KR100858933B1 - 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버 - Google Patents

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Abstract

평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버가 개시된다. 본 발명의 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버는, 하부벽과, 하부벽에 대하여 기립배치되는 한 쌍의 측부벽과, 측부벽의 상단에 배치되는 상부벽을 구비하며, 기판이 수용되는 내부 수용공간을 각각 형성하는 복수의 단위 로드락 챔버; 및 상호 인접하게 배치되는 한 쌍의 단위 로드락 챔버 중 하나의 단위 로드락 챔버의 상부벽과 다른 하나의 단위 로드락 챔버의 하부벽 사이에 마련되어, 한 쌍의 단위 로드락 챔버 중 어느 하나의 단위 로드락 챔버로부터 전달되는 압력의 적어도 일부 압력이 다른 하나의 단위 로드락 챔버로 전달되는 것을 차단하는 압력상쇄부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 로드락 챔버의 전체 높이를 줄일 수 있고 트랜스퍼 모듈에 있는 로봇의 Z축 스트로크를 최소화할 수 있으면서도 로드락 챔버의 상부벽 또는 하부벽의 처짐량을 감소시켜 로드락 챔버에서의 파티클(Particle) 발생을 감소시킬 수 있다.
로드락, 챔버, 압력상쇄부, 버퍼, 진공공간, LCD, 적층, 압력

Description

평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버{Load Lock Chamber for Flat Panel Display Substrate processing System}
도 1은 종래의 일반적인 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 단위 로드락 챔버들의 압력 상태에 따라 구획벽에 처짐이 발생되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버의 개략적 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제2 단위 로드락 챔버의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 단위 로드락 챔버들의 내부 수용공간의 압력 상태에 따라 상호 인접한 단위 로드락 챔버의 상부벽 및 하부벽의 형상 변화를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버
10 : 제1 단위 로드락 챔버 20 : 제2 단위 로드락 챔버
22 : 상부벽 23 : 하부벽
24 : 측부벽 25 : 함몰부
26 : 접면부 27 : 돌출부
41 , 45 : 오링 G : 기판
S : 버퍼 진공공간
본 발명은, 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 평면디스플레이용 기판을 제조할 때 해당 프로세스 챔버로 진입될 기판이 적재되거나 해당 프로세스 챔버로부터 외부로 인출될 기판이 적재되는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버에 관한 것이다.
평면디스플레이는 개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 채용된다.
이러한 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등으로 그 종류가 다양하다.
이들 중에서, 특히 LCD(Liquid Crystal Display)는 2장의 얇은 상하 유리기 판 사이에 고체와 액체의 중간물질인 액정을 주입하고, 상하 유리기판의 전극 전압차로 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생시켜 숫자나 영상을 표시하는 일종의 광스위치 현상을 이용한 소자이다.
LCD는 현재, 전자시계를 비롯하여, 전자계산기, TV, 노트북 PC 등 전자제품에서 자동차, 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
종전만 하더라도 LCD TV는 20인치 내지 30인치 정도의 크기를 가지며, 모니터는 17인치 이하의 크기를 갖는 것이 대부분이었다. 하지만, 근래에 들어서는 40인치 이상의 대형 TV와 20인치 이상의 대형 모니터가 출시되어 판매되고 있으며 이에 대한 선호도가 나날이 높아지고 있는 실정이다.
따라서 LCD를 제조하는 제조사의 경우, 보다 넓은 유리기판을 제작하고자 연구 중에 있으며, 현재에는 가로/세로의 폭이 2미터 내외에 이르는 소위, 8세대라 불리는 유리기판의 양산을 목전에 두고 있다.
이러한 LCD는 증착(Deposition), 사진식각(Photo Lithography), 식각(Etching), 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 등의 공정이 반복적으로 수행되는 TFT 공정, 상하 유리기판을 합착하는 Cell 공정, 그리고 기구물을 완성하는 모듈(Module) 공정을 통해 제품으로 출시된다.
전술한 TFT 공정을 이루는 각각의 공정은 해당 공정의 진행을 위한 최적의 환경이 조성된 해당 프로세스 챔버에서 진행되는데, 특히 최근에는 단시간에 많은 기판을 처리할 수 있도록, 이들의 직접적인 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버 와, 기판을 저장하고 이를 프로세스 챔버로 이송 또는 회송하는 트랜스퍼 모듈을 구비하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템이 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래의 일반적인 평면디스플레이용 기판 처리 시스템에 있어서, 기판(G) 상에 해당 공정을 진행시키기 위해서는 대기압 상에 놓여 있는 기판(G)을 트랜스퍼 모듈(102)을 이용하여 각각의 프로세스 챔버(102) 내로 인입시켜야 하는데, 기판(G)을 각각의 프로세스 챔버(102)로 이송시키기에 앞서, 반송로봇(104)을 이용하여 프로세스 챔버(102)와 실질적으로 동일한 온도와 압력을 유지하는 로드락 챔버(101)에 기판(G)을 인입시킨다. 또한, 프로세스 챔버(102)에서 전술한 공정이 완료된 기판(G)은 외부로 인출되기에 앞서, 외부와 실질적으로 동일한 온도와 압력을 유지하는 로드락 챔버(101)에 기판(G)을 인입시킨다. 즉, 로드락 챔버(101)는, 기판(G)이 프로세스 챔버(102)로 인입되기 전 또는 프로세스 챔버(102)로부터 기판(G)이 외부로 인출되기 전에 기판(G)이 잠시 보관되는 챔버로서, 프로세스 챔버(102)의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일하게 되도록 기압 및 기온이 조절될 수 있다.
도 2는 도 1의 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 개략적 구성을 나타내는 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버(101)는, 기판(G)의 인입 및 인출 통로가 되는 도어(124a, 124b)가 형성되어 있는 복수의 단위 로드락 챔버(110, 120, 130)가 수직 방향으로 적층 형성되되, 인접한 단위 로드락 챔버(110, 120, 130)는 각각의 구획벽(121, 131)으로 구획되는 구성을 가지고 있다. 로드락 챔버(미도시)는 2개의 단위 로드락 챔버를 구비할 수도 있고 4개 이상의 단위 로드락 챔버를 구비할 수도 있지만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 단위 로드락 챔버(110, 120, 130)를 구비한 로드락 챔버(101)를 예를 들어 설명할 것이며, 아래로부터 제1, 제2, 제3 단위 로드락 챔버(110, 120, 130)로 명칭하여 설명하기로 한다.
이러한 종래의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버(101)는, 도 2에 자세히 도시된 바와 같이, 제1 단위 로드락 챔버(110)와 제2 단위 로드락 챔버(120)는 하나의 구획벽(121)에 의해 구획되어 있으며, 제2 단위 로드락 챔버(120)와 제3 단위 로드락 챔버(130) 또한 다른 하나의 구획벽(131)에 의해 구획되어 있다. 이러한 실시 예의 경우, 구획벽(131)이 제1 단위 로드락 챔버(110)의 하부벽과 제2 단위 로드락 챔버(120)의 상부벽의 역할을 겸하게 되어 로드락 챔버(101)의 전체적인 높이를 줄일 수 있다는 큰 장점을 갖지만, 각 단위 로드락 챔버(110, 120, 130)가 다른 압력을 유지하고 있는 경우 구획벽(121, 131)이 일측으로 처지는 등의 역효과를 가져올 수 있는 문제점이 있다.
이에 대하여 보다 상세히 설명하면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 구획벽(121)을 사이에 두고 하나의 제2 단위 로드락 챔버(120)는 대기압 상태(ATM.)로 유지되고, 제1 단위 로드락 챔버(110)는 진공 상태(VAC.)로 유지되는 경우, 대기압 상태의 제2 단위 로드락 챔버(120)에서 진공 상태의 제1 단위 로드락 챔버(110) 방향으로 대기압에 해당되는 압력 즉 분포하중(P11)이 발생되고, 이 힘(P11)에 의해 구획벽(121)은 제1 단위 로드락 챔버(110) 방향으로 처지게 된다.
반대로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 단위 로드락 챔버(110)는 대기압 상 태로 유지되고, 도 3a에 도시된 분포하중(P11)과 반대 방향의 분포하중(P12)이 동일한 구획벽(121)에 작용하여 구획벽(121)은 반대 방향으로 처지게 된다. 이러한 과정이 반복적으로 진행되면 구획벽(121)에는 반복적인 피로하중이 가해지는 결과가 되어 결국에는 심각한 처짐 현상이 발생되며, 구획벽(121)과 측부벽(114, 124) 간의 메탈(Metal) 접촉으로 인해 파티클(Particle)이 발생되어 공정에 악영향을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 로드락 챔버의 전체 높이를 줄일 수 있고 트랜스퍼 모듈에 있는 로봇의 Z축 스트로크를 최소화할 수 있으면서도 로드락 챔버의 상부벽 또는 하부벽의 처짐량을 감소시켜 로드락 챔버에서의 파티클(Particle) 발생을 감소시킬 수 있는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 하부벽과, 상기 하부벽에 대하여 기립배치되는 한 쌍의 측부벽과, 상기 측부벽의 상단에 배치되는 상부벽을 구비하며, 기판이 수용되는 내부 수용공간을 각각 형성하는 복수의 단위 로드락 챔버; 및 상호 인접하게 배치되는 한 쌍의 상기 단위 로드락 챔버 중 하나의 단위 로드락 챔버의 상부벽과 다른 하나의 단위 로드락 챔버의 하부벽 사이에 마련되어, 한 쌍의 상기 단위 로드락 챔버 중 어느 하나의 단위 로드락 챔버로부터 전달되는 압력의 적어도 일부 압력이 다른 하나의 단위 로드락 챔버로 전달되는 것을 차단하는 압력상쇄부를 포 함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 압력상쇄부는, 상호 인접하는 상기 한 쌍의 단위 로드락 챔버의 상호 인접하는 상부벽 및 하부벽 사이에 마련되는 진공 상태의 버퍼 진공공간인 것이 바람직하다.
상기 버퍼 진공공간은, 상호 인접하는 상기 한 쌍의 단위 로드락 챔버의, 외부와 차폐되도록 상호 인접하게 결합되는 상부벽 및 하부벽 중 적어도 어느 하나에 표면으로부터 함몰 형성되는 함몰부에 의해 마련될 수 있다.
상기 함몰부는 상호 인접하는 상기 한 쌍의 단위 로드락 챔버의 상호 인접하는 상부벽 및 하부벽의 중앙 영역에 각각 마련되는 것이 바람직하다.
상기 버퍼 진공공간의 길이는, 상기 내부 수용공간의 길이의 절반보다 크고 상기 내부 수용공간의 길이보다 작은 것이 바람직하다.
상기 버퍼 진공공간은, 상호 인접하는 한 쌍의 단위 로드락 챔버 중 어느 하나의 상기 단위 로드락 챔버의 내부 수용공간이 대기압 상태에 있을 경우 상기 어느 하나의 단위 로드락 챔버의 상부벽 또는 하부벽의 최대 처짐량보다 깊이가 더 깊도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 단위 로드락 챔버의 상기 상부벽 및 상기 하부벽에는 상기 내부 수용공간 방향으로 돌출 형성된 돌출부가 마련되며, 상기 돌출부의 외면과 상기 측부벽의 내측면 사이에는 이격 공간이 형성될 수 있다.
상호 인접하는 상기 한 쌍의 단위 로드락 챔버의 상호 인접하는 상기 상부벽 및 상기 하부벽 사이에는 상기 버퍼 진공공간으로 외부의 공기가 침투되는 것을 저지하기 위해 오링(O-ring)이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 단위 로드락 챔버의 상기 측부벽과, 상기 상부벽 및 상기 하부벽 사이에는 외부의 공기가 침투되는 것을 저지하기 위해 오링(O-ring)이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 단위 로드락 챔버는 상호 인접한 상기 단위 로드락 챔버 간에 스크루(Screw) 결합될 수 있다.
상기 기판은 LCD(Liquid Crystal Display)용 기판일 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 평면디스플레이용 기판 처리 시스템은, 기판(G)의 저장 및 운송을 담당하는 트랜스퍼 모듈(3, Transfer Module)과, 트랜스퍼 모듈(3)에 일단이 결합되는 로드락 챔버(1, Load Lock Chamber)와, 기판(G)의 직접적인 처리 공정이 수행되며 트랜스퍼 모듈(3)이 결합되는 복수 개의 프로세스 챔버(2, Process Chamer)를 구비 한다.
여기서, 기판(G)이라 함은 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 처리 대상물이 될 수 있는 것들을 총칭하는 것으로 사용하기로 하는데, 예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes)를 제조하기 위해 사용되는 유리기판이 될 수 있다. 다만, 이하에서는 LCD용 기판(G)을 예를 들어 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버의 개략적 구성을 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 제2 단위 로드락 챔버의 구성을 설명하기 위한 단면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 단위 로드락 챔버들의 내부 수용공간의 압력 상태에 따라 상호 인접한 단위 로드락 챔버의 상부벽 및 하부벽의 형상 변화를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버(1)는, 직육면체 형상의 단위 로드락 챔버 3개(10, 20, 30)가 수직 방향으로 적층되어 형성된다. 이러한 적층 구조에 의해, 로드락 챔버(1)의 전체 높이(H)를 줄일 수 있으며, 트랜스퍼 모듈(3)에 있는 로봇(미도시)의 Z축 높이 방향 스트로크를 최소화할 수 있다. 단, 본 실시 예에서는 3개의 단위 로드락 챔버(10, 20, 30)가 적층되어 로드락 챔버(1)를 형성하고 있지만, 필요에 따라서는 2개, 또는 4개 이상의 단위 로드락 챔버(미도시)가 적층되어 로드락 챔버(미도시)를 형성할 수도 있을 것이다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 가장 밑에 놓인 단위 로드락 챔버를 제1 단 위 로드락 챔버(10)로, 가운데 적층된 단위 로드락 챔버를 제2 단위 로드락 챔버(20)로, 가장 위에 적층되는 단위 로드락 챔버를 제3 단위 로드락 챔버(30)로 명칭하여 설명하기로 하되, 기본적 구성이 실질적으로 동일하므로 제2 단위 로드락 챔버(20)를 예를 들어 설명하기로 한다.
단위 로드락 챔버들(10, 20, 30) 중 제2 단위 로드락 챔버(20)를 대표하여 설명하면, 도 5 및 도 6에 자세히 도시된 바와 같이, 제2 단위 로드락 챔버(20)는 기판(G)이 수용되는 내부 수용공간(21)을 형성할 수 있도록 상부벽(22), 하부벽(23) 및 측부벽(24)으로 둘러싸여 있고, 내부 수용공간(21)의 기압 및 온도를 조절할 수 있도록 기압조절부(미도시) 및 기온조절부(미도시)를 구비할 수 있다. 여기서, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 측부벽(24)에는, 기판(G)을 외부로부터 내부 수용공간(21)으로 인입하는 인입부(24a)와, 기판(G)을 내부 수용공간(21)으로부터 프로세스 챔버(201, 도 4 참조) 방향으로 인출하는 인출부(24b)가 마련되어 있다.
먼저, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 상부벽(22) 및 하부벽(23)은, 도 5 및 도 6에 자세히 도시된 바와 같이, 적층 시 인접한 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12) 및 제3 단위 로드락 챔버(30)의 하부벽(33)에 상호 대응되는 형상과 구조를 갖는 부분으로서, 각각 중앙 영역에 깊이 방향으로 함몰 형성된 함몰부(25)와, 함몰부(25)를 제외한 부분으로서 상호 인접한 단위 로드락 챔버(10, 30)와 접면하는 접면부(26)와, 내부 수용공간(21) 방향으로 돌출된 돌출부(27)를 구비한다.
함몰부(25)는, 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)과, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 상부벽(22) 및 하부벽(23)과, 제3 단위 로드락 챔버(30)의 하부벽(33) 의 중앙 영역에 함몰 형성되어, 내부 수용 공간(11, 21, 도 7 참조)의 압력 차이에 의해 어느 하나의 단위 로드락 챔버(20, 도 7 참조)로부터 전달되는 압력의 적어도 일부 압력이 다른 하나의 로드락 챔버(10, 도 7 참조)로 전달되는 것을 차단하는 본 실시 예의 압력상쇄부인 진공 상태의 버퍼 진공공간(S)을 형성한다. 한편, 함몰부(25)를 제외한 상부벽(22) 및 하부벽(23)의 다른 면 즉 접면부(26)는 인접한 접면부(26)와 상호 접면하여 버퍼 진공공간(S)이 외부와 차폐될 수 있도록 한다.
이를 위해, 단위 로드락 챔버(10, 20, 30)의 접면부(26) 사이사이에는 오링(41, O-ring)이 결합된다, 이러한 구성에 의해, 단위 로드락 챔버(10, 20, 30)의 적층 시 발생될 수 있는 접면부(26)와 접면부(26)의 미세한 공간으로 외부의 공기가 스며들더라도 접면부(26)의 둘레 방향으로 개재되는 오링(41)에 의해 버퍼 진공공간(S)으로 외부의 공기가 스며드는 것을 차단할 수 있다.
본 실시 예의 압력상쇄부인 버퍼 진공공간(S)은, 진공 상태가 유지되는 공간으로서, 버퍼 진공공간(S)을 사이에 두고 위치하는 단위 로드락 챔버들(10, 20, 30)의 압력 상태가 다를 경우 고압의 단위 로드락 챔버에서 저압의 단위 로드락 챔버로 가해지는 압력 즉 분포하중(P1, 도 7 참조)을 버퍼링(완충)하는 역할을 하는 부분이다.
이에 대해서 도 6 및 7을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 제1 단위 로드락 챔버(10)가 진공 상태(VAC.)이고, 제2 단위 로드락 챔버(20)가 대기압 상태(ATM.)인 경우, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 하부벽(23)은 대기압을 받아 외측으로 확장되는 압력(P1)을 받게 된다. 이때 하부벽(23)의 전면에 실질적으로 동일한 분포하 중(P1)이 작용하게 되는데, 함몰부(25)가 형성된 하부벽(23)의 일 구간(L3)의 두께(T2, 도 6 참조)가, 접면부(26)가 형성된 하부벽(23)의 다른 구간의 두께(T1, 도 6 참조)에 비해 더 얇아 동일한 분포하중(P1)에 대해 더 처지게 된다. 그런데 함몰부(25)가 형성된 폭 길이(L3)는 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)에 비해 짧기 때문에 전체적인 처짐량(H1)은 작을 뿐만 아니라, 처지는 정도 또한 버퍼 진공공간(S)의 수직 길이(H2) 내로 한정되도록 구성할 수 있기 때문에 제2 단위 로드락 챔버(20)의 하부벽(23)의 처짐이 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)에 거의 영향을 주지 않을 수 있다.
여기서, 버퍼 진공공간(S)을 형성하는 함몰부(25)의 폭 길이(L3)는 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)의 2분의 1 이상이 되도록 하되 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)에 거의 근접할 만큼 과도하게 길어지지 않도록 한다. 이는, 버퍼 진공공간(S)을 형성하는 함몰부(25)의 폭 길이(L3)가 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)의 2분의 1보다 작은 경우 즉, 버퍼 진공공간(S)의 폭 길이(L3)가 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)의 2분의 1보다 작은 경우, 함몰부(25)를 제외한 접면부(26)에 작용하는 분포하중(P2)의 총합이 커질 수밖에 없고 따라서 이러한 경우 접면부(26)의 처짐량도 커질 수 있는데, 이로 인해 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)과, 측부벽(14) 간에 메탈 접촉이 발생하여 파티클(Particle)이 발생될 수 있기 때문이다.
반면에, 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)에 대한 함몰부(25)의 폭 길이(L3)의 비율이 2분의 1을 넘어서 거의 1에 해당할 만큼 과도하게 커지는 경우, 즉 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)에 대한 버퍼 진공공간(S)의 폭 길이(L3)의 비율이 2분의 1을 넘어서 거의 1에 해당할 만큼 과도하게 커지는 경우, 함몰부(25)가 형성된 구간의 처짐량(H1)은 함몰부(25)의 폭 길이(L3)에 비례하여 커지기 때문에 맞은 편에 형성된 제1 단위 로드락 챔버(10)의 함몰부(25)를 가압할 수도 있고, 이로 인해 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)에도 처짐이 발생될 수 있으므로, 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)에 대한 함몰부(25)의 폭 길이(L3)의 비율은 2분의 1 정도를 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 함몰부(25)가 형성되지 않은 구간, 즉 접면부(26)에도 함몰부(25)에 작용하는 분포하중(P1)이 실질적으로 동일하게 작용하지만, 이 분포하중(P1)은, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 하부벽(23)의 전면에 작용하는 분포하중(P1) 중에서 버퍼 진공공간(S)을 형성하는 함몰부(25)에 작용하는 분포하중(P1)이 버퍼 진공공간(S)에 의해 상쇄되고 그 나머지 일부만 작용하는 하중이므로 실질적으로 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)에 가해지는 분포하중(P2)도 작게 되어 제2 단위 로드락 챔버(20)의 하부벽(23)의 접면부(26)나 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)에는 거의 처짐이 발생되지 않을 수 있다. 또한 이 구간의 두께(T1, 도 6 참조)는 함몰부(25)가 형성된 구간의 두께(T2)보다 더 두껍기 때문에 이 구간에 작용하는 분포하중(P1)을 충분히 지탱하여 거의 처짐이 발생되지 않을 수 있다.
따라서 제2 단위 로드락 챔버(20)의 하부벽(23)이 대기압에 의해 압력(P1)을 받아 처지게 되더라도 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)에 거의 영향을 주지 않을 뿐만 아니라 영향을 준다 하더라도 미세한 처짐이 발생할 정도이어서, 종래의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버(101, 도 1 내지 도 3 참조)에서 발생되던 메탈 접촉을 방지할 수 있고, 이로 인해 파티클(Particle)을 감소시킬 수 있다.
한편, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 상부벽(22) 및 하부벽(23)에는, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)을 진공으로 만들기 위한 위한 펌핑량을 줄일 수 있도록, 즉 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)의 체적을 줄일 수 있도록 내부 수용공간(21)을 향한 방향으로 돌출 형성된 돌출부(27)가 각각 마련되어 있다.
또한 이러한 돌출부(27)는, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 상부벽(22) 및 하부벽(23)에 함몰부(25)가 형성됨에 따라 상부벽(22) 및 하부벽(23)의 일 구간의 두께가 얇아져서 강도가 약해질 수 있는 것을 방지하는 역할을 담당한다.
여기서, 상부벽(22) 및 하부벽(23)에 형성되는 돌출부(27)의 폭 길이(L2, 도 5 참조)는 상부벽(22) 및 하부벽(23)이 결합되는 측부벽(24) 사이의 거리 즉 내부 수용공간(21)의 폭 길이(L1)보다 약간 작게 형성된다. 즉, 돌출부(27)의 측면과 측부벽(24)의 내측면 사이에는 이격 공간(G)이 형성되어 있다. 이에 따라, 가령 제2 단위 로드락 챔버(20)의 하부벽(23)에 대기압에 해당하는 분포하중(P1)이 작용하고, 이 분포하중(P1)에 의해 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)이 내측으로 처지는 경우가 발생하더라도 돌출부(27)의 측면과 측부벽(24)의 내측면 사이에 형성된 이격 공간(G)에 의해 돌출부(27)의 측면과 측부벽(24)의 내측면이 상호간 접촉되는 것을 저지할 수 있으며, 이로 인해 종래에 발생하던 메탈 접촉에 의한 파티 클(Particle) 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부벽(22) 및 하부벽(23)과, 그 사이에 결합되는 측부벽(24) 사이에는 오링(45, O-ring)이 마련되어 있다. 이는 상부벽(22) 및 하부벽(23)과, 측부벽(24) 사이를 완전히 밀봉하여 그 사이로 외부의 공기 또는 이물질 등이 침투하는 것을 방지하기 위함이다.
그리고, 기압조절부(미도시) 및 기온조절부(미도시)는, 기판(G)이 프로세스 챔버(2, 도 4 참조)로 옮겨지기 전 또는 해당 공정이 완료되어 외부로 옮겨지기 전에, 기판(G)을 소정 시간동안 수용하고 있는 내부 수용공간(21)의 기온 및 기압을 적절히 조절함으로써 기판(G)이 급격한 환경 변화에 노출되지 않도록 하는 역할을 한다.
다시 말해, 프로세스 챔버(2, 도 4 참조)로 인출될 기판(G)을 수용하고 있는 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)은 기압조절부 및 기온조절부에 의해 진공 및 고온 상태로 유지되고, 해당 공정이 완료되어 외부로 인출될 기판(G)을 수용하고 있는 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)은 기압조절부 및 기온조절부에 의해 대기압 및 상온으로 유지된다.
이하에서는, 이러한 구성을 갖는 로드락 챔버(1)의 작동 방법에 대해 설명하되 설명의 편의를 위해 제2 단위 로드락 챔버(20)를 예를 들어 설명하기로 한다.
먼저, 기판(G)이 외부로부터 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)으로 인입되는 경우, 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버(1)에 인접하게 설치된 로봇아암(미도시)은 외부의 기판(G)을 파지하고 제2 단위 로드락 챔 버(20)의 측부벽(24)에 마련된 인입부(24a)를 통해 기판(G)을 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)으로 로딩(loading)시킨다.
이후, 인입부(24a)가 닫히고, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)은 기온조절부 및 기압조절부에 의해 프로세스 챔버(2, 도 4 참조)와 실질적으로 동일한 기온과 압력 즉, 고온 및 진공 상태로 유지된다. 제2 단위 로드락 챔버(20)에서 이러한 공정을 하는 이유는, 프로세스 챔버(2)에 제공되는 기판(G)이 급격한 온도 및 압력 변화로 인해 물성 등이 변하는 것을 방지하기 위해서이다.
반면에, 프로세스 챔버(2)로부터 해당 공정을 마친 기판(G)이 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)으로 인입되는 경우, 트랜스퍼 모듈(3, 도 4 참조)에 위치하는 로봇(미도시)은 해당 공정을 마친 기판(G)을 파지하여 제2 단위 로드락 챔버(20)의 측부벽(24)에 마련된 인출부(24b)를 통해 기판(G)을 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)으로 로딩시킨다.
이후, 인출부(24b)가 닫히고, 제2 단위 로드락 챔버(20)의 내부 수용공간(21)은 기온조절부 및 기압조절부에 의해 외부 조건과 실질적으로 동일한 기온과 압력 즉 상온 및 대기압 상태를 유지한다. 이러한 공정을 거침으로써 기판(G)은 외부로 배출될 시 급격한 환경 변화에 노출되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 이러한 공정들이 진행되는 동안에, 인접한 단위 로드락 챔버(10, 20, 도 7 참조) 사이의 압력이 동일하지 않은 경우 높은 압력을 유지하는 제2 단위 로드락 챔버(20)에서 낮은 압력을 유지하는 제1 단위 로드락 챔버(10) 방향으로 압력(P1)이 가해진다. 가령, 제2 단위 로드락챔버(20)의 내부 수용공간(21)이 대기압 상태이고, 제1 단위 로드락 챔버(10)의 내부 수용공간(11)이 진공 상태인 경우, 제2 단위 로드락 챔버(20)에서 제1 단위 로드락 챔버(10) 방향으로 압력(P1)이 작용하게 된다.
하지만 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)과 제2 단위 로드락 챔버(20)의 하부벽(23) 사이에 마련되는 본 실시 예의 압력상쇄부인 진공 상태의 버퍼 진공공간(S)에 의해 제2 단위 로드락 챔버(20)의 하부벽(23)의 처짐을 그 공간(S) 내로 한정할 수 있고, 이로 인해 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)이 처지는 것을 방지할 수 있다. 이때 제2 단위 로드락 챔버(20)의 함몰부(25)를 제외한 영역 즉 접면부(26) 구간에 대기압에 의한 분포하중(P1)이 작용하게 되는데 이러한 분포하중(P1)은 제1 단위 로드락 챔버(10)의 상부벽(12)의 접면부(26)에 의해 지지되어 제1 단위 로드락 챔버(10)의 접면부(26)와 제2 단위 로드락 챔버(20)의 접면부(26)는 거의 평형 상태를 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 로드락 챔버의 전체 높이를 줄일 수 있고 트랜스퍼 모듈에 있는 로봇의 Z축 스트로크를 최소화할 수 있으면서도, 각 단위 로드락 챔버의 압력 상태가 달라 하나의 단위 로드락 챔버에서 인접한 단위 로드락 챔버로 압력이 가해지는 경우에 그 사이에 형성된 버퍼 진공공간에 의해 압력을 상쇄할 수 있음으로써 단위 로드락 챔버의 상부벽 또는 하부벽이 처지는 것을 방지할 수 있고 이로 인하여 메탈 접촉의 발생을 현저히 감소시켜 로드락 챔버의 파티클(Particle)을 감소시킬 수 있다.
전술한 실시 예에서는, 압력상쇄부가 상호 인접하는 단위 로드락 챔버의 상 부벽 및 하부벽 중 적어도 어느 하나에 마련되는 함몰부에 의해 형성되는 버퍼 진공공간인 것에 대하여 상술하였으나, 하나의 단위 로드락 챔버에서 인접한 단위 로드락 챔버로 압력이 가해지는 경우에 그 압력의 적어도 일부분을 상쇄할 수 있는 것이라면 달리 구성할 수도 있을 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 로드락 챔버의 전체 높이를 줄일 수 있고 트랜스퍼 모듈에 있는 로봇의 Z축 스트로크를 최소화할 수 있으면서도 로드락 챔버의 상부벽 또는 하부벽의 처짐량을 감소시켜 로드락 챔버에서의 파티클(Particle) 발생을 감소시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 하부벽과, 상기 하부벽에 대하여 기립배치되는 한 쌍의 측부벽과, 상기 측부벽의 상단에 배치되는 상부벽을 구비하며, 기판이 수용되는 내부 수용공간을 각각 형성하는 복수의 단위 로드락 챔버; 및
    상호 인접하게 배치되는 한 쌍의 상기 단위 로드락 챔버 중 하나의 단위 로드락 챔버의 상부벽과 다른 하나의 단위 로드락 챔버의 하부벽 사이에 마련되어, 한 쌍의 상기 단위 로드락 챔버 중 어느 하나의 단위 로드락 챔버로부터 전달되는 압력의 적어도 일부 압력이 다른 하나의 단위 로드락 챔버로 전달되는 것을 차단하는 압력상쇄부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력상쇄부는, 상호 인접하는 상기 한 쌍의 단위 로드락 챔버의 상호 인접하는 상부벽 및 하부벽 사이에 마련되는 진공 상태의 버퍼 진공공간인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버퍼 진공공간은, 상호 인접하는 상기 한 쌍의 단위 로드락 챔버의, 외부와 차폐되도록 상호 인접하게 결합되는 상부벽 및 하부벽 중 적어도 어느 하나에 표면으로부터 함몰 형성되는 함몰부에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 함몰부는 상호 인접하는 상기 한 쌍의 단위 로드락 챔버의 상호 인접하는 상부벽 및 하부벽의 중앙 영역에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 버퍼 진공공간의 길이는, 상기 내부 수용공간의 길이의 절반보다 크고 상기 내부 수용공간의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 버퍼 진공공간은, 상호 인접하는 한 쌍의 단위 로드락 챔버 중 어느 하나의 상기 단위 로드락 챔버의 내부 수용공간이 대기압 상태에 있을 경우 상기 어느 하나의 단위 로드락 챔버의 상부벽 또는 하부벽의 최대 처짐량보다 깊이가 더 깊도록 형성되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단위 로드락 챔버의 상기 상부벽 및 상기 하부벽에는 상기 내부 수용공간 방향으로 돌출 형성된 돌출부가 마련되며,
    상기 돌출부의 외면과 상기 측부벽의 내측면 사이에는 이격 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  8. 제2항에 있어서,
    상호 인접하는 상기 한 쌍의 단위 로드락 챔버의 상호 인접하는 상기 상부벽 및 상기 하부벽 사이에는 상기 버퍼 진공공간으로 외부의 공기가 침투되는 것을 저지하기 위해 오링(O-ring)이 설치되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단위 로드락 챔버의 상기 측부벽과, 상기 상부벽 및 상기 하부벽 사이에는 외부의 공기가 침투되는 것을 저지하기 위해 오링(O-ring)이 설치되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 로드락 챔버는 상호 인접한 상기 단위 로드락 챔버 간에 스크루(Screw) 결합되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 LCD(Liquid Crystal Display)용 기판인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 기판 처리 시스템의 로드락 챔버.
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