KR101288483B1 - 기판 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증착공정이 수행되는 챔버 내부에 구비되며, 복수 개의 기판이 안치되는 메인디스크의 회전 구동시 발생될 수 있는 메인디스크의 높이 편차를 최소화할 수 있는 기판 처리장치에 관한 것이다.

Description

기판 처리장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 증착공정이 수행되는 챔버 내부에 구비되며, 복수 개의 기판이 안치되는 메인디스크의 회전 구동시 발생될 수 있는 메인디스크의 높이 편차를 최소화할 수 있는 기판 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 실리콘 기판 상에 회로패턴을 형성하는 공정과 기판을 소정의 크기로 절단하여 에폭시 수지 등으로 봉지하는 패키징 공정 등을 거쳐 제조된다.
웨이펴 상에 회로패턴을 형성하기 위해서는 소정의 박막을 형성하는 박막 증착공정, 증착된 박막에 포토 레지스트를 도포하고 노광 및 현상을 통해 포토 레지스터 패턴을 형성하는 포토리소그래피 공정, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 박막을 패터닝하는 식각 공정, 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하는 이온주입공정, 불순물을 제거하는 세정공정 등을 거쳐야 하고, 이러한 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정을 위한 챔버의 내부에서 진행된다.
또한, 반도체 기판, 유기 기판 그리고, 솔라셀 기판은 기판 상부에 복수 층의 박막을 증착하고, 식각하여 원하는 특성을 갖도록 제작한다.
이와 같은 증착공정은 챔버 내부에 구비된 메인디스크 상면에 복수 매의 기판을 안착시키고 상기 메인디스크를 회전시키는 방법으로 구동된다. 상기 메인디스크를 회전시키는 방법은 상기 챔버 하부에서 상기 메인디스크의 하면까지 연장되어 상기 메인디스크와 체결된 구동축에 의한다.
그러나 메인디스크의 크기가 커짐에 따라 구동축에서의 정렬상태가 조금이라도 틀어질 경우, 상기메인디스크의 가장자리 부근에서의 높이 편차가 쉽게 발생될 수 있으며, 발생된 높이 편차는 상기 메인디스크와 증착공정에서 필요한 열원을 제공하는 히터 등과의 거리편차를 발생시키게 된다.
이러한 문제점은 상기 메인디스크 상부에 안치된 기판의 온도편차를 유발할 수 있으며, 기판의 온도편차는 증착 품질의 편차를 유발한다.
본 발명은 증착공정이 수행되는 챔버 내부에 구비되며, 복수 개의 기판이 안치되는 메인디스크의 회전 구동시 발생될 수 있는 메인디스크의 높이편차를 최소화할 수 있는 기판 처리장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 반응공간을 구비하는 챔버, 상기 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1개 이상의 기판이 거치되는 메인디스크, 상기 메인디스크를 지지하고, 상기 메인디스크와 접하는 부위에서 연직방향으로 연장되며, 상기 메인디스크의 회전 반경 보다 큰 회전 직경을 갖고 상기 메인디스크와 함께 회전되는 회전부재 및, 상기 회전부재를 구동하는 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치를 제공한다.
또한, 복수 개의 펌핑홀이 상하 방향으로 형성되며, 상기 회전부재의 외측면에 장착되는 펌핑링을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 펌핑링은 상기 회전부재와 함께 회전될 수 있다.
그리고, 상기 구동장치는 상기 회전부재의 외측면 또는 상기 펌핑링의 외측면을 구동시켜 상기 메인디스크를 회전시킬 수 있다.
여기서, 상기 구동장치는 상기 회전부재의 외측면 또는 상기 펌핑링의 외측면과 접하여 회전 구동력을 전달하는 구동휠을 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동휠은 상기 챔버의 내측면으로 그 일부가 노출되도록 상기 챔버에 장착될 수 있다.
이 경우, 상기 구동장치는 상기 회전부재와 접하여 회전 구동력을 전달하는 구동휠을 포함하며, 상기 구동휠은 상기 회전부재의 내측면을 구동하여 상기 메인디스크를 회전시킬 수 있다.
그리고, 상기 구동장치는 상기 챔버의 하면을 관통하여 수직방향으로 배치되어 상기 구동휠에 회전 구동력을 전달하는 구동축을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구동휠은 복수 개가 이격된 위치에 구비되고, 각각의 구동휠의 직경은 상기 회전부재의 내측 직경보다 작은 직경을 갖을 수 있다.
또한, 상기 구동축은 상기 메인디스크의 중심부 하부에 구비되고, 상기 구동휠은 상기 회전부재의 내측 직경에 대응되는 직경을 갖을 수 있다.
이 경우, 상기 회전부재의 내측면에 기어홈이 형성되며, 상기 구동휠은 상기 기어홈에 형합되어 상기 회전부재를 구동하는 구동기어일 수 있다.
그리고, 상기 구동장치는 상기 메인디스크 상부에서 연장되어 상기 메인디스크의 상면에 안착되어 상기 메인디스크를 회전 구동시키는 구동축을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 챔버 상부에 구비되고, 상기 반응공간을 선택적으로 개방 또는 차폐하는 리드를 더 포함하며, 상기 구동축은 상기 리드를 관통하여 상기 메인디스크로 연장될 수 있다.
이 경우, 상기 챔버 하면에 상기 회전부재의 하단이 안착되어 상기 회전부재의 회전을 안내하는 베어링이 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 회전부재는 원통형 파이프 형태로 구비되며, 상기 메인디스크는 상기 회전부재의 상단에 안착되어 회전될 수 있다.
또한, 상기 회전부재의 내부 공간에 배치되어 상기 기판을 가열하는 가열수단을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 가열수단은 링 형태의 고주파 전기 히터일 수 있다.
또한, 상기 메인디스크는 원형 판재 형태일 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 반응공간을 구비하는 챔버, 상기 챔버 상부에 구비되고, 상기 반응공간을 선택적으로 개방 또는 차폐하는 리드, 상기 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1개 이상의 기판이 거치되는 메인디스크, 상기 메인디스크가 상부에 거치되고, 내부에 가열수단이 구비된 회전부재, 상기 메인디스크를 선택적으로 회전시키는 구동장치를 포함하며, 상기 회전부재는 상기 메인디스크에 착탈 가능하며, 상기 리드가 상기 반응공간을 개방하는 경우, 상기 메인디스크는 기판이 거치된 상태로 상기 챔버 외부로 반출될 수 있다.
이 경우, 상기 메인디스크는 메인디스크의 반출을 위한 로봇암의 파지부가 삽입되는 파지홈을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리장치에 의하면, 증착공정이 수행되는 챔버 내부에 구비되며, 복수 개의 기판이 안치되는 메인디스크의 회전 구동시 발생될 수 있는 메인디스크의 높이편차를 최소화할 수 있는 기판 처리장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리장치에 의하면, 메인디스크 상부에 안치된 기판의 온도편차를 최소화할 수 있으므로, 증착품질의 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리장치에 의하면, 메인디스크의 회전을 안내하는 회전부재가 파이프 형태로 구성되므로, 메인디스크의 구동의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리장치에 의하면, 증착공정이 수행되는 챔버 내부에 구비되며, 복수 개의 기판이 안착되어 증착공정이 수행되는 메인디스크 전체가 상기 챔버 외부로 반출될 수 있으므로, 기판 또는 보조 서셉터를 각각 반출할 경우보다 반출 효율을 크게 증가시킬 수 있고, 다수의 기판을 동시에 반출할 수 있으므로, 기판 또는 보조 서셉터를 각각 반출함에 따른 각 기판 간의 온도 변화를 최소화할 수 있으므로 박막 품질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 메인디스크와 펌핑링의 평면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 9은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 기판 처리장치의 다른 작동상태를 도시한다.
도 11는 도 9에 도시된 기판 처리장치의 다른 작동상태를 도시한다.
도 12는 도 9에 도시된 기판 처리장치의 다른 작동상태를 도시한다.
도 13은 도 9에 도시된 기판 처리장치의 다른 작동상태를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 반응공간을 구비하는 챔버(400), 상기 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1개 이상의 기판이 거치되는 메인디스크(500), 상기 메인디스크(500)를 지지하고, 상기 메인디스크(500)와 접하는 부위에서 연직방향으로 연장되며, 상기 메인디스크(500)의 회전 반경 보다 큰 회전 직경을 갖고 상기 메인디스크(500)와 함께 회전되는 회전부재(1200) 및, 상기 회전부재(1200)를 구동하는 구동장치(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 기판 처리장치는 챔버(400)의 반응공간(s)을 선택적으로 개방 또는 차폐하는 리드(300)를 구비할 수도 있으며, 챔버(400)의 측면에 상기 기판을 반출하기 위한 별도의 슬롯 밸브를 구비할 수도 있다. 도 1에 도시된 본 발명에 따른 기판 처리장치는 상기 반응공간(s)을 선택적으로 개방 또는 차폐하기 위하여, 상기 챔버(400) 상부에 리드(300)가 구비된 경우가 도시된다.
그리고, 상기 메인디스크(500)에 공정 가스를 제공하는 가스 공급부가 상기 리드(300)에 구비될 수 있다. 또한, 상기 가스 공급부(100)는 챔버(400) 내측에 마련되어, 복수 개의 기판(10)에 공정 가스를 균일하게 분사하는 가스 분사부(200)로 공정 가스를 공급한다. 상기 가스 공급부(100)와 가스 분사부(200)는 가스 공급 유로에 의하여 연결될 수 있다.
가스 분사부(200)는 챔버(400) 상부를 차폐하는 리드(300)에 결합될 수 있다. 상기 가스 분사부(200)는 복수 개의 분사홀(210)을 갖을 수 있다. 상기 가스 분사부(200)는 복수의 분사홀(210)을 구비하여 공정 가스를 균일하게 분사할 수 있다.
상기 챔버(400)는 대략 내부의 반응공간(s)을 갖는 통 형상으로 제작된다. 이때, 원통 또는 다각통 형상으로 제작되는 것이 효과적이다.
상기 챔버(400)의 반응공간(s) 내에 기판 등이 거치되는 메인디스크(500)가 회전 가능하게 구비된다.
상기 메인디스크(500)는 상기 메인디스크(500)와 접하는 부위에서 연직방향으로 연장되며, 상기 메인디스크(500)의 회전 반경 보다 큰 회전 직경을 갖고 상기 메인디스크(500)와 함께 회전되는 회전부재(1200)에 의하여 회전된다.
상기 회전부재(1200)는 상기 메인디스크(500)와 함께 회전되는 파이프 구조일 수 있다.
또한, 상기 메인디스크(500)는 상기 회전부재(1200)의 일단에 거치되는 형상의 원판 형태일 수 있다.
상기 회전부재(1200)의 회전직경은 상기 메인디스크(500)의 회전 반경 보다 크므로, 그 내부에 어느 정도의 공간을 구비할 수 있으며, 메인디스크(500)의 하면을 안정적으로 지지할 수 있다. 상기 회전부재(1200)는 파이프 형태일 수 있으며, 그 직경이 대략 상기 메인디스크(500)의 회전반경보다 클 수 있다. 상기 회전부재(1200)의 내부에는 후술하는 가열수단이 구비될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서는 상기 메인디스크(500)의 직경과 상기 회전부재의 직경은 일치되는 것으로 도시되었으나, 상기 회전부재(1200)가 상기 메인디스크(500)의 회전 반경 보다 큰 회전 직경을 갖는다면, 회전부재 및 메인디스크는 다양한 형태와 크기를 갖는 조합으로 구성될 수 있다.
상기 회전부재(1200)은 상기 메인디스크(500)와 대응되는 크기의 직경을 갖으며, 상기 회전부재(1200)가 직접 구동됨에 따라 상기 회전부재(1200) 상부에 구비된 메인디스크(500)가 회전될 수 있다.
종래에는 기판(10)이 거치되는 메인디스크(500)를 구동하기 위하여, 메인디스크 중심부 하부에 구동축을 체결하여 구동축을 회전시키는 방법을 사용하였으나, 구동축의 정렬상태가 조금이라도 틀어지는 경우, 메인디스크의 수평상태를 보장할 수 없다.
특히, 상기 메인디스크의 크기가 점점 대형화됨에 따라서 메인디스크 가장자리에서 발생되는 높이 편차는 더 커질 수 있다. 메인 디스크 상면의 높이 편차는 결국 가열수단으로서의 히터(800)와 메인 디스크 상면에 안치된 기판(10) 사이의 거리의 편차를 유발할 수 있으며, 증착온도의 편차를 유발할 수 있으며, 증착온도의 편차는 증착품질의 균일성을 저해한다.
따라서, 본 발명에 따른 기판 처리장치(1000)는 상기 메인디스크(500)의 발생될 수 있는 높이 편차를 최소화하기 위하여, 상기 메인 디스크 하면 중심부에 구동축을 체결하여 메인디스크(500)를 회전시키는 종래의 방법 대신, 파이프 형태의 회전부재(1200)를 사용하여 상기 메인디스크(500)를 회전시킨다.
즉, 상기 메인디스크(500)의 직경이 커짐에 따라 발생될 수 있는 오차의 확대를 방지하는 것이 회전부재를 사용하는 목적이라고 할 수 있다. 회전부재(1200) 역시 어느 정도의 오차를 갖을 수 있으나, 메인디스크(500)의 하면 테두리를 지지하고 있으므로, 메인디스크(500)의 반지름 방향으로 갈수록 오차가 증폭되는 종래의 방식보다 메인디스크(500)의 높이 편차를 줄일 수 있다. 기판 처리장치의 설계과정에서 이미 메인디스크(500)의 중심부가 아닌 테두리 영역을 기준으로 설계될 것이므로, 발생가능한 오차가 증폭될 가능성이 줄어들 수 있다.
도 1 내지 도 7에 도시된 실시예들은 공통적으로 회전부재(1200)를 구비하여, 상기 메인디스크(500)의 회전을 지지 및 안내한다는 점에서는 공통되며, 그 구동방식 등에만 차이를 갖는다. 자세한 설명은 각각의 도면을 참조하여 후술한다.
상기 챔버(400) 하부에는 상기 회전부재(1200)의 회전 마찰을 최소화하며, 상기 회전부재(1200)의 회전을 안내하는 베어링(b)이 구비될 수 있다.
상기 회전부재(1200)은 금속 재질로 구성되며, 그 크기가 대형화되는 메인디스크(500)에 대응되므로 상당한 하중을 갖을 수 있다.
그리고, 상기 회전부재(1200)의 상부에 메인디스크(500)가 얹혀진 구조를 갖으므로, 상기 베어링(b)은 상기 회전부재(1200) 및 상기 메인디스크(500)의 하중이 수직방향으로 인가된다.
상기 베어링(b)은 수직방향 하중을 견디며 하중 방향과 수직한 방향으로 회전되는 상기 회전부재(1200)를 지지해야 한다. 상기 베어링(b)은 스트러스 베어링(b) 등과 같이 회전축 방향으로 하중이 인가됨을 전제한 베어링(b)이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 회전부재(1200)를 구동하는 구동장치(600)는 상기 회전부재(1200)의 외측면 또는 내측면을 구동할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 상기 구동장치(600)는 상기 회전부재(1200)의 외측면을 접촉 회전 구동시키는 구동휠(630)과 상기 회전부재(1200)를 구동시키는 구동부(620)를 포함할 수 있다.
상기 구동부(620)는 상기 챔버(400) 외부에 구비되고, 상기 구동휠(630)은 상기 챔버(400)를 관통하여 상기 반응공간(s) 내측으로 연장되어 상기 회전부재(1200)의 외측면에 접촉되어 상기 회전부재(1200)를 구동할 수 있다.
상기 구동휠(630)은 상기 회전부재(1200)의 외측면과 마찰력에 의하여 구동력을 전달하는 방식이 사용될 수도 있고, 기어 형태로 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 상기 메인디스크(500) 상부에 구비된 기판을 간접적으로 가열하기 위한 히터가 상기 챔버(400) 내부에 구비될 수 있다. 도 1에 도시된 본 발명에 따른 실시예에서, 상기 히터는 상기 메인디스크(500) 하부에 구비된다.
상기 히터는 동심원 상의 복수 개의 링 형태로 구비될 수 있다. 상기 히터는 고주파 전류의 전자기 유도 원리로 작동하는 고주파 전기 히터 또는 적외선 히터일 수 있다.
상기 히터가 고주파 전기 히터인 경우, 고주파 전류의 전자기 유도 원리를 이용하여 상기 메인디스크(500)를 가열하게 된다. 상기 히터는 고주파 전류가 흐르는 유도 코일과, 상기 유도 코일에 고주파 전원을 제공하는 고주파 전원 공급부(미도시) 그리고, 상기 유도 코일을 냉각시키는 냉각 수단(미도시) 등을 구비할 수 있다.
이를 통해 상기 메인디스크(500)에 균일한 고주파 자기장을 형성할 수 있다. 이때, 선회하는 유도 코일들 간의 간격 및/또는 유도 코일과 메인디스크(500) 사이의 이격 거리에 따라 메인디스크(500)의 표면 온도, 즉 기판의 증착온도가 변화될 수 있다.
상기 히터는 상기 메인디스크(500) 하부에 구비될 수 있으며, 상의 메인디스크(500) 상부에 거치된 기판(10)을 증착 공정 온도까지 가열한다.
메인디스크(500)에는 적어도 하나의 기판(10)을 안치하는 안치 영역이 구비될 수 있으며, 메인디스크(500)는 또한 고주파 유도 가열(즉, 고주파 전류의 전자기 유도에 의해)에 의해 적어도 300도 이상 가열될 수 있는 물질로 제조될 수 있다. 물론 최대 1400도의 온도까지 가열될 수 있는 물질로 제작되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 히터(800)가 유도 가열 방식을 취하는 경우, 히터(800)의 과열을 방지하기 위하여 히터(800)를 냉각시키는 냉각수단이 구비될 수도 있으며, 냉각된 히터(800)에 의한 열손실을 방지하기 위하여, 상기 메인디스크(500)와 상기 히터(800) 사이에 단열부(700)가 구비될 수 있다. 상기 단열부(700)는 단열재를 내장할 수 있다. 상기 단열부(700)를 구성하는 상기 단열재는 중심영역에 관통홀을 갖는 판 형상으로 제작될 수 있다.
그리고, 상기 챔버(400)의 하면에는 챔버(400)내의 반응공간(s)에 잔류하는 공정 가스를 배기하는 가스 배기부(900)를 더 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다. 도 1을 참조한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 상기 메인디스크(500)의 외측면에 펌핑링(1100)이 더 구비된다. 상기 펌핑링(1100)은 증착과정이 종료된 뒤 증착과정에서 잔류된 기체를 배출하기 위한 흡입홀이 복수 개 형성되며, 상기 회전부재(1200) 외측에 부착되어 고정될 수 있다.
이 경우, 상기 구동장치(600)의 구동휠(630)은 상기 펌핑링(1100)의 외측면을 구동하도록 구비될 수 있다. 상기 구동휠(630)이 상기 챔버(400) 내부로 돌출되는 높이를 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3에 도시된 실시예는 펌핑링(1100)이 구비된다는 점에서 도 2에 도시된 실시예와 공통된다. 그러나, 상기 구동장치(600)를 구성하는 구동휠(630)은 상기 펌핑링(1100)의 측면을 구동하는 것이 아니라, 도 1에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상기 챔버(400)의 측면을 직적 구동한다는 점에서 차이가 있다.
상기 챔버(400)와 상기 회전부재(1200) 사이의 거리가 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 펌핑링(1100)의 두께가 얇은 경우에 상기 회전부재(1200)를 직접 구동할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 메인디스크(500)와 펌핑링(1100)의 평면도를 도시한다.
구체적으로 도 4(a)는 펌핑링(1100)이 고정된 상태에서 상기 메인디스크(500)만 회전되는 경우, 증착공정에서 사용된 기체들이 흡입홀을 통해 배출되는 과정을 도시한다. 상기 메인디스크(500)만 회전되고, 상기 펌핑링(1100)이 고정된 경우에는 상기 펌핑링(1100)의 펌핑홀(1100h)로 배출되는 기체의 상기 메인디스크(500) 상면에서의 배출유로가 곡선 형태로 될 수 있다.
펌핑홀(1100h)로 배출되는 기체의 배출유로가 반지름 방향으로 곡선을 형성하는 경우, 배출되는 기체에 의하여 증착된 박망 상에 패턴을 잔류시킬 수 있다.
따라서, 상기 메인디스크(500) 상면에 안치된 기판의 증착품질에 부정적인 작용을 할 수 있다.
따라서, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 메인디스크(500)와 상기 펌핑링(1100)을 함께 회전시키면, 기판 상부에 잔류하는 기체들은 원심력에 의하여 펌핑홀 측으로 일정한 패턴으로 유도되며, 펌핑홀을 구비한 펌핑링 자체도 상기 메인 디스크와 함께 회전되므로, 일정한 패턴으로 반응 기체를 배출할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 1 내지 도 4를 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 기판 처리장치의 실시예 역시 상기 메인디스크(500)를 파이프 형태의 회전부재(1200) 상부에 거치된 상태로 회전시켜 증착공정을 수행한다.
전술한 실시예와 달리, 도 5에 도시된 실시예는 상기 회전부재(1200)를 구동하기 위한 구동장치(600)가 회전부재(1200)의 외측면 또는 상기 회전부재(1200) 외측면에 고정된 펌핑링(1100)의 외측면에 접속된 상태로 구동하는 것이 아니라, 상기 회전부재(1200)의 내측면을 구동하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 회전부재의 내측면을 구동하는 구동휠(630)은 복수 개가 이격된 위치에 구비되고, 각각의 구동휠(630)의 직경은 상기 회전부재(1200)의 내측 직경보다 작은 직경을 갖을 수 있다.
또한, 상기 구동장치(600)는 복수 개가 이격되어 구비될 수 있다. 상기 구동장치(600)는 전술한 실시예들과 마찬가지로 구동휠(630) 및 구동부(620)를 구비할 수 있다. 상기 구동휠(630)은 구동기어 형태로 구비될 수 있다.
상기 구동휠(630)이 구동기어 형태로 구비되는 경우, 상기 회전부재(1200) 내측면에도 상기 구동기어에 대응되는 기어홈(1200g)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 기어홈(1200g)의 높이(h)는 상기 구동기어의 두께(t)보다 큰 것이 바람직하다.
상기 기어홈(1200g)의 높이(h)를 상기 구동기어의 두께(t)와 대응되도록 구성하는 경우, 상기 구동기어의 설치 높이 등에 의하여 발생될 수 있는 높이 편차 등이 상기 메인디스크(500)의 높이 편차로 반영될 가능성이 커진다. 따라서, 상기 구동장치(600)를 구성하는 구동휠(630)이 구동기어 형태로 제공되고, 상기 구동기어가 형합되는 상기 회전부재(1200) 내측면에 형성된 기어홈(1200g)의 높이(h)는 상기 구동기어의 두께(t)보다 크게 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하여, 상기 구동휠(630)로서의 구동기어의 구동시 회전력만이 상기 회전부재(1200)로 전달될 수 있다. 즉, 상기 기어홈(1200g)의 높이(h)가 상기 구동기어의 두께(t)와 같고, 상기 구동휠(630)의 회전시 구동휠(630)이 미세하게 기울어진 경우, 기울어진 구동휠(630)은 상기 회전부재(1200)를 진동시키거나, 진동에 의한 높이 편차를 유발할 수 있기 때문이다.
상기 구동장치(600)는 상기 구동휠(630)을 구동하기 위한 구동축(610) 및 상기 구동축(610)을 구동시키는 구동부(620)를 구비하고, 상기 구동축(610)에 의하여 관통되는 상기 챔버(400)의 실링을 위하여 벨로우즈 등의 실링부재(도면부호 미도시)가 구비될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 1 내지 도 5를 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다. 도 6에 도시된 기판 처리장치의 구동장치(600)는 전술한 도 5에 도시된 기판 처리장치의 구동장치(600)와 마찬가지로, 상기 회전부재(1200)의 내측면을 구동한다.
본 실시예에서, 상기 구동축(610)은 상기 메인디스크(500)의 중심부 하부에 구비되고, 상기 구동휠(630)은 상기 회전부재(1200)의 내측 직경에 대응되는 직경을 갖을 수 있다.
이 경우, 상기 구동휠(630)의 직경이 상기 회전부재(1200)의 내측 직경에 대응되는 크기를 갖으므로, 하나의 구동휠(630)이 상기 회전부재(1200) 전체를 구동시킬 수 있다.
마찬가지로, 상기 구동장치(600)는 전술한 실시예들과 마찬가지로 구동휠(630) 및 구동부(620)를 구비할 수 있으며, 상기 구동휠(630)은 구동기어 형태로 구비될 수 있다.
상기 구동휠(630)이 구동기어 형태로 구비되는 경우, 상기 회전부재(1200) 내측면에도 상기 구동기어에 대응되는 기어홈(1200g)을 구비할 수 있으며, 상기 기어홈의 높이는 상기 구동기어의 두께보다 크게 구성할 수 있음은 도 5에 도시된 실시예와 마찬가지이다.
만일, 상기 기어홈(1200g)의 여유가 없다면, 상기 메인디스크(500) 하부에 하나의 구동축(610)을 이용해 메인디스크(500)를 직접 구동하는 종래의 방식과 차이가 없어진다.
전술한 바와 같이, 상기 메인디스크(500)를 구동시키기 위하여 파이프 형태의 회전부재(1200)를 사용하는 이유는 구동축(610)의 정렬오차에 따른 메인디스크(500)의 높이 편차를 최소화하기 위함이므로, 상기 회전부재(1200)를 구동시키기 위한 구동휠(630) 역시 상기 회전부재(1200)에 수직방향으로 고정되는 것을 방지하기 위하여 상기 기어홈(1200g)의 수직방향 폭(높이)를 상기 구동기어의 두께보다 크게 하는 것이 바람직하다.
그리고, 도 5에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상기 구동장치(600)는 상기 구동휠(630)을 구동하기 위한 구동축(610) 및 상기 구동축(610)을 구동시키는 구동부(620)를 구비하고, 상기 구동축(610)에 의하여 관통되는 상기 챔버(400)의 실링을 위하여 벨로우즈 등의 실링부재가 구비될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다. 도 6을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 실시예는 도 6에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상기 구동축(610)은 상기 메인디스크(500)의 중심부 하부에 구비되고, 상기 구동휠(630)의 직경이 상기 회전부재(1200)의 내측 직경에 대응되는 크기를 갖으므로, 하나의 구동휠(630)이 상기 회전부재(1200) 전체를 구동시킬 수 있다.
마찬가지로, 상기 구동장치(600)는 전술한 실시예들과 마찬가지로 구동휠(630) 및 구동부(620)를 구비할 수 있으며, 상기 구동휠(630)은 구동기어 형태로 구비될 수 있다.
상기 구동휠(630)이 구동기어 형태로 구비되는 경우, 상기 회전부재(1200) 내측면에도 상기 구동기어에 대응되는 기어홈(1200g)을 구비할 수 있으며, 상기 기어홈의 높이는 상기 구동기어의 두께보다 크게 구성할 수 있음은 도 6에 도시된 실시예와 마찬가지이다.
도 7에 도시된 실시예에서, 상기 구동휠(630)은 상기 단열부(700) 및 히터(800) 상부에 구비될 수 있다. 상기 구동휠(630)을 상기 메인디스크(500)와 근접 배치시켜 구동휠의 회전시 구동력 전달지점과 메인디스크의 거리에 비례하여 발생될 수 있는 메인디스크(500)의 높이 편차 또는 기울어짐을 완화할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다. 도 1 내지 7을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.
도 8에 도시된 실시예에서, 상기 메인디스크(500)를 구동하기 위한 구동장치(600)는 마찬가지로 구동휠(630), 상기 구동휠(630)을 회전시키는 구동축(610) 및 상기 구동축(610)을 구동하는 구동부(620)를 구비할 수 있다.
전술한 실시예와 달리, 상기 구동휠(630)은 상기 회전부재(1200) 또는 펌핑링(1100)을 구동하는 것이 아니라 상기 메인디스크(500)를 직접 구동한다는 점에서 전술한 실시예들과 차이가 있다.
상기 구동축(610)은 상기 반응공간(s) 상부에서 하부로 연장되며, 상기 구동휠(630)은 상기 메인디스크(500)의 상면에 형성된 안착홈(500g)에 삽입되어 상기 메인디스크(500)를 회전시킬 수 있다.
종래 기술과 같이, 상기 메인디스크(500)의 하면 중심부에 구동축(610)을 체결하여 상기 메인디스크(500)를 구동하는 경우에는 상기 구동축(610)의 기울어짐 또는 상기 메인디스크(500)의 하중에 의한 기울어짐 등이 발생될 수 있으므로, 상기 메인디스크(500)의 높이 편차에 의한 증착 품질에 문제가 발생되었으나, 상기 구동축(610)이 상부에서 하부로 연장되고, 그 하단에 구비된 구동휠(630)에 의하여 구동력을 전달하고, 상기 회전부재(1200)가 상기 메인디스크(500)의 수평 상태가 보장된 회전운동을 안내할 수 있다.
도 8에 도시된 실시예에서도, 상기 구동휠(630)로서 구동기어가 구비되는 경우, 상기 구동기어가 안착되는 상기 안착홈의 측면에는 상기 구동기어와 형합되는 기어홈(500g)이 형성될 수 있다. 상기 기어홈이 형성된 안착홈(500g)의 두께는 상기 구동기어의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
상기 구동기어가 상기 메인디스크(500)를 수직방향으로 불균일하게 가압하여 상기 메인디스크(500)의 높이 편차가 발생되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 기어홈의 높이가 상기 구동기어의 높이와 같고, 상기 구동휠(630)의 회전시 구동휠(630)이 미세하게 기울어진 경우, 기울어진 구동휠(630)은 상기 회전부재(1200)를 진동시키거나, 진동에 의한 높이 편차를 유발하게 된다.
따라서, 구동장치(600)를 구성하는 구동휠(630)이 구동기어 형태로 구성되는 경우, 대응되는 기어홈 또는 안착홈의 높이를 구동기어의 두께보다 두껍게 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동휠(630)로서의 구동기어는 상기 안착홈에 안착된 상태로 상기 메인디스크(500)를 회전시킬 수 있으나, 상기 반응공간(s) 상부에 리드(300)가 착탈 가능하게 개방되는 구조라면 상기 구동축(610) 및 상기 구동휠(630)도 함께 상기 메인디스크(500)로부터 분리될 수 있다.
도 9은 본 발명에 따른 기판 처리장치(1000)의 다른 실시예를 도시하며, 도 10은 도 9에 도시된 기판 처리장치(1000)의 다른 작동상태를 도시하며, 도 11는 도 9에 도시된 기판 처리장치(1000)의 다른 작동상태를 도시하며, 도 12는 도 9에 도시된 기판 처리장치(1000)의 다른 작동상태를 도시하며, 도 13은 도 9에 도시된 기판 처리장치(1000)의 다른 작동상태를 도시한다.
본 발명에 따른 기판 처리장치 내부에서 수행되는 박막 증착공정은 1주기 공정을 통해 얻어지는 박막의 두께가 매우 얇기 때문에 필요한 박막두께를 얻기 위해서는 증착공정을 수회 내지 수백 회 반복하여야 하므로 공정속도가 매우 늦을 수밖에 없다.
하나의 메인디스크 상부에 복수 개의 기판을 거치하여 증착과정이 종료된 뒤, 각각의 기판을 들어올려 하나씩 반출하는 방법이 가능하며, 또한 각각의 기판이 올려져 있는 각각의 보조 서셉터(Susceptor)를 반출하는 방법이 가능하지만, 이와 같이 기판 또는 보조 서셉터를 하나씩 반출할 경우 기판의 수량이 많아 반출에 상당한 시간을 요하므로 기판의 반출효율이 극심하게 떨어진다.
따라서, 본 발명에 따른 기판 처리장치는 기판 또는 보조 서셉터 각각을 반출하는 방법 이외에도 기판 또는 보조 서셉터가 안치된 메인디스크를 반출하는 방법을 채용할 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 기판 처리장치는 반응공간을 구비하는 챔버(400), 상기 챔버 상부에 구비되고, 상기 반응공간을 선택적으로 개방 또는 차폐하는 리드(300), 상기 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1개 이상의 기판이 거치되는 메인디스크(500), 상기 메인디스크가 상부에 거치되고, 내부에 가열수단이 구비된 회전부재(1200), 상기 메인디스크를 선택적으로 회전시키는 구동장치(600)를 포함하며, 상기 회전부재(1200)와 상기 메인디스크에 착탈 가능하며, 상기 리드(300)가 상기 반응공간을 개방하는 경우, 상기 메인디스크는 기판이 거치된 상태로 상기 챔버 외부로 반출될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 반응공간(s)을 구비하는 챔버(400), 상기 챔버(400) 상부에 구비되고, 상기 반응공간(s)을 선택적으로 개방 또는 차폐하는 리드(300)를 구비한다.
상기 리드(300)가 개방되면, 상기 반응공간(s)이 노출되고, 상기 메인디스크(500) 전체가 반출될 수 있다.
여기서, 상기 메인디스크(500)는 메인디스크(500)의 반출을 위한 로봇암의 파지부(도 10 이하 참조)가 삽입되는 파지홈(500g)를 구비할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)는 상기 메인디스크(500)의 상면에 파지홈(500g)이 구비된다. 상기 파지홈(500g)은 후술하는 로봇암의 파지부가 삽입되어 상기 메인디스크를 반출하기 위하여 구비된다.
박막 증착과정이 종료되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 반응공간(s)를 차폐하는 리드(300)가 상승하여, 상기 반응공간(s)를 개방한다.
또한, 상기 메인디스크(500)를 반출하기 위하여, 로봇암(20)이 진입한다. 상기 로봇암(20)은 수평이동 및 수직이동이 가능할 수 있으며, 그 단부에 파지부(21)가 구비될 수 있다.
상기 파지부(21)는 수평방향으로 수축 변위될 수 있는 구조를 갖을 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 로봇암(20)은 상기 메인디스크(500)의 상면으로 접근한 뒤, 상기 파지부(21)가 상기 메인디스크(500) 상면에 형성된 개구부(500h)로 삽입된 뒤, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 파지부(21)가 수평방향으로 벌어지도록 전개되면, 상기 파지부(21)의 각각의 단부가 상기 파지홈(500g)에 걸릴 수 있다.
그리고, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 파지부(21)가 상기 파지홈(500g)에 걸린 상태에서 상기 로봇암(20)이 상승 뒤 수평 이동하여, 상기 기판(10)이 안치된 메인디스크(500)를 반출할 수 있다. 상기 챔버의 높이에 따라 상기 로봇암(20)의 승강 높이가 결정될 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
10 : 기판 300 : 리드
400 : 챔버 500 : 메인디스크
600 : 구동장치 700 : 단열부
800 : 히터 1000 : 기판 처리장치
1100 : 펌핑링 1200 : 회전부재

Claims (20)

  1. 반응공간을 구비하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1개 이상의 기판이 거치되는 메인디스크;
    상기 메인디스크를 지지하고, 상기 메인디스크와 접하는 부위에서 연직방향으로 연장되며, 상기 메인디스크의 회전 반경 보다 큰 회전 직경을 갖고 상기 메인디스크와 함께 회전되는 회전부재;
    상기 회전부재를 구동하는 구동장치; 및,
    복수 개의 펌핑홀이 상하 방향으로 형성되며, 상기 회전부재의 외측면에 장착되는 펌핑링;을 포함하며,
    상기 펌핑링은 상기 회전부재와 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동장치는 상기 회전부재의 외측면 또는 상기 펌핑링의 외측면을 구동시켜 상기 메인디스크를 회전시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동장치는 상기 회전부재의 외측면 또는 상기 펌핑링의 외측면과 접하여 회전 구동력을 전달하는 구동휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 하면에 상기 회전부재의 하단이 안착되어 상기 회전부재의 회전을 안내하는 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 반응공간을 구비하는 챔버;
    상기 챔버 상부에 구비되고, 상기 반응공간을 선택적으로 개방 또는 차폐하는 리드;
    상기 챔버 내부에 배치되며, 적어도 1개 이상의 기판이 거치되는 메인디스크;
    상기 메인디스크가 상부에 거치되고, 상기 메인디스크의 회전 반경 보다 큰 회전 직경을 갖고 상기 메인디스크와 함께 회전되며, 내부에 가열수단이 구비된 회전부재;
    상기 메인디스크를 선택적으로 회전시키는 구동장치; 및,
    복수 개의 펌핑홀이 상하 방향으로 형성되며, 상기 회전부재와 함께 회전하도록 상기 회전부재의 외측면에 장착되는 펌핑링;을 포함하며,
    상기 메인디스크는 상기 회전부재에 착탈 가능하며, 상기 리드가 상기 반응공간을 개방하는 경우, 상기 메인디스크는 기판이 거치된 상태로 상기 챔버 외부로 반출되는 기판 처리장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 메인디스크는 메인디스크의 반출을 위한 로봇암의 파지부가 삽입되는 파지홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
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