KR20170016051A

KR20170016051A - 왕복이송장치를 이용한 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템

Info

Publication number: KR20170016051A
Application number: KR1020150109322A
Authority: KR
Inventors: 정하경; 전옥철; 최명운; 김정용; 정광호
Original assignee: 주식회사 야스
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-02-13
Also published as: KR101713613B1

Abstract

본 발명의 목적은 증착 시스템의 레이아웃을 인라인으로 구성하고, 각 챔버에 기판을 두 장씩 연속 공급하여 하나의 기판에 먼저 증착을 실시하는 동안 다른 쪽 기판은 마스크와 얼라인을 실시하게 하고, 먼저 증착이 실시된 기판에 증착이 완료되고 다른 쪽 기판의 마스크 얼라인이 완료되면, 증발원이 얼라인을 마친 기판 쪽으로 이동하여 증착 공정을 실시하여 택 타임을 단축하여 생산성을 높일 수 있는 인라인 증착 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은, 증착 챔버에 기판을 이송하는 기판 셔틀을 배치하고, 증착 챔버에 두 개의 얼라인 시스템을 배치하고, 증발원은 증발원 이송 수단인 증발원 스캐너에 탑재하였고, 기판 셔틀이 두 장의 기판을 연속해서 각각의 얼라이너에 배송할 수 있도록 셔틀의 이동 경로를 확보하였으며, 이를 위해 얼라이너에 있는 그립퍼와 비젼 업다운 유닛이 셔틀과 간섭되지 않도록 셔틀이 얼라이너에 기판을 배송할 때, 그립퍼와 비젼 업다운 유닛은 상승 되어 있게 운용하였다.

Description

왕복이송장치를 이용한 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템{IN-LINE DEPOSITON SYSTEM OF SUBSTRATE CONTINUOUS TRANSPORTATION WITH SHUTTLE}

본 발명은 디스플레이 소자, 태양전지, 반도체 소자 등을 제작하기 위해 박막 소자를 증착하는 시스템 레이아웃에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 모바일 디스플레이 소자 제작을 위한 증착 시스템 레이아웃을 인라인으로 하고, 여기에서 기판을 반입/반출하는 왕복이송장치인 셔틀(shuttle)을 두어 택타임을 줄일 수 있는 시스템 레이아웃에 관한 것이다.

OLED를 이용한 모바일 디스플레이 소자를 제작하는 공정은 증발원을 이용한 박막 소자 증착을 포함한다. 증착 공정을 중심으로 이를 위한 기판 로딩, 마스크 얼라인, 세정 등을 실시하며, 이러한 증착 시스템은 여러 챔버가 중심을 향해 방사상으로 배열되는 레이아웃을 갖는 클러스터형과 각 챔버가 일렬로 배열된 레이아웃을 갖는 인라인형이 있다. 필요에 따라서는 클러스터형에서 출발하여 인라인 형으로 펼쳐지는 방식을 설계할 수도 있다. 인라인 방식의 레이아웃은 클러스터형에 비해 공간 효율이 좋고, 공정 진행 속도가 빠르게 이루어지는 경우 적합하다.

증착 시스템의 경우, 기판을 증착 챔버로 반입시킨 다음 마스크와 기판의 얼라인을 실시하는 시간이 상당히 길다. 이로 인해, 택타임(tact time)이 길어져 생산성이 낮아지기도 하며, 증착이 시작된 이후에는 대기 시간 동안 증발원의 물질이 계속 분사되기 때문에 고가의 물질이 아깝게 허비되는 것도 문제다.

택타임을 줄이고자 하는 시도로서 기판을 두 장씩 하나의 증착 챔버에 투입하도록 하여, 증발원으로 한쪽의 기판을 증착한 다음, 얼라인을 마친 다음 기판으로 이동시켜 증착하도록 하는 기술이 나와있다(대한민국공개특허 제10-2015-0051732호). 그러나 상기 공보는 증착 챔버에 두 장의 기판이 반입되는 경로를 달리하고, 기판의 배열이 방사상으로 되어 있어 반입 후 증발원이 회전되어 자리를 잡게 된다. 이러한 방식의 증착 시스템은 직사각형이 아닌 챔버 제작, 로봇 암의 구동 방향 설정, 증발원의 경로에 따른 구동 등이 상당히 까다롭다. 또한, 상기 공보의 전체 레이아웃은 클러스터형으로 되어 있어, 인라인에는 적용할 수 없는 기판 공급 구조를 나타내고 있어 실질상 효율이 그다지 향상되지 못하며 공간 효율도 낮다.

따라서 본 발명의 목적은 증착 시스템의 레이아웃을 인라인으로 구성하고, 각 챔버에 기판을 두 장씩 연속 공급하여 하나의 기판에 먼저 증착을 실시하는 동안 다른 쪽 기판은 마스크와 얼라인을 실시하게 하고, 먼저 증착이 실시된 기판에 증착이 완료되고 다른 쪽 기판의 마스크 얼라인이 완료되면, 증발원이 얼라인을 마친 기판 쪽으로 이동하여 증착 공정을 실시하여 택 타임을 단축하여 생산성을 높일 수 있는 인라인 증착 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라, 본 발명은, 증착 챔버에 기판을 이송하는 기판 셔틀을 배치하고, 증착 챔버에 두 개의 얼라인 시스템을 배치하고, 증발원은 증발원 이송 수단인 증발원 스캐너에 탑재하였고, 기판 셔틀이 두 장의 기판을 연속해서 각각의 얼라이너에 배송할 수 있도록 셔틀의 이동 경로를 확보하였으며, 이를 위해 얼라이너에 있는 그립퍼와 비젼 업다운 유닛과 같은 얼라이너 부재들이 셔틀과 간섭되지 않도록 셔틀이 얼라이너에 기판을 배송할 때, 그립퍼와 비젼 업다운 유닛은 상승 되어 간섭없이 운용할 수 있다.

본 발명은,

인라인 증착 시스템으로서,

상기 인라인 증착 시스템은,

클러스터 증착 시스템으로부터 연장되며, 일렬로 배열된 다수의 챔버를 구비하고,

각각의 챔버마다,

두 대의 얼라이너로서 제1 및 제2 얼라이너;

이동될 수 있는 하나의 증발원; 및

기판을 배송하는 셔틀;을 구비하며,

상기 셔틀은 클러스터 증착 시스템으로부터 기판을 제1 얼라이너와 제2 얼라이너에 각각 연속적으로 배송하며,

제1 얼라이너에서 기판을 얼라인 하는 동안 셔틀은 제2 얼라이너에 다른 기판을 배송하며,

각각의 얼라이너에 구비되어 기판을 잡는 그립퍼의 위치와 셔틀의 이동경로가 서로 간섭되지 않도록 기판이 지나는 동안 그립퍼의 위치는 기판 경로 위 편으로 상승 될 수 있어, 상기 셔틀은 두 대의 얼라이너를 가로지르는 이동경로를 지나다니며 기판을 각각의 얼라이너에 순차적으로 배송할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에서, 제1 얼라이너에서 얼라인을 마친 기판에 대해 증발원으로 증착하는 동안 제2 얼라이너에서 다른 기판을 얼라인하고 제1얼라이너의 기판의 증착이 완료되면, 제2 얼라이너에서 얼라인이 완료된 다른 기판에 대해 증착을 하기 위해 증발원이 제2얼라이너 쪽으로 이동해 증착 공정을 실시하여, 두 장의 기판이 하나의 챔버에서 연속적으로 공정이 진행되며, 하나의 챔버에서 공정을 마친 기판은 다음 챔버에 있는 셔틀에 의해 다음 챔버로 반출되는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기의 인라인 시스템을 이루는 다수의 챔버가 두 줄의 병렬로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

즉, 본 발명은,

인라인 증착 시스템으로서,

상기 인라인 증착 시스템은,

클러스터 증착 시스템으로부터 연장되되, 클러스터 증착 시스템과 인라인 증착 시스템을 연결하는 버퍼로부터 연장되며,

1, 2,...,n 개의 증착 챔버가 제1,2,...,n 챔버로서 일렬로 배치되고,

상기 증착 챔버는,

각 증착 챔버 마다 하나의 셔틀이 배정되어 인라인 시스템에는 제1, 2,...,n 셔틀이 구비되고,

각 증착 챔버 마다 제1얼라이너와 제2얼라이너가 챔버가 일렬로 배열된 방향과 나란한 방향으로 구비되고,

각 증착 챔버 마다 증발원이 증발원 이송수단과 함께 구비되어,

제1기판은, 클러스터 시스템으로부터 버퍼에서 제1챔버의 제1셔틀에 의해 인계되어 제1챔버의 제1얼라이너에 배송되고, 제1셔틀은 버퍼로 복귀되고,

제2기판은, 버퍼로 복귀된 제1셔틀에 의해 인계되어 제1챔버의 제2얼라이너에 배송되고,

제1기판은 얼라인 된 후, 증발원에 의해 증착되고, 제1기판이 증착되는 동안 제2기판은 얼라인되고 제1셔틀은 제3기판을 인계받기 위해 버퍼로 복귀되고,

제1기판의 증착이 완료되고, 제2기판의 얼라인이 완료되어 증발원은 제2기판쪽으로 이동하여 제2기판이 증착되고, 제1기판은 제2챔버의 제2셔틀이 제2챔버로 반출되고,

제3기판이 제1셔틀에 제1기판이 있던 자리로 배송되고 얼라인되고, 제1셔틀은 버퍼로 복귀되고, 증착이 완료된 제2기판은 제2챔버의 제2셔틀이 제2챔버로 반출되고,

제k기판과 제k+1기판이 상기 제1기판과 제2기판의 동작을 그대로 반복하며,

제m챔버와 제m+1챔버에서 상기 제1챔버와 제2챔버에서 일어난 반입반출 동작이 연속되는 것(상기에서 k와 m은 자연수)을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 인라인 증착 시스템의 레이아웃을 설계함에 있어서, 챔버들이 일렬로 배열되는 것 외에, 챔버들을 두 줄로 나란히 일렬로 배열되게 구성하고, 각 줄의 인라인 챔버 각각에 대해 기판 셔틀이 두 장씩의 기판을 반입하여 얼라인과 증착을 교대로 실시하게 함으로써, 실질상 4 장의 기판이 일정 시간 간격으로 순차적으로 증착되게 하여 택 타임을 크게 단축시킨다.

또한, 본 발명은, 인라인 증착 시스템의 레이아웃을 설계함에 있어서, 일렬로 배열되는 챔버 마다 줄의 방향과 수직인 방향으로 제1-1 얼라인 시스템과 제1-2 얼라인 시스템이 배치되어 제1 기판 셔틀이 제1기판을 제1-1 얼라인 시스템에, 그리고 제2기판은 그 뒤에 있는 챔버의 제2-1얼라인 시스템에, 제2기판 셔틀은 제3기판을 제1-2 얼라인 시스템에, 제4기판은 제2-2 얼라인 시스템에 이송하여 준다. 따라서 이러한 경우도, 4장의 기판에 일정 시간 간격으로 순차 증착되어 택 타임을 크게 줄여준다.

또한, 본 발명은, 상기에 있어서, 두 줄의 병렬로 구성된 챔버는 각 줄의 챔버들이 인접한 줄의 챔버들과 결합 되어 있는 경우, 증발원은 하나의 챔버에서 인라인 시스템을 통해 기판이 진행되는 방향 또는 그와 수직인 방향으로 스캔 이송되며 기판에 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

즉, 본 발명은,

인라인 증착 시스템으로서,

상기 인라인 증착 시스템은,

1, 2,...,n 개의 증착 챔버가 제1, 2,...,n 챔버로서 1행으로 배치되고,

1, 2,...,n 개의 또 다른 증착 챔버가 제1, 2,...,n 챔버로서 2행으로 배치되되, 1행과 2행의 증착 챔버는 나란히 배치되고,

상기 증착 챔버는,

각 증착 챔버 마다 하나의 셔틀이 배정되어 인라인 시스템의 제1행에 해당하는 제1, 제2,..., 제n 챔버 각각에는 제1-1, 2-1,...,n-1 셔틀이 각각 구비되고, 제2행에 해당하는 제1, 제2,..., 제n 챔버 각각에는, 2-1, 2-2,...,2-n 셔틀이 각각 구비되며,

각 증착 챔버 마다 제1얼라이너와 제2얼라이너가 구비되어, 제1행의 제1 챔버에 있는 두 개의 얼라이너는 제1-1얼라이너와 제1-2얼라이너로 표시하고, 제2행의 제1챔버에 있는 두 개의 얼라이너는 제2-1얼라이너와 제2-2얼라이너로 표시하고,

각 증착 챔버 마다 증발원이 증발원 이송수단과 함께 구비되고,

제1기판은 제1행의 제1챔버에 배치된 제1-1셔틀에 의해 상기 버퍼에서 인계되어 제1행의 제1챔버의 제1-1얼라이너와 제1-2얼라이너 중 어느 하나에 배송되고,

제2기판은 제2행의 제1챔버에 배치된 제2-1셔틀에 의해 상기 버퍼에서 인계되어 제2행의 제1챔버의 제2-1얼라이너와 제2-2얼라이너 중 어느 하나에 배송되고,

제1-1셔틀과 제2-1셔틀은 버퍼로 순차로 복귀되고,

제3기판은 제1행의 제1챔버에 버퍼로 복귀된 제1-1셔틀에 의해 상기 버퍼에서 인계되어 제1행의 제1챔버의 제1-1얼라이너와 제1-2얼라이너 중 비어있는 하나에 배송되고,

제4기판은 제2행의 제1챔버에 버퍼로 복귀된 제2-1셔틀에 의해 상기 버퍼에서 인계되어 제2행의 제1챔버의 제2-1얼라이너와 제2-2얼라이너 중 비어있는 하나에 배송되고,

제1기판과 제3기판은 순차로 각각 얼라인된 후, 제1행의 제1챔버에 배치된 하나의 증발원에 의해 순차로 증착되고,

제2기판과 제4기판은 순차로 각각 얼라인된 후, 제2행의 제1챔버에 배치된 하나의 증발원에 의해 순차로 증착되며,

증착이 끝난 기판은 순차로 각행의 제2챔버로 반출되되, 제2챔버에 배치된 제1-2 셔틀과 제2-2 셔틀에 의해 반출되며, 기판이 반출된 얼라이너에는 제1-1셔틀과 제2-1셔틀에 의해 각각 새로운 기판이 배송되어 연속적으로 공정이 진행되며,

제1행과 제2행의 제1챔버로부터 제n챔버에 이르기까지 각 챔버에 구비된 셔틀에 의해 4장의 기판을 단위로 하여 연속적으로 얼라인과 증착이 실시되는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에 있어서, 챔버 내에서 기판의 얼라인 및 증착이 실시되는 높이는 기판을 이송하는 셔틀이 이동하는 경로에 비해 더 낮은 높이로 설계되어 셔틀의 이동 경로를 간섭하지 않는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에서 , 1행과 2행의 증착 챔버는 나란히 배치되되, 각열을 이루는 두개의 챔버는 결합되거나 분리되는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에 있어서, 1행과 2행의 증착 챔버는 나란히 배치되되, 각열을 이루는 두개의 챔버는 결합되고, 각 챔버에 배정된 증발원은 셔틀 이동 경로와 직교하는 방향으로 스캔 이송되어 기판을 순차로 증착하는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 인라인 증착 시스템에 대해 기판이 반입되는 속도가 2 배 내지 4배 정도로 빨라지며, 전체적인 택 타임도 그 정도로 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 교차 이송 증착시스템의 레이아웃이다.
도 2는 본 발명의 기판 교차 이송을 구현하기 위한 셔틀의 경로를 설명하기 위해 챔버 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 2열의 인라인 챔버를 구비한 기판 교차 이송 증착시스템의 레이아웃이다.
도 4는 본 발명의 기판 교차 이송을 구현하고 있는 셔틀의 경로를 순차적으로 상세히 설명하기 위해 순차적으로 도시된 평면도 순서도 이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 네 개의 챔버를 하나의 단위로 하되, 증발원의 스캔 방향이 셔틀 진행방향과 직교하게 한 기판 교차 이송 증착시스템의 레이아웃이다.
도 6은 도 5의 증착시스템에 따른 챔버 내부 구성을 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은, 클러스터 시스템으로부터 뻗어나온 인라인 시스템에 적용되며, 인라인 시스템을 구성하는 챔버 각각에 두 대의 얼라이너를 설치하고 기판을 나르는 셔틀을 배치하여 셔틀이 기판을 두 대의 얼라이너에 연속적으로 배송하게 하였다. 이러한 연속 배송은 셔틀이 얼라이너가 있는 곳을 가로질러 다닐 수 있도록 함으로써 가능하게 되며, 이를 위해 챔버 내 셔틀의 이동 경로를 얼라이너와 공간적으로 간섭이 회피될 수 있게 설정하였다. 얼라이너를 구성하는 그립퍼나 비젼 업다운 구동유닛이 셔틀의 경로를 간섭할 가능성이 있는 부재들이므로 이들을 셔틀이 접근될 때 상승되어 있도록 구성하는 것이다. 간섭 가능성 있는 부재들이 형성하는 공간 폭을 셔틀이 지날 수 있을 정도로 설계할 수도 있으나 공간 절약과 안전 면에서 상승회피가 가장 바람직하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 교차 이송 증착시스템의 레이아웃이다. 클러스터 시스템의 중앙으로부터 뻗어나온 인라인 시스템이 보이며, 위 편에는 일직선으로 배열된 인라인 시스템을, 아래편에는 공간의 효율화를 위해, 인라인으로 챔버를 배열하는 도중 방향을 바꾸어 후진으로 챔버들을 배열한 방식을 보였다. 이러한 진로변경은 공간이 부족할 경우 바람직하며, 공간이 충분하면 진로 변경을 실시할 필요가 없다. 인라인으로 배열된 챔버들 각각에 얼라이너가 두 개씩 배치되며, 기판의 반입은 화살표로 표시한 바와 같이 두 개의 얼라이너 각각에 대해 연속적으로 이루어진다. 즉, 기판은 앞쪽(클러스터가 있는 쪽)에 있는 제1 얼라이너(300)에도 배치되고, 제1 얼라이너 뒷편(물류 진행 방향 쪽)에 있는 제2 얼라이너(350)에도 배치된다. 기판을 각각의 얼라이너에 운반하여 주는 것은 기판 셔틀이 담당하며, 각 챔버에 기판 셔틀이 배정되어 있다. 또한, 증발원도 각 챔버 마다 한 종류의 물질 또는 여러 종류의 물질을 동시에 증착할 수 있도록 배치되며, 두 장의 기판에 각각 박막 소자를 형성하도록 증발원(500)을 이송하여 주는 증발원 스캐너(550)에 의해 스캐닝 된다. 클러스터 버퍼로부터 배열된 인라인 시스템 챔버들을 순서대로 제1챔버 제2챔버 등으로 부르고, 각 챔버 안에 배정된 셔틀을 제1셔틀, 제2셔틀 등으로 부르며, 각 챔버 내에 있는 얼라이너 두 대는 각각 제1얼라이너(물류 진행 방향에서 뒤에 있는 것)와 제2얼라이너(물류 진행 방향에서 앞에 있는 것)로 부른다.

클러스터 시스템에 구비된 로봇 암에 의해 기판이 인라인을 구성하는 챔버 중 제1 챔버로 반입될 때, 로봇 암으로부터 기판을 넘겨받는 것은 제1 챔버(100)에 배치된 제1 셔틀이다. 제1 셔틀은 기판(제1기판)을 받아 챔버(100)의 제2얼라이너(350)에 기판을 넘겨주고, 다시 버퍼로 가서 로봇 암으로부터 기판(제2기판)을 받아 제1얼라이너(300)에 넘겨준다. 이때 제1셔틀은 제1얼라이너(300)가 있는 곳을 가로질러 통과하게 된다. 즉, 얼라이너를 교차하여 이송을 하게 된다. 전체적인 택타임을 좀 더 단축하기 위해 제1기판이 제1얼라이너(300)에 먼저 배송되고 제2기판이 제2얼라이너(350)에 배송될 수도 있다.

이와 같이 얼라이너를 가로질러 기판을 이송하기 위하여, 챔버 내에 셔틀의 경로를 확보해야 한다.

도 2는 본 발명의 기판 교차 이송을 구현하기 위한 셔틀의 경로를 설명하기 위해 챔버 내부 구성을 보여주는 단면도이다.

제1챔버(100)를 비롯하여 모든 인라인쪽 챔버에는 제1얼라이너(300)와 제2얼라이너(350)가 순차로 간격을 두고 배치된다. 얼라이너는 마스크와 기판을 합착하고 얼라인하는 작업을 챔버의 상부공간에서 하지만, 마스크와 기판이 있는 곳 위쪽으로 빈공간이 있어 제1 셔틀(200)은 빈공간을 통과하여 다닐 수 있다. 이러한 빈공간이 이송경로가 된다는 점은 다른 챔버에 있는 셔틀들 역시 동일하다. 마스크와 기판의 합착 및 얼라인 작업을 실시하기 위한 그립퍼(310)가 존재하나 마스크와 기판 합착 이후 셔틀 경로 위 편으로 회피하기 때문에 셔틀은 기판과 그립퍼(310) 사이 공간으로 충분히 이동될 수 있다. 이러한 기판-그립퍼 간섭회피는 그립퍼(310)가 내려와 기판의 얼라이닝을 실시하는 동안 기판 셔틀은 새로운 기판을 받아 다른 얼라이너에 배송중인 상태에 있기 때문에 자연스럽게 이루어질 수 있다. 이러한 기판 경로 간섭회피의 문제는 얼라인이 잘 되어가는지를 살펴보는 비젼도 있을 수 있다. 비젼의 위치를 업/다운 하는 비젼 업/다운 유닛(320)도 셔틀의 이동 경로를 간섭하지 않도록 구동된다. 비젼이 내려와 얼라인을 확인하는 동안 셔틀은 새로운 기판을 받아 다른 얼라이너에 배송중인 상태에 있고, 얼라이너에 기판을 배송하는 순간에 비젼 업/다운 유닛(320)은 상승되어 셔틀의 이동 경로를 간섭하지 않는다.

제1셔틀(200)이 제1기판을 받아 제1얼라이너(300)에 기판을 넘겨주면, 기판과 마스크의 합착과 얼라인이 실시되며, 그동안 제1셔틀(200)은 다시 버퍼로 가서 제2기판을 받아 제2얼라이너(350)로 배송한다. 제1기판의 얼라인이 완료되면 증발원(500)이 제1얼라이너(300)쪽으로 이송되어 제1기판에 박막소자를 증착 형성한다. 그동안 제2얼라이너에서 얼라인이 완료되어, 증발원(500)은 제2얼라이너(350) 쪽으로 이동하여 제2기판에 박막 소자를 증착한다. 제1셔틀(200)은 다시 버퍼로 이동하여 다음 기판(제3기판)을 받을 준비를 하고, 제1기판은 제2챔버(101)에 배정된 제2 셔틀이 제1 챔버(100)로 들어와 운반하여 제2 챔버(101)의 앞쪽 얼라이너(제1얼라이너 위치에 해당됨)로 배송한다. 제2셔틀(250)은 증착을 마친 제1챔버(100)의 제1기판을 제2챔버(101)의 제2얼라이너로 배송한다. 동시에 제1셔틀(200)은 제1챔버(100)의 제1얼라이너(300)에 제3기판을 배송한다. 증발원 스캐너(550)는 본 실시예의 경우, 접철식으로 구성되어 동선을 줄이고 신속하게 움직일 수 있게 하였다. 그러나 다른 이송 수단을 적용할 수도 있다.

상기와 같은 과정을 반복해가며 인라인 챔버들을 돌며 기판에 박막 소자를 형성한다. 셔틀은 박막이 형성된 기판을 운반하기 때문에 박막 형성부 이외의 이른바 데드존에서 기판을 지지하도록 프레임과 개구부를 포함할 수 있다.

셔틀이 두 개의 얼라이너에 연속적으로 기판을 배송하고 연속 증착 되게 하는 것은 제1기판이 제2얼라이너(350)에 먼저 배송되고 제2기판이 제1얼라이너(300)에 배송되는 경우에도 상술한 바와 같이 운용될 수 있다.

도 3은 상기 실시예를 변형하여 좀 더 택 타임을 단축할 수 있도록 2열의 인라인 챔버를 구비한 기판 교차 이송 증착시스템의 레이아웃이다. 즉, 도 1의 인라인 시스템을 구성하는 챔버들이 한 행으로 되어 있는 것을 변형하여 두 행으로 구성한 것이다. 도 3의 위 편은 두 행을 이루는 챔버가 각열마다 두 개씩 결합 되어있고 도 3의 아래 편은 유지 보수 및 운용상의 편리성을 위해 두 행을 이루는 챔버가 각각 별개의 행을 이루도록 분리되어 있다. 도 3의 경우는, 두 개의 병렬 챔버에 각각의 셔틀이 있어 두 개의 셔틀이 상기 도 1에서의 제1셔틀이 하는 역할을 거의 동시에 실시하게 된다. 쉽게 말해, 도 3은 도 1의 기판 배송 동작이 동시에 두 행의 챔버에서 일어나게 된다. 따라서 도 1의 구성에 비해 택타임이 거의 절반으로 단축된다. 택타임은 온전히 절반으로 줄지 않는데, 이는 클러스터에 있는 로봇 암이 하나이기 때문에 어느 한쪽 행에 먼저 기판을 인계하고 다시 다른 기판을 다른 병렬 행에 인계해주기 때문이다. 이에 대해 도 4에서 병렬 배치된 챔버에서의 기판 배송의 일실시예에 대해 순차적으로 상세히 나타내었다. 도 3에 도시된 두 개의 레이아웃에서 기판은 총 4장이 거의 동시에 연속 배송/얼라인/증착이 이루어지는데, 4장의 기판이 배송되는 순서는 1행1열→2행1열→1행2열→2행2열일 수 있다. 그러나 여기에 제한되지 않고, 1행2열→2행1열→1행1열→2행2열, 1행2열→2행2열→1행1열→2행1열 또는 1행1열→2행2열→1행2열→2행1열일 수도 있다.

도 3의 두 개의 레이아웃에서의 일실시예로서, 4장의 기판이 배송되는 순서를 1행1열→2행1열→1행2열→2행2열로 하였을 때 동작은 다음과 같다.

제1챔버가 두 개로 병렬배치된 것과 같이, 두 개의 셔틀과 네 개의 얼라이너를 포함한다. 제1 챔버에 두 개의 셔틀이 배정되어 제1-1셔틀(1행1열에 있는 것)과 제2-1셔틀(2행1열에 있는 것)로 부를 수 있다. 얼라이너는 제1-1(1행1열에 있는 것), 제1-2(1행2열에 있는 것), 제2-1(2행1열에 있는 것), 제2-2(2행2열에 있는 것)으로 부를 수 있다. 증발원은 제1(1행에 있는 것)과 제2(2행에 있는 것)로 부를 수 있다. 증발원은 스캔 이송되기 때문에 행마다 하나씩 두 개로 충분하다.

로봇 암에서 버퍼로 반입된 제1기판은 방사방향으로 되어있어 약간의 각도 회전되어 인라인 챔버로 반입되기 위해 제1-1셔틀에 탑재된다(①). 제1-1셔틀에 의해 제1기판은 제1챔버의 제1-2얼라이너에게 배송되고, 동시에 제2-1셔틀이 제2기판을 탑재한다(②). 제1-1셔틀은 다시 버퍼로 복귀하고 제1기판은 얼라인을 실시하고, 제2-1셔틀은 제2-1얼라이너에게 제2기판을 배송한다(③). 제3기판은 제1-1셔틀에 탑재되어 반입준비 상태이고, 얼라인된 제1기판은 증착되며, 제2-1셔틀은 버퍼로 복귀된다(④). 제1-1셔틀은 제3기판을 제1-1얼라이너에게 배송하고, 제1기판은 증착중이고, 제2기판은 얼라인된 후 증착되며, 제2-1셔틀은 제4기판을 탑재한다(⑤). 제1-1셔틀은 버퍼로 복귀하고, 제1기판은 증착되며, 제2기판도 증착되며, 제3기판은 얼라인 되고, 제4기판은 제2-2얼라이너에 배송된다(⑥).

제1기판은 증착이 완료되어 제1-2얼라이너에서 분리되고, 제2챔버에 배정된 제1-2셔틀이 제1챔버에 들어오며, 제2챔버로 반출하고, 제1-1셔틀은 제5기판을 탑재하고, 제2기판은 증착중이고, 제3기판도 증착중이고, 제4기판은 얼라인중이고, 제2-1셔틀은 복귀된다(⑦).

제1기판은 제1-2셔틀이 탑재하여 제2챔버로 반송하며, 제2기판도 증착이 완료되어 제2-1얼라이너에서 분리되고, 제2챔버의 제2-2셔틀이 제1챔버로 들어오며, 제3기판은 증착중이고 제4기판도 증착중이고, 제1-1셔틀은 다시 제5기판을 제1-2얼라이너에 배송하고 제2-1셔틀은 제6기판을 탑재한다(⑧).

제2기판은 제2-2셔틀이 탑재하여 제2챔버로 반송하며, 제5기판은 얼라인 중이고, 제2기판은 제2-2셔틀이 제2챔버로 반출하며, 제3기판은 증착중이고, 제4기판도 중착중이고, 제2-1셔틀은 제6기판을 제2기판이 있던 자리로 배송하고, 제1-1셔틀은 복귀한다(⑨).

제1-1셔틀에 제7기판이 탑재되고, 제2-1셔틀은 복귀하고, 제3기판은 증착중이고, 제4기판도 중착중이고, 제5기판은 얼라인을 마치고 증착대기중이고, 제6기판은 얼라인중이다(⑩). 이후 동작은 상술한 바와 동일하게 반복된다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 네 개의 챔버를 하나의 단위로 하되, 증발원의 스캔 방향이 셔틀 진행방향과 직교하게 한 점에서 도 3의 실시예와 차이가 있다. 따라서 4장의 기판이 순차로 반입되어 증착되고 반출되는 과정은 동일하고, 하나의 증발원이 제1 및 제4기판, 또 다른 증발원이 제2 및 제3기판에 대해 스캔되어 증착을 실시한다.

도 6은 도 5의 증착시스템에 따른 챔버 내부 구성을 보여주는 단면도이다. 구성은 도 2에서와 거의 동일하고, 물류진행 방향과 증발원의 스캔 이송 방향이 서로 직교방향인 것만 다른 점이다. 즉, 셔틀의 얼라이너들에 대한 순차적인 기판 배송 동작과 얼라인을 위한 그립퍼(310) 및 비젼 업/다운 유닛(320)과의 경로 간섭 회피 동작 등이 도 2에 대해 설명된 바와 같다.

이와 같이 하여 택타임을 감축할 수 있는 인라인 증착 시스템을 구현할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100, 101: 챔버
200, 250: 셔틀
300, 350: 얼라이너
310: 그립퍼
320: 비젼 업/다운 유닛
500: 증발원
550: 증발원 스캐너

Claims

인라인 증착 시스템으로서,
상기 인라인 증착 시스템은,
일렬로 배열된 다수의 챔버를 구비하고,
각각의 챔버마다,
두 대의 얼라이너로서 제1 및 제2 얼라이너; 및
기판을 배송하는 셔틀;을 구비하며,
상기 셔틀은 기판을 제1 얼라이너와 제2 얼라이너에 각각 연속적으로 배송하며, 상기 셔틀은 얼라이너가 위치된 곳을 가로질러 지나다닐 수 있도록 챔버 공간에서 얼라이너 구성 부재에 대해 회피되는 공간에 이동경로를 설정하여,
상기 셔틀은 두 대의 얼라이너를 가로지르는 이동경로로 지나다니며 기판을 각각의 얼라이너에 순차적으로 배송할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 제1 얼라이너에서 기판을 얼라인 하는 동안 셔틀은 제2 얼라이너에 다른 기판을 배송하며,
각각의 얼라이너에 구비되어 기판을 잡는 그립퍼의 위치와 셔틀의 이동경로가 서로 간섭되지 않도록 기판이 지나는 동안 그립퍼의 위치는 기판 경로 위 편으로 상승 될 수 있어, 상기 셔틀은 두 대의 얼라이너를 가로지르는 이동경로를 지나다니며 기판을 각각의 얼라이너에 순차적으로 배송할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 하나의 챔버에는, 이동될 수 있는 하나의 증발원;이 구비되어 제1 얼라이너에 얼라인된 기판에 대해 증착을 실시한 다음, 제2 얼라이너 쪽으로 이동되어 제2 얼라이너에 얼라인된 기판에 대해 증착을 실시하는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템.
제1항의 인라인 시스템을 이루는 다수의 챔버가 두 줄의 병렬로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템.
제4항에 있어서, 두 줄의 병렬로 구성된 챔버는 각 줄의 챔버들이 인접한 줄의 챔버들과 결합 되어 있거나 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템.
제3항에 있어서, 두 줄의 병렬로 구성된 챔버는 각 줄의 챔버들이 인접한 줄의 챔버들과 결합 되어 있는 경우, 증발원은 하나의 챔버에서 인라인 시스템을 통해 기판이 진행되는 방향 또는 그와 수직인 방향으로 스캔 이송되며 기판에 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 기판 연속 이송 인라인 증착 시스템.