본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 다수의 기판을 저장하고 상기 기판을 반입 및 반출하는 로봇을 내장하는 저장부와; 로봇을 내장하는 제1이송 챔버와, 상기 제1이송 챔버와 결합되는 복수 개의 공정 챔버와, 일단은 상기 저장부와 타단은 상기 제1이송 챔버와 결합되는 제1로드락 챔버를 포함하는 제1클러스터와;
상기 제1이송 챔버 하부에 위치하는 제2이송 챔버와, 상기 제2이송 챔버와 결합되며 상기 제1이송 챔버와 결합되는 복수 개 공정 챔버 각각의 사이에 위치하는 복수 개의 공정 챔버와, 일단은 상기 저장부와 타단은 상기 제2이송 챔버와 결합되는 제2로드락 챔버를 포함하는 제2클러스터로 이루어지는 적층 구조의 클러스터를 제공한다.
상기 제1, 2이송 챔버는 일체형으로 이루어져 하나의 내부공간을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1, 2이송 챔버는 오링에 의하여 결합되어 하나의 내부공간을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 로드락챔버 또는 제2 로드락챔버는, 3개 이상의 슬롯을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 로드락챔버 또는 제2 로드락챔버는, 상기 3개 이상의 슬롯 중 하나 이상을 상하로 구동할 수 있는 구동실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 슬롯의 상면에는 기판의 손상을 방지하기 위한 기판지지용 핀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2이송 챔버는 별도의 로봇을 내장하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1, 2이송 챔버와 결합되는 각 복수 개의 공정 챔버 중 어느 하나는 예열 챔버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 동일한 부분에 대해서는 도면부호만 달리할 뿐 동일한 명칭을 사용하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 클러스터의 일 실시예를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 클러스터의 내부구성을 기판저장부를 포함하여 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 클러스터는 기본적으로 제1클러스터(200)와, 상기 제1클러스터(200) 하부와 결합되는 제2클러스터(300)로 이루어진다.
상기 제1클러스터(200)는 로봇(220)을 내장하는 제1이송 챔버(210)와, 기판을 중간 적재하며 상기 제1이송 챔버(210)와 결합되는 제1로드락 챔버(240)와, 기판에 대한 처리공정이 직접 수행되며 상기 제1이송 챔버(210)와 결합되는 복수 개의 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280)를 포함하여 이루어진다.
상기 제2클러스터(300)는 상기 제1이송 챔버(210) 하부에 위치하는 제2이송 챔버(310)와, 기판을 중간 적재하며 상기 제2이송 챔버(310)와 결합되는 제2로드락 챔버(340)와, 기판의 직접 처리가 이루어지며 상기 제2이송 챔버(310)와 결합되는 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1이송 챔버(210)와 상기 제1이송 챔버(210) 하부에 위치하는 제2이송 챔버(310)는 일체형으로 제작되어 하나의 내부공간을 형성하거나, 또는 각자 개구면을 가지는 분리된 상태에서 오링(o-ring)에 의하여 실링(sealing)될 수도 있다.
또한, 상기 제2이송 챔버(310)에는 제1이송 챔버(210)에 내장된 로봇(220)과 별도의 로봇(미도시)이 내장될 수도 있다.
상기 제1, 2로드락 챔버(240, 340)는 기판이 안치될 수 있는 복수 개의 슬롯을 가지고 있으나 그 개수는 한정되지 않음은 물론이며, 상기 제1, 2로드락 챔버(240, 340) 각 양단에는 도어가 형성된다.
상기 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380)의 위치는 제2이송 챔버(310)에 결합된 상태가 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280) 각각의 사이에 위치하는 것이 바람직하나, 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380) 각각이 상기 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280) 각각 사이에서 정확하게 45°각도로 어긋나 있는 경우에 한정되지 않고 지그 재그 형상이면 족하다.
상기 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280)와 제2클러스터 공정 챔버(360,370, 380)의 개수는 도시된 것에 한정되지 않음은 물론이며, 상기 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280)와 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380) 중 각 어느 하나는 예열 챔버로 이루어지는 것을 더욱 포함할 수 있음은 물론이다.
한편, 도면에는 개시되어 있지 않지만 상기 제1, 2이송 챔버(210, 310)와 상기 제1클러스터 공정 챔버(260, 270, 280)와 제2클러스터 공정 챔버(360, 370, 380)의 각 결합부분은 별도의 슬롯밸브(slot valve)가 설치되어 기판의 이동 중 그 이동경로에 관계되는 챔버 사이에서만 개방되고 기판의 이동경로와 무관한 챔버는 밀폐되도록 하여 서로 차단되는 구성으로 이루어진다.
도 6은 본 발명에 따른 적층 클러스터 구성에 포함되는 로드락챔버(240)의 바람직한 구성을 나타낸 단면도로서, 3개의 슬롯(244, 245, 246)과 기판의 손상을 방지하기 위해 각 슬롯(244, 245, 246)의 상면에 형성된 기판지지용핀(247)과, 측면 일부에 기판이 출입할 수 있는 기판저장부측 도어(242)와 이송챔버측 도어(243)를 포함한다.
또한 상기 로드락챔버는 공정순서에 따라 대기압상태와 진공상태가 교대로 형성되므로, 로드락챔버의 일부에는 진공펌핑을 위한 배기구(미도시)와 다시 대기압상태를 만들기 위한 가스 공급구(미도시)가 설치된다.
상기 로드락챔버(240)에는 3개의 슬롯(244, 245, 246)이 포함되어 있으나, 이에 한하는 것은 아니며 더 많은 슬롯이 포함되어도 무방하다.
본 발명의 실시예를 따른 로드락챔버를 포함하는 클러스터에서, 기판의 이동과정을 살펴보면 다음과 같다. 편의상 제1 로드락챔버(240)에 대해서만 살피키로한다
먼저 외부의 기판저장부로부터 2장의 기판이 제1 로드락챔버(240)의 제1슬롯(244)과 제2슬롯(245)상에 각각 안치되면, 기판저장부측의 도어(242)가 닫히고, 이송챔버(200) 및 공정챔버(260,270,280)와 같은 상태의 진공을 형성하기 위해 진공펌핑(pumping)이 이루어 진다.
진공펌핑이 끝나면 이송챔버측 도어(243)가 열리고, 로봇암(220)이 공정을 끝낸 기판을 제1 로드락챔버(240)의 비어 있는 제3슬롯(246)에 안치한다.
그리고 로봇암(220)은 제1슬롯(244)에 있는 미처리기판을 공정챔버로 이송하고, 또 다른 공정챔버로부터 공정을 끝낸 기판을 제1 로드락챔버(240)의 비어 있는 제1슬롯(244)에 안치한 후, 제2슬롯(245)에 있는 미처리 기판을 공정챔버중 하나로 이송한다.
이상의 과정을 통해 미처리기판 2개와 공정을 끝낸 기판 2개의 교환이 이루어지면, 공정을 끝낸 기판은 제1 로드락챔버(240)의 제1슬롯(244) 및 제3슬롯(246)에 안치되어 있는 상태가 되고, 다음 단계로 제1 로드락챔버(240) 내부를 대기압상태로 변경하기 위해 이송챔버측 도어(243)를 닫고 N2, He 등의 가스로 가압(venting)한다. 이때 기판의 냉각을 위해 Ar, N2등의 냉각가스를 이용하는 별도의 공정을 거치기도 한다.
한편 공정을 마친 상기 기판의 냉각을 보다 촉진하기 위해, 제1슬롯(244) 및 제3슬롯(246)을 제2슬롯(245)에 접촉하지 않는 한도내에서 최대한 근접 이동시켜고온상태에 있는 기판의 열을 제2슬롯(245)로 전달하는 방법을 사용하기도 한다. 이와 같은 슬롯의 구동을 위해 각 슬롯에는 구동장치가 연결된다. 이러한 구동장치는 구동실린더(248)를 예로 들 수 있으나, 그 이외에도 다양한 종류가 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 로드락챔버의 구조하에서 이상의 과정을 수행한 결과, 가압(venting) 및 냉각시간을 60초, 진공펌핑시간을 40초 정도로 종래보다 다소 길게 하였음에도, 오히려 시간당 생산량(throughput)이 증가하여, 3중막(SiNx, a-Si:H, n+a-Si:H) 증착공정의 경우에는 시간당 약 36매, 단일막(SiNx) 증착의 경우에는 시간당 약 65매에 이르는 결과를 얻을 수 있었다.
상기와 같이 제1클러스터(200)에서 수행되는 작업은, 제2클러스터(300)에서도 동시에 그리고 동일하게 수행되게 되는 바, 결국 제1, 2로드락 챔버(240, 340)에 대한 진공펌핑(pumping) 및 가압(vent)공정, 그리고 기판의 로드락 챔버, 이송 챔버, 공정 챔버 등으로의 이송공정 등을 공통적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.
즉, 2개의 로드락 챔버와 이송 챔버 시스템이 각자 독립적으로 기판에 대한 작업을 수행하되, 상호 중복될 수 있는 공정은 한 번에 동시에 수행하여 전체 공정은 단축된다고 할 수 있다.
상기와 같은 작동구성을 가지는 본 발명에 따른 적층구조의 클러스터는 LCD, 반도체, 그리고 PDP, 유기EL 등을 제조하기 위한 장치에도 적용될 수 있으며, 특히 PECVD 및 건식식각 장비에도 적용이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 한정하여 설명하였으나 본 발명은 다양하게 변경 또는 수정될 수 있음은 본 발명에 속하는 기술분야의 당업자에 자명하다 할 것이다.