KR20100119617A - 기판 세정장치 - Google Patents
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Abstract
기판 세정장치가 개시된다. 본 발명의 기판 세정장치는, 기판이 이송되는 기판 이송부; 기판 이송부의 적어도 어느 일 영역에 배치되며, 기판에 고착되는 이물질을 제거(polishing)하는 폴리싱 디스크와, 기판을 세정하되 폴리싱 디스크보다 낮은 경도의 재질로 제작되는 세정 디스크를 구비하는 적어도 하나의 폴리싱 및 세정 겸용부; 및 폴리싱 및 세정 겸용부와 연결되며, 기판이 이송되는 방향에 교차되는 방향으로 폴리싱 및 세정 겸용부를 왕복 이동시키는 유닛 이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 기판에 눌러 붙어 고착되는 이물질과 끈적끈적한 상태로 기판에 부착되는 이물질을 동시에 효과적으로 제거할 수 있어 이물질로 인한 불량률을 감소시킬 수 있으며, 기판의 변경에 능동적으로 대처할 수 있어 잡 체인지(job change) 횟수를 종래보다 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은, 기판 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판에 눌러 붙어 고착되는 이물질과 끈적끈적한 상태로 기판에 부착되는 이물질을 동시에 효과적으로 제거할 수 있어 이물질로 인한 불량률을 감소시킬 수 있으며, 기판의 변경에 능동적으로 대처할 수 있어 잡 체인지(job change) 횟수를 종래보다 감소시킬 수 있는 기판 세정장치에 관한 것이다.
TV나 컴퓨터의 모니터, 혹은 휴대폰(mobile phone), PDA(Personal Digital Assistants), 디지털 카메라 등과 같은 전자기기의 표시장치로 사용되는 평면디스플레이의 종류에는 LCD(Liquid Crystal Display) 기판, PDP(Plasma Display Panel) 기판 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판 등이 있다.
대표적인 평면디스플레이로서의 LCD 기판은 면적이 거대한, 예컨대 가로/세로의 길이가 2 내지 3 미터(m) 내외에 이르는 대면적 원기판을 절단 공정을 통해 수 내지 수십 등분으로 절단하여 단위기판으로 제작한 후, 여러 공정을 거쳐 완제품으로 출시된다.
원기판을 다수의 단위기판으로 절단하는 절단 공정은 소위 스크라이 버(Scriber) 혹은 스크라이브 장치(Scribe Apparatus)라고도 불리는 기판 절단시스템을 통해 수행된다.
기판 절단시스템을 통한 기판의 절단 공정 시 기판은 일정한 온도로 미리 가열된 상태에서 진행되는데, 기판 절단 시에는 절단 표면으로부터 발생된 유리 입자나 가루를 기판으로부터 제거하기 위한 세정 공정이 진행된다.
즉 기판의 절단 시에는 절단 라인 영역에서 미세한 유리 입자나 가루 등의 뜨거운 이물질이 발생되어 비산될 수 있는데, 비산된 후에는 기판의 표면으로 낙하될 수 있고, 시간이 경과하면 기판에 눌러 붙어 고착되거나 끈적끈적한 상태의 이물질로 남게 되기 때문에 이러한 이물질을 기판으로 제거하여 양질의 기판을 생산하기 위해 기판 세정장치에 의한 세정 공정이 진행된다.
종래의 기판 세정장치는 세정 대상의 기판이 고정된 상태에서 세정 디스크가 기판의 표면에 접촉되어 이동하면서 기판을 세정하는 구조를 갖는다. 세정 디스크의 표면은 통상적인 브러시 형태를 갖는다.
그런데, 이러한 종래의 세정 디스크만으로는 기판에 눌러 붙어 고착되거나 끈적끈적한 상태로 부착되는 이물질을 효과적으로 또한 깨끗하게 제거할 수 없기 때문에 이물질로 인한 기판의 불량률이 높아지는 문제점이 야기된다.
또한 종래기술처럼 고정된 기판에 대하여 세정 디스크가 이동하면서 기판의 표면을 세정하는 경우, 잦은 잡 체인지(job change)에 능동적으로 대처하기 어려운 문제점이 발생된다.
즉 기판을 제조하고, 검사, 세정 및 출시하는 일련의 공정 라인은 제조사의 클린 룸(clean room) 환경에 따라, 또는 제조 대상의 기판 종류나 사이즈(size)에 따라 수시로 변경되거나 재배치(이를 통틀어 잡 체인지라 함)될 수 있는데, 특히 기판 세정장치에 있어서 종래와 같이 기판은 고정되고 세정 디스크가 이동되는 구조의 기판 세정장치에 있어서는 기판의 변경에 능동적으로 대처하기 어려워 잡 체인지(job change) 횟수가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 기판에 눌러 붙어 고착되는 이물질과 끈적끈적한 상태로 기판에 부착되는 이물질을 동시에 효과적으로 제거할 수 있어 이물질로 인한 불량률을 감소시킬 수 있으며, 기판의 변경에 능동적으로 대처할 수 있어 잡 체인지(job change) 횟수를 종래보다 감소시킬 수 있는 기판 세정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판이 이송되는 기판 이송부; 상기 기판 이송부의 적어도 어느 일 영역에 배치되며, 상기 기판에 고착되는 이물질을 제거(polishing)하는 폴리싱 디스크와, 상기 기판을 세정하되 상기 폴리싱 디스크보다 낮은 경도의 재질로 제작되는 세정 디스크를 구비하는 적어도 하나의 폴리싱 및 세정 겸용부; 및 상기 폴리싱 및 세정 겸용부와 연결되며, 상기 기판이 이송되는 방향에 교차되는 방향으로 상기 폴리싱 및 세정 겸용부를 왕복 이동시키는 유닛 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 폴리싱 및 세정 겸용부는, 내부에 세정수가 저장되는 본체; 일측에 상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크가 결합되는 회전 헤드; 상기 본체와 상기 회전 헤드를 연결하는 연결 샤프트; 및 상기 회전 헤드와 연결되어 상기 본체에 대해 상기 회전 헤드를 회전 구동시키는 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크는, 상기 회전 헤드에 대해 상대 회전 가능하도록 상기 회전 헤드에 다수가 결합될 수 있다.
상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크는, 상기 회전 헤드의 원주 방향을 따라 상호간 등각도 간격을 가지고 상기 회전 헤드에 각각 2개씩 결합될 수 있다.
상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크는, 상기 회전 헤드의 원주 방향을 따라 상호간 교번적으로 배치될 수 있다.
상기 폴리싱 및 세정 겸용부는, 상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크에 연결되는 다수의 디스크 샤프트; 및 상기 디스크 샤프트와 연결되고 상기 디스크 샤프트를 상기 회전 헤드에 결합시키는 결합 보스를 더 포함할 수 있다.
상기 회전 헤드의 중앙 영역에는 태양기어가 마련될 수 있으며, 상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크의 디스크 샤프트들에는 상기 태양기어의 외면에 치형 맞물림되면서 상기 태양기어의 원주 방향을 따라 회전되는 위성기어가 마련될 수 있다.
상기 디스크 샤프트의 하단부에는, 상기 디스크 샤프트의 축선에 대해 상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크를 자유 회전시키는 조인트가 더 마련될 수 있다.
상기 폴리싱 및 세정 겸용부는, 상기 회전 헤드와 상기 연결 샤프트의 사이 영역, 상기 디스크 샤프트와 상기 결합 보스의 사이 영역에 마련되는 다수의 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 폴리싱 및 세정 겸용부는, 상기 연결 샤프트의 내부에 마련되어 상기 본체 쪽에서 공급되는 세정수를 상기 기판으로 분사하는 세정수 분사 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 회전 구동부는, 상기 본체 측에 지지되는 모터; 상기 모터의 회전축에 결합되는 구동 풀리; 상기 회전 헤드에 결합되는 피동 풀리; 및 상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리를 연결하는 벨트를 포함할 수 있다.
상기 기판 이송부는 상기 기판이 이송되는 방향을 따라 적어도 하나의 이격공간을 가지고 배치되는 다수의 단위 이송부를 포함할 수 있으며, 상기 폴리싱 및 세정 겸용부는 상기 이격공간에 배치될 수 있다.
상기 단위 이송부는, 유닛 프레임; 상기 기판을 사이에 두고 상기 기판의 양측에 회전 가능하게 배치되어 상기 기판을 이송시키는 다수의 상부 및 하부 롤러; 상기 다수의 상부 및 하부 롤러를 상기 유닛 프레임에 회전 가능하게 결합시키는 다수의 회전축; 및 상기 다수의 회전축을 회전 구동시키는 모터를 포함할 수 있다.
상기 다수의 단위 이송부는 3개이고 상기 3개의 단위 이송부 사이에는 제1 및 제2 이격공간이 형성될 수 있으며, 상기 폴리싱 및 세정 겸용부는, 상기 제1 이격공간의 상부 영역에 배치되어 상기 기판의 상면을 폴리싱 및 세정하는 상부 폴리싱 및 세정 겸용부; 및 상기 제2 이격공간의 하부 영역에 배치되어 상기 기판의 하 면을 폴리싱 및 세정하는 하부 폴리싱 및 세정 겸용부를 포함할 수 있다.
상기 하부 폴리싱 및 세정 겸용부에는 외관 커버가 더 결합될 수 있다.
상기 제1 이격공간에서 상기 상부 폴리싱 및 세정 겸용부의 반대편에 배치되어 상기 기판의 하면을 이송 가능하게 지지하는 제1 기판 이송 지지유닛; 및 상기 제2 이격공간에서 상기 하부 폴리싱 및 세정 겸용부의 반대편에 배치되어 상기 기판의 상면을 이송 가능하게 지지하는 제2 기판 이송 지지유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 기판 이송 지지유닛은 상기 기판 이송부와 함께 회전 또는 정지되는 벨트 컨베이어(belt conveyor)일 수 있다.
상기 유닛 이동부는, 상기 기판 이송부의 양측에 배치되는 한 쌍의 측벽 프레임; 일측에 상기 폴리싱 및 세정 겸용부가 결합되며, 양단부가 상기 한 쌍의 측벽 프레임에 연결되는 연결 프레임; 상기 측벽 프레임과 상기 연결 프레임에 마련되며, 상기 폴리싱 및 세정 겸용부가 상기 기판에 대해 접근 또는 이격되도록 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동부; 및 상기 연결 프레임과 상기 폴리싱 및 세정 겸용부에 마련되어 상기 폴리싱 및 세정 겸용부를 상기 연결 프레임의 길이 방향을 따라 수평 구동시키는 수평 구동부를 포함할 수 있다.
상기 폴리싱 디스크는 폴리우레탄과 세라믹계의 지르코니움 옥사이드를 혼합하여 발포 성형될 수 있으며, 상기 폴리싱 디스크의 표면에는 원주 방향을 따라 다수의 접촉리브가 형성될 수 있으며, 상기 다수의 접촉리브 사이사이에는 상기 기판에서부터 제거되는 이물질이 임시로 저장되는 홈부가 형성될 수 있으며, 상기 다수 의 접촉리브는 등각도 간격을 가지고 상기 폴리싱 디스크의 원주 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 폴리싱 및 세정 겸용부의 공정 후방에 배치되며, 폴리싱 및 세정이 완료된 기판에 에어(air) 또는 워터(water)를 분사하여 기판을 클리닝(cleaning)시키는 클리닝 유닛; 및 상기 클리닝 유닛의 공정 후방에 배치되어 클리닝 공정이 완료된 기판을 건조시키는 건조 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판에 눌러 붙어 고착되는 이물질과 끈적끈적한 상태로 기판에 부착되는 이물질을 동시에 효과적으로 제거할 수 있어 이물질로 인한 불량률을 감소시킬 수 있으며, 기판의 변경에 능동적으로 대처할 수 있어 잡 체인지(job change) 횟수를 종래보다 감소시킬 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 공정도이고, 도 2는 폴리싱 및 세정 겸용 유닛의 평면도이며, 도 3은 도 2의 측면 구조도이고, 도 4는 유 닛 이동부 영역의 개략적인 구조도이며, 도 5는 폴리싱 및 세정 겸용부의 부분 단면도이고, 6a는 회전 헤드의 평면도이며, 도 6b는 태양기어와 위성기어의 배치도이고, 도 6c는 폴리싱 디스크 및 세정 디스크에 대한 연결 구조를 보인 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 세정 디스크가 기판을 폴리싱 및 세정하는 궤적을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 폴리싱 디스크의 사시도이다.
도 1에는 폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 공정, 클리닝(cleaning) 공정 및 건조 공정에 대한 공정 흐름도가 도시되어 있다. 기판은 원하는 규격 사이즈(size)로 절단된 후에 폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 공정, 클리닝 공정 및 건조 공정을 차례로 거치면서 완제품으로 출시된다.
폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 공정, 클리닝 공정 및 건조 공정의 각각의 수행을 위해, 본 실시예의 기판 세정장치는, 폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 폴리싱 및 세정 겸용 유닛(1), 폴리싱 및 세정이 완료된 기판에 에어(air) 또는 워터(water)를 분사하여 기판을 클리닝(cleaning)시키는 클리닝 유닛(2), 그리고 클리닝 공정이 완료된 기판을 건조시키는 건조 유닛(3)이 마련된다.
앞서도 기술한 바와 같이, 소위 스크라이버(Scriber) 혹은 스크라이브 장치(Scribe Apparatus)라고도 불리는 기판 절단시스템을 통해 도 1의 절단 공정이 진행될 때 기판은 일정한 온도로 미리 가열된 상태에서 절단 공정이 진행된다.
이처럼 가열된 기판을 절단하는 경우, 유리 입자나 가루 등의 이물질이 발생하게 되는데, 이러한 이물질은 기판에 눌러 붙어 고착되거나 끈적끈적한 상태로 잔 존될 수 있다.
이와 같이 절단 공정이 진행되고 나면 고착된 상태 또는 끈적끈적하게 부착된 상태의 이물질이 기판의 표면에 잔존되는데, 기판의 표면에 잔존 가능한 이물질을 기판으로부터 용이하고 효율적으로 또한 깨끗하게 제거하기 위해 폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 공정이 진행된다. 폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 공정은 본 실시예의 기판 세정장치에서 폴리싱 및 세정 겸용 유닛(1)에 의해 수행된다.
폴리싱 및 세정 겸용 유닛(1)의 설명에 앞서 클리닝 유닛(2) 및 건조 유닛(3)에 대해 먼저 설명한다.
클리닝 유닛(2)에 대해서는 도 1에 단순히 박스(box) 형태로 도시하고 있는데, 이러한 클리닝 유닛(2)은 폴리싱 및 세정이 완료된 기판에 에어(air) 또는 워터(water)를 분사하여 기판의 표면을 닦아내는 역할을 한다. 이러한 클리닝 유닛(2)은 에어 분사 노즐이나 워터 분사 노즐이 결합되는 컴프레서 정도로 쉽게 구현이 가능하다.
클리닝 유닛(2)이 폴리싱 및 세정이 완료된 기판에 에어 또는 워터를 분사하여 기판의 표면을 닦아내는 역할을 하기 때문에 후공정 이송을 위해서는, 혹은 기판에 얼룩이 생기는 것을 방지하기 위해서는 기판의 표면으로 분사된 에어 또는 워터를 건조시켜야 한다. 이를 위해 건조 유닛(3)이 마련된다.
건조 유닛(3) 역시 클리닝 유닛(2)과 마찬가지로 도 1에 단순히 박스(box) 형태로 도시되어 있는데 이러한 건조 유닛(3)은 모터에 의해 회전 가능한 송풍팬 정도의 구성으로 쉽게 적용될 수 있으므로 자세한 도시 및 설명은 생략하기로 한 다.
이처럼 절단 공정이 진행된 기판에 대해 폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 공정, 클리닝 공정 및 건조 공정을 순차적으로 진행하게 되면, 기판은 더욱 깨끗한 상태가 될 수 있다.
도 1에는 도시하고 있지 않지만, 기판에 대한 공정 흐름이 반드시 도 1에 제한될 필요는 없다. 즉 폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 공정을 전후로 하여 회전 브러시를 이용하여 기판을 닦아내는 브러시 공정, 또는 연마 브러시를 이용하여 기판의 표면을 약간 연마하는 연마 공정 등이 추가될 수도 있다.
한편, 기판의 표면에 잔존 가능한 이물질, 특히 고착된 상태 또는 끈적끈적하게 부착된 상태의 이물질을 기판으로부터 용이하고 효율적으로 제거하기 위해 폴리싱 및 세정을 동시에 수행하는 공정을 수행하는 본 실시예의 폴리싱 및 세정 겸용 유닛(1)은, 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 기판이 이송되는 기판 이송부(100)와, 기판 이송부(100)의 적어도 어느 일 영역에 배치되는 다수의 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)와, 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)와 연결되며 기판이 이송되는 방향(도 2 및 도 7의 화살표 A 참조)에 교차되는 방향(도 2 및 도 7의 화살표 B 참조)으로 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)를 왕복 이동시키는 유닛 이동부(300)를 포함한다.
여기서, 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)는 기판에 고착되는 이물질을 제거(polishing)하는 폴리싱 디스크(210a)와, 기판에 끈적끈적한 상태로 부착되는 이물질을 제거(cleaning)하되 폴리싱 디스크(2100a)보다 낮은 경도의 재질로 제작되 는 세정 디스크(2100b)를 구비한다.
기판 이송부(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기판이 이송되는 방향(A)을 따라 상호 분할되어 이격 배치되는 다수의 단위 이송부(100a)를 구비한다.
본 실시예의 경우, 3개의 단위 이송부(100a)가 마련되고, 3개의 단위 이송부(100a)가 상호간 이격 배치되고 있기 때문에 3개의 단위 이송부(100a)들 사이에는 각각 제1 이격공간(S1) 및 제2 이격공간(S2)이 발생된다.
이러한 제1 및 제2 이격공간(S1,S2)에 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)와, 유닛 이동부(300)가 배치된다.
제1 이격공간(S1) 쪽에 마련되는 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)는 기판의 상면을 폴리싱 및 세정하기 위해, 그리고 제2 이격공간(S2) 쪽에 마련되는 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)는 기판의 하면을 폴리싱 및 세정하기 위해 마련된다.
이처럼 본 실시예의 경우, 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)에 의해 기판은 상하면 모두가 폴리싱 및 세정되지만 기판의 어느 한 면만을 폴리싱 및 세정할 수도 있다. 이러한 경우에는 도면과 달리 제1 이격공간(S1)만이 형성되도록 2개의 단위 이송부(100a)가 마련되면 된다.
본 실시예의 경우, 제1 및 제2 이격공간(S1,S2)을 형성하기 위해 단위 이송부(100a)들을 사용하고 있지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다. 즉 하나의 커다란 이송 유닛(미도시)을 설치하고, 이송 유닛의 중간 중간을 개방하여 제1 및 제2 이격공간(S1,S2)을 만들어도 무방하다.
다만, 본 실시예와 같이 단위 이송부(100a)들을 사용하게 되면 단위 이송부(100a)들의 구동 및 정지, 회전 속도 등을 개별적으로 제어할 수 있어 편리할 것이다.
단위 이송부(100a)들 각각의 구성은 모두 동일하다. 즉 단위 이송부(100a)들 모두는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유닛 프레임(110)과, 기판을 사이에 두고 기판의 양측에 회전 가능하게 배치되어 기판을 이송시키는 다수의 상부 및 하부 롤러(121,122)와, 다수의 상부 및 하부 롤러(121,122)를 유닛 프레임(110)에 회전 가능하게 결합시키는 다수의 회전축(130)과, 다수의 회전축(130)을 회전 구동시키는 모터(미도시)를 구비한다.
도 2에는 상부 및 하부 롤러(121,122)가 마치 파이프(pipe) 형태로 길게 도시되어 있지만, 회전축(130) 하나에 다수의 롤러가 결합되는 구성이 적용되어도 좋다. 상부 및 하부 롤러(121,122)는 기판에 스크래치를 발생시키지 않는 예컨대 고무나 우레탄 등의 재질로 제작될 수 있다.
모터는 필요에 따라 제어가 용이한 서보 모터로 적용될 수도 있다. 뿐만 아니라 모터는 회전축(130)들 모두를 한번에 동작 및 정지시키는 집단 구동 모터일 수도 있고, 회전축(130)들 각각에 하나씩 결합되는 개별 구동 모터일 수도 있다. 후자의 경우, 기판의 위치에 따라 회전축(130)을 정지시킬 수 있어 동력 손실 예방에 도움이 될 수 있다.
이에, 도시 않은 모터가 동작되어 다수의 회전축(130)을 회전 구동시키면 다수의 회전축(130)에 각각 결합된 상부 및 하부 롤러(121,122)들이 회전하면서 기판 을 도 2의 A 방향으로 이송시킬 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 제1 및 제2 이격공간(S1,S2)에는 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)가 마련된다.
이러한 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 이격공간(S1)의 상부 영역에 배치되어 기판의 상면을 폴리싱 및 세정하는 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와, 제2 이격공간(S2)의 하부 영역에 배치되어 기판의 하면을 폴리싱 및 세정하는 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)로 나뉠 수 있다.
배치만이 상이할 뿐 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)의 구조와 동작은 모두 동일하다. 즉 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)는 함께 회전되면서 기판에 고착되거나 끈적끈적하게 달라붙은 이물질을 폴리싱 및 세정하는 역할을 한다.
다만, 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)가 기판의 상면 및 하면을 각각 폴리싱 및 세정하는 경우, 별도의 세정수가 기판의 표면으로 분사되는데, 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a) 쪽에서 기판으로 분사되는 세정수는 아래로 떨어지기 때문에 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)의 기계 부품들에 유입되지 않는다.
본 실시예의 경우, 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)는 각각 2개씩 마련된다. 이는 기판 사이즈(size)에 대응되는 수준으로 결정된 것인데, 만약 기판의 사이즈가 작다면 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b) 각각이 한 개면 충분할 수도 있다.
하지만, 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b) 쪽에서 기판으로 분사되는 세정수는 기판의 하면에 부딪힌 후에 아래로 떨어지면서 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)의 기계 부품들에 유입될 수도 있기 때문에, 이러한 현상을 저지하기 위해 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)에는 별도의 외관 커버(201)가 더 구비된다. 외관 커버(201)는 도 3에 점선으로 개략 도시되어 있다.
한편, 제1 이격공간(S1)에서 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)가 기판을 하방으로 가압하면서 폴리싱 및 세정하거나, 제2 이격공간(S2)에서 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)가 기판을 상방으로 가압하면서 폴리싱 및 세정할 때, 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b) 각각의 반대편에서 기판을 지지하지 않는다면 기판의 폴리싱 및 세정이 원활해지지 않을 수도 있고, 심하면 기판에 변형이 발생될 수도 있다.
이러한 현상이 발생되는 것을 저지하기 위해, 제1 및 제2 기판 이송 지지유닛(400a,400b)이 더 구비된다.
제1 기판 이송 지지유닛(400a)은 제1 이격공간(S1)에서 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)의 반대편에 배치되어 기판의 하면을 이송 가능하게 지지하는 역할을 하고, 제2 기판 이송 지지유닛(400b)은 제2 이격공간(S2)에서 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)의 반대편에 배치되어 기판의 상면을 이송 가능하게 지지하는 역할을 한다.
이처럼 제1 및 제2 기판 이송 지지유닛(400a,400b)이 제1 및 제2 이격공간(S1,S2)에 각각 배치된 상태에서 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와 하부 폴리 싱 및 세정 겸용부(200b)가 각각 기판을 하방 및 상방으로 가압하면서 폴리싱 및 세정을 하게 되면, 기판이 변형되는 것을 방지하면서도 효과적으로 기판을 폴리싱 및 세정할 수 있게 된다.
이러한 제1 및 제2 기판 이송 지지유닛(400a,400b)은 전술한 단위 이송부(100a)들과는 달리 벨트 컨베이어(belt conveyor)로 적용될 수 있다.
물론, 제1 및 제2 기판 이송 지지유닛(400a,400b)이 반드시 벨트 컨베이어일 필요는 없으나, 이와 같이 적용될 경우 제1 및 제2 기판 이송 지지유닛(400a,400b)은 단위 이송부(100a)들과 함께 회전 또는 정지되도록 제어되는 것이 유리할 것이다.
한편, 실질적으로 기판의 표면에 접촉 가압되어 회전되면서 기판의 상면 및 하면을 각각 폴리싱 및 세정하는 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)와 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)의 구조와 동작은 모두 동일하다. 따라서 이들의 구조에 대해서는 도 5, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 한번에 설명하도록 한다.
도 5, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b) 모두는, 본체(220)와, 일측에 다수의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)가 결합되는 회전 헤드(230)와, 본체(220)와 회전 헤드(230)를 연결하는 연결 샤프트(240)와, 회전 헤드(230)와 연결되어 본체(220)에 대해 회전 헤드(230)를 회전 구동시키는 회전 구동부(250)를 구비한다.
본체(220)는 탱크(tank) 형상을 갖는데, 그 내부에는 세정수가 저장된다. 세정수는 워터(water)일 수도 있고, 혹은 별도의 계면활성제일 수도 있다.
회전 헤드(230)는 회전 구동부(250)에 의해 회전되는 부분으로서 다수의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)를 회전 가능하게 지지한다.
폴리싱 디스크(210a)는 오랜 시간이 경과하여 기판에 고착된 이물질을 제거하기 위해, 그리고 세정 디스크(210b)는 기판에 끈적끈적한 상태로 부착된 이물질을 제거하기 위해 회전 헤드(230)에 결합된다.
폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)는 개별적으로 회전 헤드(230)의 요부에 회전 가능하게 결합될 수도 있지만, 본 실시예의 경우에는 도 6c와 같이 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)가 주변의 구조와 연결된 하나의 모듈(module) 형태로 제작되어 회전 헤드(230)에 결합되도록 하고 있다. 도 6c와 같은 구조가 적용되면 회전 헤드(230)에 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)를 조립하기도 쉽고, 추후에 유지보수나 교체하기도 쉬워지는 이점이 있다.
폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 모듈 구조에 대해 살펴보면, 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)에 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 회전 축심을 형성하는 디스크 샤프트(211)가 연결되고, 디스크 샤프트(211)의 상단부에는 디스크 샤프트(211)에는 디스크 샤프트(211)를 회전 헤드(230)에 결합시키는 결합 보스(212)가 마련된다. 디스크 샤프트(211)의 원활한 회전을 위한 수단으로서 결합 보스(212)의 내부에 베어링(B)이 결합된다.
또한 디스크 샤프트(211)의 하단부, 다시 말해 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)와, 디스크 샤프트(211) 사이에는 디스크 샤프트(211)의 축선에 대해 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)를 자유 회전시키는 조인트(235)가 마련 된다.
조인트(235)의 역할에 대해 설명하면, 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 회전에 의한 폴리싱 및 세정 공정 시 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)와, 기판은 상호간 수평을 유지해야 하며, 그래야만 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)가 기판의 표면에 면접촉되면서 폴리싱 및 세정 공정을 원활하게 수행할 수 있다. 하지만, 만약 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)와, 기판이 상호간 수평 유지되지 않게 되면, 다수의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b) 중 어느 하나가 기판에 대해 기울어지거나 들뜨게 되기 때문에 폴리싱 및 세정 공정이 원활하게 진행되기 어렵다. 이러한 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해 디스크 샤프트(211)의 하단부에는 조인트(235)가 마련되어 디스크 샤프트(211)의 축선에 대해 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)를 자유 회전시키고 있는 것이다. 이처럼 조인트(235)가 마련되면 기판의 표면에 대하여 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 수평을 기구적으로 쉽게 유지시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 회전 구동부(250)에 의해 회전 헤드(230)가 도 6a의 화살표 방향으로 회전될 때, 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b) 역시 회전 헤드(230)와 동일한 방향으로 상대 회전하게 되는데, 이를 위해 태양기어(231) 및 위성기어(232)가 마련된다.
태양기어(231)는 회전 헤드(230)의 중앙 영역에 마련되며, 위성기어(232)는 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 디스크 샤프트(211)들에 각각 결합된 상태에서 태양기어(231)의 외면에 치형 맞물림되게 배치된다.
이에, 회전 구동부(250)에 의해 회전 헤드(230)가 도 6a의 화살표 방향으로 회전되며, 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 디스크 샤프트(211)들에 각각 결합된 위성기어(232)들이 태양기어(231)의 외면에 치형 맞물림된 상태에서 태양기어(231)의 원주 방향을 따라 상대 회전할 수 있게 되어 폴리싱 및 세정의 효율이 높아지게 된다. 도시하고 있지는 않지만, 도 6b의 구조에서 태양기어(231)와 위성기어(232)들 사이에 별도의 위성기어(미도시)를 더 배치하면, 위성기어(232)들은 도 6b의 화살표 반대 방향으로의 회전될 수도 있으며, 이러한 구성도 충분히 적용이 가능하다.
이러한 구조에 의해 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)가 회전 헤드(230)에 결합됨으로써 회전 헤드(230)의 회전 시 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)는 회전 헤드(230)에 대해 상대 회전 가능하게 되고, 이에 따라 폴리싱 및 세정의 효율이 높아질 수 있게 된다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이제 제한될 필요는 없으므로 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)를 회전 헤드(230)에 고정시킨 구조도 충분히 가능하다.
본 실시예의 경우, 도 6a에 도시된 바와 같이, 회전 헤드(230)에 4개의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)가 결합되는데, 회전 헤드(230)의 원주 방향을 따라 상호간 등각도 간격을 가지고 결합된다. 4개 중에서 2개는 폴리싱 디스크(210a)이고 나머지 2개는 세정 디스크(210b)일 수 있는데, 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)는 회전 헤드(230)의 원주 방향을 따라 상호간 교번적으로 배 치될 수 있다.
하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 개수, 그리고 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 배치 구조는 적절하게 변경될 수 있다.
예컨대, 다른 실시예를 도시한 도 9와 같이, 2개씩의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)가 상호간 인접 배치될 수도 있다.
폴리싱 디스크(210a)는 오랜 시간이 경과하여 기판에 고착된 이물질을 제거하기 위해, 그리고 세정 디스크(210b)는 기판에 끈적끈적한 상태로 부착된 이물질을 제거하기 위해 마련되므로 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)의 재질적인 특징은 서로 다를 수 있다.
폴리싱 디스크(210a)는, 폴리우레탄과 세라믹계의 지르코니움 옥사이드를 혼합하여 발포 성형하거나 아니면, 폴리우레탄 및 에폭시 및 산화알루미늄의 재질 또는 폴리우레탄 및 에폭시 및 알루미나 재질로 제작될 수 있다. 이와 같은 방법으로 제작되면, 폴리싱 디스크(210a)의 연마 재질 경도가 기판보다 낮아질 수 있기 때문에 기판의 표면에 고착된 이물질 제거를 위한 폴리싱 공정 진행 시 기판의 표면에 스크래치 불량이 발생되는 것을 저지할 수 있게 된다.
이러한 폴리싱 디스크(210a)는 예컨대 도 8과 같은 구조를 가질 수 있다. 즉 도 8에 도시된 바와 같이, 폴리싱 디스크(210a)의 하면, 즉 기판에 접촉되는 폴리싱 디스크(210a)의 표면에는 원주 방향을 따라 다수의 접촉리브(213)가 형성될 수 있다.
이러한 접촉리브(213)들은 등각도 간격을 가지고 폴리싱 디스크(210a)의 원주 방향을 따라 배열된다. 따라서 접촉리브(213)들 사이사이에는 홈부(214)가 형성되는데, 이러한 홈부(214)는 폴리싱 공정 시 기판으로 제거되는 고착 이물질이 임시로 저장되는 부분으로 활용된다.
이처럼 폴리싱 디스크(210a)의 하면에 폴리싱 공정 시 기판으로 제거되는 고착 이물질이 임시로 저장되는 홈부(214)가 형성되면, 기판으로부터 떨어진 이물질이 접촉리브(213)들의 표면과 기판 사이에 끼어 오히려 기판에 스크래치를 발생시키는 폐단을 예방할 수 있다. 다시 말해, 기판의 표면으로부터 제거된 이물질의 확산에 의한 오염을 예방할 수 있다.
접촉리브(213)들 각각은 폴리싱 디스크(210a)의 둘레 영역에서 반경 방향 내측으로 갈수록 그 폭이 점진적으로 작아지는 형상을 갖기 때문에 홈부(214) 역시 반경 방향 내측으로 좁아지는 형상을 갖는데, 이러한 형상에 기인하여 이물질들은 반경 방향 내측의 좁은 공간으로 밀집되면서 임시로 저장될 수 있다.
이에 반해 세정 디스크(210b)는 폴리싱 디스크(210a)보다는 그 경도가 낮은 재질로 제작되면서, 끈적끈적한 이물질을 쉽게 흡수할 수 있는 성질을 갖는 것으로 제작될 수 있다. 세정 디스크(210b) 역시 도 8과 같은 구조를 가질 수도 있다. 그렇지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다.
연결 샤프트(240)는 회전 헤드(230)의 회전 축심을 형성하는 부분이다. 회전 헤드(230)의 원활한 회전을 위해 연결 샤프트(240)의 외측에는 베어링(B)이 결합된다.
이러한 연결 샤프트(240)의 내부에는 본체(220) 쪽에서 공급되는 세정수를 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b) 쪽으로 분사하는 세정수 분사 라인(241)이 형성된다. 세정수 분사 라인(241)은 회전 헤드(230)의 밑면으로 노출됨으로써 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들이 기판의 표면에 접촉될 때 기판으로 세정수를 분사할 수 있도록 한다.
회전 구동부(250)는 회전 헤드(230)가 회전될 수 있도록 구동력을 제공하는 부분이다. 이러한 회전 구동부(250)는, 본체(220) 측에 지지되는 모터(251)와, 모터(251)의 회전축에 결합되는 구동 풀리(252)와, 회전 헤드(230)에 결합되는 피동 풀리(253)와, 구동 및 피동 풀리(252,253)를 연결하는 벨트(254)를 구비한다. 이에, 모터(251)가 동작되면, 모터(251)로부터의 회전력이 구동 풀리(252), 벨트(254) 및 피동 풀리(253)를 통해 회전 헤드(230)로 전달됨으로써 회전 헤드(230)가 회전될 수 있다.
한편, 유닛 이동부(300)는, 기판이 이송되는 방향(도 2 및 도 7의 화살표 A 참조)에 교차되는 방향(도 2 및 도 7의 화살표 B 참조)으로 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)를 왕복 이동시키는 역할을 한다. 유닛 이동부(300) 역시 상부 및 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b) 모두에 동일하게 적용된다.
이처럼 유닛 이동부(300)가 기판이 이송되는 방향(A)에 교차되는 방향(B)으로 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)를 왕복 이동시키게 되면, 도 7에 도시된 바와 같이 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)가 기판의 표면에서 마치 지그재그식의 궤적을 그리면서 기판의 표면을 폴리싱 및 세정할 수 있기 때문에 빠지는 영역 없 이 폴리싱 및 세정이 진행될 수 있게 된다. 따라서 기판에 고착된 이물질과 끈적끈적하게 달라붙은 이물질이 보다 쉽게 제거(polishing or cleaning)될 수 있다.
이처럼 종래와 달리 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)가 이동하는 구조에 의하면, 기판의 변경에 능동적으로 대처할 수 있어 잡 체인지(job change) 횟수를 종래보다 감소시킬 수 있게 된다.
이러한 역할을 수행하는 유닛 이동부(300)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 이송부(100)의 양측에 배치되는 한 쌍의 측벽 프레임(310)과, 일측에 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)가 결합되며 양단부가 한 쌍의 측벽 프레임(310)에 연결되는 연결 프레임(320)과, 측벽 프레임(310)과 연결 프레임(320)에 마련되며 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)가 기판에 대해 접근 또는 이격되도록 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동부(330)와, 연결 프레임(320)과 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)에 마련되어 폴리싱 및 세정 겸용부(200a,200b)를 연결 프레임(320)의 길이 방향을 따라 수평 구동시키는 수평 구동부(340)를 포함한다.
업/다운 구동부(330)와 수평 구동부(340)에 대한 자세한 도면은 생략하고 있지만, 이들은 실린더(cylinder)나 리니어 모터(linear motor), 아니면 볼 스크루(ball screw) 및 모터(motor)의 조합에 의해 쉽게 적용될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 기판 세정장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스크라이버 또는 스크라이브 장치를 통해 절단 공정이 진행 완료된 기판은 폴리싱 및 세정 겸용부 공정의 진행을 위해 본 실시예의 폴리싱 및 세정 겸용 유닛(1)으로 이송된다.
기판이 단위 이송부(100a) 상의 상부 및 하부 롤러(121,122) 사이에서 이송되다가 우선 제1 이격공간(S1)에 도달되면 단위 이송부(100a)의 동작이 일시 정지되며, 이어 유닛 이동부(300)의 업/다운 구동부(330)가 동작되어 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들을 기판의 상면에 접촉 가압시킨다.
이러한 상태에서 회전 구동부(250)의 모터(251)가 동작되고, 모터(251)로부터의 회전력이 구동 풀리(252), 벨트(254) 및 피동 풀리(253)를 통해 회전 헤드(230)로 전달됨으로써 회전 헤드(230)가 회전된다. 그러면 회전 헤드(230)에 결합된 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들 역시 회전 헤드(230)를 따라 회전하게 되는데, 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들은 그 자체적으로도 회전 헤드(230)에 대해 상대 회전 운동을 하게 된다.
이처럼 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들이 기판의 상면에 접촉 가압된 상태에서 회전을 개시하면, 이와 동시에 단위 이송부(100a)의 동작이 진행되고, 더불어 유닛 이동부(300)의 수평 구동부(340)가 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들을 왕복 이동시킴에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들이 기판의 상면에서 마치 지그재그식의 궤적을 그리면서 기판의 상면을 폴리싱 및 세정하게 된다. 따라서 기판의 상면에 고착된 이물질과 끈적끈적하게 달라붙은 이물질이 제거될 수 있다.
이때, 기판의 상면으로는 세정액이 분사되며, 제1 기판 이송 지지유닛(400a) 은 기판이 하방으로 밀리지 않도록 기판을 하부에서 지지하게 되는데, 이러한 제1 기판 이송 지지유닛(400a) 역시 단위 이송부(100a)와 동시에 동작된다.
상부 폴리싱 및 세정 겸용부(200a)에 의해 기판의 상면에 대한 폴리싱 및 세정이 완료되면, 기판은 단위 이송부(100a)를 지나 제2 이격공간(S2)에 도달된다.
기판이 제2 이격공간(S2)에 도달되면 단위 이송부(100a)의 동작이 일시 정지되며, 이어 유닛 이동부(300)의 업/다운 구동부(330)가 동작되어 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들을 기판의 하면에 접촉 가압시킨다.
이러한 상태에서 회전 구동부(250)의 모터(251)가 동작되고, 모터(251)로부터의 회전력이 구동 풀리(252), 벨트(254) 및 피동 풀리(253)를 통해 회전 헤드(230)로 전달됨으로써 회전 헤드(230)가 회전된다. 그러면 회전 헤드(230)에 결합된 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들 역시 회전 헤드(230)를 따라 회전하게 되는데, 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들은 그 자체적으로도 회전 헤드(230)에 대해 상대 회전 운동을 하게 된다.
이처럼 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들이 기판의 하면에 접촉 가압된 상태에서 회전을 개시하면, 이와 동시에 단위 이송부(100a)의 동작이 진행되고, 더불어 유닛 이동부(300)의 수평 구동부(340)가 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들을 왕복 이동시킴에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)의 폴리싱 디스크(210a) 및 세정 디스크(210b)들이 기판의 하면에서 마치 지그재그식의 궤적을 그리면서 기판의 하면을 폴리싱 및 세정하게 된 다. 따라서 기판의 하에 고착된 이물질과 끈적끈적하게 달라붙은 이물질이 제거될 수 있다.
이때, 기판의 하면으로도 세정액이 분사되며, 제2 기판 이송 지지유닛(400b)은 기판이 상방으로 밀리지 않도록 기판을 상부에서 하방으로 지지하게 되는데, 이러한 제2 기판 이송 지지유닛(400b) 역시 단위 이송부(100a)와 동시에 동작된다.
하부 폴리싱 및 세정 겸용부(200b)에 의해 기판의 하면에 대한 폴리싱 및 세정이 완료되면, 기판은 단위 이송부(100a)를 지나 클리닝 공정에 도달되어 클리닝된 후에, 건조되어 출하된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 기판에 눌러 붙어 고착되는 이물질과 끈적끈적한 상태로 기판에 부착되는 이물질을 동시에 효과적으로 제거할 수 있어 이물질로 인한 불량률을 감소시킬 수 있으며, 기판의 변경에 능동적으로 대처할 수 있어 잡 체인지(job change) 횟수를 종래보다 감소시킬 수 있게 된다.
전술한 실시예에서는 그 설명을 생략하였으나, 전술한 기판은 TV나 컴퓨터의 모니터, 혹은 휴대폰(mobile phone), PDA(Personal Digital Assistants), 디지털 카메라 등과 같은 전자기기의 표시장치로 사용되는 평면디스플레이의 기판들, 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display) 기판, PDP(Plasma Display Panel) 기판 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판이 될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 공정도이다.
도 2는 폴리싱 및 세정 겸용 유닛의 평면도이다.
도 3은 도 2의 측면 구조도이다.
도 4는 유닛 이동부 영역의 개략적인 구조도이다.
도 5는 폴리싱 및 세정 겸용부의 부분 단면도이다.
도 6a는 회전 헤드의 평면도이다.
도 6b는 태양기어와 위성기어의 배치도이다.
도 6c는 폴리싱 디스크 및 세정 디스크의 연결 구조를 보인 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 세정 디스크가 기판을 폴리싱 및 세정하는 궤적을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 폴리싱 디스크의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 세정장치에서 회전 헤드의 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 세정장치 2 : 클리닝 유닛
3 : 건조 유닛 100 : 기판 이송부
100a : 단위 이송부 110 : 유닛 프레임
121,122 : 상부 및 하부 롤러 200a,200b : 폴리싱 및 세정 겸용부
210a : 폴리싱 디스크 210b : 세정 디스크
220 : 본체 230 : 회전 헤드
240 : 연결 샤프트 250 : 회전 구동부
300 : 유닛 이동부 310 : 측벽 프레임
320 : 연결 프레임 330 : 업/다운 구동부
340 : 수평 구동부 400a,400b : 기판 이송 지지유닛
Claims (20)
- 기판이 이송되는 기판 이송부;상기 기판 이송부의 적어도 어느 일 영역에 배치되며, 상기 기판에 고착되는 이물질을 제거(polishing)하는 폴리싱 디스크와, 상기 기판을 세정하되 상기 폴리싱 디스크보다 낮은 경도의 재질로 제작되는 세정 디스크를 구비하는 적어도 하나의 폴리싱 및 세정 겸용부; 및상기 폴리싱 및 세정 겸용부와 연결되며, 상기 기판이 이송되는 방향에 교차되는 방향으로 상기 폴리싱 및 세정 겸용부를 왕복 이동시키는 유닛 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제1항에 있어서,상기 폴리싱 및 세정 겸용부는,내부에 세정수가 저장되는 본체;일측에 상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크가 결합되는 회전 헤드;상기 본체와 상기 회전 헤드를 연결하는 연결 샤프트; 및상기 회전 헤드와 연결되어 상기 본체에 대해 상기 회전 헤드를 회전 구동시키는 회전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제2항에 있어서,상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크는, 상기 회전 헤드에 대해 상대 회전 가능하도록 상기 회전 헤드에 다수가 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제3항에 있어서,상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크는, 상기 회전 헤드의 원주 방향을 따라 상호간 등각도 간격을 가지고 상기 회전 헤드에 각각 2개씩 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제4항에 있어서,상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크는, 상기 회전 헤드의 원주 방향을 따라 상호간 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제2항에 있어서,상기 폴리싱 및 세정 겸용부는,상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크에 연결되는 다수의 디스크 샤프트; 및상기 디스크 샤프트와 연결되고 상기 디스크 샤프트를 상기 회전 헤드에 결합시키는 결합 보스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제6항에 있어서,상기 회전 헤드의 중앙 영역에는 태양기어가 마련되며,상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크의 디스크 샤프트들에는 상기 태양기어의 외면에 치형 맞물림되면서 상기 태양기어의 원주 방향을 따라 회전되는 위성기어가 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제6항에 있어서,상기 디스크 샤프트의 하단부에는, 상기 디스크 샤프트의 축선에 대해 상기 폴리싱 디스크와 상기 세정 디스크를 자유 회전시키는 조인트가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제6항에 있어서,상기 폴리싱 및 세정 겸용부는, 상기 회전 헤드와 상기 연결 샤프트의 사이 영역, 상기 디스크 샤프트와 상기 결합 보스의 사이 영역에 마련되는 다수의 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제2항에 있어서,상기 폴리싱 및 세정 겸용부는, 상기 연결 샤프트의 내부에 마련되어 상기 본체 쪽에서 공급되는 세정수를 상기 기판으로 분사하는 세정수 분사 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제2항에 있어서,상기 회전 구동부는,상기 본체 측에 지지되는 모터;상기 모터의 회전축에 결합되는 구동 풀리;상기 회전 헤드에 결합되는 피동 풀리; 및상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리를 연결하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제1항에 있어서,상기 기판 이송부는 상기 기판이 이송되는 방향을 따라 적어도 하나의 이격공간을 가지고 배치되는 다수의 단위 이송부를 포함하며,상기 폴리싱 및 세정 겸용부는 상기 이격공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제12항에 있어서,상기 단위 이송부는,유닛 프레임;상기 기판을 사이에 두고 상기 기판의 양측에 회전 가능하게 배치되어 상기 기판을 이송시키는 다수의 상부 및 하부 롤러;상기 다수의 상부 및 하부 롤러를 상기 유닛 프레임에 회전 가능하게 결합시키는 다수의 회전축; 및상기 다수의 회전축을 회전 구동시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제12항에 있어서,상기 다수의 단위 이송부는 3개이고 상기 3개의 단위 이송부 사이에는 제1 및 제2 이격공간이 형성되며,상기 폴리싱 및 세정 겸용부는,상기 제1 이격공간의 상부 영역에 배치되어 상기 기판의 상면을 폴리싱 및 세정하는 상부 폴리싱 및 세정 겸용부; 및상기 제2 이격공간의 하부 영역에 배치되어 상기 기판의 하면을 폴리싱 및 세정하는 하부 폴리싱 및 세정 겸용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제14항에 있어서,상기 하부 폴리싱 및 세정 겸용부에는 외관 커버가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제14항에 있어서,상기 제1 이격공간에서 상기 상부 폴리싱 및 세정 겸용부의 반대편에 배치되어 상기 기판의 하면을 이송 가능하게 지지하는 제1 기판 이송 지지유닛; 및상기 제2 이격공간에서 상기 하부 폴리싱 및 세정 겸용부의 반대편에 배치되어 상기 기판의 상면을 이송 가능하게 지지하는 제2 기판 이송 지지유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제16항에 있어서,상기 제1 및 제2 기판 이송 지지유닛은 상기 기판 이송부와 함께 회전 또는 정지되는 벨트 컨베이어(belt conveyor)인 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제1항에 있어서,상기 유닛 이동부는,상기 기판 이송부의 양측에 배치되는 한 쌍의 측벽 프레임;일측에 상기 폴리싱 및 세정 겸용부가 결합되며, 양단부가 상기 한 쌍의 측벽 프레임에 연결되는 연결 프레임;상기 측벽 프레임과 상기 연결 프레임에 마련되며, 상기 폴리싱 및 세정 겸용부가 상기 기판에 대해 접근 또는 이격되도록 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동부; 및상기 연결 프레임과 상기 폴리싱 및 세정 겸용부에 마련되어 상기 폴리싱 및 세정 겸용부를 상기 연결 프레임의 길이 방향을 따라 수평 구동시키는 수평 구동부 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제1항에 있어서,상기 폴리싱 디스크는 폴리우레탄과 세라믹계의 지르코니움 옥사이드를 혼합하여 발포 성형되며,상기 폴리싱 디스크의 표면에는 원주 방향을 따라 다수의 접촉리브가 형성되며,상기 다수의 접촉리브 사이사이에는 상기 기판에서부터 제거되는 이물질이 임시로 저장되는 홈부가 형성되며,상기 다수의 접촉리브는 등각도 간격을 가지고 상기 폴리싱 디스크의 원주 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
- 제1항에 있어서,상기 폴리싱 및 세정 겸용부의 공정 후방에 배치되며, 폴리싱 및 세정이 완료된 기판에 에어(air) 또는 워터(water)를 분사하여 기판을 클리닝(cleaning)시키는 클리닝 유닛; 및상기 클리닝 유닛의 공정 후방에 배치되어 클리닝 공정이 완료된 기판을 건조시키는 건조 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
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