KR20230011039A - 기판 지지 장치 - Google Patents

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강동범
오영택
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Abstract

본 발명은 기판 지지 장치로서, 상부면에 원주 방향을 따라 기판이 안착될 수 있도록 상부면에 오목하게 형성된 복수의 포켓홈부가 형성되고, 상기 포켓 홈부의 중심부에서 구동 가스가 공급되는 기판 지지부; 및 상기 포켓홈부에 안착되며, 상면에 상기 기판이 안착되고 하면에 회전 패턴부가 형성되고 상기 구동 가스에 의하여 상기 포켓홈부 내에서 부유하는 새틀라이트;를 포함하고, 상기 회전 패턴부는, 상기 새틀라이트 하면의 가장자리 끝부터 내측으로 소정거리 이격된 영역까지 도넛형상으로 형성된 가장자리 영역의 일부분에서 상기 소정거리부터 중심까지 형성된 내측 영역의 일부분으로 연장되어 형성되고, 복수개의 선 형상의 패턴이 상호 이격되어 홈부로 형성되며, 상기 패턴 또는 상기 패턴의 연장선과 상기 새틀라이트의 외면이 접하는 접선은 상기 새틀라이트가 회전하는 방향으로 접선각도를 가지며, 상기 접선각도는 예각으로 형성될 수 있다.

Description

기판 지지 장치{Substrate supporting device}
본 발명은 기판 지지 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판 상에 박막을 증착하기 위한 기판 지지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자나 디스플레이 소자 혹은 태양전지를 제조하기 위해서는 진공 분위기의 공정 챔버를 포함하는 기판 지지 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 지지부에 지지되며, 기판 지지부와 대향되도록 기판 지지부의 상부에 설치되는 샤워 헤드를 통해 공정 가스를 기판으로 분사할 수 있다.
이때, 기판에 균일한 박막의 성장을 위해서는 기판이 안착되는 서셉터 자체가 회전할 뿐만 아니라, 포켓홈부 내부의 기판도 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 지지 장치는, 상면에 기판을 지지할 수 있는 새틀라이트(Satellite)가 포켓홈부에 안착되며, 새틀라이트 하면으로 가스 유동을 통해 기판을 지지하는 새틀라이트를 회전시킬 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 기판 지지 장치는, 가스가 새틀라이트 하면에 압력을 주어 상승시키고 새틀라이트의 회전력을 상승시킬 수 있도록 형성되었으나, 가스 제어 만으로 새틀라이트를 효율적으로 회전시키기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 서셉터에 형성된 패턴홈과 새틀라이트의 패턴의 각도 및 깊이를 제어하여 새틀라이트의 부유되는 힘과 패턴의 충돌로 회전되는 힘이 효율적으로 유지되도록 하는 기판 지지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 지지 장치가 제공된다. 상기 기판 지지 장치는, 상부면에 원주 방향을 따라 기판이 안착될 수 있도록 상부면에 오목하게 형성된 복수의 포켓홈부가 형성되고, 상기 포켓 홈부의 중심부에서 구동 가스가 공급되는 기판 지지부; 및 상기 포켓홈부에 안착되며, 상면에 상기 기판이 안착되고 하면에 회전 패턴부가 형성되고 상기 구동 가스에 의하여 상기 포켓홈부 내에서 부유하는 새틀라이트;를 포함하고, 상기 회전 패턴부는, 상기 새틀라이트 하면의 가장자리 끝부터 내측으로 소정거리 이격된 영역까지 도넛형상으로 형성된 가장자리 영역의 일부분에서 상기 소정거리부터 중심까지 형성된 내측 영역의 일부분으로 연장되어 형성되고, 복수개의 선 형상의 패턴이 상호 이격되어 홈부로 형성되며, 상기 패턴 또는 상기 패턴의 연장선과 상기 새틀라이트의 외면이 접하는 접선은 상기 새틀라이트가 회전하는 방향으로 접선각도를 가지며, 상기 접선각도는 예각으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 회전 패턴부는, 상기 홈부로 유입된 상기 구동 가스가 상기 패턴의 경로를 따라 외측으로 배기되도록 상기 새틀라이트의 측면부에 개방형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 홈부는, 상기 포켓홈부의 중심부로부터 유동된 상기 구동 가스와 먼저 접촉되는 상기 내측 영역에서 상기 가장자리 영역으로 갈수록 단면적이 좁아지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 홈부는, 상기 내측 영역에서 상기 가장자리 영역까지 단차를 가지고 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 접선각도는 40도 내지 50도 각도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판 지지부는, 상기 새틀라이트를 부유 또는 회전시키기 위한 상기 구동 가스가 상기 포켓홈부 중심 영역으로부터 원주 방향으로 확산될 수 있도록, 상기 중심 영역부터 상기 포켓홈부 가장자리 방향으로 나선형으로 연장 형성되는 유동 홈부;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 장치에 따르면, 서셉터의 각각의 포켓홈부의 중심에서 외경방향으로 유동되는 구동 가스와 새틀라이트 하부 패턴의 충돌에 의해 새틀라이트의 회전력을 상승시킬 수 있으며, 패턴 외경으로 토출 유량에 의한 회전력 상승을 추가적으로 도모할 수 있다.
이에 따라, 기판의 처리 공정 중 기판 지지부의 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 지지 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 지지 장치의 기판 지지부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 장치의 기판, 새틀라이트 및 기판 지지부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 새틀라이트의 하면을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A'선을 따라 취한 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 새틀라이트를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 새틀라이트의 하면을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 B-B'선을 따라 취한 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 홈부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 홈부의 상면을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 C-C' 선을 따라 취한 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명과 종래 기술에 따른 기판의 상승력 및 회전력을 비교하는 실험예이다.
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 지지 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 기판 지지 장치의 기판 지지부(100)를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1의 기판(S), 새틀라이트(200) 및 기판 지지부(100)를 나타내는 사시도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 장치는, 크게 기판 지지부(100), 새틀라이트(200), 공정 챔버(2000) 및 가스 분사부(3000)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지 장치의 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 지지부(100)에 지지되는 기판(S) 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다.
또한, 챔버 몸체(2200)의 하측에는 기판 지지부(100)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.
가스 분사부(3000)는 기판 지지부(100)와 대향되도록 공정 챔버(2000) 상부 중심부에 형성되어, 하부의 기판들을 향하여 상기 공정 가스를 분사할 수 있으며, 또한, 기판 지지부(100)와 대향되도록 공정 챔버(2000)의 상부에 형성되어, 상기 공정 가스가 하부의 복수의 기판들(S)을 향하여 상기 공정 가스가 낙하하도록 분사할 수 있다.
상기 구동 가스는 공정 챔버(2000) 외부에 형성된 구동 가스 공급부(5000)에서 공급되어, 기판 지지부(100) 내부에 형성된 유로들을 통하여 구동 가스가 유동되고, 기판 지지부(100)의 상부에 형성된 복수의 포켓홈부(110)에 유입될 수 있다. 이때, 구동 가스 공급부(5000)는 기판 지지부(100)에 공급되는 구동 가스의 유량을 제어할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(100)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 지지부(100)는, 기판(S)을 지지할 수 있는 서셉터나 테이블 등을 포함하는 기판 지지 구조체일 수 있다.
기판 지지부(100)는 샤프트, 포켓홈부(110), 지지부 몸체(120), 구동 가스 유로(130), 유동 홈부(160) 및 회전 돌기(170)를 포함할 수 있다.
상기 샤프트는 기판 지지부(100)의 하부에 회전축과 일치하는 중심축을 가지도록 형성되어 기판 지지부(100)를 지지하고, 구동부(M)로부터 기판 지지부(100)를 회전시키는 동력을 전달하여 기판 지지부(100)와 함께 회전될 수 있다.
상기 샤프트는 기판 지지부(100) 내부에 형성된 구동 가스 유로(130)와 연통되어 상면에서 하면까지 내부로 관통된 가스 유로가 형성될 수 있다.
기판 지지부(100)는 상부면에 원주 방향을 따라 기판(S)이 안착될 수 있도록 상부면에 오목하게 형성된 복수의 포켓홈부(110)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 기판 지지부(100)는, 복수의 기판들(S)을 한번에 처리할 수 있도록 상면에 복수의 포켓홈부(110)가 회전축을 중심으로 방사상으로 등각 배치되는 지지부 몸체(120)와, 지지부 몸체(120)의 상면에 형성되어 상기 복수의 기판들과 대응되는 형상으로 형성되는 복수의 포켓홈부(110)가 형성될 수 있다.
예컨대, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 지지부 몸체(120)의 상부에는 회전축을 중심으로 동일한 거리에 등각으로 복수의 포켓홈부(110)가 형성될 수 있다. 이때, 각각의 포켓홈부(110)의 바닥면에 형성된 구동 가스 홀부(30)가 형성되고, 구동 가스 홀부(30)에서 기판 지지부(100) 하면까지 내부로 관통된 구동 가스 유로(130)가 형성될 수 있다.
구동 가스 홀부(30)는 상기 구동 가스가 복수의 포켓홈부(110)의 중앙에서 가장자리로 확산되어 분출되고, 새틀라이트(200)를 부유시킬 수 있도록 도넛 형상의 홀부로 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 홈부(160)의 상면을 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10의 C-C'선을 따라 취한 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 유동 홈부(160)는 새틀라이트(200)를 부유 또는 회전시키기 위한 상기 구동 가스가 포켓홈부(110) 중심 영역으로부터 원주 방향으로 확산될 수 있도록, 상기 중심 영역부터 상기 포켓홈부(110) 가장자리 방향으로 나선형으로 연장 형성될 수 있다.
즉, 유동 홈부(160)는 유동 홈부(160)를 통해서 확산된 상기 구동 가스가 새틀라이트(200)를 부유시키거나 또는 새틀라이트(200)를 회전시킬 수 있도록 포켓홈부(110)의 상면에 형성될 수 있다.
유동 홈부(160)는 포켓홈부(110) 상면의 중심부 일부분에서 가장자리부 일부분까지 곡선으로 연장되는 그루브가 복수개 형성되고, 상기 구동 가스가 새틀라이트(200)의 자전 방향으로 회전될 수 있도록 유동시킬 수 있다.
이때, 도 11에 도시된 바와 같이, 유동 홈부(160)는 상기 구동 가스의 유동 방향으로 갈수록 단면적이 좁아져 상기 구동 가스의 흐름이 빨라지게 유도하여 새틀라이트(200)에 전달되는 회전력을 증가시킬 수 있도록, 바닥면이 상기 구동 가스의 유동 방향을 따라서 상측으로 경사지게 형성될 수 있다.
따라서, 기판 지지부(100)의 내부에 형성된 구동 가스 유로(130)로 유입된 상기 구동 가스는, 구동 가스 홀부(30)를 통하여 새틀라이트(200)의 하부에 분사됨으로써 하부에서 상승압을 발생시켜 새틀라이트(200)를 부유시킬 수 있다.
상기 구동 가스는 유동 홈부(160)로 유동되어 새틀라이트(200)가 자전하는 방향의 접선 방향으로 분사됨으로써, 새틀라이트(200)가 회전되는 가스 유동압을 발생시키고, 새틀라이트(200)의 회전이 이루어 지도록 할 수 있다.
또한, 유동 홈부(160)로 유동되지 않고 포켓홈부(110)의 중심에서 포켓홈부(110) 가장자리로 분사되는 다량의 상기 구동 가스는 새틀라이트(200) 하면의 회전 패턴부(210)로 유동될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 포켓홈부(110)의 바닥면의 중심축으로부터 원기둥 형상의 회전 돌기(170)가 돌출되도록 형성될 수 있으며, 이에 따라, 새틀라이트(200)가 회전 돌기(170)를 중심으로 회전 운동을 함으로써, 새틀라이트(200)의 회전 운동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 가이드할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 새틀라이트(200)는 포켓홈부(110)의 상부에 형성되고 상면에 기판(S)이 안착되는 기판 안착부(230)가 형성되며, 구동 가스 유로(130)를 통해 공급되는 상기 구동 가스의 분출 압력에 의해 부유되고, 유동 홈부(160)를 통해 나선형으로 공급되는 구동 가스의 유동력에 의해 회전되어, 상면에 안착된 상기 기판(S)을 자전시킬 수 있다.
구체적으로, 새틀라이트(200)는 기판 지지부(100)를 통해 공급되는 상기 구동 가스의 압력에 의해 부유 및 회전되어, 상면에 안착된 각각의 기판들(S)을 자전시킬 수 있도록, 포켓홈부(110)의 내부에 각각 안착되는 원판 형상으로 형성될 수 있다.
새틀라이트(200)는 하면에 회전 패턴부(210)가 형성되어 기판 지지부(100)를 통해 공급되는 상기 구동 가스에 의하여 포켓홈부(110) 내에서 회전할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 새틀라이트(200)의 하면을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 A-A'선을 따라 취한 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 회전 패턴부(210)는, 새틀라이트(200) 하면의 가장자리부 끝부터 내측으로 소정거리 이격된 영역까지 도넛형상으로 형성된 가장자리 영역의 일부분에서 상기 소정거리부터 중심까지 형성된 내측 영역의 일부분으로 연장되어 형성될 수 있다.
회전 패턴부(210)는, 복수개의 선 형상의 패턴이 이격되어 홈부로 형성되며, 상기 패턴과 새틀라이트(200)의 외면이 접하는 접선(T) 또는 상기 패턴의 연장선(X)과 새틀라이트(200)의 외면이 접하는 접선(T)은 새틀라이트(200)가 회전하는 방향으로 접선각도(θ)를 가지며, 접선각도(θ)는 예각으로 형성될 수 있다.
회전 패턴부(210-1)는 새틀라이트(200)의 하면의 가장자리부에 홈형상의 패턴이 복수개 형성될 수 있다. 상기 패턴은 새틀라이트(200) 하면의 내측에 형성되어 새틀라이트(200)의 접선(T)과 접하지 않으므로, 상기 패턴의 임의의 선을 연장하여 형성된 연장선(X)과 새틀라이트(200)의 접선(T)사이에 접선각도(θ)가 형성된다.
연장선(X)은 회전 패턴부(210)가 상기 가장자리 영역에서 새틀라이트(200)의 외면까지 연장되는 가상의 선을 포함할 수 있다. 이때, 회전 패턴부(210)는 직선 또는 곡선을 포함할 수 있다.
연장선(X)은 회전 패턴부(210)가 직선일 경우, 회전 패턴부(210)의 직선을 따라 새틀라이트(200)의 외면까지 연장된 직선을 포함하고, 회전 패턴부(210)가 곡선일 경우, 회전 패턴부(210)의 곡선 끝이 향하는 방향으로 새틀라이트(200)의 외면까지 연장된 직선 또는 곡선을 포함할 수 있다.
이때, 접선각도(θ)는 구동 가스 홀부(30) 또는 유동 홈부(160)에서 공급되는 상기 구동 가스가 상기 패턴에 충돌될 수 있도록 예각으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 접선각도(θ)는 상기 구동 가스의 충돌력이 가장 크게 작용할 수 있도록 40도 내지 50도 각도로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 회전 패턴부(210-1)는, 상기 가장자리 영역의 일부분에서 상기 내측 영역의 일부분으로 이웃하는 다른 패턴부와 연결되지 않는 직선으로 형성될 수 있다.
회전 패턴부(210-1)의 각각의 패턴들이 서로 연결되지 않고 개별로 형성되어, 구동 가스 홀부(30) 또는 유동 홈부(160)에서 공급되는 상기 구동 가스가 일 방향으로 유동되어 새틀라이트(200)의 회전력을 증가시킬 수 있다.
또한, 회전 패턴부(210-1)는 직선으로 형성되어 구동 가스 홀부(30) 또는 유동 홈부(160)에서 공급되는 상기 구동 가스와의 충돌력을 증가시킬 수 있으며, 도시되지 않았지만, 유동 홈부(160)와 반대 방향의 나선형으로 형성되어, 상기 구동 가스의 유동을 더욱 빠르게 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 회전 패턴부(210-1)는 새틀라이트(200) 바닥면에 홈부로 형성되며, 상기 구동 가스와 먼저 접촉되는 내측 영역부터 유동 방향인 가장자리 영역으로 갈수록 단면적이 좁아지도록 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 홈부의 하면이 상기 구동 가스의 유동 방향을 따라서 하측으로 경사지게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 구동 가스는 단면적이 좁아지는 회전 패턴부(210-1)를 따라 유동되어, 좁아지는 단면적에 따라 상기 구동 가스의 유속이 점점 빨라질 수 있다.
즉, 상기 구동 가스의 흐름이 빨라지도록 유도하여 새틀라이트(200)의 측면으로 토출되는 상기 구동 가스로 인한 회전력을 증가시킬 수 있으며, 상기 구동 가스로 인한 새틀라이트(200)를 부유하는 압력도 유지할 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 홈부는 상기 내측 영역에서 상기 가장자리 영역까지 단차를 가지고 형성될 수 있다. 또한, 새틀라이트(200) 바닥면에 돌출부로 형성되어, 구동 가스 홀부(30) 또는 유동 홈부(160)에서 공급되는 상기 구동 가스가 상기 돌출부에 충돌되어 새틀라이트(200)를 회전시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 새틀라이트(200)를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 새틀라이트(200)의 하면을 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 B-B'선을 따라 취한 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 회전 패턴부(210-2)는 유동 홈부(160)로 유입된 상기 구동 가스가 유동 홈부(160)의 경로를 따라 새틀라이트(200)의 외측면으로 배기되도록, 새틀라이트(200)의 측면부에 개방형으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 패턴은 새틀라이트(200) 하면의 내측에서부터 측면 외측까지 연장되도록 형성되어, 구동 가스 홀부(30) 또는 유동 홈부(160)에서 공급되는 상기 구동 가스가 회전 패턴부(210-2)에 출동하여 새틀라이트(200)에 회적력으로 가할 수 있다.
또한, 상기 구동 가스가 회전 패턴부(210-2)에 유동되어 새틀라이트(200) 측면으로 배출되는 반발력으로 새틀라이트(200)가 회전될 수 있으며, 상기 구동 가스가 포켓홈부(110)의 내부 측면부에 충돌하여 형성되는 압력으로 새틀라이트(200)의 회전에 추진력을 더할 수 있다.
새틀라이트(200)의 접선(T)과 상기 패턴의 임의의 선을 연장하여 형성된 연장선(X) 사이에 접선각도(θ)가 형성되며, 접선각도(θ)는 상기 구동 가스가 회전 패턴부(210-2)에 충돌할 수 있도록 예각으로 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 회전 패턴부(210-2)는, 상기 가장자리 영역에서 상기 내측 영역으로 이웃하는 다른 패턴부와 연결되지 않는 직선으로 형성될 수 있으며, 또한, 도시되지 않았지만, 유동 홈부(160)와 반대 방향의 나선형으로 형성되어, 상기 구동 가스의 유동을 더욱 빠르게 할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 회전 패턴부(210-2)는 새틀라이트(200) 바닥면에 홈부로 형성되며, 상기 구동 가스와 먼저 접촉되는 가까운 영역부터 유동 방향으로 갈수록 단면적이 좁아지도록, 상기 홈부의 하면이 상기 구동 가스의 유동 방향을 따라서 하측으로 경사지게 형성되어, 상기 구동 가스의 흐름이 빨라지게 유도하여 새틀라이트(200)에 전달되는 회전력을 증가시킬 수 있다.
도시되지 않았지만, 새틀라이트(200) 바닥면에 돌출부 형상으로 형성되어, 구동 가스 홀부(30) 또는 유동 홈부(160)에서 공급되는 상기 구동 가스가 상기 돌출부에 충돌되어 새틀라이트(200)를 회전시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 새틀라이트(200)의 하면 중심축에는 돌출된 회전 돌기(170)의 적어도 일부분을 수용할 수 있도록 회전 돌기 홈부(320)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 새틀라이트(200)가 회전 돌기(170)가 삽입된 회전 돌기 홈부(320)를 중심으로 회전 운동을 함으로써, 새틀라이트(200)의 회전 운동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 가이드할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 포켓홈부 중심부에 구동 가스 홀부가 형성되고, 가장자리부에 회전 가스 홀부가 형성될 수 있다. 이때, 새틀라이트의 하면에 형성되는 회전 패턴부는 상기 회전 가스 홀부에 대응되는 영역에 형성될 수 있다.
구체적으로, 포켓홈부 중심부에 형성되는 상기 구동 가스 홀부는 새틀라이트를 부유시킬 수 있는 구동 가스를 공급할 수 있으며, 포켓홈부 가장자리부에 형성되는 상기 회전 가스 홀부는 새틀라이트를 회전시킬 수 있는 회전 가스를 공급할 수 있다.
상기 회전 가스 홀부에서 공급되는 상기 회전 가스는 새틀라이트 하부에 홈부로 형성된 회전 패턴부에 분사되어 새틀라이트를 회전시킬 수 있다. 이때, 상기 회전 패턴부는 회전 가스 홀부에 대응되는 영역에 위치하여 상기 회전 가스 홀부에서 분사되는 상기 회전 가스가 상기 홈부에 직접 분사될 수 있다.
또한, 새틀라이트의 측면부가 개방형으로 형성되어 상기 홈부로 유입된 상기 회전 가스가 새틀라이트의 외측면으로 배기될 수 있으며, 새틀라이트 측면으로 배출되는 반발력으로 새틀라이트의 회전에 추진력을 더할 수 있다.
도 12는 본 발명과 종래 기술에 따른 기판의 상승력(Lift Force) 및 회전력(Momentum)을 비교하는 실험예이다.
도 12의 종래 기술은 포켓홈부에 나선형 유동 홈부가 형성되고, 유동 홈부에서 공급되는 구동 가스로 인한 회전 패턴이 형성되지 않은 새틀라이트에 구동 가스를 공급하여 상승력 및 회전력을 측정하여 기준으로 하였다.
본 발명은 포켓홈부에 나선형 유동 홈부가 형성되고, 회전 패턴부가 45도 각도로 측면까지 연장되어 형성된 새틀라이트에 구동 가스를 공급하여 상승력 및 회전력을 측정하였다.
종래 기술의 상승력 및 회전력이 100%라고 기준하였을 때, 본 발명의 상승력은 88.4%로 감소하였으나, 회전력에서는 150.7%로 크게 증가한 것으로 나타났다.
종래 기술에서는 회전 패턴부가 형성되지 않아 구동 가스의 유동이 회전력 보다 상승력에 가해지고 있으나, 본 발명에서는 구동 가스가 회전 패턴부와 충돌하여 회전력을 높이며, 새틀라이트 측면으로 구동 가스가 분출되어 추진력을 유도하여 회전력을 더욱 증가시켜 종래기술의 회전력 보다 상승하였다.
이에 따라, 본 발명에 따른 기판 지지 장치는, 포켓홈부에 형성된 유동 홈부와 새틀라이트의 패턴을 형성함으로서 새틀라이트의 상승력과 패턴의 충돌로 발생되는 회전력을 효율적으로 제어할 수 있다.
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.
E: 배기 포트
M : 구동부
S: 기판
T : 접선
X : 연장선
30 : 구동 가스 홀부
100 : 기판 지지부
110 : 포켓홈부
120 : 지지부 몸체
130 : 구동 가스 유로
160 : 유동 홈부
170 : 회전 돌기
200 : 새틀라이트
210, 210-1, 210-2 : 회전 패턴부
220 : 회전 돌기 홈부
230 : 기판 안착부
2000 : 공정 챔버
2100 : 탑 리드
2200 : 챔버 몸체
3000 : 가스 분사부
5000 : 구동 가스 공급부
6000 : 진공 펌프

Claims (6)

  1. 상부면에 원주 방향을 따라 기판이 안착될 수 있도록 상부면에 오목하게 형성된 복수의 포켓홈부가 형성되고, 상기 포켓 홈부의 중심부에서 구동 가스가 공급되는 기판 지지부; 및
    상기 포켓홈부에 안착되며, 상면에 상기 기판이 안착되고 하면에 회전 패턴부가 형성되고 상기 구동 가스에 의하여 상기 포켓홈부 내에서 부유하는 새틀라이트;
    를 포함하고,
    상기 회전 패턴부는,
    상기 새틀라이트 하면의 가장자리 끝부터 내측으로 소정거리 이격된 영역까지 도넛형상으로 형성된 가장자리 영역의 일부분에서 상기 소정거리부터 중심까지 형성된 내측 영역의 일부분으로 연장되어 형성되고, 복수개의 선 형상의 패턴이 상호 이격되어 홈부로 형성되며,
    상기 패턴 또는 상기 패턴의 연장선과 상기 새틀라이트의 외면이 접하는 접선은 상기 새틀라이트가 회전하는 방향으로 접선각도를 가지며, 상기 접선각도는 예각으로 형성되는, 기판 지지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 패턴부는,
    상기 홈부로 유입된 상기 구동 가스가 상기 패턴의 경로를 따라 외측으로 배기되도록 상기 새틀라이트의 측면부에 개방형으로 형성되는, 기판 지지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부는,
    상기 포켓홈부의 중심부로부터 유동된 상기 구동 가스와 먼저 접촉되는 상기 내측 영역에서 상기 가장자리 영역으로 갈수록 단면적이 좁아지게 형성되는, 기판 지지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부는,
    상기 내측 영역에서 상기 가장자리 영역까지 적어도 일부분에 단차를 포함하는, 기판 지지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접선각도는 40도 내지 50도 각도로 형성되는, 기판 지지 장치.
    기판 지지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는,
    상기 새틀라이트를 부유 또는 회전시키기 위한 상기 구동 가스가 상기 포켓홈부 중심 영역으로부터 원주 방향으로 확산될 수 있도록, 상기 중심 영역부터 상기 포켓홈부 가장자리 방향으로 나선형으로 연장 형성되는 유동 홈부;
    를 포함하는, 기판 지지 장치.
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