KR20120100018A - 로드락 챔버，이를 이용한 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

로드락 챔버，이를 이용한 기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판의 반입 또는 반출을 위한 게이트 및 내부 압력의 조정을 위한 배출홀을 구비하는 챔버 바디, 상기 챔버 바디의 내부 압력이 일정 압력을 초과하는 경우에, 상기 배출홀을 개방하여 과도압력을 해소하는 과압방지유닛을 포함하는 로드락 챔버를 제공한다. 더불어, 본 발명은 상기 로드락 챔버를 포함하는 기판처리장치와 기판처리방법을 제공한다.

Description

로드락 챔버，이를 이용한 기판처리장치 및 기판처리방법{A loadlock chamber, apparatus and method for processing a substrate using the same}
본 발명은 로드락 챔버, 이를 이용한 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부로부터 기판을 받아서 보관하거나 공정처리된 기판을 외부로 내보내는 로드락 챔버와 이를 이용한 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체나 평판표시소자(Flat Panel Display)를 제조하는 장치에서 기판처리장치는 기판(반도체 웨이퍼, 글라스 등)을 진공의 공정챔버(Process chamber) 내부에서 처리한다.
한편, 기판처리장치는 외부의 기판을 공정챔버로 공급하거나, 공정처리된 기판을 다시 외부로 배출하기 위해서 로드락 챔버(Load-Lock chamber)를 구비한다. 로드락 챔버는 외부에 적재된 기판을 내부로 들여 보관하고 이를 공정챔버로 공급하거나, 공정챔버에서 공정처리된 기판을 내부로 들여 이를 다시 외부로 내보내는 기능을 한다.
이때, 공정챔버 내부에서는 진공상태에서 기판이 처리되어야하므로 기밀이 요구된다. 여기서, 외부의 대기압 상태에 노출된 기판을 로드락 챔버로 들여 이를 다시 공정챔버로 옮겨야 하므로 로드락 챔버 내부의 압력은 대기압과 진공상태가 주기적으로 반복된다. 즉, 외부의 기판을 내부로 들여오는 과정에서는 로드락 챔버의 내부는 대기압으로 유지되며, 기판을 로드락 챔버에서 공정챔버로 이송하는 과정에서는 로드락 챔버의 내부는 진공상태가 요구된다.
로드락 챔버 내부의 압력이 대기압과 진공상태를 주기적으로 반복함에 따라 로드락 챔버의 내부 구성은 급격한 압력의 변화에 노출된다. 이러한 압력의 변화는 진공처리장치의 제어밸브 및 기타 구성에 충격을 주어 제품의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 로드락 챔버 내부의 압력변화에 따른 제품의 손상을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판의 반입 또는 반출을 위한 게이트 및 내부 압력의 조정을 위한 배출홀을 구비하는 챔버 바디, 상기 챔버 바디의 내부 압력이 일정 압력을 초과하는 경우에, 상기 배출홀을 개방하여 과도압력을 해소하는 과압방지유닛을 포함하는 로드락 챔버를 제공한다.
로드락 챔버는 상기 챔버 바디 내부로 가스를 주입하여, 상기 챔버 바디 내부의 압력을 높이는 가스주입장치를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가스는 질소가스일 수 있다.
상기 가스주입장치는 상기 가스의 공급을 제어하는 제어밸브 및 상기 가스를 분사하는 분사노즐을 포함할 수 있다.
로드락 챔버는 상기 챔버 바디의 내부를 진공상태로 감압 또는 유지하는 진공처리장치를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 챔버 바디에는 복수 개의 배출홀이 구비되고, 상기 과압방지유닛은 복수 개의 배출홀에 각각 구비될 수 있다.
여기서, 상기 배출홀 및 과압방지유닛은 상기 챔버 바디의 상부에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배출홀 및 과압방지유닛은 상기 챔버 바디의 가장자리를 따라 배치될 수 있다.
상기 과압방지유닛은 상기 챔버 바디 내부의 압력에 따라 상기 배출홀을 개폐하는 개폐장치와 상기 챔버 바디에 구비되어 상기 개폐장치를 지지하는 지지프레임을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 지지프레임은, 지지프레임 내부와 외부가 연통될 수 있도록 복수 개의 연통홀을 구비할 수 있다.
상기 개폐장치는 상기 배출홀과 밀착 또는 이격되면서 배출홀을 개폐하는 차단플레이트와 상기 차단플레이트와 상기 지지프레임 사이에 구비되어 상기 차단플레이트를 가압하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
한편, 상기 차단플레이트와 상기 챔버 바디의 외측면 사이에는 실링을 위한 실링부재가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 개폐장치는 상기 지지프레임의 내측에 구비되어 상기 차단플레이트의 이동을 안내하는 가이드 장치를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 가이드 장치는 상기 지지프레임의 내측에 결합되는 가이드 로드와 상기 차단플레이트의 상부에 구비되고 상기 가이드를 따라 이동하는 부싱을 포함할 수 있다.
상기 개폐장치는 상기 탄성부재의 탄성력을 조절하는 조정기를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 기판의 반입 또는 반출을 위한 게이트 및 내부의 가스가 외부로 배출되는 배출홀을 구비하는 챔버 바디 및 상기 배출홀에 구비되어 상기 챔버 바디 내부 압력이 일정 압력을 초과하는 경우, 상기 배출홀을 개방하여 상기 챔버 바디 내부의 가스를 외부로 배출하는 과압방지유닛을 포함하는 로드락 챔버 및 상기 로드락 챔버로부터 반입된 기판을 진공상태에서 표면처리하는 공정챔버를 포함하는 기판처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼, 글라스 등의 기판을 공정처리하는 기판처리방법에 있어서, 로드락 챔버 내부로 가스를 주입하여 로드락 챔버 내부의 압력을 상승시키는 단계, 로드락 챔버 내부의 압력이 설정 압력을 초과하는 경우 로드락 챔버 내부의 가스를 배출하여 감압하는 단계 및 공정처리된 기판을 외부로 반출하는 단계를 포함하는 기판처리방법을 제공한다.
더불어, 상기 기판처리방법은 상기 감압 단계 후에 로드락 챔버 내부의 압력이 외부 압력과 평형을 이루는 경우 배출홀을 차단하여 외부로 배출되는 가스를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 설정압력은 로드락 챔버의 외부압력과 동일하거나 외부압력을 기준으로 일정 범위 이내의 압력일 수 있다.
본 발명은 로드락 챔버 내부의 압력변화에 따른 제품의 손상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 기판처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 게이트 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 로드락 챔버의 단면도이다.
도 4는 로드락 챔버의 과압방지유닛을 나타낸 단면도이다.
도 5는 로드락 챔버의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직할 실시예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 평판표시소자를 제조하기 위한 평판표시소자 제조장치의 기판처리장치는 로드락 챔버(Load-Lock Chamber)와 공정챔버(Process Chamber)가 일 방향으로 배치된 인라인 타입(In-Line Type)과 하나의 로드락 챔버(또는 반송챔버) 주위에 복수 개의 공정챔버가 배치된 클러스터 타입(Cluster Type)이 사용된다. 이하에서는 클러스터 타입의 기판처리장치를 예를 들어 본 발명을 설명한다.
도 1을 참조하여 기판처리장치의 개략적인 구성에 대해 설명한다.
클러스터 타입의 기판처리장치는 하나의 로드락 챔버(10)와 두 개 이상의 공정챔버(30)가 연결되어 기판을 처리할 수 있도록 구성된다.
도 1을 참조하면, 기판처리장치는 외부로부터 미처리된 기판을 받아서 보관하거나 처리된 기판을 외부로 내보내는 로드락 챔버(Load-Lock Chamber)(10)를 포함한다. 또한, 상기 로드락 챔버(10)로부터 반입된 기판을 진공상태에서 플라즈마 등을 이용하여 표면처리를 실시하는 등 기판을 처리하는 공정챔버(Process Chamber)(30)를 더 포함한다. 더불어, 상기 공정챔버(30)와 상기 로드락 챔버(10) 사이에 설치되어 기판을 공정챔버(30)로 반입하거나 그 반대로 반출함에 있어 경유지의 역할을 하는 반송챔버(Transfer Chamber)(20)를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 반송챔버(20)의 내부에는 기판을 로드락 챔버(10)와 공정챔버(30)로 이송하는 반송로봇(미도시)이 설치된다.
특히, 상기 공정챔버(30)와 반송챔버(20), 반송챔버(20)와 로드락 챔버(10) 사이에는 기판의 반입/반출을 위해, 게이트(Gate) 장치(40)가 각각 연결되어 구성된다.
도 2는 상기 게이트 장치(40)의 내부 구성을 보인 평단면도이다. 도 2를 참조하여, 공정챔버와 반송챔버 사이에 구비된 게이트 장치를 상세히 설명한다.
게이트 장치(40)는 공정챔버(30)의 게이트(31)와 반송챔버(20)의 이송통로를 연결하는 게이트 프레임(41)과, 이 게이트 프레임(41) 내에 구비되어 상기 게이트(31)와 이송 통로를 개폐하는 게이트 밸브(45)를 포함할 수 있다.
상기 공정챔버(30)로 처리할 기판을 반입하려는 경우, 반송챔버(20)와 공정챔버(30) 사이의 게이트 밸브(45)가 각각 열림 작동되어 게이트(31)가 개방된다. 이때, 반송챔버(20)에 구비된 반송로봇이 로드락 챔버(10)로부터 기판을 반출하여 공정챔버(30)의 게이트(31)를 통하여 공정챔버(30) 내로 기판을 투입한 다음 다시 반송챔버(20)로 복귀한다.
이후 공정챔버(30)에 반입된 기판을 처리하는 경우, 공정챔버(30)와 반송챔버(20) 사이의 게이트 밸브(45)가 닫힘에 따라 게이트(31)가 폐쇄되어 공정챔버(30) 내에 진공을 형성할 수 있게 된다.
상술한 게이트 장치(40)는 각 챔버(10)(20)(30)에 구비된 게이트에 각각 구비된다. 즉, 공정챔버(30)의 일측 및 로드락 챔버(10)의 양측에 각각 구비된다. 후술하는 로드락 챔버의 제1게이트(113a) 및 제2게이트(113b)에도 상기 게이트 장치(40)가 구비되어 제1게이트 및 제2게이트를 개폐한다.(도 3 참조)
도 3을 참조하여, 로드락 챔버(10)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로드락 챔버(10)는 내부에 기판을 적재 또는 보관하는 공간을 형성하는 챔버 바디(110)를 포함한다. 또한, 대기압 상태의 챔버 바디(110) 내부의 압력을 진공상태로 감압 또는 유지하는 진공처리장치(130)를 포함한다. 또한, 진공상태의 챔버 바디(110) 내부의 압력을 대기압으로 승압하는 가스주입장치(150)를 포함한다. 또한, 가스주입장치(150)에 의해 챔버 바디(110) 내부의 압력이 일정된 압력을 초과하여 상승하는 경우 이를 방지하는 과압방지유닛(200)을 포함한다.
챔버 바디(110)는 상부 바디(111)와 하부 바디(112)로 구성될 수 있다. 더불어, 상기 챔버 바디(110)에는 기판의 반입 및 반출을 위한 게이트(113)가 구비된다. 즉, 챔버 바디(110)의 일측에는 외부로부터 기판을 반입하거나 외부로 기판을 반출하는 제1게이트(113a)가 구비되며, 타측에는 로드락 챔버(10)에서 반송챔버(20)로 기판을 반출하거나 반송챔버(20)로부터 로드락 챔버(10)로 기판을 반입하는 제2게이트(113b)가 구비된다. 상기 제1게이트(113a) 및 제2게이트(113b)에는 선택적으로 상기 게이트(113)를 개폐하는 게이트 장치(40)가 구비된다. 상기 제1게이트(113a) 및 제2게이트(113b)는 상부 바디(111)와 하부 바디(112) 사이에 구비될 수 있다. 상술한 실시예에서는 챔버 바디(110)가 상부 바디(111)와 하부 바디(112)로 구성된 예를 설명하였으나, 상기 상부(111) 및 하부 바디(112)는 일체로 구성될 수 있음은 물론이다. 한편, 상기 챔버 바디(110)의 일측에는 배출홀(114)이 구비된다. 상기 배출홀(114)은 챔버 바디(110)의 내부 압력을 조정하기 위한 구성이다. 즉, 상기 배출홀(114)은 챔버 바디(110) 내부의 가스를 외부로 배출하는 통로 역할을 한다. 상기 배출홀(114)은 상부 바디(111)에 구비되는 것이 바람직하다.
진공처리장치(130)는 대기압 상태의 챔버 바디(110) 내부의 압력을 진공으로 감압한다. 진공처리장치(130)는 상기 챔버 바디(110)의 일측에 구비될 수 있으며, 바람직하게는 하부 바디(112)에 구비될 수 있다.
진공처리장치(130)는 챔버 바디(110) 내부의 가스가 외부로 배출되는 통로인 진공라인(131)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 진공라인(131)을 통하여 배출되는 가스를 제어하는 제어밸브(133)를 포함할 수 있다. 또한, 챔버 바디(110) 내부의 가스를 펌핑하여 진공라인(131)을 통하여 가스를 외부로 배출시키는 진공펌프(135)를 포함할 수 있다.
상기 진공처리장치(130)는 외부에서 반입된 미처리 기판을 반송챔버(20)를 통해 공정챔버(30)로 이송하기 전에 로드락 챔버(10)의 내부를 진공으로 감압시킨다. 즉, 외부에서 기판을 반입하기 위해서 대기압으로 승압된 챔버 바디(110) 내부의 압력을 공정챔버(30)의 압력과 같은 진공으로 감압시킨다. 더불어, 상기 진공처리장치(130)은 공정처리된 기판을 공정챔버(30)에서 로드락 챔버(10)로 이송하기 전에 로드락 챔버(10)의 내부를 진공으로 감압시킨다.
상기 제1게이트(113a)를 통해 외부로부터 또는 외부로 기판을 반입/반출하기 위해서는 진공상태의 챔버 바디(110) 내부를 대기압으로 승압시키는 과정이 요구된다. 종래에는 상기 제2게이트(113b)를 차단하고 제1게이트(113a)를 개방함으로써 챔버 바디(110) 내부를 승압하였다. 그러나, 제1게이트(113a)를 개방할 때 챔버 바디(110) 내부와 외부의 급격한 압력변화로 인한 압력파에 의해 챔버 바디(110) 및 챔버 바디(110)의 내부 구성이 손상되는 문제가 있었다. 이에 본 발명은 가스주입장치(150)를 구비하여 챔버 바디(110) 내부의 압력을 천천히 승압시켜 상술한 압력파의 발생을 방지한다.
가스주입장치(150)는 대기압 상태에 놓인 외부의 기판을 챔버 바디(110) 내부로 반입하기 위해 제1게이트(113a)를 개방하기 전에, 챔버 바디(110) 내부의 기압을 대기압으로 승압한다. 상기 가스주입장치(150)는 챔버 바디(110) 내부로 가스를 주입하여, 챔버 바디(110) 내부의 압력을 진공에서 대기압으로 승압한다. 상기 챔버 바디(110)으로 주입되는 가스는 질소가스인 것이 바람직하다. 또는 상기 챔버 바디로 액체질소를 주입할 수도 있다. 상기 질소계열의 질소가스 또는 액체질소는 타 물질과의 반응성이 매우 낮으므로 승압물질로 사용하기에 바람직하다. 챔버 바디(110)로 주입되는 물질이 액체질소인 경우, 챔버 바디(110)의 내부가 진공 또는 거의 진공상태로 유지된 상태에서 고압으로 압축된 액체질소가 분사된다. 이때, 고압의 액체질소는 챔버 바디(110) 내부에서 쉽게 기화되며 챔버 바디(110) 내부를 승압시킨다. 한편, 상기 가스주입장치(150)는 상기 상부 바디(111)의 일측에 구비될 수 있다.
상기 가스주입장치(150)는 가스의 이동통로인 가스주입라인(151)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 가스주입라인(151)을 통하여 챔버 바디(110) 내부로 주입되는 가스의 공급을 제어하는 제어밸브(153)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 가스를 챔버 바디(110) 내부로 분사하는 분사노즐(155)을 포함할 수 있다.
상기 가스주입장치(150)는 가스주입라인(151) 및 분사노즐(155)을 통해 가스를 챔버 바디(110) 내부로 분사시켜 진공상태의 챔버 바디(110) 내부의 압력을 대기압으로 승압시킨다.
한편, 가스주입장치(150)의 제어밸브(153)의 오작동 등으로 인해 가스가 과도하게 챔버 바디(110) 내부로 주입된 경우, 챔버 바디(110) 내부의 압력이 과도하게 높아져 챔버 바디(110) 및 내부의 센서나 기타 밸브(예: 진공처리장치의 밸브) 등을 손상시킬 우려가 있다. 이에 본 발명은 과압방지유닛(200)을 구비하여 챔버 바디(110) 내부의 압력이 과도하게 상승함과 동시에 챔버 바디(110) 및 기타 구성의 손상을 방지한다.
이하, 도 4를 참조하여, 과압방지유닛(200)에 대해 상세히 설명한다.
과압방지유닛(200)은 가스주입장치(150)에 의해 챔버 바디(110) 내부의 압력이 일정 압력을 초과하여 과도압력 상태가 발생하는 경우 배출홀(114)을 개방하여 과도압력을 해소한다. 여기서, 일정 압력은 로드락 챔버(10)의 외부압력인 대기압일 수 있다. 상기 과압방지유닛(200)은 챔버 바디(110) 내부의 압력이 일정압력 이하인 경우에는 상기 배출홀(114)을 차단한다. 더불어, 챔버 바디(110) 내부의 압력이 일정압력을 초과할 경우 상기 배출홀(114)을 개방하여 내부의 가스를 외부로 배출한다.
상기 과압방지유닛(200)은 상기 챔버 바디(110) 내부의 압력에 따라 상기 배출홀(114)을 선택적으로 개폐하는 개폐장치(210)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 개폐장치(210)를 지지하는 지지프레임(230)을 포함할 수 있다. 상기 지지프레임(230)은 상기 챔버 바디(110)의 일측에 구비될 수 있으며, 바람직하게는 상부 바디(111)에 구비될 수 있다. 상기 개폐장치(210)는 상기 지지프레임(230)의 내부에 구비된다.
상기 개폐장치(210)는 상기 배출홀(114)과 밀착 또는 이격되면서 배출홀(114)을 선택적으로 개폐하는 차단플레이트(211)와 상기 차단플레이트(211)를 가압하는 탄성부재(212)를 포함할 수 있다. 더불어, 상기 개폐장치(210)는 상기 차단플레이트(211)의 이동을 안내하는 가이드 장치(G)를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드 장치(G)는 상기 지지프레임(230)의 내부에 구비될 수 있다. 상기 가이드 장치(G)는 상기 지지프레임(230)의 내측에 구비되는 가이드 로드(213)와 상기 가이드 로드(213)를 따라 움직이는 부싱(214)을 포함할 수 있다. 상기 가이드 로드(213)는 일자형의 바(bar) 형태일 수 있다. 또한, 상기 가이드 로드(213)의 일단은 상기 지지프레임(230)의 상부면 내측에 고정되어 결합되는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 가이드 로드(213)의 타단은 상기 지지프레임(230)의 내부 공간의 일정 위치에 배치된다.
상기 차단플레이트(211)는 상기 배출홀(114)의 상부에 구비된다. 더불어, 상기 차단플레이트(211)의 상부에는 상기 부싱(214)이 결합된다. 상기 부싱(214)은 내부에 중공이 형성되어 있으며, 상기 중공으로 상기 가이드 로드(213)가 삽입된다. 상기 부싱(214)의 일단은 상기 차단플레이트(211)에 고정되어 결합되는 것이 바람직하다. 상기 차단플레이트(211)와 상기 지지프레임(230) 사이에는 상기 차단플레이트(211)를 가압하는 탄성부재(212)가 구비된다. 보다 구체적으로는 상기 차단플레이트(211)의 상부에는 탄성부재(212)가 구비된다. 상기 탄성부재(212)는 상기 차단플레이트(211)를 가압하는 역할을 한다. 상기 탄성부재(212)는 코일 스프링, 유압 스프링 및 공압 스프링 중 어느 하나일 수 있다.
이하에서는 상기 탄성부재(212)가 코일 스프링인 예를 들어 설명한다. 상기 탄성부재(212)는 상기 가이드 로드(213) 및 부싱(214)의 외측에 구비될 수 있다. 즉, 탄성부재(212)가 코일 스프링일 경우 상기 코일 스프링의 중심부에 상기 가이드 로드(213) 및 부싱(214)이 위치하도록 구비될 수 있다. 상기 탄성부재(212)의 양측으로는 상부 압축판(215a)과 상부 압축판(215b)이 각각 구비될 수 있다. 상기 탄성부재(212)의 하부에 구비되는 상부 압축판(215b)은 차단플레이트(211)의 상부에 구비된다. 상기 압축판(215)은 상기 탄성부재(212)를 압축된 상태로 구속한다. 상기 탄성부재(212)는 압축된 상태로 상기 압축판(215) 사이에 구비된다. 한편, 상기 차단플레이트(211)와 상기 배출홀(114) 사이의 기밀을 위하여 상기 차단플레이트(211)와 배출홀(114) 사이에는 실링부재(217)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 실링부재(271)는 오링(O-ring)일 수 있다.
상기 개폐장치(210)는 상기 탄성부재(212)의 탄성력을 조절하는 조정기(216)를 더 포함할 수 있다. 상기 조정기(216)는 상기 탄성부재(212)의 압축 정도를 조절한다. 본 발명의 일 실시예에 따를 경우 상기 조정기(216)는 푸시너트(Push-Nut)일 수 있다. 상기 푸시너트는 상부 압축판(215a)의 상부에 구비될 수 있다. 더불어, 상기 가이드 로드(213)의 외주연 중 일정구간은 상기 푸시너트(216)가 결합될 수 있는 나사산(213a)이 형성되어 있다. 상기 푸시너트(216)의 회전방향에 따라, 상기 푸시너트(216)는 상기 가이드 로드(213)에 형성된 나사산(213a)을 따라 상하로 이동한다. 푸시너트(216)를 가이드 로드(213)의 하부로 이동시킬수록 상기 탄성부재(212)는 압축되며 이에 따라 탄성부재(212)의 복원력 또한 증가한다. 반대로 푸시너트(216)를 가이드 로드(213)의 상부로 이동시킬수록 상기 탄성부재(212)는 이완되며, 이에 따라 탄성부재(212)의 복원력 또한 감소한다. 이때, 상기 푸시너트(216)는 상기 탄성부재(212)가 압축된 상태를 유지하는 구간에서만 이동하도록 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 푸시너트(216)와 상부 압축판(215b) 사이의 거리가, 탄성부재(212)의 자유장(인장도 압축도 되지 않은 상태의 길이)보다 짧게 유지되는 것이 바람직하다.
상기 지지프레임(230)은 내측에 일정의 공간을 형성하며, 상기 지지프레임(230)의 내부에는 상기 개폐장치(210)가 구비된다. 상기 지지프레임(230)의 하단부에는 챔버 바디(110)와 평행하게 형성된 복수 개의 리브(231)가 구비된다. 상기 리브(231)에는 체결홀이 형성되어 있으며, 상기 챔버 바디(110)에는 상기 체결홀에 대응되는 위치에 체결홈이 형성되어 있다. 상기 지지프레임(230)은 상기 체결홀에 삽입되는 체결부재(235)에 의하여 상기 챔버 바디(110)에 결합될 수 있다. 상기 체결부재(235)는 볼트일 수 있다. 한편, 상기 지지프레임(230)의 측면에는 복수 개의 연통홀(233)이 구비된다. 상기 연통홀(233)은 지지프레임(230) 내부와 외부의 압력이 평형을 이루도록 한다. 즉, 상기 연통홀(233)은 배출홀(114)을 통해 배출된 가스가 지지프레임(230)의 외부로 배출되는 통로 및 외부의 공기가 지지프레임(230) 내부로 유입되는 통로를 제공한다. 상기 연통홀(233)을 통해 가스 또는 공기가 이동하면서 지지프레임(230)의 내부는 대기압을 유지하게 된다.
한편, 도 5를 참조하면, 상기 챔버 바디(110)에는 배출홀(114)이 복수 개가 구비될 수 있다. 더불어, 상기 배출홀(114)에 구비되는 과압방지유닛(200)이 복수 개가 구비될 수 있다. 상기 배출홀(114) 및 과압방지유닛(200)이 복수 개 구비됨으로써, 챔버 바디(110) 내부의 압력과 대기압이 신속하게 평형을 유지할 수 있다. 이때, 상기 배출홀(114) 및 과압방지유닛(200)은 챔버 바디(110)의 가장자리를 따라 배치되는 것이 바람직하다.
이하 도 3 내지 도 4를 참조하여 과압방지유닛(200)의 작동을 상세히 설명한다.
가스주입장치(150)에 의해 챔버 바디(110) 내부로 가스가 주입되면 챔버 바디(110) 내부의 압력이 상승한다. 챔버 바디(110) 내부의 압력에 의해 차단플레이트(211)를 가압하는 가압력이 상기 탄성부재(212)의 복원력에 미치지 못하는 경우 차단플레이트(211)는 배출홀(114)을 차단한다. 더불어, 챔버 바디(110) 내부 압력이 일정 압력 이상일 경우 차단플레이트(211)에 가해지는 가압력이 상기 탄성부재(212)의 복원력을 초과하게 되면, 가압력에 의해 상기 차단플레이트(211)는 상부로 이동한다. 이를 보다 상세히 설명하면, 먼저 가압력이 상기 차단플레이트(211)에 작용하고, 차단플레이트(211)에 가해지는 가압력은 차단플레이트(211)의 상부에 구비된 상부 압축판(215b) 및 탄성부재(212)에 전달된다. 여기서, 탄성부재(212)의 복원력이 가압력에 미치지 못하므로 차단플레이트(211) 및 압축판(215)은 상부로 이동하면서 탄성부재(212)를 압축시킨다. 이때, 차단플레이트(211)의 상부에 구비된 부싱(214)은 가이드 로드(213)를 따라 상부로 이동하게 된다. 탄성부재(212)가 압축됨에 따라 훅의 법칙(Hook's Law)에 따라 탄성부재(212)의 복원력은 증가하게 되고 가압력과 탄성부재(212)의 복원력이 평형을 이룰 때까지 차단플레이트(211)는 위로 이동하게 된다. 따라서, 배출홀(114)은 개방되고 챔버 바디(110) 내부의 가스가 배출홀(114)을 통해 배출되면서 챔버 바디(110)의 내부의 압력은 감소한다. 여기서, 배출홀(114)을 통해 배출된 가스는 지지프레임(230)에 구비된 연통홀(233)을 통해 외부로 배출된다. 한편, 챔버 바디(110) 내부의 가스가 배출됨에 따라 챔버 바디(110) 내부의 압력은 감소하고 차단플레이트(211)에 가해지는 가압력 또한 감소한다. 따라서, 탄성부재(212)의 복원력에 의해 차단플레이트(211)는 아래로 이동하게 되고 최종적으로 챔버 바디(110) 내부의 압력이 대기압과 평형을 이루게 되면 차단플레이트(211)는 배출홀(114)을 차단하게 된다.
상술한 실시예에서 설명의 편의를 위해 로드락 챔버의 외부 압력을 대기압으로 기술하였으나, 이는 기판처리장치가 사용되는 환경에 따라 달라질 수 있다. 즉, 기판처리장치를 특정한 밀폐공간에서 사용할 경우 상기 대기압은 밀폐공간의 압력 또는 기판처리장치가 사용되는 주위의 압력일 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 상술한 기판처리장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 대해 설명한다.
이하에서는 공정처리가 완료된 기판을 로드락 챔버(10)를 통하여 외부로 반출하는 실시예를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법은 공정챔버(30)에서 공정처리된 기판을 로드락 챔버(10)로 이송하는 단계(S10)를 포함할 수 있다. 또한, 로드락 챔버(10) 내부와 외부를 차단하여 기밀하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. 또한, 로드락 챔버(10) 내부로 가스를 주입하여 로드락 챔버 내부의 압력을 상승시키는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 또한, 로드락 챔버 내부의 압력이 설정 압력을 초과하는 경우 로드락 챔버 내의 가스를 외부로 배출하여 감압하는 단계(S40)를 포함할 수 있다. 또한, 로드락 챔버 내부의 압력이 설정압력에 도달하면 로드락 챔버 외부로 배출되는 가스를 차단하는 단계(S50)를 포함할 수 있다. 또한, 로드락 챔버의 게이트를 개방하여 공정처리된 기판을 외부로 반출하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
먼저, 공정챔버(30)에서 공정처리가 완료된 기판은 로드락 챔버(10)로 이송된다.(S10) 여기서, 반송챔버(20)의 내부에 구비된 반송로봇을 이용하여 공정챔버(30) 내의 기판을 로드락 챔버(10)로 이송한다. 이때, 반송로봇은 공정챔버(30)에 구비된 게이트(31)를 통해 기판을 공정챔버(30) 외부로 반출하고 로드락 챔버(10)의 제2게이트(113b)를 통해 기판을 로드락 챔버(10)로 반입한다. 공정챔버(30)에서 로드락 챔버(10)로 기판이 이송되는 중에는 제1게이트(113a)는 차단된 상태를 유지한다.
공정챔버(30)로부터 로드락 챔버(10)로 기판의 이송이 완료되면, 제2게이트(113b)를 차단하여 로드락 챔버(10)의 내부와 외부를 차단한다.(S20) 즉, 제2게이트(113b)를 차단하여 로드락 챔버(10)와 반송챔버(20) 사이를 기밀하게 된다. 이는 후에 수행되는 로드락 챔버(10)의 압력을 승압시키는 과정에서 반송챔버(20) 또는 공정챔버(30)로 가스가 유입되는 것을 방지하여, 반송챔버(20) 또는 공정챔버(30)의 진공상태를 유지시키기 위함이다.
로드락 챔버(10)의 내부와 외부 사이의 기밀이 완료되면, 가스주입장치(150)를 이용하여 가스를 로드락 챔버(10) 내부로 주입하고 로드락 챔버(10) 내부를 승압시킨다.(S30) 이때, 챔버 바디로 주입되는 가스는 반응성이 낮은 질소가스인 것이 바람직하다. 또는 챔버 바디로 주입되는 물질은 액체질소일 수 있다. 로드락 챔버(10) 내부로 가스가 주입됨에 따라 로드락 챔버(10) 내부의 압력은 서서히 증가한다. 여기서 가스주입장치(150)는 일정시간 동안 가스를 로드락 챔버(10)로 주입할 수 있다. 즉, 일정시간 동안 가스가 주입되면 가스의 공급이 중단될 수 있다.
여기서, 로드락 챔버(10) 내부의 압력이 설정 압력을 초과하게 되면, 과압방지유닛(200)을 이용하여 로드락 챔버(10) 내부의 가스를 외부로 배출시켜 챔버 내의 압력을 감소시킨다.(S40) 로드락 챔버(10) 내부의 압력이 설정압력을 초과하게 되면, 차단플레이트(211)가 상부로 이동하여 배출홀(114)을 개방한다. 따라서, 챔버 내의 가스가 배출홀(114)을 통해 배출되면서 챔버 내의 압력을 감소시킨다. 여기서 설정압력은 로드락 챔버의 외부 압력과 동일한 압력 또는 외부 압력을 기준으로 일정 범위 내의 압력을 의미한다. 더불어, 상기 일정 범위는 외부 압력의 +/- 10% 범위일 수 있다. 상기 설정압력은 개폐장치의 탄성부재의 탄성력을 조절하는 조정기를 통해 조절할 수 있다. 한편, 로드락 챔버(10) 내부의 가스가 외부로 배출됨에 따라 로드락 챔버(10) 내의 압력이 설정 압력에 도달하면, 로드락 챔버 외부로 배출되는 가스를 차단한다.(S50) 즉, 로드락 챔버(10) 내부의 압력이 외부 압력과 평형을 이루게 되면, 탄성부재(212)에 의해 차단플레이트(211)는 하강하게 되고 배출홀(114)을 차단한다.
로드락 챔버(10) 내의 압력이 외부 압력(통상적으로, 대기압)과 평형을 이루면, 공정처리가 완료된 기판을 외부로 반출한다.(S60) 즉, 배출홀(114)을 통해 가스가 배출됨으로써 로드락 챔버(10) 내의 압력과 대기압이 평형을 이루어 배출홀(114)이 차단되면, 제1게이트(113a)를 개방하여 공정처리가 완료된 기판을 외부로 반출한다.
미처리된 기판을 외부로부터 로드락 챔버(10)로 반입시켜 공정챔버(30)로 반입하여 공정처리하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
공정챔버(30)에서 공정처리된 기판을 로드락 챔버(10)로 이송하는 단계(S10)를 수행하기에 앞서 다음의 각 단계를 추가로 수행한다.
먼저, 미처리된 외부의 기판을 로드락 챔버(10)로 반입한다. 이때, 로드락 챔버(10) 내부는 대기압 상태로 유지되면 제2게이트(113b)를 개방하여 외부의 기판을 로드락 챔버(10)로 반입한다.
다음으로, 로드락 챔버(10) 내부와 외부를 차단하여 기밀한다. 제2게이트(113b)를 개방하여 외부의 기판을 로드락 챔버(10)로 반입한 후에, 제2게이트(113b)를 차단하여 로드락 챔버(10) 내부와 외부를 기밀한다.
로드락 챔버(10)의 내부와 외부가 기밀되면, 로드락 챔버 내부의 압력을 진공으로 감압한다. 이때, 로드락 챔버(10)의 일측에 구비된 진공처리장치(130)를 이용하여 로드락 챔버 내부의 압력을 진공으로 감압한다. 즉, 진공펌프(135)를 구동하여 진공라인(131)을 통해 챔버 내부의 가스를 외부로 배출하여 로드락 챔버 내의 압력을 진공으로 감압한다.
다음으로, 반송챔버(20) 내에 구비된 반송로봇을 이용하여 로드락 챔버(10)의 기판을 공정챔버(30)로 이송한다. 로드락 챔버(10) 내의 압력이 진공으로 감압되면, 제1게이트(113a)를 개방한다. 더불어, 반송로봇이 제1게이트(113a)를 통과하여 로드락 챔버(10) 내로 들어와서 로드락 챔버(10) 내의 기판을 집어 기판을 공정챔버(30)로 이송한다. 기판이 로드락 챔버(10)에서 공정챔버(30)로 이송되면, 제1게이트(113a)는 차단된다.
이후, 공정챔버(30)에서 기판을 공정처리하게 된다. 더불어, 공정처리된 기판을 로드락 챔버로 이송한다.(S10)
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 로드락 챔버 20 반송챔버
30 공정챔버 40 게이트 장치
110 챔버 바디 130 진공처리장치
150 가스주입장치 200 과압방지유닛

Claims (10)

  1. 기판의 반입 또는 반출을 위한 게이트 및 내부 압력의 조정을 위한 배출홀을 구비하는 챔버 바디; 및
    상기 챔버 바디의 내부 압력이 일정 압력을 초과한 과도압력 상태가 발생하는 경우에, 상기 배출홀을 개방하여 과도압력을 해소하는 과압방지유닛;을 포함하는 로드락 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 바디 내부로 가스를 주입하여, 상기 챔버 바디 내부의 압력을 높이는 가스주입장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배출홀 및 과압방지유닛은 상기 챔버 바디의 상부에 복수 개가 구비되며, 상기 복수 개의 배출홀 및 과압방지유닛은 상기 챔버 바디의 가장자리를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 과압방지유닛은
    상기 챔버 바디 내부의 압력에 따라 상기 배출홀을 개폐하는 개폐장치;와
    상기 챔버 바디에 구비되어 상기 개폐장치를 지지하는 지지프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 개폐장치는 상기 배출홀과 밀착 또는 이격되면서 배출홀을 개폐하는 차단플레이트와,
    상기 지지프레임과 상기 차단플레이트 사이에 구비되어 상기 차단플레이트를 가압하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 개폐장치는 상기 지지프레임의 내측에 구비되어 상기 차단플레이트의 이동을 안내하는 가이드장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 개폐장치는 상기 탄성부재의 탄성력을 조절하는 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로드락 챔버.
  8. 로드락 챔버 내부로 가스를 주입하여 로드락 챔버 내부의 압력을 상승시키는 제1단계;
    제1단계 수행 중 또는 제1단계 완료 후 로드락 챔버 내부의 압력이 설정압력을 초과할 경우 로드락 챔버 내의 가스를 외부로 배출하는 제2단계; 및
    로드락 챔버의 게이트를 개방하여 기판을 반입 또는 반출하는 제3단계;를 포함하는 기판처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 로드락 챔버 내부의 가스가 외부로 배출됨에 따라 내부의 압력이 설정압력에 도달하면, 로드락 챔버 외부로 배출되는 가스를 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 설정압력은 로드락 챔버의 외부 압력과 동일한 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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