KR101144587B1 - 리프트핀 홀더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 지지하는 리프트 핀이 승하강하는 관통홀과 상기 관통홀 내벽에 위치하여 상기 리프트 핀과 점접촉하는 다수의 돌출부를 구비하는 리프트 핀 홀더를 제공한다.
본 발명에 따르면, 리프트핀 홀더와 리프트핀 간의 마찰을 최소화시킴으로써, 리프트핀의 승강운동을 보다 원활하게 하는 한편, 마찰로 인하여 리프트핀이 파손되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
리프트핀, 리프트핀 홀더, 서셉터, 볼, 점접촉, 마찰

Description

리프트핀 홀더{Lift-pin holder}
도 1a 및 도 1b는 일반적인 기판처리장치에서 기판을 로딩하는 모습을 순서대로 도시한 도면
도 2a는 종래의 리프트핀 홀더에 리프트핀이 결합된 단면도
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ에 따른 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리프트핀 홀더에 리프트핀이 결합된 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리프트핀 홀더의 부분 절개도
도 5는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단했을 때 위에서 바라본 평면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리프트핀 홀더에 리프트핀이 결합된 일부 단면도
도 7은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 챔버 20 : 서셉터
21 : 리프트핀 홀 22 : 걸림턱
30 : 리프트핀 32 : 리프트핀 헤드
40 : 도어 50 : 가스분배판
52 : 분사홀 60 : 플라즈마 전극
62 : 버퍼공간 70 : RF전원
80 : 임피던스 정합기 90 : 가스유입관
100, 200 : 리프트핀 홀더 101, 201 : 관통홀
102 : 상부 면접촉부 103 : 하부 면접촉부
202 : 상부 점접촉부 203 : 하부 점접촉부
210 : 결합홈 220 : 볼
s : 기판
본 발명은 기판처리장치의 서셉터에 결합되어 리프트핀의 승강통로를 제공하는 리프트핀 홀더에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자 또는 액정표시소자를 제조하기 위해서는, 웨이퍼 또는 글래스(이하 기판이라 함) 상에 유전체 물질 등을 박막으로 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝하는 식각공정, 잔류물을 제거하기 위한 세정공정 등을 수차례 반복하여야 하는데, 이들 각 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 챔버 내부에서 진행된다.
도 1a 및 도 1b는 이러한 기판처리장치 중에서 플라즈마를 이용하여 기판상에 박막을 증착하는 PECVD 장치에서 기판(s)이 공정위치까지 로딩되는 모습을 순서대로 도시한 것이다.
기판처리장치의 구성을 먼저 살펴보면, 내부에 일정한 반응공간을 형성하며 측벽에 기판(s)이 출입하는 도어(40)를 가지는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 내부에 위치하며 상면에 기판(s)을 안치하는 서셉터(20)와, 다수의 분사홀(52)를 통해 서셉터(20)의 상부에서 공정가스를 분사하는 가스분배판(50)과, 외부의 가스 저장부(미도시)에 연결되어 가스분배판(50) 으로 공정가스를 유입하는 가스유입관(90)과 가스배출구(미도시)를 포함한다.
가스분배판(50)은 RF전원(70)으로부터 RF전력이 인가되는 플라즈마전극(60)과 일체로 결합되기도 하며, 상기 플라즈마 전극(60)과 RF전원(70) 사이에는 상기 플라즈마 전극(60)에 최대 전력이 인가될 수 있도록 경로 임피던스를 매칭하는 임피던스 정합기(Impedance Matching Box, 80)가 설치된다.
플라즈마 전극(60)에 대응되는 전극은 접지된 서셉터(20)가 되는데, 경우에 따라서는 서셉터(20)에도 RF전원을 연결하여 기판(s)으로 입사하는 플라즈마의 에너지를 제어하는 경우도 있다.
플라즈마 전극(60)과 가스분배판(50) 사이에는 가스공급관(90)으로 유입된 공정가스를 일차 확산시키기 위한 버퍼공간(62)이 형성되어 공정가스가 균일하게 분사될 수 있게 한다.
한편 서셉터(20)에는 상하를 관통하는 리프트핀홀(21)이 다수 형성되어 있으며, 각 리프트핀홀(21)에는 리프트핀(30)이 결합되어 있는데, 이러한 리프트핀(30)은 기판(s)을 서셉터(30)에 안치하거나 반출하는데 이용된다.
즉, 기판(s)을 챔버(10)의 내부로 반입하여 서셉터(20)에 안치하는 경우에는, 도 1a에 도시된 바와 같이 서셉터(20)를 하강시켜 리프트핀(30)의 하단부가 챔버 저면에 닿음으로써 리프트핀(30)의 상단부가 서셉터(20)의 상부로 돌출되면, 도어(40)를 통해 진입한 로봇(미도시)이 돌출된 리프트핀(30) 위에 기판(s)을 안치시킨다.
기판을 반입한 로봇이 도어(40)를 통해 빠져나가면, 공정을 진행하기 전에 서셉터(20)를 공정위치까지 상승시키게 되는데, 리프트핀(30)은 별도 구동장치 없이 서셉터(20)에 대하여 자유로이 결합되어 있는 상태이어서 서셉터(20)가 상승할때 리프트핀(30)은 제자리에 머물게 되므로, 리프트핀(30)에 안치된 기판은 자연스럽게 서셉터(30)의 상면에 안치된다.
기판이 상면에 안치된 이후에도 서셉터(30)가 공정위치까지 계속 상승하면, 도 1b에 도시된 바와 같이 리프트핀(30)은 서셉터(20)에 매달린 상태에서 서셉터(20)와 함께 공정위치까지 상승하게 된다.
공정위치에서 공정을 마친 이후에는 다시 서셉터(20)가 하강하게 되며, 서셉 터(20)에 매달린 리프트핀(30)의 하단부가 챔버의 저면에 닿으면 도 1a에 도시된 바와 마찬가지로 리프트핀(30)의 상단부가 다시 서셉터(20)의 상부로 돌출되며, 도어(40)를 통해 진입한 로봇이 서셉터(20)와 기판(s)의 사이로 진입하여 기판(s)을 반출하게 된다.
이상에서 리프트핀(30)은 서셉터(20)에 기판을 안치하거나 서셉터(20)로부터 기판(s)을 반출하는데 필수적인 역할을 하며, 주기적으로 리프트핀 홀(21)을 관통하여 상하로 운동함을 알 수 있다.
서셉터(20)는 통상 알루미늄 재질로 제작되며, 내부에 기판의 예열을 위한 히터를 내장하고 있다. 서셉터를 관통하는 리프트핀은 알루미나(Al2O3) 등과 같은 세라믹 재질로 제작되고, 서셉터의 두께보다 길게 제작되며, 서셉터의 하강시 리프트핀의 하단이 챔버의 바닥면에 먼저 닿도록 제작된다.
그리고 상기 서셉터(20)에는 상하로 관통된 리프트핀 홀(21)의 내부에 플라즈마가 형성되는 것을 방지하기 위해서 절연재질의 리프트핀 홀더를 리프트핀 홀(21) 내벽에 추가로 결합한다.
도 2는 종래 방식의 리프트 핀 홀더(100)가 서셉터(20)에 결합되어 있는 모습을 도시한 단면도인데, 리프트핀 홀더(100)는 중앙에 상하를 관통하는 관통홀(101)을 구비하는 관형의 구조체로서, 서셉터(20)의 하부로부터 삽입되어 고정되고, 리프트 핀(30)의 상단에는 리프트핀 헤드(32)가 형성되어 서셉터 상면의 걸림 턱(22)에 걸려 있는 모습을 나타내고 있다.
리프트핀 홀더(100)의 상부와 하부에는 내벽에서 안쪽방향으로 선접촉부 또는 면접촉부(102,103)가 각각 형성되어 있는데, 이는 리프트핀 홀더(100)를 관통하여 승강하는 리프트핀(30)을 상부와 하부에서 고정하여 줌으로써 최대한 수직상태로 유지시키기 위한 것이다.
서셉터(20)가 하강할 때, 리프트핀(30)의 하단부가 챔버 저면에 닿은 후에도 서셉터(20)는 일정 거리를 더 하강하게 되는데, 이때 리프트핀(30)이 기울어져 있으면 하강하는 서셉터(20)에 의해 리프트핀(20)이 파손될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서는 리프트핀(30)을 최대한 수직상태로 유지하여야 한다.
종래의 리프트핀 홀더(100)는 도 2a 및 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ에 따른 단면도인 도 2b에 도시된 바와 같이, 내벽의 상부와 하부에 2개의 선접촉부 또는 면접촉부(102,103)가 중심쪽으로 돌출되어 있는데, 리프트핀(30)과의 접촉면적이 넓기 때문에 마찰력으로 인하여 리프트핀(30)의 상하운동이 방해될 뿐만 아니라, 심할 경우에는 리프트핀이 파손되는 현상도 빈번하게 발생하였다.
리프트핀(30)이 파손되면 파손된 리프트핀을 교체하기 위하여 장비가동을 중단시켜야 하므로, 장비의 생산성에 큰 지장을 초래할 뿐만 아니라, 상부에 안치된 기판(s)도 손상을 입거나 파손될 가능성이 커진다.
또한 기판(s)이 파손되면 플라즈마에 의하여 기판처리장비의 다른 부품들이 연쇄적으로 손상될 우려가 높다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리프트핀 홀더의 내부에서 리프트핀이 보다 자유롭게 승하강할 수 있도록 하는 한편, 상호간의 마찰로 인하여 리프트핀이 파손되는 현상을 방지할 수 있는 리프트핀 홀더를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기판을 지지하는 리프트 핀이 승하강하는 관통홀과 상기 관통홀 내벽에 위치하여 상기 리프트 핀과 점접촉하는 다수의 돌출부를 구비하는 리프트 핀 홀더를 제공한다.
이때 상기 다수의 돌출부는 상기 관통홀 내벽의 양 끝단에 위치하는 것이 바람직하며, 상기 관통홀 내벽의 동일 평면상에 3개 이상이 서로 동일한 각도의 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
또한 상기 다수의 돌출부는 상기 관통홀의 내벽의 홈에 일부가 삽입되고 나머지 일부가 상기 관통홀의 내벽에서 돌출되는 것을 특징으로 하며, 상기 다수의 돌출부 중에서 하나 이상은 상기 관통홀의 내벽에 삽입되는 구형의 볼인 것을 특징으로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리프트핀 홀더(200)는 리프트핀이 승강하는 관통홀(201)을 구비하는 관형 구조체이고, 리프트핀 홀더(200) 내벽에서 중심쪽으로 돌출되는 접촉부를 가진다는 점에서 점에서는 종래와 동일하나, 도 3에 도시된 바와 같이, 리프트핀 홀더(200) 내벽의 상부와 하부, 특히 양 끝단에 내벽에서 중심쪽으로 돌출되는 점접촉부(202, 203)를 가진다는 점에 특징이 있다.
도 4는 도 3의 리프트핀 홀더(200)만을 길이방향으로 반분한 절개도이다.
이를 살펴보면, 중심에는 리프트핀(30)이 승강하는 통로인 관통홀(201)을 구비하고, 리프트핀(30)과의 접점을 최소화하기 위하여 중심쪽으로 돌출되는 다수의 상부 점접촉부(202)와 다수의 하부 점접촉부(203)를 구비하고 있다.
리프트핀(30)을 적절히 수직상태로 고정하기 위하여, 리프트핀(30)과 접촉되는 상부 점접촉부(202) 및 하부 점접촉부(203)는 각각 3개 이상을 서로 대칭적으로 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 상부 점접촉부(202) 및 하부 점접촉부(203)는 각각 동일 평면상에 3개 이상이 서로 동일한 각도의 간격으로 배치되는 것이 바람직하며, 접촉부위에서 점접촉이 가능하다면 첨단부의 형상은 특별히 한정되지 않는다.
그리고 상부 점접촉부(202)의 개수와 하부 점접촉부(203)의 개수가 동일한 것이 가공의 편의상 바람직하지만, 서로 개수를 달리하여도 무방하다. 다만, 상부 점접촉부(202)가 돌출되는 높이와 하부 점접촉부(203)가 돌출되는 높이는 서로 동일한 것이 바람직하다.
도 5 는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도로서, 4개의 하부 점접촉부(203)가 관통홀(201)의 내측으로 대칭적으로 돌출되어 있음을 보여주고 있다.
이와 같은 리프트핀 홀더(100)는 공정가스에 항상 노출되므로, 내식성이 강한 세라믹 재질 또는 절연재질로 제작되어야 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리프트핀 홀더(200)의 평면구성을 도시한 것으로서, 관통홀의 내측에 4개의 점접촉부가 서로 대칭적으로 돌출되어 있는 것은 전술한 경우와 동일하지만 리프트핀(30)과의 점접촉부가 단순히 관통홀의 내벽을 가공하여 형성된 것이 아니고, 관통홀 내벽의 홈에 일부가 삽입되고 나머지 일부는 상기 관통홀 내벽에 돌출된 된 돌출부라는 점에서 특징이 있다.
즉, 도 6의 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도인 도 7에 도시된 바와 같이, 리프트핀 홀더(200)의 내벽에 결합홈(210)을 형성하고, 상기 결합홈(210)에 구형의 볼(220)을 삽입함으로써 리프트핀(30)과 볼(220) 사이에 점접촉을 실현하는 한편, 볼(220)의 회전에 의하여 리프트 핀(30)이 보다 원활하게 승하강할 수 있도록 하였다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 한하여 설명하였으나, 이 밖에도 당업자에 의해 다양하게 수정 내지 변형되어 실시될 수 있는 것이며, 그러한 실시내용도 후술하는 특허청구범위에 기술된 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 것이라면 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.
본 발명에 따르면, 리프트핀 홀더와 리프트핀 간의 마찰을 최소화시킴으로써, 리프트핀의 승강운동을 보다 원활하게 하는 한편, 마찰로 인하여 리프트핀이 파손되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

Claims (12)

  1. 기판을 지지하는 리프트 핀이 승하강하는 관통홀;
    상기 관통홀의 내벽에 위치하는 다수의 결합홈; 및
    상기 다수의 결합홈 각각에 삽입되고 상기 리프트 핀과 회전에 의해 점 접촉하는 구형의 볼;
    을 포함하는 리프트 핀 홀더에 있어서,
    상기 다수의 결합홈 각각에는 단지 하나의 상기 구형의 볼이 삽입되고, 상기 다수의 결합홈 각각의 내부는 상기 구형의 볼과 동일한 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리프트 핀 홀더.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 결합홈은 동일 평면 상에 서로 동일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 리프트 핀 홀더.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 구형의 볼은 상기 다수의 삽입홈 각각에 삽입된 삽입부와 상기 관통홀의 내벽에서 돌출되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프트 핀 홀더.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 결합홈은 서로 대칭적으로 4 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 리프트 핀 홀더.
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