KR101512734B1 - 밸브 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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임유성
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Abstract

본 발명은 밸브 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공압을 조절하는 밸브 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버 내부를 배기하는 배기 모듈;을 포함하되, 상기 배기 모듈은 상기 공정 챔버와 연결되는 제1 라인 및 진공압을 발생시키는 진공 펌프와 연결되는 제2 라인을 포함하는 배기 라인; 및 상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 연결하고, 상기 배기 라인에 제공되는 진공압을 조절하는 밸브 어셈블리;를 포함하ㅁ며, 상기 밸브 어셈블리는 내부에 공간을 가지는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 상기 제1 라인과 연결되는 제1 유로를 가지는 제1 포트; 상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 상기 제2 라인과 연결되는 제2 유로를 가지는 제2 포트; 상기 밸브 하우징 내부에 위치하는 차단 플레이트; 상기 차단 플레이트를 상기 제1 유로를 차단하는 차단위치와 상기 제1 유로를 개방하는 개방위치로 이동시키는 구동부; 및 상기 제1유로를 향하는 상기 차단 플레이트의 일면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 차단 플레이트에 의한 상기 제1유로 개방시 급격한 기압 변화를 완화시키기 위한 기압 조절 모형을 포함한다.

Description

밸브 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{VALVE ASSEMBLY AND SUBSTRATES TREATING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 밸브 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공압을 온오프하는 밸브 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 포토레지스트(photoresist)를 사용하는 리소그래피(lithography) 공정이 필수적으로 수반된다. 포토레지스트는 빛에 감응하는 유기 고분자 또는 감광제와 고분자의 혼합물로 이루어지며, 노광과 용해 과정을 거친 후 기판 상에 패턴을 형성한 포토레지스트는 기판이나 기판 상의 막들을 에칭하는 과정에서 기판으로 패턴을 전사시킨다. 이러한 고분자를 포토레지스트라 하며, 광원을 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성시키는 공정을 리소그래피 공정이라고 한다.
이러한 반도체 제조공정에 있어서, 기판 상에 라인(line) 또는 스페이스(space) 패턴 등과 같은 각종의 미세회로패턴들을 형성하거나 이온 주입(ion implantation) 공정에서 마스크(mask)로 이용된 포토레지스트는 주로 애싱(ashing) 공정을 통하여 기판으로부터 제거된다.
일반적으로 사용되는 애싱 공정은 고온(200~300℃)으로 가열된 히터척 위에 웨이퍼를 올려놓은 상태로 산소/수소 플라스마를 포토레지스트와 반응시켜 포토레지스트를 제거한다. 반응가스로는 주로 산소 가스와 수소 가스를 사용하며, 애싱 효율을 증가시키기 위하여 다른 가스를 혼합하여 사용하기도 한다.
애싱 공정은 외부로부터 차단된 공정 챔버 내에서 이루어지며, 애싱공정시 발생하는 반응가스 및 미반응가스, 그리고 반응부산물 등은 공정 챔버에 연결된 배기 라인을 통해 외부로 배출된다. 배기 라인은 반응부산물 등을 배출하는 기능 외에도 공정 챔버 내의 공정압력을 조절하는 기능도 한다.
펌핑라인을 통해 연결되는 진공펌프와
이러한 배기 라인 내에는 진공압이 공정 챔버에 제공되는 것을 온/오프하는 밸브 어셈블리가 설치된다. 즉, 밸브 어셈블리는 공정 챔버와 진공 펌프와의 사이의 배기라인에 설치되어 진공펌프의 흡입력을 챔버로 전달하거나 차단하는 기능을 수행한다. 일반적으로, 밸브 어셈블리는 배기 라인 내부의 유로를 차단하거나 개방시키면서 진공압을 온/오프한다. 즉, 밸브 어셈블리는 배기 라인을 완전개방하거나 또는 완전차단하는 단순 개폐동작으로 이루어진다.
하지만 이러한 개폐 작동구조에서 밸브가 열리는 순간에는 양측의 연결단부(공정 챔버측 대기압과 진공펌프측 진공압) 간의 압력차가 심하게 발생되면서 와류현상이 유발되어 진공펌프 측 진공라인 또는 공정 챔버 내에 잔존하는 파티클들이 순각적으로 공정 챔버 측으로 유동하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 밸브의 개방 초기 시점에 급격한 기압 변화를 방지할 수 있는 밸브 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 본체의 챔버측 진공라인에 연결되는 연결단부에서 밸브의 개방시 급격한 압력차로 인해 발생되는 와류를 완화시켜 챔버측으로의 파티클 유입이 최소화할 수 있는 밸브 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 공기 흐름을 안정적으로 흐르게 할 수 있는 밸브 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 자동 압력 조절이 가능한 밸브 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버 내부를 배기하는 배기 모듈;을 포함하되, 상기 배기 모듈은 상기 공정 챔버와 연결되는 제1 라인 및 진공압을 발생시키는 진공 펌프와 연결되는 제2 라인을 포함하는 배기 라인; 및 상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 연결하고, 상기 배기 라인에 제공되는 진공압을 조절하는 밸브 어셈블리;를 포함하되, 상기 밸브 어셈블리는 내부에 공간을 가지는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 상기 제1 라인과 연결되는 제1 유로를 가지는 제1 포트; 상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 상기 제2 라인과 연결되는 제2 유로를 가지는 제2 포트; 상기 밸브 하우징 내부에 위치하는 차단 플레이트; 상기 차단 플레이트를 상기 제1 유로를 차단하는 차단위치와 상기 제1 유로를 개방하는 개방위치로 이동시키는 구동부; 및 상기 제1유로를 향하는 상기 차단 플레이트의 일면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 차단 플레이트에 의한 상기 제1유로 개방시 급격한 기압 변화를 완화시키기 위한 기압 조절 모형을 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 기압 조절 모형은 상기 차단 플레이트로부터 멀어질수록 좁아지는 원뿔 형상 또는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 기압 조절 모형은 상기 제1 유로상에 위치될 수 있다.
또한, 상기 기압 조절 모형은 외주면에 나선형의 홈 또는 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 기압 조절 모형은 외주면에 길이방향으로 홈 또는 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 구동부는 랙기어와, 상기 랙기어와 연동되는 피니언 그리고 상기 피니언을 회동시키는 구동모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 공간을 가지는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 제1 유로를 가지는 제1 포트; 상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 제2 유로를 가지는 제2 포트; 상기 밸브 하우징 내부에 위치하는 차단 플레이트; 상기 차단 플레이트를 상기 제1 유로를 차단하는 차단위치와 상기 제1 유로를 개방하는 개방위치로 이동시키는 구동부; 상기 제1유로를 향하는 상기 차단 플레이트의 일면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 차단 플레이트에 의한 상기 제1유로 개방시 급격한 기압 변화를 완화시키기 위한 기압 조절 모형을 포함하는 밸브 어셈블리를 제공하고자 한다.
또한, 상기 기압 조절 모형은 상기 차단 플레이트로부터 멀어질수록 좁아지는 원뿔 형상 또는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 기압 조절 모형은 외주면에 나선형의 홈 또는 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 구동부는 랙기어와, 상기 랙기어와 연동되는 피니언 그리고 상기 피니언을 회동시키는 구동모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 밸브의 개방 초기 시점에 급격한 기압 변화를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 밸브의 개방시 급격한 압력차로 인해 발생되는 와류를 완화시켜 챔버측으로의 파티클 유입이 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 공기 흐름을 안정적으로 흐르게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기압 조절 모형이 차단 플레이트의 개방 초기 시점에 제1 유로를 통한 압력의 급격한 변화를 방지하도록 함으로써 진공압이 안정적으로 챔버에 제공될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 밸브 어셈블리의 기압 조절 모형을 보여주는 요부 사시도이다.
도 3은 기압 조절 모형의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 4는 밸브 어셈블리가 클로즈된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 밸브 어셈블리가 초기 개방되어 슬로우 펌핑 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 밸브 어셈블리가 절반 정도 개방되어 미들 펌핑 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 밸브 어셈블리가 완전 개방된 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 구동부의 변형예를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 공정 처리부(processing part)(100), 플라스마 생성부(plasma generating part)(200), 및 배기부(exhausting part)(300)를 포함한다. 공정 처리부(100)는 애싱 공정(ashing process) 등과 같은 기판 처리 공정을 수행한다. 플라스마 생성부(200)는 기판 공정에 필요한 플라스마를 생성하여 공정 처리부(100)로 공급한다. 배기부(300)는 공정 처리부(100) 내부의 가스 및 반응 부산물 등을 외부로 배출한다.
구체적으로, 공정 처리부(100)는 하우징(110), 제1 및 제2 척(chuck)(120a, 120b), 밀폐 커버(140), 제1 및 제2 베플(shower head)(150a, 150b)를 포함한다.
공정 챔버(110)는 애싱 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 공정 챔버(110)의 내부 공간은 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS)으로 구획되고, 기판의 처리 공정시 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS)에 각각 기판(W)이 로딩되어 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS) 각각에서 애싱 공정이 이루어진다.
공정 챔버(110)의 측벽에는 기판(W)의 출입이 이루어지는 기판 출입구(112a)가 제공되며, 기판 출입구(112a)는 슬릿 도어(slit door)(도시안됨)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐된다. 공정 챔버(110)의 바닥면(111)에는 배기홀들(111a, 111b, 111c)이 제공된다. 배기홀들(111a, 111b, 111c)은 배기부(300)와 연결되어, 공정 챔버(110) 내부의 가스나 반응 부산물을 배출한다. 일 예에 의하면, 배기홀들(111a, 111b, 111c)은 복수개 제공될 수 있다. 이중, 제1 배기홀(111a)이 메인 배기홀로 제공될 수 있다. 메인 배기홀(111a)은 상부에서 바라볼 때 제1 척(120a)과 제2 척(120b) 사이 영역에 위치할 수 있다. 보조 배기홀들(111b, 111c)은 공정 챔버(110)의 측벽(112)과 인접하게 위치할 수 있다. 또한, 보조 배기홀들(111b, 111c)은 메인 배기홀(111a)을 둘러싸는 위치에 제공될 수 있다. 메인 배기홀(111a)은 보조 배기홀들(111b, 111c)보다 단면적이 크게 제공될 수 있다. 이와 달리, 공정 챔버(110)는 하나의 배기홀 만을 포함할 수도 있다.
공정 챔버(110)의 내부에는 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)이 설치된다. 제1 척(120a)은 제1 공간(FS)에 설치되며, 제2 척(120b)은 제2 공간(SS)에 설치된다. 공정시 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)에는 각각 기판(W)이 안착되며, 기판들(W)은 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)에 안착된 상태에서 처리된다. 여기서, 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)은 정전척(electrode chuck)일 수도 있다.
또한, 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)은 공정 시 안착된 기판(W)을 기 설정된 공정 온도로 가열한다. 이를 위해, 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)은 기판(W)의 로딩 및 언로딩을 위한 리프트 핀(lift pin)들 및 적어도 하나의 히터(heater)를 각각 포함할 수 있다. 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)은 전원 공급부들(130a, 130b)에 연결된다. 전원 공급부들(130a, 130b)은 기 설정된 크기의 바이어스 전력을 연결된 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)에 인가한다. 선택적으로, 전원 공급부들(130a, 130b)은 제공되지 않을 수도 있다.
한편, 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)의 상부에는 밀폐 커버(140)와 제1 베플(150a) 및 제2 베플(150b)이 설치된다. 밀폐 커버(140)는 공정 챔버(110)의 상부에 구비되고, 공정 챔버(110)와 결합하여 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS)을 밀폐시킨다. 즉, 밀폐 커버(140)는 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS)에 일대일 대응하게 형성된 제1 커버부(141)와 제2 커버부(142)로 이루어진다. 제1 커버부(141)와 제2 커버부(142)는 각각 플라스마 생성 유닛(200)과 결합하고, 플라스마 생성 유닛(200)으로부터의 플라스마가 유입되는 유입구들이 형성된다. 제1 커버부(141)와 제2 커버부(142)의 내부에는 유입구들을 통해 유입된 플라스마를 제1 베플(150a) 및 제2 베플(150b)에 제공하기 위한 유도 공간들(GS1, GS2)이 제1 척(120a) 및 제2 척(120b)에 일대일 대응하게 형성된다. 본 발명의 일례로, 상기 각 유도 공간(GS1, GS2)은 역 깔때기(inverted funnel) 형상으로 형성된다.
제1 커버부(141)의 아래에는 제1 베플(150a)이 설치되고, 제2 커버부(142)의 아래에는 제2 베플(150b)이 설치된다. 제1 베플(150a)은 제1 척(120a)의 상부에 설치되고, 제1 커버부(141)의 유도 공간(GS1)에 유입된 플라스마를 제1 척(120a)에 안착된 기판(W)을 향해 분사한다. 제2 베플(150b)은 제2 척(120b)의 상부에 설치되고, 제2 커버부(142)의 유도 공간(GS2)에 유입된 플라스마를 제2 척(120b)에 안착된 기판(W)을 향해 분사한다.
한편, 제1 커버부(141) 및 제2 커버부(142)의 상부에는 플라스마 생성부(200)가 설치된다. 플라스마 생성부(200)는 각각 플라스마를 생성하는 제1 원격 플라스마 생성 유닛(210) 및 제2 원격 플라스마 생성 유닛(220)을 포함한다. 제1 원격 플라스마 생성 유닛(210)은 제1 커버부(141)의 상부에 설치되고, 플라스마를 생성하여 제1 커버부(141) 내의 유도 공간(GS1)에 제공한다. 제2 원격 플라스마 생성 유닛(220)은 제2 커버부(142)의 상부에 설치되고, 플라스마를 생성하여 제2 커버부(142) 내부의 유도 공간(GS2)에 제공한다.
구체적으로, 제1 원격 플라스마 생성 유닛(210) 및 제2 원격 플라스마 생성 유닛(220)는 마그네트론들(211, 221), 도파관들(212, 222), 플라스마 소스부들(213, 223), 및 가스 공급관들(214, 224)을 포함한다.
구체적으로, 마그네트론들(211, 221)은 플라스마 생성을 위한 마이크로파(microwave)를 발생시키고, 도파관들(212, 222)은 연결된 마그네트론(211, 221)에서 생성된 마이크로파를 플라스마 소스부들(213, 223)로 유도한다. 가스 공급관들(214, 224)은 플라스마 소스부들(213, 223)에 연결되고, 플라스마 생성에 필요한 반응 가스를 연결된 플라스마 소스부(213, 223)에 공급한다.
플라스마 소스부들(213, 223)의 안에서는 상기 가스 공급관들(214, 224)로부터의 반응 가스와 마그네트론들(211, 221)로부터의 마이크로파에 의해 플라스마가 생성된다. 선택적으로, 안테나가 제공하는 고주파 전력이 플라스마 소스부(213, 223)에 인가될 수도 있다.
상기 플라스마 소스부들(213, 223)은 제1 커버부(141) 및 제2 커버부(142)에 결합되고, 상기 플라스마 소스부들(213, 223)에서 생성된 플라스마는 제1 커버부(141) 및 제2 커버부(142)의 유도 공간들(GS1, GS2)에 제공되고, 제1 베플(150a) 및 제2 베플(150b)를 통해 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS)에 제공된다.
공정 처리부(100)의 아래에는 배기부(300)가 제공된다. 배기부(300)는 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS)의 압력 조절 및 내부 공기의 배기를 수행하는 배기 모듈(300)을 포함한다. 배기 모듈(300)은 배기 라인(310) 및 밸브 어셈블리(4000)를 포함한다.
배기 라인(310)은 하나 또는 복수개의 배기 라인(310)을 포함한다. 일 예에 의하면, 배기 라인(310)은 메인 배기 라인(320)과 보조 배기 라인(330)을 포함할 수 있다.
메인 배기 라인(320)은 제1 라인(321)과 제2 라인(322)을 포함한다. 제1 라인(321)은 그 일단이 공정 챔버(110)의 바닥면(111)에 형성된 메인 배기홀(111a)과 연통될 수 있다. 제1 라인(321)은 메인 배기홀(111a)로부터 수직 하방으로 연장될 수 있다. 제1 라인(321)은 그 타단이 밸브 어셈블리(4000)와 연결될 수 있다. 일 예에 의하면, 제1 라인(321)은 메인 배기홀(111a)로부터 연장되는 영역과 밸브 어셈블리(4000)로부터 연장되는 영역이 일직선상에 제공되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 라인(321)은 메인 배기홀(111a)로부터 수직 하방으로 연장되는 제1 영역(321a)과 제1 영역(321a)으로부터 일정 각도 경사지도록 연장되는 제2 영역(321b)을 포함할 수 있다. 제1 라인(321)은 메인 배기홀(111a)을 통해 유입된 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS) 내의 가스 및 반응 부산물을 배기한다.
제2 라인(322)은 밸브 어셈블리(4000)와 진공 펌프(340)를 연결한다. 진공 펌프(340)는 진공압을 발생시킨다. 발생된 진공압은 배기 라인(310)을 통해 공정 처리부(100)에 제공된다. 제2 라인(322)은 진공압을 진공 펌프(340)로부터 밸브 어셈블리(4000)로 전달한다. 또한, 제2 라인(322)은 제1 라인(321)으로부터 제공된 반응 부산물, 공정 가스 등을 강제 흡입하여 외부로 배기한다.
보조 배기 라인(330)은 제3 배기 라인(331)과 제4 배기 라인(332)을 포함할 수 있다. 보조 배기 라인(330)은 공정 챔버(110)의 바닥면(111)에 형성된 보조 배기홀들(111b, 111c)과 각각 연통될 수 있다. 보조 배기 라인(330)은 보조 배기홀들(111b, 111c)을 통해 유입된 제1 공간(FS) 및 제2 공간(SS) 내의 가스 및 반응 부산물을 배기한다. 보조 배기 라인(330)의 출력단은 제1 라인(321)에 연결될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 밸브 어셈블리를 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 밸브 어셈블리의 기압 조절 모형을 보여주는 요부 사시도이고, 도 3은 기압 조절 모형의 변형예를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 4는 밸브 어셈블리가 클로즈된 상태를 보여주는 도면이고, 도 5는 밸브 어셈블리가 초기 개방되어 슬로우 펌핑 상태를 보여주는 도면이며, 도 6은 밸브 어셈블리가 절반 정도 개방되어 미들 펌핑 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 밸브 어셈블리가 완전 개방된 상태를 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 밸브 어셈블리(4000)는 밸브 하우징(4100), 제1 포트(4200), 제2 포트(4300), 차단 플레이트(4400), 구동부재(4500), 실링 부재(4600), 그리고 기압 조절 모형(4700)을 포함할 수 있다.
밸브 어셈블리(4000)는 배기 라인 상에 위치할 수 있다. 일 예에 의하면, 밸브 어셈블리(4000)는 제1 라인(321)과 제2 라인(322)을 연결할 수 있다. 밸브 어셈블리(4000)는 제2 라인(322)로부터 제1 라인(321)으로 진공압이 제공되는 것을 온/오프 뿐만 아니라 슬로우 펌핑, 미들 펌핑 상태로 제공할 수 있다. 구체적으로, 밸브 어셈블리(4000)는 제1 라인(321)을 차단하거나, 개방 또는 개방 정도를 조정할 수 있다.
밸브 하우징(4100)은 배기 라인(310) 상에 위치한다. 일 예에 의하면, 밸브 하우징(4100)은 제1 라인(321)과 제2 라인(322)에 각각 연결된다. 밸브 하우징(4100)은 내부에 공간을 가지는 원통 형상으로 제공될 수 있다.
제1 포트(4200)는 밸브 하우징(4100)의 일면에 위치한다. 일 예에 의하면, 제1 포트(4200)는 원통 형상의 밸브 하우징(4100)의 상면에 위치할 수 있다. 제1 포트(4200)는 밸브 하우징(4100)의 외측으로 연장되는 제1 밸브 연결부(4250)를 포함한다. 제1 포트(4200)는 제1 밸브 연결부(4250)에서 제1 라인(321)과 접촉되어 연결된다. 제1 밸브 연결부(4250)는 내부에 제1 유로(4230)를 가진다. 제1 유로(4230)는 그 단면적이 제1 라인(321)의 단면적과 동일하게 제공될 수 있다. 또한, 제1 유로(4230)는 그 직경이 제1 라인(321)의 직경과 동일하게 제공될 수 있다.
제2 포트(4300)는 밸브 하우징(4100)의 일면에 위치한다. 일 예에 의하면, 제2 포트(4300)는 밸브 하우징(4100)에서 제1 포트(4200)와 상이한 면에 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1 포트(4200)가 밸브 하우징(4100)으로부터 연장되는 방향을 제1 방향(91)으로 하고, 제2 포트(4300)가 밸브 하우징(4100)으로부터 연장되는 방향을 제2 방향(92)으로 할 때, 제1 방향(91)과 제2 방향(92)이 서로 상이한 방향으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 제1 방향(91)과 제2 방향(92)은 서로 직각을 이루도록 제공될 수 있다.
제2 포트(4300)는 밸브 하우징(4100)의 외측으로 연장되는 제2 밸브 연결부(4350)를 포함한다. 제2 포트(4300)는 제2 밸브 연결부(4350)에서 제2 라인(322)과 접촉되어 연결된다. 제2 밸브 연결부(4350)는 내부에 제2 유로(4330)를 가진다. 제2 유로(4330)는 그 단면적이 제2 라인(322)의 단면적과 동일하게 제공될 수 있다. 또한, 제2 유로(4330)는 그 직경이 제2 라인(322)의 직경과 동일하게 제공될 수 있다.
차단 플레이트(4400)는 밸브 하우징(4100)의 내부에 위치한다. 차단 플레이트(4400)는 제1 포트(4200)와 인접하게 위치한다. 차단 플레이트(4400)는 그 상면이 제1 포트(4200)와 마주보는 위치에 제공될 수 있다. 차단 플레이트(4400)는 원판 형상을 가질 수 있다. 차단 플레이트(4400)는 그 직경이 밸브 하우징(4100)의 내부 직경보다 짧게 제공된다. 또한, 차단 플레이트(4400)는 그 직경이 제1 포트(4200)의 내부 직경보다 길게 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 차단 플레이트(4400)는 그 상면이 평면 형상으로 제공될 수 있다. 차단 플레이트(4400)는 그 하면이 구동부재(4500)와 연결될 수 있다.
기압 조절 모형(4700)은 제1유로(4230)를 향하는 차단 플레이트(4400)의 일면으로부터 돌출되어 형성된다. 기압 조절 모형(4700)은 차단 플레이트(4400)에 의한 제1유로(4230) 개방시 급격한 기압 변화를 완화시키기 위한 것으로, 차단 플레이트(4400)로부터 멀어질수록 좁아지는 원뿔 형상으로 제공될 수 있다. 기압 조절 모형(4700)은 펌핑시 차단 플레이트(4400)의 개방 전도에 따라 진공압의 제공 속도를 조절할 수 있다. 또 다른 예로, 기압 조절 모형(4700a)은 도 3에서와 같이 사다리꼴 형상으로도 제공될 수 있다. 또한, 기압 조절 모형(4700a)은 안정적인 기류 흐름(와류 방지)을 제공하기 위해 외주면에 나선형의 홈(4710)(또는 돌기)이 형성될 수 있다. 또 다른 예로는, 기압 조절 모형(4700a)의 외주면에는 길이방향으로 홈(또는 돌기)이 형성될 수 있다.
구동부재(4500)는 그 일단이 차단 플레이트(4400)와 연결된다. 구동부재(4500)는 제1 포트(4200)가 연장되는 제1 방향(91)으로 긴 원기둥 형상을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 구동부재(4500)는 차단 플레이트(4400)와 연결된 일단이 자유단으로 제공되고, 밸브 하우징(4100)과 연결된 타단이 고정단으로 제공될 수 있다. 구동부재(4500)는 그 타단이 밸브 하우징(4100)의 내벽에 고정되어 제공될 수 있다. 구동부재(4500)는 벨로우즈(4510), 결합부(4530), 그리고 구동부(4550)를 포함할 수 있다.
벨로우즈(4510)는 차단 플레이트(4400)와 결합부(4530) 사이에 위치할 수 있다. 벨로우즈(4510)는 제1 방향(91)으로 긴 원 기둥 형상을 갖을 수 있다. 구동부재에 의해 차단 플레이트(4400)는 배기 하우징(4100) 내부에서의 위치가 변경된다. 결합부(4530)는 제1 포트(4200)와 마주보는 밸브 하우징(4100)의 내부에 고정 설치될 수 있다. 선택적으로, 결합부(4530)는 제공되지 않을 수도 있다.
일 예에 의하면, 구동부재(4500)는 차단 플레이트(4400)를 클로즈 위치와 완전 개방 위치로 이동시킬 수 있다. 차단 플레이트(4400)가 클로즈 위치에서 완전 개방 위치로 이동시 초기 개방 시점에서 기압 조절 모형(4700)에 의해 개방 속도를 늦출 수 있고, 이러한 기압 조절 모형(4700)에 의해 개방 초기 급격한 기압차로 인한 문제점을 최소화할 수 있다.
또 다른 예로는, 구동부재(4500)는 차단 플레이트(4400)를 클로즈 위치(도 4 참조)와 완전 개방 위치(도 7 참조) 뿐만 아니라 예를 들어 슬로우 위치(도 5 참조), 미들 위치(도 6 참조) 등의 위치로 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 도 8에서와 같이, 구동부재(4500)의 구동부(4550)는 차단 플레이트(4400)과 연결된 랙기어(4552)와, 랙기어(4552)와 연동되는 피니언(4554) 그리고 피니언(4554)을 회동시키는 구동모터(4556)을 포함할 수 있다. 이러한 구동부(4550)를 갖는 구동부재(4500)를 적용하면, 진공압의 온/오프 뿐만 아니라 진공압 조절도 가능할 수 있다.
구동부재(4500)는 클로즈 위치와 완전 개방 위치 사이에서 제1 방향(91)으로 수축되거나 연장될 수 있다. 클로즈 위치는 구동부재(4500)가 연장되어 차단 플레이트(4400)가 제1 포트(4200)를 완전 차단하는 위치이다. 도 4에 도시된 슬로우 위치는 클로즈 위치에서 일부 이동된 초기 개방 위치에 해당될 수 있다. 슬로우 위치에서 제1포트(4200)는 기압 조절 모형(4700)에 의해 제한적으로 개방될 수 있다. 도 5에 도시된 미들 위치는 클로즈 위치와 개방 위치 사이의 중간 위치에 해당될 수 있다. 이때에도 제1포트(4200)에서 제2포트(4300)로 이어지는 경로에 기압 조절 모형(4700)이 위치된다. 마지막으로, 완전 개방위치는 구동부재(4500)가 수축되어 차단 플레이트(4400)가 제1 포트(4200)를 완전히 개방하는 위치이다.
실링 부재(4600)는 차단 플레이트(4400)와 제1 포트(4200) 사이에 위치한다. 실링 부재(4600)는 차단 플레이트(4400)와 제1 포트(4200) 사이로 진공압이나 공정 유체가 이동하지 못하도록 실링(sealing)한다. 실링 부재(4600)는 차단 플레이트(4400)에서 제1 포트(4200)와 마주보는 영역에 제공될 수 있다. 실링 부재(4600)는 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 실링 부재(4600)는 차단 플레이트(4400)의 상면에 고정되어 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 실링 부재(4600)는 오링(O-ring)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 실링 부재(4600)는 제1 포트(4200)에 고정되어 제공될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 밸브 어셈블리가 작동되는 과정을 설명한다.
도 4 내지 도 7은 도 1의 밸브 어셈블리가 유로를 단계적으로 차단하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 공정 챔버(110)에서 진행되는 공정의 진행에 따라, 밸브 어셈블리(4000)는 공정 챔버(110)로 제공되는 진공압을 온/오프할 수 있다. 도 7에서는, 차단 플레이트(4400)가 완전 개방위치에 제공된다. 이러한 경우는 진공압이 제2 포트(4300)로부터 제1 포트(4200)를 통하여 공정 챔버(110)로 이동된다.
공정 챔버(110)로 제공되는 진공압을 차단해야 하는 경우에는, 차단 플레이트(4400)가 클로즈 위치로 이동된다. 차단 플레이트(4400)는 구동부재(4500)에 연결되어 제1 방향(91)으로 이동된다. 구동부재(4500)는 제1 방향(91)으로 연장되면서 차단 플레이트(4400)를 제1 포트(4200)로 이동시킨다. 실링 부재(4600)는 차단 플레이트(4400)와 제1 포트(4200) 사이를 실링한다. 이로 인하여 차단 플레이트(4400)와 제1 포트(4200) 사이로 진공압이나 공정 유체가 이동되는 것이 차단된다.
한편, 차단 플레이트(4400)가 클로즈 위치에서 완전 개방 위치로 이동되는 과정에서 초기 개방시 기압 조절 모형(4700)에 의해 오픈 공간이 제한되고, 기압 조절 모형(4700)의 형상에 의해 순차적으로 오픈 공간이 넓어지게 되면서 급격한 기압차에 의한 문제를 해소할 수 있다. 즉, 차단 플레이트(4400)가 개방 위치로 이동되어 제1포트(4200)가 개방될 때, 기압 조절 모형(4700)이 제1 포트(4200)를 통해 흐르는 유체의 미세 조절, 특히 개방 초기에 급격하게 유량이 증가하는 것을 막아주는 역할을 수행한다. 이는, 기압 조절 모형(4700)이 개방이 시작되는 지점에 위치하는 넓은부분부터 개방이 완료되는 지점에 위치하는 부분까지 점차 개방 면적이 커지는 형상을 갖기 때문에 가능하다. 따라서, 유체가 차단 플레이트(4400)가 개방되었을 때 순간적으로 많은 양의 유체가 흐르는 것이 아니라 기압 조절 모형(4700)에 의해 급격하게 증가하지 않고 완만하게 증가하게 된다.
상술한 본 발명의 일 실시예에서는 애싱 장치를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 세정 장치, 식각 장치, 및 증착 장치를 비롯한 반도체 제조장치에 응용될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에서는 밸브 어셈블리가 배기 모듈에 위치하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 본 발명의 밸브 어셈블리는 공정 유체를 공급하는 공급 라인 등에도 응용될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에서는 밸브 어셈블리가 반도체 장비에 제공되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 차단 플레이트를 이용하여 포트를 개방하거나 차단하는 유체 공급 시스템 및 유체 배기 시스템에 적용될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 처리 장치 100: 공정 처리부
200: 플라즈마 생성부 300: 배기 모듈
310: 배기 라인 4000: 밸브 어셈블리
4400: 차단 플레이트 4600: 실링 부재
4700: 기압 조절 모형

Claims (10)

  1. 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 및
    상기 공정 챔버 내부를 배기하는 배기 모듈;을 포함하되,
    상기 배기 모듈은
    상기 공정 챔버와 연결되는 제1 라인 및 진공압을 발생시키는 진공 펌프와 연결되는 제2 라인을 포함하는 배기 라인; 및
    상기 제1 라인과 상기 제2 라인을 연결하고, 상기 배기 라인에 제공되는 진공압을 조절하는 밸브 어셈블리;를 포함하되,
    상기 밸브 어셈블리는
    내부에 공간을 가지는 밸브 하우징;
    상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 상기 제1 라인과 연결되는 제1 유로를 가지는 제1 포트;
    상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 상기 제2 라인과 연결되는 제2 유로를 가지는 제2 포트;
    상기 밸브 하우징 내부에 위치하는 차단 플레이트;
    상기 차단 플레이트를 상기 제1 유로를 차단하는 차단위치와 상기 제1 유로를 개방하는 개방위치로 이동시키는 구동부; 및
    상기 제1유로를 향하는 상기 차단 플레이트의 일면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 차단 플레이트에 의한 상기 제1유로 개방시 기압 변화를 완화시키기 위한 기압 조절 모형을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기압 조절 모형은
    상기 차단 플레이트로부터 멀어질수록 좁아지는 원뿔 형상 또는 사다리꼴 형상을 갖는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기압 조절 모형은
    상기 제1 유로상에 위치되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기압 조절 모형은
    외주면에 나선형의 홈 또는 돌기가 형성되어 있는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기압 조절 모형은
    외주면에 길이방향으로 홈 또는 돌기가 형성되어 있는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는
    랙기어와, 상기 랙기어와 연동되는 피니언 그리고 상기 피니언을 회동시키는 구동모터를 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 유체가 이동되는 통로를 차단 또는 개방하는 밸브 어셈블리에 있어서,
    내부에 공간을 가지는 밸브 하우징;
    상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 제1 유로를 가지는 제1 포트;
    상기 밸브 하우징의 일면에 위치하고, 제2 유로를 가지는 제2 포트;
    상기 밸브 하우징 내부에 위치하는 차단 플레이트;
    상기 차단 플레이트를 상기 제1 유로를 차단하는 차단위치와 상기 제1 유로를 개방하는 개방위치로 이동시키는 구동부;
    상기 제1유로를 향하는 상기 차단 플레이트의 일면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 차단 플레이트에 의한 상기 제1유로 개방시 기압 변화를 완화시키기 위한 기압 조절 모형을 포함하는 밸브 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기압 조절 모형은
    상기 차단 플레이트로부터 멀어질수록 좁아지는 원뿔 형상 또는 사다리꼴 형상을 갖는 밸브 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기압 조절 모형은
    외주면에 나선형의 홈 또는 돌기가 형성되어 있는 밸브 어셈블리.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 구동부는
    랙기어와, 상기 랙기어와 연동되는 피니언 그리고 상기 피니언을 회동시키는 구동모터를 포함하는 밸브 어셈블리.
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