KR20040104005A

KR20040104005A - 클러스터 장치

Info

Publication number: KR20040104005A
Application number: KR1020030035349A
Authority: KR
Inventors: 황철주; 방현일; 하정민
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-10

Abstract

본 발명은 기판을 다수 저장하는 적재부와; 포지션 별로 구분되어 상기 각 기판을 처리하는 적어도 하나 이상의 프로세스모듈과; 상기 적재부와 상기 프로세스모듈 사이에 설치되고, 내부로 각각 회전운동과 승강운동이 가능한 테이블과, 상기 테이블 상에 안착되어 상기 기판이 중간 적재되는 카세트를 포함하는 적어도 하나 이상의 로드락챔버와; 상기 적재부로부터 상기 로드락챔버로 기판을 이송 또는 회송하는 제 1 로봇과; 상기 로드락챔버로부터 상기 프로세스모듈로 기판을 이송 또는 회송하는 제 2 로봇을 포함하는 클러스터 장치에 관한 것이다.

Description

클러스터 장치{Cluster Apparatus}

본 발명은 액정표시장치의 제조를 위한 클러스터 장치(Cluster Apparatus)에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 액정표시장치용 투명기판의 직접적인 처리공정을 수행하는 프로세스 모듈(process module)과, 상기 투명기판을 저장하고 프로세스모듈로 반입/반출시키는 트랜스퍼 모듈(transfer module)을 포함하는 복합형 장치에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리하고 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔다. 특히 현재에는 경량화, 박형화, 저 소비전력화 등의 다양한 장점을 가지는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD)가 개발됨에 따라, 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하는 새로운 디스플레이 장치로 각광받고있다.

액정표시장치에 있어서 특히 사용자에게 보여지는 화상을 디스플레이하는 부분은 액정패널로서, 액정을 사이에 두고 서로 마주보는 일면에 각각 전계생성전극이 설치된 두 장의 투명기판이 대향 배열된 구성을 가진다.

주지된 바와 같이, 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 가지는 광학적 이방성과, 전기장에 의해 분자배열이 변화되는 분극성질을 가진다. 따라서 액정패널은 서로 대향하는 전계생성전극 간에 전압차를 발생시켜 그 사이에 개재된 액정분자의 배열방향을 변화시키고, 이때 변화되는 빛의 투과율에 따른 편광특성을 통해 화상을 표시한다.

특히 현재에 들어 이 액정패널에 다수의 화소를 형성하고, 이들 각 화소에 독립적으로 구동하는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 실장시킨 능동행렬 방식의 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 널리 사용된다. 이 경우 특히 액정패널을 구성하는 양 투명기판에는 각각 전계생성전극을 비롯한 다수의 요소가 박막 형태로 포함된다.

따라서 액정표시장치 제조공정에는 유리등의 투명기판을 대상으로 전도체, 반도체 또는 유전체 물질을 박막으로 증착하는 박막증착공정과, 감광성 물질을 사용하여 이중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토 리소그래피(photo lithography) 공정과, 이 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝(patterning)하는 식각공정과, 이를 세척하고 건조하는 세정공정이 수 차례 반복하여 포함된다.

특히 처리대상물인 투명기판은 이들 각각의 공정에서 해당공정의 진행을 위한 최적의 환경이 조성된 프로세스 모듈(Process Module)에 수용되는 바, 특히 근래에는 투명기판과 같은 기판을 대상으로 하는 공정에 있어서, 단시간에 다량의 기판을 처리할 수 있도록 상기 프로세스 모듈, 그리고 기판을 저장하고 이를 프로세스 모듈로 반입/반출시키는 트랜스퍼 모듈(Transfer Module)을 일체화한 복합형 장치로서 클러스터 장치(Cluster Apparatus)가 사용된다.

이러한 일반적인 클러스터 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 일반적인 클러스터 장치를 개략적으로 도시한 평면 구조도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 도시한 도면이다.

앞서 잠시 언급한 바와 같이, 일반적인 클러스터 장치는 기판을 저장하고 운반하는 트랜스퍼 모듈(5)과, 기판의 직접적인 처리공정을 수행하는 프로세스 모듈(60)로 구분될 수 있다.

이중 트랜스퍼 모듈(5)은 다수의 기판을 저장하는 적재부(10)와, 기판을 중간 적재하는 로드락챔버(30)와, 이 로드락챔버(30)로부터 프로세스 모듈(60) 간에 기판을 운반하는 전달챔버(40)를 포함한다.

그리고 프로세스 모듈(60)은 전달챔버(40)를 중심으로 포지션 별로 구분 배열되는 다수의 처리챔버(62) 일 수 있다.

좀 더 자세히, 적재부(10)는 각각 다수의 기판이 적재되는 적어도 하나 이상의 로드포트(Load Port, 12)와, 기판 위치를 정렬하는 얼라이너(Aligner, 14)와, 각 로드포트(12)로부터 기판을 반출 또는 반입하는 제 1 로봇(20)을 포함한다.

그리고 로드락챔버(30)는 적재부(10)와 전달챔버(40)를 연결하도록 설치되어이들 간에 이동되는 기판을 중간 적재하는 부분으로, 보통 병목(bottle neck)현상을 방지하기 위해 상하 복층으로 구분되는 제 1 및 제 2 로드락챔버(30a, 30b : 도 2 참조)가 구비되는 것이 일반적이다.

또 전달챔버(40)는 제 1 및 제 2 로드락챔버(30a, 30b)와 각 처리챔버(62) 간의 기판 이동을 담당하는 제 2 로봇(50)을 포함한다.

이때 적재부(10)는 대기압 환경에 노출되는 것에 반해 전달챔버(40)와 처리챔버(62)는 각각 진공환경에 위치되는데, 이들 서로 다른 환경을 연결하는 제 1 로드락챔버(30a)는 각각 적재부(10)와의 경계에 설치되는 제 1 로드락슬롯밸브(32a)와, 전달챔버(40)와의 경계에 설치되는 제 2 로드락슬롯밸브(34a)를 포함하고, 제 2 로드락챔버(30b) 역시 적재부(10)와의 경계에 설치되는 제 3 로드락슬롯밸브(32b)와, 전달챔버(40)와의 경계에 설치되는 제 4 로드락슬롯밸브(34b)를 포함한다.

그리고 이와 별개로 각 처리챔버(62)와 전달챔버(40)의 경계부분에는 프로세스슬롯밸브(64)가 설치되어 처리챔버(62) 내의 반응환경 유지에 신뢰성을 기한다.

또한 제 1 및 제 2 로봇(20, 50)은 각각 회전과 승강이 가능한 구성을 가지고, 수축 팽창되는 제 1 및 제 2 아암(Arm, 22, 52)과, 각각의 말단에 부설되어 기판을 지지하는 제 1 및 제 2 블레이드(Blade, 24, 54)를 포함하는 바, 통상 이 제 1 및 제 2 블레이드(24, 54)는 진공을 형성하여 기판을 흡착 지지하는 배큠(vacuum) 방식이 사용된다. 특히 제 1 로봇(20)은 적재부(10)를 가로지르는 가이드레일(16)을 따라 수평 이동운동이 가능할 수 있다.

이하, 기판의 이동경로를 중심으로 일반적인 클러스터 장치의 동작을 설명한다. 이때 설명의 편의를 위해 임의로 상층에 위치하는 제 2 로드락챔버(30b)를 중심으로 서술하지만, 이는 제 1 로드락챔버(30a)에도 동일하게 적용된다.

먼저 적어도 하나 이상의 로드포트(12)에 적재된 기판은 제 1 로봇(20)에 의해 얼라이너(14)로 이동되어 위치가 정렬된다. 이때 제 2 로드락챔버(30b) 내부는 대기압 상태로 조절되고, 제 4 로드락슬롯밸브(34b)는 닫힌 상태로 제 3 로드락슬롯밸브(32b)가 개방된다.

이어 위치 정렬된 기판은 제 1 로봇(20)에 의해 제 2 로드락챔버(30b)로 운반되는데, 특히 상층의 제 2 로드락챔버(30b)로 기판을 운반하기 위해 제 1 로봇(20)은 기판을 파지한 상태에서 일정높이로 상승한다. 이에 제 2 로드락챔버(30b)로 기판이 인입되면 제 3 로드락슬롯밸브(32b)가 닫히고, 내부가 감압되어 진공상태가 되면 제 4 로드락슬롯밸브(34b)가 개방된다.

그리고 프로세스밸브(64) 중 하나가 개방되면 제 2 로봇(50)이 제 2 로드락챔버(30b) 내에 안착된 기판을 파지하여 해당 프로세스 모듈(62)로 운반한다. 이때 제 2 로봇(50) 역시 상층의 제 2 로드락챔버(30b)로부터 기판을 꺼내기 위해, 상승된 상태로 기판을 파지한 후 다시 하강하여 해당 프로세스 모듈(62)로 기판을 반입시킨다.

이후 기판의 처리가 완료되면 이의 역순으로 다시 기판은 로드포트(12)로 회송된다.

참고로, 제 1 및 제 2 로드락챔버(30a, 30b) 내에는 기판의 반입/반출을 원활하게 하기 위해 일정정도 기판을 들어올려 지지하는 다수의 리프트핀(36)이 설치될 수 있고, 공정진행 속도의 향상을 위해 제 1 내지 제 2 로봇(20, 50)이 가지는 제 1 및 제 2 아암(22, 54), 그리고 이의 말단에 설치된 제 1 및 제 2 블레이드(24, 54)는 각각, 도시한 바와 같이 대칭적인 위치에서 한 쌍으로 구비되는 더블아암(Double arm) 방식을 가질 수 있다.

이상의 서술에서는 제 2 로드락챔버(30b)를 중심으로 설명하였으나, 제 1 및 제 2 로봇(20, 50)은 각각 제 1 로드락챔버(30a) 또는 제 2 로드락챔버(30b) 중 여유가 있는 하나를 자유로이 선택할 수 있고, 이를 위해 각각 적절한 위치로 승강이 가능함은 앞서 설명한 바 있다.

하지만 전술한 일반적인 클러스터 장치의 경우 대상물인 기판의 대면적화에 따른 몇 가지 문제점이 나타내는데, 이중 하나가 제 1 및 제 2 로봇(20, 50)의 잦은 파손 및 수명(life time)의 단축 현상이다.

일반적으로 액정표시장치의 대면적화에 따라 투명기판의 면적 또한 점차로 증가하는 추세에 있다. 이에 당연히 투명기판의 무게도 점차로 무거워지고 있는데, 제 1 및 제 2 로드락챔버(30a, 30b)가 상하 복층으로 구성됨에 따라 제 1 로봇(20)과 제 2 로봇(50)은 각각 투명기판을 파지한 상태로 상하로 승강하게 된다. 이에 무리한 하중을 견디지 못하고 파손되는 경우가 빈번하며, 비록 파손에 이르지 않는다 하더라도 수명이 대폭 단축되고 있는 실정이다.

또한 제 1 및 제 2 로드락챔버(30a, 30b)에 수용될 수 있는 투명기판의 수가 한정됨에 따라 병목현상을 완전히 해결하기 어렵고, 마찬가지 이유로 투명기판이충분히 냉각되지 못한 상태로 대기에 노출될 수 있다.

다시 말해, 각 처리챔버(62)로부터 운반된 투명기판은 고온으로 가열된 상태이고, 이로부터 제 1 및 제 2 로드락챔버(30a, 30b)까지는 고진공 상태를 유지하므로 쉽게 냉각될 수 없다. 따라서 제 1 및 제 2 로드락챔버(30a, 30b)에서 대기되는 시간을 충분히 길게 하여야 하지만, 이는 공정속도에 인해 한계를 가진다.

결국 충분히 냉각되지 못한 투명기판이 급격하게 대기압 상태의 적재부(10)로 노출될 경우 균열이 발생할 가능성이 매우 큰데, 이는 투명기판의 대면적화에 따라 더욱 심화되고 있는 실정이다.

이에 추가적인 냉각장치를 설치하기도 하지만 이는 장비의 제조비용을 크게 증가시키는 또 다른 문제점을 야기하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 작업속도의 향상과 더불어 로봇의 수명을 연장할 수 있고, 특히 급격한 환경 차이에 따른 투명기판 균열을 방지할 수 있는, 보다 개선된 클러스터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 클러스터 장치의 평면도;

도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 클러스터 장치의 평면도;

도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도;

도 5는 본 발명에 따른 클러스터 장치에 포함되는 테이블 및 카세트의 사시도;

도 6은 본 발명에 따른 로드락챔버 내부를 도시한 단면도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

105 : 트랜스퍼 모듈 110 : 적재부

112 : 로드포트 114 : 얼라이너

116 : 가이드레일 120 : 제 1 로봇

122 : 제 1 아암 124 : 제 1 블레이드

130a, 130b : 제 1 및 제 2 로드락챔버

130a-1, 130a-2 : 제 1 및 제 2 로드락슬롯밸브

130b-1, 130b-2 : 제 3 및 제 4 로드락슬롯밸브

140 : 전달챔버 150 : 제 2 로봇

152 : 제 2 아암 154 : 제 2 블레이드

160 : 프로세스모듈 162 : 처리챔버

164 : 프로세스슬롯밸브 200a, 200b : 제 1 및 제 2 테이블

220a, 220b : 제 1 및 제 2 카세트

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따르면, 기판을 다수 저장하는 적재부와; 포지션 별로 구분되어 상기 각 기판을 처리하는 적어도하나 이상의 프로세스 모듈과; 상기 적재부와 상기 프로세스 모듈 사이에 설치되고, 내부로 각각 회전운동과 승강운동이 가능한 테이블과, 상기 테이블 상에 안착되어 상기 기판이 중간 적재되는 카세트를 포함하는 적어도 하나 이상의 로드락챔버와; 상기 적재부로부터 상기 로드락챔버로 기판을 이송 또는 회송하는 제 1 로봇과; 상기 로드락챔버로부터 상기 프로세스 모듈로 기판을 이송 또는 회송하는 제 2 로봇을 포함하는 클러스터 장치를 제공한다.

이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로세스 모듈과 상기 적어도 하나 이상의 로드락챔버는 상기 제 2 로봇을 중심으로 진공의 제 1 영역에 원형 배열되고, 상기 적재부는 대기압의 제 2 영역에서 상기 적어도 하나 이상의 로드락챔버와 각각 연결되며, 상기 프로세스 모듈과 상기 로드락챔버 사이에 설치되는 제 1 슬롯밸브와; 상기 제 2 영역과 상기 적어도 하나 이상의 로드락챔버 사이에 설치되는 제 2 슬롯밸브를 더욱 포함할 수 있다.

또한, 상기 적재부는 상기 기판을 적재하는 적어도 하나 이상의 로드포트와, 상기 기판을 위치 정렬하는 얼라이너를 포함하여, 상기 제 1 로봇은 상기 로드포트로부터 상기 얼라이너를 경유하여 상기 로드락챔버로 상기 기판을 이송 또는 회송시킬 수 있다.

한편, 상기 카세트는 적어도 세 개 이상의 기판을 동시에 적재하며, 대향하는 양 방향이 개구된 형상인 것이 바람직하고, 상기 제 1 로봇과 상기 제 2 로봇은 각각 적어도 두 개 이상의 아암을 포함할 수 있다.

더욱이, 상기 적어도 하나 이상의 프로세스 모듈은 복수 개로 구비되고, 상기 프로세스 모듈 중 선택된 하나는 상기 기판을 예열하는 히팅 챔버이며, 나머지 프로세스 모듈은 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma enchanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 챔버로 이용될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 관점에서는 기판을 다수 저장하는 적재부와; 포지션 별로 구분되어 상기 각 기판을 처리하는 적어도 하나 이상의 프로세스 모듈과; 상기 적재부와 상기 프로세스 모듈 사이에 설치되고, 저장되는 기판을 회전시킬 수 있는 수단을 구비한 두 개의 로드락챔버와; 상기 적재부로부터 상기 로드락챔버로 기판을 이송 또는 회송하는 제 1 로봇과; 상기 로드락챔버로부터 상기 프로세스 모듈로 기판을 이송 또는 회송하는 제 2 로봇을 포함하는 클러스터 장치를 제공한다.

한편, 본 발명의 또 다른 관점에서는 내부로 회전운동과 승강운동이 가능한 수단과; 상기 회전운동과 승강운동이 가능한 수단에 연결되고 상기 기판이 중간 적재되는 카세트를 갖는 로드락챔버를 포함하는 클러스터 장치가 제공된다.

이 때, 상기 로드락챔버를 두 개로 구성할 수 있고, 상기 카세트는 적어도 세 개 이상의 기판을 동시에 적재하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 클러스터 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 절단한 단면을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 클러스터 장치는 일반적인 경우와 유사하게 기판을 저장하여 운반 및 회수하는 트랜스퍼 모듈(105)과, 기판의 직접적인 처리공정을 수행하는 프로세스 모듈(160)로 구분될 수 있다.

이중 트랜스퍼 모듈(105)은 다수의 기판을 저장하는 적재부(110)와, 적어도 두 개 이상의 로드락챔버와, 전달챔버(140)를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 클러스터 장치는 특히, 동일 평면상에 서로 인접하게 배열되어 각각 적재부(110)와 전달챔버(140)를 연결하는 적어도 하나 이상의 로드락챔버가 구비되는 것을 특징으로 하는 바, 가장 바람직하게는 도시된 바와 같이 제 1 로드락챔버(130a)와 제 2 로드락챔버(130b)의 두 개로 구비될 수 있다.

좀 더 자세히 설명하면, 먼저 적재부(110)는 각각 다수의 기판이 적재되는 하나 이상의 로드포트(112)와, 기판의 위치를 정렬하는 얼라이너(114)와, 이 얼라이너(114)를 경유하도록 로드포트(112)로부터 기판을 반입 및 반출하는 제 1 로봇(120)을 포함한다.

그리고 동일평면상에 서로 인접하도록 배열되어 각각 적재부(110)와 전달챔버(140)를 연결하는 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 로드락챔버(130a, 130b)는, 바람직하게는 내부로 회전과 승강이 가능한 제 1 및 제 2 테이블(200a, 200b), 그리고 이의 상면에 안착되는 제 1 및 제 2 카세트(220a, 220b)를 각각 포함한다.

즉, 도시한 바와 같이 제 1 로드락챔버(130a)에는 제 1 테이블(200a)이 실장되어 그 상면에 안착되는 제 1 카세트(220a)를 지지하고, 제 2 로드락챔버(130b)에는 제 2 테이블(200b)이 실장되어 제 2 카세트(220b)를 지지한다. 특히 이들 제 1 테이블(200a)과 제 2 테이블(200b)은 각각 회전과 승강이 가능한 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 제 1 로드락챔버(130a) 내부에 설치된 제 1 테이블(200a) 및 이의 상면에 안착되는 제 1 카세트(220a) 만을 한정하여 도시한 사시도로서, 이하의 설명은 제 2 로드락챔버(130b) 내부에 설치된 제 2 테이블(200b) 및 제 2 카세트(220b)에 동일하게 적용된다.

도시한 바와 같이 제 1 카세트(220a)는 대향하는 양 측면이 개구된 형상을 가지고, 그 내부에는 개구되지 않고 서로 마주보는 양 측면에 대향되는 돌출단(222a)이 각각 설치되어 있어, 제 1 로드락챔버(130a, 도 3 및 도 4 참조)로 인입되는 기판이 안정되게 놓여질 수 있다. 상기 돌출단(222a)은 바람직하게는 세 쌍 이상이 설치되어, 적어도 세 장 이상의 기판을 동시에 수용할 수 있는 것을 특징으로 한다. 도면에서는 돌출단(222a)이 내부에 설치되는 양 측면이 완전히 폐쇄되는 박스(box) 형상을 가지고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니고, 다수의 돌출단을 지지할 수 있도록 하여 다수의 기판을 저장할 수 있는 형상일 수 있다.

또한 제 1 카세트(220a)를 지지하는 제 1 테이블(200a)은 모터 등의 구동수단(M)을 통해 회전 및 승강이 가능한 것을 특징으로 한다.

다시 도 3 내지 도 4로 돌아가서, 본 발명에 따른 제 1 로드락챔버(130a)와 제 2 로드락챔버(130b)에 의해 적재부(110)와 연결되는 전달챔버(140)는 상기 제 1 및 제 2 로드락챔버(130a, 130b)로부터 기판을 운반하는 역할을 한다.

이를 위해 전달챔버(140)에는 제 2 로봇(150)이 포함되는 바, 프로세스모듈(160)은 각각 전달챔버(140)를 중심으로 포지션별로 구분 배열되는 적어도 하나 이상의 처리챔버(162)일 수 있다. 예컨대 상기 프로세스 모듈(160) 중 선택된 하나는 상기 기판을 예열하는 히팅 챔버이며, 나머지 프로세스 모듈은 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 챔버일 수 있다.

이때 특히 공간의 효율성을 높이기 위해 처리챔버(162)와 제 1 및 제 2 로드락챔버(130a, 130b)는 동일평면 상에 전달챔버(140)를 중심으로 원형 배열될 수 있고, 제 2 로봇(150)은 전달챔버(140)의 중심에 설치되는 것이 효율적이다.

한편 적재부(110)는 대기압 환경에 노출되는 것에 반해 전달챔버(140)와 처리챔버(162)는 각각 진공환경에 위치되는 것이 유리한데, 이들 서로 다른 환경을 연결하는 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 로드락챔버(130a, 130b)는 각각 적재부(110) 및 전달챔버(140)와의 경계에 설치되는 제 1 및 제 2 로드락슬롯밸브(130a-1, 130a-2)와, 제 3 및 제 4 로드락슬롯밸브(130b-1, 130b-2)를 포함한다.

다시 말해 제 1 로드락챔버(130a)와 적재부(110)의 경계부분에는 제 1 로드락슬롯밸브(130a-1)가, 전달챔버(140)와의 경계부분에는 제 2 로드락슬롯밸브(130a-2)가 설치되고, 제 2 로드락챔버(130b)와 적재부(110)의 경계부분에는 제 3 로드락슬롯밸브(130b-1)가, 전달챔버(140)와의 경계부분에는 제 4 로드락슬롯밸브(130b-2)가 설치된다.

그리고 각 처리챔버(162)와 전달챔버(140)의 경계부분에는프로세스슬롯밸브(164)가 설치되어 처리챔버(162)의 반응환경 유지에 신뢰성을 기한다.

또한 제 1 로봇과 제 2 로봇(120, 150)은 각각 진공방식으로 기판을 파지하여 운반하는 배큠 방식일 수 있는데, 바람직하게는 공정효율을 높이기 위해 각각 한 쌍의 제 1 및 제 2 아암(122, 150) 및 이의 말단에 설치된 제 1 제 2 블레이드(152, 154)를 포함하는 더블 아암 구조일 수 있다. 그리고 이중 제 1 로봇(120)은 적재부(110)를 가로지르는 가이드레일(116)을 따라 이동이 가능한 것이 바람직하다.

특히 본 발명에 따른 클러스터 장치에 포함되는 제 1 및 제 2 로봇(120, 150)은 각각 평면상에서 회전운동만을 하여도 원활한 공정을 진행할 수 있는데, 이하 상기한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 클러스터 장치의 구조 및 동작을 보다 상세히 설명한다.

이때 설명의 중복을 피하기 위해 제 2 로드락챔버(130b)를 중심으로 설명하지만, 이는 제 1 로드락챔버(130a)에도 동일하게 적용됨은 이하의 설명을 통해 당업자에게는 자명한 사실이 될 수 있을 것이다.

먼저 적어도 하나 이상의 로드포트(112)에 적재된 각 기판은 제 1 로봇(120)을 통해 얼라이너(114)로 이동되어 위치가 정렬되고, 제 2 로드락챔버(130b) 내부는 대기압 환경으로 조절되어 제 4 로드락슬롯밸브(130b-2)가 닫힌 상태로 제 3 로드락슬롯밸브(130b-1)가 개방된다.

이어 위치 정렬된 기판은 제 1 로봇(120)에 의해 상기 제 3 로드락슬롯밸브(130b-1)을 통하여 제 2 로드락챔버(130b)로 운반되는데, 이때 제 2 로드락챔버(130b) 내에는 회전 및 승강운동이 가능한 제 2 테이블(200b)과, 이의 상면에 안착되는 제 2 카세트(220b)가 실장되어 있으므로, 제 2 테이블(200b)의 회전과 높이조절을 통해 기판이 원활하게 제 2 카세트(220b)로 수용될 수 있다.

이어 제 1 로봇(120)이 제 2 로드락챔버로부터 빠져나가면 제 3 로드락슬롯밸브(130b-1)가 닫힌 후 제 2 로드락챔버(130b) 내부가 배기되어 진공상태로 조절된다. 이어 제 4 로드락슬롯밸브(130b-2)와 처리챔버(162) 중 하나의 프로세스밸브(164)가 개방되면, 제 2 로봇(150)이 제 2 로드락챔버(130b)로 들어가 제 2 카세트(220b)에 수용된 기판을 꺼낸다.

이때 본 발명에 따른 클러스터 장치는 동일평면상에 인접하여 배열된 두 개의 제 1 및 제 2 로드락챔버(130a, 130b)를 채택하므로 최초 제 1 로봇(120)을 통해 제 2 카세트(220b)에 적재된 기판은 제 2 로봇(150)과 일정각도로 틀어져 위치하게 되는데, 이 경우 제 2 테이블(200b)이 회전하여 기판과 제 2 로봇(150)이 일직선상에 배열되도록 각도를 변경한다.

따라서 제 2 로봇(150)은 무리 없이 기판을 꺼내 해당 처리챔버(162)로 전달할 수 있고, 처리챔버(162)는 기판의 처리공정을 진행한다.

이후 기판의 처리가 완료되면 이의 역순으로 다시 기판을 로드포트(112)로 회송하게 되는데, 먼저 해당 처리챔버(162)의 프로세스슬롯밸브(164)가 개방되면 제 2 로봇(150)은 그 내부에 안착된 기판을 꺼내고, 개방되어 있는 제 4 로드락슬롯밸브(130b-2)를 통해 제 2 로드락챔버(130b)로 운반한다.

이때 제 2 테이블(200b)의 회전 및 높이조절을 통해 기판이 제 2 카세트(220b) 내로 적재될 수 있는 최적의 각도와 높이를 유지한다. 이에 제 2 로봇(150)이 제 2 카세트(220b) 내로 기판을 적재하면 제 4 로드락슬롯밸스(130b-2)가 닫히고, 제 2 로드락챔버(130b) 내부가 가압되어 제 3 로드락슬롯밸스(130b-1)가 열린다.

이어 제 1 로봇(120)은 제 2 로드락챔버(130b)로부터 기판을 꺼내게 되는데, 이 경우 역시 회전 및 승강하는 제 2 테이블(200b)에 의해 제 1 로봇(120)이 기판을 일직선으로 꺼낼 수 있도록 높이와 각도를 조절하고, 제 1 로봇(120)은 기판을 꺼내 얼라이너(114)로 안착시킨다.

이후 위치 정렬된 기판은 제 1 로봇(120)에 의해 로드포트(112)로 운반, 적재된다.

이러한 일련의 공정은 제 1 로드락챔버(130a)에도 동일하게 적용되는데, 각각의 내부에 실장되어 회전 및 승강이 가능한 제 1 및 제 2 테이블(200a, 200b)과, 이의 상면에 안착되는 제 1 및 제 2 카세트(220a, 220b)를 통해 제 1 로봇(120)과 제 2 로봇(150)은 기판을 원활하게 주고받을 수 있다. 따라서 대상물이 액정표시장치용 투명기판일 경우, 이의 대면적화에도 불구하고 로봇에 부담을 주지 않고 안전하게 투명기판을 이동시킬 수 있다. 또한 제 1 로봇과 제 2 로봇은 승강운동이 불필요하고, 평면상에서 회전만 하여도 공정진행을 원활히 수행할 수 있다.

특히 본 발명은 고온공정에 적용될 경우 보다 효과적이라 할 수 있는데, 이 경우 처리챔버(162)로부터 전달된 기판은 고온으로 가열된 상태이다.

따라서 이들 기판이 곧바로 대기압 상태의 적재부(110)로 노출될 경우 균열이 발생할 수 있는데, 본 발명에 따른 제 1 내지 제 2 테이블(200a, 200b)은 각각 승강이 가능함과 동시에 이들 각각에 안착되어 기판을 중간 적재하는 제 1 내지 제 2 카세트(220a, 220b) 또한 다수의 기판을 동시에 적재할 수 있다.

따라서 제 1 및 제 2 테이블(200a, 200b)의 높이를 적절히 조절하여 고온의 기판은 오랜 시간 제 1 및 제 2 로드락챔버(130a, 130b)의 제 1 및 제 2 카세트(220a, 220b)에 대기되도록 하고, 충분히 냉각된 기판을 외부로 전달되도록 할 수 있다. 따라서 작업능률을 해치지 않고도 기판을 안전하게 운반할 수 있다.

이때 일반적인 카세트와 달리 제 1 및 제 2 카세트(220a, 220b)의 대향하는 양 측면이 개구된 이유는 제 1 및 제 2 테이블(200a, 200b)의 회전반경을 작게 하여도 제 1 및 제 2 로봇(120, 150)이 무리 없이 기판을 전달받기 위한 것으로, 바람직하게는 제 1 및 제 2 테이블(200a, 200b)은 45°이하의 회전반경을 가지고 있다.

또 제 1 및 제 2 테이블(200a, 200b)은 수평을 유지한 상태로 승강 및 회전운동을 하므로 제 1 및 제 2 카세트(220a, 220b) 내의 기판은 안정적으로 수용된다. 따라서 제 1 및 제 2 로봇(120, 150)은 제 1 또는 제 2 로드락챔버(130a 또는 130b) 중 선택된 하나로 기판을 운반 또는 반출할 수 있고, 작업속도를 향상시킬 수 있다.

또한 제 1 로드락챔버(130a)와 제 2 로드락챔버(130b)의 내부 볼륨이 클 경우 압력조절에 장시간이 요구되므로, 바람직하게는 이들 제 1 및 제 2로드락챔버(130a, 130b)는 제 1 및 제 2 테이블(200a, 200b)의 회전을 방해하지 않는 한 최소의 면적을 가지는 것이 유리하다. 이에 자유로운 형상을 구현하기 위해서는 기존의 알루미늄 재질보다는 스테인레스 강을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 특히 목적에 따라 본 발명의 제 1 및 제 2 로드락챔버(130a, 130b)는 기판을 냉각하는 쿨다운 챔버(Cool Down Chamber)일 수 있는데, 이를 위해 냉각시스템이 구비될 수 있다.

즉, 도 6은 본 발명에 따른 로드락챔버의 일례를 도시한 것으로, 이 역시 제 1 로드락챔버(130a)를 중심으로 설명하나 제 2 로드락챔버(130b)도 동일하게 적용될 수 있다.

도시한 바와 같이, 제 1 로드락챔버(130a)의 내부로는 질소 또는 불활성기체를 유입시키는 가스공급관(136a)이 구비될 수 있고, 또 제 1 카세트(220a) 내로는 물, 또는 기체로서 헬륨 등의 냉각용매를 순환시키는 냉각용매순환관(202a)이 매설될 수 있는 바, 이를 통해 기판의 냉각을 촉진시키는 것이 유리하다. 그리고 미설명 부호 138a는 로드락챔버 내부를 배기하기 위한 배기관을 표시한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 클러스터 장치는 반도체 제조공정에도 적용될 수 있는데, 고밀도 집적회로인 반도체 소자의 제조공정 역시 웨이퍼(wafer)를 대상으로 하는 수 차례의 박막증착공정 및 식각공정이 반복 포함되고, 이는 액정표시장치의 제조공정 일부와 매우 흡사하다.

즉, 액정표시장치의 경우 투명기판을, 반도체 소자의 경우 웨이퍼를 대상으로 한다는 점에서 차이가 있을 뿐 기판을 대상으로 하는 공통적인 공정을 다수 포함하는 바, 전술한 클러스터 장치는 반도체 제조공정에서도 사용될 수 있다.

특히 근래에 들어 반도체 제조공정의 대상물인 웨이퍼의 대면적화에 따라, 본 발명에 따른 클러스터 장치가 사용될 경우 보다 개선된 효과를 얻을 수 있음은 당업자에게는 자명한 사실이다.

본 발명은 회전 및 승강이 가능한 테이블과, 이의 상면에 안착되는 적어도 세 장 이상의 투명기판을 수용하는 카세트를 각각 포함하고, 평면상에 인접하여 배열되는 적어도 두 개 이상의 로드락챔버를 제공한다.

본 발명에 따른 클러스터 장치를 사용할 경우 회전이 가능한 테이블을 통해 기판의 각도를 최적의 상태로 조절할 수 있고, 이를 통해 로봇에 가해지는 하중의 부담을 줄여 장비의 수명을 연장시키는 장점을 가지고 있다. 또한 본 발명에 따른 로봇은 승강운동을 하지 않고 동일 평면상에서 진행되는 회전운동만으로 공정을 원활히 진행할 수 있어 장비의 수명연장 효과가 더욱 크다.

특히 본 발명에 따른 클러스터 장치에 있어서, 로드락챔버의 테이블에 안착되는 카세트는 적어도 세 장 이상의 기판을 수용할 수 있어 작업속도의 지연없이 충분한 냉각이 가능한 장점을 가지고, 이로 인해 대면적 투명기판의 급격한 온도구배에 따른 균열 현상을 현저히 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 카세트는 양 방향 개구되어 작은 회전반경을 가질 수 있고, 이를 통해 보다 능률적인 작업을 가능하게 하며, 특히 본 발명에 따른 로드락챔버는 쿨다운 챔버의 기능을 겸비할 수 있어 보다 개선된 효과를 누릴 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 클러스터 장치는 액정표시장치용 투명기판 제조공정은 물론 반도체 소자에도 적용이 가능한 바, 특히 이들 투명기판 및 웨이퍼 등이 대면적화 되는 추세에 부응하여 더욱 유리한 장점을 가진다.

Claims

기판을 처리하는 클러스터 장치로서,

기판을 다수 저장하는 적재부와;

포지션 별로 구분되어 상기 각 기판을 처리하는 적어도 하나 이상의 프로세스 모듈과;

상기 적재부와 상기 프로세스 모듈 사이에 설치되고, 내부로 회전운동과 승강운동이 가능한 테이블과, 상기 테이블 상에 안착되어 상기 기판이 중간 적재되는 카세트를 포함하는 적어도 하나 이상의 로드락챔버와;

상기 적재부로부터 상기 로드락챔버로 기판을 이송 또는 회송하는 제 1 로봇과;

상기 로드락챔버로부터 상기 프로세스 모듈로 기판을 이송 또는 회송하는 제 2 로봇

을 포함하는 클러스터 장치
청구항 1에 있어서,

상기 적어도 하나 이상의 프로세스 모듈과 상기 적어도 하나 이상의 로드락챔버는 상기 제 2 로봇을 중심으로 진공의 제 1 영역에 원형 배열되고, 상기 적재부는 대기압의 제 2 영역에서 상기 적어도 하나 이상의 로드락챔버와 각각 연결되며,

상기 프로세스 모듈과 상기 로드락챔버 사이에 설치되는 제 1 슬롯밸브와;

상기 제 2 영역과 상기 로드락챔버 사이에 설치되는 제 2 슬롯밸브를 더욱 포함하는 클러스터 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 적재부는 상기 기판을 적재하는 적어도 하나 이상의 로드포트와, 상기 기판을 위치 정렬하는 얼라이너를 포함하며,

상기 제 1 로봇은 상기 로드포트로부터 상기 얼라이너를 경유하여 상기 로드락챔버로 상기 기판을 이송 또는 회송하는 클러스터 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 카세트는 적어도 세 개 이상의 기판을 동시에 적재하며, 대향하는 양 방향이 개구된 클러스터 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1 로봇과 상기 제 2 로봇은 각각 적어도 두 개 이상의 아암을 포함하는 클러스터 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 적어도 하나 이상의 프로세스 모듈은 복수 개로 구비되고, 상기 프로세스 모듈 중 선택된 하나는 상기 기판을 예열하는 히팅 챔버이며, 나머지 프로세스 모듈은 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 챔버인 클러스터 장치.
기판을 다수 저장하는 적재부와;

포지션 별로 구분되어 상기 각 기판을 처리하는 적어도 하나 이상의 프로세스 모듈과;

상기 적재부와 상기 프로세스 모듈 사이에 설치되고, 저장되는 기판을 회전시킬 수 있는 수단을 구비한 두 개의 로드락챔버와;

상기 적재부로부터 상기 로드락챔버로 기판을 이송 또는 회송하는 제 1 로봇과;

상기 로드락챔버로부터 상기 프로세스 모듈로 기판을 이송 또는 회송하는 제 2 로봇

을 포함하는 클러스터 장치.
내부로 회전운동과 승강운동이 가능한 수단과;

상기 회전운동과 승강운동이 가능한 수단에 연결되고 상기 기판이 중간 적재되는 카세트를 갖는 로드락챔버

를 포함하는 클러스터 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 로드락챔버를 두 개로 구성한 것을 특징으로 하는 클러스터 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 카세트는 적어도 세 개 이상의 기판을 동시에 적재하는 것을 특징으로 하는 클러스터 장치.