KR20070107361A - Substrate transfer equipment and substrate processing system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이다.1A is a diagram showing the overall configuration of a substrate processing system according to a first embodiment of the present invention.
도 1b는 도 1a의 기판 처리 시스템의 평면도이다.FIG. 1B is a top view of the substrate processing system of FIG. 1A.
도 2는 트랜스퍼 챔버에 설치된 기판 반송 장치의 사시도이다.It is a perspective view of the board | substrate conveyance apparatus provided in the transfer chamber.
도 3은 기판 반송 장치가 상부와 하부에 각기 분리된 구동 방식으로 구성된 예를 보여주는 도면이다.3 is a view showing an example in which the substrate transfer device is configured in a driving manner separated into upper and lower portions, respectively.
도 4는 하나의 회전 플레이트 암의 구조를 보여주는 사시도이다.4 is a perspective view showing the structure of one rotating plate arm.
도 5a 내지 도 5e는 기판 반송 장치에 의한 기판 교환 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.5A to 5E are diagrams sequentially illustrating a substrate exchange process by the substrate transfer apparatus.
도 6은 두 개의 구동축을 갖는 기판 반송 장치가 채용된 예를 보여주는 도면이다.6 is a view showing an example in which a substrate transfer device having two drive shafts is employed.
도 7a 및 도 7b는 좌우로 분리된 스핀들과 구동부를 갖는 기판 반송 장치의 변형예를 보여주는 도면이다.7A and 7B are views showing a modification of the substrate conveying apparatus having the spindle and the drive unit separated from side to side.
도 8 네 개로 분리된 스핀들이 채용된 기판 반송 장치를 보여주는 도면이다.8 is a view showing a substrate transport apparatus employing four separate spindles.
도 9a 및 도 9b는 다수의 스핀들과 구동부를 갖는 기판 반송 장치의 변형예들을 보여주는 도면이다.9A and 9B are views showing modifications of the substrate conveying apparatus having a plurality of spindles and a driving unit.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 평면도이다.10 is a plan view of a substrate processing system according to a second embodiment of the present invention.
도 11은 기판 반송 장치에 의한 기판 반송 흐름을 보여주는 도면이다.It is a figure which shows the board | substrate conveyance flow by a board | substrate conveyance apparatus.
도 12 및 도 13은 본 발명의 기판 처리 시스템의 변형예들을 보여주는 도면이다.12 and 13 illustrate modifications of the substrate processing system of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100: 인덱스 110: 캐리어100: index 110: carrier
200: 로드 락 챔버 300: 냉각 챔버200: load lock chamber 300: cooling chamber
400: 트랜스퍼 챔버 500, 600: 공정 챔버400:
700: 플라즈마 소스 800: 기판 반송 장치700: plasma source 800: substrate transfer device
본 발명은 기판 반송 장치와 기판 처리 시스템에 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 이를 이용한 기판 처리 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate transfer apparatus and a substrate processing system, and more particularly, a substrate transfer apparatus that can improve productivity by saving substrate transfer time by continuously loading / unloading a plurality of substrates into a process chamber, and It relates to a substrate processing system using the same.
최근, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 시스템들은 복수 매의 기판을 일관해서 처리할 수 있는 클러스터 시스템이 일반적으로 채용되고 있다.Background Art In recent years, substrate processing systems for manufacturing liquid crystal display devices, plasma display devices, and semiconductor devices have generally adopted cluster systems capable of consistently processing a plurality of substrates.
일반적으로, 클러스터(cluster) 시스템은 반송 로봇(또는 핸들러; handler)과 그 주위에 마련된 복수의 기판 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 시스템을 지칭한다. In general, a cluster system refers to a multi-chambered substrate processing system that includes a transfer robot (or handler) and a plurality of substrate processing modules provided around it.
클러스터 시스템은 반송실(transfer chamber)과 반송실내에 회동이 자유롭게 마련된 반송 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.The cluster system includes a transfer chamber and a transfer robot provided with a free rotation in the transfer chamber. Each side of the transfer chamber is equipped with a process chamber for carrying out a substrate processing process. Such a cluster system increases substrate throughput by allowing a plurality of substrates to be processed simultaneously or a plurality of processes can be performed continuously. Another effort to increase the substrate throughput is to simultaneously process a plurality of substrates in one process chamber to increase the substrate throughput per hour.
그런데, 공정 챔버가 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 처리하더라도 공정 챔버에 처리 전후의 기판들이 효율적으로 교환되지 못하는 경우 시간적 손실이 발생하게 된다.However, even if the process chamber processes a plurality of substrates simultaneously (or continuously), time loss occurs when the substrates before and after the process are not efficiently exchanged in the process chamber.
또한, 통상적인 클러스터 시스템은 6각형의 반송실을 구성하는 데 있어서(기본적으로 4개의 공정 챔버와 2개의 로드 락 챔버로 구성되는 경우), 반송실이 차지하는 면적 때문에 시스템전체의 면적은 물론, 제조 라인 내의 시스템배치에 있어서 중시되는 시스템 폭이 필요이상으로 증가되고, 반송실을 진공상태로 유지시키는 데 필요한 진공시스템의 규모가 증가되어 장치비 및 설치비가 증가하게 된다. 또한, 이러한 반송실의 면적은, 설치되는 공정챔버의 개수가 증가함에 따라서 더욱 가중된다. In addition, the conventional cluster system, in the case of configuring a hexagonal conveying chamber (basically composed of four process chambers and two load lock chambers), because of the area occupied by the conveying chamber, as well as the whole area of the system, is manufactured. The system width, which is important for the system arrangement in the line, is increased more than necessary, and the size of the vacuum system required to keep the conveying chamber in vacuum is increased, thereby increasing the equipment cost and installation cost. In addition, the area of such a conveyance chamber is further weighted as the number of process chambers installed is increased.
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 시스템이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a substrate processing system capable of processing a plurality of substrates simultaneously (or continuously) in a process chamber for processing a plurality of substrates, and for exchanging substrates before and after the treatment more efficiently.
본 발명의 효율적으로 기판을 처리할 수 있는 구조를 가지는 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate transfer device having a structure capable of efficiently processing a substrate and a substrate processing system using the same.
또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a substrate transfer device and a substrate processing system using the same that can improve the productivity by reducing the transfer time of the substrate.
또한, 본 발명은 작은 시스템 면적을 가지는 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Moreover, an object of this invention is to provide the board | substrate conveying apparatus which has a small system area, and a substrate processing system using the same.
또한, 본 발명은 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 구조를 가지는 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a substrate transfer device having a structure capable of shortening the time required for the process and a substrate processing system using the same.
또한, 본 발명은 공정 챔버의 가동률을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a substrate transfer device having a structure capable of improving the operation rate of the process chamber and a substrate processing system using the same.
또한, 본 발명은 시스템의 면적 및 시스템 폭을 획기적으로 축소할 수 있는 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a substrate transfer device capable of significantly reducing the area and system width of the system and a substrate processing system using the same.
또한, 본 발명은 불필요한 진공면적을 축소함으로써 장치비 및 설치비를 최소화할 수 있는 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a substrate transfer device and a substrate processing system using the same, which can minimize the apparatus cost and installation cost by reducing the unnecessary vacuum area.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판 반송 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 반송 장치는: 로드 락 챔버와 복수의 기판을 처리하기 위한 제1 및 제2 공정 챔버 사이에서 기판을 반송하는 기판 반송 장치에 있어서: 회전력을 제공하는 구동부; 상기 구동부에 연결되는 적어도 하나의 스핀들; 제1 공정 챔버로 기판을 로딩/언로딩 하기 위한 복수개의 제1 회전 플레이트 암; 및 제2 공정 챔버로 기판을 로딩/언로딩 하기 위한 복수개의 제2 회전 플레이트 암을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a substrate transfer device. A substrate transfer apparatus of the present invention includes: a substrate transfer apparatus for transferring a substrate between a load lock chamber and first and second process chambers for processing a plurality of substrates, the substrate transfer apparatus comprising: a driving unit for providing a rotational force; At least one spindle connected to the drive unit; A plurality of first rotating plate arms for loading / unloading a substrate into the first process chamber; And a plurality of second rotating plate arms for loading / unloading the substrate into the second process chamber.
일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 회전 플레이트 암 각각은: 처리 전 기판을 로딩시키기 위한 하나 이상의 로딩용 회전 플레이트 암; 및 처리 후 기판을 언로딩 시키기 위한 하나 이상의 언로딩용 회전 플레이트 암을 포함한다.In one embodiment, each of the first and second rotating plate arms comprises: one or more loading rotating plate arms for loading the substrate prior to processing; And one or more unloading rotating plate arms for unloading the substrate after processing.
일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 회전 플레이트 암이 나뉘어 장착되고, 각각 독립적으로 회전되는 적어도 두 개의 서로 다른 스핀들을 포함한다.In one embodiment, the first and second rotating plate arms are mounted separately and each include at least two different spindles that are rotated independently.
일 실시예에 있어서, 적어도 두 개의 서로 다른 스핀들로 회전력을 제공하는 하나 이상의 구동부를 포함한다.In one embodiment, it includes one or more drives for providing rotational force to at least two different spindles.
일 실시예에 있어서, 상기 제1회전 플레이트 암과 상기 제2회전 플레이트 암 각각은: 일 측이 개방된 개구부를 갖고, 상면에 기판 가장자리가 놓이는 지지부를 갖는 말편자 형상의 엔드 이펙터(END EFFECTOR)를 포함한다.In one embodiment, each of the first rotating plate arm and the second rotating plate arm includes: an end effector having a horseshoe-shaped end effector having an opening on one side and a support on which a substrate edge is placed on an upper surface thereof. Include.
일 실시예에 있어서, 상기 엔드 이펙터는: 기판을 주고받기 위하여 상기 로 드 락 챔버에 설치된 기판 반송 로봇의 엔드 이펙터가 진입할 수 있도록 형성된 진입 통로를 갖는다.In one embodiment, the end effector has: an entry passage formed to allow an end effector of a substrate transfer robot installed in the load lock chamber to enter and receive a substrate.
본 발명의 다른 일면은 기판 반송 장치를 이용한 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 기판 처리 시스템은: 적어도 두 개의 기판 지지부를 포함하는 제1 공정 챔버; 적어도 두 개의 기판 지지부를 포함하는 제2 공정 챔버; 기판 반송 장치가 설치된 트랜스퍼 챔버; 제1 공정 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에 개설되는 제1 기판 출입구; 제2 공정 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에 개설되는 제2 기판 출입구; 트랜스퍼 챔버와 외부 사이에 개설되는 제3 기판 출입구를 포함하고, 기판 반송 장치는: 제3 기판 출입구를 통하여 외부로부터/로 처리 전후의 기판을 인수인계하되, 인수된 처리 전 기판을 제1 또는 제2 공정 챔버로 반송하고, 제1 또는 제2 공정 챔버에서 처리된 처리 후 기판들을 제3 기판 출입구를 통하여 외부로 인계한다.Another aspect of the present invention relates to a substrate processing system using a substrate transfer device. The substrate processing system comprises: a first process chamber comprising at least two substrate supports; A second process chamber comprising at least two substrate supports; A transfer chamber provided with a substrate transfer device; A first substrate entrance opened between the first process chamber and the transfer chamber; A second substrate entrance opened between the second process chamber and the transfer chamber; And a third substrate entrance opened between the transfer chamber and the exterior, wherein the substrate conveying device: takes over the substrate before and after the treatment from the outside and through the third substrate entrance, wherein the substrate before or after the received treatment is first or first; The substrates are conveyed to the two process chambers, and the substrates are processed to the outside through the third substrate entrance and exit after processing in the first or second process chamber.
일 실시예에 있어서, 제3 기판 출입구에 연결되는 로드 락 챔버를 포함하고, 로드 락 챔버는 대기압에서 기판을 반송하는 대기압 반송 로봇을 포함한다.In one embodiment, the load lock chamber comprises a load lock chamber coupled to the third substrate entrance, the load lock chamber including an atmospheric transfer robot for transporting the substrate at atmospheric pressure.
일 실시예에 있어서, 제3 기판 출입구를 통하여 배출된 처리 후 기판을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 포함한다.In one embodiment, a cooling chamber is provided for cooling the substrate after treatment discharged through the third substrate entrance.
일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 공정 챔버는 플라즈마 처리가 이루어지 플라즈마 챔버이다.In one embodiment, the first and second process chambers are plasma chambers to be subjected to plasma treatment.
일 실시예에 있어서, 제1 공정 챔버는 플라즈마 처리가 이루어지는 플라즈마 챔버이고, 제2 공정 챔버는 처리 후 가열된 기판을 냉각하기 위한 냉각 처리가 이루어지는 냉각 챔버이다.In one embodiment, the first process chamber is a plasma chamber in which a plasma treatment is performed, and the second process chamber is a cooling chamber in which a cooling treatment for cooling a heated substrate is performed after the treatment.
일 실시예에 있어서, 트랜스퍼 챔버와 또 다른 외부 사이에 개설되는 제4 기판 출입구를 더 포함하고, 기판 반송 장치는: 제3 기판 출입구를 통해서 외부로부터 처리 전 기판을 인수 받고, 처리된 기판을 제4 기판 출입구를 통해서 외부로 인계한다.In one embodiment, the apparatus further comprises: a fourth substrate entrance opened between the transfer chamber and another exterior, wherein the substrate transfer device: receives the substrate prior to processing from the outside via the third substrate entrance and removes the processed substrate; 4 Turn over to the outside through the board entrance.
일 실시예에 있어서, 제4 기판 출입구에 연결되는 로드 락 챔버를 포함하고, 로드 락 챔버는 대기압에서 기판을 반송하는 대기압 반송 로봇을 포함한다.In one embodiment, a load lock chamber is connected to the fourth substrate entrance and the load lock chamber includes an atmospheric transfer robot that carries the substrate at atmospheric pressure.
일 실시예에 있어서, 제4 기판 출입구를 통하여 배출된 처리 후 기판을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 포함한다.In one embodiment, a cooling chamber for cooling the substrate after the treatment discharged through the fourth substrate entrance is included.
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 제공 되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 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.For example, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description. In understanding the drawings, it should be noted that like parts are intended to be represented by the same reference numerals as much as possible. And detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention is omitted.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참 조 번호를 병기한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention, the substrate transfer apparatus of the present invention and a substrate processing system using the same. In addition, in the drawings, the same reference numerals are denoted together for components that perform the same function.
본 발명의 기본적인 의도는 복수 매의 기판 처리 능력을 구비한 기판 처리 시스템에서 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 시스템을 제공할 수 있도록 하는데 있다. The basic intention of the present invention is to improve productivity by providing a more efficient substrate exchange method in a substrate processing system having a plurality of substrate processing capabilities. In addition, the present invention provides a substrate processing system capable of simultaneously processing a larger number of substrates based on an efficient substrate exchange method.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이고, 도 1b는 도 1a의 기판 처리 시스템의 평면도이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 기판 처리 시스템은 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)와 그 사이에 배치된 트랜스퍼 챔버(400)를 구비한다. 로드 락 챔버(200)의 전방으로는 다수의 캐리어(110)가 장착되는 인덱스(100)가 설치된다. 인덱스는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드 락 챔버를 포괄하여 명칭 된다. 로드 락 챔버(200)에는 필요에 따라 처리 후 기판을 냉각하기 위한 냉각 챔버(300)가 구비될 수 있다.FIG. 1A is a view showing an overall configuration of a substrate processing system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of the substrate processing system of FIG. 1A. Referring to FIG. 1, the substrate processing system of the present invention includes first and
로드 락 챔버(200)는 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(210)이 구비된다. 대기압 반송 로봇(210)은 트랜스퍼 챔버(400)와 인덱스(100) 사이에서 기판 이송을 담당한다. 대기압 반송 로봇(210)은 캐리어(110)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이에서 기판(W)을 반송하기 위해 동작한다. 대기압 반송 로봇(210)은 캐리어(210)로부터 일회 동작에 4장의 기판(W)을 반출하여 트랜스퍼 챔버(400)로 반입할 수 있는 4개의 앤드 이팩터를 구비한 더블 암 구조를 갖는 로봇으로 구성된다. 그리고 대기압 반송 로봇(210)은 승강 및 하강이 가능하다. 대기압 반송 로봇(210)은 본 실시예에서 보여주는 더블 암 구조의 방식 이외에도 통상적인 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 8 장의 기판(W)을 하나의 암으로 핸들링 할 수 있는 블레이드 구조의 암을 구비한 로봇이나, 4개 이상의 암을 구비한 로봇 또는 이들을 혼합적으로 채용한 로봇 등과 같은 다양한 구조의 로봇들이 사용될 수 있다.The
제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)에는 각기 두 개의 기판 지지대(520, 522, 620, 622)가 전단과 후단에 그리고 기판 반송 장치(800)의 회전 플레이트 암들이 회전하는 경로 상에 나누어 배치된다.In the first and
제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)는 소정의 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 진공 챔버로서, 플라즈마 소스(700)가 구비된다. 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포토 레지스트를 제거하기 위해서 플라즈마를 이용하여 포토 레지스트를 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.The first and
본 기판 처리 시스템에서 처리되는 피 처리 기판(W)은 대표적으로 반도체 회로를 제조하기 위한 웨이퍼 기판이거나 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판이다. 본 기판 처리 시스템의 도시된 구성 외에도 집적 회로 또는 칩의 완전한 제조에 요구되는 모든 프로세스를 수행하기 위해 다수의 프로세싱 시스템들이 요구될 수 있다. 그러나 본 발명의 명확한 설명을 위하여 통상적인 구성이나 당업자 수준에서 이해될 수 있는 구성들은 생략하였다.The to-be-processed substrate W processed by this substrate processing system is typically a wafer substrate for manufacturing a semiconductor circuit or a glass substrate for manufacturing a liquid crystal display. In addition to the illustrated configuration of the present substrate processing system, multiple processing systems may be required to perform all the processes required for complete fabrication of integrated circuits or chips. However, for the sake of clarity, the conventional structures or configurations that can be understood by those skilled in the art are omitted.
발명의 기판 처리 시스템은 중앙에 위치하는 트랜스퍼 챔버(400)와 그 양편으로 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)가 배치된다. 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)에는 각각 적어도 두 개의 기판 지지대(520, 522, 620, 622)가 설치되어 있다. 트랜스퍼 모듈(400)에는 기판 반송 장치(800)가 구비된다.In the substrate processing system of the present invention, a
트랜스퍼 챔버(400)와 제1 공정 챔버(500) 사이로 제1 기판 출입구(510)가 개설되어 있으며, 트랜스퍼 챔버(400)와 제2 공정 챔버(600) 사이로 제2 기판 출입구(610)가 개설되어 있다. 그리고 트랜스퍼 챔버(400)와 로드 락 챔버(200) 사이에는 제3 기판 출입구(410)가 개설되어 있다. 제1 내지 제3 기판 출입구(510, 610, 410)들은 각각 슬릿 밸브(미도시)에 의해 개폐 작동된다.A
대기압 반송 로봇(210)이 트랜스퍼 챔버(400)에서 처리 전후의 기판을 교환하는 과정은 제1 및 제2 기판 출입구(510, 610)는 폐쇄되고 제3 기판 출입구(410)가 열린 대기압 상태에서 진행된다. 반면, 기판 반송 장치(800)가 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)와 트랜스 챔버(400) 사이에서 처리 전후의 기판을 교환하는 과정은 제3 기판 출입구(410)는 폐쇄된 상태로 진공을 유지하는 가운데 제1 및 제2 기판 출입구(510, 610)를 열고 진공 상태에서 진행된다.The process of exchanging the substrate before and after the process in the
도 2는 트랜스퍼 챔버에 설치된 기판 반송 장치의 사시도이다. 도 2를 참조하여, 기판 반송 장치(800)는 회전력을 제공하는 구동부(840)와 구동부(840)에 연 결되는 하나의 스핀들(830) 그리고 스핀들(830)에 장착되는 다수개의 회전 플레이트 암(810)을 구비한다.It is a perspective view of the board | substrate conveyance apparatus provided in the transfer chamber. Referring to FIG. 2, the
다수개의 회전 플레이트 암(810)은 제1 공정 챔버(500)로 기판을 로딩/언로딩 하기 위한 복수개의 제1 회전 플레이트 암과 제2 공정 챔버(600)로 기판을 로딩/언로딩 하기 위한 복수개의 제2 회전 플레이트 암을 포함한다. 제1 및 제2 회전 플레이트 암은 교대적으로 배열된다. 그러나 순차적으로 배열되어도 무방하다. 복수의 회전 플레이트 암(810)은 다시 로딩용 암(820)과 언로딩 암(822)으로 구분될 수 있다. 이때, 언로딩용 암(822)은 로딩용 암(820) 보다 낮게 배열되는 것이 바람직하다. 로딩용 암(820)과 언로딩용 암(822)은 각기 쌍을 이루게 되며, 일 실시예에서는 도시된 바와 같이 전체적으로 4쌍을 이루는 8개의 회전 플레이트 암이 구비된다. 복수의 회전 플레이트 암(810)은 도 1b에서 도시된 바와 같이, 부채꼴 형상으로 펼쳐지도록 동작하며 회전 및 승강과 하강이 가능하다. 로딩용 암(820)과 언로딩용 암(822)들은 쌍을 이루어 동작한다.The plurality of rotating
도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 구동부(840)는 회전력을 발생하는 전기 모터와 발생된 회전력을 스핀들(830)로 전달하여 다수의 회전 플레이트 암(810)들이 원하는 동작을 수행하도록 하는 기어 어셈블리가 포함된다. 그럼으로 다수의 회전 플레이트 암(810)들은 스핀들(830)에 장착되어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 서로 다른 회전 반경을 갖고 트랜스퍼 챔버(400)를 중심으로 대칭되게 부채꼴 형태로 펼쳐지고 접혀지는 동작을 수행한다.Although not illustrated in detail, the driving
도 3은 기판 반송 장치가 상부와 하부에 각기 분리된 구동 방식으로 구성된 예를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하여, 대안적으로 기판 반송 장치(800)는 로딩용 암(820)과 언로딩용 암(822)이 각기 분리되어 장착되는 상부와 하부로 독립된 스핀들(830a, 830b)과 이를 구동하는 상부와 하부로 분리 설치된 구동부(840a, 840b)를 구비한다. 여기서, 두 개의 상부 및 하부의 스핀들(830a, 830b)은 동일한 축 상에 정렬되도록 하는 것이 바람직하다.3 is a view showing an example in which the substrate transfer device is configured in a driving manner separated into upper and lower portions, respectively. Referring to FIG. 3, alternatively, the
도 4는 하나의 회전 플레이트 암의 구조를 보여주는 사시도이다. 도 4를 참조하여, 기판 반송 장치(800)에 구성되는 다수의 회전 플레이트 암(810)은 일 측이 개방된 개구부(813)를 갖고, 상면에 기판 가장자리가 놓이는 다수의 지지부(814)를 갖는 말편자 형상의 엔드 이펙터(END EFFECTOR)(812)를 갖는다. 개구부(813)는 기판 지지대에 설치되는 리프트 핀의 출입을 위한 것이다. 그리고 엔드 이펙터(812)는 대기압 반송 로봇(210)의 엔드 이팩터(212)가 출입할 수 있도록 형성된 진입 통로(815)를 갖는다. 이러한 구성을 갖는 회전 플레이트 암(810)은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 또 다른 형태로 변형이 가능할 것이다.4 is a perspective view showing the structure of one rotating plate arm. Referring to FIG. 4, the plurality of rotating
도 5a 내지 도 5e는 기판 반송 장치에 의한 기판 교환 과정을 순차적으로 도시한 도면이다. 먼저, 도 5a를 참조하여, S10으로 화살 표시된 바와 같이, 제1 및 제2 기판 출입구(510, 610)가 폐쇄된 상태에서 제3 기판 출입구(410)가 열리면 기판 반송 장치(800)로 처리 전 기판(W1)이 인계된다. 기판 인계가 완료되면, 제3 기판 출입구(410)는 폐쇄되고 트랜스퍼 챔버(400)는 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)의 내부와 동일한 진공 상태로 전환된다. 이를 위한 펌핑 시스템은 당연히 본 시스템에 구비되나 편의상 도면의 표시는 생략된다.5A to 5E are diagrams sequentially illustrating a substrate exchange process by the substrate transfer apparatus. First, referring to FIG. 5A, as indicated by an arrow S10, when the
이어, 도 5b에 S20으로 화살 표시된 바와 같이, 다수의 기판 지지대(520, 522, 620, 622)의 리프트 핀들이 승강하면서 처리된 기판(W2)이 지정된 높이 까지 승강된다. 이 동작과 더불어 제1 및 제2 기판 출입구(510, 610)가 열린다. 이때, 승강되는 리프트 핀들의 높이는 전단에 배치된 기판 지지대(520, 620)의 것들이 후단에 배치된 기판 지지대(522, 622)의 것들 보다 상대적으로 낮다. 그럼으로 로딩용 암(820)의 로딩 언로딩을 위한 회전 동작에서 리프트 핀들과 상호간 간섭이 발생되지 않는다. Subsequently, as indicated by arrows S20 in FIG. 5B, the lift pins of the plurality of substrate supports 520, 522, 620, and 622 are lifted and the processed substrate W2 is lifted to a specified height. In conjunction with this operation, the first and second substrate entrances 510 and 610 are opened. At this time, the heights of the lift pins which are elevated are relatively lower than those of the substrate supports 520 and 620 disposed at the front end than those of the substrate supports 522 and 622 arranged at the rear end. Therefore, no mutual interference with the lift pins occurs in the rotational operation for the unloading of the
계속해서, 도 5c에 S30으로 화살 표시된 바와 같이, 기판 반송 장치(800)의 로딩용 암(820)과 언로딩용 암(822)이 쌍을 이루어 대칭되게 회전하여 부채꼴 형상으로 펼쳐진다. 이때, 처리 후 기판(W1)들은 리프트 핀에서 언로딩용 암(822)으로 인계된다. 처리 후 기판(W1)이 인계되면 연속하여, 도 5d에 S40으로 화살 표시된 바와 같이, 언로딩용 암(822)은 다시 트랜스퍼 챔버(400)의 처음 위치로 복귀한다. 그리고 S50으로 화살 표시된 바와 같이, 리프트 핀들은 다시 승강하여 로딩용 암(820)들로부터 처리 전 기판(W2)을 인계 받는다.Subsequently, as indicated by arrows S30 in FIG. 5C, the
그리고 도 5e에 화살표 S60으로 도시된 바와 같이, 로딩용 암(820)들도 트랜스퍼 챔버(400)의 처음 위치로 복귀한다. 이와 더불어, 제1 및 제2 기판 출입구(510, 610)는 다시 폐쇄된다. 그리고 화살표 S70으로 도시된 바와 같이, 리프트 핀들은 하강하여 기판 지지대(520, 522, 620, 622)에 처리 전 기판(W2)을 안착 시킨다. And as shown by arrow S60 in FIG. 5E, the loading
트랜스퍼 챔버(400)는 대기압 상태로 전환되고, 제3 기판 출입구(410)가 열 린다. 로드 락 챔버(200)의 대기압 반송 로봇(210)은, 도 5e에 S80으로 화살 표시된 바와 같이, 언로딩 암(822)으로부터 처리 후 기판(W1)을 인계 받아 트랜스퍼 챔버(400)로부터 나오게 된다.The
이와 같은 S10 ~ S80까지의 일련의 기판 교환 단계들은 기판 교환 시간을 최소화하기 위하여 전후 단계가 간섭되지 않는 범위에서 연속적으로 또는 동시에 진행된다. 그리고 S10의 단계와 S80의 단계는 반복되는 기판 교환 과정에서 동시에 진행되는 것이라는 것을 알 수 있다. 즉, 트랜스 챔버(400)와 로드 락 챔버(200) 사이에서 기판 교환 과정은 앞 단계에서 언로딩된 처리 후 기판과 앞으로 로딩될 처리 전 기판이 동시에 교환되는 것이다.Such a series of substrate exchange steps S10 to S80 are continuously or simultaneously performed in a range where the back and forth steps are not interfered in order to minimize the substrate exchange time. And it can be seen that the step of S10 and the step of S80 are performed simultaneously in the repeated substrate exchange process. In other words, the substrate exchange process between the
언로딩 된 처리 후 기판(W1)은 대기압 반송 로봇(210)에 의해 냉각 챔버(300)로 이동되어 냉각 처리 된 후에 카세트(110)에 적재된다. 이 실시예에서, 냉각 챔버(300)를 별도로 구비하였으나, 트랜스퍼 챔버(400)가 냉각 처리 기능을 수행하도록 한다면, 별도의 냉각 챔버(300)는 생략될 수도 있을 것이다. 또 다른 대안으로는 제1 또는 제2 공정 챔버(500 or 600) 중 어느 하나를 냉각 챔버로 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 공정 챔버(500)를 플라즈마 챔버로 구성하고, 제2 공정 챔버(600)를 냉각 챔버로 구성할 수 있다. 이러한 구성을 갖도록 하는 경우에는 제1 공정 챔버(500)에서 기판에 대한 플라즈마 처리를 수행하고, 처리 후 기판을 기판 반송 장치(800)가 제1 공정 챔버(500)에서 제2 공정 챔버(600)로 반송하여 냉각하도록 한다. 그리고 냉각이 완료된 기판을 제2 공정 챔버(600)에서 로드 락 챔버(200)로 반송하도록 동작할 수 있을 것이다.After the unloaded process, the substrate W1 is moved to the
이처럼, 본 발명의 기판 처리 시스템은 다수의 기판을 동시에 처리하기 위하여 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)를 병렬로 배열하고 그리고 트랜스퍼 챔버(400)가 두 개의 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600) 사이에 위치한다. 이러한 구조에서 빠른 기판 교환을 가능하게 하는 기판 반송 장치(800)가 제공됨으로서 많은 수의 기판을 동시에 처리하고 빠르게 기판을 교환할 수 있게 된다. 이 실시예에서는 각기 두 장의 기판을 동시에 모두 총 4장의 기판을 한 번의 공정 진행에서 동시에 처리하고 교환 할 수 있다.As such, the substrate processing system of the present invention arranges the first and
본 발명의 기판 처리 시스템은 다음과 같은 대안적 실시예들로도 변형 실시할 수 있다.The substrate processing system of the present invention can also be modified in the following alternative embodiments.
도 6은 두 개의 구동축을 갖는 기판 반송 장치가 채용된 예를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하여, 기판 반송 장치(800)는 좌우로 분리되어 독립적으로 구동될 수 있다. 즉, 제1 공정 챔버(500)의 기판 반송을 담당하는 회전 플레이트 암과 제2 공정 챔버(600)의 기판 반송을 담당하는 회전 플레이트 암을 각기 독립적으로 분리 구동할 수 있다.6 is a view showing an example in which a substrate transfer device having two drive shafts is employed. Referring to FIG. 6, the
이와 같은 분리된 구조는 도 7a에 도시된 바와 같이, 서로 분리된 제1 및 제2 스핀들(830a, 830b)과 이들을 구동하기 위한 독립된 제1 및 제2 구동부(840a, 840b)가 구비될 수 있다. 나아가, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상부와 하부로 분리 구동되는 제1 내지 제4 스핀들(830a~830d)과 제1 내지 제4 구동부(840a~840d)를 구비할 수 있다.As shown in FIG. 7A, the separated structure may include first and
더 나아가서, 도 8 및 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같이, 4개의 스핀들 (830a~830d) 혹은 8개의 스핀들(830a~830h) 그리고 4개의 구동부(840a~840d) 혹은 8개의 구동부(840a~840h)를 구성하는 변형들이 가능하다. 이와 같이, 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)의 기판 반송을 담당하는 것과 기판 반송에서 로딩 및 언로딩을 담당하는 회전 플레이트 암(810)의 분리 구동을 위한 스핀들과 구동부의 변형예들은 매우 다양하다.Furthermore, as shown in FIGS. 8 and 9A and 9B, four
도 10은 제2 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 평면도이고, 도 11은 기판 반송 장치에 의한 기판 반송 흐름을 보여주는 도면이다.FIG. 10 is a plan view of a substrate processing system according to a second embodiment, and FIG. 11 is a diagram showing a substrate conveyance flow by the substrate conveying apparatus.
도면을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 상술한 제1 실시예와 동일한 구성을 포함하며, 후단부에 대기압 반송 로봇(260)을 갖는 로드 락 챔버(250)와 인덱스(150)가 더 구비한다. 그리고 트랜스퍼 챔버(400)와 후방의 로드 락 챔버(250) 사이에 개설되는 제4 기판 출입구(420)가 더 구성된다. 이와 같은 기판 처리 시스템은 전방으로는 처리 전 기판이 로딩 되고 후방으로는 처리 후 기판이 언로딩 된다. 여기서 후방의 로드 락 챔버(250)에는 기판 냉각을 위한 냉각 챔버(300)가 구성될 수 있다. 도 11에서 화살 표시된 S100~S130은 기판 반송 장치(800)에 의한 처리 전 기판과 처리 후 기판의 반송 흐름을 단계적으로 표시한 것이다.Referring to the drawings, the substrate processing system according to the second embodiment of the present invention includes the same configuration as the above-described first embodiment, and has a
도 12 및 도 13은 본 발명의 기판 처리 시스템의 변형예들을 보여주는 도면이다.12 and 13 illustrate modifications of the substrate processing system of the present invention.
도 12에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 공정 챔버(500, 600)는 각각 4개의 기판 지지대(520~526)(620~626)를 구비하고, 기판 반송 장치(800)도 이에 적합하게 16개의 회전 플레이트 암을 구비할 수 있다. 또는 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 공정 챔버(500)를 구성하지 않고, 제2 공정 챔버(600)만을 구성하고, 기판 반송 장치(800)도 8개의 회전 플레이트 암을 갖도록 구성할 수도 있다. 그리고 기판 냉각을 위한 냉각 챔버(300)도 처리되는 기판의 수에 적합하게 하나 이상 구비할 수 있다.As shown in FIG. 12, the first and
이상과 같은 본 발명의 기판 처리 시스템은 상술한 실시예에서 공정 챔버를 단층으로 구성한 예만을 설명하였으나, 다수의 공정 챔버와 트랜스퍼 챔버를 복층으로 구성할 수 있다. 복층 구조에서, 트랜스퍼 챔버에 구비되는 기판 반송 장치는 각기 독립적으로 구동되도록 하거나 또는 동시에 구동 되도록 할 수 있을 것이다.Although the substrate processing system of the present invention described above has only described an example in which the process chamber is formed in a single layer in the above-described embodiment, a plurality of process chambers and a transfer chamber may be configured in multiple layers. In the multilayer structure, the substrate transfer devices provided in the transfer chamber may be driven independently or simultaneously.
본 발명에 따른 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The substrate transfer apparatus and the substrate processing system using the same according to the present invention may be variously modified and may take various forms. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the above description, but rather includes all modifications, equivalents and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.
상술한 바와 같이, 본 발명은 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 기판 처리 시스템에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 시스템의 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. 또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 시스템의 면적 및 시스템 폭을 획기적으로 축소함으로써 장치비 및 설치비를 최소화할 수 있다.As described above, the present invention can quickly perform substrate exchange before and after the treatment in a substrate processing system that simultaneously or continuously processes a plurality of substrates, thereby increasing the throughput of the system to increase the overall substrate productivity. In addition, since a substrate transfer device for simultaneously loading and unloading substrates is provided, it is very easy to implement a process chamber for processing a plurality of substrates. In addition, the present invention can improve the productivity by reducing the transfer time of the substrate. In addition, the present invention can minimize the equipment cost and installation cost by significantly reducing the area and system width of the system.
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