WO2016204452A1 - 공정챔버 내부에 배치되는 기판 처리장치 및 그 작동방법 - Google Patents

공정챔버 내부에 배치되는 기판 처리장치 및 그 작동방법 Download PDF

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WO2016204452A1
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susceptor
substrate processing
magnet
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김기범
김수웅
사승엽
우람
이명진
정석철
최종성
허호범
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Jusung Engineering Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping

Definitions

  • Embodiments relate to a substrate processing apparatus disposed within a process chamber and a method of operating the same.
  • a semiconductor memory device, a liquid crystal display, an organic light emitting device and the like are manufactured through a process of depositing and stacking a structure having a desired shape by performing a plurality of semiconductor processes on a substrate.
  • the semiconductor processing process includes a process of depositing a predetermined thin film on a substrate, a photolithography process that exposes a selected region of the thin film, an etching process of removing the thin film of the selected region, and the like. Such a semiconductor process is performed in a process chamber in which an optimal environment is created for the process.
  • an apparatus for processing a circular substrate such as a wafer has a structure in which a plurality of circular susceptors smaller than the disk are mounted on a circular disk.
  • the substrate processing apparatus After mounting a substrate on the susceptor, rotating the disk, rotating and revolving the susceptor, and spraying a source material on the substrate to deposit and deposit a structure having a desired shape on the substrate. Or substrate processing by etching.
  • a separate device is used to inject air or other gas to rotate, or rotate, the susceptor about its center.
  • foreign matters contained in air or gas are adsorbed onto the substrate, resulting in product defects.
  • the separate device when used, there is a problem in that power and energy used for processing the substrate are excessively consumed.
  • the embodiment relates to a substrate processing apparatus disposed within a process chamber capable of rotating the susceptor without using a separate apparatus for injecting air or other gas, and a method of operating the same.
  • Embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art to which the embodiments belong.
  • One embodiment of the substrate processing apparatus includes a disk provided to be rotatable; At least one susceptor disposed on the disk, the substrate being seated on an upper surface of the disk, and rotating around the center of the disk and the disk as the disk rotates; A metal ring coupled to a lower portion of the susceptor and disposed so that a center thereof coincides with a center of the susceptor; A support block disposed below the disk, the support block having an inner circumferential surface opposite to the outer circumferential surface of the metal ring at least partially; And a friction member disposed on the inner circumferential surface of the support block and in contact with the outer circumferential surface of the metal ring.
  • the support block may be coupled to the support provided on the lower portion, it may be provided so as not to rotate when the disk is rotated.
  • the inner circumferential surface of the support block may be formed with a receiving groove for receiving the friction member.
  • the accommodating groove may have a cross section formed in at least one of a quadrangle and a curved shape in which an opening is formed.
  • the friction member may be provided as an O-ring, and a cross section may be formed in at least one of a rectangular, circular, elliptical, and curved shape.
  • the rotating direction of the disk and the rotating direction of the susceptor may be the same.
  • the substrate processing apparatus includes a disk provided to be rotatable; At least one susceptor disposed on the disk, the substrate being seated on an upper surface of the disk, and rotating around the center of the disk and the disk as the disk rotates; A metal ring coupled to a lower portion of the susceptor and disposed so that a center thereof coincides with a center of the susceptor; It is disposed on the lower portion of the disk, at least a portion may include a support block formed with an inner circumferential surface facing the outer circumferential surface of the metal ring.
  • the support block may be coupled to the support provided on the lower portion, it may be provided so as not to rotate when the disk is rotated.
  • the rotating direction of the disk and the rotating direction of the susceptor may be the same.
  • Gears engaged with each other may be formed on an outer circumferential surface of the metal ring and an inner circumferential surface of the support block.
  • the gear may be formed of a spur gear or a helical gear.
  • An inner circumferential surface of the support block may be coupled to a first magnet disposed to face the outer circumferential surface of the metal ring.
  • a predetermined distance may be formed between the first magnet and the opposite surface of the metal ring.
  • the first magnet may be provided in a ring shape.
  • the first magnet may be provided with a plurality of pieces are disposed radially at regular intervals.
  • the piece may be provided with an arc of outer circumference having a fan shape longer than that of an inner circumference, or an outer side having a trapezoidal shape longer than an inner side.
  • An outer circumferential surface of the metal ring may be coupled to a second magnet disposed to face the first magnet.
  • a predetermined separation distance may be formed between the opposing surface of the first magnet and the second magnet.
  • the first magnet and the second magnet may be the attraction or repulsive force to each other.
  • One embodiment of a method of operating a substrate processing apparatus includes a disk rotating step of rotating the disk about an axis of the disk; A susceptor revolving step in which a susceptor revolves about an axis of the disc as the disc rotates; A metal ring revolving step of revolving the center of the disk as the metal ring coupled to the susceptor is revolved as the susceptor revolves; A frictional force acting step in which a friction member disposed on an inner circumferential surface of the support block placed at a position opposite to the metal ring in a lateral direction contacts the outer circumferential surface of the metal ring so that a frictional force acts between the metal ring and the friction member; And a susceptor rotating step in which the susceptor rotates as the metal ring rolls on the friction member by the friction force.
  • the susceptor can be rotated without using a separate susceptor rotating device using air or gas, thereby simplifying the structure of the substrate processing apparatus and reducing power and energy consumption used for substrate processing. It works.
  • vibration and noise generated when the susceptor is rotated may be suppressed to prevent shaking of the substrate seated on the upper surface of the susceptor, uneven deposition on the substrate, and occurrence of etching.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a view illustrating a portion A of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a view illustrating a portion B of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to yet another embodiment.
  • FIG. 7 is a view illustrating a portion C of FIG. 6.
  • FIG. 8 to 10 are views showing another embodiment of the portion C of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to yet another embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic view of some components of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of operating a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • Substrate processing apparatus of the embodiment may include a shaft 10, a disk 100, a susceptor 200, a metal ring 300, a support block 400 and a support 500.
  • the disk 100 may be provided to be rotatable.
  • the shaft 10 coupled to the rotation center of the disk 100 may transmit a rotational driving force so that the disk 100 can rotate.
  • the shaft 10 is connected to a power unit, for example, a power transmission device, a pneumatic rotation device and the like to rotate the shaft, and thus the disc connected to the shaft 10 may rotate.
  • a power unit for example, a power transmission device, a pneumatic rotation device and the like to rotate the shaft, and thus the disc connected to the shaft 10 may rotate.
  • the susceptor 200 may be provided on the disk 100, and a substrate (not shown) such as a wafer for processing and processing may be mounted on an upper surface thereof.
  • the susceptor 200 may be provided to rotate about the rotation and the center of the disk 100 as the axis as the disk 100 rotates.
  • the susceptor 200 may be disposed on the disk 100 in an appropriate number necessary for substrate processing.
  • the metal ring 300 may be coupled to the lower portion of the susceptor 200, and a center thereof may be disposed to coincide with the center of the susceptor 200. In this case, the metal ring 300 may be coupled to the metal ring 300 to rotate and revolve with the susceptor 200 in accordance with the rotation and revolving of the susceptor 200.
  • the support block 400 is disposed below the disk 100, the center of the support block 400 is disposed to coincide with the center of the disk 100, and as illustrated in FIG. 2, at least a portion of the metal ring 300.
  • An inner circumferential surface 410 opposite to the outer circumferential surface 310 may be formed.
  • the support block 400 may be provided in a ring shape like the metal ring 300.
  • the support block 400 may be coupled to the support 500 provided below, and may be provided so as not to rotate when the disk 100 is rotated. Therefore, when the disk 100 rotates, the metal ring 300 may rotate by rotating relative to the support block 400 which does not rotate.
  • gears engaged with each other may be formed on the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 and the inner circumferential surface 410 of the support block 400.
  • Gears are formed on each of the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 and the inner circumferential surface 410 of the support block 400 to be engaged with each other and coupled to each other, such that the metal ring 300 rotates as the disk 100 rotates. It may rotate relative to the support block 400 does not.
  • the susceptor 200 to which the metal ring 300 is coupled may also rotate, and accordingly, the susceptor 200 may rotate according to the rotation of the disk 100.
  • the axis of the center (100) can be rotated around the center of its own axis.
  • the rotating direction of the disk 100 and the rotating direction of the susceptor 200 may be the same.
  • the susceptor 200 and the metal ring 300 may likewise revolve clockwise.
  • the metal ring 300 revolves clockwise by a gear coupling with respect to the support block 400 which does not rotate by being coupled to the support 500. Can rotate clockwise.
  • the load does not occur in the portion where the gears of the metal ring 300 and the support block 400 do not mesh with each other.
  • a single load may be applied between the metal ring 300 and the support block 400 to generate a load in a vertical direction of the substrate processing apparatus only at a specific position. This one-sided load may cause noise and vibration of the substrate processing apparatus.
  • the metal ring 300 and the support block 400 is provided to face each other in the lateral direction. Therefore, since the one-side load in the vertical direction does not occur, the noise and vibration of the substrate processing apparatus can be significantly reduced.
  • gears formed on the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 and the inner circumferential surface 410 of the support block 400 may be formed of spur gears or helical gears.
  • spur gears it is easy to manufacture, and the contact area between the gears is not large, thereby reducing the wear caused by the contact between the gears.
  • the respective gears are formed to be inclined or vortex in the width direction. Therefore, in the case of the helical gear, since each gear is in contact with each other, even one tooth is sequentially, so that the noise and vibration can be reduced as compared to the case where the gears are in contact with each other at the same time as the spur gear.
  • the gear can be appropriately selected from spur gears and helical gears in consideration of the characteristics of the spur gears or helical gears.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a view illustrating a portion B of FIG. 4.
  • the substrate processing apparatus may include a first magnet 600.
  • the first magnet 600 disposed to face the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 may be coupled to the inner circumferential surface 410 of the support block 400.
  • the first magnet 600 may be provided in a ring shape as a whole.
  • the recessed accommodating part including the inner circumferential surface 410 of the support block 400 is formed so that the first magnet 600 can be coupled to the support block 400.
  • the first magnet 600 to the receiving portion may be coupled by interference fit or by bonding by an adhesive.
  • a predetermined separation distance may be formed between the first magnet 600 and the opposite surface of the metal ring 300. As the separation distance is formed, the first magnet 600 and the metal ring 300 do not contact each other, and the metal ring 300 smoothly rotates and rotates without friction due to contact with the first magnet 600. can do.
  • the rotating direction of the disk 100 and the rotating direction of the susceptor 200 may be the same.
  • the susceptor 200 and the metal ring 300 may likewise revolve clockwise.
  • the metal ring 300 since the magnetic force acts between the metal ring 300 and the first magnet 600, as the disk 100 rotates clockwise, the metal ring 300 also rotates clockwise by the magnetic force, The susceptor 200 fixedly coupled to the metal ring 300 may also rotate in a clockwise direction.
  • the metal ring 300 and the first magnet 600 may be formed by a magnetic force, similar to the above-described embodiment, to form a magnet coupling that operates as a structure in which two gears are engaged with each other. Therefore, the fixed first magnet 600 functions similar to the fixed gear, and the metal ring 300 may rotate in engagement with the first magnet 600.
  • the metal ring 300 when the disk 100 rotates in the clockwise direction, the metal ring 300 can be rotated in the clockwise structure structurally as if it is rotated in engagement with a fixed gear.
  • the S pole and the N pole are disposed on the inner circumferential surface side of the first magnet 600, but the N pole and the S pole may be disposed on the outer circumferential surface side of the first magnet 600.
  • the first magnet 600 may be formed of one ring-shaped magnet, and as shown in FIG. 5, a plurality of pieces 610 may be disposed radially at regular intervals. have.
  • the piece 610 may be provided in a fan shape in which an arc of the outer circumference is longer than the arc of the inner circumference.
  • the piece 610 may be provided in a trapezoidal shape whose outer side is longer than the inner side.
  • the piece 610 may be formed in any shape as long as the first magnet 600 may be formed in a ring shape in a circular, elliptical, polygonal or the like.
  • the metal ring 300 and the first magnet 600 is provided to face each other in the lateral direction. Accordingly, compared with the structure in which the metal ring 300 and the first magnet 600 face each other in the up and down direction, the one-side load in the up and down direction does not occur, thereby significantly reducing the noise and vibration of the substrate processing apparatus. There is.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to yet another embodiment.
  • FIG. 7 is a view illustrating a portion C of FIG. 6.
  • the substrate treating apparatus may include a friction member 800.
  • the friction member 800 may be disposed on the inner circumferential surface 410 of the support block 400 and provided to contact the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300.
  • the support block 400 may be coupled to the support 500 provided in the lower portion, it may be provided so as not to rotate when the disk 100 is rotated.
  • the friction member 800 may be provided so as not to rotate with respect to the support block 400.
  • An accommodation groove 420 may be formed in the inner circumferential surface 410 of the support block 400 to accommodate the friction member 800.
  • the friction member 800 is at least partly accommodated in the receiving groove 420, for example, by bonding to the surface of the receiving groove 420 by an adhesive, or fit to the receiving groove 420 Coupled to, it may be provided so as not to rotate with respect to the support block 400.
  • the receiving groove 420 may have a semicircular cross section.
  • the friction member 800 may be provided as an O-ring, and may be formed of a flexible material.
  • the friction member 800 may partially contact the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 to form a contact surface.
  • a friction force is generated between the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 and the contact surface, and the susceptor 200 may rotate by the friction force when the disk 100 rotates.
  • the rotating direction of the disk 100 and the rotating direction of the susceptor 200 may be the same.
  • the susceptor 200 and the metal ring 300 may likewise revolve clockwise.
  • the metal ring 300 is also affected by the friction force.
  • the susceptor 200 fixed to the metal ring 300 may also be rotated clockwise.
  • the metal ring 300 and the friction member 800 may form a mechanical coupling that operates as a structure in which two gears are engaged with each other by a frictional force. Therefore, the friction member 800 fixed to the support block 400 functions similar to the fixed gear, and the metal ring 300 may rotate with respect to the friction member 800.
  • the metal ring 300 when the disk 100 rotates in the clockwise direction, the metal ring 300 can be rotated in the clockwise structure structurally as if it is rotated in engagement with a fixed gear.
  • the receiving groove 420 may be formed in at least one of a quadrangle and a curved shape in which an opening is formed in a cross section.
  • the friction member 800 is provided with an O-ring, the cross section may be formed in at least one of the shape of a rectangle, circle, oval and curved. At this time, the friction member 800 may be coupled to the surface of the receiving groove 420 so as not to rotate by the adhesive, or may be coupled so as not to rotate to the receiving groove 420 in an interference fit manner.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to yet another embodiment.
  • 12 is a schematic view of some components of FIG. 11.
  • the substrate treating apparatus may include a second magnet 700.
  • first magnet 600 disposed to face the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 is coupled to the inner circumferential surface 410 of the support block 400, and the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 is combined.
  • the second magnet 700 may be coupled to the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 using an adhesive or the like.
  • a groove may be formed on the outer circumferential surface 310 of the metal ring 300 to couple the second magnet 700 to the groove in an interference fit manner.
  • the support block 400 provided with the metal ring 300 and the friction member 800 is provided to face each other in the lateral direction. Therefore, compared with the structure in which the metal ring 300 and the friction member 800 face each other in the up and down direction, the one-side load in the up and down direction does not occur, thereby significantly reducing the noise and vibration of the substrate processing apparatus. have.
  • the second magnet 700 may rotate and revolve according to the rotation and revolving of the metal ring 300 without rotating independently of the metal ring 300.
  • a predetermined separation distance may be formed between the opposing surfaces of the first magnet 600 and the second magnet 700. As the separation distance is formed, the first magnet 600 and the metal ring 300 do not contact each other, and the metal ring 300 smoothly rotates and rotates without friction due to contact with the first magnet 600. can do.
  • the rotation direction of the disk 100 and the rotation direction of the susceptor 200 may be the same. As shown in FIG. 1, for example, when the disk 100 rotates clockwise, the susceptor 200 and the metal ring 300 may likewise revolve clockwise.
  • the second magnet 700 since the magnetic force acts between the first magnet 600 and the second magnet 700, as the disk 100 rotates clockwise, the second magnet 700 also rotates clockwise by the magnetic force.
  • the metal ring 300 and the susceptor 200 fixedly coupled to the second magnet 700 may also rotate in a clockwise direction.
  • the first magnet 600 and the second magnet 700 may form a magnet coupling that operates as a structure in which two gears are engaged with each other by a magnetic force. Therefore, the fixed first magnet 600 has a function similar to the fixed gear, and the second magnet 700 may rotate in engagement with the first magnet 600.
  • the second magnet 700 when the disk 100 rotates in the clockwise direction, the second magnet 700 may be structurally rotated in the clockwise direction as if it rotates in engagement with a fixed gear.
  • the first magnet 600 and the second magnet 700 may be provided so that the attraction or repulsive force to each other. This is because when the magnet coupling is formed, the attraction force or the repulsive force may be applied between the magnets facing each other.
  • the S pole and the N pole may be disposed on the inner circumferential surface side of the first magnet 600 or the second magnet 700, or the N pole may be disposed on the inner circumferential surface side and the S pole may be disposed on the outer circumferential surface side of the first magnet 600 or the second magnet 700.
  • the polarities of the first magnet 600 and the second magnet 700 may be the same or different in terms of facing each other. As described above, it is because the attraction force or the repulsive force may be applied between the magnets facing each other in the magnet coupling.
  • the first magnet 600 or the second magnet 700 may be formed of a single ring-shaped magnet, a plurality of pieces 610 may be disposed radially at regular intervals.
  • the first magnet 600 and the second magnet 700 are provided to face each other in the lateral direction. Accordingly, compared with the structure in which the first magnet 600 and the second magnet 700 face each other in the up and down direction, the one-side load in the up and down direction does not occur, so that noise and vibration of the substrate processing apparatus can be significantly reduced. It works.
  • 13 is a flowchart illustrating a method of operating a substrate processing apparatus according to an embodiment. 13 illustrates a method of operating a substrate processing apparatus including the friction member 800 illustrated in FIGS. 6 to 10 as an embodiment.
  • the operating method of the substrate processing apparatus is the disk 100 rotating step (S110), susceptor 200 revolving step (S120), metal ring 300 revolving step (S130), friction force action step (S140) and susceptor 200 It may include a rotating step (S150).
  • the disk 100 rotating step (S110) the disk 100 may be rotated about an axis of the disk 100.
  • the disk 100 is rotated in accordance with the rotation of the shaft 10, the shaft 10 may be rotated, that is rotated by using a variety of devices, such as a power transmission device, a pneumatic rotation device.
  • the susceptor 200 may revolve around an axis of the disc 100.
  • the metal ring 300 coupled to the lower portion of the susceptor 200 may revolve around the center of the disk 100 as the susceptor 200 revolves. have.
  • the friction member 800 disposed on the inner circumferential surface 410 of the support block 400 placed at a position opposite to the metal ring 300 in the lateral direction is formed of the metal ring 300.
  • a friction force may act between the metal ring 300 and the friction member 800.
  • the metal ring 300 is rolled on the friction member 800 by a friction force acting between the metal ring 300 and the friction member 800. As the rolling is performed, the susceptor 200 may rotate.
  • the magnet coupling can operate the substrate processing apparatus by the operation method similar to the method described above.
  • the susceptor 200 can be rotated without using a separate susceptor 200 rotating device using air or gas, the structure of the substrate processing apparatus is simplified, and the power and energy used for the substrate processing. It has the effect of reducing the consumption of.
  • the susceptor can be rotated without using a separate susceptor rotating device using air or gas, thereby simplifying the structure of the substrate processing apparatus and reducing power and energy consumption used for substrate processing. It works. Therefore, there is industrial applicability.

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

기판 처리장치의 일 실시예는, 자전 가능하도록 구비되는 디스크; 상기 디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 디스크가 자전함에 따라 자전 및 상기 디스크의 중심을 축으로 공전하는 적어도 하나의 서셉터; 상기 서셉터의 하부에 결합하고, 중심이 상기 서셉터의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 상기 디스크의 하부에 배치되고, 적어도 일부에 상기 금속링의 외주면과 측방향으로 대향되는 내주면이 형성되는 지지블록을 포함할 수 있다.

Description

공정챔버 내부에 배치되는 기판 처리장치 및 그 작동방법
실시예는, 공정챔버 내부에 배치되는 기판 처리장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 증착 및 적층하는 처리공정을 거쳐 제조한다.
반도체 처리공정은 기판상에 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 공정챔버 내부에서 진행된다.
일반적으로, 웨이퍼 등의 원형 기판을 처리하는 장치는 공정챔버 내부에 배치되고, 원형의 디스크에 상기 디스크보다 작은 원형의 서셉터를 복수개 장착한 구조를 가진다.
기판 처리장치에서는, 상기 서셉터에 기판을 안착한 후, 상기 디스크를 자전시키고 상기 서셉터를 자전 및 공전시킨 후, 상기 기판에 소스물질을 분사하여 원하는 형상의 구조물을 상기 기판에 증착 및 적층하는 방식 또는 식각하는 방식으로 기판 처리를 수행한다.
이때, 서셉터를 그 중심을 축으로 회전 즉, 자전시키기 위해 공기 또는 다른 가스를 분사하는 별도의 장치를 사용한다. 이 경우 공기 또는 가스에 함유된 이물질이 기판에 흡착되어 제품불량이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 상기 별도의 장치를 사용하는 경우 기판의 처리에 사용되는 전력, 에너지가 과도하게 소비되는 문제점이 있다.
따라서, 실시예는, 공기 또는 다른 가스를 분사하는 별도의 장치를 사용하지 않고 상기 서셉터를 자전시킬 수 있는 공정챔버 내부에 배치되는 기판 처리장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기판 처리장치의 일 실시예는, 자전 가능하도록 구비되는 디스크; 상기 디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 디스크가 자전함에 따라 자전 및 상기 디스크의 중심을 축으로 공전하는 적어도 하나의 서셉터; 상기 서셉터의 하부에 결합하고, 중심이 상기 서셉터의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 상기 디스크의 하부에 배치되고, 적어도 일부에 상기 금속링의 외주면과 측방향으로 대향되는 내주면이 형성되는 지지블록; 및 상기 지지블록의 상기 내주면에 배치되고, 상기 금속링의 외주면과 접촉하는 마찰부재를 포함할 수 있다.
상기 지지블록은 하부에 구비되는 지지대에 결합하고, 상기 디스크의 회전시 회전하지 않도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 지지블록의 상기 내주면에는 상기 마찰부재를 수용하는 수용홈이 형성되는 것일 수 있다.
상기 수용홈은, 단면이 개구가 형성되는 사각형, 곡선형 중 적어도 하나의 형상으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 마찰부재는 오링(O-ring)으로 구비되고, 단면이 사각형, 원형, 타원형 및 곡선형 중 적어도 하나의 형상으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 디스크의 자전방향과 상기 서셉터의 자전방향은 서로 동일한 것일 수 있다.
기판 처리장치의 다른 실시예는, 자전 가능하도록 구비되는 디스크; 상기 디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 디스크가 자전함에 따라 자전 및 상기 디스크의 중심을 축으로 공전하는 적어도 하나의 서셉터; 상기 서셉터의 하부에 결합하고, 중심이 상기 서셉터의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링; 상기 디스크의 하부에 배치되고, 적어도 일부에 상기 금속링의 외주면과 측방향으로 대향되는 내주면이 형성되는 지지블록을 포함할 수 있다.
상기 지지블록은 하부에 구비되는 지지대에 결합하고, 상기 디스크의 회전시 회전하지 않도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 디스크의 자전방향과 상기 서셉터의 자전방향은 서로 동일한 것일 수 있다.
상기 금속링의 외주면과 상기 지지블록의 내주면에는 서로 치합되는 기어가 형성되는 것일 수 있다.
상기 기어는 스퍼기어 또는 헬리컬기어로 형성되는 것일 수 있다.
상기 지지블록의 내주면에는 상기 금속링의 외주면과 대향하도록 배치되는 제1마그네트가 결합하는 것일 수 있다.
상기 제1마그네트와 상기 금속링의 대향면 사이에는 일정한 이격거리가 형성되는 것일 수 있다.
상기 제1마그네트는 링형상으로 구비되는 것일 수 있다.
상기 제1마그네트는 복수의 피스(piece)가 일정한 간격으로 방사상으로 배치되어 구비되는 것일 수 있다.
상기 피스는 외주의 원호가 내주의 원호보다 긴 부채꼴 형상으로 구비되거나, 외측변이 내측변보다 긴 사다리꼴 형상으로 구비되는 것일 수 있다.
상기 금속링의 외주면에는 상기 제1마그네트와 대향하도록 배치되는 제2마그네트가 결합하는 것일 수 있다.
상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트의 대향면 사이에는 일정한 이격거리가 형성되는 것일 수 있다.
상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트는 서로 인력 또는 척력이 작용하는 것일 수 있다.
기판 처리장치의 작동방법의 일 실시예는, 디스크 중심을 축으로 상기 디스크가 자전하는 디스크 자전단계; 상기 디스크가 자전함에 따라 상기 디스크 중심을 축으로 서셉터가 공전하는 서셉터 공전단계; 상기 서셉터 하부에 결합하는 금속링이 상기 서셉터가 공전함에 따라 상기 디스크 중심을 축으로 공전하는 금속링 공전단계; 상기 금속링과 측방향으로 서로 대향되는 위치에 놓인 지지블록의 내주면에 배치되는 마찰부재가 상기 금속링의 외주면과 접촉하여, 상기 금속링과 상기 마찰부재 사이에 마찰력이 작용하는 마찰력작용단계; 및 상기 마찰력에 의해 상기 금속링이 상기 마찰부재 상에서 롤링(rolling)함에 따라 상기 서셉터가 자전하는 서셉터 자전단계를 포함할 수 있다.
실시예에서, 공기 또는 가스를 이용한 별도의 서셉터 회전장비를 사용하지 않고, 서셉터를 자전시킬 수 있으므로 기판 처리장치의 구조를 간소화하고, 기판 가공에 사용되는 전력, 에너지의 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 공기 또는 가스를 이용한 회전장비를 사용할 경우, 공기 또는 가스에 함유된 이물질이 웨이퍼 등의 기판에 흡착되어 발생하는 제품불량을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 서셉터의 회전시 발생하는 진동, 소음을 억제하여 서셉터 상면에 안착되는 기판의 흔들림, 상기 기판에 불균일한 증착, 식각의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 B부분을 나타낸 도면이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6의 C부분을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10은 도 6의 C부분의 다른 실시예를 나타낸 도면들이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다.
도 12는 도 11의 일부 구성요소를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 기판 처리장치의 작동방법을 나타낸 순서도이다.
도 2, 도 4, 도 6 및 도 11은 도 1에서 X-X 부분의 단면도를 도시한 것이다.
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 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 평면도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다. 도 3은 도 2의 A부분을 나타낸 도면이다. 실시예의 기판 처리장치는 샤프트(10), 디스크(100), 서셉터(200), 금속링(300), 지지블록(400) 및 지지대(500)를 포함할 수 있다.
디스크(100)는 자전 가능하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 디스크(100)의 회전 중심에 결합하는 샤프트(10)는 상기 디스크(100)가 자전할 수 있도록 회전 구동력을 전달할 수 있다.
이때, 상기 샤프트(10)는 동력장치 예를 들어 전동장치, 공압(pneumatic) 회전장치 등과 연결되어 축회전을 하게되고, 이에 따라 상기 샤프트(10)에 연결되는 디스트는 자전할 수 있다.
서셉터(200)는 상기 디스크(100)에 비치되고, 상면에 처리 및 가공을 위한 웨이퍼 등의 기판(미도시)이 안착될 수 있다. 상기 서셉터(200)는 상기 디스크(100)가 회전함에 따라 자전 및 상기 디스크(100)의 중심을 축으로 공전하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 서셉터(200)는 기판처리를 위해 필요한 적절한 개수로 상기 디스크(100)에 배치될 수 있다.
금속링(300)은 상기 서셉터(200)의 하부에 결합하고, 중심이 상기 서셉터(200)의 중심과 일치하도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 금속링(300)은 상기 서셉터(200)의 자전 및 공전에 따라 상기 서셉터(200)와 함께 자전 및 공전하도록 상기 금속링(300)에 결합할 수 있다.
지지블록(400)은 상기 디스크(100)의 하부에 배치되고, 그 중심이 상기 디스크(100)의 중심과 일치하도록 배치되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 일부에 상기 금속링(300)의 외주면(310)과 측방향으로 대향되는 내주면(410)이 형성될 수 있다. 한편, 상기 지지블록(400)은 상기 금속링(300)과 마찬가지로 링형상으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 지지블록(400)은 하부에 구비되는 지지대(500)에 결합하고, 상기 디스크(100)의 회전시 회전하지 않도록 구비될 수 있다. 따라서, 디스크(100)의 회전시 상기 금속링(300)은 회전하지 않는 상기 지지블록(400)에 대해 상대적으로 회전함으로써 자전할 수 있다.
기판 처리장치의 일 실시예는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같다. 즉, 상기 금속링(300)의 외주면(310)과 상기 지지블록(400)의 내주면(410)에는 서로 치합되는 기어가 각각 형성될 수 있다.
금속링(300)의 외주면(310)과 지지블록(400)의 내주면(410) 각각에 기어가 형성되어 서로 치합되어 커플링 됨으로써, 상기 금속링(300)은 디스크(100)가 자전함에 따라 회전하지 않는 지지블록(400)에 대해 회전할 수 있다.
상기 금속링(300)이 자전함에 따라 상기 금속링(300)이 결합하는 서셉터(200)도 함께 자전할 수 있고, 따라서 상기 디스크(100)의 자전에 따라 상기 서셉터(200)는 상기 디스크(100)의 중심을 축으로 공전함과 동시에 스스로의 중심을 축으로 자전할 수 있다.
이때, 상기 디스크(100)의 자전방향과 상기 서셉터(200)의 자전방향은 서로 동일할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 상기 디스크(100)가 시계방향으로 회전하는 경우, 상기 서셉터(200) 및 금속링(300)은 마찬가지로 시계방향으로 공전할 수 있다.
상기 금속링(300)이 시계방향으로 공전함에 따라, 지지대(500)에 결합하여 회전하지 않는 지지블록(400)에 대해 상기 금속링(300)은 기어 커플링에 의해 시계방향으로 공전함과 동시에 시계방향으로 자전할 수 있다.
따라서, 만약 상기 금속링(300)과 상기 지지블록(400)이 상하방향으로 대향되어 서로 기어 커플링을 이룰 경우 각각의 기어가 서로 맞물리는 부위에는 금속링(300)과 지지블록(400)이 서로를 가압하므로 부하가 발생할 수 있다.
그러나, 금속링(300)과 지지블록(400)의 각각의 기어가 서로 맞물리지 않는 부위에는 부하가 발생하지 않는다. 이로 인해 금속링(300)과 지지블록(400) 사이에는 특정위치에서만 기판 처리장치의 상하방향으로 부하가 발생하는 편측부하가 가해질 수 있다. 이러한 편측부하는 기판 처리장치의 소음, 진동발생의 원인이 될 수 있다.
그러나, 실시예에서, 상기 금속링(300)과 상기 지지블록(400)은 측방향으로 서로 대향되도록 구비된다. 따라서, 상기한 상하방향의 편측부하가 발생하지 않으므로 기판 처리장치의 소음, 진동발생을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 금속링(300)의 외주면(310)과 상기 지지블록(400)의 내주면(410)에 형성되는 기어는 스퍼기어 또는 헬리컬기어로 형성될 수 있다. 스퍼기어의 경우 제작이 용이하고, 각각의 기어 사이에 접촉면적 크지 않아, 기어 간 접촉에 의한 마모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
헬리컬기어의 경우 각각의 기어들이 폭방향으로 경사형 또는 와류형으로 형성된다. 따라서, 헬리컬기어의 경우 각 기어들이 서로 접촉할 형우 하나의 치형에서도 순차적으로 접촉하므로, 스퍼기어와 같이 하나의 치형에 동시에 기어들이 서로 접촉하는 경우에 비해 소음, 진동을 줄일 수 있는 효과가 있다.
따라서, 상기 기어는 스퍼기어 또는 헬리컬기어의 특성을 고려하여, 스퍼기어 또는 헬리컬기어 중 적절히 선택할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다. 도 5는 도 4의 B부분을 나타낸 도면이다. 실시예에서 기판 처리장치는 제1마그네트(600)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 지지블록(400)의 내주면(410)에는 상기 금속링(300)의 외주면(310)과 대향하도록 배치되는 제1마그네트(600)가 결합할 수 있다. 상기 제1마그네트(600)는 전체적으로 링형상으로 구비될 수 있다.
상기 제1마그네트(600)가 상기 지지블록(400)에 결합할 수 있도록, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 지지블록(400)의 내주면(410)을 포함하는 함몰형상의 수용부가 형성되고, 상기 수용부에 제1마그네트(600)는 억지끼워맞춤으로 결합하거나 접착제에 의해 결합하여 안착할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1마그네트(600)와 상기 금속링(300)의 대향면 사이에는 일정한 이격거리가 형성될 수 있다. 이러한 이격거리가 형성됨으로써, 제1마그네트(600)와 금속링(300)은 서로 접촉하지 않고 금속링(300)이 제1마그네트(600)에 대하여 접촉에 의한 마찰이 발생하지 않고 원활히 자전 및 공전할 수 있다.
이때, 상기 디스크(100)의 자전방향과 상기 서셉터(200)의 자전방향은 서로 동일할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 상기 디스크(100)가 시계방향으로 회전하는 경우, 상기 서셉터(200) 및 금속링(300)은 마찬가지로 시계방향으로 공전할 수 있다.
즉, 금속링(300)과 제1마그네트(600) 사이에는 자기력이 작용하므로, 디스크(100)가 시계방향으로 자전함에 따라, 금속링(300)은 자기력에 의해 역시 시계방향으로 회전하고, 상기 금속링(300)과 고정결합하는 서셉터(200)도 시계방향으로 회전할 수 있다.
즉, 금속링(300)과 제1마그네트(600)는 자기력에 의해, 상기한 실시예와 유사하게, 서로 두 개의 기어가 맞물린 구조와 같이 작동하는 마그네트 커플링을 형성할 수 있다. 따라서, 고정된 제1마그네트(600)는 고정된 기어와 유사한 기능을 하고, 금속링(300)은 상기 제1마그네트(600)에 맞물려 회전할 수 있다.
따라서, 실시예와 같이, 디스크(100)가 시계방향으로 자전하는 경우, 금속링(300)은 마치 고정된 기어에 맞물려 회전하는 것처럼 구조적으로 시계방향으로 회전할 수 있다.
한편, 도 4에서는 제1마그네트(600)의 내주면 측에 S극, 외주면 측에 N극이 배치되었으나, 반대로 내주면 측에 N극, 외주면 측에 S극이 배치될 수도 있다.
또한, 상기 제1마그네트(600)는 링형상의 하나의 마그네트로 형성될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 피스(610)(piece)가 일정한 간격으로 방사상으로 배치되어 구비될 수도 있다.
상기 피스(610)는, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 외주의 원호가 내주의 원호보다 긴 부채꼴 형상으로 구비될 수 있다. 다른 실시예로, 상기 피스(610)는 외측변이 내측변보다 긴 사다리꼴 형상으로 구비될 수 있다.
또 다른 실시예로, 상기 피스(610)는 원형, 타원형, 다각형 기타 전체적으로 상기 제1마그네트(600)가 링형상으로 형성될 수 있는 것이라면 어떠한 형상으로도 형성이 가능하다.
한편, 상기 실시예에서 상기한 바와 마찬가지로, 본 실시예에서도 상기 금속링(300)과 상기 제1마그네트(600)는 측방향으로 서로 대향되도록 구비된다. 따라서, 금속링(300)과 제1마그네트(600)가 상하방향으로 대향되는 구조와 비교하여, 상기한 상하방향의 편측부하가 발생하지 않으므로 기판 처리장치의 소음, 진동발생을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다. 도 7은 도 6의 C부분을 나타낸 도면이다. 실시예에서 기판 처리장치에는 마찰부재(800)가 구비될 수 있다.
마찰부재(800)는 상기 지지블록(400)의 상기 내주면(410)에 배치되고, 상기 금속링(300)의 외주면(310)과 접촉하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 지지블록(400)은 하부에 구비되는 지지대(500)에 결합하고, 상기 디스크(100)의 회전시 회전하지 않도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 마찰부재(800)는 상기 지지블록(400)에 대하여 회전하지 않도록 구비될 수 있다.
상기 지지블록(400)의 상기 내주면(410)에는 상기 마찰부재(800)를 수용하는 수용홈(420)이 형성될 수 있다. 상기 마찰부재(800)는 상기 수용홈(420)에 적어도 일부가 수용되고, 예를 들어, 접착제에 의해 상기 수용홈(420)의 표면에 결합하거나, 상기 수용홈(420)에 억지끼워맞춤 방식으로 결합하여, 상기 지지블록(400)에 대하여 회전하지 않도록 구비될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 상기 수용홈(420)은 단면이 반원형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 마찰부재(800)는 오링(O-ring)으로 구비될 수 있고, 유연한 재질로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 마찰부재(800)는 상기 금속링(300)의 외주면(310)과 접촉하는 부분이 일부 변형되어 접촉면을 형성할 수 있다. 금속링(300)의 외주면(310)과 상기 접촉면 사이에는 마찰력이 발생하여, 상기 디스크(100)의 자전시 상기 마찰력에 의해 상기 서셉터(200)는 자전할 수 있다.
이때, 상기 디스크(100)의 자전방향과 상기 서셉터(200)의 자전방향은 서로 동일할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 상기 디스크(100)가 시계방향으로 회전하는 경우, 상기 서셉터(200) 및 금속링(300)은 마찬가지로 시계방향으로 공전할 수 있다.
구체적으로, 금속링(300)과 마찰부재(800) 사이에는 디스크(100)의 자전시 마찰력이 작용하므로, 디스크(100)가 시계방향으로 자전함에 따라, 금속링(300)은 마찰력에 의해 역시 시계방향으로 회전하고, 상기 금속링(300)과 고정결합하는 서셉터(200)도 시계방향으로 회전할 수 있다.
즉, 금속링(300)과 마찰부재(800)는 마찰력에 의해 서로 두 개의 기어가 맞물린 구조와 같이 작동하는 기계적 커플링을 형성할 수 있다. 따라서, 지지블록(400)에 고정된 마찰부재(800)는 고정된 기어와 유사한 기능을 하고, 금속링(300)은 상기 마찰부재(800)에 대하여 회전할 수 있다.
따라서, 실시예와 같이, 디스크(100)가 시계방향으로 자전하는 경우, 금속링(300)은 마치 고정된 기어에 맞물려 회전하는 것처럼 구조적으로 시계방향으로 회전할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 도 6의 C부분의 다른 실시예를 나타낸 도면들이다. 상기 수용홈(420)은 단면이 개구가 형성되는 사각형, 곡선형 중 적어도 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 마찰부재(800)는 오링으로 구비되고, 단면이 사각형, 원형, 타원형 및 곡선형 중 적어도 하나의 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 마찰부재(800)는 수용홈(420)의 표면에 접착제에 의해 회전하지 않도록 결합할 수도 있고, 억지끼워맞춤 방식으로 수용홈(420)에 회전하지 않도록 결합할 수도 있다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다. 도 12는 도 11의 일부 구성요소를 개략적으로 나타낸 도면이다. 실시예에서 기판 처리장치는 제2마그네트(700)를 구비할 수 있다.
즉, 상기 지지블록(400)의 내주면(410)에는 상기 금속링(300)의 외주면(310)과 대향하도록 배치되는 제1마그네트(600)가 결합하고, 상기 금속링(300)의 외주면(310)에는 상기 제1마그네트(600)와 대향하도록 배치되는 제2마그네트(700)가 결합할 수 있다.
이때, 상기 제2마그네트(700)는, 예를 들어, 상기 금속링(300)의 외주면(310)에 접착제 등을 사용하여 결합할 수 있다. 다른 실시예로 상기 금속링(300)의 외주면(310)에 홈을 형성하여 상기 홈에 상기 제2마그네트(700)를 억지끼워맞춤 방식으로 결합할 수도 있다.
한편, 본 실시예에서도 상기 금속링(300)과 상기 마찰부재(800)가 구비되는 지지블록(400)은 측방향으로 서로 대향되도록 구비된다. 따라서, 금속링(300)과 마찰부재(800)가 상하방향으로 대향되는 구조와 비교하여, 상기한 상하방향의 편측부하가 발생하지 않으므로 기판 처리장치의 소음, 진동발생을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
따라서, 상기 제2마그네트(700)는 상기 금속링(300)에 대하여 독립적으로 회전하지 않고, 금속링(300)의 자전 및 공전에 따라 자전 및 공전할 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제1마그네트(600)와 상기 제2마그네트(700)의 대향면 사이에는 일정한 이격거리가 형성될 수 있다. 이러한 이격거리가 형성됨으로써, 제1마그네트(600)와 금속링(300)은 서로 접촉하지 않고 금속링(300)이 제1마그네트(600)에 대하여 접촉에 의한 마찰이 발생하지 않고 원활히 자전 및 공전할 수 있다.
상기 디스크(100)의 자전방향과 상기 서셉터(200)의 자전방향은 서로 동일할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 상기 디스크(100)가 시계방향으로 회전하는 경우, 상기 서셉터(200) 및 금속링(300)은 마찬가지로 시계방향으로 공전할 수 있다.
즉, 제1마그네트(600)와 제2마그네트(700) 사이에는 자기력이 작용하므로, 디스크(100)가 시계방향으로 자전함에 따라, 제2마그네트(700)는 자기력에 의해 역시 시계방향으로 회전하고, 상기 제2마그네트(700)와 고정결합하는 금속링(300) 및 서셉터(200)도 시계방향으로 회전할 수 있다.
즉, 제1마그네트(600)와 제2마그네트(700)는 자기력에 의해 서로 두 개의 기어가 맞물린 구조와 같이 작동하는 마그네트 커플링을 형성할 수 있다. 따라서, 고정된 제1마그네트(600)는 고정된 기어와 유사한 기능을 하고, 제2마그네트(700)는 상기 제1마그네트(600)에 맞물려 회전할 수 있다.
따라서, 실시예와 같이, 디스크(100)가 시계방향으로 자전하는 경우, 제2마그네트(700)는 마치 고정된 기어에 맞물려 회전하는 것처럼 구조적으로 시계방향으로 회전할 수 있다.
상기 제1마그네트(600)와 상기 제2마그네트(700)는 서로 인력 또는 척력이 작용하도록 구비될 수 있다. 마그네트 커플링을 형성하는 경우, 서로 대향하는 각 마그네트들 사이에는 인력이 작용하든 척력이 작용하든 무방하기 때문이다.
한편, 제1마그네트(600) 또는 제2마그네트(700)의 내주면 측에 S극, 외주면 측에 N극이 배치될 수도 있고, 반대로 내주면 측에 N극, 외주면 측에 S극이 배치될 수도 있다.
또한, 제1마그네트(600)와 제2마그네트(700)의 서로 대향하는 측면에서 극성이 동일하든 다르든 무방하다. 상기한 바와 같이, 마그네트 커플링에서 서로 대향하는 각 마그네트들 사이에는 인력이 작용하든 척력이 작용하든 무방하기 때문이다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 실시예와 같이, 본 실시예에서도 상기 제1마그네트(600) 또는 상기 제2마그네트(700)는 링형상의 하나의 마그네트로 형성될 수도 있고, 복수의 피스(610)가 일정한 간격으로 방사상으로 배치되어 구비될 수도 있다.
한편, 본 실시예에서 상기 제1마그네트(600)와 상기 제2마그네트(700)는 측방향으로 서로 대향되도록 구비된다. 따라서, 제1마그네트(600)와 제2마그네트(700)가 상하방향으로 대향되는 구조와 비교하여, 상기한 상하방향의 편측부하가 발생하지 않으므로 기판 처리장치의 소음, 진동발생을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 기판 처리장치의 작동방법을 나타낸 순서도이다. 도 13에서는 일 실시예로 도 6 내지 도 10에 도시된 마찰부재(800)를 구비하는 기판 처리장치의 작동방법을 설명한다.
기판 처리장치의 작동방법은 디스크(100) 자전단계(S110), 서셉터(200) 공전단계(S120), 금속링(300) 공전단계(S130), 마찰력작용단계(S140) 및 서셉터(200) 자전단계(S150)를 포함할 수 있다.
디스크(100) 자전단계(S110)에서는, 디스크(100) 중심을 축으로 상기 디스크(100)가 자전할 수 있다. 이때, 디스크(100)는 상기 샤프트(10)의 회전에 따라 자전하게 되고, 상기 샤프트(10)는 전동장치, 공압 회전장치 기타 다양한 장치를 사용하여 회전 즉, 자전시킬 수 있다.
서셉터(200) 공전단계(S120)에서는, 상기 디스크(100)가 자전함에 따라 상기 디스크(100) 중심을 축으로 서셉터(200)가 공전할 수 있다.
금속링(300) 공전단계(S130)에서는, 상기 서셉터(200) 하부에 결합하는 금속링(300)이 상기 서셉터(200)가 공전함에 따라 상기 디스크(100) 중심을 축으로 공전할 수 있다.
마찰력작용단계(S140)에서는, 상기 금속링(300)과 측방향으로 서로 대향되는 위치에 놓인 지지블록(400)의 내주면(410)에 배치되는 마찰부재(800)가 상기 금속링(300)의 외주면(310)과 접촉하여, 상기 금속링(300)과 상기 마찰부재(800) 사이에 마찰력이 작용할 수 있다.
서셉터(200)(200) 자전단계(S150)에서는, 상기 금속링(300)과 상기 마찰부재(800) 사이에 작용하는 마찰력에 의해 상기 금속링(300)이 상기 마찰부재(800) 상에서 롤링(rolling)함에 따라 상기 서셉터(200)는 자전할 수 있다.
한편, 상기한 기어 커플링, 마그네트 커플링을 이용한 실시예에서도 상기에 설명한 방법과 유사한 작동방법으로 기판 처리장치를 작동시킬 수 있다.
실시예에서, 공기 또는 가스를 이용한 별도의 서셉터(200) 회전장비를 사용하지 않고, 서셉터(200)를 자전시킬 수 있으므로 기판 처리장치의 구조를 간소화하고, 기판 처리에 사용되는 전력, 에너지의 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 공기 또는 가스를 이용한 회전장비를 사용할 경우, 공기 또는 가스에 함유된 이물질이 웨이퍼 등의 기판에 흡착되어 발생하는 제품불량을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
실시예에서, 공기 또는 가스를 이용한 별도의 서셉터 회전장비를 사용하지 않고, 서셉터를 자전시킬 수 있으므로 기판 처리장치의 구조를 간소화하고, 기판 가공에 사용되는 전력, 에너지의 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다. 따라서, 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (20)

  1. 자전 가능하도록 구비되는 디스크;
    상기 디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 디스크가 자전함에 따라 자전 및 상기 디스크의 중심을 축으로 공전하는 적어도 하나의 서셉터;
    상기 서셉터의 하부에 결합하고, 중심이 상기 서셉터의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링;
    상기 디스크의 하부에 배치되고, 적어도 일부에 상기 금속링의 외주면과 측방향으로 대향되는 내주면이 형성되는 지지블록; 및
    상기 지지블록의 상기 내주면에 배치되고, 상기 금속링의 외주면과 접촉하는 마찰부재
    를 포함하는 기판 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지블록은 하부에 구비되는 지지대에 결합하고, 상기 디스크의 회전시 회전하지 않도록 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지블록의 상기 내주면에는 상기 마찰부재를 수용하는 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수용홈은,
    단면이 개구가 형성되는 사각형, 곡선형 중 적어도 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마찰부재는 오링(O-ring)으로 구비되고, 단면이 사각형, 원형, 타원형 및 곡선형 중 적어도 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디스크의 자전방향과 상기 서셉터의 자전방향은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  7. 자전 가능하도록 구비되는 디스크;
    상기 디스크에 배치되고, 상면에 기판이 안착되며, 상기 디스크가 자전함에 따라 자전 및 상기 디스크의 중심을 축으로 공전하는 적어도 하나의 서셉터;
    상기 서셉터의 하부에 결합하고, 중심이 상기 서셉터의 중심과 일치하도록 배치되는 금속링;
    상기 디스크의 하부에 배치되고, 적어도 일부에 상기 금속링의 외주면과 측방향으로 대향되는 내주면이 형성되는 지지블록
    을 포함하는 기판 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지블록은 하부에 구비되는 지지대에 결합하고, 상기 디스크의 회전시 회전하지 않도록 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 디스크의 자전방향과 상기 서셉터의 자전방향은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 금속링의 외주면과 상기 지지블록의 내주면에는 서로 치합되는 기어가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기어는 스퍼기어 또는 헬리컬기어로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 지지블록의 내주면에는 상기 금속링의 외주면과 대향하도록 배치되는 제1마그네트가 결합하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1마그네트와 상기 금속링의 대향면 사이에는 일정한 이격거리가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1마그네트는 링형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1마그네트는 복수의 피스(piece)가 일정한 간격으로 방사상으로 배치되어 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 피스는 외주의 원호가 내주의 원호보다 긴 부채꼴 형상으로 구비되거나, 외측변이 내측변보다 긴 사다리꼴 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 금속링의 외주면에는 상기 제1마그네트와 대향하도록 배치되는 제2마그네트가 결합하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트의 대향면 사이에는 일정한 이격거리가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트는 서로 인력 또는 척력이 작용하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  20. 디스크 중심을 축으로 상기 디스크가 자전하는 디스크 자전단계;
    상기 디스크가 자전함에 따라 상기 디스크 중심을 축으로 서셉터가 공전하는 서셉터 공전단계;
    상기 서셉터 하부에 결합하는 금속링이 상기 서셉터가 공전함에 따라 상기 디스크 중심을 축으로 공전하는 금속링 공전단계;
    상기 금속링과 측방향으로 서로 대향되는 위치에 놓인 지지블록의 내주면에 배치되는 마찰부재가 상기 금속링의 외주면과 접촉하여, 상기 금속링과 상기 마찰부재 사이에 마찰력이 작용하는 마찰력작용단계; 및
    상기 마찰력에 의해 상기 금속링이 상기 마찰부재 상에서 롤링(rolling)함에 따라 상기 서셉터가 자전하는 서셉터 자전단계
    를 포함하는 기판 처리장치의 작동방법.
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