KR20240080761A - 게이트 밸브 유닛 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치 - Google Patents

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KR20240080761A
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임영춘
배성학
이재후
이현우
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 공정 챔버에서 기판이 인입 또는 반출되는 기판 출입구를 선택적으로 개폐할 수 있는 게이트 밸브 유닛 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 기판을 처리할 수 있는 처리 공간이 형성되는 공정 챔버에서, 상기 기판이 인입 또는 반출되는 기판 출입구 측에 형성되는 밸브 챔버와, 상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 구동 가능하게 설치되어 상기 기판 출입구를 선택적으로 개폐할 수 있도록, 상기 밸브 챔버 내에서 승하강 가능하게 설치되는 셔터 몸체 및 상기 셔터 몸체가 상하 방향으로 선형 구동하여 상기 밸브 챔버 내에서 하강 또는 상승할 수 있도록, 상기 밸브 챔버의 일측에 설치되어 상기 셔터 몸체에 선형 구동력을 인가하는 셔터 구동부를 포함하고, 상기 셔터 구동부는, 상기 셔터 몸체가 하강 구동 시 상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 이동하여 하향식으로 구동될 수 있도록, 상기 셔터 몸체의 상측에 형성될 수 있다.

Description

게이트 밸브 유닛 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치{Gate valve unit and semiconductor manufacturing apparatus including same}
본 발명은 게이트 밸브 유닛 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 공정 챔버에서 기판이 인입 또는 반출되는 기판 출입구를 선택적으로 개폐할 수 있는 게이트 밸브 유닛 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는, 반도체의 재료가 되는 얇은 실리콘 원판인 웨이퍼와 같은 기판 상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여, 반도체 제조 공정은 증착 공정, 식각 공정, 세정 공정 및 건조 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 요구된다. 각각의 공정에서 기판은 해당 공정의 진행에 최적의 조건을 제공하는 공정 챔버에 반입되어 처리될 수 있다.
최근 들어, 반도체 디바이스의 미세화 및 고집적화에 따라 반도체 제조 공정의 고정밀화, 복잡화, 기판의 대구경화 등이 요구되고 있으며, 복합 공정의 증가나 매엽식화에 수반되는 스루풋의 향상이라는 관점에서 반도체 디바이스 제조 공정을 일괄 처리할 수 있는 클러스터(Cluster) 타입의 반도체 제조 장치가 주목을 받고 있다.
클러스터 타입의 반도체 제조 장치는 공정 설비와, 공정 설비에 웨이퍼를 반출입하는 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module, EFEM)로 이루어진다. 공정 설비는 트랜스퍼 챔버, 로드락 챔버 및 복수 개의 공정 챔버들로 구성되며, 로드락 챔버와 공정 챔버들은 트랜스퍼 챔버의 둘레를 따라 배치된다.
이러한, 클러스터 타입의 반도체 제조 장치에서, 기판에 대해서 소정의 프로세스가 진행되는 공정 챔버에는, 트랜스퍼 챔버로부터 기판을 인입하거나 반출하기위한 기판 출입구가 형성되어 있으며, 기판이 인입 또는 반출 시에는 기판 출입구가 개방되어 있어야 하고, 공정 중에는 기판 출입구가 폐쇄되어 있어야 하기 때문에, 공정 챔버에는 기판 출입구를 선택적으로 개폐하기 위한 게이트 밸브 유닛이 설치되어 있다.
그러나, 종래의 게이트 밸브 유닛은, 기판 출입구를 선택적으로 개폐하기 위한 셔터 몸체를 승하강 구동시키는 셔터 구동부가, 셔터 몸체의 하측에 형성되는 구조로서, 게이트 밸브 유닛의 정비(Maintenance) 시, 셔터 구동부에 연결되는 공압 배관 및 센서 케이블 등의 작업을 위해, 반도체 제조 장치 하부의 협소한 공간으로 작업자가 진입해서 작업해야 하므로, 2인 작업이 필요하며 정비 작업성이 매우 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상대적으로 무게가 무거운 셔터 몸체가 게이트 밸브의 상측에 위치하여 좌굴현상이 쉽게 발생하므로, 초기 세팅 상태에서 정렬(Align)이 쉽게 달라지거나, 셔터 몸체와 공정 챔버의 이너 라이너 간 간섭이 일어날 수 있으며, 기판 출입구 개방 시, 셔터 몸체 하강 공간 확보를 위해 존재하는 공정 챔버의 이너 라이너와 메인 몸체 측벽과의 틈으로 와류가 쉽게 발생(공정 챔버의 하부에 위치한 배기 시스템에 의해 하부 측에 틈이 있을 경우, 해당 틈으로 와류 흐름이 쉽게 발생할 수 있음)하여 기판 처리 공정에 영향을 주는 등 구조적인 문제점 또한 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 셔터 몸체가 하강 구동 시, 공정 챔버의 기판 출입구와 대응되는 위치로 이동하는 하향식으로 구동될 수 있도록, 셔터 구동부가 셔터 몸체의 상측에 형성되어, 게이트 밸브 유닛의 정비 작업성을 증가시키고, 종래의 구조적 문제점을 해소할 수 있는 게이트 밸브 유닛 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 밸브 유닛이 제공된다. 상기 게이트 밸브 유닛은, 기판을 처리할 수 있는 처리 공간이 형성되는 공정 챔버에서, 상기 기판이 인입 또는 반출되는 기판 출입구 측에 형성되는 밸브 챔버; 상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 구동 가능하게 설치되어 상기 기판 출입구를 선택적으로 개폐할 수 있도록, 상기 밸브 챔버 내에서 승하강 가능하게 설치되는 셔터 몸체; 및 상기 셔터 몸체가 상하 방향으로 선형 구동하여 상기 밸브 챔버 내에서 하강 또는 상승할 수 있도록, 상기 밸브 챔버의 일측에 설치되어 상기 셔터 몸체에 선형 구동력을 인가하는 셔터 구동부;를 포함하고, 상기 셔터 구동부는, 상기 셔터 몸체가 하강 구동 시 상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 이동하여 하향식으로 구동될 수 있도록, 상기 셔터 몸체의 상측에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 셔터 구동부는, 상기 셔터 몸체의 상측에 연결되어, 상기 셔터 몸체를 지지하는 구동 샤프트; 및 상기 구동 샤프트의 상측에 설치되어, 상기 구동 샤프트를 하강 구동 또는 상승 구동시키는 구동 실린더;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 구동 실린더는, 공압에 의해 상기 구동 샤프트를 하강 구동 또는 상승 구동시키는 공압 실린더일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 셔터 구동부는, 상기 밸브 챔버의 상측에 고정되고, 상기 구동 샤프트가 관통되는 제 1 베이스 플레이트; 봉 형상으로 형성되어, 상기 제 1 베이스 플레이트의 상면으로부터 상측으로 길게 연장되게 형성되는 한 쌍의 가이드 샤프트; 상기 한 쌍의 가이드 샤프트의 상단에 설치되고, 하측에 상기 구동 실린더가 고정되는 제 2 베이스 플레이트; 상기 구동 실린더의 승하강 구동에 따라 상기 제 1 베이스 플레이트와 상기 제 2 베이스 플레이트 사이에서 상기 한 쌍의 가이드 샤프트를 따라 승하강 가능하게 설치되고, 하측에 상기 구동 샤프트가 고정되는 구동 플레이트; 및 상기 구동 샤프트를 둘러싸도록 주름관 형상으로 형성되어, 상기 제 1 베이스 플레이트와 상기 구동 플레이트 사이를 신축 가능하게 연결하는 벨로우즈;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 셔터 몸체는, 상기 제 1 베이스 플레이트를 관통한 상기 구동 샤프트의 하단에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 셔터 몸체는, 사각의 블록체 형상으로 형성되어 상기 제 1 베이스 플레이트를 관통한 상기 구동 샤프트의 하단이 상면 중심부에 연결되는 메인 바디; 및 원형의 형태로 상기 처리 공간을 둘러쌀 수 있도록 상기 공정 챔버의 내측벽을 따라 형성된 이너 라이너(Inner liner)의 측면에 형성된 상기 기판 출입구와 대응될 수 있도록, 전체적으로 원호 형상으로 형성되어 상기 메인 바디의 일측에 연결되는 셔터 바디;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 셔터 바디는, 상기 기판 출입구를 폐쇄 시, 상기 기판 출입구를 통해서 상기 처리 공간으로 노출되는 내주면을 보호할 수 있도록, 상기 내주면에 내플라즈마 코팅층이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 제조 장치가 제공된다. 상기 반도체 제조 장치는, 복수의 공정 챔버; 상기 공정 챔버로 이송될 기판을 전달받는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버와 복수의 상기 공정 챔버들 사이에 배치되어, 복수의 상기 공정 챔버들 간 또는 복수의 상기 공정 챔버들 중 어느 하나의 공정 챔버와 상기 로드락 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버; 상기 로드락 챔버의 전방에 배치되어, 상기 기판이 수용된 용기와 상기 로드락 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 설비 전방 단부 모듈; 및 상기 공정 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 설치되어, 상기 공정 챔버의 기판 출입구를 선택적으로 개폐하는 게이트 밸브 유닛;을 포함하고, 상기 게이트 밸브 유닛은, 상기 기판을 처리할 수 있는 처리 공간이 형성되는 상기 공정 챔버에서, 상기 기판이 인입 또는 반출되는 상기 기판 출입구 측에 형성되는 밸브 챔버; 상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 구동 가능하게 설치되어 상기 기판 출입구를 선택적으로 개폐할 수 있도록, 상기 밸브 챔버 내에서 승하강 가능하게 설치되는 셔터 몸체; 및 상기 셔터 몸체가 상하 방향으로 선형 구동하여 상기 밸브 챔버 내에서 하강 또는 상승할 수 있도록, 상기 밸브 챔버의 일측에 설치되어 상기 셔터 몸체에 선형 구동력을 인가하는 셔터 구동부;를 포함하고, 상기 셔터 구동부는, 상기 셔터 몸체가 하강 구동 시 상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 이동하여 하향식으로 구동될 수 있도록, 상기 셔터 몸체의 상측에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 공정 챔버는, 원형의 형태로 상기 처리 공간을 둘러쌀 수 있도록 상기 공정 챔버의 내측벽을 따라 이너 라이너(Inner liner)가 형성되고, 상기 이너 라이너는, 상기 공정 챔버의 내측벽을 따라 원형으로 형성되는 단턱부에 하측의 테두리 부분이 안착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 이너 라이너는, 상기 공정 챔버와 내측벽과 상기 이너 라이너의 외측벽 사이를 밀폐할 수 있도록, 상기 공정 챔버의 상기 단턱부에 안착되는 상기 테두리 부분의 하면 또는 측면을 따라서 원형으로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 셔터 몸체가 하강 구동 시, 공정 챔버의 기판 출입구와 대응되는 위치로 이동하는 하향식으로 구동될 수 있도록, 셔터 구동부가 셔터 몸체의 상측에 형성되는 게이트 밸브 유닛의 구조를 구현할 수 있다.
이에 따라, 게이트 밸브 유닛의 셔터 구동부가 반도체 제조 장치의 상측으로 노출됨으로써, 게이트 밸브 유닛의 정비 시, 1인 작업으로 셔터 구동부에 연결되는 공압 배관 및 센서 케이블 등의 작업을 할 수 있으므로, 정비 작업성의 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상대적으로 무게가 무거운 셔터 몸체가 게이트 밸브의 하측에 위치하여 무게추와 같이 중력과 수평한 방향으로 하중을 받도록 유도함으로써, 좌굴 현상을 최소화할 수 있으며, 기판 출입 구 개방 시, 셔터 몸체가 상승 구동하는 구조로, 셔터 몸체 하강 공간 확보를 위해 존재하는 공정 챔버의 이너 라이너와 메인 몸체 측벽과의 틈을 없앰으로써, 하부 틈으로 발생할 수 있는 기류를 예방할 수 있는 구조를 구현할 수 있다.
이와 같이, 셔터 몸체가 하강 구동 시, 공정 챔버의 기판 출입구와 대응되는 위치로 이동하는 하향식으로 구동될 수 있도록, 셔터 구동부가 셔터 몸체의 상측에 형성되어, 게이트 밸브 유닛의 정비 작업성을 증가시키고, 종래의 구조적 문제점을 해소할 수 있는 게이트 밸브 유닛 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 유닛이 구비된 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 공정 챔버의 기판 출입구에 장착된 게이트 밸브 유닛을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 게이트 밸브 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 게이트 밸브 유닛의 실시예들을 도 2의 절취선 A-A를 따라 취한 절단면을 기준으로 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 유닛이 구비된 반도체 제조 장치(1000)를 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 2는 공정 챔버(300)의 기판 출입구(310)에 장착된 상태의 게이트 밸브 유닛(100)을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 게이트 밸브 유닛(100)을 개략적으로 나타내는 사시도 및 단면도이고, 도 5 및 도 6은 도 2의 게이트 밸브 유닛(100)의 실시예들을 도 2의 절취선 A-A를 따라 취한 절단면을 기준으로 나타내는 단면도들이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브 유닛(100)을 구비한 반도체 제조 장치(1000)는, 크게, 로드락 챔버(200)와, 복수의 공정 챔버(300)와, 트랜스퍼 챔버(400) 및 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module, EFEM)(500)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 설비 전방 단부 모듈(500)은, 로드락 챔버(200)와 복수의 공정 챔버(300) 및 트랜스퍼 챔버(400)로 구성되는 공정 설비(1)의 전방에 설치되어, 기판(미도시)들이 수용된 용기(F)와 공정 설비(1)의 로드락 챔버(200) 간에 상기 기판을 이송할 수 있다.
이러한, 설비 전방 단부 모듈(500)은, 복수의 로드포트(Loadports)(510)들과 프레임(Frame)(520)을 포함할 수 있다. 프레임(520)은, 로드포트(510)와 공정 설비(1) 사이에 위치할 수 있다. 도시되진 않았지만, 상기 기판을 수용하는 용기(F)는, 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단에 의해 로드포트(510) 상에 놓여질 수 있다.
용기(F)는, 수납된 상기 기판을 외부로부터 보호하기 위해 전면 개방 통합 포드(Front Open Unified Pod, FOUP)와 같은 밀폐형 컨테이너가 사용될 수 있다. 또한, 용기(F)에는, 다수의 상기 기판이 수평하게 적재될 수 있으며, 적재된 상기 기판은 용기(F)의 도어를 통하여 출입할 수 있다.
프레임(520) 내에는 로드포트(510)에 놓여진 용기(F)와 공정 설비(1) 간에 상기 기판을 이송할 수 있는 프레임 로봇(R1)이 설치될 수 있다. 또한, 프레임(520) 내에는 용기(F)의 상기 도어를 자동으로 개폐할 수 있는 도어 오프너(미도시)가 설치될 수 있으며, 청정 공기가 프레임(520) 내 상부에서 하부로 흐를 수 있도록 청정 공기를 프레임(520) 내로 공급하는 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit)(미도시)이 설치될 수 있다.
공정 설비(1) 내에서는 상기 기판에 대해 소정의 공정이 수행될 수 있다. 예컨대, 공정 설비(1)는, 로드락 챔버(Loadlock Chamber)(200)와 복수의 공정 챔버(Process Chamber)(300) 및 트랜스퍼 챔버(Transfer Chamber)(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
트랜스퍼 챔버(400)는, 로드락 챔버(200)와 복수의 공정 챔버(300) 사이에 배치되어, 복수의 공정 챔버(300)들 간 또는 복수의 공정 챔버(300) 중 어느 하나의 공정 챔버와 로드락 챔버(200) 간에 기판(S)을 이송할 수 있다.
예컨대, 트랜스퍼 챔버(400)는, 상부에서 바라볼 때 대체로 다각의 형상을 가지고, 내부에 복수의 공정 챔버(300)들 간 또는 복수의 공정 챔버(300) 중 어느 하나의 공정 챔버와 로드락 챔버(200) 간에 기판(S)을 이송할 수 있는 이송 로봇(R2)이 설치될 수 있다. 또한, 트랜스퍼 챔버(400)의 측면을 따라 로드락 챔버(200) 및 복수의 공정 챔버(300)가 배치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 로드락 챔버(200)는, 트랜스퍼 챔버(400)의 측부들 중 설비 전방 단부 모듈(500)과 인접한 측부에 배치되고, 복수의 공정 챔버(300)는, 다른 측부들에 배치될 수 있다.
로드락 챔버(200)는, 공정 진행을 위해 공정 설비(1)의 트랜스 챔버(400)를 통해 복수의 공정 챔버(300)로 반입되는 상기 기판들이 일시적으로 머무르는 로딩 챔버(200a) 및 공정이 완료되어 복수의 공정 챔버(300)로부터 반출되는 상기 기판들이 일시적으로 머무르는 언로딩 챔버(200b)를 포함할 수 있다. 이때, 이들 챔버(200a, 200b)의 상기 기판의 로딩 또는 언로딩 역할은 공정 상 필요에 따라 그 역할이 수시로 변할 수 있으며, 로드락 챔버(200)를 이루는 챔버의 개수 또한 반도체 제조 공정에 따라 매우 다양하게 구성될 수 있다. 또한, 로드락 챔버(200)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이 및 로드락 챔버(200)와 설비 전방 단부 모듈(500)의 사이에는 후술될 게이트 밸브 유닛(100)의 구성과 동일한 게이트 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
트랜스퍼 챔버(400) 및 복수의 공정 챔버(300)의 내부는 진공 분위기로 유지되고, 로드락 챔버(200)의 내부는 설비 전방 단부 모듈(500) 또는 트랜스퍼 챔버(400)와의 상기 기판 반출입에 따라 대기압 분위기 또는 진공 분위기로 전환될 수 있다.
예컨대, 설비 전방 단부 모듈(500)과 로드락 챔버(200) 간에 상기 기판이 이동되는 경우, 로드락 챔버(200)의 내부는 대기압 상태로 유지되고, 로드락 챔버(200)와 설비 전방 단부 모듈(400) 사이에 제공되는 게이트 밸브가 열릴 수 있다. 또한, 로드락 챔버(200)와 트랜스퍼 챔버(400) 간에 상기 기판이 이동되는 경우, 로드락 챔버(200)의 내부는 진공 분위기를 유지하고, 로드락 챔버(200)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이에 제공되는 게이트 밸브가 열릴 수 있다.
이와 같이, 진공 분위기의 트랜스퍼 챔버(400)로 진입된 상기 기판은, 이송 로봇(R2)에 의해 기판 출입구(310)를 통과하여 공정 챔버(300)로 이송될 수 있으며, 공정 챔버(300)에서 소정의 공정이 진행된 상기 기판은, 다시 이송 로봇(R2)에 의해 기판 출입구(310)를 통과하여 공정 챔버(300)로부터 트랜스퍼 챔버(400)로 이송될 수 있다.
이때, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 밸브 유닛(100)은, 공정 챔버(300)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이에 설치되어, 공정 챔버(300)의 기판 출입구(310)를 선택적으로 개폐할 수 있다.
예컨대, 게이트 밸브 유닛(100)은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 크게, 밸브 챔버(110)와, 셔터 몸체(120) 및 셔터 구동부(130)로 구성될 수 있다.
밸브 챔버(110)는, 상기 기판을 처리할 수 있는 처리 공간(A)이 형성되는 공정 챔버(300)에서 상기 기판이 인입 또는 반출되는 기판 출입구(310) 측에 형성될 수 있도록, 공정 챔버(300)의 외측면에 설치될 수 있다.
셔터 몸체(120)는, 기판 출입구(310)와 대응되는 위치로 구동 가능하게 설치되어 기판 출입구(310)를 선택적으로 개폐할 수 있도록, 밸브 챔버(110) 내에서 승하강 가능하게 설치될 수 있다.
이러한, 셔터 몸체(120)는, 후술될 셔터 구동부(130)에 의해 하향식(하강 구동 시 기판 출입구(310)를 폐쇄)으로 구동될 수 있도록, 셔터 구동부(130)의 제 1 베이스 플레이트(133)를 관통한 구동 샤프트(131)의 하단에 설치될 수 있다.
더욱 구체적으로, 셔터 몸체(120)는, 사각의 블록체 형상으로 형성되어 제 1 베이스 플레이트(133)를 관통한 구동 샤프트(131)의 하단이 상면 중심부에 연결되는 메인 바디(121) 및 원형의 형태로 처리 공간(A)을 둘러쌀 수 있도록 공정 챔버(300)의 내측벽(300a)을 따라 형성된 이너 라이너(320)(Inner liner)의 측면에 형성된 기판 출입구(310)와 대응될 수 있도록, 전체적으로 원호 형상으로 형성되어 메인 바디(121)의 일측에 연결되는 셔터 바디(122)를 포함할 수 있다.
이러한, 셔터 바디(122)는, 기판 출입구(310)를 폐쇄 시, 기판 출입구(310)를 통해서 처리 공간(A)으로 노출되는 내주면(122a)을 보호할 수 있도록, 내주면(122a)에 내플라즈마 코팅층이 형성될 수 있다.
셔터 구동부(130)는, 상술한 셔터 몸체(120)가 상하 방향으로 선형 구동하여 밸브 챔버(110) 내에서 하강 또는 상승할 수 있도록, 밸브 챔버(110)의 일측에 설치되어 셔터 몸체(120)에 선형 구동력을 인가할 수 있다. 이때, 셔터 구동부(130)는, 셔터 몸체(120)가 하강 구동 시, 기판 출입구(310)와 대응되는 위치로 이동하여 하향식으로 구동될 수 있도록, 셔터 몸체(120)의 상측에 형성될 수 있다.
예컨대, 셔터 구동부(130)는, 셔터 몸체(120)의 상측에 연결되어, 셔터 몸체(120)를 지지하는 구동 샤프트(131)와, 구동 샤프트(131)의 상측에 설치되어, 구동 샤프트(131)를 하강 구동 또는 상승 구동시키는 구동 실린더(132)와, 밸브 챔버(110)의 상측에 고정되고, 구동 샤프트(131)가 관통되는 제 1 베이스 플레이트(133)와, 봉 형상으로 형성되어, 제 1 베이스 플레이트(133)의 상면으로부터 상측으로 길게 연장되게 형성되는 한 쌍의 가이드 샤프트(134)와, 한 쌍의 가이드 샤프트(134)의 상단에 설치되고, 하측에 구동 실린더(132)가 고정되는 제 2 베이스 플레이트(135)와, 구동 실린더(132)의 승하강 구동에 따라 제 1 베이스 플레이트(133)와 제 2 베이스 플레이트(135) 사이에서 한 쌍의 가이드 샤프트(134)를 따라 승하강 가능하게 설치되고, 하측에 구동 샤프트(131)가 고정되는 구동 플레이트(136) 및 구동 샤프트(131)를 둘러싸도록 주름관 형상으로 형성되어, 제 1 베이스 플레이트(133)와 구동 플레이트(136) 사이를 신축 가능하게 연결하는 벨로우즈(137)로 구성될 수 있다.
여기서, 구동 실린더(132)는, 공압에 의해 구동 샤프트(131)를 하강 구동 또는 상승 구동시키는 공압 실린더 일 수 있다.
상술한, 셔터 구동부(130)의 구성에 의해, 셔터 몸체(120)가 하강 구동 시, 기판 출입구(310)와 대응되는 폐쇄 위치로 이동하고, 상승 구동 시, 기판 출입구(310)를 개방하는 개방 위치로 이동하는, 하향식 구동 방식으로 구동할 수 있다.
위와 같은, 하향식 구동 방식의 게이트 밸브 유닛(100)에 따라, 기판 출입구(310)의 하측에 셔터 몸체(120)의 하강 공간 확보를 위한 구조가 필요하지 않으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 원형의 형태로 처리 공간(A)을 둘러쌀 수 있도록 공정 챔버(300)의 내측벽(300a)을 따라 형성된 이너 라이너(Inner liner)(320)는, 공정 챔버(300)의 내측벽(300a)의 하측을 따라 원형으로 형성되는 단턱부(300b)에 하측의 테두리 부분이 안착되는 구조를 구현함으로써, 기판 출입구(310)의 하측에서 이너 라이너(320)와 공정 챔버(300)의 내측벽(300a) 간에 틈이 발생하지 않을 수 있다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 이너 라이너(320)는, 공정 챔버(300)와 내측벽(300a)과 이너 라이너(320)의 외측벽(320a) 사이를 더욱 밀폐할 수 있도록, 공정 챔버(300)의 단턱부(300b)에 안착되는 상기 테두리 부분의 하면 또는 측면을 따라서 원형으로 형성되는 O링과 같은 실링 부재(321)를 더 포함할 수도 있다.
이와 같은 구조에서, 종래와는 반대로 기판 출입구(310)의 상측에서 셔터 몸체(120)의 상승 공간 확보를 위한 공정 챔버(300)와 내측벽(300a)과 이너 라이너(320)의 외측벽(320a) 사이의 틈이 발생할 수 있으나, 일반적으로, 공정 챔버(300)의 하측에 배기 시스템이 구비됨으로써, 상측에 위치한 틈이 상대적으로 배기 흐름의 영향을 적게 받아, 공정 챔버(300)와 내측벽(300a)과 이너 라이너(320)의 외측벽(320a) 사이의 틈으로 기류가 거의 발생하지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 여러 실시예에 따른 게이트 밸브 유닛(100) 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치(1000)에 따르면, 셔터 몸체(120)가 하강 구동 시, 공정 챔버(300)의 기판 출입구(310)와 대응되는 위치로 이동하는 하향식으로 구동될 수 있도록, 셔터 구동부(130)가 셔터 몸체(120)의 상측에 형성되는 게이트 밸브 유닛(100)의 구조를 구현할 수 있다.
이에 따라, 게이트 밸브 유닛(100)의 셔터 구동부(130)가 반도체 제조 장치(1000)의 상측으로 노출됨으로써, 게이트 밸브 유닛(100)의 정비 시, 1인 작업으로 셔터 구동부(130)에 연결되는 공압 배관 및 센서 케이블 등의 작업을 할 수 있으므로, 정비 작업성의 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상대적으로 무게가 무거운 셔터 몸체(120)가 게이트 밸브 유닛(100)의 하측에 위치하여 무게추와 같이 중력과 수평한 방향으로 하중을 받도록 유도함으로써, 좌굴 현상을 최소화할 수 있으며, 기판 출입구(310) 개방 시, 셔터 몸체(120)가 상승 구동하는 구조로, 셔터 몸체(120) 하강 공간 확보를 위해 존재하는 공정 챔버(300)의 이너 라이너(320)와 메인 몸체 측벽(300a)과의 틈을 없앰으로써, 하부 틈으로 발생할 수 있는 기류를 예방할 수 있는 구조를 구현할 수 있다.
그러므로, 셔터 몸체(120)가 하강 구동 시, 공정 챔버(300)의 기판 출입구(310)와 대응되는 위치로 이동하는 하향식으로 구동될 수 있도록, 셔터 구동부(130)가 셔터 몸체(120)의 상측에 형성되어, 게이트 밸브 유닛(100)의 정비 작업성을 증가시키고, 종래의 구조적 문제점을 해소할 수 있는 게이트 밸브 유닛(100) 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치(1000)를 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 공정 설비
100: 게이트 밸브 유닛
110: 밸브 챔버
120: 셔터 몸체
121: 메인 바디
122: 셔터 바디
122a: 내주면
130: 셔터 구동부
131: 구동 샤프트
132: 구동 실린더
133: 제 1 베이스 플레이트
134: 한 쌍의 가이드 샤프트
135: 제 2 베이스 플레이트
136: 구동 플레이트
137: 벨로우즈
200: 로드락 챔버
200a: 로딩 챔버
200b: 언로딩 챔버
300: 공정 챔버
300a: 내측벽
300b: 단턱부
310: 기판 출입구
320: 이너 라이너
321: 실링 부재
400: 트랜스퍼 챔버
500: 설비 전방 단부 모듈
510: 로드포트
520: 프레임
1000: 반도체 제조 장치
R1: 프레임 로봇
R2: 이송 로봇
F: 용기
A: 처리 공간

Claims (10)

  1. 기판을 처리할 수 있는 처리 공간이 형성되는 공정 챔버에서, 상기 기판이 인입 또는 반출되는 기판 출입구 측에 형성되는 밸브 챔버;
    상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 구동 가능하게 설치되어 상기 기판 출입구를 선택적으로 개폐할 수 있도록, 상기 밸브 챔버 내에서 승하강 가능하게 설치되는 셔터 몸체; 및
    상기 셔터 몸체가 상하 방향으로 선형 구동하여 상기 밸브 챔버 내에서 하강 또는 상승할 수 있도록, 상기 밸브 챔버의 일측에 설치되어 상기 셔터 몸체에 선형 구동력을 인가하는 셔터 구동부;를 포함하고,
    상기 셔터 구동부는,
    상기 셔터 몸체가 하강 구동 시 상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 이동하여 하향식으로 구동될 수 있도록, 상기 셔터 몸체의 상측에 형성되는, 게이트 밸브 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 셔터 구동부는,
    상기 셔터 몸체의 상측에 연결되어, 상기 셔터 몸체를 지지하는 구동 샤프트; 및
    상기 구동 샤프트의 상측에 설치되어, 상기 구동 샤프트를 하강 구동 또는 상승 구동시키는 구동 실린더;
    를 포함하는, 게이트 밸브 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 실린더는,
    공압에 의해 상기 구동 샤프트를 하강 구동 또는 상승 구동시키는 공압 실린더인, 게이트 밸브 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 셔터 구동부는,
    상기 밸브 챔버의 상측에 고정되고, 상기 구동 샤프트가 관통되는 제 1 베이스 플레이트;
    봉 형상으로 형성되어, 상기 제 1 베이스 플레이트의 상면으로부터 상측으로 길게 연장되게 형성되는 한 쌍의 가이드 샤프트;
    상기 한 쌍의 가이드 샤프트의 상단에 설치되고, 하측에 상기 구동 실린더가 고정되는 제 2 베이스 플레이트;
    상기 구동 실린더의 승하강 구동에 따라 상기 제 1 베이스 플레이트와 상기 제 2 베이스 플레이트 사이에서 상기 한 쌍의 가이드 샤프트를 따라 승하강 가능하게 설치되고, 하측에 상기 구동 샤프트가 고정되는 구동 플레이트; 및
    상기 구동 샤프트를 둘러싸도록 주름관 형상으로 형성되어, 상기 제 1 베이스 플레이트와 상기 구동 플레이트 사이를 신축 가능하게 연결하는 벨로우즈;
    를 더 포함하는, 게이트 밸브 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 셔터 몸체는,
    상기 제 1 베이스 플레이트를 관통한 상기 구동 샤프트의 하단에 설치되는, 게이트 밸브 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 셔터 몸체는,
    사각의 블록체 형상으로 형성되어 상기 제 1 베이스 플레이트를 관통한 상기 구동 샤프트의 하단이 상면 중심부에 연결되는 메인 바디; 및
    원형의 형태로 상기 처리 공간을 둘러쌀 수 있도록 상기 공정 챔버의 내측벽을 따라 형성된 이너 라이너(Inner liner)의 측면에 형성된 상기 기판 출입구와 대응될 수 있도록, 전체적으로 원호 형상으로 형성되어 상기 메인 바디의 일측에 연결되는 셔터 바디;
    를 포함하는, 게이트 밸브 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 셔터 바디는,
    상기 기판 출입구를 폐쇄 시, 상기 기판 출입구를 통해서 상기 처리 공간으로 노출되는 내주면을 보호할 수 있도록, 상기 내주면에 내플라즈마 코팅층이 형성되는, 게이트 밸브 유닛.
  8. 복수의 공정 챔버;
    상기 공정 챔버로 이송될 기판을 전달받는 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버와 복수의 상기 공정 챔버들 사이에 배치되어, 복수의 상기 공정 챔버들 간 또는 복수의 상기 공정 챔버들 중 어느 하나의 공정 챔버와 상기 로드락 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버;
    상기 로드락 챔버의 전방에 배치되어, 상기 기판이 수용된 용기와 상기 로드락 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 설비 전방 단부 모듈; 및
    상기 공정 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 설치되어, 상기 공정 챔버의 기판 출입구를 선택적으로 개폐하는 게이트 밸브 유닛;을 포함하고,
    상기 게이트 밸브 유닛은,
    상기 기판을 처리할 수 있는 처리 공간이 형성되는 상기 공정 챔버에서, 상기 기판이 인입 또는 반출되는 상기 기판 출입구 측에 형성되는 밸브 챔버;
    상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 구동 가능하게 설치되어 상기 기판 출입구를 선택적으로 개폐할 수 있도록, 상기 밸브 챔버 내에서 승하강 가능하게 설치되는 셔터 몸체; 및
    상기 셔터 몸체가 상하 방향으로 선형 구동하여 상기 밸브 챔버 내에서 하강 또는 상승할 수 있도록, 상기 밸브 챔버의 일측에 설치되어 상기 셔터 몸체에 선형 구동력을 인가하는 셔터 구동부;를 포함하고,
    상기 셔터 구동부는,
    상기 셔터 몸체가 하강 구동 시 상기 기판 출입구와 대응되는 위치로 이동하여 하향식으로 구동될 수 있도록, 상기 셔터 몸체의 상측에 형성되는, 반도체 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는,
    원형의 형태로 상기 처리 공간을 둘러쌀 수 있도록 상기 공정 챔버의 내측벽을 따라 이너 라이너(Inner liner)가 형성되고,
    상기 이너 라이너는,
    상기 공정 챔버의 내측벽을 따라 원형으로 형성되는 단턱부에 하측의 테두리 부분이 안착되는, 반도체 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이너 라이너는,
    상기 공정 챔버와 내측벽과 상기 이너 라이너의 외측벽 사이를 밀폐할 수 있도록, 상기 공정 챔버의 상기 단턱부에 안착되는 상기 테두리 부분의 하면 또는 측면을 따라서 원형으로 형성되는 실링 부재;
    를 포함하는, 반도체 제조 장치.
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