KR102461594B1 - 기판 처리 장치 및 이에 사용되는 이송 벨트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 이에 사용되는 이송 벨트에 관한 것으로, 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치는, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 마련되는 벨트 몸체와, 벨트 몸체의 외표면에 함몰 형성되며 기판이 수용 안착되는 기판수용부를 포함하는 이송 벨트와; 이송 벨트의 내부에 배치되며 이송 벨트를 사이에 두고 기판의 저면을 지지하는 기판지지부와; 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛을; 포함하는 것에 의하여, 기판의 연마 균일도를 높이고 비연마 영역의 발생을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 이에 사용되는 이송 벨트{SUBSTRATE PROCESING APPARATUS AND TRANSFER BELT USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 처리 효율을 높이고, 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 효율을 높이고, 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 이에 사용되는 이송 벨트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 본 발명에 따르면 기판의 가장자리 부위에서 연마 유닛이 기판으로부터 리바운드되는 현상을 최소화할 수 있으며, 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, 벨트 몸체의 외표면에 함몰된 기판수용부에 기판이 수용된 상태에서 연마 유닛이 벨트 몸체의 외표면에 접촉된 상태로 기판을 연마하도록 하는 것에 의하여, 기판의 가장자리 부위에서 연마 유닛이 리바운드되는 현상을 최소화할 수 있으며, 기판의 연마 효율을 높이고, 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 연마 효율을 높이고, 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 기판의 가장자리 부위에서 연마 유닛이 기판으로부터 리바운드되는 현상을 최소화할 수 있으며, 기판의 가장자리 부위를 보다 효과적으로 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 가장자리 부위에서의 연마가 행해지지 않는 비연마 영역이 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, 구조 및 설비를 간소화하고, 제조 비용을 절감할 수 있으며, 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연마 공정 중에는 기판의 배치 상태를 안정적으로 유지하고, 연마가 완료된 기판이 원활하게 이송될 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리용 이송 벨트를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 유닛의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 이송 벨트의 제1벨트층을 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 이송 벨트의 제3벨트층을 설명하기 위한 도면,
도 12 및 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면,
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 벨트 패스너를 설명하기 위한 도면,
도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 이송 벨트의 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 장치를 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도이다. 또한, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리용 이송 벨트를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 유닛의 연마 경로를 설명하기 위한 평면도이다. 그리고, 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 이송 벨트의 제1벨트층을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 이송 벨트의 제3벨트층을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 12 및 13은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 벨트 패스너를 설명하기 위한 도면이며, 도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 이송 벨트의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 마련되는 벨트 몸체(210)와, 벨트 몸체(210)의 외표면에 함몰 형성되며 기판이 수용 안착되는 기판수용부(211)를 포함하는 이송 벨트(209)와; 이송 벨트(209)의 내부에 배치되며 이송 벨트(209)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하는 기판지지부(220)와; 기판(W)의 상면을 연마하는 연마 유닛(230)을; 포함한다.
이는, 기판(W)의 연마 효율을 높이고, 연마 안정성 및 연마 균일도를 향상시키기 위함이다.
즉, 기판거치부에 기판이 거치된 상태에서는 기판이 거치되는 기판거치부의 거치면으로부터 기판이 돌출되게 배치되며, 기판의 내측 영역과 기판의 외측 영역의 경계에서는 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 단차에 의해 연마 유닛의 리바운드 현상이 발생하게 된다. 이와 같이, 기판의 가장자리 영역에서 연마 유닛의 리바운드 현상이 발생하게 되면, 기판의 가장자리 영역에서의 연마 균일도가 보장되지 못하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 벨트 몸체(210)의 외표면에 함몰된 기판수용부(211)를 형성하고, 기판(W)이 기판수용부(211)에 수용된 상태에서 연마 유닛(230)에 의해 연마되도록 하는 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.
이송 벨트(209)는 로딩 파트(100)와 언로딩 파트(300)의 사이에 배치되고, 로딩 파트(100)에 공급된 기판(W)은 이송 벨트(209)로 이송되어 이송 벨트(209)에 안착된 상태에서 연마된 후, 언로딩 파트(300)를 통해 언로딩된다.
보다 구체적으로, 로딩 파트(100)는 연마 처리될 기판(W)을 연마 파트(200)에 로딩하기 위해 마련된다.
로딩 파트(100)는 연마 파트(200)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(209)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. 경우에 따라서는 로딩 파트가 로딩 이송 롤러에 의해 순환 회전하는 순환 벨트를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
여기서, 로딩 파트(100)가 이송 벨트(209)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 기판의 돌출된 부분의 자중에 의한 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 이송 벨트보다 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(209)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 기판(W)으로 사용되는 것도 가능하다. 다르게는, 다르게는 일측변의 길이가 1m 보다 작은 기판(예를 들어, 2세대 유리 기판)이 사용되는 것도 가능하다.
이송 벨트(209)는 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 구비되며 외표면에 기판(W)이 안착되고, 기판지지부(220)는 이송 벨트(209)의 내부에 배치되며 기판(W)의 저면을 지지하며, 연마 유닛(230)은 기판(W)의 상면을 연마하도록 마련된다. 이하에서는 이송 벨트(209)와, 기판지지부(220)와, 연마 유닛(230)이 연마 파트(200)를 구성하는 예를 들어 설명하기로 한다.
참고로, 본 발명에서 연마 유닛(230)이 기판(W)을 연마한다 함은, 연마 유닛(230)이 기판(W)에 대한 기계적 연마 공정 또는 화학 기계적 연마(CMP) 공정에 의해 기판(W)을 연마하는 것으로 정의된다. 일 예로, 연마 유닛(230)이 기판(W)에 대한 기계적 연마를 행하는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되며 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다.
이하에서는, 이송 벨트(209)가 일단과 타단이 연속적으로 연결된 링 형상의 엔드리스(endless) 구조로 형성되어 정해진 경로를 따라 순환 회전하는 예를 들어 설명하기로 한다.
이송 벨트(209)는, 로딩 파트(100)에 인접하게 배치되며, 정해진 경로를 따라 무한 루프 방식으로 순환 회전하도록 구성된다. 로딩 파트(100)에서 이송 벨트(209)로 이송된 기판(W)은 이송 벨트(209)의 외표면에 안착된 상태에서 이송 벨트(209)가 순환 회전함에 따라 이송된다.
보다 구체적으로, 이송 벨트(209)는, 정해진 경로를 따라 무한 루프 방식으로 순환 회전 가능하게 마련되는 벨트 몸체(210)와, 벨트 몸체(210)의 외표면에 함몰 형성되며 기판이 수용 안착되는 기판수용부(211)를 포함한다.
로딩 파트(100)에서 이송 벨트(209)로 이송된 기판(W)은 이송 벨트(209)가 순환 회전함에 따라 이송 벨트(209)의 외표면에 안착된 상태로 연마 위치(PZ)(기판지지부의 상부 위치)로 이송될 수 있다. 또한, 연마가 완료된 기판(W)은 이송 벨트(209)가 순환 회전함에 따라 연마 위치(PZ)에서 언로딩 파트(300) 측으로 이송될 수 있다.
이송 벨트(209)의 순환 회전은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일 예로, 이송 벨트(209)는 롤러 유닛(212)에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하고, 이송 벨트(209)의 순환 회전에 의하여 이송 벨트(209)에 안착된 기판(W)이 직선 이동 경로를 따라 이송된다.
이송 벨트(209)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(209)는 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)에 의해 무한 루프 방식으로 순환 회전한다.
참고로, 이송 벨트(209)의 외표면이라 함은, 이송 벨트(209)의 외측에 노출되는 외측 표면을 의미하며, 이송 벨트(209)의 외표면에는 기판(W)이 안착된다. 그리고, 이송 벨트(209)의 내표면이라 함은, 제1롤러(212a)와 제2롤러(212b)가 접촉되는 이송 벨트(209)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(209)의 장력을 조절할 수 있다.
여기서, 이송 벨트(209)의 장력을 조절한다 함은, 이송 벨트(209)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.
바람직하게, 벨트 몸체(210)는, 정해진 경로를 따라 이동 가능하게 마련되며 기판수용부(211)가 외표면에 함몰 형성되고 기판에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하는 제1벨트층(210b)과, 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율을 가지며 제1벨트층(210b)의 내표면에 형성되는 제2벨트층(210a)을 포함한다.
제1벨트층(210b)은 이송 벨트(209)의 외표면을 형성하되, 비교적 높은 압축율을 가지며, 기판에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하도록 마련된다.
이와 같이, 기판(W)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제할 수 있는 제1벨트층(210b)으로 벨트 몸체(210)의 외표면을 형성하는 것에 의하여, 기판(W)이 벨트 몸체(210)의 외표면에 안착된 상태에서, 벨트 몸체(210)에 대한 기판(W)의 이동을 구속(미끄러짐을 구속)할 수 있으며, 기판(W)의 배치 위치를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 제1벨트층(210b)이 비교적 높은 압축율을 갖도록 형성된다 함은, 제1벨트층(210b)이 비교적 높은 연신율을 갖는 것으로도 표현될 수 있으며, 제1벨트층(210b)이 쉽게 압축될 수 있는 푹신푹신한 재질로 형성된 것으로 정의된다.
바람직하게, 제1벨트층(210b)은 20~50%의 압축율을 갖도록 형성된다. 이와 같이, 제1벨트층(210b)이 20~50%의 압축율을 갖도록 형성하는 것에 의하여, 기판(W)과 벨트 몸체(210)의 사이에 이물질이 유입되더라도 이물질의 두께만큼 제1벨트층(210b)이 쉽게 압축될 수 있으므로, 이물질에 의한 기판(W)의 높이 편차(이물질에 의해 기판의 특정 부위가 국부적으로 돌출)를 최소화할 수 있으며, 기판(W)의 특정 부위가 국부적으로 돌출됨에 따른 연마 균일도 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제1벨트층(210b)은 기판에 대한 높은 마찰계수를 가지면서, 비교적 높은 압축율을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 제1벨트층(210b)의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 제1벨트층(210b)은 압축율(신축성) 및 점착성(마찰력)이 우수한 폴리우레탄, 엔지니어링 플라스틱, 실리콘 중 어느 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다. 바람직하게, 제1벨트층(210b)은 0.5~0.9㎜의 두께를 갖는 폴리우레탄으로 형성된다. 이하에서는 제1벨트층(210b)이 0.7㎜의 두께를 갖는 폴리우레탄으로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다.
바람직하게, 제1벨트층(210b)은 외표면으로 노출되는 제1기공(210b')을 갖는 다공성 구조체로 형성된다. 이와 같이, 제1벨트층(210b)을 외표면으로 노출되는 제1기공(210b')을 갖는 다공성 구조체로 형성하는 것에 의하여, 제1벨트층(210b)에 대한 기판의 점착성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이때, 제1벨트층(210b)에 대한 기판의 점착력은, 기판이 제1벨트층(210b)에 접촉함에 따라 제1기공(210b')에 형성되는 진공에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 제1벨트층(210b)에 대한 기판의 점착성은 제1벨트층(210b)의 외표면으로 노출되는 제1기공(210b')의 기공 밀도를 변경하는 것에 의하여 조절될 수 있다. 가령, 제1벨트층(210b)의 외표면으로 노출되는 제1기공(210b')의 기공 밀도를 높이는 것에 의하여 제1벨트층(210b)에 대한 기판의 점착성을 높일 수 있다.
제2벨트층(210a)은 벨트 몸체(210)가 소프트한(푹신푹신한) 특성을 가지면서, 적절한 강성을 갖도록 하기 위해 마련된다. 즉, 제1벨트층(210b)만으로 벨트 몸체(210)를 구성하는 것도 가능하지만, 제2벨트층(210a)만으로 벨트 몸체(210)를 구성하게 되면, 연마 공정이 행해지는 중에 벨트 몸체(210)의 늘어짐이 과도하게 발생할 수 있으며, 이에 따라 기판이 휘어질 수 있으므로, 오히려 기판의 연마 균일도가 저하되는 문제점이 있다. 이에 본 발명은, 소프트한 재질의 제1벨트층(210b)과 비교적 단단한 재질의 제2벨트층(210a)을 함께 이용하여 벨트 몸체(210)를 구성하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 벨트 몸체(210)에 대한 기판의 유동을 억제함과 동시에 기판의 배치 안정성을 유지하면서 벨트 몸체(210)의 과도한 변형을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 제2벨트층(210a)은 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율을 갖도록 제1벨트층(210b)의 내표면에 형성된다. 여기서, 제2벨트층(210a)이 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율을 갖는다 함은, 제2벨트층(210a)이 비교적 낮은 연신율을 갖는 것으로 표현될 수 있으며, 제2벨트층(210a)이 쉽게 압축되기 어려운 재질로 형성된 것으로 정의된다.
바람직하게, 제2벨트층(210a)은 제1벨트층(210b)보다 높은 경도(Asker C)를 갖도록 형성된다.
제2벨트층(210a)은 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율을 갖는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 제2벨트층(210a)의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2벨트층(210a)은 압축율이 낮으며 높은 경도를 갖는 엔지니어링 플라스틱, 부직포, 금속 중 어느 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.
이때, 제2벨트층(210a)은 제1벨트층(210b)과 함께 순환 회전하여야 함으로 원활한 순환 회전을 보장할 수 있는 두께로 형성될 수 있어야 한다. 바람직하게, 제2벨트층(210a)은 0.1~2㎜의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 벨트 몸체(210)는, 제2벨트층(210a)의 내표면에 형성되며, 기판지지부(220)가 내표면에 접촉되고, 기판지지부(220)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제하는 제3벨트층(210c)을 포함할 수 있다.
이는, 연마 공정 중에 기판지지부(220)에 대한 벨트 몸체(210)의 이동을 구속(슬립을 구속)하고, 벨트 몸체(210)의 배치 위치를 안정적으로 유지하기 위함이다.
즉, 기판(W)을 의도된 두께로 정확하게 연마하기 위하여, 벨트 몸체(210)에 대한 기판의 유동을 억제하는 것도 중요하지만, 기판지지부(220)에 대한 벨트 몸체(210)의 위치가 틀어지면 기판을 정확하게 연마하기 어려운 문제점이 있다. 이에 본 발명은, 기판지지부(220)에 대한 마찰계수를 높여서 슬립을 억제할 수 있는 제3벨트층(210c)을 제2벨트층(210a)의 내표면에 형성하고, 기판지지부(220)가 제3벨트층(210c)에 접촉되도록 하는 것에 의하여, 벨트 몸체(210)의 내표면(제3벨트층)이 기판지지부(220)에 접촉된 상태에서, 기판지지부(220)에 대한 벨트 몸체(210)의 이동을 억제하고, 벨트 몸체(210)의 배치 위치를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제3벨트층(210c)은 기판지지부(220)에 대한 마찰력이 우수한 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 제3벨트층(210c)의 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제3벨트층(210c)은 기판지지부(220)에 대한 마찰력이 우수한 폴리우레탄, 엔지니어링 플라스틱, 실리콘 중 어느 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.
바람직하게, 제3벨트층(210c)은 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율(예를 들어, 20~50%보다 낮은 압축율)을 갖도록 형성된다. 이와 같이, 제3벨트층(210c)을 제1벨트층(210b)보다 낮은 압축율을 갖는 재질로 형성하는 것에 의하여, 연마 공정이 행해지는 중에 벨트 몸체(210)의 과도한 늘어짐을 억제하고, 기판의 변형을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 제3벨트층(210c)은 기판지지부(220)로부터 쉽게 분리될 수 있는 낮은 점착성을 갖도록 형성된다. 이는, 기판에 대한 연마가 완료된 후, 연마가 완료된 기판(W)을 언로딩 파트(300)로 이송시키기 위한 벨트 몸체(210)의 순환 회전이 보다 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다.
즉, 기판지지부(220)에 대한 제3벨트층(210c)이 점착성이 높으면, 기판지지부(220)로부터 제3벨트층(210c)이 쉽게 분리되기 어렵다. 이에 본 발명은, 제3벨트층(210c)이 기판지지부(220)로부터 쉽게 분리될 수 있는 점착성을 갖도록 형성하는 것에 의하여, 기판의 연마가 완료된 후 기판지지부(220)로부터 벨트 몸체(210)를 쉽게 분리하고 벨트 몸체(210)의 순환 회전을 원활하게 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
일 예로, 제3벨트층(210c)은 내표면으로 노출되는 제3기공(210c')을 갖는 다공성 구조체로 형성된다. 바람직하게, 제3벨트층(210c)은 제1벨트층(210b)보다 높은 밀도(g/㎝3)를 갖도록 형성되고, 제3벨트층(210c)의 내표면으로 노출되는 제3기공(210c')의 기공 밀도는 제1벨트층(210b)의 외표면으로 노출되는 제1기공(210b')의 기공 밀도보다 낮게 형성된다. 이와 같이, 제3기공(210c')의 기공 밀도를 제1기공(210b')의 기공 밀도보다 낮게 형성하는 것에 의하여, 기판지지부(220)에 대한 제3벨트층(210c)의 점착성을 낮출 수 있다. 다르게는, 제3벨트층(210c)의 재질 또는 조성비를 달리하여 점착성을 조절하는 것도 가능하다.
또한, 제3벨트층(210c)은 제1벨트층(210b)보다 얇은 두께를 갖도록 형성된다. 이와 같이, 벨트 몸체(210)의 가장 안쪽에 형성되는 제3벨트층(210c)을 제1벨트층(210b)보다 얇은 두께로 형성하는 것에 의하여, 벨트 몸체(210)의 순환 회전이 보다 원활하게 이루어지도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 벨트 몸체(210)를 구성하는 제1벨트층(210b), 제2벨트층(210a), 제3벨트층(210c)의 두께는 각 벨트층의 재질에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
벨트 몸체(210)를 구성하는 각 벨트층의 두께를 재질에 따라 정리하면 아래 [표 1]과 같다.
Figure 112017129557629-pat00001
[표 1] 본 발명에 따른 이송 벨트의 벨트층의 재질별 두께
[표 1]을 참조하면, 본 발명에 따른 이송 벨트(209)의 제1벨트층(210b)은 폴리우레탄으로 형성될 수 있고, 제2벨트층(210a)은 엔지니어링 플라스틱, 부직포, 금속(SUS)으로 형성될 수 있으며, 제3벨트층(210c)은 폴리우레탄으로 형성될 수 있다. 이때, 제1벨트층(210b)을 형성하는 폴리우레탄은 25.5~31.3(%)의 압축율과 0.5~0.61(g/㎝3)의 밀도를 갖도록 형성될 수 있으며, 제3벨트층(210c)을 형성하는 폴리우레탄은 6.1~6.8(%)의 압축율과 0.63~0.69(g/㎝3)의 밀도를 갖도록 형성될 수 있다.
일 예로, 제2벨트층(210a)이 0.25㎜ 두께를 갖는 엔지니어링 플라스틱으로 형성되면, 제1벨트층(210b)은 0.7㎜ 두께를 갖는 폴리우레탄으로 형성되고, 제3벨트층(210c)은 0.5㎜ 두께를 갖는 폴리우레탄으로 형성될 수 있다. 다른 일 예로, 제2벨트층(210a)이 1.55㎜ 두께를 갖는 부직포로 형성되면, 제1벨트층(210b)은 0.7㎜ 두께를 갖는 폴리우레탄으로 형성되고, 제3벨트층(210c)은 0.5㎜ 두께를 갖는 폴리우레탄으로 형성될 수 있다. 또 다른 일 예로, 제2벨트층(210a)이 0.6~1㎜ 두께를 갖는 금속(SUS)로 형성되면, 제1벨트층(210b)은 0.7㎜ 두께를 갖는 폴리우레탄으로 형성되고, 제3벨트층(210c)은 0.5㎜ 두께를 갖는 폴리우레탄으로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 제3벨트층을 배제하고, 제1벨트층과 제2벨트층 만으로 이송 벨트를 구성하는 것도 가능하다.
기판수용부(211)는 벨트 몸체(210)의 외표면에 함몰 형성되고, 기판수용부(211)의 내부에는 기판이 수용 안착된다. 바람직하게, 기판수용부(211)는 프레스 가공 또는 사출 가공에 의해 벨트 몸체(210)의 외표면에 일체로 형성된다.
이는, 기판(W)의 가장자리 부위에서 연마 유닛(230)이 기판(W)으로부터 리바운드되는 현상을 최소화하고, 기판(W)의 가장자리 부위를 보다 효과적으로 연마하기 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.
하지만, 본 발명은 벨트 몸체(210)의 외표면에 함몰된 기판수용부(211)를 형성하고, 기판(W)이 기판수용부(211)에 수용된 상태에서 연마 유닛에 의해 연마되도록 하는 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.
보다 구체적으로, 벨트 몸체(210)의 외표면에는 기판(W)의 형태에 대응하는 기판수용부(211)가 함몰 형성되고, 기판(W)은 기판수용부(211)의 내부에 수용 안착된다.
기판(W)이 기판수용부(211)에 수용된 상태에서 기판(W)의 상면 높이는 벨트 몸체(210)의 외표면(기판수용부의 주변에 인접한 벨트 몸체의 외표면)과 비슷한 높이를 가진다. 이와 같이, 기판(W)의 상면과 벨트 몸체(210)의 외표면이 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, 기판수용부(211)는 기판의 두께(T1)보다 얇거나 같은 깊이(T2)를 갖도록 형성되고, 기판수용부(211)의 주변에서 벨트 몸체(210)의 외표면은 기판수용부(211)에 수용된 기판(W)의 상면보다 낮거나 같은 높이를 갖는다. 이와 같이, 기판수용부(211)를 기판의 두께(T1)보다 얇거나 같은 깊이(T2)를 갖도록 형성하는 것에 의하여, 연마패드(232)가 기판(W)의 외측 영역에서 기판(W)의 내측 영역으로 이동하는 중에, 연마패드(232)와 기판(W)의 높이차에 의한 리바운드 현상의 발생을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판수용부(211)의 측면과 기판(W)의 측면 사이에는 이격된 간극이 형성된다. 이와 같이, 기판수용부(211)의 측면과 기판(W)의 측면 사이에 간극이 형성되도록 하는 것에 의하여, 기판수용부(211)로부터 기판(W)이 보다 원활하게 분리될 수 있게 한다.
일 예로, 기판수용부(211)의 측면과 기판(W)의 측면 사이의 간극은 0.1~5㎜로 형성된다. 이와 같이, 기판수용부(211)의 측면과 기판(W)의 측면 사이의 간극(G)이 0.1~5㎜가 되도록 하는 것에 의하여, 연마 중에는 기판(W)의 배치 상태를 안정적으로 유지하면서 연마 유닛(230)의 리바운드 현상을 최소화할 수 있고, 연마 후에는 기판(W)이 기판수용부(211)로부터 원활하게 분리될 수 있다.
아울러, 기판수용부(211)는 벨트 몸체(210)의 순환 방향을 따라 벨트 몸체(210)의 외표면에 복수개가 구비된다. 이와 같이, 벨트 몸체(210)의 외표면에 복수개의 기판수용부(211)를 형성하는 것에 의하여, 인라인 방식으로 서로 다른 기판(W)을 연속적으로 처리할 수 있는 이점이 있다.
한편, 이송 벨트(209)는 연마가 완료된 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서 기판(W)의 저면으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다.
보다 구체적으로, 도 12를 참조하면, 이송 벨트(209)는 정해진 경로를 따라 순환 회전하며 기판(W)을 이송하도록 구성되는 바, 기판(W)은 이송 벨트(209)가 회전 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치(이송 벨트가 제2롤러의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트(209)가 기판(W)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트(209)로부터 분리된다.
이와 같이, 기판(W)을 이송하는 이송 벨트(209)가 기판(W)을 일정 구간 이상 이송시킨 상태에서는, 이송 벨트(209)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(209)로부터 기판(W)을 자연스럽게 분리하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
참고로, 본 발명에서 이송 벨트(120)라 함은, 기판(W)을 이송시키는 캐리어의 의미를 갖는다. 이와 같이, 이송 벨트는 캐리어의 의미를 갖지만 이하에서는 편의상 이송 벨트라고 지칭하기로 한다.
경우에 따라서는, 이송 벨트가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취되며 기판을 이송하는 것도 가능하다.(미도시) 여기서, 이송 벨트가 일 방향에서 다른 일 방향으로 권취된다 함은, 이송 벨트가 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 벨트가 릴 투 릴 권취 방식으로 이동하는 경우에도, 기판은 이송 벨트의 이동 경로가 꺽여지는 위치(예를 들어, 이송 벨트가 롤러의 외표면을 따른 곡선 경로를 따라 이동하기 시작하는 위치)에서, 이송 벨트가 기판의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 이송 벨트로부터 분리된다.
기판지지부(220)는 이송 벨트(209)의 내부에 배치되며 이송 벨트(209)를 사이에 두고 기판(W)의 저면을 지지하도록 마련된다.
보다 구체적으로, 기판지지부(220)는 기판(W)의 저면을 마주하도록 이송 벨트(209)의 내부에 배치되며, 이송 벨트(209)의 내표면을 지지한다.
기판지지부(220)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 이송 벨트(209)의 내표면을 지지하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기판지지부(220)로서는 석정반이 사용될 수 있으며, 기판지지부(220)는 이송 벨트(209)의 내표면에 밀착되게 배치되어, 이송 벨트(209)의 내표면을 지지한다.
이와 같이, 기판지지부(220)가 이송 벨트(209)의 내표면을 지지하도록 하는 것에 의하여, 기판(W)의 자중 및 연마 유닛(230)이 기판(W)을 가압함에 따른 이송 벨트(209)의 처짐을 방지할 수 있다.
이하에서는 기판지지부(220)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 이송 벨트의 내면을 지지하는 것도 가능하다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 기판지지부(220)가 접촉 방식으로 이송 벨트(209)의 내표면을 지지하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 기판지지부가 이송 벨트의 내표면을 비접촉 방식으로 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
일 예로, 기판지지부는 이송 벨트의 내표면에 유체를 분사하고, 유체에 의한 분사력에 의해 이송 벨트의 내표면을 지지하도록 구성될 수 있다. 이때, 기판지지부는 이송 벨트의 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, 이송 벨트의 내표면을 비접촉 상태로 지지하는 것에 의하여, 마찰 저항(이송 벨트의 이동(회전)을 방해하는 인자)에 의한 처리 효율 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는, 기판지지부가 자기력(예를 들어, 척력; repulsive force) 또는 초음파 진동에 의한 부상력을 이용하여 이송 벨트의 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(232) 캐리어(미도시)에 장착되며, 기판(W)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(W)의 표면을 선형 연마(평탄화)한다.
연마패드(232) 캐리어는 연마패드(232)를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연마패드(232) 캐리어의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드(232) 캐리어는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 연마패드(232) 캐리어에는 연마패드(232)를 기판(W)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드(232)를 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 기판의 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.
바람직하게, 연마 유닛(230)의 연마패드(232)는 벨트 몸체(210)의 외표면과 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 연마시작위치(도 4의 SP)에서, 연마패드(232)의 일부는 벨트 몸체(210)의 외표면에 접촉되고, 연마패드(232)의 다른 일부는 기판(W)의 상면에 접촉된 상태로 배치된다.
이와 같이, 연마시작위치(SP)에서 연마 유닛(230)의 연마패드(232)가 기판(W)의 상면과 벨트 몸체(210)의 외표면에 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.
연마 유닛(230)의 연마 경로는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 예로, 도 9를 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 밑변에 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 9를 기준으로 기판의 밑변에서 윗변을 향해) 직진 이동하는 것으로 정의된다. 다시 말해서, 밑변, 빗변, 대변으로 이루어진 직각삼각형을 예를 들면, 직각삼각형의 밑변은 기판(W)의 밑변으로 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 제1직선경로와, 제1직선경로의 반대 방향인 제2직선경로를 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.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 연마 파트(200)가 기판(W)에 접촉된 상태로 자전하면서 이동하는 연마패드(232)에 의해 기판(W)을 연마하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마 파트가 무한 루프 방식으로 순환 회전하는 연마 벨트를 이용하여 기판을 연마하는 것도 가능하다.
한편, 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(209)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도를 동기화하는 로딩 제어부(120)를 포함한다.
보다 구체적으로, 로딩 제어부(120)는, 기판(W)의 일단이 이송 벨트(209)에 미리 정의된 안착 시작 위치(SP)에 배치되면, 로딩 이송 속도와 벨트 이송 속도를 동기화시킨다.
여기서, 이송 벨트(209)에 미리 안착 시작 위치(SP)라 함은, 이송 벨트(209)의 순환 회전에 의해 기판(W)이 이송되기 시작할 수 있는 위치로 정의되며, 안착 시작 위치(SP)에서는 이송 벨트(209)와 기판(W) 간의 접합성이 부여된다. 일 예로, 안착 시작 위치(SP)는 로딩 파트(100)에서부터 이송되는 기판(W)의 선단을 마주하는 기판수용부(211)의 일변(또는 기판수용부(211)의 일변에 인접한 위치)에 설정될 수 있다.
참고로, 센서 또는 비젼 카메라와 같은 통상의 감지수단에 의하여 기판수용부(211)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 것으로 감지되면, 기판수용부(211)의 일변이 안착 시작 위치(SP)에 위치된 상태가 유지되도록 이송 벨트(209)의 회전이 정지된다.
그 후, 이송 벨트(209)의 회전이 정지된 상태에서, 감지수단에 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(209)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도가 서로 동일한 속도가 되도록 이송 벨트(209)를 회전(동기화 회전)시켜 기판(W)이 연마 위치(PZ)로 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, 언로딩 파트(300)는 이송 벨트(209)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(209)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 벨트로부터 기판이 돌출된 상태(기판의 일부가 이송 벨트 외측으로 이송된 상태)에서 기판의 돌출 부분의 자중에 의한 휨 변형을 고려하여 로딩 파트는 이송 벨트보다 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(209)에서 기판(W)이 안착 및 이송되는 높이가 서로 동일할 수 있다.
또한, 도 12 및 도 13을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는, 기판(W)을 연마 파트(200)에서 언로딩 파트(300)로 이송하는 언로딩 이송 공정 중에, 이송 벨트(209)가 기판(W)을 이송하는 벨트 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(209)가 기판(W)을 이송하는 벨트 이송 속도와 동일한 속도로 언로딩 이송 속도를 동기화시킨다. 경우에 따라서는, 기판의 일단의 감지 여부와 관계없이, 벨트 이송 속도와 언로딩 이송 속도가 동일하도록 언로딩 이송 롤러를 회전시키고 있는 상태에서 이송 벨트를 회전시켜 기판을 언로딩 파트로 언로딩하는 것도 가능하다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 이송 벨트(209)가 일단과 타단이 연속적으로 연결된 엔드리스(endless) 구조로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 이송 벨트를 일단과 타단이 분리 가능한 구조로 형성하는 것도 가능하다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 이송 벨트(210')는 일단(211')과 타단(212')이 분리 가능하게 형성될 수 있으며, 이송 벨트(210')의 일단(211')과 타단(212')을 선택적으로 체결하는 벨트 패스너(260)를 포함할 수 있다.
벨트 패스너(260)는 이송 벨트(210')의 일단(211')과 타단(212')을 선택적으로 체결 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 벨트 패스너(260)의 구조 및 연결 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이때, 벨트 패스너(260)는 기판수용부(211)와 중첩되지 않도록 기판수용부(211)가 형성되지 않은 영역에 형성되는 것이 바람직하다.
일 예로, 벨트 패스너(260)는, 이송 벨트(210')의 일단(211')에 결합되는 제1이음부재(262)와, 이송 벨트(210')의 타단(212')에 결합되는 제2이음부재(264)와, 제1이음부재(262)와 제2이음부재(264)를 체결하는 체결부재(266)를 포함한다.
보다 구체적으로, 제1이음부재(262)는 "U"자 형태로 형성될 수 있으며, 체결핀와 같은 결속부재를 이용하여 이송 벨트(209)의 일단(211')에 결합된다. 마찬가지로, 제2이음부재(264)는 "U"자 형태로 형성될 수 있으며, 체결핀와 같은 결속부재를 이용하여 이송 벨트(209)의 타단(212')에 결합된다.
제1이음부재(262)와 제2이음부재(264)는 일부가 서로 겹쳐지게 배치되고, 제1이음부재(262)와 제2이음부재(264)가 서로 겹쳐짐에 따라, 제1이음부재(262)와 제2이음부재(264)의 사이에는 폐루프 형태의 체결홀(263)이 형성된다. 체결부재(266)는 체결홀(263)을 관통하도록 삽입되며, 체결부재(266)에 의한 구속에 의해 이송 벨트(209)의 일단(211')과 타단(212')이 일체로 체결된다. 반대로, 이송 벨트(209)의 분리시에는 체결홀(263)로부터 체결부재(266)를 제거하여 이송 벨트(209)의 일단(211')과 타단(212')을 분리할 수 있다.
이와 같이, 이송 벨트(209)를 일단(211')과 타단(212')이 분리될 수 있는 분리형 구조로 형성하고, 이송 벨트(209)의 일단(211')과 타단(212')이 벨트 패스너(260)에 의해 선택적으로 체결되도록 하는 것에 의하여, 이송 벨트(209)의 교체 공정을 간소화하고 교체 시간을 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 엔드리스 구조의 이송 벨트(209)에 비하여 롤러 유닛(212)으로부터 이송 벨트(210')를 분리 및 결합하는데 소요되는 시간을 현저하게 단축하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 16을 참조하면, 이송 벨트(210")는 일단과 타단이 서로 겹쳐지게 접착된 엔드리스 구조로 형성되는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 이송 벨트(210")의 일단과 타단은 서로 겹쳐지게 배치되고, 이송 벨트(210")의 일단과 타단의 사이에는 접착층(260')이 마련되며, 이송 벨트(210")의 일단과 타단은 접착층(260')을 매개로 일체로 접착된다.
특히, 이송 벨트(210")의 제2벨트층(210a)이 금속 재질로 형성된 경우에는, 이송 벨트(210")의 일단(또는 타단)에서 제1벨트층(210b)(및/또는 제3벨트층)를 부분적으로 제거하고, 금속 재질로 형성된 제2벨트층(210a)의 일단 및 타단을 접착층(260')을 매개로 접착시킴으로써, 이송 벨트(210")를 엔드리스 구조로 형성할 수 있다. 바람직하게, 접착층(260')을 아크릴 계열 접착제로 형성하는 것에 의하여, 제2벨트층(210a)의 일단과 타단의 접착성을 높이고, 이송 벨트(210")의 안정성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이때, 이송 벨트(210")의 일단과 타단은 서로 겹쳐지는 부위(접착층이 형성된 부위)는 기판수용부(211)와 중첩되지 않도록 기판수용부(211)가 형성되지 않은 영역에 형성되는 것이 바람직하다.
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 209 : 이송 벨트
210 : 벨트 몸체 210a : 제2벨트층
210b : 제1벨트층 210c : 제3벨트층
211 : 기판수용부 212 : 롤러 유닛
212a : 제1롤러 212b : 제2롤러
220 : 기판지지부 230 : 연마 유닛
232 : 연마패드 260 : 벨트 패스너
262 : 제1이음부재 264 : 제2이음부재
266 : 체결부재 263 : 체결홀
300 : 언로딩 파트 310 : 언로딩 이송 롤러
320 : 언로딩 제어부

Claims (29)

  1. 기판의 연마 공정이 행해지는 기판 처리 장치로서,
    정해진 경로를 따라 이동 가능하게 마련되는 벨트 몸체를 포함하고, 상기 벨트 몸체의 외표면에는 기판이 수용되어 안착되도록 상기 벨트 몸체에 기판수용부가 함몰 형성된 이송 벨트와;
    상기 기판에 비하여 보다 작은 사이즈로 형성되고 상기 기판에 접촉된 상태로 자전하면서 이동하는 연마패드를 구비하여, 상기 기판 수용부에 안착된 상기 기판의 상면을 연마하는 연마 유닛과;
    상기 연마 유닛이 상기 기판을 가압하면서 상기 기판에 대한 상기 연마 공정이 행해지는 동안에, 상기 이송 벨트의 내표면에 밀착된 상태로 상기 기판을 지지하는 기판지지부를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판수용부는 상기 기판의 두께보다 얇거나 같은 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 수용부는 상기 이송 벨트의 이동 방향을 따라 상기 이송 벨트의 외표면에 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 수용부와 상기 기판의 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극은 0.1-5mm의 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 휨 변형을 허용하는 높이에서 상기 기판을 상기 이송 벨트로 이송하는 로딩 파트를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 휨 변형을 허용하는 높이에서 상기 이송 벨트로부터 상기 기판을 이송받는 언로딩 파트를;
    더 포함하고, 상기 기판은 상기 이송 벨트가 상기 기판의 저면으로부터 이격되는 방향으로 이동함에 따라 상기 이송 벨트로부터 분리되어 상기 언로딩 파트에 언로딩되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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