KR101236855B1 - Methods and apparatus for processing a substrate - Google Patents
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Abstract
기판의 에지를 폴리싱하도록 구성되는 장치 및 방법은 폴리싱 필름; 상기 폴리싱 필름의 적어도 일부분이 평면 내에 지지되게끔 상기 폴리싱 필름에 장력 및 하중을 가하도록 구성되는 프레임; 및 상기 폴리싱 필름이 상기 기판에 힘을 가하고, 적어도 외부 에지와 제 1 사면을 포함하는 기판의 에지에 맞춰 형상을 가지며, 상기 기판이 회전될 때 상기 외부 에지와 상기 제 1 사면을 폴리싱하도록 구성되게끔 상기 폴리싱 필름의 평면에 대해 기판을 회전시키도록 구성되는 기판 회전 구동기;를 포함한다. 다수의 다른 태양도 제공된다.An apparatus and method configured to polish an edge of a substrate include a polishing film; A frame configured to apply tension and load to the polishing film such that at least a portion of the polishing film is supported in a plane; And the polishing film is shaped to conform to an edge of the substrate including a force on the substrate and at least an outer edge and a first slope, and configured to polish the outer edge and the first slope as the substrate is rotated. And a substrate rotation driver configured to rotate the substrate about a plane of the polishing film. Many other aspects are also provided.
Description
본 발명은 발명의 명칭이 "기판 처리 방법 및 장치"인 2005년 12월 9일자 출원된 미국 특허 출원 번호 11/299,295호(변호사 사건번호 10121호) 및 발명의 명칭이 "기판 처리 방법 및 장치"인 2005년 12월 9일자 출원된 미국 특허 출원 번호 11/298,555호(변호사 사건 번호 10414호)에 대해 우선권을 주장하며, 이들 각각의 출원은 모든 목적을 위해 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 병합된다.The present invention discloses US patent application Ser. No. 11 / 299,295 (Lawyer No. 10121), filed Dec. 9, 2005, entitled "Substrate Processing Method and Apparatus" and "Substrate Processing Method and Apparatus" Of US Patent Application No. 11 / 298,555 (Lawyer Case No. 10414), filed Dec. 9, 2005, each of which is hereby incorporated by reference in its entirety for all purposes. do.
본 발명은 일반적으로 기판 처리에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 기판의 에지의 세정 방법 및 장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to substrate processing, and more particularly to methods and apparatus for cleaning edges of substrates.
기판 에지를 세정하기 위해 기판 에지를 연마용 필름과 접촉시키는 종래의 시스템은 기판 에지를 철저하게 세정하지 못할 수 있다. 예를 들어, 연마용 필름은 세정 중에 에지의 양 사면과 충분히 접촉하지 못할 수 있다. 또한, 연마용 필름은 사용에 의해 마모될 수 있으며, 그에 따라 기판을 충분히 세정할 능력을 잃게 되며 빈번한 교체를 필요로 할 수 있는데, 이는 반도체 장치의 제조 수율에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 기판의 에지를 세정하기 위한 개선된 방법과 장치가 필요하다.Conventional systems that contact the substrate edge with an abrasive film to clean the substrate edge may not thoroughly clean the substrate edge. For example, the abrasive film may not be in sufficient contact with both slopes of the edge during cleaning. In addition, the abrasive film may be worn by use, thus losing the ability to sufficiently clean the substrate and requiring frequent replacement, which may affect the manufacturing yield of semiconductor devices. Therefore, there is a need for an improved method and apparatus for cleaning the edges of a substrate.
본 발명의 제1 태양에 있어서, 기판의 에지를 폴리싱하도록 구성되는 장치는 폴리싱 필름; 상기 폴리싱 필름의 적어도 일부분이 평면 내에 지지되게끔 상기 폴리싱 필름에 장력을 가하도록 구성되는 프레임; 및 상기 폴리싱 필름이 상기 기판에 장력을 가하고, 적어도 외부 에지와 제 1 사면을 포함하는 기판의 에지에 맞춰 형상을 가지며, 기판이 회전될 때 상기 외부 에지와 제 1 사면을 폴리싱하게끔 구성되도록 상기 폴리싱 필름의 평면에 대해 기판을 회전시키도록 구성되는 기판 회전 구동기;를 포함한다.In a first aspect of the invention, an apparatus configured to polish an edge of a substrate comprises: a polishing film; A frame configured to tension the polishing film such that at least a portion of the polishing film is supported in a plane; And the polishing film is tensioned to the substrate and is shaped to conform to an edge of the substrate including at least an outer edge and a first slope, the polishing being configured to polish the outer edge and the first slope when the substrate is rotated. And a substrate rotation driver configured to rotate the substrate with respect to the plane of the film.
본 발명의 제2 태양에 있어서, 기판의 에지를 폴리싱하도록 구성되는 장치는 복수의 폴리싱 필름; 상기 각각의 폴리싱 필름의 적어도 일부분이 각각의 평면 내에 지지되게끔 상기 각각의 폴리싱 필름에 장력을 가하도록 구성되는 프레임; 및 상기 기판과 접촉하는 임의의 폴리싱 필름이 상기 기판에 압력을 가하고, 상기 기판의 에지에 맞춰 형상을 가지며, 기판이 회전될 때 상기 에지를 폴리싱하도록 상기 폴리싱 필름의 각각의 평면 중의 적어도 하나에 대해 기판을 회전시키도록 구성되는 기판 회전 구동기;를 포함한다.In a second aspect of the invention, an apparatus configured to polish an edge of a substrate comprises: a plurality of polishing films; A frame configured to tension the respective polishing film such that at least a portion of each polishing film is supported in each plane; And for at least one of each plane of the polishing film such that any polishing film in contact with the substrate pressurizes the substrate, is shaped to the edge of the substrate, and polishes the edge when the substrate is rotated. And a substrate rotation driver configured to rotate the substrate.
본 발명의 제3 태양에 있어서, 기판의 에지를 폴리싱하도록 구성되는 장치는 폴리싱 측면과 제 2 측면을 갖춘 폴리싱 필름; 상기 폴리싱 필름의 제 2 측면에 인접 배열되는 팽창가능한 패드; 상기 폴리싱 필름과 팽창가능한 패드를 지지하도록 구성되는 프레임; 및 상기 폴리싱 필름의 폴리싱 측면에 대해 기판을 회전시키도록 구성되는 기판 회전 구동기를 포함한다. 상기 폴리싱 필름은 상기 폴리싱 필름이 기판의 에지와 접촉하며 상기 팽창가능한 패드와 폴리싱 필름이 기판의 에지에 맞춰 형상을 가지도록 상기 기판의 에지와 상기 팽창가능한 패드 사이에 배열된다.In a third aspect of the invention, an apparatus configured to polish an edge of a substrate comprises: a polishing film having a polishing side and a second side; An inflatable pad disposed adjacent the second side of the polishing film; A frame configured to support the polishing film and the inflatable pad; And a substrate rotation driver configured to rotate the substrate relative to the polishing side of the polishing film. The polishing film is arranged between the edge of the substrate and the inflatable pad such that the polishing film contacts the edge of the substrate and the inflatable pad and the polishing film are shaped to the edge of the substrate.
본 발명의 제4 태양에 있어서, 기판 에지를 세정하는 방법은 (a) 폴리싱 필름을 지지하는 단계와; (b) 외부 에지와 적어도 하나의 사면을 포함하는 기판의 에지에 상기 폴리싱 필름을 일치시키는 단계; 및 (c) 상기 기판을 회전시키는 단계를 포함한다.In a fourth aspect of the invention, a method of cleaning a substrate edge comprises the steps of (a) supporting a polishing film; (b) matching the polishing film to an edge of the substrate including an outer edge and at least one slope; And (c) rotating the substrate.
본 발명의 다른 특징 및 태양은 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구의 범위 및 첨부 도면으로부터 더욱 완전히 명확해질 것이다.Other features and aspects of the present invention will become more fully apparent from the following detailed description, the appended claims, and the accompanying drawings.
도 1은 기판의 일부분의 횡단면에 대한 개략적인 도면이며,1 is a schematic illustration of a cross section of a portion of a substrate,
도 2는 본 발명에 따른 에지 세정 장치의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이며,2 is a view schematically showing an exemplary embodiment of an edge cleaning device according to the present invention;
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 에지 세정 장치의 일부분에 대한 개략적인 근접 정단면도 및 측단면도이며,3A and 3B are schematic close-up front and side cross-sectional views, respectively, of a portion of the edge cleaning apparatus of FIG. 2, FIG.
도 4는 본 발명에 따른 에지 세정 장치의 예시적인 실시예를 도시하는 사시도이며,4 is a perspective view showing an exemplary embodiment of an edge cleaning device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 에지 세정 장치의 다른 예시적인 실시예를 도시하는 사시도이며,5 is a perspective view showing another exemplary embodiment of an edge cleaning device according to the present invention;
도 6은 도 5에 도시된 예시적인 실시예의 일부분에 대한 사시도이며,6 is a perspective view of a portion of the exemplary embodiment shown in FIG. 5;
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 사용하기 위한 교체가능한 카세트의 다른 실시예에 대한 근접 사시도이며,7A and 7B are close-up perspective views of another embodiment of a replaceable cassette for use in an embodiment of the present invention,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 사용하기 위한 패드의 다른 실시예에 대한 근접 사시도이며,8A-8C are close-up perspective views of another embodiment of a pad for use in an embodiment of the invention,
도 9a 내지 도 9c는 도 4의 예시적인 에지 폴리싱 장치의 다른 가능한 헤드 위치의 예에 대한 평면도이며,9A-9C are top views of examples of other possible head positions of the exemplary edge polishing apparatus of FIG. 4, and
도 10a 내지 도 10c는 도 5의 예시적인 에지 폴리싱 장치의 다른 가능한 헤드 위치의 예에 대한 평면도이며,10A-10C are plan views of examples of other possible head positions of the exemplary edge polishing apparatus of FIG. 5, and
도 11은 본 발명에 따른 다수의 헤드 에지 폴리싱 장치의 실시예에 대한 사시도이며,11 is a perspective view of an embodiment of a plurality of head edge polishing apparatuses according to the present invention;
도 12는 본 발명에 따른 다수의 헤드 에지 폴리싱 장치의 다른 실시예에 대한 사시도이며,12 is a perspective view of another embodiment of a plurality of head edge polishing apparatuses according to the present invention;
도 13은 본 발명에 따른 다수의 헤드 에지 폴리싱 장치의 또 다른 실시예에 대한 사시도이다.13 is a perspective view of another embodiment of a plurality of head edge polishing apparatuses according to the present invention.
본 발명은 기판의 에지를 세정 및/또는 폴리싱하기 위한 개선된 방법과 장치를 제공한다. 도 1을 참조하면, 기판(100)은 두개의 주 표면(102,102')과 에지(104)를 포함할 수 있다. 기판(100)의 각각의 주 표면(102,102')은 장치 영역(106,106')과 배제 영역(exclusion region)(108,108')을 포함할 수 있다. (그러나, 통상적으로는 두 개의 주 표면(102,102') 중의 단지 하나의 주 표면만이 장치 영역과 배제 영역을 포함할 것이다.) 상기 배제 영역(108,108')은 장치 영역(106,106')과 에지(104) 사이의 완충부 역할을 할 수 있다. 기판(100)의 에지(104)는 외부 에지(110)와 사면(112,114)을 포함할 수 있다. 사면(112,114)은 두 개의 주 표면(102,102')의 배제 영역(108,108')과 외부 에지(110) 사이에 위치될 수 있다. 본 발명은 장치 영역(106,106')에 영향을 끼침이 없이 기판(100)의 적어도 하나의 사면(112,114)과 외부 에지(110)를 세정 및/또는 폴리싱하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서는, 배제 영역(108,108')의 전부 또는 일부도 세정 또는 폴리싱될 수 있다.The present invention provides an improved method and apparatus for cleaning and / or polishing the edges of a substrate. Referring to FIG. 1,
본 발명은 기판(100)이 (예를 들어, 진공 척, 구동 롤러 등에 의해)회전될 때 기판(100)의 에지(104)에 대해 연마용 완충부(abrasive buffer) 또는 필름(예를 들어, 연마용 폴리싱 필름)을 지지하기 위한 프레임을 제공한다. 필름은 팽창가능한 패드 및/또는 액추에이터에 의해 압박되는 패드를 사용하여 회전하는 기판 에지(104)에 대해 압박될 수 있다. 어느 경우이건, 패드 및/또는 팽창가능한 패드는 기판 에지(104)의 형태를 따르는 형상을 포함하거나 형성시키고, 및/또는 유연할 수 있다. 액추에이터에 의해 가해진 힘의 양, 선택된 패드의 탄성, 팽창 가능한 패드의 팽창량, 및/또는 필름에 대한 장력의 양에 따라, 제어된 양의 압력이 에지(104)를 폴리싱하도록 가해질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 필름 자체가 (예를 들어, 패드로부터 추가적인 지지를 받거나 받지 않으면서) 사면(112,114) 중의 적어도 하나와 외부 에지(110) 모두에 맞춰 형상을 가지게끔 그리고 기판 에지(104)에 가변적인 양의 장력을 가하게끔 구성되도록 상기 필름이 프레임 내에서 장력을 받을 수 있다. 따라서, 본 발명은 상이한 에지 형태를 보완(compensate)하고 에지(104)로부터 재료가 제거됨에 따른 기판(100) 내의 변화를 보완하는데 사용될 수 있는 에지 폴리싱 공정의 정확한 제어를 제공한다.The present invention relates to an abrasive buffer or film (e.g., to an
몇몇 실시예에서 프레임은, 각각의 헤드가 폴리싱 필름을 지지하도록 구성된 다수의 헤드를 지지할 수 있다. 상기 헤드는 동시에, 예정된 순서로 또는 상이한 시간에 사용될 수 있는 상이한 유형의 필름(예를 들어, 상이한 연마용 그릿의 필름)을 지지할 수 있다. 상기 헤드는 지지된 필름이 회전하는 기판(100)의 에지(104)의 상이한 부분을 폴리싱하게 하도록 상이한 위치에 배열될 수 있다. 헤드는 에지(104)의 상이한 부분을 폴리싱하도록 프레임에 의해 에지(104) 주위에서 이동되도록 구성될 수 있다(예를 들어, 기판(100)에 대해 원주위에서 및/또는 기판(100)의 접선 축 주위에서 각운동하도록 구성된다). 몇몇 실시예에서, 헤드는 기판(100)의 회전하는 에지(104) 주위를 연속적으로 진동 운동할 수 있다. 각각의 헤드는 필름의 인덱싱된 스풀(indexed spool)을 포함하고/포함하거나 교체가능한 카세트 내에 수용될 수 있다.In some embodiments, the frame may support a number of heads, each head configured to support a polishing film. The heads can support different types of films (eg, films of different abrasive grit) that can be used at the same time, in a predetermined order or at different times. The heads may be arranged at different locations to allow the supported film to polish different portions of the
추가로 또는 대안적으로, 본 발명은 폴리싱되는 기판 에지(104)에 유체를 전달하기 위한 설비를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리싱으로부터 발생하는 입자를 씻어내리고/씻어내리거나 폴리싱을 보조하기 위해 화학 제품 또는 물을 기판 에지(104)로 지향시키도록 하나 또는 그보다 많은 채널이 제공될 수 있다. 화학 제품은, 기판/폴리싱 필름 경계면에서 기판(100) 상에 직접 분무되고/분무되거나, 필름 및/또는 패드를 통해 가해지고/가해지거나, 필름 및/또는 패드에 가해질 수 있다. 유체는 기판(100)의 어느 하나 또는 양 측면으로부터 분무될 수 있으며, 본 발명은 유출물(runoff)이 본 발명의 장치 또는 기판(100)의 다른 부분을 오염시키거나 이와 접촉하지 않게 하기 위하여 중력이나 흡인력을 이용할 수 있다. 또한, 에너지(예를 들어, 메가소닉 에너지)가 그러한 에너지를 이송하는 유체를 통해 기판 에지(104)에 인가될 수 있다.Additionally or alternatively, the present invention may include a facility for delivering fluid to the
기판(100)은 수평면에서 회전될 수 있다. 추가의 또는 대안적인 실시예에서, 기판(100)은 수직면, 다른 비수평면에서 회전될 수 있으며/있거나 상이한 회전면 사이에서 이동될 수 있다.The
도 2를 참조하면, 에지 폴리싱 장치(200)의 개략도가 도시되어 있다. 프레임(202)은 기판(100)의 주 표면(102,102')에 수직한 평면에서 폴리싱 필름(204)을 지지하고 이에 장력을 가함으로써, 기판(100)의 에지(104)가 폴리싱 필름(204)에 대해 (예를 들어, 직선의 하향 화살표(205a,205b)에 의해 표시한 바와 같이) 압박될 수 있으며 폴리싱 필름(204)이 기판 에지(104)에 맞춰 형상을 가질 수 있다. 곡선 화살표(205c)에 의해 표시한 바와 같이, 기판(100)은 폴리싱 필름(204)에 대해 회전될 수 있다. 기판(100)은, 예를 들어 약 50 내지 300 RPM 범위의 속도로 회전될 수 있으나, 다른 속도도 사용될 수 있다. 기판(100)은 사용된 필름 유형, 필름의 그릿(grit), 회전 속도, 필요한 폴리싱 양 등에 따라 약 15 내지 150 초 동안 폴리싱 필름(204)과 접촉할 수 있다. 더 많거나 적은 시간이 이용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리싱 필름(204)은 프레임(202) 상에 장착되고 폴리싱 필름(204)의 배면(예를 들어, 비연마측면)에 인접 배열되는 패드(206)에 의해 지지될 수 있다. 직선의 상향 화살표(207)에 의해 표시한 바와 같이, 장력이 가해진 폴리싱 필름(204) 및/또는 패드(206)를 포함하는 프레임(202)은 기판(100)의 에지(104)에 대해 압박될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기판은 약 0.5 lbs. 내지 약 2.0 lbs 범위의 힘의 양으로 폴리싱 필름에 대해 압박될 수 있다. 다른 양의 힘도 사용될 수 있다.Referring to FIG. 2, a schematic diagram of an
추가로 또는 대안적으로, 폴리싱 필름(204)의 추가 길이가 프레임(202)에 장착된 스풀(208,210)에 의해 지지 및 장력을 받을 수 있다. 공급 스풀(208)은 풀려서 기판(100)에 인접한 위치로 당겨질 수 있는 비사용 폴리싱 필름(204)을 포함할 수 있고, 반면 테이크-업 스풀(210)은 사용된 및/또는 마모된 폴리싱 필름(204)을 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 스풀(208,210) 중의 하나 또는 모두는 전진한 폴리싱 필름(204)의 양을 정확히 제어하기 위해 인덱싱될 수 있다. 폴리싱 필름(204)은 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 탄화물 등을 포함하는 다수의 상이한 재료로 제조될 수 있다. 다른 재료도 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 사용된 연마제의 크기는 약 0.5 μ 내지 약 3 μ까지의 범위일 수 있으나 다른 크기도 사용될 수 있다. 약 1 인치 내지 약 1.5 인치 범위의 상이한 폭이 사용될 수 있다(다른 폭도 사용가능하다). 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 폴리싱 필름은 약 0.002 내지 약 0.02 인치의 두께를 가질 수 있으며 패드(206)를 사용하는 실시예에서는 약 1 내지 5 lbs.의 장력을 견딜 수 있으며 패드가 없는 실시예에서는 약 3 내지 약 8 lbs.의 장력을 견딜 수 있다. 상이한 두께와 강도를 갖는 다른 필름이 사용될 수 있다. 스풀(208,210)은 대략 1 인치 직경을 가질 수 있으며, 약 500 인치의 폴리싱 필름(204)을 유지할 수 있으며, 폴리우레탄, 폴리비닐 디플로라이드(PVDF) 등과 같은 임의의 실용적인 재료로 구성될 수 있다. 다른 재료도 사용될 수 있다. 프레임(202)은 알루미늄, 스테인레스 스틸 등과 같은 임의의 실용적인 재료로 구성될 수 있다.Additionally or alternatively, an additional length of polishing
몇몇 실시예에서, 하나 또는 그보다 많은 유체 채널(212)(예를 들어, 분무 노즐 또는 바아)이, 기판 에지(104)의 폴리싱/세정 지원(aid), 기판의 윤활, 및/또는 제거된 재료의 씻어내림을 위해 화학 제품 및/또는 물을 전달하도록 제공될 수 있다. 유체 채널(212)은 유체를 기판(100), 폴리싱 필름(204), 및/또는 패드(206)로 전달하도록 구성될 수 있다. 유체는 윤활제로서의 역할을 하고 입자를 씻어내리는 역할을 할 수 있는 탈이온수를 포함할 수 있다. 표면 활성제 및/또는 다른 공지의 세정 화학물도 포함될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 세정을 보완하기 위하여 소닉(예를 들어, 메가소닉) 노즐이 음파 처리된(sonicated) 유체를 기판 에지(104)로 전달하는데 사용될 수 있다. 유체는 또한 폴리싱 필름(204) 및/또는 패드(206)를 통해 에지(104)로 전달될 수 있다.In some embodiments, one or more fluid channels 212 (eg, spray nozzles or bars) may be polished / aided, lubricated, and / or removed material of
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 2의 폴리싱 필름((204)과 패드(206)에 대한 개략적인 근접 정단면도 및 측단면도가 각각 도시되어 있다. (직선의 화살표로 표시된) 힘으로 인해 폴리싱 필름(204)과 패드(206)가 기판(100)의 에지(104)와 정합하여 이에 맞춰 형상을 가지게 됨에 주목한다. 몇몇 실시예에서, 기판(100)이 존재하지 않으면, 패드(206)는 기판(100)이 패드(206)를 압박하는 것으로 도시된 위치에 평탄한 표면을 가질 것이다. 마찬가지로, 기판(100)이 존재하지 않으면, 폴리싱 필름(204)은 편평하게 놓일 것이며 양 도면에서 직선으로 표시될 것이다.3A and 3B, there is shown a schematic close-up front and side cross-sectional views, respectively, of the polishing
이제 도 4와 도 5를 참조하면, 에지 폴리싱 장치(400,500)의 대안적인 두 개의 추가 실시예가 도시되어 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 예시적인 에지 폴리싱 장치(400)는 스풀(208,210) 사이에서 장력을 받으며 패드(206)에 의해 추가로 지지되는 폴리싱 필름(204)을 지지하는 헤드(404)를 구비하는 베이스 또는 프레임(402)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 패드(206)는 편향 장치(406: 예를 들어, 스프링)을 통해 헤드(404)에 장착될 수 있다. 도 4의 에지 폴리싱 장치(400)는 폴리싱 필름(204)에 대해 기판(100)의 에지(104)를 회전시키도록 구성되는, 하나 또는 그보다 많은 구동 롤러(408: 두 개가 도시됨) 및 가이드 롤러(410: 두 개가 도시됨)도 포함할 수 있다. 구동 롤러(408)는 그 각각이 구동기(412: 예를 들어 모터, 기어, 벨트, 체인 등)에 의해 구동될 수 있다.Referring now to FIGS. 4 and 5, two alternative embodiments of the
구동 롤러(408)와 가이드 롤러(410)는 롤러(408,410)가 홀로 기판(100)을 지지할 수 있게 하는 홈을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 구동 롤러(408) 내의 홈은 대략 2.5 인치의 직경을 가질 수 있으며 가이드 롤러(410) 내의 홈은 대략 1 인치의 직경을 가질 수 있다. 다른 치수도 가능하다. 기판(100)과 접촉하는 구동 롤러(408)의 영역은 구동 롤러(408)가 기판(100)을 파지할 수 있게 하는 텍스쳐링(texturing) 또는 십자 홈을 포함할 수 있다. 구동 롤러(408)와 가이드 롤러(410)는 폴리우레탄, 폴리비닐 디플로라이드(PVDF) 등과 같은 재료로 구성될 수 있다. 다른 재료도 사용될 수 있다.The
도 5에 도시한 바와 같이, 다른 예시적인 에지 폴리싱 장치(500)는 스풀(208,210) 사이에서 장력을 받으며 패드(206)에 의해 추가로 지지되는 폴리싱 필름(204)을 지지하는 헤드(504)를 구비하는 베이스 또는 프레임(502)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 패드(206)는 액추에이터(506: 예를 들어, 공압식 슬라이드, 유압식 램, 서보모터 구동식 푸셔 등)를 통해 헤드(504)에 장착될 수 있다. 도 5의 에지 폴리싱 장치(500)는 또한 구동기(510: 예를 들어 모터, 기어, 벨트, 체인 등)에 결합되는 진공 척(508)을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예의 장점은 상기 장치(500)가 폴리싱되는 에지(104)와 접촉할 필요가 없다는 점이다. 따라서, 입자가 구동 롤러 상에 쌓일 가능성과 에지(104) 상에 재부착(re-deposit)될 가능성이 제거된다. 또한 롤러를 세정할 필요성도 제거된다. 게다가, 롤러가 에지를 손상 또는 스크래칭시킬 가능성도 제거된다. 기판을 진공 척 내에 유지시킴으로써, 진동 없는 고속 회전이 달성될 수 있다.As shown in FIG. 5, another exemplary
이제 도 6 내지 도 8b를 참조하여, 도 4 및 도 5의 예시적인 실시예의 특징에 대한 몇몇 세부 사항을 설명한다. 상이한 실시예로부터의 특징은 상이한 설계 원리 또는 관심사를 만족시키기 위해 다수의 상이한 실용적인 방식으로 결합될 수 있다는 점에 주목한다.Referring now to FIGS. 6-8B, some details of the features of the exemplary embodiments of FIGS. 4 and 5 are described. Note that features from different embodiments can be combined in a number of different practical ways to meet different design principles or interests.
도 6은 도 5의 헤드(504)를 포함하는 프레임(502)의 상세도이다. 전술한 바와 같이, 헤드(504)는 스풀(208,210) 사이에서 장력을 받는 폴리싱 필름(204)을 지지한다. (헤드(504)를 포함하는) 프레임(502)은 구동기(600: 예를 들어, 서보모터)와 피봇(602)에 의해 (에지 폴리싱 장치(500)(도 5) 내에 유지된 기판(100)의 에지(104)에 접하는 축에 대해) 각운동(angular translation)하도록 구성될 수 있다. 프레임(및 폴리싱 필름(204))의 각운동은 도 9a 내지 도 10c와 관련하여 이후에 더욱 상세히 설명된다. FIG. 6 is a detailed view of
또한, 헤드(504)에 장착되는 스풀(208,210)은 하나 또는 그보다 많은 구동기(604: 예를 들어 서보 모터)에 의해 구동될 수 있다. 구동기(604)는 미사용된 폴리싱 필름(204)의 특정 양이 기판 에지로 전진 또는 연속적으로 공급될 수 있게 하기 위한 인덱싱(indexing) 능력과, 폴리싱 필름이 잡아당겨져 기판 에지에 압력을 가하게 하기 위한 장력 인가(tensioning) 능력 모두를 제공할 수 있다.In addition, the
(도 5에 비해서)도 6에서 보다 명확히 알 수 있듯이, 선택적인 패드(206)가 기판 에지(104)(도 5)에 대해 폴리싱 필름(204)을 조절가능하게 압박하고 형상을 이루게 하도록 구성되는 액추에이터(506)를 통해 헤드(504)에 장착될 수 있다. 또한, 에지 폴리싱 장치(500)(도 5) 내에 유지된 기판(100)의 주 표면(102:도 1)에 수직한 평면에 폴리싱 필름(204)을 안내하고 정렬시키기 위해, 헤드(504)에 하나 또는 그보다 많은 지지 롤러(606)도 장착될 수 있다.As can be seen more clearly in FIG. 6 (compared to FIG. 5), the
도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서 폴리싱 필름(204)의 길이는 폴리싱되는 기판(100)의 에지(104)에 직각으로 배열됨에 주목한다. 이는 폴리싱 필름(204)의 길이방향이 폴리싱되는 기판(100)의 에지(104)와 정렬되는, 도 2에 도시된 실시예와 대조적이다. 다른 폴리싱 필름 배향과 배치도 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 필름(204)은 기판(100)의 주 표면(102)에 대해 비스듬하게 유지될 수 있다.5 and 6, the length of the polishing
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 교체가능한 카세트(700A,700B)의 두 개의 상이한 실시예에 대한 근접 사시도가 도시되어 있다. 카세트(700A,700B)는 상이한 에지 폴리싱 장치(400,500)의 프레임(402,502)에 신속하고 용이하게 장착 및/또는 제거될 수 있는 일회용의, 리필가능한, 및/또는 교체가능한 패키지로 헤드(404)와 폴리싱 필름(204) 특징을 제공하도록 구성될 수 있다.7A and 7B, a close-up perspective view of two different embodiments of
도 7a에 도시한 바와 같이, 카세트(700A)는 공급 릴(208)로부터 테이크-업 릴(210)까지 걸쳐 있는 폴리싱 필름(204)을 지지하는 헤드(404)를 포함할 수 있다. 폴리싱 필름(204)은 헤드(404)에 장착되는 지지 롤러(606)에 의해 안내 및 정렬될 수 있다. 패드(206)는 전술한 바와 같이 폴리싱 필름(204)을 추가로 지지하도록 제공될 수 있다. 또한 전술한 바와 같이, 패드(206)를 헤드(404)에 장착하여 패드(206)에 대해 유연한/동적인(flexible/dynamic) 반대 압력(counter-pressure)을 제공하기 위해 편향 장치(406)(예를 들어 스프링)가 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 폴리싱 필름(204)에 대해 패드(206)를 압박하거나 기판(100)을 향해 전체 헤드(404)를 압박하기 위해 조절가능한 액추에이터(506)(도 6)가 사용될 수 있다.As shown in FIG. 7A,
또 다른 대안적인 실시예에서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 헤드(404)는 기판 에지(104)(도 1)에 측방향 압력을 제공하기 위해, 패드(206) 대신에, 단지 폴리싱 필름(204)의 장력에 의존할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 헤드(404)는 기판(100)을 수용하도록 도 7b에 도시된 바와 같은 노치(702)를 포함할 수 있다.In yet another alternative embodiment, as shown in FIG. 7B, the
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 패드(206A,206B)의 두 개의 상이한 대안적 실시예가 도시되어 있다. 기판이 존재하지 않을 때 폴리싱 필름(204)과 공동 평면 상에 있는 평탄한 표면을 가지는 패드(206)(도 6)에 추가하여, 패드(206A)는 기판(100)의 에지(104)의 형상과 정합하는 오목한 표면을 포함할 수 있다. 대안적으로, 도 8b에 도시한 바와 같이, 패드(206B)는 기판(100)의 에지(104)의 형상과 더 양호하게 정합하는 이중의 오목한 표면을 포함할 수 있다. 또 다른 대안적 실시예에서, 패드(206)는 사면(112,114)과 외부 에지(110)(도 1)를 포함하는 기판(100)의 에지(104)의 형상과 정확하게 정합하는 성형된 홈을 포함할 수 있다.8A and 8B, two different alternative embodiments of
패드(206,206A,206B)는 예를 들어, 아세탈 수지(예를 들어, 듀퐁 코포레이션에 의해 제조된 델린(Delrin:등록 상표)), PVDF, 폴리우레탄 폐쇄 셀 폼(closed cell foam), 실리콘 고무 등과 같은 재료로 제조될 수 있다. 다른 재료도 사용될 수 있다. 그와 같은 재료는 패드의 두께 또는 밀도에 따르는, 탄성 또는 형상 일치 능력을 가질 수 있다. 재료는 그 탄성을 기초로 선택될 수 있다. 목표 탄성은 필요로 하는 폴리싱 유형을 기초로 선택될 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 패드(206,206A,206B)는 조절가능한 양의, 기판의 에지에 대한 형상 일치 능력을 가질 수 있다. 예를 들어 패드(206,206A,206B)는, 더 많은 공기 또는 액체 또는 다른 유체를 추가하여 패드가 더 단단해질 수 있게 하며 블래더 내의 공기 또는 액체 또는 다른 유체의 양을 감소시켜 패드가 더욱 더 양호하게 형상에 일치될 수 있도록, 팽창가능한 블래더(bladder)일 수 있거나, 이를 포함할 수 있다. 도 8c는 유체 공급원(806)으로부터의 유체가 유체 채널(804)을 통해 충전될 수 있는(및/또는 비워질 수 있는) 팽창가능한 블래더(802)를 포함하는 패드(206C)의 실시예를 도시한다. 몇몇 실시예에서, 유체 공급원(806)은 프로그램식 및/또는 유저 작동식 제어기 또는 오퍼레이터(operator)의 명령(direction)에 의해 블래더(802)를 팽창/수축시킬 수 있다. 그러한 실시예에서, 패드의 신장 능력 및 기판 에지(104)에 대한 형상 일치 능력을 더 향상시키기 위해, 블래더(802)에 대해 실리콘 고무 등과 같은 탄성 중합체 재료가 사용될 수 있다. 그러한 실시예는, 오퍼레이터/제어기가, 예를 들어 블래더(802)의 안으로 펌핑되는 유체의 양을 제한함으로써, 폴리싱 필름(204)이 (만약 사면을 지난다면) 사면(112,114)을 지나 배제 영역(108 및/또는 108')(도 1)의 내측으로 얼마나 멀리까지 기판(100)과 접촉하게 될 것인가를 정밀하게 제어할 수 있게 할 것이다. 예를 들어, 일단 기판 외부 에지(110)가 수축된 블래더(802)를 갖는 패드(206C)에 대해 놓이면, 블래더(802)는 패드(206C)가 기판(100)의 장치 영역(106,106') 주위를 감싸지 않으면서 기판(100)의 외부 에지(110)와 (복수의) 사면(112,114) 주위를 감싸 이에 정합될 수 있게 압박되도록 팽창될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다수의 블래더가 패드에 사용될 수 있으며 상이한 형상의 팽창가능한 블래더가 상이한 형상의 패드(206,206A,206B) 내에 사용될 수 있다는 점에 주목한다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 폴리싱을 돕는데 사용되는 유체가 패드(206,206A,206B)를 통해 기판 에지로 전달될 수 있다. 유체를 패드 상에 또는 패드 안으로 적하 또는 분무시키기 위해 유체 채널이 제공될 수 있다. 대안적으로, 팽창가능한 패드는 유체가 (예를 들어, 패드를 통해)폴리싱 필름(204)으로 천천히 방출되어 전해질 수 있게 하는 반투과성 막을 갖는 블래더를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 패드(206,206A,206B)는 사용된 유체를 흡수 및/또는 유지하는 재료(예를 들어, 폴리비닐 알코올(PVA) 등)에 의해 피복(cover)되거나, 이러한 재료로 제조되거나, 또는 이러한 재료를 포함하는 것 중 하나 이상의 구성을 가질 수 있다.In some embodiments, fluids used to assist in polishing may be delivered to the substrate edges through the
도 9a 내지 도 9c 및 도 10a 내지 도 10c는 전술한 대안적인 에지 폴리싱 장치(400,500)의 여러 가능한 헤드 위치의 예를 각각 도시한다. 본 발명은 폴리싱 필름(204)을 기판(100)의 장치 영역(106)과 접촉함이 없이 기판(100)의 외부 에지(110) 및 사면(112,114)과 접촉시키도록 구성된다. 작동시, 이는 기판이 회전될 때 기판(100)의 외부 에지(110)에 접하는 축 주위로 헤드(404,504)(그리고 이에 따라, 기판(100)의 에지(104)와 접촉하여 이에 맞춰 형상을 가지는 폴리싱 필름의 일부분)를 각운동시킴으로써 달성된다. 도 9a 내지 도 9c 및 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 이러한 각운동의 축은 "P"로 나타낸 지점에서 도면이 도시된 지면(paper)으로부터 수직하게 연장하는 선으로 나타낼 수 있다. 헤드(404,504)는 기판(100)이 회전될 때 기판 에지(104)의 원하는 부분을 세정하기 위해 여러 위치에 유지될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 헤드(404,504)는 도시된 여러 위치 및/또는 다른 위치 사이에서 연속적으로 또는 간헐적으로 진동하도록 구성될 수 있다. 헤드(404,504)는 프로그램식 또는 유저 작동식 제어기의 명령에 따라 구동기(600: 도 6)에 의해 프레임(502) 상에서 이동할 수 있다. 대안적으로, 헤드(404,504)는 기판이 회전하지 않는 동안에 단지 조절될 수 있고/있거나 고정될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판은 헤드가 (전술한 바와 같이) 진동하는 동안뿐만 아니라 기판(100) 주위의 원주상에서 회전하는 동안에도 고정되게 유지될 수 있다. 또한, 폴리싱 필름(204)은 연속적인 루프로 헤드(404,504) 상에 장착될 수 있고/있거나 폴리싱 필름(204)은 기판 에지(104)를 폴리싱하도록 연속적으로(또는 간헐적으로)전진될 수 있다. 예를 들어, 필름의 전진은 폴리싱 운동을 생성 또는 향상시키는데 사용될 수 있다. 실행가능한 상기 폴리싱 운동 및/또는 방법의 어떠한 결합도 사용될 수 있다.9A-9C and 10A-10C show examples of various possible head positions of the alternative
도 11 및 도 12를 참조하면, 에지 폴리싱 장치의 추가 실시예가 도시되어 있다. 도 11은 3 개의 헤드(404)를 포함하는 에지 폴리싱 장치(1100)를 도시하며, 도 12는 두 개의 헤드(504)를 포함하는 에지 폴리싱 장치(1200)를 도시하며, 도 13은 4 개의 헤드(1304)를 포함하는 에지 폴리싱 장치(1300)를 도시한다. 상기 도면에서 제안하는 바와 같이, 임의의 개수와 유형의 헤드(404,504,1304)가 임의의 실용적인 결합으로 사용될 수 있다. 또한, 그러한 다수의 헤드 실시예에서 각각의 헤드(404,504,1304)는 상이한 구성 또는 유형의 폴리싱 필름(204)(예를 들어 상이한 그릿, 재료, 장력, 압력 등)을 사용할 수 있다. 임의의 개수의 헤드(404,504,1304)가 동시에, 개별적으로 및/또는 순차적으로 사용될 수 있다. 상이한 헤드(404,504,1304)가 상이한 기판(100) 또는 상이한 유형의 기판에 사용될 수 있다. 예를 들어, 거친 그릿의 폴리싱 필름(204) 및 오목한 패드(206B)와 같은 패드(206)를 지지하는 단단한 편향 장치(406)를 갖는 제 1 헤드(404)가 기판 사면(112,114)(도 1)으로부터 비교적 많은 양의 거친 재료를 제거하기 위해 초기에 사용될 수 있다. 제 1 헤드(404)는 사면(112,114)에 접근하도록 적절히 위치될 수 있다. 제 1 헤드(404)에 의한 세정이 완료된 후에, 제 1 헤드(404)는 기판(100)으로부터 후퇴될 수 있으며, 미세 그릿 폴리싱 필름(204)을 갖는 (그리고 패드는 갖지 않는) 제 2 헤드(504)가 사면(112,114)과 외부 에지(110)를 폴리싱하기 위한 위치로 이동될 수 있다.11 and 12, a further embodiment of an edge polishing apparatus is shown. 11 shows an
하나 또는 그보다 많은 기판(100)을 세정한 이후에, 그러한 세정에 사용된 폴리싱 필름(204)의 일부분이 마모될 수 있다. 따라서, 테이크-업 릴(210)(도 4)은 공급 릴(208)(도 4)로부터 테이크-업 릴(210)을 향해 일정한 양만큼 폴리싱 필름(204)을 당기도록 구동될 수 있다. 이러한 방식으로, 폴리싱 필름(204)의 미사용 부분이 테이크-업 릴(210)과 공급 릴(208) 사이에 제공될 수 있다. 폴리싱 필름(204)의 미사용 부분은 전술한 것과 유사한 방식으로 하나 또는 그보다 많은 다른 기판(100)을 계속해서 세정하는데 사용될 수 있다. 결과적으로, 장치(1100,1200)는, 기판 처리 수율에 거의 영향을 끼치지 않거나 전혀 끼치지 않으면서, 폴리싱 필름(204)의 마모된 부분을 미사용 부분으로 교체할 수 있다. 유사하게, 교체가능한 카세트(700A)가 사용되면, 카세트(700A) 내의 모든 폴리싱 필름(204)이 사용되었을 때 카세트(700A)를 신속히 교체함으로써 수율에 대한 영향을 최소화할 수 있다.After cleaning one or
특히 도 13의 에지 폴리싱 장치(1300)의 예시적인 실시예와 관련하여, 다수의 헤드(1304)를 지지하는 프레임(1302)이 개략적인 형태로 도시되어 있다. 헤드(1304)는 프레임(1302)에 각각 장착되며 이들 각각은 제어기(1308)(예를 들어, 프로그램된 컴퓨터, 오퍼레이터 명령식 밸브 시스템, 내장형 실시간 프로세서 등)로부터의 제어 신호에 응답하여 기판(100)의 에지(104)에 대해 일정 길이의 폴리싱 필름(204)과 패드(206)를 압박하도록 구성되는 액추에이터(1306)(예를 들어, 공압식 피스톤, 서보 구동식 슬라이드, 유압식 램 등)를 포함한다. 제어기(1308)는 각각의 액추에이터(1306)에 (예를 들어, 전기식, 기계식, 공압식, 유압식 등으로)결합된다.In particular with respect to the exemplary embodiment of the
또한, 유압 공급원(806)은 제어기(1308)에 연결되고, 제어기(1308)의 제어를 받을 수 있다. 유체 공급원(806)은 하나 또는 그보다 많은 유체 채널(212)을 통해 헤드(1304) 각각에 유체(예를 들어, 탈이온수, 세정 화학물, 음파 처리된 유체, 가스, 공기 등)를 독립적으로 전달하도록 제어될 수 있다. 제어기(1308)의 명령 하에서, 다양한 유체가 유체 채널(212)을 통해, 패드(206), 폴리싱 필름(204), 및/또는 기판 에지(104)로 선택적으로 전달될 수 있다. 유체는 폴리싱, 윤활, 입자 제거/린싱(rinsing), 및/또는 패드(206) 내의 블래더(802)(도 8c)의 팽창에 사용하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 투과성 패드(206)를 통해 전달되는 바로 그 유체가 패드(206)의 팽창 및 폴리싱 모두에 사용될 수 있는 한편, 제 2 채널(도시 않음)을 통해 동일한 헤드(1304)로 전달되는 상이한 유체가 린싱 및 윤활을 위해 사용된다.In addition, the
전술한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 실시예를 개시할 뿐이다. 본 발명의 범위 내에 있는 전술한 장치와 방법의 변형예를 본 기술 분야의 당업자는 용이하게 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 단지 둥근 기판을 세정하는 예만이 설명되었지만, 본 발명은 다른 형상을 갖는 기판(예를 들어, 평판 디스플레이용 유리 또는 폴리머 판)의 세정을 위해 변형될 수 있을 것이다. 게다가, 위에서는 상기 장치에 의해 단일 기판을 처리하는 것으로 도시하였지만, 몇몇 실시예에서 상기 장치는 복수의 기판을 동시에 처리할 수도 있다.The foregoing descriptions merely disclose exemplary embodiments of the invention. Modifications of the foregoing apparatus and methods which fall within the scope of the invention will be readily apparent to those skilled in the art. For example, only an example of cleaning a round substrate has been described, but the present invention may be modified for cleaning of substrates having other shapes (eg, glass or polymer plates for flat panel displays). In addition, although shown above to process a single substrate by the apparatus, in some embodiments the apparatus may process multiple substrates simultaneously.
따라서, 본 발명은 본 발명의 예시적인 실시예와 관련하여 설명되었지만, 이하의 청구항에 의해 정의된 바와 같이, 다른 실시예도 본 발명의 사상과 범위 내에 속할 수 있음은 물론일 것이다.Thus, while the invention has been described in connection with exemplary embodiments of the invention, it will be understood that other embodiments may fall within the spirit and scope of the invention, as defined by the following claims.
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