KR100857233B1 - 기판 스핀 장치 - Google Patents

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KR100857233B1
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Abstract

본 발명은 기판 스핀 장치에 관한 것으로, 기판이 장착되며 상기 기판을 회전시키는 회전 가능한 캐리어와, 상기 캐리어 상에 배치되어 상기 기판을 척킹하며 상기 기판의 에지와 접촉하는 제1 및 제2 지지부를 갖는 스핀척과, 상기 스핀척을 회전시켜 상기 제1 지지부에 의한 기판 척킹을 상기 제2 지지부에 의한 기판 척킹으로 변경시키는 구동 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 기판을 척킹하는 스핀척에 교차 척킹 메카니즘을 적용함으로써 기판 접촉 부위에 대한 처리 공정을 원활하게 진행할 수 있게 된다.
기판 처리, 스핀 장치, 스핀척, 척킹

Description

기판 스핀 장치{SUBSTRATE SPINNING SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 스핀 장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 스핀 장치에 있어서 스핀척을 도시한 평면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 스핀 장치를 이용한 교차 척킹 동작을 설명하는 평면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100; 기판 스핀 장치 110; 캐리어
120; 중공축 130; 스핀척
132; 기판 지지부 132a; 제1 지지부
132b; 제2 지지부 134; 제1 베벨 기어
140; 지지핀 150; 백 노즐
160; 백 노즐 캡 170; 회전축
172; 제2 베벨 기어 174; 평 기어
180; 렉 기어 182; 탄성체
184; 제1 자성체 190; 실린더
192; 제2 자성체 200; 구동 기구
300; 접촉부
본 발명은 기판 스핀 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 처리 공정의 효과를 증대시킬 수 있는 기판 스핀 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해선 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 다층의 박막을 형성하는데 박막 형성에는 에칭이나 세정 처리와 같은 기판 처리 공정이 필수적으로 채택되는 것이 일반적이다. 이와 같은 기판 처리 공정을 진행하기 위해선 기판을 회전시키고 회전하는 기판에 처리액을 제공하여 기판을 처리하는 기판 스핀 장치를 이용하는 것이 통상적이다. 기판 스핀 장치는 기판을 지지하는 회전 가능한 캐리어 상에 실제로 기판과 접촉하여 기판을 척킹하는 스핀척이 배치되는 것이 일반적이다.
그런데, 종래의 기판 스핀 장치에 있어서는 처리액을 이용한 기판 처리, 가령 세정 처리 또는 에칭 처리가 계속적으로 진행되는 경우 스핀척은 항상 기판과 접촉하여 기판을 척킹하는 상태에 있으므로 스핀척과 기판과의 접촉 부위에 대해서는 기판 처리액이 제대로 침투하지 못하여 원활한 기판 처리가 되지 못하는 현상이 있었다. 기판 전체에 대해 균일한 기판 처리가 되지 아니하면 해당 공정 처리의 불량은 물론 후속 공정의 불량을 야기하여 수율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 균일한 기판 처리가 가능하여 기판 처리 불량을 없앨 수 있는 기판 스핀 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 스핀 장치는 기판을 교차 척킹할 수 있어서 기판 척킹 부위에 대한 원할한 공정 처리가 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 기판 스핀 장치는, 기판이 장착되며 상기 기판을 회전시키는 회전 가능한 캐리어와; 상기 캐리어 상에 배치되어 상기 기판을 척킹하며, 상기 기판의 에지와 접촉하는 제1 및 제2 지지부를 갖는 스핀척과; 상기 스핀척을 회전시켜 상기 제1 지지부에 의한 기판 척킹을 상기 제2 지지부에 의한 기판 척킹으로 변경시키는 구동 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 있어서, 상기 구동 기구는, 승강 가능한 제1 자성체와, 상기 제1 자성체의 승강에 의해 직선 운동하는 제1 기어와, 상기 제1 자성체와 상기 제1 기어 사이에 배치되어 신축하는 탄성체를 포함하는 부재와; 상기 제1 기어의 직선 운동을 전달받아 회전하는 제2 기어와, 상기 제2 기어의 회전 운동을 상기 스핀척으로 전달하는 제3 기어를 포함하는 회전축과; 상기 제1 자성체와의 사이에 척력이 발생하는 승강 가능한 제2 자성체를 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 스핀척은 상기 제3 기어와 조합되어 상기 제3 기 어의 회전 운동을 전달받아 회전하는 제4 기어를 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 탄성체는 스프링을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 스핀척과 상기 구동 기구는 복수개 설치되고, 상기 복수개의 구동 기구 각각은 상기 복수개의 스핀척 각각을 회전시킨다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수개의 구동 기구 각각에 포함된 복수개의 스프링은 각각 탄성 계수가 상이하다. 상기 복수개의 스핀척은 상기 탄성 계수가 상이한 스프링에 의해 단계적으로 회전한다.
본 발명에 의하면, 기판을 척킹하는 스핀척에 교차 척킹 메카니즘을 적용함으로써 기판 접촉 부위에 대한 처리 공정을 원활하게 진행할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 기판 스핀 장치는 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 스핀 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 스핀 장치(100)는 기판(W) 을 장착하여 지지하는 캐리어(110)를 갖는다. 캐리어(110)는 중공축(120)을 중심으로 회전한다. 캐리어(110)의 상면에는 기판(W)을 실제로 지지하는 다수개의 지지핀(140)과 스핀척(130)을 갖는다. 지지핀(140)은 기판(W)의 배면(Wb)을 지지하며 스핀척(130)은 기판(W)의 에지(Wc)를 척킹한다. 지지핀(140)과 스핀척(130)에 의해 기판(W)의 배면(Wb)은 아래를 향하고 전면(Wa)은 위를 향한 상태에서 기판(W)이 캐리어(110)에 장착된다. 캐리어(110)의 중심부에는 백 노즐 캡(160)이 배치되고, 백 노즐 캡(160)은 기판(W)의 배면(Wb)을 향해 처리액을 분사하는 백 노즐(150)이 고정된다.
스핀척(130)에는 기판 지지부(132)가 마련되어 있어서 스핀척(130)의 회전에 의해 기판 지지부(132)가 기판(W)의 에지(Wc)와 접촉하므로써 기판(W)을 척킹한다. 스핀척(130)은 회전 가능하게 캐리어(110)에 조립되는데, 스핀척(130)의 상부는 기판 지지부(132)가 마련되며 하부에는 수평 방향으로 회전하는 제1 베벨 기어(134)가 마련되어 있다. 기판 지지부(132)는 캐리어(110)의 상면으로 돌출되며 제1 베벨 기어(134)는 캐리어(110)의 하부에 위치한다. 캐리어(110)의 내부에는 스핀척(130)의 제1 베벨 기어(134)와 조합되는 수직 방향으로 회전하는 제2 베벨 기어(172)가 일단에 마련된 수평 방향으로 연장된 회전축(170)이 배치된다. 회전축(170)의 타단에는 수직 방향으로 회전하는 평 기어(174)가 마련되고, 평 기어(174)는 수직 방향으로 직선 이동 가능한 렉 기어(180)와 조합된다. 렉 기어(180)의 하부에는 제1 자성체(184)가 연결되고, 렉 기어(180)와 제1 자성체(184) 사이에 스프링과 같은 탄성체(182)가 배치된다. 렉 기어(180)의 하부에는 제1 자성체(184)를 마주보는 제2 자성체(192)가 포함된다. 제2 자성체(192)는 상하 이동 가능하도록 하는 예를 들어 실린더(190)와 연결된다. 제2 자성체(192)을 승강시키는데 적합한 모터 및 기타 장비를 실린더(190)를 대체하여 채택할 수 있다. 실린더(190)의 동작에 의해 제2 자성체(192)가 상하 이동하고, 이에 따라 제2 자성체(192)와 제1 자성체(184)와의 간격이 변동된다. 제1 자성체(184)와 제2 자성체(192)와의 사이에 척력이 작용하도록 하여 제2 자성체(192)의 상하 이동에 따라 제1 자성체(184)가 상하 이동하고 이에 따라 탄성체(180)가 수축 또는 팽창하도록 한다. 이와 같은 스핀척(130)을 구동시키는 구동 기구(200)는 스핀척(130)의 수와 같게, 예를 들어 스핀척(130)이 총 6개이면 구동 기구(200) 또한 6개 설계한다. 이상의 예처럼 6개의 구동 기구(200)가 설계되는 경우 총 6개의 탄성체(182)은 탄성 계수가 동일하거나 또는 각각 상이할 수 있다.
실린더(190)의 구동으로 제2 자성체(192)가 상승하여 제1 자성체(184)에 근접하게 되면 척력에 의해 제1 자성체(184)가 상승하게 되어 탄성체(180)가 압축된다. 탄성체(180)가 충분히 압축되면 탄성체(182)의 탄성 복원력에 의해 탄성체(182)가 팽창하게 되어 이로 인해 렉 기어(180)가 상승하게 된다. 렉 기어(180)가 상승하게 되면 평 기어(174)가 회전하게 되고 이에 따라 회전축(170)이 회전한다. 회전축(170)의 회전에 의해 제2 베벨 기어(172)가 회전하게 되고 이에 따라 제1 베벨 기어(134)가 회전하여 스핀척(130)이 회전한다. 스핀척(130)이 회전하게 되면 기판 지지부(132)가 회전하여 기판(W)의 에지(Wc)와 접촉하게 됨으로써 스핀척(130)이 기판(W)을 척킹하게 된다. 여기서, 본 명세서에서 기판 지지부(132)와 기판(W)과의 접촉으로 인하여 스핀척(130)이 기판(W)을 척킹한 상태를 폐쇄(closed) 상태라고 정의하고, 반대로 기판 지지부(132)와 기판(\)과의 접촉이 이루어지지 않아 스핀척(130)이 기판(W)을 척킹하지 않은 상태를 개방(open) 상태라고 정의한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 스핀 장치에 있어서 스핀척을 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 스핀척(130)의 기판 지지부(132)는 기판(W)의 에지(Wc)와 실제로 접촉하여 기판(W)을 교차 척킹시킬 수 있는 복수개, 가령 제1 지지부(132a)와 제2 지지부(132b)로 구성될 수 있다. 스핀척(130)이 우회전 방향(A)으로 회전하게 되면 제1 지지부(132a)가 기판(W)의 에지(Wc)와 접촉하여 기판(W)을 척킹하고, 스핀척(130)이 좌회전 방향(B)으로 회전하게 되면 제2 지지부(132b)가 기판(W)의 에지(Wc)와 접촉하여 기판(W)을 척킹한다. 이와 같이, 스핀척(130)의 폐쇄 상태는 제1 지지부(132a)를 이용한 기판 척킹 상태와 제2 지지부(132b)를 이용한 기판 척킹 상태로 구분될 수 있다. 제1 및 제2 지지부(132a,132b) 모두가 기판(W)의 에지(Wc)와 접촉하지 아니하면 스핀척(130)은 개방 상태, 즉 스핀척(130)에 의해 기판(W)이 척킹되지 않는 상태가 된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 스핀 장치를 이용한 기판의 교차 척킹 동작을 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 예컨대 디스크 형태의 캐리어(110)의 주변부에 대략 6개의 스핀척(130)이 배치된다고 가정한다. 1번 위치에 있는 스핀척(130)을 1번 스핀척이라 정의하고, 2번 위치에 있는 스핀척(130)을 2번 스핀척이라 정의하고, 같은 규칙의 적용함으로써 3번 내지 6번 위치에 있는 스핀척(130)을 3번 내지 6번 스핀척이라 정의한다. 도 4에 있어서도 이와 같다.
1번 내지 6번의 스핀척(130) 각각을 회전시키는 6개의 회전축(170)과, 6개의 회전축(170)을 회전시키는 1개의 제2 자성체(192)가 배치된다. 제2 자성체(192)는 가령 고리 모양일 수 있다. 제2 자성체(192)가 상승하면 구동 기구(도 1의 200 참조)의 일련의 동작에 의해 회전축(170)이 좌회전(C) 동작하고 이에 따라 1번 내지 6번의 스핀척(130)이 우회전(A) 동작한다. 스핀척(130)의 우회전(A) 동작으로 인해 기판 지지부(132) 중에서 제1 지지부(132a)가 기판(W)을 척킹한다. 이 상태에서 기판(W)으로 처리액(예; 세정액 또는 에천트)이 제공되어 기판(W)이 처리(예; 세정 처리 또는 에칭 처리)된다. 이때, 기판(W)과 제1 지지부(132a)와의 접촉부(300)는 온전한 처리가 되지 않을 수 있다. 처리액을 이용한 접촉부(300)에 대한 처리는 후술한 바와 같은 교차 척킹 동작을 통해 구현된다.
도 4를 참조하면, 제2 자성체(192)를 하강시키면 회전축(170)은 우회전(D) 동작을 하게 되고 이에 따라 스핀척(130)이 좌회전(B) 동작을 하게 되어 기판(W)과 제1 지지부(132a)와의 접촉에서 기판(W)과 제2 지지부(132b)와의 접촉으로 변경된다. 따라서, 기판(W)과 제1 지지부(132a)와의 접촉부(300)에 대한 처리가 가능해진다. 제1 지지부(132a)에서 제2 지지부(132b)로의 교차 척킹시 탄성체(도 1의 182 참조, 이하 같다)의 탄성 계수가 각각 다른 경우 각각 다른 탄성체(182)의 탄성력에 의해 회전축(170)의 우회전(D) 동작시 시간차가 생겨 스핀척(130)의 좌회전(B) 동작이 각각 다르게, 즉 시간적 차이가 날 수 있다. 시간차가 나는 스핀척(130)의 좌회전(B) 동작에 의해 제2 지지부(132b)의 척킹 동작은 순차적으로 이루어질 수 있다. 순차적인 교차 척킹에 의해 기판(W)의 이탈을 막을 수 있게 된다. 순차적인 교차 척킹은 예컨대 1번 → 2번 → 3번 → 4번 → 5번 → 6번 스핀척(130) 순으로 진행될 수 있다. 이와 다르게, 탄성체(182)의 탄성 계수를 적절히 조절하므로써 순차적인 교차 척킹은 1번 및 4번 → 2번 및 5번 → 3번 및 6번 스핀척(130) 순으로 진행될 수 있다.
상술한 교차 척킹에 있어서, 회전축(170)의 방향과 스핀척(130)의 방향은 임의적인 것으로서 상술한 바와 다르게 가령 회전축(170)이 좌회전(C) 동작시 스핀척(130)이 좌회전(B) 동작을 수행하도록 설계될 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판을 척킹하는 스핀척에 교차 척킹 메카니즘을 적용함으로써 기판 접촉 부위에 대한 처리 공정을 원활하게 진행할 수 있게 된다. 이에 따라, 기판 처리 효과의 증대을 꾀할 수 있고 기판 처리 불량을 현저히 줄일 수 있어 기판 제조 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 기판이 장착되며 상기 기판을 회전시키는 회전 가능한 캐리어와;
    상기 캐리어 상에 배치되어 상기 기판을 척킹하며, 상기 기판의 에지와 접촉하는 제1 및 제2 지지부를 갖는 스핀척과;
    상기 스핀척을 회전시켜 상기 제1 지지부에 의한 기판 척킹을 상기 제2 지지부에 의한 기판 척킹으로 변경시키는 구동 기구;를 포함하되;
    상기 구동 기구는,
    승강 가능한 제1 자성체와, 상기 제1 자성체의 승강에 의해 직선 운동하는 제1 기어와, 상기 제1 자성체와 상기 제1 기어 사이에 배치되어 신축하는 탄성체를 포함하는 부재와;
    상기 제1 기어의 직선 운동을 전달받아 회전하는 제2 기어와, 상기 제2 기어의 회전 운동을 상기 스핀척으로 전달하는 제3 기어를 포함하는 회전축과;
    상기 제1 자성체와의 사이에 척력이 발생하는 승강 가능한 제2 자성체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 스핀 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스핀척은 상기 제3 기어와 조합되어 상기 제3 기어의 회전 운동을 전달받아 회전하는 제4 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 스핀 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성체는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 스핀 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 스핀척과 상기 구동 기구는 복수개 설치되고, 상기 복수개의 구동 기구 각각은 상기 복수개의 스핀척 각각을 회전시키는 것을 특징으로 하는 기판 스핀 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 구동 기구 각각에 포함된 복수개의 스프링은 각각 탄성 계수가 상이한 것을 특징으로 하는 기판 스핀 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수개의 스핀척은 상기 탄성 계수가 상이한 스프링에 의해 단계적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 스핀 장치.
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