KR101128778B1 - 기판 제조용 스핀 척 - Google Patents

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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, 기판(Substrate)을 제조하기 위해 기판으로 복수의 공정액을 순차적으로 분사하여 복수의 공정을 수행하는 공정 챔버의 내부에 구비되며, 복수의 공정을 수행하는 동안 기판을 지지하고 회전시키는 기판 제조용 스핀 척에 있어서, 기판을 지지하고 회전시키는 기판 지지부와, 기판 지지부의 중심부에 연결되며, 기판 지지부를 회전 구동시키는 기판 회전 구동부와, 기판으로 분사되는 복수의 공정액이 외부로 비산되는 것을 방지하도록 기판 지지부의 주위를 감싸도록 형성되고, 일 측 또는 하단에는 복수의 공정액을 공정 챔버의 외부로 배출하기 위한 복수의 배출관이 형성된 스핀 컵(Spin cup) 및 복수의 배출관 각각에 대응하도록 스핀 컵의 일 측 또는 하단에 설치되며, 기판을 향해 순차적으로 분사되는 복수의 공정액을 분리하여 배출할 수 있도록 복수의 배출관을 선택적으로 개폐하는 복수의 공정액 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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 공정에서 사용되는 공정액의 사용량을 최소화하여 기판 제조 공정의 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 공정액(Chemical) 또는 순수(Deionized Water)를 이용한 세정(Wet Cleaning, Rinse) 공정이 있다. 이러한 포토레지스트의 도포, 현상, 식각, 박리, 세정 공정 등에서는 액체 상태의 공정액 또는 순수를 기판 위로 분사시켜 공정이 이루어진다.
일반적으로 기판을 제조하기 위한 일련의 공정을 수행하는 기판 제조 장치의 공정 챔버는 내부로 반입된 기판 위로 복수의 공정액을 분사하여 각각의 공정을 수행하게 되는데, 각각의 공정에 사용된 공정액들은 공정 챔버의 일 측 또는 하단에 형성된 하나의 배출관을 통해 외부로 배출되므로 한번 사용된 공정액들은 재사용할 수 없어 공정액의 사용량이 늘어난다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 공정액이 분사되는 기판을 지지하는 기판 지지부의 주변에 복수의 층을 분리하여 각각의 층이 다른 높이를 가지도록 형성된 보울(Bowl)과 같은 공정액 배출부를 구비하여, 각각의 공정에 따라 공정액 배출부 또는 기판 지지부의 높이를 다르게 하여 복수의 공정액들을 분리하도록 하였다. 그러나, 이러한 구조에서는 기판 지지부의 주위를 감싸기 위해 공정액 배출부의 크기가 커지고 기판 지지부 또는 공정액 배출부의 높이를 조절하기 위해 별도의 구동 장치가 구비되어야 하므로 전체적으로 공정 챔버의 구조가 복잡해질 수 밖에 없었다.
따라서, 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화 및 소형화하고, 기판 제조 공정에서 사용되는 공정액의 사용량을 최소화하여 기판 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 기판 제조용 스핀 척이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스핀 컵의 하단에 형성된 복수의 배출관 각각에 차단 캡과 차단 캡 구동부로 이루어진 단순한 구조의 공정액 배출부를 설치하여 복수의 공정액을 분리하여 배출함으로써, 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화 및 소형화하고, 기판 제조 공정에서 사용되는 공정액의 사용량을 최소화하여 기판 제조 공정의 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, 기판(Substrate)을 제조하기 위해 상기 기판으로 복수의 공정액을 순차적으로 분사하여 복수의 공정을 수행하는 공정 챔버의 내부에 구비되며, 상기 복수의 공정을 수행하는 동안 상기 기판을 지지하고 회전시키는 기판 제조용 스핀 척에 있어서, 상기 기판을 지지하고 회전시키는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부의 중심부에 연결되며, 상기 기판 지지부를 회전 구동시키는 기판 회전 구동부와, 상기 기판으로 분사되는 상기 복수의 공정액이 외부로 비산되는 것을 방지하도록 상기 기판 지지부의 주위를 감싸도록 형성되고, 일 측 또는 하단에는 상기 복수의 공정액을 상기 공정 챔버의 외부로 배출하기 위한 복수의 배출관이 형성된 스핀 컵(Spin cup) 및 상기 복수의 배출관 각각에 대응하도록 상기 스핀 컵의 일 측 또는 하단에 설치되며, 상기 기판을 향해 순차적으로 분사되는 상기 복수의 공정액을 분리하여 배출할 수 있도록 상기 복수의 배출관을 선택적으로 개폐하는 복수의 공정액 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 터치 패널(Touch Panel)을 제조하기 위해 복수의 공정을 수행하는 공정 챔버의 내부에 구비되며, 상기 터치 패널을 구성하는 기판(Substrate)을 지지하고 회전시키는 기판 제조용 스핀 척에 있어서, 상기 복수의 공정을 수행하기 위한 복수의 공정액이 분사되는 동안 상기 기판을 지지하고 회전시키는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부의 중심부에 연결되며, 상기 기판 지지부를 회전 구동시키는 기판 회전 구동부와, 상기 기판으로 분사되는 상기 복수의 공정액이 외부로 비산되는 것을 방지하도록 상기 기판 지지부의 주위를 감싸도록 형성되고, 일 측 또는 하단에는 상기 복수의 공정액을 상기 공정 챔버의 외부로 배출하기 위한 복수의 배출관이 형성되며, 상기 복수의 배출관 각각에 인접하고 외부로부터 관통되는 복수의 삽입관이 형성된 스핀 컵(Spin cup) 및 상기 복수의 삽입관 각각의 내부에 삽입되도록 설치되는 차단 캡 구동부에 의해 구동되어 상기 복수의 배출관 각각을 개폐하는 차단 캡을 구비하고, 상기 기판을 향해 순차적으로 분사되는 상기 복수의 공정액을 분리하여 배출할 수 있도록 상기 차단 캡을 구동하여 상기 복수의 배출관을 선택적으로 개폐하는 복수의 공정액 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 스핀 컵의 하단에 형성된 복수의 배출관 각각에 공정액 배출부를 설치하여 복수의 공정액을 분리하여 배출함으로써, 공정액을 재사용할 수 있도록 할 수 있으므로 공정액 사용량을 최소화하고 터치 패널 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 차단 캡과 차단 캡 구동부로 이루어진 단순한 구조의 공정액 배출부를 복수의 배출관 각각에 설치함으로써, 공정액 배출부의 제어가 용이하고 전체적으로 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화하고 소형화시킬 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 일련의 공정을 수행하는 공정 챔버의 외부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 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 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 스핀 컵의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 공정액 배출부의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 공정액 배출부의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 공정액 배출부가 스핀 컵의 하단에 설치된 모습을 나타내는 종단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 공정액 배출부의 동작을 나타내는 종단면도이다.
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 일련의 공정을 수행하는 공정 챔버의 외부 구조를 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 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, 세정(Cleaning) 공정 등을 순차적으로 수행하는 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 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 기판(S)을 공정 챔버(1)의 내부로 반입하거나 일련의 공정을 수행한 기판(S)을 공정 챔버(1)의 외부로 반출할 때에는 슬릿 밸브(30)는 열린 상태가 되고, 공정 챔버(1)에서 일련의 공정이 수행될 때에는 슬릿 밸브(30)는 닫힌 상태가 될 수 있다.
한편, 공정 챔버(1)는 회전하는 기판(S) 상에 일련의 공정에 필요한 복수의 공정액을 순차적으로 분사하여 각각의 공정을 수행하는 스핀 장치의 형태를 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(1)는 그 내부에 기판(S)을 고정하여 회전시키는 스핀 척(Spin Chuck)(100), 일련의 공정을 수행하기 위해 적어도 하나의 공정액(Chemical)을 기판(S)으로 분사하는 적어도 하나의 분사 노즐(50, 60, 70)을 포함할 수 있다. 복수의 공정액은 노광 및 현상 공정에 사용되는 현상액, 식각 공정에 사용되는 식각액, 박리 공정에 사용되는 박리액 등은 물론, 기판(S)에 잔존하는 현상액, 식각액, 박리액 또는 오염물 등을 제거하기 위한 세정 공정에 사용되는 세정액을 포함한다.
스핀 척(100)은 공정 챔버(1)의 중앙부에 위치하고, 일련의 공정을 수행하는 동안 기판(S)을 지지하고 회전시킬 수 있다. 스핀 척(100)의 자세한 구조 및 동작에 대해서는 이후 도 3 내지 도 10b를 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
분사 노즐(60, 70, 80)은 스핀 척(100)에 인접하여 위치하며, 스핀 척(100)에 의해 회전하는 기판(S)의 상부면으로 일련의 공정을 수행하기 위한 복수의 공정액을 순차적으로 분사할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 분사 노즐(60, 70, 80)은 노즐 헤드를 수직 또는 수평 방향으로 이동하며 공정액을 분사하고, 분사된 공정액은 회전하는 기판(S)의 회전력에 의해 상부면 전체로 퍼져 전체적으로 균일하게 일련의 공정이 이루어질 수 있다. 도 2에서는 분사 노즐(60, 70, 80)이 3개 구비된 예를 도시하고 있으나, 분사 노즐의 개수, 구조, 배치 형태 등은 이에 한정되지 않고, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
이하, 도 3 내지 도 10b를 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 척(100)은 기판 지지부(100), 기판 회전 구동부(120), 스핀 컵(130) 및 공정액 배출부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판 지지부(100)는 기판(S)을 지지하고 회전시키는 역할을 하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 회전 구동부(120)에 연결되어 회전하는 기판 지지부(110)과, 기판 지지부(110)의 상부면에 고정되며 기판(S)의 하부면 또는 측면을 지지하는 복수의 지지핀(112)로 구성될 수 있다. 기판 지지부(110)은 내부에 적어도 하나의 리브를 가지는 얇은 원판 형상을 가지며, 복수의 지지핀(112)은 기판(S)의 하부면을 지지하는 복수의 하부 지지핀과 기판(S)의 측면을 지지하는 복수의 측부 지지핀으로 구성될 수 있다.
기판 회전 구동부(120)는 기판 지지부(100)의 중심부에 연결되며, 기판 지지부(100)를 회전 구동시키는 구동력을 발생시킬 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 회전 구동부(120)는 서보 모터와 같은 구동 모터(121), 구동 모터(121)로부터 발생된 회전력을 기판 지지부(110)으로 전달하는 구동 샤프트(122), 기판 지지부(110)의 중심부에 구동 샤프트(122)를 체결하기 위한 샤프트 결합부(123) 및 구동 샤프트(122)의 회전을 지지하는 샤프트 베어링(124)으로 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 기판 회전 구동부(120)의 구조는 예시적인 것으로서, 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다. 예를 들어, 도 5에서는 기판 지지부(110)이 수평 방향으로 회전 운동만 하는 구조를 예를 들어 설명하고 있으나, 기판 지지부(110)을 상하로 이동시키는 별도의 구동 장치가 연결될 수도 있다.
스핀 컵(Spin cup)(130)은 기판 지지부(110)의 주위를 감싸도록 대략 원통 형상을 가지는 외벽이 형성되며, 기판(S)으로 분사되는 공정액이 외부로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 스핀 컵의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 스핀 컵(130)은 하부 보울(131), 상부 커버(132) 및 기판 지지부 안착부(133)으로 구성될 수 있다. 하부 보울(131)은 상부면은 개방되고, 기판 지지부(110)의 주위를 감싸도록 외벽이 형성되며, 하부면에는 기판 회전 구동부(120)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 기판 지지부(110)이 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 기판 지지부 안착부(133)는 하부 보울(131)의 관통 홀(131a)에 결합되며, 기판 지지부(110)이 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같이, 스핀 컵(130)은 일련의 공정을 수행하는 동안 내부에 기판 지지부(110), 즉, 기판(S)이 수용되는 공간을 제공함으로써, 분사 노즐(60, 70, 80)에 의해 분사되는 공정액이 외부의 다른 장치나 주위로 튀어 나가 비산되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 스핀 컵(130)의 하단, 보다 정확하게는, 하부 보울(131)의 일 측 또는 하단에는 복수의 공정액을 공정 챔버(10)의 외부로 배출하기 위한 복수의 배출관(131b)이 형성될 수 있다. 또한, 복수의 배출관(131b)과 인접한 위치에 기판(S)을 향해 분사된 복수의 공정액을 공정 챔버(1)의 외부로 배출하기 위한 복수의 공정액 배출부(140)가 설치될 수 있다. 공정액 배출부(140)에 대해서는 도 7 내지 도 10b를 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
다시 도 5를 참조하면, 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 일련의 공정을 수행할 수 있도록 하고, 기판 이송부가 일련의 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, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척(100)은, 스핀 컵(130)의 내부에 설치되며, 기판(S)의 하부면을 향해 공정액을 분사하는 적어도 하나의 하부 노즐(160)을 더 포함할 수 있다. 하부 노즐(160)은 스핀 컵(130)의 하부면에 설치된 하부 노즐 고정 블록(134)에 고정되며, 분사 노즐(60, 70, 80)이 기판(S)의 상부면에 공정액을 분사하여 일련의 공정을 수행할 때에 기판(S)의 하부면에 공정액을 분사할 수 있다. 즉, 분사 노즐(60, 70, 80)과 하부 노즐(160) 은 동시에 또는 순차적으로 기판(S)의 상부면 또는 하부면에 공정액을 분사할 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.
복수의 공정액 배출부(140)는 복수의 배출관(131b) 각각에 대응하도록 스핀 컵(130)의 일 측 또는 하단에 설치되며, 기판(S)을 향해 순차적으로 분사되는 복수의 공정액을 분리하여 배출할 수 있도록 복수의 배출관(131b)을 선택적으로 개폐할 수 있다. 즉, 공정 챔버(1) 내에서 기판(S)에 대해 복수의 공정액, 예를 들어, 현상액, 식각액, 박리액, 세정액 등이 순차적으로 분사될 때에, 각각의 공정액을 해당하는 배출관(131b)의 공정액 배출부(140)만을 동작시켜 배출하도록 할 수 있다. 공정액 배출부(140)의 개수 및 배치 형태는 복수의 공정에 사용되는 공정액의 종류에 따라 결정될 수 있으며, 공정액 배출부(140)는 사용되는 공정액의 종류 개수와 동일하거나 많게 구비되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 공정액 배출부의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에서 공정액 배출부의 구조를 나타내는 분해 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 공정액 배출부가 스핀 컵의 하단에 설치된 모습을 나타내는 종단면도이며, 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척의 공정액 배출부의 동작을 나타내는 종단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 공정액 배출부(140)는 배출관(131b)의 입구를 개폐하는 차단 캡(141), 차단 캡(141)을 구동시키는 차단 캡 구동부(142) 및 차단 캡(141)과 차단 캡 구동부(142)를 연결하는 차단 캠 아암(143)을 포함하여 구성될 수 있다.
차단 캡(141)은 대략 원판 형상의 몸체를 가지고 몸체의 하단부가 돔(Dome) 형상으로 볼록하게 형성된 형상을 가질 수 있다. 차단 캡(141)은 스핀 컵(130)의 내부 방향으로 향하는 배출관(131b)의 입구를 개폐할 수 있도록 배출관(131b)의 단면 형상에 대응하도록 형성될 수 있다. 차단 캡(141)은 배출관(131b)의 입구를 막았을 때에 공정액이 배출관(131b)을 통해 외부로 새어 나가지 않도록 고무, 실리콘 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
차단 캡 구동부(142)는 배출관(131b)의 일 측에 인접하도록 설치되며, 차단 캡(141)이 배출관(131b)의 입구를 개폐하도록 구동시킬 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 차단 캡 구동부(142)는 배출관(131b)의 길이 방향을 따라 구동력을 발생시킬 수 있는데, 일 축 방향의 전진 또는 후진 구동력을 발생시키는 액츄에이터(142a), 액츄에이터(142a)를 스핀 컵(130)의 하단에 고정시키기 위한 액츄에이터 고정 블록(142b, 142c)으로 구성될 수 있다. 액츄에이터(142a)로는 일정한 스트로크(Stroke)를 가지는 유압 또는 공압 실린더를 사용할 수 있다. 도 8에서는 액츄에이터 고정 블록(142b, 142c)이 수직 고정 블록(142b)과 수평 고정 블록(142c)으로 분리되어 구성된 예를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 액츄에이터(142a)의 형상 및 배치 형태, 스핀 컵(130)과의 결합 형태 등에 따라 당업자에 의해 얼마든지 변경될 수 있다.
차단 캡 아암(143)은 일단이 차단 캡(141)에 연결되고, 타단이 차단 캡 구동부(142)에 연결되며, 차단 캡 구동부(142)로부터 발생되는 구동력을 차단 캡(141)에 전달하는 역할을 할 수 있다. 배출관(131b)을 개폐하기 위한 차단 캡(141)에 차단 캡 구동부(142)를 직접 연결하는 경우, 차단 캡 구동부(142)가 스핀 컵(130)의 내부 또는 배출관(131b)의 내부에 설치되어야 하는데, 이러한 경우에는 차단 캠 구동부(142)가 공정액에 노출되거나 잠길 수 있으므로, 차단 캡(141)과 차단 캡 구동부(142) 사이에 차단 캡 아암(143)을 연결하여 구성하는 것이 바람직하다. 도 8에서는, 차단 캡 아암(143)이 차단 캡(141)의 상단에 결합되는 수직 아암(143a)과, 후술할 공정액 차단부(144)를 통해 차단 캠 구동부(142)과 연결되는 수평 아암(143b)으로 구성된 예를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 차단 캡(141)의 설치 위치, 액츄에이터(142a)의 형상 및 배치 형태 등에 따라 당업자에 의해 얼마든지 변경될 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 공정액 배출부(140)는, 차단 캡 구동부(142)가 복수의 공정액에 닿지 않도록 내부에 차단 캡 구동부(142)를 밀폐시키는 공정액 차단부(144)를 더 포함할 수 있다. 도 9 내지 도 10b에 도시된 바와 같이, 차단 캡 구동부(142)는 배출관(131b)의 일 측에 인접하여 스핀 컵(130)의 하단을 관통하도록 형성된 삽입관(131c)의 내부에 삽입되도록 설치될 수 있는데, 이 경우, 공정액 차단부(144)는 하단이 개방된 형상을 가지며 삽입관(131c)의 상부를 덮도록 형성될 수 있다. 공정액 차단부(144)는 대략 원통 형상을 가지고 내부는 빈 상태로 하단이 개방된 형상의 몸체부(144a)를 가질 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 공정액 차단부(144)의 몸체부(144a)의 상단은 차단 캡 아암(143)과 연결된 차단 캡 구동부(142)가 연통하도록 개구부가 형성될 수도 있다.
바람직하게는, 공정액 차단부(144)는, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 차단 캡 구동부(142)에 연결되어 차단 캡 아암(143)과 함께 구동될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 차단 캡(141)에 결합된 차단 캡 아암(143)이 공정액 차단부(144)의 몸체부(144a)의 상단에 연결되고, 차단 캡 구동부(142)의 액츄에이터(142a)는 몸체부(144a)의 개방된 하단을 통해 삽입되어 차단 캡 아암(143)과 결합될 수 있다. 이 때에, 차단 캡 구동부(142)와 공정액 차단부(144)의 몸체부(144a) 사이에는 체결용 블록(144c)이 사용될 수도 있다. 이와 같은 구조로 인해, 공정액 차단부(144)는 차단 캡 구동부(142)의 구동에 따라 스핀 컵(130)의 하단에 형성된 삽입관(131c)을 따라 이동할 수 있다. 이 때에, 공정액 차단부(144)와 삽입관(131c)의 사이에는 공정액의 유입을 방지하기 위한 시일 부재(144b)가 구비되는 것이 바람직하며, 시일 부재(144b)로는 오링(O-ring)을 사용할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 공정액 차단부(144)의 몸체부(144a)의 내주면에는 시일 부재(144b)가 삽입될 수 있도록 삽입 홈이 형성될 수 있다.
한편, 도 10a에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척(100)에서 공정액 배출부(140)의 차단 캡(141)이 스핀 컵(130)의 하단에 형성된 배출관(131b)의 입구를 막아 공정액의 배출을 차단하는 모습을 나타내고, 도 10b에서는 차단 캡 구동부(142)에 의해 차단 캡(141)이 이동하여 배출관(131b)의 입구로부터 이격되어 공정액을 외부로 배출하는 모습을 나타낸다. 이와 같이, 복수의 공정액 배출부(140)는 각각의 공정액을 해당하는 배출관(131b)의 입구는 열고 나머지 배출관(131b)의 입구는 닫아 복수의 공정액을 분리하여 배출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조용 스핀 척에 따르면, 스핀 컵의 하단에 형성된 복수의 배출관 각각에 공정액 배출부를 설치하여 복수의 공정액을 분리하여 배출함으로써, 공정액을 재사용할 수 있도록 할 수 있으므로 공정액 사용량을 최소화하고 터치 패널 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 차단 캡과 차단 캡 구동부로 이루어진 단순한 구조의 공정액 배출부를 복수의 배출관 각각에 설치함으로써, 공정액 배출부의 제어가 용이하고 전체적으로 기판 제조용 스핀 척의 구조를 단순화하고 소형화시킬 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: 기판 지지부
111: 회전 지지판 112: 복수의 지지핀
120: 기판 회전 구동부
121: 구동 모터 122: 구동 샤프트
123: 샤프트 결합부 124: 샤프트 베어링
130: 스핀 컵(Spin cup)
131: 하부 보울 132: 상부 커버
133: 회전 지지판 안착부 134: 하부 노즐 고정 블록
135: 위치 감지 센서
140: 공정액 배출부
141: 차단 캡 142: 차단 캡 구동부
143: 차단 캡 아암 144: 공정액 차단부
150: 스핀 컵 구동부 151: 액츄에이터
152: 동력 전달 샤프트
160: 하부 노즐

Claims (11)

  1. 기판(Substrate)을 제조하기 위해 상기 기판으로 복수의 공정액을 순차적으로 분사하여 복수의 공정을 수행하는 공정 챔버의 내부에 구비되며, 상기 복수의 공정을 수행하는 동안 상기 기판을 지지하고 회전시키는 기판 제조용 스핀 척에 있어서,
    상기 기판을 지지하고 회전시키는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부의 중심부에 연결되며, 상기 기판 지지부를 회전 구동시키는 기판 회전 구동부;
    상기 기판으로 분사되는 상기 복수의 공정액이 외부로 비산되는 것을 방지하도록 상기 기판 지지부의 주위를 감싸도록 형성되고, 일 측 또는 하단에는 상기 복수의 공정액을 상기 공정 챔버의 외부로 배출하기 위한 복수의 배출관이 형성된 스핀 컵(Spin cup); 및
    상기 복수의 배출관 각각에 대응하도록 상기 스핀 컵의 일 측 또는 하단에 설치되며, 상기 기판을 향해 순차적으로 분사되는 상기 복수의 공정액을 분리하여 배출할 수 있도록 상기 복수의 배출관을 선택적으로 개폐하는 복수의 공정액 배출부를 포함하되,
    상기 공정액 배출부는,
    상기 배출관의 단면 형상에 대응하도록 형성되고, 상기 스핀 컵의 내부 방향으로 향하는 상기 배출관의 입구를 개폐하는 차단 캡;
    상기 배출관의 일 측에 인접하도록 설치되며, 상기 차단 캡이 상기 배출관의 입구를 개폐하도록 구동시키는 차단 캡 구동부;
    일단은 상기 차단 캡에 연결되고, 타단은 상기 차단 캡 구동부에 연결되며, 상기 차단 캡 구동부로부터 발생되는 구동력을 상기 차단 캡에 전달하는 차단 캡 아암; 및
    상기 차단 캡 구동부가 상기 복수의 공정액에 닿지 않도록 내부에 상기 차단 캡 구동부를 밀폐시키는 공정액 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 캡 구동부는 상기 배출관의 일 측에 인접하여 상기 스핀 컵의 하단을 관통하도록 형성된 삽입관의 내부에 삽입되도록 설치되고, 상기 공정액 차단부는 하단이 개방된 형상을 가지며 상기 삽입관의 상부를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공정액 차단부는 상기 차단 캡 구동부에 연결되어 상기 차단 캡 아암과 함께 구동되며, 상기 공정액 차단부와 상기 삽입관의 사이에는 상기 공정액의 유입을 방지하기 위한 시일 부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀 컵은,
    상부면은 개방되고, 상기 기판 지지부의 주위를 감싸도록 외벽이 형성되며, 하부면에는 상기 기판 회전 구동부가 연통하도록 관통 홀이 형성된 하부 보울;
    상부면은 개방되고, 상기 하부 보울의 개방된 상부면에 연결되어 상기 하부 보울과 결합됨으로써, 내부에 상기 기판 지지부가 수용되는 공간을 제공하는 상부 커버; 및
    상기 관통 홀에 결합되며, 상기 기판 지지부가 회전 가능하게 결합되는 기판 지지부 안착부를 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 내부에 설치되며, 상기 기판의 하부면을 향해 공정액을 분사하는 적어도 하나의 하부 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  9. 터치 패널(Touch Panel)을 제조하기 위해 복수의 공정을 수행하는 공정 챔버의 내부에 구비되며, 상기 터치 패널을 구성하는 기판(Substrate)을 지지하고 회전시키는 기판 제조용 스핀 척에 있어서,
    상기 복수의 공정을 수행하기 위한 복수의 공정액이 분사되는 동안 상기 기판을 지지하고 회전시키는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부의 중심부에 연결되며, 상기 기판 지지부를 회전 구동시키는 기판 회전 구동부;
    상기 기판으로 분사되는 상기 복수의 공정액이 외부로 비산되는 것을 방지하도록 상기 기판 지지부의 주위를 감싸도록 형성되고, 일 측 또는 하단에는 상기 복수의 공정액을 상기 공정 챔버의 외부로 배출하기 위한 복수의 배출관이 형성되며, 상기 복수의 배출관 각각에 인접하고 외부로부터 관통되는 복수의 삽입관이 형성된 스핀 컵(Spin cup); 및
    상기 복수의 삽입관 각각의 내부에 삽입되도록 설치되는 차단 캡 구동부에 의해 구동되어 상기 복수의 배출관 각각을 개폐하는 차단 캡을 구비하고, 상기 기판을 향해 순차적으로 분사되는 상기 복수의 공정액을 분리하여 배출할 수 있도록 상기 차단 캡을 구동하여 상기 복수의 배출관을 선택적으로 개폐하며, 하단이 개방된 형태를 가지고, 상기 차단 캡 구동부가 상기 복수의 공정액에 닿지 않도록 상기 삽입관의 상부를 덮어 내부에 상기 차단 캡 구동부를 밀폐시키는 공정액 차단부를 각각 구비한 복수의 공정액 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 공정액 차단부는 상기 차단 캡 구동부에 연결되어 상기 차단 캡과 함께 구동되며, 상기 공정액 차단부와 상기 삽입관의 사이에는 상기 공정액의 유입을 방지하기 위한 시일 부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 제조용 스핀 척.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005040887A (ja) * 2003-07-28 2005-02-17 Hitachi High-Tech Electronics Engineering Co Ltd 研磨装置、研磨方法、及び半導体デバイスの製造方法
KR101055601B1 (ko) * 2011-01-25 2011-08-09 주식회사 쓰리디플러스 기판 제조용 스핀 척

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