KR20110094941A - 기판 이송 장치, 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 이송 장치, 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 이송 장치, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 특히, 챔버의 내부에서 2축의 수평 방향으로 기판을 이송할 수 있는 기판 이송 장치와, 이를 구비한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 이송 장치는 기판을 지지하고 회전에 의해 상기 기판을 수평 이송시키는 다수의 롤러와, 상기 다수의 롤러에 회전력을 제공하는 롤러 구동수단과, 상기 다수의 롤러를 상하 구동시키는 롤러 승강수단 및 상기 롤러의 구동축과 상기 롤러 구동수단의 구동축을 연결 상태로 유지시키는 축연결부재를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판이 처리되는 공간을 구비하는 챔버와, 상기 챔버의 내부에서 수직 상태의 상기 기판을 회전에 의해 수평 이송시키고, 상기 회전에 의해 수평 이송되는 방향과 교차하는 방향으로 이송시키기 위해 상하 구동되는 다수의 롤러와, 상기 챔버의 외부에 설치되어 상기 롤러에 회전력을 제공하고 상기 롤러와 연결 상태를 유지하는 롤러 구동수단을 구비하는 기판 이송 장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판을 챔버 내부에 구비되는 다수의 롤러 상에 로딩하고, 로딩 방향을 따라 수평 이송시키는 단계와, 상기 기판의 양측을 고정시킨 상태에서 상기 다수의 롤러를 하강시키는 단계와, 상기 기판을 로딩 방향과 교차하는 방향으로 수평 이송시키는 단계와, 상기 다수의 롤러를 상승시키고, 상기 기판의 고정 상태를 해제하는 단계 및 상기 기판을 가공 처리하는 단계를 포함한다.

Description

기판 이송 장치, 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법{Substrate transferring apparatus, substrate processing apparatus with it and substrate processing method using it}
본 발명은 기판 이송 장치, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 특히, 챔버의 내부에서 2축의 수평 방향으로 기판을 이송할 수 있는 기판 이송 장치와, 이를 구비한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 갖는 평판 표시 장치(flat panel display; FPD)의 필요성이 대두되고 있으며, 그 중에서 색 재현성 등이 우수한 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD)가 활발하게 개발되고 있다.
이러한 평판 표시 장치를 제조하기 위한 기판 처리 장치는 기판에 패턴을 형성하거나 기타 박막을 증착시킬 수 있으며, 이를 위해 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD) 방식이나 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 방식 등이 적용된다.
종래의 기판 처리 장치에서는 기판의 크기가 대형화되면서 기판이 수직으로 세워진 상태로 챔버 내부로 로딩되어 가공 처리된다. 이때, 기판은 기판 운반용 캐리어에 실려 챔버로 로딩 및 언로딩되고, 챔버 내부에 구비되는 기판 이송 장치에 의해서 기판 처리 위치로 수평 이송된다.
기판이 챔버에 로딩되면, 캐리어의 상단부는 자성(磁性)을 이용하는 가이드 수단에 의해 지지되어 기울어짐이 방지되고, 캐리어의 하단부는 다수의 롤러 상에 안착되어 로딩 방향을 따라 캐리어가 수평 이송된다. 또한, 기판의 처리 효율을 향상시키기 위하여 기판을 타겟(target) 등의 기판 처리수단에 근접시키기 위하여 로딩 또는 언로딩 방향과 교차하는 방향(이하, '처리 방향'이라 한다.)으로 수평 이송이 이루어진다.
그런데, 종래의 기판 이송 장치에서는 기판을 처리 방향으로 수평 이송시키는 과정에서 가이드 수단 또는 다수의 롤러에 의해 기판 이송이 방해되기 때문에 가이드 수단 또는 롤러를 상하 구동시키는 동작이 요구되었다.
우선, 로딩 방향으로 이송 완료된 기판을 처리 방향으로 이송하기 전 가이드 수단을 상하 구동시키는 종래의 기판 이송 장치는 챔버 내부에 구동 인자가 증가되어 이물질(particle)의 발생 가능성이 높아지는 문제점이 있었다. 따라서, 이물질에 의한 기판의 오염 또는 손상이 야기되어 기판 불량률이 높아지는 문제점이 있었다. 또한, 기판을 이송하는 단계가 늘어나 기판 처리를 위한 공정 시간이 길어져 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 롤러를 상하 구동시키는 종래의 기판 이송 장치는 챔버의 내부에 구비되는 롤러의 구동축과, 챔버의 외부에 설치되는 롤러 구동수단의 구동축이 롤러의 상하 구동에 의해 결합 및 분리가 반복되는 구조로 이루어져 기판 이송 장치의 구조가 복잡하였다. 따라서, 기판 이송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제조하는데 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 결합 및 분리가 반복되는 구동축들의 정렬이 어려워 롤러 구동수단에서 제공되는 회전력을 롤러에 원활하게 전달하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 챔버의 내부에서 기판을 이송하는 장치와, 이를 구비하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 챔버의 내부에서 수직으로 세워진 상태의 기판을 교차하는 2축의 수평 방향, 즉 로딩 방향 및 처리 방향으로 용이하게 이송할 수 있는 기판 이송 장치와, 이를 구비하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 기판을 지지하고 회전에 의해 수평 이송시키는 롤러와, 롤러에 회전력을 제공하는 롤러 구동수단의 연결 상태를 유지시키는 축연결부재를 구비하여 구동축들의 정렬이 용이하고, 회전력의 전달이 원활하게 이루어지는 기판 이송 장치와, 이를 구비하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 이송 장치는 기판을 지지하고 회전에 의해 상기 기판을 수평 이송시키는 다수의 롤러와, 상기 다수의 롤러에 회전력을 제공하는 롤러 구동수단과, 상기 다수의 롤러를 상하 구동시키는 롤러 승강수단 및 상기 롤러의 구동축과 상기 롤러 구동수단의 구동축을 연결 상태로 유지시키는 축연결부재를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판이 처리되는 공간을 구비하는 챔버와, 상기 챔버의 내부에서 수직 상태의 상기 기판을 회전에 의해 수평 이송시키고, 상기 회전에 의해 수평 이송되는 방향과 교차하는 방향으로 이송시키기 위하여 상하 구동되는 다수의 롤러와, 상기 챔버의 외부에 구비되어 상기 롤러에 회전력을 제공하며 상기 롤러와의 연결 상태가 유지되는 롤러 구동수단을 구비하는 기판 이송 장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판을 챔버 내부에 구비되는 다수의 롤러 상에 로딩하고, 로딩 방향을 따라 수평 이송시키는 단계와, 상기 기판의 양측을 척킹한 상태에서 상기 다수의 롤러를 하강시키는 단계와, 상기 기판을 로딩 방향과 교차하는 방향으로 수평 이송시키는 단계와, 상기 다수의 롤러를 상승시키고, 상기 기판의 척킹 상태를 해제하는 단계 및 상기 기판을 가공 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 기판 이송 장치, 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 수직으로 세워진 기판을 챔버의 내부에서 교차하는 2축의 수평 방향으로 용이하게 이송시킬 수 있어서 기판 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 기판의 수평 이송을 위한 장치의 구조가 단순하여 기판 이송시 구동 제어가 용이하고, 공정 시간이 단축된다. 즉, 기판 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 고정형 가이드 수단을 사용하여 챔버의 내부에서 가이드 수단의 구동에 필요한 구동 요인이 추가되지 않아 챔버의 내부에서 이물질이 발생될 수 있는 가능성이 작아져 기판 오염 등에 의한 기판 불량률을 최소화할 수 있다.
또한, 롤러의 상하 구동에 의해 높이 차가 발생하는 롤러 구동수단의 구동축과 롤러의 구동축 사이에 굽힘이 가능한 축연결부재를 구비하여 이들 구동축들의 연결 상태를 상시 유지할 수 있어서 구동축들의 정렬이 용이하고, 회전력을 보다 원활하게 전달할 수 있다.
따라서, 기판 이송 장치가 단순한 구조로 이루어져 기판 이송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제조하는데 있어서 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 축연결부재의 연결 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 가이드 수단을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도.
도 8 및 도 9는 도 7에 따른 기판 처리 장치의 구동 상태를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 이송 장치가 구비된 기판 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 변형예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 축연결부재의 연결 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 가이드 수단을 나타낸 도면이다. (여기서, 도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 이송 장치가 구비되는 기판 처리 장치의 내부 구성을 상측 방향, 정면 방향 및 일측 방향에서 각각 바라본 도면이다.)
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 이송 장치(200)는 기판(10)이 처리되는 공간을 형성하는 챔버(chamber; 100)의 내부에서 기판(10)의 하부를 지지하는 롤러(roller; 212)를 다수 포함하고, 롤러(212)를 회전(R; 도2 참조)시켜 기판(10)을 로딩 방향(x방향)으로 수평 이송시키는 로딩 이송수단(210)과, 다수의 롤러(212)에 회전력을 제공하는 롤러 구동수단(220)과, 다수의 롤러(212)를 상하로 구동시키는 롤러 승강수단(230) 및 롤러(212)의 구동축(214)과 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)을 상시 연결 상태로 유지시키는 축연결부재(240)를 포함한다.
(이하, 후술되는 설명에서 'x방향'은 기판(10)의 '로딩 방향(언로딩 방향과 평행)'을 의미하고, 'x방향'과 수평면 상에서 교차하는 'y방향'은 챔버(100)의 내부 공간에 구비되는 타겟(target; 124)을 향해 복수의 이송 라인(L1, L2; 도1참조) 상에서 기판(10)이 이송되는 방향, 즉 '처리 방향'을 의미한다. 또한, 'z방향'은 지면으로부터 수직한 방향을 의미한다.)
롤러 구동수단(220)은 동력 발생기의 일종으로서 다수의 롤러(212)와 동일한 개수로 챔버(100)의 외부에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 롤러(212) 하나당 롤러 구동수단(220) 하나가 개별적으로 연결(직렬 연결)된다. 미도시되었지만, 본 발명의 변형예로서 다수의 롤러(212)의 구동축(214)을 벨트(belt)나 체인(chain) 등으로 연결(병렬 연결)하고, 롤러 구동수단(220)으로 벨트나 체인을 구동시켜 다수의 롤러(212)가 연동되도록 회전(R)시킬 수 있다.
롤러(212)의 구동축(214)과 롤러 구동수단(220)의 구동축(224) 사이에는 회전력을 전달하기 위한 축연결부재(240)가 구비된다. 축연결부재(240)는 롤러(212)의 구동축(214)과 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)이 일직선 상으로 정렬되는 경우에 롤러 구동수단(220)에서 제공되는 회전력을 롤러(212)로 전달한다.
최근, 기판(10)의 크기가 대형화됨에 따라 기판(10)을 처리하기 위한 장치나 설비의 규모가 커지게 되었고, 이에 따라 발생되는 설치 공간상의 문제 등을 해소하기 위해서 대형의 기판(10)은 수직으로 세워진 상태에서 기판 처리 장치(1000, 1000')로 로딩되고, 기판 이송 장치(200)에 의해 챔버(100) 내부에서 수평 이송된다.
대형 기판(10)은 박막 증착 등 가공 처리가 이루어지는 면(이하, '처리면(A; 도2 참조)'이라 함)의 면적에 비해 상대적으로 기판(10)의 두께(t; 도1 참조)가 얇기 때문에 기판(10)을 단독으로 챔버(100)에 로딩하여 이송하는 경우에는 기판(10)이 쉽게 손상되거나 파손될 수 있었다. 이에 따라, 기판(10)의 처리면(A)을 타겟(124)을 향해 개방시키고, 기판(10)의 가장자리를 지지하는 기판 운반용 수단인 캐리어(carrier; 20)에 기판(10)을 고정시킨 상태에서 챔버(100)의 내부로 이송하여 가공 처리할 수 있다.
캐리어(20)는 그 크기와 형상이 운반하려는 기판(10)의 크기와 형상에 따라 결정되며, 본 실시예에서는 사각 플레이트 형상을 갖는 기판(10)에 대응하여 중심부가 개방되는 사각 프레임(rectangular frame) 형상으로 캐리어(20)가 형성된다.
캐리어(20)의 하단부(24; 도3 참조)는 롤러(212)의 움푹 들어간 롤러면에 접한다. 이에, 캐리어(20)의 하단부(24)는 롤러(212)와의 회전(R)이 원활하게 이루어지도록 모서리 부위가 곡면(예, U자형)을 이루도록 변형시킬 수 있다.
또한, 롤러(212)의 상단부(22)는 챔버(100)의 내측 상부면에 로딩 방향(x방향)을 따라 바(bar) 형상으로 설치되는 가이드 수단(250)과 자성(磁性)에 의해 인력 또는 척력을 발생할 수 있도록 자성을 갖는다.
캐리어(20)의 사각 프레임에는 기판(10)의 가장자리를 다수의 부위에서 고정할 수 있는 클립(clip; 미도시) 등의 탈부착 수단이 다수 구비되며, 캐리어(20)의 사각 프레임 양측에는 척킹 이송수단(260)의 척킹핀(268)과 척킹이 이루어지는 걸림돌기(26)가 형성된다. (이하, 기판(10)의 이송은 챔버(100)의 내부에서 기판(10)이 단독으로 이송되거나 또는 기판(10)을 캐리어(20)에 고정시킨 상태에서 캐리어(20)을 이송시키는 것을 모두 포함한다.)
로딩 이송수단(210)은 챔버(100)의 내부에서 기판(10)을 로딩 방향(x방향)으로 이송하기 위한 수단으로서 다수의 롤러(212)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서 로딩 이송수단(210)은 로딩된 기판(10)의 하부를 지지하는 다수의 롤러(212)와, 다수의 롤러(212)를 이송 라인(L1, L2)을 따라 묶어 상하로 연동시키는 롤러 지지플레이트(216)를 포함한다. 여기서, 롤러 지지플레이트(216)에는 다수의 롤러(212)의 구동축(214)이 관통될 수 있는 구동축 관통홀(216a)이 롤러 지지플레이트(216)의 연장 방향(x방향)을 따라 다수 개 형성되며, 후술되는 안착돌기(261a; 도3 참조)가 롤러(212)의 하부에 위치될 수 있도록 삽입홀(216b)이 다수 개 형성된다.
다수의 롤러(212)는 챔버(100)의 내부에서 복수의 이송 라인(L1, L2)을 따라 일직선으로 정렬 배치된다. 이때, 각각의 이송 라인(L1, L2) 상에서 다수의 롤러(212)는 구동축(214)이 챔버(100)의 내측 바닥면으로부터 동일한 높이(h; 도 5참조)가 되도록 롤러 지지플레이트(216)에 배치된다. 이때, 다수의 롤러(212)의 구동축(214)은 돌출 방향으로 연장되었을 때 서로 겹치지 않도록 수평면 상에서 지그재그(zigzag) 형태를 이루도록 정렬 배치된다.
본 실시예에서는 롤러 구동수단(220)이 챔버(100)의 외부 일측면에 모두 구비되어 다수의 롤러(212)가 지그재그 형태를 갖도록 배치(다수의 롤러(212)의 구동축(214)이 모두 동일한 방향을 향함)되었지만, 롤러 구동수단(220)이 챔버(100) 외부의 마주하는 양측면에 나뉘어 설치되는 경우에는 다수의 롤러(212)를 지그재그 형태 이외에도 배치 간격을 달리하여 다양한 형태로 정렬 배치할 수 있음은 물론이다. 롤러 구동수단(220)으로는 롤러(212)의 회전(R)을 정확하게 구동 제어할 수 있는 모터(motor) 류가 사용되며, 특히 이물질, 진동, 소음 등의 발생을 최소화할 수 있는 전기 모터를 사용하는 것이 바람직하다.
챔버(100)의 외부에 롤러 구동수단(220)이 설치되기 때문에 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)은 챔버(100)의 일측벽을 수평하게 관통하여 롤러(212)의 구동축(214)과 연결된다. 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)이 관통되는 챔버(100)의 일측벽 부위에는 챔버(100)의 내부 압력이 변동되거나 챔버(100)에 주입되는 공정 가스 등이 새지 않도록 실링(sealing) 처리가 이루어진다.
이와 같이, 본 실시예에서는 롤러 구동수단(220)을 챔버(100)의 외부에 설치하여 롤러(212)의 회전 구동시 이물질이나 진동, 소음 등이 발생하는 것을 최소화하여 기판(10)의 오염이나 손상에 따른 기판 불량률을 낮출 수 있다.
가이드 수단(250; 도6 참조)은 챔버(100)의 내부에서 다수의 롤러(212)의 상방으로 대향 설치되며, 기판(10)이 고정된 캐리어(20)가 로딩되는 과정에서 캐리어(20)의 상단부(22)를 지지하여 캐리어(20)가 기울어지는 것을 방지한다.
특히, 본 실시예에서 가이드 수단(250)은 캐리어(20)를 지지하는 과정에서 마찰에 의한 이물질의 발생을 방지하기 위해 자성을 이용한 비접촉 방식을 사용하였다. 즉, 가이드 수단(250)과 캐리어(20)의 상단부(22) 사이의 빈 공간에서 인력 또는 척력의 자기력(magnetic force)을 발생시키고, 이러한 자기력에 의해서 캐리어920)의 상단부(22)가 위치 결정된다.
이를 위해, 캐리어(20)의 상단부(22)에는 로딩 방향(x방향)을 따라서 극성(N극 또는 S극)을 갖는 재질이 도포 또는 부착된다. 또한, 캐리어(20)의 상단부(22) 상측에는 자성을 갖는 가이드 수단(250)의 가이드바(guide bar; 252)가 위치되고, 가이드바(252)는 다수의 고정바(254)에 의해 챔버(100)의 내측 상부면에서 고정된다. 가이드바(252)에는 캐리어(20)의 상단부(22)와 같이 극성(N극, S극)을 갖는 재질이 도포 또는 부착된다. 이러한 가이드바(252)의 하측에서 캐리어(20)가 이송되면 서로 다른 극성으로 마주하는 가이드바(252)와 캐리어(20)의 상단부(22) 사이에 인력이 발생되어 캐리어(20)가 처리 방향(y방향)으로 기울어지지 않도록 지지된다(도6(a)참조).
한편, 본 발명의 변형예들로서 가이드 수단(250', 250")의 가이드바(252)에 자성을 갖는 부위를 가이드바(252)의 연장되는 길이 방향(x방향)을 따라 2군데 설치하고, 캐리어(20)의 상단부(22)와 동일한 극성으로 마주하도록 하여 가이드바(252)와 캐리어(20)의 상단부(22) 사이에 척력 또는 인력이 발생되어 캐리어(20)가 챔버(100) 내에서 처리 방향(y방향)으로 기울어지지 않도록 지지된다(도6(b) 및 도6(c) 참조). 이때, 가이드바(252)를 척력 또는 인력으로 지지하는 경우에는 캐리어(20)의 상단부(22) 양측면(처리 방향(y방향)으로 대향되는 양측면)에서 동일한 크기의 척력이 캐리어(20)를 밀어준다. (도 6(b) 및 도 6(c)에서는 극성이 동일하게 마주하여 척력이 발생되도록 도시되었지만, 극성을 달리하여 인력을 발생시킬 수 있음은 물론이다.)
가이드바(252)와 캐리어(20)의 상단부(22) 사이에서 발생되는 자력의 방향은 캐리어(20)의 이송 방향(x방향)과 직각을 이루는 평면 상에서 발생되기 때문에 캐리어(20)의 수평 이송에는 영향을 주지 않는다.
전술한 로딩 이송수단(210), 롤러 구동수단(220), 가이드 수단(250) 등을 사용하여 챔버(100)의 내부에서 기판(10)을 로딩 방향(x방향)으로 수평 이송시킬 수 있다. 본 발명에 따른 기판 이송 장치(200)는 기판(10)을 로딩 방향(x방향)으로 수평 이송할 수 있을 뿐만 아니라 처리 방향(y방향)으로도 수평 이송이 가능하다. 즉, 로딩 방향(x방향)으로 이송된 기판(10)을 타겟(124)에 근접시킬 수 있어서 기판(10)의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
처리 방향(y방향)으로 기판(10)을 수평 이송하기 위해서 기판 이송 장치(200)에는 롤러 승강수단(230), 축연결부재(240) 및 척킹 이송수단(260) 등이 구비된다.
롤러 승강수단(230; 도5참조)은 기판(20)을 처리 방향(y방향)으로 수평 이송시키기 전에 다수의 롤러(212)를 하강시키는 수단이다. 본 실시예에 따른 롤러 승강수단(230)은 다수의 롤러(212)를 챔버(100)의 내측 바닥면에서 이격시켜 지지하는 동시에 롤러(212)의 높이(h)를 조절하는 다수의 승강핀(232)과, 다수의 승강핀(232)을 상하로 구동시키는 승강 구동수단(234)을 포함한다. 승강 구동수단(234)의 경우도 롤러 구동수단(220)과 마찬가지의 이유로 챔버(100)의 바닥면 외부에 구비되고, 다수의 승강핀(232)이 챔버(100)의 바닥면을 관통하여 다수의 롤러(212)에 연결된다.
챔버(100) 내부의 복수의 이송 라인(L1, L2) 상에 배치되는 다수의 롤러(212)는 각각의 이송 라인(L1 또는 L2) 상에서 롤러(212) 간에 높이 차를 발생시키지 않고 일체로 상하 구동되도록 롤러 지지플레이트(216)에 연결된다.
본 발명의 일실시예에서 다수의 승강핀(232)은 롤러 지지플레이트(216)에 연결되고, 롤러 지지플레이트(216)을 상하 구동시켜 다수의 롤러(212)가 일시에 동일한 높이로 상하 구동된다. 물론, 변형예로서 롤러 지지플레이트(216)을 제거하고, 다수의 롤러(212)마다 승강핀(232)을 각각 연결시켜 다수의 롤러(212)를 개별적으로 구동시킬 수 있음은 물론이다.
기판(10)이 로딩 방향(x방향)을 따라 수평 이송될 때 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)과 다수의 롤러(212)의 구동축(214)은 일직선 상으로 정렬된다(도5(a)참조). 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)과 다수의 롤러(212)의 구동축(242)은 지면에 평행한 상태를 갖기 때문에 회전력을 전달하는 축연결부재(240)도 지면에 평행한 상태로 이들 사이에서 연결된다.
롤러 승강수단(230)의 구동에 의하여 다수의 롤러(212)가 상하로 구동되면, 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)과 다수의 롤러(212)의 구동축(214)이 챔버(100)의 바닥면으로부터 다른 높이(h, h1)를 가져 상하 엇갈리게 된다(도5(b)참조). 본 발명의 일실시예에서는 상하로 엇갈리는 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)과 다수의 롤러(212)의 구동축(214) 사이에 굴절 또는 굽힘(bending)이 가능한 축연결부재(240)를 사용하여 이들 구동축(214, 224)의 연결이 상시 연결 상태를 유지하도록 하였다.
본 발명의 일실시예에 따른 축연결부재(240)로서 유니버셜 조인트(universal joint)를 사용하였다. 따라서, 롤러(212)의 상하 구동에 따라 축연결부재(240)의 양단에 형성되는 연결부위(242a, 242b)에서 굽힘이 자유롭게 이루어진다.
축연결부재(240)로서 유니버셜 조인트를 사용하면, 롤러(212)의 구동축(214)과 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)을 간단한 구조로서 상시 연결되는 상태로 유지시킬 수 있다. 또한, 롤러(212)의 상하 구동에 따라 구동축들(214, 224) 및 축연결부재(240)의 정렬이 용이하게 이루어져 롤러 구동수단(220)에서 제공되는 회전력을 롤러(212)에 원활하게 전달할 수 있다.
본 실시예에서는 축연결부재(240)로서 유니버셜 조인트가 사용되었지만, 롤러(212)의 구동축(214)과 롤러 구동수단(220)의 구동축(224) 사이에서 굽힘이 가능한 부재인 경우에는 축연결부재(240)로서 사용할 수 있다. 단, 굽힘이 가능한 부재라고 하더라도 롤러(212)의 구동축(214)과 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)이 동일한 높이에 위치한 경우, 즉 일직선 상에 정렬된 경우에 롤러 구동수단(220)의 회전력이 롤러(212)에 원활하게 전달될 수 있어야 한다.
앞서 설명한 것처럼, 다수의 롤러(212)는 챔버(100)의 내부에서 복수의 이송 라인(L1, L2) 상에 배치된다.
본 실시예에서는 다수의 롤러(212)를 2개의 이송 라인(L1, L2)에 나누어 배치하고, 캐리어(20)를 로딩(loading)시키기 위한 로딩 라인(L1)과 캐리어(20)를 언로딩(unloading)시키기 위한 언로딩 라인(L2)으로 구분하여 사용하였다. 또한, 변형예로서 2개의 이송 라인(L1, L2)을 기판(10)이 로딩 및 언로딩되는 라인(L1)과 기판(10)이 처리시 이동되는 라인(L2)으로 구분하여 사용할 수도 있다. 또한, 챔버(100) 내부에 3개 이상의 이송 라인을 형성하고 다수의 롤러(212)를 배치함으로써 기판(10)의 로딩이나 언로딩, 기판 처리를 이송 라인의 위치를 달리하여 수행할 수 있다.
본 발명에서는 복수의 로딩/언로딩 라인, 즉 복수의 이송 라인(L1, L2) 상에서 기판(10)을 처리 방향(y방향)으로 수평 이송시키는 척킹 이송수단(260)이 챔버(100) 내부에 구비된다.
척킹 이송수단(260)은 기판(10), 특히 기판(10)을 운반하는 캐리어(20)가 챔버(100)의 내부에서 기울어지는 것을 방지하고, 캐리어(20)의 양측을 지지하여 기판(10)을 처리 방향(y방향)으로 이송시킨다. 즉, 척킹 이송수단(260)은 캐리어(20)의 양측에서 한 쌍이 구비되고, 연동되는 이들 한 쌍의 척킹 이송수단(260)에 의해 캐리어(20)의 양측에 고정된 상태에서 척킹 이송수단(260)이 이동하여 기판(10)이 처리 방향(y방향)으로 수평 이송된다.
본 발명의 일실시예에 따른 척킹 이송수단(260)은 한 쌍이 하나의 조(組)를 형성하며, 챔버(100)의 내측 바닥면에서 처리 방향(y방향)을 따라 수평 구동되는 베이스 몸체(262)와, 베이스 몸체(262)에 구동력을 제공하는 척킹 구동수단(264) 및 베이스 몸체(262)에서 수직 방향(z방향)으로 세워지는 척킹바(266)를 포함한다.
또한, 로딩 방향(x방향)을 따라 배치되는 한 쌍의 베이스 몸체(262) 사이를 연결시키는 캐리어 지지프레임(261)과, 캐리어 지지프레임(261)에 다수 개 결합되고, 캐리어(20)를 처리 방향(y방향)으로 이송시키는 과정에서 롤러 지지플레이트(216)에 형성되는 삽입홀(216a)를 통과하여 다수의 롤러(212) 사이의 빈 공간으로 삽입되도록 수평 이송되어 캐리어(20)의 하단부(24)를 받쳐주는 안착돌기(261a)를 포함한다.
여기서, 척킹바(266)의 상부에는 캐리어(20)의 양측 가장자리에 돌출되도록 형성된 걸림돌기(26)에 맞물리도록 회동(R1; 도2 참조)되는 척킹핀(268)이 구비된다. 척킹핀(268)은 척킹바(266)의 상단부에서 회전 가능하도록 결합되고, 이러한 척킹핀(268)은 베이스 몸체(262)에서 상하로 움직이는 척킹핀 구동바(269)에 의해서 회동(R1)된다. 척킹핀 구동바(269)가 상승된 상태는 척킹핀(268)이 올려진 상태로서 캐리어(20)와의 고정이 이루어지지 않은 상태이고, 척킹핀 구동바(269)가 하강한 상태는 척킹핀(268)이 걸림돌기(266)에 맞물리도록 내려진 상태로서 캐리어(20)와의 고정이 이루어진 상태이다. 본 발명의 실시예에 따르면 걸림돌기(266)는 캐리어(20)의 양측 테두리를 따라 상하로 연장 형성되며, 이러한 걸림돌기(266)에 맞대어지는 척킹핀(268)에는 회전롤러(미도시)가 결합된다. 따라서, 캐리어(20)가 한 쌍의 척킹핀(268)의 회동(R1)에 의해 위치 고정되면 챔버(100) 내부에서 처리 방향(y방향)을 따라 기울어지는 것이 방지되며, 캐리어(20)의 하단부(24)를 지지하는 롤러(212)의 상하 구동시 캐리어(20)의 상하 구동을 가이드할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 캐리어(20)의 기울어짐을 방지하기 위하여 캐리어(20)에 걸림돌기(266)를 형성하였지만, 캐리어(20)에 걸림돌기(266)를 형성하지 않고 캐리어(20)의 양측 테두리를 한 쌍의 척킹핀(268)으로 직접 고정하여 캐리어(20)의 기울어짐 및 캐리어(20)의 상하 구동을 가이드할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 캐리어(20)의 하단부(24)를 캐리어 지지프레임(261)에 결합되는 다수의 안착돌기(261a)를 통해 지지하였지만, 다수의 안착돌기(261a)를 캐리어 지지프레임(261)에 구비하는 대신 캐리어 지지프레임(261)에 캐리어(20)의 하단부(24)가 맞대어질 수 있는 단차(미도시)를 형성하여 캐리어(20)를 지지할 수도 있다.
베이스 몸체(262)를 처리 방향(y방향)으로 밀어주는 척킹 구동수단(264)은 챔버(100) 내 이물질이나 진동 등의 발생을 최소화하기 위해서 챔버(100)의 외부에 구비되고, 척킹 구동수단(264)의 연결축(263)은 챔버(100)의 일측벽을 관통하여 베이스 몸체(262)와 연결된다. 여기서, 척킹 구동수단(264)으로는 연결축(263)을 피스톤으로 하는 실린더 방식이 적용될 수 있다.
한 쌍의 척킹 이송수단(260)은 챔버(100)의 내부에서 로딩 방향(x방향)으로 이송되어 정지된 캐리어(20)의 양측을 고정할 수 있도록 로딩 방향(x방향)으로의 연장선 상에서 마주보도록 설치되며, 한 쌍의 척킹 이송수단(260)이 이격되는 거리(T2; 도2 참조)는 캐리어(20)의 수평 폭(Wc; 도1 참조) 길이보다 약간 크게 형성된다. 이에, 한 쌍의 척킹 이송수단(260)이 처리 방향(y방향)으로 이동할 때 캐리어(20)에 의해서 구동에 방해를 받지 않는다.
위와 같이, 캐리어(20)의 양단을 척킹핀(268)으로 고정시키는 동시에, 캐리어의 하단부(24)를 캐리어 지지프레임(261)에 구비되는 안착돌기(261a)로 받침으로써 캐리어(20)를 안정적으로 처리 방향(y방향)으로 수평 이송할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 기판 이송 장치(200)는 챔버(100)의 내부에서 기판(10)을 2축의 수평 방향, 즉 로딩 방향(x방향)과 처리 방향(y방향)으로 자유롭게 수평 이송시킬 수 있다.
이하에서는, 전술한 본 발명에 따른 기판 이송 장치(200)를 구비하는 기판 처리 장치(1000)에 대하여 살펴보기로 한다. (여기서, 기판 이송 장치(200)에서 설명되었던 부분의 설명은 생략하기로 한다.)
도 1 내지 도 6을 재 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치(1000)는 기판(10)의 처리 공간을 제공하는 적어도 하나 이상의 챔버(100)와, 챔버(100)에 로딩되는 기판(10)이 안착되는 다수의 롤러(212)와, 다수의 롤러(212)에 회전력을 제공하는 롤러 구동수단(220) 및 롤러(212)의 구동축(214)과 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)을 상시 연결 상태로 유지시키는 축연결부재(240)를 포함하여 기판(10)을 상호 교차하는 2축의 방향(x방향, y방향)으로 수평 이송시키는 기판 이송 장치(200)와, 챔버(100)의 일측면에 구비되어 기판(10)을 가공 처리하는 기판 처리수단(110; 120, 130)을 포함한다. 여기서, 축연결부재(240)는 롤러(212)의 구동축(214)과 롤러 구동수단(220)의 구동축(224)이 일직선 상에 놓인 상태에서 롤러 구동수단(220)에서 제공되는 회전력을 롤러(212)의 구동축(214)에 전달한다.
기판(10)은 기판(10)의 가장자리를 고정하는 캐리어(20)에 의해 수직으로 세워진 상태로 챔버(100)에서 로딩 및 언로딩된다. 챔버(100)의 외측에는 다수의 캐리어(20)가 저장 및 공급되는 카세트(미도시)가 구비되고, 카세트에서 공급된 캐리어(20)에 기판(10)을 진공 흡착하여 장착시키는 로봇 암(robot arm) 등이 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 챔버(100; 도1 참조)가 1개를 적용시켰으나, 변형예로서 기판(10)이 처리되는 공간을 형성하는 챔버(100, 100')를 복수 개 적용시킬 수도 있다. 즉, 기판(10)에 박막 형성 등과 같은 가공 처리시에 박막 형성을 위한 물질을 각각의 챔버(100, 100')에서 다르게 하거나 또는 동일한 물질을 사용하되 기타 처리 조건을 각각의 챔버(100, 100')에서 다르게 하여 박막을 형성하는 경우에 복수의 챔버(100, 100')를 인라인(in-line) 타입으로 배치시킨 기판 처리 장치(1000')를 사용하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
챔버(100)에는 기판(10)이 장착된 캐리어(20)가 로딩 및 언로딩될 수 있도록 여닫음이 가능한 게이트(gate; 102)가 형성된다. 이때, 게이트(102)는 챔버(100)의 일측면에만 형성되어 캐리어(20)의 로딩 및 언로딩이 동일한 게이트(102)를 통해 이루어지도록 할 수 있으며, 챔버(100)의 양측면에 2개의 게이트를 설치하여 캐리어(20)의 로딩 및 언로딩이 다른 게이트를 통해 이루어지도록 할 수도 있다. 본 실시예에서는 챔버(100)에 1개의 게이트(102)가 구비된다. 한편, 하나의 게이트(102)를 로딩 라인(L1)과 언로딩 라인(L2)에서 구분되어 부분 여닫음이 가능하도록 변형시킬 수도 있다.
또한, 챔버(100)의 바닥면 모서리부에는 유압, 공압 방식 등의 푸시수단(104)이 각각 구비될 수 있다. 푸시수단(104)은 인접한 푸시수단(104)과 평행바(105)에 의해 상호 연결되고, 평행바(105)는 다수의 롤러(212)를 일체로 연동시키는 롤러 지지플레이트(216)와 연결된다. 이러한 푸시수단(104)에 의해 이송 라인(L1, L2)을 따라 배치되는 롤러 지지플레이트(216)를 지면 또는 챔버(100)의 바닥면으로부터 수평을 이루도록 조절할 수 있다.
이와 같은 챔버(100)에는 기판(10)을 처리하기 위한 기판 처리수단(110; 120, 130)이 구비된다. 본 발명의 일실시예에서는 기판 처리수단(110)으로서 기판(10)의 처리면(A)과 마주하는 타겟(124)이 구비되는 타겟 챔버(120)와, 타겟(124)과 대향되는 챔버(100)의 일측면에 구비되는 가열 챔버(130)를 포함한다. 여기서, 타겟 챔버(120)에는 기판(10)을 처리하기 전 캐리어(20)를 향하여 수평 구동되어 타겟(124)으로부터 방출되는 물질으로부터 캐리어(20)를 보호하는 쉴드 프레임(126)이 구비된다. (여기서, 쉴드 프레임(126)은 중앙부가 빈 사각 프레임 형상으로 이루어지고, 기판 처리시, 쉴드 프레임(126)에 의해서 캐리어(20)가 타겟(124)에 노출되는 것이 방지된다.)
기판(10)이 로딩 방향(x방향)으로 이송이 완료되고, 이후 처리 방향(y방향)으로 이송이 완료되면 기판 처리수단(110)의 가열 챔버(130)가 가열되고 챔버(100) 내에 플라즈마가 형성되어 타겟(124)으로부터 처리 물질이 방출되어 기판(10)에 성막 등이 이루어진다.
미도시되었지만, 챔버(100)의 일측에는 챔버(100) 내부의 압력을 진공 상태 등으로 조절하는 펌프수단과, 챔버(100)의 내부에 각종 공정가스를 공급하고 회수하는 가스 공급수단 및 챔버(100)의 장착되는 각종 구동수단들에 동력을 공급하는 동력 공급수단 등이 구비된다.
이하, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 기판 이송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 사용하여 기판을 처리하는 방법을 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이고, 도 8 및 도 9는 도 7에 따른 기판 처리 장치의 동작 상태도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판을 준비하는 단계(S110)와, 기판을 챔버로 로딩하고, 로딩 방향을 따라 수평 이송하는 단계(S120; 도8(a) 참조)와, 기판의 양측을 고정한 상태에서 다수의 롤러를 하강시키는 단계(S130; 도8(b) 내지 도8(d) 참조)와, 기판을 로딩 방향과 교차하는 방향(처리 방향)으로 이송시켜 기판을 처리 위치로 수평 이송하는 단계(S140; 도9(e) 참조)와, 다수의 롤러를 상승시키고 기판의 고정 상태를 해제하는 단계(S150; 도9(f) 및 도9(g) 참조) 및 기판을 가공 처리하는 단계(S160; 도9(h) 참조)를 포함한다.
특히, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법에서는 다수의 롤러를 하강 또는 상승시키는 단계(S130, S150)에서 기판의 하단부를 지지하는 다수의 롤러의 구동축과 다수의 롤러에 회전력을 제공하는 롤러 구동수단의 구동축 사이는 굽힘이 가능한 축연결부재를 사용하여 연결됨으로써 상시 연결 상태를 유지한다. 따라서, 챔버의 내부에서 상하 구동되는 롤러의 구동축과 챔버의 외부에서 일정하게 위치 고정되는 롤러 구동수단의 구동축을 용이하게 정렬시킬 수 있으며, 롤러 구동수단에서 제공되는 회전력을 롤러에 원활하게 전달할 수 있다.
기판을 가공 처리하기 위해 챔버의 외부에서 수평하게 이송되는 기판은 수직으로 세워진 상태로 캐리어에 장착되어 챔버의 게이트를 향해 이송된다(S110). 기판은 캐리어에 장착되기 때문에 기판의 이송 및 가공 처리되는 공정에서 기판이 손상되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이후, 챔버의 게이트가 열려 기판이 챔버의 내부로 로딩되면 게이트가 닫히고, 기판이 로딩 방향을 따라 수평 이송된다(S120). 이때, 기판이 장착되는 캐리어의 하단부는 다수의 롤러에 의해 지지 및 안내되고, 캐리어의 상단부는 챔버의 내측 상부면에 구비되는 가이드 수단에 의해 지지되어 캐리어가 로딩 방향과 교차하는 처리 방향으로 기울어지는 것이 방지된다. (여기서, 가이드 수단의 챔버 내 설치 방향은 캐리어의 로딩 방향 또는 언로딩 방향과 동일하다.)
롤러의 회전에 의해 로딩 방향을 따라 수평 이송되는 기판이 설정된 위치에 도달하면 수평 이송이 정지되고, 이후 기판을 챔버에 구비되는 타겟에 근접시키기 위한 처리 방향으로의 수평 이송이 개시된다. (여기서, 롤러의 회전은 롤러의 구동축이 롤러 구동수단의 구동축과 일직선 상에 위치한 상태에서 롤러 구동수단에서 제공되는 회전력을 전달받아 이루어진다.)
처리 방향으로의 수평 이송을 위하여 기판을 고정하고 다수의 롤러를 하강시키는 단계(S130)를 상세히 살펴보면, 기판의 양측을 고정하기 위한 한 쌍의 척킹 이송수단이 챔버 내에서 처리 방향을 따라 이동하여 기판의 양측에 위치된다(S132; 도8(b) 참조). 이때, 기판의 하단부를 향해 한 쌍의 척킹 이송수단을 가로지르는 캐리어 지지프레임이 접근하고, 캐리어 지지프레임에 다수의 안착돌기가 구비되는 경우에는 다수의 안착돌기가 롤러 지지플레이트에 형성되는 삽입홀을 통과하여 롤러의 하측에 위치된다.
이후, 척킹 이송수단에 구비되는 척킹핀을 회동시켜 기판의 양측을 한 쌍의 척킹 이송수단 사이에 위치 고정시킨다(S134; 도8(c) 참조). 기판의 양측이 위치 고정(척킹)이 완료되면 기판의 하부를 지지하는 다수의 롤러가 롤러 승강수단의 구동에 의해 하강된다. 이때, 캐리어의 하단부가 다수의 안착돌기에 안착될 때까지 척킹핀이 캐리어의 양측 테두리에 형성된 걸림돌기에서 수직 방향(z방향)을 따라 캐리어의 상하 구동을 가이드하여 캐리어의 기울어짐이 방지된다. 캐리어의 하단부가 다수의 안착돌기에 안착된 이후, 다수의 롤러는 설정된 위치까지 계속 하강된다(S136; 도8(d) 참조). 이와 같이, 기판을 척킹 이송수단에 안정적으로 고정 및 안착시킨 상태에서 다수의 롤러를 완전히 하강시킴으로써 기판을 처리 방향으로 이송시키는데 롤러에 의한 이송 방해 및 이송 장애를 발생시키지 않는다. 다수의 롤러의 구동축과 롤러 구동수단의 구동축 사이에는 축연결부재가 구비되고, 롤러의 상하 구동에도 불구하고 굽힘이 가능한 구조로 이루어져 이들 구동축들을 상시 연결 상태로 유지시킨다.
한편, 기판의 상단부, 즉 캐리어의 상단부를 자성으로 구속하고 있는 가이드 수단은 캐리어의 상단부와의 이격 거리가 길어짐에 따라 캐리어를 구속하는 인력 또는 척력의 세기가 작아져 기판을 처리 방향으로 이송시키는데 이송 방해 및 이송 장애를 발생시키지 않는다.
이후, 기판의 양측을 지지하는 척킹 이송수단을 처리 방향으로 이동시켜 기판을 챔버 내부의 다른 이송 라인(기판 처리 위치)로 이송하고(S140; 도9(e) 참조), 기판 처리 위치로의 이송이 완료되면 기판의 하부를 지지하기 위해 다수의 롤러를 상승시킨다(도9(f) 참조). 다수의 롤러를 하강시키는 단계(S136)의 역순으로 다수의 롤러가 상승되어 롤러의 상측면에 기판의 하단부가 접하고, 이후 롤러의 상승 구동이 계속되어 다수의 안착돌기에서 기판의 하단부가 떨어진다. 즉, 기판의 하단부가 다수의 롤러에 안정적으로 안착된다. (여기서, 기판이 다수의 롤러에 안정적으로 안착된 상태에서 롤러의 구동축과 롤러 구동수단의 구동축이 일직선 상에 위치되는 상태이다.)
롤러의 상승이 완료되어 기판의 하단부가 다수의 롤러에 안착되면 기판의 양측을 고정할 때의 반대 방향으로 척킹핀을 회동시켜 기판의 고정 상태를 해제한다(S150; 도9(g) 참조).
위와 같이 기판이 처리 위치에 위치하게 되면 척킹 이송수단을 원위치로 복귀시키고, 기판을 가공 처리(예, 스퍼터링으로 박막 증착)한다(S160; 도9(h) 참조). 가공 처리가 완료되면 챔버의 외부로 언로딩하는 단계로 기판 처리 공정의 마무리가 이루어진다. 기판의 언로딩은 챔버 내부에서 기판의 로딩 라인과 언로딩 라인이 다른 이송 라인 상에 형성되는 경우에는 기판이 언로딩 라인 상에서 가공 처리되기 때문에 언로딩 라인 상에서 바로 챔버의 외부로 언로딩된다. 이때, 처리 완료된 기판이 챔버에서 언로딩될 때, 새로운 기판을 챔버의 내부로 로딩할 수 있다.
또한, 챔버 내부에서 2개의 이송 라인을 로딩/언로딩 라인과 처리 라인으로 구분하여 사용하는 경우에는 가공 처리된 기판이 처리 라인에서 로딩/언로딩 라인으로 수평 이송되고, 로딩/언로딩 라인 상에서 챔버의 외부로 언로딩된다. (여기서, 처리 방향을 따라 처리 라인에서 로딩/언로딩 라인으로 기판을 반송하는 순서는 기판을 처리 방향을 따라 로딩/언로딩 라인에서 처리 라인으로 수평 이송시키는 순서의 역순으로 이루어진다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 이송 장치, 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 수직으로 세워진 기판을 챔버의 내부에서 교차하는 2축의 수평 방향으로 용이하게 이송시킬 수 있어서 기판 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 기판의 수평 이송을 위한 장치의 구조가 단순하여 기판 이송시 구동 제어가 용이하고, 공정 시간이 단축된다. 즉, 기판 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 고정형 가이드 수단을 사용하여 챔버의 내부에서 가이드 수단의 구동에 필요한 구동 요인이 추가되지 않아 챔버의 내부에서 이물질이 발생될 수 있는 가능성이 작아져 기판 오염 등에 의한 기판 불량률을 최소화할 수 있다.
또한, 롤러의 상하 구동에 의해 높이 차가 발생하는 롤러 구동수단의 구동축과 롤러의 구동축 사이에 굽힘이 가능한 축연결부재를 구비하여 이들 구동축들의 연결 상태를 상시 유지할 수 있어서 구동축들의 정렬이 용이하고, 회전력을 보다 원활하게 전달할 수 있다.
따라서, 기판 이송 장치가 단순한 구조로 이루어져 기판 이송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제조하는데 있어서 제조 단가를 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 스퍼터링 장치를 예시하여 설명하였으나, 이외에도 다양한 기판 처리 장치에 적용할 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
10 : 기판 20 : 캐리어
100, 100' : 챔버 110 : 기판 처리수단
120 : 타겟 챔버 124 : 타겟
126 : 쉴드 프레임 130 : 가열 챔버
212 : 롤러 220 : 롤러 구동수단
230 : 롤러 승강수단 240 : 축연결부재
250, 250', 250" : 가이드 수단 260 : 척킹 이송수단
1000, 1000' : 기판 처리 장치

Claims (14)

  1. 기판을 지지 및 수평 이송시키는 다수의 롤러와;
    상기 다수의 롤러에 회전력을 제공하는 롤러 구동수단과;
    상기 다수의 롤러를 상하 구동시키는 롤러 승강수단과;
    상기 다수의 롤러의 구동축과 상기 롤러 구동수단의 구동축 사이에 연결되어 회전력을 전달하고, 상기 롤러 승강수단에 의해 다른 높이로 위치되는 상기 다수의 롤러의 구동축과 상기 롤러 구동수단의 구동축을 연결된 상태로 유지시키는 축연결부재;
    를 포함하는 기판 이송 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 롤러는 상기 기판의 수평 이송 방향을 따라 연장되는 롤러 지지플레이트에 결합되고, 상기 롤러 지지플레이트에는 상기 기판의 수평 이송 방향과 교차하는 방향으로 상기 다수의 롤러의 구동축이 관통되는 구동축 관통홀이 다수개 형성되는 기판 이송 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤러 승강수단은,
    상기 다수의 롤러가 동일한 높이로 상하 구동되도록 롤러 지지플레이트의 하부를 지지하고 상하 구동되는 다수의 승강핀과;
    상기 다수의 승강핀을 상하로 구동시키는 승강 구동수단;
    을 포함하는 기판 이송 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 다수의 롤러의 회전에 의해 수평 이송되는 방향과 교차하는 방향으로 상기 기판을 들어 수평 이송시키는 척킹 이송수단을 포함하는 기판 이송 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 다수의 롤러의 상방으로 대향 설치되어 상기 기판의 기울어짐을 방지하는 가이드 수단을 포함하는 기판 이송 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가이드 수단은 자성을 이용한 비접촉 방식으로 상기 기판의 상부를 지지 및 가이드하는 기판 이송 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 축연결부재는 유니버셜 조인트가 사용되는 기판 이송 장치.
  8. 기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버와;
    상기 챔버의 내부에서 상기 기판을 지지 및 수평 이송시키는 다수의 롤러와, 상기 다수의 롤러에 회전력을 제공하는 롤러 구동수단 및 상기 다수의 롤러를 상하 구동시키는 롤러 승강수단을 구비하고, 상기 롤러 구동수단의 구동축에 상하 구동에 의해 높이가 달라지는 상기 다수의 롤러의 구동축을 연결 상태로 유지시키는 축연결부재를 포함하는 기판 이송 장치와;
    상기 챔버의 내부에서 수평 이송된 상기 기판을 처리하는 기판 처리수단;
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 챔버는 인라인 타입으로 형성디는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 챔버의 내부에는 상기 다수의 롤러가 배치되는 복수의 이송 라인이 형성되고, 상기 복수의 이송 라인 간에 상기 기판을 들어 이송시키는 척킹 이송수단을 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 다수의 롤러에 의해 수평 이송되는 상기 기판의 상부를 자성을 이용한 비접촉 방식으로 지지 및 안내하는 가이드 수단을 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 기판을 준비하는 단계와;
    상기 기판을 챔버의 내부에 구비되는 다수의 롤러 상에 로딩시키고, 로딩 방향을 따라 수평 이송시키는 단계와;
    상기 기판의 양측을 고정한 상태에서 상기 다수의 롤러의 구동축과 롤러 구동수단의 구동축 사이에 연결되는 축연결부재가 굽어지도록 상기 다수의 롤러를 하강시키는 단계와;
    상기 기판이 처리 위치에 위치하도록 상기 기판을 로딩 방향과 교차하는 수평 방향으로 이송시키는 단계와;
    상기 다수의 롤러의 구동축과 상기 롤러 구동수단의 구동축이 상기 축연결부재와 일직선상에 위치하도록 상기 다수의 롤러를 상승시켜 상기 기판을 지지하고, 상기 기판 양측의 고정 상태를 해제하는 단계; 및
    상기 기판을 가공 처리하는 단계;
    를 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판을 상기 챔버 내부에 로딩시키는 단계에서,
    상기 기판은 캐리어에 의해 수직으로 세워진 상태로 상기 캐리어의 하단부는 상기 다수의 롤러에 지지되고, 상기 캐리어의 상단부는 자성을 이용한 가이드 수단에 의해 지지 및 안내되는 기판 처리 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판의 양측을 고정한 상태에서 상기 다수의 롤러를 하강시키는 단계는,
    상기 기판의 로딩 방향과 교차하는 수평 방향을 따라 상기 기판의 양측으로 척킹 이송수단을 이동시켜 캐리어 지지프레임에 부착되는 다수의 안착돌기를 상기 다수의 롤러 사이의 공간으로 삽입시키는 단계와;
    상기 척킹 이송수단에 구비되는 척킹핀을 회동시켜 상기 기판을 지지하는 캐리어의 양측을 상기 척킹 이송수단에 위치 고정시키는 단계와;
    상기 다수의 롤러를 하강시켜 상기 다수의 안착돌기 상에 상기 캐리어의 하단부를 안착시키는 단계와;
    상기 다수의 롤러를 하강시켜 상기 캐리어의 하단부를 상기 다수의 롤러와 이격시키는 단계;
    를 포함하는 기판 처리 방법.
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