KR101343113B1 - 진공 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공처리장치에 관한 것으로, LCD, OLED, SOLAR 등의 기판을 처리하기 위한 다수의 챔버로 이루어진 진공 처리장치에 있어 챔버간 역압을 방지함과 아울러, 카세트 챔버에 발생하는 가스 누설 부위를 검출하기 위한 진공처리장치로서,
프로세스 챔버, 트랜스퍼 챔버 및 로드락 챔버를 포함하는 진공 처리장치에 있어서, 상기 각 챔버 사이에 설치되고 서로 마주보는 양측에 기판이 출입되는 통로를 제공하는 슬릿이 각각 형성되며 내부에 상기 각 슬릿을 개폐하기 위해 승강 동작하는 슬릿밸브를 수용하는 공간을 제공하는 카세트 챔버와, 상기 각 챔버에서 벤트 가스를 주입하는 벤팅 공정을 감지하는 벤팅 감지부; 상기 각 챔버와 카세트 챔버를 각각 연결하는 제1 및 제2 바이패스 라인과, 상기 제1 및 제2 바이패스 라인 상에 각각 설치되어 각 바이패스 라인에서 가스의 흐름을 단속하는 제1 및 제2 단속밸브로 구성되어, 상기 각 챔버의 벤팅 공정 시에 상기 각 챔버로 주입된 가스를 상기 카세트 챔버로 바이패스하여 벤팅 공정이 이루어지는 챔버와 카세트 챔버 사이에 정압 상태를 유도하는 카세트 챔버 정압부; 및 상기 벤팅감지부로부터 감지된 신호에 따라 상기 각 챔버의 벤팅 공정 또는 진공 공정을 판단하여 상기 카세트 챔버 정압부의 가스의 흐름을 단속하는 제어부; 를 포함하여 이루어지되,
여기서, 상기 각 챔버에 연결되어 각 챔버로 벤트 가스를 주입하는 벤트 밸브를 더 포함하고, 상기 벤팅 감지부는 상기 벤트 밸브측에 설치되어 벤트 밸브의 오픈 및 클로즈 상태로 동작하기 위한 전기적 신호를 감지하는 벤트 밸브 감지센서로 이루어지며,
한편, 상기 슬릿밸브는 서로 이웃하는 챔버에 있어서 어느 한 챔버의 슬릿을 개폐하는 제1 밸브플레이트와 다른 챔버의 슬릿을 개폐하는 제2 밸브플레이트와, 상기 제1 밸브플레이트와 제2 밸브플레이트를 연결하는 연결부재로 이루어져 하나의 구동 수단에 의해 동시에 구동되고,
또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 가스누설점검수단으로서, 필라멘트에 전류가 흐를 때 방출되는 열전자를 가속화하여 중성분자 혹은 원자와 충돌하여 이온화하는 이온원과; 상기 이온원으로부터 이온화된 질량 이온들을 여과하는 4중극자 필터와; 이온전류를 검출하는 검출부를; 포함하여 이루어지되,
또한, 상기 이온원은 필라멘트, 전극판, 반사전극, 플레이트 그리고 상기 이들(필라멘트, 전극판, 반사전극)을 전기적으로 절연하는 세라믹으로 이루어지고, 또한, 상기 전극판과 반사전극은 스테인리스 스틸 망의 재질을 이용하며, 또한, 상기 필라멘트는 산화이트륨(yttrium oxide)이 코팅되고, 또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 진공게이지를 이용하며, 또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 헬륨 가스를 분사하기 위한 헬륨용기와, 상기 헬륨용기를 통하여 분사된 헬륨을 측정하기 위한 헬륨검출기를 이용함을 특징으로 한다.
이에 의해 본 발명의 진공처리장치는, 챔버간 역압을 방지하며 동시에 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 확인 점검하는 진공처리장치를 제공하고자 하는 것이다.
프로세스 챔버, 트랜스퍼 챔버 및 로드락 챔버를 포함하는 진공 처리장치에 있어서, 상기 각 챔버 사이에 설치되고 서로 마주보는 양측에 기판이 출입되는 통로를 제공하는 슬릿이 각각 형성되며 내부에 상기 각 슬릿을 개폐하기 위해 승강 동작하는 슬릿밸브를 수용하는 공간을 제공하는 카세트 챔버와, 상기 각 챔버에서 벤트 가스를 주입하는 벤팅 공정을 감지하는 벤팅 감지부; 상기 각 챔버와 카세트 챔버를 각각 연결하는 제1 및 제2 바이패스 라인과, 상기 제1 및 제2 바이패스 라인 상에 각각 설치되어 각 바이패스 라인에서 가스의 흐름을 단속하는 제1 및 제2 단속밸브로 구성되어, 상기 각 챔버의 벤팅 공정 시에 상기 각 챔버로 주입된 가스를 상기 카세트 챔버로 바이패스하여 벤팅 공정이 이루어지는 챔버와 카세트 챔버 사이에 정압 상태를 유도하는 카세트 챔버 정압부; 및 상기 벤팅감지부로부터 감지된 신호에 따라 상기 각 챔버의 벤팅 공정 또는 진공 공정을 판단하여 상기 카세트 챔버 정압부의 가스의 흐름을 단속하는 제어부; 를 포함하여 이루어지되,
여기서, 상기 각 챔버에 연결되어 각 챔버로 벤트 가스를 주입하는 벤트 밸브를 더 포함하고, 상기 벤팅 감지부는 상기 벤트 밸브측에 설치되어 벤트 밸브의 오픈 및 클로즈 상태로 동작하기 위한 전기적 신호를 감지하는 벤트 밸브 감지센서로 이루어지며,
한편, 상기 슬릿밸브는 서로 이웃하는 챔버에 있어서 어느 한 챔버의 슬릿을 개폐하는 제1 밸브플레이트와 다른 챔버의 슬릿을 개폐하는 제2 밸브플레이트와, 상기 제1 밸브플레이트와 제2 밸브플레이트를 연결하는 연결부재로 이루어져 하나의 구동 수단에 의해 동시에 구동되고,
또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 가스누설점검수단으로서, 필라멘트에 전류가 흐를 때 방출되는 열전자를 가속화하여 중성분자 혹은 원자와 충돌하여 이온화하는 이온원과; 상기 이온원으로부터 이온화된 질량 이온들을 여과하는 4중극자 필터와; 이온전류를 검출하는 검출부를; 포함하여 이루어지되,
또한, 상기 이온원은 필라멘트, 전극판, 반사전극, 플레이트 그리고 상기 이들(필라멘트, 전극판, 반사전극)을 전기적으로 절연하는 세라믹으로 이루어지고, 또한, 상기 전극판과 반사전극은 스테인리스 스틸 망의 재질을 이용하며, 또한, 상기 필라멘트는 산화이트륨(yttrium oxide)이 코팅되고, 또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 진공게이지를 이용하며, 또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 헬륨 가스를 분사하기 위한 헬륨용기와, 상기 헬륨용기를 통하여 분사된 헬륨을 측정하기 위한 헬륨검출기를 이용함을 특징으로 한다.
이에 의해 본 발명의 진공처리장치는, 챔버간 역압을 방지하며 동시에 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 확인 점검하는 진공처리장치를 제공하고자 하는 것이다.
Description
본 발명은 LCD, OLED, SOLAR 등의 기판을 처리하기 위한 다수 개의 챔버로 이루어진 진공 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버간 역압을 방지함과 아울러, 서로 이웃하는 챔버 사이에 사이에 마련되어 슬릿밸브의 승강 동작 공간을 제공하는 카세트 챔버에 가스 누설 부위를 검출하는 진공 처리 장치에 관한 것이다.
통상적으로 LCD, OLED, SOLAR 등의 기판을 처리하는 공정은 대부분 고진공 분위기에서 공정이 이루어지는 소정의 공정, 예를 들면 박막증착 , 식각 등의 공정 등이 진행될 수 있도록 밀폐된 챔버가 구비된다. 또한 이러한 챔버를 통하여 기판 수율을 높이기 위해서는 챔버 내부가 오염되지 않도록 유지하는 것이 매우 중요하다.
챔버는 고진공 상태에서 소정의 기판 공정이 수행되는 프로세스 챔버(Process chamber, PM)와, 기판 가공을 위한 웨이퍼를 로드 또는 언로드 하는 로드락 챔버(Load lock chamber, LM)와, 그리고 프로세스 챔버와 로드락 챔버 사이에 설치되어 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버(Transfer chamber, TM) 등으로 되어 있다.
한편, 상술한 각 챔버들 사이에는 기판을 통과시키기 위한 통로 역할을 하는 슬릿(slit)이 형성되어 있고, 이 슬릿에는 슬릿을 개폐하는 슬릿밸브가 설치되어 있어서 슬릿의 개폐가 이루어지도록 되어 있다.
이러한 슬릿밸브는 실질적으로 챔버 간의 통로를 이루는 슬릿을 개폐하는 것으로 슬릿과 동일한 형상 및 개구부보다 큰 크기의 플레이트로 이루어진 밸브 플레이트와, 공압에 의해 작동되며 밸브 플레이트 측에 연결되는 샤프트를 동작시켜서 밸브플레이트를 승강시키는 엑추에이터 등을 포함하는 형태로 이루어져 있다.
또한, 밸브 플레이트(1)에는 슬릿(2)을 실링하기 위해서 슬릿(2)과의 접촉 부위에 오링(3)이 구비되고, 이 밸브 플레이트(1)를 이용하여 슬릿(2)을 폐쇄할 경우 밸브 플레이트(1)가 챔버측으로 가압되면서 오링(3)이 압축되어 슬릿이 밀폐되는 것이다.
그러나 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 진공 처리 장치는 챔버와 챔버 사이의 기판 통로인 슬릿(2)을 하나의 밸브플레이트(1)로 밀폐하기 때문에 만일 서로 이웃하는 챔버 중에서 어느 하나의 챔버를 대기압 상태로 유지하기 위해 질소 등의 가스를 주입하는 벤트(Vent) 공정이 이루어지는 경우에는 챔버간에 압력 차이가 크게 발생하고, 이 경우에 슬릿(2)을 밀폐하는 밸브플레이트(1)가 압력이 높은 챔버(벤트가 이루어지는 챔버)에서 압력이 낮은 챔버(진공을 유지하는 챔버) 측로 밀리는 힘, 즉 정, 역압(counter pressure)이 발생된다.
트랜스퍼 챔버(TM)가 높은 압력(벤트가 이루어지는 챔버)일 경우 밸브 플레이트가(1)는 압력 차에 의해 프로세스 챔버로 밀리기 때문에 정압이 발생되어 문제가 되지 않지만, 프로세스 (PM)가 높은 압력(벤트가 이루어지는 챔버)일 경우 밸브 플레이트(1)는 압력차에 의해서 트렌스퍼 챔버 방향으로 밀리면서 역압이 발생 된다. 이때 오링(3)과 슬릿(2)의 접촉면에 미세한 틈새가 발생되어 이웃하는 다른 챔버의 진공에 영향을 주고, 이는 결국 공정 불량을 유발해서 제품에 불량이 발생되는 문제점과 함께 진공 조건하에서 펌프를 이용해서 지속적으로 펌핑하므로 밸브에 누설(Leak)이 있어도 누설 부위를 검출할 수 없는 문제점을 동반하고 있다.
특히, 최근에는 기판의 대량 생산을 추구하는 추세이므로 설비 또한 중앙에 마련된 트랜스퍼 챔버를 중심으로 이와 이웃한 다수의 프로세스 챔버가 하나의 설비에 마련되어 복수의 공정이 동시에 수행되는 멀티 프로세스 챔버형 진공처리장치가 널리 사용되고 있는 실정이다.
이 경우에 다수의 프로세스 챔버 중에서 어느 하나의 프로세스 챔버에 문제가 발생하거나 또는 주기 점검(PM)으로 인하여 프로세스 챔버에 벤트 공정을 수행하는 경우에 공통 챔버로 사용되는 트랜스퍼 챔버는 진공 상태를 유지해야만 다른 프로세스 챔버가 정상적으로 공정을 수행할 수 있게 된다.
그러나 이러한 멀티 프로세스 챔버에 있어서 어느 한 프로세스 챔버의 벤트 공정 시에 공통으로 사용되는 트랜스퍼 챔버와의 압력 차이에 의한 역압으로 인해 벤트 중인 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에 인터널리크(internal leak)가 발생되어 트랜스퍼 챔버의 진공이 깨지면서 공정 중인 다른 프로세스 챔버의 진공에도 영향을 주게 됨으로써 전체 공정에 불량을 야기하는 문제점과 함께 진공 조건하에서 펌프를 이용해서 지속적으로 펌핑하므로 밸브에 누설(Leak)이 있어도 누설 부위를 검출할 수 없는 문제점을 동반하고 있다.
상기 이러한 문제점을 해소하고자 본 발명의 동출원인이 출원한 특허출원 제10-2011-0101299호에서는 프로세스 챔버(PM), 트랜스퍼 챔버(TM) 및 로드락 챔버(LM)를 포함하는 진공 처리장치에 있어, 상기 각 챔버 사이에 설치되고 서로 마주보는 양측에 기판이 출입되는 통로를 제공하는 슬릿이 각각 형성되며 내부에 상기 각 슬릿을 개폐하기 위해 승강 동작하는 슬릿밸브를 수용하는 공간을 제공하는 카세트 챔버와, 상기 각 챔버에서 벤트 가스를 주입하는 벤팅 공정을 감지하는 벤팅 감지부; 상기 각 챔버와 카세트 챔버를 각각 연결하는 제1 및 제2 바이패스 라인과, 상기 제1 및 제2 바이패스 라인 상에 각각 설치되어 각 바이패스 라인에서 가스의 흐름을 단속하는 제1 및 제2 단속밸브로 구성되어, 상기 각 챔버의 벤팅 공정 시에 상기 각 챔버로 주입된 가스를 상기 카세트 챔버로 바이패스하여 벤팅 공정이 이루어지는 챔버와 카세트 챔버 사이에 정압 상태를 유도하는 카세트 챔버 정압부; 및 상기 벤팅 감지부로부터 감지된 신호에 따라 상기 각 챔버의 벤팅 공정 또는 진공 공정을 판단하여 상기 카세트 챔버 정압부의 가스의 흐름을 단속하는 제어부; 를 포함하고, 여기서, 상기 각 챔버에 연결되어 각 챔버로 벤트 가스를 주입하는 벤트 밸브를 더 포함하고, 상기 벤팅 감지부는 상기 벤트 밸브측에 설치되어 벤트 밸브의 오픈 및 클로즈 상태로 동작하기 위한 전기적 신호를 감지하는 벤트 밸브 감지센서로 이루어지며, 한편, 상기 슬릿밸브는 서로 이웃하는 챔버에 있어서 어느 한 챔버의 슬릿을 개폐하는 제1 밸브플레이트와 다른 챔버의 슬릿을 개폐하는 제2 밸브플레이트와, 상기 제1 밸브플레이트와 제2 밸브플레이트를 연결하는 연결부재로 이루어져 하나의 구동 수단에 의해 동시에 구동되는 챔버간 역압방지 수단을 구비한 진공처리장치를 안출한 바 있다.
즉, 어느 한 프로세스 챔버의 벤트 공정 시에 공통으로 사용되는 트랜스퍼 챔버와의 압력 차이에 의한 역압으로 인해 벤트 중인 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버와 로드락챔버 사이에서 발생하는 인터널리크(internal leak)를 방지하여 전체 공정에서 야기될 수 있는 불량 문제점을 해소하는 기술이다.
또한, 등록실용신안 제20-0338202호, 등록실용신안 제20-0191426호 이외에도 다수의 기술들이 안출된 바 있는데, 이러한 기술들은 챔버, 특히 카세트 챔버를 독립시키지 못한 채, 가스 누설 유무를 체크 확인함으로 비효율성을 갖는다.
대부분 안출되어 출원된 기술들은 가스 누설 유무를 체크 확인가능하지만, 챔버의 독립 상태를 이루지 못한 채로 가스 누설을 확인하는 기술들이다.
따라서, 여기서 상기 챔버 사이에서 발생하는 인터리크를 방지하기 위하여 챔버들 간 사이에 완충역할을 하는 카세트 챔버 및 카세트 챔버 정압부 등을 마련하여 인터리크를 방지할 수 있으나, 카세트 밸브의 구성품인 벨로우(Bellows) 리크로가 발생할 경우 전체 공정에서 야기될 수 있는 불량 문제점을 바로잡기에는 한계가 있다.
전술된 문제점을 해소하고자 본 발명의 진공처리장치는, 챔버간 역압을 방지함과 아울러, 카세트 챔버의 외부 누설 유무를 확인 점검하여 검출함으로써 전체 공정에서 야기될 수 있는 불량 문제점을 완벽하게 차단 방지하기 위한 진공 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공처리 장치는,
프로세스 챔버, 트랜스퍼 챔버 및 로드락 챔버를 포함하는 진공 처리장치에 있어서, 상기 각 챔버 사이에 설치되고 서로 마주보는 양측에 기판이 출입되는 통로를 제공하는 슬릿이 각각 형성되며 내부에 상기 각 슬릿을 개폐하기 위해 승강 동작하는 슬릿밸브를 수용하는 공간을 제공하는 카세트 챔버와, 상기 각 챔버에서 벤트 가스를 주입하는 벤팅 공정을 감지하는 벤팅 감지부; 상기 각 챔버와 카세트 챔버를 각각 연결하는 제1 및 제2 바이패스 라인과, 상기 제1 및 제2 바이패스 라인 상에 각각 설치되어 각 바이패스 라인에서 가스의 흐름을 단속하는 제1 및 제2 단속밸브로 구성되어, 상기 각 챔버의 벤팅 공정 시에 상기 각 챔버로 주입된 가스를 상기 카세트 챔버로 바이패스하여 벤팅 공정이 이루어지는 챔버와 카세트 챔버 사이에 정압 상태를 유도하는 카세트 챔버 정압부; 및 상기 벤팅감지부로부터 감지된 신호에 따라 상기 각 챔버의 벤팅 공정 또는 진공 공정을 판단하여 상기 카세트 챔버 정압부의 가스의 흐름을 단속하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 각 챔버에 연결되어 각 챔버로 벤트 가스를 주입하는 벤트 밸브를 더 포함하고, 상기 벤팅 감지부는 상기 벤트 밸브측에 설치되어 벤트 밸브의 오픈 및 클로즈 상태로 동작하기 위한 전기적 신호를 감지하는 벤트 밸브 감지센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 슬릿밸브는 서로 이웃하는 챔버에 있어서 어느 한 챔버의 슬릿을 개폐하는 제1 밸브플레이트와 다른 챔버의 슬릿을 개폐하는 제2 밸브플레이트와, 상기 제1 밸브플레이트와 제2 밸브플레이트를 연결하는 연결부재로 이루어져 하나의 구동 수단에 의해 동시에 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 필라멘트에 전류가 흐를 때 방출되는 열전자를 가속화하여 중성분자 혹은 원자와 충돌하여 이온화하는 이온원과; 상기 이온원으로부터 이온화된 질량 이온들을 여과하는 4중극자 필터와; 이온전류를 검출하는 검출부를; 포함하여 이루어진 가스누설점검수단인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이온원은,
필라멘트, 전극판, 반사전극, 플레이트 그리고 상기 이들(필라멘트, 전극판, 반사전극)을 전기적으로 절연하는 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극판과 반사전극은,
스테인리스 스틸 망의 재질을 이용함을 특징으로 한다.
또한, 상기 필라멘트는,
산화이트륨(yttrium oxide)이 코팅됨을 특징으로 한다.
또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 트랜스퍼 챔버에 마련되어 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 진공게이지를 이용한 가스누설점검수단인 것을 특징으로 한다.
또한, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 카세트 챔버 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 벨로우(bellows)에 헬륨 가스를 분사하기 위한 헬륨용기와, 상기 헬륨용기를 통하여 분사된 헬륨을 측정하기 위한 헬륨검출기를 이용한 가스누설점검수단인 것을 특징으로 한다.
따라서, 제1단속밸브 V1과 제2단속밸브 V2를 폐쇄하여 카세트 챔버를 독립한 상태에서 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어, 가스누설점검수단으로서, 카세트 챔버에 진공 게이지, 헬륨을 이용한 헬륨검출기, 가스분석기 등을 설치하여 게이지의 진공 변화를 확인하여 평소보다 빠른 속도의 압력이 상승하든지, 자동으로 헬륨을 분사해서 헬륨검출기에서 가스 누설을 확인하던지, 가스분석기를 활용한 잔류 가스 분석을 통해서 가스 누설 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 진공처리 장치는, 챔버간 역압을 방지함과 아울러, 챔버들 사이에 마련된 카세트 챔버에 있어, 진공 상태의 카세트 내부의 누설 유무를 점검 검출함으로써 공정을 자동으로 멈추어 전체 공정에서 야기될 수 있는 불량 문제점을 근본적으로 완전히 차단 방지할 수 있는 효과가 발휘된다.
도 1은 종래의 진공 처리장치에서 트랜스 챔버와 프로세스 챔버 사이의 슬릿밸브를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 진공 처리장치가 적용되는 멀티형 챔버를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 진공처리장치에서 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이의 카세트 챔버 정압유도부를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 진공 처리장치에서 제어부에 의한 제어 흐름을 도시한 제어 블록도.
도 5는 본 발명의 진공 처리장치에서 프로세스 챔버가 벤팅 공정인 상태에서 카세트 챔버와 트랜스퍼 챔버간의 정압 상태를 도시한 개념도.
도 6은 본 발명의 진공 처리장치에서 트랜스퍼 챔버가 벤팅 공정인 상태에서 카세트 챔버와 프로세서 챔버간의 정압 상태를 도시한 개념도.
도 7은 본 발명의 진공처리장치에 있어 가스 분석기의 블록 구성도.
도 8은 본 발명의 진공처리장치에 있어 가스 분석기의 구성도.
도 9는 본 발명의 진공처리장치에 있어 진공 게이지의 이용도.
도 10은 본 발명의 진공처리장치에 있어 헬륨검출기의 이용도.
도 2는 본 발명의 진공 처리장치가 적용되는 멀티형 챔버를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 진공처리장치에서 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이의 카세트 챔버 정압유도부를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 진공 처리장치에서 제어부에 의한 제어 흐름을 도시한 제어 블록도.
도 5는 본 발명의 진공 처리장치에서 프로세스 챔버가 벤팅 공정인 상태에서 카세트 챔버와 트랜스퍼 챔버간의 정압 상태를 도시한 개념도.
도 6은 본 발명의 진공 처리장치에서 트랜스퍼 챔버가 벤팅 공정인 상태에서 카세트 챔버와 프로세서 챔버간의 정압 상태를 도시한 개념도.
도 7은 본 발명의 진공처리장치에 있어 가스 분석기의 블록 구성도.
도 8은 본 발명의 진공처리장치에 있어 가스 분석기의 구성도.
도 9는 본 발명의 진공처리장치에 있어 진공 게이지의 이용도.
도 10은 본 발명의 진공처리장치에 있어 헬륨검출기의 이용도.
도면을 참고로 하여 본 발명의 진공처리장치를 설명하면 하기와 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 멀티 프로세스 챔버형 진공 처리장치는 통상 중앙에 마련되어 공통으로 사용되는 트랜스퍼 챔버(20)로부터 일측에는 로드락 챔버(30)가 마련되고, 타측으로는 기판 가공 공정을 진행하는 복수의 프로세스챔버(10)가 상호 병렬로 연결된다.
또한, 각 챔버 사이에는 챔버간에 기판의 통로 역할을 하는 슬릿을 개폐하는 슬릿밸브가 동작하는 공간을 제공하는 카세트 챔버(40)가 각각 마련된다.
카세트 챔버(40)를 기준으로 이와 이웃하는 챔버들 중에서 어느 한 챔버에는 벤팅 공정이 이루어지고 다른 챔버에서는 진공 공정이 이루어지는 경우에, 카세트 챔버(40)를 벤팅 공정이 이루어지는 챔버와 동일한 압력 상태, 즉 정압 상태를 유지하도록 하는 카세트 챔버 정압유도부를 마련하여 벤팅 공정이 이루어지는 챔버와 진공 공정이 이루어지는 챔버 사이에 압력 차이로 인한 인터널리크 발생을 방지하는 것을 핵심 요지로 한다.
도 3에서는 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에 마련된 카세트 챔버 정압 유도부를 도시하였으나, 본 발명에서는 카세트 챔버 정압유도부가 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이의 카세트 챔버에 구비된 것에 한정되는 것이 아니라 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이의 마련된 카세트 챔버에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
챔버, 예를 들어 트랜스퍼 챔버(20)와 프로세스 챔버(10) 사이를 구획하면서 기판의 이송되는 통로를 개폐하는 슬릿밸브의 승강 동작하는 공간을 제공하는 카세트 챔버(40)와, 트랜스퍼 챔버(20) 또는 프로세스 챔버(10) 중에서 벤팅 공정이 이루어지는 어느 한 챔버와 카세트 챔버(40)가 서로 정압을 이루도록 하는 카세트 챔버 정압부와, 각 챔버(10)(20)의 벤팅 공정을 감지하는 벤팅 감지부(60)와, 이 벤팅 감지부(60)로터 전기적 신호를 받아 카세트 챔버 정압부의 동작을 제어하는 제어부(80)를 포함하여 구성된다.
카세트 챔버(40)는 내부가 비어 있는 밀폐된 직육면체 형상으로 트랜스퍼 챔버(20)측과 프로세스 챔버(10)측에 설치되 방향으로 서로 마주보는 면에 각각 기판이 출입되는 통로 역할을 하는 슬릿(41)(42)이 형성된다.
카세트 챔버(40) 내부에는 각 슬릿(41)(42)을 개폐할 수 있도록 공압에 의해 승강 작동되는 슬릿밸브가 설치된다.
이때, 슬릿밸브는 카세트 챔버(40)의 양측에 마련된 각 슬릿(41)(42)의 개폐를 나누어서 담당하도록 슬릿 형상의 판으로 이루어진 두 개의 밸브 플레이트, 즉 제1 및 제2 밸브플레이트(41)(42)가 수직 자세로 서로 마주보면서 연결부재(43)를 통해 서로 일체로 연결되어 있으며, 연결부재(43)의 중앙에는 공압 실린더 방식의 엑추에이터(미도시)의 샤프트(미도시)와 연결되어, 샤프트의 승강 동작에 따라 연결부재(43)를 통해 서로 연결된 제1 및 제2 플레이트(41)(42)가 동시에 승강하는 듀얼 실링 방식으로 이루어진다.
그리고 제1 및 제2 밸브 플레이트(41)(42)에는 카세트 챔버(40) 양측의 슬릿(41)(42)을 실링하기 위해서 각 슬릿(41)(42)과의 접촉 부위에 오링(44)이 각각 구비된다.
카세트 정압 유도부는 프로세스 챔버(10)와 카세트 챔버(40) 사이에 가스의 흐름이 가능하도록 프로세스 챔버(10)와 카세트 챔버(40)를 서로 연결하는 제1 바이패스 라인(71)과, 트랜스퍼 챔버(20)와 카세트 챔버(10) 사이에2가스의 흐름이 가능하도록 트랜스퍼 챔버(20)와 카세트 챔버(10)를 서로 연결하는 제2 바이패스 라인(72)과, 제 1 및 제2 바이패스라인(71)(72) 상에 각각 설치되어 후술하는 제어부(80)의 제어 신호에 의해 이들이 배속된 각 바이패스라인(71)(72)의 가스의 흐름을 단속하는 제1 및 제2 단속밸브(73)(74)로 이루어진다.
한편, 각 챔버(10)(20)에는 공정 중에 진공 상태를 형성하기 위해서 각 챔버(10)(20)의 일측에 연결된 진공라인(93)에는 진공펌프(94)가 각각 설치되며, 진공라인(93)에서 진공펌프(94)의 전단에는 진공 라인(93)을 개페하는 밸브가 설치된다.
또한, 각 챔버(10)(20)의 또 다른 일측에는 챔버 내부를 대기압 상태로 전환하기 위해 챔버 내부로 벤트 가스를 주입하기 위한 벤트라인(91)이 각각 마련되며, 이 벤트라인(91)에는 각 챔버(10)(20)로 벤트 가스의 유입을 단속하기 위해 개폐 기능만을 갖는 벤트밸브(92)가 각각 설치된다.
여기서, 벤트 가스는 일반적으로 반응성이 낮은 질소(N2)를 사용한다.
한편, 프로세스 챔버(10)와 트랜스퍼 챔버(20)의 벤팅 공정 시에 각 챔버(10)(20)의 벤팅 공정 여부를 감지하는 벤팅 감지부(60)가 마련된다.
이때, 벤팅 감지부(60)는 각 챔버(10)(20)의 벤트밸브(92) 측에 설치되어 벤트밸브(92)의 오픈 및 클로즈 상태로 개폐 동작하기 위한 전기적 신호를 감지하는 벤트밸브 감지센서이다.
제어부(80)는 각 챔버(10)(20)에 마련된 벤트밸브 감지센서(60)와 제1 및 제2 단속밸브(73)(74)와 전기적으로 연결되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(80)는 각 챔버의 벤트밸브 감지센서(60)로부터 벤트밸브(92)가 오픈 상태의 신호를 받는 경우에 이 벤트밸브(92)가 배속된 챔버가 벤팅 공정 단계로 판단하여 해당 챔버와 카세트 챔버에 연결된 바이패스라인(71 또는 72) 상에 설치된 단속밸브(73 또는 74)를 오픈(open) 상태로 동작되도록 제어한다. 반대로, 각 챔버의 벤트밸브 감지센서(60)로부터 벤트밸브(92)가 클로즈 상태의 신호를 받는 경우에 이 벤트밸브(92)가 배속된 챔버가 진공 공정 단계로 판단하여 해당 챔버와 카세트 챔버에 연결된 바이패스라인(71 또는 72)상에 설치된 단속밸브(73 또는 74)를 클로즈(close) 상태로 동작되도록 제어한다.
이하에서는, 상술한 바와 같이 구성된 챔버간 역압 방지 수단을 구비한 진공 처리장치에서 어느 한 챔버의 벤팅 공정 중에 이와 이웃하는 다른 챔버 사이에 역압 방지를 위한 동작을 설명하기로 한다.
도 5는 프로세스 챔버(PM)가 벤팅 공정을 수행하고 트랜스퍼 챔버(TM)가 진공 공정을 수행하는 경우에 트랜스퍼 챔버(TM)와 카세트 챔버(CM) 사이에 정압을 유도하기 위한 동작을 설명한 개념도이고, 도 6은 트랜스퍼 챔버(TM)가 벤팅 공정을 수행하고 프로세스 챔버(PM)가 진공 공정을 수행하는 경우에 프로세스챔버(PM)와 카세트 챔버(CM) 사이에 정압을 유도하기 위한 동작을 설명하는 개념도이다.
먼저, 프로세스 챔버(PM)가 벤팅 공정을 수행하는 공정을 설명하면, 프로세스 챔버(PM)가 다수 구비된 멀티 챔버에서 다른 프로세스 챔버의 공정 중에 어느 하나의 프로세스 챔버(PM)에 문제가 생기거나 또는 주기 점검으로 인하여 프로세스 챔버(PM)를 대기압 상태로 유지하기 위해 프로세스 챔버(PM)에 질소 가스를 주입하는 벤팅 공정을 수행하게 된다.
이때, 외부로부터 프로세스 챔버(10)로 질소 가스를 주입하기 위해 프로세스 챔버(10)측의 벤팅밸브(92)를 오픈하게 되며, 트랜스퍼 챔버(20)는 다른 프로세스 챔버와 공정 간의 작업을 연속적으로 이루어질 수 있도록 진공 상태가 유지되도록 트랜스퍼 챔버(20)측의 벤팅밸브(92)는 클로즈 상태가 된다.(도3 참조)
각 챔버(10)(20)의 벤팅밸브(92)측에 연결된 벤팅밸브 감지센서(60)는 각 챔버(10)(20)의 벤팅밸브(92)의 오픈 또는 클로즈 신호를 감지하여 이를 제어부(80)로 전기적 신호로 각각 보낸다.(도 4 참조)
제어부(80)는 도 5에 도시된 바와 같이 각 챔버(10)(20)의 벤팅밸브감지센서(60)의 신호에 의해 프로세스 챔버(10)는 벤팅 공정을 수행하고 트랜스퍼챔버(20)는 진공 공정을 수행하는 것으로 판단하여, 프로세스 챔버(10)와 카세트챔버(40)에 연결된 제1 바이패스라인(71) 상에 설치된 제1 단속밸브(73)는 오픈(open) 되도록 제어하고, 트랜스퍼 챔버(20)와 카세트 챔버(40)에 연결된 제2 바이 패스라인(72) 상에 설치된 제2 단속밸브(74)는 클로즈(close) 되도록 제어한다.
이로 인해, 프로세스로 챔버(10)로 유입된 벤팅 가스는 제1 바이패스라인(71)을 통해 카세트 챔버(40)로 유입되어 프로세스 챔버(10)와 카세트 챔버(40)는 동일한 대기압(Pa) 상태로 정압을 유지할 수 있다. 한편, 카세트 챔버(40)와 트랜스퍼 챔버(20)는 제2 바이패스라인(72)이 클로즈(close) 되어 카세트 챔버(40)에서 트랜스퍼 챔버(20)로의 벤팅 가스의 유입이 차단되어 진공 상태의 압력(Pv)을 계속하여 유지할 수 있다.
이때, 카세트 챔버(40)와 트랜스퍼 챔버(20)는 대기압(Pa)과 진공압(Pv)에 따른 압력 차이로 인해 트랜스퍼 챔버(20)측의 슬릿를 밀폐하고 있는 제2밸브플레이트(52)를 트랜스퍼 챔버(20)측으로 가압 밀착함으로써 오링(43)의 밀폐력(실링)이 더욱 형상되어 압력 차이에 따른 인터널리크가 전혀 발생되지 않게 된다.
상술한 프로세스 챔버(10)의 벤팅 공정이 완료된 이후에 다시 진공상태를 유지하여 공정을 수행하는 경우에는 제1 단속밸브(71)는 오픈(open) 및 제2단속밸브(72)는 클로즈(close)한 상태에서 프로세스 챔버(10)에 설치된 진공 펌프(도3, 94)를 가동하여 프로세스 챔버(10)와 카세트 챔버(40)가 각각 진공이 되도록 한다.
이후 프로세스 챔버(10)와 카세트 챔버(40)의 진공이 완료된 후 최초 밸브의 동작시 제어부(80)는 제1 단속밸브(73)는 클로즈(close) 및 제2 단속밸브(74)는 오픈(open) 되도록 제어하여 이후 공정이 이루어지도록 한다.
참고로, 프로세스 챔버(10)의 생산 중에는 제2 단속밸브(74)는 항상 오픈(open) 상태가 유지된다.
다음으로, 트랜스퍼 챔버(TM) 벤팅 공정과 관련하여 설명하면, 트랜스퍼 챔버(TM)의 경우에는 공정 중에 트랜스퍼 챔버(TM) 내부에 문제가 발생되는 경우에, 예를 들어 이송 로봇에 문제가 생기는 경우 등에는 이송 로봇의 수리 및 점검을 위해 트랜스퍼 챔버(TM)를 대기압 상태로 유지하여야 하기 때문에 트랜스퍼 챔버(TM)에 질소 가스를 주입하는 벤팅 공정을 수행하게 된다.
이 경우 외부로부터 트랜스퍼 챔버(20)로 질소 가스를 주입하기 위해 트랜스퍼 챔버(20)측의 벤팅밸브(92)를 오픈(open) 하게 되는 경우에도 다른 프로세스 챔버(10)는 오염 방지를 위한 진공 상태를 유지하기 위해 계속적인 진공 공정 작업이 이루어진다. 이때 프로세스 챔버(10)측의 벤팅밸브(92)는 클로즈(close) 상태가 된다.(도 3 참조)
이때, 제어부(80)는 도 6에 도시된 바와 같이 각 챔버(10)(20)의 벤팅밸브 감지센서(60)의 신호에 의해 트랜스퍼 챔버(20)는 벤팅 공정을 수행하고 다른 프로세스 챔버(10)는 진공 공정을 수행하는 것으로 판단하여, 프로세스 챔버(10)와 카세트 챔버(40)에 연결된 제1 바이패스라인(71) 상에 설치된 제1 단속밸브(73)는 클로즈(close) 되도록 제어하고, 트랜스퍼 챔버(20)와 카세트 챔버(40)에 연결된 제2 바이패스라인(72) 상에 설치치된 제2 단속밸브(74)는 오픈(open) 되도록 제어한다.
이로 인해, 트랜스퍼 챔버(20)로 유입된 벤팅 가스는 제2 바이패스라인272)을 통해 카세트 챔버(40)로 유입되어 트랜스퍼 챔버(20)와 카세트 챔버(40)는 동일한 대기압(Pa) 상태로 정압을 유지할 수 있다. 한편, 카세트 챔버(40)와 프로세스 챔버(10)는 제1 바이패스라인(71)상의 제1 단속밸브(73)이 클로즈(close) 되어 카세트 챔버(40)로부터 프로세스 챔버(10)로의 벤팅 가스의 유입이 차단되어 진공 상태의 압력(Pv)을 계속하여 유지할 수 있다.
이때, 카세트 챔버(40)와 프로세스 챔버(10)는 대기압(Pa)과 진공압(Pv)에 따른 압력 차이로 인해 프로세스 챔버(10)측의 슬릿를 밀폐하고 있는 제1밸브플레이트(51)를 프로세스 챔버(10)측으로 가압 밀착함으로써 오링(43)의 밀폐력(실링)이 더욱 형상되어 압력 차이에 따른 인터리크가 전혀 발생되지 않게 된다.
상술한 트랜스퍼 챔버(20)의 벤팅 공정이 완료된 이후에 재차 트랜스퍼 챔버(20)의 진공 상태를 유지하여 계속적인 공정을 수행하는 경우에는 제1 단속밸브(73)는 클로즈(close) 및 제2 단속밸브(74)는 오픈(open) 한 상태에서 트랜스퍼 챔버(20)에 설치된 진공 펌프(도3, 94)를 가동하여 트랜스퍼 챔버(20)와 카세트 챔버(40)가 각각 진공이 되도록 한다.
이후 트랜스퍼 챔버(20)와 카세트 챔버(40)의 진공이 완료된 상태에 서는 제1 단속밸브(73)는 클로즈(close) 및 제2 단속밸브(74)는 오픈(open)된 상태를 계속적으로 유지하면서 이후 공정이 이루어지도록 한다.
이와 같이, 챔버간 역압 방지수단을 구비한 진공 처리장치에 있어서는 프로세스 챔버(PM)의 벤트 공정 시에 카세트 챔버(CM)도 프로세스 챔버(PM)와 동일하게 벤트(대기 상태)가 되고, 또한 트랜스퍼 챔버(TM)의 벤트공정 시에 카세트 챔버(CM)도 트랜스퍼 챔버(TM)와 동일하게 벤트(대기 상태)가 된다.
이는 결국 프로세스 챔버(PM) 또는 트랜스퍼 챔버(TM)가 벤트 공정이 이루어지는 경우에 양 챔버 사이에 마련된 카세트 챔버(CM)에서 듀얼 슬릿밸브의 각 밸브플레이트가 양 챔버(TM)(PM)의 슬릿을 밀폐한 상태에서 카세트 챔버(CM)는 벤트 상태(대기 상태)가 되는 완충 역할을 함으로써 양 챔버 간의 압력 차이에 따른 역압에 의해 챔버간의 인터리크가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.
로드락 챔버(LM)의 경우에는 외부로부터 기판이 유입되거나 또는 공정이 완료된 기판을 외부로 반출하는 경우에 벤팅 공정이 이루어지게 되는데, 이때 로드락 챔버(LM)와 트랜스퍼 챔버(TM) 사이의 카세트 챔버(CM)의 정압을 유지하기 위한 구성 및 방법은 상술한 트랜스퍼 챔버와 프로세스2챔버 사이의 카세트 챔버의 정압을 유지하기 위한 구성 및 방법과 동일하게 적용된다.
하기에서는, 가스 누설의 유무를 검사 확인하는 본 발명의 진공처리장치를 도면을 참고로 하여 상세히 설명하고자 한다.
사용자가 원할시 공정 중 혹은 프로세스 챔버(PM)에 클리닝 가스를 주입하는 클리닝(Cleaning) 공정 중에(Valve Closing 상태), 즉 제1단속밸브(73) V1과 제2단속밸브(74) V2를 폐쇄해서 카세트 챔버(CM)를 독립시키므로 펌핑을 차단한다. 이후 카세트 챔버(CM)의 가스 누설을 점검 확인하여 가스 누설 유무를 판별하는 것이다.
본 발명의 진공처리장치는, 가스누설점검수단을 포함하되, 상기 가스누설점검수단으로는, 진공처리장치 안의 가스를 측정하여 공정제어에 이용되는 가스 분석기의 주요구성부인인 이온원, 4중극자질량분석기, 이온검출부를 설명하고자 한다.
가스분석기는 일반적으로 질량범위가 1 - 100 혹은 1 - 200 amu(Atomic Mass Unit: 원자질량단위)인 4중극자 질량분석기로서 진공처리장치 안에 잔류하는 가스를 측정하거나 반응가스 혹은 생성가스의 변화를 모니터링하는데 사용되는 분석기를 의미한다.
대부분의 반도체 제조공정 (sputtering, CVD, PECVD, plasma etch)은 진공시스템 안에서 이루어지며 산소, 수분, hydrocarbon 등의 불순물 가스는 엄격히 규제되어야 한다.
가스분석기는 도 7, 8에 도시된 바와 같이, 이온원(100), 4중극자 필터(110)와 검출기(120)를 포함하는 센서부인데, 센서부는 진공상태에서 작동되어야 하므로 진공용기 안에 내장되어 있다. 검출기(120)의 고압전원, 4중극자 필터(110)의 RF/DC 전원, 그리고 측정할 질량에 해당하는 전압을 생성하고, 각 가스에 대한 신호를 측정하고 표시해주며 전체 시스템을 제어하는 제어회로부를 포함하는 전자회로부이다.
이온원(100)으로는 필라멘트(101)에 전류가 흐를 때 방출되는 열전자를 가속시켜서 중성분자 혹은 원자와 충돌하여 이온화되는 전자 충돌(electron impact) 이온원을 사용하는데 이온원(100)과 4중극자 필터(110), 검출기(120)를 포함하는 전체 진공처리장치의 압력이 같은 상태이다.
이온원(100)은 필라멘트(101), 전극판(102), 반사전극(103), 플레이트(104) 그리고 이들을 전기적으로 절연하는 세라믹 부품으로 구성된다.
상기 전극판(102)과 반사전극(103)은 스테인리스 스틸 망으로 만드는데 이것은 전자가 충돌할 때 발생하는 기체배출(outgasing)을 최소화하기 위함이다.
전자를 이온원(100)의 중심으로 가속시키기 위하여 전극판(102)은 필라멘트(101)보다 높은 전압으로 그리고 반사전극(103))은 낮은 전압을 가하여 준다.
가속된 전자가 이온원(100) 안의 중성기체와 충돌하지 않고 계속 운동하면 반대방향에 위치한 반사전극(103)에 의하여 다시 전극판(102) 쪽으로 운동하게 된다. 이와 같이 전자는 반사전극(103)과 전극판(102) 사이를 왕복운동을 하여 이온화 효율을 높인다.
이온원(100)은 진공챔버 내의 잔류가스 조성에 영향을 주지 않고 잔류가스 성분을 분석할 수 있지만 미량가스를 검출하거나 고진공에 사용될 때는 아래와 같이 검출능력에 영향을 주는 요인들을 고려해야 한다.
기체배출(Outgassing)
이온원(100)에서 사용하는 전자방출전류를 발생시키기 위해서는 필라멘트(101)를 약 1300 이상으로 가열하여야 한다. 진공챔버 내에서 이 필라멘트(101) 열에너지는 이온원(100) 전체와 주위의 진공챔버 내벽까지 온도를 상승시키는 영향을 주어서 가스를 발생시키게 된다. 이러한 기체배출(outgassing)은 가스분석기의 중요한 측정 가스 성분인 H2, H2O, N2, CO, CO2의 부분압 측정 검출한계를 높이는 결과를 초래한다.
하기 표 1은 일함수와 필라멘트 금속의 녹는점 및 산화물 코팅 물질을 비교한 표이다.
| Metal/oxide | Work function (eV) | Melting point (C도씨) |
| Rhenium(Re) | 4.96 | 3186 |
| Tungsten(W) | 4.55 | 3422 |
| BaO | 1.0 ~ 1.7 | 1923 |
| SrO | 1.2 ~ 2.6 | 2530 |
| Y2O3 | 2.0 ~ 3.8 | 2690 |
| ThO2 | 1.6 ~ 3.7 | 3220 |
기체배출(Outgassing) 문제를 해결하기 위하여 가스분석기는 양극메시(anode mesh) 혹은 이온원 전체를 백금을 입힌 몰리브덴(molybdenum) 선으로 제작한다. 백금은 화학적으로 안정하여 대부분의 가스에 대한 흡착성이 약해서 기체배출(outgassing)이 줄어든다. 물(H2O) 기체배출(outgassing)은 고진공 측정에서 중요한 간섭문제를 일으키므로 200 이상에서 전체 진공챔버를 가열(bakeout)하여 제거한다.
더 낮은 온도 즉, 더 낮은 필라멘트(101) 전류에서 같은 세기의 전자방출전류를 얻는다면 필라멘트(101)의 수명이 증가되어서 필라멘트(101) 교체 주기가 길어지는 장점과 함께 기체배출(outgassing)도 줄어드는 장점이 있게 된다. 이러한 이유로 일함수(work function)가 텅스텐(tungsten), 레늄(rhenium)보다 낮은 산화토륨(thorium oxide)을 코팅한 필라멘트(101)가 이온원(100)에 사용되기도 하고, 산화이트륨(yttrium oxide)을 코팅한 필라멘트(101)를 사용할 수도 있다.
상기 표 1에는 이온원(100)의 필라멘트(101)로 사용되는 레늄(rhenium), 텅스텐(tungsten) 금속과 필라멘트(101) 코팅 물질로 사용되는 산화물(oxide)의 일함수(work function: 一函數)과 녹는점(melting point)를 비교하여 나타내었다.
산화물 물질로서 산화바륨(BaO)은 녹는점(melting point)이 낮아서 사용되지 않으며 산화이트륨(yttrium oxide (Y2O3))이 코팅 물질로 많이 사용된다. 산화스트론튬(Strontium oxide)도 산화이트륨(yttrium oxide)과 비슷한 성질을 가지고 있으므로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
따라서, 산화이트륨을 코팅한 필라멘트는 훨씬 낮은 필라멘트 전류만 걸어주면 되는 것이다. 즉 산화이트륨을 코팅한 필라멘트는 일반적인 필라멘트보다 낮은 온도에서 작동되므로 기체배출(outgassing)의 문제를 줄일 수 있다.
4중극자 필터(110)는 4개의 평행한 금속 봉으로 이루어진 전극 조립체이다. 이 금속 전극들이 가질 수 있는 기하학적인 모습들 중에서 서로 마주보고 있는 두 면이 쌍곡선으로 표현될 때 가장 이상적인 구조가 된다. 여기에 대각선으로 위치하는 2개의 전극들을 전기적으로 연결하여 2 쌍을 만들어 전압(DC)을 걸어준다.
이때 한 이온이 4중극자 필터(110) 안으로 들어오면 진행 축에 수직인 방향으로 진동 운동을 한다. 어느 선택된 질량의 이온은 안정된 운동을 하면서 4중극자필터(110)를 통과하지만 다른 질량의 이온들은 진동운동의 진폭이 커지는 불안정한 운동을 함으로써 봉에 충돌하여 없어지게 된다.
검출기(120)로는 일반적으로 이온전류를 측정하는 페러데이 검출기(Faraday detector)와 전자증폭기가 함께 사용된다. 페러데이 검출기에서는 도달하는 이온의 전류를 증폭없이 측정하고, 전자증폭기는 검출기에 도달하는 이온 한 개당 이차전자를 발생시켜서 측정하므로 페러데이 검출기보다 훨씬 좋은 감도를 얻을 수 있다.
검출기에 도달하는 이온전류는 회로를 사용하여 전압신호로 변환되며, 전치증폭기(Preamplifier)의 게인(gain)이 증가하면 응답속도는 느려지게 된다.
이와 같이 전치증폭기(preamplifier)의 응답속도가 게인(gain)이 증가함에 따라 느려진다는 것은 질량분석기의 질량스펙트럼을 얻기 위한 스캔 속도도 게인(gain)에 따라 느려져야 한다는 것을 말해준다.
또한, 사용자가 원할시 공정 중 혹은 프로세스 챔버(PM)에 클리닝 가스를 주입하는 클리닝(Cleaning) 공정 중에(Valve Closing 상태), 즉 V1과 V2를 폐쇄해서 카세트 챔버(CM)를 독립시키므로 펌핑을 차단한다. 이후 카세트 챔버(CM)의 가스 누설을 점검 확인하여 가스 누설 유무를 판별함에 있어, 가스누설점검수단으로서, 진공게이지를 이용하여 가스 누설을 확인할 수도 있다.
제1단속밸브(73) V1과 제2단속밸브(74) V2를 폐쇄하고 카세트 챔버(CM)를 독립시켜 펌핑을 차단한 다음, 카세트 챔버(CM)의 가스 누설을 확인함에 있어, 도 9에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 챔버(TM)에 마련되어 카세트 챔버(CM)의 진공을 진공 게이지(130)로 측정하여 카세트 챔버(CM) 내의 진공 변화를 파악 하여 리크 여부를 파악할 수도 있다.
예를 들어 리크가 없을시 진공 변화가 별로 없지만 리크 발생시 진공 변화는 클 것이다.
같은 시간 동안 정해진 횟수의 진공도의 평균 진공도보다 진공 변화가 크면 리크로 판정하여 알람시그널을 내보내 준다.
또한, 사용자가 원할시 공정 중 혹은 프로세스 챔버(PM)에 클리닝 가스를 주입하는 클리닝(Cleaning) 공정 중에(Valve Closing 상태), 즉 V1과 V2를 폐쇄해서 카세트 챔버(CM)를 독립시키므로 펌핑을 차단한다. 이후 카세트 챔버(CM)의 가스 누설을 점검 확인하여 가스 누설 유무를 판별함에 있어, 가스누설점검수단으로서, 헬륨누설 검출기를 이용하여 가스 누설을 확인할 수도 있다.
제1단속밸브(73) V1과 제2단속밸브(74) V2를 폐쇄하고 카세트 챔버(CM)를 독립시켜 펌핑을 차단한 다음, 카세트 챔버(CM)의 가스 누설을 확인함에 있어, 도 10에 도시된 바와 같이, 벨로우(bellows)에 헬륨가스를 분사하기 위한 헬륨용기(140a)를 구비하고, 상기 헬륨용기(140a)를 통하여 분사된 헬륨가스를 측정하기 위한 헬륨검출기(140)을 구비하여 카세트 챔버(CM) 내의 진공 상태 유무 및 가스 누설을 확인할 수도 있다.
검출가스로 헬륨가스를 사용하는 이유인 즉, 공기중에 미량밖에 존재하지 아니하므로 다른 가스와 구별이 쉽고, 진공재료 등의 방출가스 중에도 거의 포함되어 있지 않으며, 기체가 가벼워 분석관이 비교적 작아도 무방하며, 분자직경이 작은 기체로서 작은 구멍에서도 누설이 쉽고 검출이 용이하고, 화학적으로 불활성이며 인체에 해가 없으며, 진공장치내의 벽면에 흡착되지 아니하므로 반복하여 측정할 수 있기 때문이다.
상기와 같이, 본 발명의 진공처리장치는 챔버간 역압을 방지함과 아울러, 가스 누설 유무를 확인할 수 있고, 아울러 가스분석기 또는 진공 게이지 및 헬륨을 분사해서 가스 누설을 검출하는 헬륨검출기를 이용하여 카세트 챔버(CM) 내의 진공 상태 유무 및 가스 누설을 판별할 수 있는 것이다.
이상에 본 발명의 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
10 : 프로세스 챔버(PM) 20 : 트랜스퍼 챔버(TM)
30 : 로드락 챔버(LM) 40 : 카세트 챔버(CM)
51 : 제1 밸브 플레이트 52 : 제2 밸브플레이트
60 : 벤팅감지부 71: 제1 바이패스라인
72 : 제2 바이패스라인 73 : 제1 단속밸브
74 : 제2 단속밸브 80 : 제어부
91 : 벤트라인 92 : 벤트밸브
100 : 이온원 101 : 필라멘트
102 : 전극판 103 : 반사전극
104 : 플레이트 110 : 4중극자 필터
120 : 검출기 130 : 진공게이지
140 : 헬륨검출기 140a : 헬륨용기
10 : 프로세스 챔버(PM) 20 : 트랜스퍼 챔버(TM)
30 : 로드락 챔버(LM) 40 : 카세트 챔버(CM)
51 : 제1 밸브 플레이트 52 : 제2 밸브플레이트
60 : 벤팅감지부 71: 제1 바이패스라인
72 : 제2 바이패스라인 73 : 제1 단속밸브
74 : 제2 단속밸브 80 : 제어부
91 : 벤트라인 92 : 벤트밸브
100 : 이온원 101 : 필라멘트
102 : 전극판 103 : 반사전극
104 : 플레이트 110 : 4중극자 필터
120 : 검출기 130 : 진공게이지
140 : 헬륨검출기 140a : 헬륨용기
Claims (6)
- 제1단속밸브(73) V1과 제2단속밸브(74) V2를 폐쇄하여 카세트 챔버(CM)를 독립한 상태에서 카세트 챔버(CM) 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 필라멘트(101)에 전류가 흐를 때 방출되는 열전자를 가속화하여 중성분자 혹은 원자와 충돌하여 이온화하는 이온원(100)과; 상기 이온원(100)으로부터 이온화된 질량 이온들을 여과하는 4중극자 필터(110)와; 이온전류를 검출하는 검출부(120)를; 포함하고;
상기 이온원(100)은,
필라멘트(101), 전극판(102), 반사전극(103), 플레이트(104) 그리고 상기 이들(필라멘트, 전극판, 반사전극)을 전기적으로 절연하는 세라믹으로 이루어지고;
상기 전극판(102)과 반사전극(103)은,
스테인리스 스틸 망의 재질을 이용함을 특징으로 하는 진공처리장치. - 삭제
- 삭제
- 청구항 제1항에 있어서, 필라멘트(101)는,
산화이트륨(yttrium oxide)이 코팅됨을 특징으로 하는 진공처리장치.
- 청구항 제1항에 있어서,
제1단속밸브(73) V1과 제2단속밸브(74) V2를 폐쇄하여 카세트 챔버(CM)를 독립한 상태에서 카세트 챔버(CM) 내의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 진공게이지(130)를 이용한 가스누설점검수단인 것을 특징으로 하는 진공처리장치. - 청구항 제1항에 있어서,
제1단속밸브(73) V1과 제2단속밸브(74) V2를 폐쇄하여 카세트 챔버(CM)를 독립한 상태에서 벨로우(bellows)의 가스 누설 유무를 점검 확인함에 있어 헬륨 가스를 분사하기 위한 헬륨용기(140a)와, 상기 헬륨용기(140a)를 통하여 분사된 헬륨을 측정하기 위한 헬륨검출기(140)를 이용한 가스누설점검수단인 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120051183A KR101343113B1 (ko) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 진공 처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120051183A KR101343113B1 (ko) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 진공 처리장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130127334A KR20130127334A (ko) | 2013-11-22 |
| KR101343113B1 true KR101343113B1 (ko) | 2013-12-20 |
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ID=49854958
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| KR1020120051183A KR101343113B1 (ko) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 진공 처리장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101343113B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102357661B1 (ko) | 2021-06-30 | 2022-02-09 | (주)선영시스텍 | 기계장치의 베이크 아웃을 위한 열 진공 테스트 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000067809A (ja) * | 1998-08-21 | 2000-03-03 | Shimadzu Corp | 四重極質量分析装置 |
| JP2006310561A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Nec Electronics Corp | 真空処理装置および真空処理方法 |
-
2012
- 2012-05-14 KR KR1020120051183A patent/KR101343113B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000067809A (ja) * | 1998-08-21 | 2000-03-03 | Shimadzu Corp | 四重極質量分析装置 |
| JP2006310561A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Nec Electronics Corp | 真空処理装置および真空処理方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102357661B1 (ko) | 2021-06-30 | 2022-02-09 | (주)선영시스텍 | 기계장치의 베이크 아웃을 위한 열 진공 테스트 장치 |
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|---|---|
| KR20130127334A (ko) | 2013-11-22 |
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