KR100726016B1 - 기판 회전 장치 - Google Patents

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Abstract

회전자는 처리실과 연통하는 공간에 위치한다. 자기 베어링의 고정자측 구성부재와 모터의 고정자측 구성부재는 회전자와 고정자측 구성요소 사이에 주어진 격벽에 의해 처리실과 연통하는 공간의 외부에 형성된 공간에 위치한다. 또 자기 베어링의 고정자측 구성부재로서 전자석의 요크와 전자기적으로 등가의 물질인 요크가 위치한 격벽의 부분에 끼워 맞춰진다. 상기 격벽은 전체적으로 고정자 하우징을 구성한다. 자기 베어링은 축방향 자기 베어링과 레디얼 자기 베어링을 포함한다. 축방향 자기 베어링은 3개 또는 그 이상으로 분할되며, 이들은 상기 분할된 축방향 자기 베어링이 배치되는 지점을 연결하는 가상선이 거의 정삼각형 또는 정다각형의 형태로 형성되도록 위치한다.

Description

기판 회전 장치{SUBSTRATE ROTATING APPARATUS}
도 1은 종래의 기판 회전 장치의 구조적 예시를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 회전 장치의 구조적 예시를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 회전 장치의 구성요소들의 평면 배치를 나타내는 다이어그램.
도 4(a) 내지 도 4(e)는 각각 도 3의 선 A-A 내지 선 E-E를 따라 자른 단면도.
도 5(f) 내지 도 5(j)는 각각 도 3의 선 F-F 내지 선 J-J를 따라 자른 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판 회전 장치의 외주면의 전개도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 회전 장치의 가스 정화 지역의 평면 배치를 나타내는 다이어그램.
도 8(a) 및 도 8(b)는 축방향 자기 베어링에 의한 방사상 회복력의 발생을 도시한 다이어그램.
도 9(a) 및 도 9(b)는 회전자를 고려한 레디얼 자기 베어링의 전자석의 배치를 나타내는 다이어그램.
도 10은 본 발명에 따른 기판 회전 장치의 회전 위치 센서 및 센서 장착 구조를 나타내는 단면도.
도 11(a) 및 도 11(b)는 본 발명에 따른 기판 회전 장치의 자기 베어링의 구조적 예시를 나타내는 다이어그램, 여기서 도 11(a)는 상기 자기 베어링의 단면도, 도 11(b)는 도 11(a)의 화살표 A-A 방향에서 본 도면.
도 12는 본 발명에 따른 기판 회전 장치의 비정상 감지 회로의 구조적 예시를 나타내는 다이어그램.
도 13은 본 발명에 따른 기판 회전 장치의 변위 센서로부터의 출력의 예시를 나타내는 다이어그램.
본 발명은 처리실 내에서 처리될 기판 예를 들어 반도체 기판을 회전 시키기 위한 기판 회전 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 예를 들어, 기판상에 박막을 형성하기 위한 CVD 시스템, 기판 표면을 얇게 제거하기 위한 에칭 시스템, 또는 급속 열 어닐링(RTA;rapid thermal annealing) 시스템 등과 같이 특정 분위기에서 기판이 처리되는 시스템의 처리실 내에서 기판을 회전 시키기 위한 기판 회전 장치에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 CVD 시스템 또는 에칭 시스템 등과 같이 특정 분위기에서 기판이 처리되는 시스템에서, 처리될 기판(101)은 기판 홀더 또는 서셉터(susceptor;102)에 장착되고 상기 기판 홀더 또는 서셉터(102)를 회전시킴으로써 처리실(103) 내에서 상기 기판(101)이 회전된다. 하지만, 이러한 종류의 시스템은 몇 가지 문제점, 예를 들어 상기 기판 홀더 또는 서셉터(102)를 회전시키는 회전 기구로부터 먼지가 생기거나 가스가 유출되는 문제점과 베어링의 수명에 관한 문제점을 내포하고 있다. 이러한 문제점들의 관점에서, 회전자(104)를 지지하면서 회전시키는 베어링으로서 자기 베어링(레디얼 베어링(105,106) 및 축방향 자기 베어링(107))이 사용되는 시스템이 제안되고 있다.
상술한 시스템, 예를 들어 CVD 시스템 또는 기판 표면을 얇게 제거하기 위한 에칭 시스템과 같이 특정한 분위기에서 기판이 처리되는 시스템에서는, 처리실(103) 내에 부식성 가스가 사용되기도 한다. 따라서, 각 자기 베어링의 고정자측 구성 부재의 가스 접촉부는 원통형 압력저항격벽(캔)으로 덮힌다. 하지만, 상기 기판(101)의 직경이 증가함에 따라 상기 회전 기구의 회전자(104)의 직경도 함께 증가된다. 결과적으로, 상기 압력 저항격벽의 강도(강성)의 증가가 필수적이다.
예를 들어 내경이 400㎜ 내지 500㎜인 스텐레스 스틸 원통형 격벽에 1㎏fㆍ㎠의 외부 압력이 작용될 경우, 1㎏fㆍ㎠의 좌굴 응력(buckling stress)을 버틸 수 있는 벽 두께는 약 3㎜ 내지 5㎜이다. 벽 두께가 상기 값의 약 10분의 1에 해당하는 약 0.3㎜의 두께를 가진다면, 압력 차가 1Torr일 때 좌굴응력에 도달된다. 이에 따라, 회전자(104)의 직경이 증가함에 따라 상기 원통형 격벽의 벽 두께도 증가될 필요가 있다. 상기 격벽의 벽 두께가 증가하는 것은, 고정자측의 전자석(105a, 106a, 107a 및 107b)과, 상기 축방향 자기 베어링(107) 및 상기 레디얼 자기 베어 링(105 및 106)의 회전자측 타겟 사이의 틈이 벌어지는 요인이 되고, 그 결과 제어 자기력을 감소시킨다. 따라서, 만족할 만큼의 큰 제어 자기력을 얻기 위해서는, 각 전자석의 권수를 증가시키거나 여자 전류를 강화하는 것이 필수적이다. 이것은 바람직하지 않게도 자기 베어링이 커지게 되는 것을 유발한다. 도 1에서, 도면 번호(108)은 회전자(104)에 회전력을 주기 위한 모터 고정자를 표시하고; (109)는 석영 윈도우를 표시하고; (110)은 처리실(3)내부의 가열을 위한 램프 히터 유닛을 표시하고; (111) 및 (112)는 기판(101)을 상기 처리실(3) 내외로 로딩 및 언로딩하기 위한 로드-언로드 게이트를 표시한다.
또한, 회전자(104)의 직경이 증가함에 따라, 축방향 자기 베어링(107)의 전자석(107a 및 107b)의 직경도 함께 증가하게 된다. 이에 따라, 상기 전자석(107a 및 107b)에 의해 발생된 불안정 토크(비균형 토크)가 무시할 수 없을 만큼 커진다. 만약 두 개의 레디얼 자기 베어링(105 및 106)이 상기 비균형 토크에 대한 보상을 위한 목적으로 축방향으로 이격되어(각 베어링에 대해 2개씩, 4개의 축에 대하여) 배치되면, 축방향 길이가 증가하고, 따라서 공간 효율성이 떨어진다. 회전자 특성을 고려할 때, 이 설계는 회전자의 관성모멘트비가 1에 가깝기 때문에 위험하다.
상술한 내용의 관점에서 볼 때, 본 발명의 목적은 축방향 자기 베어링의 전자석의 직경이 증가되는 것을 방지할 수 있고, 회전자의 직경이 증가되더라도 전자석에 의해 발생되는 불안정 토크와 같은 불안정한 힘을 감소시킬 수 있는 기판 회전 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 회전자측 타겟과 고정자측 자석 요크 사이에 제공된 격벽이 두꺼운 벽을 가진 물질로 형성되더라도 그 사이의 자기 릴럭턴스가 증가되는 것을 방지할 수 있어, 자기 베어링의 크기를 크게하거나 전자석의 권수를 증가시키지 않고도 큰 값의 제어 자기력을 얻을 수 있는 기판 회전 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명이 제공하는 기판 회전 장치는 회전 장치 위에 장착된 기판을 회전시키는 회전자를 구비한다. 상기 회전자는 상면에 수평형 디스크를 구비하고 자기 베어링 장치에 의해 지지된다. 상기 기판 회전 장치는 또한 처리실 내의 기판을 회전시키기 위하여 회전자에 회전력을 주기 위한 모터를 구비한다. 상기 자기 베어링 장치는 축방향 자기 베어링 및 레디얼 자기 베어링을 포함하고 있다. 상기 축방향 자기 베어링은 3개 이상의 자기 베어링으로 분할되며, 이들은 분할된 상기 축방향 자기 베어링이 배치되는 지점을 연결한 가상선이 거의 정삼각형 또는 정다각형의 형태로 형성되도록 위치된다. 상기 축방향 자기 베어링을 구성하고 있는 전자석은 대체적으로 상기 회전자의 수평형 디스크의 상부 및 하부에 배치된다.
상기 축방향 자기 베어링이 3개 이상의 자기 베어링으로 분할되어, 분할된 상기 축방향 자기 베어링이 배치되는 지점을 연결한 가상선이 거의 정삼각형 또는 정다각형의 형태로 형성되도록 위치되기 때문에, 비록 회전자의 직경이 증가되더라도 각각의 축방향 자기 베어링의 전자석의 직경은 증가되지 않는다. 이와 함께, 축방향으로의 위치제어가 각각의 축방향 자기 베어링의 위치에서 행해지므로, 방사상 축에 대한 운동도 또한 안정적이다. 이에 따라, 종래의 축방향 자기 베어링의 전자석에 의해 발생되는 불안정 토크(비균형 토크)와 같이 불안정한 힘이 최소화된다.
바람직하게는, 상기 회전자는 처리실과 연통하는 공간에 배치되고, 상기 베어링 장치의 고정자측 구성 부재 및 상기 모터의 고정자측 구성 부재는, 상기 회전자와 상기 고정자측 구성 부재의 사이에 놓인 격벽에 의해, 상기 처리실과 연통된 공간의 외부에 형성된 공간에 배치된다. 또한, 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석의 요크와 전자기적으로 등가인 재료가 요크가 위치된 격벽 부분 내에 삽입되거나 끼워지고, 상기 격벽은 전체적으로 고정자 하우징을 구성한다.
그 대신에, 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석의 요크의 끝단은 회전자와 직접 마주하도록 격벽을 관통하게 할 수 있다.
만일 상기 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석의 요크와 전자기적으로 등가인 재료가 요크가 위치된 격벽 부분 내에 끼워지거나, 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석의 요크의 끝단이 회전자와 직접 마주하도록 격벽을 관통한다면, 전체적으로 고정자 하우징을 구성하고 있는, 격벽이 두꺼운 벽을 가지는 물질을 사용하여 형성되더라도 회전자측 타겟과 고정자측 자석 요크 사이의 자기 릴럭턴스가 증가하지 않는다. 따라서, 큰 값의 제어 자기력이 얻어질 수 있다.
상술한 기판 회전 장치에 있어서, 두 개의 방사상 축(X 및 Y 방향)에서의 병진운동은 축방향 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석의 요크와 상기 축방향 자기 베어링의 회전자측 구성 부재로서 수평 디스크 사이의 상대 위치가 병진 방향(수평 방향)으로 변위될 경우 발생하는 방사상 회복력에 의해 수동적으로 지지 되는 것이 바람직하다.
상술한 기판 회전 장치에 있어서, 레디얼 자기 베어링은 한 개 또는 복수 개의 축방향 위치에 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정자 하우징이 처리실의 부근에 냉각 지역을 구비하고, 또한 상기 처리실로부터 상기 냉각 지역을 가로질러 위치한 가스 정화 지역을 구비한다.
본 발명의 목적과 다른 목적, 특징 및 장점은 후술되는 바람직한 실시예와 함께 해당 도면과 관련지어 이해하면 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예는 첨부한 도면을 참고로 아래에 상세하게 설명될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 회전 장치의 배치를 개략적으로 도시하는 다이어그램 이다. 처리될 기판(1)은 링형 기판 홀더 또는 서셉터(susceptor;2)상에 장착되고 기판 홀더 또는 서셉터(2)를 회전시킴으로써 처리실(3)내의 X축에 대하여 회전된다. 기판 홀더 또는 서셉터(2)는 원통형 회전자(4)의 상단 끝에 고정되어 있다. 회전자(4)는 뒤에 자세하게 설명된 레디얼 자기 베어링(5)과 축방향 자기 베어링(6)에 의해 자기부상 방식으로 지지된다.
도 2에 있어서, 도면 번호(8)는 회전력을 회전자(4)에 인가하기 위한 모터 고정자를 나타내고, (9)는 석영 윈도우를 나타내고, (10)은 램프히터 유닛을 나타내고, (11) 및 (12)는 기판(1)을 로딩 및 언로딩하는 로드-언로드 게이트를 나타내고, (13)은 회전자(4)의 외주에 수평으로 제공된 축방향 자기 베어링(6)의 회전자 측 타겟으로서의 수평 디스크를 나타내고, (15)는 냉각 지역을 나타내며, (16)은 가스 정화 지역을 나타낸다. 각부분의 상세한 설명을 이하에 기재한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 기판 회전 장치의 배치를 도시한 다이어그램이다. 도 3은 구성부품의 평면 배치를 나타내는 도면이다. 도 4(a) 내지 4(e)는 각각 도 3의 선 A-A 내지 선 E-E로 자른 단면을 보여준다. 도 5(f) 내지 5(j)는 각각 도 3의 선 F-F 내지 선 J-J로 자른 단면을 보여준다. 도 6은 상기 장치의 외주 표면의 전개도이다. 도시된 바와 같이, 레디얼 자기 베어링 (5-1 내지 5-4)의 고정자측 구성부재들인 전자석(5-1a, 5-2a, 5-3a 내지 5-4a)은 원통형 회전자(4)의 외주 표면을 향하도록 배치된다. 전자석(5-1a, 5-3a)은 X축 방향으로 회전자(4)를 지지하기 위해서 서로 쌍을 이룬다. 전자석(5-2a, 5-4a)은 Y축 방향으로 회전자(4)를 지지하기 위해서 서로 쌍을 이룬다.
레디얼 자기 베어링(5-1 내지 5-4)의 고정자측 구성부재인 변위센서(5-1b, 5-1c, 5-2b, 5-2c, 5-3b, 5-3c, 5-4b 및 5-4c)는 X와 Y축 방향에서의 회전자(4)의 변위를 감지하기 위해서 각각 전자석(5-1a, 5-2a, 5-3a와 5-4a)의 부근에 회전자 (4)의 외주를 향하게 배치된다.(도 3 및 도 6 참조)
변위센서의 각 쌍에서 하나는 회전자의 변위 감지에 사용되고 다른 하나는 회전자의 제어에 사용된다.
축방향 자기 베어링(6)은 3개의 축방향 자기 베어링(6-1, 6-2 및 6-3)으로 분할되고 분할된 상기 축방향 자기 베어링(6-1, 6-2 및 6-3)이 배치되는 지점을 연결한 선(L1, L2 및 L3)이 거의 정삼각형을 형성하도록 위치한다. 축방향 자기 베어 링(6-1)은 고정자측 구성부재로서 두 개의 상부 전자석(6-1a 및 6-1b) 및 한 개의 하부 전자석(6-1c)을 가지며 이들은 수평 디스크(13)의 상부와 하부표면을 향하게 배치된다. 축방향 자기 베어링(6-2)은 두개의 상부 전자석(6-2a 및 6-2b)과 하나의 하부 전자석(6-2c)을 가지며 이들은 수평 디스크(13)의 상부와 하부표면을 향하게 배치된다. 축방향 자기 베어링(6-3)도 역시 두개의 상부 전자석(6-3a 및 6-3b)과 하나의 하부 전자석 (6-3c)을 가지며 이들은 수평 디스크(13)의 상부와 하부표면을 향하게 배치된다.
각각의 축방향 자기 베어링에서 두개의 상부 전자석들은 회전자의 질량 또는 그것의 부하의 사양 변화에 준비하거나 대처하기 위해서 제공된다.
축방향 자기 베어링(6)의 고정자측 구성부재인 변위센서(6-1d, 6-2d 및 6-3d)는 각각 하부 전자석(6-1c, 6-2c 및 6-3c)의 부근에서 수평 디스크(13)의 하부 표면을 향하여 배치된다. 수평 디스크(13) 하부에, 모터(8)의 고정자(8-1 및 8-2)는 회전자(4)를 향하여 배치된다.
회전자(4)는 처리실(3)과 연통하는 공간에 위치한다. 레디얼 자기 베어링(5)의 고정자측 구성부재, 축방향 자기 베어링(6)과 모터(8)는 회전자(4)와 고정자측 구성부재 사이에 주어진 격벽(캔;14)에 의해 처리실(3)과 연통하는 공간의 외부에 형성된 공간에 위치한다.
격벽(14)의 두께는 레디얼 자기 베어링(5-1 내지 5-4)의 전자석(5-1a 내지 5-4a) 및 축방향 자기 베어링(6-1 내지 6-3)의 전자석(6-1a, 6-1b, 6-1c 내지 6-3a, 6-3b 및 6-3c)의 각각의 크기를 줄이는 관점에서 가능한 얇게 만드는 것이 바람직하다. 그러나, 처리실(3)의 내부는 진공상태에 있고 특수 가스가 기판(1)을 처리하는데 사용되기 때문에 신뢰성을 향상시키기 위해 격벽(14)에 알맞은 강도를 주는 것이 필요하다. 이러한 이유로 본 발명에서 격벽(14)은 압력용기 구조를 가진다. 전자석(5-1a 및 5-4a) 및 전자석(6-1a, 6-1b, 6-1c내지 6-3a, 6-3b 및 6-3c)의 요크(자극)가 위치하는 격벽(14)의 부분(14a)은 요크와 동일한 전자기 특성을 갖는 자기 재료로 만들어진다. 이 자기 재료는 격벽(14)의 부분(14a)에 끼워 맞춰지거나 삽입된다. 그런후 격벽(14)은 압력용기 구조를 형성하도록 마무리 된다. 그리하여 요크와 회전자(4)사이의 갭은 줄어들게 되고 회전자(4)에 증가된 제어 자기력을 가하는 것이 가능하다. 따라서 압력 용기구조를 가지는 격벽(14)의 제공에도 불구하고 전자석의 크기 혹은 기자력(암페어-턴, ampere-turn)을 증가시킬 필요가 없다.
격벽(14)은 처리실(3)로부터의 열과 축방향 자기 베어링 (6-1 내지 6-3)의 상부 전자석(6-1a 및 6-1b 내지 6-3a 및 6-3b)로부터의 열을 제거하기 위하여 처리실(3)과 연결된 부분 근처에 제공된 냉각 지역(수냉식 자킷;15)을 가진다.
또한 격벽(14)은 회전자(4)와 냉각 지역(15)이 존재하는 격벽(14)의 부분 사이의 갭에 가스를 공급하기 위해 처리실(3)로부터 냉각 지역(15)을 가로질러 위치하는 가스 정화 지역(16)을 가진다. 양호한 열전도도를 갖는 가스는 회전자(4)에서 냉각 지역(15)은 열을 효과적으로 전달하기 위해서 가스 정화 지역(16)에 사용된다.
레디얼 자기 베어링(5-1 내지 5-4)의 변위센서(5-1b 및 5-1c 내지 5-4b 및 5-4c)와 축 자기베어링(6-1 내지 6-3)의 변위센서(6-1d 내지 6-3d)는 냉각지역 (15), 가스 정화 지역(16)과 회전자(4)의 무게를 지탱하는 축 자기베어링(6-1 내지 6-3)의 상부 전자석(6-1a 및 6-1b 내지 6-3a 및 6-3b)보다 처리실(3)로부터 더 멀리 위치하고, 이것에 의해 센서 기능의 안정성을 유지한다.
변위센서(5-1b 및 5-1c 내지 5-4b 및 5-4c) 및 변위센서(6-1d 내지 6-3d)는 인덕턴스형 센서이다. 얇은 비자성 격벽(캔;도시되지 않음)은 이들 센서와 회전자측 센서 타겟 사이에 놓인다. 얇은 격벽은 O-링(17)을 갖는 주 격벽(14)을 밀봉하는 캡 형상 구조를 가진다.
인덕턴스형 센서는 검출코일의 인덕턴스의 변화를 기초로 하여 센서와 부양 타겟(이 경우, 회전자(4)) 사이의 갭의 변화를 검출한다. 이러한 센서에서, 정전압의 고유주파수 신호(캐리어 신호)는 검출코일에 적용된다. 검출코일의 자기회로에 갭의 변화가 존재하면, 코일 인덕턴스가 변화하여, 코일을 통해서 흐르는 전류가 변화한다. 이러한 현상을 기초로, 탐지 코일의 인덕턴스내의 변화에 의해 변조된 캐리어 신호는 브리지 회로를 사용함에 의해 효과적으로 검출된다. 전기 전도성 물질이 격벽(14)에 사용된다면 이차 회로가 생기고 상호 컨덕턴스로써 탐지 코일에 바람직하지 않은 영향을 미친다. 그러므로 센서 캐리어 신호의 주파수는, 이것이 센서의 응답 주파수 성능을 바꾸더라도 이차 회로의 영향을 줄이기 위해서 낮춰진다.
회전자측과 고정자측 사이의 갭은 회전자(4)의 무게 중심의 높이에 대략 위치한 레디얼 베어링(5-1 내지 5-4 ; 2개의 축에 대함)과 그 아래에 위치된 모터 (8)의 부분에서 비교적 크게 설정될 수 있다. 따라서, 이 부분의 회전자(4)의 부분(4a)은 비자성 재료로 만들어진다. 유도 모터의 한가지 유형이 모터(8)로 사용된다. 모터(8)의 회전측 타겟(회전자(4)의 부분(4a))에 대해 비자성 재료를 사용하는 중요한 이유는 모터(8)의 위치에서 방사상 외력을 최소화하고 레디얼 자기 베어링 (5-1내지 5-4)상의 부하를 감소하여 레디얼 자기 베어링(5-1 내지 5-4)의 크기를 그에 대응하여 감소하는 것이다.
모터(8)의 회전자로 작동하는 회전자(4)의 부분(4a)은 표면 처리된 알루미늄 재료로 되어있다. 변위센서(5-1b 및 5-1c 내지 5-4b 및 5-4c) 및 레디얼 자기 베어링(5-1 내지 5-4)의 전자석(5-1a 내지 5-4a)이 위치한 부분(4a) 위의 회전자(4)의 부분(4b)은 자성재료(예를들면, 전자기성의 스테인레스 스틸 또는 퍼멀로이)로 되어있다. 상기 부분(4b) 위의 회전자(4)의 부분(4c)은 오스테닉 스텐레스 스틸, 예를들면 SUS316, 몰리브덴 또는 표면 처리된 탄소재료로 되어있고, 그 이유는 이러한 부분(4c)이 고온의 부식성 가스를 포함하는 처리실(3)에 가깝기 때문이다.
처리실(3)에서 기판(1)의 처리 온도가 1000℃에 이르기 때문에, 회전자(4)를 통한 처리실(3)로부터 축 자기베어링(6-1 내지 6-3) 및 레디얼 자기 베어링(5-1 내지 5-4)로의 열전달 과정에 충분한 온도 구배를 주는 것이 필요하다. 그러므로 냉각 지역(15)과 가스 정화 지역(16)이 위치한, 회전자(4)의 부분(4c)은 감소된 벽두께를 가진다.
이러한 실시예에 따른 기판 회전장치에서, 축방향 자기 베어링(6)은 상술한 바와 같이 회전자의 안정된 수평 지지를 위해 필요한 최소의 축의 수와 동일한 셋으로 분할된다. 따라서, 축방향 자기 베어링의 운전은 독립적으로 각각의 축을 제 어하도록 하는 종래의 제어 회로를 사용함으로써 제어될 수 있다. 따라서 제어기의 크기와 비용을 줄이는 것이 가능하다.
도 7은 가스 정화 지역(16)의 평면 배치를 보여주는 도면이다. 도시된 바와같이 가스 정화 지역(16)은 구역(16-1, 16-2 및 16-3)으로 나누어진다. 구역(16-1, 16-2 및 16-3)은 각각 그 내축으로 개방된 개구부를 갖는 정화 가스 공급 챔버 (16-1a, 16-2a 및 16-3a)를 가진다. 구역(16-1, 16-2 및 16-3)의 개구부는 각각 다수의 노즐 구멍을 가지는 노즐 판(16-1b, 16-2b 및 16-3b)에 의해 주어진다. 정화 가스가 가스 입구(16-1c, 16-2c 및 16-3c)로부터 정화 가스 챔버(16-1a, 16-2a 및 16-3a)로 공급될때 정화 가스는 노즐 판(16-1b, 16-2b 및 16-3b)을 통해 회전자(4)와 격벽(14) 사이의 갭에 공급된다.
본 실시예에 따른 기판 회전 장치는 레디얼 자기 베어링(5-1 내지 5-4)과 축방향 자기 베어링(6-1 및 6-3)이 올바르게 동작하지 않을 때 작동하는 터치다운 베어링(touch-down bearing)이 제공된다는 것에 주의해야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 터치다운 베어링은 방사상 방향으로 회전자(4)를 지지하기 위한 레디얼 터치다운 베어링(18)과 축 방향으로 회전자(4)를 지지하기 위한 축 터치다운 베어링을 포함한다.
레디얼 터치다운 베어링(18)은 각각의 지지 부재(18-2)에 의해 회전가능하게 지지된 작은 지름을 갖는 복수의 베어링(18-1)을 가진다. 베어링(18-1)은 각각의 베어링(18-1)과 회전자(4)의 외주 표면 사이에 소정의 갭을 갖는 수평 디스크(13) 아래에 회전자(4)의 외주 둘레에 소정 간격으로 배치된다. 축 터치다운 베어링(19) 은 각각의 지지 부재(19-2)에 의해 회전가능하게 지지된 작은 지름을 갖는 복수의 베어링(19-1)을 가진다. 상기 베어링(19-1)은 각각의 베어링(19-1)과 수평 디스크(13)의 상부 및 하부 표면 사이에 소정의 갭을 갖는 수평 디스크(13)의 상부 및 하부 표면의 각각 소정 간격으로 배치된다.
본 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 수평 디스크(13)위에 위치한 축방향 자기 베어링(6-1 내지 6-3)의 상부 전자석(6-1a 및 2-1b 내지 6-3a 및 6-3b)은 레디얼 방향으로 회복력을 발생시키도록 한다. 도 8은 회복력의 발생을 도시한다. 도 8(a)는 상부 전자석(6-1a)과 수평 디스크(13)사이의 위치관계를 보여주는 도면이고 도 8(b)는 도 8(b)에서 A부분의 확대도이다. 도시된 바와 같이, 수평 디스크(13)의 외주 부분이 상부 전자석(6-1a)의 요크(자극;Y)의 내부로 배치될 때 방사상 회복력(Fr)과 축 회복력(Fa)은 수평 디스크(13)의 외주 부분과 요크(Y)의 끝부분을 통해서 지나는 자속에 의해서 생성되는 자기 흡인력(F)으로부터 생성된다. 회전자(4)는 방사상 회복력(Fr)에 의해 방사상 방향으로 회복된다. 각각의 축방향 자기 베어링에서 두 개의 상부 전자석의 제공은 증가된 방사상 회복력을 회전자(4)에 제공할 수 있다.
레디얼 자기 베어링의 배치는 보통 다음과 같다. 도 9(a)에 도시된 바와 같이, U자형상 요크(자극)위에 여자 권선을 가진 전자석(21)이 자성 재료로 만들어진 회전자(4)를 향하도록 고정자측상에(X축 및 Y축 방향으로) 배치되고, 자기 흡인력은 방사상 제어력으로 사용된다. 대안적으로, 레디얼 자기 베어링은 상기한 것과 동일한 전자석 구조를 갖는 즉, U자형상 요크상에 여자 권선을 갖는 전자석(5-1a 내지 5-4a)이 도 9(a)에 도시된 바와 같이 고정자측상에 유사하게 위치되도록 배치될 수 있지만, 회전자(4)는 낮은 저항률의 비자성 물질(예를 들면, 알루미늄 또는 구리)을 사용하여 형성되고, 인덕턴스 반발력은 방사상 제어력으로 사용된다.
큰 직경의 원통형 회전자(4)가 X 및 Y축 방향으로 제어력을 받을 때, 상기 회전자의 강성이 충분하지 않으면 제어력에 의해 변형된다. 회전자(4)의 변형은 도 9(b)도에 도시된 바와 같이 전자석(5-1a 내지5-4a)을 배치함으로써 방지될 수 있다. 즉, 전자석(5-1a)과 전자석(5-3a)은 Y축 방향으로 회전자(4)를 사이에 두고 서로 마주보게 배치되고, 전자석(5-2a)과 전자석(5-4a)은 X축 방향으로 회전자(4)를 사이에 두고 서로 마주보게 배치된다.
도 5 및 도 6에서의 도면 번호(20)는 회전자(4)의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 센서를 표시한다. 맴돌이 전류형 센서는 회전 위치 센서(20)로 사용된다. 이 맴돌이 전류형 센서는 격벽(14)이 부도체일 것을 요한다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, SiO2 세라믹으로 만들어진 보호 케이싱(20-1)은 회전자(4)와 마주하도록 격벽(14)을 통과하여 배치되고, 맴돌이 전류형 센서 요소(20-2)는 보호 케이싱(20-1)속에 수용된다. 도면 번호(20-3)는 보호 케이싱(20-1)과 격벽(14)사이의 밀봉을 위한 O-링을 나타낸다.
상술된 바와 같이, 자기 베어링의 전자석과 변위 센서는 전자석 및 변위 센서와 회전자 사이에 격벽(캔)을 위치시킴으로써, 특수한 분위기, 예를 들면, 부식성 가스에의 노출로부터 보호된다. 그러나, 이 경우에 있어서, 회전자와 전자석 및 변위 센서사이의 갭은 격벽의 두께에 상응하는 양에 따라 증가한다. 이것은 자기 저항의 증가를 초래한다. 결과적으로, 전자석의 제어 자기력은 줄어들고, 변위 센서의 감도는 떨어지게 된다. 특히, 상기 기술한 대로, 격벽의 직경이 증가하는 경우 그것의 강도 또한 증가될 필요가 있다. 즉, 격벽은 두꺼운 벽으로 된 압력 저항 격벽으로 형성될 필요가 있다. 따라서, 전자석 코일 및 변위 센서 코일의 기자력을 증가시키는 것이 필요하고, 따라서 코일의 사이즈는 커지게 된다.
그러므로, 본 발명에서, 레디얼 자기 베어링(5-1 내지 5-4)의 전자석(5-1a 내지 5-4a) 요크와 축방향 자기 베어링(6-1 내지 6-3)의 전자석(6-1a, 6-1b 및 6-1c 내지 6-3a, 6-3b 및 6-3c)이 위치된, 격벽(14)의 부분(14a)은 요크와 동일한 전자기 특성을 갖는 자성 물질로 되어 있다. 상기에서 언급한 문제의 해결을 위해, 자성 물질은 격벽(14)의 부분(14a)에 끼워맞춰지나 삽입된다. 해결 방안은 아래에, 도 11을 참고로 더 자세히 기술될 것이다. 도 11은 자기 베어링 배치를 도시하고, 여기서 도 11(a)는 자기 베어링의 단면도이고, 도 11(b)는 도 11(a)에서 화살표 A-A 방향으로 본 도면이다.
도시된 바와 같이 격벽(32)은 비자성 금속 재료로 되어 있다. 자성 부재(32a)는 자기 베어링(30)의 변위 센서(31)의 센서 요크(31a) 말단이 자성 부재(32a)들이 부양 부재 또는 회전자(33)에 대면하도록 위치되는, 격벽(32)의 부분에 끼워 맞춰지거나 삽입된다. 자성 부재(32a)는 같은 물질 또는 센서 요크(31a)와 동일한 전자기 특성을 갖는 물질로 되어 있다. 유사하게, 자성 부재(32b)도 전자석(34)의 자성 요크(34a) 말단이 자성 부재(32b)가 부양 부재(33)에 대면하도록 위치되는, 격벽(32)의 부분에 끼워 맞춰진다. 자성 부재(32b)는 같은 물질 또는 자성 요크(34a)와 동일한 전자기 특성을 갖는 물질로 되어 있다. 자성 부재(32a 및 32b)가 끼워 맞춰지는 격벽(32)의 부분은 용접 등에 의해 각각 조인트 밀봉부(35 및 36)가 제공된다. 센서 코일(31b)은 센서 요크(31a)에 끼워 맞춰지고, 자기 코일(34b)은 자성 요크(34a)에 끼워 맞춰진다.
자성 부재(32a 및 32b)는 각각 센서 요크(31a)와 자성 요크(34a)가 위치하는 격벽(32)의 부분에 끼워 맞춰지기 때문에 격벽(32)의 벽 두께가 증가되더라도, 센서 요크(31a)와 부양 부재(33)사이 및 자성 요크(34a)와 부양 부재(33)사이의 자기 저항의 증가는 없게 될 것이다. 따라서, 센서 감도는 향상되고, 그리하여 높은 정확도로 부양 부재(33)의 변위를 검출하는 것이 가능해진다. 따라서, 센서 코일(31b)의 사이즈 증가는 불필요하게 된다. 게다가, 자성 요크(34a)와 부양 부재(33)사이의 자기 저항은 증가하지 않기 때문에, 부양 부재(33)상에 작용하는 제어 자기력의 감소는 없게 된다. 따라서, 자기 코일(34b)의 사이즈 증가도 불필요하게 된다.
비록 상술된 예시에서는, 자성 부재(32a 및 32b)들이 각각 센서 요크(31a)와 자성 요크(34a)의 말단이 위치되는, 격벽(32)의 부분에 끼워 맞춰지거나 삽입되더라도, 그 배치는 직접 센서 요크(31a)와 자성 요크(34a)의 말단이 부양 부재(33)에 직접 마주하도록 격벽(32)을 관통하도록 하는 것일 수 있다.
이러한 종류의 기판 회전 장치에서는, 회전자의 선회(whirling) 또는 런아웃(runout)이 나타나고 이것에 의해 야기된 변위 센서 출력 신호가 소정의 설 정 값을 초과할 때, 이 상황에 대처하기 위하여 보통 다음의 방안이 취해진다. 1) 자기 베어링의 제어가 컷오프(정지)되거나; 2) 자기 베어링 제어가 계속될 때는, 회전자의 회전이 정지된다. 수단 1)은 회전자의 회전의 정지를 더 포함할 수도 있다. 수단 1)의 경우, 변위 센서 출력이 소정 설정 값을 초과한 후에만 이상이 인식되며, 회전자는 바람직하지 않게 갑자기 터치 다운된다. 수단 2)의 경우는, 변위 센서 출력이 소정 설정 값을 초과한 후에만, 이상이 인식되며, 회전자의 회전이 갑자기 정지된다.
기판 처리 시스템에서 상술된 기판 회전 장치를 사용하는 경우, 특히, 회전이 처리공정 중에 갑자기 정지했을 경우에는, 처리 중인 기판은 "이용할 수 없는" 것이 되고 만다. 반도체 제작공정 중에 있는 기판, 즉 반도체 웨이퍼는 고가이기 때문에, 가능한 한 결함 발생을 피하는 것이 바람직하다. 게다가, 자기 베어링의 제어가 회전자 터치 다운을 초래하도록 갑자기 컷오프되는 처리는, 회전자 위에 설치된 기판에 손상을 입히게 될지도 모르는 문제가 초래된다.
따라서, 도 12에 예로서 도시된 바와 같이, 이상 검출 회로는 세개의 비교기 회로(41, 42, 43)를 이용하여 구성한다. 즉, 임계값(기준값)(S1, S2, S3)은 비교기 회로(41, 42, 43)에 각각 설정되어 있다. 그 임계값(S1, S2, S3)은, 도 13에 도시된 바와 같이, 즉 ｜S1｜<｜S2｜<｜S3｜와 같이 서로 관련되어 있다. 변위 센서 출력 신호(S0)는 비교기 회로(41, 42, 43)의 각각에 입력된다.
상술한 바와 같이 배열된 이상 검출 회로에 있어서, 센서 출력 신호(S0)가 ｜S0｜>｜S1｜의 조건을 만족할 때, 비교기 회로(41)는 경보만을 출력하도록 경보 회로(44)를 구동시킨다. ｜S0｜≥｜S2｜일 때, 비교기 회로(42)는 고장 발생을 알리고 모터 작동을 정지하기 위해, 고장 출력 회로(45) 및 모터 작동 정지 회로(46) 모두를 구동시킨다. ｜S0｜≥｜S3｜일 때는, 비교기 회로(43)는 고장 발생을 알리고 모터 작동 및 자기 베어링의 부양 제어를 정지하기 위해, 고장 출력 회로(45), 모터 작동 정지 회로(46) 및 자기 베어링 정지 회로(47)를 구동시킨다.
따라서, 이상은 점차적으로 검출되고, 정상적인 상황은 기판 회전 장치를 제어하는, 반도체 제조공정 시스템의 주 제어 유닛에 점차적으로 입력되어, 그것에 의해 기판 처리시 회전자의 정지 사고를 감소시키는 것이 가능해진다. 도 12에 도시된 이상 검출 회로는 단지 예시에 불과하고, 본 발명은 이것에 제한될 필요는 없다. 예를 들어, 변위 센서의 임계값(S1, S2, S3)이 미리 저장 유닛에 저장되고, 비교기 회로(41, 42, 43)의 각각에서의 처리가, 경보 출력 또는 고장 출력의 전달 및 모터 작동과 자기 베어링 제어를 정지시키기 위해 컴퓨터에 의해 수행되는 구성도 가능할 것이다. 임계값의 개수는 3개에 제한될 필요는 없고, 2 또는 그 이상이면 가능할 것이다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 다음의 유용한 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 축방향 자기 베어링은 세개 이상의 자기 베어링으로 분할되며, 이 자기 베어링들은, 분할된 축방향 자기 베어링이 배치된 지점을 연결하는 가상의 라인이 대략적으로 정삼각형 혹은 다각형을 형성하도록 위치된다. 결과적으로, 축방향 자기 베어링의 작동은, 독립적으로 각각의 축 제어에 적합한 종래의 제어 회로를 사용하여 제어할 수 있다. 따라서, 제어기가 간단해지고, 제어기 사이즈를 줄이는 것이 가능해진다. 게다가, 회전자 직경이 증가하더라도, 축방향 자기 베어링 각각의 전자석 직경은 증가되지 않는다. 또한, 각각의 축방향 자기 베어링의 위치에서 축 방향으로의 위치 제어가 행해지기 때문에, 레디얼 축에서의 운동이 또한 안정된다. 따라서, 종래의 축방향 자기 베어링의 전자석에 의해 생성된 불안정 토크(불평형 토크)와 같은 임의의 불안정한 힘은 최소화된다.
회전자는 처리공정실과 연통하는 공간에 위치할 수도 있고, 자기 베어링의 고정자측 구성 부재 및 모터의 고정자측 구성 부재는 회전자와 고정자측 구성 부재사이의 격벽에 의해 처리실과 연통하는 공간의 외부에 형성된 공간에 위치할 수도 있다. 또한, 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석 요크와 전자기적으로 동등한 물질이 요크가 위치한 격벽의 부분에 끼워 맞춰질 수도 있고, 격벽은 전체적으로 고정자 하우징을 구성할 수도 있다. 대신에, 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석 요크의 말단은 직접 회전자에 대면하도록 격벽을 관통할 수도 있다. 따라서, 격벽의 벽 두께가 압력 저항성 격벽을 형성하기 위해 증가할지라도, 자기 제어력의 감소는 없게 된다. 따라서, 처리될 기판의 직경이 점점 커져가는 반도체 제작분야에서, 수명 연장, 무입자 환경 및 점유 공간 효율성의 향상에 대한 요구를 충족시키는 것이 가능한 기판 회전 장치를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 자기 베어링의 고정자측 구성 부재는 격벽 바깥부분에 배치가 가능하기 때문에, 처 리실 및 처리실과 연통하는 공간이 특수한 분위기하에 유지되는 동안, 자기 베어링의 구성 부품과 모터 구성요소를 대체 또는 수리하는 것이 가능하다.
두 레디얼 축(X 및 Y 방향)상의 병진 운동은 축방향 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서의 전자석 요크와 축방향 자기 베어링의 회전자측 구성 부재로서의 수평 디스크사이의 상대 위치가 병진 방향(수평 방향)으로 배치될 때 생성된 레디얼 회복력에 의해 수동적으로 지지될 수 있다. 따라서, 회전자는 자기 부양 방식으로 안정하게 지지가 가능하게 된다.
또, 고정자 하우징은 처리실 부근에 냉각 지역을 포함할 수 있고, 처리실로부터 냉각 지역을 가로질러 위치한 가스 정화 지역을 포함할 수도 있다. 그러므로 자기 베어링 변위 센서 온도 상승의 억제가 가능하게 되고, 이로써 높은 정확도를 가진 회전자 위치의 변위를 검출하는 것이 가능해진다.
본 발명은, 앞서 기술한 실시예에 반드시 국한되는 것이 아니라, 여러가지 다양한 방법으로 수정이 가능하다는 점에 유의해야 할 것이다.
예를 들면, 축방향 자기 베어링은 세 개 이상의 자기 베어링으로 분할 가능하고, 또한 분할된 축방향 자기 베어링이 위치되는 지점을 연결한 가상선이 대략적인 정다각형을 형성하도록 위치된다. 그러나, 본 장치의 간단한 구조, 용이한 보존, 우수한 신뢰도 및 생산성을 얻기 위해서, 축방향 자기 베어링은 세 개의 자기 베어링으로 분할되는 것이 바람직하다.
또한, 도시된 실시예에서, 비록 레디얼 자기 베어링이 기판 회전 장치의 한쪽 축 위치에 제공되더라도, 회전자가 더욱 안정화되기 위해서 둘 이상의 축방향 위치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판 회전 장치로서,
    상기 장치 위에 제공되는 수평 디스크를 구비하고, 상기 장치에 장착된 기판을 회전시키기 위한 회전자;
    상기 회전자를 지지하기 위한 자기 베어링; 및
    처리실 내에서 상기 기판을 회전시키도록 상기 회전자에 회전력을 인가하기 위한 모터를 포함하여 이루어지며,
    상기 자기 베어링은 축방향 자기 베어링 및 레디얼 자기 베어링을 포함하고;
    상기 축방향 자기 베어링은 3개 이상의 자기 베어링으로 분할되어 상기 분할된 축방향 자기 베어링이 배치되는 지점을 연결하는 가상선이 정삼각형 또는 정다각형의 형태로 형성되도록 위치하고, 상기 축방향 자기 베어링을 구성하는 전자석이 대체적으로 상기 회전자의 상기 수평 디스크의 상부 및 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 축방향 자기 베어링이 3개의 자기 베어링으로 분할되어, 상기 분할된 축방향 자기 베어링이 배치되는 지점을 연결하는 가상선이 정삼각형 형태로 형성되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 회전자가 상기 처리실과 연통된 공간에 위치하고, 상기 자기 베어링의 고정자측 구성 부재들 및 상기 모터의 고정자측 구성 부재가, 상기 회전자와 상기 고정자측 구성 부재들 사이에 제공된 격벽에 의해 상기 처리실과 연통된 공간의 외부에 형성된 공간에 위치하고, 또한 상기 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석의 요크와 전자기적으로 등가인 재료가, 상기 요크가 위치한 상기 격벽의 부분에 끼워맞춰져 있고, 상기 격벽이 전체적으로 고정자 하우징을 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 회전자가 상기 처리실과 연통된 공간에 위치하고, 상기 자기 베어링의 고정자측 구성 부재들 및 상기 모터의 고정자측 구성 부재가, 상기 회전자와 상기 고정자측 구성 부재들 사이에 제공된 격벽에 의해 상기 처리실과 연통된 공간의 외부에 형성된 공간에 위치하고, 또한 상기 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석의 요크의 끝단이 상기 회전자와 직접 마주하도록 상기 격벽을 관통하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    두 개의 방사상 축(X-방향 및 Y-방향)으로의 병진 운동은, 상기 축방향 자기 베어링의 고정자측 구성 부재로서 전자석의 요크와 상기 축방향 자기 베어링의 회전자측 구성 부재로서 상기 수평 디스크 간의 상대 위치가 병진 방향으로 변이될 경우 발생되는 방사상 회복력에 의해 수동적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레디얼 자기 베어링이 상기 기판 회전 장치의 하나 또는 그 이상의 축방향 위치에 제공된 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 고정자 하우징이 상기 처리실의 부근에 냉각 지역을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 고정자 하우징이 또한 상기 처리실로부터 상기 냉각 지역을 가로질러 위치한 가스 정화 지역을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 베어링은 상기 회전자의 변위를 감지하는 변위 센서를 구비하고, 상기 기판 회전 장치는 또한 비교기 회로에 셋팅된 계단 모양으로의 임계 값 ｜S1｜＜｜S2｜＜｜S3｜과 상기 변위 센서로부터의 출력 신호(So)를 비교하는 비교기 회로를 구비하고, 상기 비교기 회로는 상기 출력 신호가 ｜So｜＞｜S1｜일 경우에 경보 회로를 구동시키고, ｜So｜≥｜S2｜일 경우에는 상기 기판 회전 장치의 오류 발생을 알리는 오류 출력 회로 및 상기 모터의 작동을 보류시키는 모터 작동 보류 회로를 구동하며, ｜So｜≥｜S3｜일 경우에는 상기 오류 출력 회로, 상기 모터 작동 보류 회로 및, 상기 자기 베어링의 부양 제어를 보류시키는 자기 베어링 보류 회로를 구동하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 변위 센서의 상기 임계 값 ｜S1｜,｜S2｜ 및 ｜S3｜가 미리, 저장 유닛에 저장되고, 각각의 상기 경보 회로, 상기 오류 출력 회로, 상기 모터 작동 보류 회로 및 자기 베어링 보류 회로에 신호를 전달하도록 상기 각각의 비교기 회로에서의 처리가 컴퓨터에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
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TW (1) TW517277B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101831375B1 (ko) 2013-07-17 2018-02-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 이동을 위한 위치 설정 장치
WO2023113262A1 (ko) * 2021-12-16 2023-06-22 에이피시스템 주식회사 자기부상 회전 장치 및 자기부상 회전 방법

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001182746A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Ebara Corp 磁気軸受装置
DE20006302U1 (de) * 2000-04-06 2001-10-25 Band Zink Gmbh Beschichtungsvorrichtung
JP2002093724A (ja) * 2000-09-18 2002-03-29 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置
JP2002212729A (ja) * 2001-01-17 2002-07-31 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置および半導体装置の製造方法
US6770146B2 (en) * 2001-02-02 2004-08-03 Mattson Technology, Inc. Method and system for rotating a semiconductor wafer in processing chambers
DE50212020D1 (de) * 2001-05-29 2008-05-15 Aixtron Ag Aus einem tragkörper und darauf gasgelagerten und drehangetriebenen substrathalter bestehende anordnung
US6876122B2 (en) * 2002-09-16 2005-04-05 Lockheed Martin Corporation Circular rail linear induction motor
KR100439276B1 (ko) * 2003-11-24 2004-07-30 코닉 시스템 주식회사 급속열처리 장치
JP2006179613A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Rigaku Corp 半導体ウエハ縦型熱処理装置用磁性流体シールユニット
DE102005032184A1 (de) * 2005-07-09 2007-01-18 Saurer Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Betreiben eines elektromotorischen Antriebs
JP4885000B2 (ja) * 2007-02-13 2012-02-29 株式会社ニューフレアテクノロジー 気相成長装置および気相成長方法
CN101790673B (zh) 2007-06-27 2013-08-28 布鲁克斯自动化公司 用于自轴承电机的位置反馈
KR102617936B1 (ko) * 2007-07-17 2023-12-27 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드 기판 운송 장치
KR101958874B1 (ko) 2008-06-04 2019-03-15 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법
JP5533335B2 (ja) * 2009-07-22 2014-06-25 東京エレクトロン株式会社 処理装置及びその動作方法
KR101288483B1 (ko) * 2010-04-21 2013-07-26 주성엔지니어링(주) 기판 처리장치
KR101312962B1 (ko) * 2011-09-07 2013-10-01 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 반송장치
CN104603924B (zh) * 2012-10-05 2017-06-20 皇家飞利浦有限公司 旋转定位设备
US9394938B2 (en) 2013-06-19 2016-07-19 Applied Materials, Inc. Internal chamber rotation motor, alternative rotation
JP6387863B2 (ja) * 2015-03-05 2018-09-12 株式会社島津製作所 磁気軸受装置
JP7055720B2 (ja) * 2018-08-10 2022-04-18 株式会社荏原製作所 基板回転装置、基板洗浄装置および基板処理装置ならびに基板回転装置の制御方法
CN109099065B (zh) * 2018-09-30 2020-02-18 珠海格力电器股份有限公司 焊接防护套和磁悬浮轴向轴承
JPWO2021015034A1 (ko) * 2019-07-19 2021-01-28
JP2024002304A (ja) * 2022-06-23 2024-01-11 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
CN117005025B (zh) * 2023-09-01 2024-03-19 苏州中科重仪半导体材料有限公司 一种磁悬浮自转公转反应室装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5072146A (en) * 1989-08-04 1991-12-10 The Glacier Metal Company Limited Magnetic bearings coil heat removal
WO1997015978A1 (en) * 1995-10-26 1997-05-01 Satcon Technology Corporation Integrated magnetic levitation and rotation system
US5630881A (en) * 1993-08-16 1997-05-20 Ebara Corporation Thin-film forming apparatus with magnetic bearings and a non-contact seal and drive

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2377549A1 (fr) 1977-01-12 1978-08-11 Europ Propulsion Montage de rotor court de grand diametre
US5471105A (en) * 1992-09-25 1995-11-28 Magnetic Bearing Technologies, Inc. Null flux magnetic bearing with cross-connected loop portions
TW331652B (en) 1995-06-16 1998-05-11 Ebara Corp Thin film vapor deposition apparatus
JPH0931656A (ja) 1995-07-24 1997-02-04 Ebara Corp 薄膜気相成長装置
US5965047A (en) 1997-10-24 1999-10-12 Steag Ast Rapid thermal processing (RTP) system with rotating substrate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5072146A (en) * 1989-08-04 1991-12-10 The Glacier Metal Company Limited Magnetic bearings coil heat removal
US5630881A (en) * 1993-08-16 1997-05-20 Ebara Corporation Thin-film forming apparatus with magnetic bearings and a non-contact seal and drive
WO1997015978A1 (en) * 1995-10-26 1997-05-01 Satcon Technology Corporation Integrated magnetic levitation and rotation system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101831375B1 (ko) 2013-07-17 2018-02-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 이동을 위한 위치 설정 장치
WO2023113262A1 (ko) * 2021-12-16 2023-06-22 에이피시스템 주식회사 자기부상 회전 장치 및 자기부상 회전 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP1071118A3 (en) 2005-10-26
EP1071118B1 (en) 2008-09-24
JP3923696B2 (ja) 2007-06-06
TW517277B (en) 2003-01-11
US6373159B1 (en) 2002-04-16
DE60040320D1 (de) 2008-11-06
EP1071118A2 (en) 2001-01-24
JP2001093967A (ja) 2001-04-06
KR20010029971A (ko) 2001-04-16

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