KR102669029B1 - 리프트핀 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리프트핀 어셈블리에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 인입 및 인출을 위하여 서셉터가 승하강을 하는 경우에도 리프트핀의 하단부가 챔버 베이스에 접촉하는 것을 방지하여 파티클 발생 및 마찰 정전기를 방지할 수 있는 리프트핀 어셈블리에 대한 것이다.

Description

리프트핀 어셈블리 {Liftpin assembly}
본 발명은 리프트핀 어셈블리에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 인입 및 인출을 위하여 서셉터가 승하강을 하는 경우에도 리프트핀의 하단부가 챔버 베이스에 접촉하는 것을 방지하여 파티클 발생 및 마찰 정전기를 방지할 수 있는 리프트핀 어셈블리에 대한 것이다.
일반적으로 기판처리장치의 챔버 내측에는 서셉터가 배치되어 챔버의 내측으로 인입되는 기판을 지지하게 된다.
도 7은 종래기술에 따른 챔버의 내측에서 서셉터(40)의 동작을 도시한 측면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 종래기술의 경우 리프트핀(30)이 서셉터(40)의 핀홀(42)을 관통하여 배치된다.
이 경우, 챔버의 내측으로 기판(S)이 인입되기 위해서는 서셉터(40)가 하강하게 된다. 서셉터(40)가 하강하면서 리프트핀(30)의 하단부가 챔버의 베이스(15)에 접촉하게 된다. 이후, 서셉터(40)가 더 하강을 하게 되면 리프트핀(30)의 상단부가 서셉터(40)에서 돌출하게 된다. 이와 같이 돌출된 리프트핀(30)의 상단부에 이송암(미도시) 등에 의해 기판(S)이 이송되어 안착되며, 이후 서셉터(40)가 공정높이로 상승하게 된다.
기판(S)을 챔버에서 인출하는 경우에도 마찬가지로 서셉터(40)가 하강하고, 리프트핀(30)의 하단부가 챔버의 베이스(15)에 접촉하여 리프트핀(30)의 상단부가 서셉터(40)에서 돌출한 상태에서 이송암 등에 의해 기판(S)이 챔버의 외부로 인출된다.
종래기술에 따른 챔버 구조에서는 기판의 인입 또는 인출을 위해서는 서셉터(40)가 승하강을 하게 되며, 이 경우 리프트핀(30)의 하단부가 챔버의 베이스(15)에 접촉하게 된다.
이와 같이, 리프트핀(30)의 하단부가 챔버의 베이스(15)에 접촉하게 되면 마찰에 의해 챔버 내측에 파티클 등의 이물질이 발생할 수 있다. 또한, 리프트핀(30)의 하단부와 챔버의 베이스(15)와의 마찰에 의한 정전기가 발생하여 리프트핀(30)을 따라 기판(S)으로 전달될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판의 인입 또는 인출을 위해 서셉터가 승하강을 하는 경우에도 리프트핀의 하단부가 챔버의 베이스에 접촉하는 것을 방지할 수 있는 리프트핀 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 서셉터의 핀홀을 관통하여 상하로 이동가능하게 구비되는 리프트핀 및 상기 서셉터의 하강 시에 상기 리프트핀의 하단부와 챔버 베이스의 접촉을 방지하는 간격유지유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 리프트핀 어셈블리에 의해 달성된다.
여기서, 상기 간격유지유닛에 의해 상기 리프트핀의 하단부와 상기 챔버 베이스 사이의 간격 조절이 가능하게 된다.
또한, 상기 리프트핀이 복수개로 구성되는 경우 상기 간격유지유닛은 상기 복수개의 리프트핀에 대응하여 복수개로 구비되고, 상기 복수개의 간격유지유닛에 의해 상기 복수개의 리프트핀의 하단부와 상기 챔버 베이스 사이의 간격을 각각 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 간격유지유닛은 상기 리프트핀의 하단부에 구비된 제1 자성유닛과 상기 챔버의 베이스에 구비된 제2 자성유닛을 구비하고, 상기 제1 자성유닛과 제2 자성유닛 사이의 척력에 의해 상기 리프트핀의 하단부와 상기 챔버의 베이스 사이에 간격이 유지될 수 있다.
이 경우, 상기 제2 자성유닛은 상기 베이스에 매립되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 자성유닛 및 제2 자성유닛 중에 적어도 하나는 척력 조절이 가능한 전자석으로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 서셉터가 하강하는 경우 상기 전자석이 구동하고, 상기 서셉터가 공정높이로 상승한 경우에는 상기 전자석이 구동하지 않을 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 리프트핀의 하단부와 챔버의 베이스 사이에 척력이 작용하는 간격유지유닛을 배치하여 서셉터가 승하강을 하는 경우에도 리프트핀의 하단부가 척력에 의해 챔버의 베이스에 접촉하는 것을 방지하여 마찰에 의한 파티클 발생 및 마찰 정전기 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트핀 어셈블리를 구비한 기판처리장치의 측면도,
도 2는 서셉터 및 리프트핀 어셈블리를 도시한 측면도,
도 3은 도 2에서 서셉터에 배치된 리프트핀 어셈블리를 확대해서 도시한 측면도,
도 4는 서셉터가 하강하여 리프트핀의 상단부가 상승한 상태를 도시한 측면도,
도 5는 도 4의 상태에서 기판이 리프트핀의 상단부에 안착된 상태를 도시한 측면도,
도 6은 도 5에서 서셉터가 공정높이로 상승한 상태를 도시한 측면도,
도 7은 종래기술에 따른 챔버에서 챔버 내측에 배치된 서셉터와 리프트핀을 도시한 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 리프트핀 어셈블리의 구조에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트핀 어셈블리(300)를 구비한 기판처리장치(1000)의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 기판처리장치(1000)는 기판(S)에 대한 증착, 에칭 등의 각종 처리공정을 수행할 수 있는 처리공간(110)을 제공하는 챔버(100)를 구비할 수 있다.
상기 챔버(100)의 내측 상부에는 상기 기판(S)을 향해 공정가스를 공급하는 가스공급부(200)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 챔버(100)의 내측 하부에는 상기 기판(S)을 지지하는 서셉터(400)를 구비할 수 있다. 상기 서셉터(310)의 상부에 기판(S)이 안착되어 상기 기판(S)에 대한 공정이 진행된다.
도 2는 상기 서셉터(400) 및 리프트핀 어셈블리(300)를 도시한 측면도이고, 도 3은 도 2에서 상기 서셉터(400)에 배치된 리프트핀 어셈블리(300)를 확대해서 도시한 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 리프트핀 어셈블리(300)는 상기 서셉터(400)의 핀홀(410)을 관통하여 상하로 이동가능하게 구비되는 리프트핀(310) 및 상기 서셉터(400)의 하강 시에 상기 리프트핀(310)의 하단부와 상기 챔버(100)의 베이스(105)의 접촉을 방지하는 간격유지유닛(500)을 구비할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 상기 서셉터(400)에 리프트핀 어셈블리(300)를 구비하여 상기 기판(S)의 인입 및 인출을 위하여 상기 서셉터(400)가 승하강을 하는 경우에도 리프트핀(310)의 하단부가 챔버(100)의 베이스(105)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이하, 상기 리프트핀 어셈블리(300)의 구조에 대해서 살펴보기로 한다.
상기 서셉터(400)에는 핀홀(410)이 형성되며, 상기 리프트핀(310)이 상기 핀홀(410)을 관통하여 상하로 이동 가능하게 배치된다.
상기 리프트핀(310)의 몸체부(312)의 상단부에는 직경 또는 크기가 몸체부(312)에 비해 더 큰 헤드부(314)가 형성된다.
또한, 상기 핀홀(410)은 하부 핀홀(412)과 상기 하부 핀홀(412)에 비해 직경 또는 크기가 더 큰 상부 핀홀(414)로 구성된다. 따라서, 상기 하부 핀홀(412)과 상부 핀홀(414) 사이에 단턱부가 형성된다.
따라서, 상기 리프트핀(310)이 상기 핀홀(410)을 관통하여 배치되는 경우에 상기 리프트핀(310)의 헤드부(314)가 상기 단턱부에 안착될 수 있다. 또한, 상기 리프트핀(310)의 몸체부(312)는 상기 하부 핀홀(412)을 관통하여 배치된다. 이 경우, 상기 리프트핀(310)의 하단부는 상기 서셉터(400)의 하면에서 돌출하게 된다.
전술한 구성에서 상기 간격유지유닛(500)은 상기 서셉터(400)가 하강하는 경우에도 상기 리프트핀(310)의 하단부가 상기 챔버(100)의 베이스(105)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 간격유지유닛(500)은 상기 리프트핀(310)의 하단부에 구비된 제1 자성유닛(510)과 상기 챔버(100)의 베이스(105)에 구비된 제2 자성유닛(520)을 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 자성유닛(510)과 제2 자성유닛(520)에 동일한 극성을 부여하게 되면, 상기 제1 자성유닛(510)과 제2 자성유닛(520) 사이에 척력이 작용하게 된다. 따라서, 상기 서셉터(400)가 하강하여 상기 리프트핀(310)의 하단부가 상기 베이스(105)에 접근하는 경우에도 상기 제1 자성유닛(510)과 제2 자성유닛(520) 사이의 척력에 의해 상기 리프트핀(310)의 하단부가 상기 베이스(105)에 접촉하지 않고 이격되어 간격(d)이 유지된다.
이 경우, 상기 제1 자성유닛(510) 및 제2 자성유닛(520) 중에 적어도 하나는 척력 조절이 가능한 전자석으로 구성될 수 있다.
즉, 전자석으로 자성유닛을 구성하게 되면 전자석의 전압을 조절하여 자력세기를 변경할 수 있다. 이에 의해, 상기 제1 자성유닛(510)과 제2 자성유닛(520) 사이에 척력이 작용하는 거리(d)를 조절할 수 있게 되어, 상기 리프트핀(310)의 하단부와 상기 챔버(100)의 베이스(105) 사이의 간격 조절이 가능하게 된다.
예를 들어, 도면에서는 상기 제1 자성유닛(510)이 자성체로 구성되고, 제2 자성유닛(520)이 전자석으로 구성되지만 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 제1 자성유닛(510)이 전자석으로 구성되고 상기 제2 자성유닛(520)이 자성체로 구성되거나, 또는 상기 제1 자성유닛(510) 및 제2 자성유닛(520)이 모두 전자석으로 구성될 수도 있다. 이하에서는 상기 제1 자성유닛(510)이 자성체로 구성되고, 제2 자성유닛(520)이 전자석으로 구성된 경우를 상정하여 설명한다.
한편, 상기 제1 자성유닛(510)이 자성체로 구성되는 경우, 상기 리프트핀(310)의 하단부에 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 상기 자성체는 챔버(100) 내부의 고온의 환경에서도 견딜 수 있는 재질, 예를 들어 알니코(alnico), 사마륨코발트(samarium cobalt), 페라이트(ferrite) 등으로 제작될 수 있다.
상기 제1 자성유닛(510)은 상기 리프트핀(310)의 하단부에 나사산 등에 의해 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 챔버(100) 내부의 환경으로 인해 자성체의 부식 등을 방지하고 내구성을 높이기 위하여 테프론(Teflon) 등에 의해 자성체를 코팅할 수 있다.
한편, 상기 제2 자성유닛(520)은 상기 리프트핀(310)의 제1 자성유닛(510)에 대응하여 상기 베이스(105)에 구비된다. 즉, 상기 제1 자성유닛(510)의 중심선의 연장선 상에 상기 제2 자성유닛(520)이 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 제2 자성유닛(520)은 상기 베이스(105)에 매립되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2 자성유닛(520)의 상면은 상기 베이스(105)의 상면과 동일면 상에 위치할 수 있다.
도면에는 도시되지 않지만 상기 제2 자성유닛이 상기 베이스(105)에서 돌출하여 구비될 수도 있다. 다만, 이 경우에는 돌출된 제2 자성유닛에 의해 챔버(100) 내부의 가스의 배기경로에 영향을 미칠 수 있으며, 돌출된 제2 자성유닛에 이물질 등이 집중될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 경우 상기 제2 자성유닛(520)이 상기 베이스(105)에 매립되어 돌출되지 않게 배치되는 것으로 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 제2 자성유닛(520)의 경우 외부의 전력원(미도시)으로부터 전력을 공급받아 구동할 수 있다.
이 경우, 상기 리프트핀(310)의 하단부에 구비된 상기 제1 자성유닛(510)의 자력 및 극성을 먼저 확인하고 상기 제2 자성유닛(520)의 극성 및 인가되는 전압을 조절할 수 있다.
즉, 상기 제2 자성유닛(520)의 극성을 상기 제1 자성유닛(510)과 동일한 극성으로 구현하고, 나아가 상기 제2 자성유닛(520)에 인가되는 전압을 조절하여 자력세기를 변경하여 상기 제1 자성유닛(510)과 제2 자성유닛(520) 사이에 ?력이 미치는 거리(d)를 조절할 수 있다. 이에 의해 상기 서셉터(400)가 하강한 경우에 상기 리프트핀(310)의 하단부와 상기 베이스(105) 사이의 거리(d)를 조절할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 리프트핀(310)은 상기 서셉터(400)에 복수개로 구비된다. 이 경우, 전술한 간격유지유닛(500)은 상기 복수개의 리프트핀(310)에 모두 구비될 수 있다.
따라서, 복수개의 리프트핀(310)에 각각 구비된 간격유지유닛(500)에 의해 상기 복수개의 리프트핀(310)의 하단부와 상기 챔버(100)의 베이스(105) 사이의 간격을 각각 조절할 수 있게 된다.
상기 복수개의 간격유지유닛(500)의 전자석의 전압을 모두 동일하게 하는 경우에도 상기 리프트핀(310)의 길이의 제작상의 공차, 또는 핀홀(410)의 단턱부의 높이 차이 등의 요인으로 인해 상기 리프트핀(310)의 상단부의 높이가 달라질 수 있다. 이는 기판(S)이 상기 리프트핀(310)에 기울어지게 배치되도록 하여 후속하는 공정에서 상기 기판(S)에 원활하게 공정이 진행되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 복수개의 간격유지유닛(500)의 전자석의 전압을 각각 조절하여 상기 서셉터(400)가 하강하는 경우에 상기 리프트핀(310)의 상단부의 높이를 모두 동일하게 조절할 수 있다.
이하, 전술한 구성을 가지는 리프트핀 어셈블리(300)의 동작을 살펴보기로 한다.
도 4는 상기 서셉터(400)가 하강하여 상기 리프트핀(310)의 상단부가 상기 서셉터(400)에서 돌출하여 상승한 상태를 도시한 측면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 서셉터(400)가 하강하게 되면, 상기 리프트핀(310)의 하단부가 상기 챔버(100)의 베이스(105)에 접근하게 된다.
이 경우, 상기 서셉터(400)가 하강을 시작하는 시점 또는 그 이전에 전자석으로 구성된 상기 제2 자성유닛(520)에 미리 결정된 전압이 인가될 수 있다.
따라서, 상기 서셉터(400)가 하강하여 상기 리프트핀(310)의 하단부와 상기 베이스(105) 사이의 거리가 상기 제1 자성유닛(510)과 제2 자성유닛(520) 사이의 척력이 작용하는 거리(d)에 도달하게 되면 상기 척력에 의해 상기 리프트핀(310)은 상기 서셉터(400)의 하강에도 불구하고 더 이상 하강하지 않게 된다. 이 경우, 상기 서셉터(400)의 하강에 의해 상기 리프트핀(310)의 상단부가 상기 서셉터(400)에서 돌출하게 된다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 이송암(미도시) 등에 의해 상기 챔버(100)의 외부에서 기판(S)이 인입되어 돌출한 상기 리프트핀(310)의 상단부에 안착된다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 서셉터(400)가 공정높이로 상승하게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 서셉터(400)가 상승하게 되면 상기 리프트핀(310)의 헤드부(314)가 상기 핀홀(410)의 단턱부에 안착되면서 상기 기판(S)이 상기 서셉터(400)의 상면에 안착된다. 이어서, 상기 서셉터(400)가 공정높이로 상승하여 공정을 진행하게 된다.
한편, 상기 서셉터(400)가 공정높이로 상승하여 공정이 진행되는 중에도 상기 제2 자성유닛(520)에 전압이 인가되면 상기 기판(S)에 대한 공정에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 상기 기판(S)에 대한 공정이 플라즈마를 사용한 공정에 해당하는 경우 상기 제2 자성유닛(520)에 전압이 인가된다면 챔버(100) 내측의 플라즈마에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 서셉터(400)가 상승한 경우에 전자석으로 구성된 제2 자성유닛(520)에 전압을 인가하지 않게 된다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 서셉터(400)가 공정높이로 상승한 경우 상기 제2 자성유닛(520)에 인가되는 전압을 차단한 다음, 상기 기판(S)에 대한 공정을 진행할 수 있다.
또는 상기 서셉터(400)가 상승하여 상기 리프트핀(310)의 헤드부(314)가 상기 핀홀(410)의 단턱부에 안착되면 상기 제2 자성유닛(520)의 전압을 차단할 수 있다. 이는 상기 리프트핀(310)의 상단부와 서셉터(400)의 상면사이의 거리와, 상기 서셉터(400)의 상승거리를 감지하여 조절할 수 있다.
한편, 상기 기판(S)에 대한 처리공정을 마치고 상기 기판(S)을 상기 챔버(100)에서 인출하는 경우에는 전술한 도 5 및 도 6의 동작을 역순으로 진행하여 돌출한 리프트핀(310)의 상부에 안착된 기판(S)을 이송암에 의해 챔버(100)의 외부로 인출할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 챔버
105 : 베이스
200 : 가스공급부
300 : 리프트핀 어셈블리
400 : 서셉터
310 : 리프트핀
312 : 몸체부
314 : 헤드부
410 : 핀홀
412 : 하부 핀홀
414 : 상부 핀홀
500 : 간격유지유닛
510 : 제1 자성유닛
520 : 제2 자성유닛
1000 : 기판처리장치

Claims (7)

  1. 서셉터의 핀홀을 관통하여 상하로 이동가능하게 구비되는 리프트핀; 및
    상기 서셉터의 하강 시에 상기 리프트핀의 하단부와 챔버 베이스의 접촉을 방지하는 간격유지유닛;을 구비하며,
    상기 간격유지유닛은 상기 리프트핀의 하단부에 구비된 제1 자성유닛과 상기 챔버의 베이스에 구비된 제2 자성유닛을 구비하고,
    상기 제1 자성유닛과 제2 자성유닛 사이의 척력에 의해 상기 리프트핀의 하단부와 상기 챔버의 베이스 사이에 간격이 유지되는 것을 특징으로 하는 리프트핀 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 간격유지유닛에 의해 상기 리프트핀의 하단부와 상기 챔버 베이스 사이의 간격 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 리프트핀 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리프트핀이 복수개로 구성되는 경우 상기 간격유지유닛은 상기 복수개의 리프트핀에 대응하여 복수개로 구비되고,
    상기 복수개의 간격유지유닛에 의해 상기 복수개의 리프트핀의 하단부와 상기 챔버 베이스 사이의 간격을 각각 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 리프트핀 어셈블리.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 자성유닛은 상기 베이스에 매립되어 배치되는 것을 특징으로 하는 리프트핀 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자성유닛 및 제2 자성유닛 중에 적어도 하나는 척력 조절이 가능한 전자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 리프트핀 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서셉터가 하강하는 경우 상기 전자석이 구동하고, 상기 서셉터가 공정높이로 상승한 경우에는 상기 전자석이 구동하지 않는 것을 특징으로 하는 리프트핀 어셈블리.
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