KR20110038483A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 반응 공간을 갖는 챔버와, 상기 반응 공간에 위치하는 기판 안치부 및 상기 기판 안치부의 하부 중심 영역에 접속 연장된 회전축과, 상기 회전축의 일단이 삽입 고정되고, 상기 챔버의 하측 영역에 고정되는 샤프트와, 링 형태의 중심 몸체와, 상기 중심 몸체 상에 위치하고 하향 경사진 캡 경사면을 구비하는 센터링 몸체를 포함하되, 상기 캡 경사면에 상기 회전축이 밀착된 센터링 캡을 포함하는 회전축부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 이와 같이 회전축의 하단에 샤프트와 결합된 센터링 캡을 설치하여 회전축의 흔들림을 방지하여 기판 안치부의 세차 운동을 억제할 수 있다. 이를 통해 기판 상에 증착되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
기판 안치부, 회전, 샤프트, 쿼츠, 회전축, 탄성, 밀착, 센터링, 센터링 캡

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판이 안치되는 기판 안치부의 회전시 흔들림을 방지할 수 있는 회전 수단을 갖는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 처리 장치는 반도체 기판상에 막을 증착하거나, 반도체 기판 상에 증착된 막을 식각하는 장치들을 지칭한다. 이와 같은 기판 처리 장치를 통해 막을 형성하고 식각하여 반도체 소자, 평판 표시 패널, 광학 소자 및 솔라셀등을 생산한다.
기판 처리 장치를 통해 기판 상에 박막을 증착하는 경우에는, 기판 처리 장치 내측의 기판 안치부 상에 기판을 안치시킨 다음 화학적 또는 물리적인 방법을 통해 기판 표면에 소정의 막을 형성한다. 일반적으로 기판 처리 장치의 반응 공간에 공정 가스를 분사하여 기판 표면에 소정의 막을 형성한다.
그러나, 최근 들어 기판의 사이즈가 증가됨으로 인해 기판 표면에 공정 가스를 균일하게 분사하는 것이 힘든 실정이다. 이로 인해 반도체 기판상에 형성된 막 의 균일성이 나빠지는 문제가 발생하였다. 이에 종래에는 반도체 기판을 회전시켜 기판 상에 증착되는 박막 두께의 균일성을 향상시켰다.
이때, 기판 안치부 상에 기판을 배치시키고, 기판 안치부를 회전축에 접속시켜 회전을 수행하였다. 그리고, 상기 회전축은 외부 구동 모터로 부터 회전력을 제공 받아 회전 하였다.
여기서, 기판 안치부를 기준 수평면 상에서 흔들림 없이 회전시키기 위해서는 회전축의 중심을 일치시킴과 동시에 회전축이 일측으로 치우지는 것을 방지하여야 한다.
하지만, 종래의 기술에서는 회전축의 흔들림(wobbling)을 잡기 위해 고무 재질의 오링을 사용하였다. 그러나, 기존의 오링의 경우, 장시간 사용에 의해 빠르게 마모되고, 고온에 노출될 경우 빠르게 열화된다. 따라서, 오링의 열화로 인해 회전축이 중심에서 쉽게 어긋나는 문제가 발생한다. 이로인해 회전축에 접속되어 회전하는 기판 안치부가 한쪽으로 치우쳐 회전하게 되는 문제가 발생하고, 이로인해 기판 상에 증착되는 박막 두께의 균일성이 저하되는 문제가 발생한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 회전축의 하단에 센터를 유지하게 위한 얼라인 캡을 설치하여 회전축의 흔들림 즉, 회전축의 세차 운동을 방지하여 기판 상에 증착되는 박막 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응 공간을 갖는 챔버와, 상기 반응 공간에 위치하는 기판 안치부 및 상기 기판 안치부의 하부 중심 영역에 접속 연장된 회전축과, 상기 회전축의 일단이 삽입 고정되는 샤프트와, 링 형태의 중심 몸체와, 상기 중심 몸체 상에 위치하고 하향 경사진 캡 경사면을 구비하는 센터링 몸체를 포함하되, 상기 캡 경사면에 상기 회전축이 밀착된 센터링 캡을 포함하는 회전축부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 센터링 몸체는 상기 중심 몸체의 외측면에서 연장된 측벽면과, 상기 측벽면의 끝단에서 상기 중심 몸체의 상측면 방향으로 하향 경사진 상기 캡 경사면을 포함하는 것이 가능하다.
상기 회전축의 일단부에 상기 캡 경사면에 대응하는 축 경사면이 마련될 수 있다.
상기 센터링 몸체는 외측에서 내측 방향으로 경사진 제 1 캡 경사면을 갖는 적어도 하나의 제 1 센터링 몸체와, 내측에서 외측 방향으로 경사진 제 2 캡 경사 면을 갖는 적어도 하나의 제 2 센터링 몸체를 포함하는 것이 가능하다.
상기 회전축의 일단부에는 상기 제 1 캡 경사면에 대응하는 제 1 축 경사면을 갖는 적어도 하나의 제 1 경사부와, 상기 제 2 캡 경사면에 대응하는 제 2 축 경사면을 갖는 적어도 하나의 제 2 경사부가 마련될 수 있다.
상기 샤프트와 회전축 사이를 밀착 시키는 밀착 부재를 포함하되, 상기 밀착 부재로 오링을 사용하거나, 관 형태의 밀착 몸체와, 상기 밀착 몸체의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나의 영역에 마련된 탄성부를 포함하는 부재를 사용하는 것이 가능하다.
상기 탄성부는 상기 밀착 몸체의 상부와 하부 영역 중 어느 하나의 영역을 길이 방향으로 절단하여 다수의 절단 영역을 형성하고, 이 절단 영역을 적어도 1회 이상 절곡시켜 제작될 수 있다.
상기 회전축은 쿼츠 재질로 제작되고, 상기 샤프트는 서스 재질로 제작되고, 상기 밀착 부재는 상기 샤프트와 동일 재질로 제작될 수 있다.
상기 회전축부에 회전력을 인가하는 구동 수단 및 상기 챔버 하부에 위치하여 상기 반응 공간을 가열하는 가열 수단을 포함하는 것이 가능하다.
상기 챔버는 챔버 몸체와, 상기 챔버 몸체의 상부 영역을 덮는 상부돔과, 상기 챔버 몸체의 하부 영역을 덮는 하부돔을 구비하고, 상기 하부돔은 역상의 원뿔 형태의 바닥판과, 상기 바닥판의 중심에서 돌출 연장된 연장관을 구비하고, 상기 연장관 내측에 상기 샤프트가 삽입될 수 있다.
또한, 기판이 안치되는 기판 안치부 및 상기 기판 안치부의 하부 중심 영역 에 접속 연장된 회전축과, 상기 회전축의 일단이 삽입 고정되는 샤프트와, 링 형태의 중심 몸체와, 상기 중심 몸체 상에 위치하고 하향 경사진 캡 경사면을 구비하는 센터링 몸체를 포함하되, 상기 캡 경사면에 상기 회전축이 밀착된 센터링 캡을 포함하는 회전축부를 포함하는 기판 지지 장치를 제공한다.
상기 회전축은 쿼츠 재질로 제작되고, 상기 샤프트는 서스 재질로 제작되고, 상기 회전축의 일단부에 상기 캡 경사면에 대응하는 축 경사면이 마련되고, 상기 회전축부에 회전력을 인가하는 구동수단을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서는 쿼츠와 같이 깨지기 쉬운 회전축을 샤프트에 삽입하여 챔버의 하부 영역에 고정시킬 수 있고, 회전축의 하단에 샤프트와 결합된 센터링 캡을 설치하여 회전축의 흔들림을 방지하여 기판 안치부의 세차 운동을 억제할 수 있다. 이를 통해 기판 상에 증착되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
이하, 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 제 공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 개념도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 회전축부의 분해 개념도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 회전축부의 얼라인 캡을 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 회전 축부의 단면 개념도이다. 도 5 및 도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 회전 축부의 단면 개념도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와같이 본 실시예의 기판 처리 장치는 내부 반응 공간을 갖는 챔버(100)와, 챔버(100) 내에 기판(10)을 안치하는 기판 안치부(200)와, 챔버(100) 하부에 위치하여 상기 반응 공간을 가열하는 가열 수단(300)과, 상기 기판 안치부(200)에 접속 연장된 회전축부(400)와, 상기 회전축부(400)에 회전력을 인가하는 구동 수단(500)을 포함한다.
또한, 도 1에서와 같이 챔버(100)의 상부에 위치하여 상기 반응 공간을 가열하는 상부 가열 수단(600)을 더 구비할 수 있다. 물론 도시되지 않았지만, 상기 반응 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 장치가 마련될 수도 있다.
상기 챔버(100)는 내부 공간을 형성하는 챔버 몸체(110)와, 상부돔(120)과 하부돔(130)을 구비한다.
챔버 몸체(110)는 상하부가 개방된 원통 형상으로 제작된다. 즉, 원형 띠 형태로 제작된다. 물론 이에 한정되지 안고, 다각형 통 형상으로 제작될 수도 있다. 챔버 몸체(110)의 일부 또는 모두를 금속성 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 알루미늄 또는 스테인레스강과 같은 재질을 이용하여 챔버 몸체(110)를 제작한다. 이때, 챔버 몸체(110)는 챔버(100) 내부 공간의 측벽면 역할을 한다. 도시되지 않았지만, 챔버 몸체(110)의 일부에는 기판이 출입하는 기판 출입구와, 반응 공간에 반응 가스를 공급하기 위한 가스 공급 장치의 최종 연결부가 형성될 수도 있다.
상부돔(120)은 챔버 몸체(110)의 상부 커버(즉, 챔버(100)의 상부벽)가 된다. 상부돔(120)은 돔의 하부 영역, 즉 돔의 가장자리 영역이 챔버 몸체(110)의 상부면에 부착되어 반응 공간의 상부 영역을 밀폐시킨다. 이때, 상부돔(120)은 탈착 가능하게 상기 챔버 몸체(110)에 부착되는 것이 효과적이다.
상부돔(120)은 상부 가열 수단(600)의 열이 반응 공간에 효과적으로 전달 될 수 있도록 열 전도성이 우수한 물질로 제작한다. 즉, 상부 돔(120)으로 복사열을 반응 공간에 잘 전달할 수 있는 투광성 판(예를 들어, 석영)으로 제작할 수도 있다. 이를 통해 챔버(100)의 반응 공간에서 상부돔(120) 방향으로 전도되는 복사열이 상부돔(120)을 투과한다. 그리고, 투과한 복사열은 상부 가열 수단(600)에 의해 반사되어 다시 상부돔(120)을 투과하여 챔버(100)의 반응 공간에 전도될 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 상부돔(120)을 세라믹 재질로 제작할 수도 있다.
하부돔(130)은 챔버 몸체(110)의 하부 커버(즉, 챔버(100)의 바닥면)가 된다. 하부돔(130)은 챔버 몸체(110)의 하부면에 부착되어 반응 공간의 하부 영역을 밀폐시킨다.
하부돔(130)은 광투과성의 플레이트로 제작된다. 이를 통해 하부돔(130)은 챔버(100) 외측에 위치한 가열 수단(300)의 복사열이 챔버(100) 내부의 반응 공간으로 전달 되도록 하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는, 하부돔(130)으로 석영을 사용하는 것이 효과적이다. 따라서, 하부돔(130)이 윈도우로 작용한다. 물론 하부돔(130)의 일부 영역만이 광투과성 플레이트로 제작되고, 나머지 영역은 열 전도성의 뛰어난 불투광성 플레이트로 제작할 수도 있다.
하부돔(130)은 도 1에 도시된 바와 같이 하향 경사진 바닥판(131)과, 바닥판의 중심에서 하측 방향으로 돌출 연장된 연장관(132)을 구비힌다. 바닥판(131)은 상하부가 개방된 역상의 원뿔 형상으로 제작된다.
이와 같이 챔버 몸체(110), 상부돔(120) 및 하부돔(130)의 결합을 통해 반응 공간을 갖는 챔버(100)가 제작된다. 상기 챔버(100)는 압력 조절 장치, 압력 측정 장치 및 챔버 내부를 점검하기 위한 각종 장치 들이 설치될 수 있다. 또한, 챔버 외부에서 내부 반응 공간을 들여다 볼 수 있는 뷰포트(view port)가 설치될 수도 있다. 또한, 챔버(100) 내부의 불순물 및 미반응 물질을 배기하기 위한 배기 수단을 더 구비할 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 챔버(100)의 하부에 위치하여 상기 챔버(100)내부를 가열하는 가열 수단(300)을 구비한다.
가열 수단(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 램프 히터(310)와, 상기 램프 히터(310)에 전력을 제공하는 전력 공급부(320)와, 상기 램프 히터(310)를 챔버(100) 하부 영역에 고정하는 지지부(330)를 구비한다.
램프 히터(310)는 전구 형태 또는 원형 띠 형태의 램프 히터를 사용한다. 본 실시예에서는 다수의 램프 히터(310)가 중심 영역과 가장자리 영역에 띠 형태로 배치된다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이 중심 영역에 배치된 램프 히터들(310)이 가장자리 영역에 배치된 램프 히터들(310) 보다 아래 배치되어 있는 것이 효과적이다. 이에 따라 상기 지지부(330)는 단턱진 형태를 갖는 것이 효과적이다. 그리고, 상기 지지부(330)를 통해 전력 공급부(320)의 전력이 램프 히터(310)에 제공된다. 따라서, 상기 지지부(330)의 일측에는 램프 히터(310)가 결합되는 소켓이 마련되어 있는 것이 효과적이다.
이와 같이 본 실시예에서는 석영으로 제작된 하부돔(130) 하부에 램프 히터(310)를 배치한다. 이를 통해, 램프 히터(310)의 복사열이 하부돔(130)을 관통하여 챔버(100)의 반응 공간으로 전달된다. 이때, 상기 램프 히터(310)에 인접한 하부돔(130) 영역만을 석영으로 형성할 수도 있다.
본 실시예에서는 챔버의 상부 영역에 상부 가열 수단(600)을 배치한다. 이와 같이 챔버(100)의 상부 영역에도 열원을 둠으로 인해 챔버(100) 내부를 균일하게 가열할 수 있고, 챔버(100) 상부으로 열 손실을 차단할 수 있다. 그리고, 상부 가열 수단(600)은 기판(10) 상에 위치하여 기판(10)에 직접 열 에너지를 제공할 수 있다. 따라서, 본 실시예와 같이 전기식의 열원을 갖는 상부 가열 수단(600)을 통해 기판(10)에 온도 변화가 급격하지않는 열을 제공함으로 인해 급격한 열변화에 따른 기판의 손상을 방지할 수 있게 된다.
상부 가열 수단(600)은 챔버(100)의 상부돔(120)을 덮는 컵 형상으로 제작된다. 그리고, 그 내측면에는 반사 코팅이 되어 있는 것이 효과적이다. 이를 통해 하 부에 배치된 가열 수단(300)에 의한 복사열 에너지의 손실을 줄일 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 상부 가열 수단(600)은 다수의 판이 적층된 형태로 제작될 수 있다. 이때, 상기 판과 판 사이에 단열재 또는 냉각 유로등이 형성될 수 있다. 또한, 외부 충격으로 부터 챔버(100)를 보호하기 위한 별도의 보호판이 더 마련될 수도 있다.
상술한 바와 같이 챔버(100) 하부의 가열 수단(300)과, 챔버(100) 상부의 상부 가열 수단(600)에 의해 챔버(100) 내부과 공정 온도로 유지될 수 있다.
그리고, 상기 챔버(100)의 내부 공간에는 기판(10)을 안치하는 기판 안치부(200)가 마련된다.
기판 안치부(200)는 서셉터를 포함한다. 이때, 서셉터는 대략 기판(10)과 동일한 판 형상으로 제작되는 것이 효과적이다. 그리고, 기판 안치부(200)는 열 전도성의 우수한 물질로 제작하는 것이 효과적이다. 상기 기판 안치부(200)에는 적어도 하나의 기판 안치 영역이 마련된다. 이를 통해 기판 안치부(200) 상에 적어도 하나의 기판(10)이 안치될 수 있다.
본 실시예에서는 챔버(100)의 반응 공간 내에서 기판 안치부(200)를 지지하고, 이를 회전시키는 회전축부(400)를 구비한다.
회전축부(400)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 기판 안치부(200)의 하부 중심 영역에서 접속 연장된 회전축(410)과, 상기 회전축(410)의 상부에서 기판 안치부(200)의 가장자리 영역으로 연장되어 기판 안치부(200)의 가장자리 영역을 지지하는 다수의 지지축(420)과, 회전축(410)의 일단이 삽입 고정되는 샤프트(430) 와, 상기 회전축(410)과 상기 샤프트(430)사이를 밀착 결합시키는 밀착 부재(440)와, 상기 샤프트(430) 하부에 마련되어 상기 회전축(410)의 센터링을 정렬하는 센터링 캡(450)을 포함한다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 센터링 캡(450)과 회전축(410) 사이에 마련된 오링부(460)를 구비한다.
본 실시예에서는 상기 회전축(410)으로 내부가 비어 있는 관 형상으로 제작하고, 회전축(410)의 재질로 쿼츠(Quartz)를 사용한다.
이는 본 실시예의 기판 처리 장치를 이용하여 기판 상에 박막을 증착하는 경우, 챔버 내의 환경이 매우 깨끗하여야 한다. 이는 기판 표면에 불순물이 있는 경우에는 결함이 있는 박막이 기판 상에 형성되기 때문이다.특히 에피 공정의 경우 작은 파티클에 의해 박막 전체에 결합이 발생할 수 있는 문제가 있다. 따라서, 챔버(100) 내에서의 파티클 발생을 최소화하기 위해 상기 회전축(410)의 재질을 쿼츠를 사용한다. 또한, 회전축(410)의 내측으로 챔버 내부의 공정 조건을 측정하기 위한 센서와 접속될 배선이 지나간다. 따라서, 회전축(410)은 그 내부가 비어 있는 관형태로 제작한다.
회전축(410)의 일단은 기판 안치부(200)의 하부 중심 영역에 고정된다. 그리고, 회전축(410)의 상부 영역에서 기판 안치부(200)의 가장자리 영역으로 다수의 지지축(420)이 연장 결합된다. 이를 통해 회전축(410)과 지지축(420)에 의해 기판 안치부(200)가 챔버(100)의 반응 공간 상에 위치할 수 있게 된다. 이때, 지지축(420)도 쿼츠 재질로 제작되는 것이 효과적이다.
여기서, 본 실시예의 회전축(410)은 열에 의한 영향을 최소화하기 위해 챔 버(100)의 하부 영역으로 길게 연장된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 하부돔(130)의 연장관(132) 내부으로 길게 연장된다. 따라서, 회전축(410)의 적어도 일부가 챔버(100)의 하부돔(130)에 의해 지지될 수 있다. 만일 회전축(410)이 연장관(132) 내부에서 지지 고정되지 않는 경우에는 회전축(410)이 일측으로 치우치거나 기울어져 회전하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 앞서 언급한 바와 같이 회전축(410)의 재질로 쿼츠를 사용하는 경우, 회전축(410)을 챔버(100)의 하단에 고정하기 힘든 실정이었다. 즉, 쿼츠가 외부 충격에 쉽게 깨어지는 특성을 갖고 있기 때문이다.
또한, 쿼츠 재질의 회전축(410)에 회전력을 인가하기 위해서는 회전축(410)이 하부 구동 수단(500)에 접속 고정되어야 한다. 하지만, 쿼츠 재질의 회전축(410)을 구동 수단(500)과 접속시키기 어려운 문제가 있다.
이에 본 실시예에서는 샤프트(430)를 회전축(410)과 하부돔(130)의 연장관(132) 사이에 삽입하여 회전축(410)을 고정시키고, 이 샤프트(430)를 구동 수단(500)에 고정시켜 구동 수단(500)의 회전력을 회전축(410)에 제공할 수 있다. 또한, 샤프트(430)가 연장관(132) 하측에 의해 지지되어 회전축(410)이 기울어져 회전하는 것을 1차로 방지할 수 있다.
이때, 파티클 발생을 최소화하고, 열에 의한 영향을 억제하고, 결합 특성을 향상시키기 위해 상기 샤프트(430)로 써스 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
샤프트(430)는 도 2에 도시된 바와 같이 상하부가 개방된 관형상의 샤프트 몸체(431)와, 샤프트 몸체(431)를 구동 수단(500)에 고정시키기 위한 적어도 하나 의 고정 돌기(432)를 구비한다. 샤프트 몸체(431)의 내측에 회전축(410)이 삽입 고정된다. 그리고, 고정 돌기(432)는 샤프트 몸체(431)의 하단 외측 표면에서 외측 방향으로 연장된 돌기 형태로 마련된다. 물론 이에 한정되지 않고, 띠 형태로 제작될 수도 있다. 그리고, 고정 돌기(432)는 별도의 고정 수단(예를 들어, 볼트, 너트, 나사 등등)에 의해 구동 수단(500)에 고정되는 것이 효과적이다. 이를 위해 상기 고정 돌기(432)에는 소정의 홈이 형성될 수도 있다.
그리고, 샤프트(430)의 하단에는 회전축(410)의 회전시 센터링을 유지시켜 주는 센터링 캡(450)이 마련된다. 센터링 캡(450)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 링 형태의 중심 몸체(451)와, 상기 중심 몸체(451) 상에 위치하고 내측 방향으로 하향 경사진 센터링 몸체(452)를 구비한다. 여기서, 상기 중심 몸체(451)와 센터링 몸체(452)는 단일 물질로 제작되는 것이 효과적이다.
중심 몸체(451)는 그 중앙 영역이 비어 있는 원판 형태로 제작된다. 그리고, 중심 몸체(451)의 전체 직경은 샤프트(430)의 내부 직경과 오차 범위 내에서 동일한 것이 효과적이다. 이때, 상기 중심 몸체(451)가 도 1에 도시된 바와 같이 샤프트(430)의 하단 개구 영역에 장착 고정되는 것이 효과적이다. 이때, 볼트와 같은 고정 수단을 통해 중심 몸체(451)가 샤프트(430)에 고정되는 것이 가능하다. 물론 끼워 맞춤 형태로 고정될 수도 있다. 이때, 중심 몸체(451) 또한 샤프트(430)와 동일 재질의 물질로 제작되는 것이 효과적이다.
센터링 몸체(452)는 대략 그 단면이 삼각형 형태로 제작된다. 즉, 센터링 몸체(452)는 상기 중심 몸체(451)의 외측면에서 연장된 측벽면(452a)과, 상기 측벽 면(452a)의 끝단에서 상기 중심 몸체(451)의 상측면 방향으로 하향 경사진 캡 경사면(452b)을 구비한다. 물론, 상기 측벽면(452a)과 캡 경사면(452b) 사이를 연결하고, 상기 중심 몸체(451)의 상측면에 밀착된 밀착면(미도시)을 구비할 수 있다.
여기서, 센터링 몸체(452)의 캡 경사면(452b)에 회전축(410)의 일 단부가 접속된다. 이때, 회전축(410)의 일 단부가 캡 경사면(452b)을 따라 슬라이딩된 이후 지지된다. 이를 통해 회전축(410)의 일 단부가 센터링 캡(450)의 중심에 고정될 수 있게 된다. 따라서, 외부 환경적인 요인에 의해 회전축(410)의 중심이 틀어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 캡 경사면(452b)에 의해 회전축(410)이 센터링 캡(45)의 중심 즉, 샤프트(430)의 중앙 영역에서 벗어 나는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 도면에 도시된 바와 같이 상기 회전축(410)의 단부에는 상기 캡 경사면(452b)에 대응하는 축 경사면(411)이 마련된다. 축 경사면(411)은 관형태의 회전축(410)의 외측면에서 내측면 방향으로 하향 경사진 형태로 제작된다. 이를 통해 회전축(410)의 단부의 축 경사면(411)이 캡 경사면(452b)에 밀착될 수 있게 된다. 이를 통해 캡 경사면(452b)에 의한 회전축(410)의 지지력이 향상되고, 회전축(410)의 흔들림을 잡아 줄 수 있게 된다. 따라서, 기판 안치부(200)가 세차 운동을 하지 않고, 일 평면 상에서 회전할 수 있게 된다.
여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 축 경사면(411)과 캡 경사면(452b) 사이에는 오링부(460)가 마련되는 것이 효과적이다. 이를 통해 이 두면 사이의 밀착력을 향상시키고, 두 경사면 사이에 탄성력을 줄수 있을 뿐만 아니라 두 경사면 간의 마모를 방지할 수 있다.
본 실시예의 센터링 몸체(452)는 회전축(410)의 중심을 잡아 주기 위한 다양한 형상이 가능한다.
즉, 도 5의 변형예에서와 같이, 센터링 몸체(452)는 외측에서 내측 방향으로 경사진 제 1 캡 경사면(452b-1)을 갖는 적어도 하나의 제 1 센터링 몸체(452-1)와, 내측에서 외측 방향으로 경사진 제 2 캡 경사면(452b-2)을 갖는 적어도 하나의 제 2 센터링 몸체(452-2)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 회전축(410)의 끝단에는 상기 제 1 센터링 몸체(452-1)의 제 1 캡 경사면(452b-1)에 대향하는 제 1 축 경사면(411a)을 갖는 적어도 하나의 제 1 경사부(411-1)와, 상기 제 2 센터링 몸체(452-2)의 제 2 캡 경사면(452b-2)에 대향하는 제 2 축 경사면(411a)을 갖는 적어도 하나의 제 2 경사부(411-1)을 구비한다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 센터링 몸체(452-1, 452-2)와 제 1 및 제 2 경사부(411-1, 411-2)는 톱니 바퀴 형태로 맞물려 장착된다. 이를 통해 상기 센터링 몸체(452)가 회전축(410)의 하단을 견고하게 지지할 수 있고, 회전축(410)의 흔들림을 잡아줄 수 있다.
본 실시예에서는 샤프트(430)와 회전축(410) 간을 밀착 결합시키기 위한 밀착 부재(440)을 사용한다. 이때, 밀착 부재(440)로 도 2에 도시된 바와 같은 오링을 사용한다. 물론 이외에 다양한 소재를 사용할 수 있다.
여기서, 샤프트(430)의 상측 영역에서는 상기의 밀착 부재(440)가 회전축(410)을 잡아주고, 샤프트(430)의 하단에서는 센터링 캡(450)이 회전축(410)을 잡아준다. 이를 통해 회전축(410)이 샤프트(430)의 상하 영역에서 지지 고정될 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는 상기 센터링 캡(450)에 의해 회전축(410)의 센터링이 움직이는 것을 방지할 수 있다.
상술한 밀착 부재(440)로 오링 대신 도 6의 변형예에서와 같이 통형태의 밀착 부재(440)을 제작하여 사용할 수 있다. 이때, 밀착 부재(440)를 샤프트와 동질 재질로 제작하여 마모와 열에 강한 밀착 부재(440)를 제공할 수 있다. 즉, 통 형태의 밀착 부재(440)를 서스 재질로 제작하는 것이 바람직하다.
이때, 밀착 부재(440)는 도 6에 도시된 바와 같이 상하부가 개방된 관 형태의 밀착 몸체(441)와, 상기 밀착 몸체(441)의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나의 영역을 다수의 부분으로 절개하고, 이 절개된 몸체를 적어도 1회 이상 절곡시킨 탄성부(442)를 구비한다. 이와 같이 밀착 몸체(441)는 관 형상으로 제작되어 밀착 몸체(441)의 내측으로 회전축(410)이 관통한다. 본 실시예에서는 이러한 밀착 몸체(441)로 서스 재질을 사용함으로 인해 조립성을 향상시키고, 오염 발생을 방지할 수 있으며, 원가가 상승하는 것을 억제할 수 있다.
상기 밀착 몸체(441)의 상부와 하부 영역에 각기 탄성부(442)가 형성된다. 물론 이에 한정되지 않고, 상부 또는 하부 영역에 상기 탄성부(442)가 형성될 수도 있다.
상기 탄성부(442)는 상기 밀착 몸체(441)의 상부와 하부 영역을 각기 길이 방향으로 절단하여 다수의 절단 영역을 형성한다. 그리고, 이 절단 영역을 절곡시켜 제작한다. 이때, 인접하는 절단 영역의 절곡 방향이 서로 다른 것이 효과적이다. 즉, 일 절단 영역이 밀착 몸체(441)의 중심 방향(즉, 회전축(410) 방향)으로 절곡되었다면 이와 인접한 절단 영역은 밀착 몸체(441)의 외측 방향(즉, 샤프트(430) 방향)으로 절곡되는 것이 효과적이다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 절단 영역의 절곡 방향이 서로 동일한 것이 효과적이다. 그리고, 상기 절단 영역의 절곡 횟수 또한, 적어도 1회인 것이 효과적이다.
이때, 절단 영역의 수직 방향의 길이는 전체 밀착 몸체(441)의 수직 방향 길이의 1/4를 넘지 않는 것이 효과적이다. 바람직하게는 절단 영역의 수직 방향 길이는 밀착 몸체(441)의 수직 방향 길이의 1/10 내지 1/4인 것이 효과적이다. 이때, 상기 범위보다 작을 경우에는 절곡영역이 작아지게 되어 회전축(410)과 샤프트(430)를 원할하게 지지하지 못하는 문제가 발생한다. 또한, 상기 범위보다 클 경우에는 절개되지 않는 밀착 몸체(441) 영역의 사이즈가 줄어들게 되어 충분한 힘이 탄성부(442)에 제공되지 못하는 문제가 발생한다.
이를 통해 탄성부(442)의 탄성력에 의해 회전축(410)을 샤프트(430)에 고정시킬 수 있다. 그리고, 탄성부(442)가 회전축(410)과 샤프트(430)사이 공간에서 균일한 힘으로 양측을 밀어줌으로 인해 회전축(410)의 기울림을 방지할 수 있다. 이를 통해 회전축(410)의 기울림에 의한 기판 안치부(200)의 흔들림을 방지할 수 있다.
더욱이 본 실시예에서는 앞서 언급한 바와 같이 상기 탄성부(442)와 밀착 몸체(441)를 포함하는 밀착 부재(440)를 샤프트(430)와 동일 재질인 서스를 사용한다. 이를 통해 밀착 부재(440)가 열에 의해 쉽게 열화되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 밀착 부재(440)의 사용 수명을 기존의 오링에 비하여 증대시킬 수 있다. 이를 통해, 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 상기 샤프트(430)의 하측 영역 즉, 센터링 캡(450) 인접 영역에는 테크론 재질의 지그(450)가 샤프트(430)와 회전축(410) 사이에 위치할 수도 있다. 이를 통해 샤프트(430)의 하측 영역에서 회전축(410)을 더 지지할 수도 있다.
상술한 변형예의 기술 일부 또는 전부가 앞서 설명한 실시예에 적용될 수 있고, 각 변형예들 간에도 그 기술 일부 또는 전부가 서로 적용될 수 있다.
본 실시예에서는 상기와 같이 결합된 회전축(410)에 회전력을 인가하는 구동 수단(500)을 구비한다. 구동 수단(500)은 도시되지 않았지만, 회전력을 생성하는 모터부와, 모터부에서 연장되어 회전축(410)에 접속되는 중심축을 포함한다. 이때, 중심축은 샤프트(430)와 결합된다. 따라서, 상기 중심축의 회전력이 샤프트(430)에 전달되고, 이 회전력은 회전축(410)에 제공되어 회전축(410)이 회전하게 된다. 따라서, 회전축(410)에 접속된 기판 안치부(200)가 회전하게 된다. 그리고, 구동 수단(500)은 도시되지 않았지만, 중심축을 감싸는 하우징과, 상기 중심축과 하우징 사이를 밀봉하는 마크네틱 실을 구비한다. 이를 통해 챔버 외측에 마련된 구동 수단(500)에 의해 챔버 내부의 진공이 파괴도지 않도록 한다. 물론 챔버(100)의 하부돔(130)과 하우징 사이에는 밀봉을 위한 밀봉 수단(예를 들어 벨로우즈)가 마련될 수도 있다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하 며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 개념도.
도 2는 일 실시예에 따른 회전축부의 분해 개념도.
도 3은 일 실시예에 따른 회전축부의 얼라인 캡을 설명하기 위한 분해 사시도.
도 4는 일 실시예에 따른 회전 축부의 단면 개념도.
도 5 및 도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 회전 축부의 단면 개념도.
<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>
100 : 챔버 110 : 챔버 몸체
120 : 상부돔 130 : 하부돔
200 : 기판 안치부 300 : 가열 수단
400 : 회전축부 410 : 회전축
430 : 샤프트 440 : 밀착 부재
450 : 센터링 캡 451 : 중심 몸체
452 : 센터링 몸체 500 : 구동 수단

Claims (12)

  1. 반응 공간을 갖는 챔버;
    상기 반응 공간에 위치하는 기판 안치부; 및
    상기 기판 안치부의 하부 중심 영역에 접속 연장된 회전축과,
    상기 회전축의 일단이 삽입 고정되는 샤프트와,
    링 형태의 중심 몸체와, 상기 중심 몸체 상에 위치하고 하향 경사진 캡 경사면을 구비하는 센터링 몸체를 포함하되, 상기 캡 경사면에 상기 회전축이 밀착된 센터링 캡을 포함하는 회전축부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터링 몸체는 상기 중심 몸체의 외측면에서 연장된 측벽면과, 상기 측벽면의 끝단에서 상기 중심 몸체의 상측면 방향으로 하향 경사진 상기 캡 경사면을 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전축의 일단부에 상기 캡 경사면에 대응하는 축 경사면이 마련된 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터링 몸체는 외측에서 내측 방향으로 경사진 제 1 캡 경사면을 갖는 적어도 하나의 제 1 센터링 몸체와, 내측에서 외측 방향으로 경사진 제 2 캡 경사면을 갖는 적어도 하나의 제 2 센터링 몸체를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전축의 일단부에는 상기 제 1 캡 경사면에 대응하는 제 1 축 경사면을 갖는 적어도 하나의 제 1 경사부와, 상기 제 2 캡 경사면에 대응하는 제 2 축 경사면을 갖는 적어도 하나의 제 2 경사부가 마련된 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 샤프트와 회전축 사이를 밀착 시키는 밀착 부재를 포함하되,
    상기 밀착 부재로 오링을 사용하거나,
    관 형태의 밀착 몸체와, 상기 밀착 몸체의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나의 영역에 마련된 탄성부를 포함하는 부재를 사용하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 탄성부는 상기 밀착 몸체의 상부와 하부 영역 중 어느 하나의 영역을 길이 방향으로 절단하여 다수의 절단 영역을 형성하고, 이 절단 영역을 적어도 1회 이상 절곡시켜 제작된 기판 처리 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 회전축은 쿼츠 재질로 제작되고, 상기 샤프트는 서스 재질로 제작되고, 상기 밀착 부재는 상기 샤프트와 동일 재질로 제작된 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전축부에 회전력을 인가하는 구동 수단; 및
    상기 챔버 하부에 위치하여 상기 반응 공간을 가열하는 가열 수단을 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버는 챔버 몸체와, 상기 챔버 몸체의 상부 영역을 덮는 상부돔과, 상기 챔버 몸체의 하부 영역을 덮는 하부돔을 구비하고, 상기 하부돔은 역상의 원뿔 형태의 바닥판과, 상기 바닥판의 중심에서 돌출 연장된 연장관을 구비하고,
    상기 연장관 내측에 상기 샤프트가 삽입된 기판 처리 장치.
  11. 기판이 안치되는 기판 안치부; 및
    상기 기판 안치부의 하부 중심 영역에 접속 연장된 회전축과,
    상기 회전축의 일단이 삽입 고정되는 샤프트와,
    링 형태의 중심 몸체와, 상기 중심 몸체 상에 위치하고 하향 경사진 캡 경사 면을 구비하는 센터링 몸체를 포함하되, 상기 캡 경사면에 상기 회전축이 밀착된 센터링 캡을 포함하는 회전축부를 포함하는 기판 지지 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 회전축은 쿼츠 재질로 제작되고, 상기 샤프트는 서스 재질로 제작되고, 상기 회전축의 일단부에 상기 캡 경사면에 대응하는 축 경사면이 마련되고,
    상기 회전축부에 회전력을 인가하는 구동수단을 더 포함하는 기판 지지 장치.
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