KR20120025603A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20120025603A
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유키히토 다시로
도시카즈 나카자와
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캐논 아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 간단한 구성으로 필름 박피(peeling)시 입자의 영향을 감소시키고 다수의 프로세싱 챔버들을 설치할 수 있는 인-라인 타입 다중-챔버 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서, 기판 보유부를 구비하고 소정 길이를 유지하면서 회전 운동을 수행하는 이송 로봇의 관절없는 로봇 팔(4)이 제1 프로세스 챔버(1) 내에 배치된다. 제1 프로세스 챔버(1)는 이송 로봇의 로봇 팔(4)에 의해 개구부(20)를 통하여 인접하는 제2 프로세스 챔버(15)로부터 기판을 이송할 수 있도록 구성된다. 이송 로봇의 로봇 팔(4)이 회전축(4b)에 대하여 회전할 때, 로봇 팔 퇴진 위치 및 기판 장착 위치인 홀더(7)가 기판 보유부의 궤도와 중첩되도록 위치된다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명은 기판 표면에 소정의 처리를 적용하기 위한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판 상에 소정의 처리를 수행하기 위한 기판 처리 장치로, 스퍼터링 장치 또는 화학 기상 증착(CVD) 장치와 같은 박막 증착 장치, 에칭 장치, 표면 산화 장치, 표면 질화 장치 등이 공지되어 있다. 이러한 기판 처리 장치는 소정 대기에서 기판을 처리하기 위한 밀폐 처리 챔버를 구비하고 있다. 또한, 기판 처리 장치는 종종 서로 다른 처리를 연속적으로 수행하거나 생산성을 증가시키기 위한 목적으로 복수의 처리 챔버들을 구비한다. 본 명세서에서는, 복수의 처리 챔버들(프로세스 룸들)을 구비하는 이러한 기판 처리 장치를 집합적으로 다중-챔버 기판 처리 장치라 한다.
다중-챔버 기판 처리 장치의 하나의 전형적인 형태는 도 14에 도시된 클러스터 툴 타입(cluster tool type)이다. 이 타입은 기판을 이송하기 위한 로봇(이하, 이송 로봇이라 함)을 포함한 이송 챔버(11)의 주위에 복수의 진공 처리 챔버(13a, 13b, 13c) 및 로드락 챔버(10)를 밀폐 상태로 연결하도록 구성된다.
로드락 챔버(10)가 대기로부터 진공으로 배기된 후, 기판(미도시)이 이송 챔버(11)의 이송 로봇(12)에 의해 진공 처리 챔버(13a)로 이송된다. 진공 처리 챔버(13a)에서 처리된 후, 기판(미도시)은 이송 챔버(11)의 이송 로봇(12)에 의해 진공 처리 챔버(13b)로 이송된다. 진공 처리 챔버(13b)에서 처리된 후, 기판(미도시)은 이송 챔버(11)의 이송 로봇(12)에 의해 진공 처리 챔버(13c)로 이송된다. 진공 처리 챔버(13c)에서 처리된 후, 기판(미도시)은 반출되어 로드락 챔버(10)로 반송된다.
클러스터 툴 타입의 다중-챔버 기판 처리 장치는 비교적 작은 점유 면적에 비교적 많은 수의 처리 챔버를 제공할 수 있다는 장점을 갖는다. 상술한 기판 처리 장치에서, 전체 프로세스의 복잡화 및 통합화, 생산성 향상 등의 요구를 배경으로, 더 많은 처리 챔버를 제공해야 할 필요성이 발생했다.
예를 들어, 진공 중에서 연속적으로 수행될 프로세스가 증가함에 따라, 처리 챔버들의 수 또한 증가될 것이 요구될 수 있다. 또한, 생산성 향상을 위해 동일한 프로세스들이 병렬로 수행됨에 따라 더 많은 챔버들이 또한 요구될 수 있다.
클러스터 툴 타입의 장치에서 처리 챔버들의 수를 증가시키기 위하여, 중앙의 이송 챔버(도 14에 도시된 참조번호 11)의 둘레 길이가 증가한다. 이것은 이송 챔버의 크기를 증가시키고, 결과적으로 이송 로봇의 동작 범위의 증가를 야기한다. 이송 챔버의 큰 크기는 배기 시간을 더 길게 한다. 반면, 이송 챔버의 큰 동작 범위는 큰 크기의 이송 로봇을 요구하며, 이는 기판 처리 장치가 기계적으로 복잡해지는 문제를 가져온다.
상술한 문제를 피하기 위하여 특허문헌 1(일본특허공개공보 제2005-289556호)에 개시된 바와 같이, 인-라인 시스템에 의하여 기판을 이송하는 메커니즘이 고려된다.
그러나, 인-라인 타입의 다중-챔버 기판 처리 장치에서, 기판이 처리 챔버들 사이에서 이송될 때 일반적으로 기판 트레이 상에 탑재된 기판의 이송이 수행된다. 소정 처리를 수행하기 위한 각 처리 챔버에서, 기판 이송 부재로서의 기판 트레이는 기판을 탑재시키는 동안 처리 챔버 내에서 기판과 함께 존재한다. 따라서, 예를 들어 필름 형성 처리 등에서 기판에 형성된 필름으로부터 필름 벗기기(film peeling)에 의해 입자들이 발생할 수 있고 그 입자들이 기판 트레이에 부착될 수 있다. 따라서, 종래 장치에서 기판 트레이에 부착된 필름 벗기기에 의한 입자들에 대한 대책이 요구되어 왔다.
본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 간단한 구성으로 필름 벗기기에 의한 입자들의 영향을 감소시키고 복수의 처리 챔버들의 설치를 가능하게 하는 인-라인 타입 다중-챔버 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 두 개의 챔버를 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 기판을 보유할 수 있는 기판 보유부를 포함하는 로봇 팔로서, 회전축에 수직 방향으로 연장되어 상기 로봇 팔의 길이를 유지하면서 상기 회전축에 대하여 회전가능한 로봇 팔을 구비하는 이송 로봇과, 상기 기판에 대한 기결정된 처리가 수행될 때 및 인접하는 챔버로 기판을 이송할 때 기판이 위치하는 제1 위치와, 상기 제1 위치와는 다른 제2 위치와, 제1 개구부를 포함하는 제1 챔버; 및 기판이 이송되는 방향에서 기판 처리 장치의 상류측에 상기 제1 챔버에 인접하여 제공되며, 상기 제1 챔버로 기판을 이송할 때 기판을 위치시키는 제3 위치와, 제2 개구부를 포함하는 제2 챔버를 포함하며, 상기 제1 개구부 및 제2 개구부는 제1 개구부 및 제2 개구부를 통하여 제2 챔버로부터 제1 챔버로 기판이 이송되도록 제공되며, 상기 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치, 제1 개구부 및 제2 개구부 각각은, 상기 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치, 제1 개구부 및 제2 개구부가 로봇 팔이 회전축에 대하여 회전할 때 상기 기판 보유부의 궤도와 중첩되도록 위치되고, 상기 이송 로봇은 제1 챔버 내에서 기판 상에 상기 기결정된 처리가 수행될 때 기판 보유부가 제2 위치 상에 있도록, 그리고 기판이 제2 챔버로부터 제1 챔버로 이송될 때 기판 보유부가 제1 개구부 및 제2 개구부를 통하여 제3 위치 상에 있도록 제2 챔버로 진입하도록, 로봇 팔을 회전시키도록 구성되는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 기판 처리 장치에 따르면, 종래 인-라인 타입의 다중-챔버 기판 처리 장치에 사용되던 기판 이송용 트레이가 요구되지 않는다. 본 발명에 따르면, 소정 팔 길이를 유지하면서 기판을 수평 이동시키기 위한 회전 운동을 수행하는 이송 로봇이 기판 처리 장치의 각 챔버(예를 들어, 진공 배기 룸 등)에 탑재된다. 따라서, 이송 로봇은 관절을 확장하고 수축하는 복잡한 운동을 수행하지 않는다. 게다가, 직렬 챔버들 사이에서 기판이 이송될 때, 동작 위치가 로봇 팔의 기판 보유부의 회전 궤적 상에 위치된다. 따라서, 간단한 구성으로 이송 로봇에 부착될 수 있는 박막의 필름 벗겨짐이 감소한 채로 기판이 이송될 수 있다.
본 명세서 내에 포함되어 있음
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 측면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 4a의 개략적인 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 5a의 개략적인 측면도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 6a의 개략적인 측면도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 7a의 개략적인 측면도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 8a의 개략적인 측면도이다.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 9a의 개략적인 측면도이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 10a의 개략적인 측면도이다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 11a의 개략적인 측면도이다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 기판의 이송 상태를 나타내는 도 12a의 개략적인 측면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예의 구성을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 14는 종래 클러스터 툴 타입의 다중-챔버 기판 처리 장치를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 실시예에 대한 설명이 이하의 도면을 참조하여 이루어질 것이나, 본 발명이 그 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 이하의 도면에서, 동일한 참조번호는 동일한 기능을 갖는 요소들을 가리키므로 반복해서 설명되지 않을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인-라인 타입 기판 처리 장치는 배기가능한 진공 배기 룸(예를 들어, 기판 상에 소정 처리를 수행할 수 있는 프로세스 룸)과 같은 적어도 두 개의 챔버들을 포함하며, 여기서 이들 챔버들 중 서로 인접한 두 개의 챔버 각각은 기판을 보유할 수 있는 기판 보유부가 형성된 로봇 팔을 갖는 이송 로봇을 포함한다. 이송 로봇은 로봇 팔이 챔버 내의 소정 위치(회전 중심으로서의 회전축)에 대하여 회전할 수 있도록 구성된다. 즉, 이송 로봇은 회전축에 수직인 방향으로 연장되도록 구성된 로봇 팔이 회전축에 수직인 평면에서 회전 운동을 수행하도록 구성된다. 따라서, 로봇 팔에 형성된 기판 보유부 또한 이러한 회전 운동에 의해 회전축에 대하여 회전된다. 또한, 이송 로봇은 로봇 팔 길이가 유지된 채로 회전 운동을 수행하도록 구성된다.
이하에서, 챔버로 사용되는 프로세스 룸이 설명될 것이다.
본 명세서에서, 이송 로봇의 회전 중심으로부터 기판 보유부의 회전 중심으로부터 가장 먼 지점까지의 길이가 팔 길이라 정의된다.
이송 로봇을 포함하는 프로세스 룸은, 기판에 소정 처리가 수행될 때와 기판을 다른 프로세스 룸으로 이송할 때 기판을 위치시키는 제1 위치 및 제1 위치와는 다른 제2 위치를 갖는다. 이송 로봇은 기판 보유부가 제1 및 제2 위치 상에 정지하고 필요에 따라 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동하도록 동작할 수 있다. 즉, 이송 로봇은 프로세스 룸에서 소정 처리가 수행될 때 제2 위치에서 기판 보유부가 후퇴하고, 기판이 이송될 때 제 1 위치에 기판 보유부가 위치하도록 동작할 수 있다.
제2 위치는 진공 배기 포트 근처에 있는 위치일 수 있다.
여기서, 회전축, 제1 위치 및 제2 위치는, 제1 위치 및 제2 위치가 반경으로 회전축과 기판 보유부의 기판 보유 표면의 소정 지점(예를 들어, 기판 보유 표면의 중심)을 연결하는 라인 세그먼트(line segment)와 중심으로 회전축을 갖는 원호 상에 있도록 위치된다. 즉, 로봇 팔이 회전축을 중심으로 회전할 때 제1 위치와 제2 위치 모두가 기판 보유부의 궤도(자취)와 중첩되도록, 회전축, 제1 위치 및 제2 위치가 위치된다.
또한, 두 개의 인접하는 프로세스 룸에는 각각 개구부가 제공된다. 두 개의 인접하는 프로세스 룸들은 직렬로 위치하여, 기판이 개구부를 통하여 두 개의 프로세스 룸 사이를 이동할 수 있도록 한다. 즉, 두 개의 인접하는 프로세스 룸은 서로 개구부들을 공유하도록 위치된다. 또한, 인-라인 시스템에서 기판이 이송되는 방향의 하류측 프로세스 룸(하류 프로세스 룸)의 이송 로봇은 개구부들을 통하여 상류측 프로세스 룸(상류 프로세스 룸)에 진입할 수 있도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상류 프로세스 룸은 (하류 프로세스 룸의 제1 위치와 구별하기 위하여, 하류 프로세스 룸에서 볼 때 소위 "제3 위치"로 불리는) 제1 위치에 대응하는 위치를 갖는다. 하류 프로세스 룸의 이송 로봇의 회전은 하류 프로세스 룸의 이송 로봇의 기판 보유부를 상류 프로세스 룸의 제3 위치에 위치시킬 수 있다. 즉, 하류 및 상류 프로세스 룸들은, 하류 프로세스 룸의 기판 보유부(로봇 팔)가 회전축에 대하여 회전할 때, 하류 프로세스 룸의 제1 및 제2 위치와 (하류 프로세스 룸에서 볼 때) 상류 프로세스 룸의 제3 위치 모두가 기판 보유부의 궤도와 중첩되도록 구성된다.
따라서, 기판이 상류 프로세스 룸으로부터 하류 프로세스 룸으로 이송될 때, 하류 프로세스 룸의 기판 보유부가 상류 프로세스 룸과 하류 프로세스 룸의 개구부들을 통하여 상류 프로세스 룸으로 진입하여 제3 위치에 있을 수 있도록 하류 프로세스 룸의 로봇 팔을 회전시키는 것에 의하여, 하류 프로세스 룸의 이송 로봇이 상류 프로세스 룸에서 처리된 기판을 하류 프로세스 룸에 포함된 이송 로봇 상에 위치시킬 수 있다.
상류 프로세스 룸도 하류 프로세스 룸의 이송 로봇과 동일한 이송 로봇 및 (하류 프로세스룸의 제2 위치와 구별될 수 있도록, 하류 프로세스 룸에서 볼 때 "제4 위치"로 불릴 수 있는) 제2 위치에 대응하는 위치를 가질 수 있다. 이 때, 제3 및 제4 위치는, 상류 프로세스 룸에 포함된 이송 로봇의 로봇 팔이 로봇 팔의 회전축을 중심으로 회전할 때 로봇 팔 상에 형성된 기판 보유부의 궤도와 중첩되도록 위치되는 것이 명백하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 기판이 처리 및 이송 동안 위치되는 제1 위치와 분리되도록 제2 위치가 제공되기 때문에, 이송 로봇은 소정 처리 동안 기판이 처리되는 위치와 다른, 근처에 진공 배기 포트가 제공된 위치로 퇴진할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라, 제2 위치는 로봇 팔 퇴진 위치이며 제1 위치는 기판 탑재 위치 및 기판 이송 위치이다.
여기서, 이송 로봇의 로봇 팔 동작 위치들이 이하에서 각각 설명될 것이다. 먼저, 제2 위치인 로봇 팔 퇴진 위치는 기판 처리 장치의 프로세스 룸에서 기판 상에 필름 형성이나 에칭과 같은 처리가 수행될 때, 기판에 수행된 처리, 부식 등에 의한 이송 로봇으로의 필름 부착을 피하기 위한 이송 로봇의 퇴진 위치이다. 즉, 로봇 팔 퇴진 위치는 적어도 처리 동안 이송 로봇이 피해 있기 위한, 처리 동안 기판이 배치된 위치(기판 홀더 등)와는 다른 위치이다. 진공 배기 포트가 제2 위치 근처에 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 위치는 적어도 처리 동안 이송 로봇이 피해 있기 위하여 진공 배기 포트가 근처에 제공된 위치이다.
다음으로, 제1 위치인 기판 탑재 위치는 프로세스 룸에서 기판에 처리가 수행될 때의 기판의 위치, 즉 이송 로봇이 배치된 프로세스 룸의 홀더 상의 위치이다.
마지막으로, 하류 프로세스 룸에 배치된 이송 로봇에서 볼 때 제3 위치인 기판 이송 위치는, 예를 들어, 하류 프로세스 룸의 이송 로봇이 상류 측에 배치된 상류 프로세스 룸에서 기판에 소정 처리가 완료된 후 인접하는 다음 하류 프로세스 룸의 홀더(기판 탑재 위치) 상에 기판을 이송할 때 기판이 상류 프로세스 룸에 배치되는 위치이다. 따라서, 인접하는 프로세스 룸에서, 하류측에서 볼 때 프로세스 룸의 기판 이송 위치는 상류측에서 볼 때 프로세스 룸의 기판 탑재 위치이다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하류 프로세스 룸의 제1 위치(기판 탑재 위치 및 기판 이송 위치), 하류 프로세스 룸의 제2 위치(로봇 팔 퇴진 위치), 상류 프로세스 룸의 제3 위치(기판 이송 위치)는 로봇 팔 길이가 변하지 않는 상태로 하류 프로세스 룸의 이송 로봇의 기판 보유부의 궤도 상에 제공된다. 따라서, 상류 프로세스 룸의 기판 이송 위치에서 기판은 단지 하류 프로세스 룸의 로봇 팔을 회전시키는 것에 의해서 하류 프로세스 룸의 기판 탑재 위치로 이송될 수 있으며, 하류 프로세스 룸의 이송 로봇은 기판이 처리될 동안 처리될 기판과 분리되어 근처에 진공 배치 포트가 제공된 위치로 퇴진할 수 있다. 따라서, 예를 들어 필름 형성 공정에서 기판 상에 형성된 필름이 벗겨진다 하더라도, 필름 벗겨짐에 의하여 이송 로봇에 입자가 부착되는 것이 감소될 수 있다. 또한, 예들 들어 에칭 공정에서 이송 로봇에 에칭 가스나 에칭제(etchant)가 부착되는 것 역시 감소될 수 있으며, 따라서 이송 로봇의 부식 또한 감소될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상류 프로세스 룸으로부터 하류 프로세스 룸까지의 기판 이송은 간단한 메커니즘에 의해 달성될 수 있는 반면, 하류 프로세스 룸의 기판 처리 동안 상류 프로세스 룸에서의 처리의 영향은 훨씬 덜 받게 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이송 로봇의 로봇 팔은 관절 있는 메커니즘 및 관절 없는 메커니즘 모두를 구비할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 이송 장치의 복잡성을 증가시키지 않고 기판 보유부의 궤도 상에 제1 위치 및 제2 위치가 위치되어야 하는 것을 고려하면, 로봇 팔(기판 보유부)이 로봇 팔의 길이를 유지하면서 이송 로봇에 의해 회전하는 것이 바람직하다. 그러므로, 이송 로봇의 로봇 팔은 관절 메커니즘뿐 아니라 관절 없는 메커니즘을 가질 수 있으나, 로봇 팔이 관절 없는 메커니즘을 갖는 경우 이송 로봇의 구성이 간단해질 수 있으므로, 관절 없는 로봇 팔을 사용하는 것이 더 바람직할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 챔버의 예로서 프로세스 룸의 구성은 제한되지 않고 처리 내용에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들어 챔버는 기판을 이송하기 위한 기능만을 포함하는 것이 허용된다.
예를 들어, 프로세스 룸에서 스퍼터링 처리가 수행될 때, 상부 표면에 기판을 탑재하고 보유하기 위한 (기판) 홀더 및 홀더와 마주보도록 배치된 타겟이 프로세스 룸에 제공된다. 그 때, 프로세스 룸을 배기하기 위한 진공 배기 포트 및 프로세스 룸에 프로세스 가스를 도입하기 위한 가스 도입 시스템이 제공된다.
마그네트론 방전을 달성하기 위한 자석 유닛이 타겟 뒤에 배치된다. 아르곤과 같은 프로세스 가스가 도입되고, 타겟에 네가티브 고전압 또는 직류 전압을 가하는 것에 의해 스퍼터링 방전이 발생한다. 스퍼터링에 의해 타겟으로부터 스퍼터된 물질이 기판에 도달하여 기판 표면에 소정 박막이 형성된다.
프로세스 룸에서 화학기상증착(CVD)에 의해 박막이 형성되는 경우, (기판) 홀더와 플라즈마를 발생시키기 위한 전극이 프로세스 룸에 제공된다. 프로세스 룸을 제공하기 위한 진공 배치 포트, 프로세스 룸에 프로세스 가스를 도입하기 위한 가스 도입 시스템 및 전극에 고주파 전압을 인가하는 것에 의한 고주파 방전을 발생시키기 위한 고주파 전원이 제공된다. 기판 표면에 박막을 형성하기 위한 고주파 방전에 의해 발생한 플라즈마가 기체 상태 반응을 가져온다.
게다가, CVD의 구성과 거의 동일한 구성으로 프로세스 룸에서 플라즈마 에칭이 수행될 때, 그 장치는 프로세스 룸에 에칭 효과를 갖는 가스, 예를 들어 불소계 가스를 도입하도록 구성된다. 기판 표면은 플라즈마 내에 발생된 불소-활성 종들의 작용에 의해 에칭된다.
기판을 이송하기 위한 이송 로봇의 로봇 팔은, 가열에 의한 이송 시스템 문제와 그리스(grease) 등에 의한 진공의 오염을 고려하여, 홀더와 같은 가열원과 가열된 기판을 위한 관절 없는 메커니즘이 제공되도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치와 그 동작이 이하에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(2)에 제공된 프로세스 룸(1)의 개략적인 평면도를 나타낸다. 설명을 위하여, 이하에서 프로세스 룸(1)은 제1 프로세스 룸(1)으로 언급된다. 상술한 임의의 다른 구성들이 프로세스 룸으로 요구되는 구성에 채용될 수 있다.
제1 프로세스 룸(1)은 진공 배기 포트(9)를 포함하는 배기 룸(3)과 연결된다. 제1 프로세스 룸(1)에는 기판(미도시)을 이송하기 위한 이송 로봇의 로봇 팔(4), 셔터용 팔(5), 인접하는 제2 프로세스 룸(미도시)과 공유하는 개구부(20)를 개폐하는 게이트 벨브(6), 기판(미도시)을 탑재하기 위한 홀더(7), 기판(미도시)을 이송할 때 홀더(7) 상에 기판(미도시)을 지지하기 위한 핀(미도시), 핀을 위아래로 이동시키기 위한 기판 리프팅 메커니즘(8)이 제공된다. 기판 보유부(4a)가 이송 로봇의 로봇 팔(4)에 형성되고, 로봇 팔(4)은 회전 중심으로서 회전축(4b)에 대하여 회전 운동이 가능하도록 구성된다.
본 실시예에서, 제2 위치(로봇 팔 퇴진 위치)가 배기 룸(3)에 제공되고, 홀더(7)는 제1 위치(이 위치는 제1 프로세스 룸(1)에 대한 기판 탑재 위치이며, 제1 프로세스 룸의 하류 측에 위치한 프로세스 룸에 대하여는 기판 이송 위치임)이다.
상기 로봇 팔 퇴진 위치와 홀더(7)의 위치는 이송 로봇의 로봇 팔(4)이 회전 축(4b)을 중심으로 회전할 때 기판 보유부(4a)의 궤도와 중첩되도록 위치된다. 개구부(20) 측에 설치된 프로세스 룸(상류 프로세스 룸)에 이송 로봇의 기판 보유부(4a)를 진입시키는데 필요하기 때문에, 개구부(20) 또한 기판 보유부(4a)의 궤도 상에 위치된다. 따라서, 단지 이송 로봇의 로봇 팔(4)을 회전축(4b)을 중심으로 회전시키는 것만으로, 로봇 팔 퇴진 위치의 기판 보유부(4a)가 홀더(7) 상에 배치될 수 있으며, 기판이 상류 프로세스 룸과 제1 프로세스 룸 사이에서 이송될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치(2)를 구성하는 프로세스 룸(1)의 개략적인 측면도를 도시한다. 기판(미도시)을 이송하기 위한 이송 로봇의 로봇 팔(도 1에 참조번호 4로 도시됨)의 구동부(16)에는 구동부의 회전축(회전축 4b에 대응됨)을 중심으로 홀더(도 1에 참조번호 7로 도시됨)에 평행한 평면에 수평으로 기판을 이동시키기 위한 회전 메커니즘 및 조립 공차(election tolerance)에 의해 중심 위치로부터 인접한 제2 프로세스 룸(미도시)의 홀더의 편차량을 조정하기 위한 조정 메커니즘이 제공된다. 기판의 편차는 센서(미도시) 또는 CCD(미도시)에 의해 이송 동안 기판의 편차를 검출하는 것에 의하여 보정될 수 있다. 각 프로세스 룸들 사이의 연결을 포함하는 이 회전 메커니즘, 조정 메커니즘, 검출 메커니즘 등은 전기적으로 연결되어 제어 시스템(미도시)에 의해 제어된다.
도 3a 내지 도 12b의 도면에서, 도 Xa(X:3-12)는 본 실시예에 따른 기판 처리 장치(2)에 의한 이송 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다. 도 3a 내지 도 12b의 도면에서 도 Xb(X:3-12)는 도 Xa(X:3-12)의 개략적인 측면도를 나타낸다. 도 Xa(X:3-12) 및 도 Xb(X:3-12)는 게이트 밸브(6)가 개폐하는 개구부(미도시)를 통하여 기판 처리 장치(2)에 제공된 제1 프로세스 룸(1)에 제2 프로세스 룸(15)이 인접하는 구성을 나타낸다. 게다가, 도 3a 내지 12b에서, 기판은 제2 프로세스 룸(15)에서 처리되어 제1 프로세스 룸(1)으로 이송되며, 따라서 인-라인 시스템에서 기판의 이송 방향은 제2 프로세스 룸(15)으로부터 제1 프로세스 룸(1) 방향을 향하므로, 제1 프로세스 룸(1)이 하류 프로세스 룸이 되고 제2 프로세스 룸(15)이 상류 프로세스 룸이 된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 프로세스 룸(1)의 개구부는 제2 프로세스 룸의 개구부(21)와 중첩되도록 배치되고, 제1 프로세스 룸(1)에서 이송 로봇의 로봇 팔(4)의 기판 보유부(4a)는, 구동부(16)의 구동에 의해 회전축(4b)에 대하여 제1 프로세스 룸(1)에서 이송 로봇의 로봇 팔(4)을 회전시키는 것에 의해 제1 프로세스 룸(1)에서 이송 로봇의 로봇 팔(4)의 기판 보유부(4a)를 개구부들(20 및 21)을 통하여 제2 프로세스 룸(15)으로 이동시킴으로써, 제2 프로세스 룸(15)의 홀더(제3 위치)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 제1 프로세스 룸(1)의 로봇 팔 퇴진 위치, 홀더(7) 위치, 개구부(20)의 위치뿐 아니라 제2 프로세스 룸(15)의 로봇 팔 퇴진 위치, 홀더(7) 위치 및 개구부(21)의 위치 모두 제1 프로세스 룸(1)에서 이송 로봇의 로봇 팔(5)이 회전축(4b)에 대하여 회전하는 경우 기판 보유부(4a)의 궤도와 중첩되도록 위치된다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판(14)은 제2 프로세스 룸(15)의 기판 탑재 위치에 위치되며, 예를 들어, 기판(14)은 제2 프로세스 룸(15)에서 필름 형성 처리가 완료된 후 인접하는 프로세스 룸으로 이송되는 상태로 보유된다. 이에 대하여, 도 3a 내지 도 12b에는 기판(14)이 제2 프로세스 룸(15)으로부터 제1 프로세스 룸(1)으로 이송되는 것이 도시되나, 도 3a 또는 도 3b에서 제1 프로세스 룸(1)의 로봇 팔(4)에서 기판을 보는 경우, 기판(14)의 위치는 기판 이송 위치에 있다.
도 3a 또는 도 3b를 참조하여, 제2 프로세스 룸(15)의 기판(14)을 이송하여 기판 탑재 위치에 기판(14)을 탑재하기 위한 제1 프로세스 룸(1)에서의 로봇 팔(4)의 동작 및 기판(14)이 제2 프로세스 룸(15)에서 처리될 때 로봇 팔(4)을 튀전시키기 위한 로봇 팔 퇴진 위치에서의 로봇 팔(4)의 동작이 이하에서 순차적으로 설명될 것이다.
도 3a 또는 도 3b에서, 제1 프로세스 룸(1)에서 이송 로봇의 로봇 팔(4)은 제1 프로세스 룸(1)의 로봇 팔 퇴진 위치에서 대기한다. 즉, 이 때, 기판(14)을 이송하기 위한 로봇 팔(4)은 배기 룸(3)에 배치되고, 기판(14)은 인접하는 제2 프로세스 룸(15)의 홀더(7) 상에 탑재되어 있다. 기판 리프팅 메커니즘(이하, 기판 리프팅 메커니즘(8)을 동작시키는 것에 의해 홀더(7) 상에 기판을 지지하기 위한 핀의 돌출 상태를 "업(UP)"이라 하고, 핀의 비-돌출 상태를 "다운(DOWN)"이라 한다)을 비활성시키는 것에 의해, 게이트 밸브(6)가 폐쇄(이하, "폐쇄(CLOSE)"는 제1 프로세스 룸(1)과 제2 프로세스 룸(15) 사이의 개구부들(20, 21)이 차단되는 것을 의미하고, "개방(OPEN)"은 개구부들(20, 21)이 차단되지 않는 것을 의미한다)된다.
도 4a 및 4b는 하류 프로세스 룸에 해당하는 제1 프로세스 룸(1)의 이송 로봇의 로봇 팔(4)을 로봇 팔 퇴진 위치로부터 이동하여, 인접하는 상류 프로세스 룸에 해당하는 제2 프로세스 룸(15) 밖으로 기판(14)을 반출하여 가는 과정을 나타낸다. 게이트 밸브(6)는 "개방" 상태가 되고, 제1 프로세스 룸(1)에 있는 로봇 팔(4)은 게이트 밸브(6)를 통과하는 위치까지 회전한다.
도 5a 및 5b는 인접하는 제2 프로세스 룸(15)의 홀더(7) 상에 탑재된 기판에 대하여 기판 리프팅 메커니즘(8)을 동작시키는 것에 의해 핀이 "업" 상태로 유지되는 상태를 도시한다.
도 6a 및 6b는 제1 프로세스 룸(1)의 이송 로봇의 로봇 팔(4)의 기판 보유부(4a)가 인접하는 제2 프로세스 룸(15)의 홀더(7)와 핀(17)에 의해 지지된 기판(14) 사이까지 회전한 상태를 도시한다. 여기서, 핀(17)은 세 점에서 기판(14)을 지지하고, 기판(14)이 탑재되는 로봇 팔(4) 부분에 해당하는 기판 보유부(4a)는 U자 형이다. 따라서, 로봇 팔(4)이 세 개의 핀들(17)과의 충돌을 피할 수 있기 때문에, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 제1 프로세스 룸(1)의 이송 로봇의 로봇 팔(4)의 수평 이동(회전)에 의하여 이송 로봇의 로봇 팔(4)의 기판 보유부(4a)가 기판(14)과 홀더(7) 사이까지 회전한다 하더라도 기판 보유부(4a)는 충돌하지 않을 수 있다.
도 7a 및 7b는 인접하는 제2 프로세스 룸(15)의 기판 리프팅 메커니즘(8)을 동작시켜 핀(17)을 "다운" 상태로 설정하는 것에 의하여 제1 프로세스 룸(1)의 이송 로봇의 로봇 팔(4)의 기판 보유부(4a) 상에 기판이 탑재되는 상태를 나타낸다.
도 8a 및 8b는 기판(14)이 인접하는 제2 프로세스 룸(15)으로부터 제1 프로세스 룸(1)으로 이송되는 과정을 나타낸다. 도 8a 및 8b에 도시된 위치까지 기판(14)을 이송하기 위하여 로봇 팔(4)을 회전시키는 것에 의하여, 게이트 밸브(6)가 "폐쇄" 상태가 된다. 이 때, 로봇 팔(4)은 일시적으로 대기 상태로 둘 수 있다.
도 9a 및 9b는 기판(14)을 이송하기 위한 로봇 팔(4)이 홀더(7), 즉 제1 프로세스 룸(1)의 기판 탑재 위치 위까지 회전하여 정지한 상태를 나타낸다.
도 10a 및 10b는 제1 프로세스 룸(1)의 기판 리프팅 메커니즘(8)에 의해 핀(17)을 "업" 상태로 들어올려 제1 프로세스 룸(1)의 이송 로봇의 로봇 팔(4)의 기판 보유부(4a) 상에서 핀(17)이 기판(14)과 접촉한 상태를 나타낸다.
도 11a 및 11b는 제1 프로세스 룸(1)의 이송 로봇의 로봇 팔(4)이 배기 룸(3)까지 회전하여 로봇 팔 퇴진 위치에 배치되고, 기판(14)이 핀(17)에 의해 지지되고 있는 상태를 나타낸다. 즉, 제1 프로세스 룸(1)의 로봇 팔(4)이 로봇 팔 퇴진 위치에 해당하는 배기 룸(3)에 수용되도록 구동부(16)가 로봇 팔(4)을 회전시킨다.
도 12a 및 12b는 제1 프로세스 룸(1)의 기판 리프팅 메커니즘(8)을 동작시켜 핀(17)을 "다운" 상태로 설정하는 것에 의해, 제1 프로세스 룸(1)의 기판 탑재 위치인 홀더(7)에 기판(14)이 탑재된 상태를 나타낸다. 그 후, 예를 들어 제1 프로세스 룸(1)에서 필름 형성 처리가 시작된다.
본 실시예에서, 제1 프로세스 룸(1)의 홀더(7) 상에 탑재된 기판(14)에 필름 형성 처리가 수행되는 경우, 이송 로봇의 로봇 팔(4)은 배기 룸(3)에 배치된다. 따라서, 기판(14)에 형성된 필름의 필름 벗기기의 영향이 이송 로봇의 로봇 팔(4)에 대하여 훨씬 덜 미칠 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(2)를 도시한다. 기판 처리 장치(2)는 일렬 배치된 11개의 프로세스 룸들(1)의 그룹을 포함하고, 기판이 처리될 각 프로세스 룸을 통하여 순차적으로 이송된다.
1: 제1 프로세스 룸
2: 기판 처리 장치
3: 배기 룸
4: 로봇 팔
4a: 기판 보유부
4b: 회전축
5: 셔터용 팔
6: 게이트 밸브
7: 홀더
8: 기판 리프팅 메커니즘
9: 진공 배기 포트
14: 기판
15: 제2 프로세스 룸
17: 핀
20, 21: 개구부

Claims (5)

  1. 기판을 보유할 수 있는 기판 보유부를 포함하며 회전축에 수직 방향으로 연장되어 로봇 팔의 길이를 유지하면서 상기 회전축에 대하여 회전가능한 로봇 팔을 구비하는 이송 로봇, 기판에 대한 기결정된 처리가 수행될 때 및 인접하는 챔버로 기판을 이송할 때 기판이 위치하는 제1 위치, 제1 위치와는 다른 제2 위치 및 제1 개구부를 포함하는 제1 챔버; 및
    기판을 상기 제1 챔버로 이송할 때 기판을 위치시키는 제3 위치 및 제2 개구부를 포함하며, 기판이 이송되는 방향에서 기판 처리 장치의 상류측 상에 제1 챔버에 인접하여 제공된 제2 챔버를 포함하며,
    상기 제1 개구부 및 제2 개구부는, 상기 기판이 제1 개구부 및 제2 개구부를 통하여 제2 챔버로부터 제1 챔버로 이송되도록 제공되며,
    상기 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치, 제1 개구부 및 제2 개구부 각각은, 상기 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치, 제1 개구부 및 제2 개구부가 로봇 팔이 회전축에 대하여 회전할 때 상기 기판 보유부의 궤도와 중첩되도록 위치되고,
    상기 이송 로봇은, 제1 챔버 내에서 기판 상에 상기 기결정된 처리가 수행될 때 기판 보유부가 제2 위치 상에 있도록, 그리고 기판이 제2 챔버로부터 제1 챔버로 이송될 때 기판 보유부가 제1 개구부 및 제2 개구부를 통하여 제3 위치에 있도록 제2 챔버로 진입하도록, 로봇 팔을 회전시키도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 위치는 기판 상에 기결정된 처리를 수행할 때 및 제1 챔버로 기판을 이송할 때 기판을 위치시키는 위치이며,
    상기 제2 챔버는,
    기판을 보유할 수 있는 제2 기판 보유부를 포함하며, 제2 회전축에 수직인 방향으로 연장되어 제2 로봇 팔의 길이를 유지하면서 제2 회전축에 대하여 회전가능한 제2 로봇 팔을 구비하는 제2 이송 로봇; 및
    상기 제3 위치와는 다른 제4 위치를 포함하고,
    상기 제3 위치 및 제4 위치는 제2 로봇 팔이 제2 회전축에 대하여 회전할 때 제2 기판 보유부의 궤도와 중첩되도록 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 기판 보유부를 포함하는 제2 로봇 팔이 제2 챔버 내에서 기판 상에 기결정된 처리를 수행할 때, 제2 기판 보유부가 제4 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 위치 또는 제4 위치는 상기 제1 챔버 또는 제2 챔버와 연결되고, 진공 배기 포트를 구비한 배기 챔버에 위치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇 팔은 관절(joint)이 없는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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