KR20050023439A - 기판의 연마방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR20050023439A KR10-2005-7000965A KR20057000965A KR20050023439A KR 20050023439 A KR20050023439 A KR 20050023439A KR 20057000965 A KR20057000965 A KR 20057000965A KR 20050023439 A KR20050023439 A KR 20050023439A
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods

Abstract

본 발명은 대형 유리기판의 연마에 바람직한 유리기판의 연마방법 및 그 장치를 제공한다.
막틀에 장설된 막체에 기판을 점착하고, 이 막틀을 캐리어에 장착한 후, 캐리어와 연마정반을 상대적으로 가깝게 하여, 상기 막체에 점착된 기판의 연마면을 상기 연마정반에 눌러 연마하고, 연마종료 후에 캐리어로부터 막틀을 분리하고, 다시 막틀로부터 연마완료된 기판을 분리하는 기판의 연마장치.

Description

기판의 연마방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR POLISHING SUBSTRATE}
본 발명은 기판의 연마방법 및 그 장치에 관련된 것으로, 특히 유리기판을 연마하여 액정 디스플레이용 유리기판을 제조하기 위한 연마방법 및 그 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이용에 적용되는 유리기판은 그 표면의 미소한 요철이나 기복이 화상에 변형을 주는 원인이 되기 때문에 그 미소한 요철이나 기복이 연마장치에 의해 제거된다. 이러한 연마장치로서 연마정반에 형성된 연마포에, 캐리어에 유지된 유리기판을 압착시키는 동시에 연마정반 및 캐리어를 상대적으로 회전시켜 유리기판을 연마하는 연마장치가 일반적으로 알려져 있다.
또한, 일본 공개특허공보9-141550호 등에 개시된 연마장치는 캐리어의 하부에 가요성 막을 형성하는 동시에 가요성 막와 캐리어 사이에 가압기체를 공급하고, 이 가압기체의 압력에 의해 가요성 막에 부착된 기판을 연마포로 눌러 연마한다. 이 연마장치에 의하면, 가요성 막와 캐리어 사이의 공간에 존재하는 가압기체에 의해 기판의 각 부분에 가해지는 압력이 균일한 압력이 되므로 기판을 평탄하게 연마하면서 기판 표면의 미소 요철을 제거할 수 있다는 이점이 있다.
그러나, 상기 종래의 연마장치는 캐리어로부터 분리된 연마종료 후의 유리기판을 연마스테이지로부터 어떻게 하여 반출할지의 반출수단에 대해서는 제안되어 있지 않다. 특히, 예를 들어 일변이 1000㎜ 를 초과하는 대형 유리기판의 경우에는 연마스테이지 상에서의 분리 및, 그것을 핸들링하여 반출하는 것은 매우 어렵고 또한 장시간을 필요로 하여 생산성을 저하시키는 원인이 되었다.
최근 액정 디스플레이의 대화면화에 따라, 이러한 대형 유리기판의 연마장치에 있어서 연마종료 후의 유리기판의 반출에 관련되는 상기 문제를 해소하여 생산성을 향상시키는 연마장치가 요망되었다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로 대형 유리기판의 연마에 바람직한 유리기판의 연마방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은, 제 1 실시형태의 연마장치의 전체 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2 는, 연마헤드와 연마스테이지의 실시형태를 나타내는 측면도이다.
도 3 은, 연마헤드의 조립사시도이다.
도 4 는, 막틀의 막체의 3층 구조를 나타내는 설명도이다.
도 5 는, 슬라이딩링에 대한 막틀의 착탈구조를 나타내는 요부 확대 단면도이다.
도 6 은, 슬라이딩링에 대한 막틀의 다른 착탈구조를 나타내는 요부 확대 단면도이다.
도 7 은, 슬라이딩링에 대한 막틀의 다른 착탈구조를 나타내는 요부 확대도이다.
도 8 은, 유리기판의 반송장치의 개략 구조도이다.
도 9 는, 캐리어에 대한 막틀 및 유리기판의 부착공정을 나타내는 설명도이다.
도 10 은, 막틀로부터 유리기판을 박리시키는 박리공정을 나타내는 설명도이다.
도 11 은, 제 2 실시형태의 연마장치의 정면도이다.
도 12 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 13 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 14 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 15 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 16 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 17 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 18 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 19 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 20 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 21 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 22 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 23 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 24 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 25 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 26 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 27 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 28 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 29 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 30 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 31 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 32 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 33 은, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 34 는, 도 11 에 나타낸 연마장치의 동작 설명도이다.
도 35 는, 캐리어에 대한 막틀의 위치결정구조를 나타내는 요부 사시도이다.
도 36 은, 도 35 에 나타낸 위치결정구조에서 핀에 걸어맞춰지는 후크의 평면도이다.
도 37 은, 벌룬이 부착된 점착용 롤러의 구조를 나타내는 측면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
10, 300 연마장치 12 컨베이어
14 막틀 16 스테이지 (유리기판 점착스테이지)
18 제 1 연마스테이지 20 제 2 연마스테이지
22 스테이지 (유리기판 분리스테이지) 24 유리기판 반출컨베이어
26 막틀 세정스테이지 28 막틀 건조스테이지
30 막틀 반송컨베이어 32 로봇
33 아암 34 흡착패드
36 컨베이어 38 막체
40 상부틀 42 하부틀
44 기밀유지층 46 강도유지층
48 평활층 50, 50A, 50B 연마헤드
51 본체 케이싱 52 캐리어
53 하부 외주 링부 54 공기실
56 스핀들 58 연마패드
60 연마패드 62 연마정반
64 회전축 66 연마정반
68 회전축 70 직동 가이드
72 가이드레일 74 메인터넌스 스테이지
76 메인터넌스 스테이지 78 매달아올림링
80 관통구멍 82 슬라이딩링
84 슬라이딩링 매닮구 86 상부스프링
88 매달아올림 스프링 90 관통구멍
92 스크루잭 94 스토퍼핀
96 라인샤프트 98 분사구
100 공기실 102 에어공급로
104 밸브 106 에어펌프
108 핀 110 헤드부
112 후크 114 핀
116 구멍 118 스토퍼판
120 에어유로 122 협지부재
124 끼움플레이트 126 폴
128 관통구멍 130 관통구멍
132 핀지지부재 134 관통구멍
136 스토퍼핀 138 컨베이어
140 로봇 142 아암
144 흡착헤드 146 컨베이어
150, 152, 154 반송장치 160 가이드레일
162 유지부 164 소형 로봇
166 아암 168 가이드블록
170 가이드레일 200 테이블
202 잭 204 테이블
206 에어분사노즐 208 잭
302 레일 304 막틀 장착스테이지
306 막틀 분리스테이지 308 탑재대
310 판점착 셔틀 312 점착용 롤러
314 판박리 셔틀 316 승강장치
320 탑재대 322 승강장치
324 셔틀 본체 326 반송대
330 에어분사노즐 (박리용 유체공급수단)
340 핀 342 구멍
344 선단부 346 잘록부
350 후크 352 걸어맞춤부
360 막체 가압용 벌룬 362 헤드
364 가대 366 실린더장치
본 발명의 연마방법은 상기 목적을 달성하기 위해, 기판을 점착할 수 있는 막체 (膜體) 가 장설 (張設) 된 막틀에 기판을 점착하고, 이 막틀을 캐리어에 장착하는 공정, 또는 기판을 점착할 수 있는 막체가 장설된 막틀을 캐리어에 장착하고, 이 막틀에 기판을 점착하는 공정과, 이 막틀이 장착된 캐리어와 연마정반을 상대적으로 가깝게 하여, 상기 막체에 점착된 기판의 연마면을 상기 연마정반에 눌러 연마하는 공정과, 기판의 연마완료 후, 상기 캐리어로부터 상기 막틀을 분리하고, 이 막틀로부터 상기 기판을 분리하는 공정, 또는 기판의 연마완료 후, 상기 막틀로부터 상기 기판을 분리하고, 상기 캐리어로부터 상기 막틀을 분리하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 유리기판을 점착할 수 있는 막체가 장설된 막틀에 유리기판을 점착하는 공정과, 이 유리기판이 점착된 상기 막틀을 캐리어에 장착하는 공정과, 이 막틀이 장착된 캐리어와 연마정반을 상대적으로 가깝게 하여, 상기 막체에 점착된 유리기판의 연마면을 상기 연마정반에 눌러 연마하는 공정과, 이 유리기판의 연마완료 후, 상기 캐리어로부터 상기 막틀을 분리하는 공정과, 이 막틀로부터 연마완료된 상기 유리기판을 분리하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 연마장치는 상기 목적을 달성하기 위해, 기판을 점착할 수 있는 막체가 장설된 막틀에 기판을 점착하는 기판 점착스테이지와, 막틀이 캐리어에 장착되는 막틀 장착스테이지와, 막틀이 캐리어에 장착된 후에 캐리어와 연마정반을 상대적으로 가깝게 하여, 상기 막체에 점착된 기판의 연마면을 상기 연마정반에 눌러 연마하는 연마스테이지와, 캐리어로부터 막틀을 분리하는 막틀 분리스테이지와, 막틀로부터 연마완료된 기판을 분리하는 기판 분리스테이지를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
바람직하게는 유리기판을 점착할 수 있는 막체가 장설된 막틀에 유리기판을 점착하는 유리기판 점착스테이지와, 이 막틀을 캐리어에 장착한 후, 캐리어와 연마정반을 상대적으로 가깝게 하여, 상기 막체에 점착된 유리기판의 연마면을 상기 연마정반에 눌러 연마하는 연마스테이지와, 이 유리기판의 연마완료 후, 이 캐리어로부터 막틀을 분리한 후 막틀을 반송하고, 이 막틀로부터 연마완료된 상기 유리기판을 분리하는 유리기판 분리스테이지를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 우선 유리기판 점착스테이지에서 막틀의 막체에 연마 전의 유리기판을 점착한다. 이어서, 막틀 장착스테이지에서 상기 유리기판이 점착된 상기 막틀을 캐리어에 장착한다. 또, 막틀 장착스테이지에서 막틀을 캐리어에 장착한 후, 유리기판 점착스테이지에서 막틀의 막체에 연마 전의 유리기판을 점착해도 된다.
이어서, 연마스테이지에서 상기 막틀이 장착된 캐리어와 연마정반을 상대적으로 가깝게 하여 막체에 점착된 유리기판의 연마면을 연마정반에 눌러 연마한다.
그리고, 유리기판의 연마완료 후, 그 막틀을 연마스테이지로부터 막틀 분리스테이지로 반송하고, 막틀 분리스테이지에서 캐리어로부터 막틀을 분리한 후, 유리기판 분리스테이지에서 연마종료된 유리기판을 막틀로부터 분리한다. 또한, 유리기판 분리스테이지에서 연마종료된 유리기판을 막틀로부터 분리한 후, 막틀 분리스테이지에서 캐리어로부터 막틀을 분리해도 된다.
이와 같이 본 발명은, 캐리어에 착탈이 자유로운 막틀에 유리기판을 점착하고, 연마종료 후, 연마스테이지에서 유리기판을 막틀로부터 분리하는 것은 아니고, 연마스테이지로부터 떨어진 유리기판 분리스테이지에서 연마종료된 유리기판을 막틀로부터 분리한다. 이로써, 본 발명은 대형 유리기판 특유의 유리기판의 반출에 관련되는 문제를 해소할 수 있어 생산성이 향상된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시양태에서는 유리기판이 분리된 상기 막틀을 세정스테이지에서 세정한 후, 이 막틀을 유리기판의 점착에 반복하여 사용함으로써 막틀을 필요 최소한 갖추면 되기 때문에 자원 절약화에 공헌할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시양태에 의하면, 연마용 가압유체 공급수단으로부터 캐리어와 막틀의 막체 사이에 가압유체를 공급하고, 이 가압유체의 압력에 의해 유리기판을 연마정반에 눌러 연마하므로 유리기판의 각 부분에 가해지는 압력이 균일한 압력이 되어 유리기판을 평탄하게 연마할 수 있다. 이에 부수하여, 연마정반의 표면형상에 영향을 미치지 않고, 즉 연마정반의 표면에 다소 기복이 있더라도 그 기복이 유리기판에 전사되는 일은 없기 때문에 연마정반의 정밀도산출이 불필요해져 연마정반의 비용도 감소시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 막체는, 그 외주부가 캐리어에 밀착되어 캐리어와의 사이에서 기밀을 유지하는 기밀유지층과, 기밀유지층을 유지하는 동시에 막체를 장설하는 장력에 견딜 수 있는 소정의 인장강도를 갖는 강도유지층과, 유리기판이 점착되는 평활층으로 이루어지는 3층 구조로 구성되어 있기 때문에 유리기판을 막체에 안정적으로 유지할 수 있어 유리기판을 정밀도있게 연마할 수 있다.
본 발명의 다른 실시양태에 있어서, 막체의 강도유지층의 재질은 아라미드 섬유, 스테인레스제 철망, 스틸 철망, 탄소 섬유, 유리 섬유, 나일론 섬유, 또는 이들 재료와 동등한 인장강도를 갖는 재료로 만들어져 있는 것을 특징으로 한다. 이로써, 연마에 바람직한 가압력으로 유리기판을 연마정반에 눌렀을 때의 막체의 강도를 보증할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시양태에 의하면, 기판 분리스테이지에서 막틀의 막체와 기판의 가장자리부의 경계부에 박리용 유체공급수단으로부터 유체를 공급하고, 이것에 의해 생기는 박리작용에 의해 기판을 막틀로부터 박리시킨다. 기판을 막틀로부터 박리시키는 경우, 기판의 자중에 의해 박리시킬 수도 있지만 시간이 걸리기 때문에, 본원발명과 같이 유체를 공급하여 박리작용을 강제적으로 생기게 함으로써 막틀로부터 기판을 단시간에 박리시킬 수 있어 생산성을 상승시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 의하면, 기판 점착스테이지에서 우선 기판을 탑재대에 탑재하고, 이어서 탑재대에 탑재된 기판에 막틀의 막체를 싣고, 이어서 기판에 실린 막체에 점착용 롤러를 누르는 동시에 이동수단에 의해 탑재대 및 점착용 롤러를 상대적으로 막체 표면을 따라 이동시켜 점착용 롤러에 의해 막체를 기판에 점착한다.
본 발명은 특히 대면적의 기판을 연마하는 연마방법 및 장치에 유효하다. 소면적의 기판인 경우에는 기판에 막체를 누르는 것만으로 기판과 막체 사이에 기포를 개재시키지 않고 기판을 막체에 점착시킬 수 있다. 기포의 존재는 점착력 저하로 이어져, 확실하게 점착하기 위해서는 기포량을 가능한 한 소량으로 해야 한다. 대면적의 기판인 경우에는 단지 막체를 기판에 누른 것만으로 각각의 평탄도가 높기 때문에 개재되는 기포량도 증대한다. 그래서, 본원발명과 같이 점착용 롤러에 의해 가압하고 막체를 훑어내려 막체와 기판 사이에 개재되어 있는 기포를 강제적으로 배출시키면서 점착한다. 이로써, 대면적의 기판이더라도 기판을 막체에 확실하고도 강고하게 점착시킬 수 있다.
또한 본 발명의 바람직한 실시양태에 있어서는, 막틀과 캐리어를 복수개의 핀을 통하여 착탈이 자유롭게 연결하고, 이들 복수개의 핀 중 소정 개수의 핀은 유동 (遊動) 이 자유롭게 막틀에 장착되고 나머지 핀은 캐리어에 대한 위치결정용으로 막틀에 고정되어 있다.
본 발명도 특히 대면적의 기판을 연마하는 연마방법 및 장치에 유효하다. 막틀에 심어져 설치된 복수개의 핀을 캐리어에 형성된 복수개의 구멍에 끼워넣음으로써 막틀과 캐리어와 위치결정 연결하는 경우, 소형 막틀의 경우에는 핀의 장착정밀도를 산출하기 쉽기 때문에 전체 핀을 막틀에 고정해도 전체 핀을 구멍에 끼워넣을 수 있다. 이에 대해, 대면적의 기판이 점착되는 대형 막틀의 경우에는 핀의 장착정밀도를 산출하기 어렵기 때문에, 전체 핀을 고정한 경우에는 상기 핀을 구멍에 끼워넣는 것이 어렵다. 한편, 전체 핀을 유동이 자유롭게 막틀에 장착하면 장착오차분을 유동량으로 흡수할 수 있기 때문에 전체 핀을 끼워넣을 수 있다. 그러나, 전체 핀을 유동으로 한 경우, 막틀이 캐리어에 대하여 흔들거리기 때문에 위치결정을 할 수 없고, 또 핀은 연마시에 연마정반으로부터 가해지는 전단력에 대항하는 기능도 갖고 있기 때문에 그 전단력에 견딜 수 없는 경우가 있다.
그래서, 본원발명과 같이 복수개의 핀 중 소정 개수의 핀을 유동이 자유롭게 막틀에 장착함으로써 이들 핀으로 장착오차분을 흡수하고, 그리고 나머지 핀을 막틀에 고정시키고 나머지 핀으로 연마정반으로부터 가해지는 전단력에 대항시켰다. 이로써, 대형 막틀을 캐리어에 대하여 위치결정할 수 있는 동시에 안정적으로 연결할 수 있다.
이하, 첨부 도면에 따라 본 발명에 관련되는 유리기판의 연마방법 및 그 장치의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다.
도 1 에 나타내는 제 1 실시형태의 연마장치 (10) 는 대형 유리기판 (G) (예를 들어, 일변이 1000㎜ 를 초과하고, 두께 0.3㎜∼1.1㎜) 의 한쪽 면을 액정 디스플레이용 유리기판에 필요한 평탄도로 연마하는 연마장치이다.
이 연마장치 (10) 는 연마 전의 유리기판 (G) 을 반송하는 컨베이어 (12), 유리기판 (G) 을 막틀 (14) 에 점착하는 스테이지 (16) (유리기판 점착스테이지),제 1 연마스테이지 (18), 제 2 연마스테이지 (20), 연마완료된 유리기판 (G) 을 막틀 (14) 로부터 분리하는 스테이지 (22) (유리기판 분리스테이지), 유리기판 반출컨베이어 (24), 막틀 세정스테이지 (26), 막틀 건조스테이지 (28) 및, 막틀 반송컨베이어 (30) 를 주로 하여 구성되어 있다.
또한, 연마장치 (10) 에는 스테이지 (16) 로부터 제 1 연마스테이지 (18) 로 막틀 (14) 을 반송하는 반송장치 (150), 제 1 연마스테이지 (18) 로부터 제 2 연마스테이지 (20) 로 막틀 (14) 을 반송하는 반송장치 (152) 및, 제 2 연마스테이지 (20) 로부터 스테이지 (22) 로 막틀 (14) 을 반송하는 반송장치 (154) 가 형성되어 있다. 또, 연마스테이지는 용도에 따라 하나이거나 둘 이상이어도 된다. 효율이나 비용을 고려하면 조 (粗) 연마스테이지와 마무리 연마스테이지의 두 스테이지를 구비하는 것이 바람직하지만, 경우에 따라 고품질을 목적으로 하여 마무리연마스테이지를 추가해도 된다.
컨베이어 (12) 에 의해 반송되어 온 연마 전의 유리기판 (G) 은 로봇 (32) 의 아암 (33) 에 형성된 흡착패드 (34) 에 흡착유지된다. 그리고, 아암 (33) 의 회전동작에 의해 컨베이어 (12) 로부터 컨베이어 (36) 에 이동탑재되고 컨베이어 (36) 에 의해 스테이지 (16) 를 향해 반송된다.
스테이지 (16) 에서, 우선 유리기판 (G) 이 막틀 (14) 에 점착된다. 이 점착방법에 대해 설명하면, 막틀 (14) 은 스테이지 (16) 에서 유리기판 점착수단인 도시생략의 승강장치에 유지되어 있고, 막틀 (14) 의 하방에 유리기판 (G) 이 위치한 지점에서 막틀 (14) 이 승강장치에 의해 하강이동되어 막틀 (14) 에 장설된 막체 (38) (도 3 참조) 가 유리기판 (G) 에 눌린다. 이 가압력에 의해 유리기판 (G) 이 막체 (38) 에 점착된다. 그 후, 막틀 (14) 이 도 1 의 반송장치 (150) 에 유지되어 도 2 의 제 1 연마스테이지 (18) 로 반송되고, 여기에서 캐리어 (52) 에 장착된다. 또, 유리기판 점착수단은, 상기 승강장치에 한정되는 것이 아니며, 유리기판 (G) 을 막틀 (14) 에 점착하는 수단이면 어떤 수단이라도 적용할 수 있다. 또한, 이하에 서술하는 막틀 (14) 은 막체 (38) 가 장설된 전체를 가리켜 칭한다.
막틀 (14) 은 도 3 에 나타내는 바와 같이, 유리기판 (G) 을 점착할 수 있는 막체 (38) 를 상부틀 (40) 과 하부틀 (42) 사이에서 장설한 후, 상부틀 (40) 과 하부틀 (42) 을 도시생략된 볼트에 의해 체결함으로써 구성된다.
또, 막틀 (14) 이나 막체 (38) 는 원형형상에 한정되는 것은 아니며 직사각형형상이어도 된다.
이 막체 (38) 는 도 4 에 나타내는 바와 같이, 기밀유지층 (44), 강도유지층 (46) 및, 평활층 (48) 으로 이루어지는 3층 구조로 구성되어 있다. 기밀유지층 (44) 은 도 5 에 나타내는 바와 같이, 그 외주부가 캐리어 (52) 의 하부 외주 링부 (53) 에 밀착되어 캐리어 (52) 의 공기실 (54) 과의 사이에서 기밀을 유지하는 시트재이다. 시트재의 재료로는 고무류, 규소류, 불소 수지, 염화비닐 (PVC) 등의 비닐계, 나일론계 및 우레탄 등을 예시할 수 있지만, 제조상에서는 염화비닐, 우레탄이 바람직하고, 특히 우레탄제인 것이 바람직하다. 또한, 도 4 의 강도유지층 (46) 은 기밀유지층 (44) 을 유지하는 동시에 막체 (38) 전체를 장설하는 장력에 견딜 수 있는 소정의 인장강도를 갖는 시트재이다.
여기에서, 연마시에 유리기판 (G) 에 작용하는 마찰력에 기초하여 강도유지층 (46) 에 필요한 인장강도를 산출한다.
우선, 연마시에 유리기판 (G) 에 작용하는 마찰력은 유리기판 (G) 의 사이즈를 L 로 하였을 때,
「연마시의 유리기판 (G) 과 연마구의 마찰계수」×「유리기판 (G) 단위폭 (㎝) 당 면적」×「연마압력」=μ×Lm×10-2 m× pPa 가 된다.
예를 들어, μ=0.3, L=1m, p=3㎪ 의 경우에는,
0.3×1×10-2×3×103=9N 이 된다.
따라서, 강도유지층 (46) 에 필요한 인장강도는, 이 마찰력에 대항할 수 있는 장력이 필요해지므로 강도유지층 (46) 의 단위폭 (1㎝) 당 직사각형상 영역으로 환산하면 9N 을 초과하는 인장강도가 필요해진다.
또한, 대면적의 유리기판에 대해 연마압력을 높게 설정하는 것을 상정한 경우, 예를 들어 μ=0.5, L=1.8m, p=20㎪ 로 하면, 실시형태에서 강도유지층 (46) 에 필요한 인장강도는 강도유지층 (46) 의 단위폭 (1㎝) 당 직사각형상 영역으로 환산하면 최저 180N 의 인장강도가 필요해진다.
강도유지층 (46) 의 재료로는 고무, 수지계를 일반적으로 생각할 수 있지만, 실시형태에서는 변형을 피하기 위해 아라미드 섬유, 스테인레스제 철망, 스틸 철망, 탄소 섬유, 유리 섬유, 나일론 섬유, 금속 시트, 수지 시트 등, L=100㎝ 이며 연마압력이 3㎪ 정도의 경우라도 인장강도가 최저 9N/㎝ 이상, 실용적으로는 L=180㎝ 의 경우, 충격하중도 예상하여 180N/㎝ 이상의 인장강도를 갖는 재료로 만들어져 있다. 재료로는 특히 아라미드 섬유가 인장력에 대한 신장이 매우 적다는 이유에서 바람직하다.
또, 실제 연마에 있어서는 유리기판 (G) 은 회전되고 있기 때문에 강도유지층 (46) 에 가해지는 최대 장력은 유리기판 (G) 의 대각길이를 기초로 산출한 값이다. 본 예에서는 계산을 간략화하기 위해 유리기판 (G) 의 장변 길이를 기초로 산출하였다.
평활층 (48) 은 유리기판 (G) 을 부착하기 위해 사용하는 일반적인 유리유지시트를 부착하여 구성되는데, 평활층 (48) 표면의 요철이 크면 연마시에 그 요철이 유리기판 (G) 에 전사되는 문제가 있다. 이로 인해, 평활층 (48) 은 평활해야 한다. 그러나, 수지, 고무층을 풀칠 등의 방법으로 도포하는 공법의 경우, 국소적으로 요철이 발생하게 되는 경우가 있다. 이것을 방지할 수 없는 경우, 얇은 시트를 라미네이트공법에 의해 부착함으로써 평활한 시트를 제조할 수 있다. 얇은 시트는 예를 들어 우레탄, PVC, PET, PP 등 평활성을 유지할 수 있는 것이면 된다. 우레탄이나 PVC 가 일반적인 라미네이트공법으로 제조할 수 있어 바람직하다. 특히 우레탄제인 것이 바람직하다. 평활층 (48) 의 구체적인 평활성은 100㎟ 당 요철이 0.1㎜ 이하인 것이면 된다. 평활도를 얻기 위해서 평활층 (48) 을 여러 층으로 겹쳐도 된다. 또, 가요성을 유지하기 위해 막체 (38) 의 시트두께는 0.1㎜∼5㎜ 정도가 바람직하다. 또한, 얇은 시트로서 유리기판 (G) 에 대하여 흡착력을 갖는 다공질성 시트를 적용할 수도 있다. 이 경우, 유리기판 (G) 표면 또는 시트 표면에 미리 수막을 형성해 둠으로써 흡착력을 향상시킬 수 있다.
그런데, 일반적으로 연마스테이지의 연마패드에 대해서는 사용 전에 표층의 미소 기복을 제거하기 위해서 트루잉 (truing; 형고침) 이 실시된다. 이로 인해 연마장치에는 일반적으로 트루잉 지석 (砥石) 기구가 장착되어 있다. 이 트루잉 지석기구는 연마면의 기준이 되기 때문에 당연 고정밀도가 요구된다.
실시형태에서는 이 트루잉을 캐리어 (52) 에 장착된 막틀 (14) 의 막체 (38) 에 연마지립을 함유한 시판 시트를 장착하여 실시한다. 즉, 막틀 (14) 의 막체 (38) 에 장착된 시판 시트를 유리기판 (G) 의 연마시와 마찬가지로, 후술하는 가압유체에 의해 균일 가압하여 연마스테이지의 연마패드에 누르면서 상대운동시킴으로써 연마패드의 트루잉을 실시한다. 이 장점은 고정밀도의 지석기구가 불필요한 것이다. 동시에, 유리기판 (G) 대신에 연마시트가 부착된 막틀 (14) 을 생산사이클을 저해하지 않고 라인에 투입할 수 있기 때문에 트루잉에 의한 생산저해를 최소한으로 억제할 수 있다.
이어서, 도 2 에 나타내는 연마헤드 (50) 에 관해서 설명한다. 또, 제 1 연마스테이지 (18) 의 연마헤드 (50) 및 제 2 연마스테이지 (20) 의 연마헤드 (50) 는 동일한 구조이므로 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
연마헤드 (50) 는, 본체 케이싱 (51) 에 모터가 내장되고, 이 모터의 출력축이 연직방향으로 늘어진 스핀들 (56) 에 연결되어 구성된다. 이 스핀들 (56) 에 캐리어 (52) 가 연결되어 있다. 또한, 본체 케이싱 (51) 은 승강기구 (156) 를 통하여 슬라이더 (158) 에 연결되어 있다. 이 승강기구 (156) 에 의해 본체 케이싱 (51) 이 슬라이더 (158) 에 대하여 승강됨으로써, 캐리어 (52) 가 제 1 연마스테이지 (18) 의 연마패드 (58) 및 제 2 연마스테이지 (20) 의 연마패드 (60) 에 대하여 진퇴이동되는 동시에, 막틀 (14) 에 점착된 유리기판 (G) 을 연마패드 (58, 60) 에 소정의 연마압력으로 가압할 수 있다.
또한, 캐리어 (52) 에 막틀 (14) 을 착탈하는 착탈수단의 구조 및 착탈방법에 관해서는 후술한다.
연마패드 (58) 는 연마정반 (62) 의 상면에 부착되고, 연마정반 (62) 의 하부에는 도시생략된 모터에 의해 회전되는 회전축 (64) 이 연결된다. 또, 연마패드 (60) 는 연마정반 (66) 의 상면에 부착되고, 연마정반 (66) 의 하부에는 도시생략된 모터에 의해 회전되는 회전축 (68) 이 연결되어 있다. 또, 연마패드 (58, 60) 측은 회전하지 않아도 되는 경우가 있으므로 반드시 모터를 필요로 하는 것은 아니다. 또한, 연마패드 (58, 60) 측을 요동시켜도 된다. 또한, 본 발명에서의 「연마정반」은 실시형태에 있어서 연마정반 (62, 66) 과 연마패드 (58, 60) 를 포함시킨 것이다.
또한, 본체 케이싱 (51) 은 도시생략된 공전구동기구에 연결되고, 소정의 공전반경으로 공전하는 기능도 갖고 있다. 또, 이 공전구동기구는 본체 케이싱 (51) 에 플래니터리 기어기구를 내장하고, 플래니터리 기어기구의 출력축을 스핀들 (56) 에 연결함으로써 구성할 수도 있다.
제 1 연마스테이지 (18) 및 제 2 연마스테이지 (20) 의 사양을 하기에 나타낸다.
·연마압력: 2㎪∼25㎪
·캐리어 (52) 의 자전회전수: 0∼25rpm, 공전반경: 100㎜(50∼200㎜), 공전회전수: 20∼150rpm, 또는 20∼200rpm
·연마정반 (62, 66) 의 자전회전수: 0∼15rpm
·연마슬러리: 산화세륨 수용액을 연마정반의 슬러리 공급구멍으로부터 공급
·연마패드 (58): 발포 폴리우레탄제로 표면에 슬러리를 흐르게 하는 홈이 있음 (홈피치 5∼10㎜, 홈폭 2∼6㎜, 홈깊이 1∼5㎜)
·연마패드 (60): 연질 우레탄제 스웨이드상으로 표면에 슬러리를 흐르게 하는 홈이 있음 (홈피치 5∼10㎜, 홈폭 2∼6㎜, 홈깊이 1∼5㎜)
·연마시간: 제 1, 제 2 연마스테이지 (18, 20) 모두 1∼10min
·연마정반 (62, 66) 과 캐리어 (52) 의 요동: 수평방향으로 상대적으로 0∼700㎜
·유리기판 (G) 의 두께: 0.3㎜∼3.0㎜
·유리기판 (G) 의 형상: 일변이 1000㎜ 를 초과한 직사각형상 유리판
·유리기판 (G) 의 비연마면: 막체 (38) 에 부착한 폴리우레탄제 흡착패드 (유리 유지시트) 로 밀착유지.
이상이 각 연마스테이지 (18, 20) 의 사양이며, 이들 연마스테이지 (18, 20) 에 의해 유리기판 (G) 이 연마되어 유리기판 (G) 표면의 미소한 요철이나 기복이 제거된다.
한편, 제 1 연마스테이지 (18) 의 슬라이더 (158) 에는 직동 가이드 (70, 70) 가 장착되어 있다. 직동 가이드 (70, 70) 는 가이드레일 (72, 72) 에 끼워맞춰져 있다. 이 가이드레일 (72, 72) 은, 도 1 과 같이 제 1 연마스테이지 (18) 의 스핀들 (56) 이나 캐리어 (52) 를 메인터넌스하는 메인터넌스 스테이지 (74) 를 향해 배치되어 있다.
또, 도 2 와 같이 제 2 연마스테이지 (20) 의 슬라이더 (158) 에도 마찬가지로 직동 가이드 (70, 70) 장착되고, 직동 가이드 (70, 70) 는 가이드레일 (160, 160) 에 끼워맞춰져 있다. 이 가이드레일 (160, 160) 은, 도 1 과 같이 제 2 연마스테이지 (20) 의 스핀들 (56) 이나 캐리어 (52) 를 메인터넌스하는 메인터넌스 스테이지 (76) 를 향해 배설되어 있다.
캐리어 (52) 의 구조를 설명하면, 도 3 과 같이 캐리어 (52) 의 상부 외주부에 매달아올림링 (78) 이 도시생략된 볼트에 의해 고정되어 있다. 매달아올림링 (78) 의 캐리어 (52) 의 외주부로부터 돌출된 플랜지부에는 관통구멍 (80, 80 …) 이 동심원상에서 등간격으로 복수개 형성되고, 이들 관통구멍 (80, 80 …) 에 슬라이딩링 (82) 의 상면에 돌설된 슬라이딩링 매닮구 (84) 가 도 5 와 같이 하방으로부터 관통된다. 또한, 슬라이딩링 매닮구 (84) 는 매달아올림링 (78) 과 매달아올림용 접시스프링 (86) 사이에 배치된 매달아올림 스프링 (88) 에 관통되는 동시에, 매달아올림용 접시스프링 (86) 의 관통구멍 (90) 에 관통되어 스크루잭 (92) 에 연결되어 있다.
따라서, 스크루잭 (92) 을 동작시켜 슬라이딩링 매닮구 (84) 를 매달아올림 스프링 (88) 의 탄성지지력에 대항하여 상방으로 끌어 올리면 슬라이딩링 (82) 이 캐리어 (52) 에 대하여 끌어 올려진다. 이로 인해, 슬라이딩링 (82) 에 착탈이 자유롭게 장착된 막틀 (14) 이 끌어 올려져 막체 (38) 에 소정의 장력이 부여된다.
장력 부여를 자동화로 할 때에는 막틀 (14) 과 막체 (38) 를 복수개 준비하여 운용한다. 그러나, 막틀 (14) 에 대하여 막체 (38) 의 초기 장력에는 개체차가 있을 것으로 생각되고, 또 사용시간의 차이에 따라 복수개 존재하는 막체 (38, 38 …) 의 초기 장력의 차이로 인해, 어떠한 장력 개체차를 갖는 막체 (38) 에나 동등한 사용 장력을 부여하는 것은 어렵다. 또한, 막체 (38) 에 과장력이 가해지게 되면 막체 (38) 나 주변기기의 파손으로 이어질 위험도 있다. 이것을 해결하기 위해 매달아올림 스프링 (88) 의 수축량 (매달아올림링 (78) 과 매달아올림용 접시스프링 (86) 의 간격) 을 감시한다. 즉, 스크루잭 (92) 의 끌어 올림량뿐만 아니라, 실제로 막체 (38) 에 부여되는 장력을 매달아올림 스프링 (88) 의 오그라듦량을 감시함으로써 측정하는 것이다. 이 매달아올림 스프링 (88) 을 구비함으로써 막체 (38) 에 일정 장력이 가해지도록 하는 것과, 막체 (38) 에 과장력이 가해지는 것의 방지를 동시에 해결할 수 있다. 또한, 일정 장력으로 하기 위해 매달아올림 스프링 (88) 의 오그라듦량의 측정이 필요해지는데, 그 한 수단으로서 스크루잭 (92) 에 라인샤프트 (96) 를 통하여 연결된 도시생략의 모터의 전류치로부터 토크를 산출하여 스크루잭 (92) 의 매달아올림력을 간접적으로 취득하고, 이것을 관리함으로써 막체 (38) 에 부여되는 장력을 감시할 수 있다. 라인샤프트 (96) 는, 상기 모터의 구동력을 스크루잭 (92) 에 전달하는 샤프트이다. 또한, 부호 94 는 매달아올림링 (78) 과 매달아올림용 접시스프링 (86) 사이에 생기는 매달아올림 스프링 (88) 의 반력을 받아 두기 위한 스토퍼핀이다.
캐리어 (52) 에는 공기실 (54) 에 압축에어를 분출하는 분사구 (98, 98 …) 가 복수개 형성된다. 이들 분사구 (98, 98) 는 캐리어 (52) 의 상면에 형성된 공기실 (100) 을 통하여, 도 2 상에서 파선으로 나타내는 에어공급로 (102) 에 연통된다. 에어공급로 (102) 는 연마헤드 (50) 에 장착된 도시생략의 로터리조인트를 통하여 연마헤드 (50) 의 외부에 연설되고, 밸브 (104) 를 통하여 에어펌프 (106) 에 접속되어 있다. 따라서, 밸브 (104) 를 개방하면 에어펌프 (106) 로부터의 압축에어가 에어공급로 (102), 공기실 (100) 및 분사구 (98) 를 통하여 공기실 (54) 에 공급된다. 이로 인해, 압축에어의 압력이 막체 (38) 를 통하여 유리기판 (G) 에 전달되고, 이 압력에 의해 유리기판 (G) 이 연마패드 (58, 60) 에 눌려져 연마된다.
이어서, 슬라이딩링 (82) 에 대한 막틀 (14) 의 착탈수단의 구조에 관해서 설명한다.
도 3 과 같이 막틀 (14) 의 상부틀 (40) 에는 복수개의 핀 (108, 108 …) 이 동심원상에서 등간격으로 돌설되고, 이들 핀 (108) 의 상단부에 형성된, 도 5 에 나타내는 대직경의 헤드부 (l10) 가 슬라이딩링 (82) 의 하부에 고정된 후크 (112) 에 걸어맞춰짐으로써 막틀 (14) 이 슬라이딩링 (82) 에 장착된다. 헤드부 (110) 와 후크 (112) 의 걸어맞춤력은 스크루잭 (92) 에 의해 막체 (38) 를 끌어 올렸을 때의 막체 (38) 의 반력에 의해 강고해져, 연마시에 막체 (38) 로부터 받는 연마저항으로는 후크 (112) 로부터 헤드부 (110) 가 빠지지 않도록 되어 있다.
또, 슬라이딩링 (82) 에 대한 막틀 (14) 의 착탈구조는, 도 5 에 예시한 구조에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 도 6(A) 와 같이 슬라이딩링 (82) 을 자성체로 구성하는 동시에 막틀 (14) 의 상부틀 (40) 을 마그넷으로 구성하여 슬라이딩링 (82) 에 막틀 (14) 을 자력에 의해 흡착유지시키는 구조이어도 된다. 또한, 이 구조예에서는 상부틀 (40) 에 핀 (114) 이 돌설되고, 이 핀 (114) 이 슬라이딩링 (82) 의 하면에 형성된 구멍 (116) 에 삽입됨으로써 슬라이딩링 (82) 에 대한 막틀 (14) 의 수평이동이 방지되고 있다.
도 6(B) 에 나타내는 구조예는, 도 6(A) 와 마찬가지로 슬라이딩링 (82) 에 막틀 (14) 을 자력에 의해 흡착유지시키는 구조로, 슬라이딩링 (82) 의 하면에 장착된 스토퍼판 (118) 에 막틀 (14) 의 상부틀 (40) 의 내주면이 맞닿게 되어 슬라이딩링 (82) 에 대한 막틀 (14) 의 수평이동이 방지되고 있다.
도 6(C) 에 나타내는 구조예는, 슬라이딩링 (82) 에 에어유로 (120) 를 형성하고, 이 에어유로 (120) 를 석션펌프에 접속하고, 에어유로 (120) 를 통하여 막틀 (14) 의 상부틀 (40) 을 진공으로 하여 진공흡착유지시키는 구조이다.
도 6(D) 에 나타내는 구조예는, 도 6(C) 와 마찬가지로 슬라이딩링 (82) 에 막틀 (14) 을 진공유지시키는 구조로, 상부틀 (40) 의 핀 (114) 이 슬라이딩링 (82) 의 구멍 (116) 에 삽입됨으로써 슬라이딩링 (82) 에 대한 막틀 (14) 의 수평이동이 방지되고 있다.
도 6(E)에 나타내는 구조예는, 막틀 (14) 의 외주부에 협지부재 (122) 를 형성하고, 협지부재 (122) 의 끼움플레이트 (124) 와 막틀 (14) 로 슬라이딩링 (82) 의 외주부를 끼워누름으로써 슬라이딩링 (82) 에 막틀 (14) 을 장착하는 구조이다.
또한, 도 7(A), (B) 에 나타내는 구조는 막틀 (14) 의 상부틀 (40) 에 폴 (126) 을 돌설하고, 이 폴 (126) 을 슬라이딩링 (82) 의 관통구멍 (128) 에 삽입통과시키고, 폴 (126) 의 상단부에 형성된 관통구멍 (130) 과, 슬라이딩링 (82) 의 상면에 고정된 한 쌍의 핀지지부재 (132, 132) 의 관통구멍 (134, 134) 에 스토퍼핀 (136) 을 삽입함으로써 슬라이딩링 (82) 에 막틀 (14) 을 유지시키는 구조이다.
또한, 도 7 에 있어서, 막틀 (14) 은 매달아올림 스프링 (88) 의 탄성지지력에 의해 슬라이딩링 (82) 과 함께 상방으로 일정 장력으로 끌어 올려지고 있다. 가령 막체 (38) 가 크리프신장을 발생시켜도 막체 (38) 에는 매달아올림 스프링 (88) 의 탄성지지력에 의해 항상 일정한 장력이 가해진다. 또한, 매달아올림 스프링 (88) 대신에 유압 실린더, 에어 실린더, 접시스프링, 판스프링 등, 요컨대 막체 (38) 가 크리프신장하더라도 자동적으로 장력이 가해지는 구조이면 어떤 것이어도 된다. 자동화로 하는 경우에는 실린더, 모터 등의 액츄에이터를 사용하면 된다.
한편, 유리기판 (G) 의 연마는 반송장치 (150) 에 의해 유리기판 (G) 을 스테이지 (16) 로부터 제 1 연마스테이지 (18) 로 반송하고, 또 반송장치 (152) 에 의해 유리기판 (G) 을 제 1 연마스테이지 (18) 로부터 제 2 연마스테이지 (20) 로 순차적으로 반송함으로써 실시된다. 또, 제 2 연마스테이지 (20) 에서 유리기판 (G) 의 연마가 종료되면, 여기에서 막틀 (14) 이 캐리어 (52) 로부터 분리되어 반송장치 (154) 에 의해 스테이지 (22) 로 반송된다. 캐리어 (52) 로부터 막틀 (14) 을 분리하는 방법은, 우선 도 5 에 나타낸 스크루잭 (92) 을 느슨한 방향으로 동작시켜 막체 (38) 의 장력을 해소한다. 이어서, 캐리어 (52) 에 대하여 막틀 (14) 을 소정 각도 회전운동시켜 후크 (112) 로부터 헤드부 (110) 를 분리시킨다. 이로 인해, 캐리어 (52) 로부터 막틀 (14) 이 분리된다.
반송장치 (150) (152, 154) 의 일례를 도 8 에 나타낸다. 이 반송장치 (150) 는 막틀 (14) 의 상부틀 (40) 과 하부틀 (42) 을 유지하는 유지부 (162, 162) 가 막틀 (14) 의 반송경로의 양측에 배치되고, 이들 유지부 (162, 162) 는 소형 로봇 (164) 의 아암 (166) 에 연결되어 아암 (166) 의 동작에 의해 상하 좌우방향으로 이동된다. 또한, 소형 로봇 (164) 의 하부에는 가이드블록 (168) 이 고정되고, 이 가이드블록 (168) 이 막틀 (14) 의 반송경로의 양측에 배설된 가이드레일 (170) 에 끼워맞춰져 있다. 또한, 가이드블록 (168) 에는 이송나사장치 (도시생략) 의 이송나사가 나선 결합되어 있다. 이로 인해, 유리기판 (G) 이 반송장치 (150) (152, 154) 에 의해 유지되어 소정의 위치로 반송되게 되어 있다.
한편, 도 1 에 나타낸 스테이지 (22) 에서는 반송장치 (154) 에 의해 반송되어 온 막틀 (14) 로부터 연마종료된 유리기판 (G) 을 박리한다. 박리된 유리기판 (G) 은 컨베이어 (138) 에 의해 반송되고, 그리고 로봇 (140) 의 아암 (142) 에 장착된 흡착헤드 (144) 에 흡착되고, 로봇 (140) 의 동작에 의해 유리기판 반출용 컨베이어 (24) 로 이동탑재되어 연마장치 (10) 의 외부로 반출된다.
유리기판 (G) 이 박리된 막틀 (14) 은 컨베이어 (146) 에 의해 막틀 세정스테이지 (26) 로 반송되고, 여기에서 물세정된다. 세정종료된 막틀 (14) 은 컨베이어 (148) 에 의해 막틀 건조스테이지 (28) 로 반송되고, 여기에서 가열되어 건조된다. 그리고, 건조종료된 막틀 (14) 은 막틀 반송컨베이어 (30) 에 의해 스테이지 (16) 로 반송되어 유리기판 (G) 의 점착에 재사용된다.
따라서, 이와 같이 구성된 유리기판 (G) 의 연마장치 (10) 에 의하면, 제 2 연마스테이지 (20) 에 의한 유리기판 (G) 의 연마완료 후, 막틀 (14) 을 반송장치 (154) 에 의해 제 2 연마스테이지 (20) 로부터 스테이지 (22) 로 반출하고, 여기에서 연마종료된 유리기판 (G) 을 막틀 (14) 로부터 분리한다. 즉, 실시형태의 연마장치 (10) 는 캐리어 (52) 에 착탈이 자유로운 막틀 (14) 에 유리기판 (G) 을 점착하고, 연마종료 후, 제 2 연마스테이지 (20) 에서 유리기판 (G) 을 막틀 (14) 로부터 분리하는 것이 아니고, 제 2 연마스테이지 (20) 로부터 떨어진 스테이지 (22) 에서 연마종료된 유리기판 (G) 을 막틀 (14) 로부터 분리하기 때문에, 예를 들어 일변이 1000㎜ 를 초과하는 대형 유리기판 특유의 유리기판 (G) 의 반출에 관련되는 문제 (연마스테이지 상에서의 분리 및 그것을 핸들링하여 반출하는 것이 매우 곤란하며 장시간을 필요로 하여 생산성을 저하시키는 원인이 되었던 문제) 를 해소할 수 있다. 따라서, 생산성이 향상된다.
또한, 연마장치 (10) 는 유리기판 (G) 이 분리된 막틀 (14) 을 막틀 세정스테이지 (26) 에서 세정하고 막틀 건조스테이지 (28) 에서 건조시킨 후, 이 막틀 (14) 을 스테이지 (16) 로 반송하여 유리기판 (G) 의 점착에 반복하여 사용함으로써 막틀 (14) 을 필요 최소한 갖추면 되기 때문에 자원 절약화에 공헌할 수 있다.
또한, 연마장치 (10) 에 의하면, 에어 펌프 (106) 로부터 캐리어 (52) 와 막틀 (14) 의 막체 (38) 사이에 압축에어를 공급하고, 압축에어의 압력에 의해 유리기판 (G) 을 연마패드 (58, 60) 에 눌러 연마하기 때문에, 유리기판 (G) 의 각 부분에 가해지는 압력이 균일한 압력이 되어 유리기판 (G) 을 평탄하게 연마할 수 있다. 이에 부수하여, 연마패드 (58, 60) 의 표면형상에 영향을 미치지 않고, 즉 연마패드 (58, 60) 의 표면에 다소 기복이 있더라도 그 기복이 유리기판 (G) 에 전사되는 일은 없기 때문에 연마패드 (58, 60) 의 정밀도산출이 불필요해져 연마패드 (58, 60) 의 비용도 감소시킬 수 있다.
또한, 막틀 (14) 의 막체 (38) 는 기밀유지층 (44), 강도유지층 (46) 및, 평활층 (48) 으로 이루어지는 3층 구조로 구성하였기 때문에, 유리기판 (G) 을 막체 (38) 에 안정적으로 유지시킬 수 있어 유리기판 (G) 을 정밀도있게 연마할 수 있다.
또한, 강도유지층 (46) 의 재질은 아라미드 섬유, 스테인레스제 철망, 스틸 철망, 탄소 섬유, 유리 섬유, 나일론 섬유, 금속 시트, 수지 시트 등 또는 이들 재료와 동등한 인장강도를 갖는 재료로 만들어져 있기 때문에 유리기판 (G) 을 연마에 바람직한 가압력으로 연마패드 (58, 60) 에 눌렀을 때의 막체 (38) 의 강도를 보증할 수 있다.
또한, 여기에서 말하는 인장강도란, 강도유지층 (46) 이 직물로 이루어지는 경우는 JIS L1096 (1999년) 또는, 이것에 준하는 규격에 따라 규정되는 인장강도를 말하며, 수지 시트나 금속 시트로 이루어지는 경우는, 통상 사용되는 인장강도 (예를 들어 플라스틱의 경우는 JIS K7161 (1994년) 또는 이것에 준하는 규격, 금속의 경우도 동일함) 를 말한다.
도 9 에는, 캐리어 (52) 에 대한 막틀 (14) 및 유리기판 (G) 의 부착공정의 다른 실시예가 나타나 있고, 이 부착은 스테이지 (16) 에서 실시된다.
우선, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 연마 전의 유리기판 (G) 은 스테이지 (16) 에 설치된 테이블 (200) 위에 탑재되고, 그 상방에 막틀 (14) 이 잭 (202, 202) 에 의해 지지되어 있다. 한편, 캐리어 (52) 는 막틀 (14) 의 상방에 대기되어 있고, 이 상태가 부착 초기 상태이다. 이 상태에서 캐리어 (52) 가 하강이동되어 캐리어 (52) 가 막틀 (14) 에 접촉한 상태가 도 9(b) 이고, 이 상태가 스크루잭 (92) 등에 의한 막틀 (14) 의 장착 개시 상태이다.
이어서, 도 9(c) 와 같이, 막틀 (14) 의 핀 (108) (도 5 참조) 의 헤드부 (110) 가 슬라이딩링 (82) 의 하부에 고정된 후크 (112) 에 걸어맞춰지고, 이후 스크루잭 (92) 이 구동되어 막틀 (14) 의 막체 (38) 가 소정의 장력에 의해 끌어 올려진다. 이로 인해, 캐리어 (52) 에 막틀 (14) 이 장착된다.
도 9(d), (e) 는 막틀 (14) 의 막체 (38) 에 유리기판 (G) 을 부착하는 공정을 나타내고 있고, 우선 도 9(d) 와 같이 에어공급로 (102) 를 통하여 공기실 (54) 에 에어를 공급하여 막체 (38) 를 팽창시켜 가고 막체 (38) 를 유리기판 (G) 전체면에 부착해 간다. 부착이 종료되면, 도 9(e) 와 같이 공기실 (54) 의 에어를 에어공급로 (102) 로부터 빠져나가게 하여 막체 (38) 를 수축시킨다. 이로써, 한 곳의 스테이지 (16) 에서 캐리어 (52) 에 대한 막틀 (14) 의 부착 작업 및 유리기판 (G) 의 막틀 (14) 에 대한 부착 작업을 실시할 수 있다.
도 10 에는 스테이지 (22) 에서 실시되는, 연마완료된 유리기판 (G) 을 막틀 (14) 로부터 분리하는 공정이 나타나 있다.
도 10(a) 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 (22) 에 설치된 테이블 (204) 의 상방에 캐리어 (52) 가 위치하면 에어공급로 (102) 를 통하여 공기실 (54) 에 에어를 공급하여 막체 (38) 를 팽창시킨다. 이 상태가 유리기판 (G) 의 박리 초기 상태이다. 이 상태로 하면, 유리기판 (G) 과 막체 (38) 가 상대적으로 위치어긋남을 일으키는 것 및, 유리기판 (G) 이 평평하게 되돌아갈려고 하는 탄성지지력에 의해 유리기판 (G) 이 막체 (38) 로부터 용이하게 박리된다. 즉, 종래 강제적으로 떼어냄으로써 설비에 부담이 있었던 판박리공정을 막체 (38) 를 팽창시킴으로써 용이하게 행할 수 있게 되었다.
실시형태에서는, 이 상태에서 도 10(b) 에 나타내는 바와 같이, 또한 택트를 단축화시키기 위해 물과 에어 또는 물만 또는 에어만 (유체) 을, 유리기판 (G) 의 가장자리부에 대향배치된 복수개의 에어분사노즐 (206, 206) (수분사노즐이어도 됨: 박리용 유체공급수단) 로부터 유리기판 (G) 의 가장자리부와 막체 (38) 의 경계부에 에어 (물) 를 분사시키고, 그 에너지에 의해 유리기판 (G) 을 도 10(c) 와 같이 막체 (38) 로부터 박리시켜 간다. 또, 도 10(c) 에서는 노즐 (206) 이 생략되어 있다.
도 10(d) 는 유리기판 (G) 이 막체 (38) 로부터 완전히 박리되어 테이블 (204) 위에 탑재된 상태를 나타내고 있다. 이후, 유리기판 (G) 은 도 1 에 나타낸 컨베이어 (138) 에 의해 반송되고, 그리고 로봇 (140) 에 의해 유리기판 반출용 컨베이어 (24) 로 이동탑재되어 연마장치 (10) 의 외부로 반출된다.
한편, 도 10(d) 와 같이 유리기판 (G) 이 막체 (38) 로부터 완전히 박리되면, 이어서 도 10(e) 와 같이 캐리어 (52) 로부터 막틀 (14) 을 분리장치에 의해 분리시켜 막틀 (14) 을 잭 (208, 208) 에 탑재한다. 이 막틀 (14) 은 도 1 에 나타낸 컨베이어 (146) 에 의해 막틀 세정스테이지 (26) 로 반송된다.
도 11 은, 제 2 실시형태의 연마장치 (300) 의 정면도를 나타내고, 도 1 내지 도 10 에 나타낸 제 1 실시형태의 연마장치 (10) 와 동일 또는 유사한 부재에 관해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
도 11 에 나타내는 연마장치 (300) 의 특징은, 2 대의 연마헤드 (50A, 50B) 를 레일 (302) 을 따라 수평이동시키고, 제 1 연마스테이지 (18) 로부터 제 2 연마스테이지 (20) 로의 막틀 (14) (도 3 등 참조) 의 이송은 물론, 막틀 장착스테이지 (304) 로부터 제 1 연마스테이지 (18) 로의 막틀 (14) 의 이송 및, 제 2 연마스테이지 (20) 로부터 막틀 분리스테이지 (306) 로의 막틀 (14) 의 이송을 실시함으로써 제조 택트를 향상시킨 것에 있다.
연마장치 (300) 는 연마 전의 유리기판 (G) 이 탑재되는 탑재대 (308) 를 갖는 판점착 셔틀 (310), 점착용 롤러 (312) 를 갖는 유리기판 점착스테이지 (16), 막틀 (14) 을 캐리어 (52) 에 장착하는 막틀 장착스테이지 (304), 제 1 연마스테이지 (18), 제 2 연마스테이지 (20) 및, 막틀 (14) 을 캐리어 (52) 로부터 분리하는 막틀 분리스테이지 (306) 를 주로 하여 구성되어 있다. 또한, 막틀 분리스테이지 (306) 는 연마완료된 유리기판 (G) 을 막틀 (14) 로부터 분리하는 유리기판 분리스테이지 (22) 도 겸하고 있다. 또한, 부호 314 는 연마종료된 유리기판 (G) 을 유리기판 분리스테이지 (22) 로부터 반출하는 판박리 셔틀이다. 또한, 연마장치 (300) 에도 연마장치 (10) 와 마찬가지로 막틀 세정스테이지, 막틀 건조스테이지 및 막틀 반송컨베이어가 형성되어 있지만, 도 11 에서는 이들을 생략하고 있다.
이하, 연마장치 (300) 에 의한 유리기판 (G) 의 연마 순서를 설명한다.
유리기판 점착스테이지 (16) 에서 대기하고 있는 판점착 셔틀 (310) 의 탑재대 (308) 에는, 도시생략된 로봇에 의해 반송된 유리기판 (G) 이 연마면을 하방을 향해 탑재된다. 탑재대 (308) 는 승강장치 (316) 를 통하여 판점착 셔틀 (310) 에 탑재되고, 유리기판 (G) 을 수취할 때는 도 11 과 같이 상승되어 막틀 (14) 이 탑재되는 상측가장자리부 (311) 보다도 약간량 상방으로 돌출된다. 또한, 상측가장자리부 (311) 는 막체 (14) 의 형상에 대응한 형상으로 형성된다. 즉, 막틀 (14) 이 직사각형상이면 직사각형으로 형성되어 있다.
이어서, 판점착 셔틀 (310) 은 유리기판 점착스테이지 (16) 로부터 도 12 와 같이 막틀 장착스테이지 (304) 로 이동되는 동시에, 막틀 (14) 의 탑재에 방해가 되지 않도록 탑재대 (308) 가 판점착 셔틀 (310) 의 상측가장자리부 (311) 보다도 하방으로 이동된다. 이후, 막틀 장착스테이지 (304) 에서 도시생략의 막틀 반송컨베이어로부터 반송되어 온 막틀 (14) 이 판점착 셔틀 (310) 의 상측가장자리부 (311) 에 탑재된다. 이로 인해, 유리기판 (G) 의 상방에 막틀 (14) 의 막체 (38) 가 위치한다. 또, 막틀 (14) 의 탑재를 용이하게 하기 위해 상측가장자리부 (311) 에 복수개의 가이드 롤러를 형성해 두는 것이 바람직하다.
판점착 셔틀 (310) 로 막틀 (14) 을 수취하면, 판점착 셔틀 (310) 은 도 13 과 같이 유리기판 점착스테이지 (16) 를 향해 이동된다. 그리고, 이 이동동작에 연동하여 유리기판 점착스테이지 (16) 의 상방에 대기하고 있던 점착용 롤러 (312) 가 실린더장치 (313) 의 신장동작에 의해 하강하여 막체 (38) 를 유리기판 (G) 에 누른다. 이 점착용 롤러 (312) 는 유리기판 (G) 의 폭 (이동방향과 직교하는 방향의 길이) 보다도 길게 형성되어 있고, 판점착 셔틀 (310) 에 의해 이동해 온 유리기판 (G) 의 이동방향 앞측가장자리부가 점착용 롤러 (312) 의 바로 아래를 통과하기 직전에 막체 (38) 를 가압하도록 그 동작타이밍이 도시생략된 컨트롤러에 의해 제어되고 있다. 또한, 점착용 롤러 (312) 는 도 14 와 같이 판점착 셔틀 (310) 에 의해 이동하고 있는 유리기판 (G) 의 이동방향 후측가장자리부가 통과할 때까지 가압동작을 계속하고, 이후, 도 15 에 나타내는 바와 같이 막체 (38) 의 가압위치로부터 상방으로 퇴피이동하도록 그 동작타이밍이 상기 컨트롤러에 의해 제어되고 있다.
상기 점착용 롤러 (312) 의 가압동작 및 판점착 셔틀 (310) 의 이동에 의해 막체 (38) 와 유리기판 (G) 사이에 기포가 개재되지 않고 유리기판 점착스테이지 (16) 에서 막체 (38) 가 유리기판 (G) 에 점착된다.
점착용 롤러 (312) 를 사용한 유리기판 (G) 의 점착은, 특히 대면적의 유리기판을 연마하는 연마장치에 유효하다. 소면적의 유리기판의 경우에는 유리기판에 막체 (38) 를 누른 것만으로 유리기판과 막체 (38) 사이에 기포을 개재시키지 않고 유리기판을 막체 (38) 에 점착시킬 수 있다. 기포의 존재는 점착력 저하로 이어져 확실하게 점착하기 위해서는 기포량을 가능한 한 적게 해야 한다. 대면적의 유리기판의 경우에는 유리기판을 막체 (38) 에 단지 누른 것만으로 각각의 평탄도가 높기 때문에 개재되는 기포량도 증대한다. 그래서, 이와 같이 점착용 롤러 (312) 에 의해 막체 (38) 를 유리기판 (G) 에 가압하여 막체 (38) 를 훑어내림으로써 막체 (38) 와 유리기판 (G) 사이에 개재되어 있는 기포을 강제적으로 배출시키면서 점착해 간다. 이로써, 대면적의 유리기판 (G) 이더라도 유리기판 (G) 을 막체 (38) 에 확실하고도 강고하게 점착시킬 수 있다. 또, 실시형태에서는 점착용 롤러 (312) 에 대하여 막틀 (14) 및 유리기판 (G) 을 이동시켜 점착을 실시하였지만, 막틀 (14) 및 유리기판 (G) 에 대하여 점착용 롤러 (312) 를 이동시켜 점착을 실시해도 된다. 또, 점착용 롤러는 플라스틱, 고무, 우레탄 등과 같이 막체 (38) 에 상처를 내지 않는 유연성이 있는 재료로 만들어져 있는 것이 바람직하다. 또한, 점착용 롤러 (312) 의 가압력은 당연 유리기판 (G) 에 손상을 주지 않는 값으로 설정되어 있다.
막체 (38) 에 유리기판 (G) 이 점착된 막틀 (14) 은, 도 16 과 같이 판점착 셔틀 (310) 에 의해 막틀 장착스테이지 (304) 의 바로 아래로 반송된다. 그리고, 도 17 과 같이 판점착 셔틀 (310) 의 승강장치 (316) 를 구동시켜 막틀 (14) 을 연마헤드 (50A) 의 캐리어 (52) 를 향해 상승시켜 막틀 (14) 을 캐리어 (52) 측에 장착하는 동시에 스크루잭 (92) 을 동작시켜 막틀 (14) 을 끌어 올려 막체 (38) 에 소정의 장력을 가한다. 이로 인해, 막틀 (14) 이 연마헤드 (50A) 의 캐리어 (52) 에 장착된다.
그런데, 스크루잭 (92) 에 의해 막체 (38) 에 장력을 가한 경우, 막체 (38) 의 일부가 유리기판 (G) 에 대하여 어긋나기 때문에 점착력이 저하될 우려가 있다. 그래서, 이 문제를 방지하기 위해, 도 18 과 같이 승강장치 (316) 에 의해 탑재대 (308) 를 약간량 상승시켜 탑재대 (308) 에 의해 유리기판 (G) 을 막체 (38) 에 가압한다. 이로써, 유리기판 (G) 이 막체 (38) 에 다시 점착되기 때문에 연마헤드 (50A) 에 의한 막틀 (14) 의 이송시에 막틀 (14) 이 연마헤드 (50A) 로부터 탈락되는 것을 방지할 수 있다.
또, 막틀 장착스테이지 (304) 에서 막틀 (14) 을 연마헤드 (50A) 에 장착한 후에, 유리기판 점착스테이지 (16) 에서 막체 (38) 를 유리기판 (G) 에 점착해도 된다.
막틀 장착스테이지 (304) 에서 막틀 (14) 의 장착가 종료되면, 도 19 와 같이 판점착 셔틀 (310) 은 유리기판 점착스테이지 (16) 로 복귀되어 두번째장 유리기판 (G) 이 탑재대 (308) 에 탑재될 때까지 그 위치에 대기된다.
한편, 막틀 (14) 이 장착된 연마헤드 (50A) 는, 도 20 과 같이 레일 (302) 을 주행하여 제 1 연마스테이지 (18) 로 이동되고, 여기에서 막틀 (14) 에 점착된 첫번째장 유리기판 (G) 이 제 1 연마스테이지 (18) 의 연마패드 (58) 에 눌려져 조연마된다. 이 조연마 중에 두번째장 유리기판 (G) 은 판점착 셔틀 (310) 의 탑재대 (308) 에 실리고, 그리고 도 20 과 같이 판점착 셔틀 (310) 에 의해 막틀 장착스테이지 (304) 로 반송된 후, 다음 막틀 (14) 이 판점착 셔틀 (310) 에 실린다.
다음 막틀 (14) 이 판점착 셔틀 (310) 에 실리면, 막틀 (14) 의 막체 (38) 는 도 21 내지 도 25 에 나타내는 제 1 연마스테이지 (18) 에서의 조연마공정에서 제 2 연마스테이지 (20) 로 이송되는 사이에 점착용 롤러 (312) 에 의해 두번째장 유리기판 (G) 에 눌려져 점착이 이루어진다. 점착용 롤러 (312) 에 의한 점착공정은 도 13 내지 도 15 에 나타낸 바와 동일하므로 여기에서는 설명을 생략한다. 두번째장 유리기판 (G) 은 막체 (38) 에 완전하게 점착된 상태로 대기된다. 또, 제 1 연마스테이지 (18) 에서 조연마가 종료되면, 연마헤드 (50A) 는 레일 (302) 을 주행하여 제 2 연마스테이지 (20) 로 이동된다.
제 2 연마스테이지 (20) 로 이동된 후, 유리기판 (G) 을 연마패드 (60) 에 탑재한 상태로 연마헤드 (50A) 의 스크루잭 (92) 이 느슨해져 막틀 (14) 이 연마헤드 (50A) 로부터 분리된다. 이후, 막틀 (14) 을 도 26 과 같이 연마패드 (60) 에 놓은 상태로 연마헤드 (50A) 가 상승된다. 이 시간을 이용하여 두번째장 유리기판 (G) 은 막틀 (14) 에 점착되고 막틀 장착스테이지 (304) 에 대기되어 있다.
이어서, 도 27 과 같이 연마헤드 (50A) 가 막틀 장착스테이지 (304) 를 향해 이동되는 동시에, 기판 분리스테이지 (22) (막틀 분리스테이지 (306)) 에 대기되어 있는 연마헤드 (50B) 가 제 2 연마스테이지 (20) 를 향해 이동되어 연마패드 (60) 에 놓여 있는 막틀 (14) 이 연마헤드 (50B) 에 장착된다. 이 경우, 장력이 느슨해진 막체 (38) 에 스크루잭 (92) 에 의해 다시 장력을 부여하기 때문에, 유리기판 (G) 에 대하여 막체 (38) 가 어긋나 점착력이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 스크루잭 (92) 에 의한 장력 부여 후에, 연마헤드 (50B) 의 캐리어 (50) 와 막체 (38) 사이의 공간에 공급되는 압축에어 (도 5 참조) 에 의해 막체 (38) 를 도 28 과 같이 유리기판 (G) 에 누른다. 이로써, 유리기판 (G) 이 재점착되므로 연마헤드 (50B) 로부터의 탈락을 방지할 수 있다. 그리고, 유리기판 (G) 은 연마헤드 (50B) 측에 장착된 상태로 제 2 연마스테이지 (20) 의 연마패드 (60) 에 의해 마무리연마된다. 한편, 연마헤드 (50A) 에는 다음 막틀 (14) 이 장착되어 있다.
연마헤드 (50A) 에 다음 막틀 (14) 이 장착되면 연마헤드 (50A) 는 도 29 와 같이 제 1 연마스테이지 (18) 로 이동되어, 여기에서 두번째장 유리기판 (G) 을 조연마가공한다. 그 조연마가공 중에 판박리 셔틀 (314) 은 기판 분리스테이지 (22) (막틀 분리스테이지 (306)) 로 이동되어, 여기에서 대기된다. 이어서, 연마헤드 (50B) 는 도 30 과 같이 기판 분리스테이지 (22) (막틀 분리스테이지 (306)) 로 이동된다. 이 판박리 셔틀 (314) 은 유리기판 (G) 의 탑재대 (320) 를 갖고, 이 탑재대 (320) 는 승강장치 (322) 를 통하여 셔틀 본체 (324) 에 장착되어 있다.
판박리 셔틀 (314) 이 기판 분리스테이지 (22) (막틀 분리스테이지 (306)) 로 이동되면, 도 31 과 같이 연마헤드 (50B) 의 스크루잭 (92) 이 느슨해져 막틀 (14) 이 연마헤드 (50B) 로부터 분리되어 반송대 (326) 의 상측가장자리부 (328) 에 탑재된다.
그리고, 반송대 (326) 에 형성된 복수개의 에어분사노즐 (330, 330) (수분사노즐이어도 됨: 박리용 유체공급수단) 으로부터 유리기판 (G) 의 가장자리부와 막체 (38) 의 경계부에 에어 (물: 유체) 를 분사시키고, 그 에너지에 의해 유리기판 (G) 을 도 32 와 같이 막체 (38) 로부터 박리시켜 간다. 박리된 유리기판 (G) 은 도 33 과 같이 판박리 셔틀 (314) 의 탑재대 (320) 에 탑재된다. 이 유리기판 (G) 의 박리 중에 두번째장 유리기판 (G) 은 제 2 연마스테이지 (20) 로 연마헤드 (50A) 에 의해 반송된다. 그리고, 연마헤드 (50A) 로부터 막틀 (14) 이 분리되어 연마헤드 (50A) 가 막틀 장착스테이지 (304) 로 이동되고, 그리고 연마헤드 (50B) 가 제 2 연마스테이지 (20) 로 이동된다. 그리고, 유리기판 (G) 은 연마헤드 (50B) 측에 장착된 상태로 제 2 연마스테이지 (20) 의 연마패드 (60) 에 의해 마무리연마된다.
또, 기판 분리스테이지 (22) (막틀 분리스테이지 (306)) 의 유체에 의해 유리기판 (G) 을 막체 (38) 로부터 강제적으로 박리시킬 수도 있지만, 유체를 사용하지 않고 유리기판 (G) 의 자중에 의해 막체 (38) 로부터 박리시킬 수도 있다. 그리고, 박리되어 판박리 셔틀 (314) 의 대차 (320) 에 실린 유리기판 (G) 은, 도 34 와 같이 기판 분리스테이지 (22) (막틀 분리스테이지 (306)) 로부터 제품보관장소로 반송된다. 상기한 바와 같은 일련의 동작을 반복하여 실시함으로써 유리기판 (G) 의 연속 연마를 효율적으로 실시할 수 있다.
또한, 기판 분리스테이지 (22) (막틀 분리스테이지 (306)) 에서 유리기판 (G) 을 막체 (38) 로부터 박리시킨 후에 막틀 (14) 을 연마헤드 (50B) 로부터 분리해도 된다.
도 35, 도 36 은 캐리어 (52) 의 슬라이딩링 (82) 에 대한 막틀 (14) 의 위치결정기구의 구조를 나타낸 도면이다. 도 35 에 의하면, 막틀 (14) 에 복수개의 핀 (340, 340 …) (도 35 에서는 2 개의 핀만 도시) 이 심어져 설치되고, 이 핀 (340, 340 …) 이 끼워맞춰지는 구멍 (342, 342 …) 이 슬라이딩링 (82) 에 형성되어 핀 (340, 340 …) 을 구멍 (342, 342 …) 에 끼워맞춰지게 함으로써 막틀 (14) 이 슬라이딩링 (82) 에 위치결정된다.
또한, 복수개의 핀 (340, 340 …) 중 소정 개수의 핀 (340) 은, 도 35 에서 화살표로 나타내는 바와 같이 유동이 자유롭게 막틀 (14) 에 장착되고 나머지 핀 (340) 은 캐리어에 대한 위치결정용으로 막틀 (14) 에 강고하게 고정되어 있다.
핀 (340) 을 유동이 자유롭게 막틀 (14) 에 장착하는 것은, 특히 대면적의 유리기판 (G) 을 연마하는 연마장치에 유효하다. 막틀 (14) 에 심어져 설치된 복수개의 핀 (340, 340 …) 을 슬라이딩링 (82) 에 형성된 복수개의 구멍 (342, 342 …) 에 끼워넣음으로써 막틀 (14) 과 슬라이딩링 (82) (즉, 캐리어 (52)) 을 위치결정 연결하는 경우, 소형 막틀의 경우에는 핀 (340) 의 장착정밀도를 산출하기 쉽기 때문에 전체 핀 (340, 340 …) 을 막틀에 고정해도 전체 핀 (340, 340 …) 을 구멍 (342, 342 …) 에 문제없이 끼워넣을 수 있다.
이에 대해, 대면적의 유리기판 (G) 이 점착되는 대형 막틀 (14) 의 경우에는 핀 (340) 의 장착정밀도를 산출하기 어렵기 때문에 전체 핀 (340, 340 …) 을 막틀 (14) 에 고정한 경우에는 핀 (340, 340 …) 을 구멍 (342, 342 …) 에 끼워넣는 것이 어렵다. 한편, 전체 핀 (340, 340 …) 을 유동이 자유롭게 막틀 (14) 에 장착하면 장착오차분을 유동량으로 흡수할 수 있으므로 전체 핀 (340, 340 …) 을 끼워넣을 수 있다. 그러나, 전체 핀 (340, 340 …) 을 유동으로 한 경우 막틀 (14) 이 캐리어 (52) 에 대하여 흔들거려 위치가 불안정해지고, 또 핀 (340) 은 연마가공시에 연마패드 (58, 60) 로부터 가해지는 전단력에 대항하는 기능도 갖고 있기 때문에 그 전단력에 견딜 수 없게 되는 경우 있다.
그래서, 도 35 와 같이, 복수개의 핀 (340, 340 …) 중 소정 개수의 핀 (340) 을 유동이 자유롭게 막틀 (14) 에 장착함으로써 이들 유동 핀 (340) 으로 장착오차분을 흡수하고, 그리고 나머지 핀 (340, 340) (예를 들어 2 개) 을 막틀 (14) 에 고정시키고, 나머지 핀 (340, 340 …) 으로 연마패드 (58, 60) 로부터 가해지는 전단력에 대항시켰다. 이로써, 대형 막틀 (14) 을 캐리어 (52) 에 대하여 위치결정할 수 있는 동시에 안정적으로 연결할 수 있다.
또한, 핀 (340) 은 구멍 (342) 에 대한 끼워맞춤을 용이하게 하기 위해 선단부 (344) 가 끝이 가는 형상으로 형성되고, 또한 선단부 (344) 와 원주형상 본체부 (341) 의 경계부에는 잘록부 (346) 가 형성된다. 이 잘록부 (346) 는 핀 (340) 을 구멍 (342) 에 끼워맞추면 구멍 (342) 으로부터 돌출되어 도 36 에 나타내는 후크 (350) 의 원호형상 걸어맞춤부 (352) 에 끼워맞춰진다. 후크 (350) 는 캐리어 (52) 에 지점 O 을 중심으로 회전운동이 자유롭게 장착되고, 도 36(A) 의 상태로부터 반시계 회전방향으로 회전운동됨으로써 핀 (340) 의 잘록부 (346) 에 끼워맞춰진다. 이로 인해, 핀 (340) 은 후크 (350) 에 걸어맞춰지므로 막틀 (14) 이 캐리어 (52) 에 유지된다.
도 37 은, 도 11 에 나타낸 유리기판 점착스테이지 (16) 에서 점착용 롤러 (312) 에 추가적으로 막체 가압용 벌룬 (360) 을 형성한 예를 도시하는 구조이다.
이 막체 가압용 벌룬 (360) 은 고무제이며 원형상으로 형성되고, 헤드 (362) 의 하부 개방부를 폐색하도록 장착되어 있다. 헤드 (362) 와 막체 가압용 벌룬 (360) 사이의 공간부에 도시생략된 에어공급원으로부터 압축에어가 공급됨으로써 팽창된다.
또한, 헤드 (362) 는 점착용 롤러 (312) 를 지지하는 가대 (364) 에 실린더장치 (366) 를 통하여 승강이 가능하게 장착되어 유리기판 (G) 의 상방에 위치한 막틀 (14) 에 대하여 진퇴이동된다.
막체 가압용 벌룬 (360) 을 사용한 점착방법의 일례는, 우선 점착용 롤러 (312) 에 의한 점착에 선행하여 팽창된 막체 가압용 벌룬 (360) 을 막체 (38) 의 중앙부에 가압하여 막체 (38) 의 중앙부를 유리기판 (G) 에 밀착시킨다. 이후, 막체 가압용 벌룬 (360) 을 막틀 (14) 로부터 상방으로 퇴피시키고, 그리고 점착용 롤러 (312) 에 의한 점착을 시작한다. 이로써, 막체 (38) 와 유리기판 (G) 사이에 기포가 없는 안정된 점착을 실시할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관련되는 기판의 연마방법 및 그 장치에 의하면 캐리어에 착탈이 자유로운 막틀에 기판을 점착하고, 연마종료 후, 연마스테이지로부터 떨어진 기판 분리스테이지에서 연마종료된 기판을 막틀로부터 분리하도록 하였기 때문에, 대형 기판 특유의 기판의 분리 및 반출시에 연마기의 가동 정지에 의한 생산성 저하라는 문제를 해소할 수 있어 생산성이 대폭 향상된다. 즉, 기판을 연마하고 있는 동안에 다음 기판의 막틀에 대한 점착이나 연마 후의 기판의 분리를 실시할 수 있기 때문에 안정된 작업이 확보되어 대형 기판을 안전하게 안정된 품질로 연마할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 기판이 분리된 막틀을 세정스테이지에서 세정한 후, 이 막틀을 기판의 점착에 반복하여 사용함으로써 막틀을 필요 최소한 준비하면 되기 때문에 자원 절약화에 공헌할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 연마용 가압유체 공급수단으로부터 캐리어와 막틀의 막체 사이에 가압유체를 공급하고, 이 가압유체의 압력에 의해 기판을 연마정반에 눌러 연마함으로써 기판의 각 부분에 가해지는 압력이 균일한 압력이 되어 기판을 평탄하게 연마할 수 있다.
또한, 본 발명의 막체에 있어서 그 외주부가 캐리어에 밀착되어 캐리어와의 사이에서 기밀을 유지하는 기밀유지층과, 기밀유지층을 유지하는 동시에 막체를 장설하는 장력에 견딜 수 있는 소정의 인장강도를 갖는 강도유지층과, 기판이 점착되는 평활층으로 이루어지는 3층 구조로 구성되도록 함으로써 기판을 막체에 안정적으로 유지할 수 있어 기판을 정밀도있게 연마할 수 있다.
또한, 막체의 강도유지층의 재질이 아라미드 섬유, 스테인레스제 철망, 스틸 철망, 탄소 섬유, 유리 섬유, 나일론 섬유, 또는 이들 재료와 동등한 인장강도를 갖는 재료로 만들어져 있도록 함으로써 기판을 연마에 바람직한 가압력으로 연마정반에 눌렀을 때의 막체의 강도를 보증할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서 기판 분리스테이지에서 막틀의 막체와 기판의 가장자리부의 경계부에 박리용 유체공급수단으로부터 유체를 공급하고, 이것에 의해 생기는 박리작용에 의해 기판을 막틀로부터 박리시키면 막틀로부터 기판을 단시간에 박리시킬 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 기판 점착스테이지에서, 우선 기판을 탑재대에 탑재하고, 다음에 탑재대에 탑재된 기판에 막틀의 막체를 싣고, 이어서 기판에 실린 막체에 점착용 롤러를 누른 동시에 이동수단에 의해 탑재대 및 점착용 롤러를 상대적으로 막체 표면을 따라 이동시켜 점착용 롤러에 의해 막체를 기판에 점착하면 대면적의 기판이라도 기판을 막체에 확실하고도 강고하게 점착시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 막틀과 캐리어를 복수개의 핀을 통하여 착탈이 자유롭게 하고, 이들 복수개의 핀 중 소정 개수의 핀을 유동이 자유롭게 막틀에 장착하고 나머지 핀을 캐리어에 대한 위치결정용으로 막틀에 고정시키면, 대형 막틀을 캐리어에 대하여 위치결정할 수 있는 동시에 안정적으로 연결할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판을 점착할 수 있는 막체가 장설된 막틀에 기판을 점착하고, 이 막틀을 캐리어에 장착하는 공정, 또는 기판을 점착할 수 있는 막체가 장설된 막틀을 캐리어에 장착하고, 이 막틀에 기판을 점착하는 공정과,
    이 막틀이 장착된 캐리어와 연마정반을 상대적으로 가깝게 하여, 상기 막체에 점착된 기판의 연마면을 상기 연마정반에 눌러 연마하는 공정과,
    기판의 연마완료 후, 상기 캐리어로부터 상기 막틀을 분리하고, 이 막틀로부터 상기 기판을 분리하는 공정, 또는 기판의 연마완료 후, 상기 막틀로부터 상기 기판을 분리하고, 상기 캐리어로부터 상기 막틀을 분리하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기판의 연마방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판이 분리된 상기 막틀을 세정하는 공정과,
    세정된 상기 막틀을 상기 기판과의 점착위치에 반송하는 공정을 갖는 기판의 연마방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기판은, 상기 캐리어와 상기 막틀의 막체 사이에 공급되는 가압유체의 압력이, 이 막체를 통하여 전달되어 상기 연마정반에 눌려짐으로써 연마되는 기판의 연마방법.
  4. 기판을 점착할 수 있는 막체가 장설된 막틀에 기판을 점착하는 기판 점착스테이지와,
    막틀을 캐리어에 장착하는 막틀 장착스테이지와,
    막틀이 캐리어에 장착된 후에, 캐리어와 연마정반을 상대적으로 가깝게 하여, 상기 막체에 점착된 기판의 연마면을 상기 연마정반에 눌러 연마하는 연마스테이지와,
    캐리어로부터 막틀을 분리하는 막틀 분리스테이지와,
    막틀로부터 연마완료된 기판을 분리하는 기판 분리스테이지를 구비한 것을 특징으로 하는 기판의 연마장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 기판이 분리된 상기 막틀을 세정하는 세정스테이지와,
    세정스테이지에서 세정된 상기 막틀을, 상기 기판 점착스테이지에 반송하는 막틀 반송수단을 구비한 기판의 연마장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 캐리어와 상기 막틀의 막체 사이에 가압유체를 공급하는 연마용 가압유체 공급수단이 상기 캐리어에 설치되어 있는 기판의 연마장치.
  7. 제 4 항, 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막틀의 막체는, 상기 캐리어와의 사이에서 기밀을 유지하는 기밀유지층과, 이 기밀유지층을 유지하는 동시에 막체를 장설하는 장력에 견딜 수 있는 소정의 인장강도를 갖는 강도유지층과, 상기 기판이 점착되는 평활층으로 이루어지는 3층 구조로 구성되어 있는 기판의 연마장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 막체의 상기 강도유지층의 재질은, 아라미드 섬유, 스테인레스제 철망, 스틸 철망, 탄소 섬유, 유리 섬유, 나일론 섬유, 또는 이들 재료와 동등한 인장강도를 갖는 재료로 만들어져 있는 기판의 연마장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 막틀의 막체와 기판의 가장자리부의 경계부에 유체를 공급함으로써, 막틀로부터 기판을 박리시키는 기판의 연마방법.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 기판 분리스테이지에는, 상기 막틀의 막체와 기판의 가장자리부의 경계부에 유체를 공급함으로써, 막틀로부터 기판을 박리시키는 박리용 유체공급수단이 설치되어 있는 기판의 연마장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 막틀을 상기 캐리어에 장착하기 전에 상기 막틀에 기판을 점착하는 공정에 있어서, 기판을 탑재대에 탑재하는 공정과, 탑재대에 탑재된 기판에 막틀의 막체를 싣는 공정과, 기판에 실린 막체에 점착용 롤러를 누르는 동시에 탑재대 및 점착용 롤러를 상대적으로 막체 표면을 따라 이동시켜, 점착용 롤러에 의해 막체를 기판에 점착하는 공정을 갖는 기판의 연마방법.
  12. 제 4 항에 있어서, 상기 막틀을 상기 캐리어에 장착하기 전에 상기 막틀에 기판을 점착하는 기판의 연마장치에 있어서, 상기 기판 점착스테이지는, 상기 기판이 탑재되는 탑재대, 점착용 롤러 및, 상기 탑재대 및 상기 점착용 롤러를 상대적으로 이동시키는 이동수단을 구비하고, 탑재대 위의 기판에 실린 막체에 점착용 롤러를 누르는 동시에 탑재대 및 점착용 롤러를 이동수단에 의해 상대적으로 막체 표면을 따라 이동시켜, 점착용 롤러에 의해 막체가 기판에 점착되는 기판의 연마장치.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 막틀은, 상기 캐리어에 복수개의 핀을 통하여 착탈이 자유롭게 연결되고, 이 복수개의 핀 중 소정 개수의 핀은 유동이 자유롭게 막틀에 설치되고, 나머지 핀은 캐리어에 대한 위치결정을 위해 막틀에 고정되어 있는 기판의 연마장치.
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