분리형 블레이드 및 이를 포함하는 슬롯밸브 document_id A220623056758

일반적으로 반도체소자, 평면표시장치, 태양전지 등을 제조하기 위해서는 웨이퍼 또는 글래스(이하 '기판'이라 함)에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝하는 식각(etching)공정 등 여러 공정을 거쳐야 한다. 그리고 이들 공정 중 대부분은 기판의 오염을 방지하기 위하여 진공분위기가 형성된 공정챔버의 내부에서 진행된다. 도 1은 공정챔버(10)의 개략적인 분해사시도로서, 챔버몸체(11)와 상기 챔버몸체(11)의 상부를 밀폐하는 챔버리드(12)를 포함한다. 챔버몸체(11)는 통상 알루미늄으로 제조되며, 단일 알루미늄 블록을 절삭 가공하여 제조하거나, 바닥판과 다수의 측판을 용접하여 제조하거나, 바닥판과 다수 측판의 경계면에 오링(O-ring) 등을 개재한 후에 볼트로 결합하여 제조한다. 챔버리드(12)도 알루미늄 재질로 제조되며, 후술하는 바와 같이 RF전원이 연결되어 RF전극의 역할도 수행한다. 또한 챔버몸체(11)의 내부에는 공정중에 기판(s)을 지지하는 기판안치대(13)가 설치되고, 챔버몸체(11)의 측벽에는 기판출입구(14)가 형성된다. 또한 기판출입구(14)의 주변부에는 기판출입통로를 개폐하기 위한 슬롯밸브(50)가 결합된다. 또한 공정챔버(10)의 내부는 진공상태를 유지하여야 하므로 챔버리드(12)와 챔버몸체(11) 사이에는 오링(40)을 설치한다. 또한 챔버몸체(11)와 슬롯밸브(50)의 사이에도 오링이 설치된다. 슬롯밸브(50)는 도 2의 단면도에 도시된 바와 같이, 서로 대향하는 측벽에 챔버몸체(11)의 기판출입구(14)와 연통하는 개구부(52)가 형성된 밸브하우징(51)과, 상기 밸브하우징(51)의 내부에서 승강하면서 상기 개구부(52)를 개폐하는 블레이드(60)를 포함한다. 밸브하우징(51)의 하부에는 블레이드(60)를 승강시키기 위한 구동장치(70)가 설치되며, 구동장치(70)의 구동축(72)이 밸브하우징(51)을 관통하여 블레이드(60)에 연결된다. 도 2는 블레이드(60)를 상승시켜 개구부(52)를 밀폐한 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 블레이드(60)를 하강시켜 개구부(52)를 오픈한 모습을 나타낸 도면이다. 블레이드(60)는 상승하였을 때 개구부(52)를 밀폐할 수 있어야 하므로 진공유지를 위하여 측면의 주변부를 따라 오링(62)이 설치된다. 도 4는 공정챔버(10)의 외측에 슬롯밸브(50)가 결합된 모습을 나타낸 단면도로서, 챔버리드(12)의 하부에는 가스분배판(15)이 결합되고 중앙부에는 가스공급관(16)이 관통하여 설치된다. 또한 챔버리드(12)의 중앙부에는 RF전력을 공급하는 RF전원(17)이 연결된다. 한편, 도 4에서는 슬롯밸브(50)를 중심으로 공정챔버(10)의 반대쪽에는 이송챔버(80)가 설치된 모습을 도시하고 있다. 이송챔버(80)는 다수 공정챔버(10)와 연결되어 기판의 이송을 담당하는 챔버로서 내부에 이송로봇(82)을 구비한다. 이러한 구조의 공정챔버(10)의 내부에 기판(s)을 안치한 후에, 가스분배판(15)을 통해 원료물질을 분사하는 한편 챔버리드(12)에 RF전력을 인가하면 이온과 활성종의 혼합체인 플라즈마가 발생하며, 이온 또는 활성종이 기판(s)에 입사함으로써 박막증착 또는 식각 등의 공정이 진행된다.. 그리고 원료물질이나 식각부산물 등(이하 '잔류물질')은 기판(s)의 주변부를 거쳐 기판안치대(13)의 하부로 유동하여 배기구를 통해 배출된다. 이때 잔류물질이 모두 배출되는 것은 아니어서, 도 4에 도시된 바와 같이 챔버몸체(11)의 내벽이나 기판안치대(13)의 측면 또는 저면 주변부 등에 잔류물질의 일부가 증착되어 박막(P)을 형성한다. 또한 기판출입구(14)의 내벽이나 슬롯밸브(50)의 블레이드(60)에도 잔류물질이 증착된다. 챔버몸체(11)의 내벽에 형성된 박막(P)은 일정 두께 이상이 되면 박리되어 오염원으로 작용하므로, 관리자는 이들 박막(P)을 주기적으로 제거해야 한다. 박막 제거방법에는 세정액을 이용하여 챔버 내부를 직접 세정하는 습식법과 플라즈마를 이용하는 건식법 등이 있는데, 둘 다 세정에 소요되는 시간동안 공정을 중단해야 하기 때문에 생산성을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 이 때문에 최근에는 챔버몸체(11)의 내벽에 분리 가능한 보호재킷(jacket)을 설치하고, 세정주기마다 보호재킷을 교체하거나 세정하여 재설치하는 방법도 많이 사용되고 있다. 보호재킷을 이용하면 공정챔버(10)의 가동중단시간이 훨씬 짧아지므로 생산성 저하를 막을 수 있는 장점이 있다. 보호재킷은 반도체제조장치의 경우에는 몰리브덴, 쿼츠 재질의 제품이 주로 이용되고, 태양전지 제조장치의 경우에는 SUS재질이 주로 이용된다. 떼어낸 보호재킷에 증착된 박막은 습식세정을 통해 제거한다. 그런데 잔류물질은 챔버몸체(11)의 내부에만 증착되는 것이 아니고 기판출입구(14)쪽으로 유동하여 슬롯밸브(50)의 블레이드(60)의 표면에도 증착되는데, 블레이드(60)에는 보호재킷을 설치하지는 않기 때문에 일정주기마다 블레이드(60) 자체를 교체하거나 떼어내서 세정해야 하는 번거로움이 있다. 그런데 블레이드(60)를 교체하거나 세정하기 위해서는 슬롯밸브(50)를 챔버몸체(11)로부터 분리해야 하고, 인접한 이송챔버(80)도 대기압상태로 전환시켜야 하므로 교체절차가 매우 번거롭다는 문제점이 있다. 또한 교체 후에 공정분위기를 조성하는데 많은 시간이 걸리기 때문에 장비전체의 생산성을 제한하는 원인이 되고 있다.