KR20180112938A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 기판의 저면을 리프팅시키는 리프팅부와, 기판의 외측 영역에 배치되는 베이스 부재와, 베이스 부재에 회전 가능하게 연결되는 회전 링크부와, 회전 링크부가 회전함에 따라 거치부와 기판의 사이에서 수평 이동하도록 구비되며 기판의 저면을 지지하는 지지부재를 포함하는 것에 의하여, 기판의 처짐을 최소화하고 기판을 안정적으로 이송하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판의 처짐을 최소화하고 기판을 안정적으로 이송할 수 있는 기판 처리 장치에 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 일면이 취부(예를 들어, 흡착)된 상태로 기설정된 이동 경로를 따라 이송되며 처리된다.
그런데, 패턴이 형성된 기판의 상면을 취부(예를 들어, 흡착)한 상태로 기판을 이송하게 되면, 패턴이 형성된 기판의 상면에 접촉에 의한 스크레치 등의 손상이 발생하기 때문에, 최근에는 패턴이 형성되지 않은 기판의 저면을 취부하여 기판을 이송하는 방안에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 특히, 최근 들어 기판의 패턴이 고밀도로 세밀화됨에 따라, 접촉에 의한 패턴의 손상을 방지할 수 있도록 패턴이 형성되지 않은 기판의 저면을 취부하여 이송하는 방안이 요구되고 있다.
도 1 및 도 2는 기존 기판 처리 장치를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기판 처리 장치는 기판(10)의 저면이 거치되는 리프팅핀(20)과, 기판(10)의 측단 외측에 회전 가능하게 배치되며 선택적으로 기판(10)의 저면 가장자리를 취부하는 그립부재(30)를 포함한다.
그립부재(30)는 회전축(32a)에 연결되는 연결부(32)와, 연결부(32)의 하단부에 연결되며 기판(10)의 저면이 거치되는 거치부(34)를 포함하여 "L"자 형태로 형성되며, 회전축(32a)을 기준으로 그립부재(30)가 회전함에 따라 거치부(34)는 기판(10) 영역의 외측에 배치되는 대기 위치(도 1 참조)에서 기판(10)의 하부에서 기판(10)의 저면 가장자리를 취부하는 취부 위치(도 2 참조)로 이동하게 된다.
그런데, 기존에는 거치부(34)에 의한 기판(10)의 취부 구간(L1)(실제 기판이 지지되는 구간)의 길이가 짧아 기판(10)이 안정적으로 거치되기 어렵고, 기판(10)의 중앙부에서 과도한 처짐에 의해 기판(10)의 손상이 발생되는 문제점이 있다.
특히, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 거치부(34)에 의한 취부 구간(L1)이 충분하게 길게 형성되지 못하면 기판(10)의 중심부에서 과도한 처짐이 발생하게 되어 기판(10)이 파손되는 문제점이 있다. 보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 기존에는 거치부(34)에 의한 기판(10)의 취부 구간(L1)이 충분하지 못하여, 기판(10)의 중심부(붉은색 부위)에서 약 210㎜ 정도의 처짐(D1)이 발생함에 따라 기판(10)이 파손되는 문제점이 있다.
한편, 기존 기판 처리 장치에서 거치부의 길이를 보다 길게 형성하여 거치부에 의한 취부 구간을 증가시키는 것도 가능하나, 거치부의 길이가 길어질수록 거치부의 회전 반경이 커져 불가피하게 리프팅핀에 의한 기판의 상승 높이가 보다 높아져야 하는 문제점, 다시 말해서 기판의 하부에 거치부가 회전 진입되기 위한 공간이 보다 많이 확보되어야 하기 때문에, 설계 자유도 및 공간활용성이 저하되는 문제점이 있다.
이를 위해, 최근에는 대면적 기판(일측변의 길이가 1m 이상인 기판)을 처짐을 최소화하고 안정적으로 이송하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 대면적 기판의 처짐을 최소화하고 안정적으로 이송할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 설계 자유도 및 공간활용성의 저하없이 기판의 취부 구간을 증가시켜 기판의 취부 안정성을 높이고 기판의 처짐을 최소화할 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 따르면, 기판의 저면을 리프팅시키는 리프팅부와, 기판의 외측 영역에 배치되는 베이스 부재와, 베이스 부재에 회전 가능하게 연결되는 회전 링크부와, 회전 링크부가 회전함에 따라 거치부와 기판의 사이에서 수평 이동하도록 구비되며 기판의 저면을 지지하는 지지부재를 포함한다.
이는, 패턴이 형성되지 않은 대면적 기판의 저면을 취부하여 이송함에 있어서, 기판의 처짐을 최소화하고 기판을 안정적으로 이송시키기 위함이다.
무엇보다도, 본 발명은 회전 링크부가 회전함에 따라 수평 이동하는 지지부재에 의해 기판의 저면이 지지되도록 하는 것에 의하여, 지지부재가 기판을 취부하는 취부 구간(기판이 지지되는 구간)의 길이를 확보할 수 있으므로, 기판에 과도한 처짐이 발생하는 것을 방지하고, 기판을 안정적으로 이송하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 지지부재에 의한 기판의 취부 구간이 충분하게 길게 형성되지 못하면 기판의 중심부에서 과도한 처짐이 발생하게 되어 기판이 파손되거나 이송 안정성이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 기판의 측면에서 지지부재(도 2의 거치부 참조)가 회전하면서 대기위치(기판 영역 외측에 배치된 위치)에서 지지위치(기판의 저면을 지지하는 위치)로 이동하는 구조에서, 지지부재에 의한 취부 구간을 증가시키기 위해서는 지지부재의 길이가 길어져야 하는데, 지지부재의 길이가 길어질수록 지지부재의 회전 반경이 커짐에 따라, 기판의 하부에서 지지부재의 회전을 허용하기 위해 불가피하게 기판의 상승 높이가 높아져야 하고, 이에 따라 설계 자유도 및 공간활용성이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 회전 링크부가 회전함에 따라 지지부재가 수평 이동하며 기판의 하부로 진입(지지 위치로 진입)되도록 하는 것에 의하여, 기판의 상승 높이를 증가시키지 않고도, 지지부재에 의한 취부 구간의 길이를 증가시킬 수 있으므로, 설계 자유도 및 공간활용성이 저하없이 기판의 중심부에서 과도한 처짐이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 과도한 처짐에 의한 기판의 파손을 방지하고, 기판의 이송 안정성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
리프팅부는 기판의 저면을 리프팅시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 리프팅부는 상하 방향을 따라 이동 가능하게 구비되며, 기판의 저면을 리프팅시키는 리프팅핀을 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 리프팅부는 로딩 영역에 마련되며, 로딩 영역에 공급된 기판을 로딩 영역의 거치면으로부터 리프팅시키도록 구성된다. 또한, 스테이지에도 리프팅부가 마련될 수 있으며, 로딩 영역에서부터 이송된 기판은 스테이지에서 리프팅부에 수취된 후 스테이지의 거치면에 거치될 수 있다. 경우에 따라서는 회전 링크부와 지지부재가 진입 가능한 구조로 스테이지의 구조를 변경하고, 리프팅핀에 의한 중간 수취 과정없이 로딩 영역에서부터 이송된 기판이 스테이지에 직접 거치되도록 구성하는 것도 가능하다.
아울러, 베이스 부재는 로딩 영역에서 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 스테이지로 이동 가능하게 구비되며, 지지부재는 기판을 로딩 영역에서 스테이지로 이송한다.
지지부재는 회전 링크부에 연결되어, 회전 링크부가 회전함에 따라 거치부와 기판의 사이에서 수평 이동하도록 구성된다. 여기서, 회전 링크부의 회전 운동에 의해 지지부재가 수평 이동한다 함은, 베이스 부재에 대해 회전 링크부가 일단을 중심으로 회전함에 따라, 지지부재가 평행하게 배치된 상태에서, 기판의 외측에서 기판의 내측으로 향하는 방향으로 직선 이동하는 것으로 정의된다.
바람직하게 지지부재는 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판에서 중앙부의 처짐이 90㎜ 이하가 되도록 기판의 저면을 지지한다.
보다 구체적으로, 지지부재는 기판의 외측 영역에 배치되는 대기위치에서 기판의 저면을 지지하는 지지위치로 수평 이동하도록 구성된다.
회전 링크부의 회전 운동에 의한 지지부재의 수평 이동은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일 예로, 회전 링크부는, 일단은 베이스 부재에 회전 가능하게 연결되고 타단은 지지부재에 회전 가능하게 연결되는 제1링크부재와, 제1링크부재로부터 나란하게 이격되되 일단은 베이스 부재에 회전 가능하게 연결되고 타단은 지지부재에 회전 가능하게 연결되는 제2링크부재를 포함한다.
바람직하게, 회전 링크부는 기판의 일변 및 일변을 마주하는 기판의 다른 일변을 따라 이격되게 복수개가 구비되고, 복수개의 회전 링크부에는 각각 지지부재가 연결된다.
이와 같이, 기판의 일변 및 다른 일변을 따라 복수개의 회전 링크부와 지지부재를 마련하고, 복수개의 지지부재에 의해 동시에 기판의 저면이 지지되도록 하는 것에 의하여, 기판의 일변 및 다른 일변을 따른 기판의 저면 가장자리 부위를 처짐없이 균일하게 지지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 기판 처리 장치는, 복수개의 회전 링크부를 일체로 회전 가능하게 연결하는 연결샤프트와, 연결샤프트를 회전시키는 구동부를 포함한다. 이와 같이, 연결샤프트를 이용하여 복수개의 회전 링크부를 일체로 회전 가능하게 연결하고, 단일 구동부에 의해 복수개의 회전 링크부가 동시에 회전하도록 하는 것에 의하여, 복수개의 지지부재를 수평 이동시키기 위한 구조 및 작동 구조를 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 지지부재에는 기판의 저면이 안착되는 안착플레이트가 구비될 수 있다.
바람직하게, 안착플레이트는 지지부재보다 큰 폭을 갖도록 형성된다. 이와 같이, 지지부재보다 큰 폭을 갖는 안착플레이트를 매개로 기판의 저면이 지지되도록 하는 것에 의하여, 기판이 지지되는 면적을 증가시켜 기판의 지지 안정성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 안착플레이트는 원판 형태로 형성된다. 이와 같이, 안착플레이트를 원판 형태로 형성하는 것에 의하여, 기판에 대한 안착플레이트의 접촉(지지) 면적이 안착플레이트의 방향 또는 위치에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있다.
참고로, 본 발명에 기판이라 함은, 상면이 패턴면으로 형성되고, 저면은 비패턴면으로 형성되며, 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, 대면적 기판의 처짐을 최소화하고 안정적으로 이송하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 회전 링크부가 회전함에 따라 수평 이동하는 지지부재에 의해 기판의 저면이 지지되도록 하는 것에 의하여, 지지부재가 기판을 취부하는 취부 구간(기판이 지지되는 구간)의 길이를 확보할 수 있으므로, 기판에 과도한 처짐이 발생하는 것을 방지하고, 기판을 안정적으로 이송하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 대면적 유리 기판(예를 들어, 1500㎜*1850㎜의 6세대 기판)은 매우 큰 사이즈를 가지기 때문에, 지지부재에 의한 기판의 취부 구간이 충분하게 길게 형성되지 못하면 기판의 중심부에서 과도한 처짐이 발생하게 되어 기판이 파손되거나 이송 안정성이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 기판의 측면에서 지지부재(도 2의 거치부 참조)가 회전하면서 대기위치(기판 영역 외측에 배치된 위치)에서 지지위치(기판의 저면을 지지하는 위치)로 이동하는 구조에서, 지지부재에 의한 취부 구간을 증가시키기 위해서는 지지부재의 길이가 길어져야 하는데, 지지부재의 길이가 길어질수록 지지부재의 회전 반경이 커짐에 따라, 기판의 하부에서 지지부재의 회전을 허용하기 위해 불가피하게 기판의 상승 높이가 높아져야 하고, 이에 따라 설계 자유도 및 공간활용성이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 회전 링크부가 회전함에 따라 지지부재가 수평 이동하며 기판의 하부로 진입(지지 위치로 진입)되도록 하는 것에 의하여, 기판의 상승 높이를 증가시키지 않고도, 지지부재에 의한 취부 구간의 길이를 증가시킬 수 있으므로, 설계 자유도 및 공간활용성이 저하없이 기판의 중심부에서 과도한 처짐이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 과도한 처짐에 의한 기판의 파손을 방지하고, 기판의 이송 안정성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 손상 및 파손을 방지하고, 안정성 및 신뢰성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1 및 도 2는 기존 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 기존 기판 처리 장치에 의한 기판의 거치 상태를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 로딩 영역에서 기판을 분리시키는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 스테이지에 기판을 로딩시키는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면,
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 거치 상태를 나타낸 도면이다.
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 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도이다. 또한, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 로딩 영역에서 기판을 분리시키는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 스테이지에 기판을 로딩시키는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 기판의 연마 과정을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 거치 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 14를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판(10)의 저면(10b)을 리프팅시키는 리프팅부(200)와, 기판(10)의 외측 영역에 배치되는 베이스 부재(310)와, 베이스 부재(310)에 회전 가능하게 연결되는 회전 링크부(320)와, 회전 링크부(320)가 회전함에 따라 거치부와 기판(10)의 사이에서 수평 이동하도록 구비되며 기판(10)의 저면(10b)을 지지하는 지지부재(330)를 포함한다.
참고로, 본 발명에 기판(10)이라 함은, 상면(10a)이 패턴면(패턴이 형성된 면)으로 형성되고, 저면(10b)은 비패턴면(패턴이 형성되지 않은 면)으로 형성되며, 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.
연마 공정이 행해질 기판(10)은 먼저 로딩 영역(101)으로 공급된다. 로딩 영역(101)의 기판(10)은 스테이지(100)로 이송되고, 스테이지(100) 상에서는 기판(10)(기판의 패턴)에 대한 연마 공정이 행해진다. 그 후, 기판(10)은 스테이지(100)에서 언로딩 영역으로 이송된 후 다음 공정이 행해진다.
보다 구체적으로, 스테이지(100)는 로딩 영역(101)과 언로딩 영역(미도시)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.
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.
리프팅부(200)는 기판(10)의 저면(10b)을 선택적으로 리프팅시키기 위해 마련된다.
여기서, 기판(10)의 저면(10b)을 리프팅시킨다 함은, 로딩 영역(101) 또는 스테이지(100)의 거치면에 대해 기판(10)의 저면(10b)을 이격된 상태로 들어올리는 공정으로 정의된다. 바람직하게, 리프팅부(200)는 기판(10)의 저면(10b)을 수평한 상태로 리프팅시키도록 구성된다.
리프팅부(200)는 기판(10)의 저면(10b)을 리프팅시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 리프팅부(200)는 상하 방향을 따라 이동 가능하게 구비되며, 기판(10)의 저면(10b)을 리프팅시키는 리프팅핀(201)을 포함하여 구성된다.
일 예로, 리프팅핀(201)은 기판(10)의 폭 방향 및 길이 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련될 수 있으며, 리프팅핀(201)의 개수 및 배치 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 경우에 따라서는 리프팅이 기판의 일변 방향을 따라서 연속적인 선형 형태로 형성되는 것도 가능하다.
보다 구체적으로 리프팅핀(201)은 로딩 영역(101)에 마련되며, 로딩 영역(101)에 공급된 기판(10)을 로딩 영역(101)의 거치면으로부터 리프팅시키도록 구성된다. 또한, 스테이지(100)에도 리프팅핀(201')이 마련될 수 있으며, 로딩 영역(101)에서부터 이송된 기판(10)은 스테이지(100)에서 리프팅핀(201')에 수취된 후 스테이지(100)의 거치면에 거치될 수 있다. 경우에 따라서는 회전 링크부와 지지부재가 진입 가능한 구조로 스테이지의 구조를 변경하고, 리프팅핀에 의한 중간 수취 과정없이 로딩 영역에서부터 이송된 기판이 스테이지에 직접 거치되도록 구성하는 것도 가능하다.
베이스 부재(310)는 기판(10)의 외측 영역에 배치된다. 여기서, 베이스 부재(310)가 기판(10)의 외측 영역에 배치된다 함은, 평면 투영시 베이스 부재(310)가 기판(10)과 겹쳐지지 않는 기판(10)의 바깥 영역에 배치되는 것으로 정의된다.
베이스 부재(310)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 일 예로, 베이스 부재(310)는 사각형 형태를 이루도록 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 베이스 부재가 원형 또는 여타 다른 기하학적 형태를 이루도록 형성될 수 있으며, 베이스 부재의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
아울러, 베이스 부재(310)는 로딩 영역에서 기판(10)에 대한 연마 공정이 행해지는 스테이지(100)로 왕복 이동 가능하게 구비된다. 일 예로, 베이스 부재(310)는 기판(10)의 이송 경로를 따라 배치된 가이드 레일(미도시)을 따라 이동하며, 로딩 영역에서 스테이지(100)로 이동하거나, 스테이지(100)에서 로딩 영역으로 이동할 수 있다.
회전 링크부(320)는 베이스 부재(310)에 회전 가능하게 연결된다. 즉, 회전 링크부(320)의 일단은 회전핀과 같은 통상의 회전축 수단을 매개로 베이스 부재(310)에 회전 가능하게 연결되며, 회전축 수단을 중심으로 베이스 부재(310)에 대해 회전하도록 구성된다.
그리고, 지지부재(330)는 회전 링크부(320)에 연결되어, 회전 링크부(320)가 회전함에 따라 거치부와 기판(10)의 사이에서 수평 이동하도록 구성되며, 기판(10)의 하부로 진입한 상태에서는 기판(10)의 저면(10b)을 지지하도록 구성된다.
여기서, 회전 링크부(320)의 회전 운동에 의해 지지부재(330)가 수평 이동한다 함은, 베이스 부재(310)에 대해 회전 링크부(320)가 일단을 중심으로 회전함에 따라, 지지부재(330)가 평행하게 배치된 상태에서, 기판(10)의 외측에서 기판(10)의 내측으로 향하는 방향으로 직선 이동하는 것으로 정의된다.
보다 구체적으로, 지지부재(330)는 기판(10)의 외측 영역에 배치되는 대기위치에서 기판(10)의 저면(10b)을 지지하는 지지위치로 수평 이동하도록 구성된다. 참고로, 지지부재(330)가 기판(10)의 외측 영역에 배치되는 대기위치에 위치한다 함은, 평면 투영시 지지부재(330)가 기판(10)과 겹쳐지지 않는 기판(10)의 바깥 영역에 위치하는 것으로 정의된다. 또한, 지지부재(330)가 기판(10)의 저면(10b)을 지지하는 지지위치에 위치한다 함은, 평면 투영시 지지부재(330)가 기판(10)과 겹쳐지는 기판(10)의 안쪽 영역에 위치하는 것으로 정의된다.
회전 링크부(320)의 회전 운동에 의한 지지부재(330)의 수평 이동은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 회전 링크부(320)는, 일단은 베이스 부재(310)에 회전 가능하게 연결되고 타단은 지지부재(330)에 회전 가능하게 연결되는 제1링크부재(322)와, 제1링크부재(322)로부터 나란하게 이격되되 일단은 베이스 부재(310)에 회전 가능하게 연결되고 타단은 지지부재(330)에 회전 가능하게 연결되는 제2링크부재(324)를 포함한다. 경우에 따라서는 회전 링크부가 나란하게 배치되는 3개 이상의 링크부재를 포함하는 것도 가능하다.
바람직하게, 제1링크부재(322)와 제2링크부재(324)는 동일한 형태 및 사이즈로 형성된다. 일 예로, 제1링크부재(322)와 제2링크부재(324)는 동일한 길이를 갖는 직선 로드 형태로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 제1링크부재와 제2링크부재가 곡선 형태 또는 여타 다른 형태로 형성되는 것도 가능하다.
지지부재(330)는 수평하게 배치된 상태(예를 들어, 기판에 대해 수평한 상태)에서, 제1링크부재(322)의 타단과 제2링크부재(324)의 타단이 각각 회전 가능하게 연결된다.
이와 같이, 지지부재(330)에 제1링크부재(322)와 제2링크부재(324)가 함께 연결되도록 하는 것에 의하여, 베이스 부재(310)에 대해 제1링크부재(322)와 제2링크부재(324)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전함에 따라, 지지부재(330)는 시계 방향 또는 반시계 방향을 따른 회전이 구속된 상태(수평하게 배치된 상태)에서, 대기위치에서 지지위치로 직선 이동하게 된다.
지지부재(330)가 지지위치에 이동한 상태에서는 기판(10)의 저면(10b)이 지지부재(330)에 의해 지지될 수 있고, 베이스 부재(310)가 이동함에 따라 기판(10)은 지지부재(330)에 지지된 상태로 로딩 영역에서 스테이지(100)로 이송될 수 있다.
바람직하게, 기판(10)의 일변에 인접한 위치에는 복수개의 회전 링크부(320)가 기판(10)의 일변을 따라 이격되게 복수개가 구비되고, 일변을 마주하는 기판(10)의 다른 일변에 인접한 위치에는 복수개의 회전 링크부(320)가 기판(10)의 다른 일변을 따라 이격되게 복수개가 구비되며, 기판(10)의 일변 및 다른 일변에 각각 위치한 복수개의 회전 링크부(320)에는 지지부재(330)가 연결된다.
이와 같이, 기판(10)의 일변 및 다른 일변을 따라 복수개의 회전 링크부(320)와 지지부재(330)를 마련하고, 복수개의 지지부재(330)에 의해 동시에 기판(10)의 저면(10b)이 지지되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 일변 및 다른 일변을 따른 기판(10)의 저면(10b) 가장자리 부위를 처짐없이 균일하게 지지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 복수개의 회전 링크부(320)(기판의 일변을 따라 배치된 복수개의 회전 링크부)는 연결샤프트(302)에 의해 일체로 회전 가능하게 연결되고, 연결샤프트(302)에는 회전 구동력을 제공하는 구동부(301)가 연결된다. 이와 같이, 연결샤프트(302)를 이용하여 복수개의 회전 링크부(320)를 일체로 회전 가능하게 연결하고, 단일 구동부(301)에 의해 복수개의 회전 링크부(320)가 동시에 회전하도록 하는 것에 의하여, 복수개의 지지부재(330)를 수평 이동시키기 위한 구조 및 작동 구조를 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 복수개의 회전 링크부에 연결된 지지부재를 수평 이동시키기 위해 복수개의 회전 링크부에 각각 개별적으로 구동부를 장착하는 것도 가능하다.
또한, 지지부재(330)에는 기판(10)의 저면(10b)이 안착되는 안착부재(340)가 구비될 수 있다.
바람직하게, 안착부재(340)는 지지부재(330)보다 큰 폭을 갖도록 형성된다. 이와 같이, 지지부재(330)보다 큰 폭을 갖는 안착부재(340)를 매개로 기판(10)의 저면(10b)이 지지되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)이 지지되는 면적을 증가시켜 기판(10)의 지지 안정성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 안착부재(340)는 원판 형태로 형성된다. 이와 같이, 안착부재(340)를 원판 형태로 형성하는 것에 의하여, 기판(10)에 대한 안착부재(340)의 접촉(지지) 면적이 안착부재(340)의 방향 또는 위치에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 지지부재(330)의 단부에 단 하나의 안착부재(340)가 구비된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 지지부재의 길이 방향을 따라 이격되게 복수개의 안착부재를 장착하는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판(10)의 처리 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 로딩 영역(101)에서 기판(10)은 리프팅핀(201)에 의해 리프팅된 상태에서 지지부재(330)에 수취된다.
보다 구체적으로, 로딩 영역(101)에 공급된 기판(10)은 리프팅핀(201)이 상부 방향으로 이동함에 따라 로딩 영역의 거치면으로부터 이격되게 리프팅된다.
기판(10)이 리프팅된 상태에서, 도 7과 같이, 제1링크부재(322)와 제2링크부재(324)가 반시계 방향(도 7의 좌측 회전 링크부 기준)으로 동시에 회전함에 따라, 기판(10)의 외측(대기위치)에 배치되어 있던 지지부재(330)가 제1링크부재(322)와 제2링크부재(324)의 회전 궤적을 따라 수평 이동하며 기판(10)의 저면(10b)으로 진입된다. 그 후, 도 8과 같이, 리프팅핀(201)이 하부 방향으로 이동함에 따라 기판(10)은 지지부재(330)에 지지된다.
이때, 지지부재(330)는 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판(10)에서 중앙부의 처짐(도 8의 D2)이 90㎜ 이하가 되도록 기판(10)의 저면(10b)을 지지한다. 즉, 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판에서 중앙부 처짐이 90㎜보다 크면 기판(10)의 파손이 발생할 수 있기 때문에, 지지부재(330)에 의한 기판(10)의 취부 구간(도 7의 L2)의 길이를 충분히 확보하는 것에 의하여, 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판에서 중앙부 처짐(D2)이 90㎜ 이하가 되게 할 수 있다. 여기서, 기판(10)의 중앙부라 함은 사각형 기판(10)에서 대각선이 교차하는 지점에 인접한 부위로 정의된다.
다시, 도 9를 참조하면, 기판(10)이 지지부재(330)에 지지된 상태에서, 베이스 부재(310)가 스테이지(100) 측으로 이동함에 따라, 기판(10)은 로딩 영역(101)에서 스테이지(100)로 이송된다.
도 10을 참조하면, 스테이지(100)의 상부로 이송된 기판(10)은 스테이지(100)에 마련된 리프팅핀(201')에 놓여지고, 도 11과 같이, 제1링크부재(322)와 제2링크부재(324)가 시계 방향(도 7의 좌측 회전 링크부 기준)으로 동시에 회전함에 따라, 기판(10)의 저면(10b)을 지지하던 지지부재(330)가 제1링크부재(322)와 제2링크부재(324)의 회전 궤적을 따라 수평 이동하며 기판(10)의 외측(대기위치)으로 빠져나가게 된다.
그 후, 도 12와 같이, 스테이지(100)의 리프팅핀(201')이 하부 방향으로 이동함에 따라 기판(10)은 스테이지(100)의 거치면에 로딩된다.
한편, 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 13을 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(롤러의 회전축 방향)을 따른 길이가 기판(10)의 폭(연마벨트의 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, 스테이지(100)가 연마벨트에 대해 수평 이동하는 것에 의해 기판의 연마 공정이 행해지도록 구성하는 것도 가능하다.
다른 일 예로, 도 14를 참조하면, 기판(10)에 대한 연마 공정은 기판(10)에 접촉된 상태로 자전하는 연마패드(130')에 의해 행해질 수 있다.
연마패드(130')는 연마패드 캐리어(132')에 장착되며, 기판(10)의 표면에 접촉된 상태로 자전하면서 기판(10)의 표면을 선형 연마(평탄화)하도록 마련된다.
연마패드 캐리어(132')는 연마패드(130')를 자전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연마패드 캐리어(132')의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 연마패드 캐리어(132')는 하나의 몸체로 구성되거나, 복수개의 몸체가 결합되어 구성될 수 있으며, 구동 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 또한, 연마패드 캐리어(132')에는 연마패드(130')를 기판(10)의 표면에 가압하기 위한 가압부(예를 들어, 공압으로 연마패드를 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, 기판(10)보다 큰 크기를 갖는 연마패드를 사용하여 기판(10)을 연마하는 것도 가능하나, 기판(10)보다 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, 기판(10)은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 크기를 갖기 때문에, 기판(10)보다 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 기판(10)의 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.
한편, 도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판(10)의 거치 상태를 나타낸 도면이다.
참고로, 도 3을 참조하면, 기존에는 거치부에 의한 기판(10)의 취부 구간이 충분하지 못하여, 기판(10)의 중심부(붉은색 부위)에서 약 210㎜ 정도의 처짐이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
반면에, 도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명에서는 회전 링크부(320)에 의해 수평 이동하는 지지부재(330)에 의해 기판(10)이 지지되도록 하는 것에 의하여, 기판(10)의 취부 구간(도 7의 L2 참조)의 길이를 충분히 확보할 수 있으므로, 기존(도 3)과 달리 기판(10)의 중앙부에서 약 70㎜ 정도의 처짐이 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 기존 대비 기판(10)의 중앙부에서 처짐이 60% 이상 현저하게 줄어든 것을 확인할 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
101 : 로딩 영역 200 : 리프팅부
201 : 리프팅핀 310 : 베이스 부재
320 : 회전 링크부 322 : 제1링크부재
324 : 제2링크부재 330 : 지지부재
340 : 안착부재

Claims (16)

  1. 기판 처리 장치로서,
    기판의 저면을 리프팅시키는 리프팅부와;
    상기 기판의 외측 영역에 배치되는 베이스 부재와;
    상기 베이스 부재에 회전 가능하게 연결되는 회전 링크부와;
    상기 회전 링크부가 회전함에 따라 상기 거치부와 상기 기판의 사이에서 수평 이동하도록 구비되며, 상기 기판의 저면을 지지하는 지지부재를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상면은 패턴면으로 형성되고, 상기 기판의 저면은 비패턴면으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 기판의 외측 영역에 배치되는 대기위치에서 상기 기판의 저면을 지지하는 지지위치로 수평 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 링크부는,
    일단은 상기 베이스 부재에 회전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 지지부재에 회전 가능하게 연결되는 제1링크부재와;
    상기 제1링크부재로부터 나란하게 이격되며, 일단은 상기 베이스 부재에 회전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 지지부재에 회전 가능하게 연결되는 제2링크부재를; 포함하고,
    상기 제1링크부재와 상기 제2링크부재가 상기 베이스 부재에 대해 회전함에 따라 상기 지지부재가 상기 대기위치에서 상기 지지위치로 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재에 형성되며, 상기 기판의 저면이 안착되는 안착플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안착플레이트는 상기 지지부재보다 큰 폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안착플레이트는 원판 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전 링크부는 상기 기판의 일변 및 상기 일변을 마주하는 상기 기판의 다른 일변을 따라 이격되게 복수개가 구비되고, 상기 복수개의 회전 링크부에는 각각 상기 지지부재가 연결된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 회전 링크부를 일체로 회전 가능하게 연결하는 연결샤프트와;
    상기 연결샤프트를 회전시키는 구동부를; 포함하고,
    상기 복수개의 회전 링크부는 상기 구동부에 의해 동시에 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 리프팅부는 상하 방향을 따라 이동 가능하게 구비되며, 상기 기판의 저면을 리프팅시키는 리프팅핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 부재는 로딩 영역에서 상기 기판에 대한 연마 공정이 행해지는 스테이지로 이동 가능하게 구비되며,
    상기 지지부재는 상기 기판을 상기 로딩 영역에서 상기 스테이지로 이송하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리프팅부는 상기 로딩 영역에 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 리프팅부는 상기 스테이지에 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 스테이지에서는 상기 기판에 대한 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 적어도 일측변의 길이가 1m 보다 큰 사각형 기판인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 기판의 중앙부의 처짐이 90㎜ 이하가 되도록 상기 기판의 저면을 지지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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