KR101562189B1 - 다중 기판 처리 시스템 및 이의 기판 처리 방법 - Google Patents

다중 기판 처리 시스템 및 이의 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 파티션부재에 의해 구획되는 복수의 내부 처리 공간을 갖는 적어도 하나의 다중 기판 처리 챔버; 상기 적어도 하나의 다중 기판 처리 챔버가 테두리 영역에 배치되는 이송 챔버; 및 상기 이송 챔버에 구비되어 상기 다중 기판 처리 챔버의 내부 처리 공간으로 기판을 이송하는 기판 이송유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 다중 기판 처리 시스템은 복수의 내부 처리 공간이 파티션 부재와의 결합에 의해 대칭적인 형상을 가지므로 처리 반응이 내부 처리 공간 전영역에 걸쳐 균일하게 발생되어 기판 처리 공정의 재현성과 균일성을 향상 시킬 수 있다.
기판 처리, 공통 배기, 파티션 부재, 기판 이송

Description

다중 기판 처리 시스템 및 이의 기판 처리 방법{MULTI-WORKPIECE PROCESSING SYSTEM AND WORKPIECE PROCESSING MEHTOD THEREOF}
본 발명은 다중 기판 처리 시스템과 이의 기판 처리 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 다중 기판 처리 챔버를 갖는 다중 기판 처리 시스템과 이의 기판 처리 방법에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 시스템들은 복수 매의 기판을 일괄적으로 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 기판 처리 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 다중 기판 처리 챔버에서 복수 매 의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.
미국특허 등록공보 US6077157에는 복수 매의 기판을 동시에 처리할 수 있는 다중 기판 처리 챔버가 개시되어 있다. 이 다중 기판 처리 챔버는 챔버 내에 일체로 형성된 격벽에 의해 공간을 구획하고, 구획된 각 공간에 기판 처리 스테이션을 구비하는 구조를 갖는다. 이에 의해 두 개의 기판 처리 스테이션에서 기판을 동시에 처리할 수 있다. 그러나, 개시된 다중 기판 처리 챔버는 격벽이 챔버와 일체로 구비되어 있어 두 개의 기판 처리 스테이션 및 내부 공간의 청소 및 유지 보수가 불편한 문제가 있었다.
한편, 미국특허 공개공보 US2007/0281085에는 챔버 내부 공간을 분리가능한 파티션 부재에 의해 구획하고 하나의 배기구를 통해서 공통으로 배기하는 구조를 갖는 다중 기판 처리 챔버가 개시되어 있다. 파티션 부재에 의해서 분할되는 두 개의 내부 처리 공간에 각기 하나의 기판 처리 스테이션이 존재하여 동시에 두 개의 기판을 처리할 수 있다.
그런데, 개시된 다중 기판 처리 챔버는 파티션 부재가 분리가능하므로 청소 및 유지 보수는 편리하나 파티션 부재에 의해 구획된 처리공간의 형상이 중심으로부터 비대칭형태를 가진다. 즉, 대칭적인 원의 형상이 아닌 "D"자 형태의 비대칭형태를 가지므로 중심으로부터의 위치에 따라 전위의 불균형이 발생되고 기판의 처리를 위해 발생된 플라즈마의 밀도도 불균일하게 형성된다. 이러한 플라즈마의 밀도는 압력이 고압화되면서 더욱 심화되므로 개시된 다중 기판 처리 챔버는 고압에서는 사용하지 못하고 저압에서만 사용하는 사용상의 제약이 있었다.
또한, 개시된 다중 기판 처리 챔버는 공통 배기 구조에서 챔버와 공통 배기 유로 간의 형상이 상호 수직하게 구비되어 배기가스의 컨덕턴스가 저하되는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 분리가능한 파티션부재를 통해 처리 공간이 완벽한 대칭 형상을 갖도록 하여 처리 공간 내에 전위와 플라즈마가 균일하게 발생되도록 하여 기판 처리 재현성과 수율을 높이고, 저압 및 고압에서도 사용될 수 있는 다중 기판 처리 시스템 및 이의 기판 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 챔버와 공통 배기 구조 사이 채널 구조를 완만하게 구비하여 배기가스의 컨덕턴스를 향상시킬 수 있는 다중 기판 처리 시스템 및 이의 기판 처리방법을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 파티션부재에 의해 구획되는 복수의 내부 처리 공간을 갖는 적어도 하나의 다중 기판 처리 챔버; 상기 적어도 하나의 다중 기판 처리 챔버가 테두리 영역에 배치되는 이송 챔버; 및 상기 이송 챔버에 구비되어 상기 다중 기판 처리 챔버의 내부 처리 공간으로 기판을 이송하는 기판 이송유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템에 의해 달성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 내부 처리 공간은 상기 파티션부재와 결합되어 균 일한 반응이 발생되는 대칭적 형상을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 이송 챔버는 다각형의 형상으로 구비되고, 상기 다중 기판 처리 챔버는 상기 이송 챔버의 각 변에 구비된다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판 이송유닛은, 회동 가능하게 구비되는 스핀들과; 대기위치와 상기 기판을 상기 다중 기판 처리 챔버에 적재하는 이송위치 간을 절첩가능하게 상기 스핀들에 결합되는 이송암과; 상기 이송암의 단부 영역에 결합되며 상기 이송위치에서 상기 다중 기판 처리 챔버의 복수의 내부 처리 공간에 각각 위치되는 복수의 엔드 이펙터를 갖는 엔드 이펙터부를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 이송암은 상기 대기위치에서 상기 엔드 이펙터부가 상기 이송 챔버의 중심영역에 위치하도록 구비된다.
일 실시예에 따르면, 상기 엔드 이펙터부는 상기 이송암에 회동가능하게 결합된다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판 이송유닛은, 상기 기판을 상기 다중 기판 처리 챔버로 로딩하는 로딩용 기판 이송 유닛과, 상기 기판을 상기 다중 기판 처리 챔버로부터 언로딩하는 언로딩용 기판 이송 유닛을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판 이송유닛은 상기 복수의 내부 처리 공간에 시간차를 두고 상기 기판을 각각 이송한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면은 이송챔버로 적어도 하나의 기판을 로딩하는 단계; 파티션부재에 의해 구획된 다중 기판 처리 챔버의 복수의 내부 처리 공간으로 상기 기판을 이송하는 단계; 상기 내부 처리 공간 에 균일한 플라즈마 반응을 발생시켜 상기 기판을 처리하는 단계; 및 상기 처리된 기판을 상기 내부 처리 공간으로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템의 기판 처리 방법에 의해 달성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판을 이송하는 단계는 상기 복수의 내부 처리 공간으로 복수의 기판을 동시에 이송한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판을 이송하는 단계는 상기 복수의 내부 처리 공간으로 복수의 기판을 시간차를 두고 이송한다.
일 실시예에 따르면, 상기 이송챔버로 한 개의 기판이 로딩되는 경우, 상기 로딩된 한 개의 기판을 상기 복수의 내부 처리 공간 중 어느 한쪽으로 이송한다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 내부 처리 공간 중 사용이 불가능한 내부 처리 공간이 있는 경우, 상기 사용이 불가한 내부 처리 공간을 제외한 사용 가능한 내부 처리 공간의 개수에 대응하는 기판을 상기 이송챔버로 로딩한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템은 파티션 부재에 의해 복수의 내부 처리 공간으로 구획되며, 파티션부재의 형상과 챔버의 형상이 결합되어 대칭적인 내부 처리 공간을 형성한다. 이에 의해 내부 처리 공간 내부에서 전위와 플라즈마가 전 영역에 걸쳐 균일하게 발생되므로 기판 처리 균일성을 높일 수 있다.
또한, 균일하게 플라즈마가 발생될 수 있으므로 저압 뿐만 아니라 고압에서도 사용될 수 있다.
그리고, 복수의 내부 처리 공간의 처리가스를 공통으로 배기할 수 있는 공통 배기 채널을 가지고, 공통 배기 채널이 완만한 형태로 구비되므로 배기가스의 컨덕턴스를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템은 챔버 하우징 및 파티션 부재가 복수의 부재의 결합에 의해 구비되므로 청소 및 유지보수가 편리하다.
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 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템의 구성을 도시한 개략도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판 처리 시스템(1)은 파티션부재(200)에 의해 구획된 복수의 내부처리공간(A,B)을 갖는 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)가 적어도 한 개 이상 구비되고, 그 사이에는 이송 챔버(20)가 구비된다. 이송 챔버(20)에는 복수의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 기판을 이송하는 기판 이송유닛(30)이 구비된다. 이송 챔버(20)의 일측단에는 버퍼링챔버(40)가 구비되고, 버퍼링챔버(40)는 로드락 챔버(50)와 연결된다. 로드락 챔버(50)에는 캐리어(61)가 장착되는 인덱스(60)가 구비된다.
다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)는 도시된 바와 같이 이송 챔버(20)의 테두리를 따라 복수개가 구비된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)는 이송 챔버(20)를 따라 제1,2,3 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 구비될 수 있다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 구성을 도시한 사시도이고, 도3은 평면 구성을 도시한 평면도이고, 도4는 다중 기판 처리 챔버의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다.
본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)는 도시된 바와 같이 복수의 내부 처리 공간(A, B)을 갖는 챔버하우징(100)과, 챔버하우징(100)에 결합되어 내부 처리 공간(A, B)을 구획하고 동시에 내부 처리 공간(A, B)이 대칭적 형상을 갖도록 하는 파티션부재(200)와, 복수의 내부 처리 공간(A, B)에 공통적으로 결합되며 각 내부 처리 공간(A, B)의 처리가스가 공통적으로 배기되는 공통 배기 채널(300)을 포함한다. 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)는 포토레지스트를 제거하는 애싱(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 에치챔버일 수 있다. 또한 장벽(barrier) 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있으며, 금속 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다.
챔버하우징(100)은 상호 연통된 복수의 내부 처리 공간(A, B)을 갖는다. 연통 영역은 파티션부재(200)가 결합되어 챔버하우징(100)을 복수의 내부 처리 공간(A, B)으로 분할한다. 복수의 내부 처리 공간(A, B)은 상호 동일한 볼륨을 갖도록 구비되고, 각 내부 처리 공간(A, B)에는 각기 하나의 기판 처리 스테이션(145)이 구비된다.
챔버하우징(100)은 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 각 내부 처리 공간(A, B)을 형성하는 제1곡면(110)이 형성되고, 파티션부재(200)는 제1곡면형상의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 제2곡면(120)이 형성된다. 챔버하우징(100)에 파티션부재(200)가 결합될 경우 제1곡면(110)과 제2곡면(120)이 결합되어 각각의 독립된 내부 처리 공간(A, B)을 형성한다. 파티션부재(200)와 결합된 내부 처리 공간(A, B)은 중심으로부터 대칭적인(symmetric) 형상을 갖는 원을 이룬다. 또한, 내부 처리 공간(A, B)의 가운데 영역에 기판 처리 스테이션(145)이 구비된다. 따라서 기판 처리 스테이션(145)과 내부 처리 공간(A, B) 사이의 간격(d)도 내부 처리 공간(A, B)의 전영역에 걸쳐 동일하고 상호 대칭적으로 구비된다.
이러한 대칭적인 형상을 갖는 내부 처리 공간(A, B)에는 반응 공정 동안 전위가 균일하게 형성되고, 기판 처리 반응, 일례로 플라즈마가 발생될 경우 내부 처리 공간(A, B) 전체에 걸쳐 균일한 밀도로 발생될 수 있다. 따라서, 저압 뿐만 아니라 고압에서도 기판을 처리할 수 있으며 재현성과 수율을 높일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 챔버하우징(100)은 도4에 도시된 바와 같 이 복수의 하우징(130, 140, 150)의 결합에 의해 구현된다. 챔버하우징(100)은 상부 제1곡면(132)이 형성된 상부하우징(130)과, 기판 처리 스테이션(145)이 구비되는 중간하우징(140)과, 공통 배기 채널(300)과 결합되는 하부하우징(150)을 포함한다.
상부하우징(130)은 상부하우징본체(131)와, 상부하우징본체(131)에 형성된 상부 제1곡면(132)과, 상부 제1곡면(132) 사이에 개재되어 상부파티션부재(200)가 결합되는 상부파티션수용부(134)와, 기판이 출입되는 기판출입구(135)와, 내부 처리 공간(A, B)에서 진행되는 반응을 모니터링할 수 있도록 구비된 모니터링부(137)를 포함한다.
상부하우징본체(131)는 중간하우징(140)의 상측에 마련되어 기판이 처리되는 복수의 내부 처리 공간(A, B)을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부하우징본체(131)는 상부파티션수용부(134)를 기준으로 좌우 양측으로 두 개의 내부 처리 공간(A, B)을 구비한다. 여기서 좌우의 각 내부 처리 공간(A, B)은 소정의 반경을 갖는 상부 제1곡면(132)을 구비한다. 상부 제1곡면(132)은 내부 처리 공간(A, B)의 중심으로부터 동일한 반경을 갖도록 소정 원호형태로 구비된다.
상부파티션수용부(134)는 후술할 상부 제2곡면(213)을 갖는 상부파티션(210)이 수용된다. 상부파티션수용부(134)는 상부파티션(210)을 수용하여 상부 제1곡면(132)과 상부 제2곡면(213)이 결합되어 챔버하우징(100) 내에 좌우로 분리된 복수의 내부 처리 공간(A, B)을 형성하도록 한다.
한편, 상부하우징본체(131)의 전면에는 기판이 출입되는 두 개의 기판출입 구(135)가 구비되어 기판(W)이 내부 처리 공간(A, B) 내외로 출입될 수 있도록 한다. 두 개의 기판출입구(135)는 두 개의 분할된 내부 처리 공간(A, B)으로 각기 연결되며 슬릿 밸브(미도시)등에 의해 개폐된다.
여기서, 상부하우징본체(131)에는 내부 처리 공간(A, B) 내에서 기판의 처리 반응을 외부에서 모니터링 할 수 있도록 소정 영역의 모니터링부(137)가 구비된다. 모니터링부(137)는 석영, 유리와 같이 투명한 부재로 구비되어 내부 처리 공간(A, B) 내에서 처리 반응의 진행상태를 모니터링 할 수 있도록 한다. 모니터링부(137)는 상부 챔버하우징(100)의 벽면을 따라 복수개로 구비될 수 있다.
한편, 상부하우징(130)은 후술할 플라즈마소스부(500, 도9 참조)가 결합되는 소스결합부(미도시)를 더 포함한다. 소스결합부(미도시)는 플라즈마소스부(500)가 상부하우징(130)에 개폐가능하게 결합될 수 있도록 구비되거나, 플라즈마소스(510)의 형태에 따라 다른 형태로 구비될 수 있다.
중간하우징(140)은 상부하우징(130)의 하부에 위치하며, 기판 처리 스테이션(145)이 구비된다. 중간하우징(140)은 중간하우징본체(141)와, 중간하우징본체(141)의 연통벽(146)에 결합된 기판 처리 스테이션(145)과, 기판 처리 스테이션(145)의 둘레영역에 구비된 가스배출유로(148)와, 중간파티션수용부(144)를 포함한다.
중간하우징본체(141)는 기판 처리 스테이션(145)이 일체로 형성되고, 기판 처리 스테이션(145)의 둘레영역을 따라 상부하우징본체(131)의 상부 제1곡면(132)과 동일한 곡률의 중간 제1곡면(142)이 구비된다. 중간 제1곡면(142)은 중간하우징 본체(141)의 양측에 각각 구비된다. 한 쌍의 중간 제1곡면(142) 사이에는 중간파티션수용부(144)가 구비된다. 중간파티션수용부(144)는 중간 제1곡면(142)과 결합되어 내부 처리 공간(A, B)의 대칭적 형상을 완성하는 중간 제2곡면(223)이 형성되는 중간파티션부재(200)가 수용된다.
기판 처리 스테이션(145)은 도4 내지 도6에 도시된 바와 같이 중간하우징본체(141)의 연통벽(146)에 연결되어 형성된다. 기판 처리 스테이션(145)은 챔버하우징(100)의 바닥면으로부터 일정 높이 이격된 상태로 구비된다. 기판 처리 스테이션(145)은 중간하우징본체(141)의 연통벽(146)으로부터 형성되어 내부 처리 공간(A, B)과 독립된 공간을 갖는다. 기판 처리 스테이션(145)이 챔버하우징(100)의 바닥면에 결합되지 않고 이격되게 구비되므로 후술할 공통 배기 채널(300)이 바닥면에 대해 완만하게 구비될 수 있도록 한다.
기판 처리 스테이션(145)의 상부에는 기판지지대(170)가 결합되어 기판 처리 스테이션(145)의 내부를 내부 처리 공간(A, B)과 차폐시킨다. 이에 의해 기판 처리 스테이션(145) 내부는 진공 상태의 내부 처리 공간(A, B)과 독립된 대기압 상태를 유지한다. 기판 처리 스테이션(145)에는 중간하우징본체(141)의 연통벽(146) 내부에 형성된 개구(147)를 통해 기판승강수단(미도시)과 전원공급수단(미도시) 등의 유틸리티 수단이 연결될 수 있다.
기판 처리 스테이션(145)과 중간하우징본체(141) 사이의 둘레영역에는 내부 처리 공간(A, B)에서 기판 처리 반응이 종료된 후의 처리 가스가 배출되는 가스배출유로(148)가 구비된다. 가스배출유로(148)는 기판 처리 스테이션(145) 하부의 공 통 배기 채널(300)과 연결된다.
여기서, 가스배출유로(148)에는 다공성 구조를 갖는 배기가스배플(미도시)이 구비되어 공정 처리 후의 가스가 수직하게 유동하여 공통 배기 채널(300)로 배기되도록 한다. 배기가스배플(미도시)은 기판 처리 스테이션(145)에 결합가능하게 구비된다.
기판 처리 스테이션(145)은 중간하우징본체(141)와 동일한 간격(d)을 갖도록 중간하우징본체(141)의 중심영역에 구비된다.
하부하우징(150)은 중간하우징(140)의 하부에 위치하며 공통 배기 채널(300)과 연결된다. 이에 의해 중간하우징(140)의 가스배출유로(148)를 경유한 처리가스가 공통 배기 채널(300)로 배출되도록 한다. 하부하우징(150)은 챔버하우징(100)의 바닥면을 형성하는 하부하우징본체(151)와 하부하우징본체(151)에 구비되어 공통 배기 채널(300)과 결합되는 배기채널결합부(153)를 구비한다. 배기채널결합부(153)는 공통 배기 채널(300)의 크기에 대응되도록 구비된다. 배기채널결합부(153)는 공통배기채널(300)의 경사면(310)의 경사각도에 대응하는 경사를 갖도록 구비되는 것이 배기가스의 컨덕턴스를 향상시킬 수 있어 바람직하다.
한편, 상부하우징(130), 중간하우징(140) 및 하부하우징(150)은 상호 결합을 위한 결합수단(미도시)이 구비된다. 결합수단(미도시)은 핀, 볼트/너트, 걸림결합 등 공지된 결합 수단이 구비될 수 있다.
또한, 상부하우징(130), 중간하우징(140) 및 하부하우징(150)의 결합영역에는 적어도 하나의 실링부재(미도시)가 구비되어 내부 처리 공간(A,B)의 기밀을 유 지한다.
한편, 상부하우징(130)과 중간하우징(140)에는 내부 처리 공간(A, B)의 내표면을 커버하는 상부라이너(160)와 중간라이너(180)가 각각 구비된다. 상부라이너(160)는 상부하우징본체(131)의 상부 제1곡면(132)과 상부파티션(210)의 상부 제2곡면(213)의 결합에 의해 형성된 내부 처리 공간(A, B)의 내표면에 결합된다. 상부라이너(160)는 후술할 중간라이너(180)가 결합되는 중간라이너결합부(161)와 상부하우징(130)의 모니터링부(137)에 대응되게 구비되는 모니터링창(163)이 구비된다.
중간라이너결합부(161)는 내표면으로부터 단턱이 형성되어 중간라이너(180)가 단턱에 걸쳐지도록 구비된다.
중간라이너(180)는 중간하우징본체(141)의 중간 제1곡면(142)과 중간파티션(220)의 중간 제2곡면(223)의 결합에 의해 형성된 내부 처리 공간(A, B)의 내표면에 결합된다. 중간라이너(180)는 상부라이너(160)의 중간라이너결합부(161)에 적재되어 위치가 고정된다.
상부라이너(160)와 중간라이너(180)는 내부 처리 공간(A, B)의 내표면이 플라즈마의 이온 충돌 등에 의해 손상이 가거나 마모가 되는 것을 방지하기 위해 내부 처리 공간(A, B)의 내벽면에 구비된다. 상부라이너(160)와 중간라이너(180)는 복수회의 처리 반응에 의해 내벽면이 손상이 가거나 마모되는 경우 교체하여 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)는 조립시의 편리성과 유지보수의 편리성을 위해 상부라이너와 중간라이너의 복수개의 라이너를 구비하고 있으나, 경우에 따라 한 개의 라이너를 구비할 수도 있다.
파티션부재(200)는 챔버하우징(100)에 결합되어 챔버하우징(100)을 두 개의 내부 처리 공간(A, B)으로 구획하고, 챔버하우징(100)의 제1곡면(110)과 결합되어 대칭적인 형상을 갖는 내부 처리 공간(A, B)을 완성한다.
파티션부재(200)는 복수의 파티션(210,220,230)의 결합에 의해 구비된다. 파티션부재(200)는 상부하우징(130)에 결합되는 상부파티션(210)과, 중간하우징(140)에 결합되는 중간파티션(220)과, 중간파티션(220)에 관통결합되는 노출파티션(230)을 포함한다. 파티션부재(200)는 접지단(미도시)에 연결되어 각 내부 처리 공간(A, B)이 균일한 전위를 형성하도록 한다.
상부파티션(210)은 상부하우징본체(131)에 수용결합되는 상부파티션본체(211)와, 상부파티션본체(211)에 형성되어 상부하우징본체(131)의 상부 제1곡면(132)과 결합되는 상부 제2곡면(213)을 포함한다. 상부파티션본체(211)는 상부하우징본체(131)의 상부파티션수용부(134)의 형상에 대응되게 구비되어 상부파티션수용부(134)에 끼워맞춤된다. 상부 제2곡면(213)은 상부파티션본체(211)의 양측면에 각각 구비된다. 상부 제2곡면(213)은 상부 제1곡면(132)의 곡률과 동일한 곡률을 갖도록 구비되어 상부 제1곡면(132)과 상부 제2곡면(213)이 결합된 내부 처리 공간(A, B)이 중심으로부터 동일한 반경을 갖는 원의 형상을 갖도록 한다. 상부파티션(210)은 상부하우징본체(131)에 억지끼워맞춤되거나 공지된 결합수단에 의해 결 합될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부파티션본체(211)에는 도11에 도시된 바와 같이 소정 길이의 슬릿(215)이 구비될 수 있다. 슬릿(215)은 복수의 내부 처리 공간(A, B) 사이에 발생되는 정전기, 전위 등의 상호 간섭을 줄인다. 즉, 복수의 내부 처리 공간(A, B)에 서로 다른 전위가 인가될 경우 인접한 내부 처리 공간(A, B)의 전위가 영향을 줄 수 있다. 이 때 슬릿(215)은 둘 사이의 내부 처리 공간(A, B)을 공간적으로 단절시켜 이러한 간섭과 영향을 줄일 수 있다.
중간파티션(220)은 중간하우징(140)에 수용결합된다. 중간파티션(220)은 중간 제2곡면(223)이 형성된 중간파티션본체(221)와, 중간파티션본체(221)에 형성되어 노출파티션(230)이 결합되는 노출파티션수용홀(225)을 포함한다. 중간파티션본체(221)는 중간하우징본체(141)의 중간파티션수용부(144)에 수용결합된다. 중간 제2곡면(223)은 중간하우징(140)의 중간 제1곡면(142)과 결합되어 대칭적인 형상의 내부 처리 공간(A, B)을 완성한다.
노출파티션수용홀(225)은 노출파티션(230)의 두께에 대응하는 너비로 구비되며, 노출파티션(230)이 삽입된다. 한편, 중간파티션(220)에도 상부파티션(210)과 동일하게 연통공(미도시)과 슬릿(미도시)이 구비될 수 있다.
노출파티션(230)은 중간파티션(220)에 삽입되어 공통 배기 채널(500)를 두 개의 영역으로 분할한다. 노출파티션(230)은 중간파티션(220)에 수용되는 수용영역(231)과, 중간파티션(220)의 외부로 노출되어 공통 배기 채널(300)에 결합되는 노출영역(233)을 포함한다. 노출영역(233)은 공통 배기 채널(300)의 형상에 대응하 도록 경사면 또는 곡면을 갖도록 구비될 수 있다. 노출파티션(230)에는 노출파티션수용홀(225)에 삽입될 때 위치를 고정하기 위해 걸림결합부(135)가 구비된다. 걸림결합부(135)는 수용영역(231)으로부터 양측으로 확장되게 구비되어 노출파티션수용홀(225)에 걸림결한된다.
상부파티션(210), 중간파티션(220) 및 노출파티션(230)은 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 중간파티션(220)에 노출파티션(230)이 수용되고, 중간파티션(220)의 상부에 상부파티션(210)이 적층된다. 각 파티션(210,220,230)의 길이는 챔버하우징(100)의 길이에 대응되게 조절될 수 있다.
여기서, 노출파티션(230)이 중간파티션(220)의 하부로 노출되는 노출길이(L)는 조절가능하게 구비될 수 있다. 노출길이(L)를 조절하여 내부 처리 공간(A, B)으로부터 공통 배기 채널(300)로 배기되는 처리가스의 양, 처리가스의 속도 등을 조절할 수 있다.
한편, 파티션부재(200)에는 파티션부재(200)에 의해 분할되는 두 개의 내부 처리 공간을 공간적으로 연결하는 연통공(미도시)이 적어도 한 개 구비될 수 있다. 연통공(미도시)은 단면형상이 원형 구조, 사각형 구조, 타원형 구조, 모서리가 완만한 장방형 구조, 원호형 구조 등과 같이 다양한 구조로 구현될 수 있다. 또한, 연통공(미도시)은 수평 또는 수직의 슬릿 구조로 개구될 수 있다. 연통공(미도시)은 상부파티션(210) 또는 하부파티션(220)에 구비될 수 있다. 또한, 연통공(미도시)는 상부파티션(210)의 상부영역, 가운데영역, 하단영역 중 어느 한 영역에 복수개로 구비될 수 있다.
한편, 각각의 연통공(미도시)은 마주 대향되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 각각의 연통공(미도시)은 서로 다른 위치에 구성됨으로서 분할된 두 개의 내부 처리 공간(A, B)이 상호 직접적으로 투사되지 않는 것이 바람직하다.
연통공(미도시)은 파티션 부재(200)에 의해서 분할되는 두 개의 내부 처리 공간(A, B)을 공간적으로 연결하여 두 개의 내부 처리 공간(A,B)이 동일한 기압과 분위기를 유지하게 된다. 또한, 연통공(미도시)이 파티션 부재(200)에 구비됨으로 유지 보수가 용이할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파티션부재(200)는 청소 및 유지보수의 편리성을 위해 복수개로 구비되었으나 챔버하우징(100)의 제1곡면(110)에 대응하는 제2곡면(120)을 갖는 한 개의 구조로 구비될 있으며, 경우에 따라 4개 이상으로 분할되어 구비될 수도 있다.
공통 배기 채널(300)은 챔버하우징(100)의 하부에 구비되어 처리 반응이 종료된 후 처리가스가 배기되는 유로를 제공한다. 공통 배기 채널(300)은 복수의 내부 처리 공간(A, B)의 가운데 영역에 구비되고 노출파티션(230)에 의해 제1배기채널(D)과 제2배기채널(E)로 분할된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공통 배기 채널(300)은 도7에 도시된 바와 같이 하부하우징(150)에 대해 경사지게 구비된 경사면(310)을 포함한다. 이 경우 종래 챔버하우징에 대해 공통 배기 채널이 수직하게 구비되는 경우에 비해 진공상태에서 배기가스의 컨덕턴스를 향상시킬 수 있다.
한편, 공통 배기 채널(300)은 도8에 도시된 바와 같이 하부하우징(150)에 대 해 완만한 곡률을 갖는 곡면(320)으로 구비될 수 있다.
또한, 공통 배기 채널(300)은 도7 및 도8에 도시된 바와 같이 하부하우징(150)의 일부영역과 결합되게 구비되거나 도12에 도시된 바와 같이 중간하우징(140)의 전 영역에 걸쳐 완만하게 구비된 전체 경사면(330)으로 구비될 수 있다.
한편, 노출파티션(230)에 의해 제1배기채널(D)과 제2배기채널(E)로 분할된 공통 배기 채널(300)에는 도10a 및 도10b에 도시된 바와 같이 각 배기채널(D,E)을 선택적으로 개폐할 수 있는 개폐부재(400)가 구비될 수 있다. 개폐부재(400)는 도10a에 도시된 바와 같이 노출파티션(230)을 중심에 구비된 회동축(410)으로 회동가능하게 구비되는 제1회동부재(420) 및 제2회동부재(430)에 의해 구현될 수 있다. 여기서, 각 회동부재(420, 430)는 처리가스의 유동을 간섭하지 않기 위해 가스의 유동방향의 전면으로 회동되게 구비되는 것이 바람직하다.
개폐부재(400)는 복수의 내부 처리 공간(A, B) 중 어느 일측의 사용이 불가할 경우 또는 사용이 불필요할 경우에 해당되는 배기채널(D, E)중 하나의 채널을 폐쇄하여 불필요한 사용을 막는 용도로 사용할 수 있다.
한편, 개폐부재(400a)는 도10b에 도시된 바와 같이 배기채널(D, E)의 축방향에 대해 가로방향으로 슬라이딩 이동가능하게 구비되는 한 쌍의 개폐도어(420a, 420b)가 각각 배기채널(D, E)을 선택적으로 개폐할 수 있도록 구비될 수 있다.
한편, 개폐부재(400,400a)는 상술한 실시예 외에도 유로를 선택적으로 개폐할 수 있는 공지된 기술에 의해 구현될 수 있다.
도4 내지 도6, 도12를 참조하여 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 조립 방법 및 다중 기판 처리 방법을 설명한다.
먼저, 하부하우징(150)에 중간하우징(140)을 결합시키고, 중간하우징(140)의 중간파티션수용부(144)에 중간파티션(220)을 결합시킨다. 결합된 중간파티션(220)에 노출파티션(230)을 삽입한다.
중간하우징(140)에 상부하우징(130)을 결합시키고, 상부하우징(130)에 상부파티션(210)을 체결한다. 이에 의해 상부 제1곡면(132)과 상부 제2곡면(213)이 결합되고 대칭적인 내부 처리 공간(A, B)이 완성된다. 완성된 내부 처리 공간(A, B)의 내벽면에 상부라이너(160)를 결합시킨다. 상부라이너(160)의 중간라이너결합부(161)에 중간라이너(180)를 결합시킨다. 그리고, 상부하우징(130)에 플라즈마 소스부(500)를 결합시킨다.
플라즈마소스부(500)는 플라즈마소스(510)를 구비하고, 플라즈마소스(510)는 각 내부 처리 공간(A, B)에 플라즈마를 공급한다. 플라즈마소스(510)는 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리한다. 플라즈마소스(510)는 용량결합 플라즈마 소스, 유도결합 플라즈마 소스, 변합기 결합 플라즈마 소스 등으로 구현될 수 있다. 플라즈마소스(510)의 기판 처리 종류에 따라 적합한 것으로 구비될 수 있다.
플라즈마소스부(500)에는 플라즈마를 발생시킬 수 있는 반응가스를 공급하는 가스공급채널(미도시)이 구비될 수 있다.
다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 조립이 완료되면 기판출입구(135)를 통해 기판지지대(170)에 기판(W)이 적재된다. 그리고, 플라즈마소스(510)에서 플라즈마를 발생시켜 기판(W)의 표면을 처리한다. 이 때, 내부 처리 공간(A, B)이 제1 곡면(110)과 제2곡면(120)에 의해 대칭적인 원형을 이루므로 내부 처리 공간(A, B) 전체에 걸쳐 플라즈마 밀도가 균일하게 발생한다. 따라서, 기판(W)도 전영역에 걸쳐 균일하게 처리가 가능하다. 플라즈마 반응이 완료되면 처리 가스는 가스배출유로(148)를 통해 배출되고 공통 배출 채널(300)을 통해 외부로 배출된다.
한편, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판 처리 챔버는 원형의 대칭적 구조를 갖도록 챔버하우징과 파티션이 결합하고 있으나, 경우에 따라 사각형의 형태로 구현될 수도 있다.
또한, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판 처리 챔버는 두 개의 내부 처리 공간을 갖는 것으로 설명하였으나, 이는 일례일 뿐이며 3개 이상의 내부 처리 공간을 갖도록 구비될 수도 있다.
도13은 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버에서 제1곡면(110)과 제2곡면(120)이 결합되어 형성된 내부 처리 공간(A, B)의 외벽과 기판 처리 스테이션(170) 사이에서 발생되는 전위를 설명하는 도면이다. 내부 처리 공간(A, B)의 외벽은 제1곡면(110)과 제2곡면(120)이 결합되어 대칭적인 구조를 갖는 원의 형상을 이루며 파티션 부재(200)가 접지되어 있으므로 전위값은 0이다. 외벽으로부터 일정 간격 이격되어 있는 기판 처리 스테이션(170)은 내부 처리 공간과의 대칭적인 형상에 의해 어떠한 지점에서도 동일한 전위를 갖게 된다. 즉, 도14에 도시된 바와 같이 위상각(θ)이 90ㅀ인 지점에서의 전위값과 위상각(θ)이 180ㅀ인 지점에서의 전위값은 V1으로 동일하며, 이는 전 영역에 걸쳐 균일하게 적용된다.
도15는 기판 이송유닛(30)의 기판 이송 동작을 설명하는 예시도이다. 기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)로부터 기판을 이송받아 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 기판 지지대(170)에 이송한다. 기판 이송유닛(30)은 이송 챔버(20)의 제2기판 출입구(21a,21b)와 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 기판출입구(135)를 통해 내부 처리 공간(A, B)으로 진입할 수 있다. 여기서, 기판출입구(135)와 제2기판 출입구(21a,21b)은 슬릿밸브에 의해 개폐가 제어된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)로부터 복수의 기판을 동시에 인계받아 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 동시에 이송한다. 그리고, 기판 이송유닛(30)은 회전하며 복수의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c) 각각에 복수의 기판을 순차적으로 이송한다.
기판 이송유닛(30)은 이송 챔버(20)의 가운데 영역에 회전가능하게 구비되는 스핀들(31)과, 스핀들(31)에 절첩가능하게 결합되는 이송암(33)과, 이송암(33)의 단부영역에 결합되며 기판이 지지되는 복수의 엔드 이펙터(35a,35b)를 갖는 엔드이펙터부(36)를 포함한다. 스핀들(31)은 이송 챔버(20)의 중심 영역에 회전가능하게 구비된다. 스핀들(31)은 회전하여 스핀들(31)에 결합된 이송암(33)이 제1, 제2, 제3 다중 기판 처리 챔버(10a,10b,10c)로 기판을 이송하도록 한다.
이송암(33)은 스핀들(31)에 절첩 가능하게 결합된다. 이송암(33)은 도1에 도시된 바와 같이 기판을 로딩하는 대기상태일 때는 접혀진 상태를 유지하여 엔드이펙터부(36)가 이송 챔버(20)의 중심영역에 대기하도록 한다. 반면, 이송암(33)은 도15에 도시된 바와 같이 기판을 다중 기판 이송 챔버(20)로 이송할 경우 엔드이펙터(35a,35b)가 내부 처리 공간(A,B)에 각각 위치할 수 있도록 펼쳐져 그 길이를 신 장한다. 이를 위해 이송암(33)은 적어도 두 개의 링크부재가 회전가능하게 결합된 형태를 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이송암(33)은 싱글암의 형태로 엔드이펙터부(36)를 절첩가능하게 지지하고 있으나, 기판의 크기가 대형화 될 경우 안정적인 기판 이송을 위해 한 쌍의 이송암을 갖는 듀얼암의 형태로 구비될 수도 있다.
엔드이펙터부(36)는 이송암(33)에 결합되며 상면에 기판이 적재된다. 엔드이펙터부(36)는 좌우 양측으로 분리 형성된 한 쌍의 엔드이펙터(35a,35b)를 구비한다. 엔드이펙터부(36)는 이송암(33)의 단부영역에 일체로 결합되어 이송암(33)이 접혀지거나 펼쳐질 경우 복수의 내부 처리 공간(A, B)에 구비된 기판지지대(170)에 복수의 엔드이펙터(35a,35b)가 동시에 기판을 로딩/언로딩하도록 한다. 엔드이펙터부(36)는 중심으로부터 좌우로 소정길이 절곡형성되며 각각의 단부 영역에는 엔드 이펙터(35a,35b)가 결합된다.
엔드이펙터(35a,35b)는 엔드이펙터부(36)의 양측에 각각 구비되며 상면에 기판이 지지된다. 엔드이펙터(35a,35b)는 일측이 개방된 개구부를 갖고, 상면에 기판 가장자리가 놓이도록 말편자 형상으로 이루어진다. 개구부는 기판지지부(170)에 설치되는 리프트핀(미도시)의 출입을 위한 것이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)로부터 두 장의 기판을 동시에 이송 받아 도1에 도시된 바와 같이 이송 챔버(20)에서 대기한다. 제1 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 제2기판 출입구(21a,21b)가 개방되면 스핀들(31)이 회전하여 엔드이펙터(35a,35b)와 제2기 판 출입구(21a,21b)의 위치를 정렬시키고 이송암(33)이 펼쳐지면서 도15에 도시된 바와 같이 엔드이펙터(35a,35b)가 복수의 내부처리공간(A,B)으로 인입되고 복수의 기판지지대(170)에 동시에 기판을 로딩한다. 그리고, 기판 이송유닛(30)은 다시 도1과 같이 버퍼링챔버(40)와 대향되게 회전하여 버퍼링챔버(40)로부터 기판을 이송받아 제2 다중 기판 처리 챔버(10b)와 제3다중 기판 처리 챔버(10c)로 순차적으로 기판을 이송한다. 한편, 기판 이송유닛(30)은 제1 다중 기판 처리 챔버(10a)에서 기판 처리 공정이 완료될 경우 내부 처리 공간(A,B)으로 엔드이펙터(35a,35b)를 인입하여 처리가 완료된 기판을 언로딩하고, 언로딩된 기판을 버퍼링 챔버(40)로 이송한다.
여기서, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 이송유닛(30)은 한 개의 기판 이송유닛이 스핀들을 중심으로 회전하며 복수의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 순차적으로 기판을 로딩/언로딩을 하고 있으나, 로딩용 기판 이송유닛과 언로딩용 기판 이송 유닛이 별도록 구비될 수도 있다. 즉, 로딩용 기판 이송유닛이 순차적으로 복수의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 기판을 로딩할 때, 언로딩용 기판 이송유닛은 공정처리가 완료된 처리 후 기판을 순차적으로 언로딩할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 이송유닛(30)은 엔드이펙터부(36)가 이송암(33)에 고정 결합되어 있으나, 도16에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 이송유닛(30a)는 엔드이펙터부(36a)가 이송암(33)에 회전 가능하게 결합될 수도 있다. 즉, 엔드이펙터부(36a)가 회전축(34)을 중심으로 이송 암(33)에 회동가능하게 구비된다. 여기서, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 엔드이펙터부(36)가 이송암(33)에 고정 결합된 경우 기판 이송 유닛(30)은 1개의 자유도를 갖지만, 변형 실시예와 같이 엔드이펙터부(36a)가 이송암(33)에 회전 가능하게 결합될 경우 2개의 자유도를 갖는다. 따라서, 기판 이송이 보다 정교하게 제어될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 이송 유닛(30b)은 도 17에 도시된 바와 같이 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 개수에 대응되게 복수개로 구비될 수 있다. 즉, 세 개의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)가 구비되는 경우 각 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 기판을 로딩/언로딩하는 세 개의 이송 유닛(37a,37b,37c)이 구비될 수 있다. 이 경우 한 개의 기판 이송 유닛이 회전하며 세 개의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)에 기판을 이송할 경우에 비해 기판 이송 속도가 향상될 수 있다.
한편, 기판 이송 유닛(30c)은 도18에 도시된 바와 같이 한 쌍의 이송암(33a,33b)이 스핀들(31)에 대해 각각 회동가능하게 구비될 수 있다. 즉, 각각의 엔드이펙터(38a,38b)가 별도의 이송암(33a,33b)에 의해 동작하게 구비될 수 있다. 이 경우 한 쌍의 이송암(33a,33b)은 복수의 기판을 동시에 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 이송하거나, 시간차를 두고 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 이송할 수 있다.
또한, 한 쌍의 이송암(33a,33b)은 별도로 동작이 제어되므로 한 장의 기판만을 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 이송할 수 있다. 이는 복수의 내부 처리 공간 중 어느 일측이 고장이 나서 기판을 처리할 수 없는 경우 또는 버퍼링 챔버로 기판이 홀수로 이송되는 경우 등에 유용하게 사용될 수 있다.
즉, 제1 다중 기판 처리 챔버(10a)의 제2내부처리공간(B)이 기판을 처리 할 수 없는 경우 한 쌍의 엔드 이펙터(35a, 35b) 중 한 개의 엔드 이펙터(35a)에만 기판이 로딩되고, 로딩된 기판을 제1내부처리공간(A)의 기판지지대(170)로 이송한다.
버퍼링 챔버(40)는 이송 챔버(20)와 로드락 챔버(50) 사이에서 대기압에서 진공 또는 진공에서 대기압으로 전환한다. 버퍼링 챔버(40)는 로드락 챔버(50)로부터 이송된 복수의 기판을 적재하고, 기판 이송유닛(30)이 기판을 로딩하도록 한다. 이를 위해 버퍼링 챔버(40)는 복수의 기판을 적재하는 기판적재부(미도시)가 구비된다.
로드 락 챔버(50)는 인덱스(60)로부터 기판을 이송받아 버퍼링 챔버(40)의 기판적재부(미도시)로 공급한다. 이를 위해 로드 락 챔버(50)에는 인덱스(60)로부터 버퍼링 챔버(40)로 기판을 이송하는 대기압 반송로봇(미도시)기 구비된다.
인덱스(60)는 설비 전방 단부 모듈(equipemnt front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드 락 챔버를 포괄하여 정의될 수 있다. 인덱스(60)는 전방부에 설치되는 적재대(로드 포트라고도 함)를 포함하며, 적재대 상에는 복수의 기판을 소정간격으로 수잡한 캐리어(61)가 적재된다. 캐리어(61)는 그 전방면에 도시하지 않은 착탈 가능한 덮개를 구비한 밀폐형 수납 용기이다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템(1)의 기판 처리 과정을 도1과 도15를 참조로 설명한다.
먼저, 로드락 챔버(50)의 대기압 반송로봇(미도시)는 캐리어(61)로부터 기판을 이송하여 버퍼링 챔버(40)에 적재한다. 기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)에 적재된 두 장의 기판을 동시에 로딩하여 도1에 도시된 바와 같이 이송 챔버(20)에서 대기하고, 제2기판 출입구(21a,21b)가 개방되면 복수의 엔드이펙터(35a,35b)에 적재된 기판을 제1 다중 기판 처리 챔버(10a)의 복수의 기판 지지대(170)에 로딩한다. 기판 이송유닛(30)은 다시 버퍼링 챔버(40)로부터 기판을 이송받아 제2 다중기판 처리 챔버(10b)와 제3 다중 기판 처리 챔버(10c)로 기판을 순차적으로 이송한다.
기판 지지대(170)에 기판이 적재된 다중 기판 처리 챔버(10a,10b,10c)는 플라즈사소스부(500)에서 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리한다. 이 때, 각 내부 처리 공간(A,B)는 파티션부재(200)에 의해 대칭적 형상을 가지므로 플라즈마가 내부 처리 공간 전체에 걸쳐 균일하게 발생하며 전위도 균일하게 생성된다. 따라서, 기판 표면이 균일하게 처리될 수 있다. 처리 후 가스는 공통 배기 채널(300)을 통해 외부로 배출된다.
기판 처리가 완료되면 제2기판 출입구(21a, 21b)가 개방되고 기판 이송유닛(30)이 처리 후의 기판을 기판 지지대(170)로부터 언로딩한다. 언로딩된 기판은 버퍼링 챔버(40)에 적재된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템은 복수의 내부 처리 공간을 갖는 다중 기판 처리 챔버가 복수개로 구비된다. 이에 복수의 기판을 동시에 처리할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 다중 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.
이상과 같은 본 발명의 다중 기판 처리 시스템 및 이의 기판 처리 방법은 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디스플레이 제조, 태양전지의 제조와 같은 다양한 박막 형성을 위한 플라즈마 처리 공정에 매우 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판 처리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2은 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3는 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 평면구성을 도시한 평면도이다.
도 4은 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 분해된 구성을 도시한 분해사 시도이다.
도 5는 도2의 다중 기판 처리 챔버의 일부 구성을 도시한 일부절개사시도이다.
도 6는 도3의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면구성을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 공통 배기 채널의 구성을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 공통 배기 채널의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 9은 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버에 플라즈마 소스부가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 10a는 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 개폐부재의 구성을 도시한 개략도이다.
도 10b는 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 개폐부재의 변형예를 도시한 개략도이다.
도 11은 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 12은 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 공통 배기 채널의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 13는 본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버의 내부 처리 공간에서의 전위 분포를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 14은 도12에 따른 내부 처리 공간의 전위분포상태를 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템의 기판 이송 과정을 도시한 예시도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 이송유닛의 구성을 도시한 개략도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 이송유닛의 구성을 도시한 개략도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 이송유닛의 구성을 도시한 개략도이다이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 다중 기판 처리 시스템
10a,10b,10c : 다중 기판 처리 챔버 20 : 이송 챔버
30 : 기판 이송 장치 31 : 회전축
33 : 이송암 36 : 엔드이펙터부
35a, 35b : 엔드 이펙터 40 : 버퍼링챔버
50 : 로드락챔버 60 : 인덱스
61 : 캐리어 100: 챔버하우징
110: 제1곡면 120: 제2곡면
130: 상부하우징 131: 상부하우징본체
132: 상부 제1곡면 134: 상부파티션수용부
135: 기판 출입구 137: 모니터링부
140: 중간하우징 141: 중간하우징본체
142: 중간 제1곡면 144: 중간파티션수용부
145: 기판처리스테이션 146: 연통벽
147: 개구 148: 가스배출유로
150: 하부하우징 151: 하부하우징본체
153: 배기채널결합부 160: 상부라이너
170: 기판지지대 180: 중간라이너
200: 파티션부재 210: 상부파티션
211: 상부파티션본체 213: 상부 제2곡면
215: 슬릿 220: 중간파티션
221: 중간파티션본체 223: 중간 제2곡면
225: 노출파티션수용홀 230: 노출파티션
231: 수용영역 233: 노출영역
300: 공통 배기 채널 310: 경사면
320: 곡면 330: 전체경사면
500: 플라즈마 소스부 510: 플라즈마 소스
A, B : 내부 처리 공간
D, E : 제1배기채널, 제2배기채널

Claims (13)

  1. 파티션부재에 의해 구획되는 복수의 내부 처리 공간을 갖는 적어도 하나의 다중 기판 처리 챔버;
    상기 적어도 하나의 다중 기판 처리 챔버가 테두리 영역에 배치되는 이송 챔버; 및
    상기 이송 챔버에 구비되어 상기 다중 기판 처리 챔버의 내부 처리 공간으로 기판을 이송하는 기판 이송유닛을 포함하고,
    상기 다중 기판 처리 챔버는 상기 복수의 내부 처리 공간을 갖는 챔버 하우징 및 상기 복수의 내부 처리 공간에 공통 결합되어 처리가스를 공통 배기하는 공통배기채널을 포함하며,
    상기 파티션부재는 상기 챔버 하우징의 상부하우징에 결합되는 상부파티션; 상기 상부하우징의 하부에 구비된 중간하우징에 결합되는 중간파티션; 및 상기 중간파티션에 관통 결합되는 노출파티션을 포함하며,
    상기 내부 처리 공간은 상기 파티션부재와 결합되어 균일한 반응이 발생되는 대칭적 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송 챔버는 다각형의 형상으로 구비되고,
    상기 다중 기판 처리 챔버는 상기 이송 챔버의 각 변에 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 이송유닛은,
    회동 가능하게 구비되는 스핀들과;
    대기위치와 상기 기판을 상기 다중 기판 처리 챔버에 적재하는 이송위치 간을 절첩가능하게 상기 스핀들에 결합되는 이송암과;
    상기 이송암의 단부 영역에 결합되며 상기 이송위치에서 상기 다중 기판 처리 챔버의 복수의 내부 처리 공간에 각각 위치되는 복수의 엔드 이펙터를 갖는 엔드 이펙터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이송암은 상기 대기위치에서 상기 엔드 이펙터부가 상기 이송 챔버의 중심영역에 위치하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터부는 상기 이송암에 회동가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 기판 이송유닛은,
    상기 기판을 상기 다중 기판 처리 챔버로 로딩하는 로딩용 기판 이송 유닛과, 상기 기판을 상기 다중 기판 처리 챔버로부터 언로딩하는 언로딩용 기판 이송 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판 이송유닛은 상기 복수의 내부 처리 공간에 시간차를 두고 상기 기판을 각각 이송하는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템.
  9. 이송챔버로 적어도 하나의 기판을 로딩하는 단계;
    파티션부재에 의해 구획된 다중 기판 처리 챔버의 복수의 내부 처리 공간으로 상기 기판을 이송하는 단계;
    상기 내부 처리 공간에 균일한 플라즈마 반응을 발생시켜 상기 기판을 처리하는 단계; 및
    상기 처리된 기판을 상기 내부 처리 공간으로부터 언로딩하는 단계를 포함하고,
    상기 다중 기판 처리 챔버는 상기 복수의 내부 처리 공간을 갖는 챔버 하우징 및 상기 복수의 내부 처리 공간에 공통 결합되어 처리가스를 공통 배기하는 공통배기채널을 포함하며,
    상기 파티션부재는 상기 챔버 하우징의 상부하우징에 결합되는 상부파티션; 상기 상부하우징의 하부에 구비된 중간하우징에 결합되는 중간파티션; 및 상기 중간파티션에 관통 결합되는 노출파티션을 포함하며,
    상기 내부 처리 공간은 상기 파티션부재와 결합되어, 상기 기판을 처리하는 단계에서 상기 플라즈마 반응을 균일하게 발생시키는 대칭적 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템의 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판을 이송하는 단계는 상기 복수의 내부 처리 공간으로 복수의 기판을 동시에 이송하는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템의 기판 처리 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기판을 이송하는 단계는 상기 복수의 내부 처리 공간으로 복수의 기판 을 시간차를 두고 이송하는 것을 특징으로 하는 다중 기판 처리 시스템의 기판 처리 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 이송챔버로 한 개의 기판이 로딩되는 경우, 상기 한 개의 기판을 상기 복수의 내부 처리 공간 중 어느 한쪽으로 이송하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템의 기판 처리 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 내부 처리 공간 중 사용이 불가능한 내부 처리 공간이 있는 경우, 상기 사용이 불가한 내부 처리 공간을 제외한 사용 가능한 내부 처리 공간의 개수에 대응하는 기판을 상기 이송챔버로 로딩하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템의 기판 처리 방법.
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