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KR102389438B1 - 기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템, 기판 연마 방법 - Google Patents

기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템, 기판 연마 방법 Download PDF

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KR102389438B1
KR102389438B1 KR1020170036985A KR20170036985A KR102389438B1 KR 102389438 B1 KR102389438 B1 KR 102389438B1 KR 1020170036985 A KR1020170036985 A KR 1020170036985A KR 20170036985 A KR20170036985 A KR 20170036985A KR 102389438 B1 KR102389438 B1 KR 102389438B1
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South Korea
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temperature
polishing
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polishing pad
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이근우
박성현
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템, 기판 연마 방법을 개시한다. 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛은, 플레이튼; 기판이 안착되는 기판 안착부; 상기 안착된 기판의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부; 및 상기 안착된 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부를 포함할 수 있다.

Description

기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템, 기판 연마 방법{SUBSTRATE SUPPORT UNIT AND CMP SYSTEM COMPRISING THE SAME, SUBSTRATE CMP METHOD}
아래의 실시예는 기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 CMP 시스템, 기판 연마 방법에 관한 것이다.
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편탄하게 할 필요성이 증가한다. 편탄화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속 CMP 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.
CMP 장치는 기판의 일면 또는 양면을 연마와 버핑 및 세정하기 위한 구성요소로서, 벨트, 연마패드 또는 브러시를 구비하는 벨트를 구비한다. 슬러리는 CMP 작업을 촉진 및 강화시키기 위해 사용된다.
기존의 CMP 장치 중 2개의 드럼 상에 장착된 벨트형의 연마패드로 구성되는 벨트형 CMP 장치가 알려져 있다. 벨트형 CMP 장치는 기판이 캐리어에 장착되며, 캐리어는 일 방향으로 수평으로 이동하고, 벨트형 연마패드는 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전함에 따라 기판에 소정의 힘이 가해진 상태로 밀착되어 연마가 수행된다.
벨트형 연마패드를 통해 기판을 연마하는 경우, 기판을 파지한 이송 장치가 연마패드 방향으로 이동함으로써, 기판 및 연마패드의 접촉에 따른 연마를 수행할 수 있다. 기판의 연마 상태는, 기판 및 연마패드의 접촉의 균일성에 따라 정해지는데, 균일한 기판의 연마를 위하여, 연마패드를 기판으로 가압하는 에어 베어링이 사용될 수 있다.
연마패드를 통해 기판을 연마하는 경우, 기판의 크기나, 연마패드 및 기판 사이의 마찰, 슬러리의 분사량에 따라, 기판의 온도가 영역별로 차이가 달라질 수 있다. 기판의 연마도는 기판의 온도가 증가할수록 상승하기 때문에, 기판의 온도 차이는 기판의 연마 불균일을 초래할 수 있다. 따라서, 기판 전체의 연마도를 균일하게 유지하기 위한 방식이 요구된다.
이와 관련하여, 공개특허공보 제10-2016-0113279호는 기판 이송 장치에 관한 발명을 개시한다.
일 실시 예에 따른 목적은, 기판 전체의 온도를 균일하게 조절할 수 있는 기판 지지 유닛을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 기판에 가해지는 연마패드의 압력을 기판의 온도에 따라 조절할 수 있는 기판 연마 시스템을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 기판의 온도 및 기판에 가해지는 연마패드의 압력을 조절하여 기판 전체의 연마도를 균일하게 유지하는 기판 연마 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 다른 기판 지지 유닛은, 플레이튼; 기판이 안착되는 기판 안착부; 상기 안착된 기판의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부; 및 상기 안착된 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 온도 조절부는, 상기 기판 안착부에 열을 제공하도록, 상기 기판 안착부의 내부에 구비되는 히팅코일을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 안착부는, 단위영역으로 구분되는 복수의 히팅영역을 포함하고, 상기 가열부는, 상기 복수의 히팅영역 각각의 온도를 조절하기 위한, 복수의 히팅코일을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 온도 측정부는, 상기 복수의 히팅영역 각각의 온도를 측정할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 상기 복수의 히팅영역 각각의 온도를 조절 가능하도록, 상기 온도 조절부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제어부는, 상기 온도 측정부의 측정 온도에 기초하여, 상기 복수의 히팅영역의 온도가 균일하도록, 상기 온도 조절부를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템은, 기판을 안착하여 지지하기 위한 기판 지지 유닛; 상기 지지된 기판을 연마하기 위한 연마패드를 구비하는 연마 유닛; 및 상기 연마패드를 상기 기판으로 가압하기 위한 가압 유닛을 포함하고, 상기 기판 지지 유닛은, 상기 안착된 기판을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 기판의 온도를 상기 영역별로 조절 할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 상기 기판이 안착되는 기판 안착부; 및 상기 안착된 기판의 온도를 조절하도록, 상기 기판 안착부의 내부에 구비되는 온도 조절부; 및 상기 안착된 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 가압 유닛은, 상기 기판에 대하여 상기 연마패드를 각각의 상기 영역별로 가압할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마 유닛은, 서로 평행한 회전축을 가지는 한 쌍의 롤러; 및 상기 한 쌍의 롤러에 감겨 회전하는 벨트를 포함하고, 상기 연마패드는 상기 벨트의 외주면에 구비될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 가압 유닛은, 상기 기판에 대하여 상기 연마벨트를 상기 영역별로 가압하는 복수의 에어 베어링을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 온도 조절부는, 상기 기판 안착부에 상기 영역별로 매립되는 히팅코일을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 온도 측정부는, 상기 기판의 영역별 온도를 측정 할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 연마 시스템은, 상기 측정된 기판의 온도에 따라 상기 온도 조절부 및 상기 가압 유닛을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기판 온도에 대한 설정온도를 설정하고, 상기 복수의 영역 중, 상기 설정온도 미만의 온도를 가지는 기판 영역에 대한 연마패드의 가압력은 상승시키고, 상기 설정온도 이상의 온도를 가지는 기판 영역에 대한 연마패드의 가압력은 감소시키도록, 상기 가압 유닛을 제어할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 연마 시스템은, 기판의 상기 영역별 연마도를 측정하기 위한 연마 측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 기판의 상기 영역별 연마도가 균일하게 유지되도록, 상기 기판에 대한 상기 연마패드의 가압력 및 상기 기판의 온도를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 방법은, 기판에 연마패드를 가압하는 단계; 기판을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 영역별 온도를 측정하는 단계; 및 측정된 상기 영역별 온도에 기초하여, 상기 복수의 영역 각각에 대한 연마패드의 압력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 연마 방법은, 상기 복수의 영역 각각에 대하여, 열을 가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마패드의 압력을 조절하는 단계는, 상기 복수의 영역 중 온도가 낮은 영역에 대한 연마패드의 압력은 상승시키고, 상기 복수의 영역 중 온도가 높은 영역에 대한 연마패드의 압력을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 방법은, 연마패드를 통해 기판을 연마하는 단계; 상기 기판을 복수의 영역으로 구획하고, 각 영역에 대한 연마도를 측정하는 단계; 및 상기 복수의 영역에 대한 연마도가 균일하게 유지되도록, 상기 기판에 대한 상기 연마패드의 압력 및 상기 기판의 온도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마도를 측정하는 단계는, 상기 복수의 영역 각각에 대한 온도를 측정하는 단계; 상기 복수의 영역 각각에 대하여 연마패드가 가하는 압력을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 온도 및 압력에 기초하여, 상기 영역 각각에 대한 연마도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 기판 지지 유닛은, 기판 전체의 온도를 균일하게 조절할 수 있다..
일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템은, 기판에 가해지는 연마패드의 압력을 기판의 온도에 따라 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 방법은, 기판의 온도 및 기판에 가해지는 연마패드의 압력을 조절하여 기판 전체의 연마도를 균일하게 유지할 수 있다.
일 실시예에 따른 기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템, 기판 연마 방법의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 정면도이다.
도 2는, 도 1의 A-A선에 따른 기판 연마 시스템의 측단면도이다.
도 3은, 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 사시도이다.
도 4는, 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 상면도이다.
도 5는, 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 상면도이다.
도 6은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 블록도이다.
도 7은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 순서도이다.
도 8은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 블록도이다.
도 9는, 일 실시 예에 따른 기판 연마 방법의 순서도이다.
도 10은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 방법의 순서도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 상면도이며, 도 3는 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 상면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛(10)은, 기판(W)의 이송 또는 연마를 위하여, 기판(W)을 지지하는 상태에서, 기판(W)의 온도를 조절할 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. 그러나, 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 반도체 장치(semiconductor device) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수도 있다. 또한, 도면에서는 기판(W)이 사각형 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 이는 일 예시에 불과하며, 기판(W)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
기판 지지 유닛(10)은, 플레이튼(101), 기판 안착부(102), 온도 조절부(103) 및 온도 측정부(104)를 포함할 수 있다.
플레이튼(101)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 플레이튼(101)은 기판(W)의 피 연마면이 상부를 향하도록 기판(W)을 하측에서 지지할 수 있다. 플레이튼(101)은 기판(W)의 연마를 위해 기판(W)을 지지한 상태에서 이동할 수 있다. 예를 들어, 플레이튼(10)은 일정한 경로를 가지는 가이드 레일을 따라 이동할 수 있다.
기판 안착부(102)는 플레이튼(101)의 상부에 구비되고, 기판(W)을 안착시키기 위한 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 기판 안착부(102)는 기판(W)에 대응하는 크기를 가지도록 형성되고, 기판(W)의 비연마면에 접촉함으로써, 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 안착부(102)가 기판(W)에 대응하는 크기로 형성되는 경우, 기판(W)의 외측에 구비되는 리테이너와, 기판(W) 사이에 틈이 생기는 것을 방지할 수 있다.
온도 조절부(103)는, 기판 안착부(102)에 안착된 기판(W)의 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 온도 조절부(103)는 기판 안착부(102)에 열을 제공하도록 기판 안착부(102)의 내측에 구비될 수 있다. 이 경우, 온도 조절부(103)가 제공하는 열은 기판 안착부(102)를 통해 기판(W)에 전달될 수 있다. 온도 조절부(103)는 예를 들어, 기판 안착부(102)의 내측에 매립되는 히팅코일을 포함할 수 있다.
온도 조절부(103)는, 기판 안착부(102)에 안착된 기판(W)을 복수의 영역으로 구분하고, 기판(W)의 각 영역의 온도를 개별적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 기판 안착부(102)는 단위영역으로 구분되는 복수의 히팅영역을 포함하고, 온도 조절부(103)는 각 히팅 영역의 내부에 각각 구비되는 복수의 히팅코일을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 온도 조절부(103)는 복수의 히팅 코일을 통해, 기판 안착부(102)의 각 히팅 영역에 열을 가함으로써, 각 히팅 영역에 대응하는 기판(W) 영역의 온도를 개별적으로 조절할 수 있다.
히팅 영역은, 기판(W)에 대한 연마패드의 가압영역에 따라 정해질 수 있다. 기판(W)의 연마를 위해서 연마패드가 기판에 접촉하는 경우, 연마패드는 복수의 가압 영역으로 구분되어 기판의 각 영역을 가압할 수 있다. 이 경우, 히팅 영역은, 각 가압 영역에 대응함으로써, 기판의 각 영역에 대한 연마패드의 압력에 대응하여 기판의 각 영역의 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 히팅 영역은, 도 2와 같이 기판 안착부(102)를 복수의 세로 영역으로 구획하거나, 도 3과 같이, 기판 안착부(102)를 복수의 격자 영역으로 구획할 수 있다. 그러나, 이는 일 예시에 불과하며, 기판 안착부에 대한 히팅 영역의 구획은 실질적으로 다양하게 적용될 수 있다.
온도 측정부(104)는 기판 안착부(102)에 안착된 기판(W)의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(104)는, 안착된 기판(W)의 비 연마면에 접촉하도록, 기판 안착부(102)에 구비되는 접촉식 온도센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 온도센서는 기판 안착부(102)의 복수의 히팅영역에 각각 구비됨으로써, 복수의 히팅영역에 대응하는 기판(W)의 각 영역에 대한 온도를 측정할 수 있다.
일반적으로, 기판의 연마 과정에서는, 기판의 연마를 위해 주입되는 슬러리의 양이나, 연마패드 및 기판의 마찰등에 의하여, 기판의 영역별로 부분적인 온도차가 발생할 수 있다. 특히, 대면적 기판을 연마하는 경우에는, 기판의 크기가 커지기 때문에 기판의 온도 차이가 더 커질 수 있다. 기판의 온도가 높아질수록, 기판에 대한 연마율이 증가하기 때문에, 기판의 영역별 온도차가 발생하는 경우에는, 각 영역별로 연마율에 차이가 발생할 수 있다.
기판 지지 유닛(10)은, 안착된 기판(W)에 대하여, 온도 측정부(104)를 통해 히팅 영역별로 온도를 측정하고, 온도 조절부(103)를 통해 각 히팅 영역에 가해지는 열을 조절함으로써, 기판(W) 전체에 대한 온도를 균일하게 조절할 수 있다. 결과적으로, 기판 지지 유닛(10)은 기판 전체에 대한 균일한 연마를 가능하게 할 수 있다.
도 4은 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 정면도이고, 도 5는, 도 4의 A-A선에 따른 기판 연마 시스템의 측단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템(1)은, 기판(W)을 연마하는 과정에서, 기판(W)의 온도 및 기판에 가해지는 연마패드의 압력을 조절함으로써, 기판 전체를 균일하게 연마할 수 있다.
기판 연마 시스템(1)은, 기판 지지 유닛(10), 연마 유닛(11), 가압 유닛(13), 제어부(14), 슬러리 공급 유닛(15) 및 패드 컨디셔너(16)를 포함할 수 있다.
연마 유닛(11)은, 기판 지지 유닛(10)에 안착된 기판(W)을 연마할 수 있다. 연마 유닛(11)은, 한 쌍의 롤러(111)와, 한 쌍의 롤러(111)에 감겨 회전하는 벨트(112), 벨트의 외주면에 구비되는 연마패드를 포함할 수 있다.
한 쌍의 롤러(111)는 일정 간격을 두고 배치되며, 서로 평행한 회전축을 가질 수 있다. 한 쌍의 롤러(111)는 회전축을 중심으로 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 롤러(111)의 회전 축은, 기판 지지 유닛(10)의 이동방향과 수직하게 배치될 수 있다. 롤러(111)의 회전 방향은 기판 지지 유닛(10)의 이동방향과 반대일 수 있다.
벨트(112)는 한 쌍의 롤러(111)에 감겨 회전할 수 있다. 벨트(112)는 롤러(111)의 외측을 따라 회전하도록, 폐루프를 형성할 수 있다. 이 경우, 벨트(112)는 일정한 장력을 유지하기 위한 장력조절수단(미도시)을 포함할 수 있다.
연마패드는 벨트(112)의 외주면에 구비될 수 있다. 연마패드는 기판(W)과 접촉하여 기판(W)의 피연마면을 연마할 수 있다. 즉, 연마패드(112)는 벨트의 회전에 따라 회전하게 되며, 연마패드(112)의 일부는 기판(W)의 피연마면에 접촉하면서, 기판(W)을 연마할 수 있다. 기판(W)에 접촉한 연마패드의 일부는 기판(W)에 대하여 상대적으로 수평방향으로 이동할 수 있으며, 이에 따라, 기판(W)의 피 연마면 및 연마패드의 연마면 사이의 마찰을 통해 기판(W)이 연마될 수 있다. 이 경우, 기판(W) 및 연마패드 사이의 마찰은, 기판(W) 방향으로 가해지는 연마패드의 압력에 따라 조절될 수 있다.
가압 유닛(13)은, 연마패드를 기판(W) 방향으로 가압함으로써, 기판(W)에 대한 연마패드의 압력을 조절할 수 있다. 가압 유닛(13)은 연마패드를 복수의 가압 영역으로 구분하고, 각 가압 영역별로 기판에 대한 연마패드의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 복수의 가압영역은, 기판 안착부(102)의 히팅 영역에 대응할 수 있다. 가압 유닛(13)은, 예를 들어, 연마 유닛(11)의 내측에 구비되어, 벨트(112)의 내주면에 공기를 분사하는 에어 베어링일 포함할 수 있다. 다시 말하면, 에어 베어링은 한 쌍의 롤러(111) 사이에 배치되고, 벨트(112)를 기판(W) 방향으로 가압함으로써, 기판(W)에 대한 연마패드의 가압력을 조절할 수 있다. 에어 베어링은, 각 가압 영역에 대응하도록 복수 개 구비되고, 복수의 에어 베어링은 연마패드를 기판(W) 방향으로 각 영역별로 가압할 수 있다.
슬러리 공급 유닛(15)은, 기판(W)의 연마를 위한 슬러리(S)를 연마패드에 제공할 수 있다. 예를 들어, 슬러리 공급 유닛은(15), 연마 유닛(11)의 상부에 구비되어 연마패드에 슬러리(S)를 분사할 수 잇다. 슬러리 공급 유닛(15)은, 연마패드의 폭 방향에 대응되는 길이를 갖고, 연마패드에 대하여 선형으로 슬러리(S)를 공급할 수 있다. 그러나, 슬러리 공급 유닛(15)의 형상 및 배치가 이에 한정되는 것은 아니다.
패드 컨디셔너(16)는, 연마 유닛(11)의 상부에 구비되고, 회전 이동하는 연마패드를 커디셔닝 할 수 있다.
제어부(14)는, 기판(W)의 균일한 연마를 위하여, 온도 조절부(114) 및 가압 유닛(13)을 제어할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 블록도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 순서도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 제어부(14)는, 온도 측정부(104)에서 측정한 기판(W)의 온도에 기초하여, 온도 조절부(103) 및 가압 유닛(13)을 제어할 수 있다.
제어부(14)는, 온도 조절부(103)를 통해 복수의 히팅 영역에 대응하는 기판(W)의 각 영역의 온도를 개별적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(104)는 온도 측정부(104)의 측정 온도를 통해, 복수의 히팅코일의 발열을 제어함으로써, 복수의 히팅영역에 대응하는 기판(W)의 각 영역의 온도를 균일하게 조절할 수 있다.
제어부(14)는, 기판(W)의 각 영역의 온도에 따라, 각 영역에 대한 연마패드의 가압력을 조절할 수 있다. 연마패드에 의하여 기판(W)에 가해지는 압력이 증가하면, 연마패드 및 기판(W) 사이의 마찰력이 증가하기 때문에, 기판의 연마도가 높아지게 된다. 따라서, 제어부(14)는, 기판(W)의 온도에 따라 기판(W)에 대한 연마패드의 가압력을 조절함으로써, 기판(W)의 연마도를 조절할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제어부(14)는, 각 히팅 영역에 대응하는 기판(W) 영역의 온도에 따라, 각 영역에 대하여 연마패드가 가하는 압력을 조절할 수 있다.
단계 210에서, 제어부(14)는 기판(W) 온도에 대한 설정온도를 설정할 수 있다. 이 경우, 기판(W)에 대하여 가해지는 연마패드의 압력은 설정온도에 따라 미리 정해질 수 있다.
단계 220에서, 온도 측정부(104)는 기판(W)의 각 영역에 대한 온도를 측정하고, 이를 제어부(14)에 제공할 수 있다.
단계 230에서, 제어부(14)는 온도 측정부(104)로부터 제공받은 기판(W)의 각 영역에 대한 측정온도와 설정온도를 비교할 수 있다.
단계 240에서, 제어부(14)는 설정온도보다 높은 측정온도를 가지는 기판(W) 영역에 대한 연마패드의 가압력을 상승하도록, 가압 유닛(13)을 제어할 수 있다. 반면, 단계 250에서, 제어부(14)는 설정온도 미만의 측정온도를 가지는 기판(W) 영역에 대한 연마패드의 가압력을 감소시키도록, 가압 유닛(13)을 제어할 수 있다. 다시 말하면, 제어부(14)는 복수의 에어 베어링의 공기 분사량을, 각 기판(W) 영역의 온도에 따라 조절함으로써, 기판(W)의 각 영역에 대한 연마도를 균일하게 조절할 수 있다.
도 8은, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 블록도이다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템은, 연마 측정부(17)를 더 포함할 수 있다.
연마 측정부(17)는, 기판(W)을 복수개의 영역으로 구획하고, 각 영역에 대한 기판(W)의 연마도를 측정할 수 있다. 연마 측정부(17)는 예를 들어, 기판(W)에 광을 조사하여 기판(W) 표면의 연마상태를 측정하는 센서를 포함할 수 있다.
제어부(14)는, 연마 측정부(17)에서 측정한 기판(W)의 각 영역에 대한 연마도에 기초하여, 가압 유닛(13) 및 온도 조절부(103)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 기준 연마도 미만의 연마도를 가지는 기판(W) 영역에 대해서는, 기판(W)의 온도가 증가하도록 온도 조절부(103)를 제어하고, 기판(W)에 대한 연마패드의 압력이 증가하도록 가압 유닛(13)을 제어할 수 있다. 반면, 제어부(14)는 기준 연마도를 초과하는 연마도를 가지는 기판(W) 영역에 대해서는, 기판(W)의 온도가 감소하도록 온도 조절부(103)를 제어하거나, 기판(W)에 대한 연마패드의 압력이 감소하도록 가압 유닛(13)을 제어할 수 있다. 결과적으로, 제어부(14)에 의하여 기판(W)의 각 영역에 대한 온도 및 연마패드의 압력이 조절됨으로써, 기판(W) 전체 영역에 대한 연마도가 균일하게 제어될 수 있다.
이하, 일 실시 예에 따른 기판 연마 방법에 대하여 설명하도록 한다. 기판 연마 방법을 설명함에 있어서, 앞서 설명한 내용과 중복되는 기재는 생략하도록 한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 기판 연마 방법의 순서도이다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 방법은, 기판에 연마패드를 가압하는 단계(310), 기판의 영역별 온도를 측정하는 단계(320), 기판의 영역별 압력을 조절하는 단계(330) 및 기판의 영역별 온도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 310은, 기판의 연마를 위해 연마패드를 기판에 가압함으로써, 연마패드를 기판에 접촉시킬 수 있다. 연마패드는 예를 들어, 벨트형 연마 유닛을 따라 회전하는 벨트의 외주면에 구비될 수 있다.
단계 320은, 기판을 복수의 영역으로 구획하고, 각 영역에 대한 온도를 각각 측정할 수 있다. 예를 들어, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛에는 기판의 각 영역에 대응하도록 배치되는 복수의 온도센서가 구비될 수 있다. 각각의 온도 센서는, 기판의 온도를 실시간으로 측정하여, 사용자에게 제공할 수 있다.
단계 330은, 기판의 각 영역에 대한 연마패드의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 기판의 각 영역에 대응하는 위치에는 복수의 에어 베어링이 각각 배치되고, 각각의 에어 베어링은 연마패드에 공기를 분사함으로써, 기판의 각 영역에 대한 연마패드의 압력을 조절할 수 있다. 기판의 온도가 높은 경우에는, 기판의 연마도가 높아지기 때문에, 기판의 온도에 따라 기판에 대한 연마패드의 압력을 조절함으로써, 기판의 연마도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 기판의 복수의 영역 중 온도가 낮은 영역에 대한 연마패드의 압력은 상승되고, 온도가 높은 영역에 대한 연마패드의 압력은 감소시킴으로써, 기판의 연마도가 조절될 수 있다.
단계 340은, 기판의 각 영역에 대한 연마패드의 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛에는, 기판의 각 영역에 대응하는 위치에 매립 배치되는 히팅 코일이 구비되고, 각각의 히팅 코일은 개별적으로 열을 발산함으로써, 기판의 각 영역에 대한 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 기판 전체의 온도가 균일하도록 조절될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 기판 연마 방법의 순서도이다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 방법은, 기판에 연마패드를 가압하는 단계(410), 기판의 영역별 온도를 측정하는 단계(420) 및 기판의 영역별 압력을 조절하는 단계(430)를 포함할 수 있다.
단계 410에서는, 연마패드가 기판에 가압됨으로써, 기판이 연마될 수 있다.
단계 420에서는, 기판의 온도를 측정하여, 기판의 연마도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 단계 420은, 기판을 복수의 영역으로 구획하고, 각 영역에 대한 온도를 측정할 수 있다. 이 경우, 기판의 각 영역에 대하여 연마패드가 가하는 압력도 함께 측정될 수 있다. 결과적으로, 기판의 온도 및 연마패드가 가하는 압력을 통해, 각 기판 영역에 대한 연마도가 산출될 수 있다.
단계 430에서는, 기판의 영역별 압력이 조절될 수 있다. 기판에 가해지는 연마패드의 압력은 즉각적으로 조절될 수 있기 때문에, 기판에 대한 연마패드의 압력을 조절함으로써, 기판의 연마도를 조절할 수 있다. 이 경우, 각 영역에 대한 연마패드의 압력은 각 영역의 연마도가 균일하게 유지되도록 조절될 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
W: 기판
10: 기판 지지 유닛
101: 플레이튼
102: 기판 안착부
103: 온도 조절부
104: 온도 측정부
11: 연마 유닛
13: 가압 유닛
14: 제어부

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 기판을 안착하여 지지하기 위한 기판 지지 유닛;
    상기 안착된 기판을 연마하기 위한 연마패드를 구비하는 연마 유닛;
    상기 연마패드를 상기 기판으로 가압하기 위한 가압 유닛; 및
    상기 가압 유닛을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 기판이 안착되는 기판 안착부;
    상기 기판 안착부의 내부에 구비되고, 상기 안착된 기판을 복수의 영역으로 구획하고 상기 기판의 온도를 상기 구획된 영역별로 조절 가능한 온도 조절부; 및
    상기 안착된 기판의 영역별 온도를 측정하는 온도 측정부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 측정된 기판의 온도에 따라 상기 가압 유닛을 제어하는, 기판 연마 시스템.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가압 유닛은,
    상기 기판에 대하여 상기 연마패드를 각각의 상기 영역별로 가압하는, 기판 연마 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연마 유닛은,
    서로 평행한 회전축을 가지는 한 쌍의 롤러; 및
    상기 한 쌍의 롤러에 감겨 회전하는 벨트를 포함하고,
    상기 연마패드는 상기 벨트의 외주면에 구비되는, 기판 연마 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가압 유닛은,
    상기 기판에 대하여 상기 연마패드를 상기 영역별로 가압하는 복수의 에어 베어링을 포함하는, 기판 연마 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 온도 조절부는,
    상기 기판 안착부에 상기 영역별로 매립되는 히팅코일을 포함하는, 기판 연마 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기판 온도에 대한 설정온도를 설정하고,
    상기 복수의 영역 중, 상기 설정온도 미만의 온도를 가지는 기판 영역에 대한 연마패드의 가압력은 상승시키고,
    상기 설정온도 이상의 온도를 가지는 기판 영역에 대한 연마패드의 가압력은 감소시키도록, 상기 가압 유닛을 제어하는, 기판 연마 시스템.
  16. 제7항에 있어서,
    기판의 상기 영역별 연마도를 측정하기 위한 연마 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 기판의 상기 영역별 연마도가 균일하게 유지되도록, 상기 기판에 대한 상기 연마패드의 가압력 및 상기 기판의 온도를 제어하는, 기판 연마 시스템.
  17. 기판에 연마패드를 가압하는 단계;
    기판을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 영역별 온도를 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 영역별 온도에 기초하여, 상기 복수의 영역 각각에 대한 연마패드의 압력을 조절하는 단계를 포함하는, 기판 연마 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 영역 각각에 대하여, 열을 가하는 단계를 더 포함하는, 기판 연마 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 연마패드의 압력을 조절하는 단계는,
    상기 복수의 영역 중 온도가 낮은 영역에 대한 연마패드의 압력은 상승시키고,
    상기 복수의 영역 중 온도가 높은 영역에 대한 연마패드의 압력을 감소시키는, 기판 연마 방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
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