KR20180075161A - 슬러리 노즐 및 이를 구비하는 대면적 기판 연마 장치 - Google Patents

슬러리 노즐 및 이를 구비하는 대면적 기판 연마 장치 Download PDF

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이근우
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

연마패드에 균일하게 슬러리를 도포할 수 있는 슬러리 노즐을 구비하는 대면적 기판 연마 장치가 개시된다. 슬러리 노즐은, 기판을 연마하기 위한 슬러리를 제공하는 슬릿 형태의 토출구가 형성된 바디, 상기 바디 내부에 형성되며 슬러리가 저장되는 버퍼부, 상기 바디 내부에서 상기 토출구와 상기 버퍼부를 연결하도록 형성되고, 상기 버퍼부의 슬러리를 상기 토출구로 공급하는 슬릿 형태의 슬릿 유로 및 상기 버퍼부 내부의 압력과 유량을 조절하는 슬러리 공급부를 포함하여 구성된다.

Description

슬러리 노즐 및 이를 구비하는 대면적 기판 연마 장치{SLURRY DISPENSING NOZZLE AND APPARATUS FOR POLISHING LARGE SUBSTRATE HAVING THE NOZZLE}
본 발명은 대면적의 연마 패드에 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐 및 이를 구비하는 대면적 기판 연마 장치에 관한 것이다.
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편평하게 할 필요성이 증가한다. 편평화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속 기판 연마 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.
기존의 기판 연마 시스템은 기판의 일면 또는 양면을 연마와 버핑 및 세정하기 위한 구성요소로서, 벨트, 연마패드 또는 브러시를 구비하는 벨트를 구비한다. 슬러리는 기판 연마 작업을 촉진 및 강화시키기 위해 사용된다.
한편, 일반적인 기판 연마 장치는, 즉 반도체에 사용하는 원형 기판의 연마 장치는, 원형 기판과 원형 연마패드 사이의 상대 회전속도에 의해서 연마가 이루어지고, 연마용 슬러리를 제공하기 위한 다수의 분사 노즐이 구비된다. 그런데 이와 같은 기존의 분사 노즐을 대면적 기판 및 연마패드에 적용하기 위해서는 다수의 노즐이 필요하고, 각 노즐마다 슬러리 분사량이 과도하여 슬러리의 소모량이 많아지고, 대면적의 연마패드의 전면에 슬러리를 균일하기 도포하는 것이 매우 어렵기 때문에 연마균일도가 현저히 저하될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 슬러리의 소모량을 줄이고 대면적의 연마패드 전면에 슬러리를 균일하게 도포할 수 있는 슬러리 노즐 및 이를 구비하는 대면적 기판 연마 장치가 개시된다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, 대면적 기판 연마 장치의 슬러리 노즐은, 기판을 연마하기 위한 슬러리를 제공하는 슬릿 형태의 토출구가 형성된 바디, 상기 바디 내부에 형성되며 슬러리가 저장되는 버퍼부, 상기 바디 내부에서 상기 토출구와 상기 버퍼부를 연결하도록 형성되고, 상기 버퍼부의 슬러리를 상기 토출구로 공급하는 슬릿 형태의 슬릿 유로 및 상기 버퍼부 내부의 압력과 유량을 조절하는 슬러리 공급부를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 토출구의 단부에는 상기 슬러리가 방울 형태로 맺히도록 공간이 형성될 수 있다. 상기 토출구는 외측을 향해 점차 넓어지도록 확장부가 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 슬릿 유로에는 상기 버퍼부와 상기 토출구 사이에 제2 버퍼부가 더 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 버퍼부는 상기 버퍼부보다 작은 체적을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 버퍼부는 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 슬러리 공급부는, 상기 슬러리가 상기 토출구에 방울 형태로 맺히도록 상기 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절할 수 있다. 그리고 상기 슬러리 공급부는, 상기 슬러리가 상기 토출구에 방울 형태로 맺힌 상태에서 연마패드 또는 기판에 접촉됨에 따라 상기 연마패드 또는 상기 기판에 상기 슬러리가 도포되도록 상기 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 바디는 2장의 플레이트가 결합되어서 형성될 수 있다. 또한, 상기 바디는 상기 연마패드의 길이 또는 폭 방향에 대응되는 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, 대면적 기판 연마 장치는, 기판을 이송하는 기판 캐리어, 상기 기판의 피연마면에 접촉되어 상기 기판을 연마하는 연마패드를 구비하는 연마헤드 및 상기 연마패드 또는 상기 기판에 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐을 포함하고, 상기 슬러리 노즐은, 슬릿 형태의 토출구가 형성된 바디, 상기 바디 내부에 형성되며 슬러리가 저장되는 버퍼부, 상기 바디 내부에서 상기 토출구와 상기 버퍼부를 연결하도록 형성되고, 상기 버퍼부의 슬러리를 상기 토출구로 공급하는 슬릿 형태의 슬릿 유로 및 상기 버퍼부 내부의 압력과 유량을 조절하는 슬러리 공급부를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드 또는 상기 기판에 대해서 수직하게 구비될 수 있다. 또한, 상기 슬러리 노즐은, 상기 연마패드 또는 상기 기판에 대한 각도를 조절 변경 가능하게 구비되고, 상기 연마패드 또는 상기 기판의 이동 속도에 따라 상기 슬러리 노즐의 각도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 슬러리 노즐은, 상기 연마패드 또는 상기 기판 표면과의 간격을 조절 가능하게 구비되고, 상기 연마패드 또는 상기 기판의 이동 속도에 따라 상기 슬러리 노즐과 상기 연마패드 또는 상기 기판 사이의 간격이 조절될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 연마패드는 원통형으로 형성되어서 회전축이 상기 기판에 수평하게 배치되고, 상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드의 상부에 구비되며, 상기 연마패드에 상기 슬러리를 제공할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 연마패드는 벨트형으로 형성되어서 한 쌍의 구동 롤러의 외주면에 감겨서 회전하도록 구비되고, 상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드의 상면에 구비되며, 상기 연마패드에 상기 슬러리를 제공할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 연마패드는 원형으로 형성되어서 상기 기판 표면에 접촉된 상태로 자전 및 수평 이동하고, 상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드의 외측에서 상기 연마패드의 이동 방향에 대해서 전방 또는 후방에 구비되어서, 상기 기판에 상기 슬러리를 제공할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 연마패드는 상기 기판보다 큰 원형으로 형성되어서 상기 기판 표면에 접촉된 상태로 자전하고, 상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드의 외측에 구비되어서 상기 기판에 상기 슬러리를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예는 아래의 효과 중 하나 이상을 가질 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 얇고 긴 유로를 갖는 슬릿 노즐을 이용하여, 슬러리를 분사하는 것이 아니라 연마패드 표면에 얇게 도포함으로써, 대면적 연마패드에 균일하게 슬러리를 제공할 수 있다.
또한, 슬러리의 공급 압력과 유량을 제어하여, 연마패드에 일정 두께로 슬러리가 도포되도록 함으로써, 연마균일도의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대면적 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 연마 모듈의 모식도들로서, 도 2는 벨트형 연마 모듈의 모식도이고, 도 3은 드럼형 연마 모듈의 모식도이고, 도 4는 인라인 로터리형 연마 모듈의 모식도이고, 도 5는 오비탈형 연마 모듈의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러리 노즐의 사시도이다.
도 7은 도 6의 슬러리 노즐의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 이를 구비하는 대면적 기판 연마 장치(10)에 대해서 상세하게 설명한다.
참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대면적 기판 연마 장치(10)의 사시도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 연마 모듈(210, 220, 230, 240)의 모식도들이다.
도 1을 참조하면, 대면적 기판 연마 장치(10)는 기판(1)을 연마하는 공정이 수행되는 프로세스 모듈(11)과, 프로세스 모듈(11)에 기판(1)을 이송하는 트랜스퍼 모듈(14), 기판(1)이 보관되는 기판 보관부(12)와, 로딩/언로딩 모듈(13)을 포함하여 구성된다.
기판 보관부(12)는 공정 전 및 공정 후의 기판(1)이 보관되며, 예를 들어, FOUP(font open unified pod) 등을 포함한다.
기판(1)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함하는 투명 기판이고, 사각형일 수 있다. 그러나 본 발명의 기판(1)이 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 장치(semiconductor device) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 또한, 기판(1)의 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
로딩/언로딩 모듈(13)은 공정 전의 기판(1)을 기판 보관부(12)에서 꺼내거나, 공정이 완료된 기판(1)을 기판 보관부(12)에 수납한다. 로딩/언로딩 모듈(13)에는 기판 보관부(12)에서 기판(1)을 출입시키고, 기판(1)을 트랜스퍼 모듈(14)로 이동시키는 로봇 암(미도시)이 구비될 수 있다.
트랜스퍼 모듈(14)은 로딩/언로딩 모듈(13)과 프로세스 모듈(11) 사이에 구비되어 기판(1)을 프로세스 모듈(11)에 이송한다. 트랜스퍼 모듈(14)은 기판(1)을 파지하여 이송하는 기판 이송 로봇(140)이 구비된다.
한편, 도면에서는 기판 보관부(12), 로딩/언로딩 모듈(13) 및 트랜스퍼 모듈(14)이 각각 1개씩 구비되는 것으로 도시하였다. 즉, 프로세스 모듈(11)에서 연마 공정이 완료된 기판(1)은 공정 전의 기판(1)이 처리된 순서와 반대로, 프로세스 모듈(11), 로딩/언로딩 모듈(13)을 거쳐 기판 보관부(12)에 보관될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상세하게는, 기판 보관부(12), 로딩/언로딩 모듈(13) 및 트랜스퍼 모듈(14)을 공정 전의 기판(1)과 공정 후의 기판(1)을 처리하는 것이 구별되어 각각 구비될 수 있다. 예를 들어, 공정 전의 기판(1)을 처리하는 제1 기판 보관부(12), 제1 로딩/언로딩 모듈(13), 제1 트랜스퍼 모듈(14)과 공정 후의 기판(1)을 처리하는 제2 기판 보관부(12), 제2 로딩/언로딩 모듈(13), 제2 트랜스퍼 모듈(14)이 구비될 수 있다. 또한 기판 이송 로봇(140) 역시, 공정 전의 기판(1)을 이송하는 제1 이송 로봇과 공정 후의 기판(1)을 이송하는 제2 이송 로봇이 구비되고, 이러한 2개의 이송 로봇은, 프로세스 모듈(11)의 전후 양측에 구비되는 것도 가능하다.
프로세스 모듈(11)은 기판(1)의 연마를 위한 연마 모듈(120)과, 기판(1)이 안착되어 기판(1)을 이송하는 기판 캐리어(110) 및 연마를 위한 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐(130)을 포함하여 구성된다.
기판 캐리어(110)는 기판(1)의 피연마면이 상부를 향하도록 기판(1)이 안착되고, 연마 모듈(120)의 하부로 수평 이동하도록 구비된다. 또한, 기판 캐리어(110)는 기판(1)이 안착되는 가요성 막이 구비되고, 기판(1)의 테두리를 가이드 하는 리테이너(111)가 구비된다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 캐리어(110)는 기판(1)이 안착되는 면이 비가요성의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 기판 캐리어(110)는 리테이너(111)가 생략될 수 있다.
연마 모듈(120)은 기판(1)의 연마를 위한 연마패드(121, 도 7 참조)와, 연마패드(121, 도 7 참조)에 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐(130)을 포함하여 구성된다. 그리고 연마 모듈(120)은 기판(1)을 연마하는 다양한 형태가 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이 벨트형 연마패드(212)를 이용하는 벨트형 연마 모듈(210), 도 3에 도시한 바와 같이 드럼 형상의 연마패드(222)를 이용하는 드럼형 연마 모듈(220), 도 4에 도시한 바와 같이 복수의 자전하는 원형 연마패드를 이용하는 인라인 로터리(inline rotary)형 연마 모듈(230) 및, 도 5에 도시한 바와 같이 서로 다른 각속도로 회전하는 연마패드와 기판 캐리어를 이용하는 오비탈(orbital)형 연마 모듈(240)이 사용될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 각 연마 모듈(210, 220, 230, 240)에 대해서 간략하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 벨트형 연마 모듈(210)은 외주면에 연마면이 형성된 벨트형태의 연마패드(212)를 구동하는 한 쌍의 구동롤러(211)를 포함하여 구성된다. 그리고 벨트형 연마 모듈(210)은 기판 캐리어(110)에 기판(1)의 피연마면이 상부를 향하도록 지지된 상태에서, 기판 캐리어(110)가 연마패드(212) 하부로 수평 이동함에 따라 기판(1)의 피연마면과 연마패드(212)가 접촉되어서 연마가 수행된다. 벨트형 연마 모듈(210)은 기판(1)과 연마패드(212)가 동일 방향으로 이동하되, 기판(1)과 연마패드(212) 사이의 상대 속도 차에 의해 기판(1)이 연마된다.
한편, 도 2와는 달리, 기판(1)이 연마패드(212)의 회전 방향과 수직하게 이송되면서 연마가 수행되는 것도 가능하다. 즉, 기판 캐리어(110)가 기판(1)을 구동롤러(211)의 회전축과 평행한 방향으로 기판(1)을 이송할 수 있다. 도 2에 도시한 실시 예와는 90도 방향으로 기판(1)을 이송하게 된다.
슬러리 노즐(130)은 벨트형의 연마 모듈(210)의 상부에 구비되며, 연마패드(212)의 표면에 슬러리를 도포하도록 구비된다.
도 3을 참조하면, 드럼형 연마 모듈(220)은 외주면에 연마패드(222)가 구비되는 원통형 드럼(221)을 포함하여 구성된다. 드럼형 연마 모듈(220)에서도 기판(1)은 피연마면이 상부를 향하도록 기판 캐리어(110) 상에 지지된 상태에서 연마패드(222) 하부로 수평 이동하고, 기판(1)의 피연마면 상에 연마패드(222)가 접촉되어서 회전함에 따라 연마가 수행된다. 드럼형 연마 모듈(220)은 원통형 연마패드(222)가 기판(1)과 선접촉되고, 접촉되는 부분에서 기판(1)과 연마패드(222)는 동일 방향으로 이동하지만, 기판(1)과 연마패드(222)의 사이의 상대 속도 차에 의해서 기판(1)이 연마된다.
슬러리 노즐(130)은 드럼형의 연마 모듈(220)의 상부에 구비되며, 원통형 드럼(221)에 대해서 수직하게 구비되고, 연마패드(222) 표면에 슬러리를 도포하도록 구비된다.
도 4를 참조하면, 인라인 로터리형 연마 모듈(230)은 원형의 연마패드(미도시)가 기판(1)과 접촉되도록 하면에 구비되는 연마헤드(231)를 포함하고, 하나 또는 복수의 연마헤드(231)가 기판(1) 표면에서 자전함에 따라 기판(1)이 연마된다. 기판(1)은 피연마면이 상부를 향하도록 기판 캐리어(110) 상에 지지된 상태에서 수평으로 이동하고, 연마헤드(231)는 기판(1) 표면에 접촉된 상태로 자전함에 따라 기판(1)을 연마한다. 여기서, 연마헤드(231)는 기판(1)의 표면 상에서 회전 및 선형 이동하여 기판(1)을 연마하게 된다. 예를 들어, 연마헤드(231)는 기판(1)의 이동 방향에 대해서 수직 방향 또는 평행 방향으로 선형 이동할 수 있다. 또한, 기판 캐리어(110)는 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 연마패드(231)의 크기와 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
슬러리 노즐(130)은 연마헤드(231)의 전방 또는 후방에 위치하며, 연마패드가 아니라 기판(1)에 직접 슬러리를 공급한다. 여기서, 여기서, 연마헤드(231)의 형상으로 인해 연마패드(미도시) 상에 슬러리를 직접 공급하기는 어렵기 때문에 슬러리 노즐(130)이 연마헤드(231)의 주변에 위치하게 된다. 또한, 슬러리 노즐(130)은 연마헤드(231)의 이동 속도에 따라 기판(1)에 슬러리를 제공하는 각도와 속도가 변경돌 수 있다.
도 5를 참조하면, 오비탈형 연마 모듈(240)은 기판(1)이 배치되어 소정의 속도로 회전하는 기판 캐리어(110a)와, 기판 캐리어(110a) 상에 배치되어서 소정의 속도록 회전하는 원형의 연마헤드(241)를 포함하여 구성된다. 연마헤드(241)에서 기판(1)과 마주보는 하면에는 연마패드(미도시)가 구비되고, 기판(1) 표면에 접촉된 상태로 회전함에 따라 기판(1)이 연마된다. 오비탈형 연마 모듈(240)은 기판(1)과 연마헤드(241)가 동일 방향으로 회전하되 서로 다른 각속도로 회전함에 따라, 기판(1)과 연마헤드(241) 사이의 회전 속도 차에 의해서 기판(1)의 연마가 수행된다.
슬러리 노즐(130)은 기판(1)에 직접 슬러리를 공급하도록 연마헤드(241)의 주변 일 측에 위치한다. 슬러리 노즐(130)은 기판(1)의 회전 속도에 따라 슬러리를 도포하는 속도와
이하에서는 도 6 내지 도 7을 참조하여, 슬러리 노즐(130)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러리 노즐(130)의 사시도이고, 도 7은 도 6의 슬러리 노즐(130)의 단면도이다.
슬러리 노즐(130)은 연마패드(121)에 슬러리를 분사하는 것이 아니라 연마패드(121) 표면에 소정 두께(L)로 도포하도록 형성된다. 즉, 슬러리 노즐(130)은 토출구(135)에 슬러리의 방울이 맺힌 상태에서 슬러리 방울과 연마패드(121)가 접촉됨에 따라 연마패드(121) 표면에 슬러리가 도포된다.
또한, 슬러리 노즐(130)은 연마패드(121)와 선형으로 슬러리를 제공할 수 있도록 토출구(135)가 연마패드(121)의 진행 방향에 대해서 교차하도록 배치된다. 또한, 슬러리 노즐(130)은 연마패드(121)의 전면에 동시에 슬러리를 제공할 수 있도록, 연마패드(121)와 폭 방향의 전체 길이에 대응되는 길이로 형성된다.
슬러리 노즐(130)은 슬러리를 제공하는 슬릿 형태의 토출구(135)가 형성된 바디(131)와, 바디(131) 내부에서 슬러리가 저장되는 버퍼부(132)와, 슬러리 노즐(130)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(136)을 포함하여 구성된다.
바디(131)는 대략 플레이트나 비교적 두께가 얇은 박스 형상을 갖는다. 예를 들어, 바디(131)는 2장의 플레이트(311, 312)가 결합되어서 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 바디(131)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
토출구(135)는 연마패드(121)와 마주보는 바디(131)의 하단부에 형성되고, 토출구(135)의 단부에는 슬러리가 방울 형태로 맺힐 수 있도록 소정의 공간을 형성하는 확장부(135a)가 형성된다. 예를 들어, 토출구(135)는 외측을 향해 점차 넓어지도록 경사면이 형성되어서 슬러리가 토출되는 단면적이 넓어지는 확장부(135a)가 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 토출구(135)와 확장부(135a)의 경사 각도와 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
토출구(135)에 슬러리를 공급하는 슬릿 유로(134)는 비교적 유로 단면적이 작은 슬릿 형태를 갖는다.
버퍼부(132)는 바디(131) 내부에서 슬러리가 저장되는 소정 체적의 공간으로 형성된다. 또한, 버퍼부(132)와 토출구(135) 사이에서 슬릿 유로(134) 상에는 제2 버퍼부(133)가 형성될 수 있다. 제2 버퍼부(133)는 버퍼부(132)의 체적과 같거나 작은 체적을 갖도록 형성된다.
본 실시 예들에 따르면 버퍼부(132, 133)를 이중으로 형성함으로써, 슬러리의 공급 압력과 유량을 보다 용이하게 조절하고, 슬러리가 안정되게 공급될 수 있도록 한다. 한편, 본 실시 예에서는 2개의 버퍼부(132, 133)를 형성하는 것으로 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 버퍼부의 수를 더 증가시킬 수 있다.
슬러리 공급부(136)는 슬러리가 토출구(135)에 방울 형태로 맺히고, 연마패드(121)에 소정 두께로 도포되도록 버퍼부(132)에 공급되는 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절한다. 또한, 슬러리 공급부(136)는 연마패드(121)가 이동하는 속도에 따라 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절하게 된다.
여기서, 슬러리 노즐(130)은 토출구(135)가 연마패드(121) 표면에 대해서 수직으로 구비되거나, 소정 각도로 경사지게 구비될 수 있다. 슬러리 노즐(130)은 바디(131)의 각도가 조절 가능하도록 구비되어서, 슬러리 노즐(130)을 기울여서 토출구(135)와 연마패드(121) 사이의 각도를 조절함으로써 슬러리가 연마패드(121)에 균일하게 도포되도록 할 수 있다.
또는, 슬러리 노즐(130)의 높이를 조절 가능하게 형성되어서, 슬러리 노즐(130)의 높이를 조절하여 토출구(135)와 연마패드(121) 사이의 간격을 조절함으로써 슬러리가 연마패드(121)에 균일하게 도포되도록 할 수 있다.
여기서, 슬러리 노즐(130)은 연마패드(121)에 슬러리를 도포하는 것뿐만 아니라 기판(1) 표면에 슬러리를 도포하는 것도 가능하다. 즉, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 벨트형 또는 드럼형 기판 연마 모듈의 경우에는, 슬러리 노즐(130)이 연마패드 상부에 구비되어서 연마패드에 슬러리를 도포하게 된다. 그리고, 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 인라인 로터링형 또는 오비탈형 연마 모듈의 경우에는, 슬러리 노즐(130)이 연마헤드의 외측에 구비되어서 기판(1) 상에 슬러리를 도포하게 된다. 즉, 슬러리 노즐(130)은 토출구(135)에 슬러리의 방울이 맺힌 상태에서 슬러리 방울과 기판(1) 또는 연마패드(121)가 접촉됨에 따라 기판(1) 또는 연마패드(121) 표면에 슬러리가 도포된다.
실시 예들에 따르면, 슬러리 노즐(130)은 슬릿 노즐을 이용함으로써, 슬러리를 분사하는 것이 아니라 연마패드(121) 표면에 일정 두께(L)로 도포할 수 있어서 슬러리를 균일하게 제공할 수 있다. 또한, 슬러리 노즐(130)은 연마패드(121)가 이동하는 속도에 따라 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절함으로써 슬러리가 일정하게 토출되도록 하고 슬러리가 일정 두께로 도포될 수 있도록 한다. 더불어, 슬러리 노즐(130) 자체의 각도를 조절하거나 슬러리 노즐(130)과 연마패드(121) 사이의 간격을 조절함으로써 슬러리가 일정 두께로 도포될 수 있도록 한다. 그리고 슬러리가 일정하고 균일하게도포됨에 따라 기판(1)의 연마율이 일정하게 유지되고 연마품질을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 기판
10: 대면적 기판 연마 장치
11: 프로세스 모듈
12: 기판 보관부
13: 로딩/언로딩 모듈
14: 트랜스퍼 모듈
110, 110a: 기판 캐리어
111: 리테이너
120: 연마 모듈
121: 연마패드
130: 슬러리 노즐
131: 바디
311, 312: 바디 플레이트
132: 버퍼부
133: 제2 버퍼부
134: 슬릿 유로
135: 토출구
135a: 확장부
136: 슬러리 공급부
140: 기판 이송 로봇

Claims (18)

  1. 기판을 연마하기 위한 슬러리를 제공하는 슬릿 형태의 토출구가 형성된 바디;
    상기 바디 내부에 형성되며 슬러리가 저장되는 버퍼부;
    상기 바디 내부에서 상기 토출구와 상기 버퍼부를 연결하도록 형성되고, 상기 버퍼부의 슬러리를 상기 토출구로 공급하는 슬릿 형태의 슬릿 유로; 및
    상기 버퍼부 내부의 압력과 유량을 조절하는 슬러리 공급부;
    를 포함하는 슬러리 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토출구의 단부에는 상기 슬러리가 방울 형태로 맺히도록 공간이 형성되는 슬러리 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토출구는 외측을 향해 점차 넓어지도록 확장부가 형성되는 슬러리 노즐.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬릿 유로에는 상기 버퍼부와 상기 토출구 사이에 제2 버퍼부가 더 형성되는 슬러리 노즐.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 버퍼부는 상기 버퍼부보다 작은 체적을 갖도록 형성되는 슬러리 노즐.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 버퍼부는 적어도 하나 이상이 형성되는 슬러리 노즐.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 공급부는, 상기 슬러리가 상기 토출구에 방울 형태로 맺히도록 상기 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절하는 슬러리 노즐.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 슬러리 공급부는, 상기 슬러리가 상기 토출구에 방울 형태로 맺힌 상태에서 연마패드 또는 기판에 접촉됨에 따라 상기 연마패드 또는 상기 기판에 상기 슬러리가 도포되도록 상기 슬러리의 공급 압력과 유량을 조절하는 슬러리 노즐.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 바디는 2장의 플레이트가 결합되어서 형성되는 슬러리 노즐.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 바디는 상기 연마패드의 길이 또는 폭 방향에 대응되는 길이를 갖도록 형성되는 슬러리 노즐.
  11. 기판을 이송하는 기판 캐리어;
    상기 기판의 피연마면에 접촉되어 상기 기판을 연마하는 연마패드를 구비하는 연마헤드; 및
    상기 연마패드 또는 상기 기판에 슬러리를 제공하는 슬러리 노즐;
    을 포함하고,
    상기 슬러리 노즐은,
    슬릿 형태의 토출구가 형성된 바디;
    상기 바디 내부에 형성되며 슬러리가 저장되는 버퍼부;
    상기 바디 내부에서 상기 토출구와 상기 버퍼부를 연결하도록 형성되고, 상기 버퍼부의 슬러리를 상기 토출구로 공급하는 슬릿 형태의 슬릿 유로; 및
    상기 버퍼부 내부의 압력과 유량을 조절하는 슬러리 공급부;
    를 포함하는 대면적 기판 연마 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드 또는 상기 기판에 대해서 수직하게 구비되는 대면적 기판 연마 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 슬러리 노즐은, 상기 연마패드 또는 상기 기판에 대한 각도를 조절 변경 가능하게 구비되고,
    상기 연마패드 또는 상기 기판의 이동 속도에 따라 상기 슬러리 노즐의 각도를 조절하는 대면적 기판 연마 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 슬러리 노즐은, 상기 연마패드 또는 상기 기판 표면과의 간격을 조절 가능하게 구비되고,
    상기 연마패드 또는 상기 기판의 이동 속도에 따라 상기 슬러리 노즐과 상기 연마패드 또는 상기 기판 사이의 간격이 조절되는 대면적 기판 연마 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 연마패드는 원통형으로 형성되어서 회전축이 상기 기판에 수평하게 배치되고,
    상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드의 상부에 구비되며, 상기 연마패드에 상기 슬러리를 제공하는 대면적 기판 연마 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 연마패드는 벨트형으로 형성되어서 한 쌍의 구동 롤러의 외주면에 감겨서 회전하도록 구비되고,
    상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드의 상면에 구비되며, 상기 연마패드에 상기 슬러리를 제공하는 대면적 기판 연마 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 연마패드는 원형으로 형성되어서 상기 기판 표면에 접촉된 상태로 자전 및 수평 이동하고,
    상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드의 외측에서 상기 연마패드의 이동 방향에 대해서 전방 또는 후방에 구비되어서, 상기 기판에 상기 슬러리를 제공하는 대면적 기판 연마 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 연마패드는 상기 기판보다 큰 원형으로 형성되어서 상기 기판 표면에 접촉된 상태로 자전하고,
    상기 슬러리 노즐은 상기 연마패드의 외측에 구비되어서 상기 기판에 상기 슬러리를 제공하는 대면적 기판 연마 장치.
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