KR20070029032A - 이동식 이송챔버와 이를 포함하는 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 기판이송수단을 포함하고, 일측면에 출입구를 가지는 이송챔버로서, 공정챔버에 대하여 이동가능하고, 진공상태에서 상기 공정챔버와 결합하여 기판을 교환하는 이동식 이송챔버와 이를 포함하는 기판처리장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 기판처리장치의 설치면적을 감소시킬 뿐만 아니라 설치면적에 따라 공정챔버 및 로드락챔버를 다양하게 배치할 수 있으므로 공간활용도를 높일 수 있고 전체적으로 생산비용을 절감할 수 있게 된다.

또한 이송챔버의 체적을 증가시키지 않고도 공정챔버의 설치개수를 늘릴 수 있으므로 기판처리능력을 크게 향상시킬 수 있다.

이동식 이송챔버, 기판처리장치

Description

이동식 이송챔버와 이를 포함하는 기판처리장치{Movable transfer chamber and substrate processing apparatus comprising the same}

도 1은 종래 클러스터형 기판처리장치의 구성도

도 2는 종래 인라인형 기판처리장치의 구성도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 구성도

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동식 이송챔버의 구성도

도 5a 내지 도 5d는 제1 실시예에 따른 이동식 이송챔버를 이용하여 기판을 교환하는 과정을 순서대로 나타낸 도면

도 6a 및 도 6b는 이동식 이송챔버와 공정챔버가 결합하는 모습을 순서대로 나타낸 도면

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동식 이송챔버의 구성도

도 8a 내지 도 8d는 제2 실시예에 따른 이동식 이송챔버를 이용하여 기판을 교환하는 과정을 순서대로 나타낸 도면

도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 여러 배치형태를 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

90 : 제1 가이드레일 92 : 제3 가이드레일

100 : 이동식 이송챔버 110 : 이송로봇

111,112 : 로봇암 120 : 이송챔버용 슬롯밸브

130 : 이송로봇 구동부 140 : 이송챔버지지부

150 : 제2 가이드레일 200 : 공정챔버

202 : 기판출입구 220 : 공정챔버용 슬롯밸브

230 : 펌핑라인 240 : 벤팅라인

250 : 배기라인 300 : 로드락챔버

310 : 제1 기판출입구 320 : 제2 기판출입구

400 : 기판공급부 410 : 기판이송장치

본 발명은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출소자(Field Emission Display, FED), 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode Device, OLED) 등의 디스플레이 장치나 반도체소자를 제조하기 위해 글래스 또는 웨이퍼(이하 '기판'이라 함)를 처리하는 기판처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이장치나 반도체소자를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝하는 에칭(etching)공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 챔버 내부에서 진행된다.

특히 최근에는 단시간에 다량의 기판을 처리하기 위해 기판에 대한 공정이 진행되는 공정챔버와, 기판의 출입을 위한 완충영역인 로드락챔버와, 로드락챔버와 공정챔버 사이에서 기판을 이송 또는 회송하는 이송챔버 등이 일체로 연결된 클러스터형 기판처리장치가 많이 사용되고 있다.

도 1은 이러한 클러스터형 기판처리장치의 일반적인 구성을 예시한 것으로서, 이송챔버(70)와, 상기 이송챔버(70)의 측부에 결합되는 다수의 공정챔버(80) 및 제1,2 로드락(loadlock)챔버(40,50)와, 상기 제1,2 로드락챔버(40,50)의 측부에 결합하는 이송부(10)와, 이송부(10)의 일측에 결합하는 제1,2 로드포트(load port, 20, 30)를 포함하고 있다.

공정챔버(80)는 통상 고진공상태를 유지하면서 기판에 대한 박막증착, 식각 등의 공정을 수행하며, 이송챔버(70)는 내부에 위치하는 이송챔버 로봇(72)에 의해 공정챔버(80)와 공정챔버(80) 사이 또는 공정챔버(80)와 로드락챔버(40,50) 사이에서 기판을 이송하는 공간으로서 역시 진공 상태를 유지한다. 공정챔버(80)와 이송챔버(70) 사이에는 통로를 개폐하는 슬롯밸브가 설치된다.

이송챔버(70)는 진공상태이고 이송부(10)는 대기압상태이므로 제1,2 로드락챔버(40,50)는 양자의 사이에서 완충역할을 하며, 기판의 출입시에 진공상태와 대 기압상태를 반복한다. 제1,2 로드락챔버(40,50)와 이송부(10) 및 이송챔버(70)의 사이에도 통로를 개폐하는 슬롯밸브가 설치된다.

그런데 이와 같은 클러스터형 기판처리장치는 다수의 공정챔버(80) 및 로드락챔버(40,50)가 이송챔버(70)의 주위에 방사형으로 결합될 뿐만 아니라 이송챔버 로봇(12)이 이송챔버(70) 내에서 회전할 수 있어야 하므로, 이송챔버(70)의 체적이 커질 수밖에 없다.

따라서 장치의 전체적인 설치면적(footprint)이 증가하게 되고 가격도 매우 비싸지는 문제점이 있다. 또한 공정챔버(80) 및 로드락챔버(40,50)를 이송챔버(70)의 주위에 결합시켜야 하므로 그 배치형태가 제한적일 수밖에 없어 공간활용도에 한계를 가지는 문제점이 있다.

도 2는 이러한 클러스터형 기판처리장치를 변형한 인라인형 기판처리장치로서, 이송챔버(70)의 주위에 공정챔버(80)와 로드락챔버(40)가 결합하는 점에서는 전술한 클러스터형 기판처리장치와 유사하지만, 이송챔버(70)의 측면에 공정챔버(80)와 로드락챔버(40)가 일렬로 결합되고 이송챔버로봇(72)이 이송챔버(70)의 내부에서 직선왕복운동을 하면서 기판을 반송하는 점에서 차이가 있다.

이송챔버(70)의 내부는 진공상태를 유지하며, 기판이송수단인 이송로봇(72), 이를 구동하는 구동수단, 이송로봇(72)의 직선운동을 가이드하는 가이드레일(74)을 포함한다. 이송로봇(72)은 가이드레일(74)을 따라 공정챔버(80)와 로드락챔버(40) 에 대하여 직선운동을 하며, 로드락챔버(40)와 공정챔버(80) 사이에서 기판을 교환하는 역할을 한다.

그런데 이러한 인라인형 기판처리장치는 공정챔버(80)의 개수가 증가하면 이송챔버(70)의 크기도 증가하여야 하는데, 이송챔버(70)의 내부는 진공상태를 유지하여야 하므로 크기와 체적을 증가시키는 데는 일정한 한계를 가질 수밖에 없으며 이로 인해 이송챔버(70)에 연결되는 공정챔버(80)의 개수가 한정되어 기판처리능력을 제한하게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 장치의 설치면적을 감소시키는 한편, 진공을 유지해야 할 챔버의 체적을 늘이지 않으면서 다수의 공정챔버와 로드락챔버가 연결될 수 있는 이송챔버를 제공하기 위한 것이다. 또한, 이송챔버를 중심으로 공정챔버 및 로드락챔버를 방사형으로 배치하는 획일적인 형태에서 탈피하여 보다 다양한 배치형태를 가질 수 있고, 기판처리능력을 보다 향상시킬 수 있는 기판처리장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 내부에 기판이송수단을 포함하고, 일측면에 출입구를 가지는 이송챔버로서, 공정챔버에 대하여 이동가능하고, 진공상태에서 상기 공정챔버와 결합하여 기판을 교환하는 이동식 이송챔버를 제공한다.

또한 본 발명은, 기판을 처리하는 공정챔버; 상기 공정챔버와 인접한 위치에서 이동하는 이송챔버; 상기 이송챔버를 이동시키는 이송챔버 이동수단; 상기 공정챔버와 상기 이송챔버를 연결 또는 분리시키는 결합수단을 포함하는 기판처리장치를 제공한다.

여기서, 상기 공정챔버는 복수개로 설치되고, 상기 이송챔버 이동수단을 따라 일측 또는 양측에 배치될 수 있다.

상기 이송챔버 이송수단을 따라 일측 또는 양측에 로드락챔버가 더 배치될 수 있다.

상기 공정챔버 또는 상기 이송챔버에 대한 상기 이송챔버의 위치를 정렬하는 위치정렬수단을 더 포함할 수 있다.

상기 이송챔버는 진공상태를 유지하면서 이동할 수 있으며, 2개 이상의 기판을 이송할 수 있는 이송로봇을 포함할 수 있다.

상기 이송챔버는, 기판을 외부와 교환하는 기판출입구; 상기 기판출입구에 설치되는 개폐가능한 슬롯밸브를 포함할 수 있다.

상기 이송챔버 이동수단은, 상기 공정챔버의 인접한 위치에 설치되는 제 1 가이드레일; 상기 제 1 가이드레일을 따라 이동가능하며, 상기 이송챔버를 지지하는 이송챔버지지부; 상기 제 1 가이드레일을 따라 이송챔버지지부를 구동시키는 이송챔버지지부 구동부를 포함할 수 있다.

상기 이송챔버와 상기 이송챔버지지부 사이에 설치되는 제 2 가이드레일; 상 기 이송챔버를 상기 제 2 가이드레일을 따라 구동시키는 이송챔버 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 제 1 가이드레일을 지지하는 제 1 가이드레일지지부; 상기 제1 가이드레일지지부의 하부에 위치하며, 상기 제1 가이드레일지지부가 결합되는 제3 가이드레일; 상기 제 3 가이드레일을 따라 상기 제1 가이드레일지지부를 이동시키는 제1 가이드레일 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 결합수단은, 상기 공정챔버의 기판출입구에 부착되어 개폐가능한 공정챔버용 슬롯밸브; 상기 이송챔버의 기판출입구에 부착되고 개폐가능한 이송챔버용 슬롯밸브; 상기 공정챔버용 슬롯밸브와 상기 이송챔버용 슬롯밸브가 연결되어 형성하는 내부공간을 밀폐하는 밀폐수단; 상기 내부공간을 펌핑하는 펌핑라인; 상기 내부공간을 벤팅하는 벤팅라인을 포함할 수 있다.

상기 공정챔버용 슬롯밸브에서 상기 이송챔버용 슬롯밸브와 결합되는 면에 위치정렬수단이 설치될 수 있다.

상기 공정챔버용 슬롯밸브에서 상기 이송챔버용 슬롯밸브와 결합되는 면에 결합유도수단이 설치될 수 있다.

상기 공정챔버용 슬롯밸브에서 상기 이송챔버용 슬롯밸브와 연결되는 면에 충격흡수수단이 설치될 수 있다.

상기 공정챔버용 슬롯밸브와 상기 이송챔버용 슬롯밸브가 연결되어 형성하는 내부공간과 상기 공정챔버 사이의 압력차가 1 내지 100Torr 이내일 때, 상기 공정챔버용 슬롯밸브가 개문되는 것이 바람직하다.

상기 결합수단은, 상기 공정챔버용 슬롯밸브와 상기 이송챔버용 슬롯밸브가 연결되어 형성하는 내부공간과 상기 이송챔버 사이의 압력차가 1 내지 100Torr이내일 때, 상기 이송챔버용 슬롯밸브가 개문되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 서로 평행하게 설치되는 제1 가이드레일 및 제2 가이드레일; 상기 제1 가이드레일 및 제2 가이드레일을 따라 각각 직선운동하는 제1 이송챔버 및 제2 이송챔버; 상기 제1 가이드레일 및 제2 가이드레일의 사이에 설치되며, 상기 제1 가이드레일 쪽으로 기판출입구를 가지는 제1 공정챔버; 상기 제1 가이드레일 및 제2 가이드레일의 사이에 설치되고, 상기 제2 가이드레일 쪽으로 기판출입구를 가지며, 상기 제1 공정챔버와 배후공간을 공유하는 제2 공정챔버; 상기 제1 가이드레일을 따라 상기 제1 공정챔버와 나란히 설치되는 제1 로드락챔버; 상기 제2 가이드레일을 따라 상기 제2 공정챔버와 나란히 설치되는 제2 로드락챔버; 상기 제1 로드락챔버 및 제2 로드락챔버의 사이에 설치되는 기판이송장치를 포함하는 기판처리장치를 제공한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 배치형태를 예시한 것으로서, 2개의 공정챔버(200)와 로드락챔버(300)가 일렬로 배치되고, 그 일 측면에 횡설된 제1 가이드레일(90)을 따라 이동식 이송챔버(100)가 왕복운동을 한다.

공정챔버(200)와 로드락챔버(300)는 기판출입구(미도시)가 모두 가이드레일(90)을 향하도록 배치되며, 이송챔버(100)도 기판출입구(미도시)가 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)를 향하도록 배치된다.

따라서 이동식 이송챔버(100)가 공정챔버(200)와 기판을 교환하기 위해서는 제1 가이드레일(90)을 따라 직선 운동한 후 공정챔버(200)의 전면에 정지하여야 하며, 로드락챔버(300)와 기판을 교환하기 위해서는 로드락챔버(300)의 전면에 정지하여야 한다.

본 발명의 기판처리장치에서 이송챔버(100), 공정챔버(200) 및 로드락챔버(300)의 외부는 대기압상태이므로 이동식 이송챔버(100)의 내부는 외부와 격리된 채 진공을 유지하여야 하며, 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)와는 진공이 유지된 상태에서 기판교환이 이루어져야 한다. 이를 위해 결합상태에서 진공을 유지할 수 있는 결합수단이 요구된다.

편의상 제1 가이드레일(90)이 설치된 방향을 y축 방향으로 하고, 제1 가이드레일(90)에서 공정챔버(200) 쪽으로 향하는 방향을 x축 방향이라고 한다.

이동식 이송챔버(100)를 이와 같이 이동시키기 위해서는 별도의 이동수단이 요구되는데, 이하에서는 이송챔버(100)의 구성과 이송챔버의 이동수단을 유형별로 살펴보기로 한다.

제1 실시예

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동식 이송챔버(100)와 그에 결합된 이송챔버 이동수단의 개략적인 구성을 나타낸 x-z 방향단면도이다. 여기서 z축 방향은 x축 및 y축에 모두 수직한 방향이다.

이를 살펴보면 본 발명의 이동식 이송챔버(100)는 내부에 이송로봇(110)을 포함하는 한편, 일 측면에 기판출입구(102)가 형성되어 있으며, 기판출입구(102)의 외측에는 기판출입구(102)를 개폐하는 이송챔버용 슬롯밸브(120)가 결합되어 있다.

이송로봇(110)은 2장의 기판을 동시에 이송할 수 있도록 2개의 로봇암(111,112) 구비한다. 상기 이송로봇(110)은 기판출입구(102)를 통해 기판을 이송하기 위하여 각 로봇암(111,112)을 상하 또는 수평이동시키는 이송로봇 구동부(130)에 연결되고, 상기 이송로봇 구동부(130)는 이송챔버(100)의 하부에 결합된다.

본 발명의 이동식 이송챔버(100)는 하부에 위치하는 이송챔버지지부(140)에 의해 지지되며, 상기 이송챔버지지부(140)는 하단에 결합하는 제1 가이드레일(90)과, 상기 제1 가이드레일(90)을 따라 이송챔버지지부(140)를 이동시키는 이송챔버지지부 구동부(미도시)에 의해 y축 방향으로 이동한다.

이송챔버지지부(140)가 y축 방향으로 이동할 때 상부의 이송챔버(100)도 함께 이동함은 물론이다.

제1 가이드레일(90)은 제1 레일(90a)과 제1 레일(90a)를 지지하는 제1 레일지지부(90b)로 이루어진다.

그런데 제1 가이드레일(90)을 따라서 이동식 이송챔버(100)가 이동하더라도 제1 가이드레일(90)과 나란하게 배치된 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)와의 거리가 좁혀지지는 않으므로, 이송챔버(100)를 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)와 결합시키기 위해서는 이송챔버(100)를 x축 방향으로 이동시킬 수 있는 수단이 필요하다.

이를 위해 이송챔버(100)와 이송챔버 지지부(140)의 사이에 제2 가이드레일(150)을 설치하고, 제2 가이드레일(150)을 따라 이송챔버(100)를 x축 방향으로 이동시킬 수 있는 이송챔버 구동부(미도시)를 설치한다.

이때 제1 가이드레일(90)과 제2 가이드레일(150)은 서로 수직한 방향으로 설치되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만 적어도 제1,2 가이드레일(90,150)이 서로 나란하지는 않아야 한다.

이하에서는 도 4 및 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 이송챔버 이송수단에 의해 이송챔버(100)가 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)와 결합하는 과정을 설명한다.

먼저 이송챔버(100)는 로드락챔버(300)와 기판을 교환하기 위하여 로드락챔버(300)에 결합하여야 하는데, 이를 위해 이송챔버지지부(140)를 제1 가이드레일(90)을 따라 y축 방향으로 이동시켜 이송챔버(100)를 로드락챔버(300)의 전면에 정위치시킨다.

이때 이송챔버(100)를 정확한 위치에 정지시키기 위해서 이송챔버지지부 구동부(미도시)는 센서를 이용한 위치정렬수단을 구비하는 것이 바람직하다.

이어서 이송챔버지지부(140)가 고정된 상태에서 이송챔버(100)를 제2 가이드레일(150)을 따라 x축 방향으로 이동시켜 이송챔버(100)를 로드락챔버(300)에 결합시킨다.(도 5a) 이때 양챔버(100,300)는 서로 진공을 유지한 채 결합하여야 하는데 이를 위한 결합수단에 대해서는 후술한다.

이송챔버(100)가 로드락챔버(300)와 기판을 교환한 다음에는 이송챔버(100)를 제2 가이드레일(150)을 따라 후진시켜 로드락챔버(300)와 분리시키고, 다시 이송챔버지지부(140)를 제1 가이드레일(90)을 따라 소정 공정챔버(100)의 전면으로 이동시킨다.(도5b, 도 5c)

이어서 이송챔버지지부(140)가 고정된 상태에서 이송챔버(100)를 제2 가이드레일(150)을 따라 x축 방향으로 이동시켜, 해당 공정챔버(100)에 이송챔버(100)를 결합시키고 기판을 교환한다.(도 5d)

기판의 교환이 완료된 다음에는 다시 제1 가이드레일(90)을 따라 로드락챔버(300)의 전면으로 이송챔버(100)를 이동시켜 도 5a에 도시된 바와 같은 방식으로 기판을 교환한다.

한편, 본 발명의 기판처리장치에서는 이송챔버(100)가 진공상태를 유지한 채 기판을 교환하여야 하므로, 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)와 결합하는 과정에서 진공이 유지될 수 있는 결합수단을 사용하여야 한다.

이를 위해 도 6a에 도시된 바와 같이 이송챔버(100)의 기판출입구(102)의 외측에는 이송챔버용 슬롯밸브(120)를 결합하고, 공정챔버(200)의 기판출입구(202)의 외측에는 공정챔버용 슬롯밸브(220)를 결합하여, 이송챔버(100)를 공정챔버(200) 쪽으로 이동시킬 때 도 6b에 도시된 바와 같이 양 슬롯밸브(120,220)가 서로 접하도록 한다.

상기 슬롯밸브(120,220)는 기판처리장치에서 일반적으로 사용되는 것과 유사 한데, 이송챔버용 슬롯밸브(120)를 예를 들면, 대향하는 측면에 기판출입을 위한 개구부(122)를 가지는 하우징(121)과, 상기 하우징(121)의 내부에서 개구부(122)를 개폐하는 구동부재(123)를 포함한다. 상기 구동부재(123)는 슬롯밸브 구동부(미도시)에 의해 상하로 이동하면서 이송챔버측의 개구부(122)를 개폐하게 된다.

이때 하우징의 이송챔버측 개구부(122)는 이송챔버(100)의 기판출입구(102)와 연통되어야 함은 물론이다.

공정챔버용 슬롯밸브(220)는 이송챔버용 슬롯밸브(120)와 동일한 형태를 가지므로 설명을 생략한다. 또한 이러한 슬롯밸브는 공정챔버(200) 뿐만 아니라 로드락챔버(300)에도 결합되어야 한다.

그런데 이송챔버용 슬롯밸브(120)와 공정챔버용 슬롯밸브(220)가 결합한 경우에 양 슬롯밸브(120,220)의 내부공간은 외부와 완전히 격리되어야 하고, 내부공간의 압력을 외부압력과 동일한 대기압에서 이송챔버(100) 및 공정챔버(200)의 내부압력과 유사한 수준으로 낮추어야 하므로 양 슬롯밸브(120,220)의 결합면에 진공시일수단을 설치하는 것이 바람직하다.

이를 위해 도 6a 및 도6b에는 공정챔버용 슬롯밸브(220)의 외측면에 오링(222)을 설치하여 이송챔버용 슬롯밸브(120)와 결합시에 자연스럽게 외부와 격리되도록 하였다. 이러한 오링은 이송챔버용 슬롯밸브(120)의 외측면에 설치될 수도 있다.

또한 이송챔버용 슬롯밸브(120)와 공정챔버용 슬롯밸브(220)가 결합한 후에는 도6b에 도시된 바와 같이 기판을 교환하게 되는데, 이때는 양 슬롯밸브 (120,220)를 구동하여 이송챔버(100)와 공정챔버(200)의 기판출입구가 모두 열리게 되므로, 양 슬롯밸브(120,220)의 내부공간에 포함된 공기나 오염물질이 이송챔버(100)와 공정챔버(200)의 내부로 유입되어 기판을 산화시키거나 오염시킬 위험이 있다.

따라서 양 슬롯밸브(120,220)를 구동하여 공정챔버(200)와 로드락챔버(300)의 기판출입구(102,202)를 열기 전에 양 슬롯밸브(120,220)의 내부공간을 진공펌핑하여야 한다.

도 6a에서는 이를 위해 공정챔버용 슬롯밸브(220)에 진공펌핑을 위한 펌핑라인(230)을 설치한 모습을 도시하고 있다. 특히 상기 펌핑라인(230)을 공정챔버(200)에 연결된 배기라인(250)에 연결하게 되면 별도의 진공펌프를 설치하지 않아도 된다.

한편, 슬롯밸브 내부공간의 압력이 공정챔버(200)의 압력과 동일하여야만 공정챔버용 슬롯밸브(220)를 개문할 수 있는 것은 아니므로, 양자의 압력차가 1 내지 100Torr 이내이면 공정챔버용 슬롯밸브(220)를 개문하여도 무방하다. 상기 압력차는 공정챔버(200)의 운전압력에 따라 상기 범위에서 선택적으로 결정될 수 있다.

마찬가지로 이송챔버용 슬롯밸브(120)를 개문하는 경우에도 슬롯밸브의 내부공간과 이송챔버(100)의 압력차가 1 내지 100Torr 이내이면 이송챔버용 슬롯밸브(120)를 개문할 수 있다.

이와 같이 펌핑라인(230)을 이용하여 슬롯밸브 내부공간을 진공펌핑한 후에 양 슬롯밸브(120,220)를 열어서 이송챔버(100)와 공정챔버(200) 사이에 기판을 교 환한 다음에는 다시 이송챔버(100)와 공정챔버(200)를 분리하여야 하는데, 이때 슬롯밸브 내부공간이 진공상태이면 양자가 분리될 수 없으므로 내부를 다시 대기압 상태로 가압하여야 한다.

따라서 공정챔버용 슬롯밸브(220)에 가압용 벤팅라인(240)도 설치하여, 기판교환을 마친 후 양 슬롯밸브(120,220)을 닫은 이후에 벤팅가스를 양 슬롯밸브(120,220)의 내부공간으로 분사한다.

이와 같은 펌핑라인(230)과 벤팅라인(240)을 이송챔버용 슬롯밸브(120)에 연결하는 것도 가능하긴 하지만, 본 발명의 이송챔버(100)가 이동식인 점을 감안하면 고정되어 있는 공정챔버용 슬롯밸브(220) 또는 로드락챔버용 슬롯밸브에 연결하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 이송챔버용 슬롯밸브(120)와 공정챔버용 슬롯밸브(220)는 서로 결합과 분리를 반복하므로, 결합시의 충격을 완화하기 위해 슬롯밸브의 외측벽에 충격흡수를 위한 탄성부재를 설치하는 것이 바람직하다. 도 6a 및 도 6b에는 공정챔버용 슬롯밸브(120)의 외측면에 이러한 탄성부재(224)를 설치하였으나 이를 이송챔버용 슬롯밸브(120)의 외측면에 설치하거나 양쪽 모두에 설치할 수도 있다.

또한 이송챔버(100)가 이동하여 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)에 결합하는 점을 감안하면, 이송챔버의 이동을 정밀하게 제어할 수 있는 수단이 필요한데, 예를 들어 결합위치를 파악할 수 있는 센서를 포함하는 위치정렬수단을 양 슬롯밸브(120,220)의 어느 하나 또는 양쪽에 설치하여 감지된 결과를 피드백함으로써 이송챔버의 이동을 제어하는 것이 바람직하다.

또한 이송챔버(100)가 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)의 정확한 위치에 결합될 수 있도록 물리적인 결합유도수단(미도시)을 더 추가할 수도 있다.

또한 이송챔버(100)의 내부를 진공으로 유지하기 위해서 이송챔버(100)에 진공조절수단을 추가될 수 있다. 이때 이송챔버(100)는 별도의 배기구를 가지며, 진공펌프와 같은 별도의 진공조절수단을 더 포함할 수도 있다.

제2 실시예

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동식 이송챔버(100)와 그에 결합된 이송챔버 이동수단의 개략적인 구성을 나타낸 x-z 방향 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에서는 이송챔버(100)를 지지하는 이송챔버 지지부(140)가 제1 가이드레일(90)을 따라 y축 방향으로만 이동하고, x축 방향으로의 이동은 이송챔버지지부(140)와 이송챔버(100)의 사이에 설치되는 제2 가이드레일(150)을 따라 이루어진다.

그러나 본 발명의 제2 실시예는, 이송챔버지지부(140)의 하단이 결합되는 제1 가이드레일(90) 자체가 x축 방향으로 이동함으로써, 이송챔버(100)를 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)와 결합시키는 점에서 차이가 있다.

제1 실시예와의 차이점만을 살펴보면, 이송챔버(100)의 하부에 제2 가이드레일이 생략되므로 이송챔버지지부(140)는 이송챔버(100)의 하부에 고정되어 있으며, 제1 가이드레일(90)의 하단에는 x축 방향으로 제3 가이드레일(92)이 설치된다.

제1 가이드레일(90)과 제3 가이드레일(92)은 서로 나란하지 않아야 하며, 수직방향인 것이 바람직하다.

제3 가이드레일(92)은 제3레일(92a)과 제3레일(92a)을 지지하는 제3레일지지부(92b)를 포함하는데, 제1 가이드레일(90)의 제1 레일지지부(90b)가 제3레일(92a)에 결합됨으로써 제1 가이드레일(90)이 x축 방향으로 구동된다.

이때 제1 가이드레일(90)을 따라 이송챔버지지부(140)를 구동시키는 이송챔버지지부 구동부(미도시) 이외에 제3 가이드레일(90)을 따라 제1 가이드레일(90)을 이동시키는 별도의 구동수단을 추가할 수도 있다.

그밖에 이송챔버(100)를 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(300)와 결합시키는 과정에서 필요한 슬롯밸브 등의 결합수단은 제1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

이하에서는 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 이송챔버 이송수단을 가지는 이송챔버(100)가 공정챔버(200) 또는 로드락챔버(200)와 결합하는 과정을 설명한다.

먼저 이송챔버(100)는 로드락챔버(300)와 기판을 교환하기 위하여 로드락챔버(300)에 결합하여야 하는데, 이를 위해 이송챔버(100)의 하부에 결합된 이송챔버지지부(140)를 제1 가이드레일(90)을 따라 y축 방향으로 이동시켜 이송챔버(100)를 로드락챔버(300)의 전면에 정위치시킨다.

이어서 이송챔버지지부(140)가 고정된 채 제1 가이드레일(90)을 제3 가이드 레일(92)을 따라 x축 방향으로 이동시켜 이송챔버(100)를 로드락챔버(300)에 결합시킨다. 이때 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 이송챔버(100)와 로드락챔버(300)에 부착된 슬롯밸브를 서로 결합시키고 양 슬롯밸브의 내부공간을 진공펌핑하는 과정을 거친다.(도 8a)

이송챔버(100)가 로드락챔버(300)와 기판을 교환한 다음에는 제1 가이드레일(90)을 제3가이드레일을 따라 후진시켜 이송챔버(100)를 로드락챔버(300)로부터 분리시킨다. 양 챔버(100,300)를 분리할 때는 슬롯밸브의 내부공간을 대기압으로 벤팅하는 과정을 거친다.(도 8b)

이어서 제1 가이드레일(90)을 따라 이송챔버지지부(140)를 소정 공정챔버(100)의 전면으로 이동시키고, 이송챔버지지부(140)가 고정된 제1 가이드레일(90)을 제3 가이드레일(92)을 따라 x축 방향으로 이동시켜 이송챔버(100)를 해당 공정챔버(100)와 결합시키고 기판을 교환한다.(도 8c, 도 8d)

기판의 교환이 완료된 다음에는 이송챔버지지부(140)가 고정된 제1 가이드레일(90)을 제3 가이드레일(92)을 따라 후진시키고, 다시 이송챔버지지부(140)를 제1 가이드레일(90)을 따라 로드락챔버(300)의 전면으로 이동시켜 도 8a에 도시된 바와 같은 방식으로 이송챔버(100)와 로드락챔버(300) 사이에 기판을 교환한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 배치형태를 예시한 것으로서, 기판처리속도를 향상시키기 위하여 2개의 이동식 이송챔버를 이용한다. 즉, 제1,2 이동식 이송챔버(100a,100b)가 각각 직선 왕복운동하는 제1,2 가이드레일 (91,92)을 평행하게 설치하고, 제1,2 가이드레일(91,92)의 바깥쪽에 제1,2 로드락챔버(300a,300b) 및 다수의 공정챔버(200)를 설치한다.

따라서 로드락챔버와 다수의 공정챔버로 이루어지는 챔버라인이 제1,2 가이드레일(91,92)의 바깥쪽에 설치된다.

각 이동식 이송챔버(100a,100b)는 자신이 이동하는 가이드레일을 따라 나란히 설치된 각 로드락챔버(300a,300b)와 공정챔버(200) 사이에서 기판을 교환하며, 이를 위해 각 공정챔버(200)는 각 가이드레일(91,92) 쪽으로 기판출입구(202)를 가지며, 각 로드락챔버(300a,300b)도 각 가이드레일(91,92) 쪽으로 제1 기판출입구(310)를 가진다.

다만 각 로드락챔버(300a,300b)는 외부로부터 미처리기판을 공급받는 한편 처리된 기판을 외부로 반출시켜야 하므로 제1,2 로드락챔버(300a,300b)의 주변에는 제1,2 기판공급부(400a,400b)가 각각 설치되어야 한다. 또한 각 기판공급부(400a,400b)와 각 로드락챔버(300a,300b)의 사이에는 기판이송장치(410)가 설치되며, 각 로드락챔버(300a,300b)는 기판이송장치(410)가 출입할 수 있는 제2 기판출입구(320)를 가진다.

따라서 기판이송장치(410)가 예를 들어 제1 기판공급부(400a)로부터 제1 로드락챔버(300a)의 제2 기판출입구(320)를 통해 기판을 반입하면, 제1 이동식 이송챔버(100a)는 제1 로드락챔버(300)의 제1 기판출입구(310)를 통해 상기 기판을 반출하여 공정챔버(200)로 기판을 이송한다. 동일한 과정이 제2 기판공급부(400b), 제2로드락챔버(300b) 및 제2 이동식 이송챔버(100b)를 통해서도 동시에 진행될 수 있다.

한편, 각 가이드레일(91,92)에는 로드락챔버(300a,300b)가 1대씩만 설치될 수도 있으나, 원활한 기판교환을 위해서 2대 이상이 설치될 수도 있다. 하나의 가이드레일에 로드락챔버를 2대 이상 설치할 때는 가이드레일을 따라 나란히 설치할 수도 있고, 상하로 적층하여 설치할 수도 있다. 후자의 경우에는 적층된 각 로드락챔버를 이동식 이송챔버(100)와 연결하기 위하여 로드락챔버(300)를 상하로 구동시키는 상하구동수단을 설치하는 것이 바람직하다.

그런데 도 9와 같은 배치형태는 2개의 챔버라인 사이에 제1,2 가이드레일(91,92)이 설치되므로 각 로드락챔버(300a,300b) 마다 이와 기판을 교환하는 기판공급부(400a,400b) 및 기판이송장치(410)가 별도로 설치되어야 한다. 따라서 장비의 구성이 중복되고 기판의 이송효율이 낮아지는 문제점이 있다.

또한 각 공정챔버(200)는 기판출입구(202)의 반대쪽에 유지보수를 위하여 작업자가 이동할 수 있는 공간을 확보하고 있어야 하는데, 도 9의 경우에는 각 공정챔버(200) 마다 이러한 작업공간이 별도로 확보되어야 하므로 전반적으로 공간활용이 비효율적이라는 문제점이 있다.

따라서 도 10에 도시된 바와 같이, 평행하게 배치되는 제1,2 가이드레일(91,92)의 사이에 다수의 공정챔버(200) 및 제1,2 로드락챔버(300a,300b)로 이루어지는 2개의 챔버라인을 형성하는 것이 바람직하다.

도 9과 같은 배치에서는 각 챔버라인의 공정챔버(200)는 중앙을 향하는 기판출입구(202)를 가지지만, 도 10에서는 각 챔버라인의 공정챔버(200)가 서로 반대쪽으로 형성된 기판출입구(202)를 가지므로 배후공간을 서로 공유하게 된다.

이러한 배후공간은 모든 공정챔버(200)에 대한 유지보수공간으로 활용될 수 있기 때문에 공간을 크게 절약할 수 있다.

제1,2 로드락챔버(300a,300b)는 각 가이드레일(91,92) 쪽으로 형성된 제1 기판출입구(310)를 가지는 한편 제1 기판출입구(310)의 반대쪽에 형성되는 제2 기판출입구(320)를 가진다.

따라서 제1,2 로드락챔버(300a,300b)의 제2 기판출입구(320)는 서로 마주보게 되므로 제1,2 로드락챔버(300a,300b)의 사이에 기판이송장치(410)를 설치하면 하나의 기판이송장치(410)만으로 제1,2 로드락챔버(300a,300b)와 기판을 교환할 수 있게 된다.

기판이송장치(410)의 측부에는 기판공급부(400)를 설치하여야 하며, 하나의 기판공급부(400) 만을 설치하여도 1,2 로드락챔버(300a,300b)와 기판을 교환할 수 있게 된다.

따라서 각 로드락챔버(300a,300b)마다 별도의 기판이송장치(410)와 기판공급부(400a,400b)를 설치하는 도 9의 방식에 비하여 공간을 크게 절약할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 기판처리장치는 이송챔버과 로드락챔버가 분리 또는 연결될 수 있고, 이송챔버와 공정챔버가 분리 또는 연결될 수 있으며, 분리된 이송챔버를 이동시킴으로써 로드락챔버와 공정챔버 사이에 기판을 이송할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 기판처리장치는 이송챔버의 내부를 진공으로 유지하면서 이동시킬 수 있으며, 진공상태인 로드락챔버와 이송챔버 사이의 연결과 분리를 통해서, 역시 진공상태인 공정챔버와 이송챔버 사이의 연결과 분리를 통해 기판교환이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 기판처리장치는 공정챔버의 연결 개수가 늘어나더라도 이송챔버의 크기와 체적을 증가시킬 필요가 없다. 따라서 이송챔버의 내부를 진공으로 유지하기 위한 진공조절수단을 더 추가할 필요가 없으며, 이송챔버로 인하여 공정챔버의 연결 개수가 제약되지 않아, 공정챔버의 설치개수를 늘릴 수 있으므로 기판처리능력을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 이송챔버의 크기와 체적에 영향을 미치는 요인은 기판의 크기가 대부분이므로, 진공을 유지해야 하는 공정챔버와 로드락챔버와 이송챔버 전체의 체적을 최소화할 수 있으며, 이 때문에 진공유지를 위한 진공조절수단도 최소화될 수 있다.

또한, 이송챔버 자체의 진공조절수단을 생략하고, 로드락챔버와 연결되어 진공펌핑되거나, 공정챔버와 연결되어 진공펌핑되도록 함으로써, 이송챔버의 구성을 간단히 하고, 이송챔버의 이동이 용이하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 기판처리장치의 이송챔버는 공정챔버의 연결 개수가 늘어나더라도 그 크기와 체적이 증가하지 않으므로, 대형화된 기판을 처리하는 기판처리장치일수록 장치의 설치면적을 작게 가져가면서, 방사형으로 장치를 배치하는 것보다 공간활용도를 높일 수 있게 된다.

Claims (18)

1. 내부에 기판이송수단을 포함하고, 일 측면에 출입구를 가지는 이송챔버로서,

   공정챔버에 대하여 이동가능하고, 진공상태에서 상기 공정챔버와 결합하여 기판을 교환하는 이동식 이송챔버
2. 기판을 처리하는 공정챔버;

   상기 공정챔버와 인접한 위치에서 이동하는 이송챔버;

   상기 이송챔버를 이동시키는 이송챔버 이동수단;

   상기 공정챔버와 상기 이송챔버를 연결 또는 분리시키는 결합수단

   을 포함하는 기판처리장치
3. 제2항에 있어서,

   상기 공정챔버는 복수 개가 설치되고, 상기 이송챔버 이동수단을 따라 일측 또는 양측에 배치되는 기판처리장치
4. 제3항에 있어서,

   상기 이송챔버 이송수단을 따라 일측 또는 양측에 로드락챔버가 더 배치되는 기판처리장치
5. 제4항에 있어서,

   상기 공정챔버 또는 상기 이송챔버에 대한 상기 이송챔버의 위치를 정렬하는 위치정렬수단을 더 포함하는 기판처리장치
6. 제2항에 있어서,

   상기 이송챔버는 진공상태를 유지하면서 이동하는 기판처리장치
7. 제2항에 있어서,

   상기 이송챔버는 2개 이상의 기판을 이송할 수 있는 이송로봇을 포함하는 기판처리장치
8. 제2항에 있어서,

   상기 이송챔버는,

   기판을 외부와 교환하는 기판출입구;

   상기 기판출입구에 설치되는 개폐가능한 슬롯밸브

   를 포함하는 기판처리장치
9. 제2항에 있어서,

   상기 이송챔버 이동수단은,

   상기 공정챔버의 인접한 위치에 설치되는 제 1 가이드레일;

   상기 제 1 가이드레일을 따라 이동가능하며, 상기 이송챔버를 지지하는 이송챔버지지부;

   상기 제 1 가이드레일을 따라 이송챔버지지부를 구동시키는 이송챔버지지부 구동부

   를 포함하는 기판처리장치
10. 제9항에 있어서,

    상기 이송챔버와 상기 이송챔버지지부 사이에 설치되는 제 2 가이드레일;

    상기 이송챔버를 상기 제 2 가이드레일을 따라 구동시키는 이송챔버 구동부

    를 더 포함하는 기판처리장치
11. 제9항에 있어서,

    상기 제 1 가이드레일을 지지하는 제 1 가이드레일지지부;

    상기 제1 가이드레일지지부의 하부에 위치하며, 상기 제1 가이드레일지지부가 결합되는 제3 가이드레일;

    상기 제 3 가이드레일을 따라 상기 제1 가이드레일지지부를 이동시키는 제1 가이드레일 구동부

    를 더 포함하는 기판처리장치
12. 제2항에 있어서,

    상기 결합수단은,

    상기 공정챔버의 기판출입구에 부착되고 개폐가능한 공정챔버용 슬롯밸브;

    상기 이송챔버의 기판출입구에 부착되고 개폐가능한 이송챔버용 슬롯밸브;

    상기 공정챔버용 슬롯밸브와 상기 이송챔버용 슬롯밸브가 연결되어 형성하는 내부공간을 밀폐하는 밀폐수단;

    상기 내부공간을 펌핑하는 펌핑라인;

    상기 내부공간을 벤팅하는 벤팅라인

    을 포함하는 기판처리장치
13. 제12항에 있어서,

    상기 공정챔버용 슬롯밸브에서 상기 이송챔버용 슬롯밸브와 결합되는 면에 위치정렬수단이 설치되는 기판처리장치
14. 제12항에 있어서,

    상기 공정챔버용 슬롯밸브에서 상기 이송챔버용 슬롯밸브와 결합되는 면에 결합유도수단이 설치되는 기판처리장치
15. 제12항에 있어서,

    상기 공정챔버용 슬롯밸브에서 상기 이송챔버용 슬롯밸브와 연결되는 면에 충격흡수수단이 설치되는 기판처리장치
16. 제12항에 있어서,

    상기 공정챔버용 슬롯밸브와 상기 이송챔버용 슬롯밸브가 연결되어 형성하는 내부공간과 상기 공정챔버 사이의 압력차가 1 내지 100Torr 이내일 때, 상기 공정챔버용 슬롯밸브가 개문되는 기판처리장치
17. 제12항에 있어서,

    상기 결합수단은,

    상기 공정챔버용 슬롯밸브와 상기 이송챔버용 슬롯밸브가 연결되어 형성하는 내부공간과 상기 이송챔버 사이의 압력차가 1 내지 100Torr이내일 때, 상기 이송챔버용 슬롯밸브가 개문되는 기판처리장치
18. 서로 평행하게 설치되는 제1가이드레일 및 제2 가이드레일;

    상기 제1 가이드레일 및 제2 가이드레일을 따라 각각 직선운동하는 제1 이송챔버 및 제2 이송챔버;

    상기 제1 가이드레일 및 제2 가이드레일의 사이에 설치되며, 상기 제1 가이드레일 쪽으로 기판출입구를 가지는 제1 공정챔버;

    상기 제1 가이드레일 및 제2 가이드레일의 사이에 설치되고, 상기 제2 가이드레일 쪽으로 기판출입구를 가지며, 상기 제1 공정챔버와 배후공간을 공유하는 제2 공정챔버;

    상기 제1 가이드레일을 따라 상기 제1 공정챔버와 나란히 설치되는 제1 로드락챔버;

    상기 제2 가이드레일을 따라 상기 제2 공정챔버와 나란히 설치되는 제2 로드락챔버;

    상기 제1 로드락챔버 및 제2 로드락챔버의 사이에 설치되는 기판이송장치

    를 포함하는 기판처리장치

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