KR100986724B1 - 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

화학 기상 증착 장치가 개시된다. 본 발명의 화학 기상 증착 장치는, 기판에 대한 실질적인 화학 기상 증착 공정이 수행되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER)와, 프로세스 모듈 챔버로 기판이 진입되기 전에 기판이 프로세스 모듈 챔버로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)를 연결하며, 기판을 로드락 챔버와 프로세스 모듈 챔버로 이송시키는 기판 핸들링 로봇이 내부에 마련되어 있는 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER); 및 트랜스퍼 모듈 챔버의 상단부에 마련되어 작업자의 출입을 위한 해치(hatch)를 개폐하며, 해치에 결합 및 결합해제되는 해치 결합판과, 해치 결합판에 마련되어 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부 진공을 선택적으로 해제하는 진공 해제부를 구비한 적어도 하나의 메인트 도어 유닛(maintenance door unit)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래와 같이 거대 구조물인 상부개폐판 전체를 개폐하지 않더라도 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부로 작업자의 출입이 용이해질 수 있고, 특히 간단하고 단순한 구조 및 방법으로 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부 진공을 해제할 수 있어 안전사고 발생 및 주변 구조물 손상 등의 문제를 해소할 수 있다.

Description

화학 기상 증착 장치{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은, 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종래와 같이 거대 구조물인 상부개폐판 전체를 개폐하지 않더라도 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부로 작업자의 출입이 용이해질 수 있고, 특히 간단하고 단순한 구조 및 방법으로 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부 진공을 해제할 수 있어 안전사고 발생 및 주변 구조물 손상 등의 문제를 해소할 수 있는 화학 기상 증착 장치에 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 전자제품 에서 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 유리 기판의 양산이 일부 제조사에서 진행되고 있거나 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 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER)에서 진행된다. 특히 최근에는 단시간에 많은 기판을 처리할 수 있도록, 일정한 간격으로 배치되는 복수개의 프로세스 모듈 챔버를 구비하는 화학 기상 증착 장치(CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS)가 널리 사용되고 있다.
이러한 화학 기상 증착 장치는, 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER)와, 트랜스퍼 모듈 챔버의 일측에 결합되는 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)와, 트랜스퍼 모듈 챔버의 나머지 타측에 결합되는 다수의 프로세스 모듈 챔버를 구비한다.
이에, 로드락 챔버 내로 작업 대상의 기판이 유입되면, 트랜스퍼 모듈 챔버 내에 마련된 기판 핸들링 로봇이 기판을 트랜스퍼 모듈 챔버로 옮긴 후, 다수의 프로세스 모듈 챔버 중에서 어느 한 프로세스 모듈 챔버로 전달함으로써 해당 프로세스 모듈 챔버 내에서 기판에 대한 증착 공정이 이루어지게 되며, 작업이 완료되면 전술한 역순으로 기판이 취출된다.
한편, 트랜스퍼 모듈 챔버에는 로드락 챔버의 기판을 프로세스 모듈 챔버로 이송하거나, 소정의 공정이 완료된 기판을 프로세스 모듈 챔버로부터 로드락 챔버로 이송하는 기판 핸들링 로봇이 장착되어 있다. 이러한 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부는 진공 상태를 유지하여야 하지만, 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부에 유지 보수 등이 요구되는 경우에는 진공 상태를 해제하고 작업자가 내부로 들어가 작업을 실시하게 된다.
그런데, 종래의 트랜스퍼 모듈 챔버에 있어서는, 트랜스퍼 모듈 챔버 내부에 유지 보수가 요구되는 경우 트랜스퍼 모듈 챔버의 상부벽을 이루는 상부개폐판 전체를 크레인을 이용하여 결합 해제하거나, 상부개폐판에 작업자가 이동할 수 있는 메인트 도어를 마련하여 작업자가 트랜스퍼 모듈 챔버 내부로 출입하였으나, 상부개폐판 전체를 들어올리는 경우 상부개폐판이 수백 킬로그램의 무게가 나가기 때문에 별도의 크레인을 이용하여 들어올려야 하며 또한 상부개폐판 전체와 트랜스퍼 모듈 챔버의 몸체를 결합 해제해야 하는 번거로움이 있으며, 메인트 도어를 통해 내부로 이동하는 경우 메인트 도어를 개방하기 전 챔버 내부를 진공 상태에서 대기압 상태로 변환시켜줘야 하는데 이러한 변환이 제대로 이루어지지 않고서 메인트 도어를 개방하는 경우 챔버의 외부가 대기압이고 챔버의 내부가 진공 상태이므로, 개방 시 압력 차이로 인해 작업자가 다치거나 주변에 마련된 장치가 파손되는 등의 안전사고의 우려가 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 종래와 같이 거대 구조물인 상부개폐판 전체를 개폐하지 않더라도 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부로 작업자의 출입이 용이해질 수 있고, 특히 간단하고 단순한 구조 및 방법으로 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부 진공을 해제할 수 있어 안전사고 발생 및 주변 구조물 손상 등의 문제를 해소할 수 있는 화학 기상 증착 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 대한 실질적인 화학 기상 증착 공정이 수행되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER)와, 상기 프로세스 모듈 챔버로 상기 기판이 진입되기 전에 상기 기판이 상기 프로세스 모듈 챔버로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)를 연결하며, 상기 기판을 상기 로드락 챔버와 상기 프로세스 모듈 챔버로 이송시키는 기판 핸들링 로봇이 내부에 마련되어 있는 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER); 및 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 상단부에 마련되어 작업자의 출입을 위한 해치(hatch)를 개폐하며, 상기 해치에 결합 및 결합해제되는 해치 결합판과, 상기 해치 결합판에 마련되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부 진공을 선택적으로 해제하는 진공 해제부를 구비한 적어도 하나의 메인트 도어 유닛(maintenance door unit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 진공 해제부는, 일단부가 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부와 연통되도록 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 결합되는 에어파이프; 상기 에어파이프의 내부 유로를 개폐하는 밸브; 및 상기 밸브의 개폐 동작을 조작하는 레버를 포함할 수 있다.
상기 레버는, 상기 밸브가 개방되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부가 진공해제되는 진공해제위치와, 상기 밸브가 폐쇄되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부가 진공유지되는 진공위치 간을 이동 가능하게 마련되는 회전레버일 수 있다.
상기 해치 결합판의 상면에는 상기 해치 결합판의 픽업(pick up)을 위한 픽업 돌기부가 더 형성될 수 있다.
상기 회전레버는 일단이 상기 밸브에 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 픽업 돌기부의 상면에 선택적으로 접촉지지될 수 있으며, 상기 회전레버가 상기 픽업 돌기부의 상면에 접촉지지된 경우 상기 밸브는 폐쇄될 수 있으며, 상기 회전레버는 부분적으로 단차진 막대 형상을 가질 수 있다.
상기 기판 핸들링 로봇에 대한 출입을 위해 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 상면에 개폐 가능하게 마련되는 상부개폐판을 더 포함할 수 있으며, 상기 메인트 도어 유닛은 상기 상부개폐판을 사이에 두고 양측으로 한 쌍 마련될 수 있다.
적어도 2축 방향으로 자유 회전 가능한 기판 파손 감지센서를 구비하며, 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내벽면에 착탈 가능하게 결합되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버 내로 유입된 상기 기판에 대한 파손 여부를 감지하는 적어도 하나의 기판 파손 감지유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 기판 파손 감지유닛은, 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내벽면 일측에 착탈 가능하게 결합되는 베이스; 및 상기 기판 파손 감지센서가 상기 베이스에 대해 3축 방향으로 자유 회전 가능하도록 상기 기판 파손 감지센서를 회전 가능하게 지지하는 회전지지체를 포함할 수 있다.
상기 회전지지체는, 상기 베이스에 마련된 제1 회전축; 상기 제1 회전축의 노출 단부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 회전축을 기초로 상기 제1 회전축의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제1 회전체; 상기 제1 회전축과 교차하는 방향으로 배치되고 일단부가 상기 제1 회전체에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축; 상기 제2 회전축의 타단부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제2 회전축을 기초로 상기 제2 회전축의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제2 회전체; 상기 제2 회전축과 교차하는 방향으로 배치되고 일단부가 상기 제2 회전체에 회전 가능하게 결합되는 제3 회전축; 및 상기 기판 파손 감지센서를 지지하며, 상기 제3 회전축의 타단부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제3 회전축을 기초로 상기 제3 회전축의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제3 회전체를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 회전체 중에서 적어도 어느 한 회전체에는 해당 회전축에 대한 회전체의 회전 강도를 조절하는 회전 강도 조절핀이 결합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래와 같이 거대 구조물인 상부개폐판 전체를 개폐하지 않더라도 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부로 작업자의 출입이 용이해질 수 있고, 특히 간단하고 단순한 구조 및 방법으로 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부 진공을 해제할 수 있어 안전사고 발생 및 주변 구조물 손상 등의 문제를 해소할 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, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는, 기판에 대한 실질적인 화학 기상 증착 공정이 수행되는 복수개의 프로세스 모듈 챔 버(200, PROCESS MODULE CHAMBER)와, 해당 프로세스 모듈 챔버(200)로 기판이 진입되기 전에 기판이 프로세스 모듈 챔버(200)로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(100, LOADLOCK CHAMBER)와, 프로세스 모듈 챔버(200)와 로드락 챔버(100)를 연결하는 트랜스퍼 모듈 챔버(300, TRANSFER MODULE CHAMBER)를 구비한다.
프로세스 모듈 챔버(200)는 고온 저압의 환경에서 기판에 대한 화학 기상 증착 공정을 수행한다. 도시하고 있지는 않지만, 프로세스 모듈 챔버(200)는 서셉터 상에 놓여진 기판의 표면에 전극으로부터 방출된 소정의 반응성 가스 이온이 소정의 두께만큼 증착되는 장소로서, 기판에 대한 실질적인 증착 공정이 진행되는 장소이다.
본 실시예의 경우, 1개의 로드락 챔버(100)를 기준으로 총 5개의 프로세스 모듈 챔버(200)가 마련되어 있기 때문에 그 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 프로세스 모듈 챔버(200)는 5개보다 많아도 좋고 혹은 적어도 무방하다.
이러한 프로세스 모듈 챔버(200)를 통한 기판의 증착 공정 진행을 위해, 프로세스 모듈 챔버(200)에서는 기판 핸들링 로봇(400)이 작업 대상의 기판을 해당 프로세스 모듈 챔버(200)로 이송시키게 되는데, 이때 대기압 상태에 있는 기판을 직접 고온 저압의 프로세스 모듈 챔버(200)로 진입시키는 과정에 어려움이 있기 때문에, 기판을 해당 프로세스 모듈 챔버(200)로 이송하기 전에 프로세스 모듈 챔버(200)와 동일한 환경을 조성해줄 필요가 있다. 이를 위해 로드락 챔버(100)가 마 련된다.
로드락 챔버(100)는 이송 로봇(미도시)에 의해 외부로부터 화학 기상 증착 공정의 대상이 되는 기판이 인입되면, 내부의 환경을 프로세스 모듈 챔버(200)와 실질적으로 동일한 온도와 압력으로 조성하는 역할을 한다.
이처럼 프로세스 모듈 챔버(200)와 실질적으로 동일한 환경이 조성된 로드락 챔버(100) 내의 기판은, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)에 마련되는 기판 핸들링 로봇(400)에 의해 인출되어 해당 프로세스 모듈 챔버(200)로 이송된 후 해당 증착 공정이 수행된다. 반대로 프로세스 모듈 챔버(200) 내에서 화학 기상 증착 공정이 완료된 기판은 기판 핸들링 로봇(400)에 의해 인출되어 외부와 실질적으로 동일한 온도와 압력을 유지한 채 이송 로봇(미도시)에 의해 외부로 인출된다.
이와 같이, 로드락 챔버(100)는 외부로부터 기판이 프로세스 모듈 챔버(200)로 인입되기 전 또는 프로세스 모듈 챔버(200)로부터 기판이 외부로 인출되기 전에 프로세스 모듈 챔버(200)의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판을 수용하는 역할을 한다. 자세히 도시하고 있지는 않지만, 본 실시예에서의 로드락 챔버(100)는 높이 방향을 따라 기판이 수용되는 3단의 단위 챔버(미도시)를 구비하고 있다.
트랜스퍼 모듈 챔버(300)는 프로세스 모듈 챔버(200)와 로드락 챔버(100)를 연결하는 챔버이다. 이러한 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부에는 증착 공정 대상의 기판을 로드락 챔버(100)로부터 프로세스 모듈 챔버(200)로 이송시키거나, 증착 공정이 완료된 기판을 프로세스 모듈 챔버(200)로부터 로드락 챔버(100)로 이송시키 는 기판 핸들링 로봇(400)이 마련된다.
본 실시예의 경우, 1개의 로드락 챔버(100)에 대해 5개의 프로세스 모듈 챔버(200)가 마련되어 있으므로, 기판 핸들링 로봇(400)은 해당 위치에서 회전 및 전후진이 가능한 다관절 아암을 구비한 로봇으로 적용된다.
도 2는 도 1에 도시된 트랜스퍼 모듈 챔버 영역의 외관 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)는 평면 투영 시 육각 구조를 갖는 거대한 구조물이다. 즉 그 내부에서 가로/세로의 폭이 2미터 내외에 이르는 소위, 8세대라 불리는 기판이 기판 핸들링 로봇(400)에 의해 이송되어야 하기 때문에 거대한 구조물로 마련된다.
이러한 트랜스퍼 모듈 챔버(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임구조체(310)에 얹혀진 상태로 마련된다. 물론, 이와 같이 트랜스퍼 모듈 챔버(300)가 프레임구조체(310)에 얹혀지는 구조는 트랜스퍼 모듈 챔버(300) 외에도 로드락 챔버(100) 및 프로세스 모듈 챔버(200)에 공히 적용된다.
전술한 바와 같이, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)는 높이와 부피가 거대한 구조물이므로, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 외면에는 안전 가드(320)가 마련된다. 또한 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 상면에는 기판 핸들링 로봇(400)의 출입로를 형성하는 상부개폐판(330)이 마련되어 있다. 상부개폐판(330)의 개폐는 인력으로 불가능하기 때문에 상부개폐판(330)의 중앙 영역에는 크레인의 로프가 연결되는 크레인 연결부(331)가 마련되어 있다.
한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 종래에는 트랜스퍼 모듈 챔버(300) 내부에 유지 보수가 요구되는 경우 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 상부벽을 이루는 상부개폐판(330) 전체를 크레인을 이용하여 결합 해제하거나, 상부개폐판(330)에 작업자가 이동할 수 있는 메인트 도어(340)를 마련하여 작업자가 트랜스퍼 모듈 챔버(300) 내부로 출입하였으나, 상부개폐판(330) 전체를 들어올리는 경우 상부개폐판(330)이 수백 킬로그램의 무게가 나가기 때문에 별도의 크레인을 이용하여 들어올려야 하며 또한 상부개폐판(330) 전체와 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 몸체를 결합 해제해야 하는 번거로움이 있으며, 메인트 도어(340)를 통해 내부로 이동하는 경우 메인트 도어(340)를 개방하기 전 트랜스퍼 모듈 챔버(300) 내부를 진공 상태에서 대기압 상태로 변환시켜줘야 하는데 이러한 변환이 제대로 이루어지지 않고서 메인트 도어(340)를 개방하는 경우 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 외부가 대기압이고 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부가 진공 상태이므로, 개방 시 압력 차이로 인해 작업자가 다치거나 주변에 마련된 장치가 파손되는 등의 안전사고의 우려가 있는 문제점이 있었다.
이에, 본 실시예에서는 종래와 같이 거대 구조물인 상부개폐판(300) 전체를 개폐하지 않더라도 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부로 작업자의 출입이 용이해질 수 있고, 특히 간단하고 단순한 구조 및 방법으로 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부 진공을 해제할 수 있어 안전사고 발생 및 주변 구조물 손상 등의 문제를 해소할 수 있도록 다음과 같은 구조를 제안하고 있는 것이다.
도 4는 메인트 도어 영역의 확대 사시도이고, 도 5는 도 4의 부분 확대도이 다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 핸들링 로봇(400)에 대한 출입을 위해 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 상면에 개폐 가능하게 마련되는 상부개폐판(330)의 주변에는 작업자의 출입을 위한 해치(hatch, 미도시)를 개폐하는 한 쌍의 메인트 도어 유닛(340, maintenance door unit)이 구비되어 있다.
본 실시예의 경우, 메인트 도어 유닛(340)은 상부개폐판(330)을 사이에 두고 양측으로 한 쌍 마련되고 있지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 메인트 도어 유닛(340)은 한 개 마련되어도 좋고, 혹은 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 측면 등에 마련되어도 좋다.
이러한 메인트 도어 유닛(340)은, 해치에 결합 및 결합해제되는 해치 결합판(350)과, 해치 결합판(350)에 마련되어 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부 진공을 선택적으로 해제하는 진공 해제부(360)를 포함한다.
해치 결합판(350)은 대략 사각 형상의 구조물로서 해치를 개폐하는 도어(door)의 역할을 한다. 해치 결합판(350)이 상부개폐판(330)보다는 작지만 해치 결합판(350) 역시 일정 크기 및 두께의 금속 재질로 제작되기 때문에 수작업으로 개폐하기는 곤란하다.
따라서 해치 결합판(350)의 상면 중앙 영역에는 해치 결합판(350)의 픽업(pick up)을 위해 크레인의 로프 등이 결합되는 픽업 돌기부(351)가 더 형성되어 있다. 픽업 돌기부(351)는 크레인의 로프 등이 결합되는 장소로 이용될 뿐만 아니라 후술할 레버(363)의 노출 단부가 접촉지지되는 장소로 이용되기도 한다. 따라서 픽업 돌기부(351)의 상면은 평평한 일면을 형성하는 것이 바람직하다.
진공 해제부(360)는, 일단부가 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부와 연통되도록 트랜스퍼 모듈 챔버(300)에 결합되는 에어파이프(361)와, 에어파이프(361)의 내부 유로를 개폐하는 밸브(362)와, 밸브(362)의 개폐 동작을 조작하는 레버(363)를 포함한다.
에어파이프(361)가 트랜스퍼 모듈 챔버(300)에 결합될 수 있도록, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 상면에는 에어파이프(361)를 결합시켜 지지하는 지지판(361a)이 더 형성되어 있다.
밸브(362)는 통상의 기계식 밸브로서, 내부에 승하강 이동되는 스프링(미도시)에 의해 에어파이프(361)의 내부 유로를 개폐하는 역할을 한다. 즉, 밸브(362)의 상부에 결합된 레버(363)가 픽업 돌기부(351)의 상면으로부터 소정 거리 회동되면 밸브(362)가 개방됨으로써 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부 진공이 해제되고, 반대로 레버(363)가 픽업 돌기부(351)의 상면에 도달하면 밸브(362)가 폐쇄되어 에어파이프(361)를 통해 에어가 이동하지 못하는 구조를 갖는다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 밸브(362)는 전자식 밸브가 적용되어도 좋다.
레버(363)는 밸브(362)의 개폐 동작을 조작하는 것으로서, 본 실시예에서 레버(363)는 밸브(362)가 개방되어 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부가 진공해제되는 진공해제위치와, 밸브(362)가 폐쇄되어 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부가 진공유지될 수 있는 조건을 형성하는 진공위치 간을 이동 가능하게 마련되는 회전레버로 서 적용된다.
이러한 회전레버로서의 레버(363)는 그 일단이 밸브(362)에 회전 가능하게 연결되고 타단은 픽업 돌기부(351)의 상면에 선택적으로 접촉지지된다. 레버(363)의 노출 단부가 픽업 돌기부(351)의 상면에 접촉지지된 경우가 진공위치이고, 레버(363)의 노출 단부가 픽업 돌기부(351)의 상면으로부터 이격된 경우가 진공해제위치이다. 본 실시예에서 레버(363)는 부분적으로 단차진 막대 형상을 갖는데, 반드시 그러한 것은 아니다.
본 실시예의 경우, 에어파이프(361)와 밸브(362)는 별도의 브래킷 하우징(365)에 의해 부분적으로 차폐되어 있다.
한편, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)에는 전술한 메인트 도어 유닛(340) 외에, 증착 공정이 진행되는 프로세스 모듈 챔버(200)로 기판이 이송되기 전에 기판 상에 파손된 부분이 있는지의 여부를 감지하기 위한 수단으로서 기판 파손 감지유닛(500)이 더 구비되어 있는데, 이에 대해 도 6 내지 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 어느 한 쌍의 기판 파손 감지유닛에 대한 배치 상태도이고, 도 7은 기판 파손 감지유닛의 사시도이며, 도 8은 도 7의 부분 분해 사시도이고, 도 9 내지 도 12는 각각 기판 파손 감지센서에 대한 방향성을 조절한 상태의 사시도들이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 기판 파손 감지유닛(500)은, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내벽면에 착탈 가능하게 결합되어 트랜스퍼 모듈 챔 버(300) 내로 유입된 기판에 대한 파손 여부를 감지하는 역할을 한다.
이러한 기판 파손 감지유닛(500)은 도 3에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 모서리 영역에 착탈 가능하게 결합되는데, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 모서리 영역에서 한 쌍씩 결합된다. 즉 도 6에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 모서리 영역에서 한 쌍씩 결합되어 해당 위치에서 기판의 파손 여부를 감지한다.
본 실시예의 경우, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)가 육각 구조로 되어 있으므로, 기판 파손 감지유닛(500)은 총 12개가 마련되어 해당 위치에서 기판의 모서리나 변 영역의 파손 여부를 감지한다.
하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 기판 파손 감지유닛(500)이 반드시 12개가 마련될 필요는 없다. 뿐만 아니라 기판 파손 감지유닛(500)은 기판의 모서리나 변 영역 외의 다른 영역에 대한 파손 여부를 감지할 수도 있는 것이다.
주로 도 7 및 도 8을 참조할 때, 기판 파손 감지유닛(500)은, 기판 파손 감지센서(510)와, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내벽면 일측에 착탈 가능하게 결합되는 베이스(520)와, 기판 파손 감지센서(510)가 베이스(520)에 대해 요구되는 방향으로 자유 회전 가능하도록 기판 파손 감지센서(510)를 회전 가능하게 지지하는 회전지지체(530)를 구비한다.
기판 파손 감지센서(510)는 회전지지체(530)에 결합되어 회전지지체(530)와 함께 베이스(520)에 대해 임의 방향으로 자유 회전될 수 있다. 이때의 회전은 작업 자의 수동 조작을 의미하지만 반드시 그러한 것은 아니다.
본 실시예에서 기판 파손 감지센서(510)는 기판을 향해 광을 조사한 후 도달되는 반사광의 속도 차에 기초하여 기판의 파손 여부를 감지하는 레이저 센서로 적용하고 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
베이스(520)는 회전지지체(530)를 지지하되, 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내벽면 일측에 착탈 가능하게 결합되는 부분이다. 기판 파손 감지센서(510)가 결합된 회전지지체(530)가 베이스(520) 상에서 자유 회전이 가능해야 하기 때문에 본 실시예에서 베이스(520)는 도넛(doughnut) 형상을 갖는다.
하지만, 회전지지체(530)의 회전에 아무런 제약이나 구속이 없다면 베이스(520)가 반드시 도넛 형상을 가질 필요는 없는 것이다. 이러한 베이스(520)에는 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내벽면 일측에 착탈 가능하게 결합되는 체결구(521)가 구비되어 있다. 이와 같이 간단하고 단순한 체결구(521)로 인해 기판 파손 감지유닛(500)은 설치 작업이나 유지보수 작업이 수월해지는 이점이 있다.
한편, 회전지지체(530)는, 베이스(520)에 마련된 제1 회전축(541)과, 제1 회전축(541)의 노출 단부에 회전 가능하게 결합되어 제1 회전축(541)을 기초로 제1 회전축(541)의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제1 회전체(551)와, 제1 회전축(541)과 교차하는 방향으로 배치되고 일단부가 제1 회전체(551)에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축(542)과, 제2 회전축(542)의 타단부에 회전 가능하게 결합되어 제2 회전축(542)을 기초로 제2 회전축(542)의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제2 회전체(552)와, 제2 회전축(542)과 교차하는 방향으로 배치되고 일단부가 제2 회전 체(552)에 회전 가능하게 결합되는 제3 회전축(543)과, 기판 파손 감지센서(510)를 지지하며, 제3 회전축(543)의 타단부에 회전 가능하게 결합되어 제3 회전축(543)을 기초로 제3 회전축(432)의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제3 회전체(553)를 포함한다.
이와 같이, 본 실시예의 회전지지체(530)는 서로 교차하는 방향으로 배치된 3개의 제1 내지 제3 회전축(541~543)과, 제1 내지 제3 회전축(541~543)에 회전 가능하게 결합되는 제1 내지 제3 회전체(551~553)로 인해 기판 파손 감지센서(510)가 요구되는 방향으로 용이하게 회전될 수 있게 된다.
이에 대해 설명하면, 도 7과 같은 기준 상태에서 도 9와 같이 제3 회전축(543)을 기초로 제3 회전체(553)를 일방향으로 회전시킴으로써 기준선 대비 기판 파손 감지센서(510)를 각도 A1 만큼 회전시킬 수 있다. 또한 도 7과 같은 기준 상태에서 도 10과 같이 제2 회전축(542)을 기초로 제2 및 제3 회전체(552,553)를 함께 일방향으로 회전시킴으로써 기준선 대비 기판 파손 감지센서(510)를 각도 A2 만큼 회전시킬 수 있다. 도 11의 경우에는 도 9 및 도 10의 동작이 함께 이루어진 상태로서 기준선 대비 기판 파손 감지센서(510)가 각도 A3 만큼 회전된 상태이다. 그리고 도 7과 같은 기준 상태에서 도 12와 같이 제1 회전축(541)을 기초로 제1 내지 제3 회전체(551~553)를 함께 일방향으로 회전시킴으로써 기준선 대비 기판 파손 감지센서(510)를 각도 A4 만큼 회전시킬 수 있다.
이처럼 제1 내지 제3 회전축(541~543)을 기초로 하여 제1 내지 제3 회전체(551~553) 중 어느 하나 또는 하나 이상을 회전시킴으로써 기판 파손 감지센 서(510)의 회전이 용이하게 되어 기판 파손 감지센서(510)의 방향성 조절 작업이 수월해지는 이점이 있다. 특히, 기판 파손 감지센서(510)에 대한 방향성 조절 작업은 종래와 같이 작업자가 두 손으로 혹은 별도의 공구를 이용하여 수행할 필요가 없으며, 한 손으로도 충분히 조작될 수 있기 때문에 사용상 매우 편리한 이점이 있다.
한편, 제1 내지 제3 회전축(541~543)을 기초로 하여 제1 내지 제3 회전체(551~553) 중 어느 하나 또는 하나 이상을 회전시킴으로써 기판 파손 감지센서(510)의 방향성을 조절함에 있어, 제1 내지 제3 회전축(541~543)에 대한 제1 내지 제3 회전체(551~553)의 회전이 너무 자유로우면 진동 등에 의해 기판 파손 감지센서(510)의 방향성이 임의로 틀어질 수 있고, 반대로 제1 내지 제3 회전축(541~543)에 대한 제1 내지 제3 회전체(551~553)의 회전이 너무 빡빡하면 작업이 쉽지 않을 수 있다.
이를 위해, 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 회전체(551~553) 중에서 적어도 어느 한 회전체, 즉 제1 및 제2 회전체(551,552)에는 제1 및 제2 회전체(551,552)와 결합된 해당 회전축(541~543)에 대한 회전 강도를 조절하는 회전 강도 조절핀(540)이 결합되어 있다. 회전 강도 조절핀(540)은 제1 내지 제3 회전축(541~543)이 회전 가능하게 결합되는 제1 및 제2 회전체(551,552)의 분할된 입구를 상호 압박하여 조이거나 느슨하게 풀기 위한 수단이다.
즉, 회전 강도 조절핀(540)을 조여 제1 내지 제3 회전축(541~543)이 회전 가능하게 결합되는 제1 및 제2 회전체(551,552)의 분할된 입구를 상호 압박하면 그만 큼 기판 파손 감지센서(510)의 회전 조작에 많은 힘이 소요될 수 있고, 반대로 회전 강도 조절핀(540)을 풀어 제1 내지 제3 회전축(541~543)이 회전 가능하게 결합되는 제1 및 제2 회전체(551,552)의 분할된 입구를 상호 느슨하게 이격시키면 그만큼 기판 파손 감지센서(510)의 회전 조작에 적은 힘이 소요될 수 있으며, 이는 작업자가 적당하게 조절하면 된다. 참고로, 회전 강도 조절핀(540)은 서로 다른 위치의 3곳에 마련되어 있지만, 그 역할 및 기능이 동일하므로 모두 동일한 참조부호를 부여하였다.
이러한 구성을 갖는 화학 기상 증착 장치에서 메인트 도어 유닛(340)의 작용에 대해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
기판 핸들링 로봇(400) 등에 대한 유지보수 작업이 요구되어 작업자가 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부로 들어가야 하는 경우, 우선 레버(363)를 도 5의 점선 방향으로 회전시켜 픽업 돌기부(351)의 상면에 접촉지지된 레버(363)의 노출 단부가 픽업 돌기부(351)로부터 이격되도록 한다.
밸브(362)의 상부에 결합된 레버(363)가 픽업 돌기부(351)의 상면으로부터 소정 거리 회동되면 밸브(362)가 개방되어 에어파이프(361)를 통해 에어가 이동됨으로써 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부 진공은 대기압 상태로 변환된다.
트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부 진공이 대기압 상태로 완전히 변환되고 나면, 크레인의 로프를 픽업 돌기부(351)에 걸어 크레인을 이용하여 해치 결합판(350)을 해치로부터 오픈시킨 후, 해치를 통해 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부로 들어가면 된다. 따라서 종래와 같이 거대 구조물인 상부개폐판(300) 전체를 개 폐하지 않더라도 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부로 작업자의 출입이 용이해질 수 있다. 특히, 간단하고 단순한 구조 및 방법, 다시 말해 레버(363)를 회전시키는 간단한 방법만으로도 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부 진공을 해제할 수 있기 때문에 진공을 해제하지 않고 해치 결합판(350)을 오픈시킴으로써 야기될 수 있는 안전사고 발생 및 주변 구조물 손상 등의 문제를 해소할 수 있게 되는 것이다.
유지보수 작업이 완료되면, 전술한 역순으로 해치 결합판(350)을 해치에 닫아두고, 다시 레버(363)를 전술한 반대 방향으로 회전시켜 레버(363)의 노출 단부가 픽업 돌기부(351)의 상면에 접촉지지되도록 한다. 그러면, 밸브(362)가 폐쇄됨으로써 에어파이프(361)를 통한 에어의 이동은 차단된다. 이 상태에서 다시 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부를 진공으로 만들면 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부가 진공유지될 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 종래와 같이 거대 구조물인 상부개폐판(330) 전체를 개폐하지 않더라도 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부로 작업자의 출입이 용이해질 수 있고, 특히 간단하고 단순한 구조 및 방법으로 트랜스퍼 모듈 챔버(300)의 내부 진공을 해제할 수 있어 안전사고 발생 및 주변 구조물 손상 등의 문제를 해소할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 트랜스퍼 모듈 챔버 영역의 외관 사시도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 메인트 도어 영역의 확대 사시도이다.
도 5는 도 4의 부분 확대도이다.
도 6은 어느 한 쌍의 기판 파손 감지유닛에 대한 배치 상태도이다.
도 7은 기판 파손 감지유닛의 사시도이다.
도 8은 도 7의 부분 분해 사시도이다.
도 9 내지 도 12는 각각 기판 파손 감지센서에 대한 방향성을 조절한 상태의 사시도들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 로드락 챔버 200 : 프로세스 모듈 챔버
300 : 트랜스퍼 모듈 챔버 310 : 프레임구조체
320 : 안전 가드 330 : 상부개폐판
340 : 메인트 도어유닛 350 : 해치 결합판
360 : 진공 해제부 400 : 기판 핸들링 로봇
500 : 기판 파손 감지유닛 510 : 기판 파손 감지센서
520 : 베이스 530 : 회전지지체

Claims (10)

  1. 기판에 대한 실질적인 화학 기상 증착 공정이 수행되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER)와, 상기 프로세스 모듈 챔버로 상기 기판이 진입되기 전에 상기 기판이 상기 프로세스 모듈 챔버로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)를 연결하며, 상기 기판을 상기 로드락 챔버와 상기 프로세스 모듈 챔버로 이송시키는 기판 핸들링 로봇이 내부에 마련되어 있는 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER); 및
    상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 상단부에 마련되어 작업자의 출입을 위한 해치(hatch)를 개폐하며, 상기 해치에 결합 및 결합해제되는 해치 결합판과, 상기 해치 결합판에 마련되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부 진공을 선택적으로 해제하는 진공 해제부를 구비한 적어도 하나의 메인트 도어 유닛(maintenance door unit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 해제부는,
    일단부가 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부와 연통되도록 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 결합되는 에어파이프;
    상기 에어파이프의 내부 유로를 개폐하는 밸브; 및
    상기 밸브의 개폐 동작을 조작하는 레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 화 학 기상 증착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레버는, 상기 밸브가 개방되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부가 진공해제되는 진공해제위치와, 상기 밸브가 폐쇄되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내부가 진공유지되는 진공위치 간을 이동 가능하게 마련되는 회전레버인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 해치 결합판의 상면에는 상기 해치 결합판의 픽업(pick up)을 위한 픽업 돌기부가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전레버는 일단이 상기 밸브에 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 픽업 돌기부의 상면에 선택적으로 접촉지지되며,
    상기 회전레버가 상기 픽업 돌기부의 상면에 접촉지지된 경우 상기 밸브는 폐쇄되며,
    상기 회전레버는 부분적으로 단차진 막대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 핸들링 로봇에 대한 출입을 위해 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 상면에 개폐 가능하게 마련되는 상부개폐판을 더 포함하며,
    상기 메인트 도어 유닛은 상기 상부개폐판을 사이에 두고 양측으로 한 쌍 마련되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 2축 방향으로 자유 회전 가능한 기판 파손 감지센서를 구비하며, 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내벽면에 착탈 가능하게 결합되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버 내로 유입된 상기 기판에 대한 파손 여부를 감지하는 적어도 하나의 기판 파손 감지유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 파손 감지유닛은,
    상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 내벽면 일측에 착탈 가능하게 결합되는 베이스; 및
    상기 기판 파손 감지센서가 상기 베이스에 대해 3축 방향으로 자유 회전 가능하도록 상기 기판 파손 감지센서를 회전 가능하게 지지하는 회전지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전지지체는,
    상기 베이스에 마련된 제1 회전축;
    상기 제1 회전축의 노출 단부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 회전축을 기초로 상기 제1 회전축의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제1 회전체;
    상기 제1 회전축과 교차하는 방향으로 배치되고 일단부가 상기 제1 회전체에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축;
    상기 제2 회전축의 타단부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제2 회전축을 기초로 상기 제2 회전축의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제2 회전체;
    상기 제2 회전축과 교차하는 방향으로 배치되고 일단부가 상기 제2 회전체에 회전 가능하게 결합되는 제3 회전축; 및
    상기 기판 파손 감지센서를 지지하며, 상기 제3 회전축의 타단부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제3 회전축을 기초로 상기 제3 회전축의 원주 방향을 따라 회전 가능한 제3 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 회전체 중에서 적어도 어느 한 회전체에는 해당 회전축에 대한 회전체의 회전 강도를 조절하는 회전 강도 조절핀이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
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KR100708610B1 (ko) 2005-03-24 2007-04-18 박영남 액정표시장치 제조설비

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