KR20180083099A

KR20180083099A - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20180083099A
Application number: KR1020170005090A
Authority: KR
Inventors: 박성현; 이근우
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2018-07-20

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 기판이 거치되는 스테이지와, 기판에 접촉된 상태로 자전하되 기판의 일변에 대해 경사진 제1사선경로와 제1사선경로의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로를 따라 연속적으로 이동하면서 기판의 표면을 연마하는 연마패드를 포함하는 것에 의하여, 대면적 기판의 표면을 균일하게 연마할 수 있으며, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 대면적 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.

특히, 유리 기판은 점차 대형화되는 추세이며, 이러한 유리 기판의 투과율을 균일화하면서 불필요한 부분을 연마하는 공정은 투과율 자체가 제품의 완성도를 좌우하는 만큼, 매우 중요한 공정으로 안정적인 연마신뢰도를 필요로 한다.

보다 구체적으로 디스플레이 장치의 크기가 커지고 화소수가 높아질수록 유리 기판의 평탄도(표면 균일도)가 낮으면, 유리 기판의 표면 두께 편차에 의한 투과율 편차에 의해 영상이 왜곡되고 화질이 저하되기 때문에, 유리 기판은 높은 표면 균일도를 갖도록 연마 처리될 수 있어야 한다.

기존에 알려진 유리 기판의 연마 방식에는, 유리 기판을 기계적으로 연마하는 방식과, 유리 기판 전체를 연마 용액에 침지시켜 연마하는 방식이 있다. 그러나, 유리 기판을 기계적으로만 연마하거나, 연마 용액에 침지시켜 연마하는 방식은 연마 정밀도가 낮고 생산효율이 낮은 문제점이 있다.

한편, 기판의 표면을 정밀하게 연마할 수 있는 방식 중 하나로서, 기계적인 연마와 화학적인 연마가 병행되는 화학 기계적 연마(CMP) 방식이 있다. 화학 기계적 연마는, 기판을 연마패드에 회전 접촉시켜 연마시킴과 동시에 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되는 방식이다.

그러나, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 갖는 반면, 기존 화학 기계적 연마 방식은 연마가 이루어지는 동안 필연적으로 기판이 회전되어야 하기 때문에, 대면적 유리 기판의 정밀 연마 방식으로서 기존의 화학 기계적 연마 방식을 적용하기 매우 어려운 문제점이 있다.

다시 말해서, 대면적 유리 기판에 대해 화학 기계적 연마를 수행하기 위해서는, 필연적으로 대면적 유리 기판을 회전시켜야 하는데, 대면적 유리 기판은 큰 사이즈로 인해 회전시키기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 회전시 배치 상태를 안정적으로 유지하기 어렵고, 매우 큰 회전 장비 및 공간이 필요하기 때문에, 기존 화학 기계적 연마 방식으로는 대면적 유리 기판을 정밀 연마하기 어려운 문제점이 있다.

이를 위해, 최근에는 대면적 기판(일측변의 길이가 1m 이상인 기판)의 연마 균일도를 높이고 연마 효율을 향상시키기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 대면적 기판의 연마 균일도를 높일 수 있으며, 수율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 기판에 대해 자전하는 연마패드를 이용하여 대면적 기판을 균일하게 연마할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판의 두께 편차를 균일하게 제어하고, 연마 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 대면적 유리 기판의 표면 균일도를 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르면, 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 기판이 거치되는 스테이지와, 기판에 접촉된 상태로 자전하되 기판의 일변에 대해 경사진 제1사선경로와 제1사선경로의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로를 따라 연속적으로 이동하면서 기판의 표면을 연마하는 연마패드를 포함한다.

이는, 대면적 기판의 연마 균일도를 높이기 위하여, 기계적인 연마, 또는 기계적인 연마와 화학적인 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정으로 대면적 기판(일측변의 길이가 1m 이상인 기판)의 연마를 정밀하게 수행하기 위함이다.

특히, 기판에 대해 연마패드를 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 이동시키면서 기판의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판의 두께 편차를 균일하게 제어하고, 기판의 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 제1사선경로와 제2사선경로를 기판의 일변을 기준으로 선대칭으로 형성하고, 연마패드가 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 기판보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드를 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동시켜 기판의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고, 기판을 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

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. 실질적으로, 대면적 기판은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 크기를 갖기 때문에, 대면적 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, 대면적 기판보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드를 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동시켜 기판의 표면을 연마하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고도 연마패드를 자전시켜 기판을 연마하는 것이 가능하고, 연마패드에 의한 연마량을 전체적으로 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 연마패드는 연마패드의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 기판에 대해 왕복 이동한다. 이와 같이, 연마패드가 연마패드의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 기판에 대해 전진 이동하도록 하는 것에 의하여, 기판의 전체 표면 영역에서 연마패드에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

보다 구체적으로, 연마패드는 기판의 제1측변에서 제1측변을 마주하는 기판의 제2측변까지 제1사선경로를 따라 이동하며 기판에 대해 왕복 이동 피치의 1/2보다 작거나 같은 길이만큼 전진 이동한다. 또한, 연마패드는 기판의 제2측변에서 제2측변을 마주하는 기판의 제1측변까지 제2사선경로를 따라 이동하며 기판에 대해 왕복 이동 피치의 1/2보다 작거나 같은 길이만큼 전진 이동한다.

아울러, 기판에 대한 연마패드의 상대 이동(제1사선경로를 따른 이동 또는 제2사선경로를 따른 이동)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

일 예로, 스테이지는 제1방향을 따라 이동하고, 연마패드는 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 스테이지에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드는 기판에 대해 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동한다.

다른 일 예로, 연마패드는 제1방향을 따라 이동하고, 스테이지는 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 연마패드에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드는 기판에 대해 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동한다.

또 다른 일 예로, 스테이지는 고정 설치되고, 연마패드가 스테이지에 대해 제1방향을 따라 이동하는 중에 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드는 기판에 대해 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동한다.

그리고, 연마패드는 기판에 대해 반시계 방향으로 자전하거나, 시계 방향으로 자전하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 스테이지가 제1방향으로 이동하고, 연마패드가 제2방향으로 왕복 이동하는 구조에서는 연마패드가 반시계 방향으로 회전하도록 구성된다.

바람직하게, 기판 처리 장치는 기판에 대해 연마패드가 이동하는 동안 기판의 영역별로 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 제어부를 포함한다.

보다 구체적으로, 제어부는, 제1사선경로와 제2사선경로의 방향 전환이 이루어지는 기판의 양측 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량과, 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 서로 균일하게 제어한다.

이와 같이, 기판의 영역별로(가장자리부 영역 vs 중앙부 영역) 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 것에 의하여, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

기판에 대한 연마패드의 가압력이 일정한 조건에서는, 기판의 영역별로 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량(removal rate)의 편차가 발생하게 된다. 다시 말해서, 제1사선경로와 제2사선경로의 방향 전환이 이루어지는 기판의 양측 가장자리부 영역에는 연마패드가 1회만 통과(1회만 연마)하고, 기판의 중앙부 영역에서는 연마패드가 2회 통과(제1사선경로를 따라 1회 연마된 후, 제2사선경로를 따라 추가적으로 1회 연마)하게 되므로, 기판의 양측 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량보다, 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량이 더 높게 나타난다. 하지만, 본 발명은 기판의 영역별로 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 기판의 영역별로 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량의 편차를 제거할 수 있으므로, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

제어부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판의 영역별로 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어할 수 있다.

일 예로, 제어부는 연마패드의 자전 속도를 조절하여 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부는, 연마패드가 기판의 양측 가장자리부 영역에서는 제1회전속도로 자전하고, 기판의 중앙부 영역에서는 제1회전속도보다 느린 제2회전속도로 자전하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 기판의 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다른 일 예로, 제어부는 연마패드가 기판을 가압하는 가압력을 제어하여 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부는, 연마패드가 기판의 가장자리부 영역에서는 제1가압력으로 기판을 가압하고, 기판의 중앙부 영역에서는 제1가압력보다 낮은 제2가압력으로 기판을 가압하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 기판의 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또 다른 일 예로, 제어부는 기판에 대한 연마패드의 상대 이동 속도를 조절하여 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부는, 연마패드가 기판의 가장자리부 영역에서는 제1이동속도로 기판에 대해 이동하고, 기판의 중앙부 영역에서는 제1이동속도보다 빠른 제2이동속도로 기판에 대해 이동하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 기판의 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 제2실시예에 따르면, 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 기판이 거치되는 스테이지와, 기판에 접촉된 상태로 자전하되 기판의 일변에 대해 경사진 제1사선경로와, 제1사선경로의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로를 따라 연속적으로 이동하면서 기판의 표면을 연마하는 제1연마패드와, 기판에 접촉된 상태로 자전하되 기판의 일변에 대해 경사진 제2사선경로와 제2사선경로의 반대 방향으로 경사진 상기 제1사선경로를 따라 연속적으로 이동하면서 상기 기판의 표면을 연마하는 제2연마패드를 포함한다.

이와 같이, 기판에 대해 제1연마패드가 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판의 표면을 연마함과 아울러, 기판에 대해 제2연마패드가 제2사선경로와 제1사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드의 제1왕복 이동 피치 또는 제2연마패드의 제2왕복 이동 피치에 구애받지 않고, 기판의 전체 표면 영역에서 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 제1연마패드(또는 제2연마패드)의 제1왕복 이동 피치가 제1연마패드의 직경보다 큰 길이로 형성되면, 기판의 전체 표면 영역에서 제1연마패드에 의한 연마가 누락되는 영역이 발생하게 된다. 이에 본 발명은, 기판을 중심으로 서로 마주하도록 제1연마패드와 제2연마패드를 배치하고, 서로 반대의 지점(예를 들어, 기판의 좌측변 하부 모서리, 기판의 우측변 하부 모서리)에서부터 기판에 대해 제1연마패드와 제2연마패드가 반복적으로 지그재그 이동(제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동)하면서 기판을 연마하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드(또는 제2연마패드)의 제1왕복 이동 피치가 제1연마패드의 직경보다 큰 길이로 형성되더라도, 기판의 전체 표면 영역에서 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판의 전체 표면을 규칙적으로 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있으며, 기판의 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 제1사선경로와 제2사선경로를 기판의 일변을 기준으로 선대칭으로 형성하되, 제1연마패드는 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판의 표면을 연마하고, 제2연마패드는 제2사선경로와 제1사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 기판보다 작은 크기를 갖는 원형 제1연마패드와 원형 제2연마패드를 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동시켜 기판의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고, 기판을 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 제1연마패드는 제1연마패드의 직경보다 큰 길이를 제1왕복 이동 피치로 하여 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 기판에 대해 왕복 이동하고, 제2연마패드는 제2연마패드의 직경보다 큰 길이를 제2왕복 이동 피치로 하여 제2사선경로와 제1사선경로를 따라 기판에 대해 왕복한다. 이와 같이, 제1연마패드(제2연마패드)가 제1연마패드(제2연마패드)의 직경보다 큰 길이를 왕복 이동 피치로 하여 기판에 대해 전진 이동하도록 하는 것에 의하여, 기판의 전체 표면 영역에서 연마패드에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이때, 제1왕복 이동 피치와 제2왕복 이동 피치는 서로 동일하게 설정된다. 그리고, 제1연마패드는 기판의 일측변에서부터 기판의 타측변을 향해 기판에 대한 연마를 시작하고, 제2연마패드는 기판의 타측변에서부터 기판의 일측변을 향해 기판에 대한 연마를 시작한다.

보다 구체적으로, 제1연마패드는, 기판의 제1측변에서 제1측변을 마주하는 기판의 제2측변까지 제1사선경로를 따라 이동하며 기판에 대해 제1왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동하고, 기판의 제2측변에서 제2측변을 마주하는 기판의 제1측변까지 제2사선경로를 따라 이동하며 기판에 대해 제1왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동한다. 그리고, 제2연마패드는, 기판의 제2측변에서 제2측변을 마주하는 기판의 제1측변까지 제2사선경로를 따라 이동하며 기판에 대해 제2왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동하고, 기판의 제1측변에서 제1측변을 마주하는 기판의 제2측변까지 제1사선경로를 따라 이동하며 기판에 대해 제2왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동한다.

아울러, 기판에 대한 제1연마패드와 제2연마패드의 상대 이동(제1사선경로를 따른 이동 또는 제2사선경로를 따른 이동)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

일 예로, 스테이지는 제1방향을 따라 이동하고, 제1연마패드와 제2연마패드는 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 스테이지에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드와 제2연마패드는 기판에 대해 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동한다.

다른 일 예로, 제1연마패드와 제2연마패드는 제1방향을 따라 이동하고, 스테이지는 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 제1연마패드와 제2연마패드에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드와 제2연마패드는 기판에 대해 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동한다.

또 다른 일 예로, 스테이지는 고정 설치되고, 제1연마패드와 제2연마패드가 스테이지에 대해 제1방향을 따라 이동하는 중에 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드와 제2연마패드는 기판에 대해 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동한다.

그리고, 제1연마패드와 제2연마패드는 기판에 대해 반시계 방향으로 자전하거나, 시계 방향으로 자전하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 스테이지가 제1방향으로 이동하고, 제1연마패드와 제2연마패드가 제2방향으로 왕복 이동하는 구조에서는 제1연마패드와 제2연마패드가 반시계 방향으로 회전하도록 구성된다.

바람직하게, 기판 처리 장치는 기판에 대해 제1연마패드와 제2연마패드가 이동하는 동안 기판의 영역별로 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 제어부를 포함한다.

이와 같이, 기판의 영역별로(가장자리부 영역 vs 중앙부 영역) 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 것에 의하여, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

제어부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판의 영역별로 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어할 수 있다.

일 예로, 제어부는 제1연마패드와 제2연마패드의 자전 속도를 조절하여 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부는, 제1연마패드와 제2연마패드가 기판의 양측 가장자리부 영역에서는 제1회전속도로 자전하고, 기판의 중앙부 영역에서는 제1회전속도보다 느린 제2회전속도로 자전하도록 제어하는 것에 의하여, 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 기판의 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다른 일 예로, 제어부는 제1연마패드와 제2연마패드가 기판을 가압하는 가압력을 제어하여 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부는, 제1연마패드와 제2연마패드가 기판의 가장자리부 영역에서는 제1가압력으로 기판을 가압하고, 기판의 중앙부 영역에서는 제1가압력보다 낮은 제2가압력으로 기판을 가압하도록 제어하는 것에 의하여, 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 기판의 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또 다른 일 예로, 제어부는 기판에 대한 제1연마패드와 제2연마패드의 상대 이동 속도를 조절하여 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부는, 제1연마패드와 제2연마패드가 기판의 가장자리부 영역에서는 제1이동속도로 기판에 대해 이동하고, 기판의 중앙부 영역에서는 제1이동속도보다 빠른 제2이동속도로 기판에 대해 이동하도록 제어하는 것에 의하여, 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 기판의 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

참고로, 본 발명에 기판이라 함은, 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판을 의미한다. 일 예로, 화학 기계적 연마 공정이 수행되는 피처리 기판으로서, 1500㎜*1850㎜의 사이즈를 갖는 6세대 유리 기판이 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 대면적 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 기판에 대해 연마패드를 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 이동시키면서 기판의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판의 두께 편차를 균일하게 제어하고, 기판의 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 기판의 영역별로 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 기판의 영역별로 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량의 편차를 제거할 수 있으므로, 기판의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 기판에 대해 제1연마패드가 제1사선경로와 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판의 표면을 연마함과 아울러, 기판에 대해 제2연마패드가 제2사선경로와 제1사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드의 제1왕복 이동 피치 또는 제2연마패드의 제2왕복 이동 피치에 구애받지 않고, 기판의 전체 표면 영역에서 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 기판에 대한 연마패드의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도,
도 3은 도 1의 연마패드에 의한 연마 영역을 설명하기 위한 평면도,
도 4는 기판의 영역별 단위 시간당 연마량을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 1의 제어부 및 연마패드에 의한 연마 영역을 설명하기 위한 측면도,
도 6 내지 도 8은 도 5의 제어부에 의한 연마량 제어 과정을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 5의 제어부에 의해 연마량이 제어된 기판의 영역별 두께를 설명하기 위한 도면,
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판에 대한 연마패드의 상대 이동을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도 14는 도 13의 기판에 대한 제1연마패드와 제2연마패드의 연마 경로를 설명하기 위한 도면,

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 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 기판에 대한 연마패드의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 도 1의 연마패드에 의한 연마 영역을 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 4는 기판의 영역별 단위 시간당 연마량을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 1의 제어부 및 연마패드에 의한 연마 영역을 설명하기 위한 측면도이며, 도 6 내지 도 8은 도 5의 제어부에 의한 연마량 제어 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 5의 제어부에 의해 연마량이 제어된 기판의 영역별 두께를 설명하기 위한 도면이다. 한편, 도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판에 대한 연마패드의 상대 이동을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판(10)의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 기판(10)이 거치되는 스테이지(100)와, 기판(10)에 접촉된 상태로 자전하되 기판(10)의 일변에 대해 경사진 제1사선경로(200a)와 제1사선경로(200a)의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로(200b)를 따라 연속적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하는 연마패드(200)를 포함한다.

기판(10)에 대한 기계적 연마 공정 또는 화학 기계적 연마(CMP) 공정은 연마패드(200)에 의해 행해지며, 연마패드(200)가 기판(10)의 표면에 접촉하는 동안 연마 연마패드(200)와 기판(10) 중 적어도 어느 하나에는 화학적 연마를 위한 슬러리가 공급된다.

참고로, 본 발명에 기판(10)이라 함은, 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판(10)을 의미한다. 일 예로, 화학 기계적 연마 공정이 수행되는 피처리 기판(10)으로서, 1500㎜*1850㎜의 사이즈를 갖는 6세대 유리 기판(10)이 피처리 기판(10)으로 사용된다. 경우에 따라서는 7세대 및 8세대 유리 기판이 피처리 기판으로 사용되는 것도 가능하다.

기판(10)은 스테이지(100)의 상면에 거치된다. 일 예로, 스테이지(100)에는 대략 사각 형태로 형성될 수 있으며, 스테이지(100)의 형상 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 아울러, 스테이지(100)에는 기판(10)의 이탈을 방지하기 위해 흡착수단, 이탈구속부재(예를 들어, 리테이너링) 등이 마련될 수 있으며, 스테이지(100)의 구조 및 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

연마패드(200)는 연마패드 캐리어(210)에 장착되며, 기판(10)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련된다.

연마패드 캐리어(210)는 연마패드(200)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연마패드 캐리어(210)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드 캐리어(210)는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 연마패드 캐리어(210)에는 연마패드(200)를 기판(10)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드를 가압하는 공압가압부)가 구비된다.

연마패드(200)는 기판(10)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마패드(200)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(200)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

바람직하게 연마패드(200)로서는 기판(10)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(200)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. 실질적으로, 기판은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 크기를 갖기 때문에, 기판보다 큰 크기를 갖는 연마패드(예를 들어, 1m 보다 큰 직경을 갖는 연마패드)를 자전시키는 것 자체가 매우 곤란한 문제점이 있다. 또한, 비원형 연마패드(예를 들어, 사각형 연마패드)를 사용하면, 자전하는 연마패드에 의해 연마되는 기판의 표면이 전체적으로 균일한 두께로 연마될 수 없다. 하지만, 본 발명은, 기판(10)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(200)를 자전시켜 기판(10)의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고도 연마패드(200)를 자전시켜 기판(10)을 연마하는 것이 가능하고, 연마패드(200)에 의한 연마량을 전체적으로 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 스테이지(100)의 주변에는 기판(10) 또는 연마패드(200)의 표면을 세정하기 위한 세정유닛이 구비될 수 있다. 세정유닛은 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 기판(10) 또는 연마패드(200)의 표면을 세정할 수 있으며, 세정유닛의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 스테이지(100)의 주변에는 연마패드(200)의 외표면(기판(10)에 접촉되는 표면)을 개질하는 컨디셔너가 마련될 수 있다.

그리고, 연마패드(200)는 기판(10)의 일변에 대해 경사진 제1사선경로(200a)와, 제1사선경로(200a)의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로(200b)를 따라 연속적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하도록 구성된다.

여기서, 제1사선경로(200a)라 함은, 예를 들어 기판(10)의 밑변(11)(도 2 기준)에 대해 소정 각도(θ)로 경사진 경로를 의미한다. 또한, 제2사선경로(200b)라 함은, 제1사선경로(200a)와 교차하도록 제1사선경로(200a)의 반대 방향을 향해 소정 각도(θ)로 경사진 경로를 의미한다.

또한, 본 발명에서 연마패드(200)가 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 연속적으로 이동한다 함은, 연마패드(200)가 기판(10)의 표면에 접촉된 상태로 이동하는 중에 기판(10)에 대한 연마패드(200)의 이동 경로가 중단되지 않고 다른 방향으로 전환(제1사선경로에서 제2사선경로로 전환)되는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 연마패드(200)는 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 연속적으로 이동하며 연속적으로 연결된 파도 형태의 이동 궤적을 형성한다.

보다 구체적으로, 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)는 기판(10)의 일변을 기준으로 선대칭이며, 연마패드(200)는 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판(10)의 표면을 연마한다. 이때, 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)가 기판(10)의 일변(예를 들어, 도 2의 11)을 기준으로 선대칭이라 함은, 기판(10)의 일변(11)을 중심으로 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 대칭시켰을 때, 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)가 완전히 겹쳐지는 것을 의미하고, 기판(10)의 일변과 제1사선경로(200a)가 이루는 각도(θ)와, 기판(10)의 일변과 제2사선경로(200b)가 이루는 각도(θ)가 서로 동일한 것으로 정의된다.

바람직하게, 연마패드(200)는, 연마패드(200)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치(P)로 하여 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 기판(10)에 대해 왕복 이동한다. 이하에서는 연마패드(200)가 연마패드(200)의 직경 만큼의 길이를 왕복 이동 피치(P)로 하여 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 기판(10)에 대해 규칙적으로 왕복 이동하는 예를 설명하기로 한다.

보다 구체적으로, 연마패드(200)는 기판(10)의 제1측변(도 2를 기준으로 기판의 우측변)에서 제1측변을 마주하는 기판(10)의 제2측변(도 2를 기준으로 기판의 좌측변)까지 제1사선경로(200a)를 따라 이동하며 기판(10)에 대해 왕복 이동 피치(P)의 1/2 길이(1/2 P)(또는 1/2보다 작은 길이)만큼 전진 이동하고, 기판(10)의 제2측변에서 제2측변을 마주하는 기판(10)의 제1측변까지 제2사선경로(200b)를 따라 이동하며 기판(10)에 대해 왕복 이동 피치의 1/2 길이(1/2 P)(또는 1/2보다 작은 길이)만큼 전진 이동한다.

이와 같이, 기판(10)에 대해 연마패드(200)가 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하되, 연마패드(200)가 연마패드(200)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치(P)로 하여 기판(10)에 대해 전진 이동하도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 전체 표면 영역에서 연마패드(200)에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판(10)의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 기판(10)에 대해 연마패드(200)가 전진 이동한다 함은, 연마패드(200)가 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 기판(10)에 대해 이동하면서 기판(10)의 전방을 향해(예를 들어, 도 2를 기준으로 기판(10)의 밑변에서 윗변을 향해) 직진 이동하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 밑변, 빗변, 대변으로 이루어진 직각삼각형을 예를 들면, 직각삼각형의 밑변은 기판(10)의 밑변으로 정의되고, 직각삼각형의 빗변은 제1사선경로(200a) 또는 제2사선경로(200b)로 정의될 수 있으며, 직각삼각형의 대변은 기판(10)에 대한 연마패드(200)의 전진 이동 거리로 정의될 수 있다.

다시 말해서, 연마패드(200)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치(P)로 하여 기판(10)에 대해 연마패드(200)가 반복적으로 지그재그 이동(제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동)하면서 기판(10)을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 전체 표면 영역에서 연마패드(200)에 의한 연마가 누락되는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 기판(10)의 두께 편차를 균일하게 제어하고, 기판(10)의 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 기판(10)에 대한 연마패드(200)의 상대 이동(제1사선경로(200a)를 따른 이동 또는 제2사선경로(200b)를 따른 이동)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

일 예로, 도 10을 참조하면, 스테이지(100)는 제1방향(10a)을 따라 이동하고, 연마패드(200)는 제1방향(10a)에 수직으로 교차하는 제2방향(10b)을 따라 스테이지(100)에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드(200)는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 이동한다.

이와 같이, 스테이지(100)가 제1방향(10a)을 따라 이동하는 중에, 연마패드(200)가 제1방향(10a)에 수직으로 교차하는 제2방향(10b)을 따라 스테이지(100)에 대해 왕복 이동되게 하는 것에 의하여, 연마패드(200)는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 반복적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마할 수 있다.

다른 일 예로, 도 11을 참조하면, 연마패드(200)는 제1방향(10a)을 따라 이동하고, 스테이지(100)는 제1방향(10a)에 수직으로 교차하는 제2방향(10b)을 따라 연마패드(200)에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드(200)는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 이동한다.

이와 같이, 연마패드(200)가 제1방향(10a)을 따라 이동하는 중에, 스테이지(100)가 제1방향(10a)에 수직으로 교차하는 제2방향(10b)을 따라 연마패드(200)에 대해 왕복 이동되게 하는 것에 의하여, 연마패드(200)는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 반복적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마할 수 있다.

또 다른 일 예로, 도 12를 참조하면, 스테이지(100)는 고정 설치되고, 연마패드(200)가 스테이지(100)에 대해 제1방향(10a)을 따라 이동하는 중에 제1방향(10a)에 수직으로 교차하는 제2방향(10b)을 따라 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드(200)는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 이동한다.

이와 같이, 고정된 스테이지(100)에 대해 연마패드(200)가 제1방향(10a)을 따라 이동함과 동시에 제2방향(10b)을 따라 연마패드(200)에 대해 왕복 이동되게 하는 것에 의하여, 연마패드(200)는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 반복적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마할 수 있다.

아울러, 연마패드(200)는 기판(10)에 대해 반시계 방향으로 자전하거나, 시계 방향으로 자전하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 도 10과 같이, 스테이지(100)가 제1방향(10a)으로 이동하고, 연마패드(200)가 제2방향(10b)으로 왕복 이동하는 구조에서는 연마패드(200)가 반시계 방향으로 회전하도록 구성된다.

더욱 바람직하게, 도 5를 참조하면, 기판 처리 장치는, 기판(10)에 대해 연마패드(200)가 이동하는 동안 기판(10)의 영역별로 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 제어부(300)를 포함한다.

보다 구체적으로, 제어부(300)는, 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)의 방향 전환이 이루어지는 기판(10)의 양측 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량과, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량을 서로 균일하게 제어한다.

이와 같이, 기판(10)의 영역별로(가장자리부 영역 vs 중앙부 영역) 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 것에 의하여, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 기판(10)에 대한 연마패드(200)의 가압력이 일정한 조건에서는, 기판(10)의 영역별로 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량(removal rate)의 편차(도 4의 ㅿRR)가 발생하게 된다. 다시 말해서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)의 방향 전환이 이루어지는 기판(10)의 양측 가장자리부 영역(Z2,Z3)에는 연마패드(200)가 1회만 통과(1회만 연마)하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 연마패드(200)가 2회 통과(제1사선경로(200a)를 따라 1회 연마된 후, 제2사선경로(200b)를 따라 추가적으로 1회 연마)하게 되므로, 기판(10)의 양측 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량보다, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량이 더 높게 나타난다.

하지만, 본 발명은 기판(10)의 영역별로 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량(removal rate)의 편차(도 4의 ㅿRR)를 제거할 수 있으므로, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

제어부(300)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판(10)의 영역별로(가장자리부 영역 vs 중앙부 영역) 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어할 수 있다.

일 예로, 도 6을 참조하면, 제어부(300)는 연마패드(200)의 자전 속도를 조절하여 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(300)는, 연마패드(200)가 기판(10)의 양측 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1회전속도(W1)로 자전하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1회전속도보다 느린 제2회전속도(W2)로 자전하도록 제어한다.

이는, 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량이 연마패드(200)의 회전 속도에 비례한 것에 기인한 것으로, 연마패드(200)가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1회전속도(W1)로 자전하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1회전속도보다 느린 제2회전속도(W2)로 자전하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량을 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다른 일 예로, 도 7을 참조하면, 제어부(300)는 연마패드(200)가 기판(10)을 가압하는 가압력을 제어하여 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(300)는, 연마패드(200)가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1가압력(P1)으로 기판(10)을 가압하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1가압력(P1)보다 낮은 제2가압력(P2)으로 기판(10)을 가압하도록 제어한다.

참고로, 연마패드(200)에 의한 가압력은 공압(또는 유압)에 의해 조절하여 제어될 수 있다. 경우에 따라서는 전자기력을 이용하여 연마패드에 의한 가압력을 제어하는 것도 가능하다.

이와 같이, 연마패드(200)가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1가압력(P1)으로 기판(10)을 가압하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1가압력(P1)보다 낮은 제2가압력(P2)으로 기판(10)을 가압하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량을 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또 다른 일 예로, 도 8을 참조하면, 제어부(300)는 기판(10)에 대한 연마패드(200)의 상대 이동 속도를 조절하여 연마패드(200)에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(300)는, 연마패드(200)가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1이동속도(V1)로 기판(10)에 대해 이동하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1이동속도(V1)보다 빠른 제2이동속도(V2)로 기판(10)에 대해 이동하도록 제어한다.

여기서, 기판(10)에 대한 연마패드(200)의 상대 이송 속도로 함은, 기판(10)에 대해 연마패드(200)가 이동하는 속도 또는 연마패드(200)에 대해 기판(10)이 이동하는 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 개념으로 정의된다.

이와 같이, 연마패드(200)가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1이동속도(V1)로 기판(10)에 대해 이동하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1이동속도(V1)보다 빠른 제2이동속도(V2)로 기판(10)에 대해 이동하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량을 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이, 연마 패드에 의한 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량과 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량을 균일하게 제어하는 것에 의하여, 도 9와 같이, 기판(10)의 두께 프로파일을 전체적으로 균일한 두께(T1)로 조절할 수 있으며, 기판(10)의 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 14는 도 13의 기판에 대한 제1연마패드와 제2연마패드의 연마 경로를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판(10)이 거치되는 스테이지(100)와, 기판(10)에 접촉된 상태로 자전하되 기판(10)의 일변에 대해 경사진 제1사선경로(200a)와 제1사선경로(200a)의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로(200b)를 따라 연속적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하는 제1연마패드(200)와, 기판(10)에 접촉된 상태로 자전하되 기판(10)의 일변에 대해 경사진 제2사선경로(200b)와 제2사선경로(200b)의 반대 방향으로 경사진 제1사선경로(200a)를 따라 연속적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하는 제2연마패드(200')를 포함한다.

제1연마패드(200)는 제1연마패드 캐리어(210)에 장착되며, 기판(10)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련된다.

제1연마패드(200)는 기판(10)의 일변에 대해 경사진 제1사선경로(200a)와, 제1사선경로(200a)의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로(200b)를 따라 연속적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하도록 구성된다.

여기서, 제1사선경로(200a)라 함은, 예를 들어 기판(10)의 밑변(11)(도 14 기준)에 대해 소정 각도(θ)로 경사진 경로를 의미한다. 또한, 제2사선경로(200b)라 함은, 제1사선경로(200a)와 교차하도록 제1사선경로(200a)의 반대 방향을 향해 소정 각도(θ)로 경사진 경로를 의미한다.

보다 구체적으로, 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)는 기판(10)의 일변을 기준으로 선대칭이며, 제1연마패드(200)는 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판(10)의 표면을 연마한다. 이때, 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)가 기판(10)의 일변(예를 들어, 도 14의 11)을 기준으로 선대칭이라 함은, 기판(10)의 일변(11)을 중심으로 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 대칭시켰을 때, 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)가 완전히 겹쳐지는 것을 의미하고, 기판(10)의 일변과 제1사선경로(200a)가 이루는 각도(θ)와, 기판(10)의 일변과 제2사선경로(200b)가 이루는 각도(θ)가 서로 동일한 것으로 정의된다.

바람직하게, 제1연마패드(200)는, 제1연마패드(200)의 직경보다 큰 길이를 제1왕복 이동 피치(P1)로 하여 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 기판(10)에 대해 왕복 이동한다. 이하에서는 제1연마패드(200)가 제1연마패드(200)의 직경 만큼의 길이를 제1왕복 이동 피치(P1)로 하여 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 기판(10)에 대해 규칙적으로 왕복 이동하는 예를 설명하기로 한다.

보다 구체적으로, 제1연마패드(200)는 기판(10)의 제1측변(도 14를 기준으로 기판의 우측변)에서 제1측변을 마주하는 기판(10)의 제2측변(도 14를 기준으로 기판의 좌측변)까지 제1사선경로(200a)를 따라 이동하며 기판(10)에 대해 제1왕복 이동 피치(P1)의 1/2 길이(1/2 P1)만큼 전진 이동하고, 기판(10)의 제2측변에서 제2측변을 마주하는 기판(10)의 제1측변까지 제2사선경로(200b)를 따라 이동하며 기판(10)에 대해 제1왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동한다.

여기서, 기판(10)에 대해 제1연마패드(200)가 전진 이동한다 함은, 제1연마패드(200)가 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 기판(10)에 대해 이동하면서 기판(10)의 전방을 향해(예를 들어, 도 2를 기준으로 기판(10)의 밑변에서 윗변을 향해) 직진 이동하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 밑변, 빗변, 대변으로 이루어진 직각삼각형을 예를 들면, 직각삼각형의 밑변은 기판(10)의 밑변으로 정의되고, 직각삼각형의 빗변은 제1사선경로(200a) 또는 제2사선경로(200b)로 정의될 수 있으며, 직각삼각형의 대변은 기판(10)에 대한 제1연마패드(200)의 전진 이동 거리로 정의될 수 있다.

제2연마패드(200')는 제2연마패드 캐리어(210')에 장착되며, 제1연마패드(200)와 함께 기판(10)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련된다.

제2연마패드(200')는 제1연마패드(200)를 마주하도록 배치되며, 기판(10)의 일변에 대해 경사진 제2사선경로(200b)와, 제2사선경로(200b)의 반대 방향으로 경사진 제1사선경로(200a)를 따라 연속적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하도록 구성된다.

여기서, 제2사선경로(200b)라 함은, 예를 들어 기판(10)의 밑변(11)(도 14 기준)에 대해 소정 각도(θ)로 경사진 경로를 의미한다. 또한, 제1사선경로(200a)라 함은, 제2사선경로(200b)와 교차하도록 제2사선경로(200b)의 반대 방향을 향해 소정 각도(θ)로 경사진 경로를 의미한다.

보다 구체적으로, 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)는 기판(10)의 일변을 기준으로 선대칭이며, 제2연마패드(200')는 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판(10)의 표면을 연마한다. 이때, 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)가 기판(10)의 일변(예를 들어, 도 14의 11)을 기준으로 선대칭이라 함은, 기판(10)의 일변(11)을 중심으로 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)를 대칭시켰을 때, 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)가 완전히 겹쳐지는 것을 의미하고, 기판(10)의 일변과 제2사선경로(200b)가 이루는 각도(θ)와, 기판(10)의 일변과 제1사선경로(200a)가 이루는 각도(θ)가 서로 동일한 것으로 정의된다.

바람직하게, 제2연마패드(200')는, 제2연마패드(200')의 직경보다 큰 길이를 제2왕복 이동 피치(P2)로 하여 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)를 따라 기판(10)에 대해 왕복 이동한다. 이하에서는 제2연마패드(200')가 제2연마패드(200')의 직경 만큼의 길이를 제2왕복 이동 피치(P2)로 하여 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)를 따라 기판(10)에 대해 규칙적으로 왕복 이동하는 예를 설명하기로 한다.

이때, 제2연마패드(200')의 제2왕복 이동 피치(P2)는 제1연마패드(200)의 제1왕복 이동 피치(P1)와 서로 동일하게 설정된다. 그리고, 제1연마패드(200)는 기판(10)의 일측변(예를 들어, 우측변)에서부터 기판(10)의 타측변(예를 들어, 좌측변)을 향해 기판(10)에 대한 연마를 시작하고, 제2연마패드(200')는 기판(10)의 타측변(좌측변)에서부터 기판의 일측변(우측변)을 향해 기판(10)에 대한 연마를 시작한다.

보다 구체적으로, 제2연마패드(200')는 기판(10)의 제2측변(도 14를 기준으로 기판의 좌측변)에서 제2측변을 마주하는 기판(10)의 제1측변(도 14를 기준으로 기판의 우측변)까지 제2사선경로(200b)를 따라 이동하며 기판(10)에 대해 제2왕복 이동 피치(P2)의 1/2 길이(1/2 P1)만큼 전진 이동하고, 기판(10)의 제1측변에서 제1측변을 마주하는 기판(10)의 제2측변까지 제1사선경로(200a)를 따라 이동하며 기판(10)에 대해 제2왕복 이동 피치의 1/2 길이(1/2 P1)만큼 전진 이동한다.

여기서, 기판(10)에 대해 제2연마패드(200')가 전진 이동한다 함은, 제2연마패드(200')가 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)를 따라 기판(10)에 대해 이동하면서 기판(10)의 전방을 향해(예를 들어, 도 2를 기준으로 기판(10)의 밑변에서 윗변을 향해) 직진 이동하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 밑변, 빗변, 대변으로 이루어진 직각삼각형을 예를 들면, 직각삼각형의 밑변은 기판(10)의 밑변으로 정의되고, 직각삼각형의 빗변은 제2사선경로(200b) 또는 제1사선경로(200a)로 정의될 수 있으며, 직각삼각형의 대변은 기판(10)에 대한 제2연마패드(200')의 전진 이동 거리로 정의될 수 있다.

이와 같이, 기판(10)에 대해 제1연마패드(200)가 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마함과 아울러, 기판(10)에 대해 제2연마패드(200')가 제2사선경로(200b)와 제1사선경로(200a)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드(200)의 제1왕복 이동 피치 또는 제2연마패드(200')의 제2왕복 이동 피치에 구애받지 않고, 기판(10)의 전체 표면 영역에서 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판(10)의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다시 말해서, 제1연마패드(200)(또는 제2연마패드)의 제1왕복 이동 피치가 제1연마패드(200)의 직경보다 큰 길이로 형성되면, 기판(10)의 전체 표면 영역에서 제1연마패드(200)에 의한 연마가 누락되는 영역이 발생하게 된다.

이에 본 발명은, 기판(10)을 중심으로 서로 마주하도록 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')를 배치하고, 서로 반대의 지점(예를 들어, 기판(10)의 좌측변 하부 모서리, 기판(10)의 우측변 하부 모서리)에서부터 기판(10)에 대해 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 반복적으로 지그재그 이동(제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동)하면서 기판(10)을 연마하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드(200)(또는 제2연마패드)의 제1왕복 이동 피치가 제1연마패드(200)의 직경보다 큰 길이로 형성되더라도, 기판(10)의 전체 표면 영역에서 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판(10)의 전체 표면을 규칙적으로 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있으며, 기판(10)의 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 기판(10)에 대한 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')와 제2연마패드(200')의 상대 이동(제1사선경로(200a)를 따른 이동 또는 제2사선경로(200b)를 따른 이동)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

일 예로, 스테이지(100)는 제1방향(10a)을 따라 이동하고, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')와 제2연마패드(200')는 제1방향(10a)에 수직으로 교차하는 제2방향(10b)을 따라 스테이지(100)에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')와 제2연마패드(200')는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 이동한다.(도 10 참조)

다른 일 예로, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')는 제1방향(10a)을 따라 이동하고, 스테이지(100)는 제1방향(10a)에 수직으로 교차하는 제2방향(10b)을 따라 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 이동한다.(도 11 참조)

또 다른 일 예로, 스테이지(100)는 고정 설치되고, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 스테이지(100)에 대해 제1방향(10a)을 따라 이동하는 중에 제1방향(10a)에 수직으로 교차하는 제2방향(10b)을 따라 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')는 기판(10)에 대해 제1사선경로(200a)와 제2사선경로(200b)를 따라 이동한다.(도 12 참조)

아울러, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')는 기판(10)에 대해 반시계 방향으로 자전하거나, 시계 방향으로 자전하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 스테이지(100)가 제1방향(10a)으로 이동하고, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 제2방향(10b)으로 왕복 이동하는 구조에서는 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 반시계 방향으로 회전하도록 구성된다.(도 10 참조)

또한, 기판 처리 장치는, 기판(10)에 대해 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 이동하는 동안 기판(10)의 영역별로 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 제어부(300)를 포함한다.

이와 같이, 기판(10)의 영역별로(가장자리부 영역 vs 중앙부 영역) 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 것에 의하여, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

제어부(300)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판(10)의 영역별로(가장자리부 영역 vs 중앙부 영역) 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어할 수 있다.

일 예로, 제어부(300)는 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')의 자전 속도를 조절하여 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(300)는, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 기판(10)의 양측 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1회전속도(W1)로 자전하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1회전속도보다 느린 제2회전속도(W2)로 자전하도록 제어한다.(도 6 참조)

이는, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 단위 시간당 연마량이 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')의 회전 속도에 비례한 것에 기인한 것으로, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1회전속도(W1)로 자전하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1회전속도보다 느린 제2회전속도(W2)로 자전하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량을 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다른 일 예로, 제어부(300)는 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 기판(10)을 가압하는 가압력을 제어하여 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(300)는, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1가압력(P1)으로 기판(10)을 가압하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1가압력(P1)보다 낮은 제2가압력(P2)으로 기판(10)을 가압하도록 제어한다.(도 7 참조)

참고로, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 가압력은 공압(또는 유압)에 의해 조절하여 제어될 수 있다. 경우에 따라서는 전자기력을 이용하여 제1연마패드와 제2연마패드에 의한 가압력을 제어하는 것도 가능하다.

이와 같이, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1가압력(P1)으로 기판(10)을 가압하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1가압력(P1)보다 낮은 제2가압력(P2)으로 기판(10)을 가압하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량을 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또 다른 일 예로, 제어부(300)는 기판(10)에 대한 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')의 상대 이동 속도를 조절하여 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 의한 단위 시간당 연마량을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(300)는, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1이동속도(V1)로 기판(10)에 대해 이동하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1이동속도(V1)보다 빠른 제2이동속도(V2)로 기판(10)에 대해 이동하도록 제어한다.(도 8 참조)

여기서, 기판(10)에 대한 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')의 상대 이송 속도로 함은, 기판(10)에 대해 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 이동하는 속도 또는 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')에 대해 기판(10)이 이동하는 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 개념으로 정의된다.

이와 같이, 제1연마패드(200)와 제2연마패드(200')가 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서는 제1이동속도(V1)로 기판(10)에 대해 이동하고, 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서는 제1이동속도(V1)보다 빠른 제2이동속도(V2)로 기판(10)에 대해 이동하도록 제어하는 것에 의하여, 연마 패드에 의한 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량을 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량보다 낮추어, 기판(10)의 두께 편차를 보다 균일하게 제어하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이, 연마 패드에 의한 기판(10)의 중앙부 영역(Z1)에서의 단위 시간당 연마량과 기판(10)의 가장자리부 영역(Z2,Z3)에서의 단위 시간당 연마량을 균일하게 제어하는 것에 의하여, 기판(10)의 두께 프로파일을 전체적으로 균일한 두께(도 9의 T1 참조)로 조절할 수 있으며, 기판(10)의 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 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 100 : 스테이지
200 : 연마패드 200a : 제1사선경로
200b : 제2사선경로 210 : 연마패드 캐리어
300 : 제어부 Z1 : 중앙부 영역
Z2,Z3 : 가장자리부 영역

Claims

기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
기판이 거치되는 스테이지와;
상기 기판에 접촉된 상태로 자전하되, 상기 기판의 일변에 대해 경사진 제1사선경로와, 상기 제1사선경로의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로를 따라 연속적으로 이동하면서 상기 기판의 표면을 연마하는 연마패드를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로는 상기 기판의 상기 일변을 기준으로 선대칭이며,
상기 연마패드는 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 상기 기판의 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 기판은 적어도 일변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판이고, 상기 연마패드는 상기 기판보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 연마패드는 상기 연마패드의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 상기 기판에 대해 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 연마패드는 상기 기판의 제1측변에서 상기 제1측변을 마주하는 상기 기판의 제2측변까지 상기 제1사선경로를 따라 이동하며 상기 기판에 대해 상기 왕복 이동 피치의 1/2보다 작거나 같은 길이만큼 전진 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 연마패드는 상기 기판의 제2측변에서 상기 제2측변을 마주하는 상기 기판의 제1측변까지 상기 제2사선경로를 따라 이동하며 상기 기판에 대해 상기 왕복 이동 피치의 1/2보다 작거나 같은 길이만큼 전진 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 기판에 대해 상기 연마패드가 이동하는 동안 상기 기판의 영역별로 상기 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로의 방향 전환이 이루어지는 상기 기판의 양측 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량과, 상기 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 서로 균일하게 제어하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 연마패드의 자전 속도를 조절하여 상기 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 연마패드가 상기 가장자리부 영역에서는 제1회전속도로 자전하고, 상기 중앙부 영역에서는 상기 제1회전속도보다 느린 제2회전속도로 자전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 기판에 대한 상기 연마패드의 상대 이동 속도를 조절하여 상기 연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 연마패드가 상기 가장자리부 영역에서는 제1이동속도로 상기 기판에 대해 이동하고, 상기 중앙부 영역에서는 상기 제1이동속도보다 빠른 제2이동속도로 상기 기판에 대해 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 연마패드가 상기 기판을 가압하는 가압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 연마패드가 상기 가장자리부 영역에서는 제1가압력으로 상기 기판을 가압하고, 상기 중앙부 영역에서는 상기 제1가압력보다 낮은 제2가압력으로 상기 기판을 가압하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이지는 제1방향을 따라 이동하고, 상기 연마패드는 상기 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 상기 스테이지에 대해 왕복 이동하고,
상기 스테이지와 상기 연마패드 간의 상대 이동에 의해 상기 연마패드가 상기 기판에 대해 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제15항에 있어서,
상기 연마패드는 상기 기판에 대해 반시계 방향으로 자전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제15항에 있어서,
상기 연마패드는 상기 기판에 대해 시계 방향으로 자전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마패드는 제1방향을 따라 이동하고, 상기 스테이지는 상기 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 상기 연마패드에 대해 왕복 이동하고,
상기 스테이지와 상기 연마패드 간의 상대 이동에 의해 상기 연마패드가 상기 기판에 대해 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이지는 고정 설치되고, 상기 연마패드는 상기 스테이지에 대해 제1방향을 따라 이동하는 중에 상기 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 왕복 이동하고,
상기 스테이지에 대한 상기 연마패드의 상대 이동에 의해 상기 연마패드가 상기 기판에 대해 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 패드에 의해 상기 기판에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
기판이 거치되는 스테이지와;
상기 기판에 접촉된 상태로 자전하되, 상기 기판의 일변에 대해 경사진 제1사선경로와, 상기 제1사선경로의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로를 따라 연속적으로 이동하면서 상기 기판의 표면을 연마하는 제1연마패드와;
상기 기판에 접촉된 상태로 자전하되, 상기 기판의 일변에 대해 경사진 상기 제2사선경로와, 상기 제2사선경로의 반대 방향으로 경사진 상기 제1사선경로를 따라 연속적으로 이동하면서 상기 기판의 표면을 연마하는 제2연마패드를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항에 있어서,
상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로는 상기 기판의 상기 일변을 기준으로 선대칭이며,
상기 제1연마패드는 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 상기 기판의 표면을 연마하고,
상기 제2연마패드는 상기 제2사선경로와 상기 제1사선경로를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 상기 기판의 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제22항에 있어서,
상기 기판은 적어도 일변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판이고, 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드는 상기 기판보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제23항에 있어서,
상기 제1연마패드는 상기 제1연마패드의 직경보다 큰 길이를 제1왕복 이동 피치로 하여 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 상기 기판에 대해 왕복 이동하고,
상기 제2연마패드는 상기 제2연마패드의 직경보다 큰 길이를 제2왕복 이동 피치로 하여 상기 제2사선경로와 상기 제1사선경로를 따라 상기 기판에 대해 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제24항에 있어서,
상기 제1왕복 이동 피치와 상기 제2왕복 이동 피치는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제24항에 있어서,
상기 제1연마패드는,
상기 기판의 제1측변에서 상기 제1측변을 마주하는 상기 기판의 제2측변까지 상기 제1사선경로를 따라 이동하며 상기 기판에 대해 상기 제1왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동하고,
상기 기판의 상기 제2측변에서 상기 제2측변을 마주하는 상기 기판의 상기 제1측변까지 상기 제2사선경로를 따라 이동하며 상기 기판에 대해 상기 제1왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제24항에 있어서,
상기 제2연마패드는,
상기 기판의 제2측변에서 상기 제2측변을 마주하는 상기 기판의 제1측변까지 상기 제2사선경로를 따라 이동하며 상기 기판에 대해 상기 제2왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동하고,
상기 기판의 상기 제1측변에서 상기 제1측변을 마주하는 상기 기판의 상기 제2측변까지 상기 제1사선경로를 따라 이동하며 상기 기판에 대해 상기 제2왕복 이동 피치의 1/2 길이만큼 전진 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제24항에 있어서,
상기 기판에 대해 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드가 이동하는 동안 상기 기판의 영역별로 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제28항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로의 방향 전환이 이루어지는 상기 기판의 양측 가장자리부 영역에서의 단위 시간당 연마량과, 상기 기판의 중앙부 영역에서의 단위 시간당 연마량을 서로 균일하게 제어하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드의 자전 속도를 조절하여 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제30항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드가 상기 가장자리부 영역에서는 제1회전속도로 자전하고, 상기 중앙부 영역에서는 상기 제1회전속도보다 느린 제2회전속도로 자전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 제어부는 상기 기판에 대한 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드의 상대 이동 속도를 조절하여 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드에 의한 단위 시간당 연마량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제32항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드가 상기 가장자리부 영역에서는 제1이동속도로 상기 기판에 대해 이동하고, 상기 중앙부 영역에서는 상기 제1이동속도보다 빠른 제2이동속도로 상기 기판에 대해 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드가 상기 기판을 가압하는 가압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제34항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드가 상기 가장자리부 영역에서는 제1가압력으로 상기 기판을 가압하고, 상기 중앙부 영역에서는 상기 제1가압력보다 낮은 제2가압력으로 상기 기판을 가압하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이지는 제1방향을 따라 이동하고, 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드는 상기 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 상기 스테이지에 대해 왕복 이동하고,
상기 제1연마패드 및 상기 제2연마패드와 상기 스테이지 간의 상대 이동에 의해 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드가 상기 기판에 대해 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제36항에 있어서,
상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드는 상기 기판에 대해 반시계 방향으로 자전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제36항에 있어서,
상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드는 상기 기판에 대해 시계 방향으로 자전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1연마패드는 상기 기판의 일측변에서부터 상기 기판의 타측변을 향해 상기 기판에 대한 연마를 시작하고,
상기 제2연마패드는 상기 기판의 상기 타측변에서부터 상기 기판의 상기 일측변을 향해 상기 기판에 대한 연마를 시작하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드는 제1방향을 따라 이동하고, 상기 스테이지는 상기 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드에 대해 왕복 이동하고,
상기 제1연마패드 및 상기 제2연마패드와 상기 스테이지 간의 상대 이동에 의해 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드가 상기 기판에 대해 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이지는 고정 설치되고, 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드는 상기 스테이지에 대해 제1방향을 따라 이동하는 중에 상기 제1방향에 수직으로 교차하는 제2방향을 따라 왕복 이동하고,
상기 스테이지에 대한 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드의 상대 이동에 의해 상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드가 상기 기판에 대해 상기 제1사선경로와 상기 제2사선경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1연마패드와 상기 제2연마패드에 의해 상기 기판에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.