KR101019532B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 처리장치가 개시된다. 본 발명의 플라즈마 처리장치는, 로드락 챔버; 적어도 하나의 프로세스 챔버; 및 로드락 챔버와 적어도 하나의 프로세스 챔버를 연결하는 트랜스퍼 챔버를 포함하며, 트랜스퍼 챔버는, 메인 챔버; 및 메인 챔버의 양측부에 각각 결합되는 한 쌍의 측면 챔버를 포함하되, 메인 챔버의 하부 내측벽, 한 쌍의 측면 챔버의 하부 내측벽에 의해 형성되는 트랜스퍼 챔버의 하부 공간은 실질적으로 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 상대적으로 높은 수준의 진공압력에 견딜 수 있으며, 트랜스퍼 챔버의 무게를 경량화할 수 있고, 트랜스퍼 챔버 내부를 대기 상태에서 진공상태로 전환하는 펌핑시간을 단축할 수 있는 플라즈마 처리장치의 제작이 가능해진다.
플라즈마 처리장치, 로드락 챔버, 트랜스퍼 챔버, 프로세스 챔버

Description

플라즈마 처리장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상대적으로 높은 수준의 진공 압력에 견딜 수 있는 플라즈마 처리장치에 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 사용되고 있다.
종전만 하더라도 LCD TV는 20인치 내지 30인치 정도의 크기를 가지며, 모니 터는 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.
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 플라즈마 처리장치 중 하나인 화학 기상 증착 장치에 의해 수행되는데, 구체적으로 화학 기상 증착 장치에 구비된 프로세스 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER)에서 진행된다. 일반적으로 화학 기상 증착 장치는, 트랜스퍼 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER)와, 트랜스퍼 챔버의 일측에 결합되는 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)와, 트랜스퍼 챔버의 나머지 타측에 결합되는 프로세스 챔버를 구비한다. 한편, 최근에는 단시간에 많은 기판을 처리할 수 있도록, 일정한 간격으로 배치되는 복수 개의 프로세스 챔버를 구비하는 화학 기상 증착 장치가 널리 사용되고 있다.
이에 로드락 챔버 내로 작업 대상의 기판이 인입되면, 트랜스퍼 챔버 내에 마련된 기판 핸들링 로봇이 기판을 트랜스퍼 챔버로 옮긴 후, 다수의 프로세스 챔버 중에서 어느 한 프로세스 챔버로 전달하고, 해당 프로세스 챔버 내에서 기판에 대한 증착 공정이 이루어지게 되며, 작업이 완료되면 전술한 역순으로 기판이 취출된다.
트랜스퍼 챔버의 내부에는 로드락 챔버의 기판을 프로세스 챔버로 이송하거나 증착 공정이 완료된 기판을 프로세스 챔버로부터 로드락 챔버로 이송하는 기판 핸들링 로봇이 마련되어 있으며, 기판 핸들링 로봇은 트랜스퍼 챔버의 내부가 진공 해제되어 대기압 상태로 된 경우, 그 높이와 위치를 맞추면서 트랜스퍼 챔버 내부의 바닥벽에 조립된다.
도 1은 종래기술에 따른 화학 기상 증착 장치의 트랜스퍼 챔버의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 화학 기상 증착 장치의 트랜스퍼 챔버(800)는, 사각 박스형의 메인프레임(810)과, 메인프레임(810)의 양측부에 각각 결합되는 한 쌍의 측면프레임(820,830)을 포함한다.
메인프레임(810)은, 전술한 기판 핸들링 로봇(미도시)이 관통하기 위한 개구(811a)가 형성되는 바닥벽(811)과, 바닥벽(811)의 양단부에서 절곡되어 일체로 형성되는 로드락 챔버 결합벽(812) 및 프로세스 챔버 결합벽(813)을 포함한다. 로드락 챔버 결합벽(812)에는 전술한 로드락 챔버(미도시)가 결합되며, 프로세스 챔버 결합벽(813)에는 5개의 프로세스 챔버(미도시) 중 하나의 프로세스 챔버(미도시)가 결합된다. 또한, 로드락 챔버 결합벽(812) 및 프로세스 챔버 결합벽(813)에는 각각 기판의 인출입 통로가 되는 개구(812a,813a)가 형성된다.
한 쌍의 측면프레임(820,830)은 메인프레임(810)의 양측부에 각각 결합되는 구성요소로서, 도 1에 도시된 바와 같이 대략 삼각형 단면을 갖도록 제작된다. 측면프레임(820,830)의 외면에는 각각 전술한 복수 개의 프로세스 챔버(미도시) 중 나머지 4개의 프로세스 챔버(미도시)가 결합되며, 측면프레임(820,830)에는 각각 메인프레임(810)의 프로세스 챔버 결합벽(813)과 마찬가지로 기판의 인출입 통로가 되는 개구(821a,822a,831a,832a)가 형성된다.
하지만, 종래기술에 따른 트랜스퍼 챔버(800)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부 공간이 육각 단면을 갖도록 제작되므로, 육각 형태의 모서리 부분에는 불필요한 공간이 생기게 되는 문제점을 갖는다. 즉, 트랜스퍼 챔버(800)의 내부 공간은 기판 핸들링 로봇(미도시)의 회전 반경에 대응되는 공간이면 충분함에도, 종래기술에 따른 트랜스퍼 챔버(800) 내부의 불필요한 공간은 트랜스퍼 챔버(800)의 내부를 대기 상태에서 진공 상태로 만드는데 요구되는 시간(펌핑시간)을 지연시키는 문제점을 갖는다.
또한, 종래기술에 따른 트랜스퍼 챔버(800)의 측면프레임(820,830)의 각 모서리 부분은, 진공 압력에 견디는 힘이 약하므로 쉽게 변형되는 문제점을 가지며, 이를 방지하기 위하여 트랜스퍼 챔버를 구성하는 부재의 두께를 증가시킬 경우, 트랜스퍼 챔버 자체의 질량이 증가할 뿐만 아니라 제조단가가 상승하는 문제점을 갖는다. 이러한 문제점은 기판이 대형화되는 현재 추세를 고려할 때 더욱 심각한 문제로 인식될 수 있다.
본 발명의 목적은, 상대적으로 높은 수준의 진공압력에 견딜 수 있으며, 트랜스퍼 챔버의 무게를 경량화할 수 있고, 트랜스퍼 챔버 내부를 대기 상태에서 진 공상태로 전환하는 펌핑시간을 단축할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 로드락 챔버; 적어도 하나의 프로세스 챔버; 및 상기 로드락 챔버와 상기 적어도 하나의 프로세스 챔버를 연결하는 트랜스퍼 챔버를 포함하며, 상기 트랜스퍼 챔버는, 메인 챔버; 및 상기 메인 챔버의 양측부에 각각 결합되는 한 쌍의 측면 챔버를 포함하되, 상기 메인 챔버의 하부 내측벽, 상기 한 쌍의 측면 챔버의 하부 내측벽에 의해 형성되는 상기 트랜스퍼 챔버의 하부 공간은 실질적으로 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치에 의하여 달성된다.
상기 한 쌍의 측면 챔버 각각은, 중앙에 개구가 형성되어 상기 메인 챔버의 일측에 결합되는 결합판; 상기 결합판의 상측부에서 외측으로 돌출 연장되되 곡선면의 내측벽을 갖는 상부 곡선면부; 상기 결합판의 하측부에서 외측으로 돌출 연장되되 곡선면의 내측벽을 갖는 하부 곡선면부; 및 상기 상부 곡선면부와 상기 하부 곡선면부 사이에 마련되되 적어도 일부분이 상기 상부 곡선면부와 상기 하부 곡선면부보다 외측으로 더 돌출 연장되어 상기 적어도 하나의 프로세스 챔버가 결합되는 프로세스 챔버 결합부를 포함할 수 있다.
상기 메인 챔버의 하부 내측벽과 함께 실질적으로 원형 단면을 갖는 상기 트랜스퍼 챔버의 하부 공간을 형성하는 상기 한 쌍의 측면 챔버의 하부 내측벽은, 상기 한 쌍의 측면 챔버의 상기 하부 곡선면부의 내측벽일 수 있다.
상기 프로세스 챔버 결합부는, 상기 프로세스 챔버가 결합되는 적어도 하나의 직선면부를 포함할 수 있다.
상기 프로세스 챔버 결합부는 실질적으로 삼각 단면 형상을 가지며, 상기 적어도 하나의 직선면부는 상기 삼각 단면 형상의 두 변에 각각 마련될 수 있다.
상기 한 쌍의 측면 챔버 각각에는, 상기 측면 챔버의 강도를 보강하기 위한 보강부가 마련될 수 있다.
상기 보강부는, 상기 상부 곡선면부의 상부면 및 측면에 마련되되 상기 결합판과 직교하는 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제1 보강리브; 및 상기 하부 곡선면부의 하부면 및 측면에 마련되되 상기 결합판과 직교하는 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제2 보강리브를 포함할 수 있다.
상기 제1 보강리브와 상기 제2 보강리브는, 상호 상하로 동축적으로 배치될 수 있다.
상기 보강부는, 상기 상부 곡선면부의 상부면에 마련되되 상기 결합판과 평행한 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제3 보강리브; 및 상기 하부 곡선면부의 하부면에 마련되되 상기 결합판과 평행한 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제4 보강리브를 더 포함할 수 있다.
상기 트랜스퍼 챔버는 상면에 개폐 가능하게 마련되는 상부개폐판을 더 포함하며, 상기 상부개폐판의 중앙부에는 상기 상부개폐판을 개폐하기 위한 크레인 연결부가 마련될 수 있다.
상기 측면 챔버 중 적어도 어느 하나에는, 상기 트랜스퍼 챔버 위에서 작업자가 추 락하는 것을 방지하기 위한 적어도 하나의 안전가드가 마련될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상대적으로 높은 수준의 진공압력에 견딜 수 있으며, 트랜스퍼 챔버의 무게를 경량화할 수 있고, 트랜스퍼 챔버 내부를 대기 상태에서 진공상태로 전환하는 펌핑시간을 단축할 수 있는 플라즈마 처리장치의 제작이 가능해진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 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. 이와 함께, 플라즈마 처리장치(Plasma Processing Apparatus)는 화학 기상 증착 장치(Chemical Vapor Deposition Apparatus)와, 화학 기상 식각 장치(Chemical Vapor Etching Apparatus)를 모두 포함하는 개념이지만, 본 실시예에서는 화학 기상 증착 장치(Chemical Vapor Deposition Apparatus)를 기준으로 본 발명의 플라즈마 처리장치(Plasma Processing Apparatus)를 설명하며, 다만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 개략적인 평면도이며, 도 3은 도 2의 트랜스퍼 챔버의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 트랜스퍼 챔버의 결합 사시도이며, 도 5는 도 4의 트랜스퍼 챔버의 배면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(1)는, LCD 기판 제조용 화학 기상 증착 장치로서, 기판의 로딩 및 언로딩을 수행하는 로드락 챔버(200)와, 기판에 대한 증착 공정을 수행하는 5개의 프로세스 챔버(300)와, 로드락 챔버(200)와 프로세스 챔버(300)를 상호 연결하는 트랜스퍼 챔버(100)를 구비한다.
한편, 도 2에 도시된 플라즈마 처리장치(1)는 화학 기상 증착 장치(Chemical Vapor Deposition Apparatus)이지만, 본 발명은 화학 기상 식각 장치(Chemical Vapor Etching Apparatus) 등의 플라즈마 처리를 활용한 다양한 장치에 적용될 수 있음은 전술한 바와 같다. 즉, 본 명세서에서 '플라즈마 처리'란 플라즈마 에칭(Plasma Etching)과 플라즈마 증착(Plasma Vapor Deposition)의 의미를 모두 포함한다.
여기서, 프로세스 챔버(300)는 고온 저압의 환경에서 기판에 대한 증착 공정을 수행한다. 도시하고 있지는 않지만, 프로세스 챔버(300)는 서셉터(미도시) 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(200)를 기준으로 총 5개의 프로세스 챔버(300)가 마련되어 있기 때문에 그 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 프로세스 챔버(300)는 5 개보다 많아도 혹은 적어도 무방하다.
이러한 프로세스 챔버(300)를 통한 기판의 증착 공정 진행을 위해, 트랜스퍼 챔버(100)에 마련된 기판 핸들링 로봇(400)이 작업 대상의 기판을 해당 프로세스 챔버(300)로 이송시키게 되는데, 이때 대기압 상태에 있는 기판을 직접 고온 저압의 프로세스 챔버(300)로 진입시키는 과정에 어려움이 있기 때문에, 기판을 해당 프로세스 챔버(300)로 이송하기 전에 프로세스 챔버(300)와 동일한 환경을 조성해줄 필요가 있다. 이를 위해 로드락 챔버(200)가 마련된다.
로드락 챔버(200)는 이송 로봇(미도시)에 의해 외부로부터 플라즈마 처리공정의 대상이 되는 기판이 인입되면, 내부의 환경을 프로세스 챔버(300)와 실질적으로 동일한 온도와 압력으로 조성하는 역할을 한다.
이처럼 프로세스 챔버(300)와 실질적으로 동일한 환경이 조성된 로드락 챔버(200) 내의 기판은, 트랜스퍼 챔버(100)에 마련되는 기판 핸들링 로봇(400)에 의해 인출되어 해당 프로세스 챔버(300)로 이송된 후 해당 증착 공정이 수행된다. 반대로 프로세스 챔버(300) 내에서 증착 공정이 완료된 기판은 기판 핸들링 로봇(400)에 의해 인출되어 외부와 실질적으로 동일한 온도와 압력을 유지하는 로드락 챔버(200)로 이송된 후 최종적으로 이송 로봇(미도시)에 의해 외부로 인출된다.
이와 같이, 로드락 챔버(200)는 외부로부터 기판이 프로세스 챔버(300)로 인입되기 전 또는 프로세스 챔버(300)로부터 기판이 외부로 인출되기 전에 프로세스 챔버(300)의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판을 수용하는 역할을 한다.
트랜스퍼 챔버(100)는 프로세스 챔버(300)와 로드락 챔버(200)를 연결하는 챔버이며, 본 실시예에서 트랜스퍼 챔버(100)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 트랜스퍼 챔버(100)는 거대한 구조물로 마련된다.
트랜스퍼 챔버(100)는 프레임구조체(100a, 도 6 참조)에 얹혀진 상태로 마련되며, 물론 이와 같이 트랜스퍼 챔버(100)가 프레임구조체(100a)에 얹혀지는 구조는, 트랜스퍼 챔버(100) 외에도 로드락 챔버(200) 및 프로세스 챔버(300)에 공히 적용된다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(1)의 트랜스퍼 챔버(100)는, 메인 챔버(110)와, 메인 챔버(110)의 양측부에 각각 결합되는 한 쌍의 측면 챔버(120,130)를 포함한다.
메인 챔버(110)는 사각 박스형 형상을 가지며, 일단부에 마련되는 로드락 챔버 결합벽(111)과, 로드락 챔버 결합벽(111)에 대향하는 방향으로 마련되는 프로세스 챔버 결합벽(112)과, 로드락 챔버 결합벽(111) 및 프로세스 챔버 결합벽(112)을 상호 연결하는 한 쌍의 측면 챔버 결합벽(113,114)을 포함한다. 로드락 챔버 결합벽(111), 프로세스 챔버 결합벽(112) 및 측면 챔버 결합벽(113,114)에는 각각 기판의 인출입 통로를 제공하기 위한 개구(111a,112a,113a,114a)가 형성되며, 이 중 측면 챔버 결합벽(113,114)에 형성되는 개구(113a,114a)는 도 3에 도시된 바와 같이 사각 형상 단면으로 형성되되, 사각 형상 단면의 양측부에서 각각 사각 형상 단면 의 외곽으로 돌출되는 추가 사각 단면(113b,114b)을 포함한다.
측면 챔버 결합벽(113,114)에 형성되는 개구(113a,114a)의 형상에 관한 사항은, 측면 챔버(120,130)의 프로세스 챔버 결합부(125,135)에 관한 설명 부분에서 함께 하기로 한다. 로드락 챔버 결합벽(111)에는 본 실시예에 따른 로드락 챔버(200)가 결합되며, 프로세스 챔버 결합벽(112)에는 5개의 프로세스 챔버(300) 중 어느 하나의 프로세스 챔버(300)가 결합되고, 측면 챔버 결합벽(113,114)에는 한 쌍의 측면 챔버(120,130)가 결합된다.
또한, 메인 챔버(110)의 하단부에는 기판 핸들링 로봇용 개구(115a)가 형성되는 바닥벽(115)이 마련되며, 바닥벽(115)으로부터 상측으로 절곡 형성되는 메인 챔버(110)의 하부 내측벽(116)은 소정의 곡률을 갖는 곡선면으로 마련된다. 메인 챔버(110)의 하부 내측벽(116)은, 한 쌍의 측면 챔버(120,130)의 하부 내측벽(124a,134a)과 함께 실질적으로 원형 단면을 갖는 트랜스퍼 챔버(100)의 하부 공간을 형성하게 된다.
한 쌍의 측면 챔버(120,130)는 메인 챔버(110)의 측면 챔버 결합벽(113,114)에 각각 결합되는 구성요소로서, 메인 챔버(110)를 기준으로 상호 대칭되도록 마련된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 측면 챔버(120,130)는 중앙에 개구(121a,131a)가 형성되는 결합판(121,131)과, 결합판(121,131)의 상측부에서 외측으로 돌출 연장되는 상부 곡선면부(122,132)와, 결합판(121,131)의 하측부에서 외측으로 돌출 연장되는 하부 곡선면부(124,134)와, 상부 곡선면부(122,132) 및 하부 곡선면 부(124,134)의 사이에 마련되는 프로세스 챔버 결합부(125,135)를 포함한다.
결합판(121,131)은 측면 챔버 결합벽(113,114)과 직접 접촉 결합되는 판재 형상의 부재로, 측면 챔버 결합벽(113,114)의 크기에 대응되는 크기를 갖는다. 결합판(121,131)의 중앙에 형성되는 개구(121a,131a)는 측면 챔버 결합벽(113,114)에 형성되는 개구(113a,114a)에 대응되는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 사각 형상 단면으로 형성되되, 사각 형상 단면의 양측부에서 각각 사각 형상 단면의 외곽으로 돌출되는 추가 사각 단면(121b,131b)을 포함한다
상부 곡선면부(122,132) 및 하부 곡선면부(124,134)는 각각 결합판(121,131)의 상측부 및 하측부에서 외측으로 돌출 연장되는 부분으로, 메인 챔버(110)의 하부 내측벽(116)과 동일한 곡률을 갖는 곡선면으로 마련된다. 다만, 하부 곡선면부(124,134)의 내측벽(124a,134a)은 메인 챔버(110)의 하부 내측벽(116)과 함께 실질적으로 원형 단면을 갖는 트랜스퍼 챔버(100)의 하부 공간을 형성하게 되므로, 메인 챔버(110)의 하부 내측벽(116)과 동일한 곡률을 갖는 곡선면으로 마련되야 하나, 상부 곡선면부(122,132)의 내측벽(122a,132a)은 메인 챔버(110)의 하부 내측벽(116)과 동일한 곡률을 갖는 곡선면으로 마련되지 않아도 무방하다. 다만, 트랜스퍼 챔버(100)를 진공상태로 만들기 위한 펌핑시간을 단축하고, 트랜스퍼 챔버(100) 자체의 구조적 안전성을 향상시키기 위하여 상부 곡선면부(122,132)와 하부 곡선면부(124,134)의 내측벽(122a,124a,132a,134a)은 메인 챔버(110)의 하부 내측벽(116)과 동일한 곡률을 갖는 곡선면으로 마련하는 것이 바람직하다.
프로세스 챔버 결합부(125,135)는 상부 곡선면부(122,132) 및 하부 곡선면 부(124,134)의 사이에 마련되어, 추후 4개의 프로세스 챔버(300)가 결합되는 부분이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 프로세스 챔버 결합부(125,135)는 삼각 단면 형상을 가지며, 삼각 단면 형상의 두 변에 마련되는 직선면부(127,128,137,138)를 포함한다. 직선면부(127,128,137,138)의 일단부는 각각 결합판(121,131)의 개구(121a,131a)의 추가 사각 단면(121b,131b)을 덮도록 결합판(121,131)과 결합된다.
다만, 본 실시예와 달리 프로세스 챔버 결합부(125,135)는, 상부 곡선면부(122,132) 및 하부 곡선면부(124,134)를 연결하는 일체의 곡선면(미도시) 상에 마련될 수 있으며, 이 경우, 마련된 곡선면(미도시)의 중앙부분에는 기판의 인출입 통로가 되는 개구(미도시)가 형성되어야 하고, 프로세스 챔버(300)는 개구(미도시)가 형성된 부분을 기준으로 직접 결합되게 될 것이다. 하지만, 일체의 곡선면(미도시) 상에 개구(미도시)가 형성되도록 마련되는 프로세스 챔버 결합부(125,135)는, 곡선면(미도시)의 특성상 프로세스 챔버(300)와 상호 결합되기 어려운 문제점을 갖는다.
이를 고려하여 본 실시예에 따른 측면 챔버(120,130)의 프로세스 챔버 결합부(125,135)는 직선면부(127,128,137,138)를 포함하도록 함으로써 트랜스퍼 챔버(100)와 프로세스 챔버(300)의 결합 편의를 도모한다. 전술한 바와 같이 직선면부(127,128,137,138)는 각각, 메인 챔버(110)의 측면 챔버 결합벽(113,114)의 개구(121a,131a)의 추가 사각 단면(113b,114b)과, 측면 챔버(120,130)의 결합판(121,131)의 개구(121a,131a)의 추가 사각 단면(121b,131b)을 밀폐하도록 결합 판(121,131)과 각각 결합되므로, 트랜스퍼 챔버(100)로부터 프로세스 챔버(300)로 기판을 인입하거나 프로세스 챔버(300)로부터 트랜스퍼 챔버(100)로 기판을 인출하는 경우 기판의 인출입을 위한 충분한 공간을 확보할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 메인 챔버(110)의 하부 내측벽(116)과 측면 챔버(120,130)의 하부 곡선면부(124,134)의 내측벽(124a,134a)에 의하여 형성되는 트랜스퍼 챔버(100)의 하부 공간은 실질적으로 원형 단면을 갖도록 형성되는바, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(1)는, 상대적으로 높은 수준의 진공압력에 견딜 수 있으며, 트랜스퍼 챔버의 무게를 경량화할 수 있고, 트랜스퍼 챔버 내부를 대기 상태에서 진공상태로 전환하는 펌핑시간을 단축할 수 있게 된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 측면 챔버(120,130)는 측면 챔버(120,130)의 강도를 보강하기 위한 보강부(140)를 더 포함한다.
전술한 바와 같이 트랜스퍼 챔버(100)는, 진공상태에서 프로세스 챔버(300) 측으로 기판을 인입시키거나 인출해야 하므로 진공 압력에 충분히 견딜 수 있도록 제작되어야 한다. 하지만, 트랜스퍼 챔버(100)를 대기상태에서 진공상태로 만들거나, 역으로 진공상태에서 대기상태로 만드는 경우 트랜스퍼 챔버(100)는, 압력의 변화에 따른 힘을 반복적으로 받게 되므로 변형이 일어날 가능성이 존재한다. 이를 해결하기 위해 트랜스퍼 챔버(100)를 구성하는 부재의 두께를 증가시키는 것은, 운반 및 설치의 어려움을 증가시킬 뿐만 아니라 제조단가의 상승을 가져오게 되는바 바람직하지 못하다.
이러한 문제점을 고려하여 본 실시예에 따른 측면 챔버(120,130)는 보강 부(140)를 포함한다. 여기서 보강부(140)는 측면 챔버(120,130)의 상부 곡선면부(122,132)에 마련되는 제1 보강리브(141)와, 측면 챔버(120,130)의 하부 곡선면부(124,134)에 마련되는 제2 보강리브(142)와, 제1 보강리브(141)에 직교하는 방향으로 마련되는 제3 보강리브(143)와, 제2 보강리브(142)에 직교하는 방향으로 마련되는 제4 보강리브(144)를 포함한다.
제1 보강리브(141)는 측면 챔버(120,130)의 상부 곡선면부(122,132)의 상부면 및 측면에 각각 마련되되, 결합판(121,131)과 직교하는 방향으로 연장되며, 제2 보강리브(142)는 측면 챔버(120,130)의 하부 곡선면부(124,134)의 하부면 및 측면에 각각 마련되되, 결합판(121,131)과 직교하는 방향으로 연장된다. 또한, 제1 보강리브(141) 및 제2 보강리브(142)는 측면 챔버(120,130)의 상호 상하로 대략 동축적으로 배치되므로 구조적 안전성을 지닌다.
제3 보강리브(143)는 측면 챔버(120,130)의 상부 곡선면부(122,132)의 상부면에 각각 마련되되, 결합판(121,131)과 평행한 방향으로 연장되며, 제4 보강리브(144)는 측면 챔버(120,130)의 하부 곡선면부(124,134)의 하부면에 각각 마련되되, 결합판(121,131)과 평행한 방향으로 연장된다. 제3 보강리브(143) 및 제4 보강리브(144)는, 제1 보강리브(141) 및 제2 보강리브(142)와 마찬가지로 상호 상하로 대략 동축적으로 배치되므로 구조적 안전성을 지닌다.
이와 같이, 제1 보강리브(141), 제2 보강리브(142), 제3 보강리브(143) 및 제4 보강리브(144)를 포함하는 보강부(140)에 의하여 본 실시예에 따른 트랜스퍼 챔버(100)는 진공압력에 저항할 수 있는 충분한 강도를 확보할 수 있게 된다.
도 6은 프레임구조체에 안착된 도 4의 트랜스퍼 챔버의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 트랜스퍼 챔버(100)는 메인 챔버(110)의 상면에 개폐 가능하게 마련되는 상부개폐판(150)과, 작업자의 안전을 위해 측면 챔버(120,130) 중 적어도 어느 하나에 마련되는 안전 가드(160)를 더 포함한다.
상부개폐판(150)은, 트랜스퍼 챔버(100)의 내부에 마련되어 기판을 로드락 챔버(200)와 프로세스 챔버(300)로 이송시키는 기판 핸들링 로봇(400, 도 2 참조)의 출입을 위해 마련되는 부재로, 중앙부에 구비되는 크레인 연결부(151)를 포함한다.
크레인 연결부(151)는 상부개폐판(150)을 개폐하기 위한 크레인의 로프가 연결되는 부분으로, 기판 핸들링 로봇(400)을 트랜스퍼 챔버(100)의 내부에 안착시키거나, 역으로 트랜스퍼 챔버(100)의 내부로부터 기판 핸들링 로봇(400)을 꺼내는 경우 사용되는 구성요소이다. 전술한 바와 마찬가지로, 본 실시예에 따른 트랜스퍼 챔버(100)는 그 내부에서 가로/세로의 폭이 2미터 내외에 이르는 소위, 8세대라 불리는 기판이 기판 핸들링 로봇(400)에 의해 이송되어야 하기 때문에 거대한 구조물로 마련되며, 트랜스퍼 챔버(100)를 구성하는 메인 챔버(110) 역시 거대한 구조물로 마련된다.
따라서, 메인 챔버(110)의 상면을 개폐하기 위해 마련되는 상부개폐판(150)을 인력으로 개폐하는 것은 사실상 불가능에 가까우므로 크레인을 이용하여 이를 개폐하게 되며, 크레인 연결부(151)는 크레인의 인양고리를 간편히 설치할 수 있도 록 하기 위해 구비된다.
안전 가드(160)는, 유지보수를 위한 메인터넌스(Maintenance) 기술자 또는 크레인의 인양고리를 크레인 연결부(151)에 결합하기 위해 트랜스퍼 챔버(100)의 위에 올라서서 작업하는 기술자 등의 작업자가, 트랜스퍼 챔버(100)의 위로부터 추락하는 것을 방지하기 위해 마련되는 수단이다. 거대한 구조물인 트랜스퍼 챔버(100)의 높이와, 트랜스퍼 챔버(100)가 안착되는 프레임구조체(100a)의 높이를 고려할 때, 트랜스퍼 챔버(100) 위로부터 지면까지의 높이는 수 미터에 이르게 되며, 이에 따라 작업자가 트랜스퍼 챔버(100)의 위로부터 추락하는 경우 심하면 생명을 잃을 정도의 충격을 받을 수 있다. 안전 가드(160)는 이와 같은 안전사고를 사전에 차단하기 위하여 마련되는 수단이며, 도 6에 도시된 바와 같이, 펜스 타입으로 제작되어 측면 챔버(120,130)에 복수 개가 결합된다. 다만 작업자의 안전을 보장할 수 있는 범위에서라면 안전 가드(160)의 형상 및 설치 위치의 제한은 없다고 할 것이다.
메인 챔버(110)의 상면에 마련되는 상부개폐판(150)과, 측면 챔버(120,130)에 마련되는 안전 가드(160)에 의하여 본 실시예에 따른 트랜스퍼 챔버(100)는, 그 내부에 설치되는 기판 핸들링 로봇(400)의 입출입을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 안전사고의 위험을 사전에 차단할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 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 자 명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 화학 기상 증착 장치의 트랜스퍼 챔버의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 트랜스퍼 챔버의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 트랜스퍼 챔버의 결합 사시도이다.
도 5는 도 4의 트랜스퍼 챔버의 배면도이다.
도 6은 프레임구조체에 안착된 도 4의 트랜스퍼 챔버의 모습을 나타낸 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 플라즈마 처리장치 100 : 트랜스퍼 챔버
110 : 메인 챔버 111 : 로드락 챔버 결합벽
112 : 프로세스 챔버 결합벽 113,114 : 측면 챔버 결합벽
115 : 바닥벽 116 : 내측벽
111a,112a,113a,114a : 개구 115a : 기판 핸들링 로봇용 개구
120,130 : 측면 챔버 121,131 : 결합판
121a,131a : 개구 122,132 : 상부 곡선면부
122a,132a : 내측벽 124,134 : 하부 곡선면부
124a,134a : 내측벽 125,135 : 프로세스 챔버 결합부
127,128,137,138 : 직선면부 140 : 보강부
141 : 제1 보강리브 142 : 제2 보강리브
143 : 제3 보강리브 144 : 제4 보강리브
150 : 상부개폐판 151 : 크레인 연결부
160 : 안전 가드 200 : 로드락 챔버
300 : 프로세스 챔버 400 : 기판 핸들링 로봇
100a : 프레임구조체

Claims (11)

  1. 로드락 챔버;
    적어도 하나의 프로세스 챔버; 및
    상기 로드락 챔버와 상기 적어도 하나의 프로세스 챔버를 연결하는 트랜스퍼 챔버를 포함하며,
    상기 트랜스퍼 챔버는,
    메인 챔버; 및
    상기 메인 챔버의 양측부에 각각 결합되는 한 쌍의 측면 챔버를 포함하되,
    상기 메인 챔버의 하부 내측벽, 상기 한 쌍의 측면 챔버의 하부 내측벽에 의해 형성되는 상기 트랜스퍼 챔버의 하부 공간은 실질적으로 원형 단면을 가지며,
    상기 한 쌍의 측면 챔버 중 적어도 어느 하나에는 상기 트랜스퍼 챔버 위에서 작업자가 추락하는 것을 방지하기 위한 적어도 하나의 안전가드가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측면 챔버 각각은,
    중앙에 개구가 형성되어 상기 메인 챔버의 일측에 결합되는 결합판;
    상기 결합판의 상측부에서 외측으로 돌출 연장되되 곡선면의 내측벽을 갖는 상부 곡선면부;
    상기 결합판의 하측부에서 외측으로 돌출 연장되되 곡선면의 내측벽을 갖는 하부 곡선면부; 및
    상기 상부 곡선면부와 상기 하부 곡선면부 사이에 마련되되 적어도 일부분이 상기 상부 곡선면부와 상기 하부 곡선면부보다 외측으로 더 돌출 연장되어 상기 적어도 하나의 프로세스 챔버가 결합되는 프로세스 챔버 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 챔버의 하부 내측벽과 함께 실질적으로 원형 단면을 갖는 상기 트랜스퍼 챔버의 하부 공간을 형성하는 상기 한 쌍의 측면 챔버의 하부 내측벽은, 상기 한 쌍의 측면 챔버의 상기 하부 곡선면부의 내측벽인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버 결합부는,
    상기 프로세스 챔버가 결합되는 적어도 하나의 직선면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버 결합부는 실질적으로 삼각 단면 형상을 가지며,
    상기 적어도 하나의 직선면부는 상기 삼각 단면 형상의 두 변에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측면 챔버 각각에는,
    상기 측면 챔버의 강도를 보강하기 위한 보강부가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보강부는,
    상기 상부 곡선면부의 상부면 및 측면에 마련되되 상기 결합판과 직교하는 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제1 보강리브; 및
    상기 하부 곡선면부의 하부면 및 측면에 마련되되 상기 결합판과 직교하는 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제2 보강리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 보강리브와 상기 제2 보강리브는,
    상호 상하로 동축적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 곡선면부의 상부면에 마련되되 상기 결합판과 평행한 방향으로 연 장되는 적어도 하나의 제3 보강리브; 및
    상기 하부 곡선면부의 하부면에 마련되되 상기 결합판과 평행한 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제4 보강리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 챔버는 상면에 개폐 가능하게 마련되는 상부개폐판을 더 포함하며,
    상기 상부개폐판의 중앙부에는 상기 상부개폐판을 개폐하기 위한 크레인 연결부가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  11. 삭제
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