KR100980276B1 - 버퍼 챔버를 구비한 고속 기판 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 버퍼 챔버를 구비한 고속 기판 처리 시스템은 피처리 기판이 놓이기 위한 둘 이상의 기판 지지대를 구비하는 공정 챔버, 상기 공정 챔버에 연결되고 기판 이송 장치를 구비하며 상기 공정 챔버와 동일한 제1 기압으로 유지되는 이송 챔버, 상기 공정 챔버와 상기 이송 챔버 사이에 개설되는 제1 기판 출입구, 상기 이송 챔버와 연결되며 피처리 기판이 대기하기 위한 버퍼 챔버, 상기 이송 챔버와 상기 버퍼 챔버 사이에 개설되는 제2 기판 출입구, 및 상기 버퍼 챔버와 외부 사이에 개설되는 제3 기판 출입구를 포함하고, 상기 버퍼 챔버는 상기 제2 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 상기 제1 기압으로 그리고 제3 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 외부와 동일한 제2 기압으로 각각 동작한다. 그럼으로 처리 전후의 피처리 기판들을 교환하는 동작에서 버퍼 챔버는 복수매의 피처리 기판이 적층되어 대기할 수 있는 최소한의 공간만을 갖기 때문에 신속한 기압 전환이 가능하다. 또한, 이송 챔버는 공정 챔버와 동일한 기압으로 유지됨으로 별도의 기압 전환이 불필요하다. 그럼으로 기판 처리 시스템은 처리 전후의 피처리 기판들에 대한 고속의 기판 교환이 가능하다.
기판 이송, 버퍼 챔버, 로드락 챔버, 이송 챔버

Description

버퍼 챔버를 구비한 고속 기판 처리 시스템{HIGH SPEED SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM HAVING BUFFER CHAMBER}
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 최소화된 기판 보유 공간만을 갖는 버퍼 챔버를 구비하고 이 버퍼 챔버를 통해서 서로 다른 기압 환경으로 처리 전후의 기판을 신속하게 교환할 수 있어서 생산성을 높일 수 있는 버퍼 챔버를 구비한 고속 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 시스템들은 복수 매의 기판을 일관해서 처리할 수 있는 클러스터 시스템이 채용되고 있다. 클러스터(cluster) 시스템은 이송 로봇(또는 핸들러; handler)과 그 주위에 마련된 복수의 기판 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 시스템을 지칭한다. 일반적으로, 클러스터 시스템은 이송 챔버(transfer chamber)와 이송 챔버 내에 회동이 자유롭게 마련된 이송 로봇을 구비한다. 이송 챔버의 각 변에는 기판의 처리 공정을 수행하기 위한 공정 챔버가 장착된다. 이와 같은 클러스터 시스템은 복수개의 기판을 동시에 처리하거나 또는 여러 공정을 연속해서 진행 할 수 있도록 함으로 기판 처리량을 높이고 있다. 기 판 처리량을 높이기 위한 또 다른 노력으로는 하나의 공정 챔버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.
그러나 공정 챔버가 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 처리하더라도 처리 전후의 기판들이 효율적으로 교환되지 못하는 경우 시간적 손실이 발생하게 된다. 통상적인 클러스터 시스템은 이송 챔버가 차지하는 면적 때문에 시스템 전체의 면적은 물론, 제조 라인 내의 시스템 배치에 있어서 중시되는 시스템 폭이 증가되고, 이송 챔버를 진공상태로 유지시키는 데 필요한 진공시스템의 규모가 증가되어 장치비 및 설치비가 증가하게 된다. 또한, 이러한 이송 챔버의 면적은, 설치되는 공정 챔버의 개수가 증가함에 따라서 더욱 가중될 수 있다. 그럼으로 복수 매의 기판을 처리하는 공정 챔버에서 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 처리하는 것과 더불어 처리 전후의 기판들을 보다 효율적으로 교환할 수 있는 고속 기판 처리 시스템이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 서로 다른 기압 환경에서 기판 교환이 이루어질 때 최소한의 기판 보유 공간을 갖는 버퍼 챔버를 구비하고 이 버퍼 챔버를 통해서 처리 전후의 기판을 신속히 교환하도록 함으로 생산성을 극대화 할 수 있는 버퍼 챔버를 구비한 고속 기판 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 고속 기판 처리 시스 템에 관한 것이다. 본 발명의 일 특징에 따른 고속 기판 처리 시스템은: 피처리 기판이 놓이기 위한 둘 이상의 기판 지지대를 구비하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 연결되고 기판 이송 장치를 구비하며 상기 공정 챔버와 동일한 제1 기압으로 유지되는 이송 챔버; 상기 공정 챔버와 상기 이송 챔버 사이에 개설되는 제1 기판 출입구; 상기 이송 챔버와 연결되며 피처리 기판이 대기하기 위한 버퍼 챔버; 상기 이송 챔버와 상기 버퍼 챔버 사이에 개설되는 제2 기판 출입구; 및 상기 버퍼 챔버와 외부 사이에 개설되는 제3 기판 출입구를 포함하고, 상기 버퍼 챔버는 상기 제2 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 상기 제1 기압으로 그리고 제3 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 외부와 동일한 제2 기압으로 각각 동작한다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판 이송 장치는 상기 버퍼 챔버와 상기 공정 챔버 사이에서 피처리 기판을 이송하기 위한 복수개의 회전 플레이트 암과 상기 복수개의 회전 플레이트 암이 장착되는 스핀들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 회전 플레이트 암은 둘 이상의 로딩용 회전 플레이트 암과 둘이상의 언로딩용 회전 플레이트 암을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 둘 이상의 로딩용 회전 플레이트 암과 상기 둘 이상의 언로딩용 회전 플레이트 암은 교대적으로 적층 배열되는 구조 또는 순차적으로 적층 배열되는 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 버퍼 챔버는 피처리 기판이 일정 간격을 갖고 적층되어 대기할 수 있는 복수개의 기판 지지 부재를 구비하고, 로딩될 처리 전 기판과 언로딩될 처리 후 피처리 기판은 교대적인 적층 구조, 순차적인 적층 구조, 교 대적인 것과 순차적인 것이 혼합된 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조를 갖는다.
본 발명의 다른 특징에 따른 고속 기판 처리 시스템은: 피처리 기판이 놓이기 위한 하나 이상의 기판 지지대를 구비하는 제1 공정 챔버; 상기 제1 공정 챔버에 연결되고 제1 기판 이송 장치를 구비하는 제1 이송 챔버; 피처리 기판이 놓이기 위한 하나 이상의 기판 지지대를 구비하는 제2 공정 챔버; 상기 제2 공정 챔버에 연결되고 제2 기판 이송 장치를 구비하는 제2 이송 챔버; 상기 제1 이송 챔버와 상기 제2 이송 챔버 사이에서 양측으로 연결되며 피처리 기판이 대기하기 위한 버퍼 챔버; 상기 제1 공정 챔버와 상기 제1 이송 챔버 사이에 개설되는 제1 기판 출입구; 상기 제2 공정 챔버와 상기 제2 이송 챔버 사이에 개설되는 제2 기판 출입구; 상기 제1 이송 챔버와 상기 버퍼 챔버 사이에 개설되는 제3 기판 출입구; 상기 제2 이송 챔버와 상기 버퍼 챔버 사이에 개설되는 제4 기판 출입구; 및 상기 버퍼 챔버와 외부 사이에 개설되는 제5 기판 출입구를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 이송 챔버는 상기 제1 공정 챔버와 동일한 제1 기압으로 유지되고, 상기 제2 이송 챔버는 상기 제2 공정 챔버와 동일한 제2 기압으로 유지되고, 상기 버퍼 챔버는 상기 제3 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 제1 기압으로 상기 제4 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 제2 기압으로 상기 제5 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 외부와 동일한 제3 기압으로 각각 동작한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 기압은 서로 동일한 기압 또는 서로 다른 기압인 것 중 어느 하나이다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판 이송 장치는 상기 버퍼 챔버와 상기 제1 공정 챔버 사이에서 피처리 기판을 이송하기 위해 복수개의 제1 회전 플레이트 암과 상기 복수개의 제1 회전 플레이트 암이 장착되는 제1 스핀들을 포함하고, 상기 제2 기판 이송 장치는 상기 버퍼 챔버와 상기 제2 공정 챔버 사이에서 피처리 기판을 이송하기 위해 복수개의 제2 회전 플레이트 암과 상기 복수개의 제2 회전 플레이트 암이 장착되는 제2 스핀들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 제1 및 제2 회전 플레이트 암은 각기 하나 이상의 로딩용 회전 플레이트 암과 하나 이상의 언로딩용 회전 플레이트 암을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 이송 챔버는 연통된 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 공정 챔버는 연통된 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 버퍼 챔버는 피처리 기판이 일정 간격을 갖고 적층되어 대기할 수 있는 복수개의 기판 지지 부재를 구비하고, 로딩될 처리 전 기판과 언로딩될 처리 후 피처리 기판은 교대적인 적층 구조, 순차적인 적층 구조, 교대적인 것과 순차적인 것이 혼합된 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조를 갖는다.
본 발명의 버퍼 챔버를 구비한 고속 기판 처리 시스템에 의하면, 처리 전후의 피처리 기판들을 교환하는 동작에서 버퍼 챔버는 복수매의 피처리 기판이 적층 되어 대기할 수 있는 최소한의 공간만을 갖기 때문에 신속한 기압 전환이 가능하다. 또한, 이송 챔버는 공정 챔버와 동일한 기압으로 유지됨으로 별도의 기압 전환이 불필요하다. 그럼으로 기판 처리 시스템은 처리 전후의 피처리 기판들에 대한 고속의 기판 교환이 가능하다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고속 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고속 기판 처리 시스템은 공정 챔버(200)와 이송 챔버(300) 그리고 버퍼 챔버(500)를 구비한다. 공정 챔버(200)와 이송 챔버(300) 사이에는 제1 기판 출입구(210)가 구비되고, 이송 챔버(300)와 버퍼 챔버(500) 사이에는 제2 기판 출입구(310)가 구비된다. 그리고 버 퍼 챔버(500)와 외부 사이에 구성되는 제3 기판 출입구(510)가 구비된다. 제1 내지 제3 기판 출입구(510)는 각기 슬릿 밸브가 구성되어 각각의 출입구가 독립적으로 개폐 동작한다. 버퍼 챔버(500)는 외부로부터 제공된 처리 전의 피처리 기판이 대기하고, 또한 공정 챔버(200)에서 처리된 처리 후의 피처리 기판이 외부로 반출되기 위해 대기한다. 이송 챔버(300)에는 기판 이송 장치(100)가 구비된다. 기판 이송 장치(100)는 버퍼 챔버(500)와 공정 챔버(200) 사이에서 처리 전후의 피처리 기판을 이송한다.
도면에 구체적으로 도시하지 않았으나, 버퍼 챔버(500) 전방으로 개설된 제3 기판 출입구(510)에는 로드락 챔버가 연결되고 그 뒤에 다수의 캐리어가 장착되는 인덱스가 연결된다. 인덱스는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드락 챔버를 포괄하여 명칭 된다. 제3 기판 출입구(510)에 대기압에서 동작되는 로드락 챔버가 구비되는 경우 그 안에는 다른 기판 이송 장치 예를 들어, 대기압 이송 로봇(400)이 구비될 수 있다. 대기압 이송 로봇(400)은 제3 기판 출입구(510)를 통해서 버퍼 챔버(500)로 처리 전후의 피처리 기판(W)을 교환하며, 또한 인덱스(미도시)에 장착된 캐리어와도 처리 전후의 피처리 기판(W)에 대한 교환 동작을 수행한다.
공정 챔버(200)는 피처리 기판(W)이 놓이기 위한 둘 이상의 기판 지지대(220, 230)를 구비한다. 각각의 기판 지지대(220, 230)는 피처리 기판(W)을 승하강 시킬 수 있는 리프트 핀과 그 구동을 위한 메커니즘이 구비된다. 복수개의 기판 지지대(220, 230)는 공정 챔버(200) 내에서 기판 이송 장치(100)의 회전 플레 이트 암(120)의 엔드 이팩터(122)가 회전하는 회전 경로(P20) 위에 배치된다.
기판 이송 장치(100)는 버퍼 챔버(500)와 공정 챔버(200) 사이에서 피처리 기판을 이송하기 위한 복수개의 회전 플레이트 암(120)과 복수개의 회전 플레이트 암(120)이 장착되는 스핀들(110)을 포함한다. 각각의 회전 플레이트 암(120)은 스핀들(110)에 일단이 연결되는 플레이트 암(121)과 플레이트 암(121)의 타단에 연결되는 앤드 이팩터(122)를 갖는다. 복수개의 회전 플레이트 암(120)은 로드용 회전 플레이트 암과 언로드용 회전 플레이트 암을 포함한다. 로드용 회전 플레이트 암과 언로드용 회전 플레이트 암은 하나의 쌍을 이룬다. 예를 들어, 두 개의 기판 지지대(220, 230)에 대한 로드 및 언로드를 위한 기판 이송을 수행하기 위하여 두 개의 로드용 회전 플레이트 암과 두 개의 언로드용 회전 플레이트 암으로 구성된 복수개의 회전 플레이트 암(120)이 구비될 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 버퍼 챔버에 기판이 적재되는 예들을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 버퍼 챔버(500)는 복수개의 피처리 기판이 대기할 수 있도록 복수개의 기판 지지 부재(520)가 구비된다. 예를 들어, 복수개의 기판 지지 부재(520)는 버퍼 챔버(500) 내에서 복수개의 피처리 기판이 일정 간격을 갖고 4단으로 적층되어 대기할 수 있도록 버퍼 챔버(500)의 측벽으로부터 연장 돌출된 구조로 구비된다. 버퍼 챔버(500)의 내부에서 복수개의 피처리 기판(W) 대기하는 방식은 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 상부로부터 1단과 3단에 로딩될 피처리 기판이 놓일 수 있다. 또는 도 3에 도시된 바와 같이 상부로부터 1단과 2단에 로딩될 피처리 기판이 놓일 수 있다. 이와 같이, 버퍼 챔버(500)는 로딩될 처리 전 기판과 언로딩될 처리 후 피처리 기판이 교대적인 적층 구조, 순차적인 적층 구조, 교대적인 것과 순차적인 것이 혼합된 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조로 대기할 수 있다. 이러한 버퍼 챔버(500)의 로딩 및 언로딩될 피처리 기판의 적층 구조는 기판 이송 장치(100)에 구비되는 복수개의 회전 플레이트 암(120)의 로딩 및 언로딩 회전 플레이트 암의 적층 배열 구조와 대응된다.
이상과 같은 제1 실시예의 고속 기판 처리 시스템은 처리 전 후의 피처리 기판에 대한 교환 동작이 버퍼 챔버(500)를 통해서 고속으로 이루어진다. 버퍼 챔버(500)와 대기압 이송 로봇(400)의 기판 교환 동작에 앞서 제2 기판 출입구(310)와 제3 기판 출입구(510)가 폐쇄된 상태에서 버퍼 챔버(500)는 대기압으로 전환된다. 그리고 제3 기판 출입구(510)가 열리고, 대기압 이송 로봇(410)은 버퍼 챔버(500)에서 앞서 대기하고 있는 처리 후 피처리 기판을 반출하고 이와 더불어 새로이 처리 전 피처리 기판을 버퍼 챔버(500)에 올려놓는다. 이러한 대기압 이송 로봇(400)의 기판 교환 동작은 대기압 이송 로봇(400)의 엔드 이팩터(410)가 선형 이동 경로(P10)를 따라서 이루어진다.
이어 제3 기판 출입구(510)가 폐쇄되고 버퍼 챔버(500)는 대기압에서 이송 챔버(300)의 내부 기압과 동일한 기압으로 다시 전환된다. 이송 챔버(300)는 기본적으로 공정 챔버(200)의 내부 기압(대기압 이하로 공정 진행에 적합한 낮은 기압)과 동일한 기압으로 유지된다. 이어 제2 기판 출입구(310)와 제1 기판 출입구(210)가 열리고 기판 이송 장치(100)는 기판 지지대(220, 230)에 대기하고 있는 처리 후 피처리 기판들을 인계 받아서 버퍼 챔버(500)로 이송한다. 이와 더불어 기판 이송 장치(100)는 버퍼 챔버(500)에서 대기하고 있는 처리 전 피처리 기판들을 공정 챔버(200)의 기판 지지대(220, 230)로 이송한다. 이러한 기판 이송 장치(100)의 기판 이송 동작은 회전 경로(P20)를 따라서 이루어진다.
이와 같이 처리 전후의 피처리 기판들을 교환하는 동작에서 버퍼 챔버(500)는 복수매의 피처리 기판이 적층되어 대기할 수 있는 최소한의 공간만을 갖기 때문에 신속한 기압 전환이 가능하다. 또한, 이송 챔버(300)는 공정 챔버(200)와 동일한 기압으로 유지됨으로 별도의 기압 전환이 불필요하다. 그럼으로 기판 처리 시스템은 처리 전후의 피처리 기판들에 대한 고속의 기판 교환이 가능하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이고, 도 5 및 도 6은 도 4의 버퍼 챔버에 기판이 적재되는 예들을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 상술한 제1 실시예와 기본적으로 동일한 구성과 구조를 갖는다. 다만, 공정 챔버(200)가 세 장의 피처리 기판을 동시에 처리할 수 있으며 이를 위하여 세 개의 기판 지지대(220, 230, 240)가 구비된다. 그리고 이러한 구조에 맞추어 세 장의 피처리 기판을 교환할 수 있도록 여섯 개의 회전 플레이트 암(120)을 구비한 기판 이송 장치(100)가 구비된다.
버퍼 챔버(500)의 경우에도 복수개의 피처리 기판(W) 대기하는 방식은 상술한 제1 실시예와 유사하다. 즉, 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 상부로부터 1 단과 3단과 5단에 각각 로딩될 피처리 기판이 놓일 수 있다. 또는 도 6에 도시된 바와 같이 상부로부터 1단과 2단 3단에 순차적으로 로딩될 피처리 기판이 각각 놓일 수 있다. 이와 같이, 버퍼 챔버(500)는 로딩될 처리 전 기판과 언로딩될 처리 후 피처리 기판이 교대적인 적층 구조, 순차적인 적층 구조, 교대적인 것과 순차적인 것이 혼합된 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조로 대기할 수 있다. 이러한 버퍼 챔버(500)의 로딩 및 언로딩될 피처리 기판의 적층 구조는 기판 이송 장치(100)에 구비되는 복수개의 회전 플레이트 암(120)의 로딩 및 언로딩 회전 플레이트 암의 적층 배열 구조와 대응된다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 하나의 버퍼 챔버(500)와 두 개의 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2) 그리고 두 개의 공정 챔버(300-1, 300-2)를 구비한다. 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)는 버퍼 챔버(500)를 사이에 두고 마주 대향되게 버퍼 챔버(500)에 연결된다. 그리고 두 개의 공정 챔버(300-1, 300-2)도 각기 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)에 연결된다. 제1 공정 챔버(200-1)와 제1 이송 챔버(300-1) 사이에는 제1 기판 출입구(210-1)가 연결되고, 제2 공정 챔버(200-2)와 제2 이송 챔버(300-2) 사이에는 제2 기판 출입구(210-2)가 연결된다. 제1 이송 챔버(300-1)와 버퍼 챔버(500) 사이에는 제3 기판 출입구(310-1)가 연결되고, 제2 이송 챔버(300-2)와 버퍼 챔버(500) 사이에는 제4 기판 출입구(310-2)가 연결된다. 제3 및 제4 기판 출입구(310-1, 310-2)는 마주 대향되는 구조를 갖는다. 버퍼 챔버(500)의 전방으로는 외부와 제5 기판 출입구(510)가 연결된다. 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)에는 각기 기판 이송 장치(100-1, 100-2)가 구비된다. 제1 기판 이송 장치(300-1)는 버퍼 챔버(500)와 제1 공정 챔버(200-1) 사이에서 그리고 제2 가판 이송 장치(300-2)는 버퍼 챔버(500)와 제2 공정 챔버(200-2) 사이에서 각각 처리 전후의 피처리 기판을 이송한다.
도면에 구체적으로 도시하지 않았으나, 버퍼 챔버(500) 전방으로 개설된 제5 기판 출입구(510)에는 로드락 챔버가 연결되고 그 뒤에 다수의 캐리어가 장착되는 인덱스가 연결된다. 인덱스는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드락 챔버를 포괄하여 명칭 된다. 제5 기판 출입구(510)에 대기압에서 동작되는 로드락 챔버가 구비되는 경우 그 안에는 다른 기판 이송 장치 예를 들어, 대기압 이송 로봇(400)이 구비될 수 있다. 대기압 이송 로봇(400)은 제5 기판 출입구(510)를 통해서 버퍼 챔버(500)로 처리 전후의 피처리 기판(W)을 교환하며, 또한 인덱스(미도시)에 장착된 캐리어와도 처리 전후의 피처리 기판(W)에 대한 교환 동작을 수행한다.
제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)는 각기 피처리 기판(W)이 놓이기 위한 둘 이상의 기판 지지대(220-1, 230-1)(220-2, 230-2)를 구비한다. 각각의 기판 지지대(220-1, 230-1)(220-2, 230-2)는 피처리 기판(W)을 승하강 시킬 수 있는 리프트 핀과 그 구동을 위한 메커니즘이 구비된다. 복수개의 기판 지지대(220-1, 230-1)(220-2, 230-2)는 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2) 내에서 제1 및 제2 기판 이송 장치(100-1, 100-2)의 회전 플레이트 암(120-1, 120-2)의 엔드 이팩터(122-1. 122-2)가 회전하는 회전 경로(P20-1, P20-1) 위에 배치된다.
제1 및 제2 기판 이송 장치(100-1, 100-2)는 버퍼 챔버(500)와 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2) 사이에서 피처리 기판을 이송하기 위한 복수개의 회전 플레이트 암(120-1, 120-2)과 복수개의 회전 플레이트 암(120-1, 120-2)이 장착되는 스핀들(110-1, 110-2)을 포함한다. 각각의 회전 플레이트 암(120-1, 120-2)은 스핀들(110-1, 110-2)에 일단이 연결되는 플레이트 암(121-1, 121-2)과 플레이트 암(121-1, 121-2)의 타단에 연결되는 앤드 이팩터(122-1, 122-2)를 갖는다. 복수개의 회전 플레이트 암(120-1, 120-2)은 로드용 회전 플레이트 암과 언로드용 회전 플레이트 암을 포함한다. 로드용 회전 플레이트 암과 언로드용 회전 플레이트 암은 하나의 쌍을 이룬다. 예를 들어, 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)의 각각의 두 개의 기판 지지대(220-1, 230-1)(220-2, 230-2)에 대한 로드 및 언로드를 위한 기판 이송을 수행하기 위하여 각기 두 개의 로드용 회전 플레이트 암과 두 개의 언로드용 회전 플레이트 암으로 구성되는 복수개의 회전 플레이트 암(120-1, 120-2)이 구비될 수 있다.
도 8은 내지 도 10은 도 7의 버퍼 챔버에 기판이 적재되는 예들을 보여주는 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하여, 버퍼 챔버(500)는 복수개의 피처리 기판이 대기할 수 있도록 복수개의 기판 지지 부재(520)가 구비된다. 예를 들어, 복수개의 기판 지지 부재(520)는 버퍼 챔버(500) 내에서 복수개의 피처리 기판이 일정 간격 을 갖고 8단으로 적층되어 대기할 수 있도록 버퍼 챔버(500)의 측벽으로부터 연장 돌출된 구조로 구비된다. 버퍼 챔버(500)의 내부에서 복수개의 피처리 기판(W) 대기하는 방식은 첨부도면 도 8에 도시된 바와 같이 상부로부터 홀수 단에 로딩될 피처리 기판이 놓일 수 있다. 또는 도 9에 도시된 바와 같이 상부로부터 1단과 2단에 그리고 5단과 6단에 로딩될 피처리 기판이 놓일 수 있다. 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 상부로부터 4개의 단에 연속해서 로딩될 피처리 기판이 놓일 수 있다. 이와 같이, 버퍼 챔버(500)는 로딩될 처리 전 기판과 언로딩될 처리 후 피처리 기판이 교대적인 적층 구조, 순차적인 적층 구조, 교대적인 것과 순차적인 것이 혼합된 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조로 대기할 수 있다. 이러한 버퍼 챔버(500)의 로딩 및 언로딩될 피처리 기판의 적층 구조는 제1 및 제2 기판 이송 장치(100-1, 100-2)에 구비되는 복수개의 회전 플레이트 암(120-1, 120-2)의 로딩 및 언로딩 회전 플레이트 암의 적층 배열 구조와 대응된다.
이상과 같은 제3 실시예의 고속 기판 처리 시스템은 처리 전 후의 피처리 기판에 대한 교환 동작이 버퍼 챔버(500)를 통해서 고속으로 이루어진다. 버퍼 챔버(500)와 대기압 이송 로봇(400)의 기판 교환 동작에 앞서 제5 기판 출입구(510)와 제3 및 제4 기판 출입구(310-1, 310-2)가 폐쇄된 상태에서 버퍼 챔버(500)는 대기압으로 전환된다. 그리고 제5 기판 출입구(510)가 열리고, 대기압 이송 로봇(410)은 버퍼 챔버(500)에서 앞서 대기하고 있는 처리 후 피처리 기판을 반출하고 이와 더불어 새로이 처리 전 피처리 기판을 버퍼 챔버(500)에 올려놓는다. 이러한 대기압 이송 로봇(400)의 기판 교환 동작은 대기압 이송 로봇(400)의 엔드 이 팩터(410)가 선형 이동 경로(P10)를 따라서 이루어진다.
이어 제5 기판 출입구(510)가 폐쇄되고 버퍼 챔버(500)는 대기압에서 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)의 내부 기압과 동일한 기압으로 다시 전환된다. 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)는 기본적으로 서로 동일한 기압으로 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)의 내부 기압(대기압 이하로 공정 진행에 적합한 낮은 기압)과 동일한 기압으로 유지된다. 이어 제3 및 제4 기판 출입구(310-1, 310-2)와 제1 및 제2 기판 출입구(210-1, 210-2)가 열리고 제1 및 제2 기판 이송 장치(100-1, 100-2)는 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)의 각각의 기판 지지대(220-1, 230-1)(220-1, 230-2)에 대기하고 있는 처리 후 피처리 기판들을 인계 받아서 버퍼 챔버(500)로 이송한다. 이와 더불어 제1 및 제2 기판 이송 장치(100-1, 100-2)는 버퍼 챔버(500)에서 대기하고 있는 처리 전 피처리 기판들을 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)의 각각의 기판 지지대(220-1, 230-1)(220-2, 230-2)로 이송한다. 이러한 제1 및 제2 기판 이송 장치(100-1, 100-2)의 기판 이송 동작은 각각의 회전 경로(P20-1, P20-2)를 따라서 이루어진다.
이상과 같은 기판 처리 시스템은 다른 형태로 운영될 수 있다. 예를 들어, 제1 공정 챔버(200-1)에서 처리된 피처리 기판이 제1 기판 이송 장치(100-1)에 의해 버퍼 챔버(500)로 이송되고, 이 피처리 기판이 제2 기판 이송 장치(100-2)를 통해서 제2 공정 챔버(200-2)로 이송되어 기판 처리가 진행될 수 있다. 그리고 제2 공정 챔버(200-2)에 처리된 피처리 기판이 다시 버퍼 챔버(500)로 이송되어 외부로 반출 될 수 있을 것이다. 이때, 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)는 동일한 기 압을 가질 수 있지만 서로 다른 기압을 가질 수 도 있다. 이와 더불어 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)도 서로 동일한 기압을 가질 수 있지만 서로 다른 기압을 가질 수 도 있다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이고, 도 12 내지 도 14는 도 11의 버퍼 챔버에 기판이 적재되는 예들을 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 상술한 제3 실시예와 기본적으로 동일한 구성과 구조를 갖는다. 다만, 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)가 각기 세 장의 피처리 기판을 동시에 처리할 수 있으며 이를 위하여 각기 세 개의 기판 지지대(220-1, 230-1, 240-1)(220-2, 230-2, 240-2)가 구비된다. 그리고 이러한 구조에 맞추어 세 장의 피처리 기판을 교환할 수 있도록 각기 여섯 개의 회전 플레이트 암(120)을 구비한 제1 및 제2 기판 이송 장치(100-1, 100-2)가 구비된다.
버퍼 챔버(500)의 경우에도 복수개의 피처리 기판(W) 대기하는 방식은 상술한 제3 실시예와 유사하다. 즉, 첨부도면 도 12에 도시된 바와 같이 상부로부터 홀수단에 각각 로딩될 피처리 기판이 놓일 수 있다. 또는 도 13에 도시된 바와 같이 상부로부터 1단 2단 3단에 그리고 7단 8단 9단에 각기 순차적으로 로딩될 피처리 기판이 각각 놓일 수 있다. 또는 도 14에 도시된 바와 같이, 상부로부터 연속해서 6개의 단에 순차적으로 로딩될 피처리 기판이 놓일 수 있다. 이와 같이, 버퍼 챔버(500)는 로딩될 처리 전 기판과 언로딩될 처리 후 피처리 기판이 교대적인 적층 구조, 순차적인 적층 구조, 교대적인 것과 순차적인 것이 혼합된 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조로 대기할 수 있다. 이러한 버퍼 챔버(500)의 로딩 및 언로딩될 피처리 기판의 적층 구조는 제1 및 제2 기판 이송 장치(100-1, 100-2)에 구비되는 복수개의 회전 플레이트 암(120-1, 120-2)의 로딩 및 언로딩 회전 플레이트 암의 적층 배열 구조와 대응된다.
도 15는 이송 챔버의 구조를 변형한 예를 보여주는 기판 처리 시스템의 도면이고, 도 16은 공정 챔버의 구조를 변형한 예를 보여주는 기판 처리 시스템의 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 또는 제4 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)는 연통된 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1 및 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)는 실질적으로 하나의 챔버 구조를 갖질 수도 있다. 그리고 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 또는 제4 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)는 연통된 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)는 실질적으로 하나의 챔버 구조를 갖질 수도 있다. 이와 같은 제2 이송 챔버(300-1, 300-2)의 연통 구조와 제1 및 제2 공정 챔버(200-1, 200-2)의 연통 구조는 각기 별개로 시스템에 구현되거나 두 가지 모두가 시스템에 구현될 수도 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 버퍼 챔버를 구비한 고속 기판 처리 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있 을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 버퍼 챔버를 구비한 고속 기판 처리 시스템은 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디스플레이 제조, 태양전지의 제조와 같은 다양한 기판 처리 공정을 위한 기판 처리 시스템으로 매우 유용하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고속 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 버퍼 챔버에 기판이 적재되는 예들을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 버퍼 챔버에 기판이 적재되는 예들을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이다.
도 8은 내지 도 10은 도 7의 버퍼 챔버에 기판이 적재되는 예들을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이다.
도 12 내지 도 14는 도 11의 버퍼 챔버에 기판이 적재되는 예들을 보여주는 도면이다.
도 15는 이송 챔버의 구조를 변형한 예를 보여주는 기판 처리 시스템의 도면이다.
도 16은 공정 챔버의 구조를 변형한 예를 보여주는 기판 처리 시스템의 도면 이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
P10: 기판 진입 경로 P20: 기판 이송 경로
W: 피처리 기판 100: 기판 이송 장치
110: 스핀들 120: 회전 플레이트 암
121: 플레이트 암 122: 앤드 이팩터
200: 공정 챔버 210: 제1 기판 출입구
300: 이송 챔버 310: 제2 기판 출입구
400: 대기압 이송 로봇 410: 엔드 이팩터
500: 버퍼 챔버 510: 제3 기판 출입구
520: 기판 지지 부재

Claims (13)

  1. 피처리 기판이 놓이기 위한 둘 이상의 기판 지지대를 구비하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버에 연결되고 기판 이송 장치를 구비하며 상기 공정 챔버와 동일한 제1 기압으로 유지되는 이송 챔버;
    상기 공정 챔버와 상기 이송 챔버 사이에 개설되는 제1 기판 출입구;
    상기 이송 챔버와 연결되며 피처리 기판이 일정 간격을 갖고 적층되어 대기할 수 있는 복수개의 기판 지지 부재를 구비하는 버퍼 챔버;
    상기 이송 챔버와 상기 버퍼 챔버 사이에 개설되는 제2 기판 출입구;
    상기 버퍼 챔버와 외부 사이에 개설되는 제3 기판 출입구; 및
    상기 제3 기판 출입구를 통해서 상기 버퍼 챔버에 기판을 적재하거나 상기 버퍼 챔버에서 기판을 인출하기 위한 대기압 이송 로봇을 포함하고,
    상기 버퍼 챔버는 상기 제2 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 상기 제1 기압으로 그리고 제3 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 외부와 동일한 제2 기압으로 각각 동작하며,
    상기 공정 챔버와 상기 버퍼 챔버는 상기 이송 챔버에 구비된 기판 이송 장치의 회전 반경 상에 각각 배치되고,
    상기 버퍼 챔버로의 상기 대기압 이송 로봇의 기판 교환 동작은 선형 이동 경로를 따라서 이루어지고, 상기 버퍼 챔버에서 상기 공정 챔버로의 상기 기판 이송 장치의 기판 이송 동작은 회전 경로를 따라서 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 이송 장치는
    상기 버퍼 챔버와 상기 공정 챔버 사이에서 피처리 기판을 이송하기 위한 복수개의 회전 플레이트 암과 상기 복수개의 회전 플레이트 암이 장착되는 스핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 회전 플레이트 암은
    둘 이상의 로딩용 회전 플레이트 암과 둘이상의 언로딩용 회전 플레이트 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 둘 이상의 로딩용 회전 플레이트 암과 상기 둘 이상의 언로딩용 회전 플레이트 암은 교대적으로 적층 배열되는 구조 또는 순차적으로 적층 배열되는 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 챔버의 기판 지지 부재는,
    로딩될 처리 전 기판과 언로딩될 처리 후 피처리 기판이 교대적인 적층 구조, 순차적인 적층 구조, 교대적인 것과 순차적인 것이 혼합된 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  6. 피처리 기판이 놓이기 위한 하나 이상의 기판 지지대를 구비하는 제1 공정 챔버;
    상기 제1 공정 챔버에 연결되고 제1 기판 이송 장치를 구비하는 제1 이송 챔버;
    피처리 기판이 놓이기 위한 하나 이상의 기판 지지대를 구비하는 제2 공정 챔버;
    상기 제2 공정 챔버에 연결되고 제2 기판 이송 장치를 구비하는 제2 이송 챔버;
    상기 제1 이송 챔버와 상기 제2 이송 챔버 사이에서 양측으로 연결되며 피처리 기판이 일정 간격을 갖고 적층되어 대기할 수 있는 복수개의 기판 지지 부재를 구비하는 버퍼 챔버;
    상기 제1 공정 챔버와 상기 제1 이송 챔버 사이에 개설되는 제1 기판 출입구;
    상기 제2 공정 챔버와 상기 제2 이송 챔버 사이에 개설되는 제2 기판 출입구;
    상기 제1 이송 챔버와 상기 버퍼 챔버 사이에 개설되는 제3 기판 출입구;
    상기 제2 이송 챔버와 상기 버퍼 챔버 사이에 개설되는 제4 기판 출입구;
    상기 버퍼 챔버와 외부 사이에 개설되는 제5 기판 출입구; 및
    상기 제4 기판 출입구를 통해서 상기 버퍼 챔버에 기판을 적재하거나 상기 버퍼 챔버에서 기판을 인출하기 위한 대기압 이송 로봇을 포함하며,
    상기 버퍼 챔버는 상기 제1 기판 이송 장치와 상기 제2 기판 이송 장치의 회전 반경 상에 위치하고,
    상기 버퍼 챔버로의 상기 대기압 이송 로봇의 기판 교환 동작은 선형 이동 경로를 따라서 이루어지고, 상기 버퍼 챔버에서 상기 제1, 2 공정 챔버로의 상기 제1, 제2 기판 이송 장치의 기판 이송 동작은 회전 경로를 따라서 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 이송 챔버는 상기 제1 공정 챔버와 동일한 제1 기압으로 유지되고,
    상기 제2 이송 챔버는 상기 제2 공정 챔버와 동일한 제2 기압으로 유지되고,
    상기 버퍼 챔버는
    상기 제3 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 제1 기압으로
    상기 제4 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 제2 기압으로
    상기 제5 기판 출입구를 통한 기판 교환을 위해서는 외부와 동일한 제3 기압으로 각각 동작하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기압은 서로 동일한 기압 또는 서로 다른 기압인 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 기판 이송 장치는 상기 버퍼 챔버와 상기 제1 공정 챔버 사이에서 피처리 기판을 이송하기 위해 복수개의 제1 회전 플레이트 암과 상기 복수개의 제1 회전 플레이트 암이 장착되는 제1 스핀들을 포함하고,
    상기 제2 기판 이송 장치는 상기 버퍼 챔버와 상기 제2 공정 챔버 사이에서 피처리 기판을 이송하기 위해 복수개의 제2 회전 플레이트 암과 상기 복수개의 제2 회전 플레이트 암이 장착되는 제2 스핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 및 제2 회전 플레이트 암은 각기
    하나 이상의 로딩용 회전 플레이트 암과 하나 이상의 언로딩용 회전 플레이 트 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이송 챔버는 연통된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 공정 챔버는 연통된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 버퍼 챔버의 기판 지지 부재는,
    로딩될 처리 전 기판과 언로딩될 처리 후 피처리 기판이 교대적인 적층 구조, 순차적인 적층 구조, 교대적인 것과 순차적인 것이 혼합된 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
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