KR20200025487A - 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판에 접촉된 상태로 왕복 이동하며 기판의 상면을 연마하는 연마패드와, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판이 안착되되 기판에 대한 연마패드의 이동 방향을 따른 기판의 제1폭과 연마패드의 직경의 2배인 제2폭을 합친 길이보다 작은 벨트폭을 갖도록 형성되는 이송 벨트를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 구조를 간소화할 수 있으며, 기판의 처리 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.

일 예로, OLED 공정 중 하나로서, 비정질실리콘(a-Si)에 레이저를 주사하여 폴리실리콘(poly-Si)으로 결정화하는 ELA(Eximer Laser Annealing) 공정에서는 폴리실리콘이 결정화되면서 표면에 돌기가 발생할 수 있고, 이러한 돌기는 무라 현상(mura-effects)을 발생시킬 수 있으므로, 유리 기판은 돌기가 제거되도록 연마 처리될 수 있어야 한다.

이를 위해, 최근에는 기판의 표면을 효율적으로 연마하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 구조를 간소화할 수 있으며, 기판의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판의 처리 시간을 단축하고, 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 설비의 소형화에 기여할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판의 연마 효율을 높이고 기판의 연마 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판에 접촉된 상태로 왕복 이동하며 기판의 상면을 연마하는 연마패드와, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판이 안착되되 기판에 대한 연마패드의 이동 방향을 따른 기판의 제1폭과 연마패드의 직경의 2배인 제2폭을 합친 길이보다 작은 벨트폭을 갖도록 형성되는 이송 벨트를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 구조를 간소화할 수 있으며, 기판의 처리 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 이송 벨트를 소형화할 수 있으며, 연마 유닛의 이동거리를 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 기판의 처리 시간을 단축하고, 수율 및 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 설비의 소형화에 기여하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 기판에 대한 연마패드의 평탄도를 향상시키고, 연마 안정성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 기판의 연마 효율을 높이고 기판의 연마량을 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 이송 벨트를 설명하기 위한 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판에 대한 연마 유닛의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 영역별 연마량을 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 컨디셔너 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 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 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도이다. 또한, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 이송 벨트를 설명하기 위한 평면도이다. 그리고, 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판에 대한 연마 유닛의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 영역별 연마량을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너를 설명하기 위한 도면이고, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)에 접촉된 상태로 왕복 이동하며 기판(W)의 상면을 연마하는 연마패드(232)와, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판(W)이 안착되되 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 이동 방향을 따른 기판(W)의 제1폭(L1)과 연마패드(232)의 직경(D)의 2배인 제2폭(L2)을 합친 길이보다 작은 벨트폭(BL)을 갖도록 형성되는 이송 벨트(210)를 포함한다.

이는, 기판 처리 장치의 구조를 간소화하고, 기판의 처리 효율을 향상시키기 위함이다.

즉, 이송 벨트에 안착된 기판보다 작은 사이즈의 연마패드를 기판에 대해 이동시키면서 기판을 연마함에 있어서, 연마패드가 기판을 가로질러 이동할 시, 기판의 중앙부와 기판의 가장자리부에서의 연마량을 동일하게 유지하기 위해서는, 연마패드가 기판의 가장자리를 완전히 벗어나도록 이동해야 한다. 기존에는 이송 벨트의 벨트폭이 적어도 기판의 폭(W)과 연마패드의 직경(D)의 2배인 길이(2*D)를 합친 길이(W+2D)를 가지도록 하여 연마패드가 이송 벨트 상에서 기판의 가장자리의 외측으로 이동할 수 있도록 하였다. 하지만, 이송 벨트의 벨트폭이 연마패드의 이동을 허용할 수 있는 길이(W+2D)로 형성되면, 이송 벨트의 내면을 지지하는 기판지지부와 이송 벨트를 회전시키는 롤러 역시 이송 벨트의 벨트폭에 대응하는 큰 사이즈로 형성되어야 하므로, 설비를 소형으로 제작하기 어렵고, 롤러의 사이즈 증가에 비례하여 롤러를 회전 구동시키는 모터의 용량이 커져야 하는 문제점이 있다.

또한, 기판을 연마하는 연마패드는 일정 사용 시간에 따라 주기적으로 컨디셔닝(개질)될 수 있어야 하며, 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너는 이송 벨트의 외측 영역에 구비된다. 그런데, 이송 벨트의 벨트폭이 커질수록 불가피하게 연마패드의 왕복 이동 스트로크(stroke)가 길어지므로, 기판의 처리 효율이 저하되고, 설비의 크기가 커지는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명은 이송 벨트(210)가, 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 이동 방향을 따른 기판(W)의 제1폭(L1)과 연마패드(232)의 직경(D)의 2배인 제2폭(L2)을 합친 길이보다 작은 벨트폭(BL)을 갖도록 하는 것에 의하여, 이송 벨트(210)의 내면을 지지하는 기판지지부(220)와 이송 벨트(210)를 회전시키는 롤러(212a,212b)의 사이즈를 작게 형성할 수 있으며, 롤러를 회전 구동시키는 모터의 용량을 저감시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명은 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)을 축소(기판의 제1폭과 연마패드의 직경의 2배인 제2폭을 합친 길이보다 작게)하는 것에 의하여, 연마 유닛(230)의 이동 스트로크(Z1)를 단축할 수 있으므로, 기판(W)의 처리 시간을 단축하고, 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 설비를 소형화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

기판거치부(201)는 로딩 파트(100)와 언로딩 파트(300)의 사이에 배치되고, 로딩 파트(100)에 공급된 기판(W)은 기판거치부로 이송되어 기판거치부에 안착된 상태에서 연마된 후, 언로딩 파트(300)를 통해 언로딩된다.

보다 구체적으로, 로딩 파트(100)는 연마 처리될 기판(W)을 연마 파트(200)에 로딩하기 위해 마련된다.

로딩 파트(100)는 연마 파트(200)에 기판(W)을 로딩 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 로딩 파트(100)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 로딩 파트(100)는 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송하도록 마련되되, 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 로딩 이송 롤러(110)를 포함하며, 복수개의 로딩 이송 롤러(110)의 상부에 공급된 기판(W)은 로딩 이송 롤러(110)가 회전함에 따라 복수개의 로딩 이송 롤러(110)에 의해 상호 협조적으로 이송된다. 경우에 따라서는 로딩 파트가 로딩 이송 롤러에 의해 순환 회전하는 순환 벨트를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

여기서, 로딩 파트(100)가 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송한다 함은, 로딩 파트(100)가 기판(W)의 휨 변형을 허용하는 높이에 배치되어 기판(W)을 이송하는 것으로 정의된다. 가령, 로딩 파트에서 기판이 돌출된 상태(최외각에 배치된 로딩 이송 롤러를 벗어나도록 기판이 이송된 상태)에서 기판의 돌출된 부분의 자중에 의한 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 이송 벨트보다 약간 높은 높이(예를 들어, 10㎜ 이내)에 배치될 수 있다. 다만, 기판의 휨 변형이 억제될 수 있다면, 로딩 파트(100)에서 기판(W)이 이송되는 높이와, 이송 벨트(210)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.

아울러, 로딩 파트(100)에 공급되는 기판(W)은 로딩 파트(100)로 공급되기 전에 얼라인 유닛(미도시)에 의해 자세 및 위치가 정해진 자세와 위치로 정렬될 수 있다.

참고로, 본 발명에서 사용되는 기판(W)으로서는 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판(W)이 사용될 수 있다. 일 예로, 화학 기계적 연마 공정이 수행되는 피처리 기판(W)으로서, 1500㎜*1850㎜의 사이즈를 갖는 6세대 유리 기판(W)이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 7세대 및 8세대 유리 기판이 피처리 기판으로 사용되는 것도 가능하다. 다르게는, 다르게는 일측변의 길이가 1m 보다 작은 기판(예를 들어, 2세대 유리 기판)이 사용되는 것도 가능하다.

참고로, 본 발명에서 기판(W)을 연마한다 함은, 기판(W)에 대한 기계적 연마 공정 또는 화학 기계적 연마(CMP) 공정에 의해 기판(W)을 연마하는 것으로 정의된다. 일 예로, 기판(W)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다

보다 구체적으로, 기판거치부(201)는, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판(W)이 안착되는 이송 벨트(210)와, 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하는 기판지지부(220)를 포함한다. 이하에서는 기판(W)이 이송되는 중에 연마 유닛(230)이 기판(W)에 대해 왕복 이동하며 기판(W)의 표면을 연마하는 예를 들어 설명하기로 한다.

이송 벨트(210)는 기판(W)을 제1방향을 따라 이송하고, 연마 유닛(230)은 기판(W)이 제1방향을 따라 이송되는 중에 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판(W)의 표면을 연마한다.

일 예로, 이송 벨트(210)는, 로딩 파트(100)에 인접하게 배치되며, 정해진 경로를 따라 무한 루프 방식으로 순환 회전하도록 구성된다. 로딩 파트(100)에서 이송 벨트(210)로 이송된 기판(W)은 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태에서 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 제1방향으로 이송된다.

보다 구체적으로, 로딩 파트(100)에서 이송 벨트(210)로 이송된 기판(W)은 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태로 연마 위치(기판지지부의 상부 위치)로 이송될 수 있다. 또한, 연마가 완료된 기판(W)은 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 연마 위치에서 언로딩 파트(300) 측으로 이송될 수 있다.

이송 벨트(210)의 순환 회전은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일 예로, 이송 벨트(210)는 롤러 유닛(212)에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하고, 이송 벨트(210)의 순환 회전에 의하여 이송 벨트(210)에 안착된 기판(W)이 직선 이동 경로를 따라 이송된다.

이송 벨트(210)의 이동 경로(예를 들어, 순환 경로)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 롤러 유닛(212)은 제1롤러(212a)와, 제1롤러(212a)로부터 수평하게 이격되게 배치되는 제2롤러(212b)를 포함하며, 이송 벨트(210)는 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)에 의해 무한 루프 방식으로 순환 회전한다.

이때, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b) 중 어느 하나 이상은 통상의 구동 모터(단일 모터 또는 복수개의 모터)에 의해 회전하도록 구성된다.

참고로, 이송 벨트(210)의 외표면이라 함은, 이송 벨트(210)의 외측에 노출되는 외측 표면을 의미하며, 이송 벨트(210)의 외표면에는 기판(W)이 안착된다. 그리고, 이송 벨트(210)의 내표면이라 함은, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)가 접촉되는 이송 벨트(210)의 내측 표면을 의미한다.

또한, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b) 중 어느 하나 이상은 선택적으로 서로 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제1롤러(212a)는 고정되는 제2롤러(212b)는 제1롤러(212a)에 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제조 공차 및 조립 공차 등에 따라 제1롤러(212a)에 대해 제2롤러(212b)가 접근 및 이격되도록 하는 것에 의하여, 이송 벨트(210)의 장력을 조절할 수 있다.

여기서, 이송 벨트(210)의 장력을 조절한다 함은, 이송 벨트(210)를 팽팽하게 잡아 당기거나 느슨하게 풀어 장력을 조절하는 것으로 정의된다. 경우에 따라서는, 별도의 장력 조절 롤러를 마련하고, 장력 조절 롤러를 이동시켜 이송 벨트의 장력을 조절하는 것도 가능하다. 하지만, 구조 및 공간활용성을 향상시킬 수 있도록 제1롤러와 제2롤러 중 어느 하나 이상을 이동시키는 것이 바람직하다.

도 7을 참조하면, 이송 벨트(210)는 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 이동 방향(제2방향)을 따른 기판(W)의 제1폭(L1)과 연마패드(232)의 직경(D)의 2배인 제2폭(L2)을 합친 길이(L1+L2)보다 작은 벨트폭(BL)을 갖도록 형성된다.

이와 같이, 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)을 기판의 제1폭(L1)과 연마패드(232)의 직경(D)의 2배인 제2폭(L2)을 합친 길이(L1+L2)보다 작게 형성하는 것에 의하여, 구조를 간소화하고, 기판(W)의 처리 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 기존에는 이송 벨트의 벨트폭이 연마패드의 이동을 허용할 수 있는 길이(도 7의 L1+L2)로 형성됨에 따라, 이송 벨트의 내면을 지지하는 기판지지부와 이송 벨트를 회전시키는 롤러 역시 이송 벨트의 벨트폭에 대응하는 큰 사이즈로 형성되어야 하므로, 설비를 소형으로 제작하기 어렵고, 롤러의 사이즈 증가에 비례하여 롤러를 회전 구동시키는 모터의 용량이 커져야 하는 문제점이 있다.

또한, 기판을 연마하는 연마패드는 일정 사용 시간에 따라 주기적으로 컨디셔닝(개질)될 수 있어야 하며, 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너는 이송 벨트의 외측 영역에 구비된다. 그런데, 이송 벨트의 벨트폭이 커질수록 불가피하게 연마패드의 왕복 이동 스트로크(stroke)가 길어지므로, 기판의 처리 효율이 저하되고, 설비의 크기가 커지는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명은 이송 벨트(210)가, 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 이동 방향을 따른 기판(W)의 제1폭(L1)과 연마패드(232)의 직경(D)의 2배인 제2폭(L2)을 합친 길이(L1+L2)보다 작은 벨트폭(BL)을 갖도록 하는 것에 의하여, 이송 벨트(210)의 내면을 지지하는 기판지지부(220)와 이송 벨트(210)를 회전시키는 롤러(212a,212b)의 사이즈를 작게 형성할 수 있으며, 롤러를 회전 구동시키는 모터의 용량을 저감시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명은 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)을 축소하여, 연마 유닛(230)의 이동 스트로크(Z1)를 단축할 수 있으므로, 기판(W)의 처리 시간을 단축하고, 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 설비를 소형화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)은 제1폭(L1)과 제2폭(L2)을 합친 길이의 1/2 이하로 형성된다. 더욱 바람직하게, 연마패드(232)의 이동 방향을 따른 기판(W)의 가장자리와 이송 벨트(210)의 단부 사이의 거리(L3)를 제1폭(L1)의 1/10 이하로 형성하는 것에 의하여, 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)을 기판(W)의 제1폭(L1)에 근접하게 형성할 수 있다.

아울러, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)는 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)에 대응하는 길이를 갖도록 형성된다. 여기서, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)가 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)에 대응하는 길이를 갖는다 함은, 제2방향을 따른 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)의 길이가 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)과 동일(또는 동일 범위)한 것으로 정의된다.

이와 같이, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)의 길이를 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)에 대응하여 소형화하는 것에 의하여, 설비를 보다 소형화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 더욱이, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)를 소형화할 수 있으므로, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)를 회전 구동시키는 모터(미도시)의 용량을 저감시키는 것이 가능한 이점이 있다.

또한, 도 10을 참조하면, 이송 벨트(210)의 외표면에는 기판(W)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하는 표면층(210a)이 형성될 수도 있다.

이와 같이, 이송 벨트(210)의 외표면에 표면층(210a)을 형성하는 것에 의하여, 기판(W)이 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태에서, 이송 벨트(210)에 대한 기판(W)의 이동을 구속(미끄러짐을 구속)할 수 있으며, 기판(W)의 배치 위치를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

표면층(210a)은 기판(W)과의 접합성을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 표면층(210a)의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 표면층(210a)은 신축성 및 점착성(마찰력)이 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 형성된다. 경우에 따라서는 제1표면층을 논슬립 기능을 갖는 다른 재질, 예를 들어, 논슬립 기능을 갖는 폴리우레탄으로 형성하는 것도 가능하다.

더욱이, 신축성을 갖는 표면층(210a)을 이송 벨트(210)의 외표면에 형성하는 것에 의하여, 기판(W)과 이송 벨트(210)의 사이에 이물질이 유입되더라도 이물질의 두께만큼 이물질이 위치한 부분에서 표면층(210a)이 눌려질 수 있으므로, 이물질에 의한 기판(W)의 높이 편차(이물질에 의해 기판의 특정 부위가 국부적으로 돌출)를 해소할 수 있으며, 기판(W)의 특정 부위가 국부적으로 돌출됨에 따른 연마 균일도 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 바람직하게, 표면층(210a)은 20~50%의 압축율을 갖도록 형성된다.

이때, 표면층(210a)은 이송 벨트(210)의 외표면에 전체적으로 형성되는 것이 바람직하다.

기판지지부(220)는 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하도록 마련된다.

보다 구체적으로, 기판지지부(220)는 기판(W)의 저면을 마주하도록 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며, 이송 벨트(210)의 내표면을 지지한다.

기판지지부(220)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기판지지부(220)는 이송 벨트(210)의 내표면에 밀착되는 지지플레이트(221)(예를 들어, 석정반)를 포함한다.

이와 같이, 지지플레이트(221)가 기판(W)의 하부에서 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 자중 및 연마 유닛(230)이 기판(W)을 가압함에 따른 이송 벨트(210)의 처짐을 방지할 수 있다.

이하에서는 지지플레이트(221)가 대략 사각 플레이트 형상으로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 기판지지부가 여타 다른 형상 및 구조로 형성될 수 있으며, 2개 이상의 지지플레이트를 연속적으로 배치하여 이송 벨트의 내면을 지지하는 것도 가능하다. 다르게는 금속 재질 또는 다공성 재질로 지지플레이트를 형성하는 것도 가능하다.

바람직하게, 기판지지부(220)는 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)에 대응하는 지지폭을 갖도록 형성된다. 여기서, 기판지지부(220)의 지지폭이 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)에 대응한다 함은, 제2방향을 따른 기판지지부(220)의 길이가 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)과 동일(또는 동일 범위)한 것으로 정의된다.

이와 같이, 기판지지부(220)의 지지폭을 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)에 대응하여 소형화하는 것에 의하여, 설비를 보다 소형화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 기판지지부(220)가 접촉 방식으로 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판지지부가 이송 벨트의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.

일 예로, 기판지지부는 이송 벨트의 내표면에 유체를 분사하고, 유체에 의한 분사력에 의해 이송 벨트의 내표면을 지지하도록 구성된다. 이때, 기판지지부는 이송 벨트의 내표면에 기체(예를 들어, 공기)와 액체(예를 들어, 순수) 중 적어도 어느 하나를 분사할 수 있으며, 유체의 종류는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이와 같이, 이송 벨트(210)의 내표면을 비접촉 상태로 지지하는 것에 의하여, 마찰 저항(이송 벨트의 이동(회전)을 방해하는 인자)에 의한 처리 효율 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

경우에 따라서는, 기판지지부가 자기력(예를 들어, 척력; repulsive force) 또는 초음파 진동에 의한 부상력을 이용하여 이송 벨트의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.

연마 유닛(230)은 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 이동하며 기판(W)의 상면을 연마하도록 마련된다.

보다 구체적으로, 연마 유닛(230)은 기판(W)보다 작은 사이즈로 형성되며 기판(W)에 접촉된 상태로 자전하면서 이동하는 연마패드(232)를 포함한다.

보다 구체적으로, 연마패드(232)는 캐리어 헤드(231)에 장착되어 가압되며, 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(W)의 표면을 선형 연마(평탄화)한다.

캐리어 헤드는 연마패드(232)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 캐리어 헤드의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 캐리어 헤드는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 캐리어 헤드에는 연마패드(232)를 기판(W)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드를 가압하는 공압가압부)가 구비된다.

연마패드(232)는 기판(W)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마패드(232)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(232)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

바람직하게 연마패드(232)로서는 기판(W)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(232)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. 더욱 바람직하게, 연마패드(232)는 기판의 가로 길이 또는 세로 길이보다 작은 직경을 갖도록 형성된다.

실질적으로, 대면적 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(W)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(232)를 자전시켜 기판(W)의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고도 연마패드(232)를 자전시켜 기판(W)을 연마하는 것이 가능하고, 연마패드(232)에 의한 연마량을 전체적으로 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이송 벨트(210)의 회전에 의해 기판(W)이 제1방향으로 이송됨과 동시에, 연마 유닛(230)은 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 왕복 이동하도록 구성된다.

이와 같이, 기판(W)의 이송과 동시에 기판(W)의 연마가 이루어지도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 연마 공정을 간소화하고 기판(W)의 연마 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 기판의 위치가 고정된 상태(이송 벨트의 회전이 정지된 상태)에서 기판에 대해 연마 유닛을 이동시켜 기판을 연마한 후 기판을 언로딩 파트로 이송하는 것도 가능하다. 하지만, 기판의 연마 공정과 기판의 이송 공정이 개별적으로 행해짐에 따라 기판의 처리 시간이 증가하고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명은 기판(W)의 연마 공정와 기판의 이송 공정이 동시에 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 처리 시간을 단축하고 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 이송 벨트(210)가 회전하면 기판(W)을 제1방향으로 이송함과 동시에 연마 유닛(230)이 제2방향으로 왕복 이동하며 기판(W)을 연마하는 방식에서는, 기판지지부(220)와 이송 벨트(210)를 보다 소형으로 제작하는 것이 가능한 이점이 있다.

즉, 이송 벨트에 의한 기판의 이동이 정지된 상태에서 기판을 연마하기 위해서는 필연적으로 기판의 저면 전체가 기판지지부에 의해 지지되어야 한다. 이와 같이, 연마 공정 중에 기판의 저면 전체를 지지해야 하는 구조에서는, 기판지지부가 기판보다 같거나 큰 사이즈로 형성되어야 하고, 이송 벨트의 내부에 기판지지부를 배치시키기 위하여 불가피하게 이송 벨트의 사이즈도 함께 커져야 하기 때문에, 설계자유도 및 공간활용성이 저하되는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명은 기판(W)이 제1방향으로 이송되면서 제2방향으로 왕복 이동하는 연마 유닛(230)에 의하여 기판(W)이 연마되므로, 기판지지부(220)를 기판(W)보다 작은 사이즈로 형성하고, 기판지지부(220)가 기판(W)의 저면 전체를 지지하지 않고 기판(W)의 저면 일부만을 부분적으로 지지하도록 하는 것이 가능하다. 일 예로, 기판지지부를 구성하는 지지플레이트는 기판보다 작은 사이즈를 갖도록 형성되며, 연마 유닛의 하부 위치(연마 유닛에 의한 연마가 행해지는 위치)에서 기판의 저면을 부분적으로 지지한다. 이와 같이, 지지플레이트를 기판보다 소형으로 제작할 수 있도록 하는 것에 의하여, 이송 벨트 역시 소형으로 제작하는 것이 가능하며, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서 연마 유닛은 단일 방향(제2방향)으로만 이동하면 되므로, 연마 유닛을 이동시키기 위한 겐트리 등의 장비를 간소화하고, 연마 유닛의 이동 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

기판(W)이 제1방향을 따라 이송됨과 동시에 연마 유닛(230)이 제1방향에 직교하는 제2방향으로 왕복 이동함에 따라, 기판(W)에 대한 연마 유닛(230)의 연마 경로는 지그재그 형태를 이루게된다.

즉, 도 8을 참조하면, 기판(W)이 제1방향을 따라 이송됨과 동시에 연마 유닛(230)이 제1방향에 직교하는 제2방향으로 왕복 이동함에 따라, 연마패드(232)는 기판(W)의 일변에 대해 경사진 제1사선경로(L1)와, 제1사선경로(L1)의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로(L2)를 따라 기판에 대해 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(W)의 표면을 연마한다.

여기서, 제1사선경로(L1)라 함은, 예를 들어 기판(W)의 좌측변에 대해 소정 각도로 경사진 경로를 의미한다. 또한, 제2사선경로(L2)라 함은, 제1사선경로(L1)와 교차하도록 제1사선경로(L1)의 반대 방향을 향해 소정 각도로 경사진 경로를 의미한다.

또한, 본 발명에서 연마패드(232)가 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 반복적으로 지그재그 이동한다 함은, 연마패드(232)가 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 이동하는 중에 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 이동 경로가 중단되지 않고 다른 방향으로 전환(제1사선경로에서 제2사선경로로 전환)되는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 연마패드(232)는 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 연속적으로 이동하며 연속적으로 연결된 파도 형태의 이동 궤적을 형성한다.

보다 구체적으로, 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)는 기판(W)의 일변을 기준으로 선대칭이며, 연마패드(232)는 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하며 기판(W)의 표면을 연마한다. 이때, 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)가 기판(W)의 일변을 기준으로 선대칭이라 함은, 기판(W)의 일변(11)을 중심으로 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 대칭시켰을 때, 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)가 완전히 겹쳐지는 것을 의미하고, 기판(W)의 일변과 제1사선경로(L1)가 이루는 각도와, 기판(W)의 일변과 제2사선경로(L2)가 이루는 각도가 서로 동일한 것으로 정의된다.

바람직하게, 연마패드(232)는, 연마패드(232)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 기판(W)에 대해 왕복 이동한다. 이때, 기판에 대한 연마패드(232)의 왕복 이동 피치는 이송 벨트의 회전에 의한 기판의 제1방향 이송 속도를 제어함으로써 조절될 수 있다. 이하에서는 연마패드(232)가 연마패드(232)의 직경 만큼의 길이를 왕복 이동 피치로 하여 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 기판(W)에 대해 규칙적으로 왕복 이동하는 예를 설명하기로 한다.

이때, 연마 유닛(230)은 겐트리(Gantry)와 같은 구조물(미도시)에 의해 제2방향을 따라 선형 이동하도록 구성될 수 있으며, 연마 유닛(230)을 이동시키는 구조물의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 겐트리(미도시)는 기판을 사이에 두고 기판의 양측에 배치되는 제1지지축과 제2지지축, 및 제1지지축과 제2지지축을 연결하는 연결축을 포함할 수 있으며, 연마 유닛(230)은 연결축 상에 제2방향을 따라 직선 이동 가능하게 장착될 수 있다.

이와 같이, 기판(W)에 대해 연마패드(232)가 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(W)의 표면을 연마하되, 연마패드(232)가 연마패드(232)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치(P)로 하여 기판(W)에 대해 전진 이동하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 전체 표면 영역에서 연마패드(232)에 의한 연마가 누락되는 영역없이 기판(W)의 전체 표면을 규칙적으로 균일하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 기판(W)에 대해 연마패드(232)가 전진 이동한다 함은, 연마패드(232)가 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 기판(W)에 대해 이동하면서 기판(W)의 전방을 향해(예를 들어, 도 8을 기준으로 기판의 좌측변에서 우측변을 향해) 직진 이동하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 밑변, 빗변, 대변으로 이루어진 직각삼각형을 예를 들면, 직각삼각형의 밑변은 기판(W)의 좌측변으로 정의되고, 직각삼각형의 빗변은 제1사선경로(L1) 또는 제2사선경로(L2)로 정의될 수 있으며, 직각삼각형의 대변은 기판(W)에 대한 연마패드(232)의 전진 이동 거리로 정의될 수 있다.

다시 말해서, 연마패드(232)의 직경보다 작거나 같은 길이를 왕복 이동 피치로 하여 기판(W)에 대해 연마패드(232)가 반복적으로 지그재그 이동(제1사선경로와 제2사선경로를 따라 이동)하면서 기판(W)을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 전체 표면 영역에서 연마패드(232)에 의한 연마가 누락되는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 기판(W)의 두께 편차를 균일하게 제어하고, 기판(W)의 두께 분포를 2차원 판면에 대하여 균일하게 조절하여 연마 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 기판 처리 장치(10)는 연마패드(232)가 기판(W)의 가장자리를 가로질러 기판(W)의 외측으로 벗어나도록 연마패드(232)의 왕복 이동을 제어하는 제어부(240)를 포함한다.

제어부(240)는 연마패드(232)가 기판(W)의 가장자리를 가로질러 기판(W)의 외측으로 벗어나도록 연마패드(232)의 왕복 이동을 제어함으로써, 기판(W)의 중앙부와 기판(W)의 가장자리부에서의 연마량이 동일하게 유지될 수 있게 한다.

즉, 연마패드가 기판의 가장자리를 완전히 벗어나지 않으면, 연마패드의 이동 방향이 반대 방향으로 전환될 시 기판의 가장자리에서 연마패드가 기판에 체류하는 시간이 증가하여 기판의 가장자리에서의 단위 시간당 연마량이 증가하므로, 기판의 연마량 편차가 커지고, 기판의 연마 균일도가 저하되는 문제점이 있다.

하지만, 도 9와 같이, 연마패드(232)가 기판(W)의 가장자리를 가로질러 기판(W)의 외측으로 벗어나도록 기판(W)에 대해 왕복 이동하도록 하는 것에 의하여, 다시 말해서, 연마패드(232)의 방향 전환이 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)과 접촉되지 않는 상태로 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 중앙부와 기판(W)의 가장자리부에서 연마패드(232)가 기판(W)에 체류하는 시간을 균일하게 유지할 수 있으며, 기판(W)의 연마량을 전체적으로 동일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 1 및 도 10을 참조하면, 연마 파트(200)는 기판(W)의 둘레 주변을 감싸도록 이송 벨트(210)의 외표면에 구비되는 리테이너(214)를 포함한다.

리테이너(214)는, 연마 공정 중에 연마 유닛(230)의 연마패드(232)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 진입할 시, 기판(W)의 가장자리 부위에서 연마패드(232)가 리바운드되는 현상(튀어오르는 현상)을 최소화하고, 연마패드(232)의 리바운드 현상에 의한 기판(W)의 가장자리 부위에서의 비연마 영역(dead zone)(연마패드에 의한 연마가 행해지지 않는 영역)을 최소화하기 위해 마련된다.

바람직하게, 리테이너(214)는 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)에 대응하는 리테이너폭을 갖도록 형성된다. 여기서, 리테이너(214)가 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)에 대응하는 리테이너폭을 갖는다 함은, 제2방향을 따른 리테이너(214)의 리테이너폭이 이송 벨트(210)의 벨트폭(BL)과 동일(또는 동일 범위)한 것으로 정의된다.

보다 구체적으로, 리테이너(214)에는 기판(W)의 형태에 대응하는 기판수용부(214a)가 관통 형성되고, 기판(W)은 기판수용부(214a)의 내부에서 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된다.

기판(W)이 기판수용부(214a)에 수용된 상태에서 리테이너(214)의 표면 높이는 기판(W)의 가장자리의 표면 높이와 비슷한 높이를 가진다. 이와 같이, 기판(W)의 가장자리 부위와 기판(W)의 가장자리 부위에 인접한 기판(W)의 외측 영역(리테이너(214) 영역)이 서로 비슷한 높이를 가지도록 하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 연마패드(232)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 이동하거나, 기판(W)의 내측 영역에서 기판(W)의 외측 영역으로 이동하는 중에, 기판(W)의 내측 영역과 외측 영역 간의 높이 편차에 따른 연마패드(232)의 리바운드 현상을 최소화할 수 있으며, 리바운드 현상에 의한 비연마 영역의 발생을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 리테이너(214)는 기판(W)과 동일한 두께 범위를 갖도록 형성된다. 이와 같이, 리테이너(214)를 기판(W)과 동일한 두께 범위를 갖도록 형성하는 것에 의하여, 연마패드(232)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 이동하는 중에, 연마패드(232)와 리테이너(214)의 충돌에 의한 리바운드 현상의 발생을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 리테이너(214)는 이송 벨트(210)의 순환 방향을 따라 이송 벨트(210)의 외표면에 복수개가 구비된다. 이와 같이, 이송 벨트(210)의 외표면에 복수개의 리테이너(214)를 형성하는 것에 의하여, 인라인 방식으로 서로 다른 기판(W)을 연속적으로 처리할 수 있는 이점이 있다.

또한, 기판 처리 장치(10)는, 이송 벨트(210)의 외측 영역에 배치되며 연마패드(232)를 개질하는 컨디셔닝 유닛(250)을 포함한다.

컨디셔닝 유닛(250)은 기판(W)을 연마하는 연마패드(232)는 일정 사용 시간에 따라 주기적으로 개질(컨디셔닝)하기 위해 마련된다.

참고로, 컨디셔닝 유닛(250)이 연마패드(232)를 컨디셔닝한다 함은, 연마패드(232)의 표면을 미리 정해진 가압력으로 가압하며 미세하게 절삭하여 연마패드(232)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 개질시키는 것으로 정의된다.

다시 말해서, 컨디셔닝 유닛(250)은 연마패드(232)의 외표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(232)의 외표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(232)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 기판에 원활하게 공급되게 한다.

컨디셔닝 유닛(250)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 연마패드(232)의 표면을 개질할 수 있는 다양한 구조로 마련될 수 있다.

일 예로, 컨디셔닝 유닛(250)은, 연마패드(232)의 이동 방향을 따라 이송 벨트(210)의 일측부에 배치되는 제1컨디셔너(252)와, 이송 벨트(210)의 타측부에 배치되는 제2컨디셔너(254)를 포함한다.

연마패드는 기판(W)을 연마하는 중에 이송 벨트(210)의 외측 영역에 배치되는 제1컨디셔너(252) 또는 이송 벨트의 타측부에 배치되는 제2컨디셔너(254)에 의해 컨디셔닝된다.

이와 같이, 연마패드(210)의 이동 방향을 따라 이송 벨트(210)의 양측부에 제1컨디셔너(252)와 제2컨디셔너(254)를 마련하는 것에 의하여, 연마패드(232)의 개질 공정을 위한 연마패드(232)의 이동을 최소화하고, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

물론, 경우에 따라서는 기판을 연마한 연마패드를 다른 위치(예를 들어, 연마패드의 이동 경로 외측)으로 이동시킨 후, 연마패드에 대한 컨디셔닝 공정을 행하는 것도 가능하다. 하지만, 연마패드의 이동 경로가 길어질 수록 연마패드의 컨디셔닝 공정에 소요되는 시간이 증가하고, 연마패드가 이동하는 중에 연마패드에 잔류하는 슬러리 등의 이물질이 고착될 우려가 있다. 따라서, 컨디셔닝 공정을 행하기 위한 연마패드(232)의 이동을 최소화하고 이물질의 고착을 최소화할 수 있도록, 기판(W)을 연마한 연마패드(232)가 기판을 벗어난 상태에서 곧바로 컨디셔닝하는 것이 바람직하다.

제1컨디셔너(252)와 제2컨디셔너(254)로서는, 연마패드(232)의 표면을 개질 가능한 통상의 컨디셔너가 사용될 수 있으며, 컨디셔너의 종류 및 구조에 따라 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1컨디셔너(252)와 제2컨디셔너(254)는 컨디셔닝 공정 중에 연마패드에 접촉하는 컨디셔닝 디스크(미도시)를 하우징(미도시)으로 파지하고, 컨디셔닝 디스크의 회전축(미도시)을 회전시키도록 하우징 내부에 모터 및 기어박스 등이 내장될 수 있다. 또한, 회전축을 중심으로 선회하는 아암(미도시)의 끝단에 위치한 컨디셔닝 디스크를 하부 방향으로 가압하기 위하여, 하우징의 내부에는 공압에 의하여 하부 방향으로 가압하는 실린더 등의 가압 수단(미도시)이 설치될 수 있다. 아울러, 회전 중심으로부터 하우징에 이르도록 연장된 아암이 스윕(sweep) 운동을 함으로써, 연마패드의 넓은 면적에 걸쳐 발포 기공에 대한 미소 절삭을 수행할 수 있다. 경우에 따라서는 컨디셔닝 디스크에 연마패드의 미소 절삭을 위하여 연마패드와 접촉하는 면에 다이아몬드 입자가 부착되는 것도 가능하다.

또한, 컨디셔닝 유닛(250)은, 제1컨디셔너(252)가 수용되며 이송 벨트(210)의 일측부에서 연마패드(232)의 저면을 지지하는 제1스테이지(252a)와, 제2컨디셔너(254)가 수용되며 이송벨트의 타측부에서 연마패드의 저면을 지지하는 제2스테이지(254a)를 포함한다.

제1스테이지(252a)에는 제1컨디셔너(252)가 수용되는 제1수용부(미도시)가 마련되고, 제1컨디셔너(252)는 제1수용부 상에 스윕 이동 가능하게 수용될 수 있다. 경우에 따라서는 제1컨디셔너(252)가 제1수용부에 고정 장착되는 것도 가능하다.

마찬가지로, 제2스테이지(254a)에는 제2컨디셔너(254)가 수용되는 제2수용부(미도시)가 마련되고, 제2컨디셔너(254)는 제2수용부 상에 스윕 이동 가능하게 수용될 수 있다. 경우에 따라서는 제2컨디셔너(254)가 제수용부에 고정 장착되는 것도 가능하다.

이와 같이, 이송 벨트(210)의 양측부에 제1스테이지(252a)와 제2스테이지(254a)를 마련하는 것에 의하여, 이송 벨트(210)의 외측으로 벗어난 연마패드(232)의 저면이 자중에 의한 처짐없이 제1스테이지(252a)(또는 제2스테이지)에 지지된 상태에서, 연마패드(232)의 컨디셔닝 공정이 행해질 수 있으므로, 연마패드(232)의 컨디셔닝 편차를 균일하게 제어하고, 컨디셔닝 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱 바람직하게, 제1스테이지(252a)의 상면은 기판(W)의 상면과 동일한 범위의 높이로 형성되고, 제2스테이지(254a)의 상면은 기판(W)의 상면과 동일한 범위의 높이로 형성된다. 이와 같이, 기판(W)의 외측으로 벗어난 연마패드(232)가 기판(W)의 상면과 동일한 높이에서 제1스테이지(252a)(또는 제2스테이지)에 지지되도록 하는 것에 의하여, 연마패드(232)의 컨디셔닝 효율을 높이고 컨디셔닝 균일도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)을 로딩 파트(100)에서 연마 파트(200)로 이송하는 로딩 이송 공정 중에, 로딩 파트(100)가 기판(W)을 이송하는 로딩 이송 속도와, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도를 동기화하는 로딩 제어부(120)를 포함한다.

보다 구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 로딩 제어부(120)는, 기판(W)의 일단이 이송 벨트(210)에 미리 정의된 안착 시작 위치(SP)에 배치되면, 로딩 이송 속도와 벨트 이송 속도를 동기화시킨다.

여기서, 이송 벨트(210)에 미리 안착 시작 위치(SP)라 함은, 이송 벨트(210)의 순환 회전에 의해 기판(W)이 이송되기 시작할 수 있는 위치로 정의되며, 안착 시작 위치(SP)에서는 이송 벨트(210)와 기판(W) 간의 접합성이 부여된다. 일 예로, 안착 시작 위치(SP)는 로딩 파트(100)에서부터 이송되는 기판(W)의 선단을 마주하는 기판수용부(214a)의 일변(또는 기판수용부의 일변에 인접한 위치)에 설정될 수 있다.

참고로, 센서 또는 비젼 카메라와 같은 통상의 감지수단에 의하여 기판수용부(214a)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 것으로 감지되면, 기판수용부(214a)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 상태가 유지되도록 이송 벨트(210)의 회전이 정지된다.

그 후, 이송 벨트(210)의 회전이 정지된 상태에서, 감지수단에 의해 기판(W)의 선단이 안착 시작 위치(SP)에 배치된 것으로 감지되면, 로딩 제어부(120)는 로딩 파트(100)가 기판(W)을 이송하는 로딩 이송 속도와, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도가 서로 동일한 속도가 되도록 이송 벨트(210)를 회전(동기화 회전)시켜 기판(W)이 연마 위치로 이송되게 한다.

그리고, 언로딩 파트(300)는 연마 처리가 완료된 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩하기 위해 마련된다.

언로딩 파트(300)는 연마 파트(200)에서 기판(W)을 언로딩 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 언로딩 파트(300)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 언로딩 파트(300)는 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송하되, 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 언로딩 이송 롤러(310)를 포함하며, 복수개의 언로딩 이송 롤러(310)의 상부에 공급된 기판(W)은 언로딩 이송 롤러(310)가 회전함에 따라 복수개의 언로딩 이송 롤러(310)에 의해 상호 협조적으로 이송된다. 경우에 따라서는 언로딩 파트가 언로딩 이송 롤러에 의해 순환 회전하는 순환 벨트를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

여기서, 언로딩 파트(300)가 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송한다 함은, 언로딩 파트(300)가 기판(W)의 휨 변형을 허용하는 높이에 배치되어 기판(W)을 이송하는 것으로 정의된다. 가령, 이송 벨트로부터 기판이 돌출된 상태(기판의 일부가 이송 벨트 외측으로 이송된 상태)에서 기판의 돌출 부분의 자중에 의한 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 이송 벨트보다 약간 낮은 높이(예를 들어, 10㎜ 이내)에 배치될 수 있다. 다만, 기판의 휨 변형이 억제될 수 있다면, 언로딩 파트(300)에서 기판(W)이 이송되는 높이와, 이송 벨트(210)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.

바림직하게, 기판은 이송 벨트(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트(210)로부터 분리된다.

이는, 연마가 완료된 기판(W)을 언로딩함에 있어서, 별도의 픽업 장치(예를 들어, 기판(W) 흡착 장치)를 이용하여 기판(W)을 픽업한 후, 다시 기판(W)을 언로딩 파트에 내려놓는 공정을 배제하고, 기판(W)의 언로딩 시간을 단축하기 위함이다.

보다 구체적으로, 도 11을 참조하면, 이송 벨트(210)는 정해진 경로를 따라 순환 회전하며 기판(W)을 이송하도록 구성된다. 기판(W)은 이송 벨트(210)가 회전 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치(이송 벨트가 제2롤러의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트(210)로부터 분리된다.

이와 같이, 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(210)가 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서는, 이송 벨트(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동되게 하는 것에 의하여, 별도의 픽업 공정없이 이송 벨트(210)로부터 기판(W)을 자연스럽게 분리하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 기존에는 로딩 파트로 공급된 기판을 연마 파트로 로딩시키기 위하여, 별도의 픽업 장치(예를 들어, 기판 흡착 장치)를 이용하여 로딩 파트에서 기판을 픽업한 후, 다시 기판을 연마 파트에 내려놓아야 했기 때문에, 기판을 로딩하는데 소요되는 시간이 수초~수십초가 걸릴 정도로 처리 시간이 증가하는 문제점이 있다. 더욱이, 기존에는 연마가 완료된 기판을 언로딩 파트로 언로딩시키기 위하여, 별도의 픽업 장치(예를 들어, 기판 흡착 장치)를 이용하여 연마 파트에서 기판을 픽업한 후, 다시 기판을 언로딩 파트에 내려놓아야 했기 때문에, 기판을 언로딩하는데 소요되는 시간이 수초~수십초가 걸릴 정도로 처리 시간이 증가하는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명은 로딩 파트(100)에서 공급된 기판(W)이 이송 벨트(210)로 직접 이송된 상태에서, 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해지고, 기판(W)이 이송 벨트(210) 상에서 직접 언로딩 파트(300)로 이송되도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 처리 공정을 간소화하고, 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 기판(W)의 로딩 및 언로딩시 별도의 픽업 공정을 배제하고, 순환 회전하는 이송 벨트(210)를 이용하여 인라인 방식으로 기판(W)이 처리되도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 로딩 시간 및 언로딩 공정을 간소화하고, 기판(W)의 로딩 및 언로딩에 소요되는 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 기판(W)의 로딩 및 언로딩시 기판(W)을 픽업하기 위한 픽업 장치를 마련할 필요가 없기 때문에, 장비 및 설비를 간소화할 수 있으며, 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩 파트(300)로 이송하는 언로딩 이송 공정 중에, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도와 언로딩 파트(300)가 기판(W)을 이송하는 언로딩 이송 속도를 동기화하는 언로딩 제어부(320)를 포함한다.

일 예로, 도 12를 참조하면, 언로딩 제어부(320)는 기판(W)의 일단이 감지되면, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도와 동일한 속도로 언로딩 이송 속도를 동기화시킨다. 경우에 따라서는, 기판의 일단의 감지 여부와 관계없이, 벨트 이송 속도와 언로딩 이송 속도가 동일하도록 언로딩 이송 롤러를 회전시키고 있는 상태에서 이송 벨트를 회전시켜 기판을 언로딩 파트로 언로딩하는 것도 가능하다.

전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 이송 벨트가 정해진 경로를 따라 순환 회전하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 이송 벨트가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취되며 기판을 이송하는 것도 가능하다.(미도시)

여기서, 이송 벨트가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취된다 함은, 이송 벨트가 통상의 카세트 테이프의 릴 투 릴(reel to reel) 권취 방식(제1릴에 권취되었다가 다시 제2릴에 반대 방향으로 권취되는 방식)으로 오픈 루프 형태의 이동 궤적을 따라 이동(권취)하는 것으로 정의된다.

이때, 기판은 이송 벨트의 이동 경로가 꺽여지는 위치(예를 들어, 도 11과 같이, 이송 벨트가 롤러의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트가 기판의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트로부터 분리될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 이송 벨트(210)가 일단과 타단이 연속적으로 연결된 링 형상의 엔드리스(endless) 구조로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 이송 벨트를 일단과 타단이 분리 가능한 구조로 형성하는 것도 가능하다. 이송 벨트의 일단과 타단이 분리되는 구조에서 체결부재를 이용한 통상의 패스너에 의해 이송 벨트의 일단과 타단이 선택적으로 분리 결합될 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 처리 장치 100 : 로딩 파트
110 : 로딩 이송 롤러 120 : 로딩 제어부
200 : 연마 파트 201 : 기판거치부
210 : 이송 벨트 212 : 롤러 유닛
212a : 제1롤러 212b : 제2롤러
214 : 리테이너 214a : 기판수용부
220 : 기판지지부 221 : 지지플레이트
230 : 연마 유닛 231 : 캐리어 헤드
232 : 연마패드 240 : 제어부
250 : 컨디셔닝 유닛 252 : 제1컨디셔너
252a : 제1스테이지 254 : 제2컨디셔너
254a : 제2스테이지 300 : 언로딩 파트
310 : 언로딩 이송 롤러 320 : 언로딩 제어부

Claims (17)

1. 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
   기판에 접촉된 상태로 왕복 이동하며, 상기 기판의 상면을 연마하는 연마패드와;
   정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 상기 기판이 안착되되, 상기 기판에 대한 상기 연마패드의 이동 방향을 따른 상기 기판의 제1폭과 상기 연마패드의 직경의 2배인 제2폭을 합친 길이보다 작은 벨트폭을 갖도록 형성되는 이송 벨트를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이송 벨트의 상기 벨트폭은 상기 제1폭과 상기 제2폭을 합친 길이의 1/2 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 연마패드의 이동 방향을 따른 상기 기판의 가장자리와 상기 이송 벨트의 단부 사이의 거리는 상기 제1폭의 1/10 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연마패드는 상기 기판의 이송 방향에 직교하는 방향을 따라 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 기판의 가로 길이 또는 세로 길이보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 이송 벨트의 내부에 배치되며 상기 이송 벨트를 사이에 두고 상기 기판의 저면을 지지하는 기판지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 기판지지부는 상기 이송 벨트의 상기 벨트폭에 대응하는 지지폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 이송 벨트는 롤러 유닛에 의해 정해지는 상기 경로를 따라 순환 회전하고,
   상기 이송 벨트의 순환 회전에 의하여 상기 기판이 이송되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 롤러 유닛은,
   제1롤러와;
   상기 제1롤러와 이격되게 배치되는 제2롤러를; 포함하고,
   상기 제1롤러와 상기 제2롤러는 상기 이송 벨트의 상기 벨트폭에 대응하는 길이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 벨트의 외측 영역에 배치되며 상기 연마패드를 개질하는 컨디셔닝 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 컨디셔닝 유닛은,
    상기 연마패드의 이동 방향을 따라 상기 이송 벨트의 일측부에 배치되는 제1컨디셔너와;
    상기 이송 벨트의 타측부에 배치되는 제2컨디셔너를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1컨디셔너가 수용되며, 상기 이송 벨트의 일측부에서 상기 연마패드의 저면을 지지하는 제1스테이지와;
    상기 제2컨디셔너가 수용되며, 상기 이송 벨트의 타측부에서 상기 연마패드의 저면을 지지하는 제2스테이지를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1스테이지의 상면은 상기 기판의 상면과 동일한 범위의 높이를 형성하고,
    상기 제2스테이지의 상면은 상기 기판의 상면과 동일한 범위의 높이를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
    
14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 둘레 주변을 감싸도록 상기 이송 벨트의 외표면에 돌출되게 형성되는 리테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
    
15. 제12항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 이송 벨트의 상기 벨트폭에 대응하는 리테이너폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
    
16. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    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.
    
17. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마패드가 상기 기판의 가장자리를 가로질러 상기 기판의 외측으로 벗어나도록 상기 연마패드의 왕복 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
    

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