KR20100011536A - 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체 - Google Patents

화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체 Download PDF

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Abstract

화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체가 개시된다. 본 발명의 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체는, 화학 기상 증착의 대상물인 기판이 로딩되는 적어도 하나의 내부 수용공간이 마련된 로드락 챔버; 및 로드락 챔버를 하부에서 지지하며, 로드락 챔버의 하부에 설치되는 장치의 로드락 챔버 하부로의 반입 및 반출을 위하여 적어도 일부분이 나머지 부분에 대해 선택적으로 분리 및 결합 가능하게 마련되는 단위 프레임을 구비하는 로드락 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 간단한 구조에 의해 로드락 챔버를 견고하게 지지할 수 있을 뿐만 아니라 로봇 컨트롤러 등과 같은 무거운 장치를 로드락 프레임의 내측으로 용이하게 반입 및 반출할 수 있게 하여 작업 로스(loss)를 줄일 수 있다.
화학 기상 증착 장치, 프레임, 단위 프레임, 로봇 컨트롤러, 로드락 챔버

Description

화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체{Loadlock Chamber Assembly of Chemical Vapored Deposition Apparatus}
본 발명은, 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단한 구조에 의해 로드락 챔버를 견고하게 지지할 수 있을 뿐만 아니라 로봇 컨트롤러 등과 같은 무거운 장치를 로드락 프레임의 내측으로 용이하게 반입 및 반출할 수 있게 하여 작업 로스(loss)를 줄일 수 있는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체에 관한 것이다.
평면디스플레이(FPD, Flat Panel Display)는 개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 사용되고 있다.
이러한 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display) 기판, PDP(Plasma Display Panel) 기판 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판 등으로 그 종류가 다양하다.
이들 중에서, 특히 LCD 기판은 2장의 얇은 상판(CF, Color Filter)과 하판(TFT, Thin Film Transistor) 사이에 고체와 액체의 중간물질인 액정을 주입하고, 상판과 하판의 전극 전압차로 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생 시켜 숫자나 영상을 표시하는 일종의 광스위치 현상을 이용하는 소자이다.
이러한 LCD 기판은 현재 전자시계를 비롯하여, 전자계산기, TV, 노트북 PC 등 전자제품에서 자동차, 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
종전만 하더라도 LCD TV는 20인치 내지 30인치 정도의 크기를 갖도록 제작되었으며, 컴퓨터의 모니터의 경우 17인치 이하의 크기를 갖도록 제작되는 것이 대부분이었다. 하지만, 근래에 들어서는 40인치 이상의 대형 LCD TV와 20인치 이상의 대형 모니터가 출시되어 판매되고 있으며 이에 대한 선호도가 나날이 높아지고 있는 실정이다.
따라서 LCD 기판을 제조하는 제조사의 경우, 보다 넓은 유리기판을 제작하고자 연구 중에 있으며, 현재 가로 세로의 폭이 2미터 내외에 이르는 소위, 8세대라 불리는 유리기판을 실제로 양산 중에 있다.
이러한 LCD 기판은 증착(Deposition), 사진식각(Photo Lithography), 식각(Etching), 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 등의 공정이 반복적으로 수행되는 TFT 공정, 상하 유리기판을 합착하는 Cell 공정, 그리고 기구물을 완성하는 모듈(Module) 공정을 통해 제품으로 출시된다.
전술한 TFT 공정을 이루는 각각의 공정은 해당 공정의 진행을 위한 최적의 환경이 조성된 해당 프로세스 챔버에서 진행되는데, 특히 최근에는 단시간에 많은 기판을 처리할 수 있도록, 일정한 간격으로 배치되는 복수 개의 프로세스 챔버를 구비하는 화학 기상 증착 장치가 널리 사용되고 있다.
화학 기상 증착 장치는 일반적으로, 전술한 바와 같이 화학 기상 증착 공정을 수행하는 복수 개의 프로세스 챔버(Process Chamber)와, 해당 프로세스 챔버로 기판이 진입되기 전에 기판이 프로세스 챔버로 진입할 수 있도록 환경을 조성하는 로드락 챔버(Load lock Chamber)와, 프로세스 챔버와 로드락 챔버를 연결하며 로드락 챔버 내의 기판을 해당 프로세스 챔버로 이송하거나 해당 프로세스 챔버 내의 기판을 로드락 챔버로 이송하는 로봇 아암이 설치되는 트랜스퍼 챔버(Transfer Chamber)를 구비한다. 즉, 육각 기둥 형상을 갖는 트랜스퍼 챔버에, 하나의 로드락 챔버와, 다섯 개의 프로세스 챔버가 결합되는 구조를 갖는다.
프로세스 챔버는, 일반적으로 고온 및 진공 상태에서 기판에 대한 화학 기상 증착 공정을 진행한다. 이 때 대기압 상태에 있는 기판을 고온 및 진공 상태인 프로세스 챔버로 진입시키는 과정에 어려움이 있기 때문에, 기판을 해당 프로세스 챔버로 이송하기 전에 프로세스 챔버와 동일한 환경을 조성해 주어야 하는데, 이러한 역할을 담당하는 것이 로드락 챔버이다. 즉, 로드락 챔버는 외부로부터 기판이 프로세스 챔버로 인입되기 전, 또는 프로세스 챔버로부터 기판이 외부로 인출되기 전에 프로세스 챔버의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판을 수용하는 챔버를 가리킨다.
한편, 이러한 로드락 챔버는 로드락 프레임에 지지되어 위치를 유지할 수 있으며, 이러한 로드락 프레임의 내측에는 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버의 로봇 아암을 구동시키기 위한 다수의 구성들이 배치되어 있다.
이에 대해 개략적으로 설명하면, 로드락 챔버를 지지하는 로드락 프레임의 내측에는, 전체 공정을 컨트롤하기 위한 CTC(Cluster Tool Controller)와, 로드락 챔버의 내부 수용공간을 진공으로 만들어주기 위한 진공 탱크와, 로드락 챔버의 내부 수용공간을 대기압으로 만들어주기 위한 N2 공급탱크 및 트랜스퍼 챔버의 내부에 장착된 로봇 아암의 동작을 제어하기 위한 로봇 컨트롤러 등이 배치될 수 있다.
로드락 프레임의 구성에 대해 설명하면, 로드락 프레임은 제작의 편의를 위해, 로드락 챔버를 지지하는 상부 프레임과, 상부 프레임과 이격되게 배치되는 하부 프레임과, 상부 프레임과 하부 프레임을 수직되게 연결하는 복수의 수직 프레임을 구비하며, 각 프레임들은 용접 등에 의해 상호 결합된다.
그런데, 이러한 종래의 로드락 프레임은 소정 높이를 갖는 하부 프레임이 로봇 컨트롤러의 이동을 방해하기 때문에 로봇 컨트롤러를 로드락 프레임의 내측으로 반입 및 반출하는 작업이 어려운 문제점이 있다. 이에 대해 부연 설명하면, 로봇 컨트롤러는 대략 300kg 정도를 갖기 때문에 이러한 로봇 컨트롤러를 용이하게 이동시키기 위해 그 하부에는 휠이 장착되어 있다. 그런데, 프레임의 내측으로 로봇 컨트롤러를 이동시키기 위해서는 로봇 컨트롤러를 하부 프레임의 높이보다 더 높게 리프팅한 후 프레임 내측으로 이동시켜야 한다. 그러나 이러한 작업은 인력으로 상당히 곤란하기 때문에 별도의 리프팅 장치를 마련해야 하는 번거로움이 있으며, 따라서 로봇 컨트롤러의 교체 또는 유지 보수에 많은 시간이 소요되어 작업 로스(loss)가 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 로드락 챔버를 견고하게 지지하면서도, 트랜스퍼 챔버의 로봇 아암 을 제어하기 위한 로봇 컨트롤러 등과 같은 무거운 장치를 로드락 프레임의 내측으로 용이하게 반입 및 반출할 수 있는 새로운 구조의 로드락 프레임의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 간단한 구조에 의해 로드락 챔버를 견고하게 지지할 수 있을 뿐만 아니라 로봇 컨트롤러 등과 같은 무거운 장치를 로드락 프레임의 내측으로 용이하게 반입 및 반출할 수 있게 하여 작업 로스(loss)를 줄일 수 있는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 화학 기상 증착의 대상물인 기판이 로딩되는 적어도 하나의 내부 수용공간이 마련된 로드락 챔버; 및 상기 로드락 챔버를 하부에서 지지하며, 상기 로드락 챔버의 하부에 설치되는 장치의 상기 로드락 챔버 하부로의 반입 및 반출을 위하여 적어도 일부분이 나머지 부분에 대해 선택적으로 분리 및 결합 가능하게 마련되는 단위 프레임을 구비하는 로드락 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 로드락 프레임은, 상기 로드락 챔버를 지지하는 상부 수평 프레임; 상기 상부 수평 프레임과 나란하도록 상기 상부 수평 프레임의 하부로 이격되게 배치되는 하부 수평 프레임; 및 상기 상부 수평 프레임 및 상기 하부 수평 프 레임 간을 수직되게 연결하는 복수의 수직 프레임을 포함하며, 상기 하부 수평 프레임에는 상기 단위 프레임의 적어도 일부분이 착탈 가능하게 결합하기 위한 절개 부분이 마련되는 것이 바람직하다.
상기 단위 프레임은 상기 절개 부분에 개재되도록 상기 절개 부분과 상호 대응되는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 단위 프레임의 양단부의 외면에는 상기 하부 수평 프레임과 결합되는 한 쌍의 결합부재가 마련되며, 상기 단위 프레임의 상기 결합부재와 상기 하부 수평 프레임 간은 스크루(Screw)에 의해 스크루 결합될 수 있다.
또한, 상기 단위 프레임의 일단부는 축 중심을 기준으로 회동 가능하도록 상기 하부 수평 프레임에 대해 힌지(hinge) 결합되며, 상기 단위 프레임의 타단부는 상기 하부 수평 프레임에 대해 후크(hook) 결합 또는 스크루(screw) 결합될 수도 있다.
상기 상부 수평 프레임의 상면에는, 상기 로드락 챔버의 하단부에 결합되어 상기 로드락 챔버의 높이를 제어하는 복수의 챔버 레벨러가 안착되는 복수의 안착부가 돌출 형성되어 있으며, 상기 안착부에는 상기 챔버 레벨러가 지지되는 지지홈이 함몰 형성되는 것이 바람직하다.
상기 지지홈의 저면의 면적은 상기 챔버 레벨러의 하면에 비해 넓게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 안착부가 마련된 상기 상부 수평 프레임 중 적어도 어느 한 부분에는 상기 상부 수평 프레임으로부터 상기 안착부까지 두께 방향으로 관통 형성된 관통 공이 마련되어 있으며, 상기 로드락 프레임이 상기 로드락 챔버를 지지한 상태로 이동할 경우, 상기 관통공을 관통한 후 상기 로드락 챔버의 저면에 체결되어 상기 로드락 프레임과 상기 로드락 챔버 간을 고정 결합하는 적어도 하나의 고정부재를 더 포함할 수 있다.
상기 로드락 프레임은, 상기 상부 수평 프레임과 나란하도록 상기 상부 수평 프레임과 상기 하부 수평 프레임 사이에 배치되며, 상기 수직 프레임에 연결되는 중앙 수평 프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 하부 수평 프레임의 단부에는 상기 로드락 프레임의 위치를 조절하는 프레임 레벨러가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 로드락 챔버의 하부에 설치되는 장치는, 상기 로드락 챔버와 인접하게 배치되는 트랜스퍼 챔버 내에 장착된 로봇 아암을 컨트롤하는 로봇 컨트롤러(Robot Controller)를 포함하며, 상기 기판은 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 기판일 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단한 구조에 의해 로드락 챔버를 견고하게 지지할 수 있을 뿐만 아니라 로봇 컨트롤러 등과 같은 무거운 장치를 로드락 프레임의 내측으로 용이하게 반입 및 반출할 수 있게 하여 작업 로스(loss)를 줄일 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도 면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
참고로, 이하에서 기판이라 함은, LCD(Liquid Crystal Display) 기판, PDP(Plasma Display Panel) 기판 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판 등을 포함하는 평면디스플레이(Flat Panel Display, FPD)를 가리키나, 설명의 편의를 위해 이들을 구분하지 않고 기판이라 하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버 조립체가 적용되는 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버 조립체를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 로드락 챔버의 사시도로서 상부벽이 개방된 상태를 도시한 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 로드락 프레임의 사시도이고, 도 5는 도 4의 확대 도면으로서 하부 수평 프레임과 단위 프레임 간의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5의 하부 수평 프레임으로부터 단위 프레임을 분해한 분해 도면이며, 도 7은 도 2에 도시된 로드락 챔버 및 그를 지지하는 로드락 프레임의 안착부를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 로드락 챔버와 로드락 프레임 간의 결합 관계를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버 조립체(100)가 적용되는 화학 기상 증착 장치(CVD, Chemical Vapor Deposition Apparatus)는, 화 학 기상 증착 공정을 수행하는 복수 개의 프로세스 챔버(200, Process Chamber)와, 해당 프로세스 챔버(200)로 기판(G)이 진입되기 전에 기판(G)이 프로세스 챔버(200)로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(101)를 구비하는 로드락 챔버 조립체(100, Load Lock Chamber)와, 프로세스 챔버(200)와 로드락 챔버(101)를 연결하는 트랜스퍼 챔버(300, Transfer Chamber)를 구비한다.
먼저, 프로세스 챔버(200)는, 진공 상태에서 기판(G)에 대한 화학 기상 증착 공정을 수행한다. 이 때 대기압 상태에 있는 기판(G)을 직접 진공의 프로세스 챔버(200)로 진입시키는 과정에 있어서 어려움이 있기 때문에, 기판(G)을 해당 프로세스 챔버(200)로 이송하기 전에 프로세스 챔버(200)와 동일한 환경을 조성해주어야 하는데, 이러한 역할을 하는 것이 로드락 챔버(101)이다. 프로세스 챔버(200)는, 도시하지는 않았지만, 프로세스 챔버 프레임에 지지되어 그 위치를 유지하며, 프로세스 챔버 프레임의 내측에는 프로세스 챔버(200)의 각 구성들을 제어하기 위한 컨트롤러(미도시) 등이 장착되어 있다.
트랜스퍼 챔버(300)는, 로드락 챔버(101)와 프로세스 챔버(200) 사이에 마련되어 기판(G)을 이송하는 역할을 담당한다. 즉, 트랜스퍼 챔버(300)의 내부 공간에 로봇 아암(310)이 장착되어 로드락 챔버(101)와 프로세스 챔버(200) 간의 기판(G) 이송을 담당한다. 다만, 로봇 아암(310)의 동작을 제어하는 로봇 컨트롤러(195)는 후술할 로드락 챔버 조립체(100)의 로드락 프레임(150)의 내측에 배치된다.
로드락 챔버(101)는, 외부로부터 기판(G)이 프로세스 챔버(200)로 인입되기 전, 또는 프로세스 챔버(200)로부터 기판(G)이 외부로 인출되기 전에 프로세스 챔 버(200)의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판(G)을 수용하는 역할을 담당한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버 조립체(100)는, 로드락 챔버(101)와, 로드락 챔버(101)를 지지하는 로드락 프레임(150)을 포함한다. 그리고 로드락 챔버(101)는, 복수의 기판(G)이 각각 인입 및 인출 가능하도록 다층 구조로 마련되는 챔버 바디(110)와, 챔버 바디(110)의 하면 네 모서리 부분에 마련되어 챔버 바디(110)를 로드락 프레임(150)에 지지시키는 복수의 챔버 레벨러(130)를 구비한다.
먼저, 챔버 바디(110)의 구성에 대해서 개략적으로 설명하면, 챔버 바디(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부벽(111)과, 하부벽(113)과, 상부벽(111)과 하부벽(113) 사이에서 상부벽(111) 및 하부벽(113)과 나란하게 배치되는 복수의 구획벽(115)들과, 이들 사이사이에 배치되는 측부벽(117)을 구비한다. 이러한 구성에 의해 챔버 바디(110)의 내부 수용공간이 3개 마련되며, 이로 인해 다수의 기판(G)을 수용할 수 있어 공정 효율이 향상될 수 있다.
또한 챔버 바디(110)는 내부 수용공간의 환경이 다른 공간, 예를 들면 외부 환경이나 트랜스퍼 챔버(300)의 내부 공간과 독립적으로 유지되도록 각 층마다 개폐 가능한 한 쌍의 출입 도어(미도시)가 장착되어 있다. 즉, 기판(G)이 인입되는 부분에 하나의 출입 도어가 개폐 가능하게 장착되고, 트랜스퍼 챔버(300)와 인접한 부분에 다른 하나의 출입 도어가 개폐 가능하게 장착된다.
그리고, 챔버 바디(110)의 각 내부 수용공간에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 얼라인부(125)가 대각선으로 한 쌍 마련되어 로딩된 기판(G)의 위치를 얼라인(align)한다. 따라서 트랜스퍼 챔버(300)의 로봇 아암(125)이 별도의 얼라인 없이 바로 기판(G)을 프로세스 챔버(200) 내로 이송시킬 수 있으며, 또한 외부의 로봇 아암(미도시)이 별도의 얼라인 없이 챔버 바디(110) 내의 기판(G)을 바로 카세트(미도시)로 이송할 수 있다.
또한, 챔버 바디(110)는 상황에 따라 대기압 또는 진공 상태를 유지하여야 한다. 이를 위해, 챔버 바디(110)의 각 층에는 내부 수용공간을 대기압으로 변환하기 위한 벤트라인(127), 즉 에어 디퓨져(127, Air Diffuser)와, 내부 수용공간을 진공 상태로 변환하기 위한 펌핑라인(미도시)이 장착되어 있다.
에어 디퓨져(127)는, N2 공급탱크(192)과 연결되어 N2 공급탱크(192)로부터 공급되는 공기를 챔버 바디(110)의 내부 수용공간으로 분사하며, 이로 인해 해당 내부 수용공간이 대기압 상태가 될 수 있도록 한다. 이러한 에어 디퓨져(127)는 해당 내부 수용공간을 대기압으로 만드는 역할 이외에도 기판(G)을 저온으로 쿨링(cooling)하여 기판(G)이 외부로 반출되더라도 기판(G)에 파열 등이 발생되는 것을 저지할 수 있다.
펌핑라인은, 외부의 진공 탱크(193)와 연결되어 내부 수용공간의 공기를 흡입하여 내부 수용공간을 진공 상태로 만드는 역할을 한다. 이와 같이, 펌핑라인이 해당 내부 수용공간을 진공 상태로 변환함으로써 트랜스퍼 챔버(300) 방향의 출입 도어를 개방할 수 있으며, 로봇 아암(310)의 작동에 의해 로드락 챔버(101)의 기 판(G)을 프로세스 챔버(200)로 이송시킬 수 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 챔버 바디(110)는 로드락 프레임(150)에 지지되는데, 로드락 챔버(101)의 저면이 바로 로드락 프레임(150)에 접촉되어 지지되는 것이 아니라, 로드락 프레임(150)의 하부면 모서리 부분 및 중앙 부분에 장착된 복수의 챔버 레벨러(130)가 로드락 프레임(150)에 로딩된다. 이러한 챔버 레벨러(130)는, 회전에 의해 높이 방향으로 이동 가능하여 챔버 바디(110)가 평형 상태를 유지할 수 있도록 한다.
로드락 프레임(150)은, 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(101)를 그 상부에 지지하는 상부 수평 프레임(160)과, 상부 수평 프레임(160)의 하부로 이격되게 배치되되 상부 수평 프레임(160)과 상호 나란하게 배치되는 하부 수평 프레임(170)과, 상부 수평 프레임(160) 및 하부 수평 프레임(170) 간을 수직되게 연결하는 복수의 수직 프레임(180)을 포함한다. 또한, 로드락 챔버(101)의 하중에 의해 수직 프레임(180)에 굽힘 변형이 발생되는 것을 저지하기 위하여 상부 및 하부 수평 프레임(170)과 나란한 중앙 수평 프레임(185)이 수직 프레임(180) 사이에 개재될 수 있다.
상부 수평 프레임(160)은, 로드락 챔버(101)의 하면에 장착된 챔버 레벨러(130)를 지지하는 부분이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(101)는 직육면체 형상을 가지며 일변이 타변에 비해 길게 마련된다. 따라서, 챔버 레벨러(130)는 로드락 챔버(101)의 각 모서리 부분과, 상대적으로 길게 마련되는 장변의 하면 중앙 부분에 각각 장착된다.
그리고, 상부 수평 프레임(160)에는, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 챔버 바디(110)의 챔버 레벨러(130)가 견고하게 지지될 수 있도록 상부 방향으로 약간 돌출된 안착부(162)가 챔버 레벨러(130)의 위치에 대응하여 마련되어 있다. 또한 안착부(162)에는 챔버 레벨러(130)가 일정 부분 삽입되어 지지되는 지지홈(164)이 함몰 형성되어 있다. 이러한 구조로 인해 로드락 챔버(101)는 로드락 프레임(150)에 견고히 지지될 수 있다.
그런데, 지지홈(164)의 저면의 넓이는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 챔버 레벨러(130)의 하부면의 넓이보다 다소 넓게 마련된다. 이는, 로드락 챔버(101)의 열변형을 고려한 것이다. 보다 상세히 설명하면, 로드락 챔버(101)는 기판(G)의 설정 조건에 따라 고온으로 가열될 수 있으며, 고온의 열에 의해 금속 재질의 챔버 바디(110)가 외측 방향으로 열팽창할 수 있다. 이 때, 챔버 레벨러(130)가 안착부(162)의 지지홈(164)에 맞춤 결합되어 있는 경우 챔버 바디(110)가 구속된 상태가 되므로 챔버 바디(110)에 열응력이 발생할 수 있다. 따라서 로드락 챔버(101)의 열팽창을 고려하여, 챔버 레벨러(130)의 하부면의 넓이에 비해 지지홈(164)의 저면의 넓이를 다소 넓게 마련하는 것이며, 이로 인해 챔버 바디(110)의 열팽창이 발생되더라도 어느 정도 자유롭게 팽창될 수 있어 챔버 바디(110)에 열응력이 발생되는 것이 저지될 수 있다.
한편, 로드락 챔버 조립체(100)를 다른 장소로 이동시킬 경우, 로드락 챔버(101)는 로드락 프레임(150)에 일시적으로 고정되어야 한다. 이를 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 수평 프레임(160)의 네 모서리 부분에 마련되는 안착 부(162)에는 두께 방향의 관통공(166)이 관통 형성되고, 마찬가지로 안착부(162)의 관통공(166)에 대응되는 상부 수평 프레임(160)에도 관통공(166)이 관통 형성되어 이러한 관통공(166)에 고정부재(168), 즉 본 실시 예의 스크루(168)가 통과하여 로드락 챔버(101)의 하면에 체결될 수 있다. 다시 말해, 상부 수평 프레임(160)의 하부로부터 상방으로 체결된 스크루(168)가 로드락 챔버(101)의 하면에 마련된 홈에 체결됨으로써 로드락 챔버(101)가 로드락 프레임(150)에 일시적으로 고정 결합될 수 있다.
다만, 로드락 챔버(101)의 이동이 완료된 후, 스크루(168)를 결합 해제한다. 이는, 전술한 바와 같이, 로드락 프레임(150)이 로드락 챔버(101)를 단순히 지지함으로써 로드락 챔버(101)의 열팽창 시 로드락 챔버(101)가 로드락 프레임(150)에 구속되는 것을 저지하기 위함이다.
하부 수평 프레임(170)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 수평 프레임(160)과 실질적으로 유사한 형상으로 마련되되 상부 수평 프레임(160)으로부터 하부로 이격되어 배치된다. 이러한 하부 수평 프레임(170)의 하부면에는, 로드락 프레임(150)을 지지하는 프레임 레벨러(172)가 장착되어 로드락 프레임(150)이 위치를 조절할 수 있도록 한다.
이러한 하부 수평 프레임(170)은 지면으로부터 약간 이격되게 위치하기 때문에, 로드락 프레임(150)의 내측으로 여러 가지 장치들을 반입시키기 위해서는 여러 가지 장치들을 리프팅(lifting)하는 작업이 필수적으로 요구된다. 이러한 장치들 중 CTC(191) 등과 같은 구성은 로드락 프레임(150)의 내측에 고정 결합되는 것이기 때문에 초기 세팅 시에만 이러한 리프팅 작업이 요구되지만, 로봇 컨트롤러(195)는 고정 설치되는 것이 아니라 트랜스퍼 챔버(300)와 인접하도록 로드락 프레임(150)의 내측에 배치된다. 이는, 로봇 컨트롤러(195)가 수백 킬로그램의 무게가 나가기 때문에 로드락 프레임(150)의 수직 프레임(180) 등에 로봇 컨트롤러(195)를 고정시키기가 어려울 뿐만 아니라 유지 보수 또는 교체가 요구되는 경우 로봇 컨트롤러(195)를 로드락 프레임(150)의 외부로 용이하게 반출하기 위해서이다. 그런데 종래 기술의 경우 로봇 컨트롤러(195)의 자체 하중이 많이 나가기 때문에 인력으로 이동시키기가 어려워 별도의 이송 장치(미도시)가 요구되는 번거로움이 있다.
로봇 컨트롤러(195)는, 트랜스퍼 챔버(300) 내에 장착된 로봇 아암(310)을 컨트롤하는 구성으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 로봇 아암(310)을 컨트롤하기 위한 컨트롤 박스(196)와, 컨트롤 박스(196)의 저면에 마련되는 이동 휠(197)을 구비하며, 이로 인해 로봇 아암(195)은 측방향으로 힘을 가하여 작업자가 원하는 장소로 이동시킬 수 있다.
따라서, 본 실시 예의 하부 수평 프레임(170)에는 이러한 로봇 컨트롤러(195)를 리프팅하지 않고 이동시킬 수 있도록 로봇 아암(310)의 폭 방향보다 다소 큰 절개 부분(173)이 절개되어 마련되며, 이러한 절개 부분(173)에 단위 프레임(175)이 착탈 가능하게 결합되어 강도를 유지할 수 있다.
이에 대해 보다 상세히 설명하면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 수평 프레임(170)에는 절개 부분(173)이 마련되며, 이러한 절개 부분(173)에 단위 프레임(175)이 평소에는 결합 상태를 유지하다가 로봇 컨트롤러(195)를 외부로 반 출하거나 또는 반대로 외부의 로봇 컨트롤러(195)를 내측으로 인입시키는 경우 단위 프레임(175)의 적어도 일부분을 하부 수평 프레임(170)의 절개 부분(173)으로부터 결합 해제시킨다.
본 실시 예에서는, 단위 프레임(175)은 절개 부분(173)에 대응되는 길이를 가지며, 또한 하부 수평 프레임(170)의 단면과 실질적으로 동일한 단면으로 마련된다. 이러한 형상의 단위 프레임(175)은 하부 수평 프레임(170)의 절개 부분(173)에 위치한 후 하부 수평 프레임(170)과 스크루(178, Screw)에 위해 스크루 결합된다.
단위 프레임(175)의 양 단부에는 판 형상의 결합부재(176)가 마련되어 있다. 이러한 결합부재는 단위 프레임(175)의 일면에 용접 등에 의해 일체로 마련되며, 하부 수평 프레임(170)과 결합되는 부분에는 다수의 스크루공(177a)이 관통 형성되어 있다. 또한 결합부재(176)의 스크루공(177a)에 대응되는 하부 수평 프레임(170)에도 스크루(178)가 체결되는 스크루공(177b)이 관통 형성되어 있으며, 이러한 구성에 의해 단위 프레임(175)을 하부 수평 프레임(170)에 결합시킬 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는, 로봇 컨트롤러(195)의 이동을 위해 절개 부분(173)으로부터 단위 프레임(175)을 완전히 분리한다고 설명하였지만, 단위 프레임(175)의 일단부를 하부 수평 프레임(170)에 대해 회동 가능하도록 힌지(hinge) 결합하고, 타단부는 하부 수평 프레임(170)에 스크루 결합 또는 후크 결합함으로써 필요에 따라 단위 프레임(175)을 하부 수평 프레임(170)으로부터 부분적으로 분해할 수도 있을 것이다. 즉, 단위 프레임(175)을 하부 수평 프레임(170)에 대해 회동시킴으로써 로봇 컨트롤러(195)가 이동할 수 있는 공간을 확보할 수도 있다.
또한, 하부 수평 프레임(170)이 부분적으로 절개됨으로써 전체적인 로드락 프레임(150)의 강도가 저하되는 것을 저지하기 위해, 전술한 바와 같이, 절개 부분이 마련된 하부 수평 프레임(170)의 상부에는 중앙 수평 프레임(185)이 수직 프레임(180) 사이에 개재될 수 있다. 단, 중앙 수평 프레임(185)의 설치 위치는 로봇 컨트롤러(195)의 높이보다 높게 마련되며, 따라서 로봇 컨트롤러(195)는 하부 수평 프레임(170)으로부터 단위 프레임(175)이 분리된 경우 그 사이로 원활하게 이동될 수 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 로드락 프레임(150)의 내측에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(101)의 전체적인 공정을 컨트롤하는 CTC(191, Cluster Tool Controller)와, 로드락 챔버(101)의 에어 디퓨져(127)에 공기를 공급하는 N2 공급탱크(192)와, 로드락 챔버(101)의 펌핑라인과 연결되는 진공 탱크(193)와, PCB가 장착된 제어판(194) 등이 배치된다.
이하에서는 이러한 구성을 갖는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체(100)의 로봇 컨트롤러(195)를 핸들링하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.
화학 기상 증착 장치의 작동 중 로봇 컨트롤러(195)에 소정의 유지 보수가 필요하여 로봇 컨트롤러(195)를 밖으로 인출하거나 또는 다른 로봇 컨트롤러(195)로 교체해야 하는 경우, 먼저 하부 수평 프레임(170)의 절개 부분(173)에 착탈 가능하게 결합된 단위 프레임(175)을 분리해야 한다. 본 실시 예에서는, 단위 프레임(175)의 양단부에 마련된 결합부재(176)가 하부 수평 프레임(170)과 스크루(178) 에 의해 결합되어 있기 때문에, 스크루(178)를 제거함으로써 단위 프레임(175)을 하부 수평 프레임(170)으로부터 분리할 수 있다.
이어서, 로봇 컨트롤러(195)에 마련된 이동 휠(197)을 이용하여 로봇 컨트롤러(195)를 로드락 프레임(150)의 외부로 이동시킨다. 이후 로봇 컨트롤러(195)를 유지 보수한 후 로봇 컨트롤러(195)를 다시 단위 프레임(175)이 제거된 하부 수평 프레임(170)의 절개 부분(173)을 통과하여 로드락 프레임(150)의 내측에 위치되도록 이동시킨다.
이후, 단위 프레임(175)을 하부 수평 프레임(170)의 절개 부분(173)에 위치시킨 후 단위 프레임(175)과 하부 수평 프레임(170)을 스크루(178)에 의해 스크루 결합시킨다.
이와 같이, 본 실시 예에 의하면, 하부 수평 프레임(170)의 절개 부분(173)으로 로봇 컨트롤러(195)를 이동시킬 수 있어 로봇 컨트롤러(195)의 핸들링에 따른 작업 로스를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 로드락 프레임(150)이 로드락 챔버(101)를 견고히 지지할 수 있는 효과가 있다.
전술한 실시 예에서는, 단위 프레임이 하부 수평 프레임에 스크루 결합된다고 상술하였으나, 스크루 결합이 아닌 다른 결합, 예를 들면 후크 결합 등에 의해서 단위 프레임 및 하부 수평 프레임 간을 착탈 가능하게 결합하여 무방하다 할 것이다.
또한, 전술한 실시 예에서는, 단위 프레임이 하부 수평 프레임의 절개 부분에 대응되게 제작되기 때문에, 하부 수평 프레임의 절개 부분 형성 시 발생되는 프 레임 파편을 이용하여 단위 프레임을 제작하는 것이 바람직하다 할 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예는 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버 조립체가 적용되는 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드락 챔버 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 로드락 챔버의 사시도로서 상부벽이 개방된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 로드락 프레임의 사시도이다.
도 5는 도 4의 확대 도면으로서 하부 수평 프레임과 단위 프레임 간의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 하부 수평 프레임으로부터 단위 프레임을 분해한 분해 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 로드락 챔버 및 그를 지지하는 로드락 프레임의 안착부를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 로드락 챔버와 로드락 프레임 간의 결합 관계를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 로드락 챔버 조립체 110 : 챔버 바디
130 : 챔버 레벨러 150 : 로드락 프레임
160 : 상부 수평 프레임 162 : 안착부
164 : 지지홈 170 : 하부 수평 프레임
173 : 절개 부분 175 : 단위 프레임
176 : 결합부재 178 : 스크루
180 : 수직 프레임 185 : 중앙 수평 프레임
191 : CTC 192 : N2 공급탱크
195 : 로봇 컨트롤러

Claims (11)

  1. 화학 기상 증착의 대상물인 기판이 로딩되는 적어도 하나의 내부 수용공간이 마련된 로드락 챔버; 및
    상기 로드락 챔버를 하부에서 지지하며, 상기 로드락 챔버의 하부에 설치되는 장치의 상기 로드락 챔버 하부로의 반입 및 반출을 위하여 적어도 일부분이 나머지 부분에 대해 선택적으로 분리 및 결합 가능하게 마련되는 단위 프레임을 구비하는 로드락 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로드락 프레임은,
    상기 로드락 챔버를 지지하는 상부 수평 프레임;
    상기 상부 수평 프레임과 나란하도록 상기 상부 수평 프레임의 하부로 이격되게 배치되는 하부 수평 프레임; 및
    상기 상부 수평 프레임 및 상기 하부 수평 프레임 간을 수직되게 연결하는 복수의 수직 프레임을 포함하며,
    상기 하부 수평 프레임에는 상기 단위 프레임의 적어도 일부분이 착탈 가능하게 결합하기 위한 절개 부분이 마련되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단위 프레임은 상기 절개 부분에 개재되도록 상기 절개 부분과 상호 대응되는 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단위 프레임의 양단부의 외면에는 상기 하부 수평 프레임과 결합되는 한 쌍의 결합부재가 마련되며,
    상기 단위 프레임의 상기 결합부재와 상기 하부 수평 프레임 간은 스크루(Screw)에 의해 스크루 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단위 프레임의 일단부는 축 중심을 기준으로 회동 가능하도록 상기 하부 수평 프레임에 대해 힌지(hinge) 결합되며, 상기 단위 프레임의 타단부는 상기 하부 수평 프레임에 대해 후크(hook) 결합 또는 스크루(screw) 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 상부 수평 프레임의 상면에는, 상기 로드락 챔버의 하단부에 결합되어 상기 로드락 챔버의 높이를 제어하는 복수의 챔버 레벨러가 안착되는 복수의 안착부가 돌출 형성되어 있으며,
    상기 안착부에는 상기 챔버 레벨러가 지지되는 지지홈이 함몰 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지홈의 저면의 면적은 상기 챔버 레벨러의 하면에 비해 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 안착부가 마련된 상기 상부 수평 프레임 중 적어도 어느 한 부분에는 상기 상부 수평 프레임으로부터 상기 안착부까지 두께 방향으로 관통 형성된 관통공이 마련되어 있으며,
    상기 로드락 프레임이 상기 로드락 챔버를 지지한 상태로 이동할 경우, 상기 관통공을 관통한 후 상기 로드락 챔버의 저면에 체결되어 상기 로드락 프레임과 상기 로드락 챔버 간을 고정 결합하는 적어도 하나의 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 로드락 프레임은,
    상기 상부 수평 프레임과 나란하도록 상기 상부 수평 프레임과 상기 하부 수평 프레임 사이에 배치되며, 상기 수직 프레임에 연결되는 중앙 수평 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 하부 수평 프레임의 단부에는 상기 로드락 프레임의 위치를 조절하는 프레임 레벨러가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 로드락 챔버의 하부에 설치되는 장치는,
    상기 로드락 챔버와 인접하게 배치되는 트랜스퍼 챔버 내에 장착된 로봇 아암을 컨트롤하는 로봇 컨트롤러(Robot Controller)를 포함하며,
    상기 기판은 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 기판인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 로드락 챔버 조립체.
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