KR101209261B1 - 디스플레이용 정전척 연마 휠 및 정전척이 안착되는 베이스 부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이용 정전척 연마용 휠 및 정전척이 안착되는 베이스 부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설정된 평탄도 이하의 평판도를 갖도록 디스플레이용 정전척을 연마하는 연마 휠 및 정전척이 안착되는 연마용 베이스 부재에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 정전척의 표면을 연마하는 연마용 휠은 일정한 두께를 갖는 원판과 상기 원판의 테두리로부터 수직 방향으로 일정 길이 연장된 부분을 갖는 휠 바디, 상기 휠 바디의 연장된 부분의 종단에는 금속 재질로 구성되며 일정한 두께를 갖는 금속층을 포함하며, 상기 금속층의 종단에는 하나의 층으로 구성된 다이아몬드 파우더 입자들을 포함한다.

Description

디스플레이용 정전척 연마 휠 및 정전척이 안착되는 베이스 부재{Polishing wheel for electrostatic chuck and base seated electrostatic chuck}

본 발명은 디스플레이용 정전척 연마 휠 및 정전척이 안착되는 베이스 부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설정된 평탄도 이하의 평판도를 갖도록 디스플레이용 정전척을 연마하는 연마 휠 및 정전척이 안착되는 베이스 부재에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼, 평판디스플레이 기판 등의 표면을 처리하는 플라즈마 처리방식은 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 처리방식과 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 처리방식이 이용되고 있다.

용량 결합형 플라즈마 처리방식은 두 개의 평행 평판형 전극 사이에 고주파 전원을 인가한 상태에서 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 방식이고, 유도 결합형 플라즈마 처리방식은 반응기 외부에 위치된 코일형 안테나에 고주파 전원을 인가하여 무전극형(Electrodeless type)으로 반응기 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 방식이다.

이와 같은 플라즈마를 이용한 기판처리장비는, 기판이 탑재되는 하부전극(또는 기판 탑재대)이 구비되고, 이 하부전극에는 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워 또는 기판에 이온을 가속시키도록 하는 바이어스 전압이 인가될 수 있도록 구성된다. 또한, 플라즈마를 이용한 기판처리장비에는 하부전극에 기판을 고정하는 정전척이 구비된다.

정전척(ESC; Electro Static Chuck)은 정전기의 힘을 사용해 기판을 하부전극에 고정해주는 장치로서, 하부전극에서 정전기를 발생시켜 기판과 하부전극과의 간격을 일정하게 유지시켜 기판을 수평상태로 고정시킬 수 있도록 구성된다.

도 1은 정전척의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 1을 이용하여 정전척의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 1에 의하면 정전척(100)은 하부에서부터 알루미늄 모재(102), 하부 절연층(104), 전극층(108), 상부 절연층(110)으로 구성된다. 베이스 기판(102)은 정척전의 최하단에 위치하며, 알루미늄으로 구성된다. 하부 절연층(104)은 알루미늄 모재(102)의 상단에 위치한다. 전극층(106)은 하부 절연층(104) 상단에 위치하며, 일정 간격으로 이격된 복수 개의 전극들로 구성된다. 상부 절연층(108)은 하부 절연층(104)의 상단에 위치하며, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 하단에 복수 개의 전극들로 이루어진 전극층(106)이 내재되어 있다.

전극층(106)으로부터 상부 절연층(108)의 표면까지의 거리가 일정해야 상부 절연층(108)의 표면에 안착되는 디스플레이에 균일한 크기를 갖는 정전기력이 발생한다. 따라서 상부 절연층(108)의 표면이 균일한 평탄도를 갖도록 연마할 필요성이 대두된다.

하지만, 디스플레이는 대형화되고 있는 추세이며, 8세대 LCD의 경우 2160ㅧ2460㎜의 크기를 갖는다. 디스플레이의 대형화에 따라 정전척 역시 대형화가 요구된다. 대면적의 정전척 표면을 연마용 휠을 이용하여 연마하는 경우, 연마 시점에 따라 연마되는 깊이가 달라지게 된다. 즉, 연마용 휠은 연마 과정을 통해 정전척의 표면이 연마되는 동시에 연마용 휠 역시 마모가 이루어진다. 이로 인해 정전척이 일정한 높이에 고정된 경우 최초 연마 시점보다 최종 연마 시점에서 연마되는 깊이가 상대적으로 짧아지게 되고, 이로 인해 정전척의 표면은 설정된 수치 이내의 평탄도를 가지지 않게 된다. 따라서 설정된 수치 이내의 평탄도를 갖는 정전척의 표면 연마 방안의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 설정된 수치 이내의 평탄도를 갖는 정전척 연마 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 연마 공정을 수행하기 위해 정전척을 안착하는 베이스 부재가 설정된 수치 이내의 평탄도를 갖도록 하는 베이스 부재 연마 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 설정된 수치 이내의 평탄도를 가짐과 동시에 신속히 연마할 수 있는 베이스 부재 연마 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 정전척의 표면을 연마하는 연마용 휠은 일정한 두께를 갖는 원판과 상기 원판의 테두리로부터 수직 방향으로 일정 길이 연장된 부분을 갖는 휠 바디, 상기 휠 바디의 연장된 부분의 종단에는 금속 재질을 구성되며 일정한 두께를 갖는 금속층을 포함하며, 상기 금속층의 종단에는 하나의 층으로 구성된 다이아몬드 파우더 입자들을 포함한다.

이를 위해 본 발명의 연마용 휠을 이용하여 표면을 연마하는 정전척을 고정하는 연마용 베이스 부재는 일정한 두께를 가지며, 상기 정전척의 표면보다 큰 표면을 가지며, 체결공이 형성하고 있는 메인 베이스, 상기 메인 베이스의 상단에서 상기 메인 베이스에 체결하기 위한 체결공을 형성하고 있으며, 상기 정전척이 안착되도록 평탄한 상면을 갖는 적어도 두 개의 높이 연장부, 상기 높이 연장부의 체결공과 상기 메인 베이스의 체결공을 체결하는 체결부, 상기 높이 연장부의 상단에 안착되는 틈새 게이지용 박판을 포함하며, 상기 틈새 게이지용 박판은 하이트 게이지에 의해 측정된 상기 높이 연장부에 안착된 정전척의 상부 절연층 표면의 높이에 따라 높이 연장부의 상단에 안착되는 개수가 달라진다.

본 발명에 따른 다이아몬드층이 하나인 연마 휠을 사용하여 정전척을 연마함으로써 다이아몬드의 이탈로 인한 연마 휠의 교체시기를 쉽게 인지할 수 있게 된다. 따라서 인지된 연마 휠의 교체시기에 따라 연마휠을 교체함으로써 설정된 평탄도 이하의 평탄도를 갖도록 정전척을 연마할 수 있다.

또한, 정전척이 안착되는 베이스 부재를 연마하는 대신 베이스 부재 상단에 형성된 높이 조절부의 안착부만을 연마함으로써 연마시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 정전척의 구조를 도시하고 있으며,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 정전척을 연마하기 위하여 연마 휠 바디 종단에 니켈금속을 전착 혹은 융착방법으로 다이아몬드 파우더 입자를 보전하여 유지한 연마 휠의 구조를 도시하고 있으며,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 연마 공정이 요구되는 정전척이 고정되는 연마용 베이스 부재의 구조를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 연마 공정이 요구되는 정전척이 고정되는 연마용 베이스 부재의 다른 구조를 도시하고 있으며,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 하이트 게이지를 이용하여 정전척 상부 절연층 표면을 높이를 측정하는 과정을 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 정전척을 연마하는 연마 휠의 구조를 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 정전척을 연마하는 연마 휠의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 2에 의하면, 연마 휠은 휠 바디(200), 휠 바디 종단에는 니켈금속(또는 금속층)을 전착 혹은 융착하는 방법으로 다이아몬드 파우더 입자(204)를 한 개의 층으로 구성(또는 유지)된 전착부(또는 융착부)(202)를 포함한다. 본 발명과 관련하여 전착부(202)에 고정되는 다이아몬드 입자는 그 단면을 기준으로 입자의 복수개가 쌓이는 적층을 형성하는 것이 아니라, 다이아몬드 입자 하나를 기본으로 하는 한 개의 층으로 전착 혹은 융착이 되도록 한다. 참고로 종래에 사용되어진 다이아몬드 레진본드로 된 연마공구는 다이아몬드 입자가 복수개의 층을 형성하는 구조를 가짐으로, 연마 휠에 가장 바깥쪽에 형성되어 있는 다이아몬드가 연마 과정에서 이탈되더라도 상대적으로 안쪽에 형성되어 있는 다이아몬드에 의해 연마 작업을 계속해서 수행된다. 이와 같이 가장 바깥쪽에 있는 다이아몬드가 이탈된 상태에서도 연마 작업을 수행하는 경우, 이탈되기 이전과 이탈된 이후의 횔 직경의 차이로 인해 연마되는 깊이의 차이가 발생하게 된다. 즉, 최초 연마 시점에서의 연장부의 길이에 비해 최후 연마 시점에서의 연장부의 길이가 상대적으로 작게 되므로 최후 연마 시점에서 연마되는 깊이는 최초 연마 시점에서 연마되는 깊이보다 상대적으로 작게 된다.

이에 비해 전착부(202)에 고정된 다이아몬드 층이 하나인 경우에는 니켈금속에 의해 고정되어 있는 다이아몬드가 이탈되는 경우에는, 더 이상 연마 휠을 사용할 수 없으므로 작업자는 연마 휠의 교체할 시점을 인지할 수 있다. 이와 같이 전착부(202)에 니켈금속으로 고정된 다이아몬드 입자 층이 하나인 경우에는 연마 휠의 교체 시점에서 연마 휠을 교체함으로써 최초 연마 시점과 최후 연마 시점에서 연마되는 깊이를 일정하게 유지할 수 있게 된다.

본 발명과 관련하여 연마 휠의 직경은 75 내지 85㎜로 형성하는 것이 바람직하며, 휠 바디의 종단은 톱니모양을 가지도록 한다. 도 2에 의하면 휠 바디의 종단은 8개 영역의 톱니모양을 가지고 있다. 휠 바디 종단에 형성되는 전착부의 폭은 1.5 내지 2.5㎜를 가지며, 휠 바디 종단에 형성되는 톱니 한개의 길이는 25 내지 31㎜가 되도록 설계하며, 톱니와 톱니 사이의 간격은 2.5 내지 3.5㎜가 되도록 설계하는 것이 바람직하다.

이와 같이 연마 휠의 단부에는 일정간격을 주기로 하는 톱니모양을 형성함으로, 연마 휠을 회전시키는 부하를 감소시킬 수 있으며, 연마 휠의 凹부분으로 연마된 물질이 이동함으로써 원활한 연마 작업을 수행할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 연마 휠을 이용하여 연마 과정을 수행하여 최대 4/100㎜의 평탄도를 갖도록 상부 절연층을 연마한다.

도 2를 이용하여 연마 휠을 이용하여 상부 절연층을 연마하는 방법에 대해 알아보았으나, 연마 휠을 이용하여 상부 절연층을 설정된 값 이하의 평탄도를 갖도록 하기 위해서는 정전척이 안착되는 베이스 부재 역시 설정된 값 이하의 평탄도를 가져야 한다. 즉, 베이스 부재가 설정된 값 이상의 평탄도 를 갖는다면 정전척을 설정된 값 이하의 평탄도를 갖도록 연마하더라도 베이스 부재로 인해 정전척은 설정된 값 이상의 평탄도를 갖게 된다. 따라서 본 발명은 정전척이 안착되는 베이스 부재의 평탄도를 설정된 값 이하를 갖도록 유지하는 방안을 제안한다.

종래 베이스 부재가 설정된 값 이하의 평탄도를 갖도록 하기 위해서 메인 베이스 부재의 상부면 전체를 연마하였다. 그러나 일정한 두께의 평탄한 구조를 갖는 철강재질로 이루어진 메인 베이스 부재의 상부면 전체를 연마석으로 연마할 경우에는 연마 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한 레진본드로 된 다이아몬드 연마 휠을 적용하여 정전척 상부 절연층을 연마하는 경우에서와 같은 문제로, 최초 연마되는 부분과 최후 연마되는 부분의 깊이가 달라진다는 단점이 있다. 따라서 본 발명은 설정된 값 이하의 평탄도를 갖는 베이스 부재의 연마 방법을 제안한다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 정전척이 고정되는 연마용 베이스 부재를 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 연마용 베이스 부재의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 3에 의하면, 연마용 베이스 부재는 메인 베이스, 높이 연장부, 틈새 게이지용 박판을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 연마용 베이스 부재에 포함될 수 있음은 자명하다.

메인 베이스(300)는 일정한 두께를 갖는 평탄한 구조를 갖는 구조물이다. 메인 베이스(300)는 높이 연장부(310)를 체결하기 위한 체결공을 포함한다.

높이 연장부(310)는 메인 베이스(300) 상단에 안착되며, 메인 베이스(300)에 형성되어 있는 체결공을 이용하여 안정적으로 체결된다. 이를 위해 높이 연장부(310) 역시 체결공을 형성하고 있으며, 너트 또는 볼트(또는 체결부(330))는 높이 연장부(310)에 형성되어 있는 체결공과 메인 베이스(300)에 형성되어 있는 체결공은 안정적으로 체결한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 높이 연장부(310)는 통공이 형성되어 있는 바닥부(312)와 바닥부(312)의 내측 종단으로부터 수직 방향으로 연장된 높이부(314), 두 개의 높이부(314)를 연결하며, 정전척이 안착되는 안착부(316)를 포함한다. 물론 상술한 형상 이외에 다른 형상으로 높이 연장부(310)을 형성할 수 있다. 즉, 높이부(314)와 안착부(316)로 형성되는 내부 공간을 동일한 재질로 채울 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기존 베이스 부재 상부 전체를 연마하는 대신 높이 연장부를 구성하고 있는 안착부(316)만을 연마함으로써 베이스 부재의 연마 시간을 줄일 수 있으며, 설정된 값 이하의 평탄도를 갖는 베이스 부재를 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 연마 휠을 이용하여 안착부(316)를 연마한 후 정전척(100)을 안착부(316)에 안착시킨다.

이와 같이 복수의 안착부(316) 표면을 일정한 수평 상태를 갖도록 연마한 다음 그 상부에 정전척(100)을 안착시킨다. 이후 안착된 정전척의 상부 절연층 표면에 대한 수평화 작업을 수행한다. 즉 하이트 게이지(Hight Gauge)를 이용하여 정전척 상부 절연층 표면 높이가 낮은 쪽을 찾아내고, 그 낮은 쪽이 위치하는 곳의 높이 연장부의 안착부와 정전척 사이에 틈새 게이지용 박판을 삽입하여 정전척의 상부 절연층 표면이 균일한 높이를 갖도록 보정한다. 이에 대해서는 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 의하면, 하이트 게이지(500)를 이용하여 정전척의 높이를 측정한 결과, 좌측에 비해 우측이 상대적으로 낮으므로 틈새 게이지용 박판을 우측에 위치하고 있는 높이 연장부의 안착부 상단에 안착시켜 정전척의 높이를 보정한다.

이를 위한 틈새 게이지용 박판(320)의 두께는 얇을수록 좋으며, 바람직하게는 0.1㎜ 이하의 것을 사용하도록 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연마용 베이스 부재를 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 연마용 베이스 부재에 대해 알아보기로 한다.

도 4에 의하면, 연마용 베이스 부재는 메인 베이스, 높이 연장부, 체결부, 틈새 게이지용 박판을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 연마용 베이스 부재에 포함될 수 있음은 자명하다.

메인 베이스(400)는 일정한 두께를 갖는 평탄한 형상을 갖는 구조물이다. 메인 베이스(400)는 높이 연장부를 체결하기 위한 길이 방향으로 일정한 깊이와 폭을 갖는 홈을 형성하고 있다. 물론 홈은 일정한 폭을 갖는 것이 아니라 하단 부분의 폭이 상단 부분의 폭보다 크게 하며, 상단 부분의 폭은 볼트의 헤더 부분의 직경보다 작게 형성함으로써, 홈에 볼트의 헤더 부분이 외부로 이탈되지 않고 안정적으로 고정되도록 한다. 메인 베이스(400)는 복수 개의 높이 연장부(410)를 체결하기 위해 복수 개의 홈을 형성하는 것이 바람직하다.

높이 연장부(410)는 메인 베이스(400) 상단에 안착되며, 메인 베이스(400)에 형성되어 있는 홈을 이용하여 안정적으로 체결된다. 이를 위해 높이 연장부(410)는 체결공을 형성하고 있으며, 너트와 볼트(또는 체결부(430))를 포함하는 체결부에 의해 메인 베이스와 높이 연장부는 안정적으로 체결된다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이 높이 연장부는 통공이 형성되어 있는 바닥부(412)와 바닥부(412)의 중앙부분으로부터 수직 방향으로 연장된 높이부(414), 높이부(414)의 종단으로부터 수직방향으로 연장되며, 정전척(100)이 안착되는 안착부(416)를 포함한다.

상술한 바와 같이 복수의 안착부(316) 표면을 일정한 수평 상태를 갖도록 연마한 다음 그 상부에 정전척(100)을 안착시킨다. 이후 안착된 정전척의 상부 절연층 표면의 높이도 수평화 작업을 한다. 즉 하이트 게이지(Hight Gauge)를 이용하여 정전척 상부 절연층 표면 높이가 낮은 쪽을 찾아내고, 그 낮은 쪽이 위치하는 곳의 높이 연장부의 안착부 상단과 정전척 사이에 틈새 게이지용 박판을 삽입하여 정전척의 상부 절연층 표면의 높이를 균일한 높이로 보정한다.

이와 같이 본 발명은 기존 메인 베이스 부재 상부 전체를 연마하는 대신 높이 연장부를 구성하고 있는 안착부만을 연마함으로써 베이스 부재의 연마 시간을 줄일 수 있으며, 설정된 값 이하의 평탄도를 갖는 베이스 부재를 형성할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

200: 휠 바디 202: 전착부
300: 메인 베이스 310: 높이 연장부
320: 틈새 게이지용 박판 330: 체결부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 연마용 휠을 이용하여 표면을 연마하는 정전척을 고정하기 위한 연마용 베이스 부재에 있어서,
   일정한 두께를 가지며, 체결공이 형성하고 있는 메인 베이스;
   상기 메인 베이스의 상단에서 상기 메인 베이스에 체결하기 위한 체결공을 형성하고 있으며, 상기 정전척이 안착되는 안착부을 갖는 적어도 두 개의 높이 연장부;
   상기 높이 연장부의 체결공과 상기 메인 베이스의 체결공을 체결하는 체결부;
   상기 안착부의 상단에 안착되는 틈새 게이지용 박판을 포함하며,
   상기 틈새 게이지용 박판은 하이트 게이지에 의해 측정된 상기 안착부에 안착된 정전척의 상부 절연층 표면의 높이에 따라 상기 안착부 상단에 안착되는 개수가 달라짐을 특징으로 하는 정전척이 안착되는 연마용 베이스 부재.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 높이 연장부의 상면은 연마 휠을 이용하여 수평으로 연마함을 특징으로 하는 정전척이 안착되는 연마용 베이스 부재.

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