KR20140048752A - 슬릿 밸브 유닛 및 이를 구비하는 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛은,
공정 챔버의 외측에 배치되며, 상기 공정 챔버의 개구와 연결되는 출입구를 구비하는 몸체; 상기 몸체의 내부 공간 내에 구비되어 상기 출입구를 선택적으로 개폐하는 슬릿 밸브; 상기 몸체의 내측에 상기 출입구 둘레를 따라 구비되며, 상기 슬릿 밸브가 상기 출입구를 차폐 시 상기 슬릿 밸브에 밀착되는 복수의 패킹 부재; 및 상기 몸체의 상기 내측 중 상기 복수의 패킹 부재 사이로 일단이 노출되어 상기 복수의 패킹 부재와 상기 몸체 및 상기 슬릿 밸브 사이에 형성된 밀폐된 공간과 연결되고, 상기 몸체의 외측으로 타단이 노출되어 상기 몸체를 관통하는 연결관;을 포함한다.

Description

슬릿 밸브 유닛 및 이를 구비하는 성막 장치{SLIT VALVE UNIT AND FILM FORMING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 슬릿 밸브 유닛 및 이를 구비하는 성막 장치에 관한 것이다.
발광다이오드를 이루는 반도체층의 단결정 성장 장치로서 이용되는 기상증착 장치 중 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장치는 고온, 저압 상태에서 가연, 폭발성 가스인 수소(H2)나 암모니아(NH3) 가스를 다량 사용하면서 사파이어 웨이퍼 상에 단결정을 성장시킨다.
최근 웨이퍼의 대구경화 추세에 따라서 웨이퍼를 장착 및 이송하는 과정이 기존의 수작업에서 자동화로 전환되고 있으며, 이를 위해 격벽 간에 구멍을 내어 그 사이로 웨이퍼를 운송하고, 성장중에는 굳게 닫아 수소 가스와 같은 위험 가스가 외부로 나오는 것을 차단하여 공정의 안정성을 확보할 필요가 있다.
그러나, 고온, 저압에서 수소 가스는 미세한 구멍으로도 누출이 되고, 누출된 수소 가스는 발화원이 될 수 있는 산소 농도만 있어도 쉽게 폭발하여 안전 사고가 발생한다는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 공정 챔버의 개구를 선택적으로 개폐함과 동시에, 공정 챔버에서 위험 가스가 누출되는 것을 감지하여 안전 사고의 발생을 방지할 수 있는 슬릿 밸브 유닛 및 이를 구비하는 성막 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛은,
공정 챔버의 외측에 배치되며, 상기 공정 챔버의 개구와 연결되는 출입구를 구비하는 몸체; 상기 몸체의 내부 공간 내에 구비되어 상기 출입구를 선택적으로 개폐하는 슬릿 밸브; 상기 몸체의 내측에 상기 출입구 둘레를 따라 구비되며, 상기 슬릿 밸브가 상기 출입구를 차폐 시 상기 슬릿 밸브에 밀착되는 복수의 패킹 부재; 및 상기 몸체의 상기 내측 중 상기 복수의 패킹 부재 사이로 일단이 노출되어 상기 복수의 패킹 부재와 상기 몸체 및 상기 슬릿 밸브 사이에 형성된 밀폐된 공간과 연결되고, 상기 몸체의 외측으로 타단이 노출되어 상기 몸체를 관통하는 연결관;을 포함할 수 있다.
상기 복수의 패킹 부재는, 상호 이격되어 동심상으로 배치되는 제1 오링 및 제2 오링을 포함하며, 상기 제1 및 제2 오링 사이에는 상기 공간을 정의하는 간격이 존재할 수 있다.
상기 밀폐된 공간은 상기 제1 및 제2 오링 사이에서 상기 출입구 둘레를 따라서 구비될 수 있다.
상기 연결관과 연결되며, 상기 복수의 패킹 부재가 상기 슬릿 밸브에 밀착된 상태에서 상기 복수의 패킹 부재 사이에 형성된 상기 밀폐된 공간의 상태를 모니터링하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 센서부는 상기 밀폐된 공간의 압력과, 상기 공정 챔버로부터 누출되는 수소 가스의 유무를 검출할 수 있다.
상기 연결관과 연결되어 밀폐된 상기 공간 내의 공기를 외부로 배기시키는 배기 수단과, 상기 공간으로 버퍼 가스를 공급하는 공급 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 배기 수단 또는 상기 공급 수단의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 슬릿 밸브와 연결되어 상기 출입구를 개폐하도록 상기 슬릿 밸브를 구동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치는,
웨이퍼의 출입을 위한 개구를 구비하는 공정 챔버; 및 출입구를 구비하며, 상기 출입구가 상기 개구와 연결되도록 상기 공정 챔버의 외측에 일면이 부착되는 몸체, 상기 몸체의 타면에 구비되어 상기 출입구를 선택적으로 개폐하는 슬릿 밸브, 상기 몸체의 타면에 구비되어 상기 슬릿 밸브에 밀착되는 복수의 패킹 부재, 상기 몸체를 관통하는 연결관, 및 상기 연결관과 연결되는 센서부를 포함하는 슬릿 밸브 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 개구를 통해 상기 웨이퍼를 상기 공정 챔버로 공급하거나, 상기 공정 챔버로부터 반출하는 이송 챔버를 더 포함하며, 상기 슬릿 밸브 유닛은 상기 공정 챔버와 이송 챔버 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 공정 챔버의 개구를 선택적으로 개폐함과 동시에, 공정 챔버에서 위험 가스가 누출되는 것을 감지하여 안전 사고의 발생을 방지할 수 있는 슬릿 밸브 유닛 및 이를 구비하는 성막 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에서 슬릿 밸브 유닛을 확대한 평면도이다.
도 3은 도 2의 슬릿 밸브 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에서 몸체를 개략적으로 나타내는 절개사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 3에서 패킹 부재와 연결관이 구비된 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에서 연결관이 복수개로 구비된 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛의 구동 원리를 단계별로 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1 내지 도 6에는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛이 도시되어 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에서 슬릿 밸브 유닛을 확대한 평면도이며, 도 3은 도 2의 슬릿 밸브 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에서 몸체를 개략적으로 나타내는 절개사시도이다. 도 5a 및 도 5b는 도 3에서 패킹 부재와 연결관이 구비된 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에서 연결관이 복수개로 구비된 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛(10)은 몸체(100), 슬릿 밸브(200), 패킹 부재(300), 연결관(400)을 포함할 수 있으며, 상기 연결관(400)과 연결되는 센서부(500), 배기 수단(600), 공급 수단(700)을 더 포함할 수 있다.
몸체(100)는 공정 챔버(20)의 외측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 공정 챔버(20)의 외측면에 탈착 가능한 구조로 부착될 수 있다.
상기 몸체(100)는 내부 공간을 가지는 하우징 구조물일 수 있다. 구체적으로, 상기 몸체(100)는 서로 대향하는 제1면(101) 및 제2면(102)과, 상기 제1면(101) 및 제2면(102)을 연결하는 한 쌍의 측면(103) 및 상면(104)을 포함할 수 있다. 하면은 선택적으로 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 하면이 생략된 구조로 하부측이 개방된 상태를 예시하고 있다.
상기 몸체(100)가 외측에 배치되는 상기 공정 챔버(20)는 외부에서 공급되는 반응 가스를 통해 내부에 놓인 웨이퍼(W)의 표면에 반도체 박막을 성장시키는 단결정 성장로일 수 있다. 상기 공정 챔버(20)의 일측면에는 웨이퍼(W)가 이송되는 통로인 개구(21)가 구비될 수 있다.
상기 공정 챔버(20)의 외측에 배치되는 상기 몸체(100)의 일면(예를 들어 상기 제1면(101))에는 상기 개구(21)와 연결되는 출입구(110)가 구비될 수 있다. 상기 출입구(110)는 상기 개구(21)와 대응되는 크기 및 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 출입구(110) 및 개구(21)를 통해 상기 공정 챔버(20) 내부로 웨이퍼(W)를 공급하거나, 상기 공정 챔버(20)로부터 꺼낼 수 있다.
슬릿 밸브(200)는 상기 몸체(100)의 내부 공간 내에 구비되어 상기 출입구(110)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 상기 슬릿 밸브(200)는 상기 출입구(110)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 출입구(110)보다 큰 사이즈로 형성되어 상기 출입구(110) 및 그 주변 영역을 덮는 구조로 상기 출입구(110)를 가릴 수 있다.
상기 슬릿 밸브(200)는 구동부(900)와 연결되어 상기 출입구(110)를 개폐하도록 구동될 수 있다. 상기 구동부(900)는 상기 슬릿 밸브(200)와 일단이 연결되어 상하 왕복이동하는 로드(910)와, 상기 로드(910)의 타단과 연결되어 상기 로드(910)를 이동시키는 엑추에이터(920)를 포함할 수 있다.
패킹 부재(300)는 상기 몸체(100)의 내측면에 상기 출입구(110) 둘레를 따라 구비될 수 있다. 그리고, 상기 슬릿 밸브(200)가 상기 출입구(110)를 차폐 시 상기 슬릿 밸브(200)에 밀착되며, 이를 통해 상기 출입구(110)를 밀봉할 수 있다.
도시하는 바와 같이, 상기 패킹 부재(300)는 상기 공정 챔버(20)에 부착되는 상기 제1면(101)의 내측에 복수개로 구비되며, 복수개가 상기 출입구(110)를 중심으로 동심상으로 상기 출입구(110)를 둘러싸는 구조로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 패킹 부재(300)는, 상기 출입구(110)를 중심으로 동심상으로 상호 이격되어 배치되는 제1 오링(310) 및 제2 오링(320)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 출입구(110)를 에워싸는 제1 오링(310)이 구비되고, 상기 제1 오링(310)과 소정 간격으로 떨어져 상기 제1 오링(310)을 에워싸는 제2 오링(320)이 구비될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 패킹 부재(300)가 제1 오링(310)과 제2 오링(320) 2개로 구비되는 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 패킹 부재(300)는 2개 이상으로 구비되는 것도 가능하다.
상기 슬릿 밸브(200)가 상기 복수의 패킹 부재(300)에 밀착된 상태에서, 상기 복수의 패킹 부재(300)와 상기 몸체(100) 및 상기 슬릿 밸브(200) 사이에는 밀폐된 공간(S)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 오링(310, 320) 사이에는 상기 공간(S)을 정의할 수 있는 간격(d)이 존재하며, 상기 몸체(100)와 상기 슬릿 밸브(200) 사이에서 밀착되어 상기 밀폐된 공간(S)을 형성할 수 있다.
상기 밀폐된 공간(S)은 상기 제1 및 제2 오링(310, 320) 사이에서 상기 출입구(110) 둘레를 따라서 상기 출입구(110)를 에워싸는 구조로 구비될 수 있다.
한편, 도 4에서와 같이 상기 복수의 패킹 부재(300)의 고정을 위해 상기 몸체(100)의 내측면에는 상기 복수의 패킹 부재(300)가 끼워져 고정되는 홈(120)이 소정 깊이로 형성될 수 있다. 상기 홈(120)은 상기 출입구(110)로부터 소정 거리만큼 떨어져 상기 출입구(110)를 둘러싸는 구조로 형성될 수 있으며, 상기 패킹 부재(300)의 개수에 대응하여 복수개로 구비될 수 있다.
연결관(400)은 상기 몸체(100)의 내측으로 일단(410)이 노출되고, 타단(420)은 상기 몸체(100)의 외측으로 노출되어 상기 몸체(100)를 관통하는 구조로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 연결관(400)은 상기 몸체(100)의 상기 내측 중 상기 제1 오링(310)과 제2 오링(320) 사이로 일단(410)이 노출되어 상기 복수의 패킹 부재(300)와 상기 몸체(100) 및 상기 슬릿 밸브(200) 사이에 형성된 상기 밀폐된 공간(S)과 연결될 수 있다. 그리고, 타단(420)은 상기 몸체(100)의 측면 중 어느 일측의 외측으로 노출되어 외부와 연결될 수 있다.
상기 연결관(400)은 적어도 하나가 상기 몸체(100)를 관통하여 구비될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서와 같이 상기 연결관은 단일로 구비될 수 있다. 또한, 도 6에서와 같이, 상기 연결관(400)은 2개가 상기 출입구(110)를 사이에 두고 대칭을 이루는 형태로 구비될 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 연결관(400)이 단일 또는 2개로 구비되는 것을 예시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 2개 이상으로도 구비되는 것도 가능하다.
센서부(500)는 상기 몸체(100)의 외부에서 상기 연결관(400)과 연결될 수 있다. 상기 센서부(500)는 상기 복수의 패킹 부재(300)가 상기 슬릿 밸브(200)에 밀착된 상태에서 상기 복수의 패킹 부재(300) 사이에 형성된 상기 밀폐된 공간(S)의 상태를 모니터링 한다. 예를 들어, 상기 센서부(500)는 상기 밀폐된 공간(S)의 압력, 상기 공정 챔버(20)로부터 누출되는 수소 가스 혹은 암모니아 가스의 유무 등을 검출할 수 있다.
상기 센서부(500)는 상기 밀폐된 공간(S)의 압력과 압력의 변화를 감지할 수 있는 압력 변환기(Pressure Transducer)를 포함할 수 있다. 상기 센서부(500)는 상기 밀폐된 공간(S) 내의 압력이 설정된 압력 상태인지 여부와 설정된 압력을 유지하는지 여부 등을 감지할 수 있다. 여기서, 상기 공간(S)의 압력은 상기 슬릿 밸브(200)의 밀착력을 위해 저압 또는 진공 상태일 수 있다.
상기 센서부(500)는 상기 밀폐된 공간(S)으로 누출되는 수소 가스의 유무를 검출하는 수소 가스 감지 센서, 또는 암모니아 가스의 유무를 감지하는 암모니아 가스 감지 센서를 포함할 수 있다.
배기 수단(600)은 상기 몸체(100)의 외부에서 상기 연결관(400)과 연결될 수 있다. 상기 배기 수단(600)은 상기 밀폐된 공간(S) 내의 공기를 외부로 배기시켜 상기 공간(S) 내의 압력을 낮출 수 있다. 예를 들어, 상기 공간(S)을 진공 상태(또는 진공에 가까운 상태)로 만들 수 있다. 이를 통해 상기 슬릿 밸브(200)의 밀착력을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 배기 수단(600)은 상기 밀폐된 공간(S) 내의 압력을 설정된 압력에 도달하도록 조절할 수 있다. 이 경우, 상기 밀폐된 공간(S)의 압력은 상기 센서부(500)를 통해 확인할 수 있다.
한편, 상기 배기 수단(600)은 상기 공정 챔버(20)로부터 누출되어 상기 밀폐된 공간(S)으로 수소 가스나 암모니아 가스가 유입된 경우 이를 외부로 배기시킴으로써 상기 수소 가스나 암모니아 가스에 의해 발생할 수 있는 사고를 예방할 수 있다.
상기 배기 수단(600)은 진공 펌프를 포함할 수 있다.
공급 수단(700)은 상기 몸체(100)의 외부에서 상기 연결관(400)과 연결될 수 있다. 그리고, 상기 밀폐된 공간(S)으로 버퍼 가스를 공급할 수 있다. 상기 공급 수단(700)은 상기 공정 챔버(20)의 작동이 종료된 이후에 상기 출입구(110)를 개방하는 경우 상기 슬릿 밸브(200)의 밀착력을 감소시켜 상기 슬릿 밸브(200)가 상기 복수의 패킹 부재(300)와 분리될 수 있도록 한다.
구체적으로, 상기 공급 수단(700)은 상기 밀폐된 공간(S)으로 버퍼 가스를 공급하고, 상기 버퍼 가스로 상기 공간(S)을 채움으로써 상기 공간(S) 내의 압력을 대기압 수준으로 변환시킬 수 있다. 따라서, 상기 슬릿 밸브(200)에 작용하던 저압(진공 수준)에 따른 밀착력은 압력이 증가함에 따라 약화되고, 상기 슬릿 밸브(200)는 용이하게 분리될 수 있어 상기 출입구(110)를 개방할 수 있게 된다.
상기 버퍼 가스로는, 예를 들어 질소(N2) 가스가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 공간(S) 내의 압력이 상기 슬릿 밸브(200)를 작동시킬 수 있는 수준에 도달했는지 여부는 상기 센서부(500)를 통해 확인할 수 있다.
상기 배기 수단(600)과 상기 공급 수단(700)은 제어부(800)를 통해 작동이 제어될 수 있다. 상기 제어부(800)는 상기 센서부(500), 상기 배기 수단(600) 및 상기 공급 수단(700)과 연결되고, 상기 센서부(500)에서 전달되는 신호를 통해 상기 배기 수단(600) 및/또는 상기 공급 수단(700)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 제어부(800)는 컴퓨터를 구성으로 하는 자동화 장치를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(800)는 상기 센서부(500)로부터 전달되는 신호를 통해 상기 공간(S)의 압력 상태를 확인하고, 이를 통해 상기 배기 수단(600)의 작동 여부를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 밀폐된 공간(S)의 압력이 설정된 압력(혹은 진공)에 도달하면, 상기 제어부(800)는 상기 배기 수단(600)의 작동을 중지시키고, 상기 압력이 유지되도록 한다.
또한, 상기 공정 챔버(20)로부터 수소 가스 등의 누출이 발생하여 수소 가스가 상기 밀폐된 공간(S)으로 유입되는 경우, 상기 공간(S) 내의 압력이 변화(증가)하게 되므로, 센서부(500)가 이러한 변화를 감지하여 제어부(800)로 신호를 보내면 상기 제어부(800)는 상기 배기 수단(600)을 구동시켜 상기 공간(S) 내의 공기를 외부로 배기시킨다. 이를 통해 상기 공간(S) 내의 압력을 유지시키는 동시에 누출되는 수소 가스에 의한 폭발 사고 등을 예방할 수 있다.
한편, 공정 챔버(20)에서 증착 공정이 종료되어 반도체 박막이 성장된 웨이퍼(W)를 꺼내야 하는 경우, 상기 제어부(800)는 몸체(100)의 출입구(110)를 개방하기 위한 절차로 상기 공급 수단(700)을 구동시킬 수 있다. 이를 통해 상기 밀폐된 공간(S)의 압력을 대기압 수준으로 변환시킴으로써 슬릿 밸브(200)에 작용하는 밀착력을 약화시키고, 상기 슬릿 밸브(200)는 구동부(900)를 통해 이동되어 상기 출입구(110)는 개방될 수 있다.
도 7a 내지 도 7e을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛의 구동 원리에 대해 설명한다. 도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛의 구동 원리를 단계별로 개략적으로 나타내는 도면이다.
우선, 도 7a에서와 같이 공정 챔버(20)에서 증착 공정을 진행하기에 앞서 공정 챔버(20)의 개구(21)와 연결된 출입구(110)는 완전히 차폐되어야 한다. 이를 위해 구동부(900)는 로드(910)를 통해 슬릿 밸브(200)가 상기 출입구(110)를 덮도록 상기 슬릿 밸브(200)를 이동시킨다.
상기 슬릿 밸브(200)는 상기 몸체(100)의 하부에서 상부로 이동하여 상기 출입구(110)와 마주하는 위치에 배치되며, 상기 몸체(100)의 내측면에 밀착되어 상기 출입구(110)를 차폐시킨다. 구체적으로, 상기 몸체(100)와 상기 슬릿 밸브(200) 사이에는 패킹 부재(300)가 개재되어 상기 슬릿 밸브(200)는 상기 패킹 부재(300)에 밀착되며, 상기 패킹 부재(300)에 의해 상기 몸체(100)와 슬릿 밸브(200) 사이에는 소정 틈이 존재할 수 있다.
다음으로, 도 7b에서와 같이, 제어부(800)는 배기 수단(600)을 구동시켜 패킹 부재(300)와 몸체(100) 및 슬릿 밸브(200) 사이에 형성된 밀폐된 공간(S) 내의 공기(a)가 연결관(400)을 통해 외부로 배기되도록 한다. 상기 밀폐된 공간(S) 내의 공기(a)가 외부로 배기됨에 따라 상기 공간(S) 내의 압력은 진공 또는 진공에 가까운 상태로 낮아지게 되고, 이때 발생하는 밀착력에 의해 상기 슬릿 밸브(200)는 패킹 부재(300)에 단단히 밀착 및 고정되게 된다. 이와 같이, 상기 슬릿 밸브(200)가 상기 몸체(100)의 내측면에 단단히 밀착되어 고정됨으로써 상기 개구(21)를 포함한 상기 출입구(110)는 완전히 차폐되고, 상기 공정 챔버(20)는 밀봉될 수 있다.
센서부(500)는 상기 공간(S) 내의 압력이 설정된 압력(예를 들어, 진공)에 도달하는지 여부를 감지하고, 상기 제어부(800)는 상기 센서부(500)에서 전달되는 신호를 통해 상기 배기 수단(600)을 정지시킨다.
다음으로, 도 7c에서와 같이, 상기 밀폐된 공간(S) 내의 압력이 일정한 저압 상태를 유지하다가 변하게 되면 상기 센서부(500)는 이러한 압력의 변화를 감지하고 상기 제어부(800)로 신호를 보내게 된다.
상기 밀폐된 공간(S) 내의 압력 변화는 외부로부터 상기 공간(S) 내로 가스가 유입되는 경우를 예를 들 수 있다. 즉, 공정 챔버(20) 내에서 증착 공정이 진행되는 도중에 상기 공정 챔버(20)로부터 가스(g), 예를 들어 수소 가스 또는 암모니아 가스,가 상기 패킹 부재(300) 사이의 상기 밀폐된 공간(S)으로 유입되는 가스 누출 현상이 발생하는 경우, 상기 공간(S) 내의 압력은 상승하게 된다.
또한, 외부로부터 상기 공간(S)으로 공기(a')가 유입되는 경우에도 상기 공간(S) 내의 압력은 상승하게 된다. 이러한 가스(g) 또는 공기(a')의 유입은 상기 패킹 부재(300)의 부식이나 마모, 한계 수명 도달에 의해 완전한 밀봉 상태를 유지하지 못하는 경우에 발생할 수 있다.
상기 밀폐된 공간(S) 내의 압력 변화 이외에도 수소 가스나 암모니아 가스가 누출되는 경우, 상기 센서부(500)는 수소 가스 감지 센서나 암모니아 가스 감지 센서 등을 통해 수소 가스나 암모니아 가스의 누출을 감지할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(800)로 가스의 누출을 알리는 신호를 보낼 수 있다.
다음으로, 상기 제어부(800)는 상기 센서부(500)로부터의 신호를 통해 위험 상황이라고 판단되면, 상기 공정 챔버(20)의 작동을 중지시키고, 상기 도 7b에서와 같이 상기 배기 수단(600)을 작동시켜 상기 공간(S) 내의 가스(또는 공기)를 외부로 배기시킨다.
이와 같이 상기 밀폐된 공간(S) 내의 가스를 외부로 배기시킴으로써 압력 상승이나 수소 가스에 의한 폭발 사고의 발생을 방지하여 물적 및 인적 피해가 발생하는 것을 예방할 수 있다.
상기 공간(S)으로부터 유해한 가스가 외부로 배기되거나 압력이 낮아져 안정화 상태에 도달하면, 상기 공정 챔버(20)를 재가동시켜 증착 공정을 계속 진행할 수 있다. 또는, 상기 출입구(110)를 개방하여 증착 공정 중단에 의해 불량으로 판단되는 웨이퍼를 새로운 웨이퍼로 교체 후 증착 공정을 새로 진행할 수 있다.
다음으로, 도 7d에서와 같이 상기 공정 챔버(20)에서 증착 공정이 완료된 경우(또는, 증착 공정 중단에 의한 새로운 웨이퍼로 교체하는 경우), 상기 제어부(800)는 공급 수단(700)을 구동시켜 상기 밀폐된 공간(S)으로 버퍼 가스(b)를 공급한다.
상기 공간(S)은 상기 버퍼 가스(b)로 채워지면서 내부 압력이 대기압 수준으로 상승하게 되고, 따라서 상기 슬릿 밸브(200)에 작용하는 밀착력은 약화된다.
상기 센서부(500)를 통해 상기 공간(S) 내의 압력이 설정 압력에 도달한 것을 확인하면, 상기 제어부(800)는 구동부(900)를 통해 상기 슬릿 밸브(200)를 구동시켜 상기 출입구(110)를 개방한다.
상기 슬릿 밸브(200)의 이동으로 상기 출입구(110)가 개방되면, 로봇 암과 같은 장치를 통해 상기 공정 챔버(20) 내의 박막 증착이 완료된 웨이퍼(W)를 꺼내고, 새로운 웨이퍼를 상기 공정 챔버(20) 내부로 공급하여 증착 공정을 진행한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 슬릿 밸브 유닛(10)은 공정 챔버(20)의 개구(21)와 연결된 출입구(110)를 선택적으로 자동 개폐하여 저압 환경과 상압 환경의 격리 역할을 수행함과 동시에, 공정 챔버(20)에서 누출되는 수소 가스 또는 암모니아 가스의 유무를 감시하여 안전 사고의 발생을 예방하는 것이 가능하다.
도 8 및 도 9에서는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 개략적으로 개시하고 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 9는 도 8의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 성막 장치(1)는 슬릿 밸브 유닛(10), 공정 챔버(20), 이송 챔버(30)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(20)는 외부에서 공급되는 반응 가스를 통해 내부에 놓인 웨이퍼(W)의 표면에 반도체 박막을 성장시키는 단결정 성장로일 수 있다. 상기 공정 챔버(20)는 상기 웨이퍼(W)가 놓이는 서셉터(22)와, 상기 웨이퍼(W)로 상기 반응 가스를 분사하는 가스 분사부(23)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 공정 챔버(20)의 일측면에는 웨이퍼(W)의 출입을 위한 통로인 개구(21)가 구비될 수 있다.
이송 챔버(30)는 상기 개구(21)를 통해 상기 웨이퍼(W)를 상기 공정 챔버(20)로 공급하거나, 상기 공정 챔버(20)로부터 반출할 수 있다. 상기 이송 챔버(30)는 상기 웨이퍼(W)를 클램핑 및 디클램핑하며, 상기 개구(21)를 통해 상기 공정 챔버(20) 내부로 연장되는 이송 기구(31)를 구비할 수 있다. 상기 이송 기구(31)는 로봇 암(robot arm)을 포함할 수 있다.
슬릿 밸브 유닛(10)은 상기 공정 챔버(20)와 상기 이송 챔버(30) 사이에 배치되어 상기 개구(21)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 상기 슬릿 밸브 유닛(10)은 몸체(100), 슬릿 밸브(200), 패킹 부재(300), 연결관(400)을 포함할 수 있으며, 상기 공정 챔버(20)의 외측에 부착되는 상기 몸체(100)의 일면에는 상기 개구(21)와 연결되는 출입구(110)가 구비될 수 있다.
상기 출입구(110)는 상기 몸체(100)의 내부 공간 내에 구비되는 상기 슬릿 밸브(200)를 통해 선택적으로 개폐될 수 있다. 상기 슬릿 밸브(200)는 상기 출입구(110)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 출입구(110)보다 큰 사이즈로 형성되어 상기 출입구(110) 및 그 주변 영역을 덮는 구조로 상기 출입구(110)를 가릴 수 있다.
상기 슬릿 밸브 유닛(10)의 구체적인 구성은 상기 도 2 내지 도 6에서 개시하고 있으며, 상기 도 7a 내지 도 7e에서 구체적인 작동에 대해 설명하였으므로 상기 슬릿 밸브 유닛(10)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1... 성막 장치 10... 슬릿 밸브 유닛
20... 공정 챔버 21... 개구
22... 서셉터 23... 가스 분사부
30... 이송 챔버 31... 이송 기구
100... 몸체 200... 슬릿 밸브
300... 패킹 부재 400... 연결관
500... 센서부 600... 배기 수단
700... 공급 수단 800... 제어부
900... 구동부

Claims (10)

  1. 공정 챔버의 외측에 배치되며, 상기 공정 챔버의 개구와 연결되는 출입구를 구비하는 몸체;
    상기 몸체의 내부 공간 내에 구비되어 상기 출입구를 선택적으로 개폐하는 슬릿 밸브;
    상기 몸체의 내측에 상기 출입구 둘레를 따라 구비되며, 상기 슬릿 밸브가 상기 출입구를 차폐 시 상기 슬릿 밸브에 밀착되는 복수의 패킹 부재; 및
    상기 몸체의 상기 내측 중 상기 복수의 패킹 부재 사이로 일단이 노출되어 상기 복수의 패킹 부재와 상기 몸체 및 상기 슬릿 밸브 사이에 형성된 밀폐된 공간과 연결되고, 상기 몸체의 외측으로 타단이 노출되어 상기 몸체를 관통하는 연결관;
    을 포함하는 슬릿 밸브 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 패킹 부재는, 상호 이격되어 동심상으로 배치되는 제1 오링 및 제2 오링을 포함하며, 상기 제1 및 제2 오링 사이에는 상기 공간을 정의하는 간격이 존재하는 것을 특징으로 하는 슬릿 밸브 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밀폐된 공간은 상기 제1 및 제2 오링 사이에서 상기 출입구 둘레를 따라서 구비되는 것을 특징으로 하는 슬릿 밸브 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결관과 연결되며, 상기 복수의 패킹 부재가 상기 슬릿 밸브에 밀착된 상태에서 상기 복수의 패킹 부재 사이에 형성된 상기 밀폐된 공간의 상태를 모니터링하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿 밸브 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 밀폐된 공간의 압력과, 상기 공정 챔버로부터 누출되는 수소 가스의 유무를 검출하는 것을 특징으로 하는 슬릿 밸브 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결관과 연결되어 밀폐된 상기 공간 내의 공기를 외부로 배기시키는 배기 수단과, 상기 공간으로 버퍼 가스를 공급하는 공급 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿 밸브 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배기 수단 또는 상기 공급 수단의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿 밸브 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬릿 밸브와 연결되어 상기 출입구를 개폐하도록 상기 슬릿 밸브를 구동시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿 밸브 유닛.
  9. 웨이퍼의 출입을 위한 개구를 구비하는 공정 챔버; 및
    출입구를 구비하며, 상기 출입구가 상기 개구와 연결되도록 상기 공정 챔버의 외측에 일면이 부착되는 몸체, 상기 몸체의 타면에 구비되어 상기 출입구를 선택적으로 개폐하는 슬릿 밸브, 상기 몸체의 타면에 구비되어 상기 슬릿 밸브에 밀착되는 복수의 패킹 부재, 상기 몸체를 관통하는 연결관, 및 상기 연결관과 연결되는 센서부를 포함하는 슬릿 밸브 유닛;
    을 포함하는 성막 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 개구를 통해 상기 웨이퍼를 상기 공정 챔버로 공급하거나, 상기 공정 챔버로부터 반출하는 이송 챔버를 더 포함하며, 상기 슬릿 밸브 유닛은 상기 공정 챔버와 이송 챔버 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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