KR20210073234A - 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원판 형상으로 상면에 둘레 방향을 따라 기판이 안착될 수 있도록 상면이 오목하게 형성된 포켓홈부가 복수개 형성되어 있는 서셉터와, 상기 서셉터 하부에 연결되어 상기 서셉터를 회전 구동시키는 샤프트 및 상기 포켓홈부에 안착되며 상면에 상기 기판이 안착되는 새틀라이트를 포함하는 기판 지지대로서, 상기 서셉터는 상기 새틀라이트를 부유시키기 위하여 상기 포켓홈부 중앙 부분에 형성되어, 상기 서셉터 내부에 형성된 제 1 리프팅 가스 유로를 통해 유입된 리프팅 가스가 분사되는 리프팅 가스 홀; 및 상기 포켓홈부에서 부유된 상기 새틀라이트를 회전 구동하도록 상기 포켓홈부 가장자리 부분에 형성되어, 상기 서셉터 내부에 형성된 제 1 운동 가스 유로를 통해 유입된 운동 가스가 분사되는 운동 가스 홀;을 포함하고, 상기 샤프트는 외부로부터 공급되는 상기 리프팅 가스를 상기 제 1 리프팅 가스 유로로 전달하는 제 2 리프팅 가스 유로; 및 외부로부터 공급되는 상기 운동 가스를 상기 제 1 운동 가스 유로로 전달하는 제 2 운동 가스 유로;를 포함할 수 있다.

Description

기판 지지대, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate supporting module, Apparatus for processing substrate and method of processing substrate}
본 발명은 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판 상에 박막을 증착하기 위한 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자나 디스플레이 소자 혹은 태양전지를 제조하기 위해서는 진공 분위기의 공정 챔버를 포함하는 기판 처리 장치에서 각종 공정이 수행된다. 예컨대, 공정 챔버 내에 기판을 로딩하고 기판 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 이때, 기판은 공정 챔버 내에 설치된 기판 지지대에 지지되며, 기판 지지대와 대향되도록 기판 지지대의 상부에 설치되는 샤워 헤드를 통해 공정 가스를 기판으로 분사할 수 있다.
이때, 기판에 균일한 박막의 성장을 위해서는 기판이 안착되는 서셉터 자체가 회전할 뿐만 아니라, 기판을 수용하고 있는 포켓홈부도 회전하도록 하는 것이 필요할 수 있다. 즉, 기판이 반응 가스에 노출되는 동안 자전을 함으로써 박막의 성장이 실질적으로 균일하게 이루어지도록 유도할 수 있는 것이다. 이를 위한, 기판 처리 장치는, 상면에 기판을 지지할 수 있는 새틀라이트(Satellite)가 포켓홈부에 안착되며, 새틀라이트에 중심축을 기준으로 반원 방향의 가스 그루브 홈을 형성하여, 분사되는 가스 유동을 통해 기판을 회전시킬 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은, 한 개의 가스홀에서 바로 다수의 가스 그루브 홈으로 분기되는 구조로서, 새틀라이트의 리프팅과 회전을 하나의 가스 홀에서 시키고 있어, 리프팅과 회전을 안정적으로 제어하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 고속 RPM을 위하여 유량을 증가 시에 새틀라이트의 진동이 커지고, 초기 구동시 리프팅이 충분하지 못한 상태에서 새틀라이트가 회전되기 때문에 파티클이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 처리 공정 중 기판 지지대의 포켓홈부에 안착된 새틀라이트의 리프팅과 회전 운동을 개별로 제어하여 새틀라이트의 부유 및 회전이 안정적으로 이루어지도록 함으로써, 기판에 박막의 성장이 보다 균일하게 이루어지도록 할 수 있는 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 지지대가 제공된다. 상기 기판 지지대는, 원판 형상으로 상면에 둘레 방향을 따라 기판이 안착될 수 있도록 상면이 오목하게 형성된 포켓홈부가 복수개 형성되어 있는 서셉터와, 상기 서셉터 하부에 연결되어 상기 서셉터를 회전 구동시키는 샤프트 및 상기 포켓홈부에 안착되며 상면에 상기 기판이 안착되는 새틀라이트를 포함하는 기판 지지대로서, 상기 서셉터는 상기 새틀라이트를 부유시키기 위하여 상기 포켓홈부 중앙 부분에 형성되어, 상기 서셉터 내부에 형성된 제 1 리프팅 가스 유로를 통해 유입된 리프팅 가스가 분사되는 리프팅 가스 홀; 및 상기 포켓홈부에서 부유된 상기 새틀라이트를 회전 구동하도록 상기 포켓홈부 가장자리 부분에 형성되어, 상기 서셉터 내부에 형성된 제 1 운동 가스 유로를 통해 유입된 운동 가스가 분사되는 운동 가스 홀;을 포함하고, 상기 샤프트는 외부로부터 공급되는 상기 리프팅 가스를 상기 제 1 리프팅 가스 유로로 전달하는 제 2 리프팅 가스 유로; 및 외부로부터 공급되는 상기 운동 가스를 상기 제 1 운동 가스 유로로 전달하는 제 2 운동 가스 유로;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판 지지대는, 상기 복수의 포켓홈부 각각에 형성되어 있는 상기 리프팅 가스 홀과 연결된 각각의 제 1 리프팅 가스 유로는 단일의 상기 제 2 리프팅 가스 유로와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판 지지대는, 상기 제 2 리프팅 가스 유로는 상기 복수의 포켓홈부 각각에 형성되어 있는 상기 리프팅 가스 홀과 연결된 제 1 리프팅 가스 유로와 각각 연결되도록 복수개 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판 지지대는, 상기 서셉터는 상기 포켓홈부 중심부에 위치 고정 돌기가 형성되고, 상기 리프팅 가스 홀은 상기 위치 고정 돌기 주변에 형성되며, 상기 새틀라이트는 하면에 상기 위치 고정 돌기의 적어도 일부분이 삽입되는 돌기 홈부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판 지지대는, 상기 새틀라이트는 상기 운동 가스 홀에 대응되는 하면의 가장자리를 따라 상기 운동 가스 홀로부터 분사된 상기 운동 가스에 의하여 상기 새틀라이트에 회전력을 전달하는 회전 패턴부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판 지지대는, 상기 운동 가스 홀은 상기 포켓홈부의 바닥면에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 샤프트는, 상기 샤프트 측면부로부터 소정의 깊이를 가지고 상기 샤프트의 원주 방향으로 절삭되어 링형상의 절삭부로 형성되며 상기 샤프트의 길이 방향으로 이격 배치된 복수의 샤프트 링홈부; 및 상기 복수의 샤프트 링홈부의 일측에 형성되는 복수의 샤프트 탭부;를 포함하고, 상기 제 2 리프팅 가스 유로는, 리프팅 가스를 상기 서셉터에 공급할 수 있도록 상기 샤프트의 상면에서 상기 제 1 리프팅 가스 유로와 연통되고, 상기 샤프트의 상면에서 하면까지 관통되어 형성되고, 각각의 상기 제 2 운동 가스 유로는, 운동 가스를 상기 서셉터에 공급할 수 있도록 상기 샤프트의 상면에서 상기 제 1 운동 가스 유로와 각각 연통되고, 상기 샤프트의 상면에서 상기 샤프트 링홈부로 각각 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 샤프트를 회동 실링하도록 상기 샤프트의 주변을 둘러싸도록 형성되는 자성 유체 씰부;를 포함하고, 상기 자성 유체 씰부는, 내측면에서 외측면으로 관통되어 상기 제 2 운동 가스 유로와 각각 연통되는 복수의 제 3 운동 가스 유로가 형성되고, 각각의 상기 제 3 운동 가스 유로가 배관을 통하여 운동 가스 공급부에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 복수의 기판들을 처리할 수 있는 처리 공간이 형성되는 공정 챔버; 상기 복수의 기판들을 지지할 수 있도록 상기 공정 챔버의 상기 처리 공간에 구비되어, 상기 공정 챔버의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치되는 상기 기판 지지대; 및 상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어, 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 가스 분사부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판을 처리하는 방법이 제공된다. 본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 공정 챔버 내 상기 기판 지지대 상에 상기 기판을 로딩시키는 로딩 단계; 상기 리프팅 가스 공급부에서 공급되는 리프팅 가스를 상기 서셉터에 형성된 상기 복수의 포켓홈부로부터 분사시켜 상기 복수의 기판들이 안착된 상태로 상기 복수의 새틀라이트를 상기 복수의 포켓홈부로부터 부유시키는 단계; 상기 운동 가스 공급부에서 공급되는 운동 가스를 상기 서셉터에 형성된 상기 복수의 포켓홈부로부터 상기 복수의 새틀라이트로 분사시켜 상기 복수의 기판들이 상기 서셉터 상에서 자전되도록 부유된 상태의 상기 복수의 새틀라이트를 상기 서셉터 상에서 회전시키는 단계; 및 상기 가스 분사부를 통해서 상기 공정 챔버 내에 처리 가스를 분사하여 상기 복수의 기판들을 처리하기 위한 공정을 진행하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지대 및 기판 처리 장치에 따르면, 기판의 처리 공정 시 리프팅 가스로 새틀라이트를 충분히 상승시킨 후에 운동 가스로 새틀라이트를 회전시켜 운동 가스 유량에 따라 고속 회전 가능하며, 파티클의 발생을 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 기판의 처리 공정 중 기판 지지대의 포켓홈부에 안착된 기판의 자전 운동이 안정적으로 이루어지도록 하여, 기판에 박막의 성장이 보다 균일하게 이루어지도록 유도함으로써, 기판의 처리 품질을 높이고 공정 수율을 증가시키는 효과를 가지는 기판 지지대 및 기판 처리 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 기판 지지대를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3(a)는 일 실시예에 따른 기판 지지대의 포켓홈부에서 연장되는 제 1 리프팅 가스 유로를 나타내는 단면도이고, 도 3(b)는 다른 실시예에 따른 기판 지지대의 포켓홈부에서 연장되는 제 1 리프팅 가스 유로를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 포켓홈부에서 연장되는 제 1 운동 가스 유로를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 새틀라이트의 후면을 나타내는 후면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지대의 샤프트를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트와 자성 유체 씰부의 연결을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지대의 디스크 클램프를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 종래기술에 따른 기판의 회전 속도와 리프팅 높이변화의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 기판 기판의 회전 속도와 리프팅 높이변화의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 기판 지지대(1000)를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 포켓홈부(120)에서 연장되는 제 1 리프팅 가스 유로(130) 및 제 1 운동 가스 유로(140)를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 크게 기판 지지대(1000), 공정 챔버(2000) 및 가스 분사부(3000)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(1000)는 서셉터(100)와, 새틀라이트(200), 샤프트(500) 및 자성 유체 씰부(600)을 포함할 수 있으며, 자세한 설명은 후술하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(2000)는, 기판(S)을 처리할 수 있는 처리 공간이 형성되는 챔버 몸체(2200)를 포함할 수 있다. 챔버 몸체(2200)는 내부에 원형 또는 사각 형상으로 형성되는 처리 공간이 형성될 수 있다. 상기 처리 공간에서는 상기 처리 공간에 설치된 기판 지지대(1000)에 지지되는 기판(S) 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다.
또한, 챔버 몸체(2200)의 하측에는 기판 지지대(1000)를 둘러싸는 형상으로 복수의 배기 포트(E)가 설치될 수 있다. 배기 포트(E)는, 배기관을 통하여 공정 챔버(2000) 외부에 설치된 메인 진공 펌프(6000)와 연결될 수 있다. 또한, 배기 포트(E)는 공정 챔버(2000)의 처리 공간 내부의 공기를 흡입함으로써, 처리 공간 내부의 각종 처리 가스를 배기시키거나 처리 공간 내부에 진공 분위기가 형성될 수 있다.
도시되진 않았지만, 챔버 몸체(2200)의 측면에는 기판(S)을 상기 처리 공간으로 로딩 또는 언로딩할 수 있는 통로인 게이트가 형성될 수 있다. 아울러, 상방이 개방된 챔버 몸체(2200)의 상기 처리 공간은 탑 리드(2100)에 의해 폐쇄될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(1000)는, 기판(S)을 지지할 수 있도록 공정 챔버(2000)의 상기 처리 공간에 구비되어, 공정 챔버(2000)의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 예컨대, 기판 지지대(1000)는, 기판(S)을 지지할 수 있는 서셉터나 테이블 등을 포함하는 기판 지지 구조체일 수 있다.
이때, 가스 분사부(3000)는 기판 지지대(1000)와 대향되도록 공정 챔버(2000) 상부 중심부에 형성되어, 하부의 기판들을 향하여 상기 공정 가스를 분사할 수 있으며, 또한, 기판 지지대(1000)와 대향되도록 공정 챔버(2000)의 상부에 형성되어, 상기 공정 가스가 하부의 복수의 기판들(S)을 향하여 상기 공정 가스가 낙하하도록 분사할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는 리프팅 가스 유로들을 통하여 리프팅 가스 공급부(4000)가 연결될 수 있다. 리프팅 가스 공급부(4000)는 기판 지지대(1000)에 형성된 복수의 포켓홈부(120)에 유입되는 리프팅 가스를 공급할 수 있으며, 기판 지지대(1000)에 공급되는 리프팅 가스 유량을 제어할 수 있다.
기판의 처리 공정 시, 리프팅 가스 공급부(4000)에서 하나의 제 2 리프팅 가스 유로(530)로 리프팅 가스를 공급될 수 있다. 이어서, 공급되는 상기 리프팅 가스는 복수의 제 1 리프팅 가스 유로(130)를 통하여 복수의 새틀라이트(200)에 공급될 수 있다. 따라서, 복수의 새틀라이트(200)가 회전되기 전에, 서셉터(100) 상면에 안착된 복수의 새틀라이트(200)를 충분히 부유시킬 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는 운동 가스 유로들을 통하여 복수의 운동 가스 공급부(5000)가 연결될 수 있다. 운동 가스 공급부(5000)는 기판 지지대(1000)에 형성된 복수의 포켓홈부(120)에 유입되는 운동 가스를 개별적으로 공급할 수 있다. 이에 따라, 복수의 포켓홈부(120)에 공급되는 상기 운동 가스 유량을 각각 개별적으로 제어할 수 있다.
복수의 기판들(S)에 대한 처리 공정 수행 중 어느 하나의 새틀라이트(200)가 서셉터(100)의 포켓홈부(120)로부터 이탈될 경우에도, 다른 포켓홈부(120)에서 회전하고 있는 새틀라이트(200)에 영향을 주지 않은 상태로 공정 진행 및 중단이 가능하다.
즉, 본 발명의 가스 처리 장치는, 리프팅 가스를 공급하여 복수의 새틀라이트(200)를 부유시킨 이후에, 운동 가스를 공급하여 복수의 새틀라이트(200)를 회전시키는 것이다. 본 발명의 가스 처리 장치는 리프팅 및 회전을 위한 별도의 가스를 순차적으로 공급함으로써, 복수의 새틀라이트(200)의 부유와 회전 운동을 각각 진행할 수 있고, 운동 가스 유량에 따라 고속 회전으로 제어가 가능하며, 파티클의 발생을 감소시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 기판 지지대(1000)를 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(1000)는 서셉터(100)와, 새틀라이트(200), 샤프트(500) 및 자성 유체 씰부(600)을 포함할 수 있다.
서셉터(100)는 원판 형상으로 형성되어 공정 챔버(2000)의 처리 공간에 설치되고, 복수의 기판들이 안착될 수 있도록, 상면에 오목하게 복수의 포켓홈부(120)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 서셉터(100)는, 복수의 기판들(S)을 한번에 처리할 수 있도록 상면에 복수의 포켓홈부(120)가 회전축을 중심으로 방사상으로 등각 배치되는 서셉터 몸체(110)와, 서셉터 몸체(110)의 상면에 형성되어 상기 복수의 기판들과 대응되는 형상으로 형성되는 복수의 포켓홈부(120)가 형성될 수 있다.
서셉터(100)는 포켓홈부(120)의 바닥면에 형성된 리프팅 가스 홀(30) 및 운동 가스 홀(40)이 형성되고, 리프팅 가스 홀(30)에서 서셉터(100) 하면까지 내부로 관통된 제 1 리프팅 가스 유로(130) 및 제 1 운동 가스 유로(140)가 형성될 수 있다.
리프팅 가스 홀(30)은 복수의 포켓홈부(120)의 중앙에 각각 형성된다. 이때, 리프팅 가스 홀(30)은 리프팅 가스가 공급되어 복수의 새틀라이트(200)를 부유시킬 수 있도록, 제 1 리프팅 가스 유로(130)의 적어도 일구간이 서셉터(100)에 대하여 수직방향으로 형성될 수 있다. 즉, 제 1 리프팅 가스 유로(130)에서 공급되는 리프팅 가스는 새틀라이트(200)에 대하여 각각 수직 방향으로 공급될 수 있다.
예컨대, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 서셉터 몸체(110)의 상부에는 회전축을 중심으로 동일한 거리에 등각으로 6개의 포켓홈부(120)가 형성될 수 있다. 이때, 각각의 포켓홈부(120)의 중심부에는 위치 고정 돌기(31)가 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 포켓홈부(120)의 중심부에 원기둥 형상의 위치 고정 돌기(31)가 돌출되어 형성될 수 있다. 또한, 복수의 새틀라이트(200)의 하면 중심축에는 위치 고정 돌기(31)의 적어도 일부분을 삽입되는 돌기 홈부(220)가 형성될 수 있다.
각각의 위치 고정 돌기(31)는 서셉터(100) 내부에 안착되는 각각의 새틀라이트(200)와 결합될 수 있으며, 새틀라이트(200)가 회전 시 새틀라이트(200)의 위치를 고정시킬 수 있다.
이에 따라, 복수의 새틀라이트(200)가 위치 고정 돌기(31)가 삽입된 돌기 홈부(220)를 중심으로 부유 및 회전 운동을 함으로써, 복수의 새틀라이트(200)의 회전 운동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 가이드할 수 있다.
리프팅 가스 홀(30)은 위치 고정 돌기(31) 주변에 형성될 수 있으며, 포켓홈부(120)에서 새틀라이트(200)가 부유될 수 있도록, 포켓홈부(120)의 중앙부에서 위치 고정 돌기(31)에 가까운 주변부에 형성될 수 있다.
각각의 리프팅 가스 홀(30)은 서셉터(100) 내부에 형성된 제 1 리프팅 가스 유로(130)가 연결될 수 있다.
제 1 리프팅 가스 유로(130)는 서셉터(100)의 하면에서 복수의 리프팅 가스 홀(30)까지 내부로 관통될 수 있다. 이때, 제 1 리프팅 가스 유로(130)는, 각각의 포켓홈부(120) 바닥면의 중심부에서 연장되는 복수의 유로가 결합되어 서셉터(100)의 하면 중심부로 연통될 수 있다.
즉, 제 1 리프팅 가스 유로(130)는 서셉터(100) 하부에서부터 여러 갈래로 분개되어 형성되는 유로로서, 예컨대, 리프팅 가스가 서셉터(100)의 하면에 형성된 하나의 유입구에서 유입되어, 복수의 포켓홈부(120)에 형성된 복수의 리프팅 가스 홀(30)로 각각 공급될 수 있다.
또한, 리프팅 가스 홀(30)로부터 소정길이의 이격된 거리까지의 수직 구간(A)은 새틀라이트(200)에 대하여 수직으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 리프팅 가스가 제 1 리프팅 가스 유로(130)에서 새틀라이트(200)에 수직으로 유입되어 새틀라이트(200)를 안정적으로 부유시킬 수 있다.
상기 리프팅 가스는 샤프트(500)를 통하여 각각의 제 1 리프팅 가스 유로(130)에 모두 유입될 수 있다. 유입된 상기 리프팅 가스는 각각의 리프팅 가스 홀(30)에서 각각의 새틀라이트(200)를 향하여 공급된다.
여기서, 상기 리프팅 가스는 새틀라이트(200)를 부유할 수 있도록 압력을 제공하는 가스로서, 질소 가스와 같은 불활성 가스를 리프팅 가스로 이용할 수 있다.
또한, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 리프팅 가스 홀(30)은 위치 고정 돌기(31)의 주변부에 소정의 폭을 가지고 형성되는 링형상의 리프팅 가스 패스(32)와 연결될 수 있다. 즉, 리프팅 가스 홀(30)은 제 1 리프팅 가스 유로(130)의 일부분부터 리프팅 가스 홀(30) 외부까지 소정의 구간에 원기둥 형상의 위치 고정 돌기(31) 의 주변에 튜브 형상으로 형성된 리프팅 가스 패스(32)로 연결될 수 있다.
이에 따라, 리프팅 가스 패스(32)로 리프팅 가스가 유입될 경우, 복수의 새틀라이트(200)의 하부는 리프팅 가스로부터 튜브 형상으로 압력을 받아 안정적으로 부유하게 될 수 있다.
복수의 운동 가스 홀(40)은 복수의 포켓홈부(120)의 일측에 형성된다. 이때, 복수의 운동 가스 홀(40)은 운동 가스가 공급되어 복수의 새틀라이트(200)를 회전시킬 수 있도록, 제 1 운동 가스 유로(140)의 적어도 일부분이 서셉터(100)에 대하여 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 제 1 운동 가스 유로(140)는 포켓홈부(120)의 바닥면에서 분사되는 상기 운동 가스가 새틀라이트(200)의 접선방향으로 유입되어 새틀라이트(200)를 회전 시킬 수 있도록, 포켓홈부(120) 바닥면에서 서셉터(100) 내부의 소정 거리까지 새틀라이트(200)의 접선과 평행한 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
예컨대, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 서셉터 몸체(110)의 상부에는 회전축을 중심으로 6개의 포켓홈부(120)가 등각으로 형성될 수 있다. 이때, 운동 가스 홀(40)은 각각의 포켓홈부(120)의 중심으로부터 일정거리 이격된 지점에 각각 형성될 수 있다. 각각의 운동 가스 홀(40)은 서셉터(100) 내부에 형성된 복수의 제 1 운동 가스 유로(140)에 각각 연결될 수 있다.
복수의 운동 가스 홀(40)에서는 일정한 압력의 가스가 유입될 수 있다. 포켓홈부(120)의 상부에 리프팅 가스로 인하여 부유되어 있는 새틀라이트(200)가 포켓홈부(120)에서 이탈하지 않고 회전할 수 있도록, 새틀라이트(200)의 하부 주변부로 운동 가스가 유입될 수 있다. 이때, 유입되는 운동 가스의 압력으로 인하여 부유된 상태의 새틀라이트(200)가 회전될 수 있는 것이다.
제 1 운동 가스 유로(140)는 샤프트(500)의 상면에서 복수의 운동 가스 홀(40)까지 서셉터(100) 내부로 연결될 수 있다. 또한, 복수의 운동 가스 홀(40)로부터 소정 거리까지의 연장된 경사 구간(B)은 새틀라이트(200)에 대하여 접선 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 운동 가스가 제 1 운동 가스 유로(140)에서 새틀라이트(200)에 접선 방향으로 유입되어, 복수의 새틀라이트(200)를 회전시킬 수 있다.
도 1 및 도2에 도시된 바와 같이, 새틀라이트(200)는 서셉터(100)를 통해 공급되는 가스의 압력에 의해 부유 된 상태로 회전되어, 상면에 안착된 각각의 기판들(S)을 자전시킬 수 있도록, 포켓홈부(120)의 내부에 각각 안착되는 원판 형상으로 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 새틀라이트(200)는, 서셉터(100)를 통해 공급되는 리프팅 가스의 압력에 의해 부유되고, 운동 가스에 의하여 회전되어, 그 상면에 안착된 기판(S)을 자전시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 새틀라이트(200)의 후면을 나타내는 후면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 새틀라이트(200)는, 제 1 운동 가스 유로(140)에서 유입되는 운동 가스가 부딪칠 수 있도록, 복수의 새틀라이트(200)의 후면 지점의 가장자리부에 회전 패턴부(210) 를 형성할 수 있다. 이때, 회전 패턴부(210) 는 새틀라이트(200)의 후면에서 포켓홈부(120) 내에 형성된 운동 가스 홀(40)에 대응되어 형성될 수 있다.
회전 패턴부(210)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 새틀라이트(200)의 후면의 중심축에서 일정거리 이격된 지점에서부터 바람개비 형상의 홈으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 1 운동 가스 유로(140)를 통하여 경사 구간(B)을 지나 운동 가스 홀(40)에서 공급되는 가스가 홈형상의 단턱부에 부딪히는 압력으로 인하여 상부의 새틀라이트(200)가 회전될 수 있다. 여기서, 상기 홈형상의 단턱부는 회전 패턴부(210) 일 수 있다.
다른 실시예의 회전 패턴부(210)는, 복수의 새틀라이트(200)의 후면의 중심축에서 일정거리 이격된 지점에서부터 지름선 방향으로 돌출될 벽체 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 회전 패턴부(210)는 복수의 새틀라이트(200)의 원주를 따라 복수개가 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 제 1 운동 가스 유로(140)를 통하여 경사 구간(B)을 지나 복수의 운동 가스 홀(40)에서 공급되는 가스가 돌출부에 부딪히는 압력으로 인하여 복수의 새틀라이트(200)가 회전될 수 있다.
회전 패턴부(210), 반드시 도 5에 국한되지 않고, 복수의 새틀라이트(20)에 필요한 회전력에 따라 폭이나 형상이 매우 다양하게 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지대의 샤프트(500)를 나타내는 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 샤프트(500)는 서셉터(100)에 연결되고, 서셉터(100)를 회전시켜 복수의 기판들(S)을 공전시키도록 구동부(M)로부터 회전력을 전달받을 수 있다. 샤프트(200)는 서셉터(100)의 하부에 회전축과 일치하는 중심축을 가지도록 형성되어 서셉터(100)를 지지할 수 있으며, 구동부(M)로부터 서셉터(100)를 회전시키는 동력을 전달하여 서셉터(100)와 함께 회전될 수 있다.
또한, 내부에 리프팅 가스 유로들 및 운동 가스 유로들이 형성될 수 있다.
샤프트(500)는 복수의 샤프트 링홈부(510), 복수의 샤프트 탭부(520), 제 2 리프팅 가스 유로(530) 및 복수의 제 2 운동 가스 유로(540)를 포함할 수 있다.
복수의 샤프트 링홈부(510)는 샤프트(500) 측면부로부터 소정의 깊이를 가지고 샤프트(500)의 원주 방향으로 절삭되어 링형상의 절삭부로 형성되며 샤프트(500)의 길이 방향으로 이격 배치될 수 있다.
복수의 샤프트 탭부(520)는 복수의 제 2 운동 가스 유로(540)와 연결되도록 복수의 샤프트 링홈부(510)의 일측에 형성될 수 있다.
샤프트 링홈부(510)는 샤프트(500)의 외측면에서 내측방향으로 소정의 깊이를 가지고 샤프트(500)의 둘레에 홈으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 홈의 측면에 형성된 샤프트 탭부(520)가 복수의 포켓홈부(120)와 개별적으로 연결될 수 있도록, 복수의 샤프트 링홈부(510)가 복수의 포켓홈부(120)의 개수만큼 형성될 수 있다.
복수의 샤프트 링홈부(510)의 주변부는 자성 유체 씰부(600)로 실링되어, 복수의 샤프트 링홈부(510)가 샤프트(500)의 둘레를 감싸는 유로로서 가스가 유동될 수 있다.
복수의 샤프트 탭부(520)는 복수의 샤프트 링홈부(510)에 모두 형성되어, 복수의 샤프트 탭부(520)는 복수의 포켓홈부(120)와 각각 개별로 연통될 수 있다.
샤프트(500)는 제 1 리프팅 가스 유로(130)와 연통되어 상면에서 하면까지 내부로 관통된 제 2 리프팅 가스 유로(530)가 형성되고, 제 1 운동 가스 유로(140)와 각각 연통되어 상면에서 측면까지 내부로 관통된 제 2 운동 가스 유로(540)를 포함할 수 있다.
제 2 리프팅 가스 유로(530)는 상기 리프팅 가스를 서셉터(100)에 공급할 수 있도록 샤프트(500)의 상면에서 제 1 리프팅 가스 유로(130)와 연통되고, 샤프트의 상면에서 하면까지 관통되어 형성될 수 있다.
제 2 리프팅 가스 유로(530)는 샤프트(500) 내부의 중심부에 형성되어, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부에 형성된 리프팅 가스 공급부(4000)에 연결될 수 있다. 즉, 제 2 리프팅 가스 유로(530)는 리프팅 가스 공급부(4000)에서 공급받은 가스를 제 1 리프팅 가스 유로(130)에 전달하는 유로이다.
각각의 제 2 운동 가스 유로는, 상기 운동 가스를 서셉터(100)에 공급할 수 있도록 샤프트(500)의 상면에서 제 1 운동 가스 유로(140)와 각각 연통되고, 샤프트(500)의 상면에서 샤프트 링홈부(510)로 각각 연결될 수 있다.
제 2 운동 가스 유로(540)는 샤프트(500) 내부에 복수개로 형성될 수 있다. 복수의 제 2 운동 가스 유로(540)의 일측은 복수의 제 1 운동 가스 유로(140)에 각각 연결되고, 타측은 샤프트 탭부(520)에 연결될 수 있다. 즉, 제 2 운동 가스 유로(540)는 운동 가스 공급부(5000)에서 샤프트 탭부(520)를 통하여 공급받은 가스를 복수의 제 1 운동 가스 유로(140)에 전달하는 유로이다.
예컨대, 도 2 및 6에 도시된 바와 같이, 제 2 운동 가스 유로(540)는 제 2-1 운동 가스 유로(541) 및 제 2-2 운동 가스 유로(542)를 포함할 수 있다. 이때, 제 2-1 운동 가스 유로(541)는 일측은 서셉터(100)의 내부에 형성된 복수의 제 1 운동 가스 유로(140) 중 하나의 제 1 운동 가스 유로와 연결되고, 타측은 제 1 샤프트 링홈부(511)의 일측에 형성된 제 1 샤프트 탭부(521)에 연결될 수 있다.
이어서, 제 2-2 운동 가스 유로(542)는 일측은 서셉터(100)의 내부에 형성된 복수의 제 1 운동 가스 유로(140) 중 다른 하나의 제 1 운동 가스 유로와 연결되고, 타측은 제 2 샤프트 링홈부(512)의 타측에 형성된 제 2 샤프트 탭부(522)에 연결되도록 형성될 수 있다.
이때, 제 2-1 운동 가스 유로(541)와 제 2-2 운동 가스 유로(542)는 서로 다른 높이에 형성된 복수의 샤프트 링홈부(510)에 연결된다. 구체적으로, 제 2-1 운동 가스 유로(541)는 샤프트(500)의 상면으로부터 제 1 이격거리(L1)에 이격되어 형성되는 제 1 샤프트 링홈부(511)와 연결될 수 있다. 또한, 제 2-2 운동 가스 유로(542)는 샤프트(500)의 상면으로부터 제 1 이격거리(L1) 보다 긴 제 2 이격거리(L2)에 이격되어 형성되는 제 2 샤프트 링홈부(512)에 연결될 수 있다. 즉, 제 2-2 운동 가스 유로(542)는 제 2-1 운동 가스 유로(541) 보다 길게 형성될 수 있다.
이와 같이, 복수의 포켓홈부(120)와 복수의 새틀라이트(200) 사이에 형성된 내부공간이 각각의 운동 가스 유로에 개별적으로 연결될 수 있도록 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트(500)와 자성 유체 씰부(600)의 연결을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 샤프트(500)를 회동 실링하도록 샤프트(500)의 주변을 둘러싸고 결합되는 자성 유체 씰부(600)를 포함할 수 있다. 이때, 제 2 운동 가스 유로(540)는 샤프트(500)의 측부로부터 자성 유체 씰부(Magnetic Fluid Seal, 600) 내부에 형성된 제 3 운동 가스 유로(540)와 상기 배관을 통하여 운동 가스 공급부(5000)에 연결될 수 있다.
자성 유체 씰부(600)는 씰 홈부(610), 자성 유체(620), 씰 몸체(630) 및 제 3 운동 가스 유로(640)를 포함할 수 있다.
자성 유체 씰부(600)는 자성 유체(620)를 통하여 공간을 밀봉 할 수 있도록 형성된 유체 오-링(O-ring)으로서, 자성 유체(620)는 자성 나노 입자를 액체에 분산시킨 형태이다. 자성 유체(620)는 평소에는 다른 액체들과 같이 가만이 있다가 자기장이 가해지면 자기장이 있는 부분만 자기력선을 따라서 뾰족하게 솟아오르는 현상을 가지고 있으며, 이러한 자성 유체(620)를 포함하고 있는 자성 유체 씰부(600)에 자기장을 가하여 씰 내부의 공간을 밀봉시킬 수 있다.
씰 몸체(630)는 내부에 복수의 제 3 운동 가스 유로(640)가 형성되어, 제 3 운동 가스 유로(640)에 질소 가스와 같은 불활성 가스가 유동될 수 있다.
씰 홈부(610)는 자성 유체 씰부(600) 측면에 형성되어, 제 2 운동 가스 유로(540)와 제 3 운동 가스 유로(640)가 연결되도록 할 수 있다.
복수의 제 3 운동 가스 유로(640)는 자성 유체 씰부(600)의 내측면에서 외측면으로 관통되어 복수의 제 2 운동 가스 유로((540)와 각각 연통되고, 각각의 제 3 운동 가스 유로(640)는 상기 배관을 통하여 운동 가스 공급부(5000)에 연결될 수 있다.
자성 유체(620)는 씰 홈부(610)의 상부 및 하부에 형성되어, 제 2 운동 가스 유로(540), 제 3 운동 가스 유로(640) 및 제 2 운동 가스 유로(540)와 제 3 운동 가스 유로(640)가 연결되는 씰 홈부(610)가 외부와 차단된 상태를 유지하도록 할 수 있다.
구체적으로, 회전되는 샤프트(500)의 외측 둘레에 샤프트 링홈부(510)가 형성되어 샤프트(500)가 회전되어도 링형상으로 형성된 샤프트 링홈부(510)가 자성 유체 씰부(600)의 씰 홈부(610)에 항상 연통될 수 있다. 따라서, 회전되는 샤프트(600)에 형성된 제 2 운동 가스 유로(540)와 고정된 상태의 자성 유체 씰부(600)의 제 3 운동 가스 유로(640)가 연결된 상태일 수 있다.
이때, 제 2 운동 가스 유로(540)와 제 3 운동 가스 유로(640)가 연결되는 부분 이외에, 샤프트(500)와 자성 유체 씰부(600)의 접촉되어 마찰되는 부분에는 자성 유체(620)가 형성될 수 있다. 자성 유체(620)는 샤프트(500)의 회전 시에 자기장을 인가 받아 운동 가스 유로를 밀폐시킬 수 있다. 따라서, 자성 유체(620)로 인하여 샤프트(500)가 회전 시에도 마찰에 의한 마모, 발열 및 진동 등의 발생이 적을 수 있으며, 이에 따라, 기판들에 대한 처리 공정을 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지대(1000)의 디스크 클램프(300)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
기판 지지대(1000)는 디스크 클램프(300) 및 클램프 덮개(310)를 포함할 수 있다.
디스크 클램프(300)는 상부 외측에 단턱부(320)가 형성된 원통형으로 단턱부(320)에 서셉터(100)의 중앙부가 안착되어 결합될 수 있다. 디스크 클램프(300)의 하부는 샤프트(500)와 결합되는 샤프트 결합부(350)가 형성될 수 있다.
클램프 덮개(310)는 단턱부(320)에 결합된 서셉터(100)를 고정할 수 있도록 디스크 클램프(300)의 상부에 형성될 수 있다.
구체적으로, 디스크 클램프(300)의 상부에는 단턱부(320)가 형성되어 서셉터(100)가 안착될 수 있다. 이어서, 단턱부(320)에 안착된 서셉터(100)를 클램프 덮개(310)로 고정할 수 있다. 디스크 클램프(300)의 하부에는 샤프트 결합부(350)가 형성되어 서셉터(100)와 샤프트(500)의 조립 및 고정을 더욱 용이하게 할 수 있다.
디스크 클램프(300)는 내부에 복수의 리프팅 가스 연결 유로(330)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 리프팅 가스 연결 유로(330)는 샤프트(500)에 형성된 제 2 리프팅 가스 유로(530)와 서셉터(100)에 형성된 제 1 리프팅 가스 유로(130)가 연결되도록 형성될 수 있다. 즉, 리프팅 가스 연결 유로(330)는 하측에 형성된 하나의 유로에서 상측에 형성된 복수개의 유로로 분개되어 형성될 수 있다.
디스크 클램프(300)는 내부에 복수의 운동 가스 연결 유로(340)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 운동 가스 연결 유로(340)는 샤프트(500)에 형성된 복수의 제 2 운동 가스 유로(540)와 서셉터(100)에 형성된 제 1 운동 가스 유로(140)가 연결되도록 형성될 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 리프팅 가스 홀(30), 제 1 리프팅 가스 유로(130), 리프팅 가스 연결 유로(330), 제 2 리프팅 가스 유로(530) 및 제 3 리프팅 가스 유로(630)를 포함하는 리프팅 가스 유로들은 서로 연통되어 리프팅 가스 공급부(4000)와 연결된다. 이때, 리프팅 가스 공급부(4000)에서 리프팅 가스를 상기 리프팅 가스 유로들을 통하여 포켓홈부(120)의 바닥면에서 새틀라이트(200)의 하면으로 분사하여 새틀라이트(200)를 부유시킬 수 있는 것이다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 운동 가스 홀(40), 제 1 운동 가스 유로(140), 운동 가스 연결 유로(340), 제 2 운동 가스 유로(540) 및 제 3 운동 가스 유로(640)를 포함하는 운동 가스 유로들은 서로 연통되어 운동 가스 공급부(5000)와 연결된다. 이때, 운동 가스 공급부(5000)에서 운동 가스를 상기 운동 가스 유로들을 통하여 포켓홈부(120)의 바닥면에서 새틀라이트(200)의 하면의 접선 방향으로 분사하여 각각의 새틀라이트(200)를 회전시킬 수 있는 것이다.
이때, 복수의 포켓홈부(120)는 각각의 운동 가스 공급부(5000)와 연결되어 개별적으로 운동 가스를 공급가능 하여 제어가 가능한 것이다.
도 10 및 도 11은 각각 종래기술 및 본 발명에 따른 기판의 회전 속도와 리프팅 높이변화의 관계를 나타내는 그래프들이다.
종래기술의 실험에서는 하나의 가스 유입으로 리프팅과 회전운동을 할 경우, 시간에 따른 기판의 회전속도 및 부유 높이를 측정하였다. 종래기술의 기판 처리 장치는, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 일정 시간이 경과하여도 기판의 회전 속도는 일정하게 안정화 되지 못하고 지속적으로 증가하고 있는 것으로 나타난다.
또한, 종래기술의 기판 처리 장치는, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 초기 4초간 높이의 변화가 없이 회전운동만 수행되어, 기판(또는, 새틀라이트)과 서셉터 사이에 마찰에 의한 파티클이 발생할 수 있으며, 기판의 회전 속도(RPM)를 유지하면서 부유 높이를 조절하는 것이 불가능하였다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치를 통한 실험에서는, 리프팅과 회전 운동을 별도로 제어하는 가스를 공급할 경우, 시간에 따른 기판의 회전속도 및 부유 높이를 측정하였다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 기판의 회전 속도(12 RPM, 14 RPM, 19 RPM)에 따라 일정 시간 경과 후(24.4s, 27.6s, 79.2s)에 기판의 회전 속도는 안정화 되는 것으로 나타났다. 또한, 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 가스 유량을 늘림에 따라 기판의 부유높이가 점점 높아지고 있어, 기판 처리시에 공정에 따른 리프팅 가스의 유량을 제어하여 최적화할 수 있는 기판의 높이를 조절할 수 있다
즉, 복수의 새틀라이트(200)는, 복수의 리프팅 가스 홀(30)에서 공급되는 리프팅 가스의 압력으로 부유되고, 복수의 운동 가스 홀(40)에서 공급되는 운동 가스의 압력으로 회전될 수 있다. 이에 따라, 복수의 새틀라이트(200)는 안정적으로 부유한 후에 회전을 할 수 있으며, 회전 시 운동 가스의 유량에 따라 RPM 제어가 가능한 것을 알 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는 샤프트(500)의 내부에 하나의 제 2 리프팅 가스 유로(530)가 형성되는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 국한되지 않고, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 제 2 리프팅 가스 유로(531, 532)를 형성하여 각각의 포켓홈부(120)에 개별적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
또한, 제 2 리프팅 가스 유로(531, 532)는 복수개로 형성되어, 복수의 리프팅 가스 공급부(4100, 4200)로부터 유입되는 가스 유량을 개별적으로 제어할 수 있다.
예컨대, 복수의 포켓홈부(160)에서 복수의 기판들(S)이 안착되는 복수의 새틀라이트(200)를 개별적으로 부유시킬 수 있는 리프팅 가스를 각각의 리프팅 가스 공급부(4100, 4200)에서 공급할 수 있다. 이에 따라, 복수의 기판들(S)에 대한 처리 공정 수행 중, 하나의 새틀라이트(200)가 서셉터(100)의 포켓홈부(120)로부터 이탈되어도 다른 포켓홈부(120)에서 부유하고 있는 복수의 새틀라이트(200)에 영향을 미치지 않도록 하는 효과를 가질 수 있다.
그러므로, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 기판 지지대(1000) 및 이를 포함하는 기판 처리 장치는, 기판의 처리 공정 시 복수의 리프팅 가스 홀(30)를 통하여 리프팅 가스로 복수의 새틀라이트(200)를 충분히 상승시킬 수 있다. 이후에, 복수의 운동 가스 홀(40)를 통하여 운동 가스로 복수의 새틀라이트(200)를 회전시켜 기판이 충분히 부유되어 안정된 후에 회전시켜 운동 가스 유량에 따라 고속 회전을 가능하게 하며, 회전 시 파티클의 발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 포켓홈부(120)에 공급되는 운동 가스 유량을 개별적으로 제어가 가능하여 하나의 새틀라이트(200)가 포켓홈부(120)로부터 이탈되어도 실시간으로 감지가 가능하며, 다른 포켓홈부(120)에서 부유되어 회전하고 있는 복수의 새틀라이트(200)에 영향을 주지 않을 수 있다.
이에 따라, 기판(S)에 박막의 성장이 보다 균일하게 이루어지도록 할 수 있어, 기판(S)의 처리 품질을 높이고 공정 수율을 증가시키는 효과를 가질 수 있다. 또한, 가공이 어려운 서셉터(10)의 형상을 단순화하여 가공성을 향상하고 이에 따른 원가 절감 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 전술한 기판 처리 장치를 이용한 것으로서, 각각의 기판(S)이 안착된 각각의 새틀라이트(200)를 공정 챔버(2000) 내 기판 지지대(1000)에 안착시키는 로딩 단계, 리프팅 가스 공급부(4000)에서 공급되는 리프팅 가스를 서셉터(100)에 형성된 복수의 포켓홈부(120)로부터 분사시켜 복수의 기판들(S)이 안착된 상태로 복수의 새틀라이트(200)를 복수의 포켓홈부(120)로부터 부유시키는 단계, 운동 가스 공급부(5000)에서 공급되는 운동 가스를 서셉터(100)에 형성된 복수의 포켓홈부(120)로부터 복수의 새틀라이트(200)로 분사시켜 복수의 기판들(S) 서셉터(100) 상에서 자전되도록 부유된 상태의 복수의 새틀라이트(200)를 서셉터(100) 상에서 회전시키는 단계 및 가스 분사부(3000)를 통해서 공정 챔버(2000) 내에 처리 가스를 분사하여 상기 복수의 기판들(S)을 처리하기 위한 공정을 진행하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 기판 처리 공정 방법은, 복수의 기판들(S)의 처리 공정 시, 리프팅 가스로 복수의 새틀라이트(200)를 충분히 상승시킨 후에 운동 가스로 복수의 새틀라이트(200)를 회전시켜 운동 가스 유량에 따라 고속 회전을 가능하게 한다. 또한, 기판의 처리 공정 중 기판 지지대(1000)의 복수의 포켓홈부(120)에 안착된 복수의 기판들(S)의 자전 운동이 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다.
이때, 부유된 상태의 복수의 새틀라이트(200)를 서셉터(100) 상에서 회전시키는 단계 이후에, 복수의 새틀라이트(200)가 안착된 기판 지지대(1000)를 구동부(M)로부터 회전력을 공급받아 샤프트(500)를 통하여 기판 지지대(1000)를 회전시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 기판 지지대(1000)를 회전시키는 단계는, 기판 지지대(1000)가 회전 함으로써, 기판 지지대(1000)에 형성된 복수의 포켓홈부(120)에서 부유되어 회전하고 있는 상태의 복수의 새틀라이트(200)를 공전시킬 수 있다.
또한, 복수의 새틀라이트(200) 상에 안착시키는 로딩 단계 이후에, 복수의 새틀라이트(200)가 안착된 기판 지지대(1000)를 구동부(M)로부터 회전력을 공급받아 샤프트(500)를 통하여 기판 지지대(1000)를 회전시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 기판 지지대(1000)를 회전키시는 단계에서 복수의 새틀라이트(200)에 안착된 복수의 기판들(S)을 공전시킬 수 있으며, 부유시키는 단계 및 회전 시키는 단계에서 복수의 기판들(S)을 자전시킬 수 있다. 즉, 기판 지지대(1000)를 회전 시키는 단계, 복수의 새틀라이트(200)를 부유시키는 단계 및 복수의 새틀라이트(200)를 회전 시키는 단계는 공정의 특성에 따라 선택적으로 순서의 변경이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
A : 수직 구간
B : 경사 구간
S: 기판
E: 배기 포트
M : 구동부
100 : 서셉터
110 : 서셉터 몸체
120 : 포켓홈부
130 : 제 1 리프팅 가스 유로
140 : 제 1 운동 가스 유로
200 : 새틀라이트
210 : 회전 패턴부
300 : 디스크 클램프
310 : 디스크 덮개
320 : 단턱부
350 : 샤프트 결합부
500 : 샤프트
510 : 샤프트 링홈부
520 : 샤프트 탭부
530 : 제 2 리프팅 가스 유로
540 : 제 2 운동 가스 유로
600 : 자성 유체 씰
610 : 씰 홈부
620 : 자성 유체
630 : 씰 몸체
630 : 제 3 리프팅 가스 유로
640 : 제 3 운동 가스 유로
1000 : 기판 지지대
2000 : 공정 챔버
2100 : 탑 리드
2200 : 챔버 몸체
3000 : 가스 분사부
4000 : 운동 가스 공급부
5000 : 리프팅 가스 공급부

Claims (10)

  1. 원판 형상으로 상면에 둘레 방향을 따라 기판이 안착될 수 있도록 상면이 오목하게 형성된 포켓홈부가 복수개 형성되어 있는 서셉터와, 상기 서셉터 하부에 연결되어 상기 서셉터를 회전 구동시키는 샤프트 및 상기 포켓홈부에 안착되며 상면에 상기 기판이 안착되는 새틀라이트를 포함하는 기판 지지대로서,
    상기 서셉터는
    상기 새틀라이트를 부유시키기 위하여 상기 포켓홈부 중앙 부분에 형성되어, 상기 서셉터 내부에 형성된 제 1 리프팅 가스 유로를 통해 유입된 리프팅 가스가 분사되는 리프팅 가스 홀; 및
    상기 포켓홈부에서 부유된 상기 새틀라이트를 회전 구동하도록 상기 포켓홈부 가장자리 부분에 형성되어, 상기 서셉터 내부에 형성된 제 1 운동 가스 유로를 통해 유입된 운동 가스가 분사되는 운동 가스 홀;
    을 포함하고,
    상기 샤프트는
    외부로부터 공급되는 상기 리프팅 가스를 상기 제 1 리프팅 가스 유로로 전달하는 제 2 리프팅 가스 유로; 및
    외부로부터 공급되는 상기 운동 가스를 상기 제 1 운동 가스 유로로 전달하는 제 2 운동 가스 유로;
    를 포함하는, 기판 지지대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 포켓홈부 각각에 형성되어 있는 상기 리프팅 가스 홀과 연결된 각각의 제 1 리프팅 가스 유로는 단일의 상기 제 2 리프팅 가스 유로와 연결되는, 기판 지지대.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 리프팅 가스 유로는 상기 복수의 포켓홈부 각각에 형성되어 있는 상기 리프팅 가스 홀과 연결된 제 1 리프팅 가스 유로와 각각 연결되도록 복수개 형성되는, 기판 지지대.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터는 상기 포켓홈부 중심부에 위치 고정 돌기가 형성되고,
    상기 리프팅 가스 홀은 상기 위치 고정 돌기 주변에 형성되며,
    상기 새틀라이트는 하면에 상기 위치 고정 돌기의 적어도 일부분이 삽입되는 돌기 홈부가 형성되는, 기판 지지대.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 새틀라이트는 상기 운동 가스 홀에 대응되는 하면의 가장자리를 따라 상기 운동 가스 홀로부터 분사된 상기 운동 가스에 의하여 상기 새틀라이트에 회전력을 전달하는 회전 패턴부가 형성되는, 기판 지지대.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동 가스 홀은 상기 포켓홈부의 바닥면에 대하여 경사지게 형성되는, 기판 지지대.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트는,
    상기 샤프트 측면부로부터 소정의 깊이를 가지고 상기 샤프트의 원주 방향으로 절삭되어 링형상의 절삭부로 형성되며 상기 샤프트의 길이 방향으로 이격 배치된 복수의 샤프트 링홈부; 및
    상기 복수의 샤프트 링홈부의 일측에 형성되는 복수의 샤프트 탭부;
    를 포함하고,
    상기 제 2 리프팅 가스 유로는,
    리프팅 가스를 상기 서셉터에 공급할 수 있도록 상기 샤프트의 상면에서 상기 제 1 리프팅 가스 유로와 연통되고, 상기 샤프트의 상면에서 하면까지 관통되어 형성되고,
    각각의 상기 제 2 운동 가스 유로는,
    운동 가스를 상기 서셉터에 공급할 수 있도록 상기 샤프트의 상면에서 상기 제 1 운동 가스 유로와 각각 연통되고, 상기 샤프트의 상면에서 상기 샤프트 링홈부로 각각 연결되는, 기판 지지대.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 샤프트를 회동 실링하도록 상기 샤프트의 주변을 둘러싸도록 형성되는 자성 유체 씰부;
    를 포함하고,
    상기 자성 유체 씰부는,
    내측면에서 외측면으로 관통되어 상기 제 2 운동 가스 유로와 각각 연통되는 복수의 제 3 운동 가스 유로가 형성되고,
    각각의 상기 제 3 운동 가스 유로가 배관을 통하여 운동 가스 공급부에 연결되는, 기판 지지대.
  9. 복수의 기판들을 처리할 수 있는 처리 공간이 형성되는 공정 챔버;
    상기 복수의 기판들을 지지할 수 있도록 상기 공정 챔버의 상기 처리 공간에 구비되어, 상기 공정 챔버의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치되는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 기판 지지대; 및
    상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어, 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 가스 분사부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항의 기판 처리 장치를 사용하여 기판을 처리하는 방법으로서,
    상기 공정 챔버 내 상기 기판 지지대 상에 상기 기판을 로딩시키는 로딩 단계;
    상기 리프팅 가스 공급부에서 공급되는 리프팅 가스를 상기 서셉터에 형성된 상기 복수의 포켓홈부로부터 분사시켜 상기 복수의 기판들이 안착된 상태로 상기 복수의 새틀라이트를 상기 복수의 포켓홈부로부터 부유시키는 단계;
    상기 운동 가스 공급부에서 공급되는 운동 가스를 상기 서셉터에 형성된 상기 복수의 포켓홈부로부터 상기 복수의 새틀라이트로 분사시켜 상기 복수의 기판들이 상기 서셉터 상에서 자전되도록 부유된 상태의 상기 복수의 새틀라이트를 상기 서셉터 상에서 회전시키는 단계; 및
    상기 가스 분사부를 통해서 상기 공정 챔버 내에 처리 가스를 분사하여 상기 복수의 기판들을 처리하기 위한 공정을 진행하는 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
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