KR20210157261A - 회전축 밀폐장치 및 이를 이용하는 반도체 기판처리장치 - Google Patents

회전축 밀폐장치 및 이를 이용하는 반도체 기판처리장치 Download PDF

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Abstract

회전축 밀폐장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 수용하는 반도체 적재 유닛을 회전시키면서 상기 반도체 기판을 처리하는 반도체 기판처리장치에 장착되는 회전축 밀폐장치는, 상기 반도체 기판처리장치에 장착되는 중공의 하우징; 상기 하우징 내에 수용되고, 상기 반도체 적재 유닛에 연결되어 상기 반도체 적재 유닛에 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축을 상기 하우징 내에 회전가능하게 지지하는 베어링; 상기 하우징과 상기 회전축 사이의 간극을 밀봉하는 복수의 씰을 구비하는 씰링부; 및 상기 회전축의 일단에 장착되어 상기 회전축에 회전력을 전달하는 동력전달부;를 포함한다.

Description

회전축 밀폐장치 및 이를 이용하는 반도체 기판처리장치{ROTATING SHAFT SEALING DEVICE AND PROCESSING APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 회전축 밀폐장치 및 이를 이용하는 반도체 기판처리장치에 관한 것으로, 회전축과 하우징의 사이로 유체가 누설되는 것을 방지하는 회전축 밀폐장치와, 이를 구비하는 반도체 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체 장비들은 집적회로들의 대량 생산을 위해 사용된다. 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서 스퍼터링(Sputtering)과 같은 물리 기상 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 등이 이용된다. 화학 기상 증착법으로는 상압 화학 기상증착법(APCVD; Atmospheric Pressure CVD), 저압 화학 기상 증착법(LPCVD; Low Pressure CVD), 플라즈마 유기 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced CVD)등이 있다. 또한, 반도체 웨이퍼의 성막처리, 산화처리, 어닐링 및 불순물의 확산처리를 위해서, 기판의 열처리를 위한 퍼니스(Furnace) 장비가 사용하고 있다.
이러한 반도체 장비들에는 진공 압력 장비용 회전축 밀폐장치가 사용된다. 회전축 밀폐장치는, 고압영역 및 저압영역과 대면하고 이들 사이에서 회전운동 하는 샤프트의 외주면에 구비되어 고압영역과 저압영역을 서로 밀봉되도록 하기 위해 마련된다.
종래의 진공 압력 장비용 밀폐장치는 하우징과, 상기 하우징을 관통하여 결합되는 회전축을 포함한다. 상기 회전축은 고압영역 및 저압영역과 대면하고, 상기 하우징은 상기 고압영역과 상기 저압영역의 경계면에 위치된다. 또한, 상기 하우징과 상기 회전축 사이에는 밀폐용 씰이 구비된다. 상기 밀폐용 씰은 상기 하우징과 상기 회전축 사이를 밀봉하기 위한 것으로, 상기 회전축과 상기 밀폐용 씰 사이에서도 마찰이 발생하게 된다.
이러한 밀폐장치에서는, 반도체 진공 압력 장비로 이물질이 유출되거나, 반대로 상기 반도체 진공 압력 장비로부터의 이물질이 유입되는 것을 방지할 필요가 있다.
본 발명의 실시예의 목적은, 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있는 회전축 밀폐장치와 이를 이용하는 반도체 기판처리장치를 제공하는 것이다.
또한, 회전축 밀폐장치의 회전축의 진동을 최소화하고, 반도체 기판처리장치로부터의 파티클과 같은 이물질이 상기 회전축 밀폐장치 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 상기 회전축 밀폐장치로부터의 이물질이 상기 반도체 기판처리장치로 유출되는 것을 방지하는 것이다.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 수용하는 반도체 적재 유닛을 회전시키면서 상기 반도체 기판을 처리하는 반도체 기판처리장치에 장착되는 회전축 밀폐장치는, 상기 반도체 기판처리장치에 장착되는 중공의 하우징; 상기 하우징 내에 수용되고, 상기 반도체 적재 유닛에 연결되어 상기 반도체 적재 유닛에 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축을 상기 하우징 내에 회전가능하게 지지하는 베어링; 상기 하우징과 상기 회전축 사이의 간극을 밀봉하도록 상기 하우징 내에 배치되는 복수의 씰을 구비하는 씰링부; 및 상기 회전축의 일단에 장착되어 상기 회전축에 회전력을 전달하는 동력전달부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 씰링부는, 상기 반도체 기판처리장치와 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 보다 가깝도록 상기 베어링보다 상부에 배치되고, 상기 동력전달부는, 상기 베어링 하부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 씰링부는, 상기 반도체 기판처리장치의 진공을 유지하기 위한 하나 이상의 진공씰; 및 상기 회전축을 지지하고 진동을 억제하는 하나 이상의 탄성씰;을 포함하고, 상기 진공씰과 상기 탄성씰은 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 탄성씰은 상기 진공씰보다 탄성력이 클 수 있다.
또한, 상기 진공씰은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 립씰이고, 상기 탄성씰은 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 진공씰 및 상기 탄성씰의 상기 하우징 내에서 상기 하우징과의 상대회전을 방지하도록, 상기 진공씰 및 상기 탄성씰의 상기 하우징을 향하는 외주면에는 환형의 회전방지부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 진공씰과 상기 탄성씰은 직렬로 서로 이웃하게 배치되되, 상기 진공씰은 상기 반도체 기판처리장치와 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 상기 탄성씰보다 가깝게 배치되고, 상기 탄성씰은 상기 베어링에 상기 진공씰보다 가깝게 배치될 수 있다.
또한, 상기 씰링부는, 상기 반도체 기판처리장치 내부가 가압된 경우, 상기 반도체 기판처리장치로부터 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 압력씰을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 씰링부의 상부에는, 상기 반도체 기판처리장치로부터의 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 레비린스씰이 마련될 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 씰링부를 냉각시키도록 상기 씰링부 둘레에 마련되는 냉각수 자켓을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 반도체 기판처리장치로부터의 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하도록, 상기 하우징 내에 마련된 퍼지가스 유입로; 및 상기 퍼지가스 유입로를 통하여 외부로부터 퍼지가스를 유입시키도록, 상기 하우징의 측면에 마련된 퍼지가스 유입포트;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 씰링부의 상부에는, 상기 반도체 기판처리장치로부터의 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 레비린스씰이 마련되고, 상기 퍼지가스 유입로를 통하여 이동한 상기 퍼지가스는 상기 레비린스 씰을 통하여 상기 반도체 기판처리장치로 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판을 처리하는 반도체 기판처리장치는, 내부에 복수의 반도체 기판을 수용하는 공정튜브; 상기 공정튜브 내에 승강이 가능하게 배치되는 반도체 적재 유닛; 상기 공정튜브의 내측에 마련되어 공정 가스를 주입하기 위한 노즐 유닛; 상기 반도체 적재 유닛과 연결되고 상기 공정튜브의 하부를 밀폐하는 씰링캡; 및 상기 반도체 적재 유닛을 회전시키면서, 밀폐기능을 수행하는 회전축 밀폐장치를 포함하고, 상기 회전축 밀폐장치는, 상기 씰링캡에 장착되는 중공의 하우징; 상기 하우징 내에 수용되고, 상기 반도체 적재 유닛에 연결되어 상기 반도체 적재 유닛에 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축을 상기 하우징 내에 회전가능하게 지지하는 베어링; 상기 하우징과 상기 회전축 사이의 간극을 밀봉하는 복수의 씰을 구비하는 씰링부; 및 상기 회전축의 일단에 장착되어 상기 회전축에 회전력을 전달하는 동력전달부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 씰링부는, 상기 씰링캡에 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 보다 가깝도록 상기 베어링보다 상부에 배치되고, 상기 동력전달부는, 상기 베어링 하부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 씰링부는, 상기 공정튜브의 진공을 유지하기 위한 하나 이상의 진공씰; 및 상기 회전축을 지지하고 진동을 억제하는 하나 이상의 탄성씰;을 포함하고, 상기 진공씰과 상기 탄성씰은 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 탄성씰은 상기 진공씰보다 탄성력이 클 수 있다.
또한, 상기 진공씰은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 립씰이고, 상기 탄성씰은 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 진공씰 및 상기 탄성씰의 상기 하우징 내에서 상기 하우징과의 상대회전을 방지하도록, 상기 진공씰 및 상기 탄성씰의 상기 하우징을 향하는 외주면에는 환형의 회전방지부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 진공씰과 상기 탄성씰은 직렬로 서로 이웃하게 배치되되, 상기 진공씰은 상기 반도체 기판처리장치와 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 상기 탄성씰보다 가깝게 배치되고, 상기 탄성씰은 상기 베어링에 상기 진공씰보다 가깝게 배치될 수 있다.
또한, 상기 씰링부는, 상기 공정튜브 내부가 가압된 경우, 상기 공정튜브로부터 이물질이 상기 회전축 밀폐장치 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 압력씰을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 씰링부의 상부에는, 상기 공정튜브에서 발생한 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 레비린스씰이 마련될 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 씰링부를 냉각시키도록 상기 씰링부 둘레에 마련되는 냉각수 자켓을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 공정튜브에서 발생한 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하도록, 상기 하우징 내에 마련된 퍼지가스 유입로; 및 상기 퍼지가스 유입로를 통하여 외부로부터 퍼지가스를 유입시키도록, 상기 하우징의 측면에 마련된 퍼지가스 유입포트;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 씰링부의 상부에는, 상기 공정튜브에서 발생한 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 레비린스씰이 마련되고, 상기 퍼지가스 유입로를 통하여 이동한 상기 퍼지가스는 상기 레비린스 씰을 통하여 상기 공정튜브로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 회전축 밀폐장치와 이를 이용하는 반도체 기판처리장치에 따르면, 씰링부가 회전대상물에 대해 선접촉을 함으로써 마찰력을 최소화할 수 있어 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있다.
또한, 상기 회전축 밀폐장치의 회전축의 진동을 최소화할 수 있고, 상기 반도체 기판처리장치로부터의 파티클과 같은 이물질이 상기 회전축 밀폐장치 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 회전축 밀폐장치가 냉각수 자켓을 구비함으로써, 씰링부의 온도를 낮게 유지하여 상기 씰링부의 수명을 연장할 수 있다.
또한, 상기 씰링부를 베어링보다 상부에 배치함으로써 상기 베어링에서 발생하는 이물질이 상기 반도체 기판처리장치로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 씰링부 상부로 퍼지가스를 유동시켜 상기 반도체 기판처리장치로 배출되게 함으로써, 상기 반도체 기판처리장치에서 발생한 이물질이 상기 씰링부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축 밀폐장치와 반도체 기판처리장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축 밀폐장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 회전축 밀폐장치의 평면도이다.
도 4는 도 2에서 선IV-IV를 따라 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전축 밀폐장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축 밀폐장치와 반도체 기판처리장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축 밀폐장치의 사시도이다. 도 3은 도 2의 회전축 밀폐장치의 평면도이고, 도 4는 도 2에서 선IV-IV를 따라 취한 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판처리장치(10)는 일례로 반도체 기판을 열처리하는 종형의 퍼니스 장비일 수 있다. 반도체 기판처리장치(10)는, 공정튜브(220), 반도체 적재 유닛(250), 노즐 유닛(230), 씰링캡(224) 및 회전축 밀폐장치(100)를 포함한다.
공정튜브(220)는 열처리가 필요한 복수의 반도체 기판(W)을 수용할 수 있는 공간을 구비하는 것으로 바닥이 개방되어 있으며, 상기 바닥은 씰링캡(224)에 의하여 닫혀지거나 개방될 수 있다. 공정튜브(220)의 바닥이 씰링캡(224)에 의해 닫혀진 경우, 공정튜브(220)의 플랜지(222)와 씰링캡(224) 사이에는 오-링(226)이 마련되어 밀봉될 수 있다.
반도체 적재 유닛(250)은 복수의 반도체 기판(W)을 유지하기 위하여 마련된 것으로, 공정튜브(220) 내에서 승강이 가능하게 배치될 수 있다. 구체적으로, 반도체 적재 유닛(250)은 피처리 기판인, 반도체 기판(W)을 수직방향으로 소정의 간격으로 두고서 유지할 수 있다. 반도체 적재 유닛(250)의 하부에는 보온기구(252) 및 턴테이블(254)이 마련될 수 있다. 반도체 적재 유닛(250), 보온기구(252), 및 턴테이블(254)은 씰링캡(224)과 함께 엘리베이터 장치(270)에 의해 공정튜브(220)에 대하여 승강할 수 있다. 반도체 적재 유닛(250)이 하강한 위치에서는 반도체 적재 유닛(250)에 복수의 반도체 기판(W)이 배치될 수 있고, 상승한 위치에서는 반도체 적재 유닛(250)이 공정튜브(220) 내에 수용이 되면서, 공정튜브(220)의 바닥부가 씰링캡(224)에 의해 닫혀져 밀폐될 수 있다.
한편, 공정튜브(220) 내에는 반도체 기판(W)을 처리할 공정 가스를 주입하기 위한 노즐 유닛(230)이 마련되고, 상기 공정 가스를 배출하고 공정튜브(220) 내부를 진공으로 유지하기 위한 배기관(240)이 마련될 수 있다.
또한, 공정튜브(220)의 둘레에는 공정튜브(220)를 가열하기 위한 히터 어셈블리(210)가 배치될 수 있다. 히터 어셈블리(210)는 방사열을 이용하여 반도체 적재 유닛(250)에 수용된 반도체 기판(W)을 열처리할 수 있다.
회전축 밀폐장치(100)는 반도체 적재 유닛(250)을 회전시키면서 밀폐기능을 수행하기 위해 마련된 것이다. 씰링캡(224)의 중심부에는 축 관통홀이 형성되고, 상기 축 관통홀을 관통하여 회전축 밀폐장치(100)의 회전축(120)의 일단이 돌출될 수 있다. 돌출된 회전축(120)의 일단에는 턴테이블(254)이 연결된다. 따라서, 회전축(120)의 회전에 따라 턴테이블(254)이 회전하게 되고, 턴테이블(254) 상에 배치된 반도체 적재 유닛(250)도 함께 회전할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 회전축 밀폐장치(100)는 반도체 적재 유닛(250)을 회전시키기 위해 마련된 것이다. 회전축 밀폐장치(100)는 하우징(110), 회전축(120), 베어링(130), 씰링부(150), 동력전달부(140)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 중공형태로서 내부에 회전축(120), 베어링(130), 씰링부(150), 동력전달부(140)를 수용할 수 있다. 하우징(110) 상부에는 반도체 기판처리장치에 장착되는 플랜지부(112)가 마련될 수 있다. 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 기판처리장치가 퍼니스 장치인 경우, 회전축 밀폐장치(100)는 씰링캡(224)의 하부에 장착될 수 있다. 플랜지부(112)에는 오-링(113)이 마련되어 플랜지부(112)와 씰링캡(224) 사이의 밀봉을 수행할 수 있다. 또한, 하우징(110)의 일측에는 모터와 같은 구동장치(200)이 마련될 수 있다.
베어링(130)은 하우징(110) 내에 마련되어 회전축(120)을 하우징(110) 내에서 회전가능하게 지지할 수 있다. 본 실시예에서 베어링(130)은 동력전달부(140) 상부에 마련되고, 전체적으로 대략 하우징(110)의 가운데 부분에 마련되어 회전축(120)의 진동을 억제하며 회전축(120)을 안정적으로 지지할 수 있다. 본 실시예에서, 베어링(130)은 스러스트 베어링으로서, 복열 앵귤러 콘택트 베어링일 수 있다. 복열 앵귤러 콘택트 베어링(130)은 복수의 반도체 기판(W)을 수용하는 반도체 적재 유닛(250)의 하중을 지지하기 위해서, 회전축(120)에 걸리는 하중을 지지할 수 있다. 한편, 베어링(130)과 씰링부(150) 사이의 간격을 메우기 위한 스페이서(116)가 마련될 수 있다.
씰링부(150)는 하우징(110)과 회전축(120) 사이의 간극을 밀봉하기 위해 마련된 것이다. 씰링부(150)는, 회전축 밀폐장치(100)에서 발생된 이물질(파티클 등)이 회전축 밀폐장치(100)의 상측에 마련된 진공의 반도체 기판처리장치로 유입되는 것을 방지하고, 상기 반도체 기판처리장치의 내부가 진공을 유지하도록 밀봉한다. 씰링부(150)는 복수의 씰들이 조합되어 배치될 수 있다. 씰링부(150)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
동력전달부(140)는 회전축(120)의 일단, 즉 본실시예에서는 베어링(130) 하부에 마련되어, 회전축(120)에 회전력을 전달하기 위해 마련된 것이다. 모터와 같은 구동장치(200)에서 발생한 회전력은 동력전달부(140)를 통하여 회전축(120)에 전달될 수 있다. 본 실시예에서, 동력전달부(140)는 웜기어로 마련되어, 구동장치(200)에서 발생한 회전력의 방향을 전환시킬 수 있다. 이로써, 하우징(110)의 높이를 낮출 수 있고, 회전축 밀폐장치(100)의 크기를 소형화 할 수 있어 공간 절약 및 설치가 용이하고, 교체 및 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
본 실시예에서, 씰링부(150)는 상기 반도체 기판처리장치와 결합되는 하우징(110)의 플랜지부(112)에 베어링(130)보다 가깝도록, 즉 베어링(130)의 상부에 배치될 수 있다. 또한, 동력전달부(140)는 베어링(130)의 하부에 배치되는 구조일 수 있다. 이로써, 베어링(130)의 동작 중에 발생할 수 있는 파티클 등의 이물질이 압력차로 인해 상기 반도체 기판처리장치로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 베어링(130)은 동력전달부(140)와 씰링부(150) 사이에 배치되기 때문에, 회전축(120)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 상기 반도체 기판처리장치가 퍼니스 장치와 같이 고온환경에서 작동되는 경우, 씰링부(150)가 다른 구성요소들보다 상기 반도체 기판처리장치와 가깝게 플랜지부(112)에 인접하여 배치되기 때문에, 회전축 밀폐장치(100)의 구성요소 중 씰링부(150)의 온도가 상대적으로 높을 수 있다. 본 실시예에서, 하우징(120)에는 씰링부(150)를 냉각시키도록 씰링부(150) 둘레에 해당하는 부분에 냉각수 자켓(182)이 마련될 수 있다. 이에 따라. 씰링부(150)의 온도를 낮추어서 씰링부(150)에 마련된 복수의 씰(152, 156)의 수명을 연장할 수 있다.
한편, 상기 반도체 기판처리장치에서의 반도체 기판 처리 공정이 종료되거나, 세정 등의 이유로 상기 반도체 기판처리장치 내의 압력이 진공이 아닌 대기압 이상으로 변화될 수 있다. 이 경우, 상기 반도체 기판처리장치 내부의 압력이 오히려 회전축 밀폐장치(100) 내부의 압력보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 반도체 기판처리장치에 남겨진 파티클 등의 이물질이 역으로 회전축 밀폐장치(100)의 내부로 유입될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 실시예에서는 하우징(110)의 플랜지부(112)에 레버린스씰(114; labyrinth seal)가 마련될 수 있다.
또한, 본 실시예에서. 상기 반도체 기판처리장치에 남겨진 상기 파티클 등의 이물질이 회전축 밀폐장치(100) 내부로 유입되는 것을 방지하도록, 하우징(110)의 벽체 내에 퍼지가스 유입로(172)가 마련될 수 있다. 또한, 퍼지가스 유입로(172)를 통하여 외부로부터 퍼지가스를 유입시키도록 하우징(110)의 측면에는 퍼지가스 유입포트(170)가 마련될 수 있다. 퍼지가스 유입로(172)는 하우징(110) 벽체 내에서 플랜지부(112)를 향하여 상부로 연장되고, 플랜지부(112)에 마련된 레버린스씰(114)과 연통될 수 있다. 이에 따라, 퍼지가스 유입로(172)를 통하여 유동한 퍼지가스가 레버린스씰(114)을 통과하여 상기 반도체 기판처리장치를 향하여 공급될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전축 밀폐장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전축 밀폐장치는 도 4에 도시된 회전축 밀폐장치와 동일하고, 퍼지가스 유입로(172)가 씰링부(150)를 향하여 추가로 마련된 분기부(172a)를 포함하는 점만이 상이하다. 퍼지가스 유입로(172)가 분기부(172a)를 통하여 씰링부(150) 내부의 버퍼공간(150a)과 연통되기 때문에, 씰링부(150) 사이에 파티클 등의 이물질이 남겨진 경우에도 퍼지가스를 통하여 청소할 수 있다. 본 실시예에서, 버퍼공간(150a)은 탄성씰(156) 사이에 마련될 수 있다.
한편, 퍼지가스 유입로(172)에는 진공펌프(미도시)가 연결될 수 있다. 이에 따라, 분기부(172a)와 연통된 버퍼공간(150a)은 진공으로 유지될 수 있다. 따라서, 만약 진공씰(152)의 일부가 파손되는 경우가 있더라도, 진공이 형성된 버퍼공간(150a) 덕분에 영역(A)에서의 진공이 유지될 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 상술한 회전축 밀폐장치에 사용되는 씰링부의 구조를 상세히 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링부(150)는 복수의 진공씰(152)과 복수의 탄성씰(156)을 포함할 수 있다. 진공씰(152)은 회전축 밀폐장치(100)의 상부에 배치되는 반도체 기판처리장치의 진공을 유지하기 위해 마련된 것이고, 탄성씰(156)은 회전축(120)을 지지하고 진동을 억제하기 위해 마련된 것이다. 진공씰(152)과 탄성씰(156)은 모두 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 또한, 탄성씰(156)은 진공씰(152)보다 탄성력이 클 수 있고, 2배 이상일 수 있다.
진공씰(152)은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 플라스틱 재질의 립씰로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 진공이 형성된 영역(A)의 진공을 유지하도록, 반대방향으로 만곡진 형상을 가진다.
탄성씰(156)은 회전축(120)이 회전함에 진동 등에 의해 축선(122)이 변경되지 않고 일정하게 유지하도록, 베어링(130)과 함께 회전축(120)을 지지해주는 역할을 수행한다. 한편, 축선(122)의 변동이 발생하게 되는 경우, 회전축(120)과 진공씰(152) 사이가 벌어질 수 있는데, 그 사이로 이물질이 유입될 수 있는 문제가 발생한다. 본 실 시예에서는, 축선(122)의 변동이 발생하더라도, 탄성씰(156)이 마련되기 때문에, 회전축(120)과 진공씰(152) 사이로 유입된 이물질이 영역(B)로 진입하는 것을 차단할 수 있다. 탄성씰(156)은 일방향으로 리세스가 형성된 플라스틱 재질의 씰바디(156a)와, 씰바디(156a) 내부에 수용되어 씰바디(156a)를 회전축(120)을 향하여 가압할 수 있는 탄성부재(156b)를 포함한다. 탄성부재(156b)는 일례로, 오링이나 사각링, 금속 스프링일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
진공씰(152)과 탄성씰(156)은 축선(122) 방향으로 직렬로 서로 이웃하게 배치되되, 도 4에서와 같이, 진공씰(152)은 하우징(110)의 플랜지부(112)에 탄성씰(156)보다 가깝게 배치되고, 탄성씰(156)은 베어링(130)에 진공씰(152)보다 가깜게 배치될 수 있다. 또한, 진공씰(152)과 탄성씰(156)은 각각 복수개로 마련되어, 어느 하나의 진공씰(152) 또는 탄성씰(156)이 파손되더라도 그 기능을 유지할 수 있다.
또한, 진공씰(152) 및 탄성씰(156)이 하우징(110) 내에서 하우징(110)과 상대회전이 되는 것을 방지하도록, 진공씰(152) 및 탄성씰(156)의 하우징(110)을 향하는 외주면에는 환형의 회전방지부재(159)가 마련될 수 있다. 회전방지부재(159)는 진공씰(152)과 탄성씰(156)을 회전축(120)을 향하여 더욱 가압하는 역할을 한다. 또한, 회전방지부재(159)가 없을 때, 즉 진공씰(152)과 탄성씰(156)이 하우징(110)의 내주면과 직접 맞닿을 때와 비교하여, 회전방지부재(159)와, 진공씰(152) 및 탄성씰(156) 사이의 마찰력이 크다. 이에 따라, 진공씰(152) 및 탄성씰(156)이 하우징(110) 내에서 하우징(110)과 상대회전이 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 파손 및 점검 등의 이유로 회전축 밀폐장치(100)를 분해조립 하려는 경우, 하우징(110)의 표면조도가 상대적으로 거칠더라도, 분해 조립 과정에서, 회전방지부재(159)가 하우징(110)의 내주면과 마찰되므로, 씰링부(150)는 하우징(110)의 낮은 표면조도에 의한 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 회전방지부재(159)가 비록 어느정도 손상을 입더라도 재사용이 가능한 이점이 있기 때문에, 회전축 밀폐장치(100)를 보다 용이하게 분해조립 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부는 도 6에 도시된 실시예와 비교할 때, 압력씰(158)이 추가되는 점만 상이하고 동일하다. 압력씰(158)은 만약 반도체 기판처리장치의 내부가 세정 등의 이유로 가압이 되는 경우, 상기 반도체 기판처리장치로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 마련된 것이다. 본 실시예에서는, 진공씰(152)보다 앞부분, 즉 진공씰(152)보다 레버린스씰(114)에 가깝게 압력씰(158)이 배치된다. 압력씰(158)은 진공씰(152)과 동일하게 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 플라스틱 재질의 립씰일 수 있다. 도시된 바와 같이 영역(A)가 가압이 된 경우, 영역(A)로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하도록, 압력씰(158)은 영역(A)의 방향으로 만곡진 형상을 가진다.
상술한 실시예들에 따른, 회전축 밀폐장치와 이를 이용하는 반도체 기판처리장치에 따르면, 진공씰과 압력씰, 탄성씰이 회전대상물에 대해 선접촉을 함으로써 마찰력을 최소화할 수 있어 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있다.
또한, 상기 회전축 밀폐장치의 회전축의 진동을 최소화할 수 있고, 상기 반도체 기판처리장치로부터의 파티클과 같은 이물질이 상기 회전축 밀폐장치 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 회전축 밀폐장치가 냉각수 자켓을 구비함으로써, 씰링부의 온도를 낮게 유지하여 상기 씰링부의 수명을 연장할 수 있다.
또한, 상기 씰링부를 베어링보다 상부에 배치함으로써 상기 베어링에서 발생하는 이물질이 상기 반도체 기판처리장치로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 씰링부 상부로 퍼지가스를 공급하여 상기 반도체 기판처리장치로 배출되게 함으로써, 상기 반도체 기판처리장치에서 발생한 이물질이 상기 씰링부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 더욱 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 반도체 기판처리장치 100: 회전축 밀폐장치
110: 하우징 112: 플랜지부
114: 레버린스씰 120: 회전축
130: 베어링 140: 동력전달부
150: 씰링부 150a: 버퍼공간
152: 진공씰 156: 탄성씰
158: 압력씰 159: 회전방지부재
170: 퍼지가스 유입포트 172: 퍼지가스 유입로
172a: 분기부 200: 구동장치
210: 히터 어셈블리 220: 공정튜브
224: 씰링캡 250: 반도체 적재 유닛
270: 엘리베이터 장치

Claims (22)

  1. 반도체 기판을 수용하는 반도체 적재 유닛을 회전시키면서 상기 반도체 기판을 처리하는 반도체 기판처리장치에 장착되는 회전축 밀폐장치로서,
    상기 반도체 기판처리장치에 장착되는 중공의 하우징;
    상기 하우징 내에 수용되고, 상기 반도체 적재 유닛에 연결되어 상기 반도체 적재 유닛에 회전력을 전달하는 회전축;
    상기 회전축을 상기 하우징 내에 회전가능하게 지지하는 베어링;
    상기 하우징과 상기 회전축 사이의 간극을 밀봉하도록 상기 하우징 내에 배치되는 복수의 씰을 구비하는 씰링부; 및
    상기 회전축의 일단에 장착되어 상기 회전축에 회전력을 전달하는 동력전달부;를 포함하는 것인 회전축 밀폐장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 씰링부는, 상기 반도체 기판처리장치와 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 보다 가깝도록 상기 베어링보다 상부에 배치되고,
    상기 동력전달부는, 상기 베어링 하부에 배치되는 것인 회전축 밀폐장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 씰링부는,
    상기 반도체 기판처리장치의 진공을 유지하기 위한 하나 이상의 진공씰; 및
    상기 회전축을 지지하고 진동을 억제하는 하나 이상의 탄성씰;을 포함하고,
    상기 진공씰과 상기 탄성씰은 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 탄성씰은 상기 진공씰보다 탄성력이 큰 것인 회전축 밀폐장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진공씰은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 립씰이고,
    상기 탄성씰은 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입되는 것인 회전축 밀폐장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 진공씰 및 상기 탄성씰의 상기 하우징 내에서 상기 하우징과의 상대회전을 방지하도록, 상기 진공씰 및 상기 탄성씰의 상기 하우징을 향하는 외주면에는 환형의 회전방지부재가 마련되는 것인 회전축 밀폐장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 진공씰과 상기 탄성씰은 직렬로 서로 이웃하게 배치되되,
    상기 진공씰은 상기 반도체 기판처리장치와 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 상기 탄성씰보다 가깝게 배치되고,
    상기 탄성씰은 상기 베어링에 상기 진공씰보다 가깝게 배치되는 것인 회전축 밀폐장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 씰링부는, 상기 반도체 기판처리장치 내부가 가압된 경우, 상기 반도체 기판처리장치로부터 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 압력씰을 더 포함하는 것인 회전축 밀폐장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 씰링부의 상부에는, 상기 반도체 기판처리장치로부터의 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 레비린스씰이 마련되는 것인 회전축 밀폐장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 씰링부를 냉각시키도록 상기 씰링부 둘레에 마련되는 냉각수 자켓을 포함하는 것인 회전축 밀폐장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 반도체 기판처리장치로부터의 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하도록, 상기 하우징 내에 마련된 퍼지가스 유입로; 및
    상기 퍼지가스 유입로를 통하여 외부로부터 퍼지가스를 유입시키도록, 상기 하우징의 측면에 마련된 퍼지가스 유입포트;를 포함하는 것인 회전축 밀폐장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 씰링부의 상부에는, 상기 반도체 기판처리장치로부터의 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 레비린스씰이 마련되고,
    상기 퍼지가스 유입로를 통하여 이동한 상기 퍼지가스는 상기 레비린스 씰을 통하여 상기 반도체 기판처리장치로 공급되는 것인 회전축 밀폐장치.
  12. 반도체 기판을 처리하는 반도체 기판처리장치로서,
    내부에 복수의 반도체 기판을 수용하는 공정튜브;
    상기 공정튜브 내에 승강이 가능하게 배치되는 반도체 적재 유닛;
    상기 공정튜브의 내측에 마련되어 공정 가스를 주입하기 위한 노즐 유닛;
    상기 반도체 적재 유닛과 연결되고 상기 공정튜브의 하부를 밀폐하는 씰링캡; 및
    상기 반도체 적재 유닛을 회전시키면서, 밀폐기능을 수행하는 회전축 밀폐장치를 포함하고,
    상기 회전축 밀폐장치는,
    상기 씰링캡에 장착되는 중공의 하우징;
    상기 하우징 내에 수용되고, 상기 반도체 적재 유닛에 연결되어 상기 반도체 적재 유닛에 회전력을 전달하는 회전축;
    상기 회전축을 상기 하우징 내에 회전가능하게 지지하는 베어링;
    상기 하우징과 상기 회전축 사이의 간극을 밀봉하는 복수의 씰을 구비하는 씰링부; 및
    상기 회전축의 일단에 장착되어 상기 회전축에 회전력을 전달하는 동력전달부;를 포함하는 것인 반도체 기판처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 씰링부는, 상기 씰링캡에 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 보다 가깝도록 상기 베어링보다 상부에 배치되고,
    상기 동력전달부는, 상기 베어링 하부에 배치되는 것인 반도체 기판처리장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 씰링부는,
    상기 공정튜브의 진공을 유지하기 위한 하나 이상의 진공씰; 및
    상기 회전축을 지지하고 진동을 억제하는 하나 이상의 탄성씰;을 포함하고,
    상기 진공씰과 상기 탄성씰은 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 탄성씰은 상기 진공씰보다 탄성력이 큰 것인 반도체 기판처리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 진공씰은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 립씰이고,
    상기 탄성씰은 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입되는 것인 반도체 기판처리장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 진공씰 및 상기 탄성씰의 상기 하우징 내에서 상기 하우징과의 상대회전을 방지하도록, 상기 진공씰 및 상기 탄성씰의 상기 하우징을 향하는 외주면에는 환형의 회전방지부재가 마련되는 것인 반도체 기판처리장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 진공씰과 상기 탄성씰은 직렬로 서로 이웃하게 배치되되,
    상기 진공씰은 상기 반도체 기판처리장치와 결합되는 상기 하우징의 플랜지부에 상기 탄성씰보다 가깝게 배치되고,
    상기 탄성씰은 상기 베어링에 상기 진공씰보다 가깝게 배치되는 것인 반도체 기판처리장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 씰링부는, 상기 공정튜브 내부가 가압된 경우, 상기 공정튜브로부터 이물질이 상기 회전축 밀폐장치 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 압력씰을 더 포함하는 것인 반도체 기판처리장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 씰링부의 상부에는, 상기 공정튜브에서 발생한 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 레비린스씰이 마련되는 것인 반도체 기판처리장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 씰링부를 냉각시키도록 상기 씰링부 둘레에 마련되는 냉각수 자켓을 포함하는 것인 반도체 기판처리장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 공정튜브에서 발생한 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하도록, 상기 하우징 내에 마련된 퍼지가스 유입로; 및
    상기 퍼지가스 유입로를 통하여 외부로부터 퍼지가스를 유입시키도록, 상기 하우징의 측면에 마련된 퍼지가스 유입포트;를 포함하는 것인 반도체 기판처리장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 씰링부의 상부에는, 상기 공정튜브에서 발생한 이물질이 상기 하우징 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 레비린스씰이 마련되고,
    상기 퍼지가스 유입로를 통하여 이동한 상기 퍼지가스는 상기 레비린스 씰을 통하여 상기 공정튜브로 공급되는 것인 반도체 기판처리장치.
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