KR20190104757A - 기판 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 연마 장치를 개시한다. 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 및 상기 기판을 연마하는 연마 유닛을 포함하고, 상기 기판의 연마 과정에서 상기 기판의 연마 부위가 변화하도록 상기 기판 지지 유닛 또는 연마 유닛이 이동할 수 있다.

Description

기판 연마 장치{SUBSTRATE POLISHING APPARATUS}
아래의 실시 예는 궤도를 따라 연마부위를 변경하면서 기판을 연마하는 기판 연마 장치에 관한 것이다.
기판의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 기판의 CMP 작업에는, 연마패드를 통해 기판의 피연마면을 연마하는 공정이 요구된다. 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.
기판은 반도체에 사용되는 반도체용 기판 및, LCD등에 사용되는 대면적 기판으로 구분된다. 대면적 기판의 경우, 연마패드의 크기보다 기판의 크기가 크기 때문에, 대면적 기판의 이동보다는 연마패드의 이동을 통해 기판의 전 면적을 연마할 필요가 있다. 기판의 피연마면을 연마하기 위해, 연마패드는 기판 면에 대해 수평으로 이동하면서 기판을 연마할 필요가 있다.
기판의 연마과정에서, 연마패드를 통한 기판의 연마부위는 기판 전체를 따라 이동할 필요가 있다. 대면적 기판의 경우, 기판의 전 면적에 대한 연마도가 일정할 필요가 있기 때문에, 기판의 특정 부위만이 연마되게 되면 기판 전체 연마도가 불균일해지는 문제가 발생할 수 있다. 기판의 연마도는 연마패드와의 접촉 정도에 따라 정해지기 때문에, 연마패드에 의한 기판의 연마부위는 기판 전체에 걸쳐 균일하게 유지될 필요가 있다. 만약, 기판의 특정 부위만이 집중적으로 연마되거나, 기판의 일부가 연마되지 않는 경우에는, 기판 전체의 연마도가 불균해지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 기판, 특히 대면적 기판을 연마하는 과정에서, 기판 면 전체를 균일하게 연마하기 위한 연마 장치가 요구되는 실정이다.
실시 예의 목적은, 기판 면 전체를 균일하게 연마하기 위한 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.
실시 예의 목적은, 기판을 지지하는 장치 및 기판을 연마하는 장치의 복합적인 이동을 통해, 기판의 연마부위를 궤도를 따라 변경하는 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.
실시 예의 목적은, 설정된 궤도를 따라 기판에 대한 연마부위를 조절하는 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 및 상기 기판을 연마하는 연마 유닛을 포함하고, 상기 기판의 연마 과정에서, 상기 기판의 연마 부위가 변화하도록 상기 기판 지지 유닛 또는 연마 유닛이 이동할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판의 연마 부위는 궤적을 형성하면서 변화할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 궤적은 상기 기판의 피연마면 전체를 커버하도록 형성될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 궤적은, 기판의 연마 과정에서 중첩되는 연마부위가 발생하도록 형성될 수 잇다.
일 측에 있어서, 상기 연마 유닛은, 상기 기판 면에 대해 회전하는 연마헤드; 상기 연마헤드에 구비되고, 상기 기판에 접촉하면서 상기 기판을 연마하는 연마패드를 포함하고, 상기 연마헤드는 상기 기판 면에 평행한 평면상에서 선형 이동할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마헤드는, 상기 기판 면에 평행한 평면상에 위치하고, 서로 수직한 제 1 방향 및 제 2 방향으로 병진 이동 할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 상기 기판을 지지하는 기판 캐리어; 및 상기 기판 캐리어에 형성되고, 상기 기판이 안착되는 기판 안착부를 포함하고, 상기 기판 캐리어는, 상기 연마 유닛에 대한 상기 기판의 위치가 변화하도록, 상기 기판을 지지한 상태로 수평 이동할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 상기 기판의 비연마면에 접촉하도록 상기 기판 안착부에 구비되는 멤브레인; 및 상기 안착된 기판의 둘레를 감싸도록 상기 기판 안착부에 배치되는 리테이너부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 복수의 롤러; 및 페루프를 형성하도록 상기 복수의 롤러에 감기고, 상기 기판을 지지하는 이송 벨트를 포함하고, 상기 이송 벨트는 상기 연마 유닛에 대한 상기 기판의 위치가 변화하도록 상기 기판을 지지한 상태로 회전 작동할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 상기 이송 벨트의 내측에 배치되고, 상기 기판 방향으로 유체를 분사하는 에어 베어링을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판을 지지한 상태로 수평 이동하는 기판 지지 유닛; 및 상기 기판 면에 평행한 평면상에서 이동하면서, 상기 기판을 연마하는 연마 유닛을 포함하고, 상기 기판 지지 유닛 및 상기 연마 유닛은, 상기 기판의 연마부위가 설정된 궤적을 따라 변화하도록 움직일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마 유닛은, 상기 기판의 피연마면을 연마하는 복수의 연마패드를 포함하고, 상기 각각의 연마패드에 의해 연마되는 기판의 연마부위는, 서로 다른 궤적을 따라 변화할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마 유닛은, 상기 설정된 궤적을 따라 움직이는 복수의 연마패드를 포함하고, 상기 복수의 연마패드는 시간 간격을 가지고 순차적으로 움직일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 복수의 연마패드는, 서로 다른 면적을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판을 지지한 상태로 움직이는 기판 지지 유닛; 상기 기판에 대해 움직이면서 기판을 연마하는 연마 유닛; 상기 연마 유닛에 의해 연마되는 기판의 연마 부위를 센싱하는 센싱부; 및 상기 검출된 정보에 따라 상기 기판 지지 유닛 및 연마 유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연마 유닛에 의한 상기 기판의 연마 부위를 설정된 궤적을 따라 이동시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 센싱부는, 상기 센싱된 기판의 연마부위를 상기 설정된 궤적에 따른 연마부위로부터 이탈하였는지 여부를 검출하고, 상기 제어부는 상기 센싱부가 검출한 정보에 기초하여, 상기 기판의 연마부위가 설정된 궤적에 따라 변화하도록 상기 기판 지지 유닛 및 연마 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 설정된 궤적을 따라 기판의 연마 부위를 변화시킴으로써, 기판 전체의 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판의 특정부분이 과도하게 연마되거나 부족하게 연마되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판 전체를 고르게 연마함으로써 기판 연마 과정간 소요되는 시간을 절감할 수 있다.
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 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 평면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치에서, 기판의 연마부위가 변경되는 방식을 도시하는 예시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치에서, 기판의 연마부위가 변경되는 방식을 도시하는 예시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 평면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 블록도이다.
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 기판 연마 장치의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(1)는 기판(W) 전체의 연마 균일도를 향상시키기 위해, 기판(W)의 연마부위를 궤도를 따라 변경할 수 있다.
기판(W)은 LCD(Liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함할 수 있다. 다시 말해, 기판(W)은 연마패드(111)의 넓이보다 면적이 큰 대면적 기판(W)일 수 있다. 그러나, 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(W)은 반도체 장치(semiconductor) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수도 있다. 비록, 도면에서는 사각 판의 형상을 가지는 기판(W)(W)의 예시를 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 기판(W)(W)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(1)는, 기판 지지 유닛(100) 및 연마 유닛(110)을 포함할 수 있다.
기판 지지 유닛(100)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(100)은 기판(W)의 피연마면이 상부를 향하도록 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(100)은 기판(W)의 연마를 위해 기판(W)을 지지하는 동시에, 수평 이동하면서 기판(W)을 연마 위치로 이동시킬 수 있다. 기판 지지 유닛(100)은 기판 캐리어(101), 기판 안착부(103), 멤브레인(104), 리테이너부(102) 및, 이동부(105)를 포함할 수 있다.
기판 캐리어(101)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 캐리어(101)는, 로딩 모듈(미도시)을 통해 이송된 기판(W)을 지지하면서, 기판(W)을 연마 부위로 이송할 수 있다.
기판 안착부(103)에는 기판(W)이 안착될 수 있다. 예를 들어, 기판 안착부(103)에 안착된 기판(W)은 피연마면이 상부를 향하도록 배치될 수 있다. 기판 안착부(103)는 기판 캐리어(101)의 상부에 형성될 수 있다. 기판 안착부(103)는 기판(W)의 면적과 대응하는 면적으로 형성될 수 있다.
멤브레인(104)은 기판(W)의 비연마면에 접촉하도록 기판 안착부(103)에 구비될 수 있다. 멤브레인(104)은 연마과정에서 기판(W)에 가해지는 충격을 흡수하도록 가요성 재질의 탄성부재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(104)에는, 기판(W) 방향을 향해 압력을 제공하는 압력홀(미도시)가 형성될 수 있다. 이 경우, 멤브레인(104)에 안착된 기판(W)에는 압력홀을 통해 공기가 분사될 수 있다. 따라서, 기판(W)은 연마과정에서 연마패드(111)를 향해 가압될 수 있다. 멤브레인(104)은 기판 안착부(103) 내부를 복수의 영역으로 구획함으로써, 각 영역 내부에 서로 다른 압력을 인가할 수 있다. 각각의 영역에 대한 압력의 조절을 통해 기판 안착부(103)에 안착된 기판(W)의 연마 균일도를 제어할 수 있다.
리테이너부(102)는 기판 안착부(103)에 안착된 기판(W)의 둘레를 감싸도록 기판 캐리어(101)에 배치될 수 있다. 리테이너부(102)는 기판(W)의 둘레를 감쌈으로써, 연마과정간 기판 안착부(103)에 안착된 기판(W)이 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 리테이너부(102)는 기판(W)의 엣지 영역이 연마되는 경우, 리바운드(rebound) 현상이 발생하지 않는 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 리테이너부(102)는 기판(W)의 두께와 단차지지 않는 두께로 형성될 수 있다.
이동부(105)는 기판 캐리어(101)의 하측에 구비될 수 있다. 이동부(105)를 통해 기판 캐리어(101)는 설정된 방향을 따라 이동하면서, 기판(W)을 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 이동부(105)는 기판 캐리어(101)의 하측에 형성된 LM 가이드일 수 있다. LM 가이드는 가이드 레일(106)에 연결될 수 있다. 따라서, 기판 캐리어(101)는 가이드 레일(106)을 따라 이동할 수 있다.
연마 유닛(110)은 기판 캐리어(101)에 의해 지지되는 기판(W)의 피연마면을 연마할 수 있다. 예를 들어, 연마 유닛(110)은 기판(W) 면에 평행한 평면상에서 이동하면서 기판(W)을 연마할 수 있다. 연마 유닛(110)은 연마헤드(112) 및 연마패드(111)를 포함할 수 있다.
연마헤드(112)는 기판 캐리어(101)의 상부, 다시 말해, 기판(W) 피연마면의 상부에 위치하고, 연마 위치에 도달한 기판(W)의 피연마면을 연마할 수 있다. 연마헤드(112)는 기판(W) 면에 평행한 평면상에서 선형 이동할 수 있다. 연마헤드(112)는 기판(W) 면에 평행한 평면상에서 서로 수직한 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2)으로 병진 이동할 수 있다. 연마헤드(112)는 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2)으로의 복합적인 이동을 통해, 기판(W) 면에 평행한 궤도를 형성하도록 움직일 수 있다. 따라서, 연마헤드(112)는 기판(W) 면 전체를 커버하도록 움직일 수 있다.
연마헤드(112)는 기판(W) 면에 대해 회전할 수 있다. 예를 들어, 연마헤드(112)는 구동력을 제공받아 기판(W) 면에 수직한 축을 중심으로 회전 운동할 수 있다. 결?거으로, 연마헤드(112)는 기판(W) 면 전체를 커버하도록 회전하면서 움직일 수 있다.
연마패드(111)는 연마헤드(112)에 연결될 수 있다. 연마패드(111)는 연마패드(111)의 하측에 구비되고, 기판(W)의 피연마면에 접촉하면서 기판(W)을 물리적으로 연마할 수 있다. 연마헤드(112)가 기판(W) 면에 대해 회전하면서 움직임에 따라, 연마패드(111)는 기판(W)의 피연마면 전체에 대해 접촉하면서 기판(W)을 연마할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치에서, 기판의 연마부위가 변경되는 방식을 도시하는 예시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치에서, 기판의 연마부위가 변경되는 방식을 도시하는 예시도이다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(1)는, 기판(W)의 연마 과정에서 기판(W)의 연마 부위가 변화하도록 기판 지지 유닛(100) 및 연마 유닛(110)이 이동할 수 있다. 이 경우, 기판(W)의 연마 부위는 궤적을 형성하면서 변화할 수 있다. 기판 지지 유닛(100) 및 연마 유닛(110)에 의해 변화하는 기판(W)의 연마부위는 설정된 궤적을 따라 변화할 수 있다. 기판 지지 유닛(100) 및 연마 유닛(110)에 의해 형성되는 기판(W) 연마 부위의 궤적은 기판(W)의 피연마면 전체를 커버하도록 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4는, 기판 연마 장치(1)를 통해 기판(W)의 연마부위가 변경되는 예시를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 기판 연마 장치(1)를 통해 기판(W)을 연마하는 과정에서, 연마 유닛(110)은 제 1 방향(D1)을 따라 기판(W)의 일 측으로부터 타측까지 이동하면서 기판(W)을 연마할 수 있다. 이후, 기판(W) 지지 장치가 이동함에 따라, 기판(W)의 비 연마부위가 연마 유닛(110)의 하측으로 이동하게 되면, 연마 유닛(110)은 다시 기판(W)의 타측으로부터 기판(W)의 일측으로 이동하면서 기판(W)을 연마할 수 있다. 다시 말해, 연마 유닛(110)이 제 1 방향(D1)으로 왕복운동하는 과정에서, 기판 지지 유닛(100)이 일 방향으로 점차적으로 움직임에 따라, 기판(W)에 대한 연마 부위가 일정한 궤적을 따라 변화할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 기판(W)을 연마하는 과정에서, 연마 유닛(110)은 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2)의 복합적인 움직임을 통해, 기판(W)에 대해 사선으로 움직이면서 기판(W)을 연마할 수 있다.
정리하면, 기판(W)의 연마 과정에서, 기판 지지 유닛(100) 및 연마 유닛(110)의 상호 움직임을 통해, 기판(W) 및 연마 패드의 접촉 부위가 지속적으로 변경될 수 있다. 기판(W) 및 연마 패드의 접촉 부위는 일정한 궤적을 형성하면서 변화할 수 있다. 이 경우, 기판(W)의 연마 부위가 형성하는 궤적은 기판(W) 연마 과정에서 중첩되는 연마부위가 발생하도록 형성될 수 있다.
결과적으로, 연마패드(111)는 기판(W)의 피 연마면 전체를 커버하는 궤적을 따라 움직이면서 기판(W)을 연마하기 때문에, 기판(W)의 전체 영역을 일정한 균일도로 연마할 수 있다. 또한, 기판(W)의 연마부위가 궤적을 따라 움직이기 때문에, 기판(W)의 특정부분이 과도하게 연마되거나 부족하게 연마되는 것을 방지함으로써, 기판(W) 전면의 연마도를 균일하게 유지하고, 연마 시간을 단축할 수 있다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는 복수의 연마 유닛(110, 120)을 포함할 수 있다.
각각의 연마 유닛(110, 120)에 구비된 각각의 연마패드는 기판(W) 면에 대해 상대적으로 움직이면서 기판(W)을 연마할 수 있다. 각각의 연마패드에 의해 연마되는 기판(W)의 연마부위는 일정한 궤적을 따라 변화할 수 있다.
복수의 연마 유닛(110, 120)이 구비되는 경우, 각각의 연마패드에 의해 연마되는 기판(W)의 연마부위는 서로 다른 궤적을 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 하나의 연마 유닛(110)는 기판(W)의 중심부를 연마하고, 다른 연마 유닛(120)는 기판(W)의 엣지 영역을 따라 움직이면서 기판(W)을 연마할 수 있다. 이 경우, 기판(W)의 서로 다른 영역을 복수의 연마패드를 통해 동시에 연마하기 때문에, 기판(W)을 연마하는데 요구되는 시간을 단축시킬 수 있다.
반면, 복수의 연마 유닛(110, 120)는 시간 간격을 가지고 순차적으로 움직이면서 기판(W) 면을 연마할 수 있다. 이 경우, 복수의 연마패드를 통해 기판(W) 면을 연속적으로 연마하기 때문에 기판(W)을 연마하는 시간을 단축시킬 수 있다.
복수의 연마유닛(110, 120)이 구비한 각각의 연마패드는 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 따라서, 보다 작은 면적을 가지는 연마패드를 통해 보다 넓은 면적을 가지는 연마패드의 엣지 영역이 연마하는 기판(W) 부위를 반복적으로 연마함으로써, 기판(W) 전체의 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 평면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(2)는, 기판 지지 유닛(200) 및 연마 유닛(210)을 포함할 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은, 롤러(201), 이송벨트(202), 리테이너부(203) 및 에어베어링을 포함할 수 있다.
롤러(201)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 롤러(201)는 일정 간격만큼 이격 되고, 서로 평행한 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 롤러(201)의 회전축에는 구동력을 제공하는 모터가 연결될 수 있다. 롤러(201)가 한 쌍으로 구비되는 경우, 각각의 롤러(201)에 모터가 연결되어 동력을 제공할 수 있으나, 이와 달리 하나의 롤러(201)에만 모터가 연결되고 다른 모터에는 자유 회전하는 아이들러가 연결될 수 있다. 그러나, 이는 일 예시에 불과하며 롤러(201)의 회전을 위한 동력제공방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
이송벨트(202)는 폐루프를 형성하도록 한 쌍의 롤러(201)에 감겨 회전할 수 있다. 이송벨트(202)는 롤러(201)의 회전에 따라 일 방향으로 움직일 수 있다. 이 경우, 이송벨트(202)의 이동 방향은 롤러(201)의 회전축에 수직하다. 이송벨트(202)의 상부 외면에는 기판(W)이 안착될 수 있다. 다시 말하면, 이송벨트(202)의 외면 상부에는 기판(W)인 안착되고, 안착된 기판(W)은 이송벨트(202)의 움직임에 따라 일 방향으로 이송될 수 있다. 기판(W)의 연마 과정에서, 이송벨트(202)는 연마 유닛(210)에 대한 기판(W)의 위치를 변경할 수 있다. 결과적으로, 이송벨트(202)의 움직임을 통해 기판(W)의 연마부위가 변경될 수 있다.
리테이너부(203)는 이송벨트(202)에 의해 지지되는 기판(W)의 둘레 영역을 감싸도록 이송벨트(202)의 외면에 구비될 수 있다. 리테이너부(203)는, 기판(W)의 두께와 동일한 두께로 형성됨으로써, 기판(W) 면과 단차를 최소화할 수 있다.
에어 베어링(204)은 이송 벨트의 내측에 배치되고, 기판(W)을 연마 유닛(210)을 향해 가압할 수 있다. 예를 들어, 에어 베어링(204)은 기판(W)을 지지하는 이송벨트(202) 부위의 내면을 향해 유체를 분사할 수 있다. 에어 베어링(204)의 작동에 따라 이송벨트(202)의 장력이 변화하기 때문에, 기판(W) 및 연마 유닛(210) 사이의 마찰력이 조절될 수 있다.
연마패드(211)의 크기보다 기판(W)의 크기가 큰 경우, 기판(W)의 연마과정에서 기판 지지 유닛(200) 및 연마 유닛(210)은 복합적인 움직임을 통해 연마패드(211)에 의해 기판(W)이 연마되는 부위를 궤적을 따라 이동시킴으로써, 기판(W) 면 전체를 고르게 연마할 수 있다. 이 경우, 연마유닛은 복수의 연마패드(211)를 포함할 수 있다. 각각의 연마패드(211)는 설정된 궤적을 따라 이동하면서, 기판(W)을 연마할 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 제 1 연마유닛은 기판(W)의 양측을 왕복하면서 기판(W)을 연마하고, 제 2 연마유닛은 기판(W)의 엣지 영역을 따라 이동하면서 기판(W)을 연마할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는 오비탈(orbital) 방식으로 기판(W)을 연마할 수 있다. 기판 연마 장치는 기판 지지 유닛(400) 및 연마 유닛(410)을 포함할 수 있다.
기판 지지 유닛(400)은, 지지 플레이튼(401), 회전 부재(402) 및 지지 정반(403)을 포함할 수 있다.
지지 플레이튼(401)은 지면에 배치되어 기판 지지 유닛(400)의 각 구성을 지지할 수 있다. 회전 부재(402)는 지지 플레이튼(401)에 회전 가능하게 연결되고, 동력을 제공받아 지면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
지지 정반(403)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 정반(403)은 기판(W)이 안착되는 기판 안착부와, 기판 안착부에 구비되는 가요성 재질의 멤브레인을 포함할 수 있다. 지지 정반은(403) 회전 부재(402)의 회전에 따라 회전하면서, 기판(W)을 지면에 수직한 축을 중심으로 회전시킬 수 있다.
연마 유닛(410)은 연마패드(411) 및 연마헤드(412)을 포함할 수 있다. 연마 헤드(412)는 기판(W) 면에 평행한 평면상에서 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2)으로 이동하면서 회전할 수 있다. 연마패드는 연마헤드에 연결되고, 기판(W) 면에 접촉하면서 기판을 연마할 수 있다.
도 7과 같이, 기판(W)의 연마 과정에서, 지지 정반(403) 및 연마 헤드(412)는 서로 다른 각속도(R2, R1)로 회전할 수 있다. 지지 정반(403) 및 연마 헤드(412)의 회전 방향은 서로 반대일 수 있다. 연마 헤드는 기판(W) 면에 대해 제 1방향 및 제 2 방향으로의 복합적인 움직임을 통해, 연마 패드(411) 및 기판(W) 면의 접촉 부위를 일정한 궤적을 따라 이동시킬 수 있다. 결과적으로, 기판(W) 면 전체가 연마패드(411)에 의해 균일하게 연마될 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판 지지 유닛, 연마 유닛, 센싱부 및 제어부를 포함할 수 있다.
기판 지지 유닛(500)은 기판(W)을 지지한 상태로 움직일 수 있다. 예를 들어, 기판 지지 유닛(500)은 기판(W)을 일 방향으로 이동시킬 수 있다. 연마 유닛(510)은 기판(W)에 대해 움직이면서 기판(W)을 연마할 수 있다. 기판 지지 유닛(500) 및 연마 유닛(510)의 각각의 복합적인 움직임을 통해, 기판(W)의 연마 부위가 설정된 궤적을 따라 움직이면서 변화할 수 있다.
센싱부(550)는 연마 유닛(510)에 의해 연마되는 기판(W)의 연마 부위를 센싱할 수 있다. 센싱부(550)는, 기판(W)에 대한 연마 유닛(510)의 접촉 지점을 센싱함으로써, 기판(W)에 대한 연마 부위의 위치를 실시간으로 센싱할 수 있다.
제어부(560)는, 센싱부(550)가 검출한 정보에 따라 기판 지지 유닛(500) 및 연마 유닛(510)의 작동을 제어함으로써, 기판(W)의 연마 부위를 설정된 궤적을 따라 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 센싱부(550)는 기판(W)에 대한 연마 부위를 실시간으로 센싱함으로써, 기판(W)에 대한 실제 연마 부위의 변화가 설정된 궤적에 일치하는지를 검출할 수 있다. 설정된 궤적을 따라 기판(W)의 연마 부위가 변화하지 않는 경우, 제어부(560)는 기판(W)의 연마부위가 설정된 궤적 내에 위치하도록 기판 지지 유닛(500) 및 연마 유닛(510)의 움직임을 제어할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 기판(W) 면 전체가 연마 유닛에 의해 균일하게 연마되기 때문에, 기판(W)의 특정 부분이 과도하게 연마되거나 부족하게 연마되는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 기판(W) 면 전체에 대한 연마도가 균일해 질 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.
W: 기판
1: 기판 연마 장치
100: 기판 지지 유닛
110: 연마 유닛

Claims (17)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 및
    상기 기판을 연마하는 연마 유닛을 포함하고,
    상기 기판의 연마 과정에서, 상기 기판의 연마 부위가 변화하도록 상기 기판 지지 유닛 또는 연마 유닛이 이동하는, 기판 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 연마 부위는 궤적을 형성하면서 변화하는, 기판 연마 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 궤적은 상기 기판의 피연마면 전체를 커버하도록 형성되는 기판 연마 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 궤적은, 기판의 연마 과정에서 중첩되는 연마부위가 발생하도록 형성되는 기판 연마 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 연마 유닛은,
    상기 기판 면에 대해 회전하는 연마헤드;
    상기 연마헤드에 구비되고, 상기 기판에 접촉하면서 상기 기판을 연마하는 연마패드를 포함하고,
    상기 연마헤드는 상기 기판 면에 평행한 평면상에서 선형 이동하는, 기판 연마 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연마헤드는,
    상기 기판 면에 평행한 평면상에 위치하고, 서로 수직한 제 1 방향 및 제 2 방향으로 병진 이동 가능한, 기판 연마 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 기판을 지지하는 기판 캐리어; 및
    상기 기판 캐리어에 형성되고, 상기 기판이 안착되는 기판 안착부를 포함하고,
    상기 기판 캐리어는, 상기 연마 유닛에 대한 상기 기판의 위치가 변화하도록, 상기 기판을 지지한 상태로 수평 이동하는, 기판 연마 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 기판의 비연마면에 접촉하도록 상기 기판 안착부에 구비되는 멤브레인; 및
    상기 안착된 기판의 둘레를 감싸도록 상기 기판 캐리어에 배치되는 리테이너부를 더 포함하는, 기판 연마 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    복수의 롤러; 및
    페루프를 형성하도록 상기 복수의 롤러에 감기고, 상기 기판을 지지하는 이송 벨트를 포함하고,
    상기 이송 벨트는 상기 연마 유닛에 대한 상기 기판의 위치가 변화하도록 상기 기판을 지지한 상태로 회전 작동하는, 기판 연마 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 이송 벨트의 내측에 배치되고, 상기 기판 방향으로 유체를 분사하는 에어 베어링을 더 포함하는, 기판 연마 장치.
  11. 기판을 지지한 상태로 수평 이동하는 기판 지지 유닛; 및
    상기 기판 면에 평행한 평면상에서 이동하면서, 상기 기판을 연마하는 연마 유닛을 포함하고,
    상기 기판 지지 유닛 및 상기 연마 유닛은, 상기 기판의 연마부위가 설정된 궤적을 따라 변화하도록 움직이는, 기판 연마 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연마 유닛은,
    상기 기판의 피연마면을 연마하는 복수의 연마패드를 포함하고,
    상기 각각의 연마패드에 의해 연마되는 기판의 연마부위는, 서로 다른 궤적을 따라 변화하는, 기판 연마 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 연마 유닛은,
    상기 설정된 궤적을 따라 움직이는 복수의 연마패드를 포함하고,
    상기 복수의 연마패드는 시간 간격을 가지고 순차적으로 움직이는, 기판 연마 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 연마패드는, 서로 다른 면적을 가지는 기판 연마 장치.
  15. 기판을 지지한 상태로 움직이는 기판 지지 유닛
    상기 기판에 대해 움직이면서 기판을 연마하는 연마 유닛;
    상기 연마 유닛에 의해 연마되는 기판의 연마 부위를 센싱하는 센싱부; 및
    상기 검출된 정보에 따라 상기 기판 지지 유닛 및 연마 유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는, 기판 연마 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 연마 유닛에 의한 상기 기판의 연마 부위를 설정된 궤적을 따라 이동시키는, 기판 연마 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 센싱부는, 상기 센싱된 기판의 연마부위를 상기 설정된 궤적에 따른 연마부위로부터 이탈하였는지 여부를 검출하고,
    상기 제어부는 상기 센싱부가 검출한 정보에 기초하여, 상기 기판의 연마부위가 설정된 궤적에 따라 변화하도록 상기 기판 지지 유닛 및 연마 유닛을 제어하는, 기판 연마 장치.
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