KR102144846B1 - 기판 처리 장치 및 이에 사용되는 리테이너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판이 안착되는 이송 벨트와, 제1층과 제1층보다 높은 연신율을 가지며 제1층에 적층되는 제2층을 포함하며 기판의 둘레 주변을 감싸도록 이송 벨트의 외표면에 돌출되게 형성되는 리테이너와, 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 이에 사용되는 리테이너{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND RETAINER USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치 및 이에 사용되는 리테이너에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있는 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 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 이에 사용되는 리테이너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판의 가장자리 부위에서 연마 유닛이 기판으로부터 리바운드되는 현상을 억제하는 리테이너의 배치 상태를 안정적으로 유지하고, 기판의 가장자리 부위를 보다 효과적으로 연마할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 가장자리 부위에서의 연마가 행해지지 않는 비연마 영역(dead zone)이 발생되는 것을 최소할 수 있으며, 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 구조 및 설비를 간소화하고, 제조 비용을 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 처리 공정을 간소화하고, 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판이 안착되는 이송 벨트와, 제1층과 제1층보다 높은 연신율을 가지며 제1층에 적층되는 제2층을 포함하며 기판의 둘레 주변을 감싸도록 이송 벨트의 외표면에 돌출되게 형성되는 리테이너와, 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기판의 가장자리 부위에서 연마 유닛이 기판으로부터 리바운드되는 현상을 억제하는 리테이너의 배치 상태를 안정적으로 유지하고, 기판의 가장자리 부위를 보다 효과적으로 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 가장자리 부위에서의 연마가 행해지지 않는 비연마 영역(dead zone)이 발생되는 것을 최소할 수 있으며, 생산성 및 수율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 처리 공정을 간소화하고, 처리 시간을 단축하는 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.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너를 설명하기 위한 사시도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너를 설명하기 위한 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 유닛의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너의 제1층과 제2층을 설명하기 위한 종단면도,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명의 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 파트를 설명하기 위한 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너를 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너를 설명하기 위한 측면도이며 ,도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 유닛의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도이다. 그리고, 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너의 제1층과 제2층을 설명하기 위한 종단면도이다. 또한, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명의 따른 기판 처리 장치로서, 리테이너의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판(W)이 안착되는 이송 벨트(210)와, 제1층(215)과 제1층(215)보다 높은 연신율을 가지며 제1층(215)에 적층되는 제2층(216)을 포함하며 기판(W)의 둘레 주변을 감싸도록 이송 벨트(210)의 외표면에 돌출되게 형성되는 리테이너(214)와, 기판(W)의 상면을 연마하는 연마 유닛(230)을 포함한다.
이는, 기판(W)의 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시키기 위함이다.
즉, 기판거치부에 기판이 거치된 상태에서는 기판이 거치되는 기판거치부의 거치면으로부터 기판이 돌출되게 배치되며, 기판의 내측 영역(기판의 상면)과 기판의 외측 영역의 경계(기판의 가장자리)에서는 단차가 발생하게 된다. 그런데, 연마 유닛에 의한 기판의 연마가 행해지는 중에 연마 유닛의 기판의 가장자리를 통과하게 되면 기판의 가장자리에서의 단차에 의해 연마 유닛이 기판으로부터 리바운드되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
특히, 연마 유닛이 기판의 외측 영역에서 기판의 상면보다 낮은 높이에 배치되어 있다가 기판의 내측 영역으로 진입하게 되면, 기판의 가장자리에서의 단차(연마 유닛의 저면과 기판의 상면 간의 높이차)에 의해 연마 유닛이 기판에 부딪히며 기판으로부터 리바운드되는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이, 기판의 가장자리 영역에서 연마 유닛의 리바운드 현상이 발생하게 되면, 기판의 가장자리 영역에서의 연마 균일도가 보장되지 못하고, 심한 경우에는 기판의 가장자리 영역에서 비연마 영역(dead zone)(연마패드에 의한 연마가 행해지지 않는 영역)이 발생하게 되는 문제점이 있다. 일 예로, 기판의 가장자리로부터 기판의 내측으로 10㎜ 정도 영역(패턴이 형성되어 있는 영역)에 해당되는 기판의 가장자리 영역이 연마 유닛에 의해 연마되지 못하는 문제점이 있다.
기존에는, 기판의 가장자리 주변에 기판과 비슷한 높이를 갖는 리테이너를 마련하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 연마 유닛이 기판의 외측 영역에서 기판의 내측 영역(기판의 상면)으로 이동하거나, 기판의 내측 영역에서 기판의 외측 영역으로 이동하는 중에, 기판의 내측 영역과 외측 영역 간의 높이 편차에 따른 연마 유닛의 리바운드 현상을 최소화할 수 있도록 하였다.
리테이너는 기판의 화학적 연마를 위한 슬러리에 노출된 환경에서 연마 유닛과 접촉되어야 하므로, 내마모성 및 내화학성이 우수한 재질(예를 들어, 초고분자량 폴리에틸렌)로 형성되어야 한다. 하지만, 초고분자량 폴리에틸렌과 같이 내마모성 및 내화학성이 높은 재질은 이송 벨트와 같이 굽힘 변형에 대응할 수 있는 높은 연신율을 가지기 어렵다.
리테이너가 이송 벨트보다 낮은 연신율을 갖게 되면, 이송 벨트가 롤러의 외표면을 거쳐 순환 회전하면서 굽힘 변형되거나, 연마 유닛이 리테이너의 상면을 거쳐 이동하는 중에, 이송 벨트의 외표면에 부착된 리테이너가 이송 벨트로부터 박리되는 현상이 발생하는 문제점이 있고, 리테이너가 이송 벨트로부터 박리되면, 기판의 둘레에 리테이너를 마련함에도 불구하고 연마 유닛이 기판의 가장자리를 통과하는 중에 리바운드 현상이 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은, 리테이너(214)가 내마모성 및 내화학성을 가짐과 동시에 굽힘 변형에 대응할 수 있는 연신율을 가지도록 하는 것에 의하여, 리테이너(214)가 이송 벨트(210)의 외표면으로부터 박리되는 현상을 억제할 수 있으며, 연마 유닛(230)이 기판(W)의 가장자리를 이동하는 중에 연마 유닛(230)의 리바운드 현상을 최소화할 수 있으며, 리바운드 현상에 의해 비연마 영역이 발생하는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도 본 발명은 내마모성 및 내화학성이 우수한 제1층(215)과 연신율이 우수한 제2층(216)을 적층하여 리테이너(214)를 형성하는 것에 의하여, 리테이너(214)의 내마모성 및 내화학성을 보장하면서 굽힘 변형에 대응할 수 있는 연신율을 충분하게 부여하는 유리한 효과룰 얻을 수 있다.
이송 벨트(210)는 로딩 파트(100)와 언로딩 파트(300)의 사이에 배치되고, 로딩 파트(100)에 공급된 기판(W)은 이송 벨트(210)로 이송되어 이송 벨트(210)에 안착된 상태에서 연마된 후, 언로딩 파트(300)를 통해 언로딩된다.
로딩 파트(100)는 연마 처리될 기판(W)을 이송 벨트(210)에 로딩하기 위해 마련된다.
로딩 파트(100)는 이송 벨트(210)에 기판(W)을 로딩 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 로딩 파트(100)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 로딩 파트(100)는 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송하도록 마련되되, 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 로딩 이송 롤러(110)를 포함하며, 복수개의 로딩 이송 롤러(110)의 상부에 공급된 기판(W)은 로딩 이송 롤러(110)가 회전함에 따라 복수개의 로딩 이송 롤러(110)에 의해 상호 협조적으로 이송된다.
여기서, 로딩 파트(100)가 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송한다 함은, 로딩 파트(100)가 기판(W)의 휨 변형을 허용하는 높이에 배치되어 기판(W)을 이송하는 것으로 정의된다. 가령, 로딩 파트에서 기판이 돌출된 상태(최외각에 배치된 로딩 이송 롤러를 벗어나도록 기판이 이송된 상태)에서 기판 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 이송 벨트(210)보다 약간 높은 높이(예를 들어, 10㎜ 이내)에 배치될 수 있다. 다만, 기판의 휨 변형이 억제될 수 있다면, 로딩 파트(100)에서 기판(W)이 이송되는 높이와, 이송 벨트(210)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.
아울러, 로딩 파트(100)에 공급되는 기판(W)은 로딩 파트(100)로 공급되기 전에 얼라인 유닛(미도시)에 의해 자세 및 위치가 정해진 자세와 위치로 정렬될 수 있다.
참고로, 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.
이송 벨트(210)는 로딩 파트(100)와 언로딩 파트(300)의 사이에서 연마 파트(200)를 구성하도록 마련된다.
연마 파트(200)는 이송 벨트(210)를 포함하여 기판(W)을 연마할 수 있는 다양한 구조로 구성될 수 있으며, 연마 파트(200)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 연마 파트(200)는, 기판(W)이 안착되는 이송 벨트(210)와, 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하는 기판지지부(230)와, 기판(W)의 상면을 연마하는 연마 유닛(230)을 포함한다.
참고로, 본 발명에서 연마 유닛(230)이 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, 연마 파트(200)에서는 기판(W)에 대한 기계적 연마가 행해지는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다.
이송 벨트(210)는 로딩 파트(100)에 인접하게 배치되며, 정해진 경로를 따라 무한 루프 방식으로 순환 회전하도록 구성된다. 로딩 파트(100)에서 이송 벨트(210)로 이송된 기판(W)은 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태에서 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 이송된다.
보다 구체적으로, 로딩 파트(100)에서 이송 벨트(210)로 이송된 기판(W)은 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태로 연마 위치(기판지지부의 상부 위치)로 이송될 수 있다. 또한, 연마가 완료된 기판(W)은 이송 벨트(210)가 순환 회전함에 따라 연마 위치에서 언로딩 파트(300) 측으로 이송될 수 있다.
이송 벨트(210)의 순환 회전은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일 예로, 이송 벨트(210)는 롤러 유닛(212)에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하고, 이송 벨트(210)의 순환 회전에 의하여 이송 벨트(210)에 안착된 기판(W)이 직선 이동 경로를 따라 이송된다.
이송 벨트(210)의 이동 경로(예를 들어, 순환 경로)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 롤러 유닛(212)은 제1롤러(212a)와, 제1롤러(212a)로부터 수평하게 이격되게 배치되는 제2롤러(212b)를 포함하며, 이송 벨트(210)는 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)에 의해 무한 루프 방식으로 순환 회전한다.
참고로, 이송 벨트(210)의 외표면이라 함은, 이송 벨트(210)의 외측에 노출되는 외측 표면을 의미하며, 이송 벨트(210)의 외표면에는 기판(W)이 안착된다. 그리고, 이송 벨트(210)의 내표면이라 함은, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)가 접촉되는 이송 벨트(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, 이송 벨트(210)의 장력을 조절할 수 있다.
여기서, 이송 벨트(210)의 장력을 조절한다 함은, 이송 벨트(210)를 팽팽하게 잡아 당기거나 느슨하게 풀어 장력을 조절하는 것으로 정의된다. 경우에 따라서는, 별도의 장력 조절 롤러를 마련하고, 장력 조절 롤러를 이동시켜 이송 벨트의 장력을 조절하는 것도 가능하다. 하지만, 구조 및 공간활용성을 향상시킬 수 있도록 제1롤러와 제2롤러 중 어느 하나 이상을 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 이송 벨트(210)의 외표면에는 기판(W)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하는 표면패드(도 9의 210a 참조)도 구비될 수 있다. 즉, 표면패드(210a)는 기판(W)이 이송 벨트(210)의 외표면에 안착된 상태에서, 이송 벨트(210)에 대한 기판(W)의 이동을 구속(미끄러짐을 구속)할 수 있으며, 기판(W)의 배치 위치를 안정적으로 유지시킬 수 있게 한다.
표면패드(210a)는 기판(W)과의 접합성을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 표면패드의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 표면패드(210a)는 신축성 및 점착성(마찰력)이 우수한 폴리우레탄 또는 실리콘으로 형성된다. 경우에 따라서는 표면패드를 논슬립 기능을 갖는 다른 재질, 예를 들어, 논슬립 기능을 갖는 엔지니어링 플라스틱으로 형성하는 것도 가능하다.
더욱이, 신축성을 갖는 표면패드(210a)를 이송 벨트(210)의 외표면에 형성하는 것에 의하여, 기판(W)과 이송 벨트(210)의 사이에 이물질이 유입되더라도 이물질의 두께만큼 이물질이 위치한 부분에서 표면패드가 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.
기판지지부(230)는 이송 벨트(210)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하도록 마련된다.
보다 구체적으로, 기판지지부(230)는 기판(W)의 저면을 마주하도록 이송 벨트(210)의 하부에 배치되며, 이송 벨트(210)의 내표면을 지지한다.
기판지지부(230)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기판지지부(230)로서는 석정반이 사용될 수 있으며, 기판지지부(230)는 이송 벨트(210)의 내표면에 밀착되게 배치되어, 이송 벨트(210)의 내표면을 지지한다.
이와 같이, 기판지지부(230)가 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 자중 및 연마 유닛(230)이 기판(W)을 가압함에 따른 이송 벨트(210)의 처짐을 방지할 수 있다.
이하에서는 기판지지부(230)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 기판캐리어의 내면을 지지하는 것도 가능하다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 기판지지부(230)가 접촉 방식으로 이송 벨트(210)의 내표면을 지지하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판지지부가 기판캐리어의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다. 일 예로, 기판지지부는 기판캐리어의 내표면에 유체를 분사하고, 유체에 의한 분사력에 의해 기판캐리어의 내표면을 지지하도록 구성될 수 있다.(미도시)
이때, 기판지지부는 기판캐리어의 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, 기판캐리어의 내표면을 비접촉 상태로 지지하는 것에 의하여, 마찰 저항(기판캐리어의 이동(회전)을 방해하는 인자)에 의한 처리 효율 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판지지부가 자기력(예를 들어, 척력; repulsive force) 또는 초음파 진동에 의한 부상력을 이용하여 기판캐리어의 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 캐리어(미도시)에 장착되며, 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(W)의 표면을 선형 연마(평탄화)한다.
연마패드 캐리어는 연마패드(232)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연마패드 캐리어의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드 캐리어는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 연마패드 캐리어에는 연마패드(232)를 기판(W)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드를 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.
일 예로, 도 8을 참조하면, 연마패드(232)는 기판(W)의 일변에 대해 경사진 제1사선경로(L1)와, 제1사선경로(L1)의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로(L2)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판(W)의 표면을 연마하도록 구성된다.
여기서, 제1사선경로(L1)라 함은, 예를 들어 기판(W)의 좌변에 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. 이하에서는 연마패드(232)가 연마패드(232)의 직경 만큼의 길이를 왕복 이동 피치(P)로 하여 제1사선경로(L1)와 제2사선경로(L2)를 따라 기판(W)에 대해 규칙적으로 왕복 이동하는 예를 설명하기로 한다.
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 좌변에서 우변을 향해) 직진 이동하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 밑변, 빗변, 대변으로 이루어진 직각삼각형을 예를 들면, 직각삼각형의 밑변은 기판(W)의 좌변으로 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.
다른 일 예로, 연마패드는 기판의 일변 방향을 따른 제1직선경로(미도시)와, 제1직선경로의 반대 방향인 제2직선경로(미도시)를 따라 반복적으로 지그재그 이동하면서 기판의 표면을 연마하는 것도 가능하다. 여기서, 제1직선경로라 함은, 예를 들어 기판의 밑변의 일단에서 다른 일단을 향하는 방향을 따른 경로를 의미한다. 또한, 제2직선경로라 함은, 제1직선경로와 반대 방향을 향하는 경로를 의미한다.
또한, 도 3 및 도 9를 참조하면, 연마 파트(200)는 기판(W)의 둘레 주변을 감싸도록 이송 벨트(210)의 외표면에 돌출되게 구비되는 리테이너(214)를 포함한다.
리테이너(214)는, 연마 공정 중에 연마 유닛(230)의 연마패드(232)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 진입할 시, 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)(연마패드에 의한 연마가 행해지지 않는 영역)을 최소화하기 위해 마련된다.
즉, 기판이 이송 벨트의 외표면에 돌출되게 안착된 상태에서, 기판의 내측 영역(기판의 상면)과 기판의 외측 영역의 경계(기판의 가장자리)에서는 단차가 발생하게 된다. 그런데, 연마 유닛에 의한 기판의 연마가 행해지는 중에 연마 유닛의 기판의 가장자리를 통과하게 되면 기판의 가장자리에서의 단차에 의해 연마 유닛이 기판으로부터 리바운드되는 현상이 발생하는 문제점이 있다. 특히, 연마 유닛이 기판의 외측 영역에서 기판의 상면보다 낮은 높이에 배치되어 있다가 기판의 내측 영역으로 진입하게 되면, 기판의 가장자리에서의 단차(연마 유닛의 저면과 기판의 상면 간의 높이차)에 의해 연마 유닛이 기판에 부딪히며 기판으로부터 리바운드되는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이, 기판의 가장자리 영역에서 연마 유닛의 리바운드 현상이 발생하게 되면, 기판의 가장자리 영역에서의 연마 균일도가 보장되지 못하고, 심한 경우에는 기판의 가장자리 영역에서 비연마 영역(dead zone)(연마패드에 의한 연마가 행해지지 않는 영역)이 발생하게 되는 문제점이 있다. 일 예로, 기판의 가장자리로부터 기판의 내측으로 10㎜ 정도 영역에 해당되는 기판의 가장자리 영역이 연마 유닛에 의해 연마되지 못하는 문제점이 있다.
하지만, 기판(W)의 가장자리 주변에 기판(W)과 비슷한 높이를 갖는 리테이너(214)를 마련하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 연마 유닛(230)이 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 연마 유닛(230)의 리바운드 현상을 최소화할 수 있으며, 리바운드 현상에 의해 비연마 영역이 발생하는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
리테이너(214)에는 기판(W)의 형태에 대응하는 기판수용부(214a)가 관통 형성되고, 기판(W)은 기판수용부(214a)의 내부에서 이송 벨트(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.
바람직하게, 리테이너(214)는 기판(W)와 같은 두께 범위를 갖도록 형성된다. 이와 같이, 리테이너(214)를 기판(W)와 같은 두께 범위를 갖도록 형성하는 것에 의하여, 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.
보다 구체적으로, 리테이너(214)는 제1층(215)과, 제1층(215)보다 높은 연신율을 가지며 제1층(215)에 적층되는 제2층(216)을 포함한다.
참고로, 본 발명에서 제1층(215)과 제2층(216)이 적층된다 함은, 제2층(216)이 제1층(215)의 내부(예를 들어, 하부)에 적층되거나, 제2층(216)이 제1층(215)의 외부(예를 들어, 상부)에 적층되는 것을 모두 포함하는 것으로 정의된다.
일 예로, 도 9를 참조하면, 제2층(216)은 제1층(215)의 내부에 적층된다. 다른 일 예로, 도 12를 참조하면, 리테이너(도 3의 214 참조)를 형성하는 제2층(215')을 제1층(216')의 외부에 적층하는 것도 가능하다.
이와 같이, 서로 다른 연신율을 갖는 제1층(215)과 제2층(216)을 적층하여 리테이너를 형성하는 것에 의하여, 리테이너(214)의 연신율을 높일 수 있으므로, 리테이너(214)가 이송 벨트(210)의 외표면으로부터 박리되는 현상을 억제하고, 연마 유닛(230)의 리바운드 현상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 리테이너는 기판의 화학적 연마를 위한 슬러리에 노출된 환경에서 연마 유닛과 접촉되어야 하므로, 내마모성 및 내화학성이 우수한 재질(예를 들어, 초고분자량 폴리에틸렌)로 형성되어야 한다. 하지만, 내마모성 및 내화학성이 높은 재질(예를 들어, 초고분자량 폴리에틸렌)은 이송 벨트와 같이 굽힘 변형에 대응할 수 있는 높은 연신율을 가지기 어렵다.
리테이너가 이송 벨트보다 낮은 연신율을 갖게 되면, 이송 벨트가 롤러의 외표면을 거쳐 순환 회전하면서 굽힘 변형되거나, 연마 유닛이 리테이너의 상면을 거쳐 이동하는 중에, 이송 벨트의 외표면에 부착된 리테이너가 이송 벨트로부터 박리되는 현상이 발생하는 문제점이 있고, 리테이너가 이송 벨트로부터 박리되면, 기판의 둘레에 리테이너를 마련함에도 불구하고 연마 유닛이 기판의 가장자리를 통과하는 중에 리바운드 현상이 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은, 서로 다른 연신율을 갖는 제1층(215)과 제2층(216)을 적층하여 리테이너(214)를 형성하는 것에 의하여, 리테이너(214)가 굽힘 변형에 대응할 수 있는 연신율을 가지도록 할 수 있으므로, 리테이너(214)가 이송 벨트(210)의 외표면으로부터 박리되는 현상을 최소화할 수 있고, 연마 유닛(230)이 기판(W)의 가장자리를 이동하는 중에 연마 유닛(230)의 리바운드 현상을 최소화할 수 있으며, 리바운드 현상에 의해 비연마 영역이 발생하는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제1층(215)이 제2층(216)의 외부로 노출(제2층(216)이 제1층(215)의 하부에 적층)되면, 제1층(215)이 슬러리에 노출된 환경에서 연마 유닛(230)과 접촉되어야 하므로, 제1층(215)은 제2층(216)보다 내화학성 및 내마모성이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
일 예로, 제1층(215)은 내화학성 및 내마모성이 우수한 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weigh Poly Ethylene : UHMW PE)으로 형성된다. 경우에 따라서는 폴리에틸렌을 대신하여 내화학성 및 내마모성이 우수한 여타 다른 소재를 사용하는 것도 가능하다.
바람직하게, 제2층(216)은 이송벨트(210)의 연신율과 같거나 높은 연신율을 갖도록 형성된다.
이송벨트(210)의 연신율과 같거나 높은 연신율을 갖는 제2층(216)의 재질은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제2층(216)은 이송벨트(210)의 연신율과 같거나 높은 연신율을 갖는 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌프로필렌고무(EPDM), 크로로프렌 고무(Chloroprene Rubber : CR) 중 어느 하나 이상으로 형성된다. 경우에 따라서는 이송벨트(210)의 연신율과 같거나 높은 연신율을 갖는 여타 다른 소재로 제2층을 형성하는 것도 가능하다.
아울러, 제2층(216)은 제1층(215)보다 두꺼운 두께(T1)를 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1층(215)보다 높은 연신율을 갖는 제2층(216)의 두께(T1)를 제1층(215)의 두께(T2)보다 두껍게 형성하는 것에 의하여, 리테이너(214)의 전체 두께에서 제2층(216)이 차지하는 두께를 높일 수 있으므로, 리테이너(214)의 연신율을 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 제2층(216)은 리테이너(214)의 전체 두께의 30~80%의 두께(T1)로 형성된다. 즉, 제2층(216)의 두께(T1)가 리테이너(214)의 전체 두께의 30%보다 낮으면, 리테이너(214)의 전체 두께에서 제1층(215)이 차지하는 두께(T2)가 과도하게 두꺼워지므로, 리테이너(214)의 연신율이 충분하게 보장되기 어려운 문제점이 있다. 이와 반대로, 제2층(216)의 두께(T1)가 리테이너(214)의 전체 두께의 80%보다 커지면, 리테이너(214)의 전체 두께에서 제1층(215)이 차지하는 두께(T2)가 매우 얇아지므로, 리테이너(214)의 내마모성이 저하되는 문제점이 있다. 다시 말해서, 연마 유닛(230)이 제1층(215)에 접촉함에 따라 제1층(215)의 표면이 마모되는데, 제1층(215)의 두께(T2)가 얇아질수록 제1층(215)의 수명이 짧아지는 문제점이 있다. 따라서, 제2층(216)은 리테이너(214)의 전체 두께의 30~80%의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게, 제1층(215)은 리테이너(214)의 전체 두께의 40%의 두께로 형성되고, 제2층(216)은 리테이너(214)의 전체 두께의 60%의 두께로 형성된다. 예를 들어, 리테이너(214)의 전체 두께가 0.5㎜이면, 제1층(215)은 0.2㎜의 두께로 형성되고, 제2층(216)은 0.3의 두께로 형성된다.
이와 같이, 내화학성 및 내마모성이 우수한 제1층(215)과, 연신율이 높은 제2층(216)을 적층하여 리테이너(214)를 형성하는 것에 의하여, 리테이너(214)는 내마모성 및 내화학성을 가짐과 동시에 굽힘 변형에 대응할 수 있는 연신율을 가질 수 있으므로, 리테이너(214)가 이송 벨트(210)의 외표면으로부터 박리되는 현상을 억제하고, 연마 유닛(230)이 기판(W)의 가장자리를 이동하는 중에 연마 유닛(230)의 리바운드 현상을 최소화할 수 있으며, 리바운드 현상에 의해 비연마 영역이 발생하는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 리테이너(214)는 기판(W)이 거치되는 기판거치부(201)의 거치면(예를 들어, 이송벨트의 상면)으로부터 돌출되게 구비되고, 연마 유닛(230)의 연마패드(232)는 리테이너(214)의 상면과 기판(W)의 상면에 함께 접촉된 상태로 기판(W)의 가장자리를 통과하며 기판(W)의 상면을 연마하도록 구성된다.
바람직하게, 연마 유닛(230)의 연마패드(232)에 의한 기판(W)의 연마 공정이 시작되는 연마시작위치에서, 연마패드(232)의 일부는 리테이너(214)의 상면에 접촉되고, 연마패드(232)의 다른 일부는 기판(W)의 상면에 접촉된 상태로 배치된다.
이와 같이, 연마시작위치에서 연마 유닛(230)의 연마패드(232)가 기판(W)의 상면과 리테이너(214)의 상면에 동시에 접촉된 상태에서 연마가 시작되도록 하는 것에 의하여, 연마 유닛(230)의 연마패드(232)가 기판(W)의 가장자리를 통과할 시 연마패드(232)가 기판(W)으로부터 리바운드되는 현상을 보다 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(10)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, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(210) 이송 속도를 동기화하는 로딩 제어부(120)를 포함한다.
보다 구체적으로, 로딩 제어부(120)는, 기판(W)의 일단이 이송 벨트(210)에 미리 정의된 안착 시작 위치(SP)에 배치되면, 로딩 이송 속도와 이송 벨트(210) 이송 속도를 동기화시킨다. 다시 말해서, 감지부(미도시)에서 기판의 일단이 감지되면, 로딩 제어부(120)는 기판(W)의 로딩 이송 속도와 이송 벨트(210) 이송 속도를 동기화시킨다.
여기서, 이송 벨트(210)에 미리 안착 시작 위치(SP)라 함은, 이송 벨트(210)의 순환 회전에 의해 기판(W)이 이송되기 시작할 수 있는 위치로 정의되며, 안착 시작 위치(SP)에서는 이송 벨트(210)와 기판(W) 간의 접합성이 부여된다. 일 예로, 안착 시작 위치(SP)는 로딩 파트(100)에서부터 이송되는 기판(W)의 선단을 마주하는 기판수용부(214a)의 일변에 설정될 수 있다.
참고로, 기판수용부(214a)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 것으로 감지되면, 기판수용부(214a)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 상태가 유지되도록 이송 벨트(210)의 이송이 정지된다.(도 4 참조)
그 후, 이송 벨트(210)의 이송이 정지된 상태에서, 감지부(400)에 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, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(210) 이송 속도를 서로 동시화시켜 기판(W)이 연마 위치로 이송되게 한다.
언로딩 파트(300)는 연마 처리가 완료된 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩하기 위해 마련된다.
언로딩 파트(300)는 연마 파트(200)에서 기판(W)을 언로딩 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 언로딩 파트(300)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 도 10 및 도 11을 참조하면, 언로딩 파트(300)는 이송 벨트(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 언로딩 파트가 언로딩 이송 롤러에 의해 순환 회전하는 순환 벨트를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
여기서, 언로딩 파트(300)가 이송 벨트(210)와 동일한 높이에서 기판(W)을 이송한다 함은, 언로딩 파트(300)가 기판(W)의 휨 변형을 허용하는 높이에 배치되어 기판(W)을 이송하는 것으로 정의된다. 가령, 이송 벨트(210)로부터 기판이 돌출된 상태(기판의 일부가 이송 벨트(210) 외측으로 이송된 상태)에서 기판의 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 이송 벨트(210)보다 약간 낮은 높이(예를 들어, 10㎜ 이내)에 배치될 수 있다. 다만, 기판의 휨 변형이 억제될 수 있다면, 언로딩 파트(300)에서 기판(W)이 이송되는 높이와, 이송 벨트(210)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩 파트(300)로 이송하는 언로딩 이송 공정 중에, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(210) 이송 속도와 언로딩 파트(300)가 기판(W)을 이송하는 언로딩 이송 속도를 동기화하는 언로딩 제어부(320)를 포함한다.
일 예로, 언로딩 제어부(320)는 기판(W)의 일단이 감지되면, 이송 벨트(210)가 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(210) 이송 속도와 동일한 속도로 언로딩 이송 속도를 동기화시킨다. 경우에 따라서는, 기판의 일단의 감지 여부와 관계없이, 기판캐리어 이송 속도와 언로딩 이송 속도가 동일하도록 언로딩 이송 롤러를 회전시키고 있는 상태에서 기판캐리어를 이송시켜 기판을 언로딩 파트로 언로딩하는 것도 가능하다.
한편, 이송 벨트(210)는 연마가 완료된 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동한다.
보다 구체적으로, 도 10을 참조하면, 이송 벨트(210)는 정해진 경로를 따라 순환 회전하며 기판(W)을 이송하도록 구성되는 바, 기판(W)은 이송 벨트(210)가 회전 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치(기판캐리어가 구동부재의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트(210)로부터 분리된다.
이와 같이, 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(210)가 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서는, 이송 벨트(210)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동되게 하는 것에 의하여, 별도의 픽업 공정(예를 들어, 기판 흡착 장치를 이용한 픽업 공정)없이 이송 벨트(210)로부터 기판(W)을 자연스럽게 분리하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는, 이동부재가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취되며 기판캐리어를 이송하는 것도 가능하다.(미도시) 여기서, 이동부재가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취된다 함은, 이동부재가 통상의 카세트 테이프의 릴 투 릴(reel to reel) 권취 방식(제1릴에 권취되었다가 다시 제2릴에 반대 방향으로 권취되는 방식)으로 오픈 루프 형태의 이동 궤적을 따라 이동(권취)하는 것으로 정의된다.
이송 벨트(210)가 릴 투 릴 권취 방식으로 이동하는 경우에도, 기판은 이송 벨트(210)의 이동 경로가 꺽여지는 위치(예를 들어, 이송 벨트(210)가 구동부재의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트(210)가 기판의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트(210)로부터 분리된다.
이와 같이, 본 발명은 로딩 파트(100)에 공급된 기판(W)이 순환 회전하는 이송 벨트(210)로 직접 이송된 상태에서, 기판(W)에 대한 연마 공정이 행해지고, 기판(W)이 이송 벨트(210) 상에서 직접 언로딩 파트(300)로 이송되도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 처리 공정을 간소화하고, 처리 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 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 언로딩 파트로 언로딩시키기 위하여, 별도의 픽업 장치(예를 들어, 기판 흡착 장치)를 이용하여 연마 파트에서 기판을 픽업한 후, 다시 기판을 언로딩 파트에 내려놓아야 했기 때문에, 기판을 언로딩하는데 소요되는 시간이 수초~수십초가 걸릴 정도로 처리 시간이 증가하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 기판(W)의 로딩 및 언로딩시 별도의 픽업 공정을 배제하고, 순환 회전하는 이송 벨트(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.
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 : 기판 처리 장치 100 : 로딩 파트
110 : 로딩 이송 롤러 120 : 로딩 제어부
200 : 연마 파트 210 : 이송 벨트
212 : 롤러 유닛 212a : 제1롤러
212b : 제2롤러 214 : 리테이너
214a : 기판수용부 215 : 제1층
216 : 제2층 220 : 기판지지부
230 : 연마 유닛 232 : 연마패드
300 : 언로딩 파트 310 : 언로딩 이송 롤러
320 : 언로딩 제어부

Claims (22)

  1. 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
    롤러 유닛에 의해 정해진 경로를 따라 순환 회전하게 구비되며, 외표면에 기판을 안착시켜 상기 기판을 이송시키는 이송 벨트와;
    상기 기판의 둘레를 감싸는 형태로 상기 이송 벨트의 외표면에 돌출되게 부착 형성되되, 제1층과, 상기 제1층보다 높은 연신율을 가지면서 상기 이송 벨트의 연신율과 같거나 더 높은 연신율을 가지며 상기 제1층의 내부에 적층되고 상기 이송 벨트의 외표면에 부착되는 제2층을 포함하여 형성되는 리테이너와;
    상기 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛을;
    포함하고,
    는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2층은 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌프로필렌고무(EPDM), 크로로프렌 고무(Chloroprene Rubber : CR) 중 어느 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1층은 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weigh Poly Ethylene : UHMW PE)으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1층은 상기 제2층에 비하여 내화학성 및 내마모성이 높은 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 기판과 같은 두께 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2층은 상기 리테이너의 전체 두께의 30~80%의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러 유닛은,
    제1롤러와;
    상기 제1롤러와 이격되게 배치되는 제2롤러를; 포함하고,
    상기 이송 벨트는 상기 제1롤러와 상기 제2롤러에 의해 정해지는 상기 경로를 따라 순환 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 벨트의 내부에 배치되며 상기 이송 벨트를 사이에 두고 상기 기판의 저면을 지지하는 기판지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 유닛은 상기 리테이너의 상면과 상기 기판의 상면에 함께 접촉된 상태로 상기 기판의 가장자리를 통과하며 상기 기판의 상면을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 롤러 유닛에 의해 정해진 경로를 따라 순환 회전하는 이송 벨트에 기판을 안착시킨 상태로 이송하면서 상기 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치의 리테이너로서,
    상기 기판의 둘레를 감싸는 형태로 상기 이송 벨트의 외표면에 돌출되게 부착 형성되고;
    제1층과;
    상기 제1층보다 높은 연신율을 가지면서 상기 이송 벨트의 연신율과 같거나 더 높은 연신율을 가지며 상기 제1층의 내부에 적층되고 상기 이송 벨트의 외표면에 부착되는 제2층을;
    포함하고, 상기 제1층은 상기 제2층에 비하여 내화학성 및 내마모성이 높은 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 리테이너.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2층은 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌프로필렌고무(EPDM), 크로로프렌 고무(Chloroprene Rubber : CR) 중 어느 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 리테이너.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1층은 상기 제2층에 비하여 내화학성 및 내마모성이 높은 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 리테이너.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1층은 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weigh Poly Ethylene : UHMW PE)으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 리테이너.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 기판과 같은 두께 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 리테이너.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제2층은 상기 리테이너의 전체 두께의 30~80%의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치용 리테이너.
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  21. 삭제
  22. 삭제
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