슬롯 밸브 어셈블리 및 그 작동 방법 document_id A220623049691

반도체 소자를 제조하는데 사용되는 반도체 제조장비는, 다수의 기판을 독립적으로 병렬로 처리하는 클러스터(cluster) 타입과 다수의 기판을 일련의 순차적인 공정을 거치게 하여 직렬로 처리하는 인-라인(in-line) 타입으로 구분된다. 클러스터 타입의 반도체 제조 장비는, 다수의 기판을 임시로 저장하는 로드락 챔버(load lock chamber)와, 다수의 기판을 직접 처리하는 복수 개의 공정 챔버(process chamber)와, 로드락 챔버 및 복수 개의 공정 챔버에 연결되어 이들 사이에 기판을 이송시키는 이송 챔버(transfer chamber)를 포함한다. 이 경우 로드락 챔버 및 복수 개의 공정 챔버 각각과 이송 챔버 사이에는 슬롯 밸브 어셈블리(slot valve assembly)가 설치되는데, 슬롯 밸브 어셈블리는 로드락 챔버 및 공정 챔버 각각과 이송 챔버를 연결하는 통로(slot)의 역할을 하면서, 동시에 이들 사이의 압력 등의 물리적 연결을 통제하는 역할을 한다. 도 1은 종래의 클러스터 타입 반도체 제조 장비의 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 클러스터 타입 반도체 제조 장비(10)는 로드락 챔버(20)와, 제1, 제2 및 제3 공정 챔버(30, 40, 50)와, 이송 챔버(60)와, 제1, 제2, 제3 및 제4 슬롯 밸브 어셈블리(70a, 70b, 70c, 70d)를 포함한다. 로드락 챔버(20)와 제1, 제2 및 제3 공정 챔버(30, 40, 50) 는 이송 챔버(60)를 둘러싸도록 배치되고, 제1, 제2, 제3 및 제4 슬롯 밸브 어셈블리(70a, 70b, 70c, 70d)는 로드락 챔버(20) 및 제1, 제2 및 제3 공정 챔버(30, 40, 50)와 이송 챔버(60) 사이에 각각 배치된다. 이러한 클러스터 타입 반도체 제조 장비(10)에서의 기판 처리 공정을 간단히 설명하면, 우선 외부에서 반입된 다수의 기판은 로드락 챔버(20)로 이송되어 저장되고, 로드락 챔버(20)의 저장 기판은 이송 챔버(60)의 로봇(미도시)에 의하여 제1, 제2 및 제3 공정 챔버(30, 40, 50) 중 하나로 이송된다. 그 후 공정 챔버에서 공정이 끝난 기판은 다시 이송 챔버(60)의 로봇에 의하여 로드락 챔버(20)로 이송되어 저장되고, 다수의 기판에 대한 공정이 종료되면 로드락 챔버(20)의 기판은 외부로 반송된다. 이러한 과정에서, 제1, 제2, 제3, 제4 슬롯 밸브 어셈블리(70a, 70b, 70c, 70d)는 로드락 챔버(20) 및 제1, 제2 및 제3 공정 챔버(30, 40, 50)와 이송 챔버(60) 사이를 필요에 따라 개방하거나 폐쇄하는 역할을 한다. 예를 들어, 외부에서 다수의 기판이 로드락 챔버(20)로 반입되는 동안에는 제1슬롯 밸브 어셈블리(70a)에 의하여 로드락 챔버(20)와 이송 챔버(60)가 폐쇄되고, 로드락 챔버(20)의 기판이 이송 챔버(60)의 로봇에 의하여 추출될 동안에는 제1슬롯 밸브 어셈블리(70a)에 의하여 로드락 챔버(20)와 이송 챔버(60)가 개방된다. 마찬가지로, 이송 챔버(60)의 로봇에 의하여 이송 챔버(60)와 각 공정 챔버(30, 40, 50) 사이에 기판이 이송되는 동안에는 제2, 제3 및 제4 슬롯 밸브 어셈블리(70b, 70c, 70d)에 의하여 이송 챔버(60)와 각 공정 챔버(30, 40, 50)가 개방되고, 각 공정 챔버(30, 40, 50)에서 공정이 진행되는 동안에는 제2, 제3 및 제4 슬롯 밸브 어셈블리(70b, 70c, 70d)에 의하여 이송 챔버(60)와 각 공정 챔버(30, 40, 50)가 폐쇄된다. 이때 제1, 제2, 제3 및 제4 슬롯 밸브 어셈블리(70a, 70b, 70c, 70d)는 각각 독립적으로 동작할 수 있다. 도시하지는 않았지만 이러한 슬롯 밸브 어셈블리는 오링(O-ring) 등 다수의 구성 요소로 이루어지는데, 이들 구성 요소는 계속적인 사용에 의하여 소모되는 부분들을 포함하고 있어서 정기적으로 혹은 필요에 의하여 교체 또는 수리를 위한 유지 보수를 해야 한다. 슬롯 밸브 어셈블리의 유지 보수는 해당 공정 챔버를 진공해제(vent)하여 대기압(ATM) 상태로 만든 후 진행하는데, 유지 보수를 위하여 슬롯 밸브 어셈블리의 역할이 중단되므로 해당 공정 챔버와 이송 챔버 사이는 개방되어 이송 챔버 역시 대기압 상태가 된다. 이송 챔버가 대기압 상태일 경우에는 이물질에 의한 기판 오염 등의 이유로 이송 챔버의 정상 동작(기판 이송)이 어려우므로, 슬롯 밸브 어셈블리의 유지 보수 시에는 해당 공정 챔버 뿐만 아니라 이송 챔버 역시 가동이 중단되며, 이에 따라, 반도체 제조 장비의 가동률이 저하되고 제조되는 반도체 소자의 생산 원가가 증가하는 문제점이 발생한다. 도시하지는 않았지만, 인-라인 타입의 반도체 제조 장비의 경우에도 유지 보수의 대상인 슬롯 밸브 어셈블리 양단에 연결된 챔버는 모두 가동이 중단되므로, 위의 문제점은 동일하게 존재한다.