KR20150095311A - 기판 이송 로봇 및 이를 이용한 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 외부로부터 이송된 기판이 놓여지며, 내부가 진공 상태 및 대기압 상태로 전환되는 로드록 챔버; 상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 기판 처리 모듈; 상기 로드록 챔버와 상기 기판 처리 모듈 사이에 배치되며, 상기 기판에 대한 이송이 이루어지는 내부공간을 가지는 트랜스퍼 챔버; 그리고 상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 설치되며, 상기 기판을 이송 가능한 기판 이송 로봇을 포함한다.

Description

기판 이송 로봇 및 이를 이용한 기판 처리 장치{ROBOT FOR TRANSFEERING SUBSTRATE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트랜스퍼 챔버의 크기를 증가시키지 않으면서 프로세스 챔버 내부의 기판의 개수를 늘릴 수 있는 기판 이송 로봇 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 CVD(Chemical vapor deposition)방식의 기판 처리 장치 중 두 개 이상의 웨이퍼를 한 개의 챔버(Chamber)내에서 공정을 하기 위해 서셉터로 이송할 때, 기판 이송 로봇(Transfer Robot)이 사용된다.
한국공개특허공보 제2007-0080767호(2007. 8. 13. 공개)
본 발명의 목적은 트랜스퍼 챔버의 크기를 증가시키지 않으면서 프로세스 챔버 내부의 기판의 개수를 늘릴 수 있는 기판 이송 로봇 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 동일한 공정 시간 내에 저 많은 기판을 처리할 수 있는 기판 이송 로봇 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는, 외부로부터 이송된 기판이 놓여지며, 내부가 진공 상태 및 대기압 상태로 전환되는 로드록 챔버; 상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 기판 처리 모듈; 상기 로드록 챔버와 상기 기판 처리 모듈 사이에 배치되며, 상기 기판에 대한 이송이 이루어지는 내부공간을 가지는 트랜스퍼 챔버; 그리고 상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 설치되며, 상기 기판을 이송 가능한 기판 이송 로봇을 포함할 수 있다.
상기 기판 이송 로봇은 상기 트랜스퍼 챔버의 하부에 회전 가능하게 설치되는 베이스 프레임; 일단이 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 연결되는 제1회전프레임; 일단이 상기 제1회전프레임의 타단에 회전 가능하게 연결되는 제2회전프레임; 그리고 일단이 상기 제2회전프레임의 타단에 회전 가능하게 연결되는 암과, 상기 암의 타단에 연결되며 상기 기판이 놓여지는 홀더;를 구비하는 이송프레임을 포함할 수 있다.
상기 내부공간의 수평 단면은 원형일 수 있다.
상기 제1회전프레임은 직선형으로 길이가 상기 내부공간의 반경보다 작으며, 상기 제1회전프레임의 상기 일단은 상기 내부공간의 중앙부에 위치할 수 있다.
상기 이송프레임은 직선형으로 길이가 상기 내부공간의 직경보다 작을 수 있다.
상기 기판 이송 로봇은 상기 트랜스퍼 챔버 및 상기 베이스 프레임과 결합하는 중심축; 상기 베이스 프레임 및 상기 제1회전프레임의 일단과 결합하는 제1회전축; 상기 제1회전프레임의 타단 및 상기 제2회전프레임의 일단과 결합하는 제2회전축; 상기 제2회전프레임의 타단 및 상기 암의 일단과 결합하는 제3회전축; 그리고 상기 중심축, 상기 제1회전축, 상기 제2회전축 및 상기 제3회전축에 각각 연결되며, 상기 중심축, 상기 제1회전축, 상기 제2회전축 및 상기 제3회전축에 회전 구동력을 각각 제공하는 중심모터, 제1모터, 제2모터 및 제3모터;를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 모듈은 격벽에 의해 구획되는 제1공정공간 및 제2공정공간을 가지며, 일측에 상기 제1공정공간 및 상기 제2공정공간으로 기판이 각각 출입하는 제1통로 및 제2통로가 형성되는 프로세스 챔버; 상기 프로세스 챔버의 내부에 설치되어 상기 제1통로 및 상기 제2통로의 전방에 각각 배치되고, 상부면이 관통 형성된 복수의 관통홀을 가지며, 공정진행시 상부에 상기 기판이 놓여지는 제1서셉터; 상기 챔버의 내부에 설치되어 상기 제1통로와 상기 제1서셉터의 사이 및 상기 제2통로와 상기 제1서셉터의 사이에 각각 배치되고, 상부면이 관통 형성된 복수의 관통홀을 가지며, 상기 공정진행시 상부에 상기 기판이 놓여지는 제2서셉터; 그리고 상기 제1서셉터 및 상기 제2서셉터의 하부에 각각 설치되며, 상기 관통홀을 이동 가능한 복수의 리프트핀;을 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 모듈은 상기 리프트핀에 연결되며, 상기 리프트핀의 상단이 상기 홀더보다 높게 위치하는 수용높이 및 상기 리프트핀의 상단이 상기 서셉터의 상부면보다 낮게 위치하는 로딩높이로 전환 가능한 리프트핀 구동모듈;을 포함할 수 있다.
상기 기판 이송 로봇은 상기 중심모터, 상기 제1모터, 상기 제2모터 및 상기 제3모터에 연결되며, 상기 홀더가 트랜스퍼 챔버의 내부에 위치하게 되는 회전위치 및 상기 홀더가 상기 기판 처리 모듈의 내부에 위치하게 되는 로딩위치 사이로 전환되도록 상기 중심모터, 상기 제1모터, 상기 제2모터 및 상기 제3모터를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 로딩위치는 상기 홀더가 상기 제1서셉터의 상부에 위치하게 되는 제1로딩위치 및 상기 홀더가 제2서셉터의 상부에 위치하게 되는 제2로딩위치 중에 어느 하나의 위치일 수 있다.
상기 로딩위치는 상기 제2회전프레임이 상기 제1회전프레임을 기준으로 상기 홀더와 동일편에 위치할 수 있다.
상기 회전위치는 상기 제2회전프레임이 상기 제1회전프레임을 기준으로 상기 홀더의 반대편에 위치할 수 있다.
상기 홀더가 상기 회전위치 및 상기 로딩위치간 전환시, 상기 제어부는 상기 제1모터 및 상기 제3모터를 동일한 방향으로 회전시키고, 상기 제2모터는 상기 제1모터와 다른 방향으로 회전시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 기판 이송 로봇은, 회전 가능한 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 직렬로 연결되는 하나 이상의 회전프레임; 일단이 상기 회전프레임에 회전 가능하게 연결되는 암과, 상기 암의 타단에 연결되며 상기 기판이 놓여지는 홀더를 구비하는 이송프레임; 그리고 상기 베이스 프레임, 상기 회전프레임 및 상기 이송프레임에 연결되며, 상기 베이스 프레임, 상기 회전프레임 및 상기 이송프레임을 회전시켜 상기 홀더의 이동거리를 제한하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 트랜스퍼 챔버의 크기를 증가시키지 않으면서 프로세스 챔버 내부의 기판의 개수를 늘릴 수 있다. 또한, 복수의 기판들에 대한 공정을 동시에 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 작동 상태를 나타내는 상세도이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 로봇의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 모듈의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 프로세스 챔버로 전달하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 프로세스 챔버로부터 인출하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 증착공정을 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 증착공정을 포함하는 다양한 공정에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치(1)는 공정설비(2), 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)(3), 그리고 경계벽(interface wall)(4)을 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(3)은 공정설비(2)의 전방에 장착되어, 기판들이 수용된 용기(도시안함)와 공정설비(2) 간에 기판을 이송한다.
설비 전방 단부 모듈(3)은 복수의 로드포트들(loadports)(60)과 프레임(frame)(50)을 가진다. 프레임(50)은 로드포트(60)와 공정 설비(2) 사이에 위치한다. 기판을 수용하는 용기는 오버헤드 트랜스퍼(overhead transfer), 오버헤드 컨베이어(overhead conveyor), 또는 자동 안내 차량(automatic guided vehicle)과 같은 이송 수단(도시안됨)에 의해 로드포트(60) 상에 놓여진다.
용기는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 프레임(50) 내에는 로드포트(60)에 놓여진 용기와 공정설비(2) 간에 기판을 이송하는 프레임 로봇(70)이 설치된다. 프레임(50) 내에는 용기의 도어를 자동으로 개폐하는 도어 오프너(도시안됨)가 설치될 수 있다. 또한, 프레임(50)에는 청정 공기가 프레임(50) 내 상부에서 하부로 흐르도록 청정 공기를 프레임(50) 내로 공급하는 팬필터 유닛(Fan Filter Unit:FFU)(도시안함)이 제공될 수 있다.
기판은 공정설비(2) 내에서 소정의 공정이 수행된다. 공정설비(2)는 트랜스퍼 챔버(102) 및 로드록 챔버(loadlock chamber)(106), 그리고 기판 처리 모듈(110)을 포함한다. 트랜스퍼 챔버(102)는 기판에 대한 이송이 이루어지며, 상부에서 바라볼 때 대체로 다각의 형상을 가지며, 단면이 원형인 내부 공간을 가진다. 로드록 챔버(106) 및 기판 처리 모듈(110)은 트랜스퍼 챔버(102)의 측면에 설치된다.
로드록 챔버(106)는 트랜스퍼 챔버(102)의 측부들 중 설비 전방 단부 모듈(3)과 인접한 측부에 위치한다. 기판은 로드록 챔버(106) 내에 일시적으로 머무른 후 공정설비(2)에 로딩되어 공정이 이루어지며, 공정이 완료된 후 기판은 공정설비(2)로부터 언로딩되어 로드록 챔버(106) 내에 일시적으로 머무른다. 트랜스퍼 챔버(102) 및 기판 처리 모듈(110)의 내부는 진공으로 유지되며, 로드록 챔버(106)는 진공 및 대기압으로 전환된다. 로드록 챔버(106)는 외부 오염물질이 트랜스퍼 챔버(102) 및 기판 처리 모듈(110)의 내부로 유입되는 것을 방지한다. 또한, 기판의 이송 동안, 기판이 대기에 노출되지 않으므로, 기판상에 산화막이 성장하는 것을 방지할 수 있다.
로드록 챔버(106)와 트랜스퍼 챔버(102) 사이, 그리고 로드록 챔버(106)와 설비 전방 단부 모듈(3) 사이에는 게이트 밸브(도시안함)가 설치된다. 설비 전방 단부 모듈(3)과 로드록 챔버(106) 간에 기판이 이동하는 경우, 로드록 챔버(106)와 트랜스퍼 챔버(102) 사이에 제공된 게이트 밸브가 닫히고, 로드록 챔버(106)와 트랜스퍼 챔버(102) 간에 기판이 이동하는 경우, 로드록 챔버(106)와 설비 전방 단부 모듈(3) 사이에 제공되는 게이트 밸브가 닫힌다.
기판 이송 로봇(500)은 트랜스퍼 챔버(102)의 내부에 설치된다. 기판 이송 로봇(500)은 로드록 챔버(106)와 기판 처리 모듈(110) 사이에서 기판을 이송한다. 트랜스퍼 챔버(102)는 기판이 이동할 때 진공을 유지하도록 밀봉된다. 진공을 유지하는 것은 기판이 오염물(예를 들면, O2, 입자상 물질 등)에 노출되는 것을 방지하기 위함이다.
기판 처리 모듈(110)은 기판상에 박막을 증착하기 위하여 제공된다. 도 1은 4개의 기판 처리 모듈들(120)을 도시하고 있으나, 5개 이상의 기판 처리 모듈들(120)이 제공될 수 있다. 또한, 다른 공정(예를 들어, 세정이나 에칭)을 수행하는 모듈이 트랜스퍼 챔버(102)의 측면에 설치될 수 있다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 작동 상태를 나타내는 도면이고, 도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 작동 상태를 나타내는 상세도이며, 도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 로봇의 동작 상태를 나타낸 도면이다. 도 2a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이, 기판 이송 로봇(500)은 베이스 프레임(510), 제1회전프레임(520), 제2회전프레임(530), 이송프레임(540) 및 제어부(도시 안함)를 포함한다.
베이스 프레임(510)은 트랜스퍼 챔버(102)의 내부공간의 중앙부에 설치되며, 제1회전축(512)을 통해서 제1회전프레임(520)에 연결된다. 베이스 프레임(510)은 중심축(도시 안함)을 통해 트랜스퍼 챔버(102)의 하부면에 회전 가능하게 결합된다. 이때, 중심모터(503)가 중심축에 연결되어 중심축에 회전 구동력을 제공함으로써 베이스 프레임(510)을 회전시키게 된다. 베이스 프레임(510)이 회전함으로써 후술할 홀더(544)는 트랜스퍼 챔버(102)와 프로세스 챔버(120)의 입구에 위치할 수 있게 된다.
제1회전프레임(520)은 베이스 프레임(510)의 상부에 배치되며, 제1회전프레임(520)의 일단은 제1회전축(512)을 통해 베이스 프레임(510)에 회전 가능하게 연결된다. 이때, 제1모터(513)가 제1회전축(512)에 연결되어 제1회전축(512)에 회전 구동력을 제공함으로써 제1회전프레임(520)을 회전시키게 된다. 제1회전프레임(520)이 회전함으로써, 제1회전프레임(520)에 연결된 이송프레임(540)의 홀더(544)가 로드록 챔버(106) 또는 기판 처리 모듈(110)의 입구에 위치할 수 있게 된다.
제1회전프레임(510)의 일단은 트랜스퍼 챔버(102)의 내부공간의 중앙부에 위치할 수 있다. 제1회전프레임(510)은 직선형으로 그 길이가 트랜스퍼 챔버(102)의 내부공간의 반경보다 작은 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 제1회전프레임(510)은 트랜스퍼 챔버(102)의 내측면에 걸리지 않고 회전할 수 있게 된다.
제2회전프레임(530)은 제1회전프레임(520)의 상부에 배치되며, 제2회전프레임(530)의 일단은 제2회전축(522)을 통해 제1회전프레임(520)의 타단에 회전 가능하게 연결된다. 이때, 제2모터(523)가 제2회전축(522)에 연결되어 제2회전축(522)에 회전 구동력을 제공함으로써 제2회전프레임(530)을 회전시키게 된다. 즉, 이송프레임(540)의 홀더(544)가 로드록 챔버(106) 또는 기판 처리 모듈(110)의 입구에 위치한 상태에서 제2회전프레임(530)을 회전시킴으로써 홀더(544)를 로드록 챔버(106) 또는 기판 처리 모듈(110)의 내부 또는 외부로 이동시킬 수 있게 된다.
이송프레임(540)은 제2회전프레임(530)의 상부에 배치되며, 암(542) 및 홀더(544)를 포함한다. 암(542)의 일단은 제3회전축(532)을 통해 제2회전프레임(530)의 타단에 회전 가능하게 연결된다. 이때, 제3모터(533)가 제3회전축(532)에 연결되어 제3회전축(532)에 회전 구동력을 제공함으로써 이송프레임(540)을 회전시키게 된다. 홀더(544)는 암(542)의 타단에 연결되며, 홀더(544)의 상부에는 기판(W)이 놓여진다.
이송프레임(540)은 , 도 2a에 도시된 바와 같이, 직선형으로 그 길이(L)가 트랜스퍼 챔버(102)의 내부공간(S)의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 이송프레임(540)의 홀더(544)를 로드록 챔버(106) 또는 기판 처리 모듈(110)의 입구로 위치 전환시에, 이송프레임(540)은 트랜스퍼 챔버(102)의 내측면에 걸리지 않고 회전할 수 있게 된다.
제어부는 중심모터(503), 제1모터(513), 제2모터(523) 및 제3모터(533)에 연결되며, 홀더(544)가 트랜스퍼 챔버(102)의 내부에 위치하게 되는 회전위치 및 홀더(544)가 프로세스 챔버(120)의 내부에 위치하게 되는 로딩위치 사이로 전환 가능하도록 중심모터(503), 제1모터(513), 제2모터(523) 및 제3모터(533)를 제어한다.
이때, 로딩위치는 홀더(544)가 제1서셉터(141, 142)의 상부에 위치하게 되는 제1로딩위치 및 홀더(544)가 제2서셉터(143, 144)의 상부에 위치하게 되는 제2로딩위치 중에 어느 하나의 위치일 수 있다. 즉, 도 2b에서와 같이, 회전위치와 제1로딩위치 사이를 전환시 홀더(544)는 거리(L1)만큼 이동하게 되며, 도 2c에서와 같이, 회전위치와 제2로딩위치 사이를 전환시 홀더(544)는 거리(L2)만큼 이동하게 된다.
로딩위치에서 제2회전프레임(530)은 제1회전프레임(520)을 기준으로 홀더(544)와 동일편에 위치하게 된다. 회전위치에서 제2회전프레임(530)은 제1회전프레임(520)을 기준으로 홀더(544)의 반대편에 위치하게 된다.
또한, 홀더(544)가 회전위치 및 로딩위치 사이를 전환할 때, 제어부는 제1모터(513) 및 제3모터(533)를 동일한 방향으로 회전시키고 제2모터(523)는 제1모터(513)와 다른 방향으로 회전시키게 된다.
이하, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 기판 이송 로봇(500)이 복수의 기판을 프로세스 챔버(120)로 이송하는 과정을 설명한다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1회전프레임(520) 및 제2회전프레임(530)의 회전에 의해서 이송프레임(540)이 트랜스퍼 챔버(102)의 내부공간(S)에 위치하는 준비단계가 수행된다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1회전프레임(520) 및 제2회전프레임(530)의 회전에 의해서 이송프레임(540)의 홀더(544)가 제1서셉터(541)의 상부에 위치하는 제1전송단계가 수행된다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1회전프레임(520) 및 제2회전프레임(530)의 회전에 의해서 이송프레임(540)의 홀더(544)가 제2서셉터(542)의 상부에 위치하는 제2전송단계가 수행된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 모듈의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 기판 처리 모듈(110)은 프로세스 챔버(120), 복수의 서셉터(141, 142, 143, 144), 복수의 리프트핀(161), 리프트핀 구동모듈(162)을 포함한다.
프로세스 챔버(120)는 공정공간을 제공하며, 기판(W)에 대한 공정은 공정공간 내에서 이루어진다. 챔버(120)의 내부에는 격벽(122)이 설치되며, 이러한 격벽(122)에 의해서 챔버(120)의 공정공간은 제1공정공간(122a) 및 제2공정공간(122b)으로 분리된다.
프로세스 챔버(120)는 일측에 형성된 통로(130)를 가지며, 기판(W1, W2)은 통로(130)를 통해 챔버(120)의 내부로 출입한다. 즉, 제1공정공간(122a)에 대응하는 챔버(120)의 일측에는 제1통로(131)가 형성되고, 제2공정공간(122a)에 대응하는 챔버(120)의 일측에는 제2통로(132)가 형성된다. 게이트밸브(170)는 제1 및 제2 통로(131, 132)의 외측에 설치되며, 제1 및 제2 통로(131, 132)는 게이트밸브(170)에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 기판 이송 로봇(500)은 기판(W1, W2)과 함께 제1 및 제2 통로(131, 132)를 통해 챔버(120)의 내부로 이동하며, 기판(W1, W2)을 후술하는 리프트핀들(161)의 상단이나 포크(155) 상에 올려놓은 후, 제1 및 제2 통로(131, 132)를 통해 챔버(120)의 외부로 이동한다. 이때, 제1 및 제2 통로(131, 132)는 게이트밸브(170)에 의해 개방된다.
프로세스 챔버(120)는 바닥면의 가장자리에 형성된 배기포트들(124)을 가지며, 배기포트들(124)은 서셉터들(141, 142, 143, 144)의 외측에 각각 배치된다. 공정진행시 반응부산물 및 미반응가스는 배기포트들(124)을 통해 프로세스 챔버(120)의 외부로 배출된다.
복수의 서셉터(141, 142, 143, 144)가 프로세스 챔버(120)의 내부에 설치되며, 복수의 관통홀(145)이 상부면을 관통 형성된다. 제1서셉터(141, 142) 및 제2서셉터(143, 144)는 기판(W)이 인입되는 방향으로 차례로 나란하게 배치된다. 통로(130)에 대응되는 위치에 제2서셉터(143, 144)가 배치되며, 제2서셉터(143, 144)의 내측에 제1서셉터(141, 142)가 배치된다. 이때, 기판(W1, W2)은 기판 이송 로봇(500)을 통해 프로세스 챔버(120)의 내부로 이동하며, 공정진행시 기판(W1, W2)은 제1서셉터(141, 142) 및 제2서셉터(143, 144)의 상부에 놓여진다. 제1서셉터(141, 142) 및 제2서셉터(143, 144)는 각각 지지축(146)에 의해 지지되며, 지지축(146)은 프로세스 챔버(120)의 하부면에 고정된다.
제2서셉터(143, 144)는 각각 통로(130)의 전방(통로(130)를 통해 프로세스 챔버(120)의 내부로 이동하는 기판(W1, W2)의 방향을 의미함)에 위치한다. 공정은 모든 서셉터(141, 142, 143, 144) 상에 하나의 기판(W1, W2)이 각각 놓여진 상태에서 개시되며, 각각의 기판(W1, W2)에 대한 공정은 동시에 진행된다. 따라서, 한 번에 4장의 기판에 대한 공정을 완료할 수 있으며, 이를 통해 생산성을 확보할 수 있다.
리프트핀들(161)은 서셉터(141, 142, 143, 144)의 하부에 각각 설치되며, 관통홀(145)을 이동 가능하다. 즉, 리프트핀들(161)의 상단이 서셉터(141, 142, 143, 144)의 관통홀(145)을 관통하여 서셉터(141, 142, 143, 144)의 상부면으로부터 돌출됨으로써 후술할 수용높이에 위치할 수 있으며, 리프트핀들(161)의 상단이 관통홀(145)의 내부나 서셉터(141, 142, 143, 144)의 하부에 위치함으로써 후술할 로딩높이에 위치할 수 있다. 리프트핀들(161)은 각각 수용높이에서 기판 이송 로봇(500)으로부터 기판(W1, W2)을 전달받으며, 리프트핀들(161)이 로딩높이로 이동함으로써 전달받은 기판(W1, W2)은 서셉터(141, 142, 143, 144)에 놓여지게 된다. 이러한 리프트핀들(161)은 리프트핀 구동모듈(162)에 의해 승강한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 프로세스 챔버로 전달하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하여 기판(W1, W2)이 제1서셉터(141, 142) 및 제2서셉터(143, 144)에 안착하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 기판(W1)이 놓여진 홀더(544)가 기판 이송 로봇(500)에 의해서 제1서셉터(141, 142)의 상부에 위치하게 된다.
다음으로, 리프트핀 구동보듈(162)에 의해서 제1서셉터(141, 142)의 리프트핀(161)의 상단은 홀더(544)보다 높게 위치('수용높이')하게 된다. 이때, 리프트핀(161)의 상단에는 기판(W1)이 놓여지게 된다.
다음으로, 홀더(544)는 통로(130)를 통해서 프로세스 챔버(120)의 외부로 이동한다. 이때, 홀더(544)에는 프로세스 챔버(120)로 이송할 기판(W2)이 놓여지게 된다. 그리고, 리프트핀(161)의 상단은 제1서셉터(141, 142)의 상부면보다 낮게 위치('로딩 높이')하게 된다. 즉, 기판(W1)이 제1서셉터(141, 142)의 상부면에 놓여지게 된다.
다음으로, 기판(W2)이 놓여진 홀더(544)가 기판 이송 로봇(500)에 의해서 제2서셉터(143, 144)의 상부에 위치하게 된다.
다음으로, 리프트핀 구동보듈(162)에 의해서 제2서셉터(143, 144)의 리프트핀(161)은 수용높이에 위치하게 된다. 이때, 리프트핀(161)의 상단에는 기판(W2)이 놓여지게 된다.
다음으로, 홀더(544)는 통로(130)를 통해서 프로세스 챔버(120)의 외부로 이동한다. 그리고, 리프트핀(161)은 로딩 높이에 위치하게 된다. 즉, 기판(W2)이 제2서셉터(143, 144)의 상부면에 놓여지게 된다.
이상에서는 제1서셉터(141, 142)에 기판(W1)이 놓여지고 난 후에 제2서셉터(143, 144)에 기판(W2)이 놓여지는 순서로 설명하였으나, 제2서셉터(143, 144)에 기판(W2)이 놓여지고 난 후에 제1서셉터(141, 142)에 기판(W1)이 놓여질 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 프로세스 챔버로부터 인출하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하여 기판(W1, W2)이 제1서셉터(141, 142) 및 제2서셉터(143, 144)로부터 이탈하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 리프트핀 구동모듈(162)이 제1서셉터(141, 142)의 리프트핀(161)을 수용높이로 이동시킨다.
다음으로, 홀더(544)가 기판 이송 로봇(500)에 의해서 제1서셉터(141, 142)의 상부로 이동한다.
다음으로, 리프트핀 구동모듈(162)이 제1서셉터(141, 142)의 리프트핀(161)을 로딩높이로 이동시킨다. 그리고, 홀더(544)는 통로(130)를 통해서 프로세스 챔버(120)의 외부로 이동한다. 이때, 홀더(544)에 놓여진 기판(W1)은 기판 이송 로봇(500)에 의해서 로드락 챔버(106)로 이송된다.
다음으로, 리프트핀 구동모듈(162)이 제2서셉터(143, 144)의 리프트핀(161)을 수용높이로 이동시킨다.
다음으로, 홀더(544)가 기판 이송 로봇(500)에 의해서 제2서셉터(143, 144)의 상부로 이동한다.
다음으로, 리프트핀 구동모듈(162)이 제2서셉터(143, 144)의 리프트핀(161)을 로딩높이로 이동시킨다. 그리고, 홀더(544)는 통로(130)를 통해서 프로세스 챔버(120)의 외부로 이동한다. 이때, 홀더(544)에 놓여진 기판(W2)은 기판 이송 로봇(500)에 의해서 로드락 챔버(106)로 이송된다.
이상에서는 제1서셉터(141, 142)로부터 기판(W1)이 이탈되고 난 후에 제2서셉터(143, 144)로부터 기판(W2)이 이탈되는 순서로 설명하였으나, 제2서셉터(143, 144)로부터 기판(W2)이 이탈되고 난 후에 제1서셉터(141, 142)로부터 기판(W1)이 이탈될 수 있음은 물론이다.
상술한 바에 의하면, 제1회전프레임, 제2회전프레임 및 이송프레임의 회전에 의해서 트랜스퍼 챔버의 크기를 증가시키지 않으면서도 복수의 기판이 프로세스 챔버를 출입할 수 있게 된다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
102: 트랜스퍼 챔버 106: 로드락 챔버
110: 기판 처리 모듈 120 : 프로세스 챔버
124: 배기포트 130 : 통로
141, 142: 제1서셉터 143, 144: 제2서셉터
145: 관통홀 146: 지지축
161: 리프트핀 162: 리프트핀 구동모듈
170: 게이트밸브 500: 기판 이송 로봇
510: 베이스 프레임 520: 제1회전프레임
530: 제2회전프레임 540: 이송프레임
542: 암 544: 홀더

Claims (12)

  1. 외부로부터 이송된 기판이 놓여지며, 내부가 진공 상태 및 대기압 상태로 전환되는 로드록 챔버;
    상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 기판 처리 모듈;
    상기 로드록 챔버와 상기 기판 처리 모듈 사이에 배치되며, 상기 기판에 대한 이송이 이루어지는 내부공간을 가지는 트랜스퍼 챔버; 및
    상기 트랜스퍼 챔버의 내부에 설치되며, 상기 기판을 이송 가능한 기판 이송 로봇을 포함하되,
    상기 기판 이송 로봇은
    상기 트랜스퍼 챔버의 하부에 회전 가능하게 설치되는 베이스 프레임;
    일단이 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 연결되는 제1회전프레임;
    일단이 상기 제1회전프레임의 타단에 회전 가능하게 연결되는 제2회전프레임;및
    일단이 상기 제2회전프레임의 타단에 회전 가능하게 연결되는 암과, 상기 암의 타단에 연결되며 상기 기판이 놓여지는 홀더를 구비하는 이송프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부공간의 수평 단면은 원형이며,
    상기 제1회전프레임은 직선형으로 길이가 상기 내부공간의 반경보다 작으며,
    상기 제1회전프레임의 상기 일단은 상기 내부공간의 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부공간의 수평 단면은 원형이며,
    상기 이송프레임은 직선형으로 길이가 상기 내부공간의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 이송 로봇은
    상기 트랜스퍼 챔버 및 상기 베이스 프레임과 결합하는 중심축;
    상기 베이스 프레임 및 상기 제1회전프레임의 일단과 결합하는 제1회전축;
    상기 제1회전프레임의 타단 및 상기 제2회전프레임의 일단과 결합하는 제2회전축;
    상기 제2회전프레임의 타단 및 상기 암의 일단과 결합하는 제3회전축; 및
    상기 중심축, 상기 제1회전축, 상기 제2회전축 및 상기 제3회전축에 각각 연결되며, 상기 중심축, 상기 제1회전축, 상기 제2회전축 및 상기 제3회전축에 회전 구동력을 각각 제공하는 중심모터, 제1모터, 제2모터 및 제3모터;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4 있어서,
    상기 기판 처리 모듈은
    격벽에 의해 구획되는 제1공정공간 및 제2공정공간을 가지며, 일측에 상기 제1공정공간 및 상기 제2공정공간으로 기판이 각각 출입하는 제1통로 및 제2통로가 형성되는 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버의 내부에 설치되어 상기 제1통로 및 상기 제2통로의 전방에 각각 배치되고, 상부면이 관통 형성된 복수의 관통홀을 가지며, 공정진행시 상부에 상기 기판이 놓여지는 제1서셉터;
    상기 챔버의 내부에 설치되어 상기 제1통로와 상기 제1서셉터의 사이 및 상기 제2통로와 상기 제1서셉터의 사이에 각각 배치되고, 상부면이 관통 형성된 복수의 관통홀을 가지며, 상기 공정진행시 상부에 상기 기판이 놓여지는 제2서셉터;및
    상기 제1서셉터 및 상기 제2서셉터의 하부에 각각 설치되며, 상기 관통홀을 이동 가능한 복수의 리프트핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판 처리 모듈은
    상기 리프트핀에 연결되며, 상기 리프트핀의 상단이 상기 홀더보다 높게 위치하는 수용높이 및 상기 리프트핀의 상단이 상기 서셉터의 상부면보다 낮게 위치하는 로딩높이로 전환 가능한 리프트핀 구동모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판 이송 로봇은
    상기 중심모터, 상기 제1모터, 상기 제2모터 및 상기 제3모터에 연결되며, 상기 홀더가 트랜스퍼 챔버의 내부에 위치하게 되는 회전위치 및 상기 홀더가 상기 기판 처리 모듈의 내부에 위치하게 되는 로딩위치 사이로 전환되도록 상기 중심모터, 상기 제1모터, 상기 제2모터 및 상기 제3모터를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 로딩위치는
    상기 홀더가 상기 제1서셉터의 상부에 위치하게 되는 제1로딩위치 및 상기 홀더가 제2서셉터의 상부에 위치하게 되는 제2로딩위치 중에 어느 하나의 위치인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 로딩위치는 상기 제2회전프레임이 상기 제1회전프레임을 기준으로 상기 홀더와 동일편에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전위치는
    상기 제2회전프레임이 상기 제1회전프레임을 기준으로 상기 홀더의 반대편에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 홀더가 상기 회전위치 및 상기 로딩위치간 전환시,
    상기 제어부는 상기 제1모터 및 상기 제3모터를 동일한 방향으로 회전시키고, 상기 제2모터는 상기 제1모터와 다른 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 회전 가능한 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 직렬로 연결되는 하나 이상의 회전프레임;
    일단이 상기 회전프레임에 회전 가능하게 연결되는 암과, 상기 암의 타단에 연결되며 상기 기판이 놓여지는 홀더를 구비하는 이송프레임;및
    상기 베이스 프레임, 상기 회전프레임 및 상기 이송프레임에 연결되며, 상기 베이스 프레임, 상기 회전프레임 및 상기 이송프레임을 회전시켜 상기 홀더의 이동거리를 제한하는 제어부;를 포함하는 기판 이송 로봇.
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