KR100747440B1 - 적층 구조의 클러스터 - Google Patents

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KR100747440B1
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Abstract

본 발명은 대면적 액정표시장치의 기판을 제조할 수 있는 클러스터에 관한 것으로서, 로드락 챔버와 복수 개의 공정 챔버가 결합되는 이송 챔버가 이중의 적층 구조를 가지는 클러스터를 제공한다.
또한 본 발명은 3개 이상의 슬롯으로 구성되는 로드락챔버를 제공한다.
본 발명에 의하면 이송 챔버를 이중의 적층으로 하고, 공정 챔버를 상기 이중의 이송 챔버 사이에 지그 재그로 결합시킴으로써, 이송 챔버의 크기를 대형화시키지 않고서도 대면적의 기판을 제조할 수 있게 될 뿐만 아니라, 시간당 생산량을 증가시키면서도 오히려 로드락챔버에서의 냉각시간이나 진공펌핑시간을 충분히 가질 수 있게 되어, 파티클의 발생을 줄일 수 있는 효과가 있다.
클러스터, 로드락챔버, PECVD, Dry Etcher, LCD, 반도체

Description

적층 구조의 클러스터{Cluster device having dual structure}
도 1은 종래 클러스터 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 종래 클러스터 장치의 내부 구성도.
도 3은 종래 클러스터의 로드락챔버 구성도
도 4는 본 발명에 따른 클러스터 장치의 개략적인 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 클러스터 장치의 내부 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 클러스터의 로드락챔버 구성도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
210 : 제1이송챔버 220 : 로봇
240 : 제1로드락챔버 242 : 저장부측 도어
243 : 이송챔버측 도어 244, 245, 246 : 제1, 2, 3 슬롯
247 : 기판지지용 핀 248 : 구동실린더
260, 270, 280 : 제1클러스터 공정챔버
310 : 제2이송챔버 340 : 제2로드락챔버
360, 370, 380 : 제2클러스터 공정챔버
본 발명은 클러스터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터 액정표시장치용 대면적 유리기판을 제조할 수 있는 복합형장치로서의 클러스터에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어들면서 대량의 정보를 처리하고 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔다. 특히 현재에는 경량화, 박형화, 저 소비전력화 등 다양한 장점을 지니는 액정표시장치(Liquid Crystal Display :LCD)가 개발됨에 따라, 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하는 새로운 디스플레이 장치로 각광받고 있다.
액정표시장치 중에서 액정패널에 다수의 화소(pixel)를 형성하고, 스위칭소자를 사용하여 각 화소를 독립적으로 제어하는 능동행렬방식의 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 널리 사용되는데, 이때 스위칭소자로 박막트랜지스터(Thin-Film Transistor : TFT)를 사용한 것이 잘 알려진 박막트랜지스터 액정표시장치(thin film transistor liquid crystal display 또는 TFT-LCD)이다.
이 경우 액정패널을 구성하는 두 장의 기판에는 각각 전계 생성 전극과 박막트랜지스터를 비롯한 다수 요소를 박막(film) 형태로 형성시키는데, 이러한 공정에는 기판 상에 유전체 물질 등을 박막으로 증착하는 박막증착공정과, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피(photolithography) 공정과, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝(patterning)하는 식각공정과, 잔류물을 제거하기 위한 세척 및 건조 등의 세정공정이 수 차례 반복 포함된다.
또한 이들 각각의 공정은 해당공정의 진행을 위한 최적의 환경이 조성된 공정 챔버(process module)에서 진행되는데, 특히 근래에는 단시간에 다량의 기판을 처리할 수 있도록 이들의 직접적인 처리공정을 수행하는 공정 챔버와, 상기 기판을 저장하고 이를 공정 챔버로 이송 또는 회송하는 이송 챔버(transfer module)를 포함하는 복합형 장치로서 클러스터(cluster)가 사용된다. 이러한 클러스터의 공정챔버에는 플라즈마 화학기상증착장치(PECVD)나 건식 식각장치(Dry Etcher) 등의 공정챔버가 포함된다.
한편, 이러한 구성의 클러스터는 기판을 대상으로 전술한 박막증착공정과, 포토리소그라피공정과, 식각공정과, 세정공정을 수 차례 반복하여 구현되는 반도체소자 제조공정에도 적용될 수 있는데, 이하에서는 클러스터장치의 처리대상물이 될 수 있는 것들을 총칭하여 기판이라 한다.
도 1은 종래 일반적인 클러스터의 개략적인 구성도이고, 도 2는 내부구성을 도시한 것으로서, 클러스터는 기판의 저장 및 운송을 담당하는 이송 챔버(30)와, 기판을 중간 적재하는 하나 이상의 슬롯(slot)을 가지고 상기 이송 챔버(30)에 일단이 결합되는 로드락 챔버(load lock chamber, 20)를 포함한다. 또한 기판의 직접적인 처리공정이 수행되며 상기 이송 챔버(30)와 결합되는 복수 개의 공정 챔버(42, 43, 44, 45, 46)와, 상기 복수 개의 공정챔버(42, 43, 44, 45, 46) 중 어느 하나에 기판이 적재되어 처리공정이 수행되기 전 미리 예열시키기 위해 상기 이송 챔버(30)와 결합되는 예열 챔버(50)를 포함하며, 다수의 기판을 적재할 수 있는 저장부(10)가 로드락챔버(20)에 부가된다.
클러스터에서 이송 챔버(30)는 저장부(10)에 저장되는 다수의 미 처리 기판이 상기 로드락 챔버(20)와 예열 챔버(50), 그리고 공정 챔버(42, 43, 44, 45, 46)를 거쳐 공정이 완료되면, 상기 과정의 역순으로 회수됨에 있어 공통적으로 거쳐가는 임시 저장소 및 통로와 같은 역할을 담당한다고 할 수 있다.
도 3은 종래 클러스터에 사용되는 로드락챔버의 구성단면도로서, 상부의 제1 로드락챔버와 하부의 제2 로드락챔버로 나뉘어 지고, 상기 제1 및 제2 로드락챔버 내부에는 기판을 적재하기 위한 슬롯(24, 25)이 각 2개씩 설치되며, 측면에는 기판의 출입을 위해 도어(22, 26)가 형성되어 있다. 각 슬롯(24, 25)은 기판이 슬롯(24, 25)에 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 상면에 기판지지용 핀(29)이 부착되어 있으며, 구동실린더(28)에 의해 상하로 이동될 수 있다.
로드락챔버를 위와같이 상하로 구분하지 않고, 2개의 챔버를 독립적으로 구성하는 경우도 있다.
이러한 구성을 가지는 클러스터와 로드락챔버에서 기판이 이동하는 순서를 설명하면 다음과 같다. 편의상 상부의 로드락챔버에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저 로드락챔버(20)의 측면에 설치되어 있는 기판저장부(10)로부터 로봇암(12)에 의해 로드락챔버(20) 내부로 기판이 반입되어, 상부 슬롯(24)에 기판 이 안치되며 이때 하부 슬롯(25)은 기판의 교환을 위해 비워둔다. 기판이 반입될 때 로드락챔버(20) 내부의 압력은 대기압상태이며, 기판은 로드락챔버(20)의 저장부측 도어(22)를 통해 반입되며, 이때 이송챔버측 도어(26)는 닫힌 상태이다.
기판이 상부 슬롯(24)에 안착되면, 저장부측 도어(22)가 닫히고, 진공펌프(미도시)를 이용하여 로드락 챔버(20) 내부를 진공상태로 만든다. 로드락챔버(20) 내부가 공정챔버(42, 43, 44, 45, 46) 또는 이송챔버(30)와 같은 정도의 진공상태가 되면, 이송챔버측 도어(26)가 열린다. 그리고 이송챔버(30) 내부에 설치된 로봇암(32)이 공정챔버로부터 공정을 끝낸 기판을 반출하여 비어있는 하부 슬롯(25)에 안치시킨 다음, 상부 슬롯(24)에 있는 미처리기판을 예열챔버(50)로 이송한다.
상기 예열챔버(50)에서 예열된 기판은 다시 로봇암(32)에 의해 공정챔버(42, 43, 44, 45, 46)로 이동되어 박막증착공정을 거치게 된다. 기판에 대한 박막증착은 하나의 공정챔버에서만 행해질 수도 있고, 공정에 따라서는 여러 공정챔버를 이동해가며 행해질 수도 있다.
박막증착을 거친 기판은 다시 로봇암(32)에 의해 로드락챔버(20)로 이송되며, 상술한 것처럼 로드락챔버(20)의 하부 슬롯(25)상에 기판이 안착되면 이송챔버측 도어(26)가 닫히고, 로드락챔버(20)의 내부를 다시 대기압상태로 하기 위해 N2 , He 가스 등으로 가압(venting)한다. 이때 기판의 냉각을 위해 Ar, N2 등의 냉각가스를 이용하는 별도의 공정을 거치기도 한다.
로드락챔버(20)에서 기판이 냉각되면, 저장부측 도어(22)를 통해 외부의 기 판저장부(10)로 반출된다.
또한 도면에는 개시되어 있지 않지만 상기 예열 챔버(50) 및 공정 챔버(42, 43, 44, 45, 46)와 상기 이송 챔버(30)의 각 결합부분은 별도의 슬롯밸브(slot valve)가 설치되어, 기판의 이동 중 그 이동경로에 관계되는 챔버 사이에서만 개방되고 기판의 이동경로와 무관한 챔버는 밀폐되도록 하여 서로 차단되는 구성으로 이루어진다.
또한, 도면에는 복수 개의 공정 챔버(42, 43, 44, 45, 46)와 하나의 예열 챔버(50)가 이송 챔버(30)에 결합되어 있으나 상기 공정 챔버의 개수는 다양하게 변경될 수 있으며, 상기 예열 챔버는 생략될 수도 있다.
그런데 최근 기판이 대형화되는 추세에 따라 클러스터도 점점 대형화되어 제작비용이나 유지비용이 크게 증가하고 있다. 따라서 이러한 고가장비의 시간당 생산량(throughput)을 높이는 것이 큰 관심사로 대두되고 있다.
이러한 종래 구성의 클러스터와 로드락챔버에서 기판을 처리하고자 할 때, 단위시간당 생산량을 살펴보면, 기판에 대하여 3중막(SiNx, a-Si:H, n+a-Si:H)의 공정을 수행하는 경우는 시간당 대략 30매 정도, 그리고 기판에 단일막(SiNx) 공정을 수행하는 경우는 시간당 대략 45매 내지 50매 정도가 된다.
시간당 생산량을 높이기 위해 클러스터의 측면에서는, 공정챔버의 개수를 증대시키거나 복수 개의 클러스터를 동시에 가동시키는 방법들이 제안되고 있으나, 이는 클러스터가 설치되는 장소의 점유면적을 증대시켜야 하는 것과, 투입비용 대비 생산성이 낮다는 문제점을 안고 있다.
특히, 이송 챔버가 주로 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 제작된다는 점을 감안하면 근자 대형화 추세에 있는 기판 크기에 따라 이송챔버의 크기를 증대시키는 것은 그 제작비용이 만만치 않게 소요될 뿐 아니라, 이송챔버 자체를 일체형으로 설계 및 제작한다는 것 자체가 곤란하다는 점에서 더욱 그러하다.
한편 종래 구조의 로드락챔버에서 증착공정을 행하는 경우에는 로드락챔버 내에서의 가압(venting) 및 냉각에 약 40초, 진공펌핑에 약 30초 정도의 시간이 소요된다. 따라서 공정시간의 면에서는 직접적인 공정시간이외에, 이러한 시간들이 시간당 생산량에 가장 큰 영향을 미치는 요인이 된다.
따라서 이러한 시간을 줄이기 위해 펌핑속도를 증가시키는 등의 다양한 방법이 시도되고 있는데, 진공펌핑속도를 과도하게 증가시키면 단열팽창으로 인해 수증기액적이 발생할 염려가 있고, 진공펌핑시간을 지나치게 단축시키면 기판 이송과정에서 불가피하게 유입되는 파티클을 충분히 배출시키지 못하게 되어, 그러한 액적이나 파티클이 후속공정에서 기판의 오염원으로 작용하여 제품불량을 초래하게 되는 문제가 있다.
또한 냉각시간을 단축하기 위해 고온의 기판을 급속하게 냉각시키게 되면 박막의 안정도를 해치게 될 우려가 크다. 따라서 진공펌핑시간이나 흡기 및 냉각시간을 단축하는데도 일정한 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 종래 구성의 클러스터와 점유공간에 있어서 큰 차이가 없으면서도, 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 클러스터와 이에 사용되는 로드락챔버를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 두 개의 이송챔버를 결합하여 형성되는 하나의 내부공간에서 대형의 기판을 처리하는 것으로, 고비용을 투입하지 않고도 동일한 기능을 수행할 수 있으며, 설치 및 운송이 편리한 클러스터를 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 다수의 기판을 저장하고 상기 기판을 반입 및 반출하는 로봇을 내장하는 저장부와; 로봇을 내장하는 제1이송 챔버와, 상기 제1이송 챔버와 결합되는 복수 개의 공정 챔버와, 일단은 상기 저장부와 타단은 상기 제1이송 챔버와 결합되는 제1로드락 챔버를 포함하는 제1클러스터와;
상기 제1이송 챔버 하부에 위치하는 제2이송 챔버와, 상기 제2이송 챔버와 결합되며 상기 제1이송 챔버와 결합되는 복수 개 공정 챔버 각각의 사이에 위치하는 복수 개의 공정 챔버와, 일단은 상기 저장부와 타단은 상기 제2이송 챔버와 결합되는 제2로드락 챔버를 포함하는 제2클러스터로 이루어지는 적층 구조의 클러스터를 제공한다.
상기 제1, 2이송 챔버는 일체형으로 이루어져 하나의 내부공간을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1, 2이송 챔버는 오링에 의하여 결합되어 하나의 내부공간을 가 지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 로드락챔버 또는 제2 로드락챔버는, 3개 이상의 슬롯을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 로드락챔버 또는 제2 로드락챔버는, 상기 3개 이상의 슬롯 중 하나 이상을 상하로 구동할 수 있는 구동실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 슬롯의 상면에는 기판의 손상을 방지하기 위한 기판지지용 핀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2이송 챔버는 별도의 로봇을 내장하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1, 2이송 챔버와 결합되는 각 복수 개의 공정 챔버 중 어느 하나는 예열 챔버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이송챔버는, 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체; 상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합하며, 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체; 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 공간에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 이송챔버에 있어서, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 이송챔버에 있어서, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 상하로 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 이송챔버에 있어서, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 공간에 내장되며, 기판의 이송을 위한 제 2 로봇을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 이송챔버에 있어서, 상기 로봇 및 상기 제 2 로봇의 각각은 상하로 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 이송챔버에 있어서, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각은 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 사이에 두고 타챔버와 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 이송챔버에 있어서, 상기 제 1 이송챔버몸체의 상기 제 1 개구는 상기 제 2 이송챔버몸체의 상기 제 2 개구와 동수인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 이송챔버에 있어서, 상기 제 1 이송챔버몸체는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이송챔버는, 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체; 상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합하고, 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체를 포함하며, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 하나의 내부공간에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이송챔버는, 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체; 상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합하고, 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체를 포함하며, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합되어 있는 동안에는, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되어 있는 상태로 유지되는 내부 공간에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이송챔버는, 적어도 일 면에 제 1 공정챔버로의 기판 인입 및 상기 제 1 공정챔버로부터의 기판 인출을 위한 제 1 개구가 형성되며, 기판의 이송을 위한 로봇을 내장하는 제 1 이송챔버몸체; 상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합되며, 적어도 일 면에 제 2 공정챔버로의 기판 인입 및 상기 제 2 공정챔버로부터의 기판 인출을 위한 제 2 개구가 형성되는 제 2 이송챔버몸체를 포함하고, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되며, 상기 제 2 이송챔버몸체의 제 2 개구를 통한 기판 인입 및 인출은 상기 제 1 이송챔버몸체에 내장된 상기 로봇에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클러스터는, 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체와 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체의 분리가능한 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 이송챔버; 상기 제 1 이송챔버몸체 내부에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇; 상기 이송챔버와 결합되는 타챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클러스터는, 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체와 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체의 분리가능한 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되어 하나의 내부공간을 형성하는 이송챔버; 상기 제 1 이송챔버몸체의 내부에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇; 상기 제 1 이송챔버몸체와 결합되는 로드락 챔버; 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각과 결합되는 다수의 공정챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클러스터는, 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체와 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체가 분리가능하게 결합되어 있는 동안에는, 상기 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되어 있는 상태로 유지되는 이송챔버; 상기 제 1 이송챔버몸체의 내부에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇; 상기 제 1 개구를 사이에 두고, 상기 이송챔버와 결합되는 로드락 챔버; 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 사이에 두고, 상기 이송챔버와 결합되는 공정챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클러스터는, 적어도 일 면에 제 1 공정챔버로의 기판 인입 및 상기 제 1 공정챔버로부터의 기판 인출을 위한 제 1 개구가 형성되며, 기판의 이송을 위한 로봇을 내장하는 제 1 이송챔버몸체와, 상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합되며, 적어도 일 면에 제 2 공정챔버로의 기판 인입 및 상기 공정챔버로부터의 기판 인출을 위한 제 2 개구가 형성되는 제 2 이송챔버몸체를 포함하고, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되며, 상기 제 2 이송챔버몸체의 상기 제 2 개구를 통한 기판 인입 및 인출은 상기 제 1 이송챔버몸체에 내장된 상기 로봇에 의해 수행되는 이송챔버; 상기 이송챔버와 결합되는 로드락 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클러스터의 기판 이동방법은, 기판의 이송을 위한 로봇을 내장하고 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체와, 상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합하며, 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체를 포함하며, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 이송챔버와 결합되는 로드락 챔버에 기판을 안치시키는 단계; 상기 로드락 챔버, 상기 이송챔버 및 상기 이송챔버와 결합되는 공정챔버를 진공펌핑하는 단계; 상기 로봇으로 상기 로드락 챔버에서 상기 이송챔버를 통하여 상기 기판을 상기 공정챔버로 이송하는 단계; 상기 로봇으로 상기 공정챔버에서 상기 기판에 대한 공정을 진행하는 단계; 상기 로봇으로 상기 공정챔버에서 상기 이송챔버를 통하여 상기 기판을 로드락 챔버로 이송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 동일한 부분에 대해서는 도면부호만 달리할 뿐 동일한 명칭을 사용하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 클러스터의 일 실시예를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 클러스터의 내부구성을 기판저장부를 포함하여 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 클러스터는 기본적으로 제1클러스터(200)와, 상기 제1클러스터(200) 하부와 결합되는 제2클러스터(300)로 이루어진다.
상기 제1클러스터(200)는 로봇(220)을 내장하는 제1이송 챔버(210)와, 기판을 중간 적재하며 상기 제1이송 챔버(210)와 결합되는 제1로드락 챔버(240)와, 기 판에 대한 처리공정이 직접 수행되며 상기 제1이송 챔버(210)와 결합되는 복수 개의 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280)를 포함하여 이루어진다.
상기 제2클러스터(300)는 상기 제1이송 챔버(210) 하부에 위치하는 제2이송 챔버(310)와, 기판을 중간 적재하며 상기 제2이송 챔버(310)와 결합되는 제2로드락 챔버(340)와, 기판의 직접 처리가 이루어지며 상기 제2이송 챔버(310)와 결합되는 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1이송 챔버(210)와 상기 제1이송 챔버(210) 하부에 위치하는 제2이송 챔버(310)는 일체형으로 제작되어 하나의 내부공간을 형성하거나, 또는 각자 개구면을 가지는 분리된 상태에서 오링(o-ring)에 의하여 실링(sealing)될 수도 있다.
또한, 상기 제2이송 챔버(310)에는 제1이송 챔버(210)에 내장된 로봇(220)과 별도의 로봇(미도시)이 내장될 수도 있다.
상기 제1, 2로드락 챔버(240, 340)는 기판이 안치될 수 있는 복수 개의 슬롯을 가지고 있으나 그 개수는 한정되지 않음은 물론이며, 상기 제1, 2로드락 챔버(240, 340) 각 양단에는 도어가 형성된다.
상기 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380)의 위치는 제2이송 챔버(310)에 결합된 상태가 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280) 각각의 사이에 위치하는 것이 바람직하나, 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380) 각각이 상기 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280) 각각 사이에서 정확하게 45°각도로 어긋나 있는 경우에 한정되지 않고 지그 재그 형상이면 족하다.
상기 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280)와 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380)의 개수는 도시된 것에 한정되지 않음은 물론이며, 상기 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280)와 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380) 중 각 어느 하나는 예열 챔버로 이루어지는 것을 더욱 포함할 수 있음은 물론이다.
한편, 도면에는 개시되어 있지 않지만 상기 제1, 2이송 챔버(210, 310)와 상기 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280)와 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380)의 각 결합부분은 별도의 슬롯밸브(slot valve)가 설치되어 기판의 이동 중 그 이동경로에 관계되는 챔버 사이에서만 개방되고 기판의 이동경로와 무관한 챔버는 밀폐되도록 하여 서로 차단되는 구성으로 이루어진다.
도 6은 본 발명에 따른 적층 클러스터 구성에 포함되는 로드락챔버(240)의 바람직한 구성을 나타낸 단면도로서, 3개의 슬롯(244, 245, 246)과 기판의 손상을 방지하기 위해 각 슬롯(244, 245, 246)의 상면에 형성된 기판지지용핀(247)과, 측면 일부에 기판이 출입할 수 있는 기판저장부측 도어(242)와 이송챔버측 도어(243)를 포함한다.
또한 상기 제1로드락챔버(240)는 공정순서에 따라 대기압상태와 진공상태가 교대로 형성되므로, 제1로드락챔버(240)의 일부에는 진공펌핑을 위한 배기구(미도시)와 다시 대기압상태를 만들기 위한 가스 공급구(미도시)가 설치된다.
상기 제1로드락챔버(240)에는 3개의 슬롯(244, 245, 246)이 포함되어 있으나, 이에 한하는 것은 아니며 더 많은 슬롯이 포함되어도 무방하다.
본 발명의 실시예를 따른 로드락챔버를 포함하는 클러스터에서, 기판의 이동과정을 살펴보면 다음과 같다. 편의상 제1 로드락챔버(240)에 대해서만 살피키로 한다
먼저 외부의 기판저장부로부터 2장의 기판이 제1 로드락챔버(240)의 제1슬롯(244)과 제2슬롯(245)상에 각각 안치되면, 기판저장부측의 도어(242)가 닫히고, 이송챔버(200) 및 공정챔버(260,270,280)와 같은 상태의 진공을 형성하기 위해 진공펌핑(pumping)이 이루어 진다.
진공펌핑이 끝나면 이송챔버측 도어(243)가 열리고, 로봇암(220)이 공정을 끝낸 기판을 제1 로드락챔버(240)의 비어 있는 제3슬롯(246)에 안치한다.
그리고 로봇암(220)은 제1슬롯(244)에 있는 미처리기판을 공정챔버로 이송하고, 또 다른 공정챔버로부터 공정을 끝낸 기판을 제1 로드락챔버(240)의 비어 있는 제1슬롯(244)에 안치한 후, 제2슬롯(245)에 있는 미처리 기판을 공정챔버중 하나로 이송한다.
이상의 과정을 통해 미처리기판 2개와 공정을 끝낸 기판 2개의 교환이 이루어지면, 공정을 끝낸 기판은 제1 로드락챔버(240)의 제1슬롯(244) 및 제3슬롯(246)에 안치되어 있는 상태가 되고, 다음 단계로 제1 로드락챔버(240) 내부를 대기압상태로 변경하기 위해 이송챔버(200)측 도어(243)를 닫고 N2 , He 등의 가스로 가압(venting)한다. 이때 기판의 냉각을 위해 Ar, N2 등의 냉각가스를 이용하는 별도의 공정을 거치기도 한다.
한편 공정을 마친 상기 기판의 냉각을 보다 촉진하기 위해, 제1슬롯(244) 및 제3슬롯(246)을 제2슬롯(245)에 접촉하지 않는 한도내에서 최대한 근접 이동시켜 고온상태에 있는 기판의 열을 제2슬롯(245)로 전달하는 방법을 사용하기도 한다. 이와 같은 슬롯의 구동을 위해 각 슬롯에는 구동장치가 연결된다. 이러한 구동장치는 구동실린더(248)를 예로 들 수 있으나, 그 이외에도 다양한 종류가 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 로드락챔버의 구조하에서 이상의 과정을 수행한 결과, 가압(venting) 및 냉각시간을 60초, 진공펌핑시간을 40초 정도로 종래보다 다소 길게 하였음에도, 오히려 시간당 생산량(throughput)이 증가하여, 3중막(SiNx, a-Si:H, n+a-Si:H) 증착공정의 경우에는 시간당 약 36매, 단일막(SiNx) 증착의 경우에는 시간당 약 65매에 이르는 결과를 얻을 수 있었다.
상기와 같이 제1클러스터(200)에서 수행되는 작업은, 제2클러스터(300)에서도 동시에 그리고 동일하게 수행되게 되는 바, 결국 제1, 2로드락 챔버(240, 340)에 대한 진공펌핑(pumping) 및 가압(vent)공정, 그리고 기판의 로드락 챔버, 이송 챔버, 공정 챔버 등으로의 이송공정 등을 공통적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.
즉, 2개의 로드락 챔버와 이송 챔버 시스템이 각자 독립적으로 기판에 대한 작업을 수행하되, 상호 중복될 수 있는 공정은 한 번에 동시에 수행하여 전체 공정은 단축된다고 할 수 있다.
상기와 같은 작동구성을 가지는 본 발명에 따른 적층구조의 클러스터는 LCD, 반도체, 그리고 PDP, 유기EL 등을 제조하기 위한 장치에도 적용될 수 있으며, 특히 PECVD 및 건식식각 장비에도 적용이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 한정하여 설명하였으나 본 발명 은 다양하게 변경 또는 수정될 수 있음은 본 발명에 속하는 기술분야의 당업자에 자명하다 할 것이다.
본 발명에 의하면 종래 하나의 클러스터가 설치되어 점유하는 공간에 두 개의 클러스터와 동일한 생산성을 가지는 클러스터를 설치할 수 있는 구조를 제공함으로서 기판의 생산성을 획기적으로 증대시킬 수 있게 해준다.
또한, 본 발명은 대형화되는 기판 사이즈에 맞추어 종래 클러스터에 공정 챔버를 상하로 적절하게 배치하여 이를 처리할 수 있도록 함으로서 별도로 소요될 수 있는 클러스터 장비 제작비용을 줄일 수 있게 해준다.
또한, 본 발명은 두 개의 이송챔버를 적층으로 결합하여 형성되는 하나의 내부공간에서 대형의 기판을 처리할 수 있어, 고비용을 투입하지 않고 대형의 이송챔버를 제작한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 해 줌으로서, 대면적 기판을 제조할 수 있는 클러스터 장치의 설치 및 운송에 있어 보다 편리하다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 3개이상의 슬롯을 가지는 로드락챔버를 제공함으로써, 가압(venting) 및 냉각시간, 진공펌핑시간 등을 충분히 하면서도, 오히려 시간당생산량을 증가시킬 수 있게 된다.

Claims (40)

  1. 이송챔버에 있어서,
    기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체;
    상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합하며, 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체;
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 공간에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 상하로 결합하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 공간에 내장되며, 기판의 이송을 위한 제 2 로봇을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송챔버
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 로봇 및 상기 제 2 로봇의 각각은 상하로 위치하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각은 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 사이에 두고 타챔버와 결합되는 것을 특징으로 하는 이송챔버
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체의 상기 제 1 개구는 상기 제 2 이송챔버몸체의 상기 제 2 개구와 동수인 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송챔버
  9. 이송챔버에 있어서,
    기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체;
    상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합하고, 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체를 포함하며,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 하나의 내부공간에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;
    포함하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 하나의 내부공간에 내장되며, 기판의 이송을 위한 제 2 로봇을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이송챔버
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 로봇 및 상기 제 2 로봇의 각각은 상하로 결합하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각은 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 사이에 두고 타챔버와 결합되는 것을 특징으로 하는 이송챔버
  14. 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체;
    상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합하고, 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체를 포함하며,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합되어 있는 동안에는, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되어 있는 상태로 유지되는 내부 공간에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 상하로 결합하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각은 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 사이에 두고 타챔버와 결합되는 것을 특징으로 하는 이송챔버
  18. 적어도 일 면에 제 1 공정챔버로의 기판 인입 및 상기 제 1 공정챔버로부터의 기판 인출을 위한 제 1 개구가 형성되며, 기판의 이송을 위한 로봇을 내장하는 제 1 이송챔버몸체;
    상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합되며, 적어도 일 면에 제 2 공정챔버로의 기판 인입 및 상기 제 2 공정챔버로부터의 기판 인출을 위한 제 2 개구가 형성되는 제 2 이송챔버몸체를 포함하고,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되며, 상기 제 2 이송챔버몸체의 제 2 개구를 통한 기판 인입 및 인출은 상기 제 1 이송챔버몸체에 내장된 상기 로봇에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 상하로 결합하는 것을 특징으로 하는 이송챔버.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각은 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 사이에 두고 타챔버와 결합되는 것을 특징으로 하는 이송챔버
  22. 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체와 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체의 분리가능한 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 이송챔버;
    상기 제 1 이송챔버몸체 내부에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;
    상기 이송챔버와 결합되는 타챔버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 상하로 결합하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각은 슬롯밸브를 사이에 두고 상기 타챔버와 결합되는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 타챔버는 로드락챔버 및 공정챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각은 상기 슬롯밸브를 사이에 두고 동수의 상기 타챔버와 결합되는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 개구를 사이에 두고, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 로드락 챔버가 결합되는 것을 특징으로 하는 클러스터
  29. 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체와 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체의 분리가능한 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되어 하나의 내부공간을 형성하는 이송챔버;
    상기 제 1 이송챔버몸체의 내부에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;
    상기 제 1 이송챔버몸체와 결합되는 로드락 챔버;
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각과 결합되는 다수의 공정챔버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 상하로 결합하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각은 슬롯밸브를 사이에 두고 상기 다수의 공정챔버와 결합되는 것을 특징으로 하는 클러스터
  33. 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체와 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체가 분리가능하게 결합되어 있는 동안에는, 상기 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되어 있는 상태로 유지되는 이송챔버;
    상기 제 1 이송챔버몸체의 내부에 내장되는 기판의 이송을 위한 로봇;
    상기 제 1 개구를 사이에 두고, 상기 이송챔버와 결합되는 로드락 챔버;
    상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 사이에 두고, 상기 이송챔버와 결합되는 공정챔버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 상하로 결합하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  36. 적어도 일 면에 제 1 공정챔버로의 기판 인입 및 상기 제 1 공정챔버로부터의 기판 인출을 위한 제 1 개구가 형성되며, 기판의 이송을 위한 로봇을 내장하는 제 1 이송챔버몸체와, 상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합되며, 적어도 일 면에 제 2 공정챔버로의 기판 인입 및 상기 공정챔버로부터의 기판 인출을 위한 제 2 개구가 형성되는 제 2 이송챔버몸체를 포함하고, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되며, 상기 제 2 이송챔버몸체의 상기 제 2 개구를 통한 기판 인입 및 인출은 상기 제 1 이송챔버몸체에 내장된 상기 로봇에 의해 수행되는 이송챔버;
    상기 이송챔버와 결합되는 로드락 챔버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 오링에 의해 분리가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 로드락 챔버는 상기 제 1 개구를 사이에 두고, 상기 제 1 이송챔버몸체와 결합되는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체는 상하로 결합하는 것을 특징으로 하는 클러스터.
  40. 기판의 이송을 위한 로봇을 내장하고 기판 이동을 위한 제 1 개구를 가지는 제 1 이송챔버몸체와, 상기 제 1 이송챔버몸체와 분리가능하게 결합하며, 기판 이동을 위한 제 2 개구를 가지는 제 2 이송챔버몸체를 포함하며, 상기 제 1 이송챔버몸체 및 상기 제 2 이송챔버몸체의 결합에 의해, 상기 제 1 이송챔버몸체와 상기 제 2 이송챔버몸체의 각각의 내부가 연통되는 이송챔버와 결합되는 로드락 챔버에 기판을 안치시키는 단계;
    상기 로드락 챔버, 상기 이송챔버 및 상기 이송챔버와 결합되는 공정챔버를 진공펌핑하는 단계;
    상기 로봇으로 상기 로드락 챔버에서 상기 이송챔버를 통하여 상기 기판을 상기 공정챔버로 이송하는 단계;
    상기 로봇으로 상기 공정챔버에서 상기 기판에 대한 공정을 진행하는 단계;
    상기 로봇으로 상기 공정챔버에서 상기 이송챔버를 통하여 상기 기판을 로드락 챔버로 이송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터의 기판 이동방법.
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