KR200487783Y1 - 분리형 기판 리프트핀 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 챔버에 인입된 기판을 지지하여 기판지지대의 상부에 기판을 안착시키는 기판 리프트핀에 관한 것이다. 분리형 기판 리프트핀은, 기판지지대 상부면에 형성된 지지홈의 저면보다 좁게 형성된 수직한 관통구에 삽입되어 상하로 상대 이동하여 기판을 지지하는 리프트핀으로서, 기판의 하부면을 지지하며, 기판지지대에 상하 이동 가능하게 결합되고, 기판지지대의 상승 시 지지에 걸려 하강이 제한되는 상부 리프트핀; 상부 리프트핀의 하부에 결합되고, 관통구에 삽입되어 상하 이동하는 하부 리프트핀; 및 상, 하부 리프트핀 각각의 하부와 상부에 형성된 돌출부 또는 이에 상응하는 삽입부가 결합된 부분을 수평 방향으로 관통하여 상기 상, 하부 리프트핀을 고정시키는 고정핀; 을 포함한다. 이에 의해, 리프트핀의 내구성을 향상시키면서도 교체 비용 및 제작 비용을 저감시킬 수 있다.

Description

분리형 기판 리프트핀{SEPARABLE SUBSTRATE LIFT PIN}
본 고안은 챔버에 인입된 기판을 지지하여 기판지지대의 상부에 기판을 안착시키는 기판 리프트핀에 관한 것이다.
최근 기판처리 공정과 생산 원가를 낮추기 위해 기판(W)의 크기가 커지고 있어, 기판(W)의 처짐을 최소화하기 위해 사용되는 리프트핀(5)의 수가 증가하고 있다.
일반적으로 기존의 리프트핀(5)은 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 기판 처리 공정에서 기판지지대(1)의 상하이동에 따라 기판지지대(1)에 구비된 관통구(3)에 삽입되어 상하로 상대 이동하며 기판지지대(1) 상부에 기판(W)을 안착, 탈착시킨다.
종래의 한국 공개특허공보 제10-2010-0102143호는, 기판 지지부의 지지 표면 위에서 기판을 조종하고 기판 지지부로부터 기판으로 균일하게 열을 전달하기 위한 핀 샤프트와 핀 샤프트의 단부로서 핀 샤프트의 단면보다 더 큰 핀 헤드를 포함한 리프트핀에 대하여 기재되어 있다.
한국 공개특허공보 제10-2013-0110921호는, 기판이 안착되는 기판 플레이트 및 기판 플레이트에 마련된 관통공을 통과하여 기판플레이트의 승강운동에 따라 기판을 승강이동시키는 리프트핀 몸체와 리프트핀 몸체 하단에 끼워진 상태에서 서로 반대방향으로 회전되며 상호 간에 밀접하게 맞물리도록 리프트핀 몸체에 결합된 복수의 웨이트링이 구비된 리프트핀 유닛을 포함한 기판 처리 장치에 대하여 기재되어 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0067722호는, 승강가능한 핀 플레이트, 핀 플레이트의 에지 영역에 고정설치되어 하부 전극의 에지영역을 관통하는 에지핀, 핀 플레이트의 센터 영역 상부에 소정의 오프셋거리를 유지한 상태로 개재되어, 핀 플레이트의 상승에 의해 하부전극의 센터 영역을 관통하는 센터핀 및 센터핀을 핀 플레이트의 센터 영역 상부에 오프셋거리를 유지한 상태로 개재시키는 지지수단을 포함한 기판 리프트장치에 대하여 기재되어 있다.
위와 같은 종래의 리프트핀은 일체로 형성되어 있다. 리프트핀은 기판을 직접 지지하는 상부 부분이 손상되기 쉬운데, 일체형 리프트핀은 일부가 손상되더라도 리프트핀 전체를 교체해야 하므로 교체 비용이 높다는 단점이 있었다.
또한, 리프트핀(5)은 기판지지대(1)의 관통구(3)에 삽입되어 상부에 기판(W)을 지지하게 되므로 리프트핀(5)의 상부는 휨 하중을 받고, 하부는 축 하중을 받게 된다. 일반적인 재료는 축 하중에 강하나, 휨 하중에 약하므로 휨 하중을 견디기 위해서는 리프트핀(5) 전체에 강도가 높고 비싼 재료를 사용해야 했다.
한편, 기존 기판 처리 장치의 리프트핀(5)은 기판(W)이 챔버(4) 내부로 인입되어 리프트핀(5)의 상부에 안착되는 과정에서 기판(W)과 리프트핀(5) 사이에 충돌이 발생하였다. 이러한 충돌로 인하여 기판(W)의 하부면 또는 리프트핀(5) 상부가 손상되어 기판(W)의 불량을 발생시켰다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안은 리프트핀의 부분 교체가 가능하여 교체 비용이 낮은 기판 리프트핀을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 고안은 리프트핀이 받는 휨 하중과 축 하중을 견디면서도 제작 비용이 저렴한 기판 리프트핀을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 고안은 기판을 리프트핀에 안착시키는 과정에서 기판과 리프트핀의 손상을 최소화하는 기판 리프트핀을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 고안의 분리형 기판 리프트핀은, 기판지지대 상부면에 형성된 지지홈의 저면보다 좁게 형성된 수직한 관통구에 삽입되어 상하로 상대 이동하여 기판을 지지하는 리프트핀으로서, 상기 기판의 하부면을 지지하며, 상기 기판지지대에 상하 이동 가능하게 결합되고, 상기 기판지지대의 상승 시 상기 지지홈에 걸려 하강이 제한되는 상부 리프트핀; 상기 상부 리프트핀의 하부에 결합되고, 상기 관통구에 삽입되어 상하 이동하는 하부 리프트핀; 및 상기 상, 하부 리프트핀 각각의 하부와 상부에 형성된 돌출부 또는 이에 상응하는 삽입부가 결합된 부분을 수평 방향으로 관통하여 상기 상, 하부 리프트핀을 고정시키는 고정핀; 을 포함한다.
바람직하게, 상기 돌출부는, 외주면에 나사산이 형성되고, 상기 삽입부는, 내주면에 상기 돌출부의 나사산과 대응하는 나사산이 형성된다.
바람직하게, 상기 상부 리프트핀은, 금속 재질로 이루어지고, 상기 하부 리프트핀은, 세라믹(Ceramic) 재질로 이루어진다.
바람직하게, 상기 상부 리프트핀은, 표면이 애노다이징(Anodizing) 처리된다.
바람직하게, 상기 상부 리프트핀은, 비금속 재질로 이루어지고, 상기 하부 리프트핀은, 금속 재질로 이루어진다.
본 고안의 분리형 기판 리프트핀에 의하면, 리프트핀을 분리형으로 제작하여 쉽게 손상되는 부분의 일부 교체를 가능하게 함으로써, 교체 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 고안은 리프트핀의 상부는 휨 하중에 강하고, 하부는 축 하중에 강한 재료를 사용하여 리프트핀의 제작 비용이 저감시키면서도 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 고안은 리프트핀 상부에 기판을 안착시키는 과정에서 기판을 탄성지지하여 기판과 리프트핀의 충돌 시 기판의 하부면 또는 리프트핀의 상부면이 손상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 리프트핀의 상부에 기판이 안착되기 전 상태를 나타낸 단면도.
도 2는 종래 리프트핀의 상부에 기판이 안착된 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 종래 리프트핀을 이용한 기판 처리 장치의 기판지지대가 상승한 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 고안의 제1 실시예에 의한 리프트핀의 단면도.
도 5는 본 고안의 제1 실시예에 의한 리프트핀의 조립도.
도 6은 본 고안의 제1 실시예에 의한 리프트핀 상부에 기판이 안착되기 전 상태를 나타낸 단면도.
도 7은 본 고안의 제1 실시예에 의한 리프트핀 상부에 기판이 안착된 상태를 나타낸 단면도.
도 8은 본 고안의 제2 실시예에 의한 리프트핀의 단면도.
도 9는 본 고안의 제2 실시예에 의한 리프트핀의 조립도.
도 10은 본 고안의 제3 실시예에 의한 리프트핀의 조립도.
도 11은 본 고안의 제3 실시예에 의한 리프트핀 상부에 기판이 안착되기 전 상태를 나타낸 단면도.
도 12는 본 고안의 제3 실시예에 의한 리프트핀 상부에 기판이 안착된 상태를 나타낸 단면도.
본 고안의 분리형 기판 리프트핀은, 기판지지대(1)의 상부면에 형성된 지지홈(2)의 저면보다 좁게 형성된 수직한 관통구(3)에 삽입되어 기판지지대(1)의 상하이동에 따라 상하로 상대 이동하며 기판지지대(1) 상부에 기판(W)을 안착 또는 탈착시킨다.
이하에서는 본 고안의 실시예를 중심으로 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다. 본 고안의 분리형 기판 리프트핀은 제1 내지 제3 실시예로 구분할 수 있으며, 각 실시예의 구성요소는 기본적으로 동일하나, 일부 구성에 있어서 차이가 있다. 또한 본 고안의 여러 실시예 중 동일한 기능과 작용을 하는 구성요소에 대해서는 도면상의 도면 부호를 동일하게 사용하기로 한다.
본 고안의 제 1 실시예에 의한 분리형 기판 리프트핀은, 도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 크게 상부 리프트핀(10), 하부 리프트핀(20), 고정핀(30)으로 이루어진다.
상부 리프트핀(10)은 기판의 하부면을 지지하며, 기판지지대(1)에 상하 이동 가능하게 결합되고, 기판지지대(1)의 상승 시 지지홈(2)에 걸려 하강이 제한된다. 이러한 상부 리프트핀(10)은 헤드부(11), 바디부(12) 및 제1 돌출부(13)로 이루어진다.
헤드부(11)는 기판의 하부면을 지지하도록 상부가 평평한 면을 가지며, 바디부(12)에 비하여 수평 단면적이 넓게 형성되어 기판지지대(1)의 상승 시 지지홈(2)에 걸려 하강이 제한된다.
바디부(12)는 헤드부(11) 하부에 일체로 형성되거나 결합되는 봉 형상의 부재로, 헤드부(11)의 수평 단면적보다 좁게 형성되고, 관통구(3)에 삽입되어 승하강된다.
제1 돌출부(13)는 바디부(12) 하부에 돌출 형성되어 하부 리프트핀(20)과 결합된다. 제1 돌출부(13)의 외주면에 나사산이 형성되는 것이 바람직하고, 제1 돌출부(13)를 수평 방향으로 관통하는 제1 결합구(13a)가 형성되어, 이 제1 결합구(13a)에 고정핀(30)이 삽입된다.
하부 리프트핀(20)은 상부 리프트핀(10)의 하부에 결합되고, 관통구(3)에 삽입되어 기판지지대(1)에 대하여 상하 이동한다. 이러한 하부 리프트핀(20)은 몸체부(21), 제2 삽입부(22)로 이루어진다.
몸체부(21)는 바디부(12)의 하부면과 접하여 결합되는 봉 형상의 부재로, 바디부(12)의 수평 단면과 동일한 단면으로 형성되고, 관통구(3)에 삽입되어 승하강된다.
제2 삽입부(22)는 몸체부(21) 상부면에 형성된 홈으로, 상부 리프트핀(20)의 제1 돌출부(13)가 삽입됨으로써 상, 하부 리프트핀(10, 20)이 결합된다. 제2 삽입부(22)는 내주면에 제1 돌출부(13)의 나사산과 대응되는 나사산이 형성되는 것이 바람직하고, 제2 삽입부(22)와 수평 방향으로 연통하는 제2 고정구(22a)가 형성되어, 고정핀(30)이 삽입된다. 이때, 제1 돌출부(13)와 제2 삽입부(22)가 나사 결합하여 고정된 상태에서 제1 결합구(13a)와 제2 고정구(22a)의 중심축이 동일하게 형성된다.
고정핀(30)은 하부 리프트핀(20) 일측의 제1 결합구(13a), 제2 고정구(22a) 및 하부 리프트핀(20) 타측의 제1 결합구(13a)에 순서대로 삽입되어 상부 리프트핀(10) 하부에 형성된 제1 돌출부(13)와 하부 리프트핀(10) 상부에 형성된 제2 삽입부(22)가 결합된 부분을 수평 방향으로 관통함으로써 상, 하부 리프트핀(10, 20)을 고정시킨다.
고정핀(30)이 제1 결합구(13a)와 제2 고정구(22a)에 삽입되어 상, 하부 리프트핀(10, 20)이 분리되는 것을 방지할 수 있고, 제1 돌출부(13)와 제2 삽입부(22)의 회전을 방지하여 나사 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있다.
본 고안의 분리형 기판 리프트핀은, 상, 하부 리프트핀을 별개로 구비함으로써 리프트핀 전체를 교체할 필요 없이 손상된 부분의 리프트핀만 교체할 수 있으므로 교체 비용을 저감시킬 수 있다.
도 6과 도 7은 제1 실시예에 의한 리프트핀의 상부에 기판이 안착되기 전과 안착된 상태를 나타낸 것으로, 상부 리프트핀(10)은 상부에 기판을 지지하는 부분이나, 헤드부(11)가 지지홈(2)에 걸려 하강이 제한되는 부분 등 충돌되는 부분이 마모되거나 파손되기 쉽다. 또한, 기판을 지지하는 과정에서 상부 리프트핀(10)은 휨 하중을 받고, 하부 리프트핀(20)은 축 하중을 받게 된다.
따라서, 상부 리프트핀(10)은 알루미늄, 티타늄 등의 금속 재질로 이루어져 휨 하중에 대한 저항을 크게 하여 변형을 방지하면서, 충돌 시의 마모 또는 파손을 방지할 수 있다.
하부 리프트핀(20)은 휨 하중에 비해 파단강도가 높은 축 하중을 받고, 마모되거나 파손이 쉽게 발생하지 않으므로 상부 리프트핀(10)에 비하여 강도가 낮고, 재료의 비용이 저렴한 세라믹(Ceramic)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상부 리프트핀(10)은 승하강되며 기판지지대(1)의 상부로 노출되어 기판을 처리하는 화학 약품에 의해 변질되기 쉬우므로, 표면을 애노다이징(Anodizing) 처리하여 산화막을 형성함으로써, 상부 리프트핀(10)의 표면을 보호할 수 있다.
한편, 상부 리프트핀(10)은 비금속 재질로 이루어지고, 하부 리프트핀(20)은 금속 재질로 이루어질 수도 있다.
이로 인하여 리프트핀의 내구성을 향상시키면서도, 교체 비용 및 제작 비용을 저감시킬 수 있다.
본 고안의 제2 실시예는 제1 실시예와 대비하여 돌출부와 삽입부의 형성 위치에 있어 차이가 있다. 이하에서는 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하며, 제1 실시예와 차이를 가지는 구성요소를 중심으로 도 8, 도 9를 참고하여 설명한다.
상부 리프트핀(10)은 헤드부(11), 바디부(12) 및 제1 삽입부(14)로 이루어진다. 제1 실시예와 대비하여 헤드부(11)와 바디부(12)는 동일하게 형성되며, 제1 돌출부 대신 제1 삽입부(14)가 형성된다.
제1 삽입부(14)는 바디부(12) 하부면에 형성된 홈으로, 하부 리프트핀(20)이 삽입되어 결합된다. 제1 삽입부(14)는 내주면에 나사산이 형성되는 것이 바람직하고, 제1 삽입부(14)와 수평 방향으로 연통하는 제1 고정구(14a)가 형성되어 고정핀(30)이 삽입된다.
하부 리프트핀(20)은 몸체부(21), 제2 돌출부(23)로 이루어진다. 제1 실시예와 대비하여 몸체부(21)는 동일하게 형성되며, 제2 삽입부 대신 제2 돌출부(23)가 형성된다.
제2 돌출부(23)는 몸체부(21) 상부면에 돌출 형성되어 상부 리프트핀(10)의 제1 삽입부(14)에 삽입됨으로써 결합된다. 제2 돌출부(23)의 외주면에 제1 삽입부(14)의 나사산과 대응되는 나사산이 형성되는 것이 바람직하고, 제2 돌출부(23)를 수평 방향으로 관통하는 제2 결합구(23a)가 형성되어 고정핀(30)이 삽입된다. 이때, 제1 삽입부(14)와 제2 돌출부(23)가 나사 결합하여 고정된 상태에서 제1 고정구(14a)와 제2 결합구(23a)의 중심축이 동일하게 형성된다.
본 고안의 제3 실시예는 제1 실시예와 대비하여 탄성부재를 부가적으로 구비한다는 차이가 있다. 이하에서는 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하며, 제1 실시예와 차이를 가지는 구성요소를 중심으로 도 10 내지 도 12를 참고하여 설명한다.
본 고안의 제3 실시예에 의한 분리형 기판 리프트핀은 크게 상부 리프트핀(10), 하부 리프트핀(20), 고정핀(30) 및 탄성부재(40)로 이루어진다.
상부 리프트핀(10), 하부 리프트핀(20), 고정핀(30)은 제1 실시예와 동일하다.
다만, 상부 리프트핀(10)의 제1 결합구(13a)는 고정핀(30)보다 수직 방향의 길이가 더 길게 형성되어, 고정핀(30)이 제1 결합구(13a)에 삽입된 상태로 승하강할 수 있게 한다.
또한, 하부 리프트핀(20)의 제2 삽입부(22)는 제1 돌출부(13)보다 수직 방향으로 깊게 형성되어 탄성부재(40)가 삽입되는 공간을 구비하도록 한다.
탄성부재(40)는 기판이 기판지지대(1) 상부면에 안착된 상태에서 상부 리프트핀(10)의 상부면이 기판 하부면에 밀착되어 탄성지지하도록 상, 하부 리프트핀(10, 20)의 하부와 상부 사이에 개재된다.
탄성부재(40)는 제2 삽입부(22)에 삽입되어 제2 삽입부(22)의 바닥면으로부터 제1 돌출부(13)를 탄성지지한다. 이러한 탄성부재(40)는 압축코일 스프링이 사용될 수 있다.
구체적으로, 하부 리프트핀(20)의 제2 삽입부(22)에 탄성부재(40)를 삽입하고, 상부 리프트핀(10)의 제1 돌출부(13)를 삽입, 결합시킨 뒤, 제1 결합구(13a)와 제2 고정구(22a)에 고정핀(30)을 삽입한다.
이로써, 상, 하부 리프트핀(10, 20)은 상대적으로 승하강된다. 리프트핀이 하중을 받지 않은 상태에서는 탄성부재(40)에 의해 리프트핀의 길이가 가장 길어지며, 리프트핀의 상부에 기판이 안착되는 등 하중이 가해지면, 탄성부재(40)가 압축되어 리프트핀의 길이가 가장 짧아진다.
이하에서는 도 11 내지 도 12를 참고하여, 본 고안의 분리형 기판 리프트핀에 의해 기판지지대(1) 상부에 기판을 안착시키는 과정을 자세히 설명한다.
먼저, 리프트핀 상부에 기판이 얹히지 않은 상태로, 도 11에 도시한 바와 같이, 상부 리프트핀(10)은 하부 리프트핀(20)으로부터 탄성부재(40)에 의해 상승하고, 고정핀(30)은 제1 결합구(13a)의 최하단에 위치한다.
다음으로, 로봇에 의해 기판(W)이 챔버(4) 내부로 인입하여 상부 리프트핀(10) 상부에 기판(W)이 얹힌 상태로, 도 12에 도시한 바와 같이, 상부 리프트핀(10)은 기판(W)의 자중에 의해 하강하여 고정핀(30)이 제1 결합구(13a)의 최상단에 위치한다.
이로써, 기판(W)을 리프트핀에 안착시키는 과정에서 기판(W)이 탄성지지되므로 기판(W)과 리프트핀의 충격을 저감시켜 기판(W)의 하부 또는 리프트핀의 상부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 고안의 구체적인 실시예를 도면을 중심으로 설명하였으나, 본 고안의 권리범위는 청구 범위에 기재된 기술적 사상을 중심으로 그 변형물 또는 균등물에까지 미침은 자명하다 할 것이다.
10 : 상부 리프트핀
11 : 헤드부
12 : 제1 돌출부
13 : 제1 삽입부
20 : 하부 리프트핀
21 : 몸체부
22 : 제2 삽입부
23 : 제2 돌출부
30 : 고정핀
40 : 탄성부재
1 : 기판지지대
2 : 지지홈
3 : 관통구
4 : 챔버
5 : 리프트핀

Claims (5)

  1. 기판지지대(1) 상부면에 형성된 지지홈(2)의 저면보다 좁게 형성된 수직한 관통구(3)에 삽입되어 상하로 상대 이동하여 기판을 지지하는 리프트핀으로서,
    상기 기판의 하부면을 지지하며, 상기 기판지지대(1)에 상하 이동 가능하게 결합되고, 상기 기판지지대(1)의 상승 시 상기 지지홈(2)에 걸려 하강이 제한되는 상부 리프트핀(10);
    상기 상부 리프트핀(10)의 하부에 결합되고, 상기 관통구(3)에 삽입되어 상하 이동하는 하부 리프트핀(20);
    상기 상, 하부 리프트핀(10, 20) 각각의 하부와 상부에 형성된 돌출부 또는 이에 상응하는 삽입부가 결합된 부분을 수평 방향으로 관통하여 상기 상, 하부 리프트핀(10, 20)을 고정시키는 고정핀(30); 및
    상기 하부 리프트핀(20)으로부터 상기 상부 리프트핀(10)을 탄성지지하여 상대 승하강하도록, 상기 상, 하부 리프트핀(10, 20) 사이에 개재되어 상기 기판과 상기 상부 리프트핀(10)을 완충시키는 탄성부재(40); 를 포함하고,
    상기 상부 리프트핀(10)은, 상면이 기판의 하부면을 지지하며 저면이 상기 지지홈(2)에 걸리는 헤드부(11)와, 상기 헤드부(11) 하부에 일체로 형성되고 상기 헤드부(11)의 수평 단면적보다 좁게 형성되며 관통구(3)에 삽입되어 승하강하는 바디부(12)로 이루어지고,
    상기 하부 리프트핀(20)은, 상기 바디부(12)의 수평 단면과 동일한 단면으로 형성되고, 상기 바디부(12)의 하부면과 접하여 결합되는 몸체부(21)를 포함하고,
    상기 돌출부는, 상기 고정핀(30)이 삽입되는 결합구의 수직방향 길이가 상기 고정핀(30)의 수직 방향 길이보다 길게 형성되고,
    상기 삽입부는, 상기 돌출부보다 수직 방향으로 깊게 형성되며,
    상기 고정핀(30)은 상기 탄성부재(40)에 의한 상기 상, 하부 리프트핀(10, 20)의 상대 승하강을 제한하고,
    상기 상, 하부 리프트핀(10, 20) 중 하나는 금속 재질로 이루어지고, 다른 하나는 비금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 리프트핀.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 리프트핀(10)은, 금속 재질로 이루어지고,
    상기 하부 리프트핀(20)은, 세라믹(Ceramic) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 리프트핀.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부 리프트핀(10)은, 표면이 애노다이징(Anodizing) 처리된 것을 특징으로 하는 기판 리프트핀.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 리프트핀(10)은, 비금속 재질로 이루어지고,
    상기 하부 리프트핀(20)은, 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 리프트핀.
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