KR102406793B1 - 틸팅 타입 기판 측면 연마장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 연마장치에 관한 것으로, 특히 연마 휠이 연마 진행 방향에 대해 기울어진 연마 툴을 이용하여 기판의 측면을 연마하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

틸팅 타입 기판 측면 연마장치 및 방법{TILTING TYPE APPARATUS AND METHOD FOR SUBSTRATE GRINDING}
본 발명은 기판 연마장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연마 휠이 연마 진행 방향에 대해 기울어진 연마 툴을 이용하여 기판의 측면을 연마하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치 및 방법에 관한 것이다.
유리 기판이나, 폴리이미드와 같은 특수 플라스틱 기판 및 디스플레이 패널을 비롯한 다양한 기판은 측면을 수직으로 가공하는 경우가 있다. 기판 측면은 상하면(앞뒤면)을 제외한 그 측부의 면으로 연마를 통해 가공된다.
예를 들어 베젤(bezel)이 없는 디스플레이 패널은 TFT와 칼라필터를 합착한 후, 이들 사이에 측면 배선전극이 노출되도록 패널의 측면을 수직으로 편평하게 가공한다.
이와 같이, 수직으로 가공된 측면에는 은 페이스트(Ag paste)를 인쇄하고, COF를 본딩한다.
도 1은 종래 패널의 측면을 수직가공하는 기판 연마장치(10)를 나타낸 것이다. 이를 참조하면 종래의 기판 연마장치(10)는 원통형으로 형성된 연마 휠(11)과, 상기 연마 휠(11)을 회전시키는 스핀들(12)이 구비된다.
이때, 연마 휠(11)은 그 회전축이 수직 방향으로 배치된 상태에서 회전하며, 연마 휠(11)의 원주면에 기판의 측면이 면접촉되도록 배치된 상태에서 가공 즉, 연마 공정이 이루어진다.
그러나 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 기판 연마장치(10)는 기판(Sb)의 측면 가공시 연마 휠(11)의 원주면이 띠 형상으로 부분 소모(마모)되어 원주면을 따라 연마홈(11a)이 형성된다.
따라서, 연마 휠(11)의 가공면을 충분히 활용하지 못하고, 잦은 교체가 요구되며, 이를 방지하기 위해서는 연마가 진행됨에 따라 점차 연마 휠이나 기판을 Z축 방향으로 이동시켜 연마홈이 형성되지 않은 다른 부분을 사용해야 한다.
대한민국 특허출원 제10-2015-0006613호 대한민국 특허출원 제10-2015-01696283호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연마 휠이 연마 진행 방향에 대해 기울어진 측면 연마부를 제공함으로써, 연마 휠의 부분 소모를 방지하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 연마 휠이 기판 측면에 접촉하여 목표로 하는 절삭 양이나 절삭 깊이 까지의 절삭이 점진적으로 일어나도록 함으로써 연마 부하를 저감시키는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치 및 방법을 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마장치는 연마 대상인 기판을 고정하는 기판 고정부와; 상기 기판의 측면과 나란한 기준선이 연마 휠의 회전 중심선과 평행하게 배치된 상태에서 상기 연마 휠이 틸팅된 자세로 상기 기판의 측면을 연마하는 측면 연마부; 및 상기 기판의 측면이 연마를 위해 상기 연마 휠에 접촉하도록 상기 기판 고정부와 측면 연마부 중 어느 하나 이상을 이송시키는 이송부(130);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기판 고정부는 상기 기판을 바닥면에 대해 수평 방향으로 잡아주는 고정장치인 것이 바람직하다.
또한, 상기 측면 연마부는 회전축을 구비한 스핀들(spindle)과; 회전 중심이 상기 스핀들의 회전축단에 결합되는 회전 디스크; 및 상기 회전 디스크의 원주면을 따라 구비된 상기 연마 휠;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연마 휠의 틸팅 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하되, 상기 각도 조절부는 상기 연마 휠을 10°내지 60°사이로 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연마 휠은 상기 기판의 상면 또는 하면에 대해 직교하는 직상 방향으로 틸팅된 자세로 상기 측면 연마부에 조립되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연마 휠은 상기 기판의 측면을 따라 연마하되, 상기 연마가 진행되는 방향에 대해 반대 방향으로 기울어진 자세로 상기 측면 연마부에 조립되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연마 휠은 휠 외주면과 휠 측면이 만나 모서리를 형성하며, 적어도 상기 휠 측면이 상기 기판의 측면에 접하여 연마가 진행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연마 휠은 휠 표면에 둥글게 돌출된 곡면을 포함하여, 적어도 상기 곡면 중 일부분이 상기 기판의 측면에 접하여 연마가 진행되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마방법은 기판 고정부에 연마 대상인 기판을 고정하는 기판 고정단계와; 상기 기판의 측면을 연마하는 연마 휠이 장착된 측면 연마부를 준비하는 툴 준비단계와; 상기 기판의 측면과 나란한 기준선이 상기 연마 휠의 회전 중심선과 평행하게 배치된 상태에서 상기 연마 휠을 설정된 각도로 틸팅시키는 각도 조절단계와; 상기 기판의 측면이 연마를 위해 상기 연마 휠에 접촉하도록 상기 기판 고정부와 측면 연마부 중 어느 하나 이상을 이송시키는 장치 이송단계; 및 상기 틸팅된 연마 휠이 회전하며 상기 기판의 측면에 접하여 상기 기판의 측면을 연마하는 기판 연마단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 툴 준비단계는 휠 외주면과 휠 측면이 만나 모서리를 형성하며, 적어도 상기 휠 측면이 상기 기판의 측면에 접하여 연마가 진행되는 연마 휠이 장착된 측면 연마부를 준비하는 단계인 것이 바람직하다.
또한, 상기 툴 준비단계는 휠 표면에 둥글게 돌출된 곡면을 포함하여, 적어도 상기 곡면 중 일부분이 상기 기판의 측면에 접하여 연마가 진행되는 연마 휠이 장착된 측면 연마부를 준비하는 단계인 것이 바람직하다.
또한, 상기 각도 조절단계는 상기 기판의 상면 또는 하면에 대해 직교하는 직상 방향으로 상기 연마 휠을 틸팅시키는 단계인 것이 바람직하다.
또한, 상기 각도 조절단계는 상기 기판의 측면을 따라 연마가 진행되는 방향에 대해 반대 방향으로 상기 연마 휠이 기울어지도록 틸팅시키는 단계인 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 연마 휠이 연마 진행 방향에 대해 기울어진 상태로 연마가 진행됨으로써 연마 휠의 부분 소모를 방지하고 연마 휠 전체에 걸친 사용을 가능하게 한다. 따라서, 연마 휠의 가공면을 충분히 활용하고, 연마 휠의 잦은 교체를 방지한다.
또한, 본 발명은 연마 휠이 기판 측면에 접촉하여 목표로 하는 절삭 양이나 절삭 깊이 까지의 절삭이 점진적으로 일어나도록 함으로써 연마 부하를 저감시킨다. 따라서, 연마 부하에 따른 부담을 줄이고 연마 부하 증가시 발생되는 기판 손상을 방지할 수 있게 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 기판 측면 연마장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 상기 도 2에서의 기판 접촉면 부분 마모 상태를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 측면 연마부 틸팅 각도 범위를 나타낸 도이다.
도 5는 상기 도 3의 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 사각형 연마 휠에 의한 연마 진행 상태도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마장치를 나타낸 사시도이다.
도 8은 상기 도 8의 부분 확대도이다.
도 9는 본 발명의 곡면형 연마 휠에 의한 연마 진행 상태도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3과 같이, 본 발명에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마장치(100)는 연마 대상인 기판(Substrate, Sb)을 고정하는 기판 고정부(110)와, 고정된 기판(Sb)의 측면을 연마하는 측면 연마부(120) 및 기판(Sb)이 연마 휠(123)에 접촉되도록 이송시키는 이송부(130)를 포함한다.
기판(Sb)의 측면 연마를 위해 연마 휠(123)에 기판(Sb)이 접촉되며, 이를 위해 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120)의 상대 위치가 변화된다. 즉, 고정된 측면 연마부(120)를 향해 기판 고정부(110)가 이동하거나, 반대로 고정된 기판 고정부(110)를 향해 측면 연마부(120)가 이동된다.
또한, 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120)가 서로 마주보도록 동시에 이동될 수 있으며, 이를 통해 측면 연마부(120)가 기판 고정부(110)에 장착된 기판(Sb)의 길이 방향을 따라 이동하며 기판(Sb)의 측면을 연마하게 된다.
특히, 본 발명은 측면 연마부(120)를 구성하는 연마 휠(123: 123-Q, 123-R)이 연마 진행 방향에 대해 기울어진 상태로 연마가 진행됨으로써 연마 휠(123)의 부분 소모를 방지하고 연마 휠(123) 전체에 걸친 사용을 가능하게 한다.
이를 위해 기판(Sb)의 측면과 나란한 기준선이 연마 휠(123)의 회전 중심선과 평행하게 배치된 상태에서 연마 휠(123)이 틸팅된 자세로 기판(Sb)의 측면을 연마하도록 측면 연마부(120)가 구성된다. 따라서, 연마시 틸팅된 연마 휠(123)의 가공면을 충분히 활용하고, 연마 휠(123)의 잦은 교체를 방지한다.
또한, 본 발명은 연마 휠(123)이 기판(Sb)의 측면에 접촉하여 목표로 하는 절삭 양이나 절삭 깊이까지 점진적으로 연마되게 함으로써 연마 부하를 저감시킨다. 따라서, 연마 부하에 따른 부담을 줄이고 연마 휠(123)로부터 전달되는 진동이나 충격에 의한 기판(Sb) 손상을 저감시킬 수 있게 한다.
이를 위해, 상기 기판 고정부(110)는 연마 대상인 기판(Sb)을 고정한다. 기판(Sb)은 측면 가공이 필요한 여러 판상 부재를 의미하는 것으로, 강화나 보호 등을 위한 유리판, 폴리이미드와 같은 특수 플라스틱판 및 디스플레이 패널 등을 비롯하여 다양한 기판을 포함한다.
이러한 기판 고정부(110)는 기판(Sb)의 넓이, 재질 및 두께 등에 따라 다양한 타입의 고정장치가 적용될 수 있다. 예컨대, 기판 고정부(110)는 도시된 진공 흡착 테이블 이외에 지그(jig) 혹은 로봇암을 비롯한 여러 고정장치가 적용될 수 있다.
또한, 연마 가공의 대상인 기판(Sb) 측면이 연마 휠(123)과 접촉될 수 있다면 기판(Sb)은 다양한 각도로 투입될 수 있다. 기판(Sb)의 투입 각도에 따라 측면 연마부(120)의 설치 각도 역시 최적의 상태로 변경이 이루어진다.
따라서, 기판(Sb)과 측면 연마부(120)는 연마에 적합하도록 서로 간에 상대적인 배치나 자세로 조절될 수 있다. 실시예로 기판 고정부(110)는 기판(Sb)을 바닥면(지면이나 작업대 등)에 대해 수평 방향으로 잡은 상태에서 투입한다.
측면 연마부(120)는 연마 휠(123)을 이용하여 기판 고정부(110)에 의해 투입된 기판(Sb)의 측면을 연마한다. 기판(Sb) 측면은 상하면(앞뒤면)을 제외한 그 측부의 면으로 연마를 통해 수직으로 편평하게 가공된다.
이를 위해 측면 연마부(120)는 연마 중 기판(Sb)과의 사이에서 상대 위치가 직선 이동되도록 설치되며, 회전되는 연마 휠(123)이 기판(Sb)의 측면에 접촉함으로써 연마가 이루어진다.
연마 공정시 기판(Sb)을 측면 연마부(120)에 접촉시키도록 기판(Sb)과 측면 연마부(120)의 상대 위치가 변경됨에 따라 서로 근접하게 된다. 이를 위해 기판(Sb)을 이동시키거나, 측면 연마부(120)를 이동시키거나 혹은 이들 모두를 동시에 이동시킬 수 있다.
기판(Sb)을 측면 연마부(120)에 접촉시 이동되는 주체는 기판(Sb)의 크기나 두께 등에 다를 수 있다. 예컨대, 기판(Sb)이 작으면 이를 이동시키고, 기판(Sb)이 크거나 얇으면 이동시의 흔들림을 방지하도록 기판(Sb) 대신 측면 연마부(120)를 이동시킬 수 있다.
이때, 연마 휠(123)은 기판(Sb)의 측면과 접촉하는 외측 단부(외주면이나 외측 테두리)에 연마용 툴 팁(tool tip)을 형성하여 회전 연마를 진행한다. 연마 입자는 기판(Sb)의 재질 등에 따라 크기나 종류가 선택될 수 있으며, 다이아몬드 분말을 포함할 수 있다.
특히, 본 발명은 기판(Sb)의 측면과 나란한 기준선이 연마 휠(123)의 회전 중심선과 평행하게 배치된 상태에서 연마 휠(123)이 틸팅된 자세로 기판(Sb)의 측면을 연마한다.
즉, 연마 휠(123)이 기판(Sb)의 직선 이동 방향으로 틸팅(tilting)된 상태에서 기판(Sb)의 측면과 접촉하며 연마를 한다. 이를 위해 연마 휠(123)을 포함하는 측면 연마부(120) 전체가 틸팅되도록 그 자세가 조정될 수 있다.
이송부(130)는 기판(Sb) 측면 연마시 기판(Sb)이 연마 휠(123)에 접촉하도록 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120) 중 어느 하나 이상을 이송시킨다.
기판(Sb)과 연마 휠(123)은 어느 것이 이송되어 오는 방식에 의해서도 서로 접촉되므로, 이송부(130)는 기판(Sb)과 측면 연마부(120) 사이에 상대 위치 이동이 일어나도록 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120) 중 어느 하나 이상에 설치된다.
즉, 도시된 바와 같이 이송부(130)가 기판 고정부(110)에 설치되어 그 기판 고정부(110)를 이동시키는 방식 이외에 측면 연마부(120)에 설치되어 그 측면 연마부(120)를 이동시키거나 혹은 이들 각각에 설치되어 동시에 이동시킬 수 있다.
기판(Sb)의 측면이 측면 연마부(120)의 연마 휠(123)에 접촉하여 연마되므로, 기판(Sb)이 회전 중인 연마 휠(123)에 접촉할 수만 있으면 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120) 중 어느 것이든 움직여도 연마 가공이 이루어진다.
이때, 이송부(130)는 연마 공정 진행 중 적어도 일부 구간에서 기판(Sb)을 측면 연마부(120)에 대해 직선 방향으로 이동시킨다. 즉, 직선 이동은 연마 중 필수적인 동작이며, 이송부(130)는 방향 전환 등 다른 동작도 포함할 수 있다.
실시예로 기판(Sb)이 네 개의 측면을 포함한 사각 형상이고, 각 측면을 연속하여 연마할 수 있도록 모서리 부분에서는 방향 전환을 할 수 있으며, 이 경우에도 적어도 연마 대상인 측면에서는 직선 이동된다.
이러한 이유로 이송부(130)는 연마가 진행되는 중에는 직선 이동을 위해 LM 가이드나 볼 스크류와 같은 직선 구동기가 이용될 수 있으며, 필요시에는 기판(Sb)을 측면 연마부(120)에 근접시킬 목적으로 X/Y/Z 3축 구동기가 이용될 수도 있다.
이하, 측면 연마부(120)에 대해 실시예를 들어 좀더 상세히 설명한다.
측면 연마부(120)는 회전축을 구비한 스핀들(spindle, 121)과, 회전 중심이 스핀들(121)의 회전축단에 결합되는 회전 디스크(122) 및 회전 디스크(122)의 원주면을 따라 구비된 연마 휠(123: 123-Q, 123-R)을 포함하는 연마장치가 적용된다.
또한, 측면 연마부(120)는 위와 같은 구성들에 더해 해당 측면 연마부(120)의 틸팅 각도를 조절하는 각도 조절부(도시 생략)를 더 포함할 수 있다. 각도 조절부는 몸체 역할을 하는 스핀들(121)에 연결 설치될 수 있으며, 실시예로 모터로 작동되는 회동축으로 측면 연마부(120)를 회동시킨다.
도 4와 같이, 틸팅 각도는 기판(Sb)의 상면 또는 하면과 나란한 가상의 선을 기준으로 기울어진 각도를 의미한다. 따라서, 기판(Sb)과 나란한 기준선이 0°이며, 바람직하게 측면 연마부(120)의 틸팅 각도는 10°내지 60°사이로 조절된다.
틸팅 각도는 기판(Sb)의 측면 두께 및 재질 등에 따라 미리 설계된 최적의 각도로 조절될 수 있다. 또한 기판(Sb)의 연마 특성과 상관관계가 있는 연마 휠(123)의 종류나 입자 등의 특성을 더 반영할 수 있다.
이때 연마 휠(123)은 기판(Sb)의 상면 또는 하면에 대해 직교하는 직상 방향으로 틸팅된 자세로 측면 연마부(120)에 조립된다. 즉, 기판(Sb)의 측면과 나란한 기준선이 연마 휠(123)의 회전 중심선과 평행하게 배치된 상태에서 연마 휠(123)이 수직 종방향으로 틸팅된다.
따라서, 연마 휠(123)은 기판(Sb)의 직선 이동 방향을 기준으로 상향 또는 하향(+ 또는 - 각도) 틸팅될 수 있으며, 어느 경우나 기판(Sb)과의 관계에서 기울어진 상태로 연마되므로, 연마 휠(123)의 부분 마모를 방지하고 연마 휠(123) 전체를 효율적으로 이용할 수 있게 된다.
그러나, 측면 연마부(120)는 기판(Sb)의 측면을 따라 접하며 연마가 이루어지므로 연마가 진행되는 방향에 대해 반대 방향으로 기울어지도록(눕도록) 틸팅되는 것이 바람직하다. 이를 통해 연마 휠(123)이 기판(Sb)에 힘을 가하는 방향에 대해 반대 방향으로 기울어져 연마 부하를 줄일 수 있다.
한편, 본 발명은 위와 같이 틸팅된 연마 휠(123)의 연마면(접촉 표면) 형상에 따라 두 가지 실시예로 구분된다.
도 3을 부분 확대한 도 5와 같이, 제1 실시예에서 연마 휠(123-Q)은 휠 외주면(123a)과 휠 측면(123b)이 만나 모서리를 형성된다. 따라서, 연마 휠(123-Q)은 대략 단면이 사각인 휠이 회전 디스크(122)의 외주면을 따라 연속하여 형성된 띠 형상으로 구성된다.
사각 띠 형상의 연마 휠(123-Q)은 적어도 휠 측면(123b)이 기판(Sb)의 측면에 접하여 연마가 진행된다. 이는 휠 측면(123b) 중 일부나 전부를 통해 연마가 가능함을 의미한다.
또한, 휠 외주면(123a)도 연마에 이용될 수 있음을 의미하는데, 일 예로 휠 측면(123b)이 연마하고 지나감에 따라 새롭게 생성된 기판(Sb)의 측면(SI)을 휠 외주면(123a)이 편평하게 다듬을 수도 있음을 의미한다.
이와 같은 제1 실시예는 회전 디스크(122) 및 연마 휠(123-Q)이 연마가 진행되는 방향(즉, 상대 위치가 직선 이동하는 방향)에 대해 미리 조정된 각도로 틸팅되어 있다.
따라서, 연마 휠(123-Q)이 연마 진행 방향에 대해 기울어진 상태로 연마가 진행됨으로써 연마 휠(123-Q) 접촉면만의 부분 소모를 방지하고 연마 휠(123-Q) 전체에 걸친 사용을 가능하게 한다.
그러나, 도 6과 같이 휠 외주면(123a)과 휠 측면(123b)이 만나 모서리를 형성하는 사각 형상의 연마 휠(123-Q)을 적용하면, 연마면(GR)인 측면에서 설계된 절삭 양이나 절삭 깊이(기판과 연마 휠의 교차 면적)가 한번에 연마되는 급진적 연마가 이루어진다.
이러한 경우 연마 휠(123-Q)의 부분 마모를 방지하는 효과는 있지만, 연마가 점진적으로 이루어지는 추가적인 효과를 제공하지 못한다.
이에, 도 7 및 도 8과 같이, 제2 실시예로서 연마 휠(123-R)은 휠 표면에 둥글게 돌출된 곡면을 포함한다. 곡면 형성을 위해 도 5의 휠 외주면(123a)과 휠 측면(123b)을 둥글게 연결하여 모서리를 제거한 형상이 가능하다.
따라서, 연마 휠(123-R)은 대략 표면(접촉 연마면)이 둥글게 돌출된 휠이 회전 디스크(122)의 외주면을 따라 연속하여 형성된 띠 형상으로 구성된다.
둥근 띠 형상의 연마 휠(123-R)은 적어도 곡면 중 일부분이 기판(Sb)의 측면에 접하여 연마가 진행된다. 즉, 곡면 부분 중 일부나 전부를 통해 연마가 이루어진다.
이와 같은 제2 실시예는 회전 디스크(122) 및 그 외주면에 연속하여 형성된 연마 휠(123-R)이 연마가 진행되는 방향에 대해 미리 조정된 각도로 틸팅되어 있다.
따라서, 연마 휠(123-R)이 연마 진행 방향에 대해 기울어진 상태로 연마가 진행됨으로써 연마 휠(123-R)의 부분 소모를 방지하고 연마 휠(123-R) 전체에 걸친 사용을 가능하게 한다.
나아가, 도 8과 같이 연마 휠(123-R)의 곡면부가 기판(Sb)의 측면에 접촉하여 연마를 시작하고, 연마가 진행됨에 따라 점차 넓은 표면적의 곡면에 맞닿아 연마가 이루어지는 점진적 연마가 이루어진다.
연마 휠(123-R)이 기판(Sb) 측면에 접촉하여 목표로 하는 절삭 양이나 절삭 깊이 까지의 절삭이 점진적으로 일어나면 연마 부하를 저감시킨다. 따라서, 연마 부하에 따른 부담을 줄이고 연마 부하 증가시 발생되는 기판(Sb) 손상을 방지할 수 있게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마방법에 대해 상세히 설명한다.
다만, 이하에서 설명하는 연마방법은 위에서 설명한 본 발명의 연마장치에 의해 진행되는 것을 예로 들어 설명하므로, 가급적 중복적인 설명은 생략한다.
도 9와 같이, 본 발명에 따른 틸팅 타입 기판 측면 연마방법은 기판 고정단계(S110), 툴 준비단계(S120), 각도 조절단계(S130), 장치 이송단계(S140) 및 기판 연마단계(S150)를 포함한다.
여기서, 상기 판 고정단계(S110)에서는 기판 고정부(110)에 연마 대상인 기판(Sb)을 고정한다. 기판 고정부(110)는 기판(Sb)의 넓이, 재질 및 두께 등에 따라 다양한 타입의 고정장치가 이용될 수 있다. 예컨대, 기판 고정부(110)는 진공 흡착 테이블이 적용될 수 있다. 물론, 그 외 지그(jig) 혹은 로봇암을 비롯한 여러 고정장치가 적용될 수 있다.
또한, 연마 가공의 대상인 기판(Sb) 측면이 연마 휠(123)과 접촉될 수 있다면 기판(Sb)은 다양한 각도로 투입될 수 있다. 이 경우 기판(Sb)의 투입 각도에 따라 측면 연마부(120)의 설치 각도 역시 최적의 상태로 조합되는 변경이 필요하다.
따라서, 기판(Sb)과 측면 연마부(120)는 연마에 적합하도록 서로 간에 상대적인 배치나 자세로 조절될 수 있다. 실시예로 기판 고정부(110)는 기판(Sb)을 바닥면(지면이나 작업대 등)에 대해 수평 방향으로 잡은 상태에서 투입한다.
다음, 툴 준비단계(S120)에서는 기판(Sb)을 연마하는 측면 연마부(120)를 준비한다. 측면 연마부(120)는 연마 중 기판(Sb)과의 사이에서 상대 위치가 직선 이동되며, 기판(Sb)의 측면을 연마하도록 연마 휠(123)이 장착되어 있다.
연마 휠(123)은 기판(Sb)의 측면과 접촉하는 외측 단부(외주면이나 외측 테두리)에 연마용 툴 팁을 형성하여 기판(Sb)의 측면을 연마한다. 연마 입자는 기판(Sb)의 재질 등에 따라 크기나 종류가 선택될 수 있으며, 다이아몬드 분말을 포함할 수 있다.
특히, 본 발명은 연마 휠(123)이 직선 이동 방향으로 틸팅(tilting)된 상태로 기판(Sb)의 측면과 접촉하며 연마를 한다. 이를 위해 연마 휠(123)을 포함하는 측면 연마부(120) 전체가 틸팅되도록 그 자세가 조정될 수 있다.
다음, 각도 조절단계(S130)에서는 기판(Sb)의 측면과 나란한 기준선이 연마 휠(123)의 회전 중심선과 평행하게 배치된 상태에서 연마 휠(123)을 설정된 각도로 틸팅된다. 틸팅 각도는 기판(Sb)에 따라 결정될 수 있으며 기판(Sb)의 직선 이동 방향을 기준으로 틸팅되도록 틸팅 각도를 조절한다.
틸팅 각도는 각조 조절부에 의해 조정된다. 각도 조절부는 측면 연마부(120)의 틸팅 각도를 조절하도록, 측면 연마부(120)의 몸체 역할을 하는 스핀들(121)에 연결 설치될 수 있으며, 실시예로 모터로 작동되는 회동축으로 측면 연마부(120)를 회동시킨다.
연마 휠(123)의 틸팅 각도는 기판(Sb)의 상면 또는 하면에 대해 직교하는 직상 방향으로 회동되어 조절됨에 따라 연마 휠(123)에 기판(Sb)에 대해 기울어진 각도를 의미한다.
따라서, 기판(Sb)과 나란한 기준선이 0°이며, 바람직하게 측면 연마부(120)의 틸팅 각도는 10°내지 60°사이로 조절된다.
틸팅 각도는 기판(Sb)의 측면 두께 및 재질 등에 따라 미리 설계된 최적의 각도로 조절될 수 있다. 또한 기판(Sb)의 연마 특성과 상관관계가 있는 연마 휠(123)의 종류나 입자 등의 특성을 더 반영할 수 있다.
이때 연마 휠(123)은 기판(Sb)의 직선 이동 방향을 기준으로 상향 또는 하향(+ 또는 - 각도) 틸팅될 수 있으며, 어느 경우나 기판(Sb)과의 관계에서 기울어진 상태로 연마되므로, 연마 휠(123)의 부분 마모를 방지하고 연마 휠(123) 전체를 효율적으로 이용할 수 있게 된다.
그러나, 측면 연마부(120)는 기판(Sb)의 측면을 따라 접하며 연마가 이루어지므로 연마가 진행되는 방향에 대해 반대 방향으로 기울어지도록(눕도록) 틸팅되는 것이 바람직하다. 이를 통해 연마 휠(123)이 기판(Sb)에 힘을 가하는 방향에 대해 반대 방향으로 기울어져 연마 부하를 줄일 수 있다.
다음, 장치 이송단계(S140)에서는 기판(Sb)의 측면이 연마를 위해 연마 휠(123)에 접촉하도록 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120) 중 어느 하나 이상을 이송시킨다.
즉, 기판(Sb)과 측면 연마부(120)의 상대 위치가 변경(상대 위치가 직선 이동)됨에 따라 서로 접근하여 연마가 이루어지며, 이를 위해 기판(Sb)을 이동시키거나, 측면 연마부(120)를 이동시키거나 혹은 이들 모두를 동시에 이동시킬 수 있다.
따라서, 연마 중 이송부(130)는 기판(Sb)과 측면 연마부(120) 사이에 상대 위치 이동이 일어나도록 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120) 중 어느 하나 이상에 설치된다.
예컨대, 이송부(130)는 기판 고정부(110)에 설치되어 그 기판 고정부(110)를 이동시키거나, 그 외 측면 연마부(120)에 설치되어 그 측면 연마부(120)를 이동시키거나 혹은 이들 각각에 설치되어 동시에 이동시킬 수 있다.
기판(Sb)의 측면이 측면 연마부(120)의 연마 휠(123)에 접촉하여 연마되므로, 기판(Sb)이 회전 중인 연마 휠(123)에 접촉할 수만 있으면 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120) 중 어느 것이든 움직여도 연마 가공이 이루어진다.
이때, 이송부(130)는 연마 공정 진행 중 적어도 일부 구간에서 기판(Sb)을 측면 연마부(120)에 대해 직선 방향으로 이동시킨다. 즉, 직선 이동은 연마 중 필수적인 동작이며, 이송부(130)는 방향 전환 등 다른 동작도 포함할 수 있다.
실시예로 기판(Sb)이 네 개의 측면을 포함한 사각 형상이고, 각 측면을 연속하여 연마할 수 있도록 모서리 부분에서는 방향 전환을 할 수 있으며, 이송부(130)는 기판(Sb)의 각 측면을 따라 돌며 연마 휠(123)에 의해 연마되게 한다.
다음, 기판 연마단계(S150)에서는 틸팅된 연마 휠(123)이 회전하며 기판(Sb)의 측면에 접하여 판(Sb)의 측면을 연마한다. 한 변의 기판 측면 연마를 마친 후 다른 변의 측면을 연마하는지 판단하고 해당 면으로 이동하여 계속 연마하거나 연마 공정을 마친다.
기판(Sb)의 연마가 가능하도록 측면 연마부(120)는 실시예로 회전축을 구비한 스핀들(121)과, 회전 중심이 스핀들(121)의 회전축단에 결합되는 회전 디스크(122) 및 회전 디스크(122)의 원주면을 따라 구비된 연마 휠(123: 123-Q, 123-R)을 포함하는 연마장치가 적용될 수 있다.
또한, 측면 연마부(120)는 위와 같은 구성들에 더해 해당 측면 연마부(120)의 틸팅 각도를 조절하는 각도 조절부(도시 생략)를 더 포함할 수 있다. 각도 조절부는 몸체 역할을 하는 스핀들(121)에 연결 설치될 수 있으며, 실시예로 모터로 작동되는 회동축으로 측면 연마부(120)를 회동시킨다.
측면 연마부(120)의 틸팅 각도는 바람직하게 10°내지 60°사이로 조절되는데, 기판(Sb)의 측면 두께 및 재질 등에 따라 미리 설계된 최적의 각도로 조절될 수 있다. 또한 기판(Sb)의 연마 특성과 상관관계가 있는 연마 휠(123)의 종류나 입자 등의 특성을 더 반영할 수 있다.
이때 기판(Sb)의 상면 또는 하면에 대해 직교하는 직상 방향으로 연마 휠(123)을 틸팅시킨다. 더욱 구체적으로, 기판(Sb)의 측면을 따라 연마가 진행되는 방향에 대해 반대 방향으로 연마 휠(123)이 기울어지도록 틸팅시킨다. 이를 통해 연마 휠(123)이 기판(Sb)에 힘을 가하는 방향에 대해 반대 방향으로 기울어져 연마 부하를 줄일 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 기판 고정부
120: 측면 연마부
121: 스핀들
122: 회전 디스크
131: 연마 휠
131-Q: 사각 연마 휠
131-R: 곡면 연마 휠
130: 이송부
Sb: 기판

Claims (13)

  1. 기판(Sb)의 측면을 수직하게 연마하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치에 있어서,
    연마 대상인 기판(Sb)을 고정하는 기판 고정부(110)와;
    상기 기판(Sb)의 측면과 나란한 기준선이 연마 휠(123)의 회전 중심선과 평행하게 배치된 상태에서 상기 연마 휠(123)이 틸팅된 자세로 상기 기판(Sb)의 측면을 연마하는 측면 연마부(120); 및
    상기 기판(Sb)의 측면이 연마를 위해 상기 연마 휠(123)에 접촉하도록 상기 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120) 중 어느 하나 이상을 이송시키는 이송부(130);를 포함하되,
    상기 연마 휠(123)은,
    상기 기판(Sb)의 상면 또는 하면에 대해 직교하는 직상 방향으로 틸팅된 자세로 상기 측면 연마부(120)에 조립되고,
    상기 연마 휠(123)은,
    휠 외주면(123a)과 휠 측면(123b)이 만나 모서리를 형성하며, 적어도 상기 휠 측면(123b)이 상기 기판(Sb)의 측면에 접하여 연마가 진행되는 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 고정부(110)는,
    상기 기판(Sb)을 바닥면에 대해 수평 방향으로 잡아주는 고정장치인 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측면 연마부(120)는,
    회전축을 구비한 스핀들(spindle, 121)과;
    회전 중심이 상기 스핀들(121)의 회전축단에 결합되는 회전 디스크(122); 및
    상기 회전 디스크(122)의 원주면을 따라 구비된 상기 연마 휠(123);을 포함하는 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연마 휠(123)의 틸팅 각도를 조절하는 각도 조절부를 더 포함하되,
    상기 각도 조절부는 상기 연마 휠(123)을 10°내지 60°사이로 조절하는 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연마 휠(123)은,
    상기 기판(Sb)의 측면을 따라 연마하되, 상기 연마가 진행되는 방향에 대해 반대 방향으로 기울어진 자세로 상기 측면 연마부(120)에 조립되는 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연마 휠(123)은,
    휠 표면에 둥글게 돌출된 곡면을 포함하여, 적어도 상기 곡면 중 일부분이 상기 기판(Sb)의 측면에 접하여 연마가 진행되는 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마장치.
  9. 기판(Sb)의 측면을 수직하게 연마하는 틸팅 타입 기판 측면 연마방법에 있어서,
    기판 고정부(110)에 연마 대상인 기판(Sb)을 고정하는 기판 고정단계(S110)와;
    상기 기판(Sb)의 측면을 연마하는 연마 휠(123)이 장착된 측면 연마부(120)를 준비하는 툴 준비단계(S120)와;
    상기 기판(Sb)의 측면과 나란한 기준선이 상기 연마 휠(123)의 회전 중심선과 평행하게 배치된 상태에서 상기 연마 휠(123)을 설정된 각도로 틸팅시키는 각도 조절단계(S130)와;
    상기 기판(Sb)의 측면이 연마를 위해 상기 연마 휠(123)에 접촉하도록 상기 기판 고정부(110)와 측면 연마부(120) 중 어느 하나 이상을 이송시키는 장치 이송단계(S140); 및
    상기 틸팅된 연마 휠(123)이 회전하며 상기 기판(Sb)의 측면에 접하여 상기 기판(Sb)의 측면을 연마하는 기판 연마단계(S150);를 포함하되,
    상기 툴 준비단계(S120)는,
    휠 외주면(123a)과 휠 측면(123b)이 만나 모서리를 형성하며, 적어도 상기 휠 측면(123b)이 상기 기판(Sb)의 측면에 접하여 연마가 진행되는 연마 휠(123)이 장착된 측면 연마부(120)를 준비하는 단계이고,
    상기 각도 조절단계(S130)는,
    상기 기판(Sb)의 상면 또는 하면에 대해 직교하는 직상 방향으로 상기 연마 휠(123)을 틸팅시키는 단계인 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 툴 준비단계(S120)는,
    휠 표면에 둥글게 돌출된 곡면을 포함하여, 적어도 상기 곡면 중 일부분이 상기 기판(Sb)의 측면에 접하여 연마가 진행되는 연마 휠(123)이 장착된 측면 연마부(120)를 준비하는 단계인 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마방법.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 각도 조절단계(S130)는,
    상기 기판(Sb)의 측면을 따라 연마가 진행되는 방향에 대해 반대 방향으로 상기 연마 휠(123)이 기울어지도록 틸팅시키는 단계인 것을 특징으로 하는 틸팅 타입 기판 측면 연마방법.
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