KR101314540B1 - 열교환 플레이트가 구비된 기판 회전용 플립 챔버 및 그 구동방법 - Google Patents

열교환 플레이트가 구비된 기판 회전용 플립 챔버 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열교환 플레이트가 구비된 기판 회전용 플립 챔버 및 그 구동방법에 관한 것으로, 본 발명의 플립 챔버는 이송로봇에 의해 기판이 인입 또는 인출되는 출입구를 구비한 제1 측벽을 갖는 챔버 바디와, 상기 챔버 바디 내에 인입된 기판과 열교환하기 위해 상기 챔버 바디에 적어도 하나 이상 구비되는 열교환 플레이트와, 상기 챔버 바디 내에 인입된 기판을 안착하여 상기 열교환 플레이트에 전달하도록 승강하는 쉘프와, 상기 쉘프를 상하 이동시키기 위한 승강모듈과, 상기 쉘프와 상기 열교환 플레이트가 접한 상태에서 상기 쉘프와 열교환 플레이트를 회전시키는 회전모듈과, 상기 승강모듈과 회전모듈의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함함으로써, OLED용 기판을 180°회전시킴과 동시에 히팅 또는 쿨링이 가능하여, 증착 공정을 진행하기 전 전처리 공정으로 히팅공정을 수행하거나, 증착 공정 후 후처리 공정으로 쿨링공정을 수행할 수 있다.

Description

열교환 플레이트가 구비된 기판 회전용 플립 챔버 및 그 구동방법{A Flip Chamber for Rotating Substrate with Heat Exchanging Plate and Driving Method thereof}
본 발명은 열교환 플레이트가 구비된 기판 회전용 플립 챔버 및 그 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OLED용 기판을 180°회전시킴과 동시에 히팅 또는 쿨링이 가능하여, 증착 공정을 진행하기 전 전처리 공정으로 히팅공정을 수행하거나, 증착 공정 후 후처리 공정으로 쿨링공정을 수행할 수 있는 교환 플레이트가 구비된 기판 회전용 플립 챔버 및 그 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판표시소자인 유기전계발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display, 이하, 'OLED'이라 함)는 유기물의 자체 발광에 의해 컬러 화상을 구현하는 초경박형 표시장치로서, 그 구조가 간단하면서 광효율이 높다는 점에서 차세대의 유망 디스플레이 장치로서 주목받고 있다.
이러한 OLED는 애노드와 캐소드 그리고, 애노드와 캐소드 사이에 개재된 유기막들을 포함하고 있다. 여기서 유기막들은 최소한 발광층을 포함하며, 발광층 이외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자수송층, 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.
OLED의 제조 시 발광층을 패터닝하기 위해서는 챔버 내에 기판을 배치시킨 후 유기물을 증착하는 증착공정을 진행하여야 한다.
이와 같은 증착공정에서 피처리물인 기판이 공정 챔버에 삽입되기 이전에 기판을 일정 온도 이상으로 가열하는 단계가 필요한 경우가 있으며, 또는 공정 챔버에서 가공된 기판이 배출되는 경우 기판의 온도를 일정 수준 이하로 냉각하여야 할 경우가 있다.
한국공개특허 제2011-0045570호에는 공정 챔버로 기판을 삽입하기 바로 전에 기판을 요구되는 온도로 가열하여 열에너지의 낭비를 방지하기 위한 열교환용 플레이트가 구비된 트랜스퍼 챔버가 개시되어 있다.
상기 공개특허에서는 기판이 로드락 챔버에 대기하는 시간을 절약하여 기판 흐름의 정체를 방지하여 공정 속도가 향상되는 효과가 있지만, 기판을 이송시키는 이송로봇의 로봇암에 기판을 안착시킨 상태에서 공정 챔버내로 이송시키는 역할만을 하므로, 기판의 증착면이 상향 또는 하향하고 있을 경우에 기판을 회전시키기 위한 구성은 전혀 개시되지 않고 있다.
이에 본 발명에서는 한 개의 챔버 내에서 기판의 가열 또는 냉각이 이루어질 수 있으면서도 기판의 회전이 가능하여, 기판의 증착면이 상향 또는 하향일 경우에 기판을 회전시킴과 동시에 기판을 가열 또는 냉각시켜 전처리 및 후처리 공정을 진행할 수 있는 열교환 플레이트가 구비된 기판 회전용 플립 챔버 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 이송로봇에 의해 기판이 인입 또는 인출되는 출입구를 구비한 제1 측벽을 갖는 챔버 바디와, 상기 챔버 바디 내에 인입된 기판과 열교환하기 위해 상기 챔버 바디에 적어도 하나 이상 구비되는 열교환 플레이트와, 상기 챔버 바디 내에 인입된 기판을 안착하여 상기 열교환 플레이트에 전달하도록 승강하는 쉘프와, 상기 쉘프를 상하 이동시키기 위한 승강모듈과, 상기 쉘프와 상기 열교환 플레이트가 접한 상태에서 상기 쉘프와 열교환 플레이트를 회전시키는 회전모듈과, 상기 승강모듈과 회전모듈의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 기판 회전용 플립 챔버가 제공된다.
상기 열교환 플레이트는 기판으로 열을 공급하여 기판을 가열하는 히팅 플레이트와, 상기 기판으로부터 열을 흡수하여 기판을 냉각시키는 쿨링 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 히팅 플레이트는 전원이 인가되면 열을 발생하는 도선이 패터닝되어 있는 제1 금속플레이트와, 상기 제1 금속플레이트의 전면에 배치되는 제2 금속플레이트와, 상기 제1 금속플레이트의 배면에 배치되는 반사플레이트로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1 금속플레이트와 제2 금속플레이트는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 재질 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 쿨링 플레이트는 냉매가 흐르는 유로가 내부에 형성되고, 상기 유로의 입구를 통해 외부로부터 공급되는 냉매가 쿨링 플레이트를 순환하다가 상기 유로의 출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명에서, 상기 쉘프는 제1 기판홀더와 제2 기판홀더를 구비하여 2단으로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 기판홀더와 제2 기판홀더는 기판이 안착되는 안착면이 서로 마주보도록 설치될 수 있다.
상기 제1 기판홀더와 제2 기판홀더는 상기 기판의 에지(edge) 부분을 지지하여 기판을 안착하는 복수개의 지지편이 내측으로 형성될 수 있다.
상기 지지편 중 몇 개의 지지편의 상면에는 기판을 안착시키기 위한 핀부재가 설치될 수 있다.
또한, 상기 열교환 플레이트의 외곽선에는 상기 쉘프가 상하 이동될 때 상기 지지편이 통과가능하도록 상기 지지편과 동일한 위치에 통과홈이 형성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 승강모듈은 상기 쉘프를 승강시키기 위한 제1 구동모터와, 상기 제1 구동모터의 구동축에 연결되어 제1 구동모터의 구동에 의해 회전하는 제1 회전축과, 상기 제1 회전축에 연결되어 상기 제1 구동모터의 구동력을 전달하는 동력전달수단과, 상기 쉘프를 상하방향으로 승강시키기 위한 LM 가이드와, 상기 LM 가이드에 끼워져 승강하며, 상기 쉘프가 고정되는 LM 블록을 포함할 수 있다.
상기 동력전달수단은 상기 제1 회전축의 단부에 설치되는 타임벨트풀리와, 상기 타임벨트풀리에 결합되는 타임벨트와, 상기 타임벨트와 쉘프를 연결하는 연결부재로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 회전모듈은 상기 쉘프와 열교환 플레이트를 회전시키기 위한 제2 구동모터과, 상기 제2 구동모터의 구동축에 연결되어 제2 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 제2 회전축을 포함하며, 상기 제2 회전축에는 상기 열교환 플레이트가 결합되어 상기 제2 회전축의 회전에 의해 열교환 플레이트가 회전한다.
여기서, 상기 제2 회전축의 내부에 제1 회전축이 삽입되어 각각의 모터에 의해 회전하도록 구성될 수 있다.
상기 승강모듈 및 회전모듈은 상기 챔버 바디의 측벽 외부에 구비되고, 상기 측벽에는 진공상태를 유지하도록 자성유체씰(magnet Ferro-seal)이 구비될 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플립 챔버의 구동방법은 기판의 증착면이 하방향으로 위치한 상태에서 이송로봇에 의해 기판이 챔버 내부에 인입되는 단계와, 제1 기판홀더와 제2 기판홀더를 구비하여 2단으로 구성되는 쉘프가 상승하여 상기 제2 기판홀더에 기판이 안착되는 단계와, 기판이 안착된 쉘프가 계속 상승하여 챔버 내부에 설치된 열교환 플레이트에 상기 기판의 반대면이 접하도록 하는 단계와, 상기 이송로봇이 챔버의 외부로 철수하는 단계와, 상기 기판이 열교환 플레이트에 접한 상태에서 기판의 열교환을 진행하면서 상기 열교환 플레이트가 180°회전하여 기판의 증착면이 상방향으로 위치하도록 회전하는 단계와, 상기 쉘프가 상승하여 제1 기판홀더에 기판이 안착되면서 상기 기판을 들어올리는 단계와, 상기 이송로봇이 챔버 내부에 인입하는 단계와, 상기 쉘프가 하강하여 상기 이송로봇에 기판을 안착시키는 단계와, 상기 이송로봇이 챔버의 외부로 철수하여 기판이 인출되는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 열교환 플레이트는 기판을 가열하기 위한 히팅 플레이트로 이루어지어, 기판의 가열공정이 진행될 수 있다.
또한, 상기 열교환 플레이트는 기판을 냉각하기 위한 쿨링 플레이트로 이루어지어, 기판의 냉각공정이 진행될 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플립 챔버의 구동방법은 기판의 증착면이 상방향으로 위치한 상태에서 이송로봇에 의해 기판이 챔버 내부에 인입되는 단계와, 제1 기판홀더와 제2 기판홀더를 구비하여 2단으로 구성되는 쉘프가 상승하여 상기 제1 기판홀더 또는 제2 기판홀더에 기판이 안착되는 단계와, 상기 이송로봇이 챔버의 외부로 철수하는 단계와, 상기 쉘프가 하강하여 챔버 내부에 설치된 열교환 플레이트에 상기 기판의 반대면이 접하도록 하는 단계와, 상기 기판이 열교환 플레이트에 접한 상태에서 기판의 열교환을 진행하면서 상기 열교환 플레이트가 180°회전하여 기판의 증착면이 하방향으로 위치하도록 회전하는 단계와, 상기 이송로봇이 챔버 내부에 인입하는 단계와, 상기 쉘프가 하강하여 상기 이송로봇에 기판을 안착시키는 단계와, 상기 이송로봇이 챔버의 외부로 철수하여 기판이 인출되는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서 제안한 플립 챔버에 의하면, 한 개의 챔버 내에서 기판의 가열 또는 냉각이 이루어짐과 동시에 기판의 회전이 가능하여, 기판의 증착면이 상향 또는 하향일 경우에도 기판을 회전시키면서 가열 또는 냉각시켜 공정 챔버로 진행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플립 챔버를 도시한 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플립 챔버의 배면을 보이기 위한 전체 사시도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 플립 챔버의 내부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 히팅 플레이트를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 히팅 플레이트를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 쿨링 플레이트를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 쿨링 플레이트를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명에서의 쉘프를 구성하는 기판 홀더를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 승강모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명에서의 승강모듈 중 LM 가이드와 LM 블록을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 승강모듈과 회전모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 13은 도 12에서의 결합 사시도이다.
도 14는 도 13에서의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 회전모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 플립 챔버의 구동방법을 나타내는 공정도로서, 기판의 증착면이 하방향으로 위치한 상태로 유입될 때 기판을 뒤집는 공정을 나타내는 공정도이다.
도 17은 본 발명의 플립 챔버의 구동방법을 나타내는 공정도로서, 기판의 증착면이 상방향으로 위치한 상태로 유입될 때 기판을 뒤집는 공정을 나타내는 공정도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플립 챔버를 도시한 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플립 챔버의 배면을 보이기 위한 전체 사시도이다.
본 발명의 기판 회전용 플립 챔버는 이송로봇(도시안함)에 의해 기판이 인입 또는 인출되는 출입구(101)를 구비한 제1 측벽을 갖는 챔버 바디(100)를 포함한다.
상기 챔버 바디(100)는 기판 회전용 플립 챔버의 외부면을 형성하는 것으로 기판 회전용 플립 챔버의 면적을 규정한다.
상기 챔버 바디(100)에는 SUS 재질의 돔형 상부커버(102)가 설치되고, 챔버 바디(100)의 일측면에는 기판을 회전시키거나 승강시키기 위한 승강모듈(200)과 회전모듈(300)이 설치된다.
또한, 상기 승강모듈(200)과 회전모듈(300)이 설치되는 반대면에는 후술할 열교환 플레이트에 전기를 인가하는 파워 케이블이나 냉각수를 인입하기 위한 PCW 라인이 설치될 수 있다.
상기 챔버 바디(100)의 일측 하부에는 본 발명의 플립 챔버의 각종 구성요소의 구동을 전기적으로 제어하기 위한 제어부(104)가 구비된다.
상기 제어부(104)는 승강모듈(200)과 회전모듈(300)의 구동 및 열교환 플레이트에 전기 인가 등을 제어한다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 플립 챔버의 내부를 도시한 사시도로서, 상기 챔버 바디(100) 내에 인입된 기판과 열교환하기 위한 열교환 플레이트(110)(120)가 설치된다.
상기 열교환 플레이트(110)(120)는 상기 챔버 바디(100) 내부에 적어도 하나 이상 구비되는 것으로, 본 발명에서는 상기 열교환 플레이트(110)(120)가 챔버 바디(100)의 상부와 하부에 각각 설치되어 2개 구비되는 것을 제안한다.
이 경우, 본 발명의 열교환 플레이트(110)는 기판으로 열을 공급하여 기판을 가열하는 히팅 플레이트(110)와, 상기 기판으로부터 열을 흡수하여 기판을 냉각시키는 쿨링 플레이트(120)로 이루어짐이 바람직하다.
즉, 본 발명에서의 열교환 플레이트(110) 중 히팅 플레이트(110)는 챔버 바디(100) 내에 상부에 설치되고, 상기 쿨링 플레이트(120)는 히팅 플레이트(110)와 대칭되도록 하부에 설치될 수 있으며, 이와 같은 히팅 플레이트(110)와 쿨링 플레이트(120)는 후술할 회전모듈(300)에 의해 180°회전이 가능하므로, 그 위치는 가변될 수 있다.
또한, 상기 열교환 플레이트(110)(120)는 공정상의 필요에 따라 자유롭게 변경할수 있으며, 히팅 플레이트 또는 쿨링 플레이트의 배치 및 구성을 본 발명에서 설명하는 실시예에 한정하지 않는다.
도 5는 본 발명의 히팅 플레이트를 나타내는 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 히팅 플레이트를 나타내는 단면도이다.
상기 히팅 플레이트(110)는 기판(G)이 놓이면 기판(G)을 일정 온도로 가열하는 것으로, 본 발명에서의 히팅 플레이트(110)는 전원이 인가되면 열을 발생하는 도선(114a)이 패터닝되어 있는 제1 금속플레이트(114)와, 상기 제1 금속플레이트(114)의 전면에 배치되는 제2 금속플레이트(112)와, 상기 제1 금속플레이트(114)의 배면에 배치되는 반사플레이트(116)로 이루어진다.
도면에서 보는 바와 같이, 상기 제2 금속플레이트(112)의 표면에 글래스 기판(G)이 접하게 되는데, 상기 제1 금속플레이트(114)와 제2 금속플레이트(112)는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 재질 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 금속플레이트(114)는 스테인리스 스틸 재질로 이루어지고, 상기 제2 금속플레이트(112)는 알루미늄 재질로 이루어지는 것을 제안하나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 상기 히팅 플레이트(110)가 스테인리스 스틸로 이루어지거나 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 히팅 플레이트(110)는 세라믹 코팅이 이루어질 수 있다.
상기 제1 금속플레이트(114)와 제2 금속플레이트(112)에는 각각의 온도를 감지하는 써모커플(118)이 설치될 수 있다.
이와 같은 히팅 플레이트(110)는 상기 제1 금속플레이트(114)에 패터닝된 도선(114a)에 전기가 인가되면 열을 발생하여 제2 금속플레이트(112)의 표면에 접한 기판(G)을 가열한다.
한편, 도 7은 본 발명의 쿨링 플레이트를 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 쿨링 플레이트를 나타내는 단면도이다.
상기 쿨링 플레이트(120)는 냉매가 흐르는 유로(122)가 내부에 형성되는 것으로, 상기 유로(122)의 입구를 통해 외부로부터 공급되는 냉매가 쿨링 플레이트(120)를 순환하다가 상기 유로(122)의 출구를 통해 외부로 배출됨으로써, 쿨링 플레이트(120)에 접한 기판(G)을 냉각시킬 수 있다.
상기 냉매로는 냉각수(Process Cooling Water, PCW)가 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 열교환 플레이트(110)(120)의 외곽선에는 후술할 쉘프가 상하 이동될 때 쉘프의 지지편이 통과가능하도록 상기 지지편과 동일한 위치에 통과홈(110a)(120a)이 형성된다.
상기 통과홈(110a)(120a)은 쉘프의 지지편과 동일한 위치에 형성되어, 상기 지지편이 통과가능한 형상 및 크기로 형성됨으로써, 상기 쉘프의 승강 동작이 이루어질 때 상기 열교환 플레이트(110)(120)를 쉘프가 통과할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 기판 회전용 플립 챔버는 그 내부에 쉘프(140), 승강모듈(200) 및 회전모듈(300)을 포함한다.
상기 쉘프(140)는 이송로봇으로부터 상기 챔버 바디(100) 내에 인입된 기판을 안착하는 것으로, 상기 쉘프(140)는 후술할 승강모듈(200)에 의해 승강하여 상기 쉘프(140)에 안착된 기판을 상기 열교환 플레이트 중 히팅 플레이트(110) 또는 쿨링 플레이트(120)에 접하도록 한다.
상기 쉘프(140)의 상승 및 하강 이동은 쉘프(140)와 연결된 승강모듈(200)에 의해 이루어진다. 승강모듈(200)은 챔버 바디(100) 내부에서 이루어지는 공정의 순서에 맞추어 상승 또는 하강하도록 제어된다.
본 발명에서의 쉘프(140)는 기판(G)를 안착하기 위한 기판홀더가 2단으로 구성되는데, 상기 기판홀더는 도 9에서 도시한 바와 같이, 기판의 측면을 안착시키도록 형성되며, 상기 기판의 에지(edge) 부분을 지지하여 기판을 안착하는 복수개의 지지편(144)을 포함한다.
도 9는 하부에 형성된 기판홀더가 생략된 것을 도시한 사시도로서, 상기 지지편(144)은 기판홀더(142a)의 내측으로 형성되며, 일정간격으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 지지편(144) 중 몇 개의 지지편(144)의 상면에는 기판을 안착시키기 위한 핀부재(146)가 설치될 수 있다.
이와 같은 기판홀더(142a)는 측벽(148)에 연결된 상태로 2단으로 구성되어 상기 쉘프(140)를 구성한다. 즉, 도 9에 도시한 기판홀더(142a)가 상하로 구성되고, 각각의 기판홀더(142a)를 측벽(148)이 연결하여, 도 10에 도시한 바와 같이, 쉘프(140)를 구성하는 것이다.
즉, 상기 쉘프(140)는 제1 기판홀더(142a)와 제2 기판홀더(142b)를 구비하는데, 이 경우, 상기 제1 기판홀더(142a)와 제2 기판홀더(142b)는 기판이 안착되는 안착면이 서로 마주보도록 설치된다.
또한, 상기 쉘프(140)는 도 10에서 보는 바와 같이, 기판의 양측면을 지지할 수 있도록 챔버 바디(100) 내에 양측에 설치된다.
한편, 본 발명에서, 상기 승강모듈(200)은 상기 쉘프(140)를 승강시키기 위한 제1 구동모터(202)와, 상기 제1 구동모터(202)의 구동축(202a)에 연결되어 제1 구동모터(202)의 구동에 의해 회전하는 제1 회전축(204)과, 상기 제1 회전축(204)에 연결되어 상기 제1 구동모터(202)의 구동력을 전달하는 동력전달수단과, 상기 쉘프(140)를 상하방향으로 승강시키기 위한 LM 가이드(206)와, 상기 LM 가이드(206)에 끼워져 승강하며, 상기 쉘프(140)가 고정되는 LM 블록(208)을 포함한다.
도 11은 본 발명에서의 승강모듈 중 LM 가이드와 LM 블록을 나타내는 사시도로서, 상기 LM 가이드(206)에 LM 블록(208)이 끼워져 승강하며, 상기 LM 블록(208)에는 쉘프(140)가 고정되어 LM 블록(208)이 승강함에 따라 쉘프(140)가 승강하게 된다.
상기 LM 블록(208)에는 승강을 감지하는 복수개의 센서(220)가 설치된다.
본 발명에서 상기 동력전달수단은 상기 제1 회전축(204)의 단부에 설치되는 타임벨트풀리(205)와, 상기 타임벨트풀리(205)에 결합되는 타임벨트(207)와, 상기 타임벨트(207)와 쉘프(140)를 연결하는 연결부재(210)로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 타임벨트(207)에는 양단에 타임벨트풀리(205)(209)가 설치되며, 타단에 설치된 타임벨트풀리(209)에는 반대편 쉘프(140)를 승강시키기 위한 연동축(212)이 설치된다.
즉, 챔버 바디(100)의 양측에 설치된 쉘프(140)를 동시에 움직이기 위하여, 상기 제1 구동모터(202)의 회전력을 전달하는 타임벨트(207)의 타단에 설치된 타임벨트풀리(209)에는 반대편 쉘프(140)를 승강시키기 위한 연동축(212)이 설치되는 것이다.
상기 연동축(212)의 단부에는 타임벨트풀리(214)가 설치되고, 이에 타임벨트(216)가 걸어지며, 상기 타임벨트(216)에 쉘프(140)를 연결하는 연결부재(218)가 설치되어, 상기 제1 구동모터(202)의 구동에 의해 양측의 쉘프(140)가 상승 또는 하강하게 된다.
이를 좀더 상세히 설명하면, 상기 제1 구동모터(202)의 회전력은 상기 회전축(204)을 회전시키고, 상기 회전축(204)의 회전에 의해 타임벨트풀리(205)가 회전하면서 타임벨트(207)를 회전시킨다.
이때, 상기 타임벨트(207)에 고정된 연결부재(210)가 타임벨트(207)의 회전에 따라 상하방향으로 직선운동을 하게 되어, 쉘프(140)를 승강시키게 된다.
이와 동시에 상기 연동축(212)에 의해 타측의 타임벨트풀리(214)가 회전하면서 타임벨트(216)에 고정된 연결부재(218)가 승강하게 되고, 따라서, 쉘프(140)가 승강하게 된다.
상기 제1 구동모터(202)는 정방향 또는 역방향으로 회전이 가능하며, 상기 제1 구동모터(202)의 회전방향에 의해 상기 쉘프(140)의 상승 또는 하강이 이루어진다. 상기 제1 구동모터(202)의 회전 및 회전방향은 상기 제어부(104)에서 컨트롤한다.
도 12는 본 발명의 승강모듈과 회전모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 13은 도 12에서의 결합 사시도이며, 도 14는 도 13에서의 평면도이다.
도면에서 보는 바와 같이, 본 발명에서의 승강모듈(200)과 회전모듈(300)은 각각의 구동모터를 구비하며, 챔버 바디(100)의 일측부에 설치되도록 구성된다.
한편, 본 발명의 플립 챔버는 상기 쉘프(140)가 승강하여 상기 열교환 플레이트(110)(120)와 접한 상태에서 상기 쉘프(140)와 열교환 플레이트(110)(120)를 회전시키는 회전모듈(300)을 구비한다.
도 15는 본 발명의 회전모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 것으로서, 회전을 위한 구성을 보이기 위해 개략적으로 표시한 단면도이다.
상기 회전모듈(300)은 도 15에 도시한 바와 같이, 상기 쉘프(140)와 열교환 플레이트(110)(120)를 회전시키기 위한 제2 구동모터(302)과, 상기 제2 구동모터(302)의 구동축(302a)에 연결되어 제2 구동모터(302)의 구동력에 의해 회전하는 제2 회전축(302)을 포함한다.
상기 제2 회전축(304)에는 상기 열교환 플레이트(110)(120)가 결합되어 상기 제2 회전축(304)의 회전에 의해 열교환 플레이트(110)(120)가 회전한다.
여기서, 상기 제2 회전축(304)의 내부에 제1 회전축(204)이 삽입되어 각각의 제2 회전축(304)과 제1 회전축(204)이 제1 구동모터와 제2 구동모터에 의해 회전된다.
한편, 상기 제2 구동모터(302)의 회전력을 상기 제2 회전축(304)에 전달하기 위하여 통상의 동력전달수단이 설치될 수 있으며, 본 발명에서는 일실시예로서 타이벨트(308)와 타임벨트풀리(306)를 적용하였으나, 이에 한정하지 않는다.
상기 승강모듈(200) 및 회전모듈(300)은 상기 챔버 바디(100)의 측벽 외부에 구비되고, 상기 측벽에는 진공상태를 유지하도록 자성유체씰(magnet Ferro-seal)(150)이 구비된다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 회전용 플립 챔버의 내부에서 기판을 회전시키는 과정에 대하여 설명하도록 한다.
도 16은 본 발명의 플립 챔버의 구동방법을 나타내는 공정도로서, 기판의 증착면이 하방향으로 위치한 상태로 유입될 때 기판을 뒤집는 공정을 나타내는 공정도이다.
도 16에서 보는 바와 같이, 히팅 플레이트(110)가 상부에 설치되고, 쿨링 플레이트(120)가 하부에 설치되는 챔버 바디(100)의 내부에, 기판(G)의 증착면이 하방향으로 위치한 상태에서 이송로봇(50)에 의해 기판(G)이 챔버 내부에 인입된다(b).
제1 기판홀더(142a)와 제2 기판홀더(142b)를 구비하여 2단으로 구성되는 쉘프(140)가 상승하여 상기 제2 기판홀더(142b)에 기판(G)이 안착되고, 기판(G)이 안착된 쉘프(140)가 계속 상승하여 상기 히팅 플레이트(110)에 상기 기판(G)의 반대면이 접하도록 한다(c).
이후, 상기 이송로봇(50)이 챔버의 외부로 철수하고(d), 상기 기판(G)이 히팅 플레이트(110)에 접한 상태에서 기판의 열교환을 진행하면서 상기 히팅 플레이트(110)가 180°회전하여 기판의 증착면이 상방향으로 위치하도록 회전한다(e).
이와 같이 회전함으로써, 기판의 증착면은 상방향을 향하게 되고, 히팅 플레이트(110)와 쿨링 플레이트(110)의 위치가 반대로 놓이게 되어, 히팅 플레이트(110)가 하부에 위치한다.
이후, 상기 쉘프(140)가 상승하여 제1 기판홀더(142a)에 기판(G)이 안착되면서 상기 기판(G)을 들어올린다(f).
상기 이송로봇(50)이 챔버 내부에 인입하고, 상기 쉘프(140)가 하강하여 상기 이송로봇(50)에 기판(G)을 안착시킨다(h).
이후, 상기 이송로봇(50)이 챔버의 외부로 철수하여 기판이 인출되는 것이다.
이러한 과정에서 기판을 가열시키기 위한 전처리 공정을 진행할 수 있다.
도 17은 본 발명의 플립 챔버의 구동방법을 나타내는 공정도로서, 기판의 증착면이 상방향으로 위치한 상태로 유입될 때 기판을 뒤집는 공정을 나타내는 공정도이다.
먼저, 기판(G)의 증착면이 상방향으로 위치한 상태에서 이송로봇(50)에 의해 기판(G)이 챔버 내부에 인입된다(b).
상기 쉘프(140)가 상승하여 하부의 기판홀더, 예컨대 상기 제2 기판홀더(142b)에 기판이 안착된다(c).
이후, 상기 이송로봇(50)이 챔버의 외부로 철수하고(d), 상기 쉘프(140)가 하강하여 챔버 하부에 설치된 쿨링 플레이트(120)에 상기 기판(G)의 반대면이 접하도록 한다(e).
이후, 상기 기판(G)이 쿨링 플레이트(120)에 접한 상태에서 기판의 열교환을 진행하면서 상기 쿨링 플레이트(120)가 180°회전하여 기판의 증착면이 하방향으로 위치하도록 회전한다(f).
상기 이송로봇(50)이 챔버 내부에 인입하고(g), 상기 쉘프(140)가 하강하여 상기 이송로봇(50)에 기판을 안착시킨다(h).
상기 이송로봇(50)이 챔버의 외부로 철수하여 기판이 인출된다(i).
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 사상적 범주에 속한다.
100 : 챔버 바디 102 : 상부커버
104 : 제어부 110 : 히팅 플레이트
112 : 제2 금속플레이트 114 : 제1 금속플레이트
114a : 도선 116 : 반사플레이트
120 : 쿨링 플레이트 122 : 유로
140 : 쉘프 142a : 제1 기판홀더
142b : 제2 기판홀더 144 : 지지편
150 : 자성유체씰 200 : 승강모듈
202 : 제1 구동모터 204 : 제1 회전축
206 : LM 가이드 208 : LM 블록
300 : 회전모듈 302 : 제2 구동모터
304 : 제2 회전축

Claims (21)

  1. 이송로봇에 의해 기판이 인입 또는 인출되는 출입구를 구비한 제1 측벽을 갖는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내에 인입된 기판과 열교환하기 위해 상기 챔버 바디에 적어도 하나 이상 구비되는 열교환 플레이트;
    상기 챔버 바디 내에 인입된 기판을 안착하여 상기 열교환 플레이트에 전달하도록 승강하는 쉘프;
    상기 쉘프를 상하 이동시키기 위한 승강모듈;
    상기 쉘프와 상기 열교환 플레이트가 접한 상태에서 상기 쉘프와 열교환 플레이트를 회전시키는 회전모듈; 및
    상기 승강모듈과 회전모듈의 구동을 제어하기 위한 제어부;
    를 포함하는 기판 회전용 플립 챔버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환 플레이트는 기판으로 열을 공급하여 기판을 가열하는 히팅 플레이트와,
    상기 기판으로부터 열을 흡수하여 기판을 냉각시키는 쿨링 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 히팅 플레이트는 전원이 인가되면 열을 발생하는 도선이 패터닝되어 있는 제1 금속플레이트와,
    상기 제1 금속플레이트의 전면에 배치되는 제2 금속플레이트와,
    상기 제1 금속플레이트의 배면에 배치되는 반사플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 금속플레이트와 제2 금속플레이트는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 재질 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 쿨링 플레이트는 냉매가 흐르는 유로가 내부에 형성되고, 상기 유로의 입구를 통해 외부로부터 공급되는 냉매가 쿨링 플레이트를 순환하다가 상기 유로의 출구를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉘프는 제1 기판홀더와 제2 기판홀더를 구비하여 2단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 기판홀더와 제2 기판홀더는 기판이 안착되는 안착면이 서로 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 기판홀더와 제2 기판홀더는 상기 기판의 에지(edge) 부분을 지지하여 기판을 안착하는 복수개의 지지편이 내측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 지지편 중 몇 개의 지지편의 상면에는 기판을 안착시키기 위한 핀부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 열교환 플레이트의 외곽선에는 상기 쉘프가 상하 이동될 때 상기 지지편이 통과가능하도록 상기 지지편과 동일한 위치에 통과홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 승강모듈은 상기 쉘프를 승강시키기 위한 제1 구동모터;
    상기 제1 구동모터의 구동축에 연결되어 제1 구동모터의 구동에 의해 회전하는 제1 회전축;
    상기 제1 회전축에 연결되어 상기 제1 구동모터의 구동력을 전달하는 동력전달수단;
    상기 쉘프를 상하방향으로 승강시키기 위한 LM 가이드; 및
    상기 LM 가이드에 끼워져 승강하며, 상기 쉘프가 고정되는 LM 블록;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 동력전달수단은 상기 제1 회전축의 단부에 설치되는 타임벨트풀리와, 상기 타임벨트풀리에 결합되는 타임벨트와, 상기 타임벨트와 쉘프를 연결하는 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전모듈은 상기 쉘프와 열교환 플레이트를 회전시키기 위한 제2 구동모터; 및
    상기 제2 구동모터의 구동축에 연결되어 제2 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 제2 회전축;
    을 포함하며,
    상기 제2 회전축에는 상기 열교환 플레이트가 결합되어 상기 제2 회전축의 회전에 의해 열교환 플레이트가 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 회전축의 내부에 제1 회전축이 삽입되어 각각의 모터에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 승강모듈 및 회전모듈은 상기 챔버 바디의 측벽 외부에 구비되고, 상기 측벽에는 진공상태를 유지하도록 자성유체씰(magnet Ferro-seal)이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버.
  16. 기판의 증착면이 하방향으로 위치한 상태에서 이송로봇에 의해 기판이 챔버 내부에 인입되는 단계;
    제1 기판홀더와 제2 기판홀더를 구비하여 2단으로 구성되는 쉘프가 상승하여 상기 제2 기판홀더에 기판이 안착되는 단계;
    기판이 안착된 쉘프가 계속 상승하여 챔버 내부에 설치된 열교환 플레이트에 상기 기판의 반대면이 접하도록 하는 단계;
    상기 이송로봇이 챔버의 외부로 철수하는 단계;
    상기 기판이 열교환 플레이트에 접한 상태에서 기판의 열교환을 진행하면서 상기 열교환 플레이트가 180°회전하여 기판의 증착면이 상방향으로 위치하도록 회전하는 단계;
    상기 쉘프가 상승하여 제1 기판홀더에 기판이 안착되면서 상기 기판을 들어올리는 단계;
    상기 이송로봇이 챔버 내부에 인입하는 단계;
    상기 쉘프가 하강하여 상기 이송로봇에 기판을 안착시키는 단계; 및
    상기 이송로봇이 챔버의 외부로 철수하여 기판이 인출되는 단계;
    를 포함하는 기판 회전용 플립 챔버의 구동방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 열교환 플레이트는 기판을 가열하기 위한 히팅 플레이트로 이루어지어,
    기판의 가열공정이 진행되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버의 구동방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 열교환 플레이트는 기판을 냉각하기 위한 쿨링 플레이트로 이루어지어,
    기판의 냉각공정이 진행되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버의 구동방법.
  19. 기판의 증착면이 상방향으로 위치한 상태에서 이송로봇에 의해 기판이 챔버 내부에 인입되는 단계;
    제1 기판홀더와 제2 기판홀더를 구비하여 2단으로 구성되는 쉘프가 상승하여 상기 제1 기판홀더 또는 제2 기판홀더에 기판이 안착되는 단계;
    상기 이송로봇이 챔버의 외부로 철수하는 단계;
    상기 쉘프가 하강하여 챔버 내부에 설치된 열교환 플레이트에 상기 기판의 반대면이 접하도록 하는 단계;
    상기 기판이 열교환 플레이트에 접한 상태에서 기판의 열교환을 진행하면서 상기 열교환 플레이트가 180°회전하여 기판의 증착면이 하방향으로 위치하도록 회전하는 단계;
    상기 이송로봇이 챔버 내부에 인입하는 단계;
    상기 쉘프가 하강하여 상기 이송로봇에 기판을 안착시키는 단계; 및
    상기 이송로봇이 챔버의 외부로 철수하여 기판이 인출되는 단계;
    를 포함하는 기판 회전용 플립 챔버의 구동방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 열교환 플레이트는 기판을 가열하기 위한 히팅 플레이트로 이루어지어,
    기판의 가열공정이 진행되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버의 구동방법.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 열교환 플레이트는 기판을 냉각하기 위한 쿨링 플레이트로 이루어지어,
    기판의 냉각공정이 진행되는 것을 특징으로 하는 기판 회전용 플립 챔버의 구동방법.

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