KR102100130B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102100130B1 KR1020180037860A KR20180037860A KR102100130B1 KR 102100130 B1 KR102100130 B1 KR 102100130B1 KR 1020180037860 A KR1020180037860 A KR 1020180037860A KR 20180037860 A KR20180037860 A KR 20180037860A KR 102100130 B1 KR102100130 B1 KR 102100130B1
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Abstract

본 발명에 따른 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 기판의 표면을 연마하는 연마 유닛과, 기판 거치부에 기판을 거치한 상태에서 연마 유닛의 이동 속도를 조절하는 방식으로 기판을 처리하도록 구성된다. 이를 통해, 본 발명은 기판의 평탄 연마 품질을 향상시키고 처리 시간을 단축하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 대면적 기판의 평탄 연마의 품질을 높이면서 처리 공정 시간을 단축하는 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 기판의 처리 품질을 향상시키면서, 동시에 처리 시간을 단축할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판의 연마에 소요되는 시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판을 연속적으로 공급하여 처리할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 설비를 간소화할 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 기판의 표면을 연마하는 연마 유닛과, 기판 거치부에 기판을 거치한 상태에서 연마 유닛의 이동 속도를 조절하는 방식으로 기판을 처리하는 것에 의하여, 기판의 평탄 연마 품질을 향상시키고 처리 시간을 단축할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 평탄 연마 품질을 향상시키면서 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 연마 유닛이 접촉하기 시작하는 기판의 가장자리 영역에서의 연마면 품질을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 기판의 안착을 위한 리테이너의 마모를 최소화하여, 리테이너의 장수명을 보장하고, 리테이너 교체 주기를 보다 길게 연장하여 공정 효율을 높이고 유지 비용을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 연마에 소요되는 시간을 단축하고 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 생산성 및 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판을 연속적으로 공급하여 처리하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 설비를 간소화하고, 제조 비용을 절감할 수 있으며, 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 평면도,
도2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 사시도,
도3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도,
도4 내지 도6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판이송부를 설명하기 위한 도면,
도8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판에 대한 연마 유닛의 연마 경로 및 이동 속도를 설명하기 위한 평면도,
도9a는 도8의 경로로 연마 유닛이 이동하는 경로 중 기판 바깥 영역에서의 이동 속도를 설명하기 위한 도면,
도9b는 도8의 경로로 연마 유닛이 기판과 접촉한 접촉 영역 중에 제1영역에서의 제1이동 속도를 설명하기 위한 도면,
도9c는 도8의 경로로 연마 유닛이 기판과 접촉한 접촉 영역 중에 제2영역에서의 제2이동 속도를 설명하기 위한 도면,
도10은 도9b의 절단선 X-X에 따른 단면도로서 리테이너의 압축 강성과 기판의 압축 강성에 따른 이동 속도를 설명하기 위한 도면,
도11 및 도12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도13은 도9c의 제2영역에서의 기판 높이 편차에 따른 제2이동속도 조절방법을 설명하기 위한 도면,
도14는 표면높이 측정부와 연마 패드의 이동을 설명하기 위한 평면도,
도15는 도1의 연마 유닛의 반단면도,
도16a 및 도16b는 본 발명의 다른 실시 형태로서 기판 거치부가 위치 고정된 상태에서 기판의 처리 공정이 행해지는 장치 구성을 도시한 사시도,
도17은 본 발명의 또 다른 실시 형태로서 기판 거치부가 이동 벨트에 연결되어 이동하는 상태에서 기판의 처리 공정이 행해지는 장치 구성을 도시한 평면도이다.
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.
도1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 평면도이고, 도2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서 연마 파트를 설명하기 위한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서 연마 파트를 설명하기 위한 측면도이다. 또한, 도4 내지 도6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서 기판이송부를 설명하기 위한 도면이고, 도8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서 기판에 대한 연마 유닛의 연마 경로 및 이동 속도를 설명하기 위한 평면도이다. 그리고, 도9a는 도8의 경로로 연마 유닛이 이동하는 경로 중 기판 바깥 영역에서의 이동 속도를 설명하기 위한 도면이고, 도9b는 도8의 경로로 연마 유닛이 기판과 접촉한 접촉 영역 중에 제1영역에서의 제1이동 속도를 설명하기 위한 도면이고, 도9c는 도8의 경로로 연마 유닛이 기판과 접촉한 접촉 영역 중에 제2영역에서의 제2이동 속도를 설명하기 위한 도면이고, 도10은 도9b의 절단선 X-X에 따른 단면도로서 리테이너의 압축 강성과 기판의 압축 강성에 따른 이동 속도를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도11 및 도12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도13은 도9c의 제2영역에서의 기판 높이 편차에 따른 제2이동속도 조절방법을 설명하기 위한 도면이고, 도14는 표면높이 측정부와 연마 패드의 이동을 설명하기 위한 평면도, 도15는 도1의 연마 유닛의 반단면도이다.
도1 내지 도15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는, 연마 공정이 행해질 새로운 기판(W)을 공급하는 로딩 파트(100)와, 기판(W)의 평탄 연마 공정이 행해지는 연마 파트(200)와, 연마 공정이 종료된 기판을 배출하는 배출 파트(300)로 구획된다.
그리고, 상기 기판 처리 장치는, 기판을 기판 거치부(210)에 거치시킨 상태에서, 연마 유닛의 연마 패드(232)에 의하여 기판의 평탄 연마 공정을 행하되, 기판의 평탄 연마를 위한 제반 처리 공정 중에 이동 속도가 1회 이상 변경되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '처리 공정'이라는 용어는, 기판의 평탄 연마 공정과, 평탄 연마 공정을 준비하기 위하여 연마 유닛을 이동시키는 공정과, 기판을 기판 거치부에 거치시키는 공정을 모두 포함하는 것으로 정의한다.
이와 같이, 연마 유닛의 이동 속도를 1회 이상 변경시키는 것에 의하여, 기판의 처리 공정에 소요되는 시간을 단축하고 기판의 연마 품질을 향상시킬 수 있다.
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.
상기 로딩 파트(100)에는, 도1에 도시된 바와 같이, 다수의 로딩 이송 롤러(110)들이 서로 이격되어 회전 구동되는 것에 의해, 그 상측에 놓여진 기판(W)을 연마 파트(200)로 이송시킨다. 연마 파트(200)로 이송하는 수단은 다수의 이송 롤러(110)에 국한되지 아니하며, 컨베이어 벨트 또는 롤러와 벨트의 조합 등과 같이 공지된 다양한 기판 이송 수단이 적용될 수도 있다.
상기 연마 파트(200)에는, 로딩 파트(100)로부터 이송되는 기판(W)을 수취하여 상면에 얹어 거치시키는 기판 거치부(210)와, 기판(W)의 연마 공정 중에 기판(W)의 하측을 견고하게 지지하는 기판 지지플레이트(220)와, 하측에 연마 패드(232)가 구비되어 기판(W)의 평탄 연마 공정을 행하는 연마 유닛(230)과, 연마 유닛(230)에 의해 기판(W)의 평탄 연마 공정이 행해지기 이전에 기판(W)의 상면 높이 편차를 측정하는 표면높이 측정부(240)를 포함한다.
상기 기판 거치부(210)는, 서로 이격된 2개의 이송 롤러(212a, 212b; 212)를 감싸는 벨트로 형성되어 무한 궤도를 구동부(201)에 의해 회전하면서, 로딩 파트(100)에서 이송되는 기판(W)을 정해진 위치에 거치시킨다. 이를 위하여, 로딩 제어부(120)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, 기판 거치부(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도를 동기화시킨다.
여기서, 구동부(201)는 기판의 연마 시작 시점과 연마 종료 시점 사이에서 기판이 거치된 기판 거치부(210)를 이송하도록 마련된다. 여기서, 구동부(201)가 기판의 연마 시작 시점과 연마 종료 시점 사이에 기판 거치부를 이송한다 함은, 연마 유닛(230)에 의한 기판에 대한 연마가 행해지는 중에 기판이 이송되는 상태(연속적으로 이송 또는 단계적으로 이송)이거나, 정지된 상태인 것을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
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, 도4 및 도5를 참조하면, 로딩 제어부(120)는, 기판(W)의 일단이 기판 거치부(210)에 미리 정의된 안착 시작 위치(SP)에 배치되면, 로딩 이송 속도와 벨트 이송 속도를 동기화시킨다. 여기서, 기판 거치부(210)에 미리 안착 시작 위치(SP)라 함은, 폐곡선 벨트로 이루어진 기판 거치부(210)의 순환 회전에 의해 기판(W)이 이송되기 시작할 수 있는 위치로 정의되며, 이송 롤러(212a)에 의하여 변곡되는 위치이면서, 리테이너(214)와 기판 수용부(214a)의 경계 위치로 정해진다. 기판(W)이 안착 시작 위치(SP)에서 부터 기판 거치부(210)에 안착되면, 기판(W)과 기판 거치부(210) 사이에는 이들 재료의 마찰 특성에 의해 요동이 발생되고 제 위치에서 유지된다. (이를 위한 기판 거치부(210)의 재료나 성질에 대해서는 후술하기로 한다)
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 기판 거치부(210)의 회전 이동(210d)이 정지될 수도 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 기판 거치부(210)의 회전 이동(210d)정지되지 않고, 로딩 파트(100)로부터 공급되는 기판의 선단부의 위치와 기판 거치부(210)의 안착 시작 위치(SP)가 서로 만나도록 이들의 위치를 조절할 수도 있다. 그 다음, 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, 기판 거치부(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도가 서로 동일한 속도가 되도록 기판 거치부(210)를 회전(동기화 회전)시켜 기판(W)이 연마 위치로 이송할 수도 있다.
한편, 로딩 파트(100)로부터 기판 거치부(210)에 기판(W)을 원활히 이송하기 위하여, 로딩 파트(100)의 이송 롤러(110)는 기판 거치부(210)의 상면과 동일하거나 대략 10mm 이내의 약간 높은 높이에서 기판을 이송한다. 다만, 기판의 휨 변형이 억제될 수 있다면, 로딩 파트(100)에서 기판(W)이 이송되는 높이와, 기판 거치부(210)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.
이를 통해, 무한 궤도 형태로 회전하는 기판 거치부(210)의 기판 수용부(214a)에 기판(W)이 안착된다.
한편, 상기 기판 거치부(210)는 기판(W)의 둘레 주변을 감싸도록 이송 벨트의 외표면(기판이 거치되는 기판 거치면을 형성함)에 리테이너(214)가 돌출된 형태로 구비한다. 여기서, 리테이너(214)는 이송 벨트의 외표면에 접착되어 일체로 형성될 수도 있고, 이송 벨트의 표면을 파내어 파낸 부분을 기판 수용부(214a)로 하고 그 둘레 주변을 리테이너(214)가 형성되게 할 수도 있다. 그리고, 도면에는 리테이너(214)는 기판 수용부(214a)에 수용되는 기판(W)의 둘레를 폐곡선 형태로 연속하여 끊임없이 감싸는 형태로 배치된 구성이 나타나 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 리테이너(214)는 기판(W)의 둘레의 일부만을 감싸도록 배치되거나 다수가 이격되는 형태로 기판의 둘레에 배치될 수도 있다. 즉, 기판이 거치되는
이에 따라, 연마 공정 중에 연마 유닛(230)의 연마패드(232)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 진입하면, 리테이너(214)에 의하여 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)(연마패드(232)에 의한 연마가 행해지지 않는 영역)을 최소화할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 리테이너(214)에는 기판(W)의 형태에 대응하는 기판수용부(214a)가 관통 형성되고, 기판(W)은 기판수용부(214a)의 내부에서 기판 거치부(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.
바람직하게는, 리테이너(214)는 기판(W)보다 약간 얇거나 같은 두께(T1≥T2)를 갖도록 형성될 수 있고, 압축 강성이 기판(W)에 비해 낮은 경우에는 연마 유닛의 가압력(230F)을 고려하여 기판(W)보다 약간 더 두꺼운 두께로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 리테이너(214)를 기판(W)과 유사한 두께(T2)를 갖도록 형성됨에 따라, 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.
여기서, 리테이너의 압축 강성은 기판(W)에 비하여 낮은 폴리우레탄 계열이나 고무 계열 또는 플라스틱, 수지 등을 포함하여 형성될 수도 있고, 기판(W)에 비하여 높은 금속 재질이나 플라스틱으로 형성될 수도 있다. 즉, 리테이너(214)는 기판 거치부(210)가 이송 롤러(212a, 212b)에 의해 굽혀지는 휨 변위가 함께 허용될 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있다.
아울러, 리테이너(214)는 이송 벨트 형태의 기판 거치부(210)의 순환 방향을 따라 기판 거치부(210)의 외표면에 1개만 형성될 수도 있지만, 복수개가 구비되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 기판 거치부(210)의 외표면에 복수개의 리테이너(214)를 형성하는 것에 의하여, 인라인 방식으로 서로 다른 기판(W)을 연속적으로 처리할 수 있는 이점이 있다.
한편, 이송 롤러(212a, 212b) 중 어느 하나 이상은 구동 모터 등에 의하여 회전 구동되면서, 이송 롤러(212a, 212b)를 감싸는 벨트 형태의 기판 거치부(210)를 제1방향으로 진행(210d)시킨다. 여기서, 이송 벨트 형태의 기판 거치부(210)는 2개의 이송 롤러(212a, 212b)를 무한 궤도 형태로 회전하므로, 휨 변형이 가능한 소재로 형성된다. 그리고, 기판 거치부(210)는, 1개의 층으로 형성될 수도 있고 2개 이상의 층이 적층 형성될 수도 있다.
예를 들어, 기판 거치부(210)는, 기판(W)이 거치되는 외표면을 형성하는 제1벨트층과 그 내측의 제2벨트층이 적층 형성된 이송 벨트로 형성될 수 있다. 제1벨트층은 이송 벨트의 외표면을 형성하되, 비교적 높은 압축율을 가지며, 기판에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제할 수 있도록 마련되어, 기판(W)이 기판 거치부의 외표면에 안착된 상태에서, 이송 벨트에 대한 기판(W)의 이동을 구속(미끄러짐을 구속)할 수 있으며, 기판(W)의 배치 위치를 안정적으로 유지한다. 바람직하게, 제1벨트층은 20~50%의 압축율을 갖도록 형성되어, 기판(W)과 이송 벨트(210)의 사이에 이물질이 유입되더라도 이물질의 두께만큼 제1벨트층이 쉽게 압축될 수 있으므로, 이물질에 의한 기판(W)의 높이 편차(이물질에 의해 기판의 특정 부위가 국부적으로 돌출)를 최소화할 수 있으며, 기판(W)의 특정 부위가 국부적으로 돌출됨에 따른 연마 균일도 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 제1벨트층은 기판에 대한 높은 마찰계수를 가지면서, 비교적 높은 압축율을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 제1벨트층의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1벨트층은 압축율(신축성) 및 점착성(마찰력)이 우수한 폴리우레탄, 엔지니어링 플라스틱, 실리콘 중 어느 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 바람직하게, 제1벨트층은 외표면으로 노출되는 제1기공을 갖는 다공성 구조체로 형성되어, 제1벨트층에 대한 기판의 점착성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 기판 거치부(210)의 내측에 위치하는 제2벨트층은 이송 벨트(210)가 소프트한(푹신푹신한) 특성을 가지면서, 적절한 강성을 갖도록 하기 위해 마련된다. 즉, 제1벨트층만으로 이송 벨트(210)를 구성하는 것도 가능하지만, 제2벨트층만으로 이송 벨트(210)를 구성하게 되면, 연마 공정이 행해지는 중에 이송 벨트(210)의 늘어짐이 과도하게 발생할 수 있으며, 이에 따라 기판이 휘어지거나 리테이너(214)가 변형될 수 있으므로, 오히려 기판의 연마 균일도가 저하되는 문제점이 있다. 이에 본 발명은, 소프트한 재질의 제1벨트층(210b)과 비교적 단단한 재질의 제2벨트층(210a)을 함께 이용하여 이송 벨트(210)를 구성하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 이송 벨트(210)에 대한 기판의 유동을 억제함과 동시에 기판의 배치 안정성을 유지하면서 이송 벨트(210)의 과도한 변형을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 제2벨트층(210a)은 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율을 갖도록 제1벨트층(210b)의 내표면에 형성된다. 여기서, 제2벨트층(210a)이 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율을 갖는다 함은, 제2벨트층(210a)이 비교적 낮은 연신율을 갖는 것으로 표현될 수 있으며, 제2벨트층(210a)이 쉽게 압축되기 어려운 재질로 형성된 것으로 정의된다.
바람직하게, 제2벨트층(210a)은 제1벨트층(210b)보다 높은 경도(Asker C)를 갖도록 형성된다.
제2벨트층(210a)은 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 제2벨트층(210a)의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2벨트층(210a)은 압축율이 낮으며 높은 경도를 갖는 엔지니어링 플라스틱, 부직포, 금속 중 어느 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.
이때, 제2벨트층(210a)은 제1벨트층(210b)과 함께 순환 회전하여야 함으로 원활한 순환 회전을 보장할 수 있는 두께로 형성될 수 있어야 한다. 바람직하게, 제2벨트층(210a)은 0.1~2㎜의 두께로 형성될 수 있다.
상기 기판 지지부(220)는 이송 벨트로 형성된 기판 (210)의 내부에 배치되며 이송 벨트(210)를 사이에 두고 연마 공정이 행해지는 기판(W)의 저면을 지지하도록 마련된다. 보다 구체적으로, 기판 지지부(220)는 기판(W)의 저면을 마주하도록 이송 벨트(210)의 내부에 배치되며, 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하는 판면을 구비한다. 기판 지지부(220)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기판 지지부(220)로서는 석정반이 사용될 수 있으며, 기판 지지부(220)는 이송 벨트(210)의 내표면에 밀착되게 배치되어, 이송 벨트(210)의 내표면을 지지한다.
이와 같이, 기판 지지부(220)가 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 자중 및 연마 유닛(230)이 기판(W)을 가압하는 가압력(230F)을 지지한다. 이하에서는 기판 지지부(220)가 대략 사각 플레이트 형상으로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 기판지지부가 여타 다른 형상 및 구조로 형성될 수 있으며, 2개 이상의 기판지지부에 의해 이송 벨트의 내면을 지지하는 것도 가능하다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 기판 지지부(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 구성될 수 있다. 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. 경우에 따라서는, 기판지지부가 자기력(예를 들어, 척력; repulsive force) 또는 초음파 진동에 의한 부상력을 이용하여 이송 벨트의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 이송 벨트의 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.
상기 연마 유닛(230)은 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 기판(W)의 표면을 연마하도록 마련된다. 일 예로, 연마 유닛(230)은 기판(W)보다 작은 사이즈로 형성되며, 기판(W)에 접촉된 상태로 자전하면서 이동하는 연마패드(232)를 포함한다.
보다 구체적으로, 연마 유닛(230)은 갠트리(20)의 상부바(21)를 따라 이동하는 이동부(23)에 고정 설치되며, 도15에 도시된 바와 같이, 회전 구동력과 공압을 공급받는 캐리어(233)와, 캐리어(233)에 고정되어 캐리어(233)와의 사이에 압력 챔버(C)가 형성된 멤브레인(231)과, 캐리어(233)의 가장자리에 고정되어 캐리어(233)와 함께 회전하는 고정 링(234)과, 고정 링(234)에 고정되어 하측에 위치한 기판(W)을 평탄 연마하는 연마 패드(232)로 구성된다.
그리고, 캐리어(233)와 멤브레인(231)의 사이에 형성된 압력 챔버(C)에 외부로부터 공압이 인가되면, 압력 챔버(C)가 팽창하면서, 멤브레인(231)의 하측에 위치한 연마 패드(232)를 하방 가압하면서, 하방 가압력(230F)이 기판(W)에 작용하게 된다. 또한, 캐리어(233)는 외부의 회전 구동부에 의해 회전 구동되고, 캐리어(233)에 고정된 고정 링(234) 및 멤브레인(231) 등을 함께 회전시킨다. 이에 따라, 연마 유닛(230)의 연마 패드(232)는 자전하면서 하측에 위치한 기판(W)을 하방 가압하여 기판(W)을 평탄 연마한다. 여기서, 연마 패드(232)가 기판과 접촉하는 접촉면은 다각형이나, 폭에 비해 길이가 긴 바(bar) 형태의 접촉면이 회전하여 원형 접촉면을 형성할 수도 있으며, 바람직하게는, 회전 중심으로부터 거리가 일정한 원형으로 형성될 수 있다.
연마 유닛(230)은 연마패드(232)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연마패드(232) 캐리어의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드(232) 캐리어에는 연마패드(232)를 기판(W)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드(232)를 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, 기판(W)보다 큰 크기를 갖는 연마패드(232)를 사용하여 기판(W)을 연마하는 것도 가능하나, 기판(W)보다 큰 크기를 갖는 연마패드(232)를 사용하게 되면, 연마패드(232)를 자전시키기 위해 매우 큰 회전 장비 및 공간이 필요하기 때문에, 공간효율성 및 설계자유도가 저하되고 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
실질적으로, 기판(W)은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 크기를 갖기 때문에, 기판(W)보다 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 기판(W)의 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.
이때, 연마 유닛(230)의 연마 경로는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기와 같이 구성된 연마 유닛(230)은 위치 고정된 갠트리(20)의 상부 바(21)의 길이 방향을 따라 왕복 이동(230d)하면서, 하측을 통과하는 기판(W)에 대한 평탄 연마를 행한다. 바람직하게는, 연마 유닛(230)이 왕복 이동하는 제2이동방향은 다양하게 정해질 수 있으며, 기판(W)의 이송 방향(88)에 수직으로 정해지는 것이 제어의 편의 측면에서 바람직하다. 이 때, 기판(W)은 갠트리(20)의 하측을 통과하고 있는 상태에서 연마 공정이 행해지므로, 도8에 도시된 형태로 지그재그 경로(L1, L2)로 기판(W)에 대한 연마 패드(232)의 이동 경로를 구현할 수 있다.
상기 표면높이 측정부(240)는, 연마 유닛(230)에 의해 기판(W)의 평탄 연마 공정이 행해지기에 앞서 기판(W)의 표면 높이를 측정한다. 대체로 기판(W)은 투명한 재질이므로 다이얼게이지와 유사한 형태로, 기판의 상면에 접촉하는 형태로 기판(W)의 표면높이를 측정하여, 기판의 판면에 대한 높이 분포를 얻는다.
이를 위하여, 표면높이 측정부(240)는 위치 고정된 갠트리(20)에 설치되고, 갠트리(230)의 상부바(21)의 길이 방향을 따라 왕복 이동(240d)을 하면서, 하측을 통과하는 기판(W)에 대한 표면 높이를 측정한다. 여기서, 표면높이 측정부(240)는 연마 공정을 행하는 연마 유닛(230)에 비하여 상류측(기판이 공급되는 쪽)에 위치하여 표면 높이를 측정하고, 측정된 표면 높이 데이터를 제어부(미도시)에 전송한다.
바람직하게는, 도7 및 도14에 도시된 바와 같이, 표면높이 측정부(240)에 의해 측정되는 기판의 위치는 연마 유닛(230)에 의해 연마되는 기판의 위치에 비하여 정해진 만큼 선행(先行)한다. 즉, 연마 유닛(230)이 제1시간 동안에 y로 표시된 길이만큼 이동(230d)하면, 표면높이 측정부(240)도 제1시간동안 y로 표시된 길이만큼 동일하게 이동하되, 표면 높이 측정부(240)와 연마 유닛(230)까지 기판(W)의 이동 방향으로의 이격 거리(z)를 기판(W)이 연마 유닛(230)과 표면높이 측정부(240)가 z'만큼 씩 이동하는 시간동안 이동하도록 정해진다. 이를 통해, 기판의 표면 높이가 측정된 위치는 측정 이후에 정해진 시간(기판이 z만큼 이동한 시간, 연마 유닛과 표면높이 측정부가 z'만큼 이동한 시간)이 경과하면, 연마 유닛(230)이 연마하게 된다. 따라서, 표면높이 측정부에 의해 표면높이가 측정된 위치를 연마 유닛이 일정 시간이 경과한 이후에 일률적으로 연마하게 되므로, 실시간으로 표면높이를 측정하면서 측정된 표면 높이를 실시간 연마에 의해 보다 평탄하게 할 수 있게 되어, 제어가 단순해지고 연마 품질의 신뢰도를 높일 수 있다.
여기서, 연마 유닛(230)의 이동 속도는 어느 하나의 속도로 이동할 수도 있지만, 연마 공정을 위하여 대기 위치(Px)로부터 기판(W)으로 접근하여 기판(W)의 판면에서 이동하고 기판(W)의 바깥으로 빠져나가는 동안에, 연마 유닛(230)의 이동 속도는 적어도 1회 이상 변경되어 기판의 처리 시간을 단축하여 공정 효율을 향상시킨다. 이와 같이, 연마 유닛(230)의 이동 속도가 변동하면, 표면높이 측정부(240)의 이동 속도도 함께 연동하여 변동되어, 표면 높이 측정부(240)가 측정한 위치는 항상 정해진 시간이 경과한 상태에서 연마 유닛에 의해 연마되게 하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제어부는, 기판의 이송(88)에 의해 표면 높이 측정한 이후의 연마 공정에서, 연마 유닛(230)의 이동 속도나 가압력 중 어느 하나 이상을 조절하는 것에 의해 기판의 표면 높이 편차를 연마 유닛에 의해 조절할 수 있도록 한다.
한편, 도면에는 표면높이 측정부(240)가 실시간으로 기판(W)의 표면 높이 분포를 측정하는 것으로 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 공급되는 기판(w)에 대하여 1축 방향 또는 2축 방향에 대한 기판의 표면 높이를 미리 측정하고, 미리 측정된 데이터에 기초하여 연마유닛(230)에 의한 연마 공정이 이루어질 수도 있다.
상기 배출 파트(300)에는 연마 처리가 완료된 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩하기 위해 마련된다. 배출 파트(300)는 연마 파트(200)에서 기판(W)을 언로딩 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 배출 파트(300)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 배출 파트(300)는 기판 거치부(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 배출 파트가 언로딩 이송 롤러에 의해 순환 회전하는 순환 벨트를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
여기서, 배출 파트(300)가 기판 거치부(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송한다 함은, 배출 파트(300)가 기판(W)의 휨 변형을 허용하는 높이에 배치되어 기판(W)을 이송하는 것으로 정의된다. 가령, 기판 거치부로부터 기판이 돌출된 상태(기판의 일부가 기판 거치부 외측으로 이송된 상태)에서 기판의 돌출 부분의 자중에 의한 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 기판 거치부보다 약간 낮은 높이(예를 들어, 10㎜ 이내)에 배치될 수 있다. 다만, 기판의 휨 변형이 억제될 수 있다면, 배출 파트(300)에서 기판(W)이 이송되는 높이와, 기판 거치부(210)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.
이에 따라, 기판은 기판 거치부(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 기판 거치부(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 배출 파트에 내려놓는 공정을 배제하고, 기판(W)의 언로딩 시간을 단축하기 위함이다.
보다 구체적으로, 도 11을 참조하면, 기판 거치부(210)는 정해진 경로를 따라 순환 회전하며 기판(W)을 이송하도록 구성된다. 기판(W)은 기판 거치부(210)가 회전 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치(기판 거치부가 제2롤러의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 기판 거치부(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 기판 거치부(210)로부터 분리된다.
이와 같이, 기판(W)을 이송하는 기판 거치부(210)가 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서는, 기판 거치부(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동되게 하는 것에 의하여, 별도의 픽업 공정없이 기판 거치부(210)로부터 기판(W)을 자연스럽게 분리하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)을 연마 파트(200)에서 배출 파트(300)로 이송하는 언로딩 이송 공정 중에, 기판 거치부(210)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도와 배출 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, 기판 거치부(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 기판 거치부를 회전시켜 기판을 배출 파트로 언로딩하는 것도 가능하다.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 기판 거치부가 정해진 경로를 따라 순환 회전하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는, 도17에 도시된 바와 같이, 기판 거치부(210)가 이송 벨트 형태로 형성되는 대신에, 하나의 기판(W)만을 거치하는 기판 수용체(211x)가 이송 롤러(212a, 212b)에 의해 순환하는 순환 띠(211)에 연결된 형태로 형성되어, 순환 띠의 순환 회전에 따라 기판 수용체(211x)도 함께 순환하는 형태로 기판(W)을 이송할 수도 있다.
여기서, 이송 롤러(212a, 212b)를 폐루프 형태로 연결하는 순환 띠(211)에는 기판 수용체(211x)가 1개만 배치될 수도 있으며, 2개 이상의 기판 수용체(211x)가 순환 띠(221)에 배치되어, 로딩 파트(100)로부터 공급되는 기판(W)에 대하여 연속적인 처리 공정을 수행할 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도18에 도시된 바와 같이, 기판 거치부(210")가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취되며 기판을 이송하는 것도 가능하다.
여기서, 기판 거치부가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취된다 함은, 기판 거치부가 통상의 카세트 테이프의 릴 투 릴(reel to reel) 권취 방식(하나의 제1릴에 권취되었다가 다시 제2릴에 반대 방향으로 권취되는 방식)으로 오픈 루프 형태의 이동 궤적을 따라 이동(권취)하는 것으로 정의된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 기판 거치부(210)가 일단과 타단이 연속적으로 연결된 링 형상의 엔드리스(endless) 구조로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판 거치부를 일단과 타단이 분리 가능한 구조로 형성하는 것도 가능하다. 기판 거치부의 일단과 타단이 분리되는 구조에서 체결부재를 이용한 통상의 패스너에 의해 기판 거치부의 일단과 타단이 선택적으로 분리 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 기판 처리 장치(10')는, 도16a 및 도16b에 도시된 바와 같이, 기판(W)은 거치대(220') 상에 위치 고정된 상태로 유지하면서, 연마 유닛(230)이 갠트리(20)의 상부바(21)의 길이 방향(230d)으로 이동시키고, 동시에 갠트리(20)가 가이드 레일(22a)을 따라 이동(22d)시키는 것에 의하여, 기판(W)에 대한 평탄 연마 공정을 행할 수도 있다.
상기와 같이, 로딩 파트(100)로부터 기판(W)이 연마 파트(200)로 공급되어, 기판이 기판 거치부(210)의 기판 수용부(214a)에 안착되면, 이송(88)되고 있는 기판(W)에 대하여 이송 방향에 수직한 방향으로 왕복 이동하는 연마 유닛(230)에 의하여, 도8에 도시된 바와 같이, 기판(W)의 표면에 대하여 지그재그 형태의 경로(L1, L2)로 연마 유닛(230)이 기판(W) 상을 이동하면서 기판의 연마 공정이 행해진다.
즉, 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. 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 각도(θ)로 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 기판 거치부의 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, 겐트리는 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.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 기판 처리 장치(10, 10', 10",...)의 연마 패드(232)의 이동 경로에 따른 작동 원리를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
단계 1: 먼저, 기판의 연마 공정을 수행하기 위하여, 도9a에 도시된 바와 같이, 연마 유닛(230)은 대기 위치(Px)에서 기판(W)과 접하는 위치(Pc)까지 바깥 이동 속도(Ve)로 이동한다.
여기서, 기판(W)이 중단없이 이송되는 경우에는, 기판(W)이 기판 거치부(210)에 거치된 상태로 갠트리(20)의 하측으로 접근하는 동안에, 연마 유닛(230)은 기판(W)과 접하는 위치까지 바깥 이동 속도(Ve)로 이동한다. 그리고, 도16a 내지 도16b에 도시된 바와 같이, 기판(W)이 지지대(220') 상에 위치 고정되어 있거나, 기판(W)이 이송되어 오더라도 정해진 위치에서 정지되어 있는 경우에는, 연마 유닛(230)은 정지되어 있는 기판을 향하여 이동한다.
도9a 내지 도9c에 표시된 도면 부호 '88'은 기판이 중단없이 이송되는 경우의 이송 방향을 나타낸 것이다. 이하에서는 편의상 기판이 정지한 상태에서 연마 유닛(230)의 이동 경로에 따른 이동 속도 등의 제어 방법에 관하여 설명하기로 한다.
연마 유닛(230)이 대기 위치(Px)에서 기판과 접하는 위치(Pc)까지 이동하는 영역에서는, 연마 유닛(230)이 회전하면서 이동하는 데, 바깥 이동 속도(Ve)는 기판과 접촉한 상태에서의 내측 이동 속도(Vi)에 비해 보다 크게 조절되어, 연마 유닛(230)의 이동 과정에서 기판의 둘레를 감싸는 리테이너(214)의 마모를 최소화한다.
이를 통해, 리테이너(214)의 장수명을 보장하여, 리테이너나 이송 벨트 등의 교체 주기를 극대화하여, 리테이너의 유지 관리 비용을 줄이고 이송 벨트의 교체에 소요되는 시간 동안에 공정을 진행하지 못함에 따라 생산성이 낮아지는 문제를 최소화하는 효과를 얻을 수 있다.
이 과정에서는, 연마 유닛(230)의 이동 상태에 의해 기판(W)에 영향을 미치지 아니하므로, 가능한 크게 조절되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 바깥 이동 속도(Ve)의 평균값은 연마 패드(232)가 기판(W)과 접촉한 상태에서의 내측 이동 속도(Vi1, Vi2; Vi)의 평균값에 비하여 보다 더 빠르게 정해질 수 있으며, 이를 통해 기판의 처리 공정을 준비하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
이와 같은 효과는, 기판이 정지없이 연속하여 이동(88)하면서 연마 공정이 이루어지는 경우에는 그 효과가 작지만, 도1에 도시된 바와 같이 기판이 연속 형태로 이송 공급되더라도, 기판이 연마 시작되는 위치에서 정지한 상태에서 연마 공정이 이루어지는 경우나, 도16a 및 도16b에 도시된 바와 같이 기판(W)이 지지대 상에 위치 고정된 상태에서 연마 공정이 이루어지는 경우에는, 연마 유닛(230)의 대기 위치(Px)로부터 기판과 접하는 접한 위치(Pc)까지 이동하는 시간을 단축하여 공정 효율을 높일 수 있다.
도면 중 미설명 부호인 Le1, Le2는 기판의 가장자리 변을 바깥으로 연장한 가상선을 도시한 것이다.
단계 2: 그리고 나서, 도9b에 도시된 바와 같이, 연마 유닛(230)은 기판과 접하는 접한 위치(Pc)에서 연마 패드(232)의 회전 중심(O)이 기판의 가장자리 변에 도달하는 도달 위치(Pb)까지 미리 정해진 경로(L1)를 따라 이동한다.
연마 유닛(230)이 접한 위치(Pc)에서 도달 위치(Pb)까지의 제1영역을 직선 경로로 이동하는 동안에, 연마 유닛(230)의 압력 챔버(C)에 정압의 공기가 인가되어 연마 패드(232)가 하방 가압한 상태가 되며 동시에 연마 패드(232)는 정해진 속도로 자전하면서 이동한다. 이에 따라, 연마 패드(232)가 통과하는 영역과 기판(W)이 중복되는 영역인 기판(W)의 빗금 영역(Ea)에 1차 연마가 이루어진다.
여기서, '제1영역'은 연마 패드(232)가 기판과 접한 위치(Pc)로부터 연마 패드(232)의 회전 중심(O)이 기판(W)의 가장자리 변에 도달한 위치까지의 사이 영역을 지칭한다. 따라서, 기판에 대한 연마 공정을 시작하는 과정에서, 연마 패드가 기판과 접한 위치(Pc)에서 연마 패드의 중심이 기판의 가장자리 변에 위치하는 도달위치(Pb)까지의 사이 영역(도9b의 좌측)과, 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 과정에서, 연마 패드의 중심이 기판의 가장자리 변에 위치한 도달 위치(Pb)로부터 연마 패드가 기판과 접하는 위치까지의 사이 영역(도9b의 우측)에 각각 존재한다.
연마 패드(232)가 제1영역을 통과하는 과정에서는, 연마 패드(232)의 회전 중심(O)이 리테이너(212)와 접촉한 상태를 유지하면서, 연마 패드(232)의 1/2보다 작은 면적은 기판(w)과 가압 상태로 접촉하고, 연마 패드(232)의 1/2보다 큰 면적은 리테이너(214)와 가압 상태로 접촉한다.
이와 같이, 연마 패드(232)의 회전 중심이 기판(W)의 바깥에 위치한 상태로 연마 유닛이 이동하는 동안에, 연마 패드(232)의 회전 중심이 리테이너(214)에 위치하고 있으므로, 리테이너(214)의 압축 강성에 따라 연마 패드(232)에 의해 연마되는 기판(W)의 빗금 영역의 연마량이 달라지게 된다.
즉, 도10을 참조하면, 리테이너(214)의 압축 강성(Kr)이 기판(W)의 압축 강성(Kw)에 비하여 낮은 경우에는, 기판(W)과 접촉하는 연마 패드(232)에 의해 기판(W)을 가압하는 가압력이 높아지므로, 제1영역에서 연마 패드(232)의 제1이동속도(Vi1)의 평균값을 기판의 중앙부를 연마하는 제2영역에서 연마 패드(232)의 제2이동속도(Vi2)의 평균값에 비해 보다 높게 조절한다. 예를 들어, 리테이너(214)가 폴리우레탄이나 낮은 압축 강성을 갖는 플라스틱, 수지 등의 재질로 형성되는 경우에 해당한다. 이를 통해, 기판(W)의 빗금 영역(Ea)에서의 연마량을 기판의 중앙부인 제2영역과 균일하게 조절할 수 있다.
이는, 리테이너(214)의 상면의 높이(T2)가 기판(W)의 높이(T1)와 균일하거나 약간 높거나 낮은 경우에 모두 적용될 수 있다. 다시 말하면, 연마 패드(232)의 중심(O)이 리테이너(214)의 상면을 가압하고 있는 상태에서, 리테이너(214)의 압축 강성이 기판(w)의 압축 강성에 비하여 더 낮은 경우에는, 연마 패드(232)가 기판(W)을 가압하는 가압력이 보다 더 크게 작용하므로, 제1영역을 이동하는 동안에 연마 패드(232)의 제1이동속도(Vi1)의 평균값을 중앙부의 제2영역에서 연마 패드(232)의 제2이동속도(Vi2)의 평균값에 비하여 보다 빠르게 조절하는 것에 의해, 연마 패드(232)가 제1영역을 통과하면서 기판과 접촉하는 빗금 부분(Ea)이 과도하게 연마되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 연마패드(232)의 이동 속도를 조절하는 것과 병행하거나 별개로, 리테이너(214)의 압축 강성(Kr)이 기판(W)의 압축 강성(Kw)에 비하여 낮은 경우에는, 기판(W)과 접촉하는 연마 패드(232)에 의해 기판(W)을 가압하는 가압력이 높아지므로, 연마 유닛(230)의 압력 챔버(C)에 인가되는 공압을 줄이는 것에 의해, 기판의 중앙부인 제2영역에서의 연마량과 균일해지도록 조절될 수도 있다. 다만, 압력 챔버(C)의 공압을 조절하는 것은 시간응답특성이 느린 단점이 있으므로, 연마 유닛(230)의 이동 속도(Vi1)를 조절하는 것에 비해서는 연마량 편차를 정교하게 조절하지 못하는 한계가 있다.
이에 반하여, 리테이너(214)의 압축 강성(Kr)이 기판(W)의 압축 강성(Kw)에 비하여 높은 경우에는, 기판(W)과 접촉하는 연마 패드(232)에 의해 기판(W)을 가압하는 가압력이 낮아지므로, 제1영역에서 연마 패드(232)의 제1이동속도(Vi1)의 평균값을 기판의 중앙부를 연마하는 제2영역에서 연마 패드(232)의 제2이동속도(Vi2)의 평균값에 비해 보다 낮게 조절한다. 예를 들어, 리테이너(214)가 금속 재질로 형성되는 경우에 해당한다. 이를 통해, 기판(W)의 빗금 영역(Ea)에서의 연마량을 기판의 중앙부인 제2영역과 균일하게 조절할 수 있다.
이는, 리테이너(214)의 상면의 높이(T2)가 기판(W)의 높이(T1)와 균일하거나 높은 경우와, 리테이너의 상면 높이가 (예를 들어 0.5~1mm 이하와 같이) 기판 높이에 비하여 미미하게 낮은 경우에 적용될 수 있다. 다시 말하면, 연마 패드(232)의 중심(O)이 리테이너(214)의 상면을 가압하고 있는 상태에서, 리테이너(214)의 압축 강성이 기판(w)의 압축 강성에 비하여 더 높으면서, 리테이너(214)의 상면이 기판(W)의 상면에 비하여 더 높거나 동일한 경우에는, 연마 패드(232)의 가압력이 리테이너(214)의 상면에 집중되고 기판(W)을 가압하는 가압력이 보다 더 작게 작용하므로, 제1영역을 이동하는 동안에 연마 패드(232)의 제1이동속도의 평균값을 보다 느리게 조절하는 것에 의해, 연마 패드(232)가 제1영역을 통과하면서 기판과 접촉하는 빗금 부분(Ea)이 과소하게 연마되는 것을 억제할 수 있다.
마찬가지로, 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 연마패드(232)의 이동 속도를 조절하는 것과 병행하거나 별개로, 리테이너(214)의 압축 강성(Kr)이 기판(W)의 압축 강성(Kw)에 비하여 높으면서, 리테이너(214)의 상면의 높이(T2)가 기판(W)의 높이(T1)와 균일하거나 높은 경우에는, 기판(W)과 접촉하는 연마 패드(232)에 의해 기판(W)을 가압하는 가압력이 낮아지므로, 연마 유닛(230)의 압력 챔버(C)에 인가되는 공압을 높이는 것에 의해, 기판의 중앙부인 제2영역에서의 연마량과 균일해지도록 조절될 수도 있다. 다만, 압력 챔버(C)의 공압을 조절하는 것은 시간응답특성이 느린 단점이 있으므로, 연마 유닛(230)의 이동 속도(Vi1)를 조절하는 것에 비해서는 연마량 편차를 정교하게 조절하지 못하는 한계가 있다.
한편, 리테이너(214)의 상면이 기판(W)의 높이에 비하여 충분히 (예를 들어, 1mm 내지 3mm 정도) 더 낮고, 리테이너(214)의 압축 강성이 더 높은 경우에는, 연마 패드(232)의 중심(O)이 리테이너(214)의 상면을 가압하고 있더라도, 연마 패드(232)의 가장자리 부분에서 기판(W)을 가압하는 가압력이 크게 작용하므로, 연마 패드(232)가 제1영역을 이동하는 동안에 연마 패드(232)의 제1이동속도(Vi1)의 평균값을 기판 중앙부인 제2영역을 이동하는 제2이동속도(Vi2)의 평균값에 비하여 더 크게 조절하는 것에 의해, 연마 패드(232)가 제1영역을 통과하면서 기판과 접촉하는 빗금 부분(Ea)이 과대하게 연마되는 것을 억제할 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 리테이너(214)의 상면이 기판(W)의 높이에 비하여 충분히 (예를 들어, 1mm 내지 3mm 정도) 더 낮고, 리테이너(214)의 압축 강성이 더 높은 경우에는, 기판(W)과 접촉하는 연마 패드(232)에 의해 기판(W)을 가압하는 가압력이 높아지므로, 연마 유닛(230)의 압력 챔버(C)에 인가되는 공압을 줄이는 것으로, 이동 속도의 조절과 병행하거나 별개로, 기판의 중앙부인 제2영역에서의 연마량과 균일해지도록 조절될 수도 있다.
한편, 상기와 같은 제1이동속도(Vi1)의 조절은, 연마 패드(232)의 회전중심(O)이 기판의 가장자리 변에 위치한 상태로부터 기판과 접하는 접한 위치(Pc)까지의 영역(도9b의 우측 화살표 표시된 이동 영역)에서도 동일하게 적용된다.
대체로, 연마 유닛의 이동 속도는 제1영역과 제2영역에서 등속으로 유지되지만, 후술하는 바와 같이, 상기에서 이동 속도(Vi1, Vi2)의 평균값으로 대비하는 것은, 제1영역과 제2영역에서 (기판의 표면높이가 불균일한 것을 보상하는 경우 등에서와 같이) 연마 유닛의 속도가 가변될 가능성을 포함하기 위한 것이다.
단계 3: 그리고 나서, 도9c에 도시된 바와 같이, 연마 유닛(230)의 연마 패드(232)의 중심(O)이 기판(W)의 가장자리 변에 위치(Pb)하면, 미리 정해진 지그재그 경로(도8, L1, L2)로 기판(W)의 판면을 따라 이동하면서, 연마 패드(232)에 의한 연마 공정이 이루어진다. 여기서, 연마 패드(232)의 중심(O)은 기판의 가장자리 변의 바깥으로 이탈하지 않고 지그재그 경로를 유지하여, 기판의 전체 표면에 연마 패드(232)가 접촉하는 횟수가 균일하게 유지된다.
연마 패드(232)의 중심(O)이 기판 상에 위치한 상태에서 평탄 연마를 행하는 제2영역에서는, 리테이너(214)의 압축 강성에 비하여 기판(W)의 압축 강성이 더 낮더라도, 기판(W)에는 전체적으로 균일한 가압력으로 연마 패드(232)에 의해 가압되므로, 제2영역에서의 연마 패드(232)의 제2이동속도(Vi2)는 일정하게 유지된다.
다만, 기판(W)의 평탄 연마 공정이 행해지기 이전에, 표면높이 측정부(240)에 의해 측정된 기판(W)의 표면높이에 편차가 정해진 범위를 초과하는 경우에는, 연마 공정을 거치면서 기판(W)의 불균일한 표면 상태를 균일한 상태로 조절하면서 평탄연마 공정을 행하는 것이 필요하다.
이를 위하여, 도1 내지 도12에 도시된 바와 같이, 기판(W)이 기판 거치부(210)에 의하여 연속하여 이송되는 과정에서 기판 연마 공정 이전에 기판의 표면 높이가 측정되며, 도16a 및 도16b에 도시된 바와 같이, 기판(W)이 지지대(220')에 위치 고정된 경우에는, 평탄 연마 공정이 행해지기에 앞서 표면높이 측정부(240)에 의해 측정된다. 그리고, 표면높이 측정부(240)에 의해 측정된 표면높이 데이터는 제어부(미도시)로 전송되며, 제어부는 표면높이 측정부(240)에 의하여 얻어진 기판의 표면 높이 편차에 따라 연마 패드(232)의 이동 속도를 조절한다.
즉, 도13에 도시된 바와 같이, 표면높이 측정부(240)에 의하여 기판의 제1방향으로의 표면 높이가 'Hw'로 표시된 그래프와 같이 측정되면, 제어부는 기판의 표면 높이가 높게 측정된 영역에 대해서는 표면 높이가 낮게 측정된 영역에 비하여 제2이동속도(Vi2)를 순간적으로 더 늦춘다. 이를 통해, 기판 처리 장치(10,...)로 공급된 기판의 평탄도가 불균일하더라도, 이에 따라 연마 패드(232)의 이동 속도를 조절하는 것에 의하여, 기판의 표면 높이 편차를 보상할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이, 본 발명은, 연마 패드의 이동 속도의 평균값을 기판과의 위치에 따른 영역 별로 조절함으로써, 기판의 처리 시간을 단축함과 동시에 기판의 평탄 연마 품질을 보다 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 평탄 연마 공정과 동시에 또는 그 이전에 기판의 표면 높이 분포(Hw)를 얻고, 표면높이 데이터에 따라 연마 패드(232)의 이동 속도를 조절하는 것에 의하여, 기판에 대한 1회의 처리 공정에 의하여 기판의 평탄도 품질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
그 밖에, 본 발명에서 연마 유닛은 단일 방향으로만 이동하면 되므로, 연마 유닛을 이동시키기 위한 겐트리 등의 구조물을 간소화하고, 연마 유닛의 이동 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
다시 말하면, 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 배출 파트로 언로딩시키기 위하여, 별도의 픽업 장치(예를 들어, 기판 흡착 장치)를 이용하여 연마 파트에서 기판을 픽업한 후, 다시 기판을 배출 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 기판 거치부(210)로 직접 이송된 상태에서, 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해지고, 기판(W)이 기판 거치부(210) 상에서 직접 배출 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 기판 거치부(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.
일 예로, 연마 파트(200)는, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판(W)이 안착되는 기판 거치부(210) 및 기판 거치부(210)의 내부에 배치되며 기판 거치부(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하는 기판 지지부(220)를 포함하는 기판이송부(201)와, 기판(W)의 표면을 연마하는 연마 유닛(230)을 포함한다. 이하에서는 연마 유닛(230)이 기판이 이송되는 중에 기판에 대해 상대 이동하며 기판의 표면을 연마하는 예를 들어 설명하기로 한다.
보다 구체적으로, 기판 거치부는 기판을 제1방향을 따라 이송하고, 연마 유닛(230)은 기판이 제1방향을 따라 이송되는 중에 제1방향에 직교하는 제2방향을 따라 왕복 이동하며 기판의 표면을 연마한다.
일 예로, 기판 거치부(210)는, 로딩 파트(100)에 인접하게 배치되며, 정해진 경로를 따라 무한 루프 방식으로 순환 회전하도록 구성된다. 로딩 파트(100)에서 기판 거치부(210)로 이송된 기판(W)은 기판 거치부(210)의 외표면에 안착된 상태에서 기판 거치부(210)가 순환 회전함에 따라 제1방향으로 이송된다.
보다 구체적으로, 로딩 파트(100)에서 기판 거치부(210)로 이송된 기판(W)은 기판 거치부(210)가 순환 회전함에 따라 기판 거치부(210)의 외표면에 안착된 상태로 연마 위치(기판지지부의 상부 위치)로 이송될 수 있다. 또한, 연마가 완료된 기판(W)은 기판 거치부(210)가 순환 회전함에 따라 연마 위치에서 배출 파트(300) 측으로 이송될 수 있다.
기판 거치부(210)의 순환 회전은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일 예로, 기판 거치부(210)는 롤러 유닛(212)에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하고, 기판 거치부(210)의 순환 회전에 의하여 기판 거치부(210)에 안착된 기판(W)이 직선 이동 경로를 따라 이송된다.
기판 거치부(210)의 이동 경로(예를 들어, 순환 경로)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로,
참고로, 기판 거치부(210)의 외표면이라 함은, 기판 거치부(210)의 외측에 노출되는 외측 표면을 의미하며, 기판 거치부(210)의 외표면에는 기판(W)이 안착된다. 그리고, 기판 거치부(210)의 내표면이라 함은, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)가 접촉되는 기판 거치부(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, 기판 거치부(210)의 장력을 조절할 수 있다.
여기서, 기판 거치부(210)의 장력을 조절한다 함은, 기판 거치부(210)를 팽팽하게 잡아 당기거나 느슨하게 풀어 장력을 조절하는 것으로 정의된다. 경우에 따라서는, 별도의 장력 조절 롤러를 마련하고, 장력 조절 롤러를 이동시켜 기판 거치부의 장력을 조절하는 것도 가능하다. 하지만, 구조 및 공간활용성을 향상시킬 수 있도록 제1롤러와 제2롤러 중 어느 하나 이상을 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 도10를 참조하면, 기판 거치부(210)의 외표면에는 기판(W)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하는 표면층(210a)이 형성된다.
이와 같이, 기판 거치부(210)의 외표면에 표면층(210a)을 형성하는 것에 의하여, 기판(W)이 기판 거치부(210)의 외표면에 안착된 상태에서, 기판 거치부(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 기판 거치부(210)의 외표면에 형성하는 것에 의하여, 기판(W)과 기판 거치부(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 기판 거치부(210)의 외표면에 전체적으로 형성되는 것이 바람직하다.
기판 지지부(220)는 기판 거치부(210)의 내부에 배치되며 기판 거치부(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하도록 마련된다.
보다 구체적으로, 기판 지지부(220)는 기판(W)의 저면을 마주하도록 기판 거치부(210)의 내부에 배치되며, 기판 거치부(210)의 내표면을 지지한다.
기판 지지부(220)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판 거치부(210)의 내표면을 지지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기판 지지부(220)는 기판 거치부(210)의 내표면에 밀착되는 지지플레이트(221)(221)(예를 들어, 석정반)를 포함한다.
이와 같이, 지지플레이트(221)(221)가 기판(W)의 하부에서 기판 거치부(210)의 내표면을 지지하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 자중 및 연마 유닛(230)이 기판(W)을 가압함에 따른 기판 거치부(210)의 처짐을 방지할 수 있다.
이하에서는 지지플레이트(221)(221)가 대략 사각 플레이트 형상으로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 기판지지부가 여타 다른 형상 및 구조로 형성될 수 있으며, 2개 이상의 지지플레이트를 연속적으로 배치하여 기판 거치부의 내면을 지지하는 것도 가능하다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 기판 지지부(220)가 접촉 방식으로 기판 거치부(210)의 내표면을 지지하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판지지부(220")가 기판 거치부(210)의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
도 10을 참조하면, 기판지지부(220")는 기판 거치부(210)의 내표면에 이격되게 배치되며, 기판 거치부(210)의 내표면을 비접촉 상태로 지지한다.
기판지지부(220")는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판 거치부(210)의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기판지지부(220")는 기판 거치부(210)의 내표면에 유체를 분사하고, 유체에 의한 분사력(JF)에 의해 기판 거치부(210)의 내표면을 지지하도록 구성된다.
이때, 기판지지부(220")는 기판 거치부(210)의 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, 기판 거치부(210)의 내표면을 비접촉 상태로 지지하는 것에 의하여, 마찰 저항(기판 거치부의 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 기판 거치부의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
연마 유닛(230)은 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 기판(W)의 표면을 연마하도록 마련된다.
일 예로, 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(미도시)에 장착되며, 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(W)의 표면을 선형 연마(평탄화)한다.
연마패드(232) 캐리어는 연마패드(232)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연마패드(232) 캐리어의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드(232) 캐리어는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 연마패드(232) 캐리어에는 연마패드(232)를 기판(W)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드(232)를 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 연마패드(232)를 사용하여 기판을 연마하는 것도 가능하나, 기판보다 큰 크기를 갖는 연마패드(232)를 사용하게 되면, 연마패드(232)를 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 길이의 1/2 보다 작은 직경을 갖도록 형성된다.
실질적으로, 대면적 기판은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 크기를 갖기 때문에, 기판보다 큰 크기를 갖는 연마패드(232)(예를 들어, 1m 보다 큰 직경을 갖는 연마패드(232))를 자전시키는 것 자체가 매우 곤란한 문제점이 있다. 또한, 비원형 연마패드(232)(예를 들어, 사각형 연마패드(232))를 사용하면, 자전하는 연마패드(232)에 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.
기판 거치부(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, 기판 거치부에 기판이 고정된 상태(기판 거치부의 회전이 정지된 상태)에서 기판에 대해 연마 유닛(230)을 이동시켜 기판을 연마한 후 기판을 배출 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, 기판 거치부(210)가 회전하면 기판(W)을 제1방향으로 이송함과 동시에 연마 유닛(230)이 제2방향으로 왕복 이동하며 기판(W)을 연마하는 방식에서는, 기판 지지부(220)와 기판 거치부(210)를 보다 소형으로 제작하는 것이 가능한 이점이 있다.
즉, 기판 거치부에 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, 기판 거치부의 내부에 기판지지부를 배치시키기 위하여 불가피하게 기판 거치부의 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, 기판 지지부(220)를 기판(W)보다 작은 사이즈로 형성하고, 기판 지지부(220)가 기판(W)의 저면 전체를 지지하지 않고 기판(W)의 저면 일부만을 부분적으로 지지하도록 하는 것이 가능하다. 일 예로, 도 7을 참조하면, 기판 지지부(220)를 구성하는 지지플레이트(221)는 기판(W)보다 작은 사이즈를 갖도록 형성되며, 연마 유닛(230)의 하부 위치(연마 유닛(230)에 의한 연마가 행해지는 위치)에서 기판(W)의 저면을 부분적으로 지지한다.
이와 같이, 기판 지지부(220)를 기판(W)보다 소형으로 제작할 수 있도록 하는 것에 의하여, 기판 거치부(210) 역시 소형으로 제작하는 것이 가능하며, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서 연마 유닛(230)은 단일 방향(제2방향)으로만 이동하면 되므로, 연마 유닛(230)을 이동시키기 위한 겐트리 등의 장비를 간소화하고, 연마 유닛(230)의 이동 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 연마 파트(200)가 기판(W)에 접촉된 상태로 자전하면서 이동하는 연마패드(232)에 의해 기판(W)을 연마하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마 파트가 무한 루프 방식으로 순환 회전하는 연마 벨트를 이용하여 기판을 연마하는 것도 가능하다.
참고로, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 연마 파트가 단 하나의 연마 유닛(230)으로 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마 파트가 2개 이상의 연마 유닛을 포함하는 것을 가능하다. 일 예로, 연마 파트는 2개 이상의 연마 유닛을 포함할 수 있다. 이때, 복수개의 연마 유닛은 각각 연마패드를 구비하며, 서로 동일한 경로 또는 서로 반대 방향 경로를 향해 이동하면서 기판의 표면을 연마하도록 구성될 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는 연마패드(232)의 외표면(기판에 접촉되는 표면)을 개질하는 컨디셔너(미도시)를 포함할 수 있다.
일 예로, 컨디셔너는 기판의 외측 영역에 배치될 수 있으며, 연마패드(232)의 표면(저면)을 미리 정해진 가압력으로 가압하며 미세하게 절삭하여 연마패드(232)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 개질한다. 다시 말해서, 컨디셔너는 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 공급되도록 한다. 바람직하게 컨디셔너는 회전 가능하게 구비되며, 연마패드(232)의 외표면(저면)에 회전 접촉한다.
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, 10', 10" : 기판 처리 장치 100 : 로딩 파트
110 : 로딩 이송 롤러 120 : 로딩 제어부
200 : 연마 파트 201 : 기판이송부
210 : 기판 거치부 212 : 롤러 유닛
212a : 제1롤러 212b : 제2롤러
214 : 리테이너 214a : 기판수용부
220: 기판지지부 230 : 연마 유닛
232 : 연마패드 300 : 배출 파트
310 : 언로딩 이송 롤러 320 : 언로딩 제어부

Claims (26)

  1. 기판이 거치되는 기판 거치면과, 상기 기판 거치면에 대해 돌출 형성되고 상기 기판과 다른 압축 강성을 가지며 상기 기판을 둘러싸는 리테이너를 구비한 기판 거치부와;
    상기 기판을 연마하는 연마 패드가 구비되고, 상기 기판에 대하여 이동하면서 상기 기판의 평탄 연마 공정을 행하되, 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판의 바깥에 위치하고 상기 연마 패드의 일부가 상기 리테이너의 상측에 위치한 제1영역에서의 제1이동속도의 평균값과, 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판의 상측에 위치한 제2영역에서의 제2이동속도의 평균값이 서로 다르게 조절되는 연마 유닛을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 연마 패드에 의해 가압되면서 연마 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연마 패드는 자전하면서 상기 기판과 접촉하여 상기 연마 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연마 패드는 상기 기판과 접촉하는 접촉면이 다각형, 원형, 회전하는 바(bar) 형상 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 거치부는 상기 기판을 거치한 상태로 위치 고정되고, 상기 연마 유닛은 상기 연마 패드가 상기 기판과 접촉한 상태로 이동하면서 상기 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 제1방향으로 이동하는 동안에, 상기 연마 유닛은 상기 연마 패드가 상기 기판에 대하여 제2방향으로 왕복 이동하면서 상기 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기판 거치부는 무한 궤도로 회전하는 이송 벨트로 형성되고, 상기 이송 벨트에 상기 기판이 수용되는 기판 수용부가 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기판 수용부는 상기 이송 벨트에 2개 이상 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 기판 거치부는 무한 궤도로 순환하는 순환 띠와, 상기 순환 띠에 상기 기판을 하나씩 지지하는 기판 수용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 순환 띠에는 상기 기판 수용체가 2개 이상 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 기판 거치부는 제1릴에 권취되었다가 다시 제2릴에 반대 방향으로 권취되는 방식으로 감기면서 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 거치부는 휨 변형이 가능한 재질로 형성되고, 상기 기판 거치부가 진행하면서 이송 롤러에 의해 변곡되는 위치에서 상기 기판을 수용하여 상기 연마 유닛이 위치한 영역으로 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 연마 유닛이 상기 기판의 판면을 연마하는 동안에 상기 기판의 하측에는 상기 기판 거치부를 사이에 두고 상기 연마 유닛의 가압력을 지지하는 기판 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 연마 유닛은 상기 기판과 접촉한 상태에서 이동하는 접촉 이동 속도는 상기 기판의 바깥 영역에서 이동하는 바깥 이동 속도에 비하여 더 작은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 기판의 둘레를 연속 형태로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리테이너의 압축 강성이 상기 기판의 압축 강성에 비하여 더 낮으면, 상기 제1이동속도의 평균값은 상기 제2이동속도의 평균값에 비하여 더 높게 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 기판이 거치되는 기판 거치면과, 상기 기판 거치면에 대해 돌출 형성되고 상기 기판과 다른 압축 강성을 가지며 상기 기판을 둘러싸는 리테이너를 구비한 기판 거치부와;
    상기 기판을 연마하는 연마 패드가 구비되고, 상기 기판에 대하여 이동하면서 상기 기판의 평탄 연마 공정을 행하되, 상기 리테이너의 상면 높이가 상기 기판의 높이에 비하여 더 낮은 경우에는, 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판의 바깥에 위치하고 상기 연마 패드의 일부가 상기 리테이너의 상측에 위치한 제1영역에서의 제1이동속도의 평균값은 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판의 상측에 위치한 제2영역에서의 제2이동속도의 평균값의 평균값에 비하여 더 높게 제어되는 연마 유닛을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제 1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 압축 강성이 상기 리테이너의 압축 강성에 비하여 더 낮으면, 상기 기판의 높이가 상기 리테이너의 상면 높이와 동일하거나 더 작은 경우에는, 상기 제1이동속도의 평균값은 상기 제2이동속도의 평균값에 비하여 더 낮게 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 기판이 거치되는 기판 거치면과, 상기 기판 거치면에 대해 돌출 형성되고 상기 기판과 다른 압축 강성을 가지며 상기 기판을 둘러싸는 리테이너를 구비한 기판 거치부와;
    상기 기판에 대하여 이동 가능하게 설치된 캐리어와, 상기 캐리어에 고정되어 상기 캐리어와의 사이에 압력 챔버를 형성하는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 하측에 위치한 연마 패드를 구비하여, 상기 압력 챔버의 압력에 따라 상기 연마 패드로의 하방 가압력이 조절되는 연마 유닛을;
    포함하고, 상기 리테이너의 압축 강성이 상기 기판의 압축 강성에 비하여 더 낮은 경우에, 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판의 바깥에 위치하고 상기 연마 패드의 일부가 상기 리테이너의 상측에 위치한 제1영역에서의 상기 압력 챔버의 공압을, 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판 상에 위치한 제2영역에서의 상기 압력 챔버의 공압에 비하여 더 낮게 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  22. 기판이 거치되는 기판 거치면과, 상기 기판 거치면에 대해 돌출 형성되고 상기 기판과 다른 압축 강성을 가지며 상기 기판을 둘러싸는 리테이너를 구비한 기판 거치부와;
    상기 기판에 대하여 이동 가능하게 설치된 캐리어와, 상기 캐리어에 고정되어 상기 캐리어와의 사이에 압력 챔버를 형성하는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 하측에 위치한 연마 패드를 구비하여, 상기 압력 챔버의 압력에 따라 상기 연마 패드로의 하방 가압력이 조절되는 연마 유닛을;
    포함하고, 상기 리테이너의 상면 높이가 상기 기판의 높이에 비하여 더 낮은 경우에, 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판의 바깥에 위치하고 상기 연마 패드의 일부가 상기 리테이너의 상측에 위치한 제1영역에서의 상기 압력 챔버의 공압을, 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판 상에 위치한 제2영역에서의 상기 압력 챔버의 공압에 비하여 더 낮게 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  23. 기판이 거치되는 기판 거치면과, 상기 기판 거치면에 대해 돌출 형성되고 상기 기판과 다른 압축 강성을 가지며 상기 기판을 둘러싸는 리테이너를 구비한 기판 거치부와;
    상기 기판에 대하여 이동 가능하게 설치된 캐리어와, 상기 캐리어에 고정되어 상기 캐리어와의 사이에 압력 챔버를 형성하는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 하측에 위치한 연마 패드를 구비하여, 상기 압력 챔버의 압력에 따라 상기 연마 패드로의 하방 가압력이 조절되는 연마 유닛을;
    포함하고, 상기 리테이너의 압축 강성이 상기 기판의 압축 강성에 비하여 높고, 상기 리테이너의 상면 높이가 상기 기판의 높이와 동일하거나 더 높은 경우에는, 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판 상에 위치한 제2영역에서의 상기 압력 챔버의 공압을 상기 연마 패드의 회전 중심이 상기 기판의 바깥에 위치하고 상기 연마 패드의 일부가 상기 리테이너의 상측에 위치한 제1영역에서의 상기 압력 챔버의 공압에 비하여 더 낮게 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  24. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 표면 높이를 측정하는 표면높이 측정부를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 표면높이 측정부에 의하여 상기 기판의 표면 높이 편차에 따라, 상기 연마 유닛의 이동 속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 연마 유닛의 이동 속도는 상기 기판의 표면 높이가 높을수록 더 작은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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