KR100819116B1 - 고정핀, 상기 고정핀을 갖는 척 및 상기 척을 갖는 세정장치 - Google Patents

고정핀, 상기 고정핀을 갖는 척 및 상기 척을 갖는 세정장치 Download PDF

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세메스 주식회사
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Abstract

척용 고정핀은, 기판의 밑면을 지지하는 몸체부와, 상기 몸체부 상에 형성되어, 상기 몸체부 상에 상기 기판이 안착되도록 안내하고, 상기 기판의 측면을 고정시키는 안내부, 및 상기 안내부 상에 착탈 가능하게 구비되어, 상기 기판과 접촉하는 보호부를 포함한다. 따라서, 고정핀이 마모되었을 때 용이하게 교체할 수 있으며, 유지 보수 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

Description

고정핀, 상기 고정핀을 갖는 척 및 상기 척을 갖는 세정 장치{pin for fixing substrate, apparatus for chuck including the pin, apparatus for cleaning substrate having the chuck}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 세정 장치에서 척의 평면도이다.
도 3a와 도 3b는 도 1의 고정핀의 사시도로서, 도 3a는 기판을 고정시키지 않은 상태를 도시하였고, 도 3b는 기판을 고정시킨 상태를 도시하였다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정핀의 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정핀의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 기판 10 : 회전 플레이트
11 : 챔버 15 : 제1 구동부
20 : 고정핀 21 : 몸체부
21a : 단차부 22 : 안내부
22a,22b : 제1 결합부 23 : 구동축
24 : 보호부 24a,24b : 제2 결합부
25 : 제2 구동부 30 : 지지핀
40 : 노즐 어셈블리
본 발명은 기판을 지지하는 척 및 상기 척을 구비하는 세정 장치에 관한 것으로서, 세정 장치에서 기판의 측면을 고정시키는 고정핀과, 상기 고정핀을 갖는 척에 관한 것이다.
최근 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 반도체 공정 기술이 발전되고 있다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 기판 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상 기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 오염원을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 반도체 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 세정 공정은 상기 팹 공정의 각각의 공정이 전/후에 반도체 기판 상에서 오염원을 제거하는 공정으로 미세한 패턴을 요구하는 최근의 디자인 룰(design rule)에서는 더욱 중요한 공정으로 부각되고 있다.
상기 세정 공정은 오염원의 제거 방법에 따라 화학적 세정 방법과 물리적 세정 방법으로 나뉜다.
물리적 세정 방법이란 오염된 반도체 기판을 회전 또는 고정시킨 상태에서 순수(deionized water, DI)를 상기 반도체 기판 상에 소정의 압력으로 분사하거나, 브러시 등을 이용하여 오염원을 물리적으로 반도체 기판 상에서 탈락시켜 제거하는 방법을 말한다.
화학적 세정 방법이란 소정의 화학물을 포함하는 세정액을 사용하는 세정 방법을 말한다. 상기 세정액은 반도체 기판 상의 오염원과 화학적으로 반응함으로써 상기 오염원을 제거한다. 여기서, 세정액은 기체 상태 또는 액체 상태일 수 있다. 예를 들어, 세정액으로는 염산(HCl), 황산(H2SO4), 암모니아(NH4OH) 및 과산화수소수(H2O2) 등이 있다.
또한, 상기 세정 공정은 반도체 기판을 처리하는 방법에 따라 배치식(batch)과 매엽식(single wafer)으로 나뉜다.
상기 배치식은 세정액이 수용된 세정조에 다수의 반도체 기판을 한꺼번에 담가서 오염원을 제거하는 방식이다. 상기 매엽식은 반도체 기판을 하나씩 운반하여 처리하는 방식으로, 반도체 기판을 회전시키면서 상기 반도체 기판의 표면에 세정액 또는 순수를 분사함으로써 오염원을 제거하는 방식이다.
한편, 상기 세정 장치는 세정 공정이 진행되는 동안 상기 반도체 기판을 고정하는 척이 제공된다. 일반적으로 상기 척은 기계식 척과 정전척 및 진공척이 사용된다.
정전척은 반도체 기판과 척 표면 사이에 전압차를 형성함으로써 정전기적 인력에 의해 반도체 기판을 고정시킨다. 진공척은 척 표면과 반도체 기판 사이에 진공을 형성함으로써 상기 반도체 기판을 흡착 고정시킨다.
상기 기계식 척은, 편심축을 갖는 다수의 고정핀이 척의 회전 플레이트 상에 구비되고, 상기 고정핀의 회전에 의해 상기 반도체 기판의 측면과 선택적으로 접촉되면서 상기 반도체 기판을 고정시킨다.
상기 고정핀은 상기 반도체 기판에 대해 소정 크기 이상의 힘으로 가압하여 상기 반도체 기판을 고정시키므로, 상기 고정핀과 상기 반도체 기판의 접촉면에서 마찰이 발생하고, 상기 반도체 기판에 비해 연한 재질을 갖는 고정핀이 마모된다. 따라서, 소정 시간이 경과한 후에는 상기 고정핀을 제거하고 새로운 고정핀으로 교체해야 한다. 특히, 상기 고정핀은 계속 동일한 부분으로만 상기 반도체 기판과 접촉하여 지지하게 되므로, 상기 고정핀에서 상기 반도체 기판과 접촉되는 부분에서만 마모가 심하게 발생하며, 이는 상기 고정핀의 수명을 더욱 빨리 단축시키게 된 다.
그런데, 상기 고정핀을 상기 회전 플레이트로부터 분해하고 제거하는 작업은 시간이 많이 소요된다. 또한, 새로운 고정핀을 상기 회전 플레이트에 설치하는 작업 역시 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 다수의 고정핀의 위치를 정렬하는 작업을 수행해야 하므로, 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 작업효율이 낮은 문제점이 있다.
또한, 상기 고정핀을 교체하는 동안에는 상기 세정 장치의 가동이 중단되므로, 설비 가동률이 저하되어 수율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 고정핀의 수명을 연장시키고, 유지보수 작업을 용이하게 하는 척용 고정핀을 제공한다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 상기와 같은 고정핀을 갖는 척을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제3 목적은 상기와 같은 척을 구비하는 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 척용 고정핀은, 기판의 밑면을 지지하는 몸체부, 상기 몸체부 상에 형성되어, 상기 몸체부 상에 상기 기판이 안착되도록 상기 기판의 측면을 안내하는 안내부 및 상기 안 내부 상에 착탈 가능하게 구비되어, 상기 기판과 접촉하는 보호부를 포함한다.
실시예에서, 상기 몸체부는 척 상에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 상기 안내부는 상기 몸체부의 회전축에 대해 어긋난 편심축을 갖도록 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 보호부는 상기 안내부에 회전 가능하게 끼워질 수 있다. 상기 안내부는 제1 요철부를 갖고, 상기 보호부는 상기 제1 요철부와 맞물릴 수 있도록 형성된 제2 요철부를 가질 수 있다. 여기서, 상기 보호부는 상기 안내부 상부에 끼워지는 캡(cap) 형상을 가질 수 있다. 또는, 상기 보호부는 상기 안내부에서 상기 기판에 접촉되는 부분을 둘러싸도록 끼워지는 링 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 보호부는 상기 기판보다 낮은 강도를 갖는 고분자 수지 재질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 척은, 회전 플레이트 및 상기 회전 플레이트에 회전 가능하게 연결되어, 기판을 지지하는 적어도 하나 이상의 고정핀을 포함하고, 상기 고정핀은, 상기 기판의 밑면을 지지하는 몸체부, 상기 몸체부 상에 형성되어, 상기 기판의 측면을 안내하는 안내부 및 상기 안내부 상에 착탈가능하게 구비되어, 상기 기판과 접촉하는 보호부를 포함한다.
실시예에서, 상기 회전 플레이트 상에는 다수의 고정핀이 상기 기판의 측면에 대응되어 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
실시예에서, 상기 고정핀은 회전에 의해 선택적으로 상기 기판의 측면을 가압하도록, 상기 안내부가 상기 몸체부의 회전축에 대해 어긋난 편심축을 갖도록 형 성될 수 있다.
실시예에서, 상기 회전 플레이트 상에는, 상기 기판의 밑면을 지지하는 적어도 하나 이상의 지지핀이 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 보호부는 상기 안내부를 둘러싸는 형상을 갖고, 상기 안내부 상에서 회전 가능하도록 끼워질 수 있다.
한편, 상기 본 발명의 제3 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 장치는, 회전 플레이트, 및 상기 회전 플레이트에 회전 가능하게 연결되어 기판을 지지하는 적어도 하나 이상의 고정핀을 포함하는 척, 상기 척이 수용된 챔버 및 상기 기판 상으로 세정액을 분사하는 노즐 어셈블리를 포함하고, 상기 고정핀은, 상기 기판의 밑면을 지지하는 몸체부, 상기 몸체부 상에 형성되어, 상기 기판의 측면을 안내하는 안내부 및 상기 안내부 상에 착탈 가능하고, 회전 가능하게 구비되어, 상기 기판과 접촉하는 보호부를 포함한다.
실시예에서, 세정 장치는, 상기 회전 플레이트를 회전시키기 위한 제1 구동부와, 상기 고정핀을 회전시키기 위한 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 다수의 고정핀이 상기 제2 구동부에 의해 동시에 회전하여 상기 기판의 측면에 균일하게 압력을 가할 수 있도록, 상기 제2 구동부와 상기 고정핀들이 전기적으로 연결될 수 있다
상기한 본 발명에 따르면, 고정핀의 상부에 상에 착탈가능하고, 회전 가능한 보호부를 제공함으로써, 상기 고정핀의 수명을 연장시키고, 마모가 발생하였을 때 상기 보호부만 교체하면 되므로 유지보수 비용 및 시간 등을 절감시킬 수 있다. 또한, 교체 작업으로 인한 작업 중단 시간을 단축시킴으로써, 반도체 생산 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 고정핀, 상기 고정핀을 갖는 척 및 상기 척을 구비하는 세정 장치에 대해 상세히 설명한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있 을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 장치를 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1의 척을 도시한 평면도이다. 도 3a와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정핀을 설명하기 위한 사시도들이다. 도 4a는 고정핀의 일 실시예를 도시한 단면도이고, 도 4b는 고정핀의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
이하, 도 1 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 장치에 대해 설명한다.
도 1 에 도시한 바와 같이, 세정 장치(100)는 기판(1)이 수용되어 세정 공정이 수행되는 챔버(11), 상기 기판(1) 상으로 세정액을 분사하는 노즐 어셈블리(40) 및 상기 기판(1)을 회전 가능하게 지지하는 척을 포함한다.
상기 챔버(11)는 상기 척 둘레를 둘러싸도록 형성된다. 상기 챔버(11)는 세정 공정 및 건조 공정이 진행되는 동안 상기 기판(1) 상으로 공급되는 세정액 및 건조 가스 등이 비산되는 것을 방지하여, 세정 장치(100)의 주변 및 인접하여 설치된 다른 제조 장치가 오염되는 것을 방지한다. 또한, 상기 챔버(11)는 상기 기판(1)의 출입이 가능하도록 개방된 상면을 갖고, 그 내부에 상기 척이 수용되고 소정의 공간을 형성하는 보울(bowl) 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(1)은 반도체 기판일 수 있다. 상기 기판(1)은 반도체 기판(semiconductor substrate), 유리 기판(glass substrate) 또는 액정 패널(liquid crystal panel) 등과 같은 실질적으로 다양한 기판일 수 있다.
상기 노즐 어셈블리(40)는 상기 기판(1) 상으로 세정액 또는 건조 가스를 분사할 수 있도록 적어도 하나 이상의 분사 노즐을 포함할 수 있다. 또한, 상기 노즐 어셈블리(40)는 이동 가능하도록 하는 구동부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들 어, 상기 노즐 어셈블리(40)는 상기 기판(1) 상에서 중심과 가장자리 사이에서 이동하면서 세정액을 분사하거나, 세정 공정이 완료된 후 상기 기판(1) 외측으로 이동할 수 있다.
상기 척은 회전 플레이트(10)와 고정핀(20) 및 지지핀(30)을 포함한다.
상기 회전 플레이트(10)는 상기 척의 본체를 구성하고, 상기 기판(1)이 안착된 상태에서 회전 가능하도록 제1 구동부(15)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 구동부(15)는 상기 회전 플레이트(10)의 밑면에 결합된 구동축을 통해 상기 회전 플레이트(10)에 회전력을 전달시키는 구동모터일 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 회전 플레이트(10) 상에는 다수의 지지핀(30)이 배치될 수 있다. 상기 지지핀(30)은 상기 기판(1)을 상기 회전 플레이트(10)로부터 소정 간격 이격시키기 위한 것이다. 또한, 상기 지지핀(30)은 상기 기판(1)이 단순히 거치되도록 형성되며, 상기 기판(1)과의 접촉면적을 최소화하기 위해 첨단부를 가질 수 있다.
여기서, 상기 지지핀(30)은 상기 기판(1)의 균형을 유지할 수 있도록 배치된다. 특히, 상기 기판(1)이 수평으로 지지될 수 있도록 상기 지지핀(30)은 단부의 높이가 상기 회전 플레이트(10)로부터 동일한 높이를 갖도록 배치된다. 예를 들어, 상기 지지핀(30)은 상기 기판(1)의 중심으로부터 소정 거리 떨어진 위치에 3개의 지지핀(30)이 동심원 상에 또는 삼각형꼴로 배치될 수 있다. 그러나, 상기 지지핀(30)의 형상 및 수는 본 실시예에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(1)을 상기 회전 플레이트(10)로부터 이격되게 거치시킬 수 있는 실질적으로 다양한 형상을 가 질 수 있다. 또한, 상기 지지핀(30)은, 상기 기판(1)의 균형을 유지할 수 있는 실질적으로 다양한 형태로 배치될 수 있을 것이다.
상기 회전 플레이트(10) 상에서 가장자리를 따라서 다수의 고정핀(20)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 고정핀(20)은 상기 기판(1)의 측면과 접촉할 수 있도록 배치되며, 상기 기판(1)에 대해 동일한 크기의 압력을 가할 수 있도록 다수의 고정핀(20)이 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 고정핀(20)은 몸체부(21)와, 안내부(22) 및 보호부(24)를 포함한다. 또한, 상기 고정핀(20)은 회전에 의해 상기 기판(1)의 측면을 선택적으로 가압할 수 있도록 회전력하기 위한 제2 구동부(25)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 구동부(25)는 상기 고정핀(20)을 회전시키기 위한 구동모터일 수 있다. 한편, 상기 제2 구동부(25)는 상기 다수의 고정핀(20)이 동시에 상기 기판(1)에 접촉할 수 있도록, 상기 고정핀들(20)을 동시에 회전시킬 수 있다. 또한, 상기 제2 구동부(25)는 상기 고정핀(20)을 소정의 회전각 또는 회전변위로 회전시킬 수 있는 모터일 수 있다. 예를 들어, 상기 고정핀(20)은 초기상태에서 180도 회전하여 상기 기판(1)을 고정시키고, 다시 정방향 또는 역방향으로 180도 회전하여 초기상태로 복귀할 수 있다.
도 3a는 상기 고정핀(20)이 상기 기판(1)을 해제시킨 상태를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3b는 상기 고정핀(20)이 상기 기판(1)을 고정시킨 상태를 설명하기 위한 사시도이다.
이하, 도 3a와 도 3b를 참조하여 상기 고정핀(20)의 일 실시예에 대해 상세 히 설명한다.
상기 몸체부(21)는 회전 가능하게 상기 회전 플레이트(10)에 연결된다. 예를 들어, 상기 몸체부(21)는 상기 회전 플레이트(10)를 관통하여 상기 제2 구동부(25)와 연결될 수 있다. 상기 몸체부(21)는 상기 회전 플레이트(10)에 형성된 홀(미도시)에 삽입되는 단차부(21a)와, 상기 회전 플레이트(10)의 외측으로 연장되어 상기 제2 구동부(25)에 연결되는 구동축(23)을 더 포함할 수 있다. 상기 단차부(21a) 및 구동축(23)은 상기 몸체부(21)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 안내부(22)는 상기 몸체부(21) 상부에 형성되고, 상기 고정핀(20)의 회전에 의해 상기 기판(1)의 측면에 선택적으로 접촉하여 상기 기판(1)을 고정시키게 된다.
예를 들어, 상기 안내부(22)는 상기 기판(1)의 측면에 접촉될 수 있도록, 상기 몸체부(21) 상부로 소정 길이 돌출 형성된다. 또한, 상기 안내부(22)는 상기 몸체부(21)의 회전에 의해 상기 기판(1)에 대해 접근 및 후퇴할 수 있도록, 상기 몸체부(21)에 비해 작은 직경을 갖는 원기둥 형상을 갖고, 상기 몸체부(21)의 회전축에 대해 편심된 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 편심축 상에 형성된 안내부(22)는 상기 몸체부(21)의 회전에 의해 상기 기판(1)을 고정시킴을 물론, 상기 기판(1)을 해제시킬 수 있다.
즉, 도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 안내부(22)가 상기 기판(1) 또는 상기 회전 플레이트(10)의 가장자리 쪽에 위치되었을 때는, 상기 고정핀(20) 상에 상기 기판(1)이 안착되었을 때, 상기 안내부(22)와 상기 기판(1)의 측면은 소정 간격 이 격되므로, 상기 기판(1)을 용이하게 상기 고정핀(20)에 안착시키거나 해제시킬 수 있다
또한, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 안내부(22)가 상기 기판(1) 또는 상기 회전 플레이트(10)의 가장자리 쪽에 위치되었을 때는, 상기 안내부(22)가 상기 기판(1)의 측면에 밀착되므로, 상기 기판(1)을 고정시킬 수 있다. 특히, 상기 안내부(22)와 상기 기판(1)의 측면은 소정 크기의 힘으로 가압되어 접촉되므로, 세정 공정이 진행되는 동안 상기 기판(1)을 단단히 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 안내부(22)는 상기 기판(1)과의 접촉시 임팩트(impact)가 발생하지 않도록 모나지 않은 외주면을 형상을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 안내부(22)는 원형 단면을 가질 수 있다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 안내부(22)는 캠(cam)형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 캠 단면을 갖는 안내부(22)는 상기 기판(1)에 항상 접촉되게 형성되고, 상기 몸체부(21)의 회전에 의해, 상기 안내부(22)의 반경이 큰 부분에서는 상기 기판(1)을 가압하여 고정시키고, 반경이 작은 부분에서는 상기 기판(1)을 해제시킬 수 있다.
상기 보호부(24)는 상기 안내부(22)와 별도의 개체로 형성되고, 상기 안내부(22)와 상기 기판(1) 사이에 개재되도록 상기 안내부(22) 상에 제공된다.
도 4a는 상기 보호부(24)의 일 실시예를 도시한 단면도이고, 도 4b는 상기 보호부(24)의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
이하, 도 4a와 도 4b를 참조하여 상기 보호부(24)에 대해 상세히 설명한다. 한편, 도 4a와 도 4b에 도시한 보호부(24) 및 고정핀(20)과 실질적으로 동일하며, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭과 동일한 도면 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 보호부(24)는, 상기 기판(1) 및 보호부(24)를 보호하고, 마모를 줄일 수 있도록, 상기 기판(1)보다 강도가 작고 연한 재질로 형성되고, 상기 안내부(22) 상에서 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호부(24)는 고분자 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 보호부(24)는 상기 고정핀(20) 또는 상기 안내부(22)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보호부(24)는 교체가 용이하도록 착탈가능하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시한 바와 같이, 상기 보호부(24)는 상기 안내부(22) 상부에 끼워지는 캡(cap) 형상을 가질 수 있다. 또는, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 보호부(24)는 상기 안내부(22)에서 상기 기판(1)의 측면과 접촉되는 부분을 둘러싸도록 끼워지는 링 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 안내부(22)에서 상기 기판(1)의 측면과 접촉되는 부분을 보호할 수 있고, 착탈가능한 실질적으로 다양한 형상을 가질 수 있을 것이다.
예를 들어, 상기 보호부(24)는 상기 안내부(22)와의 착탈이 용이하도록, 상기 보호부(24)는 상기 안내부(22)와 단순 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있다. 일 예로, 상기 보호부(24)와 상기 안내부(22)는 서로 맞물릴 수 있도록 형성된 요철부 형상의 결합부(22a,22b,24a,24b)를 가질 수 있다. 즉, 상기 안내부(22)의 제1 결합부(22a)는 소정 깊이의 홈이고, 상기 보호부(24)의 제2 결합부(24a)는 상기 제1 결합부(22a)와 맞물려 삽입되는 돌출부일 수 있다. 여기서, 상기 제2 결합부(24a)의 돌출 높이는 상기 보호부(24)를 상기 안내부(22) 상에 쉽게 끼울 수 있도록 하되, 상기 보호부(24)가 공정 수행 중에 상기 안내부(22)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 소정 소정 크기 이상의 고정력을 작용할 수 있는 높이로 결정될 수 있다.
또한, 상기 보호부(24)가 상기 안내부(24)와 별도로 회전 가능하도록, 상기 제1 결합부(22a,22b)와 상기 제2 결합부(24a,24b)는 환형의 띠 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시한 바와 같이, 상기 제2 결합부(24a)는 상기 보호부(24) 내면을 따라 소정 높이로 돌출된 환형 돌출부이고, 상기 제1 결합부(22a)는 상기 제2 결합부(24a)와 대응되어 상기 안내부(22)의 외주면을 따라 형성된 환형의 홈부일 수 있다. 또는, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 제2 결합부(24b)는 상기 보호부(24) 내면을 따라 소정 높이로 돌출된 환형 돌출부로서, 상기 보호부(24)의 양측 단부에 근접하게 2 개소에 형성될 수 있고, 상기 제1 결합부(22b)는 상기 제2 결합부(24b)와 대응되어 상기 안내부(22)의 외주면을 따라 형성된 환형의 홈부일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 상기 고정핀(20)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
상기 기판(1)이 상기 고정핀(20)에 안착된다. 여기서, 상기 기판(1)은 상기 지지핀(30)에 의해 상기 회전 플레이트(10)의 상면과 소정 간격으로 수평하게 지지되고, 상기 기판(1)의 측면이 상기 보호부(24)에 대응된다. 이 때, 상기 안내부(22)는 상기 회전 플레이트(10) 상에서 가장 테두리에 위치하고, 상기 기판(1)의 측면은 상기 안내부(22)로부터 소정 간격 이격되어 있다.
상기 제2 구동부(25)에서 상기 고정핀(20)으로 회전력을 인가하면, 상기 몸체부(21)의 회전함에 따라 상기 안내부(22)가 상기 회전 플레이트(10)의 중심쪽으로 이동하여 상기 기판(1)의 측면에 접촉된다. 여기서, 상기 안내부(22)와 상기 기판(1)은 상기 보호부(24)를 매개로 하여 접촉되고, 상기 보호부(24)는 상기 안내부(22)와 상기 기판(1) 사이에서 소정의 크기로 가압된다. 따라서, 상기 안내부(22)가 상기 기판(1)에 직접 접촉되지 않으므로 상기 안내부(22)의 마모가 방지된다.
한편, 상기 안내부(22)는 상기 기판(1)을 가장 최대로 가압할 수 있는 위치까지 회전하고, 정지하여 공정이 수행되는 동안 상기 기판(1)을 고정시키게 된다. 상기 보호부(24)는 상기 안내부(22)가 정지하는 위치보다 조금 일찍 상기 기판(1)에 접촉되는데, 상기 보호부(24)가 상기 기판(1)과 접촉된 상태에서 상기 안내부(22)가 계속 회전하므로, 상기 보호부(24)는 상기 기판(1)과의 마찰력에 의해 회전하게 된다. 상기 보호부(24)가 회전함으로써 상기 보호부(24)와 상기 기판(1) 사이에 발생하는 마찰력 및 상기 마찰력에 의한 상기 보호부(24)의 마모를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 보호부(24)의 회전에 의해 상기 보호부(24)에서 상기 기판(1)과 접촉하는 위치가 변경되므로, 상기 보호부(24)의 표면이 고르게 마모되어 상기 보호부(24)의 수명을 연장시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들은 세정 장치 및 스핀 척에 한정되는 것은 아니며, 습식 식각 장치 등을 포함하여 회전 가능한 척에 기판을 고정시키고, 회전하는 기판 상으로 용액 등을 분사하여 공정이 수행되는 장치에서 상기 기판을 고정시키기 위한 척에는 모두 적용이 가능할 것이다. 또는, 기판에 물리력을 가하여 고정시키기 위한 척 및 상기 척을 구비하는 제조 장치에는 모두 적용 가능할 것이다. 또한, 본 발명은 반도체 기판을 포함하여 LCD 등 디스플레이 장치의 기판을 고정시키기 위한 척에 적용 가능할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면 기판을 고정시키기 위한 고정핀에서, 기판과 접촉되는 부분에 착탈가능하고, 회전 가능한 보호부를 제공함으로써, 상기 기판과의 접촉에 의해 마모가 발생하였을 때 상기 보호부만 교체하면 되므로, 용이하게 유지보수 작업을 수행할 수 있다. 또한, 상기 보호부의 교체 시간 및 교체로 인한 작업 중단 시간을 단축시킴으로써 반도체 장치의 제조 대한 공정 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 보호부는 회전 가능하므로, 상기 기판과 접촉되는 위치가 계속 변경되어, 상기 보호부의 표면이 고르게 마모되므로, 상기 보호부의 수명을 연장시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 기판의 밑면을 지지하는 몸체부;
    상기 몸체부 상에 형성되어, 상기 몸체부 상에 상기 기판이 안착되도록 상기 기판의 측면을 안내하는 안내부; 및
    상기 안내부 상에 착탈이 가능하고, 회전 가능하게 구비되어, 상기 기판과 접촉하는 보호부를 포함하는 척용 고정핀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체부는 척 상에 회전 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 척용 고정핀.
  3. 제 2 항, 상기 안내부는 상기 몸체부의 회전축에 대해 어긋난 편심축을 갖는 것을 특징으로 하는 척용 고정핀.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 안내부는 제1 요철부를 갖고, 상기 보호부는 상기 제1 요철부와 맞물릴 수 있도록 형성된 제2 요철부를 갖는 것을 특징으로 하는 척용 고정핀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 보호부는 상기 안내부 상부에 끼워지는 캡(cap) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 척용 고정핀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 보호부는 상기 안내부에서 상기 기판에 접촉되는 부분을 둘러싸도록 끼워지는 링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 척용 고정핀.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 보호부는 상기 기판보다 낮은 강도를 갖는 고분자 수지 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 척용 고정핀.
  9. 회전 플레이트; 및
    상기 회전 플레이트에 회전 가능하게 연결되어, 기판을 지지하는 적어도 하나의 고정핀을 포함하고,
    상기 고정핀은,
    상기 기판의 밑면을 지지하는 몸체부;
    상기 몸체부 상에 형성되어, 상기 기판의 측면을 안내하는 안내부; 및
    상기 안내부 상에 착탈이 가능하고, 회전 가능하게 구비되어, 상기 기판과 접촉하는 보호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 척.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 회전 플레이트 상에서 다수의 고정핀이 상기 기판의 측면에 대응되어 동일한 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 척.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 고정핀은 회전에 의해 선택적으로 상기 기판의 측면을 가압하도록, 상기 안내부가 상기 몸체부의 회전축에 대해 어긋난 편심축을 갖는 것을 특징으로 하는 척.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 회전 플레이트 상에 제공되고, 상기 기판의 밑면을 지지하는 적어도 하나의 지지핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 척.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 보호부는 상기 안내부를 둘러싸는 형상을 갖고, 상기 안내부 상에서 회전 가능하도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 척.
  14. 회전 플레이트, 및 상기 회전 플레이트에 회전 가능하게 연결되어 기판을 지지하는 적어도 하나의 고정핀을 포함하는 척;
    상기 척이 수용된 챔버; 및
    상기 기판 상으로 세정액을 분사하는 노즐 어셈블리를 포함하고,
    상기 고정핀은,
    상기 기판의 밑면을 지지하는 몸체부;
    상기 몸체부 상에 형성되어, 상기 기판의 측면을 안내하는 안내부; 및
    상기 안내부 상에 착탈 가능하고, 회전 가능하게 구비되어, 상기 기판과 접촉하는 보호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 회전 플레이트를 회전시키기 위한 제1 구동부와, 상기 고정핀을 회전시키기 위한 제2 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 다수의 고정핀이 상기 제2 구동부에 의해 동시에 회전하여 상기 기판의 측면에 균일하게 압력을 가할 수 있도록, 상기 제2 구동부와 상기 고정핀들이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
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