KR101413762B1 - 기판 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 매의 기판들을 연속적으로 공정 챔버로 로딩/언로딩하여 기판 반송 시간을 절약하여 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 시스템은 트랜스퍼 챔버; 기판 지지부를 갖으며, 상기 트랜스퍼 챔버와 제1기판출입구를 통해 연결되는 제1,2,3,4 챔버들; 상기 트랜스퍼 챔버에 설치되고, 외부로부터 상기 트랜스퍼 챔버의 중앙에 해당되는 대기 위치로 제공되는 4장의 기판들을 동시에 인계받아 상기 제1-4챔버들 각각의 기판 지지부상으로 동시에 기판을 분산 반송하고, 상기 제1-4챔버에서 공정을 마친 4장의 기판들을 기판 지지부로부터 인계받아 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치인 중앙으로 반송하는 제1기판 반송 장치를 포함한다. 이러한 기판 처리 시스템은 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 과정에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 설비의 처리율을 높여서 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다.
기판, 반송, 챔버

Description

기판 처리 시스템{SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 복수 매의 기판들을 연속적으로 공정 챔버로 로딩/언로딩하여 기판 반송 시간을 절약하여 생산성을 향상 시킬 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 일반적으로 채용되고 있다.
일반적으로, 클러스터(cluster) 시스템은 반송 로봇(또는 핸들러; handler)과 그 주위에 마련된 복수의 기판 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 시스템을 지칭한다.
클러스터 시스템은 반송실(transfer chamber)과 반송실내에 회동이 자유롭게 마련된 반송 로봇을 구비한다. 반송실의 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. 기판 처리량을 높이기 위한 또 다른 노력으로는 하나의 공정 챔 버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.
그런데, 공정 챔버가 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 처리하더라도 공정 챔버에 처리 전후의 기판들이 효율적으로 교환되지 못하는 경우 시간적 손실이 발생하게 된다.
또한, 통상적인 클러스터 시스템은 6각형의 반송실을 구성하는 데 있어서(기본적으로 4개의 공정 챔버와 2개의 로드 락 챔버로 구성되는 경우), 반송실이 차지하는 면적 때문에 시스템전체의 면적은 물론, 제조 라인 내의 시스템배치에 있어서 중시되는 시스템 폭이 필요이상으로 증가되고, 반송실을 진공상태로 유지시키는 데 필요한 진공시스템의 규모가 증가되어 시스템비 및 설치비가 증가하게 된다. 또한, 이러한 반송실의 면적은, 설치되는 공정챔버의 개수가 증가함에 따라서 더욱 가중된다.
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 기판 처리 시스템이 요구되고 있다.
본 발명은 효율적으로 기판을 처리할 수 있는 구조를 가지는 기판 처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 작은 시스템 면적을 가지는 기판 처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 공정 챔버의 가동률을 향상시킬 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 시스템의 면적 및 시스템 폭을 축소할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 불필요한 진공면적을 축소함으로써 시스템비 및 설치비를 최소화할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 시스템은 트랜스퍼 챔버; 기판 지지부를 갖으며, 상기 트랜스퍼 챔버와 제1기판출입구를 통해 연결되는 제1,2,3,4 챔버들; 상기 트랜스퍼 챔버에 설치되고, 외부로부터 상기 트랜스퍼 챔버의 중앙에 해당되는 대기 위치로 제공되는 4장의 기판들을 동시에 인계받아 상기 제1-4챔버들 각각의 기판 지지부상으로 동시에 기판을 분산 반송하고, 상기 제1-4챔버에서 공정을 마친 4장의 기판들을 기판 지지부로부터 인계받아 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치인 중앙으로 반송하는 제1기판 반송 장치를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1,2공정 챔버는 상기 트랜스퍼 챔버의 일측면에 서로 이격되어 배치되고, 상기 제3,4공정 챔버는 상기 트랜스퍼 챔버의 타측면에 상기 제1,2공정 챔버와 대응되게 배치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1기판 반송 장치는 상기 트랜스퍼 챔버의 일측면에 인접하게 설치되며, 상기 제1,2공정 챔버의 기판 지지부와 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치간의 기판 반송을 위한 제1반송 장치; 및 상기 제1반송 장치와 대칭되게 상기 트랜스퍼 챔버의 타측면에 인접하게 설치되며, 상기 제3,4공정 챔버의 기판 지지부와 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치간의 기판 반송을 위한 제2반송 장치를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1,2방송부 각각은 구동축; 상기 구동축에 연결되어 해당되는 상기 기판 지지부로 기판을 로딩/언로딩하기 위해 스윙 동작하는 복수개의 회전 플레이트 암들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 회전 플레이트 암 각각은: 처리 전 기판을 로딩시키기 위한 로딩용 암; 및 처리 후 기판을 언로딩 시키기 위한 언로딩용 암을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 회전 플레이트 암 각각은 일 측이 개방된 개구부를 갖고, 상면에 기판 가장자리가 놓이는 지지부를 갖는 말편자 형상의 엔드 이펙터(END EFFECTOR)를 포함하고, 상기 제1,2방송부는 펼쳐지면 상기 회전 플레이트 암들의 엔드 이펙터가 각각의 해당하는 기판 지지부 상부에 위치하게 되며, 접혀지면 상기 회전 플레이트 암들의 엔드 이펙터가 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치에서 하나의 정렬선에 수직으로 정렬된다.
일 실시예에 있어서, 상기 회전 플레이트 암은 상기 구동축과 연결되는 제1 부분, 상기 제1부분으로부터 일방향으로 절곡되어 연장되는 제2부분, 상기 제2부분으로부터 일방향으로 절곡되어 연장되는 그리고 회전시 상기 제1기판 출입구를 통해 상기 공정챔버로 진입하는 제3부분을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1방송부는 구동축; 기판이 놓이는 엔드 이펙터가 제공되고, 상기 대기 위치로부터 상기 제1,2공정 챔버의 상기 기판 지지부 상으로 기판을 반송하도록 상기 구동축에 의해 회전하는 로딩용 암들과; 기판이 놓여지는 엔드 이펙터가 제공되고, 상기 제1,2공정 챔버의 상기 기판 지지부로부터 상기 대기 위치로 기판을 반송하도록 상기 구동축에 의해 회전하는 언로딩용 암들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2방송부는 구동축; 기판이 놓여지는 엔드 이펙터가 제공되고, 상기 대기 위치로부터 상기 제3,4공정 챔버의 상기 기판 지지부 상으로 기판을 반송하도록 상기 구동축에 의해 회전하는 로딩용 암들과; 기판이 놓여지는 엔드 이펙터가 제공되고, 상기 제3,4공정 챔버의 상기 기판 지지부로부터 상기 대기 위치로 기판을 반송하도록 상기 구동축에 의해 회전하는 언로딩용 암들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판 처리 시스템은 상기 트랜스퍼 챔버의 정면에 제2기판 출입구를 통해 연결되는 로드 락 챔버와; 상기 로드 락 챔버의 전방에 다수의 캐리어가 장착되는 인덱스를 더 포함하고, 상기 로드 락 챔버는 대기압에서 기판을 반송하는 대기압 반송 로봇을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 대기압 반송 로봇은 상기 캐리어로부터 일회 동작 에 4장의 기판을 반출하여 상기 트랜스퍼 챔버로 반입할 수 있는 4개의 앤드 이펙터를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 대기압 반송 로봇의 앤드 이펙터들은 이들 앤드 이펙터 사이의 간격이 가변적으로 조절된다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판 처리 시스템은 상기 로드 락 챔버에 위치되며, 상기 제2 기판 출입구를 통하여 상기 로드 락 챔버로 배출된 처리 후 기판들을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 더 포함한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 시스템은 공정시 기판이 놓여지는 기판 지지부를 갖는 공정챔버들; 상기 공정 챔버들 사이에 배치되어 상기 공정 챔버들 각각으로 기판을 반송하는 제1기판 반송 장치를 구비한 트랜스퍼 챔버를 포함하되; 상기 제1기판 반송 장치는 공정시 기판이 상기 기판 지지부에 놓여지는 로딩 위치와, 상기 로딩 위치로 기판이 이송되기 전에 상기 트랜스퍼 챔버에서 대기하는 대기 위치 상호간의 기판을 이송하되, 상기 로딩 위치와 상기 대기 위치 상호간의 기판 이송 경로가 곡선이다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1기판 반송 장치는 기판이 곡선 경로를 이루면서 반송되도록 구동축을 중심으로 기설정 각도만큼 회전되는 회전 플레이트 암들을 포함한다.
본 발명은 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 기판 처리 시스템에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 시스템의 처리율을 높여서 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 기판의 로딩과 언로딩을 동시에 수행하는 기판 반송 장치가 제공됨으로서 멀티 공정 챔버의 구현이 매우 용이하다. 또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 시스템의 면적 및 시스템 폭을 획기적으로 축소함으로써 장치비 및 설치비를 최소화할 수 있다.
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 기본적인 의도는 복수 매의 기판 처리 능력을 구비한 기판 처리 시스템에서 보다 효율적인 기판 교환 방식을 제공함으로서 생산성을 높일 수 있도록 하는데 있다. 또한, 효율적인 기판 교환 방식에 기반 하여 보다 많은 매수의 기판을 동시에 처리할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공할 수 있도록 하는데 있다. 본 기판 처리 시스템에서 처리되는 피 처리 기판(W)은 대표적으로 반도체 회로를 제조하기 위한 웨이퍼 기판이거나 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판이다. 본 기판 처리 시스템의 도시된 구성 외에도 집적 회로 또는 칩의 완전한 제조 에 요구되는 모든 프로세스를 수행하기 위해 다수의 프로세싱 시스템들이 요구될 수 있다. 그러나 본 발명의 명확한 설명을 위하여 통상적인 구성이나 당업자 수준에서 이해될 수 있는 구성들은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 시스템(10)은 기판 지지부(210)가 설치된 제1,2,3,4 공정 챔버(200a,200b,200c,200d)가 구비되고, 그 사이에는 트랜스퍼 챔버(300)가 설치된다. 기판 처리 시스템(10)의 전방에는 캐리어(120)가 장착되는 인덱스(100)가 구비되며, 인덱스(100)와 트랜스퍼 챔버(300) 사이에는 로드 락 챔버(130)가 구비된다. 로드락 챔버(130)에는 필요에 따라 처리 후 기판을 냉각하기 위한 냉각 챔버(190)가 구비될 수 있다. 제1,2,3,4 공정 챔버(200a,200b,200c,200d)로 진행하는 기판에 대한 예열이 필요한 경우에도 별도의 예열 챔버(미도시됨)를 구비하도록 할 수 있다.
인덱스(100)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드 락 챔버를 포괄하여 정의될 수 있다. 인덱스(100)는 전방부에 설치되는 적재대(로드 포트라고도 함)를 포함하며, 적재대 상에는 복수(예를 들어 24장)의 웨이퍼(W)를 소정 간격(예를 들어 11mm 피치)으로 수납한 캐리어(수납 용기로써 혹은 카세트라고도 함)(120)가 적재된다. 캐리어(120)는 그 전방면에 도시하지 않은 착탈 가능한 덮개를 구비한 밀폐형 수납 용기이다.
트랜스퍼 챔버(300)와 제1,2,3,4 공정 챔버(200a,200b,200c,200d) 사이로 제 1 기판 출입구(202)가 개설되어 있으며, 트랜스퍼 챔버(300)와 로드락 챔버(130) 사이에는 제2 기판 출입구(390)가 개설되어 있다. 제1 및 제2 기판 출입구(202, 390)는 각각 슬릿 밸브(미도시)에 의해 개폐 작동된다.
로드 락 챔버(130)는 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(110)이 구비된다. 대기압 반송 로봇(110)은 트랜스퍼 챔버(300)와 캐리어(120) 사이에서 기판 이송을 담당하며 회동, 승강 및 하강이 가능하다. 대기압 반송 로봇(110)은 캐리어(120)로부터 일회 동작에 예를 들어, 4장의 기판(W)을 반출하여 트랜스퍼 챔버(300)로 반입할 수 있다. 이를 위하여 대기압 반송 로봇(110)은 적어도 4개의 엔드 이펙터(end effector)(118)를 구비한 싱글 암 구조의 로봇을 사용할 수도 있다. 또는, 대기압 반송 로봇(110)은 4장의 처리 전 기판과 4장의 처리 후 기판을 동시에 교환할 수 있도록 총 8개의 앤드 이펙터를 구비한 더블 암 구조를 갖는 로봇으로 구성될 수도 있다. 또는 3장의 기판을 하나의 암으로 이동하고 다른 하나의 암으로 1장의 기판을 독립적으로 이송할 수 있는 더블 암 구조를 갖는 로봇으로 구성될 수도 있다. 이와 같이 대기압 반송 로봇(110)은 본 실시예에서 보여주는 싱글 암(또는 더블 암) 구조의 방식 이외에도 통상적인 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 트랜스퍼 챔버와 카세트 사이에서 대기압 반송 로봇간의 기판 이송 과정을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 대기압 반송 로봇(110)은 4장의 기판을 상하 방향에 소정 간격으로 지지하는 4개의 엔드 이펙터(118)를 갖고 있다. 4개의 엔드 이 펙터(118)는 피치 변환부(116)에 의해 상하 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 4장의 엔드 이펙터(118)는 최상단에 위치한 엔드 이펙터를 기준으로 하여 상하 방향 간격(피치)을 변경할 수 있다. 이에 의해, 캐리어(120) 내의 웨이퍼(W)의 수납 피치(11mm)와 제1기판 반송 장치(600)의 엔드 이펙터들의 웨이퍼(W) 탑재 피치가 다른 경우라도, 캐리어(120)와 제1기판 반송 장치(600) 사이에서 한번에 4장의 웨이퍼(W)를 이동 탑재할 수 있다. 다단의 엔드 이펙터(118)들은 캐리어(120) 내에 삽입되고, 기판(W)이 들어 올려져 그 위에 올려 놓이며, 기판을 캐리어(120) 내에서 반출하여 트랜스퍼 챔버(300)의 대기 위치로 반송하거나 그 반대로 반송하게 된다.
대기압 반송 로봇(110)은 기판을 지지 및 반송하기 위한 길고 얇은 판 형태의 엔드 이펙터(118)들을 갖는다. 엔드 이펙터(118)들은 승강과 수평회전 및 진퇴가 가능하도록 구비될 수 있다. 각 엔드 이펙터(118)는 알루미늄이나 세라믹 등으로 만들어지고, 길고 얇은 판과 같은 형상으로 형성된다. 4개의 엔드 이펙터(118)들은 캐리어(120) 또는 트랜스퍼 챔버(300)의 대기 위치에 수평으로 삽입되고, 캐리어(120) 또는 제1기판 반송 장치(600)의 엔드 이펙터의 기판을 들어 올려 그 위에 올려놓으며, 캐리어(120) 또는 제1기판 반송 장치(600)의 엔드 이펙터로부터 반출하도록 된다.
보다 상세히 설명하면, 대기압 반송 로봇(110)은 구동부(111)에 의해 승강되는 구동축(112)과, 이 구동축(112)상에 수평 회전 가능하게 설치되는 3개의 아암(114)들 그리고 아암(114) 끝단에 설치되는 박스 형상의 피치 변환부(116), 피치 변환부(116)에 설치되는 4개의 엔드 이펙터(118)를 포함한다. 이러한 대기압 반송 로봇(110)은 기판들을 4장씩 일괄로 반송할 수 있게 된다.
대기압 반송 로봇(110)의 엔드 이펙터(118)들은 캐리어(120) 내에서 홈(도시되지 않음)의 배열피치(11mm)에 대응하는 피치로 배열되고, 이 홈은 캐리어(120) 내에서 기판이 수납된 간격으로 수용되도록 돕는다. 그러나 캐리어(120) 내의 기판 배열피치와 제1기판 반송 장치(600)로의 인수인계 피치가 다른 경우에 대처하기 위하여, 대기압 반송 로봇(110)의 엔드 이펙터(118)들은 상대적으로 엔드 이펙터 사이의 간격을 변화시킬 수 있는 나사 공급 기구(screw feed mechanism)와 같은 피치 변환부(116)에 의해 피치를 변화시키는 방법으로 배열될 수 있다.
다시, 도 1을 참조하여, 제1,2,3,4 공정 챔버(200a,200b,200c,200d) 각각에는 기판 지지부(210)를 구비한다. 제1,2공정 챔버(200a,200b)는 트랜스퍼 챔버(300)의 일측면(302)에 서로 이격되어 배치되고, 제3,4공정 챔버(200c,200d)는 트랜스퍼 챔버(300)의 타측면(304)에 제1,2공정 챔버(200a,200b)와 대응되게 배치된다. 제1,2,3,4 공정 챔버(200a,200b,200c,200d)는 제1기판 반송 장치(600)의 회전 플레이트 암(610)들이 회전하는 경로 상에 위치된다. 제1,2,3,4 공정 챔버(200a,200b,200c,200d)는 소정의 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 진공 챔버로서, 플라즈마 소스(미도시됨)가 구비되며, 일측으로 가스 배기를 위해 진공 펌프(미도시)와 연결된 가스 배기구(215)를 구비한다. 가스 배기구(215) 각기 독립된 진공 펌프에 연결되거나 또는 하나의 진공 펌프에 연결될 수 있다.
제1,2,3,4 공정 챔버(200a,200b,200c,200d)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트를 제거하는 애 싱(ashing) 챔버일 수 있고, 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD(Chemical Vapor Deposition) 챔버일 수 있고, 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 에치 챔버일 수 있다. 또는 장벽(barrier) 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있으며, 금속막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 제1기판 반송 장치의 하나의 회전 플레이트 암의 동작 예시도이다. 도 5 및 도 6은 제1기판 처리 장치의 회전 플레이트 암의 배열 방법의 예시도이다.
도면을 참조하여, 트랜스퍼 챔버(300)에 설치된 제1 기판 반송 장치(600)는 트랜스퍼 챔버(300)의 양편에 대칭되게 설치되는 제1 및 제2 반송부(600a, 600b)를 구비한다. 제1 및 제2 반송부(600a, 600b)는 제2기판 출입구(310)를 통해 트랜스퍼 챔버(300)의 대기위치(도 1a 참조)로 제공되는 4장의 기판들을 동시에 인계 받아 제1,2,3,4공정 챔버(200a,200b,200c,200d)에 설치된 각각의 기판 지지부(210) 상부로 분산 이송하고, 기판 지지부(210)들 상부에서 각각 기판들을 인계 받아 트랜스퍼 챔버(300)의 대기위치로 기판들을 집중 이송할 수 있도록 동작된다. 여기서, 제1반송부(600a)는 트랜스퍼 챔버(300)의 일측면(302)에 인접하게 설치되며, 제1,2공정 챔버(200a,200b)의 기판 지지부(210)와 트랜스퍼 챔버(300)의 대기 위치간의 기판 반송을 담당한다. 그리고 제2반송부(600b)는 제1반송부(600a)와 대칭되게 트랜스퍼 챔버(300)의 타측면(304)에 인접하게 설치되며, 제3,4공정 챔버(200c,200d)의 기판 지지부(210)와 트랜스퍼 챔버(300)의 대기 위치간의 기판 반송을 담당한 다.
제1 및 제2 반송부(600a, 600b)는 각기 회전력을 제공하는 구동부(630), 구동부(630)에 연결되는 스핀들(620), 그리고 스핀들(620)에 연결되는 4개의 회전 플레이트 암(610)들을 갖는다. 회전 플레이트 암(610)들은 엔드 이펙터(612)를 갖는다. 엔드 이펙터(612)는 일 측이 개방된 개구부(614)를 갖고, 상면에 기판 가장자리가 놓이는 다수의 지지부(615)를 갖는 말편자 형상으로 이루어진다. 개구부(614)는 기판 지지부(210)에 설치되는 리프트 핀(미도시됨)의 출입을 위한 것이다. 그리고 엔드 이펙터(612)는 대기압 반송 로봇(110)의 엔드 이펙터(118)가 출입할 수 있도록 형성된 진입 통로(616)를 갖는다.
회전 플레이트 암(610)은 스핀들(620)과 연결되는 제1부분(w1), 제1부분(w1)으로부터 일방향으로 절곡되어 연장되는 제2부분(w2), 제2부분(w2)으로부터 일방향으로 절곡되어 연장되는 그리고 회전시 제1기판 출입구를 통해 해당되는 공정 챔버로 진입하는 제3부분(w3)을 포함한다. 회전 플레이트 암(610)은 이처럼 2번의 꺾임을 갖는 구부러진 형상을 갖으며, 이러한 특이한 형상을 갖는 이유는 회전 플레이트 암(610)이 일정 각도로 스윙 되었을 때, 제1기판 출입구를 통해 공정 챔버의 기판 지지부(210) 상부에 엔드 이펙터(612)가 위치되도록 하기 위함이다.
이러한 구성을 갖는 회전 플레이트 암(610)들은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 또 다른 형태로 변형이 가능할 것이다. 도시하지 않았지만, 엔드 이펙터(612)는 좀 더 유연한 기판의 인수인계를 위하여 회전 플레이트 암(610)의 끝단에서 회동 가능한 구조를 갖도록 구성할 수도 있다. 이 실시예에서 8개의 회전 플 레이트 암을 사용하여 로딩/언로딩을 분할하여 담당하도록 하고 있으나, 4개의 회전 플레이트만을 사용하여 순차적으로 로딩과 언로딩 동작을 수행하도록 담당하도록 할 수도 있다.
이 실시예에서는 제1 반송부(600a)의 회전 플레이트 암(610)들은 제1공정 챔버(200a)와 제2공정 챔버(200b)에서의 기판 로딩과 언로딩을 연속적으로 수행하기 위한 2개의 로딩용 암(610a)과 2개의 언로딩용 암(610b)으로 구분될 수 있다. 그리고 제2 반송부(600b)의 회전 플레이트 암(610)들은 제3공정 챔버(200c)와 제4공정 챔버(200d)에서의 기판 로딩과 언로딩을 연속적으로 수행하기 위한 2개의 로딩용 암(610a)과 2개의 언로딩용 암(610b)으로 구분될 수 있다. 여기서, 언로딩용 암(610b,610d)은 로딩용 암(610a,610c)보다 낮게 배열되는 것이 바람직하다. 로딩용 암(610a,610c)과 언로딩용 암(610b,610d)은 각기 쌍을 이루게 되며, 일 실시예에서는 도시된 바와 같이 전체적으로 4쌍을 이루는 8개의 회전 플레이트 암이 구비된다.
8개의 회전 플레이트 암(610)은 도 1에서 도시된 바와 같이, 대기압 반송 로봇(210)과의 기판 인수인계를 위해 하나의 정렬선에 수직으로 정렬되는 대기 위치와 분산 배치된 기판 지지부(210) 상부로 펼쳐지는 분산 위치 간의 이동을 위해 회전 및 승강과 하강이 가능하다. 여기서, 회전 플레이트 암(610)에 의해 이송되는 기판은 일정한 회전 반경을 갖는 곡선의 이동 경로를 갖는다. 로딩용 암(610a,610c)과 언로딩용 암(610b,610d)들은 쌍을 이루어 동작한다. 회전 플레이트 암(610)들은 스핀들(620)에 장착되어 회동 및 승하강 된다. 스핀들(620)은 구 동부(630)에 연결된다. 구동부(630)는 회전 플레이트 암(610)의 회전과 승/하강을 위한 구동력을 제공한다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 구동부(630)는 구동력을 발생하는 전기 모터와 발생된 구동력을 스핀들(620)로 전달하여 다수의 회전 플레이트 암(610)들이 원하는 동작을 수행하도록 하는 기어 어셈블리가 포함된다.
8개의 회전 플레이트 암(610)들에서 4개는 기판을 대기압 반송 로봇(110)으로부터 인계받아 제1,2,3,4 공정 챔버(200a,200b,200c,200d)의 기판 지지부(210)들 상부로 반송하기 위한 로딩 용도로 사용되고, 나머지 4개는 기판 지지부(210)로부터 기판을 인계받아 트랜스퍼 챔버의 중앙에 해당되는 대기 위치에서 대기압 반송 로봇(110)으로 인계하기 위한 언로딩 용도로 사용된다. 한편, 제1,2 반송부(600a, 600b)의 회전 플레이트 암(610)들은 대기 위치에 모였을 때 충돌하지 않도록 서로 다른 높낮이를 갖으며, 이들은 교대적으로 또는 순차적으로 배열될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 반송부(600a, 600b)의 로딩용 암(610a,610c)들과 언로딩용 암(610b,610d)들은 순차적으로 배열된다. 즉, 4개의 로딩용 암(610a,610c)들이 위에서부터 순차적으로 배열되고, 그 아래에 4개의 언로딩용 암(610b,610d)들이 순차적으로 배열된다. 여기서, 로딩용 암(610a,610c)들과 언로딩용 암(610b,610d)들의 간격은 캐리어(120) 내에서 기판이 수납되는 간격과 동일하다.
도 6에서 도시된바와 같이, 제1 및 제2 반송부(600a, 600b)의 로딩용 암(610a,610c)들과 언로딩용 암(610b,610d)들은 교대적으로 배열되어도 무방하다. 제1 및 제2 반송부(600a, 600b)의 로딩용 암(610a,610c)들과 언로딩용 암(610b,610d)들이 교대적으로 배열되는 경우, 대기압 반송 로봇의 엔드 이펙터들은 캐리어 내에서 기판이 수납된 간격에 2배되는 간격으로 조절된 상태에서 제1 및 제2 반송부(600a, 600b)와의 기판 인수인계가 이루어질 수 있다.
다시, 도 2 및 도 3을 참조하여, 대기압 반송 로봇(110)은 캐리어(120)에 수납되어 있는 기판(w) 4장을 인출한다. 이때, 대기압 반송 로봇(110)의 엔드 이펙터(118)들은 캐리어(120) 내에 수납된 기판(w)들의 배열피치에 대응하는 피치(11mm)로 배열된다. 대기압 반송 로봇(110)은 제1기판 반송 장치(600)로 기판들을 인수인계한다. 여기서, 제1기판 반송 장치(600)의 로딩용 암(610a,610c)들의 배열피치가 캐리어(120) 내의 기판 배열피치보다 2배 넓기 때문에, 대기압 반송 로봇(110)의 엔드 이펙터(118)들은 피치 변환부(116)에 의해 피치를 2배로 넓힌 상태에서 언로딩용 암들 사이사이에 위치하는 로딩용 암(610a,610c)들에 기판을 인수인계한다. 예컨대, 제1 및 제2 반송부(600a, 600b)는 복수의 회전 플레이트 암(610)이 개별적으로 회전될 수 있도록 복수의 구동부와 각각의 구동부에 연결되는 복수의 스핀들을 가질 수도 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 제1,2 반송부(600a,600b)는 로딩용 암과 언로딩용 암이 각기 분리되어 장착되는 상부와 하부로 독립된 스핀들과 이를 구동하는 상부와 하부로 분리 설치된 구동부를 구비할 수 도 있다. 제1,2 반송부(600a,600b)가 하나의 스핀들을 갖는 것으로 설명되었으나, 도 양측으로 각각 분리되어 반송 장치가 설치될 수 있다.
도 7은 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버 사이에 버퍼 챔버가 추가된 변형예를 보여주는 기판 처리 시스템의 구성도이다. 도 8은 버퍼 챔버에 설치된 제2기판 반송 장치를 보여주는 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 변형예서는 트랜스퍼 챔버(300)의 진공을 지속적으로 유지하기 위해, 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버 사이에 버퍼 챔버(700)가 배치된다. 버퍼 챔버(700)는 대기압에서 진공 또는 진공에서 대기압으로 전환된다. 버퍼 챔버(700)에는 제2기판 반송 장치(800)가 배치된다. 제2기판 반송 장치(800)는 4개의 엔드 이펙터(812)를 갖고 직선 왕복 운동하는 하나 이상의 선형 플레이트 암(810)을 갖는다. 이 실시예에서 선형 플레이트 암(810)은 상부에 로딩용 암(810a)이 구성되고 하부에 언로딩용 암(810b)이 구성될 수 있다. 선형 플레이트 암(810)은 선형 구동부(820)에 연결되어 직선 왕복 운동을 한다. 선형 구동부(820)도 로딩용 구동부(820a)와 언로딩용 구동부(820b)를 구비할 수 있다. 그리고 선형 구동부(820)는 버퍼 챔버(700)의 외측에 설치되고, 측벽에 개설된 홈(미도시됨)을 통하여 선형 플레이트 암(810)에 연결된다.
트랜스퍼 챔버(300)와 로드 락 챔버(130) 사이에서 처리 후 기판과 처리 전 기판의 교환은 제2 기판 반송 장치(800)에 의해서 수행된다. 버퍼 챔버(700)는 제3 기판 출입구(702)가 폐쇄된 상태에서 트랜스퍼 챔버(300)와 동일한 진공 상태로 전환되고 이어 제2 기판 출입구(390)가 열리고 기판 교환이 진행된다. 기판 교환 과정에 앞서서, 제1 기판 반송 장치(600)는 기판 지지부(210)들로부터 기판들을 걷어와 트랜스퍼 챔버(300)의 대기 위치에 정렬되어 있다. 제2 기판 반송 장치(800)의 언로딩용 암(810b)이 직선 왕복 운동을 하면서 제1기판 반송 장치(600) 로부터 처리된 기판을 인계받아 나온다.
이어 제2 기판 반송 장치(800)의 로딩용 암(810a)이 직선 왕복 운동하면서 처리 전 기판을 제1기판 반송 장치(600)로 인계한다. 기판 교환이 완료되면, 제2 기판 출입구(390)가 폐쇄되고, 상술한 바와 같이 제1기판 반송 장치(600)는 기판을 기판 지지부(210)들로 반송한다. 트랜스퍼 챔버(300)와의 기판 교환이 완료된 후, 버퍼 챔버(700)와 로드락 챔버(130) 사이에서 기판 교환이 진행된다. 버퍼 챔버(700)는 진공 기압에서 대기압으로 전환되며, 제3 기판 출입구(702)가 열린 상태에서 로드락 챔버(130)에 위치한 대기압 반송 로봇(110)이 처리 후 기판과 처리 전 기판을 교환한다.
상술한 바와 같이, 트랜스퍼 챔버(300)와 로드락 챔버(130) 사이에 체적이 작은 버퍼 챔버(700)를 구비하여 진공 또는 대기압에 도달하는 시간을 단축함으로써, 대기압의 로드락 챔버와 진공의 트랜스퍼 챔버 간의 기판 반송을 보다 신속하게 처리할 수 있다. 이처럼, 본 발명의 기판 처리 시스템은 다수의 기판을 동시에 처리하기 위하여 4개의 공정 챔버를 트랜스퍼 챔버 주변에 분사 배치한다. 이러한 구조에서 빠른 기판 교환을 가능하게 하는 제1기판 반송 장치(600)가 제공됨으로서 많은 수의 기판을 동시에 처리하고 빠르게 기판을 교환할 수 있게 된다. 이 실시예에서는 총 4장의 기판을 한 번의 공정 진행에서 동시에 처리하고 교환 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 기판 처리 시스템은 상술한 실시예에서 공정 챔버들을 단층으로 구성한 예만을 설명하였으나, 다수의 공정 챔버와 트랜스퍼 챔버를 복 층으로 구성할 수 있다. 복층 구조에서, 트랜스퍼 챔버에 구비되는 기판 반송 장치는 각기 독립적으로 구동되도록 하거나 또는 동시에 구동 되도록 할 수 있을 것이다.
도 9는 4개의 축으로 분리 설치된 제1 기판 처리 장치를 갖는 또 다른 변형예의 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 또 다른 변형예의 기판 처리 시스템(10b)은 4개의 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d)에 대응하여 각기 독립적으로 구동되는 스핀들(620)과 구동부(630)를 갖는 4개의 기판 반송부(600a, 600b, 600c, 600d)를 구비한다. 이 또 다른 변형예에 따른 기판 처리 시스템(10b)의 전체적인 기판 반송 동작은 상술한 실시예들과 동일하므로 반복된 설명은 생략한다. 다만, 공정 챔버와 로드락 챔버 사이에서 기판을 반송하는 동작이 4개의 기판 반송부(600a, 600b, 600c, 600d)에 의해서 이루어지는 차이가 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 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 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3은 트랜스퍼 챔버와 카세트 사이에서 대기압 반송 로봇간의 기판 이송 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 제1기판 반송 장치의 하나의 회전 플레이트 암의 동작 예시도이다.
도 5 및 도 6은 제1기판 처리 장치의 회전 플레이트 암의 배열 방법의 예시도이다.
도 7은 트랜스퍼 챔버와 로드락 챔버 사이에 버퍼 챔버가 추가된 변형예를 보여주는 기판 처리 시스템의 구성도이다.
도 8은 버퍼 챔버에 설치된 제2기판 반송 장치를 보여주는 사시도이다.
도 9는 4개의 축으로 분리 설치된 제1 기판 처리 장치를 갖는 또 다른 변형예의 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 10a, 10b: 기판처리 시스템 100: 인덱스
110: 대기압 반송 로봇 111: 구동부
112: 구동축 116: 피치 변환부
118: 엔드 이펙터 120: 캐리어
130: 로드락 챔버 190: 냉각 챔버
200a, 200b, 200c, 200d: 공정 챔버
202: 제1 기판 출입구 210: 기판 지지부
300: 트랜스퍼 챔버 390: 제2 기판 출입구
600: 제1 기판 반송 장치 600a, 600b, 600c, 600d: 기판 반송부
620: 스핀들 630: 구동부

Claims (15)

  1. 기판 처리 시스템에 있어서:
    트랜스퍼 챔버;
    기판 지지부를 가지며, 상기 트랜스퍼 챔버와 제1기판출입구를 통해 연결되는 제1,2,3,4공정 챔버들;
    상기 트랜스퍼 챔버에 설치되고, 외부로부터 상기 트랜스퍼 챔버의 중앙에 해당되는 대기 위치로 제공되는 4장의 기판들을 동시에 인계받아 상기 제1-4공정 챔버들 각각의 기판 지지부상으로 동시에 기판을 분산 반송하고, 상기 제1-4공정 챔버에서 공정을 마친 4장의 기판들을 기판 지지부로부터 인계받아 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치인 중앙으로 반송하는 제1기판 반송 장치;
    상기 트랜스퍼 챔버의 정면에 제2기판 출입구를 통해 연결되고 대기압에서 기판을 반송하는 대기압 반송 로봇을 포함하는 로드 락 챔버;
    상기 로드 락 챔버의 전방에 다수의 캐리어가 장착되는 인덱스; 및
    상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 배치되어 직선 왕복 운동 하며 기판을 이송하는 제2기판 반송 장치를 포함하고, 대기압 또는 진공으로의 전환이 가능한 버퍼챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2공정 챔버는 상기 트랜스퍼 챔버의 일측면에 서로 이격되어 배치되고,
    상기 제3,4공정 챔버는 상기 트랜스퍼 챔버의 타측면에 상기 제1,2공정 챔버와 대응되게 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판 반송 장치는
    상기 트랜스퍼 챔버의 일측면에 인접하게 설치되며, 상기 제1,2공정 챔버의 기판 지지부와 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치간의 기판 반송을 위한 제1반송부; 및
    상기 제1반송부와 대칭되게 상기 트랜스퍼 챔버의 타측면에 인접하게 설치되며, 상기 제3,4공정 챔버의 기판 지지부와 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치간의 기판 반송을 위한 제2반송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1,2반송부는
    구동축;
    상기 구동축에 연결되어 해당되는 상기 기판 지지부로 기판을 로딩/언로딩하기 위해 스윙 동작하는 복수개의 회전 플레이트 암들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전 플레이트 암 각각은:
    처리 전 기판을 로딩시키기 위한 로딩용 회전 플레이트 암; 및
    처리 후 기판을 언로딩 시키기 위한 언로딩용 회전 플레이트 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 회전 플레이트 암 각각은
    일 측이 개방된 개구부를 갖고, 상면에 기판 가장자리가 놓이는 지지부를 갖는 말편자 형상의 엔드 이펙터(END EFFECTOR)를 포함하고,
    상기 제1,2반송부는
    펼쳐지면 상기 회전 플레이트 암들의 엔드 이펙터가 각각의 해당하는 기판 지지부 상부에 위치하게 되며, 접혀지면 상기 회전 플레이트 암들의 엔드 이펙터가 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치에서 하나의 정렬선에 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 회전 플레이트 암은
    상기 구동축과 연결되는 제1부분, 상기 제1부분으로부터 일방향으로 절곡되어 연장되는 제2부분, 상기 제2부분으로부터 일방향으로 절곡되어 연장되는 그리고 회전시 상기 제1기판 출입구를 통해 해당 공정챔버로 진입하는 제3부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1반송부는
    구동축;
    기판이 놓여지는 엔드 이펙터가 제공되고, 상기 대기 위치로부터 상기 제1,2공정 챔버의 상기 기판 지지부 상으로 기판을 반송하도록 상기 구동축에 의해 회전하는 로딩용 회전 플레이트 암들과;
    기판이 놓여지는 엔드 이펙터가 제공되고, 상기 제1,2공정 챔버의 상기 기판 지지부로부터 상기 대기 위치로 기판을 반송하도록 상기 구동축에 의해 회전하는 언로딩용 회전 플레이트 암들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제2반송부는
    구동축;
    기판이 놓여지는 엔드 이펙터가 제공되고, 상기 대기 위치로부터 상기 제3,4공정 챔버의 상기 기판 지지부 상으로 기판을 반송하도록 상기 구동축에 의해 회전하는 로딩용 회전 플레이트 암들과;
    기판이 놓여지는 엔드 이펙터가 제공되고, 상기 제3,4공정 챔버의 상기 기판 지지부로부터 상기 대기 위치로 기판을 반송하도록 상기 구동축에 의해 회전하는 언로딩용 회전 플레이트 암들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 시스템은
    상기 로드 락 챔버에 위치되며, 상기 로드 락 챔버로 배출된 처리 후 기판들을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  14. 기판 처리 시스템에 있어서:
    공정시 기판이 놓여지는 기판 지지부를 갖는 공정챔버들;
    상기 공정 챔버들 사이에 배치되어 상기 공정 챔버들 각각으로 기판을 반송하는 제1기판 반송 장치를 구비한 트랜스퍼 챔버;
    상기 트랜스퍼 챔버의 정면에 제2기판 출입구를 통해 연결되고 대기압에서 기판을 반송하는 대기압 반송 로봇을 포함하는 로드 락 챔버;
    상기 로드 락 챔버의 전방에 다수의 캐리어가 장착되는 인덱스; 및
    상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 배치되어 직선 왕복 운동하며 기판을 이송하는 제2기판 반송 장치를 포함하고, 대기압 또는 진공으로의 전환이 가능한 버퍼챔버를 포함하되,
    상기 제1기판 반송 장치는
    공정시 기판이 상기 기판 지지부에 놓여지는 로딩 위치와, 상기 로딩 위치로 기판이 이송되기 전에 상기 트랜스퍼 챔버에서 대기하는 대기 위치 상호간의 기판을 이송하되, 상기 로딩 위치와 상기 대기 위치 상호간의 기판 이송 경로가 곡선인 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1기판 반송 장치는
    기판이 곡선 경로를 이루면서 반송되도록 구동축을 중심으로 기설정 각도만큼 회전되는 회전 플레이트 암들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
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