KR101700608B1 - 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 및 마스크를 효율적으로 반송하여 풋프린트과 공정택타임을 획기적으로 감소할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 기판처리장치는 기판에 대하여 소정의 처리를 하는 적어도 1 이상의 공정챔버; 상기 공정챔버의 일측에 연결되어 상기 공정챔버에 마스크를 공급하는 마스크 스토커; 상기 공정챔버의 타측에 연결되는 버퍼챔버; 및 상기 버퍼챔버의 내부에 구비되어 스텝운동하며, 상기 공정챔버와 상기 기판을 교환하는 이송챔버;를 포함한다.

Description

기판처리장치{SUBSTRATE TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 및 마스크를 효율적으로 반송하여 풋프린트과 공정택타임을 획기적으로 감소할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 공정이나 평판표시소자 또는 태양전지를 제조하는 과정에서는 웨이퍼 또는 유리기판(이하, “기판”이라 한다)을 연속적으로 일련의 처리를 하는데, 이러한 공정에 요구되는 기판처리시스템이 요구된다.

예를 들어, OLED소자를 제조하기 위하여는 기판을 표면처리(전처리)한 다음, 기판상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer, 이하, 'HIL'이라고 한다), 정공 운송층(hole transfer layer, 이하, 'HTL'이라고 한다), 발광층(emitting layer, 이하, 'EL'이라고 한다), 전자 운송층(eletron transfer layer, 이하, 'ETL'이라고 한다), 전자 주입층(eletron injection layer, 이하, 'EIL'이라고 한다), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다. 여기에서 양극으로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)이 주로 사용되고, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq₃, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 또한, 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다.

이와 같이 기판을 처리하기 위하여 종래에 인라인(In-line)방식의 기판처리시스템(100)이 개시되었다. 도 1을 참조하면, 종래의 인라인 방식 기판처리시스템은 로딩챔버(110)와, 제1버퍼챔버(120)와, 공정챔버(130)와, 제2버퍼챔버(140)와 언로딩챔버(150)를 구비하며, 각 챔버 사이에는 게이트밸브(G)가 구비된다.

상기 인라인방식 기판처리시스템의 작동상태를 설명하면, 먼저, 게이트밸브를 개방하여 로딩챔버(110)로 기판을 반입하고, 로딩챔버(110)의 내부를 고진공 분위기로 조성한 다음, 게이트밸브를 개방하여 기판을 제1버퍼챔버(120)로 이송한다. 또한, 제1버퍼챔버(120)에 있는 기판은 공정챔버(130)로 이송하여 기판을 플라즈마 등을 이용하여 표면처리하거나 도가니(D)에서 기화된 유기물을 기판에 증착시키는 증착수단(131) 등을 이용하여 박막형성을 한다. 이와 같이 기판에 소정의 처리가 완료되면, 다시 제2버퍼챔버(140)로 이송하고, 언로딩챔버(150)를 통해 반출한다.

그러나 상술한 바와 같이, 하나의 공정을 수행하기 위하여 로딩챔버(110), 언로딩챔버(150), 2개의 버퍼챔버(120,140) 등을 구비해야 하고, 기판을 이송해야 한다.

따라서 OLED 소자 제조를 위하여 다층 박막을 형성하기 위하여는, 도 1과 같은 인라인시스템이 복수개 연속적으로 설치된다. 따라서 구성 및 기판을 이송하는 과정이 매우 복잡하고, 풋프린트 및 공정택타임이 매우 길다는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 내부에 반송로봇이 구비된 트랜스퍼챔버와, 상기 트랜스퍼챔버의 주위에 로드락챔버와 복수의 공정챔버를 구비하여 구성된 클러스터타입의 기판처리시스템이 개시되었다.

그러나 클러스터타입의 기판처리시스템의 경우, 반송로봇이 고가이고, 그의 제어가 어려울 뿐 아니라 반송과정에서 기판이 손상되는 등의 문제점이 있을 뿐만 아니라 트랜스퍼 챔버의 주위에 배치할 수 있는 공정챔버의 수가 제한되어 많은 공정을 연속적으로 수행할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판 및 마스크를 효율적으로 반송하여 풋프린트과 공정택타임을 획기적으로 감소할 수 있는 기판처리장치를 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 기판처리장치는 기판에 대하여 소정의 처리를 하는 적어도 1 이상의 공정챔버; 상기 공정챔버의 일측에 연결되어 상기 공정챔버에 마스크를 공급하는 마스크 스토커; 상기 공정챔버의 타측에 연결되는 버퍼챔버; 및 상기 버퍼챔버의 내부에 구비되어 스텝운동하며, 상기 공정챔버와 상기 기판을 교환하는 이송챔버;를 포함한다.

또한 상기 버퍼챔버의 내부에서 상기 이송챔버를 스텝운동시키는 이동수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 이송챔버와 공정챔버를 기류적으로 연통시키는 실링수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 실링수단은 상기 이송챔버의 일측벽에 구비되는 밸로우즈인 것이 바람직하다.

또한 상기 이송챔버는 상기 공정챔버의 수보다 1개 더 많은 수로 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 기판을 로딩하는 로딩챔버를 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 기판을 언로딩하는 언로딩챔버를 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 이송챔버와 로딩챔버, 상기 이송챔버와 언로딩챔버를 기류적으로 연통시키는 실링수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 실링수단은 상기 이송챔버의 타측벽에 구비되는 밸로우즈인 것이 바람직하다.

또한 상기 기판을 기립 상태로 고정하는 기판홀더가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 기판홀더를 공정챔버 및 이송챔버에서 기립상태로 이송하는 이송수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 공정챔버에는 상기 마스크와 기판을 정렬하는 정렬수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 기판 및 마스크를 효율적으로 반송하여 풋프린트과 공정택타임을 획기적으로 감소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 인라인 기판처리시스템을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 기판처리시스템을 도시한 평면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명에 의한 기판처리시스템의 작동상태를 설명한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예의 구성 및 작동상태를 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 실시예(1)는 버퍼챔버(20)와, 이송챔버(30)와, 로딩챔버(10)와, 언로딩챔버(60)와, 공정챔버(40)와 마스크 스토커(50)로 구성된다.

도시된 바와 같이, 버퍼챔버(20)를 중심에 좌측에는 로딩챔버(10)와 언로딩챔버(60)가 연결되어 있고, 우측에는 2개의 공정챔버(40)가 연결되어 있으며, 상기 공정챔버의 타측에는 마스크스토커(50)가 구비된다. 또한 버퍼챔버(20)와 로딩챔버(10), 버퍼챔버(20)와 언로딩챔버(60), 버퍼챔버(20)와 공정챔버(40), 공정챔버와 마스크스토커(50)들 사이에는 게이트밸브(G1~G6)가 구비된다. 상기 공정챔버(40)는 요구되는 공정에 따라 단수 또는 복수개로 자유롭게 구성할 수 있다. 또한 공정챔버(40)는 기판에 대하여 소정의 처리를 하는 챔버로서, 본 실시예에서는 도가니에서 기화된 유기물을 기판에 증착하는 증착장치(41)이 구비된다. 이외에도 다른 박막형성장치나 표면처리장치 등이 구비될 수 있다.

상기 버퍼챔버(20)의 내부에는 3개의 이송챔버(30)가 구비되는데, 상기 이송챔버(30)의 양 측벽에는 실링수단으로서 신축가능한 밸로우즈(B)가 구비되어 있고, 상기 각 이송챔버(30)를 동시에 스텝운동시키는 이송수단(미도시) 및 가이드레일(21)이 구비된다.

특히, 본 실시예에서 상기 이송챔버(30)는 공정챔버(40)의 수보다 1개 더 많은 수로 구비된다는 특징이 있다.

또한 본 실시예에서는 기판(S)을 수직 또는 수직으로부터 소정각도 기울어진 상태(이하, '기립상태'라고 한다)로 기판을 이송하면서 처리를 한다.

이하에서는 본 실시예의 작동상태를 설명한다.

먼저, 기판홀더에 제1기판(S1)을 기립상태로 고정하여 제1게이트밸브(G1)를 개방하여 로딩챔버(10)로 반입하고, 다시 제2게이트밸브(G2)를 개방하여 제1이송챔버(30A)로 이송한다. 중요한 것은 로딩챔버(10)에서 제1이송챔버(30A)로 제1기판(S1)을 이송할 때 제1이송챔버(30A)의 밸로우즈(B)가 신장한다는 것이다. 따라서 기판의 이송시 로딩챔버(10)와 제1이송챔버(30A)는 기류적으로 연통되어 동일한 압력으로 유지된다(도 3 참조). 또는 이와 달리 제1이송챔버(30A)의 좌측에 있는 밸로우즈만 신장시키고, 우측에 있는 밸로우즈는 신장시키지 않을 수 있다. 이와 마찬가지로 제1이송챔버(30A)에 구비된 밸로우즈만 신장시키고, 제2이송챔버 및 제3이송챔버에 구비된 밸로우즈는 신장시키지 않을 수 있다. 즉, 밸로우즈들이 각각 제어될 수 있다는 것이다. 본 실시예에서는 밸로우즈들이 동시에 신축되는 것으로 설명한다.

다음으로, 제1기판(S1)이 제1이송챔버(30A)의 내부로 이송되면, 다시 밸로우즈(B)를 수축시킨다(도 4 참조).

다음으로, 제1이송챔버(30A)가 제1공정챔버(40A)에 이웃하도록 이송수단을 작동시켜 이송챔버(30A~30C)들이 가이드레일(21)을 따라 스텝운동한다(도 5 참조). 따라서 제2이송챔버(30B)는 제2공정챔버(40B)에 이웃하게 될 것이고, 제3이송챔버(30C)는 언로딩챔버(60)에 이웃하게 될 것이다.

다음으로, 상기 밸로우즈(B)를 신장시키고, 제3게이트밸브(G3)를 개방하면 제1이송챔버(30A)와 제1공정챔버(40A)가 기류적으로 연통되어 동일한 압력이 된다. 이 상태에서 제1기판(S1)을 제1공정챔버(40A)로 이송한다. 또한 제4게이트밸브를 개방하고, 제1마스크를 마스크스토커(50)에서 제1공정챔버(40A)로 이송한다. 이와 같이 이송된 제1기판(S1)과 제1마스크(M1)를 정렬수단(미도시)에 의해 정렬한다(도 6 참조).

다음으로, 다시 제3게이트밸브(G3)를 폐쇄하고, 제1공정챔버(40A)에서 증착장치(41)를 작동시켜 제1기판(S1)을 기립상태에서 수평이동하면서 소정의 박막을 형성한다. 한편으로는, 제1공정챔버(40A)에서 제1기판(S1)이 처리되는 동안, 밸로우즈(B)를 수축시킨 후, 다시 원위치로 복귀한다. 즉, 제1이송챔버(30A)가 로딩챔버(10)와 이웃하게 되고, 제1공정챔버(40A)에는 제2이송챔버(30B)가 이웃하게 되는 것이다(도 7 참조).

다음으로, 다시 밸로우즈(B)를 신장시켜 로딩챔버(10)와 제1이송챔버(30A), 제2이송챔버(30B)와 제1공정챔버(40A)를 기류적으로 연통시킨다. 이 상태에서 제2기판(S2)은 로딩챔버(10)를 통해 제1이송챔버(30A)로, 제1기판(S1)은 제1공정챔버(40A)에서 제2이송챔버(30B)로 이송된다(도 8 참조).

위와 같은 방법을 반복하면, 제1기판(S1)은 제2공정챔버(40B)에서 공정이 수행된 후 제3이송챔버(30C)로 이송되고, 제2기판(S2)은 제1공정챔버(40A)에서 공정이 수행된 후 제2이송챔버(30B)로 이송되며, 제3기판(S3)은 로딩챔버(10)를 통해 제1이송챔버(30A)로 이송된다. 이 상태에서 상기 이송챔버(30A~30C)들을 스텝이동하여 제3이송챔버(30C)는 언로딩챔버(60)와 이웃하게 되고, 제2이송챔버(30B)는 제2공정챔버(40B)와 이웃하게 되며, 제1이송챔버(30A)는 제1공정챔버(40A)와 이웃하게 된다(도 9 참조). 이 상태에서 제1기판(S1)은 언로딩챔버(60)로 언로딩되고, 제2기판(S2)은 제2공정챔버(40B)로 이송되어 공정이 수행되며, 제3기판(S3)은 제1공정챔버(40A)로 이송되어 공정이 수행될 것이다.

따라서 기판을 연속적으로 이송하면서 매우 효율적으로 공정이 수행될 수 있고, 특히, 공정챔버의 수를 필요한 만큼 구비하여 일련의 공정을 순차적, 연속적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

또한 양측 밸로우즈를 신장한 상태에서 공정챔버와 버퍼챔버 사이에 구비된 제3게이트밸브를 개방한 상태에서 공정이 수행될 수 있다. 이 경우, 이송챔버가 공정챔버와 동일한 압력이 되므로, 이송챔버의 공간을 공정챔버의 기판 대기공간으로 활용할 수 있으므로, 공정챔버의 길이를 단축시킬 수 있다. 이 경우, 버퍼챔버와 공정챔버 사이에 구비된 게이트밸브(G3)는 유지보수시를 제외하고는 항시적으로 개방된 상태로 유지되는 것이 유리하다.

1: 실시예 10: 로딩챔버
20: 버퍼챔버 21: 가이드레일
30: 이송챔버 40: 공정챔버
50: 마스크스토커 60: 언로딩챔버
B: 밸로우즈 G1~G5: 게이트밸브

Claims (12)

1. 기판에 대하여 소정의 처리를 하는 적어도 1 이상의 공정챔버;
   상기 공정챔버의 일측에 연결되어 상기 공정챔버에 마스크를 공급하는 마스크 스토커;
   상기 공정챔버의 타측에 연결되는 버퍼챔버;
   상기 버퍼챔버의 내부에 구비되어 상하방향으로 스텝운동하며, 상기 기판이 출입하도록 양측이 개구된 이송챔버;
   상기 버퍼챔버의 내부에서 상기 이송챔버를 상하방향으로 스텝운동시키는 이동수단;
   상기 버퍼챔버의 일측에 구비되어 상기 기판을 로딩하는 로딩챔버;
   상기 로딩챔버와 나란하도록 상기 버퍼챔버의 일측에 구비되어 소정의 처리된 상기 기판을 언로딩하는 언로딩챔버; 및
   상기 이송챔버의 양측벽에 구비되고 신축 가능한 밸로우즈;를 포함하며,
   상기 밸로우즈는 상기 이송챔버가 상기 버퍼챔버 내부에서 상하방향으로 스텝운동할 때 운동을 방해하지 않도록 수축하고,
   상기 밸로우즈는 상기 기판이 상기 이송챔버의 내부로 반입되거나 상기 이송챔버의 외부로 반출될 때, 상기 버퍼챔버의 내측벽을 향해 신장하여 상기 기판이 입출되는 타 챔버와 기류적으로 연통하도록 실링하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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