KR20070071418A - 리프트 핀 어셈블리 - Google Patents

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심경식
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Abstract

본 발명은, 기판안치대를 관통하는 몸체부와 상기 몸체부의 상단에 형성되며 상기 몸체부보다 큰 직경을 가지는 헤드부를 가지는 리프트 핀; 상기 리프트핀의 몸체부 하단에 결합하며, 상기 몸체부보다 큰 직경의 평탄한 저면을 가지는 지지부재를 포함하는 리프트 핀 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 기판안치대의 상부로 리프트 핀이 돌출되어 기판을 들어올리는 과정에서 리프트 핀이 항상 수직상태를 유지할 수 있게 되므로 리프트 핀 홀더와의 간섭으로 인해 리프트 핀이 부러지는 현상이 방지된다. 또한 리프트 핀 어셈블리의 무게가 종래에 비하여 무거워지므로 기판안치대가 상승할 때 리프트 핀이 수직상태를 유지하기가 용이해지며, 이에 따라 리프트 핀이 리프트 핀 홀에 끼여서 기판안치대의 상부로 돌출되어 기판을 들뜨게 하는 현상도 방지할 수 있다.
리프트 핀, 지지부재

Description

리프트 핀 어셈블리{Lift pin assembly}
도 1은 일반적인 액정표시소자 제조장치의 개략 구성도
도 2는 도 1에서 기판안치대가 하강한 모습을 나타낸 도면
도 3은 기판안치대와 리프트 핀의 결합상태를 나타낸 단면도
도 4는 리프트 핀의 파손 메카니즘을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 어셈블리의 단면도
도 6a 내지 도 6c는 지지부재의 여러 유형을 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 어셈블리에 미치는 힘의 작용점을 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 어셈블리의 결합상태도
도 9는 리프트 핀이 깔때기 모양의 헤드부를 가진 모습을 나타낸 도면
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 리프트 핀 어셈블리 110 : 리프트 핀
111 : 몸체부 112 : 헤드부
113 : 볼트부 120 : 지지부재
122 : 너트홈 124 : 보조너트홈
130 : 보조볼트
본 발명은 반도체소자 또는 액정표시소자의 제조장치에 관한 것으로서 구체적으로는 기판안치대로부터 기판을 분리하는 리프트 핀 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자 또는 액정표시소자(Liquid Crystal Display)를 제조하기 위해서는 실리콘웨이퍼 또는 글래스(이하 '기판'이라 함)에 원료물질을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝(patterning)하는 식각공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 제조장치 내에서 진행된다.
도 1은 액정표시소자의 제조장치 중에서 원료물질을 플라즈마 상태로 변환시킨 후 이를 이용하여 박막을 증착하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.
이를 살펴보면, 일정한 반응영역을 정의하는 챔버(11), 챔버(11)의 내부에 위치하며 상면에 기판(s)을 안치하는 기판안치대(12), 기판안치대(12)의 상부로 원료가스를 분사하는 가스분배판(13), 가스분배판(13)에 원료물질을 공급하는 가스공 급관(14)을 포함한다.
가스분배판(13)의 중앙부에는 RF전력을 제공하는 RF전원(16)이 연결되며, RF전력은 가스분배판(13)과 접지된 기판안치대(12) 사이에서 RF전기장을 형성하고, RF전기장에 의해 전자가 가속되어 중성기체와 충돌함으로써 활성종, 이온 및 전자의 혼합체인 플라즈마가 생성되며, 이렇게 생성된 활성종 및 이온이 기판(s)의 표면과 반응하여 박막을 증착한다.
한편, 기판(s)은 로봇암(미도시)에 의해 반송되며, 로봇암이 기판안치대(12)에 기판(s)을 안치하거나 기판안치대(12)로부터 기판(s)을 픽업하기 위해서는 기판안치대(12)로부터 기판(s)을 소정 높이로 들어올리는 리프트 핀(15)이 필요하다.
도 1은 기판안치대(12)가 공정영역으로 상승한 상태를 도시한 것으로서, 리프트 핀(15)은 기판안치대(12)를 상하로 관통하여 설치되지만 기판안치대(12)에 고정되지는 않기 때문에 상단이 기판안치대(12)의 걸림턱에 걸려서 매달린 상태가 된다.
공정영역에서 공정을 마친 후 기판안치대(12)가 하강하면 도 2에 도시된 바와 같이 리프트 핀(12)의 하단이 챔버 저면(11a)에 닿으면서 리프트 핀(15)의 상단이 기판안치대(12)의 상부로 돌출된다. 이때 기판안치대(12)에 안치되어 있던 기판(s)은 리프트 핀(15)에 의해 들어올려지므로 기판안치대(12)로부터 분리된다.
기판(s)이 기판안치대(12)로부터 분리되면 기판(s)의 하중이 리프트 핀(12)에 집중되기 때문에 후술하는 바와 같이 리프트 핀(12)이 파손되는 현상이 종종 나타난다.
도 3은 리프트 핀(15)과 기판안치대(12)의 결합관계를 나타낸 단면도로서, 리프트 핀(15)은 통상 세라믹으로 제조되며, 상단에는 기판(s)을 보호하기 위하여 상대적으로 큰 직경을 가지는 리프트 핀 헤드(15a)를 구비한다.
기판안치대(12)는 리프트 핀(15)이 관통하는 리프트 핀 홀(12a)을 구비하며, 리프트 핀 홀(12a)의 내부에는 리프트 핀 헤드(15a)가 거치되는 걸림턱(12b)이 형성된다. 또한 리프트 핀 홀(12a)에는 리프트 핀(15)이 알루미늄 재질의 기판안치대(12)와 접촉하는 것을 방지하고 리프트 핀(15)의 승강운동을 가이드하기 위해 리프트 핀 홀더(16)가 삽입된다.
리프트 핀 홀더(16)는 리프트 핀(15)이 삽입되는 관통홀을 가지는 한편, 상단과 하단 부근의 내주면에서 돌출되는 제1,2 돌출부(16a,16b)를 구비하며, 상기 제1,2 돌출부(16a,16b)는 리프트 핀(15)과 접점을 최소화한 상태에서 리프트 핀(15)의 승강운동을 가이드한다.
기판안치대 하부의 챔버저면(11a)에는 통상 핀 플레이트(17)가 설치되어 리프트 핀(15)으로부터 챔버 저면(11a)을 보호하고 리프트 핀(15)의 하중을 지지하는 역할을 한다.
이러한 리프트 핀(15)은 수직으로 세워져 있는 것이 바람직하지만, 기판안치대(12)가 자중 또는 열에 의하여 변형되거나 리프트 핀 홀더(16)와 기판안치대(12)의 사이 또는 리프트 핀(15)과 리프트 핀 홀더(16)의 사이에 공차가 있는 경우에는 리프트 핀(15)이 임의 방향으로 기울어지는 경우가 종종 발생한다.
특히 액정표시소자 제조에 사용되는 기판(s)은 면적이 크고 매우 얇기 때문에 도 4에 도시된 바와 같이 리프트 핀(15)에 의해 지지되지 않는 중앙부가 아래로 처지는 현상이 발생한다. 따라서 리프트 핀 헤드(15a)에 수직방향의 힘만 가해지는 것이 아니라 수평방향의 힘도 가해짐으로써 기판안치대(12)의 주변부에 설치된 리프트 핀(15)은 도시된 바와 같이 바깥쪽으로 기울어지게 된다.
이와 같이 리프트 핀(15)이 기울어지는 현상은 기판안치대(12)가 하강하여 리프트 핀(15)이 기판안치대(12)의 상부로 돌출되면서 기판안치대(12)로부터 기판(s)이 분리되는 시점에 주로 발생한다.
리프트 핀(15)이 기울어진 상태에서 기판안치대(12)가 하강하면 리프트 핀 홀더(16)의 제2 돌출부(16b)가 리프트 핀(15)에 대하여 화살표로 표시된 힘 F를 가하게 된다.
힘 F는 제1 돌출부(16a)를 지렛대로 하여 리프트 핀(15)을 도면상 왼쪽방향으로 미는 힘으로 작용하는데, 리프트 핀(15)의 하단이 마찰력 때문에 잘 밀리지 않기 때문에 제1,2 돌출부(16a,16b) 부근에서 리프트 핀이 부러지는 현상이 종종 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리프트 핀이 기울어지는 것을 방지하여 기판을 들어올리는 과정에서 파손되는 현상을 막을 수 있는 방안을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해서, 기판안치대를 관통하는 몸체부와 상기 몸체부의 상단에 형성되며 상기 몸체부보다 큰 직경을 가지는 헤드부를 가지는 리프트 핀; 상기 리프트핀의 몸체부 하단에 결합하며, 상기 몸체부보다 큰 직경의 평탄한 저면을 가지는 지지부재를 포함하는 리프트 핀 어셈블리를 제공한다.
상기 지지부재의 지름은 상기 리프트 핀 길이의 1/10 이상이거나 20mm 이상인 것이 바람직하다.
상기 지지부재는 테프론 재질로 제조되는 것이 바람직하다.
상기 지지부재의 저면에는 마찰력 강화면이 형성될 수 있다.
상기 몸체부의 하단에는 제1 결합수단이 형성되고, 상기 지지부재의 중앙에는 상기 제1 결합수단과 체결되는 제2 결합수단이 형성될 수 있다.
상기 제1,2 결합수단은 볼트 또는 너트홈을 포함할 수 있다.
상기 지지부재에는 상기 지지부재를 관통하여 상기 몸체부 하단을 고정하는 보조결합수단이 결합할 수 있다.
상기 리프트 핀의 헤드부는 깔때기 형상으로 제조될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 어셈블리(100)는 도 5의 단면도에 도시된 바와 같이, 기둥 형상의 몸체부(111)와 몸체부(111)보다 큰 직경을 가지며 몸체 부(111)의 상단에 형성되는 헤드부(112)를 포함하는 리프트 핀(110), 리프트 핀(110) 몸체부(111)의 하단에 결합하는 지지부재(120)로 이루어진다.
헤드부(112)는 리프트 핀(110)을 기판안치대(12)의 걸림턱에 거치하는 역할을 하며, 몸체부(111)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 몸체부(111)와 헤드부(112)는 세라믹 재질로 제조된다.
지지부재(120)는 리프트 핀(110)의 몸체부(111)가 기울어지지 않도록 지지하는 역할을 하므로 몸체부(111)보다 큰 직경을 가지는 판 형상인 것이 바람직하며, 구체적으로는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이 원판형상, 사각판형상, 최소 3개 이상의 분지를 가지는 형상 등으로 이루어질 수 있다. 물론 제작상 다양한 모양의 어려움이 있다면 별도의 개별 막대형태로 몸체부(111)에 연결될 수도 있다.
지지부재(120)는 리프트 핀(110)이 하강할 때 챔버 저면(11a)에 닿는 부분이므로 하강시의 충격을 견딜 수 있도록 탄성소재로 제작되는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 불소수지계열인 테프론(Tefron)을 이용하였다.
또한 지지부재(120)는 챔버 저면(11a)에 닿았을 때 수평상태를 유지하여야만 리프트 핀(110)이 수직상태를 안정적으로 유지할 수 있으므로, 지지부재(120)의 저면은 챔버 저면(11a)에 밀착될 수 있도록 평탄하여야 한다.
또한 지지부재(120)의 바닥면에는 챔버 저면(11a)에 대하여 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 마찰력을 강화시킬 수 있는 표면처리를 하거나 마찰력이 보다 강한 재질을 덧붙일 수도 있다.
여기서 지지부재(120)의 지름을 어느 정도로 할 것인지가 문제되는데 지지부재(120)의 직경이 클수록 리프트 핀 어셈블리(100)가 수직상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
이것은 지렛대의 원리로 설명될 수 있는데, 즉 도 7에 도시된 바와 같이 기판에 의해 상단에 가해지는 힘의 작용점을 A, 지렛대의 받침점을 B, 무게 중심을 C라고 하면, 받침점 B를 중심으로 무게중심C 를 빗금으로 표시된 것처럼 들어올리는데 소요되는 힘 F는 지지부재(120)의 반경을 a, 리프트 핀(110)의 길이를 b라고 할 때 a/b에 비례한다.
따라서 a가 클수록 b가 작을수록 리프트 핀을 기울이는데 더 많은 힘 F가 요구되어 리프트 핀(110)이 잘 기울어지지 않게 되며, 리프트 핀(110)의 길이 b가 고정된다면 지지부재(120)의 지름이 클수록 리프트 핀은 잘 기울여지지 않게 된다.
실험에 의하면 통상 사용되는 기판처리장치에서 리프트 핀(110)의 길이가 200mm이고 직경이 7mm일 때, 지지부재(120)의 직경이 리프트 핀(110) 길이의 1/10 보다 작은 20mm 이하이면 리프트 핀이 기울어지는 현상이 많이 발생하였으나 지지부재(120)의 직경이 20mm 이상이면 리프트 핀이 기울어지는 현상이 크게 개선되었으며, 45mm 이상에서는 거의 기울어짐이 없는 것으로 나타났다.
따라서 지지부재(120)의 직경은 리프트 핀(110) 길이의 1/10 이상인 것이 바람직하며, 무한정 클 수는 없으므로 리프트 핀(110)의 길이보다는 작은 것이 바람직하다.
구체적으로는 리프트 핀(110)의 길이나 기판(s)의 하중에 따라서 지지부재 (120)의 최적 직경이 결정되어야 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 어셈블리(100)를 기판안치대(12)에 결합하기 위해서는 기판안치대(12)의 상부에서 리프트 핀(110)을 삽입한 후에 기판안치대(12)의 하부로 돌출되는 몸체부(111)의 하단에 지지부재(120)를 결합하는 것이 바람직하다.
몸체부(111)와 지지부재(120)의 결합방법을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이 몸체부(111)의 하단에는 나사산을 가지는 볼트부(113)를 형성하고 지지부재(120)의 중앙에는 상기 볼트부(113)와 결합하는 너트홈(122)을 형성한다.
상기 너트홈(122)은 지지부재(120)의 상면에 홈 형태로 형성될 수도 있고, 지지부재(120)를 관통하여 형성될 수도 있다. 관통홀로 형성되는 경우에는 몸체부(111)의 하단이 지지부재(120)의 저면으로 돌출되지 않도록 체결되는 것이 바람직하다. 지지부재(120)의 저면이 평탄하여야 리프트 핀(110)을 수직상태로 유지할 수 있기 때문이다.
한편, 리프트 핀(110)과 지지부재(120)가 결합한 후에 나사산이 더 이상 회전하지 않도록 도시된 바와 같이 지지부재(120)의 측면에서 너트홈(122)까지 관통하는 보조너트홈(124)을 형성하고 이를 통해 보조볼트(130)를 체결할 수도 있다.
상기 보조볼트(130)는 알루미늄 재질로 제조되는 것이 바람직하며, 단부가 볼트부(113)의 나사산을 압착함으로써 나사산의 회전을 방지하는 역할을 한다.
이와 같이 리프트 핀(110)의 하단에 볼트부(113)를 형성하고 지지부재(120) 의 중앙에 너트홈(122)을 형성하는 대신에, 지지부재(120)의 중앙부에 상부로 돌출되는 볼트를 형성하고, 몸체부(111)의 단부에 이에 대응하는 너트홈을 형성하는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 어셈블리(100)가 리프트 핀(110)을 수직상태로 유지하는 과정을 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이 기판안치대(12)가 하강하여 지지부재(120)가 챔버 저면(11a)에 닿은 후에 기판안치대(12)가 계속 하강하면, 리프트 핀의 헤드부(112)는 기울어진 기판(s)에 의해 수평방향으로 힘을 받게 된다.
종래에는 이 힘으로 인해서 리프트 핀(110)이 바깥쪽(도면상 왼쪽)으로 기울어졌으나, 적어도 몸체부(111)보다 큰 직경을 가지는 지지부재(120)를 리프트 핀(110)의 하단에 결합함으로써 기울어지는 현상이 방지된다.
따라서 기판안치대(12)가 하강하는 과정에서 리프트 핀(100)이 수직상태를 유지하게 되므로 리프트 핀 홀더(16)와의 간섭으로 인해 리프트 핀(100)이 부러지는 현상이 방지된다.
한편, 이와 같이 리프트 핀(110)의 하단에 지지부재(120)를 결합하면, 기판안치대(12)가 상승하였을 때 지지부재(120)의 하중이 리프트 핀(110)을 아래로 잡아당기는 역할을 하므로 리프트 핀(110)이 리프트 핀 홀(12a)에 끼이는 현상이 줄어들고 기판안치대(12)에 수직으로 매달린 상태를 유지할 수 있다.
그리고 리프트 핀(110)이 기판안치대(12)에 수직으로 매달린 상태에서 기판안치대(12)가 홈 포지션으로 하강하면, 지지부재(120)의 저면이 챔버 바닥에 동시에 닿게 된다.
따라서 리프트 핀(110)의 상단이 기판안치대(12)의 상부로 돌출되는 과정에서 기판(s)이 리프트 핀(110)의 상단에 수평방향의 힘을 가하더라도 지지부재(120)의 작용으로 인해 리프트 핀(110)이 수직상태를 유지할 수 있게 된다.
이러한 관점에서 리프트 핀(110)이 공정위치까지 상승한 기판안치대(12)에 매달려 있는 경우에도 수직상태를 유지하고 있는 것이 바람직하다.
도 9는 리프트 핀(110)의 헤드부(112)와 이에 대응하는 리프트 핀 홀(12a) 입구가 깔때기 형상을 가지는 경우를 도시한 것으로서, 이러한 형상으로 가공함으로써 리프트 핀의 헤드부(112)가 리프트 핀 홀(12a)의 입구로 인입되는 과정에서 리프트 핀(110)이 리프트 핀 홀(12a)의 중앙부로 자연스럽게 유도되어 리프트 핀(110)이 수직상태를 유지하기가 용이해진다.
한편, 기판(s)을 처리하기 위해서는 미리 기판(s)을 소정 온도까지 예열하여야 하는데, 이를 위해 기판안치대(12)의 내부에는 히터가 설치된다.
그런데 도 8에 도시된 바와 같이 기판안치대(12)가 홈포지션에 위치한 상태에서 기판안치대(12)의 온도를 높이면, 기판안치대(12)는 열팽창을 하고 지지부재(120)는 챔버 저면(11a)에 밀착되어 있으므로 리프트 핀(110)에 힘이 가해져서 부러지는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예와 같이 리프트 핀(110)의 하단에 지지부재(120)를 결합한 경우에는 기판안치대(12)를 상승시켜 지지부재(120)가 챔버 저면(11a)으로부터 이격된 상태에서 기판안치대(12)의 온도를 상승시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기판안치대의 상부로 리프트 핀이 돌출되어 기판을 들어올리는 과정에서 리프트 핀이 항상 수직상태를 유지할 수 있게 되므로 리프트 핀 홀더와의 간섭으로 인해 리프트 핀이 부러지는 현상이 방지된다.
또한 리프트 핀 어셈블리의 무게가 종래에 비하여 무거워지므로 기판안치대가 상승할 때 리프트 핀이 수직상태를 유지하기가 용이해지며, 이에 따라 리프트 핀이 리프트 핀 홀에 끼여서 기판안치대의 상부로 돌출되어 기판을 들뜨게 하는 현상도 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판안치대를 관통하는 몸체부와 상기 몸체부의 상단에 형성되며 상기 몸체부보다 큰 직경을 가지는 헤드부를 가지는 리프트 핀;
    상기 리프트핀의 몸체부 하단에 결합하며, 상기 몸체부보다 큰 직경의 평탄한 저면을 가지는 지지부재
    를 포함하는 리프트 핀 어셈블리
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재의 지름은 상기 리프트 핀 길이의 1/10 이상인 리프트 핀 어셈블리
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재의 지름은 20mm 이상인 리프트 핀 어셈블리
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재는 테프론 재질로 제조되는 리프트 핀 어셈블리
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재의 저면에는 마찰력 강화면이 형성된 리프트 핀 어셈블리
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체부의 하단에는 제1 결합수단이 형성되고, 상기 지지부재의 중앙에는 상기 제1 결합수단과 체결되는 제2 결합수단이 형성되는 리프트 핀 어셈블리
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1,2 결합수단은 볼트 또는 너트홈을 포함하는 리프트 핀 어셈블리
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재에는 상기 지지부재를 관통하여 상기 몸체부 하단을 고정하는 보조결합수단이 결합하는 리프트 핀 어셈블리
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프트 핀의 헤드부는 깔때기 형상으로 제조되는 리프트 핀 어셈블리
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101281403B1 (ko) * 2011-11-07 2013-07-02 주식회사 엘지실트론 에피텍셜 반응기 및 에피텍셜 반응기의 리프트 핀
KR101346851B1 (ko) * 2007-12-28 2014-01-03 주성엔지니어링(주) 기판분리수단
KR20150071382A (ko) * 2013-12-18 2015-06-26 주성엔지니어링(주) 리프트 핀 어셈블리 및 이를 구비하는 기판 처리 장치

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KR20150071382A (ko) * 2013-12-18 2015-06-26 주성엔지니어링(주) 리프트 핀 어셈블리 및 이를 구비하는 기판 처리 장치

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