基板处理装置的制作方法

文档序号:18901272发布日期:2019-10-18 21:58阅读:156来源:国知局
基板处理装置的制作方法

本发明涉及基板处理装置,更具体而言,涉及一种提高大面积基板的平坦化研磨的品质并缩短处理工序时间的基板处理装置。



背景技术:

最近,随着对信息显示装置关心的高涨,对要利用能携带的信息介质的要求正在提高,同时正在重点进行对替代原有显示装置的阴极射线管(cathoderaytube;crt)的轻薄型平板显示装置(flatpaneldisplay;fpd)的研究及商业化。

在这种平板显示装置领域,迄今轻巧而耗电少的液晶显示装置(liquidcrystaldisplaydevice;lcd)是最受瞩目的显示装置,但液晶显示装置不是发光元件而是受光元件,在亮度、对比度(contrastratio)及视野角等方面存在缺点,因此正在开展对能够克服这种缺点的新显示装置的活跃开发。其中,作为最近倍受瞩目的新一代显示装置之一,有有机发光显示装置(oled:organiclightemittingdisplay)。

一般而言,显示装置中使用强度及透过性优秀的玻璃基板,最近,显示装置指向紧凑化及高像素(high-pixel),因而应可以准备与此相应的玻璃基板。

作为一个示例,作为oled工序之一,在向非晶硅(a-si)照射激光而结晶成多晶硅(poly-si)的ela(eximerlaserannealing,准分子激光晶化)工序中,在多晶硅结晶的同时,表面会发生凸起,这种凸起可能发生不均衡现象(mura-effects),因此,玻璃基板应进行研磨处理,以便去除凸起。

为此,最近进行了旨在高效研磨基板表面的多样研究,但还远远不够,要求对此进行开发。



技术实现要素:

所要解决的技术问题

本发明目的在于提供一种能够提高基板处理品质并同时缩短处理时间的基板处理装置。

特别是本发明目的在于,能够缩基板研磨需要的时间,提高生产率。

另外,本发明目的在于,能够连续供应、处理基板。

另外,本发明目的在于,能够简化设备,能够节省制造费用。

另外,本发明目的在于,能够提高研磨稳定性及研磨均一度。

技术方案

根据旨在达成所述本发明目的的本发明优选实施例,进行基板研磨工序的基板处理装置包括研磨基板表面的研磨单元,以在将基板放置于基板放置部的状态下调节研磨单元的移动速度的方式处理基板,借助于此,能够提高基板的平坦化研磨品质,缩短处理时间。

发明效果

综上所述,根据本发明,可以提高基板的平坦化研磨品质并缩短处理时间。

特别是根据本发明,可以提高研磨单元开始接触的基板边缘区域中的研磨面品质。

而且,根据本发明,使基板安放所需的卡环的磨损实现最小化,保障卡环的长寿命,更长地延长卡环更换周期,可以提高工序效率并减少维护费用。

而且,根据本发明,可以缩短基板研磨需要的时间并提高生产率。

另外,根据本发明,可以提高生产率及收率。

另外,根据本发明,可以连续供应、处理基板。

另外,根据本发明,可以能够简化设备,节省制造费用,提高空间利用率。

附图说明

图1是图示本发明的基板处理装置的构成的俯视图。

图2是用于说明本发明的基板处理装置的研磨部分的立体图。

图3是用于说明本发明的基板处理装置的研磨部分的侧视图。

图4至图6是用于说明本发明的基板处理装置的基板装载工序的图。

图7是用于说明本发明的基板处理装置的基板移送部的图。

图8是用于说明本发明的基板处理装置的研磨单元对基板的研磨路径及移动速度的俯视图。

图9a是用于说明研磨单元在沿着图8的路径进行移动的路径中的基板外侧区域上的移动速度的图。

图9b是用于说明研磨单元在沿着图8的路径与基板接触的接触区域中的第一区域上的第一移动速度的图。

图9c是用于说明研磨单元在沿着图8的路径的与基板接触的接触区域中的第二区域上的第二移动速度的图。

图10为沿着图9b的截断线x-x的剖面图,是用于说明由卡环的抗压强度与基板的抗压强度决定的移动速度的图。

图11及图12是用于说明本发明的基板处理装置的基板卸载工序的图。

图13是用于说明图9c的第二区域中的由基板高度偏差决定的第二移动速度调节方法的图。

图14是用于说明表面高度测量部与研磨垫的移动的俯视图。

图15是图1的研磨单元的半剖面图。

图16a及图16b作为本发明另一实施方式,是图示在基板放置部的位置被固定的状态下进行基板处理工序的装置构成的立体图。

图17作为本发明又一实施方式,是图示在基板放置部连接于移动带并移动的状态下进行基板处理工序的装置构成的俯视图。

附图标记:

10、10'、10":基板处理装置100:装载部分

110:装载移送辊120:装载控制部

200:研磨部分201:驱动部

210:基板放置部212:移送辊

212a:移送辊212b:移送辊

214:卡环214a:基板收纳部

220:基板支撑部230:研磨单元

232:研磨垫300:排出部分

310:卸载移送辊320:卸载控制部

具体实施方式

下面参照附图,详细说明本发明的优选实施例,但并非本发明由实施例所限制或限定。作为参考,在本说明中,相同的标记指称实质上相同的要素,在这种规则下,可以引用其他图中记载的内容进行说明,可以省略判断认为从业人员不言而喻的或重复的内容。

如图1至图15所示,本发明一个实施例的基板处理装置划分为:装载部分100,其供应将进行研磨工序的新基板w;研磨部分200,其进行基板w的平坦化研磨工序;排出部分300,其排出结束研磨工序的基板。

而且,所述基板处理装置的特征在于,在使基板放置于基板放置部210的状态下,借助研磨单元的研磨垫232进行基板的平坦化研磨工序,且在用于基板的平坦化研磨的各项处理工序中,将移动速度变更1次以上。其中,本说明书及权利要求书中记载的术语“处理工序”,定义为全部包括基板的平坦化研磨工序、为了准备平坦化研磨工序而使研磨单元移动的工序、使基板放置于基板放置部的工序。

如上所述,借助使研磨单元的移动速度变更1次以上,可以缩短基板的处理工序需要的时间,提高基板的研磨品质。

作为在本发明中使用的基板w,可以使用一侧边的长度大于1m的四边形基板w。作为一个示例,作为执行化学机械式研磨工序的被处理基板w,可以使用具有1500㎜*1850㎜尺寸的第六代玻璃基板w。根据情况,第七代及第八代玻璃基板也可以用作被处理基板。不同于此,也可以使用一侧边长度小于1m的基板(例如,第二代玻璃基板)。

在所述装载部分100,如图1所示,借助多个装载移送辊110相互隔开并旋转驱动,使放在其上侧的基板w移送到研磨部分200。移送到研磨部分200的装置不局限于多个装载移送辊110,也可以应用传输带或辊与带的组合等公知的多样基板移送装置。

在所述研磨部分200,包括:基板放置部210,其收取从装载部分100移送的基板w并放置于上表面;基板支撑部220,其在基板w的研磨工序中,坚固地支撑基板w的下侧;研磨单元230,其在下侧配备研磨垫232,进行基板w的平坦化研磨工序;表面高度测量部240,其在借助研磨单元230进行基板w的平坦化研磨工序之前,测量基板w的上表面高度偏差。

所述基板放置部210由包围相互隔开的2个移送辊212(212a、212b)的带形成,在借助驱动部201而以履带方式旋转的同时,使装载部分100移送的基板w放置于既定位置。为此,装载控制部120在将基板w从装载部分100移送到研磨部分200的装载移送工序中,使装载部分100移送基板w的装载移送速度与基板放置部210移送基板w的带移送速度同步。

其中,将驱动部201配置成在基板的研磨开始时间点与研磨结束时间点之间,移送放置有基板的基板放置部210。其中,所谓驱动部201在基板研磨开始时间点与研磨结束时间点之间移送基板放置部,定义为全部包括在借助研磨单元230而对基板进行研磨期间基板移送的状态(连续移送或分步移送)或停止的状态的概念。

作为参考,在本发明中,所谓研磨基板w,定义为借助对基板w的机械式研磨工序或化学机械式研磨(cmp)工序而研磨基板w。作为一个示例,在进行对基板w的机械式研磨期间,一同供应用于化学式研磨的浆料,进行化学机械式研磨(cmp)工序。

更具体而言,参照图4及图5,如果基板w的一端配置于基板放置部210上预先定义的安放起始位置sp,装载控制部120则使装载移送速度与带移送速度同步。其中,所谓基板放置部210上预先安放起始位置sp,定义为基板w可借助由闭合曲线带构成的基板放置部210的循环旋转而开始移送的位置,是借助移送辊212a而弯曲的位置,并确定为卡环214与基板收纳部214a的边界位置。如果基板w从安放起始位置sp安放到基板放置部210,则在基板w与基板放置部210之间,因这些材料的摩擦特性而发生晃动,保持于原位置。(后面将对为此所需的基板放置部210的材料或性质进行叙述)

作为参考,如果借助诸如传感器或视觉相机的通常的感知设备,感知基板收纳部214a的一边位于安放起始位置sp,则基板放置部210的旋转移动210d也可以停止,以便保持基板收纳部214a的一边位于安放起始位置sp的状态。根据另一实施方式,也可以不停止基板放置部210的旋转移动210d,而是调节他们的位置,以便从装载部分100供应的基板的前端部位置与基板放置部210的安放起始位置sp相互相遇。然后,如果借助感知设备而感知基板w前端配置于安放起始位置sp,则装载控制部120使基板放置部210旋转(同步旋转),以便使装载部分100移送基板w的装载移送速度与基板放置部210移送基板w的带移送速度成为相互相同的速度,基板w也可以移送到研磨位置。

另一方面,为了将基板w从装载部分100顺利移送到基板放置部210,装载部分100的装载移送辊110在与基板放置部210的上表面相同或大致10mm以内稍高的高度下移送基板。不过,如果能够抑制基板的弯曲变形,则基板w在装载部分100中移送的高度与基板w在基板放置部210中安放及移送的高度可以相互相同。

由此,基板w安放于以履带方式旋转的基板放置部210的基板收纳部214a。

另一方面,所述基板放置部210以包围基板w的外周周边的方式,以凸出的形态在移送带的外表面配备有卡环214。其中,卡环214既可以粘合于移送带的外表面而一体形成,也可以挖开移送带的表面,将挖开部分当作基板收纳部214a,在其外周周边形成卡环214。而且,在图中显示了卡环214采用以闭合曲线形态连续不间断地包围基板收纳部214a中收纳的基板w外周的形态而配置的构成,但本发明不限定于此,卡环214也可以以只包围基板w外周一部分的方式配置,或以多个隔开的形态配置于基板的外周。

因此,在研磨工序中,如果研磨单元230的研磨垫232从基板w外侧区域进入基板w内侧区域,则借助卡环214而使研磨垫232在基板w的边缘部位回弹的现象(弹跳现象)实现最小化,使研磨垫232回弹现象导致的基板w边缘部位的非研磨区域(deadzone)(未被研磨垫232研磨的区域)实现最小化。

更具体而言,在卡环214上贯通形成有与基板w形态对应的基板收纳部214a,基板w在基板收纳部214a的内部安放于基板放置部210的外表面。在基板w收纳于基板收纳部214a的状态下,卡环214的表面高度具有与基板w边缘的表面高度类似的高度。如上所述,使得基板w的边缘部位和与基板w边缘部位邻接的基板w外侧区域(卡环214区域)具有相互类似的高度,借助于此,在研磨工序中,在研磨垫232从基板w的外侧区域向基板w的内侧区域移动,或从基板w的内侧区域向基板w的外侧区域移动期间,可以使因基板w内侧区域与外侧区域间的高度偏差导致的研磨垫232回弹现象实现最小化,可以使因回弹现象导致发生非研磨区域实现最小化。

优选地,卡环214可以形成为具有稍薄于或等于基板w的厚度(t1≥t2),当抗压强度比基板w低时,考虑到研磨单元的压力230f,也可以以比基板w稍厚的厚度形成。如上所述,由于具有与基板w类似的厚度t2地形成卡环214,因而可以在研磨垫232从基板w外侧区域向基板w内侧区域移动期间,防止发生因研磨垫232与卡环214碰撞导致的回弹现象。

其中,就卡环的抗压强度而言,既可以包括比基板w低的聚氨酯系列或橡胶系列或塑料、树脂等形成,也可以以比基板w高的金属材质或塑料形成。即,卡环214可以以能够一同允许基板放置部210因移送辊212a、212b而弯曲的弯曲变位的多样材质形成。

而且,虽然也可以沿着移送带形态的基板放置部210的循环方向,在基板放置部210的外表面只形成一个卡环214,但优选配备多个卡环214。如上所述,借助于在基板放置部210外表面形成多个卡环214,具有能够以直排(inline)方式连续处理互不相同的基板w的优点。

另一方面,移送辊212a、212b中的任意一个以上借助驱动电动机等而旋转驱动,并使包围移送辊212a、212b的皮带形态的基板放置部210沿第一方向行进210d。其中,移送带形态的基板放置部210使2个移送辊212a、212b以履带方式旋转,因而以能弯曲变形的材料形成。而且,基板放置部210既可以以1层形成,也可以由2个以上的层层叠形成。

例如,基板放置部210可以由移送带形成,移送带由形成用于放置基板w的外表面的第一皮带层和其内侧的第二皮带层层叠形成。第一皮带层形成移送带的外表面,具有比较高的压缩率,提高对基板的摩擦系数以抑制滑动,从而在基板w安放于基板放置部的外表面的状态下,可以限制基板w相对于移送带的移动(限制滑动),稳定地保持基板w的配置位置。优选地,第一皮带层形成为具有20~50%的压缩率,即使异物质流入基板w与带形态的基板放置部210之间,与异物质的厚度相应,第一皮带层可以容易地压缩,因而可以使异物质导致的基板w高度偏差(基板的特定部位因异物质而局部凸出)实现最小化,可以使因基板w的特定部位局部凸出导致的研磨均一度下降最小化。第一皮带层可以以具有对基板的较高摩擦系数并具有比较高压缩率的多样材质形成,并非本发明由第一皮带层的材质所限制或限定。作为一个示例,第一皮带层可以利用压缩率(伸缩性)及粘着性(摩擦力)优秀的聚氨酯、工程塑料、硅中的任意一个以上形成。另外,优选地,第一皮带层以具有露出于外表面的第一气孔的多孔性结构体形成,可以提高基板对第一皮带层的粘着性。

而且,位于基板放置部210内侧的第二皮带层为了使带形态的基板放置部210在具有柔软(松软)特性的同时具有适当刚性而配备。即,虽然也可以只利用第一皮带层构成带形态的基板放置部210,但如果与第二皮带层一并构成带形态的基板放置部210,则在进行研磨工序过程中,会过度发生带形态的基板放置部210的下垂,因此,基板会弯曲或卡环214会变形,反而存在基板的研磨均一度低下的问题。因此,本发明通过一同利用柔软材质的第一皮带层210b和比较坚实材质的第二皮带层210a来构成带形态的基板放置部210,可以在研磨工序中抑制基板相对于带形态的基板放置部210游动的同时,保持基板的配置稳定性并抑制带形态的基板放置部210过度变形。

更具体而言,第二皮带层210a在第一皮带层210b的内表面形成,以便具有比第一皮带层210b低的压缩率。其中,所谓第二皮带层210a具有比第一皮带层210b低的压缩率,这可以表现为第二皮带层210a具有比较低的延伸率,定义为第二皮带层210a以不易加压的材质形成。

优选地,第二皮带层210a形成为具有高于第一皮带层210b的硬度(askerc)。

第二皮带层210a可以以具有比第一皮带层210b低的压缩率的多样材质形成,并非本发明由第二皮带层210a的材质所限制或限定。作为一个示例,第二皮带层210a可以以压缩率低、硬度高的工程塑料、无纺布、金属中的任意一种以上形成。

此时,第二皮带层210a应与第一皮带层210b一同循环旋转,因而需要能够以可保障顺畅的循环旋转的厚度形成。优选地,第二皮带层210a可以以0.1~2㎜的厚度形成。

所述基板支撑部220配置于由移送带形成的基板w的内部,配备为隔着带形态的基板放置部210支撑进行研磨工序的基板w的下面。更具体而言,基板支撑部220朝向基板w下面地配置于带形态的基板放置部210的内部,具备支撑带形态的基板放置部210内表面的板面。基板支撑部220根据要求的条件及设计规格,可以构成得以多样方式支撑带形态的基板放置部210的内表面。作为一个示例,作为基板支撑部220,可以使用花岗石平板,基板支撑部220贴紧带形态的基板放置部210内表面配置,支撑带形态的基板放置部210的内表面。

如上所述,借助使得基板支撑部220支撑带形态的基板放置部210的内表面,支撑基板w的自重及研磨单元230对基板w加压的压力230f。下面列举基板支撑部220以大致四边板形状形成的示例进行说明。根据情况,基板支撑部220也可以以其他不同形状及结构形成,借助2个以上基板支撑部而支撑移送带的内面。

另一方面,在前述及图示的本发明的实施例中,列举基板支撑部220构成得以接触方式支撑带形态的基板放置部210内表面的示例进行说明,但根据情况,基板支撑部也可以构成得以非接触方法支撑移送带的内表面。作为一个示例,基板支撑部可以构成得向移送带的内表面喷射流体,借助由流体引起的喷射力而支撑移送带的内表面。此时,基板支撑部可以向移送带的内表面喷射气体(例如,空气)和液体(例如,纯水)中的至少任意一种,流体的种类可以根据要求的条件及设计规格而多样地变更。根据情况,基板支撑部也可以构成得利用磁力(例如,斥力;repulsiveforce)或超声波振动引起的上浮力,以非接触方式支撑移送带的内表面。

如上所述,借助以非接触状态支撑移送带的内表面,可以使因摩擦阻抗(妨碍移送带移动(旋转)的因素)导致的处理效率下降最小化。

所述研磨单元230以接触基板w表面的状态研磨基板w的表面。作为一个示例,研磨单元230包括研磨垫232,所述研磨垫232以小于基板w的尺寸形成,以接触基板w的状态自转并移动。

更具体而言,研磨单元230固定安装于沿着门架20的上部梁21移动的移动部23,如图15所示,包括:载体233,其接受供应旋转驱动力和空气压力;隔膜231,其固定于载体233,并在与载体233之间形成有压力腔室c;固定环234,其固定于载体233的边缘并与载体233一同旋转;研磨垫232,其固定于固定环234,并对位于下侧的基板w进行平坦化研磨。

而且,如果从外部向在载体233与隔膜231之间形成的压力腔室c施加空气压力,则压力腔室c在膨胀的同时,对位于隔膜231下侧的研磨垫232向下方加压,使得下方压力230f应用于基板w。另外,载体233借助外部的旋转驱动部而旋转驱动,使固定于载体233的固定环234及隔膜231等一同旋转。因此,研磨单元230的研磨垫232在自转的同时,对位于下侧的基板w向下方加压,并对基板w进行平坦化研磨。其中,就研磨垫232与基板接触的接触面而言,也可以由多边形或长大于宽的长棒(bar)形态的接触面进行旋转而形成圆形接触面,优选地,可以以离旋转中心既定距离的圆形形成。

研磨单元230可以以能使研磨垫232自转的多样结构形成,并非本发明由研磨垫232载体的结构所限制或限定。作为一个示例,在研磨垫232载体具备用于将研磨垫232加压于基板w表面的加压部(例如,利用空气压力对研磨垫232加压的空气压力加压部)。

研磨垫232以适合对基板w进行机械式研磨的材质形成。例如,研磨垫232可以利用聚氨酯、聚脲(polyurea)、聚酯、聚醚、环氧树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、氟聚合物、乙烯聚合物、丙烯酸及甲基丙酸烯聚合物、硅、乳胶、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶、聚丁橡胶及苯乙烯、丁二烯及丙烯腈的多样共聚物而形成,研磨垫232的材质及特性可以根据要求的条件及设计规格而多样地变更。

优选地,作为研磨垫232,使用具有小于基板w的大小的圆形研磨垫232。即,也可以使用具有大于基板w的大小的研磨垫232来研磨基板w,但如果使用具有大于基板w的大小的研磨垫232,那么,为了使研磨垫232自转,需要很大的旋转装备及空间,因此,存在空间效率性及设计自由度低下、稳定性低下的问题。

实质上,基板w至少一侧边的长度具有大于1m的大小,因此,使具有大于基板w的大小的研磨垫(例如,具有大于1m的直径的研磨垫)自转本身就存在很困难的问题。另外,如果使用非圆形研磨垫(例如,四边形研磨垫),则借助自转的研磨垫而研磨的基板w的表面无法整体上研磨成均一的厚度。但是,本发明使具有小于基板w的大小的圆形研磨垫232自转并研磨基板w表面,借助于此,可以在不极大降低空间效率性及设计自由度的同时,使研磨垫232自转并研磨基板w,可以整体上均一保持研磨垫232的研磨量。

此时,研磨单元230的研磨路径可以根据要求的条件及设计规格而多样地变更。

如上所述构成的研磨单元230在沿着位置固定的门架20的上部梁21的长度方向往复移动230d的同时,对通过下侧的基板w进行平坦化研磨。优选地,研磨单元230往复移动的第二移动方向可以多样地确定,确定为垂直于基板w的移送方向88,这在控制的便利方面更优选。此时,基板w在通过门架20下侧的状态下进行研磨工序,因此,可以以如图8所示的形态,以z字形路径l1、l2,体现研磨垫232相对基板w的移动路径。

所述表面高度测量部240在借助研磨单元230进行基板w的平坦化研磨工序之前,测量基板w的表面高度。大体上,基板w为透明材质,因而作为与刻度盘类似的形态,以接触基板上表面的形态,测量基板w的表面高度,获得基板相对于板面的高度分布。

为此,表面高度测量部240安装于位置固定的门架20,在沿着门架20的上部梁21的长度方向往复移动240d的同时,测量通过下侧的基板w的表面高度。其中,表面高度测量部240位于比进行研磨工序的研磨单元230更上游侧(基板供应侧),测量表面高度,将测量的表面高度数据传输给控制部(图上未示出)。

优选地,如图7及图14所示,借助表面高度测量部240进行测量的基板位置比借助研磨单元230进行研磨的基板位置先行既定距离。即,如果研磨单元230在第一时间期间按照标识为y的长度进行移动230d,则表面高度测量部240也在第一时间期间同样地按照标识为y的长度进行移动,且按照研磨单元230和表面高度测量部240各移动z'的时间,使得基板w移动沿基板w移动方向上至表面高度测量部240和研磨单元230的隔开距离z。由此,测量基板的表面高度的位置是,在测量之后如果经过既定时间(基板移动z的时间、研磨单元与表面高度测量部移动z'的时间),则研磨单元230进行研磨。因此,针对借助表面高度测量部而测量了表面高度的位置,研磨单元在经过既定时间之后一律地进行研磨,因而在实时测量表面高度的同时,借助实时研磨,可以使测量的表面高度更平坦化,可以简化控制,提高研磨品质的可靠度。

其中,研磨单元230的移动速度虽然也可以以某一个速度移动,但在为了研磨工序而从等待位置px向基板w接近,在基板w的板面上移动向基板w的外侧脱离期间,研磨单元230的移动速度至少变更1次以上,缩短基板的处理时间,提高工序效率。如上所述,如果研磨单元230的移动速度变动,则表面高度测量部240的移动速度也一同联动变动,优选使得表面高度测量部240进行测量的位置在经过始终既定的时间的状态下,借助研磨单元进行研磨。

因此,控制部使得借助基板的移送88,在表面高度测量之后的研磨工序中,借助调节研磨单元230的移动速度或压力中的任意一个以上,可以借助研磨单元而调节基板的表面高度偏差。

另一方面,在图中示例性图示了表面高度测量部240实时测量基板w的表面高度分布的情形,但根据本发明的另一实施方式,也可以针对供应的基板w,预先测量1轴方向或2轴方向的基板表面高度,基于预先测量的数据,进行基于研磨单元230的研磨工序。

所述排出部分300用于将完成研磨处理的基板w从研磨部分200卸载。排出部分300可以以能从研磨部分200卸载基板w的多样结构形成,并非本发明由排出部分300的结构所限制或限定。

作为一个示例,排出部分300在与基板放置部210相同的高度移送基板w,并包括设置预定间隔隔开地配置的多个卸载移送辊310,供应到多个卸载移送辊310上部的基板w随着卸载移送辊310的旋转,借助多个卸载移送辊310而相互协助地移送。根据情况,排出部分也可以包括借助卸载移送辊而循环旋转的循环带构成。

其中,所谓排出部分300在与基板放置部210相同的高度移送基板w,定义为排出部分300配置于允许基板w弯曲变形的高度并移送基板w。例如,在基板从基板放置部凸出的状态(基板的一部分移送到基板放置部外侧的状态)下,考虑到基板凸出部分的因自重导致的弯曲变形,装载部分可以配置于比基板放置部稍低的高度(例如,10㎜以内)。不过,如果能够抑制基板的弯曲变形,则基板w在排出部分300中移送的高度与基板w在基板放置部210中安放及移送的高度可以相互相同。

因此,基板随着基板放置部210向从基板w下面离开的方向移动而从基板放置部210分离。这是为了在卸载完成研磨的基板w方面,排除利用另外的拾取装置(例如,基板w吸附装置)拾取基板w后重新将基板w放到排出部分的工序,缩短基板w的卸载时间。

更具体而言,参照图11,基板放置部210构成得沿着既定路径循环旋转并移送基板w。基板w在基板放置部210沿着旋转路径开始移动的位置(基板放置部沿着由第二辊外表面决定的曲线路径开始移动的位置),随着基板放置部210向从基板w下面离开的方向移动而从基板放置部210分离。

如上所述,在移送基板w的基板放置部210使基板w移送既定区间以上的状态下,基板放置部210向从基板w下面离开的方向移动,借助于此,可以无需另外的拾取工序便自然地从基板放置部210分离基板w。

其中,基板处理装置包括卸载控制部320,在将基板w从研磨部分200移送到排出部分300的卸载移送工序中,所述卸载控制部320使基板放置部210移送基板w的带移送速度与排出部分300移送基板w的卸载移送速度同步。

作为一个示例,参照图12,卸载控制部320如果感知基板w一端,则以与基板放置部210移送基板w的带移送速度相同的速度,使卸载移送速度同步。根据情况,也可以与基板一端的感知与否无关,使卸载移送辊旋转,以便使皮带移送速度与卸载移送速度相同,在这种状态下,使基板放置部旋转,将基板卸载到排出部分。

在前述及图示的本发明实施例中,列举基板放置部沿着既定路径循环旋转的示例进行了说明,但根据情况,如图17所示,也可以取代基板放置部210以移送带形态形成,而是以只放置一个基板w的基板收纳体211x连接于借助移送辊212a、212b进行循环的循环带211的形态形成,随着循环带的循环旋转,基板收纳体211x也一同循环,以这种形态移送基板w。

其中,在将移送辊212a、212b连接成闭合环路形态的循环带211上,既可以只配置1个基板收纳体211x,也可以在循环带211上配置2个以上基板收纳体211x,针对从装载部分100供应的基板w,执行连续的处理工序。

另一方面,根据本发明另一实施方式,也可以是基板放置部从一个方向向另一方向卷绕并移送基板。

其中,所谓基板放置部从一个方向向另一方向卷绕,定义为基板放置部以通常的盒式磁带的卷到卷(reeltoreel)卷绕方式(卷绕于一个第一卷后再向相反方向卷绕于第二卷的方式),沿开放的循环形态的移动轨迹进行移动(卷绕)。

另外,在本发明的实施例中,列举基板放置部210以一端与另一端连续连接的环形状的无限循环(endless)结构形成的示例进行了说明,但根据情况,也可以以一端与另一端可分离的结构形成基板放置部。在基板放置部的一端与另一端分离的结构中,借助利用了连结构件的通常的扣件,基板放置部的一端与另一端可以选择性地分离、结合。

另一方面,根据本发明又一实施方式,基板处理装置如图16a及图16b所示,基板w在托架220'上保持位置被固定的状态,研磨单元230沿门架20的上部梁21的长度方向230d移动,同时,门架20沿着导轨22a进行移动22d,借助于此,也可以进行对基板w的平坦化研磨工序。

如上所述,基板w从装载部分100供应到研磨部分200,基板安放于基板放置部210的基板收纳部214a后,借助相对于正在移送88的基板w而沿着垂直于移送方向的方向进行往复移动的研磨单元230,如图8所示,研磨单元230相对于基板w的表面而沿z字形形态的路径l1、l2,在基板w上移动,以进行基板的研磨工序。

即,在基板w沿着第一方向移送的同时,研磨单元230沿着与第一方向垂直相交的第二方向往复移动,因而研磨单元230对基板w的研磨路径构成z字形形态。参照图8,在基板w沿着第一方向移送的同时,研磨单元230沿着与第一方向垂直相交的第二方向往复移动,因而研磨垫232沿着相对于基板w一边倾斜的第一斜线路径l1、向第一斜线路径l1的相反方向倾斜的第二斜线路径l2,相对于基板反复进行z字形移动,以研磨基板w的表面。

其中,所谓第一斜线路径l1,例如意味着相对于基板w左侧边倾斜预定角度θ的路径。另外,所谓第二斜线路径l2,意味着与第一斜线路径l1交叉地朝向第一斜线路径l1相反方向倾斜预定角度的路径。另外,在本发明中,所谓研磨垫232沿着第一斜线路径l1和第二斜线路径l2反复进行z字形移动,定义为研磨垫232在以接触基板w表面的状态移动期间,研磨垫232相对于基板w的移动路径不中断而是转换为其他方向(从第一斜线路径转换为第二斜线路径)。换句话说,研磨垫232沿着第一斜线路径l1和第二斜线路径l2连续移动,形成连续连接的波形态的移动轨迹。

更具体而言,第一斜线路径l1和第二斜线路径l2以基板w的一边为基准构成线对称,研磨垫232沿着第一斜线路径l1和第二斜线路径l2反复进行z字形移动,研磨基板w的表面。此时,所谓第一斜线路径l1和第二斜线路径l2以基板w一边为基准构成线对称,意味着当使第一斜线路径l1和第二斜线路径l2以基板w的一边11为中心构成对称时,第一斜线路径l1与第二斜线路径l2完全重叠,定义为基板w的一边与第一斜线路径l1构成的角度、基板w的一边与第二斜线路径l2构成的角度相互相同。

优选地,研磨垫232以小于或等于研磨垫232直径的长度为往复移动间隔,沿着第一斜线路径l1和第二斜线路径l2,相对于基板w进行往复移动。此时,研磨垫232相对于基板的往复移动间隔可以通过控制基板放置部旋转引起的基板沿第一方向移送速度来调节。下面,说明研磨垫232将与研磨垫232直径相应的长度当作往复移动间隔,沿着第一斜线路径l1和第二斜线路径l2,相对于基板w规则地进行往复移动的示例。

此时,研磨单元230可以构成得借助诸如门架(gantry)的结构物(图上未示出)而沿着第二方向线性移动,并非本发明由使研磨单元230移动的结构物的种类及结构所限制或限定。作为一个示例,门架可以包括隔着基板配置于基板两侧的第一支撑轴、第二支撑轴及连接第一支撑轴与第二支撑轴的连接轴,研磨单元230可以加装于连接轴上并沿着第二方向进行直线移动。

如上所述,使得研磨垫232相对于基板w,沿着第一斜线路径l1和第二斜线路径l2反复地进行z字形移动并同时研磨基板w的表面,且研磨垫232以小于或等于研磨垫232直径的长度为往复移动间隔p,相对于基板w进行前进移动,借助于此,可以在基板w的全体表面区域,没有研磨垫232研磨遗漏区域地规则且均一地研磨基板w全体表面。

其中,所谓研磨垫232相对于基板w进行前进移动,定义为研磨垫232在沿着第一斜线路径l1和第二斜线路径l2,相对于基板w移动的同时,朝向基板w前方(例如,以图8为基准,从基板的左侧边朝向右侧边)直进移动。换句话说,以由底边、斜边、对边构成的直角三角形为例,直角三角形的底边可以定义为基板w的左侧边,直角三角形的斜边可以定义为第一斜线路径l1或第二斜线路径l2,直角三角形的对边可以定义为研磨垫232相对于基板w的前进移动距离。

换句话说,使得以小于或等于研磨垫232直径的长度为往复移动间隔,研磨垫232相对于基板w反复进行z字形移动(沿着第一斜线路径和第二斜线路径移动)并研磨基板w,借助于此,可以防止在基板w的全体表面区域发生研磨垫232遗漏研磨的区域,因而均一地控制基板w的厚度偏差,可以相对于二维板面均一地调节基板w的厚度分布,提高研磨品质。

下面,详细说明如上所述构成的本发明的基板处理装置10、10'、10"、...的研磨垫232的移动路径下的工作原理。

步骤1:首先,为了执行基板的研磨工序,如图9a所示,从等待位置px至与基板w相接的位置pc,研磨单元230以外侧移动速度ve移动。

其中,当基板w不间断地被移送时,在基板w以放置于基板放置部210的状态接近门架20下侧期间,研磨单元230以外侧移动速度ve移动至与基板w相接的位置。而且,如图16a至图16b所示,在基板w在托架220'上进行位置固定或基板w即使移送过来也在既定位置停止的情况下,研磨单元230朝向停止的基板移动。

图9a至图9c中标识的附图标记“88”代表基板不间断移送的情形的移送方向。下面出于便利,就在基板停止状态下,研磨单元230不同移动路径下移动速度等的控制方法进行说明。

在研磨单元230从等待位置px移动至与基板相接的位置pc的区域,研磨单元230进行旋转并移动,而外侧移动速度ve被调节成大于在与基板接触状态下的内侧移动速度vi,使在研磨单元230的移动过程包围基板外周的卡环214的磨损实现最小化。

由此,可以获得保障卡环214的长寿命,使卡环或移送带等的更换周期最大,减小卡环的维护管理费用,以使在移送带更换期间无法进行工序而导致生产率下降的问题最小化。

在该过程中,不因研磨单元230的移动状态而对基板w造成影响,因而优选尽可能调节得更大。例如,可以将外侧移动速度ve的平均值设定成大于研磨垫232在与基板w接触的状态下的内侧移动速度vi(vi1、vi2)的平均值,由此,可以减少基板处理工序准备时间。

在基板无停止地连续移动88并进行研磨工序的情况下,该效果较小,但如图1所示,在即使基板以连续形态移送供应,而基板在开始研磨的位置停止的状态下进行研磨工序的情况下,或如图16a及图16b所示,基板w在托架上进行位置固定的状态下进行研磨工序的情况下,可以缩短从研磨单元230的等待位置px移动到与基板相接的接合位置pc的时间,提高工序效率。

图中未说明标记le1、le2图示了将基板的边缘边向外侧延长的假想线。

步骤2:然后,如图9b所示,研磨单元230从与基板相接的接合位置pc至研磨垫232的旋转中心o到达基板边缘边的到达位置pb,沿预先确定的路径l1移动。

在研磨单元230沿直线路径在从位置pc至到达位置pb的第一区域移动期间,恒定压力的空气施加于研磨单元230的压力腔室c,研磨垫232成为向下方加压的状态,同时,研磨垫232以既定速度自转并移动。因此,在研磨垫232通过的区域与作为基板w重复区域的基板w斜线区域ea实现第一次研磨。

其中,“第一区域”指称研磨垫232与基板相接的位置pc至研磨垫232的旋转中心o到达基板w边缘边的位置的之间区域。因此,在开始对基板的研磨工序的过程中,存在于研磨垫与基板相接的位置pc至研磨垫的中心位于基板边缘边的到达位置pb的之间区域(图9b的左侧),在结束对基板的研磨工序的过程中,存在于研磨垫的中心位于基板边缘边的到达位置pb至研磨垫与基板相接位置的之间区域(图9b的右侧)。

在研磨垫232通过第一区域的过程中,研磨垫232的旋转中心o保持与卡环214接触的状态,研磨垫232的小于1/2的面积以加压状态与基板w接触,研磨垫232的大于1/2的面积以加压状态与卡环214接触。

如上所述,在研磨单元以研磨垫232的旋转中心位于基板w外侧的状态移动期间,由于研磨垫232的旋转中心位于卡环214,因而被研磨垫232研磨的基板w的斜线区域的研磨量因卡环214的抗压强度而异。

即,参照图10,当卡环214的抗压强度kr小于基板w的抗压强度kw时,借助与基板w接触的研磨垫232而提高对基板w加压的压力,因而第一区域中研磨垫232的第一移动速度vi1的平均值被调节成大于用于掩膜基板中央部的第二区域中研磨垫232的第二移动速度vi2的平均值。例如,相当于卡环214以聚氨酯或具有低抗压强度的塑料、树脂等材质形成的情形。由此,可以将基板w的斜线区域ea中的研磨量调节得与作为基板中央部的第二区域均一。

这在卡环214的上表面高度t2与基板w的高度t1相同或稍高或稍低的时均可应用。换言之,在研磨垫232的中心o对卡环214的上表面进行加压的状态下,当卡环214的抗压强度低于基板w的抗压强度时,研磨垫232对基板w加压的压力更大,因而在第一区域移动期间,将研磨垫232的第一移动速度vi1的平均值调节成大于中央部的第二区域中研磨垫232的第二移动速度vi2的平均值,借助于此,可以抑制在研磨垫232通过第一区域的同时,与基板接触的斜线部分ea被过度研磨。

另一方面,根据本发明另一实施方式,当卡环214的抗压强度kr低于基板w的抗压强度kw时,借助与基板w接触的研磨垫232来提高对基板w加压的压力,因而与调节研磨垫232的移动速度并行或独立地减小施加于研磨单元230的压力腔室c的空气压力,借助于此,也可以调节得与作为基板中央部的第二区域中的研磨量均一。不过,调节压力腔室c的空气压力,这具有时间响应特性缓慢的缺点,因而与调节研磨单元230的移动速度vi1相比,存在无法精巧地调节研磨量偏差的界限。

与此相反,当卡环214的抗压强度kr大于基板w的抗压强度kw时,借助与基板w接触的研磨垫232而降低对基板w加压的压力,因而将第一区域中研磨垫232的第一移动速度vi1的平均值调节成小于研磨基板中央部的第二区域中研磨垫232的第二移动速度vi2的平均值。例如,相当于卡环214以金属材质形成的情形。由此,可以将基板w的斜线区域ea中的研磨量调节得与作为基板中央部的第二区域均一。

这也可以应用于卡环214的上表面高度t2与基板w的高度t1均一或更高的情形、卡环的上表面高度比(例如0.5~1mm以下)基板高度稍低的情形。换言之,在研磨垫232的中心o对卡环214的上表面加压的状态下,当卡环214的抗压强度大于基板w的抗压强度且卡环214的上表面高于或等于比基板w的上表面时,研磨垫232的压力集中于卡环214的上表面,对基板w加压的压力更小,因此,在第一区域移动期间,将研磨垫232的第一移动速度的平均值调节得更慢,借助于此,可以抑制在研磨垫232通过第一区域的同时,与基板接触的斜线部分ea被过小研磨。

同样地,另一方面,根据本发明另一实施方式,当卡环214的抗压强度kr大于基板w的抗压强度kw而卡环214的上表面高度t2高于或等于基板w的高度t1时,借助与基板w接触的研磨垫232而对基板w加压的压力降低,因而与调节研磨垫232移动速度并行或独立地提高施加于研磨单元230的压力腔室c的空气压力,借助于此,也可以调节得与作为基板中央部的第二区域中的研磨量均一。不过,调节压力腔室c的空气压力,这具有时间响应特性缓慢的缺点,因而与调节研磨单元230的移动速度vi1相比,存在无法精巧地调节研磨量偏差的界限。

另一方面,当卡环214的上表面充分低于(例如,1mm至3mm左右)基板w的高度且卡环214的抗压强度更高时,即使研磨垫232的中心o正在对卡环214的上表面加压,在研磨垫232的边缘部分对基板w加压的压力更大地进行作用,因而在研磨垫232在第一区域移动期间,将研磨垫232的第一移动速度vi1的平均值调节成大于在作为基板中央部的第二区域移动的第二移动速度vi2的平均值,借助于此,可以抑制在研磨垫232通过第一区域的同时,与基板接触的斜线部分ea被过大研磨。

同样地,根据本发明另一实施方式,当卡环214的上表面充分低于(例如,1mm至3mm左右)基板w的高度且卡环214的抗压强度更高时,借助与基板w接触的研磨垫232而对基板w加压的压力升高,因而也可以与移动速度的调节并行或独立地减小施加于研磨单元230的压力腔室c的空气压力,调节成与作为基板中央部的第二区域中的研磨量均一。

另一方面,如上所述的第一移动速度vi1的调节,在研磨垫232的旋转中心o位于基板边缘边的状态至与基板相接的接合位置pc的区域(图9b的右侧箭头标识的移动区域)也同样地适用。

大致上,研磨单元的移动速度在第一区域和第二区域保持匀速,但如后所述,以上利用移动速度vi1、vi2的平均值进行对比,是为了包含研磨单元的速度在第一区域和第二区域(诸如补偿基板表面高度不均一的情况)可变的可能性。

步骤3:然后,如图9c所示,如果研磨单元230的研磨垫232的中心o位于基板w边缘边pb,则在按预先确定的z字形路径l1、l2(图8)沿基板w板面移动的同时,实现基于研磨垫232的研磨工序。其中,研磨垫232的中心o不脱离到基板的边缘边外侧,而是保持z字形路径,研磨垫232接触基板全体表面的次数保持均一。

在研磨垫232的中心o位于基板上的状态下进行平坦化研磨的第二区域,即使基板w的抗压强度比卡环214的抗压强度低,基板w被研磨垫232以整体上均一的压力所加压,因而第二区域中的研磨垫232的第二移动速度vi2保持既定。

不过,在基板w的平坦化研磨工序进行之前,当借助表面高度测量部240而测量的基板w表面高度偏差超过既定范围时,需要在进行研磨工序的同时,将基板w不均一的表面状态调节为均一状态并进行平坦化研磨工序。

为此,如图1至图12所示,在基板w借助基板放置部210而连续移送的过程中,在基板研磨工序之前,测量基板的表面高度,如图16a及图16b所示,当基板w在托架220'上固定位置时,在进行平坦化研磨工序前,借助表面高度测量部240而测量。而且,借助表面高度测量部240而测量的表面高度数据传输给控制部(图上未示出),控制部根据借助表面高度测量部240而获得的基板表面高度偏差,调节研磨垫232的移动速度。

即,如图13所示,如果借助表面高度测量部240,基板的沿第一方向的表面高度如“hw”标识的图表所示进行测量,则控制部针对基板表面高度测量得较高的区域,与表面高度测量得较低的区域相比,将第二移动速度vi2瞬间降低得更低。由此,即使供应到基板处理装置10、...的基板的平坦度不均一,借助如此调节研磨垫232的移动速度,也可以获得能够补偿基板表面高度偏差的效果。

如上所述,本发明按由与基板的位置决定的区域,调节研磨垫的移动速度的平均值,从而可以获得在缩短基板的处理时间的同时进一步提高基板的平坦化研磨品质的效果。

另外,本发明在与平坦化研磨工序同时或之前获得基板表面高度分布hw,根据表面高度数据,调节研磨垫232的移动速度,借助于此,可以获得借助对基板的1次处理工序而提高基板平坦度品质的效果。

此外,在本发明中,研磨单元只沿单一方向移动即可,因而可以简化使研磨单元移动所需的门架等结构物,提高研磨单元的移动稳定性及可靠性。

换句话说,以往为了使供应给装载部分的基板装载到研磨部分,需要利用另外的拾取装置(例如,基板吸附装置),在装载部分拾取基板后,再将基板放置于研磨部分,因而装载基板需要的时间为数秒~数十秒左右,存在处理时间增加的问题。进一步地,以往为了使完成研磨的基板卸载到排出部分,需利用另外的拾取装置(例如,基板吸附装置),在研磨部分拾取基板后,再将基板放置于排出部分,因而卸载基板需要的时间为数秒~数十秒左右,存在处理时间增加的问题。

但是,本发明在装载部分100供应的基板w直接移送到基板放置部210的状态下,进行对基板w的研磨工序后,使得基板w从基板放置部210上直接移送到排出部分300,借助于此,简化基板w处理工序,并缩短处理时间。

另外,本发明使得在基板w的装载及卸载时,排除另外的拾取工序,利用循环旋转的基板放置部210,以直排方式处理基板w,借助于此,可以简化基板w的装载及卸载工序,缩短基板w装载及卸载所需的时间。

进一步地,在本发明中,不需要配备用于在基板w装载及卸载时拾取基板w的拾取装置,因而能够简化装备及设备,可以提高空间利用率。

另一方面,研磨单元230构成得在基板w借助基板放置部210的移送而沿第一方向移送的同时,沿着与第一方向垂直相交的第二方向往复移动。如上所述,借助使得在基板w移送的同时实现基板w研磨,可以简化基板w研磨工序,缩短基板w研磨时间。

即,也可以在基板固定于基板放置部的状态(基板放置部停止旋转的状态)下,使研磨单元230相对于基板移动,以研磨基板后,将基板移送到排出部分。但是,由于基板研磨工序与基板移送工序独立地进行,因而存在基板处理时间增加、生产率低下的问题。但是,本发明使得基板w研磨工序与基板移送工序同时进行,借助于此,可以缩短基板w处理时间,并提高生产率。

进一步地,如果基板放置部210旋转,则在将基板w沿第一方向移送的同时,研磨单元230沿第二方向往复移动,以研磨基板w,在这种方式中,具有可以将基板支撑部220和基板放置部210制作得更小型的优点。

即,在基板停止借助基板放置部而移动的状态下,为了研磨基板,基板的整个下面必然需被基板支撑部支撑。如此需在研磨工序中支撑基板整个下面的结构中,基板支撑部应以等于或大于基板的尺寸形成,为了使基板支撑部配置于基板放置部的内部,基板放置部的尺寸也不可避免地需要一同增大,因而存在设计自由度及空间利用性低下的问题。

但是,本发明借助基板w沿第一方向移送并沿第二方向往复移动的研磨单元230来研磨基板w,因而可以以小于基板w的尺寸形成基板支撑部220,使得基板支撑部220不支撑基板w整个下面,而是可以只部分地支撑基板w的下面一部分。作为一个示例,如果参照图7,构成基板支撑部220的支撑板221形成为具有小于基板w的尺寸,在研磨单元230的下部位置(借助研磨单元230而进行研磨的位置),部分地支撑基板w的下面。如上所述,借助使得可以将基板支撑部220制作成比基板w更小型,基板放置部210也可以制作成小型,可以提高设计自由度及空间利用性。

另外,在本发明中,研磨单元230只沿单一方向(第二方向)移动即可,因而可以简化用于使研磨单元230移动的门架等装备,并提高研磨单元230的移动稳定性及可靠性。

另一方面,在前述及图示的本发明实施例中,虽然列举研磨部分200借助以接触基板w的状态自转并移动的研磨垫232来研磨基板w的示例进行了说明,但根据情况,研磨部分也可以利用以无限循环方式循环旋转的研磨带来研磨基板。

作为参考,在前述及图示的本发明实施例中,列举研磨部分只由一个研磨单元230构成的示例进行了说明,但根据情况,可以是研磨部分包括2个以上研磨单元。作为一个示例,研磨部分可以包括2个以上研磨单元。此时,多个研磨单元可以构成得分别具备研磨垫,朝向相互相同的路径或相互相反方向路径移动,以研磨基板的表面。

另外,基板处理装置可以包括对研磨垫232的外表面(接触基板的表面)进行重整的调节器(图上未示出)。

作为一个示例,调节器可以配置于基板的外侧区域,以预先确定的压力对研磨垫232的表面(下面)加压并细微地切削,重整使得研磨垫232表面形成的微孔在表面露出。换句话说,调节器细微地切削研磨垫232的外表面,以便在研磨垫232外表面起到盛装由研磨剂和化学物质混合的浆料的作用的大量发泡微孔不被堵塞,使得研磨垫232的发泡气孔中填充的浆料顺利供应给基板。优选地,调节器能旋转地配备,旋转接触研磨垫232的外表面(下面)。

如上所述,参照本发明的优选实施例进行了说明,但只要是相应技术领域的熟练的从业人员便会理解,在不超出专利权利要求书记载的本发明的思想及领域的范围内,可以多样地修订及变更本发明。

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