KR20090124118A

KR20090124118A - 기판 처리 시스템

Info

Publication number: KR20090124118A
Application number: KR1020080050128A
Authority: KR
Inventors: 위순임
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-03

Abstract

본 발명은 복수 매의 기판들을 연속적으로 공정 챔버로 로딩/언로딩하여 기판 반송 시간을 절약하여 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 시스템은 트랜스퍼 챔버; 기판 지지부를 갖으며, 상기 트랜스퍼 챔버와 제1기판출입구를 통해 연결되는 복수의 챔버들; 상기 트랜스퍼 챔버에 설치되고, 외부로부터 상기 트랜스퍼 챔버의 일측에 해당되는 대기 위치로 제공되는 복수의 기판들을 동시에 인계받아 상기 복수의 챔버들 각각의 기판 지지부상으로 동시에 기판을 분산 반송하고, 상기 복수의 챔버들에서 공정을 마친 복수의 기판들을 상기 기판 지지부로부터 인계받아 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치로 동시에 반송하는 기판반송장치를 포함한다. 이러한 기판 처리 시스템은 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 과정에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 설비의 처리율을 높여서 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다.

기판, 반송, 챔버

Description

기판 처리 시스템{SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 복수 매의 기판들을 동시에 공정 챔버로 로딩/언로딩하여 기판 반송 시간을 절약하여 생산성을 향상 시킬 수 있는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.

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.

일반적으로, 클러스터(cluster) 시스템은 반송 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 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 챔 버에서 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.

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 시스템비 및 설치비가 증가하게 된다. 또한, 이러한 반송실의 면적은, 설치되는 공정챔버의 개수가 증가함에 따라서 더욱 가중된다.

그러므로 복수 매의 기판을 처리하는 공정 챔버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하는 것과 더불어 처리 전후의 기판들을 보다 효율적으로 교환할 수 있는 기판 처리 시스템이 요구되고 있다.

본 발명은 효율적으로 기판을 처리할 수 있는 구조를 가지는 기판 처리 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 작은 시스템 면적을 가지는 기판 처리 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 공정 챔버의 가동률을 향상시킬 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 시스템의 면적 및 시스템 폭을 축소할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 불필요한 진공면적을 축소함으로써 시스템비 및 설치비를 최소화할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 시스템은 트랜스퍼 챔버; 기판 지지부를 갖으며, 상기 트랜스퍼 챔버와 제1기판출입구를 통해 연결되는 복수의 챔버들; 상기 트랜스퍼 챔버에 설치되고, 외부로부터 상기 트랜스퍼 챔버의 일측에 해당되는 대기 위치로 제공되는 복수의 기판들을 동시에 인계받아 상기 복수의 챔버들 각각의 기판 지지부상으로 동시에 기판을 분산 반송하고, 상기 복수의 챔버들에서 공정을 마친 복수의 기판들을 기판 지지부로부터 인계받아 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치로 동시에 반송하는 기판반송장치를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 기판반송장치는 구동축과; 상기 구동축에 상기 복수의 챔버들에 대응되는 개수로 마련되어 상기 기판을 반송하는 복수의 기판반송로 봇을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 기판반송로봇은 각각, 상기 챔버의 기판 지지부로 상기 기판을 로딩하는 로딩 반송부 및 상기 기판을 상기 기판 지지부로부터 언로딩하는 언로딩 반송부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부는 각각 한 쌍의 반송암을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 반송암의 단부영역에는, 일측이 개방된 개구를 갖고, 상면에 기판의 중심영역이 놓이는 지지부를 갖는 엔드 이펙터(END EFFECTOR)가 마련된다.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 기판 반송 로봇들은 각각, 상기 한 쌍의 반송암들이 펼쳐지면 상기 엔드 이펙터가 상기 각 기판반송장치에 대응하는 챔버의 기판 지지부의 상부에 위치하게 되고, 접혀지면 상기 반송암들의 엔드 이페터가 상기 트랜스퍼 챔버의 대기위치에서 하나의 정렬선에 수직으로 정렬된다.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 기판반송장치들의 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부는 교대적으로 적층 배열되는 구조 또는 순차적으로 적층 배열되는 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는다.

일 실시예에 있어서, 상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부가 순차적으로 적층 배열되는 경우 상기 챔버들의 기판 지지부는 상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부의 높이 차이만큼 상기 챔버 내에 승강가능하게 마련된다.

일 실시예에 있어서, 상기 챔버들은 상기 기판 지지부 상에서 기판을 지지하 는 지지핀을 더 포함하고, 상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부가 순차적으로 적층 배열되는 경우 상기 지지핀이 상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부의 높이차이만큼 상기 기판 지지부 상에 승강가능하게 마련된다.

일 실시예에 있어서, 상기 트랜스퍼 챔버의 대기위치와 제2기판 출입구를 통해 연결되는 버퍼링 챔버와; 상기 버퍼링 챔버와 제3기판 출입구를 통해 연결되는 로드락 챔버와; 상기 로드락 챔버의 전방에 마련되어 다수의 캐리어가 장착되는 인덱스와; 상기 로드락 챔버에 마련되어 대기압에서 상기 캐리어로부터 상기 버퍼링 챔버로 상기 기판을 반송하는 대기압 반송 로봇을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 대기압 반송 로봇은 상기 기판 지지대의 개수에 대응하는 개수의 엔드 이펙터를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 대기압 반송 로봇은 상기 캐리어로부터 상기 버퍼링 챔버로 기판을 로딩하는 로딩 반송 로봇과 상기 버퍼링 챔버의 기판을 언로딩하는 언로딩 반송 로봇을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 대기압 반송 로봇의 엔드 이펙터들은 간격이 가변적으로 조절된다.

일 실시예에 있어서, 상기 로드 락 챔버에 위치되며, 상기 제3 기판 출입구를 통하여 상기 로드락 챔버로 배출된 처리 후 기판들을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 챔버들은 복수의 기판 지지부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 로딩 반송암과 상기 언로딩 반송암은 각각 상기 챔버의 기판 지지부의 개수에 대응하는 엔드 이펙터를 포함한다.

본 발명은 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 기판 처리 시스템에서 공정 챔버의 개수에 대응하는 기판 반송 로봇을 포함하여 처리 전/후의 복수의 기판을 동시에 교환하여 시스템의 처리율을 높여서 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 기판 반송 로봇이 로딩 반송부와 언로딩 반송부를 각각 포함하여 기판의 로딩과 언로딩을 동시에 수행하여 멀티 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.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 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 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

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. 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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 시스템(10)은 기판 지지부(210)가 설치된 제1,2,3,4,5 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)가 구비되고, 그 사이에는 트랜스퍼 챔버(300)가 설치된다. 트랜스퍼 챔버(300)의 전방에는 캐리어(120)가 장착되는 인덱스(100)가 구비되며, 인덱스(100)와 트랜스퍼 챔버(300) 사이에는 로드 락 챔버(130)가 구비된다. 또한, 로드 락 챔버(130)와 트랜스퍼 챔버(300) 사이에는 대기압와 진공 사이의 압력을 조절하는 버퍼링 챔버(500)가 구비된다.

인덱스(100)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드 락 챔버를 포괄하여 정의될 수 있다. 인덱스(100)는 전방부에 설치되는 적재대(로드 포트라고도 함)를 포함하며, 적재대 상에는 복수의 웨이퍼(W)를 소정 간격으로 수납한 캐리어(수납 용기로써 혹은 카세트라고도 함)(120)가 적재된다. 캐리어(120)는 그 전방면에 도시하지 않은 착탈 가능한 덮개를 구비한 밀폐형 수납 용기이다.

로드락 챔버(130)에는 필요에 따라 처리 후 기판을 냉각하기 위한 냉각 챔버(190)가 구비될 수 있다. 또한, 로드락 챔버(130)에는 제1,2,3,4,5 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)로 이송될 기판에 대한 예열이 필요한 경우에 기판을 예열하는 별도의 예열 챔버(미도시됨)를 더 구비할 수 있다.

트랜스퍼 챔버(300)와 제1,2,3,4,5 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e) 사이로 제1 기판 출입구(202)가 개설되어 있으며, 트랜스퍼 챔버(300)와 버퍼링 챔버(500) 사이에는 제2기판 출입구(520)가 개설되어 있으며, 버퍼링 챔버(500)와 로드락 챔버(130) 사이에는 제3 기판 출입구(530)가 개설되어 있다. 제1, 제2 및 제3 기판 출입구(202, 520, 530)는 각각 슬릿 밸브(미도시)에 의해 개폐 작동될 수 있다.

로드 락 챔버(130)는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(110)이 구비된다. 대기압 반송 로봇(110)은 버퍼링 챔버(500)와 캐리어(120) 사이에서 기판 이송을 담당하며 회동, 승강 및 하강이 가능하다.

대기압 반송 로봇(110)은 5장의 처리 전 기판과 5장의 처리 후 기판을 동시에 교환할 수 있도록 로딩 반송로봇(113)과 언로딩 반송로봇(115)을 구비한 더블 암 구조를 갖는 로봇으로 구성된다. 로딩 반송로봇(113)은 5장의 기판을 동시에 로딩하는 엔드 이펙터(114)를 구비하고, 언로딩 반송로봇(115)는 5장의 기판을 동시에 언로딩하는 엔드 이펙터(116)를 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기압 반송 로봇(110)은 로딩 반송로봇(113)과 언로딩 반송로봇(115)의 엔드 이펙터(114, 116)가 회전축(112)을 기준으로 순차적으로 배열되도록 구성되었으나, 후술할 기판 반송 장치(400)의 10개의 엔드 이펙터(도5의 435a, 435b, 435c, 435d, 435e,445a, 445b, 445c, 445d, 445e 참조)의 배열에 따라 교대적으로 적층 배열되게 배치될 수도 있다.

또한, 대기압 반송 로봇(110)은 로딩 반송로봇(113)과 언로딩 반송로봇(115)을 각각 구비한 더블암 구조 뿐 만 아니라 한 개의 싱글 암 구조 또는 복수의 암 구조, 그리고 통상적인 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다.

도 2는 버퍼링 챔버와 카세트 사이에서 대기압 반송 로봇간의 기판 이송 과정을 보여주는 도면이다.

대기압 반송 로봇(110)은 5장의 기판을 상하 방향에 소정 간격으로 지지하는 5개의 엔드 이펙터(114, 116)를 갖는 로딩 반송로봇(113)과 언로딩 반송로봇(115)을 구비한다. 또한, 대기압 반송 로봇(110)은 5개의 엔드 이펙터(114, 116)들의 피치간격을 조절하는 피치 변환부(118)를 더 포함할 수 있다. 즉, 피치변환부(118)에 의해 5장의 엔드 이펙터(114, 116)는 최말단에 위치한 엔드 이펙터 또는 가운데 위치한 엔드 이펙터를 기준으로 하여 상하 방향 간격(피치)을 변경할 수 있다. 이에 의해, 캐리어(120) 내의 웨이퍼(W)의 수납 피치와 기판 반송 장치(400)의 엔드 이펙터들의 웨이퍼(W) 탑재 피치가 다른 경우라도, 캐리어(120)와 기판 반송 장치(400) 사이에서 한번에 5장의 웨이퍼(W)를 이동 탑재할 수 있다. 5단의 엔드 이펙터(114, 116)들은 캐리어(120) 내에 삽입되고, 기판(W)이 들어 올려져 그 위에 올려 놓이며, 기판을 캐리어(120) 내에서 반출하여 제3기판출입구(530)을 통해 버퍼링 챔버(500)의 기판 반송부(600)로 로딩하거나 그 반대로 언로딩하게 된다.

대기압 반송 로봇(110)은 기판을 지지 및 반송하기 위한 길고 얇은 판 형태의 엔드 이펙터(114, 116)들을 갖는다. 엔드 이펙터(114,116)들은 승강과 수평회전 및 진퇴가 가능하도록 구비될 수 있다. 각 엔드 이펙터(114,116)는 알루미늄이나 세라믹 등으로 만들어지고, 길고 얇은 판과 같은 형상으로 형성된다. 5개의 엔드 이펙터(114,116)들은 캐리어(120) 또는 트랜스퍼 챔버(300)의 대기 위치에 수평으로 삽입되고, 캐리어(120) 또는 버퍼링 챔버(500)의 기판 지지대(540)에 기판을 적재하거나, 기판 지지대(540)에 놓인 기판을 버퍼링 챔버(500) 외부로 반출한다.

다시, 도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 시스템(10)은 방사상의 형태로 배치된 다섯 개의 제1,2,3,4,5 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)를 포함한다. 각 공정챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)에는 기판 지지부(210a, 210b, 210c, 210d, 210e)가 각각 마련된다. 제1,2,3,4,5 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 소정의 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 진공 챔버로서, 플라즈마 소스(미도시됨)가 구비되며, 일측으로 가스 배기를 위해 진공 펌프(미도시)와 연결된 가스 배기구(215)를 구비한다. 가스 배기구(215) 각기 독립된 진공 펌프에 연결되거나 또는 하나의 진공 펌프에 연결될 수 있다.

제1,2,3,4,5 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트를 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.

도 3은 도 1에 도시된 기판 반송 장치 중 하나의 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)의 구성을 도시한 사시도고, 도4는 대기위치에서의 기판 반송 로봇의 배치를 도시한 개략도이다. 도 5 및 도 6은 복수의 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)의 배열 방법의 예시도이다.

트랜스퍼 챔버(300)에 설치된 기판 반송 장치(400)는 구동축(410)과, 제1,2,3,4,5 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)에 각각 대응되게 구동축(410)에 연결되는 제1,2,3,4,5 기판 반송 로봇(420a,420b,420c,420d,420e)를 구비한다. 제1,2,3,4,5 기판 반송 로봇(420a,420b,420c,420d,420e)는 제2기판 출입구(520)를 통해 버퍼링 챔버(500)로 제공되는 5장의 기판들을 동시에 인계 받아 제1, 2, 3, 4, 5공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)에 설치된 각각의 기판 지지부(210a, 210b, 210c, 201d, 210e) 상부로 동시에 분산 이송하고, 각 기판 지지부(210a, 210b, 210c, 201d, 210e)들 상부에서 공정 처리된 기판들을 동시에 인계받아 버퍼 링 챔버(500)로 기판들을 집중 이송할 수 있도록 동작된다.

여기서, 각 기판 이송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)은 도 3에 도시된 바와 같이 버퍼링 챔버(500)로부터 기판을 이송받아 각각의 기판 지지부(210a, 210b, 210c, 201d, 210e) 상부로 분산 이송하는 로딩 반송부(430)와, 기판 지지부(210a, 210b, 210c, 201d, 210e) 상부의 공정이 완료된 기판을 언로딩하는 언로딩 반송부(440)를 포함한다. 로딩 반송부(430)와 언로딩 반송부(440)는 구동축(410)을 기준으로 상하로 평행하게 배열되며 버퍼링 챔버(500)와 각 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e) 사이를 동일한 회동 각도로 함께 회동 가능하게 마련된다.

로딩 반송부(430)와 언로딩 반송부(440)는 각각 한 쌍의 구동암(431,433, 441, 443)을 포함하고, 한 쌍의 구동암(431,433,441,443)의 단부영역에는 기판이 적재되는 엔드 이펙터(435,445)가 마련된다. 엔드 이펙터(435,445)는 개방된 개구를 갖고, 상면에 기판의 중심영역이 높이는 길고 가느다란 두 개의 지지대를 갖는다.

여기서, 엔드 이펙터(435, 445)의 폭(ℓ₂)은 버퍼링 챔버(500)의 기판 지지대(540)의 폭(ℓ₁)보다 좁게 마련되는 것이 바람직하다. 이는 엔드 이펙터(435, 445)가 버퍼링 챔버(500)로 진입했을 때 기판 지지대(540)와 간섭이 발생하지 않고 원활히 이동하도록 하기 위함이다.

한 쌍의 구동암(431, 433, 441, 443)은 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)와 구동축(410) 사이를 절첩 가능하게 마련된다. 즉, 한 쌍의 구동암(431, 433, 441, 443)이 펼쳐졌을 때는 엔드 이펙터(435, 445)가 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)의 기판 지지부(210a, 210b, 210c, 201d, 210e) 상에 놓이고, 한 쌍의 구동암(431,433,441,443)이 접혀졌을 때는 엔드 이펙터(435,445)가 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)로부터 이격되고 구동축(410)에 접근된다.

그리고, 각 구동암(431,433,441,443)들은 한 쌍의 링크부재가 힌지축(437)을 중심으로 회동가능하게 마련된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 각 구동암(431,433,441,443)이 두 개의 링크부재에 의해 절첩 가능하게 마련되나, 구동축(410)과 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)와의 거리, 구동암(431, 433, 441, 443)의 동선과 회동각도, 동작의 유연성 등을 고려하여 복수의 링크부재가 절첩 가능하게 마련될 수 있다.

한편, 복수의 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)은 버퍼링 챔버(500)로부터 각 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)에 기판을 로딩 또는 언로딩 할 경우 도1에 도시된 바와 같이 구동축(410)을 중심으로 각 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)에 대응하도록 방사상으로 분산되고, 버퍼링 챔버(500)로 기판을 로딩 또는 언로딩 할 경우 도4에 도시된 바와 같이 복수의 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)이 구동축(410)을 중심으로 버퍼링 챔버(500)의 전방의 대기위치로 함께 회동하여 하나의 정렬선에 수직으로 정렬된다.

여기서, 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)의 구동암(431, 433, 441, 443)에 의해 이송되는 기판은 일정한 회전 반경을 갖는 곡선의 이동 경로를 갖는다. 로딩용 구동암(431, 333)과 언로딩용 구동암(441, 443)들은 쌍을 이루어 동작한다. 구동암(431,433,441,443)들은 구동축(410)에 결합어 회동 및 승하강 된다. 구동축(410)에는 복수의 구동암(431,433,441,443)들의 회전과 승/하강을 위한 구동력을 제공하는 구동부(미도시)가 연결된다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 구동부(미도시)는 구동력을 발생하는 전기 모터와 발생된 구동력을 구동축(410)로 전달하여 다수의 구동암(431,433,441,443)들이 원하는 동작을 수행하도록 하는 기어 어셈블리가 포함된다. 여기서, 본 발명의 바람지간 실시예는 한 개의 단일 구동축이 로딩용 구동암(431,433)과 언로딩용 구동암(441,443)을 모두 구동시키고 있으나, 로딩용 구동암(431,433)과 언로딩용 구동암(441,443)이 별도의 구동축에 의해 구동될 수도 있다. 이 경우 각 구동축 별도의 구동부를 각각 포함할 수 있다.

한편, 복수의 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)들은 버퍼링 챔버(500)와 각각의 대응되는 공정 챔버 사이를 회동할 경우 상호 동선의 간섭이 발생하지 않도록 구동축(410)을 따라 높이가 상이하게 결합된다. 이에 따라 복수의 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)도 대응되는 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)의 높이로 마련된다.

이 때, 로딩 구동부(430)와 언로딩 구동부(440)는 도5에 도시된 바와 같이 교대적으로 적층 배열될 수 있다. 즉, 구동축(410)을 기준으로 최상측에서부터 제1 공정 챔버(200a)에 대응하는 제1 로딩 구동부(430a)와 제1 언로딩 구동부(440a),제2 로딩 구동부(430b)와 제2 언로딩 구동부(440b),..제5 로딩 구동부(430e)와 제5 언로딩 구동부(440e)의 순서로 상호 교대적으로 적층 배열될 수 있다. 여기서, 로딩 구동부(430)들과 언로딩 구동부(440)들의 간격은 캐리어(120) 내에서 기판이 수납되는 간격과 동일한 것이 바람직하다. 간격이 상이할 경우 대기압 이송 로봇(110)의 피치 조절부(118)에 의해 조절될 수 있다.

이렇게 로딩 구동부(430)와 언로딩 구동부(440)가 상호 교대적으로 적층 배열될 경우 각 기판 반송 로봇(420)에 대응되는 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)와의 높이 차(도5에서 d1)가 거의 없어 기판 지지대(210)와 로딩 구동부(430)와의 높이 차를 보상할 필요가 없는 장점이 있다.

반면, 도6에 도시된 바와 같이 로딩 구동부(430)와 언로딩 구동부(440)가 순차적으로 적층 배열될 수 있다. 즉, 구동축(410)을 기준으로 최상측에서부터 다섯 개의 로딩 구동부(430a,430b,430c,430d,430e)가 순차적으로 배열되고, 그 하부에 다섯 개의 언로딩 구동부(440a,440b,440c,440d,440e)가 순차적으로 배열될 수 있다. 또한, 그 반대로 언로딩 구동부(440a,440b,440c,440d,440e)가 상위에 순차적으로 배열되고 로딩 구동부(430a,430b,430c,430d,430e)가 하부 영역에 순차적으로 배열될 수 있다.

이 경우 로딩 구동부(430a)와 언로딩 구동부(440a) 사이에 발생하는 높이 차(d2)가 크기 때문에 기판의 로딩과 언로딩을 원활히 하기 위해서 높이 차를 줄 필요가 있다.

이를 위해 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 기판지지대(210a, 210b, 210c, 210d, 210e) 상에 기판을 지지하는 지지핀(220)을 승강가능하게 마련 하거나, 기판지지대(210)를 승강가능하게 마련할 수 있다. 즉, 도7a에 도시된 바와 같이 기판 지지대(210)에 공정 처리된 기판(w)을 언로딩 구동부(440)가 언로딩 한 후, 도7b와 같이 지지핀(220)이 로딩 구동부(430)와 언로딩 구동부(440) 사이의 높이 차(d2) 만큼 상승하여 로딩 구동부(430)로부터 기판을 로딩 받을 수 있다. 또한, 도7c에 도시된 바와 같이 기판 지지대(210)가 공정 챔버(200) 내를 승강 가능하게 마련되어 로딩 구동부(430)로부터 기판을 로딩 받을 수 있다.

여기서, 지지핀(220)과 기판 지지대(210)는 기계적 구조, 또는 유압구조 또는 통상 반도체 분야에서 기판의 승강을 위해 사용되는 여타 기술에 의해 승강가능하게 마련될 수 있다.

한편, 상술한 구성을 갖는 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)들은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 또 다른 형태로 변형이 가능할 것이다. 도시하지 않았지만, 엔드 이펙터(435, 445)들은 좀 더 유연한 기판의 인수인계를 위하여 반송암(431,433,441,443)의 끝단에서 회동 가능한 구조를 갖도록 구성할 수도 있다.

도8a와 8b는 버퍼링 챔버의 기판 지지대(540)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.

버퍼링 챔버(500)는 트랜스퍼 챔버(300)와 로드락 챔버(130) 사이에 마련되어 트랜스퍼 챔버(300)의 진공을 지속적으로 유지하게 한다. 버퍼링 챔버(500)는 대기압에서 진공 또는 진공에서 대기압으로 전환된다. 버퍼링 챔버(500)에는 기판 지지대(540)가 배치된다. 기판 지지대(540)는 기판 반송 로봇(420)으로부터 언로딩 되는 공정 처리된 5장의 기판과 대기압 이송 로봇(110)으로부터 로딩되는 5장의 기판이 놓일 수 있도록 10개가 마련된다.

여기서, 기판 지지대(540)는 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)의 로딩 반송부(430)와 언로딩 반송부(440)가 도6에 도시된 바와 같이 순차적으로 적층된 경우 도8a에 도시된 바와 같이 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)의 구성에 대응되게 상부에 로딩용 기판이 적재되고, 하부에 언로딩된 기판이 적재되도록 마련된다.

반면, 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)의 로딩 반송부(430)와 언로딩 반송부(440)가 도5에 도시된 바와 같이 교대적으로 적층된 경우 기판 지지대(540)는 상부영역에서부터 로딩된 기판과 언로딩된 기판이 상호 교대적으로 적층되도록 마련된다.

이상의 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 시스템(10)의 기판 처리과정을 도1 내지 도8을 참조로 설명한다.

먼저, 공정이 시작되면 대기압 반송 로봇(110)은 캐리어(120)에 수납되어 있는 기판(w) 5장을 인출한다. 이때, 대기압 반송 로봇(110)의 엔드 이펙터(114, 116)들은 캐리어(120) 내에 수납된 기판(w)들의 배열피치에 대응하는 피치로 배열된다. 대기압 반송 로봇(110)은 캐리어(120)로부터 인출된 기판을 버퍼링 챔버(500)의 기판 지지대(540) 상에 적재한다.

제3기판 출입구(530)가 닫히면 버퍼링 챔버(500)는 대기압에서 진공상태로 전환된다. 5개의 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)은 도4에 도시된 바와 같이 모두 트랜스퍼 챔버(300)의 대기 위치에 정렬되어 있고, 제2기판 출입구(520)가 개방되면 로딩 반송부(430)과 언로딩 반송부(440)의 엔드 이펙터(435, 445)가 기판 지지대(540) 사이로 삽입된다. 그리고, 기판 지지대(540)에 놓여 있던 기판들은 엔드 이펙터(435,445)의 상측으로 이동하고, 엔드 이펙터(435, 445)에 적재된 상태로 버퍼링 챔버(500) 밖으로 유출된다.

버퍼링 챔버(500)로부터 기판을 인수받은 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)은 각각에 대응하는 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)로 회동하여 분산된다. 제1기판 출입구(202)가 개방되면 로딩 반송부(430)의 반송암(431,433)들이 펴지면서 엔드 이펙터(435)에 적대된 기판이 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)의 기판 지지대(210a, 210b, 210c, 210d, 210e) 상으로 5장이 동시에 로딩된다.

한편, 각 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)로 기판을 로딩한 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)들은 다시 버퍼링 챔버(500) 측으로 모두 회동하고 다섯 개의 로딩 반송부(430)는 5장의 기판을 인계 받고 대응하는 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)가 앞서 로딩한 기판에 대한 공정 처리를 완료하기를 기다린다.

각 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)에서 기판에 대한 공정 처리가 완료되면 제1기판 출입구(202)가 개방되고 언로딩 반송부(440)의 반송암(441,443)들의 엔드 이펙터(445)들은 기판 지지부(210)의 기판들을 동시에 언로딩하고, 이와 동시에 로딩 반송부(430)는 기판 지지부(210)로 기판을 로딩한다. 즉, 5개의 공정 챔 버(200a,200b,200c,200d,200e)가 5개의 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)에 의해 동시에 5장의 기판의 로딩과 언로딩이 이루어진다.

또한, 공정 처리가 완료된 기판을 언로딩한 각 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)은 버퍼링 챔버(500)의 기판 적재대(540)에 공정 처리가 완료된 기판을 적재한다. 즉, 공정이 시작된 후 첫 사이클을 제외한 두 번째 사이클부터 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)과 공정 챔버(200a, 200b, 200c, 200d, 200e) 사이, 그리고 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)과 버퍼링 챔버(500) 사이에서 5장의 기판의 로딩과 언로딩이 동시에 이루어진다.

이와 같이 본 발명에 따른 기판 처리 시스템(10)은 다수의 기판을 동시에 처리하기 위하여 5개의 공정 챔버를 트랜스퍼 챔버 주변에 분사 배치한다. 그리고 5개의 공정 챔버(200a,200b,200c,200d,200e)의 개수와 동일한 수의 5개의 기판 반송 로봇(420a, 420b, 420c, 420d, 420e)을 구비하여 5장의 기판에 대한 로딩과 언로딩이 동시에 이루어지므로 기판을 동시에 처리할 수 있는 개수가 종래 1개에서 5개로 증가하고 기판의 이송과 처리의 속도도 1/5로 감소할 수 있다.

또한, 트랜스퍼 챔버(300)와 로드락 챔버(130) 사이에 체적이 작은 버퍼링 챔버(500)를 구비하여 진공 또는 대기압에 도달하는 시간을 단축함으로써, 대기압의 로드락 챔버와 진공의 트랜스퍼 챔버 간의 기판 반송을 보다 신속하게 처리할 수 있다.

도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 시스템(10a)의 구성을 도시한 개략도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 시스템(10a)은 공정 챔버(200a′,200b′,200c′,200d′,200e′)가 2개의 기판 지지대(210,210′)를 구비한다. 이에 따라 기판 반송 장치(400)의 기판 반송 로봇(420a′, 420b′, 420c′, 420d′, 420e′)도 2개의 기판을 동시에 로딩과 언로딩을 할 수 있도록 복2개의 엔드 이펙터(435′)를 구비하고, 버퍼링 챔버(500a)의 기판 적재도(540, 540a)도 동시에 2개의 기판을 나란히 적재할 수 있도록 좌우에 한 쌍이 마련된다.

이에 따라 기판 처리 시스템(10a)은 5개의 공정 챔버(200a′,200b′,200c′,200d′,200e′)에서 10장의 기판을 동시에 처리할 수 있으며, 기판 반송 장치(400)가 10장의 기판을 동시에 로딩 및 언로딩 할 수 있어 처리속도와 기판 반송 속도를 크게 높일 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서는 공정 챔버가 2개의 기판 지지대를 구비하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라 셋 이상의 기판 지지대가 마련될 수 있다. 이 경우 기판 반송 장치도 기판 지지대의 개수에 대응하는 엔드 이펙터를 구비하여 기판을 동시에 로딩 및 언로딩 할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에서는 공정 챔버가 트랜스퍼 챔버의 주변에 다섯 개가 마련되는 것으로 설명하였으나, 둘 이상의 복수개로 마련될 수 있다. 이 경우 공정 챔버의 개수에 대응하는 개수의 기판 반송 로봇을 구비하여 기판의 로딩과 언로딩 속도 및 기판의 처리 속도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 기판 처리 시스템의 실시예는 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 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 2는 버퍼링 챔버와 대기압 반송 로봇 간의 기판 이송 과정을 보여주는 도면이다.

도 3은 기판 이송 장치의 하나의 기판 이송 로봇의 구성을 보여주는 도면이다.

도 4는 대기위치에서 복수의 기판 이송 로봇의 배치를 보여주는 도면이다.

도 5 및 도 6은 복수의 기판 이송 로봇의 반송암들의 배치를 보여주는 예시도이다.

도 7은 공정 챔버의 구성을 보여주는 도면이다.

도 8a와 도8b는 버퍼링 챔버의 기판 적재대의 구성을 보여주는 도면이다.

도 9는 공정 챔버에 기판지지대가 추가된 변형예를 보여주는 기판 처리 시스템의 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 10a : 기판 처리 시스템 100: 인덱스

110 : 대기압 이송 로봇 112: 구동축

113: 로딩 반송로봇 114: 엔드 이펙터

115: 언로딩 반송로봇 116: 엔드 이펙터

118: 피치 조절부 120: 캐리어

130: 로드락 챔버 190: 냉각 챔버

200a, 200b, 200c, 200d, 200e: 공정 챔버 202: 제1기판출입구

210a, 210b, 210c, 210d, 210e: 기판지지부

300: 트랜스퍼 챔버 400: 기판 반송 장치

410: 구동축

420a, 420b, 420c, 420d, 420e: 기판 반송 로봇

430a, 430b, 430c, 430d, 430e: 로딩 반송부

435a, 435b, 435c, 435d, 435e: 엔드 이펙터

440a, 440b, 440c, 440d, 440e: 언로딩 반송부

445a, 445b, 445c, 445d, 445e: 엔드 이펙터

500: 버퍼링챔버 510: 기판 반송부

520: 제2기판출입구 530: 제3기판출입구

540 : 기판 적재대

Claims

기판 처리 시스템에 있어서:

트랜스퍼 챔버;

기판 지지부를 갖으며, 상기 트랜스퍼 챔버와 제1기판출입구를 통해 연결되는 복수의 챔버들;

상기 트랜스퍼 챔버에 설치되고, 외부로부터 상기 트랜스퍼 챔버의 일측에 해당되는 대기 위치로 제공되는 복수의 기판들을 동시에 인계받아 상기 복수의 챔버들 각각의 기판 지지부상으로 동시에 기판을 분산 반송하고, 상기 복수의 챔버들에서 공정을 마친 복수의 기판들을 기판 지지부로부터 인계받아 상기 트랜스퍼 챔버의 대기 위치로 동시에 반송하는 기판반송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제2항에 있어서,

상기 기판반송장치는

구동축과;

상기 구동축에 상기 복수의 챔버들에 대응되는 개수로 마련되어 상기 기판을 반송하는 복수의 기판반송로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제2항에 있어서,

상기 복수의 기판반송로봇은 각각,

상기 챔버의 기판 지지부로 상기 기판을 로딩하는 로딩 반송부 및 상기 기판을 상기 기판 지지부로부터 언로딩하는 언로딩 반송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제3항에 있어서,

상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부는 각각 한 쌍의 반송암을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제4항에 있어서,

상기 한 쌍의 반송암의 단부영역에는,

일측이 개방된 개구부를 갖고, 상면에 기판의 중심영역이 놓이는 지지부를 갖는 엔드 이펙터(END EFFECTOR)가 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제5항에 있어서,

상기 복수의 기판 반송 로봇들은 각각,

상기 한 쌍의 반송암들이 펼쳐지면 상기 엔드 이펙터가 상기 각 기판반송장치에 대응하는 챔버의 기판 지지부의 상부에 위치하게 되고, 접혀지면 상기 반송암들의 엔드 이페터가 상기 트랜스퍼 챔버의 대기위치에서 하나의 정렬선에 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제6항에 있어서,

상기 복수의 기판반송장치들의 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부는 교대적으로 적층 배열되는 구조 또는 순차적으로 적층 배열되는 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제7항에 있어서,

상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부가 순차적으로 적층 배열되는 경우 상기 챔버들의 기판 지지부는 상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부의 높이 차이만큼 상기 챔버 내에 승강가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제7항에 있어서,

상기 챔버들은 상기 기판 지지부 상에서 기판을 지지하는 지지핀을 더 포함하고,

상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부가 순차적으로 적층 배열되는 경우 상기 지지핀이 상기 로딩 반송부와 상기 언로딩 반송부의 높이차이만큼 상기 기판 지지부 상에 승강가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 트랜스퍼 챔버의 대기위치와 제2기판 출입구를 통해 연결되는 버퍼링 챔버와;

상기 버퍼링 챔버와 제3기판 출입구를 통해 연결되는 로드락 챔버와;

상기 로드락 챔버의 전방에 마련되어 다수의 캐리어가 장착되는 인덱스와;

상기 로드락 챔버에 마련되어 대기압에서 상기 캐리어로부터 상기 버퍼링 챔버로 상기 기판을 반송하는 대기압 반송 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제10항에 있어서,

상기 대기압 반송 로봇은 상기 기판지지대의 개수에 대응하는 개수의 엔드 이펙터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제11항에 있어서,

상기 대기압 반송 로봇은 상기 캐리어로부터 상기 버퍼링 챔버로 기판을 로딩하는 로딩 반송 로봇과 상기 버퍼링 챔버의 기판을 언로딩하는 언로딩 반송 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제11항에 있어서,

상기 대기압 반송 로봇의 엔드 이펙터들은 간격이 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제11항에 있어서,

상기 로드 락 챔버에 위치되며, 상기 제3 기판 출입구를 통하여 상기 로드락 챔버로 배출된 처리 후 기판들을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 챔버들은 복수의 기판 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제15항에 있어서,

상기 로딩 반송암과 상기 언로딩 반송암은 각각 상기 챔버의 기판 지지부의 개수에 대응하는 엔드 이펙터를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.