KR101796647B1 - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공정챔버에 로드락부를 일체로 구성함으로써 장치의 구성을 간소화하고 설치공간을 줄임과 아울러 기판의 이송 단계를 줄여 기판처리속도를 향상시킬 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명의 기판처리장치(1)는, 진공상태에서 기판을 처리하기 위한 다수의 챔버 중 제1챔버(100)에는, 프론트엔드모듈(EFEM)과 사이에 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 로드락부(100a)가 일체로 구비되고, 상기 기판의 로딩 및 언로딩은, 상기 로드락부(100a)가 위치하는 제1챔버(100)의 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)의 하측에 마련되어 상기 다수의 챔버와 연통되는 제1챔버(100)의 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장치의 구성을 간소화하고 설치공간을 줄임과 아울러 기판처리속도를 향상시킬 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체는 막 형성, 패턴 형성, 금속 배선 형성 등을 위한 일련의 단위 공정들을 순차적으로 수행함으로써 제조된다. 상기 단위 공정들은 일반적으로 공정챔버 내부에서 진행된다.
이러한 반도체 기판을 제조하기 위한 기판처리장치와 관련된 선행기술의 일례로서, 도 1은 대한민국 등록특허 제10-1074083호에 개시된 기판처리장치를 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 기판처리장치는 로드 포트(load port, 10), 프론트엔드모듈(EFEM)(20) 및 공정 처리부(30)로 구성된다.
상기 로드포트(10)는 제1방향(11)으로 프론트엔드모듈(20)의 전방에 배치되고, 복수 개의 지지부(6)를 포함한다. 각각의 지지부(6)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정처리가 완료된 기판(W)이 수납되는 캐리어(4)가 안착된다.
상기 프론트엔드모듈(20)은 로드포트(10)와 공정 처리부(30) 사이에 배치되는 프레임(21)과, 프레임(21) 내부에 배치되고 로드포트(10)와 공정 처리부(30) 간에 기판(W)을 이송하는 이송로봇(25)을 포함한다.
상기 공정 처리부(30)는 로드락 챔버(40)와 트랜스퍼 챔버(50) 및 복수 개의 공정챔버(60)들을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 종래의 기판처리장치에 의하면, 공정챔버(60)에서 요구되는 진공도를 유지하면서 기판의 로딩과 공정처리 및 언로딩을 위해 기판을 이송하기 위한 구성으로서, 프론트엔드모듈(20)과 공정챔버(60) 사이에 로드락챔버(40)와 트랜스퍼챔버(50)를 별도로 구비해야 하므로 장치의 구성이 복잡하고, 장치의 설치를 위해 소요되는 공간을 많이 점유하게 되므로, 각종의 처리장치를 일정한 공간에 구비하기 어려운 단점이 있다.
또한 프론트엔드모듈(20)과 공정챔버(60) 사이에 기판을 순차로 이송하는 단계에서 많은 시간을 소모하게 되므로 기판처리속도가 지연되는 문제점이 있다.
또한 종래의 기판처리장치는 공정챔버(60)의 진공도를 유지하기 위한 수단으로서, 트랜스퍼챔버(50)와 각각의 공정챔버(60) 간의 연결부에 게이트밸브(G)가 각각 구비된 구조로 이루어져 있어, 공정챔버(60)를 요구되는 진공도로 유지하기 위한 장치의 구성이 복잡하고, 각각의 게이트밸브(G)를 별도로 제어함에 따라 장치의 유지 및 관리가 용이하지 않은 문제점이 있다.
또한 종래의 기판처리장치에서는 기판의 로딩시에 외부공기가 공정챔버 측으로 유입되는 것을 최소화하기 위하여 공정 챔버 전체에 퍼지가스를 공급하도록 구성되어 있어 퍼지가스의 공급량이 과다해져 많은 비용이 소요되는 단점이 있다.
한편, 기판처리장치와 관련된 선행기술로서, 등록특허 제10-1406172호에는 리플로우 공정이 이루어지는 기판처리장치가 개시되어 있다.
리플로우(reflow) 공정은 반도체 후공정으로서 솔더링(soldering) 되어야 할 땜납을 기판에 공급하고, 그 땜납에 열을 가하여 솔더볼(solder ball)에 의해 전자부품이나 배선을 전기적으로 연결하는 공정이다.
이러한 리플로우 공정시 솔더볼의 품질을 유지하기 위해서는 공정챔버 내부에서 요구되는 산소(O2)의 농도 관리가 매우 중요하다. 이를 위한 구성으로, 종래의 기판처리장치에서는 공정챔버의 전단에 로드락 챔버를 구비한 구조로 이루어져 있는데, 이와 같이 로드락 챔버를 별도로 구비할 경우에는 장치의 구성이 복잡하고 부피가 커지게 되어 기판처리장치를 컴팩트하게 구현할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공정챔버에 로드락부를 일체로 구성함으로써 장치의 구성을 간소화하고 설치공간을 줄임과 아울러 기판의 이송 단계를 줄여 기판처리속도를 향상시킬 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 기판처리장치(1)는, 진공상태에서 기판을 처리하기 위한 다수의 챔버 중 제1챔버(100)에는, 프론트엔드모듈(EFEM)과 사이에 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 로드락부(100a)가 일체로 구비되고, 상기 기판의 로딩 및 언로딩은, 상기 로드락부(100a)가 위치하는 제1챔버(100)의 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)의 하측에 마련되어 상기 다수의 챔버와 연통되는 제1챔버(100)의 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1챔버(100)의 내부에 구비되어 상기 기판이 안착되는 서셉터(140)와, 상기 서셉터(140)를 상하로 이동 가능하도록 구동하는 서셉터승강구동부(150)를 더 포함하고, 상기 기판의 로딩 및 언로딩은, 상기 서셉터(140)가 상기 서셉터승강구동부(150)의 구동에 의해 상방향으로 이동되어 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 경계에 구비되는 시트부(115)에 밀착된 상태에서 수행되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 서셉터(140)를 상하로 관통하는 복수의 리프트핀(161)과, 상기 리프트핀(161)을 상하로 이동하도록 구동하는 기판승강실린더(162)를 구비하여, 상기 기판을 승강 가능하도록 지지하는 기판승강구동부(160)를 더 포함할 수 있다.
상기 로드락부(100a)의 일측면에는 기판의 출입을 위해 형성된 개구부(114)를 개폐하기 위한 게이트밸브(110)가 구비되고, 상기 로드락부(100a)에는, 상기 제1공간(S1)의 진공도를 상기 제2공간(S2)의 진공도와 동일하도록 형성하기 위한 흡입부(120)가 연결 설치될 수 있다.
상기 로드락부(100a)에 기판이 로딩된 후, 상기 흡입부(120)의 구동에 의해 상기 제1공간(S1)의 진공도가 상기 제2공간(S2)의 진공도에 도달하면, 상기 기판이 안착된 서셉터(140)는 상기 서셉터승강구동부(150)의 구동에 의해 상기 제2공간(S2)으로 하강 이동되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 다수의 챔버는 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치되고, 상기 다수의 챔버 간에 기판을 이송하기 위해 회전되는 턴테이블(700)을 더 포함할 수 있다.
상기 턴테이블(700)은, 회전력을 제공하는 구동부(710)와, 상기 구동부(710)의 회전축(711)을 중심으로 방사상으로 연결되며 상기 다수의 챔버와 동일한 수로 구비된 다수의 아암(720)을 포함하고, 상기 아암(720)에는 상기 기판의 양단을 지지하기 위한 기판지지부(730)가 구비될 수 있다.
상기 기판지지부(730)는, 상기 아암(720)의 양측부 저면에서 서로 대향하는 절곡된 형태로 형성되어 그 상면에 기판(W)이 안착되어 지지되는 제1기판지지턱(731)과 제2기판지지턱(732)으로 구성될 수 있다.
상기 다수의 챔버에서 기판의 처리가 수행되는 동안, 상기 다수의 아암(720)은 상기 다수의 챔버 사이사이의 영역에 위치될 수 있다.
상기 다수의 챔버 중 상기 제1챔버(100)를 제외한 나머지 챔버들에는, 기판 처리 공정의 진행 중 각 챔버의 내부를 밀폐하기 위한 커버(220)와, 상기 커버(220)를 상하로 이동 가능하도록 구동하는 커버승강구동부(230)가 구비될 수 있다.
상기 제1챔버(100)의 제2공간(S2)과, 상기 커버(220)의 상승 이동시 개방되는 상기 다수의 챔버 내부 공간에는 서로 연통되는 기판이송공간(600c)이 마련되고, 상기 턴테이블(700)은 상기 기판이송공간(600c)에서 회전 가능하도록 구비될 수 있다.
상기 제1챔버(100)의 제2공간(S2)에서는 기판의 냉각 공정이 수행되고, 상기 제1챔버(100)를 제외한 나머지 챔버들 중 일부 챔버에서는 기판의 가열 공정이 수행될 수 있다.
본 발명의 기판처리방법은, 기판을 처리하기 위한 다수의 챔버 중 제1챔버(100)의 상부에 구비된 로드락부(100a)의 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)의 하측에 마련되는 제1챔버(100)의 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서, 상기 로드락부(100a)에 기판이 로딩되는 제1단계; 상기 제1공간(S1) 내의 공기를 배기시켜, 상기 제1공간(S1)의 진공도를 상기 제2공간(S2)의 진공도와 동일하도록 형성하는 제2단계; 상기 제1공간(S1)에 위치한 기판을 상기 제2공간(S2)으로 이송하는 제3단계; 및 상기 제2공간(S2)에 위치한 기판을 상기 다수의 챔버로 순차 이송시켜 기판처리 공정을 수행하는 제4단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1단계는, 기판을 지지하는 서셉터(140)가 상방향으로 이동되어 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 경계에 구비되는 시트부(115)에 밀착된 상태에서 수행되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 제1단계에서 상기 기판이 로딩되기에 앞서 상기 제1공간(S1)에 퍼지가스를 공급하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 제3단계는, 상기 기판을 지지하는 서셉터(140)의 하강 이동에 의해 수행될 수 있다.
상기 제4단계는, 상기 다수의 챔버 간에 기판을 이송하는 턴테이블(700)의 회전 구동에 의해 수행될 수 있다.
상기 다수의 챔버를 순차로 경유한 기판은 상기 제1챔버(100)로 복귀되고, 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서, 상기 제1공간(S1)에 위치한 기판이 제1챔버(100)의 외부로 언로딩되는 제5단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제5단계는, 기판을 지지하는 서셉터(140)가 상방향으로 이동되어 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 경계에 구비되는 시트부(115)에 밀착된 상태에서 수행될 수 있다.
상기 제5단계에서, 상기 다수의 챔버를 순차로 경유한 기판은 상기 제1챔버(100)의 제2공간(S2)에서 냉각 공정이 수행될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판을 처리하기 위한 다수의 챔버 중 제1챔버에 프론트엔드모듈(EFEM)과 사이에 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 로드락부를 일체로 형성함으로써, 기판처리장치의 구성이 간소화되어 설치공간을 줄일 수 있고, 종래 기판처리장치에 구비되는 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버의 구성을 생략하면서도 기판처리에서 요구되는 진공도를 유지함과 아울러 산소 농도 관리가 용이한 기판처리장치를 구현할 수 있다.
또한 기판의 로딩 및 언로딩 단계는 제1챔버의 로드락부가 위치한 제1공간과 그 하측에 마련되는 제1챔버의 제2공간이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행되도록 구성함으로써, 제1공간과 제2공간 간에 유체의 역류가 방지되어 기판 처리가 수행되는 다수의 챔버 내부의 진공도 및 산소 농도 관리가 용이하고, 기판 처리의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한 기존 기판처리장치의 레이아웃을 유지하면서 제1챔버의 구조만을 일부 변경하여 로드락부를 제1챔버에 일체로 형성할 수 있어, 기판처리장치의 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한 프론트엔드모듈(EFEM)과 제1챔버의 로드락부 간에 기판의 로딩과 언로딩이 수행되므로, 종래기술에 비해 기판의 이송 단계를 대폭 줄일 수 있어 기판처리의 속도 및 수율을 증대시킬 수 있다.
또한 기판의 로딩에 앞서 로드락부의 제1공간에서만 퍼지가스의 공급 및 배기가 이루어지므로 종래기술에 비하여 퍼지가스의 소모량을 절감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 기판처리장치의 구성을 보여주는 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치의 구성을 개략적으로 보여주는 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 기판처리장치의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 기판처리장치의 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 기판처리장치의 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 기판처리장치의 주요부 분해 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 기판처리장치에서 턴테이블이 기판을 이송하는 과정을 설명하기 위한 사시도,
도 8은 도 4의 A-A 선을 따르는 단면도,
도 9는 기판이 로드락부에 로딩되는 단계를 보여주는 도면,
도 110은 기판이 리프트핀에 인계되는 단계를 보여주는 도면,
도 11은 기판이 서셉터 상에 안착되고 로드락부에 진공이 인가되는 단계를 보여주는 도면,
도 12는 기판과 서셉터가 제1챔버의 하부로 하강하는 단계를 보여주는 도면,
도 13과 도 14는 기판이 턴테이블에 인계되는 단계를 보여주는 도면,
도 15는 턴테이블의 회전에 의해 기판이 제2챔버로 이송되는 단계를 보여주는 도면,
도 16은 제2챔버에서 공정이 진행되는 단계를 보여주는 도면.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치(1)는, 몸체(600)의 중앙을 기준으로 원형으로 배치되는 제1 내지 제5챔버(100,200,300,400,500)를 포함하여 구성된다.
일실시예로, 상기 기판처리장치(1)에서는 리플로우 공정이 수행될 수 있으며, 상기 제1챔버(100)에서는 기판의 로딩 및 언로딩이 수행됨과 아울러 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500)를 경유하며 가열처리된 기판의 냉각이 수행되고, 상기 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500)에서는 기판의 가열 처리를 수반하는 공정이 수행될 수 있다. 상기 제5챔버(500)에서는 제1챔버(100)에서의 냉각에 앞서 냉각 공정이 수행되는 것으로 구성될 수도 있다.
상기 제1챔버(100)의 일측에는 기판적재부(2a)와 기판이송부(2b)를 포함하는 프론트엔드모듈(2)(EFEM; Equipment Front End Module)이 연결 설치된다.
상기 프론트엔드모듈(2)은, 기판적재부(2a)에 적재된 미처리 기판을 기판이송부(2b)에 구비된 이송로봇(800, 도 9, 도 10 참조)을 이용하여 기판처리장치(1)의 제1챔버(100)로 로딩하거나, 기판처리장치(1)에서 처리 완료된 기판을 제1챔버(100)로부터 언로딩하여 기판적재부(2a)에 적재하는 기능을 한다.
이와 같이 본 발명에서는 프론트엔드모듈(2)과 기판처리장치(1)의 제1챔버(100) 간에 기판의 로딩과 언로딩 동작이 수행되므로, 종래기술에서 프론트엔드모듈과 공정챔버 사이에 로드락 챔버와 트랜스퍼 챔버가 별도로 구비된 구조와 비교하여, 장치의 구성이 간소화되어 장치의 설치를 위한 점유공간(footprint)을 줄일 수 있고, 기판의 이송을 위한 이송장치 간의 인수/인계 단계 및 시간을 줄일 수 있어 기판처리속도를 증대시킬 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 기판처리장치(1)의 구성 및 작용을 설명한다.
상기 제1 내지 제5챔버(100,200,300,400,500)는, 각각 상부 챔버(100a,200a,300a,400a,500a)와, 그 하측에 각각 구비되는 하부 챔버(100b,200b,300b,400b,500b)를 포함한다. 그리고, 상기 하부 챔버(100b,200b,300b,400b,500b)의 하측에는 제1 내지 제5챔버(100,200,300,400,500)에서 기판의 이송 및 처리를 위한 동작을 수행하기 위한 구동부(100c,200c,300c,400c,500c)가 구비된다.
상기 상부 챔버(100a,200a,300a,400a,500a)와 하부 챔버(100b,200b,300b,400b,500b) 사이에는, 상부 챔버(100a,200a,300a,400a,500a)의 하단이 결합되는 상부 몸체(600a)와, 하부 챔버(100b,200b,300b,400b,500b)의 상단이 결합되는 하부 몸체(600b)로 이루어진 몸체(600)가 구비된다.
상기 상부 몸체(600a)의 저면과 하부 몸체(600b)의 상면 사이는 상하로 이격되어 기판이송공간(600c)이 마련되고, 상기 기판이송공간(600c)은 제1 내지 제5챔버(100,200,300,400,500)와 연통되어 각 챔버들(100,200,300,400,500) 간에 기판(W)이 이송되는 통로를 제공한다.
상기 제1챔버(100)의 상부 챔버(100a)는 상기 프론트엔드모듈(2)과 사이에 기판이 로딩 및 언로딩되는 로드락부(100a)로서 기능한다. 그리고, 제1챔버(100)의 하부 챔버(100b)는 로딩된 기판을 로드락부(100a)에서 제2챔버(200)로 이송하는 통로의 기능과, 제5챔버(500)에서 처리 완료된 기판을 로드락부(100a)로 이송하는 통로의 기능, 및 언로딩에 앞서 기판의 냉각을 수행하는 공정챔버로서 기능한다.
상기 상부 챔버(100a)의 일측면에는 로딩 및 언로딩되는 기판의 출입을 위한 개구부(114)가 형성되고, 상기 개구부(114)는 게이트밸브(110)에 의해 개폐된다. 상기 게이트밸브(110)는 실린더(111)와 로드(112) 및 이동블록(113)으로 구성될 수 있다. 따라서, 실린더(111)의 일방향 구동에 의해 로드(112)가 실린더(111)의 외측으로 이동되면 이동블록(113)이 개구부(114)를 막아 로드락부(100a)의 내부는 밀폐된 상태가 되고, 실린더(111)의 역방향 구동에 의해 로드(112)가 실린더(111)의 내측으로 이동되면 이동블록(113)이 개구부(114)의 상측에 위치되어 개구부(114)는 개방된 상태가 된다.
한편, 상기 로드락부(100a)에는 그 내부 공간에 진공을 인가하기 위한 흡입부(120)가 연결 설치된다.
상기 로드락부(100a)에는 그 내부 공간에 퍼지가스를 공급하기 위한 퍼지가스공급부(130, 도 8 참조)가 연결 설치된다. 일실시예로, 상기 퍼지가스는 불활성가스인 질소가 사용될 수 있다. 상기 퍼지가스공급부(130)는 기판의 로딩에 앞서 로드락부(100a)에 퍼지가스를 공급하여 로드락부(100a) 내부의 제1공간(S1)의 압력을 상승시킴으로써, 기판의 로딩시 개구부(114)를 통한 외부공기의 유입을 최소화하는 기능을 한다.
또한 상기 로드락부(100a)에는, 로드락부(100a) 내부의 제1공간(S1)의 진공도를 측정하기 위한 진공게이지(미도시됨)와, 상기 제1공간(S1)의 산소 농도를 측정하기 위한 산소농도센서(미도시됨)가 연결 설치된다.
상기 진공게이지에서 측정된 진공도가 요구되는 진공도에 도달하는 시점까지 상기 흡입부(120)가 구동되도록 제어될 수 있다. 일실시예로, 상기 흡입부(120)는 진공게이지에서 측정된 진공도가 제2공간(S2)의 진공도와 동일하게 되는 시점까지 구동되도록 제어될 수 있다.
상기 제1챔버(100)의 내부에는 기판이 안착되는 서셉터(140)와, 상기 서셉터(140)를 상하로 이동 가능하도록 구동하는 서셉터승강구동부(150)가 구비된다.
상기 서셉터(140)의 내부에는 기판의 냉각을 위한 냉각수단(미도시됨)이 구비될 수 있다.
한편, 상기 제1챔버(100)의 내벽에는 로드락부(100a)의 하단부가 위치하는 지점에서 내측으로 돌출된 시트부(115)가 형성되고, 상기 서셉터(140)가 상승되어 상기 시트부(115)에 밀착되면, 상기 제1챔버(100)의 내부공간은 서셉터(140)를 기준으로 그 상측과 하측에 공간적으로 서로 격리되는 제1공간(S1)과 제2공간(S2)이 마련된다(도 9 참조). 상기 제1공간(S1)은 로드락부(100a) 내부의 밀폐된 공간이고, 상기 제2공간(S2)은 상기 기판이송공간(600c)과 연통되는 공간이다.
상기 로드락부(100a)에서 기판의 로딩 및 언로딩은, 서셉터(140)가 상승 이동되어 시트부(115)에 밀착된 상태, 즉 제1공간(S1)과 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행된다. 이는 기판의 로딩 및 언로딩이 수행되는 동안 개구부(114)를 통해 제1공간(S1)으로 유입되는 외부의 공기가 제2공간(S2)으로 역류되어 제2공간(S2)과 이에 연통된 기판이송공간(600c) 및 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500) 내부의 진공 상태가 파괴되는 것을 방지하기 위함이다.
또한 상기와 같이 기판의 로딩 및 언로딩이 제1공간(S1)과 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행됨으로써, 외부 공기의 유입량이 최소화 될 수 있어 기판처리장치(1)에서 공정에 요구되는 산소 농도를 용이하게 관리할 수 있게 된다.
도 6과 도 8을 참조하면, 상기 서셉터승강구동부(150)는, 서셉터(140)의 저면을 지지하는 복수의 서셉터지지부(151)와, 상기 서셉터지지부(151)를 승강되도록 구동하는 서셉터승강실린더(152)로 구성될 수 있다.
한편, 상기 서셉터(140)의 하측에는 기판을 서셉터(140)의 상측에서 승강되도록 지지하기 위한 기판승강구동부(160)가 구비된다. 상기 기판승강구동부(160)는 서셉터(140)에 형성된 홀(141)을 상하로 관통하는 복수의 리프트핀(161)과, 상기 리프트핀(161)을 상하로 이동되도록 구동하는 기판승강실린더(162)로 구성될 수 있다. 상기 기판승강구동부(160)는 기판이 로딩 및 언로딩될 때 기판을 이송로봇(800)과 서셉터(140) 사이에 인수인계하는 기능과, 기판을 제1챔버(100)에서 제2챔버(200)로 이송시 서셉터(140)와 후술되는 턴테이블(700) 사이에 기판을 인수인계하는 기능을 하며, 그 작용은 후술하기로 한다.
또한, 상기 서셉터(140)의 하측에는 서셉터(140)의 상면에 기판을 안정적으로 흡착시켜 지지하기 위한 기판흡착부(170)가 구비된다.
상기 기판흡착부(170)는 서셉터(140)에 형성된 홈(142)에 상단이 연결된 진공관(171)과, 상기 진공관(171)을 통해 진공을 인가하기 위한 진공펌프(172)로 구성될 수 있다. 따라서, 기판흡착부(170)의 구동에 의해 기판의 저면은 서셉터(140)의 상면에 밀착되어 안정적으로 지지될 수 있다.
상기 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500)는 동일한 구조로 구성될 수 있으므로, 이하에서는 제2챔버(200)를 중심으로 구성 및 작용을 설명한다.
도 6과 도 8을 참조하면, 제2챔버(200)의 상부 챔버(200a)는, 하우징(210)과, 하우징(210)의 하부에 승강 가능하도록 구비되어 상기 기판이송공간(600c)과 제2챔버(200)의 내부공간 사이를 개폐하는 커버(220)와, 상기 커버(220)를 상하로 이동되도록 구동하는 커버승강구동부(230), 및 제2챔버(200)의 내부에 공정가스를 공급하는 공정가스공급부(240)를 포함하여 구성된다.
상기 커버승강구동부(230)는, 커버(220)에 하단이 고정되고 원주방향으로 이격되어 구비되는 복수의 지지핀(231)과, 상기 복수의 지지핀(231)의 상단이 고정되는 승강플레이트(232)와, 상기 승강플레이트(232)를 상하로 이동되도록 구동하는 커버승강실린더(233)로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 공정가스공급부(240)에는 상부 챔버(200a)의 내측으로 연장된 공정가스공급관(241)이 연결된다.
또한, 상부 챔버(200a)에는 기판의 열처리를 위한 가열수단(미도시됨)이 구비될 수 있다.
상기 제2챔버(200)의 하부 챔버(200b)에는, 기판이 안착되는 서셉터(250)가 구비되고, 서셉터(250)의 하측에는 기판을 서셉터(250)의 상측에서 승강되도록 지지하기 위한 기판승강구동부(260)가 구비된다. 상기 기판승강구동부(260)는 서셉터(250)에 형성된 홀(251)을 상하로 관통하는 복수의 리프트핀(261)과, 상기 리프트핀(261)을 상하 이동되도록 구동하는 기판승강실린더(262)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 서셉터(250)의 하측에는 서셉터(250)의 상면에 기판을 안정적으로 흡착시켜 지지하기 위한 기판흡착부(270)가 구비된다. 상기 기판흡착부(270)는 서셉터(250)에 형성된 홈(252)에 상단이 연결된 진공관(271)과, 상기 진공관(271)을 통해 진공을 인가하기 위한 진공펌프(272)로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 하부 챔버(200b)에는 공정이 완료된 후 공정가스 및 잔류물을 배출하기 위한 구성으로, 배기관(281)과 배기펌프(282)로 구성된 배기부(280)가 구비된다.
도 5와 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 내지 제5챔버(100,200,300,400,500) 간에 기판을 이송하기 위한 구성으로 턴테이블(700)이 구비된다.
상기 턴테이블(700)은, 회전력을 제공하는 구동부(710)와, 상기 구동부(710)의 회전축(711)을 중심으로 방사상으로 연결되며 상기 다수의 챔버와 동일한 수로 구비된 다수의 아암(720)을 포함하고, 상기 아암(720)의 저면에는 기판의 양단을 지지하기 위한 기판지지부(730)가 구비된다.
상기 기판지지부(730)는, 기판의 일측단을 지지하기 위한 제1기판지지턱(731)과, 기판의 타측단을 지지하기 위한 제2기판지지턱(732)으로 구성될 수 있다. 상기 제1기판지지턱(731)과 제2기판지지턱(732)은 상기 아암(720)의 양측부 저면에서 서로 대향하며 절곡된 'L'자 형태로 형성되어 그 절곡된 상면에 기판(W)이 안착되어 지지될 수 있는 구조로 형성되어 있다.
따라서, 전술한 기판승강구동부(260)의 리프트핀(261)에 의해 기판(W)이 설정된 높이로 상승된 상태에서, 도 7에 도시된 바와 같이 턴테이블(700)이 기판(W)이 위치하는 측으로 회전된 후에, 상기 리프트핀(261)이 다시 하강하게 되면, 기판(W)은 턴테이블(700)의 기판지지부(730) 상에 안착될 수 있으며, 이 상태에서 턴테이블(700)은 다음 공정이 수행될 챔버로 회전 이동되어 기판의 이송이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 다수의 챔버에서 기판의 처리가 수행되는 동안, 상기 다수의 아암(720)은 상기 다수의 챔버 사이사이의 영역에 위치되어 대기하게 된다(도 5 참조).
이하, 도 9 내지 도 16을 참조하여, 상기와 같이 구성된 기판처리장치(1)에서의 기판처리방법을 설명한다.
도 9와 도 10은 기판(W)이 로드락부(100a)에 로딩되는 제1단계를 나타낸다.
기판(W)이 로딩되기에 앞서 서셉터(140)는 서셉터승강구동부(150)의 구동에 의해 시트부(115)에 밀착되는 위치까지 상승되고, 이 상태에서 제1공간(S1) 내부에는 퍼지가스공급부(130)에 의해 퍼지가스가 공급된다.
다음으로, 게이트밸브(110)의 구동에 의해 개구부(114)가 개방된다. 개구부(114)가 개방되면, 도 9에 도시된 바와 같이 프론트엔드모듈(2)에 구비된 이송로봇(800)에 의해 기판(W)이 개구부(114)를 통과하여 로드락부(100a) 내부의 제1공간(S1)으로 로딩된다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이 기판승강구동부(160)의 구동에 의해 리프트핀(161)이 상승 이동되어 기판(W)을 들어올려 지지하게 되고, 기판(W)이 리프트핀(161)에 인계되면, 이송로봇(800)은 개구부(114)를 통과하여 로드락부(100a)의 외부로 복귀하고, 게이트밸브(110)의 구동에 의해 개구부(114)가 닫히게 된다. 그리고, 리프트핀(161)의 하강 이동에 의해 기판(W)은 서셉터(140) 상에 안착된다.
도 11은 로드락부(100a) 내부의 제1공간(S1)이 밀폐된 상태에서, 제1공간(S1) 내의 공기를 배기시켜, 제1공간(S1)을 제2공간(S2)의 진공도에 도달하도록 형성하는 제2단계를 나타낸다.
이때, 흡입부(120)의 구동에 의해 제1공간(S1)의 공기를 흡입하여 외부로 배기시킨다. 이 경우, 상기 흡입부(120)의 구동은 제1공간(S1)의 진공도가 제2공간(S2)의 진공도에 도달하는 시점까지 수행되도록 제어될 수 있다.
도 12는 제1공간(S1)에 위치한 기판(W)을 제2공간(S1)으로 이동시키는 제3단계를 나타낸다.
상기 제2단계가 완료되어 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 진공도가 동일한 상태가 되면, 서셉터승강구동부(150)의 구동에 의해 서셉터(140)와 그 상면에 안착된 기판(W)은 제2공간(S2)으로 하강 이동하게 된다.
도 13 내지 도 16은 제2공간(S2)에 위치한 기판(W)을 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500)로 순차 이송시켜 기판 처리 공정이 수행되는 제4단계를 나타낸다.
상기 제3단계가 완료되어 기판(W)이 안착된 서셉터(140)가 제2공간(S2)에 위치하게 되면, 도 13에 도시된 바와 같이 리프트핀(161)이 상승 이동되어, 기판(W)을 턴테이블(700)의 아암(720)과 기판지지부(730) 사이의 높이까지 들어올린다.
다음으로, 턴테이블(700)이 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 회전되어, 턴테이블(700)의 아암(720)과, 기판지지부(730)의 제1기판지지턱(731) 및 제2기판지지턱(732) 사이에 기판(W)의 양측단이 위치되도록 한다.
그 후, 도 14에 도시된 바와 같이 리프트핀(161)이 하강 이동되어 기판(W)을 턴테이블(700)의 기판지지부(730) 상으로 인계한다.
그 다음, 도 15에 도시된 바와 같이 제2챔버(200)에 구비된 커버(220)가 상승 이동되어 제2챔버(200)의 내부공간이 기판이송공간(600c)과 연통된 상태가 되도록 한 후, 턴테이블(700)이 그 연통된 공간을 통해 회전되어 기판(W)을 제2챔버(200)의 내부로 이동시킨다.
다음으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 제2챔버(200)에 구비된 기판승강구동부(260)의 구동에 의해 리프트핀(261)이 상승 이동되어 기판(W)을 인계받게 되고, 기판(W)이 리프트핀(261)에 인계되면, 기판(W)을 인계한 턴테이블(700)의 아암(720)은 제2챔버(200)와 제3챔버(300) 사이 영역으로 회전된 후 정지하게 된다.
그리고, 리프트핀(261)이 하강 이동되어 기판(W)을 서셉터(250) 상에 안착되도록 하고, 커버(220)가 하강 이동되어 제2챔버(200)의 내부가 밀폐된 상태에서 기판처리공정이 수행된다. 제2챔버(200)에서의 공정이 완료되면, 공정가스의 잔류물은 배기부(280)를 통해 외부로 배출된다. 그 후, 제2챔버(200)의 커버(220)가 상승 이동되고, 전술한 바와 마찬가지의 단계를 거쳐 기판(W)을 제2챔버(200)에서 제3챔버(300)로 이동시켜 후속되는 공정을 순차로 수행하게 된다.
이와 같은 과정을 반복적으로 수행하면서 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500)에서 일련의 기판 처리 공정이 완료되면, 기판(W)은 다시 제1챔버(100)의 제2공간(S2)으로 복귀하게 되고, 상기 제2공간(S2)에서는 기판의 냉각 공정이 수행된다.
그 후, 서셉터(140)가 시트부(115)에 밀착되도록 상승 이동되어 제1공간(S1)과 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서, 상기 제1공간(S1)에 위치한 기판이 제1챔버(100)의 외부로 언로딩되는 제5단계가 수행된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
1 : 기판처리장치 2 : 프론트엔드모듈(EFEM)
2a : 기판적재부 2b : 기판이송부
100 : 제1챔버 100a : 제1챔버의 상부 챔버(로드락부)
100b : 제1챔버의 하부 챔버 100c : 제1챔버 구동부
110 : 게이트밸브 114 : 개구부
120 : 흡입부 130 : 퍼지가스공급부
140 : 서셉터 150 : 서셉터승강구동부
160 : 기판승강구동부 170 : 기판흡착부
200 : 제2챔버 200a : 제2챔버의 상부 챔버
200b : 제2챔버의 하부 챔버 200c : 제2챔버 구동부
210 : 하우징 220 : 커버
230 : 커버승강구동부 240 : 공정가스공급부
250 : 서셉터 260 : 기판승강구동부
270 : 기판흡착부 280 : 배기부
300 : 제3챔버 400 : 제4챔버
500 : 제5챔버 600 : 몸체
600a : 상부 몸체 600b : 하부 몸체
600c : 기판이송공간 700 : 턴테이블
710 : 구동부 720 : 아암
730 : 기판지지부 800 : 이송로봇
S1 : 제1공간 S2 : 제2공간
W : 기판

Claims (20)

  1. 진공상태에서 기판을 처리하기 위한 다수의 챔버를 포함하는 기판처리장치에 있어서,
    상기 다수의 챔버 중 제1챔버(100)에는, 프론트엔드모듈(EFEM)과 사이에 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 로드락부(100a)가 일체로 구비되고,
    상기 제1챔버(100)의 내부에 구비되어 상기 기판이 안착되는 서셉터(140)와,
    상기 서셉터(140)를 상하로 이동 가능하도록 구동하는 서셉터승강구동부(150)를 포함하고,
    상기 기판의 로딩 및 언로딩은, 상기 로드락부(100a)가 위치하는 제1챔버(100)의 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)의 하측에 마련되어 상기 다수의 챔버와 연통되는 제1챔버(100)의 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행되되, 상기 서셉터(140)가 상기 서셉터승강구동부(150)의 구동에 의해 상방향으로 이동되어 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 경계에 구비되는 시트부(115)에 밀착된 상태에서 수행되고,
    상기 로드락부(100a)의 일측면에는 기판의 출입을 위해 형성된 개구부(114)를 개폐하기 위한 게이트밸브(110)가 구비되고,
    상기 로드락부(100a)에는, 상기 제1공간(S1)의 진공도를 상기 제2공간(S2)의 진공도와 동일하도록 형성하기 위한 흡입부(120)가 연결 설치되며,
    상기 로드락부(100a)에 기판이 로딩된 후, 상기 흡입부(120)의 구동에 의해 상기 제1공간(S1)의 진공도가 상기 제2공간(S2)의 진공도에 도달하면, 상기 기판이 안착된 서셉터(140)는 상기 서셉터승강구동부(150)의 구동에 의해 상기 제2공간(S2)으로 하강 이동되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터(140)를 상하로 관통하는 복수의 리프트핀(161)과, 상기 리프트핀(161)을 상하로 이동하도록 구동하는 기판승강실린더(162)를 구비하여, 상기 기판을 승강 가능하도록 지지하는 기판승강구동부(160)를 더 포함하는 기판처리장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 챔버는 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치되고,
    상기 다수의 챔버 간에 기판을 이송하기 위해 회전되는 턴테이블(700)을 더 포함하는 기판처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 턴테이블(700)은,
    회전력을 제공하는 구동부(710)와, 상기 구동부(710)의 회전축(711)을 중심으로 방사상으로 연결되며 상기 다수의 챔버와 동일한 수로 구비된 다수의 아암(720)을 포함하고,
    상기 아암(720)에는 상기 기판의 양단을 지지하기 위한 기판지지부(730)가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판지지부(730)는, 상기 아암(720)의 양측부 저면에서 서로 대향하는 절곡된 형태로 형성되어 그 상면에 기판(W)이 안착되어 지지되는 제1기판지지턱(731)과 제2기판지지턱(732)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 챔버에서 기판의 처리가 수행되는 동안,
    상기 다수의 아암(720)은 상기 다수의 챔버 사이사이의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 진공상태에서 기판을 처리하기 위한 다수의 챔버를 포함하는 기판처리장치에 있어서,
    상기 다수의 챔버 중 제1챔버(100)에는, 프론트엔드모듈(EFEM)과 사이에 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 로드락부(100a)가 일체로 구비되고,
    상기 기판의 로딩 및 언로딩은, 상기 로드락부(100a)가 위치하는 제1챔버(100)의 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)의 하측에 마련되어 상기 다수의 챔버와 연통되는 제1챔버(100)의 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행되며,
    상기 다수의 챔버는 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치되고,
    상기 다수의 챔버 간에 기판을 이송하기 위해 회전되는 턴테이블(700)을 포함하되, 상기 턴테이블(700)은, 회전력을 제공하는 구동부(710)와, 상기 구동부(710)의 회전축(711)을 중심으로 방사상으로 연결되며 상기 다수의 챔버와 동일한 수로 구비된 다수의 아암(720)을 포함하고, 상기 아암(720)에는 상기 기판의 양단을 지지하기 위한 기판지지부(730)가 구비되며,
    상기 다수의 챔버 중 상기 제1챔버(100)를 제외한 나머지 챔버들에는, 기판 처리 공정의 진행 중 각 챔버의 내부를 밀폐하기 위한 커버(220)와, 상기 커버(220)를 상하로 이동 가능하도록 구동하는 커버승강구동부(230)가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1챔버(100)의 제2공간(S2)과, 상기 커버(220)의 상승 이동시 개방되는 상기 다수의 챔버 내부 공간에는 서로 연통되는 기판이송공간(600c)이 마련되고,
    상기 턴테이블(700)은 상기 기판이송공간(600c)에서 회전 가능하도록 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제1항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1챔버(100)의 제2공간(S2)에서는 기판의 냉각 공정이 수행되고,
    상기 제1챔버(100)를 제외한 나머지 챔버들 중 일부 챔버에서는 기판의 가열 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 진공상태에서 기판을 처리하기 위한 다수의 챔버를 포함하는 기판처리장치를 이용한 기판처리방법에 있어서,
    상기 다수의 챔버 중 제1챔버(100)의 상부에 구비된 로드락부(100a)의 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)의 하측에 마련되는 제1챔버(100)의 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서, 상기 로드락부(100a)에 기판이 로딩되는 제1단계;
    상기 제1공간(S1) 내의 공기를 배기시켜, 상기 제1공간(S1)의 진공도를 상기 제2공간(S2)의 진공도와 동일하도록 형성하는 제2단계;
    상기 제1공간(S1)에 위치한 기판을 상기 제2공간(S2)으로 이송하는 제3단계;
    상기 제2공간(S2)에 위치한 기판을 상기 다수의 챔버로 순차 이송시켜 기판처리 공정을 수행하는 제4단계;
    를 포함하는 기판처리방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1단계는, 기판을 지지하는 서셉터(140)가 상방향으로 이동되어 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 경계에 구비되는 시트부(115)에 밀착된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1단계에서 상기 기판이 로딩되기에 앞서 상기 제1공간(S1)에 퍼지가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 기판을 지지하는 서셉터(140)의 하강 이동에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    상기 다수의 챔버 간에 기판을 이송하는 턴테이블(700)의 회전 구동에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 다수의 챔버를 순차로 경유한 기판은 상기 제1챔버(100)로 복귀되고,
    상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서, 상기 제1공간(S1)에 위치한 기판이 제1챔버(100)의 외부로 언로딩되는 제5단계를 더 포함하는 기판처리방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제5단계는, 기판을 지지하는 서셉터(140)가 상방향으로 이동되어 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 경계에 구비되는 시트부(115)에 밀착된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제5단계에서, 상기 다수의 챔버를 순차로 경유한 기판은 상기 제1챔버(100)의 제2공간(S2)에서 냉각 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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