KR20200098922A - 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로에 설치되는 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 기판처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100)에 결합되며 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로(302)를 형성하는 유로부(300)를 포함하는 기판처리장치에 설치되는 밸브모듈(400)로서, 상기 유로(302)를 개폐하기 위하여 상기 유로부(300)의 일측에 구비되는 개방슬릿(301)를 통해 상기 유로(302)를 가로질러 전후방이동 가능하게 설치되는 개폐플레이트(410)와, 상기 개폐플레이트(410)의 전후방이동을 구동하는 제1구동부(420)와, 상기 개폐플레이트(410)가 후방이동하여 상기 유로(302)를 개방하고 있을 때 상기 개폐플레이트(410)와 상기 유로(302) 사이로 이동하여 상기 개폐플레이트(410)가 활성화된 가스에 의해 손상되는 것을 방지하는 개폐플레이트보호부(430)와, 상기 개폐플레이트보호부(430)의 이동을 구동하는 제2구동부(440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400)을 개시한다.

Description

밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치 {Valve Module and Substrate Processing apparatus having the same}
본 발명은, 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로에 설치되는 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다.
CVD(Chemical Vapor deposition)와 같은 기판처리장치는, 절연막, 도전성막과 같은 박막을 기판 상에 증착하기 위하여 여러 조성물을 가지는 공정가스들이 공정챔버 내로 공급된다.
그에 따라 공정챔버 내부에서 화학반응에 의해 기판상에 박막이 증착되는데, 이때 공정부산물들이 공정챔버 내벽이나 서셉터 표면에 부착될 수 있다.
이러한 공정부산물들은 공정이 반복됨에 따라 지속적으로 누적되게 되며, 때에 따라 공정챔버에서 박리되어 공정챔버 내부공간을 부유하게 되는데 이러한 부유물(파티클)은 양호한 기판처리를 어렵게 하므로 주기적으로 공정챔버를 세정하여 공정부산물들을 제거할 필요성이 있다.
공정챔버의 세정방식으로 공정챔버로 세정가스를 공급하고 공정챔버 내에서 활성화 시켜 공정챔버에 부착된 공정부산물을 분해하는 인시츄(In-situ) 방식과, 세정가스를 공정챔버와 별도의 원격플라즈마소스(Remote Plasma Source)를 통해 활성화 시킨 후 활성화된 세정가스를 공정챔버로 공급하여 공정챔버에 부착된 공정부산물을 분해하는 원격플라즈마세정방식이 있다.
원격플라즈마세정의 경우, 원격플라즈마에 의해 활성화된 세정가스가 도관을 따라 이동하여 공정챔버로 공급되게 되는데, 이때 세정가스의 흐름을 차단하거나 개방하기 위한 밸브가 도관에 설치된다.
그런데, 밸브가 도관을 개방하고 있을 때 도관을 따라 흐르는 활성화된 세정가스에 의해 밸브를 구성하는 구성요소(예로서, 개폐플레이트의 밀착을 위한 오링부재)가 손상되어 개폐플레이트의 실링이 저하되어 리크가 발생되며 리크 방지를 위해 손상된 부품을 자주교체 해야 하는 문제점이 있다.
그에 따라 양호한 기판처리가 어려우며 장치의 운영비용이 증가되고 장치의 생산성이 떨어질 수 있다.
상술한 문제점은 원격플라즈마소스에 설치되는 밸브뿐만 아니라 공정챔버와 배기펌프 사이에 설치되는 밸브에서도 문제될 수 있는 바, 이러한 문제점을 해결하기 위한 밸브구조의 개발의 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점 및 필요성을 인식하여, 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로에 설치되는 밸브가 활성화된 가스에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
특히, 본 발명의 목적은, 밸브의 구성요소 중 유로를 개폐하는 개폐플레이트에 구비되는 실링부재(오링)이 활성화된 가스에 의해 손상되어 리크가 발생되는 것을 방지할 수 있는 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 기판처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100)에 결합되며 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로(302)를 형성하는 유로부(300)를 포함하는 기판처리장치에 설치되는 밸브모듈(400)로서, 상기 유로(302)를 개폐하기 위하여 상기 유로부(300)의 일측에 구비되는 개방슬릿(301)를 통해 상기 유로(302)를 가로질러 전후방이동 가능하게 설치되는 개폐플레이트(410)와, 상기 개폐플레이트(410)의 전후방이동을 구동하는 제1구동부(420)와, 상기 개폐플레이트(410)가 후방이동하여 상기 유로(302)를 개방하고 있을 때 상기 개폐플레이트(410)와 상기 유로(302) 사이로 이동하여 상기 개폐플레이트(410)가 활성화된 가스에 의해 손상되는 것을 방지하는 개폐플레이트보호부(430)와, 상기 개폐플레이트보호부(430)의 이동을 구동하는 제2구동부(440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400)을 개시한다.
상기 유로부(300)에는 상기 개폐플레이트(410)의 전방이동시 상기 개폐플레이트(410)와 밀착되는 밸브게이트(303)가 구비될 수 있다.
상기 개폐플레이트(410)는, 실링을 위하여 상기 밸브게이트(303)와 밀착되는 실링부(413)를 포함할 수 있다.
상기 개폐플레이트보호부(430)는, 상기 개폐플레이트(410)의 후방이동 시 상기 개폐플레이트(410)와 상기 개방슬릿(301) 사이로 진입하여 상기 개방슬릿(301)을 복개하는 차단블레이드(432)를 포함할 수 있다.
상기 차단블레이드(432)는, 상기 유로(302)의 둘레를 감싸는 중공형 링형상으로 이루어질 수 있다.
상기 차단블레이드(432)와 상기 개방슬릿(301) 사이에는 간극이 형성될 수 있다.
상기 밸브모듈(400)은, 상기 개폐플레이트(410) 및 상기 제1구동부(420)가 설치되는 밸브하우징(450)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 밸브모듈(400)은, 상기 개폐플레이트(410)가 후방이동하여 상기 유로(302)를 개방하고 있을 때, 상기 개폐플레이트(410)가 위치된 공간으로 활성화된 가스가 침투되는 것을 방지하기 위하여 상기 밸브하우징(450)을 통해 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급부를 포함할 수 있다.
상기 차단블레이드(432)는, 상기 개폐플레이트(410)와 간섭되지 않도록 상기 개폐플레이트(410)의 전후진이동과 연동하여 상기 개폐플레이트(410)의 판면에 수직한 제1방향을 따라 이동될 수 있다.
상기 유로부(300)는, 상기 공정챔버(100)와 원격플라즈마를 발생시키는 원격플라즈마발생부(200) 사이에 설치될 수 있다.
상기 공정챔버(100)의 세정을 위하여 상기 원격플라즈마발생부(200)에서 활성화된 세정가스가 상기 유로부(300)를 통해 상기 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.
상기 유로부(300)는, 상기 공정챔버(100)와 상기 공정챔버(100)의 배기를 위한 배기펌프(800) 사이에 설치될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 기판처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100)에 결합되며 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로(302)를 형성하는 유로부(300)와; 상기 유로부(300)에 설치되는 청구항 9에 따른 밸브모듈(400)을 포함하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 기판처리장치는, 상기 공정챔버(100)의 세정을 위하여 상기 원격플라즈마발생부(200)에서 활성화되는 세정가스를 상기 원격플라즈마발생부(200)로 공급하는 세정가스공급라인(210)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 유로부(300) 및 상기 밸브모듈(400) 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 냉각부(900)를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로에 설치되는 밸브가 활성화된 가스에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 밸브의 구성요소 중 유로를 개폐하는 개폐플레이트에 구비되는 실링부재(오링)이 활성화된 가스에 의해 손상되어 리크가 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 밸브모듈 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 개폐플레이트가 유로를 개방하고 있을 때 개폐플레이트와 유로사이로 진입하여 개폐플레이트가 유로를 따라 흐르는 활성화된 가스에 직접적으로 노출되지 않도록 하는 개폐플레이트보호부를 포함함으로써 개폐플레이트에 구비되는 실링부재의 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 기판처리장치의 밸브모듈을 보여주는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 A-A방향 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는, 도 2의 밸브모듈의 동작을 보여주는 동작상태도로서 각각 밸브모듈이 유로를 폐쇄한 상태 및 밸브모듈이 유로를 개방한 상태를 보여주는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는, 각각 도 2의 밸브모듈의 구성 일부를 보여주는 사시도, 저면도 및 B-B방향 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는, 각각 도 2의 밸브모듈의 구성 일부를 보여주는 사시도, 저면도, 및 C-C방향 단면도이다.
도 7a 내지 도 7b는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브모듈의 동작을 보여주는 동작상태도로서, 각각 밸브모듈이 유로를 폐쇄한 상태 및 밸브모듈이 유로를 개방한 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은, 도 7a 내지 도 7b의 밸브모듈의 구성 일부를 보여주는 사시도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 기판처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 공정챔버(100)에 결합되며 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로(302)를 형성하는 유로부(300)와; 유로부(300)에 설치되는 밸브모듈(400)을 포함한다.
상기 공정챔버(100)는, 밀폐된 기판처리공간(S)을 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 예로서, 상측에 개구가 형성된 챔버본체(110)와, 챔버본체(110)의 개구에 탈착가능하게 결합되어 챔버본체(110)와 함께 밀폐된 기판처리공간(S)을 형성하는 상부리드(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 공정챔버(100)는, 일측에 기판(10)의 도입 및 배출을 위한 하나 이상의 게이트(111)가 형성될 수 있다.
상기 공정챔버(100)에는, 기판처리를 위한 전원인가시스템, 기판처리공간(S)의 압력제어 및 배기를 위한 배기시스템 등이 연결되거나 설치될 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(100)에는 기판처리공간(S)으로 공정가스를 분사하기 위한 가스분사부(600)가 설치될 수 있다.
상기 가스분사부(600)는 공정을 위한 다양한 공정가스들을 처리공간(S)으로 분사하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 예로서,
예로서, 상기 가스분사부(600)는, 상부리드(120)에 설치되며 가스공급라인(500)을 통해 유입된 공정가스를 확산시키는 하나 이상의 확산플레이트와, 확산된 공정가스를 처리공간(S)을 향해 분사하는 복수의 분사홀들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(100)에는, 기판처리공간(S)으로 도입된 기판(10)을 지지하는 기판지지부(700)가 설치될 수 있다.
상기 기판지지부(700)는, 공정챔버(100) 내에 설치되어 기판(10)을 지지하는 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상면에서 기판(10)을 지지하는 기판지지플레이트와, 기판지지플레이트에 결합되고 공정챔버(100)의 챔버벽을 관통하여 기판상하구동부(미도시)와 결합되어 상하이동되는 기판지지샤프트를 포함할 수 있다.
상기 기판지지플레이트는, 기판(10)의 평면형상에 대응되는 형상의 플레이트로 이루어질 수 있고, 기판가열을 위한 히터부(미도시)가 내장될 수 있다.
상기 기판지지샤프트는, 기판지지플레이트의 저면에 결합되고 공정챔버(100)의 챔버벽을 관통하여 기판상하구동부(미도시)와 결합되어 상하이동되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 기판상하구동부(미도시)는, 기판지지샤프트를 상하이동시키기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 장치의 구성에 따라 모터, 리니어가이드, 스크류, 너트 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 유로부(300)는, 공정챔버(100)에 결합되며 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로(302)를 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
일 실시예에서, 상기 유로부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(100)와 원격플라즈마를 발생시키는 원격플라즈마발생부(200) 사이에 설치될 수 있다.
상기 원격플라즈마발생부(200)는, 원격플라즈마를 발생시키는 원격플라즈마소스로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기 원격플라즈마발생부(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(100)와 원격위치되며, 플라즈마 방전이 발생되는 원격플라즈마챔버를 포함할 수 있다.
상기 원격플라즈마챔버는 양극처리된 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있으며 후술하는 유로부(300)를 통해 공정챔버(100)와 연결될 수 있다.
상기 원격플라즈마발생부(200)는, 일반적인 원격플라즈마발생장치(Remote Plasma Generator, RPG)와 동일하거나 유사하게 구성될 수 있는 바, 더 이상 자세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 기판처리장치는, 공정챔버(100)의 세정을 위하여 세정가스를 원격플라즈마발생부(200)로 공급하는 세정가스공급라인(210)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 세정가스공급라인(210)을 통해 원격플라즈마발생부(200)로 유입된 세정가스는 플라즈마에 의해 활성화(라디칼)될 수 있다.
상기 활성화된 세정가스는, 후술하는 유로부(300)를 통해 공정챔버(100)로 유입되어 공정챔버(100) 내부를 세정할 수 있다.
이때, 상기 세정가스는, 불화질소, 불화탄소 및 불화염소, 불화질소나 불화탄소의 혼합가스 또는 이러한 가스들과 산소, 질소 또는 불활성 가스와의 혼합가스 등의 플루오르 함유 가스가 이용될 수 있다.
예로서, 상기 세정가스는,
Figure pat00001
,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
와 산소와의 혼합가스,
Figure pat00006
와 질소와의 혼합가스,
Figure pat00007
와 희석가스와의 혼합가스일 수 있다.
상기 희석가스는, 헬륨, 아르곤, 네온, 크세논 또는 크립톤 중 어느 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이러한 경우, 상기 유로부(300)를 통해, 원격플라즈마발생부(200)에서 활성화된 활성가스(활성종)가 흐를 수 있다.
상기 원격플라즈마발생부(200)로 세정가스가 유입되는 경우, 상기 유로부(300)를 따라 흐르는 활성가스(활성종)는 원격플라즈마에 의해 활성화된 불소라디칼일 수 있다.
즉, 공정챔버(100)의 세정을 위하여 상기 유로부(300)를 통해 원격플라즈마발생부(200)에서 활성화된 세정가스가 공정챔버(100)로 공급될 수 있다.
한편, 도 1의 경우, 유로부(300)가 공정을 위한 공정가스 공정챔버(100)로 공급되는 가스공급라인(500)과 독립적인 구성으로 도시하였으나, 유로부(300)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 상기 유로부(300)는, 가스공급라인(500)과 독립적으로 공정챔버(100)의 가스분사부(600)에 직접 연결되거나 또는 가스공급라인(500)을 통해 간접적으로 가스분사부(600)에 연결되는 예도 가능함은 물론이다.
다른 실시예에서, 상기 유로부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(100)와 공정챔버(100)의 배기를 위한 배기펌프(800) 사이에 설치될 수 있다.
이러한 경우, 상기 유로부(300)를 통해, 공정챔버(100) 내의 활성화된 활성가스(활성종) 또는 공정부산물이 흐를 수 있다.
상기 밸브모듈(400)은, 유로부(300)에 설치되어 유로(302)를 따라 흐르는 활성가스(활성종)나 공정부산물의 흐름을 제어하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 밸브모듈(400)은, 유로부(300)의 유로(302)를 개폐하기 위하여, 유로부(300)의 일측에 구비되는 개방슬릿(301)를 통해 유로(302)를 가로질러 전후방이동 가능하게 설치되는 개폐플레이트(410)와, 개폐플레이트(410)의 전후방이동을 구동하는 제1구동부(420)를 포함할 수 있다.
상기 개폐플레이트(410)는, 유로(302)를 개폐하기 위하여 유로(302)를 가로질러 전후방이동 가능하게 설치되는 구성으로 다양한 형상, 재질로 이루어질 수 있으며, 예로서, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 유로(302)의 둘레에 밀착될 수 있도록 일측 판면에 단차가 형성되는 플레이트일 수 있다.
이때, 상기 유로부(300)에는 개폐플레이트(410)가 유로(302)를 가로질러 전후방이동될 수 있도록 개폐플레이트(410)가 관통할 수 있는 개방슬릿(301)이 형성될 수 있다.
상기 개방슬릿(301)은 개폐플레이트(410)의 유로(301)를 향한 전후방이동을 가능하게 하는 개방구로서 다양한 형상 및 크기로 형성될 수 있고, 바람직하게는 유로(302)의 둘레방향을 따라 미리 설정된 폭으로 형성될 수 있고, 적어도 개폐플레이트(410)가 마찰없이 관통될 수 있는 길이로 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 개방슬릿(301)은, 원격플라즈마발생부(200) 측(또는 배기펌프(800) 측)의 유로(PS)와 공정챔버(100) 측의 유로(PC) 사이의 경계를 형성할 수 있다.
그리고, 상기 유로부(300)에는 개방슬릿(301)을 기준으로 원격플라즈마발생부(200) 측(또는 배기펌프(800) 측) 또는 공정챔버(100) 측에 개폐플레이트(410)에 의해 밀착복개되는 밸브게이트(303)가 형성될 수 있다.
상기 밸브게이트(303)는 개폐플레이트(410)의 전방이동 시(유로(302) 폐쇄시) 개폐플레이트(410)와 밀착될 수 있다. 도 1 내지 도 8의 실시예는 밸브게이트(303)가 공정챔버(100) 측에 형성되는 실시예를 도시한 것이나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 개폐플레이트(410)는, 실링을 위하여 밸브게이트(303)와 밀착되는 실링부(413)를 포함할 수 있다.
상기 실링부(413)는, 밸브게이트(303)와 밀착되어 유로(302)를 실링하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 예로서 오링부재 또는 밀착영영에 형성되는 돌기로 구성될 수 있다.
도 2 내지 도 8의 경우, 실링부(413)가 개폐플레이트(410) 중 밸브게이트(303)와의 밀착영역을 따라 일체로 형성되는 돌기형태로 도시하였으나, 별도의 오링부재가 개폐플레이트(410)의 밀착영역 둘레를 따라 구비되는 실시예도 가능함은 물론이다.
그리고, 상기 개폐플레이트(410)는, 유로(302)를 가로질러 전후방이동되므로 실링부(413)를 통한 밸브게이트(303)의 실링을 용이하게 하기 위하여, 일측 판면에 형성되는 단차구조를 통해 실링부(413)가 유로(302)를 향하는 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 그에 따라, 후술하는 제1구동부(420)가 개폐플레이트(410)를 전방(도면 기준, X축방향)으로 가압하는 힘을 최소화하여 실링부(310)의 손상을 최소화할 수 있고, 개폐플레이트(410)를 전방으로 가압함으로써 개폐플레이트(410)에 의한 밸브게이트(303)의 실링효과를 극대화 할 수 있다.
한편, 상기 개폐플레이트(410), 특히 실링부(413)는, 유로(302)를 따라 흐르는 활성가스에 의해 손상될 수 있는 바 활성가스에 대한 내구성이 좋은 재질로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 상기 개폐플레이트(410), 특히 실링부(413)는, 활성가스에 의해 고온환경에 노출됨으로써 밸브게이트(303)에 점착되어 손상될 수 있는 바, 고온에서의 점착성이 낮은 재질로 이루어짐이 바람직하다.
상기 제1구동부(420)는, 개폐플레이트(410)의 전후방이동을 구동하는 구동원으로써 다양한 구동방식이 적용 가능하며, 예로서, 솔레노이드밸브로 구성될 수 있다.
예로서, 상기 제1구동부(420)는, 개폐플레이트(410)의 일단에 결합되는 메인로드(422)에 결합되는 이동블럭(426)과, 이동블럭(426)이 이동가능하게 결합되며 이동블럭(426)의 이동방향을 따라 연장되어 이동블럭(426)의 이동을 가이드하는 가이드로드(424)와, 이동블럭(426)의 이동을 구동하는 이동블럭구동부(421)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 메인로드(422)는 개폐플레이트(410)의 일단에 형성되는 결합부(411)를 통해 개폐플레이트(410)와 결합될 수 있다.
한편, 상기 제1구동부(420)는, 개폐플레이트(410) 및 제1구동부(420)가 설치되는 구동부프레임(428)을 추가로 포함할 수 있고, 구동부프레임(428)에는 상술한 이동블럭(426)이 이동되는 중공형 실린더구조가 형성될 수 있다.
이때, 상기 이동블럭구동부(421)는, 이동블럭(426)의 이동을 위해 구동부프레임(428) 내의 공압(Air)을 제어하는 솔레노이드모듈일 수 있다.
한편, 상기 밸브모듈(400)은, 개폐플레이트(410) 및 제1구동부(420)가 설치되는 밸브하우징(450)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 밸브하우징(450)은, 개폐플레이트(410) 및 제1구동부(420)가 설치되는 하우징으로 다양한 형상 및 재질이 가능하며, 상술한 유로부(300)에 결합되어 유로(302) 또는 개방슬릿(301)의 적어도 일부를 구성할 수 있다.
그런데, 상기 밸브모듈(400)은 활성가스가 흐르는 유로(302)를 개폐하는 구성인 바, 유로(302)를 개방하고 있을 때(개폐플레이트(410)가 후방이동한 상태) 개폐플레이트(410)가 관통하는 개방슬릿(301)을 통해 개폐플레이트(410)가 활성가스에 노출되기 쉬운 문제점이 있다.
이를 위해, 상기 밸브모듈(400)은, 개폐플레이트(410)가 후방이동하여 유로(302)를 개방하고 있을 때, 개폐플레이트(410)가 위치된 공간으로 플라즈마에 의해 활성화된 가스(활성종)가 침투되는 것을 방지하기 위하여 밸브하우징(450)을 통해 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급부를 포함할 수 있다.
상기 불활성가스공급부에 의해 개폐플레이트(410)가 위치된 공간으로 불활성가스를 공급하므로, 공급된 불활성가스가 개방슬릿(301)을 통해 개폐플레이트(410) 측으로 플라즈마(구체적으로는, 활성가스)가 침투되는 것을 어느 정도 차단할 수 있다.
상기 불활성가스공급부는, 도 4b 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 밸브하우징(450)의 일측에 형성되는 불활성가스유입구(405)에 설치되는 불활성가스공급라인(407)에 설치될 수 있다.
상기 개폐플레이트(410)가 위치된 공간에 불활성가스를 공급하는 경우, 개방슬릿(301)을 통해 개폐플레이트(410)가 위치된 공간으로 플라즈마가 침투되는 것을 어느 정도 차단할 수 있을 뿐, 개폐플레이트(410)가 개방슬릿(301)을 통해 플라즈마에 의해 활성화된 가스(활성종)가 흐르는 유로(301)에 직접적으로 노출되므로, 여전히 개폐플레이트(410)의 실링부(413) 손상이 문제될 수 있다.
이에 본 발명에 따른 밸브모듈(400)은, 개폐플레이트(410), 특히 개폐플레이트(410)의 실링부(413)가 활성가스에 직접적으로 노출되는 것을 방지하기 위한 구조를 제시할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 밸브모듈(400)은, 개폐플레이트(410)가 후방이동하여 유로(302)를 개방하고 있을 때 개폐플레이트(410)와 유로(302) 사이로 이동하여 개폐플레이트(410)가 플라즈마에 의해 활성화된 가스(활성종)에 의해 손상되는 것을 방지하는 개폐플레이트보호부(430)와, 개폐플레이트보호부(430)의 이동을 구동하는 제2구동부(440)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 개폐플레이트보호부(430)는, 개폐플레이트(410)가 후방이동하여 유로(302)를 개방하고 있을 때 개폐플레이트(410)와 유로(302) 사이로 이동하여 개폐플레이트(410)가 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지하는 구성으로 다양한 형상 및 크기로 이루어질 수 있고, 개폐플레이트(410)와 마찬가지로 활성가스에 대한 내구성이 좋은 재질로 이루어짐이 바람직하다.
구체적으로, 상기 개폐플레이트보호부(430)는, 개폐플레이트(410)의 후방이동 시 개폐플레이트(410)와 개방슬릿(301) 사이로 진입하여 개방슬릿(301)을 복개하는 차단블레이드(432)를 포함할 수 있다.
상기 차단블레이드(432)는 개폐플레이트(410)와 개방슬릿(301) 사이로 진입하여 개방슬릿(301)을 복개할 수 있다면, 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
예로서, 상기 차단블레이드(432)는, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 개방슬릿(301)의 길이 및 폭에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 상기 차단블레이드(432)는, 도 7a 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 유로(302)의 둘레를 감싸는 중공형 링형상으로 이루어질 수 있다.
도 7a 내지 도 8에 도시된 실시예의 경우, 상기 차단블레이드(432)는, 개방슬릿(301)을 복개하는 것에 더하여 유로(302)의 둘레 전체를 둘러쌀 수 있다.
상기 차단블레이드(432)가 도 6a 내지 도 6c와 같이, 유로(302) 둘레 전체를 감싸는 것이 아닌 개방슬릿(301)에 대응되는 영역만 복개하도록 구성되는 경우 불필요한 부분이 생략함으로써 개폐플레이트보호부(430)의 구성을 간소화 할 수 있고, 차단블레이드(432)가 고온환경에서 타버리는 등 손상됨으로써 발생되는 문제점을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 차단블레이드(432)가 후방이동된 개폐플레이트(410)와 개방슬릿(301) 사이로 진입하였을 때, 차단블레이드(432)와 개방슬릿(301) 사이에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 간극(D)이 형성될 수 있다.
차단블레이드(432)와 개방슬릿(301) 사이에 간극이 형성되므로 차단블레이드(432)가 개방슬릿(301)과 마찰 없이 이동될 수 있다.
이때, 불활성가스공급부에서 공급된 불활성가스는 도 4b에 도시된 바와 같이 간극(D)을 통해 유로(302) 측으로 빠져나감으로써 개폐플레이트(410)로 플라즈마(활성종)가 침투되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 간극(D)은 개방슬릿(301)의 크기 대비 매우 작으므로 불활성가스를 통해 충분히 플라즈마의 침투방지가 가능하다.
한편, 상기 차단블레이드(432)는, 도 4a 내지 도 4b 및 도 7a 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 개폐플레이트(410)와 간섭되지 않도록 개폐플레이트(410)의 전후진이동(도면 기준 X축 방향이동)과 연동하여 개폐플레이트(410)의 판면(도면 기준 X-Y평면)에 수직한 제1방향(도면 기준 Y축 방향)을 따라 이동할 수 있다.
상기 제2구동부(440)는, 개폐플레이트보호부(430)의 이동을 구동하는 구성으로 다양한 구동방식이 적용될 수 있다.
상기 제2구동부(440)는, 개폐플레이트보호부(430)의 끝단에 형성된 결합부(431)를 통해 개폐플레이트보호부(430)와 결합될 수 있다.
또한, 상기 밸브모듈(400)은, 상술한 제1구동부(420) 및 제2구동부(440)의 동작을 제어하여 유로(302)의 개폐를 제어하는 밸브제어부(460)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 유로부(300) 및 밸브모듈(400) 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 냉각부(900)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 냉각부(900)는, 유로부(300) 및 밸브모듈(400) 중 적어도 하나를 냉각할 수 있다면 다양한 구성이 가능하며, 예로서, 도 2, 도 4a 내지 도 4b, 및 도 7a 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 유로부(300) 또는 밸브하우징(450)에 형성되며 냉각을 위한 쿨런트가 흐르는 냉각유로를 포함할 수 있다.
상기 냉각부(900)가 유로부(300) 및 밸브모듈(400) 중 적어도 하나를 냉각함으로써 고온환경에 의해 실링부(413)가 점착되어 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하 도 4a 내지 도 4b 및 도 7a 내지 도 7b를 참조하여, 상술한 기판처리장치에서 이루어지는 밸브게이트(303)의 개폐과정을 설명한다.
도 4a 및 도 7a는, 개폐플레이트(410)가 전방이동(도면 기준 X축방향)된 상태로, 개방슬릿(301)을 관통해 유로(302)를 폐쇄하고 있는 상태를 나타낸다.
여기서, 전방이동이란 개폐플레이트(410)가 유로(302)를 향해 가까워지는 방향을 의미할 수 있다.
이때, 개폐플레이트(410)에 의해 유로(302)가 막힌 상태가 되므로, 활성가스가 유로(302)를 통해 흐를 수 없다.
여기서, 개폐플레이트보호부(430)는 개폐플레이트(410)와 간섭되지 않는 공간에 위치된다. 도 4a 및 도 7b는, 개폐플레이트보호부(430)가 개폐플레이트(410)를 기준으로 원격플라즈마발생부(200) 측(또는 배기펌프(800) 측)에 형성된 공간에 위치된 경우를 도시하였으나, 반대로 개폐플레이트보호부(430)가 개폐플레이트(410)를 기준으로 공정챔버(100) 측에 형성된 공간에 위치되는 경우도 가능함은 물론이다.
공정챔버(100)로의 원격플라즈마 공급(활성가스 공급)이 필요하거나 또는 공정챔버(100)의 배기가 필요하면, 유로(302)를 개방하기 위해 개폐플레이트(410)가 후방이동(도면 기준 -X축방향)될 수 있다.
도 4b 및 도 7b는 개폐플레이트(410)가 후방이동(도면 기준 -X축방향)된 상태로, 유로(302) 외측으로 이동하여 유로(302)를 개방하고 있는 상태를 나타낸다. 이때, 유로(302)를 통해 공정챔버(100)로 공급되는 활성화된 세정가스에 의해 공정챔버(100) 세정이 이루어질 수 있다.
여기서, 후방이동이란 개폐플레이트(410)가 유로(302)에서 멀어지는 방향을 의미할 수 있다.
이때, 유로(302)에서 개폐플레이트(410)가 제거되므로 유로(302)가 개방되어 활성가스가 유로(302)를 따라 흐를 수 있다.
개폐플레이트(410)의 후방이동과 연동되어, 개폐플레이트보호부(430)는 개폐플레이트(410)와 개방슬릿(301) 사이에 형성되는 빈 공간으로 진입하여 개방슬릿(301)을 복개할 수 있다.
도 4b 및 도 7b는 개폐플레이트(410)를 기준으로 원격플라즈마발생부(200) 측(또는 배기펌프(800) 측)에 형성된 공간에 위치되어 있던 개폐플레이트보호부(430)가 하측의 개방슬릿(301) 쪽으로 이동하여 개방슬릿(301)을 복개한 상태를 보여주는데, 도시하지는 않았으나, 반대로 개폐플레이트(410)를 기준으로 공정챔버(100) 측에 형성된 공간에 위치되어 있던 개폐플레이트보호부(430)가 상측의 개방슬릿(301) 쪽으로 이동하여 개방슬릿(301)을 복개하는 실시예도 가능함은 물론이다.
공정챔버(100)로의 원격플라즈마 공급(활성가스 공급)을 차단할 필요가 있는 경우(예로서, 공정챔버(100)의 세정과정 완료 후) 또는 공정챔버(100)의 배기가 완료된 경우, 개폐플레이트보호부(430)는 다시 도 4a 또는 7a의 본래 위치로 돌아감으로써, 개폐플레이트(410)가 다시 유로(302)를 향해 전방이동되어 유로(302)를 폐쇄할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 공정챔버 200: 원격플라즈마발생부
300: 유로부 400: 밸브모듈

Claims (14)

  1. 기판처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100)에 결합되며 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로(302)를 형성하는 유로부(300)를 포함하는 기판처리장치에 설치되는 밸브모듈(400)로서,
    상기 유로(302)를 개폐하기 위하여 상기 유로부(300)의 일측에 구비되는 개방슬릿(301)를 통해 상기 유로(302)를 가로질러 전후방이동 가능하게 설치되는 개폐플레이트(410)와, 상기 개폐플레이트(410)의 전후방이동을 구동하는 제1구동부(420)와, 상기 개폐플레이트(410)가 후방이동하여 상기 유로(302)를 개방하고 있을 때 상기 개폐플레이트(410)와 상기 유로(302) 사이로 이동하여 상기 개폐플레이트(410)가 활성화된 가스에 의해 손상되는 것을 방지하는 개폐플레이트보호부(430)와, 상기 개폐플레이트보호부(430)의 이동을 구동하는 제2구동부(440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로부(300)에는 상기 개폐플레이트(410)의 전방이동시 상기 개폐플레이트(410)와 밀착되는 밸브게이트(303)가 구비되며,
    상기 개폐플레이트(410)는, 실링을 위하여 상기 밸브게이트(303)와 밀착되는 실링부(413)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐플레이트보호부(430)는,
    상기 개폐플레이트(410)의 후방이동 시 상기 개폐플레이트(410)와 상기 개방슬릿(301) 사이로 진입하여 상기 개방슬릿(301)을 복개하는 차단블레이드(432)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 차단블레이드(432)는, 상기 유로(302)의 둘레를 감싸는 중공형 링형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 차단블레이드(432)와 상기 개방슬릿(301) 사이에는 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 밸브모듈(400)은,
    상기 개폐플레이트(410) 및 상기 제1구동부(420)가 설치되는 밸브하우징(450)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 밸브모듈(400)은,
    상기 개폐플레이트(410)가 후방이동하여 상기 유로(302)를 개방하고 있을 때, 상기 개폐플레이트(410)가 위치된 공간으로 활성화된 가스가 침투되는 것을 방지하기 위하여 상기 밸브하우징(450)을 통해 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 밸브모듈(400).
  8. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 차단블레이드(432)는,
    상기 개폐플레이트(410)와 간섭되지 않도록 상기 개폐플레이트(410)의 전후진이동과 연동하여 상기 개폐플레이트(410)의 판면에 수직한 제1방향을 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유로부(300)는, 상기 공정챔버(100)와 원격플라즈마를 발생시키는 원격플라즈마발생부(200) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 공정챔버(100)의 세정을 위하여 상기 원격플라즈마발생부(200)에서 활성화된 세정가스가 상기 유로부(300)를 통해 상기 공정챔버(100)로 공급되는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  11. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유로부(300)는, 상기 공정챔버(100)와 상기 공정챔버(100)의 배기를 위한 배기펌프(800) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브모듈(400).
  12. 기판처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100)에 결합되며 플라즈마에 의해 활성화된 가스가 흐르는 유로(302)를 형성하는 유로부(300)와; 상기 유로부(300)에 설치되는 청구항 9에 따른 밸브모듈(400)을 포함하는 기판처리장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판처리장치는,
    상기 공정챔버(100)의 세정을 위하여 상기 원격플라즈마발생부(200)에서 활성화되는 세정가스를 상기 원격플라즈마발생부(200)로 공급하는 세정가스공급라인(210)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판처리장치는,
    상기 유로부(300) 및 상기 밸브모듈(400) 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 냉각부(900)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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