KR20070058268A - 기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리 설비 - Google Patents

기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리 설비 Download PDF

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Abstract

기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리설비가 게시된다. 본 발명의 기판 반송 장치는 처리 전 기판이 대기하기 위한 로딩용 반송 플레이트, 처리 후 기판이 대기하기 위한 언로딩용 반송 플레이트 및, 로딩용/언로딩용 반송 플레이트가 장착되는 반송 플레이트 장착 유닛을 구비하는 기판 대기 스테이션; 기판 대기 스테이션이 설치된 기판 대기 챔버; 기판 대기 챔버의 후방으로 연결되고, 기판이 놓이는 하나 이상의 서셉터가 마련된 공정 챔버; 및 공정 챔버의 내부에 설치되고, 반송 플레이트를 사용하여 처리 전/후의 기판을 공정 챔버의 서셉터로 로딩/언로딩시키는 플레이트 반송기를 구비한다. 본 발명의 기판 처리 설비는 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 기판 처리 설비에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 설비의 처리율을 높이며 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 기판의 로딩과 언로딩을 동시에 수행하는 기판 반송 장치가 제공됨으로서 복수 매의 기판 처리를 위한 공정 챔버의 구현이 매우 용이하다.
기판, 반송, 공정 챔버, 서셉터, 리프트 핀

Description

기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리 설비{SUBSTRATE TRANSFER EQUIPMENT AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM USING THE SAME}
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 기판 대기 챔버와 공정 챔버의 주요 내부 구성을 보여주는 평단면도이다.
도 3은 도 2의 기판 대기 스테이션을 보여주는 사시도이다.
도 4는 반송 플레이트 장착 유닛의 하우징을 보여주는 사시도이다.
도 5는 반송 플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 2의 플레이트 반송기를 보여주는 사시도이다.
도 7은 플레이트 반송기의 배치 구조와 공정 챔버의 배기 구조를 보여주는 공정 챔버의 단면도이다.
도 8은 기판 반송 장치의 기판 반송 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9g는 기판의 로딩/언로딩을 위한 반송 플레이트의 이동 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 인덱스 110: 풉
200: 기판 이송부 210: 기판 이송 로봇
300: 기판 대기 챔버 310: 기판 대기 스테이션
320: 반송 플레이트 장착 유닛 330: 반송 플레이트
400: 쿨링 챔버 500: 공정 챔버
600: 플라즈마 소오스
본 발명은 기판 처리 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 복수 매의 기판들을 연속적으로 공정 챔버로 로딩/언로딩하여 기판 반송 시간을 절약하여 생산성을 향상 시킬 수 있는 기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리 설비에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 설비들은 복수 매의 기판을 일관해서 처리할 수 있는 클러스터 시스템이 일반적으로 채용되고 있다.
일반적으로, 클러스터(cluster) 시스템은 이송 로봇(또는 핸들러; handler)과 그 주위에 마련된 복수의 기판 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 시스템을 지칭한다.
클러스터 시스템은 반송실(transfer chamber)과 반송실내에 회동이 자유롭게 마련된 이송 로봇을 구비한다. 반송실의 각 변에는 기판의 처리 공정을 수행하기 위한 공정 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 하나의 공정 챔버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.
그런데, 공정 챔버가 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 처리하더라도 공정 챔버에 처리 전후의 기판들이 효율적으로 교환되지 못하는 경우 시간적 손실이 발생하게 된다.
그럼으로 복수 매의 기판을 처리하는 공정 챔버에서 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 처리하는 것과 더불어 처리 전후의 기판들을 보다 효율적으로 교환할 수 있는 기판 처리 설비가 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상 시킬 수 있는 기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판 반송 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 반송 장치는: 기판이 적재되는 하나 이상의 반송 플레 이트와 하나 이상의 반송 플레이트가 장착되는 반송 플레이트 장착 유닛을 구비하는 기판 대기 스테이션; 및 반송 플레이트를 사용하여 처리 전/후의 기판을 공정 챔버의 서셉터로 로딩/언로딩시키는 플레이트 반송기를 포함한다.
바람직하게, 상기 반송 플레이트는: 공정 챔버로 로딩될 처리 전 기판이 적재되기 위한 제1 반송 플레이트; 및 공정 챔버로부터 언로딩될 처리 후 기판이 적재되기 위한 제2 반송 플레이트를 포함한다.
바람직하게, 상기 플레이트 반송기는: 제1 반송 플레이트를 이동시키기 위한 로딩 반송 모듈; 및 제2 반송 플레이트를 이동시키기 위한 언로딩 반송 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 반송 플레이트는: 하나 이상의 기판이 병렬로 놓이는 플레이트 바디; 서셉터의 리프트 핀이 진입할 수 있도록 기판이 놓이는 플레이트 바디의 전방으로 개구된 제1 진입 통로; 반송 플레이트에 기판을 올려놓거나 걷어가기 위한 기판 이송 로봇의 블레이드가 진입할 수 있도록 기판이 놓이는 플레이트 바디의 후방로 형성된 제2 진입 통로; 반송 플레이트 장착 유닛과 상호 맞물리기 위한 제1 인터록 수단; 및 플레이트 반송기와 상호 맞물리기 위한 제2 인터록 수단을 포함한다.
바람직하게, 상기 플레이트 바디는 기판과 맞닿은 부분이 비금속재로 구성되고, 나머지 부분은 금속재로 구성된다.
바람직하게, 상기 반송 플레이트 장착 유닛은: 반송 플레이트가 장착되는 하나 이상의 적층된 섹션을 갖는 하우징; 및 각 섹션에 반송 플레이트가 고정 되도 록 반송 플레이트와 상호 맞물리기 위한 섹션 인터록 수단을 구비한다.
바람직하게, 상기 반송 플레이트는 상기 반송 플레이트 장착 유닛의 각 섹션에 원활하게 진입할 수 있도록 유도 레일이 형성되고, 상기 반송 플레이트 장착 유닛의 하우징은 각 섹션마다 구비되어 상기 유도 레일에 맞물려 회전하는 롤러를 구비한다.
바람직하게, 상기 플레이트 반송기는 하나 이상의 반송 플레이트를 개별적으로 이동시키는 하나 이상의 반송 모듈을 구비하고, 상기 반송 모듈은: 하나의 반송 플레이트와 상호 맞물리기 위한 인터록 부재; 인터록 부재를 기판 반송 스테이션과 공정 챔버의 서셉터 사이에서 왕복 운동 시키는 구동 수단을 포함한다.
바람직하게, 상기 구동 수단은: 인터록 부재를 직선 운동 시키기 위한 선형 구동 수단으로 구성된다.
바람직하게, 상기 기판 대기 스테이션은 공정 챔버의 외부에 배치되고, 상기 플레이트 반송기는 공정 챔버의 내부에 설치된다.
본 발명의 다른 일면에 따른 기판 처리 설비는: 하나 이상의 처리 전 기판과 하나 이상의 처리 후 기판들이 대기하기 위한 기판 대기 챔버; 기판 대기 챔버 내부에 설치되고, 기판이 적재되는 하나 이상의 반송 플레이트와, 하나 이상의 반송 플레이트가 장착되는 반송 플레이트 장착 유닛을 구비하는 기판 대기 스테이션; 기판 대기 챔버의 후방으로 연결되고, 기판이 놓이는 하나 이상의 서셉터가 마련된 공정 챔버; 및 공정 챔버의 내부에 설치되고, 반송 플레이트를 사용하여 처리 전/후의 기판을 공정 챔버의 서셉터로 로딩/언로딩시키는 플레이트 반송기를 포함한 다.
바람직하게, 상기 공정 챔버는 기판 대기 챔버가 배치된 전방으로부터 그 후방으로 순차적으로 적어도 두 열 이상으로 배치되는 복수개의 서셉터를 갖는다.
바람직하게, 상기 공정 챔버는 기판 대기 챔버와 평행하게 병렬로 배치되는 적어도 두 개 이상의 서셉터를 갖는다.
바람직하게, 상기 공정 챔버는 기판 대기 챔버가 배치된 전방으로부터 그 후방으로 순차적으로 적어도 두 열 이상으로 배치되며, 각 열들은 기판 대기 챔버와 평행하게 병렬로 배치되는 적어도 두 개 이상의 서셉터를 갖는다.
바람직하게, 상기 기판 대기 챔버의 전방으로 설치되어 기판의 이동 통로를 제공하는 제1 기판 출입구 및; 제1 기판 출입구를 개폐하기 위한 제1 게이트 밸브를 포함한다.
바람직하게, 상기 기판 대기 챔버와 공정 챔버 사이에 구성되어 기판 대기 챔버와 공정 챔버 간의 기판 이동 통로를 제공하는 제2 기판 출입구 및; 제2 기판 출입구를 개폐하기 위한 제2 게이트 밸브를 포함한다.
바람직하게, 상기 플레이트 반송기의 구동 수단은 서셉터 상부 높이 보다 낮은 높이로 위치되도록 공정 챔버의 내부에 설치되며, 상기 공정 챔버는: 서셉터의 상부 높이로 하여 플레이트 반송기가 설치되는 영역을 제외한 부분으로 설치되는 제1 배플 평판; 플레이트 반송기가 설치되는 영역에서 플레이트 반송기 보다 낮게 설치되는 제2 배플 평판; 및 공정 챔버의 바닥에 중심부에 설치된 배기구를 포함한다.
바람직하게, 상기 공정 챔버의 상부에 설치되는 플라즈마 소오스와, 처리 후 기판을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 포함한다.
바람직하게, 상기 기판 대기 챔버의 외부에서 반송 플레이트로 처리 전/후 기판을 인수인계하되 적어도 두 매 이상의 기판을 동시에 반송 플레이트로 인수인계하는 이송 로봇을 포함한다.
본 발명의 또 다른 일면에 의하면, 기판 처리 설비는: 처리 전 기판이 대기하기 위한 로딩용 반송 플레이트, 처리 후 기판이 대기하기 위한 언로딩용 반송 플레이트 및, 로딩용/언로딩용 반송 플레이트가 장착되는 반송 플레이트 장착 유닛을 구비하는 기판 대기 스테이션; 기판 대기 스테이션이 설치된 기판 대기 챔버; 기판 대기 챔버의 후방으로 연결되고, 기판이 놓이는 하나 이상의 서셉터가 마련된 공정 챔버; 및 공정 챔버의 내부에 설치되고, 반송 플레이트를 사용하여 처리 전/후의 기판을 공정 챔버의 서셉터로 로딩/언로딩시키는 플레이트 반송기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 플레이트 반송기에 의한 처리 전/후의 기판을 로딩/언로딩시키는 과정은: 처리 전 기판이 탑재된 로딩용 반송 플레이트와 비어 있는 언로딩용 반송 플레이트를 동시에 공정 챔버로 진입시키는 단계; 처리된 기판을 서셉터로부터 언로딩용 반송 플레이트로 인계 받는 단계; 처리된 기판을 인계 받은 언로딩용 반송 플레이트를 기판 대기 챔버로 복귀 시키는 단계; 처리 전 기판을 로딩용 반송 플레이트로부터 서셉터로 인계하는 단계; 및 비어 있는 로딩용 반송 플레이트를 기판 대기 챔버로 복귀 시키는 단계를 포함한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리 설비를 상세히 설명한다.
본 발명의 기본적인 의도는 복수 매의 기판 처리 능력을 구비한 기판 처리 설비에서 보다 효율적인 기판 교환 방식을 제공함으로서 생산성을 높일 수 있도록 하는데 있다. 또한, 효율적인 기판 교환 방식에 기반 하여 보다 많은 매수의 기판을 동시에 처리할 수 있는 기판 처리 설비를 제공할 수 있도록 하는데 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 설비는 전방에 인덱스(100)가 배치된다. 인덱스(100)는 기판(W)들이 적재된 2개의 풉(FOUP;110)(일명 캐리어)이 안착되는 그리고 풉의 덮개를 개폐하는 풉 오프너(FOUP opener)를 포함한다. 상기 풉(110)은 생산을 위한 일반적인 로트(lot)용 캐리어로써, 물류 자동화 시스템(예를 들어 OHT, AGV, RGV 등)에 의하여 인덱스(100)에 안착된다.
인덱스(100)의 후방으로 기판 이송부(200)가 연결되고, 기판 이송부(200)의 후방으로는 기판 대기 챔버(300)를 사이에 두고 공정 챔버(500)가 연결된다. 처리 전 기판들은 기판 대기 챔버(300)를 통해서 공정 챔버(500)로 로딩 되며, 공정 챔버(300)에서 처리된 처리 후 기판들은 기판 대기 챔버(300)를 통해서 언로딩 된다. 처리 전 기판의 로딩과 처리 후 기판들의 언로딩은 기판 반송 장치에 의해서 수행되며, 기판 반송 장치는 기판 대기 챔버(300)와 공정 챔버(500)에 나누어 설치된다. 기판 반송 장치에 대한 상세한 설명은 후술된다.
공정 챔버(500)의 상부에는 기판 처리를 위한 플라즈마 소오스(600)가 공정 챔버(500)에 연결된다. 플라즈마 소오스(600)는 공정 챔버(500)에 따라 적절한 것으로 선택될 수 있다. 그리고 기판 대기 챔버(300)의 상부에는 복수 매의 기판을 냉각하기 위한 냉각 챔버(400)가 구비된다. 이 실시예에서 냉각 챔버(400)를 기판 대기 챔버의 상부에 배치하는 것으로 도시하였으나 기판 이송부(200)의 양 측면으로 배치 구조를 변경할 수 있을 것이다.
공정 챔버(500)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 있다. 공정 챔버(500)는 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD 챔버일 수 있다. 공정 챔버(500)는 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 에치 챔버일 수 있다. 공정 챔버(500)는 장벽(barrier)막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다. 공정 챔버(500)는 금속막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다. 그리고 구체적으로 설명되지는 않았으나 집적 회로 또는 칩의 완전한 제조에 요구되는 모든 프로세스를 수행하기 위해 다수의 프로세싱 시스템들이 요구될 수 있음은 자명하다.
기판 이송부(200)는 기판 이송에 필요한 공간을 구비한 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM)이라고 불리는 인터페이스이다. 기판 이송부(200)에는 인덱스(100)에 안착된 2개의 풉(110) 및 기판 대기 챔버(300) 사이에서 기판을 이송하기 위해 동작할 수 있는 기판 이송 로봇(210)이 설치된다.
기판 이송 로봇(210)은 인덱스(100)와 기판 대기 챔버(300) 사이에서 기판을 이송시킨다. 예를 들어, 기판 이송 로봇(210)은 인덱스(100)에 놓여진 2개의 풉(110)으부터 일 회 동작에 두 장의 기판을 반출하여 기판 대기 챔버(300)로 각각 반입시킬 수 있는 더블 암 구조를 갖는 로봇으로 구성될 수 있다. 그리고 기판 이송 로봇(210)은 수직으로 승강 및 하강이 가능하다. 이와 같은 기능을 하는 기판 이송 로봇(210)은 본 실시예서 보여주는 단일 블레이드를 갖는 더블 암 구조의 로봇 이외에도 다양한 구조의 다른 로봇들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 매의 기판을 하나의 암으로 핸들링 할 수 있는 더블 블레이드 구조의 암을 구비한 로봇이나, 두 개 이상의 암을 구비한 로봇 또는 이들을 혼합적으로 채용한 로봇이 사용될 수 있다.
도 2는 도 1의 기판 대기 챔버와 공정 챔버의 주요 내부 구성을 보여주는 평단면도이다.
도 2를 참조하여, 기판 이송부(200)와 기판 대기 챔버(300) 사이에는 기판의 이동 통로를 제공하는 제1 기판 출입구(301)가 설치되며, 기판 대기 챔버(300)와 공정 챔버(500) 사이에는 기판의 이동 통로를 제공하기 위한 제2 기판 출입구(302)가 각각 설치된다. 제1 기판 출입구(301)는 제1 게이트 밸브(미도시)에 의해서 개폐되며, 제2 기판 출입구(302)는 제2 게이트 밸브(미도시)에 의해 개폐된다. 제1 게이트 밸브는 기판 이송부(200)로부터 기판 대기 챔버(300)를 밀폐시켜서 기판 대기 챔버(300)가 진공화 될 수 있게 한다. 제2 게이트 밸브는 기판 대기 챔버(300)로부터 공정 챔버(500)를 밀폐시켜서 기판 대기 챔버(300)가 대기압으로 통풍되는 경우 공정 챔버(500)가 진공 상태를 유지할 수 있도록 한다.
기판 대기 챔버(300)는 처리 전후의 기판이 공정 챔버(500)로/로부터 로딩/언로딩 되는 과정에서 두 개 이상의 상이한 환경, 예를 들어 실온의 대기압 환경과 승온의 진공 환경에서 완충 공간 역할을 한다. 기판 대기 챔버(300)와 공정 챔버(500)의 압력은 각기 독립적으로 제어되는데, 각각의 압력 제어는 하나의 진공 펌프(미도시)를 사용하거나 또는 독립된 두 개의 진공 펌프(미도시)를 사용하여 제어 되도록 할 수도 있다. 기판 대기 챔버(300)는 하나 이상의 처리 전 기판들이 공정 챔버(500)로 로딩되기 전에 잠시 대기하고, 공정 챔버(500)에서 처리된 하나 이상의 처리 후 기판 들이 언로딩된 후에 잠시 대기하기 위한 장소로 제공된다.
공정 챔버(500)는 다수개의 기판을 동시에 처리하기 위하여 복수개의 서셉터(일명 기판 척이라고도 불림)(511, 512, 513, 514)를 구비한다. 도시하지 않았지만, 복수개의 서셉터(511, 512, 513, 514)들은 여러 개의 기본 기능, 즉 기판을 인수인계하기 위한 기능(통상적으로 서셉터에 설치되는 리프트 핀 어셈블리에 의해 이루어짐), 처리 중에 기판을 고정되게 유지하는 기능, 그리고 기판을 처리온도에 따라 기판에 균일한 열적 환경을 제공하는 기능 등을 갖는 것은 자명한 사실이다.
복수개의 서셉터(511, 512, 513, 514)들은 공정 챔버(500)는 공정 챔버(500)의 내부에서 정방형으로 열을 이루어 배열된다. 기판 반송 장치에 적합하게 복수개의 서셉터들(511, 512, 513, 514)을 배열하는 방법의 하나는 기판 대기 챔버(300)가 배치된 전방으로부터 그 후방으로 순차적으로 적어도 두 열 이상으로 배치되도록 하는 것이다. 다른 하나는 기판 대기 챔버(300)와 평행하게 병렬로 배치하는 것이다. 다른 또 하는 상기 두 가지 방법은 혼합하여 기판 대기 챔버(300)가 배치된 전방으로부터 그 후방으로 순차적으로 적어도 두 열 이상으로 배치되며, 각 열들은 기판 대기 챔버(300)와 평행하게 병렬로 두 개 이상의 서셉터를 배치하는 것이다.
이와 같이, 복수개의 서셉터(511, 512, 513, 514)가 정방형으로 열을 이루어 배치되는 것은 기판 반송 장치의 동작 특성을 최대한 높이기 위한 특별한 배치 구조인 것이다. 본 실시예에서는 편의상 기판 대기 챔버(300)에 가까운 순서로 순차적으로 제1 열, 제2 열로 정의한다.
본 발명의 기판 반송 장치는 크게 기판 대기 챔버(300)에 설치되는 기판 대기 스테이션(310)과 공정 챔버(500)에 설치되는 플레이트 반송기(530)로 구성된다. 기판 대기 스테이션(310)은 기판이 적재되는 하나 이상의 반송 플레이트(330)와, 하나 이상의 반송 플레이트(330)가 장착되는 반송 플레이트 장착 유닛(320)을 구비한다.
도 3은 도 2의 기판 대기 스테이션을 보여주는 사시도이고, 도 4는 반송 플레이트 장착 유닛의 하우징을 보여주는 사시도이다. 그리고 도 5는 반송 플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 기판 대기 스테이션(310)은 기판이 적재되는 복수개의 반송 플레이트(330)와 반송 플레이트 장착 유닛(320)을 구비한다. 복수개의 반송 플레이트(330)는 반송 플레이트 장착 유닛(320)에 적층된 구조로 장착된다.
반송 플레이트 장착 유닛(320)은 반송 플레이트(330)가 장착되는 하나 이상의 적층된 섹션(332)을 갖는 하우징(321)으로 구성된다. 이 하우징(321)에는 예를 들어, 네 개의 적층된 섹션(332)이 구비된다. 각 섹션(332)에는 반송 플레이트(330)가 원활하게 진입할 수 있도록 롤러(323)가 설치된다.
복수개의 반송 플레이트(300) 공정 챔버로 로딩될 처리 전 기판이 적재되기 위한 두 개의 제1 반송 플레이트(330a, 330b) 및 공정 챔버로부터 언로딩될 처리 후 기판이 적재되기 위한 두 개의 제2 반송 플레이트(330c, 33d)로 구성된다. 제1 반송 플레이트(330a, 330b)는 로딩용 반송 플레이트로 사용되며, 제2 반송 플레이트는 언로딩용 반송 플레이트로 사용된다. 이와 같은 네 개의 반송 플레이트(300)는 하우징(321)의 각 섹션(322)의 상부부터 순차적으로 장착된다.
도 5를 참조하여, 반송 플레이트(300)는 두 장의 기판(W)이 병렬로 놓이는 플레이트 바디(331)를 구비한다. 플레이트 바디(331)의 양측으로는 서셉터의 리프트 핀(520)이 진입할 수 있도록 전방으로 개구된 두 개의 제1 진입 통로(332, 333)가 마련된다. 또한 기판을 갖고 있는 기판 이송 로봇(210)의 블레이드가 진입하 고, 기판을 플레이트 바디(331)에 내려놓은 후 후퇴할 수 있도록 할 수 있도록 플레이트 바디(331)의 후방 양측으로는 제2 진입 통로(334, 335)가 마련된다. 이와 같은 플레이트 바디(331)는 기판(W)과 맞닿은 부분(336)이 비금속재 예를 들어 세라믹으로 구성되고, 나머지 부분(337)은 금속재 예를 들어 알루미늄으로 구성되는 것이 바람직하다.
플레이트 바디(331)는 플레이트 장착 유닛(320)의 섹션(322)에 설치된 롤러(323)와 맞물리는 유도 레일(338)이 구비된다. 반송 플레이트(300)는 반송 플레이트 장착 유닛(320)과 상호 맞물리기 위한 제1 인터록 수단과 플레이트 반송기(530)와 상호 맞물리기 위한 제2 인터록 수단이 구성된다.
제1 인터록 수단은 예를 들어 플레이트 바디(331)의 후방에 형성된 걸림 홈(339)으로 구성된다. 그리고 반송 플레이트 장착 유닛(320)은 하우징(321)의 각 섹션(322) 별로 걸림 홈(339)에 걸리게 되는 섹션 인터록 수단으로서 걸림 쇄(343)가 구비된다. 각 섹션(332) 마다 구성되는 걸림 쇄(343)는 연동된다.
제2 인터록 수단은 예를 들어 플레이트 바디(332)의 전방으로 개구되어 내측으로 깊게 형성된 홀(340)과 홀(340)의 내부에 설치되는 걸림 돌기(341)로 구성된다. 걸림 돌기(341)는 스프링(341a)에 의해 홀(340)의 안쪽으로 밀려지게 된다. 홀(340)에는 플레이트 반송기(530)의 인터록 부재(534)가 삽입된다. 인터록 부재(534)(도 6 참조)는 굽어진 꼬챙이 타입의 봉으로 구성되는데 그 끝단에는 걸림 돌기(341)가 걸리게 될 걸림 홈(537)이 형성되어 있다.
반송 플레이트(330)는 제1 인터록 수단인 걸림홈(339)이 섹션 인터록 수단인 걸림 쇄(342)에 걸려서 반송 플레이트 장착 유닛(320)에 고정된다. 그리고 플레이트 반송기(530)에 의해서 반송 플레이트(330)가 반송되는 경우에는 제2 인터록 수단인 걸림 돌기(341)가 인터록 부재(534)의 걸림 홈(537)에 걸려 고정되고, 제1 인터록 수단의 걸림 상태는 해제된다.
상술한 바와 같은 반송 플레이트 장착 유닛(321), 반송 플레이트(330), 그리고 플레이트 반송기(530)에 구성되는 인터록을 위한 장치를 본 실시예에서는 기구적인 체결 구조로 구체화 하였으나, 다른 형태로 예를 들어 전자석을 이용한 인터록 장치로도 구체화 될 수 있을 것이다.
도 6은 도 2의 플레이트 반송기를 보여주는 사시도이다.
도 6을 참조하여, 플레이트 반송기(530)는 반송 플레이트(330)와 동일한 개수로 네 개의 반송 모듈(530a, 530b, 530c, 530d)이 구비된다. 여기서 두 개는 제1 반송 플레이트(330a, 330b)를 이동시키기 위한 로딩 반송 모듈(530a, 530b)이고 나머지 두 개는 제2 반송 플레이트(330c, 330d)를 이동시키기 위한 언로딩 반송 모듈(530c, 530d)이다.
네 개의 반송 모듈(530a, 530b, 530c, 530d)은 각기 인터록 부재(534)와 구동 수단(538)을 구비한다. 구동 수단(538)은 인터록 부재(534)를 직선 운동 시키기 위한 선형 구동 수단으로 구성된다. 예를 들어, 인터록 부재(534)가 고정되는 볼 너트(535), 볼 너트(535)가 장착되는 볼 스크루(533), 볼 스크루(533)를 구동시키기 위한 구동 모터(531) 및, 볼 스크루(533)에 장착되어 오염 물질이 공정 챔버로 확산되는 것을 방지하기 위한 유연한 벨로즈 타입의 튜브(532)로 구성된다.
인터록 부재(534)는 굽어진 꼬챙이 타입의 봉으로 구성되며, 그 끝단에는 반송 플레이트(330)의 제2 인터록 수단인 홀(340) 내부의 걸림 돌기(341)가 걸리게 될 걸림 홈(537)이 형성되어 있다. 네 개의 반송 모듈(530a, 530b, 530c, 530d)에 구성되는 각각의 인터록 부재(534)들은 서로 간섭되지 않도록 교차 배치 되도록 적절히 굽어져 있다.
네 개의 반송 모듈(530a, 530b, 530c, 530d)은 도 2에 도시된 바와 같이 공정 챔버(500)의 내부에서 공정 챔버(500)의 전방에서 후방으로 가로질러 설치된다. 그럼으로 네 개의 반송 모듈(530a, 530b, 530c, 530d)의 양편으로 정방형으로 배열된 네 개의 서셉터(511, 512, 513, 514)가 위치된다.
본 실시예에서 선형 구동 수단으로 볼 너트와 볼 스크루를 채용하였으나, 선형 유도 전동기(Linear Induction Motor)를 사용하여 인터록 부재(534)를 왕복 운동 시킬 수 있다.
도 7은 플레이트 반송기의 배치 구조와 공정 챔버의 배기 구조를 보여주는 공정 챔버의 단면도이다.
도 7을 참조하여, 플레이트 반송기(530)의 구동 수단(538)의 높이(503)는 서셉터 상부 늪이(502) 보다 낮게 위치하도록 공정 챔버(500)의 내부에 설치된다. 그리고 공정 챔버(500)는 서셉터의 상부 높이로 하여 플레이트 반송기가 설치되는 영역을 제외한 부분으로 제1 배플 평판(540)이 설치되며, 플레이트 반송기(530)가 설치되는 영역에서 플레이트 반송기(530) 보다 낮게 제2 배플 평판(542)이 설치된다. 그리고 공정 챔버(500)의 바닥에 중심부에 배기구(550)가 설치된다. 배기구 (550)는 진공 펌프(700)에 연결된다. 이 진공 펌프(700)는, 상술한 바와 같이, 기판 대기 챔버(300)의 압력 제어에도 공통으로 사용될 수 있을 것이다.
플레이트 반송기(530)의 구동 수단(538)이 서셉터의 높이(502) 보다 낮은 높이(503)로 설치됨으로서 구동 수단(538)으로부터 발생될 수 있는 오염물질은 도면에 도시된 화살표들과 같이 공정 챔버(500)의 바닥에 설치된 배기구(550)로 집진되어 배출됨으로 서셉터(511, 512, 513, 514) 상부에 놓이는 기판들을 오염시키지 않게 된다.
도 8은 기판 반송 장치의 기판 반송 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하여, 하나의 반송 모듈(530a)은 구동 수단(538)에 장착된 인터록 부재(534)를 전방으로 이동시켜 하나의 반송 플레이트(330a)에 결속시킨다. 하나의 반송 플레이트(330a)의 제2 인터락 수단과 하나의 반송 모듈(530a)의 인터락 부재(534)가 결속되는 과정을 상술한 바와 같다.
이어, 반송 플레이트 장착 유닛(320)의 하우징(321)의 섹션 인터락 수단이 풀리고, 반송 플레이트(330a)는 해당 섹션(322)에서 탈착된 후 하나의 반송 모듈(530a)은 인터락 부재(534)와 함께 후진하게 된다.
도 9a 내지 도 9f는 기판의 로딩/언로딩을 위한 반송 플레이트의 이동 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 9a를 참조하여, 기판 대기 챔버(300)와 공정 챔버(500)간에 처리 전/후의 기판들을 로딩/언로딩하기 위한 기판 반송은 플레이트 반송기(530)가 복수개의 반송 플레이트(330)를 사용하여 수행한다. 플레이트 반송기(530)의 기판 반송 동작 에 앞서서, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 이송 로봇(210)은 풉(110)으로부터 처리 전 기판(W2)을 두 매씩 두 번에 걸쳐서 제1 반송 플레이트(330a, 330b)에 탑재 시킨다.
탑재가 완료되면, 기판 대기 챔버(300)의 제1 게이트 밸브(미도시)가 제1 기판 출입구(301)를 닫은 후 기판 대기 챔버(300)는 대기압 상태에서 공정 챔버(500)와 동일한 진공 환경으로 전환된다. 그리고 공정 챔버(500)가 기판 처리를 완료하면, 제2 게이트 밸브(미도시)가 제2 기판 출입구(302)를 연다.
도 9b를 참조하여, 제1 열의 서셉터(511, 512)와 제2 열의 서셉터(513, 514)들은 처리 된 기판(W1)을 각자의 리프트 핀(520a, 520)을 사용하여 소정 높이로 승강 시킨다. 제1 열의 서셉터(511, 512)의 리프트 핀(502a)은 제2 열의 서셉터(513, 514)의 리프트 핀(520b) 보다 상대적으로 낮은 위치를 갖는다.
도 9c를 참조하여, 플레이트 반송기(530)는 처리 전 기판(W2)이 탑재된 제1 반송 플레이트(330a, 330b)와 비어 있는 제2 반송 플레이트(330c, 330d)를 동시에 공정 챔버(500)로 진입시킨다. 이때, 제2 반송 플레이트(330c, 330d)는 제1 열과 제2 열로 나누어 배치되고, 제1 반송 플레이트(330c, 330d)는 제2 열에 배치된다. 처리된 기판(W1)은 제2 반송 플레이트(330c, 330d)에 인계된다.
도 9d를 참조하여, 처리된 기판(W1)은 인계받은 제2 반송 플레이트(330c, 330d)는 기판 대기 챔버(300)로 복귀되고, 이와 더불어 제1 반송 플레이트(330a, 330b)는 제1 열과 제2 열에 나누어 정렬된다. 이때, 제1 및 제2 열의 서셉터(511, 512)(513, 514)의 리프트 핀(520a, 520b)은 승강된 위치에서 대기한다.
도 9e를 참조하여, 제1 및 제2 열의 서셉터(511, 512)(513, 514)의 리프트 핀(520a, 520b)은 대기 위치에서 다시 승강하여 제1 반송 플레이트(330a, 330b)로부터 처리 전 기판(W2)을 인계 받는다. 그리고 제1 반송 플레이트(330a, 330b)는 기판 대기 챔버(300)로 복귀한다. 제1 반송 플레이트(330a, 330b)의 복귀가 완료되면, 제2 게이트 밸브(미도시)는 제2 기판 출입구(302)를 막는다.
도 9f를 참조하여, 처리 전 기판(W2)을 인계 받은 제1 열 및 제2열의 서셉터(511, 512)(513, 514)의 리프트 핀(520a, 520b)은 하강하여 처리 전 기판(W2)을 제1 열 및 제2열의 서셉터(511, 512)(513, 514)에 안착 시킨다.
이상과 같은 처리 전/후의 기판(W1, W2)들에 대한 교환 과정에서 각 단계들은 서로 간섭되지 않는 한 동시에 진행되거나 또는 연속적으로 진행되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 게이트 밸브의 동작이나. 리프트 핀(520a, 520b)의 승하강 동작, 제1 및 제2 반송 플레이트(330a, 330b)(330c, 330d)의 이동 등은 각 단계에서 서로 간섭되지 않는 한 동시에 진행되거나 또는 연속적으로 진행되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리 설비를 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 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 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 기판 반송 장치 및 그것을 사용한 기판 처리 설비에 의하면, 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 기판 처리 설비에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 설비의 처리율을 높여서 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 기판의 로딩과 언로딩을 동시에 수행하는 기판 반송 장치가 제공됨으로서 복수 매의 기판 처리를 위한 공정 챔버의 구현이 매우 용이하다.

Claims (21)

  1. 기판이 적재되는 하나 이상의 반송 플레이트와 하나 이상의 반송 플레이트가 장착되는 반송 플레이트 장착 유닛을 구비하는 기판 대기 스테이션; 및
    반송 플레이트를 사용하여 처리 전/후의 기판을 공정 챔버의 서셉터로 로딩/언로딩시키는 플레이트 반송기를 포함하는 기판 반송 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 반송 플레이트는:
    공정 챔버로 로딩될 처리 전 기판이 적재되기 위한 제1 반송 플레이트; 및
    공정 챔버로부터 언로딩될 처리 후 기판이 적재되기 위한 제2 반송 플레이트를 포함하는 기판 반송 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 플레이트 반송기는:
    제1 반송 플레이트를 이동시키기 위한 로딩 반송 모듈; 및
    제2 반송 플레이트를 이동시키기 위한 언로딩 반송 모듈을 포함하는 기판 반송 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 반송 플레이트는:
    하나 이상의 기판이 병렬로 놓이는 플레이트 바디;
    서셉터의 리프트 핀이 진입할 수 있도록 기판이 놓이는 플레이트 바디의 전 방으로 개구된 제1 진입 통로;
    반송 플레이트에 기판을 올려놓거나 걷어가기 위한 기판 이송 로봇의 블레이드가 진입할 수 있도록 기판이 놓이는 플레이트 바디의 후방로 형성된 제2 진입 통로;
    반송 플레이트 장착 유닛과 상호 맞물리기 위한 제1 인터록 수단; 및
    플레이트 반송기와 상호 맞물리기 위한 제2 인터록 수단을 포함하는 기판 반송 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 플레이트 바디는 기판과 맞닿은 부분이 비금속재로 구성되고, 나머지 부분은 금속재로 구성되는 기판 반송 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 반송 플레이트 장착 유닛은:
    반송 플레이트가 장착되는 하나 이상의 적층된 섹션을 갖는 하우징; 및
    각 섹션에 반송 플레이트가 고정 되도록 반송 플레이트와 상호 맞물리기 위한 섹션 인터록 수단을 구비하는 기판 반송 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 반송 플레이트는 상기 반송 플레이트 장착 유닛의 각 섹션에 원활하게 진입할 수 있도록 유도 레일이 형성되고,
    상기 반송 플레이트 장착 유닛의 하우징은 각 섹션마다 구비되어 상기 유도 레일에 맞물려 회전하는 롤러를 구비하는 기판 반송 장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 플레이트 반송기는 하나 이상의 반송 플레이트를 개별적으로 이동시키는 하나 이상의 반송 모듈을 구비하고,
    상기 반송 모듈은:
    하나의 반송 플레이트와 상호 맞물리기 위한 인터록 부재;
    인터록 부재를 기판 반송 스테이션과 공정 챔버의 서셉터 사이에서 왕복 운동 시키는 구동 수단을 포함하는 기판 반송 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 구동 수단은: 인터록 부재를 직선 운동 시키기 위한 선형 구동 수단으로 구성되는 기판 반송 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 기판 대기 스테이션은 공정 챔버의 외부에 배치되고, 상기 플레이트 반송기는 공정 챔버의 내부에 설치되는 기판 반송 장치.
  11. 하나 이상의 처리 전 기판과 하나 이상의 처리 후 기판들이 대기하기 위한 기판 대기 챔버;
    기판 대기 챔버 내부에 설치되고, 기판이 적재되는 하나 이상의 반송 플레이트와, 하나 이상의 반송 플레이트가 장착되는 반송 플레이트 장착 유닛을 구비하는 기판 대기 스테이션;
    기판 대기 챔버의 후방으로 연결되고, 기판이 놓이는 하나 이상의 서셉터가 마련된 공정 챔버; 및
    공정 챔버의 내부에 설치되고, 반송 플레이트를 사용하여 처리 전/후의 기판을 공정 챔버의 서셉터로 로딩/언로딩시키는 플레이트 반송기를 포함하는 기판 처리 설비.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 공정 챔버는 기판 대기 챔버가 배치된 전방으로부터 그 후방으로 순차적으로 적어도 두 열 이상으로 배치되는 복수개의 서셉터를 갖는 기판 처리 설비.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 공정 챔버는 기판 대기 챔버와 평행하게 병렬로 배치되는 적어도 두 개 이상의 서셉터를 갖는 기판 처리 설비.
  14. 제11 항에 있어서, 상기 공정 챔버는 기판 대기 챔버가 배치된 전방으로부터 그 후방으로 순차적으로 적어도 두 열 이상으로 배치되며, 각 열들은 기판 대기 챔버와 평행하게 병렬로 배치되는 적어도 두 개 이상의 서셉터를 갖는 기판 처리 설비.
  15. 제11 항에 있어서, 상기 기판 대기 챔버의 전방으로 설치되어 기판의 이동 통로를 제공하는 제1 기판 출입구 및;
    제1 기판 출입구를 개폐하기 위한 제1 게이트 밸브를 포함하는 기판 처리 설비.
  16. 제11 항 또는 제15 항에 있어서, 상기 기판 대기 챔버와 공정 챔버 사이에 구성되어 기판 대기 챔버와 공정 챔버 간의 기판 이동 통로를 제공하는 제2 기판 출입구 및;
    제2 기판 출입구를 개폐하기 위한 제2 게이트 밸브를 포함하는 기판 처리 설비.
  17. 제11 항에 있어서, 상기 플레이트 반송기의 구동 수단은 서셉터 상부 높이 보다 낮은 높이로 위치되도록 공정 챔버의 내부에 설치되며,
    상기 공정 챔버는:
    서셉터의 상부 높이로 하여 플레이트 반송기가 설치되는 영역을 제외한 부분으로 설치되는 제1 배플 평판;
    플레이트 반송기가 설치되는 영역에서 플레이트 반송기 보다 낮게 설치되는 제2 배플 평판; 및
    공정 챔버의 바닥에 중심부에 설치된 배기구를 포함하는 기판 처리 설비.
  18. 제11 항에 있어서, 상기 공정 챔버의 상부에 설치되는 플라즈마 소오스와, 처리 후 기판을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 포함하는 기판 처리 설비.
  19. 제11 항에 있어서, 상기 기판 대기 챔버의 외부에서 반송 플레이트로 처리 전/후 기판을 인수인계하되 적어도 두 매 이상의 기판을 동시에 반송 플레이트로 인수인계하는 이송 로봇을 포함하는 기판 처리 설비.
  20. 처리 전 기판이 대기하기 위한 로딩용 반송 플레이트, 처리 후 기판이 대기하기 위한 언로딩용 반송 플레이트 및, 로딩용/언로딩용 반송 플레이트가 장착되는 반송 플레이트 장착 유닛을 구비하는 기판 대기 스테이션;
    기판 대기 스테이션이 설치된 기판 대기 챔버;
    기판 대기 챔버의 후방으로 연결되고, 기판이 놓이는 하나 이상의 서셉터가 마련된 공정 챔버; 및
    공정 챔버의 내부에 설치되고, 반송 플레이트를 사용하여 처리 전/후의 기판을 공정 챔버의 서셉터로 로딩/언로딩시키는 플레이트 반송기를 포함하는 기판 처리 설비.
  21. 제20 항에 있어서, 상기 플레이트 반송기에 의한 처리 전/후의 기판을 로딩/언로딩시키는 과정은:
    처리 전 기판이 탑재된 로딩용 반송 플레이트와 비어 있는 언로딩용 반송 플레이트를 동시에 공정 챔버로 진입시키는 단계;
    처리된 기판을 서셉터로부터 언로딩용 반송 플레이트로 인계 받는 단계;
    처리된 기판을 인계 받은 언로딩용 반송 플레이트를 기판 대기 챔버로 복귀 시키는 단계;
    처리 전 기판을 로딩용 반송 플레이트로부터 서셉터로 인계하는 단계; 및
    비어 있는 로딩용 반송 플레이트를 기판 대기 챔버로 복귀 시키는 단계를 포함하는 기판 처리 설비.
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