KR20180083680A - 대면적 기판의 이송이 가능한 연마 유닛 및 이를 포함하는 cmp 장치, 대면적 기판 이송 방법 - Google Patents

대면적 기판의 이송이 가능한 연마 유닛 및 이를 포함하는 cmp 장치, 대면적 기판 이송 방법 Download PDF

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Abstract

기판 연마 유닛 및 이를 포함하는 대면적 CMP 장치를 개시한다. 일 실시 예에 따른 대면적 기판을 연마하기 위한 장치는, 상기 기판을 연마하기 위한 연마패드를 포함하는 연마 플레이튼; 상기 연마 플레이튼에 구비되고, 상기 연마패드 방향으로 유체를 분사하기 위한 분사부; 및 상기 분사부에 유체를 제공하기 위한 공급부를 포함하고, 상기 연마 플레이튼은 상기 기판의 비접촉 파지가 가능할 수 있다.

Description

대면적 기판의 이송이 가능한 연마 유닛 및 이를 포함하는 CMP 장치, 대면적 기판 이송 방법 {A POLISHING UNIT CAPLABLE OF TRANSFERRING A LARGE SUBSTRATE AND CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS COMPRISING THE SAME, LARGE SUBSTRATE TRANSFER METHOD}
아래의 실시예는 대면적 기판의 이송이 가능한 연마 유닛 및 이를 포함하는 CMP 장치, 그리고 대면적 기판 이송 방법에 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 CMP 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.
CMP 장치는 기판의 일면 또는 양면을 연마와 버핑 및 세정하기 위한 구성요소로서, 벨트, 연마패드 또는 브러시를 구비하는 벨트를 구비한다. 슬러리는 CMP 작업을 촉진 및 강화시키기 위해 사용된다.
기존의 CMP 장치 중 2개의 드럼 상에 장착된 벨트형의 연마패드로 구성되는 벨트형 CMP 장치가 알려져 있다. 벨트형 CMP 장치는 기판이 캐리어에 장착되며, 캐리어는 일 방향으로 수평으로 이동하고, 벨트형 연마패드는 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전함에 따라 기판에 소정의 힘이 가해진 상태로 밀착되어 연마가 수행된다.
한편, 기존의 대면적 CMP 장치에서 기판을 이송하는 방법으로는, 기판의 가장자리를 파지하거나, 기판의 하부면에 유체 또는 초음파를 인가하여 부상시켜서 이송하거나, 기판 하부면에 접촉된 상태로 물리적으로 기판을 지지하여 이송하였다. 그러나 기존의 대면적 CMP 장치는, 기판이 안착되는 캐리어는 상부 표면이 가요성 막으로 형성되기 때문에, 기판을 받을 수 있는 핀을 형성할 수 없고, 기판 하부면에 기존의 로봇 포크나 유체공급장치, 초음파 장치를 사용하기 어렵다. 또한, 기존의 대면적 CMP 장치는 가요성 막 주변에 기판을 가요성 막에서 이탈되는 것을 방지하기 위해서 리테이너 링 등의 구조물이 구비되어야 하는데, 이러한 리테이너 링은 기판보다 높은 높이를 갖기 때문에, 기판의 가장자리를 파지하는 방법 역시 사용하기가 어렵다. 따라서, 대면적 CMP 장치에서 기판을 파지 및 이송하기 위한 새로운 방식이 필요하다.
이와 관련하여, 공개특허공보 제10-2016-0113279호는 기판 이송 장치에 관한 발명을 개시한다.
일 실시 예에 따른 목적은, 대면적 기판의 이송 및 연마가 동시에 가능한 연마 유닛을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 기판의 비접촉 파지가 가능한 연마 유닛을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 표면장력을 통해 기판의 이송이 가능한 대면적 기판 CMP 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른, 대면적 기판을 연마하기 위한 장치는, 상기 기판을 연마하기 위한 연마패드를 포함하는 연마 플레이튼; 상기 연마 플레이튼에 구비되고, 상기 연마패드 방향으로 유체를 분사하기 위한 분사부; 및 상기 분사부에 유체를 제공하기 위한 공급부를 포함하고, 상기 연마 플레이튼은 상기 기판의 비접촉 파지가 가능할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마 플레이튼은, 상기 기판의 피연마면에 유체가 도포된 경우, 상기 연마패드 및 상기 기판 사이에 작용하는 표면장력을 통해 상기 기판의 비접촉 파지가 가능할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마 플레이튼은, 상기 연마패드 및 상기 피연마면 사이의 간격 조절을 통해, 상기 기판에 대한 흡착력을 조절 가능할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 유체는, 초순수(Ultrapure Water)일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 분사부는, 상기 기판에 대한 상기 연마 플레이튼의 흡착력이 증가되도록, 공기압 조절이 가능할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 분사부는, 상기 기판이 상기 연마 플레이트에 파지된 상태에서, 상기 유체의 분사를 통해 상기 기판을 분리 가능할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 분사부는, 상기 유체의 공급량 또는 공급 압력을 증가시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 대면적 기판 연마 유닛은, 파지된 상기 기판을 분리하기 위한 분리부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 분리부는, 파지된 상기 기판에 초음파 또는 진동을 인가할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 분리부는, 상기 유체의 표면장력이 감소되도록, 상기 유체의 상태를 변화시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 대면적 CMP 장치는, 기판의 피연마면이 상부를 향하도록, 상기 기판을 지지하는 기판 캐리어; 및 상기 기판을 연마하기 위한 연마패드가 구비되는 기판 연마 유닛을 포함하고, 상기 기판 연마 유닛은, 상기 연마패드가 장착되는 플레이튼과, 상기 연마패드 방향으로 유체 분사가 가능한 분사부를 포함하고, 상기 기판의 비접촉 파지를 통해 상기 기판의 이송이 가능할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 연마 유닛은, 상기 피연마면에 유체가 도포된 경우에, 상기 연마패드 및 상기 기판 사이에 작용하는 상기 유체의 표면장력을 통해, 상기 기판의 파지가 가능할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 연마 유닛은, 연마되지 않은 상기 기판을, 상기 기판 캐리어로 이송하고, 상기 기판의 연마가 끝나면, 상기 기판 캐리어로부터 상기 기판을 이송시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 대면적 기판 이송 방법은, 기판의 피연마면에 유체를 도포하는 단계; 기판 연마 유닛이, 유체가 도포된 상기 기판을 비접촉 상태로 파지하는 단계; 상기 기판 연마 유닛이 상기 기판을 이송하여, 기판 캐리어에 안착시키는 단계; 상기 기판 연마 유닛이, 상기 기판 캐리어에 안착된 상기 기판을 연마하는 단계; 및 상기 기판 연마 유닛이, 연마가 완료된 상기 기판을 상기 기판 캐리어로부터 반출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 대면적 기판 이송 방법은, 연마가 완료된 상기 기판이 상기 기판 캐리어로부터 반출된 이후에, 상기 기판 연마 유닛이, 상기 기판에 유체를 분사하여 상기 기판을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 연마 유닛은, 대면적 기판의 이송 및 연마 공정을 동시에 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 연마 유닛은, 기판을 비접촉 파지함으로써, 기판의 손상을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 CMP 장치는, 기판 연마에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 연마 유닛 및 이를 포함하는 CMP 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은, 일 실시 예에 따른 대면적 기판 CMP 장치의 모식도이다.
도 2는, 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛의 모식도이다.
도 3은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛의 저면도이다.
도 4는, 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛의 모식도이다.
도 5는, 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛의 작동도이다.
도 6은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛의 작동도이다.
도 7은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛의 작동도이다.
도 8은, 일 실시 예에 따른 대면적 기판 이송 방법의 순서도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은, 일 실시 예에 따른 대면적 기판 CMP 장치(1)의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 대면적 기판 CMP 장치(1)는, 대면적 기판(S)을 화학적 기계적으로 연마할 수 있다.
기판(S)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함할 수 있다. 그러나, 기판의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 반도체 장치(semiconductor device) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수도 있다. 또한, 도면에서는 기판이 사각형 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 이는 일 예시에 불과하며, 기판의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
대면적 기판 CMP 장치(1)는, 기판(S)의 이송 및 연마 공정을 하나의 연마 유닛을 통해 수행함으로써, 기판(S)의 CMP 공정을 단순화 할 수 있다. 대면적 기판 CMP 장치(1)는, 기판 연마 유닛(11), 기판 캐리어(12) 및 로딩/언로딩 모듈(13)을 포함할 수 있다.
로딩/언로딩 모듈(13)은 공정 전의 기판(S)을 기판 보관부(미도시)에서 꺼내거나, 공정이 완료된 기판(S)을 기판 보관부에 수납할 수 있다. 로딩/언로딩 모듈(13)에는 기판 보관부로부터 기판(S)을 반출하거나, 기판 보관부에 기판(S)을 수납하기 위한 로봇 암(미도시)이 구비될 수 있다.
기판 캐리어(12)는 기판(S)의 연마를 위해, 기판(S)을 안착시켜 지지할 수 있다. 예를 들어, 기판 캐리어(12)는 기판(S)의 피연마면이 상부를 항하도록, 기판(S)을 안착한 상태에서 수평으로 지지할 수 있다. 기판 캐리어(12)는 수평으로 기판(S)을 이송하거나, 고정된 상태에서 기판을 지지할 수 있다.
또한, 기판 캐리어(12)는 기판(S)을 오비탈 방식으로 연마하도록, 자전 가능하게 구성될 수도 있다. 예를 들어, 기판 캐리어(12)는, 자전 가능한 플레이튼(121)과, 플레이튼(121)의 상부에 구비되고, 기판(S)을 지지하기 위한 가요성 재질의 멤브레인(122) 및 기판의 테두리에 배치되어 기판(S)의 위치를 고정하기 위한 리테이너(123)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 일 예시에 불과하며, 기판 캐리어(12)의 종류 또는 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛(11)의 모식도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛(11)의 저면도이며, 도 4는 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛(11)의 모식도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 기판 연마 유닛(11)은 기판(S)의 이송 및 연마를 동시에 수행할 수 있다. 구체적으로, 기판 연마 유닛(11)은 로딩/언로딩 모듈(13) 및 기판 캐리어(12) 사이에서 기판(S)을 비접촉 파지하여 이송시키고, 기판 캐리어(12)에 안착된 기판(S)의 피연마면을 연마할 수 있다. 다시 말하면, 기판(S)의 연마 공정을 수행함에 있어서, 하나의 기판 연마 유닛(11)을 통해 이송 및 연마 공정을 수행할 수 있다. 기판 연마 유닛(11)은, 연마 플레이튼(113), 분사부(112) 및 분리부(115)를 포함할 수 있다.
연마 플레이튼(113)은 기판 캐리어(12) 및 로딩/언로딩 모듈(13)의 상부에 위치하도록, 수평으로 이동할 수 있다. 연마 플레이튼(113)은, 기판을 연마하기 위한 연마 패드(111)를 포함할 수 있다. 이 경우, 연마 플레이튼(113)은 기판의 피연마면에 유체(F)가 도포된 경우, 연마 패드(111) 및 기판의 피연마면 사이에 작용하는 유체(F)의 표면장력을 통해, 기판을 비접촉 파지할 수 있다. 연마 패드(111)는 기판의 피연마면에 대향하는 위치, 예를 들어, 연마 플레이튼(113)의 하부면에 구비될 수 있다. 연마 패드(111)는, 기판(S)에 대응되는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 패드(111)는 사각형 형상을 갖고, 기판(S)의 크기보다 큰 크기의 사각형으로 형성될 수 있다. 연마 플레이튼(113)은, 연마 패드(111) 및 기판(S)의 피연마면 사이의 간격을 조절함으로써, 기판(S)에 대한 흡착력을 조절할 수 있다.
분사부(112)는 연마 플레이튼(113)에 구비되고, 연마 패드(111) 방향으로 유체(F)를 분사할 수 있다. 예를 들어, 분사부(112)는 연마 패드(111)의 내측을 관통하도록 연마 플레이튼(113)에 구비될 수 있다. 분사부(112)가 분사하는 유체(F)는, 연마 패드(111)를 통해, 연마 플레이튼(113)에 파지된 기판의 피연마면에 도포될 수 있다. 분사부(112)는 복수개가 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개의 분사부(112)는 도 3에 도시된 것과 같이, 연마 플레이튼(113)에 일정 간격으로 구비될 수 있다. 다만, 이는 일 예시에 불과하며, 분사부(112)의 형태, 크기, 배치등은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 분사부(112)가 분사하는 유체(F)는, 물 또는 초순수(ultrapure water)일 수 있으며, 일정한 온도 및 압력으로 제공될 수 있다. 분사부(112)는 공급부(114)에 의해 유체를 공급받을 수 있다.
분사부(112)는, 유체(F)를 분사하는 것 이외에도, 공기압의 조절을 통해 연마 패드(111) 및 기판(S) 사이의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 분사부(112)는 진공 상태를 형성함으로써, 연마 플레이튼(113), 다시 말해, 기판(S)에 대한 연마 패드(111)의 흡착력을 증가시킬 수 있다.
반면, 분사부(112)는 연마 패드(111)에 파지된 기판(S)이 분리되도록 파지된 기판에 대하여 유체(F)를 분사할 수 있다. 예를 들어, 분사부(112)는 기판에 분사되는 유체(F)의 공급량 또는 공급 압력을 증가시킴으로써, 기판을 연마 패드(111)로부터 분리시킬 수 있다.
기판 연마 유닛(11)은 피연마면에 제공되는 캐리어 유체(F)(2)의 종류와 상태, 도포 넓이, 연마 패드(111) 및 피연마면 사이의 간격 등을 통해서 기판에 작용하는 표면장력에 의한 흡착력 F이 결정되며, 하기의 식 (1)에 의해 결정된다. 여기서, 유체(F)의 '상태'라 함은, 유체(F)의 온도, 불순물의 농도 등을 말한다.
F = S × T × (1/r - 1/R): 식(1)
참고적으로, 식 (1)에서 S는 기판의 면적, T는 유체(F)의 표면장력, r은 유체(F)가 도포된 높이의 반지름, R은 캐리어 유체(F)의 도포 면적의 반지름이다.
분리부(115)는, 연마 패드(111)에 파지된 기판(S)을 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 분리부(115)는 연마 패드(111) 및 기판(S) 사이에 위치하는 유체(F)의 표면장력을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 분리부(115)는 유체(F)에 초음파 또는 진동을 가하여, 기판(S) 및 연마 패드(111) 사이의 유체(F)의 표면장력을 감소시킬 수 있다. 반면, 분리부(115)는 유체(F)의 상태를 변화시킴으로써, 유체(F)의 표면장력을 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 분리부(115)는 유체(F)의 온도를 증가시키는 수단일 수 있다. 다만, 이는 일 예시에 불과하며, 분리부(115)는 유체(F)의 표면장력이 감소되도록, 유체(F)의 상태를 변화시킬 수 있는 다양한 수단일 수 있다.
기판 연마 유닛(11)은, 또한 연마 패드(111) 및 기판(S) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 스페이서는 연마 패드(111)의 하면에 일체로 형성되고, 소정 높이 돌출된 돌기 또는 돌출부의 형태를 가질 수 있다. 스페이서는 연마 패드(111)에 기판에 파지된 경우, 기판이 연마되지 않는 엣지(edge)영역의 가장자리에 위치하도록 연마 패드(111)에 구비될 수 있다. 이 경우, 스페이서는 복수개가 형성되고, 연마 패드(111)의 둘레를 따라 연속적 또는 불연속적으로 배치될 수 있다. 반면, 스페이서는 기판(S)의 엣지 영역의 전체 둘레에 위치하도록 구비되거나, 엣지 영역의 일부에만 위치하도록 구비될 수도 있다.
도 5 내지 도7은 일 실시 예에 따른 기판 연마 유닛(11)의 작동도이다. 구체적으로, 도 5는 기판 연마 유닛(11)이 로딩/언로딩 모듈(13)로부터 기판 캐리어(12)로 기판(S)을 이송시키는 과정을 도시하고, 도 6은, 기판 캐리어(12)에 안착된 기판(S)을 기판 연마 유닛(11)이 연마하는 과정을 도시하며, 도 7은 기판 연마 유닛(11)이 연마된 기판(S)을 기판 캐리어(12)로부터 로딩/언로딩 모듈(13)로 이송시키는 과정을 도시한다.
도 5를 참조하면, 기판 연마 유닛(11)은, 기판(S)의 연마를 위하여, 로딩/언로딩 모듈(13)로부터 기판 캐리어(12)로 기판(S)을 이송시킬 수 있다.
기판 보관부에 보관된 기판(S)이 로딩/언로딩 모듈(13)에 로딩되면, 기판 연마 유닛(11)은 로딩/언로딩 모듈(13)의 상부로 이동할 수 있다. 로딩/언로딩 모듈(13)에 배치된 기판(S)의 피연마면에는 유체(F)가 도포될 수 있다. 이 경우, 기판(S)의 피연마면에는, 기판 연마 유닛(11)의 분사부(112)를 통해 유체(F)가 분사될 수 있다. 반면, 별도의 분사 장치(미도시)를 통해, 기판(S)의 피연마면에 유체(F)가 도포될 수도 있다.
이후, 로딩/언로딩 모듈(13) 또는 기판 연마 유닛(11)의 승강에 따라, 기판(S)의 피연마면과 연마 패드(111)가 접촉하게 되면, 기판(S)의 도포된 유체(F)의 표면장력에 의해, 연마 패드(111)에 기판(S)이 흡착될 수 있다. 이 경우, 용이한 기판(S)의 흡착을 위해, 분사부(112)의 공기압이 조절됨으로써, 기판(S) 및 연마 패드(111) 사이의 압력이 감소될 수 있다.
기판(S)이 흡착된 이후에, 기판 연마 유닛(11)은 기판(S)을 파지한 상태로, 로딩/언로딩 모듈(13)로부터 이격되고, 이후, 기판 연마 유닛(11)이 기판 캐리어(12)의 상부로 이동할 수 있다. 이후, 기판 연마 유닛(11)은 기판(S)을 기판 캐리어(12)의 멤브레인(122)에 안착시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판 연마 유닛(11)은, 기판(S)을 기판 캐리어(12)에 안착시킨 상태에서, 기판(S)의 피연마면을 연마할 수 있다. 예를 들어, 연마 플레이튼(113) 및 기판 캐리어(12)는 서로 다른 각속도(V1, V2)로 회전하는 오비탈(orbital) 방식을 통해, 기판(S)의 피연마면을 연마할 수 있다. 다만, 이는 일 예시에 불과하며, 다양한 방식의 기판 연마 방식, 예를 들어, 롤(Roll) 방식, 벨트(belt) 방식, 로터리(rotary)방식 등의 다양한 연마 방식이 수행될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 기판 연마 유닛(11)은, 연마된 기판을 기판 캐리어(12)로부터 로딩/언로딩 모듈(13)로 이송시킬 수 있다.
기판 연마 유닛(11)은, 기판(S)을 파지한 상태에서, 기판 캐리어(12)로부터 로딩/언로딩 모듈(13)로 이동할 수 있다. 기판 연마 유닛(11)이 로딩/언로딩 모듈(13)의 상부로 이동하면, 기판 연마 유닛(11) 또는 로딩/언로딩 모듈(13)의 승강을 통해, 기판 연마 유닛(11)에 파지된 기판(S)이 로딩/언로딩 모듈(13)에 안착될 수 있다. 이후, 기판 연마 유닛(11)은 파지된 기판(S)을 분리할 수 있다. 기판 연마 유닛(11)은, 예를 들어, 분사부(112)에서 유체(F)를 분사하여, 기판(S)을 분리시키거나, 분리부(115)의 작동을 통해 유체(F)의 표면장력을 변화시킴으로써, 파지된 기판(S)을 분리시킬 수 있다.
결과적으로, 기판 연마 유닛(11)은, 기판(S)의 가장자리를 직접적/물리적으로 파지하거나, 하부에 접촉하여 지지할 수 없는 환경에서, 기판(S)의 표면을 비접촉으로 흡착하여 이송할 수 있다. 이 경우, 기판(S)의 피연마면을 유체(F)의 표면장력을 통해 비접촉 파지함으로써, 기판(S)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 기판 연마 유닛(11)은, 기판(S)을 이송시키면서도, 기판(S)의 연마를 수행함으로써, 기판(S)의 이송 및 연마 공정을 하나의 장치로 수행할 수 있다.
이하, 일 실시 예에 따른 대면적 기판 이송 방법에 대하여 설명하도록 한다. 대면적 기판 이송 방법을 설명함에 있어서, 앞서 설명한 기재와 중복되는 기재는 생략하도록 한다.
도 8은 일 실시 예에 따른 대면적 기판 이송 방법의 순서도이다.
도 8을 참조하면, 대면적 기판 이송 방법은, 기판의 피연마면에 유체를 도포하는 단계(210), 기판 연마 유닛이 유체가 도포된 기판(S)을 비접촉 상태로 파지하는 단계(220), 기판 연마 유닛이 기판을 이송하여 기판 캐리어에 안착시키는 단계(230), 기판 연마 유닛이 기판 캐리어에 안착된 기판을 연마하는 단계(240), 기판 연마 유닛이 연마가 완료된 기판을 기판 캐리어로부터 반출하는 단계(250) 및 기판 연마 유닛이 기판에 유체를 분사하여 기판을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 210은, 기판(S)의 피연마면에 유체(F)를 도포할 수 있다. 유체(F)의 도포는 별도의 분사 장치(미도시) 또는, 기판 연마 유닛(11)에 구비된 분사부(112)를 통해 이루어질 수 있다. 이 경우, 기판의 피연마면에 도포되는 유체(F)는 초순수일 수 있다.
단계 220은, 기판 연마 유닛(11)이 유체(F)가 도포된 기판(S)을 비접촉 상태로 파지할 수 있다. 구체적으로, 기판 연마 유닛(11)의 연마 패드(111)가 기판(S)의 피연마면에 접촉하고, 일정 압력을 가함으로써, 연마 패드(111) 및 기판(S) 사이에 작용하는 유체(F)의 표면장력을 통해 기판 연마 유닛(11)이 기판(S)을 파지할 수 있다.
단계 230은, 기판 연마 유닛(11)이 기판을 파지한 상태에서 기판을 기판 캐리어(12)로 이송시켜 안착시킬 수 있다. 이 경우, 기판 연마 유닛(11)은 기판의 흡착력을 조절하기 위해, 기판(S) 및 연마 패드(111) 사이의 공기압을 감소시킬 수 있다.
단계 240은, 기판 연마 유닛(11)이 기판을 기판 캐리어(12), 예를 들어, 멤브레인(122)에 안착시킨 후에, 기판(S)의 피연마면을 연마할 수 있다. 이 경우, 기판 연마 유닛(11) 및 기판 캐리어(12)는 서로 다른 각속도로 회전함으로써, 기판(S)의 피연마면을 오비탈(orbital) 방식으로 연마할 수 있다.
단계 250은, 기판 연마 유닛(11)이 연마가 완료된 기판(S)을 기판 캐리어(12)로부터 반출할 수 있다. 예를 들어, 기판 연마 유닛(11)은 기판(S)을 로딩/언로딩 모듈(13)로 이송시킬 수 있다. 이 경우, 기판(S)의 흡착력을 조절하기 위해, 분사부(112)에 진공이 형성될 수 있다.
단계 260은, 기판 연마 유닛(11)이 기판(S)을 로딩/언로딩 모듈(13)에 안착시킨 후에, 파지된 기판(S)을 분리할 수 있다. 예를 들어, 기판 연마 유닛(11)은 분사부(112)에서 유체(F)를 분사시킴으로써, 기판(S)을 분리하거나, 분리부(115)의 작동을 통해 기판 및 연마 패드(111) 사이의 표면장력을 감소시킴으로써, 기판(S)을 분리할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 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 구조, 장치 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 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
1: CMP 장치
11: 기판 연마 유닛
12: 기판 캐리어
13: 로딩/언로딩 모듈

Claims (15)

  1. 대면적 기판을 연마하기 위한 장치에 있어서,
    상기 기판을 연마하기 위한 연마패드를 포함하는 연마 플레이튼;
    상기 연마 플레이튼에 구비되고, 상기 연마패드 방향으로 유체를 분사하기 위한 분사부; 및
    상기 분사부에 유체를 제공하기 위한 공급부를 포함하고,
    상기 연마 플레이튼은 상기 기판의 비접촉 파지가 가능한, 기판 연마 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마 플레이튼은,
    상기 기판의 피연마면에 유체가 도포된 경우, 상기 연마패드 및 상기 기판 사이에 작용하는 표면장력을 통해 상기 기판의 비접촉 파지가 가능한, 대면적 기판 연마 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마 플레이튼은,
    상기 연마패드 및 상기 피연마면 사이의 간격 조절을 통해, 상기 기판에 대한 흡착력을 조절 가능한, 대면적 기판 연마 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체는, 초순수(Ultrapure Water)인, 대면적 기판 연마 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분사부는, 상기 기판에 대한 상기 연마 플레이튼의 흡착력이 증가되도록, 공기압 조절이 가능한, 대면적 기판 연마 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분사부는,
    상기 기판이 상기 연마 플레이튼에 파지된 상태에서, 상기 유체의 분사를 통해 상기 기판을 분리 가능한, 대면적 기판 연마 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분사부는, 상기 유체의 공급량 또는 공급 압력을 증가시킬 수 있는, 대면적 기판 연마 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    파지된 상기 기판을 분리하기 위한 분리부를 더 포함하는, 대면적 기판 연마 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분리부는, 파지된 상기 기판에 초음파 또는 진동을 인가하는, 대면적 기판 연마 유닛.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분리부는, 상기 유체의 표면장력이 감소되도록, 상기 유체의 상태를 변화시키는, 대면적 기판 연마 유닛.
  11. 기판의 피연마면이 상부를 향하도록, 상기 기판을 지지하는 기판 캐리어; 및
    상기 기판을 연마하기 위한 연마패드가 구비되는 기판 연마 유닛을 포함하고,
    상기 기판 연마 유닛은,
    상기 연마패드가 장착되는 플레이튼과, 상기 연마패드 방향으로 유체 분사가 가능한 분사부를 포함하고, 상기 기판의 비접촉 파지를 통해 상기 기판의 이송이 가능한, 대면적 CMP 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판 연마 유닛은,
    상기 피연마면에 유체가 도포된 경우에, 상기 연마패드 및 상기 기판 사이에 작용하는 상기 유체의 표면장력을 통해, 상기 기판의 파지가 가능한, 대면적 CMP 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 기판 연마 유닛은,
    연마되지 않은 상기 기판을, 상기 기판 캐리어로 이송하고,
    상기 기판의 연마가 끝나면, 상기 기판 캐리어로부터 상기 기판을 이송시키는, 대면적 CMP 장치.
  14. 기판의 피연마면에 유체를 도포하는 단계;
    기판 연마 유닛이, 유체가 도포된 상기 기판을 비접촉 상태로 파지하는 단계;
    상기 기판 연마 유닛이 상기 기판을 이송하여, 기판 캐리어에 안착시키는 단계;
    상기 기판 연마 유닛이, 상기 기판 캐리어에 안착된 상기 기판을 연마하는 단계; 및
    상기 기판 연마 유닛이, 연마가 완료된 상기 기판을 상기 기판 캐리어로부터 반출하는 단계를 포함하는, 대면적 기판 이송 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    연마가 완료된 상기 기판이 상기 기판 캐리어로부터 반출된 이후에,
    상기 기판 연마 유닛이, 상기 기판에 유체를 분사하여 상기 기판을 분리하는 단계를 더 포함하는, 대면적 기판 이송 방법.
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KR20200028579A (ko) * 2018-09-07 2020-03-17 주식회사 케이씨텍 기판 처리 장치

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