KR100865941B1 - 스핀헤드 및 상기 스핀헤드의 기판 척킹/언척킹방법,그리고 상기 스핀헤드를 구비하는 기판 처리 장치 - Google Patents

스핀헤드 및 상기 스핀헤드의 기판 척킹/언척킹방법,그리고 상기 스핀헤드를 구비하는 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정시 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드 및 상기 스핀헤드의 웨이퍼 척킹/언척킹 방법, 그리고 상기 스핀헤드를 구비하여 기판을 처리하는 공정을 수행하는 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 기판의 척킹 및 언척킹을 수행하는 척킹핀들과 기판과 접촉하는 부분이 공정이 수행되는 동안 변화되도록 하여, 척킹핀들과 기판이 접촉하는 부분에 처리액이 잔류하는 현상을 방지한다.
Figure R1020060118076
반도체, 기판, 웨이퍼, 척킹, 언척킹, 스핀헤드,

Description

스핀헤드 및 상기 스핀헤드의 기판 척킹/언척킹방법, 그리고 상기 스핀헤드를 구비하는 기판 처리 장치{SPIN HEAD AND METHOD FOR CHUCKING/UNCHUKING SUBSTRATE USING THE SPIN HEAD, AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE WITH THE SPIN HEAD}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스핀 헤드의 구성도이다.
도 3는 도 2에 도시된 스핀 헤드의 지지판 및 척킹핀들을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 척킹핀의 확대도이다.
도 5은 도 4에 도시된 척킹핀의 평면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 운동 변환부의 요부 사시도이다.
도 7a 내지 도 8b는 본 발명에 따른 스핀 헤드의 동작 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
1 : 기판 처리 장치
10 : 하우징
20 : 분사부재
30 : 구동부재
100 : 스핀헤드
110 : 몸체
120 : 제1 척킹부재
130 : 제2 척킹부재
140 : 상하구동부
본 발명은 공정시 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드 및 상기 스핀헤드의 웨이퍼 척킹/언척킹 방법, 그리고 상기 스핀헤드를 구비하여 기판을 처리하는 공정을 수행하는 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장치 중 스핀 세정 장치는 반도체 기판을 일정 속도로 회전시켜 회전되는 기판상에 세정액 또는 식각액과 같은 처리액을 분사하여 기판 표면에 잔류하는 이물질을 제거하는 장치이다. 일반적인 스핀 세정 장치는 하우징, 스핀헤드(spin head), 그리고 분사부재를 포함한다. 하우징은 내부에 기판 세정 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 하우징은 상부가 개방된 컵(cup) 형상을 가진다. 스핀헤드는 하우징 내부에서 회전가능하도록 설치된다. 스핀헤드는 공정시 하우징 내부에서 기판을 지지 및 회전시킨다. 그리고, 분사부재는 공정시 스핀헤드에 의해 회 전되는 기판으로 처리액을 분사한다.
일반적으로 스핀 헤드는 공정시 기판의 피처리면을 진공을 흡착시켜 고정하는 방법, 기판의 가장자리를 기계적으로 고정시키는 방법 등으로 기판을 지지하였다. 여기서, 기판의 가장자리를 기계적으로 고정시키는 방법은 기판의 가장자리 일부를 척킹(chucking) 및 언척킹(unchucking)하는 수단을 구비하여 기판을 스핀헤드 상에 고정시켰다. 보통 상기 수단으로는 다수의 척킹핀(chucking pin)들이 사용된다. 그러나, 공정시 척킹핀들이 기판을 척킹하면, 기판 처리 공정이 완료될 때까지 기판의 동일한 부분과 접촉하므로, 공정에 사용되는 처리액들이 상기 척킹핀들과 기판이 접촉하는 부분에 잔류하는 현상이 발생된다. 이렇게 잔류하는 처리액은 공정 후 경화되거나 찌꺼기 형태로 남게되고, 후속 공정시 기판 및 설비 주변을 오염시켜 공정 효율을 저하시킨다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 기판에 처리액이 잔류하는 것을 방지하는 스핀헤드 및 상기 스핀헤드의 기판 척킹/언척킹방법, 그리고 상기 스핀헤드를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 공정시 기판과 접촉하여 기판을 척킹 및 언척킹하는 수단에 의해 기판 표면에 처리액이 잔류하는 현상을 방지하는 스핀헤드 및 상기 스핀헤드의 기판 척킹/언척킹방법, 그리고 상기 스핀헤드를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 처리면 전면에 균일한 처리가 가능한 스핀헤드 및 상 기 스핀헤드의 기판 척킹/언척킹방법, 그리고 상기 스핀헤드를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스핀 헤드는 회전가능한 몸체, 상기 몸체 상부면의 중심을 기준으로 환형으로 배치되는, 그리고 공정시 기판의 가장자리 일부를 척킹 및 언척킹하는 복수의 척킹핀들을 가지는 척킹/언척킹 수단, 그리고 공정시 각각의 상기 척킹핀들과 상기 기판이 접촉되는 부분이 선택적으로 변경되도록 상기 척킹핀들을 일정각도로 회전시키는 구동유닛을 포함하되, 상기 구동유닛은 상하 이동가능한 상하 구동부 및 상기 상하 구동부의 상하 운동을 상기 척킹핀들의 회전운동으로 변환시키는 운동 변환부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상하 구동부는 자석이 구비되는 환형의 승강링 및 상기 승강링을 승강 및 하강시키기 위한 승강로드를 포함하고, 상기 운동 변환부는 상기 자석과 척력이 발생가능한 자석이 설치되어 상기 척력에 의해 상하로 구동되는 랙기어부 및 상기 랙기어부의 상하 이동을 상기 척킹핀들의 회전운동으로 전환시키는 전환부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환부는 상기 랙기어부의 상하 운동 방향과 수직하게 설치되는 샤프트, 상기 샤프트의 일단에서 상기 랙기어와 맞물려 회전되도록 설치되는 제1 평기어, 상기 샤프트의 타단에 설치되는 제1 베벨기어, 그리고 상기 척킹핀들의 하단에서 상기 제1 베벨기어와 맞물려 회전되는 제2 베벨기어를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 척킹핀들은 상기 기판의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되어 상기 기판 가장자리들을 지지하는 제1 핀들 및 상기 기판의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되되, 각각의 상기 제1 핀들이 지지하는 가장자리 부분과 상이한 가장자리 부분을 지지하는 제2 핀들로 나뉘고, 상기 상하 구동부는 상기 제1 핀들의 회전을 위한 제1 구동부 및 상기 제2 핀들의 회전을 위한, 그리고 상기 제1 구동부의 내측에 설치되는 제2 구동부를 포함하고, 상기 구동유닛은 공정시 상기 제1 구동부에 제공되는 승강로드와 상기 제2 구동부에 제공되는 승강로드를 교대로 승강 및 하강시킨다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 내부에 기판 처리 공정을 수행하는 공간을 제공하는 하우징, 공정시 상기 공간 내부에서 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드, 그리고 공정시 상기 스핀헤드에 의해 회전되는 기판을 향해 처리액을 분사하는 분사부재를 포함하되, 상기 스핀헤드는 회전가능한 몸체, 상기 몸체 상부면의 중심을 기준으로 환형으로 배치되는, 그리고 공정시 기판의 가장자리 일부를 척킹 및 언척킹하는 복수의 척킹핀들을 가지는 척킹/언척킹 수단, 그리고 상하 이동가능한 상하 구동부 및 상기 상하 구동부의 상하 운동을 상기 척킹핀들의 회전운동으로 변환시키는 운동 변환부를 구비하여 공정시 각각의 상기 척킹핀들과 상기 기판이 접촉되는 부분들을 선택적으로 변경시키는 구동유닛을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상하 구동부는 자석이 구비되는 환형의 승강링 및 상기 승강링을 승강 및 하강시키기 위한 승강로드를 포함하고, 상기 운동 변환부는 상기 자석과 척력이 발생가능한 자석이 설치되어 상기 척력에 의해 상하로 구동되는 랙기어부 및 상기 랙기어부의 상하 이동을 상기 척킹핀들의 회전운동으로 전환시키는 전환부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환부는 상기 랙기어부의 상하 운동 방향과 수직하게 설치되는 샤프트, 상기 샤프트의 일단에서 상기 랙기어와 맞물려 회전되도록 설치되는 제1 평기어, 상기 샤프트의 타단에 설치되는 제1 베벨기어, 그리고 상기 척킹핀들의 하단에서 상기 제1 베벨기어와 맞물려 회전되는 제2 베벨기어를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 척킹핀들은 상기 기판의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되어 상기 기판 가장자리들을 지지하는 제1 핀들 및 상기 기판의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되되, 각각의 상기 제1 핀들이 지지하는 가장자리 부분과 상이한 가장자리 부분을 지지하는 제2 핀들로 나뉘고, 상기 상하 구동부는 상기 제1 핀들의 회전을 위한 제1 구동부 및 상기 제2 핀들의 회전을 위한, 그리고 상기 제1 구동부의 내측에 설치되는 제2 구동부를 포함하고, 상기 구동유닛은 공정시 상기 제1 구동부에 제공되는 승강로드와 상기 제2 구동부에 제공되는 승강로드를 교대로 승강 및 하강시킨다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해지도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되도록 하 기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 실시예에서는 처리액을 사용하여 반도체 기판을 세정하는 습식 세정 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 스핀헤드를 사용하여 기판을 처리하는 모든 기판 처리 장치에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(apparatus for treating substrate)(1)는 하우징(housing)(10), 구동부(driving member)(20), 분사부재(injection member)(30), 그리고 스핀 헤드(spin head)(100)를 포함한다. 하우징(10)은 내부에 기판 처리 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 상기 기판 처리 공정은 세정액 및 식각액과 같은 처리액으로 기판 표면에 잔류하는 이물질을 제거하는 공정이다. 하우징(10)의 상부 일부는 개방되며, 개방된 상부는 공정시 기판(W)의 출입이 이루어지는 기판 출입구로 사용된다. 구동부(20)는 공정시 스핀 헤드(100)를 하우징(10) 내부에서 회전시킨다. 또한, 구동부(20)는 기판(W)의 로딩/언로딩(loading/unloading)시 스핀헤드(100)를 상하로 승강 및 하강시킨다. 분사부재(30)는 공정시 기판(W)을 향해 처리유체를 분사한다. 처리유체는 다양한 종류의 처리액 및/또는 처리가스를 포함한다. 상기 처리액으로는 다양한 종류의 세정액 또는 식각액이 사용되고, 상기 처리가스로는 이소프로필 알코올 가스(Isopropyl alcohol gas) 또는 질소가스(N2 gas)가 사용된다. 분사부재(30)는 적어도 하나의 노즐(nozzle) 및 상기 노즐을 이동시키는 이동수단(32)을 포함한다.
계속해서, 본 발명에 따른 스핀 헤드(100)의 구성에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 스핀 헤드의 구성도이고, 도 3는 도 2에 도시된 스핀 헤드의 지지판 및 척킹핀들을 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 척킹핀의 확대도이고, 도 5은 도 4에 도시된 척킹핀의 평면도이다. 그리고, 도 6은 도 2에 도시된 운동 변환부의 요부 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 스핀 헤드(100)는 몸체(110), 척킹/언척킹 수단(method for chucking and unchucking substrate)(120, 130), 그리고 구동 유닛(driving unit)을 포함한다. 몸체(110)는 대체로 원통형상을 가진다. 몸체(110)의 상부에는 기판(W)을 지지 및 회전시키기 위한 지지판(112)을 가진다. 지지판(112)은 공정시 일정속도로 회전된다. 지지판(112)에는 후술할 척킹핀들(120, 130)이 삽입되는 홀들이 형성된다.
척킹/언척킹 수단은 공정시 기판(W)을 척킹(chucking) 및 언척킹(unchucking)한다. 척킹/언척킹 수단은 제1 척킹부재(120) 및 제2 척킹부재(130)를 포함한다. 제1 및 제2 척킹부재(120, 130) 각각은 복수의 척킹핀(chucking pin)들을 포함한다. 일 실시예로서, 척킹/언척킹 수단은 6개의 척킹핀들을 가진다. 척킹핀들은 세 개씩 그룹지어지는 제1 척킹부재(120) 및 제2 척킹부재(130)로 나뉜다. 즉, 제1 척킹부재(120)는 세 개의 척킹핀들로 이루어지는 그룹(이하, '제1 핀들'이라 함)(122, 124, 126)을 포함하고, 제2 척킹부재(130)는 제1 핀들(122, 124, 126)을 제외한 세 개의 척킹핀들로 이루어지는 그룹(이하, '제2 핀들'이라 함)(132, 134, 136)을 포함한다. 제1 핀들(122, 124, 126)과 제2 핀들(132, 134, 136)은 몸체(100)의 지지판(112) 중심을 기준으로 지지판(112) 가장자리 상에 균등한 각도(θ)로 배치된다. 즉, 본 실시예에서는 상기 각도(θ)가 60°이다. 또한, 제1 핀들(122, 124, 126)과 제2 핀들(132, 134, 136)은 몸체(100)의 상부면 중심으로부터 동등한 거리를 가지고 서로 교대로 설치된다.
각각의 척킹핀들은 공정시 기판(W)의 측면과 접촉하여 기판(W)을 지지한다. 각각의 척킹핀들의 구조는 서로 동일한 구조를 가진다. 따라서, 본 실시예에서는 척킹핀(122)의 구조만을 예로 들어 설명하며, 그 밖의 다른 척킹핀들(124, 126, 132, 134, 136)에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 척킹핀(122)은 제1 몸체(first body)(122a) 및 제2 몸체(second body)(122b)를 가진다. 제1 몸체(122a) 및 제2 몸체(122b)는 상하로 긴 원통형상을 가진다. 제1 몸체(122a)는 지지판(112)에 형성된 홀들에 삽입된다. 제1 몸체(122a)는 지지판(112) 상에서 일정각도로 회전가능하도록 설치된다. 제2 몸체(122b)은 제1 몸체(122a)의 상부면으로부터 수직하게 연장된다. 제2 몸체(122b)의 직경은 제1 몸체(122a)의 직경보다 작다. 이때, 제2 몸체(122b)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 몸체(122a)의 상부면 중심을 벗어나서 형성된다. 따라서, 제1 몸체(122a)의 회전에 의해 제2 몸체(122b)는 지지판(112)의 중심방향으로 가까워지거나 중심방향으로부터 멀어진다. 제1 몸체(122b)와 제2 몸체(122b) 사이에는 경사면(122a')이 제공된다. 경사면(122a')은 제1 몸체(122b)로부터 제2 몸체(122b)로 경사지는 면이다. 공정시 기판(W)의 가장자리 측면은 경사면(122a') 상에 놓여지며, 척킹핀(122)의 회전에 의해 기판(W)은 경사면(122a')을 따라 슬라이딩(sliding)되면서 상승된 후 제2 몸 체(122b)의 측면(122b')에 의해 고정된다.
본 실시예에서는 각각의 척킹핀이 제1 몸체 및 제2 몸체를 가지며, 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 기판(W)의 슬라이딩을 위한 경사면이 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 척킹핀은 기판(W)을 지지 및 고정시키기 위한 수단으로 척킹핀의 구조는 다양하게 변경 및 변형이 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 각각의 척킹핀들(122, 124, 126, 132, 134, 136)의 구조가 동일한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 각각의 척킹핀들의 구조는 선택적으로 상이할 수도 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상술한 구조의 척킹핀들(122, 124, 126, 132, 134, 136)은 구동유닛(driving unit)에 의해 구동된다. 구동유닛은 상하 구동부(lifting member)(140), 그리고 운동 변환부(movement conversion member)를 포함한다. 상하 구동부(140)는 제1 구동부(142) 및 제2 구동부(144)를 포함한다. 제1 구동부(142)는 제1 핀들(122, 124, 126)을 구동시킨다. 제1 구동부(142)는 제1 승강몸체(142a) 및 제1 자석(142b)을 포함한다. 제1 승강몸체(142a)는 복수의 승강로드(elevating rod)(142a') 및 환형의 승강링(elevating ring)(142a'')을 포함한다. 승강링(142a'')은 스핀헤드(100)의 몸체(110) 내부에서 수평으로 설치되며 승강로드(142a')에 의해 지지 및 승강된다. 승강링(142a'')의 상부면은 후술할 제1 랙기어부(152)들 각각에 대향된다. 제1 자석(142b)은 제1 랙기어부(152)와 마주보도록 승강링(142a'')에 설치된다. 제1 자석(142b)은 승강링(142a'')을 따라 환형으로 구비된다. 또는, 제1 자석(142b)은 복수개가 구비되어 제1 랙기어부(152)의 대향되는 부분에만 설치될 수 있다.>
제2 구동부(144)는 제2 핀들(132, 134, 136)을 구동시킨다. 제2 구동부(144)는 대체로 제1 구동부(142)와 동일한 구조를 가진다. 즉, 제2 구동부(144)는 제2 승강몸체(144a) 및 제2 자석(144b)을 포함한다. 이때, 제2 승강몸체(144a)의 승강링(144a'')은 제1 구동부(142)의 승강링(142a'')보다 작은 직경을 가진다. 따라서, 승강링(144a'')은 공정시 제1 구동부(142)의 승강링(142a'')의 내측에서 상하로 승강 및 하강된다. 그리고, 제2 자석(144b)은 후술할 제2 랙기어부(154)와 마주보도록 승강링(144a'')의 부분에 배치된다.
운동 변환부는 제1 변환부(first conversion member)(150) 및 제2 변환부(second conversion member)(160)를 포함한다. 제1 변환부(150)는 제1 랙기어부(first rack-gear member)(152) 및 제1 전환부(first conversion member)(154)를 포함한다. 제1 랙기어부(152)는 제1 구동부(142)에 의해 승강 및 하강운동한다. 도 6을 참조하면, 제1 랙기어부(152)는 기어몸체(152a), 자석(152b), 그리고 스프링(152c)을 포함한다. 기어몸체(152a)는 일측면에 나사산(152a')이 형성된다. 자석(152b)은 기어몸체(152a)의 하부에 배치된다. 자석(152b)은 제1 구동부(142)의 제1 자석(142b)과 대향된다. 이때, 제1 자석(142b)과 자석(152b)은 서로 척력이 작용되도록 설치된다. 즉, 제1 자석(142b)과 자석(152b)이 마주보는 면은 서로 동일한 극성을 갖는다. 그리고, 스프링(152c)은 기어몸체(152a)의 상부에 제공된다. 스프링(152c)은 기어몸체(152a)를 아래방향으로 가압한다. 따라서, 제1 자석(142b)이 자석(152b)에 인접하여 척력이 발생되면 기어몸체(152a)가 상승되며, 그 후 제1 자석(142b)이 자석(152b)으로부터 멀어지면 스프링(152c)에 의해 원상태로 하강된다.
제1 전환부(154)는 샤프트(154a), 평기어(154b), 그리고 제1 및 제2 베벨기어(154c, 154d)를 포함한다. 샤프트(154a)는 랙기어(154b)의 상하 운동방향과 수직하는 방향으로 설치된다. 평기어(154b)은 샤프트(154a)의 일단에 설치되고, 제1 베벨기어(154c)는 샤프트(154a)의 타단에 설치된다. 제2 베벨기어(154d)는 척킹핀들(122, 124, 126)의 하단에 설치된다. 평기어(154b)는 제1 랙기어부(152)의 나사산(152a')과 맞물려 회전되고, 제1 베벨기어(154c)는 제2 베벨기어(154d)와 맞물려 회전된다.
제2 변환부(160)은 대체로 상술한 제1 변환부(150)와 동일한 구성을 가진다. 즉, 제2 변환부(160)는 제1 랙기어부(152)와 동일한 구성들을 가지는 제1 랙기어부(second rack-gear member)(162) 및 제1 전환부(154)와 동일한 구성들을 가지는 제2 전환부(second conversion member(164)를 포함한다. 제2 랙기어부(162)는 기어몸체(162a), 자석(162b), 그리고 스프링(162c)를 포함하고, 제2 전환부(164)는 샤프트(164a), 평기어(164b), 그리고 제1 및 제2 베벨기어(164c, 164d)를 포함한다 제2 랙기어부(162)는 제2 구동부(144)에 의해 승강 및 하강운동한다. 여기서, 제2 랙기어부(162)는 제1 랙기어부(152)가 설치되는 위치보다 지지판(112)의 중심을 기준으로 내측에 설치되고, 이로 인해 제2 전환부(164)의 샤프트(164a)의 길이는 제1 전환부(154)의 샤프트(154a)의 길이보다 길어진다.
이하, 상술한 구성을 가지는 기판 처리 장치(1)의 공정 과정을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 구성들과 동일한 구성들에 대한 참조번호는 동일하게 병기하고, 그 구성들에 대한 상세한 설명은 생략하겠다.
도 7a 및 7b, 그리고 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 스핀 헤드의 동작 과정을 설명하기 위한 도면들이다. 기판 처리 공정이 개시되면, 로봇암(robot arm)(미도시됨)에 의해 기판(W)은 스핀헤드(100)의 척킹핀들 상에 안착된다. 이때, 기판(W)의 가장자리는 척킹핀들(122, 124, 126, 132, 134, 136) 각각에 제공되는 경사면과 접촉된다.
기판(W)이 척킹핀들(122, 124, 126, 132, 134, 136)상에 안착되면, 제1 핀들(122, 124, 126)은 일정각도로 회전되어 기판(W)을 척킹한다. 즉, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 구동유닛은 상하 구동부(140)의 제1 구동부(142)를 상승시킨다. 즉, 구동유닛은 제1 구동부(142)의 제1 승강로드(142a')를 상승시켜, 제1 승강링(142a'')에 설치된 제1 자석(142b)을 제1 랙기어부(152)의 자석(152b)에 인접시킨다. 제1 자석(142b)과 자석(152b)이 인접하면, 제1 자석(142b)과 자석(152b) 사이에 척력이 발생되어 기어몸체(152a)가 일정높이로 상승된다. 랙기어몸체(152a)가 상승되면, 랙기어몸체(152a)에 형성된 나사산(152a')에 의해 전환부(154)의 평기어(154b)는 나사산(152a')에 맞물려 회전된다. 평기어(154b)의 회전에 의해 샤프트(154a)의 타단에 설치되는 제1 베벨기어(154c)가 회전되고, 제2 베벨기어(154d)는 제1 베벨기어(154c)의 회전에 의해 일정각도로 회전된다. 따라서, 제1 핀들(122, 124, 126)은 제2 베벨기어(154d)의 회전에 의해 일정각도로 회전된다. 제1 핀들(122, 124, 126)이 회전되면, 제1 핀들(122, 124, 126)의 제2 몸체(122b, 124b, 126b)는 일정각도로 회전되어 지지판(112)의 중심을 향해 오므려져 기판(W)의 가장자리 측면과 접촉된다. 따라서, 기판(W)은 제1 핀들(122, 124, 126)의 측면(122b', 124b' 126b')에 의해 고정된다.
기판(W)이 척킹(chucking)되면, 구동부(20)는 스핀헤드(100)를 공정속도로 회전시키고, 분사부재(30)는 회전되는 기판(W) 상으로 처리액을 분사한다. 분사된 처리액은 기판(W) 표면에 잔류하는 이물질을 세정한다. 상술한 공정을 수행하는 과정에서 제1 척킹부재(120) 및 제2 척킹부재(130)는 교대로 기판(W)을 척킹한다. 즉, 상술한 제1 척킹부재(120)가 기판(W)을 척킹한 후 처리 공정이 수행되면, 일정시간 후에 제1 척킹부재(120)가 기판(W)을 언척킹하고, 제2 척킹부재(130)가 기판(W)을 척킹한다. 즉, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 구동유닛은 상하 구동부(140)의 제1 구동부(142)를 하강시키고, 제2 구동부(144)를 상승시킨다. 즉, 구동유닛은 제1 구동부(142)를 하강시켜, 척킹핀들(122, 124, 126)의 기판(W) 척킹을 해제시킨다. 이와 함께, 구동유닛은 제2 구동부(144)의 제2 승강로드(144a')를 상승시켜, 제2 승강링(144a'')에 설치된 제2 자석(144b)을 제2 랙기어부(162)의 자석(162b)에 인접시킨다. 제2 자석(144b)과 자석(162b)이 인접하면, 제2 자석(144b)과 자석(162b) 사이에 척력이 발생되어 기어몸체(162a)가 일정높이로 상승된다. 기어몸체(162a)가 상승되면, 랙기어몸체(162a)에 형성된 나사산(162a')에 의해 전환부(164)의 평기어(164b)는 나사산(162a')에 맞물려 회전된다. 평기어(164b)의 회전에 의해 샤프트(164a)의 타단에 설치되는 제1 베벨기어(164c)가 회전되고, 제2 베벨기어(164d)는 제1 베벨기어(164c)의 회전에 의해 일정각도로 회전된다. 따라서, 제2 핀들(132, 134, 136)은 제2 베벨기어(164d)의 회전에 의해 일정각도로 회전된다. 제2 핀들(132, 134, 136)이 회전되면, 각각의 제2 핀들(132, 134, 136)의 제2 몸체(132b, 134b, 136b)는 일정각도로 회전되어 지지판(112)의 중심을 향해 오므려져 기판(W)의 가장자리 측면과 접촉된다. 따라서, 기판(W)은 제2 핀들(132, 134, 136)의 측면에 의해 고정된다. 상술한 제1 척킹부재(120) 및 제2 척킹부재(130)의 기판(W) 척킹 및 언척킹은 일정시간을 간격으로 교대로 이루어진다. 이러한 척킹/언척킹 수단의 척킹/언척킹 과정은 기판 처리 공정이 수행되는 동안 반복된다.
처리액에 의한 기판(W)의 세정이 완료되면, 분사부재(30)는 기판(W)을 향해 건조가스를 분사하여 기판(W)을 건조한다. 상기 건조가스로는 이소프로필 알코올 가스(Isopropyl alcohol gas)가 사용될 수 있다. 여기서, 기판(W)의 건조 공정이 수행되는 과정에서도 제1 척킹부재(120) 및 제2 척킹부재(130)는 교대로 기판(W)을 척킹 및 언척킹한다. 그리고, 기판(W)의 건조가 완료되면, 구동부(20)는 스핀헤드(100)의 회전을 중지한 후 스핀헤드(100)를 상승시켜 스핀헤드(100)에 안착된 기판(W)을 하우징(10)의 개방된 상부를 통해 하우징(10) 외부로 이동시킨다. 기판(W)이 하우징(10) 외부로 노출되면, 척킹/언척킹 수단은 기판(W)을 언척킹하고, 로봇암(미도시됨)은 기판(W)을 후속공정이 수행되는 장소로 반송한다.
상술한 스핀헤드(100) 및 상기 스핀헤드의 기판 척킹/언척킹방법, 그리고 상기 스핀헤드를 구비하는 기판 처리 장치(1)는 공정이 수행되는 동안 제1 척킹부재(120) 및 제2 척킹부재(130)가 기판(W)의 척킹 및 언척킹을 교대로 수행해 줌으로써, 각각의 척킹핀들과 기판(W)이 접촉하는 부분이 변화되도록 한다. 따라서, 종래의 기판(W)을 척킹하는 부분들에 처리액이 잔류하는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 구동유닛의 척킹핀들의 회전을 위한 구동방식은 상하 구동부(140)의 상하직선운동을 운동 변환부가 척킹핀들의 회전운동으로 변화시켜 이루어진다. 특히, 본 발명은 상하 구동부(140)에 구비되는 자석(142b, 144b)과 랙기어부(152, 162)에 구비되는 자석(152b, 162b)이 서로 상하로 마주보도록 설치되어 척력이 발생된다. 이러한 구조의 구동유닛은 종래의 자석(142b, 144b)과 자석(152b, 162b)이 수평으로 이동되도록 설치되어, 자석(142b, 144b)의 수평이동에 따라 자석(152b, 162b)에 척력을 발생시키는 구조보다 자석(142b, 144b)과 자석(152b, 162b) 상호간에 큰 척력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 자석 구동방식으로 척킹핀들을 구동시키는 스핀헤드에 있어서, 자석들 상호간에 보다 큰 척력을 발생시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스핀헤드 및 상기 스핀헤드의 기판 척킹/언척킹방법, 그리고 상기 스핀헤드를 구비하는 기판 처리 장치는 공정시 기판을 척킹 및 언척킹하는 수단이 기판의 가장자리를 교차적으로 척킹 및 언척킹해 줌으로써 기판 표면에 처리액이 잔류하는 것을 방지하여 처리액의 잔류로 인한 공정 효율의 저하를 방지한다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 공정시 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드에 있어서,
    회전가능한 몸체와,
    상기 몸체 상부면의 중심을 기준으로 환형으로 배치되는, 그리고 공정시 기판의 가장자리 일부를 척킹 및 언척킹하는 복수의 척킹핀들을 가지는 척킹/언척킹 수단과,
    공정시 각각의 상기 척킹핀들과 상기 기판이 접촉되는 부분이 선택적으로 변경되도록 상기 척킹핀들을 일정각도로 회전시키는 구동유닛을 포함하되,
    상기 구동유닛은,
    자석이 구비되는 환형의 승강링 및 상기 승강링을 승강 및 하강시키기 위한 승강로드를 가지는 상하 구동부와,
    상기 상하 구동부의 상하 운동을 상기 척킹핀들의 회전운동으로 변환시키는 운동 변환부를 포함하고,
    상기 운동 변환부는,
    상기 자석과 척력이 발생가능한 자석이 설치되어 상기 척력에 의해 상하로 구동되는 랙기어부와,
    상기 랙기어부의 상하 이동을 상기 척킹핀들의 회전운동으로 전환시키는 전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전환부는,
    상기 랙기어부의 상하 운동 방향과 수직하게 설치되는 샤프트와,
    상기 샤프트의 일단에서 상기 랙기어와 맞물려 회전되도록 설치되는 제1 평기어와,
    상기 샤프트의 타단에 설치되는 제1 베벨기어, 그리고
    상기 척킹핀들의 하단에서 상기 제1 베벨기어와 맞물려 회전되는 제2 베벨기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀헤드.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 척킹핀들은,
    상기 기판의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되어 상기 기판 가장자리들을 지지하는 제1 핀들과,
    상기 기판의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되되, 각각의 상기 제1 핀들이 지지하는 가장자리 부분과 상이한 가장자리 부분을 지지하는 제2 핀들로 나뉘고,
    상기 상하 구동부는,
    상기 제1 핀들의 회전을 위한 제1 구동부와,
    상기 제2 핀들의 회전을 위한, 그리고 상기 제1 구동부의 내측에 설치되는 제2 구동부를 포함하고,
    상기 구동유닛은,
    공정시 상기 제1 구동부에 제공되는 승강로드와 상기 제2 구동부에 제공되는 승강로드를 교대로 승강 및 하강시키는 것을 특징으로 하는 스핀 헤드.
  5. 삭제
  6. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 기판 처리 공정을 수행하는 공간을 제공하는 하우징과,
    공정시 상기 공간 내부에서 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드, 그리고
    공정시 상기 스핀헤드에 의해 회전되는 기판을 향해 처리액을 분사하는 분사부재를 포함하되,
    상기 스핀헤드는,
    회전가능한 몸체와,
    상기 몸체 상부면의 중심을 기준으로 환형으로 배치되는, 그리고 공정시 기판의 가장자리 일부를 척킹 및 언척킹하는 복수의 척킹핀들을 가지는 척킹/언척킹 수단과,
    상하 이동가능한 상하 구동부 및 상기 상하 구동부의 상하 운동을 상기 척킹핀들의 회전운동으로 변환시키는 운동 변환부를 구비하여 공정시 각각의 상기 척킹핀들과 상기 기판이 접촉되는 부분들을 선택적으로 변경시키는 구동유닛을 포함하고,
    상기 상하 구동부는,
    자석이 구비되는 환형의 승강링과,
    상기 승강링을 승강 및 하강시키기 위한 승강로드를 포함하고,
    상기 운동 변환부는,
    상기 자석과 척력이 발생가능한 자석이 설치되어 상기 척력에 의해 상하로 구동되는 랙기어부와,
    상기 랙기어부의 상하 이동을 상기 척킹핀들의 회전운동으로 전환시키는 전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전환부는,
    상기 랙기어부의 상하 운동 방향과 수직하게 설치되는 샤프트와,
    상기 샤프트의 일단에서 상기 랙기어와 맞물려 회전되도록 설치되는 제1 평기어와,
    상기 샤프트의 타단에 설치되는 제1 베벨기어, 그리고
    상기 척킹핀들의 하단에서 상기 제1 베벨기어와 맞물려 회전되는 제2 베벨기 어를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 척킹핀들은,
    상기 기판의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되어 상기 기판 가장자리들을 지지하는 제1 핀들과,
    상기 기판의 중심을 기준으로 균등한 각도로 배치되되, 각각의 상기 제1 핀들이 지지하는 가장자리 부분과 상이한 가장자리를 지지하는 제2 핀들로 나뉘고,
    상기 상하 구동부는,
    상기 제1 핀들의 회전을 위한 제1 구동부와,
    상기 제2 핀들의 회전을 위한, 그리고 상기 제1 구동부의 내측에 설치되는 제2 구동부를 포함하고,
    상기 구동유닛은,
    공정시 상기 제1 구동부에 제공되는 승강로드와 상기 제2 구동부에 제공되는 승강로드를 교대로 승강 및 하강시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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