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KR102669903B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102669903B1
KR102669903B1 KR1020160110879A KR20160110879A KR102669903B1 KR 102669903 B1 KR102669903 B1 KR 102669903B1 KR 1020160110879 A KR1020160110879 A KR 1020160110879A KR 20160110879 A KR20160110879 A KR 20160110879A KR 102669903 B1 KR102669903 B1 KR 102669903B1
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최동환
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 이 기판 처리 장치는 중심축에서 일정한 반경 상에 주기적으로 배치되는 복수의 안착홀을 포함하고 챔버 내에 배치되어 회전하는 제1 디스크; 상기 안착홀에 각각 배치되고 상기 제1 디스크의 회전에 따라 같이 공전하면서 자전하는 복수의 제2 디스크; 상기 제2 디스크와 상기 안착홀 사이에 배치되어 상기 제2 디스크에 자전운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공하는 제1 회전형 커넥터 구조체; 상기 제1 회전형 커넥터 구조체를 통하여 전력을 공급받아 기판을 고정하고 상기 제2 디스크에 장착된 정전척; 및 상기 제2 디스크에 고정되어 상기 제2 디스크에 회전력을 제공하는 제1 자기 기어; 및 상기 챔버 내에 배치되고 상기 제1 자기 기어와 상호 작용하고 회전하지 않는 제2 자기 기어를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Substrate Processing Apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 메인 디스크의 회전과 서브 디스크의 공전 및 자전을 통해 복수 기판 처리시 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 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 가공하는 장치는 공정챔버 내부에 배치되고, 원형의 제1 디스크에 상기 제1 디스크보다 작은 원형의 제2 디스크를 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 즉, 자전시키기 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 제1 디스크에 장착되어 공전하면서 자전하는 제2 디스크 및 상기 제2 디스크에 장착된 기판을 안정적으로 지지하고 상기 제2 디스크를 안정적으로 회전시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 중심축에서 일정한 반경 상에 주기적으로 배치되는 복수의 안착홀을 포함하고 챔버 내에 배치되어 회전하는 제1 디스크; 상기 안착홀에 각각 배치되고 상기 제1 디스크의 회전에 따라 같이 공전하면서 자전하는 복수의 제2 디스크; 상기 제2 디스크와 상기 안착홀 사이에 배치되어 상기 제2 디스크에 자전운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공하는 제1 회전형 커넥터 구조체; 상기 제1 회전형 커넥터 구조체를 통하여 전력을 공급받아 기판을 고정하고 상기 제2 디스크에 장착된 정전척; 및 상기 제2 디스크에 고정되어 상기 제2 디스크에 회전력을 제공하는 제1 자기 기어; 및 상기 챔버 내에 배치되고 상기 제1 자기 기어와 상호 작용하고 회전하지 않는 제2 자기 기어를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 자기 기어는, 상기 제2 디스크와 고정 결합하는 원판 형태의 회전 자석 지지판; 및 서로 교번하는 자화 방향을 가지고 상기 회전 자석 고정판의 원주 상에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제1 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 제2 자기 기어는, 상기 챔버의 하부면과 상기 제1 디스크 사이에 배치되고 와셔 형태의 고정 자석 지지판; 및 상기 고정 자석 지지판의 원주 상에 배치되고 서로 교번하는 자화 방향을 가지는 복수의 제2 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 제1 영구 자석과 상기 제2 영구 자석은 상기 제2 디스크의 회전 상태에 따라 인력 또는 척력을 제공하여 상기 제2 디스크를 회전시킬 수 있다.
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 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 전극 각각은 반원 형태 또는 동심원(concentric) 구조의 와셔 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 디스크의 중심축에서 수직으로 연장되는 제1 디스크 중심축; 상기 제1 디스크 중심축을 감싸도록 배치되어 상기 제1 디스크 중심축을 진공 밀봉하고 상기 챔버의 하부면에서 상기 챔버의 외부로 연장되는 주름관 구조체; 상기 주름관 구조체를 관통하는 상기 제1 디스크 중심축의 일단과 축결합하고 회전 운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공하는 제2 회전형 커넥터 구조체; 및 상기 제1 디스크 중심축을 회전시키는 회전 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 자기 기어를 연직 방향으로 이동시키어 상기 제1 자기 기어의 배치 평면과 상기 제2 자기 기어의 배치 평면을 서로 일치시키는 자기 기어 수직 이동부를 포함할 수 있다. 상기 자기 기어 수직 이동부는, 상기 챔버의 외부에 배치된 선형 운동을 제공하는 자기 기어 수직 구동부; 및 상기 자기 기어 수직 구동부와 상기 제2 자기 기어를 연결하는 연결봉을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 회전형 커넥터 구조체는, 서로 수직으로 이격되어 배치된 상부 베어링 및 하부 베어링; 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링 사이에 배치된 슬립링 몸체; 상기 슬립링 몸체의 외주면에 배치된 복수의 슬립링; 및 상기 슬립링에 전기적으로 연결되는 브러쉬를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정전척은, 정전척 몸체; 상기 정전척 몸체의 상부면에서 배치된 워셔 또는 도넛 형상의 절연부재; 및 상기 절연 부재의 상부면에 패터닝된 정전 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공전하면서 자전하는 제1 자기 기어와 상호작용하는 회전하지 않는 제2 자기 기어를 이용하여 자전하도록 회전력을 제공하면서 원심력에 의한 기판의 이탈을 방지하는 기판 처리 장치가 제공된다.
상기 자기 기어의 기어 비를 선택하면 각속도를 제어할 수 있다. 상기 기판의 위치 조절 또는 공정하는 제1 디스크의 배치 평면의 변경에도 불구하고, 상기 자기 기어는 안정적으로 동작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 단면 개념도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 자기 기어를 설명하는 평면 개념도이다.
도 3a는 도 1의 정전척을 설명하는 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 정전척을 설명하는 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하는 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 정전척을 설명하는 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하는 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 정전척을 설명하는 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 챔버에서 회전하는 기판 홀더에 배치된 복수의 기판을 동시에 처리하기 위하여, 기판은 공전과 자전을 동시에 수행하고, 상기 기판은 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 기어를 사용하여 제2 디스크에 공전하면서 자전 운동을 제공할 수 있으며, 또한 상기 기판을 고정하기 상기 제2 디스크에 정전척을 제공하고, 회전형 커넥터 구조체를 사용하여 전기적 배선을 수행한다. 이에 따라, 안정적으로 기판을 고정하면서, 상기 기판을 공정시키면서 자전시키어, 공정 균일성을 확보할 수 있다.
자기 기어는 기어의 톱니 대신에 교번하는 자화 방향을 가진 영구자석을 배치한다. 자기 기어는 중심축을 따라 메인 자기 기어와 상기 중심 자기 기어의 회전에 따라 자전하는 복수의 보조 자기 기어를 포함한다. 그러나, 이러한 중심 자기 기어와 보조 자기 기어가 각각의 중심축을 기준으로 회전하는 자기 기어는 공전 시스템에 적합하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공전판(제1 디스크)에 자전판(제2 디스크)가 배치된 구조를 구비하고, 상기 자전판은 상기 공전파의 회전에 따라 공전하면서 또한 자전한다. 따라서, 상기 자전판을 회전시키는 자기 기어를 동작시키기 위하여, 상기 메인 자기 기어(제2 자기 기어)는 챔버 내에서 회전시키지 않고 고정하고, 보조 자기 기어(제1 자기 기어)는 상기 자전판에 결합하여 상기 자전판과 동시에 회전한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판의 배치 평면을 변경하기 위하여 상기 고정판(제1 디스크)의 높이를 변경하는 경우, 상기 보조 자기 기어(제1 자기 기어)의 높이가 변경된다. 따라서, 상기 자기 기어를 동작시키기 위하여, 상기 메인 자기 기어(제2 자기 기어)의 배치 평면은 상기 보조 자기 기어(제1 자기 기어)의 배치평면과 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 구조체를 이용하여 배선되고, 상기 공전판(상기 제1 디스크)는 제2 회전형 커넥터 구조체를 통하여 외부 전원과 연결된다.
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 장치를 설명하는 단면 개념도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 자기 기어를 설명하는 평면 개념도이다.
도 3a는 도 1의 정전척을 설명하는 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 정전척을 설명하는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 제1 디스크(124), 제2 디스크(162), 제1 회전형 커넥터 구조체(150), 정전척(170), 제1 자기 기어(140), 및 제2 자기 기어(130)를 포함한다. 상기 제1 디스크(124)는 중심축에서 일정한 반경 상에 주기적으로 배치되는 복수의 안착홀(124a)을 포함하고 챔버(102) 내에 배치되어 회전한다. 상기 제2 디스크(162)는 복수 개이고, 상기 안착홀에 각각 배치되고 상기 제1 디스크(124)의 회전에 따라 같이 공전하면서 자전한다. 상기 제1 회전형 커넥터 구조체(150)는 상기 제2 디스크(162)와 상기 안착홀(124a) 사이에 배치되어 상기 제2 디스크(162)에 자전운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공한다. 상기 정전척(170)은 상기 제1 회전형 커넥터 구조체(150)를 통하여 전력을 공급받아 기판을 고정하고 상기 제2 디스크(162)에 장착된다. 상기 제1 자기 기어(140)는 상기 제2 디스크(162)에 고정되어 상기 제2 디스크에 회전력을 제공한다. 상기 제2 자기 기어(130)는 상기 챔버(102) 내에 배치되고 상기 제1 자기 기어(140)와 상호 작용하고 회전하지 않는다.
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 분배부의 하부면은 복수의 가스 분사홀을 포함할 수 있다. 상기 가스 분사홀은 상기 기판(10)에 가스를 분사하여 증착 공정을 수행할 수 있다.
상기 제1 디스크(124)는 원판일 수 있다. 상기 제1 디스크(124)는 그 중심축을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 제1 디스크(124)는 일정한 반경의 원주 상에 일정한 간격으로 배치된 복수의 안착홀(124a)을 포함할 수 있다. 상기 안착홀의 개수는 5개일 수 있다. 상기 제1 디스크(124)는 도선이 지나갈 수 있는 반경 방향으로 연장되는 통로를 포함할 수 있다.
상기 제2 디스크(162)는 상기 안착홀(124a)에 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 제2 디스크(162)는 상기 제1 디스크(124)의 회전에 따라 공전할 수 있다. 상기 제2 디스크(162)는 자기 기어(140,130)를 통하여 공전하면서 자전할 수 있다. 상기 자전의 각속도는 상기 자기 기어의 기어비에 의하여 결정될 수 있다. 상기 제2 디스크(162)는 원판 형태이고, 금속, 그라파이트, 또는 쿼츠 등의 재질일 수 있다.
상기 제1 회전형 커넥터 구조체(150)는 상기 제2 디스크(162)를 감싸도록 배치되고 상기 안착홀(124a)에 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 제1 회전형 커넥터 구조체(150)는 서로 수직으로 이격되어 배치된 상부 베어링(154a) 및 하부 베어링(154b); 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링 사이에 배치된 슬립링 몸체(155); 상기 슬립링 몸체의 외주면에 배치된 복수의 슬립링(151); 및 상기 슬립링(151)에 전기적으로 연결되는 브러쉬를 포함할 수 있다. 상기 상부 베어링(154a)의 상부면은 상기 제1 디스크(124)의 상부면과 실질적으로 동일하고, 상기 하부 베어링(154b)의 하부면은 상기 제2 디스크(162)의 하부면과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링은 토로이드 형상일 수 있다. 상기 슬립링 몸체부(155)는 토로이드 형상이고, 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링 사이에 배치되고, 회전할 수 있고 전기적으로 절연되거나 절연체로 형성될 수 있다. 상기 슬립링(151)은 상기 슬립링 몸체부에 외주면에 노출되도록 매몰되어 배치되어 상기 브러쉬와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 브러쉬는 상기 제1 디스크(124)에 배치되어 회전하는 슬립링(151)과 전기적 연결을 제공할 수 있다.
상기 정전척(170)은 상기 제2 디스크(162)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 정전척(170)은 상기 제2 디스크(162)에 형성된 도선 통로를 통하여 연장되는 도선에서 전력을 공급받을 수 있다. 상기 정전척(170)은 도선 통로를 구비하고, 상기 도선 통로를 지나는 도선을 통하여 정전척 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 제1 디스크(124)의 상부면보다 높을 수 있다. 상기 전극 안착부(171a)는 디스크 형태이고, 상기 전극 몸체부(171)의 상부면과 상기 전극 안착부(171a)의 상부면은 상부면은 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 절연 부재(174)는 상기 한 쌍의 정전 전극을 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.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 정전 전극(172)은 알루미늄 재질이고, 아노다이징 처리되면, 상기 하부 절연 부재(174a) 및 상기 상부 절연 부재(174b)는 동시에 형성될 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.
제1 디스크 중심축(122)은 상기 제1 디스크(124)의 중심축에서 챔버(102)의 하부면 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제2 디스크 중심축(122)은 원기둥 형태이고, 상기 제2 디스크 중심축(122)은 그 내부에 도선을 배치할 수 있는 도선 통로를 포함할 수 있다. 상기 제1 디스크 중심축(122)은 상기 제1 디스크(124)와 고정 결합할 수 있다.
주름관 구조체(116)는 상기 제1 디스크 중심축(122)을 감싸도록 배치되어 상기 제1 디스크 중심축(122)을 진공 밀봉하고 상기 챔버의 하부면에서 상기 챔버의 외부로 연장될 수 있다. 상기 주름관 구조체(116)는 상기 챔버의 중심에서 하부면에 배치되고, 상기 제1 디스크 중심축(122)에 수직운동을 제공하고 밀봉할 수 있다. 상기 제1 디스크 중심축의 일단은 상기 주름관 구조체를 관통하여 외부로 노출될 수 있다.
제2 회전형 커넥터 구조체(112)는 상기 주름관 구조체(116)를 관통하는 상기 제1 디스크 중심축(122)의 일단과 축결합하고 회전 운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공할 수 있다. 상기 제2 회전형 커넥터 구조체(112)는 실질적으올 제1 회전형 커넥터 구조체와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 브러쉬는 외부 전원(114)에 연결되고, 상기 브러쉬는 상기 제2 회전형 커넥터 구조체를 통하여 회전하는 상기 제1 디스크 중심축(122)을 따라 연장되는 도선 통로에 배치된 도선에 전력을 공급할 수 있다. 상기 전력은 제1 회전형 커넥터 구조체(150)를 통하여 상기 정전척(170)에 제공될 수 있다.
회전 구동부(110)는 상기 제1 디스크 중심축의 일단에 결합하여 상기 제1 디스크 중심축(122)을 회전시킬 수 있다. 상기 회전 구동부(110)는 모터일 수 있다. 상기 주름관 구조체(116)의 신축성에 따라, 상기 회전 구동부(110), 상기 제2 슬립링(112), 상기 제1 디스크 중심축(122), 및 상기 제1 디스크(124)는 수직 운동할 수 있다.
상기 제1 자기 기어(140)는 상기 제2 디스크(162)의 하부면에 결합하여 상기 제2 디스크(162)에 회전력을 제공할 수 있다. 상기 제1 자기 기어(140)는 상기 제2 디스크와 고정 결합하는 원판 형태의 회전 자석 지지판(142); 및 서로 교번하는 자화 방향을 가지고 상기 회전 자석 고정판의 원주 상에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제1 영구 자석(144)을 포함할 수 있다. 상기 회전 자석 지지판(142)은 원판 형상 또는 와셔 형태의 원판일 수 있다. 상기 제1 영구자석(144)은 복수 개이고, 상기 회전 자석 지지판의 외주면을 따라 일정한 간격을 가지고 고정될 수 있다. 상기 제1 영구자석(144)의 자화 방향은 양의 반경 방향 또는 음의 반경 방향이고, 자화 방향은 각도에 따라 교번하여 배치될 수 있다. 상기 회전 자석 지지판(144)은 와류에 의한 전력 손실을 제거하기 위하여 유전체일 수 있다.
상기 제2 자기 기어(130)는 상기 제1 자기 기어(140)와 맞물려 상기 제1 자기 기어(140)에 회전력을 제공할 수 있다. 상기 제2 자기 기어(130)는 상기 챔버의 하부면과 상기 제1 디스크 사이에 배치되고 와셔 형태의 고정 자석 지지판(132); 및 상기 고정 자석 지지판의 원주 상에 배치되고 서로 교번하는 자화 방향을 가지는 복수의 제2 영구 자석(134)을 포함할 수 있다. 상기 고정 자석 지지판(132)은 와셔 형태의 원판이고, 상기 고정 자석 지지판의 배치 평면은 실질적으로 상기 회전 자석 지지판과 동일할 수 있다. 상기 고정 자석 지지판(132)의 중심축은 상기 제1 디스크의 중심축과 일치할 수 있다. 상기 고정 자석 지지판(132)은 와류에 의한 전력 손실을 억제하기 위하여 유전체일 수 있다. 상기 제2 영구 자석(134)의 자화 방향은 양의 반경 방향 또는 음의 반경 방향일 수 있다. 상기 제2 영구 자석(134)은 일정한 간격을 가지고 상기 고정 자석 지지판(132)의 가장 자리 원주 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 영구 자석(144)과 상기 제2 영구 자석(134)은 상기 제2 디스크의 회전 상태에 따라 인력 또는 척력을 제공하여 상기 제2 디스크를 공전하면서 자전시킬 수 있다.
상기 제1 디스크(124)가 공정 조건을 만족하기 위하여, 상기 주름관 구조체(116)를 사용하여 수직운동한 경우, 자기 기어 수직 이동부(136)는 자기 기어를 정렬하기 위하여 상기 제2 자기 기어(130)에 수직 운동을 제공할 수 있다.
상기 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 자기 기어 수직 이동부(136)는 상기 챔버의 외부에 배치된 선형 운동을 제공하는 자기 기어 수직 구동부(136b); 및 상기 자기 기어 수직 구동부와 상기 제2 자기 기어를 연결하는 연결봉(136a)을 포함할 수 있다.
상기 정전척(170) 및 상기 제2 디스크(162) 각각은 적어도 3 개의 수직 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 수직 관통홀들은 상기 정전척 및 상기 제2 디스크에서 서로 수직으로 정렬될 수 있다. 상기 제1 디스크 및 제2 디스크가 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.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하는 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 정전척을 설명하는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 정전척(270)은 상기 제2 디스크(162)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 정전척(270)은 상기 제2 디스크(162)에 형성된 도선 통로를 통하여 연장되는 도선에서 전력을 공급받을 수 있다. 상기 정전척(270)은 도선 통로를 구비하고, 상기 도선 통로를 지나는 도선을 통하여 정전척 전극과 전기적 연결을 수행할 수 있다. 상기 정전척(270)은 정전척 몸체(171); 상기 정전척 몸체의 상부면에서 함몰된 전극 안착부(171a); 상기 전극 안착부(171a)를 채우는 절연부재(274); 및 상기 절연 부재에 매몰된 한 쌍의 정전 전극(272)을 포함할 수 있다. 상기 정전척(270)은 쌍극 정전척으로 동작할 수 있다. 상기 정전척(270)의 하부면은 상기 제1 디스크(124)의 상부면보다 높을 수 있다. 상기 전극 안착부(271a)는 디스크 형태이고, 상기 전극 몸체부(171)의 상부면과 상기 전극 안착부(171a)의 상부면은 상부면은 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 절연 부재(174)는 상기 한 쌍의 정전 전극을 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 한 쌍의 정전 전극(272a,72b) 각각은 반원 형태이고, 반원의 직선 부위는 서로 마주볼 수 있다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하는 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 정전척을 설명하는 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 정전척(30)은 상기 제2 디스크(162)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 정전척(370)의 상기 정전 전극(372)은 상기 제2 디스크(162)에 형성된 도선 통로를 통하여 연장되는 도선에서 전력을 공급받을 수 있다. 상기 정전척(370)은 도선 통로를 구비하고, 상기 도선 통로를 지나는 도선을 통하여 정전척 전극과 전기적 연결을 수행할 수 있다. 상기 정전척(370)은 정전척 몸체(371); 상기 정전척 몸체의 상부면에서 배치된 워셔 또는 도넛 형상의 절연부재(374); 및 상기 절연 부재의 상부면에 패터닝된 정전 전극(372)을 포함할 수 있다. 상기 정전 전극(372)은 제1 반경의 원과 상기 제1 반경보다 큰 제2 반경의 원 사이에서 구불구불하면서 방위각 방향으로 연장될 수 있다. 상기 정전 전극(372)는 전류 경로를 제공하는 텅스텐과 같은 도전성 재질로 형성되고, 구불 구불한 얇은 전선 형상일 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(100)
102: 챔버
124: 제1 디스크(124)
130: 제2 자기 기어
140: 제1 자기 기어
150: 제1 회전형 커넥터 구조체
162: 제2 디스크

Claims (8)

  1. 중심축에서 일정한 반경 상에 주기적으로 배치되는 복수의 안착홀을 포함하고 챔버 내에 배치되어 회전하는 제1 디스크;
    상기 안착홀에 각각 배치되고 상기 제1 디스크의 회전에 따라 같이 공전하면서 자전하는 복수의 제2 디스크;
    상기 제2 디스크와 상기 안착홀 사이에 배치되어 상기 제2 디스크에 자전운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공하는 제1 회전형 커넥터 구조체;
    상기 제1 회전형 커넥터 구조체를 통하여 전력을 공급받아 기판을 고정하고 상기 제2 디스크에 장착된 정전척; 및
    상기 제2 디스크에 고정되어 상기 제2 디스크에 회전력을 제공하는 제1 자기 기어; 및
    상기 챔버 내에 배치되고 상기 제1 자기 기어와 자기적으로 상호 작용하고 회전하지 않는 제2 자기 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 자기 기어는,
    상기 제2 디스크와 고정 결합하는 원판 형태의 회전 자석 지지판; 및
    서로 교번하는 자화 방향을 가지고 상기 회전 자석 지지판의 원주 상에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제1 영구 자석을 포함하고,
    상기 제2 자기 기어는,
    상기 챔버의 하부면과 상기 제1 디스크 사이에 배치되고 와셔 또는 도넛 형태의 고정 자석 지지판; 및
    상기 고정 자석 지지판의 원주 상에 배치되고 서로 교번하는 자화 방향을 가지는 복수의 제2 영구 자석을 포함하고,
    상기 제1 영구 자석과 상기 제2 영구 자석은 상기 제2 디스크의 회전 상태에 따라 인력 또는 척력을 제공하여 상기 제2 디스크를 회전시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 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 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극 각각은 반원 형태 또는 동심원(concentric) 구조의 와셔 형태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 디스크의 중심축에서 수직으로 연장되는 제1 디스크 중심축;
    상기 제1 디스크 중심축을 감싸도록 배치되어 상기 제1 디스크 중심축을 진공 밀봉하고 상기 챔버의 하부면에서 상기 챔버의 외부로 연장되는 주름관 구조체;
    상기 주름관 구조체를 관통하는 상기 제1 디스크 중심축의 일단과 축결합하고 회전 운동을 제공하면서 전기적 연결을 제공하는 제2 회전형 커넥터 구조체; 및
    상기 제1 디스크 중심축을 회전시키는 회전 구동부 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 자기 기어를 연직 방향으로 이동시키어 상기 제1 자기 기어의 배치 평면과 상기 제2 자기 기어의 배치 평면을 서로 일치시키는 자기 기어 수직 이동부를 포함하고,
    상기 자기 기어 수직 이동부는,
    상기 챔버의 외부에 배치된 선형 운동을 제공하는 자기 기어 수직 구동부; 및
    상기 자기 기어 수직 구동부와 상기 제2 자기 기어를 연결하는 연결봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 회전형 커넥터 구조체는,
    서로 수직으로 이격되어 배치된 상부 베어링 및 하부 베어링;
    상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링 사이에 배치된 슬립링 몸체;
    상기 슬립링 몸체의 외주면에 배치된 복수의 슬립링; 및
    상기 슬립링에 전기적으로 연결되는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 정전척은:
    정전척 몸체;
    상기 정전척 몸체의 상부면에서 배치된 워셔 또는 도넛 형상의 절연부재; 및
    상기 절연 부재의 상부면에 패터닝된 정전 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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