KR102612867B1 - 챔버 도어유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 챔버 도어유닛에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 초임계유체 등과 같이 고압유체를 사용하여 기판을 처리하는 챔버 도어유닛에 대한 것이다.

Description

챔버 도어유닛 {Chamber door unit}
본 발명은 챔버 도어유닛에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 초임계유체 등과 같이 고압유체를 사용하여 기판을 처리하는 챔버 도어유닛에 대한 것이다.
일반적으로 기판은 챔버의 내측으로 인입되어 상기 챔버의 내측에서 각종 처리공정을 거치게 된다.
이 경우, 상기 기판에 대한 처리공정을 수행하는 중에 챔버 내부가 고압으로 상승하는 경우 상기 챔버의 도어를 보다 견고히 지지할 수 있는 수단을 필요로 한다.
예를 들어, 초임계유체를 이용한 초임계 공정 등의 경우 상기 챔버의 내부 압력이 매우 상승하게 되므로 상기 챔버의 내측에서 도어를 향해 작용하는 압력이 매우 커지게 된다. 이 경우, 상기 기판에 대한 처리공정 중에 도어의 파손 등을 방지하지 위하여 상기 도어를 보다 견고히 지지할 수 있는 구조를 필요로 하게 된다.
도 8은 종래기술에 따른 챔버 도어(14)를 도시한 측단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이 종래기술에서는 도어(14)를 고정하기 위하여 볼트 등과 같은 체결수단(16)을 이용하여 도어(14)를 고정하였다. 이 경우, 도어(14)와 챔버(10) 사이에는 오링(18)이 배치될 수 있다.
하지만, 종래기술에 따른 구조는 도어(14)를 개폐하는 경우에 체결수단(16)을 체결하고 푸는 과정을 반복해야 하므로 자동화 공정이 불가하게 된다.
또한, 종래기술에서는 도어(14)와 체결수단(16) 사이의 마찰로 인해 파티클이 발생하여 챔버(10)의 처리공간(12)으로 유입될 수 있다.
1. 일본 공개특허 2013-131729　(2013.07.04)　
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 고압공정을 진행하는 챔버에서 도어의 파손을 방지할 수 있으며, 나아가 자동화공정에도 적용할 수 있고 파티클 발생을 줄일 수 있는 챔버 도어유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 챔버의 개구부를 밀폐하는 도어, 상기 챔버의 개구부가 형성된 전면에 구비되는 고정프레임 및 상기 고정프레임에 삽입되어 상기 개구부를 밀폐하는 도어를 가압하는 밀폐유닛을 구비하고, 상기 밀폐유닛은 상기 고정프레임의 제1 개구부에 적어도 일부가 삽입되어 상기 도어를 가압하는 셔터유닛과, 상기 셔터유닛을 상하로 승하강시키는 승하강유닛을 구비하고, 상기 셔터유닛은 수직방향으로 구동력을 제공하는 구동부와, 상기 구동부의 구동력을 수평방향으로 변화시켜 상기 도어를 밀폐하는 가압부를 구비하는 것을 특징으로 하는 챔버 도어유닛에 의해 달성된다.
여기서, 상기 셔터유닛은 상기 구동부와 가압부가 내측에 배치되는 하우징을 더 구비하고, 상기 가압부는 상기 하우징의 내측에 배치되어 상기 구동부의 수직방향 구동력에 의해 상하로 이동하는 수직이동부와, 상기 수직이동부의 상하이동에 의해 수평방향으로 이동하는 수평이동부와, 상기 수평이동부의 단부에 연결되어 상기 도어를 가압하는 가압판을 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 수평이동부의 이동에 의해 상기 가압판이 이동하는 경우에 상기 하우징의 내부를 밀폐하도록 상기 가압판과 하우징은 실링부재로 연결될 수 있다.
한편, 상기 수직이동부의 일측에는 제1 경사부가 형성되고, 상기 수평이동부의 일측에는 상기 제1 경사부에 대응하는 제2 경사부가 형성되어, 상기 수직이동부가 상하이동하는 경우에 상기 제1 경사부가 상기 제2 경사부를 가압하여 상기 수평이동부가 수평이동할 수 있다.
또한, 상기 제1 경사부가 지면에 수직인 선에 대해 1°내지 5°의 각도를 가질 수 있다.
한편, 상기 셔터유닛은 가이드바를 더 구비하고, 상기 고정프레임의 제1 개구부의 테두리에는 상기 가이드바가 삽입되는 가이드홀이 더 형성될 수 있다.
나아가, 상기 셔터유닛은 바퀴를 더 구비하고, 상기 승하강유닛에는 상기 바퀴에 대응하는 레일을 더 구비하여, 상기 셔터유닛이 상기 도어에서 멀어지는 방향으로 밀리는 경우 상기 바퀴가 상기 레일을 따라 이동하여 상기 셔터유닛의 이동을 가이드할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 고압공정을 진행하는 챔버에서 도어의 파손을 방지할 수 있다.
나아가 기판의 인입 및 인출의 경우 자동화공정을 적용할 수 있고 파티클 발생을 최대한 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어유닛이 구비된 챔버의 사시도,
도 2는 도어유닛이 구비된 챔버의 측단면도,
도 3은 셔터유닛의 사시도,
도 4는 셔터유닛의 측단면도,
도 5는 셔터유닛의 구동을 도시한 도면,
도 6은 셔터유닛의 수직이동부와 수평이동부에 작용하는 외력을 도시한 개략도,
도 7은 제1 경사부 및 제2 경사부의 각도 변화에 따른 구동부의 구동력과 수직이동부의 상승거리를 비교한 그래프,
도 8은 종래기술에 따른 챔버 도어를 도시한 측단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 챔버 도어유닛의 구조에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어유닛(200)이 구비된 챔버(100)의 사시도이고, 도 2는 상기 도어유닛(200)이 구비된 챔버(100)의 측단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 도어유닛(200)은 챔버(100)의 개구부(120)를 밀폐하는 도어(500)와, 상기 챔버(100)의 개구부(120)가 형성된 전면(102)에 구비되는 고정프레임(230) 및 상기 고정프레임(230)에 삽입되어 상기 개구부(120)를 밀폐하는 상기 도어(500)를 가압하는 밀폐유닛(600)을 구비할 수 있다.
상기 챔버(100)는 내부에 기판(S)이 처리되는 처리공간(110)을 제공하며, 공정가스 등을 공급하여 상기 기판(S)에 대한 처리공정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 처리공간(110)의 내측에는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(510)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 챔버(100)의 일측에는 기판(S)이 출입하는 개구부(120)가 형성될 수 있으며, 상기 개구부(120)를 밀폐하는 도어(500)가 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 개구부(120)의 가장자리를 따라 오링(112)이 배치되어 상기 처리공간(110)을 실링할 수 있다. 한편, 상기 기판지지부(510)는 상기 도어(500)에 연결되어 함께 이동하는 구조를 가지거나, 또는 상기 기판지지부(510)와 도어(500)가 별개의 부재로 구성될 수도 있다.
한편, 상기 기판(S)에 대한 처리공정을 수행하는 중에 챔버(100) 내부가 고압으로 상승하는 경우 상기 도어(500)를 보다 견고히 지지할 수 있는 수단을 필요로 한다.
예를 들어, 초임계유체를 이용한 초임계 공정 등의 경우 상기 처리공간(110)의 내부의 압력이 매우 상승하게 되므로 상기 처리공간(110)에서 상기 도어(500)를 향해 작용하는 압력이 매우 커지게 된다. 이 경우, 상기 기판(S)에 대한 처리공정 중에 도어(500)의 파손 등을 방지하지 위하여 상기 도어(500)를 보다 견고히 지지할 수 있는 도어유닛을 필요로 하게 된다. 본 발명은 이러한 요구에 따라 챔버 내부에서 고압공정을 진행하는 경우에 챔버에 적용할 수 있는 도어유닛(200)을 제공하게 된다.
상기 도어유닛(200)은 상기 챔버(100)의 개구부(120)가 형성된 전면에 구비되는 고정프레임(230)을 구비한다.
예를 들어, 상기 고정프레임(230)은 상기 챔버(100)의 전면(102)에 구비되는 제1 수평프레임(220)과 상기 제1 수평프레임(220)의 하부에 구비되는 제2 수평프레임(240)과, 상기 제1 수평프레임(220) 및 제2 수평프레임(240)의 단부에 연결되는 전면프레임(210)을 구비할 수 있다.
상기 제1 수평프레임(220)과 제2 수평프레임(240)은 상기 챔버(100)의 전면(102)에 연결되며, 상기 개구부(120)를 사이에 두고 이격되어 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 수평프레임(220)과 제2 수평프레임(240)에는 제1 개구부(226, 246)가 각각 형성될 수 있다. 후술하는 셔터유닛(300)의 적어도 일부가 상기 제1 개구부(226, 246)를 관통하여 배치되어 상기 고정프레임(230)에 의해 상기 셔터유닛(300)이 지지될 수 있다. 이에 대해서는 이후에 상술한다.
한편, 상기 전면프레임(210)은 상기 챔버(100)의 전면(102)에서 돌출한 상기 제1 수평프레임(220) 및 제2 수평프레임(240)의 단부를 서로 연결하게 된다. 이 경우, 상기 전면프레임(210)에는 제2 개구부(212)가 형성될 수 있다. 상기 제2 개구부(212)를 통해 전술한 기판지지부(510)가 상기 챔버(100)의 내부로 출입할 수 있다.
이 경우, 상기 전면프레임(210)의 제2 개구부(212)는 전술한 챔버(100)의 개구부(120)와 평행한 방향을 따라 배치될 수 있으며, 상기 제1 수평프레임(220)과 제2 수평프레임(240)의 제1 개구부(226, 246)는 상기 전면프레임(210)의 제2 개구부(212)와 수직한 방향을 따라 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 수평프레임(220)과 제2 수평프레임(240)의 제1 개구부(226, 246)의 가장자리에는 가이드홀(224, 244)이 형성된다. 상기 가이드홀(224, 244)은 상기 셔터유닛(300)이 상기 제1 개구부(226, 246)로 삽입되는 경우에 상기 셔터유닛(300)의 이동을 가이드하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 밀폐유닛(600)은 적어도 일부가 상기 고정프레임(230)에 삽입되어 상기 도어(500)를 가압하는 역할을 하게 된다. 즉, 상기 밀폐유닛(600)은 상기 도어(500)를 가압하여 밀폐하게 되며, 이 경우 상기 밀폐유닛(600)은 적어도 일부가 상기 고정프레임(230)의 제1 개구부(226, 246)에 삽입되어 전술한 전면프레임(210)에 의해 견고히 지지되어 상기 도어(500)를 견고히 밀폐할 수 있다.
구체적으로, 상기 밀폐유닛(600)은 상기 고정프레임(230)의 제1 개구부(226, 246)에 적어도 일부가 삽입되어 상기 도어(500)를 가압하는 셔터유닛(300)과, 상기 셔터유닛(300)을 상하로 승하강시키는 승하강유닛(400)을 구비할 수 있다.
상기 셔터유닛(300)은 상기 승하강유닛(400)에 의해 상하로 미리 결정된 거리만큼 이동 가능하게 배치될 수 있다.
상기 셔터유닛(300)이 상승하는 경우 상기 고정프레임(230)의 제1 개구부(226, 246)에 상기 셔터유닛(300)이 삽입되어 상기 도어(500)를 가압하여 밀폐하게 된다.
도 3은 상기 셔터유닛(300)의 사시도이고, 도 4는 상기 셔터유닛(300)의 측단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 셔터유닛(300)은 수직방향으로 구동력을 제공하는 구동부(380)와, 상기 구동부(380)의 구동력을 수평방향으로 변화시켜 상기 도어(500)를 밀폐하는 가압부(390)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 셔터유닛(300)은 외관을 형성하는 하우징(310)과, 상기 하우징(310)의 내측에 구비되어 수직방향으로 구동력을 제공하는 구동부(380)와, 상기 구동부(380)의 구동력을 수평방향으로 변화시켜 상기 도어(500)를 밀폐하는 가압부(390)를 구비할 수 있다.
상기 가압부(390)는 상기 구동부(380)에서 제공되는 수직방향의 구동력을 수평방향으로 전환하여 상기 도어(500)를 가압하게 된다.
예를 들어, 상기 가압부(390)는 상기 하우징(310)의 내측에 배치되어 상기 구동부(380)의 수직방향 구동력에 의해 상하로 이동하는 수직이동부(370)와, 상기 수직이동부(370)의 상하이동에 의해 수평방향으로 이동하는 수평이동부(360)와, 상기 수평이동부(360)의 단부에 연결되어 상기 도어(500)를 가압하는 가압판(350)을 구비할 수 있다.
상기 수직이동부(370)는 상기 하우징(310)의 내측에서 상기 구동부(380)에 연결되며, 예를 들어 상기 구동부(380)의 구동바(382)에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 수직이동부(370)는 하부에 상기 구동바(382)와 연결되는 연결부(374)를 구비할 수 있다.
한편, 상기 하우징(310)의 내측에는 상기 수직이동부(370)가 상하로 이동하는 경우에 상하이동을 가이드하도록 돌출부(318)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 수직이동부(370)가 상하로 수직이동하는 경우에 상기 수직이동부(370)의 일측이 상기 돌출부(318)에 의해 가이드될 수 있다.
한편, 상기 수직이동부(370)에는 제1 경사부(372)가 형성될 수 있다. 상기 제1 경사부(372)는 상기 수직이동부(370)에서 상기 하우징(310)의 개방된 홀(311)을 향하는 타측에 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징(310)의 내측에는 수평이동부(360)가 배치되는데, 상기 수평이동부(360)는 상기 수직이동부(370)의 제1 경사부(372)에 맞닿도록 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 수평이동부(360)의 일측에는 상기 제1 경사부(372)에 대응하는 제2 경사부(362)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 수직이동부(370)의 제1 경사부(372)와 상기 수평이동부(360)의 제2 경사부(362)가 서로 맞닿은 채로 상기 수직이동부(370)와 상기 수평이동부(360)가 배치될 수 있다. 따라서, 상기 수직이동부(370)가 상하이동하는 경우에 상기 제1 경사부(372)가 상기 제2 경사부(362)를 가압하여 상기 수평이동부(360)가 수평이동하게 된다.
상기 제1 경사부(372)와 제2 경사부(362)는 지면에 수직인 선에 대해 동일한 경사각도(θ)를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 경사부(372) 또는 상기 제2 경사부(362)는 지면에 수직인 선에 대해 대략 1°내지 5°의 각도를 가질 수 있다.
한편, 상기 수평이동부(360)에서 상기 하우징(310)의 개방된 홀(311)을 향하는 타측에는 연장부(366)가 형성될 수 있다. 상기 연장부(366)는 상기 하우징(310)의 홀(311)을 관통하여 가압판(350)에 연결될 수 있다.
상기 수평이동부(360)의 이동에 의해 상기 가압판(350)이 이동하는 경우에 상기 하우징(310)의 내부를 밀폐하도록 상기 가압판(350)과 하우징(310)은 벨로우즈(bellows) 등과 같은 실링부재(354)로 연결될 수 있다.
즉, 상기 하우징(310)의 내측에 가압부(390)와 구동부(380)와 같이 이동가능한 부재를 배치하고 상기 실링부재(354)로 상기 가압판(350)과 하우징(310) 사이를 밀폐함으로써, 상기 하우징(310)의 내측에서 발생할 수 있는 파티클 또는 이물질 등이 상기 하우징(310)의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 홀(311)의 가장자리를 따라 안착판(352)이 배치되어, 상기 가압판(350)이 홀(311)을 향해 후퇴하는 경우에도 상기 가압판(350)이 상기 하우징(310)에 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 수직이동부(370)의 오작동 또는 파손 등의 사고로 인해 상기 가압판(350)이 전술한 홀(311) 주변의 하우징(310)에 하중을 가할 수 있다. 이 경우, 상기 안착판(352)은 전술한 하중에 저항하여 상기 하우징(310)의 변형을 최소화하도록 상기 홀(311) 주변의 하우징(310)의 강성을 보강하는 역할도 한다.
한편, 상기 수평이동부(360)의 타측에는 단차부(364, 366)가 형성될 수 있으며, 상기 하우징(310)의 내측에는 상기 단차부(364, 366)에 대응하는 지지부(316, 317)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 수평이동부(360)가 단차부(364, 366)에 의해 지지되어 수평으로 이동할 수 있다. 또한, 상기 지지부(316, 317)는 상기 수평이동부(360)의 수평이동을 제한하는 스토퍼(stopper)의 역할도 할 수 있다. 즉, 상기 지지부(316, 317)는 수평이동부(360)가 필요 이상으로 수평이동하지 않도록 제한하는 역할을 할 수 있다.
도 3에서는 상기 홀(311) 및 가압판(350)이 길게 연장된 단일 형태로 도시되지만, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 홀(311) 및 가압판(350)이 복수개로 구성되는 것도 물론 가능하다.
한편, 상기 셔터유닛(300)의 하우징(310)의 외측에는 가이드바(312, 314)가 구비될 수 있다. 상기 가이드바(312, 314)는 전술한 가이드홀(224, 244)에 대응하게 된다. 따라서, 상기 셔터유닛(300)이 상승 또는 하강하는 경우에 상기 가이드바(312, 314)가 상기 가이드홀(224, 244)에 삽입되어 상기 셔터유닛(300)의 이동을 가이드할 수 있다.
한편, 상기 셔터유닛(300)의 가압판(350)에 의해 상기 도어(500)를 가압하게 되면 반력에 의해 상기 셔터유닛(300)이 상기 도어(500)에서 멀어지는 방향으로 밀릴 수 있다. 따라서, 상기 가이드홀(224, 244)은 상기 셔터유닛(300)의 수평방향 이동을 허용하도록 상기 가이드바(312, 314)의 폭에 비해 더 넓은 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상기 셔터유닛(300)은 승하강유닛(400)에 의해 상하로 이동할 수 있다.
상기 승하강유닛(400)은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 상기 셔터유닛(300)을 지지하는 지지플레이트(410)와, 상기 지지플레이트(410)를 지지하며 상하로 이동시키는 지지레그(420)를 구비할 수 있다.
상기 지지레그(420)는 상기 지지플레이트(410)를 지지하면서 나아가 실린더 등과 같은 구동수단을 구비하여 상기 지지플레이트(410)를 상하로 이동시키게 된다.
상기 도어(500)를 밀폐하는 경우 상기 지지플레이트(410)가 상승하여 상기 셔터유닛(300)의 상부가 상기 고정프레임(230)의 제1 개구부(226, 246)로 삽입된다. 이 경우, 상기 셔터유닛(300)의 가압판(350)의 높이가 상기 도어(500)에 대응하도록 상기 지지플레이트(410)가 상승하게 된다. 상기 가압판(350)의 높이가 상기 도어(500)에 대응하게 되면, 상기 구동부(380)의 구동에 의해 상기 가압부(390)가 구동하여 상기 가압판(350)에 의해 상기 도어(500)를 가압하여 밀폐할 수 있게 된다.
한편, 상기 하우징(310)에는 바퀴(320)가 구비될 수 있으며, 상기 지지플레이트(410)에는 상기 바퀴(320)가 삽입되는 홈(332)이 형성된 레일(rail)(330)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지플레이트(410)에 고정부(340)가 구비되어 상기 고정부(340)에 레일(330)이 고정되어 구비될 수 있다.
상기 바퀴(320) 및 레일(330)은 상기 셔터유닛(300)이 상기 지지플레이트(410) 상에서 이동하는 경우 가이드하게 된다. 즉, 전술한 바와 같이, 상기 셔터유닛(300)의 가압판(350)에 의해 상기 도어(500)를 가압하게 되면 반력에 의해 상기 셔터유닛(300)이 상기 도어(500)에서 멀어지는 방향으로 밀릴 수 있다. 이 경우, 상기 바퀴(320)가 레일(330)을 따라 이동하여 상기 셔터유닛(300)의 이동을 가이드하게 된다.
도 5는 상기 셔터유닛(300)의 구동을 도시한 도면이다. 도 5의 (A)는 수직이동부(370)가 상승하지 않은 상태를 도시하며, 도 5의 (B)는 상기 수직이동부(370)가 상승하여 수평이동부(360)가 이동한 상태를 도시한다.
도 5의 (A)에서 구동부(380)가 구동하여 구동바(382)가 수직방향으로 구동력을 제공하면 상기 수직이동부(370)가 상승하게 된다.
이 경우, 상기 수직이동부(370)의 제1 경사부(372)가 상기 수평이동부(360)의 제2 경사부(362)를 가압하게 되어, 상기 수평이동부(360)는 도 5의 (B)와 같이 홀(311)을 향해서 수평이동하게 된다.
따라서, 상기 수평이동부(360)의 연장부(366)의 단부에 구비된 가압판(350)에 의해 도어(500)를 가압하여 밀폐하게 된다.
한편, 상기 가압판(350)에 의해 상기 도어(500)를 가압하는 경우 반력에 의해 상기 셔터유닛(300)이 도어(500)에서 멀어지는 방향으로 밀리게 된다. 이 경우, 상기 셔터유닛(300)은 전술한 바퀴(320)가 레일(330)을 따라 이동하여 가이드된다.
한편, 상기 셔터유닛(300)이 상기 도어(500)에서 멀어지는 방향으로 밀리게 되면, 상기 가압판(350)은 상기 도어(500)를 가압한 상태가 되고 상기 셔터유닛(300)의 하우징(310) 후면(홀(311)이 형성된 면의 반대면)은 전술한 전면프레임(210)에 닿게 된다. 즉, 상기 셔터유닛(300)이 상기 고정프레임(230)의 제1 개구부(226, 246)의 내측에서 고정된 상태를 유지하게 되어 상기 도어(500)를 견고히 지지할 수 있다.
한편, 본 실시예의 도어유닛(200)에 따르면 상기 도어(500)를 밀폐하기에 필요한 힘에 비해 상기 구동부(380)에서 필요로 하는 힘은 상대적으로 적게 된다.
도 6은 상기 셔터유닛(300)의 수직이동부(370)와 수평이동부(360)에 작용하는 힘을 도시한 개략도이다. 도 6의 (A)는 상기 수평이동부(360)에 작용하는 힘을 도시하며, 도 6의 (B)는 상기 수직이동부(370)에 작용하는 힘을 도시한다. 도 6에서는 도시의 편의를 위해 상기 수직이동부(370)와 수평이동부(360)를 간략히 도시하였음을 밝혀둔다.
도 6의 (A)를 참조하면, 상기 도어(500)를 밀폐하기에 필요한 밀폐력(F)이 있는 경우 상기 수평이동부(360)에는 상기 밀폐력(F)과 평행하며 크기가 동일한 제1 반력(A)이 필요하다. 상기 제1 반력(A)은 아래 [수학식 1]로 정의할 수 있다.
[수학식 1]
이때, 'B'는 상기 수평이동부(360)의 제2 경사부(362)에 수직하게 작용하는 제2 외력으로 정의된다. 따라서, 상기 제2 외력(B)은 아래 [수학식 2]로 정의할 수 있다.
[수학식 2]
한편, 도 6의 (B)를 참조하면, 상기 수직이동부(370)에 작용하는 제3 반력(C)은 전술한 제1 반력(A)과 동일함을 알 수 있다. 결국, 상기 수직이동부(370)에 필요한 수직반력(D)은 아래 [수학식 3]으로 정의할 수 있다.
[수학식 3]
따라서, 전술한 [수학식 3]에서 구한 수직반력(D)에 상기 수직이동부(370)의 하중을 더하게 되면 상기 밀폐력(F)을 발휘하기 위해 필요한 상기 구동부(380)의 구동력(P)을 구할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 경사부(372) 또는 상기 제2 경사부(362)가 지면에 수직인 선에 대해 대략 3°의 경사각도(θ)를 가지며 상기 밀폐력(F)이 30,000kgf이고 상기 수직이동부(370)의 하중이 50kgf라고 할때, 상기 구동부(380)에서 필요한 구동력(P)을 [수학식 1] 내지 [수학식 3]을 통해 계산해보면 대략 1,622kgf에 해당한다. 이 경우, 상기 밀폐력(F)에 대해 대략 5.4%의 구동력(P)이 필요함을 알 수 있어서, 상기 밀폐력(F)에 비해 상대적으로 매우 적은 구동력(P)으로도 상기 도어(500)를 충분히 밀폐할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 상기 도어(500)를 밀폐하기 위하여 상기 수평이동부(360)가 수평방향으로 이동해야 하는 이동거리는 미리 정해질 수 있으며, 이에 따라 상기 수직이동부(370)의 상승거리가 정해질 수 있다.
도 7은 상기 제1 경사부(372) 및 제2 경사부(362)의 각도 변화에 따른 구동부(380)에서 필요한 구동력(P)과 상기 수직이동부(370)의 상승거리를 비교한 그래프이다. 도 7에서 가로축은 상기 제1 경사부(372) 또는 상기 제2 경사부(362)의 경사각도(θ)를 도시하며, 오른쪽 세로축은 상기 수직이동부(370)의 상승거리(mm)를 도시하며, 왼쪽 세로축은 상기 구동부(380)에서 필요한 구동력(P)(kgf)를 도시한다. 도 7에서는 상기 밀폐력(F)이 30,000kgf이고, 상기 수평이동부(360)를 2mm 이동시키는 경우를 상정하여 그래프를 작성하였다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 경사부(372) 또는 상기 제2 경사부(362)의 경사각도(θ)가 커질수록 전술한 이동거리만큼 상기 수평이동부(360)를 이동시키기 위해 상기 수직이동부(370)가 상승해야 하는 거리는 줄어들게 된다. 하지만, 상기 구동부(380)에서 필요로 하는 구동력(P)은 상대적으로 매우 커지게 된다.
반대로, 상기 제1 경사부(372) 또는 상기 제2 경사부(362)의 경사각도(θ)가 작아질수록 전술한 이동거리만큼 상기 수평이동부(360)를 이동시키기 위해 상기 수직이동부(370)가 상승해야 하는 거리는 늘어나게 된다. 하지만, 상기 구동부(380)에서 필요로 하는 구동력(P)은 상대적으로 매우 작아지게 된다.
전술한 내용을 고려할 때, 본 발명에 따른 챔버(100)를 복수개 구비하는 기판처리시스템을 가정하면, 쓰루풋(throughput)을 늘리기 위하여 챔버(100)의 구조 및 체적에 큰 영향을 미치는 상기 구동부(380)의 사이즈를 줄이고자 하는 경우 상기 도어(500)를 밀폐하기 위한 구동력(P)이 작을수록 유리하다. 따라서, 상기 제1 경사부(372) 또는 상기 제2 경사부(362)의 경사각도(θ)가 작아지는 것이 바람직하다.
하지만, 챔버(100)의 구조 및 체적을 줄이기 위해서는 상기 수직이동부(370)가 상승해야하는 거리를 줄여야하므로 상기 제1 경사부(372) 또는 상기 제2 경사부(362)의 경사각도(θ)가 커지는 것이 바람직하다.
이러한 점을 고려할 때, 상기 제1 경사부(372) 또는 상기 제2 경사부(362)는 지면에 수직인 선에 대해 대략 1°내지 5°의 경사각도(θ)를 가지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2°내지 4°의 경사각도(θ)를 가질 수 있다.
또한, 상기 경사각도(θ)를 0°로 하게 되면 전술한 [수학식 3]의 수직반력(D)이 0이 되므로 이상적이다. 하지만, 이 경우에는 전술한 가압부(390)에 경사부를 구비하지 않게 되므로 상기 수직이동부(370)의 상하이동에 따른 힘이 상기 수평이동부(360)로 전달되지 않는다. 따라서, 상기 셔터유닛(300)의 가압판(350)과 도어(500) 간에 간격이 발생할 수밖에 없고 이러한 간격으로 인해 도어(500)의 밀폐력이 해제될 수 있다.
나아가, 전술한 수직이동부(370) 및 수평이동부(360)를 따로 구비하지 않고 고정형 단일부재를 구비할 수도 있다. 이 경우에는 셔터유닛이 상승하는 경우 이동하지 않는 가압판에 의해 도어(500)를 가압하여 밀폐하게 된다. 하지만, 이 경우에는 상기 가압판이 상승하여 도어(500)를 가압하게 되므로 가압판과 도어(500) 사이의 간격을 적절히 유지하는 것이 매우 어렵고 곤란하다. 즉, 도어(500)의 밀폐력을 높이기 위하여 가압판과 도어(500)의 간격을 없애는 경우 셔터유닛이 상승하는 중에 가압판과 도어(500)의 마찰 또는 간섭으로 인해 파손 또는 손상이 발생할 수 있다. 반대로, 가압판과 도어(500)의 간격이 넓은 경우 셔터유닛이 상승하여도 가압판에 의해 도어(500)를 가압하는 힘이 약하여 도어(500)의 밀폐력이 충분하지 않을 수 있다.
본 발명에서는 제1 경사부(372)가 형성된 수직이동부(370)와 제2 경사부(362)가 형성된 수평이동부(360)를 구비하게 된다. 따라서, 상기 수직이동부(370)의 수직이동거리 또는 제1 경사부(372) 및 제2 경사부(362)의 경사정도에 따라 수평이동부(360)의 이동거리 또는 밀폐력을 조절할 수 있게 된다. 결국, 본 발명에서는 전술한 문제점, 즉 도어(500)의 밀폐력이 해제되거나, 또는 가압판(350)과 도어(500) 사이의 간섭문제를 해결할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 하우징
110 : 처리공간
120 : 개구부
200 : 도어유닛
300 : 셔터유닛
310 : 하우징
311 : 홀
350 : 가압판
360 : 수평이동부
362 : 제2 경사부
366 : 연장부
370 : 수직이동부
372 : 제1 경사부
380 : 구동부
400 : 승하강유닛
410 : 지지플레이트
420 : 지지레그
500 : 도어
600 : 밀폐유닛

Claims (7)

  1. 챔버의 개구부를 밀폐하는 도어;
    상기 챔버의 개구부가 형성된 전면에 구비되는 고정프레임; 및
    상기 고정프레임에 삽입되어 상기 개구부를 밀폐하는 도어를 가압하는 밀폐유닛;을 구비하고,
    상기 밀폐유닛은 상기 고정프레임의 제1 개구부에 적어도 일부가 삽입되어 상기 도어를 가압하는 셔터유닛과, 상기 셔터유닛을 상하로 승하강시키는 승하강유닛을 구비하고,
    상기 셔터유닛은 수직방향으로 구동력을 제공하는 구동부와, 상기 구동부의 구동력을 수평방향으로 변화시켜 상기 도어를 밀폐하는 가압부를 구비하며,
    상기 셔터유닛은 상기 구동부와 가압부가 내측에 배치되는 하우징을 구비하고, 상기 가압부는 상기 하우징의 내측에 배치되어 상기 구동부의 수직방향 구동력에 의해 상하로 이동하는 수직이동부와, 상기 수직이동부의 상하이동에 의해 수평방향으로 이동하는 수평이동부와, 상기 수평이동부의 단부에 연결되어 상기 도어를 가압하는 가압판을 구비하며,
    상기 수직이동부의 일측에는 제1 경사부가 형성되고, 상기 수평이동부의 일측에는 상기 제1 경사부에 대응하는 제2 경사부가 형성되어, 상기 수직이동부가 상하이동하는 경우에 상기 제1 경사부가 상기 제2 경사부를 가압하여 상기 수평이동부가 수평이동하며,
    상기 제1 경사부가 지면에 수직인 선에 대해 1°내지 5°의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 챔버 도어유닛.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수평이동부의 이동에 의해 상기 가압판이 이동하는 경우에 상기 하우징의 내부를 밀폐하도록 상기 가압판과 하우징은 실링부재로 연결되는 것을 특징으로 하는 챔버 도어유닛.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 셔터유닛은 가이드바를 더 구비하고, 상기 고정프레임의 제1 개구부의 테두리에는 상기 가이드바가 삽입되는 가이드홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 챔버 도어유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 셔터유닛은 바퀴를 더 구비하고, 상기 승하강유닛에는 상기 바퀴에 대응하는 레일을 더 구비하여,
    상기 셔터유닛이 상기 도어에서 멀어지는 방향으로 밀리는 경우 상기 바퀴가 상기 레일을 따라 이동하여 상기 셔터유닛의 이동을 가이드하는 것을 특징으로 하는 챔버 도어유닛.
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