KR20170087251A - 밸브 삽입형 로드락 챔버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수개의 진공 챔버가 구비되는 로드락 챔버에 복수개의 밸브가 삽입형으로 장착되되, 각 밸브가 별도의 배관 장착공에 연결되어 독립적으로 진공 챔버에 대한 펌핑 작업을 진행할 수 있는 밸브 삽입형 로드락 챔버에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 로드락 챔버는, 진공 처리 장치의 로드락 챔버에 있어서, 내부에 상하로 복수의 진공 챔버가 형성된 챔버 본체; 상기 챔버 본체의 일측에서 각각의 진공 챔버에 각각 연통하도록 상기 챔버 본체 내에 오목하게 상하로 나란하게 형성된 제1, 2 밸브 장착공; 상기 챔버 본체의 내부를 관통하여 형성되되, 상기 제1, 2 밸브 장착공들을 독립적으로 챔버 본체 외부로 연통시키는 제1, 2 배관 장착공; 상기 챔버 본체의 일측에서 상기 제1, 2 밸브 장착공에 내장된 상태로 각각 장착되어 상기 제1, 2 밸브 장착공의 유로를 각각 개폐시키는 제1, 2 배큠 앵글밸브; 및 상기 챔버 본체의 하측에서 상기 제1, 2 배관 장착공에 일측이 밀봉가능하게 연결되고, 타측은 진공 펌프에 연결되어 상기 복수의 진공 챔버에 진공압을 부여하는 제1, 2 진공 배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브 삽입형 로드락 챔버{A LOADLOCK CHAMBER}
본 발명은 밸브 삽입형 로드락 챔버에 관한 것으로서 보다 상세하게는 복수개의 진공 챔버가 구비되는 로드락 챔버에 복수개의 밸브가 삽입형으로 장착되되, 각 밸브가 별도의 배관 장착공에 연결되어 독립적으로 진공 챔버에 대한 펌핑 작업을 진행할 수 있는 밸브 삽입형 로드락 챔버에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 미세한 파티클(Particle)에 의해서도 공정불량이 발생할 수 있기 때문에, 반도체 제조장치는 고도로 청정한 클린룸(Clean Room) 내부에 설치된다.
아울러, 반도체 제조장비의 프로세스 챔버(Process Chamber)는 파티클에 의한 웨이퍼의 공정 영향성을 배제하기 위해 고진공상태를 유지하게 된다. 또한, 상기 프로세스 챔버는 웨이퍼의 투입/배출시 고진공상태가 급격히 불량해 지는 것을 방지하기 위해 저진공상태의 로드락 챔버(Loadlock Chamber)를 포함한다.
이와 같은 반도체 제조 장치에서 드라이 에치(Dry Etching)를 수행하는 프로세스 챔버로 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키게 되는 구성이 로드락 챔버이다. 이러한 드라이 에치는 가스 즉 플라스마를 이용하여 미세 패턴 가공을 하는 공정이다.
한편, 상기 프로세스 챔버로 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩하는 시기에 로드락 챔버는 프로세스 챔버와 동일한 진공분위기를 형성하게 되나, 이전 공정으로부터 미가공 웨이퍼를 공급받거나 이미 가공된 웨이퍼를 후속 공정으로 이송시키게 될 때에는 대기상태로서 유지되어야만 한다.
따라서 로드락 챔버는 프로세스 챔버의 기압상태가 변화되는 것을 방지시키기 위해 그 자체적으로 진공상태와 대기상태를 교차하면서 압력을 유지하게 되는 특징이 있다. 이러한 로드락 챔버에서의 진공형성은 통상 별도의 펌핑수단에 의해서 이루어지게 된다.
이를 보다 상세하게 설명하면 로드락 챔버에서의 진공은 외부에서 웨이퍼가 반입된 상태 또는 프로세스 챔버로부터 웨이퍼를 반입하기 위한 시점에 형성된다. 이와 같은 시점이 되면, 도 1에서와 같이 로드락 챔버(10)에 진공배관(12)을 통하여 연결된 진공펌프(20)가 구동하여 로드락 챔버(10) 내에 진공을 형성하게 된다. 이때 로드락 챔버(10)에서의 진공형성은 로드락 챔버(10)로부터 내부의 공기를 외부로 흡입시켜 형성되는 것으로, 이러한 흡입을 위해 구비되는 것이 공기 흡입구(22)이다.
한편, 종래의 로드락 챔버(10)에 형성되는 공기 흡입구(22)는 도 2에 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(10)의 내부에 상하로 형성된 진공챔버(16a,16b)에 각각 형성되는 것으로서, 로드락 챔버(10)의 보디(10a) 외측에 형성된 배큠 앵글밸브(40a,40b)들이 각각 상기 공기 흡입구(22)에 장착되고, 하나의 진공배관(12)으로 통합되어 상기 진공펌프(20)에 연결된다.
이와 같은 진공배관(12)은 로드락 챔버(10)의 보디(10a) 외측에 돌출하여 장착된 것으로서, 배큠 앵글밸브(40a,40b)과의 연결을 위하여 다수의 클램프(60)들을 필요로 하고, 열팽창 및 외부 진동 또는 충격으로부터 파손을 보호하기 위하여 진공배관(12)의 중간에는 벨로우즈(Bellows)(62)를 장착한 복잡한 구조를 갖고 있다.
따라서 이와 같은 종래의 로드락 챔버(10)는 보디(10a) 외측으로 돌출된 배큠 앵글밸브(40a,40b) 및 진공배관(12) 부품들로 인하여 장비의 전체 공간(Footprint)이 크게 형성되어 장비 수리시 부품 간섭으로 인한 정비작업을 어렵게 한다.
또한 상기 배큠 앵글밸브(40a,40b)들은 보디(10a) 내측에서 상하로 배치된 복수의 진공챔버(16a,16b) 상에서 각각 다른 위치에 배치됨으로써 각각의 진공챔버(16a,16b)내의 진공 스피드를 동일하게 유지할 수 없는 성능상에 한계가 있다.
뿐만 아니라, 종래의 로드락 챔버(10)는 진공배관(12) 상에 절곡부와 각종 클램프(60) 및 벨로우즈(62) 등과 같은 연결 부품들을 장착하여야하기 때문에, 부품의 탈,부착이 어렵고 소요 연결부품들로 인한 제작 비용의 상승을 초래한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 복수개의 진공 챔버가 구비되는 로드락 챔버에 복수개의 밸브가 삽입형으로 장착되되, 각 밸브가 별도의 배관 장착공에 연결되어 독립적으로 진공 챔버에 대한 펌핑 작업을 진행할 수 있는 밸브 삽입형 로드락 챔버를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 로드락 챔버는, 진공 처리 장치의 로드락 챔버에 있어서, 내부에 상하로 복수의 진공 챔버가 형성된 챔버 본체; 상기 챔버 본체의 일측에서 각각의 진공 챔버에 각각 연통하도록 상기 챔버 본체 내에 오목하게 상하로 나란하게 형성된 제1, 2 밸브 장착공; 상기 챔버 본체의 내부를 관통하여 형성되되, 상기 제1, 2 밸브 장착공들을 독립적으로 챔버 본체 외부로 연통시키는 제1, 2 배관 장착공; 상기 챔버 본체의 일측에서 상기 제1, 2 밸브 장착공에 내장된 상태로 각각 장착되어 상기 제1, 2 밸브 장착공의 유로를 각각 개폐시키는 제1, 2 배큠 앵글밸브; 및 상기 챔버 본체의 하측에서 상기 제1, 2 배관 장착공에 일측이 밀봉가능하게 연결되고, 타측은 진공 펌프에 연결되어 상기 복수의 진공 챔버에 진공압을 부여하는 제1, 2 진공 배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 로드락 챔버에는 상기 제1, 2 밸브 장착공을 연통시키는 연통로;와 상기 연통로를 개폐시키는 연통로 개폐밸브;가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 로드락 챔버에는 상기 제1 배관 장착공에 상기 제1 배관 장착공을 개폐시키는 배관 개폐밸브가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 로드락 챔버에는, 상기 연통로 개폐 밸브와 배관 개폐 밸브를 교번적으로 개폐시키는 밸브 제어부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서, 상기 제어부는, 상기 진공 챔버의 펌핑 초기에는 상기 연통로 개폐 밸브를 차단하고, 배관 개폐 밸브를 개방한 상태로 유지하고, 펌핑 안정기에는 상기 배관 개폐 밸브를 차단하고, 상기 연통로 개폐 밸브를 개방한 상태로 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 복수의 진공챔버가 형성된 챔버 본체를 가지는 로드락 챔버에 있어서, 배큠 앵글밸브와 진공 배관을 챔버 본체 내에 내장하여 보디 외부로 돌출되는 것을 방지함으로써 장비가 차지하는 전체 공간(Footprint)의 크기를 최소화하면서도 동일 성능의 출력(Output)을 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면 반도체 제조장치의 수리시, 종래의 챔버 본체 외부로 돌출된 부품 간섭으로 인한 작업 불편을 해소하여 쉽게 정비작업을 이룰 수 있으며, 반도체 제조장치 내에 쉽게 탈부착이 가능한 장점도 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 로드락 챔버의 챔버 본체 내에서 동일 크기의 진공챔버의 동일한 위치에 배큠 앵글밸브들을 각각 내장하여 진공배관에 연결시킴으로써 진공챔버내의 진공 스피드를 동일하게 유지시켜 성능을 개선할 수 있고, 챔버 본체의 외부에 장착된 종래의 다수의 클램프들 및 벨로우즈 등이 불필요하여 제작 비용을 크게 절감할 수 있으며, 간결한 챔버 본체 구조를 갖춤으로써 반도체 제조장치를 간결하게 제작할 수 있는 우수한 효과를 얻게 된다.
또한 본 발명에 따르면 2개의 배큠 앵글밸브를 독립적으로 구동할 수도 있고, 연동시켜 구동할 수도 있어서 펌핑 초기와 안정화 시기에 적절하게 분리 대응하여 펌핑 시간을 단축하면서도 효율적인 장비 운용이 가능한 장점도 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 로드락 챔버의 구성을 전체적으로 도시한 설명도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 로드락 챔버에서 복수의 배큠 앵글밸브들과 진공배관이 진공챔버에 연결된 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 로드락 챔버를 후방에서 도시한 외관 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 로드락 챔버의 챔버 본체에 구비된 밸브 장착공들과 배관 장착공을 도시한 사시도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 로드락 챔버의 챔버 본체에 구비된 밸브 장착공들과 배관 장착공을 도시한 평단면도이다.
도 5b는 도 5a의 A-A 선 단면도로서, 밸브 장착공들과 배관 장착공을 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 로드락 챔버의 챔버 본체에 구비된 밸브 장착공에 배큠 앵글밸브가 장착된 평단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 연통로 개폐 밸브와 배관 개폐 밸브의 작동 과정을 도시하는 도면들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버 본체(110), 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b), 제1, 2 배관 장착공(130a, 130b), 제1, 2 배큠 앵글밸브(140a, 140b) 및 제1, 2 진공 배관(150a, 150b)을 포함하여 구성될 수 있다. 물론 상기 로드락 챔버(110)에는 이러한 구성요소들 이외에도 로드락 챔버를 구성하고 기능할 수 있도록 하는 다른 구성요소들이 일반적인 로드락 챔버와 동일하게 설치됨은 자명하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
먼저 본 실시예에서 상기 챔버 본체(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 상하로 복수의 진공 챔버(106a, 106b)가 형성된 구성요소이며, 본 실시예에 따른 로드락 챔버(110)의 전체적인 외형을 이루는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 챔버 본체(110)는 상하 방향으로 복수의 진공 챔버가 형성되는 구성 이외에도, 좌우 방향으로 복수의 진공 챔버가 형성되거나 상하 좌우로 4개의 진공 챔버가 형성되는 구조를 가질 수도 있다.
다음으로 상기 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 본체(110)의 일측에서 각각의 진공 챔버(106a, 106b)에 각각 연통하도록 상기 챔버 본체(110) 내에 오목하게 상하로 나란하게 형성된 구성요소이다. 따라서 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)은 각각 제1, 2 진공 챔버(106a, 106b)의 내부 공간과 연통되며, 이 제1, 2 밸브 장착공(120a ,120b)을 통하여 제1, 2 진공 챔버(106a, 106b) 내부의 기체를 흡입하여 배출할 수 있는 것이다.
그리고 전술한 바와 같이, 상기 챔버 본체(110)에 4개의 진공 챔버가 형성되는 경우에도 이 밸브 장착공도 각 진공 챔버마다 1개씩 형성되어 총 4개의 밸브 장착공이 형성된다.
이때 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)은 상하 방향으로 동일한 연직 위치에 나란하게 형성되는 것이, 후술하는 연통로(160) 및 제2 배관 장착공(130b) 형성 작업이 용이하여 바람직하다.
다음으로 상기 제1, 2 배관 장착공(130a, 130b)은 4, 5에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 본체(110)의 내부를 관통하여 형성되되, 상기 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)들을 독립적으로 챔버 본체(110) 외부로 연통시키는 구성요소이다. 따라서 제1, 2 배관 장착공(130a, 130b)은 챔버 본체(110) 바닥으로부터 수직 방향으로 상승하면서 구멍 형태로 형성되며, 서로 나란하게 형성된다.
이때 상기 제1, 2 배관 장착공(130a, 130b)의 일단은 상기 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)과 각각 연통되고, 타단은 챔버 본체(110) 바닥 부분을 통하여 외부와 연통되도록 형성되는 것이다.
다음으로 상기 제1, 2 배큠 앵글밸브(140a, 140b)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 본체(110)의 일측에서 상기 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)에 내장된 상태로 각각 장착되어 상기 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)의 유로를 각각 개폐시키는 구성요소이다. 따라서 제1, 2 배큠 앵글밸브(140a, 140b)는 상기 밸브 장착공(120a, 120b)을 개폐할 수 있는 다양한 구조의 밸브로 구성될 수 있다.
이때 상기 제1, 2 배큠 앵글 밸브(140a, 140b)는 구조물의 대부분이 상기 밸브 장착공(120a, 120b)에 삽입된 상태로 장착되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 매우 일부분만이 외부로 노출되는 상태를 가진다. 따라서 다른 구성요소들의 설치 및 장착에 방해 요소로 작용하지 않는 장점이 있다.
다음으로 상기 제1, 2 진공 배관(150a, 150b)은 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 본체(110)의 하측에서 상기 제1, 2 배관 장착공(130a, 130b)에 일측이 밀봉가능하게 연결되고, 타측은 진공 펌프(210)에 연결되어 상기 복수의 진공 챔버(106a, 106b)에 진공압을 부여하는 구성요소이다. 이때 상기 제1, 2 진공 배관(150a, 150b)은 후단측에서 서로 합쳐져서 하나의 배관으로 진공 펌프(210)와 연결될 수도 있고, 2개의 배관으로 분리되어 진공 펌프(210)와 각각 연결될 수 있다.
다음으로 본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)에는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 연통로(160) 및 연통로 개폐 밸브(170)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 여기에서 상기 연통로(160)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)을 상하로 연통시키는 통로이다. 따라서 상기 연통로(160)에 의하여 상기 제1, 2 밸브 장착공(120a, 120b)에 의하여 형성되는 공간이 연결된다. 이때 상기 연통로(160)는 상기 제2 배관 장착공(130b)과 동일한 직경을 가지도록 형성되는 것이, 배기 작용을 원활하게 수행할 수 있어서 바람직하다.
다음으로 상기 연통로 개폐밸브(170)는 도 5, 7에 도시된 바와 같이, 상기 연통로(160)를 개폐시키는 밸브로서, 상기 연통로(160)를 가로질러서 설치된다.
한편 본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)에는 도 5, 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 배관 장착공(130a)에 상기 제1 배관 장착공(130a)을 개폐시키는 배관 개폐밸브(180)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 배관 개폐밸브(180)는 상기 제1 배관 장착공(130a)을 가로질러서 이를 개폐할 수 있는 구조로 설치된다.
그리고 본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)에는 상기 연통로 개폐 밸브(170)와 배관 개폐 밸브(180)를 교번적으로 개폐시키는 밸브 제어부(도면에 미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 여기에서 '교번적으로 개폐'한다는 것은, 연통로 개폐 밸브(170)를 개방하는 경우에는 배관 개폐 밸브(180)를 차단하고, 배관 개폐 밸브(180)를 개방하는 경우에는 연통로 개폐밸브(170)를 차단하는 방식으로 어느 하나의 밸브를 개방하면 다른 하나의 밸브는 차단하는 방식으로 개폐하는 것을 말한다.
이를 위하여 상기 연통로 개폐 밸브(170)와 배관 개폐 밸브(180)는 도 5, 7에 도시된 바와 같이, 하나의 연결체(190)에 의하여 연결되는 구조를 가져서 일체로 설치될 수도 있다. 이렇게 일체로 2개의 밸브가 연결되면, 도 7a에 도시된 바와 같이, 배관 개폐 밸브(180)와 연결체(190) 및 연통로 개폐 밸브(170)가 도면 상에서 좌측으로 이동하면 제1 배관 장착공(130a)이 차단됨과 동시에 연통로(160)가 개방되고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 배관 개폐 밸브(180)와 연결체(190) 및 연통로 개폐 밸브(170)가 도면 상에서 우측으로 이동하면 제1 배관 장착공(130a)이 개방됨과 동시에 연통로(160)가 차단된다.
특히, 상기 밸브 제어부는, 상기 진공 챔버(100)의 펌핑 초기에는 상기 연통로 개폐 밸브(170)를 차단하고, 배관 개폐 밸브(180)를 개방한 상태로 유지하고, 펌핑 안정기에는 상기 배관 개폐 밸브(180)를 차단하고, 상기 연통로 개폐 밸브(170)를 개방한 상태로 유지하는 빙식으로 2개의 밸브를 제어하는 것이 바람직하다.
펌핑 초기에는 많은 배기량이 필요하므로 2개의 진공 챔버(106a, 106b)를 하나의 배관 장착공을 통하여 배기하는 경우에 양 진공 챔버에 서로 다른 압력이 걸리거나 펌핑 시간이 오래 소요되는 등의 문제가 발생한다. 그러나 본 실시예에서는 이렇게 펌핑 초기에는 2개의 진공 챔버를 각각 독립적으로 펌핑하여 펌핑시간과 펌핑 압력을 신속하고 정확하게 제어하고, 압력이 안정된 펌핑 안정기에는 하나의 배관 장착공을 통하여 배기 작용을 수행하여 효율적인 배기 작업이 이루어지도록 할 수 있는 장점이 있다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 로드락 챔버
110 : 챔버 본체 120 : 밸브 장착공
130 : 배관 장착공 140 : 배큠 앵글밸브
150 : 진공 배관 160 : 연통로
170 : 연통로 개폐 밸브 180 : 배관 개폐 밸브

Claims (5)

  1. 진공 처리 장치의 로드락 챔버에 있어서,
    내부에 상하로 복수의 진공 챔버가 형성된 챔버 본체;
    상기 챔버 본체의 일측에서 각각의 진공 챔버에 각각 연통하도록 상기 챔버 본체 내에 오목하게 상하로 나란하게 형성된 제1, 2 밸브 장착공;
    상기 챔버 본체의 내부를 관통하여 형성되되, 상기 제1, 2 밸브 장착공들을 독립적으로 챔버 본체 외부로 연통시키는 제1, 2 배관 장착공;
    상기 챔버 본체의 일측에서 상기 제1, 2 밸브 장착공에 내장된 상태로 각각 장착되어 상기 제1, 2 밸브 장착공의 유로를 각각 개폐시키는 제1, 2 배큠 앵글밸브; 및
    상기 챔버 본체의 하측에서 상기 제1, 2 배관 장착공에 일측이 밀봉가능하게 연결되고, 타측은 진공 펌프에 연결되어 상기 복수의 진공 챔버에 진공압을 부여하는 제1, 2 진공 배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 밸브 장착공을 연통시키는 연통로;
    상기 연통로를 개폐시키는 연통로 개폐밸브;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 배관 장착공에는 상기 제1 배관 장착공을 개폐시키는 배관 개폐밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연통로 개폐 밸브와 배관 개폐 밸브를 교번적으로 개폐시키는 밸브 제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 진공 챔버의 펌핑 초기에는 상기 연통로 개폐 밸브를 차단하고, 배관 개폐 밸브를 개방한 상태로 유지하고,
    펌핑 안정기에는 상기 배관 개폐 밸브를 차단하고, 상기 연통로 개폐 밸브를 개방한 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
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