KR20010025070A - 차단밸브 - Google Patents

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KR20010025070A
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개리 씨. 에팅거
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노르만 엘. 터너
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Abstract

본 발명은 제 2 영역으로부터 제 1 영역을 선택적으로 밀봉하는 차단밸브에 관한 것이다. 게이트 밸브(10)는 제 1 영역(202)과 제 2 영역(204) 사이의 채널(28)을 한정하는 하우징(12)을 포함할 수 있다. 상기 밸브는, 게이트(14)에 위치하여 조립 위치와 전개 위치 사이에 이동가능한 게이트를 포함한다. 이러한 게이트가 조립 위치에 있는 경우, 제 1 영역과 제 2 영역 사이에 연통이 가능하다. 게이트가 전개 위치에 있는 경우, 게이트는 채널을 연결하며, 제 1 영역과 제 2 영역을 차단시키도록 제어될 수 있다. 예컨대, 상기 밸브는 커다란 글래스 기판을 처리하는 시스템과 관련하여 이용될 수 있다. 기판 처리 챔버의 개구부와 같이 긴 사각형 개구부를 차단하는데에 특히 이러한 밸브를 이용한다. 차단 처리 챔버 또는 로드 락 챔버는 서로로부터 예컨대, 선형 시스템에서 용이하다.

Description

차단밸브{ISOLATION VALVES}
유리 기판은 다수의 적용 분야중 활성 매트릭스 텔리비젼(active matrix television) 및 컴퓨터 디스플레이 등에 이용된다. 각각의 유리 기판은 일백만개 이상의 박막 트랜지스터를 포함하는 다중 디스플레이 모니터를 형성할 수 있다.
큰 유리 기판의 공정은 다수의 연속적인 단계의 수행을 포함하는데, 예를 들면 화학적 증착(CVD) 공정의 수행, 물리적 증착(PVD) 공정의 수행 또는 에칭 공정의 수행을 포함한다. 유리 기판을 처리하기 위한 시스템은 상기 공정들을 수행하기 위한 하나 이상의 챔버를 포함한다.
유리 기판은 예를 들면 550 mm X 650mm의 크기를 가진다. 기판에 더 많은 디스플레이가 형성하거나 더 큰 디스플레이를 생산하기 위하여 650 mm X 830 mm 이상의 크기와 같이 기판의 크기가 더 커지는 경향이 있다. 보다 큰 크기는 처리 시스템의 보다 높은 성능을 요구한다.
큰 유리 기판에 박막을 증착하기 위한 기본 적인 처리 기술은 예를 들면, 반도체 웨이퍼의 공정에서 일반적으로 이용된 기술과 유사하다. 그러나 임의의 유사성에도 불구하고, 실제적인 방법에서, 큰 유리 기판의 공정에서는 반도체 웨이퍼 및 작은 유리 기판에 현재 적용되고 있는 기술을 이용하여 극복할 수 없고 비용이 효율적이지 못한 문제점이 발생하였다.
예를 들면, 효율적인 생산 라인 공정은 하나의 작업 스테이션으로부터 다른 작업 스테이션으로, 및 진공 환경 및 대기 환경 사이의 신속한 이동이 요구된다. 큰 크기 및 형상의 유리 기판은 처리 시스템에서 하나의 위치로부터 다른 위치로의 이송이 어렵다. 결론적으로, 반도체 웨이퍼 및 최고 550 mm X 650 mm의 기판과 같은 작은 유리 기판의 진공 처리에 적합한 클러스터 툴(cluster tools)은 650 mm X 830 mm 이상의 크기의 기판과 같은 큰 유리 기판의 유사한 공정에 적절하지 않다. 더욱이, 클러스터 툴은 상대적으로 큰 플로어 공간이 요구된다.
유사하게, 상대적으로 작은 반도체 웨이퍼의 공정을 위하여 설계된 챔버 구성은 큰 유리 기판의 공정에 특히 적절하지 못하다. 챔버는 큰 기판이 챔버내로 유입 또는 배출될 수 있는 충분한 크기의 개구부(aperture)를 포함하여야 한다. 더욱이, 처리 챔버에서의 처리 기판은 진공 또는 저압하에서 통상적으로 수행되어야 한다. 처리 챔버들 사이에서의 유리 기판의 이동은 완전한 진공 밀봉 부재를 제공하기 위하여 특히 넓은 개구부를 폐쇄할 수 있으며 오염을 최소화시킬 수 있는 밸브 장치의 이용이 요구된다.
더욱이, 상대적으로 적은 결함은 기판상에 형성된 완전한 모니터가 리젝트될 수 있다. 그러므로, 하나의 위치로부터 다른 위치로 이송될 때 유리기판에서 결함의 발생을 감소시키는 것은 위험하다. 유사하게, 기판이 처리 시스템내에 이송되고 배치되었을 때 기판의 오정렬은 유리 기판이 디스플레이를 형성하였을 때 공정 균일성이 유리 기판의 하나의 에지가 전기적으로 기능하지 않는 정도로 손상될 수 있다. 오정렬이 매우 심한 경우, 상기 기판이 구조물을 스트라이킹하며 진공 챔버 내부를 브레이킹한다.
큰 유리 기판의 공정과 관련된 다른 문제점은 유리 기판들의 유일한 열 특성에 의하여 발생한다. 예를 들면, 상대적으로 낮은 유리의 열 전도율은 기판을 균일하게 가열 또는 냉각하기 어렵게 만든다. 특히, 임의의 큰 영역의 얇은 기판의 에지 근처의 열 손실은 기판의 중앙보다 더 크며, 결과적으로 기판에 걸쳐 비 균일한 온도 구배가 발생한다. 그러므로, 크기와 관련된 유리 기판의 열 특성은 처리된 기판의 표면의 상이한 부분에 형성된 전기 성분에 대한 균일한 특성을 얻는 것이 더욱 어렵다. 더욱이, 저급한 열 전도율때문에 신속하고 균일한 기판의 가열 또는 냉각이 더욱 어렵게 됨으로써, 높은 작업 처리량을 얻기 위한 시스템의 성능이 감소된다.
종래에는, 다양한 차단 밸브는 서로로부터 두개의 영역을 격리시키기 위하여 이용되었다. 일 실시예에서, 게이트는 밸브를 개방 및 폐쇄하기 위하여 통로 내부로부터 외부로, 역으로 통로 외부로부터 내부로 슬라이드된다. 폐쇄 위치에서 게이트에 의하여, 밀봉 부재가 밸브를 통한 유동을 방지하기 위하여 게이트와 밸브 시트 사이에 형성된다. 슬라이드 밸브는 특별한 소형성, 즉 유동 통로를 따른 방향에서 작은 크기를 제공한다.
처리하는 큰 유리 기판에 대한 하나의 최근의 제안된 시스템은 전술된 미국 특허 출원 제 08/946,922호에 전술된 시스템과 같은 모듈의 직렬의 처리 시스템이다. 이 같은 시스템은 CVD 또는 다른 열 기판 공정에서 이용되며 기판이 이송되는 다중의 연속 처리 챔버를 포함할 수 있다. 처리 챔버는 진공 또는 매우 낮은 압력하에서 통상적으로 작동된다. 그러므로, 게이트와 밸브 시트 사이에 요구된 타이트한 밀봉 부재가 자체적으로 충분히 제공되는 챔버들 사이에 상대적으로 압력이 균일하게 분배된다.
본 발명은 일반적으로 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 처리 시스템용 차단 밸브에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 개방된 구성으로 도시된 밸브의 횡단면도이다.
도 2는 선 2-2를 따라 얻을 수 있는 도 1의 밸브의 부분적인 종단면도이다.
도 3은 선 3-3을 따라 얻을 수 있는 도 2의 밸브의 상부 단면도이다.
도 4는 폐쇄된 구성으로 도시된 도 1의 밸브의 횡단면도이다.
도 5는 선 5-5를 따라 얻을 수 있는 도 4의 밸브의 종단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 부가적인 실시예에 따른 밸브의 부분적인 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 챔버의 사시도이다.
도 9는 액추에이터 하우징을 가지는 도 8의 챔버의 측면도이다.
도 10은 하강 위치에서 리프트 장치를 도시하는 도 8의 챔버의 측면도이다.
도 11은 도 10의 리프트 장치의 부분을 형성하는 로드 블럭의 도면이다.
도 12는 상승 위치에서 리프트 장치를 도시하는 도 8의 챔버의 측면도이다.
도 13은 도 12에서 선 13-13을 따라 취한 리프트 장치의 측면도이다.
도 14는 도 12에서 선 14-14를 따라 취한 리프트 장치의 측면도이다.
도 15a 내지 도 15c는 하강 위치, 상승 위치 및 폐쇄된 위치 사이의 밀봉 판에 대한 각각의 도면이다.
도 16 내지 도 17은 하강 위치 및 상승(또는 폐쇄된) 위치내에 배치된 밀봉 판을 가지는 도 8의 챔버의 사시도이다.
도 18은 기판 전송 셔틀용 구동 장치를 포함하는 도 16의 챔버의 사시도이다.
도 19는 본 발명에 의한 서로 인접하게 위치한 2개의 챔버를 도시한 도면이다.
일반적으로, 본 발명은 다양하게 개선된 차단 밸브가 공개된다. 일 실시예에 따라, 제 2 영역으로부터 제 1 영역을 선택적으로 폐쇄하는 차단 밸브는 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 제 1 영역과 제 2 영역 사이에 채널을 형성하며, 상기 채널은 적어도 제 1 포트와 제 2 포트 사이로 연장된다. 게이트는 제 1 영역과 제 2 영역 사이를 소통시키는 적재 위치(stowed position)와 게이트가 채널을 스팬하는 전개 위치(deployed position) 사이에서 이동가능하다.
게이트는 제 1 및 제 2 밀봉 부재를 포함하는데, 각각의 밀봉 부재는 각각의 외부로 직면하는 표면을 가진다. 또한, 게이트는 제 1 밀봉 부재와 제 2 밀봉 부재 사이에 배치되는 확장 부재를 가지는데, 상기 확장 부재는 제 1 상태로부터 제 2 상태로 확장가능하며 제 2 상태로부터 제 1 상태로 수축될 수 있다.
제 1 상태에서, 게이트는 적재 위치와 전개 위치 사이에서 이동가능하다. 제 2 상태에서, 전개 위치에서의 게이트로, 제 1 및 제 2 밀봉 부재는 제 1 밀봉 부재의 외측으로 직면하는 표면이 제 2 영역으로부터 제 1 영역을 폐쇄하기 위하여 제 1 포트에 폐쇄되도록 결합되도록 확장 부재의 확장에 의하여 서로로부터 이격되어 편향된다. 제 2 밀봉 부재의 외측으로 직면하는 표면은 하우징에 결합된다.
임의의 실시예에서, 두개이상의 처리 챔버가 연속하여 위치하는 곳과 같이, 두개의 밀봉 부재는 제 2 영역으로부터 제 1 영역을 폐쇄시키기 위하여 각각의 포트에 결합된다.
다양한 실시예에서, 확장 부재는 엘라스토머 블래더(elastomer bladder)와 같은 벨로우즈(bellows) 또는 팽창 부재를 포함할 수 있다.
다른 양상에서, 차단 밸브는 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이에 채널을 형성하는 하우징과 상기 하우징에 배치된 게이트 조립체를 포함한다. 또한 밸브는 제 1 챔버와 소통되는 제 1 포트와 제 2 챔버와 소통되는 제 2 포트 사이에 게이트 조립체를 배치시키기 위한 수단을 포함한다. 게다가, 밸브는 제 2 챔버로부터 제 1 챔버를 초기에 폐쇄시키기 위하여 게이트 조립체를 제 1 포트에 결합시키기 위한 수단을 포함한다. 더욱이, 밸브는 제 2 챔버로부터 제 1 챔버를 추가적으로 폐쇄시키기 위하여 하우징내의 압력을 변경시키는 수단을 가진다. 또한 제 2 챔버로부터 제 1 챔버를 폐쇄시키는 방법이 공개된다.
선택적인 실시예에서, 차단 밸브는 기판이 이송될 수 있는 통로를 가지는 하우징을 포함한다. 통로의 주변을 따라 표면은 게이트를 결합시키기 위한 시트를 형성한다. 또한 밸브는 통로가 개방되는 제 1 위치와 게이트가 통로를 폐쇄시키기 위하여 시트가 결합되는 제 2 위치를 가진다. 밸브는 제 1 위치와 통로에 대응되는 중간 위치 사이에서의 게이트의 이동을 조절하기 위한 게이트로 결합된 리프트 장치을 가진다. 또한 밸브는 중간 위치와 제 2 위치 사이에서의 게이트의 이동을 조절하기 위하여 게이트로 결합된 회전 장치을 포함한다.
게이트가 제 2 위치에 있는 경우, 수평력 성분은 통로에 대하여 게이트를 폐쇄시키기 위하여 제공될 수 있다. 하나의 실시예에서, 회전 장치은 각각 제 1 위치와 제 2 위치를 가지는 하나 이상의 푸시 실린더를 포함한다. 제 1 및 제 2 위치 사이의 푸시 실린더의 이동은 게이트를 중간 상승 위치와 통로를 폐쇄시키는 제 2 위치 사이에서 회전시킨다.
다양한 실시예에서, 두 개이상의 기판 처리 챔버는 연속해서 위치될 수 있다. 두개의 밀봉 차단 밸브 또는 독립적으로 제어가능한 차단 밸브는 예를 들면 공정동안 챔버를 폐쇄시키기 위하여 챔버 사이에 제공될 수 있다.
밸브 하우징은 챔버로부터 분리하여 형성될 수 있으며 제 위치에 연속적으로 고정될 수 있다. 선택적으로, 밸브 하우징은 챔버를 구비한 단일 통합 유닛으로서 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 밸브의 장점들 중에는 설계 유연성(design flexibility)이 있다. 예를 들면, 연구설 또는 산업적 세팅에서, 밸브는 유리 기판 또는 다른 아이템들이 통과할 수 있는 도어 또는 게이트로서 이용될 수 있다. 이 같은 상황에서, 밸브를 통과하는 아이템 뿐만 아니라 임의의 다른 환경적 요소를 수용하는 밸브 형상(geometry)(크기, 단면 프로파일, 등)를 선택할 수 있다. 이것은 이용가능한 밸브의 형상과 크기를 제어하는 아이템 또는 공정에 따르게 하는 것이 바람직하다.
실시예에 의하여 평평한 패널 디스플레이용 유리 기판과 같은 평평한 물체의 제조 및 방법에서, 처리 챔버는 상대적으로 낮은 프로파일, 즉 낮은 높이 및 큰 폭을 가지는 것으로 이용될 수 있다. 공간 효율을 고려함으로써 챔버가 필요로 하는 것과 같이 밸브 밀봉 부재는 아이템의 입구 및 출구를 수용하기 위하여 유사한 낮은 프로파일을 가진다.
밸브 판을 분리하기 위한 팽창 부재의 이용은 단순한 기계 시스템에서 보다 밸브 판 사이에 폐쇄력의 더욱 균등한 분배를 제공할 수 있다. 그러므로, 기다란 게이트의 경우, 폐쇄력은 게이트를 따라 거의 연속적으로 분배될 수 있다. 그러나, 바람직한 게이트 프로파일이 무엇이든지 간에, 적절한 팽창 부재는 용이하게 구성될 수 있으며 스톡 팽창 장치를 이용할 수 있다. 이 특징은 각각의 게이트 프로파일을 위하여 특별히 형성되는 다중 복합 기계 링키지에 대한 요구를 감소심킴으로써 비용 절감을 제공한다.
또 다른 장점은 완전한 밸브 시트보다 더 작은 밸브를 수용하는 성능이다. 팽창 부재는 평행하지 않아도 상당한 가요성을 가지며 적절한 폐쇄를 형성할 수 있다. 기계적으로 작동하는 밸브에 의하여, 시트 표면의 마모 또는 오염은 판에 가해지는 힘을 상당히 변경시킬 수 있다. 팽창 부재로, 힘은 챔버에 인가되는 압력에 간단히 관련된다. 성능은 파손 또는 누출과 같은 극단적인 경우를 제외하고 마모에 덜 민감하다.
부가적으로, 캠 장치의 성능의 결함을 보상하고, 시트내의 변화 혹은 불규칙성을 조절하고, 캠 장치의 마모의 영향을 조절하기 위아여, 압축 가능한 상당한 가요성의 시일(seal)은 캠-형태 밸브와 함께 사용된다. 이와 같은 시일은 반드시 심하게 변형되어 마모 또는 파괴된다. 본 발명에서는, 챔버는 동일한 컴플라이언스가 시일 내부에 필요없도록 상당한 정도의 컴플라이언스(compliance)를 제공한다. 그러므로, 시일은 더 적은 변형을 겪는다. 기계적 링크장치의 마모는 밸브의 작동 또는 어떤 엔클로져(enclosure)의 작동과 결부되는 오염물의 미립자에 의해 또한 생성된다. 여기서 밸브는 밀봉을 위해 사용되며 밸브를 통과하는 어떠한 유체를 오염시킨다.
다른 실시예에서, 다수의 챔버가 서로 인접하게 정렬된 모듈 시스템에 특히 적당한 기계적 차단 밸브가 공지 되어 있다. 각각의 챔버는 챔버의 마주 보는 측면에서 통로를 가지고 있다. 기판을 챔버 내로 또는 챔버로부터 전달하는데 사용하는 통로는 서로 독립적으로 제어되는 각각의 게이트에 의해 개방되고 또는 밀봉되며 부가적인 적응성을 제공한다. 기계적 차단 밸브는 소형이며 상대적으로 단순한 구조를 가져서 생산 비용을 감소시킨다.
기계적 차단 밸브는 다른 챔버로부터 어떤 챔버를 밀봉하는 개선된 수단을 제공하며 다양한 챔버내에 사용된 공정 가스로부터의 오염을 방지하는데 도움을 준다. 통로 쪽으로 게이트의 회전은 밀봉을 생성하며 유리 기판이 가공되는 때 필요한 밀봉을 개선하는 측면 압력을 제공한다.
2개의 챔버가 서로 인접하게 배열되는 경우, 챔버 사이의 면적은 효과적으로 버퍼 챔버(buffer chamber)를 형성하는 챔버의 내측부의 안쪽 또는 양쪽으로부터 차단된다. 그러므로, 챔버 사이의 면적은 부식적일 수 있는, 예를 들면 공정 가스로부터 보호된다. 챔버 내측부로부터 챔버 사이의 면적을 차단하기 위해, 프로세싱 챔버의 외부 시스템의 다른 요소는 부식성의 가스 또는 기판 처리 동안 챔버내에서 사용되는 다른 유해 재료의 접촉으로부터 보호된다. 부가적으로, 챔버 사이의 면적의 압력은 챔버의 내측부의 어느 한쪽 또는 양쪽내의 압력과 독립적으로 제어된다.
다른 특징 및 장점은 자세한 실시예와 도면 및 청구항에 의해 분명해진다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브(10)는 하우징(12), 게이트(14), 및 액추에이터(16)를 포함한다. 하우징(12)은 수직으로 연장하는 제 1 및 제 2 측면(18A,18B), 상부(20), 바닥(22), 및 단부(24A,24B)에 의해 경계지워진 내측부를 가진다. 일반적으로, 밸브는 예를 들면 처리 챔버로부터 어떤 처리 챔버를 차단시키기 위해 또는 서로 서로 다른 영역을 차단하기 위해 사용된다.
하우징은 입구(30)로부터 출구(32)로 하우징을 통과하는 경로를 따라 연장하는 통로(28)를 형성한다. 다양한 실시예에서, 입구(30) 및 출구(32)의 역할은 기판이 밸브를 통과하여 한쪽 방향으로 통과하도록 역전될 수 있다. 채널은 세로 방향의 축선(200)을 가진다. 입구(30) 및 출구(32)는 축선(200)에 대해 횡방향으로 연장되며 길고 일반적인 사각형의 형상이다. 제 1 및 제 2 영역 또는 챔버(202,204)는 각각 입구(30) 및 출구(32)에 인접하게 위치한다. 외부 영역은 일반적으로 206으로 도시되어 있다. 전형적인 실시예에서, 하우징(12)은 일반적으로 수직하게 횡단하는 중심 평면(208)에 대해 대칭이다.
도 1 및 도 2에서 도시된 개방 상태의 밸브에서, 게이트(14)은 낮추어진 또는 적재 상태에 있으며 하우징의 베이(bay)(34)내에 위치한다. 게이트(14)은 각각 밀봉 판(36A,36B)과 같은 제 1 및 제 2 밀봉 부재를 가진다(도 2). 각각의 밀봉 판(36A,36B)은 세로의 외측 판(outboard plate;38A,38B)과 세로의 내측 판(inboard plate;40A,40B)를 가진다. 외측 판(38A,38B)의 외측면(44A,44B)은 각각 영역(202,204)과 마주보고 있으며 가스킷(48A,48B)을 지니고 있는 직사각형의 슬롯을 일반적으로 포함한다. 내측 판(40A,40B)의 내측 면(46A,46B)은 각각 영역(204,202) 쪽으로 마주보고 있으며, 각각 밀봉 판(36A,36B)의 내측 표면을 형성한다.
만곡 부재 또는 판 스프링(50,50B)은 각각 밀봉 판(36A,36B)의 하부 에지에 지지된다. 각각의 판 스프링(38A,38B)은 관련된 내측 판(40A,40B)의 하부 에지에 대한 상부 에지(52A,52B)에서 부착된다. 각각의 만곡 부재(50A,50B)의 바닥 단부(54A,54B)는 횡단 방향으로 연장하는 프레임(62)의 횡단 부재(60)에 고정되어 있다(도 1).
프레임(62)은 횡단 부재의 마주보는 단부에서 횡단 부재(60)로부터 위쪽으로 연장하는 한쌍의 기둥(post) 또는 직립부재(uprights;64A,64B)를 포함한다. 한쌍의 외부적으로 접한 채널 부재(66A,66B)는 각각 직립부재(64A,64B)의 외측 표면을 따라 측면으로 연장한다. 채널 부재는 개방 현 장방섹션이다.
하우징의 마주보는 측면에서, 한쌍의 상부 및 하부 저 마찰 가이드(68A,68B)는 각각의 슬라이드(18A,18B)로부터 내부적으로 연장한다. 가이드는 채널 부재 및 게이트(14)가 도 1 및 도 2에서 도시된 개방 위치와 도 4 및 도 5에서 도시된 폐쇄 위치 사이에서 수직하게 미끄러지도록 관련된 채널 부재(66A,66B)내에 장착된다.
도 3을 참고하면, 팽창될 수 있는 확장 가능한 챔버 또는 체적(80)은 하우징내에 설치된다. 챔버(80)는 밀봉 판(36A,36B) 사이에 위치한 팽창 가능한 엘라스토머 블래더(82)와 같은 확장 가능한 부재에 의해 경계지워 진다. 도시된 실시예에서, 블래더(82)는 연속적이며 밀봉 판(36A,36B)과 함께 동일한 공간에 걸치며, 판의 상부, 하부, 및 측면 에지로부터 약간 리세스되어 있다. 블래더는 챔버(80)를 둘러싸는 내측 표면(84) 및 밀봉 판의 내측 표면(46A,46B)에 결합된 외측 표면을 가진다.
게이트(14)의 한쪽 측면상에, 중앙 블럭(90A,90B;도 1을 보라)은 관련된 직립 부재(64A,64B)에 강하게 고정되며 밀봉 판(36A,36B)의 측면 에지를 넘어서 약간 내부로 연장한다. 밀봉 판(36A,36B)의 내측 표면(46A,46B)과 블럭의 인접한 측면(92A,92B) 사이의 접촉은 밀봉 판의 세로방향으 내측으로의 운동을 제한한다.
상기 및 이하의 각각의 중앙 블럭(90A,90B)은 센터링 장치(centering mechanism;100)(도 1 및 도 3)이다. 각각의 센터링 장치(100)는 밀봉 판(36A)의 관련된 측면으로부터 측면상으로 내측으로 연장하는 제 1 핀(104A;도 3)과 밀봉 판(36B)의 관련된 측면으로부터 측면 내측으로 연장하는 제 2 핀(104B)을 포함한다. 코일형 인장 스프링(106)은 제 1 핀(104A)을 제 2 핀(104B)으로 접속시킨다. 따라서, 종합적으로 센터링 장치(100)의 스프링(106)은 2개의 밀봉 판(36A,36B)을 서로를 향하여 그리고 횡단하는 수직의 중앙 평면(208)쪽으로 편향시킨다.
도 6에서 도시된 다른 실시예에서, 각각의 센터링 장치는 관련된 직립부재(64A,64B)로부터 측면의 내부로 연장하는 중앙핀(120)을 포함한다. 상부 코일형 인장 스프링(106A)은 제 1 핀(104A)을 중앙핀(102)에 접속시키며,하부 코일형 인장 스프링(106B)은 제 2 핀(104B)을 중앙핀(102)에 접속시킨다. 스프링(106A,106B)은 가로의 수직한 중앙평면(208) 쪽으로 밀봉 판(36A,36B)을 편향시킨다.
도 3을 다시 참조하면, 팽창/수축 콘딧(conduit)(110)은 챔버(80)내로 블래더를 통과하여 연장한다. 콘딧(110)은 만곡부(50A,50B) 사이로 향하며 액추에이터(16)를 통과하여 원격의 공급원(112;도 1)으로 향한다. 일실시예에서, 공급원(112)은 챔버를 팽창 및 수축시키기 위해 콘딧(110)을 통과하여 챔버(80)내로 가스를 선택적으로 주입하고 콘딧(110)을 통하여 챔버로부터 가스를 빼내는 관련된 밸브 및 제어 시스템을 다라 적재된 펌프의 형태를 가진다. 콘딧(114;도1)은 하우징을 통과하여 공동(cavity)(34) 내로 연장한다. 콘딧(114)은 공급원(112)과 유사한 공급원(116)에 접속된다. 공급원(116)은 챔버(80)의 외부에 대한 선택적인 가압 및 감압을 촉진시킨다.
밸브의 폐쇄를 위해서, 액추에이터(16)는 하강 또는 적재 위치(도 1 및 도 2)에서 상승 또는 전개 위치(도 4 및 도 5)까지 게이트(14)를 증가시킨다. 전개 위치에서, 밀봉 판(36A,36B)은 입구 및 출구 포트(30,32) 각각에 대해 정열되며 마주보도록 배열된다. 밸브 시트(120A,120B)는 입구 및 출구 포트(30,32) 각각에 둘러싸는 하우징내에 형성된다. 밸브 시트는 일반적으로 각각 영역(204,202) 쪽으로 마주보고 있는 시트 표면(122A,122B)을 가진다. 시트 표면(122A,122B)은 게이트(14)가 전개 위치에 있는 경우 가스킷(48A,48B)에 대해 각각 마주보며 정렬된다.
전개 위치내에서 게이트(14)와 함께, 챔버(80)는 밀봉 판(36A,36B)상의 세로 방향의 외부로 향하는 힘을 생성하면서 팽창 또는 가압된다. 챔버(80)내의 압력이 충분한 경우, 스프링(106)의 인장력은 극복되며 밀봉 판(36A,36B)을 팽창된 위치내의 게이트(14)에 위치하도록 세로 방향의 외측으로 구동한다. 밀봉 판(36A,36B)의 세로 방향의 외측 운동은 가스킷이 각각의 시트 표면(122A,122B)과 밀봉 접속하도록 한다(도 5). 이러한 방법에서, 밀봉 판(36A,36B)는 포트를 통과하는 유체 유동을 방지하기 위해 입구 및 출구 포트(30,32)의 각각의 시트(122A,122B)에 밀봉적으로 결합한다. 이러한 방법에서, 영역 또는 챔버(202,204)는 밸브 하우징내의 통로(28)로부터 뿐만 아니라 서로 상호간에도 차단된다.
밸브를 개방하기 위해, 챔버(80)는 밀봉 판(36A,36B)상의 세로 방향의 외부로 향하는 힘을 감소하면서 수축 또는 감압된다. 챔버(80)내의 압력이 충분히 감소한 경우, 스프링(106)의 인장력은 각각의 판(36A,36B)에 대한 압력차를 극복하며 시트(122A,122B)로부터 밀봉 판과 가스킷을 해체시키기 위해 가스킷(48A,48B)의 스티킹(sticking)을 극복한다. 비록 챔버(80)가 대기로의 배기에 의해 감압 되었더라도, 진공은 감소된 압력이 판을 잡아끌도록 스프링(106)과 함께 조력하도록 공급원(112)에 의해 챔버에 작용한다. 챔버(80)가 팽창되지 않은 상태로 되돌아 간 경우, 액추에이터(16)는 전개 위치에서 저장된 위치까지 게이트(14)를 낮추도록 제어되며 이로인해 채널(28)은 개방된다.
밸브(10)의 제작에 사용되는 전형적인 재료는 하우징(12) 및 판(36A,36B)용 알루미늄을 포함한다. 알루미늄과 반응하는 화학 물질에 노출이 있다면 스테인레스 강을 이용할 수 있다. "E.I. 뒤퐁 드 느므와르 앤드 컴퍼니(E.I. du Pont de Nemours and Company)"에 의해 제조되어 "비통(VITON)"이라는 상표로 시판되는 것처럼 플루오르엘라스토머(flouroelastomer)로 가스킷(48)이 형성될 수 있다. 이러한 가스킷(48)은, 접착제 접합, 또는 열장 장부촉(dovetail) 또는 가스킷을 보호하기 위한 유사 형상으로 홈을 형성하여 연관 홈으로 고정된다. 만곡부(50A,50B)는 스테인레스 강으로 형성될 수 있다.
밸브(10)의 크기는 사용되는 특정한 적용 분야를 기초로 하여 선택된다. 한 예의 응용은 큰 글래스 기판 처리에 사용되는 챔버의 폐쇄를 들 수 있다(예를 들면, 처리 챔버로부터 로드 록 챔버의 분리). 이러한 적용 분야에서, 밸브는 챔버간 기판의 통로를 수용하기 위해 형성될 수 있다. 큰 글래스 기판의 일 실시예로, 가령 일 평방미터의 면적을 가진 기판, 포트(30,32)는 5내지 6인치의 높이와 50인치의 폭을 가진다. 판(36A,36B)은 대략 포트(30,32)보다 높이와 폭이 1인치 정도 크고, 블래더(82)는 대략 포트보다 폭과 높이가 0.5인치 크다.
양 판이 각각의 포트에 폐쇄되어 연결되어 있으면, 하우징내의 압력은 인접한 프로세싱 챔버내의 압력보다 클 수 있다. 하우징내의 압력이 대기압력일 수 있다.
더욱이, 챔버(80)의 외부에 있는 하우징(12)를 가압하고 감압하는 능력은 사용자에게 선택의 수를 제공한다. 챔버내의 압력이 P3(공급원(112)에 의해 조절됨)로 설정되고, 대기압이 PA로 설정되면, 하우징내 압력(P4)은 PA, P3, 그리고 P1의 어느 하나, 그리고 부분(202,204)내의 P1과 P2와 관련되어 상대적으로 조절될수 있다. 특히 이용할수 있는 하나의 선택으로, P1과 P2의 압력의 차가 크면, 하우징(12)과 챔버(80)가 동시에 가압될 수 있다. 블래더(bladder)(82)의 강도는 P3가 P4를 초과하는 양을 제한하기때문에, P4는 더욱 더 증가하게 되며, P3는 폐쇄하는 힘를 증가시키기 위해 증가한다. 또한, 챔버(80)가 게이트(14)의 전 면적을 커버하지 않는 범위에서, 압력(P4)에 의해 게이트(14)의 면적으로 힘이 가해진다. 이것은 다중 불연속 챔버에 매우 유용하며, 예로 금속성 벨로우즈에 의해 형성된 챔버가 이용된다. 밸브가 더 높은 압력 챔버 또는 부분으로부터 낮은 압력으로 프로세싱 챔버를 폐쇄하기 위해 사용되는 상태에서, 오물질의 생성을 억제하는 것이 이상적이다. 이런 상태에서, 높은 압력하에 있는 챔버로부터 누출되는 어떤 가스가 콘딧(114)를 거쳐 배기될수 있도록 하기위해, 압력(P4)를 감압하여 하우징(12)을 진공화할 수 있다.
도 7은, 도1 내지 도6에 도시된 판(36A,36B)과 전체적으로 유사한 하나의 밀봉 판(36')을 갖춘 선택적인 밸브를 도시하고 있다. 실시예에서, 입구(30')는 불활성 기체를 가압할수 있는 저압 챔버에 연결되어 있다. 제 2 포트(32')는 처리 챔버에 반응 가스 환경에서 저압 처리를 위해 연결되어 있다. 불활성 가스는 하우징을 채우기위해 판(36A')내에 있는 홀(37')을 거쳐 흐를수 있다. 불활성가스의 압력이 상술된 하우징 여압과 형태가 유사한 방식으로 밀봉 부재를 논의 할 수 있다.
밸브 판(36A,36B)과 폐쇄밸브(10)를 분리하기 위한 팽창성 챔버(80)의 사용은 밸브 설계상에서 상당한 유연성를 제공한다. 판(36A,36B)을 분리하는 힘(분압)은 청정한 기계 시스템내에서 보다 더 균등하게 배분된다. 예로, 힘은 긴 게이트 부재를 따라 사실상 지속적으로 분배될수 있다. 상술되고 도 1 내지 도 7에 도시된 밸브는 가격의 절약, 중량, 크기,및 복잡성을 제시하고 있다.
다양한 변형이 상술한 실행들을 구현할 수 있다. 예로, 실시예에 도시된 챔버(80)가 일반적으로 직사각형의 연속적인 탄성중합체인 블래더(82)에 의해 구성되었지만, 하나 이상의 기하학적인 블래더가 사용될 수 있다. 챔버(80)은 엘라스토머 블래더가 아닌 다른 것에 의해 구성될 수 있는데, 예컨대 하나 이상의 벨로즈를 들수 있다. 일반적으로, 챔버(80)는 제 1 상태로부터 제 2 상태로 팽창하고 제 2 상태로부터 제 1 상태로 팽창가능한 팽창 부재를 포함한다. 제 1 상태에서, 게이트는 적재 위치와 전개 위치 사이를 이동할 수 있고, 제 2 상태에선, 게이트가 전개 위치에 있는 경우, 제 1 및 제 2 밀봉 부재는 팽창성 부재의 확장으로 인해 서로로부터 편향되는데, 이것은 제 2 부분으로부터 제 1 부분를 페쇄하기 위해 적어도 하나의 밀봉 부재의 외향 표면이 각각의 포트에 밀봉으로 결합하기 위한 것이다.
또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 밸브는 횡방향 중심면에 대해 거의 대칭이지만, 또한 비대칭 밸브가 제공될 수 있다. 기하학적으로 여러가지 액추에이터와 게이트가 사용될 수 있으며 밸브의 많은 특정한 성질이 밸브가 설계되거나 또는 적용된 특정한 응용 분야에 영향을 미치거나 또는 규정지을 수 있다.
도 1 내지 도 6에 관련되어 상술한 실시예에서, 밀봉 판(36A,36B)은 거의 동시에 각각의 시트(122A,122B)를 결합하고 상기 영역(202,204)을 차단시키기 위해 제어된다.
상술된 내용에 반하여, 선택적인 실시예로서, 도 8내지 도 19는 기계적 차단 밸브를 갖춘 기판 챔버를 도시하고 있다. 후술된 실시예는 서로 독립적으로 밀봉된 챔버에 통로를 허용한다. 게다가, 후술될 밸브는 수평력 성분이 게이트와 밸브시트 사이에서 강화되도록 제공하는 기계적인 작동 게이트를 포함한다.
도 8내지 도9를 참조하면, 화학 기상 증착(CVD) 또는 다른 기판 처리 챔버와 같은 챔버(300)는, 측벽(301A내지 301D)과 상부(303A) 및 하부(303B)를 갖춘 프레임(302)을 포함한다. 밸브 하우징(304A,304B)은 밸브 하우징 챔버가 단일체로 구성되도록 하기 위해 챔버(300)의 측벽(301A,301B)과 통합적으로 형성된다. 또한, 밸브 하우징은 별도로 형성된 다음 볼팅(bolting)되거나 챔버에 부착될 수 있다. 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 밸브 하우징(304B)은 챔버 측벽(301C,301D)의 평행한 방향에 대한 밸브 하우징(304A)보다 폭이 넓다.
구멍 또는 통로(312B)는 챔버(300)의 측벽(301B)에 형성된다. 또 다른 개구 또는 통로(312A)는 대응 측벽(301A)에 형성된다. 통로(312A,312B)의 크기는 통로를 통하여 챔버(300)의 내측 및 외측으로 이송된다. 통로(312B)의 주변을 따라 외측으로 직면하는 표면은 관련된 게이트(310B)를 결합하기 위한 시트(314B)를 형성하며, 유사한 시트는 관련된 게이트(310A)를 결합하기 위한 통로(312A)의 주변을 따라 외측으로 향하는 표면에 의하여 형성된다. 시트(314B)와 같이 시트를 형성하는 각각의 유사한 표면은 챔버(348)의 내부로부터 이격되어 직면한다. 게이트(310A,310B)는 밀봉 판으로서 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 폐쇄판(310A,310B)은 길이가 약 50인치이며 높이가 5-6 인치이다. 이 같은 일 실시예는 일 평방 미터의 큰 유리 기판에 적절하다. 각각의 밸브 하우징(304A,304B)은 통로(312A,312B)에 대응하는 개방 측부를 가진다.
강화 부재(316A,316B)는 챔버 프레임(302)을 강화하기 위하여 밸브 하우징(304A,304B)상에 제공될 수 있다. 각각의 액추에이터 하우징, 또는 프레임(306A,306B)은 밸브 하우징(304A,304B) 아래 챔버(300)에 볼트 결합 또는 나사 결합된다. 액추에이터 하우징(306A,306B)은 챔버(300)에 강성(stiffness)을 제공한다. 애츄에이터 하우징(306A) 및 밸브 하우징(304A)은 액추에이터 하우징이 측벽(301C,301D)에 평행한 방향으로 및 챔버 내부(348)로부터 이격되어 밸브 하우징을 넘어 약간 연장될 수 있도록 형성된다. 유사하게, 액추에이터 하우징(306B) 및 밸브 하우징(304B)은 밸브 하우징이 측벽(301C,301D)에 평행한 방향으로 액추에이터 하우징을 넘어 약간 연장될 수 있도록 형성되며 챔버 내부(348)로부터 이격되어 연장된다. 이 같은 비대칭 형상은 다중 챔버가 도 19에 대하여 추가로 후술되는 바와 같이 서로 인접하여 정렬되도록 한다.
이 같은 액추에이터 하우징(306A,306B)은 각각 액추에이터(307A,307B)를 포함한다. 각각의 액추에이터(307A,307B)는 밸브 하우징(304A,304B)내에 배치된 게이트(310A,310B)중 관련된 게이트를 상승 및 하강시키기 위하여 각각 리프트 장치(308A,308B)를 포함한다. 또한 각각의 액추에이터 하우징(307A,307B)은 리프트 장치(308A,308B)중 관련된 장치에 결합될 뿐만 아니라 게이트(310A,310B)중 관련된 게이트에 결합되는 각각의 회전 장치(309A,309B)를 포함한다.
각각의 리프트 장치(308A,308B)는 제 1 하강 위치로부터 중간 또는 상승 위치로 상승될 수 있다. 상승 장치(308A,308B)는 또한 관련된 회전 장치(309A,309B)를 작동시킴으로써 중간의 상승된 위치로부터 제 2 폐쇄 위치로 회전될 수 있다. 폐쇄 위치에서, 게이트(310A,310B)는 각각의 시트(314A,314B)와 결합되며 밸브 하우징(304A,304B)으로부터 챔버(300)를 폐쇄시킨다. 게이트가 제 2 폐쇄 위치에 있는 경우, 수평력 성분은 통로에 대하여 게이트를 폐쇄시키기 위하여 제공된다.
리프트 장치(308A,308B)는 각각의 하강 위치로 복귀될 수 있다. 더욱이, 리프트 장치(308A,308B)는 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 리프트 장치(308B)는 제 1 (하강)위치에 있으며, 게이트(310B)는 시트와 결합되지 않는다. 그러나, 리프트 장치(308A)는 게이트(310A)가 시트(314A)와 결합되며 하우징(304A)으로부터 챔버(300)가 폐쇄되도록 작동하는 회전 장치(309A)로 상승 위치에서 도시된다.
도 10을 참조하면, 리프트 장치(308B)와 같은 각각의 리프트 장치는 피봇 판(328)에 설치된 중앙 리프트 실린더(318)를 포함한다. 주축을 통하여 수직으로 연장되는 피스톤 로드(319)를 가지는 리프트 실린더(318)는 리프트 판(320)으로 결합된다. 리프트 판(320)은 측방향 외측으로 연장되는 거의 수평한 섹션(321)을 포함한다. 각각의 로드 블록(322)은 각각의 측방향으로 연장되는 단부(321)에서 리프트 판(320)으로 연결된다. 각각의 로드 블록(322)은 로드 블록(322)이 하우징(306B) 내에 배치된 고정 수직 슬롯(326)을 따라 수직으로 상방 또는 하방으로 슬라이드되는 다중 캠 피동체 또는 휠(324)을 가진다. 각각의 로드 블록(322)의 하부 섹션은 수직 슬롯(340)(도 10)을 포함하는데, 수직 슬롯의 기능이 후술된다.
도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 각각의 로드 블록(322)은 수직 축(330)을 운반하며, 수직 축의 하부 단부는 고정 위치에서 로드 블록(322)내로 적어도 부분적으로 연장되며 로드 블록(322)의 주축에 거의 평행하다. 각각의 축(330)의 상단부는 각각의 압축가능한 벨로우즈(332)를 통하여 연장되며 상단부에서 게이트(310B)(도 10에는 도시안됨)로 결합된다. 벨로우즈(332)는 축(330)이 상방 또는 하방으로 이동하는 경우 압력 또는 진공을 유지한다. 게이트 또는 밀봉 판(310B)은 축(330)(도 15a)의 수직 축선(331)에 대해 약간 오프셋된다. 구형 정렬 조인트(358)(도 19)는 밀봉 판(310B)과 시트(314B) 사이의 바람직한 정렬을 제공한다. 도시된 실시예에서, 밀봉 판(310B)과 축(330)의 수직 축선(331)은 적어도 O.5도의 각도(x), 예를 들면, 약 1.3도(도 15a)를 형성한다. 그러나, 임의의 실시예에서, 각도(x)는 0.5도보다 적을 수 있으며 0도 보다 더 크다.
일 실시예에서, 회전 장치(309B)은 구형 로드 단부(342)(도 10, 12 및 14를 참조하라)에 의하여 푸시 판(336)에 결합되는 적어도 하나의 푸시 실린더(334)를 포함한다. 도시된 실시예는 한 쌍의 푸시 실린더(334)를 포함한다. 푸시 판(336)의 말단부는 저 마찰 캠 피동체 또는 휠(338)에 결합된다. 푸시 판의 바람직한 배향을 유지하기 위하여, 푸시 판(336)은 총 3개의 캠 피동체(338)에 결합된다. 로드 블록(322)이 수직 상방 또는 하방으로 이동할 때, 각각의 로드 블록(322)의 하부 섹션내에 배치된 수직 슬롯(340)은 거의 고정되어 있는 캠 피동체(338)를 따라 슬라이드된다.
리프트 실린더(318)가 제 1 또는 하강 위치(도 10 및 15A)에 있는 경우, 밀봉 판(310B)은 챔버(300)의 내부(348)와 밸브 하우징(304B)(도 15a) 사이의 통로(312B) 보다 약간 더 낮게 배치된다. 이러한 제 1 하강 위치에서, 밀봉 판(310B)의 상부는 시트(314B)의 하부로부터 약간 외측으로 변위된다. 상술된 바와 같이. 도시된 실시예에서, 밀봉 판(310B)은 축(330)의 수직축(331)으로부터 뿐만 아니라 시트(314B)의 수직축(313)으로부터 약간 오프셋된다.
리프트 실린더(318)는 하강 위치로부터 챔버(300)로의 통로(312B)에 대응된 중간 상승 위치로 밀봉 판(310B)을 이동시키는 것을 제어할 수 있다. 특히, 리프트 실린더(318)는 피스톤 로드(319)를 수직 상방으로 이동시킨다.(도 12 내지 도 13) 피스톤 로드(319)의 상방 이동은 전체 리프트 판(320) 및 부착된 로드 블록(322)을 상방으로 상승시킴으로써, 밀봉 판(310B)을 통로(312B)(도 15b)에 대응된 상승 위치로 이동시킨다. 이러한 중간 상승 위치에서, 밀봉 판(310B)은 시트(314B)에 대하여 폐쇄되지 않으며, 밀봉 판의 상부는 통로(312B)로부터 기울어지지 않는다.
통로(312B)를 밀봉 또는 폐쇄하기 위하여, 제 1 위치 또는 확장 위치 각각으로부터 제 2 위치 또는 수축 위치 각각으로 추진 실린더를 이동시키도록 추진 실린더(334) 내의 공기압이 역류된다. 실린더가(334)가 수축 위치로 이동함에 따라, 추진판(336)이 챔버(300)로부터 외측으로 떨어져 경미하게 이동한다. 추진판(336)의 측면 외측 이동으로 인해, 통로(312B)를 둘러싸는 시트(314B)에 대하여 동일 평면으로 밀봉판(310B)이 이동하도록 리프트 판(320), 로드 블럭(322) 및 샤프트(330)가 경미하게 회전하게 된다(도 15c). 구체적으로, 도시된 실시예에서 밀봉판(310B)이 약 1.3도 회전함에 따라 밀봉판이 제 2 위치 또는 폐쇄 위치로 이동되어 챔버 통로(312B)가 밀봉된다. 밀봉판(310B)이 시트(314B)에 대하여 동일 평면인 경우, 챔버 내부(348)와, 밸브 하우징의 내부 사이의 유체 소통이 통로(312B)를 통과하지 못 한다.
통로(312B)를 비밀봉 또는 개방시켜서 하강한 위치로 밀봉판(310B)을 이동시키기 위해, 상술한 과정이 반대로 이루어진다. 추진 실린더(334) 내의 공기압은 다시 각각 확장 위치로 추진 실린더를 이동시키도록 역전된다. 어떤 실시예에서, 추진 실린더(334)의 압력은 거의 동시에 변화된다. 다른 실시예에서, 특히, 밀봉판(310B)과 시트(314B) 사이에 생성된 밀봉이 긴밀한 경우, 하나의 실린더의 압력이 변화하기 전에 다른 하나의 추진 실린더(334) 압력이 변화할 수 있다. 밀봉이 느슨해 짐에 따라, 밀봉판(310B)이 시트(314B)와 마주하지만 접촉하지 않는 상승된 중간 위치로 밀봉판(310B)이 되돌아 회전한다. 이 후, 밀봉판(310B)의 정상부가 시트(314B)의 하부 부분 또는 바닥과 마주하는 하부 위치로 밀봉판(310B)을 가져오도록 리프트 실린더(318)를 제어할 수 있다. 즉, 밀봉판(310B)의 정상부는 통로(312B)의 바닥과 같이 거의 적어도 낮게 할 수 있다. 밀봉판이 하부 위치에 있을 지라도, 밀봉판(310B)은 밸브 하우징(304B) 내에 배치된 채로 남아 있다(도 16).
밀봉판(310B) 및 액추에이터(307B)과 거의 동일 방식으로 밀봉판(310A) 및 액추에이터(307A)가 작동한다.
다른 실시예에서, 밀봉판(310B)은 연관 샤프트(330)의 수직축(331)으로부터 옵셋될 필요가 없다. 오히려, 밀봉판(310B) 및 연관 샤프트(330)는 서로 거의 평행할 수 있다. 이러한 실시예에서, 리프트 기계 장치(308B)가 하강한 위치에 있는 경우, 밀봉판이 시트로부터 편향될 정도로 연관 샤프트(330) 뿐만 아니라 밀봉판(310B)이 수직축으로부터 경미하게 옵셋된다. 일단 리프트 기계 장치(308B)가 중간 상승 위치로 이동되면, 밀봉판(310B)을 폐쇄 위치로 이동시키도록 추진 실린더(334)가 밀봉판(310B) 및 샤프트를 회전시켜서, 챔버 통로(312B)를 밀봉한다. 게이트(310B)가 폐쇄 위치에 있는 경우, 밀봉판(310B), 연관 샤프트(330) 및 시트(314B)의 수직축은 서로 거의 평행하다.
도 8을 참조하면, 각각의 밸브 하우징(304A,304B)은, 챔버(300) 내부(348)의 통로(312B,312A)에 거의 수직한 개구부(44)를 포함한다. 밀봉판(310B)(또는 310A)이 상승된 위치에 있는 경우, 밸브 하우징(304B)의 개구부(344)가 밀봉판의 폭에 거의 평행할 정도로 개구부(344)가 구성된다(도 17). 개구부(344)의 치수는 밀봉판(310A)의 단면보다 경미하게 크게 구성되어, 보수 또는 검사를 위해 개구부를 통하여 각각의 하우징(304A)으로부터 밀봉판이 제거될 수 있다. 이러한 밸브 하우징(304A,304B)은 또한 각각의 정상면을 통하여 하나 이상의 개구부(346)를 가진다. 밀봉판의 제거 및 다른 보수 기능뿐만 아니라 밀봉판(310A,310B) 배열의 시각 검사를 이러한 개구부(346)가 돕는다.
상술한 바와 같이, 챔버 측벽(301C,301D)과 평행한 방향으로 밸브 하우징(304A)보다 밸브 하우징(304B)이 다소 폭넓다. 도 8 및 도 18을 참조하면, 밸브 하우징(304B)은 하나 이상의 개구부(352)를 포함하며, 처리 챔버 사이에 기판을 전송하는 기판 전송 셔틀(substrate transfer shuttle) 또는 다른 기판 전송 장치(도시 안함)의 구동 장치에 대해 이러한 개구부(352)를 통하여 진공을 공급한다. 상술한 실시예에서, 개구부(352)는 개구부(344) 중 하나와 인접하여 위치하며, 구동 장치(350)는 밸브 하우징(304B) 내에 배치된다. 상술한 "기판 전송 및 처리 방법 및 장치"라는 명칭의 미국 특허출원[출원을 위한 대리인 도켓번호 제 2519/US/AKT(05542/235001)]에는 전형적인 구동 장치(350) 및 기판 전송 셔틀이 더 상세히 개시되어 있다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 하나의 기판으로부터 다른 기판으로, 그리고 그 반대로 기판이 전송될 수 있도록, 챔버(300)와 각각 유사한 구조를 가지는 제 1 챔버(300') 및 제 2 챔버(300')가 정렬될 수 있다. 챔버(300',300")의 특징은 유사 도면 부호가 부여된 챔버(300)의 특징과 동일시하는 도면 부호로 나타내었다. 따라서, 제 1 챔버(300')는 내부(348'), 밸브 하우징(304B') 및 액추에이터 하우징(306')을 구비한다. 밸브 하우징(304')은 개구부(352')를 포함하며, 이러한 개구부(352')를 통하여 기판 셔틀 전송의 구동 장치에 대해 공급한다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 밀봉판(310')은 하강한 위치에 있다. 유사하게, 제 2 챔버(300")는 내부(348"), 밸브 하우징(304") 및 액추에이터 하우징(306")을 구비한다.. 도 10에 나타낸 바와 같이, 밀봉판(310")은 상승한 위치에 있다.
각각의 밸브 하우징(304B',304A")과 액추에이터 프레임(306B',306A") 사이의 비대칭으로 인해, 챔버들이 서로 인접하여 위치하고 서로 연결되어 있는 경우, 제 2 챔버(300")의 액추에이터 프레임(306A") 위로 제 1 챔버(300')의 밸브 하우징(304B')이 부분적으로 연장한다. 복수의 챔버를 가지는 모듈(module) 시스템의 부분으로서 2개 이상의 챔버가 서로 연결될 수 있어서 챔버(300',300")의 구성이 안정감을 증가시킨다. 이러한 챔버 구성은 또한 시스템의 총밀집도(overall compactness)를 증가시킨다.
두 밀봉판(310B',310A')이 각각 하부 위치에 있는 경우, 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 기판이 전송될 수 있다. 두 밀봉판(310B',310A")이 각각 상승되어 밀봉된 위치에 있는 경우, 버퍼 챔버(buffer chamber)를 효과적으로 형성하면서 챔버(300',300")의 내부(348',348")로부터 두 밀봉판 사이의 영역이 차단된다. 다라서, 예컨대 부식성을 가질 수도 있는 처리 가스로부터 밀봉판(310B',310A") 사이의 영역이 보호된다. 챔버의 내부로부터 밀봉판 사이의 영역을 차단시킴으로써, 기판을 처리하는 동안 챔버 내에 이용된 부식성 가스 또는 다른 유해한 물질과, 기판 전송 셔틀과 연관된 구동 장치(350)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 챔버(300',300") 중 어느 하나 또는 모두의 내부(348',348")의 압력과 무관하게 밀봉판(310B') 사이의 영역의 압력을 제어할 수 있다. 예컨대, 판에 의해 생성된 밀봉을 향상시키기 위해, 각각의 시트(314B',314A")에 대하여 밀봉판(310B',310A")에 의해 적용된 힘을 증가시키도록 밀봉판(310B',310A") 사이의 영역의 압력을 제어할 수 있다. 유사하게, 판(310B',310A")을 개봉하기 전에, 각각의 시트(314B',314A")로부터 판을 개봉하는 것을 보다 용이하게 하도록 판 사이의 영역의 압력을 제어할 수 있다.
다른 실시예는 다음의 청구범위의 권리 범위 내에 있다.

Claims (41)

  1. 제 2 영역으로부터 제 1 영역을 선택적으로 밀봉하는 차단밸브로서,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 채널을 한정하며, 상기 채널은 적어도 제 1 포트와 제 2 포트 사이에 연장하는 하우징; 및
    상기 하우징 내에 배치되며, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 소통이 가능한 적재 위치와, 상기 게이트가 상기 채널에 걸치는 전개 위치 사이에서 이동가능한 게이트를 포함하며,
    상기 게이트는:
    (a) 외향면을 각각 구비하는 제 1 밀봉 부재 및 제 2 밀봉 부재; 및
    (b) 상기 제 1 밀봉면과 상기 제 2 밀봉면 사이에 배치된 확장가능 부재를 포함하고,
    상기 확장가능 부재는 제 1 상태로부터 제 2 상태로 확장가능하며 상기 제 2 위치로부터 상기 제 1 위치로 수축하고, 상기 제 1 위치에서, 상기 게이트가 적재 위치와 전개 위치 사이에서 상기 게이트가 이동가능하며, 상기 제 2 위치에서, 상기 게이트는 전개 위치에 있고, 상기 제 1 밀봉 부재 및 상기 제 2 밀봉 부재는 확장가능 부재의 확장에 의해 서로로부터 이격되어 편향되어, 상기 제 2 영역으로부터 상기 제 1 영역을 밀봉하도록 상기 제 1 밀봉 부재의 외향면이 상기 제 1 포트와 밀봉으로 결합되며, 상기 제 2 밀봉면의 상기 외향면은 하우징과 결합되는 차단밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트가 상기 전개 위치에 있고, 상기 확장 부재가 상기 제 2 위치에 있으면서, 상기 제 2 포트를 통한 소통을 차단하도록 상기 제 2 밀봉 부재가 상기 제 2 포트와 밀봉으로 결합되는 차단밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밀봉 부재 및 상기 제 2 밀봉 부재는 서로 거의 평행하게 정렬되는 차단밸브.
  4. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 제 1 밀봉 부재 및 상기 제 2 밀봉 부재는 거의 평판을 포함하는 차단밸브.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 확장가능 부재는 팽창가능 부재를 포함하는 차단밸브.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 확장가능 부재는 엘라스토머 블래더를 포함하는 차단밸브.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 확장가능 부재는 벨로우즈를 포함하는 차단밸브.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밀봉 부재의 외향면이 제 1 가스킷을 포함하여, 상기 제 2 밀봉 부재의 외향면이 제 2 가스킷을 포함하는 차단밸브.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브가 상기 전개 위치에 있고, 상기 확장가능 부재가 상기 제 2 상태에 있으면서, 상기 제 2 부분과 상기 하우징의 내부 사이에 유체 소통이 허용되지 않는 차단밸브.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 베이(bay)를 더 포함하며, 상기 확장가능 부재가 상기 제 1 상태에 있고 상기 게이트가 적재 위치에 있는 경우, 상기 게이트가 상기 베이 내에 있는 차단밸브.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밀봉 부재 및 상기 제 2 밀봉 부재를 서로를 향하여 편향시키는 하나 이상의 스프링을 더 포함하는 차단밸브.
  12. 제 11 항에 있어서, 복수의 쌍의 장력 스프링을 포함하며, 각각의 쌍에 있는 제 1 스프링은 상기 제 1 밀봉 부재를 프레임과 연결시키며, 각각의 쌍에 있는 제 2 스프링은 상기 제 2 밀봉 부재를 상기 프레임과 연결시키고, 상기 제 1 스프링은 상기 제 2 스프링과 축으로 정렬되는 차단밸브.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 적재 위치와 상기 전개 위치 사이에 게이트를 선택적으로 이동시키는 액추에이터를 더 포함하는 차단밸브.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 액추에이터를 상기 게이트에 연결하는 프레임을 더 포함하며,
    상기 프레임은,
    상기 액추에이터에 연결되며 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 횡단 부재; 및
    상기 횡단 부재의 상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부에 각각 위치하며, 상기 제 1 포스트 부재 및 상기 제 2 포스트 부재가 상기 제 1 밀봉 부재 및 상기 제 2 밀봉 부재에 각각 연결되는 차단밸브.
  15. 제 14 항에 있어서, 상부 에지 및 하부 에지를 각각 가지는 제 1 만곡부 및 제 2 만곡부를 더 포함하며, 상기 만곡부의 하부 에지는 횡단 부재에 고정되고, 상기 제 1 만곡부의 상부 에지는 제 1 밀봉 부재에 고정되며, 상기 제 2 만곡부의 상부 에지는 상기 제 2 밀봉 부재에 고정되는 차단밸브.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 확장가능 부재를 팽창시키는 제 1 콘딧을 더 포함하며, 상기 제 1 콘딧은 상기 제 1 만곡부와 상기 제 2 만곡부 사이를 통과하는 차단밸브.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 확장가능 부재를 수축시키는 제 2 콘딧을 더 포함하며, 상기 제 2 콘딧은 상기 제 1 만곡부와 상기 제 2 만곡부 사이를 통과하는 차단밸브.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트가 상기 전개 위치에 있고 상기 확장가능 부재가 상기 제 2 상태에 있으면서, 상기 제 2 포트를 통한 소통을 차단하도록 상기 제 2 밀봉 부재가 상기 제 2 포트와 밀봉으로 결합되며, 인접한 처리 챔버 내의 압력이 하우징 내의 압력보다 큰 차단밸브.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 하우징 내의 압력은 대기압인 차단밸브.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트가 상기 전개 위치에 있고 상기 확장가능 부재가 상기 제 2 상태에 있으면서, 상기 제 2 포트를 통한 소통을 차단하도록 상기 제 2 밀봉 부재가 상기 제 2 포트와 밀봉으로 결합되며, 상기 확장가능 부재에 의해 경계가 한정된 영역의 제 2 압력보다 낮은 제 1 압력에서 공동을 구비하는 상기 확장가능 부재에 의해 경계가 한정된 영역의 외부로 상기 하우징이 공동을 한정하는 차단밸브.
  21. 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이에 채널을 한정하는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치된 게이트 조립체;
    상기 제 1 챔버와 연통하는 제 1 포트와, 상기 제 2 챔버와 연통하는 제 2 포트 사이에 게이트 조립체를 위치시키는 수단;
    초기에 상기 제 2 챔버로부터 상기 제 1 챔버를 밀봉하도록 상기 게이트 조립체를 상기 제 1 포트와 결합하게 하는 수단; 및
    상기 제 2 챔버로부터 상기 제 1 챔버를 더 밀봉하도록 상기 하우징 내부의 압력을 변경하는 수단을 포함하는 차단밸브.
  22. 제 2 챔버로부터 제 1 챔버를 선택적으로 차단하도록 구성된 게이트 조립체와 하우징을 구비하는 밸브를 이용하여 상기 제 2 챔버로부터 상기 제 1 챔버를 밀봉하는 방법으로서,
    상기 제 2 챔버와 연통하는 제 1 포트와, 상기 제 2 챔버와 연통하는 제 2 포트 사이에 게이트 조립체를 위치시키는 단계;
    초기에 상기 제 2 챔버로부터 상기 제 1 챔버를 밀봉하도록 상기 게이트 조립체를 상기 제 1 포트와 결합하게 하는 단계; 및
    상기 제 2 챔버로부터 상기 제 1 챔버를 더 밀봉하도록 상기 하우징 내부의 압력을 변경하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 압력을 변경하는 단계는 상기 제 1 챔버 내의 압력보다 높은 정도의 압력으로 상승시키는 단계를 포함하는 방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 압력을 변경하는 단계는 상기 챔버 외부의 주변 압력보다 높은 정도의 압력으로 상승시키는 단계를 포함하는 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 압력을 변경하는 단계는 상기 제 1 챔버의 압력보다 낮은 정도의 압력으로 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
  26. 기판이 통과하여 전송될 수 있는 통로를 구비하며, 상기 통로의 주변을 따라 있는 표면이 게이트를 결합시키기 위한 시트를 형성하는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되며, 상기 통로가 개방되는 제 1 위치, 및 상기 통로를 밀봉하도록 상기 게이트가 시트와 결합하는 제 2 위치를 가지는 게이트;
    상기 게이트의 제 1 위치와, 상기 통로와 마주하는 중간 상승 위치 사이에서 상기 게이트의 이동을 제어하기 위해 상기 게이트에 연결된 리프트 장치; 및
    상기 중간 상승 위치와 상기 게이트의 제 2 위치 사이에서 상기 게이트의 회전을 제어하기 위해 상기 게이트에 연결된 회전장치를 포함하는 차단밸브.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 회전 장치는 제 1 위치와 제 2 위치를 각각 가지는 하나 이상의 푸시 실린더를 포함하며, 상기 회전 장치의 제 1 위치와 상기 회전 장치의 제 2 위치 사이에서 하나 이상의 푸시 실린더가 이동함으로써 상기 게이트의 중간 상승 위치와 상기 게이트의 제 2 위치 사이에서 상기 게이트가 회전하게 되는 차단 밸브.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 게이트는 상기 게이트의 제 2 위치에 있으며, 상기 통로에 대항하여 게이트를 밀봉하도록 수평력 성분이 제공되는 차단밸브.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 리프트 장치는:
    리프트 실린더;
    상기 리프트 실린더에 연결된 피스톤 로드;
    상기 피스톤 로드에 연결된 리프트판; 및
    일단에서 상기 리프트판에 연결되며, 타단에서 상기 게이트에 연결된 하나 이상의 샤프트를 포함하는 차단밸브.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 게이트는 상기 하나 이상의 샤프트의 수직축으로부터 미세하게 옵셋된 수직축을 가지는 차단밸브.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 게이트가 상기 게이트의 중간 상승 위치에 있는 경우 상기 게이트의 정상부가 상기 통로로부터 이격되어 편향될 정도로, 상기 게이트의 수직축이 상기 하나 이상의 샤프트의 수직축으로부터 적어도 0.5도 옵셋되는 차단밸브.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 게이트가 상기 게이트의 제 1 위치에 있는 경우, 상기 게이트는 거의 적어도 상기 통로의 바닥만큼 낮은 차단밸브.
  33. 제 26 항에 있어서, 상기 리프트 장치 및 상기 회전 장치가 상기 제 1 하우징 아래 프레임 내에 위치하는 차단밸브.
  34. 제 26 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 통로에 거의 수직한 표면에 하나 이상의 개구부를 포함하며, 상기 하나 이상의 개구부는, 기판 전송 장치의 구동 장치에 대해 상기 하나 이상의 개구부를 통하여 진공을 공급하는 기능을 하도록 구성되는 차단밸브.
  35. 제 26 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 통로에 거의 수직한 표면에 하나 이상의 개구부를 포함하며, 상기 하니 이상의 개구부는, 상기 밸브로부터 상기 하나 이상의 개구부를 통하여 상기 게이트가 이동될 수 있게 하는 치수를 가지는 차단밸브.
  36. 제 26 항에 있어서, 상기 게이트가 상기 하우징 내에 배치되는 동안 상기 게이트의 시각 검사를 도와주도록 상기 하우징의 내부에 하나 이상의 개구부를 가지는 정상면을 포함하는 차단밸브.
  37. 내부 영역을 각각 가지는 제 1 처리 챔버 및 제 2 처리 챔버;
    상기 제 1 챔버에 인접하게 상기 제 1 처리 챔버와 상기 제 2 처리 챔버 사이에 배치되며, 상기 제 1 챔버까지 제 1 기판 통로를 형성하는 제 1 밸브 하우징;
    상기 제 1 밸브 하우징 내에 배치되며, 상기 제 1 기판 통로가 개방되는 제 1 위치와, 상기 제 1 기판 통로가 밀봉되는 제 2 위치 사이에서 이동가능한 제 1 게이트;
    제 1 프레임 내에 배치되며, 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 상기 제 1 게이트가 이동하는 것을 제어하기 위해 상기 제 1 게이트에 연결된 제 1 액추에이터;
    상기 제 2 챔버와 상기 제 1 밸브 하우징 사이에 배치되며, 상기 제 2 챔버까지 제 2 기판 통로를 형성하는 제 2 밸브 하우징;
    상기 제 2 밸브 하우징 내에 배치되며, 상기 제 2 통로가 개방되는 제 1 위치와, 상기 제 2 통로가 밀봉되는 제 2 위치 사이에서 이동가능한 제 2 게이트; 및
    제 2 프레임 내에 배치되며, 상기 제 2 게이트의 제 1 위치와 상기 제 2 게이트의 제 2 위치 사이에서 상기 제 2 게이트가 이동하는 것을 제어하기 위해 상기 제 2 게이트에 연결된 제 2 액추에이터 장치를 포함하며,
    각각의 액추에이터 장치는:
    (a) 상기 게이트의 제 1 위치와, 통로와 마주하는 중간 상승 부분 사이에서 관련된 상기 게이트 중 하나가 이동하게 하는 리프트 장치; 및
    (b) 제 1 위치 및 제 2 위치를 각각 가지며, 제 1 위치 및 제 2 위치 사이에서 이동함으로써 상기 게이트의 중간 상승 위치와 상기 게이트의 제 2 위치 사이에서 관련된 게이트가 회전하게 하는 회전 장치를 포함하는 기판 처리 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 제 1 밸브 하우징이 상기 제 2 액추에이터 장치 프레임과 부분적으로 중복되도록 각각의 상기 밸브 하우징 및 상기 액추에이터 장치 프레임이 비대칭으로 형성되는 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 제 1 밸브 하우징은 상기 통로와 수직한 표면에 하나 이상의 개구부를 포함하며, 상기 하나 이상의 개구부는, 상기 하나 이상의 개구부를 통하여 기판 전송 장치의 구동 장치에 대해 진공을 공급하도록 기능하게 하는 시스템.
  40. 제 37 항에 있어서, 상기 제 1 밸브 하우징은 상기 제 1 챔버와 함께 단일 유닛으로서 일체로 형성되며, 상기 제 2 밸브 하우징은 상기 제 2 챔버와 함께 단일 유닛으로서 일체로 형성되는 시스템.
  41. 제 37 항에 있어서, 각각의 리프트 장치는 리프트 실린더를 포함하며, 각각의 회전 장치는 각각의 푸시 실린더를 포함하는 시스템.
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