KR101147907B1

KR101147907B1 - 기판분리장치

Info

Publication number: KR101147907B1
Application number: KR1020050029781A
Authority: KR
Inventors: 고부진
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2012-05-24
Also published as: KR20060107602A

Abstract

본 발명은, 기판을 안치하는 지지대를 관통하는 리프트 핀; 상기 리프트 핀의 하부에 설치되며, 상기 리프트 핀에 복원력을 부여하는 복원부재(restoring member)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치를 제공한다.

또한 기판을 안치하는 지지대를 관통하는 리프트 핀; 상기 리프트 핀의 하부에 위치하며, 상기 리프트 핀이 활주가능한 활주부재(sliding member)를 포함하는 기판분리장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 리프트 핀에 가해지는 힘의 방향에 따라 핀 플레이트가 슬라이딩하고 가해지는 힘이 해제되면 핀 플레이트가 원상 복귀하므로 리프트 핀의 파손이 방지된다.

기판분리장치, 리프트 핀, 핀 플레이트, 볼, 파손

Description

기판분리장치{Substrate separation device}

도 1은 일반적인 액정표시소자 제조장치의 개략 구성도

도 2는 서셉터와 리프트 핀의 결합상태를 나타낸 단면도

도 3은 도 1에서 서셉터가 상승한 모습을 나타낸 도면

도 4는 리프트 핀의 파손 메카니즘을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핀 플레이트 유닛의 분해 사시도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 핀 플레이트 유닛의 평면도

도 7은 핀 플레이트가 변위된 모습을 나타낸 평면도

도 8은 복원용 판 스프링을 이용한 모습을 나타낸 평면도

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 핀 플레이트 유닛을 설치한 모습을 나타낸 단면도

도 10은 하우징을 생략한 모습을 나타낸 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 핀 플레이트 유닛 110 : 하우징

112 : 제1 요면 114 : 제2 요면

120 : 볼 플레이트 122 : 볼 삽입구

130 : 볼 140 : 탄성부재

142 : 개구부 144 : 스프링

146 : 판 스프링 150 : 핀 플레이트

본 발명은 반도체소자 또는 액정표시소자의 제조장치에 관한 것으로서 구체적으로는 서셉터로부터 기판을 분리하는 리프트 핀과 이를 지지하는 핀 플레이트로 구성되는 기판분리장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자 또는 액정표시소자(Liquid Crystal Display)를 제조하기 위해서는 실리콘웨이퍼 또는 글래스(이하 '기판'이라 함)에 원료물질을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝(patterning)하는 식각공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 공정챔버에서 진행된다.

도 1은 액정표시소자의 제조장치 중에서 원료물질을 플라즈마 상태로 변환시킨 후 이를 이용하여 박막을 증착하는PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.

이를 살펴보면, 일정한 반응영역을 정의하는 챔버(11)와, 상기 챔버(11)의 내부에 위치하며 상면에 기판(s)을 안치하는 서셉터(12)와, 상기 서셉터(12)의 상부로 원료가스를 분사하는 샤워헤드(13)와, 상기 샤워헤드(13)로 원료가스를 유입하는 가스유입관(14)을 포함한다.

가스유입관(14)에는 RF전원(16)이 연결되는데, RF전원(16)으로부터 공급되는 RF전력은 샤워헤드(13)와 접지된 서셉터(12) 사이에 RF전기장을 형성하며, RF전기장의 내부에서 전자가 가속되어 중성기체와 충돌함으로써 강력한 산화력을 가진 플라즈마 활성종(radical)이 생성된다.

서셉터(12)에는 로봇암(미도시)에 의해 장치 내부로 반입된 기판(s)을 거치하는 리프트 핀(15)이 관통결합되는데, 도 1에서는 서셉터(12)가 하강하면서 리프트 핀(15)의 하단이 챔버 저면(11a)에 닿기 때문에 리프트 핀(15)의 상단이 서셉터(12)의 상부로 돌출된 모습을 나타내고 있다.

도 2는 리프트 핀(15)과 핀 플레이트(17)를 포함하는 기판분리장치의 단면도로서 리프트 핀(15)과 서셉터(12)의 결합관계를 나타내고 있다.

서셉터(12)는 리프트 핀(15)이 관통하는 리프트 핀 홀(12a)을 구비하며, 리프트 핀 홀(12a)은 내부에 걸림턱(12b)을 구비한다.

리프트 핀 홀(12a)에는 리프트 핀(15)의 승강운동을 가이드하는 리프트 핀 홀더(16)가 삽입된다.

리프트 핀 홀더(16)는 리프트 핀(15)이 삽입되는 관통홀을 가지는 한편, 상 단과 하단 부근의 내주면에서 돌출되는 제1,2 돌출부(16a,16b)를 구비하며, 상기 제1,2 돌출부(16a,16b)는 리프트 핀(15)과 접점을 최소화한 상태에서 리프트 핀(15)의 승강운동을 가이드하게 된다.

리프트 핀(15)은 통상 세라믹으로 제조되며, 상단에는 기판(s)을 보호하기 위하여 상대적으로 큰 직경을 가지는 리프트 핀 헤드(15a)를 구비한다.

서셉터 하부의 챔버저면(11a)에 설치되는 핀 플레이트(17)는 리프트 핀(15)의 하단이 접하는 부분으로서 리프트 핀(15)으로부터 챔버 저면(11a)을 보호하고 리프트 핀(15)의 하중을 지지하는 역할을 한다.

이러한 핀 플레이트(17)은 산화력이 강한 공정가스를 견딜 수 있도록 아노다이징 처리된 알루미늄을 주로 이용하는데, 아노다이징 처리로 인해 표면의 마찰계수가 더 높아지는 문제점이 있다.

리프트 핀(15)은 이와 같이 별도의 구동수단 없이 단순히 서셉터(12)를 관통하여 설치되므로, 도 1과 같이 서셉터(12)가 하강하면 리프트 핀(15)의 하단이 챔버 하부에 닿아 리프트 핀(15)이 서셉터(12)의 상부로 돌출하고, 도 3에 도시된 바와 같이 서셉터(12)가 공정영역으로 상승하면 리프트 핀 헤드(15a)가 걸림턱(12b)에 걸린 채 서셉터(12)와 함께 상승한다. 서셉터(12)가 상승함에 따라 리프트 핀(15) 위에 놓여진 기판은 자연히 서셉터(12)의 상면에 안치된다.

공정을 마친 후 서셉터(12)가 하강하면 리프트 핀(12)의 하단이 챔버 하부의 핀 플레이트(17)에 닿으면서 리프트 핀(15)이 서셉터(12)의 상부로 다시 돌출된다.

그런데 리프트 핀(15)은 항상 수직으로 세워지는 것이 바람직하지만, 서셉터(12)가 자중 또는 열에 의하여 변형되거나 리프트 핀 홀더(16)와 서셉터(12) 사이 또는 리프트 핀(15)과 리프트 핀 홀더(16) 사이에 공차가 있는 경우에는 리프트 핀(15)이 임의 방향으로 기울어지는 경우가 종종 발생한다.

도 4는 리프트 핀(15)의 상부에 안치된 기판(s)으로 인해 리프트 핀(15)이 기울어진 모습을 나타낸 단면도이다.

이와 같이 리프트 핀(15)이 기울어지는 현상은 공정을 마친 서셉터(12)가 하강하면서 리프트 핀(15)이 상부로 돌출되어 기판(s)이 서셉터(12)로 부터 분리되는 시점에서 주로 발생된다.

기울어진 기판(s)으로 인해 리프트 핀 헤드(15a)가 임의 방향으로 힘을 받게 되면 리프트 핀(15)도 기울어지게 되고, 이 상태에서 서셉터(12)가 하강하면 리프트 핀 홀더(16)의 제2 돌출부(16b)가 리프트 핀(15)에 대하여 화살표로 표시된 힘 F를 가하게 된다.

힘 F는 제1 돌출부(16a)를 지렛대로 하여 리프트 핀(15)의 하단을 도면상 왼쪽방향으로 미는 힘으로 작용하게 된다.

이때 리프트 핀(15)의 하단이 힘을 받은 방향으로 밀리면 문제가 없으나, 기판(s)의 하중을 지탱하는 리프트 핀(15) 하단과 핀 플레이트(17) 사이의 마찰력 때문에 리프트 핀(15)이 잘 밀리지 않기 때문에 문제가 발생한다.

즉, 리프트 핀(15)이 잘 밀리지 않기 때문에 마치 하단이 챔버 저면에 고정된 상태와 같아지므로 이 상태에서 서셉터(12)가 계속 하강하면 리프트 핀 홀더 (16)의 제1,2 돌출부(16a,16b) 부근에서 리프트 핀이 부러지는 현상이 종종 발생하는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리프트 핀의 하단이 마찰로 인해 미끄러지지 않음으로써 파손되는 현상을 막을 수 있는 새로운 형태의 기판분리장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해서, 기판을 안치하는 지지대를 관통하는 리프트 핀; 상기 리프트 핀의 하부에 설치되며, 상기 리프트 핀에 복원력을 부여하는 복원부재를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 복원부재는, 하우징; 상기 하우징 내에 설치되는 활주부재; 상기 활주부재와 대응되는 위치에 개구부를 가지며, 상기 하우징 내의 상기 활주부재 상에 설치되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치를 제공한다.
이때, 상기 리프트 핀과 상기 복원부재사이에 위치하는 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 하우징은 제 1 요면(concave portion)과, 상기 제 1 요면의 중앙부에 설치되며 상기 제 1 요면과 단차를 가지는 제 2 요면을 가지며, 상기 제 1 요면에 상기 탄성부재를 설치하고 상기 제 2 요면에 상기 활주부재를 설치하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 활주부재는 상기 제 2 요면에 다수의 볼을 설치하는 것을 특징으로 하며, 상기 활주부재는, 상기 제 2 요면에 설치되는 볼 플레이트와; 상기 볼 플레이트에 설치되는 삽입구와; 상기 삽입구에 삽입되는 다수의 볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성부재는, 상기 하우징 내에 삽입되며, 상기 개구부를 가진 프레임과; 상기 개구부의 내주연에 설치된 다수의 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 스프링은 상기 개구부의 내주연에 돌출되는 판 스프링 또는 코일 스프링인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 기판을 안치하는 지지대를 관통하는 리프트 핀; 상기 리프트 핀의 하부에 위치하며, 상기 리프트 핀이 활주 가능한 활주부재를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 활주부재의 주연부에는 상기 리프트 핀에 탄성을 부여하는 탄성부재를 더 포함하며, 상기 탄성부재는, 하우징 내에 삽입되며, 개구부를 가진 프레임과; 상기 개구부의 내주연에 설치된 다수의 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치를 제공한다.

삭제

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 종래에 리프트핀의 하단과 핀 플레이트 사이의 마찰력 때문에 리프트 핀이 미끄러지지 않음으로써 파손이 발생하는 점에 착안하여 리프트 핀의 하부에 리프트핀의 슬라이딩이 가능한 활주부재(sliding member)를 설치하는 점에 특징이 있다.

또한 활주부재로 인하여 슬라이딩되거나 다른 원인으로 변위된 리프트핀을 정위치로 복원시키는 복원부재(restoring member)를 설치하는 점에 특징이 있다.

도 5 및 도 6은 리프트핀의 하부에 위치하며, 전술한 활주부재와 복원부재가 결합된 핀 플레이트 유닛(100)의 분해사시도 및 평면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 핀 플레이트 유닛(100)은 하우징(110)과, 상기 하우징에 삽입되는 볼 플레이트(120)와, 상기 볼 플레이트(120)의 상부에 위치하는 핀 플레이트(150)와, 상기 핀 플레이트(150)와 하우징(110)의 사이에 삽입되어 핀 플레이트(150)에 복원력을 부여하는 탄성부재(140)를 포함한다.

하우징(110)은 원판형상으로서 중앙부에 제1 요면(112)을 구비하는 한편 상기 제1 요면(112)의 중앙부에 상기 제1 요면과 단차를 가지는 제2 요면(114)을 구비한다. 제1 요면(112)에는 탄성부재(140)가 거치되고, 제2 요면(114)에는 볼 플레이트(120)가 삽입된다.

하우징(110)은 챔버의 저면에 고정되며, 도면에는 하우징(110) 및 제1,2 요 면(112,114)이 모두 원형으로 도시되어 있으나, 다각형의 형상을 가져도 무방하다.

제2 요면(114)은 상부만 개구되어도 무방하고, 상하를 관통하여 형성될 수도 있다. 상하를 관통하여 형성되는 경우에는 삽입되는 볼 플레이트(120)가 챔버의 저면에 접하게 된다.

또한 하우징(110)은 핀 플레이트 유닛(100)을 고정하는 역할을 하는 것이므로, 도시된 바와 같이 별도의 구조물로 제조되는 이외에도 챔버의 저면을 가공하여 형성될 수도 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 챔버의 저면에 하우징에 해당하는 요면을 형성한 후, 볼 플레이트(120) 및 핀 플레이트(150) 등을 상기 요면 내부에 순차적으로 설치할 수도 있다.

제2 요면(114)에 삽입되는 볼 플레이트(120)는 다수의 볼 삽입구(122)를 구비하는 원판형상으로 도시되어 있으나 제2 요면(114)의 형상에 따라 다각형 형태일 수도 있다.

볼 삽입구(122)는 볼 플레이트(120)를 상하로 관통하는 관통구일 수도 있고 상기 볼 플레이트(120)의 상면에 형성된 요면일 수도 있다. 관통구로 형성되는 경우에는 삽입된 볼(130)이 제2 요면(114) 또는 챔버의 저면에 접하게 된다.

볼 삽입구(122)는 삽입된 볼(130)이 내부에서 원활하게 회전할 수 있도록 삽입되는 볼(130)의 직경보다 약간 큰 직경을 가지는 것이 바람직하며, 볼(130)은 리프트 핀의 하중을 최종적으로 지지하는 부분이므로 적절한 강성을 가져야 함은 물론이고 공정가스에 대한 내산화성도 가져야 한다.

볼(130)의 상부에는 리프트 핀(15)의 하단과 접하는 핀 플레이트(150)가 안치되는데, 리프트 핀(15)에 가해지는 힘의 방향에 따라 핀 플레이트(150)는 볼(130)의 상부에서 슬라이딩하게 된다.

이때 핀 플레이트(150)가 볼 플레이트(120)와 접하는 것은 바람직하지 않으므로 볼 플레이트(120)의 상부로 볼(130)이 소정 높이 돌출되어야 하며, 따라서 볼(130)의 직경은 볼 삽입구(122)의 높이보다 높아야 한다.

한편 제2 요면(114)에 다수의 볼(130)만을 채워 넣어도 볼의 회전으로 인해 상부의 핀 플레이트(150)가 슬라이딩 운동할 수는 있으므로 볼 플레이트(120)를 생략하는 것도 가능하며, 이 경우에도 볼(130)의 직경은 제2 요면(114)의 높이보다 높아야 한다.

리프트 핀(15)이 어떤 원인으로 약간 기울어진 상태에서 서셉터(12)가 하강하면 서셉터(12)와의 접점에서 리프트 핀(15)에 수평방향의 힘이 가해지며, 이 힘으로 인해 리프트 핀(15)의 하단과 접하는 핀 플레이트(150)가 볼(130)의 상부에서 슬라이딩운동 하게 된다.

즉, 볼 플레이트(120), 볼(130) 및 핀 플레이트(150)가 리프트핀(15)이 슬라이딩할 수 있게 하는 활주부재로서의 역할을 수행한다.

서셉터(12)의 하강거리는 한정되어 있으므로 이를 감안하여 핀 플레이트(150)의 슬라이딩 변위를 충분히 확보하면 종전처럼 핀 플레이트(150)와 리프트 핀 (15)의 마찰로 인해 리프트 핀(15)이 파손되는 현상을 피할 수 있게 된다.

다만, 핀 플레이트(150)는 하우징(110) 내의 한정된 공간에 실장되므로, 한번 변위된 위치에서 그대로 머물면 다음에 같은 방향으로 힘을 받을 경우 더 이상 슬라이딩 할 수 없게 된다.

따라서 변위된 핀 플레이트(150)를 원위치로 복원시킬 수 있는 복원부재(restoring member)가 필요한데, 본 발명의 핀 플레이트 유닛(100)에서는 하우징(110)과 핀 플레이트(150)의 사이에 설치되는 탄성부재(140)가 이러한 역할을 한다.

탄성부재(140)는 중앙에 개구부(142)를 가지는 프레임과, 상기 개구부의 내주연에 설치되는 스프링(144)을 포함하며, 상기 개구부(142)에 핀 플레이트(150)가 삽입된다. 도면에 의하면 각 스프링(144)은 개구부(142)를 향하여 돌출되는 2개의 스프링돌기를 한 쌍으로 하여 구성하였으나, 프레임에 결합되는 판 스프링 또는 코일 스프링 형태일 수도 있다.

다만 개구부(142)에 삽입되는 핀 플레이트(150)가 어떠한 방향으로 변위되더라도 원위치로 복원시킬 수 있기 위해서는, 상기 스프링(144)은 3개 이상이 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.

도 7은 리프트 핀(15)에 가해지는 힘의 수평성분에 대응하여 핀 플레이트(150)가 중앙부에서 한쪽으로 변위되고, 핀 플레이트(150)에 의해 스프링(144)이 수축된 모습을 나타낸 것이다. 따라서 리프트 핀(15)이 핀 플레이트(150)에서 떨어 지면 스프링(144)의 복원력 때문에 핀 플레이트(150)가 원래 위치로 복원된다.

이러한 탄성부재(140)는 핀 플레이트(150)에 복원력을 부여하는데 목적이 있는 것이므로, 하우징(110)과 핀 플레이트(150) 사이에 설치되는 스프링으로 대체될 수도 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 하우징(110)에 고정되고 중앙부로 돌출되는 다수의 판 스프링(146)을 이용하여 핀 플레이트(150)에 복원력을 부여할 수도 있으며, 이때 판 스프링 대신에 코일 스프링을 이용할 수 있음은 물론이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 핀 플레이트 유닛(100)이 챔버 저면(11a)에 설치된 모습을 나타낸 단면도로서, 리프트 핀(115)의 기울어진 방향에 따라 하단에 접하는 핀 플레이트(150)가 화살표의 수평방향으로 슬라이딩 하게 된다.

도 10은 핀 플레이트 유닛(100)의 하우징(110)을 대신하여 챔버 저면(11a)에 요면을 형성하고, 볼 플레이트(120), 핀 플레이트(150) 및 탄성부재(140) 등을 상기 요면에 설치한 모습을 도시한 것이다.

한편 상기 핀 플레이트(150), 볼플레이트(120), 볼(130), 하우징(110)은 산화성이 강한 공정가스에 항상 노출되므로 내산화성이 강한 세라믹 재질로 제조되는 것이 바람직하며, 탄성부재의 프레임이나 스프링은 탄성을 가지면서도 내열성이 강한 프라스틱, 즉 테프론(Teflon) 재질로 제조되는 것이 바람직하다.

Claims

기판을 안치하는 지지대를 관통하는 리프트 핀;

상기 리프트 핀의 하부에 설치되며, 상기 리프트 핀에 복원력을 부여하는 복원부재

를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 복원부재는,

하우징; 상기 하우징 내에 설치되는 활주부재; 상기 활주부재와 대응되는 위치에 개구부를 가지며, 상기 하우징 내의 상기 활주부재 상에 설치되는 탄성부재

를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 리프트 핀과 상기 복원부재사이에 위치하는 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 하우징은 제 1 요면(concave portion)과, 상기 제 1 요면의 중앙부에 설치되며 상기 제 1 요면과 단차를 가지는 제 2 요면을 가지며, 상기 제 1 요면에 상기 탄성부재를 설치하고 상기 제 2 요면에 상기 활주부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 활주부재는 상기 제 2 요면에 다수의 볼을 설치하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 활주부재는,

상기 제 2 요면에 설치되는 볼 플레이트와;

상기 볼 플레이트에 설치되는 삽입구와;

상기 삽입구에 삽입되는 다수의 볼

을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 탄성부재는,

상기 하우징 내에 삽입되며, 상기 개구부를 가진 프레임과;

상기 개구부의 내주연에 설치된 다수의 스프링

을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치.
제 11 항에 있어서,

상기 스프링은 상기 개구부의 내주연에 돌출되는 판 스프링 또는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 기판분리장치.
삭제
기판을 안치하는 지지대를 관통하는 리프트 핀;

상기 리프트 핀의 하부에 위치하며, 상기 리프트 핀이 활주 가능한 활주부재

를 포함하는 것을 특징으로 하며,

상기 활주부재의 주연부에는 상기 리프트 핀에 탄성을 부여하는 탄성부재를 더 포함하며, 상기 탄성부재는, 하우징 내에 삽입되며, 개구부를 가진 프레임과; 상기 개구부의 내주연에 설치된 다수의 스프링

을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판분리장치.
삭제