KR20060131209A - 기판 처리 설비 - Google Patents

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KR20060131209A
KR20060131209A KR1020050051471A KR20050051471A KR20060131209A KR 20060131209 A KR20060131209 A KR 20060131209A KR 1020050051471 A KR1020050051471 A KR 1020050051471A KR 20050051471 A KR20050051471 A KR 20050051471A KR 20060131209 A KR20060131209 A KR 20060131209A
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Abstract

본 발명은 기판 처리량을 최대화하면서 풋프린트(바닥면적)를 최소화할 수 있는 기판 처리 설비에 관한 것으로, 본 발명의 기판 처리 설비는 기판이 놓여지는 2개의 서셉터를 갖는 공정챔버와 연결되는 로드락 챔버 그리고 로드락 챔버 내에 설치되며, 단일 축선을 중심으로한 회전동작에 의해 공정챔버의 서셉터들로 2개의 기판을 동시에 운반하는 이송장치를 구비할 수 있다. 이 이송장치는 단일 축선을 갖는 회전축과 회전축에 장착되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 단일 아암부를 포함한다. 이와 같이, 본 발명은 단일 축선을 중심으로 한 회전동작에 의해 2개의 기판을 동시에 운반할 수 있는 더블형 이송장치를 구비함으로써, 이송장치의 저비용화, 기판 처리속도의 향상 및 유지 보수가 용이한 각별한 효과를 갖는다.
기판, 카세트, 공정챔버

Description

기판 처리 설비{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도;
도 2는 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 사시도;
도 3a 및 도 3b는 서셉터를 보여주는 도면들;
도 4는 공정챔버의 서셉터로의 기판 인계 과정을 설명하기 위한 도면;
도 5는 도 4에 표시된 a-a 선 단면도;
도 6a 내지 도 6e는 기판이 더블형 이송장치에서 서셉터로 인계되는 과정이 단계적으로 도시한 도면들;
도 7은 공정처리부의 변형된 예를 보여주는 공정처리부의 측단면도;
도 8 및 도 9는 공정처리부에서의 기판 이송을 보여주는 공정처리부의 측단면도;
도 10은 도 7에 도시된 언로딩용 더블형 이송장치를 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 7의 공정처리부에서 서셉터로의 기판 인계 과정을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
102 : 인덱스 106 : 이송부
110 : 공정 처리부 112 : 로드락챔버
116 : 공정챔버 120 : 서셉터
130 : 더블형 이송장치
본 발명은 기판 처리 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 기판 처리량을 최대화하면서 풋프린트(바닥면적)를 최소화할 수 있는 기판 처리 설비에 관한 것이다.
일반적으로 기판 처리 설비에서 사용되는 기판 이송 장치는 베이스에 제 1 아암이 회동 가능하게 연결되고, 제 1 아암에 대해 제 2 아암이 회동 가능하게 연결되며, 상기 제 2 아암의 끝단에는 핸들러(기판이 놓여지는 블레이드)가 회동 가능하게 연결되어 상호 상대적인 회동 운동을 하는 다관절 형태의 개구리 뒷다리형(frog-leg type)으로 이루어진다. 이러한 기판 이송 장치의 복잡함은 장치의 고비용화, 기판 처리속도의 늦춤 및 빈번한 고장을 초래하게 된다.
그리고, 고온에서 기판을 처리해야 하는 기판 처리 설비의 경우, 처리전 기판을 예열하는 예열챔버와, 처리후 기판을 쿨링하는 쿨링챔버를 별도로 구비해야 하기 때문에, 전체적인 설비의 점유면적이 증가되어 단위 면적당 공간 효율이 떨어지고, 양산 라인의 경우 FAB 유지비용 증가 및 자동화의 물류 이송의 비효율화 등의 문제들이 발생된다. 그 뿐만 아니라, 그러한 기판 처리 설비의 기판 이송 장치는 예열챔버, 공정챔버 그리고 쿨링챔버 등으로 기판을 이송해야 하는 등 작업량이 증가하는 한편, 기판이 3개의 챔버들을 옮겨 다니는데 많은 시간이 소요되어 설비의 가동율을 증대시키는데 한계를 가지고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 로드락 챔버와 공정챔버 간의 기판 이송에 따른 처리량을 최대화하도록 간단한 동작으로 작동되는 기판 이송장치를 갖는 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 정해진 시간 내에 보다 많은 기판을 처리 할 수 있는 새로운 형태의 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 로드락 챔버에서 기판의 예열과 쿨링이 가능하도록 하여 설비의 점유면적을 최소화하여 공간 효율성을 향상시킬 수 있는 새로운 형태의 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 기판 처리 설비는 기판이 놓여지는 2개의 서셉터를 갖는 공정챔버, 상기 공정챔버와 연결되는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버 내에 설치되며, 단일 축선을 중심으로한 회전동작에 의해 상기 공정챔버의 서셉터들로 2개의 기판을 동시에 운반하는 이송장치; 및 상기 로드락 챔버 밖에서 상기 로드락 챔버 내부로 기판을 운반하는 기판반송로봇을 구비할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 이송장치는 상기 단일 축선을 갖는 회전축; 및 상기 회전축에 장착되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖 는 단일 아암부를 포함하며, 상기 단일 아암부는 상기 회전축의 회전에 따라 상기 로드락 챔버 내에서 대기하는 대기위치와, 상기 공정챔버의 서셉터들의 상부위치 사이에서 회전운동할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 서셉터는 기판을 상기 이송장치와 상기 서셉터의 표면 사이에서 이송하기 위한 복수의 리프트 핀들을 포함하되; 상기 리프트 핀들 중 상기 단일 아암부의 회전반경에 위치되는 리프트핀은 상기 단일 아암부와 충돌하지 않도록 상기 회전반경 밖에 위치하는 수직부분과, 상기 수직부분으로부터 상기 단일 아암부 위로 지나가도록 굴곡진 수평부분 그리고 이 수평부분 끝단으로부터 상방향으로 연장되어 기판 저면을 받치는 지지부분으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 로드락 챔버는 상기 공정챔버에서 처리되기 전 기판이 대기하는 상부공간과; 상기 공정챔버에서 처리된 기판이 대기하는 하부공간으로 구획되며, 각각에 공간에는 상기 이송장치가 각각 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 상부공간에는 대기 중인 기판을 예열하는 예열부재가 설치되고, 상기 하부공간에는 대기 중인 기판을 냉각하는 냉각부재가 설치되며, 상호간의 온도 간섭을 최소화하기 위해 상기 상부공간과 상기 하부공간 사이에는 단열판이 설치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 이송장치는 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 제1아암부; 상기 제1아암부 아래에 나란히 배치되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 제2아암부; 상기 제1아암부를 회전시키기 위한 제1회전축을 갖는 제1구동부; 및 상기 제2아암부를 회전시키기 위한 제2회전축을 갖는 제2구동부를 포함하되; 상기 제1,2아암부 각각은 회전운동에 의해 상기 로드락 챔버 내에서 대기하는 대기위치와, 상기 공정챔버의 서셉터들의 상부위치 사이를 회전 이동할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 반도체 기판 처리 설비는 기판이 놓여지는 2개의 서셉터를 갖는 공정챔버; 상기 공정챔버와 연결되는 그리고 상부공간과 하부공간으로 구획되는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버의 상부공간에 설치되며, 단일 축선을 중심으로한 회전동작에 의해 2개의 기판을 동시에 상기 공정챔버의 서셉터들로 로딩하는 로딩용 이송장치; 상기 로드락 챔버의 하부공간에 설치되며, 단일 축선을 중심으로한 회전동작에 의해 상기 공정챔버의 서셉터들로부터 2개의 기판을 동시에 언로딩하는 언로딩용 이송장치; 상기 로드락 챔버 밖에서 상기 로딩용 이송장치로 기판을 인계하는 또는 상기 언로딩용 이송장치로부터 기판을 인출하는 기판반송로봇을 구비할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 로딩용 이송장치와 상기 언로딩용 이송장치 각각은 상기 단일 축선을 갖는 회전축; 및 상기 회전축에 장착되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 단일 아암부를 포함하며, 상기 단일 아암부는 상기 회전축의 회전에 따라 상기 로드락 챔버 내에서 대기하는 대기위치와, 상기 공정챔버의 서셉터들의 상부위치 사이에서 회전운동할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 반도체 기판 처리 시스템은 상기 서셉터들이 상기 로딩용 이송장치에 의해 기판이 로딩되는 위치와, 상기 언로딩용 이송장 치에 의해 기판이 언로딩되는 위치로 승강되도록 하는 승강장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 서셉터는 기판을 상기 이송장치와 상기 서셉터의 표면 사이에서 이송하기 위한 복수의 리프트 핀들을 포함하되; 상기 리프트 핀들 중 상기 단일 아암부의 회전반경에 위치되는 리프트핀은 상기 단일 아암부와 충돌하지 않도록 상기 회전반경 밖에 위치하는 수직부분과, 상기 수직부분으로부터 상기 단일 아암부 위로 지나가도록 굴곡진 수평부분 그리고 이 수평부분 끝단으로부터 상방향으로 연장되어 기판 저면을 받치는 지지부분으로 이루어지는 굴곡진 형상일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 상부공간에는 상기 로딩용 이송장치의 단일 아암부에서 대기중인 기판을 예열하는 예열부재가 설치되고, 상기 하부공간에는 상기 언로딩용 이송장치의 단일 아암부에서 대기중인 기판을 냉각하는 냉각부재가 설치되며, 상호간의 온도 간섭을 최소화하기 위해 상기 상부공간과 상기 하부공간 사이에는 단열판이 설치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 로딩용 이송장치와 상기 언로딩용 이송장치 각각은 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 제1아암부; 상기 제1아암부 아래에 나란히 배치되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 제2아암부; 상기 제1아암부를 회전시키기 위한 제1회전축을 갖는 제1구동부; 및 상기 제2아암부를 회전시키기 위한 제2회전축을 갖는 제2구동부를 포함하되; 상기 제1,2아암부 각각은 회전운동에 의해 상기 로드락 챔버 내에서 대기하는 대기위치와, 상 기 공정챔버의 서셉터들의 상부위치 사이를 회전 이동할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 11에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명의 기본적인 의도는 기판 이송을 위한 동작을 단순화하여 기판 이송 효율을 향상시키고, 로드락 챔버에서 기판의 예열 및 쿨링 작업을 실시하도록 하여 설비 면적을 최소화하도록 하는데 있다. 이를 달성하기 위하여 본 발명자는 단일 회전축을 갖는 이송 장치를 사용하여 공정챔버와 로드락 챔버간의 기판 이송을 실시하고, 로드락 챔버를 예열공간과 쿨링공간으로 구분하고 기판이 대기할 수 있는 충분한 이송장치를 배치하는데 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도 및 사시도이다.
도1 내지 도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(100)는 전방에 인덱스(102)를 갖는다. 인덱스(102)에는 기판(w)들이 적재된 2개의 풉(FOUP;104)(일명 캐리어)이 안착된다. 상기 풉(104)은 생산을 위한 일반적인 로트(lot)용 캐리어로써, 물류 자 동화 시스템(예를 들어 OHT, AGV, RGV 등)에 의하여 인덱스(102)에 안착된다. 이 인덱스(102)는 기판 이송에 필요한 공간을 갖는 이송부(106)에 연결되도록 설치된다.
이송부(106)에는 인덱스(102)에 안착된 2개의 풉(104)으로부터 기판을 반출하여 공정처리부(110)로 반송하는 기판이송로봇(108)이 설치된다. 이 기판이송로봇(108)은 인덱스(102)와 공정처리부(110) 사이에서 기판을 이송시킨다. 즉, 이 기판이송로봇(108)은 인덱스(102)에 놓여진 2개의 풉(104)으부터 기판을 1회 동작에 2장씩 반출하여 공정처리부(110)로 각각 반입시킨다. 이송부(106)에 설치되는 기판이송로봇(108)은 통상적으로 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공정처리부(110)는 이송부(106) 후방에 배치된다. 공정처리부(110)는 로드락 챔버(112)와 공정챔버(116)로 이루어지는데, 로드락 챔버(112)는 이송부(106)에 인접하게 배치되고, 공정챔버(116)는 로드락 챔버(112) 후미에 연결 배치된다. 로드락 챔버(112) 전면에는 기판이 인입/인출되는 기판 출입구(114)를 갖으며, 기판 출입구(114)는 통상의 게이트 밸브(114a)에 의해 개폐된다. 게이트 밸브(114a)는 이송부(106)로부터 로드락 챔버(112)를 밀폐시켜서 로드락 챔버(112)가 진공화될 수 있게 한다. 그리고 로드락 챔버(112)와 공정챔버(116)간에는 게이트 밸브(118a)에 의해 개폐되는 기판 출입구(118)를 갖는다. 이 게이트 밸브(118a)는 로드락 챔버(112)로부터 공정챔버(116)를 밀폐시켜서 공정챔버(116)의 방해 없이 로드락 챔버(112)가 대기압으로 통풍될 수 있게 한다. 통상 적으로 로드락 챔버(112)는 두개 이상의 상이한 환경, 예를 들어 실온의 대기압 환경과 승온의 진공 환경 사이에서 완충 공간 역할을 하며, 공정챔버(116)에서 공정처리하기 위한 기판(또는 공정챔버에서 공정처리된 기판)이 일시적으로 대기하게 된다.
한편, 로드락 챔버(112)에는 이송부(106)의 기판이송로봇(108)으로부터 인계 받은 기판을 공정챔버(116)내의 서셉터(120)상으로 인계하기 위한 특별한 구조의 더블형 이송장치(130)가 설치된다. 이 더블형 이송장치(130)는 이송부(106)의 기판이송로봇(108)에 의해 반송되어진 2장의 기판을 동시에 인계받아 공정챔버(116)의 서셉터(120)들로 기판들을 인계하는( 또는 공정챔버의 서셉터로부터 기판을 인계받아 이송부의 기판이송로봇으로 인계하는) 그리고 일시적으로 기판들이 대기할 수 있는 공간을 제공하는 유닛이다. 예컨대, 기판이송로봇(108)은 더블형 이송장치(130)와의 기판 인계시 간섭이 발생되지 않도록 일자형의 블레이드 또는 기판 인계 위치에 따라 적합한 모양으로 제작될 수 있다.
더블형 이송장치(130)는 단일 축선을 중심으로 한 180도 회전동작에 의해 공정챔버(116)의 서셉터(120)들로 2개의 기판을 동시에 운반할 수 있는 것으로, 단일 축선을 갖는 회전축(132)과, 회전축(132)에 장착되어 일정 범위(180도) 내에서 회전되는 단일 아암부(134)를 갖는다. 단일 아암부(134)는 기판(w)이 놓여지는 제1,2블레이드(135a,135b)를 갖는다. 단일 아암부(134)는 회전축(132)의 회전에 따라 로드락 챔버(112)내에서 대기하는 대기위치(점선으로 표시됨) 또는 공정챔버(116)의 서셉터(120)들의 상부위치(실선으로 표시됨) 사이에서 180도 회전운동하게 되면 서 기판을 이송시킨다.
이처럼, 본 발명의 기판 처리 설비에 적용된 더블형 이송장치(130)는 기판을 이송시키기 위한 다중 회전축에 대한 필요성을 제거함으로써 제조 및 처리비용을 최소화할 수 있다. 특히, 더블형 이송장치(130)는 단일 아암부(134)의 단일 축선을 중심으로 한 회전운동은 기존의 복잡한 이송장치의 관절 부품을 제거함으로써 복잡성과 유지보수 비용 그리고 로드락 챔버(112)의 오염을 더욱 더 최소화할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 서셉터를 보여주는 도면들이고, 도 4는 공정챔버의 서셉터로의 기판 인계 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 표시된 a-a 선 단면도이다.
도 3a 내지 도 5를 참조하면, 공정챔버(116)에 배치된 2개의 서셉터(120)(일명 기판 척이라고도 불림)는 공정챔버(116) 내부에 소정거리 이격된 상태로 나란히 배치된다. 도시하지 않았지만, 서셉터(120)는 여러 개의 기본 기능, 즉 기판을 더블형 이송장치(130)로부터 인계받거나 인계하는 기능(통상적으로 서셉터에 설치되는 리프트 핀 어셈블리에 의해 이루어짐), 처리중에 기판을 유지하는 기능, 기판을 처리온도에 따라 기판에 균일한 열적 환경을 제공하는 기능 등을 갖는 것은 자명한 사실이다.
서셉터(120)에서 주목할 만한 점은, 기판(w)을 더블형 이송장치(130)의 단일아압부(134)와 서셉터(120)의 표면 사이에서 이송하기 위한 3개의 리프트 핀들(122,124)의 구조에 있다할 것이며, 더블형 이송장치(130)와 서셉터(120)간의 기판 이송 과정은 추후 도 6a 내지 도 6e를 통해서 자세히 설명될 것이다.
도 3a 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 더블형 이송장치(130)의 단일 아암부(134)의 회전반경(r)에 위치되는 리프트 핀(124) 하나는 더블형 이송장치(130)의 단일 아암부(134)와의 충돌을 피하기 위하여 굴곡진 형상으로 이루어진다는데 그 구조적인 특징이 있다. 이 리프트 핀(124)은 단일 아암부(134)와 충돌하지 않도록 상기 회전반경(r) 밖에 위치하는 수직부분(124a)과, 수직부분(124a)으로부터 단일 아암부(134) 위로 지나가도록 굴곡진 수평부분(124b) 그리고 이 수평부분(124b) 끝단으로부터 상방향으로 연장되어 기판(w) 저면을 받치는 수직한 지지부분(124c)으로 이루어진다. 도 3b에서와 같이, 수직한 리프트 핀들(122)은 서셉터(120)의 수직한 2개의 홀(125a)들에, 굴곡진 리프트 핀(124)은 기다란 홀(125b)에 수납된다.
상술한 바와 같이, 더블형 이송장치(130)가 단일 축선을 중심으로 한 회전동작에 의해 공정챔버(116)의 서셉터(120)들로 2개의 기판(w)을 운반하는 것이 가능한 것은, 굴곡진 형상의 리프트 핀(124) 구성에 의해 가능하다 할 것이다. 만약, 이러한 굴곡진 형상의 리프트 핀(124)이 없다면 더블형 이송장치의 단일 아암부(134)가 리프트 핀들상으로 기판을 인계하고 되돌아 올 때 회전반경(r) 안에 위치된 리프트 핀과 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 기판 인계 과정은 도 6a 내지 도 6d에서 자세히 보여주고 있다.
도 6a 내지 도 6e에는 기판이 더블형 이송장치(130)에서 서셉터(120)로 인계되는 과정이 단계적으로 도시되어 있다.
도면에서 보여주는 바와 같이, 기판(w)이 단일 아암부(134)의 블레이드(135a,135b)에 올려진 상태에서 서셉터(120) 상으로 위치되면, 리프트 핀들 (122,124)이 상승하여 단일 아암부의 블레이드(135a,135b)로부터 기판(w)을 들어 올리게 된다(도 6c)되고, 그 상태에서 단일 아암부(134)는 로드락 챔버(112)의 대기 위치로 회전 이동된다(도 6d, 도 1의 점선 위치). 이때, 단일 아암부(134)의 블레이드(135a,135b)는 리프트 핀(124)의 수평부분(124b) 밑으로 지나가게 됨으로 리프트 핀(124)과의 충돌은 발생되지 않는다. 이렇게 단일 아암부(134)가 로드락 챔버(112)로 원위치 되면, 리프트 핀들(122,124)이 하강하여 기판(w)을 서셉터(120) 표면에 올려놓게 된다(도 6e).
여기서 공정 챔버(116)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버는 포토 레지스트를 제거하기 위해서 플라즈마를 이용하여 포토 레지스트를 제거하는 애싱(ashing) 챔버일 수 있고, 공정 챔버는 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD 챔버일 수 있고, 공정 챔버는 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 에치 챔버일 수 있고, 공정 챔버는 장벽(barrier) 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있으며, 공정 챔버는 금속막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다. 집적 회로 또는 칩의 완전한 제조에 요구되는 모든 프로세스를 수행하기 위해 다수의 프로세싱 시스템들이 요구될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 기판 처리 설비(100)는 로드락 챔버(112) 내에 설치된 더블형 이송장치(130)를 통해 로드락 챔버(112)와 공정챔버(116) 간의 기판 이송에 따른 동작을 단순화하여 그에 따른 기판 처리량을 최대화할 수 있으며, 로드락 챔버의 오염 및 유지 보수 비용을 최소화할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
(공정 처리부의 변형예)
도 7 내지 도 10은 변형된 공정처리부를 갖는 기판 처리 설비를 보여주는 도면들이다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 기판 처리 설비(100')는 상부공간(112a)과 하부공간(112b)으로 구획된 로드락 챔버(112)를 갖는 공정처리부(110')를 구비한다. 로드락 챔버의 상부공간(112a)에는 로딩용 더블형 이송장치(130a)와, 상부공간(112a)에서 대기중인 기판들을 예열하는 예열부재(150)가 설치된다. 이 로딩용 더블형 이송장치(130a)는 단일 축선을 중심으로 한 회전동작에 의해 2개의 기판을 동시에 공정챔버의 서셉터(120)들로 로딩하는 유닛이다.
그리고, 로드락 챔버의 하부공간(112b)에는 언로딩용 더블형 이송장치(130b)와, 하부공간(112b)에서 대기중인 기판들을 냉각하는 냉각부재(160)가 설치된다. 이 언로딩용 더블형 이송장치(130b)는 단일 축선을 중심으로한 회전동작에 의해 공정챔버의 서셉터(120)들로부터 2개의 기판을 동시에 언로딩하는 유닛이다. 그리고, 상부공간(112a)과 하부공간(112b) 사이에는 단열성을 우수한 격벽(113)을 설치하여, 상부공간(112a)과 하부공간(112b)의 온도 간섭을 최소화하는 것이 바람직하다.
한편, 공정챔버의 서셉터(120)는 승강장치(128)에 의해 승강된다. 서셉터(120)는 승강장치(128)에 의해 로딩용 더블형 이송장치(130a)에 의해 기판이 로딩되는 위치(도 8 참조)와, 언로딩용 더블형 이송장치(130b)에 의해 기판이 언로딩되는 위치(도 9 참조)로 승강된다. 이처럼, 도 8 및 도 9에서는 서셉터로의 기판 인 수 인계를 위해 서셉터 자체가 승강장치(128)에 의해 승강되는 예를 도시하였으나, 도 11에서와 같이, 서셉터(120) 자체가 승강되는 것이 아니라, 서셉터(120)에 설치된 리프트핀들(122,124)이 로딩용 더블형 이송장치(130a)에 의해 기판이 로딩되는 위치 및 언로딩용 더블형 이송장치(130b)에 의해 기판이 언로딩되는 위치로 승강되도록 구성할 수 있다. 이를 위해서 리프트핀들(122,124)은 로딩용 더블형 이송장치(130a)에 의해 기판이 로딩되는 위치 및 언로딩용 더블형 이송장치(130b)에 의해 기판이 언로딩되는 위치로 승강가능한 충분한 길이를 갖으며, 이들 리프트핀들(122,124)은 승강장치에 의해 승강된다.
로딩용 더블형 이송장치(130a)와 언로딩용 더블형 이송장치(130b) 각각은 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드(135a,135b)를 갖는 제1단일 아암부(134a) 그리고 제1 단일 아암부(134a) 아래에 나란히 배치되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드(135a,135b)를 갖는 제2단일 아암부(134b)를 갖는다. 제1단일 아암부(134a)는 제1회전축(132a)에 연결되어 제1구동부(133a)에 의해 회전되며, 제2단일 아암부(134b)는 제2회전축(132b)에 연결되어 제2구동부(133b)에 의해 회전된다. 제1,2 단일 아암부(134a,134b) 각각은 로드락 챔버(112)내에서 대기하는 대기위치와, 공정챔버의 서셉터(120)들의 상부위치 사이를 회전이동하게 된다.
이처럼, 로딩용 더블형 이송장치(130a)와 언로딩용 더블형 이송장치(130b)는 단일 아암부가 상하 배치된 더블 타입으로 4개의 기판을 대기시킬 수 있기 때문에, 기판의 예열 또는 기판의 냉각을 별도의 공간(챔버)에서 실시하지 않고, 단일 아암부의 블레이드에 올려놓은 상태에서 실시할 수 있는 이점이 있다.
예를 들어, 상부공간(112a)에서는 로딩용 더블형 이송장치(130a)의 제1단일 아암부(134a)와 제2단일 아암부(134b)에 순차적으로 놓여진 기판(w)들에 대한 예열 공정이 이루어진다. 먼저 들어와 예열이 완료된 제1단일 아암부(134a)의 기판들은 공정챔버(116)로 로딩되어 공정처리되고, 그 사이에 제1단일 아암부(134a)에는 새로운 기판들이 놓여져서 예열된다. 공정챔버(116)에서 공정 처리된 기판들은 하부공간(112b)의 언로딩용 더블형 이송장치(130b)의 제1단일 아암부(134a)에 의해 언로딩되어 하부 공간(112b)에서 냉각 처리된다. 그리고, 그 다음으로 공정처리된 기판들은 언로딩용 더블형 이송장치(130b)의 제2단일 아암부(134b)에 의해 언로딩 되어 하부공간(112b)에서 냉각 처리된다. 한편, 하부공간(112)에서 냉각 처리가 완료된 기판들은 이송부(106)의 기판이송로봇(108)에 의해 풉(104)에 수납된다.
이와 같이, 공정챔버(116)에서 공정이 진행되는 동안 제1,2단일아암부(134a,134b)에 놓여진 4개의 기판들은 상부공간(112a)에서 예열처리되고 순차적으로 공정챔버(116)로 로딩된다. 그리고 공정챔버(116)에서 공정처리된 기판들은 하부공간(112b)으로 언로딩되어 냉각처리되고 순차적으로 로드락 챔버의 하부공간(112b)으로부터 언로딩된다.
이러한 공정처리부(110')를 갖는 기판 처리 설비(100')는 공정처리 전 기판을 예열하는 그리고 공정처리된 기판을 냉각하는 별도의 챔버 또는 별도의 기판 스테이지를 구비할 필요가 없기 때문에, 전체적인 설비의 점유면적을 최소화할 수 있다. 또한, 로드락 챔버로 들어온 기판은 신속하게 예열 처리되고, 예열 완료된 기판은 곧바로 공정챔버로 로딩되며, 고온의 기판은 공정챔버로부터 언로딩 된 직후 신속한 냉각이 가능하기 때문에, 대기시간의 최소화 및 기판 이송 시간의 최소화로 인해 최대 처리량을 보장할 수 있다. 또한, 기판에 대한 신속한 예열과 냉각이 가능한 이점이 있다. 그리고, 기판을 예열 또는 냉각하기 위한 공간으로 이동시킬 필요가 없기 때문에 전체 기판 처리 흐름에 영향이 적다는 이점이 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 처리 설비의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 설비는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 단일 축선을 중심으로 한 회전동작에 의해 2개의 기판을 동시에 운반할 수 있는 더블형 이송장치를 구비함으로써, 이송장치의 저비용화, 기판 처리속도의 향상 및 유지 보수가 용이한 각별한 효과를 갖는다. 둘째, 로드락 챔버를 예열 공간과 냉각 공간으로 상하 구분하고 각각의 공간에 제1,2단일 아암부를 구비한 이송장치를 배치함으로써, 전체적인 설비의 점유면적을 최소화할 수 있어, 단위 면적당 공간 효율을 향상시키고, 양산라인의 경우 FAB 유지비용 절감 및 자동화의 물류 이송의 효율화 등의 각별한 효과를 갖는다. 셋째, 기판에 대한 신속한 예열과 냉각이 가능하기 때문에 대기시간의 최소화 및 기판 이송 시간의 최소화로 인해 최대 처리량을 보장할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

Claims (13)

  1. 반도체 기판 처리 시스템에 있어서:
    기판이 놓여지는 2개의 서셉터를 갖는 공정챔버;
    상기 공정챔버와 연결되는 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버 내에 설치되며, 단일 축선을 중심으로한 회전동작에 의해 상기 공정챔버의 서셉터들로 2개의 기판을 동시에 운반하는 이송장치; 및
    상기 로드락 챔버 밖에서 상기 로드락 챔버 내부로 기판을 운반하는 기판반송로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이송장치는
    상기 단일 축선을 갖는 회전축; 및
    상기 회전축에 장착되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 단일 아암부를 포함하며,
    상기 단일 아암부는 상기 회전축의 회전에 따라 상기 로드락 챔버 내에서 대기하는 대기위치와, 상기 공정챔버의 서셉터들의 상부위치 사이에서 회전운동하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서셉터는 기판을 상기 이송장치와 상기 서셉터의 표면 사이에서 이송하기 위한 복수의 리프트 핀들을 포함하되;
    상기 리프트 핀들 중 상기 단일 아암부의 회전반경에 위치되는 리프트핀은 상기 단일 아암부와 충돌하지 않도록 상기 회전반경 밖에 위치하는 수직부분과, 상기 수직부분으로부터 상기 단일 아암부 위로 지나가도록 굴곡진 수평부분 그리고 이 수평부분 끝단으로부터 상방향으로 연장되어 기판 저면을 받치는 지지부분으로 이루어지는 굴곡진 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로드락 챔버는
    상기 공정챔버에서 처리되기 전 기판이 대기하는 상부공간과;
    상기 공정챔버에서 처리된 기판이 대기하는 하부공간으로 구획되며,
    각각에 공간에는 상기 이송장치가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부공간에는 대기중인 기판을 예열하는 예열부재가 설치되고,
    상기 하부공간에는 대기중인 기판을 냉각하는 냉각부재가 설치되며,
    상호간의 온도 간섭을 최소화하기 위해 상기 상부공간과 상기 하부공간 사이에는 단열판이 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이송장치는
    기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 제1아암부;
    상기 제1아암부 아래에 나란히 배치되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 제2아암부;
    상기 제1아암부를 회전시키기 위한 제1회전축을 갖는 제1구동부; 및
    상기 제2아암부를 회전시키기 위한 제2회전축을 갖는 제2구동부를 포함하되;
    상기 제1,2아암부 각각은 회전운동에 의해 상기 로드락 챔버 내에서 대기하는 대기위치와, 상기 공정챔버의 서셉터들의 상부위치 사이를 회전이동하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  7. 반도체 기판 처리 시스템에 있어서:
    기판이 놓여지는 2개의 서셉터를 갖는 공정챔버;
    상기 공정챔버와 연결되는 그리고 상부공간과 하부공간으로 구획되는 로드락 챔버;
    상기 로드락 챔버의 상부공간에 설치되며, 단일 축선을 중심으로한 회전동작에 의해 2개의 기판을 동시에 상기 공정챔버의 서셉터들로 로딩하는 로딩용 이송장치;
    상기 로드락 챔버의 하부공간에 설치되며, 단일 축선을 중심으로한 회전동작 에 의해 상기 공정챔버의 서셉터들로부터 2개의 기판을 동시에 언로딩하는 언로딩용 이송장치;
    상기 로드락 챔버 밖에서 상기 로딩용 이송장치로 기판을 인계하는 또는 상기 언로딩용 이송장치로부터 기판을 인출하는 기판반송로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 로딩용 이송장치와 상기 언로딩용 이송장치 각각은
    상기 단일 축선을 갖는 회전축; 및
    상기 회전축에 장착되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 단일 아암부를 포함하며,
    상기 단일 아암부는 상기 회전축의 회전에 따라 상기 로드락 챔버 내에서 대기하는 대기위치와, 상기 공정챔버의 서셉터들의 상부위치 사이에서 회전운동하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 반도체 기판 처리 시스템은
    상기 서셉터들이 상기 로딩용 이송장치에 의해 기판이 로딩되는 위치와, 상기 언로딩용 이송장치에 의해 기판이 언로딩되는 위치로 승강되도록 하는 승강장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 반도체 기판 처리 시스템은
    상기 서셉터들에 설치되는 복수의 리프트 핀들과, 상기 리프트 핀들이 상기 로딩용 이송장치에 의해 기판이 로딩되는 위치와, 상기 언로딩용 이송장치에 의해 기판이 언로딩되는 위치로 승강되도록 하는 승강장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 서셉터는 기판을 상기 이송장치와 상기 서셉터의 표면 사이에서 이송하기 위한 복수의 리프트 핀들을 포함하되;
    상기 리프트 핀들 중 상기 단일 아암부의 회전반경에 위치되는 리프트핀은 상기 단일 아암부와 충돌하지 않도록 상기 회전반경 밖에 위치하는 수직부분과, 상기 수직부분으로부터 상기 단일 아암부 위로 지나가도록 굴곡진 수평부분 그리고 이 수평부분 끝단으로부터 상방향으로 연장되어 기판 저면을 받치는 지지부분으로 이루어지는 굴곡진 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 상부공간에는 상기 로딩용 이송장치의 단일 아암부에서 대기중인 기판을 예열하는 예열부재가 설치되고,
    상기 하부공간에는 상기 언로딩용 이송장치의 단일 아암부에서 대기중인 기판을 냉각하는 냉각부재가 설치되며,
    상호간의 온도 간섭을 최소화하기 위해 상기 상부공간과 상기 하부공간 사이에는 단열판이 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 로딩용 이송장치와 상기 언로딩용 이송장치 각각은
    기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 제1아암부;
    상기 제1아암부 아래에 나란히 배치되는 그리고 기판이 각각 놓여지는 제1,2블레이드를 갖는 제2아암부;
    상기 제1아암부를 회전시키기 위한 제1회전축을 갖는 제1구동부; 및
    상기 제2아암부를 회전시키기 위한 제2회전축을 갖는 제2구동부를 포함하되;
    상기 제1,2아암부 각각은 회전운동에 의해 상기 로드락 챔버 내에서 대기하는 대기위치와, 상기 공정챔버의 서셉터들의 상부위치 사이를 회전이동하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 시스템.
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