KR20150094327A - 고진공 챔버 시스템 - Google Patents

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Abstract

고진공 챔버구조가 개시된다. 이는 내부에 공간을 제공하고 하나 이상의 개구를 가지는 챔버벽체와, 하나 이상의 개구 각각에 개폐가능하게 결합되는 도어부와, 챔버벽체와 도어부 사이에 배치되는 오링부를 포함한다. 오링부는 간격을 가지고 배치된 제1오링부와 제2오링부를 포함하며, 그 사이에는 격리공간이 더 배치될 수 있다. 격리공간에는 진공라인 및 퍼지가스 공급라인이 연결되어 진공 펌핑하거나 퍼지가스를 공급할 수 있다.

Description

고진공 챔버구조 및 그를 포함하는 시스템{HIGH-DEGREE VACUUM CHAMBER STRUCTURE AND SYSTEM INCLUDING THEM}
본 발명은 전자 소자 제조 장비 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신속하게 고진공 도달이 가능하고 고진공 상태가 견실하게 유지될 수 있는 고진공 챔버구조 및 그를 포함하는 제조 시스템에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 디스플레이 디바이스의 제조 공정에는 일반적으로 고진공 장비가 이용된다. 고진공 장비는 분자나 원자의 직진성을 보장하고, 챔버 내 이동 물질의 순도 유지와 챔버 외부 대기의 유입을 최소화함으로써 정해진 공정을 성공적으로 수행하기 위함이다.
최근 이러한 진공 식각 장치 증착 장치가 점차 대형화하고 있고 수행되는 공정이 더욱 정밀해지고 있기 때문에 더욱 높은 진공도가 요구되고 있다. 식각과 증착에 있어서 각 물질의 순도유지의 영향을 최소화하고자 하면, 각종 리크 현상을 최소화하여야 한다. 이를테면 진공 시 챔버 내에 남아 있는 잔류가스, 배기에 의한 가상 리크, 및 챔버의 외부로 부터 유입되는 실질 리크 현상을 최소화하여야 한다.
이들 불필요 가스는 극미세화 작업공정에 있어서 전자소자인 트랜지스터나 다이오드 형성을 위한 나노 박막의 특성을 변이, 변질시켜 원하는 성능을 저하시키는 원인으로 작용한다. 이 잔류가스는 고온 환경, 플라즈마 환경, 또는 자외선 적외선과 같이 에너지가 가해질 때, 소자 구성 물질의 표면과 반응하여 다양한 부작용을 낳는다. 예를 들어, 비정상 나노 층을 형성하여 전기적 저항성분 증가에 의한 열을 발생시거나, 온 오프 기동 전압에 따른 전류 응답 속도를 저하시키거나, 빛에너지의 흡수 또는 방출 효율을 저하시키고, 시간이 지남에 따라 효율을 떨어뜨린다.
이를 방지하기 위해 대형 챔버에 있어서 10-9 Torr 이하의 초고진공 환경이 요구되고 있다.
기존 진공 증착기 장치의 경우 10-7 Torr의 극한 진공대 형성을 기본으로 하는 시스템을 제조하여 소자 제작 및 연구 개발에 사용하고 있다. 이와 같은 높은 진공대로 인해 소자의 특성 안정화에 6개월 이상의 장시간이 소요되는 단점이 있었고 이로 인한 비용소모가 많았다. 그런데 기존의 일반적인 진공 챔버는 단일 진공 형성 분리 링을 사용하기 때문에 상술한 바와 같은 극한 진공대의 경우에 진공 형성과 안정적인 유지가 용이하지 못한 문제점이 있다. 특히 챔버는 도어부 및 리드부와 같이 개폐 동작을 하는 요소가 존재하여야 하기 때문에 고진공 기밀을 할 수 있는 금속 진공 실(seal)재를 사용할 수 없는 제약이 있다.
따라서 기밀 단속이 가능하면서 극한의 고진공을 달성할 수 있도록 외부로 부터 오염물질이 침투하는 것을 막아 기밀을 유지하여야 한다.
한국 특허 공개 10-2013-0130438
본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서 고진공 챔버구조를 제공한다.
본 발명은 상술한 개선된 챔버구조를 가지는 다수개의 장치가 포함된 전자소자 제조 시스템을 제공한다.
본 발명은 고진공 챔버구조를 제공하며, 이는: 내부에 공간을 제공하고 하나 이상의 개구를 가지는 챔버벽체; 상기 하나 이상의 개구 각각에 개폐가능하게 결합되는 도어부; 및 상기 챔버벽체와 상기 도어부 사이에 배치되는 오링부;를 포함하고, 상기 오링부는 간격을 가지고 배치된 제1오링부와 제2오링부를 포함한다.
상기 제1오링부와 상기 제2오링부 사이에는 격리공간이 구비된다.
상기 제1오링부와 상기 제2오링부는: 상기 챔버벽체 또는 상기 도어부에 형성되는 링홈; 및 상기 링홈에 삽입 장착된 링부재;를 포함한다.
상기 격리공간에는 배기를 위한 진공라인이 연결될 수 있다.
또한 상기 격리공간에는 내부 압력을 상승시키기 위한 퍼지가스 공급라인이 연결될 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 개선된 진공 챔버구조를 다수개 포함하는 전자 소자 제조 시스템을 제공한다. 이때, 상기 격리공간의 진공 및 배기의 순서는 해당 챔버공간의 진공 및 배기의 순서와 같도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자 소자 제조를 위한 고진공 챔버구조가 제공된다. 이러한 챔버구조는 이중의 오링(oring) 구성을 가지기 때문에, 높은 진공도를 유지할 수 있다. 더구나 이중 오링 사이에 격리공간을 마련하고, 진공라인을 연결함으로써 챔버공간과 오링부 사이의 압력차이를 최소화하여 매우 높은 기밀이 구현될 수 있다. 또한 종래에 십여 시간에 소요되던 고진공 도달을 수 시간 이내로 단축시킬 수 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 고진공 챔버구조를 나타내는 도면이다.
도 3과 도 4는 도 1과 2에 도시한 장치를 전체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 B-B선에 따른 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명의 고진공 챔버구조의 일부부위를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 고진공 챔버구조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 고진공 챔버구조의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 고진공 챔버구조를 채용하는 전자소자 제조 장치를 공정 시퀀스에 대응하여 다수개 포함하는 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 고진공 챔버구조를 나타내는 도면으로서, 도 1은 도어부를 정면으로 보여주고 도 2는 리드부를 정면으로 보여주는 도면이다.
본 발명은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 전자 소자 제조 장치에 적용되는 고진공 챔버구조에 관한 것이다. 이러한 고진공 챔버구조는 내부에 밀폐된 챔버공간을 제공하는 챔버벽체, 도어부 및 리드부를 포함할 수 있다. 도어부와 리드부는 챔버벽체에 형성된 개구부를 개폐가능하게 결합된다. 이러한 도어부 또는 리드부를 통해 챔버공간으로 웨이퍼나 유리기판과 같은 처리대상물을 입출하거나 내부 수리 등의 작업을 수행하게 된다.
도 3과 4는 도 1과 2에 도시한 장치를 전체적으로 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 고진공 챔버구조(1)는 테이블과 하부구조(2)와 상부구조(3) 사이에 배치되는 챔버공간을 제공하는 구조물이다. 여기서 챔버공간은 반응실 또는 처리실로서 그 내부에서 처리대상물인 웨이퍼 또는 기판에 대한 증착, 식각 등의 처리가 수행된다.
이러한 본 발명의 챔버구조(1)는 내부에 챔버공간을 제공하는 챔버벽체(11)와 도어부(12)를 포함한다. 챔버벽체(11)는 내부에 챔버공간을 제공하기 위해 통 형태를 가지며, 일반적으로 육각형이나 원통형일 수 있다.
도어부(12)는 챔버벽체(11)의 개구부에 개폐가능하게 결합되어, 처리대상물의 입출 또는 내부 유지보수 시에 개방된다. 또한 본 발명의 고진공 챔버구조(1)는 리드부(13)를 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 챔버구조(1)는 리드부(13)를 더 포함할 수 있다. 이러한 리드부(13)는 도시한 예에서는 챔버벽체(11)의 상면에 배치되어 도어부(12)와 마찬가지로 개폐가능하게 설치된다. 여기에서는 리드부(13)를 도어부(12)로 칭할 수 있다.
본 발명의 챔버구조(1)는 상술한 바와 같이 하나 이상의 개구부를 가질 수 있고, 이러한 하나 이상의 개구부에는 도어부(12) 또는 리드부(13)가 개폐가능하게 결합된다.
도 5는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다. 도 6은 도 5의 B-B선에 따른 부분 확대도이다.
도 5와 6에서 잘 보이는 바와 같이 본 발명의 고진공 챔버구조(1)는 챔버공간(14)를 제공하는 챔버벽체(11)의 하나 이상의 개구부에 도어부(12) 또는 리드부(13)가 개폐가능하게 결합된다. 이러한 도어부(12) 또는 리드부(13)가 챔버벽체(11)에 개폐가능하게 결합되기 위해, 도 1 및 도 3에서 보이는 바와 같이, 힌지요소(15)가 채용된다.
또한 도어부(12) 또는 리드부(13)에는 외부 요소의 연결을 위한 다양한 플랜지(16)가 설치된다. 이러한 플랜지(16)는 용접을 통해 도어부(12)에 몸체가 결합되고 플랜지(16)의 여러 부위에는 CF seal(copper gasket flange seal: 17)이 장착됨으로써 높은 실링을 유지하게 된다.
본 발명의 고진공 챔버구조(1)에서는 챔버벽체(11)와 도어부(12) 사이, 그리고 챔버벽체(11)와 리드부(13) 사이에는 오링부(18)가 배치된다. 이러한 오링부(18)는 서로 간격을 가지고 이격 설치된 제1오링부(181)와 제2오링부(182)를 포함한다. 이러한 오링부(18)의 제1오링부(181)와 제2오링부(182) 각각은 바람직하게는 폐곡선일 수 있다.
도 7은 본 발명의 고진공 챔버구조의 일부부위를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 7에서 챔버벽체(11)와 도어부(12) 사이 및 챔버벽체(11)와 리드부(13) 사이에 오링부(18)가 배치된 것이 보인다. 여기서 안쪽에 배치된 것을 제1오링부(181), 바깥쪽에 배치된 것을 제2오링부(182)라고 칭하기로 한다.
제1오링부(181)와 제2오링부(182) 각각은 챔버벽체(11) 또는 도어부(12)에 형성되는 링홈(1811)과 링홈(1811)에 삽입 장착된 링부재(1812)를 포함한다. 링홈(1811)은 챔버벽체(11) 또는 도어부(12)에 형성될 수 있으나, 도시한 예에서는 도어부(12) 또는 리드부(13)에 형성된 것을 보여준다.
또한 오링부(18)는 제1오링부(181)와 제2오링부(182) 사이에 배치된 격리공간(183)을 더 포함할 수 있다. 이러한 격리공간(183)은 챔버벽체(11) 또는 도어부(12)에 홈 형태로 제공될 수 있으며, 여기서는 도어부(12)에 형성된 형태를 보여준다.
이와 같은 격리공간(183)은 도어부(12) 또는 리드부(13)가 닫힌상태에 있을 때 제1오링부(181)와 제2오링부(182)에 의해 실질적으로 밀폐된 상태가 될 수 있다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 고진공 챔버구조를 도시한 도면으로서, 격리공간에 연결되는 진공라인 및 퍼지가스 공급라인을 보여준다. 도 8a는 도 1에 도시된 장치를 다른 측면에서 바라본 상태를 나타낸다. 따라서, 정면에 챔버벽체(11)가 보이고 측면에 도어부(12)가 보인다. 도 8b는 도 8a의 부분 확대도이고, 도 8c는 진공라인(191)의 연결을 보여주기 위한 단면도이다.
도 8a 내지 8c에 도시한 바와 같이, 도어부(12)에 있는 오링부(18)의 격리공간(183)에는 진공라인(191)이 연결될 수 있고, 그럼으로써 도어부(12)가 닫힌상태에서 격리공간(183)을 진공상태로 유지시킬 수 있다. 결과적으로, 제1오링부(181)와 제2오링부(182), 그리고 그 사이에 배치된 격리공간(183)에 의해 완벽에 가까운 누설방지가 구현될 수 있다.
더 바람직하게는 상술한 도어부(12)의 격리공간(183)에는 질소가스와 같은 퍼지가스 공급라인(192)이 연결될 수 있다. 그럼으로써 도어부(12)의 개방시에 질소 또는 퍼지 가스를 공급하여 대기화할 수 있다.
진공라인(191)과 퍼지가스 공급라인(192)의 제어를 위한 밸브(193, 194)가 설치되어 진공과 퍼지 동작을 제어할 수 있다. 이러한 밸브(193, 194)의 배치에 의해 퍼지가스 공급라인(192)는 진공라인(191)에 연결할 수 있다.
도 9는 본 발명의 고진공 챔버구조(1)의 평면도로서, 리드부(13)가 정면에 보이고 측면에 챔버벽체(11)와 도어부(12)가 보인다. 도 9에 도시한 바와 같이 도어부(12)의 오링부(18)와 마찬가지로 격리공간(183)에는 진공라인(191)과 퍼지가스 공급라인(192)가 연결되어 닫힌상태에서 격리공간(183)을 진공시키고, 개방시에 퍼지가스를 공급하여 대기화할 수 있다.
도 10은 본 발명의 고진공 챔버구조를 채용하는 전자소자 제조 장치를 공정 시퀀스에 대응하여 다수개 포함하는 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10에서 알 수 있는 바와 같이 일반적으로 전자소자 제조 장치는 본 발명의 고진공 챔버구조를 채용하는 장치 군이 제조 시스템을 구성한다. 이들 시스템의 각 장치들은 진공라인과 배기라인이 연결되어 있고, 상술한 오링부(18)의 격리공(183)에도 진공라인 또는 퍼지가스 공급라인이 연결된다. 여기서 각 격리공간(183)의 진공 및 배기 순서는 장치들의 챔버공간의 진공순서 및 배기순서와 동일하도록 할 수 있다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
1: 챔버구조 2: 하부구조 3: 상부구조
11: 챔버벽체 12: 도어부 13: 리드부
14: 챔버공간 15: 힌지요소 16: 플랜지
17: CF seal 18: 오링부 181: 제1오링부
182: 제2오링부 183: 격리공간 191: 진공라인
192: 퍼지가스 공급라인 193, 194: 밸브
1811: 링홈 1812: 링부재

Claims (6)

  1. 고진공 챔버구조로서:
    내부에 공간을 제공하고 하나 이상의 개구를 가지는 챔버벽체;
    상기 하나 이상의 개구 각각에 개폐가능하게 결합되는 도어부; 및
    상기 챔버벽체와 상기 도어부 사이에 배치되는 오링부;를 포함하고,
    상기 오링부는 간격을 가지고 배치된 제1오링부와 제2오링부를 포함하는 것인,
    고진공 챔버구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1오링부와 상기 제2오링부 사이에는 격리공간이 구비되는 것인,
    고진공 챔버구조.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1오링부와 상기 제2오링부는:
    상기 챔버벽체 또는 상기 도어부에 형성되는 링홈; 및
    상기 링홈에 삽입 장착된 링부재;를 포함하는 것인,
    고진공 챔버구조.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 격리공간에는 배기를 위한 진공라인이 연결되는 것인,
    고진공 챔버구조.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 격리공간에는 내부 압력을 상승시키기 위한 퍼지가스 공급라인이 연결되는 것인,
    고진공 챔버구조.
  6. 다수개의 진공 챔버구조를 포함하는 전자 소자 제조 시스템으로서:
    상기 다수개의 진공 챔버구조 각각은: 내부에 공간을 제공하고 하나 이상의 개구를 가지는 챔버벽체; 상기 하나 이상의 개구 각각에 개폐가능하게 결합되는 도어부; 및 상기 챔버벽체와 상기 도어부 사이에 간격을 가지고 배치된 제1오링부와 제2오링부로 이루어진 오링부;를 포함하고, 상기 제1오링부와 상기 제2오링부 사이에는 진공라인 및 퍼지가스 공급라인에 연결된 격리공간이 구비되며,
    상기 격리공간의 진공 및 배기의 순서는 해당 챔버공간의 진공 및 배기의 순서와 같은 것인,
    전자 소자 제조 시스템.
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