KR101408789B1

KR101408789B1 - 스핀 헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 기판 지지 방법

Info

Publication number: KR101408789B1
Application number: KR1020120141024A
Authority: KR
Inventors: 최중봉; 김성수
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-18
Also published as: KR20140042617A

Abstract

스핀 헤드가 개시된다. 스핀 헤드는 기판이 놓이며, 몸체; 상기 몸체로부터 상부로 돌출되도록 상기 몸체에 설치되는 위치결정 핀들과 푸쉬 핀들; 및 상기 스핀 헤드에 놓인 기판의 측부를 지지하는 지지 위치와 상기 지지 위치에 비해 상기 몸체의 중심에서 더 멀리 떨어진 대기 위치 간에 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들을 이동시키는 척 핀 이동 유닛을 포함하되, 상기 척 핀 이동 유닛은 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들에 고정 결합하는 이동 로드들; 회전 가능하며, 상기 지지 위치에 위치된 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 대기 위치로 이동될 수 있도록 상기 이동 로드들을 이동시키는 돌기들이 외측면에 형성된 캠; 및 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들 각각이 서로 독립적으로 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치를 향하는 방향으로 이동되도록 상기 이동 로드들 각각에 탄성력을 인가하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 탄성 부재는 상기 푸쉬 핀들과 연결된 상기 이동 로드들에 탄성력을 인가하며, 제1탄성 계수를 갖는 제1탄성체들과; 및 상기 위치결정 핀들과 연결된 상기 이동 로드들에 탄성력을 인가하며, 상기 제1탄성 계수보다 큰 제2탄성 계수를 갖는 제2탄성체들을 포함한다.

Description

스핀 헤드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 기판 지지 방법{SPIN HEAD, SUBSTRATE TREATING APPARATUS INCLUDING THE SPIN HEAD, AND METHOD FOR SUPPORTING SUBSTRATE}

본 발명은 스핀 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 지지하며 회전 가능한 스핀 헤드에 관한 것이다.

반도체 공정은 웨이퍼 상에 박막, 이물질, 파티클 등을 식각하거나 세정하는 공정을 포함한다. 이와 같은 공정은 패턴 면이 위 또는 아래를 향하도록 웨이퍼를 스핀 헤드 상에 놓고, 스핀 헤드를 고속으로 회전시키고, 웨이퍼 상에 처리액을 공급함으로써 이루어진다. 스핀 헤드 상에는 웨이퍼가 스핀 헤드의 측방향으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 웨이퍼의 측부를 지지하는 척 핀들이 설치된다.

척 핀들은 기판이 스핀 헤드 상에 로딩 또는 언로딩 될 때 기판이 놓이는 공간을 제공하는 대기 위치와 스핀 헤드 상에 놓인 기판이 회전되면서 공정이 수행될 때 기판의 측부와 접촉되는 지지 위치 간에 이동된다. 따라서 대기 위치에 놓인 척 핀들 사이에 제공된 공간은 지지 위치에 놓인 척 핀들 사이에 제공된 공간보다 넓다.

스핀 헤드가 고속으로 회전되는 경우, 지지 위치에 있는 척 핀들이 원심력에 의해 대기 위치를 향하는 방향으로 이동되고, 이로 인해 기판의 지지가 불안정하다. 그리고 기판들의 가공 오차로 척 핀들의 지지는 기판의 편심 문제를 발생시킨다.

본 발명은 기판을 안정적으로 지지할 수 있는 스핀 헤드를 제공한다.

또한, 본 발명은 기판의 편심 발생을 방지할 수 있는 스핀 헤드를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 스핀 헤드는 기판이 놓이며, 는 스핀 헤드에 있어서, 몸체; 상기 몸체로부터 상부로 돌출되도록 상기 몸체에 설치되는 위치결정 핀들과 푸쉬 핀들; 및 상기 스핀 헤드에 놓인 기판의 측부를 지지하는 지지 위치와 상기 지지 위치에 비해 상기 몸체의 중심에서 더 멀리 떨어진 대기 위치 간에 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들을 이동시키는 척 핀 이동 유닛을 포함하되, 상기 척 핀 이동 유닛은 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들에 고정 결합하는 이동 로드들; 회전 가능하며, 상기 지지 위치에 위치된 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 대기 위치로 이동될 수 있도록 상기 이동 로드들을 이동시키는 돌기들이 외측면에 형성된 캠; 및 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들 각각이 서로 독립적으로 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치를 향하는 방향으로 이동되도록 상기 이동 로드들 각각에 탄성력을 인가하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 탄성 부재는 상기 푸쉬 핀들과 연결된 상기 이동 로드들에 탄성력을 인가하며, 제1탄성 계수를 갖는 제1탄성체들과; 및 상기 위치결정 핀들과 연결된 상기 이동 로드들에 탄성력을 인가하며, 상기 제1탄성 계수보다 큰 제2탄성 계수를 갖는 제2탄성체들을 포함한다.

또한 상기 위치 결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들은 서로 조합하여 링 형상으로 배치되고, 상기 몸체의 둘레를 따라 상기 위치결정 핀들은 연속하여 배치되고, 상기 푸쉬 핀들은 연속하여 배치될 수 있다.

또한, 상기 몸체는 상기 몸체의 중심을 가로지르는 기준선을 기준으로 제1영역과 제2영역으로 구획되고, 상기 푸쉬 핀들은 상기 제1영역에서 반 호 형상으로 배치되고, 상기 위치결정 핀들은 상기 제2영역에서 반 호 형상으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 척 핀 이동 유닛은 상기 몸체에 결합하며, 삽입 홀이 형성된 스토퍼를 갖는 베이스들을 더 포함하되, 상기 이동 로드들 각각은 상기 삽입 홀에 삽입되고, 상기 위치결정 핀 또는 상기 푸쉬 핀이 결합하는 전단과 상기 스토퍼와 상기 캠 사이에 위치하는 후단을 가지며, 상기 탄성 부재는 상기 스토퍼와 상기 이동 로드의 후단 사이에서 상기 이동 로드에 삽입되고, 상기 이동 로드들이 상기 돌기에 밀려 상기 몸체의 중심에서 멀어지는 방향으로 이동하는 과정에서 압축될 수 있다.

또한, 상기 탄성 부재는 상기 이동 로드의 중심축과 동일 축 상에 위치할 수 있다.

또한, 상기 이동 로드와 상기 베이스 중 어느 하나에는 가이드 홈이 상기 이동 로드의 길이방향으로 형성되고, 다른 하나에는 상기 가이드 홈에 삽입되는 가이드 레일이 형성되며, 상기 가이드 레일은 상기 이동 로드의 직선 이동을 안내할 수 있다.

또한, 상기 베이스들은 상기 푸쉬 핀이 결합된 이동 로드가 삽입되는 제1그룹과, 상기 위치결정 핀이 결합된 이동 로드가 삽입되는 제2그룹으로 구분되고, 상기 제2그룹의 베이스에 형성된 상기 스토퍼와 상기 위치결정 핀의 사이 거리는 상기 제1그룹의 베이스에 형성된 상기 스토퍼와 상기 푸쉬 핀의 사이 거리보다 멀 수 있다.

또한, 상기 몸체는 저면에 상기 베이스가 결합하는 금속재질의 상판; 및 상기 상판의 하부에 제공되는 하판을 포함하며, 상기 상판은 수지 재질로 몰딩될 수 있다.

또한, 상기 척 핀 이동 유닛은 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 지지 위치 있는 동안에 상기 몸체의 중심을 향하는 방향으로 상기 이동 로드를 밀어주고, 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 지지 위치에서 상기 대기 위치로 이동되는 동안에 상기 이동 로드의 이동을 간섭하지 않는 위치로 이동가능하게 제공되는 접촉 유지 부재들을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동 로드에는 수용공이 형성되고, 상기 접촉 유지 부재는 상기 몸체에 대해 회전가능하도록 상기 몸체에 결합하는 중앙부와, 상기 중앙부로부터 연장되고 그 끝단이 상기 수용공에 위치하며 상기 이동 로드를 밀어주는 누름부와, 그리고 상기 이동 로드로부터 멀어지는 방향으로 상기 중앙부로부터 연장되며 상기 누름부보다 무겁게 제공되는 안내부를 가지는 유지 바를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀 헤드; 상기 스핀 헤드에 놓인 기판으로 유체를 공급하는 유체 공급 유닛; 및 상기 스핀 헤드의 측부를 감싸며, 상기 기판에서 비산하는 유체를 회수하는 용기를 포함하며, 상기 스핀 헤드는 몸체; 상기 몸체의 상부로 돌출되도록 상기 몸체에 설치되는 위치결정 핀들과 푸쉬 핀들; 및 상기 스핀 헤드에 놓인 기판의 측부를 지지하는 지지 위치와 상기 지지 위치에 비해 상기 몸체의 중심에서 더 멀리 떨어진 대기 위치 간에 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들을 이동시키는 척 핀 이동 유닛을 포함하며, 상기 척 핀 이동 유닛은 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들에 각각 결합하는 이동 로드들; 회전 가능하며, 상기 지지 위치에 위치된 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 대기 위치로 이동될 수 있도록 상기 이동 로드들을 이동시키는 돌기들이 외측면에 형성된 캠; 상기 푸쉬 핀이 상기 지지 위치에서 상기 대기 위치로 이동하는 과정에서 압축되고, 상기 푸쉬 핀을 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치로 이동시키는 힘을 상기 푸쉬 핀이 결합된 이동 로드에 인가하는 제1탄성체들; 및 상기 위치결정 핀이 상기 지지 위치에서 상기 대기 위치로 이동하는 과정에서 압축되고, 상기 위치결정 핀을 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치로 이동시키는 힘을 상기 위치결정 핀이 결합된 이동 로드에 인가하며, 상기 제1탄성체와 상이한 탄성 계수를 갖는 제2탄성체들을 포함한다.

또한, 상기 제2탄성체는 상기 제1탄성체보다 탄성 계수가 클 수 있다.

또한, 상기 제1탄성체가 인가하는 힘의 방향은 상기 푸쉬 핀과 결합된 이동 로드의 이동 경로와 동일 선상에 위치하고, 상기 제2탄성체가 인가하는 힘의 방향은 상기 위치결정 핀과 결합된 이동 로드의 이동 경로와 동일 선상에 위치할 수 있다.

또한, 상기 척 핀 이동 유닛은 상기 몸체에 결합하며, 삽입 홀이 형성된 스토퍼를 갖는 베이스들을 더 포함하되, 상기 이동 로드들 각각은 상기 삽입 홀에 삽입되고, 상기 제1탄성체들과 상기 제2탄성체들 각각은 상기 스토퍼의 후방에서 상기 이동 로드들에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 푸쉬 핀들과 상기 위치결정 핀들은 서로 조합하여 링 형상으로 배치되고, 상기 푸쉬 핀들은 반호 형상으로 연속하여 배치되고, 상기 위치결정 핀들은 반호 형상으로 연속하여 배치될 수 있다.

또한, 상기 이동 로드에는 수용공이 형성되고, 상기 척 핀 이동 유닛은 상기 몸체에 대해 회전가능하도록 상기 몸체에 결합하는 중앙부와, 상기 중앙부로부터 연장되고 그 끝단이 상기 수용공에 위치하며 상기 이동 로드를 밀어주는 누름부와, 그리고 상기 이동 로드로부터 멀어지는 방향으로 상기 중앙부로부터 연장되며 상기 누름부보다 무겁게 제공되는 안내부를 갖는 유지 바를 포함하며, 상기 유지 바는 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 지지 위치 있는 동안에 상기 몸체의 중심을 향하는 방향으로 상기 이동 로드를 밀어줄 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기판 지지 방법은 몸체의 상부로 돌출된 푸쉬 핀들과 위치 결정 핀들을 대기 위치에서, 상기 대기 위치에 비해 상기 몸체의 중심보다 가까운 지지 위치로 이동시켜 기판의 측부를 지지하되, 상기 위치 결정 핀들이 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치를 향하는 방향으로 이동되도록 상기 위치 결정 핀들에 탄성력을 인가하는 탄성 부재의 탄성계수는 상기 푸쉬 핀들이 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치를 향하는 방향으로 이동되도록 상기 푸쉬 핀들에 탄성력을 인가하는 탄성 부재의 탄성계수보다 크다.

또한, 상기 푸쉬 핀들은 연속하여 배치되고 기판의 일 영역 측부를 지지하며, 상기 위치 결정 핀들은 연속하여 배치되고 기판의 타 영역 측부를 지지할 수 있다.

또한, 상기 푸쉬 핀들과 상기 위치 결정 핀들은 링 형상으로 배치되며, 상기 푸쉬 핀들은 반호 형상으로 배치되고, 상기 위치 결정 핀들은 나머지 반호 형상으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 푸쉬 핀들과 상기 위치 결정 핀들 각각은 이동 로드들과 결합하고, 상기 푸쉬 핀들과 상기 위치 결정 핀들이 상기 기판을 지지하는 힘의 방향은 상기 이동 로드들의 길이 방향과 동일 선상에 위치할 수 있다.

본 발명에 의하면, 스핀 헤드가 회전하는 동안 척 핀들에 작용하는 힘의 합력이 균형을 이루므로 기판이 안정적으로 지지된다.

또한, 본 발명에 의하면, 기판들의 사이즈가 다르더라도 위치 결정 핀들은 동일 위치에서 기판의 측부를 지지하고, 푸쉬 핀들이 위치 결정 핀들 측으로 기판을 밀어주므로 기판의 편심 발생이 방지되다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 용기의 단면도이다.
도 3은 용기를 종방향으로 절단한 사시도이다.
도 4는 스핀 헤드의 평면도이다.
도 5는 도 4의 선 Ⅰ-Ⅰ를 따라 절단한 스핀 헤드의 단면도이다.
도 6은 도 4의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 스핀 헤드의 단면도이다.
도 7은 도 6의 "A" 방향에서 바라본 하판의 저면도이다.
도 8은 본 실시예와 같은 상판과 하판의 결합구조 사용시 이점을 보여주는 도면이다.
도 9는 척 핀 이동 유닛의 구조를 보여주는 저면도이다.
도 10은 도 9의 'B'의 확대도이다.
도 11은 척 핀 이동 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 12는 제1그룹에 속하는 베이스와 제2그룹에 속하는 베이스를 비교하는 도면이다.
도 13은 척 핀들이 사이즈가 서로 다른 기판을 지지하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 11의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 15는 스핀 헤드가 회전하는 경우 작용하는 힘을 나타내는 도면이다.
도 16은 척 핀들이 지지 위치에서 대기 위치로 이동하는 과정을 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 따라서 도면에서의 도시된 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.

아래의 실시예에서는 약액, 린스액, 그리고 건조가스를 사용하여 기판을 세정하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 식각 공정 등과 같이 기판을 회전시키면서 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 모두 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 유체 공급 유닛(10), 용기(20), 승강 유닛(30), 그리고 스핀 헤드(40)를 가진다. 유체 공급 유닛(10)은 기판 처리를 위한 처리액이나 처리 가스를 기판(W)으로 공급한다. 스핀 헤드(40)는 공정진행시 기판(W)을 지지하고, 기판(W)을 회전시킨다. 용기(20)는 공정에 사용된 약액 및 공정시 발생됨 흄(fume)이 외부로 튀거나 유출되는 것을 방지한다. 승강 유닛(30)은 스핀 헤드(40) 또는 용기(20)를 상하로 승강시키며, 용기(20) 내에서 용기(20)와 스핀 헤드(40) 간의 상대 높이를 변화시킨다.

유체 공급 유닛(10)은 상부 노즐 부재(100a)와 하부 노즐 부재(100b)를 가진다. 상부 노즐 부재(100a)는 스핀헤드(40)에 놓인 기판(W)의 상면으로 처리액이나 처리 가스를 공급하고, 하부 노즐 부재(100b)는 스핀 헤드(40)에 놓인 기판(W)의 하면으로 처리액이나 처리 가스를 공급한다. 기판(W)은 스핀 헤드(40)의 상부면으로부터 일정 거리 이격되도록 스핀 헤드(40) 상에 놓이며, 하부 노즐 부재(100b)는 스핀 헤드(40)와 기판(W) 사이의 공간으로 처리액이나 처리 가스를 공급한다.

상부 노즐 부재(100a)는 약액 공급 노즐(120a), 린스액 공급 노즐(140a), 그리고 건조 가스 공급 노즐(160a)을 가진다. 약액 공급 노즐(120a)은 복수의 종류의 약액들을 기판(W)으로 공급한다. 약액 공급 노즐(120a)은 복수의 분사기들(121), 지지 바(122), 그리고 바 이동기(125)를 가진다. 분사기들(121)은 용기(20)의 일측에 배치된다. 분사기(121)는 약액 저장부(도시되지 않음)와 연결되어 약액 저장부로부터 약액을 공급받는다. 각각의 분사기(121)는 서로 상이한 종류의 약액을 저장하는 약액 저장부와 연결된다. 분사기들(121)은 일 방향으로 나란하게 배치된다. 각각의 분사기(121)는 상부로 돌출된 돌기(121a)를 가지고, 돌기(121a)의 측면에는 홈(도시되지않음)이 형성될 수 있다. 약액은 황산, 질산, 암모니아, 불산 등이거나, 이들과 탈이온수의 혼합액일 수 있다. 각각의 분사기(121)의 하단에는 토출구가 형성된다.

지지 바(122)는 복수의 분사기들(121) 중 어느 하나를 픽업하고, 이를 스핀 헤드(40)에 놓인 기판(W)의 상부로 이동시킨다. 지지 바(122)는 긴 로드 형상을 가지며, 지지 바(122)는 그 길이 방향이 분사기들(121)이 배열되는 방향과 수직하도록 배치된다. 지지 바(122)의 하면에는 분사기(121)의 픽업을 위한 홀더(도시되지 않음)가 제공되고, 홀더는 분사기(121)의 돌기(121a)에 형성된 홈에 삽입 가능한 암들(도시되지 않음)을 가진다.

바 이동기(125)는 스핀 헤드(40)의 상부와 분사기들(121)의 상부 간에 지지 바(122)를 직선 이동시킨다. 바 이동기(125)는 브라켓(123), 가이드 레일(124), 그리고 구동기(도시되지 않음)를 가진다. 가이드 레일(124)은 분사기들(121)의 외측에서부터, 분사기(121), 그리고 용기(20)를 지나 용기(20)의 외측까지 길게 일직선으로 연장된다. 가이드 레일(124)에는 이를 따라 이동 가능하도록 브라켓(123)이 결합되고, 브라켓(123)에는 지지 바(122)가 고정결합된다. 구동기는 브라켓(123)을 직선이동시키는 구동력을 제공한다. 브라켓(123)의 직선 이동은 모터와 스크류를 가지는 어셈블리에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로 브라켓(123)의 직선 이동은 벨트와 풀리, 그리고 모터를 가진 어셈블리에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로 브라켓(123)의 직선 이동은 리니어 모터에 의해 이루어질 수 있다.

용기(20)의 다른 일측에는 린스액 공급 노즐(140a)이 배치되고, 용기(20)의 또 다른 일측에는 건조가스 공급 노즐(160a)이 배치된다. 린스액 공급 노즐(140a)은 분사기(141), 지지 바(142), 그리고 구동기(144)를 가진다. 분사기(141)는 지지 바(142)의 일 끝단에 고정 결합된다. 지지 바(142)의 다른 끝단에는 구동기(144)에 의해 회전되는 회전축(도시되지 않음)이 고정 결합된다. 분사기(141)는 린스액 저장부(도시되지 않음)로부터 린스액을 공급받는다. 건조가스 공급 노즐(160a)은 린스액 공급 노즐(140a)과 대체로 유사한 구조를 가진다. 건조가스 공급노즐(160a)은 이소프로필 알코올과 질소 가스를 공급한다. 질소 가스는 가열된 질소 가스일 수 있다.

하부 노즐 부재(100b)는 분사 헤드(도 4의 180b)를 가진다. 분사 헤드(180b)는 머리부(도 5의 182)와 삽입부(도 5의 184)를 가진다. 머리부(182)는 상부로 볼록한 형상을 가지고 스핀 헤드(40)로부터 상부로 돌출된다. 머리부(182)에는 복수의 토출구들이 형성된다. 토출구들은 복수의 약액들 중 어느 하나, 예컨대 린스액, 이소프로필 알코올 증기나 질소 가스와 같은 건조 가스를 분사한다. 삽입부(184)는 머리부(182)로부터 아래로 연장된다. 삽입부(184)는 스핀 헤드(40)의 중앙에 형성되어 있는 통공에 삽입된다.

상부 노즐 부재(100a)와 하부 노즐 부재(100b)로부터 공급된 약액, 린스액, 그리고 건조 가스는 스핀 헤드(40)의 회전에 의해 기판(W)의 상면 또는 하면 중앙 영역에서부터 가장자리 영역으로 퍼지며, 기판(W)을 세정한다.

도 2는 용기의 단면도이고, 도 3은 용기를 종방향으로 절단한 사시도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 용기(20)는 상부가 개방되고 기판(W)이 처리되는 공간(32)을 가지고, 공간(32)에는 스핀 헤드(40)가 배치된다. 스핀 헤드(40)의 하면에는 스핀 헤드(40)를 지지하고 회전시키는 회전 축(42)이 고정결합된다. 회전 축(42)에는 회전력을 제공하는 모터와 같은 구동기(44)가 고정 결합된다.

용기(20)는 공정에 사용된 약액들을 분리하여 회수할 수 있는 구조를 가진다. 용기(20)는 복수의 회수통들(220, 240, 260)을 가진다. 각각의 회수통(220, 240, 260)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 종류의 처리액을 회수한다. 본 실시 예에서 용기(20)는 3개의 회수통들을 가진다. 각각의 회수통들을 내부 회수통(220), 중간 회수통(240), 그리고 외부 회수통(260)이라 칭한다.

내부 회수통(220)은 스핀 헤드(40)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(240)은 내부 회수통(220)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부 회수통(260)은 중간 회수통(240)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 각각의 회수통(220, 240, 260)은 용기 내 공간(42)과 통하는 유입구(227, 247, 267)를 가진다. 각각의 유입구(227, 247, 267)는 스핀 헤드(40)의 둘레에 링 형상으로 제공된다. 공정에 사용된 약액들은 기판(W)의 회전으로 비산되며 유입구(227, 247, 267)를 통해 회수통(220, 240, 260)으로 유입된다.

내부 회수통(220)은 외벽(222), 바닥벽(224), 내벽(226), 그리고 안내벽(228)을 가진다. 외벽(222), 바닥벽(224), 내벽(226), 그리고 안내벽(228) 각각은 링 형상을 가진다. 외벽(222)은 스핀 헤드(40)로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사진 경사벽(222a)과 이의 하단으로부터 아래 방향으로 수직하게 연장되는 수직벽(222b)을 가진다. 바닥벽(224)은 수직벽(222b)의 하단으로부터 스핀 헤드(40)를 향하는 방향으로 수평하게 연장된다. 내벽(226)은 바닥벽(224)의 안쪽 끝단으로부터 위 방향으로 수직하게 연장된다. 내벽(226)과 경사벽(222a) 사이의 상하 방향으로 이격된 공간은 내부 회수통(220)의 유입구(227)로 제공된다. 내벽(226)에는 링을 이루는 배치로 복수의 개구들(223)이 형성된다. 각각의 개구들(223)은 슬릿 형상으로 제공된다. 개구(223)는 내부 회수통(220)으로 유입된 가스들이 스핀 헤드(40) 내 아래 공간을 통해 외부로 배출되도록 하는 배기구로 제공된다. 바닥벽(224)에는 배출관(225)이 결합한다. 내부 회수통(220)을 통해 유입된 처리액은 배출관(225)을 통해 외부의 약액 재생을 위한 시스템으로 배출된다. 안내벽(228)은 내벽(226)의 상단으로부터 스핀 헤드(40)로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사진 경사벽(228a)과 이의 하단으로부터 아래로 상하 방향으로 수직하게 연장되는 수직벽(228b)을 가진다. 수직벽(228b)의 하단은 바닥벽(224)으로부터 일정거리 이격되게 위치된다. 안내벽(228)은 유입구(227)를 통해 유입된 처리액이 외벽(222), 바닥벽(224), 내벽(226)으로 둘러싸인 공간(229)으로 원활하게 흐를 수 있도록 안내한다.

중간 회수통(240)은 외벽(242), 바닥벽(244), 내벽(246), 그리고 돌출벽(248)을 가진다. 중간 회수통(240)의 외벽(242), 바닥벽(244), 그리고 내벽(246)은 내부 회수통(220)의 외벽(222), 바닥벽(224), 그리고 내벽(226)과 대체로 유사한 형상을 가진다. 중간 회수통(240)의 외벽(242)의 경사벽(242a)의 상단과 내부 회수통(220)의 외벽(222)의 경사벽(222a)의 상단은 상하 방향으로 일정 거리 이격되게 위치되며, 이격된 공간은 중간 회수통(240)의 유입구(247)로서 기능한다. 돌출벽(248)은 바닥벽(244)의 끝단으로부터 아래 방향으로 수직하게 연장된다. 중간 회수통(240)의 내벽(246) 상단은 내부 회수통(220)의 바닥벽(224)의 끝단과 접촉된다. 중간 회수통(240)의 내벽(246)에는 가스의 배출을 위한 슬릿 형상의 배기구들(243)이 링을 이루는 배열로 제공된다. 바닥벽(244)에는 배출관(245)이 결합되며, 중간 회수통(240)을 통해 유입된 처리액은 배출관(245)을 통해 외부의 약액 재생을 위한 시스템으로 배출된다.

외부 회수통(260)은 외벽(262)과 바닥벽(264)을 가진다. 외부 회수통(260)의 외벽(262)은 중간 회수통(240)의 외벽(242)과 유사한 형상을 가진다. 외부 회수통(260)의 외벽(262) 상단과 중간 회수통(240)의 외벽(242) 상단은 상하 방향으로 일정 거리 이격되게 위치되며, 이격된 공간은 외부 회수통(260)의 유입구(267)로서 기능한다. 바닥벽(264)은 대체로 원판 형상을 가지며, 중앙에 회전 축(42)이 삽입되는 개구가 형성된다. 바닥벽(264)에는 배출관(265)이 결합되고, 외부 회수통(260)을 통해 유입된 처리액은 배출관(265)을 통해 외부의 약액 재생을 위한 시스템으로 배출된다. 외부 회수통(260)은 용기(20) 전체의 외벽으로서 기능한다. 외부 회수통(260)의 바닥벽(264)에는 배기관(263)이 결합되며, 외부 회수통(260)으로 유입된 가스는 배기관(263)을 통해 외부로 배기한다. 또한, 내부 회수통(220)의 내벽(226)에 제공된 배기구(223) 및 중간 회수통(240)의 내벽(246)에 제공된 배기구(243)를 통해 흘러나온 가스는 외부 회수통(260)에 연결된 배기관(263)을 통해 외부로 배기된다. 배기관(263)은 바닥벽(264)으로부터 상부로 일정 길이 돌출되도록 설치된다.

승강 유닛(30)은 용기(20)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 용기(20)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(40)에 대한 용기(20)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(30)은 브라켓(31), 이동 축(34), 그리고 구동기(36)를 가진다. 브라켓(31)은 용기(20)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(31)에는 구동기(36)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(34)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(40)에 놓이거나, 스핀 헤드(40)로부터 들어 올릴 때 스핀 헤드(40)가 용기(20)의 상부로 돌출되도록 용기(20)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(220, 240, 260)으로 유입될 수 있도록 용기(20)의 높이가 조절한다. 상술한 바와 반대로, 승강 유닛(30)은 스핀 헤드(40)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.

다음에는 도 4 내지 도 7을 참조하여 스핀 헤드의 구조에 대해 설명한다.

도 4는 스핀 헤드의 평면도이고, 도 5는 도 4의 선 Ⅰ-Ⅰ를 따라 절단한 스핀 헤드의 단면도이고, 도 6은 도 4의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 스핀 헤드의 단면도이고, 도 7은 도 6의 "A" 방향에서 바라본 하판(340)의 저면도이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 스핀 헤드(40)는 몸체(300), 지지 핀들(400), 척 핀들(500), 그리고 척 핀 이동 유닛(600)을 가진다.

지지 핀(400)은 몸체(300)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다. 지지 핀들(400)은 모두 동일한 형상 및 크기를 가진다. 지지 핀(400)은 아래로 갈수록 점진적으로 지름이 증가하는 상부(도 6의 420)와 이로부터 아래로 연장되며 동일한 지름을 가지는 하부(도 6의 440)를 가진다. 하부(440)의 아래에는 외주면에 나사산이 형성된 나사부(460)가 제공된다. 하부(440)와 나사부(460)의 사이에는 하부(440) 및 나사부(460)보다 큰 지름의 걸림부(480)가 제공된다. 나사부(460)는 나사 결합에 의해 몸체(300)에 고정 결합되고, 걸림부(480)의 하면은 몸체(300)의 상부면과 밀착된다. 걸림부(480)는 지지 핀(400)이 몸체(300)에 삽입되는 길이를 제한하여, 지지 핀들(400)의 높이가 모두 동일하도록 한다.

척 핀(500)은 몸체(300)의 가장자리 영역에 몸체(300)의 상부면으로부터 상부로 돌출되도록 몸체(300)에 설치된다. 실시예에 의하면, 척 핀(500)은 약 여섯 개가 제공될 수 있다. 척 핀(500)은 스핀 헤드(40)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀들(500)은 모두 동일한 형상 및 크기를 가진다.

척 핀(500)은 지지부(520), 중앙부(540), 체결부(560), 그리고 걸림부(580)를 가진다. 지지부(520)는 평평한 상면으로부터 아래로 갈수록 지름이 점진적으로 감소된 후 다시 아래로 갈수록 지름이 점직적으로 증가하는 형상을 가진다. 따라서 지지부(520)는 정면에서 바라볼 때 안쪽으로 오목한 오목부(522)를 가진다. 오목부(522)에는 지지 핀(400)에 놓인 기판(W)의 측부가 접촉된다. 중앙부(540)는 지지부(520)의 하단으로부터 이와 동일한 지름으로 아래 방향으로 연장된다. 체결부(560)는 중앙부(540)로부터 아래 방향으로 연장된다. 체결부(560)에는 척 핀 이동 유닛(600)과의 체결을 위한 나사홀이 형성된다. 걸림부(580)는 중앙부(540)로부터 외측으로 연장되며, 링 형상으로 제공된다. 걸림부(580)는 몸체(300)의 상부면과 밀착되며, 척 핀들(500)이 모두 동일한 높이로 돌출되도록 한다.

척 핀(500)들은 푸쉬 핀(500a 내지 500c)들과 위치결정 핀(500d 내지 500f)들로 구분된다. 실시예에 의하면, 푸쉬 핀(500a 지 500c)들과 위치결정 핀(500d 내지 500f)들은 각각 3개씩 제공된다. 푸쉬 핀(500a 지 500c)들과 위치결정 핀(500d 지 500f)들은 서로 조합하여 링 형상으로 배치된다. 푸쉬 핀(500a 지 500c)들은 몸체(300)의 제1영역(300a)에서 반호 형상으로 연속하여 배치되고, 위치결정 핀(500d 지 500f)들은 몸체(300)의 제2영역(300b)에서 반호 형상으로 연속하여 배치된다. 제1영역(300a)과 제2영역(300b)은 몸체(300)의 중심을 가로지르는 기준선(a-a')을 기준으로 양분되는 영역이다. 푸쉬 핀(500a 지 500c)들은 기판(W)의 일 영역 측부를 지지하고, 위치결정 핀(500d 지 500f)들은 기판(W)의 타 영역 측부를 지지한다. 위치결정 핀(500d 지 500f)들은 지지 위치에서 기판(W)의 외경과 동일한 반경으로 배치된다. 위치결정 핀(500d 지 500f)들은 기판(W)이 지지되는 위치를 결정하는 가이드 역할을 수행한다. 푸쉬 핀(500a 내지 500c)들과 위치결정 핀(500d 내지 500f)들의 개수는 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변경될 수 있다.

몸체(300)는 상판(320), 하판(340), 그리고 누름쇠(360)를 가진다. 상판(320)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 하판(340)은 상판(320)의 아래에 배치되며, 척 핀 이동 유닛(600)이 배치되는 공간을 제공한다. 상판(320)에는 지지 핀들(400)이 고정 설치되는 나사 홈들(324)이 형성된다. 또한, 상판(320)의 가장자리 영역에는 척 핀들(500)이 삽입되는 핀 홀들(322)이 형성된다. 각각의 핀 홀(322)은 슬릿 형상으로 형성된다. 핀 홀(322)은 그 길이 방향이 상판(320)의 반경 방향을 따르도록 형성된다. 핀 홀(322)의 폭은 척 핀(500)의 중앙부(540)의 지름과 동일하거나 이보다 조금 넓게 형성되고, 핀 홀(322)의 길이는 척 핀(500)의 이동을 안내할 수 있는 길이로 형성된다. 상판(320)은 금속 재질로, 표면이 수지 재질로 몰딩되어 제공된다. 금속 재질은 기판(W)을 지탱 및 회전할 수 있는 충분한 강도를 가지며, 수지 재질은 공정 진행시 약액으로 인한 상판의 부식을 방지한다.

하판(340)은 열에 강한 재질로 제조된다. 이러한 재질은 고온의 약액을 기판(W)으로 공급하여 공정 진행시 하판(340)의 열팽창으로 인해 척 핀(500)의 설정 위치가 틀어지는 것을 방지한다. 하판(340)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 상판(320)과 하판(340)은 누름쇠(360)에 의해 결합된다. 상판(320)의 저면에는 나사 홈(328)이 형성되고, 이와 대응되는 하판(340) 영역에는 몸체(300)의 반경 방향을 따라 슬릿 형상의 홈(342)이 형성된다.

누름쇠(360)는 하판(340)에서 상판(320)을 향하는 방향으로 슬릿 형상의 홈(342)을 통해 상판(320)에 결합된다. 누름쇠(360)는 중앙에 상하로 관통된 홀(362c)이 형성된 누름판(362)과 나사(364)를 가진다. 나사(364)는 누름판(362)의 홀(362c), 슬릿 형상의 홈(342), 그리고 상판(320)의 나사 홈(328)에 하판(340)에서부터 상판(320)을 향하는 방향으로 삽입되어 상판(320)과 하판(340)을 결합한다. 누름판(362)은 슬릿 형상의 홈(342)에 삽입되는 삽입부(362b)와 이로부터 아래로 연장되며 하판(340)을 눌러주는 머리부(362a)를 가진다. 삽입부(362b)는 슬릿 형상의 홈(342)의 폭과 대체로 유사한 지름을 가지고, 누름판(362)의 머리부(362a)는 슬릿 형상의 홈(342)의 폭보다 긴 지름을 가진다.

도 8은 본 실시예와 같은 상판(320)과 하판(340)의 결합구조 사용시 이점을 보여준다.

도 8에서 실선은 상판(320)이 열팽창 되기 전의 상태를 보여주고, 점선은 상판(320)이 열팽창 된 후의 상태를 보여준다. 도 8과 같이 고온의 약액을 사용하여 공정 진행시 상판(320)이 열 변형되어 팽창하더라도 누름쇠(360)가 슬릿 형상이 홈(342)을 따라 하판(340)과는 독립적으로 이동된다. 따라서 상판(320)의 열 변형으로 인해 하판(340)이 팽창되는 것을 방지할 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 척 핀 이동 유닛(600)은 척 핀(500)을 지지 위치와 대기 위치 간에 이동한다. 지지 위치는 공정 진행시 척 핀들(500)이 기판(W)의 측부와 접촉되는 위치이고, 대기 위치는 기판(W)이 스핀 헤드(40)에 놓일 수 있도록 기판(W)보다 넓은 공간을 제공하는 위치이다. 지지 위치는 대기 위치에 비해 몸체(300)의 중앙에 더 가까운 위치이다.

도 9는 척 핀 이동 유닛의 구조를 보여주는 저면도이고, 도 10은 도 9의 'B'의 확대도이고, 도 11은 척 핀 이동 유닛을 나타내는 사시도이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 척 핀 이동 유닛(600)은 이동 로드(620), 베이스(630), 탄성 부재(640), 접촉 유지 부재(680), 그리고 직선 이동기(700)를 포함한다.

이동 로드(620)는 척 핀(500)과 동일한 개수로 제공되며, 몸체(300)의 반경 방향으로 배치된다. 이동 로드(620)들 각각에는 하나의 척 핀(500)이 결합된다. 척 핀(500)은 이동 로드(620)의 일단에 결합하고, 이동 로드(620)의 타단은 직선 이동기(700)의 캠(720)에 인접하여 배치된다. 이동 로드(620)의 타단에는 구름 볼(622)이 제공된다. 구름 볼(622)은 이동 로드(620)에 대해 회전 가능하도록 이동 로드(620)에 결합된다. 이동 로드(620)의 일면에는 수용공(621)이 형성된다. 수용공(621)은 베이스(630)의 스토퍼(631) 전방에서 이동 로드(620)에 형성된다.

베이스(630)들은 이동 로드(620)들과 상판(320) 사이에 각각 제공된다. 베이스(630)는 양 측부에는 고정 돌기(632)들이 형성된다. 고정 돌기(632)들은 상판(320)의 저면에 볼트(634) 체결된다. 베이스(630)의 일면에는 스토퍼(631)가 형성된다. 스토퍼(631)는 베이스(630)의 일면에서 돌출되며, 이동 로드(620)의 길이방향으로 일정 폭을 가진다. 스토퍼(631)에는 삽입 홀(미도시)이 형성된다. 삽입 홀은 이동 로드(631)의 길이방향으로 스토퍼(631)를 관통한다. 이동 로드(620)는 삽입 홀에 삽입되며, 타단이 스토퍼(631)와 캠(720) 사이에 위치한다. 이동 로드(620)가 탄성 부재(640)의 탄성력에 의해 몸체(300)의 중심에 인접하도록 이동하는 경우, 스토퍼(631)는 이동 로드(620)의 이동 거리를 결정한다. 이동 로드(620)는 몸체(300)의 중심 방향으로 일정 거리 이동한 후, 스토퍼(631)에 걸려 이동이 제한된다. 이동 로드(620)의 타단에는 걸림부(623)가 형성된다. 걸림부(623)는 이동 로드(620)에 삽입된 탄성 부재(640)가 이동 로드(620)의 끝단으로 빠져나오는 것을 방지한다.

베이스(630)들은 푸쉬 핀(500a 내지 500c)과 결합된 이동 로드(620)들이 삽입되는 제1그룹과, 위치 결정 핀(500d 내지 500f)과 결합된 이동 로드(620)들이 삽입되는 제2그룹으로 구분된다.

도 12는 제1그룹에 속하는 베이스와 제2그룹에 속하는 베이스를 비교하는 도면이다.

도 12를 참조하면, 제1그룹(A)의 베이스(630a)에 형성된 스토퍼(631a)의 외측면과 푸쉬 핀(500a 내지 500c)의 사이 거리(d1)는 제2그룹(B)의 베이스(630b)에 형성된 스토퍼(631b)의 외측면과 위치 결정 핀(500d 내지 500f)의 사이 거리(d2)와 상이하다. 제2그룹(B)의 스토퍼(631b)의 외측면과 위치 결정 핀(500d 내지 500f)의 사이 거리(d2)는 제1그룹(A)의 스토퍼(631a)의 외측면과 푸쉬 핀(500a 내지 500c)의 사이 거리(d1)보다 멀 수 있다. 실시예에 의하면, 제2그룹(B)의 스토퍼(631b)의 외측면과 위치 결정 핀(500d 내지 500f)의 사이 거리와 제1그룹(A)의 스토퍼(631a)의 외측면과 푸쉬 핀(500a 내지 500c)의 사이 거리 차이(g)는 약 1mm정도일 수 있다. 이를 위해, 제2그룹(B)의 스토퍼(631b)의 폭(w2)은 이동 로드(620a, 620b)의 길이 방향으로 제1그룹(A)의 스토퍼(631a)의 폭(w1)보다 클 수 있다.

척 핀(500)들이 대기 위치에서 지지 위치로 이동하여 기판(W)의 측부를 지지하는 과정을 살펴보면, 위치 결정 핀(500d 내지 500f)과 결합된 이동 로드(620b)는 제2탄성체(640b)의 탄성력에 의해 제2그룹의 스토퍼(631b)와 접촉되는 지점까지 이동하여 지지 위치를 먼저 결정한다. 푸쉬 핀(500a 내지 500c)은 제1탄성체(640a)의 탄성력에 의해 기판(W)의 측부와 접촉되는 지점까지 이동하며, 위치 결정 핀(500d 내지 500f) 측으로 기판(W)을 밀어준다. 도 13과 같이 기판(W1, W2)들은 가공 오차로 인해 사이즈가 서로 다를 수 있다. 가공 오차는 약 1mm내외로 발생할 수 있다. 푸쉬 핀(500a 내지 500c)들은 기판(W1, W2) 사이즈에 따라 이동하는 거리가 달라지며, 지지 위치가 기판(W1, W2) 사이즈에 의해 결정된다. 기판(W1, W2) 사이즈에 따라, 푸쉬 핀(500a 내지 500c)과 결합된 이동 로드(620a)는 제1그룹의 스토퍼(631a)와 접촉되지 않을 수 있다. 이와 같이, 위치 결정 핀(500d 내지 500f)들이 기판(W1, W2) 사이즈에 관계없이 항상 동일 지점에 위치하여 지지 위치를 먼저 결정하고, 푸쉬 핀(500a 내지 500c)들이 기판(W1, W2) 사이즈에 따라 이동 거리를 달리하여 기판(W1, W2)을 위치 결정 핀(500d 내지 500f)들 측으로 밀어주므로, 척 핀(500a 내지 500f)들은 기판(W1, W2) 사이즈에 관계없이 안정적으로 기판을 지지할 수 있다.

도 14는 도 11의 B-B'선에 따른 단면도이다.

도 11 및 도 14를 참조하면, 이동 로드(620)와 베이스(630) 중 어느 하나에는 가이드 홈(625)이 형성되고, 다른 하나에는 가이드 레일(635)이 형성될 수 있다. 가이드 홈(625)은 이동 로드(620)의 길이방향을 따라 형성되고, 가이드 레일(635)은 가이드 홈(625)에 삽입된다. 이동 로드(620)가 그 길이방향을 따라 이동하는 경우, 가이드 레일(635)은 가이드 홈(625)을 따라 이동하며 이동 로드(620)의 이동을 안내한다. 가이드 레일(635)과 가이드 홈(625)은 이동 로드(620)가 이동하는 과정에서 측방향으로 흔들림을 방지한다.

다시 도 10 및 도 11을 참조하면, 탄성 부재(640)는 척 핀(500)들이 대기 위치에서 지지 위치로 이동하는 힘을 이동 로드(620)에 인가한다. 탄성 부재(640)는 이동 로드(620)의 영역 중 스토퍼(631)와 캠(720) 사이로 돌출된 영역(627)에 삽입된다. 탄성 부재(640)는 스프링으로 제공되며, 선단이 스토퍼(631)와 맞닿고 후단이 걸림부(623)에 맞닿는다. 탄성 부재(640)는 척 핀(500)들이 지지 위치에서 대기 위치로 이동하는 과정에서 압축되고, 압축과정에서 형성된 탄성력을 이동 로드(620)에 인가하여 척 핀(500)들을 대기 위치에서 지지 위치로 이동시킨다. 탄성 부재(640)는 이동 로드(620)의 중심축과 동일 선상에서 탄성력을 인가하므로, 이동 로드(620)는 길이 방향으로 직선 이동하며 측 방향으로 흔들림이 발생하지 않는다.

탄성 부재(640)는 도 12과 같이 제1탄성체(640a)와 제2탄성체(640b)를 포함한다. 제1탄성체(640a)는 푸쉬 핀(500a 내지 500c)과 결합된 이동 로드(620a)에 삽입되고, 제2탄성체(640b)는 위치결정 핀(500d 내지 500f)과 결합된 이동 로드(620b)에 삽입된다. 제2탄성체(640b)는 제1탄성체(640a)보다 큰 탄성계수를 가진다. 이로 인해 제2탄성체(640b)는 제1탄성체(640a)보다 큰 힘으로 지지 로드(620b)에 탄성력을 인가한다.

스핀 헤드(40)가 회전하는 경우, 도 15와 같이 척 핀(500)들에는 원심력(F1)이 작용한다. 원심력(F1)은 스핀 헤드(40)의 회전속도가 빨라질수록 커진다. 원심력(F1)은 몸체(300)의 중심에서 멀어지는 방향으로 척 핀(500)들을 이동시키는 힘으로 작용한다. 탄성 부재(640)의 탄성력(F2)은 척 핀(500)들을 몸체(300)의 중심을 향하는 방향으로 이동시키는 힘으로, 후술하는 접촉 유지 부재(680)의 힘(F3)과 함께 원심력(F1)을 상쇄시키는 요소이다. 즉, 척 핀(500)에 작용하는 힘의 요소는 몸체(300)의 원심력(F1), 탄성 부재(640)의 탄성력(F2), 그리고 접촉 유지 부재(680)의 힘(F3)이며, 탄성 부재(640)의 탄성력(F2)과 접촉 유지 부재(680)의 힘(F3)의 합력이 몸체(300)의 원심력(F1)과 평형을 이룰 것이 요구된다. 탄성 부재(640)의 탄성력(F2)과 접촉 유지 부재(680)의 힘(F1)의 합력이 몸체(300)의 원심력보다 클 경우, 척 핀(500) 또는 기판(W)의 측부에 마모가 발생될 수 있다. 이와 달리, 탄성 부재(640)의 탄성력(F2)과 접촉 유지 부재(680)의 힘(F3)의 합력이 몸체(300)의 원심력(F1)보다 작을 경우, 척 핀(500)들이 몸체(300)의 중심에서 멀어지는 방향으로 이동하여 기판(W)이 편심되는 문제가 발생할 수 있다. 설계자는 스핀 헤드(40)의 회전 속도를 고려하여, 탄성 부재(640)의 탄성력(F2)과 접촉 유지 부재(680)의 힘(F3)의 합력이 몸체(300)의 원심력(F1)과 평형을 이룰 수 있도록 척 핀(500)들의 중량과 탄성 부재(640)의 탄성계수를 결정할 수 있다. 실시예에 의하면, 제1탄성체(640a)는 1.48kgf의 탄성계수를 갖고, 제2탄성체(640b)는 3kgf의 탄성 계수를 가질 수 있다. 제2탄성체(640b)는 제1탄성체(640a)보다 큰 탄성계수를 가지므로, 원심력에 대해 기판(W)을 지탱할 수 있는 힘은 위치 결정 핀(500d 내지 500f)들이 푸쉬 핀(500a 내지 500c)들보다 크다. 때문에, 스핀 헤드(40)의 회전 속도가 변동되더라도 위치결정 핀(500d 내지 500f)들은 항상 지지 위치에서 기판(W)의 위치를 가이드할 수 있으므로, 공정이 진행되는 동안 기판(W)이 편심되는 문제가 해결될 수 있다.

상술한 이동 로드(630), 탄성 부재(640), 그리고 베이스(630)는 하나의 모듈로 제공된다. 모듈 제작이 완료된 상태에서 베이스(630)를 몸체(300)에 볼트(634) 체결함으로써, 작업자는 장치를 용이하게 조립할 수 있다.

접촉 유지 부재(680)는 스핀 헤드(40)가 회전시 지지 위치에서 척 핀(500)이 기판(W)의 측부와 접촉을 지속적으로 유지하도록 한다. 접촉 유지 부재(680)는 유지 바(681)와 축 핀(687)을 포함한다. 유지 바(681)는 스핀 헤드(40)가 회전될 때 몸체(300)의 중심을 향하는 방향으로 이동 로드(620)를 밀어준다. 유지 바(681)는 스핀 헤드(40)의 회전시 발생되는 역 원심력에 의해 이동 로드(620)를 밀어주도록 형상 지어진다.

유지 바(681)는 중앙부(682), 누름부(684), 그리고 안내부(686)를 가진다. 중앙부(682)는 축 핀(687)에 의해 몸체(300)에 결합하며, 몸체(300)에 대해 회전 가능하도록 제공된다. 누름부(684)는 중앙부(682)로부터 이동 로드(620)에 인접하도록 연장되며, 그 끝단이 이동 로드(620)의 수용공(621) 내에 위치한다. 안내부(686)는 누름부(684)와 둔각을 이루도록 중앙부(682)로부터 연장된다. 안내부(686)는 누름부(684)에 비해 무겁게 제공된다. 스핀 헤드(40)가 회전될 때, 유지 바(681)는 안내부(686)와 누름부(682)의 무게 차이로 인하여 안내부(686)가 몸체(300)의 중심에 가까워지는 방향으로, 누름부(682)가 몸체(300)의 중심에서 멀어지는 방향으로 회전한다. 유지 바(681)가 회전되는 과정에서 누름부(684)는 몸체(300)의 중심을 향하는 방향으로 이동 로드(630)를 밀어준다. 실시예에 의하면, 안내부(686)는 누름부(684)에 비해 넓은 폭과 두꺼운 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 안내부(686)와 누름부(684)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 다양하게 설계 변경될 수 있다.

스핀 헤드(40)가 회전되지 않을 때에는 누름부(684)에는 힘이 제공되지 않는다. 이동 로드(620)가 캠(720)의 반시계 회전(82)에 의해 몸체(300)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동될 때, 누름부(684)는 이동 로드(620)의 이동을 간섭하지 않는 위치로 회전된다. 이때 안내부(686)가 설정 범위 이상 회전되지 않도록, 스토퍼(688)가 제공된다.

스핀 헤드(40)가 회전되는 동안에 유지 바(681)에는 원심력이 작용하고, 안내부(686)가 몸체(300)의 중심에서 멀어지는 방향으로, 누름부(684)가 몸체(300)의 중심에 가까워지는 방향으로 회전한다. 유지 바(681)의 회전으로, 누름부(684)는 몸체(300)의 중심을 향하는 방향으로 이동 로드(620)를 밀어준다. 이러한 유지 바(681)의 움직임은 스핀 헤드(40)가 회전하는 동안 계속되므로, 척 핀(500)들은 기판(W)의 측부와 지속적으로 접촉을 유지할 수 있다.

직선 이동기(700)는 척 핀(500)이 대기 위치와 지지 위치 간에 이동될 수 있도록 이동 로드(620)를 몸체(300)의 반경 방향으로 직선 이동시킨다. 직선 이동기(700)는 캠(720), 캠 구동기(도 9의 730), 그리고 캠 복원기(760)를 가진다. 캠(720)은 대체로 원형의 링 형상을 가진다. 캠(720)은 그 외주면으로부터 외측 방향으로 돌출되도록 연장된 돌기들(740)을 가진다. 돌기(740)들은 이동 로드(620)들의 수와 동일하게 제공되며, 이들 각각에 대응될 수 있는 위치에 형성된다. 돌기(740)는 대체로 완만한 경사를 가진 전면(742)과 급경사를 가진 후면(744)을 가진다. 캠 구동기(730)는 캠(720)을 제 1 회전 방향(82)으로 회전시키고, 캠 복원기(760)는 캠(720)을 제 1 회전 방향(82)과 반대 방향인 제 2 회전 방향(84)으로 회전시킨다. 캠 구동기(730)로는 캠(720)을 일정 각도 회전시키는 로터리 실린더가 사용된다. 로터리 실린더는 회전축(도시되지 않음)을 회전시키고, 회전축은 캠(720)에 고정결합된다. 돌기(740)의 일측에는 캠(720)의 회전각을 제한하도록 캠 스토퍼(750)가 몸체(300)에 고정 설치된다 제공된다. 캠 복원기(760)로는 복원력으로서 탄성력을 제공하는 스프링(762)이 사용된다. 캠(720)에는 스프링(762)의 일단이 고정 결합되는 제 1 걸쇠(764)가 제공되고, 하판(340)에는 스프링(762)의 타단이 고정결합되는 제 2 걸쇠(766)가 제공된다. 제 1 걸쇠(764)는 제 2 걸쇠(766)에 비해 이에 상응하는 돌기(740)에 더 인접하게 배치된다.

일 예에 의하면, 캠 구동기(730)는 구름볼(622)이 캠(720)의 외측면에서 돌기(740)의 전면(742)을 타고 올라가도록 캠(720)을 회전시킨다. 캠(720)이 제 1 회전 방향(82)으로 회전함에 따라 척 핀(500)은 지지 위치에서 대기 위치로 이동되고, 탄성 부재(640)는 압축된다. 캠 구동기(730)로부터의 구동력이 제거되면 캠(720)은 스프링(762)의 탄성력에 의해 제 2 회전 방향(84)으로 회전되고, 구름 볼(622)은 캠(720)의 돌기(740)의 전면(742)에서 멀어진다.

이하, 상술한 스핀 헤드를 이용하여 기판을 지지하는 방법을 설명한다.

도 16은 척 핀들이 지지 위치에서 대기 위치로 이동하는 과정을 나타내는 도면이다. 도 16을 참조하면,캠 구동기(730)가 구동하여 캠(720)이 제 1 회전 방향(82)으로 회전한다. 캠(720)의 회전으로 구름볼(622)이 돌기(740)의 전면(742)을 타고 올라가고, 이 과정에서 지지 로드(620)가 몸체(300)의 중심에서 멀어지는 방향으로 이동하고 척 핀들(500)이 지지 위치에서 대기 위치로 이동한다. 지지 로드(620)의 이동으로 탄성 부재(400)는 걸림부(623)에 밀려 압축된다. 척 핀(500)들이 대기 위치에 위치된 상태에서, 기판(W)은 척 핀(500)들의 내측 영역에 위치한다.

캠 구동기(730)의 구동이 멈추면, 캠(720)은 캠 복원기(760)의 복원력에 의해 제 2 회전 방향(84)으로 회전한다. 구름볼(622)은 돌기(740)의 전면(742)을 타고 내려가고, 이 과정에서 지지 로드(620)는 탄성 부재(640)의 복원력에 의해 몸체(300)의 중심에 가까워지는 방향으로 이동하고 척 핀(500)들이 대기 위치에서 지지 위치로 이동하여 기판(W)의 측부를 지지한다.

위치 결정 핀(500d)과 연결된 이동 로드(620b)는 제2탄성체(640b)의 탄성력에 의해 스토퍼(631)와 접촉되는 지점까지 이동하고, 푸쉬 핀(500a)과 연결된 이동 로드(620a)는 제1탄성체(640a)의 탄성력에 의해 푸쉬 핀(500a)이 기판(W)의 측부와 접촉되는 지점까지 이동한다. 이러한 이동 로드(620a, 620b)들의 이동으로 위치 결정 핀(500d)들과 푸쉬 핀(500a)들은 기판(W)의 측부를 지지한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 기판 처리 장치 10: 유체 공급 유닛
20: 용기 30: 승강 유닛
40: 스핀 헤드 300: 몸체
400: 지지 핀 500: 척 핀
500a 내지 500c: 푸쉬 핀 500d 내지 500f: 위치 결정 핀
600: 척 핀 이동 유닛 620: 이동 로드
630: 베이스 640: 탄성 부재
640a: 제1탄성체 640b: 제2탄성체
680: 접촉 유지 부재 681: 유지 바
687: 축 핀 700: 직선 이동기
720: 캠 730: 캠 구동기
760: 캠 복원기 780: 척 핀 복원기

Claims

기판이 놓이는 스핀 헤드에 있어서,
몸체;
상기 몸체로부터 상부로 돌출되도록 상기 몸체에 설치되는 위치결정 핀들과 푸쉬 핀들; 및
상기 스핀 헤드에 놓인 기판의 측부를 지지하는 지지 위치와 상기 지지 위치에 비해 상기 몸체의 중심에서 더 멀리 떨어진 대기 위치 간에 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들을 이동시키는 척 핀 이동 유닛을 포함하되,
상기 척 핀 이동 유닛은
상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들에 고정 결합하는 이동 로드들;
회전 가능하며, 상기 지지 위치에 위치된 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 대기 위치로 이동될 수 있도록 상기 이동 로드들을 이동시키는 돌기들이 외측면에 형성된 캠; 및
상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들 각각이 서로 독립적으로 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치를 향하는 방향으로 이동되도록 상기 이동 로드들 각각에 탄성력을 인가하는 탄성 부재를 포함하며,
상기 탄성 부재는
상기 푸쉬 핀들과 연결된 상기 이동 로드들에 탄성력을 인가하며, 제1탄성 계수를 갖는 제1탄성체들과; 및
상기 위치결정 핀들과 연결된 상기 이동 로드들에 탄성력을 인가하며, 상기 제1탄성 계수보다 큰 제2탄성 계수를 갖는 제2탄성체들을 포함하는 스핀 헤드.
제 1 항에 있어서,
상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들은 서로 조합하여 링 형상으로 배치되고,
상기 몸체의 둘레를 따라 상기 위치결정 핀들은 연속하여 배치되고, 상기 푸쉬 핀들은 연속하여 배치되는 스핀 헤드.
제 2 항에 있어서,
상기 몸체는 상기 몸체의 중심을 가로지르는 기준선을 기준으로 제1영역과 제2영역으로 구획되고,
상기 푸쉬 핀들은 상기 제1영역에서 반 호 형상으로 배치되고,
상기 위치결정 핀들은 상기 제2영역에서 반 호 형상으로 배치되는 스핀 헤드.
제 2 항에 있어서,
상기 척 핀 이동 유닛은
상기 몸체에 결합하며, 삽입 홀이 형성된 스토퍼를 갖는 베이스들을 더 포함하되,
상기 이동 로드들 각각은 상기 삽입 홀에 삽입되고, 상기 위치결정 핀 또는 상기 푸쉬 핀이 결합하는 전단과 상기 스토퍼와 상기 캠 사이에 위치하는 후단을 가지며,
상기 탄성 부재는 상기 스토퍼와 상기 이동 로드의 후단 사이에서 상기 이동 로드에 삽입되고, 상기 이동 로드들이 상기 돌기에 밀려 상기 몸체의 중심에서 멀어지는 방향으로 이동하는 과정에서 압축되는 스핀 헤드.
제4항에 있어서,
상기 탄성 부재는 상기 이동 로드의 중심축과 동일 축 상에 위치하는 스핀 헤드.
제 4 항에 있어서,
상기 이동 로드와 상기 베이스 중 어느 하나에는 가이드 홈이 상기 이동 로드의 길이방향으로 형성되고, 다른 하나에는 상기 가이드 홈에 삽입되는 가이드 레일이 형성되며,
상기 가이드 레일은 상기 이동 로드의 직선 이동을 안내하는 스핀 헤드.
제 4 항에 있어서,
상기 베이스들은 상기 푸쉬 핀이 결합된 이동 로드가 삽입되는 제1그룹과, 상기 위치결정 핀이 결합된 이동 로드가 삽입되는 제2그룹으로 구분되고,
상기 제2그룹의 베이스에 형성된 상기 스토퍼와 상기 위치결정 핀의 사이 거리는 상기 제1그룹의 베이스에 형성된 상기 스토퍼와 상기 푸쉬 핀의 사이 거리보다 먼 스핀 헤드.
제 4 항에 있어서,
상기 몸체는
저면에 상기 베이스가 결합하는 금속재질의 상판; 및
상기 상판의 하부에 제공되는 하판을 포함하며,
상기 상판은 수지 재질로 몰딩되는 스핀 헤드.
제 4 항에 있어서,
상기 척 핀 이동 유닛은
상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 지지 위치 있는 동안에 상기 몸체의 중심을 향하는 방향으로 상기 이동 로드를 밀어주고, 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 지지 위치에서 상기 대기 위치로 이동되는 동안에 상기 이동 로드의 이동을 간섭하지 않는 위치로 이동가능하게 제공되는 접촉 유지 부재들을 더 포함하는 스핀 헤드.
제 9 항에 있어서,
상기 이동 로드에는 수용공이 형성되고,
상기 접촉 유지 부재는
상기 몸체에 대해 회전가능하도록 상기 몸체에 결합하는 중앙부와, 상기 중앙부로부터 연장되고 그 끝단이 상기 수용공에 위치하며 상기 이동 로드를 밀어주는 누름부와, 그리고 상기 이동 로드로부터 멀어지는 방향으로 상기 중앙부로부터 연장되며 상기 누름부보다 무겁게 제공되는 안내부를 가지는 유지 바를 포함하는 스핀 헤드.
기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀 헤드;
상기 스핀 헤드에 놓인 기판으로 유체를 공급하는 유체 공급 유닛; 및
상기 스핀 헤드의 측부를 감싸며, 상기 기판에서 비산하는 유체를 회수하는 용기를 포함하며,
상기 스핀 헤드는
몸체;
상기 몸체의 상부로 돌출되도록 상기 몸체에 설치되는 위치결정 핀들과 푸쉬 핀들; 및
상기 스핀 헤드에 놓인 기판의 측부를 지지하는 지지 위치와 상기 지지 위치에 비해 상기 몸체의 중심에서 더 멀리 떨어진 대기 위치 간에 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들을 이동시키는 척 핀 이동 유닛을 포함하며,
상기 척 핀 이동 유닛은
상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들에 각각 결합하는 이동 로드들;
회전 가능하며, 상기 지지 위치에 위치된 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 대기 위치로 이동될 수 있도록 상기 이동 로드들을 이동시키는 돌기들이 외측면에 형성된 캠;
상기 푸쉬 핀이 상기 지지 위치에서 상기 대기 위치로 이동하는 과정에서 압축되고, 상기 푸쉬 핀을 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치로 이동시키는 힘을 상기 푸쉬 핀이 결합된 이동 로드에 인가하는 제1탄성체들; 및
상기 위치결정 핀이 상기 지지 위치에서 상기 대기 위치로 이동하는 과정에서 압축되고, 상기 위치결정 핀을 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치로 이동시키는 힘을 상기 위치결정 핀이 결합된 이동 로드에 인가하며, 상기 제1탄성체와 상이한 탄성 계수를 갖는 제2탄성체들을 포함하는 기판 처리 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제2탄성체는 상기 제1탄성체보다 탄성 계수가 큰 기판 처리 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1탄성체가 인가하는 힘의 방향은 상기 푸쉬 핀과 결합된 이동 로드의 이동 경로와 동일 선상에 위치하고,
상기 제2탄성체가 인가하는 힘의 방향은 상기 위치결정 핀과 결합된 이동 로드의 이동 경로와 동일 선상에 위치하는 기판 처리 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 척 핀 이동 유닛은
상기 몸체에 결합하며, 삽입 홀이 형성된 스토퍼를 갖는 베이스들을 더 포함하되,
상기 이동 로드들 각각은 상기 삽입 홀에 삽입되고,
상기 제1탄성체들과 상기 제2탄성체들 각각은 상기 스토퍼의 후방에서 상기 이동 로드들에 삽입되고 기판 처리 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 푸쉬 핀들과 상기 위치결정 핀들은 서로 조합하여 링 형상으로 배치되고,
상기 푸쉬 핀들은 반호 형상으로 연속하여 배치되고, 상기 위치결정 핀들은 반호 형상으로 연속하여 배치되는 기판 처리 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 이동 로드에는 수용공이 형성되고,
상기 척 핀 이동 유닛은
상기 몸체에 대해 회전가능하도록 상기 몸체에 결합하는 중앙부와, 상기 중앙부로부터 연장되고 그 끝단이 상기 수용공에 위치하며 상기 이동 로드를 밀어주는 누름부와, 그리고 상기 이동 로드로부터 멀어지는 방향으로 상기 중앙부로부터 연장되며 상기 누름부보다 무겁게 제공되는 안내부를 갖는 유지 바를 포함하며,
상기 유지 바는 상기 위치결정 핀들과 상기 푸쉬 핀들이 상기 지지 위치 있는 동안에 상기 몸체의 중심을 향하는 방향으로 상기 이동 로드를 밀어주는 기판 처리 장치.
몸체의 상부로 돌출된 푸쉬 핀들과 위치 결정 핀들을 대기 위치에서, 상기 대기 위치에 비해 상기 몸체의 중심보다 가까운 지지 위치로 이동시켜 기판의 측부를 지지하되,
상기 위치 결정 핀들이 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치를 향하는 방향으로 이동되도록 상기 위치 결정 핀들에 탄성력을 인가하는 탄성 부재의 탄성계수는 상기 푸쉬 핀들이 상기 대기 위치에서 상기 지지 위치를 향하는 방향으로 이동되도록 상기 푸쉬핀들에 탄성력을 인가하는 탄성 부재의 탄성계수보다 큰 기판 지지 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 푸쉬 핀들은 연속하여 배치되고 기판의 일 영역 측부를 지지하며,
상기 위치 결정 핀들은 연속하여 배치되고 기판의 타 영역 측부를 지지하는 기판 지지 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 푸쉬 핀들과 상기 위치 결정 핀들은 링 형상으로 배치되며,
상기 푸쉬 핀들은 반호 형상으로 배치되고, 상기 위치 결정 핀들은 나머지 반호 형상으로 배치되는 기판 지지 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 푸쉬 핀들과 상기 위치 결정 핀들 각각은 이동 로드들과 결합하고,
상기 푸쉬 핀들과 상기 위치 결정 핀들이 상기 기판을 지지하는 힘의 방향은 상기 이동 로드들의 길이 방향과 동일 선상에 위치하는 기판 지지 방법.