KR20230152987A - 연마패드의 온도조절장치, 이를 포함하는 기판 연마 시스템 및 연마패드의 온도 조절 방법 - Google Patents
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Abstract
연마패드의 온도조절장치를 개시한다. 일 실시 예에 따른 연마패드의 온도조절장치는, 상기 연마패드의 표면온도를 조절하는 온도조절부 및 상기 온도조절부의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있고, 상기 온도조절부는, 상기 연마패드의 표면에 접촉하도록 배치되는 패드 접촉 부재, 상기 패드 접촉 부재에 연결되고, 상기 패드 접촉 부재에 열을 가하는 열전소자 및 상기 열전소자에서 발생한 열을 방열하기 위한 냉각부를 포함할 수 있고, 상기 온도조절부는, 상기 연마패드의 표면을 바라본 상태에서, 상기 패드 접촉 부재를 복수의 영역으로 구획하고, 상기 구획된 복수의 영역 각각의 온도를 개별 조절할 수 있다. 이 외에 다양한 실시 예들이 가능할 수 있다.
Description
아래의 실시 예는 연마패드의 온도조절장치, 방법 및 기판 연마 시스템에 관한 것이다.
기판의 제조는 연마, 버핑 및 세정을 포함하는 화학적 기계적 평탄화(CMP, Chemical Mechanical Planarization) 작업이 요구된다. CMP 작업은 연마가 수행될 기판을 연마패드에 접촉하여 물리적으로 마모시키는 연마 공정을 포함하며, 연마 공정을 통해 기판의 표면 상태는 목표하는 프로파일에 도달하게 된다.
기판의 연마 과정에서, 기판의 표면에는 슬러리(Slurry)가 공급될 수 있다. 슬러리는 기판 및 연마패드 사이에 공급되어 기판 면에 대한 기계적 마찰을 통해 물리적 연마를 수행하는 동시에, 슬러리를 구성하는 조성물의 화학반응을 통해 기판의 표면을 화학적으로 연마할 수 있다.
기판의 연마 속도는 연마패드에 대한 기판 상의 연마 하중뿐만 아니라, 연마패드의 표면 온도에 의해 결정된다. 이는 기판에 대한 연마액의 화학적 작용이 온도에 의해 좌우되기 때문이다. 따라서, 기판을 연마함에 있어서, 연마 속도를 증가시키고 연마 속도를 일정하게 유지하기 위해서는, 기판 연마 동안에 연마패드의 최적 표면 온도를 유지하는 것이 중요하다.
연마패드의 온도조절장치의 종류로써, 온도가 조정된 액체를 활용하여 온도조절장치의 온도를 제어하며, 온도조절장치를 연마패드에 접촉시켜 연마패드의 온도를 조절하는 장치가 있다.
온도조절장치의 온도를 직접적으로 제어하는 것이 아니라, 액체를 통하여 온도조절장치의 온도를 제어하여 비효율적이며, 연마패드의 온도를 전체적으로 조절함으로써 빠른 온도변화에 대응하기 힘들다는 문제점이 있다.
따라서, 온도조절장치의 온도를 자체적으로 제어하여 연마패드의 온도조절을 효율적으로 수행하고, 연마패드의 온도를 국부적으로 개별 제어할 수 있는 장치가 요구되는 실정이다.
예를 들어, 국내등록특허 제10-1522070-0000호는, “연마패드용 온도 조정 기구를 구비한 연마 장치”를 개시한다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예에 따른 목적은, 연마패드의 표면 온도를 국부적으로 제어함으로써, 연마패드의 연마특성을 향상시키는 온도조절장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 복수의 영역에 각각 열을 가하는 온도조절장치의 작용 메커니즘을 제공하는 기판 연마 시스템을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 연마패드를 복수의 환형 영역으로 구획하여 각각의 영역의 온도를 조절하는 연마패드의 온도 조절 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 연마패드의 온도조절장치는, 상기 연마패드의 표면온도를 조절하는 온도조절부 및 상기 온도조절부의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있고, 상기 온도조절부는, 상기 연마패드의 표면에 접촉하도록 배치되는 패드 접촉 부재, 상기 패드 접촉 부재에 연결되고, 상기 패드 접촉 부재에 열을 가하는 열전소자 및 상기 열전소자에서 발생한 열을 방열하기 위한 냉각부를 포함할 수 있고, 상기 온도조절부는, 상기 연마패드의 표면을 바라본 상태에서, 상기 패드 접촉 부재를 복수의 영역으로 구획하고, 상기 구획된 복수의 영역 각각의 온도를 개별 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치에 있어서, 상기 열전소자는 복수개로 구비되고, 상기 복수의 열전소자는 상기 구획된 패드 접촉 부재의 복수의 영역 각각에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치에서의 상기 복수의 영역은 상기 연마패드의 중심축을 기준으로 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 구획될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치는, 상기 온도조절부에 연결되고, 연마패드에 대한 상기 온도조절부의 높이를 조절하는 승강부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 승강부의 제어를 통해 상기 연마패드에 대한 상기 패드 접촉 부재의 상대적인 거리를 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치는, 상기 연마패드 및 상기 패드 접촉 부재의 접촉에 따른 가압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 압력 측정 센서가 측정한 가압력에 기초하여 상기 승강부의 작동을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치는, 상기 패드 접촉 부재의 온도를 검출하는 하나 이상의 온도 측정 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 온도 측정 센서는 상기 구획된 패드 접촉 부재의 각각의 영역의 온도를 개별 측정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치는, 상기 연마패드에 대한 상기 패드 접촉 부재의 상대적인 기울기를 측정하는 자이로 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 자이로 센서의 측정값에 기초하여 상기 패드 접촉 부재 및 상기 연마패드 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 상기 승강부를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치에서의 상기 제어부는, 상기 온도 측정 센서가 측정한 상기 구획된 패드 접촉 부재의 각각의 영역의 온도 및 상기 자이로 센서가 측정한 기울기에 기초하여, 상기 연마패드에 대한 상기 패드 접촉 부재의 상대적인 거리 또는 기울기를 조절하도록 상기 승강부를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치에서의 상기 냉각부는, 방열판, 및 상기 방열판에 형성되고 냉각수가 유동하는 냉각유로를 포함하고, 상기 냉각유로는, 상기 연마패드의 표면을 바라본 상태를 기준으로, 상기 복수의 열전소자에서 발생한 열을 방열하도록 상기 패드 접촉 부재의 복수의 영역을 순환하도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치는, 상기 패드 접촉 부재의 제1영역에 배치되고, 상기 연마패드 및 상기 패드 접촉 부재 사이로 세정액을 분사하기 위한 세정액 분사부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치는, 상기 패드 접촉 부재의 제2영역에 배치되고, 상기 연마패드의 표면으로 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치에서의 상기 온도조절부는, 연마패드의 표면을 바라본 상태를 기준으로, 육면체, 원뿔형, 원형, 삼각형 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 온도조절장치에서의 상기 패드 접촉 부재는 금속 또는 세라믹 중 적어도 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 기판 연마 시스템은, 회전 작동하는 연마정반 및 상기 연마정반의 상부에 배치되는 연마패드를 포함하는 연마 유닛, 기판을 지지하고, 상기 연마패드의 표면에 상기 기판을 가압하는 캐리어 헤드, 및 상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절장치를 포함하고, 상기 온도조절장치는, 상기 연마패드의 표면에 접촉되는 패드 접촉 부재, 상기 패드 접촉 부재의 복수의 영역에 각각 열을 가하는 복수의 열전소자, 및 상기 복수의 열전소자에서 발생한 열을 방열하기 위한 냉각부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기판 연마 시스템에서의 상기 온도조절장치는, 상기 연마패드의 복수의 영역의 온도를 개별 조절하고, 상기 연마패드의 복수의 영역은 상기 연마패드의 중심축을 기준으로, 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 환형으로 구획될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기판 연마 시스템에서의 상기 온도조절장치는, 상기 연마패드의 복수의 영역 각각의 온도를 측정하는 온도 측정 센서, 및 설정된 프로파일에 따라 상기 복수의 열전소자 각각의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 측정 센서의 측정 결과에 기초하여, 상기 연마패드의 복수의 영역 각각의 온도를 피드백 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 연마패드의 온도 조절 방법은, 상기 연마패드의 표면에 반경 방향을 따라 배치되는 온도조절장치가 제공되는 단계, 상기 연마패드의 중심축을 중심으로 반경 방향으로 구획되는 복수의 환형 영역 각각의 온도를 상기 온도조절장치를 통해 조절하는 단계, 상기 복수의 환형 영역 각각의 온도를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 온도에 기초하여, 상기 온도조절장치의 작동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 연마패드의 온도조절장치는, 자체적으로 가열 및 냉각이 가능하여 기구 구성이 간단해질 수 있다.
일 실시 예에 따른 연마패드의 온도조절장치는, 연마패드의 표면 온도를 국부적으로 온도를 개별 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템은, 연마패드의 표면 온도를 효율적으로 제어함으로써, 연마패드의 연마특성을 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 연마패드의 온도 조절 방법은, 온도조절장치의 작동을 제어하여 연마패드의 복수의 환형 영역의 각각의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 연마패드의 온도조절장치, 기판 연마 시스템 및 연마패드의 온도 조절 방법은 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 온도조절부의 투과 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 온도조절부의 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 연마패드 표면의 확대도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 연마패드의 온도조절장치의 블록도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 연마패드의 온도 조절 방법의 순서도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 온도조절부의 투과 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 온도조절부의 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 연마패드 표면의 확대도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 연마패드의 온도조절장치의 블록도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 연마패드의 온도 조절 방법의 순서도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시 예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 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 시스템의 사시도이다. 도 2는 일 실시 예에 따른 온도조절부의 투과 사시도이다. 도 3은 일 실시 예에 따른 온도조절부의 단면도이다. 도 4는 일 실시 예에 따른 연마패드 표면의 확대도이다. 도 5는 일 실시 예에 따른 연마패드의 온도조절장치의 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템(1)은 기판(W)을 연마하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 연마 시스템(1)은 기판(W)의 표면을 화학적 기계적으로 연마할 수 있다.
기판 연마 시스템(1)을 통해 연마되는 기판(W)은 반도체 소자가 형성되는 실리콘 웨이퍼(Silicon wafer)일 수 있다. 그러나, 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(W)은 액정표시장치(liquid crystal display, LCD), 또는 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PFD)와 같은 평판 디스플레이(flat panel display, FPD) 장치용 유리 기판(W)일 수 있다. 일 실시 예에서, 기판(W)은 원형의 형태를 가지며 그 크기는 적용 목적에 따라 소형에서 대형까지 다양할 수 있다.
일 실시 예에서, 기판 연마 시스템(1)은 연마 유닛(10), 캐리어 헤드(11) 및 온도조절장치(12)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 연마 유닛(10)은 연마패드(101) 및 연마 정반(102)을 포함할 수 있다. 연마 정반(102)은 지면에 수직한 중심축을 기준으로 회전 작동할 수 있다. 연마패드(101)는 연마 정반(102)의 표면, 예를 들어, 연마 정반(102)의 상부에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 기판(W)은 연마패드(101)의 표면, 예를 들어, 연마패드(101)의 상부면을 통해 연마될 수 있다.
일 실시 예에서, 캐리어 헤드(11)는 기판(W)을 파지하여 연마패드(101)에 가압할 수 있다. 캐리어 헤드(11)는 연마패드(101)의 상부에 배치될 수 있고, 기판(W)을 파지한 상태로 기판(W)의 피 연마면을 연마패드(101)의 표면에 가압하여 연마할 수 있다. 캐리어 헤드(11)는 중심축을 중심으로 회전 동작함으로써, 기판(W)을 연마패드(101)에 가압한 상태로 회전시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 온도조절장치(12)는 연마패드(101)의 온도를 조절할 수 있다. 기판(W)의 연마 과정에서, 연마패드(101)의 온도는 기판(W)의 연마 상태에 영향을 끼칠 수 있다. 다시 말하면, 기판(W)이 연마되는 연마패드(101)의 온도에 따라 기판의 연마 프로파일이 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 온도조절장치(12)는 설정된 기판(W)의 연마 프로파일에 따라 연마패드(101)의 온도를 실시간으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 온도조절장치(12)는 기판(W)의 연마과정에서 연마패드(101)의 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
다른 실시 예에서, 온도조절장치(12)는 연마패드(101)의 표면 온도를 영역별로 조절함으로써, 연마패드(101)의 각 영역에 접촉하는 기판(W)의 국부 영역의 연마 프로파일에 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들어, 온도조절장치(12)는 연마패드(101)의 중심축을 기준으로 연마패드(101)의 반경방향에 따라 구획되는 연마패드(101)의 복수의 영역의 온도를 개별 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 온도조절장치(12)는 온도조절부(121), 제어부(122), 승강부(123), 압력 측정 센서(124), 온도 측정 센서(125) 및 자이로 센서(126)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 온도조절부(121)는 연마패드(101)의 표면 온도를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 온도조절부(121)는 패드 접촉 부재(1211), 열전소자(1212) 및 냉각부(1213)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 패드 접촉 부재(1211)는 연마패드(101)의 표면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 패드 접촉 부재(1211)의 표면은 연마패드(101)의 표면에 직접 접촉할 수 있다. 다른 실시 예에서, 패드 접촉 부재(1211)는 연마패드(101)의 표면으로부터 소정 간격 이격된 상태로 배치될 수도 있다.
일 실시 예에서, 패드 접촉 부재(1211)는 후술하는 열전소자(1212)에서 발생한 열을 연마패드(101)의 표면에 전달할 수 있다. 일 실시 예에서, 패드 접촉 부재(1211)는 열전도성이 높은 재질, 예를 들어, 금속 또는 세라믹 중 적어도 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 열전소자(1212)는 전력을 공급받아 열을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 열전소자(1212)는 패드 접촉 부재(1211)에 연결되고, 패드 접촉 부재(1211)에 열을 가할 수 있다. 일 실시 예에서, 열전소자(1212)는 패드 접촉 부재(1211)에 복수개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 열전소자(1212)는 후술하는 패드 접촉 부재(1211)에서 구획되는 복수의 영역(A1 내지 A5)에 각각 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 열전소자(1212) 각각은 공급되는 전원의 작동(예: 정역 변환)에 따라 패드 접촉 부재(1211)에 대한 가열 또는 냉각 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 별도의 열교환 유닛(예: 카르노 사이클)이 생략된 상태에서도, 패드 접촉 부재(1211)에 대한 효과적인 온도 조절이 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 온도조절부(121)는 연마패드(101)의 표면 온도를 국부적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이, 연마패드(101)의 표면을 바라본 상태를 기준으로, 패드 접촉 부재(1211)는 복수의 영역(A1 내지A5)로 구획되고, 복수의 영역(A1 내지 A5)에 각각 배치된 복수의 열전소자(1212)는 복수의 영역(A1 내지 A5) 각각의 온도를 개별 제어함으로써, 복수의 영역(A1 내지 A5) 각각에 접촉된 연마패드(101)의 표면 부위의 온도가 조절될 수 있다.
일 실시 예에서, 패드 접촉 부재(1211)는 연마패드(101)의 중심축을 기준으로 연마패드(101)의 반경 방향을 따라 복수의 영역(A1 내지 A5)로 구획될 수 있다. 이 경우, 도 4와 같이, 복수의 영역(A1 내지 A5) 각각에 접촉되는 연마패드(101)의 표면은 중심축을 중심으로 하는 복수의 환형 영역으로 구분될 수 있다. 따라서, 패드 접촉 부재(1211)의 표면 온도가 복수의 영역(A1 내지 A5)별로 제어되는 경우, 연마패드(101)의 표면 온도는 중심축을 기준으로 구획되는 환형의 영역별로 개별 조절될 수 있다.
한편, 상술한 연마패드(101)의 영역 별 온도 조절은 설명의 편의를 위한 하나의 예시로써, 연마패드(101)의 영역별 온도 조절은 패드 접촉 부재(1211)의 영역 구획 또는, 연마패드(101)에 대한 패드 접촉 부재(1211)의 배치 상태에 따라 얼마든지 변경될 수 있다.
일 실시 예에서, 패드 접촉 부재(1211)의 제1영역(12111)에는 세정액 분사부(12113)가 배치될 수 있다. 세정액 분사부(12113)는 온도조절장치(12)의 외관을 세정하기 위해 연마패드(101) 및 패드 접촉 부재(1211) 사이로 세정액을 분사할 수 있다. 세정액 분사부(12113)가 분사한 세정액은 연마패드(101) 및 패드 접촉 부재(1211) 사이로 유입된 이물질을 제거하는 동시에, 연마패드(101)의 표면 온도를 냉각시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 패드 접촉 부재(1211)의 제2영역(12112)에는 슬러리 공급부(12114)가 배치될 수 있다. 슬러리 공급부(12114)는 기판(W)을 연마하기 위한 슬러리를 연마패드(101)의 표면으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 슬러리 공급부(12114)가 패드 접촉 부재(1211) 상에 배치됨에 따라, 슬러리는 온도 제어 효과를 얻을 수 있다.
일 실시 예에서, 냉각부(1213)는 열전소자(1212)에서 발생한 열을 방열할 수 있다. 일 실시 예에서, 냉각부(1213)는 방열판(12131), 냉각유로(12132), 전원 공급라인(12133), 냉각수 공급라인(12134)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 냉각부(1213)는 도 2와 같이, 전원 공급라인(12133)을 통해 전원을 공급받아 작동을 할 수 있고, 냉각수 공급라인(12134)을 통해 온도조절장치(12)를 냉각하기 위한 냉각수를 공급받을 수 있다.
일 실시 예에서, 방열판(12131)은 열전소자(1212)에서 발생한 열을 외부로 방열함으로써, 온도조절장치(12)의 과도한 온도 상승에 의한 다른 부품의 손상을 방지할 수 있다. 일 실시 예에서, 방열판(12131)은 열전소자(1212)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 방열판(12131)은 패드 접촉 부재(1211)에 반대되도록 열전소자(1212) 상에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 냉각유로(12132)는 방열판(12131) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 냉각수는 냉각유로(12132)를 따라 유동할 수 있다. 일 실시 예에서, 냉각유로(12132)는 패드 접촉 부재(1211)에 배치된 복수의 열전소자(1212)에서 발생한 열을 효과적으로 방열하기 위한 배치 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 열전소자(1212)가 패드 접촉 부재(1211)의 복수의 영역(A1 내지 A5) 각각에 나누어 배치된 경우, 냉각유로(12132)는 도 2와 같이 패드 접촉 부재(1211)의 복수의 영역(A1 내지 A5)을 순환하는 형태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 도 1을 참조하면, 승강부(123)는 연마패드(101)에 대한 온도조절부(121)의 높이를 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, 승강부(123)는 온도조절부(121)에 연결되고, 지면에 대해 온도조절부(121)를 승강시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 승강부(123)는 온도조절부(121)를 지지하기 위한 지지모듈(미도시)과, 온도조절부(121)를 상하로 움직이게 할 수 있는 동력모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 압력 측정 센서(124)는 연마패드(101) 및 패드 접촉 부재(1211)의 접촉에 따른 가압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력 측정 센서(124)는 복수의 열전소자(1212)가 배치된 패드 접촉 부재(1211)의 구획된 복수의 영역(A1 내지 A5)이 연마패드(101)에 가하는 가압력을 개별적으로 측정할 수 있다.
일 실시 예에서, 온도 측정 센서(125)는 패드 접촉 부재(1211)의 온도를 검출할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정 센서(125)는 구획된 패드 접촉 부재(1211)의 각각의 영역의 온도를 개별 측정할 수 있다.
일 실시 예에서, 자이로 센서(126)는 연마패드(101)에 대한 패드 접촉 부재(1211)의 상대적인 기울기를 측정할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(122)는 승강부(123)의 작동을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(122)는 승강부(123)의 작동을 통해 연마패드(101)에 대한 패드 접촉 부재(1211)의 상대적인 위치 또는, 가압 정도를 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(122)는 압력 측정 센서(124)가 측정한 가압력에 기초하여 승강부(123)의 작동을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(122)는 자이로 센서(126)의 측정값에 기초하여 패드 접촉 부재(1211) 및 연마패드(101) 사이의 간격, 예를 들어, 패드 접촉 부재(1211)의 구획된 복수의 영역(예: A1 내지 A5) 및 연마패드(101) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 승강부(123)의 작동을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(122)는 온도 측정 센서(125)가 측정한 패드 접촉 부재(1211)의 복수의 영역(A1 내지 A5)의 각각의 온도 및 자이로 센서(126)가 측정한 기울기에 기초하여, 연마패드(101)에 대한 패드 접촉 부재(1211)의 상대적인 거리 또는 기울기를 조절하도록 승강부(123)를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(122)는 설정된 프로파일에 따라 복수의 열전소자(1212) 각각의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(122)는, 온도 측정 센서(125)의 결과에 기초하여, 연마패드(101)의 복수의 영역 각각의 온도를 피드백 제어할 수 있다.
이하에서는, 일 실시 예에 따른 연마패드의 온도 조절 방법에 대해 설명하도록 한다. 연마패드의 온도 조절 방법을 설명함에 있어서, 앞서 언급한 기재와 중복되는 기재는 생략하도록 한다. 또한, 특별한 언급이 없는 한 앞서 언급한 용어와 동일한 용어는 동일한 구성을 의미하는 것으로 이해할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 연마패드의 온도 조절 방법의 순서도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에서, 연마패드의 온도 조절 방법(60)은 연마패드(예: 도 1의 연마패드(101))의 온도를 조절하는데 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 연마패드의 온도 조절 방법(60)은 온도 조절 장치(예: 도 1의 온도조절장치(12))에 의해 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 연마패드의 온도 조절 방법(60)은 연마패드의 표면에 반경 방향을 따라 배치되는 온도조절장치가 제공되는 단계(601), 연마패드의 중심축을 중심으로 반경 방향으로 구획되는 복수의 환형 영역 각각의 온도를 온도조절장치를 통해 조절하는 단계(602), 복수의 환형 영역 각각의 온도를 측정하는 단계(603) 및, 측정된 온도에 기초하여, 온도조절장치의 작동을 제어하는 단계(604)를 포함할 수 있다.
단계 601에서는 연마패드의 표면에 온도조절장치가 배치될 수 있다. 온도조절장치는 연마패드의 중심축을 중심으로 반경 방향을 따라 배치될 수 있다. 온도조절장치는 연마패드의 표면에 접촉되도록 배치될 수 있다.
단계 602에서는 온도조절장치를 통해 연마패드의 표면 온도를 영역별로 조절할 수 있다. 예를 들어, 온도조절장치는 연마패드의 중심축으로부터 반경 방향으로 구획되는 복수의 영역을 포함하고, 구획된 복수의 영역의 온도를 개별 제어하도록 작동할 수 있다. 이 경우, 기판의 연마과정에서 연마패드의 표면은 온도조절장치의 구획된 복수의 영역 각각에 의해 국부적으로 온도가 조절될 수 있다. 예를 들어, 연마패드의 표면 온도는 중심축을 중심으로 반경 방향으로 구획되는 복수의 환형 영역 별로 조절될 수 있다.
단계 603에서는 연마패드의 표면 온도가 측정될 수 있다. 예를 들어, 연마패드의 표면 온도는 온도 측정 센서를 통해 측정될 수 있다. 일 실시 예에서, 연마패드의 표면 온도가 복수의 환형 영역별로 조절되는 경우, 복수의 환형 영역 각각의 온도가 측정될 수 있다.
단계 604에서는 온도조절장치의 작동을 제어하여 연마패드의 표면 온도를 피드백 제어할 수 있다. 예를 들어, 온도조절장치는 측정된 연마패드의 표면 온도에 기초하여 연마패드의 표면 온도가 설정된 프로파일에 매칭되도록 피드백 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 연마패드의 표면 온도가 복수의 환형 영역별로 조절되는 경우, 온도조절장치는 연마패드의 표면 온도를 복수의 환형 영역 각각에 대해 피드백 제어할 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
1: 연마 시스템
10: 연마유닛
11: 캐리어 헤드
12: 온도조절장치
60: 연마패드의 온도 조절 방법
121: 온도조절부
122: 제어부
123: 승강부
1211: 패드 접촉 부재
1212: 열전소자
1213: 냉각부
10: 연마유닛
11: 캐리어 헤드
12: 온도조절장치
60: 연마패드의 온도 조절 방법
121: 온도조절부
122: 제어부
123: 승강부
1211: 패드 접촉 부재
1212: 열전소자
1213: 냉각부
Claims (17)
- 연마패드의 온도조절장치에 있어서,
상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절부; 및
상기 온도조절부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 온도조절부는,
상기 연마패드의 표면에 접촉하도록 배치되는 패드 접촉 부재;
상기 패드 접촉 부재에 연결되고, 상기 패드 접촉 부재에 열을 가하는 열전소자; 및
상기 열전소자에서 발생한 열을 방열하기 위한 냉각부를 포함하고,
상기 온도조절부는,
상기 연마패드의 표면을 바라본 상태에서, 상기 패드 접촉 부재를 복수의 영역으로 구획하고, 상기 구획된 복수의 영역 각각의 온도를 개별 조절하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제1항에 있어서,
상기 열전소자는 복수개로 구비되고,
상기 복수의 열전소자는 상기 구획된 패드 접촉 부재의 복수의 영역 각각에 배치되는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제2항에 있어서,
상기 복수의 영역은 상기 연마패드의 중심축을 기준으로 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 구획되는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제2항에 있어서,
상기 온도조절부에 연결되고, 연마패드에 대한 상기 온도조절부의 높이를 조절하는 승강부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 승강부의 제어를 통해 상기 연마패드에 대한 상기 패드 접촉 부재의 상대적인 거리를 조절하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제4항에 있어서,
상기 연마패드 및 상기 패드 접촉 부재의 접촉에 따른 가압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 압력 측정 센서가 측정한 가압력에 기초하여 상기 승강부의 작동을 제어하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제4항에 있어서,
상기 패드 접촉 부재의 온도를 검출하는 하나 이상의 온도 측정 센서를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 온도 측정 센서는 상기 구획된 패드 접촉 부재의 각각의 영역의 온도를 개별 측정하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제6항에 있어서,
상기 연마패드에 대한 상기 패드 접촉 부재의 상대적인 기울기를 측정하는 자이로 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 자이로 센서의 측정값에 기초하여 상기 패드 접촉 부재 및 상기 연마패드 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 상기 승강부를 제어하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온도 측정 센서가 측정한 상기 구획된 패드 접촉 부재의 각각의 영역의 온도 및 상기 자이로 센서가 측정한 기울기에 기초하여, 상기 연마패드에 대한 상기 패드 접촉 부재의 상대적인 거리 또는 기울기를 조절하도록 상기 승강부를 제어하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제2항에 있어서,
상기 냉각부는,
방열판; 및
상기 방열판에 형성되고 냉각수가 유동하는 냉각유로를 포함하고,
상기 냉각유로는,
상기 연마패드의 표면을 바라본 상태를 기준으로, 상기 복수의 열전소자에서 발생한 열을 방열하도록 상기 패드 접촉 부재의 복수의 영역을 순환하도록 배치되는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제2항에 있어서,
상기 패드 접촉 부재의 제1영역에 배치되고, 상기 연마패드 및 상기 패드 접촉 부재 사이로 세정액을 분사하기 위한 세정액 분사부를 더 포함하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제2항에 있어서,
상기 패드 접촉 부재의 제2영역에 배치되고, 상기 연마패드의 표면으로 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급부를 더 포함하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제1항에 있어서,
상기 온도조절부는,
연마패드의 표면을 바라본 상태를 기준으로, 육면체, 원뿔형, 원형, 삼각형 중 어느 하나의 형태로 형성되는,
연마패드의 온도조절장치.
- 제1항에 있어서,
상기 패드 접촉 부재는 금속 또는 세라믹 중 적어도 어느 하나의 재질을 포함하는,
연마패드의 온도조절장치.
- 기판 연마 시스템에 있어서,
회전 작동하는 연마정반 및 상기 연마정반의 상부에 배치되는 연마패드를 포함하는 연마 유닛;
기판을 지지하고, 상기 연마패드의 표면에 상기 기판을 가압하는 캐리어 헤드; 및
상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절장치를 포함하고,
상기 온도조절장치는,
상기 연마패드의 표면에 접촉되는 패드 접촉 부재;
상기 패드 접촉 부재의 복수의 영역에 각각 열을 가하는 복수의 열전소자; 및
상기 복수의 열전소자에서 발생한 열을 방열하기 위한 냉각부를 포함하는,
기판 연마 시스템.
- 제14항에 있어서,
상기 온도조절장치는,
상기 연마패드의 복수의 영역의 온도를 개별 조절하고,
상기 연마패드의 복수의 영역은 상기 연마패드의 중심축을 기준으로, 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 환형으로 구획되는,
기판 연마 시스템.
- 제14항에 있어서,
상기 온도조절장치는,
상기 연마패드의 복수의 영역 각각의 온도를 측정하는 온도 측정 센서; 및
설정된 프로파일에 따라 상기 복수의 열전소자의 각각의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 온도 측정 센서의 측정 결과에 기초하여, 상기 연마패드의 복수의 영역 각각의 온도를 피드백 제어하는,
기판 연마 시스템.
- 연마패드의 온도 조절 방법에 있어서,
상기 연마패드의 표면에 반경 방향을 따라 배치되는 온도조절장치가 제공되는 단계;
상기 연마패드의 중심축을 중심으로 반경 방향으로 구획되는 복수의 환형 영역 각각의 온도를 상기 온도조절장치를 통해 조절하는 단계;
상기 복수의 환형 영역 각각의 온도를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 온도에 기초하여, 상기 온도조절장치의 작동을 제어하는 단계를 포함하는,
연마패드의 온도 조절 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220052613A KR20230152987A (ko) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 연마패드의 온도조절장치, 이를 포함하는 기판 연마 시스템 및 연마패드의 온도 조절 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220052613A KR20230152987A (ko) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 연마패드의 온도조절장치, 이를 포함하는 기판 연마 시스템 및 연마패드의 온도 조절 방법 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220052613A KR20230152987A (ko) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 연마패드의 온도조절장치, 이를 포함하는 기판 연마 시스템 및 연마패드의 온도 조절 방법 |
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-
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