KR101039231B1 - 기판 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체, LCD 등에 사용되는 기판을 제조하기 위한 기판 제조 장치 에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 다수의 공정챔버에 대한 배치 및 수에 대한 제한을 개선하고, 기판의 면적 증가에 따른 이송챔버 및 공정챔버의 증가 비율을 개선할 수 있는 기판 제조 장치 및 이를 이용한 기판 운송 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 일방향으로 연장되며, 내부가 진공상태로 유지되는 이송챔버와 상기 이송챔버의 장축방향을 따라 상기 이송챔버의 측 방향에 연결되는 하나 이상의 공정챔버와 상기 이송챔버의 측면에 연결되어 기판을 이송하는 하나 이상의 로드락챔버를 포함하는 기판 제조 장치를 제공한다.
본 발명은, 공정챔버와 로드락챔버를 필요에 따라 이송챔버에 자유롭게 연결할 수 있어 공정챔버에 대한 배치 및 수에 대한 제한을 개선할 수 있고, 기판을 클러스터 방식과 달리 인라인 방식으로 이송하게 되어 기판의 면적 증가에 따라 이송챔버 및 공정챔버의 증가 비율을 종래에 비해 상당히 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

기판 제조 장치{Apparutus for manufacturing substrate}
도 1은 일반적인 클러스터의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 제조 장치의 구성도.
도 3a는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 도시한 단면도.
도 3b는 도 3a에서 이송챔버 로봇의 측면도
도 4는 제1,2 로봇암 사이에 차단부재가 설치된 모습을 도시한 단면도
도 5는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ을 따라 도시한 단면도
도 6 내지 도 9는 여러가지 유형의 로봇암을 도시한 단면도
도 10a 및 도 10b는 이송챔버의 일 측방으로만 기판을 이송하는 로봇암의 유형을 예시한 단면도
도 11a는 도 2의 Ⅴa-Ⅴa를 따라 도시한 단면도.
도 11b는 도 2의 Ⅴb-Ⅴb 단면을 따라 도시한 측면도.
도 12은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판수용부의 동작 과정을 도시한 도면.
도 13은 공정챔버와 로드락챔버를 이층구조로 배치한 도면.
도 14는 이층구조의 로드락챔버와 이송챔버의 단면도
도 15는 이층구조의 공정챔버와 이층구조의 이송챔버의 단면도.
도 16은 도 2와 다른 유형의 기판저장부를 포함하는 기판제조장치의 구성도
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 제조 장치의 구성도.
< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >
100, 300 : 기판 210 : 기판저장부
212 : 저장부 로봇 220 : 로드락챔버
224 : 기판 슬롯 230 : 공정챔버
240 : 이송챔버 245, 246 : 도어
250 : 이송챔버 로봇
250-1, 250-2 : 상층, 하층 로봇암
251 : 수평이동축 252 : 수직이동축
253a, 253b : 제1,2 로봇암 지지부재
254 : 결합부재 255 : 제1 로봇암
255a : 제1 로봇암 몸체 255b : 제1 로봇암 안치부
256 : 제2 로봇암 256a : 제2 로봇암 몸체
256b : 제2 로봇암 안치부 257 : 제1 이동레일
258 : 제2 이동레일 259 : 수직이동가이드
260 : 기판수용부 265 : 기판회전수단
270 : 기판전달부 290 : 차단부재
본 발명은 반도체, LCD(liquid crystal display device) 등에 사용되는 기판을 제조하기 위한 기판 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판을 제조하기 위해서는, 기판 상에 유전체 물질 등을 박막으로 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝(patterning)하는 식각공정, 잔류물을 제거하기 위한 세정공정 등을 수 차례 반복하여야 한다.
또한 이들 각각의 공정은 해당공정의 진행을 위한 최적의 환경이 조성된 공정 챔버에서 진행되어야 하는데, 특히 근래에는 단시간에 다량의 기판을 처리하기 위한 다수의 공정 챔버와, 기판을 공정 챔버로 이송 또는 회송하는 이송 챔버와, 기판을 일시 저장하며 이송챔버와 연결되는 로드락챔버를 포함하는 복합형 기판 제조 장치로서 클러스터(cluster)가 많이 사용된다. 클러스터를 구성하는 공정챔버에는 플라즈마 화학기상증착장치(PECVD)나 건식 식각장치(Dry Etcher) 등의 공정챔버가 포함된다.
도 1은 일반적인 클러스터의 개략적인 구성을 도시한 것으로서, 클러스터는 로드락챔버(20), 이송챔버(40) 및 복수 개의 공정챔버(30)로 구성되며, 로드락챔버 (20)는 다수의 기판(50)을 적재할 수 있는 기판 저장부(10)에 연결된다.
이송챔버(40)의 내부에는 로드락챔버(20)와 공정챔버(30) 사이에 기판(50)을 이송하기 위해 이송챔버 로봇(42)이 설치되며, 기판저장부(10)에는 기판(50)을 로드락챔버(20)로 반입하거나, 로드락 챔버(20)로부터 기판(50)을 반출하기 위해 저장부 로봇(12)이 설치된다.
한편 공정상 필요에 따라, 상기 공정챔버(30) 중 일부는 공정챔버에 기판을 반입하기 전에 기판을 예열/냉각하는 예열/냉각챔버로 사용될 수 있으며, 로드락챔버(20)나 공정챔버(30)의 수는 달라질 수 있다.
이하, 클러스터를 사용하여 기판을 제조하는 공정에서 기판이 이동하는 과정을 설명한다.
먼저 저장부 로봇(12)이 기판 저장부(10)로부터 로드락챔버(20) 내부로 기판(50)을 반입하며, 이때 로드락챔버(20)는 대기압상태이며, 이송챔버측 도어(24)는 닫힌 상태에 있다.
기판(50)이 로드락챔버(20)에 안착되고, 저장부 로봇(12)이 로드락챔버(20)로부터 빠져나가면, 저장부측 도어(22)가 닫히고, 로드락 챔버(20) 내부를 진공상태로 만들기 위한 펌핑(pumping)이 실시된다.
로드락챔버(20) 내부가 공정챔버(30) 또는 이송챔버(40)와 같은 정도의 진공상태가 되면, 이송챔버측 도어(24)가 열리고, 이송챔버 로봇(42)이 로드락챔버(20)에 있는 미처리 기판(50)을 공정챔버(30)로 이송한다.
공정챔버(30) 내부로 기판(50)이 반입되면, 공정챔버(30)에 따른 공정이 진행되고, 공정챔버에서 공정이 완료되면, 이송챔버 로봇(42)이 공정챔버(30) 내부로 진입하여 기판(50)을 반출한 후, 로드락챔버(20)의 플레이트에 안치하면, 저장부 로봇(12)이 이를 기판저장부(10)로 반출하게 된다.
이와 같은 클러스터로 구성되는 종래의 기판 제조 장치는 이송챔버가 다각형의 형태를 가지며 다수의 공정 챔버가 이송챔버 모서리 면을 따라 배치되는데, 이송챔버가 다각형의 형태를 갖게 됨으로써, 이송챔버에 연결되는 다수의 공정챔버의 배치 형태 및 수가 제한을 받을 수 밖에 없다.
한편, 최근에 기판의 대면적화 추세에 따라 공정챔버와 이송챔버의 크기도 함께 증가하여야 하는데, 기판의 면적 증가 비율에 비해 다각형의 형태를 갖는 이송챔버와 공정챔버의 크기 증가 비율이 더욱 크게 되며, 특히 이송챔버는 공정챔버에 비해 크기 증가 비율이 더욱 크도록 제조되어야 하므로, 기판 제조 장치의 전체 설치 면적이 상당히 증가하게 된다.
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다수의 공정챔버에 대한 배치 및 수에 대한 제한을 개선하고, 기판의 면적 증가에 따른 이송챔버 및 공정챔버의 증가 비율을 개선할 수 있는 기판 제조 장치를 제공함에 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 일방향으로 연장되며, 내부가 진공상태로 유지되는 이송챔버와 상기 이송챔버의 장축방향을 따라 상기 이송챔버의 측 방향에 연결되는 하나 이상의 공정챔버와 상기 이송챔버의 측면에 연결되어 기판을 이송하는 하나 이상의 로드락챔버를 포함하는 기판 제조 장치를 제공한다.
상기 이송챔버의 내부에는 상기 이송챔버의 장축 방향을 따라 이동하여 기판을 운송하는 이송챔버 로봇이 설치되는 것이 바람직하며, 상기 이송챔버 로봇은 서로 다른 높이를 갖는 두 개의 로봇암을 가질 수 있다.
상기 이송챔버 내부에서 상기 이송챔버의 장축방향을 따라 연장되고, 상기 이송챔버 로봇과 연결되는 수평 이동축을 더 포함할 수 있고, 상기 이송챔버 로봇은 상하로 이동하기 위하여 상기 수평 이동축과 연결되는 수직 이동축에 결합될 수 있다.
상기 하나 이상의 공정챔버는 상기 이송챔버의 양 측 방향에 연결될 수 있으며, 상기 이송챔버의 양 측 방향에 연결되어 서로 마주하는 상기 공정챔버는 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
상기 하나 이상의 로드락챔버는 상기 이송챔버의 양 측 방향에 연결될수 있으며, 상기 이송챔버의 양 측 방향에 연결되어 서로 마주하는 상기 로드락챔버는 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
상기 로드락챔버는 상기 이송챔버의 장축방향의 양 끝단에 각 하나씩 연결될 수 있고, 상기 로드락챔버 중 하나는 이송챔버로 기판을 반입하는 반입 로드락챔버이며, 다른 하나는 이송챔버로부터 기판을 반출하는 반출 로드락챔버일 수 있다.
상기 이송챔버는 2층 이상의 적층 구조를 가지며, 각 층마다 기판운송을 위한 이송챔버 로봇을 포함할 수 있고, 상기 공정챔버 또는 로드락챔버는 일층 이상으로 적층될 수 있다.
또한 상기 기판제조장치는 기판을 적재하는 기판 저장부와 상기 로드락챔버와 상기 기판저장부 사이를 연결하는 기판수용부를 더 포함할 수 있으며, 이때 기판수용부는 상기 로드락챔버에 상기 기판을 전달하는 기판전달수단을 포함할 수 있고, 상기 기판전달수단은 콘베이어 방식, 롤러구동 방식 중 선택된 하나로 기판을 전달할 수 있다.
또한 상기 기판수용부는 상기 기판의 방향전환수단을 포함할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
<제 1 실시예>
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 제조 장치를 도시한 구성도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 제조 장치는 인라인 방식으로 기판을 운송하게 된다. 이를 위해 이송챔버 내부에서 기판이 일직선 상에서 이동하도록 이송챔버 및 공정챔버를 구성하게 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 제조 장치는, 일방향으로 연장된 이송챔버(240)와, 이송챔버(240)의 장축방향을 따라 이송챔버(240)의 측 방향에 연결된 다수의 공정챔버(230) 및 로드락 챔버(220)와, 기판(100)을 적재하는 기판저장부(210)를 구비한다. 그리고, 기판저장부(210)와 로드락챔버(220) 사이에 연결되어 기판(100)을 회전시켜 전달하는 기판수용부(260)를 더욱 구비한다.
도면에는 공정챔버(230) 및 로드락 챔버(220)가 이송챔버(240)의 양측에 동수로 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 공간을 효율적으로 활용하기 위한 것이므로 이송챔버(240)의 일 측에만 배치되는 것을 배제하는 것은 아니다.
한편, 이송챔버(240) 내부에는 이송챔버의 장축을 따라 수평이동축(251)과, 상기 수평이동축(251)을 따라 이동하면서 기판을 이송하는 이송챔버 로봇(250)이 설치되어 있고, 기판저장부(210)에는 기판(100)을 기판수용부(260)로 반입하거나, 기판수용부(260)로부터 기판(100)을 반출하기 위해 저장부 로봇(212)이 설치된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 제조 장치의 연결 관계를 보다 상세히 설명한다.
도 3a는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 도시한 단면도로서, 이송챔버(240)와 로드락챔버(220)의 연결 구조를 도시하고 있는데, 여기서 이송챔버(240)는 항상 진공상태를 유지하여야 하는데 반하여, 이와 연결되는 로드락챔버(220)는 대기압상태와 진공상태가 교차되는 점에서 차이가 있다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 로드락챔버(220)는 이송챔버(240)를 사이에 두고 양 측에 위치하게 되는데, 양 측에 위치하는 로드락챔버(220)는 서로 다른 높이로 설치된다. 로드락챔버(220)와 이송챔버(240) 사이에 기판(100)을 효과적으로 전달하기 위해 이송챔버 로봇(250)은 서로 다른 높이를 갖는 상층 로봇암(250-1)과 하층 로봇암(250-2)을 구비하게 된다.
상층 로봇암(250-1)은 도면 상에서 높은 위치의 우측 로드락챔버(220)와 이송챔버(240) 사이에 기판(100)을 전달하게 되며, 하층 로봇암(250-2)은 도면 상에서 낮은 위치의 좌측 로드락챔버(220)와 이송챔버(240) 사이에 기판을 전달하게 된다.
여기서, 이송챔버 로봇(250)은 이송챔버(240)와 공정챔버(230)의 사이에서 기판(100)을 전달하기 위해 수평이동축(251)의 방향과 수직하게 이동하게 되는데, 도면 상에서 상하 및 좌우 방향으로 이동하여 공정챔버(230) 또는 로드락챔버(220)와의 사이에서 기판(100)을 전달하게 된다.
특히 본 발명의 실시예에 적용되는 이송챔버 로봇(250)은 기판을 안치한 채 회전운동을 하는 도 1의 이송챔버 로봇(42)과는 달리 기판을 안치한 채 상하 또는 좌우로 직선운동을 하여 기판을 이송한다는 점에서 특징이 있다.
그리고, 이송챔버(240)와 로드락챔버(220) 사이에는 도어(245)가 설치되어, 도어(245)의 개폐에 따라 이송챔버(240)와 로드락챔버(220) 사이에 기판(100)의 전달이 이루어진다.
한편, 로드락챔버(220)는 기판의 교환을 위하여 두 매 이상의 기판(100)을 동시에 수용할 수 있도록 기판(100)이 놓여지는 기판 슬롯(224)을 두 개 이상 구비하게 된다.
도 3a 및 이송챔버 로봇(250)의 측면을 도시한 도 3b를 참고로, 이송챔버 로봇(250)을 자세히 설명하면 다음과 같다.
이송챔버 로봇(250)은 상층 로봇암(250-1)과 하층 로봇암(250-2)이 상하로 위치하는 이층 구조를 가지며, 상, 하층 로봇암(250-1, 250-2)은 양자를 연결하는 결합부재(254)에 의해 결합되어 있어 있다.
또한 상기 결합부재(254)는 수직이동축(252)의 수직이동가이드(259)에 결합되고, 상기 수직이동축(252)은 일단이 수평이동축(251)에 결합되므로, 상, 하층 로봇암(250-1, 250-2)은 이송챔버(240) 내에서 일체로 이동하게 된다.
상, 하층 로봇암(250-1, 250-2)은 각각 상기 결합부재(254)에 결합되는 상, 하층 로봇암 지지부재(253a, 253b)를 구비하며, 각 지지부재(253a, 253b) 위에는 제1,2 로봇암(255, 256)이 위치한다.
제1,2 로봇암(255, 256)은 각 지지부재(253a, 253b)의 상면에 고정되는 제1,2 이동레일(257,258)을 따라 각각 수평이동하게 되며, 제1,2 로봇암(255, 256)은 각각 상기 이동레일에 각 결합하는 로봇암 몸체(255a, 256a)와 기판(100)이 직접 안치되는 안치부(255b, 256b)로 구성된다.
각 이동레일(257,258)이 동일평면 상에 위치하기 때문에 제1,2 로봇암 (255,256)이 이동시에 상호 방해되지 않도록 하기 위하여, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 로봇암(255)이 이동하는 제1 이동레일(257)은 각 지지부재(253a, 253b)의 바깥쪽에 위치시키고, 제2 로봇암(256)이 이동하는 제1 이동레일(258)은 각 지지부재(253a, 253b)의 안쪽에 위치시킨다.
또한 제1 안치부(255b)를 제2 안치부(256b)보다 높게 위치시키고, 제1 로봇암 몸체(255a)의 내측으로 제2 로봇암 몸체(256a)가 삽입될 수 있도록 하였다.
이와 같이 상, 하층 로봇암(250-1, 250-2)이 각각 2개씩의 로봇암(255, 256)을 구비하는 것은 기판의 반입과 반출이 각각 다른 로봇암에 의해 수행되도록 함으로써 기판의 운송효율을 보다 높일 수 있도록 하기 위한 것이다.
그런데 제1,2 로봇암(255, 256)이 서로 상하로 배치됨으로 인하여, 기판(100)의 이송 중에 인접한 기판으로 파티클 등의 오염물질이 확산될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이 제1,2 로봇암(255, 256) 사이에 차단부재(290)를 설치할 수도 있다.
도 5는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 도시한 단면도로서, 이송챔버(240)와 공정챔버(230)의 연결 구조를 도시하고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 이송챔버(240)와 공정챔버(230)는 로드락챔버(220)와 이송챔버(240)의 연결 구조와 유사한 구조로 연결되는데, 공정챔버(230)는 이송챔버(240)를 사이에 두고 양 측에 위치하며, 양 측에 위치하는 공정챔버(230)는 서로 다른 높이로 설치된다.
특히, 서로 마주하는 공정챔버(230)는 동일한 공정이 진행되는 공정챔버(230)를 배치하는 것이 바람직하다. 공정챔버(230)와 이송챔버(240) 사이에 기판(100)을 효과적으로 전달하기 위해 이송챔버 로봇(250)은 서로 다른 높이를 갖는 상층 로봇암(250-1) 및 하층 로봇암(250-2)을 구비하게 된다.
상층 로봇암(250-1)은 도면 상에서 높은 위치의 우측 공정챔버(230)와 이송챔버(240) 사이에 기판(100)을 전달하게 되며, 하층 로봇암(250-2)은 도면 상에서 낮은 위치의 좌측 공정챔버(230)와 이송챔버(240) 사이에 기판(100)을 전달하게 된다.
그리고 이송챔버(240)와 공정챔버(230) 사이에는 도어(246)가 설치되어, 도어(246)의 개폐에 따라 이송챔버(240)와 공정챔버(230) 사이에서 기판(100)의 전달이 이루어진다. 한편, 공정챔버(230) 내부에는 공정 진행을 위해 기판(100)이 놓여지는 서셉터(235)가 위치한다.
전술한 바와 같이 도 3a, 도 3b 및 도 5의 모든 이송챔버 로봇(250)은 상층 로봇암(250-1)과 하층 로봇암(250-2)을 구비하며, 각 층 로봇암(250-1, 250-2)은 다시 제1,2 로봇암(255,256)을 포함하고 있으나, 이와 같은 구성의 이송챔버 로봇(250)은 예시에 불과한 것이므로, 이와 다르게 구성할 수도 있다.
예를 들어, 제1,2 이동레일(257, 258)을 전술한 바와 같이 동일한 로봇암 지지부재(253a, 253b) 위에 위치시키지 않고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상층 로봇암(250-1)이 서로 높이를 달리하는 제1, 2 로봇암 지지부재(253a-1, 253a-2)를 포함 하고, 하층 로봇암(250-2)도 서로 높이를 달리하는 제3, 4 로봇암 지지부재(253b-1, 253b-2)를 포함하도록 구성한다.
그리고 각 지지부재(253a-1, 253a-2, 253b-1, 253b-2)마다 이동레일(257, 258)을 하나씩만 설치하여 제1,2 로봇암(255, 256)이 각각 이동할 수 있도록 한다.
이와 같이 하나의 로봇암 지지부재에 하나의 이동 레일을 설치하게 되면, 각 지지부재가 기판간의 오염물 확산을 방지하는 차단부재의 역할도 함께 수행할 수 있다는 장점이 있다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 상, 하층 로봇암(250-1, 250-2)에 각각 하나의 로봇암만을 포함시킬수도 있다. 즉 상층의 제1 로봇암 지지부재(253a)에는 제1 이동레일(257)만이 설치되어 상기 이동레일을 따라 제1 로봇암(255)이 이동하게 되며, 하층의 제2 로봇암 지지부재(253b)에도 제1 이동레일(257)만이 설치되어 상기 이동레일을 따라 제1 로봇암(255)이 이동하게 된다.
이 경우에는 하나의 로봇암(255)을 통해 기판의 반입과 반출이 이루어지게 되므로, 기판 운송의 효율이 낮아지는 단점이 있다.
도 8과 같이, 상층의 제1 로봇암 지지부재(253a)는 이송챔버의 일측으로 치우쳐서 위치시키고, 하층의 제2 로봇암 지지부재(253b)는 이송챔버의 타측으로 치우쳐서 위치시켜 기판 상호간의 불순물 확산을 방지할 수 있게 구성할 수도 있다.
그런데 이 경우는 이송챔버의 폭이 넓어져서 공간활용의 효율성이 떨어진다 는 단점이 있으므로, 도 9와 같이 하나의 지지부재(253)에 2개의 이송레일을 설치하여, 각 이송레일을 따라 제1 로봇암(255)과 제2 로봇암(256)이 서로 반대 방향으로 이동할 수 있도록 하고, 각 로봇암(255,256)의 로봇암 안치부(255b, 256b)사이에 차단부재(290)를 설치하면, 공간활용도를 높이면서도 기판(100)간의 오염물질 확산을 방지할 수 있다.
도 9에는 제1 이송레일(257)만이 도시되어 있으나, 이는 측단면도이기 때문이며 제1 이송레일(257)의 내측에 제2 로봇암(256)이 이동할 수 있는 제2 이송레일이 위치함은 물론이다.
한편 이상에서는 이송챔버(240)의 양 측방에 로드락챔버(220) 또는공정챔버(230)가 위치하는 것을 가정하여, 이송챔버 로봇(250)의 로봇암이 이송챔버(240)의 양 측방으로 이동하는 경우를 설명하였다.
그러나 로드락챔버(220) 및 공정챔버(230)는 공정상 필요에 의하여 이송챔버(240)의 일 측방에만 위치할 수도 있으므로, 이러한 경우에는 이송챔버(240)의 일 측방으로만 이송챔버 로봇(250)의 로봇암이 이동하도록 구성하면 된다.
즉, 도 10a에서 도시하고 있는 바와 같이, 이송챔버 로봇(250)이 하나의 로봇암 지지부재(253)상에 설치되는 이동레일(257)을 따라 이송챔버(240)의 일 측방으로만 이동하는 제1,2 로봇암(255,256)으로 구성하거나, 도 10b에 도시된 바와 같이 서로 다른 높이를 가지는 제1,2 로봇암 지지부재(253a, 253b) 위에 각 설치되는 이동레일을 따라 이송챔버(240)의 일 측방으로만 이동하는 제1,2 로봇암(255,256) 으로 구성할 수도 있다.
도 11a는 도 2의 Ⅴa-Ⅴa를 따라 도시한 단면도로서, 기판저장부(210)와 기판수용부(260)와 로드락챔버(220)의 연결 관계를 도시하고 있다. 그리고, 도 11b는 도 2의 Ⅴb-Ⅴb를 따라 도시한 측면도로서, 이송챔버(240)와 공정챔버(230) 및 로드락챔버(220)의 연결 관계를 도시하고 있다.
또한, 도 12는 기판수용부(260)의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 11a에 도시한 바와 같이, 기판수용부(260)는 기판저장부(210)와 로드락챔버(220) 사이에 위치하게 되고, 기판수용부(260)에는 모터(미도시)에 의해 구동되어 90도나 180도로 회전 가능한 기판회전수단(265)이 구비된다.
기판회전수단(265)은 기판저장부(210)로부터 전달된 기판(100)을 회전시켜 로드락챔버(220)에 전달하게 되는데, 예를 들면, 도 12에 도시한 바와 같이, 기판(100)의 단변이 투입방향에 수직하게 기판수용부(260)로 투입되고, 투입된 기판(100)은 기판회전수단(265)에 의해, 화살표로 표시한 바와 같이, 90도 회전하여 기판(100)의 장변이 투입방향에 수직하게 로드락챔버(220)에 투입된다.
기판수용부(260)의 기판회전수단(265)은 기판의 방향을 전환하기 위한 것이므로, 방향 전환된 기판을 후술하는 기판전달부(270)를 거쳐 로드락챔버(220)로 이동시키기 위해서는 기판수용부(260)에 롤러 등과 같은 이송수단이 추가로 구비되어야 한다.
이때 기판의 장변이나 단변 중 어느 방향으로도 이송할 수 있도록, 상기 롤 러는 x축 롤러 및 y축 롤러를 모두 구비하는 것이 바람직하며, 롤러구동축을 상하로 이동시킬 수 있도록 하여 필요한 방향의 롤러만을 상승시켜 기판을 이송할 수 있도록 한다.
한편, 기판수용부(260)와 로드락챔버(220) 사이의 기판전달부(270)는, 예를 들면, 컨베이어 방식이나 롤러구동 방식 등을 사용하여 기판수용부(260)와 로드락챔버(220) 사이에 기판(100)을 전달하게 된다. 그리고, 기판전달부(270)와 로드락챔버(220) 사이에는 로드락챔버(220)를 개폐하는 도어(미도시)가 위치한다.
그런데 컨베이어나 롤러로 기판을 이송하는 기판전달부(270)로부터 로드락챔버(220)로 기판이 전달되기 위해서는, 로드락챔버(220)의 내부에도 기판전달부(270)의 기판운송수단과 연결되는 컨베이어나 롤러 등이 구비되어야 하는데, 예를 들어 로드락챔버 내부의 플레이트를 다수의 롤러가 돌출되어 설치되는 롤러 플레이트로 구성할 수 있다.
도 11b는 다수의 공정챔버(230)와 로드락챔버(220)가 이송챔버(240)의 측방에 연결되고, 이송챔버(240)와 로드락챔버 및 이송챔버(220, 230) 사이에 기판(100)을 전달하기 위해 이송챔버 로봇(250)이 수평이동축(251) 및 수직이동축(252)에 연결되는 모습을 도시하고 있다.
수평이동축(251)은 이송챔버(240)의 장축 방향으로 연장되어 있고, 이송챔버 로봇(250)은 수평이동축(251)을 따라 이동하여 이송챔버(240)와 로드락챔버(220) 및 이송챔버(230) 사이에 기판(100)을 전달하게 된다. 수직이동축(252)은 이송챔버 로봇(250) 로봇암이 상하로 이동하는 가이드 역할을 하게 된다.
전술한 바와 같이, 이송챔버 로봇(250)이 서로 다른 높이를 갖는 상, 하층 로봇암(250-1, 250-2)을 구비하는 경우에, 두 개의 로봇암(250-1, 250-2)이 각각에 대응하는 로드락챔버 및 공정챔버(220, 230)에 위치할 수 있도록 이송챔버 로봇(250)은 상하운동을 하게 된다.
그리고, 이송챔버 로봇(250)의 상하 운동에 대신하여 수평이동축(251)이 상하 운동하여, 상, 하층 로봇암(250-1, 250-2)이 로드락챔버 및 공정챔버(220, 230)에 위치하도록 할 수 있다.
한편, 공정챔버와 로드락챔버는 이송챔버의 양 측 또는 일 측에 다층구조로 배치될 수 있는데, 도 13은 도 11b와 달리 공정챔버(230)와 로드락챔버(220)를 이층구조로 배치한 것을 도시한 도면으로서, 공정상 필요에 따라 이층 이상의 다층 구조로 배치될 수 있다.
도 14에서 도시된 바와 같이, 이송챔버(240)의 양 측에 연결되는 로드락챔버가 2층 이상으로 적층되는 경우에, 상,하층 로봇암(250-1,250-2)이 수직이동축(252)을 따라 상하로 이동하면서 이송챔버(240)와 각 층의 로드락챔버(220-1,220-2) 사이에 기판을 이송하게 된다. 이것은 공정챔버가 2층이상으로 적층되는 경우에도 마찬가지이다.
또한 도 15에서 도시된 바와 같이, 이송챔버(240) 자체를 2층 이상의 적층구 조로 형성할 수 있는데, 여기서는 상층 이송챔버(240-1)와 하층 이송챔버(240-2)의 양 측면에 상하로 적층된 상,하층 공정챔버(230-1,230-2)가 각 연결된 모습을 도시하고 있다.
상,하층 이송챔버(240-1, 240-2)의 내부에는 단층 구조의 이송챔버와 마찬가지로 상, 하층 이송챔버 로봇(250-1, 250-2)이 각 위치하는데, 이때 각 이송챔버 로봇(250-1, 250-2)은 각각 별도의 이동축을 따라 이동하게 된다.
물론 각 이송챔버(240-1, 240-2)의 양 측에는 적층구조의 공정챔버(230)뿐만 아니라, 하나 이상의 로드락챔버(220)를 단층 또는 적층으로 결합할 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 제조 장치를 사용하여 기판을 제조하는 공정에서 기판이 이동하는 과정을 설명한다.
먼저, 저장부 로봇(212)이 기판저장부(210)로부터 기판수용부(260)에 기판(100)을 전달하게 된다. 기판수용부(260)에 전달된 기판(100)은 내부의 기판회전수단(265)에 의해 90도 회전한 후 기판전달부(270)를 거쳐 로드락챔버(220) 내부로 반입된다. 여기서, 로드락챔버(220)는 대기압상태이며, 이송챔버(240)와 로드락챔버(220) 사이에 위치한 도어(245)는 닫힌 상태에 있다.
기판(100)이 로드락챔버(220)에 안착되면, 로드락챔버(220)와 기판전달부(270) 사이에 위치한 도어가 닫히고, 로드락 챔버(220) 내부를 진공상태로 만들기 위한 펌핑(pumping)이 실시된다.
로드락챔버(220) 내부가 공정챔버(230) 또는 이송챔버(240)와 같은 정도의 진공상태가 되면, 이송챔버(240)와 로드락챔버(220) 사이에 위치한 도어(245)가 열리고, 이송챔버 로봇(250)이 로드락챔버(220)에 있는 미처리 기판(100)을 반출하게 된다.
이송챔버 로봇(250)은 수평이동축(251)을 따라, 즉 이송챔버(240)의 장축방향을 따라 이동하여 이송챔버(240) 장축의 양 측에 위치한 공정챔버(230) 내부로 기판을 이송한다.
공정챔버(230) 내부로 기판(100)이 반입되고 공정이 완료되면, 이송챔버 로봇(250)이 공정챔버(230) 내부로 진입하여 기판(100)을 반출하고, 반출된 기판(100)은 이송챔버 로봇(250)에 의해 이송챔버(240)의 장축방향을 따라 이동하여 다음 공정이 진행될 공정챔버(230)에 전달된다.
공정챔버(230)에서 모든 공정을 마친 기판(100)은, 전술한 바와 반대 순서로, 이송챔버 로봇(250)에 의해 로드락챔버(220)에 안치되고, 기판전달부(270), 기판수용부(260)로 전달된다. 기판수용부(260)에 전달된 기판(100)은 90도 회전한 후, 저장부 로봇(212)에 의해 기판저장부(210)로 반출하게 된다.
한편 이상에서는 기판저장부(210)와 기판수용부(260) 사이에서는 저장부 로봇(212)이 기판을 운송하는 것으로 설명하고 있으나, 이는 수십 장의 기판을 적재한 카세트가 AGV에 의해 기판저장부로 전달되고, 카세트에 적재된 기판이 저장부 로봇(212)에 의해 순차적으로 공정챔버로 반입되는 것을 가정하였기 때문이다.
따라서 공정장비 외부에서의 기판이송이 AGV에 의해 이루어지지 않고, 컨베이어나 롤러 등을 이용한 인라인 방식으로 이루어지는 경우에는 굳이 기판저장부(210)나 저장부로봇(212)을 설치하지 아니할 수도 있다.
즉, 기판수용부(260)의 전단까지 외부의 인라인 설비를 연결하여 기판이 곧바로 기판수용부(260)로 반입되고, 공정을 마친 기판은 동일한 기판수용부(260)나 다른 기판수용부(260)를 통해서 상기 외부의 인라인 설비로 반출할 수 있다.
또한 이상에서는 이송챔버(240)와 로드락챔버(220) 사이에서 단변이 전달방향에 수직하게 기판(100)이 전달되고, 또한 공정챔버(230)와 이송챔버(240) 사이에도 단변이 전달방향에 수직하게 기판(100)이 전달되는데, 이는 도 2에 도시한 바와 같이 공정챔버(230)와 로드락챔버(220)의 장축이 이송챔버(240)의 장축과 수직하게 배치되기 때문이다.
즉, 도 2에 의하면, 기판저장부(210)로부터 기판수용부(260)로 반입되는 기판은 단변이 투입방향에 수직한 방향으로 투입되었다가, 기판회전수단(265)에 의하여 90도 회전한 후 기판전달부(270)을 거쳐 로드락챔버(220)로 전달되게 된다.
그런데 기판저장부(210)를 도 16과 같이 구성하여 기판수용부(260)의 다른 측면으로 기판을 반입하게 하면, 기판수용부(260)에서 기판을 회전시키는 절차가 불필요해지는 장점이 있다.

<제 2 실시예>
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 제조 장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예와 동일하거나 대응되는 사항에 대해서는 설명을 생략한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 제조 장치는 이송챔버(440)의 장축 방향의 양 끝단에 로드락챔버(420a, 420b)와 기판저장부(410a, 410b)를 각각 설치한다. 여기서, 로드락챔버(420a, 420b)는 이층 구조를 가질 수도 있다.
로드락챔버(420a, 420b)와 기판저장부(410a, 410b)는 각각 반입, 반출 로드락챔버(420a, 420b)와 반입, 반출 기판저장부(410a, 410b)로 나뉘어진다.
반입 기판저장부(410a)는 미처리 기판(100)을 저장하는데, 반입 기판저장부(410a)로부터 투입된 기판(100)은 반입 로드락챔버(420a)를 거쳐 이송챔버(440)로 전달된다. 그리고, 공정챔버(430)를 통해 공정이 진행된 기판은 이송챔버(440)로부터 반출 로드락챔버(420b)를 거쳐 반출 기판저장부(410b)로 전달된다.
여기서 이송챔버(440)로부터 반출 로드락챔버(420b)로 기판을 반출하기 위해서는, 이송챔버 로봇(442)에 별도의 이송수단이 부가되어야 하는데, 예를 들어 로봇암을 회전시키는 수단이나, 반출 로드락챔버(420b) 방향으로 로봇암을 직선운동시키는 수단이 그것이다.
반입 로드락챔버(420a)와 반입 기판저장부(410a) 사이에는 반입 기판수용부(460a)가 위치하고, 반출 로드락챔버(420b)와 반출 기판저장부(410b) 사이에는 반출 기판수용부(460b)가 위치한다. 반입, 반출 기판수용부(460a, 460b)는 기판(100)을 회전하여 전달하게 된다.
예를 들면, 미처리 기판(100)은 단변이 투입방향에 수직하게 반입 기판저장부(410a)로부터 반입 기판수용부(460a)로 투입되고, 투입된 기판(300)은 기판회전수단에 의해 90도 회전하여 단변이 투입방향에 수직하게 반입 로드락챔버(420a)에 투입된다. 반입, 반출 기판수용부(460a,460b)에는 기판회전수단 이외에도 기판을 이동시키기 위한 롤러 등의 구동수단이 구비되어야 함은 물론이다.
그리고 공정챔버(430)를 통해 공정이 진행된 기판(100)은 단변이 반출방향에 수직하게 반출 로드락챔버(420b)로부터 반출 기판수용부(460b)로 반출되고, 반출된 기판(100)은 기판회전수단에 의해 90도 회전하여 단변이 반출방향에 수직하게 반출 기판저장부(410b)에 반출된다. 여기서, 도시하지는 않았지만, 로드락챔버(420a, 420b)와 기판수용부(410a, 410b) 사이에는, 본 발명의 제 1 실시예와 마찬가지로, 기판전달부가 위치한다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에서는 로드락챔버(420a, 420b)가 이송챔버(440)의 양 끝단에 위치하게 되므로, 기판(100)은 장변이 전달방향에 수직하게 로드락챔버(420a, 420b)와 이송챔버(440) 사이에 전달된다.
한편 이상에서는 반입 로드락챔버(420a)를 통해서 이송챔버(440)로반입된 기 판이 공정챔버(430)에서 공정을 마친 이후에 이송챔버 반대편의 반출 로드락챔버(420b)를 통해 반출되는 구성을 가지는 것으로 설명하였다.
그러나 이는 실시예일 뿐이어서, 이송챔버 양단의 로드락챔버(420a,420b)를 반입 또는 반출 중에서 어느 하나의 용도로 굳이 한정할 필요가 있는 것은 아니므로, 도면상 우측의 기판저장부(410a), 기판수용부(460a) 및 로드락챔버(420a)를 거쳐 반입된 기판(100)을 다시 이들을 거쳐 반출할 수도 있는 것이다.
또한, 반대편(도면상 좌측)의 기판저장부(410b), 기판수용부(460b) 및 로드락챔버(420b)를 거쳐 반입된 기판(100)을 다시 되돌아서 반출하거나, 아니면 도면상 우측의 기판저장부(410a), 기판수용부(460a) 및 로드락챔버(420a)를 거쳐 반출할 수도 있는 것이다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 제조 장치도, 일방향으로 연장된 이송챔버와, 이송챔버의 장축 방향을 따르는 양 측에 연결되는 공정챔버와, 이송챔버의 양 끝단에 로드락챔버를 구비하여 인라인 방식으로 기판을 이송하게 된다.
한편 이상에서는 이송챔버(240,440) 내부에서의 기판운송이 이송챔버 로봇(250,442)에 의해 이루어지는 것으로 설명하였으나, 기판운송방법이 굳이 이에 한정될 필요는 없으므로 이송챔버 로봇 대신에 다른 수단을 이용하여 기판을 운송할 수도 있다.
예를 들어 이송챔버(240,440) 내부에 운송 롤러 또는 컨베이어 등을 설치하여 기판을 운송할 수도 있는 것이다. 이 경우에는 이송챔버(240,440)의 측방에 연결되는 로드락챔버(220,420)나 공정챔버(230,430)의 내부에도 롤러 등의 인라인 운송수단이 구비되어야 함은 물론이다.
즉, 로드락챔버(220,420)의 내부에는 종래의 플레이트 대신에 롤러 플레이트나 컨베이어가 설치되어야 하며, 공정챔버(230,430)의 서셉터 주위에도 기판의 이송을 위한 롤러나 컨베이어 등이 설치되어야 한다.
이와 같이 이송챔버(240,440) 내부에 롤러를 설치하여 기판을 운송하는 경우에, 기판의 방향 전환을 위하여 x축 롤러와 y축 롤러를 구비하여 원하는 방향의 롤러를 이용하여 기판을 운송할 수 있도록 하면 기판을 회전시키지 않고도 자유로이 운송할 수 있게 된다.
이를 위해 x축 롤러와 y축 롤러를 상하로 구동할 수 있는 구동수단을 부가하여 필요한 방향의 롤러만을 상승시켜 기판을 안치하여 이송하도록 하면 다른 축의 롤러에 방해되지 않고 기판을 운송할 수 있다.
또한 롤러나 컨베이어를 이용할 경우에, 롤러 일부나 컨베이어를 구동하는 구동수단을 연결하여야 기판을 능동적으로 운송할 수 있음은 물론이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 기판 제조 장치는 공정챔버를 필요에 따라 이송챔버에 자유롭게 연결할 수 있게 하여 공정챔버에 대한 배치 및 수에 대한 제한을 개선할 수 있게 한다.
그리고 기판을 클러스터 방식과 달리 인라인 방식으로 이송할 수 있게 하여, 기판의 면적 증가에 따라 이송챔버 및 공정챔버의 증가 비율을 종래에 비해 상당히 개선할 수 있게 된다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예는 자유로운 변형이 가능하며, 그와 같은 변형이 본 발명의 정신에 포함되는 한, 본 발명의 권리범위에 속한다 함은 본 발명의 기술이 속하는 분야의 당업자에게 자명한 사실이다.
본 발명은 일방향으로 연장된 이송챔버를 사용하게 됨으로써, 공정챔버와 로드락챔버를 필요에 따라 이송챔버에 자유롭게 연결할 수 있게 되어 공정챔버에 대한 배치 및 수에 대한 제한을 개선할 수 있는 효과가 있다.
그리고 기판을 클러스터 방식과 달리 인라인 방식으로 이송하게 되어 기판의 면적 증가에 따라 이송챔버 및 공정챔버의 증가 비율을 종래에 비해 상당히 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. 일방향으로 연장되며, 내부가 진공상태로 유지되는 이송챔버와;
    상기 이송챔버의 장축방향을 따라 상기 이송챔버의 측 방향에 연결되는 하나 이상의 공정챔버와;
    상기 이송챔버의 내부에서, 상기 이송챔버의 장축 방향을 따라 이동하여 기판을 운송하고 서로 다른 높이의 두 개의 로봇암을 가지는 이송챔버 로봇과;
    상기 이송챔버의 내부에서, 상기 이송챔버의 장축 방향을 따라 연장되고, 상기 이송챔버 로봇과 연결되는 수평 이동축과;
    상기 이송챔버의 양 측 방향에 연결되어 서로 마주하며 서로 다른 높이를 가지는 로드락챔버
    를 포함하는 기판 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송챔버 로봇은 상하로 이동하기 위하여 상기 수평 이동축과 연결되는 수직 이동축에 결합되는 기판 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 공정챔버는 상기 이송챔버의 양 측 방향에 연결되는 기판 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이송챔버의 양 측 방향에 연결되어 서로 마주하는 상기 공정챔버는 서로 다른 높이를 갖는 기판 제조 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 로드락챔버는 상기 이송챔버의 장축방향의 양 끝단에 각 하나씩 연결되는 기판 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 로드락챔버 중 하나는 이송챔버로 기판을 반입하는 반입 로드락챔버이며, 다른 하나는 이송챔버로부터 기판을 반출하는 반출 로드락챔버인 기판 제조 장치.
  12. 제1항, 제5항 내지 제7항, 제10항 및 제11항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송챔버는 2층 이상의 적층 구조를 가지며, 각 층마다 기판운송을 위한 이송챔버 로봇을 포함하는 기판 제조 장치
  13. 제1항, 제5항 내지 제7항, 제10항 및 제11항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정챔버는 이층 이상으로 적층되는 기판 제조 장치.
  14. 제1항, 제5항 내지 제7항, 제10항 및 제11항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드락챔버는 이층 이상으로 적층되는 기판 제조 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 적재하는 기판 저장부와
    상기 로드락챔버와 상기 기판저장부 사이를 연결하는 기판수용부를 더 포함하는 기판 제조 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기판수용부는 상기 로드락챔버에 상기 기판을 전달하는 기판전달수단을 포함하는 기판 제조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기판전달수단은 컨베이어 방식, 롤러구동 방식 중 선택된 하나로 상기 기판을 전달하는 기판 제조 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 기판수용부는 상기 기판의 방향전환수단을 포함하는 기판 제조 장치.
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