KR20100058210A - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판처리장치는 기판에 대한 일정한 처리를 행할 수 있도록 공간부와 공간부로 기판을 반입 및 반출하기 위한 슬릿이 관통 형성되는 챔버와, 기판을 지지 및 가열하기 위한 것으로서 챔버의 공간부에 승강가능하게 설치되는 척히터와, 챔버의 슬릿과 연통되도록 게이트가 관통 형성되어 있으며 챔버에 결합되는 슬릿프레임과, 슬릿프레임의 게이트를 개폐하도록 게이트에 삽입 및 분리가능하게 설치되는 밸브도어 및 밸브도어와 게이트의 내주면 사이에 개재되는 오링을 구비하는 것으로서, 게이트는 입구부보다 출구부가 좁아지도록 경사지게 형성되며, 밸브도어는 경사지게 형성된 게이트의 형상에 대응되도록 경사면이 형성되어 있으며, 오링은 밸브도어의 경사면과 게이트의 내주면 사이에 개재되는 것에 특징이 있다.

Description

기판처리장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 챔버와 챔버 사이를 상호 연통시켜 기판이 유출입되도록 하는 밸브도어가 마련되며, 반도체 기판에 대한 일정한 처리를 행하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정은 기판 상에 서로 성질을 달리하는 도전막, 반도체막 및 절연막 등의 박막을 그 적층의 순서 및 패턴의 형상을 조합하여 일정한 기능을 수행하는 전자회로를 실현하는 과정이라고 말할 수 있다. 이에 따라 반도체 소자 제조 공정에서는 여러 가지 박막의 증착과 식각 단위 공정이 반복적으로 행해지며, 이러한 단위 공정을 실시하기 위해 기판은 해당 공정의 진행에 최적의 조건을 제공하는 챔버에 반입되어 처리된다.
한편, 상기한 다양한 공정을 수행하기 위하여 반도체 제조장치는 복수의 챔버를 구비하는데, 일반적으로 로드록챔버, 복수의 공정챔버 및 트랜스퍼챔버를 구비하여 클러스터 형태를 이루게 된다. 로드록챔버는 외부와 연통되어 대기압 상태와 진공 상태 사이에서 변경되며, 트랜스퍼챔버에서는 로드록챔버를 통해 반입된 기판을 각 공정챔버로 이동하게 된다. 각 챔버 사이에는 도어밸브가 마련되어 기 판의 유출입을 가능하게 하는데, 도 1에는 종래의 밸브도어가 설치되어 있는 기판처리장치가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 기판처리장치(9)는 챔버(1)를 구비한다. 챔버(1)의 내부에는 기판(s)에 대한 일정한 처리가 진행되는 공간부(2)가 형성된다. 이 공간부(2)에는 척히터(3)가 승강가능하게 설치된다. 척히터(3)의 상면에는 기판(s)이 놓여져서 공정에 적합한 온도로 가열된다. 척히터(3)의 상부에는 공정가스를 공급하기 위한 샤워헤드(4)가 설치된다. 샤워헤드(4)에서는 외부의 공급원으로부터 라인(1b)을 따라 공정가스를 공급받아 척히터(3)의 상부에 안착된 기판(s)에 공정가스를 분사하게 된다.
상기한 구성으로 이루어진 종래의 기판처리장치(9)에서 히터플레이트(3)가 게이트밸브(2)의 설치 높이로 이동하면, 게이트밸브(2)를 통해 기판(s)을 유입시켜 히터플레이트(3)의 상면에 안착시킨다. 이후, 히터플레이트(3)가 샤워헤드(5)쪽으로 상승하고, 샤워헤드(5)로부터 공정가스가 분사되어 공정이 이루어진다.
상기한 구성으로 이루어진 기판처리장치(9)에서 기판(s)은 챔버벽에 슬릿(1a)이 관통형성되며, 슬릿(1a)을 개폐하기 위한 밸브도어(8)가 설치된다. 밸브도어(8)와 챔버벽 사이에는 오링(O)이 개재되어 슬릿(1a)의 기밀을 유지한다. 밸브도어(8)는 제1실린더(5)와 승강축(6)에 의하여 상하방향으로 이동가능하며, 제2실린더(7)에 의하여 수평방향으로 이동가능하다.
상기한 종래의 밸브도어(8)는 평평한 판형상으로 형성되며, 밸브도어(8)와 맞닿는 챔버벽도 평평하게 형성되어, 밸브도어(8)가 챔버벽에 수직하게 압착되는 구조로 이루어져 있었다. 그러나, 종래의 평면형 밸브도어(8)에서는 오링(8)을 일정 기간 사용한 후에는 밸브도어(8)가 밀리는 현상이 발생될 뿐만 아니라, 기밀성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬릿에 대한 기밀성을 향상시켜 챔버 내부가 안정적으로 진공 상태를 유지할 수 있도록 구조가 개선된 기판처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는 기판에 대한 일정한 처리를 행할 수 있도록 공간부와 상기 공간부로 상기 기판을 반입 및 반출하기 위한 슬릿이 관통 형성되는 챔버와, 상기 기판을 지지 및 가열하기 위한 것으로서 상기 챔버의 공간부에 승강가능하게 설치되는 척히터와, 상기 챔버의 슬릿과 연통되도록 게이트가 관통 형성되어 있으며 챔버에 결합되는 슬릿프레임과, 상기 슬릿프레임의 게이트를 개폐하도록 상기 게이트에 삽입 및 분리가능하게 설치되는 밸브도어 및 상기 밸브도어와 상기 게이트의 내주면 사이에 개재되는 오링을 구비하는 것으로서서, 상기 게이트는 입구부보다 출구부가 좁아지도록 경사지게 형성되며, 상기 밸브도어는 상기 경사지게 형성된 게이트의 형상에 대응되도록 경사면이 형성되어 있으며,상기 오링은 상기 밸브도어의 경사면과 상기 게이트의 내주면 사이에 개재되는 것에 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 오링은 챔버벽의 두께 방향을 따라 2개 개재되며, 상기 게이트의 출구부쪽에 개재되는 오링은 내부식성이 높은 소재인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기판처리장치에서는 기판이 반입 및 반출되기 위한 슬릿에 대한 기밀성이 향상되어 챔버 내부의 압력이 안정적으로 유지될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브도어에 2개의 오링이 설치되어 내부식성과 기밀성이 향상된다는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치의 개략적 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 기판처리장치의 사용상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치(100)는 챔버(10), 척히터(20), 가스공급장치(30)를 포함하여 이루어진다.
챔버(10)는 공정이 이루어지는 곳으로서, 그 내부에는 기판(s)에 대한 일정한 처리가 행해지도록 공간부(11)가 형성된다. 이 공간부(11)는 공정이 진행되는 동안 대기압보다 낮은 상태의 진공 분위기를 유지하여야 하는데, 이를 위하여 챔버(10)의 바닥면에 형성된 배기공(미도시)을 통해 펌프(미도시)가 연결되어 공간부(11) 내의 가스를 강제배기시킨다.
척히터(20)는 히터플레이트(21)와 승강축(22)을 구비한다. 히터플레이트(21)는 기판(s)을 지지 및 가열하기 위한 것으로서, 기판(s)을 지지할 수 있도록 평평한 원반 형상으로 이루어진다. 또한, 히터플레이트(21)의 내부에는 발열체(미도시)가 매설되어 기판(s)을 가열하여 공정이 진행되는 동안 기판(s)이 공정에 적합한 일정한 온도로 유지될 수 있게 한다.
승강축(22)은 히터프레이트(21)를 상승 및 하강시키기 위한 것으로서, 히터플레이트(21)의 하면에 결합되며, 챔버(10)의 바닥면에 형성된 관통공(13)을 통해 외부로 연장되다. 승강축(22)은 챔버(10) 외부에 마련된 모터(미도시) 등의 구동수단과 연결되어, 히터플레이트(21)를 상승 및 하강시키게 된다.
히터플레이트(21)의 상부에는 가스공급장치(30)가 설치된다. 가스공급장치(30)는 외부의 가스공급원(미도시)과 라인(31)을 통해 연결되어 공정에 필요한 가스를 기판(s)으로 공급한다. 본 실시에에서 기판(s)의 전체 영역에 걸쳐 가스가 고르게 분사되도록 가스공급장치(30)로 샤워헤드가 채용된다. 샤워헤드(30)의 하면에는 가스가 분사되기 위한 다수의 가스분사공(미도시)이 형성되어 있으며, 외부의 가스공급원으로부터 샤워헤드(30)로 유입된 공정가스는 샤워헤드(30) 내부의 가스확산공간을 통해 확산된 후 상기 다수의 가스분사공을 통해 챔버(10)의 공간부(11)로 유입된다.
한편, 챔버(10)에는 기판(s)이 반입 및 반출되어 로드록챔버 등 다른 챔버(미도시)와 교환되기 위한 슬릿(12)이 마련된다. 이 슬릿(12)의 챔버(10)의 측벽을 관통하여 형성된다.
이 슬릿(12)에는 슬릿프레임(17)이 결합된다. 슬릿프레임(17)에는 챔버(10)의 슬릿(12)과 연통되는 게이트(19)가 관통형성된다. 게이트(19)의 출구부가 입구 부보다 좁아지도록 경사지게 형성된다. 이에 게이트(19)의 내주면(내측벽)은 경사부(16)로 형성된다.
게이트(19)를 개폐하기 위한 밸브도어(45)는 게이트(19)에 삽입 및 분리가능하게 설치된다. 밸브도어(45)는 상하방향을 따라 승강가능하며, 수평방향을 따라 왕복이동가능하게 설치된다. 즉, 실린더(41)에 설치된 승강축(42)은 실린더(41)의 작동에 따라 상하방향으로 승강되며, 승강축(42)의 상단부에는 수평이동기구(43,44)가 마련된다. 수평이동기구(43,44)는 다양한 구성이 채용될 수 있으나, 본 실시예에서는 중공형의 고정부재(43)와 고정부재(43)에 끼워져 이동가능하게 설치되는 이동부재(44)를 구비한다. 고정부재(43)와 이동부재(44) 사이에는 볼스크류(미도시)가 개재되어 이동부재(44)를 수평방향으로 왕복이동시킬 수 있다.
이동부재(44)의 단부에는 밸브도어(45)가 설치되어, 이동부재(44)가 일방향으로 이동시 밸브도어(45)는 게이트(19)에 삽입되어 챔버(10)의 내부를 밀폐시키며, 이동부재(44)가 타방향으로 이동시 게이트(19)로부터 분리되어 챔버(10)를 개방시킨다. 이 밸브도어(45)는 게이트(19)의 형상에 대응되도록 측면이 경사면(46)으로 형성된다. 또한, 밸브도어(45)에는 경사면(46)을 따라 고리형의 홈부가 마련되며, 이 홈부에는 오링이 삽입된다. 본 실시에에서 오링(47,48)은 챔버벽의 두께 방향을 따라 2개 설치된다. 즉, 밸브도어(45)에는 고리형의 홈부가 2개 마련되며, 오링(47,48)은 각 홈부에 끼워져 설치된다.
이 오링들(47,48)은 밸브도어(45)와 게이트(19)의 내주면(슬릿프레임의 내벽) 사이에 개재되어 밸브도어(45)와 게이트(19)의 내주면 사이에 틈이 생기는 것 을 방지함으로써, 챔버(10)의 기밀을 유지하기 위한 것이다. 이 오링(45)은 밸브도어(45)가 게이트(19)에 삽입되면 밸브도어(45)의 경사면(46)과 게이트(17)의 경사부(16) 사이에서 압착되어 챔버(10)를 밀폐시키게 된다.
종래에는 밸브도어와 슬릿프레임이 평평하게 형성되어 밸브도어가 게이트에 삽입될 때 밸브도어가 밀리는 현상이 발생되거나 기밀성이 떨어지는 문제점이 있었으나, 볼 발명에서는 오링이 경사면을 따라 압착되어 기밀성이 향상되고 밸브도어(45)가 밀리는 현상이 방지될 수 있다.
본 실시예에서 2개의 오링을 설치하는데, 내측에 설치되는 오링(48)은 내부식성이 강한 소재로 이루어져 챔버(10) 내부의 공정가스 등에 의하여 오링(48)이 부식되는 것을 방지하기 위한 것이며, 외측에 설치되는 오링(47)은 기밀성을 향상시키기 위한 것이다. 즉, 하나의 오링만이 설치된 경우 챔버 내부의 공정가스들에 의하여 오링이 부식될 수 있어 바람직하지 못하며, 그렇다고 하여 내부식성이 강한 소재를 이용하여 하나의 오링을 설치한다면 소재의 차이로 인하여 기밀성이 떨어질 수도 있다. 이에 기밀성을 높일 수 있는 소재의 오링과 내부식성을 높일 수 있는 소재의 오링을 챔버의 외측과 내측에 각각 설치하게 되면, 도어밸브(45)의 내구성이 강화되면서도 챔버(10)의 기밀성이 강화될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 오링(47,48)이 밸브도어(45)에 형성된 홈부에 설치되는 것으로 설명 및 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 게이트(19)의 경사부(16)에 홈이 형성되고 이 홈에 끼워져 설치될 수도 있다.
상기한 구성으로 이루어진 기판처리장치(100)에서 기판(s)의 교환작용에 대 하여 설명한다. 기판(s)에 대한 공정이 진행되는 동안에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브도어(45)가 게이트(19)에 삽입되어 있으며, 이러한 상태에서 밸브도어(45)와 게이트(19)는 경사면을 따라 결합되어 있으므로 밸브도어(45)가 밀리는 현상이 발생되지 않고, 오링(47,48)도 경사면(46)에 압착되어 있어 챔버(10) 내부의 기밀성이 보장될 수 있다. 한편, 기판(s)을 반입 및 반출하기 위해서 수평이동기구(43,44)를 작동시켜 밸브도어(45)를 수평방향으로 이동시키면 밸브도어(45)는 게이트(19)로부터 분리되고, 이러한 상태에서 실린더(41)를 작동시켜 밸브도어(45)를 하강시키면 게이트(19)가 완전히 개방되어 기판(s)이 반입 및 반출될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판처리장치(100)에서는 밸브도어(45)와 게이트(19)가 경사면을 따라 결합되고, 오링(47,48)이 경사면을 따라 압착되므로 챔버의 기밀성이 향상되고 도어밸브가 밀리는 현상이 방지될 수 있다.
발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 기판처리장치의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치의 개략적 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 기판처리장치의 사용상태를 설며하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 ... 기판처리장치 10 ... 챔버
12 ... 슬릿 16 ... 경사부
17 ... 슬릿프레임 19 ... 게이트
20 ... 척히터 30 ... 샤워헤드
41 ... 실린더 43,44 ... 수평이동기구
45 ... 밸브도어 46 ... 경사면
47,48 ... 오링

Claims (2)

  1. 기판에 대한 일정한 처리를 행할 수 있도록 공간부와 상기 공간부로 상기 기판을 반입 및 반출하기 위한 슬릿이 관통 형성되는 챔버와, 상기 기판을 지지 및 가열하기 위한 것으로서 상기 챔버의 공간부에 승강가능하게 설치되는 척히터와, 상기 챔버의 슬릿과 연통되도록 게이트가 관통 형성되어 있으며 챔버에 결합되는 슬릿프레임과, 상기 챔버의 게이트를 개폐하도록 상기 게이트에 삽입 및 분리가능하게 설치되는 밸브도어 및 상기 밸브도어와 상기 게이트의 내주면 사이에 개재되는 오링을 구비하는 기판처리장치에 있어서,
    상기 게이트는 입구부보다 출구부가 좁아지도록 경사지게 형성되며,
    상기 밸브도어에는 상기 경사지게 형성된 게이트의 형상에 대응되도록 경사면이 형성되어 있으며,
    상기 오링은 상기 밸브도어의 경사면과 상기 게이트의 내주면 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오링은 챔버벽의 두께 방향을 따라 2개 개재되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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