KR102100770B1 - 밸브 장치, 이를 포함하는 기판 처리 설비 및 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 밸브 장치는 제 1 가스 이송 경로와 제 2 가스 이송 경로 사이에 위치되고, 내부 공간을 가지며, 제 2 가스 이송 경로와 연통 가능한 제 1 연통구 및 제 1 연통구와 대향하는 위치에 마련된 제 2 연통구가 구비된 밸브 하우징, 제 1 및 제 2 연통구를 폐쇄 또는 개방하도록, 밸브 하우징 내에서 제 1 연통구와 제 2 연통구가 위치된 방향 및 그 반대 방향으로 동작 가능하며, 제 1 연통구와 제 2 연통구가 나열된 방향과 교차하는 방향으로 전후진 이동이 가능한 제 1 밸브, 제 1 밸브 및 밸브 하우징의 후방에 위치하도록, 제 1 밸브에 연결되어, 제 1 밸브로 전후진 구동력을 제공하는 구동 장치 및 제 1 밸브의 전방에 위치되도록 제 1 밸브에 연결되어, 밸브 하우징과 구동 장치 간을 개방 또는 폐쇄하도록 밸브 하우징 내에서 제 1 밸브와 함께 전후진 이동이 가능한 제 2 밸브를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 제 1 이송관 및 주입관을 통해 기판 처리 장치로 제 1 가스가 공급될 때, 제 1 이송관과 주입관 사이에 설치된 밸브 장치의 제 1 밸브를 이용하여 제 2 이송관과 주입관 간을 폐쇄한다. 이에, 제 1 이송관 및 주입관을 통해 기판 처리 장치로 제 1 가스가 공급되는 동안, 제 1 가스가 밸브 장치 및 제 2 이송관으로 유입되는 것이 억제 또는 방지된다.

Description

밸브 장치, 이를 포함하는 기판 처리 설비 및 처리 방법{VALVE APPARATUS, EQUIPMENT FOR TREATING SUBSTRATE HAVING THE SAME AND PROCESSING METHOD}
본 발명은 밸브 장치, 이를 포함하는 기판 처리 설비 및 처리 방법에 관한 것으로, 가스의 유입 및 열에 의한 손상을 억제 또는 방지할 수 있는 밸브 장치, 이를 포함하는 기판 처리 설비 및 처리 방법에 관한 것이다.
반도체, 액정 디스플레이 장치(liquid display; LCD), 유기발광장치(organic light emitting device; OLED)를 제조하는데 있어서, 박막 증착 및 식각 공정 중 적어도 하나의 공정을 수행하며, 상술한 증착 및 식각과 같은 공정 진행 후에 주기적으로 세정(cleaning)실시한다.
이러한 공정을 수행하는 기판 처리 설비는 기판 상에 박막을 증착하거나, 식각할 수 있는 내부 공간이 마련된 챔버를 구비하는 기판 처리 장치, 챔버로 박막 증착 또는 식각을 위한 가스(이하, 공정 가스) 또는 세정(cleaning)을 위한 가스(이하, 세정 가스)를 공급하는 주입관, 주입관과 연결되어 주입관으로 공정 가스를 이송 또는 공급하는 공정 이송관, 주입관과 연결되어 주입관으로 세정 가스를 이송 또는 공급하는 세정 이송관, 세정 이송관과 주입관 간의 연통을 제어하는 밸브를 포함한다.
여기서, 밸브는 챔버 내로 공정 가스를 주입할 때, 세정 이송관과 주입관 간을 폐쇄하고, 챔버 내로 세정 가스를 주입할 때, 세정 이송관과 주입관을 연통시키는 역할을 한다.
이러한 밸브는 세정 이송관 내에서, 상기 세정 이송관과 주입관의 나열 방향과 교차하는 방향으로 수평 이동 가능한 폐쇄 부재, 폐쇄 부재의 선단에 설치된 오링을 포함한다.
여기서, 챔버로 공급되는 세정 가스는 NF3, C2F6, CIF3, CF4 중 적어도 하나를 이온화 시킨 F(fluorine) 함유 가스로서, 이 가스는 부식성이 강한 특성이 있다.
한편, 밸브가 오픈되어 세정 이송관과 주입관이 연통되면, 세정 가스가 세정 이송관 및 주입관을 거쳐 챔버로 공급된다. 이때, 폐쇄 부재 및 오링의 적어도 일부는 세정 가스에 노출되게 된다. 이에 세정 가스에 노출된 오링은 식각되어 손상되거나, 폐쇄 부재 표면의 적어도 일부도 식각된다.
한국공개특허 1999-0053265
본 발명은 불순물 발생을 방지할 수 있는 밸브 장치, 이를 포함하는 기판 처리 설비 및 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 가스의 열에 의한 손상을 방지할 수 있는 밸브 장치, 이를 포함하는 기판 처리 설비 및 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 밸브 장치는 제 1 가스 이송 경로와 제 2 가스 이송 경로 사이에 위치되고, 내부 공간을 가지며, 상기 제 2 가스 이송 경로와 연통 가능한 제 1 연통구 및 상기 제 1 연통구와 대향하는 위치에 마련된 제 2 연통구가 구비된 밸브 하우징; 상기 제 1 및 제 2 연통구를 폐쇄 또는 개방하도록, 상기 밸브 하우징 내에서 상기 제 1 연통구와 제 2 연통구가 위치된 방향 및 그 반대 방향으로 동작 가능하며, 제 1 연통구와 제 2 연통구가 나열된 방향과 교차하는 방향으로 전후진 이동이 가능한 제 1 밸브; 상기 제 1 밸브 및 밸브 하우징의 후방에 위치하도록, 상기 제 1 밸브에 연결되어, 상기 제 1 밸브로 전후진 구동력을 제공하는 구동 장치; 및 상기 제 1 밸브의 전방에 위치되도록 상기 제 1 밸브에 연결되어, 상기 밸브 하우징과 상기 구동 장치 간을 개방 또는 폐쇄하도록 상기 밸브 하우징 내에서 상기 제 1 밸브와 함께 전후진 이동이 가능한 제 2 밸브;를 포함한다.
상기 구동 장치는, 상기 밸브 하우징의 후방에 위치되도록 상기 밸브 하우징에 연결되며, 상기 밸브 하우징과 연통 가능한 구동 하우징; 및 상기 구동 하우징의 후방에 위치되어, 상기 제 1 밸브로 전후진 구동력을 제공하는 구동부;를 포함하고, 상기 밸브 하우징 중 상기 구동 하우징과 대향하는 단부에 제 1 개방부가 마련되며, 상기 구동 하우징 중 상기 제 1 개방부와 마주하는 단부에 상기 제 2 개방부가 마련되고, 상기 제 2 밸브는 상기 밸브 하우징과 상기 구동 하우징 간을 폐쇄하도록 상기 제 1 개방부를 폐쇄한다.
상기 구동 장치는 상기 구동 하우징 내부에서 상기 구동부와 상기 제 1 밸브를 연결하도록 설치되어, 상기 구동부의 동작에 따라 전후진 이동이 가능한 전후진 이동부를 포함한다.
상기 제 2 밸브는, 상기 제 1 개방부와 대응하는 형상으로 마련되어, 상기 제 1 밸브에 연결된 차단 몸체; 및 상기 차단 몸체의 내부에 마련되며, 냉매의 순환이 가능한 냉매 유로;를 포함한다.
상기 제 2 밸브는 제 1 밸브 또는 제 1 개방부를 향하는 상기 차단 몸체의 후면에 장착된 오링을 포함한다.
상기 제 1 밸브는, 상기 제 1 연통구와 제 2 연통구가 나열된 방향으로 나열 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 연통구 각각을 폐쇄 또는 개방하도록 상기 제 1 및 제 2 연통구가 위치된 방향 및 그 반대 방향으로 승하강이 가능한 제 1 및 제 2 차단부; 상기 제 1 차단부와 제 2 차단부 사이를 연결하도록 설치되며, 상기 제 1 및 제 2 차단부 각각을 승하강 시킬 수 있는 유체의 수용 및 배기가 가능한 바디;를 포함한다.
상기 바디에는 상기 제 1 차단부의 적어도 일부와 유체의 수용이 가능하며, 상기 제 1 연통구가 위치된 방향으로 개구된 제 1 수용 공간 및 상기 제 2 차단부의 적어도 일부와 유체의 수용이 가능하며, 상기 제 2 연통구가 위치된 방향으로 개구된 제 2 수용 공간이 마련되며, 상기 구동 장치는 제 1 및 제 2 수용 공간 각각으로 유체를 공급하는 제 1 유로를 포함한다.
상기 제 1 차단부는 상기 바디의 제 1 수용 공간 내부로 유입되는 유체에 의해 상기 제 1 연통구가 위치된 방향으로 상승하거나, 상기 제 1 수용 공간 내 유체의 배기에 의해 상기 제 1 연통구와 반대 위치로 하강하는 제 1 차단 부재를 포함하고, 상기 제 2 차단부는 상기 바디의 제 2 수용 공간 내부로 유입되는 유체에 의해 상기 제 2 연통구가 위치된 방향으로 하강하거나, 상기 제 2 수용 공간 내 유체의 배기에 의해 상기 제 2 연통구와 반대 위치로 상승하는 제 2 차단 부재를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 차단 부재 각각은 신축 가능하다.
상기 제 1 차단부는, 상기 제 1 차단 부재의 하부에 연결되며, 상기 제 1 수용 공간 내로 유입 및 유입 및 배출되는 유체에 의해 상기 제 1 수용 공간 내에서 승하강이 가능한 제 1 구동 부재; 및 일단이 상기 제 1 차단 부재에 연결되고, 타단이 상기 제 1 구동 부재에 연결되어, 신축 가능한 제 1 탄성 부재;를 포함하고, 상기 제 2 차단부는, 상기 제 2 차단 부재의 상부에 연결되며, 상기 제 2 수용 공간 내로 유입 및 배출되는 유체에 의해 상기 제 2 수용 공간 내에서 승하강이 가능한 제 2 구동 부재; 및 일단이 상기 제 2 차단 부재에 연결되고, 타단이 상기 제 2 구동 부재에 연결되어, 신축 가능한 제 2 탄성 부재;를 포함한다.
상기 제 1 유로는 상기 구동부 및 전후진 이동부를 관통하도록 마련되어, 상기 제 1 및 제 2 수용 공간과 연결된다.
상기 구동 장치는 상기 제 2 밸브의 냉매 유로로 냉매를 공급하거나, 냉매를 회수하는 제 2 유로를 포함하고, 상기 제 2 유로는 상기 구동부, 전후진 이동부 및 바디를 관통하도록 마련되어, 상기 냉매 유로와 연결된다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비는 밸브 장치; 상기 제 1 가스 이송 경로 및 상기 제 1 가스 이송 경로와 교차하는 방향으로 마련된 제 2 가스 이송 경로를 구비하고, 상기 밸브 장치가 장착되는 가스 공급 라인; 및 상기 가스 공급 라인으로부터 공급된 제 1 가스를 이용하여 기판을 처리하는 챔버를 구비하는 기판 처리 장치;를 포함하고, 상기 기판 처리 장치는 상기 가스 공급 라인으로부터 공급된 제 2 가스를 이용하여 상기 챔버 내부를 세정한다.
상기 가스 공급 라인은, 상기 제 1 가스 또는 제 2 가스의 이송이 가능한 주입관; 상기 주입관의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되어 상기 주입관에 연결되고, 상기 주입관으로 제 1 가스를 공급하는 상기 제 1 가스 이송 경로인 제 1 이송관; 및 상기 주입관의 연장 방향으로 연장 형성되고, 상기 주입관의 상측에 위치되어 상기 주입관으로 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 이송 경로인 제 2 이송관;을 포함하고, 상기 밸브 장치는 상기 주입관과 제 2 이송관 사이를 연결하도록 설치되며, 상기 제 1 연통구는 상기 제 2 이송관과 연통 가능하고, 상기 제 2 연통구는 상기 주입관과 연통 가능하다.
상기 제 2 이송관으로 상기 제 2 가스를 제공하는 가스 공급부를 포함하고, 상기 가스 공급부는 소스 가스를 이온화시켜 상기 제 2 가스를 생성한다.
본 발명의 실시예에 따른 처리 방법은, 제 1 가스의 이송이 가능한 제 1 이송관과 별도로 마련되며 상기 제 1 가스와 다른 가스인 제 2 가스의 이송이 가능한 제 2 이송관과, 기판 처리 장치의 챔버와 연결된 주입관 사이에 위치된 밸브 하우징 내 제 1 밸브를 동작시켜, 상기 제 2 이송관, 밸브 하우징 및 주입관 간을 차폐하는 과정; 상기 제 1 이송관 및 주입관을 통해 제 1 가스를 공급하여, 상기 챔버 내부로 상기 제 1 가스를 분사시킴으로써 상기 챔버 내부에 배치된 기판을 처리하는 기판 처리 과정; 상기 기판 처리 과정이 종료된 후, 상기 제 1 밸브를 동작시켜, 상기 제 2 이송관, 밸브 하우징 및 주입관 간을 연통시키는 과정; 상기 밸브 하우징의 후방에 위치하도록 상기 제 1 밸브와 연결된 구동 장치 방향으로 상기 제 1 밸브의 전방에 위치된 제 2 밸브를 후진시켜, 상기 밸브 하우징과 구동 장치 간을 폐쇄하는 과정; 상기 제 2 이송관, 밸브 하우징 및 주입관을 통과하도록 제 2 가스를 이송시켜, 상기 챔버 내부로 제 2 가스를 분사시킴으로써, 상기 챔버 내부를 세정하는 과정;을 포함한다.
상기 밸브 하우징과 구동 장치 간을 폐쇄하는 과정은, 상기 밸브 하우징 내에서 상기 제 2 밸브를 후진 이동시켜, 상기 구동 장치와 대향하는 상기 밸브 하우징의 단부에 마련된 개방부를 폐쇄하는 과정을 포함한다.
상기 챔버 내부를 세정하는데 있어서, 상기 제 2 밸브 내로 냉매를 순환시켜 상기 제 2 밸브를 냉각시킨다.
상기 제 2 이송관으로 제 2 가스를 공급하는데 있어서, 소스 가스를 이온화시켜 제 2 가스를 생성하고, 생성된 제 2 가스를 상기 제 2 이송관으로 공급한다.
상기 제 2 가스는 100℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 제 1 이송관 및 주입관을 통해 기판 처리 장치로 제 1 가스가 공급될 때, 제 1 이송관과 주입관 사이에 설치된 밸브 장치의 제 1 밸브를 이용하여 제 2 이송관과 주입관 간을 폐쇄한다. 이에, 제 1 이송관 및 주입관을 통해 기판 처리 장치로 제 1 가스가 공급되는 동안, 제 1 가스가 밸브 장치 및 제 2 이송관으로 유입되는 것이 억제 또는 방지된다.
이에, 제 2 이송관, 밸브 장치 및 주입관을 통과시켜 기판 처리 장치로 제 2 가스를 공급할 때, 제 2 이송관 및 밸브 장치 내부에서 제 1 가스와 제 2 가스 간의 반응을 통한 불순물 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
그리고, 제 2 이송관, 밸브 장치 및 주입관을 통과시켜 기판 처리 장치로 제 2 가스를 공급할 때, 제 2 밸브를 이용하여, 제 2 이송관과 주입관 사이에 위치된 밸브 하우징과 제 1 밸브를 동작시키는 구동 장치의 구동 하우징 간을 폐쇄한다.
이에, 기판 처리 장치로 제 2 가스를 공급할 때, 제 2 가스가 구동 하우징으로 유입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 제 2 가스의 유입에 의해 구동 장치가 부식되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 제 2 가스가 기판 처리 장치로 공급되는 동안, 제 2 밸브를 냉각시킨다. 이에, 제 2 밸브가 고온의 제 2 가스에 의해 손상되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
그리고, 냉각되고 있는 제 2 밸브에 의해 제 2 가스로 인한 열이 구동 장치로 전달되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 구동 장치의 구성들의 열화, 열팽창에 의한 변형, 표면 부식 등을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 요부를 개념적으로 나타낸 도면
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 공급 라인에 설치된 밸브 장치의 동작을 설명하는 도면
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 장치의 구성 및 동작을 보다 구체적으로 도시한 도면
도 6은 밸브 하우징을 통과하도록 세정 가스를 공급할 때, 제 2 밸브로 냉매를 순환시켜 냉각시킨 제 1 실험예와, 그렇지 않은 제 2 실험예에 따른 실험 결과를 나타난 그래프
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 이종 가스의 혼합 또는 반응으로 인한 불순물 발생을 억제 또는 방지하고, 부식을 방지할 수 있는 밸브 장치를 구비하는 가스 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 설비에 관한 것이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 요부를 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 공급 라인에 설치된 밸브 장치의 동작을 설명하는 도면이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 장치의 구성 및 동작을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
여기서, 도 2 및 도 4는 제 1 가스가 밸브 장치 및 제 2 이송관으로 유입되는 것을 차단하도록, 제 1 밸브가 제 2 이송관과 주입관 사이를 폐쇄하고 있는 상태를 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 5는 제 1 밸브에 의해 제 2 이송관과 주입관이 연통되고, 제 2 가스가 구동 하우징으로 유입되는 것을 차단하도록, 제 2 밸브가 밸브 하우징과 구동 하우징 간을 폐쇄하고 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비는 피처리 대상물 즉, 기판을 처리하는 기판 처리 장치(A), 기판 처리 장치(A)로 가스를 공급하는 가스 공급 장치(B)를 포함한다.
기판 처리 장치(A)는 내부 공간을 가지는 챔버(10), 챔버(10) 내부에 설치되며, 일면에 기판(S)이 지지되는 기판 지지부(30) 및 챔버(10) 내부에서 기판 지지부(30)와 대향 설치되며, 가스 공급 장치(B)로부터 제공된 가스를 챔버(10) 내부로 분사하는 가스 분사부(20)를 포함한다.
챔버(10)는 내부에서 기판(S) 상에 박막 증착 또는 식각 등의 기판 처리 공정이 이루어질 수 있는 내부 공간을 가지는 통 형상이다. 하지만, 챔버(10)의 형상은 이에 한정되지 않고, 기판(S)을 처리할 수 있는 내부 공간을 가지는 다양한 통 형상으로 변경 가능하다.
기판 지지부(30)는 챔버(10) 내부에서 기판(S)이 안치되는 일면 예컨대, 상부면이 가스 분사부(20)와 대향하도록 배치된다. 실시예에 따른 기판 지지부(30)는 그 횡단면의 형상이 사각형인 형상이나, 이에 한정되지 않고 기판(S)과 대응하는 다양한 형상으로 변경 가능하다.
가스 분사부(20)는 가스 공급 장치(B)로부터 제공된 가스를 챔버(10) 내부로 분사하는 수단이다. 이러한 가스 분사부(20)는 챔버(10) 내부에서 기판 지지부(30)와 대향하도록, 예컨대 챔버(10) 내 상부에 설치되는 분사 바디(21) 및 각각이 분사 바디(21)를 관통하도록 마련되며, 적어도 기판 지지부(30)가 위치한 방향으로 개구된 형상인 복수의 분사홀(21)을 포함한다.
가스 공급 장치(B)는 기판 처리 장치(A)의 가스 분사부(20)로 이종의 가스 즉, 제 1 가스와 제 2 가스를 공급하는 장치이다. 이러한 가스 공급 장치(B)는 제 1 가스를 제공하는 제 1 가스 공급부(100), 제 2 가스를 제공하는 제 2 가스 공급부(200), 제 1 및 제 2 가스 공급부(100, 200)와 가스 분사부(20)를 연결하도록 설치되어, 제 1 및 제 2 가스 공급부(100, 200)로부터 제공된 가스를 가스 분사부(20)로 공급하는 가스 공급 라인(300), 가스 공급 라인(300)에 설치된 밸브 장치(1000)를 포함한다.
제 1 가스 공급부(100)는 기판(S) 상에 박막을 증착 또는 식각하기 위한 공정 가스인 제 1 가스를 제공하는 수단이다. 제 1 가스는 예컨대, NH3, SiH4, PH3 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 물론 제 1 가스는 이에 한정되지 않고, 기판(S)을 처리하고자 하는 공정 종류에 따라 다양하게 변경 가능하다.
제 2 가스 공급부(200)는 가스 분사부(20)로 제 1 가스와 다른 종류의 가스인 제 2 가스를 분사하기 위한 수단이다. 여기서, 제 2 가스 공급부(200)로부터 제공되는 제 2 가스는 예컨대, 챔버(10) 및 상기 챔버(10) 내부에 설치된 기판 지지부(30)와 같은 부품 또는 챔버(10) 내벽을 세정(cleaning)하기 위한 가스일 수 있으며, 제 2 가스는 세정 가스로 명명될 수 있다.
그리고, 제 2 가스 공급부(200)는 소스 가스를 이온화시켜, 이완화된 가스를 제 2 이송관(320)으로 공급하는 이온화 장치일 수 있다. 예컨대, 제 2 가스 공급부에서는 NF3, C2F6, ClF3 및 CF4 중 적어도 하나의 소스 가스를 이온화시켜, 이온화된 F(fluorine)를 공급하는 수단일 수 있다. 그리고, 소스 가스를 이온화시킨 가스가 제 2 가스이다.
가스 공급 라인(300)은 제 1 가스 이송 경로 및 상기 제 1 가스와 다른 종류의 가스인 제 2 가스가 이송되는 경로이며, 상기 제 1 가스 이송 경로와 교차하는 방향으로 마련된 제 2 가스 이송 경로를 구비한다. 즉, 가스 공급 라인(300)은 일단이 밸브 장치(1000)와 연결되고, 타단이 가스 분사부(20)와 연결되어, 제 1 가스 및 제 2 가스 각각을 가스 분사부(20)로 주입 또는 공급하는 주입관(330), 일단이 제 1 가스 공급부(100)에 연결되고 타단이 주입관(330)에 연결되어 제 1 가스를 주입관(330)으로 이송시키는 제 1 가스 이송 경로인 제 1 이송관(310) 및 일단이 제 2 가스 공급부(200)에 연결되고 타단이 밸브 장치(1000)에 연결되어 제 2 가스를 밸브 장치(1000)로 이송시키는 제 2 가스 이송 경로인 제 2 이송관(320)을 포함한다.
가스 주입관(330), 제 1 및 제 2 이송관(310, 320) 각각은 내부에 가스가 흐를수 있는 통로가 마련된 형태, 예컨대 파이프(pipe) 일 수 있다.
주입관(330)은 일 방향으로 연장 형성되어, 일단이 밸브 장치(1000)에 연결되고, 타단이 가스 분사부(20)에 연결된다. 이때, 주입관(330)은 예컨대, 상하 방향으로 연장된 형상일 수 있다.
제 1 이송관(310)은 주입관(330) 및 제 2 이송관(320)의 연장 방향과 교차 또는 직교하는 방향으로 연장되어, 일단이 제 1 가스 공급부(100)에 연결되고, 타단이 주입관(330)에 연결된다. 이때, 제 1 이송관(310)의 타단과 주입관(330)은 항상 연통되어 있는 상태일 수 있다. 다른 말로 하면, 밸브 장치(1000)의 동작에 관계없이 제 1 이송관(310)과 주입관(330)은 연통된 상태를 유지한다.
제 2 이송관(320)은 주입관(330)의 연장 방향, 예컨대 상하 방향으로 연장되어, 일단이 제 2 가스 공급부(200)와 연결되고, 타단이 밸브 장치(1000)에 연결된다. 제 2 이송관(320)과 주입관(330)은 밸브 장치(1000)의 동작에 따라 상호 연통되거나 폐쇄된다.
상술한 바와 같은 주입관(330), 제 1 및 제 2 이송관(310, 320), 밸브 장치(1000) 간의 연결 구조에 의하면, 제 1 이송관(310) 및 주입관(330)이 밸브 장치(1000)의 하측에 위치되고, 제 2 이송관(320)이 밸브 장치(1000)의 상측에 위치된다.
밸브 장치(1000)는 가스 공급 라인(300)의 제 2 이송관(320)과 주입관(330) 사이에 설치되어, 그 동작에 따라 제 2 이송관(320)과 주입관(330)을 연통시키거나, 폐쇄한다.
보다 구체적으로 설명하면, 밸브 장치(1000)는 기판 처리 장치(A)로 제 1 가스를 공급할 때, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 이송관(320)과 주입관(330) 간을 폐쇄한다. 따라서, 제 1 가스가 제 1 이송관(310) 및 주입관(330)을 통해 가스 분사부(20)로 공급될 때, 제 1 가스가 밸브 장치(1000) 내부 및 제 2 이송관(320)으로 유입되는 것이 억제 또는 방지된다.
또한, 밸브 장치(1000)는 기판 처리 장치(A)로 제 2 가스를 공급할 때, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 제 2 이송관(320)과 주입관(330) 간을 연통시킨다. 이에, 제 2 가스 공급부(200)로부터 제공된 제 2 가스가 밸브 장치(1000) 및 주입관(330)을 통과하여 가스 분사부(20)로 공급된다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 밸브 장치(1000)에 대해 상세히 설명한다.
밸브 장치(1000)는 가스의 통과가 가능한 내부 공간을 가지며, 제 2 이송관(320)과 주입관(330) 사이를 연결하도록 설치된 밸브 하우징(2000), 밸브 하우징(2000) 내부에서 제 2 이송관(320)과 주입관(330)이 나열 배치된 방향 및 이와 교차 또는 직교하는 방향으로 이동 또는 동작이 가능한 제 1 밸브(3000), 제 1 밸브(3000)에 연결되며, 밸브 하우징(2000) 내에서 제 2 이송관(320)과 주입관(330)이 나열된 방향과 교차하는 방향으로 이동 가능한 제 2 밸브(4000), 제 1 밸브(3000)에 연결되며, 제 1 밸브(3000) 및 제 2 밸브(4000)를 이동 또는 동작시키는 구동 장치(5000)를 포함한다.
이하에서는 제 2 이송관(320)과 주입관(330)이 나열된 방향과 교차하는 방향 또는 제 1 이송관(310)의 연장 방향을 제 1 방향이라 정의하고, 제 2 이송관(320)과 주입관(330)이 나열된 방향 또는 제 1 이송관(310)의 연장 방향과 교차하는 방향을 제 2 방향이라 정의한다.
밸브 하우징(2000)은 제 2 이송관(320), 주입관(330) 및 구동 장치(5000) 사이에 위치하도록 배치되며, 가스의 이동이 가능한 내부 공간을 가지는 통 형상이다. 그리고, 제 2 이송관(320)을 향하는 단부 및 주입관(330)을 향하는 단부에는 가스의 통과가 가능한 개구(이하, 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b))가 마련되어 있다. 즉, 밸브 하우징(2000) 중, 제 2 이송관(320)과 마주보는 단부 예컨대 상단에 제 1 연통구(2110a)가 마련되어 있고, 주입관(330)과 마주보는 단부 예컨대 하단에 제 2 연통구(2110b)가 마련되어 있다.
밸브 하우징(2000)에 마련된 제 1 연통구(2110a) 및 제 2 연통구(2110b) 각각은 제 1 밸브(3000)의 제 2 방향으로의 동작에 의해 개구되거나 폐쇄된다. 그리고 이에 따라 제 2 이송관(320), 밸브 하우징(2000) 및 주입관(330) 간이 연통되거나 폐쇄된다.
또한, 밸브 하우징(2000) 중, 구동 장치(5000)가 위치된 단부에 제 1 밸브(3000)의 통과가 가능하고, 제 2 밸브(4000)에 의해 폐쇄가 가능한 개구(이하, 제 1 개방부(2120))가 마련되어 있다. 제 1 개방부(2120)의 제 2 방향의 길이는 밸브 하우징(2000) 내부의 제 2 방향의 길이 및 제 2 밸브(4000)의 제 2 방향 길이에 비해 짧다. 이는, 제 2 밸브(4000)를 통해 제 1 개방부(2120)를 폐쇄시키기 위함이다.
제 1 개방부(2120)의 제 2 방향의 길이는 이에 한정되지 않고, 제 2 밸브(4000)의 삽입이 가능하도록 상기 제 2 밸브(4000)의 제 2 방향 길이와 동일하거나, 그보다 클 수 있다. 제 1 개방부(2120)로 제 2 밸브(4000)가 삽입 가능한 구조일 때, 제 1 개방부(2120)를 구획하는 주변벽과 제 2 밸브(4000)의 외측면이 접촉 또는 밀착 가능한 크기로 제 1 개방부(2120) 및 제 2 밸브(4000)를 마련한다.
구동 장치(5000)는 제 2 이송관(320), 밸브 하우징(2000) 및 주입관(330)이 나열된 방향과 교차 또는 직교하는 방향 즉, 제 1 방향으로 나열되도록 밸브 하우징(2000)에 연결된 구동 하우징(5100), 제 1 및 제 2 밸브(3000, 4000)가 제 1 방향으로 동작되고, 제 1 밸브(3000)가 제 2 방향으로 동작될 수 있도록 구동력을 제공하며, 구동 하우징(5100)에 연결된 구동부(5300), 구동 하우징(5100) 내에서 구동부(5300)와 제 1 밸브(3000) 사이를 연결하도록 설치되어, 구동부(5300)의 동작에 따라 제 1 방향으로 이동이 가능한 전후진 이동부(5200)를 포함한다.
또한, 구동 장치(5000)는 구동부(5300)와 전후진 이동부(5200)를 관통하도록 마련되어, 제 1 밸브(3000)가 제 2 방향으로 동작될 수 있도록 상기 제 1 밸브(3000)에 유체를 제공하거나, 유체를 회수하는 제 1 유로(5400) 및 구동부(5300), 전후진 이동부(5200)를 관통하도록 마련되어 제 2 밸브(4000)와 연결되며, 상기 제 2 밸브(4000)로 냉매를 공급하거나 회수하는 제 2 유로(5500)를 포함한다.
구동 하우징(5100)은 제 1 개방부(2120)와 마주보도록 밸브 하우징(2000)에 연결되며, 전후진 이동부(5200)의 이동이 가능한 내부 공간을 가지는 통 형상이다. 이러한 구동 하우징(5100)에는 밸브 하우징(2000)에 마련된 제 1 개방부(2120)와 마주보는 단부 및 구동부(5300)와 마주보는 단부에 개구(이하, 제 2 및 제 3 개방부(5110, 5120))가 마련되어 있다.
제 1 개방부(2120)와 마주보는 제 2 개방부(5110)는 상기 제 1 개방부(2120)와 연통 가능하며, 제 2 방향의 길이가 제 1 개방부(2120)와 동일할 수 있다. 구동부(5300)와 마주하는 제 3 개방부(5120)는 구동부(5300)의 적어도 일부가 통과 또는 관통하는 개구일 수 있다.
구동부(5300)는 전후진 이동부(5200)에 제 1 방향으로의 구동력을 제공하는 수단으로, 실시예에 따른 구동부(5300)는 실린더 타입 보다 구체적으로 에어(air) 실린더일 수 있다.
이러한 구동부(5300)는 구동 하우징(5100)에 연결되며, 내부 공간이 마련된 구동 몸체(5310) 및 제 1 방향으로 연장 형성되어 구동 몸체(5310)를 관통하도록 설치되며, 전후진 이동부(5200)에 연결되어 제 1 방향으로 이동이 가능한 구동체(5320)를 포함한다.
이하에서는 구동부(5300)의 구성 및 동작을 설명하는데 있어서, 제 1 방향 중, 구동 하우징(5100)이 위치된 방향으로의 이동을 전진 이동, 그 반대 방향으로의 이동을 후진 이동이라 정의한다.
구동체(5320)는 구동 몸체(5310)의 내부에서 구동 하우징(5100)이 위치된 방향으로 전진 및 그 반대 방향으로 후진 이동이 가능한 로드(5321), 로드(5321)의 후방에서 로드(5321)에 연결되고, 로드(5321)와 함께 전후진 이동이 가능한 제 1 샤프트(5322) 및 로드(5321)와 전후진 이동부(5200) 사이를 연결하도록 설치된 제 2 샤프트(5323)를 포함한다.
로드(5321)는 구동 몸체(5310) 내부에 수용되도록 설치되는데, 로드(5321)에 의해 구동 몸체(5310)의 내부 공간이 제 1 방향으로 분할되도록 설치된다. 이때, 로드(5321)는 그 외측면이 구동 몸체(5310)의 내측면과 밀착되도록 설치될 수 있다.
제 1 샤프트(5322)는 로드(5321)의 후방에 위치되어 로드(5321)와 연결된다. 이때, 제 1 샤프트(5322)의 외주면 및 로드(5321)의 내주면에 나사산 또는 나사홈이 형성되어 있고, 이를 통해 제 1 샤프트(5322)와 로드(5321)가 상호 체결 또는 연결될 수 있다. 그리고, 로드(5321)의 후방에 유체 예컨대 에어(air)가 수용될 수 있는 빈 공간이 마련되도록, 제 1 샤프트(5322)의 체적은 구동 몸체(5310) 내부 공간의 체적에 비해 작게 마련된다. 다른 말로 하면, 제 1 샤프트(5322)의 외주면 중 구동 몸체(5310)의 내주면을 향하는 외주면의 적어도 일부가 상기 구동 몸체(5310)의 내주면과 이격되도록 마련된다.
제 2 샤프트(5323)는 상술한 바와 같이, 로드(5321)와 전후진 이동부(5200) 사이를 연결하도록 설치된다. 보다 구체적으로 제 2 샤프트(5323)의 일단은 로드(5321)에 연결되고, 타단은 후술되는 전후진 이동부(5200)의 제 2 연결부(5220) 및 제 1 밸브(3000)의 바디(3100) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 그리고, 전후진 이동부(5200)의 신축부(5230)가 제 2 샤프트(5323)의 외주면을 감싸도록 설치될 수 있다.
구동 몸체(5310)는 유체의 유입 및 구동체(5320)가 전후진 이동할 수 있도록 내부 공간을 가지는 통 형상일 수 있다. 그리고, 구동 몸체(5310)의 단부에는 유체 예컨대 에어(air)가 공급 및 배기될 수 있도록 통로가 마련된다. 보다 구체적으로 설명하면, 로드(5321)의 후방에 해당하는 구동 몸체(5310)의 단부 및 로드(5321)의 전방에 해당하는 구동 몸체(5310)의 단부 각각에 통로가 마련된다. 또한, 구동 몸체(5310)에는 구동체(5320)에 마련된 후술되는 제 1 유로(5400)와 연통 가능하며, 유체의 통과가 가능한 통로가 마련된다.
여기서, 로드(5321)의 후방에 해당하는 구동 몸체(5310)의 단부에 마련된 통로(이하, 제 1 통로(5311))는 구동체(5320)의 전진 이동을 위해 유체가 공급되거나, 구동체(5320)의 후진을 이동 위해 로드(5321) 후방의 유체가 배기되는 통로이다. 제 1 통로(5311)에는 제 1 유체 공급 제어부(미도시)가 연결되며, 제 1 유체 공급 제어부의 동작에 따라 제 1 통로(5311)로 유체가 공급되거나, 유체를 배기시킬 수 있다.
그리고, 로드(5321)의 전방에 해당하는 구동 몸체(5310)의 단부에 마련된 통로(이하, 제 2 통로(5312))는 구동체(5320)의 후진 이동을 위해 로드(5321) 전방의 유체가 공급되거나 배기되는 통로이다. 제 2 통로(5312)에는 제 2 유체 공급 제어부(미도시)가 연결되며, 제 2 유체 공급 제어부의 동작에 따라 제 2 통로(5312)로 유체가 공급되거나, 유체를 배기시킬 수 있다.
또한, 제 1 유로(5400)와 연통되도록 구동 몸체(5310)에 마련된 통로(이하, 제 3 통로(5313))는 제 1 밸브(3000)를 제 2 방향으로 동작시키기 위해 유체를 공급하는 통로이다. 제 3 통로(5313)에는 제 3 유체 공급 제어부(미도시)가 연결되며, 제 3 유체 공급 제어부의 동작에 따라 제 3 통로(5313)로 유체가 공급되거나, 유체가 배기될 수 있다.
제 1 유체 공급 제어부를 동작시켜 제 1 통로(5311)를 통해 구동 몸체(5310) 내부로 유체가 공급되면, 공급된 유체에 의해 로드(5321)로 미는 힘이 전달된다. 이 힘에 의해, 도 2 및 도 4와 같이 로드(5321)가 전후진 이동부(5200) 방향으로 전진 이동하며, 상기 로드(5321) 전방의 유체는 제 2 통로를 통해 배기되고, 로드(5321)에 연결된 제 1 샤프트(5322) 및 제 2 샤프트(5323)도 함께 전진 이동한다. 이렇게 구동체(5320)가 전진하는 힘은 전후진 이동부(5200)를 밸브 하우징(2000) 방향으로 밀고, 이로 인해, 전후진 이동부(5200)에 연결된 제 1 및 제 2 밸브(3000, 4000)가 전진 이동한다.
이때, 제 1 밸브(3000)가 밸브 하우징(2000) 내 제 1 연통구(2110a)와 제 2 연통구(2110b) 사이에 위치될 때, 구동체(5320)에 마련된 제 1 유로(5400)의 끝단과 구동 몸체(5310)에 마련된 제 3 통로(5313)가 상호 연결 또는 마주하여 위치될 수 있도록 구성한다.
제 1 밸브(3000)가 전진 이동하여 제 1 유로(5400)와 제 3 통로(5313)가 상호 연결 또는 마주보도록 위치되면, 제 3 유체 공급 제어부를 동작시켜 제 3 통로(5313)로 유체를 공급한다. 제 3 통로(5313)로 공급된 유체는 제 1 유로(5400)를 따라 이동하여 제 1 밸브(3000)로 공급된다. 이에 제 1 밸브(3000)의 양단 각각이 제 1 연통구(2110a) 및 제 2 연통구(2110b)와 가까워지도록 동작되어, 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)가 폐쇄된다.
반대로, 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)를 개방시키기 위해서는, 제 1 밸브(3000)로부터 유체를 배기한다. 배기된 유체는 제 3 통로(5313)를 따라 이동하며, 이에 제 1 밸브(3000)의 양단이 상호 가까워지도록 동작함에 따라, 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)가 폐쇄된다.
이후, 제 1 및 제 2 밸브(3000, 4000)를 후진 시킨다. 이를 위해, 제 1 통로(5311)로 유체의 배기가 가능하도록 하고, 제 2 통로(5312)로 유체를 공급한다. 제 2 통로(5312)로 공급되는 유체에 의해 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 구동체(5320)가 후방으로 후진하며, 이때 로드(5321)의 후방의 유체는 제 1 통로(5311)를 통해 배기된다.
제 1 및 제 2 밸브(3000, 4000)를 후진시키는데 있어서, 제 1 샤프트(5322)에 마련된 제 1 유로(5400)가 구동 몸체(5310)의 후방에 위치되도록 후진시킨다. 이때, 제 1 유로(5400)와 체결 가능한 제 4 유체 공급 제어부(미도시)를 동작시켜 제 1 유로(5400)를 통해 유체를 배기시킨다. 이에, 제 1 및 제 2 밸브(3000, 4000)가 후진하면서, 제 1 밸브(3000)가 보다 더 수축할 수 있다.
상술한 바와 같은 동작에 의해, 도 5에 도시된 바와 같이 제 2 이송관(320), 밸브 하우징(2000) 및 주입관(330)이 상호 연통된다.
전후진 이동부(5200)는 구동 하우징(5100) 내부에 위치되어, 일단이 구동체(5320)에 연결되고, 타단이 제 1 밸브(3000)에 연결되어, 구동부(5300)의 동작에 따라 밸브 하우징(2000) 위치로 전진 및 그 반대 방향으로 후진한다. 실시예에 따른 전후진 이동부(5200)는 신장 및 수축이 가능한 수단일 수 있다. 보다 구체적으로, 전후진 이동부(5200)는 제 1 밸브(3000)가 위치된 방향으로의 신장을 통한 전진, 구동부(5300)가 위치된 방향으로의 수축을 통한 후진 동작을 하는 수단일 수 있다.
이러한 전후진 이동부(5200)는 구동 하우징(5100) 내에 내에서 제 2 샤프트(5323)의 외주면을 둘러 싸도록 설치된 제 1 연결부(5210), 제 1 연결부(5210)와 마주보도록 위치되어 제 2 샤프트(5323)의 외주면을 둘러 싸도록 설치되고, 제 1 밸브(3000)와 연결된 제 2 연결부(5220) 및 제 1 연결부(5210)와 제 2 연결부(5220) 사이를 연결하고, 상기 제 1 연결부(5210)와 제 2 연결부(5220) 사이의 제 2 샤프트(5323)의 외주면을 둘러 싸도록 설치된 신축부(5230)를 포함한다. 여기서 신축부(5230)는 예컨대 벨로우즈일 수 있다.
이러한 전후진 이동부(5200)는 구동체(5320)의 전진 이동에 의해 밸브 하우징(2000) 방향으로 전진하고, 구동체(5320)의 후진 이동에 의해 구동부(5300) 방향으로 후진한다. 즉, 구동체(5320)의 전진 이동력이 전후진 이동부(5200) 및 제 1 밸브(3000)로 전달되어, 각각이 밸브 하우징(2000) 방향으로 전진한다. 이때, 제 1 밸브(3000)가 도 4에 도시된 바와 같이 밸브 하우징(2000) 내에 위치되도록 이동함에 따라, 전후진 이동부(5200)의 신축부(5230)가 신장한다.
반대로, 구동체(5320)의 후진 이동력이 전후진 이동부(5200) 및 제 1 밸브(3000)로 전달되어, 각각이 구동부(5300) 방향으로 후진한다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 전후진 이동부(5200)의 후진은 구동 하우징(5100) 밖으로 넘어가지 않도록 또는 구동 몸체(5310)에 의해 그 이동이 차단된다. 이에, 후진하는 전후진 이동부(5200)의 신축부(5230)가 수축된다.
제 1 유로(5400)는 제 1 밸브(3000)가 제 2 방향으로 동작하도록 유체를 공급하거나, 회수하는 수단이다. 이러한 제 1 유로(5400)는 구동체(5320) 및 전후진 이동부(5200)를 관통하도록 마련된다. 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 유로(5400)는 구동체(5320) 및 전후진 이동부(5200)를 순차적으로 관통하도록 마련된다.
그리고, 제 1 유로(5400)의 일단은 제 1 샤프트(5322)로 노출되도록 형성되어, 제 3 통로 또는 제 4 유체 공급 제어부와 연결 가능하며, 제 1 유로(5400)의 타단은 제 1 밸브(3000)에 연결된다.
제 2 유로(5500)는 후술되는 제 2 밸브(4000)로 냉매를 공급하거나 회수하는 수단이다. 이러한 제 2 유로(5500)는 구동체(5320) 및 전후진 이동부(5200)를 관통하도록 마련된다.
보다 구체적으로, 제 2 유로(5500)는 구동체(5320)를 관통하도록 마련되어 냉매를 제 2 밸브(4000)로 공급하는 공급 유로(5510) 및 구동체(5320)를 관통하도록 마련되어 제 2 밸브(4000)를 순환한 냉매를 회수하는 회수 유로(5520)를 포함한다. 공급 유로(5510)의 일단은 냉매가 유입되는 단부로서, 구동 몸체(5310) 및 제 1 샤프트(5322)의 후방으로 돌출되어 냉매 공급부(미도시)와 연결될 수 있고, 타단은 제 2 밸브(4000)에 연결될 수 있다. 그리고, 회수 유로(5520)의 일단은 냉매가 배출되는 단부로서, 구동 몸체(5310) 및 제 1 샤프트(5322)의 후방으로 돌출되어, 냉매 공급부 또는 회수된 냉매를 별도로 저장하는 냉매 저장부(미도시)에 연결되고, 타단은 제 2 밸브(4000)에 연결될 수 있다.
제 1 밸브(3000)는 제 2 이송관(320)과 주입관(330) 간을 연통시키거나 폐쇄하는 밸브이다. 즉, 제 1 밸브(3000)는, 기판 처리 공정을 위해 제 1 이송관(310)을 통해 주입관(330)으로 제 1 가스를 공급할 때, 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)를 폐쇄한다. 반대로, 제 1 밸브(3000)는 세정 공정을 위해 주입관(330)으로 제 2 가스를 공급할 때, 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)를 열어, 제 2 이송관(320)의 제 2 가스가 밸브 하우징(2000)을 거쳐 주입관(330)으로 이동될 수 있도록 한다.
실시예에 따른 제 1 밸브(3000)는 제 1 연통구(2110a) 또는 제 2 이송관(320)이 위치된 방향으로 이동(즉, 상승) 및 그 반대 방향으로 이동(즉, 하강)이 가능한 제 1 차단부(3200a), 제 1 차단부(3200a)와 대향 위치되어, 제 2 연통구(2110b) 또는 주입관(330)이 위치된 방향으로 이동(즉, 하강) 및 그 반대 방향으로 이동(즉, 상승)이 가능한 제 2 차단부(3200b), 제 1 차단부(3200a)와 제 2 차단부(3200b) 사이에서 이들을 지지하며, 전후진 이동부(5200)와 제 2 밸브(4000) 사이를 연결하도록 설치되고, 제 1 및 제 2 차단부(3200a, 3200b) 각각을 동작시키는 유체가 수용될 수 있도록 수용 공간을 구비하는 바디(3100)를 포함한다.
바디(3100)는 제 1 및 제 2 차단부(3200a, 3200b)와 이들을 구동시키기 위한 유체를 수용하는 공간을 가진다. 즉, 바디(3100)는 제 1 차단부(3200a)와 제 2 차단부(3200b)의 나열 방향으로 나열된 제 1 수용 공간(3110a) 및 제 2 수용 공간(3110b)을 포함한다. 제 1 수용 공간(3110a)은 제 1 연통구(2110a)가 위치된 방향 즉, 상측이 개구된 형상이고, 제 2 수용 공간(3110b)은 제 2 연통구(2110b)가 위치된 방향 즉, 하측이 개구된 형상이다.
또한, 바디(3100)에는 제 1 유로(5400)와 제 1 및 제 2 수용 공간(3110a, 3110b)을 연결하는 홀(3120)이 마련되어 있다. 즉, 홀(3120)의 일단은 전후진 이동부(5200)에 마련된 제 1 유로에 연결되고, 홀(3120)의 타단은 제 1 및 제 2 수용 공간(3110a, 3110b)과 연결된다. 보다 구체적으로 홀(3120)은, 일단이 제 1 유로(5400)에 연결되도록 바디(3100)를 관통하도록 마련된 제 1 홀(3120a) 및 바디(3100)에 마련되며, 제 1 홀(3120a)로부터 제 1 수용 공간(3110a)이 위치된 방향 및 제 2 수용 공간(3110b)이 위치된 방향으로 분기된 제 2 홀(3120b)을 포함한다. 여기서, 제 1 홀(3120a)은 제 1 유로(5400)의 연장 방향 즉, 수평 방향으로 연장된 형상일 수 있고, 제 2 홀(3120b)은 제 1 홀(3120a)과 교차 또는 직교하는 방향 즉, 상하 방향으로 연장된 형상일 수 있다.
따라서, 제 1 및 제 2 홀(3120a, 3120b)을 통해 제 1 및 제 2 수용 공간(3110a, 3110b)으로 유체가 공급되면, 공급된 유체에 의해 제 1 차단부(3200a)가 제 1 연통구(2110a) 방향으로 이동 즉, 상승하고, 제 2 차단부(3200b)가 제 2 연통구(2110b) 방향으로 이동 즉, 하강한다. 이에, 제 2 이송관(320)과 제 1 연통구(2110a) 간이 폐쇄되고, 주입관(330)과 제 2 연통구(2110b) 간이 폐쇄된다. 이에 따라, 제 2 이송관(320), 밸브 하우징(2000) 및 주입관(330)이 상호 폐쇄된다.
반대로, 제 1 및 제 2 수용 공간(3110a, 3110b)의 유체가 제 1 및 제 2 홀(3120a, 3120b)을 통해 배기되면, 제 1 차단부(3200a)가 제 2 차단부(3200b) 방향으로 이동 즉, 하강하고, 제 2 차단부(3200b)가 제 1 차단부(3200a) 방향으로 이동 즉, 상승한다. 이에, 제 2 이송관(320)과 제 1 연통구(2110a) 간이 연통되고, 주입관(330)과 제 2 연통구(2110b)가 연통된다.
제 1 차단부(3200a)는 바디(3100)에 마련된 제 1 수용 공간(3110a) 내부에 수용이 가능하며, 제 1 수용 공간(3110a)으로 유입 및 배기되는 유체에 의해 이동이 가능한 제 1 구동 부재(3210a), 제 1 구동 부재(3210a)에 연결되어 제 1 연통구(2110a)가 위치된 방향과 그 반대 방향으로 이동이 가능한 제 1 차단 부재(3220a), 제 1 구동 부재(3210a)와 제 1 차단 부재(3220a) 사이를 연결하도록 설치되며, 탄성력을 가지는 제 1 탄성 부재(3230a)를 포함한다.
제 1 구동 부재(3210a)는 제 1 수용 공간(3110a) 내부에 위치된 제 1 승하강대(3211a) 및 일단이 제 1 승하강대(3211a)에 연결되고 타단이 제 1 차단 부재(3220a)에 연결된 제 1 지지축(3212a)를 포함한다.
제 1 승하강대(3211a)는 제 1 수용 공간(3110a)을 2개의 공간으로 분할하도록 상기 제 1 수용 공간(3110a) 내에 수용 설치될 수 있다. 보다 구체적으로 제 1 수용 공간(3110a)을 제 1 차단부(3200a)와 제 1 연통구(2110a)가 나열된 방향으로 2개의 공간으로 분할하도록 제 1 승하강대(3211a)가 마련될 수 있다. 이를 위해, 제 1 승하강대(3211a)는 제 1 차단부(3200a)와 제 1 연통구(2110a)가 나열된 방향과 교차 또는 직교하는 방향(즉, 수평 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 승하강대(3211a)는 그 외측면이 제 1 수용 공간(3110a)의 내측면과 접하도록 또는 밀착되도록 설치될 수 있다.
제 1 탄성 부재(3230a)는 일단이 제 1 승하강대(3211a)에 연결되고, 타단이 제 1 차단 부재(3220a)에 연결되며, 신장 및 수축이 가능하고, 복원력을 가지는 수단으로, 예컨대 스프링(spring) 일 수 있다.
제 1 차단 부재(3220a)는 제 1 구동 부재(3210a) 보다 구체적으로, 제 1 지지축(3212a) 상부에 장착되며, 상기 제 1 구동 부재(3210a)의 이동에 따라 제 1 연통구(2110a) 방향으로 상승하거나, 그 반대 방향으로 하강한다.
실시예에 따른 제 1 차단 부재(3220a)는 외부로부터 가해지는 힘에 따라 압축 및 신장이 가능한 수단일 수 있다. 이러한 제 1 차단 부재(3220a)는 제 1 지지축(3212a)에 연결된 제 1 지지대(3221a), 제 1 지지대(3221a)로부터 제 1 연통구(2110a) 방향 또는 상측으로 이격 배치된 제 1 차단판(3223a) 및 제 1 지지대(3221a)와 제 1 차단판(3223a) 사이를 연결하며 신축 가능한 제 1 신축 부재(3222a)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 신축 부재(3222a)는 벨로우즈를 포함하는 수단일 수 있다.
또한, 제 1 차단 부재(3220a)는 제 1 연통구(2110a)를 향하는 제 1 차단판(3223a)의 일면 즉, 상부면에 장착된 오링(3224a)을 포함할 수 있다. 이때, 오링(3224a)은 복수개로 마련될 수 있고, 제 1 차단판(3223a)의 상부면에 있어서, 제 1 연통구(2110a)의 주변에 위치하도록 설치될 수 있다. 즉, 제 1 차단판(3223a)이 제 1 연통구(2110a)를 폐쇄할 때, 오링(3224a)이 상기 제 1 연통구(2110a)의 주변벽에 해당하는 밸브 하우징(2000) 내 상부벽에 접할 수 있도록 위치될 수 있다.
제 2 차단부(3200b)는 상술한 제 1 차단부(3200a)와 유사 또는 동일한 구성 및 형상을 갖는다. 즉, 제 2 차단부(3200b)는 제 2 수용 공간(3110b) 내부에 수용 가능하며, 제 2 수용 공간(3110b)으로 유입 및 배기되는 유체에 의해 이동이 가능한 제 2 구동 부재(3210b), 제 2 구동 부재(3210b)에 연결되어 제 2 연통구(2110b)가 위치된 방향과 그 반대 방향으로 이동이 가능한 제 2 차단 부재(3220b), 제 2 구동 부재(3210b)와 제 2 차단 부재(3220b) 사이를 연결하도록 설치되며, 탄성력을 가지는 제 2 탄성 부재(3230b)를 포함한다.
제 2 구동 부재(3210b)는 제 2 수용 공간(3110b) 내부에 위치된 제 2 승하강대(3211b) 및 일단이 제 2 승하강대(3211b)에 연결되고 타단이 제 2 차단 부재(3220b)에 연결된 제 2 지지축(3212b)을 포함한다
제 2 승하강대(3211b)는 제 2 수용 공간(3110b)을 제 2 차단부(3200b)와 제 2 연통구(2110b)가 나열된 방향으로 2개의 공간으로 분할하도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 제 2 승하강대(3211b)는 제 2 차단부(3200b)와 제 2 연통구(2110b)가 나열된 방향과 교차 또는 직교하는 방향(즉, 수평 방향)으로 연장 형성되고, 제 2 승하강대(3211b)는 그 외측면이 제 2 수용 공간(3110b)의 내측면과 접하도록 또는 밀착되도록 설치될 수 있다.
제 2 탄성 부재(3230b)는 일단이 제 2 승하강대(3211b)에 연결되고, 타단이 제 2 차단 부재(3220b)에 연결되며, 신장 및 수축이 가능하고, 복원력을 가지는 수단으로, 예컨대 스프링(spring) 일 수 있다.
제 2 차단 부재(3220b)는 제 2 지지축(3212b) 하부에 장착되며, 상기 제 2 구동 부재(3210b)의 이동에 따라 제 2 연통구(2110b) 방향으로 하강하거나, 그 반대 방향으로 상승한다.
실시예에 따른 제 2 차단 부재(3220b)는 외부로부터 가해지는 힘에 따라 압축 및 신장이 가능한 수단으로, 제 2 지지축(3212b)에 연결된 제 2 지지대(3221b), 제 2 지지대(3221b)로부터 제 2 연통구(2110b) 방향 또는 하측으로 이격 배치된 제 2 차단판(3223b) 및 제 2 지지대(3221b)와 제 2 차단판(3223b) 사이를 연결하며, 신축 가능한 제 2 신축 부재(3222b)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 신축 부재(3222b)는 벨로우즈를 포함하는 수단일 수 있다.
또한, 제 2 차단 부재(3220b)는 제 2 연통구(2110b)를 향하는 제 2 차단판(3223b)의 일면 즉, 하부면에 장착된 오링(3224b)을 포함할 수 있다. 이때, 오링(3224b)은 복수개로 마련될 수 있고, 제 2 차단판(3223b)의 하부면에 있어서, 제 2 연통구(2110b)의 주변에 위치하도록 설치될 수 있다. 즉, 제 2 차단판(3223b)이 제 2 연통구(2110b)를 폐쇄할 때, 오링(3224b)이 상기 제 2 연통구(2110b)의 주변벽에 해당하는 밸브 하우징(2000) 내 하부벽에 접할 수 있도록 위치될 수 있다.
이하에서는 제 1 및 제 2 구동 부재(3210a, 3210b)의 동작에 따른 제 1 및 제 2 차단 부재(3220a, 3220b)의 동작에 대해 설명한다.
바디(3100) 내부로 유체가 공급되면, 제 1 구동 부재(3210a)가 제 1 연통구(2110a) 방향으로 상승하고, 제 2 구동 부재(3210b)가 제 2 연통구(2110b) 방향으로 하강한다. 다른 말로 하면, 제 1 구동 부재(3210a)와 제 2 구동 부재(3210b)가 상호 멀어지도록 이동한다. 이에, 제 1 구동 부재(3210a)에 연결된 제 1 차단 부재(3220a)가 제 1 연통구(2110a) 방향으로 상승하고, 제 2 구동 부재(3210b)에 연결된 제 2 차단 부재(3220b)가 제 2 연통구(2110b) 방향으로 하강한다. 이때, 제 1 차단 부재(3220a)의 상승 및 제 2 차단 부재(3220b)의 하강 동작은 동시에 일어날 수 있다.
여기서, 제 1 차단 부재(3220a)가 제 1 연통구(2110a) 방향으로 상승 이동하거나, 제 2 차단 부재(3220b)가 제 2 연통구(2110b) 방향으로 하강 이동하는 동작을 '전진' 이동으로 정의할 수 있다.
이러한 제 1 및 제 2 차단 부재(3220a, 3220b)의 전진 이동에 의해 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b) 각각이 폐쇄된다. 즉, 제 1 차단 부재(3220a)의 제 1 차단판(3223a)에 의해 제 1 연통구(2110a)가 폐쇄되고, 제 2 차단 부재(3220b)의 제 2 차단판(3223b)에 의해 제 2 연통구(2110b)가 폐쇄된다.
이때, 제 1 및 제 2 차단판(3223a, 3223b)이 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)에 비해 큰 면적을 가지도록 마련될 수 있다. 그리고, 밸브 하우징(2000)의 내벽면 중 제 1 연통구(2110a) 주변벽에 해당하는 상부벽에 제 1 차단판(3223a)이 말착되고, 제 2 연통구(2110b) 주변벽에 해당하는 하부벽에 제 2 차단판(3223b)이 밀착되도록 제 1 밸브(3000)가 동작하면, 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)가 폐쇄된다.
반대로, 바디(3100) 내부의 유체를 배기시키면, 제 1 구동 부재(3210a)가 제 2 연통구(2110b) 방향으로 하강하고, 제 2 구동 부재(3210b)가 제 1 연통구(2110a) 방향으로 상승한다. 다른 말로 하면, 제 1 구동 부재(3210a)와 제 2 구동 부재(3210b)가 상호 가까워지도록 이동한다. 이에, 제 1 차단 부재(3220a)가 제 2 연통구(2110b) 방향으로 하강하고, 제 2 차단 부재(3220b)가 제 1 연통구(2110a) 방향으로 상승한다.
여기서, 제 1 차단 부재(3220a)가 제 2 연통구(2110b) 방향으로 하강 이동하거나, 제 2 차단 부재(3220b)가 제 1 연통구(2110a) 방향으로 상승 이동하는 동작을 '후진' 이동으로 정의할 수 있다.
이러한, 제 1 및 제 2 차단 부재(3220a, 3220b)의 후진 이동에 의해 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b) 각각이 개방된다. 즉, 제 1 차단판(3223a)이 제 1 연통구(2110a)로부터 이격되고, 제 2 차단판(3223b)이 제 2 연통구(2110b)로부터 이격됨에 따라, 상기 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)가 개방된다.
상술한 바와 같은 제 1 밸브(3000)는 제 1 가스를 제 1 이송관(310) 및 주입관(330)을 통해 가스 분사부(20)로 공급할 때, 상기 주입관(330)과 제 2 이송관(320) 간을 폐쇄한다. 이에, 가스 분사부(20)로 제 1 가스가 공급되는 동안에, 제 1 가스가 밸브 하우징(2000) 및 제 2 이송관(320)으로 유입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
따라서, 기판 처리 장치(A)의 세정을 위해, 제 2 가스를 제 2 이송관(320) 및 밸브 하우징(2000)을 통과시킬 때, 제 2 이송관(320) 및 밸브 하우징(2000)에서 제 1 가스와 제 2 가스의 반응에 의한 파티클 부산물 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
이는, 제 1 가스를 기판 처리 장치(A)로 공급할 때, 제 1 밸브(3000)를 이용하여 제 1 가스가 밸브 하우징(2000) 및 제 2 이송관(320)으로 유입되는 것을 차단함에 따라, 제 2 가스를 기판 처리 장치(A)로 공급할 때, 밸브 하우징(2000) 및 제 2 이송관(320) 내에 제 1 가스가 잔류하지 않거나, 억제되기 때문이다.
제 2 밸브(4000)는 제 2 가스가 구동 장치(5000)로 유입되는 것을 차단하는 수단으로, 제 1 방향을 기준으로 제 1 밸브(3000)의 양 측부 중, 전후진 이동부(5200)와 반대에 위치되도록 제 1 밸브(3000)에 연결된다. 다른 말로 하면, 전후진 이동부(5200)에 의해 제 1 밸브(3000)가 전진 이동하는 방향에 있어서, 제 1 밸브(3000)의 전방에 위치되도록 상기 제 1 밸브(3000)에 제 2 밸브(4000)가 연결된다.
보다 구체적으로, 제 2 밸브(4000)는 제 1 밸브(3000)의 전방에 위치되도록 바디(3100)에 연결된 차단 몸체(4100) 및 차단 몸체(4100)의 내부를 관통하도록 마련되며, 냉매가 순환하는 냉매 유로(4120)를 포함한다.
또한, 제 2 밸브(4000)는 제 1 개방부(2120)를 향하는 차단 몸체(4100)의 후면에 장착된 오링(4130)을 포함할 수 있다. 이때, 오링(4130)은 복수개로 마련될 수 있고, 차단 몸체(4100)의 후면에 있어서, 제 1 개방부(2120)의 주변에 위치하도록 설치될 수 있다. 즉, 차단 몸체(4100)가 제 1 개방부(2120)를 폐쇄할 때, 오링(4130)이 상기 제 1 개방부(2120)의 주변벽에 해당하는 밸브 하우징(2000) 내 측벽에 접할 수 있도록 위치될 수 있다.
차단 몸체(4100)는 제 1 개방부(2120)와 대응하는 형상인 것이 바람직하며, 예컨대, 플레이트(plate) 형상일 수 있다. 그리고, 차단 몸체(4100)는 제 1 개방부(2120)를 폐쇄할 수 있도록 제 1 개방부(2120)와 동일하거나, 그 보다 큰 면적을 가지도록 마련될 수 있다. 또한, 차단 몸체(4100)는 내부식성이 높은 금속, 예컨대 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.
냉매 유로(4120)는 차단 몸체(4100)를 냉각시키기 위한 수단으로, 차단 몸체(4100)의 내부에 마련된다. 여기서 냉매 유로(4120)의 일단은 냉매가 유입되는 유입구이고, 타단은 순환된 냉매가 배출되는 배출구이다. 보다 구체적으로, 냉매 유로(4120)의 일단은 제 2 유로(5500)를 구성하는 공급 유로(5510)의 타단과 연결되고, 냉매 유로(4120)의 타단은 회수 유로(5520)의 타단과 연결될 수 있다.
이러한 제 2 밸브(4000)는 상술한 바와 같이, 기판 처리 장치(A)로 제 2 가스를 공급할 때, 구동 장치(5000)로 제 2 가스가 유입되는 것을 차단하기 위해, 제 1 개방부(2120)를 폐쇄한다. 즉, 구동부(5300)를 동작시켜 전후진 이동부(5200)를 후진시키면, 이에 연결된 제 1 밸브(3000) 및 제 2 밸브(4000)가 구동 하우징(5100) 방향으로 후진한다. 이때, 제 2 밸브(4000)가 밸브 하우징(2000) 내에서 제 1 개방부(2120)를 폐쇄하도록 제 1 및 제 2 밸브(3000, 4000)를 후진 이동시킨다. 즉, 제 1 밸브(3000)를 밸브 하우징(2000) 밖에 위치되도록 하고, 제 1 개방부(2120)를 향하는 제 2 밸브(4000)의 후면이 제 1 개방부(2120)를 폐쇄하도록 후진시킨다. 이때, 밸브 하우징(2000)의 내벽면 중 제 1 개방부(2120)의 주변벽에 제 2 밸브(4000)의 후면이 밀착 또는 접하도록 후진시킨다. 이에, 구동 장치(5000)의 구동 하우징(5100)과 밸브 하우징(2000) 간이 폐쇄된다.
따라서, 제 2 이송관(320)과 주입관(330)을 상호 연통시켜 제 2 가스를 기판 처리 장치(A)로 공급할 때, 제 2 밸브(4000)에 의해 밸브 하우징(2000)과 구동 하우징(5100) 간이 폐쇄됨에 따라, 제 2 가스가 구동 장치(5000)로 유입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에, 구동 장치(5000)가 제 2 가스에 의해 부식되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
한편, 제 2 가스 공급부(200)로부터 제공된 이온화된 세정 가스 즉, 제 2 가스는 100℃ 이상의 고온 예컨대 700℃의 고온 상태이다. 이러한 고온의 제 2 가스가 밸브 하우징(2000)을 통과할 때, 열에 의해 제 2 밸브(4000)가 손상될 수 있다.
따라서, 실시예에서는 상술한 바와 같이 냉매 유로(4120)를 구비하도록 제 2 밸브(4000)를 마련하여, 제 2 가스가 밸브 하우징(2000)을 통과하여 기판 처리 장치(A)로 공급될 때, 제 2 밸브(4000)를 냉각시킨다. 즉, 공급 유로(5510)의 일단으로 냉매 예컨대 냉각수를 공급하면, 냉매는 공급 유로(5510)를 따라 흘러, 제 2 밸브(4000)의 차단 몸체(4100)에 마련된 냉매 유로(4120)의 일단을 통해 내부로 유입된다. 이후 유입된 냉매는 냉매 유로(4120)의 연장 방향을 따라 이동하면서 차단 몸체(4100)를 쿨링 또는 냉각시킨다. 그리고 냉매 유로(4120)를 따라 이동한 냉매는 상기 냉매 유로(4120)의 타단을 통해 배출되어 회수 유로(5520)를 따라 이송한 후, 상기 회수 유로(5520)의 일단을 통해 외부로 배출된다.
이렇게, 밸브 하우징(2000)을 통과하도록 기판 처리 장치(A)로 고온의 제 2 가스를 공급할 때, 제 2 밸브(4000)를 냉각시킴에 따라, 고온의 열에 의한 제 2 밸브(4000)의 손상을 억제 또는 방지할 수 있다. 즉, 열에 의해 차단 몸체(4100) 및 이에 연결된 오링(4130)의 열화, 열팽창에 의한 변형, 표면이 부식되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
그리고, 냉각되고 있는 제 2 밸브(4000)에 의해 밸브 하우징(2000)의 열이 구동 장치(5000)로 전달되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 구동 장치(5000)의 구성들의 열화, 열팽창에 의한 변형, 표면 부식 등을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 6은 밸브 하우징을 통과하도록 세정 가스를 공급할 때, 제 2 밸브로 냉매를 순환시켜 냉각시킨 제 1 실험예와, 그렇지 않은 제 2 실험예에 따른 실험 결과를 나타난 그래프이다.
도 6에서 제 1 측정 위치(m1)는 제 2 밸브(4000)의 차단 몸체(4100), 제 2 측정 위치(m2)는 밸브 하우징(2000), 제 3 측정 위치(m3)는 제 1 밸브(3000)의 바디(3100), 제 4 측정 위치(m4)는 구동 몸체(5310) 내부에 위치하는 구동체(5320)이다.
실험을 위하여, 제 1 및 제 2 실험예 모두 밸브 하우징(2000)을 통과하는 세정 가스의 온도가 500℃로 동일하게 하였고, 상술한 바와 같은 동일한 제 1 내지 제 4 측정 위치(m1 내지 m4)에서 온도를 측정하였다.
도 6을 참조하면, 제 2 밸브(4000)를 냉각시킨 제 1 실험예와 그렇지 않은 제 2 실험예를 비교하면, 제 1 내지 제 4 측정 위치(m1 내지 m4) 모두에서 제 1 실험예의 온도가 현저히 낮음을 알 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작 및 기판 처리 방법에 대해 설명한다.
먼저, 챔버(10) 내부에 기판(S)을 장입시키고, 기판 지지부(30) 상에 안착시킨다. 기판(S)은 반도체, 액정 디스플레이 장치(LCD), 유기발광장치(OLED)에 적용되는 웨이퍼, 유리(glass) 및 필름(film) 중 어느 하나일 수 있다.
챔버(10)로 기판(S)이 장입되면, 기판 처리 공정 예컨대, 박막 증착을 위한 제 1 가스를 공급한다. 이를 위해, 먼저 밸브 장치(1000)를 동작시켜 도 2 및 도 4와 같이 제 2 이송관(320)과 주입관(330) 간을 폐쇄한다. 즉, 구동 몸체(5310)에 마련된 제 1 통로(5311)로 유체 예컨대 에어(air)를 공급한다. 제 1 통로(5311)로 공급된 에어는 구동 몸체(5310) 내부로 유입되며, 유입된 에어에 의해 구동체(5320)의 로드(5321)에 미는 힘이 작용한다. 즉, 로드(5321)의 후방으로 유입된 에어에 의해 상기 로드(5321)에 구동 하우징(5100) 방향으로의 전진 이동력이 가해지며, 이에 구동체(5320) 전체가 구동 하우징(5100)으로 전진한다.
따라서, 구동체(5320)에 연결된 전후진 이동부(5200)와 이에 연결된 제 1 밸브(3000) 및 제 2 밸브(4000)가 전진한다. 이때, 구동 하우징(5100)의 제 2 개방부(5110) 및 밸브 하우징(2000)의 제 1 개방부(2120) 중 적어도 하나의 내부에 위치하고 있던 제 1 밸브(3000)가 밸브 하우징(2000) 내부로 전진 이동한다. 그리고, 제 1 밸브(3000)가 밸브 하우징(2000)의 제 1 연통구(2110a)와 제 2 연통구(2110b) 사이에 위치하도록 전진 이동시킨다.
다음으로, 구동부(5300)의 제 3 통로(5313)로 유체 예컨대 에어를 공급한다. 제 3 통로(5313)로 유입된 에어는 구동체(5320) 및 전후진 이동부(5200)에 마련된 제 1 유로(5400)를 따라 이송된 후, 제 1 밸브(3000)의 바디(3100)에 마련된 제 1 및 제 2 홀(3120a, 3120b)을 통해 제 1 및 제 2 수용 공간(3110a, 3110b)으로 공급된다.
이렇게, 제 1 및 제 2 수용 공간(3110a, 3110b)으로 공급된 에어에 의해, 제 1 및 제 2 차단부(3200a, 3200b)가 밀려 나간다. 즉, 제 1 차단 부재(3220a)가 제 1 연통구(2110a)를 향해 상승하고, 제 2 차단 부재(3220b)가 제 2 연통구(2110b)를 향해 하강한다. 이에, 제 1 및 제 2 연통구(2110b)가 제 1 및 제 2 차단부(3200a, 3200b)의 제 1 및 제 2 차단판(3223a, 3223b)에 의해 폐쇄되고, 이에 따라 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 이송관(320)과 주입관(330) 간이 폐쇄된다.
이후, 제 1 가스 공급부(100)를 통해 NH3, SiH4 PH4 중 어느 하나의 제 1 가스(이하, 공정 가스)를 제 1 이송관(310)으로 공급한다. 공정 가스는 제 1 이송관(310) 및 주입관(330)을 거쳐 챔버(10) 내 가스 분사부(20)로 공급되어, 기판(S)을 향해 분사된다. 이렇게 공정 가스가 기판(S)을 향해 분사됨에 따라, 기판(S)에 예컨대 박막을 증착하는 기판 처리 공정이 실시된다.
이렇게, 기판 처리 장치(A)로 공정 가스를 분사하는 동안, 공정 가스가 제 2 이송관(320) 및 밸브 장치(1000)로 유입되는 것이 차단된다. 다른 말로 하면, 공정 가스가 제 2 이송관(320) 및 밸브 장치(1000)로 역류하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이는, 제 1 밸브(3000)가 제 2 이송관(320)과 주입관(330) 간이 연통되지 않도록 폐쇄하고 있기 때문이다.
기판 처리 공정이 종료되면, 챔버(10) 내부 및 챔버(10) 내부에 설치된 부품들을 세정하는 공정을 실시한다.
이를 위해, 먼저 밸브 장치(1000)를 동작시켜 제 2 이송관(320)과 주입관(330)을 연통시킨다. 즉, 제 3 통로(5313)로의 에어의 공급을 차단하고, 제 3 통로(5313)를 통해 에어가 배기되도록 한다. 이에, 제 1 밸브(3000)의 제 1 및 제 2 수용 공간(3110a, 3110b)으로 유입되었던 에어가 제 1 및 제 2 홀(3120a, 3120b)과 제 1 유로(5400)를 따라 배기된다. 이에, 제 1 밸브(3000)의 제 1 차단 부재(3220a) 및 제 2 차단 부재(3220b)에 가해지고 있는 가압력이 해제됨에 따라, 제 1 차단 부재(3220a)가 하강하고, 제 2 차단 부재(3220b)가 상승한다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 연통구(2110a, 2110b)가 개방된다.
다음으로, 로드(5321)의 전방에 위치된 제 2 통로(5312)로 유체 예컨대, 에어를 공급하면, 공급된 에어가 로드(5321)를 후방으로 밀게된다. 이에, 구동체(5320) 전체가 후진하고, 상기 구동체(5320)에 연결된 전후진 이동부(5200)가 구동부 방향으로 압축되면서 후진한다. 따라서, 도 3 및 도 5와 같이 전후진 이동부(5200)에 연결된 제 1 밸브(3000) 및 상기 제 1 밸브(3000)에 연결된 제 2 밸브(4000)가 후진한다.
제 1 및 제 2 밸브(3000, 4000)를 후진시키는데 있어서, 제 2 밸브(4000)의 후방에 위치된 제 1 밸브(3000)가 밸브 하우징(2000) 밖에 위치하고, 상기 제 2 밸브(4000)가 밸브 하우징(2000) 내에서 제 1 개방부(2120)를 폐쇄하도록 후진 이동시킨다. 즉, 제 2 밸브(4000)가 제 1 개방부(2120)에 비해 큰 경우, 제 2 밸브(4000)의 후면이 제 1 개방부(2120)의 주변벽인 밸브 하우징(2000)의 내벽면과 접하도록 후진시킨다. 다른 예로, 제 2 밸브(4000)가 제 1 개방부(2120) 내부로 삽입이 가능한 크기인 경우, 제 2 밸브(4000)가 제 1 개방부(2120) 내부로 삽입되도록 후진시킨다.
이에 따라, 제 2 이송관(320)과 주입관(330)이 상호 연통되고, 밸브 하우징(2000)과 구동 장치(5000) 간이 폐쇄된다.
그리고, 후진 이동에 의해 구동체(5320)의 제 1 샤프트(5322)가 구동 몸체(5310) 밖으로 돌출되면, 제 1 유로(5400)의 일단을 통해 에어가 배기된다.
이후, 제 2 가스 공급부(200)를 통해 제 2 이송관(320)으로 세정을 위한 제 2 가스(이하, 세정 가스)를 공급한다. 제 2 가스 공급부(200)에서는 NF3, C2F6, ClF3, CF4 중 어느 하나를 이온화시켜 제 2 이송관(320)으로 이온화된 F(fluorine) 가스인 세정 가스를 공급한다.
제 2 이송관(320)으로 공급된 세정 가스는 밸브 하우징(2000) 및 주입관(330)을 거쳐 챔버(10) 내 가스 분사부(20)로 공급된 후, 챔버(10) 내부로 분사된다. 이에, 챔버(10) 내부 및 상기 챔버(10) 내부에 설치된 기판 지지부(30) 등의 부품들이 세정된다.
이렇게 세정 가스가 기판 처리 장치(A)로 공급되는 동안, 제 2 밸브(4000)가 밸브 하우징(2000)과 구동 하우징(5100) 간을 폐쇄하고 있기 때문에, 세정 가스는 구동 하우징(5100)으로 유입되지 않는다. 따라서, 세정 가스의 유입에 의해 구동 장치(5000)가 부식되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이, 기판 처리 공정시에 제 1 밸브를 통해 공정 가스가 제 2 이송관(320) 및 밸브 장치(1000)로 유입되는 것을 억제 또는 방지하였다. 이에, 세정 가스가 제 2 이송관(320), 밸브 하우징(2000)을 통과하도록 이동되더라도, 제 2 이송관(320) 및 밸브 하우징(2000) 내에서 공정 가스와 세정 가스 간의 반응이 억제 또는 방지되며, 이로 인한 불순물 생성을 억제 또는 방지된다.
또한, 세정 가스가 기판 처리 장치(A)로 공급되는 동안, 제 2 밸브(4000)로 냉매 예컨대 냉각수를 순환시켜, 상기 제 2 밸브(4000)를 냉각시킨다. 이에, 제 2 밸브의 차단 몸체(4100), 오링(4130) 등이 고온의 세정 가스에 의해 손상되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 그리고, 냉각되고 있는 제 2 밸브(4000)에 의해 밸브 하우징(2000)의 열이 구동 장치(5000)로 전달되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 구동 장치(5000)의 구성들의 열화, 열팽창에 의한 변형, 표면 부식 등을 억제 또는 방지할 수 있다.
A : 기판 처리 장치 B: 가스 공급 장치
310: 제 1 이송관 320: 제 2 이송관
330: 주입관 1000: 밸브 장치
2000: 밸브 하우징 3000: 제 1 밸브
3100: 바디 3200a: 제 1 차단부
3200b: 제 2 차단부 4000: 제 2 밸브
5000: 구동 장치 5100: 구동 하우징
5200: 전후진 이동부 5300: 구동부
5310: 구동 몸체 5320: 구동체
5400: 제 1 유로 5500: 제 2 유로

Claims (19)

  1. 제 1 가스 이송 경로와 제 2 가스 이송 경로 사이에 위치되고, 내부 공간을 가지며, 상기 제 2 가스 이송 경로와 연통 가능한 제 1 연통구 및 상기 제 1 연통구와 대향하는 위치에 마련된 제 2 연통구가 구비된 밸브 하우징;
    상기 제 1 및 제 2 연통구를 폐쇄 또는 개방하도록, 상기 밸브 하우징 내에서 상기 제 1 연통구와 제 2 연통구가 위치된 방향 및 그 반대 방향으로 동작 가능하며, 제 1 연통구와 제 2 연통구가 나열된 방향과 교차하는 방향으로 전후진 이동이 가능한 제 1 밸브;
    상기 제 1 밸브 및 밸브 하우징의 후방에 위치하도록, 상기 제 1 밸브에 연결되어, 상기 제 1 밸브로 전후진 구동력을 제공하는 구동 장치; 및
    상기 제 1 밸브의 전방에 위치되도록 상기 제 1 밸브에 연결되어, 상기 밸브 하우징과 상기 구동 장치 간을 개방 또는 폐쇄하도록 상기 밸브 하우징 내에서 상기 제 1 밸브와 함께 전후진 이동이 가능한 제 2 밸브;
    를 포함하는 밸브 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 장치는,
    상기 밸브 하우징의 후방에 위치되도록 상기 밸브 하우징에 연결되며, 상기 밸브 하우징과 연통 가능한 구동 하우징; 및
    상기 구동 하우징의 후방에 위치되어, 상기 제 1 밸브로 전후진 구동력을 제공하는 구동부;
    를 포함하고,
    상기 밸브 하우징 중 상기 구동 하우징과 대향하는 단부에 제 1 개방부가 마련되며,
    상기 구동 하우징 중 상기 제 1 개방부와 마주하는 단부에 상기 제 2 개방부가 마련되고,
    상기 제 2 밸브는 상기 밸브 하우징과 상기 구동 하우징 간을 폐쇄하도록 상기 제 1 개방부를 폐쇄하는 밸브 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동 장치는 상기 구동 하우징 내부에서 상기 구동부와 상기 제 1 밸브를 연결하도록 설치되어, 상기 구동부의 동작에 따라 전후진 이동이 가능한 전후진 이동부를 포함하는 밸브 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 밸브는,
    상기 제 1 개방부와 대응하는 형상으로 마련되어, 상기 제 1 밸브에 연결된 차단 몸체; 및
    상기 차단 몸체의 내부에 마련되며, 냉매의 순환이 가능한 냉매 유로;
    를 포함하는 밸브 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 2 밸브는 제 1 밸브 또는 제 1 개방부를 향하는 상기 차단 몸체의 후면에 장착된 오링을 포함하는 밸브 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 밸브는,
    상기 제 1 연통구와 제 2 연통구가 나열된 방향으로 나열 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 연통구 각각을 폐쇄 또는 개방하도록 상기 제 1 및 제 2 연통구가 위치된 방향 및 그 반대 방향으로 승하강이 가능한 제 1 및 제 2 차단부;
    상기 제 1 차단부와 제 2 차단부 사이를 연결하도록 설치되며, 상기 제 1 및 제 2 차단부 각각을 승하강 시킬 수 있는 유체의 수용 및 배기가 가능한 바디;
    를 포함하는 밸브 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 바디에는 상기 제 1 차단부의 적어도 일부와 유체의 수용이 가능하며, 상기 제 1 연통구가 위치된 방향으로 개구된 제 1 수용 공간 및 상기 제 2 차단부의 적어도 일부와 유체의 수용이 가능하며, 상기 제 2 연통구가 위치된 방향으로 개구된 제 2 수용 공간이 마련되며,
    상기 구동 장치는 제 1 및 제 2 수용 공간 각각으로 유체를 공급하는 제 1 유로를 포함하는 밸브 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1 차단부는 상기 바디의 제 1 수용 공간 내부로 유입되는 유체에 의해 상기 제 1 연통구가 위치된 방향으로 상승하거나, 상기 제 1 수용 공간 내 유체의 배기에 의해 상기 제 1 연통구와 반대 위치로 하강하는 제 1 차단 부재를 포함하고,
    상기 제 2 차단부는 상기 바디의 제 2 수용 공간 내부로 유입되는 유체에 의해 상기 제 2 연통구가 위치된 방향으로 하강하거나, 상기 제 2 수용 공간 내 유체의 배기에 의해 상기 제 2 연통구와 반대 위치로 상승하는 제 2 차단 부재를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 차단 부재 각각은 신축 가능한 밸브 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 1 차단부는,
    상기 제 1 차단 부재의 하부에 연결되며, 상기 제 1 수용 공간 내로 유입 및 유입 및 배출되는 유체에 의해 상기 제 1 수용 공간 내에서 승하강이 가능한 제 1 구동 부재; 및
    일단이 상기 제 1 차단 부재에 연결되고, 타단이 상기 제 1 구동 부재에 연결되어, 신축 가능한 제 1 탄성 부재;
    를 포함하고,
    상기 제 2 차단부는,
    상기 제 2 차단 부재의 상부에 연결되며, 상기 제 2 수용 공간 내로 유입 및 배출되는 유체에 의해 상기 제 2 수용 공간 내에서 승하강이 가능한 제 2 구동 부재; 및
    일단이 상기 제 2 차단 부재에 연결되고, 타단이 상기 제 2 구동 부재에 연결되어, 신축 가능한 제 2 탄성 부재;
    를 포함하는 밸브 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1 유로는 상기 구동부 및 전후진 이동부를 관통하도록 마련되어, 상기 제 1 및 제 2 수용 공간과 연결된 밸브 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 구동 장치는 상기 제 2 밸브의 냉매 유로로 냉매를 공급하거나, 냉매를 회수하는 제 2 유로를 포함하고,
    상기 제 2 유로는 상기 구동부, 전후진 이동부 및 바디를 관통하도록 마련되어, 상기 냉매 유로와 연결된 밸브 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 밸브 장치;
    상기 제 1 가스 이송 경로 및 상기 제 1 가스 이송 경로와 교차하는 방향으로 마련된 제 2 가스 이송 경로를 구비하고, 상기 밸브 장치가 장착되는 가스 공급 라인; 및
    상기 가스 공급 라인으로부터 공급된 제 1 가스를 이용하여 기판을 처리하는 챔버를 구비하는 기판 처리 장치;
    를 포함하고,
    상기 기판 처리 장치는 상기 가스 공급 라인으로부터 공급된 제 2 가스를 이용하여 상기 챔버 내부를 세정하는 기판 처리 설비.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 가스 공급 라인은,
    상기 제 1 가스 또는 제 2 가스의 이송이 가능한 주입관;
    상기 주입관의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되어 상기 주입관에 연결되고, 상기 주입관으로 제 1 가스를 공급하는 상기 제 1 가스 이송 경로인 제 1 이송관; 및
    상기 주입관의 연장 방향으로 연장 형성되고, 상기 주입관의 상측에 위치되어 상기 주입관으로 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 이송 경로인 제 2 이송관;
    을 포함하고,
    상기 밸브 장치는 상기 주입관과 제 2 이송관 사이를 연결하도록 설치되며,
    상기 제 1 연통구는 상기 제 2 이송관과 연통 가능하고, 상기 제 2 연통구는 상기 주입관과 연통 가능한 기판 처리 설비.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 2 이송관으로 상기 제 2 가스를 제공하는 가스 공급부를 포함하고,
    상기 가스 공급부는 소스 가스를 이온화시켜 상기 제 2 가스를 생성하는 기판 처리 설비.
  15. 제 1 가스의 이송이 가능한 제 1 이송관과 별도로 마련되며 상기 제 1 가스와 다른 가스인 제 2 가스의 이송이 가능한 제 2 이송관과, 기판 처리 장치의 챔버와 연결된 주입관 사이에 위치된 밸브 하우징 내 제 1 밸브를 동작시켜, 상기 제 2 이송관, 밸브 하우징 및 주입관 간을 차폐하는 과정;
    상기 제 1 이송관 및 주입관을 통해 제 1 가스를 공급하여, 상기 챔버 내부로 상기 제 1 가스를 분사시킴으로써 상기 챔버 내부에 배치된 기판을 처리하는 기판 처리 과정;
    상기 기판 처리 과정이 종료된 후, 상기 제 1 밸브를 동작시켜, 상기 제 2 이송관, 밸브 하우징 및 주입관 간을 연통시키는 과정;
    상기 밸브 하우징의 후방에 위치하도록 상기 제 1 밸브와 연결된 구동 장치 방향으로 상기 제 1 밸브의 전방에 위치된 제 2 밸브를 후진시켜, 상기 밸브 하우징과 구동 장치 간을 폐쇄하는 과정;
    상기 제 2 이송관, 밸브 하우징 및 주입관을 통과하도록 제 2 가스를 이송시켜, 상기 챔버 내부로 제 2 가스를 분사시킴으로써, 상기 챔버 내부를 세정하는 과정;
    을 포함하는 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 밸브 하우징과 구동 장치 간을 폐쇄하는 과정은,
    상기 밸브 하우징 내에서 상기 제 2 밸브를 후진 이동시켜, 상기 구동 장치와 대향하는 상기 밸브 하우징의 단부에 마련된 개방부를 폐쇄하는 과정을 포함하는 처리 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 챔버 내부를 세정하는데 있어서,
    상기 제 2 밸브 내로 냉매를 순환시켜 상기 제 2 밸브를 냉각시키는 처리 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 제 2 이송관으로 제 2 가스를 공급하는데 있어서,
    소스 가스를 이온화시켜 제 2 가스를 생성하고, 생성된 제 2 가스를 상기 제 2 이송관으로 공급하는 처리 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제 2 가스는 100℃ 이상인 처리 방법.




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