KR102626035B1 - 기판 스피닝 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 스피닝 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 원형 디스크 형상의 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 스피닝 장치는, 기판의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부와, 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며 고정지지부를 마주하는 기판의 가장자리 다른 일측을 지지하는 가동지지부와, 기판의 표면에 세정브러쉬가 접촉하는 동안에는 가동지지부를 기판으로부터 이격시키고 기판의 표면에 세정브러쉬가 비접촉하는 동안에는 가동지지부를 기판에 접근시키는 위치제어부를 포함하는 것에 의하여, 지지부의 접촉 압력 편차에 의한 기판의 변형 및 파손을 방지하고, 기판의 세정 균일도를 높이는 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 스피닝 장치 및 그 제어방법{SUBSTRATE SPINNING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEROF}
본 발명은 기판 스피닝 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판의 변형 및 손상을 방지하고, 세정 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 스프닝 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
웨이퍼 등의 기판에 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 등의 많은 공정을 통해 반도체 소자가 제조된다. 그리고, 상기 공정을 행한 이후에는 기판 상에 잔류하는 불필요한 박막, 입자 등의 이물질을 제거하는 세정 공정이 수행된다.
특히, 화학 기계적 연마 공정을 마친 기판은 표면에 많은 이물질이 잔류하므로 이물질을 제거하기 위하여 여러 단계의 세정 공정이 행해지며, 이 가운데 기판의 상면과 하면을 동시에 세정할 수 있는 방안이 모색되고 있다.
예를 들어, 원형 디스크 형상의 기판(W)의 상면과 하면을 세정 브러쉬(99)로 동시에 접촉 세정하는 브러쉬 세정 장치에 사용되는 기판 스피닝 장치(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다. 즉, 기판 스피닝 장치(1)는 원형 디스크 형상의 기판(W)이 공급되면, 한 쌍(A1, A2)의 구동 지지체(10, 20)를 고정하고 있는 지지대(미도시) 중 어느 하나가 이동하여, 기판(W)을 구동 지지체(10, 20)의 접촉지지체(15,25)에 수용한 상태에서, 접촉지지체(15)를 회전 구동하여 기판(W)을 수평 회전시킨다.
기판이 수평 회전됨과 동시에 기판의 표면에 회전하면서 접촉하는 브러쉬(99)에 세정액 및 약액 등을 공급하면서 기판(W)의 표면에 잔류하는 이물질을 제거할 수 있다.
일반적으로 기판 스피닝 장치(1)의 구동 지지체(10, 20)는 3개 이상으로 형성되며, 구동 지지체(10, 20) 중 일부는 기판(W)을 회전 구동하는 구동 지지체(10)이고, 나머지 다른 일부는 기판(W)의 회전수를 측정하는 아이들러 지지체(20)로 제공될 수 있다.
구동 지지체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 구동 모터(M)에 의하여 회전 구동되고 상,하측에 베어링(12b)에 의해 회전 지지되는 구동 회전축(12)과, 구동 회전축(12)의 둘레를 감싸는 중공 하우징(13)과, 구동 회전축(12)의 상단부에 결합되어 기판(W)을 지지하는 접촉 지지체(15)로 구성된다.
접촉 지지체(15)는 구동 회전축(12)에 결합되어 구동 회전축(12)과 함께 회전한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 접촉 지지체(15)는 다수의 지지체(15a, 15b, 15b)로 분할 형성될 수 있으며, 연결 볼트(77x, 78x, 79x)로 결합될 수 있다. 경우에 따라서는, 접촉 지지체가 단 하나의 몸체로 제공되는 것도 가능하다. 접촉 지지체(15)에 기판(W)의 가장자리가 접촉한 상태로 유지되며, 접촉 지지체(15)가 회전 구동됨에 따라, 접촉 지지체(15)와 접촉하고 있는 기판(W)도 함께 회전 구동된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 아이들러 지지체(20)도 상,하측에 베어링(22b)에 의해 회전 지지되는 구동 회전축(22)과, 구동 회전축(22)의 둘레를 감싸는 중공 하우징(23)과, 구동 회전축(22)의 상단부에 결합되어 기판(W)을 지지하는 접촉 지지체(25)로 구성된다. 그리고, 구동 모터가 연결되는 대신에 회전수를 감지하는 엔코더 등의 센서(S)가 구동 회전축(22)에 연결 설치되어, 아이들러 접촉 지지체(25)와 함께 회전하는 구동 회전축(22)의 회전수를 측정하여 기판(W)의 회전수를 감지한다.
한편, 기존 스피닝 장치(1)에서 브러쉬(99)에 의한 기판(W)의 세정이 균일하게 이루어지기 위해서는, 브러쉬(99)가 기판(W)에 접촉하는 동안 기판(W)이 변형없이 수평하게 배치된 상태로 회전할 수 있어야 한다.
다시 말해서, 제조 공차 또는 조립 오차 등에 의해 서로 마주하게 배치되는 지지체(구동 지지체 또는 아이들러 지지체)가 기판(W)에 접촉하는 접촉 응력이 서로 다른 경우에는, 기판(W)의 특정 부위(예를 들어, 중앙부)가 상부 또는 하부로 볼록하게 변형된 상태로 회전하게 된다. 이와 같이, 기판(W)이 변형된 상태로 회전하는 동안에 기판(W)의 표면에 브러쉬(99)가 접촉하면, 기판(W)의 변형량만큼 브러쉬(99)가 접촉되는 접촉 면적 및 접촉 압력이 기판(W)의 부위별로 서로 다르기 때문에, 브러쉬(99)에 의한 세정이 기판(W)의 표면에 전체적으로 균일하게 이루어지기 어렵고, 기판(W)의 세정량을 정확하게 산출할 수 없는 문제점이 있다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 각 지지체가 40psi의 접촉 압력으로 기판(W)을 지지하는 조건에서, 기판(W)의 중심에서 40㎜ 이격된 지점에서 변위 센서를 이용하여 기판(W)의 표면 높이를 측정한 결과, 대략 0.3㎜의 높이 편차가 발생함을 알 수 있다. 이와 같이, 기판(W)의 표면 높이 편차가 발생한 조건(변형된 상태)에서, 기판(W)의 표면에 브러쉬(99)가 접촉하면, 기판(W)의 표면 높이 편차만큼 브러쉬(99)가 접촉되는 접촉 면적 및 접촉 압력이 기판(W)의 부위별로 서로 다르기 때문에, 브러쉬(99)에 의한 세정이 기판(W)의 표면에 전체적으로 균일하게 이루어지기 어렵고, 기판(W)의 세정량을 정확하게 산출할 수 없는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 기판에 대한 접촉 압력 편차에 의한 기판의 변형을 방지하고, 기판의 세정 균일도를 높이기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 기판의 변형 및 손상을 방지하고, 세정 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 스프닝 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 지지부의 접촉 압력 편차에 의한 기판의 변형 및 파손을 방지하고, 세정브러쉬에 의한 기판의 세정 균일도를 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판과 지지부의 접촉 압력을 균일하게 제어할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 정확한 회전 제어를 통해, 과도하지도 않고 부족하지도 않은 적절한 세정량으로 세정 공정을 제어하여 세정의 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 원형 디스크 형상의 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 스피닝 장치는, 기판의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부와, 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며 고정지지부를 마주하는 기판의 가장자리 다른 일측을 지지하는 가동지지부와, 기판의 표면에 세정브러쉬가 접촉하는 동안에는 가동지지부를 기판으로부터 이격시키고 기판의 표면에 세정브러쉬가 비접촉하는 동안에는 가동지지부를 기판에 접근시키는 위치제어부를 포함한다.
이는, 회전하는 기판을 세정브러쉬를 이용하여 세정함에 있어서, 기판이 변형된 상태에서 세정브러쉬가 접촉함에 따른 기판의 손상을 방지하고, 기판의 세정 균일도 저하를 방지하기 위함이다.
즉, 본 발명은 고정지지부와 가동지지부를 이용하여 기판을 회전 가능하게 지지하되, 기판의 표면에 세정브러쉬가 접촉하는 동안에는 가동지지부를 기판으로부터 이격시키는 것에 의하여, 가동지지부와 고정지지부의 제조 공차 또는 조립 오차 등에 의한 기판의 변형을 방지하고, 기판의 표면 높이 편차에 의한 세정브러쉬의 세정 균일도 저하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 가동지지부와 고정지지부가 기판을 서로 마주하는 양측에서 지지하는 구조에서는, 가동지지부와 고정지지부의 제조 공차 및 조립 오차 등에 의해 기판에 변형이 발생되고 표면 높이 편차가 발생할 수 있다. 이와 같이 기판이 변형된 상태에서 세정브러쉬가 접촉하면, 기판의 변형량만큼 세정브러쉬가 접촉되는 접촉 면적 및 접촉 압력이 기판의 부위별로 서로 다르기 때문에, 세정브러쉬에 의한 세정이 기판의 표면에 전체적으로 균일하게 이루어지기 어렵고, 기판의 세정량을 정확하게 산출할 수 없다. 하지만, 본 발명에서는 기판에 세정브러쉬가 접촉되는 동안에는, 기판이 고정지지부에 의해서만 지지되어 회전하기 때문에(가동지지부를 향한 기판의 일부 이동이 허용되기 때문에), 가동지지부와 고정지지부의 제조 공차 및 조립 오차에 의한 기판의 변형을 방지하고, 기판의 표면에 높이 편차가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 기판으로부터 가동지지부가 이격된 상태에서, 기판에는 고정지지부에 의한 접촉 응력과, 세정브러쉬가 기판에 회전 접촉됨에 따라 기판에 작용하는 수평하중이 서로 마주하는 방향에서 동시에 작용하기 때문에, 가동지지부가 기판으로부터 이격되더라도 기판의 수평 배치상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 기판의 처리 공정에 따라 가동지지부가 필요할 때만 선택적으로 가동지지부를 사용하는 것에 의하여, 고정지지부와 가동지지부를 동시에 사용할 때보다, 기판의 회전 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있으며, 전력 소모를 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 가동지지부가 세정브러쉬에 의해 기판에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 기판의 가장자리를 지지하도록 하는 것에 의하여, 기판의 배치 상태를 보다 안정적으로 유지하는 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 고정지지부는, 세정브러쉬로부터 기판에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 방향에서 기판의 가장자리를 지지하는 제1고정지지체와, 제1고정지지체로부터 이격되게 배치되어 세정브러쉬로부터 기판에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 방향에서 기판의 다른 가장자리를 지지하는 제2고정지지체를 포함한다.
이때, 제1고정지지체와 제2고정지지체를 기판을 회전 구동시키기 위한 구동지지체로 구성하는 것에 의하여, 고정지지부만으로 기판을 충분한 조건으로 회전시키는 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 제1고정지지체와 제2고정지지체 중 나머지 다른 하나가 기판의 회전에 의해 아이들(idle) 회전하는 아이들 지지체로서 사용되는 것도 가능하다.
그리고, 가동지지부는, 세정브러쉬에 의해 기판에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 기판의 가장자리를 지지하는 제1가동지지체와, 제1가동지지체로부터 이격되게 배치되며 세정브러쉬에 의해 기판에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 기판의 가장자리를 지지하는 제2가동지지체 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
이때, 제1가동지지체와 제2가동지지체 중 적어도 어느 하나를 기판을 회전 구동시키기 위한 구동지지체로 구성하는 것에 의하여, 세정브러쉬가 기판에 미접촉되는 동안 기판을 충분한 조건으로 회전시키는 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 고정지지부와 가동지지부는, 기둥 형태로 직립 설치되어 회전하는 회전축과, 회전축의 상단에 결합되어 기판의 가장자리가 접촉되는 접촉체를 포함한다.
바람직하게, 아이들러 지지부는 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며, 기판에 대한 아이들러 지지부의 이동을 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함한다. 이와 같이, 아이들러 지지부가 탄성부재의 탄성력에 의해 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력을 상쇄시켜 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력에 의해 기판이 변형되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 세정브러쉬가 비접촉하는 동안 기판의 표면에 헹굼수를 분사하는 헹굼수 분사부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 원형 디스크 형상의 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 스피닝 장치는, 기판의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부와, 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되어 고정지지부를 마주하는 기판의 가장자리 다른 일측을 지지하며 기판의 회전에 의해 아이들(idle) 회전하는 아이들러 지지부와, 기판에 대한 아이들러 지지부의 이동을 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함한다.
이와 같이, 고정지지부를 마주하는 기판의 반대측이 이이들러 지지부에 의해 지지되되, 아이들러 지지부가 탄성부재의 탄성력에 의해 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력을 상쇄시켜 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력에 의해 기판이 변형되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 기판의 일측은 고정지지부에 의해 지지되고, 고정지지부를 마주하는 기판의 반대측은 아이들러 지지부에 의해 지지될 수 있기 때문에, 세정브러쉬가 비접촉되는 동안(헹굼수 분사부에서 헹굼수가 분사되는 동안)에도, 별도의 가동지지부 없이도 기판의 수평 배치상태를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있으며, 구조를 간소화하고 장비를 보다 소형으로 제작할 수 있게 한다.
본 발명의 다른 분야에 따르면, 원형 디스크 형상의 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 스피닝 장치의 제어방법은, 기판의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부와, 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며 고정지지부를 마주하는 기판의 가장자리 다른 일측을 지지하는 가동지지부를 이용하여, 기판을 지지하는 기판지지단계와, 가동지지부가 기판에 접촉된 상태를 유지하거나 이격되도록 기판에 대한 가동지지부의 위치를 제어하는 위치제어단계를 포함한다.
이와 같이, 선택적으로 가동지지부가 기판에 접촉된 상태를 유지하거나 이격되도록 기판에 대한 가동지지부의 위치를 제어하는 것에 의하여, 기판의 처리 공정에 따라 가동지지부의 사용 여부를 자유롭게 결정할 수 있다. 다시 말해서, 기판의 처리 공정에 따라 가동지지부가 필요할 때만 선택적으로 가동지지부를 사용하는 것에 의하여, 고정지지부와 가동지지부를 동시에 사용할 때보다, 기판의 회전 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 위치제어단계에서, 기판의 표면에 세정브러쉬가 접촉하는 동안에는 가동지지부를 기판으로부터 이격시키고, 기판의 표면에 세정브러쉬가 비접촉하는 동안에는 가동지지부를 기판에 접근시키도록 하는 것에 의하여, 가동지지부와 고정지지부의 제조 공차 또는 조립 오차 등에 의한 기판의 변형을 방지하고, 기판의 표면 높이 편차에 의한 세정브러쉬의 세정 균일도 저하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 기판지지단계에서, 고정지지부는 세정브러쉬에 의해 기판에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 제1방향에서 따라 기판의 가장자리 일측을 지지하고, 가동지지부는 제1방향을 마주하는 제2방향에서 기판의 가장자리 다른 일측을 지지하는 것에 의하여, 기판의 표면에 세정브러쉬가 비접촉하는 동안에, 가동지지부가 기판으로부터 이격되어 있더라도, 기판의 수평 배치상태를 안정적으로 유지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기판의 가장자리를 지지하며, 기판의 회전에 의해 아이들(idle) 회전하는 아이들러 지지부를 이용하여 기판의 회전수를 검출하는 회전수 검출단계를 포함하는 것에 의하여, 적절한 세정량으로 세정 공정을 제어하여 세정의 신뢰성을 확보하고, 기판의 세정 상태를 균일하게 제어하는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 회전수 검출단계에서는 아이들러 지지부가 기판에 탄성적으로 접촉되며, 아이들러 지지부의 탄성 이동에 의해 기판에 작용하는 접촉 응력이 상쇄되도록 하는 것에 의하여, 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력을 상쇄시켜 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력에 의해 기판이 변형되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게 회전수 검출단계에서는 아이들러 지지부가 세정브러쉬에 의해 기판에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 기판의 가장자리를 지지하도록 하는 것에 의하여, 기판의 배치 상태를 안정적으로 유지하는 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 변형 및 손상을 방지하고, 세정 균일도를 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 고정지지부와 가동지지부를 이용하여 기판을 회전 가능하게 지지하되, 기판의 표면에 세정브러쉬가 접촉하는 동안에는 가동지지부를 기판으로부터 이격시키는 것에 의하여, 가동지지부와 고정지지부의 제조 공차 또는 조립 오차 등에 의한 기판의 변형을 방지하고, 기판의 표면 높이 편차에 의한 세정브러쉬의 세정 균일도 저하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 가동지지부와 고정지지부가 기판을 서로 마주하는 양측에서 지지하는 구조에서는, 가동지지부와 고정지지부의 제조 공차 및 조립 오차 등에 의해 기판에 변형이 발생되고 표면 높이 편차가 발생할 수 있다. 이와 같이 기판이 변형된 상태에서 세정브러쉬가 접촉하면, 기판의 변형량만큼 세정브러쉬가 접촉되는 접촉 면적 및 접촉 압력이 기판의 부위별로 서로 다르기 때문에, 세정브러쉬에 의한 세정이 기판의 표면에 전체적으로 균일하게 이루어지기 어렵고, 기판의 세정량을 정확하게 산출할 수 없다. 하지만, 본 발명에서는 기판에 세정브러쉬가 접촉되는 동안에는, 기판이 고정지지부에 의해서만 지지되어 회전하기 때문에, 가동지지부와 고정지지부의 제조 공차 및 조립 오차에 의한 기판의 변형을 방지하고, 기판의 표면에 높이 편차가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 기판의 처리 공정에 따라 가동지지부가 필요할 때만 선택적으로 가동지지부를 사용하는 것에 의하여, 고정지지부와 가동지지부를 동시에 사용할 때보다, 기판의 회전 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있으며, 전력 소모를 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판과 지지부의 접촉 압력을 균일하게 제어할 수 있으며, 기판의 회전 조건을 정확히 제어하여 안정성 및 신뢰성을 향상시키기는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 지지부의 접촉 압력 편차에 의한 기판의 변형 및 파손을 방지하고, 과도하지도 않고 부족하지도 않은 적절한 세정량으로 세정 공정을 제어하여 세정의 신뢰성을 확보하고, 기판의 세정 상태를 균일하고 일관되게 제어하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 스피닝 장치의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 기판이 안착된 상태를 도시한 평면도,
도 3은 도 1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 구동 지지체의 종단면도,
도 4는 도 3의 'A'부분의 확대도,
도 5는 도 1의 감지 지지체의 종단면도,
도 6은 도 1의 기판 스프닝 장치에 의한 기판의 회전시 웨이퍼의 표면 높이 변형량을 도시한 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 기판 스피닝 장치를 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7의 고정지지부와 가동지지부를 설명하기 위한 도면,
도 9 내지 도 11은 도 7의 가동지지부의 작동 구조를 설명하기 위한 도면,
도 12는 도 7의 제1고정지지체를 도시한 도면,
도 13은 도 7의 제1가동지지체를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 스피닝 장치를 설명하기 위한 도면,
도 15 및 도 16은 도 14의 가동지지부의 작동 구조를 설명하기 위한 도면,
도 17은 도 14의 아이들러 지지부를 도시한 도면,
도 18 및 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 스피닝 장치를 설명하기 위한 도면,
도 20은 본 발명에 따른 기판 스피닝 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 기판 스피닝 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 고정지지부와 가동지지부를 설명하기 위한 도면이며, 도 9 및 도 11은 도 7의 가동지지부의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 12는 도 7의 제1고정지지체를 도시한 도면이고, 도 13은 도 7의 제1가동지지체를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 원형 디스크 형태의 기판(W)을 스핀 회전시키는 기판 스피닝 장치(10)는, 기판(W)의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부(210)와, 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 지지하는 가동지지부(240)와, 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 접촉하는 동안에는 가동지지부(240)를 기판(W)으로부터 이격시키고 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 비접촉하는 동안에는 가동지지부(240)를 기판(W)에 접근시키는 위치제어부(270)를 포함한다.
고정지지부(210)는 기판(W)의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치된다. 여기서, 고정지지부(210)가 기판(W)의 가장자리 일측을 지지한다 함은, 기판(W)의 가장자리 일측이 고정지지부(210)에 직접 맞닿도록 접촉되며 지지되는 상태로 이해될 수 있다.
고정지지부(210)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기판(W)의 가장자리를 지지 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 고정지지부(210)는, 세정브러쉬(300)로부터 기판(W)에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 방향에서 기판(W)의 가장자리를 지지하는 제1고정지지체(220)와, 제1고정지지체(220)로부터 이격되게 배치되어 세정브러쉬(300)로부터 기판(W)에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 방향에서 기판(W)의 다른 가장자리를 지지하는 제2고정지지체(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 고정지지부가 단 하나의 고정지지체로 구성되거나 3개 이상의 고정지지체를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
도 12를 참조하면, 제1고정지지체(220)와 제2고정지지체(230)는, 각각 기둥 형태로 직립 설치되어 회전하는 회전축(212)과, 상기 회전축(212)의 선단에 결합되어 기판(W)의 가장자리가 직접 접촉되는 접촉체(214)를 포함하여 구성된다.
일 예로, 상기 접촉체(214)는 복수개의 접촉 지지체로 분할 형성될 수 있으며, 연결 볼트에 의해 단일 몸체 형태로 결합될 수 있다. 경우에 따라서는, 접촉체가 단 하나의 접촉 지지체로 제공되는 것이 가능하며, 접촉 지지체의 개수 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
아울러, 제1고정지지체(220)와 제2고정지지체(230)는 기판(W)을 회전 구동시키기 위한 구동 지지체로 사용된다. 이하에서는 상기 고정지지부(210)를 구성하는 제1고정지지체(220)와 제2고정지지체(230)가 모두 기판(W)을 회전 구동시키기 위한 구동 지지체로 사용된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 제1고정지지체와 제2고정지지체 중 어느 하나가 구동 지지체로 사용되고, 제1고정지지체와 제2고정지지체 중 나머지 다른 하나가 기판의 회전에 의해 아이들(idle) 회전하는 아이들 지지체로서 사용되는 것도 가능하다.
상기 제1고정지지체(220) 및 제2고정지지체(230)가 구동 지지체로 사용되는 경우, 제1고정지지체(220) 및 제2고정지지체(230)의 회전축(212)은 각각 구동 모터에 의해 회전 구동될 수 있고, 각 접촉체(214)는 회전축(212)과 함께 회전할 수 있다. 각 접촉체(214,224)가 회전함에 따라 각 접촉체(214,224)에 접촉된 상태로 지지되는 기판(W)이 함께 회전할 수 있다.
가동지지부(240)는 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 지지하되, 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공된다.
다시 말해서, 가동지지부(240)는 기판(W)의 일측이 고정지지부(210)에 의해 지지된 상태에서 기판(W)의 반대측을 선택적으로 지지하기 위해 제공되며, 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향을 따라 이동함으로써, 선택적으로 기판(W)에 접촉(지지)되거나 기판(W)으로부터 이격될 수 있다.
여기서, 가동지지부(240)가 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 지지한다 함은, 세정브러쉬(300)에 의해 기판(W)에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향(고정지지부(210)를 마주하는 방향)에서 기판(W)의 가장자리 다른 일측이 가동지지부(240)에 직접 맞닿도록 접촉되며 지지되는 상태를 말한다.
또한, 본 발명에서 가동지지부(240)가 고정지지부(210)를 마주하도록 기판(W)의 반대측을 지지한다 함은, 가동지지부(240)에 의해 지지되는 기판(W)의 지지 위치가 고정지지부(210)에 의해 지지되는 기판(W)의 지지 위치와 동일한 수평선 상에 배치되거나 인접한 다른 수평선 상에 배치되는 경우를 모두 포함하는 것으로 정의된다.
가동지지부(240)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기판(W)의 가장자리를 지지 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 가동지지부(240)는 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되어 기판(W)의 가장자리를 선택적으로 지지하는 제1가동지지체(250)와, 제1가동지지체(250)로부터 이격되게 배치되며 세정브러쉬(300)에 의해 기판(W)에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 기판(W)의 가장자리를 지지하는 제2가동지지체(260) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성된다.
이하에서는 가동지지부(240)가 제1가동지지체(250)만을 포함하여 구성되며, 제1가동지지체(250)와, 제1고정지지체(220)와, 제2고정지지체(230)에 의해 기판(W)이 3점 지지 방식으로 지지되도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 바람직하게, 제1가동지지체(250)를 기판(W)의 원주 방향을 따라 제1고정지지체(220) 및 제2고정지지체(230)와 등간격을 이루도록 이격되게 배치하는 것에 의하여, 단 하나의 제1가동지지체(250)만으로 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 안정적으로 지지하는 효과를 얻을 수 있다.
제1가동지지체(250)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제1가동지지체(250)는 실린더, 솔레노이드, 모터 등과 같은 통상의 직선구동수단에 의해 직선 이동하며 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 제1가동지지체 및 제2가동지지체가 일 지점을 기준으로 회전하며 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동하거나, 제1가동지지체 및 제2가동지지체가 직선 이동 및 회전 이동을 함께 수행하며 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.
도 13을 참조하면, 제1가동지지체(250)는 기둥 형태로 직립 설치되어 회전하는 회전축(252)과, 회전축의 선단에 결합되어 기판(W)의 가장자리가 직접 접촉되는 접촉체(254)를 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로, 제1가동지지체(250)의 접촉체(254)는 복수개의 접촉 지지체(254a,254b,254c)로 분할 형성될 수 있으며, 연결 볼트에 의해 단일 몸체 형태로 결합될 수 있다. 경우에 따라서는, 접촉체가 단 하나의 접촉 지지체로 제공되는 것이 가능하며, 접촉 지지체의 개수 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
참고로, 제1가동지지체(250)는 기판(W)을 회전 구동시키기 위한 구동 지지체로 사용될 수 있다. 제1가동지지체(250)가 기판(W)을 회전 구동시키기 위한 구동 지지체로 사용되는 경우, 제1가동지지체(250)의 회전축(252)은 구동 모터에 의해 회전 구동될 수 있고, 제1가동지지체(250)의 접촉체(254)는 회전축(252)과 함께 회전할 수 있다. 제1가동지지체(250)의 접촉체(254)가 회전함에 따라 접촉체(254)에 접촉된 상태로 지지되는 기판(W)이 함께 회전할 수 있다.
위치제어부(270)는 기판(W)에 대한 세정브러쉬(300)의 접촉 여부에 따라 가동지지부(240)가 기판(W)에 접촉된 상태를 유지하거나 이격되도록 기판(W)에 대한 가동지지부(240)의 위치를 제어한다.
보다 구체적으로, 위치제어부(270)는 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 접촉하는 동안에는 가동지지부(240)를 기판(W)으로부터 이격시키고, 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 비접촉하는 동안에는 가동지지부(240)를 기판(W)에 접근시키도록 구성된다.
예를 들어, 도 9 및 도 10과 같이, 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 접촉되는 동안에는, 가동지지부(240)를 기판(W)으로부터 이격시키고, 기판(W)이 고정지지부(210)에 의해 일측(예를 들어, 세정브러쉬(300)를 기준으로 기판(W)의 양측 중 어느 일측)만 지지된 상태로 회전하도록 하는 것에 의하여, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)의 제조 공차 또는 조립 오차 등에 의한 기판(W)의 변형을 방지하고, 기판(W)의 표면 높이 편차에 의한 세정브러쉬(300)의 세정 균일도 저하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)가 기판(W)을 서로 마주하는 양측에서 지지하는 구조에서는, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)의 제조 공차 및 조립 오차 등에 의해 기판(W)에 변형이 발생되고 표면 높이 편차가 발생할 수 있다. 이와 같이 기판(W)이 변형된 상태에서 세정브러쉬(300)가 접촉하면, 기판(W)의 변형량만큼 세정브러쉬(300)가 접촉되는 접촉 면적 및 접촉 압력이 기판(W)의 부위별로 서로 다르기 때문에, 세정브러쉬(300)에 의한 세정이 기판(W)의 표면에 전체적으로 균일하게 이루어지기 어렵고, 기판(W)의 세정량을 정확하게 산출할 수 없다. 하지만, 본 발명에서는 기판(W)에 세정브러쉬(300)가 접촉되는 동안에는, 기판(W)이 고정지지부(210)에 의해서만 지지되어 회전하기 때문에(가동지지부를 향한 기판의 일부 이동이 허용되기 때문에), 가동지지부(240)와 고정지지부(210)의 제조 공차 및 조립 오차에 의한 기판(W)의 변형을 방지하고, 기판(W)의 표면에 높이 편차가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 이때, 기판(W)에는 고정지지부(210)에 의한 접촉 응력(P1)과, 세정브러쉬(300)가 기판(W)에 회전 접촉됨에 따라 기판(W)에 작용하는 수평하중이 서로 마주하는 방향에서 동시에 작용하기 때문에, 가동지지부(240)가 기판(W)으로부터 이격되더라도 기판(W)의 수평 배치상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
반면, 도 11과 같이, 세정브러쉬(300)가 기판(W)에 비접촉하는 동안(예를 들어, 린스 공정)에는, 예를 들어, 세정브러쉬(300)에 의한 세정이 완료된 후(또는 세정브러쉬(300)에 의한 세정이 수행되기 전)에는, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)가 기판(W)을 서로 마주하는 양측에서 동시에 지지하고, 헹굼수 분사부는 회전하는 기판(W)의 표면에 헹굼수를 분사하여 기판(W)의 표면에 잔류한 이물질을 제거할 수 있다.
아울러, 세정브러쉬(300)가 기판(W)에 비접촉하는 동안에는, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)의 제조 공차 및 조립 오차에 의해 기판(W)의 변형이 일부 발생하더라도, 세정브러쉬(300)가 기판(W)에 직접 접촉하지 않기 때문에, 세정브러쉬(300)의 접촉에 의한 기판(W)의 손상 및 세정균일도 저하가 발생하지 않는다.
헹굼수 분사부로서는 순수 또는 세정액과 같은 유체를 분사할 수 있으며, 헹굼수 분사부에서 분사되는 유체의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 14은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 스피닝 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 15 및 도 16은 도 14의 가동지지부의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 17은 도 14의 아이들러 지지부를 도시한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판 스피닝 장치(10)는, 기판(W)의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부(210)와, 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 지지하는 가동지지부(240)와, 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 접촉하는 동안에는 가동지지부(240)를 기판(W)으로부터 이격시키고 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 비접촉하는 동안에는 가동지지부(240)를 기판(W)에 접근시키는 위치제어부(270)와, 기판(W)의 가장자리를 지지하며 기판(W)의 회전에 의해 아이들(idle) 회전하는 아이들러 지지부를 포함한다.
아이들러 지지부(280)는 기판(W)의 가장자리에 접촉하며, 기판(W)의 회전에 의해 아이들(idle) 회전하도록 구성된다.
아이들러 지지부(280)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기판(W)의 가장자리를 지지 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 아이들러 지지부는 기둥 형태로 직립 설치되어 회전하는 아이들러 회전축과, 아이들러 회전축의 상단에 결합되어 기판(W)의 가장자리가 접촉되는 아이들러 접촉체를 포함하여 구성된다.
상기 아이들러 접촉체(284)는 아이들러 회전축의 상단에 회전 가능하게 제공되며, 기판(W)의 가장자리가 직접 맞닿도록 접촉된 상태에서 기판(W)이 회전됨에 따라 기판(W)에 의해 회전하도록 구성된다.
상기 아이들러 접촉체(284)와 아이들러 회전축 간의 회전 결합 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 아이들러 접촉체(284)의 내부에는 아이들러 회전축의 단부가 수용되기 위한 회전축 수용부(미도시)가 형성될 수 있으며, 아이들러 회전축의 단부가 회전축 수용부에 수용된 상태로, 아이들러 회전축에 대해 아이들러 접촉체(284)가 회전할 수 있다. 경우에 따라서는 별도의 회전축 수용부를 형성하지 않고 아이들러 회전축에 대해 아이들러 접촉체가 회전하도록 구성하는 것도 가능하다.
아이들러 접촉체(284)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 도 17을 참조하면, 아이들러 접촉체(284)는 복수개의 접촉체바디(284a,284b,284c)로 분할 형성될 수 있으며, 연결 볼트에 의해 단일 몸체 형태로 결합될 수 있다. 경우에 따라서는, 아이들러 접촉체가 단 하나의 접촉체바디로 제공되는 것이 가능하며, 접촉체바디의 개수 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
아이들러 회전축에는 구동 모터가 연결되는 대신에 회전수를 감지하는 엔코더와 같은 센서(S)가 연결되어, 아이들러 접촉체와 함께 회전하는 아이들러 회전축의 회전수를 측정하여 기판(W)의 회전수를 감지할 수 있다.
바람직하게, 아이들러 지지부는 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며, 기판(W)에 대한 아이들러 지지부의 이동을 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
탄성부재로서는 통상의 스프링이 사용되거나 여타 다른 탄성수단이 사용될 수 있으며, 탄성부재는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 아이들러 지지부의 이동을 탄성적으로 지지할 수 있는 다양한 구조로 장착될 수 있다.
이와 같이, 아이들러 지지부가 탄성부재의 탄성력에 의해 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력을 상쇄시켜 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력에 의해 기판(W)이 변형되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게, 아이들러 지지부가 세정브러쉬(300)에 의해 기판(W)에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향(고정지지부(210)에 의한 접촉 응력을 마주하는 방향)에서 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 구성하는 것에 의하여, 아이들러 지지부에 의한 기판(W)의 변형 및 유동을 최소화하는 효과를 얻을 수 있다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는 아이들러 지지부가 기판(W)의 9시 방향에서 기판(W)의 가장자리를 지지하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 아이들러 지지부가 기판의 12시 방향, 6시 방향 또는 3시 방향 등에서 기판의 가장자리를 지지하는 것도 가능하며, 2개 이상의 아이들러 지지부를 사용하는 것도 가능하다.
아울러, 가동지지부(240)는, 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되어 기판(W)의 가장자리를 선택적으로 지지하는 제1가동지지체(250)와, 제1가동지지체(250)로부터 이격되게 배치되며 세정브러쉬(300)에 의해 기판(W)에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 기판(W)의 가장자리를 지지하는 제2가동지지체(260)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 제1가동지지체(250)와 제2가동지지체(260)는 공용지지부에 의해 일체로 연결될 수 있으며, 단일 구동원으로 공용지지부를 이동시킴에 따라 제1가동지지체(250)와 제2가동지지체(260)가 동시에 이동되도록 하는 것에 의하여, 구조를 간소화하고 장비를 보다 소형으로 제작할 수 있는 유리한 효과가 있다. 경우에 따라서는 제1가동지지체와 제2가동지지체가 각각 별도의 구동원에 의해 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.
이러한 구성에 의하여, 도 15와 같이, 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 접촉되는 동안에는, 가동지지부(240)를 기판(W)으로부터 이격시키고, 기판(W)이 고정지지부(210)에 의해 일측(예를 들어, 세정브러쉬(300)를 기준으로 기판(W)의 양측 중 어느 일측)만 지지된 상태로 회전하도록 하는 것에 의하여, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)의 제조 공차 또는 조립 오차 등에 의한 기판(W)의 변형을 방지하고, 기판(W)의 표면 높이 편차에 의한 세정브러쉬(300)의 세정 균일도 저하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 이때, 아이들러 지지부는 기판(W)에 탄성적으로 접촉된 상태를 유지하면서, 기판(W)이 회전함에 따라 기판(W)과 함께 회전할 수 있고, 아이들러 지지부의 회전을 감지하여 기판(W)의 회전수를 검출할 수 있다.
반면, 도 16과 같이, 세정브러쉬(300)가 기판(W)에 비접촉하는 동안에는, 예를 들어, 세정브러쉬(300)에 의한 세정이 완료된 후(또는 세정브러쉬(300)에 의한 세정이 수행되기 전)에는, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)가 기판(W)을 서로 마주하는 양측에서 동시에 지지하고, 헹굼수 분사부는 회전하는 기판(W)의 표면에 헹굼수를 분사하여 기판(W)의 표면에 잔류한 이물질을 제거할 수 있다. 이때, 아이들러 지지부는 기판(W)에 탄성적으로 접촉된 상태를 유지하면서, 기판(W)이 회전함에 따라 기판(W)과 함께 회전한다. 경우에 따라서는 세정브러쉬가 기판에 비접촉하는 동안에 아이들어 지지부가 기판으로부터 이격되게 배치되도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 도 18 및 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 스피닝 장치를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 기판 스피닝 장치(10)는, 기판(W)의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부(210)와, 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되어 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 지지하며 기판(W)의 회전에 의해 아이들(idle) 회전하는 아이들러 지지부와, 기판(W)에 대한 아이들러 지지부의 이동을 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함한다.
고정지지부(210)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기판(W)의 가장자리를 지지 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 고정지지부(210)는, 세정브러쉬(300)로부터 기판(W)에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 방향에서 기판(W)의 가장자리를 지지하는 제1고정지지체(220)와, 제1고정지지체(220)로부터 이격되게 배치되어 세정브러쉬(300)로부터 기판(W)에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 방향에서 기판(W)의 다른 가장자리를 지지하는 제2고정지지체(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 고정지지부가 단 하나의 고정지지체로 구성되거나 3개 이상의 고정지지체를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
아이들러 지지부는 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 지지하되, 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공된다.
아이들러 지지부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 기판(W)의 가장자리를 지지 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 아이들러 지지부는 기둥 형태로 직립 설치되어 회전하는 아이들러 회전축과, 아이들러 회전축의 상단에 결합되어 기판(W)의 가장자리가 접촉되는 아이들러 접촉체를 포함하여 구성된다.
상기 아이들러 접촉체(284)는 아이들러 회전축의 상단에 회전 가능하게 제공되며, 기판(W)의 가장자리가 직접 맞닿도록 접촉된 상태에서 기판(W)이 회전됨에 따라 기판(W)에 의해 회전하도록 구성된다.
아이들러 회전축에는 구동 모터가 연결되는 대신에 회전수를 감지하는 엔코더와 같은 센서(S)가 연결되어, 아이들러 접촉체와 함께 회전하는 아이들러 회전축의 회전수를 측정하여 기판(W)의 회전수를 감지할 수 있다.
탄성부재는 기판(W)에 대해 아이들러 지지부가 탄성적으로 이동하도록 한다. 여기서 기판(W)에 대해 아이들러 지지부가 탄성적으로 이동한다 함은, 아이들어 지지부가 기판(W)을 지지한 상태(접촉된 상태)에서 기판(W)에 작용하는 외력 등에 의해 이동할 수 있는 구조로 정의된다.
탄성부재로서는 통상의 스프링이 사용되거나 여타 다른 탄성수단이 사용될 수 있으며, 탄성부재의 종류 및 장착 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 18 및 도 19와 같이, 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 반대측이 이이들러 지지부에 의해 지지되되, 아이들러 지지부가 탄성부재의 탄성력에 의해 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 탄성적으로 이동하도록 하는 것에 의하여, 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력을 상쇄시켜 아이들러 지지부에 의한 접촉 응력에 의해 기판(W)이 변형되는 것을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 기판(W)의 일측은 고정지지부(210)에 의해 지지되고, 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 반대측은 아이들러 지지부에 의해 지지될 수 있기 때문에, 세정브러쉬(300)가 비접촉되는 동안(헹굼수 분사부에서 헹굼수가 분사되는 동안)에도, 별도의 가동지지부(240) 없이도 기판(W)의 수평 배치상태를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있으며, 구조를 간소화하고 장비를 보다 소형으로 제작할 수 있게 한다.
한편, 도 20은 본 발명에 따른 기판 스피닝 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 20을 참조하면, 본 발명에 따른 원형 디스크 형상의 기판(W)을 지지하면서 회전시키는 기판 스피닝 장치의 제어방법은, 기판(W)의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부(210)와, 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 지지하는 가동지지부(240)를 이용하여, 기판(W)을 지지하는 기판(W)지지단계(S10)와, 가동지지부(240)가 기판(W)에 접촉된 상태를 유지하거나 이격되도록 기판(W)에 대한 가동지지부(240)의 위치를 제어하는 위치제어단계(S20)를 포함한다.
단계 1:
먼저, 기판(W)의 서로 마주하는 일측 및 타측을 고정지지부(210)와 가동지지부(240)를 이용하여 지지한다.(S10)
기판(W)지지단계(S10)에서 사용되는 고정지지부(210)는 기판(W)의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되고, 가동지지부(240)는 고정지지부(210)를 마주하는 기판(W)의 가장자리 다른 일측을 지지하되 기판(W)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공된다.
아울러, 기판(W)지지단계(S10)에서 기판(W)은 고정지지부(210)와 가동지지부(240)에 의해 3점 지지되거나, 4점 지지될 수 있다. 경우에 따라서는 기판의 회전수 검출을 위한 아이들러 지지부와 함께 5점 지지되는 것도 가능하다.
단계 2:
다음, 가동지지부(240)가 기판(W)에 접촉된 상태를 유지하거나 이격되도록 기판(W)에 대한 가동지지부(240)의 위치를 제어한다.(S20)
위치제어단계(S20)에서는 선택적으로 가동지지부(240)가 기판(W)에 접촉된 상태를 유지하거나 이격되도록 기판(W)에 대한 가동지지부(240)의 위치를 제어하는 것에 의하여, 기판(W)의 처리 공정에 따라 가동지지부(240)의 사용 여부를 자유롭게 결정할 수 있다.
다시 말해서, 기판(W)의 처리 공정에 따라 가동지지부(240)가 필요할 때만 선택적으로 가동지지부(240)를 사용하는 것에 의하여, 고정지지부(210)와 가동지지부(240)를 동시에 사용할 때보다, 기판(W)의 회전 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 위치제어단계(S20)에서, 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 접촉하는 동안에는 가동지지부(240)를 기판(W)으로부터 이격(S22)시키고, 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 비접촉하는 동안에는 가동지지부(240)를 기판(W)에 접근(S24)시킬 수 있다.
예를 들어, 기판(W)의 표면에 세정브러쉬(300)가 접촉되는 동안에는, 가동지지부(240)를 기판(W)으로부터 이격시키고, 기판(W)이 고정지지부(210)에 의해 일측(예를 들어, 세정브러쉬(300)를 기준으로 기판(W)의 양측 중 어느 일측)만 지지된 상태로 회전하도록 하는 것에 의하여, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)의 제조 공차 또는 조립 오차 등에 의한 기판(W)의 변형을 방지하고, 기판(W)의 표면 높이 편차에 의한 세정브러쉬(300)의 세정 균일도 저하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)가 기판(W)을 서로 마주하는 양측에서 지지하는 구조에서는, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)의 제조 공차 및 조립 오차 등에 의해 기판(W)에 변형이 발생되고 표면 높이 편차가 발생할 수 있다. 이와 같이 기판(W)이 변형된 상태에서 세정브러쉬(300)가 접촉하면, 기판(W)의 변형량만큼 세정브러쉬(300)가 접촉되는 접촉 면적 및 접촉 압력이 기판(W)의 부위별로 서로 다르기 때문에, 세정브러쉬(300)에 의한 세정이 기판(W)의 표면에 전체적으로 균일하게 이루어지기 어렵고, 기판(W)의 세정량을 정확하게 산출할 수 없다. 하지만, 본 발명에서는 기판(W)에 세정브러쉬(300)가 접촉되는 동안에는, 기판(W)이 고정지지부(210)에 의해서만 지지되어 회전하기 때문에, 가동지지부(240)와 고정지지부(210)의 제조 공차 및 조립 오차에 의한 기판(W)의 변형을 방지하고, 기판(W)의 표면에 높이 편차가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 이때, 기판(W)에는 고정지지부(210)에 의한 접촉 응력(P1)과, 세정브러쉬(300)가 기판(W)에 회전 접촉됨에 따라 기판(W)에 작용하는 수평하중이 서로 마주하는 방향에서 동시에 작용하기 때문에, 가동지지부(240)가 기판(W)으로부터 이격되더라도 기판(W)의 수평 배치상태가 안정적으로 유지될 수 있다.(도 9 및 도 10 참조)
반면, 세정브러쉬(300)가 기판(W)에 비접촉하는 동안에는, 예를 들어, 세정브러쉬(300)에 의한 세정이 완료된 후(또는 세정브러쉬(300)에 의한 세정이 수행되기 전)에는, 가동지지부(240)를 기판(W)에 접근(또는 접근된 상태를 유지)시켜 가동지지부(240)와 고정지지부(210)가 기판(W)을 서로 마주하는 양측에서 동시에 지지하고, 헹굼수 분사부는 회전하는 기판(W)의 표면에 헹굼수를 분사하여 기판(W)의 표면에 잔류한 이물질을 제거할 수 있다.(도 11 참조)
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 스피닝 장치 210 : 고정지지부
220 : 제1고정지지체 230 : 제2고정지지체
240 : 가동지지부 250 : 제1가동지지체
260 : 제2가동지지체 270 : 위치제어부
300 : 세정브러쉬

Claims (22)

  1. 원형 디스크 형상의 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 스피닝 장치에 있어서,
    기판의 가장자리 일측을 지지하도록 고정 설치되는 고정지지부와;
    상기 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며, 상기 고정지지부를 마주하는 상기 기판의 가장자리 다른 일측을 지지하는 가동지지부와;
    상기 기판의 표면에 세정브러쉬가 접촉하는 동안에는 상기 가동지지부를 상기 기판으로부터 이격시키고, 상기 기판의 표면에 상기 세정브러쉬가 비접촉하는 동안에는 상기 가동지지부를 상기 기판에 접근시키는 위치제어부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정지지부는,
    상기 세정브러쉬로부터 상기 기판에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 방향에서 상기 기판의 가장자리를 지지하는 제1고정지지체와;
    상기 제1고정지지체로부터 이격되게 배치되며, 상기 세정브러쉬로부터 상기 기판에 가해지는 수평하중 방향을 마주하는 방향에서 상기 기판의 다른 가장자리를 지지하는 제2고정지지체를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1고정지지체와 상기 제2고정지지체는 상기 기판을 회전 구동시키기 위한 구동지지체인 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가동지지부는 상기 세정브러쉬에 의해 상기 기판에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 상기 기판의 가장자리를 지지하는 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가동지지부는,
    상기 세정브러쉬에 의해 상기 기판에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 상기 기판의 가장자리를 지지하는 제1가동지지체와;
    상기 제1가동지지체로부터 이격되게 배치되며, 상기 세정브러쉬에 의해 상기 기판에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 상기 기판의 가장자리를 지지하는 제2가동지지체; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1가동지지체와 상기 제2가동지지체 중 적어도 어느 하나는 상기 기판을 회전 구동시키기 위한 구동지지체인 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리를 지지하며, 상기 기판의 회전에 의해 아이들(idle) 회전하는 아이들러 지지부를 더 포함하고;
    상기 아이들러 지지부는, 상기 기판에 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하게 제공되며, 상기 기판에 대한 상기 아이들러 지지부의 이동을 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 구비하여, 상기 세정브러쉬에 의해 상기 기판에 가해지는 수평하중 방향과 동일한 방향에서 상기 기판의 가장자리를 지지하는 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정브러쉬가 비접촉하는 동안 상기 기판의 표면에 헹굼수를 분사하는 헹굼수 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치.

  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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