the adjustment is smaller than the second output for rotating the polishing platen when the second position is spaced apart by a far second distance.
 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 연마 헤드는 임의의 경로로 왕복 이동을 하고,
상기 연마 헤드의 외형을 감지하는 것에 의해 상기 연마 헤드의 위치를 감지하는 감지 센서를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 1,
The polishing head reciprocates in an arbitrary path,
a detection sensor for detecting a position of the polishing head by detecting an external shape of the polishing head;
A substrate processing apparatus further comprising.
 제 1항에 있어서,
상기 연마 헤드가 상기 연마 정반의 회전 중심으로부터 이격된 거리에 따라 상기 정반 모터의 출력량에 관한 제어 데이터를 저장하는 메모리를;
더 포함하고, 상기 정반모터 제어부는 상기 연마 헤드의 위치에 따라 상기 메모리로부터 상기 제어 데이터를 호출하여 상기 정반 모터를 회전 구동시키는 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 1,
a memory for storing control data related to an output amount of the surface plate motor according to a distance at which the polishing head is spaced from a rotation center of the surface plate;
The substrate processing apparatus of claim 1 , wherein the table motor controller controls an output for rotationally driving the table motor by calling the control data from the memory according to the position of the polishing head.
 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 연마 헤드에 의하여 상기 연마 패드를 가압하는 헤드 가압력을 얻는 연마헤드 가압력감지부를;
더 포함하고, 상기 연마 헤드에 의해 상기 연마 패드를 가압하는 상기 헤드 가압력을 고려하여 상기 정반 모터의 출력이 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 1,
a polishing head pressing force sensing unit that obtains a head pressing force pressing the polishing pad by the polishing head;
The substrate processing apparatus of claim 1 , wherein an output of the table motor is adjusted in consideration of a head pressing force pressing the polishing pad by the polishing head.
 제 8항에 있어서,
상기 연마 헤드가 상기 연마 패드를 가압하는 상기 헤드 가압력에 따라 상기 정반 모터의 출력량에 관한 제어 데이터를 저장하는 메모리를;
더 포함하고, 상기 정반모터 제어부는 상기 연마 헤드에 의해 상기 연마 패드에 도입되는 상기 헤드 가압력에 따라 상기 메모리로부터 상기 제어 데이터를 호출하여 상기 정반 모터를 회전 구동시키는 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 8,
a memory for storing control data related to an output amount of the table motor according to the head pressing force with which the polishing head presses the polishing pad;
The platen motor control unit reads the control data from the memory according to the head pressing force applied to the polishing pad by the polishing head and adjusts an output for rotationally driving the platen motor. processing unit.
 제 9항에 있어서,
상기 연마 헤드는 상기 기판을 상기 연마 패드에 대해 가압하는 가압 챔버가 다수 구비되어 상기 가압챔버의 압력에 의해 상기 기판을 가압하는 상기 헤드 가압력이 도입되고;
상기 헤드 가압력은 상기 가압 챔버의 가압 면적과 상기 가압 챔버의 압력을 반영한 값으로 정해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 9,
the polishing head is provided with a plurality of pressing chambers for pressing the substrate against the polishing pad, and the head pressing force for pressing the substrate is introduced by the pressure of the pressing chambers;
The head pressing force is determined by a value reflecting a pressing area of the pressing chamber and a pressure of the pressing chamber.
 제 1항 또는 제2항 또는 제4항 또는 제5항 또는 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
컨디셔닝 디스크에 의해 상기 연마 패드를 가압하고 스윕 운동을 하면서 상기 연마 패드를 개질시키는 컨디셔너를;
더 포함하고, 상기 연마 패드의 회전 중심에 대한 상기 컨디셔너의 위치를 감지하는 컨디셔너 위치감지부를;
포함하고, 상기 정반모터 제어부는 상기 연마 패드 상의 상기 컨디셔너의 위치에 따라 상기 연마 정반을 회전시키는 정반모터의 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to any one of claims 1 or 2 or 4 or 5 or 8 to 10,
a conditioner that modifies the polishing pad while pressing the polishing pad with a conditioning disk and performing a sweeping motion;
and a conditioner position detecting unit configured to detect a position of the conditioner with respect to a rotational center of the polishing pad;
and wherein the table motor control unit controls an output of a table motor for rotating the polishing table according to a position of the conditioner on the polishing pad.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 연마 패드가 입혀진 상태로 자전하도록 회전 구동되는 연마 정반과;
연마 패드에 대해 기판를 가압하는 연마 헤드와;
상기 연마 패드를 가압하고 스윕 운동을 하면서 상기 연마 패드를 개질시키 컨디셔너와;
상기 연마 패드의 회전 중심에 대한 컨디셔너의 위치를 감지하는 컨디셔너 위치감지부와;
상기 연마 패드의 회전 중심으로부터 상기 연마 패드 상의 상기 컨디셔너의 위치까지 이격된 거리에 따라 상기 연마 정반을 회전시키는 정반 모터의 출력을 조절하는 정반모터 제어부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
a polishing platen driven to rotate to rotate with the polishing pad applied thereon;
a polishing head that presses the substrate against the polishing pad;
a conditioner for reforming the polishing pad while pressing and sweeping the polishing pad;
a conditioner position detecting unit for detecting a position of the conditioner with respect to the center of rotation of the polishing pad;
a table motor control unit for controlling an output of a table motor for rotating the polishing table according to a distance from a rotational center of the polishing pad to a position of the conditioner on the polishing pad;
A substrate processing apparatus comprising a.
 제 17항에 있어서,
상기 정반모터 제어부는,
상기 컨디셔너가 상기 연마 정반의 회전 중심으로부터 제3거리만큼 이격된 제3위치에 있는 때에 상기 연마 정반을 회전시키는 제3출력이, 상기 컨디셔너가 상기 연마 정반의 회전 중심으로부터 상기 제3거리보다 먼 제4거리만큼 이격된 제4위치에 있는 때에 상기 연마 정반을 회전시키는 제4출력에 비하여 더 작게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 17,
The table motor control unit,
A third output for rotating the polishing platen when the conditioner is at a third position spaced apart from the rotation center of the polishing plate by a third distance, wherein the conditioner is at a position farther than the third distance from the rotation center of the polishing platen. A substrate processing apparatus characterized in that the adjustment is smaller than the fourth output for rotating the polishing platen when it is in the fourth position spaced apart by 4 distances.
 제 17항에 있어서,
상기 컨디셔너의 스윕 운동에 따른 위치가 상기 연마 정반의 회전 중심으로부터 이격된 거리에 따라 상기 정반 모터의 출력량에 관한 제어 데이터를 저장하는 메모리를;
더 포함하고, 상기 정반모터 제어부는 상기 컨디셔너의 위치에 따라 상기 메모리로부터 상기 제어 데이터를 호출하여 상기 정반 모터를 회전 구동시키는 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to claim 17,
a memory for storing control data related to an output amount of the surface plate motor according to a distance from a rotation center of the polishing platen to a position according to the sweeping motion of the conditioner;
The substrate processing apparatus of claim 1 , wherein the table motor controller controls an output for rotationally driving the table motor by calling the control data from the memory according to the position of the conditioner.
 제 17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨디셔너에 의하여 상기 연마 패드를 가압하는 컨디셔닝 가압력을 얻는 컨디셔너 가압력감지부를;
더 포함하고, 상기 컨디셔너에 의해 상기 연마 패드를 가압하는 상기 컨디셔닝 가압력을 고려하여 상기 정반 모터의 출력이 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to any one of claims 17 to 19,
a conditioner pressure sensor that obtains a conditioning pressure applied to the polishing pad by the conditioner;
The substrate processing apparatus of claim 1 , wherein an output of the table motor is adjusted in consideration of the conditioning pressure applied to the polishing pad by the conditioner.
 제 20항에 있어서,
상기 컨디셔너가 상기 연마 패드를 가압하는 상기 컨디셔닝 가압력에 따라 상기 정반 모터의 출력량에 관한 제어 데이터를 저장하는 메모리를;
더 포함하고, 상기 정반모터 제어부는 상기 컨디셔너에 의해 상기 연마 패드에 도입되는 상기 컨디셔닝 가압력에 따라 상기 메모리로부터 상기 제어 데이터를 호출하여 상기 정반 모터를 회전 구동시키는 출력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

21. The method of claim 20,
a memory for storing control data related to an output amount of the table motor according to the conditioning pressure applied by the conditioner to the polishing pad;
and wherein the table motor controller reads the control data from the memory according to the conditioning pressure applied to the polishing pad by the conditioner and adjusts an output for rotationally driving the table motor. Device.
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