KR100871476B1 - 기판 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판을 회전시키면서 그 배면을 세정할 수 있는 기판 세정장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기판 세정장치는, 기판의 가장자리와 접촉하여 상기 기판의 하면이 노출되도록 기판을 장착하는 기판 척; 상기 기판 척과 결합되며, 중공을 가지는 회전 축; 상기 회전 축과 결합하여 상기 회전축 및 기판 척을 회전시키는 회전 구동부; 상기 중공을 관통하여 배치되며, 고정된 상태에서 상기 기판 하면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부;를 포함한다.

Description

기판 세정장치{APPARATUS FOP CLEANING SUBSTRATE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 구조를 도시하는 평면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 구조를 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 구조를 도시하는 평면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 핀의 구조를 도시하는 부분 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사캡의 구조를 도시하는 사시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사캡의 구조를 도시하는 평면도이다.

도 7, 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사캡의 구조를 도시하는 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 .

10 : 기판 척 20 : 회전 축

30 : 회전 구동부 40 : 세정액 분사부

42 : 세정액 공급관 44 : 분사캡

50 : 외함 S : 기판

본 발명은 기판을 회전시키면서 그 배면을 세정할 수 있는 기판 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 또는 디스플레이 장치 분야에서는 여러 공정을 거쳐서 제품이 완성된다. 이때 각 공정이 시작 또는 종료시마다 기판에 대한 세정 작업이 필수적으로 요구된다.

이러한 기판 세정 작업에는 기판을 회전시키면서 기판 표면에 세정액을 공급하여 기판을 세정하는 회전형 기판 세정장치가 많이 사용된다. 그런데 종래의 기판 세정장치는 기판 배면에 대한 세정 작업이 용이하지 않은 단점이 있으며, 다양한 크기의 기판에 대한 세정 작업을 진행할 수 없는 문제점이 있다.

특히 디스플레이 장치 분야에서는 매우 다양한 크기의 기판에 대한 대응이 요구되는데, 다양한 크기의 기판에 대한 세정작업을 위하여 다양한 사양의 세정장치를 도입하는 것은 제조 단가를 크기 높이는 요인이 되어 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판의 배면에 대한 세정효과가 우수하고, 다양한 크기의 기판을 세정할 수 있는 기판 세정장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 세정장치는, 기판의 가장자리와 접촉하여 상기 기판의 하면이 노출되도록 기판을 장착하는 기판 척; 상기 기판 척과 결합되며, 중공을 가지는 회전 축; 상기 회전 축과 결합하여 상기 회전축 및 기판 척을 회전시키는 회전 구동부; 상기 중공을 관통하여 배치되며, 고정된 상태에서 상기 기판 하면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부;를 포함한다.

본 발명에서 상기 기판 척은, 상기 회전 축과 결합되어 회전 축과 함께 회전하며, 다수개의 핀 설치홈을 가지는 회전 플레이트; 상기 핀 설치홈에 탈착가능하게 결합되며, 상기 기판을 지지하는 지지 핀;을 포함하는 것이, 간단한 구조를 가지면서도 다양한 크기의 기판을 장착할 수 있어서 바람직하다.

여기에서 상기 지지 핀은, 상기 기판의 하면과 측면을 지지하는 단차부를 가지는 것이, 기판을 일정한 높이에서 지지하면서도 회전과정에서 기판의 이탈을 방지할 수 있어서 바람직하다.

그리고 상기 핀 설치홈은 상기 회전 플레이트의 전면에 걸쳐서 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편 상기 세정액 분사부는, 상기 중공을 관통하는 세정액 공급관; 상기 세정액 공급관의 상단에 결합되며, 세정액을 복수 지점으로 분사하는 분사캡;을 포함 하는 것이, 기판의 다양한 지점에 세정액을 분사하여 기판 배면을 효과적으로 세정할 수 있어서 바람직하다.

그리고 상기 분사캡은 원뿔형상을 가지며, 서로 상이한 각도로 세정액을 분사하는 다수개의 분사홀을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 분사캡은 질소 가스를 분사하는 질소 분사홀을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 기판 척 및 상기 기판의 측부 및 하부를 감싸는 외함을 더 포함하는 것이, 기판 회전과정에서 외부로 발산되는 세정액을 효과적으로 차단할 수 있어서 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 기술적 과제와 특징은 이 실시예에 의하여 보다 명확하게 설명될 것이다.

본 실시예에 따른 기판 세정장치는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 기판 척(10), 회전축(20), 회전 구동부(30), 세정액 분사부(40), 외함(50)을 포함하여 구성된다.

먼저 기판 척(10)은 기판(S)의 가장자리와 접촉하여 상기 기판의 하면이 노출되도록 기판을 장착하는 구성요소이다. 본 실시예에 따른 기판 세정장치는 기판(S)의 상면 뿐만아니라 하면에 대해서도 세정 작업을 진행하므로, 기판의 하면이 노출되도록 기판을 장착하여야 한다. 따라서 이 기판 척(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 가장자리를 지지하여 기판의 하면 대부분이 노출되도록 장착한다.

구체적으로 이 기판 척(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 플레이트(12)와 지지핀(14)으로 구성된다. 먼저 회전 플레이트(12)는 상기 회전 축(20)과 결합되어 회전 축(20)과 함께 회전하며, 다수개의 핀 설치홈(16)을 가진다. 그리고 지지 핀(14)은 상기 회전 플레이트(12)에 대하여 대략 수직한 방향으로 상기 핀 설치홈(16)에 탈착가능하게 결합되며, 상기 기판(S)을 지지한다.

그리고 전술한 바와 같이, 회전 플레이트(12)에는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 다수개의 핀 설치홈(16)이 다양한 위치에 형성된다. 이 핀 설치홈(16)에는 지지 핀(14)이 결합되는데, 핀 설치홈(16)이 회전 플레이트(12)의 전면에 걸쳐서 형성되므로, 처리되는 기판의 크기에 따라 다양한 위치에 지지 핀(14)을 이동시켜 결합시킬 수 있다. 따라서 하나의 기판 세정장치를 사용하여 다양한 크기의 기판을 세정할 수 있다. 다른 크기의 기판을 세정하기 위해서는 지지핀의 위치만 변경하면 충분한 것이다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 회전 플레이트(12)의 가장 외측에 배치되는 핀 설치홈(16)에 지지 핀(14)를 결합하여 가장 큰 크기의 기판을 처리하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 플레이트(12)의 안쪽 부분에 배치되는 핀 설치홈(16)에 지지 핀(14)를 결합시켜 이 보다 작은 크기의 기판을 처리할 수 있다. 그러므로 지지 핀(14)의 하부에는 나사산(14a) 등의 구조가 형성되어 핀 설치홈(16)에 탈착가능한 구조를 가지는 것이 바람직하다. 한편 본 실시예에 따른 지지 핀(14)은 도 2, 4에 도시된 바와 같이, 전체적으로 막대 형상을 가지며, 그 단면 형상은 다양하게 변화될 수 있다.

그리고 본 실시예에 따른 지지 핀(14)은 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 측면과 하면을 동시에 지s지할 수 있는 단차부(14b)를 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로 이 단차부(14b)는 기판(S)의 하면 일부를 지지하여 기판이 회전 플레이트(12)로부터 일정 간격 이격된 상태를 유지하게 한다. 한편 이 단차부(14b)는 기판(S)의 측면도 지지하여 회전 과정에서 기판이 수평 위치를 유지하도록 고정한다.

본 실시예에 따른 기판 세정장치는 이렇게 단순한 구조의 지지 핀(14)을 이용하여 기판을 지지하면서도 회전과정에서 기판이 기판 세정장치로부터 이탈되지 않도록 고정할 수 있는 장점이 있다.

다음으로 회전 축(20)은 상기 기판 척(10)과 결합되며, 기판 척을 회전시키는 회전 동력을 전달한다. 즉 이 회전 축(20)은 자신이 회전하면서 자신과 결합되어 있는 기판 척(10)을 회전시킨다. 그러면 기판 척(10)에 장착되어 있는 기판(S)이 함께 회전하면서 기판 하면 또는 상면에 대한 세정작업이 진행되는 것이다. 본 실시예에 따른 기판 세정장치에서는 기판(S)을 회전시키면서 세정 작업을 진행하므로, 기판의 일 지점에 세정액을 분사하여도 기판의 모든 지점에 세정액을 분사한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고 본 실시예에 따른 회전축(20)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 그 중앙을 관통하는 중공(22)이 형성된다. 이 중공(22)은 세정액을 공급하는 세정액 공급관(42)이 설치되는 공간을 제공한다.

다음으로 회전 구동부(30)는 상기 회전 축(20)과 결합하여 상기 회전축(20) 및 기판 척(10)을 회전시키는 구성요소이다. 전술한 바와 같이, 상기 회전 축(20)과 기판 척(10)은 서로 고정된 상태로 결합되어 있으므로 함께 회전한다. 따라서 이 회전 구동부(30)가 회전 축(20)을 회전시킴으로써 기판 척(10)과 기판(S)을 최종적으로 회전시키는 것이다. 본 실시예에서 이 회전 구동부(30)는 회전 축(20)과 직접 결합될 수도 있지만, 벨트 등의 동력 전달 장치를 사용하여 간접적으로 결합될 수도 있다. 그리고 이 회전 구동부(30)는 일반적인 모터 등으로 구성될 수 있다.

다음으로 세정액 분사부(40)는 상기 중공(22)을 관통하여 배치되며, 고정된 상태에서 상기 기판(S) 하면에 세정액을 분사한다. 즉, 상기 회전 축(20) 내부의 중공(22)에 회전 축과 접촉하지 않은 상태로 배치되며, 회전 축(22)의 회전에도 불구하고 회전하지 않고 고정된 상태에서 외부의 세정액 탱크(도면에 미도시)과 연결되어 세정액을 기판(S) 하면으로 분사하는 것이다.

구체적으로 이 세정액 분사부(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 세정액 공급관(42)과 분사캡(44)을 포함하여 구성된다. 먼저 세정액 공급관(42)은 상기 회전 축의 중공(22)을 관통하는 관 형상을 가지며, 별도로 마련되는 세정액 탱크과 연결되어 세정액을 공급한다. 그리고 분사캡(44)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 세정액 공급관(42)의 상단에 결합되며, 세정액을 기판(S) 상의 복수 지점으로 분사한다. 본 실시예에서 분사캡(44)이 배치되는 위치는 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 플레이트(12)의 상면에서 약간 상측으로 돌출되는 위치이며, 상기 기판 척(10)에 지지된 기판(S)의 하면과는 이격된 위치이다. 따라서 분사캡(44)에서 분사된 세정 액이 이격되어 있는 기판의 하면에 분사되고, 기판(S)의 회전에 의하여 기판의 전면으로 확산되고, 원심력에 의하여 기판의 외측으로 퍼져나가는 것이다.

이 분사캡(44)은 도 5에 도시된 바와 같이, 하부에 세정액 공급관(42) 상단과 결합하는 결합부(44a)가 구비되며, 상부에는 세정액을 분사하는 분사부(44b)가 구비되는데, 이 분사부(44b)는 도 5에 도시된 바와 같이 전체적으로 원추형상을 가진다. 그리고 이 분사부(44b)는 기판 상의 복수 지점으로 세정액을 각각 분사하는 복수 개의 분사홀(44c)을 가진다. 이 다수개의 분사홀(44c)은 도 5, 6에 도시된 바와 같이, 분사부(44b) 상에서 평면상의 위치가 상이하게 배치된다.

또한 이 분사홀(44c)은 분사부(44b) 내에 형성되는 각도가 서로 상이하다. 따라서 각 분사홀(44c)에서 분사된 세정액이 기판(S) 하면에 도달하는 위치는 서로 상이하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 분사홀(44c)의 형성 각도에 따라 세정액이 분사되는 각도가 결정되므로, 형성 각도가 상이한 다수개의 분사홀에 의하여 기판(S) 상에 다양한 지점에 세정액을 분사할 수 있는 것이다.

예를 들어 도 7, 8에 도시된 바와 같이, 4개의 분사홀(44c1, 44c2, 44c3, 44c4)이 형성되는 경우에는 각각 그 각도를 105°, 24°, 15°, 8°로 정할 수 있다. 이때 각 분사홀(44c)의 형성각도는 수평면과 이루는 각도를 말하는 것이다.

이렇게 서로 다른 지점에 세정액을 분사하는 각 분사홀은 항상 함께 세정액을 분사할 수도 있지만, 별도로 구동될 수도 있다. 별도로 구동되는 경우에는 처리되는 기판의 크기에 따라 그 구동여부를 결정한다. 각 분사홀 중에서 형성 각도가 작은 것이 기판 상의 더 먼 곳에 세정액을 분사하므로, 큰 기판을 세정하는 경우에 는 모든 분사홀을 사용하고, 작은 기판을 세정하는 경우에는 분사홀 중에서 각도가 작은 것을 차단한 상태에서 분사캡을 사용할 수도 있는 것이다.

그리고 본 실시예에 따른 분사부(44b)에는 질소 가스를 분사하는 질소 분사홀(44d)이 더 구비될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 기판 세정장치에는, 상기 기판 척(10) 및 상기 기판(S)의 측부 및 하부를 감싸는 외함(50)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 이 외함(50)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 기판척(10)과 이 기판척(10)에 장착되어 있는 기판(S)을 외측에서 감싸는 구조를 가진다. 따라서 기판 세정과정에서 기판(S) 회전에 의하여 외측으로 배출되는 세정액을 이 외함(50)이 차단하고 회수하여 재사용할 수 있도록 하는 것이다. 한편 이 외함(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 그 상부는 개방된 구조를 가진다. 이 상부를 통해서는 기판(S)을 반입 또는 반출하여야 하므로, 그 상부가 개방되는 것이다. 따라서 이 외함의 상부에 형성되는 개구(52)는 기판(S)이 충분히 통과할 수 있는 크기를 가진다.

본 발명에 따르면 미케니컬(mechanical) 척을 사용하여 기판을 회전 플레이트로 부터 일정 간격 이격시킨 상태에서 회전하면서 기판에 대한 세정 작업을 진행하므로, 기판의 하면에 대하여 효과적으로 세정 작업을 진행할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따르면 다양한 각도를 가지는 분사홀을 이용하여 다양한 크 기의 기판에 대하여 다양한 위치에 세정액을 분사할 수 있고, 다양한 위치에 형성되어 있는 핀 설치홈을 사용하여 지지핀의 위치를 변경시켜 다양한 크기의 기판을 장착할 수 있으므로, 하나의 기판 세정장치를 이용하여 다양한 크기의 기판에 대한 세정작업을 진행할 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 기판의 가장자리와 접촉하여 상기 기판의 하면이 노출되도록 기판을 장착하는 기판 척;

   상기 기판 척과 결합되며, 중공을 가지는 회전 축;

   상기 회전 축과 결합하여 상기 회전축 및 기판 척을 회전시키는 회전 구동부;

   상기 중공을 관통하여 배치되며, 고정된 상태에서 상기 기판 하면에 세정액을 분사하는 세정액 분사부;를 포함하며,

   상기 세정액 분사부는,

   상기 중공을 관통하는 세정액 공급관;

   상기 세정액 공급관의 상단에 결합되며, 세정액을 복수 지점으로 분사하는 분사캡;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판 척은,

   상기 회전 축과 결합되어 회전 축과 함께 회전하며, 다수개의 핀 설치홈을 가지는 회전 플레이트;

   상기 핀 설치홈에 탈착가능하게 결합되며, 상기 기판을 지지하는 지지 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 지지 핀은,

   상기 기판의 하면과 측면을 지지하는 단차부를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 핀 설치홈은 상기 회전 플레이트의 전면에 걸쳐서 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 분사캡은 원뿔형상을 가지며, 서로 상이한 각도로 세정액을 분사하는 다수개의 분사홀을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 분사캡은 질소 가스를 분사하는 질소 분사홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 분사캡은 상기 회전 플레이트 상면 보다 돌출되어 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.
9. 제2항에 있어서,

   상기 기판 척 및 상기 기판의 측부 및 하부를 감싸는 외함을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치.

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