KR101055601B1 - 기판 제조용 스핀 척 - Google Patents

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KR101055601B1
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김근정
손영웅
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주식회사 쓰리디플러스
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Abstract

본 발명은 기판 제조용 스핀 척에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척은, 공정 챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되며, 얇은 원판 형상을 가지는 회전 지지판과, 상기 회전 지지판의 상부면에 고정되며, 기판(Substrate)의 하부면 또는 측면을 지지하는 복수의 지지핀과, 상기 회전 지지판의 주위를 감싸도록 형성되며, 상기 기판으로 분사되는 약액 또는 세정액이 외부로 비산되는 것을 방지하는 스핀 컵(Spin cup) 및 상기 회전 지지판의 중심부에 연결되며, 상기 회전 지지판을 회전 구동시키는 회전 지지판 구동부를 포함하며, 스핀 컵은, 상부면은 개방되고, 회전 지지판의 주위를 감싸도록 외벽이 형성되며, 하부면에는 회전 지지판 구동부가 연통하도록 관통 홀이 형성된 하부 보울과, 상부면은 개방되고, 하부 보울의 개방된 상부면에 연결되어 하부 보울과 결합됨으로써, 내부에 회전 지지판이 수용되는 공간을 제공하는 상부 커버 및 관통 홀에 결합되며, 회전 지지판이 회전 가능하게 결합되는 회전 지지판 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 기판을 지지하고 회전시키는 회전 지지판을 내부에 적어도 하나의 리브(Rib)를 가지는 얇은 원판 형상으로 구현함으로써, 회전 지지판의 재료를 절약할 수 있을 뿐 아니라 회전 지지판의 경량화를 통해 전체적으로 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화하고 소형화시킬 수 있다.

Description

기판 제조용 스핀 척{Spin chuck for manufacturing Substrate}
본 발명은 기판 제조용 스핀 척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화 및 소형화하고, 기판 제조 공정의 정확성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 기판 제조용 스핀 척에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정, 터치 패널(Touch Panel), LCD(Liquid crystal display)와 같은 평판표시장치(Flat panel display, FPD) 등을 제조하기 위해서는 기판(Substrate) 상에 소정의 패턴들을 형성해야 하는데, 이러한 패턴들을 형성하기 위해서는 포토리소그래피(photolithography) 기술을 적용할 수 있다. 여기서 기판(Substrate)은 특정 형상의 패턴(Pattern)이 형성된 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 투명 전도막과 이에 연결되는 배선이 형성된 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름 또는 글래스(Glass) 등을 의미한다.
일반적으로 잘 알려진 포토리소그래피(photolithography) 기술은 기판에 도포된 포토레지스트(Photoresist)에 포토 마스크(Photo mask)를 정렬한 후 노광(Exposure) 및 현상(Develop) 공정(이하, 현상 공정), 식각(Etching) 공정 및 박리(Strip) 공정을 순차적으로 수행하여 원하는 패턴을 가진 기판을 형성할 수 있다. 또한, 각각의 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위한 공정으로 약액(Chemical) 또는 순수(Deionized Water)를 이용한 세정(Wet Cleaning, Linse) 공정이 있다. 이러한 포토레지스트의 도포, 현상, 식각, 박리, 세정 공정 등에서는 액체 상태의 약액 또는 순수를 기판 위로 분사시켜 공정이 이루어진다.
일반적으로 기판을 제조하기 위한 일련의 공정을 수행하는 기판 제조 장치는 웨이퍼(Wafer)와 같은 기판을 회전시키고 회전하는 기판 위로 약액을 분사하여 각각의 공정을 수행하는 스핀 장치의 구조나, LCD 등과 같은 평판표시장치(Flat Panel Display, FPD)의 제조 장치와 마찬가지로 벨트 및 풀리로 이루어진 컨베이어 형태의 이송 장치를 이용하는 구조를 가졌다. 특히, 웨이퍼와 같은 기판의 경우, 기판을 지지하고 회전시키기 위해 스핀 척(Spin Chuck)을 사용하는데, 스핀 척은 복수의 회전 지지핀을 이용하여 기판을 고정하거나, 정전기력을 이용하여 기판을 고정하는 정전척(Electro Static Chuck, ESC)을 사용하거나, 기계적 클램프(Mechanical clamp), 진공 척(Vacuum chuck) 등을 사용하였다.
그러나, 종래의 스핀 척은 대략 원통 형상의 지지판을 사용하여 기판을 지지하는데, 지지판의 부피가 크고 무거워 고속으로 회전하는 지지판에 의한 진동 및 소음이 발생하였고, 전체적으로 스핀 척의 구조가 커질 수 밖에 없었다. 또한, 지지판에 의한 진동 발생으로 인해 기판의 지지가 불완전하게 이루어져 기판 제조 공정에서 불량 발생률이 높아질 수 밖에 없다느 문제점이 있었다.
따라서, 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화 및 소형화하고, 기판 제조 공정의 정확성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 기판 제조용 스핀 척이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판을 지지하고 회전시키는 회전 지지판을 내부에 적어도 하나의 리브(Rib)를 가지는 얇은 원판 형상으로 구현하고, 회전 지지판의 상부면에 기판의 하부면 또는 측면을 지지하는 복수의 지지핀을 구비함으로써, 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화 및 소형화하고, 기판 제조 공정의 정확성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 기판 제조용 스핀 척을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척은, 공정 챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되며, 얇은 원판 형상을 가지는 회전 지지판과, 상기 회전 지지판의 상부면에 고정되며, 기판(Substrate)의 하부면 또는 측면을 지지하는 복수의 지지핀과, 상기 회전 지지판의 주위를 감싸도록 형성되며, 상기 기판으로 분사되는 약액 또는 세정액이 외부로 비산되는 것을 방지하는 스핀 컵(Spin cup) 및 상기 회전 지지판의 중심부에 연결되며, 상기 회전 지지판을 회전 구동시키는 회전 지지판 구동부를 포함하며, 상기 스핀 컵은, 상부면은 개방되고, 상기 회전 지지판의 주위를 감싸도록 외벽이 형성되며, 하부면에는 상기 회전 지지판 구동부가 연통하도록 관통 홀이 형성된 하부 보울과, 상부면은 개방되고, 상기 하부 보울의 개방된 상부면에 연결되어 상기 하부 보울과 결합됨으로써, 내부에 상기 회전 지지판이 수용되는 공간을 제공하는 상부 커버 및 상기 관통 홀에 결합되며, 상기 회전 지지판이 회전 가능하게 결합되는 회전 지지판 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척은, 터치 패널(Touch Panel)을 제조하기 위해 소정의 공정을 수행하는 공정 챔버의 내부에 구비되며, 상기 터치 패널을 구성하는 기판(Substrate)을 지지하고 회전시키는 기판 제조용 스핀 척에 있어서, 상기 공정 챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되며, 얇은 원판 형상을 가지는 제1 몸체부로부터 이격되어 상하로 관통된 공간을 가지도록 얇은 환(環) 형상으로 형성된 제2 몸체부를 가지고, 상기 제1 몸체부와 제2 몸체부를 연결하는 적어도 하나의 리브(Rib)를 구비하며, 상부면에 상기 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀을 구비하는 회전 지지판과, 상기 회전 지지판의 중심부에 연결되며, 상기 회전 지지판을 회전 구동시키는 회전 지지판 구동부 및 상기 회전 지지판의 주위를 감싸도록 외벽이 형성되며, 상기 기판으로 분사되는 약액이 외부로 비산되는 것을 막기 위한 스핀 컵(Spin cup)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 터치 패널 제조 공정에 필요한 공정 챔버들을 스핀 트랙(Spin Track)의 구조로 배열하여 터치 패널 제조 장치를 구현함으로써, 터치 패널 제조 장치를 소형화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 기판을 지지하고 회전시키는 회전 지지판을 내부에 적어도 하나의 리브(Rib)를 가지는 얇은 원판 형상으로 구현함으로써, 회전 지지판의 재료를 절약할 수 있을 뿐 아니라 회전 지지판의 경량화를 통해 전체적으로 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화하고 소형화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 기판의 하부면 또는 측면을 지지하는 복수의 지지핀을 구비함으로써, 가판의 지지를 확실히 할 수 있으므로, 터치 패널 제조 공정의 정확성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 터치 패널 제조 공정에 필요한 공정을 터치 패널을 구성하는 기판을 지지하고 회전시키는 스핀 척을 이용하여 수행함으로써, 터치 패널 공정 시간을 단축시키고 약액 사용량을 최소화하여 터치 패널 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 기판을 제조하기 위한 공정 챔버의 일 예로서 터치 패널 제조 장치에서 박리 공정을 수행하는 공정 챔버의 외부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 터치 패널 제조 장치에서 박리 공정을 수행하는 공정 챔버의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 회전 지지판의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 복수의 지지핀의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 복수의 지지핀이 기판을 지지하는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 스핀 컵의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 기판 제조용 스핀 척을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 기판을 제조하기 위한 공정 챔버의 일 예로서 터치 패널 제조 장치에서 박리 공정을 수행하는 공정 챔버의 외부 구조를 나타내는 사시도이며, 도 2는 터치 패널 제조 장치에서 박리 공정을 수행하는 공정 챔버의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
터치 패널 제조 장치는 터치 패널(Touch Panel)을 제조하기 위해 터치 패널을 구성하는 기판(Substrate)(S)에 일련의 공정, 예를 들어, 노광(Exposure) 및 현상(Develop) 공정, 식각(Etching) 공정, 박리(Strip) 공정 등을 순차적으로 수행하기 위한 복수의 공정 챔버(Processing Chamber)들로 구성될 수 있다. 본 명세서에서 기판(Substrate)(S)이란, 터치 패널을 제조하기 위해 특정 형상의 패턴(Pattern)이 형성된 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 투명 전도막과 이에 연결되는 배선이 형성된 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름 또는 글래스(Glass) 등을 의미한다. 도 2에서는 기판(S)이 대략 정사각형의 얇은 판 형상을 가지는 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
도 1a 및 도 1b에서는 터치 패널 제조 공정 중, 식각 공정을 마친 기판(S)에 잔존하는 포토레지스트를 제거하기 위한 박리(Strip) 공정을 수행하는 공정 챔버(10)를 예로 들어 설명하기로 한다. 박리 공정은 기판(S) 상에 소정의 패턴을 형성하기 위한 마지막 공정으로, 기판(S) 상에 약액을 분사하여 기판(S) 상에 잔존하는 불필요한 포토레지스트를 모두 제거하는 공정이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(1)는 복수의 파이프 등으로 공정 챔버(1) 전체의 골격을 형성하는 프레임 본체(10), 프레임 본체(10)의 상하부 측면에 구비된 복수의 작업 도어(20), 프레임 본체(10)의 일 측에 형성되어 기판(S)의 출입구 역할을 하는 슬릿 밸브(Slit Valve)(30) 및 프레임 본체(10)의 상부에 설치되어 팬(Fan)과 필터(Filter)를 이용해 공기를 순환시키는 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit, FFU)(40)으로 구성될 수 있다. 슬릿 밸브(30)는 이송 로봇과 같은 기판 이송부(도시되지 않음)를 바라보는 프레임 본체(10)의 일 측에 형성되며, 상하로 구동하여 공정 챔버(1)를 개폐할 수 있다. 즉, 기판 이송부가 박리 공정을 수행할 기판을 공정 챔버(1)의 내부로 반입하거나 박리 공정을 수행한 기판을 공정 챔버(1)의 외부로 반출할 때에는 슬릿 밸브(30)는 열린 상태가 되고, 공정 챔버(1)에서 박리 공정이 수행될 때에는 슬릿 밸브(30)는 닫힌 상태가 될 수 있다.
한편, 공정 챔버(1)는 회전하는 기판 상에 해당 공정에 필요한 약액을 분사하여 각각의 공정을 수행하는 스핀 장치의 형태를 가질 수 있는데, 이하 자세히 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(1)는 그 내부에 기판(S)을 고정하여 회전시키는 스핀 척(Spin Chuck)(100), 박리 공정을 수행하기 위해 적어도 하나의 약액(Chemical)을 기판(S)으로 분사하는 적어도 하나의 분사 노즐(60, 70) 및 해당 공정을 수행하기 전 또는 후에 기판(S)에 잔존하는 약액 또는 오염물을 제거하기 위해 기판(S)으로 세정액을 분사하는 적어도 하나의 세정 노즐(80)을 포함할 수 있다.
스핀 척(100)은 공정 챔버(1)의 중앙부에 위치하고, 박리 공정을 수행하는 동안 기판(S)을 지지하고 회전시킬 수 있다. 스핀 척(100)의 자세한 구조 및 동작에 대해서는 이후 도 3 내지 도 7을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
분사 노즐(60, 70)은 스핀 척(100)에 인접하여 위치하며, 스핀 척(100)에 의해 회전하는 기판(S)의 상부면으로 박리 공정을 수행하기 위한 약액을 분사할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 분사 노즐(60)은 약액을 분사하는 복수의 노즐 분사구(도시되지 않음)가 구비된 노즐 헤드(61), 노즐 헤드(61)를 수직 또는 수평 방향으로 이동 가능하게 베이스 상에 고정 결합시키는 노즐 헤드 지지부(62) 및 노즐 헤드 지지부(62)에 연결되어 노즐 헤드(61)를 수직 또는 수평 방향으로 구동시키는 노즐 헤드 구동부(63)를 포함할 수 있다. 노즐 헤드 구동부(63)는 이송 로봇 등과 같은 기판 이송부에 의해 반입된 기판(S)이 스핀 척(100)에 안착된 후 노즐 헤드(61)가 기판(S)의 상부면으로 약액을 분사할 수 있도록 노즐 헤드(61)를 기판(S)의 상부면으로 위치시킬 수 있다. 또한, 노즐 헤드 구동부(63)는 기판(S)이 기판 이송부에 의해 반입 또는 반출될 때에 기판 이송부의 이송 로봇과 간섭하지 않도록 노즐 헤드(61)를 위치시킬 수 있다.
분사 노즐(60, 70)에 의해 분사된 약액은 회전하는 기판(S)의 회전력에 의해 상부면 전체로 퍼져 전체적으로 균일하게 박리 공정이 이루어질 수 있다. 분사 노즐(60, 70)은 적어도 하나 이상이 구비될 수 있으며, 도 2에서는 분사 노즐(60, 70)이 2개 구비된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
세정 노즐(80)은 스핀 척(100)에 인접하여 위치하며, 스핀 척(100)에 의해 회전하는 기판(S)의 상부면으로 세정액을 분사할 수 있다. 세정 노즐(80)의 구조 및 동작은 전술한 분사 노즐(60, 70)과 실질적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 세정액으로는 황산, 염산, 암모니아, 과산화 수소, 불화수소 등의 약액, 순수(Deionized Water) 또는 이들의 혼합액을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 기판(S)을 세정하는 방법으로 액체 상태의 약액 또는 순수를 이용하는 습식 세정 방법을 이용하는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다. 즉, 기판(S)을 세정하는 방법으로 액체 상태의 약액 또는 순수를 사용하지 않고 가스, 레이저 또는 자외선 빔을 표면에 직접 조사하여 세정하거나 플라즈마를 발생시켜 활성 라디칼을 이용하여 오염물질을 제거하는 플라즈마 세정 방법 등 건식 세정 방법을 이용할 수도 있다.
한편, 공정 챔버(1)는 세정액이 분사된 기판(S)을 건조하기 위한 건조 장치를 포함할 수 있다. 건조 장치는 세정 공정을 진행하고 난 후, 기판(S) 표면에 잔류하는 약액 또는 순수 등을 건조시키기 위한 건조(Drying) 공정을 수행할 수 있다. 건조 장치는 스핀 척(100)의 회전력을 이용하여 기판(S)을 건조시키는 스핀 건조 방식을 사용하거나, IPA(Isopropyl alcohol, 이소프로필 알코올)의 화학적 반응을 이용하여 IPA 용액을 증발시켜 기판(S) 상에 잔존하는 약액 또는 순수와 IPA 용액의 치환에 의해 기판(S)을 건조시키는 IPA 건조 방식 등을 사용할 수 있다.
스핀 건조 방식을 사용하기 위해서는, 도 2에 도시된 예에서 별도의 추가 장치 없이, 세정 공정을 마친 기판(S)을 스핀 척(100)을 이용하여 회전시켜 원심력에 의해 건조 공정을 수행할 수 있다. 만약, IPA 건조 방식을 사용하기 위해서는 IPA 용액을 기판(S)으로 분사하기 위한 별도의 분사 노즐(도시되지 않음)을 구비하거나, 전술한 분사 노즐(60, 70) 또는 세정 노즐(80)을 이용하여 약액 또는 순수 등과 IPA 용액을 순차적으로 분사할 수도 있다.
도 1a 내지 도 2에서는 기판(S)에 대해 박리 공정을 수행하는 공정 챔버(1)를 예로 들어 설명하고 있으나, 현상 공정을 수행하는 공정 챔버, 식각 공정을 수행하는 공정 챔버 등에도 적용 가능하다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척(100)의 구조 및 동작에 대해서는 자세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 구조를 나타내는 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척은 회전 지지판(110), 복수의 지지핀(120), 스핀 컵(130) 및 회전 지지판 구동부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 스핀 척(100)은 공정 챔버(1)의 중앙부에 위치하고, 박리 공정을 수행하는 동안 기판(S)을 지지하고 회전시킬 수 있다.
회전 지지판(110)은 공정 챔버(1)의 내부에 회전 가능하도록 설치되며, 대략 얇은 원판 형상을 가질 수 있다. 복수의 지지핀(120)은 회전 지지판(110)의 상부면에 고정되며, 기판(S)의 하부면 또는 측면을 지지할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 회전 지지판의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 복수의 지지핀의 구조를 나타내는 사시도이며, 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 복수의 지지핀이 기판을 지지하는 모습을 나타내는 평면도이다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 회전 지지판(110)은, 얇은 원판 형상을 가지고 회전 지지판 구동부(140)에 체결되는 제1 몸체부(111)와, 제1 몸체부(111)로부터 이격되어 상하로 관통된 공간(112a)을 가지도록 얇은 환(環) 형상으로 형성된 제2 몸체부(112) 및 제1 몸체부(111)와 제2 몸체부(112)를 연결하는 적어도 하나의 리브(Rib)(113)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 몸체부(111)에는 회전 지지판 구동부(140)와 나사 체결을 할 수 있도록 관통 홀(111a)이 형성될 수 있다.
제1 몸체부(111)와 제2 몸체부(112)를 연결하는 리브(113)를 사용하면 회전 지지판(110)의 재료를 절약하고 회전 지지판(110)의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 회전 지지판(110) 전체의 응력이나 변형을 적게 할 수 있어 회전 지지판(110)의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수도 있다. 도 6a에서는 제1 몸체부(111)를 중심으로 방사상으로 4 개의 리브(113)가 등간격으로 형성된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척(100)의 경우, 기판(S)을 지지하고 회전시키는 회전 지지판(110)을 내부에 적어도 하나의 리브(113)를 가지는 얇은 원판 형상으로 구현함으로써, 전체적으로 기판 제조용 스핀 척(100)의 구조를 단순화하고 소형화시킬 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 복수의 지지핀(120)은 기판(S)의 하부면을 지지하는 복수의 하부 지지핀(121)과 기판(S)의 측면을 지지하는 복수의 측부 지지핀(122)으로 구성될 수 있다.
하부 지지핀(121)은 대략 원통 형상으로 형성된 몸체(121a)를 가지고, 몸체(121a)의 일단은 기판(S)의 하부면에 접촉하도록 돔(Dome) 형상(121b)으로 형성될 수 있다. 또한, 측부 지지핀(122)은 기판(S)의 가장자리과 접촉하는 상부 로드(122a)와, 상부 로드(122a)로부터 연장되고 기판(S)의 가장자리의 하부면을 지지하는 접촉단(122b)이 형성된 하부 로드(122c)를 구비할 수 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 기판(S)이 대략 정사각형의 얇은 판 형상을 가지는 경우에는, 측부 지지핀(122)은 기판(S)의 네 모서리의 측면을 지지할 수 있도록 각 모서리마다 2 개씩 구비될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척(100)의 경우, 기판(S)의 하부면 또는 측면을 지지하는 복수의 지지핀(120)을 구비함으로써, 가판(S)의 지지를 확실히 할 수 있으므로, 기판 제조 공정의 정확성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 복수의 하부 지지핀(121)은 적어도 하나의 리브의 상부면에 고정되고, 복수의 측부 지지핀(122)은 제2 몸체부의 상부면에 고정될 수 있다. 또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 하부 지지핀(121)과 측부 지지핀(122)의 하단에는 회전 지지판(110)의 상부면에 고정시키기 위한 고정 부싱(121c, 122d)이 결합될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에서는 8 개의 하부 지지핀(121)이 4 개의 리브(113)의 상부면에 고정되고, 8 개의 측부 지지핀(122)이 제2 몸체부(112)의 상부면에 고정된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 하부 지지핀(121) 및 측부 지지핀(122)의 개수 및 고정 위치는 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
다시 도 3을 참조하면, 스핀 컵(Spin cup)(130)은 회전 지지판(110)의 주위를 감싸도록 대략 원통 형상을 가지는 외벽이 형성되며, 기판(S)으로 분사되는 약액 또는 세정액이 외부로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 스핀 컵의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 스핀 컵(130)은 하부 보울(131), 상부 커버(132) 및 회전 지지판 안착부(133)으로 구성될 수 있다. 하부 보울(131)은 상부면은 개방되고, 회전 지지판(110)의 주위를 감싸도록 외벽이 형성되며, 하부면에는 회전 지지판 구동부(140)가 연통하도록 관통 홀(131a)이 형성될 수 있다. 또한, 상부 커버(132)는 상부면은 개방되고, 하부 보울(131)의 개방된 상부면에 연결되어 하부 보울(131)과 결합됨으로써, 내부에 회전 지지판(110)이 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 회전 지지판 안착부(133)는 하부 보울(131)의 관통 홀(131a)에 결합되며, 회전 지지판(110)이 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같이, 스핀 컵(130)은 박리 공정을 수행하는 동안 내부에 회전 지지판(110), 즉, 기판(S)이 수용되는 공간을 제공함으로써, 분사 노즐(60, 70)에 의해 분사되는 약액이 외부의 다른 장치나 주위로 튀어 나가 비산되는 현상을 방지할 수 있다. 한편, 스핀 컵(130)은 박리 공정에 사용된 약액을 모아 스핀 컵(130)의 하단에 연결된 배출구(도시되지 않음)를 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척(100)은, 스핀 컵(130)의 내부에 설치되며, 기판(S)의 하부면을 향해 약액 또는 세정액을 분사하는 적어도 하나의 하부 노즐을 더 포함할 수 있다. 하부 노즐은 스핀 컵(130)의 하부면에 설치된 하부 노즐 고정 블록(134)에 고정되며, 분사 노즐(60, 70)이 기판(S)의 상부면에 약액 또는 세정액을 분사하여 박리 공정 또는 세정 공정을 수행할 때에 기판(S)의 하부면에 약액 또는 세정액을 분사할 수 있다. 즉, 분사 노즐(60, 70)과 하부 노즐(도시되지 않음)은 동시에 또는 순차적으로 기판(S)의 상부면 또는 하부면에 약액 또는 세정액을 분사할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 회전 지지판 구동부(140)는 회전 지지판(110)의 중심부에 연결되며, 회전 지지판(110)을 회전 구동시킬 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 회전 지지판 구동부(140)는 서보 모터와 같은 구동 모터(141), 구동 모터(141)로부터 발생된 회전력을 회전 지지판(110)으로 전달하는 구동 샤프트(142), 회전 지지판(110)의 중심부에 구동 샤프트(142)를 체결하기 위한 샤프트 결합부(143) 및 구동 샤프트(142)의 회전을 지지하는 샤프트 베어링(144)으로 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 회전 지지판 구동부(140)의 구조는 예시적인 것으로서, 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다. 예를 들어, 도 5에서는 회전 지지판(110)이 수평 방향으로 회전 운동만 하는 구조를 예를 들어 설명하고 있으나, 회전 지지판(110)을 상하로 이동시키는 별도의 구동 장치가 연결될 수도 있다.
한편, 스핀 컵(130)의 측부에는 스핀 컵(130)을 상하로 이동시키는 스핀 컵 구동부(150)가 연결되는데, 스핀 컵 구동부(150)는 기판 이송부에 의해 반입된 기판(S)을 복수의 회전 지지핀(120)에 안착한 후 스핀 컵(130)을 상승시켜 박리 공정을 수행할 수 있도록 하고, 기판 이송부가 박리 공정을 마친 기판(S)을 반출할 때에 스핀 컵(130)을 하강시킬 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스핀 컵 구동부(150)로는 공압 실린더와 같은 적어도 하나의 액츄에이터(151)와 동력 전달 샤프트(152)를 사용할 수 있다.
한편, 스핀 컵(130)의 상부면에는 기판(S)의 위치를 감지하여 기판(S)이 정위치에 놓여졌는지 여부를 판단하는 적어도 하나의 위치 감지 센서(135)가 설치될 수 있다. 여기서, 기판(S)의 정위치란 각종 공정을 수행하기 위해 스핀 척(100) 상에서 기판(S)이 놓여지도록 정해진 위치를 의미한다. 위치 감지 센서(135)로는 포토 센서(Photo Sensor)를 사용할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이송 로봇과 같은 기판 이송부(도시되지 않음)는 슬릿 밸브(30)를 통해 공정 챔버(1)의 내부로 박리 공정을 수행할 기판(S)을 반입할 수 있다. 공정 챔버(1)의 내부로 반입된 기판(S)은 스핀 척(100)의 회전 지지판(110)의 상부면에 고정된 복수의 지지핀(120)에 의해 지지될 수 있다. 기판(S)이 복수의 지지핀(120)에 의해 지지되면, 분사 노즐(60, 70)의 노즐 헤드 구동부(63)는 노즐 헤드(61)를 기판(S)의 상부면으로 이동시켜 기판(S)의 상부면을 향해 약액을 분사하여, 기판(S)에 잔존하는 포토레지스트를 제거하기 위한 박리 공정을 수행할 수 있다. 분사 노즐(60, 70)에 의해 기판(S)의 상부면에 약액이 분사되는 동안, 스핀 컵(130)의 내부에 설치된 하부 노즐(도시되지 않음)은 기판(S)의 하부면을 향해 약액을 분사할 수도 있다.
분사 노즐(60, 70)에 의한 박리 공정을 수행되고 나면, 세정 노즐(80)은 기판(S)의 상부면으로 세정액을 분사하여 세정 공정을 수행할 수 있다. 세정 노즐(80)에 의해 기판(S)의 상부면에 세정액이 분사되는 동안, 스핀 컵(130)의 내부에 설치된 하부 노즐(도시되지 않음)은 기판(S)의 하부면을 향해 세정액을 분사할 수도 있다. 이러한 세정 공정을 수행하고 나면, 세정액이 분사된 기판(S)을 건조하기 위한 건조 공정을 수행할 수 있다.
마지막으로, 이송 로봇과 같은 기판 이송부는 슬릿 밸브(30)를 통해 공정 챔버(1)의 외부로 박리 공정을 마친 기판(S)을 반출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 기판을 지지하고 회전시키는 회전 지지판을 내부에 적어도 하나의 리브(Rib)를 가지는 얇은 원판 형상으로 구현함으로써, 회전 지지판의 재료를 절약할 수 있을 뿐 아니라 회전 지지판의 경량화를 통해 전체적으로 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화하고 소형화시킬 수 있다. 또한, 기판의 하부면 또는 측면을 지지하는 복수의 지지핀을 구비함으로써, 가판의 지지를 확실히 할 수 있으므로, 기판 제조 공정의 정확성 및 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 터치 패널 제조 공정에 필요한 공정을 터치 패널을 구성하는 기판을 지지하고 회전시키는 스핀 척을 이용하여 수행함으로써, 터치 패널 공정 시간을 단축시키고 약액 사용량을 최소화하여 터치 패널 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에서는 터치 패널을 제조하는 방법을 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 웨이퍼(wafer), LCD(Liquid crystal display), PDP(Plasma Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display), 또는 ELD(Electro Luminescence Display) 등의 다양한 평판표시장치(Flat panel display, FPD) 등 포토리소그래피(photolithography) 기술을 이용하여 제작되는 제품이라면 얼마든지 다양한 기술 분야에 적용될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 공정 챔버 S: 기판
100: 기판 제조용 스핀척
110: 회전 지지판 111: 제1 몸체부
112: 제2 몸체부 113: 리브(Rib)
120: 복수의 지지핀 121: 하부 지지핀
122: 측부 지지핀 130: 스핀 컵
131: 하부 보울 132: 상부 커버
133: 회전 지지판 안착부 134: 하부 노즐 고정 블록
135: 위치 감지 센서 140: 회전 지지판 구동부
141: 구동 모터 142: 구동 샤프트
143: 샤프트 결합부 144: 샤프트 베어링
150: 스핀 컵 구동부 151: 액츄에이터
152: 동력 전달 샤프트

Claims (11)

  1. 공정 챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되며, 얇은 원판 형상을 가지는 회전 지지판;
    상기 회전 지지판의 상부면에 고정되며, 기판(Substrate)의 하부면 또는 측면을 지지하는 복수의 지지핀;
    상기 회전 지지판의 주위를 감싸도록 형성되며, 상기 기판으로 분사되는 약액 또는 세정액이 외부로 비산되는 것을 방지하는 스핀 컵(Spin cup); 및
    상기 회전 지지판의 중심부에 연결되며, 상기 회전 지지판을 회전 구동시키는 회전 지지판 구동부를 포함하며,
    상기 스핀 컵은,
    상부면은 개방되고, 상기 회전 지지판의 주위를 감싸도록 외벽이 형성되며, 하부면에는 상기 회전 지지판 구동부가 연통하도록 관통 홀이 형성된 하부 보울;
    상부면은 개방되고, 상기 하부 보울의 개방된 상부면에 연결되어 상기 하부 보울과 결합됨으로써, 내부에 상기 회전 지지판이 수용되는 공간을 제공하는 상부 커버; 및
    상기 관통 홀에 결합되며, 상기 회전 지지판이 회전 가능하게 결합되는 회전 지지판 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 지지판은,
    얇은 원판 형상을 가지고 상기 회전 지지판 구동부에 체결되는 제1 몸체부;
    상기 제1 몸체부로부터 이격되어 상하로 관통된 공간을 가지도록 얇은 환(環) 형상으로 형성된 제2 몸체부; 및
    상기 제1 몸체부와 제2 몸체부를 연결하는 적어도 하나의 리브(Rib)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 지지핀은,
    상기 기판의 하부면에 접촉하도록 일단이 돔(Dome) 형상으로 형성되어 상기 기판의 하부면을 지지하는 복수의 하부 지지핀; 및
    상기 기판의 가장자리과 접촉하는 상부 로드와, 상기 상부 로드로부터 연장되고 상기 기판의 가장자리의 하부면을 지지하는 접촉단이 형성된 하부 로드를 구비하는 복수의 측부 지지핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 하부 지지핀은 상기 적어도 하나의 리브의 상부면에 고정되고, 상기 복수의 측부 지지핀은 상기 제2 몸체부의 상부면에 고정되는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀 컵의 내부에 설치되며, 상기 기판의 하부면을 향해 약액 또는 세정액을 분사하는 적어도 하나의 하부 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀 컵의 측부에 연결되며, 상기 스핀 컵을 상하로 이동시키는 스핀 컵 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀 컵의 상부면에는 상기 기판이 정위치에 놓여졌는지 여부를 판단하는 적어도 하나의 위치 감지 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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