KR100939646B1 - 급속열처리장치용 기판지지수단 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판지지수단에 관한 것으로서, 윗면에 플랜지 삽입홈(113a)이 형성되며 플랜지 삽입홈(113a)의 내측벽 안쪽면에는 링 스프링(114)이 끼워질 수 있는 스프링 홈(113b)이 형성되는 지지 하우징(113); 스프링 홈(113b)에 끼워지는 링 스프링(114); 플랜지 삽입홈(113a)에 끼워져서 링 스프링(114)의 탄성력에 의해서 바깥쪽으로 밀려 플랜지 삽입홈(113a)의 내측벽 바깥쪽 면에 밀착되는 지지 플랜지(112); 지지 플랜지(112)가 링 스프링(114)에 의해 바깥쪽으로 밀리는 힘에 의하여 안쪽면이 지지 플랜지(112)의 위쪽 바깥쪽면에 밀착되도록 지지 플랜지(112)의 위에 끼워져서 에지링(20)을 지지하는 지지 실린더(111);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 기판회전수단의 회전력을 그대로 기판에 전달하면서 기판이 받는 열을 기판회전수단에 적게 전달할 수 있게 된다. 또한 분해가 가능하게 조립되기 때문에 필요에 따라 언제든지 쉽게 클리닝이 가능하다.
에지링, 링 스프링, 지지 플랜지, 탄성, 에지링, 자기부상모터

Description

급속열처리장치용 기판지지수단{Substrate supporting apparatus for use in RTP apparatus}
도 1은 종래의 급속열처리장치용 기판회전장치를 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명에 따른 기판지지수단을 설명하기 위한 도면;
도 3은 기판지지수단(110)의 전체적인 구조를 설명하기 위한 도면;
도 4는 지지 실린더(111)를 설명하기 위한 도면;
도 5는 지지 플랜지(112)를 설명하기 위한 도면;
도 6은 지지 하우징(113)을 설명하기 위한 도면;
도 7은 링 스프링(114)을 설명하기 위한 도면;
도 8은 지지 플랜지(112)의 설치위치를 설명하기 위한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>
10: 기판 20: 에지링
30: 지지 실린더 40: 회전자
50: 고정자 110: 기판지지수단
111: 지지 실린더 112: 지지 플랜지
112a: 고정부 112b: 절곡부
112c: 삽입부 113: 지지 하우징
113a: 플랜지 삽입홈 113b: 스프링 홈
114: 링 스프링
본 발명은 기판지지수단에 관한 것으로서, 특히 급속열처리장치에 있어서 기판회전수단과 결합되기에 적합한 기판지지수단에 관한 것이다.
급속열처리(RTP) 장치에서 가장 중요한 관건은 빠른 시간 내에 기판을 원하는 온도까지 가열하는 것이다. 그러나 이 때 반드시 수반되어야 하는 것이 기판의 균일 가열이다. 특히 기판이 대형화되면서 이러한 균일 가열이 제대로 이루어지지 않아 많은 고심들을 하고 있다. 이러한 기판의 균일가열문제를 해결하기 위하여 급속열처리가 이루어지는 동안에 기판을 수평회전시키는 기판회전장치가 제안된 바 있다.
도 1은 종래의 급속열처리장치용 기판회전장치를 설명하기 위한 것으로서, 자기부상모터(maglev motor)를 사용하는 예를 도시한 것이다.
자기부상 모터는 고정자(50)와 회전자(40)로 구성되며, 회전자(40)는 자기력에 의해 고정자(50)에 비접촉된 상태로 부상되어 회전한다. 따라서 소음 및 진동이 적고, 파티클의 발생이 없으며 고속회전이 가능하여 급속열처리장치에 적합하다. 회전자(40)는 지지 실린더(30)를 통하여 에지링(20)을 지지하고, 에지링(20) 상에는 기판(10)이 올려 놓여진다.
회전자(40)는 자기적으로 투과성이 있는 물질, 예컨대 스테인레스를 사용할 수 있으며 영구자석일 필요는 없다. 기판(10)은 기판(10) 상부에 있는 가열램프(미도시)에 의해 가열되므로 그 열이 회전자(40)에 미치게 된다. 그러면 고정자(50)로부터 회전자(40)에 미치는 자기력이 영향을 받으므로 신뢰성 있는 회전이 이루어지지 않는다. 지지 실린더(30)는 이러한 점을 염두에 두어 설치되는 것이다.
따라서 지지 실린더(30)는 특별한 사유가 없는 한 가능한 충분히 길게 설치하는 것이 바람직하다. 다만, 지지 실린더(30)는 회전자(40)의 회전력을 그대로 에지링(20)에 전달할 수 있어야 하므로, 회전자(40) 및 에지링(20)에 견고하게 결합되어야 한다. 이를 위해 지지 실린더(30)를 회전자(40)와 에지링(20)에 예컨대 용접 등의 방법으로 분리불가능하게 견고하게 결합시키면 될 것 같지만 사실은 그럴 수 없다. 열처리 공정을 많이 수행하다보면 원하지 않게 구성부품에 박막이 증착되는 등의 이유로 부품을 세정해야 할 필요성이 있는데 이렇게 분리불가능하게 결합되어 있으면 이러한 세정을 제대로 할 수 없기 때문이다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판회전수단의 회전력을 그대로 기판에 전달하면서 기판이 받는 열을 상기 기판회전수단에 가능하면 적게 전달하여 상기 기판회전수단의 손상을 방지함과 동시에 필요시 원활한 세정이 이루어질 수 있는 기판지지수단을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판지지수단은, 윗면에 플랜지 삽입홈이 형성되며 상기 플랜지 삽입홈의 내측벽 안쪽면에는 링 스프링이 끼워질 수 있는 스프링 홈이 형성되는 지지 하우징; 상기 스프링 홈에 끼워지는 링 스프링; 상기 플랜지 삽입홈에 끼워져서 상기 링 스프링의 탄성력에 의해서 바깥쪽으로 밀려 상기 플랜지 삽입홈의 내측벽 바깥쪽 면에 밀착되는 지지 플랜지; 상기 지지 플랜지가 상기 링 스프링에 의해 바깥쪽으로 밀리는 힘에 의하여 안쪽면이 상기 지지 플랜지의 위쪽 바깥쪽면에 밀착되도록 상기 지지 플랜지의 위에 끼워져서 상기 에지링을 지지하는 지지 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지 플랜지는, 상기 플랜지 삽입홈에 끼워지는 삽입부; 상기 삽입부의 위단에서 안쪽으로 연장되어 상기 지지 실린더가 걸려서 밑으로 더 이상 내려오지 못하도록 하는 절곡부; 상기 절곡부의 안쪽 끝단에서 위로 연장되어 상기 지지 실린더가 끼워지는 고정부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형 이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
도 2는 본 발명에 따른 기판지지수단을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 자기부상모터는 고정자(50)와 회전자(40)로 구성되며, 회전자(40)는 자기력에 의해 고정자(50)에 비접촉된 상태로 부상되어 회전한다. 에지링(20)과 회전자(40) 사이에는 본 발명에 따른 기판지지수단(110)이 설치되어 회전자(40)의 회전력을 에지링(20)에 전달함으로써 에지링(20)은 중심축 R1을 중심으로 회전하게 된다.
도 3 내지 도 7은 기판지지수단(110)을 설명하기 위한 도면들로서, 도 3은 전체적인 구조를 나타낸 단면도, 도 4는 지지 실린더(111)의 사시도, 도 5는 지지 플랜지(112)의 사시도, 도 6은 지지 하우징(113)의 단면사시도, 도 7은 링 스프링(114)의 개략도이다. 도 3 내지 도 7을 참조하면, 기판지지수단(110)은 지지 실린더(111), 지지 플랜지(112), 지지 하우징(113), 및 링 스프링(114)을 포함하여 이루어지며, 회전자(40)의 회전력을 에지링(20)에 그대로 전달하며 각 구성요소가 분해가능하게 설치된다.
구체적으로, 회전자(40) 상에는 지지 하우징(113)이 설치되며, 지지 하우징은 전체적으로는 원형 고리 형태를 하며, 윗면에는 지지 플랜지(112)가 끼워질 수 있는 플랜지 삽입홈(113a)이 형성된다. 지지 하우징(113)에 있는 플랜지 삽입홈(113a)은 지지 플랜지(112)가 끼워진 상태로 고정될 수 있다면 어떠한 형상이라 도 무방하다. 따라서, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 환형 홈의 형태를 가질 수도 있고, 지지 플랜지(112)만이 삽입될 수 있도록 사각형태의 홈(미도시)이어도 무방하다. 그렇지만, 플랜지 삽입홈(113a)이 환형 홈의 형태를 가진다면, 지지 플랜지(112)가 플랜지 삽입홈(113a)에서 고정되기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 고정 돌출부(112d)를 가진다. 플랜지 삽입홈(113a)의 내측벽 안쪽 면에는 링 스프링(114)이 끼워질 수 있는 스프링 홈(113b)이 형성된다.
링 스프링(114)은 탄성 유격을 많이 부여하기 위하여 도 7에 참조부호 A로 표시한 바와 같이 소정부위가 절단되어 완전한 폐곡선 형태이 링이 아닌 일부가 개방되어 있는 링 형태를 한다. 지지 플랜지(112)가 플랜지 삽입홈(113a)에 끼워지면 지지 플랜지(112)에 의해 링 스프링(114)이 안쪽으로 밀려들어간다. 따라서 링 스프링(114)에는 바깥쪽으로 향하는 탄성력이 생기게 되고, 이러한 탄성력에 의해서 지지 플랜지(112)는 플랜지 삽입홈(113a)의 내측벽 바깥쪽 면에 밀착된다.
링 스프링(114)의 탄성력에 의해 지지 플랜지(112)를 바로 세우기 위해서는 링 스프링(114)이 상하로 적어도 두 군데는 설치되어야 한다.
지지 플랜지(112)는 플랜지 삽입홈(113a)에 끼워지는 삽입부(112c)와, 삽입부(112c)의 윗단에서 안쪽으로 연장되는 절곡부(112b)와, 절곡부(112b)의 안쪽 끝단에서 위로 연장되는 고정부(112a)로 구분된다.
지지 실린더(111)는 안쪽면이 고정부(112a)가 바깥쪽 면에 닿도록 하여 지지 플랜지(112)에 끼워지며 절곡부(112b)에 걸려서 더 이상 밑으로 내려오지 못한다. 링 스프링(114)이 없으면 고정부(112a)와 지지 실린더(111) 사이에는 미는 힘이 작 용하지 않을 것이지만, 링 스프링(114)에 의해 지지 플랜지(112)가 바깥쪽으로 밀리게 되면 고정부(112a)가 지지 실린더(111)의 안쪽 면에 밀착되게 된다. 물론, 이 경우 삽입부(112c)는 플랜지 삽입홈(113a)의 내측벽 바깥쪽 면에 밀착된다.
따라서 지지 실린더(111), 지지 플랜지(112), 지지 하우징(113)은 분해가능하면서도 서로 견고하게 밀착되어 회전자(40)의 회전력을 에지링(20)으로 전달할 수 있게 된다. 에지링(20)이 지지 플랜지(112)에 의해 수평으로 지지되기 위해서는 지지 플랜지(112)가 적어도 세군데 설치되어야 한다. 만약 3개가 설치되는 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 지지 플랜지(112)의 중심을 기준으로 하여 인접한 설치위치는 120도의 사이각을 가질 것이다. 도 8은 지지 플랜지(112)의 설치위치를 설명하기 위해, 지지 플랜지(112) 및 지지 하우징(113)을 급속열처리장치의 상부에서 아래로 내려다 본 평면도이다.
한편, 기판(10)의 가장자리에서 생길 수 있는 열적 불연속을 방지하기 위하여 에지링(20)은 기판과 동일하거나 유사한 물질, 예컨대 실리콘(Si) 또는 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어지는 것이 보통이다. 기판(10)은 석영창(101) 상부에 위치하는 가열램프(미도시)에 의해 가열되는데, 이때의 열이 자기부상모터의 회전자(40)에 미치지 않게 하기 위하여 기판지지수단(110)은 가능하면 충분히 길면 좋을 것이다.
지지 실린더(30)는 에지링(20)의 바로 밑에 있기 때문에 공정가스에 노출될 우려가 많아 가능하면 화학물질에 대해서 안정하면서도 열이 회전자(40)에 미치지 못하도록 열전도도가 낮은 물질, 예컨대 석영이나 실리콘 카바이드로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 지지 하우징(113)은 열적 스트레스를 견디기에 충분한 물리적 성질(내열변형성, 높은 녹는점) 및 가공성을 고려하여 세라믹으로 만들어지는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판회전수단의 회전력을 그대로 기판에 전달하면서 기판이 받는 열을 기판회전수단에 적게 전달할 수 있게 된다. 또한 분해가 가능하게 조립되기 때문에 필요에 따라 언제든지 쉽게 클리닝이 가능하다.

Claims (12)

  1. 기판이 올려 놓여지는 에지링을 지지하는 기판지지수단에 있어서,
    윗면에 플랜지 삽입홈이 형성되며 상기 플랜지 삽입홈의 내측벽 안쪽면에는 링 스프링이 끼워질 수 있는 스프링 홈이 형성되는 지지 하우징;
    상기 스프링 홈에 끼워지는 링 스프링;
    상기 플랜지 삽입홈에 끼워져서 상기 링 스프링의 탄성력에 의해서 바깥쪽으로 밀려 상기 플랜지 삽입홈의 내측벽 바깥쪽 면에 밀착되는 지지 플랜지;
    상기 지지 플랜지가 상기 링 스프링에 의해 바깥쪽으로 밀리는 힘에 의하여 안쪽면이 상기 지지 플랜지의 위쪽 바깥쪽면에 밀착되도록 상기 지지 플랜지의 위에 끼워져서 상기 에지링을 지지하는 지지 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지 하우징은 기판회전수단의 회전자에 연결되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판회전수단이 자기부상모터인 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지지 하우징은 고리 형태를 하는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  5. 제1항에 있어서, 상기 플랜지 삽입홈은 적어도 세군데 형성되는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지 하우징은 고리 형태를 하며, 상기 플랜지 삽입홈은 상기 지지 하우징의 중심을 기준으로 하여 120도의 간격으로 3군데 형성되는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스프링 홈은 상하로 적어도 2개 형성되는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  8. 제1항에 있어서, 상기 링 스프링은 완전한 폐곡선 형태의 링이 아닌 일부분이 절개되어 개방된 링 형태를 하는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  9. 제1항에 있어서, 상기 지지 플랜지는,
    상기 플랜지 삽입홈에 끼워지는 삽입부;
    상기 삽입부의 윗단에서 안쪽으로 연장되어 상기 지지 실린더가 걸려서 밑으로 더 이상 내려오지 못하도록 하는 절곡부;
    상기 절곡부의 안쪽 끝단에서 위로 연장되어 상기 지지 실린더가 끼워지는 고정부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  10. 제1항에 있어서, 상기 지지 실린더는 석영으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  11. 제1항에 있어서, 상기 지지 실린더가 석영 또는 실리콘 카바이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
  12. 제1항에 있어서, 상기 지지 하우징은 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판지지수단.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000023849A (ko) * 1997-05-16 2000-04-25 조셉 제이. 스위니 알 티 피 챔버용 자기 부양 로터 시스템

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