KR102199074B1 - 기판 연마장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지석을 고르게 사용할 수 있어 지석 교체 주기를 늘려 교체 비용을 줄이고, 상판과 하판의 접합으로 이루어진 기판을 가공하는 경우에도 상판과 하판의 접합면에서 칩핑(CHIPPING)현상이 발생되지 않는 기판 코너 가공장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 기판 가공장치는 기판이 수평으로 안착되는 테이블; 상기 테이블의 측면에 수직으로 설치되는 회전디스크; 상기 회전디스크를 회전시키는 구동수단; 및 상기 회전디스크의 앞면에 구비되어 상기 기판의 측면을 수직으로 가공하는 링형태의 측면가공용 지석;을 포함한다.

Description

기판 연마장치{SUBSTRATE GRINDING APPARATUS}

본 발명은 기판 연마장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 측면뿐 아니라 코너를 챔퍼형상과 라운드형상으로 가공할 수 있는 기판 연마장치에 관한 것이다.

통상, LCD 또는 OLED 등 평판 디스플레이 패널에 사용되는 유리 기판(이하, '기판'이라고 한다)을 위해 원판을 필요한 크기로 절단하게 된다.

이와 같이 절단하게 되면 절단면에 날카로운 에지가 생긴다. 이렇게 날카로운 에지는 이송이나 운반 또는 공정 중에 깨지기 쉽기 때문에 날카로운 에지를 제거하기 위하여 연마와 폴리싱을 실시한다.

도 1은 종래 기판 연마장치를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 기판(10)을 수평으로 안착하는 테이블(41)과, 상기 테이블(41)의 일측에 수직으로 구비되는 회전디스크(121)와, 상기 회전디스크를 회전시키는 스핀들(120)과, 상기 회전디스크의 앞면 가장자리에 링형태로 결합된 측면가공용 지석(131)과, 상기 회전디스크의 앞면 중심에 돌출된 코너가공용 지석(133)을 포함한다.

도 2는 종래 기판 연마장치를 이용하여 기판의 측면을 수직으로 가공하는 과정을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 기판을 수평으로 이동하면서 회전디스크()121를 회전시켜 측면가공용 지석(131)으로 기판(10)의 측면을 수직으로 가공한다.

도 3은 종래 기판 연마장치를 이용하여 기판의 코너를 챔퍼형태 또는 라운드형태로 가공하는 과정을 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 코너가공용 지석(133)은 단면이 반원(1/2원)인 반구형상의 가공면이 형성되고, 상기 반구형상의 가공면의 하부에는 원통부(123)가 형성된다. 따라서 회전디스크(121)가 회전하면 반구형상의 가공면이 회전하고, 이와 함께 기판을 X-Y방향으로 이동면서 기판의 코너를 가공하는 것이다.

대한민국 특허등록 제10-1362242호 대한민국 특허등록 제10-1260953호 대한민국 특허등록 제10-1075954호 대한민국 특허등록 제10-1871853호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판의 측면뿐 아니라 코너를 챔퍼형상과 라운드형상으로 가공할 수 있는 기판 연마장치를 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 기판 연마장치는 수평으로 안착된 기판의 측면에 수직으로 설치되는 원형의 회전디스크; 상기 회전디스크를 회전시키는 구동수단; 및 링형태로 형성되어 상기 회전디스크의 원주면에 구비되며, 기판의 코너를 가공하는 코너가공용 지석;을 포함하며, 상기 코너가공용 지석은 기판의 코너를 챔퍼형 또는 라운드형으로 가공할 수 있도록 단면에 원호부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 원호부는 1/4원호인 것이 바람직하다.

또한 상기 코너가공용 지석은 상기 원호부의 일단에서 상기 회전디스크 방향으로 직선으로 연장된 제1직선부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1직선부의 길이는 기판 코너의 가공반경 이상인 것이 바람직하다.

또한 상기 코너가공용 지석은 상기 원호부의 타단에서 중심방향으로 직선으로 연장된 제2직선부가 형성되는 것이 바람지하다.

또한 상기 제1직선부와 제2직선부는 직교하는 것이 바람직하다.

또한 상기 회전디스크의 앞면에 구비되어 기판의 측면을 수직으로 가공하는 링형태의 측면가공용 지석을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 측면가공용 지석은, 상기 회전디스크의 가장자리에 돌출형성되는 황삭용 지석과, 상기 제1측면가공용 지석보다 반경이 작고, 동심을 이루는 정삭용 지석을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 회전디스크는 회전축이 기판에 대하여 직교하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 링형태의 측면가공용 지석은 외측벽이 내측벽보다 높이가 낮은 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 기판의 측면뿐 아니라 코너를 모두 가공할 수 있고, 특히, 기판의 코너를 챔퍼형상과 라운드형상으로 가공할 수 있다.

또한, 회전디스크에 링형태로 형성된 측면가공용 지석이 2열 이상 복수열로 형성되어 있어 한번 가공으로 복수번 가공하는 효과가 있다.

특히, 열과 열 사이 공간에 연마수를 공급할 수 있기 때문에 연마열을 회수하고 파티클을 배출할 수 있어 연마 품질을 향상시킬 수 있다.

또한 각 열의 거칠기를 달리함으로써 한번 연마로 황삭과 정삭을 동시에 할 수 있어 가공시간을 단축할 수 있다.

도 1은 종래 기판 연마장치를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 연마장치로 기판의 측면을 연마하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 연마장치로 기판의 코너를 가공하는 과정을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 의한 기판 연마장치의 실시예를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 의한 실시예로 기판의 측면을 연마하는 과정을 나타낸 것이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 의한 실시예로 기판의 코너를 가공하는 과정을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예(1)의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 기판 연마장치의 실시예(1)는 회전디스크(10)와, 구동수단(미도시)과, 측면가공용 지석(20)과, 코너가공용 지석(30)을 포함한다.

상기 회전디스크(10)는 두께가 있는 원판(원통)으로 형성되며, 수평으로 안착된 기판의 측면에 수직으로 설치된다.

상기 회전디스크(10)는 구동수단인 스핀들(미도시, 도 1의 '120'참조)에 연결되어 회전하게 된다. 상기 회전디스크(10)에는 상기 스핀들과 나사체결하기 위해 체결홀(11)이 동심원의 원주상에 복수개 형성된다.

또한 상기 회전디스크(10)에는 체결홀(11)과 별도로 복수개의 얼라인먼트홀(12)이 형성되는데, 상기 회전디스크(10)의 회전시 발란스를 맞추기 위한 것이다. 상기 얼라인먼트홀(12)도 동심원의 원주상에 복수개 형성된다.

회전디스크(10)의 발란스가 맞지 않으면 회전시 진동이 발생되는데, 이와 같이 진동이 발생되면 연마품질이 저하된다. 이 때, 상기 복수의 얼라인먼트홀(12) 중 어느 하나 이상에 소정의 중량을 갖는 세트스크류(미도시) 등을 체결하여 발란스를 맞추는 것이다.

상기 코너가공용 지석(30)은 기판의 코너를 챔퍼형상 또는 라운드형상으로 가공하기 위한 구성요소이다. 구체적으로 상기 코너가공용 지석(30)은 링형태로 형성되며, 상기 회전디스크의 원주면(측벽)에 결합된다.

특히, 상기 코너가공용 지석(30)의 내벽(34)은 상기 회전디스크에 결합되도록 수직으로 형성되지만, 기판의 코너를 가공하는 면인 외벽은 라운드진 가공면이 형성된다.

즉, 상기 코너가공용 지석(30)의 단면은 원호부(31)가 형성된다. 이와 같이 원호부(31)로 형성됨으로써 기판의 코너를 라운드형상이나 챔퍼형상(모따기)으로 가공할 수 있는 것이다. 본 실시예에서 상기 원호부(31)는 1/4원호로 형성되어 있으나, 이와 달리 1/2원호인 것도 가능하다.

또한 상기 상기 코너가공용 지석(30)은 단면이 상기 원호부(31)의 일단에서 회전디스크(10) 방향으로 직선으로 연장된 제1직선부(32)가 형성된다. 상기 제1직선부(32)는 기판의 코너에서 제거될 부분이 안착되도록 공간을 제공하기 위한 것이다.

만약, 제1직선부(32)가 형성되지 않고, 원호부(31)의 일단에서 회전디스크(10)가 바로 연결다면, 기판의 코너의 직각부분이 간섭되지 않도록 도피될 공간이 형성되지 않게 된다. 이러한 구성으로는 기판의 코너를 라운드형으로 가공할 수 없거나 한번에 원하는 반경으로 가공하지 못하고 다수번 반복해야 원하는 반경을 갖는 코너를 얻을 수 있는 번거로움이 있다.

따라서 상기 제1직선부(32)의 길이는 코너의 가공반경과 같거나 그 보다 더 길어야 한다.

또한 상기 코너가공용 지석(30)은 원호부(31)의 타단에서 중심방향으로 직선으로 연장된 제2직선부(33)가 형성될 수 있다. 상기 제2직선부(33)와 제1직선부(32)는 서로 직교한다.상기 제2직선부(33)가 형성되지 않으면 원호부(31)의 타단이 날카로워 가공성이 저하된다. 따라서 상기 제2직선부(33)의 길이는 상기 원호부(31)의 반경보다 반드시 클 필요는 없다. 또한 제2직선부(33)가 형성되지 않아도 기판의 코너 가공 자체에는 문제가 없다.

상기 측면가공용 지석(30)은 기판(S)의 측면을 가공하기 위한 구성요소로서, 상기 회전디스크(10)의 앞면에 원주방향으로 돌출형성되어 링형태로 형성된다.

특히, 본 실시예는 상기 측면가공용 지석(20)이 회전디스크(10)의 가장자리에 돌출형성되는 황삭용 지석(22)과, 상기 황삭용 지석(221)의 내측에 이격된 공간을 사이에 두고 형성되는 정삭용 지석(21)을 포함한다. 즉, 측면가공용 지석(20)은 동심원을 이루는 2열로 구성되는 것이다. 이와 같이 2열로 구성함으로써 기판이 한번 지나갈 때 황삭과 정삭 등 두번 연마하는 효과가 있다.

또한 상기 황삭용 지석(22)과 정삭용 지석(22) 사이에 형성된 공간에 연마수를 공급함으로써 마찰열을 회수하고 파티클이 배출되어 연마품질이 현저히 상승된다. 이와 대비하여 황삭용 지석(22)과 정삭용 지석(21)을 합한 폭을 갖는 하나의 측면가공용 지석(20)으로 구성한 실시예는 연마 중 연마수 공급이 차단되어 연마품질이 저하된다.

본 실시예에서는 측면가공용 지석을 2열로 구성하였으나, 이와 달리 3열 이상 복수열로 구성하는 것도 가능하다.

이하에서는 본 발명에 의한 실시예의 작동상태를 설명한다.

도 9 및 도 10은 본 실시예를 이용하여 기판의 측면을 가공하는 것을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 기판(S)을 테이블(T)에 수평으로 안착하여 흡착한 상태에서 기판(S)을 수평으로 이동한다.

이와 동시에 스핀들을 이용하여 회전디스크(10)를 회전시키면, 측면가공용 지석(20)이 회전하면서 기판의 측면을 수직으로 가공하게 된다.

이 때, 기판(S)은 외측에 형성된 황삭용 지석(22)에 의해 기판을 1차적으로 황삭하고, 내측에 형성된 정삭용 지석(21)에 의해 기판의 측면을 2차적으로 정삭 가공하게 된다.

도 11은 본 실시예를 이용하여 기판(S)의 코너를 챔퍼형상 또는 라운드형상으로 가공하기 위하여 기판의 코너를 코너가공용 지석에 밀착시킨 것이다.

도 12는 기판의 코너를 라운드형상으로 가공하는 과정을 나타낸 것이다.

먼저, 기판(S)의 코너를 제1직선부(32)에 밀착시킨다(도 12의 (a) 참조).

참고로, 도 12의 (a)는 기판(S)의 코너가 제1직선부(32)의 끝까지 밀착되지 않은 상태임을 알 수 있다. 이와 같이 원하는 가공반경에 해당하는 길이만큼 기판의 코너를 제1직선부(32)가 밀착함으로써 가공반경을 설정한다.

즉, 제1직선부(32)에 밀착되는 기판의 모서리의 길이가 가공반경이 된다. 그러므로 제1직선부(32)의 길이가 짧으면 라운드 가공에서 최대 가공반경이 작아지게 되는 것이다.

따라서 작업자가 원하는 가공반경의 길이만큼 모서리를 제1직선부(32)에 밀착시키는 것이다.

이와 같이, 가공반경을 설정한 상태에서 기판 또는 연마장치를 X 및 Y방향으로 이동하게 되면, 원호부(31)에 의해 설정된 가공반경으로 기판의 코너를 라운드형으로 가공할 수 있다(도 12의 (b) 및 (c) 참조).

다시, 도 10을 참조하면, 측면가공용 지석(20)이 회전하면서 기판의 측면을 수직으로 가공할 때, 기판의 동일 지점이 링형태의 특성상 도입측과 배출측에서 두번 연마된다. 이때, 도입측과 배출측의 가공방향이 반대로 형성되게 된다. 통상 도입측에서 하향으로 가공하고, 배출측에서 상향으로 가공하게 된다. 따라서 도입측과 배출측에서 서로 다른 연마결이 형성되게 되어 연마품질이 떨어질 수 있다. 또한 연마량이 설정값보다 더 연마되기도 한다. 무엇보다도, 측면가공용 지석이 배출측에서 상향으로 기판의 측면에 접하여 가공하므로, 테이블에 흡착된 기판이 테이블에서 떨어지게 된다.

이러한 점을 개선하기 위하여 측면가공용 지석(20)이 기판의 동일지점을 한번만 가공하도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 측면가공용 지석(20)이 도입측에서만 기판의 측면을 수직으로 가공하고, 배출측에서는 기판에 접하지 않도록 하는 것이다.

도 13에 도시된 본 발명에 의한 다른 실시예를 설명한다.

도 10에 도시된 실시예와 대비했을 때, 상기 회전디스크(10)는 회전축(SH)이 기판(S)에 대하여 직교하지 않도록 설치된다는 특징이 있다(α≠90°).

상기 회전디스크(10)의 회전축(SH)은 수평하게 설치됨에도 불구하고, 기판(S)에 직교하지 않고 소정각도로 기울어지게 구비된다는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 회전디스크(10)의 회전축(SH)은 기판(S)의 일변과 직교하지 않도록 틸팅되게 설치된다.

이로 인해 측면가공용 지석, 즉, 황삭용 지석(22a)과 정삭용 지석(21a)의 측면 중 도입측에서는 기판(S)의 측면에 접하면서 가공하지만, 배출측에서는 기판의 측면에 접하지 않기 때문에 가공되지 않는다. 따라서 기판에는 하나의 연마결만 형성되고, 배출측에서 기판이 테이블로부터 떨어지는 일도 일어나지 않는다.

또한, 측면가공용 지석, 즉, 황삭용 지석(22a)과 정삭용 지석(21a)의 연마면이 사선으로 형성된다.

구체적으로 설명하면, 링형태의 황삭용 지석(22a)과 정삭용 지석(21a)은 외측ㅂ멱이 내측벽보다 높이가 낮은 것을 알 수 있다. 다시 말해, 황삭용 지석(22a)과 정삭용 지석(21a)의 단면형상은 내측에서 외측으로 갈수록 낮아지도록 경사진 테이퍼면이 형성되는 것이다.

이것은 회전디스크(10)를 틸팅시켰으므로 틸팅된 각도만큼 기판(S)에 밀착되는 황삭용 지석(22a)과 정삭용 지석(21a)의 연마면도 비스듬하게 형성하여 기판(S)의 측면에 밀착되도록 한 것이다.

따라서 회전디스크(10)의 회전축(SH)이 기판에 직교하지 않고 기울어지게 구비되면서도 측면가공용 지석의 측면이 기판의 측면에 점접촉이 아니라 면접촉 할 수 있도록 하기 위함이다.

1: 실시예
10: 회전디스크
20: 측면가공용 지석
30: 코너가공용 지석

Claims (8)

1. 수평으로 안착된 기판의 측면에 수직으로 설치되는 원형의 회전디스크;
   상기 회전디스크를 회전시키는 구동수단;
   링형태로 형성되어 상기 회전디스크의 원주면에 구비되며, 기판의 코너를 가공하는 코너가공용 지석; 및
   상기 회전디스크의 앞면에 구비되어 기판의 측면을 수직으로 가공하는 링형태의 측면가공용 지석;을 포함하며,
   상기 코너가공용 지석은 기판의 코너를 챔퍼형 또는 라운드형으로 가공할 수 있도록 단면에 원호부가 형성되고,
   상기 코너가공용 지석은 상기 원호부의 일단에서 상기 회전디스크 방향으로 직선으로 연장된 제1직선부가 형성되고,
   상기 제1직선부의 길이는 기판 코너의 가공 반경 이상인 것을 특징으로 하는 기판 연마장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 원호부는 1/4원호인 것을 특징으로 하는 기판 연마장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 코너가공용 지석은 상기 원호부의 타단에서 중심방향으로 직선으로 연장된 제2직선부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 연마장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1직선부와 제2직선부는 직교하는 것을 특징으로 하는 기판 연마장치.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 측면가공용 지석은,
   상기 회전디스크의 가장자리에 돌출형성되는 황삭용 지석과,
   상기 황삭용 지석보다 반경이 작고, 동심을 이루는 정삭용 지석을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 연마장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 회전디스크는 회전축이 기판에 대하여 직교하지 않도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 연마장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 링형태의 측면가공용 지석은 단면형상이 내측에서 외측으로 갈수록 낮아지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 연마장치.
   

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