가동부재를 가지는 기판지지핀 홀더 및 이를 포함하는기판처리장치 document_id A220623046519

본 발명은 반도체소자 또는 액정표시소자의 제조장치에 사용되는 기판지지핀에 관한 것으로서, 구체적으로는 기판을 지지하기 위하여 기판안치대에 결합되는 기판지지핀 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 기판처리장치의 내부에서 진행된다. 도 1은 이러한 기판처리장치(10)를 예시한 것으로서, 특히 액정표시소자의 제조를 위하여 플라즈마를 이용하여 기판에 박막을 증착하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치를 나타낸 개략 단면도이다. 상기 기판처리장치(10)는 일정한 반응공간을 가지는 챔버(11), 상기 챔버(11)의 내부에 위치하며 상면에 기판(s)을 안치하는 기판안치대(12), 상기 챔버(11)의 상부를 밀폐하는 플라즈마 전극(14), 상기 기판안치대(12)의 상부로 원료가스를 분사하며 상기 플라즈마 전극(14)의 하부에 일정 간격 이격되어 결합하는 가스분배판(13), 상기 플라즈마 전극(14)을 관통하여 상기 가스분배판(13)의 상부로 원료물질을 공급하는 가스공급관(15), 상기 플라즈마 전극(14)에 RF전력을 공급하는 RF전원(16)을 포함한다. 챔버(11)의 하부에는 잔류가스를 배출하고 소정의 진공압력을 유지하기 위한 배기구(18)가 형성된다. 이러한 기판처리장치(10)에서 기판안치대(12)에 기판(s)을 안치하고, RF전원(16)을 통해 플라즈마 전극(14)에 RF전력을 인가하면, 접지된 기판안치대(12)와 플라즈마 전극(14), 보다 구체적으로는 기판안치대(12)와 가스분배판(13)의 사이에서 RF전기장이 형성된다. 이때 원료가스가 공급되면 RF전기장에 의해 전자가 가속되어 중성기체와 충돌함으로써 활성종, 이온 및 전자의 혼합체인 플라즈마가 생성되며, 이렇게 생성된 활성종 및 이온이 기판(s)의 표면에 입사하여 박막을 형성한다. 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 기판지지핀(17)이 필요하다. 기판지지핀(17)은 기판안치대(12)에 형성된 핀홀(12a)에 결합되며 기판안치대(12)에 고정되지는 않는다. 따라서 도 1과 같이 기판안치대(12)가 공정영역까지 상승한 상태에서는 기판지지핀(17)의 상단부가 핀홀(12a) 주변의 걸림턱에 걸림으로써 기판지지핀(17)이 기판안치대(12)의 돌출부에 매달리는 상태가 된다. 이러한 상태에서 공정을 마치고 기판안치대(12)가 하강하면 도 2에 도시된 바와 같이 기판지지핀(17)의 하단이 챔버 저면(11a)에 닿으면서 기판지지핀(17)의 상단이 기판안치대(12)의 상부로 돌출된다. 이로 인해 기판안치대(12)에 안치되어 있던 기판(s)이 기판지지핀(17)에 의해 들어올려지면서 기판안치대(12)로부터 분리된다. 도 3은 기판지지핀(17)과 기판안치대(12)의 결합관계를 보다 상세히 나타낸 부분단면도로서, 기판지지핀(17)은 통상 세라믹으로 제조되며, 몸체(17a)와 몸체(17a)의 상단에 형성되어 몸체보다 상대적으로 큰 직경을 가지는 핀헤드(17b)를 포함하여 이루어진다. 기판지지핀(17)의 몸체(17a)는 기판안치대(12)의 핀홀(12a)을 관통하여 설치되며, 기판(s)이 안치되었을때 기판지지핀(17)의 핀헤드(17b)가 기판안치대(15)의 상면으로 돌출되지 않아야 하기 때문에 상기 핀홀(12a)의 상단부는 상기 핀헤드(17b)가 수용될 수 있을 정도의 직경을 가져야 한다. 또한 기판안치대(12)가 상승하였을 때 기판지지핀(17)이 하부로 빠지지 않도록 핀홀(12a)의 내부에는 핀헤드(17b)가 걸릴 수 있는 돌출부(12b)가 내측으로 형성된다. 또한 핀홀(12a)의 내부, 특히 상기 돌출부(12b)의 하부에는 기판지지핀(17)이 알루미늄 재질의 기판안치대(12)와 접촉하는 것을 방지하고 기판지지핀(17)의 안정적인 상하운동을 가이드하는 역할을 하는 기판지지핀홀더(19)가 삽입된다. 그런데 기판안치대(12)는 통상 중앙부만이 지지대에 의하여 지지되기 때문에 그 주변부는 자중(自重)과 열적 변형으로 인하여 하부로 처지는 현상이 발생하게 된다. 특히 최근에 기판의 대면적화가 가속화되면서 기판안치대(12)의 면적도 함께 증가하고 있는 바, 이로 인하여 기판안치대(12) 주변부에서의 처짐현상은 더욱 심해질 수 있다. 기판안치대(12)의 주변부에서 이러한 변형이 발생하면, 특히 기판지지핀(17)의 핀헤드가 상부로 돌출되는 과정에서 기판지지핀(17)이 파손되는 경우가 빈번하다. 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 승강하는 기판안치대(12)와 기판지지핀(17)의 마찰을 최소화하기 위해서는 기판지지핀(17)이 항상 수직으로 세워져야 한다. 그런데 기판안치대(12)의 주변부에서 처짐현상이 발생하면 도 4에 도시된 바와 같이 기판안치대(12)가 기울어지므로, 기판안치대(12)가 하강하여 기판지지핀(17)이 기판(s)을 들어올릴 때 기판지지핀(17)이 기판안치대(12) 또는 기판지지핀 홀더(19)에 접하는 경우가 발생한다. 만일 이러한 상태에서 기판안치대(12)가 계속 하강하면, 접촉부위에 응력이 집중되어 기판지지핀(17)이 파손되는 것이다. 일단 기판지지핀(17)이 파손되면 이를 교체하기 위해서 기판처리장치(10)의 운전을 정지해야 하고, 교체작업 후에 챔버내부를 다시 세팅하는데 상당한 시간이 소요되기 때문에 생산성에 큰 손실을 가져오게 된다.