KR100858426B1 - 스핀헤드, 이를 구비하는 기판처리장치 및 방법 - Google Patents

스핀헤드, 이를 구비하는 기판처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

스핀헤드는 플레이트 상에 로딩된 기판이 회전하는 플레이트로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 제1 척킹핀들 및 제2 척킹핀들을 구비한다. 제1 척킹핀들 및 제2 척킹핀들은 플레이트의 상부면에 설치되어 기판의 측부를 지지한다. 공정진행시 제1 척킹핀들 및 제2 척킹핀들은 구동캠의 승강에 따라 플레이트의 반경 방향으로 이동하면서 기판의 측부와 접촉/비접촉하며, 기판의 측부는 제1 척킹핀들 또는 제2척킹핀들에 의하여 지지된다.
Figure R1020060069370
척킹핀, 구동캠, 로드, 탄성체

Description

스핀헤드, 이를 구비하는 기판처리장치 및 방법{Spin head, apparatus having the same and method for treating substrate}
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 플레이트의 일부를 제거한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 캠을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ를 따라 구성한 단면도이다.
도 5a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 척킹핀의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 기판처리장치에 기판을 로딩시키는 동작을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 기판처리장치 10 : 플레이트
12 : 회전축 20, 30 : 지지유닛
22a, 32a : 척킹핀 24a, 34a : 로드
26, 36 : 스프링 28, 38 : 베어링
40 : 지지핀 50 : 캠
52 : 구동캠 54 : 보조캠
53, 55 : 몸체부 56a, 56b, 56c : 제1 돌출부
58a, 58b, 58c : 제2 돌출부 60 : 처리액 공급유닛
70 : 제어기 100 : 용기
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세정 또는 에칭과 같이 회전하는 기판 상으로 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조공정은 다양한 공정들을 통하여 반도체 기판(semiconductor substrate), 유리기판(glass substrate) 또는 액정패널(liquid crystal panel) 등과 같은 기판(substrate) 상에 원하는 패턴을 형성한다. 현재, 에칭공정, 세정공정에서는 웨이퍼를 회전(스피닝; spinning)시켜서 웨이퍼 상의 잔유물 또는 박막 등을 제거하는 공정이 수행된다. 이때, 스피닝 동작(spinning operation)은 웨이퍼와 같은 기판을 수천 RPM까지 회전시키면서 순수(deionized water) 또는 식각액 또는 세정액을 공급하면서 진행된다. 물론, 이와 같은 기판을 스피닝하면서 수행되는 공정은 세정공정 뿐만 아니라 포토레지스 공정 등 다른 종류의 반도체 제조 공정에서도 다양하게 사용되고 있다.
일반적으로, 스핀헤드는 웨이퍼의 뒷면을 진공으로 흡착시켜서 고정하는 방법과 지지부재를 사용하여 웨이퍼의 측면으로부터 웨이퍼의 가장자리(edge)를 기계 적으로 고정하는 방법이 주로 사용된다.
지지부재를 사용하여 웨이퍼의 측면으로부터 웨이퍼의 측부를 기계적으로 고정하는 방법은 지지부재가 한번 웨이퍼를 지지하면 공정이 끝날 때까지 계속적으로 동일한 위치에서 동일한 부분과 접촉하면서 지지하게 된다. 이때, 약액이 지지부재와 웨이퍼 사이의 접촉면 및 그 부근에 일부가 잔류하여 그 공정 후에도 남아있게 된다. 이렇게 잔류한 약액은 경화되거나 찌꺼기 형태로 남아 있게 되고, 다음 공정시 웨이퍼를 오염시키거나 또는 주변 장치를 오염시키는 오염원이 된다.
본 발명의 목적은 공정시 척킹핀에 의하여 지지되는 웨이퍼의 접촉면에 잔류하는 약액을 제거할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 전면을 균일하게 처리할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 척킹핀에 의하여 지지되는 웨이퍼의 접촉면에서 발생하는 공정불량을 최소화할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의하면, 스핀헤드는 공정진행시 회전가능한 플레이트와, 상기 플레이트의 상부면에 설치되며 상기 플레이트 상에 로딩된 상기 기판이 회전으로 인하여 상기 플레이트로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 기판의 측부를 지지하는 제1 척킹핀들 및 제2 척킹핀들과, 상기 제1 및 제2 척킹핀들이 상기 기판의 측부와 접촉/비접촉하도록 승강에 의하여 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 상기 플레이트의 반경 방향으로 이동시키는 구동캠과, 상기 구동캠을 승강시키는 승강부재를 포함한다.
상기 장치는 상기 제1 척킹핀들과 각각 연결되며 일단이 상기 구동캠의 외주면과 접하는 제1 연결부재들과, 상기 제2 척킹핀들과 각각 연결되며 일단이 상기 구동캠의 외주면과 접하는 제2 연결부재들을 더 포함하되, 상기 구동캠의 외주면은 상기 제1 및 제2 연결부재들을 각각 상기 플레이트의 반경방향으로 이동시킬 수 있는 형상일 수 있다.
상기 구동캠은 몸체부와, 상기 제1 연결부재들에 각각 대응되며 상기 몸체부의 위로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 제1 돌출부들과, 상기 제2 연결부재들에 각각 대응되며 상기 몸체부의 아래로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 제2 돌출부들을 포함하되, 상기 구동캠은 상기 플레이트와 대체로 동일한 속도로 회전할 수 있다.
상기 장치는 상기 제1 연결부재들의 타단에 각각 제공되며 상기 제1 연결부재들의 일단을 상기 구동캠의 외주면과 각각 밀착시키는 제1 탄성체와, 상기 제2 연결부재들의 타단에 각각 제공되며 상기 제2 연결부재들의 일단을 상기 구동캠의 외주면과 각각 밀착시키는 제2 탄성체를 더 포함할 수 있다.
각각의 상기 제1 연결부재는 상기 구동캠의 외주면과 구름접촉(rolling contact)하는 제1 구름부재를 구비하며, 각각의 상기 제2 연결부재는 상기 구동캠의 외주면과 구름접촉하는 제2 구름부재를 구비할 수 있다.
상기 장치는 상기 구동캠의 승강방향과 나란한 방향으로 상기 구동캠에 연결되며 상기 구동캠과 함께 승강하여 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 상기 플레이트의 반경 방향으로 동시에 이동시키는 보조캠을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판처리장치는 공정진행시 회전가능한 플레이트와, 상기 플레이트 상에 로딩된 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급유닛과. 상기 플레이트의 상부면에 설치되며 상기 플레이트 상에 로딩된 상기 기판이 회전으로 인하여 상기 플레이트로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 기판의 측부를 지지하는 제1 척킹핀들 및 제2 척킹핀들과, 상기 제1 및 제2 척킹핀들이 상기 기판의 측부와 접촉/비접촉하도록 승강에 의하여 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 상기 플레이트의 반경 방향으로 이동시키는 구동캠과, 상기 구동캠을 승강시키는 승강부재를 포함한다.
상기 장치는 상기 제1 척킹핀들과 각각 연결되며 일단이 상기 구동캠의 외주면과 접하는 제1 연결부재들과, 상기 제2 척킹핀들과 각각 연결되며 일단이 상기 구동캠의 외주면과 접하는 제2 연결부재들을 더 포함하되, 상기 구동캠의 외주면은 상기 제1 및 제2 연결부재들을 각각 상기 플레이트의 반경방향으로 이동시킬 수 있는 형상일 수 있다.
상기 구동캠은 몸체부와, 상기 제1 연결부재들에 각각 대응되며 상기 몸체부의 위로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 제1 돌출부들과, 상기 제2 연결부재들에 각각 대응되며 상기 몸체부의 아래로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 제2 돌출부들을 포함하되, 상기 구동캠 은 상기 플레이트와 대체로 동일한 속도로 회전할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판을 처리하는 방법은 기판의 측부를 지지하는 제1 및 제2 척킹핀들과 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 구동하기 위한 구동캠, 그리고 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 상기 구동캠과 각각 연결하는 제1 및 제2 연결부재들을 구비하는 스핀헤드를 제공하고, 상기 스핀헤드 상에 로딩된 상기 기판을 회전시키면서 상기 기판으로 처리액을 공급하여 공정을 진행하되, 상기 처리액이 공급되는 동안 상기 제1 연결부재들의 일단은 상기 구동캠의 몸체부에 각각 접촉하여 상기 제1 척킹핀들은 상기 기판의 측부에 각각 접촉되고, 상기 제2 연결부재들의 일단은 상기 몸체부로부터 돌출된 각각의 제2 돌출부들에 접촉하여 상기 제2 척킹핀들은 상기 기판의 측부로부터 각각 이격되는 제1 단계, 상기 제1 연결부재들의 일단은 상기 몸체부로부터 돌출된 각각의 제1 돌출부들에 접촉하여 상기 제1 척킹핀들은 상기 기판의 측부로부터 각각 이격되고, 상기 제2 연결부재들의 일단은 상기 몸체부에 각각 접촉하여 상기 제2 척킹핀들은 상기 기판의 측부에 각각 접촉되는 제2 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 단계는 상기 구동캠의 승강에 따라 교대로 반복되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 단계가 진행되는 동안 상기 구동캠은 상기 기판과 대체로 동일한 속도로 회전하여, 각각의 상기 제1 돌출부는 각각의 상기 제1 연결부재와 상응되고, 각각의 상기 제2 돌출부는 각각의 상기 제2 연결부재와 상응될 수 있다.
상기 제1 돌출부는 위로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되고 상기 제2 돌출부는 아래로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적 으로 돌출될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 7b를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
이하에서는 기판의 일례로 웨이퍼(W)를 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치(1)를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시한 플레이트(10)의 일부를 제거한 평면도이다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 캠(50)을 도시한 도면이며, 도 4는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ를 따라 구성한 단면도이다.
기판처리장치(1)는 플레이트(10)와, 플레이트(10)를 감싸는 용기(100)와, 플레이트(10)의 상부면에 설치된 제1 척킹핀들(22a, 22b, 22c) 및 제2 척킹핀들(32a, 32b, 32c)을 포함한다.
플레이트(10)는 웨이퍼(W)에 대응되는 원판 형상을 가지며, 공정시 웨이퍼(W)의 하부에 웨이퍼(W)와 나란하게 배치된다. 플레이트(10)의 상부에는 복수의 관통홀(11)들이 형성되며, 제1 척킹핀들(22a, 22b, 22c) 및 제2 척킹핀들(32a, 32b, 32c)은 각각의 관통홀(11)에 설치된다.
플레이트(10)의 하부에는 플레이트(10)를 회전시키는 회전축(12)이 연결되며, 도 4에 도시한 바와 같이 회전축(12)은 구동모터(18)에 의하여 구동된다. 구동모터(18)의 구동력은 구동모터(18)에 연결된 구동풀리(17) 및 구동풀리(17)와 회전축(12)을 연결하는 벨트(16)에 의하여 회전축(12)으로 전달된다. 이는 공정시 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 것으로, 벨트(16)에 의하여 회전축(12)이 회전하면, 회전축(12)에 연결되어 있는 플레이트(10)가 함께 회전하며, 플레이트(10) 상에 로딩된 웨이퍼(W)도 함께 회전한다.
용기(100)는 플레이트(10)를 감싸도록 설치되어, 플레이트(10)의 회전시 웨이퍼(W)의 상부면에 잔류하는 약액 등이 외부로 비산하는 것을 방지한다. 용기(100)의 상부에는 개구가 형성되며, 개구를 통하여 웨이퍼(W)는 플레이트(10) 상에 로딩되거나 플레이트(10)로부터 언로딩된다.
상술한 바와 같이, 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c) 및 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)은 플레이트(10)에 형성된 관통홀(11)에 각각 설치되어 플레이트(10) 상에 로딩된 웨이퍼(W)를 지지한다. 본 실시예에서는 여섯 개의 관통홀(11)들이 제공되며, 세 개의 관통홀(11)들에 각각 대응되는 세 개의 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)과, 세 개의 관통홀(11)들에 각각 대응되는 세 개의 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)이 제공된다. 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)과 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)은 각각의 관통홀(11) 내에서 플레이트(10)의 반경방향으로 이동가능하다.
제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)은 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)과 독립적으로 작동하며, 세 개의 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)들은 동시에 작동한다. 따라서, 세 개의 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)을 플레이트(10)의 중심 방향으로 이동하여 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)도 마찬가지로 독립적으로 작동하며, 세 개의 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)은 동시에 작동하여 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다.
한편, 웨이퍼(W)는 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)과 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c) 중 적어도 하나에 의하여 안전하게 지지되어야 한다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)은 각각 60°를 이루도록 배치되어 있으며, 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)도 각각 60°를 이루도록 배치되어 있다. 그러나, 이와 달리 배치될 수도 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 플레이트(10)의 상부면에는 지지핀(40)이 설치된다. 지지핀(40)은 플레이트(10)의 상부에 로딩된 웨이퍼(W)의 저면을 지지한다.
한편, 플레이트(10)의 내부 중앙에는 캠(50)이 설치된다. 캠(50)은 회전운동 ·왕복운동을 하며, 특수한 윤곽이나 홈이 있는 판상장치(板狀裝置)를 말한다. 캠(50)의 형상에 따라 캠(50)과 구름접촉(rolling contact)하는 종동체(follower)는 일정한 운동을 한다. 본 실시예에서는 후술하는 제1 로드(24a, 24b, 24c) 및 제2 로드(34a, 34b, 34c)가 종동체이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 캠(50)은 상부에 위치한 구동캠(52)과 구동캠(54)의 하부에 위치하는 보조캠(54)을 구비한다. 구동캠(52)은 공정진행시 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)들과 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)들이 웨이퍼(W)의 측부와 접촉/비접촉하도록 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)들과 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)들을 구동 하며, 보조캠(54)은 공정진행전 플레이트(10)의 상부에 웨이퍼(W)를 로딩하기 위하여 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)들과 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)들이 웨이퍼(W)의 측부와 접촉/비접촉하도록 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)들과 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)들을 구동한다.
본 실시예에서는 상부에 구동캠(52)이 제공되며 하부에 보조캠(54)이 제공되는 것으로 설명하고 있으나, 구동캠(52)과 보조캠(54)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
구동캠(52)은 대체로 원형 횡단면을 가지는 몸체부(53)와, 몸체부(53)로부터 돌출된 제1 돌출부(56a, 56b, 56c) 및 제2 돌출부(58a, 58b, 58c)를 구비한다. 제1 돌출부(56a, 56b, 56c)는 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)에 연결된 제1 로드(24a, 24b, 24c)에 대응되며, 제2 돌출부(58a, 58b, 58c)는 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)에 연결된 제2 로드(34a, 34b, 34c)에 대응된다. 따라서, 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c) 및 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)과 마찬가지로 제1 돌출부(56a, 56b, 56c) 및 제2 돌출부(58a, 58b, 58c)는 구동캠(52)의 회전중심을 기준으로 60°의 각을 이루도록 룬다.
도 3에 도시한 바와 같이, 몸체부(53)의 아래로부터 위로 갈수록 제1 돌출부(56a)는 몸체부(53)로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되며, 제1 돌출부(56a)의 상부는 하부에 비하여 측방향으로 더욱 돌출된다. 따라서, 제1 로드(24a)의 일단이 제1 돌출부(56a)의 상부와 접촉하면 제1 로드(24a)는 플레이트(10)의 외측 방향으로 이동하며, 제1 로드(24a)의 일단이 제1 돌출부(56a)의 하부와 접촉하면 제1 로 드(24a)는 플레이트(10)의 내측 방향으로 이동한다.
한편, 제2 돌출부(58a)는 몸체부(53)의 위로부터 아래로 갈수록 몸체부(53)로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되며, 제2 돌출부(58a)의 하부는 상부에 비하여 측방향으로 더욱 돌출된다. 따라서, 제2 로드(34a)의 일단이 제2 돌출부(58a)의 하부와 접촉하면 제2 로드(34a)는 플레이트(10)의 외측 방향으로 이동하며, 제2 로드(34a)의 일단이 제2 돌출부(58a)의 상부와 접촉하면 제2 로드(34a)는 플레이트(10)의 내측 방향으로 이동한다.
마찬가지로 보조캠(54)도 대체로 원형 횡단면을 가지는 몸체부(55)와, 몸체부(55)로부터 돌출된 제1 보조돌출부(57a) 및 제2 보조돌출부(59a)를 구비한다. 제1 보조돌출부(57a)는 제1 로드(24a)에 대응되며 제1 돌출부(56a)의 하부에 위치하고, 제2 보조돌출부(58a)는 제2 로드(34a)에 대응되며 제2 돌출부(58a)의 하부에 위치한다.
제1 보조돌출부(57a)는 몸체부(55)의 위로부터 아래로 갈수록 몸체부(55)로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되며, 제1 보조돌출부(57a)의 하부는 상부에 비하여 측방향으로 더욱 돌출된다. 따라서, 제1 로드(24a)의 일단이 제1 보조돌출부(57a)의 하부와 접촉하면 제1 로드(24a)는 플레이트(10)의 외측 방향으로 이동하며, 제1 로드(24a)의 일단이 제1 보조돌출부(57a)의 상부와 접촉하면 제1 로드(24a)는 플레이트(10)의 내측 방향으로 이동한다.
한편, 제2 보조돌출부(59a)는 제2 돌출부(58a)의 하부와 일치하도록 몸체부(55)로부터 균일하게 돌출된다. 즉, 제2 보조돌출부(59a)의 외주면은 보조캠(54) 의 회전중심으로부터 동일한 거리에 있다. 따라서, 제2 로드(34a)의 일단이 제2 보조돌출부(58a)와 접촉하면 제2 로드(34a)는 보조캠(54)의 승강여부에 관계없이 이동하지 않는다.
캠(50)의 하부에는 구동축(55)이 캠(50)의 하부면에 대체로 수직하도록 연결되며, 구동부(57)에 의하여 구동된다. 구동부(57)는 구동축(55)을 구동축(55)의 방향과 나란한 방향으로 승강하거나, 구동축(55)을 중심으로 회전시킨다.
한편, 기판처리장치(1)는 제1 척킹핀(22c)에 연결된 제1 로드(24c)와, 제1 로드(24c)의 일단에 연결된 제1 스프링(26), 그리고 제1 로드(24c)의 타단에 연결된 제1 베어링(28)을 더 포함하며, 제2 척킹핀(32c)에 연결된 제2 로드(34c)와, 제2 로드(34c)의 일단에 연결된 제2 스프링(36), 그리고 제2 로드(34c)의 타단에 연결된 제2 베어링(38)을 더 포함한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 척킹핀(22a)의 하단에는 제1 로드(24a)가 연결된다. 제1 로드(24a)는 로드(rod) 형상이며, 플레이트(10)의 반경방향으로 설치되며, 제1 척킹핀(22a)과 함께 플레이트(10)의 반경방향으로 이동가능하다.
제1 로드(24a)의 일단에는 캠(50)의 외주면을 따라 이동하는 제1 베어링(28)이 설치되며, 제1 베어링(28)은 캠(50)의 외주면과 구름접촉(rolling contact)한다. 본 실시예에서는 볼 베어링이 사용되나, 이와 다른 다양한 구름부재(rolling member)가 사용될 수 있다.
제1 로드(24a)의 타단에는 제1 스프링(26)이 제공되며, 제1 스프링(26)은 제1 로드(24a)의 길이 방향으로 탄성력을 제공한다. 본 실시예에서는 코일 스프링이 사용되나, 이와 다른 다양한 탄성체가 사용될 수 있다.
마찬가지로 제2 척킹핀(32a)의 하단에는 제2 로드(34a)가 연결된다. 또한, 제2 로드(34a)의 일단에는 캠(50)의 몸체부(51)를 따라 이동하는 제2 베어링(38)이 설치되며, 제2 로드(34a)의 타단에는 제2 스프링(36)이 제공된다.
기판처리장치(1)는 처리액 공급유닛(60)과 제어기(70)를 더 포함한다.
처리액 공급유닛(60)은 척킹핀(22a, 32a)에 의하여 지지된 상태에서 플레이트(10)와 함께 회전하는 웨이퍼(W)의 상부에 처리액을 공급한다. 처리액 공급유닛(60)은 처리액을 분사하는 공급노즐(62), 공급노즐(62)에 처리액을 공급하는 공급라인(64), 공급라인(64)을 개폐하는 밸브(66), 처리액을 저장하는 저장 탱크(68)를 포함한다. 처리액 공급유닛(60)으로부터 공급되는 처리액은 기판처리장치(1)가 수행하는 공정에 따라 결정되며, 세정공정시에는 세정액을 공급하며, 에칭공정에서는 에칭액을 공급한다. 이밖에도 작업자가 원하는 공정에 따라 다양한 종류의 처리액이 공급될 수 있다.
제어기(70)는 구동모터(18) 및 구동부(57), 그리고 밸브(66)와 연결되어, 각각을 제어한다. 구동모터(18)를 제어하여 회전축(12)의 회전여부 또는 회전속도 등을 조절하며, 구동부(57)를 제어하여 구동축(55)의 승강여부 또는 회전여부 등을 조절한다. 또한, 밸브(66)와 연결되어 밸브(66)의 개폐여부 등을 조절한다.
도 5a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 척킹핀(22a, 32a)의 동작을 나타내는 도면이다. 이하, 도 5a 내지 도 6b를 참조하여 제1 및 제2 척킹핀(22a, 32a)의 동작을 살펴보기로 한다.
도 5a는 플레이트(10)의 내부를 위에서 본 도면이며, 도 5b는 도 5a의 A-A를 따라 구성한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 플레이트(10)의 상부에 로딩된 웨이퍼(W)의 바닥면은 지지핀(40)에 의하여 지지되며, 웨이퍼(W)의 측부는 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)에 의하여 지지된다. 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)은 웨이퍼(W)의 측부로부터 이격된 상태에 놓인다. 한편, 웨이퍼(W)를 플레이트(10)의 상부에 로딩시키는 방법은 후술하기로 한다.
또한, 웨이퍼(W)가 제2 척킹핀(32a)에 의하여 지지된 상태에서 제1 및 제2 로드(24a, 34a)의 타단에 설치된 제1 및 제2 스프링(26, 36)은 제1 및 제2 로드(24a, 34a)의 길이 방향 및 플레이트(10)의 중심을 향하는 방향으로 탄성력을 제공한다. 따라서, 제2 로드(34a, 34b, 34c)의 일단에 설치된 제2 베어링(38)은 제2 돌출부(58a)의 상부와 접촉하며, 제1 로드(24a, 24b, 24c)의 일단에 설치된 제1 베어링(28)은 제1 돌출부(56a)의 상부와 접촉한다.
도 6a는 구동캠(52)을 상승시킨 경우, 플레이트(10)의 내부를 위에서 본 도면이며, 도 6b는 도 6a의 B-B를 따라 구성한 단면도이다.
웨이퍼(W)가 지지되면, 웨이퍼(W)에 대한 공정이 진행된다. 제2 척킹핀(32a)에 의하여 지지된 웨이퍼(W)와 함께 플레이트(10)를 회전시키며, 처리액 공급유닛(60은 회전하는 웨이퍼(W)의 상부에 처리액을 공급한다.
한편, 구동캠(52)의 제1 돌출부(56a)는 제1 로드(24a)의 일단과 접촉하며, 구동캠(52)의 제2 돌출부(58a)는 제2 로드(34a)의 일단과 접촉한다. 이 상태에서 플레이트(10)가 회전하면 플레이트(10) 상의 제1 및 제2 척킹핀(22a, 32a)을 따라 제1 및 제2 로드(24a, 34a)도 함께 회전하며, 제1 및 제2 돌출부(56a, 58a)가 제1 및 제2 로드(24a, 34a)와 접촉되도록 구동캠(52)도 플레이트(10)와 동일한 속도로 회전한다.
이때, 구동부(57)를 이용하여 구동축(54)을 상승시키면, 제1 돌출부(56a)의 상부와 접촉하고 있던 제1 베어링(28)은 제1 돌출부(56a)를 따라 구름접촉(rolling contact)하여 제1 돌출부(56a)의 하부와 접촉한다. 따라서, 제1 로드(24a)는 제1 스프링(26)이 제공하는 탄성력에 의하여 플레이트(10)의 중심 방향으로 이동한다. 이때, 제1 척킹핀(22a)도 제1 로드(24a)와 함께 플레이트(10)의 중심 방향으로 이동하며, 제1 척킹핀(22a)은 웨이퍼(W)의 측부와 접한다.
한편, 제2 돌출부(58a)의 상부와 접촉하고 있던 제2 베어링(38)은 제2 돌출부(58a)를 따라 구름접촉(rolling contact)하여 제2 돌출부(58a)의 하부와 접촉한다. 따라서, 제2 로드(34a)는 제2 돌출부(58a)에 의하여 플레이트(10)의 외측 방향으로 이동한다. 이때, 제2 척킹핀(32a)도 제2 로드(34a)와 함께 플레이트(10)의 외측 방향으로 이동하며, 제2 척킹핀(32a)은 웨이퍼(W)의 측부로부터 이격된다.
상술한 바와 같이, 구동축(54)이 하강하면 웨이퍼(W)는 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)에 의하여 지지되며, 구동축(54)이 상승하면 웨이퍼(W)는 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)에 의하여 지지된다. 즉, 구동축(54)의 승강이 반복되면서 웨이퍼(W)의 측부는 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c) 또는 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)과 접 촉하며, 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c) 또는 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)에 의하여 지지된다.
한편, 구동축(54)은 구동부(57)에 의하여 승강되며, 구동부(57)는 제어기(70)에 의하여 구동된다. 따라서, 구동축(54)의 승강여부는 제어기(70)에 의하여 제어되며, 구동축(54)의 승강주기도 마찬가지로 제어기(70)에 의하여 제어된다. 따라서, 제어기(70)를 이용하여 구동축(54)의 승강주기를 제어함으로써, 사용자는 웨이퍼(W)의 측부를 지지하는 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c) 및 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)의 교대주기를 제어할 수 있다.
도 7a는 본 발명에 따라 플레이트(10) 상부에 웨이퍼(W)가 로딩된 상태를 나타내는 도면이며, 도 7b는 도 7a의 C-C를 따라 구성한 단면도이다. 이하, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 플레이트(10) 상부에 웨이퍼(W)를 로딩시키는 동작을 설명하기로 한다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c) 및 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)이 플레이트(10)의 중심방향으로 이동된 상태에서는 웨이퍼(W)를 위한 여유공간이 부족하므로 웨이퍼(W)를 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c) 및 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)의 안쪽에 정확하게 로딩하는 것이 곤란하다. 따라서, 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c) 및 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)을 플레이트(10)의 외측 방향으로 이동시킬 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 캠(50)은 보조캠(54)을 구비하며, 보조캠(54)은 공정진행전 플레이트(10)의 상부에 웨이퍼(W)를 로딩하기 위하여 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)들과 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)들이 웨이퍼(W)의 측부와 접촉/비접촉하도록 제1 척킹핀(22a, 22b, 22c)들과 제2 척킹핀(32a, 32b, 32c)들을 구동한다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 도 6b의 상태에서 구동축(54)을 더욱 상승시키면, 제1 돌출부(56a)의 상부와 접촉하고 있던 제1 베어링(28)은 제1 보조돌출부(57a)를 따라 구름접촉(rolling contact)하여 제1 보조돌출부(57a)의 하부와 접촉한다. 따라서, 제1 로드(24a)는 제1 보조돌출부(57a)에 의하여 플레이트(10)의 외측 방향으로 이동한다. 이때, 제1 척킹핀(22a)도 제1 로드(24a)와 함께 플레이트(10)의 외측 방향으로 이동하며, 제1 척킹핀(22a)은 웨이퍼(W)의 측부로부터 이격된다.
한편, 제2 돌출부(58a)의 상부와 접촉하고 있던 제2 베어링(38)은 제2 보조돌출부(59a)를 따라 구름접촉(rolling contact)하며, 보조캠(54)의 회전중심으로부터 제2 베어링(38)과 접촉하는 제2 보조돌출부(59a)의 외주면까지의 거리는 동일하므로 제2 로드(34a) 및 제2 척킹핀(32a)은 이동하지 않는다. 따라서, 제2 척킹핀(32a)은 웨이퍼(W)의 측부로부터 이격된 상태를 유지한다.
이 상태에서, 사용자는 플레이트(10)의 상부에 웨이퍼(W)를 로딩시킬 수 있으며, 웨이퍼(W)의 로딩이 완료되면 구동축(54)을 하강하며, 구동캠(52)를 이용하여 제1 및 제2 척킹핀(22a, 32a)을 구동한다.
상술한 바에 의하면, 제1 척킹핀(22a) 및 제2 척킹핀(32a)은 플레이트(10)의 회전에 따라 웨이퍼(W)의 측부와 접촉되거나 웨이퍼(W)의 측부로부터 이격된다. 다라서, 공정진행 중 웨이퍼(W)와의 접촉을 최소화할 수 있으며 웨이퍼(W)의 전면을 균일하게 처리할 수 있다.
본 발명에 의하면 공정시 웨이퍼의 접촉면에 잔류하는 약액을 제거할 수 있으며, 또한 웨이퍼의 전면을 균일하게 처리할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 접촉면에서 발생하는 공정불량을 최소화할 수 있다.

Claims (14)

  1. 공정진행시 회전가능한 플레이트;
    상기 플레이트의 상부면에 설치되며, 상기 플레이트 상에 로딩된 상기 기판이 회전으로 인하여 상기 플레이트로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 기판의 측부를 지지하는 제1 척킹핀들 및 제2 척킹핀들;
    공정진행시 상기 제1 및 제2 척킹핀들이 상기 기판의 측부와 접촉/비접촉하도록 승강에 의하여 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 상기 플레이트의 반경 방향으로 이동시키되, 상기 제1 척킹핀들이 상기 기판의 측부에 접촉되면 상기 제2 척킹핀들은 상기 기판의 측부로부터 이격되고 상기 제2 척킹핀들이 상기 기판의 측부에 접촉되면 상기 제1 척킹핀들은 상기 기판의 측부로부터 이격되도록 구동하는 구동캠; 및
    상기 구동캠을 승강시키는 승강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스핀헤드는,
    상기 제1 척킹핀들과 각각 연결되며, 일단이 상기 구동캠의 외주면과 접하는 제1 연결부재들; 및
    상기 제2 척킹핀들과 각각 연결되며, 일단이 상기 구동캠의 외주면과 접하는 제2 연결부재들을 더 포함하되,
    상기 구동캠의 외주면은 상기 제1 연결부재들과 상기 제2 연결부재들 중 어느 하나를 상기 플레이트의 내측 반경방향으로 이동시키는 것과 동시에 상기 제1 연결부재들과 상기 제2 연결부재들 중 다른 하나를 상기 플레이트의 외측 반경방향으로 이동시킬 수 있는 형상인 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동캠은,
    몸체부;
    상기 제1 연결부재들에 각각 대응되며, 상기 몸체부의 위로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 제1 돌출부들; 및
    상기 제2 연결부재들에 각각 대응되며, 상기 몸체부의 아래로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 제2 돌출부들을 포함하되,
    상기 구동캠은 상기 플레이트와 동일한 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 스핀헤드는,
    상기 제1 연결부재들의 타단에 각각 제공되며, 상기 제1 연결부재들의 일단을 상기 구동캠의 외주면과 각각 밀착시키는 제1 탄성체; 및
    상기 제2 연결부재들의 타단에 각각 제공되며, 상기 제2 연결부재들의 일단을 상기 구동캠의 외주면과 각각 밀착시키는 제2 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    각각의 상기 제1 연결부재는 상기 구동캠의 외주면과 구름접촉(rolling contact)하는 제1 구름부재를 구비하며,
    각각의 상기 제2 연결부재는 상기 구동캠의 외주면과 구름접촉하는 제2 구름부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스핀헤드는,
    상기 구동캠의 승강방향과 나란한 방향으로 상기 구동캠에 연결되며, 상기 구동캠과 함께 승강하여 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 상기 플레이트의 반경 방향으로 동시에 이동시키는 보조캠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  7. 공정진행시 회전가능한 플레이트;
    상기 플레이트 상에 로딩된 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급유닛;
    상기 플레이트의 상부면에 설치되며, 상기 플레이트 상에 로딩된 상기 기판이 회전으로 인하여 상기 플레이트로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 기판의 측부를 지지하는 제1 척킹핀들 및 제2 척킹핀들;
    공정진행시 상기 제1 및 제2 척킹핀들이 상기 기판의 측부와 접촉/비접촉하도록 승강에 의하여 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 상기 플레이트의 반경 방향으로 이동시키되, 상기 제1 척킹핀들이 상기 기판의 측부에 접촉되면 상기 제2 척킹핀들은 상기 기판의 측부로부터 이격되고 상기 제2 척킹핀들이 상기 기판의 측부에 접촉되면 상기 제1 척킹핀들은 상기 기판의 측부로부터 이격되도록 구동하는 구동캠; 및
    상기 구동캠을 승강시키는 승강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 제1 척킹핀들과 각각 연결되며, 일단이 상기 구동캠의 외주면과 접하는 제1 연결부재들; 및
    상기 제2 척킹핀들과 각각 연결되며, 일단이 상기 구동캠의 외주면과 접하는 제2 연결부재들을 더 포함하되,
    상기 구동캠의 외주면은 상기 제1 연결부재들과 상기 제2 연결부재들 중 어느 하나를 상기 플레이트의 내측 반경방향으로 이동시키는 것과 동시에 상기 제1 연결부재들과 상기 제2 연결부재들 중 다른 하나를 상기 플레이트의 외측 반경방향으로 이동시킬 수 있는 형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동캠은,
    몸체부;
    상기 제1 연결부재들에 각각 대응되며, 상기 몸체부의 위로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 제1 돌출부들; 및
    상기 제2 연결부재들에 각각 대응되며, 상기 몸체부의 아래로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 제2 돌출부들을 포함하되,
    상기 구동캠은 상기 플레이트와 동일한 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 기판의 측부를 지지하는 제1 및 제2 척킹핀들과 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 구동하기 위한 구동캠, 그리고 상기 제1 및 제2 척킹핀들을 상기 구동캠과 각각 연결하는 제1 및 제2 연결부재들을 구비하는 스핀헤드를 제공하고,
    상기 스핀헤드 상에 로딩된 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판으로 처리액을 공급하여 공정을 진행하되,
    상기 처리액이 공급되는 동안 상기 제1 연결부재들의 일단은 상기 구동캠의 몸체부에 각각 접촉하여 상기 제1 척킹핀들은 상기 기판의 측부에 각각 접촉되고, 상기 제2 연결부재들의 일단은 상기 몸체부로부터 돌출된 각각의 제2 돌출부들에 접촉하여 상기 제2 척킹핀들은 상기 기판의 측부로부터 각각 이격되는 제1 단계;
    상기 제1 연결부재들의 일단은 상기 몸체부로부터 돌출된 각각의 제1 돌출부들에 접촉하여 상기 제1 척킹핀들은 상기 기판의 측부로부터 각각 이격되고, 상기 제2 연결부재들의 일단은 상기 몸체부에 각각 접촉하여 상기 제2 척킹핀들은 상기 기판의 측부에 각각 접촉되는 제2 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 단계는 상기 구동캠의 승강에 따라 교대로 반복되는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 단계가 진행되는 동안 상기 구동캠은 상기 기판과 동일한 속도로 회전하며,
    각각의 상기 제1 돌출부는 각각의 상기 제1 연결부재와 상응되고, 각각의 상기 제2 돌출부는 각각의 상기 제2 연결부재와 상응되는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 위로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되고 상기 제2 돌출부는 아래로 갈수록 상기 몸체부로부터 측방향으로 점진적으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하는 방법.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 척킹핀들은 상기 측부를 따라 서로 교호적으로 배치된 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  14. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 척킹핀들은 상기 측부를 따라 서로 교호적으로 배치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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