KR101866273B1 - 디스크형 기판들의 이송 및 인도 장치, 처리 기판들의 제조를 위한 진공 처리 장치 및 방법 - Google Patents

디스크형 기판들의 이송 및 인도 장치, 처리 기판들의 제조를 위한 진공 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

디스크형 기판들을 위한 이송 및 인도 장치는 캐리어(3) 및 인수 장치(15)를 포함한다. 이 둘은 서로에 대해 상대적으로 이동 가능하다. 자화성 물질의 비교적 무거운 기판 캐리어(7)가 인수 장치(15)에서 영구 자석(17)의 거리 제어에 의해 인수 장치(15)로 인수되거나 그로부터 캐리어(3)로 복귀된다. 인수 장치(15)에서 영구 자석(17)의 제어적 구동은 공기압 피스톤/실린더 장치(19)에 의해 수행된다.

Description

디스크형 기판들의 이송 및 인도 장치, 처리 기판들의 제조를 위한 진공 처리 장치 및 방법{TRANSPORT AND HANDING-OVER ARRANGEMENT FOR DISC-SHAPED SUBSTRATES, VACUUM TREATMENT INSTALLATION AND METHOD FOR MANUFACTURE TREATED SUBSTRATES}
본 발명은 디스크형 기판들의 이송 및 인도 장치(transport and handing-over arrangement)에 관한 것이다.
이송 및 인도 장치는 EP 0 931 175에 공지되어 있으며, 여기에는 자화 물질의 앵커 파트들이 기판들에 탈착 가능하게 고정된다. 앵커 파트를 가지는 기판은 캐리어에 부착된 영구 자석에 의한 자기력에 의해 캐리어라 불리는 장치의 제1 파트에 유지된다(held). 부착된 앵커 파트를 가지는 기판이 인수 장치(take-over arrangement)라 불리는 장치의 제2 파트에 인도되기 위하여, 인수 장치 및 캐리어가 인수 위치로 이동한다. 거기에서, 인수 장치에 설치된 영구 자석들은 후퇴 위치에서 캐리어 장치 쪽으로 이동한다. 이에 의하여 인수 장치 내의 영구 자석들의 자기력은 캐리어의 앵커로부터의 자기력을 극복하는데 충분하다. 기판과 함께 앵커 파트는 인수 장치에 인도된다.
이러한 과정의 단점은 캐치(catches)라고 불리는 앵커 파트들이 기판에 반드시 부착되어야 하는 것으로, 이는 기판 처리 과정 동안에 기판의 처리를 매우 방해할 염려가 있다. 따라서 전술한 앵커 파트들은 어떠한 경우에도 기판들에서 제거되어야 한다.
더욱이, 전술한 과정에서, 자석들은 이송/인수 장치 거리의 함수 관계로 서로 조정된 인수 장치뿐만 아니라 캐리어에도 제공되어야만 한다. 더욱이 공지 기술에 따르면, 앵커 파트들을 가지는 것은 기판들이라는 것을 유의해야 한다. 얇고 입체적으로 불안정한 기판들 특히 중앙 홀을 가지며 거기에 앵커 파트가 부착된 기판들은 공지된 방식으로 다루어질 수 없다.
본 발명의 목적은 최대한 넓은 범위 내에서 기판 타입과 관계없이 기판을 간단하고 신속하며 고장 없는 방식으로 인도할 수 있는 디스크형 기판의 이송 및 인도 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치에는 캐리어 표면을 가지는 캐리어가 제공된다. 트레이 형상의 기판 캐리어들(tray-shaped substrate carriers)이 캐리어 표면에 제공되며, 이들은 자신의 중량에 의하여 캐리어 표면에 유지된다(held). 기판들은 또한 기판을 위한 하나 이상의 평면 수용부(planar accommodation)를 가진다.
기판 캐리어들의 적어도 일 부분은 자성 물질로 이루어진다.
평면 수용부(planar accommodation)를 가지는 기판 캐리어들의 트레이 형상 구성으로 인하여, 기판들의 형상, 두께 및 입체적 안정성과는 완전히 독립적으로 기판들이 기판 캐리어들 위에 놓이는 것이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치에는, 캐리어 표면과 떨어져서 마주하는 인수 표면(take-over surface)을 가지는 인수 장치가 제공된다.
캐리어 및 인수 장치는 서로에 대해서 제어가능하게 이동가능하고 평행하여, 하나 이상의 기판 캐리어들이 각각 인수 표면과 연속적으로 정렬될 수 있다. 따라서 캐리어 표면에서 하나의 기판 캐리어에 이어서 또 다른 기판 캐리어가 인수 장치의 인수 표면과 정렬되어, 거기에서 인수가 가능하게 된다.
더욱이, 하나 이상의 영구 자석이 인수 장치에 제공된다. 하나 이상의 영구 자석과 기판 캐리어의 하나 이상의 자화성 물질 부분과의 거리는 미리 설정된 두 거리 위치로 제어적으로 변동 가능하며, 이에 의하여 제1 거리 위치에서 기판 캐리어에 작용하는 자기력은 기판 캐리어의 중량보다 크며, 제2 거리 위치에서는 작다.
영구 자석과 기판 캐리어를 제1 거리 위치로 접근시킴에 의해, 기판 캐리어는 자신의 중량에 반하여 인수 장치에 의해 인수되며, 거리 위치가 전술한 바와 같이 제2 위치로 증가되면 기판 캐리어는 캐리어 표면 위에 남겨지던지 다른 캐리어로 다시 이송된다.
그에 의하여, 기판 캐리어들의 트레이 형상 구성으로 인하여, 비교적 큰 중량의 기판 캐리어들이 활용된다. 자기적 이송을 위하여는 단지 중력만을 극복하면 되기 때문에 이러한 중량은 전체적인 개념을 크게 단순화하며, 기판 캐리어를 유지하기 위하여 캐리어에 영구 자석들을 제공하는 것이 필요 없게 된다.
자명하게, 기판 캐리어들은 하나 또는 그 이상의 기판들을 위한 다수의 평면 수용부를 포함할 수 있다.
배치되지 않는다면 후술한 모든 구현예들과 결합될 수 있는 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 바람직한 구현예는, 인수 장치가 하나 이상의 영구 자석과 결합되고 캐리어 표면 쪽으로 또는 캐리어 표면에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있는 하나 이상의 피스톤을 공기압 실린더 내에 포함하는 것이다.
전술한 거리 제어를 위한 매우 강력한 구동 시스템은 하나 이상의 영구 자석의 전술한 피스톤/실린더 구동기에 의해 구현된다. 둘 또는 그 이상의 영구 자석들이 인수 장치에 제공되면, 사실상 공통의 피스톤/실린더 장치에 의해 둘 또는 훨씬 많은 수의 영구 자석들을 구동하는 것이 가능하다. 그러나, 영구 자석들과 기판 캐리어상의 하나 또는 그 이상의 자화성 물질 부분들과의 거리 조절은 비교적 중요하지는 않으며, 이송 표면을 따라서 분포되어 있는 다수의 영구 자석들 각각을 작은 공기압 피스톤/실린더 장치에 의해 구동하는 것이 구성 측면에서 유리하다.
본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 또 다른 바람직한 구현예에서, 하나 이상의 영구 자석은 실린더와 함께 전술한 공기압 실린더내에 봉입된다(encapsulated). 통상적으로 희토류로 이루어지는 하나 또는 그 이상의 영구 자석들은 설계에 따라 전술한 피스톤에 제공될 수 있다. 영구 자석은 대응하는 피스톤 링들과 함께 제공되어 피스톤을 형성할 수도 있다. 이에 의하여 영구 자석들이 공기압 실린더 내에 외부와 차단되어 봉입되고 압축 공기 내에 잠기기 때문에 영구 자석들이 오염되는 모든 위험을 피할 수 있다.
본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 또 다른 바람직한 구현예에서, 인수 장치는 구동기에 의해 캐리어 표면 쪽으로 및 캐리어 표면에서부터 제어적으로 구동된다. 인수 표면과 캐리어 표면 사이의 거리가 고정되었다고 가정하면, 기판 캐리어들이 캐리어 표면 위에 놓인 상태에서 인수 장치의 하나 이상의 영구 자석이 제1 거리 위치(first distance position)로 구동되면, 기판 캐리어는 인수 표면으로 점프한다. 유사하게, 거리가 조절되지 아니하는 인수 장치에 있는 하나 이상의 영구 자석이 제2 이격 위치로 물러나면, 기판 캐리어는 인수 표면에서 캐리어 표면 위로 갑자기 다시 떨어진다. 본 구현예는 이를 피할 수 있게끔 한다. 이에 의해, 인수를 위하여 먼저 인수 표면이 캐리어 표면 위의 기판 캐리어 위로 내려지며, 이어서 하나 이상의 영구 자석이 제1 거리 위치로 구동된다. 기판 캐리어는 거의 움직이지 않으나 인수 표면으로 당겨진다. 이제 인수 장치가 기판 캐리어와 함께 기판 캐리어를 특정한 목표 지점으로 이송시키기 위하여 캐리어 표면에서 들어올려질 수 있다.
역으로, 기판 캐리어를 캐리어 표면으로 복귀시키기 위하여, 기판 캐리어가 캐리어 표면과 접하도록 먼저 인수 장치가 충분히 아래로 내려진다. 이어서 하나 이상의 영구 자석이 단지 제1 거리 위치(유지 위치, holding position)에서 제2 위치로 물러나며 이에 의해 기판 캐리어는 그 전체 중량으로 캐리어 표면 위로 복귀된다.
상기 구현예는 전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있다.
전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 바람직한 구현예에서, 자화가능한 스테인레스 스틸로 이루어진 기판 캐리어들이 제공된다. 이에 의해 이들은 단일-조각(single-piece)으로 이루어지며, 기판들을 위한 하나 또는 다수의 수용부를 가지도록 구성된다. 다른 한편으로, 전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 바람직한 구현예에서, 기판 캐리어들은 다수의 조각들로 구성될 수 있는데, 예를 들어 각각의 기판 홀더들에 나사나 용접에 의해 결합된 알루미늄 및 스틸 파트들로 이루어질 수 있다. 또한 이들의 중량은 기판 캐리어들 내에 컷아웃들(cutouts) 또는 관통공들(through-holes)을 제공함으로써 필요한 정도로 최적화될 수 있다.
기판 캐리어들의 다중-파트 구성에 있어서, 물질 고유의 열 팽창과 함께, 기판 캐리어들이 기판 처리 공정에 자주 노출되는 기판 캐리어의 높은 열적 부하가 고려되어야 한다.
하나 이상의 영구 자석을 캐리어 표면 쪽으로 아무것도 없이 노출되도록 하는 것도 당연히 가능하지만, 전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 바람직한 구현예에서, 인수 장치의 하나 이상의 영구 자석은 예를 들어 알루미늄 또는 플라스틱 등의 물질층으로 캐리어 표면 쪽에서 덮혀진다.
다시 전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 바람직한 구현예에서, 탄성 댐퍼 부재가 인수 표면과 각각의 기판 캐리어 사이 및/또는 각각의 기판 캐리어와 캐리어 표면 사이에 제공되며, 이는 인수 과정 동안에 인수 표면에 대한 기판 캐리어의 충격 및/또는 기판 캐리어를 복귀시키는 동안에 캐리어 표면에 대한 기판 캐리어의 충격을 완화한다.
바람직한 구현예에서, 댐퍼 부재는 오링같은 탄성 링을 포함한다. 인수 표면과 기판 캐리어 사이에 탄성 부재가 배치되는 경우에, 이러한 탄성 링은 이송 표면 내 및/또는 이송 표면과 면하는 기판 캐리어의 표면 내에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 전자에 배치되는 것이다. 추가적으로 또는 선택적으로 댐퍼 부재가 기판 캐리어(후면)와 캐리어 표면 사이에 배치되는 경우, 탄성 링은 캐리어 표면 상에 및/또는 캐리어 표면과 면하는 기판 캐리어 표면 상에 배치될 수 있다. 탄성 링은, 단면으로 볼 때, 그것이 배치되는 표면 위로 돌출된다. 기본적으로, 댐퍼 부재, 특히 탄성 링 형상의 댐퍼 부재를 기판 캐리어 상에 제공하는 것은 기판 캐리어 상의 이러한 댐퍼가 예를 들어 기판 처리 장치와 관련하여 이송 및 인도 장치를 정지시킴이 없이 쉽게 교체 가능하기 때문에 잇점이 있다.
바람직한 구현예에서, 서로 협동작용하는 두 표면들의 어느 한쪽, 즉 인수 표면 또는 인수 표면과 면하는 기판 캐리어의 표면 및/또는 캐리어 표면 또는 캐리어 표면과 면하는 기판 캐리어 후면에 특히 탄성 링이 제공될 수 있지만, 특히 탄성 링들과 같은 서로 협동하는 댐퍼 부재를 서로 면해 있는 양쪽 표면에 제공하는 것도 물론 가능하다.
전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 또 다른 바람직한 구현예에서, 전술한 탄성 링은 인수 장치를 마주하는 기판 캐리어 상의 댐퍼 부재로서 기판들을 위한 하나 또는 다수의 기판 수용부들을 둘러싼다. 그것은 실질적으로 트레이-형상 기판 캐리어 주변을 따라서 배치된다. 이는 기판 캐리어들에서 기판들의 처리 과정 예를 들어 코팅 동안에 수용부 지역의 기판 캐리어의 코팅은 아무런 영향을 주지 않는 이점이 있다. 이러한 관점에서, 트레이-형상 기판 캐리어들의 주변 영역을 처리되는 것으로부터 마스크로 가리거나 이러한 주변 영역을 처리 과정에 전혀 노출시키지 않도록 하는 것도 또한 가능하다.
전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 또 다른 바람직한 구현예에서, 기판 캐리어들은 하나 또는 다수의 수용 리세스부들 둘레에 연속적이거나 단속적인 돌출 림을 가진다.
이에 의하여, 인수 표면과 기판 캐리어 상의 기판 사이에 빈 공간이 확보되며, 어떠한 경우에도 기판들이 인수 표면과 접촉되는 것이 방지된다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 하나 이상의 탄성 링이 전술한 림 상에 배치된다.
기판 캐리어의 자체 중량은 어떤 경우에도 기판 캐리어가 캐리어 표면에서 들어올려지지 않도록 하는 것을 보장한다. 그러나 돌출 리브들, 핀들 또는 이와 유사한 위치 안내 요소들이 캐리어의 빠른 가속시 기판 캐리어의 측면 미끄러짐을 방지하기 위하여 제공될 수 있다. 그러나 제어 가능한 폴(pawls), 캐치(catches) 등과 같이 캐리어 표면 위에 기판 캐리어들을 잡아두기 위한 동적 제어 기구들의 제공은 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치에서는 필요하지 않다.
이는 기판 캐리어들 상에 기판들을 유지시키는 것에도 유사하게 적용된다. 전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 바람직한 구현예에서, 기판 캐리어 상의 하나 또는 다수의 수용부들은 기판들과 유사한 형상으로 형성된 기판 캐리어 내의 수용부들에 의해 형성되며, 이에 의해 바람직하게는 직사각형, 정사각형 또는 원형인 개별적으로 이용되는 통상적인 기판 형상들에 맞게된다. 디스크-형상 기판들은, 그 모서리가 기판들에 완전히 꼭 맞지는 아니하나 기판들을 타이트하게 둘러싸는 이들 리세스 내에 거의 움직임이 없이 놓여진다. 기판 캐리어들의 트레이-형상을 고려하면, 기판 캐리어의 하나의 동일한 둘레 파트(peripheral part)에 다양한 기판 형상을 제공하는 것이 가능하며, 여기에는 기판에 채용되는 각각의 레세스들을 가지는 교환 가능한 인서트들이 제공되며, 특정 기판 형상에 특이적인 인서트들이 기판 캐리어 프레임들 내에 놓여진다.
전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 또 다른 구현예에서, 기판 캐리어들의 측면 위치 고정을 위한 측면 안내 요소들(lateral guides)이 기판 캐리어 상에 및/또는 인수 표면 상에 및/또는 캐리어 표면 상에 제공된다.
이에 의하여, 기판 캐리어가 인수 장치와 정렬 위치에 있을 때, 기판 캐리어에 제공된 자화성 물질 파트들이 인수 장치의 하나 이상의 영구 자석과 가능한 정확하게 정렬되며, 따라서 자기력이 기판 캐리어들에 수직으로 작용하여, 특히 인수 장치에 기판 캐리어들을 인수하는 동안에, 측면 이동 성분(lateral shifting component)를 회피할 수 있다.
인수 장치가 기판 인수 후에 계단식 구동 등으로 인한 가속 상태에 노출되면, 자기력에 의한 유지에도 불구하고 기판 캐리어와 인수 장치 사이의 전술한 측면 안내 요소들은 또한 각각의 기판 캐리어가 인수 장치 위에서 미끄러지지 않도록 한다.
전술한 모든 구현예들 및 앞으로 기술될 구현예들과 배치되지 않는 한 그들과 결합될 수 있는 또 다른 구현예에서, 하나의 캐리어 위에서 공통으로 작동하는 둘 이상의 인수 장치들이 제공된다. 둘 이상의 인수 장치들의 인수 표면들은 캐리어 표면에 수직인 축과 수직인 공통의 면을 따라 위치하며, 그 둘레를 인수 장치들이 제어적으로 회전 가능하게 구동된다. 이에 의해 예를 들어 두-팔(two-armed) 로봇들이 구현되며, 이들은 두 팔 각각의 끝에 인수 장치를 가진다. 이러한 둘 또는 그 이상의 팔을 가진 로봇의 단속적 또는 연속적 회전에 의해 하나의 인수 장치에 이어 또 다른 인수 장치가 캐리어 표면 위에서 연속적으로 회전된다.
본 발명은 또한 기판들을 위한 하나 이상의 진공 처리 챔버를 가지는 진공 처리 장치에 관계하며, 여기에서 전술한 기판들을 위한 이송 및 인도 장치가 진공 처리 전치의 전방이나 후방 또는 전방 및 후방에 각각 배치된다.
또한 본 발명은 기하학적 구조가 그 내부에 수용되는 기판의 윤곽과 유사한 하나 이상의 리세스를 그 표면에 가지는 캐리어 트레이를 포함하는 기판 캐리어에 관계하며, 상기 캐리어 트레이의 적어도 하나의 부분은 자화성 물질로 이루어진다. 전술한 리세스는 림으로 그 안에 놓이는 디스크-형상 기판의 윤곽과 꼭 맞지는 않지만 적어도 거의 흔들림이 없게 둘러싼다.
이러한 기판 캐리어는 수 킬로그램 예를 들어 2 Kg 정도 중량이고, 특히 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 골격으로 활용된다. 이는 예를 들어 자화성 스테인레스 스틸로 이루어진 단일-조각 또는 예를 들어 나사 결합이나 용접된 알루미늄 또는 스틸 파트들 등으로 이루어진 다중-조각일 수 있다. 그것은 또한 중량을 최적화하기 위하여 컷아웃들 또는 관통공들을 더욱 포함할 수 있다. 또한 주변 림(surrounding rim), 탄성 링 등과 같은 기판 캐리어의 구성과 관련하여 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치와 관련하여 기술된 구현예들이 참조로 될 수 있다.
또한, 본 발명은 처리 스테이션에서 처리된 기판들의 제조방법에 관한 것으로, 미처리 기판들이 처리 스테이션으로 인도되며, 처리된 기판들이 처리 스테이션으로부터 인도된다. 여기에서 처리 스테이션으로 인도되고 처리 스테이션으로부터 인도되는 과정은 다음을 포함한다:
- 캐리어 표면을 가지는 캐리어 위에서, 각각 기판이 포함된 하나 이상의 평평한 수용부를 가지며 적어도 부분적으로 자화성 물질로 이루어진, 중력에 의해 캐리어 표면에 유지되고 그 위에 놓여진 기판 캐리어들을 이송하는 단계;
- 캐리어 표면과 이격되어 대향하는 인수 표면 및 하나 이상의 영구 자석을 가지는 인수 장치와 캐리어를 인수 표면 및 기판 캐리어가 상호 정렬되는 위치로 상대적으로 이동시키는 단계;
- 상기 자화성 물질 부분과 영구 자석 사이에서 유효한 자기력을 증가시킴으로써 기판 캐리어의 중량을 극복하고 이에 의하여 인수 장치에 의해 기판을 가지는 기판 캐리어를 인수하는 단계;
- 인수 장치에 있는 기판을 가지는 기판 캐리어를 처리 스테이션 쪽으로 또는 처리 스테이션에서 멀리 이송시키는 단계; 및
기판을 처리 스테이션에서 처리하는 단계.
본 발명의 실시예들이 도면을 참조로 설명될 것이다.
도 1은 제1 작업 위치에서의 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 개략적이고 간략화된 제1 구현예이다.
도 2는 도 1에 따른 장치의 제2 작업 위치에서의 동일한 도면이다.
도 3은 도 1 및 2와 유사하게 개략적이고 간략화된 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 다른 구현예이다.
도 4는 개략적이고 간략화된 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 또 다른 구현예이다.
도 5는 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 다양한 구현예에 적용될 수 있는 본 발명에 따른 기판 캐리어의 평면도이다.
도 6은 매우 단순화되고 개략적인 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 또 다른 구현예이다.
도 7은 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치에 의해 본 발명에 따른 처리 기판들을 제조하는 방법의 개략적인 기능적/신호 흐름도이다.
도 1은 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 기본 원리를 간단하고 개략적으로 도시한다. 이송 및 인도 장치(transport and handing-over arrangement, 1)는 실질적으로 수평으로 놓여진 캐리어 표면(carrier surface, 30)을 가지는 캐리어(carrier, 3)를 포함한다. 롤러들(5)에 의해 개략적으로 도시되는 바와 같이, 캐리어(3)는 전방 및/또는 후방으로 이동할 수 있으며, 개략적으로 도시된 구동기(3A)에 의해 제어되고 구동된다. 기판 캐리어들(7)이 캐리어 표면(30) 위에 놓이며, 그들의 중량(G)은 캐리어 표면(30) 위에서 그들을 제 위치에 유지할 수 있도록 충분하다. 만일 캐리어(3)가 예를 들어 계단식 피딩(stepwise feeding) 등에 의해 B3 방향들 중 어느 한쪽으로 강하게 가속되면 기판 캐리어(7)의 관성에 의한 미끄러짐을 방지하기 위하여 돌출물들 또는 핀들(9)과 같은 비-동력학적으로 제어되는 유지 수단(retention means)들이 제공된다.
도 1은 단지 기판 캐리어들(7) 중 하나를 도시한다. 기판 캐리어(7)는 그 유리된 표면(70)에 기판 수용부(substrate accommodation)로서 하나 또는 그 이상의 리세스들(recesses, 11)을 나타낸다. 리세스들(11)은 그 기하학적 구조가 그곳에 수용되는 각각의 기판(미도시)의 윤곽과 유사하며, 따라서 기판이 거의 움직이지 않게 둘러싼다. 기판 캐리어들(7)은 하나 또는 그 이상의 조각들로 구성되며, 각각의 경우 자화성 스테인레스 스틸 등과 같은 자화성 물질 부분을 포함한다.
도 1의 예시에서, 기판 캐리어(7)는 단일-조각(single-piece)이며 따라서 전술한 자화성 물질로 이루어진다. 그러나 어떠한 경우에도 기판 캐리어(7)를 복수의 부분들, 예를 들어 알루미늄으로 이루어진 파트들(parts)과 전술한 자화성 물질로 이루어진 파트들로 만드는 것이 가능하며, 이 부분들을 나사 결합하고/하거나 용접하고, 기판 캐리어(7)에 컷-아웃들(cut-outs) 및/또는 관통공들을 형성할 수 있다. 그렇게 함으로써 기판 캐리어(7)의 중량(G)이 최적화되어, 한편으로는 캐리어 표면(30)에 충분한 유지 마찰력을 가지면서 양호하게 유지될 수 있으며, 다른 한편으로는 이후 기술할 인수 과정 동안에 과도한 힘이 작용하지 않게 된다.
또한 각각 기판을 위한 다수의 리세스들(11)이 전술한 바와 같이 형성되어 기판 캐리어(7)에 제공될 수 있다. 만일 다양하게 형성된 기판들을 하나의 기판 캐리어(7)에서 신축적으로 수용할 수 있도록 하는 것이 요청되면, 기판 캐리어(7)는 각각이 기판 형상에 특이적인 리세스들(12)을 가지는 도면부호 12로 개략적으로 도시된 바와 같은 교체 가능한 인서트들을 포함할 수 있다. 이 경우에 자화성 물질은 이러한 인서트들(12)에 제공되지 아니하고 이러한 인서트들(12)을 수용하는 기판 캐리어(7)의 프레임-유사 파트에 제공된다.
리세스들(11)에 수용되는 디스크형 기판들은 그 안에서 면적적으로 지지되며(areally supported), 그 안에는 신축성의 얇은 필름-유사 기판들에서 두껍고 강성의 기판들까지 수용될 수 있다.
더욱이, 이송 및 인도 장치(1)는 개략적으로 도시된 인수 장치(take-over arrangement, 15)를 포함한다. 인수 장치(15)는 인수 표면(take-over surface, 150)을 가지며, 제어적 구동기(15A)에 의해 양쪽 화살표 B15로 도시되는 바와 같이 도시된 방향의 적어도 한쪽 방향으로 연속적으로 또는 계단식으로 제어가능하게 이동 할 수 있다. 캐리어(3) 및 인수 장치(15)는 하나 또는 두 개의 구동기에 의해서 각각 서로에 대하여 표면들(30, 150)에 실질적으로 평행하게 이동 가능하며, 따라서 캐리어 표면(30)상의 기판 캐리어(7)는 각각 인수 표면(150)과 정렬될 수 잇다.
하나 또는 다수의 영구 자석들(17)이 인수 장치(15)에 제공된다. 도 1의 예시에 따르면, 하나 또는 그 이상의 영구 자석들(17)은 공기압 구동 피스톤/실린더 장치들(19)에 의해 양쪽 화살표 B17로 도시되는 방향으로 캐리어 표면(30)으로 다가가거나 멀어지도록 제어적으로 이동 가능하게 구동된다. 도 1에 따른 개략적 예시에서, 각각의 자석 또는 자석들(17)은 각각에 할당된 작은 피스톤/실린더 장치(19)에 의해 구동된다. 통상의 경우처럼 다수의 자석들(17)이 제공되어 인수 표면(150)을 따라서 분포되어 이들이 정렬된 기판 캐리어(7)의 둘레 영역을 실질적으로 커버하면, 둘 또는 그 이상의 자석들(17)을 하나의 공기압 피스톤/실린더 장치(19)에 의해 공통으로 구동하는 것도 물론 가능하다. 도 1의 예시에서, 영구 자석들(17)은 각각 공기압 피스톤/실린더 장치(19)의 피스톤들에 결합되어 있다.
도 1에 따른 장치(1)의 기능은 다음과 같다:
인수 장치(15)와 캐리어(3)의 상대적인 이동에 의해, 캐리어 표면(30)에 놓인 기판 캐리어(7)는 인수 표면(150)과 정렬되고 이에 의해 하나 또는 그 이상의 영구 자석들(17)과 정렬된다. 이에 의하여, 도 1에 도시된 바와 같이 하나 또는 다수의 영구 자석들(17)은 캐리어 표면(30)에 대해서, 및 이에 따라서 기판 캐리어(7)에 대하여 제1 거리 위치 즉 "오프(OFF)" 위치에 있게 된다. 이러한 "오프" 위치에서 자석들(17)의 자기력은 기판 캐리어(7)의 중량(G)을 극복하기에는 불충분하다.
이제, 영구 자석들(17)은 공기압 피스톤/실린더 장치(19)에 의해 캐리어 표면(30)을 향하여 제2 거리 위치, 즉 "온(ON)" 위치로 내려가게 된다. 여기에서, 영구 자석들(17)과 기판 캐리어(7)상의 자화성 물질 사이의 자기력은 기판 캐리어(7)의 중량(G)을 극복하기에 충분하며, 따라서 리세스(11) 내에 기판이 있거나 또는 기판이 없는 기판 캐리어(7)는 인수 표면(150)으로 위로 점프하게 된다. 이제 인수 장치(15)는 기판 캐리어(7) 및 적용 가능하다면 기판과 함께 특정한 타겟 위치(미도시)로 이동할 수 있으며, 여기에서 기판 캐리어(7) 및 적용 가능하다면 기판은 예를 들어 추가적인 캐리어 또는 컨베이어에 이송되는 것과 같은 추가적인 작업이 수행된다.
도 2는 인수 장치(15)에 인수된 기판 캐리어(7) 뿐만 아니라 "온" 위치에 위치하는 자석들(17)을 구비하는 도 1에 따른 장치를 도시한다. 도 1에 대한 설명에 이어서 도 2에 대한 추가적인 설명은 당업자에게는 필요로 하지 않는다. 인수 과정을 설명하는데 필요하지 않은 도 1에서 설명한 모든 부분들은 명확성을 위해 도 2에서는 생략되었다.
도 2로부터 명확한 바와 같이, 리세스(11) 내에 기판이 있거나(미도시) 기판이 없는 기판 캐리어(7)를 복귀시키기 위해서는, 적어도 하나 또는 다수의 영구 자석들(17)이 공기압 피스톤/실린더 장치(19)에 의해 도 1에 따른 "오프" 위치로 되돌아가야 하며, 그렇게 되자마자 기판 캐리어(7)는 캐리어 표면 위로 중력에 의해 떨어진다.
도 1 및 도 2의 설명으로부터, 한편으로는 기판 캐리어(7)가 인수시에 인수 표면(150)쪽으로 점프하며, 다른 한편으로는 인도시에 인수 장치(15)에서 캐리어 표면(30) 위로 갑자기 떨어지는 것을 알 수 있다. 인수 표면(150)으로의 기판 캐리어(7)의 유연한 인수 또는 캐리어 표면(30)으로의 기판 캐리어(7)의 유연한 인도를 위하여, 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 본 발명에 다른 이송 및 인도 장치는 도 3에 따라 추가적으로 구성된다. 도 2의 간략화된 도시에서 벗어나, 도 3의 구현예는 다음과 같은 점에서 차이가 있다:
인수 장치(15)는 양쪽 화살표 V15에 따른 방향으로 예를 들어 공기압 피스톤/실린더 장치인 구동기(21)에 의해 캐리어 표면(30) 쪽으로 또는 캐리어 표면에서 멀어지도록 그 자체가 제어적으로 구동되어 이동될 수 있다. 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 이러한 구현예에서, 기판 캐리어(7)의 인수 및 인도는 다음과 같이 이루어진다:
인수 표면과 정렬되고 영구 자석들(17)과 정렬된 기판 캐리어(7)가 중력하에서 캐리어 표면(30)에 놓인 상태에서, 인수 장치(15)는 영구 자석들(17)이 "오프"인 위치에서 구동기(21)에 의해 기판 캐리어(7) 위로 또는 바로 인접한 위로 내려진다. 영구 자석들(17)의 자기력은 기판 캐리어(7)의 중량을 극복하기에는 불충분하다.
이제 영구 자석들(17)은 공기압 피스톤/실린더 장치(19)에 의해 도 2에 도시된 바와 같은 "온" 위치로 전진하며, 이에 의해 기판 캐리어(7)의 중량(G)은 극복된다. 위치의 변화 없이 이제 기판 캐리어(7)는 인수 표면(150)에 부착된다. 인수 장치(15)는 리세스(11) 내에 기판이 있거나 기판이 없는 기판 캐리어(7)와 함께 영구 자석들(17)은 "온" 위치를 유지한 상태에서 캐리어 표면(30)으로부터 올려진다. 전술한 바와 같이, 인수 장치(15)는 이제 기판 캐리어(7)와 함께 목표 지점(미도시)으로 이동할 수 있다.
기판 캐리어(7)를 인수 표면(150)에서 캐리어 표면(30)으로 복귀시키기 위하여, 인수 장치(15)는 영구 자석들(17)이 "온" 위치에 있는 상태에서 구동기(21)에 의해 기판 캐리어(7)가 캐리어 표면(30)에 놓일 때까지 캐리어 표면(30) 쪽으로 내려진다. 영구 자석 또는 자석들(17)은 이제 공기압 피스톤/실린더 장치(19)에 의해 (도 1에 따른) "오프" 위치로 후퇴되며, 이에 의해 기판 캐리어(7)는 그 중량(G)에 의해 캐리어 표면(30)에 놓이며, 인수 장치(15)는 다시 구동기(21)에 의해 올려진다.
이러한 방식에 의해, 기판 캐리어(7)의 인수 표면(150)으로의 및/또는 캐리어 표면(30)으로의 유연하고 쇼크 없는 인수 및/또는 인도가 구현될 수 있다. 이러한 복귀 또는 인도는 기판 캐리어(7)가 인수되었던 캐리어(3)와 반드시 동일한 캐리어(3)에서 수행될 필요는 없다는 점을 이 시점에서 밝힌다. 복귀 이송(return transfer)은 인수 장치(15)의 목표 지점에서 다른 캐리어(미도시)에서 수행될 수 있으며 종종 이와 같이 수행된다.
*도 4는, 다시 간략화되고 개략적인 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 또 다른 구현예를 도시한다. 도 4에 따른 예시는 도 3에 따른 예시 및 그에 따른 구현예와 원리에서 차이가 있다. 이는 특히 영구 자석들을 구동하기 위한 공기압 피스톤/실린더 장치의 특별한 구성 및 기판 캐리어들의 특별한 구성에서 도 3의 예시와 차이가 있으며, 또한 기판 캐리어와 각 접지면들 및 이들의 설비들의 상호 효과에서 차이가 있다. 모든 이러한 차이점은 도 3에 따른 예시에 반드시 적용되어야 하는 것은 아니며, 오히려 이들은 독립적으로 수행되거나 도 1 또는 도 2에 따른 구현예와 조합으로 수행될 수 있다.
이미 기술한 이송 및 인도 장치의 모든 부품들 및 부분들은 도 1 내지 3과 관련하여 이미 사용되고 기술된 바와 같이 도 4에서도 동일한 부호로 기술된다.
공기압 피스톤/실린더 장치들(19)의 특별한 구성에 관하여 :
도 4를 통해서 확인되는 바와 같이, 하강 및 복귀 방향 B17 으로 압축공기 라인들(30)에 의해 제어되는 공기압 피스톤/실린더 장치들(194)에는 그 자체가 직접적으로 영구 자석들(174)을 형성하거나 이들 자석들(미도시)을 캐리어 표면(30)과 면하는 그들의 표면에 직접 수반하는 피스톤들이 제공된다. 이에 의하여, 영구 자석들(174)이 공기압 실린더들(194) 내에 봉입된다. 이에 의하여, 인수 장치(15)에서 이동식 영구 자석들(174) 및 이들의 구동기들의 매우 컴팩트하고 강건한 구성이 구현된다.
위에서 언급된 공기압 피스톤/실린더 장치들 및 영구 자석들의 예시된 구성은, 전술한 바와 같이 도 1 및 2에 따른 이송 및 인도 장치의 구현예에서도 상응하는 잇점을 가지고 적용 가능하다.
기판 캐리어(7)에 관하여 :
도 4에 따르면, 기판 캐리어(74)는 주변 돌출 림(peripheral protruding rim, 25)을 포함한다. 이에 의하여, 하나 또는 그 이상의 리세스들(11)내에 놓이는 기판들(12) 또는 가능하게 도포된 코팅체를 갖는 기판들이 인수 표면(150)에 결코 접촉하는 일이 없도록 하는 것이 보장된다. 이에 의하여 기판 캐리어(7)의 리세스들의 주변 영역에서, 증착된 코팅 물질이 인수 표면에 결코 접촉하는 일이 없도록 하는 것이 동일하게 보장되며, 이에 의하여 입자들이 형성되는 위험이 감소된다. 더욱이, 인수 표면(150)과 그쪽을 향하는 기판 캐리어 표면(70) 사이 및/또는 기판 캐리어(74)의 기판 표면 후면(7r)과 캐리어 표면(30) 사이에 기판 캐리어(74)의 인수 또는 인도 과정에서 발생할 수 있는 쇼크를 완화하기 위하여 댐퍼들이 제공된다. 이를 위하여, 이러한 댐퍼 부재의 좋은 구현예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 씰링 링과 유사한, 탄성 물질의 링(27)이 인수 표면에 끼워져서 상기 표면(150) 위로 돌출된다. 그러나 댐퍼 부재, 특히 탄성 재질의 둘러싸는 링을 점선으로 도시된 바와 같이 인수 표면(150)과 면하는 기판 캐리어(74)의 표면(70) 특히 주변 돌출 림(25)에 제공하는 것도 가능하며 또한 잇점이 있다. 도 4에서 점선으로 더욱 예시되는 바와 같이, 이와 같은 링(27)이 기판 캐리어 후면(7r)의 주변 및/또는 캐리어 표면(30)에 추가적으로 또는 선택적으로 제공될 수 있다. 상기 탄성 링들은 인수 표면(150)과 면하는 기판 캐리어(74)의 상부면(70)에 배치되면, 하나 또는 다수의 기판들(12)을 위한 하나 또는 다수의 리세스들(11)을 둘러싼다.
또한 기판 캐리어에 주변 돌출 림(25)을 제공하는 것 및/또는 특히 탄성 링들로 형성된 하나 또는 다수의 댐퍼 부재를 제공하는 것은 도 3에 따른 구현예에 한정되지 않으며, 모든 수단에 의하여 도 1 및/또는 도 2의 구현예와 결합될 수 있다.
도 4에서 더욱 명백한 바와 같이, 위치결정 요소(positioning organs, 29)가 제공될 수 있으며, 이에 의해 기판 캐리어들(7)은 인수시에 인수 표면(150)에 좌우로 정확하게 위치할 수 있으며 미끄러지는 것이 방지된다. 이러한 위치결정 요소(29)는 당업자에게 공지된 경사진 안내 표면을 가지는 돌기, 핀 등을 포함할 수 있다. 또한 이러한 위치결정 요소의 제공은 도 1 및 도 2에 따른 구현예에도 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치에 바람직하게 적용될 수 있는 본 발명에 따른 기판 캐리어(7 또는 74)의 평면도이다. 기판 캐리어는 예를 들어 한 조각으로 된 강자성의 스레인레스 스틸로 이루어진다. 평면도에서, 이에 의해 기판 캐리어(7 또는 74)의 중량이 필요한 중량으로 최적화되는 컷-아웃들(cut-outs, 16) 뿐만 아니라 필름같은 기판들(12)이 리세스들(11) 내에서 명확히 보인다. 더욱이, 얇은 주변 돌출 림(25)도 볼 수 있다.
도 6은 매우 단순화되고 개략적인 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치의 또 다른 구현예를 도시한다. 다중-팔(mulyi-armed)을 가진 이송 및 인도 로봇(32)에서(본 예시에서는 두 개의 팔들로 구성됨), 인수 장치(15)는 로봇 팔들의 각 말단에 제공된다. 도 3의 V15에 따른 상하 이동은 두 팔 로봇(32)의 전체적인 상하 이동에 의해 수행된다. en 팔 로봇은 캐리어 표면들에 수직인 축(A) 주위를 제어적으로 회전할 수 있도록 구동된다.
인수 장치들(15) 중 하나는 운전 모드에 따라 기판을 가지거나 가지지 아니한 기판 캐리어(7)를 캐리어(3)로부터 인수하거나 캐리어(3)에 인도하기 위하여 캐리어(3) 위에서 회전된다. α로 표시된 바와 같이 로봇을 회전시킴으로써, 예를 들어 바로 인수된 기판 캐리어(7)가 목표지점 D로 회전되며 거기에서 예를 들어 또 다른 캐리어(3')로 인도된다. 동시에 "비어있는" 인수 장치(15)는 다중-팔 배열로 인하여 캐리어(7) 위의 지점으로 회전된다.
도 7에서, 전술된 본 발명에 따른 이송 및 인도 장치에 의해 처리 기판을 제조하는 방법이 간략화된 기능 블록/신호 흐름 다이어그램 형태로 도시된다. 3, 3B, 3C 및 3D는 키판 캐리어들(7)을 위한 캐리어들 또는 이송 요소들을 나타낸다. 도 6에 따른 두 팔 로봇으로 도 7에서 개략적으로 표시된 본 발명에 따른 이송 및 이동 장치가 기판들의 처리 스테이션(처리 스테이션)의 전방 또는 후방에 배치된다. 본 발명에 따른 이송 및 이동 장치는 도 7에 도시된 바와 같이 처리 스테이션(35)의 전방 및 후방에 배치될 수도 있다. 기판 캐리어(3)와 인수 장치(15) 사이에서의 기판 캐리어(7)의 인수 및 인도는 간단한 구성으로 인하여 예를 들어 500 ms 이내로 매우 빠르게 수행될 수 있으며, 이는 처리 기판의 제조 과정에서 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이 전체 처리 공정의 처리량을 현저하게 증가시킨다.

Claims (3)

  1. 디스크형 기판 이송 및 인도 장치가 진공 처리 챔버의 전방 또는 후방 또는 전방 및 후방에 배치된, 하나 이상의 진공 처리 챔버를 가지는 진공 처리 장치로서, 상기 디스크형 기판 이송 및 인도 장치는
    수평으로 놓여진 캐리어 표면을 갖는 캐리어;
    자체 중량으로 인하여 캐리어 표면상에 유지되며, 기판을 위한 하나 이상의 평면 리세스 수용부, 기판이 주변 돌출 림 아래의 평면 리세스 수용부에 놓이도록 적어도 하나의 평면 리세스 수용부를 둘러싸는 주변 돌출 림, 및 자화성 물질로 이루어진 하나 이상의 파트를 가지는 트레이-형상 기판 캐리어; 및
    상기 캐리어 표면과 이격되어 캐리어 표면과 대향하는 인수 표면을 가지는 인수 장치를 포함하고,
    여기에서 상기 캐리어 및 상기 인수 장치는 서로에 대해서 평행하게 제어적으로 이동 가능하여 기판 캐리어들 중 하나 이상은 각각 인수 표면과 연속적으로 정렬될 수 있으며, 이에 의해 기판 캐리어의 자화성 물질의 적어도 하나의 부분은 인수 표면에서 하나 이상의 영구 자석과 정렬되며, 따라서 자기력이 기판 캐리어들에 수직으로 작용하여, 인수 장치에 의해 기판 캐리어들을 인수하는 동안에, 측면 이동 성분(lateral shifting component)을 회피하고,
    하나 이상의 영구 자석이 인수 장치상에 제공되고;
    상기 하나 이상의 영구 자석과 상기 하나 이상의 파트 사이의 거리는 소정의 두 거리 위치(two predetermined distance position)들 사이에서 제어적으로 변동 가능하여, 제1 위치에서 기판 캐리어에 작용하는 자기력은 기판 캐리어의 중력보다 크고 제2 위치에서는 작고,
    상기 주변 돌출 림은 기판들이 상기 인수 장치의 인수 표면과 접촉되는 것을 방지하는, 디스크형 기판 이송 및 인도 장치인 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 미처리 기판들이 처리 스테이션으로 인도되고, 처리된 기판들이 처리 스테이션으로부터 인도되는 처리 스테이션에서 처리되는 기판들의 제조방법에 있어서, 상기 처리 스테이션으로 인도되고 처리 스테이션으로부터 인도되는 과정은
    수평으로 놓여진 캐리어 표면을 가지는 캐리어 위에서, 각각 기판이 포함된 하나 이상의 평평한 기판 수용부 및 기판이 주변 돌출 림 아래의 평면 리세스 수용부에 놓이도록 적어도 하나의 평면 리세스 수용부를 둘러싸는 주변 돌출 림을 가지며, 적어도 부분적으로 자화성 물질로 이루어지고, 중력에 의해 캐리어 표면에 유지되고 그 위에 놓여진, 기판 캐리어들을 이송하는 단계로서, 상기 주변 돌출 림은 기판들이 인수 장치의 인수 표면과 접촉되는 것을 방지하는, 기판 캐리어들을 이송하는 단계;
    캐리어 표면 및 캐리어와 이격되어 대향하는 인수 표면 및 하나 이상의 영구 자석을 가지는 인수 장치를 인수 표면 및 기판 캐리어가 상호 정렬되는 위치로 상대적으로 이동시키는 단계;
    상기 자화성 물질 부분과 영구 자석 사이에서 유효한 자기력을 증가시킴으로써 기판 캐리어의 중량을 극복하고 이에 의하여 인수 장치에 의해 기판을 가지는 기판 캐리어를 인수하는 단계; 및
    인수 장치에 있는 기판을 가지는 기판 캐리어를 처리 스테이션 쪽으로 또는 처리 스테이션에서 멀어지는 방향으로 이송시키는 단계를 포함하는, 처리 스테이션에서 처리되는 기판들의 제조방법으로서, 상기 기판 캐리어의 자화성 물질의 적어도 하나의 부분은 인수 표면에서 하나 이상의 영구 자석과 정렬되며, 자기력이 기판 캐리어들에 수직으로 작용하여, 인수 장치에 의해 기판 캐리어들을 인수하는 동안에, 측면 이동 성분을 회피하는, 처리 스테이션에서 처리되는 기판들의 제조방법.
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