KR20220015138A - 자기 부상 기판 이송시스템 및 증착 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 하면에 기판이 부착되는 기판척과, 상부에 형성되는 자성체를 구비하는 기판 셔틀과; 상기 자성체에 대향하여 기판의 이송 방향을 따라 이격되어 배치되며 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 부양 레일체와; 상기 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 부양 레일체를 따라 이동시키는 추진체를 포함하는, 자기 부상 기판 이송시스템이 제공된다.

Description

자기 부상 기판 이송시스템 및 증착 시스템{Magnetic levitation substrate transportation system and deposition system having the same}
본 발명은 자기 부상 기판 이송시스템 및 증착 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 증착 시스템 내부에서 대면적 고중량의 기판을 원활히 이송하고 핸들링하여 양산성을 높일 수 있는 기판 이송 시스템 및 증착 시스템에 관한 것이다.
유기 전계 발광소자(Organic Luminescence Emitting Device: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.
이러한 유기 전계 발광소자를 이용한 평판표시장치는 응답속도가 빠르며, 시야각이 넓어 차세대 표시장치로서 대두되고 있다.
유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 유기층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열증착방법으로 기판 상에 증착하게 된다.
진공열증착방법에 의하여 유기 박막이나 금속 박막을 형성하기 위한 장비 시스템으로 클러스터형 증착 시스템이나 인라인 증착 시스템이 적용되고 있는데, 인라인 증착 시스템은 복수의 공정 챔버를 일렬로 배열한 상태에서 복수의 기판을 셔틀에 각각 장착하여 연속적으로 이송시키면서 증착 공정을 수행하는 것인 반면, 클러스터형 증착 시스템은 여러 유기박막을 형성하기 위하여 복수의 진공 챔버를 클러스터형으로 만들어서 기판에 대한 유기박막을 증착하는 방식이다.
그런데, 최근에 기판이 대면적화되면서 고중량화되어 인라인 또는 클러스터 증착 시스템 내부에서 기판을 이송하고 핸들링하는데 어려움이 있다.
예를 들면, 8세대 디스플레이용 유리 기판의 경우 2200㎜×2500㎜의 크기에 그 무게가 대략 300kg에 달하여 종래의 기판 이송 시스템으로 유리 기판을 원활히 이송하고 핸들링하는데 어려운 점이 있다.
따라서, 증착 시스템 내부에서 대면적 고중량의 기판을 원활히 이송하고 핸들링하여 양산성을 높일 수 있는 기판 이송 시스템의 개발이 필요하다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0310597 호(2003.04.23 공개)
본 발명은 증착 시스템 내부에서 대면적 고중량의 기판을 원활히 이송하고 핸들링하여 양산성을 높일 수 있는 기판 이송 시스템 및 증착 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하면에 기판이 부착되는 기판척과, 상부에 자성체가 구비되는 기판 셔틀과; 상기 자성체에 대향하여 기판의 이송 방향을 따라 이격되어 배치되며 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 부양 레일체와; 상기 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 부양 레일체를 따라 이동시키는 추진체를 포함하는, 자기 부상 기판 이송시스템이 제공된다.
상기 부양 레일체는, 상기 부양 자석체에 인접하여 배치되며, 상기 기판 셔틀의 자성체와의 탈부착에 따라 상기 기판 셔틀의 위치를 고정하는 고정 전자석체를 더 포함할 수 있다.
상기 부양 자석체는, 상기 기판 셔틀을 부양시키는 부양 영구자석과; 상기 영구 자석에 인접하여 상기 부양 영구자석의 인력(引力)의 크기를 제어하는 제어 전자석을 포함할 수 있다.
상기 부양 영구자석의 인력은, 상기 기판이 탑재된 상기 기판 셔틀의 무게 보다 크며, 상기 제어 전자석은, 상기 부양 영구자석의 인력을 감쇄하여 상기 기판이 탑재된 상기 기판 셔틀의 무게에 상응하게 상기 부양 자석체의 자력을 제어할 수 있다.
상기 기판척은, 정전기의 힘에 의해 상기 기판을 척킹하는 정전척을 포함할 수 있다.
상기 추진체는, 상기 부양 레일체를 따라 설치되는 LM 레일과, 상기 기판 셔틀에 부착되며 상기 LM 레일을 따라 이동하는 LM 블록을 포함하는 리니어 모터 시스템(Linear Motor System)을 포함할 수 있다.
상기 자기 부상 기판 이송시스템은, 상기 부양 레일체를 따라 상기 기판 셔틀이 진입되어 탑재되며, 탑재된 상기 기판 셔틀을 직선으로 이동시키는 이동 플랫폼을 더 포함할 수 있다.
상기 이동 플랫폼은, 상기 부양 레일체와 연결되어 상기 기판 셔틀이 진입되며, 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체와; 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체를 포함할 수 있다.
상기 플랫폼 부양 레일체는, 상기 부양 자석체에 인접하여 배치되며, 상기 기판 셔틀의 자성체와의 탈부착에 따라 상기 기판 셔틀의 위치를 고정하는 고정 전자석체를 더 포함할 수 있다.
상기 자기 부상 기판 이송시스템은, 상기 부양 레일체를 따라 이동된 상기 기판 셔틀이 진입되어 탑재되며, 탑재된 상기 기판 셔틀을 제자리에서 회전시키는 회전 플랫폼을 더 포함할 수 있다.
상기 회전 플랫폼은, 상기 부양 레일체와 연결되어 상기 기판 셔틀이 진입되며, 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체와; 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체를 포함할 수 있다.
상기 플랫폼 부양 레일체는, 상기 부양 자석체에 인접하여 배치되며, 상기 기판 셔틀의 자성체와의 탈부착에 따라 상기 기판 셔틀의 위치를 고정하는 고정 전자석체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 대한 개별 공정을 수행하며 서로 연통되도록 배치되는 복수의 챔버 모듈과; 복수의 상기 챔버 모듈에 배치되어 상기 기판을 이송시키는 상기 자기 부상 기판 이송시스템을 포함하는, 증착 시스템이 제공된다.
상기 챔버 모듈은, 기판에 대한 증착을 수행하는 증착 챔버 모듈을 포함하되, 상기 증착 챔버 모듈은, 내부에 증착공간이 마련되는 증착 챔버와; 상기 부양 레일체를 따라 이동된 상기 기판 셔틀이 진입되어 탑재되며, 상기 기판의 하면이 노출되도록 상기 기판 셔틀의 양단부를 지지하는 한 쌍의 홀더 플랫폼(moving flatform)을 포함하는 기판 셔틀 홀더와; 상기 기판의 하면에 대향하여 배치되고 마스크를 지지하는 마스크 홀더를 포함할 수 있다.
상기 홀더 플랫폼은, 상기 부양 레일체와 연결되어 상기 기판 셔틀이 진입되며, 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체와; 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체를 포함할 수 있다.
상기 플랫폼 부양 레일체는, 상기 부양 자석체에 인접하여 배치되며, 상기 기판 셔틀의 자성체와의 탈부착에 따라 상기 기판 셔틀의 위치를 고정하는 고정 전자석체를 더 포함할 수 있다.
상기 증착 챔버 모듈은, 상기 기판 셔틀의 상부에 위치하고, 판 상으로 자력을 제공하며 하강에 따라 상기 자력에 의해 상기 마스크가 부착되어 상기 기판과 상기 마스크를 합착하는 마그넷 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 증착 시스템 내부에서 대면적 고중량의 기판을 원활히 이송하고 핸들링하여 양산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템을 측면에서 바라본 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템을 위에서 바라본 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템을 정면에서 바라본 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템의 사용 상태를 도시한 도면.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템을 포함하는 증착 시스템의 기판 얼라인을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 자기 부상 기판 이송시스템 및 증착 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템을 측면에서 바라본 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템을 위에서 바라본 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템을 정면에서 바라본 도면이다. 그리고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5에는, 자기 부상 기판 이송시스템(10), 챔버 모듈(11), 기판(12), 기판 이송부(13), 기판척(14), 자성체(16), 기판 셔틀(18), 지지 롤러(20), 부양 레일체(22), 부양 영구자석(24), 제어 전자석(26), 부양 자석체(28), 갭(29), 고정 전자석체(30), 추진체(32), 지지 프레임(33), LM 레일(34), LM 블록(36), 리니어 모터 시스템(38), 증착 챔버 모듈(40), 플랫폼 부양 레일체(42), 플랫폼 추진체(44), 홀더 플랫폼(46), 기판 셔틀 홀더(48), 증착 챔버(50), 증발원(52), 마스크(54), 마그넷 플레이트(56), 승강 모듈(58), 위치 제어부(60), 플랫폼 챔버 모듈(61), 이동 플랫폼(62), 회전 플랫폼(64)이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템(10)은, 하면에 기판(12)이 부착되는 기판척(14)과, 상부에 자성체(16)가 구비되는 기판 셔틀(18)과; 자성체(16)에 대향하여 기판(12)의 이송 방향을 따라 이격되어 배치되며 인력에 의해 기판 셔틀(18)을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체(28)와, 부양 자석체(28) 사이에 각각 배치되며 부양된 기판 셔틀(18)의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러(20)를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 부양 레일체(22)와; 부양 레일체(22)를 따라 설치되며 기판 셔틀(18)을 부양 레일체(22)를 따라 이동시키는 추진체(32)를 포함한다.
본 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템(10)은 챔버 모듈(11)의 내부에 기판을 이송하는 기판 이송부(13)로서 설치되어 대면적 고중량의 기판(12)을 원활히 이송하고 핸들링하여 양산성을 높일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 증착 챔버 모듈(40) 등의 챔버 모듈(11)은, 기판(12)에 대한 프로세스 처리 시 내부가 진공으로 이루어지는 챔버와, 기판(12)의 프로세스를 위한 챔버 내부에 장착되는 각종 기구를 포함하여, 기판에 대한 프로세스를 수행하는 챔버 형태의 모듈을 의미한다.
이하 본 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템(10)에 대해 자세히 설명하기로 한다.
기판 셔틀(18)은, 기판(12)이 탑재되어 증착 시스템 내부를 이동하기 위한 구성으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하면에 기판(12)이 부착되는 기판척(14)과, 상부에 자성체(16)를 구비한다. 자성체(16)는 후술할 부양 자석체(28)에 상응하여 부착되는 구성으로서, 기판 셔틀(18)의 상면에 길이 방향으로 형성될 수 있다.
기판척(14)은 기판(12)의 상면이 부착되어 고정되는 장치로서, 정전척(Electrostatic Chuck)이나 점착척 등이 기판척(14)으로 사용될 수 있다. 정전척과 점착척은 진공상태에서 기판(12)을 척킹할 수 있어 공정 진행 시 진공 상태가 유지되는 증착 챔버 모듈(40)의 내부에서도 사용할 수 있다.
본 실시예에서는 기판척(14)으로서 정전척을 사용한 형태를 제시한다. 정전척(Electrostatic Chuck)은 정전기의 힘을 이용하여 기판(12)을 고정하는 척킹 장치로서, 정전척에 '+', '-'를 인가시키면 대상물에는 반대의 전위가 대전('-', '+')되고, 대전된 전위에 의하여 서로 끌어당기는 힘이 발생하는 원리를 이용하여 정전척에 기판(12)을 부착시켜 고정하게 된다.
자성체(16)는 기판 셔틀(18)의 상부에 형성되어, 상부에 위치한 부양 레일체(22)의 자력에 의해 기판 셔틀(18)을 인력으로 들어 올릴 수 있게 한다. 본 실시예에서는 상부에 위치한 한 쌍의 부양 레일체(22)와 대응되어 기판 셔틀(18)의 상면에 두 개의 자성체(16)가 형성된 형태를 제시한다. 본 실시예에 따른 자성체(16)는 자성이 높은 니켈(Ni)-코발트(Co) 합금으로 형성될 수 있다.
기판척(14)에 의해 기판 셔틀(18)의 하면에 기판(12)이 부착되고, 상부에 위치한 부양 레일체(22)의 자력이 자성체(16)에 미쳐 기판 셔틀(18)을 인력으로 당겨 기판 셔틀(18)을 부양하게 된다.
부양 레일체(22)는, 기판 셔틀(18)의 자성체(16)에 대향하여 기판(12)의 이송 방향을 따라 이격되어 배치되며 인력에 의해 기판 셔틀(18)을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체(28)와, 부양 자석체(28) 사이에 각각 배치되며 부양된 기판 셔틀(18)의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러(20)를 구비한다. 부양 레일체(22)는 서로 평행하게 기판(12)의 이송 방향을 따라 쌍을 이루어 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 부양 자석체(28)는 기판 셔틀(18)의 자성체(16)에 자력을 미쳐 기판 셔틀(18)을 부양시키기 위한 구성이며, 부양 자석체(28) 사이에 배치되는 지지 롤러(20)는 기판 셔틀(18)의 부양을 제한하기 위한 구성이다. 도 1을 참조하면, 부양 자석체(28)가 기판 셔틀(18)을 부양시키나 지지 롤러(20)에 의해 부양되는 높이가 제한되어, 도 1의 갭(29)과 같이 부양 자석체(28)와 기판 셔틀(18)이 미세하게 이격된 상태로 기판 셔틀(18)을 들어 올리게 된다.
본 실시예에 따른 부양 자석체(28)는, 기판(12)을 부양시키는 부양 영구자석(24)과, 영구 자석에 인접하여 부양 영구자석(24)의 인력의 크기를 제어하는 제어 전자석(26)을 포함한다.
부양 영구자석(24)은 기판 셔틀(18)의 자성체(16)에 자력을 미쳐 기판 셔틀(18)을 부양시키는데 영구 자석의 인력이 기판(12)의 탑재된 기판 셔틀(18)의 무게보다 큰 경우 큰 인력으로 기판 셔틀(18)을 들어올리기 때문에 부양에 따른 지지 롤러(20)에 기판 셔틀(18)이 가하는 압력이 커서 기판 셔틀(18)을 이동이 어려울 수 있다. 따라서 제어 전자석(26)을 배치하고 제어 전자석(26)의 자력을 조절하여 부양 자석체(28)의 전체 인력을 제어한다.
본 실시예에 따르면, 부양 영구자석(24)의 인력은 기판(12)이 탑재된 기판 셔틀(18)의 무게 보다 크며, 제어 전자석(26)은 부양 영구자석(24)의 인력을 감쇄하여 기판(12)이 탑재된 기판 셔틀(18)의 무게에 상응하게 부양 자석체(28)의 자력을 제어한다. 예를 들면, 기판(12)이 탑재된 기판 셔틀(18)의 무게에 대해 대략 130%의 인력을 갖는 부양 영구자석(24)을 배치하고, 제어 전자석(26)은 부양 영구자석(24)의 인력을 30% 정도 감쇄하여 전체 부양 자석체(28)의 인력이 기판(12)이 탑재된 기판 셔틀(18)의 무게에 상응하도록 인력을 제어함으로써 지지 롤러(20)에 가하는 압력을 최소화함으로써 기판 셔틀(18)을 용이하게 추진시킬 수 있다.
한편, 부양 레일체(22)는, 부양 자석체(28)에 인접하여 배치되며, 기판 셔틀(18)의 자성체(16)와의 탈부착에 따라 기판 셔틀(18)의 위치를 고정하는 고정 전자석체(30)를 더 포함할 수 있다. 고정 전자석체(30)는 전자석을 구비하고 있어 전류의 인가에 따라 자력을 발생하거나 제거할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 후술할 추진체(32)의 추진에 따라 기판 셔틀(18)이 이동하다가 기판(12)에 대한 공정을 진행하기 위해 기판 셔틀(18)을 멈춘 경우. 부양 레일체(22)에 의해 부양된 기판 셔틀(18)에 미세한 진동이나 흔들림이 발생할 수 있다. 따라서, 기판 셔틀(18)이 멈춘 경우 기판 셔틀(18)이 움직이는 것을 방지하기 위해 고정 전자석체(30)를 작동시켜 기판 셔틀(18)의 자성체(16)가 고정 전자석체(30)에 부착됨으로써 기판 셔틀(18)의 위치를 고정할 수 있다.
추진체(32)는, 부양 레일체(22)를 따라 부양된 기판 셔틀(18)을 이송시키기 위한 구성으로서, 부양 레일체(22)에 의해 부양된 기판 셔틀(18)은 추진체(32)에 의해 부양 레일체(22)를 따라 이동한다.
본 실시예에서는, 추진체(32)로서 리니어 모터 시스템(38)(Linear Motor System)을 적용하였다. 즉, 부양 레일체(22)를 따라 LM 레일(34)을 설치하고, 기판 셔틀(18)에는 LM 레일(34)을 따라 이동하는 LM 블록(36)을 설치하여, 자력에 의해 LM 레일(34)을 따라 LM 블록(36)을 이송시킴으로써 부양된 기판 셔틀(18)을 이송시키게 된다.
상술한 부양 자석체(28), 지지 롤러(20), 고정 전자석체(30), 추진체(32) 등의 구성은 지지 프레임(33)에 부착되어 기판 이송부(13)로서 챔버 모듈(11) 내부에 설치될 수 있다.
이상과 같은 자기 부상 기판 이송시스템(10)을 기판(12)에 대한 증착 공정을 진행하는 증착 시스템 내부에 배치함으로써 대면적 고중량의 기판(12)을 원활히 이송하고 핸들링하여 양산성을 높일 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템(10)의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 4의 경우는 좌측에 있는 두 개의 챔버 모듈(11)에서 우측에 있는 하나의 챔버 모듈(11)로 기판(12)을 이송하는 상태를 도시한 것으로서, 그 사이에 플랫폼 챔버 모듈(61)이 배치되어 있다. 플랫폼 챔버 모듈(61)은 기판(12)이 탑재된 기판 셔틀(18)이 잠시 거쳐가는 챔버 모듈로서, 그 내부에 이동 플랫폼(62)이 설치되어 기판 셔틀(18)을 우측의 챔버 모듈(11)로 건네 준다.
도 4를 참고하면, 좌측의 챔버 모듈(11)의 부양 레일체(22)를 따라 이동하던 기판 셔틀(18)이 플랫폼 챔버 모듈(61)로 진입하여 이동 플랫폼(62)으로 탑재되고, 기판 셔틀(18)이 탑재된 이동 플랫폼(62)은 우측 챔버 모듈(11)의 진입부로 직선 이동한다. 이동 플랫폼(62)이 우측 챔버 모듈(11)의 진입부로 이동하면 이동 플랫폼(62)에 탑재되어 있던 기판 셔틀(18)이 다시 우측 챔버 모듈(11)의 부양 레일체(22)로 진입하여 이동한다.
기판 셔틀(18)의 진입과 진출을 위해 이동 플랫폼(62)에는 상기의 부양 레일체(22)와 동일한 형태의 플랫폼 부양 레일체(42)와 플랫폼 추진체(44)가 설치될 수 있다.
즉, 이동 플랫폼(62)은, 상술한 부양 레일체(22)와 연결되어 기판 셔틀(18)이 진입되며, 인력에 의해 기판 셔틀(18)을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체(28)와, 부양 자석체(28) 사이에 각각 배치되며 부양된 기판 셔틀(18)의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러(20)를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체(42)와; 플랫폼 부양 레일체(42)를 따라 설치되며 기판 셔틀(18)을 플랫폼 부양 레일체(42)를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체(44)를 구비할 수 있다. 또한, 플랫폼 부양 레일체(42)는, 부양 자석체(28)에 인접하여 배치되며, 기판 셔틀(18)의 자성체(16)와의 탈부착에 따라 기판 셔틀(18)의 위치를 고정하는 고정 전자석체(30)를 포함할 수 있다. 이동 플랫폼(62)의 플랫폼 부양 레일체(42), 플랫폼 추진체(44) 및 고정 전자석체(30)은 상술한 자기 부상 기판 이송시스템(10)의 부양 레일체(42), 추진체(44), 고정 전자석체(30)와 동일한 역할을 수행한다.
도 5의 경우는 서로 직각을 이루는 두 개의 챔버 모듈(11) 간의 기판(12)을 이송하는 상태를 도시한 것으로서, 그 사이에 위와 동일하게 플랫폼 챔버 모듈(61)이 배치되어 있다. 플랫폼 챔버 모듈(61)의 내부에는 회전 플랫폼(64)이 설치되어 기판 셔틀(18)을 직각으로 회전시켜 다른 챔버 모듈(11)로 건네 준다.
도 5를 참고하면, 좌측의 챔버 모듈(11)의 부양 레일체(22)를 따라 이동하던 기판 셔틀(18)이 플랫폼 챔버 모듈(61)로 진입하여 회전 플랫폼(64)으로 탑재되고, 기판 셔틀(18)이 탑재된 회전 플랫폼(64)은 탑재된 기판 셔틀(18)을 제자리에서 직각으로 회전시켜 직각으로 위치한 우측 챔버 모듈(11)의 진입부로 회전시킨다. 그리고, 회전 플랫폼(64)에 탑재되어 있던 기판 셔틀(18)이 다시 우측 챔버 모듈(11)의 부양 레일체(22)로 진입하여 이동한다.
이동 플랫폼(62)과 마찬가지로 회전 플랫폼(64)은 부양 레일체(22)와 동일한 형태의 플랫폼 부양 레일체(42), 플랫폼 추진체(44) 및 고정 전자석체(30)가 설치된다. 즉, 회전 플랫폼(64)은, 부양 레일체(22)와 연결되어 기판 셔틀(18)이 진입되며, 인력에 의해 기판 셔틀(18)을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체(28)와, 부양 자석체(28) 사이에 각각 배치되며 부양된 기판 셔틀(18)의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러(20)를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체(42)와; 플랫폼 부양 레일체(42)를 따라 설치되며 기판 셔틀(18)을 플랫폼 부양 레일체(42)를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체(44)를 포함한다. 그리고, 플랫폼 부양 레일체(42)는, 부양 자석체(28)에 인접하여 배치되며, 기판 셔틀(18)의 자성체(16)와의 탈부착에 따라 기판 셔틀(18)의 위치를 고정하는 고정 전자석체(30)를 포함한다.
회전 플랫폼(64)의 플랫폼 부양 레일체(42), 플랫폼 추진체(44) 및 고정 전자석체(30)은 상술한 자기 부상 기판 이송시스템(10)의 부양 레일체(42), 추진체(44), 고정 전자석체(30)와 동일한 역할을 수행한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 기판 이송시스템(10)을 포함하는 증착 시스템의 기판 얼라인을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8에는, 챔버 모듈(11), 기판(12), 기판척(14), 자성체(16), 기판 셔틀(18), 부양 레일체(22), 부양 영구자석(24), 제어 전자석(26), 부양 자석체(28), 고정 전자석체(30), 추진체(32), 지지 프레임(33), LM 레일(34), LM 블록(36), 증착 챔버 모듈(40), 플랫폼 부양 레일체(42), 플랫폼 추진체(44), 홀더 플랫폼(46), 기판 셔틀 홀더(48), 증착 챔버(50), 증발원(52), 마스크(54), 마그넷 플레이트(56), 승강 모듈(58), 위치 제어부(60)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 증착 시스템은, 기판(12)에 대한 개별 공정을 수행하며 서로 연통되도록 배치되는 복수의 챔버 모듈(11)와; 복수의 챔버 모듈(11)에 배치되어 기판(12)을 이송시키는 상술한 자기 부상 기판 이송시스템(10)을 포함한다.
트랜스퍼 챔버 모듈, 증착 챔버 모듈(40) 등의 챔버 모듈(11)은, 기판(12)에 대한 프로세스 처리 시 내부가 진공으로 이루어지는 챔버와, 기판(12)의 프로세스를 위한 챔버 내부에 장착되는 각종 기구를 포함하여, 기판(12)에 대한 프로세스를 수행하는 챔버 형태의 모듈을 의미한다.
트랜스퍼 챔버 모듈, 프리 얼라인 챔버 모듈, 증착 챔버 모듈(40), 댐퍼 챔버 모듈 등의 챔버 모듈(11)이 연속적으로 배열되어 인라인 증착 시스템이나 클러스터 증착 시스템을 구축하게 되는데, 이러한 증착 시스템 내부에 기판(12)을 이송하기 위한 기판 이송부(13)로서 상술한 자기 부상 기판 이송시스템(10)이 장착되어 기판(12)이 순차적으로 이송되면서 기판(12)에 대한 공정을 진행한다.
특히, 챔버 모듈(11) 중 증착 챔버 모듈(40)은 기판(12)에 대한 증착을 수행하는 챔버 모듈(11)로서, 기판(12)의 증착을 위해서 기판(12)과 마스크(54)의 얼라인이 필요하다.
본 실시예에 따른 기판 이송부(13)는, 기판 셔틀(18)에 기판(12)을 탑재하고 이동하는 형태로서, 본 실시예에서는 기판(12)이 기판 셔틀(18)에 탑재된 채로 마스크(54)와의 얼라인하고 증착을 수행하도록 구성하였다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 증착 챔버 모듈(40)은, 내부에 증착공간이 마련되는 증착 챔버(50)와; 부양 레일체(22)를 따라 이동된 기판 셔틀(18)이 진입되어 탑재되며, 기판(12)의 하면이 노출되도록 기판 셔틀(18)의 양단부를 지지하는 한 쌍의 홀더 플랫폼(46)(moving flatform)을 포함하는 기판 셔틀 홀더(48)와; 기판(12)의 하면에 대향하여 배치되고 마스크(54)를 지지하는 마스크 홀더를 포함한다.
증착 챔버(50)는 증착 공정 진행 시 진공 상태가 유지되며 전후단에 다른 챔버 모듈(11)과 연결될 수 있다.
기판 셔틀 홀더(48)는, 기판(12)이 탑재된 기판 셔틀(18) 자체를 홀딩하여 얼라인을 위한 기판(12)의 위치를 조절한다. 기판 셔틀(18)의 홀딩을 위해 기판 셔틀 홀더(48)는, 부양 레일체(22)를 따라 이동된 기판 셔틀(18)이 진입되어 탑재되며, 기판(12)의 하면이 노출되도록 기판 셔틀(18)의 양단부를 지지하는 한 쌍의 홀더 플랫폼(46)(moving flatform)을 포함한다.
도 6을 참조하면, 좌측의 챔버 모듈(11)의 부양 레일체(22)를 따라 이동하던 기판 셔틀(18)이 증착 챔버 모듈(40)로 진입하면, 기판 셔틀(18)에 부착된 기판(12)의 하면이 노출되도록 기판 셔틀(18)의 양단부가 한 쌍의 홀더 플랫폼(46)으로 진입되어 기판 셔틀 홀더(48)에 탑재된다.
기판 셔틀 홀더(48)의 위치 제어를 위해 증착 챔버 모듈(40)의 외측에는 위치 제어부(60)가 배치되고, 위치 제어부(60)의 제어에 따라 기판 셔틀 홀더(48)의 위치를 제어하여 기판 셔틀(18)의 기판(12)과 마스크 홀더(미도시)의 마스크(54)를 얼라인하고 기판(12)과 마스크(54)를 합착한다.
한편, 기판(12) 상부에는 마그넷 플레이트(56)가 배치되어 기판(12)과 마스크(54)의 합착 시 마그넷 플레이트(56)를 승강 모듈(58)을 통해 하강시켜 마그넷 플레이트(56)의 자력이 마스크(54)를 위로 당겨 처짐을 최소화할 수 있다.
마그넷 플레이트(56)에는 판 상의 마스크(54)가 부착될 수 있도록 판 상으로 자력을 발생시키는 마그넷이 부착되어 있으며, 마그넷 플레이트(56)가 승강 모듈(58)에 의해 하강하여 마스크(54)와 가까워짐에 따라 마그넷 플레이트(56)에 마스크(54)가 부착되면서 그 사이의 기판(12)과 합착이 이루어진다.
마스크 홀더(미도시)는, 기판(12)에 대향하여 기판(12)의 하면에 위치하는 마스크(54)의 양단을 지지하고, 마스크(54)가 기판(12)과의 얼라인 후 합착을 위해 마스크(54)를 상부로 상승시키고 증착 이후에는 마스크(54)를 하부로 이동시켜 마스크(54)를 분리시킨다.
기판 셔틀(18)의 진입과 진출을 위해, 홀더 플랫폼(46)에는 상기의 부양 레일체(22)와 동일한 형태의 플랫폼 부양 레일체(42)와 플랫폼 추진체(44)가 설치될 수 있다.
즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 홀더 플랫폼(46)은, 부양 레일체(22)와 연결되어 기판 셔틀(18)이 진입되며, 인력에 의해 기판 셔틀(18)을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체(28)와, 부양 자석체(28) 사이에 각각 배치되며 부양된 기판 셔틀(18)의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러(20)를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체(42)와; 플랫폼 부양 레일체(42)를 따라 설치되며 기판 셔틀(18)을 플랫폼 부양 레일체(42)를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체(44)를 포함할 수 있다. 그리고, 플랫폼 부양 레일체(42)는, 부양 자석체(28)에 인접하여 배치되며, 기판 셔틀(18)의 자성체(16)와의 탈부착에 따라 기판 셔틀(18)의 위치를 고정하는 고정 전자석체(30)를 포함할 수 있다.
홀더 플랫폼(62)의 플랫폼 부양 레일체(42), 플랫폼 추진체(44) 및 고정 전자석체(30)은 상술한 자기 부상 기판 이송시스템(10)의 부양 레일체(42), 추진체(44), 고정 전자석체(30)와 동일한 역할을 수행한다.
도 7를 참조하면, 기판 셔틀 홀더(48)의 하단에 지지 프레임(33)이 결합되고, 지지 프레임(33)의 하단에 부양 자석체(28)와 리니어 모터 시스템(38)의 LM 레일(34)이 부착되어 설치된다. 인접한 챔버 모듈(11)의 부양 레일체(22)를 따라 이동하던 기판 셔틀(18)은 증착 챔버 모듈(40) 진입 시 플랫폼 부양 레일체(42)로 갈아타게 되며, 플랫폼 부양 레일체(42)의 고정 전자석체(30)는 플랫폼 부양 레일체(42)로 진입된 기판 셔틀(18)의 위치를 고정한다. 기판 셔틀(18)이 플랫폼 부양 레일체(42)에 고정된 상태에서 증착 챔버 모듈(40)의 상단에 위치한 위치 제어부(60)의 제어에 따라 기판 셔틀 홀더(48)의 위치를 제어하여 기판 셔틀(18)의 기판(12)과 마스크 홀더의 마스크(54)를 얼라인하고 마스크(54)를 상승시켜 기판(12)과 마스크(54)를 합착한다. 마스크(54)와의 합착 이후 하단에 위치하는 증발원(52)을 이용하여 기판 셔틀(18) 하면의 기판(12)에 증착을 수행한다.
기판(12)에 대한 증착이 완료되면 마스크(54)와의 합착을 해제하고 다시 기판 셔틀(18)이 플랫폼 부양 레일체(42)를 따라 이동하여 인접 챔버 모듈(11)의 부양 레일체(22)로 이동한다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
10: 자기 부상 기판 이송시스템 11: 챔버 모듈
12: 기판 14: 기판척
16: 자성체 18: 기판 셔틀
20: 지지 롤러 22: 부양 레일체
24: 부양 영구자석 26: 제어 전자석
28: 부양 자석체 30: 고정 전자석체
32: 추진체 33: 지지 프레임
34: LM 레일 36: LM 블록
38: 리니어 모터 시스템 40: 증착 챔버 모듈
42: 플랫폼 부양 레일체 44: 플랫폼 추진체
46: 홀더 플랫폼 48: 기판 셔틀 홀더
50: 증착 챔버 52: 증발원
54: 마스크 56: 마그넷 플레이트
58: 승강 모듈 60: 위치 제어부
61: 플랫폼 챔버 모듈 62: 이동 플랫폼
64: 회전 플랫폼

Claims (17)

  1. 하면에 기판이 부착되는 기판척과, 상부에 자성체가 구비되는 기판 셔틀과;
    상기 자성체에 대향하여 기판의 이송 방향을 따라 이격되어 배치되며 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 부양 레일체와;
    상기 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 부양 레일체를 따라 이동시키는 추진체를 포함하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부양 레일체는,
    상기 부양 자석체에 인접하여 배치되며, 상기 기판 셔틀의 자성체와의 탈부착에 따라 상기 기판 셔틀의 위치를 고정하는 고정 전자석체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부양 자석체는,
    상기 기판 셔틀을 부양시키는 부양 영구자석과;
    상기 영구 자석에 인접하여 상기 부양 영구자석의 인력(引力)의 크기를 제어하는 제어 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부양 영구자석의 인력은, 상기 기판이 탑재된 상기 기판 셔틀의 무게 보다 크며,
    상기 제어 전자석은, 상기 부양 영구자석의 인력을 감쇄하여 상기 기판이 탑재된 상기 기판 셔틀의 무게에 상응하게 상기 부양 자석체의 자력을 제어하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판척은,
    정전기의 힘에 의해 상기 기판을 척킹하는 정전척을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 추진체는,
    상기 부양 레일체를 따라 설치되는 LM 레일과, 상기 기판 셔틀에 부착되며 상기 LM 레일을 따라 이동하는 LM 블록을 포함하는 리니어 모터 시스템(Linear Motor System)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부양 레일체를 따라 상기 기판 셔틀이 진입되어 탑재되며, 탑재된 상기 기판 셔틀을 직선으로 이동시키는 이동 플랫폼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동 플랫폼은,
    상기 부양 레일체와 연결되어 상기 기판 셔틀이 진입되며, 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체와;
    상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플랫폼 부양 레일체는,
    상기 부양 자석체에 인접하여 배치되며, 상기 기판 셔틀의 자성체와의 탈부착에 따라 상기 기판 셔틀의 위치를 고정하는 고정 전자석체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 부양 레일체를 따라 이동된 상기 기판 셔틀이 진입되어 탑재되며, 탑재된 상기 기판 셔틀을 제자리에서 회전시키는 회전 플랫폼(64)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 회전 플랫폼은,
    상기 부양 레일체와 연결되어 상기 기판 셔틀이 진입되며, 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체와;
    상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 플랫폼 부양 레일체는,
    상기 부양 자석체에 인접하여 배치되며, 상기 기판 셔틀의 자성체와의 탈부착에 따라 상기 기판 셔틀의 위치를 고정하는 고정 전자석체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  13. 기판에 대한 개별 공정을 수행하며 서로 연통되도록 배치되는 복수의 챔버 모듈과;
    복수의 상기 챔버 모듈에 배치되어 상기 기판을 이송시키는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 자기 부상 기판 이송시스템을 포함하는, 증착 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 챔버 모듈은,
    기판에 대한 증착을 수행하는 증착 챔버 모듈을 포함하되,
    상기 증착 챔버 모듈은,
    내부에 증착공간이 마련되는 증착 챔버와;
    상기 부양 레일체를 따라 이동된 상기 기판 셔틀이 진입되어 탑재되며, 상기 기판의 하면이 노출되도록 상기 기판 셔틀의 양단부를 지지하는 한 쌍의 홀더 플랫폼(moving flatform)을 포함하는 기판 셔틀 홀더와;
    상기 기판의 하면에 대향하여 배치되고 마스크를 지지하는 마스크 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 홀더 플랫폼은,
    상기 부양 레일체와 연결되어 상기 기판 셔틀이 진입되며, 인력에 의해 상기 기판 셔틀을 부양시키는 복수 개의 부양 자석체와, 상기 부양 자석체 사이에 각각 배치되며 부양된 상기 기판 셔틀의 상면을 지지하는 복수 개의 지지 롤러를 구비하며, 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 플랫폼 부양 레일체와;
    상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 설치되며 상기 기판 셔틀을 상기 플랫폼 부양 레일체를 따라 이동시키는 플랫폼 추진체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 플랫폼 부양 레일체는,
    상기 부양 자석체에 인접하여 배치되며, 상기 기판 셔틀의 자성체와의 탈부착에 따라 상기 기판 셔틀의 위치를 고정하는 고정 전자석체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기 부상 기판 이송시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 증착 챔버 모듈은,
    상기 기판 셔틀의 상부에 위치하고, 판 상으로 자력을 제공하며 하강에 따라 상기 자력에 의해 상기 마스크가 부착되어 상기 기판과 상기 마스크를 합착하는 마그넷 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 시스템.
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KR20130063901A (ko) * 2011-12-07 2013-06-17 한국기계연구원 무동력 트레이를 갖는 자기부상 반송장치
KR20150031531A (ko) * 2013-09-16 2015-03-25 주식회사 에스에프에이 박막 증착장치

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