KR102386544B1

KR102386544B1 - 밸브 조립체 및 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR102386544B1
Application number: KR1020180089015A
Authority: KR
Inventors: 유광열; 위규용
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2022-04-15
Also published as: KR20200013863A

Abstract

본 발명은 세정 가스의 공급을 조절하는 밸브 조립체를 포함하고 기판을 처리할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 제 1 가스가 유입되는 유입부와 배출되는 배출부가 형성되고, 내부로 상기 제 1 가스가 유동할 수 있도록 상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 중공관부가 형성되는 밸브 하우징과, 상기 배출부를 개폐하는 블레이드와, 상기 블레이드를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 구동부와, 상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동 시 상기 배출부를 밀폐할 수 있도록, 상기 블레이드 하부에 구비되는 실링 부재 및 상기 블레이드가 상기 개방 위치로 구동 시 상기 실링 부재가 상기 제 1 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 밸브 하우징에 형성되어 상기 블레이드 측으로 커튼 가스를 공급하는 제 1 커튼 가스 공급부를 포함할 수 있다.

Description

밸브 조립체 및 기판 처리 장치{Valve assembly and Substrate processing apparatus}

본 발명은 밸브 조립체 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 세정 가스의 공급을 조절하는 밸브 조립체를 포함하고 기판을 처리할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자나 디스플레이 소자 혹은 태양전지를 제조하기 위해서는 진공 분위기의 공정 챔버를 포함하는 기판 처리 장치에서 각종 공정이 수행된다. 예컨대, 챔버 내에 기판을 로딩하고 기판 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 이때, 기판은 챔버 내에 설치된 기판 지지대에 지지되며, 기판 지지대와 대향되도록 기판 지지대의 상부에 설치되는 샤워 헤드를 통해 공정 가스를 기판으로 분사할 수 있다.

한편, 이러한 공정 챔버는 일정 회수 이상의 공정 진행 후 세정될 필요가 있다. 이러한 공정 챔버의 건식 세정 방법으로 공정 챔버에 원격으로 세정 가스를 공급하는 플라즈마 장치가 이용되고 있다. 이러한 세정 가스의 공급은 밸브 조립체를 이용하여 제어되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 밸브 조립체 및 기판 처리 장치는, 공정 챔버로 공급되는 세정 가스를 단속하는 밸브 조립체를 보호할 수 있는 별도의 장치나 구조가 형성되지 않아, 고온의 세정 가스에 의해 밸브 조립체에 형성된 실링 부재의 손상이 유발되는 문제점이 있었다. 이에 따라, 실링 부재 손상에 의한 밸브 조립체의 수명 감소 및 기밀이 유지되지 않아 파티클이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 세정 가스 공급 시 밸브 조립체의 실링 부재가 손상되는 것을 방지할 수 있는 밸브 조립체 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 밸브 조립체가 제공된다. 상기 밸브 조립체는, 제 1 가스가 유입되는 유입부와 배출되는 배출부가 형성되고, 내부로 상기 제 1 가스가 유동할 수 있도록 상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 중공관부가 형성되는 밸브 하우징; 상기 배출부를 개폐하는 블레이드; 상기 블레이드를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 구동부; 상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동 시 상기 배출부를 밀폐할 수 있도록, 상기 블레이드 하부에 구비되는 실링 부재; 및 상기 블레이드가 상기 개방 위치로 구동 시 상기 실링 부재가 상기 제 1 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 밸브 하우징에 형성되어 상기 블레이드 측으로 커튼 가스를 공급하는 제 1 커튼 가스 공급부;를 포함할 수 있다.

상기 밸브 조립체에서, 상기 밸브 하우징은, 상기 유입부와 상기 배출부의 방향이 직각으로 형성될 수 있도록, 직각으로 꺾인 형태의 상기 중공관부가 형성되는 앵글 밸브 형태일 수 있다.

상기 밸브 조립체에서, 제 1 커튼 가스 공급부로 공급되는 상기 커튼 가스를 상기 블레이드의 둘레를 따라 균일하게 확산시킬 수 있도록, 상기 밸브 하우징의 내부에 상기 블레이드를 둘러싸는 중공의 링 형상으로 형성되는 확산 공간부;를 포함하고, 상기 확산 공간부를 통해 확산된 상기 커튼 가스는 상기 중공관부의 내벽에 형성된 복수의 분사홀 또는 복수의 슬릿 노즐을 통해서 상기 블레이드 측으로 분사될 수 있다.

상기 밸브 조립체에서, 상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동하여 상기 배출부를 폐쇄 시 상기 배출부로부터 유입되는 제 2 가스를 차단할 수 있도록, 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는 제 2 커튼 가스 공급부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 공정 챔버; 상기 기판을 지지할 수 있도록 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간에 구비되는 기판 지지대; 상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 샤워 헤드; 상기 샤워 헤드를 통해서 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간으로 세정 가스가 분사될 수 있도록 상기 세정 가스를 공급하는 세정 가스 도관; 상기 세정가스 도관에 연결되어 상기 세정가스 도관을 통해 공급되는 상기 세정 가스를 단속하는 밸브 조립체; 상기 밸브 조립체와 상기 샤워 헤드를 연결하여 상기 샤워 헤드로 상기 세정 가스 또는 공정 가스를 공급하는 공통 도관; 및 상기 밸브 조립체 하류의 상기 공통 도관에 연결되어 상기 공정 가스를 공급하는 공정 가스 도관;을 포함하고, 상기 밸브 조립체는, 상기 세정 가스가 유입되는 유입부와 배출되는 배출부가 형성되고, 내부로 상기 세정 가스가 유동할 수 있도록 상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 중공관부가 형성되는 밸브 하우징; 상기 배출부를 개폐하는 블레이드; 상기 블레이드를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 구동부; 상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동 시 상기 배출부를 밀폐할 수 있도록, 상기 블레이드 하부에 구비되는 실링 부재; 및 상기 블레이드가 상기 개방 위치로 구동 시 상기 실링 부재가 상기 세정 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 밸브 하우징에 형성되어 상기 블레이드 측으로 커튼 가스를 공급하는 제 1 커튼 가스 공급부;를 포함할 수 있다.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 밸브 조립체는, 상기 밸브 하우징의 상기 유입부와 상기 배출부의 방향이 직각으로 형성될 수 있도록, 직각으로 꺾인 형태의 상기 중공관부가 형성되는 앵글 밸브 조립체일 수 있다.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 밸브 조립체는, 상기 제 1 커튼 가스 공급부로 공급되는 상기 커튼 가스를 상기 블레이드의 둘레를 따라 균일하게 확산시킬 수 있도록, 상기 밸브 하우징의 내부에 상기 블레이드를 둘러싸는 중공의 링 형상으로 형성되는 확산 공간부;를 포함하고, 상기 확산 공간부를 통해 확산된 상기 커튼 가스는 상기 중공관부의 내벽에 형성된 복수의 분사홀 또는 복수의 슬릿 노즐을 통해서 상기 블레이드 측으로 분사될 수 있다.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 1 커튼 가스 공급부는, 상기 밸브 하우징에 연결되어 상기 개방 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급할 수 있다.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 밸브 조립체는, 상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동하여 상기 배출부를 폐쇄 시 상기 배출부로부터 유입되는 상기 공정 가스를 차단할 수 있도록, 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는 제 2 커튼 가스 공급부;를 포함할 수 있다.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 2 커튼 가스 공급부는, 상기 밸브 하우징에 연결되어 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급할 수 있다.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 2 커튼 가스 공급부는, 상기 공통 도관의 상기 밸브 조립체와 상기 공정 가스 도관 사이에 연결되어 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급할 수 있다.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 세정 가스 도관을 통하여 상기 공정 챔버로 상기 세정 가스 공급 시 상기 제 1 커튼 가스 공급부를 통해 상기 개방 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스가 공급될 수 있도록 상기 제 1 커튼 가스 공급부를 제어하고, 상기 세정 가스 공급 완료 후 상기 공정 챔버에서 상기 기판의 처리 시, 상기 제 2 커튼 가스 공급부를 통해 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스가 공급될 수 있도록 상기 제 2 커튼 가스 공급부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체 및 기판 처리 장치에 따르면, 세정 가스의 공급을 위해 밸브 조립체의 개방 시 실링 부재가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 밸브 조립체의 폐쇄 시에도 실링 부재 측으로 커튼 가스를 공급함으로써, 공정 중의 파티클 흡착을 방지하고 공정 챔버 진공 영역의 데드 볼륨(Dead Volume)을 최소화할 수 있다.

이에 따라, 고온의 세정 가스에 의해 밸브 조립체에 형성된 실링 부재가 손상되는 것을 방지하여 밸브 조립체의 수명을 증가시킬 수 있고, 공정 중의 파트클 흡착을 방지하고 진공 영역의 데드 볼륨을 최소화함으로써 기판 처리의 품질 및 효율을 증가시킬 수 있는 밸브 조립체 및 기판 처리 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 기판 처리 장치의 밸브 조립체의 실시예들을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1000)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2 내지 도 5는 도 1의 기판 처리 장치(1000)의 밸브 조립체(100, 200, 300)의 실시예들을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1000)는, 밸브 조립체(100)와, 공정 챔버(400)와, 기판 지지대(500)와, 샤워 헤드(600)와, 세정 가스 도관(700)과, 공통 도관(800) 및 공정 가스 도관(900)을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(400)는, 기판(S)을 처리할 수 있는 내부 공간(A)이 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 공정 챔버(400)는, 내부에 원형 형상 또는 사각 형상으로 형성되는 내부 공간(A)이 형성되어, 내부 공간(A)에 설치된 기판 지지대(500)에 지지되는 기판(S) 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 또한, 공정 챔버(400)의 일측면에는 기판(S)을 내부 공간(A)으로 로딩 또는 언로딩할 수 있는 게이트(G)가 형성될 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(500)는, 기판(S)을 지지할 수 있도록 공정 챔버(400)의 내부 공간(A)에 구비되어 공정 챔버(400)의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 기판 지지대(500)는, 기판(S)을 지지할 수 있는 서셉터나 테이블 등의 기판 지지 구조체일 수 있다.

이때, 기판 지지대(500)는, 공정 온도로 가열되어 기판 지지대(500)에 지지되는 기판(S)을 가열시키는 히터를 구비하여, 그 상면에 안착되는 기판(S)을 박막을 증착하는 공정 또는 박막을 식각하는 공정이 가능한 일정온도로 가열 시킬 수 있다. 또한, 기판 지지대(500)는, 공정 가스를 플라즈마화 하기 위한 하부 전극으로의 기능을 할 수도 있다. 또한, 샤워 헤드(600)는, 기판 지지대(500)와 대향되도록 공정 챔버(400)의 상부에 구비되어 기판 지지대(500)를 향해 공정 가스 및 세정 가스 등 각종 처리 가스를 분사할 수 있다.

또한, 공정 가스 공급부는, 공정 가스 공급원(910)으로부터 상기 공정 가스를 공급할 수 있도록, 밸브 조립체(100) 하류의 공통 도관(800)에 연결되어 상기 공정 가스를 공급하는 중공형의 공정 가스 도관(900)일 수 있다. 이에 따라, 상기 공정 가스 공급부는, 공정 가스 도관(900)을 이용하여 상기 공정 가스를 샤워 헤드(600)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 도시되진 않았지만 샤워 헤드(600)의 상부에 가스 공급 블록이 위치되어 제공되는 복수의 상기 공정 가스들을 적절히 혼합시켜 샤워 헤드(600)로 공급할 수 있다. 또한, 공정 가스 도관(900)은, 기판(S)의 성막을 위한 적어도 하나 이상의 공정 가스 공급원(910)과 연결되고, 공급되는 상기 공정 가스의 양을 조절하는 개폐 밸브(920)를 포함할 수 있다.

또한, 세정 가스 공급부는, 세정 가스 공급원(710)으로부터 상기 세정 가스를 공급할 수 있도록, 세정 가스 공급원(710)과 밸브 조립체(100)를 연결하는 중공형의 세정 가스 도관(700)일 수 있다. 더욱 구체적으로, 세정 가스 도관(700)은, 샤워 헤드(600)를 통해서 공정 챔버(400)의 내부 공간(A)으로 상기 세정 가스가 분사될 수 있도록 상기 세정 가스를 공급할 수 있다. 이때, 상기 세정 가스 공급부는, 세정 가스 도관(700)을 통해서 적어도 하나의 세정 가스를 제공하도록 형성될 수 있다. 또한, 세정 가스 공급원(710)은, 세정 가스 도관(700)과 연결되어 상기 세정 가스를 활성화시키기 위한 리모트 플라즈마 유닛(730)을 포함할 수 있다.

이와 같은, 세정 가스 공급원(710) 및 리모트 플라즈마 유닛(730)은, 세정 가스 도관(700)을 따라 상부로부터 순차적으로 배치될 수 있으며, 세정 가스 공급원(710)과 리모트 플라즈마 유닛(730) 사이에 개폐 밸브(720)가 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 개폐 밸브(720)는, 세정 가스 공급원(710)으로부터 제공되는 상기 세정 가스를 선택적으로 리모트 플라즈마 유닛(730)에 제공하는 역할을 수행할 수 있다.

또한, 세정 가스 공급원(710)은 적어도 하나 이상의 상기 세정 가스를 공급할 수 있도록 적어도 하나 이상의 세정 가스 공급원을 포함할 수 있으며, 상기 세정 가스로는 불활성 가스, 예컨대, 질소, 헬륨, 네온 또는 아르곤 가스가 사용될 수 있다. 이때, 리모트 플라즈마 유닛(730)은, 세정 가스 공급원(710)으로부터 공급되는 상기 세정 가스를 활성화시킬 수 있다.

또한, 공통 도관(800)은, 밸브 조립체(100)와 샤워 헤드(600)를 연결하여 샤워 헤드(600)로 상기 세정 가스 또는 공정 가스를 공급할 수 있다. 더욱 구체적으로, 공통 도관(800)은, 밸브 조립체(100)와 샤워 헤드(600)를 연결하는 중공형의 공급관으로 형성되어, 밸브 조립체(100)의 개방 시 밸브 조립체(100)로부터 샤워 헤드(600)로 상기 세정 가스를 공급할 수 있다. 이때, 공통 도관(800)의 중간 부분에 공정 가스 도관(900)이 연결되어, 상기 세정 가스의 미공급 시에는 공정 가스 도관(900)으로부터 공급된 상기 공정 가스를 샤워 헤드(600)로 공급할 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 조립체(100)는, 세정 가스 도관(700)의 단부와 연결되어 세정 가스 도관(700)을 통해 공급되는 상기 세정 가스를 단속할 수 있다.

더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 조립체(100)는, 상기 세정 가스가 유입되는 유입부(11)과 배출되는 배출부(12)가 형성되고, 내부로 상기 세정 가스가 유동할 수 있도록 유입부(11)과 배출부(12)를 연결하는 중공관부(13)가 형성되는 밸브 하우징(10)과, 배출부(12)를 개폐하는 블레이드(20)와, 블레이드(20)를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 구동부(30)와, 블레이드(20)가 상기 폐쇄 위치로 구동 시 배출부(12)를 밀폐할 수 있도록, 블레이드(20) 하부에 구비되는 실링 부재(40) 및 블레이드(20)가 상기 개방 위치로 구동 시 실링 부재(40)가 상기 세정 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있도록, 밸브 하우징(10)에 형성되어 블레이드(20) 측으로 Ar과 같은 불활성의 커튼 가스를 공급하는 제 1 커튼 가스 공급부(50)를 포함할 수 있다. 이때, 밸브 조립체(100)는, 밸브 하우징(10)의 유입부(11)와 배출부(12)의 방향이 직각으로 형성될 수 있도록, 직각으로 꺾인 형태의 중공관부(13)가 형성되는 앵글 밸브 조립체일 수 있다.

이와 같은, 밸브 조립체(100)는, 기판(S)의 처리 공정 중에 샤워 헤드(600)로부터 세정 가스 도관(700)으로 역류되는 상기 공정 가스의 유입을 차단하는 역할을 하고, 리모트 플라즈마 유닛(730)에 의해 플라즈마화된 상기 세정 가스를 샤워 헤드(600)에 선택적으로 제공하는 역할을 수행할 수 있다.

또한, 커튼 가스 공급부는, 커튼 가스 공급원(51)으로부터 상기 커튼 가스를 공급할 수 있도록, 커튼 가스 공급원(51)과 밸브 조립체(100) 또는 밸브 조립체(100) 하부의 공통 도관(800)을 연결하는 중공형의 커튼 가스 도관으로써, 블레이드(20)가 밸브 하우징(10)의 중공관부(13)를 개방 시, 상기 개방 위치에 위치한 블레이드(20) 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는 제 1 커튼 가스 공급부(50)를 포함할 수 있다.

이때, 제 1 커튼 가스 공급부(50)는, 밸브 하우징(10)에 직접 연결되어 상기 개방 위치에 위치한 블레이드(20) 측으로 상기 커튼 가스를 공급할 수 있다. 또한, 제어부(미도시)는, 세정 가스 도관(700)을 통하여 공정 챔버(400)로 상기 세정 가스 공급 시, 밸브 조립체(100)의 블레이드(20) 측으로 상기 커튼 가스가 공급될 수 있도록 개폐 밸브(52)를 제어할 수 있다.

따라서, 상기 세정 가스의 단속을 위한 밸브 조립체(100)의 구동 시, 밸브 하우징(10) 내부 및 블레이드(20) 측으로 불활성의 상기 커튼 가스를 공급하기 위한 제 1 커튼 가스 공급부(50)가 형성되어, 상기 세정 가스의 공급을 위해 밸브 조립체(100)의 블레이드(20) 개방 시 상기 세정 가스에 실링 부재(40)가 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 고온의 상기 세정 가스에 의해 밸브 조립체(100)에 형성된 실링 부재(40)가 손상되는 것을 방지하여 밸브 조립체(100)의 수명을 증가시키는 효과를 가질 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 조립체(100)는, 블레이드(20)가 상기 폐쇄 위치로 구동하여 배출부(12)를 폐쇄 시 배출부(12)로부터 유입되는 상기 공정 가스를 차단할 수 있도록, 상기 폐쇄 위치에 위치한 블레이드(20) 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는 제 2 커튼 가스 공급부(60)를 포함할 수 있다. 이때, 제 2 커튼 가스 공급부(60)는, 밸브 하우징(10)에 직접 연결되거나, 공통 도관(800)의 밸브 조립체(100)와 공정 가스 도관(900) 사이에 연결되어, 폐쇄 위치에 위치한 블레이드(20) 측으로 상기 커튼 가스를 공급할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 세정 가스 도관(700)을 통하여 공정 챔버(400)로 상기 세정 가스 공급 시 제 1 커튼 가스 공급부(50)를 통해 상기 개방 위치에 위치한 블레이드(20) 측으로 상기 커튼 가스가 공급될 수 있도록 제 1 커튼 가스 공급부(50)를 제어하고, 상기 세정 가스 공급 완료 후 공정 챔버(400)에서 기판(S)의 처리 시, 제 2 커튼 가스 공급부(60)를 통해 상기 폐쇄 위치에 위치한 블레이드(20) 측으로 상기 커튼 가스가 공급될 수 있도록 제 2 커튼 가스 공급부(60)를 제어할 수 있다.

공정 챔버(400) 내에서 실시되는 기판(S)의 성막 공정은 상기 세정 가스가 차단된 상태에서 진행됨으로써, 기판(S)의 성막 공정 시 밸브 조립체(100)는 폐쇄될 수 있다. 이때, 기판(S)의 성막 공정에서 공정 가스 도관(900)을 통해 공급되는 상기 공정 가스가 공통 도관(800)을 통해 샤워 헤드(600) 방향 뿐만 아니라, 상기 세정 가스의 공급을 단속하는 밸브 조립체(100) 방향으로도 역류될 수 있다. 이에 따라, 기판(S)의 성막 공정 중 공정 챔버(400) 내부 공간(A)의 압력이 수시로 변화될 수 있다.

또한, 밸브 조립체(100)에 의해 상기 공정 가스가 세정 가스 도관(700)까지 역류되는 것을 방지할 수는 있으나, 밸브 하우징(10)의 배출부(12) 인근과 그 이하의 공통 도관(800)에 의도치 않은 물질막이 증착될 수 있다. 이와 같이, 밸브 하우징(10)의 배출부(12) 인근과 그 이하의 공통 도관(800)에 증착된 잔류 물질막은, 밸브 조립체(100)의 하단에 생성되어 상기 세정 가스로도 쉽게 제거되지 않고, 밸브 조립체(100)의 기능을 저하시키거나, 공정 중 기판(S) 상에 낙하되어 기판(S)의 불량을 유발시킬 수 있다.

따라서, 제 2 커튼 가스 공급부(60)를 통하여, 상기 폐쇄 위치에 위치한 블레이드(20) 측으로 상기 커튼 가스를 공급하여, 기판(S)의 성막 공정에서 공정 가스 도관(900)으로부터 공급되는 상기 공정 가스가 공통 도관(800)을 타고 밸브 조립체(100) 방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

이에 따라, 기판(S)의 성막 공정 중에 밸브 조립체(100)의 폐쇄 시, 밸브 하우징(10)의 배출부(12) 인근과 그 이하의 공통 도관(800)에 의도치 않은 물질막이 증착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 밸브 조립체(100) 이하의 공통 도관(800) 구간을 상기 커튼 가스로 채움으로써, 상기 공정 가스가 밸브 조립체(100) 이하의 공통 도관(800)에 채워지는 것을 방지하여 공정 챔버(10) 진공 영역의 데드 볼륨(Dead Volume)을 최소화할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 조립체(100)는, 제 1 커튼 가스 공급부(50)로 공급되는 상기 커튼 가스를 블레이드(20)의 둘레를 따라 균일하게 확산시킬 수 있도록, 밸브 하우징(10)의 내부에 블레이드(20)을 둘러싸는 중공의 링 형상으로 형성되는 확산 공간부(70)를 포함하고, 확산 공간부(70)를 통해 확산된 상기 커튼 가스는 중공관부(13)의 내벽에 형성된 복수의 분사홀(13a)을 통해서 블레이드(20) 측으로 분사할 수 있다. 이외에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 확산 공간부(70)를 통해 확산된 상기 커튼 가스는 중공관부(13)의 내벽에 형성된 복수의 슬릿 노즐(13b)을 통해서 블레이드(20) 측으로 분사할 수도 있다.

더욱 구체적으로, 제 1 커튼 가스 공급부(50)를 통해 공급되는 상기 커튼 가스는 밸브 하우징(10)의 내부에 중공의 링 형상으로 형성된 확산 공간(70)에 유입되고, 확산 공간(70)을 따라 중공관부(14)의 내벽으로 관통되게 형성되는 복수의 분사홀(13a) 또는 슬릿 노즐(13b)을 통해, 상기 개방 위치에 위치한 블레이드(20) 측으로 블레이드(20)의 둘레를 따라 상기 커튼 가스를 균일하게 분사함으로써, 실링 부재(40)를 상기 세정 가스로부터 더욱 효과적으로 보호할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1000)는, 상기 세정 가스의 공급 시, 고온의 상기 세정 가스에 의해 밸브 조립체(100)에 형성된 실링 부재(40)가 손상되는 것을 방지하여 밸브 조립체(100)의 수명을 증가시킬 수 있고, 기판(S)의 성막 공정 중에 밸브 조립체(100)의 폐쇄 시, 밸브 조립체(100) 이하의 공통 도관(800) 구간을 상기 커튼 가스로 채움으로써, 공정 중의 파티클 흡착을 방지하고 공정 챔버(400) 진공 영역의 데드 볼륨을 최소화함으로써 기판(S)의 처리 품질 및 처리 효율을 증가시키는 효과를 가질 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(2000)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 밸브 조립체(100)는, 밸브 하우징(10)의 유입부(11)와 배출부(12)가 마주보게 형성될 수 있도록, 직관 형태의 중공관부(13)가 형성되는 게이트 밸브 조립체일 수 있다. 여기서, 밸브 조립체(100) 및 기판 처리 장치(2000)는, 상술한 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체(100) 및 기판 처리 장치(1000)의 구성 요소들과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.

그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(2000)는, 상기 세정 가스의 공급 시, 고온의 상기 세정 가스에 의해 밸브 조립체(100)에 형성된 실링 부재(40)가 손상되는 것을 방지하여 밸브 조립체(100)의 수명을 증가시킬 수 있고, 기판(S)의 성막 공정 중에 밸브 조립체(100)의 폐쇄 시, 밸브 조립체(100) 이하의 공통 도관(800) 구간을 상기 커튼 가스로 채움으로써, 공정 중의 파티클 흡착을 방지하고 공정 챔버(400) 진공 영역의 데드 볼륨을 최소화함으로써 기판(S)의 처리 품질 및 처리 효율을 증가시키는 효과를 가질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 밸브 하우징
20: 블레이드
30: 구동부
40: 실링 부재
50: 제 1 커튼 가스 공급부
60: 제 2 커튼 가스 공급부
70: 확산 공간부
100, 200, 300: 밸브 조립체
400: 공정 챔버
500: 기판 지지대
600: 샤워 헤드
700: 세정 가스 도관
800: 공통 도관
900: 공정 가스 도관
1000, 2000: 기판 처리 장치

Claims

제 1 가스가 유입되는 유입부와 배출되는 배출부가 형성되고, 내부로 상기 제 1 가스가 유동할 수 있도록 상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 중공관부가 형성되는 밸브 하우징;
상기 배출부를 개폐하는 블레이드;
상기 블레이드를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 구동부;
상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동 시 상기 배출부를 밀폐할 수 있도록, 상기 블레이드 하부에 구비되는 실링 부재;
상기 블레이드가 상기 개방 위치로 구동 시 상기 실링 부재가 상기 제 1 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 밸브 하우징에 형성되어 상기 블레이드 측으로 커튼 가스를 공급하는 제 1 커튼 가스 공급부; 및
상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동하여 상기 배출부를 폐쇄 시 상기 배출부로부터 유입되는 제 2 가스를 차단할 수 있도록, 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는 제 2 커튼 가스 공급부;를 포함하고,
상기 제 1 커튼 가스 공급부는,
상기 블레이드가 상기 개방 위치로 구동되어 상기 유입부를 통해 세정 가스인 상기 제 1 가스가 유입 시, 상기 개방 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하고,
상기 제 2 커튼 가스 공급부는,
상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동되어 상기 배출부와 연결된 공정 챔버에서 기판의 처리 시, 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는, 밸브 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브 하우징은,
상기 유입부와 상기 배출부의 방향이 직각으로 형성될 수 있도록, 직각으로 꺾인 형태의 상기 중공관부가 형성되는 앵글 밸브 형태인, 밸브 조립체.
제 1 항에 있어서,
제 1 커튼 가스 공급부로 공급되는 상기 커튼 가스를 상기 블레이드의 둘레를 따라 균일하게 확산시킬 수 있도록, 상기 밸브 하우징의 내부에 상기 블레이드를 둘러싸는 중공의 링 형상으로 형성되는 확산 공간부;를 포함하고,
상기 확산 공간부를 통해 확산된 상기 커튼 가스는 상기 중공관부의 내벽에 형성된 복수의 분사홀 또는 복수의 슬릿 노즐을 통해서 상기 블레이드 측으로 분사되는, 밸브 조립체.
삭제
기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 공정 챔버;
상기 기판을 지지할 수 있도록 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간에 구비되는 기판 지지대;
상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 샤워 헤드;
상기 샤워 헤드를 통해서 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간으로 세정 가스가 분사될 수 있도록 상기 세정 가스를 공급하는 세정 가스 도관;
상기 세정가스 도관에 연결되어 상기 세정가스 도관을 통해 공급되는 상기 세정 가스를 단속하는 밸브 조립체;
상기 밸브 조립체와 상기 샤워 헤드를 연결하여 상기 샤워 헤드로 상기 세정 가스 또는 공정 가스를 공급하는 공통 도관; 및
상기 밸브 조립체 하류의 상기 공통 도관에 연결되어 상기 공정 가스를 공급하는 공정 가스 도관;을 포함하고,
상기 밸브 조립체는,
상기 세정 가스가 유입되는 유입부와 배출되는 배출부가 형성되고, 내부로 상기 세정 가스가 유동할 수 있도록 상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 중공관부가 형성되는 밸브 하우징;
상기 배출부를 개폐하는 블레이드;
상기 블레이드를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 구동부;
상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동 시 상기 배출부를 밀폐할 수 있도록, 상기 블레이드 하부에 구비되는 실링 부재;
상기 블레이드가 상기 개방 위치로 구동 시 상기 실링 부재가 상기 세정 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 밸브 하우징에 형성되어 상기 블레이드 측으로 커튼 가스를 공급하는 제 1 커튼 가스 공급부;
상기 블레이드가 상기 폐쇄 위치로 구동하여 상기 배출부를 폐쇄 시 상기 배출부로부터 유입되는 상기 공정 가스를 차단할 수 있도록, 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는 제 2 커튼 가스 공급부; 및
상기 세정 가스 도관을 통하여 상기 공정 챔버로 상기 세정 가스 공급 시 상기 제 1 커튼 가스 공급부를 통해 상기 개방 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스가 공급될 수 있도록 상기 제 1 커튼 가스 공급부를 제어하고, 상기 세정 가스 공급 완료 후 상기 공정 챔버에서 상기 기판의 처리 시, 상기 제 2 커튼 가스 공급부를 통해 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스가 공급될 수 있도록 상기 제 2 커튼 가스 공급부를 제어하는 제어부;
를 포함하는, 기판 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 밸브 조립체는,
상기 밸브 하우징의 상기 유입부와 상기 배출부의 방향이 직각으로 형성될 수 있도록, 직각으로 꺾인 형태의 상기 중공관부가 형성되는 앵글 밸브 조립체인, 기판 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 밸브 조립체는,
상기 제 1 커튼 가스 공급부로 공급되는 상기 커튼 가스를 상기 블레이드의 둘레를 따라 균일하게 확산시킬 수 있도록, 상기 밸브 하우징의 내부에 상기 블레이드를 둘러싸는 중공의 링 형상으로 형성되는 확산 공간부;를 포함하고,
상기 확산 공간부를 통해 확산된 상기 커튼 가스는 상기 중공관부의 내벽에 형성된 복수의 분사홀 또는 복수의 슬릿 노즐을 통해서 상기 블레이드 측으로 분사되는, 기판 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 커튼 가스 공급부는,
상기 밸브 하우징에 연결되어 상기 개방 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는, 기판 처리 장치.
삭제
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 커튼 가스 공급부는,
상기 밸브 하우징에 연결되어 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는, 기판 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 커튼 가스 공급부는,
상기 공통 도관의 상기 밸브 조립체와 상기 공정 가스 도관 사이에 연결되어 상기 폐쇄 위치에 위치한 상기 블레이드 측으로 상기 커튼 가스를 공급하는, 기판 처리 장치.
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