KR101608595B1 - 자성 유체 씰 - Google Patents

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KR101608595B1
KR101608595B1 KR1020140137992A KR20140137992A KR101608595B1 KR 101608595 B1 KR101608595 B1 KR 101608595B1 KR 1020140137992 A KR1020140137992 A KR 1020140137992A KR 20140137992 A KR20140137992 A KR 20140137992A KR 101608595 B1 KR101608595 B1 KR 101608595B1
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magnetic fluid
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KR1020140137992A
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곽용운
홍정희
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마그넥스 주식회사
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Abstract

반응 가스를 이용하여 기판 상에 소정의 처리를 수행하기 위한 공정 챔버와 상기 공정 챔버의 내측으로 구동력을 전달하기 위한 구동축 사이에서 밀봉을 제공하기 위한 자성 유체 씰에 있어서, 상기 자성 유체 씰은, 상기 공정 챔버에 장착되며 상기 구동축이 통과하는 관통공을 갖는 하우징과, 상기 관통공 내에서 상기 구동축을 감싸도록 구성되며 자성 유체를 이용하여 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 밀봉을 제공하는 폴 피스 조립체와, 상기 하우징과 연결되며 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 상기 반응 가스의 누설이 발생되는 경우 상기 누설된 반응 가스를 검출하기 위한 가스 센서를 포함한다.

Description

자성 유체 씰{Magnetic fluid seal}
본 발명의 실시예들은 자성 유체 씰에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치 또는 디스플레이 장치의 제조 공정에서 공정 챔버의 내부로 구동력을 제공하는 구동축과 상기 공정 챔버 사이에서 반응 가스 및 진공 누설을 방지하기 위하여 밀봉을 제공하는 자성 유체 씰에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치, 평판 디스플레이 장치, 태양 전지 등의 제조를 위한 단위 공정들은 진공 챔버 또는 압력 챔버 등과 같은 공정 챔버 내에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 박막을 형성하기 위한 증착 공정, 기판 상의 박막을 식각하기 위한 식각 공정, 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정 등은 밀폐된 챔버 내에서 수행될 수 있으며, 필요에 따라 상기 공정 챔버 내부는 진공 상태 또는 고압 상태로 유지될 수 있다.
상기와 같은 공정 챔버 내에는 상기 기판을 지지하기 위한 척이 배치될 수 있으며, 경우에 따라 상기 척을 승강시키거나 회전시킬 필요가 있다. 상기와 같이 척을 필요에 따라 운동시키는 경우 구동력을 전달하기 위하여 상기 공정 챔버를 관통하여 구동축이 설치될 수 있으며, 상기 공정 챔버와 구동축 사이에서의 밀봉이 충분히 제공되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 공정 챔버와 구동축 사이에 밀봉을 제공하기 위하여 일반적인 오 링(O-ring), 립실(Lip Seal), 기계적 씰(Mechanical Seal) 등이 사용될 수도 있으며, 마모에 의한 파티클 발생 문제로 인하여 널리 사용되지는 못하고 있다.
상기 파티클 문제를 해결하기 위하여 일반적으로 자성 유체 씰이 사용될 수 있다. 상기 자성 유체 씰은 영구 자석에 의한 자기력을 이용하여 구동축과 공정 챔버에 결합된 하우징 사이에서 다수의 자성 유체를 링 형태로 유지시킴으로써 진공 누설 및 반응 가스 누설 등을 방지할 수 있다. 이때, 상기 자성 유체는 다수의 유체 오링들로서 기능할 수 있다.
상기와 같은 자성 유체 씰을 사용하는 경우 시간의 경과에 따라 자성 유체 링들이 손상될 수 있다. 특히, 자성 유체 링들이 시간의 경과에 따라 순차적으로 증발되어 유실될 수 있으며, 이에 의해 진공 누설 및 반응 가스 누설의 문제가 발생될 수 있다. 특히, 반응 가스의 누설은 상기 공정 챔버의 외부 구조물들을 부식시키거나 작업자의 안전을 위협하는 요소로서 작용될 수 있다.
그러나, 상기 자성 유체 씰이 장착된 상태에서 상기 자성 유체 링들이 손상된 정도를 확인하기는 매우 어렵기 때문에 이를 확인하기 위하여는 상기 자성 유체 실을 분해하여 직접 검사하는 방법이 적용되고 있다.
특히, 상기 공정 챔버에서 진공 누설 또는 반응 가스 누설이 발생하는 경우 누설 지점을 검출하기 위하여 상기 공정 챔버와 결합된 요소들을 모두 분해하여 확인할 수밖에 없으며, 이 경우 문제점을 해결하기 위한 시간과 비용이 크게 증가될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 일 예로서 대한민국 등록특허공보 제10-1095762호에는 자성 유체 링들의 손실에 의해 발생되는 압력 변화를 측정하기 위한 센서를 구비하는 자성 유체 씰이 개시되어 있다. 그러나, 일반적으로 상기 공정 챔버의 내부 압력은 진공 시스템에 의해 일정하게 제어될 수 있으며, 이에 의해 상기 자성 유체 링들이 일부 손실되더라도 압력 변화가 크지 않을 수 있다. 결과적으로, 상기 자성 유체 링들의 손실에 의한 반응 가스 누설 등에 적극적으로 대처하기 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예들은 공정 챔버로부터 반응 가스 누설을 빠르고 용이하게 검출할 수 있는 자성 유체 씰을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 반응 가스를 이용하여 기판 상에 소정의 처리를 수행하기 위한 공정 챔버와 상기 공정 챔버의 내측으로 구동력을 전달하기 위한 구동축 사이에서 밀봉을 제공하기 위한 자성 유체 씰에 있어서, 상기 자성 유체 씰은, 상기 공정 챔버에 장착되며 상기 구동축이 통과하는 관통공을 갖는 하우징과, 상기 관통공 내에서 상기 구동축을 감싸도록 구성되며 자성 유체를 이용하여 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 밀봉을 제공하는 폴 피스 조립체와, 상기 하우징과 연결되며 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 상기 반응 가스의 누설이 발생되는 경우 상기 누설된 반응 가스를 검출하기 위한 가스 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 자성 유체 씰은, 상기 하우징과 상기 가스 센서 사이를 연결하는 제1 가스 배관과, 상기 가스 센서와 상기 공정 챔버로부터 상기 반응 가스를 배출시키기 위한 진공 배관 사이를 연결하는 제2 가스 배관과, 상기 제2 가스 배관에 설치되는 온/오프 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하우징은 상기 관통공과 연결되는 개구를 가질 수 있으며, 상기 개구는 투명 관측창에 의해 커버될 수 있다. 이때, 상기 관측창의 내측에는 상기 반응 가스의 누설 여부를 육안으로 확인하기 위한 pH 시험지가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 자성 유체 씰은, 상기 하우징의 외측으로 돌출되는 상기 구동축의 일 단부를 감싸도록 상기 하우징에 장착되며 투명 재질로 이루어진 커버를 더 포함할 수 있으며, 상기 커버의 내측에는 상기 반응 가스의 누설 여부를 육안으로 확인하기 위한 pH 시험지가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 자성 유체 씰은, 상기 폴 피스 조립체와 인접하게 배치되며 상기 폴 피스 조립체와 동일한 구성을 갖는 제2 폴 피스 조립체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가스 센서는 상기 폴 피스 조립체와 상기 제2 폴 피스 조립체 사이의 공간과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 폴 피스 조립체는, 상기 구동축을 감싸도록 구성된 한 쌍의 폴 피스들과, 상기 폴 피스들 사이의 공간에 배치되며 상기 자성 유체가 상기 폴 피스들과 상기 구동축 사이에서 링 형태로 유지되도록 자기력을 인가하는 영구 자석을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가스 센서는 상기 폴 피스들 사이의 공간과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 폴 피스들 중 적어도 하나의 외측면 또는 상기 폴 피스들과 마주하는 상기 하우징의 관통공의 내측면에는 상기 폴 피스 조립체의 온도를 조절하기 위한 냉매가 제공되는 냉각 채널이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 자성 유체 씰은 공정 챔버에 장착되며 상기 공정 챔버의 내측으로 구동력을 전달하는 구동축이 통과되는 하우징을 포함할 수 있다. 상기 하우징의 내부에는 상기 구동축을 감싸도록 배치되어 자성 유체를 이용하여 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 밀봉을 제공하는 폴 피스 조립체가 배치될 수 있다. 특히, 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 반응 가스의 누설이 발생되는 경우 상기 누설된 반응 가스를 검출하기 위한 가스 센서가 상기 하우징과 연결될 수 있다.
또한, 상기 하우징에는 그 내부를 관측할 수 있도록 투명 관측창이 장착될 수 있으며, 상기 관측창의 내부에는 상기 반응 가스가 누설되는 경우 상기 누설된 반응 가스에 의해 색상이 변화되는 pH 시험지가 배치될 수 있다.
따라서, 상기 가스 센서 및/또는 pH 시험지를 통하여 상기 반응 가스의 누설 여부를 빠르고 쉽게 판단할 수 있으며, 이에 의해 상기 반응 가스의 누설에 의해 발생될 수 있는 공정 불량 및/또는 안전 사고 등을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 유체 씰을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자성 유체 씰을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 폴 피스 조립체를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성 유체 씰을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 유체 씰을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 유체 씰(100)은 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양 전지 등의 제조 공정에서 밀폐된 공정 챔버(10), 예를 들면, 진공 챔버 또는 압력 챔버 등에 장착되어 상기 공정 챔버(10) 내부로 구동력을 전달하고, 또한 상기 구동력을 전달하기 위한 구동축(102)과 상기 공정 챔버(10) 사이에 밀봉을 제공하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 구동축(102)은 일 예로서 상기 공정 챔버(10) 내에 배치되어 상기 기판을 지지하기 위한 보트, 척, 서셉터 등과 연결될 수 있으며, 또한 상기 공정 챔버(10)의 외부에서 상기 구동축(102)을 회전시키거나 승강시키는 구동부(미도시)와 연결될 수 있다. 특히, 상기 자성 유체 씰(100)은 상기 기판의 처리를 위해 상기 공정 챔버(10) 내부로 제공되는 반응 가스의 누설 및 상기 공정 챔버(10) 내부의 압력 손실 등을 방지하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자성 유체 씰(100)은 상기 공정 챔버(10)에 장착되는 하우징(110)을 포함할 수 있으며, 상기 구동축(102)은 상기 하우징(110)을 통해 상기 공정 챔버(10) 내부로 연장할 수 있다. 상기 하우징(110)은 상기 구동축(102)이 통과하도록 길이 방향으로 형성된 관통공(112; 도 2 참조)을 가질 수 있으며, 상기 관통공(112) 내에는 상기 구동축(102)을 감싸도록 구성되며 자성 유체를 이용하여 상기 하우징(110) 즉 상기 관통공(112)의 내측면과 상기 구동축(102) 사이에 밀봉을 제공하는 폴 피스 조립체(120)를 포함할 수 있다.
특히, 상기 하우징(110)에는 상기 하우징(110)과 상기 구동축(102) 사이에서 상기 반응 가스의 누설이 발생되는 경우 상기 누설된 반응 가스를 검출하기 위한 가스 센서(150)가 연결될 수 있다. 일 예로서, 상기 가스 센서(150)는 상기 폴 피스 조립체(120)의 아래에서 상기 하우징(110)과 연결될 수 있다. 또한, 도시된 바에 의하면, 상기 자성 유체 씰(100)이 상기 공정 챔버(10)의 하부에 연결되고 있으나, 경우에 따라서 상기 공정 챔버(10)의 측벽에 연결될 수도 있다. 한편, 상기 공정 챔버(10)와 상기 하우징(110) 사이에는 오링 등과 같은 밀봉 부재가 배치될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 자성 유체 씰을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 폴 피스 조립체를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 하우징(110)의 내부에는 상기 구동축(102)이 회전 가능하도록 지지하는 베어링이 배치될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이 상기 하우징(110)의 내부에는 상기 구동축(102)을 감싸도록 상부 베어링(104)과 하부 베어링(106)이 배치될 수 있으며, 상기 상부 베어링(104)과 하부 베어링(106) 사이에 상기 폴 피스 조립체(120)가 배치될 수 있다.
일 예로서, 상기 폴 피스 조립체(120)는 상기 구동축(102)을 감싸도록 구성된 한 쌍의 폴 피스들(122)과 상기 폴 피스들(122) 사이의 공간에 배치된 영구 자석(126)을 포함할 수 있다. 상기 영구 자석(126)은 원형 링 형태를 가질 수 있으며, 상기 폴 피스들(122)과 상기 구동축(102) 사이에서 자성 유체가 링 형태로 유지되도록 자기력을 인가할 수 있다. 특히, 상기 폴 피스들(122)의 내측면에는 원형 링 형태를 갖는 복수의 돌출부들(124)이 구비될 수 있으며, 상기 돌출부들(124)과 상기 구동축(102) 사이에서 상기 자기력에 의해 복수의 자성 유체 링들(128)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 폴 피스들(122)의 외측면과 상기 하우징(110)의 관통공(112) 내측면 사이에는 오링과 같은 밀봉 부재들(130)이 각각 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 폴 피스들(122)의 외측면에는 상기 밀봉 부재(130)가 삽입되는 원형 그루브가 구비될 수 있다. 결과적으로, 상기 자성 유체 링들(128)과 상기 밀봉 부재들(130)에 의해 상기 구동축(102)과 상기 하우징(110) 사이에서 충분한 밀봉이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자성 유체 씰(100)의 밀봉력을 향상시키기 위하여 제2 폴 피스 조립체(140)가 상기 폴 피스 조립체(120) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 폴 피스 조립체(140)는 상기 폴 피스 조립체(120)와 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 상기 제2 폴 피스 조립체(140)는 상기 폴 피스 조립체(120)로부터 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있으며, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 폴 피스 조립체(120)와 상기 제2 폴 피스 조립체(140) 사이에는 상기 간격을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서(미도시)가 배치될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 가스 센서(150)는 제1 가스 배관(152)을 통해 상기 하우징(110)과 연결될 수 있다. 상기 제1 가스 배관(152)은 상기 폴 피스 조립체(120)와 상기 제2 폴 피스 조립체(140) 사이의 공간과 연결될 수 있으며, 상기 폴 피스 조립체(120)의 자성 유체 링들(128)이 손실될 경우 상기 구동축(102)과 상기 폴 피스 조립체(120) 사이를 통해 누설된 반응 가스를 상기 가스 센서(150)로 유도하는 통로로서 기능할 수 있다. 이때, 상기 하우징(110)에는 상기 제1 가스 배관(152)과 상기 폴 피스 조립체(120)와 제2 폴 피스 조립체(140) 사이의 내부 공간을 연결하는 가스홀이 구비될 수 있다.
특히, 상기 가스 센서(150)가 상기 폴 피스 조립체(120)와 제2 폴 피스 조립체(140) 사이에 연결되므로, 상기 폴 피스 조립체(120)의 자성 유체 링들(128)이 손실되는 경우에도 상기 제2 폴 피스 조립체(140)에 의해 상기 공정 챔버(10)의 밀봉 상태가 유지될 수 있으며, 상기 가스 센서(150)에 의해 상기 폴 피스 조립체(120)의 자성 유체 링들(128)의 손실이 확인될 수 있다. 결과적으로, 상기 공정 챔버(10)의 외부로 상기 반응 가스가 누설되기 이전에 상기 폴 피스 조립체(120)의 자성 유체 링들(128)의 손실을 확인할 수 있으며, 이에 따라 상기 반응 가스의 누설이 충분히 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가스 센서(150)는 제2 가스 배관(154)을 통해 상기 공정 챔버(10)와 연결된 진공 배관(12)에 연결될 수 있다. 상기 진공 배관(12)은 상기 공정 챔버(10)로부터 반응 가스, 반응 부산물 등을 배출하기 위하여 사용될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 가스 스크러버, 진공 펌프 등과 연결될 수 있다.
특히, 상기 제2 가스 배관(154)에는 온/오프 밸브(156)가 설치될 수 있다. 상기 온/오프 밸브(156)는 상기 가스 센서(150)에 의해 반응 가스가 검출된 후 상기 자성 유체 씰(100)과 상기 제1 가스 배관(152) 및 상기 가스 센서(150)로부터 상기 누설된 반응 가스를 제거하기 위하여 개방될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 바와 다르게 상기 제2 폴 피스 조립체(140)가 사용되지 않는 경우, 즉 상기 자성 유체 씰(100)이 상기 폴 피스 조립체(120)만을 사용하는 경우, 상기 가스 센서(150)는 상기 폴 피스 조립체(120)의 폴 피스들(122) 사이의 공간에 연결될 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 하우징(110)에는 상기 관통공(112)과 연결되는 개구(114)가 구비될 수 있으며, 상기 개구(114)는 투명 재질로 이루어지는 관측창(160)에 의해 커버될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관측창(160)의 내측에는 상기 반응 가스에 의해 색상이 변화되는 리트머스 시험지 등과 같은 pH 시험지(162)가 배치될 수 있다.
예를 들면, 상기 개구(114)는 상기 폴 피스 조립체(120)와 상기 제2 폴 피스 조립체(140) 사이에 구비될 수 있으며, 상기 pH 시험지(162)는 상기 관측창(160)의 내측면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 상기 폴 피스 조립체(120)의 자성 유체 링들(128)이 손실되어 상기 반응 가스가 누설되는 경우 상기 pH 시험지(162)의 색상이 변화될 수 있다. 특히, 상기 가스 센서(150)가 동작되지 않는 상태가 발생되더라도 작업자가 육안으로 상기 pH 시험지(162)를 확인함으로써 상기 반응 가스의 누설 여부를 용이하게 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성 유체 씰을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자성 유체 씰(100)은 상기 하우징(110)의 외측으로 돌출되는 상기 구동부(102)의 일 단부 즉 도시된 바에 의하면 상기 구동부(102)의 하단부를 감싸도록 상기 하우징(110)에 장착되는 투명 재질의 커버(170)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 투명 커버(170)와 상기 하우징(110) 및 상기 구동축(102)의 하단부 사이에는 각각 오링 등과 같은 밀봉 부재가 배치될 수 있다.
한편, 상기 구동축(102)의 하단부와 상기 투명 커버(170) 사이에 밀봉 부재를 배치하는 경우 상기 구동축(102)의 회전 등에 의해 상기 밀봉 부재가 마모될 수 있으나, 이는 상기 공정 챔버(10) 외부에서 발생되는 것이므로 파티클에 의한 공정 오류가 발생될 우려는 상대적으로 낮을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 투명 커버(170)의 내측에는 리트머스 시험지와 같은 pH 시험지(172)가 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 하우징(110)의 외측면 또는 상기 투명 커버(170)의 내측면 상에 상기 pH 시험지(172)가 배치될 수 있으며, 상기 하우징(110)과 상기 구동축(102) 사이를 통해 상기 반응 가스가 누설되는 경우 상기 pH 시험지(172)를 통해 누설 여부를 용이하게 판단할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 자성 유체 씰(100)의 내부 온도 특히 상기 자성 유체 링들(128)의 온도는 상기 자성 유체 씰(100)의 밀봉 성능을 일정하게 유지시키기 위하여 일정 범위 내에서 관리되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴 피스들(122) 중 적어도 하나의 외측면에는 상기 폴 피스 조립체(120)의 온도를 조절하기 위한 냉매가 제공되는 냉각 채널(132)이 구비될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 냉각 채널(132)은 냉각 배관(미도시)을 통해 상기 냉매를 공급 및 순환시키는 냉각 모듈(미도시)과 연결될 수 있다.
일 예로서, 상기 냉매로는 물 또는 절연 유체 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기에서는 폴 피스(122)의 외측면에 냉각 채널(132)이 형성되는 것으로 설명되었으나, 냉각 채널(132)은 상기 폴 피스들(122)과 마주하는 상기 하우징(110)의 관통공(112) 내측면에 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 자성 유체 씰(100)은 공정 챔버(10)에 장착되며 상기 공정 챔버(10)의 내측으로 구동력을 전달하는 구동축(102)이 통과되는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(110)의 내부에는 상기 구동축(102)을 감싸도록 배치되어 자성 유체를 이용하여 상기 하우징(110)과 상기 구동축(102) 사이에서 밀봉을 제공하는 폴 피스 조립체(120)가 배치될 수 있다. 특히, 상기 하우징(110)과 상기 구동축(102) 사이에서 반응 가스의 누설이 발생되는 경우 상기 누설된 반응 가스를 검출하기 위한 가스 센서(150)가 상기 하우징(110)과 연결될 수 있다.
또한, 상기 하우징(110)에는 그 내부를 관측할 수 있도록 투명 관측창(160)이 장착될 수 있으며, 상기 관측창(160)의 내부에는 상기 반응 가스가 누설되는 경우 상기 누설된 반응 가스에 의해 색상이 변화되는 pH 시험지(162)가 배치될 수 있다.
따라서, 상기 가스 센서(150) 및/또는 pH 시험지(162)를 통하여 상기 반응 가스의 누설 여부를 빠르고 쉽게 판단할 수 있으며, 이에 의해 상기 반응 가스의 누설에 의해 발생될 수 있는 공정 불량 및/또는 안전 사고 등을 미연에 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 공정 챔버 12 : 진공 배관
100 : 자성 유체 씰 102 : 구동축
110 : 하우징 112 : 관통공
114 : 개구 120 : 폴 피스 조립체
122 : 폴 피스 124 : 돌출부
126 : 영구 자석 128 : 자성 유체 링
130 : 밀봉 부재 132 : 냉각 채널
140 : 제2 폴 피스 조립체 150 : 가스 센서
152 : 제1 가스 배관 154 : 제2 가스 배관
156 : 온/오프 밸브 160 : 관측창
162 : pH 시험지

Claims (9)

  1. 반응 가스를 이용하여 기판 상에 소정의 처리를 수행하기 위한 공정 챔버와 상기 공정 챔버의 내측으로 구동력을 전달하기 위한 구동축 사이에서 밀봉을 제공하기 위한 자성 유체 씰에 있어서,
    상기 공정 챔버에 장착되며 상기 구동축이 통과하는 관통공 및 상기 관통공과 연결되는 개구를 갖는 하우징;
    상기 관통공 내에서 상기 구동축을 감싸도록 구성되며 자성 유체를 이용하여 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 밀봉을 제공하는 폴 피스 조립체;
    상기 개구를 커버하는 투명 관측창; 및
    상기 투명 관측창의 내측에 배치되며 상기 반응 가스의 누설 여부를 육안으로 확인하기 위한 pH 시험지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징과 연결되며 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 상기 반응 가스의 누설이 발생되는 경우 상기 누설된 반응 가스를 검출하기 위한 가스 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하우징과 상기 가스 센서 사이를 연결하는 제1 가스 배관;
    상기 가스 센서와 상기 공정 챔버로부터 상기 반응 가스를 배출시키기 위한 진공 배관 사이를 연결하는 제2 가스 배관; 및
    상기 제2 가스 배관에 설치되는 온/오프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
  4. 제2항에 있어서, 상기 폴 피스 조립체와 인접하게 배치되며 상기 폴 피스 조립체와 동일한 구성을 갖는 제2 폴 피스 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가스 센서는 상기 폴 피스 조립체와 상기 제2 폴 피스 조립체 사이의 공간과 연결되는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
  6. 제2항에 있어서, 상기 폴 피스 조립체는,
    상기 구동축을 감싸도록 구성된 한 쌍의 폴 피스들; 및
    상기 폴 피스들 사이의 공간에 배치되며 상기 자성 유체가 상기 폴 피스들과 상기 구동축 사이에서 링 형태로 유지되도록 자기력을 인가하는 영구 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가스 센서는 상기 폴 피스들 사이의 공간과 연결되는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
  8. 제6항에 있어서, 상기 폴 피스들 중 적어도 하나의 외측면 또는 상기 폴 피스들과 마주하는 상기 하우징의 관통공의 내측면에는 상기 폴 피스 조립체의 온도를 조절하기 위한 냉매가 제공되는 냉각 채널이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
  9. 반응 가스를 이용하여 기판 상에 소정의 처리를 수행하기 위한 공정 챔버와 상기 공정 챔버의 내측으로 구동력을 전달하기 위한 구동축 사이에서 밀봉을 제공하기 위한 자성 유체 씰에 있어서,
    상기 공정 챔버에 장착되며 상기 구동축이 통과하는 관통공을 갖는 하우징;
    상기 관통공 내에서 상기 구동축을 감싸도록 구성되며 자성 유체를 이용하여 상기 하우징과 상기 구동축 사이에서 밀봉을 제공하는 폴 피스 조립체;
    상기 하우징의 외측으로 돌출되는 상기 구동축의 일 단부를 감싸도록 상기 하우징에 장착되며 투명 재질로 이루어진 커버; 및
    상기 커버의 내측에 배치되며 상기 반응 가스의 누설 여부를 육안으로 확인하기 위한 pH 시험지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 유체 씰.
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WO2023211042A1 (ko) * 2022-04-25 2023-11-02 충북대학교 산학협력단 자성유체 진공씰의 실시간 압력편차 감지시스템

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