KR20090056204A - 기판 승강 장치 - Google Patents

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KR20090056204A
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Abstract

본 발명은 반도체소자 또는 평판표시장치를 제조하기 위해 기판을 처리하는 기판처리장치에서 사용되는 기판승강장치를 개시한다. 본 발명의 기판승강장치는 관통부를 가지는 리프트 핀 홀더; 상기 리프트 핀 홀더의 상기 관통부에 삽입 설치되며, 외주면에 수용부를 구비하는 리프트 핀; 상기 리프트 핀과 상기 리프트 핀 홀더의 사이에 설치되되, 일부분이 상기 리프트 핀의 상기 수용부의 내부에 수용되는 마찰저감부재를 포함한다.
본발명에 따르면, 리프트 핀과 리프트 핀 홀더 사이에 설치된 베어링 형태의 마찰저감부재가 리프트 핀과 리프트 핀 홀더 사이의 마찰력을 크게 줄여주기 때문에 리프트 핀의 승강운동이 훨씬 원활해진다. 따라서 리프트 핀이 리프트 핀 홀더에 끼이는 현상이나 리프트 핀 또는 기판이 파손되는 현상을 방지할 수 있다.
기판승강장치. 리프트 핀

Description

기판 승강 장치{Device of moving substrate up and down}
본 발명은 반도체소자 또는 액정표시소자의 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 기판안치대에 결합되어 기판을 승강시키는 리프트 핀을 포함하는 기판승강장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자 또는 평판표시장치를 제조하기 위해서는 실리콘웨이퍼 또는 글래스 등의 기판에 원료물질을 증착하는 박막증착공정, 감광성물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경을 유지하는 기판처리장치의 내부에서 진행된다.
최근에는 원료물질을 플라즈마 상태로 변환하여 증착 또는 식각공정을 진행하는 기판처리장치가 많이 사용되고 있으며, 도 1은 평판표시장치의 제조를 위해 기판을 처리하는 기판처리장치 중에서 플라즈마를 이용하여 박막을 증착하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)장치(10)의 개략적인 단면 구성을 도시한 것이다.
상기 PECVD장치(10)는 반응공간을 형성하는 챔버(11), 챔버(11)의 내부에서 기판(s)을 안치하는 기판안치대(12), 기판안치대(12)의 상부에서 원료가스를 분사하는 가스분배판(14), 가스분배판(14)에 연결된 가스공급관(15), 잔류가스를 배출하는 배기구(18)를 포함한다. 또한 상기 가스분배판(14)에는 RF전력을 공급하는 RF전원(16)이 연결된다.
한편 기판(s)은 로봇암(미도시)에 의해 챔버(11)의 내부로 반입되거나 외부로 반출되며, 따라서 상기 PECVD장치(10)에는 기판(s)을 반출하기 위해 기판안치대(12)로부터 기판(s)을 들어올리거나 로봇암이 반입한 기판(s)을 인계하여 기판안치대(12)에 내려놓는 기판승강장치가 요구된다.
이러한 기판승강장치는 기판안치대(12)에 결합된 리프트 핀(20)과 상기 리프트 핀의 승강운동을 가이드하는 리프트 핀 홀더를 포함한다.
도 2는 기판승강장치의 상세 단면도로서, 길이방향의 관통부를 가지는 실린더 형상의 리프트 핀 홀더(30)가 기판안치대(12)의 핀홀(12a)의 내부에 설치되며, 리프트 핀(20)은 리프트 핀 홀더(30)의 관통부에 삽입되어 설치된다.
리프트 핀(20)은 막대 형상의 몸체(21)와, 상기 몸체(21)보다 직경이 큰 원반형태로서 몸체(21)의 상단에 형성되는 헤드(22)로 이루어지며, 세라믹 재질로 제조된다.
리프트 핀 홀더(30)는 리프트 핀(20)이 기판안치대(12)와 직접 접촉하는 것을 방지하기 위하여 설치되는 것으로서 리프트 핀(20)의 승강운동이 원활하게 이루어지도록 하는 역할도 한다. 리프트 핀 홀더(30)도 통상 세라믹 재질로 제조된다.
기판안치대(12)의 핀홀(12a)에는 리프트 핀(20)이 아래로 빠지는 것을 방지하기 위하여 내측으로 걸림턱(12b)이 돌출 형성되어 있으며, 따라서 리프트 핀의 헤드(22)는 상기 걸림턱(12b)의 내경보다는 큰 직경을 가진다.
이러한 PECVD장치(10)에서 공정을 진행하기 위해서는 먼저 챔버(10)의 내부로 기판(s)을 반입하여 도 3에 도시된 바와 같이 기판안치대(120)의 상부로 돌출된 리프트 핀(20)의 상단부에 기판(s)을 올려 놓아야 한다.
이와 같이 기판(s)이 리프트 핀(20)의 상단부에 놓여진 후에는 기판안치대(12)를 공정영역으로 상승시킨다. 그러면 리프트 핀(20)이 중력에 의해 하강하기 때문에 도 1에 도시된 바와 같이 리프트 핀(20)의 상단부가 기판안치대(12)의 걸림턱(12b)에 매달린 상태가 되고, 이 과정에서 리프트 핀(20)의 상단부에 놓여진 기판(s)은 기판안치대(12)의 상면에 자연스럽게 안치된다.
공정영역에서 공정을 마친 후 기판안치대(12)가 하강하면 리프트 핀(20)의 하단부가 챔버(11)의 저면에 닿으면서 도 3에 도시된 바와 같이 리프트 핀(20)의 상단부가 기판안치대(12)의 상부로 돌출되면서 기판(s)을 밀어올려 기판안치대(12)로부터 분리시킨다.
이 과정에서 리프트 핀(20)의 헤드는 기판(s)에 의해 힘을 받게 되며, 따라 서 리프트 핀(20)이 안정적인 승강운동을 하기 위해서는 기판(s)이 가하는 힘이 수직방향이어야 한다.
그러나 LCD 제조용 기판(s)은 면적이 크고 두께가 얇기 때문에 리프트 핀(20)에 의해 지지되지 않는 부분이 아래로 처지게 되고, 이로 인해 도 4에 도시된 바와 같이 리프트 핀(20)에 대하여 측방향(도면상으로는 좌측)으로도 어느 정도의 힘이 가해지므로 리프트 핀(20)이 일측으로 기울어지는 현상이 빈번하게 발생한다.
이러한 현상은 기판안치대(12)의 주변부가 자중에 의해 하부로 처지거나 고온으로 인해 변형되는 경우에도 발생하게 된다.
이와 같이 리프트 핀(20)이 기울어지면, 리프트 핀(20)과 리프트 핀 홀더(30)의 사이에 마찰이 발생하게 되어 리프트 핀(20)의 승강운동이 원활하지 못하게 된다.
즉, 리프트 핀(20)이 리프트 핀 홀더(30)에 끼어서 기판안치대(12)가 하강하여도 리프트 핀(20)이 상승하지 못하고 기판안치대(12)로부터 힘을 받아서 리프트 핀 홀더(30)에 접촉하는 부분에서 리프트 핀(20)이 파손되는 경우가발생한다.
또한, 기판안치대(12)가 상승하여도 리프트 핀(20)이 하강하지 못하고 기판안치대(12)의 상부로 계속 돌출되어 있는 현상이 발생하며, 이로 인해 기판(s)이 오염되거나 파손되는 경우도 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판안치대의 승강에 연동하여 리프트 핀이 리프트 핀 홀더의 내부에서 원활하게 승강할 수 있도록 하고, 나아가 리프트 핀 또는 기판이 파손되는 현상을 방지하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 관통부를 가지는 리프트 핀 홀더; 상기 리프트 핀 홀더의 상기 관통부에 삽입 설치되며, 외주면에 수용부를 구비하는 리프트 핀; 상기 리프트 핀과 상기 리프트 핀 홀더의 사이에 설치되되, 일부분이 상기 리프트 핀의 상기 수용부의 내부에 수용되는 마찰저감부재를 포함하는 기판승강장치를 제공한다.
상기 기판승강장치에서 상기 마찰저감부재는 볼 베어링 또는 원판형 베어링인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 리프트 핀 홀더는 상기 관통부의 내측으로 돌출되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 수용부는 다수 개가 상기 리프트 핀의 중심축에 대하여 동일한 각도로 이격되어 형성되며, 상기 수용부마다 상기 마찰저감부재가 하나씩 수용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 다수의 수용부 중에서 적어도 하나는 나머지와 다른 높이에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 수용부는 세로로 길게 형성되어 상기 마찰저감부재보다 큰 높이를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명은, 관통부를 가지는 리프트 핀 홀더; 상기 리프트 핀 홀더의 상기 관통부에 삽입 설치되는 리프트 핀; 상기 리프트 핀과 상기 리프트 핀 홀더의 마찰을 방지하기 위해 설치되며, 상기 리프트 핀에 결합되어 상기 리프트 핀과 함께 승강하는 마찰저감부재를 포함하는 기판승강장치를 제공한다.
상기 마찰저감부재는, 상기 리프트핀에 결합되는 롤러장착부재; 상기 롤러장착부재의 단부에 회전가능하게 결합된 롤러를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 롤러장착부재는 상하로 이격되어 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 롤로장착부재의 단부에는 오목한 형태의 롤러수용부가 구비되고, 상기 롤러는 상기 롤러수용부에 일부가 삽입된 채 상기 롤러장착부재에 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 리프트 핀과 리프트 핀 홀더 사이에 설치된 베어링 형태의 마찰저감부재가 리프트 핀과 리프트 핀 홀더 사이의 마찰력을 크게 줄여주기 때문에 리프트 핀의 승강운동이 훨씬 원활해진다.
따라서 리프트 핀이 리프트 핀 홀더에 끼이는 현상이나 리프트 핀 또는 기판이 파손되는 현상을 방지할 수 있다.
제1실시예
본 발명의 제1실시예에 따른 기판승강장치는 도 5의 단면도에 도시된 바와 같이, 기판안치대에 장착되며 상하가 개구된 관통부(202)를 가지는 리프트 핀 홀더(200)와, 상기 리프트 핀 홀더(200)의 관통부(202)에 삽입되어 설치되는 리프트 핀(100)을 포함한다.
리프트 핀(100)은 막대 형태의 몸체(120)와, 상기 몸체(120)의 상단부에 형성되고 상기 몸체(120)보다 큰 직경을 가지는 헤드(110)를 포함한다.
특히 본 발명의 제1 실시예에서는 리프트 핀(100)과 리프트 핀 홀더200) 사이의 마찰력을 줄이기 위하여 리프트 핀(100)과 리프트 핀 홀더(200) 사이에 볼 베어링(300)을 설치하되, 상기 볼 베어링(300)를 삽입할 수 있는 오목한 수용부(140)를 리프트 핀(100)의 몸체(120)에 형성한 점에 특징이 있다.
이러한 볼 베어링(300)은 상기 수용부(140)의 내벽과 리프트 핀 홀더(300)의 내벽 사이에서 회전운동을 함으로써 리프트 핀(100)과 리프트 핀 홀더(200) 사이의 마찰력을 줄여주며, 이로 인해 리프트 핀(100)은 리프트 핀 홀더(200)의 내부에서 원활한 승강운동을 할 수 있게 된다.
단면도인 도 5에는 1개의 볼 베어링(300)만이 도시되었으나, 리프트 핀(100)의 몸체(120)와 리프트 핀 홀더(200)의 내벽이 직접 접하지 않도록 리프트 핀(100)의 몸체(120)의 원주방향을 따라 다수 개의 볼 베어링(300)을 대칭적으로 설치하는 것이 바람직하다.
예를 들어 도 5의 A-A방향에 따른 단면도인 도 6에 도시된 바와 같이 적어도 3개의 볼 베어링(300)을 서로 동일한 각도로 이격시켜 설치하는 것이 바람직하다.
수용부(140)는 볼 베어링(300)의 윤곽과 대응하는 형태로 형성될 수도 있고, 볼 베어링(300)이 상하 또는 좌우 방향으로 유동할 수 있는 여지를 주기 위해서 볼 베어링(300)의 직경보다 큰 길이나 폭을 가지도록 형성될 수도 있다.
예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이 세로로 긴 형태의 수용부(140)를 형성할 수도 있는데, 이 경우 볼 베어링(300)은 리프트 핀(100)이승강할 때 상기 수용부(140)의 내부에서 상하 방향으로 이동하게 된다.
한편 볼 베어링(140)을 리프트 핀(100)과 리프트 핀 홀더(200)의 사이에 설치한 후에 볼 베어링(300)이 밖으로 빠져나오는 것을 방지하기 위해서는 도 5에 도시된 바와 같이 리프트 핀 홀더(200)의 일 단부에 내측으로 돌출되는 돌출부(210)를 형성하는 것이 바람직하다.
볼 베어링(300)은 리프트 핀(100)과 리프트 핀 홀더(200) 사이의 마찰력을 줄여주기 위해 사용되는 것이므로 다른 형태의 베어링이 대신 사용될 수도 있다.
예를 들어 도 8의 단면도에 도시된 바와 같이 원판형 베어링(320)이 사용될 수도 있다. 상기 원판형 베어링(320)은 일부분이 리프트 핀(100)의 몸체(120)에 형성된 수용부(140)의 내부에 삽입된 상태에서 리프트 핀(100)의 승강운동에 따라 회전운동을 하게 된다.
이때 리프트 핀(100)의 몸체(120)에 형성되는 수용부(140)는 원판형 베어링(320)이 삽입될 수 있도록 세로로 긴 형태가 되어야 함은 물론이다.
또한 볼 베어링(300)의 경우와 마찬가지로 원판형 베어링(320)이 상하로 유동할 수 있는 여지를 주기 위하여 수용부(140)를 원판형 베어링(320)의 직경보다 길게 형성할 수도 있다.
한편, 다수의 볼 베어링(300) 또는 원판형 베어링(320)을 사용하는 경우에, 각 베어링의 높이를 반드시 일치시켜야 하는 것은 아니므로 수용부(140) 중 적어도 하나를 나머지와 다른 높이에 형성할 수도 있다.
리프트 핀(100)의 직경이나 베어링(300,320)의 크기에 따라 승강동작에 영향을 주지 않는 범위내에서는 각 베어링(300,320)이 설치되는 높이를 달리하는 것이 제작상 유리할 수도 있기 때문이다.
전술한 볼 베어링(300) 및 원판형 베어링(320)은 세라믹 재질인 리프트 핀(100)이나 리프트 핀 홀더(200) 보다는 마찰계수가 작은 엔지니어링 플라스틱 재 질을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예가 전술한 볼 베어링(300) 또는 원판형 베어링(320)에 한정되는 것은 아니므로 리프트 핀(100)의 승강운동에 의해 회전할 수 있는 것이라면 어떠한 형태의 베어링도 사용 가능함은 당연하다.
제2실시예
본 발명의 제 2실시예에 따른 기판승강장치는 도 9의 부분 절개 사시도에 도시된 바와 같이, 리프트 핀 홀더(200)의 내부에 위치하는 리프트 핀(100)의 몸체(120)에 롤러장착부재(400)를 결합하고, 상기 롤러장착부재(400)의 주변 단부에 롤러(420)를 장착한 점에 특징이 있다.
리프트 핀(100)의 몸체(120)는 롤러장착부재(400)의 중앙부에 형성된 관통부(410)에 삽입되며, 볼트나 결합핀(미도시) 등을 이용하여 리프트 핀(100)에 롤러장착부재(400)를 고정한다.
롤러장착부재(400)는 롤러(420)를 설치하기 위한 것이므로 그 형상은 제한되지 않으며, 다만 롤러장착부재(400)의 단부에는 롤러(420)를 회전가능하게 결합할 수 있는 결합수단이 구비되어야 한다.
예를 들어, 롤러장착부재(400)의 단부에 오목한 형태의 롤러수용부(412)를 형성하고, 상기 롤러수용부(412)에 롤러(420)를 삽입한 후 결합핀(미도시) 등을 이용하여 롤러(420)가 회전할 수 있게 결합한다
롤러(420)는 리프트 핀(100)의 승강방향으로 회전하도록 결합되어야 하며, 리프트 핀(100)이 승강 중에도 수직상태를 유지하기 위해서는 도 10에 도시된 바와 같이 적어도 3개의 롤러(420)를 대칭적으로 배치하는 것이 바람직하다. 물론 도 11에 도시된 바와 같이 4개의 롤러(420)를 서로 등간격으로 배치할 수도 있다.
리프트 핀(100)이 보다 안정적으로 수직 운동을 하기 위해서는 상하로 이격된 2개 이상의 롤러장착부재(400)를 리프트 핀(100)에 결합할 수도 있다.
한편 롤러장착부재(400)를 내부에 수용하기 위해 리프트 핀 홀더(200)의 내부에는 상대적으로 넓은 공간부(250)가 형성되어야 하며, 리프트 핀(100)이 아래로 빠지는 것을 방지하기 위해서 리프트 핀 홀더(200)의 상단부에 헤드(100)의 직경보다 작은 직경의 개구(272)를 가지는 홀더커버(270)를 결합할 수도 있다.
다만 도 2에 도시된 바와 같이 기판안치대(12)의 핀홀(12a)에 별도의 걸림턱(12b)이 형성되어 있는 경우에는 전술한 홀더커버(270)는 생략될 수도 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판승강장치가 설치된 경우에 기판안치대(12)가 승강하는 모습을 나타낸 도면으로서, 각각 기판안치대(12)가 상승한 경우와 하강한 경우를 나타내고 있다.
도면을 통해 상하로 이격된 2개의 롤러장착부재(400)에 의해 리프트 핀(100)이 수직상태를 유지할 수 있고 롤러(420)에 의해 마찰이 저감되기 때문에 원활한 상하운동이 가능함을 알 수 있다.
한편 안정적인 동작을 위해서는 기판안치대(12)가 하강하여 리프트 핀(100)이 상승할 때 롤러(420)가 홀더커버(270)에 부딪치지 않도록 롤러장착부재(400)를 리프트핀(100)에 결합하는 것이 바람직하다.
또한 기판안치대(12)가 상승하여 리프트 핀(100)이 하강할 때 롤러(420)가 기판안치대(12)의 하부로 노출되지 않도록 리프트핀(100)에 결합하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2실시예에서 사용되는 롤러(420)는 마찰을 줄이기 위한 것이므로 굳이 도시된 형태에 한정되는 것은 아니며, 구형의 베어링 형태의 롤러가 사용될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양하게 변형되어 실시될 수 있으므로 본 발명의 변형된 실시예게 후술하는 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 포함하는 것이라면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다.
도 1은 일반적인 액정표시소자 제조장치의 개략적인 구성도
도 2는 기판승강장치의 구조를 나타낸 단면도
도 3은 도 1에서 기판안치대가 상승한 상태를 나타낸 도면
도 4는 리프트 핀이 기울어진 상태를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 기판승강장치의 종단면도
도 6은 도 5의 A-A선에 따른 단면도
도 7은 수용부가 세로로 길게 형성된 모습을 나타낸 도면
도 8은 원판형의 볼베어링이 설치된 모습을 나타낸 단면도
도 9는 본 발명의 제2실시예에 의한 기판승강장치의 부분절개 단면도
도 10 및 도 11은 기판승강장치에 사용된 롤러의 개수가 각각 3개 및 4개인 경우의 단면도
도 12 및 도 13은 각각 기판안치대가 상승한 경우와 하강한 경우에 있어서 본 발명의 제2실시예에 의한 기판승강장치를 나타낸 사용상태도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 리프트 핀 110: 헤드
120: 몸체 140: 수용부
200: 리프트 핀 홀더 210: 돌출부
300: 볼베어링 320: 원판형 베어링
400: 롤러장착부재 412: 롤러수용부
420: 롤러

Claims (11)

  1. 관통부를 가지는 리프트 핀 홀더;
    상기 리프트 핀 홀더의 상기 관통부에 삽입 설치되며, 외주면에 수용부를 구비하는 리프트 핀;
    상기 리프트 핀과 상기 리프트 핀 홀더의 사이에 설치되되, 일부분이 상기 리프트 핀의 상기 수용부의 내부에 수용되는 마찰저감부재;
    를 포함하는 기판승강장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마찰저감부재는 볼 베어링 또는 원판형 베어링인 것을 특징으로 하는 기판승강장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리프트 핀 홀더는 상기 관통부의 내측으로 돌출되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판승강장치
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용부는 다수 개가 상기 리프트 핀의 중심축에 대하여 동일한 각도로 이격되어 형성되며, 상기 수용부마다 상기 마찰저감부재가 하나씩 수용되는 것을 특징으로 하는 기판승강장치
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다수의 수용부 중에서 적어도 하나는 나머지와 다른 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판승강장치
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용부는 세로로 길게 형성되어 상기 마찰저감부재보다 큰 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 기판승강장치
  7. 관통부를 가지는 리프트 핀 홀더;
    상기 리프트 핀 홀더의 상기 관통부에 삽입 설치되는 리프트 핀;
    상기 리프트 핀과 상기 리프트 핀 홀더의 마찰을 방지하기 위해 설치되며, 상기 리프트 핀에 결합되어 상기 리프트 핀과 함께 승강하는 마찰저감부재;
    를 포함하는 기판승강장치
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마찰저감부재는,
    상기 리프트핀에 결합되는 롤러장착부재;
    상기 롤러장착부재의 단부에 회전가능하게 결합된 롤러;
    을 포함하는 기판승강장치
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 롤러장착부재는 상하로 이격되어 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 기판승강장치
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 롤로장착부재의 단부에는 오목한 형태의 롤러수용부가 구비되고, 상기 롤러는 상기 롤러수용부에 일부가 삽입된 채 상기 롤러장착부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판승강장치
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 리프트 핀 홀더의 상단부에는 상기 리프트 핀의 헤드보다 작은 직경의 관통부를 가지는 홀더커버가 결합되고, 상기 리프트 핀은 상기 홀더커버의 관통부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 기판승강장치
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