KR20190006307A - 순환 구동 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 장치 - Google Patents
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Abstract
순환 구동 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 장치를 개시한다. 일 실시 예에 따른 순환 구동 유닛은, 연마벨트를 포함하는 연마유닛을 제 1 방향으로 병진 운동시키기 위한 제 1 구동부; 및 상기 연마유닛을 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 병진 운동시키기 위한 제 2 구동부를 포함할 수 있다.
Description
아래의 실시예는 순환 구동 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 장치에 관한 것이다.
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편평하게 할 필요성이 증가한다. 편평화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속 CMP 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.
CMP 장치는 기판의 일면 또는 양면을 연마와 버핑 및 세정하기 위한 구성요소로서, 벨트, 연마패드 또는 브러시를 구비하는 벨트를 구비한다. 슬러리는 CMP 작업을 촉진 및 강화시키기 위해 사용된다.
기존의 CMP 장치 중 2개의 드럼 상에 장착된 벨트형의 연마패드로 구성되는 벨트형 CMP 장치가 알려져 있다. 벨트형 CMP 장치는 기판이 캐리어에 장착되며, 캐리어는 일 방향으로 수평으로 이동하고, 벨트형 연마패드는 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전함에 따라 기판에 소정의 힘이 가해진 상태로 밀착되어 연마가 수행된다. 벨트형 연마패드를 통해 기판을 연마하는 경우, 에어 베어링을 통해 연마패드를 기판 방향으로 가압함으로써, 기판의 효율적인 연마를 가능하게 한다.
벨트형 연마패드를 통해 기판을 연마하는 경우, 기판에 대한 연마패드의 접촉이 단방향, 즉, 연마패드의 회전방향으로만 수행되기 때문에, 기판의 피연마면에 선형의 텍스쳐가 발생하는 문제가 있다. 이 경우, 연마패드를 회전방향에 수직한 방향으로 움직임으로써 기판 및 연마패드의 접촉을 다방향으로 수행하여, 텍스쳐의 발생을 완화할 수 있다.
그런데, 연마패드의 선형 동작을 모터의 볼스크류로 구성된 선형 동력 장치를 통해 수행하는 경우에는, 선형 동력 장치의 구조적 한계로 인해, 선형 동작에 따른 가속 및 감속이 빠른 속도로 이루어지기 어렵고, 요구되는 선형 이동 속도를 충족하기 어려워 선형 텍스쳐를 감소시키는 효율이 저감될 수 있다.
따라서, 모터의 감속 없이도 연마패드의 고속 순환운동을 구현할 수 있는 장치가 요구되는 실정이다.
이와 관련하여, 공개특허공보 제10-2016-0113279호는 기판 이송 장치에 관한 발명을 개시한다.
일 실시 예에 따른 목적은, 회전 운동을 통해 고속의 순환 직선 운동을 구현하는 순환 운동 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 2 방향의 병진 운동을 통해 궤적 운동을 구현하는 순환 운동 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 순환 구동 유닛은, 연마벨트를 포함하는 연마유닛을 제 1 방향으로 병진 운동시키기 위한 제 1 구동부; 및 상기 연마유닛을 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 병진 운동시키기 위한 제 2 구동부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 구동부 및 제 2 구동부는, 일정한 궤도를 형성하도록 상기 연마유닛을 궤도운동(orbital motion)시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 궤도는, 지면에 평행한 원 궤도(circular orbit)일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 구동부 및 제 2 구동부는, 상기 연마 유닛이 자전(rotation) 하지 않도록 궤도 운동시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 구동부는, 제 1 구동 모터; 중심이 상기 제 1 구동 모터의 회전 축에 연결되는 제 1 브라켓; 및 일측은 상기 제 1 브라켓의 중심에 이격되도록 연결되고, 타측은 상기 연마 유닛에 연결되는 제 1 연결 부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 연결 부재는, 상기 제 1 브라켓 및 연마 유닛에 회전 가능하게 연결되고, 상기 연마 유닛은, 상기 제 1 구동 모터의 회전에 따라 제 1 방향으로 병진 운동할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 2 구동부는, 제 2 구동 모터; 중심이 상기 제 2 구동 모터의 회전 축에 연결되는 제 1 브라켓; 및 일측은 상기 제 1 브라켓의 중심에 이격되도록 연결되고, 타측은 상기 연마 유닛에 연결되는 제 2 연결 부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 2 연결 부재는, 상기 제 2 브라켓 및 연마 유닛에 회전 가능하게 연결되고, 상기 연마 유닛은, 상기 제 2 구동 모터의 회전에 따라 제 2 방향으로 병진 운동할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 한 쌍의 구동롤러와, 상기 구동롤러에 감겨 회전하면서 기판을 연마하는 연마벨트를 포함하는 연마 유닛; 및 상기 연마 유닛에 연결되는 순환 구동 유닛을 포함하고, 상기 순환 구동 유닛은, 상기 연마 유닛을 제 1 방향으로 평행 이동 시키기 위한 제 1 구동부; 및 상기 연마 유닛을 제 2 방향으로 평행 이동 시키기 위한 제 2 구동부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 서로 수직하고, 상기 기판면에 평행한 평면상에 배치될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 구동부 및 제 2 구동부 각각은, 상기 연마 유닛을 제 1 방향 및 제 2 방향을 따라 단순 조화 진동(simple harmonic oscillation)시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연마 유닛은, 상기 기판면에 평행한 원 궤도를 따라 자전없이 움직일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 기판 연마 장치는, 제 1 방향을 따라 이동 가능한 제 1 이동부; 및 상기 연마 유닛과 연결되고, 제 2 방향을 따라 이동 가능하도록 상기 지지부에 연결되는 제 2 이동부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 구동부는, 제 1 구동 모터; 상기 제 1 구동 모터에 연결되는 제 1 브라켓; 및 상기 제 1 구동 모터의 회전축에 편심되도록, 일측이 상기 제 1 브라켓에 회전 가능하게 연결되고, 타측은 상기 제 1 이동부에 회전 가능하게 연결되는 제 1 연결 부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 1 구동부는, 제 1 방향을 따라 이동 가능한 제 1 지지부를 더 포함하고, 상기 제 1 구동 모터는 상기 제 1 지지부에 배치될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제 2 구동부는, 제 2 구동 모터; 상기 제 2 구동 모터에 연결되는 제 2 브라켓; 및 상기 제 2 구동 모터의 회전축에 편심되도록, 일측이 상기 제 2 브라켓에 회전 가능하게 연결되고, 타측은 상기 제 2 이동부에 회전 가능하게 연결되는 제 1 연결 부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 순환 운동 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 장치는, 회전 운동을 통해 고속의 순환 직선 운동을 구현할 수 있다.
일 실시 예에 따른 순환 운동 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 장치는 2 방향의 병진 운동을 통해 궤적 운동을 구현할 수 있다.
일 실시예에 따른 순환 운동 유닛 및 이를 포함하는 기판 연마 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 상면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 정면도이다.
도 4는 도 2의 A부분의 확대도이다.
도 5는 제 1 구동부의 작동을 도시하는 작동도이다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 순환 구동 유닛이 연마 유닛을 궤적 운동시키는 작동 상태를 도시하는 도면이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 상면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 정면도이다.
도 4는 도 2의 A부분의 확대도이다.
도 5는 제 1 구동부의 작동을 도시하는 작동도이다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 순환 구동 유닛이 연마 유닛을 궤적 운동시키는 작동 상태를 도시하는 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 상면도이며, 도 3은 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치는, 기판을 연마하는 CMP 공정을 수행할 수 있다. 기판 연마 장치는, 기판을 연마하는 과정에서, 기판에 대한 다방향 연마가 가능하도록 일정한 궤적을 따라 순환 운동할 수 있다.
기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함할 수 있다. 그러나, 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 반도체 장치(semiconductor device) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수도 있다. 또한, 도면에서는 기판(W)이 사각형 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 이는 일 예시에 불과하며, 기판(W)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(1)는, 연마 유닛(100), 제 1 이동부(301), 제 2 이동부(302) 및 순환 구동 유닛(200)을 포함할 수 있다.
연마 유닛(100)은, 기판(W)에 접촉함으로써 기판(W)의 피 연마면을 연마할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)은 이동 가능한 기판(W) 스테이지(S) 상에 안착되고, 연마 유닛(100)의 하측에 배치될 수 있다. 연마 유닛(100)은 하측에 위치한 기판(W)의 피연마면에 접촉하면서 기판(W)과의 마찰을 통해 기판(W)을 연마할 수 있다. 연마 유닛(100)은 구동롤러(101), 연마벨트(102) 및, 구동모터(103)를 포함할 수 있다.
구동롤러(101)는 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 이 경우, 구동롤러(101)는 한 쌍으로 구비되고, 한 쌍의 구동롤러(101)는 서로 평행한 회전축을 가지는 상태에서 일정 간격 이격 배치될 수 있다. 한 쌍의 구동롤러(101)는 동일한 각속도로 회전할 수 있다.
연마벨트(102)는 구동롤러(101)에 감겨 회전하면서 기판(W)을 연마할 수 있다. 연마벨트(102)는 폐루프를 형성하도록 일체형으로 형성되어, 구동롤러(101)의 회전에 따라 일 방향으로 움직일 수 있다. 이 경우, 연마벨트(102)의 이동방향은 구동롤러(101)의 회전축에 수직할 수 있다.
구동모터(103)는 구동롤러(101)의 회전축에 연결되고, 구동롤러(101)가 회전하기 위한 구동력을 제공할 수 있다. 도 1 과 같이, 연마 유닛(100)이 한 쌍의 구동롤러(101)를 포함하는 경우에, 구동모터(103)는 각각의 구동롤러(101)의 양측에 연결될 수 있으나, 이와 달리, 하나의 구동롤러(101)의 회전축에만 연결되고, 다른 구동모터(103)의 회전축에는 구동모터(103)의 회전에 따라 자유 회전하는 아이들러가 연결될 수도 있다. 그러나, 이는 일 예시에 불과하며, 구동모터(103)의 종류 및 동력전달방식이 이에 제한되는 것은 아니다.
연마유닛은, 연마벨트(102)를 기판(W) 방향으로 가압하기 위한 에어 베어링(미도시)을 포함할 수 있다. 에어 베어링은 연마벨트(102)의 내측에 구비되어, 연마벨트(102)의 내주면을 향하여 유체, 예를 들어, 공기를 분사함으로써, 연마벨트(102)를 기판(W) 방향으로 가압할 수 있다. 또한, 연마벨트(102)의 외측에는, 연마벨트(102)에 슬러리를 분사하기 위한 슬러리 분사부(미도시) 및 연마벨트(102)의 연마면을 컨디셔닝 하기 위한 컨디셔닝부(미도시)가 구비될 수 있다.
제 1 이동부(301) 및 제 2 이동부(302)는 각각 연마 유닛(100)을 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동시킬 수 있다. 제 1 이동부(301)는, 제 1 방향을 따라 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 기판 연마 장치(1)의 하측에는 제 1 방향을 따라 배치되는 레일(R)이 구비되고, 제 1 이동부(301)는 상기 레일(R)에 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다.
제 2 이동부(302)는 제 2 방향을 따라 이동할 수 있다. 제 2 이동부(302)는 제 1 이동부(301)에 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 이동부(301)는 제 2 방향을 따라 가이드 홈(3011)이 형성되고, 제 1 이동부(301)는 가이드 홈(3011)에 연결되어 제 2 이동부(302)상에서 슬라이딩 할 수 있다. 제 1 이동부(301)는 연마 유닛(100)과 연결됨으로써, 연마 유닛(100)이 제 2 방향을 따라 이동하도록 할 수 있다. 예를 들어, 연마 유닛(100)의 구동 모터는 제 1 이동부(301) 상에 연결될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 연마 유닛(100)은 제 1 이동부(301)의 움직임에 따라 제 1 방향으로 이동 가능하고, 제 1 이동부(301)에 연결된 제 2 이동부(302)의 움직임에 따라 제 2 방향으로 이동 가능함으로써, 2 자유도의 선형 움직임을 가질 수 있다.
순환 구동 유닛(200)은, 기판(W) 및 연마벨트(102)의 접촉이 다방향으로 이루어지도록, 연마 유닛(100)을 기판(W)면에 대하여 궤도 운동(orbital motion)시킬 수 있다. 순환 구동 유닛(200)은, 연마 유닛(100)을 서로 다른 2 방향으로 이동시킴으로써, 연마 유닛(100)을 궤도 운동 시킬 수 있다. 다시 말하면, 연마 유닛(100)은 순환 구동부에 의해 일정한 궤도를 형성하면서 순환 운동할 수 있다. 이 경우, 연마 유닛(100)의 궤도 운동의 궤도는 지면에 평행한 원 궤도(circular orbit)일 수 있다. 다만, 이는 일 예시에 불과하며, 연마 유닛(100)은, 순환 구동부의 작동에 따라 다양한 궤도의 순환 운동을 할 수 있다.
순환 구동 유닛(200)은 연마 유닛(100)을 제 1 방향 및 제 2 방향으로 병진 운동 시킬 수 있다. 제 1 방향 및 제 2 방향은 서로 수직하고, 기판(W)면에 평행한 평면상에 배치될 수 있다. 순환 구동 유닛(200)은, 제 1 구동부(202) 및 제 2 구동부(201)를 포함할 수 있다.
제 1 구동부(202)는 연마 유닛(100)을 제 1 방향으로 병진 운동 시킬 수 있다. 다시 말하면, 제 1 구동부(202)는 연마유닛을 제 1 방향으로의 평행 이동시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다. 제 1 구동부(202)는, 제 1 구동 모터(2021), 제 1 브라켓(2022) 및 제 1 연결 부재(2023) 및 제 1 지지부를 포함할 수 있다.
제 1 구동 모터(2021)는 축을 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 제 1 구동 모터(2021)는 회전 운동을 할 수 있다. 이 경우, 제 1 구동 모터(2021)의 회전 축은 지면, 다시 말해, 기판(W)면에 수직할 수 있다.
제 1 브라켓(2022) 제 1 구동 모터(2021)의 회전 축에 연결되어, 제 1 구동 모터(2021)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 제 1 브라켓(2022)은 원형의 형상을 가질 수 있으며, 이 경우, 제 1 브라켓(2022)의 중심은 제 1 구동 모터(2021)의 회전 축에 연결될 수 있다.
제 1 연결 부재(2023)는, 제 1 브라켓(2022) 및 연마 유닛(100)을 연결할 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결 부재(2023)의 일측은 제 1 브라켓(2022)에 연결되고, 타측은 제 1 지지부에 연결될 수 있다. 이 경우, 제 1 연결 부재(2023)의 양측은 제 1 브라켓(2022) 및 제 1 지지부에 회전 가능하게 연결됨으로써, 제 1 지지부가 제 1 브라켓(2022)의 회전에 따라 자전하는 것을 방지할 수 있다. 제 1 브라켓(2022)에 대한 제 1 지지 부재의 연결 지점은, 제 1 브라켓(2022)의 중심, 다시 말해, 제 1 구동 모터(2021)의 회전축으로부터 이격되는 지점일 수 있다. 따라서, 제 1 브라켓(2022)이 회전함에 따라, 제 1 브라켓(2022) 및 제 1 지지부 사이의 거리가 조절될 수 있다.
정리하면, 제 1 연결 부재(2023)는 제 1 구동 모터(2021)의 회전 운동에 따라 제 1 지지부(2024)를 선형으로 이동시킴으로써, 제 1 지지부(2024)에 연결된 연마 유닛(100)을 제 1 방향으로 병진 운동 시킬 수 있다.
제 1 지지부(2024)는 제 1 방향을 따라 이동 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 지지부(2024)는 레일(R)에 나란히 배치되는 제 1 방향 레일(R)을 따라 제 1 이동부(301)와 함께 이동할 수 있다. 연마 유닛(100)이 기판(W)을 연마하는 상태에서, 제 1 방향에 대한 제 1 지지부(2024)의 위치는 고정될 수 있다. 이 경우, 제 1 지지부에는 제 1 구동 모터(2021)가 배치될 수 있다. 따라서, 제 1 구동 모터(2021)의 작동에 따라 제 1 지지부(2024) 및 제 1 이동부(301) 사이의 간격이 조절될 수 있다.
정리하면, 제 1 구동부(202)는 제 1 구동 모터(2021)의 회전에 따라 제 1 지지부를 제 1 방향, 예를 들어, 도 1의 Y축방향으로 병진 운동 시킬 수 있다. 제 1 구동 모터(2021)가 일정한 각속도로 회전하는 경우, 제 1 이동부(301)는 일정한 속력으로 제 1 방향을 따라 왕복 운동 하기 때문에, 연마 유닛(100)은 제 1 방향을 따라 단순 조화 운동(Simple harmonic oscillation)을 할 수 있다.
제 2 구동부(201)는, 연마 유닛(100)을 제 2 방향, 예를 들어, 도 1의 X축 방향으로 병진 운동 시킬 수 있다. 제 2 구동부(201)는 연마 유닛(100)을 제 2 방향으로 평행 이동시키는 구동력을 제공할 수 있다.
제 2 구동부(201)는, 제 2 구동 모터(2011), 제 2 브라켓(2012) 및 제 2 연결 부재(2013)를 포함할 수 있다.
제 2 구동 모터(2011)는 지면에 수직한 축, 예를 들어, 도 1의 Z축에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다. 제 2 브라켓(2012)은 제 2 구동 모터(2011)의 회전 축에 연결되어 회전할 수 있다. 이 경우, 제 2 브라켓(2012)은 원판의 형상을 가지고, 중심이 제 2 구동 모터(2011)의 회전 축에 연결될 수 있다. 제 2 연결 부재(2013)는, 제 2 브라켓(2012) 및 연마 유닛(100)을 연결할 수 있다. 예를 들어, 제 2 연결부재는 제 2 구동 모터(2011)의 회전축에 편심되도록 일측이 제 2 브라켓(2012)에 회전 가능하게 연결되고, 타측은 제 2 이동부(302)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 제 2 연결 부재(2013)는 제 2 브라켓(2012)의 회전에 따라, 제 2 브라켓(2012) 및 제 2 이동부(302) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
정리하면, 제 2 연결 부재(2013)는 제 2 구동 모터(2011)의 회전 운동에 따라 제 2 이동부(302)를 선형으로 운동시킴으로써, 제 2 이동부(302)에 연결된 연마 유닛(100)을 제 2 방향으로 병진 운동 시킬 수 있다. 이 경우, 제 2 구동 모터(2011)가 일정한 각속도로 회전하는 경우, 제 2 이동부(302)는 일정한 속력으로 제 2 방향을 따라 왕복 운동하는 단순 조화 운동을 할 수 있다.
도 4는 도 2의 A부분의 확대도이고, 도 5는 제 1 구동부의 작동을 도시하는 작동도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 순환 구동 유닛(200)은 회전 운동을 선형 운동으로 전환하여, 연마 유닛(100)을 이동시킬 수 있다. 이하에서는, 제 1 구동부(202)를 예시로 설명하나, 제 2 구동부(201)의 작동 방식은 제 1 구동부(202)와 동일하게 수행될 수 있다.
제 1 구동 모터(2021)가 전력을 공급받아 회전 동작하게 되면, 제 1 브라켓(2022)은 제 1 구동 모터(2021)의 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 제 1 연결 부재(2023)는 구동 모터의 회전축에 편심되도록 제 1 브라켓(2022)에 연결되기 때문에, 제 1 구동 모터(2021)의 회전에 따라 제 1 브라켓(2022) 및 제 1 연결 부재(2023)의 연결 지점이 제 1 구동 모터(2021)의 회전 축을 중심으로 공전을 할 수 있다.
제 1 연결 부재(2023)의 길이는 일정하기 때문에, 제 1 연결 부재(2023) 및 제 1 지지부의 연결 부위는 도 6과 같이, 제 1 방향을 따라 왕복 운동할 수 있다. 특히, 구동 모터가 일정한 각속도(angular velocity)로 회전하는 경우에는, 제 1 지지부는 일정한 속력(speed)으로 제 1 방향을 따라 선형 진동 운동을 할 수 있다. 즉, 제 1 지지부에 연결된 연마 유닛(100)이 제 1 방향으로 진동 운동을 할 수 있다. 이 경우, 제 1 연결 부재(2023)는 제 1 지지부 및 제 1 브라켓(2022)에 대하여 회전 가능하게 연결되기 때문에, 제 1 지지부가 제 1 브라켓(2022)의 회전에 종속되어 회전 토크를 받는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 선형의 동력을 제공하는 장치, 예를 들어, 공압실린더나 선형 액추에이터를 통해, 연마 유닛(100)을 선형 운동시키는 경우와 비교하여, 모터의 회전속력의 변화가 발생하지 않기 때문에, 효과적으로 연마 유닛(100)을 선형 진동 운동시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 순환 구동 유닛이 연마 유닛을 궤적 운동시키는 작동 상태를 도시하는 도면이다.
순환 구동 유닛(200)은, 제 1 구동부(202) 및 제 2 구동부(201)를 통해 연마 유닛(100)을 각각 제 1 방향 (예를 들어, 도 6의 Y축방향) 및 제 2 방향 (예를 들어, 도 6의 X축방향)으로 선형 운동시킴으로써, 연마 유닛(100)을 궤적 운동 시킬 수 있다. 제 1 방향 및 제 2 방향이 서로 수직한 경우, 연마 유닛(100)은 제 1 이동부(301) 및 제 2 이동부(302)의 이동에 따라 전체적으로 원형 궤적을 그리는 순환 운동을 할 수 있다. 제 1 구동 모터(2021) 및 제 2 구동 모터(2011)의 회전축으로부터, 제 1 연결 부재(2023) 및 제 2 연결 부재(2013) 각각의 이격 거리가 동일한 상태에서, 연마 유닛(100)은 상기 이격 거리를 반지름으로 하는 원형 궤적을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 6의 상태에서, 연마 유닛(100)은 제 1 구동부(202)의 작동에 따라 제 1 방향으로의 진동 범위에서 최 우측에 위치하고, 제 2 구동부(201)의 작동에 따라 제 2 방향의 진동 범위에서 원점에 위치할 수 있다.
제 1 구동 모터(2021) 및 제 2 구동 모터(2011)가 동일한 각속도로 회전하게 되면, 연마 유닛(100)은 도 7과 같이, 제 1 방향으로의 진동 범위 중 원점에 위치하고, 제 2 방향으로의 진동 범위 중 최 하측에 위치할 수 있다. 제 1 구동 모터(2021) 및 제 2 구동 모터(2011)의 회전에 따라, 연마 유닛(100)은 원 궤적을 그리면서 다시 도 6의 상태로 복귀할 수 있다. 결과적으로, 연마 유닛(100)은 원형의 궤적을 형성하는 궤적 운동을 할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
1: 기판 연마 장치
100: 연마 유닛
200: 순환 구동 장치
201: 제 1 구동부
202: 제 2 구동부
301: 제 1 이동부
302: 제 2 이동부
100: 연마 유닛
200: 순환 구동 장치
201: 제 1 구동부
202: 제 2 구동부
301: 제 1 이동부
302: 제 2 이동부
Claims (16)
- 연마벨트를 포함하는 연마유닛을 제 1 방향으로 병진 운동시키기 위한 제 1 구동부; 및
상기 연마유닛을 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 병진 운동시키기 위한 제 2 구동부를 포함하는, 순환 구동 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 제 1 구동부 및 제 2 구동부는, 일정한 궤도를 형성하도록 상기 연마유닛을 궤도운동(orbital motion)시키는, 순환 구동 유닛.
- 제2항에 있어서,
상기 궤도는, 지면에 평행한 원 궤도(circular orbit)인, 순환 구동 유닛.
- 제2항에 있어서,
상기 제 1 구동부 및 제 2 구동부는, 상기 연마유닛이 자전(rotation) 하지 않도록 궤도 운동시키는, 순환 구동 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 제 1 구동부는,
제 1 구동 모터;
중심이 상기 제 1 구동 모터의 회전 축에 연결되는 제 1 브라켓; 및
일측은 상기 제 1 브라켓의 중심에 이격되도록 연결되고, 타측은 상기 연마유닛에 연결되는 제 1 연결 부재를 포함하는, 순환 구동 유닛.
- 제5항에 있어서,
상기 제 1 연결 부재는, 상기 제 1 브라켓 및 연마 유닛에 회전 가능하게 연결되고,
상기 연마 유닛은, 상기 제 1 구동 모터의 회전에 따라 제 1 방향으로 병진 운동하는, 순환 구동 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 제 2 구동부는,
제 2 구동 모터;
중심이 상기 제 2 구동 모터의 회전 축에 연결되는 제 2 브라켓; 및
일측은 상기 제 2 브라켓의 중심에 이격되도록 연결되고, 타측은 상기 연마유닛에 연결되는 제 2 연결 부재를 포함하는, 순환 구동 유닛.
- 제7항에 있어서,
상기 제 2 연결 부재는, 상기 제 2 브라켓 및 연마 유닛에 회전 가능하게 연결되고,
상기 연마 유닛은, 상기 제 2 구동 모터의 회전에 따라 제 2 방향으로 병진 운동하는, 순환 구동 유닛.
- 구동롤러와, 상기 구동롤러에 감겨 회전하면서 기판을 연마하는 연마벨트를 포함하는 연마 유닛; 및
상기 연마 유닛에 연결되는 순환 구동 유닛을 포함하고,
상기 순환 구동 유닛은,
상기 연마 유닛을 제 1 방향으로 평행 이동 시키기 위한 제 1 구동부; 및
상기 연마 유닛을 제 2 방향으로 평행 이동 시키기 위한 제 2 구동부를 포함하는, 기판 연마 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 제 1 방향 및 제 2 방향은 서로 수직하고, 상기 기판면에 평행한 평면상에 배치되는, 기판 연마 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 제 1 구동부 및 제 2 구동부 각각은,
상기 연마 유닛을 제 1 방향 및 제 2 방향을 따라 단순 조화 진동(simple harmonic oscillation)시키는, 기판 연마 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 연마 유닛은,
상기 기판면에 평행한 원 궤도를 따라 자전없이 움직이는, 기판 연마 장치.
- 제9항에 있어서,
제 1 방향을 따라 이동 가능한 제 1 이동부; 및
상기 연마 유닛과 연결되고, 제 2 방향을 따라 이동 가능하도록 상기 제 1 이동부에 연결되는 제 2 이동부를 더 포함하는, 기판 연마 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 제 1 구동부는,
제 1 구동 모터;
상기 제 1 구동 모터에 연결되는 제 1 브라켓; 및
상기 제 1 구동 모터의 회전축에 편심되도록, 일측이 상기 제 1 브라켓에 회전 가능하게 연결되고, 타측은 상기 제 1 이동부에 회전 가능하게 연결되는 제 1 연결 부재를 포함하는, 기판 연마 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 제 1 구동부는,
제 1 방향을 따라 이동 가능한 제 1 지지부를 더 포함하고,
상기 제 1 구동 모터는 상기 제 1 지지부에 배치되는, 기판 연마 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 제 2 구동부는,
제 2 구동 모터;
상기 제 2 구동 모터에 연결되는 제 2 브라켓; 및
상기 제 2 구동 모터의 회전축에 편심되도록, 일측이 상기 제 2 브라켓에 회전 가능하게 연결되고, 타측은 상기 제 2 이동부에 회전 가능하게 연결되는 제 1 연결 부재를 포함하는, 기판 연마 장치.
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2017
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