KR20180137269A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20180137269A KR1020170076714A KR20170076714A KR20180137269A KR 20180137269 A KR20180137269 A KR 20180137269A KR 1020170076714 A KR1020170076714 A KR 1020170076714A KR 20170076714 A KR20170076714 A KR 20170076714A KR 20180137269 A KR20180137269 A KR 20180137269A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 중심축에서 일정한 반경 상에 주기적으로 배치되는 복수의 정전척을 포함하는 디스크; 상기 디스크를 지지하는 디스크 지지대; 상기 디스크 지지대를 관통하여 상기 복수의 정전척에 전기적으로 연결되는 DC 라인; 및 상기 DC 라인에 전력을 공급하는 전력 공급원을 포함한다. 상기 DC 라인은, 상기 전력 공급원에서 상기 디스크 지지대를 관통하는 제1 DC 라인; 상기 제1 DC 라인을 상기 복수의 정전척 각각에 연결하기 위해서 상기 제1 DC 라인을 분배하는 전력 분배부; 및 상기 전력 분배부에서 상기 복수의 정전척 각각에 연결되는 복수의 제2 DC 라인을 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Substrate Processing Apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 메인 디스크의 공전과 서브 디스크의 자전을 통해 복수 기판 처리 시 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판 상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 증착 및 적층하는 가공공정을 거쳐 제조한다.
반도체 가공공정은 기판 상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다. 이러한 반도체 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정 챔버 내부에서 진행된다.
일반적으로, 웨이퍼 등의 원형 기판을 가공하는 장치는 공정 챔버 내부에 배치되고, 원형의 제1 디스크(메인 디스크)에 상기 제1 디스크보다 작은 원형의 제2 디스크(서브 디스크)를 복수 개 장착한 구조를 가진다.
기판 가공장치에서는, 상기 제2 디스크에 기판을 안착한 후, 상기 제1 디스크를 회전시키고 상기 제2 디스크를 자전 및 공전시킨 후, 상기 기판에 소스물질을 분사하여 원하는 형상의 구조물을 상기 기판에 증착 및 적층하는 방식으로 기판 가공을 수행한다.
이때, 제2 디스크를 그 중심을 축으로 회전(자전)시키기 위해 공기 또는 다른 가스를 분사하는 별도의 장치를 사용한다. 이 경우 공기 또는 가스에 함유된 이물질이 기판에 흡착되어 제품불량이 발생하는 문제점이 있다.
한국 공개 특허 10-2016-0073281은 Argo의 원리에 따라 금속 원판의 주변 일부에만 자석이 상대적으로 움직이면 상기 금속 원판은 회전한다. 그러나, 상기 Argo의 원리에 의한 상기 금속 원판의 회전은 정확한 회전속도를 제어하기 어렵고 정밀하게 원하는 위치에서 금속 원판을 정지시키기 어렵다.
따라서, 제1 디스크를 공전시키면서, 상기 제1 디스크에 장착된 제2 디스크를 안정적으로 자전시킬 수 있는 회전 방법이 요구된다. 또한, 상기 제2 디스크에 장착된 기판을 원심력에 대항하여 안정적으로 고정할 수 있는 고정 방법이 요구된다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 자전하는 복수의 정전척들에 직류 고전압을 안정적으로 제공할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 자전하는 복수의 정전척들에 적절한 공전주기와 자전 주기를 가지는 회전비를 제공하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 중심축에서 일정한 반경 상에 주기적으로 배치되는 복수의 정전척을 포함하는 디스크; 상기 디스크를 지지하는 디스크 지지대; 상기 디스크 지지대를 관통하여 상기 복수의 정전척에 전기적으로 연결되는 DC 라인; 및 상기 DC 라인에 전력을 공급하는 전력 공급원을 포함한다. 상기 DC 라인은, 상기 전력 공급원에서 상기 디스크 지지대를 관통하는 제1 DC 라인; 상기 제1 DC 라인을 상기 복수의 정전척 각각에 연결하기 위해서 상기 제1 DC 라인을 분배하는 전력 분배부; 및 상기 전력 분배부에서 상기 복수의 정전척 각각에 연결되는 복수의 제2 DC 라인을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 분배부는, 외측 반경 방향으로 돌출된 복수의 제1 연결 단자를 구비하고 양의 전압으로 대전되고 상기 디스크의 상부면에 배치되는 내측 전력 분배링; 및 내측 반경 방향으로 돌출된 제2 연결 단자를 구비하고 음의 전압으로 대전되고 상기 디스크의 상부면에 배치되는 외측 전력 분배링;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 내측 전력 분배링은 반경의 일부가 절단된 스냅링 형상이고, 상기 외측 전력 분배링은 반경의 일부가 절단된 스냅링 형상이고, 상기 내측 전력 분배링의 절단 부위와 상기 외측 전력 분배링의 절단 부위는 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 제1 DC 라인은 제1 양의 DC 라인 및 제1 음의 DC 라인을 포함할 수 있다. 상기 내측 전력 분배링은 상기 제1 양의 DC 라인의 일단과 상기 내측 전력 분배링의 절단 부위의 반대측을 연결하는 제1 연결부위를 포함할 수 있다. 상기 외측 전력 분배링은 상기 제1 음의 DC 라인의 일단과 상기 외측 전력 분배링의 절단 부위의 반대측을 연결하는 제2 연결 부위를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 분배부는, 상기 제1 연결 단자에 연결되고 상기 디스크를 관통하여 연장되는 제1 콘택 플러그; 및 상기 제2 연결단자에 연결되고 상기 디스크를 관통하여 연장되는 제2 콘택 플러그;을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 DC 라인은 제2 양의 DC 라인 및 제2 음의 DC 라인을 포함하고, 상기 제2 양의 DC 라인의 일단은 상기 제1 콘택 플러그에 연결되고, 상기 제2 양의 DC 라인은 상기 디스크의 하부면에서 연장되고, 상기 제2 음의 DC 라인의 일단은 상기 제2 콘택 플러그에 연결되고, 상기 제2 음의 DC 라인은 상기 디스크의 하부면에서 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 양의 DC 라인 및 상기 제2 음의 DC 라인은 제1 회전형 커넥터 구조체에 연결되고, 상기 제1 콘택 플러그와 상기 제2 콘택 플러그는 일정한 반경 상에 한 쌍을 이루도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 분배부는 절연체로 코팅될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 분배부는, 상기 디스크 상에 배치되고 상기 내측 전력 분배링 및 상기 외측 전력 분배링을 덮도록 배치되는 상부 커버를 더 포함할 수 있다. 상기 상부 커버는 원판 형상이고 상기 정전척들이 배치되는 위치에서 반원 형상으로 함몰될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 양의 DC 라인 및 상기 제2 음의 DC 라인 각각은 "V" 자 형상으로 구부러질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 정전척을 회전시키는 제1 회전형 커넥터 구조체 내에 삽입되고 상기 정전척을 지지하고 자전하는 자전판; 상기 자전판들의 하부면에 각각 고정되어 상기 자전판 및 상기 정전척에 회전력을 제공하는 제1 자기 기어들; 상기 디스크의 하부에 배치되어 상기 챔버에 고정되는 제2 자기 기어; 및 상기 디스크에 회전하도록 고정되고 상기 제1 자기 기어들과 상기 제2 자기 기어 사이에 각각 배치되어 회전비를 조절하는 제3 자기 기어들을 더 포함할 수 있다. 상기 디스크가 공전함에 따라 상기 제1 자기 기어들 및 상기 제3 자기 기어들은 자전할 수 잇다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정전척은, 정전척 몸체; 상기 정전척 몸체의 상부면에서 함몰된 전극 안착부; 상기 전극 안착부를 채우는 절연부재; 및
상기 절연 부재에 매몰된 한 쌍의 정전 전극을 포함하고, 상기 제1 회전형 커넥터 구조체는 한 쌍의 정전 전극에 직류 고전압을 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디스크 지지대를 감싸도록 배치되어 상기 디스크 지지대를 진공 밀봉하고 상기 챔버의 하부면에서 상기 챔버의 외부로 연장되는 주름관 구조체; 상기 주름관 구조체를 관통하는 상기 디스크 지지대 일단과 축결합하고 회전 운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공하는 제2 회전형 커넥터 구조체; 및 상기 디스크 지지대를 회전시키는 회전 구동부 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 분배부는 모든 정전척들에 실질적으로 동일한 전기적 특성을 제공하기 위하여 대칭적 구조 및 동일한 배선 길이를 제공한다. 이에 따라, 상기 모든 정전척들의 흡입력은 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 분배부는 공전하는 제1 디스크의 상부면에 배선을 배치하여 분해/결합을 용이성을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자전하는 제1 자기 기어의 회전 주기를 조절하기 위하여, 고정된 제2 자기 기어와 상기 제1 자기 기어 사이에 제3 자기 기어를 배치하여 상기 제1 자기 기어의 적절한 회전 주기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 자기 기어를 설명하는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 전력 분배부를 설명하는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 전력 분배부를 나타내는 확대 평면도이다.
도 4는 도 2의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하는 단면도이다.
하나의 챔버 내에서 회전하는 복수의 정전척들에 각각 배치된 기판들을 동시에 처리하기 위하여, 기판들은 공전과 자전을 동시에 수행하고, 상기 기판들은 공전 및 회전 운동에 의한 원심력에 대하여 안정적으로 고정되는 것이 요구된다.
기계척은 안정적으로 기판을 고정할 수 있으나, 기계척은 회전하는 공전판(또는 제1 디스크)에 공전과 자선을 동시에 수행하는 자전판(제2 디스크)에 장착되기 어렵다.
한편, 정전척은 안정적으로 기판을 고정할 수 있으나, 회전하는 공전판(또는 제1 디스크)에 공전과 자선을 동시에 수행하는 자전판(제2 디스크)에 전기적 배선을 수행하기 어렵다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 기어는 제2 디스크에 공전하면서 자전 운동을 제공할 수 있으며, 또한 상기 기판을 고정하기 정전척이 사용된다. 회전형 커넥터 구조체를 사용하여 상기 정전척과 회전하는 제1 디스크 사이에 전기적 배선을 수행한다. 이에 따라, 안정적으로 기판을 고정하면서, 상기 기판을 공정시키면서 자전시키어, 공정 균일성을 확보할 수 있다. 상기 제1 디스크에 배치된 전력 분배부는 복수의 회전형 커넥터 구조체들에 직류 고전압을 분배할 수 있다. 상기 전력 분배부는 상기 제1 디스크의 상부면에서 배치된 내측 전력 분배링 및 외측 분배링을 구비하고, 상기 제1 디스크의 하부면에서 배치된 방사상으로 연장되는 제1 하부 연장부 및 제2 하부 연장부를 구비한다. 또한, 상기 전력 분배부는 절연체로 코팅되어 절연성이 우수하며 분해/결합이 용이하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공전판(제1 디스크)에 자전판들(제2 디스크 또는 정전척)이 배치된 구조를 구비하고, 상기 자전판은 상기 공전파의 회전에 따라 공전하면서 또한 자전한다. 따라서, 상기 자전판을 회전시키는 위하여, 자기 기어는 제1 자기 기어들, 제2 자기 기어, 및 제3 자기 기어들을 포함한다. 상기 제1 자기 기어는 상기 자전판과 같이 회전하고, 제2 자기 기어는 챔버의 중심에서 회전하지 않고 고정된다. 상기 제2 자기 기어와 상기 제1 자기 기어의 회전비를 조절하기 위하여, 상기 제3 자기 기어는 상기 제1 자기 기어들 각각과 상기 제1 자기 기어 사이에 배치된고, 상기 제1 디스크에 회전하도록 고정된다. 상기 제2 자기 기어는 챔버 중심에서 회전시키지 않고 고정하고, 제1 자기 기어는 상기 자전판에 결합하여 상기 자전판과 같이 회전한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판의 배치 평면을 변경하기 위하여 상기 제1 디스크의 높이를 변경하는 경우, 상기 제1 자기 기어 및 상기 제3 자기 기어의 높이가 변경된다. 따라서, 상기 자기 기어를 동작시키기 위하여, 상기 제2 자기 기어의 배치평면은 상기 제1 자기 기어 및 제3 자기 기어의 배치 평면과 동일하도록 조절될 수 있다.
정전척을 사용하기 위하여 상기 제2 디스크와 제1 디스크는 전기적 연결이 요구된다. 이를 위하여, 상기 공전판(상기 제1 디스크)과 상기 자전판(제2 디스크)는 제1 회전형 커넥터 구조체(또는 슬립링)를 이용하여 배선되고, 상기 공전판(상기 제1 디스크)은 제2 회전형 커넥터 구조체를 통하여 외부 전원과 연결된다.
상기 제1 디스크는 상기 정전척들에게 전기적 배선을 위한 전력 분배부를 구비할 수 있다. 상기 전력 분배부는 링 형상이고, 상기 제1 디스크의 상부면에 배치되어 효율적인 배선을 제공할 수 있다.
또한, 공정 조건을 변경하기 위하여, 상기 기판의 배치 평면은 변경될 수 있다. 이 경우, 주름관 구조체를 사용하여 상기 공전판(제1 디스크)의 배치평면을 변경할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 자기 기어를 설명하는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 전력 분배부를 설명하는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 전력 분배부를 나타내는 확대 평면도이다.
도 4는 도 2의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하는 단면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 중심축에서 일정한 반경 상에 주기적으로 배치되는 복수의 정전척(170)을 포함하는 디스크(124); 상기 디스크(124)를 지지하는 디스크 지지대(122); 상기 디스크 지지대를 관통하여 상기 복수의 정전척에 전기적으로 연결되는 DC 라인(200); 및 상기 DC 라인(200)에 전력을 공급하는 전력 공급원(114)을 포함한다. 상기 DC 라인(200)은, 상기 전력 공급원(114)에서 상기 디스크 지지대(122)를 관통하는 제1 DC 라인(240); 상기 제1 DC 라인(240)을 상기 복수의 정전척(170) 각각에 연결하기 위해서 상기 제1 DC 라인(240)을 분배하는 전력 분배부(250); 및 상기 전력 분배부(250)에서 상기 복수의 정전척(170) 각각에 연결되는 복수의 제2 DC 라인(260)을 포함한다.
상기 챔버(102)는 원통형 챔버일 수 있다. 상기 챔버(102)는 박막 증착 공정 또는 기판 표면 처리 공정을 수행할 수 있다. 상기 챔버(102)의 내측 상부면에는 가스 분배부(180)가 배치될 수 있다. 상기 가스 분배부(180)는 사각 단면의 토로이드 형태일 수 있다. 상기 가스 분배부(180)의 하부면은 복수의 가스 분사홀을 포함할 수 있다. 상기 가스 분사홀은 상기 기판(10)에 가스를 분사하여 증착 공정을 수행할 수 있다. 상기 정전척들(170)은 상기 가스 분배부(180)의 하부면에서 일정한 반경 상에 일정한 간격을 가지고 주기적으로 배치될 수 있다.
상기 디스크(124)는 원판일 수 있다. 상기 디스크(124)는 그 중심축을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 디스크(124)는 일정한 반경의 원주 상에 일정한 간격으로 배치된 복수의 안착홀(124a)을 포함할 수 있다. 상기 안착홀의 개수는 6개일 수 있다. 상기 디스크(124)의 상부면에는 전력 분배부(250)가 배치될 수 있다.
상기 자전판(162)은 상기 안착홀(124a) 또는 제1 회전형 커넥터 구조체(150)에 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 자전판(162)은 상기 디스크(124)의 회전에 따라 공전할 수 있다. 상기 자전판(162)은 자기 기어(140,130,230)를 통하여 공전하면서 자전할 수 있다. 상기 자전의 각속도는 상기 자기 기어의 기어비에 의하여 결정될 수 있다. 상기 자전판(162)은 원판 형태이고, 금속, 그라파이트, 또는 쿼츠 등의 재질일 수 있다. 상기 자전판(162)은 상기 정전척(170)을 지지하고, 제1 자기 기어(140)와 결합할 수 있다.
상기 제1 회전형 커넥터 구조체(150)는 상기 자전판(162)을 감싸도록 배치되고 상기 안착홀(124a)에 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 제1 회전형 커넥터 구조체(150)는 서로 수직으로 이격되어 배치된 상부 베어링 및 하부 베어링, 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링 사이에 배치된 슬립링 몸체, 상기 슬립링 몸체의 외주면에 배치되고 링 형상의 적어도 하나의 슬립링, 및 상기 슬립링에 전기적으로 연결되는 브러쉬를 포함할 수 있다.
상기 상부 베어링의 상부면은 상기 디스크(124)의 상부면과 실질적으로 동일하고, 상기 하부 베어링의 하부면은 상기 자전판(162)의 하부면과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링은 토로이드 형상일 수 있다. 상기 슬립링 몸체는 토로이드 형상이고, 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링 사이에 배치되고, 회전할 수 있고 전기적으로 절연되거나 절연체로 형성될 수 있다. 상기 슬립링은 상기 슬립링 몸체에 외주면에 노출되도록 배치되어 상기 브러쉬와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 브러쉬는 회전하는 슬립링(151)과 탄성을 이용하여 전기적으로 접촉하여 전기적 연결을 제공할 수 있다.
상기 정전척(170)은 상기 자전판(162)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 정전척(170)은 상기 자전판(162)에 형성된 도선 통로를 통하여 연장되는 도선에서 전력을 공급받을 수 있다. 상기 정전척(170)은 도선 통로를 구비하고, 상기 도선 통로를 지나는 도선은 정전 전극과 전기적 연결을 수행할 수 있다.
상기 정전척(170)은, 정전척 몸체(171); 상기 정전척 몸체의 상부면에서 함몰된 전극 안착부(171a); 상기 전극 안착부(171a)를 채우는 절연부재(174); 및 상기 절연 부재에 매몰된 한 쌍의 정전 전극(172)을 포함할 수 있다. 상기 정전척(170)은 쌍극 정전척으로 동작할 수 있다. 상기 정전척(170)의 하부면은 상기 디스크(124)의 상부면보다 높을 수 있다. 상기 전극 안착부(171a)는 디스크 형태이고, 상기 전극 몸체부(171)의 상부면과 상기 절연부재(174)의 상부면은 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 절연 부재(174)는 상기 한 쌍의 정전 전극(172)을 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 정전 전극의 하부면에 배치된 하부 절연 부재(174b)의 두께는 상기 정전 전극의 상부면에 배치된 상부 절연 부재(174a)의 두께보다 클 수 있다. 상기 하부 절연 부재는 상기 정전척 몸체에 용사 코팅을 통하여 형성되고, 상기 정전 전극이 인쇄되어 코팅될 수 있다. 이어서, 상기 정전 전극이 패터닝된 후, 상기 상부 절연 부재는 용사 코팅을 통하여 형성될 수 있다. 상기 절연 부재(174)는 비저항에 따라 쿨롱(Coulomb) 타입의 정전력 또는 존손-라백(Jonsen-Rahbek) 타입의 정전력을 제공할 수 있다. 상기 한 쌍의 정전 전극(172a,172b) 각각은 동심원(concentric) 구조의 와셔 형태일 수 있다. 제2 정전 정전 전극(172b)은 제1 정전 전극(172a)을 동심원 구조로 감싸고, 상기 한 쌍의 정전 전극(172a,172b)은 동일한 평면에 배치될 수 있다.
상기 정전 전극(172)은 동심원 구조의 제1 정전 전극(172a)과 제2 정전 전극(172b)을 포함하고, 상기 제1 정전 전극과 상기 제2 정전 전극 사이에 직류 고전압이 인가될 수 있다. 이에 따라, 상기 정전척 상에 배치된 기판은 정전 흡입력에 의하여 고정될 수 있다.
디스크 지지대(122)는 상기 디스크의 중심축(122)에서 상기 챔버(102)의 하부면 방향으로 연장될 수 있다. 상기 디스크 지지대(122)는 원기둥 형태이고, 상기 디스크 지지대(122)는 그 내부에 도선을 배치할 수 있는 도선 통로를 포함할 수 있다. 상기 제1 DC 라인(240)은 상기 도선 통로에 배치될 수 있다. 상기 디스크 지지대(122)는 상기 디스크(124)와 고정 결합할 수 있다.
주름관 구조체(116)는 상기 디스크 지지대(122)을 감싸도록 배치되어 상기 디스크 지지대(122)를 진공 밀봉하고 상기 챔버의 하부면에서 상기 챔버의 외부로 연장될 수 있다. 상기 주름관 구조체(116)는 상기 챔버의 중심에서 하부면에 배치되고, 상기 디스크 지지대(122)에 수직운동을 제공하고 밀봉할 수 있다. 상기 디스크 지지대(122)의 일단은 상기 주름관 구조체를 관통하여 외부로 노출될 수 있다.
제2 회전형 커넥터 구조체(112)는 상기 주름관 구조체(116)를 관통하는 상기 디스크 지지대(122)의 일단과 축결합하고 회전 운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공할 수 있다. 상기 제2 회전형 커넥터 구조체(112)는 실질적으로 제1 회전형 커넥터 구조체(150)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 상기 제2 회전형 커넥터 구조체(112)는 슬립링일 수 있다. 브러쉬는 전력 공급원(114)에 연결되고, 상기 브러쉬는 상기 제2 회전형 커넥터 구조체를 통하여 회전하는 상기 디스크 지지대(122)를 따라 연장되는 도선 통로에 배치된 제1 DC 라인(240)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 전력은 상기 DC 라인(200) 및 상기 제1 회전형 커넥터 구조체(150)를 통하여 상기 정전척(170)에 제공될 수 있다. 전력 공급원(114)은 양의 직류 전압과 음의 직류 전압을 출력할 수 있다.
회전 구동부(110)는 상기 디스크 지지대(112)의 일단에 결합하여 상기 디스크 지지대(122)를 회전시킬 수 있다. 상기 회전 구동부(110)는 모터일 수 있다. 상기 주름관 구조체(116)의 신축성에 따라, 상기 회전 구동부(110), 상기 제2 회전형 커넥터 구조체(112), 상기 디스크 지지대(122), 및 상기 디스크(124)는 수직 운동할 수 있다.
제1 자기 기어들(140)은 상기 자전판들(162)의 하부면에 각각 고정되어 상기 자전판(162) 및 상기 정전척(170)에 회전력을 제공할 수 있다. 상기 제2 자기 기어(130)는 상기 디스크(124)의 하부에 배치되어 상기 챔버에 고정될 수 있다. 제3 자기 기어들(230)은 상기 디스크의 하부면에 회전하도록 고정되고, 상기 제1 자기 기어들과 상기 제2 자기 기어 사이에 각각 배치되어 회전비를 조절할 수 있다. 상기 디스크(124)가 공전함에 따라 상기 제1 자기 기어들 및 상기 제3 자기 기어들은 자전할 수 있다.
상기 제1 자기 기어(140)는 상기 자전판(162)의 하부면에 결합하여 상기 자전판(162)에 회전력을 제공할 수 있다. 상기 제1 자기 기어(140)는 상기 자전판와 고정 결합하는 원판 형태의 제1 자기 기어 지지판; 및 서로 교번하는 자화 방향을 가지고 상기 제1 자기 기어 지지판의 원주 상에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제1 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 제1 자기 기어 지지판은 원판 형상 또는 와셔 형태의 원판일 수 있다. 상기 제1 영구자석)은 복수 개이고, 상기 제1 자기 기어 지지판의 외주면을 따라 일정한 간격을 가지고 고정될 수 있다. 상기 제1 영구자석의 자화 방향은 양의 반경 방향 또는 음의 반경 방향이고, 자화 방향은 각도에 따라 교번하여 배치될 수 있다. 상기 제1 자기 기어 지지판은 와류에 의한 전력 손실을 제거하기 위하여 유전체일 수 있다.
상기 제2 자기 기어(130)는 회전하지 않고 제3 자기 기어(230)와 맞물려 상기 제1 자기 기어(140)에 회전력을 제공할 수 있다. 상기 제2 자기 기어(130)는 상기 챔버의 하부면과 상기 디스크(124) 사이에 배치되고 와셔 형태의 제2 자석 지지판; 및 상기 제2 자석 지지판의 원주 상에 배치되고 서로 교번하는 자화 방향을 가지는 복수의 제2 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 제2 자석 지지판은 와셔 형태의 원판이고, 상기 제2 자석 지지판의 배치 평면은 실질적으로 상기 제1 자석 지지판과 동일할 수 있다. 상기 제2 자석 지지판의 중심축은 상기 디스크의 중심축과 일치할 수 있다. 상기 제2 자석 지지판은 와류에 의한 전력 손실을 억제하기 위하여 유전체일 수 있다. 상기 제2 영구 자석의 자화 방향은 양의 반경 방향 또는 음의 반경 방향일 수 있다. 상기 제2 영구 자석은 일정한 간격을 가지고 상기 고정 자석 지지판의 가장 자리 원주 상에 배치될 수 있다.
상기 제3 자기 기어(230)는, 상기 디스크(124)의 하부면에 회전하도록 고정되고 상기 제1 자기 기어들과 상기 제2 자기 기어 사이에 배치되는 원판 형태의 제3 자기 기어 지지판; 및 상기 제3 자기 기어 지지판의 원주 상에 일정한 간격으로 배치되고 서로 교번하는 자화 방향을 가지는 복수의 제3 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 제1 영구 자석, 상기 제2 영구 자석, 제3 영구 자석은 상기 디스크(124)의 회전 상태에 따라 인력 또는 척력을 제공하여 상기 자전판(162)를 회전시킬 수 있다.
상기 디스크(124)가 공정 조건을 만족하기 위하여, 상기 주름관 구조체(116)를 사용하여 수직 운동한 경우, 제2 자기 기어 수직 이동부는 자기 기어를 정렬하기 위하여 상기 제2 자기 기어(130)에 수직 운동을 제공할 수 있다.
상기 제2 자기 기어 수직 이동부(136)는 상기 제2 자기 기어를 연직 방향으로 이동시키어 상기 제1 자기 기어의 배치 평면과 상기 제2 자기 기어의 배치 평면을 서로 일치시킬 수 있다. 상기 제2 자기 기어 수직 이동부(136)는 상기 챔버의 외부에 배치된 선형 운동을 제공하는 제2 자기 기어 수직 구동부(136b); 및 상기 제2 자기 기어 수직 구동부와 상기 제2 자기 기어를 연결하는 연결봉(136a)을 포함할 수 있다.
상기 정전척(170) 및 상기 자전판(162) 각각은 적어도 3 개의 수직 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 수직 관통홀들은 상기 정전척 및 상기 자전판에서 서로 수직으로 정렬될 수 있다. 상기 디스크 및 자전판이 정지된 경우, 상기 기판을 들어올리는 리프트-핀(194)이 상기 수직 관통홀을 통하여 삽입될 수 있다. 상기 리프트-핀(194)은 리프트-핀 구동부(192)에 의하여 수직 선형 운동할 수 있다.
상기 DC 라인은 상기 전력 공급원(114)에서 상기 디스크 지지대(122)를 관통하는 제1 DC 라인(240); 상기 제1 DC 라인(240)을 상기 복수의 정전척(170) 각각에 연결하기 위해서 상기 제1 DC 라인(240)을 분배하는 전력 분배부(250); 및 상기 전력 분배부(250)에서 상기 복수의 정전척(170) 각각에 연결되는 복수의 제2 DC 라인(260)을 포함한다. 상기 DC 라인(200)는 절연체로 코팅될 수 있다. 상기 상기 DC 라인(200)를 구성하는 부품은 알루미늄 재질이고, 아노다이징 처리되어 절연체로 코팅될 수 있다.
상기 전력 분배부는, 외측 반경 방향으로 돌출된 복수의 제1 연결 단자를 구비하고 양의 전압으로 대전되고 상기 디스크의 상부면에 배치되는 내측 전력 분배링; 및 내측 반경 방향으로 돌출된 제2 연결 단자를 구비하고 음의 전압으로 대전되고 상기 디스크의 상부면에 배치되는 외측 전력 분배링;을 포함할 수 있다.
상기 내측 전력 분배링은 반경의 일부가 절단된 스냅링 형상이고, 상기 외측 전력 분배링은 반경의 일부가 절단된 스냅링 형상이고, 상기 내측 전력 분배링의 절단 부위와 상기 외측 전력 분배링의 절단 부위는 서로 반대측에 배치될 수 있다.
상기 제1 DC 라인은 제1 양의 DC 라인 및 제1 음의 DC 라인을 포함할 수 있다. 상기 내측 전력 분배링은 상기 제1 양의 DC 라인의 일단과 상기 내측 전력 분배링의 절단 부위의 반대측을 연결하는 제1 연결부위를 포함할 수 있다. 상기 외측 전력 분배링은 상기 제1 음의 DC 라인의 일단과 상기 외측 전력 분배링의 절단 부위의 반대측을 연결하는 제2 연결 부위를 포함할 수 있다.
상기 전력 분배부는, 상기 제1 연결 단자에 연결되고 상기 디스크를 관통하여 연장되는 제1 콘택 플러그; 및 상기 제2 연결단자에 연결되고 상기 디스크를 관통하여 연장되는 제2 콘택 플러그;을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 DC 라인은 제2 양의 DC 라인 및 제2 음의 DC 라인을 포함할 수 있다. 상기 제2 양의 DC 라인의 일단은 상기 제1 콘택 플러그에 연결되고, 상기 제2 양의 DC 라인은 상기 디스크의 하부면에서 연장될 수 있다. 상기 제2 음의 DC 라인의 일단은 상기 제2 콘택 플러그에 연결되고, 상기 제2 음의 DC 라인은 상기 디스크의 하부면에서 연장될 수 있다. 상기 제2 양의 DC 라인 및 상기 제2 음의 DC 라인 각각은 "V" 자 형상으로 구부러질 수 있다.
상기 제2 양의 DC 라인 및 상기 제2 음의 DC 라인은 제1 회전형 커넥터 구조체에 연결될 수 잇다. 상기 제1 콘택 플러그와 상기 제2 콘택 플러그는 일정한 반경 상에 한 쌍을 이루도록 배치될 수 있다.
제1 양의 DC 라인(240a) 및 제1 음의 DC 라인(240b)은 상기 디스크(124) 및 상기 디스크 지지대(122)를 관통하여 나란히 배치될 수 있다. 상기 제1 양의 DC 라인(240a)은 양의 직류 전압에 연결되고, 상기 제1 음의 DC 라인(240b)은 음의 직류 전압에 연결될 수 있다. 상기 제1 양의 DC 라인(240a) 및 제1 음의 DC 라인(240b)은 알루미늄 재질이고 원기둥 형상일 수 있다. 상기 제1 양의 DC 라인(240a) 및 제1 음의 DC 라인(240b)은 절연체로 코팅되어 절연될 수 있다.
내측 전력 분배링(252)은 상기 제1 양의 DC 라인(240a)에 전기적으로 연결되고, 상기 디스크(124)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 내측 전력 분배링(252)은 절연체로 코팅되어 절연될 수 있다. 상기 내측 전력 분배링(252)은 반경의 일부가 절단된 스냅링 형상일 수 있다. 상기 내측 전력 분배링(252)은 상기 제1 양의 DC 라인(240a)의 일단과 상기 내측 전력 분배링의 절단 부위의 반대측을 연결하는 제1 연결부위(252b)를 포함할 수 있다. 상기 내측 전력 분배링의 중심축은 실질적으로 상기 제1 양의 DC 라인에 정렬될 수 있다.
상기 내측 전력 분배링(252)은 일정한 두께는 가지는 띠 형태일 수 있다. 상기 내측 전력 분배링(252)은 절연체로 코팅되어 절연될 수 있다. 상기 내측 전력 분배링(252)은 원주상에 일정한 간격으로 외측으로 돌출되도록 배치된 복수의 제1 연결 단자(252a)를 포함할 수 있다.
외측 전력 분배링(254)은 상기 제1 음의 DC 라인(240b)에 전기적으로 연결되고, 상기 디스크(124)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 외측 전력 분배링(254)은 상기 내측 전력 분배링(252)을 감싸도록 배치되고 동일한 중심축을 가질 수 있다. 상기 외측 전력 분배링(254)은 반경의 일부가 절단된 스냅링 형상일 수 있다. 상기 내측 전력 분배링의 절단 부위와 상기 외측 전력 분배링의 절단 부위는 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 외측 전력 분배링(254)은 상기 제1 음의 DC 라인의 일단과 상기 외측 전력 분배링의 절단 부위의 반대측을 연결하는 제2 연결 부위(254b)를 포함할 수 있다. 상기 외측 전력 분배링(254)은 일정한 두께는 가지는 띠 형태일 수 있다. 상기 외측 전력 분배링은 절연체로 코팅되어 절연될 수 있다. 상기 외측 전력 분배링(254)은 원주상에 일정한 간격으로 내측으로 돌출되도록 배치된 복수의 제2 연결 단자(254a)를 포함할 수 있다.
제1 콘택 플러그(253)는 상기 제1 연결 단자(252a)와 전기적으로 연결되고, 상기 디스크(124)를 관통하여 상기 디스크의 하부면 까지 연장될 수 있다. 상기 제1 콘택 플러그(253)는 도전체로 제작되고, 외주면은 절연체로 코팅되어 절연될 수 있다.
제2 콘택 플러그(255)는 제2 연결 단자(254a)와 전기적으로 연결되고, 상기 디스크(124)를 관통하여 상기 디스크의 하부면 까지 연장될 수 있다. 상기 제2 콘택 플러그(255)는 도전체로 제작되고, 외주면은 절연체로 코팅되어 절연될 수 있다. 상기 제1 콘택 플러그와 상기 제2 콘택 플러그는 서로 인접하게 배치되어 한 쌍을 이룰 수 있다. 상기 제1 콘택 플러그들과 상기 제2 콘택 플러그들은 일정한 반경 상에 교번하여 배치될 수 있다.
제2 DC 라인(260)은 제2 양의 DC 라인(260a)과 제2 음의 DC 라인(260b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 양의 DC 라인(260a)는 상기 디스크의 하부면에서 연장되고 상기 제1 콘택 플러그(253)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 음의 DC 라인(260b)는 상기 디스크의 하부면에서 연장되고 상기 제2 콘택 플러그(255)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 양의 DC 라인(260a) 및 상기 제2 음의 DC 라인(260b) 각각은 "V" 자 형상으로 구부러질 수 있다. 상기 제2 양의 DC 라인(260a)와 상기 제2 음의 DC 라인(260b)는 서로 나란히 연장되고 상기 제1 회전형 커넥터 구조체(150)의 브러쉬에 연결된다. 이에 따라, 상기 정전척은 양의 전압 및 음의 전압을 공급받을 수 있다.
상부 커버(259)는 상기 디스크 상에 배치되고 상기 내측 전력 분배링(252) 및 상기 외측 전력 분배링(254)을 덮도록 배치될 수 있다. 상기 상부 커버(259)는 원판 형상이고 상기 정전척들이 배치되는 위치에서 반원 형상으로 함몰된 절단 부위(259a)될 수 있다. 상기 상부 커버(259)는 유전체 재질로 형성될 수 있다. 상기 상부 커버의 하부면에는 와셔 형상의 함몰부위(미도시)가 배치되고, 상기 함몰부위에 상기 내측 전력 분배링(252) 및 상기 외측 전력 분배링(254)이 배치될 수 있다. 상기 함몰부위는 중심 방향으로 서로 마주보도록 연장되는 한 쌍의 트랜치와 연속적으로 연결될 수 있다. 상기 한 쌍의 트렌치는 상기 제1 연결부위(252b) 및 상기 제2 연결 부위(254b)를 덮도록 배치될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 기판 처리 장치
102: 챔버
124: 디스크
130: 제2 자기 기어
140: 제1 자기 기어
150: 제1 회전형 커넥터 구조체
162: 자전판
200: DC 라인
230: 제3 자기 기어
250: 전력 분배부

Claims (11)

  1. 중심축에서 일정한 반경 상에 주기적으로 배치되는 복수의 정전척을 포함하는 디스크;
    상기 디스크를 지지하는 디스크 지지대;
    상기 디스크 지지대를 관통하여 상기 복수의 정전척에 전기적으로 연결되는 DC 라인; 및
    상기 DC 라인에 전력을 공급하는 전력 공급원을 포함하고,
    상기 DC 라인은:
    상기 전력 공급원에서 상기 디스크 지지대를 관통하는 제1 DC 라인;
    상기 제1 DC 라인을 상기 복수의 정전척 각각에 연결하기 위해서 상기 제1 DC 라인을 분배하는 전력 분배부; 및
    상기 전력 분배부에서 상기 복수의 정전척 각각에 연결되는 복수의 제2 DC 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 분배부는:
    외측 반경 방향으로 돌출된 복수의 제1 연결 단자를 구비하고 양의 전압으로 대전되고 상기 디스크의 상부면에 배치되는 내측 전력 분배링; 및
    내측 반경 방향으로 돌출된 제2 연결 단자를 구비하고 음의 전압으로 대전되고 상기 디스크의 상부면에 배치되는 외측 전력 분배링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 내측 전력 분배링은 반경의 일부가 절단된 스냅링 형상이고,
    상기 외측 전력 분배링은 반경의 일부가 절단된 스냅링 형상이고,
    상기 내측 전력 분배링의 절단 부위와 상기 외측 전력 분배링의 절단 부위는 서로 반대측에 배치되고,
    상기 제1 DC 라인은 제1 양의 DC 라인 및 제1 음의 DC 라인을 포함하고,
    상기 내측 전력 분배링은 상기 제1 양의 DC 라인의 일단과 상기 내측 전력 분배링의 절단 부위의 반대측을 연결하는 제1 연결부위를 포함하고,
    상기 외측 전력 분배링은 상기 제1 음의 DC 라인의 일단과 상기 외측 전력 분배링의 절단 부위의 반대측을 연결하는 제2 연결 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전력 분배부는:
    상기 제1 연결 단자에 연결되고 상기 디스크를 관통하여 연장되는 제1 콘택 플러그; 및
    상기 제2 연결단자에 연결되고 상기 디스크를 관통하여 연장되는 제2 콘택 플러그;을 더 포함하고,
    상기 제2 DC 라인은 제2 양의 DC 라인 및 제2 음의 DC 라인을 포함하고,
    상기 제2 양의 DC 라인의 일단은 상기 제1 콘택 플러그에 연결되고,
    상기 제2 양의 DC 라인은 상기 디스크의 하부면에서 연장되고,
    상기 제2 음의 DC 라인의 일단은 상기 제2 콘택 플러그에 연결되고,
    상기 제2 음의 DC 라인은 상기 디스크의 하부면에서 연장되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 양의 DC 라인 및 상기 제2 음의 DC 라인은 제1 회전형 커넥터 구조체에 연결되고,
    상기 제1 콘택 플러그와 상기 제2 콘택 플러그는 일정한 반경 상에 한 쌍을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 분배부는 절연체로 코팅된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 전력 분배부는:
    상기 디스크 상에 배치되고 상기 내측 전력 분배링 및 상기 외측 전력 분배링을 덮도록 배치되는 상부 커버를 더 포함하고,
    상기 상부 커버는 원판 형상이고 상기 정전척들이 배치되는 위치에서 반원 형상으로 함몰되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 양의 DC 라인 및 상기 제2 음의 DC 라인 각각은 "V" 자 형상으로 구부러지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    정전척을 회전시키는 제1 회전형 커넥터 구조체 내에 삽입되고 상기 정전척을 지지하고 자전하는 자전판;
    상기 자전판들의 하부면에 각각 고정되어 상기 자전판 및 상기 정전척에 회전력을 제공하는 제1 자기 기어들;
    상기 디스크의 하부에 배치되어 상기 챔버에 고정되는 제2 자기 기어; 및
    상기 디스크에 회전하도록 고정되고 상기 제1 자기 기어들과 상기 제2 자기 기어 사이에 각각 배치되어 회전비를 조절하는 제3 자기 기어들을 더 포함하고,
    상기 디스크가 공전함에 따라 상기 제1 자기 기어들 및 상기 제3 자기 기어들은 자전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 정전척은:
    정전척 몸체;
    상기 정전척 몸체의 상부면에서 함몰된 전극 안착부;
    상기 전극 안착부를 채우는 절연부재; 및
    상기 절연 부재에 매몰된 한 쌍의 정전 전극을 포함하고,
    상기 제1 회전형 커넥터 구조체는 한 쌍의 정전 전극에 직류 고전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 디스크 지지대를 감싸도록 배치되어 상기 디스크 지지대를 진공 밀봉하고 상기 챔버의 하부면에서 상기 챔버의 외부로 연장되는 주름관 구조체;
    상기 주름관 구조체를 관통하는 상기 디스크 지지대 일단과 축결합하고 회전 운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공하는 제2 회전형 커넥터 구조체; 및
    상기 디스크 지지대를 회전시키는 회전 구동부 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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