KR20100054441A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치가 제공된다. 기판 처리 장치는 회전 가능한 로봇암을 포함하는 제1 이송 로봇, 제1 이송 로봇의 회전 반경 내에 제1 이송 로봇을 향하도록 배치된 하나 이상의 풉, 및 제1 이송 로봇의 회전 반경 내에 제1 이송 로봇을 향하도록 배치된 하나 이상의 프로세스 모듈을 포함한다.
풉, 이송 로봇, 프로세스 모듈

Description

기판 처리 장치{Substrate Treatment Apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자나 디스플레이 장치의 제조는 증착, 식각, 세정, 에칭 등과 같은 다양한 공정을 요구한다. 하나의 반도체 소자 또는 디스플레이 장치가 완성되기 위해서는 프로세스 모듈에서 상기와 같은 다양한 공정이 수차례에 걸쳐 이루어진다.
공정 효율을 도모하기 위해서는 최소의 공간 내에 프로세스 모듈을 복수개 배치시키는 것이 바람직하다. 대표적인 배치 모델은 진공 챔버의 주변을 따라 다수개의 프로세스 모듈을 배치하는 것이다. 위 모델에서 통상 진공 챔버의 입구에는 기판을 임시 적재할 수 있는 버퍼가 고정 설치되며, 버퍼의 외측(진공 챔버의 외측)에는 외부 이송 장치로부터 기판을 수납하기 위한 복수개의 풉(Foup)이 일렬로 배치된다. 각 풉에 수납된 기판을 버퍼에 제공하기 위하여 풉 주변에는 이송 로봇이 배치된다. 이송 로봇은 일렬로 배치된 풉을 왕복 운동하며, 각 풉으로부터 기판을 언로딩한 후, 버퍼로 로딩한다.
버퍼에 적재된 기판을 프로세스 모듈로 나르는 것은 진공 챔버 내에 있는 이송 로봇이 담당한다. 진공 챔버 내의 이송 로봇은 버퍼에서 기판을 언로딩하여 투 입될 프로세스 모듈 앞으로 이동한 후, 프로세스 모듈에 기판을 로딩한다. 프로세스 모듈로부터 처리된 기판의 회수는 정반대의 동작으로 이루어진다.
그런데, 최근들어 기판의 사이즈가 대형화됨에 따라, 풉과 프로세스 모듈의 크기도 함께 커지는 추세에 있다. 그에 따라 이송 로봇이 배치된 풉 사이를 왕복 이동하여야 하는 거리도 증가하므로, 공정 시간이 증가하게 된다. 또, 상기 모델처럼, 이송 로봇, 버퍼, 진공 챔버 내의 이송 로봇를 모두 사용하는 것은 많은 공간을 차지할 뿐만 아니라, 여러 번의 로딩/언로딩 과정을 거치기 때문에, 공정 효율상 바람직하지 않다. 아울러, 진공 챔버 내의 이송 로봇이 각 프로세스 모듈 측으로 이동하여야 하는 것도 공정 시간의 절약에 도움이 되지 않는다.
본 발명은 이러한 점들에 근거해 착안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 시간이 단축되고 공정 효율이 개선된 기판 처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 회전 가능한 로봇암을 포함하는 제1 이송 로봇; 상기 제1 이송 로봇의 회전 반경 내에 상기 제1 이송 로봇을 향하도록 배치된 하나 이상의 풉; 및 상기 제1 이송 로봇의 회전 반경 내에 상기 제1 이송 로봇을 향하도록 배치된 하나 이상의 프로세스 모듈을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 제1 이송 로봇이 평면상에서 움직이지 않더라도, 로봇암의 회전 운동만으로 풉으로부터 프로세스 모듈 측으로 기판 이송이 가능하다. 따라서, 풉이 다수개 배치된다고 하더라도, 제1 이송 로봇의 이동은 불필요하므로, 공정 시간이 단축된다. 뿐만 아니라, 버퍼 및 챔버 내부의 추가적인 이송 로봇이 생략되므로, 원가가 절감된다. 또, 버퍼 및 챔버 내부의 추가적인 이송 로봇에 따른 공정이 생략되어 공정 시간도 단축된다. 나아가, 기판이 대형화되더라도 집약적인 설비 구성이 가능하여, 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알 려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
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 용 어를 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, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이송 로봇의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 하나 이상의 프로세스 모듈(501, 502), 하나 이상의 풉(100) 및 제1 이송 로봇(200)을 포함한다.
프로세스 모듈(501, 502)은 기판(W)을 처리하는 모듈로서, 예를 들면, 증착 공정, 사진 공정, 확산 공정, 식각 공정, 세정 공정 등의 처리 공정이 이루어지는 모듈이다. 프로세스 모듈(501, 502)은 기판(W)이 안착되는 스테이지(501s, 502s)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 프로세스 모듈(501, 502)은 스테이지(501s, 502s) 상에 기판(W) 1매를 안착하고 이를 처리할 수도 있지만, 다른 실시예에서는 스테이지(501s, 502s) 상에 2매 이상의 기판(W)을 안착하거나, 2매 이상의 기판(W)이 적층된 카세트(110)를 안착하고 기판(W)들을 처리할 수도 있다. 도 1은 기판(W)이 1매씩 처리되는 경우를 상정하고 있지만, 그에 제한되지 않음은 물론이다.
한편, 도 1에서는 2개의 프로세스 모듈(501, 502)이 배치되어 있는 예가 도 시되어 있지만, 이는 일 예에 불과하며, 프로세스 모듈(501, 502)의 수에는 제한이 없다.
풉(100)은 프로세스 모듈(501, 502) 측에 투입될 기판(W)을 외부로부터 제공받거나, 프로세스 모듈(501, 502)에 의해 처리된 기판(W)을 외부로 다시 반출하기 위하여, 기판(W)을 수납하는 역할을 한다. 몇몇 실시예에서, 풉(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 예컨대 카세트(110) 단위로 기판(W)을 제공받는다. 몇몇 실시예에서, 풉(100)은 회전 구동부(101)와 직선 운동 구동부(102)를 구비하여, 풉(100) 상에 안착된 기판(W)(또는 카세트(110))를 회전시키고, 직선 왕복 운동시킨다.
제1 이송 로봇(200)은 구동축(210) 및 구동축(210)을 기준으로 회전 가능한 적어도 하나의 로봇암(220)을 포함한다. 로봇암(220)의 선단에는 기판(W)을 나르는 로봇 핸드(220h)가 구비된다. 로봇암(220)은 회전 운동 뿐만 아니라, 수직 방향의 운동이 가능하도록 고안될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 이송 로봇(200)의 구동축(210)은 풉(100) 및 프로세스 모듈(501, 502)과의 상대적인 위치가 변하지 않고 고정될 수 있다. 이를 위하여, 제1 이송 로봇(200)의 구동축(210)은 특정 위치에 고정되어 있을 수 있다. 다시 말하면, 제1 이송 로봇(200)은 회전 및 수직 운동 이외에, 평면 방향으로의 이동은 없다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 배치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 및 도 4를 함께 참조하면, 하나 이상의 풉(100)과 하나 이상의 프로세 스 모듈(501, 502)은 모두 고정된 제1 이송 로봇(200)을 향하도록 배치되어 있다. 여기서, 제1 이송 로봇(200)을 향한다는 것은, 풉(100)과 프로세스 모듈(501, 502)에서 기판(W)이 출입되는 면이 제1 이송 로봇(200)을 향한다는 것을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 상기 관점에서, 제1 이송 로봇(200)과 기판(W)이 출입되는 면은 제1 이송 로봇(200)과 상기 일면의 중심을 연결한 선에 대하여 실질적으로 수직일 수 있다. 또, 하나 이상의 풉(100)과 하나 이상의 프로세스 모듈(501, 502) 중에서 선택된 서로 다른 유닛(Unit 1-Unit 6)이 각각 제1 이송 로봇(200)과 이루는 각도는 서로 다를 것임을 이해할 수 있을 것이다. 도 4에서는 참고적으로 인접하는 유닛(Unit 1 , Unit 2) 사이의 상기 각도의 차이가 θ로 예시되어 있다. 전체적인 형상에서 각 풉(100)과 각 프로세스 모듈(501, 502)은 서로 소정 각도를 가지며 틸트(tilt)되어 있을 수 있다.
하나 이상의 풉(100)과 하나 이상의 프로세스 모듈(501, 502)은 각각 제1 이송 로봇(200)의 로봇암(220)의 회전 반경(r) 내에 배치된다. 이 조건을 만족하면, 상술한 것처럼, 제1 이송 로봇(200)의 구동축(210)이 고정되어 있더라도, 제1 이송 로봇(200)이 각 풉(100)과 각 프로세스 모듈(501, 502)로 기판(W)을 나르는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 이송 로봇(200)이 평면상에서 움직이지 않더라도, 로봇암(220)의 회전 운동만으로 풉(100)으로부터 프로세스 모듈(501, 502) 측으로 기판(W) 이송이 가능하다. 따라서, 풉(100)이 다수개 배치된다고 하더라도, 제1 이송 로봇(200)의 이동은 불필요하므로, 공정 시간이 단축 된다. 뿐만 아니라, 버퍼 및 챔버 내부의 추가적인 이송 로봇이 생략되므로, 원가가 절감된다. 또, 버퍼 및 챔버 내부의 추가적인 이송 로봇에 따른 공정이 생략되어 공정 시간도 단축된다. 나아가, 기판(W)이 대형화되더라도 집약적인 설비 구성이 가능하여, 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 기판 처리 장치(10)는 제1 이송 로봇(200)을 기준으로 하나 이상의 풉(100)과 하나 이상의 프로세스 모듈(501, 502)의 외측에 위치하는 제2 이송 로봇(미도시)을 포함할 수 있다. 도 2의 경우를 예를 들면, 제2 이송 로봇은 원 외부에 위치할 수 있다.
제2 이송 로봇은 풉(100)에 기판(W)을 로딩/언로딩한다. 즉, 제2 이송 로봇은 외부로부터 기판(W)을 가져와 풉(100)에 로딩하여, 프로세스 모듈(501, 502)에 의해 공정 처리되도록 하고, 풉(100)에 수납되어 있는 공정 처리된 기판(W)을 언로딩하여 외부로 반출한다.
몇몇 실시예에서 제2 이송 로봇은 오버 헤드 트랜스퍼(over head trasfer) 로봇일 수 있다. 몇몇 오버 헤드 트랜스퍼 로봇은 기판(W)이 적재되어 있는 카세트(110)를 특정 각도로 풉(100) 상에 올려놓는다. 그러나, 상기한 바와 같이 각 풉(100)들이 서로 다른 각도로 틸트되어 있을 경우, 카세트(110)가 고정된 특정 각도로 로딩되면, 각 풉(100)을 기준으로 카세트(110)의 로딩 각도가 서로 다를 것이다. 이처럼, 로딩된 카세트(110)의 각도가 상이하다면, 제1 이송 로봇(200)에 의한 이송이 용이하지 않을 수 있다. 이러한 문제를 해결하는 풉(100)의 동작을 설명하기 위해 도 2 및 도 5a 내지 도 5c가 참조된다.
도 5a 내지 도 5c는 풉에서 로딩된 카세트가 제1 이송 로봇에 의해 이송이 용이한 상태로 바뀌는 과정을 보여주는 개략도들이다.
도 5a는 상술한 것처럼 제2 이송 로봇에 의해 카세트가 임의의 각도로 풉에 로딩된 상태를 도시한다.
도 5b 및 도 2를 참조하면, 풉(100)의 회전 구동부(101)가 카세트(110)를 회전시켜 카세트(110)의 각도를 풉(100)에 정렬시킨다. 예를 들면, 카세트(110)의 입구(기판(W)의 출입구)가 풉(100)의 기판(W) 출입면을 향하도록 정렬시킨다.
도 5c 및 도 2를 참조하면, 풉(100)의 직선 운동 구동부(102)가 카세트(110)를 직선 운동시켜 카세트(110)를 풉(100)의 기판(W) 출입면에 근접해 있는 도킹 포지션에 위치시킨다.
회전 정렬, 직선 운동 정렬을 더욱 정밀하게 하기 위하여, 풉(100)은 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
이상의 과정을 거치면, 풉(100) 상에 어떠한 어떠한 각도로 카세트(110)가 로딩되더라도 제1 이송 로봇(200)에 의해 이송이 용이한 상태로 전환될 수 있다. 풉(100)으로부터 제2 이송 로봇으로의 반출은 역순으로 진행된다.
한편, 이상에서는 반도체 소자용 기판 처리 장치(10)에 대한 도면을 위주로 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 액정 표시 장치용 기판 처리 장치(10)나 기타 다른 장치들에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 이송 로봇의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 배치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5a 내지 도 5c는 풉에서 로딩된 카세트가 제1 이송 로봇에 의해 이송이 용이한 상태로 바뀌는 과정을 보여주는 개략도들이다.

Claims (5)

  1. 회전 가능한 로봇암을 포함하는 제1 이송 로봇;
    상기 제1 이송 로봇의 회전 반경 내에 상기 제1 이송 로봇을 향하도록 배치된 하나 이상의 풉; 및
    상기 제1 이송 로봇의 회전 반경 내에 상기 제1 이송 로봇을 향하도록 배치된 하나 이상의 프로세스 모듈을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 풉 및 상기 하나 이상의 프로세스 모듈은 각각 일면에 기판 출입부를 포함하되,
    상기 기판 출입부가 형성된 상기 일면은 상기 이송 로봇과 상기 일면의 중심을 연결한 선에 대하여 실질적으로 수직인 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이송 로봇은 상기 로봇암을 회전시키는 구동축을 더 포함하되,
    상기 하나 이상의 풉 및 상기 하나 이상의 프로세스 모듈에 대한 상기 구동축의 상대적인 위치는 고정되어 있는 기판 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 풉에 기판을 로딩/언로딩하는 제2 이송 로봇으로서,
    상기 제1 이송 로봇을 기준으로 상기 풉 및 상기 프로세스 모듈의 외측에 위치하는 제2 이송 로봇을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 풉은 로딩된 기판을 회전시키는 회전 구동부 및 상기 기판을 직선 운동시키는 직선 운동 구동부를 포함하는 기판 처리 장치.
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