KR20180129088A

KR20180129088A - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20180129088A
Application number: KR1020170064573A
Authority: KR
Inventors: 조문기; 임종일; 최광락
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2018-12-05
Also published as: CN208681336U; KR102370992B1

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 기판에 대한 특성데이터가 입력되는 입력부와, 특성데이터에 따라 기판의 연마 파라미터를 설정하는 설정부와, 연마 파라미터에 기초하여 기판을 연마하는 연마부와, 기판의 두께 정보를 모니터링하는 모니터링부와, 기판의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절하는 조절부를 포함하는 것에 의하여, 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESING APPARATUS}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 연마를 자율적으로 제어하고, 연마 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 행해진다.

즉, 연마정반(10)의 상면에는 웨이퍼(W)가 가압되면서 맞닿는 연마패드(11)가 연마정반(10)과 함께 회전(11d)하도록 설치되며, 화학적 연마를 위해 공급 유닛(30)의 슬러리 공급구(32)를 통해 슬러리가 공급되면서, 마찰에 의한 기계적 연마를 웨이퍼(W)에 행한다. 이때, 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(20)에 의해 정해진 위치에서 회전(20d)하여 정밀하게 평탄화시키는 연마 공정이 행해진다.

상기 연마패드(11)의 표면에 도포된 슬러리는 도면부호 40d로 표시된 방향으로 회전하면서 아암(41)이 41d로 표시된 방향으로 선회 운동을 하는 컨디셔너(40)에 의해 연마패드(11) 상에서 골고루 퍼지면서 웨이퍼(W)에 유입될 수 있고, 연마패드(11)는 컨디셔너(40)의 기계적 드레싱 공정에 의해 일정한 연마면을 유지할 수 있다.

한편, 화학 기계적 연마 공정 중에, 캐리어 헤드의 가압력과 회전 속도, 컨디셔너의 가압력과 회전 속도 등과 같은 연마 조건이 웨이퍼의 연마 상태에 따라 최적화되지 않으면, 웨이퍼의 연마층의 두께 분포를 정교하게 조절하기 어려운 문제점이 있기 때문에, 웨이퍼의 연마 상태 및 연마 환경에 따라 웨이퍼의 연마 조건이 최적화될 수 있어야 한다.

이에 기존에는 화학 기계적 연마 공정 중에, 웨이퍼(W)의 연마층(Le) 두께를 실시간으로 감지함과 동시에, 연마층(Le)의 두께 분포에 따라 연마 헤드(20)에 의해 웨이퍼(W)를 가압하는 가압력을 조절하여 웨이퍼(W)의 연마층(Le) 두께 편차를 조절하고자 하는 시도가 있었지만, 기판의 특성(재질, 두께 분포 등) 및 연마 환경에 대한 고려없이, 측정 결과(두께 편차)에 따라 캐리어 헤드의 가압력을 조절하는 것만으로는 웨이퍼 연마층의 두께 편차를 정교하게 조절하기 어려운 문제점이 있다.

특히, 도 3 및 도 4와 같이, 웨이퍼(W)의 기재 상에 연마층(Le)이 최초 증착될 당시에 두께 분포가 균일하지 않은 경우나, 연마패드 등의 주변 환경 요인에 의해 연마층 두께의 측정 오차가 발생한 경우에는, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마층의 두께 분포를 정교하게 조절하기 어려운 문제점이 있다.

더욱이, 웨이퍼의 연마량은, 캐리어 헤드에 의한 연마 조건뿐만 아니라 컨디셔닝 조건, 슬러리 공급 조건 등도 중대한 영향을 미친다. 그러나, 기존에는 웨이퍼의 연마 상태에 따른 고려없이, 컨디셔닝 조건 및 슬러리 공급 조건 등이 일률적으로 제어됨에 따라, 웨이퍼의 연마 균일도를 정밀하게 조절하기 어려운 한계가 있다.

이를 위해, 최근에는 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 기판의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 기판에 대한 연마가 행해지는 동안 작업자의 개입이 이루어지지 않아도, 기판의 연마 상태 및 연마 환경에 따라 자동으로 기판에 대한 연마가 완료될 때까지 자율 제어될 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 기판의 연마 시간을 단축하고, 연마 효율을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판의 연마 제어를 간소화하고, 제어 효율을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판 처리 장치는, 기판에 대한 특성데이터가 입력되는 입력부와, 특성데이터에 따라 기판의 연마 파라미터를 설정하는 설정부와, 연마 파라미터에 기초하여 기판을 연마하는 연마부와, 기판의 두께 정보를 모니터링하는 모니터링부와, 기판의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절하는 조절부를 포함한다.

본 발명에서 기판에 대한 특성데이터라 함은, 기판의 물성 및 두께 정보에 대한 기초데이터를 포함하는 것으로 정의된다. 보다 구체적으로, 기판에 대한 특성데이터는, 기판의 재질(예를 들어, 금속막, 산화물막), 기판의 두께 분포(연마전 초기 두께 분포), 기판의 타겟 두께(목적 두께) 중 어느 하나 이상을 포함한다.

또한, 기판의 연마 파라미터라 함은, 기판의 연마에 영향을 미치는 변수를 모두 포함하는 것으로 정의된다. 일 예로, 기판의 연마 파라미터는, 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 기판의 연마 파라미터는, 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 기판의 연마 파라미터는, 연마패드에 공급되는 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기판의 연마 파라미터는 연마패드의 재질, 회전 속도, 회전 시간, 표면온도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

바람직하게, 기판의 연마 파라미터는 특성데이터 별로 저장부에 미리 저장되고, 설정부는 서로 다른 복수개의 연마 파라미터가 저장된 저장부에서 어느 하나 이상의 연마 파라미터를 호출하도록 구성된다. 일 예로, 기판의 연마 파라미터는 특성데이터 별로 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보를 이용하여 기판의 연마 파라미터를 빠르게 획득할 수 있다.

연마부는 기판을 연마 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 연마부의 구조 및 레이아웃(lay out)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

바람직하게, 연마부는 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판을 연마하도록 구성된다. 일 예로, 연마부는 기판의 반경 방향을 따라 분할된 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판을 연마한다. 다른 일 예로, 연마부는 기판의 원주 방향을 따라 분할된 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판을 연마한다.

보다 구체적으로, 연마부는 기판이 접촉되는 연마패드와, 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드를 포함한다. 이때, 캐리어 헤드는 기판의 영역별로 서로 다른 가압력을 인가하는 복수개의 압력 챔버를 포함한다.

또한, 연마부는 연마패드에 대해 선회 이동 가능하게 구비되며 연마패드의 표면을 개질하는 컨디셔너를 포함한다.

바람직하게, 컨디셔너는 기판이 접촉되는 연마패드의 높이를 기판의 영역별로 서로 다르게 개질할 수 있도록 구성된다. 보다 구체적으로, 컨디셔너는, 기판의 영역 중 제1영역이 접촉되는 연마패드의 제1접촉영역은 제1높이로 컨디셔닝하고, 기판의 영역 중 제1영역과 두께가 다른 제2영역이 접촉되는 연마패드의 제2접촉영역은 제1높이와 다른 제2높이로 컨디셔닝하도록 구성된다. 즉, 기판이 접촉되는 연마패드의 제1접촉영역과 연마패드의 제2접촉영역은, 컨디셔너의 가압력을 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 연마패드의 제1접촉영역에서 컨디셔너의 가압력을 크게 하고, 연마패드의 제2접촉영역에서 컨디셔너의 가압력을 작게 하는 것에 의하여, 연마패드의 제1접촉영역과 연마패드의 제2접촉영역은 서로 다른 높이로 개질될 수 있다.

그리고, 캐리어 헤드는, 기판의 둘레를 감싸도록 배치되며 기판의 이탈을 구속하는 리테이너링을 포함하고, 연마부는 리테이너링의 가압력을 선택적으로 다르게 조절할 수 있다. 이와 같이, 리테이너링의 가압력을 제어하는 것에 의하여, 의도적으로 연마패드의 표면 높이 편차를 형성하여, 기판의 가장자리 영역에서의 단위 시간당 연마량을 증가시키는 것도 가능하다.

또한, 연마부는, 기판에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를 포함한다.

바람직하게, 슬러리 공급부는 연마패드의 영역별로 슬러리의 분사 조건을 서로 다르게 조절하도록 구성된다. 여기서, 연마패드의 영역별로 슬러리의 분사 조건을 서로 다르게 조절한다 함은, 연마패드의 영역별로 슬러리의 분사량, 분사 면적, 분사 높이 중 어느 하나 이상을 다르게 조절하는 것으로 정의된다. 다르게는, 슬러리 공급부가 연마패드의 반경 방향을 따라 이동 가능하게 구비되어, 연마패드의 영역별로 서로 다른 이동 속도로 이동하며 슬러리를 분사하는 것에 의하며, 기판의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다.

또한, 연마부는 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절부를 포함할 수 있다. 이때, 온도조절부는 연마패드의 표면 온도를 조절하는 것에 의하여, 연마패드의 표면 온도 편차에 따른 화학적 연마량의 편차를 방지함과 아울러, 기판의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어할 수 있게 한다.

온도조절부는 연마패드의 표면 온도를 조절 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 바람직하게, 온도조절부는 연마패드의 영역 별로 연마패드의 표면 온도를 서로 다르게 조절한다. 일 예로, 온도조절부는 연마패드에 접촉 또는 비접촉된 상태에서 연마패드의 온도를 조절할 수 있다. 이때, 온도조절부는 캐리어 헤드에 장착되거나 컨디셔너에 장착될 수 있다. 경우에 따라서는 온도조절부가 캐리어 헤드 또는 컨디셔너와 분리되어 제공되는 것도 가능하다. 다르게는, 온도조절부가 캐리어 헤드 또는 컨디셔너를 구성하는 부품 중의 하나로 구성되는 것도 가능하다. 가령, 온도조절부는 캐리어 헤드의 리테이너링일 수 있으며, 연마패드의 표면 온도를 조절함과 동시에 기판의 이탈을 구속하는 역할을 함께 수행할 수 있다.

다른 일 예로, 온도조절부는 연마패드에 접촉되는 피접촉체의 마찰력을 제어하여 연마패드의 온도를 조절하는 것도 가능하다. 또 다른 일 예로, 온도조절부는 연마패드에 유체를 공급(예를 들어, 분사)하여 연마패드의 온도를 조절하는 것도 가능하다. 이때, 유체는 기체와 액체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 연마부는 기판에 대한 연마가 행해지는 중에 연마패드에 대해 캐리어 헤드를 상대 진동시키는 진동부를 포함할 수 있다. 일 예로, 진동부는 기판의 연마가 행해지는 중에, 연마패드에 대해 캐리어 헤드를 진동시키도록 구성된다. 다른 일 예로, 진동부는 기판의 연마가 행해지는 중에, 캐리어 헤드에 대해 연마패드를 진동시키도록 구성된다.

모니터링부로서는 기판의 두께 정보를 측정 가능한 와전류 센서, 광 센서, 레이저 센서 등이 사용될 수 있으며, 모니터링부의 종류 및 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

조절부는 모니터링부에서 측정된 기판의 두께 분포가 목적된 타겟 두께 분포로 정확하게 연마되고 있는지에 대한 두께 편차 정보에 기초하여, 기판의 연마가 완료되기 전에 연마 조건(예를 들어, 기판의 영역별 단위 시간당 연마량)이 제어될 수 있게 한다. 바람직하게, 조절부는 기판이 연마되는 중에 연마 파라미터를 실시간으로 조절한다.

여기서, 조절부가 기판의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절한다 함은, 기판의 두께 정보에 기초하여, 캐리어 헤드, 컨디셔너, 슬러리 공급부, 온도조절부, 연마패드 중 적어도 하나 이상의 가동 변수를 조절하는 것으로 정의된다. 바람직하게, 조절부는 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터(예를 들어, 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도)와, 연마패드를 개질하는 컨디셔너와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터(예를 들어, 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도)와, 기판에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터(예를 들어, 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도)를 한꺼번에 조절한다. 이와 같이, 각 연마 파라미터를 한꺼번에 조절하는 것에 의하여, 기판의 연마 조건을 최적화하고, 연마 정확도를 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱 바람직하게, 조절부는 기판의 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하면 연마 파라미터를 조절하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 기판의 초기 연마 구간에서는, 연마 파라미터를 별도로 조절하지 않고, 기판의 특성데이터에 기초한 연마 파라미터로 기판에 대한 연마가 행해진다. 그 후, 기판의 연마가 일정 이상 진행되어 기판의 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하는 다음 연마 구간에서는, 모니터링부에서 측정된 기판의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절한다.

보다 바람직하게, 입력부에 특성데이터가 입력되면, 설정부와, 연마부와, 모니터링부와, 조절부를 연계시켜, 기판에 대한 연마를 자율 제어하고, 기판이 타겟 두께에 도달하면 기판에 대한 연마를 종료시키는 제어부를 포함한다. 여기서, 기판에 대한 연마가 자율 제어된다 함은, 기판에 대한 연마가 행해지는 동안 작업자의 개입이 이루어지지 않고, 기판의 연마 제어가 시작부터 종료까지 능동적으로 제어되는 것으로 이해된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 기판 처리 장치는, 기판에 대한 특성데이터가 입력되는 입력부와, 특성데이터에 따라 기판의 연마 파라미터를 설정하는 설정부와, 연마 파라미터에 기초하여 기판을 연마하는 연마부와, 기판의 연마 환경에 대한 연마 환경 데이터를 모니터링하는 모니터링부와, 연마 환경 데이터에 대응하여 상기 연마 파라미터를 조절하는 조절부를 포함한다.

여기서, 연마 환경 데이터라 함은, 기판의 연마(연마량 또는 연마 정도)에 영향을 미치는(또는 상관관계를 갖는) 환경(상태 또는 조건)에 대한 정보를 모두 포함하는 것으로 정의된다.

보다 구체적으로, 연마 환경 데이터는, 기판이 접촉되는 연마패드의 두께 정보와, 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드에 인가되는 캐리어 헤드 압력 정보와, 캐리어 헤드의 리테이너링에 인가되는 리테이너링 압력 정보와, 연마패드를 개질하는 컨디셔너에 인가되는 컨디셔너 압력 정보 중 어느 하나 이상을 포함한다. 더욱 바람직하게, 모니터링부는, 연마패드의 두께 정보와, 캐리어 헤드 압력 정보와, 리테이너링 압력 정보와, 컨디셔너 압력 정보를 한꺼번에 모두 모니터링한다.

또한, 모니터링부가 모니터링하는 연마 환경 데이터는, 기판의 주변의 온도(예를 들어, 연마 정반이 배치되는 연마 챔버 내부의 온도), 습도(예를 들어, 연마 챔버 내부의 습도), 기류(예를 들어, 기류 중 흄(Fume) 포함 여부) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것도 가능하다.

조절부는 기판이 연마되는 중에 연마 환경 데이터에 기초하여 연마 파라미터를 실시간으로 조절한다. 바람직하게, 조절부는 연마 환경 데이터에 기초하여, 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터와, 연마패드를 개질하는 컨디셔너와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터와, 기판에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터를 한꺼번에 조절한다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 기판 처리 장치의 제어방법은, 기판에 대한 특성데이터를 입력하는 입력 단계와, 특성데이터에 따라 기판의 연마 파라미터를 설정하는 설정 단계와, 연마 파라미터에 기초하여 기판을 연마하는 연마 단계와, 기판의 두께 정보를 모니터링하는 모니터링 단계와, 기판의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절하는 조절 단계를 포함한다.

보다 구체적으로, 입력 단계에서는, 기판의 재질, 기판의 초기 두께 분포, 기판의 타겟 두께 중 어느 하나 이상이 입력된다.

아울러, 설정 단계에서는 기준데이터 별로 서로 다른 복수개의 연마 파라미터가 저장된 저장부에서 어느 하나 이상의 연마 파라미터를 호출한다.

바람직하게, 연마 단계에서는, 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판을 연마한다. 보다 구체적으로, 연마 단계에서는, 기판의 반경 방향 또는 원주 방향을 따라 분할된 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판을 연마한다.

기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판을 연마하는 방식은 다양하게 행해질 수 있다. 일 예로, 연마 단계에서는, 연마패드에 접촉되는 기판의 영역별로 서로 다른 가압력을 인가한다. 다른 일 예로, 연마 단계에서는, 기판이 접촉되는 연마패드의 높이를 기판의 영역별로 서로 다르게 제어한다. 구체적으로, 연마 단계에서, 기판의 영역 중 제1영역이 접촉되는 연마패드의 제1접촉영역은 제1높이로 컨디셔닝되고, 기판의 영역 중 제1영역과 두께가 다른 제2영역이 접촉되는 연마패드의 제2접촉영역은 제1높이와 다른 제2높이로 컨디셔닝된다.

또한, 연마 단계에서는, 기판에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다. 이때, 연마단계에서는, 기판이 접촉되는 연마패드의 영역별로 슬러리의 분사 조건을 서로 다르게 조절한다. 구체적으로, 연마단계에서는, 연마패드의 영역별로 슬러리의 분사량, 분사 면적, 분사 높이 중 어느 하나 이상을 다르게 조절한다.

또한, 연마 단계에서는, 기판이 접촉되는 연마패드의 표면 온도를 조절할 수 있다. 바람직하게, 연마 단계에서는, 연마패드의 영역 별로 연마패드의 표면 온도를 서로 다르게 조절한다.

또한, 연마 단계에서, 기판은 기판이 접촉되는 연마패드에 대해 상대 진동할 수 있다.

바람직하게, 특성데이터가 입력되면, 설정 단계와, 연마 단계와, 모니터링 단계와, 조절 단계를 연계시켜 기판에 대한 연마를 자율 제어하고, 기판이 타겟 두께에 도달하면 기판에 대한 연마가 종료된다.

더욱 바람직하게, 조절 단계는 기판의 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하면 행해지도록 구성된다.

그리고, 모니터링 단계에서는 기판이 연마되는 중에 기판의 두께 정보를 실시간으로 모니터링하고, 조절 단계에서는 기판이 연마되는 중에 연마 파라미터를 실시간으로 조절한다.

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

특히, 본 발명에 따르면, 기판에 대한 연마가 행해지는 동안 작업자의 개입이 이루어지지 않고, 기판의 최초 특성데이터와 연마 중 기판의 두께 정보에 기초하여 기판의 연마 파라미터가 자율적으로 제어되도록 하는 것에 의하여, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 기판의 연마시에는, 두께 센서 오차, 온도 변화에 따른 오차 등과 같은 연마 환경 변수에 의해 기판이 목적된 타겟 두께로 정확하게 연마되기 어렵다. 예를 들어, 기판은 연마후 두께가 20Å(타겟 두께 정보)이 되어야 하지만, 연마가 완료된 후 기판의 두께를 측정해보니, 기판의 두께가 22Å(연마후 두께 정보)으로 나타날 수 있다. 이와 같은 두께 차이(2Å, 두께 편차 정보)는, 기판의 연마전 두께를 측정하는 센서 오차나, 온도 변화에 따른 연마량 오차 등에 따라 발생하게 된다. 이에 본 발명은, 기판의 최초 특성데이터와 연마 중 기판의 두께 정보에 기초하여 기판의 연마 파라미터를 능동적으로 제어하는 것에 의하여, 연마 환경 변수에 의한 두께 편차없이 기판을 의도한 정확한 두께로 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기판의 원주 방향 두께 분포에 기초하여, 기판의 원주 방향 두께 편차를 제거하고, 기판의 원주 방향 두께 분포를 정교하게 조절하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기판에 대한 연마가 시작됨과 동시에 기판의 영역별로 연마량을 서로 다르게 조절할 수 있으므로, 기판의 두께 편차를 빠르게 제거할 수 있으며, 기판의 연마 효율을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기판의 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하면 기판의 연마 파라미터가 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 원주 방향을 따른 두께 편차를 실시간으로 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기판에 대한 연마가 행해지는 동안 작업자의 개입이 이루어지지 않고, 기판의 최초 특성데이터와 연마 중 기판의 연마 환경 데이터((연마패드 두께 정보, 캐리어 헤드 압력 정보, 리테이너링 압력 정보, 컨디셔너 압력 정보))에 기초하여 기판의 연마 파라미터가 자율적으로 제어되도록 하는 것에 의하여, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도 2는 종래의 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 측면도,
도 3 및 도 4는 웨이퍼의 연마층의 두께 분포를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마부를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드를 설명하기 위한 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드와 관련된 연마 파라미터가 저장된 저장부를 설명하기 위한 도면,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드를 이용한 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의해 연마된 기판의 연마층 두께 분포를 도시한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드의 연마 파라미터를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 14는 도 13의 캐리어 헤드의 연마 파라미터를 조절하는 과정을 거쳐 연마된 기판의 연마층 두께 분포를 도시한 도면,
도 15는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너를 설명하기 위한 도면,
도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너와 관련된 연마 파라미터가 저장된 저장부를 설명하기 위한 도면,
도 17은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너를 이용한 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면,
도 18은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너링의 가압력 조절에 의한 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면,
도 20은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부와 관련된 연마 파라미터가 저장된 저장부를 설명하기 위한 도면,
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부를 이용한 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면,
도 23은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 온도조절부를 설명하기 위한 도면,
도 24 및 도 25는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 진동부를 설명하기 위한 도면,
도 26은 기판의 원주 방향을 따른 두께 편차를 설명하기 위한 도면,
도 27은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도,
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 29 내지 도 31은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 환경 데이터에 따른 연마 파라미터의 조절 과정을 설명하기 위한 도면이다.

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 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마부를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드를 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드와 관련된 연마 파라미터가 저장된 저장부를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드를 이용한 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의해 연마된 기판의 연마층 두께 분포를 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 캐리어 헤드의 연마 파라미터를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 도 13의 캐리어 헤드의 연마 파라미터를 조절하는 과정을 거쳐 연마된 기판의 연마층 두께 분포를 도시한 도면이다.

또한, 도 15는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너를 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너와 관련된 연마 파라미터가 저장된 저장부를 설명하기 위한 도면이며, 도 17은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너를 이용한 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면이다. 한편, 도 18은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너링의 가압력 조절에 의한 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면이다.

또한, 도 19는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면이고, 도 20은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부와 관련된 연마 파라미터가 저장된 저장부를 설명하기 위한 도면이며, 도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 슬러리 공급부를 이용한 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 23은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 온도조절부를 설명하기 위한 도면이고, 도 24 및 도 25는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 진동부를 설명하기 위한 도면이며, 도 26은 기판의 원주 방향을 따른 두께 편차 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 5 내지 26을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판(10)에 대한 특성데이터가 입력되는 입력부(210)와, 특성데이터에 따라 기판(10)의 연마 파라미터를 설정하는 설정부(220)와, 연마 파라미터에 기초하여 기판(10)을 연마하는 연마부(110)와, 기판(10)의 두께 정보를 모니터링하는 모니터링부(230)와, 기판(10)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절하는 조절부(240)를 포함한다.

이는, 기판(10)의 연마를 자율적으로 제어하는 것에 의하여, 기판(10)의 연마 두께를 정확하게 제어하고, 연마 효율을 향상시키기 위함이다.

무엇보다도, 본 발명은 기판(10)에 대한 연마가 행해지는 동안 작업자의 개입이 이루어지지 않고도, 기판(10)의 최초 특성데이터와 연마 중 기판의 두께 정보에 기초하여 기판(10)의 연마 파라미터가 자율적으로 제어되도록 하는 것에 의하여, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판(10)을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은, 기판(10)의 최초 특성데이터와 연마 중 기판(10)의 두께 정보에 기초하여 기판(10)의 모든 연마 파라미터(예를 들어, 캐리어 헤드와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터, 컨디셔너와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터, 슬러리 공급부와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터, 연마 종료 시점 등)를 최적으로 취합하여 능동적으로 제어하는 것에 의하여, 연마 환경 변수에 의한 두께 편차없이 기판(10)을 의도한 정확한 두께로 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

입력부(210)에는 기판(10)에 대한 특성데이터가 입력된다. 여기서, 기판(10)에 대한 특성데이터라 함은, 기판(10)의 종류와 특성에 대한 기초데이터로 정의된다. 보다 구체적으로, 기판(10)에 대한 특성데이터라 함은, 기판(10)의 재질(예를 들어, 금속막, 산화물막), 기판(10)의 두께 분포(연마전 초기 두께 분포), 기판(10)의 타겟 두께(목적 두께) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것으로 정의된다.

기판(10)의 두께 분포는 통상의 두께측정부(미도시)에 의해 측정될 수 있다. 두께측정부로서는 기판(10)의 연마층(도 10 및 도 11의 10a 참조)으로부터 두께 정보를 포함하는 와전류 신호를 측정하는 와전류 센서와, 두께 정보를 포함하는 광 신호를 측정하는 광 센서, 레이저 센서(스캐너) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

와전류 센서는 기판(10)의 연마층(10a)의 두께를 감지하도록 와전류를 인가하고 연마층(10a)으로부터의 출력 신호(예를 들어, 공진 주파수이거나 합성 임피던스)를 수신한다.

와전류 센서는 n번 감긴 중공 나선의 형상인 센서 코일(미도시)을 포함하며, 제어부(250)로부터 교류 전류를 인가받아, 센서 코일로부터 입력 신호를 자속 형태로 인가하여, 도전체(도전성 재질의 연마층)에 와전류를 인가하고, 도전체의 두께가 변동하거나 도전체와의 거리가 변동될 경우에, 도전체에서 발생되는 와전류에 의한 공진주파수 또는 합성임피던스를 출력 신호로 수신하여 출력 신호의 변화로부터 도전체의 두께 변화나 도전체까지의 거리를 검출한다.

참고로, 와전류 센서에 수신되는 출력 신호는 도전성 재료가 없는 경우에는 합성 임피던스의 감소분이 없으므로 원칙적으로 기준값(default) 또는 제로(0)로 측정되며, 도전성 재료가 있는 경우에는 합성 임피던스의 감소분에 의해 기준값 또는 제로로부터 합성 임피던스 감소분만큼 줄어든 크기로 출력된다. 와전류 센서의 출력값은 전압(voltage)로 표시될 수 있다.

바람직하게, 두께측정부는 기판(10)의 영역별 두께 분포를 측정하도록 구성된다. 여기서, 두께측정부가 기판(10)의 영역별 두께 분포를 측정한다 함은, 기판(10)의 특정 방향을 따라 분할된 다수의 영역에서 각각 두께를 측정하는 것으로 정의된다. 일 예로, 기판(10)의 반경 방향을 따라 분할된 기판(10)의 각 영역(예를 들어, 링 형태로 분할된 영역)별 두께 분포(반경 방향을 따른 두께 분포)를 측정하도록 구성될 수 있다. 다른 일 예로, 두께측정부는 기판(10)의 원주 방향을 따라 분할된 기판(10)의 각 영역(예를 들어, 부채꼴 형태로 분할된 영역)별 두께 분포(원주 방향을 따른 두께 분포)를 측정하도록 구성될 수 있다.

참고로, 두께측정부에 의한 두께 분포 측정은 기판이 연마패드에 거치된 상태에서 행해지거나, 기판이 연마되기 전에 기판이 캐리어 헤드에 탑재된 상태에서 행해질 수 있다. 경우에 따라서는 기판이 캐리어 헤드에 탑재되기 전에 기판의 두께 분포를 측정하는 것도 가능하다.

설정부(220)는 특성데이터에 따라 기판의 연마 파라미터를 설정한다. 여기서, 기판의 연마 파라미터라 함은, 기판의 연마에 영향을 미치는 변수를 모두 포함하는 것으로 정의된다.

일 예로, 기판의 연마 파라미터는, 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 기판의 연마 파라미터는, 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 기판의 연마 파라미터는, 연마패드에 공급되는 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기판의 연마 파라미터는 연마패드의 재질, 회전 속도, 회전 시간, 표면온도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

바람직하게, 기판의 연마 파라미터는 특성데이터 별로 저장부에 미리 저장되고, 설정부(220)는 서로 다른 복수개의 연마 파라미터가 저장된 저장부의 데이터 베이스에서 어느 하나 이상의 연마 파라미터를 호출하도록 구성된다.

가령, 도 8, 도 16, 도 20을 참조하면, 기판의 연마 파라미터는 특성데이터 별로 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보를 이용하여 기판의 연마 파라미터를 빠르게 획득할 수 있다.

구체적으로, 기판의 재질, 두께, 타켓 두께 등에 관한 특성데이터가 입력되면, 특성데이터에 적합한 캐리어 헤드, 컨디셔너, 슬러리 공급부와 관련된 기판의 연마 파라미터가 호출될 수 있다.

그리고, 룩업테이블에 미리 저장되지 않은 연마 파라미터는, 미리 저장된 인접한 연마 파라미터에서의 오차를 이용한 보간법(interpolation)으로 산출될 수 있다.

연마부(110,120)는 기판에 대해 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하도록 연마 파트(100)에 마련된다.

연마 파트는 기판에 대한 화학 기계적 연마 공정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 연마 파트의 구조 및 레이아웃(lay out)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

보다 구체적으로, 연마 파트(100)에는 복수개의 연마 정반(111,121)이 제공될 수 있고, 각 연마 정반(111,121)의 상면에는 연마패드(112,122)가 부착될 수 있으며, 연마부(110,120)는 기판(10)을 연마패드(112)에 가압하는 캐리어 헤드(114)를 포함한다.

연마정반(100)은 연마 파트 상에 회전 가능하게 마련되며, 연마정반(100)의 상면에는 기판을 연마하기 위한 연마패드(112)가 배치된다.

슬러리 공급부(118)에 의해 연마패드(112)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어 헤드(114)가 기판을 연마패드(112)의 상면에 가압함으로써, 기판에 대한 화학 기계적 연마 공정이 수행된다.

연마패드(112)는 원형 디스크 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 연마패드(112)의 형상 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

연마패드(112)의 상면에는 소정 깊이를 갖는 복수개의 그루브 패턴(groove pattern)이 형성된다. 그루브 패턴은 직선, 곡선, 원형 형태 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 이하에서는 연마패드(112)의 상면에 연마패드(112)의 중심을 기준으로 동심원 형태를 갖는 복수개의 그루브 패턴이 형성되며, 각 그루브 패턴(112)이 동일한 폭을 가지며 동일한 간격으로 이격되게 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 그루브 패턴이 서로 다른 형태를 가지거나 서로 다른 폭 및 이격으로 형성되는 것도 가능하며, 그루브 패턴의 형상 및 배열에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

캐리어 헤드(114)는 연마 파트(100) 영역 상에서 기설정된 순환 경로를 따라 이동하도록 구성되며, 로딩 유닛에 공급된 기판(10)(로딩 위치에 공급된 기판)은 캐리어 헤드(114)에 탑재된 상태로 캐리어 헤드(114)에 의해 이송된다. 이하에서는 캐리어 헤드(114)가 로딩 유닛에서부터 시작하여 연마정반(110)을 거쳐 대략 사각형 형태의 순환 경로로 이동하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.

일 예로, 연마 파트(100)는, 제1연마정반과 제2연마정반이 배치된 제1연마영역(101)과, 제1연마영역(101)을 마주하며 제1연마정반과 제2연마정반이 배치된 제2연마영역(102)을 포함하고, 로딩 영역(P1)에 로딩된 기판(10)은 제1연마영역(101) 또는 제2연마영역(102)에서 연마된 후, 캐리어 헤드(114)에 의해 이송되어 언로딩 영역(P2)에 언로딩된다.

보다 구체적으로, 도 7을 참조하면, 캐리어 헤드(114)는, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체(114a)와, 본체(114a)와 연결되어 함께 회전하는 베이스(114b)와, 베이스(114b)에 고정되며 복수개의 압력 챔버(C1~C3)를 형성하는 탄성 가요성 소재(예를 들어, 우레탄)의 멤브레인(114c)과, 압력 챔버에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(미도시)를 포함한다.

본체(114a)는 도면에 도시되지 않은 구동 샤프트에 상단이 결합되어 회전 구동된다. 본체(114a)는 하나의 몸체로 형성될 수도 있지만, 2개 이상의 부재(미도시)가 서로 결합된 구조로 이루어질 수도 있다.

베이스(114b)는 본체(114a)에 대하여 동축 상에 정렬되게 배치되며, 본체(114a)와 함께 회전하도록 연결 결합되어, 본체(114a)와 함께 회전한다.

멤브레인(114c)은 캐리어 헤드(114) 본체(105)의 저면에 장착되며, 기판를 연마패드(112)에 가압하도록 구성된다.

바람직하게, 캐리어 헤드(114)의 멤브레인(114c)은 도 9에 도시된 바와 같이, 중심에 대하여 동심원으로 형성되어 반경 방향으로 구획하는 제1격벽(114d')에 의하여, 기판(10)의 반경 길이에 대하여 서로 다른 가압력을 인가하는 압력 챔버(C1, C2, C3)들로 구획된다. 이와 동시에, 중앙부의 제1압력 챔버(C1)의 반경 외측에 위치한 제2압력챔버(C2) 및 제3압력챔버(C3)는 원주 방향으로 구획하는 제2격벽(114d")에 의하여, 기판(10)의 원주 방향의 길이에 대하여 서로 다른 가압력을 인가하는 압력 챔버(C21, C22, C23, C24, C25, C26; C31, C32, C33, C34, C35, C36)로 구획된다.

따라서, 압력 조절부(240)로부터 각각의 압력 챔버들(C1, C21~C26, C31~C36)에 공급되는 공압에 의하여, 기판의 반경 방향으로의 압력 편차(AP1 〉AP2 〉AP3)를 두고 가압력을 인가할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 원주 방향으로도 압력 편차를 두고 가압력을 인가할 수 있다.(도 10 및 도 11 참조) 더욱이, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판을 가압하는 멤브레인 바닥판이 기판과 밀착된 상태를 유지하여 이들 간의 슬립이 거의 발생되지 않으므로, 기판(10)의 원주 방향으로 가압력을 서로 다르게 인가함으로써, 기판(10)의 원주 방향으로의 연마층(10a) 두께 편차를 제거할 수 있다.

도면에는 제1압력 챔버(C1)에 대해서는 원주 방향으로 구획하는 제2격벽(114d")이 형성되지 않은 구성이 예시되었지만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 제1압력챔버(C1) 내지 제3압력 챔버(C3) 중 어느 하나 이상에 대하여 원주 방향으로 구획하는 제2격벽(114d")이 형성되는 모든 구성을 포함한다.

따라서, 기판(10)의 전체 판면에 대한 연마층(10a) 두께 분포를 얻은 상태에서, 기판 연마층(10a)의 두께가 더 크게 측정된 영역에 대해서는 기판 연마층(10a)의 두께가 더 작게 측정된 영역에 비하여, 캐리어 헤드(114)의 압력 챔버에 인가하는 가압력을 더 크게 조절하여, 기판 연마층(10a) 두께를 전체적으로 원하는 분포 형상으로 정확하게 조절할 수 있다.

즉, 캐리어 헤드(114)의 압력 챔버(C1~C3)는 반경 방향을 따라 제1격벽(114d')에 의해 구획되어 있을 뿐만 아니라, 원주 방향을 따라서도 제2격벽(114d")에 의해 구획되어 있으므로, 기판에 증착될 시점에서부터 연마층(10a) 두께가 불균일하더라도, 화학 기계적 연마 공정이 종료되는 시점에서는 원하는 두께 분포(예를 들어, 전체적으로 균일한 두께 분포이거나, 중앙부가 가장자리에 비하여 더 두껍거나 얇은 두께 분포)로 조절할 수 있다. 이와 같이, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판 연마층(10a) 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여, 원하는 연마층(10a) 두께 분포에 맞게 연마 공정을 행할 수 있게 되어 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 연마부(110)는 연마패드(112)의 상부에 마련되며, 연마패드(112)의 표면을 개질하는 컨디셔너(116)를 포함한다.

즉, 컨디셔너(116)는 연마패드(112)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(112)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(112)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 캐리어 헤드(114)에 파지된 기판에 원활하게 공급될 수 있게 한다.

컨디셔너(116)는 연마패드(112)의 표면을 개질 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 컨디셔너(116)의 종류 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

일 예로, 도 15를 참조하면, 컨디셔너(116)는, 소정 각도 범위로 선회 운동(스윙)하는 컨디셔너 아암(116a)에 장착되는 컨디셔너 아암(116a)과, 컨디셔너 아암(116a)에 상하 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 디스크 홀더(116b)와, 디스크 홀더(116b)의 저면에 배치되는 컨디셔닝 디스크(116c)를 포함하며, 선회 경로를 따라 연마패드(112)에 대해 선회 이동하도록 구성된다.

디스크 홀더(116b)는 컨디셔너 아암(116a) 상에 회전 가능하게 장착되는 회전축(미도시)에 의해 회전하도록 구성될 수 있으며, 회전축의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

디스크 홀더(116b)는 회전축에 대해 상하 방향을 따라 이동 가능하게 제공되어, 회전축과 함께 회전함과 아울러 회전축에 대해 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 디스크 홀더(116b)의 하부에는 연마패드(112)를 개질하기 위한 컨디셔닝 디스크(116c)가 결합된다.

바람직하게, 컨디셔너(116)는 기판(10)이 접촉되는 연마패드(112)의 높이를 기판(10)의 영역별로 서로 다르게 개질할 수 있도록 구성된다.

보다 구체적으로, 컨디셔너(116)는, 기판(10)의 영역 중 제1영역이 접촉되는 연마패드(112)의 제1접촉영역은 제1높이로 컨디셔닝하고, 기판(10)의 영역 중 제1영역과 두께가 다른 제2영역이 접촉되는 연마패드(112)의 제2접촉영역은 제1높이와 다른 제2높이로 컨디셔닝하도록 구성된다.

즉, 기판(10)이 접촉되는 연마패드(112)의 제1접촉영역과 연마패드(112)의 제2접촉영역은, 컨디셔너(116)의 가압력을 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 예를 들어, 도 17과 같이, 연마패드(112)의 제1접촉영역(Z2)에서 컨디셔너(116)의 가압력을 크게 하고, 연마패드(112)의 제2접촉영역(Z1)에서 컨디셔너(116)의 가압력을 작게 하는 것에 의하여, 연마패드(112)의 제1접촉영역(Z2)과 연마패드(112)의 제2접촉영역(Z1)은 서로 다른 높이로 개질될 수 있다.

이와 같이, 연마패드(112)의 영역 별로 컨디셔너(116)의 가압력을 제어하는 것에 의하여, 연마패드(112)의 표면 높이 편차를 줄이는 것(평탄화)도 가능하지만, 의도적으로 연마패드(112)의 표면 높이 편차를 형성하여, 기판(10)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다. 다시 말해서, 연마패드(112)의 표면 높이가 높은 부위(Z1)에 접촉되는 기판의 영역에서는 단위 시간당 연마량이 높아질 수 있고, 반대로, 연마패드(112)의 표면 높이가 낮은 부위(Z2)에 접촉되는 기판의 영역에서는 단위 시간당 연마량이 낮아질 수 있다.

한편, 도 18을 참조하면, 캐리어 헤드(114)는, 기판(10)의 둘레를 감싸도록 배치되며 기판(10)의 이탈을 구속하는 리테이너링(114e)을 포함하고, 연마부(110)는 리테이너링(114e)의 가압력을 선택적으로 다르게 조절할 수 있다.

이와 같이, 리테이너링(114e)의 가압력을 제어하는 것에 의하여, 의도적으로 연마패드(112)의 표면 높이 편차를 형성하여, 기판(10)의 가장자리 영역에서의 단위 시간당 연마량을 증가시키는 것도 가능하다. 즉, 리테이너링(114e)의 가압력이 증가됨에 따라 리테이너링(114e)에 인접한 연마패드(112)의 표면 부위(기판의 가장자리 영역이 접촉되는 부위)(112a)의 높이가 높아질 수 있고, 돌출된 표면 부위(112a)에 접촉되는 기판(10)의 가장자리 영역에서는 단위 시간당 연마량이 높아질 수 있다.

또한, 연마부(110)는, 기판(10)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(118)를 포함한다.

슬러리 공급부(118)는 슬러리 저장부로부터 슬러리(S)를 공급받아 연마패드(112)상에 공급한다. 바람직하게, 슬러리 공급부(118)는 연마패드(112)의 다수의 위치에서 슬러리를 공급하도록 구성된다.

보다 구체적으로 도 19 및 도 21을 참조하면, 슬러리 공급부(118)는 연마패드(112)의 중심을 향하는 방향으로 뻗은 아암(118a)과, 아암(118a)을 따라 왕복 이동하는 슬라이더(118b)를 포함하며, 슬라이더(118b)에는 슬러리(S)가 공급되는 슬러리 공급구(118c)가 형성된다. 이와 같이, 슬라이더(118b)가 아암(118a)을 따라 이동하도록 함으로써, 연마패드(112)의 반경 방향을 따른 다수의 위치(P1~P7)에 슬러리(S)를 공급할 수 있다.

이때, 슬라이더(118b)의 슬라이드 이동은 공지된 다양한 구동 수단에 의해 이루어질 수 있다. 바람직하게, 아암(118a)에는 N극과 S극의 영구 자석(미도시)을 교대로 배치하고, 슬라이더(118b)에는 코일을 장착할 수 있으며, 코일에 인가되는 전류를 제어하는 것에 의하여, 리니어 모터의 원리로 슬라이더(118b)가 아암을 따라 이동하도록 구성할 수 있다. 이를 통해, 슬라이더(118b)의 위치를 정교하게 조절하면서도 아암(118a)을 따라 슬라이더(118b)를 이동시키는데 필요한 공간을 최소화하여 콤팩트한 구성을 구현할 수 있다. 경우에 따라서는 슬라이더가 구동모터에 구동력에 의해 회전하는 리드스크류 또는 여타 다른 통상의 직선운동시스템(Linear Motion System)에 의해 직선 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

참고로, 본 발명의 실시예에서는 아암(118a)이 연마패드(112)의 중심을 향하여 직선 형태로 배열된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 아암은 완만한 곡선 형태로 형성될 수도 있다. 다르게는 아암을 연마패드의 원주 방향을 따라 형성하고, 아암을 따라 슬라이더가 연마패드의 원주 방향을 따라 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드의 원주 방향을 위치 다수의 위치에서 슬러리를 공급하는 것도 가능하다.

이와 같이, 기판 연마층(10a)의 화학적 연마를 위하여 연마패드(112) 상에 공급되는 슬러리가 연마패드(112)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 이격된 다수의 위치에서 공급되도록 하는 것에 의하여, 기판의 전체 연마면에 골고루 슬러리를 공급할 수 있으므로, 기판의 영역별로 화학적 연마가 의도하지 않게 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 슬러리의 점도가 높아지더라도 기판의 연마층(10a)에 골고루 슬러리를 원하는 분량만큼씩 공급하는 것이 가능해져, 기판의 화학적 연마 효과를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 슬러리 공급부(118)는 기판(10)의 영역별로 슬러리의 공급량을 서로 다르게 조절할 수 있도록 구성된다.

이와 같이, 기판(10)의 두께 분포에 따라 슬러리(S)가 공급되는 위치별로 슬러리의 공급량을 달리하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 21을 참조하면, 기판(10)의 회전 중심 부위에서의 화학적 연마량을 늘리고자 할 경우에는, P4 위치에서의 슬러리 공급량을 보다 증가시킴으로써, 기판(10)의 회전 중심 부위의 화학적 연마량을 증가시킬 수 있다. 이때, 기판(10)은 화학 기계적 연마 공정 중에 자전하기 때문에, 기판(10)의 회전 중심 부위뿐만 아니라, 기판(10)의 회전 중심으로부터 이격된 부위에도 P4 위치에서 공급된 슬러리가 묻어 화학적 연마량에 기여하지만, 연마패드(112)의 발포 미공들에 스며들어간 슬러리는 여전히 기판(10)의 회전 중심을 통과하는 경로로 이동하므로, P4 위치에서 증가된 슬러리의 공급량은 기판의 회전 중심 부위의 화학적 연마량에 가장 큰 영향을 미치게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 슬러리 공급부(118)가 7개의 위치(P1~P7)에서 슬러리를 공급하는 예를 들어 설명하고 있지만, 슬라이더(118b)에 형성된 슬러리 공급구(118c)로부터 연마패드(112) 상에 슬러리(S)가 공급되는 위치는 10개 이상으로 정해지는 것이 좋다. 이를 통해, 연마패드(112)에 접촉되는 기판의 10개 이상의 지점에서 슬러리(S)의 공급량을 차별하여 공급할 수 있게 되므로, 기판의 화학적 연마량을 보다 정교하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다르게는, 기판(10)의 두께 분포에 따라 슬라이더(118b)의 이동 속도를 달리하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 21을 참조하면, 기판(10)의 회전 중심 부위로 갈수록 화학적 연마량을 늘리고자 할 경우에는, 기판(10)의 가장자리에서 회전 중심 부위로 갈수록 슬라이더(118b)의 이동 속도를 낮추어 슬러리 공급량을 보다 증가시킴으로써, 기판(10)의 회전 중심 부위로 갈수록 화학적 연마량을 증가시킬 수 있다.

또한, 도 22를 참조하면, 슬러리 공급부(118)는 연마패드(112)의 영역별로 슬러리의 분사 조건을 서로 다르게 조절하는 것에 의하여, 연마패드(112)의 영역별로 슬러리의 공급량(단위 면적당 슬러리 공급량)을 서로 다르게 조절할 수 있으며, 기판(10)의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(10)을 연마하는 것도 가능하다.

슬러리 공급부(118)는 연마패드(112)의 영역 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 슬러리 공급부(118)는 제1슬러리 분사부(Z1,Z3)와 제2슬러리 분사부(Z2)를 포함할 수 있으며, 제1슬러리 분사부(Z1,Z3)와 제2슬러리 분사부(Z2)는 서로 다른 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다. 이하에서는 제2슬러리 분사부(Z2)가 제1슬러리 분사부(Z1,Z3)보다 상대적으로 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 제1슬러리 공급부가 제2슬러리 공급부보다 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성되는 것도 가능하다.

제1슬러리 분사부(Z1,Z3)와 제2슬러리 분사부(Z2)에 의한 분사 조건(분사 면적)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 조절될 수 있다. 일 예로, 제1슬러리 분사부(Z1,Z3)는 소정 간격(L2,L2')을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 제1분사노즐(118c')을 포함하여 구성될 수 있고, 제2슬러리 분사부(Z2)는 제1분사노즐(118c') 간의 이격 간격(L2,L2')보다 상대적으로 좁은 이격 간격(L1)으로 이격되게 배치되는 복수개의 제2분사노즐(118c")을 포함할 수 있다. 참고로, 제2분사노즐(118c")은 제1분사노즐(118c')보다 좁은 이격 간격(L1〈 L2,L2')으로 배치되기 때문에, 동일한 길이를 갖는 구간에서는 제2분사노즐(118c")의 갯수가 제1분사노즐(118c')의 갯수보다 많게 된다.

다른 일 예로, 도 22를 참조하면, 슬러리 공급부(118)는 연마패드(112)의 영역별로 슬러리의 분사높이(Hn)를 서로 다르게 조절하는 것에 의하여, 연마패드(112)의 영역별로 슬러리의 공급량(단위 면적당 슬러리 공급량)을 서로 다르게 조절할 수 있으며, 기판(10)의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(10)을 연마하는 것도 가능하다.

또한, 연마부(110)는 연마패드(112)의 표면 온도를 조절하는 온도조절부(200)를 포함할 수 있다.

슬러리에 의한 화학적 연마 공정은 온도에 의한 영향을 크게 받기 때문에, 연마패드(112)의 표면 온도 편차가 발생되면 화학적 연마량의 편차에 의해 기판의 연마면이 불균일해지는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 온도조절부(200)를 이용하여 연마패드(112)의 표면 온도 프로파일을 전체적으로 균일하게 조절할 수 있으므로, 연마패드(112)의 표면 온도 편차에 따른 화학적 연마량의 편차를 방지하고, 기판(10)의 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 온도조절부(200)를 이용하여 연마패드(112)의 표면 온도 프로파일을 조절하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다.

온도조절부(200)는 연마패드(112)의 표면 온도를 조절 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 바람직하게, 온도조절부(200)는 연마패드(112)의 영역 별로 연마패드(112)의 표면 온도를 서로 다르게 조절한다.

일 예로, 온도조절부(200)는 연마패드(112)에 접촉 또는 비접촉된 상태에서 연마패드(112)의 온도를 조절할 수 있다. 이때, 온도조절부(200)는 캐리어 헤드(114)에 장착되거나 컨디셔너(116)에 장착될 수 있다. 경우에 따라서는 온도조절부(200)가 캐리어 헤드(114) 또는 컨디셔너(116)와 분리되어 제공되는 것도 가능하다. 다르게는, 온도조절부(200)가 캐리어 헤드(114) 또는 컨디셔너(116)를 구성하는 부품 중의 하나로 구성되는 것도 가능하다. 가령, 온도조절부(200)는 캐리어 헤드(114)의 리테이너링(도 18의 114e 참조)일 수 있으며, 연마패드(112)의 표면 온도를 조절함과 동시에 기판의 이탈을 구속하는 역할을 함께 수행할 수 있다.

다른 일 예로, 온도조절부(200)는 연마패드(112)에 접촉되는 피접촉체의 마찰력을 제어하여 연마패드(112)의 온도를 조절하는 것도 가능하다. 다시 말해서, 온도조절부(200)는 피접촉체(예를 들어, 캐리어 헤드 또는 컨디셔너)가 연마패드(112)에 회전 접촉할 시 마찰에 의해 발생하는 열을 제어하여 연마패드(112)의 온도를 조절하는 것도 가능하다.

또 다른 일 예로, 온도조절부(200)는 연마패드(112)에 유체를 공급(예를 들어, 분사)하여 연마패드(112)의 온도를 조절하는 것도 가능하다. 이때, 유체는 기체와 액체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 23을 참조하면, 온도조절부(200)는, 연마패드(112)의 상면 일부를 덮도록 제공되는 구간분할부재(210)와, 구간분할부재(210)의 내부 공간을 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간(C1~C6)으로 분할하는 격벽부재(220)를 포함한다.

구간분할부재(210)는 연마패드(112)의 복수개의 표면구간(Z1~Z6)에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간을 제공한다. 여기서, 복수개의 온도조절구간이라 함은, 복수개의 표면구간에 대응되게 독립적으로 분할된(구획된) 공간으로 이해될 수 있으며, 특정 온도조절구간에서는 대응하는 특정 표면구간의 온도만을 조절할 수 있다. 가령, 연마패드(112)의 표면이 6개의 표면구간(Z1~Z6)로 분할된 경우, 구간분할부재(210)는 6개의 표면구간(Z1~Z6)에 대응하는 6개의 온도조절구간(C1~C6)을 제공할 수 있으며, 예를 들어, C3 온도조절구간에서는 Z3 표면구간의 표면 온도를 제어할 수 있고, C4 온도조절구간에서는 Z4 표면구간의 표면 온도를 제어할 수 있다.

참고로, 온도조절부(200)는 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간(C1~C6)을 제공하되, 온도조절부(200)는 연마패드(112)의 상면 일부 영역에 부분적으로 제공될 수 있다. 일 예로, 온도조절부(200)는 대략 부채꼴(sector) 형상으로 제공될 수 있으며, 각각의 온도조절구간(C1~C6)은 서로 다른 반경을 갖는 호(arc) 형태로 제공될 수 있다. 이와 같은 구조는 연마패드(112)의 상면에서 캐리어 헤드(114)를 이용한 화학 기계적 연마 공정, 및 컨디셔너(116)를 이용한 연마패드(112)의 개질 공정이 진행됨과 동시에, 온도조절부(200)에 의한 표면 온도 조절 공정이 동시에 수행될 수 있게 한다.

복수개의 온도조절구간(C1~C6)에는 각각 열전달부재(미도시)가 마련될 수 있으며, 열전달부재는 연마패드(112)의 표면에 직접 접촉되거나, 연마패드(112)의 표면에 존재하는 유체(예를 들어, 슬러리 또는 세정액)와 접촉되며 열전달이 이루어질 수 있

열전달부재로서는 연마패드(112)와 열전달 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 열전달부재는 복수개의 표면구간의 온도에 따라 선택적으로 가열 또는 냉각 가능하게 제공될 수 있다. 가령, 특정 표면구간의 온도가 높을 경우에는 열전달부재가 냉각됨으로써, 특정 표면구간의 온도를 낮출 수 있다. 반대로, 다른 특정 표면구간의 온도가 낮을 경우에는 열전달부재가 가열됨으로써, 다른 특정 표면구간의 온도를 높이는 것도 가능하다. 일 예로, 열전달부재로서는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 통상의 열전소자(thermoelectric element)가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 복수개의 온도조절구간에 열전달 유체(예를 들어, DIW 또는 N₂)를 공급하여 연마패드의 표면 온도를 조절하는 것도 가능하다.

또한, 도 24 및 도 25를 참조하면, 연마부(110)는 기판(10)에 대한 연마가 행해지는 중에, 연마패드(112)에 대해 캐리어 헤드(114)를 상대 진동시키는 진동부(115)를 포함할 수 있다.

일 예로, 도 24를 참조하면, 진동부(115)는 기판(10)의 연마가 행해지는 중에, 연마패드(112)에 대해 캐리어 헤드(114)를 진동시키도록 구성된다.

다른 일 예로, 도 25를 참조하면, 진동부(115)는 기판의 연마가 행해지는 중에, 캐리어 헤드(114)에 대해 연마패드(112)를 진동시키도록 구성된다.

이와 같이, 진동부(115)가 연마패드(112)에 대해 캐리어 헤드(114)를 상대 진동시키는 것에 의하여, 기판(10)이 연마패드(112)에 대해 연속적인 곡선 형태의 경로를 따라 이동하며 연마될 수 있으므로, 기판(10)의 표면에 결(texture)이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 스크레치(결)에 의한 연마 품질 저하를 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

모니터링부(230)는 기판의 두께 정보를 모니터링하도록 마련된다. 바람직하게 모니터링부(230)는 기판이 연마되는 중에 기판의 두께 정보를 실시간으로 모니터링한다.

모니터링부(230)는 와전류 센서, 광 센서, 레이저 센서 등을 이용하여 기판이 연마되는 중에 기판의 두께 정보(두께 분포)를 측정할 수 있다.

조절부(240)는 모니터링부(230)에서 측정된 기판(10)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절하도록 구비된다.

보다 구체적으로, 조절부(240)는 모니터링부(230)에서 측정된 기판(10)의 두께 분포가 목적된 타겟 두께 분포로 정확하게 연마되고 있는지에 대한 두께 편차 정보에 기초하여, 기판(10)의 연마가 완료되기 전에 연마 조건(예를 들어, 기판의 영역별 단위 시간당 연마량)이 제어될 수 있게 한다. 바람직하게, 조절부(240)는 기판(10)이 연마되는 중에 연마 파라미터를 실시간으로 조절한다.

즉, 기판(10)의 연마시에는, 두께 센서 오차, 온도 변화에 따른 오차 등과 같은 연마 환경 변수에 의해 기판(10)이 목적된 타겟 두께로 정확하게 연마되기 어렵다. 예를 들어, 기판(10)의 'A' 영역은 연마중 두께가 20Å(타겟 두께 정보)이 되어야 하지만, 실제 연마중에 'A' 영역의 두께를 측정해보니, 'A' 영역의 두께가 22Å(연마후 두께 정보)으로 나타날 수 있다.(도 12 참조) 이와 같은 두께 차이(2Å, 두께 편차 정보)(ㅿT)는, 기판(10)의 'A' 영역의 연마전 두께를 측정하는 센서 오차나, 온도 변화에 따른 연마량 오차 등에 따라 발생하게 된다.

이에 본 발명은, 도 13과 같이, 기판(10)의 두께 편차 정보(ㅿT)에 기초하여 기판(10)의 연마가 완료되기 전에 기판의 연마 파라미터를 조절하여 기판의 영역별 단위 시간당 연마량을 제어한다. 보다 구체적으로, 기판(10')에 대한 연마가 행해지는 중에 기판(10)의 두께 정보를 측정하고, 기판(10)의 두께 정보에 두께 편차 정보(기판의 목적된 타겟 두께 정보와 연마중 두께 정보 간의 차이)를 반영한 연마 파라미터(AP1 → AP1', AP2 → AP2')에 기초하여 기판(10)을 연마하는 것에 의하여, 도 14와 같이, 기판(10)을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 조절부(240)가 기판(10)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절한다 함은, 기판(10)의 두께 정보에 기초하여, 캐리어 헤드(114), 컨디셔너(116), 슬러리 공급부(118), 온도조절부(200) 중 적어도 하나 이상의 가동 변수를 조절하는 것으로 정의된다.

더욱 바람직하게, 조절부(240)는 기판(10)을 연마패드(112)에 가압하는 캐리어 헤드(114)와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터(예를 들어, 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도)와, 연마패드(112)를 개질하는 컨디셔너(116)와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터(예를 들어, 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도)와, 기판(10)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(118)와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터(예를 들어, 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도)를 한꺼번에 조절한다. 이와 같이, 각 연마 파라미터를 한꺼번에 조절하는 것에 의하여, 기판의 연마 조건을 최대한 신속하게 최적화하고, 연마 정확도를 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

일 예로, 기판(10)의 전체 판면에 대한 연마층(10a) 두께 분포를 얻은 상태(모니터링 상태)에서, 기판(10) 연마층(10a)의 두께가 더 크게 측정된 영역에 대해서는 기판(10) 연마층(10a)의 두께가 더 작게 측정된 영역에 비하여, 캐리어 헤드(114)의 압력 챔버에 인가하는 가압력을 더 크게 조절하여, 기판(10) 연마층(10a)의 두께를 전체적으로 원하는 분포 형상으로 정확하게 조절할 수 있다.

다른 일 예로, 기판(10)의 전체 판면에 대한 연마층(10a) 두께 분포를 얻은 상태에서, 기판(10) 연마층(10a)의 두께가 더 크게 측정된 영역에 대해서는 기판(10) 연마층(10a)의 두께가 더 작게 측정된 영역에 비하여, 기판(10)이 접촉되는 연마패드(112)의 표면 높이를 높게 하여(예를 들어, 컨디셔너의 가압력을 작게 하여), 기판(10) 연마층(10a) 두께를 전체적으로 원하는 분포 형상으로 정확하게 조절할 수 있다.

또 다른 일 예로, 기판(10)의 전체 판면에 대한 연마층(10a) 두께 분포를 얻은 상태에서, 기판(10) 연마층(10a)의 두께가 더 크게 측정된 영역에 대해서는 기판(10) 연마층(10a)의 두께가 더 작게 측정된 영역에 비하여, 슬러리 공급량을 더 증가시켜, 기판(10) 연마층(10a) 두께를 전체적으로 원하는 분포 형상으로 정확하게 조절할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 기판(10)의 두께 편차 정보에 기초하여 기판의 연마 파라미터를 조절하는 것에 의하여, 기판(10)을 의도된 두께로 정확하게 연마할 수 있으며, 기판(10)의 두께 편차(ㅿt)를 제거하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱 바람직하게, 조절부(240)는 기판(10)의 원주 방향을 따른 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하면 기판의 연마 파라미터를 조절하도록 구성된다.

즉, 도 26을 참조하면, 기판(10)의 연마층 두께 편차는 기판(10)의 원주 방향을 따라서도 발생하게 된다. 이때, 기판(10)의 원주 방향을 따른 두께 편차를 제거하기 위해서는, 기판(10)의 원주 방향을 따른 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달한 상태(원주 방향을 따른 두께 편차가 충분히 작아진 상태)에서 기판(10)의 연마 파라미터가 조절되어야 한다.

보다 구체적으로, 기판(10)의 초기 연마 구간(PZ1)에서는, 기판(10)의 특성데이터에 기초한 연마 파라미터(예를 들어, 초기 측정값에 따라 정해진 캐리어 헤드의 가압력)로 기판(10)에 대한 연마가 행해진다. 그 후, 기판(10)의 연마가 일정 이상 진행되어 기판(10)의 원주 방향을 따른 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하는 다음 연마 구간(PZ2)(원주 방향을 따른 두께 편차가 충분히 작아지는 구간)에서는, 모니터링부(230)에서 측정된 기판(10)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절한다.

이와 같이, 기판(10)의 원주 방향을 따른 두께 편차(ㅿTR1)가 높은 초기 연마 구간(PZ1)에서는 연마 파라미터를 조절하지 않고, 기판(10)의 원주 방향을 따른 두께 편차(ㅿTR2)가 낮은 다음 연마 구간(PZ2)에서 연마 파라미터의 조절이 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 원주 방향 두께 편차를 실시간으로 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 초기 연마 구간(PZ1)에서도 연마 파라미터를 조절하는 것이 가능하지만, 초기 연마 구간(PZ1)에서는 기판(10)의 원주 방향을 따른 큰 두께 편차(ㅿTR1)로 인해 연마 파라미터 조절의 기준값이 되는 기판(10)의 두께가 정확하게 특정되기 어렵기 때문에, 초기 연마 구간(PZ1)에서는 기판(10)의 원주 방향 두께 편차를 실시간으로 제거하기 어렵다.

반면, 기판(10)의 두께 편차(ㅿTR2)가 일정 이하로 낮아지는 다음 연마 구간(PZ2)에서는, 연마 파라미터 조절의 기준값이 되는 기판의 두께가 특정될 수 있기 때문에, 기판(10)의 두께 편차(실시간으로 측정되는 두께 정보)에 기초하여 연마 파라미터가 조절되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 원주 방향 두께 편차를 실시간으로 제거할 수 있다.

한편, 제어부(250)는, 입력부(210)에 특성데이터가 입력되면, 설정부(220)와, 연마부(110)와, 모니터링부(230)와, 조절부(240)를 연계시켜, 기판(10)에 대한 연마를 자율 제어하고, 기판(10)이 타겟 두께에 도달하면 기판(10)에 대한 연마를 종료시킨다.

이와 같이, 기판(10)에 대한 연마가 행해지는 동안 작업자의 개입이 이루어지지 않고, 기판의 최초 특성데이터와 연마 중 기판의 두께 정보에 기초하여 기판의 연마 파라미터가 자율적(능동적)으로 제어되도록 하는 것에 의하여, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다시, 도 5를 참조하면, 세정 파트(300)는 연마 파트(100)의 인접한 측부에 제공되며, 언로딩 영역(P2)에 언로딩된 기판(10)의 표면에 잔류하는 이물질을 세정하기 위해 마련된다.

참고로, 본 발명에서 세정 파트(300)에서 진행되는 기판(10)의 세정이라 함은, 연마 공정이 완료된 후 기판(10)의 표면(특히, 기판의 연마면, 기판의 비연마면도 세정 가능)에 잔류하는 이물질을 최대한 세정하기 위한 공정으로 이해될 수 있다.

세정 파트(300)는 여러 단계의 세정 및 건조 공정을 수행 가능한 구조로 제공될 수 있으며, 세정 파트(300)를 구성하는 세정 스테이션의 구조 및 레이아웃에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

바람직하게, 세정 파트(300)는 기판(10)의 표면에 잔류하는 유기물 및 여타 다른 이물질을 제거하기 위한 세정을 효과적으로 수행할 수 있도록, 기판(10)의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행하는 접촉식 세정유닛(400)과, 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉되며 세정을 수행하는 비접촉식 세정유닛(500)을 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 세정 파트가 접촉식 세정유닛 및 비접촉식 세정유닛 중 어느 하나만을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

접촉식 세정유닛(400)은 기판(10)의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 접촉식 세정유닛(400)이 제1접촉식 세정유닛(402) 및 제2접촉식 세정유닛(404)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.

일 예로, 제1접촉식 세정유닛(402) 및 제2접촉식 세정유닛(404)은 기판(10)의 표면에 회전하며 접촉되는 세정 브러쉬를 포함하여 구성될 수 있다.

연마 공정이 완료된 기판(10)은 통상의 스핀들(미도시)에 의해 회전하는 상태에서 회전하는 한 쌍의 세정 브러쉬에 의해 세정될 수 있다. 경우에 따라서는 기판이 회전하지 않고 고정된 상태로 세정 브러쉬에 의해 세정되도록 구성하는 것도 가능하다. 다르게는 기판의 하나의 판면(예를 들어, 연마면)에 대해서만 단 하나의 세정 브러쉬가 세정을 수행하는 것이 가능하다.

또한, 세정 브러쉬에 의한 세정이 수행되는 동안에는 세정 브러쉬(410)와 기판(10)의 마찰 접촉에 의한 세정 효과를 높일 수 있도록, 세정 브러쉬가 기판(10)에 접촉하는 동안 세정 브러쉬(410)와 기판(10)의 접촉 부위에 케미컬(예를 들어, SC1, 불산)을 공급하는 것도 가능하다.

비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉(non-contact)되며 세정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 비접촉식 세정유닛(500)이 제1비접촉식 세정유닛(502) 및 제2비접촉식 세정유닛(504)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 비접촉식 세정유닛이 단 하나의 세정유닛만으로 구성되는 것도 가능하다.

비접촉식 세정유닛(500)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 세정을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 비접촉식 세정유닛(500)은, 기판(10)의 표면에 케미컬, 순수(DIW), 스팀, 이종 유체 등과 같은 세정 유체를 분사하거나, 기판(10)의 표면에 진동 에너지(메가소닉)를 공급하거나, 기판(10)의 표면에 이소프로필 알콜(IPA)을 분사하는 것에 의하여 세정을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 세정 파트의 각 세정유닛(비접촉식 세정유닛 또는 접촉식 세정유닛)이 단일층 상에 배열된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 세정 파트의 각 세정유닛이 상하 방향을 따라 적층되게 다층 구조로 제공되는 것이 가능하다.

또한, 세정 파트(300)의 인접한 측부에는 기판 반입출 파트(Equipment Front End Module; EFEM)가 구비될 수 있으며, 처리(연마 및 세정)될 기판(10)과 처리 완료된 기판(10)은 기판 반입출 파트를 통해 반입되거나 반출될 수 있다.

일 예로, 기판(10)은 풉(front opening unified pod; FOUP)에 적재된 상태로 기판 반입출 파트에 반입되거나, 반입출 파트로부터 반출될 수 있다. 경우에 따라서는 풉 대신 여타 다른 보관 용기를 이용하여 기판이 반입출되는 것이 가능하며, 기판의 반입출 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 기판 처리 장치의 제어방법을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 27은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 27을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치의 제어방법은, 기판(10)에 대한 특성데이터를 입력하는 입력 단계(S10)와, 특성데이터에 따라 기판(10)의 연마 파라미터를 설정하는 설정 단계(S20)와, 연마 파라미터에 기초하여 기판(10)을 연마하는 연마 단계(S30)와, 기판(10)의 두께 정보를 모니터링하는 모니터링 단계(S40)와, 기판(10)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절하는 조절 단계(S50)를 포함한다.

단계 1 :

먼저, 기판(10)에 대한 특성데이터를 입력된다.(S10)

입력 단계(S10)에서는 기판(10)의 종류와 특성에 대한 기초데이터가 입력된다. 보다 구체적으로, 기판(10)에 대한 특성데이터라 함은, 기판(10)의 재질(예를 들어, 금속막, 산화물막), 기판(10)의 두께 분포(연마전 초기 두께 분포), 기판(10)의 타겟 두께(목적 두께) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것으로 정의된다. 경우에 따라서는 기판의 물성뿐만 아니라 주변 환경 조건(예를 들어, 주변 온도)이 특성데이터에 포함되는 것도 가능하다.

참고로, 입력 단계(S10)는 기판(10)이 연마패드에 거치된 상태에서 행해지거나, 기판(10)이 연마되기 전에 기판(10)이 캐리어 헤드(114)에 탑재된 상태에서 행해질 수 있다. 경우에 따라서는 기판이 캐리어 헤드에 탑재되기 전에 입력 단계가 행해지는 것도 가능하다.

단계 2 :

다음, 특성데이터에 따라 기판(10)의 연마 파라미터를 설정한다.(S20)

설정 단계(S20)에서는 기판(10)의 특성데이터에 기초하여 기판의 연마에 영향을 미치는 변수(연마 파라미터)를 설정한다.

보다 구체적으로, 기판(10)의 연마 파라미터는, 기판(10)을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드(114)의 가압력, 가압시간, 회전속도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 기판(10)의 연마 파라미터는, 연마패드(112)를 컨디셔닝하는 컨디셔너(116)의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 기판(10)의 연마 파라미터는, 연마패드(112)에 공급되는 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기판(10)의 연마 파라미터는 연마패드(112)의 재질, 회전 속도, 회전 시간, 표면온도 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

바람직하게, 기판(10)의 연마 파라미터는 특성데이터 별로 저장부에 미리 저장되고, 설정부(220)는 서로 다른 복수개의 연마 파라미터가 저장된 저장부의 데이터 베이스에서 어느 하나 이상의 연마 파라미터를 호출하도록 구성된다.

가령, 설정 단계(S20)에서 기판의 연마 파라미터는 특성데이터 별로 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보를 이용하여 기판의 연마 파라미터를 빠르게 획득할 수 있다.(도 8, 도 16, 도 20 참조)

구체적으로, 기판(10)의 재질, 두께, 타켓 두께 등에 관한 특성데이터가 입력되면, 특성데이터에 적합한 캐리어 헤드(114), 컨디셔너(116), 슬러리 공급부(118) 등과 관련된 기판의 연마 파라미터가 호출된다.

단계 3 :

다음, 연마 파라미터에 기초하여 기판(10)을 연마한다.(S20)

연마단계(S30)에서는 기판(10)의 연마층(10a)을 연마한다. 일 예로, 연마단계(S30)에서, 기판(10)은 캐리어 헤드(114)에 탑재된 상태로 연마패드(112)에 가압되며 연마될 수 있고, 연마패드(112)의 표면은 컨디셔너(116)에 의해 개질될 수 있으며, 기판(10)이 연마되는 동안 연마패드(112)의 상면에서는 슬러리가 공급될 수 있다.

바람직하게, 연마단계(S30)에서는 기판(10)의 연마전 두께 정보에 기초하여, 기판(10)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(10)을 연마한다.

이와 같이, 기판(10)의 연마전 두께 정보(두께 분포)에 기초하여, 기판(10)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(10)을 연마하는 것에 의하여, 기판(10)에 대한 연마가 시작됨과 동시에 기판(10)의 영역별로 연마량을 서로 다르게 조절할 수 있으므로, 기판(10)의 두께 편차를 빠르게 제거하여 기판의 두께 프로파일을 전체적으로 균일하게 조절할 수 있으며, 기판(10)의 연마 품질을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

일 예로, 연마단계(S30)에서는 연마패드(112)에 접촉되는 기판(10)의 영역별로 서로 다른 가압력을 인가하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 연마가 행해질 수 있다.

다른 일 예로, 연마단계(S30)에서는 기판(10)이 접촉되는 연마패드(112)의 높이를 기판(10)의 영역별로 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 연마가 행해질 수 있다.

보다 구체적으로, 연마단계(S30)에서는, 기판(10)의 영역 중 제1영역이 접촉되는 연마패드(112)의 제1접촉영역이 제1높이로 컨디셔닝되고, 기판(10)의 영역 중 제1영역과 두께가 다른 제2영역이 접촉되는 연마패드(112)의 제2접촉영역은 제1높이와 다른 제2높이로 컨디셔닝된다. 이와 같이, 연마패드(112)의 표면 높이 편차를 형성하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어할 수 있다.

또 다른 일 예로, 연마단계(S30)에서는 기판(10)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다. 경우에 따라서는 연마단계가 기계적 연마만으로도 행해지도록 구성하는 것도 가능하다.

바람직하게, 연마단계(S30)에서는, 기판(10)의 영역별로 슬러리의 공급량을 서로 다르게 조절하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 연마가 행해질 수 있다.

또 다른 일 예로, 연마단계(S30)에서는 기판이 접촉되는 연마패드 영역 별로 표면 온도를 조절하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 연마가 행해질 수 있다.

그리고, 연마단계(S30)에서, 기판(10)은 기판(10)이 접촉되는 연마패드(112)에 대해 상대 진동될 수 있다. 즉, 기판(10)의 연마가 행해지는 중에, 연마패드(112)에 대해 캐리어 헤드(114)가 진동되거나, 캐리어 헤드(114)에 대해 연마패드(112)가 진동될 수 있다.

단계 4 :

다음, 기판(10)의 두께 정보를 모니터링한다.(S40)

모니터링 단계(S40)에서는 기판(10)의 두께 정보를 모니터링 한다. 바람직하게 모니터링 단계(S40)에서는 기판이 연마되는 중에 기판의 두께 정보를 실시간으로 모니터링한다.

여기서, 기판(10)의 두께 정보라 함은, 기판(10)의 영역별 두께 분포를 포함한다.

단계 5 :

다음, 기판(10)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절한다.(S50)

조절 단계(S50)에서는 모니터링 단계(S40)에서 측정된 기판(10)의 두께 분포가 목적된 타겟 두께 분포로 정확하게 연마되고 있는지에 대한 두께 편차 정보에 기초하여, 기판(10)의 연마가 완료되기 전에 기판의 연마 파라미터를 조절한다. 바람직하게, 조절 단계(S50)에서는 기판(10)이 연마되는 중에 연마 파라미터를 실시간으로 조절한다.

이에 본 발명은, 기판(10)의 두께 편차 정보(ㅿT)에 기초하여 기판(10)의 연마가 완료되기 전에 기판의 연마 파라미터를 조절하여 기판의 영역별 단위 시간당 연마량을 제어한다.(도 13 참조) 보다 구체적으로, 기판(10')에 대한 연마가 행해지는 중에 기판(10)의 두께 정보를 측정하고, 기판(10)의 두께 정보에 두께 편차 정보(기판의 목적된 타겟 두께 정보와 연마중 두께 정보 간의 차이)를 반영한 연마 파라미터(AP1 → AP1', AP2 → AP2')에 기초하여 기판(10)을 연마하는 것에 의하여, 도 14와 같이, 기판(10)을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이때, 조절 단계(S50)에서 기판(10)의 두께 정보에 대응하여 연마 파라미터를 조절하는 것은, 기판(10)의 두께 정보에 기초하여, 캐리어 헤드(114)가 기판(10)을 가압하는 가압력을 기판(10)의 영역 별로 다르게 제어하거나, 컨디셔너(116)에 의한 연마패드(112)의 개질 높이를 기판(10)의 영역 별로 다르게 제어하거나, 슬러리가 공급되는 위치별로 슬러리의 공급량 및 분사 조건을 다르게 제어하는 것에 의하여 행해질 수 있다. 더욱 바람직하게, 조절 단계(S50)에서는, 기판(10)을 연마패드(112)에 가압하는 캐리어 헤드(114)와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터(예를 들어, 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도)와, 연마패드(112)를 개질하는 컨디셔너(116)와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터(예를 들어, 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도)와, 기판(10)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(118)와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터(예를 들어, 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도)를 한꺼번에 조절한다. 이와 같이, 각 연마 파라미터를 한꺼번에 조절하는 것에 의하여, 기판의 연마 조건을 최적화하고, 연마 정확도를 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 기판(10)의 두께 편차 정보에 기초하여 연마 파라미터를 조절하는 것에 의하여, 기판(10)을 의도된 두께로 정확하게 연마할 수 있으며, 기판(10)의 두께 편차(ㅿt)를 제거하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 조절 단계(S50)에서는 기판(10)의 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하면 연마 파라미터를 조절하도록 구성된다.

즉, 기판(10)의 연마층 두께 편차는 기판(10)의 원주 방향을 따라서도 발생하게 된다. 이때, 기판(10)의 원주 방향을 따른 두께 편차를 제거하기 위해서는, 기판(10)의 원주 방향을 따른 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달한 상태(원주 방향을 따른 두께 편차가 충분히 작아진 상태)에서 기판(10)의 연마 파라미터가 조절되어야 한다.(도 26 참조)

단계 6 :

다음, 기판(10)이 타겟 두께에 도달하면 기판(10)에 대한 연마가 종료된다.(S60)

참고로, 기판(10)에 대한 특성데이터가 입력(S10)되면, 설정 단계(S20)와, 연마 단계(S30)와, 모니터링 단계(S40)와, 조절 단계(S50)가 연계되어 제어되고, 기판(10)은 최초 연마 시작부터 완료 시점까지 자율 제어된다.

이와 같이, 기판에 대한 연마가 행해지는 동안 작업자의 개입이 이루어지지 않고, 기판의 최초 특성데이터와 연마 중 기판의 두께 정보에 기초하여 기판의 연마 파라미터가 자율적으로 제어되도록 하는 것에 의하여, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 29 내지 도 31은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 환경 데이터에 따른 연마 파라미터의 조절 과정을 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 28을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판(10)에 대한 특성데이터가 입력되는 입력부(210)와, 특성데이터에 따라 기판(10)의 연마 파라미터를 설정하는 설정부(220)와, 연마 파라미터에 기초하여 기판(10)을 연마하는 연마부(110)와, 기판(10)의 연마 환경에 대한 연마 환경 데이터를 모니터링하는 모니터링부(230')와, 연마 환경 데이터에 대응하여 연마 파라미터를 조절하는 조절부(240)를 포함한다.

가령, 기판의 연마 파라미터는 특성데이터 별로 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장되며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보를 이용하여 기판의 연마 파라미터를 빠르게 획득할 수 있다.(도 8, 도 16, 도 20 참조)

일 예로, 연마 파트(100)는, 제1연마정반과 제2연마정반이 배치된 제1연마영역(101)과, 제1연마영역(101)을 마주하며 제1연마정반과 제2연마정반이 배치된 제2연마영역(102)을 포함하고, 로딩 영역(P1)에 로딩된 기판(10)은 제1연마영역(101) 또는 제2연마영역(102)에서 연마된 후, 캐리어 헤드(114)에 의해 이송되어 언로딩 영역(P2)에 언로딩된다.(도 5 참조)

보다 구체적으로, 캐리어 헤드(114)는, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하는 본체(114a)와, 본체(114a)와 연결되어 함께 회전하는 베이스(114b)와, 베이스(114b)에 고정되며 복수개의 압력 챔버(C1~C3)를 형성하는 탄성 가요성 소재(예를 들어, 우레탄)의 멤브레인(114c)과, 압력 챔버에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(미도시)를 포함한다.(도 7 참조)

바람직하게, 캐리어 헤드(114)의 멤브레인(114c)은, 중심에 대하여 동심원으로 형성되어 반경 방향으로 구획하는 제1격벽(114d')에 의하여, 기판(10)의 반경 길이에 대하여 서로 다른 가압력을 인가하는 압력 챔버(C1, C2, C3)들로 구획된다. 이와 동시에, 중앙부의 제1압력 챔버(C1)의 반경 외측에 위치한 제2압력챔버(C2) 및 제3압력챔버(C3)는 원주 방향으로 구획하는 제2격벽(114d")에 의하여, 기판(10)의 원주 방향의 길이에 대하여 서로 다른 가압력을 인가하는 압력 챔버(C21, C22, C23, C24, C25, C26; C31, C32, C33, C34, C35, C36)로 구획된다.(도 9 참조)

일 예로, 컨디셔너(116)는, 소정 각도 범위로 선회 운동(스윙)하는 컨디셔너 아암(116a)에 장착되는 컨디셔너 아암(116a)과, 컨디셔너 아암(116a)에 상하 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 디스크 홀더(116b)와, 디스크 홀더(116b)의 저면에 배치되는 컨디셔닝 디스크(116c)를 포함하며, 선회 경로를 따라 연마패드(112)에 대해 선회 이동하도록 구성된다.(도 15 참조)

즉, 기판(10)이 접촉되는 연마패드(112)의 제1접촉영역과 연마패드(112)의 제2접촉영역은, 컨디셔너(116)의 가압력을 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 예를 들어, 연마패드(112)의 제1접촉영역(Z2)에서 컨디셔너(116)의 가압력을 크게 하고, 연마패드(112)의 제2접촉영역(Z1)에서 컨디셔너(116)의 가압력을 작게 하는 것에 의하여, 연마패드(112)의 제1접촉영역(Z2)과 연마패드(112)의 제2접촉영역(Z1)은 서로 다른 높이로 개질될 수 있다.(도 17 참조)

한편, 캐리어 헤드(114)는, 기판(10)의 둘레를 감싸도록 배치되며 기판(10)의 이탈을 구속하는 리테이너링(114e)을 포함하고, 연마부(110)는 리테이너링(114e)의 가압력을 선택적으로 다르게 조절할 수 있다.(도 18 참조)

보다 구체적으로, 슬러리 공급부(118)는 연마패드(112)의 중심을 향하는 방향으로 뻗은 아암(118a)과, 아암(118a)을 따라 왕복 이동하는 슬라이더(118b)를 포함하며, 슬라이더(118b)에는 슬러리(S)가 공급되는 슬러리 공급구(118c)가 형성된다. 이와 같이, 슬라이더(118b)가 아암(118a)을 따라 이동하도록 함으로써, 연마패드(112)의 반경 방향을 따른 다수의 위치(P1~P7)에 슬러리(S)를 공급할 수 있다.(도 19 및 도 21 참조) 경우에 따라서는, 아암을 연마패드의 원주 방향을 따라 형성하고, 아암을 따라 슬라이더가 연마패드의 원주 방향을 따라 이동하도록 하는 것에 의하여, 연마패드의 원주 방향을 위치 다수의 위치에서 슬러리를 공급하는 것도 가능하다.

이와 같이, 기판(10)의 두께 분포에 따라 슬러리(S)가 공급되는 위치별로 슬러리의 공급량을 달리하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 기판(10)의 회전 중심 부위에서의 화학적 연마량을 늘리고자 할 경우에는, P4 위치에서의 슬러리 공급량을 보다 증가시킴으로써, 기판(10)의 회전 중심 부위의 화학적 연마량을 증가시킬 수 있다.(도 21 참조) 이때, 기판(10)은 화학 기계적 연마 공정 중에 자전하기 때문에, 기판(10)의 회전 중심 부위뿐만 아니라, 기판(10)의 회전 중심으로부터 이격된 부위에도 P4 위치에서 공급된 슬러리가 묻어 화학적 연마량에 기여하지만, 연마패드(112)의 발포 미공들에 스며들어간 슬러리는 여전히 기판(10)의 회전 중심을 통과하는 경로로 이동하므로, P4 위치에서 증가된 슬러리의 공급량은 기판의 회전 중심 부위의 화학적 연마량에 가장 큰 영향을 미치게 된다.

다르게는, 기판(10)의 두께 분포에 따라 슬라이더(118b)의 이동 속도를 달리하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역별로 단위 시간당 연마량을 서로 다르게 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 기판(10)의 회전 중심 부위로 갈수록 화학적 연마량을 늘리고자 할 경우에는, 기판(10)의 가장자리에서 회전 중심 부위로 갈수록 슬라이더(118b)의 이동 속도를 낮추어 슬러리 공급량을 보다 증가시킴으로써, 기판(10)의 회전 중심 부위로 갈수록 화학적 연마량을 증가시킬 수 있다.(도 21 참조)

또한, 슬러리 공급부(118)는 연마패드(112)의 영역별로 슬러리의 분사 조건을 서로 다르게 조절하는 것에 의하여, 연마패드(112)의 영역별로 슬러리의 공급량(단위 면적당 슬러리 공급량)을 서로 다르게 조절할 수 있으며, 기판(10)의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(10)을 연마하는 것도 가능하다.(도 22 참조)

다른 일 예로, 슬러리 공급부(118)는 연마패드(112)의 영역별로 슬러리의 분사높이(Hn)를 서로 다르게 조절하는 것에 의하여, 연마패드(112)의 영역별로 슬러리의 공급량(단위 면적당 슬러리 공급량)을 서로 다르게 조절할 수 있으며, 기판(10)의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 기판(10)을 연마하는 것도 가능하다.

보다 구체적으로, 온도조절부(200)는, 연마패드(112)의 상면 일부를 덮도록 제공되는 구간분할부재(210)와, 구간분할부재(210)의 내부 공간을 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간(C1~C6)으로 분할하는 격벽부재(220)를 포함한다.(도 23 참조)

또한, 연마부(110)는 기판(10)에 대한 연마가 행해지는 중에, 연마패드(112)에 대해 캐리어 헤드(114)를 상대 진동시키는 진동부(115)를 포함할 수 있다.(도 24 및 도 25 참조)

일 예로, 진동부(115)는 기판(10)의 연마가 행해지는 중에, 연마패드(112)에 대해 캐리어 헤드(114)를 진동시키도록 구성된다.(도 24 참조)

다른 일 예로, 진동부(115)는 기판의 연마가 행해지는 중에, 캐리어 헤드(114)에 대해 연마패드(112)를 진동시키도록 구성된다.(도 25 참조)

모니터링부(230')는 기판(10)이 연마되는 중에 기판(10)의 연마 환경에 대한 연마 환경 데이터를 모니터링하도록 마련된다.

여기서, 연마 환경 데이터라 함은, 기판(10)의 연마(연마량 또는 연마 정도)에 영향을 미치는(또는 상관관계를 갖는) 환경(상태 또는 조건)에 대한 정보를 모두 포함하는 것으로 정의된다.

이와 같이, 기판(10)의 두께를 직접 측정하지 않고, 기판(10)의 연마 환경에 대한 연마 환경 데이터를 모니터를 하는 것에 의하여, 기판의 연마량(연마 정도)를 간접적으로 모니터링할 수 있으며, 연마 환경 데이터를 기초하여 기판의 연마 조건(연마 파라미터)를 조절하는 것이 가능하다.

일 예로, 도 29를 참조하면, 연마 환경 데이터는 연마패드 두께 정보를 포함한다. 연마패드 두께 정보는 기판(10)의 연마 정도와 상관관계를 가지기 때문에, 연마패드(112)의 두께(연마패드 두께 정보)를 알면, 기판(10)의 연마 상태를 간접적으로 알 수 있다.

다른 일 예로, 도 30을 참조하면, 연마 환경 데이터는 캐리어 헤드(114)에서 측정되는 캐리어 헤드 압력 정보를 포함한다.

캐리어 헤드 압력 정보는 연마패드(112)의 두께와 상관관계를 가지기 때문에, 캐리어 헤드 압력 정보를 알면, 연마패드(112)의 두께를 간접적으로 알 수 있고, 이를 통해, 기판(10)의 연마 상태까지도 간접적으로 알 수 있다. 가령, 캐리어 헤드(114)에 일정한 압력이 인가되는 조건에서, 연마패드(112)의 두께가 얇아지면, 연마패드(112)의 두께가 얇아진만큼 멤브레인(114c)이 하향 이동(압력 챔버의 체적이 변화)하기 때문에, 캐리어 헤드의 측정 압력(캐리어 헤드 압력 정보)은 캐리어 헤드에 실제 인가되는 인가 압력과 다르게 측정된다. 따라서, 캐리어 헤드의 압력 정보를 이용하여, 연마패드(112)의 두께와 기판(10)의 연마 상태를 알 수 있다.

또 다른 일 예로, 도 31을 참조하면, 연마 환경 데이터는 캐리어 헤드(114)의 리테이너링(114e)에서 측정되는 리테이너링 압력 정보를 포함한다.

리테이너링 압력 정보는 연마패드(112)의 두께와 상관관계를 가지기 때문에, 리테이너링 압력 정보를 알면, 연마패드(112)의 두께를 간접적으로 알 수 있고, 이를 통해, 기판(10)의 연마 상태까지도 간접적으로 알 수 있다. 가령, 리테이너링(114e)에 일정한 압력이 인가되는 조건에서, 연마패드(112)의 두께가 얇아지면, 연마패드(112)의 두께가 얇아진만큼 리테이너링(114e) 하향 이동(압력 챔버의 체적이 변화)하기 때문에, 리테이너링(114e)의 측정 압력(리테이너링 압력 정보)은 리테이너링(114e)에 실제 인가되는 인가 압력과 다르게 측정된다. 따라서, 리테이너링의 압력 정보를 이용하여, 연마패드(112)의 두께와 기판(10)의 연마 상태를 알 수 있다.

또 다른 일 예로, 연마 환경 데이터는 컨디셔너(116)에서 측정되는 컨디셔너 압력 정보를 포함한다.

캐리어 헤드 압력 정보(또는 리테이너링 압력 정보)와 마찬가지로, 컨디셔너 압력 정보는 연마패드(112)의 두께와 상관관계를 가지기 때문에, 컨디셔너 압력 정보를 알면, 연마패드(112)의 두께를 간접적으로 알 수 있고, 이를 통해, 기판(10)의 연마 상태까지도 간접적으로 알 수 있다. 가령, 컨디셔너(116)에 일정한 압력이 인가되는 조건에서, 연마패드(112)의 두께가 얇아지면, 연마패드(112)의 두께가 얇아진만큼 컨디셔너(116)에서 측정되는 컨디셔너(116)의 측정 압력(컨디셔너 압력 정보)은 컨디셔너(116)에 실제 인가되는 인가 압력과 다르게 측정된다. 따라서, 컨디셔너(116)의 압력 정보를 이용하여, 연마패드(112)의 두께와 기판(10)의 연마 상태를 알 수 있다.

더욱 바람직하게, 모니터링부(230')는, 연마패드의 두께 정보와, 캐리어 헤드 압력 정보와, 리테이너링 압력 정보와, 컨디셔너 압력 정보를 모두 모니터링한다. 이와 같이, 기판(10)의 연마 환경 데이터를 한꺼번에 모니터링하여 취합하는 것에 의하여, 연마패드(112)의 두께와 기판(10)의 연마 상태 측정 정확도를 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서 모니터링부(230')가 모니터링하는 연마 환경 데이터는, 기판(10)의 주변의 온도(예를 들어, 연마 정반이 배치되는 연마 챔버 내부의 온도, 또는 기판 주변 장비의 온도), 습도(예를 들어, 연마 챔버 내부의 습도), 기류(예를 들어, 기류 중 흄(Fume) 포함 여부) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것도 가능하다. 따라서, 모니터링부(230')에서 모니터링된 기판 주변의 온도, 습도, 기류 변화에 기초하여 연마중에 기판의 연마 파라미터를 조절하는 것도 가능하다.

조절부(240)는 모니터링부(230')에서 측정된 기판(10)의 연마 환경 데이터(예를 들어, 연마패드 두께 정보, 캐리어 헤드 압력 정보, 리테이너링 압력 정보, 컨디셔너 압력 정보)에 대응하여 연마 파라미터를 조절하도록 구비된다.

보다 구체적으로, 조절부(240)는 모니터링부(230')에서 측정된 기판의 연마 환경 데이터에 기초하여, 기판(10)의 연마가 완료되기 전에 기판(10)의 연마 조건(연마 파라미터)이 제어될 수 있게 한다. 바람직하게, 조절부(240)는 기판(10)이 연마되는 중에 연마 환경 데이터에 기초하여 연마 파라미터를 실시간으로 조절한다.

보다 바람직하게, 저장부의 데이터 베이스에는 연마 환경 데이터 별로 연마 파라미터가 미리 저장되고, 조절부는 서로 다른 연마 파라미터가 저장된 저장부의 데이터 베이스에서 어느 하나 이상의 연마 파라미터를 호출하도록 구성된다. 예를 들어, 저장부의 데이터 베이스에는 연마패드(112)의 두께 별로 최적화된 캐리어 헤드(114)의 연마 파라미터와, 컨디셔너(116)의 연마 파라미터, 슬러리 공급부(118)의 연마 파라미터 등이 저장되고, 조절부(240)는 저장부의 데이터 베이스에서 최적의 연마 파라미터를 호출하도록 구성된다.

즉, 기판(10)의 연마시에는, 연마패드 두께 정보, 캐리어 헤드 압력 정보, 리테이너링 압력 정보, 컨디셔너 압력 정보 등과 같은 연마 환경 데이터가 미리 입력된 정보와 다르면, 기판(10)이 목적된 타겟 두께로 정확하게 연마되기 어렵다. 예를 들어, 연마패드의 두께가 'A 두께'인 조건에서는, 'A 두께'에 최적화된 'A 연마'의 조건으로 연마 파라미터가 세팅될 수 있어야 하지만, 실제 연마중에 연마패드의 두께를 측정해보니, 연마패드의 두께가 'B 두께'로 측정될 수 있다. 이와 같이, 연마패드의 두께가 'B 두께'임에도 불구하고, 'B 두께'에 최적화된 'B 연마'의 조건으로 연마 파라미터가 조절되지 않고, 'A 연마'의 조건으로 연마 파라미터가 세팅된 상태로 기판에 대한 연마가 행해지면, 기판(10)을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명은, 실제 연마 환경 데이터(연마패드 두께 정보, 캐리어 헤드 압력 정보, 리테이너링 압력 정보, 컨디셔너 압력 정보)에 기초하여, 기판(10)의 연마가 완료되기 전에 기판의 연마 파라미터를 실제 연마 환경 데이터에 최적화되게 조절한다.

보다 구체적으로, 기판(10)에 대한 연마가 행해지는 중에 기판(10)의 연마 환경 데이터를 측정하고, 연마 환경 데이터의 변화(예를 들어, 연마패드 A 두께 → 연마패드 B 두께)에 최적화된 연마 파라미터(A 연마 조건 연마 파라미터 → B 연마 조건 연마 파라미터)에 기초하여 기판(10)을 연마하는 것에 의하여, 기판(10)을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 조절부(240)가 기판(10)의 연마 환경 데이터에 대응하여 연마 파라미터를 조절한다 함은, 기판(10)의 연마 환경 데이터에 기초하여, 캐리어 헤드(114), 컨디셔너(116), 슬러리 공급부(118), 온도조절부(200) 중 적어도 하나 이상의 가동 변수를 조절하는 것으로 정의된다.

이와 같이, 본 발명은 기판(10)의 연마 환경 데이터에 기초하여 기판의 연마 파라미터를 최적화로 조절하는 것에 의하여, 기판(10)을 의도된 두께로 정확하게 연마할 수 있으며, 기판(10)의 두께 편차(ㅿt)를 제거하고, 기판(10)의 연마 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 제어부(250)는, 입력부(210)에 특성데이터가 입력되면, 설정부(220)와, 연마부(110)와, 모니터링부(230')와, 조절부(240)를 연계시켜, 기판(10)에 대한 연마를 자율 제어하고, 기판(10)이 타겟 두께에 도달하면 기판(10)에 대한 연마를 종료시킨다.

이와 같이, 기판(10)에 대한 연마가 행해지는 동안 작업자의 개입이 이루어지지 않고, 기판의 최초 특성데이터와 연마 중 기판의 연마 환경 데이터에 기초하여 기판의 연마 파라미터가 자율적(능동적)으로 제어되도록 하는 것에 의하여, 연마 효율을 향상시킬 수 있으며, 기판을 의도한 정확한 두께로 편차없이 연마하고, 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 : 연마파트
110 : 연마부 112 : 연마패드
114 : 캐리어 헤드 116 : 컨디셔너
118 : 슬러리 공급부 200 : 온도조절부
210 : 입력부 220 : 설정부
230, 230' : 모니터링부 240 : 조절부
250 : 제어부

Claims

기판 처리 장치로서,
기판에 대한 특성데이터가 입력되는 입력부와;
상기 특성데이터에 따라 상기 기판의 연마 파라미터를 설정하는 설정부와;
상기 연마 파라미터에 기초하여 상기 기판을 연마하는 연마부와;
상기 기판의 두께 정보를 모니터링하는 모니터링부와;
상기 기판의 두께 정보에 대응하여 상기 연마 파라미터를 조절하는 조절부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 특성데이터는, 상기 기판의 재질, 상기 기판의 두께 분포, 상기 기판의 타겟 두께 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
①
제1항에 있어서,
상기 설정부는, 상기 특성데이터 별로 서로 다른 복수개의 연마 파라미터가 저장된 저장부에서 어느 하나 이상의 상기 연마 파라미터를 호출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 연마부는 상기 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 상기 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 연마부는 상기 기판의 반경 방향을 따라 분할된 상기 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 상기 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 연마부는 상기 기판의 원주 방향을 따라 분할된 상기 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 상기 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 연마부는,
상기 기판이 접촉되는 연마패드와;
상기 기판을 상기 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는, 상기 기판의 영역별로 서로 다른 가압력을 인가하는 복수개의 압력 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 연마 파라미터는, 상기 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 연마부는, 상기 연마패드에 대해 선회 이동 가능하게 구비되며 상기 연마패드의 표면을 개질하는 컨디셔너를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 컨디셔너는 상기 연마패드의 높이를 기상 기판의 영역 별로 서로 다르게 개질하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 컨디셔너는, 상기 기판의 영역 중 제1영역이 접촉되는 상기 연마패드의 제1접촉영역은 제1높이로 컨디셔닝하고, 상기 기판의 영역 중 상기 제1영역과 두께가 다른 제2영역이 접촉되는 상기 연마패드의 제2접촉영역은 상기 제1높이와 다른 제2높이로 컨디셔닝하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 연마 파라미터는, 상기 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 연마부는, 기판에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제14항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는 상기 연마패드의 영역별로 상기 슬러리의 분사 조건을 서로 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제15항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는 상기 연마패드의 영역별로 상기 슬러리의 분사량, 분사 면적, 분사 높이 중 어느 하나 이상을 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제15항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는, 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 이동 가능하게 구비되되, 상기 연마패드의 영역별로 서로 다른 이동 속도로 이동하며 상기 슬러리를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제14항에 있어서,
상기 연마 파라미터는, 상기 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는, 상기 기판의 둘레를 감싸도록 배치되며 상기 기판의 이탈을 구속하는 리테이너링을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제19항에 있어서,
상기 연마부는 상기 리테이너링의 가압력을 선택적으로 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 연마부는 상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항에 있어서,
상기 온도조절부는 상기 연마패드의 영역 별로 상기 연마패드의 표면 온도를 서로 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항에 있어서,
상기 온도조절부는 상기 연마패드에 접촉 또는 비접촉된 상태에서 상기 연마패드의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항에 있어서,
상기 온도조절부는, 상기 연마패드에 접촉되는 피접촉체의 마찰력을 제어하여 상기 연마패드의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항에 있어서,
상기 온도조절부는 상기 연마패드에 유체를 공급하여 상기 연마패드의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제25항에 있어서,
상기 유체는 기체와 액체 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제21항에 있어서,
상기 연마 파라미터는 상기 연마패드의 표면온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 연마 파라미터는 상기 연마패드의 재질, 회전 속도, 회전 시간 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 연마부는, 상기 기판의 연마가 행해지는 중에, 상기 연마패드에 대해 상기 캐리어 헤드를 진동시키는 진동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 연마부는, 상기 기판의 연마가 행해지는 중에, 상기 캐리어 헤드에 대해 상기 연마패드를 진동시키는 진동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 조절부는, 상기 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터와, 상기 연마패드를 개질하는 컨디셔너와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터와, 상기 기판에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터를 한꺼번에 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력부에 상기 특성데이터가 입력되면, 상기 설정부와, 상기 연마부와, 상기 모니터링부와, 상기 조절부를 연계시켜, 상기 기판에 대한 연마를 자율 제어하고,
상기 기판이 타겟 두께에 도달하면 상기 기판에 대한 연마를 종료시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모니터링부는 상기 기판이 연마되는 중에 상기 기판의 상기 두께 정보를 실시간으로 모니터링하고,
상기 조절부는 상기 기판이 연마되는 중에 상기 연마 파라미터를 실시간으로 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조절부는 상기 기판의 원주 방향을 따른 두께 편차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하면 상기 연마 파라미터를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판 처리 장치로서,
기판에 대한 특성데이터가 입력되는 입력부와;
상기 특성데이터에 따라 상기 기판의 연마 파라미터를 설정하는 설정부와;
상기 연마 파라미터에 기초하여 상기 기판을 연마하는 연마부와;
상기 기판의 연마 환경에 대한 연마 환경 데이터를 모니터링하는 모니터링부와;
상기 연마 환경 데이터에 대응하여 상기 연마 파라미터를 조절하는 조절부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제35항에 있어서,
상기 연마부는 상기 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 상기 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제36항에 있어서,
상기 연마부는 상기 기판의 반경 방향 또는 원주 방향을 따라 분할된 상기 기판의 영역 별로 서로 다른 단위 시간당 연마량으로 상기 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제36항에 있어서,
상기 연마부는,
상기 기판이 접촉되는 연마패드와;
상기 기판을 상기 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드를;
포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는, 상기 기판의 영역별로 서로 다른 가압력을 인가하는 복수개의 압력 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마 파라미터는, 상기 캐리어 헤드의 가압력, 가압시간, 회전속도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마 환경 데이터는 상기 캐리어 헤드에서 측정되는 캐리어 헤드 압력 정보를 포함하고,
상기 조절부는 상기 캐리어 헤드 압력 정보에 대응하여 상기 연마 파라미터를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는, 상기 기판의 둘레를 감싸도록 배치되며 상기 기판의 이탈을 구속하는 리테이너링을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제42항에 있어서,
상기 연마 환경 데이터는 상기 리테이너링에서 측정되는 리테이너링 압력 정보를 포함하고,
상기 조절부는 상기 리테이너링 압력 정보에 대응하여 상기 연마 파라미터를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제42항에 있어서,
상기 연마부는 상기 리테이너링의 가압력을 선택적으로 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마부는, 상기 연마패드에 대해 선회 이동 가능하게 구비되며 상기 연마패드의 표면을 개질하는 컨디셔너를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제45항에 있어서,
상기 컨디셔너는 상기 연마패드의 높이를 기상 기판의 영역 별로 서로 다르게 개질하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제46항에 있어서,
상기 컨디셔너는, 상기 기판의 영역 중 제1영역이 접촉되는 상기 연마패드의 제1접촉영역은 제1높이로 컨디셔닝하고, 상기 기판의 영역 중 상기 제1영역과 두께가 다른 제2영역이 접촉되는 상기 연마패드의 제2접촉영역은 상기 제1높이와 다른 제2높이로 컨디셔닝하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제45항에 있어서,
상기 연마 파라미터는, 상기 컨디셔너의 가압력, 가압시간, 회전속도, 선회 이동 속도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제45항에 있어서,
상기 연마 환경 데이터는 상기 컨디셔너에서 측정되는 컨디셔너 압력 정보를 포함하고,
상기 조절부는 상기 컨디셔너 압력 정보에 대응하여 상기 연마 파라미터를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마 환경 데이터는 상기 연마패드 두께 정보를 포함하고,
상기 조절부는 상기 연마패드 두께 정보에 대응하여 상기 연마 파라미터를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마부는, 기판에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제73항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는 상기 연마패드의 영역별로 상기 슬러리의 분사 조건을 서로 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제52항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는 상기 연마패드의 영역별로 상기 슬러리의 분사량, 분사 면적, 분사 높이 중 어느 하나 이상을 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제52항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는, 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 이동 가능하게 구비되되, 상기 연마패드의 영역별로 서로 다른 이동 속도로 이동하며 상기 슬러리를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제51항에 있어서,
상기 연마 파라미터는, 상기 슬러리의 종류, 공급량, 공급 시간, 공급 속도, 공급 온도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마부는 상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제56항에 있어서,
상기 온도조절부는 상기 연마패드의 영역 별로 상기 연마패드의 표면 온도를 서로 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제57항에 있어서,
상기 온도조절부는 상기 연마패드에 접촉 또는 비접촉된 상태에서 상기 연마패드의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제57항에 있어서,
상기 온도조절부는 상기 연마패드에 유체를 공급하여 상기 연마패드의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마 파라미터는 상기 연마패드의 표면온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마 파라미터는 상기 연마패드의 재질, 회전 속도, 회전 시간 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 연마부는, 상기 기판의 연마가 행해지는 중에, 상기 연마패드에 대해 상기 캐리어 헤드를 진동시키는 진동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제35항에 있어서,
상기 특성데이터는, 상기 기판의 재질, 상기 기판의 두께 분포, 상기 기판의 타겟 두께 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제35항에 있어서,
상기 설정부는, 상기 특성데이터 별로 서로 다른 복수개의 연마 파라미터가 저장된 데이터 베이스에서 어느 하나 이상의 상기 연마 파라미터를 호출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제35항에 있어서,
상기 연마 환경 데이터는 상기 기판의 주변의 온도, 습도, 기류 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제35항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력부에 상기 특성데이터가 입력되면, 상기 설정부와, 상기 연마부와, 상기 모니터링부와, 상기 조절부를 연계시켜, 상기 기판에 대한 연마를 자율 제어하고,
상기 기판이 타겟 두께에 도달하면 상기 기판에 대한 연마를 종료시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제35항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모니터링부는 상기 기판이 연마되는 중에 상기 기판의 상기 두께 정보를 실시간으로 모니터링하고,
상기 조절부는 상기 기판이 연마되는 중에 상기 연마 파라미터를 실시간으로 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제35항에 있어서,
상기 모니터링부는, 상기 기판이 접촉되는 연마패드의 두께 정보와, 상기 기판을 상기 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드에서 측정되는 캐리어 헤드 압력 정보와, 상기 캐리어 헤드의 리테이너링에서 측정되는 리테이너링 압력 정보와, 상기 연마패드를 개질하는 컨디셔너에서 측정되는 컨디셔너 압력 정보를 포함하는 상기 연마 환경 데이터를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제68항에 있어서,
상기 조절부는, 상기 연마 환경 데이터에 기초하여, 상기 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드와 관련된 캐리어 헤드 연마 파라미터와, 상기 연마패드를 개질하는 컨디셔너와 관련된 컨디셔너 연마 파라미터와, 상기 기판에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부와 관련된 슬러리 공급부 연마 파라미터를 한꺼번에 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.