KR20180106069A - 기판 처리 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 스테이지와, 기판을 그립하는 그립유닛과, 스테이지에 대해 그립유닛을 선택적으로 경사지게 틸팅시키는 틸팅부를 포함하는 것에 의하여, 기판을 정확한 지점에 위치시킬 수 있으며, 기판의 로딩 및 언로딩시 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 그 제어방법{SUBSTRATE PROCESING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 기판 처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 대면적 기판을 정확한 위치에 위치시킬 수 있으며, 기판의 로딩 및 언로딩시 기판의 손상을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 그 제어방법에 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 기판 상에 미세한 패턴이 고밀도로 집적되어 형성됨에 따라 이에 상응하는 정밀 연마가 행해질 수 있어야 한다.
특히, 기판은 점차 대형화되는 추세이며, 기판의 패턴을 균일화하면서 불필요한 부분을 연마하는 공정은 제품의 완성도를 좌우하는 만큼, 매우 중요한 공정으로 안정적인 연마 신뢰도를 필요로 한다.
기존에 알려진 기판의 패턴을 연마하는 방식에는, 기판(패턴)을 기계적으로 연마하는 방식과, 기판 전체를 연마 용액에 침지시켜 연마하는 방식이 있다. 그러나, 기판을 기계적으로만 연마하거나, 연마 용액에 침지시켜 연마하는 방식은 연마 정밀도가 낮고 생산효율이 낮은 문제점이 있다.
최근에는 기판의 패턴을 정밀하게 연마하기 위한 방법의 일환으로서, 기계적인 연마와 화학적인 연마가 병행되는 화학 기계적 연마(CMP) 방식으로 기판의 패턴을 연마하는 기술이 개시되고 있다. 여기서, 화학 기계적 연마라 함은, 기판을 연마패드에 회전 접촉시켜 연마시킴과 동시에 화학적 연마를 위한 슬러리가 함께 공급되는 방식이다.
한편, 기판은 연마 영역에 구비된 정반에 배치된 상태에서 연마 공정이 행해지는데, 정반 상에 배치되는 기판의 위치가 조금이라도 틀어지게 되면, 기판의 연마 정확도와 연마 균일도가 저하되는 문제점이 있고, 기판을 이송하는 중에 주변 부품과의 간섭에 의해 기판에 손상이 발생할 수 있기 때문에, 기판이 의도된 위치에 정확하게 배치될 수 있어야 한다.
그런데, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 정반 위에 내려 놓을 시(로딩시), 대면적 유리 기판과 정반 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의해 대면적 유리 기판이 정반의 상면에서 일시적으로 부유되며, 정위치(로딩 위치)에서 벗어나는(틀어지는) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 기판에 대한 연마가 완료된 후 정반에서 기판을 들어 올릴 시(언로딩시)에는 유리 기판과 정반 사이에 존재하는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의한 표면장력, 또는 유리 기판의 밀림을 방지하고 충격을 흡수하기 위하여 정반위에 배치되는 패드(PAD)와 유리 기판 사이에 작용하는 접착력에 의해 기판을 떼어내기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 불가피하게 매우 강한 힘으로 기판을 떼어내야 하는데 이 과정 중에 기판이 손상될 우려가 있다.
이를 위해, 최근에는 대면적 기판(일측변의 길이가 1m 이상인 기판)을 의도한 위치에 정확하게 배치할 수 있으며, 기판의 로딩 및 언로딩 공정 중에 기판의 손상 및 파손을 방지하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 대면적 기판을 의도한 위치에 정확하게 배치할 수 있는 기판 처리 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 기판의 로딩 공정 중에 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제하고, 기판을 의도한 위치에 정확하게 배치할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 언로딩 공정 중에 기판의 틀어짐을 방지하고, 기판을 용이하게 들어올 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 손상 및 파손을 방지하고, 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르면, 기판 처리 장치는, 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 스테이지와, 기판을 그립하는 그립유닛과, 스테이지에 대해 그립유닛을 선택적으로 경사지게 틸팅시키는 틸팅부를 포함한다.
이는, 대면적 기판의 로딩 및 언로딩 정확도를 높이고 기판의 로딩 및 언로딩시 기판의 손상을 방지하기 위함이다.
무엇보다도, 본 발명은 그립유닛(기판)이 스테이지에 대해 선택적으로 경사지게 틸팅될 수 있도록 하는 것에 의하여, 로딩 공정 중에 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제하고, 기판을 의도한 위치에 정확하게 배치하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 평평한 스테이지(예를 들어, 정반) 위에 평평하게 내려 놓을 시(로딩시), 대면적 유리 기판과 스테이지 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의해 대면적 유리 기판이 스테이지의 상면에서 일시적으로 부유되며, 정위치(로딩 위치)에서 벗어나는(틀어지는) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지에 대해 기판이 선택적으로 틸팅되도록 하는 것에 의하여, 기판의 로딩 공정이 기판이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판의 로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 로딩 공정 중에 기판과 스테이지의 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체가 기판과 스테이지 사이에서 외측으로 빠져나가게 할 수 있으므로, 기판의 로딩 공정 중에 공기층 또는 액체층에 의한 기판의 부유 현상을 최소화하고, 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제할 수 있으며, 의도한 위치에 정확하게 기판을 위치시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그립유닛의 그립 방식은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 그립유닛은 틸팅부에 의해 각도 조절 가능한 지지 프레임과, 지지 프레임에 장착되며 기판을 그립하는 그립퍼를 포함한다.
이때, 그립퍼는 기판에 진공 흡착되도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 그립퍼는 기판의 논액티브 영역(non-active area)을 그립하도록 구성된다. 이와 같이, 그립퍼가 기판의 논액티브 영역에서 기판을 그립(기판의 논액티브 영역을 그립)하도록 하는 것에 의하여, 그립퍼의 접촉에 의한 기판의 손상 및 수율 저하를 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
틸팅부는 기판을 그립한 그립유닛을 스테이지에 대해 선택적으로 경사지게 틸팅시킬 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.
아울러, 틸팅부는 기판의 이송 경로를 따라 배치된 가이드 레일을 따라 이동하는 가이드 프레임에 장착되며, 가이드 프레임이 가이드 레일을 따라 이동함에 따라, 틸팅부(그립유닛)는 로딩 영역에서 스테이지로 이동하거나, 스테이지에서 언로딩 영역으로 이동할 수 있다.
바람직하게, 스테이지에 대해 그립유닛이 경사지게 틸팅된 상태에서 기판의 일변은 기판의 나머지 다른 변에 비해 스테이지에 인접하게 배치(기판의 일변을 기준으로 틸팅)된다. 여기서, 기판의 일변이 스테이지에 인접하게 배치된다 함은, 기판의 일변이 스테이지에 접촉하도록 배치되거나, 기판의 일변이 스테이지에 근접하도록 이격된 상태로 배치되는 것을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
보다 구체적으로, 틸팅부는, 베이스 프레임과, 베이스 프레임과 그립 유닛을 연결하며, 선택적으로 신축 가능하게 구비되는 제1신축부와, 제1신축부를 마주하도록 배치되되, 베이스 프레임과 그립 유닛을 연결하며 선택적으로 신축 가능하게 구비되는 제2신축부를 포함하고, 제1신축부와 제2신축부의 신축 길이를 서로 다르게 조절함으로써 그립 유닛을 틸팅시킬 수 있다. 이때, 제1신축부와 제2신축부 중 어느 하나 이상은 수직선을 기준으로 경사지게 배치된 상태에서 신축되도록 구성될 수 있다.
아울러, 제1신축부는, 상기 베이스 프레임의 일변을 따라 이격되게 배치되며, 선택적으로 신축 가능한 복수개의 제1전동실린더를 포함한다. 또한, 제2신축부는 베이스 프레임의 다른 일변을 따라 이격되게 배치되며, 선택적으로 신축 가능한 복수개의 제2전동실린더를 포함한다.
또한, 기판 처리 장치는 베이스 프레임에 대한 지지 프레임의 상하 방향 이동을 가이드하는 가이드부를 포함한다.
가이드부는 베이스 프레임에 대한 지지 프레임의 상하 방향 이동을 가이드 함으로써, 제1신축부와 제2신축부의 작동에 의한 지지 프레임의 불안정한 유동(좌우 방향으로 흔들리는 유동)을 억제할 수 있게 한다.
즉, 지지 프레임이 상하 방향으로 이동됨과 동시에 좌우 방향으로의 이동이 허용되는 구조(가이드부가 배제된 구조)에서는, 예를 들어, 제1신축부의 길이가 증가하면, 지지 프레임의 상하 높이 및 각도가 변경됨과 동시에 지지 프레임의 좌우 위치가 변경된다. 따라서, 제1신축부의 길이 변화에 따른 제2신축부의 제어(신축 길이 제어)는 지지프레임의 높이 및 각도와 좌우 위치를 모두 반영해야 하기 때문에, 제1신축부와 제2신축부의 제어가 복잡해지고 어려운 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 가이드부를 통해 지지 프레임의 상하 방향을 따른 직선 이동만 허용되고, 좌우 이동이 구속되도록 하는 것에 의하여, 제1신축부와 제2신축부의 신축 길이 제어를 보다 용이하게 수행할 수 있다.
더욱이, 가이드부는 지지 프레임의 좌우 이동을 억제할 수 있으므로, 제1신축부와 제2신축부의 작동시 지지 프레임의 불안정한 유동에 의한 기판의 흔들림을 최소화할 수 있으며, 흔들림에 의한 그립 실패를 방지하고 안정성 및 신뢰성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 길이를 갖는 대면적 기판은 지지 프레임의 작은 흔들림에도 크게 요동될 수 있기 때문에, 지지 프레임의 흔들림을 최대한 억제하는 것이 중요하다.
보다 구체적으로, 가이드부는, 베이스 프레임에 장착되는 가이드부싱과, 일단은 지지 프레임에 회전 가능하게 연결되고 가이드부싱을 따라 직선 이동 가능하게 배치되는 가이드로드를 포함한다. 바람직하게, 제1신축부와 제2신축부 사이의 중간 위치에 가이드부를 배치하는 것에 의하여, 지지 프레임의 흔들림 및 불안정한 유동을 최대한 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
참고로, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 로딩 영역에서 기판을 수취한 후, 스테이지에 기판을 로딩하기 위해 사용될 수 있으며, 기판이 스테이지에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 기판의 로딩이 이루어진다.
이때, 스테이지에 대해 틸팅되게 배치된 기판의 로딩 과정은, 지지 프레임(그립유닛)의 틸팅 각도가 일정하게 유지된 상태에서 행해지거나, 지지 프레임(그립유닛)의 틸팅 각도가 점진적으로 줄어들면서 행해질 수 있다.
바람직하게, 스테이지에 대한 그립 유닛의 틸팅 각도(기판의 틸팅 각도)는 0.1°~ 3°로 형성된다. 즉, 기판의 틸팅 각도가 높아질수록(예를 들어, 3°를 초과하게 되면), 기판의 높이가 높아지기 때문에, 그립퍼에 의한 그립 해제에 의해 기판이 낙하할 시 기판이 손상되거나 파손될 우려가 있고, 기판의 로딩 시간이 증가하여 공정 효율이 저하되기 때문에, 스테이지에 대한 그립 유닛의 틸팅 각도(기판의 틸팅 각도)는 0.1°~ 3°로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 틸팅된 기판의 로딩 과정은 복수개의 그립퍼에 의한 그립을 순차적으로 해제(OFF)하여 행해지는 것도 가능하다. 즉, 복수개의 그립퍼에 의한 기판의 그립은, 기판의 일변을 마주하는 기판의 다른 일변을 향하는 방향을 따라 순차적으로 해제(OFF)되고, 복수개의 그립퍼에 의한 그립이 순차적으로 해제됨에 따라 기판은 일변에서 다른 일변을 향하는 방향을 따라 스테이지에 점진적으로 로딩된다.
이와 같이, 기판이 틸팅된 상태에서 복수개의 그립퍼에 의한 그립을 순차적으로 해제(OFF)하여 로딩이 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 로딩 위치를 보다 정확하게 맞출 수 있는 유리한 효과가 있다.
즉, 기판(지지 프레임)의 틸팅 각도가 일정하게 유지된 상태에서 모든 그립퍼에 의한 그립을 동시에 해제(OFF)하면, 기판과 스테이지의 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체가 기판과 스테이지 사이에서 외측으로 빠져나갈 수는 있으나, 기판이 의도한 로딩 위치에서 밀려나게 되는 현상이 발생할 수 있다. 이에 본 발명은, 복수개의 그립퍼에 의한 기판의 그립이, 기판의 일변을 마주하는 기판의 다른 일변을 향하는 방향을 따라 순차적으로 해제(OFF)되도록 하는 것에 의하여, 기판의 밀림 현상없이 기판을 정확한 위치에 로딩하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 복수개의 그립퍼 중 일부의 그립이 해제되면, 기판의 일부 부위가 스테이지에 접촉된 상태에서 기판의 나머지 부위는 그립유닛에 그립된 상태(고정 상태)로 유지되기 때문에, 기판이 스테이지에 최초 접촉할 시 기판의 위치가 틀어짐을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 복수개의 그립퍼는 지지 프레임에 대해 탄성적으로 이동 가능하게 구비된다. 이와 같이, 복수개의 그립퍼가 지지 프레임에 대해 탄성적으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 복수개의 그립퍼 중 일부에 의한 그립이 해제되어 기판의 처짐(기판의 일 부분만이 부분적으로 스테이지에 접촉되는 상태)이 발생하더라도, 기판의 처짐 부위(꺽이는 부위)에 인접한 부위에서 기판에 대한 그립을 유지(ON)하고 있는 그립퍼의 그립 상태가 안정적으로 유지하고, 기판의 꺽임을 보다 완화시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
기판의 연마 공정은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 연마부재를 이용하여 행해질 수 있다. 일 예로, 기판에 대한 연마 공정은 롤러에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하는 연마벨트에 의해 행해진다. 다른 일 예로, 기판에 대한 연마 공정은 기판에 접촉된 상태로 자전하는 연마패드에 의해 행해진다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 연마 공정이 완료된 기판을 스테이지에서 기판을 언로딩하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게, 틸팅부는 스테이지에 대해 그립유닛을 점진적으로 경사지게 틸팅시킨 상태에서 스테이지로부터 기판을 언로딩한다.
이와 같이, 본 발명은 그립유닛(기판)이 스테이지에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 언로딩되도록 하는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정이 보다 수월하고 안정적으로 이루어지도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 평평한 스테이지(예를 들어, 정반)로부터 들어 올릴 시(언로딩시)에는 기판과 스테이지 사이에 존재하는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의한 표면장력, 또는 정반위에 배치되는 패드(PAD)와 유리 기판 사이에 작용하는 접착력에 의해 기판을 떼어내기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 불가피하게 매우 강한 힘으로 기판을 떼어내야 하는데 이 과정 중에 기판이 손상될 우려가 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지에 대해 기판을 틸팅시키는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정이 기판이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판의 언로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정 중에 기판과 스테이지 사이에 존재하는 액상 유체에 의한 표면장력의 영향을 최소화할 수 있으므로, 비교적 작은 힘으로도 기판을 스테이지로부터 떼어내는 것이 가능하며, 기판을 떼어내는 힘에 의한 기판의 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는 스테이지에서 기판을 부상시키는 부상부를 포함할 수 있다.
부상부는 기판을 언로딩하기 전에 스테이지에서 기판을 부상시키는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정이 보다 수월하게 이루어지게 한다. 즉, 기판을 언로딩하기 전에 기판을 부상시켜 스테이지와 기판의 사이에 미리 유체층이 형성되도록 하는 것에 의하여, 스테이지로부터 기판을 들어올리는 과정이 보다 원활하게 이루어지게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 일 예로, 부상부는 기판의 저면에 유체를 분사하여 기판을 부상시키도록 구성된다.
또한, 기판 처리 장치는 기판을 비접촉 방식으로 흡착하는 비접촉 흡착부를 포함할 수 있다.
이와 같이, 기판을 비접촉 방식으로 흡착하는 비접촉 흡착부를 포함하는 것에 의하여, 기판의 로딩 또는 언로딩 공정 중에 기판의 그립 상태를 보다 안정적으로 유지하고, 언로딩 중에는 기판을 보다 수월하게 들어 올리는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 그립퍼는 기판의 언로딩 공정 중에 기판을 흡착함으로써, 기판의 휨 또는 변형없이 스테이지로부터 안정적으로 기판이 분리될 수 있게 한다. 즉, 그립퍼는 기판의 가장자리 부위(논액티브 영역)만을 그립하기 때문에, 그립퍼만으로 기판을 그립한 상태에서 기판을 언로딩하게 되면, 기판의 가운데 부위(액티브 영역)에는 기판을 스테이지로부터 분리하는 힘이 효과적으로 가해지기 어렵다. 이에 본 발명은, 비접촉 흡착부를 이용하여 기판의 가운데 부위(액티브 영역)를 흡착하는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정이 보다 원활하게 이루어지게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 그립퍼가 기판의 액티브 영역을 그립하도록 구성하는 것도 가능하나, 기판의 액티브 영역은 접촉에 매우 민감하기 때문에, 액티브 영역에서의 접촉은 최대한 배척될 수 있어야 한다. 이에 본 발명은, 비접촉 흡착부를 이용하여 기판의 액티브 영역을 흡착하는 것에 의하여, 기판의 영역에서 접촉에 의한 스크레치 등의 손상을 미연에 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 비접촉 흡착부는 유체에 의한 표면 장력을 이용하여 기판을 비접촉 흡착하도록 구성된다.
일 예로, 비접촉 흡착부는, 기판의 상면에 이격되게 배치되는 흡착 플레이트와, 흡착 플레이트에 형성되며 기판과 상기 흡착 플레이트의 사이에 선택적으로 유체를 분사하는 노즐을 포함한다.
바람직하게, 노즐은 흡착 플레이트의 길이 방향과 폭 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성된다. 이와 같이, 흡착 플레이트의 저면에 균일한 간격으로 복수개의 노즐을 장착하고, 흡착 플레이트의 저면에서 전체적으로 균일하게 유체가 분사되도록 하는 것에 의하여, 흡착 플레이트와 기판 간의 흡착력을 전체적으로 균일하게 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 흡착 플레이트는 피브이씨(PVC) 재질로 형성되고, 흡착 플레이트는 3~30㎜의 두께를 갖도록 형성된다. 또한, 흡착 플레이트의 상면에 보강리브가 형성하는 것에 의하여, 흡착 플레이트가 얇은 두께로 형성되더라도, 흡착 플레이트가 충분한 강성을 가질 수 있게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 흡착 플레이트를 상하 방향으로 이동시키는 실린더를 포함한다.
또한, 기판 처리 장치는 흡착 플레이트의 수평도를 조절하는 조절부를 포함한다. 이와 같이, 조절부를 마련하고, 기판에 대한 흡착 플레이트의 수평 상태를 유지되도록 하는 것에 의하여, 유체를 매개로 한 기판의 흡착력이 기판 전체에 균일하게 형성되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로, 조절부는, 실린더에 고정되며 흡착 플레이트가 장착되는 레벨러 플레이트와, 레벨러 플레이트와 흡착 플레이트의 사이 간격을 조절하는 조절부재를 포함한다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제어방법은, 로딩 영역에서 스테이지로 기판을 이송하는 이송 단계와, 기판의 일변이 스테이지에 인접하도록 기판을 스테이지에 대해 경사지게 틸팅시키는 틸팅 단계와, 기판이 틸팅된 상태에서 스테이지에 기판을 로딩하는 로딩 단계와, 스테이지에 로딩된 기판에 대한 연마 공정을 수행하는 연마 단계를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 기판이 스테이지에 대해 선택적으로 경사지게 틸팅될 수 있도록 하는 것에 의하여, 로딩 공정 중에 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제하고, 기판을 의도한 위치에 정확하게 배치하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 평평한 스테이지(예를 들어, 정반) 위에 평평하게 내려 놓을 시(로딩시), 대면적 유리 기판과 스테이지 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의해 대면적 유리 기판이 스테이지의 상면에서 일시적으로 부유되며, 정위치(로딩 위치)에서 벗어나는(틀어지는) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지에 대해 기판이 선택적으로 틸팅되도록 하는 것에 의하여, 기판의 로딩 공정이 기판이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판의 로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 로딩 공정 중에 기판과 스테이지의 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체가 기판과 스테이지 사이에서 외측으로 빠져나가게 할 수 있으므로, 기판의 로딩 공정 중에 공기층 또는 액체층에 의한 기판의 부유 현상을 최소화하고, 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제할 수 있으며, 의도한 위치에 정확하게 기판을 위치시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 로딩 단계에서는, 스테이지에 인접한 기판의 일변에서 일변을 마주하는 기판의 다른 일변을 향하는 방향을 따라 순차적으로 기판에 대한 그립을 해제하고, 일변에서 다른 일변을 향하는 방향을 따라 기판을 스테이지에 점진적으로 로딩시킬 수 있다.
또한, 로딩 단계에서는 기판이 스테이지에 점진적으로 로딩되는 동안, 스테이지에 대한 기판의 틸팅 각도를 점진적으로 줄이도록 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 분야에 따르면, 기판 처리 장치의 제어방법은, 스테이지에서 연마 공정이 행해진 기판을 스테이지에 대해 경사지게 틸팅시키는 틸팅 단계와, 기판이 스테이지에 대해 틸팅된 상태에서 스테이지로부터 기판을 언로딩하는 언로딩 단계와, 기판을 스테이지에서 언로딩 영역으로 이송하는 이송 단계를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 기판이 스테이지에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 언로딩되도록 하는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정이 보다 수월하고 안정적으로 이루어지도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 평평한 스테이지(예를 들어, 정반)로부터 들어 올릴 시(언로딩시)에는 기판과 스테이지 사이에 존재하는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의한 표면장력, 또는 정반위에 배치되는 패드(PAD)와 유리 기판 사이에 작용하는 접착력에 의해 기판을 떼어내기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 불가피하게 매우 강한 힘으로 기판을 떼어내야 하는데 이 과정 중에 기판이 손상될 우려가 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지에 대해 기판을 틸팅시키는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정이 기판이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판의 언로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정 중에 기판과 스테이지 사이에 존재하는 액상 유체에 의한 표면장력의 영향을 최소화할 수 있으므로, 비교적 작은 힘으로도 기판을 스테이지로부터 떼어내는 것이 가능하며, 기판을 떼어내는 힘에 의한 기판의 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판을 언로딩하기 전에 스테이지에서 기판을 부상시키는 부상 단계를 포함할 수 있다.
참고로, 본 발명에 기판이라 함은, 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판으로 형성된다. 일 예로, 화학 기계적 연마 공정이 수행되는 피처리 기판으로서, 1500㎜*1850㎜의 사이즈를 갖는 6세대 유리 기판이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 로딩 및 언로딩 정확도를 높이고 기판의 로딩 및 언로딩시 기판의 손상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 그립유닛(기판)이 스테이지에 대해 선택적으로 경사지게 틸팅될 수 있도록 하는 것에 의하여, 로딩 공정 중에 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제하고, 기판을 의도한 위치에 정확하게 배치하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 평평한 스테이지(예를 들어, 정반) 위에 평평하게 내려 놓을 시(로딩시), 대면적 유리 기판과 스테이지 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의해 대면적 유리 기판이 스테이지의 상면에서 일시적으로 부유되며, 정위치(로딩 위치)에서 벗어나는(틀어지는) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지에 대해 기판이 선택적으로 틸팅되도록 하는 것에 의하여, 기판의 로딩 공정이 기판이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판의 로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 로딩 공정 중에 기판과 스테이지의 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체가 기판과 스테이지 사이에서 외측으로 빠져나가게 할 수 있으므로, 기판의 로딩 공정 중에 공기층 또는 액체층에 의한 기판의 부유 현상을 최소화하고, 기판의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제할 수 있으며, 의도한 위치에 정확하게 기판을 위치시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 복수개의 그립퍼에 의한 기판의 그립이, 기판의 일변을 마주하는 기판의 다른 일변을 향하는 방향을 따라 순차적으로 해제되도록 하는 것에 의하여, 기판의 밀림 현상없이 기판을 정확한 위치에 로딩하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 복수개의 그립퍼 중 일부의 그립이 해제되면, 기판의 일부 부위가 스테이지에 접촉된 상태에서 기판의 나머지 부위는 그립유닛에 그립된 상태(고정 상태)로 유지되기 때문에, 기판이 스테이지에 최초 접촉할 시 기판의 위치가 틀어짐을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 본 발명은 그립유닛(기판)이 스테이지에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 언로딩되도록 하는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정이 보다 수월하고 안정적으로 이루어지도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 평평한 스테이지(예를 들어, 정반)로부터 들어 올릴 시(언로딩시)에는 기판과 스테이지 사이에 존재하는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의한 표면장력, 또는 정반위에 배치되는 패드(PAD)와 유리 기판 사이에 작용하는 접착력에 의해 기판을 떼어내기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 불가피하게 매우 강한 힘으로 기판을 떼어내야 하는데 이 과정 중에 기판이 손상될 우려가 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지에 대해 기판을 틸팅시키는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정이 기판이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판의 언로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판의 언로딩 공정 중에 기판과 스테이지 사이에 존재하는 액상 유체에 의한 표면장력의 영향을 최소화할 수 있으므로, 비교적 작은 힘으로도 기판을 스테이지로부터 떼어내는 것이 가능하며, 기판을 떼어내는 힘에 의한 기판의 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판을 비접촉 방식으로 흡착하는 비접촉 흡착부를 포함하는 것에 의하여, 기판의 로딩 또는 언로딩 공정 중에 기판의 그립 상태를 보다 안정적으로 유지하고, 언로딩 중에는 기판을 보다 수월하게 들어 올리는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 액티브 영역과 논액티브 영역을 설명하기 위한 도면,
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 로딩 과정을 설명하기 위한 도면,
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면,
도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 과정을 설명하기 위한 도면,
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 비접촉 흡착부를 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도,
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
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 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 도시한 정면도이다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 액티브 영역과 논액티브 영역을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 로딩 영역에서 기판을 수취하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판을 스테이지로 이송하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 스테이지에 기판을 로딩하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 언로딩 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 16을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판(10)에 대한 연마 공정이 행해지는 스테이지(100)와, 기판(10)을 그립하는 그립유닛(200)과, 스테이지(100)에 대해 그립유닛(200)을 선택적으로 경사지게 틸팅시키는 틸팅부(300)를 포함한다.
스테이지(100)는 로딩 영역(101)과 언로딩 영역(102)의 사이에 마련된 연마 영역(미도시)에 배치되며, 스테이지(100)에서는 기판(10)에 대한 기계적 연마 공정 또는 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해진다. 일 예로, 기판(10)의 화학 기계적 연마 공정은, 기판(10)의 표면을 연마부재(예를 들어, 연마패드 또는 연마벨트)를 이용하여 기계적으로 연마하는 동안 화학적 연마를 위한 슬러리를 공급함으로써 행해진다.
참고로, 본 발명에 기판(10)이라 함은, 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판(10)으로 형성된다. 일 예로, 화학 기계적 연마 공정이 수행되는 피처리 기판(10)으로서, 1500㎜*1850㎜의 사이즈를 갖는 6세대 유리 기판(10)이 피처리 기판(10)으로 사용된다. 경우에 따라서는 7세대 및 8세대 유리 기판이 피처리 기판으로 사용되는 것도 가능하다.
기판(10)은 이송 로봇(미도시)에 의해 로딩 영역(101)으로 공급된다. 로딩 영역(101)의 기판(10)은 스테이지(100)로 이송되고, 스테이지(100) 상에서는 기판(10)에 대한 연마 공정이 행해진다. 그 후, 기판(10)은 스테이지(100)에서 언로딩 영역(102)으로 이송된 후 다음 공정이 행해진다.
스테이지(100)는 기판(10)이 거치될 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 스테이지(100)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 스테이지(100)는 사각 형태로 형성될 수 있다.
또한, 스테이지(100)의 상면에는 연마 공정 중에 기판(10)의 이탈을 방지하기 위한 사각형 형태의 리테이너(100a)가 돌출 형성된다. 바람직하게 리테이너(100a)의 돌출 높이는 기판(10)의 두께와 동일하게 형성된다. 경우에 따라서는 스테이지 상에서 연마 공정이 행해지는 동안 기판의 저면이 스테이지의 상면에 흡착되도록 구성하는 것도 가능하다.
그립유닛(200)은 기판(10)을 그립하도록 마련된다. 여기서, 그립유닛(200)이 기판(10)을 그립한다 함은, 그립유닛(200)이 기판(10)을 이송 또는 움직임 가능한 상태로 파지하는 것으로 이해되며, 그립유닛(200)의 그립 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 그립유닛(200)은 부착, 흡착 또는 가압 방식으로 기판(10)을 그립하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 그립유닛(200)은 틸팅부(300)에 의해 각도 조절 가능한 지지 프레임(210)과, 지지 프레임(210)에 장착되며 기판(10)을 그립하는 그립퍼(220)를 포함한다. 일 예로, 그립퍼(220)는 기판(10)에 진공 흡착되도록 구성될 수 있다.
지지 프레임(210)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 일 예로, 지지 프레임(210)은 대략 "H" 형태를 이루도록 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 지지 프레임이 사각 또는 여타 다른 기하학적 형태를 이루도록 형성될 수 있으며, 지지 프레임의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
그립퍼(220)는 기판(10)의 상면을 마주하도록 지지 프레임(210)에 장착된다. 이때, 그립퍼(220)는 지지 프레임(210)에 직접 장착되는 것도 가능하나, 다르게는 지지 프레임(210)에 고정되는 별도의 연장부재 또는 연결부재를 매개로 지지 프레임(210)에 장착되는 것도 가능하다.
그립퍼(220)는 진공 흡착 방식으로 기판(10)을 그립하도록 구성된다. 일 예로, 그립퍼(220)는 기판(10)을 독립적으로 흡착 가능하게 복수개가 마련된다. 바람직하게, 그립퍼(220)는 기판(10)의 논액티브 영역(12)(non-active area)을 그립하도록 구성된다. 이와 같이, 그립퍼(220)가 기판(10)의 논액티브 영역(12)에서 기판(10)을 그립(기판(10)의 논액티브 영역(12)을 그립)하도록 하는 것에 의하여, 그립퍼(220)의 접촉에 의한 기판(10)의 손상 및 수율 저하를 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 기판(10)의 논액티브 영역(12)이라 함은, 기판(10)의 영역 중 패턴(Pattern)이 형성되어 있지 않은 영역, 또는 공정이 불필요한 영역(dead zone)으로 정의된다.
일 예로, 기판(10)의 논액티브 영역(12)은, 기판(10)의 액티브 영역(11논액티브 영역(12)active area)의 둘레를 감싸도록 액티브 영역(11)의 가장자리 부위에 형성될 수 있다. 여기서, 기판(10)의 액티브 영역(11)이라 함은, 기판(10)의 영역 중 실질적으로 화소셀 등이 형성되는 영역으로 정의되며, 일반적으로 기판(10)의 가장자리 안쪽 영역이 액티브 영역(11)으로 정의된다. 참고로, 도 4를 참조하면, 기판(10)에서 논액티브 영역(12)(해칭된 영역)은 기판(10)의 가장자리를 따라 형성될 수 있고, 액티브 영역(11)(11)은 기판(10)의 가장자리 안쪽에 형성될 수 있다.
또한, 그립퍼(220)는 폭보다 긴 길이를 갖는 장방형 형태(얇고 긴 형태)를 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 그립퍼(220)를 장방형 형태로 형성하는 것에 의하여, 그립퍼(220)가 액티브 영역(11)을 침범하지 않고, 좁은 폭을 갖는 논액티브 영역(12) 상에서 기판(10)을 효과적으로 그립하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
틸팅부(300)는 기판(10)을 그립한 그립유닛(200)을 스테이지(100)에 대해 선택적으로 경사지게 틸팅시키기 위해 구비된다.
여기서, 그립유닛(200)이 스테이지(100)에 대해 틸팅된다 함은, 그립유닛(200)이 스테이지(100)에 대해 소정 각도록 경사지게 배치되는 것으로 정의되며, 스테이지(100)에 대해 그립유닛(200)이 틸팅됨에 따라 그립유닛(200)에 그립되는 기판(10) 역시 스테이지(100)에 대해 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
참고로, 틸팅부(300)는 기판(10)의 이송 경로를 따라 배치된 가이드 레일(110a)을 따라 이동하는 가이드 프레임(110)에 장착되며, 가이드 프레임(110)이 가이드 레일(110a)을 따라 이동함에 따라, 틸팅부(300)(그립유닛과 기판 포함)는 로딩 영역(101)에서 스테이지(100)로 이동하거나, 스테이지(100)에서 언로딩 영역(102)으로 이동할 수 있다.
바람직하게, 스테이지(100)에 대해 그립유닛(200)이 경사지게 틸팅된 상태에서 기판(10)의 일변은 기판(10)의 나머지 다른 변에 비해 스테이지(100)에 인접하게 배치(기판(10)의 일변을 기준으로 틸팅)된다. 여기서, 기판(10)의 일변이 스테이지(100)에 인접하게 배치된다 함은, 기판(10)의 일변이 스테이지(100)에 접촉하도록 배치되거나, 기판(10)의 일변이 스테이지(100)에 근접하도록 이격된 상태로 배치되는 것을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
이와 같이, 본 발명은 그립유닛(200)(기판)이 스테이지(100)에 대해 선택적으로 경사지게 틸팅될 수 있도록 하는 것에 의하여, 로딩 공정 중에 기판(10)의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제하고, 기판(10)을 의도한 위치에 정확하게 배치하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 평평한 스테이지(예를 들어, 정반) 위에 평평하게 내려 놓을 시(로딩시), 대면적 유리 기판과 스테이지 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의해 대면적 유리 기판이 스테이지의 상면에서 일시적으로 부유되며, 정위치(로딩 위치)에서 벗어나는(틀어지는) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지(100)에 대해 기판(10)이 선택적으로 틸팅되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 로딩 공정이 기판(10)이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판(10)의 로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 로딩 공정 중에 기판(10)과 스테이지(100)의 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체가 기판(10)과 스테이지(100) 사이에서 외측으로 빠져나가게 할 수 있으므로, 기판(10)의 로딩 공정 중에 공기층 또는 액체층에 의한 기판(10)의 부유 현상을 최소화하고, 기판(10)의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제할 수 있으며, 의도한 위치에 정확하게 기판(10)을 위치시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
틸팅부(300)는 그립유닛(200)을 선택적으로 틸팅시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 틸팅부(300)는, 베이스 프레임(310)과, 베이스 프레임(310)과 그립 유닛을 연결하며, 선택적으로 신축 가능하게 구비되는 제1신축부(320)와, 제1신축부(320)를 마주하도록 배치되되, 베이스 프레임(310)과 그립 유닛을 연결하며 선택적으로 신축 가능하게 구비되는 제2신축부(330)를 포함하고, 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 신축 길이를 서로 다르게 조절함으로써 그립 유닛을 틸팅시킬 수 있다.
베이스 프레임(310)은, 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 일 예로, 베이스 프레임(310)은 사각형 형태를 이루도록 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 베이스 프레임이 원형 또는 여타 다른 기하학적 형태를 이루도록 형성될 수 있으며, 베이스 프레임의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이때, 제1신축부(320)와 제2신축부(330) 중 어느 하나 이상은 수직선을 기준으로 경사지게 배치된 상태에서 신축되도록 구성될 수 있다. 이하에서는 제1신축부(320)와 제2신축부(330)가 모두 경사지게 배치된 상태에서 신축되도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 제1신축부와 제2신축부 중 어느 하나가 수직하게 배치되도록 구성하는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 제1신축부(320)는, 상기 베이스 프레임(310)의 일변을 따라 이격되게 배치되며, 선택적으로 신축 가능한 복수개의 제1전동실린더(321)를 포함한다. 또한, 제2신축부(330)는 베이스 프레임(310)의 다른 일변을 따라 이격되게 배치되며, 선택적으로 신축 가능한 복수개의 제2전동실린더(331)를 포함한다. 이하에서는 베이스 프레임(310)의 일변에 2개의 제1전동실린더(321)가 장착되고, 제1전동실린더(321)를 마주하도록 베이스 프레임(310)의 다른 일변에 2개의 제2전동실린더(331)가 장착된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 제1신축부와 제2신축부가 단 하나의 전동실린더로 구성되거나, 3개 이상의 전동실린더를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
이때, 복수개의 제1전동실린더(321)는 동기화되어 작동(동일한 신축 거리로 동시에 작동)되고, 복수개의 제2전동실린더(331)는 동기화되어 작동된다.
전동실린더(제1전동실린더, 제2전동실린더)로서는 선택적으로 길이 조절 가능한 통상의 전동실린더가 사용될 수 있으며, 전동실린더의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 전동실린더는 구동력을 제공하는 모터와, 모터에 의해 회전하는 볼스크류와, 볼스크류에 장착되어 볼스크류의 회전에 따라 볼스크류를 따라 직선 이동하는 볼스크류 너트와, 볼스크류 너트에 연결되는 로드를 포함하여 구성될 수 있으며, 볼스크류의 회전수 및 회전 방향을 제어함으로써 로드의 신축 길이를 제어할 수 있다. 바람직하게 제1전동실린더(321)와 제2전동실린더(331)는 미세한 신축 길이 조절이 가능하도록 서보 모터를 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 제1신축부와 제2신축부로서 전동실린더 대신 길이 선택적으로 길이 조절 가능한 다른 수단이 사용될 수 있으며, 제1신축부와 제2신축부의 종류는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(1)는 베이스 프레임(310)에 대한 지지 프레임(210)의 상하 방향 이동을 가이드하는 가이드부(230)를 포함한다.
가이드부(230)는 베이스 프레임(310)에 대한 지지 프레임(210)의 상하 방향 이동을 가이드 함으로써, 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 작동에 의한 지지 프레임(210)의 불안정한 유동(좌우 방향으로 흔들리는 유동)을 억제할 수 있게 한다.
즉, 지지 프레임이 상하 방향으로 이동됨과 동시에 좌우 방향으로의 이동이 허용되는 구조(가이드부(230)가 배제된 구조)에서는, 예를 들어, 제1신축부의 길이가 증가하면, 지지 프레임의 상하 높이 및 각도가 변경됨과 동시에 지지 프레임의 좌우 위치가 변경된다. 따라서, 제1신축부의 길이 변화에 따른 제2신축부의 제어(신축 길이 제어)는 지지 프레임의 높이 및 각도와 좌우 위치를 모두 반영해야 하기 때문에, 제1신축부와 제2신축부의 제어가 복잡해지고 어려운 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 가이드부(230)를 통해 지지 프레임(210)의 상하 방향을 따른 직선 이동만 허용되고, 좌우 이동이 구속되도록 하는 것에 의하여, 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 신축 길이 제어를 보다 용이하게 수행할 수 있다.
더욱이, 가이드부(230)는 지지 프레임(210)의 좌우 이동을 억제할 수 있으므로, 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 작동시 지지 프레임(210)의 불안정한 유동에 의한 기판(10)의 흔들림을 최소화할 수 있으며, 흔들림에 의한 그립 실패를 방지하고 안정성 및 신뢰성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 길이를 갖는 대면적 기판(10)은 지지 프레임(210)의 작은 흔들림에도 크게 요동될 수 있기 때문에, 지지 프레임(210)의 흔들림을 최대한 억제하는 것이 중요하다.
가이드부(230)는 베이스 프레임(310)에 대한 지지 프레임(210)의 상하 방향 이동을 가이드 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 가이드부(230)는, 베이스 프레임(310)에 장착되는 가이드부싱(234)과, 일단은 지지 프레임(210)에 회전 가능하게 연결되고 가이드부싱(234)을 따라 직선 이동 가능하게 배치되는 가이드로드(232)를 포함한다.
일 예로, 가이드로드(232)는 가이드부싱(234)의 가이드홀(미도시)을 따라 직선 이동 가능하게 배치될 수 있으며, 가이드로드(232)의 하단은 통상의 회전핀을 매개로 지지 프레임(210)에 회전 가능하게 연결된다.
바람직하게, 제1신축부(320)와 제2신축부(330) 사이의 중간 위치(도 5를 기준으로 베이스 프레임(310)의 중심 위치)에 가이드부(230)를 배치하는 것에 의하여, 지지 프레임(210)의 흔들림 및 불안정한 유동을 최대한 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 스테이지(100)에 기판(10)을 로딩하거나, 스테이지(100)에서 기판(10)을 언로딩하기 위해 사용될 수 있다. 여기서, 기판(10)의 로딩이라 함은, 연마 처리될 기판(10)을 스테이지(100)에 내려 놓는 공정으로 정의되고, 기판(10)의 언로딩이라 함은, 연마 완료된 기판(10)을 스테이지(100)로부터 들어 올리는 공정으로 정의된다.
일 예로, 기판 처리 장치(1)는 로딩 영역(101)에서 기판(10)을 수취한 후, 스테이지(100)에 기판(10)을 로딩하기 위해 사용된다. 즉, 기판(10)은 로딩 영역(101)에서 스테이지(100)로 이송되고, 틸팅부(300)가 스테이지(100)에 대해 그립유닛(200)을 경사지게 틸팅시킨 상태에서 스테이지(100)에 기판(10)이 로딩된다.
이하에서는 기판(10)의 로딩 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 기판(10)은 이송 로봇(미도시)에 의해 로딩 영역(101)에 공급되고, 로딩 영역(101)에서 기판(10)은 그립유닛(200)에 수취된다.
로딩 영역(101)에서는 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 길이가 동시에 늘어남(down)에 따라 지지 프레임(210)이 수평하게 하강할 수 있으며, 지지 프레임(210)이 일정 이상 하강하여 그립퍼(220)가 기판(10)에 접촉되면 그립퍼(220)에 의한 흡착력에 의해 기판(10)이 그립퍼(220)에 흡착된다. 그 후, 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 길이가 동시에 줄어들면(up), 기판(10)이 그립퍼(220)에 흡착된 상태에서 지지 프레임(210)이 수평하게 상승하게 된다.
도 6을 참조하면, 그립유닛(200)에 기판(10)이 흡착된 상태에서, 가이드 프레임(110)이 가이드 레일(110a)을 따라 스테이지(100) 측으로 이동함에 따라, 기판(10)은 로딩 영역(101)에서 스테이지(100)로 이송된다.
도 7을 참조하면, 스테이지(100)의 상부로 이송된 기판(10)은 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 스테이지(100)의 상면에 로딩된다.
즉, 제1신축부(320)와 제2신축부(330) 중 어느 하나만의 길이가 늘어나면, 예를 들어, 제1신축부(320)의 길이가 늘어나면(down), 지지 프레임(210)은 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅될 수 있으며, 그립유닛(200)에 그립된 기판(10) 역시 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된다. 이와 같이 기판(10)이 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 기판(10)의 로딩이 이루어진다.
이때, 스테이지(100)에 대해 틸팅되게 배치된 기판(10)의 로딩 과정은, 지지 프레임(210)(그립유닛)의 틸팅 각도가 일정하게 유지된 상태에서 행해지거나, 지지 프레임(210)(그립유닛)의 틸팅 각도가 점진적으로 줄어들면서 행해질 수 있다.
일 예로, 기판(10)(지지 프레임)의 틸팅 각도가 일정하게 유지된 상태에서 모든 그립퍼(220)에 의한 그립이 동시에 해제(OFF)되면, 기판(10)은 좌측변(도 7 기준)에서 우측변(도 7 기준)을 향하는 방향을 따라 스테이지(100)에 점진적으로 로딩된다.
다른 일 예로, 도 9와 같이, 스테이지(100)에 대해 기판(10)을 틸팅시켜 기판(10)의 좌측변(도 7 기준)이 먼저 스테이지(100)에 접촉된 상태에서, 제2신축부(330)의 길이가 점진적으로 늘어나면(down), 기판(10)의 틸팅 각도가 점진적으로 줄어들면서 기판(10)은 좌측변(도 7 기준)에서 우측변(도 7 기준)을 향하는 방향을 따라 스테이지(100)에 점진적으로 로딩된다.
이때, 스테이지(100)에 대한 그립 유닛의 틸팅 각도(기판(10)의 틸팅 각도)는 0.1°~ 3°로 형성됨이 바람직하다. 즉, 기판(10)의 틸팅 각도가 높아질수록(예를 들어, 3°를 초과하게 되면), 기판(10)의 우측변(도 7 기준)의 높이가 높아지기 때문에, 그립퍼(220)에 의한 그립 해제에 의해 기판(10)이 낙하할 시 기판(10)이 손상되거나 파손될 우려가 있고, 기판(10)의 로딩 시간이 증가하여 공정 효율이 저하되기 때문에, 스테이지(100)에 대한 그립 유닛의 틸팅 각도(기판(10)의 틸팅 각도)는 0.1°~ 3°로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 8을 참조하면, 틸팅된 기판(10)의 로딩 과정은 복수개의 그립퍼(220)에 의한 그립을 순차적으로 해제(OFF)하여 행해지는 것도 가능하다. 즉, 복수개의 그립퍼(220)에 의한 기판(10)의 그립은, 기판(10)의 일변(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 좌측변)을 마주하는 기판(10)의 다른 일변(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 우측변)을 향하는 방향을 따라 순차적으로 해제(OFF)되고, 복수개의 그립퍼(220)에 의한 그립이 순차적으로 해제됨에 따라 기판(10)은 일변에서 다른 일변을 향하는 방향을 따라 스테이지(100)에 점진적으로 로딩된다.
이와 같이, 기판(10)이 틸팅된 상태에서 복수개의 그립퍼(220)에 의한 그립을 순차적으로 해제(OFF)하여 로딩이 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 로딩 위치를 보다 정확하게 맞출 수 있는 유리한 효과가 있다.
즉, 기판(10)(지지 프레임)의 틸팅 각도가 일정하게 유지된 상태에서 모든 그립퍼(220)에 의한 그립을 동시에 해제(OFF)하면, 기판(10)과 스테이지(100)의 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체가 기판(10)과 스테이지(100) 사이에서 외측으로 빠져나갈 수는 있으나, 기판(10)이 의도한 로딩 위치에서 밀려나게 되는 현상이 발생할 수 있다. 이에 본 발명은, 복수개의 그립퍼(220)에 의한 기판(10)의 그립이, 기판(10)의 일변(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 좌측변)을 마주하는 기판(10)의 다른 일변(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 우측변)을 향하는 방향을 따라 순차적으로 해제(OFF)되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 밀림 현상없이 기판(10)을 정확한 위치에 로딩하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 도 7과 같이, 복수개의 그립퍼(220) 중 일부(예를 들어, 도 7 기준으로 기판의 좌측변 부위를 그립하는 그립퍼)의 그립이 해제되면, 기판(10)의 일부 부위(예를 들어, 도 7 기준으로 기판의 좌측변 부위)가 스테이지(100)에 접촉된 상태에서 기판(10)의 나머지 부위(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 우측변 부위)는 그립유닛(200)에 그립된 상태(고정 상태)로 유지되기 때문에, 기판(10)이 스테이지(100)에 최초 접촉할 시 기판(10)의 위치가 틀어짐을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 복수개의 그립퍼(220)는 지지 프레임(210)에 대해 탄성적으로 이동 가능하게 구비된다. 여기서, 그립퍼(220)가 지지 프레임(210)에 대해 탄성적으로 이동 가능하다 함은, 지지 프레임(210)에 대한 그립퍼(220)의 배치 높이(지지 프레임(210)과 그립퍼(220)의 사이 간격 길이)(도 8의 L 참조)가 탄성적으로 가변될 수 있음을 의미한다. 일 예로, 그립퍼(220)는 지지 프레임(210)에 상하 방향을 따라 직선 이동 가능하게 장착되고, 지지 프레임(210)에 대한 그립퍼(220)의 직선 이동은 스프링과 같은 탄성부재에 의해 탄성적으로 지지될 수 있다.
이와 같이, 복수개의 그립퍼(220)가 지지 프레임(210)에 대해 탄성적으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 복수개의 그립퍼(220) 중 일부에 의한 그립이 해제되어 기판(10)의 처짐(기판(10)의 일 부분만이 부분적으로 스테이지(100)에 접촉되는 상태)이 발생하더라도, 기판(10)의 처짐 부위(꺽이는 부위)에 인접한 부위에서 기판(10)에 대한 그립을 유지(ON)하고 있는 그립퍼(220)의 그립 상태가 안정적으로 유지되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 가령, 도 8을 기준으로, 지지 프레임(210)의 좌측으로부터 첫번째에 배치된 그립퍼(220)와 두번째에 배치된 그립퍼(220)의 그립이 해제되어, 기판(10)의 좌측변 부위에 처짐이 발생하더라도, 세번째에 배치된 그립퍼(220)의 길이(지지 프레임(210)과 그립퍼(220)의 사이 간격 길이)가 탄성적으로 늘어날 수 있기 때문에, 세번째에 배치된 그립퍼(220)에 의한 그립 상태를 안정적으로 유지하고, 기판(10)의 꺽임을 보다 완화시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 도 10을 참조하면, 기판(10)이 스테이지(100)에 로딩된 이후에는 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 길이가 동시에 줄어들게(up) 함으로써, 그립유닛(200)이 스테이지(100)의 상부로 상승된다.
스테이지(100) 상에 기판(10)의 로딩이 완료된 후에는, 스테이지(100) 상에서 기판(10)에 대한 연마 공정이 행해진다. 이때, 기판(10)의 연마 공정은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 연마부재를 이용하여 행해질 수 있다.
일 예로, 도 11을 참조하면, 기판(10)에 대한 연마 공정은 롤러(132)에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하는 연마벨트(130)에 의해 행해진다.
연마벨트(130)는 롤러(132)에 의해 정해지는 경로를 따라 이동하며 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련된다. 일 예로, 연마벨트(130)는 무한 루프 방식으로 순환 회전하며 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련될 수 있다.
연마벨트(130)는 축 방향(롤러(132)의 회전축 방향)을 따른 길이가 기판(10)의 폭(연마벨트(130)의 축선 방향을 따른 폭)에 대응하는 길이로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 연마벨트의 축 방향 길이가 기판의 폭보다 크거나 작게 형성되는 것도 가능하다.
연마벨트(130)는 기판(10)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마벨트(130)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, 연마벨트(130)의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
참고로, 기판(10)의 연마 공정은 단 하나의 연마벨트(130)에 의해 행해질 수 있으나, 복수개의 연마벨트(130)를 이용하여 동시에 또는 순차적으로 기판(10)을 연마하는 것도 가능하다. 경우에 따라서는 연마벨트가 순환 회전하지 않고, 통상의 카세트 테이프의 릴 투 릴(reel to reel) 귄취 방식(제1릴에 귄취되었다가 다시 제2릴에 반대 방향으로 귄취되는 방식)으로 오픈 루프 형태의 이동 궤적을 따라 이동(귄취)하며 기판을 연마하도록 구성하는 것도 가능하다.
아울러, 기판(10)의 연마 공정은, 스테이지(100)는 위치가 고정되고, 연마벨트(130)가 스테이지(100)에 대해 수평 이동하는 것에 의해 행해질 수 있다. 경우에 따라서는 연마벨트의 위치가 고정되고, 스테이지가 연마벨트에 대해 수평 이동하는 것에 의해 기판의 연마 공정이 행해지도록 구성하는 것도 가능하다.
다른 일 예로, 도 12를 참조하면, 기판(10)에 대한 연마 공정은 기판(10)에 접촉된 상태로 자전하는 연마패드(130')에 의해 행해진다.
연마패드(130')는 연마패드(130') 캐리어(132')에 장착되며, 기판(10)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련된다.
연마패드(130') 캐리어(132')는 연마패드(130')를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연마패드(130') 캐리어(132')의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드(130') 캐리어(132')는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 연마패드(130') 캐리어(132')에는 연마패드(130')를 기판(10)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드(130')를 가압하는 공압가압부)가 구비된다.
연마패드(130')는 기판(10)에 대한 기계적 연마에 적합한 재질로 형성된다. 예를 들어, 연마패드(130')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(130')의 재질 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
바람직하게 연마패드(130')로서는 기판(10)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(130')가 사용된다. 즉, 기판보다 큰 크기를 갖는 연마패드를 사용하여 기판을 연마하는 것도 가능하나, 기판보다 큰 크기를 갖는 연마패드를 사용하게 되면, 연마패드를 자전시키기 위해 매우 큰 회전 장비 및 공간이 필요하기 때문에, 공간효율성 및 설계자유도가 저하되고 안정성이 저하되는 문제점이 있다. 실질적으로, 기판은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 크기를 갖기 때문에, 기판보다 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(10)보다 작은 크기를 갖는 원형 연마패드(130')를 자전시켜 기판(10)의 표면을 연마하도록 하는 것에 의하여, 공간효율성 및 설계자유도를 크게 저하하지 않고도 연마패드(130')를 자전시켜 기판(10)을 연마하는 것이 가능하고, 연마패드(130')에 의한 연마량을 전체적으로 균일하게 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 연마패드(130')의 연마 경로는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 연마패드(130')의 연마 경로에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드(130')는 경사진 제1사선경로와, 제1사선경로의 반대 방향으로 경사진 제2사선경로를 따라 연속적으로 이동하면서 기판(10)의 표면을 연마하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드가 원형 궤적의 연마 경로를 따라 이동하며 기판을 연마하는 것도 가능하다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 스테이지(100) 상에서 연마가 완료된 기판(10)은 스테이지(100)에서 언로딩 영역(102)으로 이송된 후 다음 공정이 행해진다.
바람직하게, 틸팅부(300)는 스테이지(100)에 대해 그립유닛(200)을 점진적으로 경사지게 틸팅시킨 상태에서 스테이지(100)로부터 기판(10)을 언로딩한다.
이와 같이, 본 발명은 그립유닛(200)(기판)이 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 언로딩되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정이 보다 수월하고 안정적으로 이루어지도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(10)(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판(10)을 평평한 스테이지(100)(예를 들어, 정반)로부터 들어 올릴 시(언로딩시)에는 기판(10)과 스테이지(100) 사이에 존재하는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의한 표면장력에 의해 기판(10)을 떼어내기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 불가피하게 매우 강한 힘으로 기판(10)을 떼어내야 하는데 이 과정 중에 기판(10)이 손상될 우려가 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지(100)에 대해 기판(10)을 틸팅시키는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정이 기판(10)이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판(10)의 언로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정 중에 기판(10)과 스테이지(100) 사이에 존재하는 액상 유체에 의한 표면장력의 영향을 최소화할 수 있으므로, 비교적 작은 힘으로도 기판(10)을 스테이지(100)로부터 떼어내는 것이 가능하며, 기판(10)을 떼어내는 힘에 의한 기판(10)의 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 도 13을 참조하면, 제1신축부(320)와 제2신축부(330) 중 어느 하나만의 길이가 줄어든면, 예를 들어, 제2신축부(330)의 길이가 줄어들면(up), 지지 프레임(210)은 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅될 수 있으며, 그립유닛(200)에 그립된 기판(10) 역시 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된다.
이와 같이 기판(10)이 틸팅된 상태에서, 도 15와 같이, 제1신축부(320)의 길이를 줄어들게(up) 함으로써, 스테이지(100)로부터 기판(10)이 언로딩된다.
그 후, 도 16과 같이, 그립유닛(200)에 기판(10)이 흡착된 상태에서, 가이드 프레임(110)이 가이드 레일(110a)을 따라 언로딩 영역(102) 측으로 이동함에 따라, 기판(10)은 스테이지(100)에서 언로딩 영역(102)으로 이송된다.
또한, 기판 처리 장치(1)는 스테이지(100)에서 기판(10)을 부상시키는 부상부(150)를 포함할 수 있다.
부상부(150)는 기판(10)을 언로딩하기 전에 스테이지(100)에서 기판(10)을 부상시키는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정이 보다 수월하게 이루어지게 한다. 즉, 기판(10)을 언로딩하기 전에 기판(10)을 부상시켜 스테이지(100)와 기판(10)의 사이에 미리 유체층이 형성되도록 하는 것에 의하여, 스테이지(100)로부터 기판(10)을 들어올리는 과정이 보다 원활하게 이루어지게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
부상부(150)는 요구되는 요건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 스테이지(100) 상에서 기판(10)을 부상시키도록 구성될 수 있다. 일 예로, 도 14를 참조하면, 부상부(150)는 기판(10)의 저면에 기체(또는 다른 유체)를 분사하여 기판(10)을 부상시키도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 부상부가 초음파에 의한 진동에너지를 이용하여 스테이지 상에서 기판을 부상시키는 것도 가능하다.
한편, 도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 비접촉 흡착부를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 기판(10)을 비접촉 방식으로 흡착하는 비접촉 흡착부(250)를 포함할 수 있다.
비접촉 흡착부(250)는 기판(10)의 로딩 또는 언로딩 공정 중에 기판(10)의 그립 상태를 보다 안정적으로 유지하고, 언로딩 중에는 기판(10)을 보다 수월하게 들어 올리기 위해 마련된다.
특히, 그립퍼(220)는 기판(10)의 언로딩 공정 중에 기판(10)을 흡착함으로써, 기판(10)의 휨 또는 변형없이 스테이지(100)로부터 안정적으로 기판(10)이 분리될 수 있게 한다. 즉, 그립퍼(220)는 기판(10)의 가장자리 부위(논액티브 영역)만을 그립하기 때문에, 그립퍼(220)만으로 기판(10)을 그립한 상태에서 기판(10)을 언로딩하게 되면, 기판(10)의 가운데 부위(액티브 영역)에는 기판(10)을 스테이지(100)로부터 분리하는 힘이 효과적으로 가해지기 어렵다. 이에 본 발명은, 비접촉 흡착부(250)를 이용하여 기판(10)의 가운데 부위(액티브 영역)를 흡착하는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정이 보다 원활하게 이루어지게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 그립퍼(220)가 기판(10)의 액티브 영역(11)을 그립하도록 구성하는 것도 가능하나, 기판(10)의 액티브 영역(11)은 접촉에 매우 민감하기 때문에, 액티브 영역(11)에서의 접촉은 최대한 배척될 수 있어야 한다. 이에 본 발명은, 비접촉 흡착부(250)를 이용하여 기판(10)의 액티브 영역(11)을 흡착하는 것에 의하여, 기판(10)의 영역에서 접촉에 의한 스크레치 등의 손상을 미연에 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 비접촉 흡착부(250)는 유체에 의한 표면 장력을 이용하여 기판(10)을 비접촉 흡착하도록 구성된다.
일 예로, 비접촉 흡착부(250)는, 기판(10)의 상면에 이격되게 배치되는 흡착 플레이트(252)와, 흡착 플레이트(252)에 형성되며 기판(10)과 상기 흡착 플레이트(252)의 사이에 선택적으로 유체를 분사하는 노즐(254)을 포함한다.
흡착 플레이트(252)의 형상 및 크기는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 흡착 플레이트(252)는 기판(10)의 액티브 영역(11)에 대응하는 사각형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 흡착 플레이트(252)는 그립유닛(200)에 장착될 수 있다. 경우에 따라서는 그립유닛과 별도로 흡착 플레이트를 장착하는 것도 가능하다.
노즐(254)은 흡착 플레이트(252)의 저면(흡착 플레이트(252)와 스테이지(100)의 사이 공간)에 유체를 분사하도록 형성된다. 즉, 기판(10)의 상면에 소정 간격을 두고 이격되게 흡착 플레이트(252)가 배치되면, 노즐(254)에서 유체가 분사되고, 노즐(254)로부터 분사된 유체는 흡착 플레이트(252)와 기판(10)의 사이에 채워진다.
바람직하게, 노즐(254)은 흡착 플레이트(252)의 길이 방향과 폭 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성된다. 이와 같이, 흡착 플레이트(252)의 저면에 균일한 간격으로 복수개의 노즐(254)을 장착하고, 흡착 플레이트(252)의 저면에서 전체적으로 균일하게 유체가 분사되도록 하는 것에 의하여, 흡착 플레이트(252)와 기판(10) 간의 흡착력을 전체적으로 균일하게 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 흡착 플레이트(252)는 피브이씨(PVC) 재질로 형성된다. 경우에 따라서는 흡착 플레이트가 금속 재질(예를 들어, SUS)로 형성되는 것도 가능하다. 그러나, 흡착 플레이트가 금속 재질로 형성되면, 흡착 플레이트의 무게가 증가하여, 이송 및 관리의 불편함이 있기 때문에, 흡착 플레이트를 경량화할 수 있도록 흡착 플레이트(252)는 피브이씨(PVC) 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판(10)의 액티브 영역(11)을 흡착하는 조건에서, 흡착 플레이트(252)는 3~30㎜의 두께를 갖도록 형성된다.
또한, 흡착 플레이트(252)의 상면에는 보강리브(252a)가 형성될 수 있다. 일 예로, 보강리브(252a)는 격자 형태의 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 보강리브가 사각 또는 원형 형태 등으로 형성될 수 있으며, 보강리브의 형태 및 구조에 의하여 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 흡착 플레이트(252)의 상면에 보강리브(252a)가 형성하는 것에 의하여, 흡착 플레이트(252)가 얇은 두께(3~30㎜)로 형성되더라도, 흡착 플레이트(252)가 충분한 강성을 가질 수 있게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 흡착 플레이트(252)를 상하 방향으로 이동시키는 실린더를 포함할 수 있다. 실린더는 흡착 플레이트(252)에 기판(10)이 흡착된 상태에서 흡착 플레이트(252)를 서서히 상승시켜 기판(10)이 스테이지(100)로부터 분리될 수 있게 한다.
그리고, 기판 처리 장치(1)는 흡착 플레이트(252)의 수평도를 조절하는 조절부(256)를 포함한다.
조절부(256)는 기판(10)에 대한 흡착 플레이트(252)의 수평 상태를 유지할 수 있도록, 흡착 플레이트(252)의 수평도를 조절하도록 마련된다. 이와 같이, 조절부(256)를 마련하고, 기판(10)에 대한 흡착 플레이트(252)의 수평 상태를 유지되도록 하는 것에 의하여, 유체를 매개로 한 기판(10)의 흡착력이 기판(10) 전체에 균일하게 형성되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
조절부(256)는 흡착 플레이트(252)의 수평도를 조절 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 조절부(256)는, 실린더에 고정되며 흡착 플레이트(252)가 장착되는 레벨러 플레이트(256a)와, 레벨러 플레이트(256a)와 흡착 플레이트(252)의 사이 간격을 조절하는 조절부재(256b)를 포함한다.
조절부재(256b)는 통상의 조절 볼트와 같은 방식으로 조이거나 푸는 조작을 통해 레벨러 플레이트(256a)와 흡착 플레이트(252)의 사이 간격을 조절할 수 있다. 바람직하게 레벨러 플레이트(256a)는 사각형 형태로 형성되고, 조절부재(256b)는 레벨러 플레이트(256a)의 각 모서리 영역에 배치되도록 4개가 구비될 수 있다.
한편, 도 19는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 19를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)의 제어방법은, 로딩 영역(101)에서 스테이지(100)로 기판(10)을 이송하는 이송 단계(S10)와, 기판(10)의 일변이 스테이지(100)에 인접하도록 기판(10)을 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅시키는 틸팅 단계(S20)와, 기판(10)이 틸팅된 상태에서 스테이지(100)에 기판(10)을 로딩하는 로딩 단계(S30)와, 스테이지(100)에 로딩된 기판(10)에 대한 연마 공정을 수행하는 연마 단계(S40)를 포함한다.
단계 1-1:
먼저, 로딩 영역(101)에서 스테이지(100)로 기판(10)을 이송한다.(S10)
이송 단계(S10)에서는 이송 로봇(미도시)에 의해 로딩 영역(101)에 공급된 기판(10)을 수취하여 스테이지(100)로 이송한다.
구체적으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 로딩 영역(101)에서는 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 길이가 동시에 늘어남(down)에 따라 지지 프레임(210)이 수평하게 하강할 수 있으며, 지지 프레임(210)이 일정 이상 하강하여 그립퍼(220)가 기판(10)에 접촉되면 그립퍼(220)에 의한 흡착력에 의해 기판(10)이 그립퍼(220)에 흡착된다. 그 후, 제1신축부(320)와 제2신축부(330)의 길이가 동시에 줄어들면(up), 기판(10)이 그립퍼(220)에 흡착된 상태에서 지지 프레임(210)이 수평하게 상승하게 된다.
그립유닛(200)에 기판(10)이 흡착된 상태에서, 가이드 프레임(110)이 가이드 레일(110a)을 따라 스테이지(100) 측으로 이동함에 따라, 기판(10)은 로딩 영역(101)에서 스테이지(100)로 이송된다.
단계 1-2:
다음, 기판(10)의 일변이 스테이지(100)에 인접하도록 기판(10)을 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅시킨다.(S20)
틸팅 단계(S20)에서는 스테이지(100)의 상부로 이송된 기판(10)을 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅시킨다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 제1신축부(320)와 제2신축부(330) 중 어느 하나만의 길이가 늘어나면, 예를 들어, 제1신축부(320)의 길이가 늘어나면(down), 지지 프레임(210)은 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅될 수 있으며, 그립유닛(200)에 그립된 기판(10) 역시 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된다.
단계 1-3:
다음, 기판(10)이 틸팅된 상태에서 스테이지(100)에 기판(10)을 로딩한다.(S30)
로딩 단계(S30)에서는 기판(10)이 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 기판(10)의 로딩이 이루어진다.
이때, 로딩 단계(S30)는, 지지 프레임(210)(그립유닛)의 틸팅 각도가 일정하게 유지된 상태에서 행해지거나, 지지 프레임(210)(그립유닛)의 틸팅 각도가 점진적으로 줄어들면서 행해질 수 있다.
일 예로, 기판(10)(지지 프레임)의 틸팅 각도가 일정하게 유지된 상태에서 모든 그립퍼(220)에 의한 그립이 동시에 해제(OFF)되면, 기판(10)은 좌측변(도 7 기준)에서 우측변(도 7 기준)을 향하는 방향을 따라 스테이지(100)에 점진적으로 로딩된다.
다른 일 예로, 도 9와 같이, 스테이지(100)에 대해 기판(10)을 틸팅시켜 기판(10)의 좌측변(도 7 기준)이 먼저 스테이지(100)에 접촉된 상태에서, 제2신축부(330)의 길이가 점진적으로 늘어나면(down), 기판(10)의 틸팅 각도가 점진적으로 줄어들면서 기판(10)은 좌측변(도 7 기준)에서 우측변(도 7 기준)을 향하는 방향을 따라 스테이지(100)에 점진적으로 로딩된다.
또한, 도 8을 참조하면, 로딩 단계(S30)는, 복수개의 그립퍼(220)에 의한 기판(10)의 그립을 순차적으로 해제(OFF)하여 행해지는 것도 가능하다. 즉, 복수개의 그립퍼(220)에 의한 기판(10)의 그립은, 기판(10)의 일변(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 좌측변)을 마주하는 기판(10)의 다른 일변(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 우측변)을 향하는 방향을 따라 순차적으로 해제(OFF)되고, 복수개의 그립퍼(220)에 의한 그립이 순차적으로 해제됨에 따라 기판(10)은 일변에서 다른 일변을 향하는 방향을 따라 스테이지(100)에 점진적으로 로딩된다.
이와 같이, 로딩 단계(S30)에서, 기판(10)이 틸팅된 상태에서 복수개의 그립퍼(220)에 의한 그립을 순차적으로 해제(OFF)하여 로딩이 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 로딩 위치를 보다 정확하게 맞출 수 있는 유리한 효과가 있다.
즉, 기판(10)(지지 프레임)의 틸팅 각도가 일정하게 유지된 상태에서 모든 그립퍼(220)에 의한 그립을 동시에 해제(OFF)하면, 기판(10)과 스테이지(100)의 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체가 기판(10)과 스테이지(100) 사이에서 외측으로 빠져나갈 수는 있으나, 기판(10)이 의도한 로딩 위치에서 밀려나게 되는 현상이 발생할 수 있다. 이에 본 발명은, 복수개의 그립퍼(220)에 의한 기판(10)의 그립이, 기판(10)의 일변(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 좌측변)을 마주하는 기판(10)의 다른 일변(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 우측변)을 향하는 방향을 따라 순차적으로 해제(OFF)되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 밀림 현상없이 기판(10)을 정확한 위치에 로딩하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 도 7과 같이, 복수개의 그립퍼(220) 중 일부(예를 들어, 도 7 기준으로 기판의 좌측변 부위를 그립하는 그립퍼)의 그립이 해제되면, 기판(10)의 일부 부위(예를 들어, 도 7 기준으로 기판의 좌측변 부위)가 스테이지(100)에 접촉된 상태에서 기판(10)의 나머지 부위(예를 들어, 도 7 기준으로 기판(10)의 우측변 부위)는 그립유닛(200)에 그립된 상태(고정 상태)로 유지되기 때문에, 기판(10)이 스테이지(100)에 최초 접촉할 시 기판(10)의 위치가 틀어짐을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
단계 1-4:
마지막으로, 스테이지(100)에 로딩된 기판(10)에 대한 연마 공정을 수행한다.(S40)
연마 단계(S40)에서는 스테이지(100)에 로딩된 기판(10)에 대한 연마 공정이 행해진다.
일 예로, 연마 단계(S40)에서 기판(10)에 대한 연마 공정은 롤러(132)에 의해 정해지는 경로를 따라 순환 회전하는 연마벨트(130)에 의해 행해진다.(도 11 참조)
다른 일 예로, 연마 단계(S40)에서 기판(10)에 대한 연마 공정은 기판(10)에 대한 연마 공정은 기판(10)에 접촉된 상태로 자전하는 연마패드(130')에 의해 행해진다.(도 12 참조)
이와 같이, 본 발명은 기판(10)이 스테이지(100)에 대해 선택적으로 경사지게 틸팅될 수 있도록 하는 것에 의하여, 로딩 공정 중에 기판(10)의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제하고, 기판(10)을 의도한 위치에 정확하게 배치하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판을 평평한 스테이지(예를 들어, 정반) 위에 평평하게 내려 놓을 시(로딩시), 대면적 유리 기판과 스테이지 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의해 대면적 유리 기판이 스테이지의 상면에서 일시적으로 부유되며, 정위치(로딩 위치)에서 벗어나는(틀어지는) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지(100)에 대해 기판(10)이 선택적으로 틸팅되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 로딩 공정이 기판(10)이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판(10)의 로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 로딩 공정 중에 기판(10)과 스테이지(100)의 사이에 존재하는 공기 또는 액상 유체가 기판(10)과 스테이지(100) 사이에서 외측으로 빠져나가게 할 수 있으므로, 기판(10)의 로딩 공정 중에 공기층 또는 액체층에 의한 기판(10)의 부유 현상을 최소화하고, 기판(10)의 자세 및 위치가 틀어짐을 억제할 수 있으며, 의도한 위치에 정확하게 기판(10)을 위치시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 20을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)의 제어방법은, 스테이지(100)에서 연마 공정이 행해진 기판(10)을 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅시키는 틸팅 단계(S10')와, 기판(10)이 스테이지(100)에 대해 틸팅된 상태에서 스테이지(100)로부터 기판(10)을 언로딩하는 언로딩 단계(S20')와, 기판(10)을 스테이지(100)에서 언로딩 영역(102)으로 이송하는 이송 단계(S30')를 포함한다.
단계 2-1:
먼저, 스테이지(100)에서 연마 공정이 행해진 기판(10)을 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅시킨다.(S10')
틸팅 단계(S10')에서는 스테이지(100)에서 연마 공정이 완료된 기판(10)을 스테이지(100)에 대해 점진적으로 경사지게 틸팅시킨다.
구체적으로, 도 13을 참조하면, 제1신축부(320)와 제2신축부(330) 중 어느 하나만의 길이가 늘어나면, 예를 들어, 제2신축부(330)의 길이가 줄어들면(up), 지지 프레임(210)은 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅될 수 있으며, 그립유닛(200)에 그립된 기판(10) 역시 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된다.
또한, 기판(10)을 언로딩하기 전에 스테이지(100)에서 기판(10)을 부상시키는 부상 단계를 포함할 수 있다.
부상 단계는 기판(10)을 언로딩하기 전에 스테이지(100)에서 기판(10)을 부상시키는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정이 보다 수월하게 이루어지게 한다.
이때, 기판(10)의 부상은 기판(10)이 틸팅되기 전에 또는 기판(10)이 틸팅되는 중에 행해질 수 있다.
단계 2-2:
다음, 기판(10)이 스테이지(100)에 대해 틸팅된 상태에서 스테이지(100)로부터 기판(10)을 언로딩한다.(S20')
언로딩 단계(S20')에서는 틸팅된 기판(10)을 스테이지(100)로부터 들어올려 언로딩 한다.
구체적으로, 도 15를 참조하면, 언로딩 단계(S20')에서는 제1신축부(320)의 길이를 줄어들게(up) 함으로써, 스테이지(100)로부터 기판(10)이 언로딩된다.
단계 2-3:
그 후, 기판(10)을 스테이지(100)에서 언로딩 영역(102)으로 이송한다.(S30')
이송 단계(S30')에서는 연마 공정이 완료된 기판(10)이 스테이지(100)에서 언로딩 영역(102)으로 이송된다.
구체적으로, 도 16을 참조하면, 이송 단계(S30')에서는 연마 공정이 완료된 기판(10)이 그립유닛(200)에 기판(10)이 흡착된 상태에서, 가이드 프레임(110)이 가이드 레일(110a)을 따라 언로딩 영역(102) 측으로 이동함에 따라, 기판(10)이 스테이지(100)에서 언로딩 영역(102)으로 이송된다. 기판(10)은 언로딩 영역(102)으로 이송된 후 다음 공정이 행해진다.
이와 같이, 본 발명은 기판(10)이 스테이지(100)에 대해 경사지게 틸팅된 상태에서 언로딩되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정이 보다 수월하고 안정적으로 이루어지도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(10)(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 대면적 유리 기판(10)을 평평한 스테이지(100)(예를 들어, 정반)로부터 들어 올릴 시(언로딩시)에는 기판(10)과 스테이지(100) 사이에 존재하는 액상 유체(예를 들어, 세정액)에 의한 표면장력, 또는 정반위에 배치되는 패드(PAD)와 유리 기판 사이에 작용하는 접착력에 의해 기판(10)을 떼어내기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 불가피하게 매우 강한 힘으로 기판(10)을 떼어내야 하는데 이 과정 중에 기판(10)이 손상될 우려가 있다.
하지만, 본 발명에서는 스테이지(100)에 대해 기판(10)을 틸팅시키는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정이 기판(10)이 틸팅된 상태에서 행해질 수 있다. 이와 같이, 기판(10)의 언로딩 공정이 평평한 상태가 아닌 경사지게 틸팅된 상태에서 행해지도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 언로딩 공정 중에 기판(10)과 스테이지(100) 사이에 존재하는 액상 유체에 의한 표면장력의 영향을 최소화할 수 있으므로, 비교적 작은 힘으로도 기판(10)을 스테이지(100)로부터 떼어내는 것이 가능하며, 기판(10)을 떼어내는 힘에 의한 기판(10)의 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
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 100 : 스테이지
110 : 가이드 프레임 110a : 가이드 레일
150 : 부상부 200 : 그립유닛
250 : 비접촉 흡착부 252 : 흡착 플레이트
252a : 보강리브 254 : 노즐
256 : 조절부 256a : 레벨러 플레이트
256b : 조절부재 210 : 지지 프레임
220 : 그립퍼 230 : 가이드부
232 : 가이드로드 234 : 가이드부싱
300 : 틸팅부 310 : 베이스 프레임
320 : 제1신축부 321 : 제1전동실린더
330 : 제2신축부 331 : 제2전동실린더
130 : 연마벨트 130' : 연마패드

Claims (46)

  1. 기판 처리 장치로서,
    기판에 대한 연마 공정이 행해지는 스테이지와;
    상기 기판을 그립하는 그립유닛과;
    상기 스테이지에 대해 상기 그립유닛을 선택적으로 경사지게 틸팅시키는 틸팅부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 틸팅부는,
    베이스 프레임과;
    상기 베이스 프레임과 상기 그립 유닛을 연결하며, 선택적으로 신축 가능하게 구비되는 제1신축부와;
    상기 제1신축부를 마주하도록 배치되되, 상기 베이스 프레임과 상기 그립 유닛을 연결하며, 선택적으로 신축 가능하게 구비되는 제2신축부를; 포함하고,
    상기 제1신축부와 상기 제2신축부의 신축 길이를 서로 다르게 조절하여 상기 그립 유닛을 틸팅시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1신축부와 상기 제2신축부 중 어느 하나 이상은 수직선을 기준으로 경사지게 배치된 상태에서 신축되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    제1신축부는, 상기 베이스 프레임의 일변을 따라 이격되게 배치되며, 선택적으로 신축 가능한 복수개의 제1전동실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 제1전동실린더는 동기화되어 작동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2신축부는, 상기 베이스 프레임의 다른 일변을 따라 이격되게 배치되며, 선택적으로 신축 가능한 복수개의 제2전동실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수개의 제2전동실린더는 동기화되어 작동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 그립유닛은,
    상기 틸팅부에 의해 각도 조절 가능한 지지 프레임과;
    상기 지지 프레임에 장착되며, 상기 기판을 그립하는 그립퍼를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판은 상기 그립퍼에 흡착되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 그립퍼는 상기 기판을 독립적으로 흡착 가능하게 복수개가 마련된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 그립퍼는 상기 기판의 논액티브 영역(non-active area)을 그립하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판은 로딩 영역에서 상기 스테이지로 이송되고,
    상기 틸팅부가 상기 스테이지에 대해 상기 그립유닛을 경사지게 틸팅시킨 상태에서 상기 스테이지에 상기 기판을 로딩하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스테이지에 대해 상기 그립유닛이 경사지게 틸팅된 상태에서 상기 기판의 일변은 상기 기판의 나머지 다른 변에 비해 상기 스테이지에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수개의 그립퍼에 의한 상기 기판의 그립은, 상기 기판의 상기 일변에서 상기 일변을 마주하는 상기 기판의 다른 일변을 향하는 방향을 따라 순차적으로 해제되고,
    상기 복수개의 그립퍼에 의한 그립이 순차적으로 해제됨에 따라 상기 기판은 상기 일변에서 상기 다른 일변을 향하는 방향을 따라 상기 스테이지에 점진적으로 로딩되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 틸팅부는 상기 기판이 상기 스테이지에 점짐적으로 로딩되는 동안, 상기 스테이지에 대한 상기 그립유닛의 틸팅 각도를 점진적으로 줄이는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수개의 그립퍼는 상기 지지 프레임에 대해 탄성적으로 이동 가능하게 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 베이스 프레임에 대한 상기 지지 프레임의 상하 방향 이동을 가이드하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 베이스 프레임에 장착되는 가이드부싱과;
    일단은 상기 지지 프레임에 회전 가능하게 연결되고, 상기 가이드부싱을 따라 직선 이동 가능하게 배치되는 가이드로드를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 제1신축부와 상기 제2신축부 사이의 중간 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 상기 스테이지에서 언로딩 영역으로 이송되고,
    상기 틸팅부는 상기 스테이지에 대해 상기 그립유닛을 점진적으로 경사지게 틸팅시킨 상태에서 상기 스테이지로부터 상기 기판을 언로딩하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 스테이지에서 상기 기판을 부상시키는 부상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 부상부는 상기 기판의 저면에 유체를 분사하여 상기 기판을 부상시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리테이너의 상면에는 리테이너가 돌출 형성되고,
    상기 기판은 상기 리테이너의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 리테이너의 돌출 높이는 상기 기판의 두께와 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  25. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지에 대한 상기 그립 유닛의 틸팅 각도는 0.1°~ 3°인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  26. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  27. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지에서는 상기 기판에 대한 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  28. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 비접촉 흡착하는 비접촉 흡착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 비접촉 흡착부는 유체에 의한 표면 장력을 이용하여 상기 기판을 비접촉 흡착하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 비접촉 흡착부는,
    상기 기판의 상면에 이격되게 배치되는 흡착 플레이트와;
    상기 흡착 플레이트에 형성되며, 상기 기판과 상기 흡착 플레이트의 사이에 선택적으로 유체를 분사하는 노즐을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 흡착 플레이트의 길이 방향과 폭 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트는 피브이씨(PVC) 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트는 3~30㎜의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트의 상면에는 보강리브가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  35. 제30항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트를 상하 방향으로 이동시키는 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트의 수평도를 조절하는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 실린더에 고정되며, 상기 흡착 플레이트가 장착되는 레벨러 플레이트와;
    상기 레벨러 플레이트와 상기 흡착 플레이트의 사이 간격을 조절하는 조절부재를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  38. 제28항에 있어서,
    상기 비접촉 흡착부는 상기 기판의 액티브 영역(active area)을 흡착하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  39. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 대한 연마 공정은 롤러에 의해 정해지는 경로를 따라 회전하는 연마벨트에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  40. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 대한 연마 공정은 상기 기판에 접촉된 상태로 자전하는 연마패드에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  41. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판이 이송 경로를 따라 배치되는 가이드 레일과;
    상기 틸팅부가 장착되며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 가이드 프레임을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  42. 기판 처리 장치의 제어방법으로서,
    로딩 영역에서 스테이지로 기판을 이송하는 이송 단계와;
    상기 기판의 일변이 상기 스테이지에 인접하도록 상기 기판을 상기 스테이지에 대해 경사지게 틸팅시키는 틸팅 단계와;
    상기 기판이 틸팅된 상태에서 상기 스테이지에 상기 기판을 로딩하는 로딩 단계와;
    상기 스테이지에 로딩된 상기 기판에 대한 연마 공정을 수행하는 연마 단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 로딩 단계에서는, 상기 스테이지에 인접한 상기 기판의 상기 일변에서 상기 일변을 마주하는 상기 기판의 다른 일변을 향하는 방향을 따라 순차적으로 상기 기판에 대한 그립을 해제하고, 상기 일변에서 상기 다른 일변을 향하는 방향을 따라 상기 기판을 상기 스테이지에 점진적으로 로딩시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 로딩 단계에서는 상기 기판이 상기 스테이지에 점진적으로 로딩되는 동안, 상기 스테이지에 대한 상기 기판의 틸팅 각도를 점진적으로 줄이는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  45. 기판 처리 장치의 제어방법으로서,
    스테이지에서 연마 공정이 행해진 기판을 상기 스테이지에 대해 경사지게 틸팅시키는 틸팅 단계와;
    상기 기판이 상기 스테이지에 대해 틸팅된 상태에서 상기 스테이지로부터 상기 기판을 언로딩하는 언로딩 단계와;
    상기 기판을 상기 스테이지에서 언로딩 영역으로 이송하는 이송 단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 기판을 언로딩하기 전에 상기 스테이지에서 상기 기판을 부상시키는 부상 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
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