KR101990542B1 - 기판 지지부재용 볼 부싱 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼 부싱에 관한 것으로서,
길이 방향으로 관통된 구멍이 형성되어 리프팅핀(200)이 관통하는 바디(100); 상기 관통된 구멍 빠지지 않게 장착되고 링 형상을 이루어 상기 리프팅핀(200)이 관통하되, 상기 리프팅핀(200)에 접하는 볼이 일직선으로 적층되는 볼라인(124)이 내주면을 따라 복수 개로 형성된 이너링(120);을 포함하여,
리프팅핀을 안정적으로 지지하면서 원활하게 승하강할 수 있도록 하는 기판 지지부재용 볼 부싱에 관한 것이다.

Description

기판 지지부재용 볼 부싱{ball bushing for substrate support member}
본 발명은 화학기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition)을 위한 공정챔버용 서셉터(susceptor)에 관한 것으로, 특히 기판을 지지하는 부재, 즉 리프팅핀의 안정적인 작동을 위해 사용되는 볼 부싱에 관한 것이다.
신소재 개발을 위해 반도체 또는 글라스(Glass) 등의 기판 표면에 박막을 증착하기 위한 기상증착법(VD:Vapor Deposition) 중 화학기상증착법이 많이 사용되고 있다. 이러한 화학기상증착을 실시할 때에 사용되는 공정챔버용 서셉터에 관한 선행기술로는 특허출원 제10-2006-0023021호가 제시되어 있다.
상기 선행기술은 증착공정이 이루어지는 공정챔버, 상기 공정챔버 내부에 배치되고 가스공급부로부터 공급받은 공정가스를 기판에 분사하는 샤워헤드, 상기 샤워헤드의 하부에 일정간격 떨어진 배치되는 서셉터, 상기 서셉터 내부에 수직방향으로 형성된 다수의 홀에 배치되는 리프팅핀, 상기 리프팅핀의 하단부에 배치되며 리프팅핀의 하단부와 결합 되어있는 플레이트, 상부는 상기 플레이트를 지지하고 하부는 상기 공정챔버를 관통하여 외부로 노출되는 구동축, 상기 구동축의 하부에 연결된 구동부로 구성된다.
이때 상기 서셉터는 상기 공정챔버 내부에 고정배치되며, 상부에 기판이 놓이게 된다. 그리고 일반적으로 서셉터 내부에는 증착 공정이 진행되는 동안 균일한 두께의 박막을 형성하도록 기판을 적정한 온도로 유지하기 위한 히터가 설치되어 외부 전원과 연결된다.
증착공정을 살펴보면, 공정챔버의 내부 공간부를 진공상태로 형성한 후, 외부전원을 통해 서셉터 내부의 히터를 가열시켜 증착을 위한 적정한 온도로 기판을 가열시킨다. 그리고 샤워헤드를 통해 공정가스를 분사하면, 공정챔버의 내부 공간부에서 화학반응을 일으켜 기판에 박막을 형성하게 된다.
상기와 같은 과정을 통해 증착공정이 완료되면 공정챔버의 외부에 배치된 구동부에서 동력을 전달받은 구동축이 상승을 시작한다. 그리고 구동축이 상승함에 따라 구동축과 연결된 플레이트가 동시에 상승하고, 플레이트의 상부에 결합된 리프팅핀이 상승하게 된다. 이때 공정챔버의 내부에 고정배치되어 있는 서셉터는 유동하지 않는다. 따라서 서셉터의 상부에 놓여있던 기판은 리프팅핀에 의해 상승한다.
이에 의하면, 기판과 서셉터 사이에 공간부가 형성된다. 이때 공정챔버가 개방되고, 외부로부터 로봇암이 기판과 서셉터 사이의 공간부로 진입하여 기판을 외부로 인출하게 되고, 기판이 인출되면 구동부에 의해 플레이트와 리프팅핀이 다시 하강하게 된다.
상기와 같은 과정을 통해 일반적인 증착공정이 진행되는데, 반복적인 승강동작으로 인한 리프팅핀의 마모 및 변형을 방지하기 위해서 특허공개 제10-2015-0014179호(2015. 2. 6. 공개)에 게시된 바와 같다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 공정챔버(C) 내부에서 서셉터와 리프팅핀(4) 사이에 부싱(2)이 배치된다. 부싱(2) 내부에 축으로 고정되어 회동을 하는 롤러가 형성되어 리프팅핀(4)의 원활한 승하강에 도움을 주는 구성인바, 리프팅핀(4)은 승하강하면서 디스크(1) 상면에 얹혀진 기판(G)을 지지하게 된다.
그런데 상기와 같이 롤러가 형성된 부싱에도 불구하고 리프팅핀의 승하강 동작은 만족스럽지 못한 상황이다. 롤러가 축 고정되는 것임에 따라 일 방향, 즉 리프팅핀이 승하강 하는 방향으로의 회동만이 가능하고, 더욱이 롤러와 리프팅핀이 면접함에 따라 마찰이 커 동작이 원활하지 못함에 그 이유가 있다. 또한, 상기 롤러를 고정하는 축이 통상 세라믹 재질로 형성되는 것인데, 반복 사용에 따라 쉽게 파손되고 있어서 교환 주기가 짧아지게 된다. 따라서 공정의 지체와 관련 비용의 상승에 대한 문제가 발생하고 있다.
특허출원 제10-2004-0071830호(2004. 9. 8. 출원) "리프팅 장치" 특허공개 제10-2015-0014179호(2015. 2. 6. 공개) "화학기상측장을 위한 공정챔버용 서셉터"
본 발명은 리프팅핀이 마찰이 최소화된 상태로 안내되면서 안정적으로 승하강 할 수 있도록 하는 부싱을 얻는 것에 그 목적이 있다.
본 발명에서는 길이 방향으로 관통된 구멍이 형성되어 리프팅핀이 관통하는 바디와, 상기 관통된 구멍에 빠지지 않게 장착되고 링 형상을 이루어 상기 리프팅핀이 관통하되 상기 리프팅핀에 접하는 볼이 일직선으로 적층되는 볼라인이 내주면을 따라 복수 개로 형성된 이너링을 포함하여, 상기 이너링에 형성된 볼라인이 리프팅핀을 안정적으로 지지하면서 원활한 승하강이 이루어지도록 안내하는 볼 부싱을 제안하여 상기의 목적을 달성한다.
본 발명에 따르면 볼들이 작용하여 리프팅핀을 안정적으로 지지하면서 원활하게 승하강할 수 있도록 하는바, 신뢰성 있는 리프팅핀의 승하강 작동을 이룰 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 화학기상증착을 위한 공정챔버의 개략적인 예시도,
도 2는 본 발명에 의한 볼 부싱의 각 부 구성을 보여주는 분해도,
도 3은 본 발명에 의한 볼 부싱의 각 부 결합상태를 보여주는 단면도,
도 4는 본 발명에 의한 볼 부싱에 리프팅핀이 관통한 상태를 보여주는 예시도,
도 5, 6은 본 발명에 의한 볼 부싱의 다른 실시 예를 보여주는 예시도.
본 발명에서는 마찰이 최소화된 상태로 리프팅핀이 안내되면서 안정적으로 승하강 할 수 있도록 하는 부싱을 얻기 위해, 길이 방향으로 관통된 구멍이 형성되어 리프팅핀이 관통하는 바디와, 상기 관통된 구멍에 빠지지 않게 장착되고 링 형상을 이루어 상기 리프팅핀이 관통하되 상기 리프팅핀에 접하는 볼이 일직선으로 적층되는 볼라인이 내주면을 따라 복수 개로 형성된 이너링을 포함하는 볼 부싱을 제안한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면 도 2 내지 도 6을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 볼 부싱은 리프팅핀(200)이 관통하는 바디(100)와 상기 바디(100) 내부에 장착되는 이너링(120)을 포함한다.
상기 바디(100)는 길이 방향으로 관통된 구멍이 형성되어 리프팅핀(200)이 관통하게 형성된다. 재질은 대체로 알루미늄으로 형성되는 것이나 그에 한정되는 것은 아니고 가공성과 강도, 내열성능등을 두루 고려하여 선택하게 된다.
상기 이너링(120)은 링 형상을 이루어 리프팅핀(200)이 관통할 수 있게 형성된다. 내주면을 따라서 복수의 볼라인(124)이 형성되는데, 상기 볼라인(124)은 복수의 볼이 적층되어 형성되는 것이다. 이너링(120) 내주면에서 길이 방향으로 볼하우징(122)이 형성되어 상기 볼하우징(122)에 복수 개의 볼이 수용됨으로써 적층되게 형성된다.
상기 볼하우징(122)은 이너링(120) 상단에서 하단을 향해 일직선으로 이너링(120) 내주면이 패여서 형성된다. 이때 상기 볼하우징(122)은 이너링(120) 내주면 방향으로 볼의 일부가 드러나게 형성된다. 따라서 볼하우징(122)에 적층된 볼은 이너링(120)을 관통하는 리프팅핀(200)에 접할 수 있게 되는데, 상기 볼은 리프팅핀(200)에 점접하게 되어 접하는 면적이 최소화되고 그 결과 마찰을 최소화할 수 있게 된다.
그리고 상기 볼하우징(122)은 이너링(120) 내주면을 따라 복수 개가 형성된다. 일정한 간격을 이루면 형성되는 것으로, 리프팅핀(200)을 안정적으로 지지할 수 있도록 하기 위해 적어도 세 개가 등 간격을 이루며 형성될 수 있다. 바람직하게는 도시된 바와 같이 6개가 등 간격을 이루며 형성되는 것이다.
상기 이너링(120)은 복수 개가 마련되어 바디(100)의 길이 방향으로 높이 차를 두고 설치될 수 있다. 리프팅핀(200)을 안정적으로 지지하기 위해 충분한 길이로 된 것이 하나 형성될 수 있으나, 이는 가공이 어렵고 필요한 볼의 수가 증가하게 되므로 상기와 같이 설치하는 것이다. 바람직하게는 두 개의 이너링(120)이 높이 차를 두고 설치되는 것이다. 이 경우 이너링(120) 사이에는 스페이서(140)가 설치되어 이너링(120)의 간격을 유지시킨다.
상기 스페이서(140)는 관 형상을 이루어 리프팅핀(200)이 관통하게 형성되며, 바디(100)에 딱 맞게 끼워지게 된다. 이러한 스페이서(140)의 내부 지름은 이너링(120)의 내부 지름과 같게 형성되는 것이 바람직하다. 그 결과 리프팅핀(200)이 관통할 때 리프팅핀(200)은 스페이서(140) 내부 벽면에 접하지 않게 되고, 볼하우징(122)에 수용된 볼에만 접하게 됨으로써 마찰을 최소화할 수 있다.
여기서, 상기 이너링(120)과 스페이서(140)의 설치를 위해 상기 바디(100)에 관통된 구멍은 일단 어느 지점에서 지름이 확장될 수 있다. 이에 따라 자연스럽게 바디(100) 내부에 안착턱(102)이 형성되는바, 상기 안착턱(102)으로부터 상기 이너링(120)과 스페이서(140)가 순차적으로 적층되면서 설치된다. 당연하게도 상기 지름이 확장되는 정도는 이너링(120)과 스페이서(140)가 딱 맞게 끼워지되 약간 정도의 유동은 가능한 정도로 됨이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 바디(100)를 관통하여 형성된 구멍에 설치되는 엔드링(160)을 더 포함할 수 있다. 엔드링(160)은 이너링(120)과 마찬가지로 링 형상을 이루어 리프팅핀(200)이 관통할 수 있게 형성되는 것으로, 상기 관통된 구멍의 양 단 중 적어도 어느 한 곳에 설치된다. 따라서 상기 바디(100)에 설치된 이너링(120)과 스페이서(140)의 이탈이 방지된다.
상기 엔드링(160)은 몸체 외주면을 따라 홈이 패이고 상기 홈에 'C'자형 링이 설치되며, 바디(100)를 관통하게 형성된 구멍 내주면을 따라서도 마찬가지로 홈이 형성되어 상기 'C'자형 링이 끼워짐으로써 엔드링(160)이 분리가 방지되는 상태로 설치될 수 있다.
상기 엔드링(160)의 내부 지름은 스페이서(140)와 이너링(120)의 지름과 같게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 리프팅핀(200)이 상승과 하강을 할 때 엔드링(160)의 내부 벽면에 접하는 것을 최소화할 수 있게 된다.
상기와 같은 엔드링(160)은 도 5에 도시된 바와 같이 바디(100)를 관통하게 형성되는 구멍의 양 단에 형성될 수 있다. 이 구성은 앞서 설명한 안착턱(102)이 형성되지 않는 구성에서 채택될 수 있다. 이러한 구성에 따라 어느 일단에 엔드링(160)을 설치한 상태에서 이너링(120)과 스페이서(140)를 차례로 끼우고 타단에 다시 엔드링(160)을 설치하면 이너링(120)과 스페이서(140)가 바디(100) 내부에 관통되어 형성된 구멍에서 이탈되지 않게 된다.
여기서, 상기 이너링(120)과 스페이서(140) 및 그에 설치되는 볼은 다양한 규격으로 구비되어 상기 리프팅핀(200)의 규격에 따라 필요한 규격의 것이 채택되어 설치될 수 있다. 따라서 리프팅핀(200)의 규격에 능동적으로 대응할 수 있는 부싱의 제작이 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 의한 볼 부싱은 이너링(120)이 바디(100) 내부에서 회동할 수 있게 형성될 수 있다. 상기 이너링(120) 외주면과 바디(100)에 관통된 구멍 내주면 사이에는 복수의 볼이 설치되어 이너링(120)이 회동할 수 있게 되는 것이다. 상기 볼은 이너링(120)의 외주면을 따라 홈을 파고 그 안에 설치될 수 있다.
상기 이너링(120)이 회동할 수 있도록 하는 구성은 상기 안착턱(102)과 이너링(120) 사이 및 상기 이너링(120)과 스페이서(140) 사이, 그리고 상기 이너링(120)과 엔드링(160) 사이에 각자 복수의 볼이 설치됨으로써 달성될 수 있다. 상기 안착턱(102)과 이너링(120) 사이 및 상기 이너링(120)과 스페이서(140) 사이, 그리고 상기 이너링(120)과 엔드링(160) 사이에서 발생하는 마찰을 최소화할 수 있게 되고, 그 결과 이너링(120)의 원활한 회동이 가능하게 되는 것이다. 이 구성에 따르면 리프팅핀(200)이 조립된 상태에서 원활한 승하강 뿐만 아니라 리프팅핀(200)의 조립시 어느 방향으로 끼우더라도 용이하게 조립되는바, 조립의 편의성 향상도 꾀할 수 있게 된다.
여기서, 상기 이너링(120) 외주면과 바디(100)에 관통된 구명 내주면 사이에 설치되는 볼 및 상기 안착턱(102)과 이너링(120) 사이 및 상기 이너링(120)과 스페이서(140) 사이, 그리고 상기 이너링(120)과 엔드링(160) 사이에 설치되는 볼의 구성은 이너링(120)의 원활한 회동을 위해 도 3과 도 6에 도시된 바와 같이 다양한 방식으로 조합되어 채택될 수 있는 것이다.
이상의 구성에 따르면 리프팅핀(200)이 바디(100)를 관통하여 승하강 하는 상황에서 볼라인(124)을 구성하는 볼, 이너링(120) 외주면과 바디(100)에 관통된 구명 내주면 사이에 설치되는 볼 및 상기 안착턱(102)과 이너링(120) 사이, 상기 이너링(120)과 스페이서(140) 사이, 그리고 상기 이너링(120)과 엔드링(160) 사이에 설치되는 볼들이 유기적으로 작용하면서 리프팅핀(200)을 안정적으로 지지하면서 부드럽게 승하강할 수 있게 되는바, 신뢰성 있는 작동이 이루어지게 된다.
100 : 바디, 102 : 안착턱,
120 : 이너링, 122 : 볼하우징,
124 : 볼라인, 140 : 스페이서,
160 : 엔드링, 200 : 리프팅핀.

Claims (10)

  1. 길이 방향으로 관통된 구멍이 형성되어 리프팅핀(200)이 관통하는 바디(100);
    상기 관통된 구멍 빠지지 않게 장착되고 링 형상을 이루어 상기 리프팅핀(200)이 관통하되, 상기 리프팅핀(200)에 접하는 볼이 일직선으로 적층되는 볼라인(124)이 내주면을 따라 높이 차를 두고 형성되는 이너링(120);을 포함하고,
    상기 이너링(120) 외주면과 상기 관통된 구멍 내주면 사이에는 볼이 설치되어 이너링(120)이 회동할 수 있게 되는 기판 지지부재용 볼 부싱.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이너링(120) 내주면을 따라 길이 방향으로 볼하우징(122)이 형성되고 상기 볼하우징(122)에 볼이 설치되어서 볼라인(124)이 형성되는 기판 지지부재용 볼 부싱.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 볼라인(124)은 여섯 개가 등간격을 이루게 형성되는 기판 지지부재용 볼 부싱.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 길이 방향으로 관통된 구멍이 형성되어 리프팅핀(200)이 관통하는 바디(100);
    상기 리프팅핀(200)이 관통하는 링 형상을 이루되, 상기 리프팅핀(200)에 접하는 볼이 일직선으로 적층되는 볼라인(124)이 내주면을 따라 일정한 간격으로 형성되어 상기 바디(100)의 길이 방향으로 높이 차를 두고 상기 관통된 구멍에 빠지지 않게 장착되는 적어도 두 개의 이너링(120);
    상기 리프팅핀(200)이 관통하되, 상기 관통된 구멍 내부에서 이너링(120) 사이에 설치되어 이너링(120) 사이의 간격을 유지하게 하는 스페이서(140);를 포함하고,
    상기 이너링(120) 외주면과 상기 관통된 구멍 내주면 사이에는 복수의 볼이 설치되어 이너링(120)이 회동할 수 있게 되는 기판 지지부재용 볼 부싱.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 관통된 구멍은 일단 어느 지점에서 지름이 확장되어 안착턱(102)이 형성되고, 상기 안착턱(102)으로부터 상기 이너링(120)과 스페이서(140)가 순차적으로 적층되는 기판 지지부재용 볼 부싱.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 관통된 구멍의 타단에 설치되어 상기 이너링(120)과 스페이서(140)의 이탈을 방지하는 엔드링(160);을 더 포함하는 기판 지지부재용 볼 부싱.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 안착턱(102)과 이너링(120) 사이 및 상기 이너링(120)과 스페이서(140) 사이, 그리고 상기 이너링(120)과 엔드링(160) 사이 중 적어도 어느 한 곳에는 복수의 볼이 설치되어 마찰을 감소시키는 기판 지지부재용 볼 부싱.

  10. 삭제
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