KR20100052817A - 기판 연마 장치 - Google Patents

Abstract

기판 연마 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치는 상부면에 기판을 안착시키는 기판 지지부, 연마 패드가 형성되어 있고, 기판의 상부에서 연마 패드를 회전시키며 기판을 연마하는 기판 연마부, 기판 지지부의 상부면에 안착된 기판의 상부면과 높이가 일치하도록 기판의 가장자리에 형성되는 컨디셔너를 포함한다.

컨디셔너, 연마 패드, 연마

Description

기판 연마 장치{Apparatus for grinding the substrate}

본 발명은 기판 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정, 평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display) 제조 공정 등에 사용되는 기판을 연마하는 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 소자는 고집적화와 더불어 그 구조가 다층화 되어가고 있다. 그 결과, 각 층간의 패턴의 유무에 따라서 단차가 발생하므로, 반도체 소자의 제조 공정에는 반도체 기판의 연마 공정이 필수적으로 포함된다. 이러한 연마 공정에서는 주로 화학적 기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 방법이 사용되며, 이 방법은 국소적인 평탄화 뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 평탄도가 우수하므로 기판의 크기가 커지는 추세에 적합한 방법이다.

일반적인 CMP방법은 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 기판을 연마 패드를 이용하여 소정의 하중을 가하면서 회전시키는 것에 의해 기계적 마찰에 의한 기판의 연마가 이루어지게 하는 것이며, 동시에 연마 패드와 기판 사이에 슬러리(Slurry)라는 화학적 연마제를 공급함으로써 미세한 연마가 가능하도록 한다. 그리고, 연마 패드를 이용하여 일정 시간 동안 기파 연마를 수행한 다음에는 컨디셔너를 통해 연 마 패드를 다시 갈아주어야 한다. 이러한 작업을 컨디셔닝이라고 하는데, 종래에는 기판 연마 장치와 별도의 위치에 있는 컨디셔너로 연마 패드를 이동시킨 다음 컨디셔닝을 수행하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 기판을 안착시키는 기판 지지부의 가장자리에 컨디셔너를 위치시킴으로써, 기판의 가장 자리의 과연마를 방지하는 것과 동시에 기판 연마 장치에서 컨디셔닝을 수행할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치는 상부면에 기판을 안착시키는 기판 지지부, 연마 패드가 형성되어 있고, 상기 기판의 상부에서 상기 연마 패드를 회전시키며 상기 기판을 연마하는 기판 연마부, 상기 기판 지지부의 상부면에 안착된 기판의 상부면과 높이가 일치하도록 상기 기판의 가장자리에 형성되는 컨디셔너를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기판 연마 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 기판 연마 장치의 기판 지지부의 가장자리에 컨디셔너를 형성함으로써 별도로 컨디셔닝을 위한 공간이 필요없다는 장점이 있다.

둘째, 기판 연마 장치의 기판 지지부의 가장 자리에 컨디셔너를 형성함으로써 컨디셔닝을 위한 시간을 단축시킬 수 있다는 장점도 있다.

셋째, 기판 연마 장치의 기판 지지부의 가장 자리에 형성된 컨디셔너를 이용해서 기판 가장자리의 과연마를 방지할 수 있다는 장점도 있다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 기판 연마 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 기판의 가장자리에 과연마가 발생하는 것을 방지하기 위해 리테이너가 형성된 것을 도시한 도면이다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치를 설명하기에 앞서 기판 연마 장치에 의해 기판(S)의 가장 자리에 과연마가 발생하는 것을 방지하기 위해 리테이너(200)를 형성하는 것을 설명하기로 한다.

도 1에서와 같이 기판 연마 장치의 기판 지지부(110) 위에 기판(S)을 안착시키고 기판(S)을 회전시킨다. 그리고, 상부에서 기판(S)을 가압한 상태에서 연마 패드(122)가 회전을 하면서 기판(S)에 대한 연마가 수행된다. 물론, 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 화학적 연마를 위한 슬러리(slurry)가 공급될 수 있음은 물론이다.

이때, 연마 패드(122)가 기판(S)의 가장 자리를 가압하며 연마를 수행하는 경우, 기판(S)의 두께에 의해 기판(S)의 가장자리 바깔 부분과 기판(S) 사이에는 단차(t)를 가지게 된다. 따라서, 기판(S)의 가장 자리 부분에 연마 패드(122)가 위치하여 기판(S)을 가압하며 연마를 수행하는 경우 단차에 의해 기판(S) 가장 자리 부분에는 과연마가 발생하게 된다.

따라서, 상기와 같은 단차에 의해 기판(S)의 가장 자리에 과연마가 발생하는 것을 방지하도록, 기판(S)의 상부면과 높이가 일치하도록 기판(S)의 가장자리에 리테이너(200)가 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 연마 패드(122)로 기판(S)의 가장자리를 가압하며 연마를 수행하더라도 단차에 의해 기판(S)의 가장자리에 과연마가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명에 있어서는 리테이너(200) 부분에 컨디셔너(130)를 형성함으로써, 컨디셔너(130)가 기판(S) 가장자리의 과연마가 발생하는 것을 방지하는 기능을 수행함과 동시에 연마 패드(122)에 대한 컨디셔닝을 수행할 수 있도록 하는 것이다. 보다 상세한 내용은 도 2 내지 도 6을 참조로 후술하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 가장 자리의 일부에 컨디셔너가 형성된 것을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판의 가장 자리를 따라 전체에 컨디셔너가 형성된 것을 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치는 기판 지지부(110), 기판 연마부(120), 컨디셔너(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

기판 지지부(110)는 상면에 기판(S)을 안착시킨다. 기판 지지부(110)의 하부에는 미도시된 구동 수단과 연결된 회전축(112)이 형성될 수 있다. 따라서, 연마 공정 중 기판 지지부(110)를 회전시킴으로써 기판 지지부(110)에 안착된 기판(S)을 회전시킬 수가 있다.

기판 연마부(120)는 연마 헤드(121)의 하부면에 연마 패드(122)를 형성하고, 기판(S)의 상부에서 연마 패드(122)를 회전시키며 기판(S)을 연마한다. 연마 헤드(121)에 연마 패드(122)는 회전 가능하게 고정되어 있어서 연마 패드(122)는 회전할 수가 있다.

그리고, 연마 헤드(121)는 회전축(124)에 형성된 암(123)과 연결되는데, 회전축(124)의 회전과 암(123)의 이동에 의해 연마 패드(122)의 위치를 이동시킬 수가 있다. 이때, 이동은 기판(S) 상부에서 2차원의 평면 이동뿐만 아니라 상하 이동이 가능하도록 구성될 수 있다. 연마 패드(122)의 위치를 상하로 이동시키는 구성은 연마 헤드(121)를 기준으로 연마 패드(122)를 상하로 이동시키도록 구성하는 방법, 연마 헤드(121)를 포함하는 암(123)을 상하 이동 가능하도록 구성하는 방법 등이 고려될 수 있다.

기판(S)의 상부에서 연마 패드(122)를 이동시키는 구성은 전술한 방법 외에 공지된 다양한 방법으로 변형 가능함은 물론이다.

연마 패드(122)의 재질은 발포 우레탄 또는 부직포나 스웨이드로 구성될 수 있다.

컨디셔너(130)는 도 1에서와 같이 기판 지지부(110)의 상부면에 형성된 기판(S)의 상부면과 높이가 일치하도록 기판(S)의 가장 자리에 형성될 수 있다. 기판(S)의 가장자리에 형성된 컨디셔너(130)에 의해 기판(S)의 가장 자리에서 기판(S)의 높이에 의한 단차가 발생하지 않는다. 따라서, 기판(S)의 가장 자리에 과연마가 발생하는 것을 방지할 수가 있다.

컨디셔너(130)는 공업용 다이아 몬드 등으로 형성되는데, 연마 패드(122)의 하부에 위치하여 연마 패드(122)의 표면에 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 미공(미도시)들이 형성되도록 또한 기판(S)을 연마하는 미세한 돌기가 형성되도록 연마 패드(122)의 표면을 미세 절삭하는 역할을 한다.

도 3과 도 4는 각각 다른 실시예를 도시하고 있는데, 먼저 도 3은 기판 지지부(120)에 안착되는 기판(S)의 가장 자리를 따라 컨디셔너(130)가 전체에 형성되는 것이 아니고 일부에 형성된다. 따라서, 기판(S)의 가장자리를 따라 컨디셔너(130)가 형성되지 않는 부분에는 기판(S)의 과연마가 발생할 수 있으므로, 종래와 같이 기판 지지부(110)의 상부면에 안착된 기판(S)의 상부면과 높이가 일치하도록 리테이너(200)가 형성될 수가 있다.

그리고, 기판(S)의 가장자리를 따라 형성된 컨디셔너(130)와 리테이너(200) 에는 소정의 간격으로 슬러리 배출구(140)가 형성될 수가 있다.

도 4에서는 기판 지지부(110)에 안착되는 기판(S)의 가장 자리를 따라 컨디셔너(130)가 전체에 형성된다. 마찬가지로 기판(S)의 가장자리를 따라 형성된 컨디셔너(130)에는 소정의 간격으로 슬러리 배출구(140)가 형성될 수가 있다.

이하, 도 5와 도 6을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치(100)로 기판(S)을 연마하는 과정과 컨디셔닝을 수행하는 과정을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치에 의해 기판을 연마하는 과정을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치에 의해 컨디셔닝을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.

먼저, 도 5를 참조로 기판을 연마하는 과정을 설명하면, 기판 지지부(110)에 안착된 기판(S)은 기판 지지부(110)의 회전에 의해 회전을 하게 된다. 기판 연마부(120)에 형성된 연마 패드(122)는 전술한 바와 같이 기판(S)의 상부에서 2차원의 이동 뿐만 아니라 상하로의 이동도 가능하다. 따라서, 연마하고자 하는 위치로 이동한 다음 연마 패드(122)는 아래로 이동을 하여 기판(S)과 접촉하여 가압된 상태에서 회전을 하게 된다. 이때, 별도의 슬러리 공급 수단(미도시)에 의해 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 슬러리가 공급될 수도 있다.

따라서, 기판(S)의 회전과 연마 패드(122)의 회전에 의해 기판(S)에 연마가 수행된다. 이때, 연마 패드(122)가 기판(S)의 가장 자리로 이동하여 연마를 수행하는 경우, 전술한 바와 같이 기판(S)의 가장 자리에 기판(S)의 상부면의 높이와 같 도록 컨디셔너(130)(또는 도 3과 같이 컨디셔너(130)와 리테이너(200))가 형성된다. 따라서, 기판(S)의 가장자리에 기판(S)의 높이에 의한 단차가 발생하지 않으므로 기판(S)을 향하여 연마 패드(122)를 가압하며 연마를 수행하더라도 기판(S)의 가장 자리에 대한 과연마가 발생하는 것을 방지할 수가 있다.

일정 시간 연마를 수행하면 연마 작용에 의해 연마 패드(122)의 표면의 돌기가 마모되어 연마의 성능이 떨어지게 된다. 이때, 연마 패드(122)의 돌기를 초기화하도록 컨디셔닝을 수행하게 되는데, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 기판(S)의 가장자리에서 연마 패드(122)를 좌우 이동시키며 컨디셔닝을 수행할 수가 있다. 따라서, 종래와 같이 기판 마모 장치와 별도의 위치에 형성된 컨디셔너(130)로 연마 패드(122)를 이동시킬 필요가 없이, 본 발명에 있어서는 기판 연마 장치 상에서 컨디셔닝을 수행할 수가 있다. 이때, 도 3과 같이 컨디셔너(130)가 기판(S) 가장자리의 일부에 형성되어 있을 경우에는 기판 지지부(120)의 회전을 중단시킨 상태에서 연마 패드(122)를 도 6과 같이 이동시키면서 컨디셔닝을 수행할 수가 있고, 도 4와 같이 컨디셔너(130)가 기판 가장자리의 전체에 형성되어 있을 경우에는 기판지지부(120)를 회전시키거나 회전시키지 않은 상태에서 연마 패드(122)를 도 6과 같이 이동시키면서 컨디셔닝을 수행할 수가 있다.

또한, 도 6에서와 같이 컨디셔너(130)와 기판(S)의 경계 상에 연마 패드(122)가 위치하는 경우, 연마 패드(122)의 기판(S)과 접촉하는 면은 연마를 수행하고, 연마 패드(122)의 컨디셔너(130)와 접촉하는 면은 컨디셔닝을 수행하게 된다. 따라서, 도 6에서와 같이 기판 연마 작업과 컨디셔닝 작업을 동시에 수행할 수 가 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 기판의 가장자리에 과연마가 발생하는 것을 방지하기 위해 리테이너가 형성된 것을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 가장 자리의 일부에 컨디셔너가 형성된 것을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판의 가장 자리를 따라 전체에 컨디셔너가 형성된 것을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치에 의해 기판을 연마하는 과정을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치에 의해 컨디셔닝을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 기판 지지부

120: 기판 연마부

130: 컨디셔너

Claims (6)

1. 상부면에 기판을 안착시키는 기판 지지부;

   연마 패드가 형성되어 있고, 상기 기판의 상부에서 상기 연마 패드를 회전시키며 상기 기판을 연마하는 기판 연마부;

   상기 기판 지지부의 상부면에 안착된 기판의 상부면과 높이가 일치하도록 상기 기판의 가장자리에 형성되는 컨디셔너를 포함하는 기판 연마 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판 지지부는 회전 가능한 기판 연마 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판 연마부는 상기 기판의 상부에서 이동이 가능한 기판 연마 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 컨디셔너는 상기 기판의 가장자리의 일부에 형성된 기판 연마 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 기판의 가장자리에 상기 컨디셔너가 형성되지 않은 부분에는 상기 기판 지지부의 상부면에 안착된 기판의 상부면과 높이가 일치하도록 하여 상기 기판의 가장자리의 과연마를 방지하는 리테이너가 형성된 기파 연마 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 컨디셔너는 상기 기판의 가장자리를 따라 전체에 형성된 기판 연마 장치.

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