KR20090023151A - 롤링 격판을 갖는 이송 챔버 - Google Patents

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존 엠. 화이트
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 실시예들은 이송 챔버에 배치된 로봇과 이송 챔버 사이에 시일(seal)을 제공하는 하나 이상의 롤링 격판(diaphragm)을 갖는 진공 이송 챔버 및 이러한 이송 챔버를 갖는 기판을 사용하는 방법을 포함한다.

Description

롤링 격판을 갖는 이송 챔버{TRANSFER CHAMBER WITH ROLLING DIAPHRAGM}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 롤링 격판(diaphragm)을 갖는 진공 이송 챔버에 관한 것이다.
신속하게 진화하고 있는 두 개의 기술 영역들로는 박막 트랜지스터와 광전지 디바이스들을 들 수 있다. 플랫 패널 기술로 형성된 박막 트랜지스터들(TFT)은 컴퓨터 및 텔레비전 모니터와 같은 능동 매트릭스 디스플레이, 휴대폰 디스플레이, 개인용 단말기(PDA) 및 증가하고 있는 다른 다수의 디바이스들에 통상적으로 사용된다. 일반적으로, 플랫 패널은 액정 물질의 층이 그 사이에 샌드위칭되는 두 개의 유리 플레이트를 포함한다. 유리 플레이트들 중 적어도 하나는 전력원에 결합되며 그 위에 배치되는 하나의 도전성 막을 포함한다. 전력원으로부터 도전성 막에 공급된 전력은 액정 물질의 배향을 변화시키고 패턴 디스플레이를 생성한다.
광전지 디바이스들(PV) 또는 태양 전지들은 햇빛을 직류(DC) 전력으로 변환하는 디바이스이다. PV 또는 태양 전지는 통상적으로 패널상에 형성된 하나 이상의 p-n 접합점을 갖는다. 각각의 접합점은 한 측면이 p-타입 영역으로 표시되고 다른 측면이 n-타입 영역으로 표시되는 반도체 물질 내에 두 개의 상이한 영역들을 포함한다. PV 전지의 p-n 접합점이 햇빛(광자로부터의 에너지로 구성된)에 노출될 때, 햇빛은 PV 효과를 통해 직접 전기로 변환된다. 일반적으로, 고품질의 실리콘-기반 물질은 고효율 접합부 디바이스들(즉, 단위 영역당 고전력 출력)을 생성하도록 요구된다. 비정질 실리콘(a-Si) 막은 종래의 저온 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 프로세스들에서 제조하는 그것의 낮은 비용으로 인하여 PV 태양 전지들의 실리콘-기반 패널 물질로서 폭넓게 사용되어 왔다.
플랫 패널 기술의 시장 수용성 및 더 효율적인 PV 디바이스들이 악순환되는 에너지 비용을 오프셋하기 위한 요구로, 더 큰 패널, 증가된 제작율 및 낮은 제조 비용에 대한 요구는 장비 제조업자가 플랫 패널 디스플레이 및 PV 디바이스 제작자에게 대면적 기판들을 수용하는 새로운 시스템들을 개발하도록 하였다. 통상적으로 로드 록 챔버에 의해 둘러싸이는 진공 이송 챔버 및 복수의 진공 처리 챔버들을 포함하는 현재의 기판 처리 장비는 일반적으로 약 1 제곱 미터를 살짝 초과하는 기판들을 수용하도록 구성된다. 더 큰 기판을 수용하도록 구성된 처리 장비가 가까운 미래에 계획된다.
그러한 큰 기판들을 제조하기 위한 장비는 제작자에게 실질적인 투자 대상을 나타내었다. 종래의 시스템들은 크고 값비싼 하드웨어를 요구한다. 이러한 투자의 이익을 향상시키기 위하여, 높은 기판 재료 처리량이 매우 요구된다. 높은 기판 재료 처리량을 제공하기 위한 하나의 처리 방법은 적층된 기판 이송 슬롯들을 갖는 로드 록 챔버들을 이용하는 것이다. 기판 이송 슬롯들을 적층시키는 것은 로드 록 챔버의 수직 크기를 증가시키는 것을 요구한다. 따라서, 그러한 큰 로드 록 챔버들의 사용은 넓게 이격된 상부 이송 슬롯들 및 하부 이송 슬롯들에 도달하기 위하여 이송 챔버 로봇들이 더 큰 z-축(즉, 수직) 운동을 하도록 요구하였다.
이송 챔버에 배치된 종래의 로봇들은 통상적으로 로봇과 이송 챔버 사이에 진공 시일을 유지시키기는 한편 로봇의 z-축 운동을 용이하게 하기 위하여 립(lip) 시일 및/또는 벨로우즈(bellows)를 사용한다. 각각의 이러한 시일은 더 큰 처리 시스템들에서 보다 뚜렷한 설계 제한을 갖는다.
예를 들어, 립 시일은 정확한 샤프트(shaft)와 홈 치수 제작을 요구하며, 이는 큰 직경으로 유지시키는 것이 더욱 어렵다. 추가로, 정렬 및 시일 보전이 로봇 운동의 완전한 범위에 걸쳐 유지되도록 정확한 운동 메커니즘이 요구된다. 그러한 정확한 컴포넌트들은 제조하는 것이 매우 비싸다. 또한, 긴 스트로크(stroke) 애플리케이션들의 립 시일은 시일 마모가 증가됨으로 인한 입자 발생의 경향이 있으며, 이는 또한 시일의 서비스 수명을 단축시킨다.
벨로우즈들은 또한 특히 대면적 기판 처리 장비에서 사용하기 위하여 요구되는 큰 직경에서 제조하기에 비용이 많이 든다. 또한, 압력 배리어로서 사용하기에 적합한 벨로우즈들은 통상적으로 연장된 운동 범위를 수용하도록 설계되지 않으며, 이는 고장의 혐의를 벨로우즈에 두게 한다.
따라서, 대면적 기판들의 강건한 처리에 기여하는 진공 이송 챔버와 로봇 사이에서 사용하기 위한 개선된 진공 시일이 요구된다.
본 발명의 실시예들은 로봇과 이송 챔버 사이에 시일을 제공하는 적어도 하나의 롤링 격판을 갖는 진공 이송 챔버 및 이를 사용하는 방법을 포함한다. 일실시예에서, 진공 챔버 몸체, 승강(lift) 메커니즘, 로봇 및 하나 이상의 롤링 격판을 포함하는 진공 하의 대면적 기판의 이송을 위한 장치가 제공된다. 로봇은 실질적으로 챔버 몸체의 내부 체적부에 배치되며 승강 메커니즘에 결합된다. 승강 메커니즘은 내부 체적부 내에 로봇의 고도(elevation)를 선택적으로 제어한다. 하나 이상의 롤링 격판은 챔버 몸체의 바닥부와 로봇 사이에 시일을 제공한다.
다른 실시예에서, 챔버 몸체 및 실질적으로 챔버 몸체의 내부 체적부에 배치되며 승강 메커니즘에 결합되는 로봇을 포함하는 진공 하의 대면적 기판의 이송을 위한 장치라 제공된다. 승강 메커니즘은 내부 체적부 내에 로봇의 고도를 선택가능하게 제어한다. 제1 롤링 격판 및 제2 롤링 격판은 직렬로 배열되며 스페이서에 의해 한 단부에서 밀봉된다. 스페이서는 제1 롤링 격판 및 제2 롤링 격판을 통해 형성된 통로를 가지고, 침입형 체적부과 연통한다. 통로는 진공 소스에 결합하기 위한 피팅(fitting)을 수용하도록 구성된 포트에서 종결된다.
대면적 기판을 이송하는 방법이 또한 제공된다. 일실시예에서, 방법은, 내부에 배치된 로봇을 갖는 이송 챔버를 제공하는 단계 - 이송 챔버는 로드 록 챔버 및 적어도 하나의 처리 챔버에 결합되며 로봇은 메커니즘에 의해 선택가능한 고도를 갖고 하나 이상의 롤링 격판에 의해 이송 챔버로 밀봉됨 - , 적어도 하나의 처리 챔버 또는 로드 록 챔버로부터 이송 챔버로 기판을 로봇식으로 이송하는 단계, 롤링 격판의 제1 단부가 제2 단부에 관하여 이동하도록 하는 방식으로 이송 챔버 내에 기판의 고도를 조정하는 단계, 및 이송 챔버로부터 처리 챔버 또는 로드 록 챔버 중 적어도 하나로 기판을 로봇식으로 이송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 개시된 특징들이 획득되고 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 상기 간략히 요약된 본 발명의 보다 상세한 설명이 첨부된 도면에서 개시된 본 발명의 실시예들을 참조로 하여 얻어질 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 통상적인 실시예들을 개시하는 것으로서, 본 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것이 아니며, 본 발명의 동일한 효과의 다른 실시예들을 수용할 수 있음을 인지해야 한다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 가능한 경우, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지칭하기 위하여 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일실시예의 엘리먼트들이 추가의 상술 없이도 다른 실시예들에서 바람직하게 이용될 수 있음을 인지하라.
챔버 몸체와 로봇 사이에 배치된 적어도 하나의 롤링 격판을 갖는 이송 챔버가 제공된다. 산타 클라라에 위치한 어플라이드 머티리얼스사의 자회사, AKT, Inc.로부터 이용가능한 구성의 대면적 기판 이송 챔버를 참조로 하여 이송 챔버들의 특정 실시예들이 하기에서 제공되나, 본 발명의 특징들 및 방법들이 다른 제조업자들로부터의 이송 챔버를 포함하는 다른 이송 챔버들에서의 사용에 맞춰질 수 있음을 인지하라. 또한 본 발명의 특징들 및 방법들은 더 작은 면적의 기판들을 처리하는데 적합한 장비와 함께 사용하는데 맞춰질 수 있음을 고려하라.
도 1은 진공 이송 챔버(106), 하나 이상의 로드 록 챔버들(104) 및 복수의 처리 챔버들(108)의 일실시예를 갖는 선형 또는 클러스터 툴과 같은 도식적인 처리 시스템(100)의 투시도이다. 팩토리 인터페이스(102)는 로드 록 챔버(104)에 의해 이송 챔버(106)에 결합되며, 복수의 기판 저장 카세트들(114) 및 대기(atmospheric) 로봇(112)을 포함한다. 대기 로봇(112)은 카세트들(114)과 로드 록 챔버(104) 사이에 기판(116)의 이송을 용이하게 한다.
기판 처리 챔버들(108)은 이송 챔버(106)에 결합된다. 기판 처리 챔버들(108)은 화학 기상 증착 프로세스. 물리적 기상 증착 프로세스, 에칭 프로세스 또는 플랫 패널 디스플레이, 태양 전지 또는 다른 디바이스를 제작하기에 적합한 다른 대면적 기판 제조 프로세스 중 적어도 하나를 수행하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 대면적 기판은 적어도 1 제곱 미터의 평면적을 가지며, 유리 또는 중합체 시트로 구성될 수 있다.
로드 록 챔버(104)는 일반적으로 내부에 형성된 하나 이상의 기판 저장 슬롯들을 갖는 적어도 하나의 환경적으로 절연된 공동(cavity)을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 복수의 환경적으로 절연된 공동들이 제공되며, 이러한 공동들 각각은 내부에 형성된 하나 이상의 기판 저장 슬롯들을 갖는다. 로드 록 챔버104)는 팩토리 인터페이스(102)의 주변 환경과 이송 챔버(106)에서 유지되는 진공 환경 사이에 기판(116)을 이송하도록 작동된다. 예시적인 로드 록 채버들이 2006년 1월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/332,781호, 2004년 4월 26일자로 출원된 미국 특허 출 원 제10/832,795호, 2000년 9월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제09/663,862호, 2004년 5월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/842,079호, 2006년 6월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/421,793호, 2007년 7월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/782,290호에 개시되며, 이들 모두는 본 명세서에 참조로서 통합된다. 특히 다른 적당한 로드 록 챔버들이 산타 클라라에 위치한 어플라이드 머티리얼스사의 자회사, AKT, Inc.로부터 이용가능하다.
진공 로봇(110)은 로드 록 챔버(104)와 처리 챔버(108) 사이에 기판(116)의 이송을 용이하게 하기 위하여 이송 챔버(106)에 배치된다. 진공 로봇(110)은 진공 조건 하에 기판들을 이송하기에 적합한 임의의 로봇일 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 진공 로봇(110)은 일반적으로 단부 이펙터(162)의 위치를 제어하는데 이용되는 하나 이상의 모터들(미도시)을 수용하는 로봇 베이스(160)를 포함하는 극좌표(polar) 로봇 또는 개구리 다리(frog-leg) 로봇이다. 단부 이펙터(162)는 연동 장치(linkage)(164)에 의해 베이스(160)에 결합된다. 진공 로봇(110)은 도 2, 3 및 6의 롤링 격판(180)으로서, 그리고 도 4의 롤링 격판들(402, 404)로서 하기에서 도시되는 바와 같은, 하나 이상의 롤링 격판들에 의해 이송 챔버(104)로 밀봉된다. 하나 이상의 롤링 격판들은 단부 이펙터(162)및 그 위에 배치된 기판(116)의 고도 제어를 용이하게 하는 한편, 로봇(110)이 수직적으로 이동함에 따라 챔버(106)로부터 진공 누출을 방지한다. 일실시예에서, 진공 로봇(110)의 단부 이펙터(162)는 적어도 500 mm의 수직 운동 범위를 갖는다.
도 2는 도 1의 섹션 라인 2-2를 따라 취해진 이송 챔버(106)의 부분적 단면 도를 도시한다. 이송 챔버(106)는 알루미늄과 같은 강성 물질로부터 제작된 챔버 몸체(200)를 갖는다. 챔버 몸체(200)는 일반적으로 복수의 측벽들(202), 챔버 바닥부(204) 및 리드(206)를 포함한다. 리드(206)는 챔버 몸체(200)의 내부 체적부(210)으로의 액세스를 허용하도록 제거될 수 있다.
이송 챔버(106)의 두 개 이상의 측벽들(202)은 기판 액세스 포트들(212)을 포함한다. 포트들(212)은 도어들(240)에 의한 선택적 시일이다. 도 2에 도시된 실시예에서, 두 개의 기판 액세스 포트들(212)은 단면도로 도시되며, 기판 액세스 포트들(212)의 제1 포트는 로드 록 챔버(104)로 그리고 로드 록 챔버(104)로부터 큰 기판의 이송을 용이하게 하는 한편, 기판 액세스 포트들(212)의 제2 포트는 처리 챔버들(108) 중 하나로 그리고 처리 챔버들(108) 중 하나로부터 큰 기판의 이송을 용이하게 한다.
챔버 몸체(200)의 바닥부(@04)는 진공 로봇(110)이 지지되는 개구부(214)를 갖는다. 도 2에 도시된 실시예에서, 연장부(216)는 이송 챔버(106)의 바닥부(204)에 결합된다. 연장부(216)는 챔버 몸체(200)의 통합 부분일 수 있으며 또는 예를 들어 연속적 용접에 의하여 거기 결합된 개별적 컴포넌트 시일일 수 있다. 대안적으로, 연장부(216)는 이송 챔버(106)와 연장부(216) 사이에 누출을 방지하는 o-링 또는 다른 시일(미도시)을 압축하는 방식으로 챔버 몸체(200)에 고정되거나 클램핑될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 연장부(210)는 챔버 몸체(200)의 부품으로 고려될 것이다.
블레이드(blade) 또는 진공 로봇(110)의 다른 단부 이펙터(162)의 고도는 승 강 메커니즘(252)을 사용하여 로봇을 변위시킴으로써 제어될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 승강 메커니즘(252)은 브래킷(bracket)(미도시)에 의해 시스템(100)의 베이스 또는 챔버 몸체(200)의 바닥부에 결합된다. 승강 메커니즘(252)의 제2 단부 및 진공 로봇(110)의 베이스(160)에 있어서, 도 2의 실시예에서 도시된 바와 같이, 실린더(208)가 로봇 베이스(160)와 승강 메커니즘(252) 사이에 배치된다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이 실린더(208)는 로봇 베이스(160)의 부품으로 고려될 것이다. 진공 로봇(110)의 단부 이펙터(152)는 승강 메커니즘(252)이 챔버 몸체(200)의 내부 체적부(210) 내에 로봇 베이스(160)를 제어가능하게 위치시킴에 따라(즉, 이동시킴에 따라) 수직적으로 변위된다. 승강 메커니즘(252)은 유압 또는 공압 실린더, 납 또는 전력 스크류, 스테퍼 또는 서보 모터 또는 로봇(210)의 수직 위치를 제어하는데 적합한 다른 디바이스일 수 있다.
롤링 격판(180)은 개구부(214)를 통해 진공 로봇(110)과 챔버 몸체(200) 사이에 누출을 방지한다. 롤링 격판(180)은 격판(180)의 외부 루프(270)가 한계선이 정해지고 진공 로봇(110)이 연장하는 연장부(216)의 내부 직경(218)에 이해 방사상으로 지지되도록 크기 설정된다. 따라서, 외부 루프(270)에 대한 압력은 격판의 물질이 아닌 연장부(216)에 의해 지지된다. 원통형 내부 직경(218)은 격판(180)의 완전한 운동 범위를 통해 롤링 격판(180)의 외부 루프(270)를 지지하는데 충분히 길다. 롤링 격판(180)의 내부 루프(272)는 진공 로봇(110)의 베이스(160) 또는 실린더(208)에 의해 지지된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 내부 루프(272)에 대한 압력은 격판의 물질이 아니라 실린더(208)의 외부 표면에 의해 지탱된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 롤링 격판(180)은 제1 단부(222) 및 제2 단부(224)를 갖는 플렉서블한 관형 몸체(23)를 포함한다. 몸체(230)의 내부 벽(232)은 진공 조건 하에서의 사용 동안 미립자 및/또는 화학적 오염물을 내부 체적부(110)으로 주입하지 않는 플렉서블한 물질로 코팅되거나 상기 플렉서블한 물질로 제작된다. 일실시예에서, 롤링 격판(180)은 적절한 탄성체로부터 제조되며, 이는 직물, 백킹(backing) 또는 다른 강화 피쳐들을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 롤링 격판(180)의 제1 단부(222)는 연장부(216)에 결합되는 반면, 롤링 격판(180)의 제2 단부(224)는 진공 로봇(110)에 결합된다. 롤링 격판(180)의 제1 단부(222)는 일반적으로 제1 단부(222)가 제2 단부(224)에 대하여 용이하게 이동될 수 있어 내부 및 외부 루프들(272, 270)에서 한정되도록 제2 단부(224)를 초과하는 직경을 갖는다.
롤링 격판(180)의 제1 및 제2 단부들(222, 224) 각각은 플랜지(274)에서 종결한다. 플랜지(274)는 링 형태를 가지며, 볼트 서클(bolt circle)상에 배열된 복수의 장착 홀들(276)을 포함한다. 환형 클램프 블럭들(280)은 실린더(208) 및 연장부(216)에 각각 대항하여 플랜지들(274)을 밀봉식으로 압축하는데 이용된다. 클램프 블럭(280)은 패스너(fastener)(282)가 통과되는 홀들(284)을 포함한다. 블럭(280)에서 형성된 홀들(284)은 패스터들(282)의 헤드들을 수용하기 위하여 카운터보어(counterbore)를 가질 수 있다. 패스너들(282)은 격판의 홀들(276)을 통과하며, 연장부(216) 및 실린더(208)에 개별적으로 형성된 쓰레딩된(threaded) 홀들(286)을 체결시킨다. 따라서, 패스너들(282)을 조이는 것은 진공 시일을 증명하 기 위하여 플랜지들(274)을 밀봉식으로 압축한다. 선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 플랜지들(274)은 격판과 인접 컴포넌트 사이에 시일을 향상시키기 위하여 그로부터 연장하는 하나 이상의 립들(300)을 포함할 수 있다.
바람직하게, 롤링 격판(180)의 사용은 비싼 벨로우즈 및 립 시일들에 대한 요구를 제거하며, 클리너 진공 환경에 기여한다. 또한, 롤링 격판(180)의 사용은 엄격한 치수적 공차에 대한 요구를 제거하여, 처리 시스템의 비용을 감소시킨다.
도 4는 진공 로봇(110)으로 챔버 몸체(200)를 밀봉하는 적어도 두 개의 롤링 격판들(또한 본 명세서에서 롤링 격판 어셈블리(400)로서 참조되는)을 갖는 이송 챔버(106)의 다른 실시예를 도시한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 롤링 격판 어셈블리(400)는 내부 롤링 격판(402) 및 외부 롤링 격판(404)을 포함한다. 내부 롤링 격판(402)은 챔버 몸체(300)와 진공 로봇(110) 사이에 시일을 제공하도록 구성된다. 내부 롤링 격판(402)의 내부 벽(406)이 챔버 몸체(200)의 내부 체적부(210)에 노출됨에 따라, 내부 벽(406)은 상기 개시된 바와 같은 물질로 제조되거나 코팅된다.
외부 롤링 격판(404)은 여분의 챔버 시일을 제공하도록 내부 롤링 격판(402) 위에 배치된다. 외부 롤링 격판(404)에 대해 이용되는 물질은 내부 롤링 격판(402)에 의해 기판으로부터 절연됨에 따라 더 넓은 범위의 물질들로부터 선택될 수 있다.
내부 롤링 격판과 외부 롤링 격판(402, 404) 사이에 형성된 침입형 공간(408)은 내부 체적부(210)의 압력을 초과하지만 이송 챔버(106) 외부의 대기 환 경의 압력 미만인 압력으로 유지될 수 있다. 격판 어셈블리(400)에 걸친 이러한 단계적 압력 강하는 각각의 롤링 격판(402, 404)에 걸쳐 상이한 더 작은 압력을 초래하여, 감소된 압력 요구로 인하여 격판들(402, 404)이 더 얇은 벽들로 더 플렉서블한 물질들로부터 설계되도록 허용하며, 이는 롤링 격판의 크기 및 비용을 추가로 감소시킨다. 추가적 롤링 격판들이 이용된다면, 각각의 격판들의 쌍의 사이에 침입형 공간은 각각의 격판에 걸친 압력차를 최소화시키기 위하여 격판 쌍의 내측 압력 미만이지만 격판 쌍의 외측 압력을 초과하는 압력으로 유지될 수 있다.
부가적으로 도 5를 참조하여, 환형 스페이서 블럭(444)은 제1 및 제2 롤링 격판들(402, 404)의 제2 단부들(422) 사이에 배치된다. 스페이서 블럭(444)은 스페이서 블럭을 통과하여 형성된 진공 포트(446)를 포함한다. 진공 포트(46)는 통로(450)에 의해 진공 소스(448)에 결합된다. 진공 소스(448)는 압력이 격판 어셈블리(400)에 걸쳐 계단식이 되도록 제1 롤링 격판과 제2 롤링 격판(402, 404) 사이에 형성된 침입형 공간(408)에 진공을 제공하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 이송 챔버(106) 내에 압력은 약 7-10 Torr일 수 있는 반면, 침입형 공간(408)의 압력은 처리 챔버(106)내의 압력을 초과하지만 제2 롤링 격판(404) 외부의 압력 미만으로, 예를 들어, 약 300-450 Torr이다.
클램프 블럭(280)은 롤링 격판들(402, 404)의 제1 단부(222) 및 스페이서 블럭(444)을 연장부(216)에 고정하는데 이용된다. 클램프 블럭(280) 및 스페이서 블럭(444)은 볼트 서클 주변에 동일하게 이격된 복수의 관통 홀들(284, 484)을 포함한다. 관통 홀들(284)은 연장부(216)의 바닥부 표면에 형성된 쓰레딩된 홀(286)을 체결시키는 패스너(486)의 헤드를 수용하기 위하여 카운터 보어를 포함할 수 있다. 롤링 격판들(402, 404) 각각은 홀들(284, 484, 286)과 함께 정렬되는 홀들(276)을 갖는다. 패스너들(282)은 조여질 때, 그들의 인접 컴포넌트들 사이에 롤링 격판들(402, 404)을 밀봉식으로 클램핑한다.
또 다른 클램프 블럭(280)이 제2 환형 스페이서 블럭(440) 및 롤링 격판들(402, 404)의 제2 단부(224)를 실린더(208)에 고정시키는데 이용된다. 스페이서 블럭(440)은 볼트 서클 주변에 동일하게 이격된 복수의 관통 홀들(484)을 포함한다. 스페이서 블럭(440)은 격판들(402, 404) 사이에 침입형 공간(408) 내에 압력의 제어를 용이하게 하기 위한 통로를 요구하지 않는다. 패스너(486)는 홀들(284, 484 및 276)을 통과하며, 실린더(208)의 바닥부 표면에 형성된 쓰레딩된 홀(286)을 체결시킨다. 조여질 때, 패스너들(282)은 그들의 인접 컴포넌트들 사이에 롤링 격판들(402, 404)의 제2 단부들(242)을 밀봉식으로 클램빙한다.
이제 이송 챔버(106)의 한 작동 모드의 예시적인 설명이 제공된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 단부 이펙터(162)는 기판(116)이 로드 록 챔버(104)로부터 회수될 수 있도록 로드 록 챔버(104)의 상부 슬롯(602)과 함께 정렬하기 위하여 상승된다. 기판(16) 및 단부 이펙터(162)가 이송 챔버(106)로 이동된 이후, 진공 로봇(110)은 선택된 처리 챔버(108)와 기판을 정렬시키기 위하여 연동 장치를 회전시키고, 단부 이펙터(162)는 선택된 처리 챔버(108)에 기판(116)을 전달하도록 연장된다. 상기 개시된 시퀀스에서, 단부 이펙터(162)의 고도는 승강 메커니즘(252)을 사용하여 고도가 변화하도록 요구될 수 있다. 기판이 처리된 이후, 통상적으로 적 어도 하나의 다른 처리 챔버에서 부가적인 처리가 수행되면, 진공 로봇(110)은 처리 챔버로부터 기판(116)을 회수하고, 로드 록 챔버의 하부 슬롯(604)에 기판을 이송하여, 단부 이펙터(162)(존재하는 경우)의 고도를 변화시킨다. 이러한 시퀀스의 임의의 지점에서, 기판(116)은 가열, 큐잉(queueing) 또는 다른 이유로 로드 록 챔버(104)의 중간 슬롯(606)에 증착될 수 있다.
단부 이펙터(162)의 고도의 각각의 변화는 상기 시퀀스에서 개시되고 도 2 및 6을 참조로 하여 개시된 바와 같이 롤링 격판(180)이 베이스(260) 및 연장부(216)의 표면들상에 롤 및 언롤링(unroll)하도록 요구한다. 실린더(208) 및 연장부(216)의 표면들은 일반적으로 내부 체적부(210)과 이송 챔버(106) 외부 환경 사이의 압력 차를 견디는데 도움을 주는 백킹을 롤링 격판(180)에 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 둘 이상의 롤링 격판들이 사용되는 실시예들에서, 적어도 두 개 격판들 사이에 형성된 침입형 공간을 이송 챔버 내부의 압력을 초과하지만 챔버 외부의 압력 미만인 압력으로 유지시킴으로써 롤링 격판들에 걸쳐 압력 그래디언트가 유지될 수 있다.
따라서, 하나 이상의 롤링 격판들을 갖는 이송 챔버가 이송 챔버와 이송 챔버에 배치된 진공 로봇 사이에 배치된다. 바람직하게, 하나 이상의 롤링 격판들의 사용은 청결한 진공 환경을 제공하며, 값비싼 벨로우즈들 및 정확한 기계 가공 컴포넌트들에 대한 요구를 제거한다. 또한, 립 시일의 사용과 함께 요구되는 정확한 정렬에 대한 요구가 또한 제거된다. 추가로, 다중 롤링 격판들이 이용되는 실시예들에서, 감소된 압력 요구들로 인하여 보다 얇은 격판 벽들 및 보다 플렉서블한 물 질들에 대하여 격판들에 걸쳐 계단식 압력 강하가 유지될 수 있다. 이러한 장점들은 바람직한 비용 절감, 조립의 용이성 및 서비스의 용이성을 제공한다. 부가적으로, 롤링 격판의 사용으로 인해 가능한 수직 로봇 운동의 큰 범위는 로드 록 챔버와 같은 시스템 컴포너트들로부터의 설계 제약을 제거하며, 이는 보다 강건한 시스템 효율성, 재료 처리량 및 소유권 관리 비용을 용이하게 한다.
전술한 것들은 본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 것이나, 본 발명의 다른 및 추가의 실시예들이 본 발명의 근본적인 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있다. 본 발명의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.
도 1은 본 발명의 진공 이송 챔버의 일실시예를 갖는 도식적인 클러스터 툴의 투시도이다.
도 2는 로봇과 진공 이송 챔버 사이에 시일을 제공하는 롤링 격판을 갖는 도 1의 섹션 라인 2-2을 따라 취해진 진공 이송 챔버의 부분적 단면도이며, 로봇은 내려진 위치로 보여진다.
도 3은 도 2의 롤링 격판의 부분적 단면도이다.
도 4는 로봇과 진공 이송 챔버 사이에 시일을 제공하는 롤링 격판 어셈블리를 갖는 진공 이송 챔버의 부분적 단면도이다.
도 5는 스페이서의 부분적 단면도이다.
도 6은 로봇을 올려진 위치로 도시하는 도 2의 진공 이송 챔버의 부분적 단면도이다.

Claims (14)

  1. 진공하에서 대면적 기판들을 이송하는 장치로서,
    측벽들 및 바닥부를 갖는 진공 챔버 몸체;
    승강(lift) 메커니즘;
    실질적으로 상기 챔버 몸체의 내부 체적부에 배치되며 상기 승강 메커니즘에 결합되는 로봇 - 상기 승강 메커니즘은 상기 내부 체적부 내에 상기 로봇의 고도(elevation)를 선택적으로 제어함 - ; alc
    상기 챔버 몸체의 바닥부와 상기 로봇 사이에 시일(seal)을 제공하는 하나 이상의 롤링 격판
    을 포함하는, 대면적 기판 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 롤링 격판은:
    제1 롤링 격판; 및
    상기 제1 롤링 격판 위에 배치되어 여분의(redundant) 시일을 생성하는 제2 롤링 격판
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 롤링 격판과 상기 제2 롤링 격판 사이에 배치되는 스페이서(spacer); 및
    상기 스페이서를 통해 형성되며 상기 제1 롤링 격판과 상기 제2 롤링 격판 사이에 트랩핑된 침입형(interstitial) 체적부에 유동적으로 결합되는 진공 포트
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 몸체의 적어도 하나의 측벽을 통해 형성된 적어도 두 개의 수직적으로 오프셋된 액세스 포트들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 승강 메커니즘은 상기 로봇에 적어도 500 mm의 수직 운동 범위를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 롤링 격판은,
    상기 롤링 격판을 통해 형성된 복수의 홀들을 갖는 환형 밀봉 플랜지; 및
    상기 플랜지로부터 상기 홀들의 내부로 연장하는 환형 립(rib)
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  7. 진공하에서 대면적 기판들을 이송하는 장치로서,
    측벽들 및 바닥부를 갖는 진공 챔버 몸체 - 상기 측벽들은 상기 진공 챔버를 통해 형성된 복수의 밀봉가능한 기판 이송 포트들을 가짐 - ;
    승강 메커니즘;
    실질적으로 상기 챔버 몸체의 내부 체적부에 배치되며 상기 승강 메커니즘에 결합되는 로봇 - 상기 승강 메커니즘은 상기 내부 체적부 내에 상기 로봇의 고도를 선택가능하게 제어함 - ;
    직렬로 배열되며 그 사이에 침입형 체적부가 형성되는 제1 롤링 격판 및 제2 롤링 격판 - 상기 제1 롤링 격판 및 제2 롤링 격판은 진공 누출 없이 상기 로봇의 고도 변화를 용이하게 하는 시일을 제공함 - ; 및
    상기 제1 롤링 격판 및 제2 롤링 격판에 밀봉된 스페이서 - 상기 스페이서는 상기 스페이서를 관통하여 형성된 통로를 가지며, 상기 침입형 체적부와 연통하며, 상기 통로는 진공 소스와 결합되는 피팅(fitting)을 수용하도록 구성된 포트에서 종결됨 -
    를 포함하는, 대면적 기판 이송 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 챔버 몸체의 적어도 하나의 액세스 포트를 통해 상기 로봇에 의해 액세스가능하며 적어도 두 개의 기판이 수직적으로 적층된 기판 저장 슬롯들을 갖는 로 드 록 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 챔버 몸체의 적어도 하나의 액세스 포트를 통해 상기 로봇에 의해 액세스가능하며 적어도 3개의 기판이 수직적으로 적층된 기판 저장 슬롯들을 갖는 로드 록 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 로드 록 챔버는,
    챔버 내부에 형성된 상기 3개의 기판 저장 슬롯들 중 제1 슬롯을 갖는 제1 내부 영역; 및
    챔버 내부에 형성된 상기 3개의 기판 저장 슬롯들 중 제2 슬롯을 갖는 제2 내부 영역- 상기 제1 및 제2 슬롯들은 상기 로드 록 챔버가 작동중일 때 유동적으로 절연가능함 -
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 승강 메커니즘은 로봇에 적어도 500 mm의 수직 운동 범위를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 장치.
  12. 대면적 기판을 이송하는 방법으로서,
    내부에 로봇이 배치된 이송 챔버를 제공하는 단계 - 상기 이송 챔버는 로드 록 챔버 및 적어도 하나의 처리 챔버에 결합되며, 상기 로봇은 메커니즘에 의해 선택가능한 고도를 갖고 하나 이상의 롤링 격판에 의해 상기 이송 챔버와 밀봉됨 - ;
    기판을 상기 적어도 하나의 처리 챔버 또는 로드 록 챔버로부터 상기 이송 챔버로 로봇식으로 이송하는 단계;
    상기 롤링 격판의 제1 단부가 제2 단부를 중심으로 이동하도록 하는 방식으로 상기 이송 챔버 내에서 상기 기판의 고도를 조정하는 단계; 및
    상기 기판을 상기 이송 챔버로부터 상기 처리 챔버 또는 로드 록 챔버 중 적어도 하나로 로봇식으로 이송하는 단계
    를 포함하는, 대면적 기판 이송 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 롤링 격판은,
    제1 롤링 격판; 및
    상기 제1 롤링 격판 위에 배치되며 여분의 시일을 생성하는 제2 롤링 격판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 롤링 격판과 상기 제2 롤링 격판 사이에 형성된 침입형 공간을 상 기 이송 챔버 내부의 압력을 초과하지만 상기 이송 챔버 외부의 환경 압력 미만인 압력으로 유지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 이송 방법.
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