KR20140128326A

KR20140128326A - 화학연마장치

Info

Publication number: KR20140128326A
Application number: KR1020147022140A
Authority: KR
Inventors: 사카에 니시야마
Original assignee: 가부시키가이샤 엔에스씨
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-11-05
Also published as: CN104114509A; WO2013115126A1; TWI586618B; JP5317304B2; TW201408613A; KR101995854B1; CN104114509B; JP2013155086A

Abstract

본 발명은 지그를 사용하지 않고 유리 기판에 대해 화학연마처리를 실시할 수 있는 매엽식 화학연마장치를 제공한다.
화학연마장치(10)는 복수의 반송 롤러(50) 및 복수의 분사 파이프(322)를 구비한다. 복수의 반송 롤러(50)는 각각 유리 기판(100)을 밑에서 지지하면서, 유리 기판(100)을 수평방향으로 반송하도록 구성된다. 분사 파이프(322)는 복수의 반송 롤러(50)에 의해 반송되는 유리 기판(100)에 대해 적어도 하측에서 연마액을 분사하도록 구성된다. 또한 분사 파이프(322)는 적어도 화학연마처리 공간 내의 모든 반송 롤러(50)의 둘레면이 연마액으로 젖어있는 상태가 되도록 연마액을 분사한다.

Description

화학연마장치{CHEMICAL POLISHING APPARATUS}

본 발명은 연속적으로 반송되는 복수의 유리 기판에 대해 화학연마처리를 하도록 구성된 화학연마장치에 관한 것이다.

유리 기판을 박형화하기 위해서는 일반적으로 불산을 포함하는 화학 연마액을 이용해서 유리 기판에 대해 화학연마처리를 할 필요가 있다. 이러한 화학연마처리로는, 처리해야 할 유리 기판을 화학 연마액이 담긴 통에 소정 시간 침지하는 배치식 화학연마, 및 처리해야 할 유리 기판을 반송 롤러로 순차적으로 반송하면서 화학 연마액을 스프레이하는 매엽식(single wafer-type) 화학연마를 들 수 있다.

이러한 화학연마 방식들 중, 배치 방식의 연마는 처리해야 할 유리 기판을 연마액 욕조에 소정 시간 침지함으로써 유리 기판을 원하는 판두께까지 박판화하는 것으로, 한번에 다량의 유리 기판을 처리할 수 있다는 이점이 있다. 그러나 배치 방식의 연마는 적어도 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

먼저, 배치 방식의 연마는 연마액 욕조가 위쪽에 대하여 개방되어 있는 구조상, 연마액 욕조 주위가 짙은 불산 분위기가 된다는 문제가 있다. 특히 연마액 욕조의 연마액에 대하여 버블링 처리를 하고 있을 경우에는 가스상의 불산이 주위로 확산되기 쉽다는 문제점을 안고 있다. 이러한 불산 분위기 속에서 작업에 임하는 작업원은 적절한 보호장비를 몸에 걸치고 작업하지 않으면 건강을 해칠 우려가 있다. 이로 인해, 작업원에게 지급하는 보호장비의 비용이 높아진다.

또한 배치 방식의 연마는 연마액 욕조 주위의 짙은 불산 분위기를 해소하기 위해 강력한 스크러버(scrubber) 등의 배기설비가 필요하게 되어 설비 비용을 증대시킨다. 나아가서는, 불산 가스로 인해 설비 부식이 발생하기 쉬워지기 때문에, 적절한 부식 방지 처리를 실시하기 위한 비용이 들거나, 설비의 교환 빈도가 많아져서 비용이 드는 등의 문제도 있다.

그래서 최근, 매엽 방식의 화학연마처리가 이용되는 경우가 있었다. 예를 들면, 종래 기술 중에는 유리 기판을 부착할 수 있는 지그로 유리 기판을 세로방향으로 지지하고, 이 지그를 반송하면서 유리 기판에 대해 화학 연마액을 분사하도록 구성된 플랫 패널 디스플레이 유리 기판 에칭장치가 존재한다(예를 들면, 특허문헌 1참조).

특허분헌 1: 일본 공개특허공보 제2008-266135호

그러나 특허문헌 1에 기재된 기술에서는 여전히 유리 기판을 지지하기 위한 지그를 사용할 수밖에 없다. 그렇기 때문에, 전술한 배치식 화학연마장치와 마찬가지로 지그를 준비하는 비용이 높고, 또한 유리 기판에 지그 자국이 발생하기 쉽다는 문제도 있다. 유리 기판에 지그 자국이 발생하면 효율이 좋은 모따기 설계를 하기가 매우 곤란해지기 때문에, 모따기 효율을 저하시킨다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 지그를 사용하지 않고 유리 기판에 대해 화학연마처리를 실시하는 것이 가능한 매엽식 화학연마장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 화학연마장치는 연속적으로 반송되는 복수의 유리 기판에 대해 화학연마처리를 하도록 구성된다. 이 화학연마장치는 복수의 반송 롤러, 및 연마액 분사 수단을 구비한다. 복수의 반송 롤러는 각각 유리 기판을 밑에서 지지하면서, 유리 기판을 수평방향으로 반송하도록 구성된다. 연마액 분사 수단은 복수의 반송 롤러에 의해 반송되는 유리 기판에 대해 적어도 하측에서 연마액을 분사하도록 구성된다. 연마액 분사 수단에 의한 분사는 상하 양쪽에서 실시되는 것이 바람직하지만, 상측에서 분사를 하지 않을 경우에도 이 발명을 실시하는 것이 가능하다. 또한 연마액 분사 수단은 적어도 화학연마처리 공간 내의 모든 반송 롤러의 둘레면이 연마액으로 젖어있는(wet) 상태가 되도록 연마액을 분사한다.

이 구성에서는 연마액 분사 수단으로부터의 연마액이 화학연마처리 공간 내의 반송 롤러에 분출되기 때문에, 반송 롤러의 둘레면이 연마액에 의해 항상 젖어있는 상태로 유지된다. 또한 반송 롤러의 둘레면이 분출된 연마액에 의해 세정되기 때문에, 반송 롤러의 둘레면에 슬러지(sludge) 등의 이물이 부착되기 어려워져, 반송 롤러의 둘레면이 항상 깨끗한 상태로 유지된다.

그렇기 때문에, 반송 롤러의 둘레면에 유리의 주면(主面)이 접할 때에 유리 기판이 오염에 의해 훼손되기 어려워진다. 또한 유리 기판의 반송 롤러의 둘레면에 접촉되어 있는 부분도 연마액에 의해 적정하게 연마된다. 그 결과, 유리 기판을 직접적으로 반송 롤러상에 올려놓고 반송해도, 연마 불균일이 발생하거나 유리 기판의 품질이 열화되는 등의 문제가 발생하기 어려워진다. 이로 인해, 지그를 사용하지 않고도 적정하게 유리 기판에 대해 순차적으로 화학연마처리를 할 수 있게 된다.

상기한 본 발명에 의하면, 지그를 사용하지 않고 유리 기판에 대해 화학연마처리를 하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 매엽식 화학연마장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 매엽식 화학연마장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 매엽식 화학연마장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 제1 처리 챔버의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 처리액 공급기구의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 크랭크(crank) 기구의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 전처리 챔버에서의 처리를 설명하는 도면이다.
도 8은 반송 롤러에 의한 유리의 지지상태를 나타내는 도면이다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 일례에 따른 매엽식 화학연마장치(10)의 외관을 나타내는 도면이다. 또한 도 2 및 도 3은 화학연마장치(10)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 화학연마장치(10)는 반입부(12), 전처리 챔버(14), 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22), 제1 중계부(28), 제2 중계부(30), 제3 중계부(32), 물세정 챔버(24), 반출부(26), 처리액 수용부(42), 처리액 공급부(44) 및 물 공급부(46)를 구비한다.

반입부(12)는 작업원에 의한 수동작업 또는 로봇 등에 의한 자동작업에 의해 반입되는 박형화 처리해야 할 유리 기판(100)을 수용 가능하도록 구성된다. 전처리 챔버(14)는 반입부(12)로부터 반송되는 유리 기판(100)을 수용하도록 구성된다. 제1 처리 챔버(16)는 유리 기판(100)의 상하면에 화학 연마액을 분사하여 유리 기판(100)을 박형화하도록 구성된다. 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20) 및 제4 처리 챔버(22)는 각각, 제1 처리 챔버(16)와 동일한 조성의 화학 연마액을 유리 기판(100)의 상하면에 분사하여 유리 기판(100)을 더욱 박형화하도록 구성된다. 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)는 각각, 복수의 처리 챔버를 연결하도록 구성된다. 물세정 챔버(24)는 제4 처리 챔버(22)를 경유한 유리 기판(100)을 물세정하도록 구성된다. 반출부(26)는 화학연마처리 및 물세정처리를 거친 유리 기판(100)을 반출 가능하도록 구성되어 있다. 반출부(26)에 도달한 유리 기판(100)은 작업원에 의한 수동작업 또는 로봇 등에 의한 자동작업에 의해 화학연마장치(10)로부터 제거되어 회수된다. 그 후, 유리 기판(100)은, 박형화가 더 필요할 경우에는 다시 화학연마장치(10)에 도입되는 한편, 박형화가 더 이상 필요하지 않을 경우에는 성막 공정 등의 이후의 공정으로 이행된다.

처리액 수용부(42)는 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22)와 회수 라인(420)을 통해 접속되어 있다. 처리액 공급부(44)는 급액 라인(440) 통해 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22), 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)에 접속되어 있다. 물 공급부(46)는 급수 라인(460)을 통해 전처리 챔버(14) 및 물세정 챔버(24)에 접속되어 있다. 한편, 도 1에서는, 화학연마장치(10)의 회수 라인(420), 급액 라인(440) 및 세정수의 급수 라인(460)에 대해서는 도시를 생략하였다.

전술한 화학연마장치(10)에서, 전처리 챔버(14)에의 도입구(200), 물세정 챔버(24)로부터의 도출구(300), 및 후술하는 크랭크 기구(36)의 일부 작업공간을 제외하고, 전처리 챔버(14), 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22), 제1 중계부(28), 제2 중계부(30), 제3 중계부 및 물세정 챔버(24)는 전체적으로 기밀(氣密)적이면서 수밀(水密)적으로 폐쇄되어 있다. 도입구(200) 및 도출구(300)는 유리 기판(100)의 판두께보다 다소 높고, 유리 기판(100)의 가로폭보다 다소 넓은 슬릿 형상을 보이고 있다. 또한 각 부를 관통하여, 동일 평면상에 다수의 반송 롤러(50)가 배치되어 있다. 각 반송 롤러(50)는 유리 기판(100)의 바닥면을 지지하면서 도면에서 보았을 때 오른쪽 방향으로 반송하는 반송로를 구성한다.

여기서, 반송 속도는 100~800mm/분으로 설정되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 300~550mm/분으로 설정해야 한다. 그리고 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20) 및 제4 처리 챔버(22)에서의 처리 시간은, 이 실시형태에서는 합계 20분 정도로 설정되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 범위를 넘어서 반송 속도가 너무 느리면 생산 효율이 나쁠 뿐만 아니라, 화학 연마액이 유리 기판(100) 상에 체류하기 쉬워 균일한 화학연마가 저해되거나, 최악의 경우, 유리 기판(100)의 깨짐을 유발할 우려가 있다. 한편, 동일한 장치규모에서 반송 속도를 높이려면 이것을 실현하는 액 조성의 최적화가 어려워, 결국, 균질한 화학연마가 실현되기 어렵다.

화학연마장치(10)로 박형화 처리되는 유리 기판(100)은 특별히 한정되지 않지만, G8 사이즈의 쿼터 컷트(1080×1230mm) 및 G6 사이즈(1500×1800mm) 등의 대형 유리 기판에 대해서도, 그 상하 양면을 균질하게 연마할 수 있도록 화학연마장치(10)는 구성되어 있다. 또한 화학연마장치(10)는 지그나 캐리어를 이용하지 않고, 유리 기판(100)을 직접적으로 반송 롤러(50)에 의해 반송하도록 구성된다.

전술한 바와 같이, 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22), 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)는 급액 라인(440)을 경유하여, 온도 관리된 처리액 공급부(44)에 연통(連通)되어 있어, 처리액 공급부(44)의 화학 연마액이 40~42℃ 정도로 각 챔버에 공급되도록 되어 있다. 여기서, 화학 연마액의 조성은 불산 1~20중량%, 염산 0~10중량%, 나머지 물의 액 조성으로 하는 것이 바람직하다.

또한 전처리 챔버(14) 및 물세정 챔버(24)는 급수 라인(460)을 경유하여 물 공급부(46)에 연통되어 있어, 세정수가 각 챔버에 공급되도록 되어 있다. 한편, 전처리 챔버(14)와 물세정 챔버(24)에서 배출되는 세정 배수는 폐수처리설비로 배출된다.

한편, 전술한 대로, 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20) 및 제4 처리 챔버(22)의 바닥부는 회수 라인(420)을 경유하여 처리액 수용부(42)에 연통되어 있어 연마 처리수가 회수되도록 되어 있다. 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)의 바닥부는 각각 인접한 처리 챔버를 향해 경사진 바닥부를 가지기 때문에, 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32) 내의 처리액은 원활하게 인접한 처리 챔버로 유도된다. 한편, 회수된 연마 처리수는 반응 생성물의 침전 그 밖의 처리를 거친 뒤에, 재이용이 가능한 상태이면 처리액 공급부(44)로 보내지는 한편, 재이용이 가능하지 않은 상태일 경우에는 농후 폐액으로서 폐액 처리 공정으로 이행된다.

또한 도 3에 도시한 대로, 전처리 챔버(14), 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22) 및 물세정 챔버(24)는 배기 라인(340)을 경유하여 배기부(34)에 연통되어 있어, 각 챔버의 내부 가스가 배기부(34)에 흡인되도록 되어 있다. 여기서, 배기 라인(340)은 정상적으로 기능하고 있으므로, 전처리 챔버(14)에의 도입구(200), 물세정 챔버(24)로부터의 도출구(300), 크랭크 기구(36)의 일부에 형성되는 개구가 부압상태로 유지되게 되어, 이 개구들을 통해 처리 가스가 누출되는 일은 없다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22) 및 물세정 챔버(24)에는 유리 기판(100)의 반송방향으로 연장되는 1군(10개)의 분사 파이프(444(444U, 444L))가 반송 롤러(50)의 상하위치에 각각 배치되어 있다. 각 분사 파이프(444)는 염화 비닐이나 테플론(등록상표)에 의한 중공(中空) 수지 파이프이며, 1개의 분사 파이프에 복수개의 분사 노즐(446)이 일렬로 형성되어 있다. 그리고 상측에 배치된 상측 분사 파이프(444U)로부터 유리 기판(100)의 상부면에 대해 화학 연마액이 분사되고, 하측에 배치된 하측 분사 파이프(444L)로부터 유리 기판(100)의 바닥면에 대해 화학 연마액이 분사된다. 한편, 물세정 챔버(24)에 배치된 상측 분사 파이프(242U)로부터 유리 기판의 상부면에 대해 세정수가 분사되고, 하측 분사 파이프(242L)로부터 유리 기판(100)의 바닥면에 대해 세정수가 분사된다. 또한 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)에는 각각 분사 파이프(282(282U, 282L)), 분사 파이프(302(302U, 302L)) 및 분사 파이프(322(322U, 322L))가 마련되어 있으며, 제1~제4 처리 챔버(18, 20, 22, 24)와 동일한 조성의 화학 연마액이 유리 기판(100)의 상부면 및 바닥면에 분사된다.

이 실시형태에서는 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)에 배치된 분사 파이프(282(282U, 282L)), 분사 파이프(302(302U, 302L)) 및 분사 파이프(322(322U, 322L)), 그리고 물세정 챔버(24)에 배치된 분사 파이프(242U, 242L)는 고정 상태로 유지되어 있다. 한편, 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22)에 배치되는 각 분사 파이프(444)는 크랭크 기구(36)에 의해 요동하도록 구성되어 있다.

도 5(A) 및 도 5(B)에 도시한 바와 같이, 이 실시형태에서는 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20) 및 제4 처리 챔버(22)는 유리 기판(100)의 상측 및 하측에 각각 10개의 분사 파이프(444(444U, 444L))가 배치되어 있다. 도 5(A)는 분사 파이프(444(444U, 444L))의 평면도이며, 각 분사 파이프(444(444U, 444L))에는 예를 들면 8개의 분사 노즐(446)이 형성되어 있다.

각 분사 파이프(444(444U, 444L))는 그 선단측(도면에서 하측)이 폐쇄되는 한편, 그 기단측에는 액압 제어부가 마련되어 있다. 액압 제어부는 분사 파이프(444(444U, 444L))와 동일 개수(10개)의 개폐 밸브(442(442U, 442L))로 구성되며, 각 개폐 밸브(442(442U, 442L))의 개방 정도를 조정함으로써 각 분사 파이프(444(444U, 444L))에 공급되는 화학 연마액의 액압을 임의로 설정할 수 있게 되어 있다. 예를 들면, 상측 분사 파이프(444U)와 하측 분사 파이프(444L)의 액압에 차이를 두거나, 중앙의 분사 파이프(444(444U, 444L))와 단부(端部)의 분사 파이프(444(444U, 444L))에서 액압에 차이를 두거나 하는 것이 가능하다. 한편, 각 분사 파이프(444(444U, 444L))에 공급되는 화학 연마액의 액압은 화학연마장치(10)의 상부면에 배치된 계기장치(38)로 확인할 수 있다.

이 실시형태에서는 주변위치의 분사 파이프(444(444U, 444L))에 비해, 중앙위치의 분사 파이프(444(444U, 444L))의 액압이 다소 크게 설정되어 있으며, 유리 기판(100)의 중앙위치에 대한 접촉압이나 분사량은 유리 기판(100)의 주변위치에 대한 접촉압이나 분사량보다 다소 높게 설정되어 있다. 그렇기 때문에, 유리 기판(100)의 중앙위치에 분사된 화학 연마액은 유리 기판의 주변위치로 원활하게 이동하게 되어, 유리 기판(100)의 상부면에 화학 연마액이 체류하기 어렵게 되어 있다. 그 결과, 유리 기판(100) 전체면에 거의 등량의 화학 연마액이 작용하게 되어, 유리 기판(100) 전체면이 균일하게 연마되기 쉬워진다. 한편, 분사 파이프(444(444U, 444L))의 액압을 폭방향에 있어서 변화시키지 않아도, 유리 기판(100)의 상부면에 화학 연마액이 체류하지 않을 경우에는 굳이 분사 파이프(444(444U, 444L))의 액압을 폭방향에서 변화시킬 필요는 없으며, 모든 분사 파이프(444(444U, 444L))의 액압을 균일하게 설정하면 된다.

또한 각 분사 파이프(444(444U, 444L))는 그 양 끝이 베어링 등에 의해 회전 가능하게 지지됨으로써, 크랭크 기구(36)에 의해 약 ±30° 요동(oscillation)되도록 구성되어 있다(도 5(B) 참조). 한편, 도 5(B)는 요동 각도를 도시한 것이며, 화학 연마액의 분사범위를 도시한 것은 아니다. 즉, 분사 파이프(444)의 분사 노즐(446)로부터는 화학 연마액이 나팔형상으로 분출되므로, 그 분사범위는 요동 각도보다 넓다.

크랭크 기구(36)는 도 6(A) 및 도 6(B)에 도시한 바와 같이, 구동 모터(362)와, 구동 모터(362)의 회전력을, 분사 파이프(444(444U, 444L))를 요동시키는 힘으로 변환하여 분사 파이프(444(444U, 444L))에 전달하도록 구성된 전달 기구부(364)를 구비한다. 구동 모터(362)의 회전력은 전달 암(arm)을 통해 요동 암(366)으로, 요동 암(366)을 요동시키는 힘으로서 전달된다. 요동 암(366)은 화학연마장치(10)의 내벽부에 마련된 지지부(368)에 회전운동 가능한 상태로 지지되어 있다.

한편, 각 분사 파이프(444(444U, 444L))의 단부는 처리 챔버의 칸막이벽을 관통하고 있고, 처리 챔버의 외측에 위치하는 부분에, 분사 파이프(444(444U, 444L))의 요동에 필요한 토크를 전달하기 위한 토크 전달 암(372, 376)이 장착된다. 토크 전달 암(372, 376)은 각각, 회전운동 가능한 상태로 유지 암(370, 374)에 지지되어 있다. 유지 암(370, 374)은 회전운동 가능하면서 슬라이드 가능한 상태로 요동 암(366)에 연결되어 있다.

구동 모터(362)의 회전력에 의해 요동 암(366)이 요동하면, 요동 암(366)에 연동하여 유지 암(370, 374)이 도면에 화살표로 표시한 것과 같이 요동한다. 유지 암(370)으로부터의 힘은 토크 전달 암(372)을 통해 상측 분사 파이프(444U)에 토크로서 전달한다. 또한 유지 암(374)으로부터의 힘은 토크 전달 암(376)을 통해 하측 분사 파이프(444L)에 토크로서 전달한다. 이 결과, 도 6(A) 및 도 6(B)에 도시한 바와 같이, 상측 분사 파이프(444U) 및 하측 분사 파이프(444L)는 유리 기판(100)의 반송방향에 직교하는 방향으로서, 서로 반대방향으로 약 ±30° 회전하게 된다. 한편, 구동 모터(362)의 회전수는 분사 파이프(444(444U, 444L))의 요동 횟수를 규정짓는데, 이 실시형태에서는 구동 모터의 회전수가 10~30rpm 정도로 설정되어 있다.

상측 분사 파이프(444U)에는 그 하부면에 분사 노즐(446U)이 형성되고, 하측 분사 파이프(444L)에는 그 상부면에 분사 노즐(446L)이 형성되어 있으므로, 각 분사 노즐은 약 ±30° 회전하면서, 화학 연마액을 유리 기판의 상하면에 분사하게 된다(도 5(B) 참조).

그런데, 본 실시형태에서는 동일한 액 조성에 의해 동일한 화학연마를 실행하는 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20) 및 제4 처리 챔버(22)를 굳이 서로 분할해서 마련하였다. 그 이유는 분사 파이프(444(444U, 444L))의 길이를 억제함으로써 분사 파이프(444(444U, 444L))의 휨을 방지하면서, 또한 분사 파이프(444(444U, 444L))를 원활하게 요동시키기 위함이다. 또한 분사 파이프(444(444U, 444L))의 열팽창으로 인한 영향을 줄이도록 억제하기 위함이다. 이러한 구성을 채용함으로써, 분사 파이프(444(444U, 444L))와 유리 기판(100)과의 거리를 균일하게 유지할 수 있게 되어, 유리 기판(100)에 분사되는 화학 연마액의 액압을 조정하기 쉬워진다. 또한 분사 파이프(444(444U, 444L))가 원활하게 요동함으로써, 유리 기판(100)의 상부면으로부터 화학 연마액을 원활하게 흘려보낼 수 있게 되기 때문에, 유리 기판(100)의 상부면에 화학 연마액이 체류하기 어려워진다. 한편, 분사 파이프(444(444U, 444L))의 길이는 파이프 직경(송액량)에도 관계되지만, 일반적으로는 2.5m 이하, 바람직하게는 2m 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

고속으로 유리 기판(100)을 화학 연마하기 위해서는 가온(加溫) 상태의 화학 연마액의 송액량을 증가시킬 필요가 있는 바, 분사 파이프(444(444U, 444L))의 길이를 적절한 길이로 억제함으로써, 구동 모터(362)를 그다지 대형화하지 않으면서, 또한 간단한 메커니즘으로 복수의 분사 파이프(444(444U, 444L))를 원활하게 요동시킬 수 있다.

계속해서, 도 7(A)~도 7(C)를 이용해서 전처리 챔버(14)의 구성에 대해 설명한다. 전처리 챔버(14)에는 제1 처리 챔버(16)에 근접하여, 분사 파이프(444(444U, 444L))를 요동시키는 크랭크 기구(36)가 배치된다는 것은 앞서 기술한 대로이다. 상기 구성에 더하여, 전처리 챔버(14)에는 제1 처리 챔버(16)에의 유리 기판(100)의 도입구에 유리 기판(100)을 받아들이는 대향 롤러(146)와, 유리 기판(100)의 상하면에 물을 분사하는 물세정 노즐(142, 144)이 배치되어 있다. 물세정 노즐(142, 144)은 유리 기판(100)의 반송방향에 직교하는 방향(폭방향)의 전역에 걸쳐 소정 간격으로 복수개 배치되어 있다. 여기서, 유리 기판(100)은 대향 롤러(146)와 반송 롤러(50)로 부드럽게 유지되면서 제1 처리 챔버(16)에 도입되도록 접촉압이 설정되어 있다.

또한 물세정 노즐(142, 144)은 유리 기판(100)의 제1 처리 챔버(16)에의 도입구를 향해 물을 분사하도록 설정되어 있다. 그렇기 때문에, 제1 처리 챔버(16)에 도입된 유리 기판(100)은 충분히 젖은 상태이며, 불균질한 초기 에칭이 방지된다. 즉, 제1 처리 챔버(16)는 불산 가스 분위기이므로, 만약에 유리 기판(100)의 표면이 드라이 상태이면 불산 가스에 의해 불균질하게 침식될 위험이 있지만, 본 실시형태에서는 유리 기판(100)의 표면이 물로 보호되어 있으므로, 그 후, 제1 처리 챔버(16)에서 균질한 에칭이 개시된다.

본 실시형태에서는 도 7(A)~도 7(C)에 도시한 바와 같이, 물세정 노즐(142)은 바로 밑을 향해 물을 분사하도록 구성되는 한편, 물세정 노즐(144)은 위쪽으로 유리 기판(100) 반송로의 상류측을 향해 비스듬하게 물을 분사하도록 구성된다. 물세정 노즐(144)이 비스듬하게 위쪽으로 물을 분사하도록 구성된 결과, 유리 기판(100)이 물세정 노즐(142, 144)에 접근할 때에, 도 7(A) 및 도 7(B)에 도시한 바와 같이, 물세정 노즐(144)로부터 유리 기판(100)의 상부면에 물을 공급할 수 있게 된다. 이로 인해, 유리 기판(100)의 상부면에, 불산 가스로부터 보호하기 위한 물 막을 신속하게 형성할 수 있게 된다. 한편, 유리 기판(100)이 물세정 노즐(144)에 접근하면, 물세정 노즐(144)에서 분사되는 물은 유리 기판(100)의 바닥면에 닿게 되기 때문에, 물세정 노즐(144)에 의해 유리 기판(100)의 바닥면을 적절하게 세정하면서, 또한 적절하게 적실 수 있다.

이상과 같이, 전처리 챔버(14)에 물세정 노즐(142, 144)을 마련함으로써, 드라이 상태의 유리 기판(100)이 불산 가스에 노출되어 불균일하게 에칭되는 것이 방지된다. 또한 유리 기판(100)이 드라이 상태로 대향 롤러(146) 및 반송 롤러(50)에 끼이는 것이 방지되기 때문에, 대향 롤러(146) 및 반송 롤러(50) 사이를 통과할 때에 유리 기판(100)에 흠집이 발생하거나 유리 기판(100)이 오염에 의해 손상되거나 하는 것이 방지된다.

계속해서, 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)에 대해 설명한다. 제1 중계부(28), 제2 중계부(30), 및 제3 중계부(32)에는 각각 고정상태의 분사 파이프(282), 분사 파이프(302) 및 분사 파이프(322)가 반송로의 상하위치에 배치되어 있다. 그리고 분사 파이프(282), 분사 파이프(302), 분사 파이프(322)에서 유리 기판(100)의 상하면에 화학 연마액이 분사된다. 이 실시형태에서는 분사 파이프(444), 분사 파이프(282), 분사 파이프(302) 및 분사 파이프(322)가 각각 본 발명의 연마액 분사 수단을 구성한다.

여기서, 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)를 유리 연마 처리에 있어서 빈 공간으로 하는 것도 생각할 수 있지만, 본 실시형태에서는 굳이, 이들 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)에서도 동일 조성의 화학 연마액을 유리 기판(100)에 분사하고 있다. 그렇기 때문에 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32) 통과시에 화학 연마액이 유리 기판(100) 상에 체류하거나, 반대로 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32) 통과시에 유리 기판(100)이 건조하게 될 우려가 없어 고품질의 유리 연마가 실현된다. 한편, 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)의 분사 파이프(282), 분사 파이프(302) 및 분사 파이프(322)는 고정상태이지만, 고정식이 아니라 요동식 구성을 채용하는 것도 가능하다.

유리 기판(100)은 제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22), 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32)를 이 순서대로 통과하여 순차적으로 화학연마된다. 그리고 복수 단계의 화학연마를 끝낸 유리 기판(100)은 제4 처리 챔버(22)의 출구에 배치된 에어 나이프(244)에 의해 상부면의 액 제거 처리가 이루어진 후, 물세정 챔버(24)에 배치된 1군의 분사 파이프(242)로부터 받는 세정수에 의해 세정된다. 세정용 분사 파이프(242)는 고정상태이지만, 이것을 요동시키는 구성을 채용해도 된다.

어떻든 간에, 세정 처리의 최종단계에는 상하 1쌍의 에어 나이프(246)가 배치되어 있으며, 거기에서 분사되는 에어에 의해 유리 기판(100)의 상하면이 신속하게 건조된다. 그리고 물세정 챔버(24)의 도출구(300)에서 배출된 유리 기판(100)은 반출부(26)에 대기하는 작업원에 의해 반출되어 일련의 가공 처리가 완료된다. 이처럼, 상하 1쌍의 에어 나이프(246)의 전단(前段)에 별도의 에어 나이프(244)를 배치함으로써, 유리 기판(100)의 상부면으로부터 화학 연마액을 신속하게 제거할 수 있게 되기 때문에, 유리 기판(100)의 상부면이 불균일하게 에칭되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 화학연마장치(10)에 의하면, 폐쇄된 공간에서 화학연마가 실시되고, 장치 내에서 발생한 불산 가스 등의 유독 가스는 스크러버 등의 배기기구에 의해 거의 모두 회수되기 때문에, 화학매엽장치(10) 주위에 불산 가스가 거의 확산되지 않는다. 그 결과, 화학연마장치(10) 주위의 작업환경이 배치식 화학연마처리의 경우에 비해 각별히 향상된다. 따라서, 작업원의 건강을 악화시킬 우려가 없어지는 동시에, 보호장비에 비용을 들일 필요가 없어진다.

또한 화학연마장치(10) 주위의 설비가 불산 가스로 인해 부식되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 설비의 유지관리비용을 억제하는 것도 가능하다. 즉, 저렴한 유지관리비용으로 작업원에게 양호한 작업환경을 제공할 수 있다는 큰 이점이 있다고 할 수 있다.

또한 매엽 방식의 화학연마장치(10)를 이용했을 경우, 배치 방식의 연마처리에 비해 작업 효율이나 제품 품질을 향상시킬 수 있게 된다는 이점이 있다. 아울러, 화학연마장치(10)에 의하면, 판두께 정밀도가 향상되기 때문에 스크라이브 시의 수율 안정이 예측된다. 또한 절단면 플랫 강도에 대해서도, 배치 방식의 연마처리에 비해 강하게 할 수 있게 된다. 그리고 버블링에 의한 불산 손실이 없기 때문에, 불산 비용을 15%정도 삭감하는 효과를 기대할 수 있다.

여기서, 도 8(A) 및 도 8(B)를 이용해서, 반송 롤러(50)에 의해 반송되는 유리 기판(100)의 상태를 설명한다. 종래, 유리 기판(100)이 오염에 의해 손상되는 것을 피하기 위해, 유리 기판(100)을 직접적으로 반송 롤러(50)의 둘레면에 접촉시키는 구성을 채용하는 것은 그다지 권장되지 않았었다. 그러나 이 실시형태에서는 유리 기판(100)을 반송 롤러(50)의 둘레면 상에 직접 놓아도 유리 기판(100)이 오손되지 않기 위한 연구가 이루어지고 있다.

먼저, 이 실시형태에서는 복수의 분사 파이프(444(444U, 444L)), 분사 파이프(282(282U, 282L)), 분사 파이프(302(302U, 302L)) 및 분사 파이프(322(322U, 322L))에서 분사되는 다량의 화학 연마액이 반송 롤러(50)의 둘레면에 상시 닿아 있어, 반송 롤러(50)의 둘레면이 젖어있는 상태로 유지됨과 아울러, 반송 롤러(50)의 둘레면에 화학 연마액의 얇은 층이 형성되어 있다. 이 때, 복수의 분사 파이프(444(444U, 444L)), 분사 파이프(282(282U, 282L)), 분사 파이프(302(302U, 302L)) 및 분사 파이프(322(322U, 322L))는 적어도 화학연마처리 공간(제1 처리 챔버(16), 제2 처리 챔버(18), 제3 처리 챔버(20), 제4 처리 챔버(22), 제1 중계부(28), 제2 중계부(30) 및 제3 중계부(32))의 모든 반송 롤러(50)의 둘레면이 젖어있는 상태가 되도록 화학 연마액을 분사한다.

이 실시형태에 기재된 구성을 채용함으로써, 복수의 분사 파이프(444(444U, 444L)), 분사 파이프(282(282U, 282L)), 분사 파이프(302(302U, 302L)) 및 분사 파이프(322(322U, 322L))로부터의 연마액이 화학연마처리 공간 내의 반송 롤러(50)의 둘레면에 분출되기 때문에, 반송 롤러(50)의 둘레면이 연마액에 의해 젖어있는 상태로 유지된다. 또한 반송 롤러(50)의 둘레면이 분출된 연마액에 의해 세정되기 때문에, 반송 롤러(50)의 둘레면에 슬러지 등의 이물이 부착되기 어려워져, 반송 롤러(50)의 둘레면이 상시 깨끗한 상태로 유지된다. 한편, 본 실시형태에서는 복수의 분사 파이프(444(444U, 444L)), 분사 파이프(282(282U, 282L)), 분사 파이프(302(302U, 302L)) 및 분사 파이프(322(322U, 322L))가 본 발명의 연마액 분사 수단을 구성한다.

이상의 구성에 의해, 반송 롤러(50)의 둘레면과 유리 기판(100)의 주면 사이의 마찰 계수를 크게 저감할 수 있게 되어, 유리 기판(100)이 반송 롤러(50)의 둘레면과의 접촉에 의해 오염에 의해 손상되기 어려워진다. 또한 유리 기판(100)의 주면과 반송 롤러(50)의 둘레면 사이에도 화학 연마액이 개재되게 되기 때문에, 유리 기판(100)에 있어서의 반송 롤러(50)의 둘레면에 접촉되어 있는 부분도 화학 연마액에 의해 적정하게 연마된다. 그 결과, 유리 기판(100)을 직접적으로 반송 롤러(50) 상에 올려놓고 반송해도, 화학연마처리의 불균일이 발생하거나 유리 기판(100)의 품질이 열화되는 등의 문제가 발생하기 어려워진다. 이로 인해, 지그를 사용하지 않고도 적정하게 유리 기판에 대해 순차적으로 화학연마 처리를 실시할 수 있게 된다.

나아가서는, 도 8(B)에 도시한 바와 같이, 복수의 분사 파이프(444(444U, 444L)), 분사 파이프(282(282U, 282L)), 분사 파이프(302(302U, 302L)) 및 분사 파이프(322(322U, 322L)) 연마액 분사 수단에 대해, 하측에서 연마액을 분사하도록 구성된 복수의 분사 파이프(444L), 분사 파이프(282L), 분사 파이프(302L) 및 분사 파이프(322L)의 분사력이, 상측에서 연마액을 분사하도록 구성된 복수의 분사 파이프(444U), 분사 파이프(282U), 분사 파이프(302U) 및 분사 파이프(322U)의 분사력보다 강해지도록 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 그렇게 구성함으로써, 유리 기판(100)을 위쪽방향으로 띄우려고 하는 윗방향의 힘이 유리 기판(100)에 가해지기 때문이다. 도 8(B)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(100)에 대하여 윗방향의 힘이 작용함으로써, 유리 기판(100)의 주면과 반송 롤러(50)의 둘레면 사이의 마찰이 더욱 저감된다.

이처럼, 반송 롤러(50)의 둘레면과 유리 기판(100)의 주면 사이의 마찰력을 저감하는 연구를 실시하면서, 반송 롤러(50)의 둘레면에 이물이 부착되지 않도록 구성하고 있기 때문에, 직접적으로 유리 기판(100)을 반송 롤러(50) 상에 놓아도 유리 기판(100)이 오염에 의해 손상되기 어렵다. 그렇기 때문에, 유리 기판(100)을 반송 롤러(50)의 배열을 따라 수평으로 반송하기가 용이해진다.

전술한 실시형태의 설명은 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 실시형태가 아니라, 특허청구범위에 의해 제시된다. 또한 본 발명의 범위에는 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

10 화학연마장치
12 반입부
14 전처리 챔버
16 제1 처리 챔버
18 제2 처리 챔버
20 제3 처리 챔버
22 제4 처리 챔버
24 물세정 챔버
26 반출부
28 제1 중계부
30 제2 중계부
32 제3 중계부
50 반송 롤러
282 분사 파이프
302 분사 파이프
322 분사 파이프
444 분사 파이프

Claims

연속적으로 반송되는 복수의 유리 기판에 대해 화학연마처리를 하도록 구성된 화학연마장치로서,
유리 기판을 밑에서 지지하면서, 유리 기판을 수평방향으로 반송하도록 구성된 복수의 반송 롤러; 및
상기 복수의 반송 롤러에 의해 반송되는 유리 기판에 대해 적어도 하측으로부터 연마액을 분사하도록 구성된 연마액 분사 수단;을 구비하고,
상기 연마액 분사 수단은 적어도 화학연마처리 공간 내의 모든 반송 롤러의 둘레면이 연마액으로 젖어있는 상태가 되도록 연마액을 분사하는 것을 특징으로 하는 화학연마장치.
제1항에 있어서,
상기 연마액 분사 수단은 유리 기판에 대해 하측으로부터 연마액을 분사하도록 구성된 하측 연마액 분사 수단과, 유리 기판에 대해 상측으로부터 연마액을 분사하도록 구성된 상측 연마액 분사 수단을 구비하고 있고,
상기 하측 연마액 분사 수단의 분사력이, 상기 상측 연마액 분사 수단의 분사력보다 강해지도록 설정된 것을 특징으로 하는 화학연마장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각각이 유리 기판에 대해 동일 조성의 화학 연마액을 분사하도록 구성된 복수의 처리 챔버; 및
각 처리 챔버를 연결하도록 구성된 복수의 연결부;를 더 구비하고,
상기 연마액 분사 수단이 상기 복수의 연결부에도 배치된 것을 특징으로 하는 화학연마장치.