KR102399075B1 - 공정챔버 내부에 배치되는 기판 가공장치 - Google Patents

Abstract

기판 가공장치의 일 실시예는, 회전 가능하도록 구비되는 제1디스크; 상기 제1디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 제1디스크가 회전함에 따라 자전 및 상기 제1디스크의 중심을 축으로 공전하는 제2디스크; 상기 제2디스크의 하부에 결합하고, 중심이 상기 제2디스크의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 상기 금속링 하부에 상기 금속링과 상하방향으로 이격되고 대향되도록 배치되고, 상기 제1디스크 하부에 배치되는 지지대에 고정적으로 결합하여 상기 제1디스크 및 상기 제2디스크의 자전 또는 공전시 움직이지 않도록 구비되는 마그네트; 및 상기 제1디스크와 상기 제2디스크와 각각 접촉하도록 배치되고, 상기 제2디스크가 상기 제1디스크에 대하여 회전시 롤링하도록 구비되는 베어링을 포함할 수 있다.

Description

공정챔버 내부에 배치되는 기판 가공장치{Substrate producing apparatus arranged in process chamber}

실시예는, 공정챔버 내부에 배치되는 기판 가공장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

일반적으로 반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 증착 및 적층하는 가공공정을 거쳐 제조한다.

반도체 가공공정은 기판상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다. 이러한 반도체 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정챔버 내부에서 진행된다.

일반적으로, 웨이퍼 등의 원형 기판을 가공하는 장치는 공정챔버 내부에 배치되고, 원형의 제1디스크에 상기 제1디스크보다 작은 원형의 제2디스크를 복수개 장착한 구조를 가진다.

기판 가공장치에서는, 상기 제2디스크에 기판을 안착한 후, 상기 제1디스크를 자전시키고 상기 제2디스크를 자전 및 공전시킨 후, 상기 기판에 소스물질을 분사하여 원하는 형상의 구조물을 상기 기판에 증착 및 적층하는 방식으로 기판 가공을 수행한다.

이때, 제2디스크를 그 중심을 축으로 회전 즉, 자전시키기 위해 공기 또는 다른 가스를 분사하는 별도의 장치를 사용한다. 이 경우 공기 또는 가스에 함유된 이물질이 기판에 흡착되어 제품불량이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 실시예는, 공기 또는 다른 가스를 분사하는 별도의 장치를 사용하지 않고 상기 제2디스크를 자전시킬 수 있는 공정챔버 내부에 배치되는 기판 가공장치를 제공하는 데 목적이 있다.

실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

기판 가공장치의 일 실시예는, 회전 가능하도록 구비되는 제1디스크; 상기 제1디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 제1디스크가 회전함에 따라 자전 및 상기 제1디스크의 중심을 축으로 공전하는 제2디스크; 상기 제2디스크의 하부에 결합하고, 중심이 상기 제2디스크의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 상기 금속링 하부에 상기 금속링과 상하방향으로 이격되고 대향되도록 배치되고, 상기 제1디스크 하부에 배치되는 지지대에 고정적으로 결합하여 상기 제1디스크 및 상기 제2디스크의 자전 또는 공전시 움직이지 않도록 구비되는 마그네트; 및 상기 제1디스크와 상기 제2디스크와 각각 접촉하도록 배치되고, 상기 제2디스크가 상기 제1디스크에 대하여 회전시 롤링하도록 구비되는 베어링을 포함하고, 상기 제1디스크에는 상기 제2디스크가 배치되는 부위에 상기 제1디스크와 상기 제2디스크 사이에 이격되는 틈새로 유입되는 이물질 배출을 위한 통공이 구비되는 것일 수 있다.

상기 제2디스크는, 상기 제1디스크가 회전함에 따라 상기 금속링과 상기 마그네트는 상기 제1디스크의 원주방향을 따라 이격되며, 상기 금속링은 상기 마그네트의 자기력에 의해 상기 마그네트 방향으로 움직임에 따라 상기 제1디스크는 자전하는 것일 수 있다.

기판 가공장치의 일 실시예는, 상기 마그네트가 상기 제1디스크의 반경방향을 따라 상기 제1디스크의 중심과 상기 제2디스크 중심 사이에 배치되는 경우, 상기 제2디스크는 상기 제1디스크의 자전방향과 동일한 방향으로 자전하고, 상기 마그네트가 상기 제1디스크의 반경방향을 따라 상기 제2디스크 중심과 상기 제1디스크의 외주면 사이에 배치되는 경우, 상기 제2디스크는 상기 제1디스크의 자전방향과 반대방향으로 자전하는 것일 수 있다.

상기 금속링은 자성체로 구비되는 것일 수 있다.

상기 마그네트는, 상기 금속링의 원주방향을 따라 서로 간격을 두고 복수로 구비되는 것일 수 있다.

상기 제2디스크의 하부에 결합하는 밸런스 웨이트(balance weight)를 더 포함하는 것일 수 있다.

상기 밸런스 웨이트는 상기 제2디스크의 중심으로부터 반경방향으로 정해진 거리에 구비되는 것일 수 있다.

상기 제2디스크는, 상기 제1디스크의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 복수로 구비되고, 각각의 상기 제2디스크는 적어도 하나의 상기 밸런스 웨이트가 구비되고, 적어도 하나의 상기 마그네트가 상기 금속링에 대향되도록 배치되는 것일 수 있다.

상기 제1디스크는 상기 제2디스크의 면적에 대응하는 면적이 함몰되어 형성되고, 중앙부에 중공이 형성되며, 상기 제2디스크가 안착하는 디스크안착부가 형성되는 것일 수 있다.

기판 가공장치의 일 실시예는, 상기 제2디스크와 상기 디스크안착부 사이에는 상기 제2디스크의 원주방향으로 베어링이 배치되는 것일 수 있다.

상기 제2디스크와 상기 디스크안착부 사이에는, 상기 제2디스크의 반경방향으로 상기 제2디스크의 하면에 형성되는 제1요철부와 상기 디스크안착부의 상면에 형성되는 제2요철부가 형합되어 형성되는 래비린스(labyrinth) 패킹부가 구비되는 것일 수 있다.

상기 디스크안착부는, 상기 제2요철부와 상기 디스크안착부 하면을 관통하는 상기 통공이 구비되는 것일 수 있다.

상기 디스크안착부에 형성되는 중공의 하부에 배치되고, 상기 제2디스크가 결합하며, 상기 제2디스크의 중심을 축으로 회전가능하도록 구비되는 디스크결합부를 구비하는 것일 수 있다.

상기 제2디스크는, 가장자리로부터 하향 돌출되는 돌출부가 상기 제2디스크의 원주방향으로 형성되는 것일 수 있다.

기판 가공장치의 다른 실시예는, 회전 가능하도록 구비되는 제1디스크; 상기 제1디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 제1디스크가 회전함에 따라 자전 및 상기 제1디스크의 중심을 축으로 공전하는 제2디스크; 상기 제2디스크의 하부에 결합하고, 중심이 상기 제2디스크의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 및 상기 제2디스크의 하부에 결합하고, 상기 제2디스크가 회전함에 따라 상기 제2디스크의 중심을 축으로 자전하고, 상기 제1디스크의 중심을 축으로 공전하는 밸런스 웨이트를 포함할 수 있다.

기판 가공장치의 또 다른 실시예는, 회전 가능하도록 구비되는 제1디스크; 상기 제1디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 제1디스크가 회전함에 따라 자전 및 상기 제1디스크의 중심을 축으로 공전하는 제2디스크; 상기 제2디스크의 하부에 결합하고, 중심이 상기 제2디스크의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 상기 금속링 하부에 상기 금속링과 상하방향으로 이격되고 대향되도록 배치되고, 상기 제1디스크 하부에 배치되는 지지대에 고정적으로 결합하여 상기 제1디스크 및 상기 제2디스크의 자전 또는 공전시 움직이지 않도록 구비되는 마그네트; 상기 제2디스크의 하부에 결합하고, 상기 제2디스크가 회전함에 따라 상기 제2디스크의 중심을 축으로 자전하고, 상기 제1디스크의 중심을 축으로 공전하는 밸런스 웨이트; 및 상기 제1디스크와 상기 제2디스크와 각각 접촉하도록 배치되고, 상기 제2디스크가 상기 제1디스크에 대하여 회전시 롤링하도록 구비되는 베어링을 포함할 수 있다.

실시예에서, 공기 또는 가스를 이용한 별도의 제2디스크 회전장비를 사용하지 않고, 제2디스크를 자전시킬 수 있으므로 기판 가공장치의 구조를 간소화하고, 기판 가공에 사용되는 전력, 에너지의 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기 또는 가스를 이용한 회전장비를 사용할 경우, 공기 또는 가스에 함유된 이물질이 웨이퍼 등의 기판에 흡착되어 발생하는 제품불량을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 래비린스 패킹부는 상기 제2디스크 하부와 상기 디스크 안착부의 상면에 형성되는 유로를 통해 소스물질이 베어링으로 유입되어 베어링 표면 또는 그 주위에 흡착되어, 상기 베어링의 작동불량을 방지하는 효과가 있다.

또한, 디스크안착부에 구비되는 통공은 기 유로의 입구를 통해 유입되는 이물질이 베어링에 도달하기 전에 디스크 안착부 하면 외부로 방출되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치의 제2디스크를 나타낸 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 제1디스크와 제2디스크의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 다른 실시예에 따른 제1디스크와 제2디스크의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 3의 A부분을 나타낸 도면이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9의 B부분을 나타낸 도면이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치의 일부를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.

실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치를 나타낸 평면도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치의 제2디스크(200)를 나타낸 평면도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치의 일부를 나타낸 단면도이다.

실시예의 기판 가공장치는 박막증착 가공 등이 수행되는 공정챔버 내부에 장착되어, 상기 기판 가공장치의 상부에 안착되는 웨이퍼 등의 기판(10)에 소스물질 등이 포함된 공정가스를 분사하여 기판 가공을 수행할 수 있다.

기판 가공장치는 제1디스크(100), 제2디스크(200), 금속링(300), 마그네트(400), 밸런스 웨이트(500)(balance weight, 500), 베어링(600), 래비린스(labyrinth) 패킹부(700), 디스크결합부(800)를 포함할 수 있다.

제1디스크(100)는 지지대(900)에 회전 가능하도록 구비되고, 디스크안착부(110)를 포함할 수 있다. 제1디스크(100)에는 후술하는 제2디스크(200)가 제1디스크(100)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 구비될 수 있다.

디스크안착부(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1디스크(100)의 상부에 상기 제2디스크(200)의 면적에 대응하는 면적 및 형상으로 함몰되어 형성되어 상기 제2디스크(200)가 안착할 수 있도록 구비될 수 있다. 이때, 디스크안착부(110)의 중앙부는 제2디스크(200)가 후술하는 디스크결합부(800)와 결합할 수 있도록 중공(S)이 형성될 수 있다.

제2디스크(200)는 상기 제1디스크(100)에 형성되는 디스크안착부(110)에 안착하여 상기 제1디스크(100)에 배치되고, 상면에 기판(10)이 안착되며, 상기 제1디스크(100)가 회전함에 따라 자전 및 상기 제1디스크(100)의 중심을 축으로 공전하도록 구비될 수 있다.

상기 제2디스크(200)는, 상기 제1디스크(100)가 회전함에 따라 상기 금속링(300)과 상기 마그네트(400)는 상기 제1디스크(100)의 원주방향을 따라 이격되며, 상기 금속링(300)은 상기 마그네트(400)의 자기력에 의해 상기 마그네트(400) 방향으로 움직임에 따라 상기 제1디스크(100)는 자전하도록 구비될 수 있다.

제2디스크(200)가 자전과 함께 공전함으로써, 제2디스크(200) 상면에 안착되는 기판(10)도 마찬가지로 자전 및 공전하게 되고, 상기 기판(10)에 소스물질을 포함하는 공정가스가 분사되어 웨이퍼와 같은 원형의 기판(10)에 원형의 균일한 증착막을 형성하는 등의 기판 가공작업을 수행할 수 있다.

상기 제2디스크(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1디스크(100)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 복수로 구비될 수 있다. 도 1에서는 4개의 제2디스크(200)가 대칭형으로 구비되었으나, 제1디스크(100)와 제2디스크(200)의 표면적의 차이에 따라, 제1디스크(100)에 장착될 수 있는 제2디스크(200)의 개수는 3개 이하이거나, 5개 이상일 수도 있다.

금속링(300)은 상기 제2디스크(200)의 하부에서 상기 제2디스크(200)에 결합하고, 중심이 상기 제2디스크(200)의 중심과 일치하도록 배치될 수 있다. 금속링(300)은 제2디스크(200)에 결합하므로, 제2디스크(200)가 자전 및 공전 시 함께 자전 및 공전할 수 있다.

마그네트(400)의 자기력에 의해 마그네트(400)와 금속링(300) 사이에는 자기장에 의한 인력이 발생할 수 있다. 따라서, 금속링(300)은 마그네트(400)에 대해 인력이 발생하는 자성체인 금속으로 구비될 수 있다.

더욱 적절하게는, 금속링(300)은 자기장이 미치는 공간에서는 자화되어 마그네트(400)에 대해 인력이 발생하고, 자기장이 미치지 않는 공간에서는 자화되지 않아 스스로 자기장을 형성할 수 없는 상자성체(paramagnetic substance)의 금속으로 구비될 수 있다.

또한, 더욱 적절하게는 금속링(300)은 마그네트의 자기력에 강하게 반응할 수 있도록, 철, 니켈, 코발트 등 또는 이들 물질이 포함되는 강자성체(ferromagnetic substance)의 금속으로 구비될 수도 있다.

마그네트(400)는 상기 금속링(300) 하부에 상기 금속링(300)과 상하방향으로 이격되고 대향되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 마그네트(400)는 기판 가공장치의 하부에 배치되는 지지대(900)에 고정되어 움직이지 않도록 구비될 수 있다.

따라서, 제2디스크(200)와 금속링(300)이 자전 및 공전하는 경우에도 금속링(300)은 자전 또는 공전하지 않고, 정해진 위치에 머무를 수 있다.

도 1내지 도 3에서는 1개의 마그네트(400)가 배치되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 마그네트(400)는 상기 금속링(300)의 원주방향을 따라 서로 간격을 두고 복수로 구비될 수 있다. 마그네트(400)의 개수, 위치 등은 제1마그네트(400)와 제2마그네트(400) 각각의 회전속도 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.

밸런스 웨이트(500)는 상기 금속링(300)과 이격되어 상기 제2디스크(200)에 결합하도록 구비될 수 있다. 밸런스 웨이트(500)는 제2디스크(200)에 결합하므로, 제2디스크(200) 함께 움직일 수 있다. 즉, 제2디스크(200)가 자전과 함께 공전함으로써, 벨런스 웨이트(500)도 제2디스크(200)의 중심을 축으로 공전함과 동시에 제1디스크(100)의 중심을 축으로 공전할 수 있다.

밸런스 웨이트(500)는 제2디스크(200)에 결합하여 제2디스크(200)의 질량 관성모멘트를 증가시킬 수 있다. 질량 관성모멘트가 증가할수록 제2디스크(200)의 회전속도는 급격히 변동하지 않는다.

따라서, 밸런스 웨이트(500)는 제2디스크(200)의 회전속도를 안정화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 마그네트(400)의 자기력과 밸런스 웨이트(500)의 질량을 적절히 조절하여 제2디스크(200)의 회전속도를 조절할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 밸런스 웨이트(500)는 상기 제2디스크(200)의 중심으로부터 반경방향으로 정해진 거리에 구비될 수 있다. 밸런스 웨이트(500)가 제2디스크(200)의 중심으로부터 반경방향으로 멀어질수록 밸런스 웨이트(500), 금속링(300), 제2디스크(200)를 포함하는 총 질량관성 모멘트는 증가할 수 있다.

따라서, 밸런스 웨이트(500)의 위치 및 질량, 마그네트(400)의 자기력을 적절히 조절하여 상기 제2디스크(200)의 회전속도를 조절하고 안정화할 수 있다. 한편, 제2디스크(200)의 회전속도조절 및 안정화를 위해, 상기 밸런스 웨이트(500)는 각각의 제2디스크(200)에 복수로 구비될 수도 있다.

베어링(600)은 상기 제1디스크(100)와 상기 제2디스크(200)와 각각 접촉하도록 배치되고, 상기 제2디스크(200)가 상기 제1디스크(100)에 대하여 회전시 롤링하도록 구비될 수 있다.

베어링(600)은 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2디스크(200)와 상기 디스크안착부(110) 사이에는 상기 제2디스크(200)의 원주방향으로 배치될 수 있다. 베어링(600)은 제2디스크(200)의 자전을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 상기 베어링(600)은 예를 들어, 상기 제2디스크(200)의 원주방향으로 복수의 볼이 연속적으로 배치되는 볼베어링(600)으로 구비될 수 있다.

디스크결합부(800)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 디스크안착부(110)에 형성되는 중공(S)의 하부에 배치되고, 상기 중공(S)을 통하여 상기 제2디스크(200)가 결합할 수 있다. 이때, 상기 디스크결합부(800)는 제1디스크(100) 및 제2디스크(200)의 하부에 배치되는 지지대(900)에 회전가능하도록 결합할 수 있다.

상기 제2디스크(200)와 상기 디스크결합부(800) 사이에는 결합구(810)에 의해 고정적으로 결합할 수 있다. 이때, 결합구(810)는 볼트, 나사못, 결합핀 등 고정적 결합이 가능한 기구라면 어떠한 것도 사용할 수 있다.

도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 제1디스크(100)와 제2디스크(200)의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5에서는 간명한 설명을 위해 베어링(600)을 도시하지 않았으며, 1개의 마그네트(400)와 1개의 밸런스 웨이트(500)를 도시하였다. 상기한 다른 실시예에서도 하기의 메커니즘과 유사한 메커니즘이 구현될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2디스크(200) 하부에 결합하는 금속링(300)과 지지대(900)에 고정적으로 결합하는 마그네트(400)는 도 4의 지면방향 즉, 기판 가공장치에서 상하방향으로 대향되는 위치에 서로 배치될 수 있다.

즉, 제1디스크(100)가 자전하고, 이에 따라 제2디스크(200)가 자전 및 공전하며, 반면에 상기 마그네트(400)는 제1디스크(100)와 제2디스크(200)의 회전에 상관없이 지지대(900)에 고정적으로 결합하여 움직이지 않으므로, 제2디스크(200)에 따라 자전 및 공전하는 금속링(300)은 회전에 의해 어느 한 순간은 상기 마그네트(400)와 대향되는 위치에 놓일 수 있다.

이때, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예에서 마그네트(400)는 제2디스크(200)의 중심을 따라 제1디스크(100)의 원주방향을 따라 그은 가상선(P)에서 제1디스크(100)의 외주면 사이에서 상기 금속링(300)과 상하방향으로 대향되도록 구비될 수 있다.

서로 대향되는 위치에 놓인 금속링(300)과 마그네트(400)는 마그네트(400)의 자기력에 의해 서로 간 인력이 발생한다. 이때, 상기 마그네트(400)의 자기력은 상기 가상선(P)의 제1디스크(100) 반경방향 외측에 배치되는 금속링(300)의 제1부위(300-1)에 편향되어 작용할 수 있다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제1디스크(100)가 시계방향으로 회전하는 경우, 제1디스크(100)의 회전에 의해 제2디스크(200)는 제1디스크(100)의 중심을 축으로 공전하게 된다. 물론, 제2디스크(200)에 결합하는 밸런스 웨이트(500)도 제2디스크(200)의 공전에 따라 제1디스크(100)의 중심을 축으로 공전하게 된다.

제2디스크(200)의 공전에 따라 제2디스크(200)에 결합한 금속링(300)도 제1디스크(100)의 중심을 축으로 공전하게 된다. 이에 따라 금속링(300)과 지지대(900)에 고정적으로 결합하여 움직이지 않는 마그네트(400)는, 금속링(300)과 제1디스크(100)의 원주방향으로 이격되어 서로 멀어진다.

이때, 금속링(300)은 마그네트(400)의 자기력에 의해 마그네트(400) 방향으로 끌어 당겨질 수 있다. 한편, 실시예에서는 마그네트(400)의 자기력이 금속링(300)의 제1부위(300-1)에 편향되어 작용하므로, 제1부위(300-1)가 마그네트(400)에 의해 끌어 당겨져서 금속링(300)은 반시계방향으로 회전할 수 있다.

이에 따라 금속링(300), 상기 금속링(300)이 결합하는 제2디스크(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 반시계 방향으로 회전 즉, 제2디스크(200)의 중심을 축으로 자전할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이, 복수의 마그네트(400)가 상기 금속링(300)의 원주방향을 따라 상기 제1부위(300-1)와 상하방향으로 대향되도록 배치되는 경우에도, 전술한 바와 같이, 제1디스크(100)가 시계방향으로 자전하면 제2디스크(200)는 반시계 방향으로 자전할 수 있다.

도 6 및 도 7은 다른 실시예에 따른 제1디스크(100)와 제2디스크(200)의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

실시예에서 마그네트(400)는 제2디스크(200)의 중심을 따라 제1디스크(100)의 원주방향을 따라 그은 가상선(P)에서 제1디스크(100)의 중심 사이에서 상기 금속링(300)과 상하방향으로 대향되도록 구비될 수 있다.

이때, 상기 마그네트(400)의 자기력은 상기 가상선(P)의 제1디스크(100) 반경방향 내측에 배치되는 금속링(300)의 제2부위(300-2)에 편향되어 작용할 수 있다.

제2디스크(200)의 공전에 따라 제2디스크(200)에 결합한 금속링(300)도 제1디스크(100)의 중심을 축으로 공전하게 되고, 이에 따라 금속링(300)과 지지대(900)에 고정적으로 결합하여 움직이지 않는 마그네트(400)는, 금속링(300)과 제1디스크(100)의 원주방향으로 이격되어 서로 멀어진다.

이때, 금속링(300)은 마그네트(400)의 자기력에 의해 마그네트(400) 방향으로 끌어 당겨질 수 있다. 한편, 실시예에서는 마그네트(400)의 자기력이 금속링(300)의 제2부위(300-2)에 편향되어 작용하므로, 제2부위(300-2)가 마그네트(400)에 의해 끌여 당겨져서 금속링(300)은 시계방향으로 회전할 수 있다.

이에 따라 금속링(300), 상기 금속링(300)이 결합하는 제2디스크(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 시계 방향으로 제2디스크(200)의 중심을 축으로 자전할 수 있다.

한편, 복수의 마그네트(400)가 상기 금속링(300)의 원주방향을 따라 상기 제2부위(300-2)와 상하방향으로 대향되도록 배치되는 경우에도, 제1디스크(100)가 시계방향으로 자전하면 제2디스크(200)도 시계 방향으로 자전할 수 있다.

상기한 바와 같이, 제2디스크(200)는 금속링(300)의 제1부위(300-1) 또는 제2부위(300-2) 중 어느 한쪽에 편향되어 작용하는 마그네트(400)의 자기력에 의해 자전할 수 있다. 따라서, 마그네트(400)는 금속링(300)에 대한 자기력의 편향을 일으키지 않는 부위인 상기 가상선(P)에 극히 인접하여 배치하지 않는 것이 적절할 수 있다.

실시예에서, 공기 또는 가스를 이용한 별도의 제2디스크(200) 회전장비를 사용하지 않고, 제2디스크(200)를 자전시킬 수 있으므로 기판 가공장치의 구조를 간소화하고, 기판 가공에 사용되는 전력, 에너지의 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 공기 또는 가스를 이용한 회전장비를 사용할 경우, 공기 또는 가스에 함유된 이물질이 웨이퍼 등의 기판에 흡착되어 발생하는 제품불량을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 8은 도 3의 A부분을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2디스크(200)와 상기 디스크안착부(110) 사이에는 래비린스 패킹부(700)가 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 래비린스 패킹부(700)는 상기 제2디스크(200)와 상기 디스크안착부(110)가 서로 대향하는 부위에서, 상기 제2디스크(200)의 반경방향으로 상기 제2디스크(200)의 하면에 형성되는 제1요철부(200a)와 상기 디스크안착부(110)의 상면에 형성되는 제2요철부(110a)가 형합되어 형성될 수 있다.

래비린스 패킹부(700)는 상기 제2디스크(200) 하부와 상기 디스크안착부(110)의 상면에 형성되는 유로(L)를 통해 소스물질을 비롯한 이물질이 베어링(600)으로 유입되어 베어링(600) 표면 또는 그 주위에 흡착되어, 상기 베어링(600)의 작동불량을 방지하는 효과가 있다.

즉, 래비린스 패킹부(700)는 상기 제1요철부(200a)와 상기 제2요철부(110a)를 형합하여, 상기 유로(L)를 지그재그 형태로 복잡하게 형성하고, 상기 유로(L)의 입구측에서 베어링(600)까지의 길이를 연장하여 입구를 통해 유입되는 상기 이물질이 상기 베어링(600)에 도달하는 양을 현저히 줄일 수 있다.

한편, 래비린스 패킹부(700)는 상기 이물질이 베어링(600)에 도달하는 것을 효과적으로 방지하기 위해, 베어링(600)에 인접하는 부위의 유로(L)는 더욱 복잡하게 설계할 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 베어링(600)에 인접하는 부위의 상기 제1요철부(200a)와 제2요철부(110a)는 그 간격을 더욱 촘촘하게 형성하여 서로 형합시키는 것이 적절하다.

또한, 실시예에서 상기 디스크안착부(110)에는 통공(111)이 구비될 수 있다. 상기 통공(111)은 상기 제2요철부(110a)와 상기 디스크안착부(110) 하면을 관통하도록 구비될 수 있다.

상기 통공(111)은 상기 제1디스크(100)와 제2디스크(200) 사이에 이격되는 틈새로 유입되는 이물질 배출을 위해, 상기 제1디스크(100)의 제2디스크(200)가 배치되는 부위에 구비될 수 있다.

즉, 상기 통공(111)은 상기 유로(L)의 입구를 통해 유입되는 이물질이 베어링(600)에 도달하기 전에 디스크안착부(110) 하면 외부로 배기 또는 방출되도록 하는 역할을 할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았지만, 통공(111)을 통해 디스크안착부(110) 하면으로 배기 또는 방출되는 이물질이 다시 베어링(600), 마그네트(400) 등의 부재로 향하지 않도록, 상기 통공(111)과 기판 가공장치 외부와 연결되어 이물질을 효과적으로 기판 가공장치 외부로 배기 또는 방출할 수 있는 배관이 구비될 수도 있다.

즉, 제1디스크와 제2디스크 사이의 공간을 통해 제2디스크(200) 외부로부터 유입되는 공정가스에 포함되는 소스물질, 기타 이물질이 제2디스크(200) 하측에 위치한 금속링(300), 마그네트(400), 밸런스 웨이트(500), 베어링(600) 등에 증착될 수 있다.

증착된 물질은 금속링(300), 마그네트(400), 밸런스 웨이트(500), 베어링(600) 등의 부재의 기능을 저하시킬 수 있고, 또한, 상기 증착된 물질은 부셔져 파티클(particle)이 될 수 있고 이러한 파티클들은 기판 장치 전체의 기능을 저하시킬 수 있다.

따라서, 상기 통공(111)은 상기 유로(L)통해 유입되는 소스물질, 기타 이물질을 디스크안착부(110) 하면 외부로 배기 또는 방출하여 소스물질 등이 상기 부재에 증착하는 것을 방지하거나 현저히 줄일 수 있고, 증착물로부터 발생하는 파티클의 생성을 억제할 수 있다.

이때, 통공(111)의 개수, 구체적인 위치는 래비린스 패킹부(700)의 구조, 기판 가공장치의 전체적 구조를 고려하여 적절히 선택할 수 있다.

도 9는 다른 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 10은 도 9의 B부분을 나타낸 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제2디스크(200)에는 그 가장자리로부터 하향 돌출되는 돌출부(210)가 상기 제2디스크(200)의 원주방향으로 형성될 수 있다. 상기 돌출부(210)를 형성하기 위해, 제2디스크는 제1디스크의 상측에 배치될 수 있다.

또한, 도 3 및 도 8에 도시된 바와 마찬가지로, 상기 제2디스크(200)와 상기 디스크안착부(110) 사이에는 래비린스 패킹부(700)가 형성될 수 있다. 다만, 래비린스 패킹부(700)의 제1요철부(200a)와 제2요철부(110a)의 개수, 간격 등은 기판 가공장치의 전체적 구조를 고려하여 적절히 선택할 수 있다.

또한, 도 9 및 도 10에서는 제2디스크(200)가 제1디스크(100)의 상측에 배치되므로, 상기 제1디스크(100)와 제2디스크(200)가 서로 이격되어 서로간 마찰부위가 없거나, 그 면적이 매우 적으므로 별도의 베어링이 설치되지 않았다. 그러나, 이러한 구조는 일 실시예에 해당될 뿐이고, 기판 가공장치의 전체적 구조, 각 부재의 구조 등을 고려하여 베이링이 설치될 수도 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 돌출부(210)는 공정물질에 포함되는 소스물질, 기타 이물질이 상기 제2디스크(200) 하부와 상기 디스크안착부(110)의 상면에 형성되는 유로(L)를 통해 유입되는 양을 현저히 줄일 수 있다.

즉, 제2디스크(200)의 가장자리에서 원주방향으로 형성되고, 하향 돌출되는 돌출부(210)는 상기 유로(L)의 입구 단면적을 현저히 줄일 수 있으므로, 상기 소스물질, 기타 이물질이 유로(L)로 유입되는 양도 현저히 줄어들 수 있다.

한편, 돌출부(210)에 의해 그 입구 단면적이 현저히 줄어든 유로(L)통과하여 제2기판(200)의 하측에 유입되는 소스물질 기타 이물질은, 래비린스 패킹부(700)에 의해 다시 유동을 방해받아 결과적으로 마그네트(400), 밸런스 웨이트(500), 금속링(300) 등에 도달하는 양은 더욱 줄어들 수 있다.

또한, 상기 유입된 소스물질 기타 이물질은 디스크안착부(110)에 형성되는 통공(111)에 의해 마그네트(400) 등에 도달하기 전에 디스크안착부(110) 하면 외부로 배기 또는 방출될 수 있다.

한편, 제2디스크(200)의 직경을 기판(10)의 직경보다 충분히 길게 형성하는 것이 적절할 수 있다. 이러한 구조로 인해, 제2디스크(200) 상측의 공정가스의 유동으로 인해 제2디스크(200)의 가장자리에 난류(turbulence)가 발생하더라도 기판(10)의 가장자리에 난류에 의한 증착불량 등의 문제가 발생하는 것을 방지하거나, 현저히 줄일 수 있다.

또한, 제2디스크(200)의 가장자리에 형성되는 돌출부로 인해, 제2디스크(200)의 질량관성모멘트가 증가할 수 있으므로, 제2디스크(200)이 안정적으로 회전할 수도 있다.

도 11은 또 다른 실시예에 따른 회전식 기판 가공장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 11에 도시된 실시예에서는, 제1디스크(100)와 제2디스크(200)의 상면은 상하방향으로 동일하거나 유사한 위치에 배치될 수 있다.

구체적으로, 제1디스트(100)에 제2디스크(200)의 형상, 면적 및 개수에 대응하는 함몰부(R)를 형성하고, 상기 함몰부(R)에 상기 제2디스크(200)을 장착할 수 있다.

이러한 구조로 인하여, 상기 제2디스크(200) 하부와 상기 디스크안착부(110)의 상면에 형성되는 소스물질 기타 이물질이 유입될 수 있는 유로는 상하방향으로 한번 더 절곡되어, 상기 유로를 통해 유입되는 소스물질 기타 이물질의 양이 더욱 줄어들 수 있다.

회전식 기판 가공장치의 작동방법은 제1디스크(100) 자전단계, 제2디스크(200) 공전단계, 금속링(300) 공전단계, 이격단계, 인력작용단계, 제2디스크(200) 공전단계를 포함할 수 있다.

제1디스크(100) 자전단계에서는, 제1디스크(100) 중심을 축으로 상기 제1디스크(100)가 자전할 수 있다. 이때, 제1디스크(100)는 전동장치, 공압장치(pneumatic device) 기타 다양한 장치를 사용하여 회전 즉, 자전시킬 수 있다.

제2디스크(200) 공전단계에서는, 상기 제1디스크(100)가 자전함에 따라 상기 제1디스크(100) 중심을 축으로 제2디스크(200)가 공전할 수 있다.

금속링(300) 공전단계에서는, 상기 제2디스크(200) 하부에 결합하는 금속링(300)이 상기 제2디스크(200)가 공전함에 따라 상기 제1디스크(100) 중심을 축으로 공전할 수 있다.

이격단계에서는, 상기 금속링(300)이 공전함에 따라 지지대에 고정되는 마그네트(400)와 상기 금속링(300)이 상기 제1디스크(100)의 원주방향으로 이격되어 서로 멀어질 수 있다.

인력작용단계에서는, 상하방향으로 서로 대향되는 위치에 놓인 상기 금속링(300)과 상기 마그네트(400) 사이에 상기 마그네트(400)가 상기 금속링(300)을 끌어당길 수 있다.

제2디스크(200) 공전단계에서는, 상기 마그네트(400)와 상기 금속링(300) 사에에 작용하는 인력으로 인해 상기 금속링(300)이 결합하는 상기 제2디스크(200)가 상기 마그네트(400)에 의해 끌어 당겨져 자전할 수 있다.

이때, 상기한 바와 같이, 상기 마그네트(400)가 상기 제2디스크(200)에 대해 배치되는 위치에 따라 상기 제2디스크(200)는 상기 제1디스크(100)의 회전방향과 동일방향 또는 반대방향으로 회전할 수 있다.

실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

100: 제1디스크
110: 디스크안착부
110a: 제2요철부
111: 통공
200: 제2디스크
210: 돌출부
200a: 제1요철부
300: 금속링
300-1: 제1부위
300-2: 제2부위
400: 마그네트
500: 밸런스 웨이트
600: 베어링
700: 래비린스 패킹부
800: 디스크결합부
810: 결합구
900: 지지대

Claims (16)

1. 회전 가능하도록 구비되는 제1디스크;
   상기 제1디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 제1디스크가 회전함에 따라 자전 및 상기 제1디스크의 중심을 축으로 공전하는 제2디스크;
   상기 제2디스크의 하부에 결합하고, 중심이 상기 제2디스크의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 및
   상기 금속링 하부에 상기 금속링과 상하방향으로 이격되고 대향되도록 구비되는 마그네트를 포함하고,
   상기 제1디스크에는 상기 제2디스크가 안착하는 디스크안착부가 형성되고 상기 제2디스크가 배치되는 상기 디스크안착부의 하면을 관통하여 상기 제1디스크와 상기 제2디스크의 외주면 사이에 이격되는 틈새로 유입되는 이물질 배출을 위한 통공이 구비되는 기판 가공장치.
2. 회전 가능하도록 구비되는 제1디스크; 및
   상기 제1디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 제1디스크가 회전함에 따라 자전 및 상기 제1디스크의 중심을 축으로 공전하는 제2디스크;
   를 포함하고,
   상기 제1디스크는 상기 제2디스크가 안착하는 디스크안착부가 형성되고,
   상기 제2디스크와 상기 디스크안착부 사이에는,
   상기 제2디스크의 반경방향으로 상기 제2디스크의 하면에 형성되는 제1요철부와 상기 디스크안착부의 상면에 형성되는 제2요철부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2디스크의 하부에 결합하고, 중심이 상기 제2디스크의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 및
   상기 금속링 하부에 상기 금속링과 상하방향으로 이격되고 대향되도록 구비되는 마그네트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1디스크와 상기 제2디스크 사이에 배치되는 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제2디스크는,
   상기 제1디스크가 회전함에 따라 상기 금속링과 상기 마그네트는 상기 제1디스크의 원주방향을 따라 이격되며, 상기 금속링은 상기 마그네트의 자기력에 의해 상기 마그네트 방향으로 움직임에 따라 상기 제1 디스크는 자전하는 것을 특징으로 하는 기판 가공장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2디스크의 하부에 결합하는 밸런스 웨이트(balance weight)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2디스크와 상기 디스크안착부 사이에는,
   상기 제2디스크의 반경방향으로 상기 제2디스크의 하면에 형성되는 제1요철부와 상기 디스크안착부의 상면에 형성되는 제2요철부가 포함되는 것을 특징으로 하는 기판 가공장치.
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15. 삭제
16. 삭제

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