KR20160065484A - 기판 스피닝 장치의 회동 지지체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 스피닝 장치 및 이에 사용되는 회동 지지체에 관한 것으로, 기둥 형태로 직립 설치되어 회전 가능하게 설치된 회전축과; 상기 회전축의 둘레를 감싸는 중공 하우징과; 상기 회전축의 끝단부에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하고, 상기 기판의 가장자리와 접촉한 상태로 회전하되, 회전하는 동안에 하방으로의 공기 유동을 유도하는 다수의 핀이 형성된 접촉 지지체를; 포함하여 구성되어, 기판과 함께 회전하는 접촉 지지체의 핀에 의하여 하방으로의 공기 유동을 유도되어, 하방으로의 공기 유동에 의하여 접촉 지지체와 중공 하우징의 사이 틈새를 통해 빨려 들어가는 공기 유동을 차단함으로써, 중공 하우징의 내부로 주변 공기 중에 부유하는 액적이나 흄이 유입되는 것을 방지할 수 있는 기판 스피닝 장치 및 이에 사용되는 회동 지지체를 제공한다.

Description

기판 스피닝 장치의 회동 지지체{SUBSTRATE SPINNING APPARATUS}
본 발명은 기판 스피닝 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판을 스핀 회전하면서 주변에 부유하는 케미컬 가스 등의 흄이나 액적이 기판 스피닝 장치의 회동 지지체 내부로 유입되는 기류를 차단하는 기판 스피닝 장치에 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 행해진다. 여러 단계의 세정 공정 중에 기판(W)의 표면을 접촉 세정하는 브러쉬 세정 장치에는 도1에 도시된 기판 스피닝 장치(1)가 사용된다.
기판 스피닝 장치(1)는 원형 디스크 형상의 기판(W)이 공급되면, 한 쌍(A1, A2)의 회동 지지체(10, 20)를 고정하고 있는 지지대(5) 중 어느 하나가 이동(20d")하여, 기판(W)을 을 회동 지지체(10, 20)의 접촉부(11)에 수용한 상태에서, 접촉부(11)를 회전 구동하여 기판(W)을 수평 회전시킨다.
이와 동시에 기판의 표면에 회전하면서 접촉하는 브러쉬(99)에 세정액, 약액 등을 공급하면서 기판(W)의 표면에 잔류하는 이물질을 제거한다.
일반적으로 기판 스피닝 장치(1)의 회동 지지체(10, 20)는 3개 이상으로 형성되며, 회동 지지체(10, 20) 중 일부(10)는 기판(W)을 회전 구동하는 구동 회동 지지체(10)이고, 다른 일부(10)는 기판(W)의 회전수를 측정하는 감지 회동 지지체(20)로 형성된다.
구동 회동 지지체(10)는 도3에 도시된 바와 같이 구동 모터(M1)에 의하여 회전 구동되고 상,하측에 베어링(12b)에 의해 회전 지지되는 회전축(12)과, 회전축(12)의 둘레를 감싸는 중공 하우징(13)과, 회전축(12)의 상단부에 결합되어 기판(W)을 지지하는 접촉 지지체(15)로 구성된다.
접촉 지지체(15)는 회전축(12)에 결합되어 회전축(12)과 함께 회전하며, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 다수의 지지체(15a, 15b, 15b)로 분할 형성되고, 연결 볼트(77x, 78x, 79x)로 결합된다. 다만, 하나의 몸체로 접촉 지지체(15)가 형성되기도 한다.
도면에 도시되지 않았지만, 감지 회동 지지체(20)는 기판(W)과 접촉하는 접촉 지지체(25)가 기판(W)의 회전에 의해 맞물려 회전하면서, 접촉 지지체(25)와 함께 회전하는 회전축의 회전수를 측정하여 기판(W)의 회전수를 측정한다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 기판 스피닝 장치(1)는 기판(W)이 회전하는 동안에 접촉 지지체(15, 25)도 회전하는데, 회전하지 않는 중공 하우징(13)과 접촉 지지체(14, 15)의 사이 틈새(15c)로 세정 액적이나 케미컬 가스 등이 회전축(12) 및 접촉 지지체(14, 15)의 결합부로 유입(88)되어, 회전축(12)이 부식되거나 회전 지지부(12b)에서의 회전 지지 상태를 악화시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판을 스핀 회전하면서 주변에 부유하는 액적이나 케미컬 가스 등이 기판 스피닝 장치의 회동 지지체 내부로 유입되는 기류를 차단하는 기판 스피닝 장치 및 이에 사용되는 회동 지지체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 장시간동안 사용하더라도 작동의 신뢰성을 확보하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 원형 디스크 형상의 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 스피닝 장치에 사용되는 회동 지지체로서, 기둥 형태로 직립 설치되어 회전 가능하게 설치된 회전축과; 상기 회전축의 둘레를 감싸는 중공 하우징과; 상기 회전축의 끝단부에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하고, 상기 기판의 가장자리와 접촉한 상태로 회전하되, 회전하는 동안에 하방으로의 공기 유동을 유도하는 다수의 핀이 형성된 접촉 지지체를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치용 회동 지지체를 제공한다.
이는, 기판과 함께 회전하는 접촉 지지체에 하방으로의 공기 유동을 유도하는 핀이 형성되어, 하방으로의 공기 유동에 의하여 접촉 지지체와 중공 하우징의 사이 틈새를 통해 빨려 들어가는 공기 유동을 차단함으로써, 중공 하우징의 내부로 주변 공기 중에 부유하는 액적이나 흄이 유입되는 것을 방지하기 위함이다.
이 때, 상기 핀은 상기 접촉 지지체의 하부의 외주면에 형성될 수 있다. 특히, 상기 핀은 상기 접촉 지지체의 하부의 외주면에 연직 방향에 대하여 경사지게 형성됨으로써, 접촉 지지체의 회전 속도에 비하여 하방으로의 공기 유동을 크게 유도하여, 에어 커튼의 효과와 유사하게 외부에서 부유하는 액적이나 흄 등이 중공 하우징의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 회전축은 상기 접촉 지지체를 회전 구동하는 구동 회전축일 수도 있고, 기판에 의하여 회전 구동되는 상기 접촉 지지체에 의해 회전하는 피동 회전축일 수도 있다.
한편, 본 발명은, 상기와 같이 구성된 회동 지지체를 포함하여 구성된 기판 스피닝 장치를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 기판 스피닝 장치의 회동 지지체에서 기판과 접촉한 상태로 회전하는 접촉 지지체에 핀을 형성하여, 접촉 지지체의 회전 시에 핀에 의하여 하방으로 공기 유동이 유도되게 함으로써, 하방으로의 공기 유동에 의하여 접촉 지지체와 중공 하우징의 사이 틈새를 통해 빨려 들어가는 공기 유동을 차단하여, 중공 하우징의 내부로 주변 공기 중에 부유하는 액적이나 흄이 유입되는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.
즉, 본 발명은 별도의 구동 수단을 구비하거나 씰링재를 추가로 설치하지 않더라도, 회전하는 접촉 지지체와 정지중인 중공 하우징 사이로의 유동이 핀의 회전에 의하여 유도된 하방으로의 공기 유동에 의해 차단됨으로써, 장시간 동안 기판 스피닝 장치가 작동하더라도 회전축 내부로 흄이나 수분이 유입되지 않아 회전축의 마찰 저항이 낮은 상태로 유지되어 작동의 신뢰성을 일정하게 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 일반적인 기판 스피닝 장치의 구성을 도시한 사시도,
도2는 도1에 기판이 안착된 상태를 도시한 평면도,
도3은 도1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도,
도4는 도3의 'A'부분의 확대도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 스피닝 장치의 접촉 지지체 주변을 도시한 사시도,
도6은 도5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ에 따른 단면도,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 스피닝 장치의 접촉 지지체를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 스피닝 장치 및 이에 구비된 회동 지지체(100)를 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.
본 발명에 따른 기판 스피닝 장치는 도1에 도시된 종래의 기판 스피닝 장치와 마찬가지로 기판(W)의 가장자리와 접촉하여 기판(W)을 회전 구동하는 다수의 회동 지지체를 포함하여 구성된다. 다수의 회동 지지체의 일부는 모터(M)에 의하여 회전 구동되는 구동 회전축에 의해 원형 디스크 형상의 기판(W)에 회전 구동력을 전달하는 구동 회동 지지체이고, 회동 지지체의 나머지는 기판(W)의 회전에 따라 마찰 접촉에 의해 회전 구동되는 피동 회전축의 회전수와 회전 속도 중 어느 하나 이상을 센서(S)로 감지하는 감지 회동 지지체이다. 도6에는 회전축(112)에 모터(M)와 센서(S)가 함께 장착된 구성이 도시되어 있지만, 모터(M)와 센서(S)가 하나씩 장착되어 구동 회전 지지체와 감지 회동 지지체만으로 사용될 수도 있다.
여기서, 회동 지지체(100)는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 회전 가능하게 설치된 회전축(112)과, 중공부가 구비되어 회전축(112)을 중공부 수용하고 회전하는 회전축이 외부에 드러나지 않게 감싸는 중공 하우징(113)과, 회전축(112)의 상단에 고정되어 기판(W)의 가장자리와 접촉하면서 함께 회전하는 접촉 지지체(115)를 포함하여 구성된다.
여기서, 접촉 지지체(115)는 회전축(112)에 제1볼트(77x)로 고정된 제1접촉 지지체(115a)와, 제1접촉 지지체(115a)에 제2볼트(78x)로 고정된 제2접촉 지지체(115b)와, 제2접촉 지지체(115b)에 제3볼트(79x)로 고정된 제3접촉 지지체(115c)으로 이루어진다. 이와 같이, 접촉 지지체(115)는 회전축(112)에 고정되어 회전축(112)과 함께 회전한다. 도면에 도시된 실시예에서는 볼트(77x, 78x, 79x)를 매개로 다수의 접촉 지지체(115a, 115b, 115c)가 회전축(112)에 일체로 고정되는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 접촉 지지체(115)를 직접 회전축(112)에 결합될 수도 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 접촉 지지체(115)는 하나의 몸체로 형성되어 회전축(112)의 상단에 결합될 수도 있다.
상기 접촉 지지체(115)는 기판 가장자리와 접촉하는 외주면에 요홈(111)이 링 형태로 요입 형성되어, 기판(W)의 가장자리가 접촉 지지체(115)의 요홈(111)에 하나의 자세로 안착하여 이탈하는 것을 방지한다. 요홈(111)이 형성되는 접촉 지지체(115)의 부재는 우레탄 등과 같이 외력에 의하여 압축 변형이 발생되어, 기판(W)의 가장자리를 탄성 지지할 수 있는 소재로 형성된다.
그리고, 중공 하우징(113)은 회전하는 회전축(112)을 밀폐시켜 외부의 이물질에 의하여 회전축(112)이 오염되는 것을 방지하기 위하여 설치되며, 회전축(112)을 회전 지지하기 위한 베어링(114b)이 상단부와 하단부에 각각 설치된다.
그리고, 도5에 도시된 바와 같이, 접촉 지지체(115)의 외주면 하단부에는 원주 방향으로 간격을 두고 다수의 핀(118)이 형성된다. 이에 따라, 회전축(112)의 회전에 따라 접촉 지지체(115)가 회전(115r)하면, 접촉 지지체(115)의 외주면에 형성된 다수의 핀(118)이 송풍기의 역할과 유사하게 하방으로의 공기 유동(99)을 형성하게 된다.
여기서 핀(118)은 접촉 지지체(115)의 외주면(115s)보다 반경 바깥으로 돌출되게 형성될 수도 있고, 도5에 도시된 바와 같이 핀(118)이 형성되는 영역이 외주면(115s)에 비하여 작은 직경을 갖는 면(115s2)으로 단턱지게 형성되어 이 면(115s2)에 핀(118)이 형성될 수도 있다.
이에 따라, 회전하는 회전축(112) 및 접촉 지지체(115)와 회전하지 않는 중공 하우징(113)의 사이 틈새(118c)로 외부의 공기가 유입되는 것이 핀(118)에 의한 공기 유동(99)에 의하여 차단된다.
특히, 도7에 도시된 회동 지지체(100')에서와 같이, 접촉 지지체(115)의 외주면 하부에 핀(218)이 연직 방향에 대하여 경사(87)지게 형성되는 경우에는, 접촉 지지체(115)의 회전에 의하여 반경 방향으로의 유동에 비하여 하방으로의 공기 유동(99)이 보다 많아지므로, 접촉 지지체(115)와 중공 하우징(113) 사이의 틈새(115c)로 외부 공기가 유입되는 것을 에어 커튼의 형태로 차단할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다. 여기서, 경사(87)는 30도 내지 75도로 형성되어, 하방으로의 공기 유동(99)을 보다 크게 유도할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 스피닝 장치의 회동 지지체(100, 100')는, 기판 스피닝 장치의 회동 지지체(100)에서 기판(W)과 접촉한 상태로 회전하는 접촉 지지체(115)에 핀을 형성하여, 접촉 지지체의 회전 시에 핀(118, 218)에 의하여 하방으로 공기 유동(99)이 유도되게 함으로써, 하방으로의 공기 유동(99)에 의하여 접촉 지지체(115)와 중공 하우징(113)의 사이 틈새(115c)를 통해 빨려 들어가는 기류(97)를 차단하여, 핀(118, 218)에 의하여 유도된 하방으로의 공기 유동(99)과 함께 하방(98)으로 유도함으로써, 중공 하우징(113)의 내부에서 회전하는 회전축(112) 및 접촉 지지체(115)와의 결합부에 액적이나 캐미컬 가스 등이 유입되는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.
이를 통해, 별도의 구동 수단이 없더라도, 그리고 회전체인 접촉 지지체(115)와 비회전체인 중공 하우징(113)의 사이에 마모 수명이 짧은 씰링재를 추가로 설치하지 않더라도, 회전 구동되는 접촉 지지체(115)의 핀(118, 218)의 회전에 의하여 유도된 하방으로의 공기 유동(99)에 의해 기체나 액체 등의 외부 이물질이 회전축(112)에 접근하는 것을 완전히 차단하여, 스피닝 장치를 장시간 동안 사용하더라도 회전축의 회전 상태가 일정하게 유지되어 작동의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 도면에는 회동 지지체가 3개로 이루어진 구성을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 회동 지지체는 3개 이외의 개수로 형성될 수 있으며, 이들 사이의 이루는 각도도 다양하게 변동될 수 있다.
100: 회동 지지체 112: 회전축
113: 중공 하우징 115: 접촉 지지체
115c: 틈새 118, 218: 핀
99: 공기 유동 97: 유입 유동

Claims (7)

  1. 원형 디스크 형상의 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 스피닝 장치에 사용되는 회동 지지체로서,
    기둥 형태로 직립 설치되어 회전 가능하게 설치된 회전축과;
    상기 회전축의 둘레를 감싸는 중공 하우징과;
    상기 회전축의 끝단부에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하고, 상기 기판의 가장자리와 접촉한 상태로 회전하되, 회전하는 동안에 하방으로의 공기 유동을 유도하는 다수의 핀이 형성된 접촉 지지체를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치용 회동 지지체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 핀은 상기 접촉 지지체의 하부에 형성된 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치용 회동 지지체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 핀은 상기 접촉 지지체의 하부에 연직 방향에 대하여 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치용 회동 지지체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 핀의 경사도는 연직 방향에 대하여 30도 내지 75도로 경사진 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치용 회동 지지체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 회전축은 상기 접촉 지지체를 회전 구동하는 구동 회전축인 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치용 회동 지지체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회전축은 상기 기판에 의하여 회전 구동되는 상기 접촉 지지체에 의해 회전하는 피동 회전축인 것을 특징으로 하는 기판 스피닝 장치용 회동 지지체.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 회동 지지체를 포함하여 구성된 기판 스피닝 장치.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200129766A (ko) * 2019-05-10 2020-11-18 주식회사 케이씨텍 기판 스피닝 장치의 기판 수용체

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