KR19980083833A - 게이트 밸브를 포함하는 반도체 제조장치 - Google Patents

Abstract

게이트 밸브(gate valve)를 포함하는 반도체 제조 장치를 개시한다. 본 발명은 공정 반응이 일어나는 챔버(chamber)와 챔버에 그 일단부가 연결되는 제1도송관을 포함한다. 제1도송관의 타단부에 연결되고, 그 연결부의 인근에 위치하는 실링부(sealing prat)를 가지는 게이트 밸브를 포함한다. 이때, 실링부는 연결부 인근의 게이트 밸브의 내측벽에 위치하는 오링(O-ring)과 오링에 밀착되거나 이격되는 헤드(head)를 포함한다. 헤드는 후측에 연결되는 벨로우즈(bellows)에 의해 구동된다. 실링부의 후측 인근에서 게이트 밸브에 제2도송관의 일단부가 연결된다. 제2도송관의 타단부에 진공 펌프(vacuum pump)가 연결된다. 이와 같은 반도체 제조 장치는 게이트 밸브가 실링(sealing) 상태일 경우에 벨로우즈가 헤드에 의해 챔버의 가스 분위기에 대해 실링되어 파우더(powder)가 벨로우즈에 흡착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 파우더의 흡착에 따른 게이트 밸브의 수명 단축을 방지할 수 있다.

Description

게이트 밸브를 포함하는 반도체 제조 장치

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 특히 게이트 밸브(gate valve)를 포함하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 장치 중 진공 펌프(vacuum pump)를 사용하는 반도체 제조 장치의 대부분이 게이트 밸브, 예컨대 벨로우즈(bellows)에 의해 구동되는 밸브를 포함하고 있다. 상기 게이트 밸브는 일정한 공정 반응이 수행되는 챔버(chamber)와 진공 펌프(vacuum pump) 사이를 연결하는 도송관의 중간에 위치한다. 이때, 상기 게이트 밸브는 상기 챔버로부터 상기 진공 펌프로 가스가 이송될 때 그 흐름을 개폐하여 제어하는 역할을 한다.

도 1을 참조하여 종래의 게이트 밸브(30)를 포함하는 반도체 제조 장치를 설명한다.

종래의 반도체 제조 장치는 챔버(10)와 상기 챔버(10)에 일단부가 연결되는 제1도송관(20)을 포함한다. 또한 상기 제1도송관(20)의 타단부에 연결되는 게이트 밸브(30)를 포함한다. 예컨대, 벨로우즈(31)에 의해 개폐의 작용이 구동되는 게이트 밸브(30)를 포함한다. 상기 게이트 밸브(30)는 내측에 부착되는 오링(O -ring;35)과 상기 오링(35)에 대향되는 헤드(head; 33)로 구성되는 실링부(sealing part; A)를 포함한다. 상기 헤드(33)의 후측에 연결되는 상기 벨로우즈(31)에 의해 헤드(33)가 슬라이딩(sliding) 동작을 할 수 있다. 따라서, 상기 슬라이딩 동작에 의해 상기 오링(35)에 밀착되거나 이격되어 상기 게이트 밸브(30)를 개폐시킨다. 상기 벨로우즈(31)는 상기 헤드(33)의 후측에 연결되어 지지하는 축(36)과 주름진 표면부(37)를 포함한다. 이와 같이, 상기 제1도송관(20)의 타단부는 상기 실링부(A)의 후측에서 상기 게이트 밸브(30)와 연결되는 형상을 가진다.

또한, 상기 실링부(A)의 인근에 제2도송관(40)의 일단부가 연결된다. 즉, 상기 실링부(A)의 헤드(33)의 전면이 상기 제2도송관(40)으로 향하는 형상이 된다. 상기 제2도송관(40)의 타단부에 진공 펌프(50)가 연결된다. 이와 같이 상기 제1도송관(20)과 제2도송관(40)이 상기 게이트 밸브(30)에 연결됨에 따라, 상기 게이트 밸브(30)가 실링(sealing)될 때, 상기 헤드(33)의 후측부, 즉 상기 벨로우즈(31)의 주름진 표면부(37)가 상기 챔버(10)의 분위기에 노출된다. 이와 같이 상기 챔버(10)의 가스 분위기에 상기 벨로우즈(31), 특히 주름진 표면부(37)가 노출되면, 다음과 같은 문제점을 야기할 수 있다.

예컨대, 질화물 파우더(powder)와 같은 파우더가 형성될 수 있는 공정이 상기 공정 챔버(10)내에서 수행될 때, 다음과 같은 문제점이 발생한다. 즉, NH₃가스와 SiH₂Cl₂가스를 포함하는 가스를 반응 가스로 반도체 기판 상에 질화막을 형성하는 공정을 상기 챔버(10)에서 수행하는 경우에, NH₄Cl 파우더와 같은 파우더가 형성된다. 이때, 상기 파우더는 상기 챔버(10)내에 부유하며 상기 게이트 밸브(30)의 수명을 단축시키는 문제점을 가진다. 즉, 상기 헤드가(33)가 상기 오링(35)과 밀착되어 상기 챔버(10)를 실링할 때 상기 헤드(33)의 후측부, 즉, 상기 벨로우즈(31)의 주름진 표면부(37)가 상기 챔버(10) 내의 가스 분위기에 노출된다. 따라서 상기 챔버(10) 내에서 생성되는 파우더, 예컨대 질화물 파우더가 상기 벨로우즈(31)의 주름진 표면부(37) 등에 흡착된다.

상기 흡착된 파우더는 상기 벨로우즈(31)의 작동을 방해한다. 예컨대, 상기 주름진 표면부(37) 중의 상기 헤드(33)에 인접하는 부분에 상기 파우더가 흡착되면, 상기 헤드(33)가 오링(35)에 균일하게 밀착되는 것을 방해한다. 따라서 상기 오링(35)과 상기 헤드(33)에 의한 게이트 밸브(30)의 실링부(A)의 실링이 침해되어 리키지(leakage)가 일어난다. 또한 상기 벨로우즈(31)의 주름진 표면부(37)에 상기 파우더가 흡착되어 상기 벨로우즈(31)의 원활한 슬라이딩 동작을 방해한다. 따라서, 상기 헤드(33)와 상기 오링(35)을 밀착시키는 작동에 방해를 받아 리키지가 일어난다.

또한, 상기 게이트 밸브(30)가 개폐 작동을 할 때 발생하는 백 스트림(back stream)에 의해 상기 벨로우즈(31)의 주름진 표면부(37)에 흡착된 파우더가 챔버(10)로 역류할 수 있다. 따라서, 챔버(10)가 오염되는 문제점이 발생될 수 있다. 또한 상기 게이트 밸브(30)가 실링의 작용을 할 때 상기 벨로우즈(31)의 주름진 표면부(37)가 상기 챔버(10)에 노출된다. 따라서, 상기 벨로우즈(31)의 슬라이딩 동작을 수행하기 위해서 공급되는 공급 가스의 미세한 리키지 가스가 챔버(10)내로 유입된다. 따라서 챔버(10) 내부의 압력 변화를 유발할 수 있다. 예컨대, 상기 공정 챔버(10)의 진공도를 낮추는 결과를 유발하거나 챔버(10)내의 반응 가스의 분압을 변화시키는 결과를 유발한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 용이하게 해결할 수 있는 게이트 밸브를 포함하는 반도체 제조 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 게이트 밸브를 포함하는 반도체 제조 장치를 설명하기 위해서 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 게이트 밸브를 포함하는 반도체 제조 장치를 설명하기 위해서 나타낸 개략도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 챔버(chamber) 300: 게이트 밸브(gate valve)

310; 오링(O-ring) 320: 벨로우즈(bellows)

321; 헤드(head) 323: 벨로우즈(bellows)의 주름진 표면

500: 진공 펌프(vacuum pump)

상기 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은 챔버와 상기 챔버에 일단부가 연결되는 제1도송관을 포함한다. 상기 제1도송관의 타단부에 연결되고, 상기 연결부의 인근에 위치하는 실링부를 가지는 게이트 밸브를 포함한다. 상기 실링부는 상기 연결부 인근에서 상기 게이트 밸브의 내측벽에 위치하는 오링과 상기 오링에 밀착되거나 이격되는 헤드를 포함한다. 이때, 상기 헤드는 그 후측에 연결되어 에어나 질소 가스에 의해 구동되는 벨로우즈에 의해 구동된다. 상기 실링부의 후측 인근에서 상기 게이트 밸브에 제2도송관의 일단부가 연결된다. 상기 제2도송관의 타단부에 진공 펌프가 연결된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 게이트 밸브를 포함하는 반도체 제조 장치를 설명하기 위해서 도시한 개략도이다.

본 발명은 챔버(100)를 포함한다. 상기 챔버(100)는 반도체 제조 공정 중 진공 또는 가스 분위기를 사용하는 공정에서 사용되는 챔버(100)이다. 예컨대, 건식 식각 장치 또는 화학 기상 증착(CVD;Chemical Vapor Deposition) 공정, 에피텍셜 성장(Epitaxial Growth) 공정, 확산 공정 등과 같은 공정에서 사용되는 챔버(100)를 나타낸다. 이때, 상기 챔버(100)의 분위기 가스를 바꾸거나 원하는 진공도를 얻기 위해서 챔버(100)내의 가스를 배출한다. 상기 배출 가스의 이동을 위해서 제1도송관(200)의 일단부가 상기 챔버(100)의 일정 부위에 연결된다.

상기 배출 가스의 이동을 제어하기 위해서 제1도송관(100)의 타단부에 게이트 밸브(300)를 설치한다. 이때, 게이트 밸브(300)의 실링부(B)가 상기 제1도송관(200)의 타단부가 연결되는 연결부의 인근에 위치하도록 상기 게이트 밸브(300)를 연결한다. 이때, 상기 실링부(B)는 상기 연결부 인근에서 상기 게이트 밸브(300)의 내측벽에 위치하는 오링(310)과 상기 오링에 밀착되거나 이격되는 헤드(321)를 포함한다.

상기 헤드(321)의 동작을 위해서 상기 헤드(321)의 후측에 구동부, 예컨대 벨로우즈(320)가 연결된다. 상기 벨로우즈(320)는 상기 헤드(321)의 후측에 연결되어 지지하는 축(325)과 주름진 표면부(323)를 포함한다. 상기 벨로우즈(320)는 상기 게이트 밸브(300)에 연결되는 가스 인입구(351, 353)를 통해서 공급되는 가스의 가스압에 의해서 작동된다. 이때, 공급되는 가스는 에어(air)나 질소 가스를 이용한다. 이와 같은 벨로우즈(320)는 상기 헤드(321)가 상기 게이트 밸브(300)의 내벽을 타고 슬라이딩되어 상기 오링(310)에 밀착되거나 이격되도록 한다. 이때, 상기 헤드(321)는 그 전면이 상기 제1도송관(200)으로 향한다. 따라서 상기 벨로우즈(320)에 의한 상기 헤드(321)의 슬라이딩 작동은 상기 제1도송관(200)을 향하는 방향으로의 왕복 운동에 의해 구동된다. 이와 같은 헤드(321)의 왕복에 의해 게이트 밸브(300)가 실링 되거나 오픈(open)된다.

상기 실링부(B)의 후측 인근에 제2도송관(400)의 일단부가 연결된다. 즉, 상기 실링부(B)의 상기 게이트 밸브(300)의 배출부(C)에 상기 제2도송관(400)의 일단부가 연결된다. 따라서, 상기 벨로우즈(320)의 주름진 표면부(323)가 상기 게이트의 배출부(C)에 인접하게 된다. 따라서 상기 챔버(100)을 실링 시킬 때, 즉, 상기 헤드(321)가 상기 오링(310)에 밀착되어 있을 때, 상기 벨로우즈(320)의 주름진 표면부(323)는 상기 챔버(100)내의 가스에 노출되지 않는다. 따라서 상기 벨로우즈(320)의 주름진 표면부(323)에 상기 챔버(100)에서 형성되는 파우더, 예컨대, 질화물 파우더가 흡착되지 않는다.

상기 제2도송관(400)의 타단부에 진공 펌프(500), 예컨대 로터리 펌프(rotary pump), 루트 펌프(root pump) 및 확산 펌프(diffusion pump) 등과 같은 진공 펌프(500)가 연결된다. 상기 진공 펌프(500)에 의해 상기 챔버(100)의 가스를 배출된다. 상기 챔버(100)에서 가스를 배출시킬 때, 상기 실링부(B)에서 배출부(C)로 스트림(stream)이 형성된다. 따라서 챔버(100)내의 부유 파우더는 배출부(C)로의 스트림을 따라서 배출 가스와 함께 배출된다. 즉, 제2도송관으로 흡입되어 펌프(500)를 통해서 배출된다. 이때, 이와 같은 배출 스트림에 의해 상기 파우더가 벨로우즈(320)의 주름진 표면부(323)에 흡착될 확률은 미미하다.

상기한 바와 같이 파우더가 상기 벨로우즈(320)에 흡착되지 않으므로 종래에서와 같은 벨로우즈(320)의 주름진 표면부(323)에 흡착된 파우더에 의해서 야기되는 상기 벨로우즈(320)의 작동 불량을 방지할 수 있다. 또한 상기 벨로우즈(320)의 주름진 표면부(323) 중 상기 헤드(321)의 인근하는 부분에도 파우더가 흡착되지 않는다. 따라서 상기 헤드(321)와 상기 오링(310)이 균일하게 밀착되어 실링 불량을 방지할 수 있다. 또한 상기 게이트 밸브(300)가 개폐될 때, 즉, 상기 벨로우즈(320)에 의한 상기 헤드(321)의 슬라이딩 작동에 의해 상기 오링(310)에 밀착되거나 이격될 때 종래와 같은 백 스트림에 의한 오염을 방지할 수 있다. 즉, 백 스트림에 의한 챔버(100) 내부로의 파우더의 침해를 방지할 수 있다. 이와 같이 하여 게이트 밸브(300)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

상기 챔버(100)가 실링 되고 있을 때 상기 헤드(321)에 의해 상기 벨로우즈(320)는 상기 챔버(100)의 가스 분위기와 실링 된다. 따라서 상기 벨로우즈(320)를 작동시키기 위해서 공급되는 가스, 예컨대 에어나 질소 가스의 리키지가 발생하는 경우에도 챔버(100) 내부로 상기 리키지된 가스가 유입되지 않는다. 따라서 상기 리키지 가스에 의한 챔버(100) 내부의 가스압 변화를 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 리키지 가스에 의해 상기 챔버(100)의 진공도가 변화하거나 상기 챔버(100)내의 반응 가스의 분압이 변화되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다. 게이트 밸브 실링 상태일 경우에 벨로우즈가 헤드에 의해 상기 챔버의 가스 분위기에 노출되지 않는다. 따라서 상기 파우더의 벨로우즈의 주름진 표면부에의 흡착을 방지할 수 있고, 상기 파우더에 의한 게이트 밸브의 실링 불량을 방지할 수 있다. 또한, 게이트 밸브의 개폐 작동 시 백 스트림에 의한 파우더가 챔버 내부로 인입되는 침해를 방지 할 수 있다. 더욱이, 상기 벨로우즈를 작동시키기 위한 가스의 리키지가 발생하는 경우에도 공정 챔버로의 상기 가스의 유입이 방지된다. 따라서 상기 작동 가스에 의한 챔버의 반응 가스에 대한 분압의 변화 등의 영향을 배제할 수 있다. 이와 같은 장점에 의해서, 게이트 밸브의 수명 단축을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 챔버;

   상기 챔버에 일단부가 연결되는 제1도송관;

   상기 제1도송관의 타단부에 연결되고, 그 인근에 위치하는 실링부를 가지는 게이트 밸브;

   상기 실링부의 후측 인근에서 상기 게이트 밸브에 연결되는 일단부를 가지는 제2도송관; 및

   상기 제2도송관의 타단부에 연결되는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 실링부는

   상기 제1도송관의 타단부가 연결되는 인근에서 상기 게이트 밸브의 내측벽에 위치하는 오링; 및

   상기 오링에 밀착되거나 이격되는 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 헤드는 그 후측에 연결되어 에어나 질소 가스에 의해 구동되는 벨로우즈에 의해 상기 오링에 밀착되거나 이격되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.