KR20100069788A - 기판 평탄도 보정용 압력조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대면적 기판의 연마장치의 상정반에 압력을 보정하는 장치에 관한 것으로, 상정반의 외주 면의 적어도 하나 이상의 개소에 압력을 인가하여 기판의 평탄도를 보정하는 다수의 압력조절수단을 구비한 것을 특징으로 한다. 특히 상기 압력조절수단은, 지지력을 형성하는 압력고정부와 상기 압력고정부에 연결되어 외부로 인장력을 인가하는 압력조절유닛을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 기판의 연마장치의 상정반에 균일한 압력을 전달하기 위한 압력조절수단을 구비하여, 제품의 가공시 사용되는 상정반의 평탄도를 균일하게 하여 대면적 기판에 전면 균일 압력화를 구현하여 TTV(Total Thickness Variation)와 평탄도(Flatness)가 균일한 제품을 확보할 수 있는 효과가 있다.

연마장치, 대면적기판, 평탄도

Description

기판 평탄도 보정용 압력조절장치{PRESSURE CONTROL DEVICE FOR GRINGING APPARATUS}

본 발명은 대형기판의 연마장치에 관한 것으로, 구체적으로는 기판의 연마장치의 상정반에 균일한 압력을 전달하기 위한 압력조절수단을 구비하여, 제품의 가공시 사용되는 상정반의 평탄도를 균일하게 하여 대면적 기판에 전면 균일 압력화를 구현하여 TTV(Total Thickness Variation)과 평탄도(Flatness)가 균일한 제품을 확보할 수 있는 장치에 관한 것이다.

액정 디스플레이 등에 적용되는 기판은 그 표면의 미소한 요철이나 굴곡이 화상에 왜곡을 주는 원인이 되기 때문에, 그 미소한 요철이나 굴곡이 연마장치에의 해 제거된다. 이와 같은 연마장치는 연마를 위한 정반에 설치되는 연마패트와 캐리어로 유지되는 유리기판을 가압함과 동시에 연마정반 및 캐리어를 상대적으로 회전시키고 유리 기판을 연마하는 구성을 기본으로 한다.

도 1은 종래의 일본 특허 공보 제2001-293656호에 개시된 연마장치의 일례를 도시한 것이다.

상술한 연마장치를 도 1을 참조하여 개략적으로 설명하면, 연마기(10)에 연 마하고자 하는 글라스(G)를 로딩하는 하정반(30)과 로딩되는 글라스를 연마하는 연마패드(20), 그리고 로딩을 위해 하정반을 이송하기 위한 가이드블록(40) 및 가이드 레일(50)을 포함하여 구성된다. 특히 상기 연마패드(20)를 회전시키는 축(21)에 의해 하부에 연마할 글라스가 투입되면 하강하여 가압과 함께 회전하면서 연마하는 기작으로 공정이 수행된다.

특히 상술한 연마패드(20)는 상정반에 결합됨이 일반적이다.

상정반은 글라스를 홀딩하여 캐리어의 역할을 수행하거나 연마패드가 부착되어 연마 매개체로의 역할을 수행하기도 한다. 그러나 대형 포토마스크 기판이나 대형 LCD 글라스용 연마기의 대형화가 진행되면서, 이에 따른 상정반의 대형화도 함께 요구되고 있다. 이처럼 대형화가 진행되면서, 기판의 면적이 넓어지게 됨에 따라 평탄도의 컨트롤이 어려워지게 되며, 상정반에 에어실린더에 의한 압력을 전가하여 가압을 수행하는 경우, 상정반 전면(全面)에 균일하게 압력이 전달되지 못하고 국부적으로 압력이 전달되어 종국에는 연마가 균일하게 되지 않는 문제가 발생한다.

도 2는 상정반의 다양한 일례를 도시한 것이며, 도 3은 상정반의 중앙부분에 가해지는 압력에 따라 발생하는 문제를 개념적으로 도시한 것이다.

측 하정반(30)의 상부에 놓인 연마 대상체에 상정반에 부착되는 연마패드를 가지고 연마를 수행하는 경우, 소형기판에 따른 소형 상정반이 적용되는 경우에는 연마대상체의 면에 균일하게 접촉(T1면)이 되나, 대형화된 기판에 적용되는 대형 상정반의 경우에는 상정반의 중앙부위에 가해지는 압력에 의해 중심부분과 외각부 분에 가해지는 압력이 달라 연마대상체에 접하는 면이 T2와 같이 접촉하게 되어 불균일한 연마로 이어지는 문제가 발생하게 된다.

따라서 대면적 상정반의 평탄도를 콘트롤 하는 것은 대형화된 기판의 연마에서 연마의 균일도를 확보하여 긍극적으로 우수한 평탄도를 구비한 제품을 만드는 것과 직접적인 연관이 되는 바, 대면적 상정반의 평탄도의 조절은 상정반의 전면(全面)에 균일하게 압력을 분포시키는 것이 필요하다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판의 연마장치의 상정반에 균일한 압력을 전달하기 위한 압력조절수단을 구비하여, 제품의 가공시 사용되는 상정반의 평탄도를 균일하게 하여 대면적 기판에 전면 균일 압력화를 구현하여 TTV(Total Thickness Variation)과 평탄도(Flatness)가 균일한 제품을 확보할 수 있는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구성은, 상정반의 외주 면의 적어도 하나 이상의 개소에 압력을 인가하여 기판의 평탄도를 보정하는 다수의 압력조절수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치를 제공할 수 있도록 한다.

특히, 상술한 압력조절수단은, 지지력을 형성하는 압력고정부와 상기 압력고정부에 연결되어 외부로 인장력을 인가하는 압력조절유닛을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 함이 바람직하다.

또한, 상기 압력조절장치는, 상기 압력조절유닛의 말단에 상기 상정반에 압력을 전달하는 압력전달유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 압력조절장치를 구성하는 상기 압력조절유닛은 메인축 에 형성된 컨트롤부의 길이를 조절하여 인장력을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 상기 컨트롤부는 메인축의 길이를 조절할 수 있는 수단을 다양하게 적용할 수 있음은 물론이며, 바람직한 일실시예로서는 콘트롤 볼트로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 압력조절수단은 메인축에 탄성을 구비한 완충부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 압력조절유닛에 의해 발생한 압력을 상정반에 효율적으로 전달하기 위해서, 본 발명에 따른 상기 압력전달유닛은 상정반의 상부에 고정되는 플레이트 형상으로 제조될 수 있다.

또한, 상정반 전체에 보다 효율적인 평탄도를 유지하기 위한 수단으로서, 본 발명의 상기 압력조절수단은 상기 압력고정부와 연결되지 않는 보조 압력조절유닛을 적어도 1 이상 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기판의 연마장치의 상정반에 균일한 압력을 전달하기 위한 압력조절수단을 구비하여, 제품의 가공시 사용되는 상정반의 평탄도를 균일하게 하여 대면적 기판에 전면 균일 압력화를 구현하여 TTV(Total Thickness Variation)와 평탄도(Flatness)가 균일한 제품을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명은 대면적 기판의 연마장치에 적용되는 상정반의 평탄도를 유지하기 위해, 상정반의 테두리 또는 모서리 부등에 압력을 인가하여 평탄도를 보정하는 장치를 제공하는 것을 그 요지로 한다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 도 4a는 본 발명에 따른 압력조절장치의 일실시예를 도시한 것이다.

본 발명은 상정반의 외주 면의 적어도 하나 이상의 개소에 압력을 인가하여 기판의 평탄도를 보정하는 다수의 압력조절수단을 구비한다. 구체적으로는 상기 압력조절수단은 상정반(200)의 적어도 1이상의 개소에 상정반의 중심부에 형성되는 지지력을 형성하는 압력고정부(120)중심으로 방사형으로 상정반의 모서리부분으로 확장되는 압력조절유닛(110a)을 구비한다. 상기 압력조절 유닛(110a)은 상기 압력고정부(120)에 연결되어 지지력을 형성할 수 있으며, 중심부에서 외부로 인장력을 인가하할 수 있는 구조를 구비함이 바람직하다.

상기 압력조절유닛(110a)의 말단은 상정반에 결합고정되어 상정반 전체에 고른 압력을 전달할 수 있게 된다. 더욱 바람직하게는 별도로 압력전달유닛(130)을 형성하여 상기 압력조절유닛(110a)의 말단부와 결합하여, 상정반에 보다 효율적인 압력을 전달할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 압력전달유닛(130) 상에는 보다 높은 효율의 압력을 조절하기 위해서는 도시된 것 처럼, 상기 압력고정부(120)과는 연결되지 않으나, 상기 압력전달 유닛의 개소에 보조압력조절유닛(110b)을 더 구비하는 구조로 형성할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 이는 상술한 압력조절유닛(110a)의 상세 이미지로, 상기 압력조절유닛(110a)은 메인축에 길이를 조절하여 압력전달부를 통해 압력을 상정반에 전달 할 수 있게 된다. 구체적으로는 길이를 조절하는 컨트롤부(111)를 구비함이 바람직하다. 상기 컨트롤 부는 메인축의 길이를 조절할 수 있는 다양한 변형구조를 채용할 수 있음은 물론이며, 본 발명의 바람직한 일 실시예로서는 컨트롤 볼트를 이용하여 나사산이 형성된 메인축을 볼트를 통해 조절함으로써, 전체적인 메인축의 길이를 늘리거나 줄일 수 있으며, 이러한 길이의 변화로 발생하는 인장력을 상정반에 전달 할 수 있게 된다. 상기 컨트롤부는 이러한 볼트와 나사산 구조이외에도 유압식, 공압식의 길이조절이 적용될 수 있으며, 메인축의 길이를 조절하여 인장력을 발생시키는 요지는 본 발명의 일 변형례에 속함은 물론이다.

또한, 도 4c에 도시된 것 처럼, 상기 압력조절유닛(110a)에는 완충장치(112)를 구비하여, 순간적인 가압이나 진동으로 인한 상정반에 의한 과연마 현상을 방지할 수 있다. 즉, 상정반이 대형으로 회전과 오실레이션 운동을 하기때문에 모서리 부위에 마찰력이나 순간적인 가압이 걸려서 기판의 Edge부위에 지나치에 과연마 되는 현상을 고려하여 탄력을 구비한 완충장치를 통해 이러한 현상을 제거할 수 있게 된다. 상기 완충장치는 스프링, 고무, 플라스틱 등 탄성을 가진 다양한 구조물이 적용이 될 수 있으며, 본 일 실시예에서는 스프링을 통하여 상기 완충장치를 구성하였다.

상술한 본 발명에 따른 압력조절장치는 상정반의 형상과 크기에 따라 다양하게 변형하여 적용이 가능하다.

도 4d를 참조하면, 이는 본 발명에 따른 압력조절장치의 변형 실시예를 도시 한 것으로, 이는 상정반의 형상의 변화에 매우 효율적으로 압력조절장치가 변형될 수 있는 단적인 예를 보이는 것이라 할 것이다.

구체적으로는 원반형 상정반의 경우에는 도시된 것과 같이, 압력조절유닛(110)을 배치하고, 압력고정부(120)와 압력전달부(130)도 변형하여 배치할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 상술한 도 4a에 제시된 상정반에 형성된 본 발명에 따른 압력조절장치를 적용한 후의 가압 측정결과를 도시한 것이다.(도 5a: 측정지점, 도 5b: 응력시뮬레이션 결과 이미지)

도 5a에 도시된 다섯 개소(1번 ~ 5번 위치)의 압력을 측정한 결과를 아래의 {표 1}에서 확인할 수 있다.

{표 1}

{표 1}에서 확인할 수 있듯이, 저압력(100Kg)에서는 중앙부분(5번)과 에지부(1번)의 압력편차가 심하나, 연마의 최적압력(300Kg)의 경우에 본 발명에 따른 압력조절장치를 적용한 결과에서는 상정반의 중심부(5번)과 다른 에지부(edge)와의 압력차이가 거의 없고 균일한 압력이 인가되는 것을 확인할 수 있다.

종래의 경우, 상정반을 연마하기 이해 기판에 압착할 때에는 초기에는 압력 이 평탄하지만, 연마를 위해 필요한 압력이 되었을 때에는 압력불균형이 발생하여 연마의 불균형이 초래되는 문제점이 있었다.

그러나 본 발명에 따른 압력조절수단을 사용한 경우, 연마를 준비하는 초기 저압력에서는 압력조절수단으로 인해 압력이 균일하게 가해지지 않더라도, 실제 연마시 필요한 압력 300Kg를 사용할 경우 전체적으로 압력이 균일하게 분포되어 평탄한 연마가 가능하게 된다. 상정반에 설치된 압력조절수단은 기판을 연마하기 위해 기판을 압착할 때 서서히 압력이 가해져서 기판을 연마할 때 평탄한 압력을 유지하여 연마가 행해진다.

이는 도 5b에서의 정반 shape의 변형에 따른 응력시뮬레이션 결과를 통해서도 확인 할 수 있다. (a)는 저압력(100Kg), (b)는 연마를 위한 최적압력(300Kg)의 결과를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 압력조절수단을 사용한 결과시, 그 상정반의 shape 변형이 극소화되어 균일한 평탄도를 가지는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 압력조절수단을 구비한 압력조절장치를 이용하면, 대면적기판에서의 기판 연마시 평탄도의 틀어짐 현상을 제어할 수 있는 장점을 구현할 수 있게 된다. 특히 10㎛이내의 범위에서의 제어도 가능하며, 원하는 형상으로 제품을 만들 수 있어, 그 유지 관리 및 제조의 측면에서도 매우 효율적이다. 또한, 대면적 기판의 전면에 균일압력화가 가능하여 일정한 제거율(Removal rate)을 가지게 되므로, TTV(Total Thickness Variation)와 평탄도(Flatness)가 균일한 제품을 확보할 수 있는 장점도 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설 명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래의 연마장치의 구성도를 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 연마장치에 적용되는 상정반의 일례를 도시한 것이다.

도 3은 대면적 기판의 연마장치의 문제점을 도시한 개념도이다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 압력조절장치의 일실시예를 도시한 것이다.

도 5a 내지 도 5b는 각각 본 발명에 따른 압력조절장치를 통해 연마효율을 측정한 위치와 그 결과에 따른 응력시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이다.

Claims (8)

1. 상정반의 외주 면의 적어도 하나 이상의 개소에 압력을 인가하여

   기판의 평탄도를 보정하는 다수의 압력조절수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 압력조절수단은,

   지지력을 형성하는 압력고정부;

   상기 압력고정부에 연결되어 외부로 인장력을 인가하는 압력조절유닛;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 압력조절장치는,

   상기 압력조절유닛의 말단에 상기 상정반에 압력을 전달하는 압력전달유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 압력조절유닛은 메인축에 형성된 컨트롤부의 길이를 조절하여 인장력을 형성시키는 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 컨트롤부는 메인축에 형성된 콘트롤 볼트인 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치.
6. 청구항 2 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 압력조절수단은 메인축에 탄성을 구비한 완충부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절 장치.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 압력전달유닛은 상정반의 상부에 고정되는 플레이트 형상인 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절장치.
8. 청구항 6에 있어서,

   상기 압력조절수단은 상기 압력고정부와 연결되지 않는 보조 압력조절유닛을 적어도 1 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 평탄도 보정용 압력조절 장치.

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