KR20130069233A

KR20130069233A - 양방향 게이트 밸브 및 이를 구비한 기판 처리 시스템

Info

Publication number: KR20130069233A
Application number: KR1020110136860A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-26
Also published as: JP5565452B2; TWI503914B; US20130153806A1; TW201340231A; CN103307290A; EP2605271A2; US9151393B2; KR101293590B1; JP2013128117A

Abstract

본 발명의 양방향 게이트 밸브 및 이를 구비한 기판 처리 시스템은 제1 챔버에 연결되는 제1 출입구와 제2 챔버에 연결되는 제2 출입구 및 개폐 가능한 챔버 커버를 갖는 밸브 챔버, 상기 제1 출입구를 밀봉하기 위한 제1 실링 플레이트와 상기 제2 출입구를 밀봉하기 위한 제2 실링 플레이트 및 상기 제1 및 제2 실링 플레이트가 장착되는 이동 모듈 몸체를 갖는 이동 모듈, 상기 이동 모듈 몸체가 선형 이동 가능하게 결합되는 푸시-풀 모듈 몸체와 상기 제1 실링 플레이트가 상기 제1 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제1 출입구 방향으로 이동 시키는 제1 작동체와 상기 제2 실링 플레이트가 상기 제2 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제2 출입구 방향으로 이동 시키는 제2 작동체를 갖는 푸시-풀 모듈, 상기 제1 작동체를 동작시키기 위한 제1 구동 수단, 상기 제2 작동체를 동작시키기 위한 제2 구동 수단, 및 상기 푸시-풀 모듈을 작동 위치와 대기 위치 사이에서 이동 시키기 위한 제3 구동 수단을 포함하고, 상기 제3 구동 수단에 의해 상기 푸시-풀 모듈이 작동 위치로 이동되면 상기 제1 구동 수단에 의해서 상기 제1 작동체가 동작되거나 제2 구동 수단에 의해서 상기 제2 작동체가 동작되어 상기 제1 출입구 또는 제2 출입구 중 어느 하나를 선택적으로 밀봉시킨다. 본 발명의 양방향 게이트 밸브는 양측으로 연결된 제1 및 제2 챔버 중에 어느 하나가 유지 보수를 위해 가동을 정지하는 경우 정상 가동되는 챔버로 연결되는 출입구를 선택적으로 밀봉할 수 있기 때문에 정상 가동되는 챔버의 가동 중단없이 유지 보수가 필요한 챔버에 대해서만 가동을 중지하고 유지보수 할 수 있다. 또한 실링 플레이트의 오링을 교환해야 하는 경우에도 양 출입구 중에서 어느 하나의 출입구만을 선택적으로 밀봉할 수 있어서 설비의 가동을 전체적으로 중지하지 않고 오링 교환 작업이 가능하다. 이와 같이 본 발명의 양방향 게이트 밸브는 설비의 유지 보수 효율을 높일 수 있어서 전체적인 설비 가동율을 높여 수율 향상을 이룰 수 있다.

Description

양방향 게이트 밸브 및 이를 구비한 기판 처리 시스템{TWO WAY GATE VALVE AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 진공 처리 장치에 사용되는 게이트 밸브에 관한 것으로, 구체적으로 반도체 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치에 사용되는 게이트 밸브와 이를 구비한 기판 처리 시스템에 관한 것이다.

반도체 기판은 여러 단계의 진공 처리 과정을 통하여 제조된다. 증착(depostion), 식각(etching), 에싱(ashing) 등의 여러 종류의 진공 처리 공정은 일정 기압 이하의 진공 상태를 갖는 프로세스 챔버(process chamber)에서 처리된다. 반도체 제조 공정에서 수율은 매우 중요한 요소 중에 하나이다. 반도체 제조 공정의 수율을 높이기 위하여 다양한 구조의 기판 처리 시스템이 사용되고 있다. 예를 들어, 여러 대의 프로세스 챔버를 연속적으로 배열한 인 라인 타입의 기판 처리 시스템이나 방사형으로 배열한 클러스터 타입의 기판 처리 시스템이 있다.

도 1은 종래의 클러스터 타입의 기판 처리 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하여, 클러스터 타입의 기판 처리 시스템(70)은 다각의 단면 구조를 갖는 제1 트랜스퍼 챔버(75)를 구비한다. 제1 트랜스퍼 챔버(75)에는 다수개의 프로세스 챔버(76, 77, 78, 79, 80)와 하나의 로드락 챔버(74)가 방사형으로 배열되어 연결된다. 제1 트랜스퍼 챔버(75)와 다수개의 프로세스 챔버(76, 77, 78, 79, 80) 사이에는 각기 게이트 밸브(92, 93, 94, 95, 96)가 구비된다. 마찬가지로 제1 트랜스퍼 챔버(75)와 로드락 챔버(74) 사이에도 게이트 밸브(91)가 구비된다. 로드락 챔버(74)의 다른 일면에는 게이트 밸브(90)를 사이에 두고 제2 트랜스퍼 챔버(73)가 연결된다. 제2 트랜스퍼 챔버(73)의 전방으로는 다수개의 카세트(72)가 장착되는 EFEM(Equipment Front End Module)(71)이 구비된다.

제1 트랜스퍼 챔버(75)는 진공 상태에서 동작하는 반송 로봇(미도시)이 설치되고, 제2 트랜스퍼 챔버(73)에는 대기압 상태에서 동작하는 반송 로봇(미도시)이 설치된다. 로드락 챔버(74)는 제2 트랜스퍼 챔버(73)와 기판 교환 동작이 이루어 지는 동안에는 대기압 상태를 유지하고, 제1 트랜스퍼 챔버(75)와 기판 교환 동작이 이루어 지는 동안에는 진공 상태를 유지한다. 제1 트랜스퍼 챔버(75)는 진공 상태를 유지하며, 주변에 연결되는 다수개의 챔버들(74, 76, 77, 78, 79, 80)과 기판 교환 동작을 한다.

이와 같은 클러터 타입의 기판 처리 시스템(70)는 제1 트랜스퍼 챔버(75) 주변으로 방사형으로 배치된 다수개의 프로세스 챔버(76, 77, 78. 79. 80)를 통하여 다수개의 피처리 기판이 동시에 처리됨으로 수율을 높일 수 있는 구조이다. 그러나 다수개의 프로세스 챔버(76, 77, 78. 79. 80) 중 어느 하나가 고장이 나는 경우 고장난 챔버를 교체하거나 수리하기 위하여 기판 처리 시스템(70)을 전체적으로 모두 정지시켜야 하는 단점이 있다.

한편, 위에서 설명한 바와 같이 일반적으로 챔버 사이에 구비된 기판 출입구는 게이트 밸브를 통하여 단속된다. 게이트 밸브는 오링과 같은 실링 부재를 사용한다. 실링 부재는 소모성 부재로 일정 기간 사용한 후 교체하게 된다. 그런데, 실링 부재를 교체해야 하는 경우 기판 처리 시스템의 가동을 중단시켜여 하기 때문에 이 또한 수율 저하의 원인이 되고 있다. 인라인 구조의 기판 처리 시스템의 경우에도 상술한 바와 같은 문제점이 공통적으로 존재하고 있다.

이상과 같이, 두 개의 챔버가 게이트 밸브에 의해 연결되는 경우 어느 하나의 챔버를 유지 보수하기 위하여 기판 처리 시스템의 동작을 전체적으로 정지해야 하는 경우, 또는 게이트 밸브의 자체의 유지 보수를 위하여 기판 처리 시스템의 동작을 전체적으로 정지해야 하는 경우 등은 수율 저하의 주요 문제점이 되고 있다.

본 발명의 목적은 기판 처리 시스템의 동작을 전체적으로 정지 시키지 않고도 기판 처리 시스템에 구비된 챔버의 유지 보수나 게이트 밸브 자체의 유지 보수가 가능한 양방향 게이트 밸브 및 이를 구비한 기판 처리 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 양방향 게이트 밸브에 관한 것이다. 본 발명의 양방향 게이트 밸브는 제1 챔버에 연결되는 제1 출입구와 제2 챔버에 연결되는 제2 출입구 및 개폐 가능한 챔버 커버를 갖는 밸브 챔버; 상기 제1 출입구를 밀봉하기 위한 제1 실링 플레이트와 상기 제2 출입구를 밀봉하기 위한 제2 실링 플레이트 및 상기 제1 및 제2 실링 플레이트가 장착되는 이동 모듈 몸체를 갖는 이동 모듈; 상기 이동 모듈 몸체가 선형 이동 가능하게 결합되는 푸시-풀 모듈 몸체와 상기 제1 실링 플레이트가 상기 제1 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제1 출입구 방향으로 이동 시키는 제1 작동체와 상기 제2 실링 플레이트가 상기 제2 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제2 출입구 방향으로 이동 시키는 제2 작동체를 갖는 푸시-풀 모듈; 상기 제1 작동체를 동작시키기 위한 제1 구동 수단; 상기 제2 작동체를 동작시키기 위한 제2 구동 수단; 및 상기 푸시-풀 모듈을 작동 위치와 대기 위치 사이에서 이동 시키기 위한 제3 구동 수단을 포함하고, 상기 제3 구동 수단에 의해 상기 푸시-풀 모듈이 작동 위치로 이동되면 상기 제1 구동 수단에 의해서 상기 제1 작동체가 동작되거나 제2 구동 수단에 의해서 상기 제2 작동체가 동작되어 상기 제1 출입구 또는 제2 출입구 중 어느 하나를 선택적으로 밀봉시킨다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 작동체는 상기 푸시-풀 모듈 몸체에 회동 가능하게 결합되는 회전축과 상기 제1 구동 수단에 연결되는 이동축을 갖는 밀대를 포함하고, 상기 제1 구동 수단이 상기 이동축을 이동시키면 상기 밀대는 상기 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 이동 모듈을 밀어서 상기 제1 출입구 방향으로 이동시켜 상기 제1 실링 플레이트가 상기 제1 출입구를 밀봉하게하며, 상기 제2 작동체는 상기 푸시-풀 모듈 몸체에 회동 가능하게 결합되는 회전축과 상기 제2 구동 수단에 연결되는 이동축을 갖는 밀대를 포함하고, 상기 제2 구동 수단이 상기 이동축을 이동시키면 상기 밀대는 상기 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 이동 모듈을 밀어서 상기 제2 출입구 방향으로 이동시켜 상기 제2 실링 플레이트가 상기 제2 출입구를 밀봉하게 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 구동 수단은 상기 제1 작동체에 연결되는 제1 샤프트와 상기 제1 샤프트를 구동 시키는 제1 실린더를 갖고, 상기 제2 구동 수단은 상기 제2 작동체에 연결되는 제2 샤프트와 상기 제2 샤프트를 구동 시키는 제2 실린더를 갖고, 그리고 상기 제3 구동 수단은 상기 푸시-풀 모듈에 연결되는 제3 샤프트와 상기 제3 샤프트를 구동 시키는 제3 실린더를 갖는다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 실린더는 유압 구동 방식의 실린더, 공압 구동 방식의 실린더, 솔레노이드 구동 방식의 실린더 중 어느 하나이다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 구동 수단을 상기 밸브 챔버 내에서 밀봉하기 위한 벨로즈를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 푸시-풀 모듈은 상기 이동 모듈 몸체가 상기 제1 작동체 또는 제2 작동체에 의해서 작동된 후 상기 이동 모듈 몸체를 다시 원래의 위치로 복원시키기 위한 탄성 부재를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 푸시-풀 모듈과 상기 이동 모듈 사이에 구성되는 하나 이상의 롤러를 포함한다.

본 발명의 다른 일면은 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 시스템은 제1 챔버; 제2 챔버; 상기 제1 챔버에 연결되는 제1 출입구와 상기 제2 챔버에 연결되는 제2 출입구 및 개폐 가능한 챔버 커버를 갖는 밸브 챔버; 상기 제1 출입구를 밀봉하기 위한 제1 실링 플레이트와 상기 제2 출입구를 밀봉하기 위한 제2 실링 플레이트 및 상기 제1 및 제2 실링 플레이트가 장착되는 이동 모듈 몸체를 갖는 이동 모듈; 상기 이동 모듈 몸체가 선형 이동 가능하게 결합되는 푸시-풀 모듈 몸체와 상기 제1 실링 플레이트가 상기 제1 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제1 출입구 방향으로 이동 시키는 제1 작동체와 상기 제2 실링 플레이트가 상기 제2 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제2 출입구 방향으로 이동 시키는 제2 작동체를 갖는 푸시-풀 모듈; 상기 제1 작동체를 동작시키기 위한 제1 구동 수단; 상기 제2 작동체를 동작시키기 위한 제2 구동 수단; 및 상기 푸시-풀 모듈을 작동 위치와 대기 위치 사이에서 이동 시키기 위한 제3 구동 수단을 포함하고, 상기 제3 구동 수단에 의해 상기 푸시-풀 모듈이 작동 위치로 이동되면 상기 제1 구동 수단에 의해서 상기 제1 작동체가 동작되거나 제2 구동 수단에 의해서 상기 제2 작동체가 동작되어 상기 제1 출입구 또는 제2 출입구 중 어느 하나를 선택적으로 밀봉시킨다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 챔버는 피처리 기판을 반송하기 반송 장치가 구비된 트랜스퍼 챔버이고, 상기 제2 챔버는 피처리 기판을 진공 처리하기 위한 프로세스 챔버이다.

일 실시예에 있어서, 상기 트랜스퍼 챔버는 대기압 챔버 또는 진공 챔버 중 어느 하나이다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 챔버는 피처리 기판을 진공 처리하기 위한 프로세스 챔버이다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 챔버는 피처리 기판을 반송하기 반송 장치가 구비된 트랜스퍼 챔버이고, 상기 제2 챔버는 피처리 기판을 교환하기 위한 로드락 챔버이다.

본 발명의 양방향 게이트 밸브 및 이를 구비한 기판 처리 시스템은 양측으로 연결된 제1 및 제2 챔버 중에 어느 하나가 유지 보수를 위해 가동을 정지하는 경우 정상 가동되는 챔버로 연결되는 출입구를 선택적으로 밀봉할 수 있기 때문에 정상 가동되는 챔버의 가동 중단없이 유지 보수가 필요한 챔버에 대해서만 가동을 중지하고 유지보수 할 수 있다. 또한 실링 플레이트의 오링을 교환해야 하는 경우에도 양 출입구 중에서 어느 하나의 출입구만을 선택적으로 밀봉할 수 있어서 설비의 가동을 전체적으로 중지하지 않고 오링 교환 작업이 가능하다. 이와 같이 본 발명의 양방향 게이트 밸브는 설비의 유지 보수 효율을 높일 수 있어서 전체적인 설비 가동율을 높여 수율 향상을 이룰 수 있다.

도 1은 종래의 클러스터 타입의 기판 처리 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양방향 게이트 밸브의 사시도이다.
도 3은 도 2의 양방향 게이트 밸브가 두 개의 챔버 사이에 설치된 예를 보여주는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 양방향 게이트 밸브의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 밸브 챔버 내부에 설치되는 이동 모듈과 푸시-풀 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 A-A 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 7의 B-B 및 C-C 단면도이다.
도 10은 제1 또는 제2 실링 플레이트의 교체 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 양방향 게이트 벨브에 벨로즈를 사용한 예를 보여주는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양방향 게이트 밸브의 사시도이다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양방향 게이트 밸브(10)는 밸브 챔버(20)를 구비한다. 밸브 챔버(20)는 제1 출입구(23)과 제2 출입구(24)를 갖는 밸브 챔버 하우징(22)과 밸브 챔버 하우징(22)의 상부에 개폐 가능하게 장착되는 밸브 챔버 커버(21)가 구비된다. 밸브 챔버 커버(21)는 밸브 챔버 하우징(22)에 밀봉될 수 있도록 오링(미도시)과 같은 밀봉 부재를 사이에 두고 연결된다. 밸브 챔버 하우징(22)의 하단에는 양방향 게이트 밸브(10)의 동작을 위한 구동력을 제공하기 위한 구동 수단으로 실린더 모듈(30)이 연결된다. 실린더 모듈(30)은, 후술되는 바와 같이, 다수개의 샤프트와 이를 구동하기 위한 실린더가 탑재된 실린더 모듈 몸체(31)를 구비한다. 실린더 몸체(31)는 밸브 챔버 하우징(22)과 밀봉되도록 오링(미도시)과 같은 밀봉 부재를 사이에 두고 연결된다.

도 3은 도 2의 양방향 게이트 밸브가 두 개의 챔버 사이에 설치된 예를 보여주는 단면도이고, 도 4 및 도 5는 양방향 게이트 밸브의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하여, 밸브 챔버(20)는 두 개의 챔버(60, 62) 사이에 설치되어 두 개의 챔버(60, 62)를 공간적으로 연결하거나 차단한다. 밸브 챔버(20)의 제1 출입구(23)는 제1 챔버(60)의 출입구(61)에 연결되고, 제2 출입구(24)는 제2 챔버(62)의 출입구(63)에 연결된다. 밸브 챔버(20)의 내부에는 푸시-풀 모듈(40)과 이동 모듈(50)이 구비된다. 이동 모듈(50)에는 제1 출입구(23)를 밀봉하기 위한 제1 실링 플레이트(52)와 제2 출입구(24)를 밀봉하기 위한 제2 실링 플레이트(54)가 장착된다. 이동 모듈(50)은 푸시-풀 모듈(40)에 평형적으로 선형 이동 가능하게 장착된다. 푸시-풀 모듈(40)은 실린더 모듈(30)에 연결된다.

제1 및 제2 출입구(23, 24)가 개방되기 위해서 푸시-풀 모듈(40)은 밸브 챔버(20) 내부 하단의 대기 위치(SL)에 있다. 제1 또는 제2 출입구(23, 24)가 밀봉되기 위해서 푸시-풀 모듈(40)은 작동 위치(AL)로 승강한다. 푸시-풀 모듈(40)이 작동 위치(AL)까지 승강을 완료하면 이동 모듈(50)이 제1 출입구(23) 방향으로 이동되거나 제2 출입구(24) 방향으로 이동되어 제1 출입구(23) 또는 제2 출입구(24)를 선택적으로 밀봉한다. 도 4에는 제1 실링 플레이트(52)에 의해서 제1 출입구(23)가 밀봉된 경우가 도시되어 있고, 도 5에는 제2 실링 플레이트(53)에 의해서 제2 출입구(24)가 밀봉된 경우가 도시되어 있다.

도 6은 밸브 챔버 내부에 설치되는 이동 모듈과 푸시-풀 모듈을 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6의 A-A 단면도이다. 그리고 도 8 및 도 9는 도 7의 B-B 및 C-C 단면도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하여, 이동 모듈(50)은 푸시-풀 모듈(40)의 상부에서 평행적으로 선형 이동 가능하게 푸시-풀 모듈(40)에 결합된다. 이동 모듈(50)은 제1 및 제2 실링 플레이트(52, 54)가 장착되는 이동 모듈 몸체(51)를 구비한다. 제1 실링 플레이트(52)는 제1 출입구(23)를 바라보는 이동 모듈 몸체(51)의 일면에 장착되고, 제2 실링 플레이트(54)는 제2 출입구(24)를 바라보는 이동 모듈 몸체(51)의 다른 일면에 장착된다. 이동 모듈(50)은 푸시-풀 모듈(40)에 의해서 제1 출입구(23) 또는 제2 출입구(24)를 선택적을 밀봉하도록 동작한다.

푸시-풀 모듈(40)은 실린더 모듈(30)의 상부에 설치되며 이동 모듈 몸체(51)가 평행적으로 선형 이동 가능하게 결합되는 푸시-풀 모듈 몸체(41)를 구비한다. 푸시-풀 모듈 몸체(41)에는 한 쌍의 제1 작동체(43, 44)와 다른 한 쌍의 제2 작동체(45, 46)가 구비된다. 제1 작동체(43, 44)는 제1 실링 플레이트(52)가 제1 출입구(23)를 밀봉시키도록 이동 모듈(50)을 상기 제1 출입구 방향으로 이동 시킨다. 제2 작동체(45, 46)는 제2 실링 플레이트(54)가 제2 출입구(24)를 밀봉시키도록 이동 모듈(50)을 제2 출입구 방향으로 이동 시킨다.

실린더 모듈(30)은 이동 모듈(50)과 푸시-풀 모듈(40)의 동작을 위한 구동력을 제공하는 구동 수단으로 다수개의 샤프트(32a, 33a, 34a, 35a, 36a)와 이를 구동하기 위한 다수개의 실린더(32b, 33b, 34b, 35b, 36b)(도 7에 도시)가 병렬로 탑재된 실린더 모듈 몸체(31)를 구비한다. 중앙에 위치한 샤프트(32a)와 실린더(32b)는 푸시-풀 모듈 몸체(41)에 연결되어 푸시-풀 모듈(50)을 대기위치(SL)와 동작 위치(AL) 사이에서 승하강 동작시키는 제1 구동 수단(32)이다. 내측에 위치하는 한 쌍의 샤프트(33a, 34a)와 한 쌍의 실린더(33b, 34b)는 한 쌍의 제1 작동체(43, 44)에 연결되어 제1 실링 플레이트(52)를 푸시-풀 동작시키는 한 쌍의 제2 구동 수단(33, 34)이다. 외측에 위치하는 한 쌍의 샤프트(35a, 36a)와 한 쌍의 실린더(35b, 36b)는 한 쌍의 제2 작동체(45, 46)에 연결되어 제2 실링 플레이트(54)를 푸시-풀 동작시키는 제3 구동 수단(35, 36)이다.

실린더 모듈(30)은 다수개의 실린더(32b, 33b, 34b, 35b, 36b)가 하나의 실린더 모듈 몸체(31)에 일체로 구성하지만 개별적으로 구성하는 것도 가능하다. 다수개의 실린더(32b, 33b, 34b, 35b, 36b)는 유압 구동 방식이나 공압 구동 방식으로 구현될 수 있다. 또는 솔레노이드 구동 방식으로 변경하는 것도 가능하다. 이 실시예에서는 제1 내지 제3 구동 수단(을 샤프트와 실린더로 구현하였으나 기타 다른 기계적 전기적 방식의 다양한 형태로 변경하는 것도 가능하다.

제1 내지 제 3 구동 수단(32, 33, 34, 35, 36)을 실린더 구조로 하는 경우에 있어서, 실린더에 대한 밀봉은 오링을 사용하지만 도 11에 도시한 바오 같이 벨로즈(37)를 사용하여 밀봉 처리를 할 수도 있다. 또는 오링과 벨로즈를 모두 사용하여 밀봉 처리를 할 수도 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 양방향 게이트 밸브(10)는 푸시-풀 모듈(40)이 밸브 챔버(20) 내부 하단의 대기 위치(SL)에 위치함으로서 제1 및 제2 출입구(23, 24)가 개방된 상태에 있게 한다. 제1 또는 제2 출입구(23, 24)를 밀봉하기 위해서 푸시-풀 모듈(40)은 작동 위치(AL)로 승강한다. 푸시-풀 모듈(40)이 작동 위치(AL)로 승강하는 것은 다수개의 실린더(32b, 33b, 34b, 35b, 36b)가 동시에 작동되어 다수개의 샤프트(32a, 33a, 34a, 35a, 36a)가 동시에 승강하는 것에 의해서 이루어진다. 즉, 중앙에 위치한 실린더(32b)와 내측에 위치하는 한 쌍의 실린더(33b, 34b) 및 내측에 위치하는 한 쌍의 실린더(33b, 34b)가 모두 동시에 구동되어 푸시-풀 모듈(40)이 작동 위치까지 승강된다. 푸시-풀 모듈(40)이 작동 위치(AL)까지 승강을 완료하면, 이동 모듈(50)이 제1 출입구(23) 방향으로 이동되거나 제2 출입구(24) 방향으로 이동되어 제1 출입구(23) 또는 제2 출입구(24)를 선택적으로 밀봉한다.

제1 출입구(23)를 밀봉하는 경우, 중앙에 위치한 실린더(32b)와 외측에 위치한 실린더(35b, 36b)는 승강 동작을 하지 않고 고정되며 내측에 위치한 실린더(33b, 34b)만 조금 더 승강한다. 그러면 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 작동체(43)가 이동 모듈(50)에 대하여 제1 출입구 방향으로 푸시 동작을 한다. 제1 작동체(43)의 푸시 동작에 의해서 이동 모듈(50)은 제1 출입구 방향으로 전진하여 제1 출입구(23)을 밀봉한다.

좀더 구체적으로, 도 8을 참조하여, 제1 작동체(43)는 푸시-풀 모듈 몸체(41)에 회동 가능하게 결합되는 회전축(43b)과 샤프트(33a)에 연결되는 이동축(43c)을 갖는 밀대(43a)로 구성된다. 작동 위치(AL)에서 실린더(33b)가 승강하면 샤프트(33a)에 연결된 이동축(43c)을 통해서 밀대(43a)에 밀어 올리는 힘이 작용된다. 이때 밀대(43a)는 그 밀어 올리는 힘의 작용에 의해서 회전축(46b)을 중심으로 회전하면서 전방으로 전진한다. 그럼으로 밀대(43a)의해 이동 모듈(50)은 전체적으로 제1 출입구 방향으로 전진되면서 제1 실링 플레이트(52)가 제1 출입구(23)를 밀봉하게 된다. 제1 출입구(23)가 개방되는 동작은 상술한 밀봉 동작의 역순으로 이루어진다.

제2 출입구(24)를 밀봉하는 경우, 중앙에 위치한 실린더(32b)와 내측에 위치한 실린더(33b, 34b)는 승강 동작을 하지 않고 고정되며 외측에 위치한 실린더(35b, 36b)만 조금 더 승강한다. 그러면 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 작동체(46)가 이동 모듈(50)에 대하여 제2 출입구 방향으로 푸시 동작을 한다. 제2 작동체(46)의 푸시 동작에 의해서 이동 모듈(50)은 제2 출입구 방향으로 전진하여 제2 출입구(23)를 밀봉한다.

좀더 구체적으로, 도 9를 참조하여, 제2 작동체(46)는 푸시-풀 모듈 몸체(41)에 회동 가능하게 결합되는 회전축(46b)과 샤프트(36a)에 연결되는 이동축(46c)을 갖는 밀대(46a)로 구성된다. 작동 위치(AL)에서 실린더(36b)가 승강하면 샤프트(36a)에 연결된 이동축(46c)을 통해서 밀대(46a)에 밀어 올리는 힘이 작용된다. 이때 밀대(46a)는 그 밀어 올리는 힘의 작용에 의해서 회전축(46b)을 중심으로 회전하면서 전방으로 전진한다. 그럼으로 밀대(46a)의해 이동 모듈(50)은 전체적으로 제2 출입구 방향으로 전진되면서 제2 실링 플레이트(54)가 제2 출입구(24)를 밀봉하게 된다. 제2 출입구(24)가 개방되는 동작은 상술한 밀봉 동작의 역순으로 이루어진다.

다시, 도 6 및 도 7을 참조하여, 이동 모듈(50)이 이동 동작시 푸시-풀 모듈(40)과의 마찰을 줄이고 유연한 동작을 위하여 이동 모듈(50)과 푸시-풀 모듈(40) 사이에 하나 이상의 롤러(42, 47)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 롤러(42, 47)가 푸시-풀 모듈 몸체(41)의 양측에 회전 가능하게 설치된다. 그럼으로 이동 모듈 몸체(51)는 푸시-풀 모듈 몸체(41)의 상부에 약간의 갭을 갖고 올려진다.

푸시-풀 모듈 몸체(40)의 중심 부분에는 상부로 개방된 수용부(65)가 마련되고, 이동 모듈 몸체(51)의 중앙 하단 부분에는 수용부(65)에 삽입되는 체결부(66)가 마련된다. 수용부(65)에는 선형 이동 축(58, 59)이 마련되고, 선형 이동 축(58, 59)에 체결부(66)가 결합됨으로서 이동 모듈 몸체(51)는 선형 이동 축(58, 59)을 따라서 움직인다. 수용부(65)에는 코일 스프링과 같은 복수개의 탄성 부재(56, 57)가 마련된다. 탄성 부재(56, 57)는 이동 모듈 몸체(51)가 제1 작동체(43, 44) 또는 제2 작동체(45, 46)에 의해서 작동된 후 이동 모듈 몸체(51)가 다시 원래의 위치로 복원되도록 한다.

도 10은 제1 또는 제2 실링 플레이트의 교체 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하여, 상술한 바와 같은 본 발명의 양방향 게이트 밸브(10)는 제1 또는 제2 출입구(23, 24) 중 어느 하나를 선택적으로 밀봉할 수 있다. 그럼으로 제1 출입구(23)가 밀봉된 상태에서 밸브 챔버 커버(21)를 오픈하여 제2 실링 플레이트(24)를 교체하거나 제2 출입구(24)가 밀봉된 상태에서 밸브 챔버 커버(21)를 오픈하여 제1 실링 플레이트(23)를 선택적으로 교체할 수 있다.

일반적으로 게이트 밸브의 실링 플레이트에 사용되는 오링은 주기적으로 교체해야 하는 소모품이다. 그럼으로 실링 플레이트에 사용되는 오링을 교체하기 위해서 주기적으로 설비 전체의 가동을 중지해야 했다. 그러나 본 발명의 양방향 게이트 밸브(10)는 설비 전체의 가동을 중지하지 않고 제1 또는 제2 실링 플레이트(52, 54)에 사용되는 오링(53, 54)을 교체할 수 있다. 예를 들어, 제1 실링 플레이트(52)에 설치된 오링(53)을 교체하고자 하는 경우에는 제2 실링 플레이트(54)가 제2 출입구(24)를 밀봉하도록 동작 시킨 후(도 5 참조)에 밸브 챔버 커버(21)를 열고 제1 실링 플레이트(52)를 분리하여 오링(53) 교체 작업을 수행할 수 있다. 물론 이러한 경우 제1 출입구(23)에 연결된 챔버(60)만 부분적으로 가동을 중단한다. 이와 같이, 그럼으로 오링(53, 54)을 교체하는 과정에서 양방향 게이트 밸브(10)가 탑재된 설비 전체를 정지하지 않고 교체하고자 하는 부분의 챔버만을 부분적으로 정지하고 오링 교환 작업을 수행할 수 있기 때문에 설비 전체의 생산 수율을 크게 저하시키지 않는다.

본 발명의 양방향 게이트 밸브(10)는 설비에 구성된 챔버의 유지 보수 작업가 필요한 경우에도 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 챔버(60)의 유지 보수를 위해서 가동을 중단하는 경우에는 제2 실링 플레이트(54)가 제2 출입구(24)를 밀봉하도록 동작 시킨 후(도 5 참조)에 제1 챔버(60)에 대해서 유지 보수 작업을 실시한다. 또는, 제2 챔버(62)의 유지 보수를 위해서 가동을 중단하는 경우에는 제1 실링 플레이트(52)가 제1 출입구(23)를 밀봉하도록 동작 시킨 후(도 4 참조)에 제2 챔버(60)에 대해서 유지 보수 작업을 실시한다. 이와 같이, 양방향 게이트 밸브(10)를 사이에 두고 양측으로 연결된 제1 및 제2 챔버(60, 62) 중에 어느 하나가 유지 보수를 위해 가동을 정지하는 경우 다른 하나는 연속해서 가동될 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 양방향 게이트 밸브(10)는 클러스터 타입의 기판 처리 시스템이나 인라인 타입의 기판 처리 시스템 등 다양한 형태의 기판 처리 시스템에서 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 진공 트랜스퍼 챔버와 그 주변에 연결되는 다수개의 진공 처리용 프로세스 챔버 사이에 구성될 수 있다. 또는 대기압의 트랜스퍼 챔버와 진공 처리용 프로세스 챔버 사이에 구성될 수 있다. 또는 대기압 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버 사이에 구성될 수 있다. 또는 진공 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버 사이에 구성될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 양방향 게이트 밸브(10)는 다양한 기판 처리 설비에 사용될 수 있다. 이때, 기판 처리 시스템을 구성하는 여러 챔버들 중에서 부분적인 유지 보수가 필요한 챔버가 발생되는 경우 기판 처리 시스템 전체를 가동 중지하지 않고 유지 보수가 필요한 챔버만을 부분적으로 가동 중단하고 유지 보수를 실시할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 양방향 게이트 밸브 및 이를 구비한 기판 처리 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 양방향 게이트 밸브 20: 밸브 챔버
21: 밸브 챔버 커버 22: 밸브 챔버 하우징
23: 제1 출입구 24: 제2 출입구
30: 실린더 모듈 31: 실린더 모듈 몸체
32: 제1 구동 수단 33, 34: 제2 구동 수단
35, 36: 제3 구동 수단 32a, 33a, 34a, 35a, 36a: 샤프트
32b, 33b, 34b, 35b, 36b: 실린더 37: 벨로즈
40: 푸시-풀 모듈 41: 푸시-풀 모듈 몸체
42, 47: 롤러 43, 44: 제1 작동체
43a, 46a: 밀대 43b, 46b: 회전축
43c, 46c: 이동축 45, 46: 제2 작동체
50: 이동 모듈 51: 이동 모듈 바디
52: 제1 실링 플레이트 53: 제1 오링
54: 제2 실링 플레이트 55: 제2 오링
56, 57: 탄성 부재 58, 59: 선형 이동 축
60: 제1 챔버 61: 출입구
62: 제2 챔버 63: 출입구
70: 기판 처리 시스템 71: EFEM
72: 캐리어 73: 제1 트랜스퍼 챔버
74: 로드락 챔버 75: 제2 트랜스퍼 챔버
76~80: 프로세스 챔버 90~96: 게이트 밸브
SL: 대기 위치 AL: 작동 위치

Claims

제1 챔버에 연결되는 제1 출입구와 제2 챔버에 연결되는 제2 출입구 및 개폐 가능한 챔버 커버를 갖는 밸브 챔버;
상기 제1 출입구를 밀봉하기 위한 제1 실링 플레이트와 상기 제2 출입구를 밀봉하기 위한 제2 실링 플레이트 및 상기 제1 및 제2 실링 플레이트가 장착되는 이동 모듈 몸체를 갖는 이동 모듈;
상기 이동 모듈 몸체가 선형 이동 가능하게 결합되는 푸시-풀 모듈 몸체와 상기 제1 실링 플레이트가 상기 제1 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제1 출입구 방향으로 이동 시키는 제1 작동체와 상기 제2 실링 플레이트가 상기 제2 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제2 출입구 방향으로 이동 시키는 제2 작동체를 갖는 푸시-풀 모듈;
상기 제1 작동체를 동작시키기 위한 제1 구동 수단;
상기 제2 작동체를 동작시키기 위한 제2 구동 수단; 및
상기 푸시-풀 모듈을 작동 위치와 대기 위치 사이에서 이동 시키기 위한 제3 구동 수단을 포함하고,
상기 제3 구동 수단에 의해 상기 푸시-풀 모듈이 작동 위치로 이동되면 상기 제1 구동 수단에 의해서 상기 제1 작동체가 동작되거나 제2 구동 수단에 의해서 상기 제2 작동체가 동작되어 상기 제1 출입구 또는 제2 출입구 중 어느 하나를 선택적으로 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1 작동체는 상기 푸시-풀 모듈 몸체에 회동 가능하게 결합되는 회전축과 상기 제1 구동 수단에 연결되는 이동축을 갖는 밀대를 포함하고, 상기 제1 구동 수단이 상기 이동축을 이동시키면 상기 밀대는 상기 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 이동 모듈을 밀어서 상기 제1 출입구 방향으로 이동시켜 상기 제1 실링 플레이트가 상기 제1 출입구를 밀봉하게하며,
상기 제2 작동체는 상기 푸시-풀 모듈 몸체에 회동 가능하게 결합되는 회전축과 상기 제2 구동 수단에 연결되는 이동축을 갖는 밀대를 포함하고, 상기 제2 구동 수단이 상기 이동축을 이동시키면 상기 밀대는 상기 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 이동 모듈을 밀어서 상기 제2 출입구 방향으로 이동시켜 상기 제2 실링 플레이트가 상기 제2 출입구를 밀봉하게 하는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1 구동 수단은 상기 제1 작동체에 연결되는 제1 샤프트와 상기 제1 샤프트를 구동 시키는 제1 실린더를 갖고,
상기 제2 구동 수단은 상기 제2 작동체에 연결되는 제2 샤프트와 상기 제2 샤프트를 구동 시키는 제2 실린더를 갖고, 그리고
상기 제3 구동 수단은 상기 푸시-풀 모듈에 연결되는 제3 샤프트와 상기 제3 샤프트를 구동 시키는 제3 실린더를 갖는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트 밸브.
제3항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 실린더는 유압 구동 방식의 실린더, 공압 구동 방식의 실린더, 솔레노이드 구동 방식의 실린더 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양방향 게이트 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 구동 수단을 상기 밸브 챔버 내에서 밀봉하기 위한 벨로즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트 밸브.
제1항에 있어서,
상기 푸시-풀 모듈은 상기 이동 모듈 몸체가 상기 제1 작동체 또는 제2 작동체에 의해서 작동된 후 상기 이동 모듈 몸체를 다시 원래의 위치로 복원시키기 위한 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트 밸브.
제1항에 있어서,
상기 푸시-풀 모듈과 상기 이동 모듈 사이에 구성되는 하나 이상의 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 게이트 밸브.
제1 챔버;
제2 챔버;
상기 제1 챔버에 연결되는 제1 출입구와 상기 제2 챔버에 연결되는 제2 출입구 및 개폐 가능한 챔버 커버를 갖는 밸브 챔버;
상기 제1 출입구를 밀봉하기 위한 제1 실링 플레이트와 상기 제2 출입구를 밀봉하기 위한 제2 실링 플레이트 및 상기 제1 및 제2 실링 플레이트가 장착되는 이동 모듈 몸체를 갖는 이동 모듈;
상기 이동 모듈 몸체가 선형 이동 가능하게 결합되는 푸시-풀 모듈 몸체와 상기 제1 실링 플레이트가 상기 제1 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제1 출입구 방향으로 이동 시키는 제1 작동체와 상기 제2 실링 플레이트가 상기 제2 출입구를 밀봉시키도록 상기 이동 모듈을 상기 제2 출입구 방향으로 이동 시키는 제2 작동체를 갖는 푸시-풀 모듈;
상기 제1 작동체를 동작시키기 위한 제1 구동 수단;
상기 제2 작동체를 동작시키기 위한 제2 구동 수단; 및
상기 푸시-풀 모듈을 작동 위치와 대기 위치 사이에서 이동 시키기 위한 제3 구동 수단을 포함하고,
상기 제3 구동 수단에 의해 상기 푸시-풀 모듈이 작동 위치로 이동되면 상기 제1 구동 수단에 의해서 상기 제1 작동체가 동작되거나 제2 구동 수단에 의해서 상기 제2 작동체가 동작되어 상기 제1 출입구 또는 제2 출입구 중 어느 하나를 선택적으로 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제1 챔버는 피처리 기판을 반송하기 반송 장치가 구비된 트랜스퍼 챔버이고,
상기 제2 챔버는 피처리 기판을 진공 처리하기 위한 프로세스 챔버인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제9항에 있어서,
상기 트랜스퍼 챔버는 대기압 챔버 또는 진공 챔버 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 챔버는 피처리 기판을 진공 처리하기 위한 프로세스 챔버인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제1 챔버는 피처리 기판을 반송하기 반송 장치가 구비된 트랜스퍼 챔버이고,
상기 제2 챔버는 피처리 기판을 교환하기 위한 로드락 챔버인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.