KR102424176B1 - Magnetic levitation rotating apparatus and aparatus for vacuum processing including the same - Google Patents

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KR102424176B1 KR1020210181743A KR20210181743A KR102424176B1 KR 102424176 B1 KR102424176 B1 KR 102424176B1 KR 1020210181743 A KR1020210181743 A KR 1020210181743A KR 20210181743 A KR20210181743 A KR 20210181743A KR 102424176 B1 KR102424176 B1 KR 102424176B1
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Abstract

The present invention relates to a magnetically levitated rotating apparatus and a vacuum processing apparatus including the same, and more specifically, to a magnetically levitated rotating apparatus having a rotation part capable of rotating stably while being levitated and a vacuum processing apparatus including the same. The magnetically levitated rotating apparatus according to an embodiment of the present invention comprises: a housing part connected to a chamber part to form a vacuum space; a cylindrical rotation part accommodated in the inner space of the housing part and levitated by a magnetic force to rotate about a rotational axis; a fixing part provided on the outside of the housing part to provide a magnetic force to the rotation part; a horizontal displacement sensor part for measuring the horizontal displacement of the rotation part; a vertical displacement sensor part mounted on a bottom surface of the housing part to measure the vertical displacement of the rotation part; and a velocity sensor part provided outside the housing part to measure the rotating velocity of the rotation part, wherein the velocity sensor part may include a first velocity sensor and a second velocity sensor provided at different heights.

Description

자기부상 회전 장치 및 이를 포함하는 진공 처리 장치{Magnetic levitation rotating apparatus and aparatus for vacuum processing including the same}Magnetic levitation rotating apparatus and vacuum processing apparatus including the same

본 발명은 자기부상 회전 장치 및 이를 포함하는 진공 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전부가 안정적인 자기부상 회전이 가능한 자기부상 회전 장치 및 이를 포함하는 진공 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic levitation rotating apparatus and a vacuum processing apparatus including the same, and more particularly, to a magnetically levitated rotating apparatus capable of stably rotating a magnetically levitated rotating part and a vacuum processing apparatus including the same.

최근의 반도체 소자에서는 반도체 소자를 구성하는 박막의 두께가 수 나노(nm)에 불과하며 그 두께 균일성이 수% 내로 유지되어야 한다. 이러한 균일성의 레벨은 고온 프로세싱 동안에 기판 전체의 온도 변화가 수℃를 초과할 수 없다는 요건을 필요로 한다. 따라서, 온도의 불균일성을 최소화시키는 기술이 매우 중요하다. 특히, 기판이 대형화되면서 이러한 균일 가열이 제대로 이루어지지 않아 많은 문제점들이 발생되고 있다. 이러한 기판의 균일가열문제를 해결하기 위하여 급속열처리가 이루어지는 동안에 기판을 수평회전시키는 기판회전장치로서 자기부상 회전 장치(Maglev rotating apparatus)가 있다. In recent semiconductor devices, the thickness of the thin film constituting the semiconductor device is only a few nanometers (nm), and the thickness uniformity must be maintained within several%. This level of uniformity necessitates the requirement that the temperature change across the substrate during high temperature processing cannot exceed several degrees Celsius. Therefore, a technique for minimizing the temperature non-uniformity is very important. In particular, as the size of the substrate increases, uniform heating is not performed properly, causing many problems. In order to solve the problem of uniform heating of the substrate, there is a magnetic levitation rotating apparatus as a substrate rotating apparatus for horizontally rotating the substrate while the rapid heat treatment is performed.

자기부상 회전 장치는 고정부(Stator)와 회전부(Rotor)를 포함하며, 회전부는 자기력에 의해 고정부에 비접촉된 상태로 부상되어 회전한다. 따라서 소음 및 진동이 적고, 파티클의 발생이 없으며 고속회전이 가능하여 짧은 시간동안 고온으로 가열되는 급속열처리장치에 적합하다. 회전부는 지지 실린더를 통하여 에지링을 지지하고, 에지링 상에는 기판이 올려 놓여진다.The magnetically levitated rotating device includes a fixed part (Stator) and a rotating part (Rotor), and the rotating part is levitated and rotates in a non-contact state with the fixed part by magnetic force. Therefore, there is little noise and vibration, there is no generation of particles, and high-speed rotation is possible, so it is suitable for a rapid heat treatment device that is heated to a high temperature for a short time. The rotating part supports the edge ring through the support cylinder, and the substrate is placed on the edge ring.

일반적으로 반도체 소자를 형성하는 반도체 공정은 진공 상태에서 이루어지게 된다. 기판을 회전시키는 회전부는 진공 상태로 유지되는 진공 공간 내부에 위치하여야하고, 반면에 고정부는 대기압으로 유지되는 외부 공간에 위치하게 된다. 고정부와 회전부는 자계의 상호 작용으로 회전하게 되므로, 챔버부와 함께 진공 공간을 정의하는 하우징부를 자계가 통과할 수 있도록 고정부와 회전부 사이의 하우징부는 두께가 얇아야 한다. 얇은 두께의 하우징부로 인해서 반도체 공정을 위해서 진공으로 유지되는 경우에는 하우징부의 형상이 찌그러지는 현상에 의해서 회전부의 위치 측정에 오류가 발생될 수 있고, 이로 인해서 회전부의 회전 속도 제어에도 안정성이 떨어질 가능성이 높아지는 문제가 있다. In general, a semiconductor process for forming a semiconductor device is performed in a vacuum state. The rotating part for rotating the substrate should be located inside a vacuum space maintained in a vacuum state, while the stationary part should be located in an external space maintained at atmospheric pressure. Since the fixed part and the rotating part rotate due to the interaction of the magnetic field, the housing part between the fixed part and the rotating part should be thin so that a magnetic field can pass through the housing part defining a vacuum space together with the chamber part. When the vacuum is maintained for semiconductor processing due to the thin housing part, an error may occur in the position measurement of the rotating part due to the distortion of the shape of the housing part. There is an increasing problem.

공개특허 제10-2001-0111030호Patent Publication No. 10-2001-0111030

본 발명은 회전부가 안정적인 자기부상 회전이 가능한 자기부상 회전 장치 및 이를 포함하는 진공 처리 장치를 제공한다. The present invention provides a magnetic levitation rotating device capable of stable magnetically levitated rotation of the rotating unit and a vacuum processing apparatus including the same.

또한, 본 발명은 회전부의 안정적인 회전 속도 제어가 가능한 자기부상 회전 장치 및 이를 포함하는 진공 처리 장치를 제공한다. In addition, the present invention provides a magnetic levitation rotating device capable of stably controlling the rotational speed of the rotating unit and a vacuum processing device including the same.

본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치는 챔버부와 연결되어 진공 공간을 형성하는 하우징부; 상기 하우징부의 내측 공간에 수용되고, 자기력에 의해서 부상하여 회전축을 중심으로 회전하는 원통형의 회전부; 상기 하우징부의 외측에 제공되어 상기 회전부에 자기력을 제공하는 고정부; 상기 회전부의 수평 방향 변위를 측정하는 수평 변위 센서부; 상기 하우징부의 저면부에 장착되어, 상기 회전부의 수직 방향 변위를 측정하는 수직 변위 센서부; 및 상기 하우징부의 외측에 제공되어 상기 회전부의 회전 속도를 측정하는 속도 센서부;를 포함하고, 상기 속도 센서부는 서로 다른 높이에 제공되는 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서를 포함할 수 있다. Magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention is connected to the chamber portion housing to form a vacuum space; a cylindrical rotating part accommodated in the inner space of the housing part and levitating by magnetic force to rotate about a rotating shaft; a fixing part provided on the outside of the housing part to provide a magnetic force to the rotating part; a horizontal displacement sensor for measuring the horizontal displacement of the rotating part; a vertical displacement sensor unit mounted on a bottom surface of the housing unit to measure a vertical displacement of the rotating unit; and a speed sensor provided outside the housing to measure the rotational speed of the rotating unit, wherein the speed sensor may include a first speed sensor and a second speed sensor provided at different heights.

상기 하우징부는 상기 저면부를 사이에 두고 서로 연결되는 원통형의 내측벽; 및 상기 내측벽의 외측에 제공되는 원통형의 외측벽;를 더 포함하고, 상기 회전부는 상기 하우징부의 내측벽과 외측벽 사이에 수용되며, 상기 외측벽의 두께는 상기 내측벽의 두께 및 상기 저면부의 두께보다 얇을 수 있다. The housing portion includes a cylindrical inner wall connected to each other with the bottom portion interposed therebetween; and a cylindrical outer wall provided on the outside of the inner wall, wherein the rotating part is accommodated between the inner wall and the outer wall of the housing part, and the thickness of the outer wall is thinner than the thickness of the inner wall and the thickness of the bottom part can

상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서는 수직방향으로 나란히 배열될 수 있다. The first speed sensor and the second speed sensor may be arranged side by side in a vertical direction.

상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서는 홀 센서일 수 있다. The first and second speed sensors may be Hall sensors.

상기 속도 센서부는, 상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서를 고정하고, 강자성체로 이루어진 고정 막대부; 및 상기 고정 막대부가 지지되는 제1 영구 자석부;를 포함할 수 있다. The speed sensor unit includes: a fixing bar for fixing the first speed sensor and the second speed sensor, and made of a ferromagnetic material; and a first permanent magnet part on which the fixed bar part is supported.

상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서는 상기 고정 막대부의 외주면에 장착되어 고정되고, 상기 고정 막대부의 횡단면은 원형일 수 있다. The first speed sensor and the second speed sensor may be mounted and fixed to an outer circumferential surface of the fixed bar, and a cross-section of the fixed bar may be circular.

상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서는 서로 이격되어 제공될 수 있다. The first speed sensor and the second speed sensor may be provided to be spaced apart from each other.

상기 회전부는 상단부 혹은 하단부의 외주면을 따라 제공되는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서 사이의 이격거리는 상기 복수의 돌출부 외측 단부 두께의 2배 이하일 수 있다. The rotating part may include a plurality of protrusions provided along an outer circumferential surface of the upper end or lower end, and a separation distance between the first speed sensor and the second speed sensor may be less than or equal to twice the thickness of the outer end of the plurality of protrusions.

상기 회전부는 외주면으로부터 외측으로 연장되어 서로 이격되도록 제공되는 제1 내지 제2 플랜지부;을 포함하고, 상기 고정부는, 상기 제1 내지 제2 플랜지부에 대향하도록 서로 이격되어 제공되는 제1 내지 제2 자기 코어판; 제1 내기 제2 자기 코어판 사이에 제공되어 상기 회전부에 흡인력을 발생시키는 제2 영구 자석부; 및 제1 내지 제2 자기 코어판의 일부에 권선되어 자속을 발생시키는 전류의 방향과 크기에 따라 상기 흡인력을 조절하여 상기 회전부의 위치를 제어하는 위치 제어 코일;을 포함하고, 상기 속도 센서부는 상기 제1 내지 제2 자기 코어판 중 어느 하나의 평면 상에 지지될 수 있다. The rotating portion includes first to second flange portions extending outwardly from the outer circumferential surface to be spaced apart from each other, and wherein the fixing portion includes first to second flange portions spaced apart from each other to face the first to second flange portions. 2 magnetic core plate; a second permanent magnet part provided between the first bet and the second magnetic core plate to generate an attraction force to the rotating part; and a position control coil wound around a portion of the first to second magnetic core plates to control the position of the rotating part by adjusting the suction force according to the direction and magnitude of the current generating magnetic flux; It may be supported on any one plane of the first to second magnetic core plates.

상기 고정부는, 상기 제1 내지 제2 자기 코어판 중 어느 하나에 연결되고, 비자성체로 이루어진 커버부; 상기 제1 내지 제2 자기 코어판과 이격되도록 상기 커버부에 연결되고, 강자성체로 이루어진 구동 코어부; 상기 구동 코어부의 일부에 권선되어 상기 회전부에 회전 구동력을 제공하는 복수의 구동 코일부; 및 상기 커버부에 연결되어 상기 속도 센서부를 상단부를 고정하는 홀더부;를 더 포함할 수 있다. The fixing part may include a cover part connected to any one of the first to second magnetic core plates and made of a non-magnetic material; a driving core part connected to the cover part so as to be spaced apart from the first to second magnetic core plates and made of a ferromagnetic material; a plurality of driving coil units wound around a portion of the driving core unit to provide rotational driving force to the rotating unit; and a holder part connected to the cover part and fixing the upper part of the speed sensor part.

상기 제1 속도 센서 내지 제2 속도 센서에서 각각 측정된 회전부의 회전 속도의 평균값을 이용하여 상기 회전부의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다. It may further include; a control unit for controlling the rotation speed of the rotation unit using the average value of the rotation speed of the rotation unit measured by the first to second speed sensors, respectively.

본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 처리 장치는 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치; 상기 하우징에 연결되어 진공 공간을 형성하는 챔버부; 및 상기 진공 공간을 배기하는 배기부;를 포함할 수 있다. A vacuum processing apparatus according to another embodiment of the present invention is a magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention; a chamber part connected to the housing to form a vacuum space; and an exhaust unit for evacuating the vacuum space.

그리고, 상기 진공 공간에 제공되는 기판을 지지하고, 상기 회전부에 연결되어 연동하여 회전 가능하도록 제공되는 기판 지지부; 상기 기판의 제1 면 측에 제공되어 상기 기판을 향하여 열에너지를 제공하는 열원부; 및 상기 기판의 제2 면 측에 제공되어 상기 기판의 온도를 측정하는 온도 측정부;를 더 포함할 수 있다. And, a substrate support provided to support the substrate provided in the vacuum space and to be rotatable in connection with the rotating unit; a heat source provided on the first surface side of the substrate to provide thermal energy toward the substrate; and a temperature measuring unit provided on the second surface side of the substrate to measure the temperature of the substrate.

본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치 및 진공 처리 장치에 의하면, 진공 상태에서도 회전부의 회전 속도를 정확하게 측정할 수 있고, 정확한 측정된 회전 속도를 이용하여 회전부의 자기부상 회전 속도 제어를 안정적으로 할 수 있음으로 인해 속도헌팅 현상 또는 속도 리플(ripple) 현상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있고, 회전부의 정정지가 가능할 수 있다. According to the magnetic levitation rotating device and the vacuum processing device according to an embodiment of the present invention, it is possible to accurately measure the rotational speed of the rotating part even in a vacuum state, and stably controlling the magnetically levitated rotational speed of the rotating part using the accurately measured rotational speed Due to this, it is possible to effectively suppress the occurrence of a speed hunting phenomenon or a speed ripple phenomenon, and it may be possible to stop the rotating part.

그리고, 대기압과 진공 여부와 상관 없이 회전 속도를 안정적으로 측정할 수 있게 되어, 챔버 내의 압력과 상관없이 회전 속도를 용이하게 제어할 수 있다. And, the rotation speed can be measured stably regardless of atmospheric pressure and vacuum, so that the rotation speed can be easily controlled regardless of the pressure in the chamber.

또한, 회전부의 불안정한 회전 시에 발생될 수 있는 진동과 소음을 효과적으로 억제하고, 회전부의 수평 위치 이동을 위해서 사용되는 전자석에 걸리는 부하를 적절히 관리하여 회전부의 회전 속도를 안정적으로 제어할 수 있다. In addition, it is possible to effectively suppress vibration and noise that may be generated during unstable rotation of the rotating unit, and appropriately manage the load applied to the electromagnet used for horizontal position movement of the rotating unit, thereby stably controlling the rotating speed of the rotating unit.

한편, 회전부에 연결되어 함께 회전하는 피회전체(예를 들어 반도체 웨이퍼)의 경우 회전부의 회전 속도 헌팅 현상으로 인해서 불안정한 회전을 하게 되면 발생될 수 있는 반경 방향으로 밀림 현상이나 회전 방향으로 슬립현상 등의 문제점을 효율적으로 억제할 수 있다. On the other hand, in the case of a rotating object (eg, a semiconductor wafer) that is connected to a rotating part and rotates together, it may be caused by unstable rotation due to the rotational speed hunting phenomenon of the rotating part. Problems can be effectively suppressed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 부분 절단 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 부분 단면도.
도 5는 진공 처리 장치에서 진공 여부에 따른 회전 속도 변화를 설명하는 개념도.
도 6은 진공 처리 장치에서 진공 여부에 따른 회전 속도 변화 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 회전 속도 그래프.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 처리 장치의 개념도.
1 is a conceptual diagram of a magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a plan view of a magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a partial cut-away perspective view of the magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a partial cross-sectional view of a magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a change in rotational speed depending on whether a vacuum is used in a vacuum processing apparatus.
6 is a graph showing a change in rotational speed depending on whether or not there is a vacuum in the vacuum processing apparatus.
7 is a rotational speed graph of the magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram of a vacuum processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you. In the description, the same reference numerals are assigned to the same components, and the sizes of the drawings may be partially exaggerated in order to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 부분 절단 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 부분 단면도이다. 이때, 도 3 및 도 4는 도면 2에서 A-A'선을 따라 절단된 부분을 나타낸 도면이다. Figure 1 is a conceptual diagram of a magnetic levitation rotary device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of a magnetically levitated rotary device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a magnetically levitated rotary device according to an embodiment of the present invention A partial cut-away perspective view of, Figure 4 is a partial cross-sectional view of the magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention. At this time, FIGS. 3 and 4 are views showing a portion cut along the line A-A' in FIG. 2 .

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치는, 챔버부(600)와 연결되어 진공 공간(V)을 형성하는 하우징부(100); 상기 하우징부(100)의 내측 공간에 수용되고, 자기력에 의해서 부상하여 회전축을 중심으로 회전하는 원통형의 회전부(200); 상기 하우징부(100)의 외측에 제공되어 상기 회전부(200)에 자기력을 제공하는 고정부(300); 상기 회전부(200)의 수평 방향 변위를 측정하는 수평 변위 센서부(410); 상기 하우징부(100)의 저면부에 장착되어, 상기 회전부의 수직 방향 변위를 측정하는 수직 변위 센서부(420); 및 상기 하우징부(100)의 외측에 제공되어 상기 회전부(200)의 회전 속도를 측정하는 속도 센서부(500);를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 속도 센서부(500)는 서로 다른 높이에 제공되는 제1 속도 센서(510); 및 제2 속도 센서(520);를 포함할 수 있다. 1 to 4, the magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention, the housing portion 100 is connected to the chamber portion 600 to form a vacuum space (V); a cylindrical rotating unit 200 accommodated in the inner space of the housing unit 100 and levitated by magnetic force to rotate about a rotating shaft; a fixing part 300 provided on the outside of the housing part 100 to provide a magnetic force to the rotating part 200; a horizontal displacement sensor unit 410 for measuring the horizontal displacement of the rotating unit 200; a vertical displacement sensor unit 420 mounted on the bottom of the housing unit 100 to measure the vertical displacement of the rotating unit; and a speed sensor unit 500 provided on the outside of the housing unit 100 to measure the rotation speed of the rotating unit 200 . In addition, the speed sensor unit 500 includes a first speed sensor 510 provided at different heights; and a second speed sensor 520 .

하우징부(110)는 내부에 수용되는 회전부(200)와 외부에 제공되는 고정부(300)을 서로 분리하고, 후술하는 진공 처리 장치의 챔버부(600)와 연결되어 외부와 분리된 진공 공간(V)을 정의할 수 있다. 진공 처리 장치의 챔버부(600)와 연결되어 진공 처리 공정이 진행되는 동안에는 하우징부(100) 내부는 진공으로 유지될 수 있어서, 외부의 대기압과 내부의 진공압 사이의 압력차를 견딜 수 있는 강도를 가져야한다. The housing 110 separates the rotating part 200 accommodated therein and the fixing part 300 provided to the outside from each other, and is connected to a chamber part 600 of a vacuum processing apparatus to be described later in a vacuum space separated from the outside ( V) can be defined. The inside of the housing part 100 may be maintained in a vacuum while it is connected to the chamber part 600 of the vacuum processing apparatus and the vacuum processing process is in progress, so that it can withstand the pressure difference between the external atmospheric pressure and the internal vacuum pressure. should have

원통형의 회전부(200)는 하우징부의 내측 공간에 수용되고, 자기력에 의해서 부상하여 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 회전부(200)를 부상시키고 회전시키는 자기력은 하우징부(100)의 외측에 배치되는 고정부(300)에 의해서 제공되는데, 회전부(200)와 고정부(300) 사이에 자계의 상호 작용을 원할하게 하기 위해서 원통형의 회전부(200)는 외주면(210)으로부터 외측으로 연장되어 서로 이격되도록 제공되는 제1 내지 제2 플랜지부(220, 230)를 포함할 수 있다. 회전부(200)는 고정부(300)에 의해서 강한 자계가 유도될 수 있도록 강자성 물질로 이루어질 수 있고, 원통형 회전부(200)의 상단부 또는 하단부의 외주면(210)을 따라 제공되고 소정 간격으로 이격된 복수의 돌출부(240)가 링 형태로 배치된 자극 톱니 혹은 자극 이빨(tooth)을 포함할 수 있다. The cylindrical rotating part 200 is accommodated in the inner space of the housing part, floats by magnetic force, and can rotate about a rotating shaft. The magnetic force for levitating and rotating the rotating part 200 is provided by the fixing part 300 disposed on the outside of the housing part 100, so that the interaction of the magnetic field between the rotating part 200 and the fixing part 300 is smooth. In order to do this, the cylindrical rotating part 200 may include first to second flange parts 220 and 230 that extend outwardly from the outer circumferential surface 210 and are provided to be spaced apart from each other. The rotating unit 200 may be made of a ferromagnetic material so that a strong magnetic field can be induced by the fixing unit 300 , and provided along the outer peripheral surface 210 of the upper end or lower end of the cylindrical rotating unit 200 and spaced apart at a predetermined distance. The protrusion 240 of the may include a pole tooth or pole tooth (tooth) arranged in a ring shape.

고정부(300)는 하우징부(100)의 외측에 제공되어 회전부(200)의 부상과 이동에 필요한 자기력을 제공할 수 있다. The fixing part 300 may be provided on the outside of the housing part 100 to provide a magnetic force necessary for the levitation and movement of the rotating part 200 .

고정부(300)는 회전부(200)의 제1 내지 제2 플랜지부(220, 230)에 대향하도록 수직(Z-축)방향으로 서로 이격되어 제공되는 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320); 및 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320) 사이에 제공되어 상기 회전부(200)에 흡인력을 발생시키는 제2 영구 자석부(330) 포함할 수 있다. The fixing part 300 includes first and second magnetic core plates 310, which are provided spaced apart from each other in the vertical (Z-axis) direction to face the first and second flange parts 220 and 230 of the rotating part 200 , 320); and a second permanent magnet unit 330 provided between the first and second magnetic core plates 310 and 320 to generate an attraction force to the rotating unit 200 .

제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320)는 원통형의 회전부(200)의 외주면을 따라 연장되는 일체의 평판으로 방사상의 폐쇄 회로를 구성하는데, 방사상으로 대칭되게 제공되는 돌출부를 포함할 수 있다. The first and second magnetic core plates 310 and 320 are integral flat plates extending along the outer circumferential surface of the cylindrical rotating part 200 and constitute a radial closed circuit, and may include radially symmetrically provided protrusions. .

제2 영구 자석부(330)는 수평(X-축 및 Y-축)방향으로 등간격으로 배치되어 복수개가 제공될 수 있다. 제2 영구 자석부(330)는 강한 자계를 갖고 있어서 공기 혹은 진공의 갭이 존재함에도 불구하고 회전부(200)에 강한 자계를 발생시킬 수 있고, 이로 인해 회전부(020)를 부상시킬 수 있을 뿐만 아니라 회전부가 (200)가 수직방향으로 제2 영구 자석부(330)의 중심이 맞추어질 수 있도록 한다. A plurality of second permanent magnet units 330 may be provided at equal intervals in the horizontal (X-axis and Y-axis) direction. Since the second permanent magnet unit 330 has a strong magnetic field, it can generate a strong magnetic field in the rotating unit 200 despite the presence of a gap of air or vacuum, thereby levitating the rotating unit 020 as well as The rotating part 200 allows the center of the second permanent magnet part 330 to be aligned in the vertical direction.

고정부(30)는 입력되는 전류에 의해서 자속을 발생시키는 구동 코일(360)과 위치 제어 코일(341, 342, 343)을 더 포함할 수 있다. The fixing unit 30 may further include a driving coil 360 and position control coils 341 , 342 , and 343 for generating magnetic flux by an input current.

구동 코일(360)은 복수의 단부 권선이 구동 코어부(350)의 내측면을 따라 등각격으로 배치되는 다상 권선으로, 회전부(200) 또는 그 외주면에 제공된 복수의 돌출부(240)인 자극 톱니 또는 자극 이빨의 자계와 상호작용하여 회전축을 중심으로 한 토오크를 발생시켜 회전부(200)을 회전시키는 회전 전자계 또는 회전 구동력을 발생시킨다. The driving coil 360 is a multi-phase winding in which a plurality of end windings are arranged at equal intervals along the inner surface of the driving core part 350 , and the pole teeth or It interacts with the magnetic field of the magnetic pole teeth to generate a torque centered on the rotation axis to generate a rotational electromagnetic field or rotational driving force that rotates the rotating part 200 .

한편, 제2 영구 자석부(330)의 자속은 고정부(300)과 회전부(200) 사이에 방사상의 흡인력을 발생시키는데, 이러한 흡인력은 방향에 따라 불안정성이 발생되어 회전부(200)을 일측으로 이동시킬 수 있다. 이러한 경우에는 회전부(200)의 위치 제어가 필요하게 되는데, 자속을 발생시키는 전류의 방향과 크기에 따라 상기 흡인력을 조절하는 위치 제어 코일을 이용하여 회전부(200)의 위치를 제어할 수 있다. 제2 영구 자석부(330)의 자속과 위치 제어 코일의 자속의 상대적인 방향이 일치하는지 혹은 반대 방향인지에 따라 흡인력을 추가로 발생시키거나 흡인력을 상쇄시킴으로써 회전부의 위치를 제어할 수 있다. 위치 제어 코일은 자속을 발생시키는 전류의 방향과 크기에 따라 상기 흡인력을 조절하여 회전부(20)의 수평 방향 위치를 제어하는 수평 위치 제어 코일(341); 및 자속을 발생시키는 전류의 방향과 크기에 따라 상기 흡인력을 조절하여 회전부(200)의 기울기를 제어하는 기울기 제어 코일(342)을 포함할 수 있다. On the other hand, the magnetic flux of the second permanent magnet unit 330 generates a radial attraction force between the fixed portion 300 and the rotating portion 200, and this attraction force generates instability depending on the direction to move the rotating portion 200 to one side. can do it In this case, it is necessary to control the position of the rotating unit 200. The position of the rotating unit 200 can be controlled by using a position control coil that adjusts the suction force according to the direction and magnitude of the current generating magnetic flux. The position of the rotating part may be controlled by additionally generating or offsetting the attractive force depending on whether the relative directions of the magnetic flux of the second permanent magnet unit 330 and the magnetic flux of the position control coil coincide or are opposite to each other. The position control coil includes: a horizontal position control coil 341 for controlling the horizontal position of the rotating unit 20 by adjusting the suction force according to the direction and magnitude of the current generating magnetic flux; and a tilt control coil 342 for controlling the tilt of the rotating unit 200 by adjusting the suction force according to the direction and magnitude of the current generating magnetic flux.

고정부(130)는 수직축(Z-축)에 교차하는 복수의 수평축(예를 들어, X-축 및 Y-축)을 따라 상기 수직축을 중심으로 대칭적으로 쌍을 이루어 배치되는 복수의 자석 조립체를 포함할 수 있다. 복수의 자석 조립체는 방사상으로 대칭되게 제공되는 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320)의 돌출부에 대응되는 위치에 제공될 수 있다. The fixing part 130 is a plurality of magnet assemblies arranged in pairs symmetrically about the vertical axis along a plurality of horizontal axes (eg, X-axis and Y-axis) intersecting the vertical axis (Z-axis). may include. The plurality of magnet assemblies may be provided at positions corresponding to the protrusions of the first and second magnetic core plates 310 and 320 that are provided symmetrically in a radial direction.

상기 복수의 자석 조립체 각각은, 회전부(200)에 흡인력을 발생시켜 회전부를 부상시키는 제2 영구 자석부(330), 수평 위치 제어 코일(341), 및 기울기 제어 코일(342);을 포함할 수 있다. Each of the plurality of magnet assemblies may include; have.

복수의 제2 영구 자석부(330)은 방사상으로 대칭되게 제공되는 수직방향으로 이격되어 제공되는 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320)의 돌출부가 형성된 영역 사이의 외주면에 배치된다. The plurality of second permanent magnet parts 330 are provided radially symmetrically and are disposed on an outer circumferential surface between regions in which protrusions of the first to second magnetic core plates 310 and 320 are provided and are provided to be vertically spaced apart.

수평 위치 제어 코일(341)과 기울기 제어 코일(342)은 수직방향으로 서로 이격되어 제공되는 제1 자기 코어판(310)의 돌출부와 제2 자기 코어판(320)의 돌출부에 각각 권취될 수 있다. The horizontal position control coil 341 and the inclination control coil 342 may be wound on the protrusion of the first magnetic core plate 310 and the protrusion of the second magnetic core plate 320 provided to be spaced apart from each other in the vertical direction, respectively. .

수직축(회전축)을 중심으로 X-축과 Y-축 방향으로 서로 대칭되게 배치되는 제2 영구 자석부(330), 수평 위치 제어 코일(341), 및 기울기 제어 코일(342)의 자속 방향과 자속 크기를 상대적으로 변화시킴에 따라서, 회전부(200)의 수평 방향 위치 제어와 기울기 제어가 가능하게 된다. Magnetic flux direction and magnetic flux of the second permanent magnet unit 330 , the horizontal position control coil 341 , and the tilt control coil 342 , which are disposed symmetrically to each other in the X-axis and Y-axis directions about the vertical axis (rotation axis) As the size is relatively changed, horizontal position control and tilt control of the rotating unit 200 are possible.

고정부(300)는 하우징부(100)을 따라 연장되어 하우징부(100)를 감싸도록 제공되고, 자속을 발생시키는 전류의 방향과 크기에 따라 회전부(200)의 수직 방향 위치를 제어하는 수직 위치 제어 코일(343)을 더 포함할 수 있다. 회전부(200)은 자중에 의해서 아랫방향으로 힘을 받게 되어서 부상되어 있는 회전부가(200)가 수직방향으로 영구자석의 높이 중심이 맞추어지지 못하고, 정위치보다 아래로 쳐질 수가 있다. 이런 경우에서 고속으로 회전하게 되면 영구자석에 의한 자기력과 중력의 상호작용으로 인해서 회전부가 회전하면서 요동칠 수 있다. 따라서, 필요에 따라서 회전부(200)을 원하는 높이에 위치시킬 수 있도록 회전부(200)의 수직 방향 위치를 제어할 필요가 있는데, 수직 위치 제어 코일(343)에서 코일을 흐르는 전류의 방향과 크기를 조절함으로써 회전부(200)의 수직 방향 위치를 제어할 수 있다. The fixing part 300 extends along the housing part 100 and is provided to surround the housing part 100 , and a vertical position to control the vertical position of the rotating part 200 according to the direction and magnitude of a current generating magnetic flux. A control coil 343 may be further included. The rotating unit 200 is subjected to a downward force by its own weight, so that the floating rotating unit 200 cannot vertically align the height of the permanent magnet, and may be struck downwards from its original position. In this case, when rotating at a high speed, the rotating part may oscillate while rotating due to the interaction between the magnetic force and gravity caused by the permanent magnet. Therefore, it is necessary to control the vertical position of the rotating unit 200 so that the rotating unit 200 can be positioned at a desired height as needed. By doing so, it is possible to control the vertical position of the rotating unit 200 .

한편, 위치 제어 코일(341, 342, 343)을 이용하여 회전부(200)의 위치를 조절하기 위해서는 회전부(200)의 위치 또는 변위를 측정할 필요가 있다. 회전부의 수평 방향 위치, 기울기, 수직 방향 위치를 제어하기 위해서는 서로 이격된 복수의 변위 센서부(400)를 이용하여 회전부의 수평 방향 위치와 수직 방향 위치를 획득하여야 한다. Meanwhile, in order to adjust the position of the rotating unit 200 using the position control coils 341 , 342 , and 343 , it is necessary to measure the position or displacement of the rotating unit 200 . In order to control the horizontal position, inclination, and vertical position of the rotating part, the horizontal position and the vertical position of the rotating part must be obtained by using a plurality of displacement sensor units 400 spaced apart from each other.

수평 변위 센서부(410)는 회전부의 내측 또는 외측에 복수개가 제공되어 회전부(200)의 수평 방향 변위를 측정할 수 있다. A plurality of horizontal displacement sensor units 410 may be provided inside or outside the rotating unit to measure the horizontal displacement of the rotating unit 200 .

수직 변위 센서부(420)는 하우징부(100)의 저면부(110)에 복수개가 장착되어, 회전부(200)의 수직 방향 변위를 측정할 수 있다. 서로 등간격으로 이격되어 복수의 수직 변위 센서부(420)는 상측에서 부상한 채로 회전하는 회전부(200)의 하단부의 위치 혹은 변위를 측정하여, 수직 변위 센서부와 회전부 사이의 방사상 위치별 간격을 이용하여 회전부의 기울기와 수직 위치(높이)를 알 수 있다. A plurality of vertical displacement sensor units 420 may be mounted on the bottom surface portion 110 of the housing unit 100 to measure the vertical displacement of the rotating unit 200 . A plurality of vertical displacement sensor units 420 spaced at equal intervals from each other measure the position or displacement of the lower end of the rotating unit 200 that rotates while floating from the upper side. You can know the inclination and vertical position (height) of the rotating part by using it.

속도 센서부(500)는 하우징부(100)의 외측에 제공되어 회전부(200)의 회전 속도를 측정할 수 있다. 회전부(200)의 상단부 혹은 하단부의 외주면에 제공되는 복수의 돌출부(240)가 이루는 자극 톱니 혹은 자극 이빨에 대향하도록 속도 센서부(500)를 배치하면, 회전부(200)의 회전에 따라 회전부(200)와 속도 센서부(500) 사이의 거리가 변화하게 되므로 이러한 거리 변화에 의해 유도되는 전자기적 특성 변화를 시간에 따라 감지하여 회전부의 회전 속도를 측정할 수 있다. The speed sensor unit 500 may be provided outside the housing unit 100 to measure the rotational speed of the rotating unit 200 . When the speed sensor unit 500 is disposed to face the magnetic pole teeth or magnetic pole teeth formed by the plurality of protrusions 240 provided on the outer peripheral surface of the upper end or lower end of the rotating unit 200, the rotating unit 200 according to the rotation of the rotating unit 200 ) and the speed sensor unit 500 change, so the change in electromagnetic characteristics induced by the distance change can be detected over time to measure the rotational speed of the rotating unit.

속도 센서부(500)는 홀 센서를 포함할 수 있다. 홀 센서는 자석에서 나오는 자속밀도(가우스)의 크기 변화(즉, 거리 변화)에 따라 선형적으로 출력값을 출력하는데, 이로부터 변위 또는 간격을 측정할 수 있다. 즉, 홀 센서는 바이어스 자기장을 만들어 강자성체 물질로 이루어진 회전부(200)을 타겟으로 거리에 따른 자속밀도 변화를 감지하여 아날로그 출력값(전압값 또는 전류값)을 출력하므로, 이를 이용하면 자속이 통과하는 외측벽(110) 내측에 위치하는 회전부(200)의 변위 또는 거리를 측정할 수 있다. The speed sensor unit 500 may include a Hall sensor. The Hall sensor linearly outputs an output value according to the magnitude change (ie, distance change) of the magnetic flux density (Gaussian) emitted from the magnet, from which displacement or distance can be measured. That is, the Hall sensor generates a bias magnetic field and senses the change in magnetic flux density according to the distance to the rotating part 200 made of a ferromagnetic material as a target and outputs an analog output value (voltage value or current value). (110) It is possible to measure the displacement or distance of the rotating part 200 located inside.

하우징부(100)는 저면부(110)를 사이에 두고 서로 연결되는 원통형의 내측벽(120); 및 상기 내측벽(120)의 외측에 제공되는 원통형의 외측벽(130);를 더 포함할 수 있다. 회전부(200)는 하우징부의 내측벽(120)과 외측벽(130) 사이에 수용되며, 외측벽(130)의 두께는 내측벽(120)의 두께 및 저면부(130)의 두께보다 얇을 수 있다. The housing part 100 includes a cylindrical inner wall 120 connected to each other with the bottom part 110 interposed therebetween; and a cylindrical outer wall 130 provided on the outside of the inner wall 120 . The rotating part 200 is accommodated between the inner wall 120 and the outer wall 130 of the housing part, and the thickness of the outer wall 130 may be thinner than the thickness of the inner wall 120 and the thickness of the bottom portion 130 .

외측벽(130)은 회전부(200)과 고정부(300) 사이에 제공되어 회전부(200)과 고정부(300) 간에 자력선이 충분히 통과하여 상호 작용할 수 있도록 얇은 두께의 박판으로 이루어질 수 있다. 반면에, 내측벽(120)과 저면부(110)는 자력선이 통과할 필요가 없으므로, 대기압과 진공압의 압력차를 견딜 뿐만 아니라 전체적인 하우징 구조의 강도를 위해서 외측벽(130)보다 두꺼울 수 있다. 그리고, 고정부(300)과 회전부(200)의 자속이 외측벽(130)을 손실없이 투과하기 위해서 외측벽(130)은 상자성 물질, 비자성 물질, 및 반자성 물질 중에서 적어도 어느 하나, 혹은 이들의 화합물로 이루어 질 수 있고, 그 두께는 0.5 내지 2.5mm일 수 있다. 외측벽(130)의 두께가 0.5mm보다 얇은 경우는 자속의 손실은 최소화할 수 있지만 대기압과 진공압 사이의 압력차를 견딜 수 없게 되어 하우징 형상을 유지할 수 없게 되고, 외측벽(130)의 두께가 2.5mm보다 두껍게 되면 구조적으로는 안정화되지만 자력선이 외측벽을 통과할 수 없게 된다. 한편, 외측벽(130)이 강자성체 물질로 이루어지는 경우에는 고정부과 회전부의 자속이 외측벽을 투과할 수 없고, STS316 또는 SUS304 등의 비자성 물질로 이루어지는 경우에는 고정부와 회전부의 자속이 손실 없이 투과할 수 있게 된다. The outer wall 130 is provided between the rotating part 200 and the fixing part 300 so that a magnetic force line between the rotating part 200 and the fixing part 300 can sufficiently pass through and can be made of a thin plate having a thin thickness. On the other hand, since the inner wall 120 and the bottom surface 110 do not need to pass the magnetic force line, they may be thicker than the outer wall 130 for the strength of the overall housing structure as well as to withstand the pressure difference between atmospheric pressure and vacuum pressure. And, in order for the magnetic flux of the fixing part 300 and the rotating part 200 to pass through the outer wall 130 without loss, the outer wall 130 is made of at least one of a paramagnetic material, a non-magnetic material, and a diamagnetic material, or a compound thereof. may be made, and the thickness may be 0.5 to 2.5 mm. When the thickness of the outer wall 130 is thinner than 0.5 mm, the loss of magnetic flux can be minimized, but it cannot withstand the pressure difference between atmospheric pressure and vacuum pressure, so that the shape of the housing cannot be maintained, and the thickness of the outer wall 130 is 2.5 If it is thicker than mm, it is structurally stabilized, but the magnetic force line cannot pass through the outer wall. On the other hand, when the outer wall 130 is made of a ferromagnetic material, the magnetic flux of the fixed part and the rotating part cannot pass through the outer wall, and when made of a non-magnetic material such as STS316 or SUS304, the magnetic flux of the fixed part and the rotating part can pass through without loss. there will be

내측벽(120)과 저면부(110)는 충분한 두께를 갖고 있어서 수평 변위 센서부(410)과 수직 변위 센서부(420)은 각각 하우징부의 내측벽(120)과 저면부(110)에 형성된 구멍에 삽입되어 장착되는데, 자기부상 회전 장치가 기판 처리 장치의 챔버에 연결되어 사용되는 경우에 하우징 내부의 진공압과 하우징 외부의 대기압 사이의 압력 차이에 의한 공기 혹은 가스 누설을 방지하기 위해서 오링 등의 실링 부재로 실링되어 조립된다. The inner wall 120 and the bottom surface part 110 have sufficient thickness, so that the horizontal displacement sensor part 410 and the vertical displacement sensor part 420 have holes formed in the inner wall 120 and the bottom surface part 110 of the housing part, respectively. In order to prevent air or gas leakage due to the pressure difference between the vacuum pressure inside the housing and the atmospheric pressure outside the housing, when the magnetic levitation rotating device is connected to the chamber of the substrate processing apparatus, an O-ring is installed. It is sealed and assembled with a sealing member.

도 5는 진공 처리 장치에서 진공 여부에 따른 회전 속도 변화를 설명하는 개념도이다. 5 is a conceptual diagram illustrating a change in rotational speed depending on whether a vacuum is used in a vacuum processing apparatus.

도 5를 참조하면, 챔버부(600)와 하우징부(100)이 서로 연결되어 형성되는 진공 공간이 대기압으로 유지되는 경우에는 챔버부(600)와 하우징부(100)는 형상을 그대로 유지할 수 있으나, 진공 공간(V)의 압력이 대기압에서 진공 상태로 변화하게 되면 챔버부(600)와 하우징부(100)의 형상이 부분적으로 변화할 수 있다. 외측벽(130)은 챔버부와 하우징부 중에서 가장 얇은 두께를 갖고 있는 부분으로서, 진공 공간이 진공 상태로 변화하면 압력차에 의해서 내측으로 찌그러졌다가, 진공 공간이 대기압으로 다시 변화하면 그 형상이 원복될 수 있다. Referring to FIG. 5 , when the vacuum space formed by connecting the chamber unit 600 and the housing unit 100 to each other is maintained at atmospheric pressure, the shape of the chamber unit 600 and the housing unit 100 may be maintained as it is. , when the pressure of the vacuum space V changes from atmospheric pressure to a vacuum state, the shapes of the chamber part 600 and the housing part 100 may be partially changed. The outer wall 130 is a part having the thinnest thickness among the chamber part and the housing part, and when the vacuum space changes to a vacuum state, it is squashed inward due to the pressure difference, and when the vacuum space changes back to atmospheric pressure, the shape returns to its original shape. can be

진공 상태에서 외측벽(130)이 내측으로 찌그러지는 현상이 발생하면, 외측벽(130)과 일체로 연결된 저면부(110)도 외측벽(130)의 형상 변화에 따라 수㎛ 내지 수백㎛ 정도 위쪽으로 상승하게 될 수 있다. 이러한 저면부(110)의 상승 높이는 진공 공간(V)의 진공도에 따라 변화될 수 있다. When a phenomenon occurs in which the outer wall 130 is crushed inward in a vacuum state, the bottom surface portion 110 integrally connected with the outer wall 130 also rises upward by several micrometers to several hundred micrometers according to the shape change of the outer wall 130. can be The rising height of the bottom part 110 may be changed according to the degree of vacuum of the vacuum space (V).

회전부의 수직 방향 변위를 측정하는 수직 변위 센서부(420)는 하우징부의 저면부(110)에 장착되어 있으므로, 진공 공간(V)이 진공 상태로 변화하게 되면 저면부(110)의 상승에 따라 수직 변위 센서부(420)의 높이도 높아지게 된다. 고정부(300)의 자기부상계는 수직 변위 센서부(420)에서 측정되는 회전부(200)의 높이에 따라 수직 방향(즉, Z축 방향)의 제어를 하게되는데, 수직 변위 센서부(420) 자체의 높이가 달라지므로 수직 방향의 목표 기준값(target reference, set point, 또는 offset value)이 변경되므로, 회전부(200)의 높이 또한 수㎛ 내지 수백㎛ 정도 상승하게 된다. Since the vertical displacement sensor unit 420 for measuring the vertical displacement of the rotating part is mounted on the bottom surface part 110 of the housing part, when the vacuum space V changes to a vacuum state, the vertical displacement sensor part 420 is vertical as the bottom part 110 rises. The height of the displacement sensor unit 420 is also increased. The magnetic levitator of the fixing unit 300 controls the vertical direction (ie, the Z-axis direction) according to the height of the rotating unit 200 measured by the vertical displacement sensor unit 420 , the vertical displacement sensor unit 420 . Since the height of itself is changed, the target reference value (target reference, set point, or offset value) in the vertical direction is changed, so that the height of the rotating part 200 is also increased by several to several hundred µm.

한편, 속도 센서부(500)는 하우징부의 외측에 제공되어 있으므로, 진공 공간의 압력과 상관없이 항상 일정한 높이를 유지할 수 있다. 따라서, 진공 상태에서는 회전부(200)와 속도 센서부(500)의 상대적인 높이차가 발생될 수 있다. 속도 센서부(500)와 복수의 돌출부(240)가 이루는 자극 톱니 혹은 자극 이빨이 서로 대향하도록 배치되어 회전부(200)의 회전 속도를 측정하는데, 회전부(혹은 회전부의 자극 톱니)와 속도 센서부의 상대적인 높이차가 발생하면 속도 센서부(500)의 감도가 변경되어 회전 속도를 정확하게 측정할 수 없게 된다. 즉, 홀 센서를 포함하는 속도 센서부(500)는 회전부의 돌출부(또는 회전부의 자극 톱니)에서 나오는 자속의 벡터값을 측정하는데, 회전부의 돌출부(또는 회전부의 자극 톱니)가 상하로 움직이게 되면 자속의 벡터값이 변화하게 되어 속도 센서부는 정확한 측정을 할 수 없게 되는 것이다. On the other hand, since the speed sensor unit 500 is provided on the outside of the housing unit, it is possible to always maintain a constant height regardless of the pressure in the vacuum space. Accordingly, a relative height difference between the rotation unit 200 and the speed sensor unit 500 may occur in a vacuum state. The speed sensor unit 500 and the magnetic pole teeth formed by the plurality of protrusions 240 are arranged to face each other to measure the rotational speed of the rotating unit 200, and the rotation unit (or the magnetic pole teeth of the rotating unit) and the speed sensor unit are disposed to face each other. When the height difference occurs, the sensitivity of the speed sensor unit 500 is changed, so that it is impossible to accurately measure the rotation speed. That is, the speed sensor unit 500 including the Hall sensor measures the vector value of the magnetic flux coming out of the protrusion (or the pole tooth of the rotating part) of the rotating part. Since the vector value of is changed, the speed sensor unit cannot perform accurate measurement.

도 6은 진공 처리 장치에서 진공 공간(S)의 진공 여부에 따른 회전 속도 변화 그래프로서, 속도 센서부(500)가 하나의 속도 센서, 즉 제1 속도 센서(510)만으로 회전부(200)의 회전 속도를 측정한 시간에 대한 회전 속도 변화 그래프이다. 6 is a graph showing a change in rotational speed according to whether the vacuum space S is vacuumed in the vacuum processing apparatus, wherein the speed sensor unit 500 rotates the rotation unit 200 with only one speed sensor, that is, the first speed sensor 510. It is a graph of rotational speed change with respect to time measured speed.

진공 공간(V)이 대기압으로 유지되는 경우에는 도 6의 (a)에서와 같이 회전부(200)의 회전 속도를 측정하면 일정 시간이 지난 정상 상태에서 일정한 회전 속도 파형을 나타내면서 회전부가 안정적인 회전을 하는 것 확인 할 수 있다. 반면에, 진공 공간(V)이 진공 상태로 변화하면 도 6의 (b)에서와 같이 일정 시간이 지난 정상 상태에서도 회전부(200)의 회전 속도가 급격하게 변동하는 속도 헌팅 혹은 속도 리플(ripple) 현상이 나타내면서 회전부가 불안정한 회전을 하는 것을 확인할 수 있다. 속도 헌팅 현상이 발생되면 회전부의 회전이 불안정해지고 정상적으로 정정지가 안될 뿐만 아니라, 회전부에 연결되어 회전하는 피회전물(예를 들어 웨이퍼)이 회전 방향 또는 반경 방향으로 밀림 현상이 발생될 수 있다. When the vacuum space V is maintained at atmospheric pressure, when the rotational speed of the rotating part 200 is measured as shown in FIG. can check that On the other hand, when the vacuum space V is changed to a vacuum state, as in FIG. 6(b) , the rotational speed of the rotating part 200 rapidly fluctuates even in a normal state after a certain time has elapsed. Speed hunting or speed ripple It can be seen that the rotating part rotates unstable while the phenomenon is displayed. When the speed hunting phenomenon occurs, the rotation of the rotating part is unstable and not normally stopped, and the rotating object (eg, a wafer) connected to the rotating part and rotating may be pushed in the rotational or radial direction.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 속도 센서부(500)는 서로 다른 높이에 제공되는 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)를 포함할 수 있다. To solve this problem, the speed sensor unit 500 may include a first speed sensor 510 and a second speed sensor 520 provided at different heights.

진공 공간(V)이 대기압으로 유지될 때와 진공 상태로 유지될 때에 따라 서로 다른 높이를 갖는 회전부(200)의 비정상적인 회전을 억제하기 위해서 서로 다른 높이에 제공되는 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)에서 각각 측정된 회전부(200)의 회전 속도의 평균값을 회전부(200)의 회전 속도로 할 수 있다. 즉, 회전부(200)의 높이가 달라지더라도, 이에 따라 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)에서 측정되는 각각의 회전 속도는 상호 보완적으로 증감하게 되어 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)에서 각각 측정된 회전 속도의 평균값은 회전부의 높이 변화와 상관없는 정확한 회전부의 회전 속도가 될 수 있다. A first speed sensor 510 and a first speed sensor 510 provided at different heights to suppress abnormal rotation of the rotating part 200 having different heights depending on when the vacuum space V is maintained at atmospheric pressure and when maintained in a vacuum state 2 An average value of the rotational speeds of the rotational part 200 measured by the speed sensor 520 may be used as the rotational speed of the rotational part 200 . That is, even if the height of the rotating unit 200 is changed, the respective rotational speeds measured by the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 are increased or decreased complementary to each other, so that the first speed sensor ( 510) and the average value of the rotational speeds measured by the second speed sensor 520, respectively, may be an accurate rotational speed of the rotating part regardless of a change in the height of the rotating part.

제1 속도 센서(51) 및 제2 속도 센서(520)는 수직방향으로 나란히 배열될 수 있다. 이때 이들은 홀 센서일 수 있다. The first speed sensor 51 and the second speed sensor 520 may be arranged side by side in the vertical direction. In this case, they may be Hall sensors.

제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)에서 측정되는 각각의 회전 속도의 평균값을 이용하여 정확한 회전부의 회전 속도를 획득하기 위해서는 시간에 따라 동일한 위치의 회전부의 자극 톱니(돌출부)에 대한 센싱 출력값을 얻어야 하므로 제1 속도 센서(51) 및 제2 속도 센서(520)는 수직방향으로 나란히 배열될 수 있다. In order to obtain an accurate rotational speed of the rotational part using the average value of each rotational speed measured by the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520, the Since it is necessary to obtain a sensing output value for , the first speed sensor 51 and the second speed sensor 520 may be arranged side by side in the vertical direction.

상기 속도 센서부는 제1 내지 제2 자기 코어판 중 어느 하나의 평면 상에 지지될 수 있다. The speed sensor unit may be supported on any one plane of the first to second magnetic core plates.

그리고, 속도 센서부(500)는 상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서를 고정하고, 강자성체로 이루어진 고정 막대부(530); 및 상기 고정 막대부(530)가 지지되는 제1 영구 자석부(540);를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 영구 자석부(540)는 제1 내지 제2 자기 코어판 중 어느 하나의 평면 상에 고정 지지될 수 있다. In addition, the speed sensor unit 500 is fixed to the first speed sensor and the second speed sensor, the fixed bar portion 530 made of a ferromagnetic material; and a first permanent magnet part 540 on which the fixing bar part 530 is supported. In this case, the first permanent magnet unit 540 may be fixedly supported on any one plane of the first to second magnetic core plates.

회전부(200)를 부상, 이동 및 회전 시키기 위한 회전부(200)와 고정부(300) 사이의 자기 회로와는 별개로 제1 영구 자석부(540)를 이용하여 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서가 신호를 입력 받을 수 있는 자기 경로(path)를 구성할 수 있다. 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서에 입력되는 제1 영구 자석부(54)에 의한 자기 회로는 회전부의 복수의 돌출부(240)를 바라보게 된다. 즉, 자기 회로는 제1 영구 자석부(54), 제2 자기 코어판(또는 제1 자기 코어판), 제2 플랜지부(또는 제1 플랜지부), 회전부의 외주면(210), 돌출부(240), 제1 내지 제2 속도 센서(510, 520), 고정 막대부(530), 및 제1 영구 자석부(54)의 경로 혹은 제1 영구 자석부(540)의 자극에 따라 그 역순의 경로를 구성한다. Separately from the magnetic circuit between the rotating unit 200 and the fixed unit 300 for levitating, moving and rotating the rotating unit 200, a first speed sensor and a second speed sensor using the first permanent magnet unit 540 can configure a magnetic path through which a signal can be input. The magnetic circuit by the first permanent magnet unit 54 input to the first speed sensor and the second speed sensor faces the plurality of protrusions 240 of the rotating part. That is, the magnetic circuit includes the first permanent magnet part 54 , the second magnetic core plate (or the first magnetic core plate), the second flange part (or the first flange part), the outer peripheral surface 210 of the rotating part, and the protrusion part 240 . ), the first to second speed sensors 510 and 520 , the fixed rod part 530 , and the path of the first permanent magnet part 54 or the path in the reverse order according to the magnetic pole of the first permanent magnet part 540 . make up

한편, 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)는 고정 막대부(530)의 외주면에 장착되어 고정되고, 고정 막대부(530)의 횡단면은 원형일 수 있다. Meanwhile, the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 may be mounted and fixed to the outer circumferential surface of the fixed bar 530 , and the cross-section of the fixed bar 530 may be circular.

횡단면이 원형인 고정 막대부(530)의 외주면에 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)가 장착되어 고정되면, 회전부의 돌출부 혹은 자극 톱니에서 나오는 자속이 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)에 효과적으로 집중될 수 있어서 정밀한 자속 변화를 측정할 수 있어서, 보다 정확한 회전 속도를 측정할 수 있게 된다. 반면에, 예를 들어 사각 기둥 형상의 고정 막대부의 일 평면에 속도 센서가 장착되어 있다면, 회전부의 돌출부 혹은 자극 톱니에서 나오는 자속의 일부만이 속도 센서로 입력되어 정밀한 자속 변화를 측정할 수 없게 될 수 있다. When the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 are mounted and fixed on the outer circumferential surface of the fixed rod unit 530 having a circular cross section, the magnetic flux coming out of the protrusion or the magnetic pole tooth of the rotating unit is the first speed sensor 510 . ) and the second speed sensor 520 can be effectively focused to measure a precise magnetic flux change, so that a more accurate rotational speed can be measured. On the other hand, for example, if the speed sensor is mounted on one plane of the fixed bar in the shape of a square column, only a part of the magnetic flux from the protrusion of the rotating part or the magnetic pole tooth is input to the speed sensor, and it may not be possible to measure the precise magnetic flux change. have.

제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)는 서로 이격되어 제공될 수 있다. 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)는 측방향(혹은 높이 방향) 측정범위는 프로브 직경의 3배 정도를 측정할 수 있으므로, 넓은 범위의 회전부(200)의 높이 변화에 보다 효과적으로 대응하기 위하여 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)는 서로 이격될 수 있다. 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)가 서로 이격되지 않고 연이어 인접하여 배치되면, 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)의 측방향(혹은 높이 방향) 측정범위가 서로 겹치게 되어 속도 센서부(500)의 측방향(혹은 높이 방향) 측정범위가 회전부(200)의 높이 변화에 충분히 대응하지 못하게 될 수 있다. The first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 may be provided to be spaced apart from each other. Since the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 can measure about three times the diameter of the probe in the lateral (or height direction) measuring range, it is more sensitive to the change in height of the rotating part 200 in a wide range. In order to respond effectively, the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 may be spaced apart from each other. When the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 are arranged adjacent to each other without being spaced apart from each other, the lateral direction (or height direction) of the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 is measured. Since the ranges overlap each other, the measurement range in the lateral direction (or the height direction) of the speed sensor unit 500 may not sufficiently respond to the change in height of the rotation unit 200 .

한편, 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520) 사이의 이격거리는 회전부(200)의 상단부 혹은 하단부 외주면을 따라 제공되는 복수의 돌출부(240) 외측 단부 두께의 2배 이하일 수 있다. 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)는 복수의 돌출부(240) 외측 단부면을 대향하게 되는데, 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520) 사이의 이격거리가 외측 단부 두께의 2배보다 크게 되면, 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520)의 측방향(혹은 높이 방향) 측정범위범위가 서로 너무 벌어지게 되어 제1 속도 센서(510) 및 제2 속도 센서(520) 중에서 어느 하나의 속도 센서는 회전부의 돌출부(240)와 대향하지 않게 될 수 있다. 이러한 경우에는 회전부의 돌출부(자극 톱니 또는 자극 이빨)에서 나오는 자속 벡터값을 적절히 측정하지 못하게 되어 하나의 속도 센서만으로 측정하는 것과 유사하게 속도 헌팅 현상이 나타날 수 있다. On the other hand, the separation distance between the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 may be less than twice the thickness of the outer end of the plurality of protrusions 240 provided along the outer peripheral surface of the upper end or lower end of the rotation unit 200 . The first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 face the outer end surfaces of the plurality of protrusions 240 , and the separation distance between the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 is When it is greater than twice the thickness of the outer end, the lateral (or height direction) measuring ranges of the first speed sensor 510 and the second speed sensor 520 are too wide apart from each other, so that the first speed sensor 510 and Any one of the second speed sensors 520 may not face the protrusion 240 of the rotating part. In this case, it is impossible to properly measure the magnetic flux vector value from the protrusion (pole tooth or pole tooth) of the rotating part, so a speed hunting phenomenon may appear similar to measuring with only one speed sensor.

한편, 고정부(300)는 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320) 중 어느 하나에 연결되고, 비자성체로 이루어진 커버부(380); 상기 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320)과 이격되도록 상기 커버부(380)에 연결되고, 강자성체로 이루어진 구동 코어부(350); 상기 구동 코어부(350)의 일부에 권선되어 상기 회전부(200)에 회전 구동력을 제공하는 복수의 구동 코일부(360); 및 상기 커버부(380)에 연결되어 상기 속도 센서부(500)를 상단부를 고정하는 홀더부(370);를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the fixing part 300 is connected to any one of the first to second magnetic core plates 310 and 320, the cover part 380 made of a non-magnetic material; a driving core part 350 connected to the cover part 380 to be spaced apart from the first and second magnetic core plates 310 and 320 and made of a ferromagnetic material; a plurality of driving coil units 360 wound around a portion of the driving core unit 350 to provide rotational driving force to the rotating unit 200 ; and a holder part 370 connected to the cover part 380 to fix the speed sensor part 500 to the upper part.

커버부(380)는 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320) 중 어느 하나에 연결되고, 비자성체로 이루어져서 구조적으로는 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320) 중 어느 하나에 지지되지만 자기적으로 분리될 수 있다. The cover part 380 is connected to any one of the first to second magnetic core plates 310 and 320 , and is made of a non-magnetic material and is structurally connected to any one of the first to second magnetic core plates 310 and 320 . supported but magnetically detachable.

구동 코어부(350)는 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320)과 이격되고 비자성체로 이루어진 커버부(380)에 연결되어 지지되므로, 회전부(200)의 위치 제어를 위해서 회전부의 제1 내지 제2 플랜지부(220, 230)와 고정부(300)의 제1 내지 제2 자기 코어판(310, 320) 사이에 형성되는 자기회로(혹은 자기 경로)와는 별개로 회전 구동력을 발생시키는 자기 회로를 이룰 수 있다. The driving core part 350 is spaced apart from the first to second magnetic core plates 310 and 320 and is connected to and supported by the cover part 380 made of a non-magnetic material. A method for generating a rotational driving force separately from a magnetic circuit (or magnetic path) formed between the first and second flange portions 220 and 230 and the first and second magnetic core plates 310 and 320 of the fixing portion 300 . A magnetic circuit can be formed.

복수의 구동 코일부(360)는 구동 코어부(350)의 일부(예를 들어 돌출부)에 권선되어 상기 회전부(200)에 회전 구동력을 제공할 수 있다. 복수의 구동 코일부(360)은 복수의 단부 권선이 구동 코어부(350)의 내측면을 따라 등각격으로 배치되는 다상 권선으로, 순차적으로 입력되는 구동 전류에 의해서 자속을 발생시켜 회전부(120) 또는 그 외주면에 제공된 복수의 자극 톱니의 자계와 상호작용함으로써, 회전축을 중심으로 한 토오크를 발생시켜 회전부(120)을 회전시키는 회전 구동력을 발생시킨다. The plurality of driving coil units 360 may be wound around a portion (eg, protrusion) of the driving core unit 350 to provide rotational driving force to the rotating unit 200 . The plurality of driving coil units 360 is a polyphase winding in which a plurality of end windings are arranged at equal intervals along the inner surface of the driving core unit 350 , and generates magnetic flux by sequentially input driving current to rotate the rotating unit 120 . Alternatively, by interacting with the magnetic field of the plurality of magnetic pole teeth provided on the outer circumferential surface, a torque centered on the rotating shaft is generated to generate a rotational driving force for rotating the rotating unit 120 .

홀더부(370)은 커버부(380)에 연결되어 속도 센서부(500)를 상단부(즉, 고정 막대부(530)의 상단부)를 고정하여 구조적으로 안정화할 수 있고, 속도 센서부(500)가 별도의 자기회로를 구성할 수 있도록 비자성체로 이루어질 수 있다. The holder unit 370 is connected to the cover unit 380 to fix the speed sensor unit 500 at the upper end (ie, the upper end of the fixed bar unit 530 ) so that it can be structurally stabilized, and the speed sensor unit 500 . may be made of a non-magnetic material so as to configure a separate magnetic circuit.

본 발명의 자기부상 회전 장치는 제1 속도 센서(510) 내지 제2 속도 센서(520)에서 각각 측정된 회전부(200)의 회전 속도를 합산하여 획득한 회전 속도의 평균값을 이용하여 상기 회전부의 회전 속도를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부는 제1 속도 센서(510) 내지 제2 속도 센서(520)에서 각각 측정된 회전 속도의 평균값을 회전부의 회전 속도로 결정하고, 결정된 회전 속도에 따라 구동 전류를 구동 코일부(360)에 입력하도록 제어함으로써, 진공 상태에서 회전부의 높이 변화에 상관없이 회전부(200)의 안정적인 회전이 가능하게 할 수 있다. The magnetic levitation rotating apparatus of the present invention uses the average value of the rotational speed obtained by summing the rotational speeds of the rotating unit 200 measured by the first speed sensor 510 to the second speed sensor 520, respectively, to rotate the rotating unit. It may further include a control unit (not shown) for controlling the speed. The control unit determines the average value of the rotational speeds measured by the first speed sensor 510 to the second speed sensor 520 as the rotational speed of the rotating unit, and inputs a driving current to the driving coil unit 360 according to the determined rotational speed. By controlling to do so, it is possible to enable stable rotation of the rotating unit 200 regardless of a change in the height of the rotating unit in a vacuum state.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 회전 속도 그래프이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따르면 진공 공간(S)가 진공으로 유지되는 진공 상태에서도 회전부(200)가 정지 상태에서 회전을 시작하고 일정 시간이 지난 정상 상태에서는 시간에 따른 회전부(200)의 회전 속도 측정값이 일정한 회전 속도 파형을 나타내면서 속도 헌팅 현상이 효과적으로 억제되고, 회전부가 안정적인 회전을 하는 것 확인 할 수 있다. 7 is a rotational speed graph of the magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7 , according to the present invention, even in a vacuum state in which the vacuum space S is maintained in a vacuum, the rotating unit 200 starts to rotate in a stationary state, and in a normal state after a predetermined time elapses, the rotation of the rotating unit 200 according to time As the rotation speed measurement value shows a constant rotation speed waveform, the speed hunting phenomenon is effectively suppressed, and it can be confirmed that the rotating part rotates stably.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 처리 장치의 개념도이다. 8 is a conceptual diagram of a vacuum processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 처리 장치를 설명함에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.In describing the vacuum processing apparatus according to another embodiment of the present invention, matters overlapping with those described above in relation to the magnetic levitation rotating apparatus according to an embodiment of the present invention will be omitted.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 처리 장치는 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치; 상기 하우징부(100)에 에 연결되어 진공 공간(V)을 형성하는 챔버부(600); 및 상기 진공 공간(V)을 배기하는 배기부(900);를 포함할 수 있다. Referring to Figure 8, the vacuum processing apparatus according to another embodiment of the present invention is a magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention; a chamber unit 600 connected to the housing unit 100 to form a vacuum space (V); and an exhaust unit 900 that exhausts the vacuum space (V).

본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 처리 장치는 기판(S) 등의 피회전물을 열처리하거나 기판 상에 박막을 형성하는 등의 다양한 방식으로 피회전물을 진공 상태에서 처리하는 장치이다. 예를 들어, 진공 처리 장치는 고온의 열을 발생시켜, 기판(S)을 급속으로 열처리하는 급속열처리 장치(RTP: Rapid Thermal Process)일 수 있다. 피처리물인 기판(S)은 반도체 장치에 사용되는 실리콘 웨이퍼(Wafer)일 수도 있고, 열처리가 필요한 다양한 피처리물 예컨대, LCD, OLED 등의 디스플레이 장치에 적용되는 글라스(Glass)일 수도 있다.A vacuum processing apparatus according to another embodiment of the present invention is an apparatus for processing a rotating object such as a substrate S in a vacuum state in various ways, such as heat treatment or forming a thin film on the substrate. For example, the vacuum processing apparatus may be a rapid thermal process (RTP) that generates high-temperature heat to rapidly heat-treat the substrate S. The substrate S, which is the object to be processed, may be a silicon wafer used in a semiconductor device, or may be glass applied to various objects that require heat treatment, for example, display devices such as LCD and OLED.

챔버부(600)는 본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치의 하우징부(100)와 연결되어 외부 공간과 분리되어 피처리물에 대한 진공 처리가 진행되는 진공 공간(V)을 형성할 수 있다. 챔버부(600)는 박스 모양으로 형성될 수 있고, 챔버부(600)의 일측에는 피처리물이 출입할 수 있는 출입구가 구비될 수 있다. 이에, 출입구를 통해 진공 공간(V)으로 피처리물인 기판(S)을 투입하여 열처리할 수 있고, 진공 공간에서 진공 처리가 완료된 기판(S)을 출입구를 통해 챔버부(600) 외측으로 운반할 수 있다. 필요에 따라서 진공 공간(V)으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(미도시), 또는 공정 가스를 활성화하는 플라즈마 발생부(미도시) 등이 연결될 수도 있다. The chamber part 600 is connected to the housing part 100 of the magnetic levitation rotating device according to an embodiment of the present invention and is separated from the external space to form a vacuum space (V) in which the vacuum processing for the object to be processed is performed. have. The chamber unit 600 may be formed in a box shape, and an entrance through which an object to be processed may enter and exit may be provided at one side of the chamber unit 600 . Accordingly, heat treatment can be performed by putting the substrate S as a target object into the vacuum space V through the entrance, and the substrate S on which the vacuum processing is completed in the vacuum space is transported to the outside of the chamber 600 through the entrance. can If necessary, a gas supply unit (not shown) for supplying the process gas to the vacuum space V, or a plasma generator (not shown) for activating the process gas may be connected.

배기부(900)는 챔버부(600) 또는 하우징부(100)에 연결되어 진공 공간(V)을 배기할 수 있다. 배기부(900)는 진공 펌프일 수 있고, 진공 공간 내의 공기 뿐만 아니라 진공 처리 중에 필요한 공정 가스 및 처리 부산물 등을 배기할 수 있다. 배기부(900)가 진공 공간을 배기하게되어 진공 상태가 되면 하우징부(100)의 가장 약한 부부인 외측벽(130)이 내측으로 찌그러지면서 저면부(110)의 높이가 높아질 수 있다. The exhaust unit 900 may be connected to the chamber unit 600 or the housing unit 100 to exhaust the vacuum space (V). The exhaust unit 900 may be a vacuum pump, and may exhaust not only air in the vacuum space but also process gases and process by-products required during vacuum processing. When the exhaust unit 900 exhausts the vacuum space and becomes a vacuum state, the outer wall 130 , which is the weakest couple of the housing unit 100 , is crushed inward, and the height of the bottom surface 110 may be increased.

본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 처리 장치는 상기 진공 공간(V)에 제공되는 기판을 지지하고, 상기 회전부에 연결되어 연동하여 회전 가능하도록 제공되는 기판 지지부(700); 상기 기판의 제1 면 측에 제공되어 상기 기판을 향하여 열에너지를 제공하는 열원부(810); 및 상기 기판의 제2 면 측에 제공되어 상기 기판의 온도를 측정하는 온도 측정부(830);를 더 포함할 수 있다. A vacuum processing apparatus according to another embodiment of the present invention includes: a substrate support unit 700 that supports a substrate provided in the vacuum space V, and is connected to the rotation unit to be rotatably provided in conjunction with the rotation unit; a heat source unit 810 provided on the first surface side of the substrate to provide thermal energy toward the substrate; and a temperature measuring unit 830 provided on the second surface side of the substrate to measure the temperature of the substrate.

진공 처리 장치에서 진행되는 진공 처리 공정에 따라서 다양한 기능성 부품(800)을 더 포함할 수도 있다. Various functional parts 800 may be further included according to the vacuum processing process performed in the vacuum processing apparatus.

기판 지지부(700)는 진공 공간(V)에서 기판(S)을 지지할 수 있도록 설치된다. 기판 지지부(700)는 기판(S) 하부의 가장자리 또는 에지(Edge)를 지지하도록 중심부가 개방되어 중공형으로 형성될 수 있다. 이에, 기판(S)의 하부면에서 가장자리 부분은 기판 지지부(700)와 접촉하고, 나머지 부분은 하부로 노출될 수 있다. The substrate support part 700 is installed to support the substrate S in the vacuum space V. The substrate support unit 700 may be formed in a hollow shape with an open central portion to support an edge or an edge of the lower portion of the substrate S. Accordingly, an edge portion of the lower surface of the substrate S may be in contact with the substrate support 700 , and the remaining portion may be exposed downward.

그리고, 기판 지지부(700)는 기판의 온도와 진공 처리 공정을 균일하게 하기 위하여 자기부상 회전 장치의 회전부(200)에 연결되어 회전부(200)에 연동하여 회전 가능하도록 제공될 수 있다. And, the substrate support 700 is connected to the rotating unit 200 of the magnetic levitation rotating device in order to uniform the temperature and the vacuum processing process of the substrate may be provided so as to be rotatable in association with the rotating unit (200).

열원부(810)는 기판(S)에 열에너지를 공급하는 역할을 하는데, 상기 기판의 제1 면을 향하여 빛을 조사하는 복수의 광원(811)을 구비할 수 있다. 열원부(810)는 기판 지지부(700)의 상측에 이격되어 배치되어, 열원부(810)에 구비된 램프 또는 반도체 레이저 모듈 등의 복수의 광원(811)이 발생시키는 광에너지가 기판 지지부(700)에 안착된 기판(S)의 제1 면을 통해 제공되어 기판(S)을 가열할 수 있다.The heat source unit 810 serves to supply thermal energy to the substrate S, and may include a plurality of light sources 811 irradiating light toward the first surface of the substrate. The heat source unit 810 is disposed to be spaced apart from the upper side of the substrate support unit 700 , and light energy generated by a plurality of light sources 811 such as lamps or semiconductor laser modules provided in the heat source unit 810 is transmitted to the substrate support unit 700 . ) may be provided through the first surface of the substrate S seated on the substrate S to heat the substrate S.

온도 측정부(830)는 상기 기판의 제2 면 측에 제공되어 상기 기판의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어 온도 측정부(830)는 파이로미터일 수 있는데, 기판의 하측에 하나 이상 제공되어, 기판(S)으로부터 입사하는 빛을 검출하여 온도를 측정한다. 파이로미터는 기판으로부터 입사하는 복사광을 입력받아 복사광의 복사 에너지 또는 광량을 측정할 수 있다. 이때, 파이로미터는 기판 지지부(700) 상에 안착된 기판(S)의 하측에 배치되어, 마주보는 영역에서의 복사 에너지와 반사율을 획득하여 각 파이로미터가 대응하는 위치에서의 기판(S)의 영역별 또는 위치별 온도를 측정할 수 있다. The temperature measuring unit 830 may be provided on the second surface side of the substrate to measure the temperature of the substrate. For example, the temperature measuring unit 830 may be a pyrometer, and one or more are provided below the substrate to detect light incident from the substrate S to measure the temperature. The pyrometer may receive radiant light incident from the substrate and measure radiant energy or light quantity of the radiated light. At this time, the pyrometer is disposed on the lower side of the substrate S seated on the substrate support part 700 to obtain radiant energy and reflectance in the area facing each other, and the substrate S at the position corresponding to each pyrometer. ) can measure the temperature by area or location.

하우징부(100)는 내측벽(120) 상부에 연결되는 베이스 플레이트(140)를 더 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(140)는 기판의 제2 면 측에 제공되고, 기판을 지지하여 승하강 하는 리프트 핀과 기판의 온도를 측정할 수 있는 온도 측정부(830) 등이 삽입될 수 있는 관통홀이나, 퍼지 가스가 유동할 수 있는 가스 유동 통로 등이 형성될 수 있다. 베이스 플레이트의 상부에는 광을 반사하는 반사판이 적층될 수도 있다. The housing part 100 may further include a base plate 140 connected to an upper portion of the inner wall 120 . The base plate 140 is provided on the second surface side of the substrate, and a lift pin that elevates and descends by supporting the substrate and a temperature measurement unit 830 capable of measuring the temperature of the substrate may be inserted into a through hole, A gas flow passage through which the purge gas may flow may be formed. A reflector that reflects light may be stacked on the base plate.

그리고, 열원부(810)과 진공 공간(V) 사이에는 윈도우부(820)를 더 포함할 수 있다. 윈도우부(820)는 광원(811)에서 발생된 광에너지가 기판(S)으로 제공될 수 있도록, 광원(811)에서 발광된 빛을 투과시킬 수 있다. In addition, a window 820 may be further included between the heat source 810 and the vacuum space V. The window unit 820 may transmit light emitted from the light source 811 so that light energy generated from the light source 811 may be provided to the substrate S.

본 발명의 실시예에 따른 자기부상 회전 장치 및 진공 처리 장치에 의하면, 진공 상태에서도 회전부의 회전 속도를 정확하게 측정할 수 있고, 정확한 측정된 회전 속도를 이용하여 회전부의 자기부상 회전 속도 제어를 안정적으로 할 수 있음으로 인해 회전부(200)의 안정적인 회전이 가능하여 속도헌팅 현상 또는 속도 리플(ripple) 현상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있고, 회전부(200)의 정정지가 가능할 수 있다. According to the magnetic levitation rotating device and the vacuum processing device according to an embodiment of the present invention, it is possible to accurately measure the rotational speed of the rotating part even in a vacuum state, and stably controlling the magnetically levitated rotational speed of the rotating part using the accurately measured rotational speed Since it is possible to perform a stable rotation of the rotating unit 200 , it is possible to effectively suppress the occurrence of a speed hunting phenomenon or a speed ripple phenomenon, and a stop of the rotating unit 200 may be possible.

그리고, 대기압과 진공 여부와 상관 없이 회전 속도를 안정적으로 측정할 수 있게 되어, 진공 공간 내의 압력과 상관없이 회전 속도를 용이하게 제어할 수 있다. And, the rotation speed can be measured stably regardless of atmospheric pressure and vacuum, so that the rotation speed can be easily controlled regardless of the pressure in the vacuum space.

또한, 회전부(200)의 불안정한 회전 시에 발생될 수 있는 진동과 소음을 효과적으로 억제하고, 회전부(200)의 위치 이동과 회전 구동력 발생을 위해서 사용되는 전자석(위치 제어 코일과 구동 코일)에 걸리는 부하를 적절히 관리하여 회전부(200)의 회전 속도를 안정적으로 제어할 수 있다. In addition, the load applied to the electromagnet (position control coil and driving coil) used to effectively suppress vibration and noise that may be generated during unstable rotation of the rotating unit 200, and to move the position of the rotating unit 200 and generate rotational driving force By properly managing the rotational speed of the rotating unit 200 can be controlled stably.

한편, 회전부(200)에 연결되어 함께 회전하는 피회전체 또는 피처리물(예를 들어 반도체 웨이퍼)의 경우 회전부(200)의 회전 속도 헌팅 현상으로 인해서 불안정한 회전을 하게 되면 발생될 수 있는 반경 방향으로 밀림 현상이나 회전 방향으로 슬립현상 등의 문제점을 효율적으로 억제할 수 있다. On the other hand, in the case of an object to be rotated or an object to be processed (eg, a semiconductor wafer) that is connected to the rotating unit 200 and rotates together, the rotational speed of the rotating unit 200 causes unstable rotation due to a hunting phenomenon in the radial direction that may occur. It is possible to effectively suppress problems such as a sliding phenomenon or a slip phenomenon in the direction of rotation.

상기 설명에서 사용한 "~ 상에"라는 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부 또는 하부에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면 또는 하부면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 위치상 떨어져 대향하거나 상부면 또는 하부면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다.The meaning of "on" used in the above description includes cases of direct contact and cases of not directly contacting but located opposite to the upper or lower surfaces, and partially as well as facing the entire upper or lower surfaces. It is also possible to be positioned to face each other, and it is used to mean that they face away from each other or directly contact the upper surface or the lower surface.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다Although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and common knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims It will be understood by those having the above that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

100: 하우징부 110: 저면부
120: 내측벽 130: 외측벽
140; 베이스 플레이트 200: 회전부
210: 외주면 220: 제1 플랜지부
230: 제2 플랜지부 240: 돌출부
300: 고정부 310: 제1 자기 코어판
320: 제2 자기 코어판 330: 제2 영구 자석부
341: 수평 위치 제어 코일 342: 기울기 제어 코일
343: 수직 위치 제어 코일 350: 구동 코어부
360: 구동 코일 370: 홀더부
380: 커버부 400: 변위 센서부
410: 수평 변위 센서부 420: 수직 변위 센서부
500: 속도 센서부 510: 제1 속도 센서부
520: 제2 속도 센서부 530: 고정 막대부
540: 제1 영구 자석부 600: 챔버부
700: 기판 지지부 810: 열원부
811: 광원 820: 윈도우부
830: 온도 측정부 900: 배기부
100: housing part 110: bottom part
120: inner wall 130: outer wall
140; Base plate 200: rotating part
210: outer circumferential surface 220: first flange portion
230: second flange portion 240: protrusion
300: fixing part 310: first magnetic core plate
320: second magnetic core plate 330: second permanent magnet unit
341: horizontal position control coil 342: tilt control coil
343: vertical position control coil 350: drive core part
360: drive coil 370: holder portion
380: cover part 400: displacement sensor part
410: horizontal displacement sensor unit 420: vertical displacement sensor unit
500: speed sensor unit 510: first speed sensor unit
520: second speed sensor unit 530: fixed bar unit
540: first permanent magnet unit 600: chamber unit
700: substrate support 810: heat source
811: light source 820: window portion
830: temperature measurement unit 900: exhaust unit

Claims (13)

챔버부와 연결되어 진공 공간을 형성하는 하우징부;
상기 하우징부의 내측 공간에 수용되고, 자기력에 의해서 부상하여 회전축을 중심으로 회전하는 원통형의 회전부;
상기 하우징부의 외측에 제공되어 상기 회전부에 자기력을 제공하는 고정부;
상기 회전부의 수평 방향 변위를 측정하는 수평 변위 센서부;
상기 하우징부의 저면부에 장착되어, 상기 회전부의 수직 방향 변위를 측정하는 수직 변위 센서부; 및
상기 하우징부의 외측에 제공되어 상기 회전부의 회전 속도를 측정하는 속도 센서부;를 포함하고,
상기 속도 센서부는,
서로 다른 높이에 제공되는 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서;
상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서를 고정하고, 강자성체로 이루어진 고정 막대부; 및
상기 고정 막대부가 지지되는 제1 영구 자석부;를 포함하는 자기부상 회전 장치.
a housing unit connected to the chamber unit to form a vacuum space;
a cylindrical rotating part accommodated in the inner space of the housing part and levitating by magnetic force to rotate about a rotating shaft;
a fixing part provided on the outside of the housing part to provide a magnetic force to the rotating part;
a horizontal displacement sensor for measuring the horizontal displacement of the rotating part;
a vertical displacement sensor unit mounted on a bottom surface of the housing unit to measure a vertical displacement of the rotating unit; and
A speed sensor unit provided on the outside of the housing unit to measure the rotation speed of the rotating unit;
The speed sensor unit,
a first speed sensor and a second speed sensor provided at different heights;
a fixing bar part for fixing the first speed sensor and the second speed sensor, and made of a ferromagnetic material; and
A magnetic levitation rotating device comprising a; a first permanent magnet part on which the fixed bar part is supported.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징부는 상기 저면부를 사이에 두고 서로 연결되는 원통형의 내측벽; 및 상기 내측벽의 외측에 제공되는 원통형의 외측벽;를 더 포함하고,
상기 회전부는 상기 하우징부의 내측벽과 외측벽 사이에 수용되며,
상기 외측벽의 두께는 상기 내측벽의 두께 및 상기 저면부의 두께보다 얇은 자기부상 회전 장치.
The method according to claim 1,
The housing portion includes a cylindrical inner wall connected to each other with the bottom portion interposed therebetween; and a cylindrical outer wall provided on the outside of the inner wall.
The rotating part is accommodated between the inner wall and the outer wall of the housing part,
The thickness of the outer wall is thinner than the thickness of the inner wall and the thickness of the bottom portion of the magnetic levitation rotary device.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서는 수직방향으로 나란히 배열된 자기부상 회전 장치.
The method according to claim 1,
The first speed sensor and the second speed sensor is a magnetic levitation rotating device arranged side by side in the vertical direction.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서는 홀 센서인 자기부상 회전 장치.
The method according to claim 1,
The first speed sensor and the second speed sensor is a hall sensor magnetic levitation rotating device.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서는 상기 고정 막대부의 외주면에 장착되어 고정되고,
상기 고정 막대부의 횡단면은 원형인 자기부상 회전 장치.
The method according to claim 1,
The first speed sensor and the second speed sensor are mounted and fixed to the outer circumferential surface of the fixing bar,
The cross-section of the fixed bar is a circular magnetic levitation rotating device.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서는 서로 이격되어 제공되는 자기부상 회전 장치.
The method according to claim 1,
The first speed sensor and the second speed sensor is a magnetic levitation rotating device that is provided to be spaced apart from each other.
청구항 7에 있어서,
상기 회전부는 상단부 혹은 하단부의 외주면을 따라 제공되는 복수의 돌출부를 포함하고,
상기 제1 속도 센서 및 제2 속도 센서 사이의 이격거리는 상기 복수의 돌출부 외측 단부 두께의 2배 이하인 자기부상 회전 장치.
8. The method of claim 7,
The rotating part includes a plurality of protrusions provided along the outer peripheral surface of the upper end or lower end,
The separation distance between the first speed sensor and the second speed sensor is a magnetic levitation rotary device that is less than twice the thickness of the outer end of the plurality of protrusions.
청구항 1에 있어서,
상기 회전부는 외주면으로부터 외측으로 연장되어 서로 이격되도록 제공되는 제1 내지 제2 플랜지부;을 포함하고,
상기 고정부는,
상기 제1 내지 제2 플랜지부에 대향하도록 서로 이격되어 제공되는 제1 내지 제2 자기 코어판;
제1 내기 제2 자기 코어판 사이에 제공되어 상기 회전부에 흡인력을 발생시키는 제2 영구 자석부; 및
제1 내지 제2 자기 코어판의 일부에 권선되어 자속을 발생시키는 전류의 방향과 크기에 따라 상기 흡인력을 조절하여 상기 회전부의 위치를 제어하는 위치 제어 코일;을 포함하고,
상기 속도 센서부는 상기 제1 내지 제2 자기 코어판 중 어느 하나의 평면 상에 지지되는 자기부상 회전 장치.
The method according to claim 1,
The rotating portion extends outwardly from the outer circumferential surface and includes first to second flange portions provided to be spaced apart from each other;
The fixing part,
first and second magnetic core plates spaced apart from each other to face the first and second flange portions;
a second permanent magnet part provided between the first bet and the second magnetic core plate to generate an attraction force to the rotating part; and
A position control coil wound around a portion of the first and second magnetic core plates to control the position of the rotating part by adjusting the suction force according to the direction and magnitude of the current generating magnetic flux;
The speed sensor unit is a magnetic levitation rotating device supported on any one plane of the first to second magnetic core plate.
청구항 9에 있어서,
상기 고정부는,
상기 제1 내지 제2 자기 코어판 중 어느 하나에 연결되고, 비자성체로 이루어진 커버부;
상기 제1 내지 제2 자기 코어판과 이격되도록 상기 커버부에 연결되고, 강자성체로 이루어진 구동 코어부;
상기 구동 코어부의 일부에 권선되어 상기 회전부에 회전 구동력을 제공하는 복수의 구동 코일부; 및
상기 커버부에 연결되어 상기 속도 센서부를 상단부를 고정하는 홀더부;를 더 포함하는 자기부상 회전 장치.
10. The method of claim 9,
The fixing part,
a cover part connected to any one of the first to second magnetic core plates and made of a non-magnetic material;
a driving core part connected to the cover part so as to be spaced apart from the first to second magnetic core plates and made of a ferromagnetic material;
a plurality of driving coil units wound around a portion of the driving core unit to provide rotational driving force to the rotating unit; and
Magnetic levitation rotating device further comprising; a holder part connected to the cover part for fixing the upper end of the speed sensor part.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 속도 센서 내지 제2 속도 센서에서 각각 측정된 회전부의 회전 속도의 평균값을 이용하여 상기 회전부의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 자기부상 회전 장치.
The method according to claim 1,
Magnetic levitation rotating device further comprising a; a control unit for controlling the rotation speed of the rotation unit using the average value of the rotation speed of the rotation unit measured by each of the first speed sensor to the second speed sensor.
청구항 1 내지 청구항 4, 및 청구항 6 내지 청구항 11 중 어느 한 항의 자기부상 회전 장치;
상기 하우징부에 연결되어 진공 공간을 형성하는 챔버부; 및
상기 진공 공간을 배기하는 배기부;를 포함하는 진공 처리 장치.
Claims 1 to 4, and any one of claims 6 to 11 of the magnetic levitation rotation device;
a chamber part connected to the housing part to form a vacuum space; and
and an exhaust unit for evacuating the vacuum space.
청구항 12에 있어서,
상기 진공 공간에 제공되는 기판을 지지하고, 상기 회전부에 연결되어 연동하여 회전 가능하도록 제공되는 기판 지지부;
상기 기판의 제1 면 측에 제공되어 상기 기판을 향하여 열에너지를 제공하는 열원부; 및
상기 기판의 제2 면 측에 제공되어 상기 기판의 온도를 측정하는 온도 측정부;를 더 포함하는 진공 처리 장치.
13. The method of claim 12,
a substrate support provided to support the substrate provided in the vacuum space, and to be rotatably connected to the rotating unit and interlocked;
a heat source provided on the first surface side of the substrate to provide thermal energy toward the substrate; and
and a temperature measuring unit provided on the second surface side of the substrate to measure the temperature of the substrate.
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