KR20070075368A - 대면적 기판 처리 시스템용 로드락 챔버 - Google Patents

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Abstract

대면적 기판을 전달하는 로드락 챔버 및 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 대면적 기판을 전달하는데 적합한 로드락 챔버는 다수의 수직으로 적층된 단일 기판 전달 챔버를 포함한다. 수직으로 적층된 단일 기판 전달 챔버의 구성은 이중 슬롯 이중 기판 설계의 종래 기술과 비교할 때 감소된 크기 및 보다 많은 처리량에 기여한다. 또한, 증가된 처리량은 감소된 펌핑 및 배기 속도에서 구현되어, 미립자 및 응축으로 인한 기판 미립자 오염 가능성이 감소된다.

Description

대면적 기판 처리 시스템용 로드락 챔버{LOAD LOCK CHAMBER FOR LARGE AREA SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
도 1은 대면적 기판을 처리하는 처리 시스템의 일 실시예에 대한 상부도;
도 2는 다중 챔버 로드락 챔버의 일 실시예에 대한 측단면도;
도 3은 도 2의 라인 3-3을 따른 로드락 챔버의 단면도;
도 3A는 공용 진공 펌프를 갖는 도 2의 로드락 챔버;
도 4a-b는 도 3의 로드락 챔버의 부분 측단면도;
도 5는 정렬 메커니즘의 일실시예도;
도 6-7은 정렬 메커니즘의 또다른 실시예의 측단면도;
도 8은 로드락 챔버의 또다른 실시예도; 및
도 9는 종래 기술의 종래의 이중 슬롯 이중 기판 로드락 챔버의 일 실시예도.
* 주요 도면 부호에 대한 설명
100 : 로드락 챔버 110: 대면적 기판
108: 전달 챔버 112: 팩토리 인터페이스
202 : 제 1 측벽 204: 제 2 측벽
206: 제 3 측벽 208: 하부
210: 상부 212: 챔버 바디
214: 내부 벽 220, 222, 224: 기판 전달 챔버
226, 228: 슬릿 밸브
본 출원은 2003년 10월 20일자로 "LOAD LOCK CHAMBER FOR LARGE AREA SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM"이란 명칭으로 출원된 미국 가출원번호 60/512,727호의 장점을 청구한다.
본 발명의 실시예는 진공 처리 시스템 속으로 대면적 기판을 전달하는 로드락 챔버 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터(TFT)는 컴퓨터 및 텔레비전 모니터, 셀 폰 디스플레이, PDA 와 같은 액티브 매트릭스 디스플레이에 통상적으로 사용되고 있으며 다른 장치에도 사용되는 수가 증가하고 있다. 통상적으로, 플랫 패널은 그 사이에 액정 물질층이 샌드위치된 두 개의 글라스 플레이트를 포함한다. 적어도 하나의 글라스 플레이트는 상부에 배치되며 전원장치에 접속된 하나의 도전막을 포함한다. 전원장치로부터 도전막에 공급된 전력은 결정 물질의 배향을 변화시켜 패턴 디스플레이를 형성한다.
플랫 패널 기술을 이용하는 시장에서, 보다 큰 디스플레이, 산출량 증가 및 낮은 제조 비용을 위한 요구조건으로 인해 장비 제조자에게는 플랫 패널 디스플레 이 제조를 위해 보다 큰 글라스 기판을 수용하는 새로운 시스템을 개발하는 것이 요구된다. 현재의 글라스 처리 장비는 약 1 평방 미터에 이르는 기판을 수용하도록 구성된다. 1-1/2 평방 미터 및 이를 초과하는 기판 크기를 수용하도록 구성된 처리 장비가 곧 계획될 것이다.
이러한 대형 기판을 제조하는 장비는 플랫 패널 디스플레이 제조자에게 상당한 투자를 요구한다. 종래의 시스템은 크고 값비싼 하드웨어를 요구한다. 이러한 투자를 보상하기 위해서는, 바람직하게 다수의 기판을 처리하는 것이 요구된다.
도 9는 현재 1500×1800mm 기판을 시간당 약 60개의 속도로 전달할 수 있는, Applied Materials Inc. 의 소속인 AKT로부터 시판되는 더블 듀얼 슬롯 로드락 챔버(900)의 간략화된 개략도이다. 로드락 챔버(900)는 챔버 바디(906)에 형성된 2개의 기판 전달 챔버(902, 904)를 포함한다. 각각의 기판 전달 챔버(902, 904)는 약 800리터의 내부체적을 갖는다. 2개의 기판(910)은 전달 로봇(미도시)을 이용한 기판의 교환이 용이하도록 챔버(902, 904)내에서 수직으로 이동가능한 엘레베이터(912)상에 위치된다.
높은 기판 처리량을 달성하기 위해, 상기 설명된 것과 같은 로드락 챔버는 고용량 진공 펌프 및 배기 시스템을 요구한다. 그러나 이러한 높은 체적의 로드락 챔버의 처리량 증가는 문제시된다. 단순히 펌핑 및 배기 속도 증가는 높은 펌핑 속도가 로드락 챔버내에서 기판을 미립자 오염시킬 수 있기 때문에 바람직한 방안을 제공하지는 못한다. 또한, 클린룸은 전반적으로 정전기를 최소화시키기 위해 50퍼센트 이상의 습도 레벨에서 동작하기 때문에, 로드락 챔버의 급속한 배기는 바 람직하기 않게 로드락 챔버내에서 수증기 응축을 야기할 수 있다. 미래의 처리 시스템은 상당한 크기의 기판을 처리하도록 구성될 것이기 때문에, 대면적 기판의 신속한 전달이 가능한 개선된 로드락 챔버에 대한 조건이 증가되고 있다.
따라서, 대면적 기판을 위한 개선된 로드락 챔버가 요구된다.
로드락 챔버 및 대면적 기판을 전달하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 대면적 기판을 전달하는 데 있어 바람직한 로드락 챔버는 다수의 수직으로 적층된 단일 기판 전달 챔버를 포함한다. 또다른 실시예에서, 대면적 기판을 전달하는데 적합한 로드락 챔버는 진공 챔버에 결합되는 제 1 측벽 및 팩토리 인터페이스에 결합되는 제 2 측벽을 갖는 챔버 바디를 포함한다. 챔버 바디는 내부에 N개의 수직으로 적층된 기판 전달 챔버를 포함하며, 여기서 N은 2 이상의 정수이다. 인접한 기판 전달 챔버는 거의 수평인 내부벽들을 주위와 절연시키고 분리시킨다.
본 발명의 상기 기재된 특징을 달성하며 개략적으로 요약된 본 발명에 대한 보다 상세한 설명을 통해 이해할 수 있는 상기 방식은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조한다. 그러나 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 도시하는 것으로, 본 발명의 범주를 이탈하지 않는 한 다른 등가의 효과적인 실시예가 허용될 수 있다.
보다 용이한 이해를 위해, 도면에서 공통되는 동일 부재는 가능한 동일한 부호를 사용하여 나타낸다.
본 발명은 다수의 적층된 기판 전달 챔버를 갖는 고 체적/고 처리량의 로드락 챔버를 제공한다. 본 발명은 캘리포니아, 산타클라라의 Applied Materials, Inc. 의 소속의 AKT로부터 이용가능한 플랫 패널 처리 시스템을 이용하여 이하 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 대면적 기판의 로드락 챔버를 통한 높은 처리량 기판 전달이 요구되는 다른 시스템 구성에서도 유용성을 갖는다는 것을 인식해야 한다.
도 1은 대면적 기판(예를 들어, 약 2.7 평방 미터 이상의 평면 면적을 가진 기판들)을 처리하는데 적합한 프로세스 시스템(150)의 일 실시예의 상부도이다. 프로세스 시스템(150)은 다수의 단일 기판 전달 챔버를 갖는 로드락 챔버(100)에 의해 팩토리 인터페이스(112)에 결합된 전달 챔버(108)를 포함한다. 전달 챔버(108)에는 다수의 주변 프로세스 챔버(132)와 로드락 챔버(100) 사이에서 기판을 전달하는 적어도 하나의 이중 블레이드 진공 로봇(134)이 내부에 배치된다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버(132)중 하나는 시스템(150)의 처리량을 증가시키기 위해 프로세싱 이전에 기판을 열적으로 조건설정하는 예비-가열 챔버이다. 전형적으로, 전달 챔버(108)는 각각의 기판 전달 이후에 전달 챔버(108)와 개별 프로세스 챔버(132) 사이에 압력 조절 필요조건을 제거하기 위해 진공 상태로 유지된다.
통상적으로 팩토리 인터페이스(112)는 다수의 기판 저장 카세트(138) 및 이중 브레이드 대기 로봇(136)을 포함한다. 카세트(138)는 팩토리 인터페이스(112)의 한 측면 상에 형성된 다수의 베이(140)에 제거가능하게 배치된다. 대기 로봇(136)은 카세트(138)와 로드락 챔버(100) 사이에 기판을 전달한다. 전형적으로, 팩토리 인터페이스(112)는 상기 대기압으로 또는 그보다 약간 높게 유지된다.
도 2는 도 1의 다중-챔버 로드락(100)의 일 실시예의 단면도이다. 로드락 챔버(100)는 진공밀폐된(vacuum-tight) 수평 내부벽(214)에 의해 분리되며, 다수가 수직으로 적층되고, 주위와 절연된 다수의 기판 전달 챔버를 포함한다. 3개의 단일 기판 전달 챔버(220, 222, 224)가 도 2 실시예에 도시되었지만, 로드락 챔버(100)의 챔버 바디(212)는 2개 이상의 수직으로 적층된 기판 전달 챔버를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로드락 챔버(100)는 N-1개의 수평 내부 벽(214)에 의해 분리된 N개의 기판 전달 챔버를 포함할 수 있으며, 여기서 N은 1 이상의 정수이다.
기판 전달 챔버(220, 222, 224)는 빠른 펌핑 및 배기 주기를 증가시키기 위해 챔버 각각의 체적이 최소화되도록 단일 대면적 기판(110)을 수용하게 각각 구성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 각각의 기판 전달 챔버(220, 222, 224)는 약 2.7 평방 미터의 평면 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 약 1000리터 이하의 내부 체적을 갖는다. 비교를 하면, 종래 구성의 이중 슬롯 이중 기판 전달 챔버(900)(도 9에 도시됨)는 약 1600리터의 내부 체적을 갖는다. 큰 폭 및/또는 길이 및 등가의 높이를 갖는 본 발명의 기판 전달 챔버는 보다 큰 기판을 수용하도록 구성할 수 있다.
챔버 바디(212)는 제 1 측벽(202), 제 2 측벽(204), 제 3 측벽(206), 하부(208) 및 상부(210)를 포함한다. 제 4 측벽(302)이 도 3의 제 3 측벽(206) 맞은편에 도시된다. 바디(212)는 진공 조건 하에서 사용하기에 적합한 강성의 물질로 제조된다. 일실시예에서, 챔버 바디(212)는 알루미늄의 단일 블록(예를 들어, 단일 부품)으로 제조된다. 선택적으로, 챔버 바디(212)는 모듈형 섹션으로 제조될 수 있으며, 각각의 모듈형 섹션은 기판 전달 챔버(220, 222, 224)중 일부분을 포함하며 완전한 진공을 유지하기 위해 참조 번호 218로 도시된 것처럼 연속적인 용접과 같은 적절한 형태로 조립된다. 도 2를 참고하면, 로드락 챔버의 챔버 바디는 수직으로 적층된 모듈형 섹션을 포함하는 것을 알 수 있다. 각각의 모듈형 섹션이 도 2에서는 예를 들어 3개가 적층되어 있다. 각각의 모듈형 섹션에는 기판 전달 챔버(220, 222, 224)가 형성되어 있다. 따라서, 모듈형 섹션이 N개가 수직으로 적층되면, N개의 기판 전달 챔버가 수직으로 적층되는 것이고, 이 경우 기판 전달 챔버들 사이에는 기판 전달 챔버들을 공간적으로 절연시키고 분리시키는 N-1개의 내부벽(214)이 존재한다. 예를 들면, 도 2에서 3개의 기판 전달 챔버를 분리시키기 위해 2개의 내부벽이 존재한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 내부벽(214) 및 제 2 측벽(206) 이외의 챔버 바디(212)의 나머지 부분들은 단일의 연속적인 질량 덩어리(mass) 형태로 제조된다. 제 2 측벽(206)은 챔버 바디(212)의 다른 부분에 밀봉가능하게 결합되어 기판 전달 챔버(220, 222, 224)의 매칭을 용이하게 하고 제조 및 조립 동안 챔버 바디(212)의 내부 부분으로의 액서스를 허용한다.
선택적으로, 챔버 바디(212)의 수평벽(214)은 챔버 바디(212)의 측벽에 진공 밀봉될 수 있어, 기판 전달 챔버(220, 222, 224)를 절연시킨다. 예를 들어, 수평벽(214)은 챔버 바디(212)에 연속적으로 용접될 수 있어 로드락 챔버(100)의 초기 조립 단계 동안 챔버 바디(212)의 내부 전체로의 보다 큰 액서스를 허용한다.
챔버 바디(212)내에 형성된 각각의 기판 전달 챔버(220, 222, 224)는 2개의 기판 액서스 포트를 포함한다. 포트는 로드락 챔버(100)로부터 대면적 기판(100)의 진입 및 제거가 용이하도록 구성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 챔버 바디(212)의 하부(208)에 배치된 제 1 기판 전달 챔버(220)는 2000mm 이상의 폭을 갖는 제 1 기판 액서스 포트(230) 및 제 2 기판 액서스 포트(232)를 포함한다. 제 1 기판 액서스 포트(230)는 챔버 바디(212)의 제 1 측벽(202)을 통해 형성되며 프로세싱 시스템(150)의 중심 전달 챔버(108)와 제 1 기판 전달 챔버(202)를 결합시킨다. 제 2 기판 액서스 포트(232)는 챔버 바디(212)의 제 2 벽(204)을 통해 형성되며 제 1 기판 전달 챔버(220)와 팩토리 인터페이스(112)를 결합시킨다. 도 2에 도시된 실시예에서, 기판 액서스 포트(230, 232)는 챔버 바디(212)의 맞은편 측벽에 배치되나, 포트(230, 232)는 바디(212)의 인접한 벽 상에 선택적으로 위치될 수 있다.
각각의 기판 액서스 포트(230, 232)는 전달 챔버(108)의 환경으로부터 제 1 기판 전달 챔버(220)와 팩토리 인터페이스(112)를 선택적으로 절연시키도록 각각의 슬릿 밸브(226, 228)에 의해 선택적으로 밀봉된다. 슬릿 밸브(226, 228)는 액추에이터(242)에 의해 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동된다(도 2에 가상으로 도시된 1개의 액추에이터(242)는 통상적으로 챔버 바디(212) 외측에 위치된다). 도 2에 도시된 실시예에서, 각각의 슬릿 밸브(226, 228)는 제 1 에지를 따라 챔버 바디(212)에 피봇식으로 결합되며 액추에이터(242)에 의해 개방 및 폐쇄 위치 사이를 회전한다.
제 1 슬릿 밸브(226)는 제 1 측벽(202)의 내부 벽으로부터 제 1 기판 액서스 포트(230)를 밀봉하여, 중심 전달 챔버(108)의 진공 환경과 제 1 기판 전달 챔버(220) 사이의 진공(예를 들어, 압력) 차가 제 1 측벽(202)에 대해 슬릿 밸브(226)의 로딩 및 밀봉을 보조하도록 제 1 기판 전달 챔버(220)내에 위치되어, 진공 밀봉이 강화된다. 유사하게, 제 2 슬릿 밸브(228)는 제 2 측벽(204)의 외부에 배치되어, 팩토리 인터페이스(112)의 대기 환경과 제 1 기판 전달 챔버(220)의 진공 환경 사이의 압력차가 제 2 기판 액서스 포트(232)의 밀봉을 보조하도록 위치된다. 본 발명으로부터 유용한 슬릿 밸브의 예들은 미국 특허 No. 5,579,718호(1996.12.03, Freerks) 및 미국 특허 No. 6,045,620호(2000.04.04, Tepman 등)에 개시되어 있으며, 이들은 본 명세서에서 참조된다.
제 2 기판 전달 챔버(222)는 액서스 포트(234, 236) 및 슬릿 밸브(226, 228)와 유사하게 구성된다. 제 3 기판 전달 챔버(224)는 액서스 포트(238, 240) 및 슬릿 밸브(226, 228)와 유사하게 구성된다.
기판(110)은 제 1 기판 전달 챔버(220)의 하부(208) 및 다수의 기판 지지체(244)에 의해 제 2 및 제 3 기판 전달 챔버(222, 224)의 하부와 경계를 이루는 내부벽(214) 상에서 지지된다. 기판 지지체(244)는 챔버 바디(212)와 기판의 접촉을 방지하기 위해 하부(208)(또는 벽(214)) 상의 상승부에서 기판(110)을 지지하도록 이격되어 구성된다. 기판 지지체(244)는 기판의 긁힘(scratching) 및 오염을 최소화시키도록 구성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 기판 지지체(244)는 둥근 상단부(246)를 갖는 스테인레스 핀이다. 다른 적절한 기판 지지체는 미국 특허 No 6,528,767호(2003.03.04); 미국 특허 출원 번호 09/982,406호(2001.10.17); 및 미 국 특허 출원 번호 No. 10/376,857호(2003.02.27)에 개시되어 있으며, 이들은 본 명세서에 참조된다.
도 3은 도 2의 섹션 라인 3-3을 따라 취한 로드락 챔버(100)의 단면도이다. 각각의 기판 전달 챔버(220, 222, 224)의 측벽은 각각의 챔버의 내부 체적내에서 압력 제어를 용이하게 하기 위해 그들을 통과하게 배치된 적어도 하나의 포트를 포함한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 챔버 바디(212)는 제 1 기판 전달 챔버(220)의 펌핑 다운 및 배기를 위해 챔버 바디(212)의 제 3 측벽(206)을 통해 형성된 진공 포트(306)와 제 4 측벽(302)을 통해 형성된 배기 포트(304)를 포함한다. 밸브(310, 312)는 흐름을 선택적으로 방지하도록 배기 포트(304) 및 진공 포트(306)에 결합된다. 진공 포트(306)는 전달 챔버(108)의 압력과 거의 매칭되는 레벨로 제 1 기판 전달 챔버(220)의 내부 체적내의 압력을 선택적으로 낮추기 위해 이용되는 진공 펌프(308)에 결합된다.
도 2를 참조로, 전달 챔버(108)와 로드락 챔버(100)의 제 1 기판 전달 챔버(220) 사이의 압력은 거의 동일한 경우, 슬릿 밸브(226)는 개방되어 처리된 기판이 로드락 챔버(108)로 전달되고 제 1 기판 액서스 포트(230)를 통해 진공 로봇(134)에 의해 기판이 로드락 챔버(106)로 전달되어 처리되는 것을 허용한다. 로드락 챔버(100)의 제 1 기판 전달 챔버(220)내의 전달 챔버(108)로부터 복귀되는 기판을 위치시킨 후에, 슬릿 밸브(226)는 폐쇄되고 밸브(310)는 개방되어, 예를 들어 N2 및/또는 He와 같은 가스가 배기 포트를 거쳐 로드락 챔버(100)의 제 1 기판 전달 챔 버(220) 속으로 배기되어 내부 체적(110)내에서 압력을 상승시키게 된다. 전형적으로, 배기 포트(304)를 통해 내부 체적(110)으로 진입하는 배기 가스는 기판의 잠재적인 미립자 오염을 최소화시키도록 필터링된다. 일단 제 1 기판 전달 챔버(220)내의 압력이 팩토리 인터페이스(112)의 압력과 거의 동일해지면, 슬릿 밸브(224)는 개방되어, 대기 로봇(136)이 제 1 기판 전달 챔버(220)와 제 2 기판 액서스 포트(232)를 통해 팩토리 인터페이스(112)에 결합된 기판 저장 카세트(138) 사이로 기판을 전달하게 된다.
다른 기판 전달 챔버(222, 224)는 유사하게 구성된다. 각각의 기판 전달 챔버(220, 222, 224)는 개별 펌프(308)를 갖는 것으로 도 3에 도시되었지만, 하나 이상의 기판 전달 챔버(220, 222, 224)는 도 3A에 도시된 것처럼 챔버들 사이에 선택적 펌핑을 용이하게 하도록 적절한 흐름 제어기를 갖춘 단일 진공 펌프를 공유할 수 있다.
기판 전달 챔버(220, 222, 224)는 약 1000리터 미만 또는 1000리터 이하의 체적으로 구성되기 때문에, 로드락 챔버(100)는 종래의 이중 기판 이중 슬롯 로드락 챔버(900)와 비교할 때 상기 도 9에 도시된 것처럼 시간당 약 60개의 기판 전달 속도를 갖는 상기 도 9에 도시된 것처럼 감소된 펌핑 속도에서 시간당 약 70개의 기판을 전달할 수 있다. 처리량을 증가시키기 위해 로드락 챔버(900)의 펌핑 속도 증가는 챔버내에 응축 형성을 야기시킨다. 본 발명의 감소된 펌핑 속도는 로드락 챔버(900)의 주기당 약 130초와 비교할 때 펌프/배기 주기당 약 160-180초 사이이다. 상당히 길어진 주기는 챔버내에서 공기 속도를 감소시켜, 기판의 미립자 오염 가능성을 감소시키면서 응축을 감소시킨다. 또한, 보다 커진 기판 처리량은 낮은 용량성을 갖는 펌프(308) 사용을 가능케하여, 시스템 비용을 감소시키는데 기여한다.
또한, 기판 전달 챔버의 적층 구성으로 인해, 단일 기판을 전달하는데 필요한 것보다 로드락 챔버의 풋프린트(footprint)를 증가시키지 않고 보다 많은 기판 처리가 구현된다. 최소화된 풋프린트는 FAB의 전체 비용을 감소시키는 데 있어 매우 바람직하다. 또한, 3개의 단일 기판 전달 챔버(220, 222, 224)를 갖는 로드락의 전체 높이는 이중 챔버 시스템(700)보다 작아, 보다 작고 덜 비싼 패키지로 보다 많은 처리량을 제공할 수 있다.
제 1 기판 전달 챔버(220)의 하부(208) 및 제 2와 제 3 기판 전달 챔버(222, 224) 하부의 경계를 형성하는 내부벽(214)에는 하나 이상의 그루브(316)가 형성된다. 도 4A-B에 도시된 것처럼, 그루브(316)는 기판 지지체(224) 상에 배치된 기판(110)과 로봇 블레이드(402) 사이에 클리어런스를 제공하도록 구성된다.
블레이드(402)(도 4A-B)에 도시된 하나의 핑거)는 그루브(316) 속으로 이동된다. 제 1 기판 전달 챔버(220)내의 예정된 위치에 위치되면, 블레이드(402)는 지지체(244)로부터 기판(110)을 들어올리도록 상승된다. 다음 기판(110)을 보유하는 블레이드(402)는 제 1 기판 전달 챔버(220)로부터 후퇴된다. 기판(100)은 반대 방식으로 기판 지지체(244) 상에 위치된다.
도 5는 제 1 기판 전달 챔버(220)내의 예정된 위치 속으로 기판(110)을 압박하는데 이용될 수 있는 정렬 메커니즘(500)의 일 실시예를 나타내는 챔버 바디(21) 의 부분 단면도이다. 제 2 정렬 메커니즘(미도시)은 도시된 메커니즘(500)과 관련하여 동작하도록 제 1 기판 전달 챔버(220)의 맞은편 코너에 배치된다. 선택적으로, 하나의 정렬 메커니즘(500)은 제 1 기판 전달 챔버(220) 각각의 코너에 배치될 수 있다. 다른 기판 전달 챔버(222, 226)는 기판을 정렬시키기 위해 유사하게 장착된다.
예를 들어, 정렬 장치(500)는 기판 지지체(244) 상의 대기 로봇(136)에 의해 위치됨에 따라 기판(110)의 증착 위치와 기판 지지체(244)를 기준으로 기판(110)의 예정된(즉, 설계된) 위치 사이의 위치 부정확도를 교정할 수 있다. 로드락 챔버(100)내의 정렬 장치(500)에 의해 정렬된 기판(110)의 위치는 보다 큰 유연성 및 낮은 시스템 비용을 허용하는 기판 배치를 조절하도록 대기 로봇(136)을 이용하는 종래의 교정 방법과는 상이하다. 예를 들어, 정렬 장치(500)를 이용하는 기판 전달 챔버(280)는 로드락 챔버(100)와 사용자 공급 팩토리 인터페이스(112) 사이에 보다 큰 호환성을 제공하며, 이는 로드락 챔버(100)가 기판 지지체(144) 상의 기판 위치에 보다 내성이 있기 때문이며, 결국 팩토리 인터페이스 제공자에 의해 발생된 교정 로봇 이동 알고리즘 및/또는 보다 큰 정밀도의 로봇에 대한 조건이 감소된다. 또한, 대기 로봇(136)에 대해 설계된 위치 정확도 기준이 감소됨에 따라, 보다 저가의 로봇이 이용될 수 있다.
도 5의 실시예에서, 정렬 메커니즘은 레버(508)의 제 1 단부(506)에 결합된 두 개의 롤러(502, 504)를 포함한다. 측벽(302)을 통해 형성된 슬롯(518)을 거쳐 연장되는 레버(508)는 핀(510) 부근에서 피봇된다. 액추에이터(512)는 롤러(502, 504)가 기판(110)의 인접한 에지(514, 516)에 대해 압박될 수 있도록 레버(508)에 결합된다. 진공 실린더와 같은 액추에이터(512)는 통상적으로 챔버 바디(212)의 외부상에 위치된다. 하우징(520)은 슬롯(518) 상에 밀봉가능하게 위치되며 진공 누설 없이 레버(508)에 액추에이터(512)의 결합을 용이하게 하기 위해 벨로즈 또는 다른 적절한 밀봉부(522)를 포함한다. 정렬 메커니즘(500) 및 마주하는 정렬 메커니즘(미도시)은 제 1 기판 전달 챔버(220)내의 예정된 위치에 기판을 위치시키는 것과 관련하여 동작한다. 이용될 수 있는 다른 기판 정렬 메커니즘은 미국 특허 출원 번호 10/094,158호(2002.03.08); 및 미국 특허 출원 번호 10/084,762호(2002.02.22)에 개시되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에서 참조된다.
도 6-7은 정렬 메커니즘(600)의 또다른 실시예의 단면도이다. 정렬 메커니즘(600)은 상기 설명된 정렬 메커니즘(500)과 유사하게 동작하도록 구성된다. 단지 하나의 정렬 메커니즘(600)만이 도 6에 도시되었지만, 정렬 메커니즘(600)은 챔버 바디(2121)의 맞은편 코너에 배치된 또다른 정렬 메커니즘(미도시)과 관련하여 동작한다. 선택적으로, 챔버 바디(212)의 각 코너는 정렬 메커니즘을 포함할 수 있다.
일반적으로 정렬 메커니즘(600)은 챔버 바디(212)를 통해 배치된 샤프트(604)에 의해 액추에이터(608)에 결합된 내부 레버(602)를 포함한다. 도 6-7에 도시된 실시예에서, 액추에이터(608)는 외부 레버(606)에 의해 샤프트(604)에 결합된다. 외부 레버(606)는 챔버 바디(212)의 외부벽에 형성된 리세스(702) 속으로 연장된 샤프트(604)의 포스트(720)에 결합된다. 액추에이터(608)는 모터, 선형 액추 에이터 또는 샤프트(604)에 회전 동작을 부여하는 다른 적절한 장치일 수 있다. 내부 레버(602)는 샤프트(604)를 이용하여 회전하여, 레버(602)로부터 연장되는 한 쌍의 롤러(502, 504)의 이동은 예정된 위치속으로 기판(110)(가상으로 도시됨)을 압박한다.
샤프트(604)는 리세스(610)의 하부를 형성하는 수평벽(612)을 통과한다. 샤프트(604)는 다수의 파스너(616)에 의해 챔버 바디(212)에 고정된 중공 하우징(614)을 통해 배치된다. 한 쌍의 부싱(706, 712)은 하우징(614)내의 샤프트(604) 회전을 용이하게 하기 위해 하우징(614)의 보어(708)내에 배치된다. 챔버 바디(212)의 완벽한 진공을 유지하기 위해 하우징(614)의 플랜지(710) 사이에는 밀봉부(704)가 배치된다.
진공 누설을 방지하기 위해 샤프트(604)와 하우징(614) 사이에 다수의 밀봉부(714)가 배치된다. 도 7에 도시된 실시예에서, 밀봉부(714)는 외부 레버(606)를 면하는 개방 단부를 갖는 3개의 컵 밀봉부를 포함한다. 밀봉부(714)는 와셔(716)와 보유 링(178)에 의해 보어(708)내에 보유된다.
도 8은 로드락 챔버(800)의 또다른 실시예를 도시한다. 로드락 챔버(800)는 상기 설명된 로드락 챔버(100)와 유사하며 부가적으로 기판 전달 챔버의 펌핑 다운 및/또는 배기 동안 기판(110)의 열 처리를 제공하도록 구성된다. 도 8에 도시된 실시예에서, 챔버 바디(822)의 일부분은 부분적으로 설명된 하나의 기판 전달 챔버(802)를 갖는 반면, 상부 및 하부 인접한 기판 전달 챔버(804, 806)는 유사하게 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 플레이트(810)는 기판 전달 챔버(802)내에 배치된다. 냉각 플레이트(810)는 로드락 챔버(800)로 복귀되는 처리된 기판을 냉각시킬 수 있다. 냉각 플레이트(810)는 내부 벽(214)에 결합된 부품 또는 일체식 부품일 수 있다. 냉각 플레이트(810)는 냉각 유체 소스(814)에 결합된 다수의 통로(812)를 포함한다. 냉각 유체 소스(812)는 기판(110)의 온도를 조절하기 위해 통로(812)를 지나는 열전달 유체를 순환시킨다.
도 8에 도시된 실시예에서, 냉각 플레이트(810)는 기판 지지체(244) 상에 배치된 기판(110)을 기준으로 플레이트(810)의 상승을 제어하는 적어도 하나의 액추에이터(816)에 결합된다. 기판 지지체(244)는 증가되는 열전달을 위해 기판 부근으로, 도 4A-B를 참조로 설명된 것처럼 로봇 블레이드에 대한 액서스를 제공하기 위해 기판으로부터 떨어져 수직으로 냉각 플레이트(810)가 이동할 수 있도록 냉각 플레이트(180)를 통해 형성된 개구부(818)를 통해 배치된다.
액추에이터(810)는 관련 로드(820)에 의해 냉각 플레이트(810)에 결합되며 챔버 바디(822)의 외부에 결합된다. 로드(820)는 챔버 바디(822)내에 형성된 슬롯(824)을 통과한다. 하우징(826)은 슬롯(824) 위에 배치되며 벨로즈(828) 등에 의해 액추에이터(810)와 로드(820)에 밀봉가능하게 결합되어 액추에이터(810)가 기판 전달 챔버(802)로부터 진공 손실 없이 냉각 플레이트(810)의 상승을 조절하게 한다.
기판 전달 챔버(802)는 상부 경계 부근에(즉, 로드락 챔버 내에 기판 전달 챔버의 위치에 따라, 내부벽 또는 챔버 바디 상부) 배치된 가열 소자(830)를 포함 한다. 도 8에 도시된 실시예에서, 가열 소자(830)는 전원장치(832)에 결합되어 처리되지 않은 기판을 예비가열하며, 일 실시예에서는 석영 적외선 할로겐 램프 등과 같은 복사식 가열기이다. 다른 가열 소자가 사용될 수 있다.
따라서, 수직으로 적층된 단일 기판 전달 챔버를 갖는 로드락 챔버가 제공된다. 수직으로 적층된 단일 기판 전달 챔버의 구성은 이중 슬롯 이중 기판 설계의 종래 기술에 비교할 때 감소된 크기 및 보다 많은 처리량을 달성한다. 또한, 증가된 처리량은 감소된 펌핑 및 배기 속도로 구현되어, 미립자 및 응축으로 인한 기판 오염 가능성이 감소된다.
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 기본 범주를 이탈하지 않는 한 본 발명의 또다른 실시예가 고안될 수 있다. 본 발명의 범주는 첨부된 도면을 따른다.
본 발명의 수직으로 적층된 단일 기판 전달 챔버의 구성으로 인해 이중 슬롯 이중 기판 설계의 종래 기술과 비교할 때 감소된 크기 및 보다 많은 처리량이 달성되며, 또한, 증가된 처리량은 감소된 펌핑 및 배기 속도에서 구현되어, 미립자 및 응축으로 인한 기판 미립자 오염 가능성을 감소시킨다.

Claims (15)

  1. 로드락 챔버로서,
    진공 챔버에 결합되는 제 1 측벽, 팩토리 인터페이스에 결합되는 제 2 측벽, 및 상기 제 1 및 제 2 측벽에 결합되는 제 3 및 제 4 대향 측벽을 갖는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디의 기판 전달 챔버에 배치되고 상기 제 3 측벽의 평면과 동일 평면에 있는 축을 주위로 회전 가능한 제 1 정렬 메커니즘; 및
    상기 챔버 바디의 기판 전달 챔버에 배치되고 상기 제 4 측벽의 평면과 동일 평면에 있는 축을 주위로 회전 가능한 제 2 정렬 메커니즘을 포함하는,
    로드락 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 전달 챔버가 상기 챔버 바디를 기준으로 이격되어 상기 기판 전달 챔버내에 배치된 기판을 유지하는 다수의 고정된 기판 지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 전달 챔버가 적어도 2.7 평방 미터의 평면 면적을 갖는 기판을 수용하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 전달 챔버가 상기 챔버 바디의 내부 벽, 상부 또는 하부 중 적어도 하나 상에 배치된 또는 그와 일체식으로 형성되는 냉각 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각 플레이트가 관통하여 가열 전달 유체가 흐르는 다수의 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 전달 챔버 각각은,
    상기 바디와 이격되게 상기 기판 전달 챔버에 배치된 기판을 유지하는 다수의 고정된 기판 지지체; 및
    상기 냉각 플레이트에 결합되며 상기 기판 지지체의 말단부를 기준으로 상기 냉각 플레이트의 상승을 제어하는 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 전달 챔버가,
    상기 기판 전달 챔버의 적어도 상부 또는 하부중 하나에 배치된 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 정렬 메커니즘이 상기 기판 전달 챔버의 대향 코너에 배치되고 상기 기판 전달 챔버 내에서 예정된 배향으로 상기 기판을 수평으로 정렬하는,
    로드락 챔버.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 전달 챔버의 각각이 배기 포트 및 펌프 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정렬 메커니즘이,
    상기 제 3 측벽을 통해 상기 챔버 바디에 형성된 리세스로 연장하는 샤프트;
    상기 리세스로부터 상기 챔버 바디로 연장하는 샤프트에 결합된 레버;
    상기 레버의 제 1 단부에 결합되는 2개의 롤러; 및
    상기 제 3 측벽의 외측부 상의 상기 샤프트에 결합된 액추에이터를 더 포함하며,
    상기 액추에이터는 상기 챔버 바디에 배치된 기판의 인접한 에지에 대해 상기 롤러를 압박하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 정렬 메커니즘이,
    상기 챔버 바디에 결합되는 하우징으로서, 이를 통하는 샤프트를 갖는 하우징; 및
    상기 챔버 바디로부터 진공 누설을 막기 위해 상기 하우징 및 샤프트 사이에 배치된 밀봉부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 샤프트가 상기 챔버 바디와 피봇 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는,
    로드락 챔버.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정렬 메커니즘이 상기 로드락 챔버의 측벽을 통해 연장하는 거의 수직인 샤프트를 추가로 포함하는,
    로드락 챔버.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정렬 메커니즘이,
    상기 로드락 챔버의 측벽을 통해서 연장하는 샤프트;
    상기 로드락 챔버 내의 상기 샤프트에 결합된 레버 아암; 및
    상기 로드락 챔버의 외부에서 상기 샤프트에 결합되고 상기 레버 아암의 회전 위치를 제어하는 액추에이터를 추가로 포함하는,
    로드락 챔버.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 정렬 메커니즘이,
    상기 레버 아암으로부터 연장하고 상기 샤프트에 평행한 회전축을 갖는 두 개의 롤러를 포함하고, 상기 롤러가 상기 레버 아암이 회전될 때 상기 기판의 인접한 측부를 접촉하도록 배치된,
    로드락 챔버.
KR1020070050235A 2003-10-20 2007-05-23 대면적 기판 처리 시스템용 로드락 챔버 KR100978708B1 (ko)

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