KR20020036459A - 퍼지 기능을 가지는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구 - Google Patents

퍼지 기능을 가지는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공을 이용하여 기판을 흡착 지지하는 한편, 흡착 지지되는 기판에 퍼지 가스를 적용하여 기판의 후면에 대한 오염을 방지할 수 있는 구조를 가지는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판 지지 기구는 기판을 흡착 지지하기 위한 진공부 및 기판에 퍼지 가스를 분사하기 위한 퍼지부를 가지는 스핀 척과, 모터를 관통하며 스핀 척을 회전시키도록 상단 부분에서 상기 스핀 척과 연결되며, 진공부와 퍼지부에 각각 연결되는 진공 통로 및 퍼지 가스 통로가 형성되는 회전축과, 회전축의 하단에 위치되어 회전축의 진공 통로에 진공을 적용하기 위하여 진공 펌프에 연결되는 진공 입구부와 회전축의 퍼지 가스 통로에 퍼지 가스를 공급하기 위하여 퍼지 펌프에 연결되는 퍼지 가스 입구부를 구비하는 블록 부재를 포함한다.

Description

퍼지 기능을 가지는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구{Device for supporting substrate having purge function in a substrate processing apparatus}
본 발명은 회전식 기판 처리 장치의 기판 지지 기구에 관한 것이고, 보다 상세하게는 퍼지(purge) 기능을 가지는 기판 지지 기구에 관한 것이다.
일반적으로, 회전식 기판 처리 장치는 회전 가능하게 지지되는 기판의 표면 중앙부에 감광성 수지막을 도포하거나 또는 기판의 표면을 세정하기 위하여 기판을 고속으로 회전시키는 장치이다. 이 때, 기판은 소위 스핀 척과 같은 기판 지지체에 의하여 수평으로 유지되도록 진공 흡착력등과 같은 지지 수단에 의하여 흡착 지지되고, 이러한 지지 수단에 의하여 기판은 고속의 회전에 의하여 움직이지 않도록 고정된다.
도 1은 진공을 이용하여 기판을 지지하는 종래의 기판 처리 장치를 도시한 사시도이다. 회전식 기판 처리 장치는 접속핀(102)에 의하여 도시되지 않은 전동모터의 구동에 의하여 수직 방향의 축심을 중심으로 회전하는 회전축(101)의 상단에 일체로 회전 가능하게 장착되는 스핀 척(100)을 구비한다. 또한, 스핀 척(100)의 중심 상방에는 도포액, 세정액 등과 같은 처리액을 기판에 분사하기 위한 노즐(103)이 제공된다.
스핀 척(100)의 윗면(기판 탑재면)에는 회전축(101) 내에 형성되는 흡기 통로(104)와 소통하는 다수의 흡착구(105a,105b)들이 제공되어 있으며, 이러한 흡기 통로(104)는 외부의 흡기 수단(예를 들어 진공 펌프)과 연결되어 있으며, 이러한 흡기 수단이 동작되면, 흡착구(105a,10b)에 작용하는 부압에 의하여 스핀 척(100)에 탑재되는 기판이 스핀 척(100)에 흡착 고정된다.
도 2는 또 다른 종래의 기판 지지 기구의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스핀 척(110)은 구동원으로서 모터(111)에 의하여 회전되는 회전축(112)의 상단에 수평으로 장착된다. 스핀 척(110)의 상부 중앙에는 가이드 판(113)이 장착되며, 이러한 가이드 판(113)은 스핀 척(110)이 장착되는 보스(114)에 형성된 유체 출구(115)의 바로 위에 위치되어, N2가스와 같은 퍼지용 가스를 기판(W, 도 2에서 이점 쇄선으로 도시)의 외주변으로 가이드하는 수단으로서 기능한다. 스핀 척(110)의 상부면의 외주변 부분에, 기판(W)의 가장자리 부분을 지지하여 기판(W)을 수평으로 유지하기 위한 지지구(116)들이 소정 각도 간격으로 배열된다.
회전축(112)은 스테인레스 강의 중공축으로 만들어지며, 중앙부에 유체 경로(112a)가 형성되고, N2가스와 같은 유체가 유체 경로(112a)를 통하여 기판(W)의 후면으로 공급된다. 회전축(112)은 모터(111)를 통하여 연장하고, 유체 입력측에 위치되는 회전축(112)의 하부 부분은 모터(111)의 하단으로부터 회전축(112)의 하부에 제공되는 블록(117)의 제 1 챔버(117a)로 돌출한다.
N2가스와 같은 유체는 회전축(112)의 하부에 제공되는 블록(117)의 제 1 챔버(117a)에 제공되는 유체 입구(118)로부터 유입되어 회전축(112)에 형성된 유체 경로(112a)를 통하여 가이드 판(113)으로 공급된 후에, 블록(117)의 제 2 챔버(117b)의 유체 출구(119)로 배출된다. 유체 출구(119)는 도시되지 않은 진공 펌프와 같은 흡기 수단에 연결된다.
그러나, 상기된 바와 같은 종래의 기술들은 다음과 같은 문제점이 존재하였다.
먼저, 도 1에 도시된 종래의 기판 지지 기구는 기판을 흡착 지지하기 위하여 진공 기능만을 보유하기 때문에, 기판의 후면으로 미스트와 같은 오염물에 의하여 오염될 수 있으므로, 별도의 퍼지 가스 분사 기구를 필요로 하며, 이러한 별도의 퍼지 가스 분사 기구는 스핀 척의 외부에 위치되어 퍼지 영역이 좁다는 문제점이 있었다.
또한, 도 2에 도시된 종래의 기판 지지 기구는 N2와 같은 퍼지 가스를 이용하여, 기판의 후면에 오염물이 비산하는 것을 방지할 수 있지만, 기판을 적소에 위치시키기 위한 구조가 진공을 이용하지 않고 스핀 척 상에 제공되는 다수의 지지구를 이용하기 때문에, 지지구의 위치를 정확하게 위치시켜야 되는 한편, 기판의 크기에 따라서 지지구의 위치를 변경시켜야 한다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 진공을 이용하여 기판을 흡착 지지하는 한편, 흡착 지지되는 기판에 퍼지 가스를 적용하여 기판의 후면에 대한 오염을 방지할 수 있는 구조를 가지는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구를 제공하는데 있다.
도 1은 진공을 이용하여 기판을 지지하는 종래의 기판 처리 장치를 도시한 사시도.
도 2는 또 다른 종래의 기판 지지 기구의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 기판 지지 기구의 스핀 척의 구조를 도시한 단면 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 스핀 척에 진공 및 퍼지 가스를 적용하는 기판 지지 기구의 구조를 도시한 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 스핀 척2a,2b,2c : 기판 지지부
3 : 진공부4 : 퍼지부
5 : 보스6 : 축 설치부
7 : 제 1 퍼지 통로8 : 밀봉링
10 : 회전축11 : 모터
12 : 진공 유지관13a : 제 1 진공 통로
13 : 제 2 진공 통로14 : 제 2 퍼지 가스 통로
15 : 상부 연결 통로16 : 블록 부재
17a : 제 1 밀봉 부재17b : 제 2 밀봉 부재
18 : 베어링19 : 진공 펌프
20 : 진공 입구부21 : 퍼지 펌프
22 : 퍼지 가스 입구부23, 24 : 라인
25 : 하부 연결 통로26 : 진동 억제 부재
상기된 바와 같은 목적은, 기판을 흡착 지지하기 위한 진공부 및 기판에 퍼지 가스를 분사하기 위한 퍼지부를 가지는 스핀 척과; 모터를 관통하며 상기 스핀 척을 회전시키도록 상단 부분에서 상기 스핀 척과 연결되며, 상기 진공부와 상기 퍼지부에 각각 연결되는 진공 통로 및 퍼지 가스 통로가 형성되는 회전축과; 상기 회전축의 하단에 위치되어 상기 회전축의 진공 통로에 진공을 적용하기 위하여 진공 펌프에 연결되는 진공 입구부와 상기 회전축의 퍼지 가스 통로에 퍼지 가스를 공급하기 위하여 퍼지 펌프에 연결되는 퍼지 가스 입구부를 구비하는 블록 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 기판 지지 기구에 의하여 달성될 수 있다.
상기에서, 상기 진공부는 상기 스핀 척의 중앙부에 형성되며, 상기 퍼지부는 상기 스핀 척의 외측에 형성되는 것이 바람직하다.
상기에서, 상기 퍼지 가스 통로에는 회전시 발생되는 진동을 억제하기 위하여 다수의 진동 억제 부재가 제공될 수도 있다.
상기에서, 상기 스핀 척은 상부에 기판을 지지하기 위하여 동심으로 형성되는 다수의 기판 지지부가 형성되며, 상기 기판 지지부들은 하부 부분이 상부 부분보다 큰 체적으로 가진다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 지지 기구의 스핀 척의 구조를 도시한 단면 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 지지 기구의 스핀 척(1)은 그 상부면에 기판을 지지하기 위하여 다수의 기판 지지부(2a,2b,2c)들이 동심으로 형성되며, 기판 지지부(2a)와 기판 지지부(2b) 사이에는 기판을 흡착 지지하기 위한 진공부(3)들이 형성된다. 이러한 진공부(3)들은 스핀 척(1)의 상부면에 형성되는 다수의 구멍들로 이루어진다. 또한, 스핀 척(1)의 기판 지지부(2c)의 외측에는 N2가스를 기판의 후면에 분사하기 위한 퍼지부(4)가 제공된다. 기판 지지부(2,2b,3c)들은 하부 부분이 상부 부분보다 큰 면적을 가지는 형상으로 형성된다. 이러한 형상을 가지는 기판 지지부(2a,2b,3c)에 의하여, 스핀 척(1)은 기판(W, 도 2 참조)에 대한 흡착력이 크게 될 수 있으며, 또한 진공 체적이 감소됨으로써 진공 흡착 속도가 보다 빠르게 된다.
상기된 바와 같이, 진공부(3)가 스핀 척(1)의 중앙부에 형성되며, 퍼지부(4)가 진공부(3) 보다 스핀 척(1)의 외측에 형성됨으로써, N2가스가 기판(W)의 외측에 분사되어, 오염물이 스핀 척(1)에 지지되는 기판(W)의 후면으로 비산하여 기판(W)의 후면을 오염시키는 것을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.
스핀 척(1)의 하부에 제공되는 보스(5)의 중앙에는 회전축(10, 도 4 참조)이 설치되는 축 설치부(6)가 형성되어 있으며, 보스(5)에는 또한 스핀 척(1)의 상부에 형성된 진공부(3)에 진공을 적용하기 위한 제 1 진공 통로(13a)와, 퍼지부(4)에 N2가스를 공급하기 위한 제 1 퍼지 가스 통로(7)가 형성된다. 축 설치부(6)에는 회전축(10)이 설치되었을 때, 축 설치부(6)와 회전축(10) 사이에 형성되는 틈새를 통하여 진공 또는 N2가스가 누설되는 것을 방지하기 위한 밀봉 링(8)이 설치되는 링 설치홈(9)이 형성된다.
회전축(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 스핀 척(1) 상에 지지된 기판(W)을 고속으로 회전시키도록 회전력을 발생시키는 모터(11)를 관통한다. 회전축(10)은 모터(11)의 구동력을 스핀 척(1)에 전달하기 위하여 상단 부분에서 스핀 척(1)과 연결된다. 회전축(10)은 중공축으로 형성되며, 중공부에는 스핀 척(1)에 형성되는 진공부(3)와 통하는 제 2 진공 통로(13)를 가지는 진공 유지관(12)이 제공된다. 제 2 진공 통로(13)는 스핀 척(1)에 형성된 제 1 진공 통로(13a)와 연결된다.
진공 유지관(12)과 회전축(10) 사이의 공간은 N2가스가 통과하는 퍼지 가스 통로(14)를 형성한다. 회전축(10)에 형성되는 제 2 퍼지 가스 통로(14)는 스핀 척(1)의 보스(5)에 삽입되는 회전축(10)의 상부에 형성된 상부 연결 통로(15)를 통하여 스핀 척(1)에 형성된 제 1 퍼지 통로(7)와 연결된다.
회전축(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 모터(11)의 하부에서 모터(11)에 연결되는 블록 부재(16) 내로 하단 부분이 연장하며, 블록 부재(16) 내에는회전축(10)으로 진공 또는 N2가스가 공급될 때 외부로 진공 또는 N2가스가 누설되는 것을 방지하기 위하여 다수의 밀봉 부재(17a,17b)들이 제공된다. 블록 부재(16)는 또한 회전축(10)의 제 2 진공 통로(13)에 진공을 적용하기 위하여 외부에 설치되는 진공 펌프(19)에 연결되는 진공 입구부(20)와 제 2 퍼지 가스 통로(14)에 N2가스, 즉 퍼지 가스를 공급하기 위하여 퍼지 펌프(21)에 연결되는 퍼지 가스 입구부(22)를 구비한다.
제 1 밀봉 부재(17a)는 N2가스와 같은 퍼지 가스가 퍼지 펌프(21)로부터 라인(23)을 통하여 퍼지 가스 입구부(22)로 유입될 때 퍼지 가스가 외부로 누설되는 것을 방지하도록 블록 부재(16)와 회전축(10)의 하부에 형성된 하부 연결 통로(25) 사이를 밀봉하도록 기능하며, 제 2 밀봉 부재(17b)는 진공 펌프(19)로부터 라인(24)을 통하여 진공 유지관(12)의 하단으로 진공이 유입될 때 진공이 블록 부재(16) 내로 누설되는 것을 방지하도록 기능한다. 따라서, 제 2 밀봉 부재(17b)는 진공 유지관(12)이 관통하는 구멍이 그 중앙부에 제공되고, 도한 제 2 밀봉 부재(17b)의 상부 부분은 회전축(10) 내에 밀봉될 수 있도록 삽입되는 구조를 가진다.
상기된 바와 같이, 제 2 밀봉 부재(17b)의 상부 부분이 회전축(10)에 삽입됨으로써, 회전축(10)의 하단 부분은 제 2 밀봉 부재(17b)에 의하여 지지된다. 회전축(10)이 모터(11)의 구동으로 회전될 때, 회전축(10)의 회전을 용이하게 하도록 제 2밀봉 부재(17b)는 블록 부재(16)에 설치된 베어링(18)에 의하여 회전 가능하게지지된다.
한편, 제 2 퍼지 가스 통로(14)에는 모터(11)의 구동에 의하여 회전축(10)이 회전될 때 발생되는 진동이 회전축(10)과 진공 유지관(12)을 통하여 스핀 척(1)으로 전달되는 것을 방지하기 위하여 고무와 같은 재질로 만들어지는 다수의 진동 억제 부재(26)가 제공될 수도 있다.
상기된 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 기판 지지 기구에 의하면, 진공 펌프(19)로부터 제 2 진공 통로(13)를 통하여 스핀 척(1)의 진공부(3)에 적용되는 진공에 의한 부압에 의하여 기판(W)이 스핀 척(1)의 기판 지지부(2a,2b,2c)에 흡착 지지되며, 퍼지 펌프(21)로부터 스핀 척(1)과 회전축(10)에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 퍼지 가스 통로(7,14)를 통하여 스핀 척(1)의 퍼지부(4)로 공급되는 N2가스와 같은 퍼지 가스가 기판(W)의 후면으로 분사되는 것에 의하여 기판(W)의 후면이 오염물에 의해 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 기판 지지 기구에 의하면, 스핀 척이 기판을 흡착 지지하기 위한 진공 흡착 기능 외에도 퍼지 가스를 분사할 수 있으므로, 기판의 후면이 미스트와 같은 오염물에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 퍼지부가 기판 내측에 위치되므로 보다 넓은 퍼지 영역이 확보될 수 있다.
아울러, 진공부와 퍼지부가 스핀 척에 제공되기 때문에, 스핀 척이 진공을 이용하여 기판을 흡착하는 한편 퍼지 기능을 하기 때문에, 기판의 크기에 관계없이 기판을 흡착 지지할 수 있으므로, 사용이 편리하다는 이점이 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해 기술하고 도시하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어남이 없이, 다양하게 변형 및 변경될 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판을 흡착 지지하기 위한 진공부 및 기판에 퍼지 가스를 분사하기 위한 퍼지부를 가지는 스핀 척과;
    모터를 관통하며 상기 스핀 척을 회전시키도록 상단 부분에서 상기 스핀 척과 연결되며, 상기 진공부와 상기 퍼지부에 각각 연결되는 진공 통로 및 퍼지 가스 통로가 형성되는 회전축과;
    상기 회전축의 하단에 위치되어 상기 회전축의 진공 통로에 진공을 적용하기 위하여 진공 펌프에 연결되는 진공 입구부와 상기 회전축의 퍼지 가스 통로에 퍼지 가스를 공급하기 위하여 퍼지 펌프에 연결되는 퍼지 가스 입구부를 구비하는 블록 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진공부는 상기 스핀 척의 중앙부에 형성되며, 상기 퍼지부는 상기 스핀 척의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼지 가스 통로에는 회전시 발생되는 진동을 억제하기 위하여 다수의 진동 억제 부재가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스핀 척은 상부에 기판을 지지하기 위하여 동심으로 형성되는 다수의 기판 지지부가 형성되며, 상기 기판 지지부들은 하부 부분이 상부 부분보다 큰 체적으로 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 기판 지지 기구.
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