KR100980283B1 - 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기판 이송 장치는 피처리 기판이 놓이는 엔드 이펙터를 구비한 회전 플레이트 암, 상기 회전 플레이트 암이 장착되는 스핀들, 및 상기 스핀들을 구동하기 위한 자기 기어 메커니즘을 포함하고, 상기 자기 기어 메커니즘은 상기 스핀들에 장착되는 제1 자기결합편과 상기 제1 자기결합편과 자기결합쌍을 이루는 제2 자기결합편 그리고 상기 제2 자기결합편이 장착된 갖는 회전 부재를 포함하며 상기 회전 부재의 회전력이 상기 자기결합쌍에 의해 스핀들로 전달되어 상기 회전 부재와 상기 스핀들이 연동된다. 본 발명의 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템에 의하면, 복수개의 피처리 기판을 핸들링하기 위한 기판 이송 장치의 구성을 용이하게 할 수 있으며 이송 챔버의 사이즈를 최소화할 수 있다. 또한 이송 챔버에 기판 이송 장치를 구성함에 있어서 복수개의 스핀들을 효율적으로 구동할 수 있는 구조를 제공하면서도 진공 처리가 용이하며 유지 보수 효율이 높다.
기판 이송, 회전축, 자기 기어

Description

기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템{SUBSTRATE TRANSFER EQUIPMENT AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 기판 이송 장치의 구성이 용이하며 기판 이송을 효율적으로 진행할 수 있으며 저비용으로 구성이 가능한 기판 이송 장치 및 이를 이용하여 고속의 기판 이송이 가능하여 생산성을 높일 수 있는 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 반송 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 반송 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 있 도록 함으로 기판 처리량을 높이고 있다. 기판 처리량을 높이기 위한 또 다른 노력으로는 하나의 공정 챔버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.
통상적인 클러스터 시스템은 이송 챔버가 차지하는 면적 때문에 시스템 전체의 면적은 물론, 제조 라인 내의 시스템 배치에 있어서 중시되는 시스템 폭이 필요이상으로 증가될 수 있다. 특히 복수개의 피처리 기판을 동시에 핸들링 하기 위해서는 이송 챔버와 이에 구비되는 기판 이송 장치의 사이즈가 증가하게 되고 이를 위한 진공 시스템의 부담이 증가되어 결과적으로 설비비가 증가되며 유지 보수 부담이 증가되는 문제점을 유발하게 된다.
본 발명의 목적은 복수개의 피처리 기판을 핸들링하기 위한 기판 이송 장치의 구성을 용이하게 할 수 있는 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 진공 처리가 용이하며 복수개의 스핀들을 효율적으로 구동할 수 있는 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판 이송 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 특징에 따른 기판 이송 장치는: 피처리 기판이 놓이는 엔드 이펙터를 구비한 회전 플레이트 암; 상기 회전 플레이트 암이 장착되는 스핀들; 및 상기 스핀들을 구동하기 위한 자기 기어 메커니즘을 포함하고, 상기 자기 기어 메커니즘은 상기 스핀들에 장착되는 제1 자기결합편과 상기 제1 자기결합편과 자기결합쌍을 이루는 제2 자기결합편 그리고 상기 제2 자기결합편이 장착된 갖는 회전 부재를 포함하며 상기 회전 부재의 회전력이 상기 자기결합쌍에 의해 스핀들로 전달되어 상기 회전 부재와 상기 스핀들이 연동한다.
일 실시예에 있어서, 상기 스핀들과 상기 회전 부재 사이에 설치되어 상기 스핀들을 내부에 상기 회전 부재는 외부에 각기 위치하도록 상기 스핀들을 격리하는 커버 하우징을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 스핀들은 중첩된 두 개 이상의 공동축 스핀들을 포함하고, 상기 자기 기어 메커니즘은 상기 두 개 이상의 공동축 스핀들을 개별적으로 구동하는 둘 이상의 회전 부재를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 둘 이상의 공동축 스핀들은 피처리 기판을 로딩하기 위한 로딩용 회전 플레이트 암과 피처리 기판을 언로딩하기 위한 언로딩용 회전 플레이트 암을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 회전 부재와 상기 스핀들은 승하강이 가능한 구조를 갖고 상기 스핀들은 상기 회전 부재의 승하강 동작에 연동하여 숭하강한다.
일 실시예에 있어서, 상기 회전 플레이트 암의 회전각을 감지하기 위한 감지 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 커버 하우징의 내부와 연결되는 배기 시스템을 포 함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 기판 이송 장치는: 피처리 기판이 놓이는 엔드 이펙터를 구비한 복수개의 회전 플레이트 암; 상기 복수개의 회전 플레이트 암이 장착되며 겹겹이 중첩되고, 각기 회전 원반을 갖되 각각의 회전 원반은 적층된 조립 구조를 갖는 복수개의 공동축 스핀들; 및 상기 복수개의 공동축 스핀들의 회전 원반들은 사이에 구성되는 복수개의 실링 부재를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 기판 이송 장치는: 피처리 기판이 놓이는 엔드 이펙터를 구비한 복수개의 회전 플레이트 암; 상기 복수개의 회전 플레이트 암이 장착되며 겹겹이 중첩된 복수개의 공동축 스핀들; 및 상기 복수개의 공동축 스핀들 중 어느 하나가 회전하면 나머지가 연동되도록 하는 기어 어셈블리를 포함한다.
본 발명의 다른 일면은 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 특징에 따른 기판 처리 시스템은: 기판 이송 장치가 설치되는 이송 챔버; 하나 이상의 기판 지지대가 구비되고 피처리 기판에 대한 기판 처리가 수행되는 공정 챔버; 상기 이송 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 개설된 제1 기판 출입구; 및 상기 이송 챔버와 상기 이송 챔버의 외부 사이에 개설된 제2 기판 출입구를 포함하고, 상기 기판 이송 장치는 제1 기판 출입구를 통해서 상기 기판 지지대로부터 처리 후 피처리 기판을 언로딩하고 처리 전 기판을 상기 기판 지지대로 로딩하며, 제2 기판 출입구를 통해서 처리 전후의 피처리 기판을 외부와 교환한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 기판 처리 시스템은: 상기 기판 이송 장치가 설 치되는 이송 챔버; 하나 이상의 기판 지지대가 구비되고 피처리 기판에 대한 기판 처리가 수행되며 상기 이송 챔버를 사이에 두고 양편으로 설치되는 제1 및 제2 공정 챔버; 상기 이송 챔버와 상기 제1 및 제2 공정 챔버 사이에 각기 개설된 제1 기판 출입구; 및 상기 이송 챔버와 상기 이송 챔버의 외부 사이에 개설된 제2 기판 출입구를 포함하고, 상기 기판 이송 장치는 제1 기판 출입구를 통해서 상기 기판 지지대로부터 처리 후 피처리 기판을 언로딩하고 처리 전 기판을 상기 기판 지지대로 로딩하며, 제2 기판 출입구를 통해서 처리 전후의 피처리 기판을 외부와 교환한다.
일 실시예에 있어서, 상기 이송 챔버는 상기 제1 공정 챔버로 기판 이송을 담당하는 하나의 기판 이송 장치와 상기 제2 공정 챔버로 기판 이송을 담당하는 다른 하나의 기판 이송 장치를 포함한다.
본 발명의 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템에 의하면, 복수개의 피처리 기판을 핸들링하기 위한 기판 이송 장치의 구성을 용이하게 할 수 있으며 이송 챔버의 사이즈를 최소화할 수 있다. 또한 이송 챔버에 기판 이송 장치를 구성함에 있어서 복수개의 스핀들을 효율적으로 구동할 수 있는 구조를 제공하면서도 진공 처리가 용이하며 유지 보수 효율이 높다.
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 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템의 일 예를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 기판 이송 장치의 기판 이송 경로를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 기판 이송 장치(100)는 기판 처리 시스템의 이송 챔버(300)에 구비되어 공정 챔버(200)로 처리 전후의 피처리 기판을 교환하는 장치이다. 기판 이송 장치(100)는 이송 챔버(300)에 설치된다. 이송 챔버(300)는 공정 챔버(200)와 연결되는 일 측으로 제1 기판 출입구(210)가 구비되고 전방으로 제2 기판 출입구(310)가 구비된다.
도면에 구체적으로 도시하지 않았으나, 이송 챔버(300)의 전방으로 개설된 제2 기판 출입구(310)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. 제2 기판 출입구(310)에 로드락 챔버가 연결되는 경우 그 안에는 예를 들어, 대기압 이 송 로봇(400)이 구비될 수 있다. 또는 제2 기판 출입구(310)에는 교대적으로 진공과 대기압에서 동작하는 버퍼 챔버가 연결될 수도 있다. 대기압 이송 로봇(400)은 제2 기판 출입구(310)를 통해서 이송 챔버(300) 내부의 기판 이송 장치(100)와 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 기판이 놓이는 기판 지지대(220, 230)와 기판 처리를 위한 플라즈마 소스(미도시)를 구비한다. 기판 처리는 예를 들어, 반도체 장치의 제조를 위한 증착, 식각, 에싱, 및 세정 등의 반도체 제조 공정의 어느 하나이다. 피처리 기판은 예를 들어, 반도체 장치, 평판 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판들이다. 공정 챔버(200)는 예를 들어, 두 개의 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. 두 개의 기판 지지대(220, 230)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(200) 내에서 기판 이송 장치(100)의 회전 플레이트 암(120)의 엔드 이펙터(122)가 회전하는 회전 경로(P) 위에 배치된다.
기판 이송 장치(100)는 피처리 기판을 이송하기 위한 복수개의 회전 플레이트 암(120)과 복수개의 회전 플레이트 암(120)이 장착되는 스핀들(110)을 포함한다. 복수개의 회전 플레이트 암(120)은 각기 스핀들(110)에 일단이 연결되는 플레이트 암(121)과 플레이트 암(121)의 타단에 연결되는 앤드 이펙터(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 3은 기판 이송 장치가 설치된 공정 챔버의 바닥을 일부 절개하여 보여주는 도면이고, 도 4는 기판 이송 장치에 구성된 자기 기어 메커니즘을 보여주기 위한 부분 단면 사시도이다. 그리고 도 5는 기판 이송 장치의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 기판 이송 장치(100)는 이송 챔버(300)의 바각(320)에 개구된 개구부(322)에 설치된다. 기판 이송 장치(100)의 스핀들(110)은 예를 들어, 4개의 중첩된 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)로 구성된다. 4개의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)은 겹겹이 중첩된 구조를 갖고 각기 하나의 회전 플레이트 암이 장착된다. 4개의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)은 각기 하단부에 회전 원반(115, 116, 117, 118)이 구비되며, 이들은 적층된 구조로 커버 하우징(130)의 내부에 조립되어 있다. 가장 외곽에 구비되는 공동축 스핀들(111)의 회전 원반(115)이 가장 상단에 구비되고 가장 안쪽에 구비되는 공동축 스핀들(114)의 회전 원반(118)이 가장 하단에 구비된다. 복수개의 회전 원반(115, 116, 117, 118)은 각기 반지름이 서로 다르다. 예를 들어, 상단의 회전 원반(115)이 상대적 으로 작은 크기를 갖는다. 그럼으로 복수개의 회전 원반(115, 116, 117, 118)의 조립된 구조는 계단 구조를 갖는다.
커버 하우징(130)은 이송 챔버(300)의 바닥(320)에 형성된 개구부(322)를 막는 플랜지 구조의 상부 부재(135)와 복수개의 회전 원반(115, 116, 117, 118)을 감싸는 커버 몸체 부재(131) 그리고 커버 몸체 부재(131)의 하부를 덮는 하부 부재(132)로 구성 된다. 커버 하우징(130)을 구성하는 각 부품들은 진공 절연되어 조립된다. 하부 부재(132)의 중심부에는 길게 상부로 연장되는 중심축(136)이 구비된다. 중심축(136)에는 복수개의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)이 순차적으로 중첩되어 장착된다. 복수개의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)과 회전 부재(115, 116, 117, 118) 그리고 커버 하우징(130)의 사이에는 복수개의 베어링(119)들이 적절하게 분배되어 설치된다. 이와 같은 구조를 갖는 기판 이송 장치(100)의 스핀들(110)은 겹겹이 중첩된 구조의 복수개의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)로 구성되어 이송 챔버(300)의 내부 공간을 작게 최소화할 수 있다.
기판 이송 장치(100)는 복수개의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)을 구동하기 위한 자기 기어 메커니즘(140)을 구비한다. 자기 기어 메커니즘(140)은 스핀들(110)에 장착되는 제1 자기결합편(151)과 이와 자기결합쌍(150)을 이루는 제2 자기결합편(152) 그리고 상기 제2 자기결합편(152)이 장착된 회전 부재(141, 142, 143,144)를 구비한다. 회전 부재(141, 142, 143, 144)는 서로 다른 반지름을 갖는 링형 구조를 갖고 총 4개가 구비되며 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)의 회전 원반(115, 116, 117, 118)에 대응하여 계단진 커버 몸체 부재(131)의 외부에 근접 하여 설치된다. 제1 자기결합편(152)은 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)의 회전 원반(115, 116, 117, 118)의 가장 장리를 따라서 복수개가 균일한 간격으로 분산 설치된다. 그리고 이와 대응하여 제2 자기결합편(152)도 회전 부재(141, 142, 143, 144)에 균일한 간격을 갖고 분산 설치된다. 복수개의 제1 및 제2 자기결합편(151, 152)은 각기 하나의 쌍을 이루어 복수개의 자기결합쌍(150)을 구성한다.
회전 부재(141, 142, 143, 144)는 예를 들어, 베어링(153)에 의해 커버 몸체 부재(131)에 장착될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 회전 부재(141, 142, 143, 144)는 구동부(170)로부터 동력 전달 수단(172)을 통하여 회전 동력을 전달 받아 동작한다. 회전 부재(141, 142, 143, 144)의 회전력은 자기결합쌍(150)에 의해 스핀들(110)로 전달되어 회전 부재(141, 142, 143, 144)와 스핀들(110)은 연동한다. 동력 전달 수단(172)은 예를 들어, 벨트나 기어 조립체로 구성될 수도 있다. 이와 같이 스핀들(110)의 구동 방식이 자기 기어 메커니즘(magnetic gear mechanism)(140)을 이용함으로 동력 전달을 위한 부분에 대한 진공 절연 구조가 매우 단순화되어 설비 구성이 매우 용이하다.
도 6은 자기 결합 편의 설치 구조의 다양한 예들을 보여주는 도면이다.
도 6의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 자기결합쌍(150)을 구성하는 제1 및 제2 자기결합편(151, 152)의 구성 방식은 다양한 구조를 취할 수 있다. 예를 들어, (a)와 같이 제1 및 제2 자기결합편(151, 152)의 막대자석을 가로로 극성이 서로 반대로 되게 뉘어진 구조나 (b)에 도시된 바와 같이 수직으로 세워진 구조로 구성할 수 있다. 또는 (c)와 같이 말굽형 자석을 서로 반대 극성으로 배치하여 구 성할 수도 있다. 또는 (d)와 같이 제1 및 제2 자기결합쌍(151, 152)이 회전 방향에 대하여 비스듬하게 설치할 수도 있을 것이다. 비스듬하게 설치하는 경우 자기 결합력의 전달이 보다 높아져서 자기결합쌍(150)의 회전력 전달을 보다 효과적으로 할 수 있을 것이다.
도 7은 회전 플레이트 암의 회전각을 감지하기 위한 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하여, 기판 이송 장치(100)는 회전 플레이트 암(120)의 회전각을 감지하기 위한 감지 수단(190)을 구비한다. 감지 수단(190)은 예를 들어, 플레이트 암(121)의 회전단(192)에 설치되는 복수개의 수광부(K1)와 고정된 고정단(194)에 구성되는 복수개의 발광부(K2)를 포함할 수 있다. 발광부(K1)에서 발생된 광신호는 플레이트 암(121)의 회전에 따라서 수광부(K1)에서 수광되는 위치가 다르게 되므로 플레이트 암(121)의 회전각을 감지할 수 있다. 제어부(196)는 구동부(170)를 제어하여 기판 이송 장치(100)의 동작을 동작함에 있어서 수광부(K1)와 발광부(K2)의 신호를 감지하여 플레이트 암(121)의 회전각을 감지하여 적절한 위치에서 화전 플레이트 암(120)의 회전 동작이 이루어지도록 한다.
도 8은 기반 이송 장치에 배기 시스템을 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하여, 기판 이송 장치(100)는 커버 하우징(130)의 내부와 연결되는 배기 시스템을 구비할 수 있다. 배기 시스템은 예를 들어, 하부 부재(132)에 배기구(163)를 개설하고 배기 밸브(162)와 배기펌프(160)를 구성할 수 있다. 배기 시스템은 커버 하우징(130)의 내부에서 발생될 수 있는 오염 물질을 외부로 배기하 는 기능을 담당할 수 있다.
도 9는 내지 도 12는 자기 기어 메커니즘의 다양한 설치 구조를 예시하는 도면이다.
도 9를 참조하여, 복수개의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)의 회전 원반(115, 116, 117, 118)과 커버 하우징(130)의 구조가 도 4에 도시된 구조와 반대의 구조로 역으로 계단진 구조를 가질 수 있다. 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 계단진 구조와 역으로 계단진 구조가 혼합된 구조를 가질 수도 있다. 또는 도 11에 도시된 바와 같이, 회전 원반(115, 116, 117, 118)의 측면을 따라서 제1 자기결합편(151)이 장착될 수도 있다. 또는 도 12에 도시된 바와 같이, 복수개의 회전 원반(115, 116, 117, 118)이 동일한 반지름을 갖는 구조를 가질 수 있다.
도 13은 기판 이송 장치의 승하강 동작 구조의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 13을 참조하여, 기판 이송 장치(100)는 스핀들(110)이 승하강이 가능한 구조를 가질 수 있다. 복수개의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)이 전체적으로 또는 부분적으로 승하강이 가능한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이 4개의 회전 플레이트 암(121-1, 121-2, 121-3, 121-4)이 동일위치에 순차적으로 정렬된 상태의 기본 위치에서 (b)에 도시된 바와 같이 두 개의 회전 플레이트 암(121-3, 121-4)은 같은 높이에서 일 방향으로 회전하고 다른 두 개의 회전 플레이트 암(121-1, 121-2)이 다른 방향으로 회전하면서 하강하는 구조를 가질 수 있다. 하강하면서 회전하기 위하여 커버 하우징(130)과 해당되는 두 개의 공동축 스핀들(113, 114)은 스크루 구조로 맞물려 구성될 수 있다. 이와 같 이 스핀들(110)의 승하강 구조는 또 다른 구조로 변형되어 실시될 수도 있을 것이다.
도 14는 자기 결합 편의 경사진 설치 구조를 예시하는 도면이다. 그리고 도 15 및 도 16은 도 14의 기판 이송 장치의 하나의 스핀들의 사시도 및 평면도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하여, 또 다른 변형예에 따른 기판 이송장치(100)는 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)의 회전 원반(115, 116, 117, 118)의 측면이 전체적으로 일정한 기울기를 갖고 경사진 구조를 가질 수 있다. 그리고 이러한 경사 구조에 맞추어 커버 하우징(130)의 커버 몸체 부재(131) 역시 경사진 구조를 갖는다. 그리고 복수개의 회전 부재(141, 142, 143, 144) 역시 이에 적합한 경사진 구조를 갖는다. 그럼으로 제1 및 제2 자기결합편(151, 152)은 기울기를 갖고 회전 원반(115, 116, 117, 118)과 회전 부재(141, 142, 143, 144)에 각기 설치된다. 이러한 구조에서 제1 자기결합편(151)은 자기결합쌍(150)을 구성하는 제2 자기결합편(152) 보다 상대적으로 높은 위치에서 공간적으로 틀어져 기울어진 구조를 갖는다. 그럼으로 자기 결합력에 의한 동력 전달 구조가 더욱 견고해 질 수 있다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 기판 반송 장치의 다른 예들을 보여주는 도면이다.
도 17을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예의 기판 이송 장치(100)는 상술한 예에서와 같이 복수개의 회전 플레이트 암(도면에는 도시하지 않음)이 장착되며 겹겹이 중첩된 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)과 이에 각기 연결되며 적층된 복수개의 회전 원반(115, 116, 117, 118)을 갖는다. 그러나 이 실시예에서 기판 이 송 장치(100)는 자기 기어 메커니즘을 구비하지 않고 직접적으로 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)의 회전 원반(115, 116, 117, 118)으로 동력 전달 수단(172)이 연결되는 구조를 갖는다. 이러한 구조에서 복수개의 회전 원반(115, 116, 117, 118)과 커버 하우징(130)의 사이에는 진공 절연을 위한 실링 부재(500)가 구비된다. 실링 부재(500)는 예를 들어, 페로 마그넷 실(ferro magnet seal)로 구성될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 기판 이송 장치(100)는 진공 절연을 위한 실링 부재(500)의 구성을 이송 챔버의 외부에 구비함으로서 유지 보수가 간편하며 이송 챔버의 내부에서 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)의 크기를 작게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 18을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예의 기판 이송 장치(100)는 상술한 실시예들과 같이 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)은 겹겹이 중첩되어 조립된 구조를 갖는다. 그러나 회전 원반과 자기 기어 메커니즘은 구비하지 않고 동력 전달을 위한 기어 어셈블리(510)와 하나의 실링 부재(520)를 구비한다. 중심에 구성되는 하나의 공동축 스핀들(114)과 여기에 다른 공동축 스핀들(111, 112, 113)이 순차적으로 겹겹이 중첩되어 조립된다. 중심에 구성된 하나의 공동축 스핀들(114)은 커버 하우징(130)의 중심 하단을 관통하여 연장되고 이 부분에 동력 전단 수단(172)이 연결된다. 하나의 공동축 스핀들(114)과 커버 하우징(130)의 사이에는 진공 절연을 위한 실링 부재(520)가 구성된다. 실링 부재(520)는 예를 들어, 페로 마그넷 실로 구성될 수 있다.
중심의 공동축 스핀들(114)이 회전하면, 기어 어셈블리(510)에 의해서 나머지 공동축 스핀들(111, 112, 113)이 연동한다. 이때, 기어 어셈블리(510)에 구성되는 기어들의 회전 비율을 조절하여 각각의 공동축 스핀들(111, 112, 113, 114)의 회전각을 서로 다르게 설정할 수 있다.
이상과 같은 기판 이송 장치(100)는 첨부도면 도 1과 도 19 내지 도 21에 도시된 바와 같은 다양한 형태의 기판 처리 시스템에 적용될 수 있다. 첨부된 도면들에는 로드락 챔버와 다수의 캐리어가 장착되는 인덱스 등과 같은 일반적인 구성들은 구체적으로 도시하지는 않았다. 기판 처리 시스템은 도 19 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 기판 이송 장치(100)를 구비한 이송 챔버(300)를 사이에 두고 양측으로 각기 하나의 공정 챔버(200-1, 200-2)가 구성될 수 있을 것이다. 공정 챔버(200-1, 200-2)는 각기 하나의 기판 지지대(220-1, 220-2)(도 19 참조)를 또는 각기 두 개의 기판 지지대(220-1, 230-1)(220-2, 230-2)(도 20 참조) 또는 각기 세 개의 기판 지지대(220-1, 230-1, 240-1)(220-2, 230-2, 240-2)(도 21 참조)를 구비할 수 있다. 즉, 공정 챔버(200-1, 200-2)는 하나 이상의 기판 지지대를 구비할 수 있다. 기판 이송 장치(100) 또한 이러한 기판 지지대의 개수에 따라서 회전 플레이트 암(120)의 개수가 로딩용과 언로딩용으로 짝으로 이루어 복수개가 구비될 것이다. 그리고 도 21에 도시된 바와 같이, 두 개의 기판 이송 장치(100-1, 100-2)가 구비되어 두 개의 공정 챔버(200-1, 200-2)에 대하여 각기 독립적으로 기판 이송을 담당하도록 구성될 수도 있다. 공정 챔버(200-1, 200-2)에 구비되는 하나 이상의 기판 지지대들은 회전 플레이트 암의 엔드 이펙터(122)가 회전하는 회전 경 로(P-1, P-2) 위에 정렬된다.
이상에서 설명된 본 발명의 기판 이송 장치 및 이를 구비한 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 있을 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 기판 이송 장치 및 이를 구비한 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 기판 이송 장치 및 이를 구비한 기판 처리 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 기판 이송 장치의 기판 이송 경로를 보여주는 도면이다.
도 3은 기판 이송 장치가 설치된 공정 챔버의 바닥을 일부 절개하여 보여주는 도면이다.
도 4는 기판 이송 장치에 구성된 자기 기어 메커니즘을 보여주기 위한 부분 단면 사시도이다.
도 5는 기판 이송 장치의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 자기 결합 편의 설치 구조의 다양한 예들을 보여주는 도면이다.
도 7은 회전 플레이트 암의 회전각을 감지하기 위한 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 기반 이송 장치에 배기 시스템을 구성한 예를 보여주는 도면이다.
도 9 내지 도 12는 자기 기어 메커니즘의 다양한 설치 구조를 예시하는 도면이다.
도 13은 기판 이송 장치의 승하강 동작 구조의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 14는 자기 결합 편의 경사진 설치 구조를 예시하는 도면이다.
도 15 및 도 16은 도 14의 기판 이송 장치의 하나의 스핀들의 사시도 및 평면도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 기판 반송 장치의 다른 예들을 보여주는 도면이 다.
도 19 내지 도 21은 다주 기판 처리를 위한 기판 처리 시스템의 여러 예들을 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 기판 이송 장치 110: 스핀들
111, 112, 113, 114:공동축 스핀들 115, 116, 117, 118: 회전 원반
119: 베어링 120: 회전 플레이트 암
122: 엔드 이펙터 130: 커버 하우징
131: 커버 몸체 부재 132: 하부 부재
135: 상부 부재 140: 자기 기어 메커니즘
141, 412, 143, 144: 회전 부재 150: 자기 결합쌍
151: 제1 자기 결합편 152: 제2 자기 결합편
160: 배기 펌프 162: 배기 밸브
163: 배기구 200: 공정 챔버
210: 제1 기판 출입구 300: 이송 챔버
310: 제2 기판 출입구 322: 개구부
500: 실링 부재 510: 기어 어셈블리
520: 실링 부재

Claims (13)

  1. 피처리 기판이 놓이는 엔드 이펙터를 구비한 회전 플레이트 암;
    상기 회전 플레이트 암이 장착되는 스핀들; 및
    상기 스핀들을 구동하기 위한 자기 기어 메커니즘을 포함하고,
    상기 자기 기어 메커니즘은 상기 스핀들에 장착되는 제1 자기결합편과 상기 제1 자기결합편과 자기결합쌍을 이루는 제2 자기결합편 그리고 상기 제2 자기결합편이 장착된 갖는 회전 부재를 포함하되, 상기 제1 및 제2 자기결합편은 회전 방향에 대하여 비스듬하게 상기 스핀들 및 상기 회전 부재에 장착되며 상기 회전 부재의 회전력이 상기 자기결합쌍에 의해 스핀들로 전달되어 상기 회전 부재와 상기 스핀들이 연동하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스핀들과 상기 회전 부재 사이에 설치되어 상기 스핀들을 내부에 상기 회전 부재는 외부에 각기 위치하도록 상기 스핀들을 격리하는 커버 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스핀들은 중첩된 두 개 이상의 공동축 스핀들을 포함하고,
    상기 자기 기어 메커니즘은 상기 두 개 이상의 공동축 스핀들을 개별적으로 구동하는 둘 이상의 회전 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전 부재와 상기 스핀들은 승하강이 가능한 구조를 갖고
    상기 스핀들은 상기 회전 부재의 승하강 동작에 연동하여 숭하강하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전 플레이트 암의 회전각을 감지하기 위한 감지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 커버 하우징의 내부와 연결되는 배기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 자기결합편은 서로 다른 높이에서 공간적으로 기울어져 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송장치.
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