KR100947706B1 - 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 가공 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 사파이어 기판의 두께를 얇게 연마하는 기판 가공 장치는 상면에 원판이 안착되며, 상기 원판을 가열하는 핫플레이트, 접착제를 상기 원판의 소정 위치에 분사하는 접착제 분사 노즐, 및 상기 사파이어 기판이 상기 접착제가 분사된 원판에 접촉한 상태에서 소정시간 동안 소정의 압력을 제공하는 가압부를 포함하여, 상기 사파이어 기판을 상기 원판에 본딩하는 기판 본딩 유닛 및 회전 가능하며 상기 원판에 상기 사파이어 기판이 본딩된 상태인 워크피스가 안착되는 제1 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 그라인딩 패드가 장착되는 그라인딩 휠과 상기 그라인딩 휠을 지지하는 제1 지지부재를 포함하는 그라인딩부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 그라인딩하며, 상기 기판 본딩 유닛에 인접하여 위치하는 그라인딩 유닛, 회전 가능하며 상기 워크피스가 안착되는 제2 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 랩핑 패드가 장착되는 랩핑 플래튼과 상기 랩핑 플래튼을 지지하는 제2 지지부재를 포함하는 랩핑부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 랩핑하며, 상기 그라인딩 유닛에 인접하여 위치하는 랩핑 유닛, 회전 가능하며 상기 워크피스가 안착되는 제3 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 폴리싱 패드가 장착되는 폴리싱 플래튼과 상기 폴리싱 플래튼을 지지하는 제3 지지부재를 포함하는 폴리싱부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 폴리싱하며, 상기 랩핑 유닛에 인접하여 위치하는 폴리싱 유닛을 포함하여, 상기 원판에 본딩된 상기 사파이어 기판의 두께를 얇게 연마하는 기판 연마 유닛을 포함한다.
기판, 연마, 본딩

Description

본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치{APPARATUS FOR MACHINING SUBSTRATE HAVING A BONDING UNIT AND A THINNING UNIT}
본 발명은 기판, 특히 사파이어 기판의 연마를 위하여, 사파이의 기판의 본딩과 연마를 단일의 장치 내에서 일괄적으로 처리할 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)의 제조 등에 사용되는 기판, 특히 사파이어 기판은 제조 공정상 두께가 100㎛ 정도로 얇게 연마(thinning)될 필요가 있다. 사파이어 기판을 얇게 연마하기 위하여, 우선 사파이어 기판에 비하여 크기가 큰 세라믹 원판에 사파이어 기판을 본딩(bonding)하는 과정이 선행된다. 본딩이 완료된 사파이어 기판은 연마를 위한 별도의 장치로 이동된 후, 연마 과정이 수행된다. 사파이어 기판을 얇게 연마하기 위한 연마 과정은 통상적으로 그라인딩(grinding) 과정, 랩핑(lapping) 과정 및 폴리싱(polishing) 과정을 포함할 수 있다. 그라인딩 과정은 개별적으로 동작하는 그라인딩 장치에서 수행되며, 랩핑 과정은 개별적으로 동작하는 랩핑 장치에서 수행되며, 폴리싱 과정은 개별적으로 동작하는 폴리싱 장치에서 수행될 수 있다.
도 1은 종래의 기판을 얇게 연마하기 위하여, 기판이 세라믹 원판에 본딩된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 종래의 기판을 세라믹 원판에 본딩하기 위한 기판 본딩 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
사파이어 기판을 얇게 연마하기 위하여, 기판 본딩 과정이 선행되는 바, 이는 도 2에 도시된 바와 같은 기판 본딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 기판 본딩 장치는 개별적으로 동작한다. 종래의 기판 본딩 장치는 접착제 공급부(11), 가압부(15) 및 핫플레이트(10)를 포함한다. 핫플레이트(10)의 상면에는 기판(2)이 본딩되는 세라믹 원판(1)이 놓여진다. 핫플레이트(10)는 기판(2)과 세라믹 원판(1)이 접착제(18)에 의하여 본딩될 때, 본딩 효율을 높이기 위하여 가열될 수 있다. 접착제 공급부(11)는 접착제(18)를 보관하는 접착제 보관함(12), 접착제 보관함(12)에 보관된 접착제(18)를 핫플레이트(10)에 놓인 세라믹 원판(1)에 분사하기 위한 접착제 분사 노즐(13) 및 접착제 보관함(12) 및 접착제 분사 노즐(13)을 지지하는 지지부재(14)를 포함한다. 접착제 공급부(11)는 접착제(18)를 접착제 분사 노즐(13)을 통하여 세라믹 원판(1)의 소정의 위치에 분사될 수 있도록, 좌우로 이동할 수 있는 구조를 갖는다. 가압부(15)는 기판(2)이 접착제(18)가 분사된 세라믹 원판(1)에 접촉한 상태에서 일정 시간 동안 일정 압력을 제공하여, 기판(2)이 세라믹 원판(1)에 본딩되도록 하는 가압판(16)과 가압판(16)을 지지하는 지지부재(17)를 포함한다. 가압부(15)는 기판(2)이 세라믹 원판(1)에 본딩될 수 있도록, 상하로 이동할 수 있는 구조를 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같은 종래의 기판 본딩 장치에서 수행되는 기판 본딩 과 정을 살펴보면, 먼저 세라믹 원판(1)을 핫플레이트(10)의 상면에 놓는다. 이 후, 기판 본딩 장치의 접착제 공급부(11)에 의하여, 접착제 보관함(12)에 보관된 접착제(18)가 접착제 분사 노즐(13)을 통하여 세라믹 원판(1)의 소정 위치에 분사된다. 이 후, 사파이어 기판(2)이 접착제(18)가 분사된 세라믹 원판(1)에 접촉된다. 기판 본딩 장치의 가압부(15)에 의하여, 기판(2)이 접착제(18)가 분사된 세라믹 원판(1)에 접촉한 상태에서 하방으로 이동한 가압판(16)이 일정 시간 동안 일정 압력을 제공하여 기판(2)이 세라믹 원판(1)에 본딩되도록 한다.
종래의 기판 본딩 장치에 의하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(2)이 기판(2)에 비하여 면적이 넓은 세라믹 원판(1)의 소정 위치에 본딩될 수 있다. 기판(2)이 세라믹 원판(1)에 본딩된 상태로 별도로 위치하며, 동작하는 복수의 연마 장치를 통하여 두께를 얇게 하는 연마 과정이 수행된다. 기판(2)이 세라믹 원판(1)에 본딩된 상태를 워크피스(workpiece)라 칭한다.
도 3a는 종래의 그라인딩 과정을 수행하는 그라인딩 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3b는 종래의 랩핑 과정을 수행하는 랩핑 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3c는 종래의 폴리싱 과정을 수행하는 폴리싱 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 기판 본딩 과정을 통하여 생성되는 워크피스에 대하여, 각각 별도로 위치하며, 동작하는 그라인딩 장치, 랩핑 장치 및 폴리싱 장치에 의하여 그라인딩 과정, 랩핑 과정 및 폴리싱 과정이 수행된다.
도 3a에 도시된 종래의 그라인딩 장치는 워크피스 헤드(20) 및 그라인딩부(25)를 포함한다. 워크피스 헤드(20)는 상면에 워크피스가 안착되도록 하며, 안착 된 워크피스를 홀딩하는 워크피스 홀더(21)와 워크피스 홀더(21)를 지지하는 지지부재(22)를 포함한다. 워크피스 헤드(20)는 회전할 수 있는 구조를 갖는다. 그라인딩부(25)는 그라인딩 휠(26), 그리인딩 휠(26)의 일면에 장착되는 그라인딩 패드(28) 및 그라인딩 휠(26)과 그라인딩 패드(28)를 지지하는 지지부재(27)를 포함한다. 그라인딩부(25)는 그라인딩 패드(28)가 워크피스에 접촉할 수 있도록 상하 이동할 수 있으며, 또한 원활한 그라인딩을 위하여 회전할 수 있는 구조를 갖는다. 워크피스 헤드(20)와 그라인딩부(25)는 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다. 그라인딩 패드(28)는 다이아몬드 입자를 포함할 수 있으며, 그라인딩부(25) 및 워크피스 헤드(20) 중 적어도 하나의 회전에 의하여 워크피스의 기판(2)을 물리적으로 절삭함으로써, 그라인딩 과정을 수행할 수 있다. 종래의 그라인딩 장치는 그라인딩 과정에서 냉각수를 분사하기 위한 냉각수 분사부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같은 종래의 그라인딩 장치에서 수행되는 그라인딩 과정을 살펴보면, 기판(2)이 세라믹 원판(1)에 본딩된 워크피스를 워크피스 헤드(20)의 워크피스 홀더(21)의 상면 일측에 놓는다. 이 후, 그라인딩부(25)는 그라인딩 패드(28)가 워크피스의 기판(2)과 접촉하도록 하방으로 이동된다. 이 후, 그라인딩부(25)는 다이아몬드 입자를 포함하는 그라인딩 패드(28)가 워크피스의 기판(2)을 물리적으로 절삭하여 그라인딩 과정을 수행할 수 있도록 회전된다. 워크피스를 홀딩하는 워크피스 헤드(20)도 그라인딩 과정이 효율적으로 수행될 수 있도록 그라인딩부(25)와 반대 방향으로 회전된다. 그라인딩 과정에서 종래의 그라인딩 장치에 포함되는 냉각수 분사부는 냉각수를 분사할 수 있다. 그라인딩 과정이 수행된 워크 피스는 도 3b에 도시된 종래의 개별적으로 위치하며, 동작하는 랩핑 장치로 이동되어, 랩핑 과정이 수행될 수 있다.
도 3b에 도시된 종래의 랩핑 장치는 워크피스 헤드(30) 및 랩핑부(35)를 포함한다. 워크피스 헤드(30)는 상면에 워크피스가 안착되도록 하며, 안착된 워크피스를 홀딩하는 워크피스 홀더(31)와 워크피스 홀더(31)를 지지하는 지지부재(32)를 포함한다. 워크피스 헤드(30)는 랩핑부(35)의 랩핑 패드(38)가 워크피스에 접촉할 수 있도록 상하 이동할 수 있으며, 원활한 랩핑 과정의 수행을 위하여 회전할 수 있는 구조를 갖는다. 랩핑부(35)는 랩핑 플래튼(lapping platen, 36), 랩핑 플래튼(36)의 일면에 장착되는 랩핑 패드(38) 및 랩핑 플래튼(36)과 랩핑 패드(38)를 지지하는 지지부재(37)를 포함한다. 랩핑부(35), 특히 랩핑 플래튼(36)은 원활한 랩핑 과정을 수행하기 위하여 회전할 수 있는 구조를 갖는다. 워크피스 헤드(30)와 랩핑부(35), 특히 랩핑 플래튼(36)은 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다. 랩핑 패드(38)는 다이아몬드 입자를 포함하는 슬러리(39)가 분사되는 상태에서, 랩핑부(35) 및 워크피스 헤드(30) 중 적어도 하나의 회전에 의하여 워크피스의 기판(2)에 대하여 랩핑 과정을 수행할 수 있다. 도 3b에 도시된 랩핑 장치에 의하여 수행되는 랩핑 과정에 의하여, 도 3a에 도시된 그라인딩 장치에서 수행되는 그라인딩 과정에 비하여, 기판(2)의 표면 조도가 더욱 향상될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같은 종래의 랩핑 장치에서 수행되는 랩핑 과정을 살펴보면, 그라인딩 과정이 수행된 워크피스를 워크피스 헤드(30)의 워크피스 홀더(31)의 상면 일측에 놓는다. 이 후, 랩핑 패드(38)가 워크피스의 기판(2)과 접촉하도록 한다. 이 후, 다이아몬드 입자를 포함하는 슬러리(39)가 분사되는 상태에서, 랩핑 패드(38)가 장착된 랩핑부(35)와 워크피스를 홀딩하는 워크피스 헤드(30)가 랩핑과정이 효율적으로 수행될 수 있도록 서로 반대 방향으로 회전함으로써, 랩핑 과정이 수행될 수 있다. 랩핑 과정이 수행된 워크피스는 도 3c에 도시된 종래의 개별적으로 위치하며, 동작하는 폴리싱 장치로 이동되어, 폴리싱 과정이 수행될 수 있다.
도 3c에 도시된 종래의 폴리싱 장치는 워크피스 헤드(40) 및 폴리싱부(45)를 포함한다. 워크피스 헤드(40)는 상면에 워크피스가 안착되도록 하며, 안착된 워크피스를 홀딩하는 워크피스 홀더(41)와 워크피스 홀더(41)를 지지하는 지지부재(42)를 포함한다. 워크피스 헤드(40)는 폴리싱부(45)의 폴리싱 패드(48)가 워크피스에 접촉할 수 있도록 상하 이동할 수 있으며, 원활한 폴리싱 과정의 수행을 위하여 회전할 수 있는 구조를 갖는다. 폴리싱부(45)는 폴리싱 플래튼(polishing platen, 46), 폴리싱 플래튼(46)의 일면에 장착되는 폴리싱 패드(48) 및 폴리싱 플래튼(46)과 폴리싱 패드(48)를 지지하는 지지부재(47)를 포함한다. 폴리싱부(45), 특히 폴리싱 플래튼(46)은 원활한 폴리싱 과정을 수행하기 위하여 회전할 수 있는 구조를 갖는다. 워크피스 헤드(40)와 폴리싱부(45), 특히 폴리싱 플래튼(46)은 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다. 폴리싱 패드(48)는 매우 작은 크기의 연마 입자를 포함하는 슬러리(49)가 분사되는 상태에서, 폴리싱부(45) 및 워크피스 헤드(40) 중 적어도 하나의 회전에 의하여 워크피스의 기판(2)에 대하여 폴리싱 과정을 수행할 수 있다. 도 3c에 도시된 폴리싱 장치에 의하여 수행되는 폴리싱 과정에 의하여, 도 3b에 도시된 랩핑 장치에서 수행되는 랩핑 과정에 비하여, 기판(2)의 표면 조도가 더욱 향상될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같은 종래의 폴리싱 장치에서 수행되는 폴리싱 과정을 살펴보면, 랩핑 과정이 수행된 워크피스를 워크피스 헤드(40)의 워크피스 홀더(41)의 상면 일측에 놓는다. 이 후, 폴리싱 패드(48)가 워크피스의 기판(2)과 접촉하도록 한다. 이 후, 작은 크기의 연마 입자를 포함하는 슬러리(49)가 분사되는 상태에서, 폴리싱 패드(48)가 장착된 폴리싱부(45)와 워크피스를 홀딩하는 워크피스 헤드(40)가 폴리싱 과정이 효율적으로 수행될 수 있도록 서로 반대 방향으로 회전함으로써, 폴리싱 과정이 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 3c를 참조하여 설명한 바와 같이, 기판을 얇게 연마하기 위하여, 종래의 기판 본딩 과정, 그라인딩 과정, 랩핑 과정 및 폴리싱 과정을 포함하는 기판 연마 과정은 각각 개별적으로 위치하며, 동작하는 종래의 기판 본딩 장치, 그라인딩 장치, 랩핑 장치 및 폴리싱 장치에서 수행된다. 개별적으로 위치하며, 동작하는 복수의 장치에서 기판 본딩 과정 및 기판 연마 과정이 수행되기 때문에, 공정이 복잡해지며, 이에 따라서 시간, 인력, 비용 등이 과다하게 소요될 뿐만 아니라, 공정 효율성이 저하되는 문제점이 있었다. 또한 종래의 기판 본딩 과정 및 기판 연마 과정에 있어서, 수동으로 진행되는 부분이 많은 관계로 수율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 종래의 기판 본딩 과정 및 기판 연마 과정에 있어서, 가공 장치에 투입된 워크피스가 젖은 상태로 반출되기 때문에, 매번 건조 공정을 수동으로 해야하며, 이에 따라서 청정도가 떨어지는 문제점도 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
본 발명의 구체적인 목적은 기판 본딩 과정을 수행하는 본딩 유닛과 기판 연마 과정을 수행하는 연마 유닛을 포함함으로써, 기판 본딩 과정과 기판 연마 과정을 한 장비내에서 일괄적으로 처리할 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공정 진행을 자동으로 수행하여, 공정 진행상의 복잡성을 제거하여 시간, 인력 등의 소요를 최소화하여, 생산 원가를 절감할 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판 본딩 과정과 기판 연마 과정을 단일의 장비에서 수행함으로써 생산량의 증대를 도모할 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본딩 유닛과 연마 유닛에 더불어, 건조 유닛을 더 포함함으로써, 공정 과정에서 청정도를 향상시킬 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 사파이어 기판의 두께를 얇게 연마하는 기판 가공 장치에 있어서, 상면에 원판이 안착되며, 상기 원판을 가열하는 핫플레이트, 접착제를 상기 원판의 소정 위치에 분사하는 접착제 분사 노즐, 및 상기 사파이어 기판이 상기 접착제가 분사된 원판에 접촉한 상태에서 소정 시간 동안 소정의 압력을 제공하는 가압부를 포함하여, 상기 사파이어 기판을 상기 원판에 본딩하는 기판 본딩 유닛 및 회전 가능하며 상기 원판에 상기 사파이어 기판이 본딩된 상태인 워크피스가 안착되는 제1 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 그라인딩 패드가 장착되는 그라인딩 휠과 상기 그라인딩 휠을 지지하는 제1 지지부재를 포함하는 그라인딩부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 그라인딩하며, 상기 기판 본딩 유닛에 인접하여 위치하는 그라인딩 유닛, 회전 가능하며 상기 워크피스가 안착되는 제2 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 랩핑 패드가 장착되는 랩핑 플래튼과 상기 랩핑 플래튼을 지지하는 제2 지지부재를 포함하는 랩핑부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 랩핑하며, 상기 그라인딩 유닛에 인접하여 위치하는 랩핑 유닛, 회전 가능하며 상기 워크피스가 안착되는 제3 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 폴리싱 패드가 장착되는 폴리싱 플래튼과 상기 폴리싱 플래튼을 지지하는 제3 지지부재를 포함하는 폴리싱부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 폴리싱하며, 상기 랩핑 유닛에 인접하여 위치하는 폴리싱 유닛을 포함하여, 상기 원판에 본딩된 상기 사파이어 기판의 두께를 얇게 연마하는 기판 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 기판 가공 장치는 상기 사파이어 기판 또는 상기 사파이어 기판이 상기 원판에 본딩된 상태인 워크피스를 이동시키기 위한 트랜스퍼 로봇 및 상기 그라인딩 유닛, 상기 랩핑 유닛 및 상기 폴리싱 유닛에 인접하게 위치하며, 상기 그라인딩 유닛, 상기 랩핑 유닛 및 상기 폴리싱 유닛으로 상기 사파이어 기판 또는 상기 워크피스를 로딩하거나 상기 그라인딩 유닛, 상기 랩핑 유닛 및 상기 폴리싱 유닛으로부터 상기 사파이어 기판 또는 상기 워크피스를 언로딩하는 적어도 하나의 로딩/언로딩 유닛을 더 포함할 수 있다. 또한 상기 기판 가공 장치는 상기 사파이어 기판을 상기 기판 가공 장치에 로딩 및 언로딩하기 위한 로드 포트 유닛 및 공정 과정에서 젖은 사파이어 기판 또는 젖은 워크피스를 건조하는 건조 유닛을 더 포함할 수 있다. 또한 상기 로드 포트 유닛은 상기 사파이어 기판, 상기 원판 또는 상기 워크피스를 수납하기 위한 카세트 스테이지 및 상기 사파이어 기판, 상기 원판 또는 상기 워크피스를 이동시키기 위한 로드 포트 로봇을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 원판은 세라믹 원판인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면 및 바람직한 실시예들에 따른 기판 가공 장치에서 수행하는 기판 가공 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 의하여, 기판 본딩 과정을 수행하는 본딩 유닛과 기판 연마 과정 을 수행하는 연마 유닛을 포함함으로써, 기판 본딩 과정과 기판 연마 과정을 한 장비내에서 일괄적으로 처리할 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 공정 진행을 자동으로 수행하여, 공정 진행상의 복잡성을 제거하여 시간, 인력 등의 소요를 최소화하여, 생산 원가를 절감할 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 기판 본딩 과정과 기판 연마 과정을 단일의 장비에서 수행함으로써 생산량의 증대를 도모할 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 본딩 유닛과 연마 유닛에 더불어, 건조 유닛을 더 포함함으로써, 공정 과정에서 청정도를 향상시킬 수 있는 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하 는 기판 가공 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 가공 장치에서 수행하는 기판 가공 방법을 나타내는 순서도이며, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 기판 가공 장치에서 수행하는 기판 가공 방법을 나타내는 순서도들이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 가공 장치는 기판 본딩 과정을 수행하는 기판 본딩 유닛(100)과 기판 연마 과정을 수행하는 기판 연마 유닛(200)을 포함할 수 있다. 기판 본딩 유닛(100)은 도 2를 참조하여 설명한 기판 본딩 장치와 동일한 구성을 가질 수 있다. 또한 기판 연마 유닛(200)은 도 3a를 참조하여 설명한 그라인딩 장치와 동일한 구성을 갖는 그라인딩 유닛(210), 도 3b를 참조하여 설명한 랩핑 장치와 동일한 구성을 갖는 랩핑 유닛(220) 및 도 3c를 참조하여 설명한 폴리싱 장치와 동일한 구성을 갖는 폴리싱 유닛(230) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 기판 연마 유닛(200)의 설명은 도 2를 참조하여 설명한 기판 본딩 장치에 대한 설명으로 대체될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 그라인딩 유닛(210)은 도 3a를 참조하여 설명한 그라인딩 장치에 대한 설명으로 대체될 수 있으며, 랩핑 유닛(220)은 도 3b를 참조하여 설명한 랩핑 장치에 대한 설명으로 대체될 수 있으며, 폴리싱 유닛(230)은 도 3c를 참조하여 설명한 폴리싱 장치에 대한 설명을 대체될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 기판 본딩 유닛(100)과 기판 연마 유닛(200)을 포함하는 기판 가공 장치에서 수행하는 기판 가공 방법을 살펴보면, 먼저 기판 본딩 유닛(100)이 기판을 세라믹 원판에 본딩하는 기판 본딩 과정을 수행한다(단계 501). 이 후, 기판 연마 유닛(200)이 기판이 세라믹 원판에 본딩된 상태인 워크피스에 대하여, 그라인딩 과정, 랩핑 과정 및 폴리싱 과정 중 적어도 하나를 수행함으로써 기판 연마 단계를 수행한다(단계 503).
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 가공 장치는 기판 본딩 과정을 수행하는 기판 본딩 유닛(100), 기판 연마 과정을 수행하는 기판 연마 유닛(200)과 더불어, 기판을 기판 가공 장치에 로딩 및 언로딩하기 위한 로드 포트 유닛(300), 공정 과정에서 젖은 기판에 대한 건조 과정을 수행하는 건조 유닛(400)을 더 포함할 수 있다. 또한 기판 연마 유닛(200)은 그라인딩 과정을 수행하는 적어도 하나의 그라인딩 유닛(210), 랩핑 과정을 수행하는 적어도 하나의 랩핑 유닛(320), 폴리싱 과정을 수행하는 적어도 하나의 폴리싱 유닛(230) 외에 기판 또는 기판이 세라믹 원판에 본딩된 상태인 워크피스를 이동시키기 위한 트랜스퍼 로봇(240) 및 그라인딩 유닛(210), 랩핑 유닛(220) 및 폴리싱 유닛(230)에 인접하게 위치하며, 그라인딩 유닛(210), 랩핑 유닛(220) 및 폴리싱 유닛(230)으로 기판 또는 워크피스를 로딩하거나 그라인딩 유닛(210), 랩핑 유닛(220) 및 폴리싱 유닛(230)으로부터 기판 또는 워크피스를 언로딩하는 적어도 하나의 로딩/언로딩 유닛(250) 및 순수를 분사하여 워크피스를 세정하는 세정 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 로드 포트 유닛(300)은 기판, 세라믹 원판 또는 워크피스를 수납하기 위한 카세트 스테이지(310) 및 기판, 세라믹 원판 또는 워크피스를 이동시키기 위한 로드 포트 로봇(330)을 포함할 수 있다.
도 4 및 도 6a-6d를 참조하여, 기판 본딩 유닛(100), 기판 연마 유닛(200), 로드 포트 유닛(300), 건조 유닛(400)을 포함하는 기판 가공 장치에서 수행하는 기판 가공 방법을 살펴보면, 먼저 로드 포트 유닛(300)의 로드 포트 로봇(330)이 세라믹 원판을 기판 본딩 유닛(100)의 핫플레이트(10)에 안치시킨다(단계 601). 또한 로드 포트 로봇(330)은 카세트 스테이지(310)에 수납된 기판을 기판 본딩 유닛(100)의 가압판 상의 소정 위치로 로딩한다(단계 603). 이 후, 기판 본딩 유닛(100)의 접착제 공급부가 접착제 보관함에 보관된 접착제를 접착제 분사 노즐을 통하여 세라믹 원판의 소정 위치에 분사한다(단계 605). 이 후, 기판 본딩 유닛(100)의 가압부가 하강 이동하여 가압판에 로딩된 기판과 접착제가 분사된 세라믹 원판을 일정 시간 동안, 소정의 압력을 가하여 본딩한다(단계 607). 기판이 기판 본딩 유닛(100)에 의하여 세라믹 원판에 본딩되어, 도 1에 도시된 바와 같은 워크피스가 제작될 수 있다.
이 후, 트랜스퍼 로봇(240)이 기판과 세라믹 원판이 본딩된 상태인 워크피스를 기판 연마 유닛(200)에 포함되는 그라인딩 유닛(210)의 워크피스 헤드에 로딩한다(단계 609). 즉 트랜스퍼 로봇(240)은 워크피스를 워크피스 헤드에 포함되는 워크피스 홀더의 상면 일측에 안착시킨다. 그 다음, 그라인딩 유닛(210)이 워크피스 헤드에 안착된 워크피스의 기판을 그라인딩한다(단계 611). 구체적으로 살펴보면, 그라인딩 유닛(210)의 그라인딩부는 그라인딩 패드가 워크피스의 기판과 접촉하도록 하방으로 이동한 후, 회전함으로써 다이아몬드 입자를 포함하는 그라인딩 패드가 워크피스의 기판을 물리적으로 절삭하여 그라인딩 과정을 수행하도록 한다. 워크피스를 홀딩하는 워크피스 헤드도 그라인딩 과정이 효율적으로 수행될 수 있도록 그라인딩부와 반대 방향으로 회전될 수 있다. 그라인딩 과정에서 냉각수를 분사하도록, 본 발명에 따른 기판 가공 장치의 그라인딩 유닛(210)은 냉각수 분사부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이 후, 트랜스퍼 로봇(240)이 그라인딩된 워크피스를 기판 연마 유닛(200)에 포함되는 랩핑 유닛(220)에 인접한 로딩/언로딩 유닛(250)으로 이동시킨다(단계 613). 세정 유닛(미도시)이 랩핑 유닛(220)에 의한 랩핑 가공 전에, 순수를 워크피스에 분사함으로써 세정 과정을 더 수행할 수 있다(단계 615). 세정 유닛에 의하여 사전 세정된 워크피스를 랩핑 유닛(220)의 워크피스 헤드가 로딩/언로딩 유닛(250)으로 수평이동을 하여, 워크피스 홀더의 상면 일측에 로딩한다(단계 617). 그 다음, 랩핑 유닛(220)이 워크피스 헤드에 안착된 워크피스의 기판을 랩핑한다(단계 619). 구체적으로 살펴보면, 랩핑 유닛(220)의 랩핑 패드가 워크피스의 기판과 접촉하도록 한 후, 다이아몬드 입자를 포함하는 슬러리가 분사되는 상태에서, 랩핑 패드가 장착된 랩핑부와 워크피스를 홀딩하는 워크피스 헤드가 랩핑 과정이 효율적으로 수행될 수 있도록 서로 반대 방향으로 회전함으로써, 랩핑 과정이 수행될 수 있다. 이 후, 랩핑 유닛(220)의 워크피스 헤드가 랩핑된 워크피스를 랩핑 유닛(220)에 인접한 로딩/언로딩 유닛(250)으로 언로딩한다(단계 621).
이 후, 트랜스퍼 로봇(240)이 랩핑된 워크피스를 랩핑 유닛(220)에 인접한 로딩/언로딩 유닛(250)으로부터 연마 유닛(200)에 포함되는 폴리싱 유닛(230)에 인접한 로딩/언로딩 유닛(250)으로 이동시킨다(단계 623). 세정 유닛(미도시)이 폴리싱 유닛(230)에 의한 폴리싱 가공 전에, 순수를 워크피스에 분사함으로써 세정 과 정을 더 수행할 수 있다(단계 625). 세정 유닛에 의하여 사전 세정된 워크피스를 폴리싱 유닛(230)의 워크피스 헤드가 로딩/언로딩 유닛(250)으로 수평이동을 하여, 워크피스 홀더의 상면 일측에 로딩한다(단계 627). 그 다음, 폴리싱 유닛(230)이 워크피스 헤드에 안착된 워크피스의 기판을 폴리싱한다(단계 629). 구체적으로 살펴보면, 폴리싱 유닛(230)의 폴리싱 패드가 워크피스의 기판과 접촉하도록 한 후, 작은 크기의 연마 입자를 포함하는 슬러리가 분사되는 상태에서, 폴리싱 패드가 장착된 폴리싱부와 워크피스를 홀딩하는 워크피스 헤드가 폴리싱 과정이 효율적으로 수행될 수 있도록 서로 반대 방향으로 회전함으로써, 폴리싱 과정이 수행될 수 있다. 이 후, 폴리싱 유닛(230)의 워크피스 헤드가 폴리싱된 워크피스를 폴리싱 유닛(230)에 인접한 로딩/언로딩 유닛(250)으로 언로딩한다(단계 631).
이 후, 트랜스퍼 로봇(240)이 폴리싱된 워크피스를 폴리싱 유닛(230)에 인접한 로딩/언로딩 유닛(250)으로부터 건조 유닛(400)으로 이동시킨다(단계 633). 건조 유닛(400)은 이동된 워크피스에 대하여 순수를 분사함으로써 세정을 한 후, 고속 회전에 의하여 젖은 워크피스를 건조한다(단계 635). 마지막으로, 로드 포트 로봇(330)이 건조된 워크피스를 건조 유닛(400)으로부터 언로딩하여, 카세트 스테이지에 수납한다(단계 637).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아 니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 기판을 얇게 연마하기 위하여, 기판이 세라믹 원판에 본딩된 상태를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래의 기판을 세라믹 원판에 본딩하기 위한 기판 본딩 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3a는 종래의 그라인딩 과정을 수행하는 그라인딩 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3b는 종래의 랩핑 과정을 수행하는 랩핑 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3c는 종래의 폴리싱 과정을 수행하는 폴리싱 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 본딩 유닛과 연마 유닛을 포함하는 기판 가공 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 가공 장치에서 수행하는 기판 가공 방법을 나타내는 순서도.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 기판 가공 장치에서 수행하는 기판 가공 방법을 나타내는 순서도들.

Claims (8)

  1. 사파이어 기판의 두께를 얇게 연마하는 기판 가공 장치에 있어서,
    상면에 원판이 안착되며, 상기 원판을 가열하는 핫플레이트,
    접착제를 상기 원판의 소정 위치에 분사하는 접착제 분사 노즐, 및
    상기 사파이어 기판이 상기 접착제가 분사된 원판에 접촉한 상태에서 소정시간 동안 소정의 압력을 제공하는 가압부를 포함하여, 상기 사파이어 기판을 상기 원판에 본딩하는 기판 본딩 유닛; 및
    회전 가능하며 상기 원판에 상기 사파이어 기판이 본딩된 상태인 워크피스가 안착되는 제1 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 그라인딩 패드가 장착되는 그라인딩 휠과 상기 그라인딩 휠을 지지하는 제1 지지부재를 포함하는 그라인딩부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 그라인딩하며, 상기 기판 본딩 유닛에 인접하여 위치하는 그라인딩 유닛,
    회전 가능하며 상기 워크피스가 안착되는 제2 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 랩핑 패드가 장착되는 랩핑 플래튼과 상기 랩핑 플래튼을 지지하는 제2 지지부재를 포함하는 랩핑부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 랩핑하며, 상기 그라인딩 유닛에 인접하여 위치하는 랩핑 유닛,
    회전 가능하며 상기 워크피스가 안착되는 제3 워크피스 헤드 및 회전 가능하며 일면에 폴리싱 패드가 장착되는 폴리싱 플래튼과 상기 폴리싱 플래튼을 지지하는 제3 지지부재를 포함하는 폴리싱부를 포함하여 상기 워크피스의 상기 사파이어 기판을 폴리싱하며, 상기 랩핑 유닛에 인접하여 위치하는 폴리싱 유닛을 포함하여, 상기 원판에 본딩된 상기 사파이어 기판의 두께를 얇게 연마하는 기판 연마 유닛
    을 포함하는 기판 가공 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사파이어 기판 또는 상기 사파이어 기판이 상기 원판에 본딩된 상태인 워크피스를 이동시키기 위한 트랜스퍼 로봇; 및
    상기 그라인딩 유닛, 상기 랩핑 유닛 및 상기 폴리싱 유닛에 인접하게 위치하며, 상기 그라인딩 유닛, 상기 랩핑 유닛 및 상기 폴리싱 유닛으로 상기 사파이어 기판 또는 상기 워크피스를 로딩하거나 상기 그라인딩 유닛, 상기 랩핑 유닛 및 상기 폴리싱 유닛으로부터 상기 사파이어 기판 또는 상기 워크피스를 언로딩하는 적어도 하나의 로딩/언로딩 유닛
    을 더 포함하는 기판 가공 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 사파이어 기판을 상기 기판 가공 장치에 로딩 및 언로딩하기 위한 로드 포트 유닛; 및
    공정 과정에서 젖은 사파이어 기판 또는 젖은 워크피스를 건조하는 건조 유닛
    을 더 포함하는 기판 가공 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로드 포트 유닛은 상기 사파이어 기판, 상기 원판 또는 상기 워크피스를 수납하기 위한 카세트 스테이지; 및
    상기 사파이어 기판, 상기 원판 또는 상기 워크피스를 이동시키기 위한 로드 포트 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원판은 세라믹 원판인 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  8. 제1항, 제3항 내지 제5항, 제7항 중 어느 한 항에 따른 기판 가공 장치에서 수행하는 기판 가공 방법.
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