KR101657101B1 - 기판처리장치의 수평조절장치 및 이를 이용한 수평조절방법 - Google Patents

기판처리장치의 수평조절장치 및 이를 이용한 수평조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판처리장치의 수평조절장치의 수평조절방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판처리장치의 수평조절장치의 수평조절방법은 기판이 안착되는 서셉터와 연결되는 지지플레이트, 상기 지지플레이트에 소정의 힘을 가하는 캠부재 및 상기 캠부재의 회전중심과 소정거리 이격되어 상기 캠부재와 연결되어 상기 캠부재를 회전시키는 회전축을 구비하는 구동부를 구비하는 기판처리장치의 수평조절장치의 수평조절방법에 있어서, 상기 회전축의 회전에 의해 상기 회전축과 상기 캠부재의 회전중심이 수평한 경우를 기준높이로 설정하는 단계, 상기 회전축이 상기 기준높이에서 정방향 또는 역방향으로 회전하는 경우에 상기 회전축의 회전각도의 범위는 180° 보다 작도록 설정되는 단계 및 상기 회전축을 정방향 또는 역방향 중에 어느 한 방향으로 회전시켜 상기 지지플레이트를 승하강시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판처리장치의 수평조절장치 및 이를 이용한 수평조절방법 {Level adjusting apparatus of substrate processing apparatus and level adjusting method using the same}
본 발명은 기판처리장치의 수평조절장치 및 이를 이용한 수평조절방법에 대한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판(이하, '기판'이라 함) 상에 박막을 형성하는 경우, 내부에 소정의 공간이 형성된 챔버 내부에 상기 기판이 안착되는 서셉터를 구비하고, 상기 챔버의 상부에 각종 공정가스 및/또는 퍼지가스가 공급되는 가스공급부를 구비하여 상기 기판에 박막을 증착하게 된다.
도 12는 종래 구조에 따른 수평조절장치를 구비한 박막증착장치(10)를 도시한다. 도 12를 살펴보면, 챔버(12)의 내부에 가스공급부(14) 및 기판(W)이 안착되는 서셉터(16)가 구비되고, 상기 서셉터(16)에서 하부를 향해 연장된 연장부(18)가 하부의 승하강 플레이트(20)에 연결된다. 이 경우, 상기 승하강 플레이트(20)는 지지바(30)를 따라 상하로 이동 가능하게 구비된다. 예를 들어, 상기 지지바(30)의 하부에 모터(32)를 구비하고 상기 모터(32)의 구동에 따라 구동하는 볼 스크류(미도시) 등에 의해 상기 승하강 플레이트(20)가 상기 지지바(30)를 따라 상하로 이동 가능하게 구비된다.
상기 지지바(30)는 상기 챔버(12) 하부에 연결된 지지플레이트(40)에 고정된다. 여기서, 상기 지지플레이트(40)는 상기 챔버(12) 하부에 수평조절이 가능하도록 구비된다. 즉, 상기 지지플레이트(40)와 상기 챔버(12)를 연결하며 고정되는 고정연결부(50)와 상기 지지플레이트(40)의 미세한 승하강 조절이 가능한 적어도 하나의 승하강 연결부(60)를 구비할 수 있다. 상기 승하강 연결부(60)는 상기 챔버(12)에서 하부를 향해 연장된 체결바(62)와 상기 체결바(62)에 체결되는 하나 이상의 너트(64)로 구성될 수 있다. 따라서, 종래 구조에서는 상기 너트(64)를 조이고 풀어 상기 지지플레이트(40)의 일측을 미세하게 승하강시킴으로써 상기 지지플레이트(40)의 수평 조절을 수행하였다.
그런데, 상기와 같은 구조에서는 상기 기판(W)의 상면과 상기 가스공급부(14) 사이의 거리가 상기 기판(W)의 표면에 증착되는 박막의 품질에 매우 큰 영향을 미치게 된다. 즉, 상기 기판(W)을 지지하는 서셉터(16)의 수평이 유지되지 않아 상기 기판(W)의 상면과 상기 가스공급부(14) 사이의 거리가 균일하지 않게 되면, 상기 기판(W)의 표면에 증착되는 박막의 두께가 일정하지 않게 되어 상기 박막의 품질이 현저히 저하된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 전술한 바와 같이 종래 구성에서는 상기 서셉터(16)가 연결되는 상기 지지플레이트(40)의 수평을 조절하는 경우에 작업자가 상기 너트(64)를 수동으로 회전시킴으로써 상기 지지플레이트(40)의 수평을 조절하였다. 하지만, 이러한 방법은 수동으로 동작하게 되므로 작업자의 숙련도 및 작업기술에 의해 수평 조절 정도가 달라지는 문제점을 수반한다. 또한, 상기 종래 방법은 작업자가 직접 수동으로 조절하게 되므로 미세한 조절이 곤란하며, 나아가 수평 조절 정확도가 매우 떨어지는 문제점을 수반한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 지지플레이트의 수평을 매우 정확하고 간편하게 조절할 수 있는 수평조절방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 상기 지지플레이트의 수평을 조절하는 경우에 매우 정밀하게 미세한 조절이 가능한 수평조절방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 기판이 안착되는 서셉터와 연결되는 지지플레이트, 상기 지지플레이트에 소정의 힘을 가하는 캠부재 및 상기 캠부재의 회전중심과 소정거리 이격되어 상기 캠부재와 연결되어 상기 캠부재를 회전시키는 회전축을 구비하는 구동부를 구비하는 수평조절장치의 수평조절방법에 있어서, 상기 회전축의 회전에 의해 상기 회전축과 상기 캠부재의 회전중심이 수평한 경우를 기준높이로 설정하는 단계, 상기 회전축이 상기 기준높이에서 정방향 또는 역방향으로 회전하는 경우에 상기 회전축의 회전각도의 범위는 180° 보다 작도록 설정되는 단계 및 상기 회전축을 정방향 또는 역방향 중에 어느 한 방향으로 회전시켜 상기 지지플레이트를 승하강시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 수평조절방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 회전축의 회전에 의한 상기 지지플레이트의 높이조절범위가 상기 회전축이 상기 캠부재의 회전중심과 이격된 거리의 2배 미만일 수 있다.
한편, 상기 기준높이를 설정하는 단계에 앞서 상기 기판이 상기 서셉터의 상면에 안착되어 공정 높이로 상승하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명의 수평조절방법에 따르면 상기 지지플레이트의 수평을 매우 정확하고 간편하게 조절할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면 상기 지지플레이트의 수평을 조절하는 경우에 매우 정밀하게 미세한 조절이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평조절장치가 챔버의 하부에 구비된 상태를 상태를 도시한 도면,
도 2는 상기 수평조절장치의 사시도,
도 3은 도 2의 'Ⅲ-Ⅲ' 선에 따른 단면도,
도 4 및 도 5는 각각 다른 실시예에 따른 수평조절장치를 도시한 단면도,
도 6은 상기 수평조절장치의 회전축의 회전각도와 상기 지지플레이트의 승하강 거리를 도시한 그래프,
도 7 내지 도 9는 상기 회전축의 회전각도에 따른 상기 회전축과 상기 캠부재의 회전중심과의 관계를 도시한 도면,
도 10은 도 6에서 기준높이가 상기 회전축의 위상이 90°에서 어긋난 경우를 도시한 그래프,
도 11은 본 발명의 수평조절방법을 설명하기 위한 기판처리장치의 개략도,
도 12는 종래 구조에 따른 수평조절장치를 구비한 기판처리장치를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 수평조절장치에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평조절장치(100)가 챔버(12)의 하부에 구비된 상태를 상태를 도시하며, 도 2는 상기 수평조절장치(100)의 사시도이다. 도 1에서 챔버(12), 지지플레이트(40), 지지바(30), 서셉터(16) 등의 연결구조에 대한 설명은 배경기술에서 이미 상술하였으므로 반복적인 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 수평조절장치(100)는 상기 지지플레이트(40)를 상하로 소정거리 이동시키는 제1 조절유닛(102) 및 상기 챔버(12) 내부의 음압에 의해 상기 지지플레이트(40)가 상방으로 이동하는 것을 방지하는 제2 조절유닛(104)을 구비할 수 있다.
즉, 상기 제1 조절유닛(102)은 후술하는 바와 같이 상기 지지플레이트(40)의 수평조절을 수행하기 위하여 상기 지지플레이트(40)를 향해 상하로 이동시키게 된다. 그런데, 상기 지지플레이트(40)는 지지바(30)를 통해 상기 서셉터(16)와 연결되며, 상기 서셉터(16)는 상기 챔버(12) 내부에 위치한다. 이 경우, 증착공정 등을 위해 상기 챔버(12) 내부가 소정의 진공상태를 유지하게 되면, 상기 챔버(12) 내부에 음압이 걸리게 되어 상기 서셉터(16)가 상기 음압에 의해 상부로 상승할 수 있다. 이러한 상승작용은 상기 서셉터(16)와 상기 챔버(12) 내부의 가스공급부(14) 사이의 거리를 변화시키게 된다. 따라서, 상기 챔버(12) 내부에 음압이 걸리는 경우에 상기 제2 조절유닛(104)은 상기 지지플레이트(40)가 상승하는 것을 방지하며, 이에 의해 상기 지지플레이트(40)와 연결된 상기 서셉터(16)의 상승을 방지하여 상기 서셉터(16)와 상기 가스공급부(14) 사이의 거리를 유지하게 된다.
상기 제1 조절유닛(102)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 챔버(12) 하부에 연결되는 하우징(110)에 구비된다. 상기 하우징(110)은 상기 챔버(12)의 하부에 고정되며, 상기 지지플레이트(40)의 일측이 삽입되는 홈부(112)가 형성된다. 상기 지지플레이트(40)의 일측이 상기 홈부(112)에 삽입된 상태에서 전술한 제1 조절유닛(102)에 의해 상기 지지플레이트(40)를 미세하게 상하로 이동시키거나 제2 조절유닛(104)에 의해 상기 지지플레이트(40)의 상승을 방지하고 상기 지지플레이트(40)의 높이를 고정하게 된다.
도 3은 도 2의 'Ⅲ-Ⅲ' 선에 따른 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 조절유닛(102)은 상기 지지플레이트(40)에 소정의 힘을 가하는 캠부재(130) 및 상기 캠부재(130)의 회전중심과 소정거리 이격되어 상기 캠부재(130)와 연결되어, 상기 캠부재(130)를 회전시키는 회전축(122)을 구비하는 구동부(120)를 구비한다.
상기 하우징(110)에 모터와 같은 구동부(120)가 구비되며, 상기 구동부(120)에서 연장된 회전축(122)이 상기 캠부재(130)에 연결된다. 이 때, 상기 캠부재(130)의 회전중심과 상기 구동부(120)의 회전축(122)은 소정거리(d)만큼 이격되어 연결된다. 도 3에서 ⓐ라인은 상기 구동부(120)의 회전축(122)의 중심에서 연장된 가상의 선이고, ⓑ라인은 상기 캠부재(130)의 회전중심에서 연장된 가상의 선에 해당한다.
즉, 상기 캠부재(130)의 회전중심에 상기 구동부(120)의 회전축(122)이 연결되는 것이 아니라, 상기 캠부재(130)의 회전중심에서 소정거리 이격된 지점에 상기 구동부(120)의 회전축(122)이 연결된다. 상기와 같은 구조에서는 상기 구동부(120)의 구동에 의해 상기 회전축(122)이 회전하는 경우, 상기 캠부재(130)도 연동하여 회전하게 된다. 이 경우, 상기 캠부재(130)의 회전중심이 상기 회전축(122)의 중심과 이격되어 위치하므로 상기 캠부재(130)가 회전하는 경우에 상기 캠부재(130)의 외주는 상기 회전축(122)과의 거리가 달라지게 된다. 즉, 상기 캠부재(130)가 회전하는 경우에 상기 캠부재(130)의 외주는 일정한 원형의 궤적을 형성하는 것이 아니라 상기 회전축(122)과의 거리가 달라지는 불규칙한 궤적을 형성하게 된다. 따라서, 상기 캠부재(130)의 외주와 상기 회전축(122)과의 거리가 상대적으로 멀어지는 경우에 상기 지지플레이트(40)를 상부로 상승시킬 수 있게 되며, 반대로 상기 캠부재(130)의 외주와 상기 회전축(122)과의 거리가 상대적으로 짧아지는 경우에는 상기 지지플레이트(40)가 하부로 하강하게 된다.
이때, 상기 캠부재(130)와 상기 지지플레이트(40) 사이에 구비되어, 상기 캠부재(130)의 외주를 감싸며 상기 지지플레이트(40)에 소정의 힘을 가하는 베어링부(140)를 더 구비할 수 있다. 상기 베어링부(140)는 상기 캠부재(130)가 후술하는 푸쉬바(150)에 직접 닿는 것을 방지하여, 상기 캠부재(130) 또는 상기 푸쉬바(150)의 마모를 방지하게 된다.
나아가, 상기 수평조절장치(100)는 그 일단이 상기 베어링부(140)의 외주에 접하여 상기 베어링부(140)의 회전에 의해 상기 지지플레이트(40)에 소정의 힘을 가하는 푸쉬바(150)를 더 구비할 수 있다.
상기 푸쉬바(150)는 상기 하우징(110)의 타측에 구비된 개구부(114)를 관통하는 리니어 부쉬(linear bush)(160)를 관통하여 상하로 이동 가능하게 구비된다. 상기 푸쉬바(150)가 상기 캠부재(130)의 회전에 의해 상하로 이동하는 경우에 상기 리니어 부쉬(160)가 상기 푸쉬바(150)의 상하 이동을 가이드하게 된다. 따라서, 상기 캠부재(130)의 회전에 의해 상기 베어링부(140)가 함께 회전하는 경우에 상기 푸쉬바(150)는 상하로 이동하여 상기 지지플레이트(40)를 승하강 시키게 된다.
또한, 상기 푸쉬바(150)는 상기 지지플레이트(40)를 지지하여 상기 지지플레이트(40)의 처짐을 방지한다. 즉, 상기 캠부재(130)가 회전하지 않는 경우에 상기 캠부재(130)는 상기 회전축(122)에 맞물려 고정되므로, 상기 푸쉬바(150)의 상단부 높이가 고정되어 상기 지지플레이트(40)를 지지하여 처짐을 방지할 수 있다.
한편, 상기 캠부재(130)와 상기 회전축(122) 사이에는 감속기(124)가 위치할 수 있다. 상기 감속기(124)는 상기 회전축(122)의 회전력을 감속시켜 상기 캠부재(130)로 전달하게 된다. 이 경우, 상기 지지플레이트(40)의 승하강이 가능한 최대거리에 대응하여 상기 감속기(124)의 감속비율이 정해질 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 수평조절장치(200)를 도시한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서는 전술한 도 3의 푸쉬바(150)의 구성이 생략되고, 상기 베어링부(140)가 직접 상기 지지플레이트(40)를 승하강 시키게 된다. 이 경우, 상기 베어링부(140)가 상기 지지플레이트(40)에서 연장된 연장부(42)를 지지하게 된다. 본 실시예의 경우 푸쉬바(150)와 리니어 부쉬(160)의 구성을 생략하여 상기 수평조절장치(100)의 구성이 보다 단순화되어 그 체적을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 도 2 및 도 3에서 상기 제2 조절유닛(104)은 스프링부재(190)로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(110)의 홈부(112)를 상하로 가로지르는 고정바(180)를 구비할 수 있으며, 상기 고정바(180)의 상부에 상기 스프링부재(190)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 지지플레이트(40)에는 상기 고정바(180)가 관통하는 관통홀(46)이 형성될 수 있으며, 상기 스프링부재(190)는 상기 지지플레이트(40)를 하부로 가압하게 된다. 상기 스프링부재(190)는 전술한 바와 같이 상기 챔버(12) 내부에 음압이 걸리는 경우에 상기 서셉터(16) 및 상기 지지플레이트(40)가 상방으로 이동하는 것을 방지하도록 구성된다. 상기와 같은 구성은 일예에 불과하며, 상기 고정바의 구성을 생략하고 상기 스프링부재가 상기 하우징에 직접 결합되어 상기 지지플레이트를 가압하는 것도 물론 가능하다.
따라서, 상기 스프링부재(190)의 탄성력은 상기 지지플레이트(40)가 상기 음압에 의해 상방으로 당겨지는 힘에서 상기 수평조절장치(100)의 하중을 제외한 외력보다 크도록 구성되어야 한다. 또한, 상기 스프링부재(190)의 탄성력은 상기 제1 조절유닛(102)에 의해 상기 지지플레이트(40)를 상부로 이동시키는 힘보다 작도록 결정되어야 한다. 만약, 상기 스프링부재(190)의 탄성력이 상기 제1 조절유닛(102)에 의해 상기 지지플레이트(40)를 상부로 이동시키는 힘보다 크다면, 상기 제1 조절유닛(102)에 의해 상기 지지플레이트(40)를 상부로 미는 경우에도 상기 스프링부재(190)의 탄성력에 의해 상기 지지플레이트(40)가 상부로 이동하지 않기 때문이다.
한편, 전술한 실시예들에서는 상기 제1 조절유닛(102)이 캠부재(130)를 포함하고, 상기 제2 조절유닛(104)이 스프링부재(190)로 이루어지는 구성에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다.
즉, 상기 제1 조절유닛(102) 및 제2 조절유닛(104) 중에 적어도 하나가 전술한 캠부재(130)의 구성을 포함할 수 있으며, 상기 제1 조절유닛(102) 및 제2 조절유닛(104) 중에 어느 하나가 상기 캠부재(130)의 구성을 포함하는 경우에 다른 하나는 상기 스프링부재(190)를 포함할 수 있다.
도 5는 상기 제1 조절유닛(1020)이 스프링부재(1900)로 구성되고, 상기 제2 조절유닛(1040)이 캠부재(1300) 및 베어링부(1400)를 포함한 구성으로 이루어진 다른 실시예에 따른 수평조절장치(300)를 도시한다.
이 경우, 상기 제1 조절유닛(1020)의 스프링부재(1900)가 상기 지지플레이트(40)의 연장부(420)를 상방으로 계속 가압하여 상기 지지플레이트(40)의 처짐을 방지하게 된다. 또한, 상기 제2 조절유닛(1040)의 캠부재(1300) 및 베어링부재(1400)가 회전하지 않는 경우 상기 지지플레이트(40)의 상승을 방지하게 되며, 상기 캠부재(1300) 및 베어링부재(1400)가 회전하는 경우 상기 지지플레이트(40)가 상하로 이동하게 된다. 상기 캠부재(1300)의 회전에 의해 상기 캠부재(1300)의 중심이 상기 구동부(1200)의 회전축보다 아래로 위치하게 되면 상기 베어링부재(1400)에 의해 상기 지지플레이트(40)를 하방으로 가압하여 상기 스프링부재(1900)의 탄성력을 이기고 상기 지지플레이트(40)가 하강하게 된다. 반대로 상기 캠부재(1300)의 회전에 의해 상기 캠부재(1300)의 중심이 상기 구동부(1200)의 회전축보다 위쪽에 위치하게 되면 상기 스프링부재(1900)의 탄성력에 의해 상기 지지플레이트(40)가 상승하게 된다. 이 경우, 상기 스프링부재(1900)의 탄성력은 상기 수평조절장치의 하중보다 크고, 상기 제2 조절유닛(1040)에 의해 상기 지지플레이트(40)를 하부로 이동시키는 힘보다 작도록 결정될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 제1 조절유닛(102) 및 제2 조절유닛(104)이 모두 상기 캠부재(130)를 포함한 구성으로 이루어지는 경우에 상기 제1 조절유닛(102)의 구동부와 상기 제2 조절유닛(104)의 구동부는 동기화(synchronization)되어 서로 구동할 수 있다.
즉, 상기 제1 조절유닛(102) 및 제2 조절유닛(104)이 모두 상기 캠부재(130)를 포함하는 경우 하부의 상기 제1 조절유닛(102)이 상기 지지플레이트(40)를 상부로 이동시키도록 상기 구동부(120)가 회전하는 경우에 상기 지지플레이트(40)가 상부로 이동 가능하도록 상기 제2 조절유닛(104)의 구동부(120)가 동기화되어 구동하게 된다. 상기 제1 조절유닛(102)의 구동부(120)가 구동하여 상기 지지플레이트(40)를 상부로 미는 경우에 상기 제2 조절유닛(104)이 구동을 하지 않거나, 또는 상기 제2 조절유닛(104)이 상기 지지플레이트(40)를 하방으로 밀게 되면 상기 지지플레이트(40)는 상부로 이동하지 않게 된다. 상기 제1 조절유닛(102)에 의해 상기 지지플레이트(40)가 하방으로 이동하는 경우에도 마찬가지이다. 따라서, 상기 제1 조절유닛(102)과 제2 조절유닛(104)은 서로 동기화되어 구동하여 상기 지지플레이트(40)를 상하로 이동시키며, 나아가 이동한 후에는 상기 챔버(12) 내부의 음압에 의해 상기 지지플레이트(40)가 상부로 이동하지 않도록 상기 지지플레이트(40)의 높이를 고정하게 된다.
이하에서는 도 3의 구성을 가지는 수평조절장치(100)에 의해 상기 지지플레이트(40)의 수평을 조절하기 위하여 상기 지지플레이트(40)를 상하로 이동시키는 수평조절방법에 대해서 살펴보기로 한다. 도 6은 상기 수평조절장치(100)의 제1 조절유닛(102)에 포함된 구동부(120)의 회전축(122)의 회전각도와 상기 지지플레이트(40)의 승하강 거리를 도시하며, 도 7 내지 도 9는 상기 회전축(122)의 회전각도에 따른 상기 회전축(122)과 상기 캠부재(130)의 회전중심(132)과의 관계를 도시한다. 도 6에서 가로축은 상기 회전축(122)의 회전각도(°)를 도시하며, 세로축은 상기 지지플레이트(40)의 승하강 거리(mm)를 도시한다. 도 7은 도 6에서 상기 회전축(122)의 위상이 시계방향으로 0°회전한 경우, 도 8은 도 6에서 상기 회전축(122)의 위상이 시계방향으로 90°회전한 경우, 도 9는 도 6에서 상기 회전축(122)의 위상이 시계방향으로 180°회전한 경우를 도시한다. 도 7 내지 도 9에서는 편의상 상기 회전축(122)이 시계방향으로 회전하는 경우를 상정하여 설명하지만, 반대방향으로 회전하는 것도 물론 가능하다.
도 6 및 도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 수평조절방법은 상기 회전축(122)의 회전에 의해 상기 회전축(122)과 상기 캠부재(130)의 회전중심이 수평한 경우를 기준높이로 설정하는 단계, 상기 회전축(122)이 상기 기준높이에서 정방향 또는 역방향으로 회전하는 경우에 상기 회전축(122)의 회전각도의 범위는 180°보다 작도록 설정되는 단계 및 상기 회전축(122)을 정방향 또는 역방향 중에 어느 한 방향으로 회전시켜 상기 지지플레이트(40)를 승하강시키는 단계를 포함한다.
먼저, 상기 회전축(122)의 회전에 의해 상기 회전축(122)과 상기 캠부재(130)의 회전중심이 수평한 경우를 기준높이로 설정하게 된다. 상기 도 8은 상기 회전축(122)과 상기 캠부재(130)의 회전중심(132)이 서로 수평한 상태에 있으며, 이 경우에 상기 캠부재(130)에 의한 상기 지지플레이트(40)의 높이를 기준높이로 설정하게 된다.
한편, 상기 도 7은 상기 회전축(122)과 상기 캠부재(130)의 회전중심(132)이 서로 수직하게 배열되며, 상기 회전중심(132)이 상기 회전축(122)의 하부에 위치한다. 이 경우, 상기 지지플레이트(40)와 닿는 상기 캠부재(130)의 외주는 상기 기준높이의 아래에 위치하며, 이 경우 상기 지지플레이트(40)는 상기 기준높이의 하부에 위치한다. 이때, 상기 지지플레이트(40)와 상기 기준높이 사이의 거리는 상기 회전축(122)과 상기 회전중심의 이격거리(d)와 동일하다.
이러한 상태에서 상기 회전축(122)이 시계방향으로 90°더 회전하여 도 8의 상태에 이르게 되면, 상기 회전축(122)과 상기 회전중심(132)이 서로 수평하게 배열되며, 상기 회전중심(132)과 상기 회전축(122)이 동일한 높이에 위치한다. 이 경우, 상기 지지플레이트(40)와 닿는 상기 캠부재(130)의 외주는 상기 기준높이에 해당하여, 상기 지지플레이트(40)는 상기 기준높이에 위치한다.
이러한 상태에서 상기 회전축(122)이 시계방향으로 90°더 회전하여 도 9의 상태에 이르게 되면, 상기 회전축(122)과 상기 회전중심(132)이 서로 수직하게 배열되며, 상기 회전중심(132)이 상기 회전축(122)의 상부에 위치한다. 이 경우, 상기 지지플레이트(40)와 닿는 상기 캠부재(130)의 외주는 상기 기준높이를 넘어 상기 지지플레이트(40)를 상부로 이동시키게 된다. 이때, 상기 지지플레이트(40)와 상기 기준높이 사이의 거리는 상기 회전축(122)과 상기 회전중심(132)의 이격거리(d)와 동일하다.
상기와 같이 상기 회전축(122)의 회전에 의해 상기 회전축(122)과 상기 캠부재(130)의 회전중심이 수평한 경우(도 6에서 상기 회전축의 위상이 90° 또는 270°에 위치한 경우)를 기준높이로 설정하는 이유는 상기 지지플레이트(40)를 상하로 이동시키는 경우에 상기 회전축(122)의 회전에 의한 상기 지지플레이트(40)의 높이조절범위가 상기 지지플레이트(40)의 최고점 및 최하점 사이에 위치하도록 하기 위함이다.
즉, 상기 기준높이에서 상기 회전축(122)이 정방향 또는 역방향으로 회전하는 경우에 상기 회전축(122)의 회전각도의 범위를 180°보다 작도록 설정하게 되면, 또는 상기 회전축(122)의 회전에 의한 상기 지지플레이트(40)의 높이조절범위가 상기 회전축(122)이 상기 캠부재(130)의 회전중심(142)과 이격된 거리의 2배 미만이 되도록 설정하게 되면, 상기 지지플레이트(40)의 높이조절범위는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 지지플레이트(40)의 최고점 및 최하점 사이에 위치하게 된다.
예를 들어, 도 6에서 상기 회전축(122)이 상기 캠부재(130)의 회전중심(142)과 이격된 거리가 1.5mm에 해당하는 경우에 상기 지지플레이트(40)의 최고점 및 최하점 사이의 거리는 상기 이격거리의 두배에 해당하는 3.0mm에 해당하며, 상기 높이조절범위는 2.0mm로 설정되고 상기 높이조절범위의 양측에 상기 최고점과 최하점까지 각각 0.5mm의 여유분(margin)을 제공할 수 있다.
그런데, 상기 기준높이를 설정하는 경우에 상기 회전축(122)과 상기 캠부재(130)의 회전중심이 수평한 경우(도 6에서 상기 회전축의 위상이 90° 또는 270°에 위치한 경우)를 정확하게 기준높이로 설정하는 것은 현실적으로 어려운 점이 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 회전축(122)의 위상이 90°에서 벗어난 경우를 기준높이로 설정하고, 상기 회전축(122)의 회전각도의 범위를 180°로 설정하게 되면, 상기 지지플레이트(40)의 높이조절범위가 상기 지지플레이트(40)의 최고점 및 최하점 사이를 벗어나게 된다. 즉, 상기 지지플레이트(40)를 최대한 상승시키기 위하여 상기 회전축(122)을 회전시키는 경우에 상기 회전축(122)의 회전각도의 범위가 상기 지지플레이트(40)가 최고점에 이르는 180°를 넘어서게 된다). 이 경우, 상기 회전축(122)의 위상을 180°이상으로 회전시켜도 상기 지지플레이트(40)는 더 이상 상승하지 않고 상기 회전축(122)의 위상이 180°를 넘어서는 순간부터 오히려 하강하게 된다. 따라서, 상기 회전축(122)의 구동 제어에 의해 상기 지지플레이트(40)의 높이를 조절하여 상기 지지플레이트(40)의 수평을 조절하는 경우에 수평 조절이 적절하게 이루어지지 않을 수 있다.
상기와 같이 상기 회전축(122)의 회전각도범위 또는 상기 지지플레이트(40)의 높이조절범위를 설정한 다음, 상기 회전축(122)을 정방향 또는 역방향 중에 어느 한 방향으로 회전시켜 상기 지지플레이트(40)를 승하강시키게 된다. 상기 회전축(122)의 회전에 의해 상기 지지플레이트(40)가 상승 또는 하강하는 경우에 상기 서셉터(16)와 가스공급부(14) 사이의 거리를 측정도구, 예를 들어 캘리브레이션 지그(calibration zig) 등으로 측정하여 상기 서셉터(16)와 가스공급부(14) 사이의 거리를 일정하게 유지하게 된다.
한편, 도 11은 본 발명의 수평조절방법을 설명하기 위한 기판처리장치의 개략도이다.
도 11에서 도 11의 (A)는 기판(W)이 상기 챔버(12)의 내부로 인입되어 리프트 핀(17)의 상단부에 기판(W)이 안착된 소위 '리프트 포지션(lift position)'을 도시하며, 도 11의 (B)는 상기 기판(W)이 상기 서셉터(16)의 상면에 안착되어 상기 기판(W)이 공정 위치로 상승한 소위 '프로세스포지션(process position)'의 상태를 도시한다.
상기 리프트 포지션과 프로세스 포지션 사이에서 상기 서셉터(16)가 상하로 이동하는 경우에 정확하게 수직한 방향을 따라 이동해야 상기 기판(W)이 상기 리프트핀(17) 상에 정확하게 안착될 수 있다. 만약, 상기 리프트 포지션, 즉 상기 기판(W)이 상기 리프트핀(17)의 상단부에 안착된 상태에서 상기 수평조절방법을 수행하게 된다면, 상기 서셉터(16)가 틀어진 상태에서 상부를 향해 이동하게 되어 정확하게 수직한 방향으로 상승하지 않게 된다. 따라서, 상기 기판(W)의 위치가 틀어진 상태로 상승하게 되어 후속하는 공정이 원활히 진행될 수 없게 된다. 따라서, 상기 기준높이를 설정하는 단계에 앞서서 상기 기판(W)이 상기 서셉터(16)의 상면에 안착되어 상기 공정높이로 상승하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 기판(w)이 상기 프로세스 포지션에 위치한 경우에 전술한 수평조절방법이 수행될 수 있다.
또한, 상기 프로세스 포지션에서 상기 수평조절방법이 수행되어 후속하는 공정이 종료된 경우, 상기 리프트 포지션으로 상기 기판이 하강하기 전에 상기 서셉터(16)는 상기 수평조절방법이 수행되기 전의 수평상태로 복구되어야 한다. 이와 같이 상기 서셉터(16)의 상태가 원래 상태로 복구되어야 상기 서셉터(16)가 정확하게 수직한 방향을 따라 하강하여 상기 리프트핀(17) 상에 정확하게 상기 기판(W)을 안착시킬 수 있기 때문이다.
한편, 전술한 수평조절방법은 상기 각 기판(W)이 상기 챔버(12)로 인입되는 경우 또는 상기 기판(W)에 대한 복수의 처리공정 중에 어느 하나의 공정에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 수평조절방법은 상기 서셉터(16)와 상기 가스공급부(14) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 경우뿐만 아니라 의도적으로 상기 서셉터(16)와 상기 가스공급부(14) 사이의 거리를 달리하여 상기 기판(W)의 특정 영역에 대한 처리 결과를 다르게 유도하는 경우에도 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 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...챔버
16...서셉터
20...승하강 플레이트
30...지지바
40...지지플레이트
100...수평조절장치
102...제1 조절유닛
104...제2 조절유닛
110...하우징
120...구동부
122...회전축
130...캠부재
140...베어링부
150...푸쉬바
160...리니어 부쉬

Claims (8)

  1. 기판이 안착되는 서셉터와 연결되는 지지플레이트, 상기 지지플레이트에 소정의 힘을 가하는 캠부재 및 상기 캠부재의 회전중심과 소정거리 이격되어 상기 캠부재와 연결되어 상기 캠부재를 회전시키는 회전축을 구비하는 구동부를 구비하는 기판처리장치의 수평조절장치의 수평조절방법에 있어서,
    상기 회전축의 회전에 의해 상기 회전축과 상기 캠부재의 회전중심이 수평한 경우를 기준높이로 설정하는 단계;
    상기 회전축이 상기 기준높이에서 정방향 또는 역방향으로 회전하는 경우에 상기 회전축의 회전각도의 범위는 180° 보다 작도록 설정되는 단계; 및
    상기 회전축을 정방향 또는 역방향 중에 어느 한 방향으로 회전시켜 상기 지지플레이트를 승하강시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 수평조절장치의 수평조절방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축의 회전에 의한 상기 지지플레이트의 높이조절범위가 상기 회전축이 상기 캠부재의 회전중심과 이격된 거리의 2배 미만인 것을 특징으로 하는기판처리장치의 수평조절장치의 수평조절방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준높이를 설정하는 단계에 앞서 상기 기판이 상기 서셉터의 상면에 안착되어 공정 높이로 상승하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 수평조절장치의 수평조절방법.



  4. 챔버의 하부에 구비되며, 기판이 안착되는 서셉터와 연결되는 지지플레이트의 수평을 조절하는 장치에 있어서,
    상기 지지플레이트를 상하로 소정거리 이동시키는 제1 조절유닛; 및
    상기 챔버 내부의 음압에 의해 상기 지지플레이트가 상방으로 이동하는 것을 방지하는 제2 조절유닛;을 구비하고,
    상기 제1 조절유닛 및 제2 조절유닛은 각각 상기 지지플레이트에 수직 방향의 힘을 가하는 캠부재; 및 상기 캠부재의 회전중심과 소정거리 이격되어 상기 캠부재와 연결되어, 상기 캠부재를 회전시키는 회전축을 구비하는 구동부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 수평조절장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 조절유닛의 구동부와 상기 제2 조절유닛의 구동부는 동기화되어 상기 지지플레이트를 승강시키는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 수평조절장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 캠부재와 상기 지지플레이트 사이에 구비되어, 상기 캠부재의 외주를 감싸며 상기 캠부재와의 마찰을 감소시키는 베어링부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 수평조절장치.
  7. 제6항에 있어서,
    일단이 상기 베어링부의 외주에 접하여 상기 베어링부의 회전에 의해 상기 지지플레이트를 승강시키는 푸쉬바를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 수평조절장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 푸쉬바의 상하 이동을 가이드하는 리니어 부쉬를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 수평조절장치.
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