KR102649817B1 - 기판 반송 장치를 포함하는 기판 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

반송 로봇의 주변에 냉각 판을 설치하여 반송 로봇의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다. 상기 기판 처리 시스템은, 기판을 처리하는 복수 개의 공정 챔버; 복수 개의 공정 챔버 사이에 배치되며, 기판을 공정 챔버로 반입하거나 공정 챔버로부터 기판을 반출하는 반송 유닛; 및 내부에 냉각수가 흐르는 유로가 설치되며, 반송 유닛의 측면에 밀접하여 형성되거나, 반송 유닛의 측면으로부터 이격되어 측벽으로 형성되는 냉각 판을 포함한다.

Description

기판 반송 장치를 포함하는 기판 처리 시스템 {Substrate treating system with substrate transporting apparatus}
본 발명은 기판을 반송하는 기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수 개의 공정 챔버 사이에 배치되는 기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자는 기판 상에 소정의 패턴을 형성함으로써 제조될 수 있다. 기판 상에 소정의 패턴을 형성할 때에는 팹(FAB) 내에서 증착 공정(deposition process), 포토리소그래피 공정(photo-lithography process), 식각 공정(etching process), 세정 공정(cleaning process) 등 다수의 공정이 연속적으로 수행될 수 있다.
반도체 소자를 제조할 때 수행되는 다수의 공정은 개별 챔버에서 이루어질 수 있다. 이때, 기판은 반송 로봇을 통해 각각의 챔버로 반송될 수 있다.
반송 로봇은 기판(예를 들어, 웨이퍼(wafer))을 반송할 때 LM 가이드 시스템(Linear Motion Guide System)을 이용할 수 있다. 그런데, 반송 로봇이 기판을 공정 챔버(process chamber)로 반송하기 위해 LM 레일 상에서 이동하는 동안, 모터의 구동에 의한 발열이 발생하여 반송 로봇의 온도를 상승시킬 수 있다.
또한, 반송 로봇은 기판을 각각의 공정 챔버로 반송하기 위해 복수 개의 공정 챔버 사이에 배치될 수 있는데, 공정 챔버가 소정의 공정을 수행하기 위해 고온 상태가 되기 때문에, 공정 챔버로 인해 반송 로봇의 온도가 상승할 수도 있다.
이와 같이 반송 로봇의 표면 온도가 상승하게 되면, 반송 로봇이 구동 중에 비정상적인 동작을 하는 등 반송 로봇의 구동 성능에 영향을 미칠 수 있으며, 반송 로봇의 수명이 단축될 수 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 반송 로봇의 주변에 냉각 판을 설치하여 반송 로봇의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 주변에 냉각 판을 설치하여 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있는 기판 반송 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 시스템의 일 면(aspect)은, 진공 상태에서 운용되는 기판 반송 장치; 및 제1 방향을 따라 배치되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 상기 기판 반송 장치의 양측에 배치되는 복수 개의 공정 챔버를 포함하되, 상기 기판 반송 장치는, 기판을 상기 복수 개의 공정 챔버로 반입하거나 상기 복수 개의 공정 챔버로부터 상기 기판을 반출하고, 상기 제1 방향을 따라 직선 운동하는 반송 로봇; 상기 반송 로봇의 이동로로 제공되고, 상기 제1 방향과 평행하게 배치되는 가이드 레일; 및 내부에 냉각수가 흐르는 유로가 설치되고, 그리고 상기 가이드 레일을 따라 연장되는 측벽으로 형성되는 냉각 판을 포함한다.
상기 반송 로봇은: 상기 가이드 레일을 따라 상기 제1 방향을 따라 이동 가능하도록 설치되는 베이스; 상기 베이스에 설치되고, 그리고 상기 제1 방향과 상기 제2 방향을 포함하는 평면에 수직이 되는 제3 방향을 따라, 승강 가능하게 제공되는 구동 부재; 및 상기 구동 부재에 설치되고, 상기 기판을 로딩하거나 언로딩하고, 그리고 회전 가능하게 제공되는 암 부재를 포함할 수 있다.
상기 냉각 판은 상기 제1 방향에 더해, 상기 제3 방향을 따라 측벽으로 형성되어 상기 반송 로봇의 온도를 제어할 수 있다.
상기 가이드 레일은 제1 레일 및 제2 레일을 포함하고, 그리고 상기 냉각 판은 상기 제1 방향을 따라, 상기 제1 레일과 상기 제2 레일 모두에 인접하도록 상기 기판 반송 장치 내에 배치될 수 있다.
상기 냉각 판은, 냉각수가 흐르는 상기 유로로 제공되는 파이프 부재; 및 상기 파이프 부재가 내장될 수 있도록 상기 파이프 부재의 양측면에서 상호 결합되는 제1 판 부재 및 제2 판 부재를 포함하고, 상기 제1 판 부재, 상기 제2 판 부재, 및 상기 파이프 부재는 분리 가능하게 형성될 수 있다.
상기 냉각 판은, 제1 판 부재, 제2 판 부재, 그리고 상기 제1 판 부재의 제1 면 및 상기 제1 면과 마주하는 상기 제2 판 부재의 제2 면 중 적어도 하나의 면에 홈 형태로 형성되는 상기 유로를 포함할 수 있다.
상기 유로는 상기 냉각 판의 내부에서 지그재그 형태로 설치될 수 있다.
상기 유로 상에는 써멀 컴파운드(thermal compound), 써멀 패드(thermal PAD) 및 써멀 그리스(thermal grease) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.
상기 기판 반송 장치는, 상기 냉각수를 공급하는 펌프; 상기 냉각수가 흐르는 통로로 제공되며, 상기 펌프 및 상기 냉각 판의 내부에 설치되는 유로와 연결되는 냉각 유로; 및 상기 냉각 유로 상에 설치되며, 상기 냉각 유로를 개폐하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수로 PCW(Process Cooling Water)를 이용할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 기판 반송 장치를 구비하는 기판 처리 시스템의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 반송 장치의 세부 구조를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각 판을 구비하는 기판 반송 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각 판을 구비하는 기판 반송 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 냉각 판의 세부 구조를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 냉각 판을 구성하는 파이프 부재의 다양한 설치 형태를 보여주는 제1 예시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 냉각 판을 구성하는 파이프 부재의 다양한 설치 형태를 보여주는 제2 예시도이다.
도 8은 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각 판을 구비하는 기판 반송 장치의 성능을 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 냉각 판을 구비하는 기판 반송 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 반송 유닛과 냉각 판 사이의 다양한 결합 형태를 설명하기 위한 제1 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 반송 유닛과 냉각 판 사이의 다양한 결합 형태를 설명하기 위한 제2 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
복수 개의 공정 챔버(process chamber) 사이에서 기판을 반송하는 반송 로봇의 온도가 상승하는 경우, 반송 로봇의 구동 성능을 저하시킬 수 있으며, 반송 로봇의 수명을 단축시킬 수 있다.
기류를 이용하여 반송 로봇을 냉각시킬 수도 있으나, 복수 개의 공정 챔버와 반송 로봇을 구비하는 기판 처리 시스템이 진공(vaccum) 상태에서 운용되므로, 기류를 이용한 냉각 방식은 적용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명에서는 반송 로봇의 주변에 냉각 판(cooling plate)을 설치하여 반송 로봇의 온도(예를 들어, 반송 로봇의 표면 온도, 반송 로봇의 내부 온도 등)가 상승하는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 시스템 및 이러한 시스템에 구비되는 기판 반송 장치를 제안한다.
이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 기판 반송 장치를 구비하는 기판 처리 시스템의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1에 따르면, 기판 처리 시스템(100)은 인덱스 모듈(110) 및 공정 처리 모듈(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
인덱스 모듈(110) 및 공정 처리 모듈(120)은 일 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 인덱스 모듈(110) 및 공정 처리 모듈(120)이 배열된 방향을 제1 방향(10)으로 정의하기로 한다. 또한, 위쪽에서 바라볼 때 제1 방향(10)에 수직이 되는 방향을 제2 방향(20)으로 정의하며, 제1 방향(10)과 제2 방향(20)을 포함하는 평면에 수직이 되는 방향을 제3 방향(30)으로 정의하기로 한다.
인덱스 모듈(110)은 공정 처리 모듈(120)의 전방에 배치되는 것이다. 이러한 인덱스 모듈(110)은 로드 포트(111) 및 이송 프레임(112)을 포함하여 구성될 수 있다.
로드 포트(111)는 기판이 수납되는 캐리어(130)가 안착되는 것이다. 이러한 로드 포트(111)는 이송 프레임(112)의 전방에 복수 개 제공될 수 있으며, 복수 개의 로드 포트(111)는 제2 방향(20)을 따라 일렬로 배치될 수 있다.
도 1에서는 인덱스 모듈(110)에 네 개의 로드 포트(111)가 제공되는 것으로 도시하였다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 로드 포트(111)의 개수는 공정 처리 모듈(120)의 공정 효율 및 풋 프린트(foot-print) 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.
캐리어(130)는 복수 개의 기판(예를 들어, 웨이퍼(wafer))이 수납되는 것이다. 이러한 캐리어(130)는 그 내부에 기판의 가장자리를 지지하도록 제공되는 슬롯(slot; 미도시)을 구비할 수 있다.
슬롯은 제3 방향(30)으로 복수 개 제공될 수 있다. 이때 기판은 제3 방향(30)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되어 캐리어(130) 내에 위치할 수 있다. 캐리어(130)는 예를 들어, 전면 개방 일체형 포드(FOUP; Front Opening Unified Pod)으로 구현될 수 있다.
이송 프레임(112)은 로드 포트(111)에 안착되는 캐리어(130)와 버퍼 유닛(121) 사이에서 기판을 반송하는 것이다. 이러한 이송 프레임(112)은 인덱스 레일(113) 및 인덱스 로봇(114)을 포함하여 구성될 수 있다.
인덱스 레일(113)은 인덱스 로봇(114)이 이동하는 경로를 제공하는 것이다. 이러한 인덱스 레일(113)은 그 길이 방향이 제2 방향(20)과 나란하도록 배치될 수 있다.
인덱스 로봇(114)은 기판을 직접 반송하는 것이다. 이러한 인덱스 로봇(114)은 인덱스 레일(113) 상에 설치될 수 있으며, 인덱스 레일(113) 상에서 제2 방향(20)을 따라 직선 이동할 수 있다.
인덱스 로봇(114)은 제1 베이스(114a), 제1 바디(114b) 및 인덱스 암(114c)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 베이스(114a)는 인덱스 레일(113)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
제1 바디(114b)는 제1 베이스(114a)에 결합될 수 있다. 제1 바디(114b)는 제1 베이스(114a) 상에서 제3 방향(30)을 따라 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 또한, 제1 바디(114b)는 제1 베이스(114a) 상에서 회전 가능하도록 제공되는 것도 가능하다.
인덱스 암(114c)은 제1 바디(114b)에 결합되며, 제1 바디(114b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 이러한 인덱스 암(114c)은 제1 바디(114b) 상에 복수 개 제공되어, 각각 개별 구동되도록 제공될 수 있다.
복수 개의 인덱스 암(114c)은 제3 방향(30)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되어 배치될 수 있다. 복수 개의 인덱스 암(114c) 중 그 일부는 공정 처리 모듈(120)에서 캐리어(130)로 기판을 반송할 때 사용되며, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(120)로 기판을 반송할 때 사용될 수 있다. 복수 개의 인덱스 암(114c)이 이와 같이 구성되면, 인덱스 로봇(114)이 기판을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판으로부터 발생된 입자가 공정 처리 후의 기판에 부착되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
공정 처리 모듈(120)은 버퍼 유닛(121), 기판 반송 장치(122) 및 공정 챔버(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
버퍼 유닛(121)은 이송 프레임(112)과 기판 반송 장치(122) 사이에서 기판이 반송되기 전에 머무르는 공간을 제공하는 것이다. 버퍼 유닛(121)은 이를 위해 이송 프레임(112)과 기판 반송 장치(122) 사이에 배치될 수 있다.
버퍼 유닛(121)은 그 내부에 기판이 안착되는 슬롯(미도시)이 제공될 수 있다. 슬롯은 버퍼 유닛(121) 내에 복수 개 제공될 수 있으며, 복수 개의 슬롯은 상호 간에 제3 방향(30)을 따라 이격되도록 제공될 수 있다. 한편, 버퍼 유닛(121)에서, 이송 프레임(112)과 마주보는 면, 기판 반송 장치(122)와 마주보는 면 등은 그 각각이 개방될 수 있다.
기판 반송 장치(122)는 버퍼 유닛(121)과 공정 챔버(123) 사이에서 기판을 반송하는 것이다. 이러한 기판 반송 장치(122)는 가이드 레일 및 반송 유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 기판 반송 장치(122)에 대한 보다 자세한 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.
한편, 기판 반송 장치(122)는 서로 다른 두 공정 챔버(123) 사이에서 기판을 반송하는 것도 가능하다.
기판 반송 장치(122)는 그 길이 방향이 제1 방향(10)과 평행하게 배치될 수 있다. 이때, 제2 방향(20)을 따라 기판 반송 장치(122)의 양측에는 복수 개의 공정 챔버(123)가 각각 배치될 수 있으며, 기판 반송 장치(122)의 각 측에는 제1 방향(10)을 따라 복수 개의 공정 챔버(123)가 배치될 수도 있다.
복수 개의 공정 챔버(123)는 서로 적층되어 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 공정 챔버(123)는 기판 반송 장치(122)의 일측에 X * Y의 배열로 배치될 수 있다. 여기서, X는 1 이상의 자연수로서, 제1 방향(10)을 따라 일렬로 제공되는 공정 챔버(123)의 수를 의미하며, Y는 1 이상의 자연수로서, 제3 방향(30)을 따라 일렬로 제공되는 공정 챔버(123)의 수를 의미한다.
예를 들어, 기판 반송 장치(122)의 일측에 공정 챔버(123)가 네 개 제공되는 경우, 네 개의 공정 챔버(123)는 2 * 2의 배열로 배치될 수 있으며, 기판 반송 장치(122)의 일측에 공정 챔버(123)가 여섯 개 제공되는 경우, 여섯 개의 공정 챔버(123)는 3 * 2의 배열로 배치될 수 있다.
한편, 공정 챔버(123)의 개수는 증가하거나 감소할 수 있다. 또한, 공정 챔버(123)는 기판 반송 장치(122)의 일측에만 제공되거나, 기판 반송 장치(122)의 일측 또는 양측에 단층으로 제공될 수도 있다.
공정 챔버(123)는 본 실시예에서 기판을 식각 처리하는 식각 챔버(etching chamber)로 구현될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 공정 챔버(123)는 기판을 세정 처리하는 세정 챔버(cleaning chamber)로 구현되는 것도 가능하다.
다음으로 기판 반송 장치(122)에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 기판 반송 장치의 세부 구조를 보여주는 사시도이다.
도 2에 따르면, 기판 반송 장치(122)는 반송 유닛(210), 가이드 레일(220) 및 지지 블록(230)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판 반송 장치(122)는 기판(W)(예를 들어, 웨이퍼(wafer))을 반송하는 것이다. 이러한 기판 반송 장치(122)는 버퍼 유닛(121)과 공정 챔버(123) 사이에서 기판을 반송하거나, 복수 개의 공정 챔버(123) 중 어느 하나인 제1 챔버와 다른 하나인 제2 챔버 사이에서 기판을 반송할 수 있다.
제1 챔버와 제2 챔버는 모두 식각 챔버로 구현될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 챔버와 제2 챔버 중 어느 하나의 챔버는 식각 챔버로 구현되고, 다른 하나의 챔버는 세정 챔버로 구현되는 것도 가능하다.
반송 유닛(210)는 기판(W)을 반송하기 위해 버퍼 유닛(121)과 공정 챔버(123) 사이, 또는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에서 직선 운동을 하는 것이다. 이러한 반송 유닛(210)는 반송 로봇으로 구현될 수 있다.
반송 유닛(210)은 가이드 레일(220) 상에 설치될 수 있다. 이러한 반송 유닛(210)은 기판(W)을 로딩한(loading) 상태로 가이드 레일(220) 상에서 제1 방향(10)을 따라 직선 운동을 할 수 있다.
반송 유닛(210)은 제2 베이스(211), 제2 바디(212), 구동 부재(213) 및 암 부재(214)를 포함하여 구성될 수 있다.
제2 베이스(211)는 평판 형태의 것으로서, 반송 유닛(210)의 하부에 설치될 수 있다. 이러한 제2 베이스(211)는 가이드 레일(220)을 따라 제1 방향(10)으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
제2 베이스(211)는 지지 블록(230) 상에 설치될 수 있다. 이때, 제2 베이스(211)는 그 내부에 경로(tube)를 구비하여, 지지 블록(230)과 모터를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제2 베이스(211)의 내부에 구비되는 경로는 전기 전도성 물질(예를 들어, 구리(copper)와 같은 금속)을 소재로 하여 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 베이스(211)는 그 내부에 전송 선로를 설치하여, 지지 블록(230)과 모터를 전기적으로 연결시키는 것도 가능하다.
제2 베이스(211)는 소정의 간격을 두고 배치되는 복수개의 지지 블록(230) 상에 설치될 수 있다. 일례로, 제2 베이스(211)는 제1 방향(10)과 제2 방향(20)으로 소정의 간격을 두고 배치되는 네 개의 지지 블록(230) 상에 설치될 수 있다.
제2 바디(212)는 반송 유닛(210)의 몸체를 구성하는 것으로서, 제2 베이스(211) 상에 결합되어 설치될 수 있다. 이러한 제2 바디(212)는 구동 부재(213)와 암 부재(214)를 지지할 수 있도록 설치될 수 있다.
구동 부재(213)는 암 부재(214)를 소정의 위치로 이동시키는 것이다. 이러한 구동 부재(213)는 제2 바디(212) 상에서 제2 방향(20)으로 회전 가능하게 제공될 수 있다. 또한 구동 부재(213)는 제2 바디(212) 상에서 제3 방향(30)으로 승강 가능하게 제공되는 것도 가능하다.
암 부재(214)는 기판(W)을 로딩하는 것으로서, 구동 부재(213)의 제어에 따라 기판(W)을 소정의 위치로 언로딩(unloading)할 수 있다.
암 부재(214)는 구동 부재(213) 상에 단일 개 설치될 수 있다. 이 경우, 암 부재(214)는 구동 부재(213)의 상판에 측 방향으로 결합되어 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 암 부재(214)는 구동 부재(213) 상에 복수 개 설치되는 것도 가능하다.
암 부재(214)는 구동 부재(213) 상에 복수 개 설치되는 경우, 구동 부재(213)의 측면에 서로 이격된 상태로 상하 방향(즉, 제3 방향(30))으로 적층되는 형태로 배치될 수 있다. 암 부재(214)는 구동 부재(213) 상에 복수 개 설치되는 경우, 구동 부재(213)의 측면에 좌우 방향(즉, 제1 방향(10) 또는 제2 방향(20))으로 배열되는 형태로 배치되는 것도 가능하다.
암 부재(214)는 구동 부재(213) 상에 복수 개 설치되는 경우, 복수 개의 암 부재(214) 중 그 일부는 버퍼 유닛(121)에서 공정 챔버(123)로 기판을 반송할 때 사용될 수 있으며, 다른 일부는 공정 챔버(123)에서 버퍼 유닛(121)으로 기판을 반송할 때 사용될 수도 있다.
가이드 레일(220)은 반송 유닛(210)이 이동하는 경로를 제공하는 것이다. 이러한 가이드 레일(220)은 그 길이 방향이 제1 방향(10)으로 제공될 수 있으며, 한 쌍의 레일(221, 222), 즉 제1 레일(221)과 제2 레일(222)로 설치될 수 있다.
지지 블록(230)은 가이드 레일(220)의 상부에 결합되는 것이다. 이러한 지지 블록(230)은 가이드 레일(220)을 따라 제1 방향(10)으로 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 지지 블록(230) 상에는 반송 유닛(210)이 설치될 수 있다.
지지 블록(230)은 가이드 레일(220) 상에 복수 개 설치될 수 있다. 이때 지지 블록(230)은 가이드 레일(220)을 구성하는 제1 레일(221) 및 제2 레일(222) 각각에 복수 개 설치될 수도 있다.
지지 블록(230)은 제1 레일(221) 및 제2 레일(222) 각각에 복수 개 설치되는 경우, 제1 레일(221) 및 제2 레일(222) 각각에 동일 개수 설치될 수 있다. 예를 들면, 지지 블록(230)은 제1 레일(221) 및 제2 레일(222) 각각에 두 개씩 설치될 수 있다.
지지 블록(230)은 제1 블록(231), 제2 블록(232), 제3 블록(233) 및 제4 블록(미도시)을 포함할 수 있다. 제1 블록(231) 및 제2 블록(232)은 제1 레일(221) 상에 설치되며, 제1 방향(10)으로 이격되어 설치될 수 있다. 제3 블록(233) 및 제4 블록은 제2 레일(222) 상에 설치되며, 제1 블록(231) 및 제2 블록(232)의 경우와 마찬가지로 제1 방향(10)으로 이격되어 설치될 수 있다.
제3 블록(233)은 제1 블록(231)에 대하여 상호 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 제3 블록(233)은 제2 방향(20)으로 제1 블록(231)에 평행한 위치에 형성될 수 있다. 도 2에 도시되어 있지 않지만, 제2 블록(232) 및 제4 블록도 제1 블록(231) 및 제3 블록(233)과 동일한 형태로 형성될 수 있다.
이상의 설명에서는 버퍼 유닛(121)과 공정 챔버(123) 사이에서(또는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에서) 기판을 반송하는 것을 기판 반송 장치(122)로 정의하였다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 로드 포트(111)에 안착되는 캐리어(130)와 버퍼 유닛(121) 사이에서 기판을 반송하는 이송 프레임(112)도 기판 반송 장치로 구현될 수 있음은 물론이다.
기판 반송 장치(122)는 반송 유닛(210)의 온도를 제어하기 위해 반송 유닛(210)의 주변에 냉각 판(cooling plate)을 구비할 수 있다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각 판을 구비하는 기판 반송 장치를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각 판을 구비하는 기판 반송 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4에 따르면, 기판 반송 장치(122)는 반송 유닛(210), 가이드 레일(220), 냉각 판(310), 펌프(320), 냉각 유로(330) 및 밸브(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
반송 유닛(210) 및 가이드 레일(220)에 대해서는 도 2를 참조하여 전술한 바 있으므로, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다. 또한, 도 3 및 도 4에는 도시되어 있지 않지만, 기판 반송 장치(122)는 지지 블록(230)을 포함하여 구성될 수도 있다.
냉각 판(310)은 반송 유닛(210)의 온도(예를 들어, 반송 유닛(210)의 표면 온도, 반송 유닛(210)의 내부 온도 등)를 제어하기 위한 것이다. 이러한 냉각 판(310)은 그 내부에 냉각수(coolant)가 흐를 수 있는 냉각 유로(330)가 설치되며, 냉각 유로(330)를 통과하는 냉각수를 통해 반송 유닛(210)의 온도를 제어할 수 있다.
냉각 판(310)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 판 부재(410), 파이프 부재(420) 및 제2 판 부재(430)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 냉각 판의 세부 구조를 보여주는 사시도이다.
바디(body)는 냉각 판(310)의 몸체를 구성하는 것이다. 이러한 바디는 제1 판 부재(410)와 제2 판 부재(430)가 결합하여 형성될 수 있다.
제1 판 부재(410)는 파이프 부재(420)의 일측면에 배치되는 것이다. 이러한 제1 판 부재(410)는 파이프 부재(420)의 일측면을 덮도록 형성되며, 파이프 부재(420)로부터 발산되는 냉기를 외부로 방출할 수 있도록 적절한 소재로 형성되어 설치될 수 있다.
제2 판 부재(430)는 파이프 부재(420)의 타측면에 배치되는 것이다. 이러한 제2 판 부재(430)는 파이프 부재(420)의 타측면을 덮도록 형성되며, 제1 판 부재(410)와 결합하여 파이프 부재(420)를 밀폐시키도록 형성될 수 있다. 제2 판 부재(430)도 제1 판 부재(410)와 마찬가지로 파이프 부재(420)로부터 발산되는 냉기를 외부로 방출할 수 있도록 적절한 소재로 형성되어 설치될 수 있다.
파이프 부재(420)는 냉각수를 흐를 수 있도록 유로를 제공하는 것이다. 이러한 파이프 부재(420)는 냉각 판(310)의 내부에 배치되며, 제1 판 부재(410)와 제2 판 부재(430)에 의해 그 외형이 외부로 표출되지 않도록 설치될 수 있다.
파이프 부재(420)는 냉각 판(310)의 내부에서 도 6에 도시된 바와 같이 상부에서 아래쪽 방향(즉, 음의 제3 방향(30))으로 지그재그(zigzag) 형태로 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 파이프 부재(420)는 도 7에 도시된 바와 같이 일측에서 타측 방향(즉, 제1 방향(10))으로 지그재그 형태로 설치되는 것도 가능하다. 도 6은 도 5에 도시된 냉각 판을 구성하는 파이프 부재의 다양한 설치 형태를 보여주는 제1 예시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 냉각 판을 구성하는 파이프 부재의 다양한 설치 형태를 보여주는 제2 예시도이다.
한편, 냉각 판(310)은 별도의 파이프 부재(420)를 구비하지 않고, 제1 판 부재(410) 및 제2 판 부재(430) 중 적어도 하나의 부재에 냉각수가 흐르는 유로로 이용할 수 있는 홈을 형성하는 것도 가능하다.
한편, 본 실시예에서는 냉각 판(310)의 냉각 효율을 높이기 위해, 파이프 부재(420)의 표면에 써멀 컴파운드(thermal compound)를 도포하거나, 파이프 부재(420)의 표면에 써멀 패드(thermal PAD)를 장착할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 파이프 부재(420)의 표면에 써멀 그리스(thermal grease)를 도포하는 것도 가능하다.
다시 도 3을 참조하여 설명한다.
냉각 판(310)은 반송 유닛(210)의 측면에 설치될 수 있다. 이러한 냉각 판(310)은 반송 유닛(210)의 양 측면에 설치될 수 있으며, 반송 유닛(210)의 일 측면에만 설치되는 것도 가능하다.
냉각 판(310)이 이와 같이 반송 유닛(210)의 측면에 설치되면, 도 8에 도시된 바와 같이 반송 유닛(210)의 양측에 배치되는 복수 개의 공정 챔버(123)로부터 고온의 열 에너지(510)가 방출되더라도, 냉각 판(310)에 의해 반송 유닛(210)의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 도 8은 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각 판을 구비하는 기판 반송 장치의 성능을 설명하기 위한 참고도이다.
한편, 냉각 판(310)은 도 9에 도시된 바와 같이 반송 유닛(210)의 측면뿐만 아니라 반송 유닛(210)의 하부에도 설치될 수 있다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 냉각 판을 구비하는 기판 반송 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
다시 도 3을 참조하여 설명한다.
펌프(320)는 냉각 유로(330)로 냉각수를 공급하는 것이다. 이러한 펌프(320)는 냉각 판(310)의 외측에 설치되어, 냉각 판(310)의 내부로 연장되어 형성되는 냉각 유로(330)(즉, 파이프 부재(420))로 냉각수를 공급할 수 있다.
냉각 유로(330)는 냉각수가 흐를 수 있는 경로를 제공하는 것이다. 이러한 냉각 유로(330)는 펌프(320)에 연결되며, 냉각 판(310)의 내부에 위치하는 입구부(coolant in; 331) 및 출구부(coolant out; 332)를 통해 냉각 판(310)의 내부를 관통하여 형성될 수 있다. 펌프(320)에 의해 공급되는 냉각수는 파이프 부재(420)의 형태로 냉각 판(310)의 내부에 설치되는 냉각 유로(330)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다. 본 실시예에서 냉각수로 PCW(Process Cooling Water)를 이용할 수 있다.
밸브(340)는 냉각수의 흐름을 제어하는 것이다. 이러한 밸브(340)는 냉각 유로(330) 상에 설치되어 냉각 유로(330)를 개폐함으로써, 냉각수의 흐름을 제어할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 냉각 판(310)은 도 3에 도시된 바와 같이 반송 유닛(210)으로부터 소정 거리 이격된 상태로 설치되는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 냉각 판(310)은 반송 유닛(210)의 측면에 부착되어 설치되는 것도 가능하다. 냉각 판(310)이 이와 같이 반송 유닛(210)의 측면에 밀접하여 설치되면, 냉각 판(310)에 의한 냉각 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
냉각 판(310)이 반송 유닛(210)의 측면에 밀접하여 형성되는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 반송 유닛(210)의 측면에 형성되는 제1 돌기(610) 및 냉각 판(310)의 측면에 형성되는 제2 돌기(620)를 이용하여 냉각 판(310)을 반송 유닛(210)의 측면에 결합시킬 수 있다.
이때, 제2 돌기(620)는 반송 유닛(210)의 측면에 마주하는 냉각 판(310)의 측면에 형성될 수 있으며, 제1 돌기(610)와 교차하도록 서로 다른 높이에 형성될 수 있다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 반송 유닛과 냉각 판 사이의 다양한 결합 형태를 설명하기 위한 제1 예시도이다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 냉각 판(310)이 반송 유닛(210)의 측면에 밀접하여 형성되는 경우, 도 11에 도시된 바와 같이 반송 유닛(210)의 측면에 형성되는 제3 돌기(630) 및 냉각 판(310)의 측면에 형성되는 홈(640)을 이용하여 냉각 판(310)을 반송 유닛(210)의 측면에 결합시키는 것도 가능하다. 이때, 제3 돌기(630)가 홈(640)에 삽입되어 냉각 판(310)을 반송 유닛(210)의 측면에 결합시킬 수 있다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 반송 유닛과 냉각 판 사이의 다양한 결합 형태를 설명하기 위한 제2 예시도이다.
한편, 도시되어 있지 않지만, 본 실시예에서는 반송 유닛(210)의 측면에 형성되는 홈 및 냉각 판(310)의 측면에 형성되는 제4 돌기를 이용하여 냉각 판(310)을 반송 유닛(210)의 측면에 결합시킬 수 있으며, 볼팅(bolting), 용접(welding) 등을 통해 냉각 판(310)을 반송 유닛(210)의 측면에 결합시키는 것도 가능하다.
이상 도 3 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 반송 장치(122)에 대하여 설명하였다. 본 발명은 Liner TM의 냉각 판(cooling plate)의 열효율 개선 방법에 관한 것이다. 반송 유닛(210)의 좌/우 측면 또는 하부에 냉각 판(310)을 장착하여 열 복사(thermal radiation) 현상을 이용하여 반송 유닛(210)의 발열에 따른 냉각 효과를 볼 수 있다.
냉각 판(310)은 상황에 따라 반송 유닛(210)의 주행축 하부에, 또는 좌/우 측면에, 하부/좌 측면/우 측면 모두에 장착될 수 있으며, 또한 냉각 판(310)은 공정 챔버(process chamber; 123)에 의한 TM 온도 상승을 억제하는 기능을 할 수 있다.
냉각 판(310)은 냉각수(coolant)가 내부에 흐를 수 있는 구조로 구성될 수 있다. 냉각 판(310)은 별도의 배관을 이용하여 냉각수가 흐를 수 있는 구조 또는 플레이트(plate)의 내부에 홈을 통한 쿨런트 패쓰(Coolant Path)를 형성할 수 있다.
냉각수를 냉각 판(310)에 배관을 이용하여 주입시 열 효율이 매우 중요하다. 이를 위해 냉각 판(310)의 내부에 형성되는 쿨링 파이프(cooling pipe)에 써멀 컴파운드(thermal compound)를 도포하여 플레이트와 파이프 간 열 효율을 개선할 수 있다. 또는, 쿨링 파이프에 써멀 패드(thermal PAD)를 장착하여 열 효율을 개선할 수 있다. 또는, 쿨링 파이프에 써멀 그리스(thermal grease)를 도포하여 열 효율을 개선할 수 있다.
본 발명에서는 열 교환(heat exchange) 효율화를 위한 반송 유닛(210)과 냉각 판(310) 간 장착 방법에 대해서도 제안한다.
냉각 판(310)과 반송 유닛(210)의 바디(robot body)는 열 교환 효과를 높이기 위해 도 10에 도시된 바와 같이 날개가 상호 교차하는 구조를 가질 수 있다. 날개 구조를 통하여 냉각 판(310)과 반송 유닛(210)의 바디 간 교차 면적을 최대화하여 열 교환 효과를 최대화할 수 있다.
냉각 판(310)의 안에서 냉각수는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 순환되는 구조를 가질 수 있다. 냉각수로는 반도체 라인(line)에서 공급되어지는 PCW를 이용할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 처리 시스템 110: 인덱스 모듈
111: 로드 포트 112: 이송 프레임
120: 공정 처리 모듈 121: 버퍼 유닛
122: 기판 반송 장치 123: 공정 챔버
130: 캐리어 210: 반송 유닛
220: 가이드 레일 230: 지지 블록
310: 냉각 판 320: 펌프
330: 냉각 유로 340: 밸브
410: 제1 판 부재 420: 파이프 부재
430: 제2 판 부재 610: 제1 돌기
620: 제2 돌기 630: 제3 돌기
640: 홈

Claims (10)

  1. 진공 상태에서 운용되는 기판 반송 장치; 및
    제1 방향을 따라 배치되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 상기 기판 반송 장치의 양측에 배치되는 복수 개의 공정 챔버를 포함하되,
    상기 기판 반송 장치는,
    기판을 상기 복수 개의 공정 챔버로 반입하거나 상기 복수 개의 공정 챔버로부터 상기 기판을 반출하고, 상기 제1 방향을 따라 직선 운동하는 반송 로봇;
    상기 반송 로봇의 이동로로 제공되고, 상기 제1 방향과 평행하게 배치되는 가이드 레일; 및
    내부에 냉각수가 흐르는 유로가 설치되는 냉각 판을 포함하고,
    상기 반송 로봇은 직선 운동을 하고, 상기 냉각 판은 상기 반송 로봇의 이동 경로를 따라 연장되고,
    상기 냉각 판은 상기 반송 로봇과 상기 공정 챔버 사이에 설치되되, 상기 반송 로봇 및 상기 공정 챔버에 이격되어 설치되는 기판 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송 로봇은:
    상기 가이드 레일을 따라 상기 제1 방향을 따라 이동 가능하도록 설치되는 베이스;
    상기 베이스에 설치되고, 그리고 상기 제1 방향과 상기 제2 방향을 포함하는 평면에 수직이 되는 제3 방향을 따라, 승강 가능하게 제공되는 구동 부재; 및
    상기 구동 부재에 설치되고, 상기 기판을 로딩하거나 언로딩하고, 그리고 회전 가능하게 제공되는 암 부재를 포함하는 기판 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각 판은 상기 제1 방향에 더해, 상기 제3 방향을 따라 측벽으로 형성되어 상기 반송 로봇의 온도를 제어하는, 기판 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드 레일은 제1 레일 및 제2 레일을 포함하고, 그리고
    상기 냉각 판은 상기 제1 방향을 따라, 상기 제1 레일과 상기 제2 레일 모두에 인접하도록 상기 기판 반송 장치 내에 배치되는, 기판 처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각 판은,
    냉각수가 흐르는 상기 유로로 제공되는 파이프 부재; 및
    상기 파이프 부재가 내장될 수 있도록 상기 파이프 부재의 양측면에서 상호 결합되는 제1 판 부재 및 제2 판 부재를 포함하고,
    상기 제1 판 부재, 상기 제2 판 부재, 및 상기 파이프 부재는 분리 가능하게 형성되는, 기판 처리 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각 판은,
    제1 판 부재, 제2 판 부재, 그리고 상기 제1 판 부재의 제1 면 및 상기 제1 면과 마주하는 상기 제2 판 부재의 제2 면 중 적어도 하나의 면에 홈 형태로 형성되는 상기 유로를 포함하는, 기판 처리 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 냉각 판의 내부에서 지그재그 형태로 설치되는, 기판 처리 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 유로 상에는 써멀 컴파운드(thermal compound), 써멀 패드(thermal PAD) 및 써멀 그리스(thermal grease) 중 적어도 하나가 설치되는, 기판 처리 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 반송 장치는,
    상기 냉각수를 공급하는 펌프;
    상기 냉각수가 흐르는 통로로 제공되며, 상기 펌프 및 상기 냉각 판의 내부에 설치되는 유로와 연결되는 냉각 유로; 및
    상기 냉각 유로 상에 설치되며, 상기 냉각 유로를 개폐하는 밸브를 더 포함하는 기판 처리 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각수로 PCW(Process Cooling Water)를 이용하는 기판 처리 시스템.
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