KR20040040690A - 반도체 소자 제조장비에 사용되는 게이트 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 게이트 밸브 장치에 관한 것으로, 도관과 결합되는 상부몸체와 펌프와 결합되는 하부몸체로 구성되는 몸체, 상기 몸체 내부의 통로상의 상기 상부몸체와 상기 하부몸체 사이를 공정에 필요한 정도로 열거나 차단하는 블레이드, 상기 블레이드를 좌, 우 직선이동시키는 구동부로 구성된다. 그리고 상기 몸체 내부의 통로는 직사각통 형태로 구성된다. 상기 블레이드는 방식, 방열 등이 가능한 재질로 이루어지고 소정의 두께를 갖는 직사각형의 판 형상을 가진다.

이와 같은 게이트 밸브 장치는, 블레이드의 이동거리에 따른 통로의 개폐면적을 선형적으로 증가/감소시켜 공정챔버 내부의 압력제어를 용이하게 할 수 있다.

Description

반도체 소자 제조장비에 사용되는 게이트 밸브 장치{GATE VALVE APPARATUS USED IN UNIT FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 장치로, 더 상세하게는 선형적 압력제어를 위한 게이트 밸브 장치에 관한 것이다.

공정챔버내 압력이 부정확하게 제어될 경우, 공정챔버내 압력의 오류가 발생하고 이런경우 웨이퍼가 부정확하게 처리되어 공정의 수율을 떨어뜨리게 된다. 또한, 공정단계간 압력을 달리하는 공정 진행시 처리단계 동안 압력설정점으로 공정챔버내 압력을 안정화 시키는데 필요한 시간이 길어지게 되는 바람직하지 못한 현상이 나타나게 된다.

일반적으로 사용되고 있는 게이트 밸브 장치에서는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와같이 상부몸체와 하부몸체로 구성되는 몸체 내부의 통로는 원통형으로 구성되고 그 사이에 장치되는 블레이드 또한 원판 형태로 이루어진다. 블레이드는 상부몸체와 하부몸체 사이에 고정축으로 고정되고 회전축에 의하여 회전운동하므로써 공정에 필요한 정도의 열림과 차단을 하게된다. 그러나 일반적으로 사용되고 있는 게이트 밸브 장치는, 블레이드의 열림 정도에 따른 공정챔버 내부의 압력은 조절이 어렵고 비선형성을 나타낸다. 도 3에서 보는 바와 같이 블레이드가 10∼20% 오픈될때 공정챔버 내부의 급격한 압력감소가 나타나고, 블레이드가 50% 이상 오픈될때는 공정챔버 내부의 압력감소가 거의 나타나지 않아 블레이드 이동정도에 따른 압력의 증가/감소가 제어되지 않는다. 이러한 상태하에서는 필요한 압력이 제어되지않아 반도체 제조공정의 수율을 떨어뜨리고 시간적 경제적으로 막대한 손실을 가져오게된다.

본 발명은 게이트 밸브 장치를 개선하여 공정챔버 내부의 압력제어를 용이하게 하기위한 반도체 소자 제조장비에 사용되는 게이트 밸브 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 게이트 밸브의 평면도:

도 2는 도 1에 표시된 B-B'선 단면도:

도 3은 표 1을 통하여 도시된 블레이드의 이동정도에 따른 종래의 압력변화를 보여주는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브가 주변부와 결합되는 개략적인 형태를 보여주는 도면:

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4에서의 게이트 밸브장치의 평면도:

도 6은 도 5에 표시된 A-A'선 단면도:

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드의 평면도:

도 8A는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드가 풀 오픈 되었을때의 평면도:

도 8B는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드가 50% 오픈 되었을때의 평면도:

도 8C는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드가 클로오즈 되었을때의 평면도:

도 9는 표 2를 통하여 도시된 블레이드 이동정도에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 압력변화를 보여주는 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110 :공정챔버 120 :도관

130 :게이트 밸브 장치 140 :펌프

131 :프랜지 132 :상부몸체

133 :하부몸체 134 :블레이드

135 :구동부 136 :몸체

137 :통로

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 게이트 밸브 장치는, 도관과 결합되는 상부몸체와 펌프와 결합되는 하부몸체로 구성되는 몸체, 상기 몸체의 내부 통로상의 상기 상부몸체와 상기 하부몸체 사이를 공정에 필요한 정도로 열거나 차단하는 블레이드, 상기 블레이드를 좌, 우 직선이동시키는 구동부를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 몸체의 내부 통로는 선형적 압력제어를 위한 직사각통 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 장치이다. 상기 블레이드의 형태는 정사각 또는 직사각 형태인 판의 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 블레이드의 재질은 Y203(이트륨산화물)코팅, 세라믹(CERAMIC), 알루미늄(ALUMINIUM), 석영(QUARTZ) 중 어느 하나로 구성하여 열에의한 손상과 부식을 막을 수 있다.

이와 같은 게이트 밸브 장치는 공정챔버 내부의 압력을 조절하기 위해 블레이드의 구조 및 몸체 내부의 통로는 선형적 압력제어를 위한 구조를 가진다. 블레이드의 이동에 따라 통로의 개폐면적이 선형적으로 증가 또는 감소되므로, 공정챔버 내부의 압력도 용이하게 조절될 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면 도 4 내지 도 9를 참조하면서 상세히 설명한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자 에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

도 4는 게이트 밸브 장치가 주변부와 결합되는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 게이트 밸브 장치(130)는 일측은 공정챔버(110)와 결합된 도관(120)과 결합되고 타측은 펌프(140)와 결합된다. 상기 도관(120)은 반도체 제조공정이 진행되는 상기 공정챔버(110)의 저면에 결합되어 유체의 흐름을 위한 역활을 한다. 상기 게이트 밸브 장치(130)는 상기 도관(120)과 상기 펌프(140) 사이에 결합되고 유체의 흐름을 제어하여 상기 공정챔버(110)의 내부압력을 조절하는 역활을 한다. 상기 펌프(140)는 상기 게이트 밸브 장치(130)의 하부와 결합되고 상기 공정챔버(110) 내부에 반응하고 남은 잔류가스나 반응생성물질을 펌핑/퍼지(PURGE)함과 동시에, 상기 공정챔버(110) 내부의 원하는 압력을 조성하고 진공상태를 도모하게된다.

도 4 내지 도 9는 게이트 밸브 장치의 구성과 동작을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 4 내지 도 9를 참조하면, 게이트 밸브 장치(130)는 상부몸체(132)와 하부몸체(133)로 구성되는 몸체(136), 상기 몸체(136)의 상기 상부몸체(132)와 상기 하부몸체(133) 사이에는 구동부(135)에 의해 직선운동을 하는 블레이드(134), 상기 블레이드(134)를 이동시키는 구동부(135)로 구성된다. 상기 몸체(136) 내부의 통로(137)는 하나의 직사각통 구조를 가진다. 상기 상부몸체(132)와 상기 하부몸체(133)가 결합되는 위치에서의 일면은 상기 블레이드(134)가 직선이동할 수 있도록 인입구(도시되지않음)가 설치되고 그 대향면에는 상기 블레이드(134)가 끼워질 수 있도록 홈이 형성된다. 또한, 상기 몸체(136)내 상기 통로(137)상에서 상기 블레이드(134)의 좌,우 직선이동시 접촉하는 면들도 홈 구조를 설치하여 기밀성을 유지한다. 상기 몸체(136) 내부의 상기 통로(137)가 직사각통 형태를 갖는 것과 상기 블레이드(134)가 소정의 두께를 갖는 사각 판의 형태를 갖는 것은 유속의 흐름을 용이하게 제어하기 위해서이다. 이상에서의 사각 이라함은 정사각형, 직사각형 모두를 포함하는 개념이다. 본 발명에 있어서 상기 몸체(136) 내부의 상기통로(137)와 상기 블레이드(134)의 직사각형구조는 중요한 특징이다. 상기 게이트 밸브 장치(130)가 이러한 형상을 가질때 상기 공정챔버(110) 내부의 압력은 반도체 제조공정의 필요에 따라 원하는 정도를 단시간내 정확하게 제어할 수 있다. 상기 공정챔버(110) 내부에 소정의 압력이 요구될때 상기 구동부(135)가 구동되면서 상기 블레이드(134)를 좌측방향으로 직선이동시키면 상기 통로(137)가 공정에 필요한 정도로 열리게 되면서 펌핑공정이 시작된다. 이때 필요한 소정의 압력을 정확하게 제어하기 위해, 상기 블레이드(134)의 이동거리에 따라 상기 통로(137)의 개폐면적은 선형적으로 증가/감소되어야 된다. 본 발명에 있어서, 상기 몸체(136) 내부의 상기 통로(137)와 상기 블레이드(134)가 직사각형의 형상을 갖는 것은 상기 블레이드(134)의 이동거리에 따른 상기 통로(137)의 개폐면적이 선형적으로 증가/감소되는데 적절한 구조를 갖는 장치이다. 특히 도 9에 예시된 사례를 살펴보면, 본 발명에 의할때 얼마나 정밀하게 압력제어가 가능한지 명확하게 알 수 있다. 상기 블레이드(134)는 방열, 방식 등을 위하여 이트륨 산화물 코팅이나, 세라믹, 알루미늄, 그리고 석영 등의 재질로 이루어지는 것이 바람직 하다.

이상에서는 바람직한 실시예들을 예시하고 그것을 통해서 본 발명을 설명하였지만 본 발명이 거기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 기술적 범위를 벗어나지 않는 선에서 다양한 실시예들 및 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명인 게이트 밸브 장치는, 상부몸체와 하부몸체로 구성되는 몸체의 내부 통로및 블레이드의 형태를 개선하므로서 블레이드의 이동거리에 따른 통로의 개폐면적을 선형적으로 증가/감소 시켜 공정챔버 내의 압력을 용이하게 제어할 수 있다.

Claims (3)

1. 반도체 소자의 제조장비에 사용되는 게이트 밸브 장치에 있어서,

   상부몸체와 하부몸체를 구비하고 그 내부에 통로를 갖는 몸체와;

   상기 몸체 내부의 상기 통로를 상기 상부몸체와 상기 하부몸체 사이에서 공정에 필요한 정도로 열거나 차단하는 블레이드와;

   상기 블레이드를 이동시키는 구동부를 포함하되,

   상기 몸체내 상기 통로의 면적은 상기 블레이드의 이동정도에 따라 선형적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체내부의 상기 통로가 직사각형의 단면을 가지도록 형성되고,

   상기 블레이드는 직사각형의 판 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 블레이드는 이트륨산화물 코팅이나, 세라믹, 알루미늄, 그리고 석영 중 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 장치.