KR100948860B1 - 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 - Google Patents

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Abstract

화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버가 개시된다. 본 발명의 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버는, 내부에 기판이 수용되는 복수 개의 단위 챔버가 마련되며, 일측면 및 타측면에 기판을 인입하거나 인출하기 위한 복수 개의 챔버 슬롯이 복수 개의 단위 챔버에 대응되도록 형성되는 챔버 바디; 및 복수 개의 단위 챔버 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디의 강도를 보강하기 위해, 복수 개의 챔버 슬롯이 형성되는 일측면 및 타측면에 각각 결합되는 보강판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 복수 개의 단위 챔버 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디의 강도를 보강하여 챔버 바디의 구조 변형을 최소화하는 한편, 챔버 바디에 형성된 복수 개의 슬롯을 개폐시키는 슬롯 밸브로 전달될 수 있는 굽힘 응력을 차단하여 슬롯 밸브의 하우징의 구조 변형에 의한 누출을 방지할 수 있다.
화학 기상 증착 장치, 로드락 챔버, 보강판, 보강리브

Description

화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버{LOADLOCK CHAMBER FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은, 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 구조적 강도를 보강하여 구조 변형을 최소화하는 화학 기상 증착 장치의 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 유리기판 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 사용되 고 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 공정 중 하나인 화학 기상 증착 공정은 해당 공정의 진행을 위한 최적의 환경이 조성된 해당 프로세스 챔버(process chamber)에서 진행된다. 특히 최근에는 단시간에 많은 기판을 처리할 수 있도록, 일정한 간격으로 배치되는 복수 개의 프로세스 챔버를 구비하는 화학 기상 증착 장치가 널리 사용되고 있다.
이러한 화학 기상 증착 장치는, 화학 기상 증착 공정을 수행하는 복수 개의 프로세스 챔버와, 해당 프로세스 챔버로 기판이 진입되기 전에 기판이 프로세스 챔버로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(loadlock chamber)와, 프로세스 챔버와 로드락 챔버를 연결하며 로드락 챔버 내의 기판을 해당 프로세스 챔버로 이 송하거나 해당 프로세스 챔버 내의 기판을 로드락 챔버로 이송하는 로봇 암이 설치되는 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)를 구비한다.
프로세스 챔버는, 일반적으로 고온 저압의 환경에서 기판에 대한 화학 기상 증착 공정을 수행한다. 이때 대기압 상태에 있는 기판을 직접 고온 저압의 프로세스 챔버로 진입시키는 과정에 어려움이 있기 때문에, 기판을 해당 프로세스 챔버로 이송하기 전에 프로세스 챔버와 동일한 환경을 조성해주어야 하는데, 이러한 역할을 담당하는 것이 로드락 챔버이다. 즉, 로드락 챔버는 외부로부터 기판이 프로세스 챔버로 인입되기 전 또는 프로세스 챔버로부터 기판이 외부로 인출되기 전에 프로세스 챔버의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판을 수용하는 챔버를 제공한다.
최근에는 공정 효율을 높이고 생산성을 향상시키기 위해 복수 개의 단위 챔버를 구비하는 이른바 '멀티 로드락 챔버'가 사용되고 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 멀티 로드락 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 멀티 로드락 챔버(10)는, 3개의 단위 챔버 즉 제1, 제2 및 제3 단위 챔버(11a,12a,13a)가 적층된 구조로서, 로드락 챔버(10)의 상부면을 구성하는 상부벽(15)과, 로드락 챔버(10)의 하부면을 구성하는 하부벽(16)과, 상부벽(15)과 하부벽(16) 사이에서 수직 방향으로 적층되는 제1, 제2 및 제3 챔버 프레임(11,12,13)과, 제1 챔버 프레임(11)과 제2 챔버 프레임(12) 사이에 개재되는 제1 구획벽(17)과, 제2 챔버 프레임(12)과 제3 챔버 프레임(13) 사이에 개재되는 제2 구획벽(18)을 구비한다. 한편, 로드락 챔버(10)의 일측면 및 타측면에는 기판을 인 입하거나 기판을 인출하기 위한 3개의 챔버 슬롯(10a)이 각각 형성된다.
이러한 3단 적층 구조를 갖는 멀티 로드락 챔버(10)는, 단일 챔버를 갖는 로드락 챔버(미도시)에 비해 공정 효율 및 생산성이 향상되는 이점이 있지만, 트랜스퍼 챔버(미도시) 내에 설치되는 로봇 암(미도시)의 효율적인 Z축 스트로크 측면에서 기판이 대형화되더라도 로드락 챔버(10)의 전체 높이가 제한된다. 이에 따라, 기판이 대형화되는 현실에서, 로드락 챔버(10)를 구성하는 상부벽(15), 제1 및 제2 구획벽(17,18), 하부벽(16)은 단위 챔버들 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대해 충분한 강도를 갖는 두께를 확보하기가 곤란한 문제점이 있다.
즉, 3개의 단위 챔버 중 적어도 하나의 단위 챔버가 진공 상태로 유지되는 경우, 로드락 챔버(10)의 수직 방향으로 대기압에 해당되는 압력이 발생하고, 이러한 압력은 상부벽(15), 제1 구획벽(17), 제2 구획벽(18) 및 하부벽(16)에 대한 굽힘 응력으로 작용하여 이들 중 적어도 하나에 상측 방향 또는 하측 방향으로의 처짐을 발생시킨다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 단위 챔버(11a)와 제3 단위 챔버(13a)는 대기압 상태(ATM.)로 유지되고, 제2 단위 챔버(12a)는 진공 상태(VAC.)로 유지되는 경우, 제1 및 제3 단위 챔버(11a,13a)와 제2 단위 챔버(12a) 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 의해 제1 구획벽(17)은 하측 방향으로 처짐이 발생하고 제2 구획벽(18)은 상측 방향으로 처짐이 발생한다. 이러한 처짐 현상은, 제1 및 제2 구획벽(17,18)과 챔버 프레임(11,12,13) 사이의 마찰에 의한 파티클(particle)을 발생시켜 공정에 악 영향을 초래하며, 결과적으로 로드락 챔 버(10)의 구조 변형을 일으켜 정확한 기판의 인입 및 인출을 방해하는 요소가 되며, 더 나아가 로드락 챔버(10)에 결합되는 슬롯 밸브(미도시)까지 굽힘 응력이 전달되어 슬롯 밸브의 하우징을 변형시켜 누출(leak)을 발생시키는 문제점을 야기한다.
본 발명의 목적은, 복수 개의 단위 챔버 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디의 강도를 보강하여 챔버 바디의 구조 변형을 최소화하는 한편, 챔버 바디에 형성된 복수 개의 슬롯을 개폐시키는 슬롯 밸브로 전달될 수 있는 굽힘 응력을 차단하여 슬롯 밸브의 하우징의 구조 변형에 의한 누출을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 기판이 수용되는 복수 개의 단위 챔버가 마련되며, 일측면 및 타측면에 기판을 인입하거나 인출하기 위한 복수 개의 챔버 슬롯이 상기 복수 개의 단위 챔버에 대응되도록 형성되는 챔버 바디; 및 상기 복수 개의 단위 챔버 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 상기 챔버 바디의 강도를 보강하기 위해, 상기 복수 개의 챔버 슬롯이 형성되는 상기 챔버 바디의 일측면 및 타측면 중 적어도 어느 일면에 결합되는 적어도 하나의 보강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버에 의해 달성된다.
본 발명에 있어서, 상기 적어도 하나의 보강판은, 상기 챔버 바디의 일측면 및 타측면에 각각 결합되는 한 쌍의 보강판이며, 상단, 하단, 좌측단 및 우측단이 상기 챔버 바디의 상부면, 하부면, 좌측면 및 우측면에 대해 각각 돌출될 수 있다.
상기 적어도 하나의 보강판에는, 상기 복수 개의 챔버 슬롯에 대응되는 복수 개의 개구가 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 보강판은, 스틸(steel) 재질로 제작되며, 상기 챔버 바디에 다수의 볼트에 의해 결합될 수 있다.
상기 챔버 바디의 상부면 및 하부면에는, 상기 챔버 바디의 강도를 보강하기 위해, 상기 챔버 바디의 폭 방향으로 연장되는 적어도 하나의 보강리브가 각각 마련될 수 있다.
상기 적어도 하나의 보강리브는 복수 개이며, 상기 챔버 바디의 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다.
상기 챔버 바디의 상부면에 마련되는 복수 개의 보강리브와 상기 챔버 바디의 하부면에 마련되는 복수 개의 보강리브는, 상호 상하로 대응되도록 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 보강리브는, 상기 챔버 바디의 상부면 또는 하부면에 접촉하는 측 단부에 플랜지가 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 보강리브는, 스틸(steel) 재질로 제작되며, 상기 챔버 바디에 다수의 볼트에 의해 결합될 수 있다.
상기 챔버 바디는, 상기 챔버 바디의 상부면을 구성하는 상부벽과, 상기 챔 버 바디의 하부면을 구성하는 하부벽과, 상기 복수 개의 단위 챔버가 마련되도록 상기 챔버 바디의 내부를 구획하는 적어도 하나의 구획벽을 더 포함하며, 상기 구획벽 및 하부벽에는, 상기 챔버 바디의 강도를 보강하기 위해 상기 챔버 바디의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나의 보강바아가 마련될 수 있다.
상기 적어도 하나의 보강바아는 복수 개이며, 상기 챔버 바디의 폭 방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다.
상기 보강바아는 상기 구획벽의 상면 및 상기 하부벽의 상면에 마련되며, 상기 보강바아의 상부에는 상기 챔버 바디 내부에 수용되는 기판의 하면을 접촉 지지하는 지지바아가 결합될 수 있다.
상기 지지바아는, 상기 챔버 바디 내부에 수용되는 기판에 긁힘이 발생하지 않도록 상기 지지바아의 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 상기 기판의 하면을 접촉 지지하는 복수 개의 볼(ball)을 포함할 수 있다.
상기 챔버 바디의 좌측면 및 우측면에는, 상기 챔버 바디의 내부를 관찰하기 위한 적어도 하나의 시창이 마련될 수 있다.
상기 로드락 챔버는, 평판디스플레이 제조용 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버일 수 있다.
본 발명은 챔버 바디의 일측면 및 타측면에 각각 결합되는 보강판을 구비함으로써, 복수 개의 단위 챔버 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디의 강도를 보강하여 챔버 바디의 구조 변형을 최소화하는 한편, 챔버 바 디에 형성된 복수 개의 슬롯을 개폐시키는 슬롯 밸브로 전달될 수 있는 굽힘 응력을 차단하여 슬롯 밸브의 하우징의 구조 변형에 의한 누출을 방지할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
참고로, 이하에서 설명할 기판이란, LCD(Liquid Crystal Display) 기판, PDP(Plasma Display Panel) 기판 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판 등을 포함하는 평면디스플레이(Flat Panel Display, FPD)를 가리키나, 설명의 편의를 위해 이들을 구분하지 않고 기판이라 하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드락 챔버가 적용되는 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이며, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 로드락 챔버의 사시도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 로드락 챔버의 개략적인 단면도이며, 도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절취한 로드락 챔버의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 화학 기상 증착 장치는, 평면디스플레이 제조용 화학 기상 증착 장치로서, 화학 기상 증착 공정을 수행하는 복수 개의 프로세스 챔버(200, process chamber)와, 해당 프로세스 챔버(200)로 기판이 진입되기 전에 기판이 프로세스 챔버(200)로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(100, loadlock chamber)와, 프로세스 챔버(200)와 로드락 챔버(100)를 연결하는 트랜스퍼 챔버(300, transfer chamber)를 구비한다. 트랜스퍼 챔버(300)에는 로드락 챔버(100) 내의 기판을 해당 프로세스 챔버(200)로 이송하거나 해당 프로세스 챔버(200) 내의 기판을 로드락 챔버(100)로 이송하는 로봇 암(310)이 마련된다.
프로세스 챔버(200)는, 고온 저압의 환경에서 기판에 대한 화학 기상 증착 공정을 수행한다. 이때 대기압 상태에 있는 기판을 직접 고온 저압의 프로세스 챔버(200)로 진입시키는 과정에 어려움이 있기 때문에, 기판을 해당 프로세스 챔버(200)로 이송하기 전에 프로세스 챔버(200)와 동일한 환경을 조성해주어야 하는데, 이러한 역할을 담당하는 것이 로드락 챔버(100)이다.
구체적으로, 로드락 챔버(100)는 이송 로봇(미도시)에 의해 외부로부터 화학 기상 증착 공정의 대상이 되는 기판이 인입되면, 내부의 환경을 프로세스 챔버(200)와 실질적으로 동일한 온도와 압력으로 조성한다. 이처럼 프로세스 챔버(200)와 실질적으로 동일한 환경이 조성된 로드락 챔버(100) 내의 기판은 트랜스퍼 챔버(300)에 마련되는 로봇 암(310)에 의해 인출되어 해당 프로세스 챔버(200)로 이송된 후 해당 증착 공정이 수행된다. 반대로 프로세스 챔버(200) 내에서 화학 기상 증착 공정이 완료된 기판은 트랜스퍼 챔버(300)에 마련되는 로봇 암(310)에 의해 인출되어 외부와 실질적으로 동일한 온도와 압력을 유지하는 로드락 챔버(100)로 이송된 후 최종적으로 이송 로봇(미도시)에 의해 외부로 인출된다.
이와 같이, 로드락 챔버(100)는 외부로부터 기판이 프로세스 챔버(200)로 인입되기 전 또는 프로세스 챔버(200)로부터 기판이 외부로 인출되기 전에 프로세스 챔버(200)의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판을 수용하는 챔버를 제공한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)는, 내부에 기판이 수용되는 3개의 단위 챔버(111a,112a,113a)가 마련되는 챔버 바디(110)와, 챔버 바디(110)의 강도를 보강하기 위해 챔버 바디(110)의 전측면 및 후측면에 각각 결합되는 2개의 보강판(120,130)과, 챔버 바디(110)의 상부면 및 하부면에 각각 마련되는 복수 개의 보강리브(140,150)를 구비한다.
챔버 바디(110)는, 챔버 바디(110)의 상부면을 구성하는 상부벽(115)과, 챔버 바디(110)의 하부면을 구성하는 하부벽(116)과, 상부벽(115)과 하부벽(116) 사이에서 수직 방향(Z축 방향)으로 적층되는 제1, 제2 및 제3 챔버 프레임(111,112,113)과, 제1 챔버 프레임(111)과 제2 챔버 프레임(112) 사이에 개재되는 제1 구획벽(117)과, 제2 챔버 프레임(112)과 제3 챔버 프레임(113) 사이에 개재되는 제2 구획벽(118)을 구비한다. 이때, 제1 및 제2 구획벽(117,118)은 3개의 단위 챔버(111a,112a,113a)가 마련되도록 챔버 바디(110)의 내부를 구획하는 역할을 담당한다. 챔버 바디(110)의 각각의 구성요소는 알루미늄 재질로 제작되며 다수의 볼트(미도시)에 의해 상호 결합되어 챔버 바디(110)를 형성한다.
이러한 3단 적층 구조에 의해 챔버 바디(110)는 그 내부에 3개의 단위 챔버(111a,112a,113a)가 형성된다. 즉, 챔버 바디(110)는 상부벽(115), 제1 챔버 프 레임(111) 및 제1 구획벽(117)에 의해 한정되는 제1 단위 챔버(111a)와, 제1 구획벽(117), 제2 챔버 프레임(112) 및 제2 구획벽(118)에 의해 한정되는 제2 단위 챔버(112a)와, 제2 구획벽(118), 제3 챔버 프레임(113) 및 하부벽(116)에 의해 한정되는 제3 단위 챔버(113a)를 구비한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)는, 3개의 단위 챔버(111a,112a,113a)가 적층되어 구성됨으로써, 단일 챔버를 갖는 로드락 챔버(100)에 비해 공정 효율 및 생산성이 향상되는 이점이 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 2개 또는 4개 이상의 단위 챔버(미도시)가 적층되어 구성될 수도 있을 것이다.
챔버 바디(110)의 전측면에는 외부로부터 단위 챔버(111a,112a,113a)로 기판을 인입하거나 단위 챔버(111a,112a,113a)로부터 외부로 기판을 인출하기 위한 3개의 챔버 슬롯(111b,112b,113b, chamber slot)이 형성된다. 이때, 3개의 챔버 슬롯(111b,112b,113b)은 각각 제1 단위 챔버(111a), 제2 단위 챔버(112a) 및 제3 단위 챔버(113a)에 대응되도록 형성된다. 한편, 도 4 및 도 5에 도시되지 않았지만 로드락 챔버(100)의 전측에는 3개의 챔버 슬롯(111b,112b,113b)을 선택적으로 개폐시키기 위한 슬롯 밸브(미도시)가 마련되어 기판의 인입 및 인출 시에 해당 챔버 슬롯(111b,112b,113b)을 열고, 기판의 인입 및 인출 동작이 완료되면 해당 챔버 슬롯(111b,112b,113b)을 닫도록 구성된다.
한편, 챔버 바디(110)의 후측면은 트랜스퍼 챔버(300)와 연결되는 부분이며, 이러한 챔버 바디(110)의 후측면에도 프로세스 챔버(200)로부터 단위 챔 버(111a,112a,113a)로 기판을 인입하거나 단위 챔버(111a,112a,113a)로부터 프로세스 챔버(200)로 기판을 인출하기 위한 3개의 챔버 슬롯(111c,112c,113c)이 형성된다. 이때, 3개의 챔버 슬롯(111c,112c,113c)은 각각 제1 단위 챔버(111a), 제2 단위 챔버(112a) 및 제3 단위 챔버(113a)에 대응되도록 형성된다. 한편, 도 4 및 도 5에 도시되지 않았지만 로드락 챔버(100)의 후측에는 슬롯 밸브(미도시)가 마련되는데, 이러한 슬롯 밸브는 로드락 챔버(100)와 트랜스퍼 챔버(300)를 연결하며, 3개의 챔버 슬롯(111c,112c,113c)을 선택적으로 개폐시킨다. 즉, 슬롯 밸브는 기판의 인입 및 인출 시에 해당 챔버 슬롯(111c,112c,113c)을 열고, 기판의 인입 및 인출 동작이 완료되면 해당 챔버 슬롯(111c,112c,113c)을 닫도록 구성된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 챔버 바디(110)의 전측면 및 후측면에는 한 쌍의 보강판(120,130)이 각각 결합되는데, 이는 단위 챔버(111a,112a,113a)들 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디(110)의 강도를 보강하기 위함이다. 본 실시예에서는, 챔버 바디(110)의 전측면 및 후측면에 한 쌍의 보강판(120,130)이 각각 결합되지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 챔버 바디(110)의 전측면 및 후측면 중 어느 일면에만 보강판이 결합되도록 구성할 수 있으며, 어느 일면에 복수 개의 보강판이 중첩 결합되도록 구성할 수 있음은 물론이다.
본 명세서의 '배경기술' 항목에서 설명한 바와 같이, 3개의 단위 챔버(111a,112a,113a) 중 적어도 하나의 단위 챔버가 진공 상태로 유지되는 경우, 챔버 바디(110)의 수직 방향(Z축 방향)으로 대기압에 해당되는 압력이 발생하고, 이 러한 압력은 상부벽(115), 제1 구획벽(117), 제2 구획벽(118) 및 하부벽(116)에 대한 굽힘 응력으로 작용하여 이들 중 적어도 하나에 상측 방향 또는 하측 방향으로의 처짐을 발생시킨다.
예를 들어, 제1 단위 챔버(111a)와 제3 단위 챔버(113a)는 대기압 상태로 유지되고, 제2 단위 챔버(112a)는 진공 상태로 유지되는 경우, 제1 및 제3 단위 챔버(111a,113a)와 제2 단위 챔버(112a) 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 의해 제1 구획벽(117)은 하측 방향으로 처짐이 발생하고 제2 구획벽(118)은 상측 방향으로 처짐이 발생한다. 이러한 처짐 현상은, 제1 및 제2 구획벽(117,118)과 챔버 프레임(111,112,113) 사이의 마찰에 의한 파티클(particle)을 발생시켜 공정에 악 영향을 초래하며, 결과적으로 로드락 챔버(100)의 구조 변형을 일으켜 정확한 기판의 인입 및 인출을 방해하는 요소가 되며, 더 나아가 로드락 챔버(100)에 결합되는 슬롯 밸브(미도시)까지 굽힘 응력이 전달되어 슬롯 밸브의 하우징을 변형시켜 누출(leak)을 발생시키는 문제점을 야기한다.
보강판(120,130)은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 단위 챔버(111a,112a,113a)들 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디(110)의 구조적 강도를 보강하여 챔버 바디(110)의 구조 변형을 최소화하는 한편, 슬롯 밸브로 전달될 수 있는 굽힘 응력을 차단하여 슬롯 밸브의 하우징의 구조 변형에 의한 누출을 방지하는 역할을 담당한다.
이러한 보강판(120,130)은, 도 4에 도시된 바와 같이 상단, 하단, 좌측단 및 우측단이 챔버 바디(110)의 상부면, 하부면, 좌측면 및 우측면에 대해 각각 돌출되 는 크기를 갖는 것이 바람직한데, 이는 보강판(120,130)을 챔버 바디(110)의 전측면(또는 후측면)보다 작거나 실질적으로 동일한 크기로 제작하는 것에 비해 구조 역학상 챔버 바디(110)의 구조적 강도를 더욱 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한, 보강판(120,130)에는 단위 챔버(111a,112a,113a)로 기판의 인입 또는 단위 챔버(111a,112a,113a)로부터 기판의 인출을 방해하지 않도록, 3개의 챔버 슬롯(111b,112b,113b 또는 111c,112c,113c)에 대응되는 3개의 개구(121,122,123 또는 131,132,133)가 형성된다.
한편, 본 실시예의 보강판(120,130)은 기계적 강도를 갖는 스틸(steel) 재질(바람직하게는 기계적 강도와 내식성이 우수한 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질)로 제작되며 다수의 볼트(125,135)에 의해 챔버 바디(110)에 고정 결합되지만, 본 발명에서 챔버 바디(110)와 보강판(120,130)의 결합 방법은 이러한 볼트 결합 방법에 한정되지 아니하며 다양한 결합 방법이 채용될 수 있음은 물론이다. 다만, 보강부재의 결합 방법으로 흔히 사용되는 용접법은 알루미늄 재질의 챔버 바디(110)와 스틸 재질의 보강판(120,130)의 결합 방법으로는 적절하지 않다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 챔버 바디(110)의 상부면 및 하부면에는, 챔버 바디(110)의 폭 방향(X축 방향)으로 연장되는 보강리브(140,150)가 챔버의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 소정의 간격을 두고 3개씩 배치 결합된다. 이때, 챔버 바디(110)의 상부면에 마련되는 3개의 보강리브(140)와 챔버 바디(110)의 하부면에 마련되는 3개의 보강리브(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 상호 대응되도록 배치되는데, 이는 이러한 배치 형태가 구조 역학상 챔버 바디(110)의 강도를 더욱 향상시 킬 수 있기 때문이다. 다만, 본 발명에서 보강리브(140,150)의 개수 및 배치는 이에 한정되지 아니하고 챔버 바디(110)의 형상 및 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
한편, 본 실시예의 보강리브(140,150)는 전술한 보강판(120,130)과 마찬가지로 기계적 강도를 갖는 스틸(steel) 재질(바람직하게는 기계적 강도와 내식성이 우수한 스테인리스 스틸 재질)로 제작되며 다수의 볼트(145,155)에 의해 챔버 바디(110)의 상부면 또는 하부면에 고정 결합된다. 이때, 보강리브(140,150)는 도 5에 도시된 바와 같이 볼트 결합이 용이하도록 챔버 바디(110)의 상부면 또는 하부면에 접촉하는 측 단부에 플랜지가 형성된다.
이러한 보강리브(140,150)는 전술한 보강판(120,130)과 함께 단위 챔버(111a,112a,113a)들 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디(110)의 강도를 한층 더 보강하여 챔버 바디(110)의 구조 변형을 최소화하는 역할을 담당한다.
도 4를 참조하면, 챔버 바디(110)의 좌측면 및 우측면에는, 투명한 재질로 이루어지는 다수의 시창(119, 視唱)이 마련된다. 이러한 시창(119)을 통해 공정 작업자는 로드락 챔버(100)의 내부를 관찰하여 로드락 챔버(100)의 진행 상황을 확인할 수 있게 된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)는, 챔버 바디(110)의 강도를 더욱 보강하기 위해 하부벽(116), 제1 및 제2 구획벽(117, 118)의 상면에 각각 마련되는 긴 막대 형상의 보강바아(160)를 더 구비한다. 즉, 하부 벽(116), 제1 및 제2 구획벽(117, 118)의 상면에는, 챔버 바디(110)의 길이 방향(Y축 방향)으로 연장되는 6개의 보강바아(160)가 각각 마련된다. 이때, 6개의 보강바아(160)는 챔버 바디(110)의 폭 방향(X축 방향)을 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 로봇 암(310, 도 3 참조)의 인입로 및 인출로를 제공하는 역할을 겸하게 된다. 다만, 본 발명에서 보강바아(160)의 개수 및 배치는 이에 한정되지 아니하고 챔버 바디(110)의 형상 및 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
한편, 본 실시예의 보강바아(160)는 전술한 보강판(120,130) 및 보강리브(140,150)와 마찬가지로 기계적 강도를 갖는 스틸(steel) 재질(바람직하게는 기계적 강도와 내식성이 우수한 스테인리스 스틸 재질)로 제작되며 다수의 볼트(미도시)에 의해 챔버 바디(110)에 고정 결합된다.
이러한 보강바아(160)는 전술한 보강판(120,130) 및 보강리브(140,150)와 함께 단위 챔버(111a,112a,113a)들 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디(110)의 강도를 한층 더 보강하여 챔버 바디(110)의 구조 변형을 최소화하는 역할을 담당한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 보강바아(160)의 상부에는 챔버 바디(110) 내부에 수용되는 기판의 하면을 접촉 지지하는 긴 막대 형상의 지지바아(165)가 결합된다. 본 실시예의 지지바아(165)는 알루미늄 재질로 제작되며, 보강바아(160)의 상면에 그 길이 방향으로 형성된 홈(160a, groove)에 슬라이딩 방식으로 착탈 가능하게 결합되며 양단이 보강바아(160)에 고정되는 구조를 갖는다.
한편, 지지바아(165)는, 도 5에 도시된 바와 같이 그 길이 방향을 따라 소정 의 간격을 두고 배치되어 챔버 바디(110) 내부에 수용되는 기판의 하면을 접촉 지지하는 복수 개의 볼(165a, ball)을 구비하는데, 이는 챔버 바디 내부에 수용되는 기판에 긁힘이 발생하지 않도록 하기 위함이다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)는 챔버 바디(110)의 전측면 및 후측면에 각각 결합되는 보강판(120,130)을 구비함으로써, 복수 개의 단위 챔버(111a,112a,113a) 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 챔버 바디(110)의 강도를 보강하여 챔버 바디(110)의 구조 변형을 최소화하는 한편, 챔버 바디(110)에 형성된 복수 개의 챔버 슬롯을 개폐시키는 슬롯 밸브(미도시)로 전달될 수 있는 굽힘 응력을 차단하여 슬롯 밸브의 하우징의 구조 변형에 의한 누출을 방지할 수 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 로드락 챔버(100)는, 챔버 바디에 결합되는 보강리브(140,150)와 보강바아(160)를 구비함으로써, 굽힘 응력에 대한 챔버 바디(110)의 강도를 한층 더 보강할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 종래의 멀티 로드락 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드락 챔버가 적용되는 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 로드락 챔버의 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 로드락 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절취한 로드락 챔버의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 로드락 챔버 110 : 챔버 바디
111a, 112a, 113a : 단위 챔버 111, 112, 113 : 챔버 프레임
115 : 상부벽 116 : 하부벽
117 : 제1 구획벽 118 : 제2 구획벽
120, 130 : 보강판 140, 150 : 보강리브
160 : 보강바아 165 : 지지바아

Claims (15)

  1. 내부에 기판이 수용되는 복수 개의 단위 챔버가 마련되며, 일측면 및 타측면에 기판을 인입하거나 인출하기 위한 복수 개의 챔버 슬롯이 상기 복수 개의 단위 챔버에 대응되도록 형성되는 챔버 바디; 및
    상기 복수 개의 단위 챔버 사이의 압력 차이에 의해 발생하는 굽힘 응력에 대한 상기 챔버 바디의 강도를 보강하기 위해, 상기 복수 개의 챔버 슬롯이 형성되는 상기 챔버 바디의 일측면 및 타측면 중 적어도 어느 일면에 결합되는 적어도 하나의 보강판을 포함하며,
    상기 챔버 바디의 상부면 및 하부면 각각에는, 상기 굽힘 응력에 대한 상기 챔버 바디의 강도를 보강하도록 상기 챔버 바디의 폭 방향으로 연장되는 적어도 하나의 보강리브가 결합되고,
    상기 챔버 바디는, 상기 챔버 바디의 상부면을 구성하는 상부벽과, 상기 챔버 바디의 하부면을 구성하는 하부벽과, 상기 복수 개의 단위 챔버가 마련되도록 상기 챔버 바디의 내부를 구획하는 적어도 하나의 구획벽을 더 포함하며,
    상기 구획벽 및 하부벽 각각에는, 상기 굽힘 응력에 대한 상기 챔버 바디의 강도를 보강하도록 상기 챔버 바디의 길이 방향으로 연장되는 적어도 하나의 보강바아가 결합되고,
    상기 보강바아의 상부에는, 상기 챔버 바디 내부에 수용되는 기판의 하면을 접촉 지지하는 지지바아가 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강판은, 상기 챔버 바디의 일측면 및 타측면에 각각 결합되는 한 쌍의 보강판이며,
    상단, 하단, 좌측단 및 우측단이 상기 챔버 바디의 상부면, 하부면, 좌측면 및 우측면에 대해 각각 돌출되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강판에는
    상기 복수 개의 챔버 슬롯에 대응되는 복수 개의 개구가 형성되는 것을 특징 으로 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강판은,
    스틸(steel) 재질로 제작되며, 상기 챔버 바디에 다수의 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강리브는 복수 개이며,
    상기 챔버 바디의 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 챔버 바디의 상부면에 마련되는 복수 개의 보강리브와 상기 챔버 바디 의 하부면에 마련되는 복수 개의 보강리브는, 상호 상하로 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보강리브는,
    상기 챔버 바디의 상부면 또는 하부면에 접촉되는 측 단부에 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보강리브는,
    스틸(steel) 재질로 제작되며, 상기 챔버 바디에 다수의 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강바아는 복수 개이며,
    상기 챔버 바디의 폭 방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 지지바아는,
    상기 챔버 바디 내부에 수용되는 기판에 긁힘이 발생하지 않도록 상기 지지바아의 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 상기 기판의 하면을 접촉 지지하는 복수 개의 볼(ball)을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 바디의 좌측면 및 우측면에는,
    상기 챔버 바디의 내부를 관찰하기 위한 적어도 하나의 시창이 마련되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 로드락 챔버는,
    평판디스플레이 제조용 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버.
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