KR20100129500A - 인라인 기판 처리시스템 및 공정챔버 - Google Patents

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Abstract

인라인 형태의 기판 처리시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 인라인 기판 처리시스템은 기판에 대한 일정한 공정을 수행하는 공정챔버, 공정챔버와의 사이에서 기판을 상호 교환하며, 제1영역에 설치되어 공정챔버에 유입되기 전의 기판에 대하여 일정한 처리를 수행하는 제1처리유닛과, 제1영역과 상호 구획된 제2영역에 설치되어 공정챔버로부터 배출된 기판에 대하여 일정한 처리를 수행하는 제2처리유닛을 구비하는 보조챔버, 보조챔버와의 사이에서 기판을 상호 교환하는 로딩스테이션 및 보조챔버의 제1영역과 제2영역에 각각 대응되는 제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능하도록 공정챔버에 설치되며, 기판을 지지하는 서셉터를 구비하는 것에 특징이 있다.

Description

인라인 기판 처리시스템 및 공정챔버{In-line type substrate processing system and Processing chamber}
본 발명은 기판 처리시스템 및 공정챔버에 관한 것으로서, 특히 태양전지의 제조에 필요한 복수의 챔버들이 일렬로 배치되어 공정이 진행되는 인라인형 기판 처리시스템 및 이에 사용되는 공정챔버에 관한 것이다.
화석자원의 고갈과 환경오염에 대처하기 위해 최근 태양력 등의 청정에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지에 대한 연구개발이 활력을 얻고 있다.
태양전지는 PN접합이 형성된 반도체의 내부에서 태양광에 의해 여기된 소수캐리어가 PN접합면을 가로질러 확산되면서 전압차가 생기게 하여 기전력을 발생시키는 소자로서 단결정실리콘, 다결정실리콘, 비정질실리콘, 화합물반도체 등의 반도체 재료를 이용하여 제조된다. 단결정실리콘이나 다결정실리콘을 이용하면 발전효율은 높지만 재료비가 비싸고 공정이 복잡한 단점을 가지기 때문에 최근에는 유리나 플라스틱 등의 값싼 기판에 비정질실리콘이나 화합물반도체 등의 박막을 증착한 박막형 태양전지가 사용되고 있다.
이러한 태양전지를 제조하기 위해서는 기판(실리콘 웨이퍼 또는 유리기판 등을 통칭함)에 P형 또는 N형 반도체층, 반사방지막, 전극 등의 박막을 증착하는 공정과, 에너지 변환효율을 개선하는데 필요한 패턴을 형성하기 위해 증착된 박막을 식각하는 공정 등 다양한 공정을 거쳐야 한다. 상기한 공정, 예컨대 반사방지막을 증착하기 위한 공정을 수행하기 위해서는 기판을 예열시키거나 진공압을 형성하는 등 반사방지막 증착에 앞서 선처리가 필요하며, 증착후에는 기판을 냉각시키는 등의 후처리가 이루어져야 한다. 이에 반사방지막 증착공정을 위한 태양전지 제조시스템은 각 단계들이 효과적으로 수행될 수 있도록 최적의 환경으로 설계된 다수의 챔버를 구비하여 이루어진다.
종래의 클러스터 툴(cluster tool) 방식의 제조 시스템에서는 이송로봇이 기판을 탑재한 트레이를 픽업하여 각 챔버들 사이에서 이송하였는 바, 기판의 처리와 이송과정이 유기적으로 통합되어 있지 못했고 생산성이 저하되었다. 이에 챔버들이 공정 순서에 따라 일렬로 배치되어 있는 인라인 타입의 태양전지 제조시스템이 널리 사용되고 있으며, 그 일예가 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 인라인 형태의 태양전지 제조시스템(9)에서는 처리대상이 되는 기판(s)을 제조시스템(9)으로 도입하고, 처리가 완료된 기판(s)을 제조시스템(9)으로부터 반출시키는 로딩스테이션(1)이 마련된다. 인라인 형태의 제조시스템에서 기판(s)은 트레이(8)에 탑재된 상태로 복수의 챔버들 사이를 이송하게 된다.
로딩스테이션(1)의 후단에는 기판(s)을 예열하는 예열챔버(2)와 기판(s)에 대한 본 공정을 수행하는 공정챔버(3) 및 처리가 완료된 기판(s)을 냉각시키는 냉각챔버(4)가 순차적으로 배치된다. 냉각챔버(4)의 후단에는 트레이 엘리베이터(5)가 배치되어, 트레이(8)를 상층부에서 하층부로 하강시킨다.
한편, 로딩스테이션(1)을 포함하여 각 챔버들의 내부에는 트레이(8)를 이송시키기 위한 복수의 롤러(6)들이 마련되며, 트레이(8)는 회전구동되는 롤러(6)의 상측에 얹어져 챔버들 사이를 지나게 된다. 또한 각 챔버들의 하부에는 트레이 엘리베이터(5)에서 하강된 트레이(8)를 다시 로딩스테이션(1)으로 반송하기 위한 반송롤러(7)들이 일렬로 설치된다.
위 태양전지 제조시스템(9)에서 공정챔버(3)는 언제나 진공상태를 유지하여야 한다. 그리고, 예열챔버(2)와 냉각챔버(4)는 슬릿밸브(미도시)를 통해 공정챔버(3)와 연결되어 기판(s)을 교환해야 하는 바, 슬릿밸브가 개방되서 공정챔버와 연통될 때에는 예열챔버(2)와 냉각챔버(4)도 진공상태로 형성되어 있어야 한다. 이에 따라, 예열챔버(2)와 냉각챔버(4)에도 각각 진공펌프가 연결되어 있어야 한다.
상기한 바와 같이, 종래의 태양전지 제조시스템(9)에서는 하나의 공정을 수행하기 위하여 많은 챔버들이 요청되고 기판의 이송거리가 길어짐으로써 택타임(tact time)이 증가하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라 장비제조의 경제성에서 불리하다는 단점이 있었다. 또한, 공정챔버 전단과 후단에 배치된 예열챔버(2)와 냉각챔버(4)에 각각 펌프가 연결되어 진공상태를 유지하여야 하므로, 장비의 운용에 있어서도 경제성이 저하되는 문제점이 있었다.
미설명한 참조번호 l은 예열챔버(2)에 마련된 히팅램프이며, h는 공정챔버(3)에 승강가능하게 설치된 히터척이며, c는 냉각챔버(4)에 승강가능하게 마련된 쿨링척이고, v는 챔버들 사이를 상호 연결하는 슬릿밸브이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 장비의 단순화를 통해 기판의 이송거리를 줄임으로써 생산성이 향상될 뿐만 아니라 장비제조에 있어 경제성이 보장되고, 장비의 풋프린트(footprint) 감소로 인한 면적당 생산성이 증가된 인라인 기판 처리시스템 및 위 기판 처리시스템에 사용되는 공정챔버를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인라인 기판 처리시스템은, 기판에 대한 일정한 공정을 수행하는 공정챔버, 상기 공정챔버와의 사이에서 상기 기판을 상호 교환하며, 제1영역에 설치되어 상기 공정챔버에 유입되기 전의 기판에 대하여 일정한 처리를 수행하는 제1처리유닛과, 상기 제1영역과 상호 구획된 제2영역에 설치되어 상기 공정챔버로부터 배출된 기판에 대하여 일정한 처리를 수행하는 제2처리유닛을 구비하는 보조챔버, 상기 보조챔버와의 사이에서 상기 기판을 상호 교환하는 로딩스테이션 및 상기 보조챔버의 제1영역과 제2영역에 각각 대응되는 제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능하도록 상기 공정챔버에 설치되며, 상기 기판을 지지하는 서셉터를 구비하는 것에 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 로딩스테이션으로부터 유입된 상기 기판을 상기 공정챔버로 이송하기 위하여 상기 보조챔버의 제1영역에 회전가능하게 설치되는 복수의 제1롤러와, 상기 공정챔버로부터 배출된 기판을 상기 로딩스테이션으로 이송하 기 위하여 상기 보조챔버의 제2영역에 회전가능하게 설치되는 복수의 제2롤러를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공정챔버는 기판에 대한 일정한 공정을 수행하도록 내부에 공간부가 마련되는 챔버본체, 제1위치와 제2위치 사이에서 승강가능하게 상기 챔버본체의 공간부에 설치되며 상기 기판을 지지하는 서셉터, 상기 기판을 유입시키도록 상기 챔버본체의 제1위치에 상호 나란하게 설치되는 한 쌍의 제1위치롤러, 상기 기판을 배출시키도록 상기 제1위치 하방의 제2위치에 상호 나란하게 설치되는 한 쌍의 제2위치롤러를 구비하며, 상기 한 쌍의 제1위치롤러는 상기 기판이 얹어지는 기본위치와, 상기 서셉터에 지지된 기판이 상기 제1위치롤러의 상측으로부터 상기 제2위치롤러까지 하강할 수 있도록, 상기 기본위치로부터 서로 이격되는 방향을 따라 외측으로 이동하여 상기 기판의 하강 경로로부터 이탈하는 이동위치 사이에서 이동가능한 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 챔버본체의 외부 양측면에 각각 배치되는 지지대와, 상기 각 제1위치롤러로부터 상기 지지대의 외측으로 연장되며 상기 챔버본체와 지지대에 회전가능하게 삽입되는 회전축과, 상기 제1위치롤러들을 회전시키기 위한 회전수단 및 상기 제1위치롤러들이 상기 기본위치와 이동위치 사이에서 이동되도록 상기 지지대를 이동시키는 리니어 액츄에이터를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 회전축과 상기 챔버본체 사이의 틈을 통해 상기 챔버본체의 공간부의 기밀이 해제되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 압축 및 신장가능하며 상기 챔버본체와 지지대 사이에서 상기 회전축을 감싸며 결합되며 벨로우즈를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은 종래의 태양전지 제조시스템과 동일한 공정을 수행하면서도 기판의 이송거리를 감소시켜 택타임을 줄임으로써 생산성이 증대된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 시스템에서 독자적인 처리유닛들을 기능에 따라 서로 통합하여 장비를 단순화시킴으로써 경제적인 제조가 가능하다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 장비가 통합됨으로써 시스템의 면적당 생산성이 향상된다는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 기판 처리시스템 및 공정챔버를 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 기판 처리시스템의 개략적 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 로딩스테이션과 버퍼스테이션의 주요 부분의 개략적 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정챔버의 주요 부분에 대한 개략적 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 기판 처리시스템(100)은 로딩스테이션(10), 버퍼스테이션(20), 보조챔버(30) 및 공정챔버(40)를 구비한다.
로딩스테이션(10)은 인라인 기판 처리시스템(100)으로 미처리된 기판(s)을 도입하고, 처리완료된 기판(s)을 반출하기 위한 것으로서, 인라인 기판 처리시스템(100)의 선단에 배치된다.
버퍼스테이션(20)은 후술할 보조챔버(30)와 로딩스테이션(10)의 사이에 배치되어, 이들 사이에서 기판(s)을 교환한다. 버퍼스테이션(20)은 로딩스테이션(10)으로부터 유입된 기판(s)의 체류시간을 조절함으로써 보조챔버(30)로 유입되는 기판(s)의 시간 간격을 조정하는 역할을 수행한다.
상기한 바와 같은 작용을 수행하는 로딩스테이션(10)과 버퍼스테이션(20)은 모두 도 3에 도시되어 있는 구성을 포함한다. 로딩스테이션(10)과 버퍼스테이션(20)에는 각각 프레임(11,21)이 마련되며, 프레임(11,21)의 양측부에는 수직하게 형성된 한 쌍의 스크류축(12,22)이 각각 회전가능하게 설치된다. 이 스크류축(12,22)에는 리프트플레이트(13,23)가 끼워져 나사결합된다. 모터(미도시)에 연결된 스크류축(12,22)이 회전되면, 모터의 회전방향에 따라 리프트플레이트(13,23)는 상하로 이동된다.
리프트플레이트(13,23)의 양측 상부에는 각각 복수의 롤러(14,24)들이 서로 이격되어 회전가능하게 설치된다. 롤러(14,24)의 중심축(15,25)은 리프트플레이트(13,23)에 끼워진 상태로 외측으로 연장되며, 각 중심축(15,25)의 단부에는 풀리(17,27)가 끼워진다. 리프트플레이트(13,23)의 양측에 나열되어 있는 롤러들 중 일측에 배치되어 있는 어느 하나의 롤러에는 모터(미도시)가 연결되어 구동력을 제공한다. 리프트플레이트(13,23)의 일측 및 타측에 나열되어 있는 롤러들은 벨트(18,28)에 의하여 연결되어 있다. 리프트플레이트(13,23)의 양측 하부에는 일측 의 롤러들과 타측의 롤러들을 상호 연결하기 위한 연결풀리(17a,27a)가 연결축(17b,27b)에 의하여 연결되어 있다. 이에 따라, 모터(미도시)가 회전되면, 리프트플레이트(13,23)의 양측에 나열되어 있는 모든 롤러(14,24)들이 벨트(18,28)에 의하여 구동력을 전달받아 동일한 방향으로 함께 회전된다.
로딩스테이션(10)의 리프트플레이트(13)가 상부에 위치한 상태에서 기판(s)이 탑재되어 있는 트레이(t)가 로딩스테이션(10)으로 유입된 후 로딩스테이션(10)의 롤러(14)들이 회전하면 트레이(t)는 버퍼스테이션(10)을 향해 이송된다. 마찬가지로, 버퍼스테이션(20)의 리프트플레이트(23)는 로딩스테이션(10)의 리프트플레이트(13)와 동일한 높이에 배치된 상태에서 롤러(24)들이 회전되면, 트레이(t)는 로딩스테이션(10)으로부터 버퍼스테이션(20)으로 이송된다. 버퍼스테이션(20)는 제어장치와 연결되어 롤러(24)의 회전속도를 제어함으로써 트레이(t)가 보조챔버(30)로 유입되는 이송속도를 조절한다.
또한, 로딩스테이션(10)에는 버퍼스테이션(20)과 달리 기판(s)을 로딩 및 언로딩하기 위한 리프트핀(미도시)이 승강가능하게 설치되어 있다. 버퍼스테이션과 로딩스테이션은 기판을 이송시킬수만 있다면 구체적인 기계적 구성은 다양한 형태가 채용할 수 있다.
한편 보조챔버(30)는 버퍼스테이션(20)과 공정챔버(40) 사이에 배치되어 이들 사이에서 기판(s)을 교환하기 위한 것으로서, 챔버본체부(31)를 구비한다. 챔버본체부(31)의 내측은 차단막(32)에 의하여 상부와 하부가 각각 제1영역(33)과 제2영역(34)으로 구획된다.
보조챔버(30)의 내측은 슬릿밸브(v)에 의하여 버퍼스테이션(20)과 상호 연통 및 차단된다. 보조챔버(30)는 후술할 공정챔버(40)와 기판(s)을 교환할 때에는 진공상태를 유지하여야 한다. 그러나, 버퍼스테이션(20)과의 사이에서 기판(s)을 교환하기 위하여 슬릿밸브(v)가 오픈되면 보조챔버(30)의 진공이 해제되는 바, 보조챔버(30)에는 펌프(미도시)가 연결된다. 차단막(32)에 의하여 제1영역(33)과 제2영역(34)이 상호 완전히 밀폐된 상태라면 제1영역(33)과 제2영역(34)에 각각 펌프가 설치되어야 하지만, 본 실시예와 같이 차단막(32)에 관통공(미도시)을 형성한 경우에는 하나의 펌프(미도시)로서 보조챔버(30) 전체를 진공상태로 만들 수 있다.
한편, 보조챔버(30)의 제1영역(33)과 제2영역(34)에는 각각 기판(s)에 대한 일정한 처리를 수행하는 제1처리유닛과 제2처리유닛이 마련된다. 본 인라인 기판 처리시스템(100)이 수행하고자 하는 공정에 따라 다양한 제1처리유닛과 제2처리유닛이 적용될 수 있지만, 본 실시예에서 제1처리유닛은 기판(s)을 가열하기 위한 램프(35) 형태의 히터이며 보조챔버(30)의 상측에 설치되고, 제2처리유닛은 기판(s)을 냉각시키기 위한 쿨링플레이트(36)이다. 즉, 제1처리유닛인 램프(35)는 공정챔버(40)에 유입되기 전의 기판(s)을 공정에 적합한 온도범위로 미리 예열하는 역할을 수행하며, 제2처리유닛인 쿨링플레이트(36)는 공정챔버(40)에서 처리가 완료된 기판(s)을 냉각시키는 작용을 한다.
쿨링플레이트(36)는 제2영역(34)에 승강가능하게 설치됨으로써, 그 상승시에 기판(s)이 탑재된 트레이(t)의 하면에 접촉되어 트레이(t)를 지지한다. 이렇게 트레이(t)가 쿨링플레이트(36)에 접촉 및 지지된 상태에서 쿨링플레이트(36)의 내측 에 마련된 유로(미도시)를 따라 진행하는 냉각유체가 기판(s)을 냉각시킨다. 또한, 쿨링플레이트(36)는 후술할 제2롤러(38)의 내측에 위치하며, 트레이(t)의 양측은 쿨링플레이트(36)의 양측 외부로 돌출되어 있는 바, 쿨링플레이트(36)가 하강하면 트레이(t)의 양측부가 후술할 제2롤러(38)에 얹어져 지지되는 구조로 되어 있다.
위와 같이, 보조챔버(30)에서는 기판에 대한 가열과 냉각이 함께 이루어지므로 열손실이 발생할 수 있는 바, 상기한 바와 같이 제1영역(33)과 제2영역(34) 사이에 절연재질의 차단막(32)을 설치함으로써 제1영역(33)과 제2영역(34) 사이의 열교환을 최소화할 수 있다.
한편 보조챔버(30)의 제1영역(33)과 제2영역(34)에는 각각 한 쌍의 제1롤러(37)와 한 쌍의 제2롤러(38)가 마련된다. 한 쌍의 제1롤러(37)는 버퍼스테이션(20)에서 리프트플레이트(23)가 상승된 위치와 대응되는 높이에 회전가능하게 설치되며, 한 쌍의 제2롤러(38)는 리프트플레이트(23)가 하강된 위치와 대응되는 높이에 회전가능하게 설치되어, 버퍼스테이션(20)과의 사이에 기판(s)을 교환할 수 있다. 한 쌍의 제1롤러(37)와 제2롤러(38)가 구동되는 방식은 로딩스테이션(10)과 버퍼스테이션(20)에서 롤러들(14,24)이 구동되는 방식과 완전히 동일하다. 즉, 보조챔버(30)의 제1롤러(37)와 제2롤러(38)들은 상하방향으로 이동되지 않고 위치고정되어 있는 반면, 로딩스테이션(10)과 버퍼스테이션(20)에서 롤러들(14,24)이 리프트플레이트(13,23)에 설치되어 리프트플레이트와 함께 승강된다는 점에서만 차이가 있고, 롤러들이 모터, 풀리, 연결풀리 및 벨트에 의하여 구동되는 구성은 완전 히 동일하다. 이에 보조챔버(30)의 제1롤러(37)와 제2롤러(38)의 구성 및 구동에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 6 및 도 7을 참조하면, 공정챔버(40)는 보조챔버(30)의 후단에 배치된다. 공정챔버(40)는 챔버본체(41)를 구비하며, 챔버본체(41)의 내부에는 예컨대 반사방지막 증착과 같이 기판(s)에 대한 일정한 공정을 수행하도록 공간부(42)가 형성된다. 챔버본체(41)의 일측에는 공간부(42)를 개폐하는 슬릿밸브(v)가 마련되며, 슬릿밸브(v)의 개방에 의하여 공정챔버(40)는 보조챔버(30)의 제1영역(33) 및 제2영역(34)과 연통되어 기판(s)을 교환할 수 있다. 또한, 슬릿밸브(v)가 폐쇄되면 공간부(41)는 밀폐되며, 미도시된 펌프에 의하여 진공 분위기로 형성된다.
한편, 본 실시예에 따른 공정챔버(40)는 반사방지막을 증착하는 공정을 수행하므로 공정챔버(40)의 상측에는 가스공급장치가 마련된다. 가스공급장치는 소스가스, 반응가스 등 다양한 가스를 공급하는 가스공급라인(43)을 구비하며, 이 가스공급라인(43)은 가스가 확산되는 가스확산공간(44)과 연결되어 있다. 또한 가스확산공간(44)의 하측에는 가스가 기판(s)의 전체 영역에 걸쳐 고르게 분사될 수 있도록 다수의 가스분사공(45a)이 형성되어 있는 샤워헤드(45)가 마련된다. 또한, 도시하지는 않았지만 증착효율을 향상시키기 위하여, 기판(s)의 상측에 플라즈마가 형성되도록, 샤워헤드(45)에는 RF전원이 연결될 수 있다.
공정챔버(40)의 공간부(42)에는 서셉터(46)가 설치된다. 서셉터(46)는 트레이(t)를 지지 및 가열하기 위한 것으로서, 히터플레이트(46a)와 히터플레이트(46b)의 하방으로 수직하게 연장되는 승강축(46b)으로 이루어진다. 히터플레이트(46a) 의 내부에는 발열체(미도시)가 매설되어 상면에 지지된 트레이(t) 및 기판(s)이 공정중에 일정한 온도를 유지할 수 있도록 가열한다. 승강축(46b)은 챔버본체(41)의 외부로 연장되어 모터(미도시)와 볼스크류(미도시)의 조합과 같은 승강구동수단에 연결된다. 승강구동수단(미도시)의 작동에 의하여 히터플레이트(46a)는 공간부(42)의 상하방향을 따라 승강가능하다.
공정챔버(40)에는 보조챔버(30)의 제1롤러(37)와 동일한 높이인 제1위치(도 6의 히터플레이트의 높이)와 보조챔버(30)의 제2롤러(38)와 동일한 높이인 제2위치(도 7의 히터플레이트의 높이)에 각각 제1위치롤러(47)와 제2위치롤러(48)가 설치되는데, 히터플레이트(46a)는 제1위치와 제2위치 사이에서 승강가능하다. 또한 공정이 진행될 때에는 제1위치 보다 더 상방으로 이동하여 샤워헤드(45)에 접근된다. 공정 중에는 트레이(t)가 제1롤러(47)가 아닌 히터플레이트(46a)에 지지된다.
도 4 내지 도 7을 도 2와 함께 참조하면, 제1위치롤러(47)들은 공정챔버(40)의 상부인 제1위치에 설치된다. 제1위치롤러(47)들은 챔버본체(41)의 내부 양측면에 서로 이격되어 나란하게 배치된다. 제2위치롤러(48)들은 제1위치의 하측인 제2위치에 설치되며, 제1위치롤러들과 마찬가지로 챔버본체(41)의 내부 양측면에 서로 이격되어 나란하게 배치된다.
후술하겠지만, 제1위치롤러(47)는 기본위치와 이동위치 사이에서 왕복이동되므로, 지지대(51) 및 리니어액츄에이터(미도시)와 같이 제1위치롤러(47)를 왕복이동시키기 위한 구성이 부가되어 있을 뿐, 제1위치롤러(47)와 제2위치롤러(48)가 회전되기 위한 구성은 완전히 동일하다. 이에 제1위치롤러(47)와 제2위치롤러(48)의 구성 및 작용은 함께 설명하기로 한다.
즉, 제1,2위치롤러(47,48)의 각 중심부에는 회전축(52,62)이 결합된다. 이 회전축(52,62)의 일단부는 제1,2위치롤러(47,48)에 결합되며 타단부는 챔버본체(41)의 외측으로 연장되며, 베어링(미도시) 등에 의하여 챔버본체(41)에 회전가능하게 끼워져 삽입된다. 각 회전축(52,62)의 단부에는 풀리(53,63)가 결합되며, 각 풀리들(53,63)에는 동력전달벨트(57,67)가 연결된다. 동력전달벨트(57,67)는 모터(56,66)와 연결되어 각 풀리들(53,63) 및 제1,2위치롤러(47,48)에 구동력을 전달한다.
또한, 모터(56,66)는 챔버본체(41)의 일측면에 하나만 마련되므로, 챔버본체(41)의 타측면에 설치된 제1,2위치롤러(47,48)로 동력을 전달하여야 한다. 이를 위해, 챔버본체(41)의 양측의 제1,2위치롤러(47,48)의 각 하측에는 각각 연결풀리(53a,63a)가 마련되며, 이 연결풀리(53a,63a)도 동력전달벨트(57,67)에 연결되어 있다. 챔버본체(41)의 양측에 각각 마련된 연결풀리(53a,63a)는 회전바(53b,63b)에 의하여 연결됨으로써, 모터(56,66)가 챔버본체(41)의 일측에만 마련되어 있어도 그 구동력은 챔버본체(41)의 양측의 제1,2위치롤러(47,48)에 모두 전달될 수 있다.
위와 같이 제1,2위치롤러(47,48)는 하나의 모터(56,66)에 의하여 구동되어 일방향으로 함께 회전되므로, 제1,2위치롤러(47,48)에 얹어진 트레이(t)는 모터(56,66)의 회전방향에 따라 일방향 또는 타방향으로 이송될 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 제1위치롤러(47)는 기본위치와 이동위치 사이에서 직진왕복이동된다. 기본위치는 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 제1위치롤러(47) 의 위치가 트레이(t)를 지지할 수 있는 위치를 의미하며, 이동위치는 도 7에 도시된 바와 같이 한 쌍의 제1위치롤러(47)가 기본위치로부터 서로 멀어지는 방향으로 이동하여 트레이(t)를 지지할 수 없는 위치를 의미한다.
보조챔버(30)에서 예열된 후 공정챔버(40)의 기본위치에 배치되어 있는 제1위치롤러(47)로 유입된 트레이(t)는 히터플레이트(46a)가 상승됨에 따라 히터플레이트(46a)에 얹어져서 샤워헤드(45)쪽으로 상승된다. 즉, 트레이(t)에 탑재된 기판(s)은 히터플레이트(46a)에 지지된 상태로 제1위치보다 높은 위치를 유지하면서 공정이 진행된다. 공정이 완료되면 히터플레이트(46a)를 제2위치까지 하강시켜 트레이(t)가 제2위치롤러(48)에 얹어지게 하고, 다시 보조챔버(30)와 버퍼스테이션(20)을 거쳐 로딩스테이션(10)까지 이송하여야 한다.
그러나, 제1위치롤러(47)가 도 6과 같은 기본위치에 배치되어 있다면, 트레이(t)가 히터플레이트(46a)에 지지되어 하강하는 도중에 제1롤러(47)에 얹어지게 되므로 더 이상 하강할 수 없게 된다. 이에, 한 쌍의 제1위치롤러(47)들이 서로 이격되는 방향을 따라 이동시킨다, 즉 제1위치롤러(47)들을 챔버본체(41)의 내벽쪽으로 이동시키면 도 7과 같은 이동위치에 배치된다. 도 7과 같은 상태가 되면, 제1위치롤러(47)들은 도 7과 같이 트레이(t)의 하강경로로부터 이탈되게 배치되므로, 히터플레이트(46a)에 지지되어 있는 트레이(t)가 하강 도중 제1위치롤러(47)에 걸리지 않고 제2위치롤러(48)까지 이동되어 제2위치롤러(48) 위에 안착될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제1위치롤러(47)들을 기본위치와 이동위치 사이에서 직진왕복이동시키기 위하여 본 실시예에서는 지지대(51) 및 리니어 액츄에이 터(미도시)를 구비한다. 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 지지대(51)는 평평한 판 형상으로 챔버본체(41)의 일측면에 배치되며, 제1위치롤러(47)들의 각 회전축(52)은 베어링(미도시) 등에 의하여 지지대(51)에 회전가능하게 삽입되어 결합된다. 이에, 도 4에 화살표로 표시한 바와 같이, 지지대(51)가 왕복이동되면 제1위치롤러(47)들이 함께 이동될 수 있다.
지지대(51)를 직진이동시키기 위한 리니어 액츄에이터(미도시)로는 공압실린더, 모터와 볼스크류 등 다양한 액츄에이터가 사용될 수 있다. 이러한 리니어 액츄에이터는 주지의 구동수단이므로 별도의 설명은 생략하기로 한다. 또한, 지지대(51)가 직진이동을 가이드하기 위하여 가이드봉(71)과 부싱(72)이 마련된다. 가이드봉(71)은 지지대(51)의 이동방향을 따라 돌출되게 형성되어 챔버본체(41)의 외측에 고정되어 있으며, 부싱(72)은 중공형으로 형성되어 가이드봉(72)에 끼워진 상태로 지지대(51)에 고정된다. 가이드봉(71)과 부싱(72)에 의하여 지지대(51)는 흔들림없이 기본위치와 이동위치 사이에서 이동될 수 있다.
한편, 공정챔버(40)의 내측의 공간부(42)는 진공상태를 유지하여야 하는데, 회전축(52)과 챔버본체(41)의 외벽 사이를 통해 공간부(42)의 진공이 해제될 수 있으므로, 본 실시예에서는 벨로우즈(78)를 구비한다. 벨로우즈(78)는 압축 및 신장가능한 소재로 이루어지며, 제1위치롤러(47)들의 회전축(52)을 감싼 상태로 일단은 지지대(51)에 결합되며, 타단은 챔버본체(41)에 결합된다. 벨로우즈(78)는 압축 및 신장이 가능하며 그 내부는 기밀이 유지되므로, 회전축(52)이 직진이동되어도 공정챔버(40)의 공간부(42)는 진공상태를 유지할 수 있다.
상기한 구성으로 이루어진 인라인 기판 처리시스템(100)의 작동상태를 간략하게 설명한다.
로딩스테이션(10)의 리프트플레이트(13)가 상부에 위치된 상태에서, 이송로봇(미도시) 등에 의하여 기판(s)을 탑재한 트레이(t)가 롤러(14) 위에 로딩된다. 롤러(14)들이 회전되면 트레이(t)는 점차 이동되어 버퍼스테이션(20)으로 이송된다. 즉, 버퍼스테이션(20)의 리프트플레이트(23)도 상부에 배치되어 있는 바, 트레이(t)는 버퍼스테이션(20)의 롤러(24)로 넘어가 보조챔버(30)쪽으로 이송된다. 버퍼스테이션(20)에서는 롤러(24)의 회전속도를 조절하여 트레이(t)의 이송속도를 조절할 수 있다.
보조챔버(30)의 슬릿밸브(v)가 개방되면 트레이(t)는 보조챔버(30)의 제1롤러(37)위로 얹어지며, 제1롤러(37)의 회전에 의하여 트레이(t)는 보조챔버(30)의 중앙부에 배치된다. 공정 조건에 따라 트레이(t)를 보조챔버(30)의 중앙부에서 일시적으로 정지시킨 후 기판(s)을 램프(35)로 가열할 수도 있으며, 정지함이 없이 계속 이송시키면서 기판(s)을 가열할 수도 있다. 버퍼스테이션(20)과 보조챔버(30) 사이에 기판(s)을 교환하는 과정에서 보조챔버(30)의 진공이 해제되는 바, 트레이(t)가 완전히 보조챔버(30)로 유입된 후에는 슬릿밸브(v)를 폐쇄하고 펌프(미도시)를 작동시켜 보조챔버(30)를 다시 진공상태로 만들어야 한다.
이러한 상태에서 트레이(t)는 보조챔버(30)로부터 공정챔버(40)로 이송된다. 공정챔버(40)의 제1위치롤러(47)들은 보조챔버(30)의 제1롤러(37)와 동일한 높이에 배치되어 있으므로, 트레이(t)는 동일한 평면 상에서 제1롤러(38)로부터 제1위치롤 러(47)로 넘어갈 수 있다.
트레이(t)가 제1위치롤러(47)들의 정중앙에 놓여지면, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부에 배치되어 있던 히터플레이트(46a)가 상승하여 트레이(t)를 샤워헤드(45)쪽으로 리프트한다. 트레이(t)에 탑재된 기판(s)은 히터플레이트(46a)에 의하여 가열상태를 유지하며, 샤워헤드(45)를 통해 가스를 분사하면서 공정을 진행한다. 공정이 완료되면, 공정챔버(40)의 리니어 액츄에이터를 작동하여 제1위치롤러(47)들을 기본위치로부터 이동위치로 이동시키고, 서셉터를 하강시켜 도 7에 도시된 바와 같이 트레이(t)가 제2위치롤러(48) 위에 얹어지게 한다.
공정챔버(40)의 슬릿밸브(v)를 개방한 상태에서 제2위치롤러(48)들이 구동되면 트레이(t)는 보조챔버(30)의 제2롤러(38)로 넘어간다. 트레이(t)가 제2롤러(38)에 얹어진 상태에서 쿨링플레이트(36)가 상승하여 트레이(t)를 지지하며, 기판(s)은 쿨링플레이트(36)에 의하여 냉각된다.
냉각이 완료된 기판(s)은 다시 버퍼스테이션(20)과 로딩스테이션(10)을 통해 외부로 반송된다. 버퍼스테이션(20)과 로딩스테이션(10)의 각 리프트플레이트(13,23)은 기판(s)의 반송과정에서는 도 2에 가상선으로 도시된 바와 같이 하부로 위치이동된다.
본 발명에 따른 인라인 기판 처리시스템(100)을 도 1에 도시된 종래의 제조시스템(9)과 대비하면, 동일한 공정을 수행하면서도 처리유닛의 수가 5개에서 4개로 줄어들었음을 알 수 있다. 특히 종래의 제조시스템(9)에서는 버퍼스테이션이 빠져 있는 것을 감안하면 시스템이 차지하는 면적이 획기적으로 줄어들었다. 즉, 본 발명에서는 공정챔버의 전단과 후단에 각각 배치되며 진공상태를 유지해야 하는 예열챔버(2)와 쿨링챔버(4)를 하나의 챔버로 통합시켰을 뿐만 아니라, 종래의 공정챔버와 엘리베이터(5)를 하나로 통합시켰다. 이에 따라, 동일한 공정을 수행함에도 처리유닛의 수가 획기적으로 감소될 수 있는 것이며, 시스템의 면적당 생산성이 향상되는 결과를 발생시킨다.
또한, 상기한 바와 같이 장비를 통합시켜 단순화함에 따라 매우 경제적으로 시스템을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 기판의 이송량이 종래에 비하여 줄어들어 택타임이 저하됨으로써 생산성이 증대된다는 장점이 있다.
미설명한 참조번호 55 및 65는 동력전달벨트(57,67)의 텐션을 유지해주기 위한 롤러이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 인라인형 태양전지 제조시스템의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인라인 기판 처리시스템의 개략적 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 로딩스테이션과 버퍼스테이션의 주요 부분의 개략적 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정챔버의 주요 부분에 대한 개략적 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 공정챔버의 개략적 측면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 개략적 단면도이다.
도 7은 도 6의 상태로부터 롤러와 기판이 위치변경된 상태의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 ... 인라인 기판 처리시스템 10 ... 로딩스테이션
20 ... 버퍼스테이션 30 ... 보조챔버
40 ... 공정챔버 s ... 기판
t ... 트레이

Claims (10)

  1. 기판에 대한 일정한 공정을 수행하는 공정챔버;
    상기 공정챔버와의 사이에서 상기 기판을 상호 교환하며, 제1영역에 설치되어 상기 공정챔버에 유입되기 전의 기판에 대하여 일정한 처리를 수행하는 제1처리유닛과, 상기 제1영역과 상호 구획된 제2영역에 설치되어 상기 공정챔버로부터 배출된 기판에 대하여 일정한 처리를 수행하는 제2처리유닛을 구비하는 보조챔버;
    상기 보조챔버와의 사이에서 상기 기판을 상호 교환하는 로딩스테이션; 및
    상기 보조챔버의 제1영역과 제2영역에 각각 대응되는 제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능하도록 상기 공정챔버에 설치되며, 상기 기판을 지지하는 서셉터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로딩스테이션은 상기 보조챔버와의 사이에서 상기 기판을 이송하기 위한 복수의 이송롤러를 구비하며, 상기 복수의 이송롤러는 상기 보조챔버의 제1영역 및 제2영역과 각각 대응되는 영역 사이에서 위치이동 가능한 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조챔버로부터 기판을 유입시키도록 상기 공정챔버의 제1위치에 상호 나란하게 설치되는 한 쌍의 제1위치롤러와, 상기 보조챔버로 기판을 배출시키도록 상기 제1위치 하방의 제2위치에 상호 나란하게 설치되는 한 쌍의 제2위치롤러를 더 구비하며,
    상기 한 쌍의 제1위치롤러는 상기 기판이 얹어지는 기본위치와, 상기 서셉터에 지지된 기판이 상기 제1위치롤러의 상측으로부터 상기 제2위치롤러까지 하강할 수 있도록, 상기 기본위치로부터 서로 이격되는 방향을 따라 이동하여 상기 기판의 하강 경로로부터 이탈하는 이동위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공정챔버의 외부 양측면에 각각 배치되는 지지대와,
    상기 각 제1위치롤러로부터 상기 공정챔버와 지지대에 회전가능하게 삽입되며, 상기 지지대의 외측으로 연장되는 회전축과,
    상기 제1위치롤러들을 회전시키기 위한 회전수단 및
    상기 제1위치롤러들이 상기 기본위치와 이동위치 사이에서 이동되도록 상기 지지대를 이동시키는 리니어 액츄에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전축과 상기 공정챔버 사이의 틈을 통해 상기 공정챔버의 공간부의 기밀이 해제되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 압축 및 신장가능하며 상기 공정챔버와 지지대 사이에서 상기 회전축을 감싸며 결합되며 벨로우즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보조챔버의 제1처리유닛은 상기 기판을 예열하기 위한 히터이며,
    상기 보조챔버의 제2처리유닛은 상기 보조챔버의 하측에 승강가능하게 설치되어 상기 기판을 지지 및 냉각하는 쿨링플레이트이며,
    상기 히터가 설치된 제1영역과 상기 쿨링플레이트가 설치된 제2영역을 상호 격리시켜 열교환이 방지되도록, 상기 제1영역과 제2영역 사이에 설치되는 차단막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로딩스테이션과 보조챔버 사이에는 상기 기판이 상기 보조챔버로 유입되는 시간 간격을 조절할 수 있도록 버퍼스테이션을 더 구비하며,
    상기 버퍼스테이션은 상기 로딩스테이션 및 보조챔버와의 사이에 상기 기판을 교환하도록, 상기 보조챔버의 제1영역 및 제2영역에 대응되는 영역들 사이에서 승강가능하며, 회전가능하게 설치되는 복수의 롤러를 더 구비하는 것는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리시스템.
  8. 기판에 대한 일정한 공정을 수행하도록 내부에 공간부가 마련되는 챔버본체;
    제1위치와 제2위치 사이에서 승강가능하게 상기 챔버본체의 공간부에 설치되며 상기 기판을 지지하는 서셉터;
    상기 기판을 유입시키도록 상기 챔버본체의 제1위치에 상호 나란하게 설치되는 한 쌍의 제1위치롤러;
    상기 기판을 배출시키도록 상기 제1위치 하방의 제2위치에 상호 나란하게 설치되는 한 쌍의 제2위치롤러;를 구비하며,
    상기 한 쌍의 제1위치롤러는 상기 기판이 얹어지는 기본위치와, 상기 서셉터에 지지된 기판이 상기 제1위치롤러의 상측으로부터 상기 제2위치롤러까지 하강할 수 있도록, 상기 기본위치로부터 서로 이격되는 방향을 따라 외측으로 이동하여 상기 기판의 하강 경로로부터 이탈하는 이동위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 공정챔버.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 챔버본체의 외부 양측면에 각각 배치되는 지지대와,
    상기 각 제1위치롤러로부터 상기 지지대의 외측으로 연장되며, 상기 챔버본체와 지지대에 회전가능하게 삽입되는 회전축과,
    상기 제1위치롤러들을 회전시키기 위한 회전수단 및
    상기 제1위치롤러들이 상기 기본위치와 이동위치 사이에서 이동되도록 상기 지지대를 이동시키는 리니어 액츄에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공정챔 버.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전축과 상기 챔버본체 사이의 틈을 통해 상기 챔버본체의 공간부의 기밀이 해제되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 압축 및 신장가능하며 상기 챔버본체와 지지대 사이에서 상기 회전축을 감싸며 결합되며 벨로우즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공정챔버.
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