KR20200104549A - 자동 물류 원자층 증착 시스템 - Google Patents

자동 물류 원자층 증착 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 원자층 증착 시스템은, 기판 사이의 간격이 층상흐름 간격이 되도록 복수의 기판을 적재하는 공정용 카세트가 장입된 상태에서 박막 증착 공정을 수행할 수 있는 원자층 증착 챔버로 구성된 박막 증착부; 상기 원자층 증착 챔버의 개구부 전방에 설치되며, 상기 공정용 카세트를 원자층 증착 챔버에 로딩(loading)하거나 공정용 카세트를 증착 챔버로부터 언로딩(unloading)하는 공정용 카세트 로딩/언로딩부; 상기 원자층 증착 챔버로 로딩될 공정용 카세트 또는 상기 원자층 증착 챔버로부터 언로딩된 공정용 카세트가 대기하는 공정용 카세트 대기부; 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부 및 공정용 카세트 대기부에 인접하게 설치되며, 상기 공정용 카세트가 수평방향으로 이동되는 공정용 카세트 수평 이동부; 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부, 공정용 카세트 수평 이동부 및 공정용 카세트 대기부 사이에서 상기 공정용 카세트를 이송시키는 공정용 카세트 이송부; 공정전 기판이 담긴 일반 카세트를 공급하고, 공정후 기판이 담긴 일반 카세트를 외부로 배출하는 일반 카세트 이송부; 상기 공정용 카세트 수평 이동부와 상기 일반 카세트 이송부 사이에서 상기 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에 기판을 각 카세트에 적재되는 기판 사이의 간격에 대응되도록 변경하면서 교환하는 카세트 체인징부;를 포함한다.

Description

자동 물류 원자층 증착 시스템{A AUTOMATIC SYSTEM FOR DEPOSITING THE ATOMIC LAYER}
본 발명은 원자층 증착 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반 카세트보다 기판 사이의 간격이 좁게 장착되는 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에서 기판을 체인징하면서 공정용 카세트의 이동 동선과 시간을 최소화하여 효율적으로 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 자동 물류 원자층 증착 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자나 평판 디스플레이 소자 등의 제조에서는 다양한 제조공정을 거치게 되는데, 그 중에서 웨이퍼나 글래스(이하, '기판'이라고 한다) 상에 소정의 박막을 증착시키는 공정이 필수적으로 진행된다. 이러한 박막 증착공정은 스퍼터링법(sputtering), 화학기상증착법(CVD: chemical vapor deposition), 원자층 증착법(ALD: atomic layer deposition) 등이 주로 사용된다.
먼저, 스퍼터링법은 예를 들어, 플라즈마 상태에서 아르곤 이온을 생성시키기 위해 고전압을 타겟에 인가한 상태에서 아르곤 등의 비활성 가스를 공정챔버 내로 주입시킨다. 이때, 아르곤 이온들은 타겟의 표면에 스퍼터링되고, 타겟의 원자들은 타겟의 표면으로부터 이탈되어 기판에 증착된다.
이러한 스퍼터링법에 의해 기판과 접착성이 우수한 고순도 박막을 형성할 수 있으나, 공정 차이를 갖는 고집적 박막을 스퍼터링법으로 증착하는 경우에는 전체 박막에 대해서 균일도를 확보하기가 매우 어렵다. 따라서 미세한 패턴 형성 공정에대해서는 스퍼터링법의 적용에 한계가 있다.
다음으로 화학기상증착법은 가장 널리 이용되는 증착기술로서, 반응가스와 분해가스를 이용하여 요구되는 두께를 갖는 박막을 기판상에 증착하는 방법이다. 예컨데, 화학기상증착법은 먼저 다양한 가스들을 반응 챔버로 주입시키고, 열, 빛 또는 플라즈마와 같은 고에너지에 의해 유도된 가스들을 화학반응시킴으로써 기판상에 요구되는 두께의 박막을 증착시킨다.
아울러 화학기상증착법에서는 반응에너지만큼 인가된 플라즈마 또는 가스들의 비(ratio) 및 양(amount)을 통해 반응 조건을 제어함으로써, 증착률을 증가시킨다.
그러나 화학기상증착법에서는 반응들이 빠르기 때문에 원자들의 열역학적 안정성을 제어하기 매우 어렵고, 박막의 물리적, 화학적 전기적 특성을 저하시키는 문제점이 있다.
마지막으로 원자층 증착법은 (ALD: Atomic Layer Deposition)은 박막을 형성하기 위한 반응 챔버(chamber) 내로 두 가지 이상의 반응물(reactants)을 하나씩 차례로 투입하여 각각의 반응물의 분해와 흡착에 의해서 박막을 원자층 단위로 증착하는 방법이다. 즉, 제1반응가스를 펄싱(pulsing) 방식으로 공급하여 챔버 내부에서 하부막에 화학적으로 증착시킨 후, 물리적으로 결합하고 있는 잔류 제1반응가스는 퍼지(purge) 방식으로 제거된다. 이어서, 제2반응가스도 펄싱(pulsing)과 퍼지(purge) 과정을 통해 일부가 제1반응가스(제1반응물)와 화학적인 결합을 하면서 원하는 박막이 기판에 증착된다. 상술한 원자층 증착공정에서, 각각의 반응가스가 일회의 펄싱(pulsing) 및 퍼지(purge)가 행해지는 시간을 사이클(cycle)이라 부른다. 이러한 원자층 증착방식으로 형성 가능한 박막으로는 Al2O3, HfO2, ZrO2, TiO2 및 ZnO가 대표적이다.
상기 원자층 증착은 60℃ 이하의 낮은 온도에서도 우수한 단차도포성(step coverage)을 갖는 박막을 형성할 수 있기 때문에, 차세대 반도체 소자, 디스플레이, 태양전지 등을 제조하는 공정에서 많은 사용이 예상되는 공정기술이다.
이러한 원자층 증착 기술이 반도체 분야뿐만 아니라 디스플레이, 태양전지 등의 분야에 확대되어 사용되기 위해서는 대면적 기판에 대하여 균일한 박막을 얻을 수 있어야 할 뿐만 아니라, 대면적 기판 다수장의 한 번의 공정으로 처리하여 충분한 생산성을 확보하여야 한다.
따라서 하나의 공정 챔버 내에 최대한 많은 수의 기판을 장입한 상태에서 원자층 증착 공정을 수행하여 쓰루풋을 확보하면서도 일반 카세트와 공정용 카세트 사이에서 기판 교환 과정 및 공정용 카세트의 이송이 효율적으로 이루어질 수 있는 원자층 증착 시스템의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 일반 카세트보다 기판 사이의 간격이 좁게 장착되는 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에서 기판을 체인징하면서 공정용 카세트의 이동 동선과 시간을 최소화하여 효율적으로 원자층 증착 공정을 자동화 공정에 의하여 수행할 수 있는 자동 물류 원자층 증착 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원자층 증착 시스템은, 기판 사이의 간격이 층상흐름 간격이 되도록 복수의 기판을 적재하는 공정용 카세트가 장입된 상태에서 박막 증착 공정을 수행할 수 있는 원자층 증착 챔버로 구성된 박막 증착부; 상기 원자층 증착 챔버의 개구부 전방에 설치되며, 상기 공정용 카세트를 원자층 증착 챔버에 로딩(loading)하거나 공정용 카세트를 증착 챔버로부터 언로딩(unloading)하는 공정용 카세트 로딩/언로딩부; 상기 원자층 증착 챔버로 로딩될 공정용 카세트 또는 상기 원자층 증착 챔버로부터 언로딩된 공정용 카세트가 대기하는 공정용 카세트 대기부; 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부 및 공정용 카세트 대기부에 인접하게 설치되며, 상기 공정용 카세트가 수평방향으로 이동되는 공정용 카세트 수평 이동부; 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부, 공정용 카세트 수평 이동부 및 공정용 카세트 대기부 사이에서 상기 공정용 카세트를 이송시키는 공정용 카세트 이송부; 상기 공정용 카세트 수평 이동부에 인접하게 설치되며, 공정전 기판이 담긴 일반 카세트를 카세트 체인징부 측으로 공급하고, 공정후 기판이 담긴 일반 카세트를 외부로 배출하는 일반 카세트 이송부; 상기 공정용 카세트 수평 이동부와 상기 일반 카세트 이송부 사이에서 상기 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에 기판을 각 카세트에 적재되는 기판 사이의 간격에 대응되도록 변경하면서 교환하는 카세트 체인징부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 공정용 카세트 수평 이동부는 일정 간격 이격되어 평행하게 설치되는 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부로 구성되고, 상기 일반 카세트 이송부는 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 카세트 체인징부는, 상기 공정용 카세트에 담겨 있는 공정후 기판을 상기 일반 카세트에 옮겨 담는 하나 이상의 제1 카세트 체인징부 및 상기 일반 카세트에 담겨 있는 공정전 기판을 상기 공정용 카세트에 옮겨 담는 하나 이상의 제2 카세트 체인징부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1, 2 카세트 체인징부는, 상기 공정용 카세트 수평 이동부에 의한 공정용 카세트 수평 이동 방향과 수직되는 방향으로 상기 공정용 카세트 수평 이동부 및 일반 카세트 이송부에 걸쳐서 나란하게 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 일반 카세트 이송부는, 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 사이의 공간 중 상기 제1, 2 카세트 체인징부가 설치되는 위치 직하방으로 공정전 기판이 담긴 일반 카세트를 공급하는 일반 카세트 공급부; 상기 일반 카세트 공급부와 층을 달리하여 설치되며, 공정후 기판이 담긴 일반 카세트를 상기 일반 카세트 공급부의 일반 카세트 공급 방향과 반대 방향으로 배출하는 일반 카세트 배출부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 공정용 카세트 대기부는, 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 사이의 공간 중 상기 일반 카세트 이송부 설치 영역을 제외한 영역에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템에서는, 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 중 어느 하나의 공정용 카세트 수평 이동부에 의하여 공정후 기판이 담겨진 공정용 카세트를 상기 일반 카세트 공급부의 카세트 공급 방향과 반대 방향으로 수평 이동시키면서 상기 제1 카세트 체인징부에 의하여 상기 공정후 기판을 상기 일반 카세트에 옮겨 담고,
상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 중 나머지 하나의 공정용 카세트 수평 이동부에 의하여 비어 있는 공정용 카세트를 상기 일반 카세트 공급부의 카세트 공급 방향과 동일한 방향으로 수평 이동시키면서 상기 제2 카세트 체인징부에 의하여 상기 공정전 기판을 상기 공정용 카세트에 옮겨 담도록 제어하는 제어부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템에는, 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부, 공정용 카세트 대기부 또는 공정용 카세트 수평 이동부 중 적어도 어느 하나에는 상기 공정후 기판의 온도를 하강시키는 냉각수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 공정용 카세트는 다수의 카세트가 일직선으로 연결되어 하나의 모듈로 이송이 가능한 구조인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 공정용 카세트는, 상기 일반 카세트에서의 기판 사이의 이격 간격의 1/2 또는 1/3 간격으로 기판 사이를 이격시켜 다수개의 기판이 적재되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템에서는, 상기 공정챔버가 상하방향 또는 좌우방향으로 2개 이상 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템에서는, 상기 원자층 증착 챔버가 2개 이상 구비되는 경우, 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부도 각 원자층 증착 챔버에 독립하여 대응하도록 2개 이상 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 공정용 카세트는, 상기 원자층 증착 챔버 내부에 상하방향 또는 좌우방향 또는 상하좌우방향으로 2개 이상 장입되는 것이 바람직하다.
본 발명의 자동물류 원자층 증착 시스템에 의하면 일반 카세트보다 기판 사이의 간격이 좁게 장착되는 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에서 기판을 체인징하는 공정과 공정용 카세트 이동 공정이 자동화 공정에 의하여 이루어지면서도, 공정용 카세트의 이동 동선과 시간을 최소화하여 효율적으로 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2, 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템에 의한 기판 교환 과정을 도시하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 박막 증착부(110), 로딩/언로딩부(120), 공정용 카세트 대기부(130), 공정용 카세트 수평 이동부(140), 공정용 카세트 이송부(150), 일반 카세트 이송부(160) 및 카세트 체인징부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 박막 증착부(110)는 기판 사이의 간격이 층상흐름 간격이 되도록 복수의 기판을 적재하는 공정용 카세트(180)가 장입된 상태에서 박막 증착 공정을 수행하는 구성요소이다. 따라서 상기 박막 증착부(110)에는 진공 상태에서 원자층 증착 공정을 수행할 수 있는 원자층 증착 챔버(112), 도어(114), 가스 공급부(도면에 미도시), 배기부(도면에 미도시) 등 다양한 알려진 구성요소들이 설치된다.
그리고 본 실시예에서 상기 박막 증착부(110)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 공정용 카세트(180)가 내부에 장입된 상태에서 원자층 증착 공정이 수행되는데, 상기 박막 증착부(110)에 장입된 상태에서 상기 공정용 카세트(180)에 적재된 기판 사이의 간격이 층상흐름 간격을 유지한다. 그리고 상기 공정용 카세트(180)에는 다수개의 기판의 다수열로 배치되는 것이, 공정의 효율성을 높일 수 있어서 바람직하다.
또한 상기 공정용 카세트(180)는, 상기 원자층 증착 챔버(112) 내부에 상하방향 또는 좌우방향 또는 상하좌우방향으로 2개 이상 장입되어, 공정의 효율성을 높일 수도 있다.
한편 본 실시예에 따른 원자층 증착 시스템(200)에서 상기 박막 증착부(210)는 도 4에 도시된 바와 같이, 2개 이상 다수개가 나란하게 설치되는 구성을 가질 수도 있다.
다음으로 상기 로딩/언로딩부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 원자층 증착 챔버(112)의 개구부 전방에 설치되며, 상기 공정용 카세트(180)를 원자층 증착 챔버(112)에 로딩(loading)하거나 공정용 카세트(180)를 원자층 증착 챔버(112)로부터 언로딩(unloading)하는 구성요소이다.
즉, 상기 로딩/언로딩부(120)는 원자층 증착 공정이 수행될 수 있도록 다수개의 기판이 적재되어 있는 공정용 카세트(180)를 상기 원자층 증착 챔버(112) 내부로 진입시켜 로딩하고, 원자층 증착 공정이 완료되면 상기 원자층 증착 챔버(112) 내에 장입되어 있는 상기 공정용 카세트(180)를 외부로 배출하고, 새로운 공정용 카세트(180)를 로딩하는 방식으로 반복하여 공정용 카세트의 로딩/언로딩 공정을 수행한다. 본 실시예에서 상기 로딩/언로딩부(120)는 상기 공정용 카세트(180)를 2축 방향으로 이동시킬 수 있는 로봇 구조 등 다양한 구성을 가질 수 있다.
그리고 본 실시예에서 상기 로딩/언로딩부(120)는 2개 또는 그 이상의 공정용 카세트(180)가 상하 방향으로 적층된 상태로 2개 또는 그 이상의 공정용 카세트를 한꺼번에 로딩 및 언로딩시키는 구조를 가질 수도 있다.
한편 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 박막 증착부(210)가 2개 이상 다수개로 구비되는 경우, 상기 로딩/언로딩부(220)도 상기 박막 증착부(210)와 함께 2개 이상 다수개로 구비될 수 있다.
다음으로 상기 공정용 카세트 대기부(130)는 상기 원자층 증착 챔버(112)로 로딩될 공정용 카세트(180) 또는 상기 원자층 증착 챔버(112)로부터 언로딩된 공정용 카세트(180)가 대기하는 버퍼(buffer) 공간을 제공하는 구성요소이다. 즉, 상기 공정용 카세트 대기부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 후술하는 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부(140) 사이의 공간 중 상기 일반 카세트 이송부(160) 설치 영역을 제외한 영역에 설치되어, 상기 공정용 카세트(180)의 로딩/언로딩 과정 및 기판 체인징 과정에서 공정 시간을 맞출 수 있도록 상기 공정용 카세트(180)의 대기 시간 및 대기 공간을 제공한다.
다음으로 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부(120) 및 공정용 카세트 대기부(130)에 인접하게 설치되며, 상기 공정용 카세트(180)를 수평방향으로 이동시키는 구성요소이다. 즉, 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)는 상기 카세트 체인징부(170) 하측으로 상기 공정용 카세트(180)를 수평 이동시키면서 기판의 체인징 과정이 이루어지도록 하는 것이다.
따라서 본 실시예에서 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)는 상기 공정용 카세트(180)를 단순하게 일방향으로 전후진시킬 수 있는 구성을 가지면 충분하고, 상기 카세트 체인징부(170)와 연동되어 정확한 타이밍과 위치에 상기 공정용 카세트(180)를 전후진시키도록 제어된다.
한편 본 실시예에서 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 상기 공정용 카세트 대기부(130)의 양측에 각각 한 쌍(140A, 140B)으로 설치될 수 있다. 이렇게 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)가 상기 공정용 카세트 대기부(130) 및 일반 카세트 이송부(160) 양측에 각각 설치되는 경우에는, 상기 카세트 체인징부(170)와 일반 카세트 이송부(160)의 동작과 연동되어 가장 짧은 시간에 효율적으로 기판 교환 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.
상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)와 상기 카세트 체인징부(170)의 상호 관계 및 연동 동작은 이하에서 설명한다.
다음으로 상기 공정용 카세트 이송부(150)는 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부(120), 공정용 카세트 수평 이동부(140) 및 공정용 카세트 대기부(130) 사이에서 상기 공정용 카세트(180)를 이송시키는 구성요소이다.
즉, 상기 공정용 카세트 이송부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부(120), 공정용 카세트 수평 이동부(140) 및 공정용 카세트 대기부(130)의 상측에 걸쳐서 설치되며, 공정용 카세트 로딩/언로딩부(120), 공정용 카세트 수평 이동부(140) 및 공정용 카세트 대기부(130)로 필요한 시기에 상기 공정용 카세트(180)를 이송시키는 것이다. 이를 위하여 상기 공정용 카세트 이송부(150)는 상기 공정용 카세트(180)를 2축 방향으로 이동시킬 수 있는 다양한 구성을 가질 수 있다.
그리고 본 실시예에서 상기 공정용 카세트 이송부(150)는 상기 로딩/언로딩부(120)와 마찬가지로 2개 또는 그 이상의 공정용 카세트(180)가 상하 방향으로 적층된 상태로 2개 또는 그 이상의 공정용 카세트를 한꺼번에 이송시키는 구조를 가질 수도 있다.
다음으로 상기 일반 카세트 이송부(160)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)에 인접하게 설치되며, 공정전 기판이 담긴 일반 카세트(10)를 상기 카세트 체인징부(170) 측으로 공급하고, 공정후 기판이 담긴 일반 카세트(10)를 외부로 배출하는 구성요소이다. 즉, 상기 일반 카세트 이송부(160)는 상기 카세트 체인징부(170) 하측에 설치되어, 상기 카세트 체인징부(170) 하측으로 일반 카세트(10)를 수평 이동시키면서, 상기 카세트 체인징부(170)에 의하여 공정이 진행될 기판이 상기 공정용 카세트(180)로 이재되고, 공정이 완료된 기판이 상기 일반 카세트(10)로 이재되도록 하는 것이다.
본 실시예에서 상기 일반 카세트 이송부(160)는 상기 일반 카세트(10)를 일측 방향으로 수평 이동시킬 수 있는 다양한 구성을 가질 수 있으며, 예를 들어 컨베이어 구조를 가질 수 있다.
한편 본 실시예에서 상기 일반 카세트 이송부(160)는, 공정의 효율성을 위하여 공정이 진행될 기판이 적재된 일반 카세트(10)를 상기 카세트 체인징부(170) 방향으로 공급하는 일반 카세트 공급부와 공정이 완료된 기판이 적재된 일반 카세트를 외부로 배출하는 일반 카세트 배출부로 나뉘어 구성되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 일반 카세트 공급부는 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부(140A, 140B) 사이의 공간에 설치되며, 상기 카세트 체인징부(170)가 설치되는 위치 직하방으로 공정전 기판이 담긴 일반 카세트(10)를 수평 이동시키면서 공급한다. 그리고 상기 일반 카세트 배출부는 상기 일반 카세트 공급부와 층을 달리하여 하층 또는 상층에 설치되며, 공정후 기판이 담긴 일반 카세트(10)를 상기 일반 카세트 공급부로부터 전달받아서 상기 일반 카세트 공급부의 일반 카세트 공급 방향과 반대 방향으로 배출하는 것이다.
다음으로 상기 카세트 체인징부(170)는 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)와 상기 일반 카세트 이송부(160) 사이에서 상기 공정용 카세트(180)와 일반 카세트(10)에 기판을 각 카세트에 적재되는 기판 사이의 간격에 대응되도록 변경하면서 교환하는 구성요소이다.
즉, 상기 카세트 체인징부(170)는 상기 일반 카세트 이송부(160)에 의하여 공정이 진행될 기판이 적재된 상태에서 이송되는 일반 카세트(10)에서 기판을 꺼내어, 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)에 탑재된 상태로 대기하고 있는 빈 공정용 카세트(180)에 적절한 기판 간격으로 변동하여 적재한다. 그리고 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140)에 의하여 공정 진행이 완료된 기판이 적재된 상태에서 이동되는 공정용 카세트(180)에서 기판을 꺼내어, 상기 일반 카세트 이송부(160)에 탑재된 상태로 대기하고 있는 빈 일반 카세트(10)에 적절한 기판 간격으로 변동하여 적재하는 것이다.
이러한 2가지 기능을 수행하기 위하여 상기 카세트 체인징부(170)를 제1, 2 카세트 체인징부(172, 174)로 구성한다. 상기 제1 카세트 체인징부(172)는 하나 이상으로 설치되며, 상기 공정용 카세트(180)에 담겨 있는 공정후 기판을 상기 일반 카세트(10)에 옮겨 담는 구성요소이고, 상기 제2 카세트 체인징부(174)도 적어도 하나 이상으로 설치되며, 상기 일반 카세트(10)에 담겨 있는 공정전 기판을 상기 공정용 카세트(180)에 옮겨 담는 구성요소이다.
여기에서 상기 제1, 2 카세트 체인징부(172, 174)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부(140) 및 일반 카세트 이송부(160)를 가로 질러서 나란히 설치된다. 그리고 각 카세트 체인징부(172, 174)는 양 측에 설치되는 공정용 카세트 수평 이동부(140)에 의하여 양측으로 각각 진입하는 카세트에 대하여 기판 체인징 작업이 가능하도록 기판 체인징 수단(도면에 미도시)이 양 측으로 이동하면서 공정이 가능한 구조를 가진다.
이러한 구조를 가지는 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부(140)와 일반 카세트 이송부(160) 및 카세트 체인징부(170)에 의한 카세트들에 대한 기판 체인징 공정은 제어부(도면에 미도시)의 제어에 의하여 이루어지는데, 이를 이하에서 도 2, 3을 참조하여 설명한다.
먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 중 하나의 공정용 카세트 수평 이동부(140B)에 의하여 공정후 기판이 담겨진 공정용 카세트(180)를 상기 일반 카세트 공급부(160)의 카세트 공급 방향과 반대 방향으로 수평 이동시키면서 한 쌍의 카세트 체인징부 중 하나인 상기 제1 카세트 체인징부(172)에 의하여 상기 공정후 기판을 상기 일반 카세트(10)에 옮겨 담도록 상기 제어부가 상기 공정용 카세트 수평 이동부(140), 일반 카세트 이송부(160) 및 제1 카세트 체인징부(172)를 제어한다.
이때 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 중 반대편에 설치되어 있는 나머지 하나의 공정용 카세트 수평 이동부(140A)에 의하여 비어 있는 공정용 카세트(180)를 상기 일반 카세트 공급부(160)의 카세트 공급 방향과 동일한 방향으로 수평 이동시키면서 상기 제2 카세트 체인징부(174)에 의하여 일반 카세트(10)에 적재되어 있는 공정전 기판을 상기 공정용 카세트(180)에 옮겨 담도록 제어한다.
결국 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부(140) 중 어느 하나(140B)에서는 공정이 완료된 기판이 일반 카세트(10)로 옮겨지고, 반대편 공정용 카세트 수평 이동부(140A)에서는 공정이 진행될 기판이 공정용 카세트(180)로 옮겨지는 동작이 동시에 진행되되, 양측 공정용 카세트 수평 이동부(140A, 140B) 상에서의 상기 공정용 카세트(180)의 이동방향은 서로 엇갈리게 이동되는 것이다.
전술한 기판 체인징 공정 진행 후에는 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부(140A, 140B)에서 공정용 카세트(180)가 서로 반대 방향으로 이동하면서 빈 공정용 카세트(180)에는 공정이 진행될 기판이 적재되고, 공정이 완료된 기판이 적재되어 있던 공정용 카세트(180)에서는 기판이 배출되어 일반 카세트(10)에 적재되는 공정이 동시에 이루어진다.
한편 본 실시예에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템(100)에는 냉각수단(도면에 미도시)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 냉각 수단은 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부(120), 공정용 카세트 대기부(130) 또는 공정용 카세트 수평 이동부(140) 중 적어도 어느 하나에 설치되며, 상기 공정후 기판의 온도를 하강시키는 구성요소이다. 상기 원자층 증착 챔버(112) 내에서는 가열된 상태에서 공정이 진행되므로, 배출된 기판의 온도를 상기 냉각수단이 이동 과정 및 대기 과정에서 낮추는 것이다.
그리고 본 실시예에서 상기 공정용 카세트(180)는 다수의 카세트가 일직선으로 연결되어 하나의 모듈로 이송이 가능한 구조인 것이, 이송이 용이하게 바람직하다. 또한 상기 공정용 카세트(180)는, 상기 일반 카세트에서의 기판 사이의 이격 간격의 1/2 또는 1/3 간격으로 기판 사이를 이격시켜 다수개의 기판이 적재되는 구조를 가지는 것이, 하나의 원자층 증착 챔버(112) 내에 더 많은 개수의 기판을 장착한 상태에서 공정을 처리할 수 있어서 바람직하다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 자동물류 원자층 증착 시스템
110 : 박막 증착부 120 : 로딩/언로딩부
130 : 공정용 카세트 대기부 140 : 공정용 카세트 수평 이동부
150 : 공정용 카세트 이송부 160 : 일반 카세트 이송부
170 : 카세트 체인징부 180 : 공정용 카세트
10 : 일반 카세트

Claims (13)

  1. 기판 사이의 간격이 층상흐름 간격이 되도록 복수의 기판을 적재하는 공정용 카세트가 장입된 상태에서 박막 증착 공정을 수행할 수 있는 원자층 증착 챔버로 구성된 박막 증착부;
    상기 원자층 증착 챔버의 개구부 전방에 설치되며, 상기 공정용 카세트를 원자층 증착 챔버에 로딩(loading)하거나 공정용 카세트를 증착 챔버로부터 언로딩(unloading)하는 공정용 카세트 로딩/언로딩부;
    상기 원자층 증착 챔버로 로딩될 공정용 카세트 또는 상기 원자층 증착 챔버로부터 언로딩된 공정용 카세트가 대기하는 공정용 카세트 대기부;
    상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부 및 공정용 카세트 대기부에 인접하게 설치되며, 상기 공정용 카세트가 수평방향으로 이동되는 공정용 카세트 수평 이동부;
    상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부, 공정용 카세트 수평 이동부 및 공정용 카세트 대기부 사이에서 상기 공정용 카세트를 이송시키는 공정용 카세트 이송부;
    상기 공정용 카세트 수평 이동부에 인접하게 설치되며, 공정전 기판이 담긴 일반 카세트를 공급하고, 공정후 기판이 담긴 일반 카세트를 외부로 배출하는 일반 카세트 이송부;
    상기 공정용 카세트 수평 이동부와 상기 일반 카세트 이송부 사이에서 상기 공정용 카세트와 일반 카세트 사이에 기판을 각 카세트에 적재되는 기판 사이의 간격에 대응되도록 변경하면서 교환하는 카세트 체인징부;를 포함하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공정용 카세트 수평 이동부는 일정 간격 이격되어 평행하게 설치되는 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부로 구성되고,
    상기 일반 카세트 이송부는 상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 카세트 체인징부는,
    상기 공정용 카세트에 담겨 있는 공정후 기판을 상기 일반 카세트에 옮겨 담는 하나 이상의 제1 카세트 체인징부 및
    상기 일반 카세트에 담겨 있는 공정전 기판을 상기 공정용 카세트에 옮겨 담는 하나 이상의 제2 카세트 체인징부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1, 2 카세트 체인징부는,
    상기 공정용 카세트 수평 이동부에 의한 공정용 카세트 수평 이동 방향과 수직되는 방향으로 상기 공정용 카세트 수평 이동부 및 일반 카세트 이송부에 걸쳐서 나란하게 설치되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 일반 카세트 이송부는,
    상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 사이의 공간 중 상기 제1, 2 카세트 체인징부가 설치되는 위치 직하방으로 공정전 기판이 담긴 일반 카세트를 공급하는 일반 카세트 공급부;
    상기 일반 카세트 공급부와 층을 달리하여 설치되며, 공정후 기판이 담긴 일반 카세트를 상기 일반 카세트 공급부에 의한 일반 카세트 공급 방향과 반대 방향으로 배출하는 일반 카세트 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 공정용 카세트 대기부는,
    상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 사이의 공간 중 상기 일반 카세트 이송부 설치 영역을 제외한 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 중 어느 하나의 공정용 카세트 수평 이동부에 의하여 공정후 기판이 담겨진 공정용 카세트를 상기 일반 카세트 공급부의 카세트 공급 방향과 반대 방향으로 수평 이동시키면서 상기 제1 카세트 체인징부에 의하여 상기 공정후 기판을 상기 일반 카세트에 옮겨 담고,
    상기 한 쌍의 공정용 카세트 수평 이동부 중 나머지 하나의 공정용 카세트 수평 이동부에 의하여 비어 있는 공정용 카세트를 상기 일반 카세트 공급부의 카세트 공급 방향과 동일한 방향으로 수평 이동시키면서 상기 제2 카세트 체인징부에 의하여 상기 공정전 기판을 상기 공정용 카세트에 옮겨 담도록 제어하는 제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부, 공정용 카세트 대기부 또는 공정용 카세트 수평 이동부 중 적어도 어느 하나에는 상기 공정후 기판의 온도를 하강시키는 냉각수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 공정용 카세트는,
    다수의 카세트가 일직선으로 연결되어 하나의 모듈로 이송이 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 공정용 카세트는,
    상기 일반 카세트에서의 기판 사이의 이격 간격의 1/2 또는 1/3 간격으로 기판 사이를 이격시켜 다수개의 기판이 적재되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 공정챔버가 상하방향 또는 좌우방향으로 2개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  12. 제12항에 있어서,
    상기 원자층 증착 챔버가 2개 이상 구비되는 경우, 상기 공정용 카세트 로딩/언로딩부도 각 원자층 증착 챔버에 독립하여 대응하도록 2개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 공정용 카세트는,
    상기 원자층 증착 챔버 내부에 상하방향 또는 좌우방향 또는 상하좌우방향으로 2개 이상 장입되는 것을 특징으로 하는 자동물류 원자층 증착 시스템.
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KR101321331B1 (ko) * 2012-05-21 2013-10-23 주식회사 엔씨디 태양전지용 박막 증착 시스템
KR20170036348A (ko) * 2015-09-24 2017-04-03 주식회사 엔씨디 고생산성 박막증착이 가능한 원자층 증착 시스템

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