KR20090111585A - 기판처리장치 및 기판처리장치 내부의 공정공간을 개폐하는방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리장치 내부의 공정공간을 개폐하는방법 Download PDF

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KR20090111585A
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Abstract

본 발명에 의하면, 기판처리장치는 하부챔버; 공정시 상기 하부챔버의 상부에 배치되며, 외부로부터 밀폐된 공정공간을 상기 하부챔버와 함께 내부에 형성하는 상부챔버; 상기 하부챔버의 일측에 배치되는 지지레일; 그리고 상기 지지레일에 각각 설치되어 상기 상부챔버에 연결되며, 상기 상부챔버를 개폐하는 개폐장치를 포함하되, 상기 개폐장치는 일단이 상기 지지레일에 연결되고 타단이 상기 상부챔버에 연결되어 상기 상부챔버를 승강하는 승강축을 구비하며, 상기 승강축은 상기 지지레일에 일단이 연결되는 중공형의 제1 승강축; 그리고 상기 상부챔버에 일단이 연결되며, 상기 제1 승강축의 내부에 삽입설치되어 상기 제1 승강축을 따라 승강하여 상기 상부챔버를 승강하는 제2 승강축을 구비한다.
승강축, 구동체, 지지체

Description

기판처리장치 및 기판처리장치 내부의 공정공간을 개폐하는 방법{apparatus for processing substrate and method for opening and closing process space inside of the same}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리장치 내부의 공정공간을 개폐하는 방법에 관한 것이다.
평판표시패널(flat panel display) 및 반도체 장치(semiconductor device)는 복수의 제조공정을 통해 제조되며, 양자 간의 제조공정은 매우 흡사하게 적용된다. 이와 같은 제조공정은 공정챔버 내에서 이루어지며, 공정에 따라 공정챔버의 내부는 진공 상태 또는 대기압 상태를 유지한 상태에서 공정이 이루어진다.
공정챔버는 상부챔버와 하부챔버로 이루어지며, 공정시 상부챔버는 하부챔버의 상부에 위치한다. 공정챔버의 내부에는 공정시 외부로부터 밀폐되는 공정공간이 제공되며, 공정공간 내에는 기판이 놓여지는 지지부재 및 지지부재 상부에 공정가스를 공급하는 샤워헤드 등이 제공된다. 공정진행시 기판은 지지부재 상에 놓여지며, 샤워헤드를 통해 기판 상에 공정가스를 공급하여 공정을 진행한다. 플라스마를 이용하는 공정의 경우, 별도의 플라스마 생성부재를 통해 공정가스로부터 플라스마 를 생성한다.
한편, 공정챔버 내에서 수회 이상의 공정이 이루어지면, 공정챔버 내부를 유지보수 또는 점검할 필요가 있다. 이때, 상부챔버를 하부챔버의 상부로부터 이탈시켜 공정공간을 개방시킨 상태에서 내부를 유지하여야 하므로, 상부챔버를 개폐할 수 있는 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 단순한 개폐방식을 이용하는 기판처리장치 및 기판처리장치 내부의 공정공간을 개폐하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명에 의하면, 기판처리장치는 하부챔버; 공정시 상기 하부챔버의 상부에 배치되며, 외부로부터 밀폐된 공정공간을 상기 하부챔버와 함께 내부에 형성하는 상부챔버; 상기 하부챔버의 일측에 배치되는 지지레일; 그리고 상기 지지레일에 각각 설치되어 상기 상부챔버에 연결되며, 상기 상부챔버를 개폐하는 개폐장치를 포함하되, 상기 개폐장치는 일단이 상기 지지레일에 연결되고 타단이 상기 상부챔버에 연결되어 상기 상부챔버를 승강하는 승강축을 구비하며, 상기 승강축은 상기 지지레일에 일단이 연결되는 중공형의 제1 승강축; 그리고 상기 상부챔버에 일단이 연결되며, 상기 제1 승강축의 내부에 삽입설치되어 상기 제1 승강축을 따라 승강하여 상기 상부챔버를 승강하는 제2 승강축을 구비한다.
상기 승강축은 상기 제1 승강축의 내부에 삽입설치되어 상기 제2 승강축의 외주면을 감싸며, 상기 제1 승강축을 따라 승강하는 제3 승강축을 더 구비할 수 있다.
상기 개폐장치는 상기 지지레일에 고정설치된 지지체; 그리고 상기 상부챔버 에 연결된 구동체를 더 구비하며, 상기 승강축의 일단은 상기 지지체에 연결되고, 상기 승강축의 타단은 상기 상부챔버에 연결될 수 있다.
상기 개폐장치는 상기 상부챔버에 체결되는 회전축; 그리고 상기 회전축을 회전시켜 상기 상부챔버를 회전시키는 구동모터를 더 구비할 수 있다.
상기 지지레일은 상기 하부챔버의 일측 및 타측에 서로 나란하게 각각 배치되는 가이드레일; 그리고 상기 가이드레일과 각각 결합되며, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 이동레일을 포함하며, 상기 개폐장치는 상기 이동레일 상에 설치되어 상기 이동레일의 이동에 의해 상기 상부챔버는 이동하 수 있다.
본 발명에 의하면, 상부챔버 및 하부챔버를 가지는 기판처리장치 내부의 공정공간을 개폐하는 방법은 상기 하부챔버의 일측에 지지레일을 설치하고 상기 상부챔버를 일단이 상기 지지레일에 연결된 승강축에 연결하여 상기 승강축의 승강에 의해 상기 상부챔버를 승강하되, 상기 승강축은 상기 지지레일에 일단이 연결되는 중공형의 제1 승강축; 상기 상부챔버에 일단이 연결되며, 상기 제1 승강축의 내부에 삽입설치되어 상기 제1 승강축을 따라 승강하여 상기 상부챔버를 승강하는 제2 승강축을 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면 단순한 개폐방식을 이용하여 공정공간을 개폐할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서 설명되는 기판은 액정 표시 장치를 포함하는 평판 표시 장치 및 반도체 웨이퍼를 포함하며, 그 외에 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 전기 발광 디스플레이(Electro Luminescence:EL), 형광 표시관(Vacuum Fluorescent Display:VFD), 플라즈마 디스플레이(PDP)를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 기판처리장치는 그 중앙부에 트랜스퍼 모듈(transfer module)인 반송챔버(20)와, 로드락 챔버(30)가 연결 설치되어 있다. 반송챔버(20)의 주위에는, 3개의 공정챔버(10)가 배치되어 있다. 또한, 반송챔버(20)와 로드락 챔버(30) 사이, 반송챔버(20)와 공정챔버(10) 사이, 및 로드락 챔버(30)와 외측의 대기 분위기를 연통하는 개구부에는, 이들 사이를 기밀하게 밀봉하고, 또한 개폐 가능하게 구성된 게이트 밸브(22)가 각각 개재되어 있다.
또한, 각 공정챔버(10)의 측부에는 서로 평행한 한쌍의 지지레일이 설치되어 있다. 지지레일은 가이드레일(201,202) 및 이동레일(203,204)을 구비하며, 공정챔버(10)의 상부챔버(62)를 이동하는 방향을 따라 설치되어 있다. 본 실시예에 있어 서, 상부챔버(62)의 이동방향은 반송챔버(20)와 공정챔버(10) 사이의 기판의 반입출 방향에 대하여 대체로 수직한 방향으로 되어 있다. 지지레일에는 상부챔버(62)의 개폐를 실행하는 개폐장치(63,64)가 설치된다.
로드락 챔버(30)의 외측에는, 2개의 카세트 인덱서(cassette indexer)(41)가 설치되며, 그 위에 각각 기판이 수납되는 카세트(40)가 위치한다. 카세트(40)의 한쪽에는 미처리된 기판이 수용되며, 다른 한쪽에는 처리가 완료된 기판이 수용된다. 카세트(40)는 승강 기구(42)에 의해 승강된다.
기판 반송 수단(43)은 카세트들(40) 사이에 설치되며, 반송 수단(43)은 아암(45)과, 이들을 일체적으로 진출 퇴피 및 회전 가능하게 지지하는 베이스(47)를 구비한다.
아암(45) 상에는 기판을 지지하는 4개의 돌기(48)가 제공되며, 돌기(48)는 마찰계수가 높은 합성 고무제의 탄성체로 이루어져, 기판 지지 중에 기판이 위치이탈하거나, 낙하하는 것을 방지한다. 또한, 카세트(40)는 1개만 설치할 수도 있다. 이 경우에는, 동일한 카세트 내의 빈 공간에 처리가 완료된 기판을 수납한다.
공정챔버(10)는 그 내부 공간이 기설정된 감압 분위기로 유지되는 것이 가능하며, 공정챔버(10) 내에서 공정이 이루어진다. 공정챔버(10)의 내부구조는 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
반송챔버(20)는 공정챔버(10)와 마찬가지로, 기설정된 감압 분위기로 유지되는 것이 가능하며, 내부에는 반송로봇(50)이 설치된다. 반송로봇(50)은 로드락 챔버(30) 및 공정챔버(10) 사이에서 기판을 반송한다.
반송로봇(50)은 베이스(51)의 일단부에 베이스(51)에 대하여 회전가능하도록 설치된 제1 아암(52)과, 제1 아암(52)의 선단부에 회전가능하게 설치된 제2 아암(53)과, 제2 아암(53)에 회전가능하게 설치되어 기판을 지지하는 포크 형상의 기판 지지 플레이트(54)를 구동시킴으로써 기판을 반송한다. 베이스(51)는 상하 운동이 가능한 동시에 회전가능하다.
로드락 챔버(30)도 공정챔버(10) 및 반송챔버(20)와 마찬가지로, 기설정된 감압 분위기로 유지되는 것이 가능하며, 내부에는 기판의 위치를 결정하기 위한 한 쌍의 위치설정기(positioner)(32)를 구비하는 버퍼 래크(31)가 설치된다.
도 2 및 도 3은 도 1의 지지레일 및 개폐장치를 나타내는 도면이다. 기판처리장치는 기판에 대한 공정을 수행하기 위한 공정챔버(10)를 구비한다. 공정챔버(10)는 하부챔버(61)와 하부챔버(61) 상에 착탈 가능하게 설치된 상부챔버(62)를 구비한다. 하부챔버(61)는 지지대(61a) 상에 놓여진다.
도 2에 도시한 바와 같이, 하부챔버(61)의 양측에는 하부챔버(61)의 일변과 대체로 나란하게 배치된 지지레일이 설치된다. 지지레일은 가이드레일(201,202)과 이동레일(203,204)을 포함하며, 가이드레일(201,202)은 지지축(201a,202a)에 의해 지지된다. 가이드레일(201,202)은 사각 단면을 가지며, 내부가 비어있는 중공형이다. 이동레일(203,204)은 가이드레일(201,202)의 내부에 각각 삽입되며, 가이드레일(201,202)을 따라 미끄럼이동(sliding contact)한다. 한편, 본 실시예에서는 사각 형상의 공정챔버(10)를 설명하고 있으나, 본 발명은 원형의 공정챔버(10)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 1의 지지레일을 나타내는 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 가이드레일(201)은 중공형이며, 가이드레일(201)의 하부면에는 개구(201b)가 형성된다. 이동레일(203)은 가이드레일(201)의 내부에 삽입되며, 이동레일(203)의 하부면에는 후술하는 지지체(103)가 연결되며, 지지체(103)는 개구(201b)를 통해 외부로 돌출된다. 가이드레일(201) 및 이동레일(203)에 대한 설명은 가이드레일(202) 및 이동레일(204)에 동일하게 적용될 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 도 5는 원형 지지레일을 나타내며, 지지레일의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
기판처리장치는 상부챔버(10)를 하부챔버(20)에 대하여 착탈하는 개폐장치(63,64)를 더 구비한다. 개폐장치(63,64)는 이동레일(203,204)의 하단에 설치되며, 이동레일(203,204)과 함께 미끄럼이동한다. 개폐장치(63)는 지지체(103), 구동체(104), 승강축(105), 구동모터(106)를 포함한다. 지지체(103)는 이동레일(203)의 하단에 고정설치되며, 이동레일(203)과 함께 가이드레일(201)을 따라 이동한다. 구동체(104)는 상부챔버(62)에 고정설치되며, 승강축(105)에 의해 상부챔버(62)와 함께 승강한다. 승강축(105)은 지지체(103)와 구동체(104)를 연결하며, 신축에 의해 구동체(104) 및 상부챔버(62)를 승강한다. 구동모터(106)는 구동체(104)에 연결되며, 회전축(도시안됨)에 의하여 상부챔버(62)에 축결합되어 상부챔버(62)를 회전한다.
도 6은 도 1의 승강축(105)을 나타내는 단면도이다. 승강축(105)은 제1 승강축(105a), 제2 승강축(105b), 제3 승강축(105c)을 포함한다. 본 실시예에서는 3 부분으로 구분되는 승강축(105)을 설명하고 있으나, 승강축(105)은 4 부분 이상으로 구분될 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제1 승강축(105a)은 중공형이며, 지지체(103)에 상단이 연결된다. 제2 승강축(105b)은 중공형이며, 제1 승강축(105a)의 내경보다 대체로 같거나 작은 외경을 가져 제1 승강축(105a)의 내부에 삽입설치된다. 제2 승강축(105b)의 상단은 제1 승강축(105a)에 구속되며, 제2 승강축(105b)은 제1 승강축(105a)을 따라 승강한다. 제3 승강축(105c)은 중공형이며, 제2 승강축(105b)의 내경보다 대체로 같거나 작은 외경을 가져 제2 승강축(105b)의 내부에 삽입설치된다. 제3 승강축(105c)의 상단은 제2 승강축(105b)에 구속되며, 제3 승강축(105c)의 하단은 구동체(104)에 연결된다. 제3 승강축(105c)은 제2 승강축(105b)을 따라 구동체(104)와 함께 승강한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 승강축(105)이 단축된 상태일 때, 제3 승강축(105c)은 제2 승강축(105b) 내에 위치하며, 제2 승강축(105b)은 제1 승강축(105a) 내에 위치한다. 승강축(105)이 연장된 상태일 때, 제3 승강축(105c)은 제2 승강축(105b)의 하단에 연결되며, 제2 승강축(105b)은 제1 승강축(105a)의 하단에 연결된다. 이와 같이, 승강축(105)의 단축 또는 연장에 의해 구동체(104)은 승강되며, 이와 함께 상부챔버(62)도 승강한다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 지지레일 및 개폐장치의 작동을 나타내는 도면이다. 이하, 도 7 내지 도 10을 참고하여 상부챔버(62)의 개폐동작을 설명한다. 한편, 이하에서는 개폐장치(63)를 기준으로 설명하며, 개폐장치(63)에 대한 설명은 개폐장치(64)에 동일하게 적용할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 구동체(104) 및 상부챔버(62)는 승강축(105)의 신장에 따라 승강한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 승강축(105)이 단축되면, 구동체(104) 및 상부챔버(62)는 상승하며, 상부챔버(62)는 하부챔버(61)로부터 이격된다.
이후, 이동레일(202)이 가이드레일(201)의 내부에 삽입된 상태에서, 이동레일(202)은 가이드레일(201)을 따라 미끄럼이동하며, 지지체(103)는 이동레일(202)과 함께 이동한다. 따라서, 승강축(105)에 의해 상승한 상부챔버(62)는 지지체(103)와 함께 이동하며, 도 7에 도시한 바와 같이(점선으로 도시함), 하부챔버(61)의 상부로부터 이탈한다.
이후, 승강축(105)이 연장됨에 따라, 상부챔버(62)는 구동체(104)와 함께 하강하며(도 8에 점선으로 도시함), 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 구동모터(106)의 작동에 의해 상부챔버(62)는 180° 회전하여 반전된다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 지지레일 및 개폐장치를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 지지레일을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 승강축을 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 지지레일 및 개폐장치의 작동을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 공정챔버 20 : 반송챔버
22 : 게이트 밸브 30 : 로드락 챔버
40 : 카세트 50 : 반송로봇
61 : 하부챔버 62 : 상부챔버
63,64 : 개폐장치 103 : 지지체
104 : 구동체 105 : 승강축
106 : 구동모터 201,202 : 가이드레일
203,204 : 이동레일

Claims (6)

  1. 하부챔버;
    공정시 상기 하부챔버의 상부에 배치되며, 외부로부터 밀폐된 공정공간을 상기 하부챔버와 함께 내부에 형성하는 상부챔버;
    상기 하부챔버의 일측에 배치되는 지지레일; 및
    상기 지지레일에 각각 설치되어 상기 상부챔버에 연결되며, 상기 상부챔버를 개폐하는 개폐장치를 포함하되,
    상기 개폐장치는 일단이 상기 지지레일에 연결되고 타단이 상기 상부챔버에 연결되어 상기 상부챔버를 승강하는 승강축을 구비하며,
    상기 승강축은,
    상기 지지레일에 일단이 연결되는 중공형의 제1 승강축; 및
    상기 상부챔버에 일단이 연결되며, 상기 제1 승강축의 내부에 삽입설치되어 상기 제1 승강축을 따라 승강하여 상기 상부챔버를 승강하는 제2 승강축을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 승강축은,
    상기 제1 승강축의 내부에 삽입설치되어 상기 제2 승강축의 외주면을 감싸며, 상기 제1 승강축을 따라 승강하는 제3 승강축을 더 구비하는 것을 특징으로 하 는 기판처리장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개폐장치는,
    상기 지지레일에 고정설치된 지지체; 및
    상기 상부챔버에 연결된 구동체를 더 구비하며,
    상기 승강축의 일단은 상기 지지체에 연결되고, 상기 승강축의 타단은 상기 상부챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 개폐장치는,
    상기 상부챔버에 체결되는 회전축; 및
    상기 회전축을 회전시켜 상기 상부챔버를 회전시키는 구동모터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지레일은,
    상기 하부챔버의 일측 및 타측에 서로 나란하게 각각 배치되는 가이드레일; 및
    상기 가이드레일과 각각 결합되며, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 이동레 일을 포함하며,
    상기 개폐장치는 상기 이동레일 상에 설치되어 상기 이동레일의 이동에 의해 상기 상부챔버는 이동하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 상부챔버 및 하부챔버를 가지는 기판처리장치 내부의 공정공간을 개폐하는 방법에 있어서,
    상기 하부챔버의 일측에 지지레일을 설치하고 상기 상부챔버를 일단이 상기 지지레일에 연결된 승강축에 연결하여 상기 승강축의 승강에 의해 상기 상부챔버를 승강하되,
    상기 승강축은,
    상기 지지레일에 일단이 연결되는 중공형의 제1 승강축;
    상기 상부챔버에 일단이 연결되며, 상기 제1 승강축의 내부에 삽입설치되어 상기 제1 승강축을 따라 승강하여 상기 상부챔버를 승강하는 제2 승강축을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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