KR101411620B1 - 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버 - Google Patents

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KR101411620B1
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1303—Apparatus specially adapted to the manufacture of LCDs

Abstract

본 발명에 따른 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버는, 외부로부터 미처리된 기판을 받아서 보관하거나 공정챔버로부터 표면 처리된 기판을 외부로 내보내는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버에 있어서, 상기 로드 락 챔버는 하나의 챔버 내에 복수 개의 기판을 보관할 수 있도록 다층 구조로 배치된 복수 개의 기판 지지대가 구비됨으로써, 하나의 챔버 내에 여러 개의 기판을 동시에 보관할 수 있게 되어, 정해진 공간에 보다 많은 양의 기판을 보관할 수 있는 동시에 기판 수 대비 챔버의 구성비용도 절약할 수 있고, 하나의 게이트 밸브만을 개방하여 보다 많은 양의 기판을 반입 또는 반출할 수 있게 되어 기판 처리 공정 시간을 단축하여 제조 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
기판, 지지대, 다층, 지지핀, 게이트 밸브, 반송 챔버, 이송암

Description

평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버{Load lock chamber structure for device manufacturing FPD}
도 1은 종래 로드 락 챔버를 갖는 평판표시소자 제조장치의 개략적인 사시도,
도 2는 도 1의 A-A 선 방향의 단면도로서, 종래 로드 락 챔버의 구조를 보인 도면,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로드 락 챔버가 도시된 사시도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로드 락 챔버의 정면도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로드 락 챔버의 측단면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로드 락 챔버가 도시된 사시도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로드 락 챔버의 정면도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로드 락 챔버의 측단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50, 50A, 50B : 로드 락 챔버 55 : 입구
60 : 기판 지지대 61 : 지지 프레임
62 : 프레임 지지대 63 : 하부 지지대
65 : 지지핀 67 : 완충부재
70 : 이송암 75 : 게이트 밸브(Gate Valve)
본 발명은 LCD 등의 평판표시소자 제조장치에 관한 것으로서, 특히 로드 락 챔버 하나에 복수의 기판 지지대를 구비하여 두 개 이상의 기판을 보관할 수 있도록 구성함으로써 공정 시간을 단축함은 물론 제조 효율을 향상시킬 수 있도록 한 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버에 관한 것이다.
일반적으로 반도체나 평판표시소자(Flat Panel Display)를 제조하는 장치 등은 기판(반도체 웨이퍼, 글라스 등)의 표면처리 등을 실시하기 위한 챔버가 구비되고, 이 챔버로 기판을 반입하거나 반출하기 위하여 기판을 운반하는 반송로봇이 구비되는 바, 챔버는 기판의 반입/반출을 위한 출입구인 게이트 슬릿(Gate Slit)이 마련되어 게이트 밸브(Gate Valve)로 개폐된다.
이와 같은 챔버, 반송로봇 및 게이트 밸브는 반도체나 평판표시소자 제조장치 등에 모두 유사한 방식으로 적용되는 것으로서, 이하에서는 이 챔버, 반송로봇, 게이트 밸브 그리고 이들과 관련 있는 사항에 대하여 이것이 평판표시소자 제조장치에 적용된 것을 중심으로 하여 살펴보기로 한다.
평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마디스플레 이 소자(Plasma Display Panel), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
이러한 평판표시소자를 제조하기 위한 평판표시소자 제조장치로는 주로 진공처리 방식의 것이 사용되는데, 평판표시소자 제조장치는 생산성 향상을 위한 택트 타임(Tact time)을 줄이기 위해서 인라인 타입(In-Line type)에서 클러스터 타입(Cluster type)으로 변화되고 있다.
여기서 클러스터 타입(Cluster type)은 아래에서 설명될 하나의 로드 락 챔버(Load Lock Chamber)에 두 개 이상의 공정챔버가 연결되어 기판을 처리할 수 있도록 구성된 평판표시소자 제조장치이다.
도 1을 참조하여 클러스터 타입의 평판표시소자 제조장치에 대하여 간단히 살펴본다.
평판표시소자 제조장치는 외부로부터 미처리된 기판을 받아서 보관하거나 처리된 기판(S)을 외부로 내보내는 로드 락 챔버(Load Lock Chamber)(10)와, 이 로드 락 챔버(10)로부터 반입된 기판을 진공 분위기 하에서 플라즈마 등을 이용하여 표면처리를 실시하는 등 기판을 처리하는 공정챔버(Process Chamber)(20)와, 이 공정챔버(20)와 상기 로드 락 챔버(10) 사이에 설치되어 기판(S)을 공정챔버(20)로 반입하거나 그 반대로 반출함에 있어 경유지의 역할을 하는 반송챔버(Transfer Chamber)(30)로 이루어진다.
여기서 상기 반송챔버(30)의 내부에는 기판을 로드 락 챔버(10)와 공정챔버(20)로 이송하는 반송로봇(미도시)이 설치되고, 이 반송로봇에는 기판을 이송하 는 이송암(Transfer Arm)이 구비된다.
한편, 도 2는 도 1의 A-A 선 방향의 단면도로서, 로드 락 챔버(10)의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도면에서는 2개의 로드 락 챔버(10)가 상하로 배열되어 구성된 상태를 보여주고 있다. 각 로드 락 챔버(10)는 하나의 기판을 보관할 수 있도록 구성되는데, 각 챔버 내의 바닥면에는 기판 지지부(11)가 구성되고, 이 기판 지지부(11)는 챔버의 길이 방향으로 이송 로봇의 이송암(35)이 진입할 수 있도록 홈 구조로 이루어진 암(Arm) 진입부(13)가 형성된다.
그리고 각 로드 락 챔버(10)의 측면(또는 배면)에는 기판을 정렬(align)하기 위한 정렬 기구(15)가 구비된다.
물론, 상기 각 로드 락 챔버(10)는 상기한 반송챔버(30)와 연결되는 부분에 게이트 밸브가 내재되는 게이트 통로(40)가 각각 구비되어, 챔버 내에 기판을 반입하거나 반출하는 작동은 각각의 게이트 밸브(Gate valve)를 개방한 상태에서 이루어지고, 기판의 반입 및 반출이 이루어진 후에는 게이트 밸브가 닫히게 된다.
도 2에서는 2개의 로드 락 챔버(10)가 구비되므로, 상기 반송챔버(30)와의 사이에 두 개의 게이트 밸브가 구성된다. 즉, 상기 게이트 통로(40) 내에는 각각의 로드 락 챔버(10)를 개폐할 수 있는 게이트 밸브가 각각 구비되는 것이다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 로드 락 챔버(10)가 구비된 평판표시소자 제조장치는, 하나의 챔버에 하나의 기판만을 보관할 수 있도록 구성되어 있기 때문에 일정한 공간 또는 체적을 갖는 챔버 내에 보다 많은 양의 기판을 보관하는 데는 한 계가 있는 문제점이 있다.
또한, 종래 로드 락 챔버(10)는 하나의 챔버에 하나의 기판만을 보관함에 따라 기판의 개수에 따라 각각의 챔버를 별도로 구비해야 하므로, 챔버를 구성하는 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 위에서도 지적한 바와 같이 보관할 수 있는 기판의 수량에도 한계를 갖는 문제점이 있다.
특히, 종래 로드 락 챔버(10)는 기판을 반입 또는 반출하는 작업이 각각의 게이트 밸브를 개폐하면서 이루어지기 때문에 게이트 밸브의 개폐 작동에 따른 공정 시간이 더 소요되어, 전체적인 제조 공정 시간이 늘어나게 되고, 공정 효율도 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 챔버 내에 여러 개의 기판을 동시에 보관할 수 있도록 구성함으로써 일정한 공간에 보다 많은 양의 기판을 보관할 수 있는 동시에 기판 수 대비 챔버의 구성비용도 절약할 수 있는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은, 하나의 게이트 밸브만을 개방하여 보다 많은 양의 기판을 반입 또는 반출할 수 있도록 구성함으로써, 공정 시간을 단축하여 제조 효율을 향상시킬 수 있는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은, 각각의 기판 지지대가 상하 개방된 구조로 이루어지도록 하 여, 챔버 내부 공간의 진공 상태 변화가 용이해지도록 하는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버는, 외부로부터 미처리된 기판을 받아서 보관하거나 공정챔버로부터 표면 처리된 기판을 외부로 내보내는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버에 있어서, 상기 로드 락 챔버는 하나의 챔버 내에 복수 개의 기판을 보관할 수 있도록 다층 구조로 배치된 복수 개의 기판 지지대가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 로드 락 챔버는 하나의 입구를 통해 기판을 반입하거나 반출할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 기판 지지대는 챔버의 내벽에 고정되어 수평으로 위치되는 지지 프레임과, 이 지지 프레임에 수직으로 세워진 복수의 지지핀을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이때 상기 지지 프레임은 그 하부 공간과 상부 공간이 통하도록 개방된 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 지지 프레임은 다수의 선형 부재가 격자형 구조로 배치되어 구성될 수 있다.
이와는 달리 상기 지지 프레임은 다수의 선형 부재가 기판 이송 기구의 진입 방향에 대하여 평행하게 배치되어 구성될 수 있다. 이때 상기 지지 프레임은 상기 기판 이송 기구와의 간섭이 줄일 수 있도록 선형 부재의 하부에 상기 선형 부재와 직교하는 방향으로 연결되어 지지 프레임을 지지하는 하부 지지대가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 지지핀은 그 상단에 완충 부재가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 로드 락 챔버는 복수개가 상하 방향으로 적층되어 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로드 락 챔버가 도시된 사시도, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로드 락 챔버의 정면도, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로드 락 챔버의 측단면도이다.
본 발명에 따른 제 1 실시예의 로드 락 챔버(Load Lock Chamber)는, 공지의 로드 락 챔버와 같이 외부로부터 미처리된 기판을 받아서 보관하거나, 반송챔버와 연결되어 공정챔버로부터 표면 처리된 기판을 외부로 내보내도록 구성된다.(도 1 참조)
이러한 상기 로드 락 챔버(50)는 도면에서 상하로 두 개(50A)(50B)가 적층되어 배치되는 구성을 보여주고 있으나, 이는 하나의 예시이며, 하나만 배치되거나, 3개 이상이 배치되게 구성될 수도 있다. 또한 상하로 배치되는 구성이 아닌 좌우로 배치되는 구성도 가능하다.
다만, 본 발명은 각각의 로드 락 챔버(50) 내에 복수 개의 기판(S)을 보관할 수 있도록 다층 구조로 배치된 복수 개의 기판 지지대(60)가 구비된다. 본 실시예에서는 2층 구조의 기판 지지대(60)에 대하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 조건에 따라서는 3층 이상의 구조로 기판 지지대(60)를 구성할 수 있다.
여기서 각 기판 지지대(60)는 챔버의 내벽에 고정되어 수평으로 위치되는 지지 프레임(Supporting Frame)(61)과, 이 지지 프레임(61)에 수직으로 세워져 그 상부에 기판(S) 또는 유리판 등이 놓이는 복수의 지지핀(Supporting Pin)(65)으로 이루어진다.
상기 지지 프레임(61)은 다수의 선형 부재가 일정 간격마다 종방향 또는 횡방향으로 격자 구조로 배치된 구성이 바람직한데, 챔버의 내측벽에는 각각의 선형 부재의 끝단부를 고정하여 지지할 수 있는 프레임 지지대(62)가 구비된다.
한편, 상기 지지 프레임(61)은 챔버 내부가 다른 공간으로 분할되지 않고, 하나의 진공압 형성 시스템에 의해 전체적으로 진공 분위기를 형성할 수 있도록 각 지지 프레임(61)의 하부 공간과 상부 공간이 통하도록 개방된 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성이 가능하도록 본 실시예에서의 지지 프레임(61)은 선형 부재가 격자 구조로 배치된 구조를 예시하였으나, 반드시 이에 한정되지는 않으며, 상하부가 개방된 구조이면, 격자 구조가 아닌 단일 평행 구조로 배치하는 것도 가능하다. 이러한 구성의 실시예는 아래에 설명될 제 2 실시예에서 다시 설명한다.
상기 지지핀(65)은 상기 지지 프레임(61)의 선형 부재가 교차하는 부분에 수직으로 설치되는 것이 바람직하며, 상단부에는 기판이 올려질 때, 충격을 줄이면서 기판의 손상을 방지할 수 있도록 고무재 또는 이와 유사한 재질로 이루어진 완충 부재(67)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 지지 프레임(61) 및 지지핀(65)으로 이루어진 각 기판 지지대(60)는 기판의 반입 및 반출시 이송 기구 즉, 이송 로봇의 이송암(Transfer Arm)(70)이 통과할 수 있도록 챔버의 바닥면으로부터 또는 하부에 위치되는 기판 지지대(60)로부터 일정한 공간을 갖도록 위치되는 것이 바람직한데, 본 실시예에서와 같이 지지 프레임(61)이 격자 구조로 이루어질 경우에는 지지핀(65)의 높이를 높게 하여, 지지핀(65)들 사이로 이송암(70)이 승강하거나, 진퇴하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 챔버(50)의 내벽 쪽에는 상기 지지핀(65) 위에 올려진 기판의 위치를 정확한 위치로 정렬할 수 있도록 하는 정렬기구(Align device)(69)가 설치되는 것이 바람직하다. 이때 정렬 기구(69)는 통상의 로드 락 챔버(50)에 구비되는 정렬 기구를 설치하면 되는데, 주로 지지핀(65) 위에 올려진 기판(S)의 측면을 밀어서 적절한 위치에 로딩되도록 하는 구조로 이루어진다. 이러한 구조로는 공압 또는 유압에 의해 작동되는 유압 실린더를 이용하여 피스톤 블록(Piston Block)이 전진 및 후진하면서 기판의 위치를 조정할 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 상기와 같은 복수의 기판 지지대(60)를 갖는 각 로드 락 챔버(50)는 반송 챔버와 연결된 하나의 게이트 통로를 통해 기판을 반입하거나 반출할 수 있도 록 구성되는 것이 바람직하다.
그 이유는 본 발명의 로드 락 챔버(50)는 하나의 공간에 복수개의 기판 지지대(60)가 구성되므로, 기판 지지대(60)의 높이에 따라 게이트 통로를 각각 마련하지 않고, 챔버의 입구(55)에 하나의 게이트 통로만을 구비하여, 그 내부에 하나의 게이트 밸브(75)에 의해 개폐할 수 있도록 구성함으로써, 하나의 게이트 밸브(75)만을 개방한 상태에서 두 개의 기판(S)을 동시에 반출 또는 반입할 수 있으므로, 전체적으로 보관할 기판 수량 대비 게이트 밸브의 수를 줄일 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로드 락 챔버가 도시된 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로드 락 챔버의 정면도이며, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로드 락 챔버의 측단면도이다.
참고로, 도 6 내지 도 8에서 미설명 참조 번호는 전술한 제 1 실시예의 구성과 동일한 부분으로서, 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이에 도시된 바와 같이 제 2 실시예의 로드 락 챔버의 기본 구성은 전술한 제 1 실시예의 구성과 동일 유사하나, 다만, 기판 지지대(60)의 구성을 달리한다.
즉, 전술한 제 1 실시예에서는 기판 지지대(60)의 지지 프레임(61)이 격자 구조로 배치된 구성을 예시하였으나, 제 2 실시예에서는 지지 프레임(61)이 격자 구조가 아닌 일자형 평행 구조로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 이유는 로드 락 챔버(50)에 기판(S)을 반입 및 반출하 기 위해서는 이송암(Transfer arm)(70)이 승강하거나 진퇴하는 작동이 이루어지는데, 이송암(70)의 이동 경로에 지지 프레임(61)이 걸리지 않도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 구성을 위해, 챔버(50)의 입구(55) 쪽에는 각 지지 프레임(61)의 선형 부재를 하부에서 지지하는 하부 지지대(63)가 구성된다.
즉, 상기 챔버의 입구(55)로 진입한 이송암(70)의 작동이 어느 정도 자유롭도록 선형 부재의 끝단부가 하측으로 절곡되고, 이 절곡된 하단부에 전체 선형 부재를 지지하는 하부 지지대(63)가 수평 방향으로 위치된다. 물론, 이 하부 지지대는 챔버(50)의 양쪽 내측면에 고정된다.
이와 같이 하부 지지대(63) 구조는 반드시 챔버(50)의 입구(55) 쪽에만 설치되는 것에 한정되지 않고, 실시 조건에 따라서는 지지 프레임(61)의 중간 부분에 설치하여 구성하는 것도 가능하다. 이러한 구성은 도면에 지지 프레임(61)의 중간 부분에 하부 지지대(63A)를 설치하는 구성도 함께 도시하였다.
따라서 상기와 같은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 로드 락 챔버(50)는 기판을 반입 및 반출하기 위해 이송암(70)이 작동할 때, 지지 프레임과(61)의 간섭을 줄임과 동시에 제 1 실시예에서와 같이 지지핀(65)의 높이를 필요 이상으로 높일 필요가 없으므로, 전체적으로 챔버(50)의 높이를 줄일 수 있는 장점을 갖게 된다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 평판표시소자 제조장치의 로 드 락 챔버는, 하나의 챔버 내에 여러 개의 기판을 동시에 보관할 수 있도록 구성되기 때문에 정해진 공간에 보다 많은 양의 기판을 보관할 수 있는 동시에 기판 수 대비 챔버의 구성비용도 절약할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 하나의 게이트 밸브(Gage Valve)만을 개방하여 보다 많은 양의 기판을 반입 또는 반출할 수 있도록 구성되기 때문에 제조 공정 시간을 단축하여 제조 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 각각의 기판 지지대가 상하 개방된 구조로 이루어지도록 구성되기 때문에 챔버 내부 공간의 진공 상태 변화가 용이해지도록 하는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 외부로부터 미처리된 기판을 받아서 보관하거나 반송챔버와 연결되어 공정챔버로부터의 표면 처리된 기판을 외부로 내보내는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버에 있어서,
    상기 로드 락 챔버는 상기 반송챔버와의 연결을 위한 입구가 구비됨과 아울러, 하나의 챔버 내에 복수의 기판을 보관할 수 있게 다층 구조로 배치된 복수의 기판 지지대가 구비되고,
    상기 각 기판 지지대는, 수평의 지지 프레임과; 상기 지지 프레임에 수직으로 세워진 복수의 지지핀을 포함하며,
    상기 지지 프레임은 서로 나란한 다수의 선형 부재로 구성되고,
    상기 선형 부재들은 상기 입구를 통한 기판 이송 기구의 진입 방향과 평행하게 배치되어 양단 중 제1단부가 상기 입구의 맞은편에 위치되고 제2단부가 상기 입구 측에 위치되며,
    상기 선형 부재들의 제1단부는 상기 챔버의 내벽에 고정되고,
    상기 선형 부재들의 제2단부에는, 상기 선형 부재들로부터 하측으로 이격되고 상기 선형 부재들과 직교하면서 수평으로 위치되며 상기 챔버의 내벽에 고정되는 단부 측 하부 지지대가 연결된 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드 락 챔버는 상기 입구가 하나 구비되고 상기 하나의 입구를 통하여 기판을 반입하거나 반출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 선형 부재들은 상기 제2단부가 하측으로 절곡되고,
    상기 단부 측 하부 지지대는 상기 선형 부재들의 절곡된 제2단부에 연결된 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 선형 부재들의 중간부에는, 상기 선형 부재들로부터 하측으로 이격되고 상기 선형 부재들과 직교하면서 수평으로 위치되며 상기 챔버의 내벽에 고정되는 중간부 측 하부 지지대가 연결된 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지핀은 그 상단에 완충 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버.
  9. 청구항 1, 2, 3, 4, 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드 락 챔버는 복수 개가 상하 방향으로 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조장치의 로드 락 챔버.
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