KR100983336B1

KR100983336B1 - 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR100983336B1
Application number: KR1020080072797A
Authority: KR
Inventors: 이상문; 장상래
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-09-20
Also published as: KR20100011539A

Abstract

플라즈마 처리장치가 개시된다. 본 발명의 플라즈마 처리장치는, 로드락 챔버; 로드락 챔버와 이격되어 배치되는 트랜스퍼 챔버; 및 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버를 연결하는 게이트 밸브를 포함하며, 게이트 밸브는, 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버 간에 이송되는 기판이 통과할 수 있도록, 로드락 챔버를 향하는 측면에 적어도 하나의 제1 슬롯이 형성되고 트랜스퍼 챔버를 향하는 측면에 적어도 하나의 제2 슬롯이 형성되는 밸브 하우징; 밸브 하우징 내에 회동 가능하게 마련되어 제2 슬롯을 개폐하는 블레이드; 밸브 하우징 내에 마련되는 힌지축; 블레이드와 힌지축을 연결하는 커넥팅 아암(connecting arm); 및 블레이드의 트랜스퍼 챔버를 향하는 측면 쪽에서 블레이드를 관통하여 블레이드와 커넥팅 아암을 체결하는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 유지보수 작업시 블레이드와 커넥팅 아암을 상호 분리하기 위한 충분한 작업 공간이 확보되므로 게이트 밸브에 대한 유지보수 작업의 편의성을 향상시킬 수 있다.

로드락 챔버, 트랜스퍼 챔버, 게이트 밸브, 블레이드, 유지보수

Description

플라즈마 처리장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버를 연결하는 게이트 밸브에 대한 유지보수 작업의 편이성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

평면디스플레이는 개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 채용된다. 이러한 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등으로 그 종류가 다양하다.

이들 중에서, 특히 LCD(Liquid Crystal Display)는 2장의 얇은 상하 유리기판 사이에 고체와 액체의 중간물질인 액정을 주입하고, 상하 유리기판의 전극 전압차로 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생시켜 숫자나 영상을 표시하는 일종의 광스위치 현상을 이용한 소자이다. LCD는 현재, 전자시계를 비롯하여, 전자계산기, TV, 노트북 PC 등 전자제품에서 자동차, 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.

종전만 하더라도 LCD TV는 20인치 내지 30인치 정도의 크기를 가지며, 모니 터는 17인치 이하의 크기를 갖는 것이 대부분이었다. 하지만, 근래에 들어서는 40인치 이상의 대형 TV와 20인치 이상의 대형 모니터가 출시되어 판매되고 있으며 이에 대한 선호도가 나날이 높아지고 있는 실정이다.

따라서 LCD를 제조하는 제조사의 경우, 보다 넓은 유리기판을 제작하고자 연구 중에 있으며, 현재에는 가로/세로의 폭이 2미터 내외에 이르는 소위, 8세대라 불리는 유리기판이 양산되고 있다.

이러한 LCD는 증착(Deposition), 사진식각(Photo Lithography), 식각(Etching), 화학기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 등의 공정이 반복적으로 수행되는 TFT 공정, 상하 유리기판을 합착하는 Cell 공정, 그리고 기구물을 완성하는 모듈(Module) 공정을 통해 제품으로 출시된다.

전술한 TFT 공정 중 하나인 화학기상 증착공정은 플라즈마 처리장치 중 하나인 화학기상 증착장치에 의해 수행된다.

통상적인 화학기상 증착장치는, 화학기상 증착공정을 수행하는 복수 개의 프로세스 챔버(process chamber)와, 해당 프로세스 챔버로 기판이 진입되기 전에 기판이 프로세스 챔버로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(loadlock chamber)와, 프로세스 챔버와 로드락 챔버를 연결하며 로드락 챔버 내의 기판을 해당 프로세스 챔버로 이송하거나 해당 프로세스 챔버 내의 기판을 로드락 챔버로 이송하는 로봇 암이 설치되는 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)를 구비한다.

프로세스 챔버는, 일반적으로 고온 저압의 환경에서 기판에 대한 화학 기상 증착 공정을 수행한다. 이때 대기압 상태에 있는 기판을 직접 고온 저압의 프로세 스 챔버로 진입시키는 과정에 어려움이 있기 때문에, 기판을 해당 프로세스 챔버로 이송하기 전에 프로세스 챔버와 동일한 환경을 조성해주어야 하는데, 이러한 역할을 담당하는 것이 로드락 챔버이다. 즉, 로드락 챔버는 외부로부터 기판이 프로세스 챔버로 인입되기 전 또는 프로세스 챔버로부터 기판이 외부로 인출되기 전에 프로세스 챔버의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판을 수용하는 챔버를 제공한다.

최근에는 기판의 대형화로 로드락 챔버의 크기가 커지고 공정 효율 및 생산성의 향상을 고려하여 3개의 단위 챔버를 갖는 3단 적층 구조의 '멀티 로드락 챔버'가 사용되고 있다.

한편, 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에는 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버를 연결하는 게이트 밸브(gate valve)가 배치되는데, 게이트 밸브는 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버를 연결하며, 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버 간에 기판이 이동될 때 로드락 챔버 또는 트랜스퍼 챔버 내의 진공상태를 안정적으로 보존하고 공정의 진행이 용이하도록 필요에 따라 개폐 동작을 반복하는 역할을 담당한다.

이러한 게이트 밸브는 업-다운(up-down) 방식의 밸브가 적용될 수 있지만, 전술한 '멀티 로드락 챔버'에는 구조상 업-다운 방식의 밸브가 적용되기 어렵기 때문에 회동 방식(flapper type)의 밸브가 적용되는 것이 일반적이다.

도 1에는 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버를 연결하는 회동 방식의 통상적인 게이트 밸브의 단면도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 게이트 밸브(10)는, 전술한 바와 같은 3개의 단위 챔버를 구비하는 로드락 챔버에 적용되는 것으로서, 2개의 구획벽(11a,11b)에 의해 3개의 내부공간으로 구획되며, 기판이 통과할 수 있도록 로드락 챔버를 향하는 측면 및 트랜스퍼 챔버를 향하는 측면에 제1 슬롯(12) 및 제2 슬롯(13)이 형성되는 밸브 하우징(11, Valve Housing)과, 각각의 내부공간에 회동 가능하게 마련되어 제2 슬롯(13)을 개폐하는 3개의 블레이드(14, blade)와, 밸브 하우징(11)의 각각의 내부공간에 하나씩 마련되는 3개의 힌지축(16)과, 블레이드(14)와 힌지축(16)을 연결하는 커넥팅 아암(15, connecting arm)과, 블레이드(14)를 구동하기 위한 액추에이터로서의 실린더(미도시)를 구비한다.

일반적으로 일련의 화학기상 증착공정이 연속적으로 진행되는 동안, 게이트 밸브(10)는 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이의 개폐 동작을 무수히 많이 반복하게 된다. 이에 따라, 회동 방식(Flapper Type)의 게이트 밸브(10)에서 개폐 동작을 담당하는 힌지축(16), 베어링(미도시) 등의 부품은 마모나 파손 등에 의한 부품 교체가 빈번하게 요구된다. 아울러, 게이트 밸브(10)는 공정 중에 기판의 일부가 깨짐으로 인해 발생하여 내부에 쌓이는 글래스 파편(glass particle) 등을 청소하기 위한 작업이 요구된다. 한편, 이러한 부품교체 작업과 청소 작업을 포함한 유지보수 작업의 편의성을 도모하기 위해서, 유지보수 작업에 앞서 밸브 하우징(11)으로부터 블레이드(14)를 외부로 취출하는 작업이 선행된다.

그런데, 통상적인 게이트 밸브(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드(14)와 커넥팅 아암(15)의 체결이 밸브 하우징(11)의 안쪽에서(로드락 챔버와 대향하는 쪽)에서 커넥팅 아암(15)을 관통하는 체결부재(18)에 의해 이루어지기 때문 에, 블레이드(14)와 커넥팅 아암(15)을 상호 분리하기 위한 작업 공간이 확보되지 않는다는 문제점이 있다. 특히 이러한 문제점은 멀티 로드락 챔버에 적용되는 게이트 밸브(10)에서 더욱 두드러지는데, 이는 3개의 내부공간으로 구획된 게이트 밸브(10)는 상대적으로 부품교체 작업 및 청소 작업을 위한 작업 공간이 협소해지고 블레이드(14) 등에 대한 작업자의 접근성이 떨어지기 때문이다.

결과적으로, 통상적인 게이트 밸브(10)는 유지보수 작업을 위해 밸브 하우징(11)으로부터 블레이드(14)를 외부로 취출해야 하는 경우, 블레이드(14)만을 취출하는 것이 실질적으로 불가능하여 커넥팅 아암(15) 등이 결합된 상태의 블레이드(14)를 취출할 수밖에 없다. 아울러, 최근 기판의 대형화로 인해 게이트 밸브(10)의 크기도 대형화되고 있는 실정을 감안할 때, 블레이드(14)에 결합된 커넥팅 아암(15)의 무게 또한 무시할 수 없는 정도이기 때문에, 블레이드(14)와 커넥팅 아암(15)이 위와 같은 구조로 체결되는 통상적인 게이트 밸브(10)는, 유지보수 작업 측면에서 많은 불편함을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버를 연결하는 게이트 밸브에 대한 유지보수 작업의 편이성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버와 이격되어 배치되는 트랜스퍼 챔버; 및 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버를 연결하는 게이트 밸브를 포함하며, 상기 게이트 밸브는, 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 간에 이송되는 기판이 통과할 수 있도록, 상기 로드락 챔버를 향하는 측면에 적어도 하나의 제1 슬롯이 형성되고 상기 트랜스퍼 챔버를 향하는 측면에 적어도 하나의 제2 슬롯이 형성되는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징 내에 회동 가능하게 마련되어 상기 제2 슬롯을 개폐하는 블레이드; 상기 밸브 하우징 내에 마련되는 힌지축; 상기 블레이드와 상기 힌지축을 연결하는 적어도 하나의 커넥팅 아암(connecting arm); 및 상기 블레이드의 상기 트랜스퍼 챔버를 향하는 측면 쪽에서 상기 블레이드를 관통하여 상기 블레이드와 상기 커넥팅 아암을 체결하는 적어도 하나의 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 블레이드에는 상기 체결부재가 관통되는 체결홀이 형성되며, 상기 게이트 밸브는, 상기 체결홀에 의한 상기 블레이드의 밀폐성능의 저하를 방지하도록, 상기 체결홀을 덮는 밀폐용 덮개를 더 포함할 수 있다.

상기 블레이드에는 상기 밀폐용 덮개가 수용되는 덮개 수용홈이 형성될 수 있다.

상기 블레이드와 상기 밀폐용 덮개 사이에는 오링(O-ring)이 개재될 수 있다.

상기 밀폐용 덮개는, 원형의 판면 형상을 가지며, 원주방향으로 상호 이격되어 배치되는 복수 개의 볼트에 의해 상기 블레이드에 체결될 수 있다.

상기 밸브 하우징은, 상기 밸브 하우징의 상부면을 구성하는 상부벽과, 상기 밸브 하우징의 하부면을 구성하는 하부벽과, 상기 밸브 하우징의 내부를 복수 개의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 구획벽을 포함하며, 상기 상부벽 및 상기 구획벽은, 상기 제2 슬롯 측에서 상기 제1 슬롯 측으로 갈수록 두께가 증가하도록 상기 블레이드의 회동을 간섭하지 않는 범위 내에서 하부면이 테이퍼진 형상을 가질 수 있다.

상기 커넥팅 아암은, 상기 적어도 하나의 체결부재에 의해 상기 블레이드의 상기 로드락 챔버를 향하는 측면에서 상기 블레이드에 결합되는 제1 아암; 및 상기 제1 아암과 상기 힌지축을 연결하는 제2 아암을 포함할 수 있다.

상기 제2 아암의 상기 힌지축에 결합되는 단부는, 상기 힌지축을 에워싸는 형상을 가지되 상기 힌지축과의 결합 및 분해가 용이하도록, 일측이 개방될 수 있다.

상기 적어도 하나의 커넥팅 아암은, 상기 블레이드의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 복수 개가 마련될 수 있다.

본 발명은, 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버를 연결하는 게이트 밸브에 있어서, 블레이드와 커넥팅 아암의 체결이 트랜스퍼 챔버를 향하는 측면 쪽에서 이루어지도록 구성함으로써, 유지보수 작업시 블레이드와 커넥팅 아암을 상호 분리하기 위한 충분한 작업 공간이 확보되므로 게이트 밸브에 대한 유지보수 작업의 편의성을 향상시킬 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

참고로, 이하에서 설명할 기판이란, LCD(Liquid Crystal Display) 기판, PDP(Plasma Display Panel) 기판 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판 등을 포함하는 평면디스플레이(Flat Panel Display, FPD)를 가리키나, 설명의 편의를 위해 이들을 구분하지 않고 기판이라 하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 개략적인 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(1000)는, LCD 기판 제조용 화학기상 증착장치로서, 화학기상 증착공정을 수행하는 복수 개의 프로세스 챔버(300, process chamber)와, 해당 프로세스 챔버(300)로 기판이 진입되기 전에 기판이 프로세스 챔버(300)로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(200, loadlock chamber)와, 프로세스 챔버(300)와 로드락 챔버(200)를 연결하는 트랜스퍼 챔버(400, transfer chamber)를 구비한다. 트랜스퍼 챔버(400)에는 로드락 챔 버(200) 내의 기판을 해당 프로세스 챔버(300)로 이송하거나 해당 프로세스 챔버(300) 내의 기판을 로드락 챔버(200)로 이송하는 로봇 암(410)이 마련된다.

한편, 도 2에 도시된 플라즈마 처리장치(1000)는 화학기상 증착장치(Chemical Vapor Deposition Apparatus)이지만, 본 발명은 화학기상 식각장치(Chemical Vapor Etching Apparatus) 등의 플라즈마 처리를 활용한 다양한 장치에 적용될 수 있음은 물론이다. 즉, 본 명세서에서 「플라즈마 처리」란 플라즈마 에칭(Plasma Etching)과 플라즈마 증착(Plasma Vapor Deposition)의 의미를 포함한다.

프로세스 챔버(300)는, 고온 저압의 환경에서 기판에 대한 화학기상 증착공정을 수행한다. 이때 대기압 상태에 있는 기판을 직접 고온 저압의 프로세스 챔버(300)로 진입시키는 과정에 어려움이 있기 때문에, 기판을 해당 프로세스 챔버(300)로 이송하기 전에 프로세스 챔버(300)와 동일한 환경을 조성해주어야 하는데, 이러한 역할을 담당하는 것이 로드락 챔버(200)이다.

구체적으로, 로드락 챔버(200)는 이송 로봇(미도시)에 의해 외부로부터 화학기상 증착공정의 대상이 되는 기판이 인입되면, 내부의 환경을 프로세스 챔버(300)와 실질적으로 동일한 온도와 압력으로 조성한다. 이처럼 프로세스 챔버(300)와 실질적으로 동일한 환경이 조성된 로드락 챔버(200) 내의 기판은 트랜스퍼 챔버(400)에 마련되는 로봇 암(410)에 의해 인출되어 해당 프로세스 챔버(300)로 이송된 후 해당 증착공정이 수행된다. 반대로 프로세스 챔버(300) 내에서 증착공정이 완료된 기판은 트랜스퍼 챔버(400)에 마련되는 로봇 암(410)에 의해 인출되어 외부와 실질 적으로 동일한 온도와 압력을 유지하는 로드락 챔버(200)로 이송된 후 최종적으로 이송 로봇(미도시)에 의해 외부로 인출된다.

이와 같이, 로드락 챔버(200)는 외부로부터 기판이 프로세스 챔버(300)로 인입되기 전 또는 프로세스 챔버(300)로부터 기판이 외부로 인출되기 전에 프로세스 챔버(300)의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판을 수용하는 챔버를 제공한다.

본 실시예에서 첨부된 도면들에는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 로드락 챔버(200)는 공정 효율을 높이고 생산성을 향상시키기 위해 3단 적층구조로 이루어져 3개의 단위 챔버를 구비하는 이른바 '멀티 로드락 챔버'이다. 이에 따라 로드락 챔버(200)의 양측면에는 기판을 인입하거나 인출하기 위한 슬롯(미도시)이 각각 3개씩 형성된다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(1000)는, 로드락 챔버(200)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이에 배치되어 로드락 챔버(200)와 트랜스퍼 챔버(400)를 연결하는 게이트 밸브(100, gate valve)를 더 구비한다. 게이트 밸브(100)는 '슬롯 밸브(slot valve)' 혹은 '플래퍼 밸브(flapper valve)' 등으로 지칭되기도 하며, 로드락 챔버(200)와 트랜스퍼 챔버(400) 간에 기판이 이동될 때 로드락 챔버(200) 또는 트랜스퍼 챔버(400) 내의 진공상태를 안정적으로 보존하고 공정의 진행이 용이하도록 필요에 따라 개폐 동작을 반복하는 역할을 담당한다. 참고로, 게이트 밸브(100)와 결합하는 로드락 챔버(200)의 측면과 반대쪽 측면에는 외부로부터 기판이 인입되는 슬롯(미도시)을 개폐하기 위한 도어 밸브(미도시, door valve)가 마련된다.

도 3은 도 2에 도시된 게이트 밸브의 사시도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 게이트 밸브의 절단 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 커넥팅 아암이 결합된 블레이드의 사시도이고, 도 6은 도 5의 커넥팅 아암이 결합된 블레이드를 다른 측면에서 바라본 사시도이며, 도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 전술한 바와 같은 3개의 단위 챔버를 구비하는 로드락 챔버(200)에 적용되는 것으로서, 3개의 내부공간으로 구획되는 밸브 하우징(110, Valve Housing)과, 각각의 내부공간에 회동 가능하게 마련되어 게이트 밸브(100)의 개폐 동작을 담당하는 3개의 블레이드(120, blade)와, 밸브 하우징(110)의 각각의 내부공간에 하나씩 마련되는 3개의 힌지축(140)과, 블레이드(120)와 힌지축(140)을 연결하는 커넥팅 아암(130, connecting arm)과, 블레이드(120)를 구동하기 위한 액추에이터로서의 실린더(180)를 구비한다.

다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 단일 챔버를 구비하는 로드락 챔버에 적용 가능하도록 단일의 내부공간으로 구획된 게이트 밸브로 구성될 수 있으며, 더 나아가 2개의 내부공간 또는 4개 이상의 내부공간으로 구획된 게이트 밸브로 구성될 수 있음은 물론이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 밸브 하우징(110)은, 3개의 내부공간으로 구획되는데, 밸브 하우징(110)의 상부면을 구성하는 상부벽(115)과, 밸브 하우징(110)의 하부면을 구성하는 하부벽(118)과, 상부벽(115)과 하부벽(118) 사이에 배치되어 밸 브 하우징(110)을 3개의 내부공간으로 구획하는 제1 구획벽(116) 및 제2 구획벽(117)을 구비한다.

그리고, 밸브 하우징(110)의 일측면 및 타측면에는 로드락 챔버(200)과 트랜스퍼 챔버(400) 간에 이송되는 기판이 통과할 수 있도록, 슬롯(112,114)이 3개의 내부공간에 대응되도록 각각 3개씩 형성되는데, 이하 설명의 편의를 위해 로드락 챔버(200)를 향하는 측면(도 2의 A 방향 측면)에 형성된 3개의 슬롯(112)을 「제1 슬롯」이라 하고, 트랜스퍼 챔버(400)를 향하는 측면(도 2의 B 방향 측면)에 형성된 3개의 슬롯(114)을 「제2 슬롯」이라 한다.

한편, 밸브 하우징(110)의 상부벽(115)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 슬롯(114) 측에서 제1 슬롯(112)으로 갈수록 두께가 증가하도록 그 하부면이 테이퍼진 형상을 갖는다. 이때, 하부면의 테이퍼진 각도는 블레이드(120)의 회동을 간섭하지 않는 범위에서 결정된다. 또한, 밸브 하우징(110)의 각 내부공간의 상부면을 한정하는 제1 구획벽(116) 및 제2 구획벽(117)도, 전술한 상부벽(115)과 마찬가지로, 제2 슬롯(114) 측에서 제1 슬롯(112)으로 갈수록 두께가 증가하도록 그 하부면들이 각각 테이퍼진 형상을 갖는다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 블레이드(120)의 회동을 간섭하지 않는 범위 내에서, 상부벽(115), 제1 구획벽(116) 및 제2 구획벽(117)의 평균적인 두께가 증가하므로, 공정 진행 중에 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘응력에 대한 밸브 하우징(110)의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 블레이드(120)는, 트랜스퍼 챔버(400)를 향하는 제2 슬롯(114)을 개폐할 수 있도록, 밸브 하우징(110) 내에 회동 가능하게 마련된다. 이때, 제2 슬롯(114)은 트랜스퍼 챔버(400)와 마주보는 밸브 하우징(110)의 측면에 3개가 형성되므로, 블레이드(120) 또한 각각의 제2 슬롯(114)을 독립적으로 개폐할 수 있도록 3개가 마련된다. 도 3 및 도 4에서, 위에서 첫 번째 및 두 번째 블레이드(120)는 제2 슬롯(114)이 닫힌 상태로, 세 번째 블레이드(120)는 제2 슬롯(114)이 열린 상태로 도시되어 있다.

블레이드(120)의 회전 중심을 제공하는 힌지축(140)은, 밸브 하우징(110)의 좌우측면을 관통하여 제2 슬롯(114)에 인접한 위치에 설치되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 간격을 두고 배치된 복수 개의 베어링(144)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 이때, 각각의 베어링(144)은 베어링 지지체(142)에 의해 지지된다.

커넥팅 아암(130)은, 블레이드(120)가 밸브 하우징(110) 내에서 회동 가능하도록, 블레이드(120)와 힌지축(140)을 연결하는 수단으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 아암(132) 및 제2 아암(134)을 구비한다.

커넥팅 아암(130)의 제1 아암(132)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 블레이드(120)의 로드락 챔버(200)를 향하는 측면(120a)에 결합된다.

커넥팅 아암(130)의 제2 아암(134)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 아암(132)과 제1 아암(132)을 상호 연결한다. 제2 아암(134)의 일단부(134a)는 도 5에서 상측으로 개방된 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 고정핀(136) 등에 의해 제1 아암(132)과 회동 가능하게 결합한다. 또한, 제2 아암(134)의 타단부(134b)는 힌지축(140)을 에워싸는 형상을 가지되, 상기 힌지축과의 결합 및 분해가 용이하도록 도 5에서 로드락 챔버(200) 쪽을 바라보는 일측이 개방된 'ㄷ'자 형상으로 힌지축(140)과 결합한다. 즉, 힌지축(140)과 결합하는 제2 아암(134)의 단부(134b)는, 제2 슬롯(114)이 열린 상태에 있을 때, 개방된 일측이 하측 방향을 향하게 된다. 이때, 제2 아암(134)에서 개방된 일측의 반대 측면에는 힌지축(140)과의 고정을 위해 고정핀이나 고정나사 등이 삽입되는 홀(134c, hole)이 형성된다.

본 실시예에서 커넥팅 아암(130)은, 안정적이고 신뢰성 있는 블레이드(120)의 개폐 동작을 위하여 블레이드(120)의 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 두고 4개가 배치되는데, 커넥팅 아암(130)의 개수는 블레이드(120)의 크기에 따라 적절히 선택될 수 있음은 물론이다.

실린더(180)는, 블레이드(120)를 구동하는 액추에이터로서, 도 3에는 전부 도시되지 않았지만, 밸브 하우징(110)의 좌측면과 우측면에 각각 3개씩 배치되어 해당 블레이드(120)의 개폐 동작을 독립적으로 구동한다.

이를 위해 하나의 블레이드(120)에 대해 좌우측면에 한 쌍의 실린더(180)가 마련되며, 이러한 한 쌍의 실린더(180)는 도 3에 도시된 바와 같이 힌지축 아암(183)을 통해 블레이드(120)의 회전 중심을 제공하는 힌지축(140)의 양단에 연결된다. 즉, 실린더(180)는 고정단(184)이 밸브 하우징(110)의 측면에 마련된 지지체(186)에 고정바아(185)를 통해 고정 결합되고, 실린더(180)의 본체(181)에 대해 신축 가능한 로드(182)의 끝이 힌지축 아암(183)에 결합된다.

여기서 힌지축 아암(183)은 힌지축(140)의 단부와 결합되어 실린더(180)의 직선운동을 회전운동으로 변환할 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 로드(182)의 끝이 결합된 부분이 회전 중심으로부터 편심된 형상을 갖는다. 이에 따라 실린더(180)의 로드(182)가 신장과 수축하는 직선운동이 힌지축 아암(183)에 의해 대략 90°범위 내에서 회전운동으로 변환되어 힌지축(140)에 전달되고, 이와 같이 힌지축(140)에 전달된 회전력은 블레이드(120)의 개폐 동작을 구동한다.

한편, 본 발명의 액추에이터는 전술한 실린더(180)에 한정되지 아니하며, 블레이드(120)의 회동을 구동할 수 있는 구성이라면 다양한 방식의 액추에이터가 적용될 수 있음은 물론이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 블레이드(120)의 트랜스퍼 챔버(400)를 향하는 측면(120b) 쪽에서 블레이드(120)를 관통하여 블레이드(120)와 커넥팅 아암(130)을 체결하는 체결부재(150)를 더 구비한다.

한편, 블레이드(120)와 커넥팅 아암(130)이 체결부재(150)에 의해 체결될 수 있도록, 블레이드(120)에는 도 7에 도시된 바와 같이 체결부재(150)가 관통되는 체결홀(122)이 형성되고, 커넥팅 아암(130)의 제1 아암(132)에는 체결부재(150)의 단부가 삽입 고정되는 체결홈(132a)이 형성된다. 본 실시예에서는 하나의 커넥팅 아암(130)에 대해서 2개의 고정나사형 채결부재(150)가 사용되고 있지만, 체결부재의 형태 및 개수는 적절하게 변경될 수 있을 것이다.

일반적으로 일련의 화학기상 증착공정이 연속적으로 진행되는 동안, 게이트 밸브(100)는 로드락 챔버(200)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이의 개폐 동작을 무수히 많이 반복하게 된다. 이에 따라, 회동 방식(Flapper Type)의 게이트 밸브(100)에서 개폐 동작을 담당하는 힌지축(140), 베어링(144) 등의 부품은 마모나 파손 등에 의 한 부품 교체가 빈번하게 요구된다. 아울러, 게이트 밸브(100)는 공정 중에 기판의 일부가 깨짐으로 인해 발생하여 내부에 쌓이는 글래스 파편(glass particle) 등을 청소하기 위한 작업이 요구된다. 한편, 이러한 부품교체 작업과 청소 작업을 포함한 유지보수 작업의 편의성을 도모하기 위해서, 유지보수 작업에 앞서 밸브 하우징(110)으로부터 블레이드(120)를 외부로 취출하는 작업이 선행된다.

위와 같은 유지보수 측면에서, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 블레이드(120)의 트랜스퍼 챔버(400)를 향하는 측면(120b) 쪽에서 블레이드(120)를 관통하여 블레이드(120)와 커넥팅 아암(130)을 체결하는 체결부재(150)를 구비함으로써, 종래의 게이트 밸브에서 블레이드와 커넥팅 아암을 상호 분리하기 위한 작업 공간이 확보되지 않아서 유지보수 작업시 커넥팅 아암이 결합된 상태의 블레이드를 밸브 하우징으로부터 외부로 취출해야만 하는 불편함을 해결할 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 블레이드(120)와 커넥팅 아암(130)의 체결이 밸브 하우징(110)의 바깥쪽(트랜스퍼 챔버(400)와 대향하는 쪽)에서 이루어지도록 구성됨으로써, 블레이드와 커넥팅 아암의 체결이 밸브 하우징의 안쪽에서 이루어지는 종래의 게이트 밸브와 달리, 작업자가 트랜스퍼 챔버(400) 안에 위치한 상태에서 체결부재(150)를 해제하여 커넥팅 아암(130)과 블레이드(120)를 상호 분리하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 유지보수 작업시 밸브 하우징(110)으로부터 블레이드(120)만을 외부로 취출하는 것이 가능하기 때문에, 유지보수 작업을 위해 취출해야 하는 대상의 무게가 종래보다 감소하는 등의 취출 작업이 수월해지므로, 결과적으로 게이트 밸 브(100)에 대한 유지보수 작업의 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 블레이드(120)의 트랜스퍼 챔버(400)를 향하는 측면(120b)에서 블레이드(120)의 체결홀(122)을 덮는 밀폐용 덮개(160)를 더 구비한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 유지보수 작업의 편의성을 도모하기 위하여 블레이드(120)와 커넥팅 아암(130)의 체결이 밸브 하우징(110)의 바깥쪽에서 이루어지는 구조, 즉 블레이드(120)와 커넥팅 아암(130)을 체결하는 체결부재(150)가 블레이드(120)를 관통하는 구조이기 때문에, 블레이드(120)에 형성된 체결홀(122)에 의해 제2 슬롯(114)을 개폐하는 블레이드(120)의 밀폐성능의 저하가 초래될 여지가 있다. 즉, 블레이드(120)에 형성된 체결홀(122)과 체결부재(150) 사이의 틈을 통해 게이트 밸브(100)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이에 압력 누수(pressure leak)가 발생할 위험이 있다.

밀페용 덮개(160)는, 위와 같은 블레이드(120)에 형성된 체결홀(122)에 의해 블레이드(120)의 밀폐성능의 저하를 방지하는 수단이다. 밀폐용 덮개(160)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 체결부재(150)가 블레이드(120)의 체결홀(122)을 관통하여 블레이드(120)와 커넥팅 아암(130)을 체결한 상태에서 체결홀(122)과 체결부재(150) 사이의 틈을 밀폐할 수 있도록 블레이드(120)에서 체결홀(122)을 포함한 소정의 영역을 덮는다. 이때, 블레이드(120)에는 체결홀(122)과 체결부재(150) 사이의 틈이 더욱 안정적으로 밀폐될 수 있도록, 밀폐용 덮개(160)가 수용되는 덮개 수용홈(124)이 밀폐용 덮개(160)에 대응되는 형상으로 형성된다.

더욱 안정적인 밀폐성능을 확보할 수 있도록, 밀폐용 덮개(160)는 도 6에 도시된 바와 같이 원형의 판면 형상을 가지고, 블레이드(120)와 밀폐용 덮개(160) 사이에는 도 7에 도시된 바와 같이 오링(O-ring)이 개재된다. 이러한 밀폐용 덮개(160)는 원주방향으로 상호 이격되어 배치되는 6개의 볼트구멍(162)이 형성되어 6개의 볼트(미도시)에 의해 블레이드(120)에 체결된다. 다만, 본 발명에서 밀폐용 덮개의 형상 및 체결 방식 등은 도 6 및 도 7에 도시된 것에 한정되지 아니하며 다양하게 선택될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 게이트 밸브(100)는, 블레이드(120)의 트랜스퍼 챔버(400)를 향하는 측면(120b)에서 블레이드(120)의 체결홀(122)을 덮는 밀폐용 덮개(160)를 구비함으로써, 유지보수 작업시 밸브 하우징(110)으로부터 블레이드(120)만을 외부로 취출하는 것이 가능하면서도, 블레이드(120)의 밀폐성능을 안정적으로 확보할 수 있다.

다만, 본 발명에서, 체결홀(122)과 체결부재(150) 사이의 틈에 의해 발생하는 게이트 밸브(100)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이의 압력 누수가 무시할 정도인 경우에는, 위와 같은 밀폐용 덮개(160)는 생략될 수도 있을 것이다.

본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버를 연결하는 회동 방식의 통상적인 게이트 밸브의 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 게이트 밸브의 사시도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 게이트 밸브의 절단 사시도이다.

도 5는 도 3에 도시된 커넥팅 아암이 결합된 블레이드의 사시도이다.

도 6은 도 5의 커넥팅 아암이 결합된 블레이드를 다른 측면에서 바라본 사시도이다.

도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1000 : 플라즈마 처리장치

100 : 게이트 밸브 110 : 밸브 하우징

120 : 블레이드 130 : 커넥팅 아암

140 : 힌지축 150 : 체결부재

160 : 밀폐용 덮개 170 : 오링(O-ring)

180 : 액추에이터(실린더) 200 : 로드락 챔버

300 : 프로세스 챔버

400 : 트랜스퍼 챔버

Claims

로드락 챔버;

상기 로드락 챔버와 이격되어 배치되는 트랜스퍼 챔버; 및

상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버를 연결하는 게이트 밸브를 포함하며,

상기 게이트 밸브는,

상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 간에 이송되는 기판이 통과할 수 있도록, 상기 로드락 챔버를 향하는 측면에 적어도 하나의 제1 슬롯이 형성되고 상기 트랜스퍼 챔버를 향하는 측면에 적어도 하나의 제2 슬롯이 형성되는 밸브 하우징;

상기 밸브 하우징 내에 회동 가능하게 마련되어 상기 제2 슬롯을 개폐하는 블레이드;

상기 밸브 하우징 내에 마련되는 힌지축;

상기 블레이드와 상기 힌지축을 연결하는 적어도 하나의 커넥팅 아암; 및

상기 블레이드의 상기 트랜스퍼 챔버를 향하는 측면 쪽에서 상기 블레이드를 관통하여 상기 블레이드와 상기 커넥팅 아암을 체결하는 적어도 하나의 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 블레이드에는 상기 체결부재가 관통되는 체결홀이 형성되며,

상기 게이트 밸브는, 상기 체결홀에 의한 상기 블레이드의 밀폐성능의 저하를 방지하도록, 상기 체결홀을 덮는 밀폐용 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서,

상기 블레이드에는 상기 밀폐용 덮개가 수용되는 덮개 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서,

상기 블레이드와 상기 밀폐용 덮개 사이에는 오링(O-ring)이 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서,

상기 밀폐용 덮개는,

원형의 판면 형상을 가지며,

원주방향으로 상호 이격되어 배치되는 복수 개의 볼트에 의해 상기 블레이드에 체결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서,

상기 밸브 하우징은,

상기 밸브 하우징의 상부면을 구성하는 상부벽과, 상기 밸브 하우징의 하부면을 구성하는 하부벽과, 상기 밸브 하우징의 내부를 복수 개의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 구획벽을 포함하며,

상기 상부벽 및 상기 구획벽은,

상기 제2 슬롯 측에서 상기 제1 슬롯 측으로 갈수록 두께가 증가하도록 상기 블레이드의 회동을 간섭하지 않는 범위 내에서 하부면이 테이퍼진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 커넥팅 아암은,

상기 적어도 하나의 체결부재에 의해 상기 블레이드의 상기 로드락 챔버를 향하는 측면에서 상기 블레이드에 결합되는 제1 아암; 및

상기 제1 아암과 상기 힌지축을 연결하는 제2 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제7항에 있어서,

상기 제2 아암의 상기 힌지축에 결합되는 단부는,

상기 힌지축을 에워싸는 형상을 가지되 상기 힌지축과의 결합 및 분해가 용이하도록, 일측이 개방되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 커넥팅 아암은,

상기 블레이드의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 복수 개가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.