KR101649301B1 - 선형 기판이송장치를 갖는 기판처리시스템 - Google Patents

선형 기판이송장치를 갖는 기판처리시스템

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KR101649301B1
KR101649301B1 KR1020100051480A KR20100051480A KR101649301B1 KR 101649301 B1 KR101649301 B1 KR 101649301B1 KR 1020100051480 A KR1020100051480 A KR 1020100051480A KR 20100051480 A KR20100051480 A KR 20100051480A KR 101649301 B1 KR101649301 B1 KR 101649301B1
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Abstract

본 발명은 기판처리시스템에 관한 것으로서, 기판이 적재되는 기판지지대를 복수개 포함하는 적어도 하나의 공정챔버와; 상기 공정챔버가 테두리 영역에 배치되는 이송챔버와; 상기 이송챔버와 연결되며 미처리 기판과 기처리기판이 각각 적재되는 로드락챔버와; 상기 이송챔버 내에 구비되어 상기 공정챔버 내로 기판을 로딩/언로딩하는 기판이송장치를 포함하며, 상기 기판이송장치는, 상기 기판지지대의 배치방향을 따라 상기 이송챔버 내에 구비된 이송레일과; 상기 이송레일을 따라 선형적으로 이동된 후, 회전하며 상기 공정챔버 내로 기판을 로딩/언로딩하는 복수개의 이송암을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선형 기판이송장치를 갖는 기판처리시스템{WAFER PROCESSING SYSTEM HAVING LINEAR WAFER TRANSFERING APPARATUS}
본 발명은 기판처리시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 선형적으로 이동하며 복수매의 기판을 동시에 공정챔버로 로딩/언로딩하여 기판반송시간을 절약하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 기판처리시스템에 관한 것이다.
최근 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 시스템들은 복수 매의 기판을 일관해서 처리할 수 있도록 구비된다.
도1은 종래 기판 처리 시스템(1)의 기판 교환 과정을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도시된 바와 같이 종래 기판 처리 시스템(1)은 기판이 처리되는 기판지지대(3)가 복수개 구비된 공정챔버(2)와, 공정챔버(2) 내부로 기판을 이송하는 기판 이송 로봇(5)이 구비된 이송챔버(4)를 포함한다. 종래 기판 이송 로봇(5)은 회전축(7)을 중심으로 이송암이 회동하면서 엔드이펙터(6)가 기판을 기판지지대(3)로 로딩/언로딩한다.
그런데, 종래 기판 이송 로봇(5)은 이송암 회전하면서 기판을 이송하므로 공정챔버(2) 내에 기판지지대(3)가 이송암의 회전반경(R)을 따라 원주상으로 배치되어야 하는 설계상의 제약이 있었다.
또한, 이렇게 공정챔버(2) 내부에 기판지지대(3)가 배치될 경우 공정챔버(2)의 전체 크기에 비해 기판지지대(3)가 배치되지 않은 죽은공간(8)이 많아져 공간을 효율적으로 활용할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 기판 이송 장치가 이송챔버 내부를 선형적으로 이동하여 기판의 이송시간을 절약하고 동시에 공간 설계상의 제약을 해결할 수 있는 기판처리시스템을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판처리시스템에 관한 것이다. 본 발명의 기판처리시스템은 기판이 적재되는 기판지지대를 복수개 포함하는 적어도 하나의 공정챔버와; 상기 공정챔버가 테두리 영역에 배치되는 이송챔버와; 상기 이송챔버와 연결되며 미처리 기판과 기처리기판이 각각 적재되는 로드락챔버와; 상기 이송챔버 내에 구비되어 상기 공정챔버 내로 기판을 로딩/언로딩하는 기판이송장치를 포함하며, 상기 기판이송장치는, 상기 기판지지대의 배치방향을 따라 상기 이송챔버 내에 구비된 이송레일과; 상기 이송레일을 따라 선형적으로 이동된 후, 회전하며 상기 공정챔버 내로 기판을 로딩/언로딩하는 복수개의 이송암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 이송암은, 일단부에 기판이 적재되는 엔드이펙터가 형성된 이송암본체와; 상기 이송암본체와 상기 가이드레일을 상호 결합시켜 상기 이송암본체가 상기 가이드레일을 따라 이동되도록 하는 이송암이송고리와; 상기 이송암본체의 타단부와 결합되어 상기 이송암을 회전가능하게 지지하는 이송암 회전지지부와; 상기 이송암이송고리와 상기 이송암 회전지지부를 선형이동 및 회전시키는 이송암구동부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이송암은 기판을 로딩하는 로딩암과 기판을 언로딩하는 언로딩암을 포함하고, 상기 로딩암과 상기 언로딩암은 한 개의 이송레일을 따라 이동가능하도록 교대로 배치되고, 상기 로딩암의 로딩암본체와 상기 언로딩암의 언로딩암본체는 상호 높이가 상이하게 구비된다.
일 실시예에 따르면, 상기 로딩암 이송고리와 상기 언로딩암 이송고리는 위치가 서로 상이하게 배치되어 상기 이송레일 상에서 일렬로 정렬될 때 상호 간섭이 발생되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 상기 이송암구동부는, 자력에 의해 구동된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기판처리시스템은 기판이송장치가 이송챔버 내부를 이송레일을 따라 선형적으로 이동한 후 회전하며 기판을 로딩/언로딩하므로 공정챔버 내부의 복수의 기판지지대가 직선상으로 배치될 수 있다. 이에 의해 공정챔버의 면적이 동일할 경우 종래 기판이송장치의 반경방향으로 배치되는 경우와 비교할 때 보다 많은 기판지지대가 배치될 수 있어 공간을 효율적으로 배치할 수 있고 기판수율을 높일 수 있다.
도 1은 종래 기판처리시스템의 기판교환 과정을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판교환 과정 중 정렬위치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판교환 과정 중 대기위치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판교환 과정 중 교환위치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판이송장치의 정렬위치의 구성을 확대하여 도시한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판이송장치의 제3이송부의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 7은 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판이송장치의 제3이송부의 구동부의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 8은 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판이송장치의 대기위치에서 기판교환과정을 도시한 측면도,
도 9는 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판이송장치의 교환위치로의 회전상태를 도시한 예시도,
도 10a와 도10b는 본 발명에 따른 기판처리시스템의 공정챔버의 실시예들을 도시한 예시도이다.
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.
도2 내지 도4는 본 발명에 따른 기판처리시스템(10)의 기판교환과정을 개략적으로 도시한 개략도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템(10)은 복수개의 기판지지대(310a,310b,310c)가 설치된 제1공정챔버(300a)와 제2공정챔버(300b)가 좌우로 구비되고, 그 사이에는 이송챔버(400)가 배치된다. 이송챔버(400)에는 선형 및 회전이동하며 공정챔버(300a,300b) 내부로 기판을 로딩/언로딩하는 기판이송장치(500)가 구비된 이송챔버(400)가 구비된다.
기판처리시스템(10)의 전방에는 캐리어(110)가 장착되는 인덱스(100)가 구비되며, 인덱스(100)와 이송챔버(400) 사이에는 로드 락 챔버(200)가 구비된다. 로드락 챔버(200)에는 필요에 따라 처리 후 기판을 냉각하기 위한 냉각 챔버(220)가 구비될 수 있다. 제1,2 공정 챔버(300a,300b)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)(110)가 적재된다. 캐리어(110)는 그 전방면에 도시하지 않은 착탈 가능한 덮개를 구비한 밀폐형 수납 용기이다.
이송챔버(400)와 제1,2공정 챔버(300a,300b) 사이로 제1 기판 출입구(미도시)가 개설되어 있으며, 이송챔버(400)와 로드락 챔버(200) 사이에는 제2 기판 출입구(미도시)가 개설되어 있다. 제1 및 제2 기판 출입구(미도시)는 각각 슬릿 밸브(미도시) 또는 기타 밸브 구동메커니즘에 의해 개폐 작동된다.
로드 락 챔버(200)는 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(210)이 구비된다. 대기압 반송 로봇(210)은 이송챔버(400)와 캐리어(110) 사이에서 기판 이송을 담당하며 회동, 승강 및 하강이 가능하다. 대기압 반송 로봇(210)은 이송암(211,213)이 상호 절첩되면서 길이가 변화되고, 이송암(213)의 단부에 결합되어 기판이 적재되는 기판흡착암(215)이 기판이송장치(500)의 복수의 이송부(520,530,540)와 기판을 교환한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기압 반송 로봇(210)은 일회 동작에 3장의 기판(W)을 반출하여 이송부(520,530,540)와 기판을 교환한다.
제1공정챔버(300a)와 제2공정챔버(300b)는 이송챔버(400)의 좌우에 직선상으로 배치된다. 제1공정챔버(300a)와 제2공정챔버(300b) 각각에는 복수개의 기판지지대(310a,310b,310c)가 직선상으로 배치된다. 기판지지대(310a,310b,310c)에는 기판을 지지하기 위한 리프트핀(311)이 복수개 구비된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정챔버(300a,300b)는 세 개의 기판지지대가 구비된 것으로 설명하였으나 경우에 따라 세 개 이상의 기판지지대가 구비될 수도 있다.
여기서, 제1,2 공정 챔버(300a,300b)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 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 에치 챔버일 수 있다. 또는 장벽(barrier) 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있으며, 금속막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리시스템(10)의 기판이송장치(500)는 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이 이송챔버(400) 내부를 선형 및 회전 이동하면서 복수개의 기판지지대(310a,310b,310c)로 기판을 동시에 이송한다.
기판이송장치(500)는 좌우 양측의 제1공정챔버(300a)와 제2공정챔버(300b)로 기판을 이송하기 위해 이송챔버(400) 내부에 좌우 한쌍이 구비된다.
기판이송장치(500)는 공정챔버(300) 내의 복수개의 기판지지대(310a,310b,310c)의 배치방향을 따라 이송챔버(400) 내부에 구비된 이송레일(510)과, 이송레일(510)을 따라 이동하며 각 기판지지대(310a,310b,310c)로 기판을 로딩/언로딩하는 복수개의 이송부(520,530,540)와, 복수개의 이송부(520,530,540)를 구동하는 구동부(550)를 포함한다.
복수개의 이송부(520,530,540)는 제1기판지지대(310a)로 기판을 로딩/언로딩하는 제1이송부(520)와, 제2기판지지대(310b)로 기판을 로딩/언로딩하는 제2이송부(530) 및 제3기판지지대(310c)로 기판을 로딩/언로딩하는 제3이송부(540)를 포함한다.
기판이송장치(500)는 도3에 도시된 바와 같이 복수개의 이송부(520,530,540)가 이송레일(510)을 따라 상호 적층적으로 정렬되어 로드락챔버(200)의 대기압반송로봇(210)과 기판을 교환하는 대기위치와, 도2에 도시된 바와 같이 복수개의 이송부(520,530,540)가 각각의 기판지지대(310a,310b,310c)의 위치로 직선이동하여 정렬되는 정렬위치와, 도4에 도시된 바와 같이 정렬위치의 이송부(520,530,540)가 회전하여 기판지지대(310a,310b,310c)와 기판을 교환하는 교환위치 간을 이동한다.
이송레일(510)은 복수개의 이송부(520,530,540)가 대기위치와 정렬위치 및 교환위치 사이로 이동되도록 이송부(520,530,540)를 지지한다. 이송레일(510)은 양단부가 이송챔버(400)의 챔버벽(410)에 고정된다.
복수개의 이송부(520,530,540)는 이송레일(510)을 따라 직선이동한 후 회전되며 로드락챔버(200)와 공정챔버(300) 사이에서 기판을 로딩/언로딩한다. 제1이송부(520)와, 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)는 도3에 도시된 대기위치에서는 동일위치에 상호 적층적으로 위치하고, 도2에 도시된 정렬위치에서는 상호 간섭이 발생되지 않도록 이송레일(510) 상에 일렬로 순차적으로 배치된다. 또한, 도4에 도시된 교환위치에서는 정렬위치로부터 회전되어 기판을 기판지지대(310a,310b,310c)와 교환한다.
각각의 이송부(520,530,540)는 기판지지대(310a,310b,310c)에 기판을 로딩하는 로딩암(521,531,541)과, 기판을 언로딩하는 언로딩암(526,536,546)을 포함한다. 로딩암(521,531,541)과 언로딩암(526,536,546)의 단부영역에는 로딩암(521,531,541)을 이송레일(510)에 이동가능하게 결합시키는 로딩암 이송고리(523,533,543)과 언로딩암 이송고리(527,537,547)가 구비되고, 로딩암(521,531,541)과 언로딩암(526,536,546)의 일측에는 로딩암(521,531,541)과 언로딩암(526,536,546)이 회전가능하도록 지지하며 로딩암(521,531,541)과 언로딩암(526,536,546)이 직선이동 및 회전되도록 구동부(550)로부터 구동력을 전달받는 회전지지부(525,535,545)가 구비된다.
여기서, 제1이송부(520)와, 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)의 구성은 서로 동일하므로 제3이송부(540)를 일례로 자세히 설명하도록 한다.
도5는 정렬위치에서의 제1이송부(520)와 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)의 평면구성을 확대하여 도시한 개략도이고, 도6은 제3이송부(540)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다. 도7은 구동부(550)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도8은 도3의 대기위치에서 대기압 반송로봇(210)과 기판이송장치(500)의 기판교환 과정을 도시한 측면도이다.
도시된 바와 같이 제3로딩암(541)은 로드락챔버(200)로부터 기판을 인계받아 제3기판지지대(310c)에 기판을 로딩한다. 제3로딩암(541)은 일정 길이를 갖는 바 형상으로 구비된 제3로딩암 본체(541a)와, 제3로딩암 본체(541a)의 전방영역에 구비되어 기판이 적재되는 제3로딩 엔드이펙터(541b)를 포함한다. 제3로딩암 본체(541a)의 후방영역에는 제3로딩암 이송고리(543)가 구비된다.
제3로딩 엔드이펙터(541b)는 상면에 기판이 적재될 수 있도록 두 개의 판이 서로 이웃하게 결합된 포크 형상으로 구비된다. 이 때, 제3로딩 엔드이펙터(541b)의 형상은 대기압 반송 로봇(210)의 기판흡착암(215)의 형상과 기판지지대(310c)의 리프트핀(311)의 배치를 고려하여 기판교환시 상호 간섭이 발생되지 않도록 구비된다.
이를 위해 제3로딩 엔드이펙터(541b)는 두 개의 판 사이의 홈으로 기판흡착암(215)이 삽입되고, 두 개의 판 외측으로 세 개의 리프트 핀(311)이 배치되어 서로 간섭이 발생되지 않도록 설계된다.
제3로딩암 이송고리(543)는 제3로딩암(541)이 이송레일(510)을 따라 대기위치에서 정렬위치로 이동되도록 이송레일(510)에 결합된다. 제3로딩암 이송고리(543)는 도6에 도시된 바와 같이 제3회전지지부(545)로부터 이송레일(510) 방향으로 연장형성된다. 제3로딩암 이송고리(543)는 이송레일(510)의 직경보다 일정 직경 크게 구비되어 제3회전지지부(545)의 구동력에 의해 종동적으로 이송레일(510)을 따라 이동된다.
제3회전지지부(545)는 제3로딩암(541)이 대기위치에서 정렬위치로 직선이동하고, 정렬위치에서 교환위치로 회전하도록 구동부(550)에 의해 종동적으로 움직이며 제3로딩암(541)을 지지한다.
제3회전지지부(545)는 도6과 도7에 도시된 바와 같이 제3회전축(545a)과, 제3회전축(545a)을 내부에 회전가능하게 수용하는 제3회전축 수용실린더(545b)와, 제3회전축 수용실린더(545b)의 외측에 결합된 제3자기실린더(545c)를 포함한다.
제3회전축(545a)은 제3로딩암(541)의 단부영역에 수직하게 연장형성된다. 제3회전축(545a)의 내부에는 회전축자석(a)이 구비된다. 회전축자석(a)은 제3회전축 수용실린더(545b) 내부의 실린더자석(b)과의 자력에 의해 제3회전축(545a)이 정렬위치에서 교환위치로 회전되도록 하다.
제3회전축 수용실린더(545b)는 제3회전축(545a)을 수용하여 제3로딩암(541)이 직선이동 및 회전되도록 지지한다. 제3회전축 수용실린더(545b)는 제3회전축(545a)이 수용될 수 있도록 일정 높이로 구비된다.
제3회전축 수용실린더(545b)의 외측에는 실린더자석(b)을 포함하는 제3자기실린더(545c)가 구비된다. 제3자기실린더(545c)는 내부에 구비된 실린더자석(b)과 구동부(550)의 구동자석(c)의 자력에 의해 종동적으로 이동하여 제3회전축 수용실린더(545b)가 직선 이동되도록 한다.
여기서, 제3회전축 수용실린더(545b)의 외측에는 제3로딩암 이송고리(543)가 일체로 형성되어 제3회전축 수용실린더(545b)의 직선 이동에 의해 제3로딩암 이송고리(543)가 종동적으로 이송레일(510)을 따라 이동된다.
제1이송부(520), 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)는 대기위치에서 도3에 도시된 바와 같이 동일위치에 일직선상으로 정렬되어 대기압 반송 로봇(210)으로부터 기판을 인계받는다. 이 때, 제1로딩암(521), 제2로딩암(531) 및 제3로딩암(541)과, 제1언로딩암(526), 제2언로딩암(536) 및 제3언로딩암(546)은 기판 인계시 상호 간섭을 피하기 위해 도8에 도시된 바와 같이 서로 다른 높이로 구비된다.
이를 위해 제1이송부(520)가 가장 낮은 높이로 구비되고, 제2이송부(530)는 제1이송부(520)에 비해 제1높이(h1) 만큼 높게 구비되고, 제3이송부(540)는 제1이송부(520)에 비해 제2높이(h2) 만큼 높게 구비된다.
이를 위해 각각의 로딩암(521,531,541)과 언로딩암(526,536,546)을 이송레일(510)에 대해 지지하는 로딩암 이송고리(523,533,543)와 언로딩암 이송고리(527,537,547)는 이송레일(510) 상에 서로 다른 높이로 결합되도록 구비된다. 즉, 도8에 도시된 바와 같이 제2로딩암 이송고리(533)와 제2언로딩암 이송고리(537)는 이송레일(510)에 근접하게 배치되고, 제1로딩암 이송고리(523)와 제1언로딩암 이송고리(527)는 이송레일(510)에 대해 상대적으로 낮게 배치되고, 제3로딩암 이송고리(543)와 제3언로딩암 이송고리(547)는 이송레일(510)에 대해 상대적으로 높게 배치된다.
로딩암 이송고리(523,533,543)와 언로딩암 이송고리(527,537,547)는 각각의 이송부(520,530,540)의 회전지지부(525,535,545)에 서로 다른 높이로 구비되고, 이러한 복수의 로딩암 이송고리(523,533,543)과 복수의 언로딩암 이송고리(527,537,547)의 높이차에 의해 복수의 로딩암(521,531,541)과 복수의 언로딩암(526,536,546)은 서로 간섭받지 않고 이송레일(510) 상을 자유롭게 이동할 수 있다.
한편, 로딩암 이송고리(523,533,543)와 복수의 언로딩암 이송고리(527,537,547)는 각각의 로딩암(521,531,541)과 언로딩암(526,536,546)에 수평적으로도 서로 다른 위치에 배치된다. 즉, 도3에 도시된 바와 같이 제1로딩암 이송고리(523), 제1언로딩암 이송고리(527), 제2언로딩암 이송고리(537), 제2로딩암 이송고리(533), 제3언로딩암 이송고리(547) 및 제3로딩암 이송고리(543)의 순서로 이송레일(510)의 내측에서 외측으로 배치되도록 각각의 로딩암(521,531,541)과 언로딩암(526,536,546)에 결합된다.
이에 의해 대기위치에서 여섯 개의 이송고리의 위치가 중첩되지 않고 서로 이웃하게 직선상으로 배치되므로 세 개의 로딩암(521,531,541)과 세 개의 언로딩암(526,536,546)이 일직선 상에 적층적으로 배치될 수 있다.
제3언로딩암(546)은 도6에 도시된 바와 같이 제3로딩암(541)의 하부영역에 일정 높이 낮게 배치된다. 제3언로딩암(546)은 제3로딩암(541)와 함께 직선이동 및 회전되며 공정챔버(300)와 로드락챔버(200) 간에 기판을 교환한다. 제3언로딩암(546)의 구성은 제3로딩암(541)과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
구동부(550)는 제1이송부(520), 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)가 이송레일(510)을 따라 직선이동한 후 각각의 회전축을 중심으로 회전되도록 각각의 회전지지부(525,535,545)를 구동한다. 구동부(550)는 각각의 이송부(520,530,540) 별로 개별적으로 구비되거나, 제어부(557)에 의해 통합적으로 제어되도록 구비될 수 있다.
구동부(550)는 진공 상태의 이송챔버(400) 내부에서 각각의 이송부(520,530,540)를 선형 및 회전 구동하므로 먼지 및 파티클 발생을 최소화하도록 구비된다. 이를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동부(550)는 자기기어 방식에 의해 구현된다.
제1이송부(520), 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)의 구동방식은 동일하므로 도7을 참조하여 제3로딩암(541)의 구동부(550)의 구성과 구동방식만 설명하도록 한다.
구동부(550)는 제3로딩암(541)을 대기위치에서 정렬위치로 직선구동시키는 직선구동부(552)와, 정렬위치에서 교환위치로 제3로딩암(541)을 회전시키는 회전구동부(555)를 포함한다.
구동부(550)는 이송챔버(400)의 챔버바닥(530) 하부에 구비된다. 구동부(550)는 구동자석(c)이 내부에 구비된 구동부재(553)가 회전구동부(555)의 회전축(555b)에 결합된다. 구동자석(c)은 챔버바닥(530)의 상면에 위치한 회전지지부(545)의 실린더자석(b)과 반대극성으로 구비된다.
회전구동부(555)는 구동레일 연결고리(555b)에 의해 구동레일(551)에 이동가능하게 결합된다. 구동레일 연결고리(555b)는 직선구동부(552)에 의해 구동레일(551) 상을 직선이동된다. 직선구동부(552)는 LM 가이드 방식으로 구동레일 연결고리(555b)를 이동시키고, 이에 따라 회전구동부(555)와 구동부재(553)가 구동레일(551)을 따라 직선이동된다.
구동부재(553)의 직선이동에 의해 구동자석(c)과 인력이 작용되는 실린더자석(b)을 갖는 회전지지부(545)도 이송레일(510)을 따라 직선이동될 수 있다.
한편, 회전구동부(555)는 제어부(557)의 제어에 의해 회전되고 구동부재(553)도 회전축(555b)를 중심으로 회전된다. 구동부재(553)의 회전에 의해 구동자석(c)이 회전되고, 이에 연동하여 실린더자석(b) 회전된다. 실린더자석(b)의 회전시 제3회전축(545a)도 회전되게 되어 제3로딩암(541)이 정렬위치에서 교환위치로 이동하게 된다.
제어부(557)는 제3로딩암(541)의 기판교환 타이밍에 맞추어 직선구동부(552)와 회전구동부(555)를 제어한다. 제어부(557)는 직선구동부(552)를 구동하여 대기위치의 제3로딩암(541)이 정렬위치로 이동되도록 한다. 그리고, 직선구동부(552)와 회전구동부(555)를 동시에 제어하여 정렬위치의 제3로딩암(541)이 교환위치로 회전되도록 한다.
여기서, 정렬위치에서 교환위치로 이동될 때 제3회전축(545a)은 이송레일(510)을 따라 직선이동되면서 회전이 동시에 진행된다. 즉, 도5에 도시된 정렬위치에서 제3회전축(545a)은 제3기판지지대(310c)의 반경중심과 동축상에 있지 않으므로 제3회전축(545a)을 중심으로 제3로딩암(541)이 회전하더라도 제3로딩 엔드이펙터(541b)가 제3기판지지대(310c) 위에 위치하지 않게 된다. 따라서, 제어부(557)는 정렬위치에서 교환위치로 이동될 때 제3회전지지부(545)가 제3기판지지대(310c)의 반경중심과 동축상에 있도록 이송레일(510)을 따라 직선이동하면서 제3회전축(545a)을 따라 회전되도록 직선구동부(552)와 회전구동부(555)를 제어한다. 이에 의해 도4에 도시된 바와 같이 교환위치에서 제3로딩 엔드이펙터(541b)가 제3기판지지대(310c) 상에 위치하게 된다.
제어부(557)는 제1이송부(520), 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)의 이송궤적과 이송위치를 고려하여 서로 다른 속도로 이송레일(510) 상을 이동한 후 회전되도록 각각의 구동부(550)를 제어한다.
이 때, 제3로딩암(541)과 제3언로딩암(546)은 대기위치에서 교환위치로 이동될 때 각각의 회전축(545a,549a)의 이동궤적이 서로 간섭되지 않도록 위치설계된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 기판처리시스템(10)의 기판교환과정을 도 도2 내지 도9를 참조로 설명한다.
먼저, 도3과 도8에 도시된 바와 같이 기판이송장치(500)는 대기위치로 이동되어 로드락챔버(200)와 기판을 교환한다. 이 때, 제1이송부(520)와 제2이송부(530), 제3이송부(540)는 아래에서부터 순차적으로 적층 배치된다. 이에 따라 대기압 반송 로봇(210)은 한 번에 3장의 기판을 로딩 및 언로딩 할 수 있다.
대기압 반송 로봇(210)과 기판교환이 완료된 각각의 이송부(520,530,540)는 도2에 도시된 바와 같이 이송레일(510)을 따라 정렬위치로 직선이동된다.
정렬위치로 이동이 완료된면 각각의 이송부(520,530,540)는 도4와 도9에 도시된 바와 같이 교환위치로 직선이동되면서 동시에 회전된다. 이에 의해 로딩 엔드이펙터(521b,531b,541b)와 언로딩 엔드이펙터(526b,536b,546b)가 기판지지대(310a,310b,310c) 상에 위치하게 된다.
이 때, 기판지지대(310a,310b,310c)의 리프트핀(311, 도10a 참조)이 언로딩 엔드이펙터(526b,536b,546b)의 높이 만큼 상승되어 기처리 기판이 언로딩 엔드이펙터(526b,536b,546b) 상에 안착된다.
기처리 기판이 적재되면 언로딩암(526,536,546)은 먼저 정렬위치 측으로 회전되고, 로딩암(521,531,541)은 교환위치 상태를 유지한다. 이 때, 리프트핀(311)은 로딩 엔드이펙터(521b,531b,541b)의 높이까지 추가 상승하여 로딩 엔드이펙터(521b,531b,541b)로부터 미처리 기판을 인계받는다.
미처리 기판을 인계한 로딩암(521,531,541)은 정렬위치로 이동하고, 리프트핀(311)은 하강하여 기판지지대(310a,310b,310c) 상에 미처리 기판이 적재된다.
정렬위치로 이동된 로딩암(521,531,541)과 언로딩암(526,536,546)은 다시 대기위치로 이동하여 대기압반송로봇(210)과 기판을 교환한다.
한편, 제1이송부(520), 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)는 앞서 설명한 바와 같이 상호 높이가 상이하게 구비된다. 이에 따라 기판지지대(310a,310b,310c)와 기판 교환시 서로 다른 높이를 보상해주어야 한다.
이를 위해 기판지지대(310a,310b,310c)와 리프트핀(311)의 높이를 동일하게 구비하고, 이송레일(510)의 높이를 단차지게 구비하여 높이를 보상해줄 수 있다. 즉, 정렬위치에서 제2이송부(530)와 제1이송부(520) 사이의 제1높이차(h1) 만큼 이송레일(510)의 높이를 낮게 단차지게 형성하고, 제3이송부(540)와 제2이송부(530) 사이의 제2높이차(h2) 만큼 이송레일(510)의 높이를 단차지게 형성한다.
이에 의해 정렬위치에서 제1이송부(520), 제2이송부(530) 및 제3이송부(540)는 서로 동일한 높이에 배치되게 되어 각각의 기판지지대(310a,310b,310c)와 원활하게 기판을 교환할 수 있게 된다.
이 때, 이송레일(510)의 단차영역은 완만하게 경사지게 구비하여 이송고리가 원활하게 이동될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 경우에 따라 이송레일(510)은 전체가 경사지게 구비될 수도 있다.
한편, 기판지지대(310a,310b,310c)와 기판 교환시 복수의 이송부(520,530,540) 사이의 서로 다른 높이를 보상하기 위해 도10a에 도시된 바와 같이 공정챔버(300) 내부의 기판지지대(310a,310b,310c)를 서로 단차지게 배치할 수 있다. 즉, 제2기판지지대(310b)를 제1기판지지대(310a)에 비해 제1높이차(h1) 만큼 높게 배치하고, 제3기판지지대(310c)를 제1기판지지대(310a)에 비해 제2높이차(h2) 만큼 높게 배치할 수 있다.
또한, 도10b에 도시된 바와 같이 세 개의 기판지지대(310a,310b,310c)의 높이는 동일하게 하고, 각 기판지지대(310a,310b,310c)의 리프트핀(311)의 승강 높이를 각 로딩 엔드이펙터(515,517,519)의 높이에 대응하게 서로 다르게 제어하여 높이를 보상할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기판처리시스템은 기판이송장치가 이송챔버 내부를 이송레일을 따라 선형적으로 이동한 후 회전하며 기판을 로딩/언로딩하므로 공정챔버 내부의 복수의 기판지지대가 직선상으로 배치될 수 있다. 이에 의해 공정챔버의 면적이 동일할 경우 종래 기판이송장치의 반경방향으로 배치되는 경우와 비교할 때 보다 많은 기판지지대가 배치될 수 있어 공간을 효율적으로 배치할 수 있고 기판수율을 높일 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 기판처리시스템의 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. 그러므로 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.
10 : 기판 처리 시스템 100: 인덱스
110 : 캐리어 200 : 로드락 챔버
210 : 대기압 이송 로봇 211 : 제1이송암
213 : 제2이송암 215 : 기판흡착암
220 : 냉각부 300a,300b : 공정챔버
310a,310b,310c : 서셉터 311 : 리프트핀
400: 트랜스퍼 챔버 410 : 챔버벽
500 : 기판이송장치 510 : 이송레일
520 : 제1이송부 521 : 제1로딩암
521a : 제1로딩암본체 521b : 제1로딩 엔드이펙터
523 : 제1로딩암 이송고리 525 : 제1로딩암 회전지지부
525a : 제1회전축 525b : 제1회전축 수용실린더
525c : 자기실린더 526 : 제1언로딩암
526a : 제1언로딩암본체 526b : 제1언로딩엔드이펙터
527 : 제1언로딩암 이송고리 529 : 제1언로딩암 지지부
530 : 제2이송부 531 : 제2로딩암
531a : 제2로딩암 본체 531b : 제2로딩 엔드이펙터
533 : 제2로딩암 이송고리 535 : 제2로딩암 지지부
535a : 제2회전축 536 : 제2언로딩암
536a : 제1언로딩암본체 536b : 제1언로딩엔드이펙터
537 : 제1언로딩암 이송고리 539 : 제1언로딩암 지지부
540 : 제3이송부 541 : 제3로딩암
541a : 제3로딩암 본체 541b : 제3로딩 엔드이펙터
543 : 제3로딩암 이송고리 545 : 제3회전지지부
545a : 제3회전축 545b : 제3회전축 수용실린더
545c : 자기실린더 546 : 제3언로딩암
546a : 제3언로딩암 본체 546b : 제3언로딩 엔드이펙터
547 : 제3언로딩암 이송고리 549 : 제3언로딩암 지지부
549a : 제3회전축 549b : 제3회전축수용실린더
549c : 제3자기실린더 550 : 구동부
551 : 구동레일 552 : 직선구동부
553 : 구동부재 555 : 회전구동부
555a : 구동레일 연결고리 555b : 회전축
557 : 제어부
a : 회전축자석
b : 실린더자석
c : 구동자석

Claims (5)

  1. 기판이 적재되는 기판지지대를 복수개 포함하는 적어도 하나의 공정챔버와;
    상기 공정챔버가 테두리 영역에 배치되는 이송챔버와;
    상기 이송챔버와 연결되며 미처리 기판과 기처리기판이 각각 적재되는 로드락챔버와;
    상기 이송챔버 내에 구비되어 상기 공정챔버 내로 기판을 로딩/언로딩하는 기판이송장치를 포함하며,
    상기 기판이송장치는,
    상기 기판지지대의 배치방향을 따라 상기 이송챔버 내에 구비된 이송레일과;
    상기 이송레일을 따라 선형적으로 이동된 후, 회전하며 상기 공정챔버 내로 기판을 로딩/언로딩하는 복수개의 이송암을 포함하고,
    상기 이송암은,
    일단부에 기판이 적재되는 엔드이펙터가 형성된 이송암본체와;
    상기 이송암본체와 상기 이송레일을 상호 결합시켜 상기 이송암본체가 상기 이송레일을 따라 이동되도록 하는 이송암이송고리와;
    상기 이송암본체의 타단부와 결합되어 상기 이송암을 회전가능하게 지지하는 이송암 회전지지부와;
    상기 이송암이송고리와 상기 이송암 회전지지부를 선형이동 및 회전시키는 이송암구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송암은 기판을 로딩하는 로딩암과 기판을 언로딩하는 언로딩암을 포함하고,
    상기 로딩암과 상기 언로딩암은 한 개의 이송레일을 따라 이동가능하도록 교대로 배치되고,
    상기 로딩암의 로딩암본체와 상기 언로딩암의 언로딩암본체는 상호 높이가 상이하게 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이송암이송고리는
    상기 로딩암을 이송레일에 이송 가능하게 결합시키는 로딩암 이송고리; 및
    상기 언로딩암을 이송레일에 이송 가능하게 결합시키는 언로딩암 이송고리를 포함하고,
    상기 로딩암 이송고리와 상기 언로딩암 이송고리는 위치가 서로 상이하게 배치되어 상기 이송레일 상에서 일렬로 정렬될 때 상호 간섭이 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송암구동부는,
    자력에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
KR1020100051480A 2010-05-31 2010-05-31 선형 기판이송장치를 갖는 기판처리시스템 KR101649301B1 (ko)

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