KR20100098090A - 고속 기판 처리 시스템 - Google Patents

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KR20100098090A
KR20100098090A KR1020090017093A KR20090017093A KR20100098090A KR 20100098090 A KR20100098090 A KR 20100098090A KR 1020090017093 A KR1020090017093 A KR 1020090017093A KR 20090017093 A KR20090017093 A KR 20090017093A KR 20100098090 A KR20100098090 A KR 20100098090A
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Abstract

본 발명은 고속 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 고속 기판 처리 시스템은 피처리 기판이 놓이기 위한 기판 지지대와 제1 기판 출입구를 포함하는 적어도 하나 이상의 공정 챔버; 상기 제1 기판 출입구에 연결되며 제2 기판 출입구를 갖는 트랜스퍼 챔버; 및 상기 트랜스퍼 챔버에 설치되며 제1 방향 및 제1 방향의 역방향으로 상기 피처리 기판을 교환하는 반송 장치를 포함하고, 상기 반송 장치는, 전진 및 후진하여 상기 피처리 기판을 교환 처리하는 플레이트 암; 및 상기 플레이트 암의 선형이동을 위한 구동 레일을 구비한 구동부를 포함한다. 본 발명의 고속 기판 처리 시스템에 의하면, 공정 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에서 피처리 기판의 교환 속도를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.
Figure P1020090017093
트랜스퍼 챔버, 기판 교환, 플레이트 암

Description

고속 기판 처리 시스템{HIGH SPEED SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 고속 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 복수 매의 기판들을 보다 빠르게 공정 챔버로 로딩/언로딩하여 기판 교환 속도를 증가시켜 생산성을 향상 시킬 수 있는 고속 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 로드락 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.
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.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 공정 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에서 피처리 기판의 교환 속도를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 고속 기판 처리 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 고속 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 고속 기판 처리 시스템은: 피처리 기판이 놓이기 위한 기판 지지대와 제1 기판 출입구를 포함하는 적어도 하나 이상의 공정 챔버; 상기 제1 기판 출입구에 연결되며 제2 기판 출입구를 갖는 트랜스퍼 챔버; 및 상기 트랜스퍼 챔버에 설치되며 제1 방향 및 제1 방향의 역방향으로 상기 피처리 기판을 교환하는 반송 장치를 포함하고, 상기 반송 장치는, 전진 및 후진하여 상기 피처리 기판을 교환 처리하는 플레이트 암; 및 상기 플레이트 암의 선형이동을 위한 구동 레일을 구비한 구동부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 반송 장치는 상기 제1 방향으로 상기 피처리 기판을 교환하기 위한 제1 플레이트 암과 상기 제1 방향의 역방향으로 상기 피처리 기판을 교환하기 위한 제2 플레이트 암을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 플레이트 암 및 상기 제2 플레이트 암은 각각 상기 기판 지지부에 상기 피처리 기판을 로딩하는 로드용 암과 언로딩하는 언로드용 암을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 레일은 자기력에 의해 상기 플레이트 암을 구동할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동부는 상기 피처리 기판을 교환하기 위해 승하강할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반송 장치는 상기 트랜스퍼 챔버의 상단 및 하단 에 설치될 수 있다.
본 발명의 고속 기판 처리 시스템에 의하면, 공정 챔버와 트랜스퍼 챔버 사이에서 피처리 기판의 교환 속도를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한다.
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.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 기판 처리 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 기판 처리 시스템(100)은 기판 지지대(151)가 설치된 제1,2,3,4,5 공정 챔 버(150a,150b,150c,150d,150e, 이하 공정 챔버(150))가 구비되고, 그 사이에는 트랜스퍼 챔버(140)가 설치된다. 고속 기판 처리 시스템(100)의 전방에는 캐리어(111)가 장착되는 인덱스(110)가 구비된다. 공정 챔버(150)와 트랜스퍼 챔버(140) 사이에는 제1 기판 출입구(155)가 구비되고, 트랜스퍼 챔버(140)와 버퍼 챔버(130) 사이에는 제2 기판 출입구(145)가 구비된다. 제1 내지 제2 기판 출입구(145,155)는 각기 슬릿 밸브가 구성되어 각각의 출입구가 독립적으로 개폐 동작한다.
고속 기판 처리 시스템(100)의 전방에는 캐리어(111)가 장착되는 인덱스(110)가 구비되며, 인덱스(110)와 트랜스퍼 챔버(140) 사이에는 로드 락 챔버(120) 및 버퍼 챔버(130)가 구비된다. 버퍼 챔버(130)는 외부로부터 제공된 처리 전의 피처리 기판(W)이 대기하고, 또한 공정 챔버(150)에서 처리된 처리 후의 피처리 기판(W)이 외부로 반출되기 위해 대기한다. 트랜스퍼 챔버(140)에는 반송 장치(200)가 구비된다. 반송 장치(200)는 버퍼 챔버(130)와 공정 챔버(150) 사이에서 처리 전후의 피처리 기판(W)을 이송한다. 로드락 챔버(120)에는 필요에 따라 처리 후 기판을 냉각하기 위한 냉각 챔버(미도시됨)가 구비될 수 있다. 또한 공정 챔버로 진행하는 기판에 대한 예열이 필요한 경우에도 별도의 예열 챔버(미도시됨)를 구비하도록 할 수 있다.
인덱스(110)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드 락 챔버(120)를 포괄하여 정의될 수 있다. 인덱스(110)는 전방부에 설치되는 적재대(로드 포트라고도 함)를 포함하며, 적재대 상 에는 복수(예를 들어 24장)의 웨이퍼(W)를 소정 간격(예를 들어 11mm 피치)으로 수납한 캐리어(수납 용기로써 혹은 카세트라고도 함)(111)가 적재된다. 캐리어(111)는 그 전방면에 도시하지 않은 착탈 가능한 덮개를 구비한 밀폐형 수납 용기이다.
공정 챔버(150)는 피처리 기판(W)이 놓이기 위한 기판 지지대(151)를 구비한다. 각각의 기판 지지대(151)는 피처리 기판(W)을 승하강 시킬 수 있는 리프트 핀과 그 구동을 위한 메커니즘이 구비된다. 공정 챔버(150)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마를 이용하여 포토레지스트를 제거하는 에싱(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.
본 고속 기판 처리 시스템(100)에서 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 2는 본 발명의 반송장치(200)가 피처리 기판(W)을 교환하는 예를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하여, 반송 장치(200)는 제1 방향으로 피처리 기판을 교환하기 위한 제1 플레이트 암(210)과 상기 제1 방향의 역방향으로 피처리 기판을 교환하기 위한 제2 플레이트 암(220)이 구비된다. 트랜스퍼 챔버(140)와 공정 챔버(150) 사이에서 처리 후 기판과 처리 전 기판의 교환은 반송 장치(200)에 의해서 수행된다.
예를 들어 설명하자면, 먼저 트랜스퍼 챔버(140)는 제2 기판 출입구(145)가 폐쇄된 상태에서 공정 챔버(150)와 동일한 진공 상태로 전환된다. 그리고 구동부(250)가 회전하여 제1 플레이트 암(210)은 제1 공정 챔버(150a)를 향해 위치하고, 제2 플레이트 암(220)은 제4 공정 챔버(150d)를 향해 위치한다. 이 경우, 제1 방향은 제1 공정 챔버(150a) 측이 되고 제1 방향의 역방향은 제4 공정 챔버(150d) 측이 된다. 다음으로, 제1 공정 챔버(150a)와 제4 공정 챔버(150d)의 제1 기판 출입구(155)가 열리고 기판 교환이 진행된다.
제1 플레이트 암(210) 및 제2 플레이트 암(220)은 각각 기판 지지부(151)에 피처리 기판(W)을 로딩하는 로드용 암과 언로딩하는 언로드용 암을 포함한다. 제1 플레이트 암(210) 및 제2 플레이트 암(220) 각각의 언로드용 암이 직선 왕복 운동을 하면서 제1 공정 챔버(150a)와 제4 공정 챔버(150d)로부터 처리된 기판(W)을 인계받아 나온다. 이어 로드용 암이 직선 왕복 운동하면서 처리 전 기판을 제1 공정 챔버(150a)와 제4 공정 챔버(150d)로 인계한다.
제1 공정 챔버(150a)와 제4 공정 챔버(150d)의 기판 교환이 완료되면, 제1 기판 출입구(155)가 폐쇄되고, 구동부(250)가 회전하여 제1 플레이트 암(210) 및 제2 플레이트 암(220)이 다른 공정 챔버들과 기판 교환을 진행한다. 또는 버퍼 챔 버(130)로 피처리 기판(W)를 인계한 후, 다른 공정 챔버들과 기판 교환을 진행할 수 있다. 구동부(250)는 피처리 기판(W)을 교환하기 위해 승하강할 수 있으며, 기판 교환의 구체적인 진행 방법 및 순서는 기타 다양한 예를 가질 수 있다.
이에 의하여, 트랜스퍼 챔버(140)와 공정 챔버(150) 사이에서 기판 반송을 보다 신속하게 처리할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반송장치(200)의 구체적인 형태를 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 반송 장치(200)는 전진 및 후진하여 피처리 기판(W)을 교환 처리하는 플레이트 암(210,220) 및 플레이트 암의 선형이동을 위한 구동 레일(231, 232, 241, 242)을 구비한 구동부(250)를 포함한다. 구동부(250)에는 구동 레일(231, 232, 241, 242)의 원활한 동작을 위한 레일 홈(251)이 마련된다.
제1 플레이트 암(210) 및 제2 플레이트 암(220)은 각각 피처리 기판(W)을 로딩하는 로드용 암(211,221)과 언로딩하는 언로드용 암(212,222)을 포함한다. 로드용 플레이트 암(211,221)과 언로드용 플레이트 암(212,222)은 각각 하나의 쌍을 이루며, 상부에 로드용 암(211,221)이 구성되고 하부에 언로드용 암(212,222)이 구성될 수 있다. 제1 플레이트 암(210) 및 제2 플레이트 암(220)은 구동부(250)에 연결되어 직선 왕복 운동을 한다.
구동부(250)도 제1 플레이트 암(210) 및 제2 플레이트 암(220)은 물론 로드용 암(211,221)과 언로드용 암(212,222)에 대응하는 로드용 구동 레일(231,232)과 언로드용 구동 레일(241,242)을 구비할 수 있다. 각 구동 레일은 측벽에 개설된 홈을 통하여 플레이트 암에 연결된다. 실시예로, 반송 장치(200)는 구동부(250)의 회전을 위해 구동력을 제공하는 구동 모터(미도시됨)와 구동축(미도시됨)을 포함할 수 있으며, 구동 레일은 자기력에 의해 플레이트 암을 구동할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 마그네틱 기어(270,280)를 가지는 반송장치를 보여주는 단면도이다.
마그네틱 기어(270,280)는 구동부(250)의 측면에 구비되어 구동부(250)를 지지하는 베어링(260), 그리고 N극과 S극이 교대 배열된 환형의 마그네틱 기어(270,280)를 포함한다. 반송장치(200)의 회전을 위해 구동부(250)는 원통형으로 마련되는데 벽면과는 진공 상태의 일정 간격을 가질 수 있다. 마그네틱 기어(270,280)는 구동부의 측면을 따라 구동부(250) 내부의 마그네틱 기어(270)와 외부의 마그네틱 기어(280)가 마주보는 형태로 마련되어, 외부의 마그네틱 기어(280)가 회전하면 내부의 마그네틱 기어(270)가 따라 회전하게 된다. 내부의 마그네틱 기어(270)는 구동부(250)에 고정되어 있기 때문에 구동부(250) 전체가 회전하게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 기판 처리 시스템(100a)을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 기판 처리 시스템(100a)은 상술한 실시예와 거의 동일함으로 반복 설명은 생략한다. 다만, 상술한 실시예에서 반송 장치(200)는 단층으로 구성한 예만을 설명하였으나, 다수의 공 정 챔버(150)와 반송 장치(200)를 복층으로 구성할 수 있다. 복층 구조에서, 트랜스퍼 챔버에 구비되는 복수의 반송 장치(200a, 200b)는 각기 독립적으로 구동되도록 하거나 또는 동시에 구동 되도록 할 수 있을 것이다.
이상에서 설명된 본 발명의 고속 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.
도 1은 본 발명의 고속 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 반송장치가 피처리 기판을 교환하는 예를 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반송장치의 구체적인 형태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 마그네틱 기어를 가지는 반송 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 기판 처리 시스템을 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 고속 기판 처리 시스템 110: 카세트
120: 로드락 챔버 130: 버퍼 챔버
140: 트랜스퍼 챔버
150a, 150b, 150c, 150d, 150e: 공정 챔버
200: 반송 장치 210: 제1 플레이트 암
220: 제2 플레이트 암 250: 구동부
251: 레일 홈 211: 제1 로드용 암
212: 제1 언로드용 암 221: 제2 로드용 암
222: 제2 언로드용 암 231: 구동 레일

Claims (6)

  1. 피처리 기판이 놓이기 위한 기판 지지대와 제1 기판 출입구를 포함하는 적어도 하나 이상의 공정 챔버;
    상기 제1 기판 출입구에 연결되며 제2 기판 출입구를 갖는 트랜스퍼 챔버; 및
    상기 트랜스퍼 챔버에 설치되며 제1 방향 및 상기 제1 방향의 역방향으로 상기 피처리 기판을 교환하는 반송 장치를 포함하고,
    상기 반송 장치는,
    전진 및 후진하여 상기 피처리 기판을 교환 처리하는 플레이트 암 및 상기 플레이트 암의 선형이동을 위한 구동 레일을 구비한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반송 장치는, 상기 제1 방향으로 상기 피처리 기판을 교환하기 위한 제1 플레이트 암과 상기 제1 방향의 역방향으로 상기 피처리 기판을 교환하기 위한 제2 플레이트 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 플레이트 암 및 상기 제2 플레이트 암은 각각 상기 기판 지지부에 상기 피처리 기판을 로딩하는 로드용 암과 언로딩하는 언로드용 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 레일은 자기력에 의해 상기 플레이트 암을 구동하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 피처리 기판을 교환하기 위해 승하강하는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반송 장치는 상기 트랜스퍼 챔버의 상단 및 하단에 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 기판 처리 시스템.
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