KR20150109318A - 기판처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리시스템에 관한 것으로, 기판이 놓이는 둘 이상의 서셉터가 내부에 구비된 공정챔버와 캐리어로부터 기판을 이송하는 대기압 반송 로봇을 구비하는 이송챔버와 상기 공정챔버와 상기 이송챔버 사이에 구비되는 버퍼링챔버와; 상기 버퍼링챔버 내에 상기 공정챔버 내부로 이동가능하게 구비되며 상기 대기압 반송 로봇으로부터 이송된 기판이 적재되는 이동식 기판홀딩부와, 상기 공정챔버 내부에 마련되어 상기 공정챔버 내부로 이동된 상기 이동식 기판홀딩부로부터 기판을 상기 서셉터로 로딩/언로딩하는 기판 이송로봇을 포함한다. 또한, 상기 대기압 반송로봇은 상기 캐리어에 적재된 총 기판 중 최하층에 적재된 적어도 한 개의 기판을 상기 기판홀딩부로 로딩/언로딩하는 하부이송암과; 상기 하부이송암의 일측에 구비되어 상기 캐리어에 적재된 총 기판 중 상기 하부이송암에 의해 로딩/언로딩되는 기판을 제외한 나머지 기판을 상기 기판홀딩부로 로딩/언로딩하는 상부이송암을 포함한다. 상기 이동식 기판홀딩부는, 상기 버퍼링 챔버 내에 구비된 승강축과 상기 승강축에 승강가능하게 마련되며 복수의 기판이 적재되는 이동기판지지홀더와 상기 승강축에 수직하게 마련되어 기판의 로딩/언로딩시 상기 서셉터의 개수에 대응하는 개수의 이동기판지지홀더를 상기 공정챔버 내부로 안내하는 홀더안내축을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 기판 이송시간을 최소화하여 작업능률을 향상시킬 수 있다.

Description

기판처리시스템{WAFER PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 기판처리시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 복수매의 기판을 동시에 챔버본체로 로딩/언로딩하여 기판반송시간을 절약하여 생산성을 향상 시킬 수 있는 기판처리시스템에 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 챔버에서 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 로드락챔버와 이송챔버 사이에서 기판들이 효율적으로 교환되지 못하는 경우 시간적 손실이 발생하게 된다.
그럼으로 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 발명의 목적은 로드락챔버의 구성을 없애 공정챔버의 처리 전후의 기판 이송시간을 최소화할 수 있는 기판처리시스템을 제공한다.
또한, 캐리어에 적재된 기판을 동시에 공정챔버로 로딩/언로딩함으로써 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 기판처리시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판처리시스템에 관한 것이다. 본 발명의 기판처리시스템은 기판이 놓이는 둘 이상의 서셉터가 내부에 구비된 공정챔버와; 캐리어로부터 기판을 이송하는 대기압 반송 로봇을 구비하는 이송챔버와; 상기 공정챔버와 상기 이송챔버 사이에 구비되는 버퍼링챔버와; 상기 버퍼링챔버 내에 상기 공정챔버 내부로 이동가능하게 구비되며 상기 대기압 반송 로봇으로부터 이송된 기판이 적재되는 이동식 기판홀딩부와, 상기 공정챔버 내부에 마련되어 상기 공정챔버 내부로 이동된 상기 이동식 기판홀딩부로부터 기판을 상기 서셉터로 로딩/언로딩하는 기판 이송로봇을 포함하고, 상기 대기압 반송로봇은 상기 캐리어에 적재된 총 기판 중 최하층에 적재된 적어도 한 개의 기판을 상기 기판홀딩부로 로딩/언로딩하는 하부이송암과; 상기 하부이송암의 일측에 구비되어 상기 캐리어에 적재된 총 기판 중 상기 하부이송암에 의해 로딩/언로딩되는 기판을 제외한 나머지 기판을 상기 기판홀딩부로 로딩/언로딩하는 상부이송암을 포함하며, 상기 이동식 기판홀딩부는, 상기 버퍼링 챔버 내에 구비된 승강축과; 상기 승강축에 승강가능하게 마련되며 복수의 기판이 적재되는 이동기판지지홀더와; 상기 승강축에 수직하게 마련되어 기판의 로딩/언로딩시 상기 서셉터의 개수에 대응하는 개수의 이동기판지지홀더를 상기 공정챔버 내부로 안내하는 홀더안내축을 포함한다.
여기서, 상기 이동기판지지홀더는 상기 승강축 및 상기 홀더안내축 상을 자력에 의해 승강 및 이동된다.
또한, 상기 기판지지홀더는 상기 대기압 반송 로봇의 구동에 연동하여 승강된다.
여기서, 상기 복수의 서셉터로 전원을 공급하는 공통 전원공급원을 더 포함한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기판처리시스템은 별도의 로드락 챔버의 구성이 없이 캐리어의 기판이 이송챔버에 의해 공정챔버로 바로 전달되므로 이송과정을 최소화할 수 있다. 이에 의해 기판 이송시간이 절약되므로 공정효율이 높아질 수 있다.
또한, 복수의 서셉터로 기판이 동시에 로딩/언로딩되므로 공정처리 시간도 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 공정챔버 내에 기판이 로딩되는 과정을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 공정챔버 내에 기판이 언로딩되는 과정을 도시한 개략도,
도 3은 도1의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 구성을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 대기압반송로봇의 구성을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 대기압반송로봇의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 대기압반송로봇의 구성을 도시한 평면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 기판이송로봇의 구성을 도시한 사시도,
도 8과 도9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 기판이송로봇의 이송과정을 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 바람직한 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 기판홀딩부의 승강구조를 개략적으로 도시한 개략도,
도 11은 본 발명의 바람직한 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 기판홀딩부와 이송로봇 엔드이펙터의 구성을 도시한 평면도,
도 12는 본 발명의 바람직한 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 기판홀딩의 기판지지홀더의 단면구성을 도시한 단면도,
도 13은 본 발명의 바람직한 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템의 측면 전체 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리시스템의 기판이송과정을 도시한 평면도,
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리시스템의 기판처리시 기판이송로봇의 위치를 도시한 평면도,
도 16과 도17은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리시스템의 이동기판홀딩부의 기판이송과정을 도시한 사시도이다.
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 기반하여 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.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 시스템(10)의 기판이송 상태를 도시한 개략도이고, 도2는 도1에 도시된 기판 처리 시스템(10)의 기판처리 공정이 진행중인 상태를 도시한 개략도이고, 도3은 도1의 기판 처리 시스템(10)의 기판 이송 과정을 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기판 처리 시스템(10)은 캐리어(120)가 장착된 인덱스(100)와, 인덱스(100)와 공정챔버(300) 사이에 구비되어 캐리어(120)의 기판을 공정챔버(300)로 이송하는 대기압 반송로봇(210)을 구비한 이송챔버(200)와, 이송챔버(200)로부터 이송된 기판에 대한 공정처리가 진행되는 공정챔버(300)를 포함한다.
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. 통상 캐리어(120)에는 25매의 기판이 적재될 수 있다.
이송챔버(200)는 캐리어(120)에 적재된 기판을 공정챔버(300)로 이송한다. 또한, 이송챔버(200)는 공정챔버(300)로 기판을 이송하기 전 예열이 필요한 경우 기판을 예열하고, 공정챔버(300)에서 공정처리가 완료된 기판의 냉각이 필요한 경우 기판을 냉각한다. 이송챔버(200)는 기판을 캐리어(120)로부터 공정챔버(300)로 이송하는 대기압 반송로봇(210)과, 기판을 예열하는 예열챔버(250)와, 기판을 냉각하는 냉각챔버(260)가 포함된다.
도4 내지 도6은 본 발명의 대기압 반송로봇(210)의 구성을 도시한 개략도이다. 대기압 반송로봇(210)은 대기압에서 기판을 반송한다. 대기압 반송로봇(210)은 캐리어(120)와 공정챔버(300) 사이에서 회동하며 기판 이송을 담당한다. 대기압 반송로봇(210)은 캐리어(120)에 적재된 전체 기판을 동시에 공정챔버(300)의 기판홀딩부(330)로 로딩/언로딩한다. 대기압 반송로봇(210)은 캐리어(120)에 적재된 상부영역의 기판을 이송하는 상부 이송암(213b)과, 상부 이송암(213b)에 의해 이송되지 않은 나머지 기판을 이송하는 하부 이송암(213a)을 포함한다. 하부 이송암(213a)은 캐리어(120)에 적재된 기판의 총개수와 공정챔버(300) 내의 서셉터(310)의 개수에 따라 이송되는 기판의 수가 결정된다. 하부 이송암(213a)은 공정챔버(300)에 구비된 서셉터(310)의 개수에 따라 동시에 처리되지 않는 여분의 기판 이송을 이송한다. 일례로, 캐리어(120)에 25장의 기판이 적재되고 서셉터(310)가 6개가 구비된 경우, 공정챔버(300)에서 동시에 처리되는 6장씩의 기판을 제외한 마지막 1장의 기판을 하부 이송암(213a)에서 이송한다.
상부 이송암(213b)과 하부 이송암(213a)은 회전축(211a, 211b)을 중심으로 각각 회동가능하게 마련되며, 단부영역에는 기판이 적재되는 엔드이펙터(215a,215b)가 구비된다. 상부 이송암(213b)과 하부 이송암(213a)은 구동원(212)의 구동원에 따라 회동되며 기판을 캐리어(120)로부터 기판홀딩부(330)로 이송한다. 상술한 일례에서와 같이 25장의 기판이 캐리어(120)에 적재되는 경우 도5에 도시된 바와 같이 상부 이송암(213b)은 24개의 엔드이펙터(215b)를 가지며, 하부 이송암(213a)은 1개의 엔드이펙터(215a)를 갖는다. 이는 일례일 뿐이며 캐리어(120)에 적재된 기판의 수에 따라 상부 이송암(213b)과 하부 이송암(213a)의 엔드이펙터(215a, 215b)의 개수는 달라진다.
여기서, 대기압 반송로봇(210)은 상부 이송암(213b)과 하부 이송암(213a)의 엔드 이펙터(215a,215b)들의 피치 간격을 조절하는 피치 변환부(미도시)를 포함할 수 있다. 피치변환부(미도시)에 의해 복수의 엔드 이펙터(215a,215b)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 기판의 수납 피치와 기판홀딩부(330)의 기판지지홀더(335)의 기판 탑재 피치가 다른 경우라도 캐리어(120)와 기판홀딩부(330) 사이에서 복수의 기판을 동시에 이동할 수 있다.
대기압 반송로봇(210)은 도6에 도시된 바와 같이 기판을 지지 및 반송하기 위한 길고 얇은 판 형태의 엔드 이펙터(215a, 215b)들을 갖는다. 엔드 이펙터(215a, 215b)들은 상부 이송암(213b)과 하부 이송암(213a)의 단부 영역에 마련되어 수평회전 및 진퇴가 가능하도록 구비된다. 각 엔드 이펙터(215a, 215b)는 알루미늄이나 세라믹 등으로 마련될 수 있다. 엔드 이펙터(215a, 215b)는 기판지지홀더(335)의 절곡형상 내부로 삽입되어 기판지지홀더(335)와 기판 로딩/언로딩시 상호 간섭이 발생되지 않도록 한다. 대기압 반송로봇(210)은 엔드 이펙터(215a, 215b)가 기판지지홀더(335) 내부로 삽입되어 기판을 기판지지홀더(335)에 로딩하거나, 기판지지홀더(335)에 적재된 기판을 언로딩한다. 이때, 상부 이송암(213b)과 하부 이송암(213a)은 동시에 캐리어(120)로부터 기판지지홀더(335)로 기판을 이송한다. 엔드 이펙터(215a, 215b)에는 상면에 적재된 기판을 고정하기 위한 에어공급구(216)가 구비된다. 에어공급구(216)로부터 공급된 공기의 압력에 의해 기판은 엔드이펙터(215a, 215b) 표면에 흡착되어 안정적으로 이송될 수 있다.
예열챔버(250)는 이송챔버(200)의 일측에 구비되어 공정챔버(300)로 기판이 이송되기 전에 예열된다. 냉각챔버(260)는 공정챔버(300)에서 공정이 완료된 기판을 냉각한다. 예열챔버(250)과 냉각챔버(260)의 구성은 종래 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
공정챔버(300)는 이송챔버(200)로부터 기판을 이송받아 기판에 대한 공정처리를 진행한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정챔버(300)은 방사상의 형태로 배치된 여섯 개의 서셉터(310)와, 공정챔버(300)의 내부에 마련되어 대기압 반송로봇(210)으로부터 이송된 기판이 대기하는 기판홀딩부(330)와, 기판홀딩부(330)에 적재된 기판(W)을 각 서셉터(310)로 로딩/언로딩하는 기판 이송로봇(340)과, 기판홀딩부(330)를 서셉터(310)와 차단시키는 차단벽(350)을 포함한다.
공정챔버(300)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.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정챔버(300)는 방사상으로 배치된 6개의 서셉터(310)를 포함하고 있으나, 이는 일례일 뿐이며 서셉터(310)의 개수는 공정종류와 공정속도에 따라 다양하게 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 공정챔버(300)는 공정챔버(300) 내부에 이송챔버(200)로부터 이송된 기판이 대기하는 기판홀딩부(330)를 갖는다. 기판홀딩부(330)는 대기압 반송로봇(210)으로부터 캐리어(120)에 적재된 기판을 동시에 이송받아 지지하고, 기판이송로봇(340)으로 서셉터(310)의 개수에 대응하는 기판을 로딩/언로딩한다.
기판홀딩부(330)는 공정챔버(300) 내에 승강가능하게 구비되어 기판이송로봇(340)으로 이송될 기판이 기판이송로봇(340)의 이송위치에 위치하도록 한다. 이를 위해 기판홀딩부(330)는 승강축(333)과, 승강축(333)에 결합되어 상부에 기판을 적재하는 복수의 기판지지홀더(335)와, 기판지지홀더(335)의 양 단부영역에 구비되어 기판지지홀더(335)를 승강축(333)에 대해 승강가능하게 지지하는 승강축수용홀더(331)를 포함한다.
승강축수용홀더(331)는 승강축(333)에 승강가능하게 구비되어 기판지지홀더(335)가 대기압반송로봇(210)과 기판이송로봇(340)으로 기판을 로딩/언로딩하는 높이에 위치하도록 한다. 즉, 승강축수용홀더(331)는 대기압 반송로봇(210)으로부터 복수의 기판이 이송될 경우 복수의 기판지지홀더(335)가 대기압 반송로봇(210)의 엔드이펙터(215a,215b)에 대응되는 위치에 있도록 높이를 조절한다. 그리고, 대기압 반송로봇(210)으로부터 기판을 인계받으면 최상위에 위치한 기판지지홀더(335)가 기판이송로봇(340)의 이송로봇 엔드이펙터(341)에 대응되는 위치에 있도록 높이를 조절한다. 또한, 공정이 완료된 기판이 기판지지홀더(335)로 이송되면 차순위에 적재된 기판이 기판이송로봇(340)으로 이송되도록 높이를 조절한다.
일례로, 도 7에 도시된 바와 같이 25장의 기판을 6개의 서셉터로 이송하는 경우, 승강축수용홀더(331)는 최상위 6개의 기판지지홀더(335)가 기판이송로봇(340)의 이송로봇 엔드이펙터(345)와 대응되는 위치에 있도록 승강축(333)을 따라 높이를 조절한다. 그리고, 기판이송로봇(340)으로 기판이 이송되면 승강축수용홀더(331)는 높이를 일정하게 유지하고, 공정처리가 완료된 기판이 비어있는 이송로봇 엔드이펙터(345)로 이송되도로 한다. 한편, 승강축수용홀더(331)는 공정처리가 완료된 기판이 기판지지홀더(335)로 인계되면 도8과 도9에 도시된 바와 같이 차순위로 적재된 6개의 기판이 기판이송로봇(340)의 이송로봇 엔드이펙터(345)에 대응되는 위치에 있도록 승강한다. 이러한 방법으로 승강축수용홀더(331)는 총 25장의 기판이 모두 기판이송로봇(340)으로 이송되도록 기판지지홀더(335)의 높이를 조절한다.
또한, 승강축수용홀더(331)는 대기압 반송로봇(210)으로부터 기판지지홀더(335)로 기판을 인수할 때와 기판지지홀더(335)로부터 기판이송로봇(340)으로 기판이 인계될 때 소정 높이 승강하여 기판 이송이 원활하게 이루어지도록 한다.
여기서, 승강축수용홀더(331)는 승강축(333) 상을 기계적수단, 유압에 의한 수단 및 자력에 의한 수단 등에 의해 승강될 수 있다. 이들 중 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강축수용홀더(331)는 승강축(333) 상을 자력에 의해 승강하도록 구현된다. 이는 기계적수단 및 유압에 의한 수단에 의해 승강이 구현될 경우 승강운동에 의해 발생되는 미세먼지 또는 파티클 등이 기판의 공정처리에 영향을 줄 수 있기 때문이다.
자력에 의한 수단은 도10에 도시된 바와 같이 승강축(333)이 대기압 반송로봇(210)의 하부 이송암(213a)의 회전축(211a)과 연동되어 승강되고, 승강축(333)과 승강축수용홀더(331) 내에 서로 인력을 발생하는 자석(331a, 333a)을 구비하여 구현될 수 있다. 즉, 하부 이송암(213a)의 회전축(211a)이 구동부(370)에 의해 승강되면 이에 연동하여 승강축(333)이 승강한다. 이 때, 승강축(333) 상에 결합된 자석(333a)이 함께 승강하므로 승강축수용홀더(331)의 자석(331a)도 인력에 의해 함께 승강하게 된다. 이 경우 자석(331a,333a)이 승강축(333) 내부와 승강축수용홀더(331) 내부에 구비되므로 승강축수용홀더(331)의 승강시 파티클과 같은 오염물질을 발생시키지 않아 바람직하다. 여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강축(333)은 하부 이송암(213a)의 회전축(211a)에 연동되어 승강하나 경우에 따라 별도의 구동원(미도시)에 연결되거나 다른 구성의 구동원과 연동되도록 구현될 수 있다.
기판지지홀더(335)는 도 11에 도시된 바와 같이 양단부의 승강축수용홀더(331)로부터 내부로 굴곡이 형성된 형태로 마련된다. 이 때, 기판지지홀더(335)의 굴곡의 내측으로 대기압 반송로봇(210)의 엔드이펙터(215a,215b)가 수용될 수 있도록 마련된다. 그리고, 기판지지홀더(335)의 하부영역에는 도12에 도시된 바와 같이 기판이송로봇(340)의 이송로봇 엔드이펙터(341)가 입출될 수 있는 이펙터수용홈(335b)이 마련된다. 이펙터수용홈(335b)은 기판지지홀더(335)의 하부영역에 구비되어 기판이송로봇(340)의 이송로봇 엔드이펙터(341)가 내부로 수용 및 이탈하면서 기판지지홀더(335)의 상면에 적재된 기판을 인수해가거나, 기판지지홀더(335)로 기판을 인계하도록 한다.
기판이송로봇(340)은 공정챔버(300) 내부에 구비되어 기판홀딩부(330)에 적재된 기판을 복수의 서셉터(310)로 로딩/언로딩한다. 기판이송로봇(340)은 이송로봇 구동축(345)을 따라 회동되며 기판을 서셉터(310)로 로딩/언로딩하는 복수의 이송로봇암(343)을 포함한다. 이송로봇암(343)은 공정챔버(300) 내에 구비된 서셉터의 개수에 대응되게 마련된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판이송로봇(340)은 각 이송로봇암(343)이 기판의 로딩과 언로딩을 동시에 수행하도록 마련된다. 그러나, 경우에 따라 기판이송로봇(340)은 로딩용 이송로봇암(343)과 언로딩용 이송로봇암(343)을 별도로 가지도록 구현될 수 있다.
여기서, 이송로봇암(343)은 서셉터(310)의 배치방향에 따라 시계방향으로 회전하는 제1이송로봇암(343a)와 반시계방향으로 회전하는 제2이송로봇암(343b)로 포함한다.
각 이송로봇암(343)의 단부영역에는 기판이 적재되는 이송로봇 엔드이펙터(341)가 마련된다. 이송로봇 엔드이펙터(341)는 도11에 도시된 바와 같이 대기압반송로봇(210)의 엔드이펙터(215a, 215b)의 형상과 기판지지홀더(335)의 형상에 동시에 간섭이 발생되지 않는 형상으로 마련된다. 또한, 이송로봇 엔드이펙터(341)는 기판의 로딩과 언로딩을 위해 공정챔버(300) 내를 회전할 때 서셉터(310) 상의 리프트핀(311)과 간섭이 발생되지 않는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
이송로봇 엔드이펙터(341)는 기판의 이송을 위해 기판지지홀더(335)의 이펙터수용홈(335b)에 수용되어 기판지지홀더(335)로부터 기판을 로딩/언로딩하고, 회전하여 각 서셉터(310) 상으로 기판을 로딩/언로딩한다.
이송로봇암(343)은 공정처리가 진행되기 전에 기판홀딩부(330)로 위치하고 서셉터(310)의 개수에 대응하는 기판을 인수받는다. 그리고, 이송로봇암(343)은 각각의 서셉터(310)의 위치에 대응하게 회전하고 서셉터(310)의 리프트핀(311) 상에 기판을 안착시킨다. 서셉터(310)로 기판을 로딩한 이송로봇암(343)은 다시 기판홀딩부(330) 측으로 회전하여 공정처리가 완료될 때까지 대기한다.
여기서, 서셉터(310)의 높이와 이송로봇 엔드이펙터(341)와의 높이차는 리프트핀(311)에 의해 보상될 수 있다. 즉, 도13에 도시된 바와 같이 동일한 높이의 서셉터(310)에 리프트핀(311)의 승강높이가 h1, h2,h3로 각각 다르게 마련되어 이송로봇 엔드이펙터(341)로부터 기판을 원활하게 이송받을 수 있다.
서셉터(310)는 서셉터 전원공급원(313)에 의해 바이어스 전원을 공급받는다. 여기서, 복수의 서셉터(310)는 개별적인 전원공급원을 갖거나 도13에 도시된 바와 같이 공통 서셉터 전원공급원(313)에 의해 전원을 공급받을 수 있다.
한편, 서셉터(310)와 대향되는 위치에는 기판 처리를 위한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부(320)가 마련된다. 플라즈마 발생부(320)에는 전원공급원(325)이 결합된다. 전원공급원(325)은 각 플라즈마 발생부(320)에 개별적으로 마련되거나 도시된 바와 같이 한 개의 전원공급원(325)이 공통적으로 복수의 플라즈마 발생부(320)로 전원을 공급할 수 있다. 이 경우 전원공급원(325)으로부터 공급된 전원의 위상차를 달리하여 각 플라즈마 발생부(320)로 공급하는 위상차제어기(321)가 구비될 수 있다.
격리벽(350)은 공정챔버(300) 내부를 승강하며 기판홀딩부(330)와 기판이송로봇(340)을 서셉터(310)와 상호 격리시킨다. 격리벽(350)은 도1과 도3에 도시된 바와 같이 기판에 대한 처리공정이 진행되지 않는 경우 공정챔버(300)의 바닥면 또는 상측면으로 이동하여 기판이송로봇(340)이 공정챔버(300) 내부를 이동할 수 있도록 한다. 반면, 기판이 서셉터 상에 적재되고 기판이송로봇(340)이 기판홀딩부(330) 측으로 이동하면 도2에 도시된 바와 같이 공정챔버(300) 내부로 상승하여 공정처리가 진행되는 서셉터(310)들과 기판홀딩부(330) 및 기판이송로봇(340)을 상호 격리시킨다. 이에 의해 기판에 대한 공정처리시 안정성을 유지할 수 있다. 이 때, 기판이송로봇(340)의 이송암(343)은 격리벽 내부에 위치한다.
여기서, 이송챔버(200)와 공정챔버(300) 사이에는 기판의 입출입을 위한 기판출입구(270)가 마련된다. 기판출입구(270)는 슬릿밸브 등에 의해 개폐된다.
이상 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템(10)의 기판처리 과정을 도1 내지 도3을 참조로 설명한다.
먼저, 인덱스(100)에 캐리어(120)가 장착되면 대기압 반송로봇(210)이 캐리어(120)에 적재된 기판을 동시에 기판홀딩부(330)로 이송한다. 이 때, 격리벽(350)은 상부로 승강하여 기판홀딩부(330)를 서셉터(310)와 상호 격리시킨다.
기판홀딩부(330)는 승강축(333)을 따라 기판지지홀더(335)가 승강하며 서셉터(310)에 대응하는 개수의 기판을 기판이송로봇(340)의 이송로봇 엔드이펙터(341)로 이송한다. 격리벽(350)이 공정챔버(300)의 바닥으로 하강하면 이송로봇 엔드이펙터(341)는 도1에 도시된 바와 같이 각 서셉터(310)로 이동하여 리프트핀(311) 상에 기판을 이송한다. 기판 이송이 완료된 이송로봇 엔드이펙터(341)은 도2에 도시된 바와 같이 기판홀딩부(330) 측으로 이동하고, 격리벽(350)은 상승한다.
격리벽(350)의 상승과 동시에 플라즈마 발생기(320)로부터 플라즈마가 발생되어 기판에 대한 처리 공정이 진행된다. 기판 처리가 완료되면 이송로봇 엔드이펙터(341)는 서셉터(310)의 기판을 언로딩하고 기판지지홀더(335)에 이송한다. 기판홀딩부(330)는 차순위 기판지지홀더(335)의 기판이 이송로봇 엔드이펙터(341)로 이송되도록 높이를 조절한다.
이렇게 25장의 기판에 대한 공정처리가 완료되고 25장의 기판이 기판홀딩부(330) 상에 언로딩되면 기판출입구(270)가 개방되고 대기압 반송로봇(210)이 이동하여 기판을 캐리어(120)로 이송하고 이러한 공정이 반복 수행된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기판처리시스템은 별도의 로드락 챔버의 구성이 없이 캐리어의 기판이 이송챔버에 의해 공정챔버로 바로 전달되므로 이송과정을 최소화할 수 있다. 이에 의해 기판 이송시간이 절약되므로 공정효율이 높아질 수 있다.
또한, 복수의 서셉터로 기판이 동시에 로딩/언로딩되므로 공정처리 시간도 최소화될 수 있다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리시스템(10a)의 구성을 도시한 개략도이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리시스템(10a)은 제1실시예에 따른 기판처리시스템(10)과 비교할 때 공정챔버(300)와 이송챔버(200) 사이의 버퍼링챔버(400)를 구비하고, 버퍼링챔버(400) 내에 수직 및 전후 이동가능한 이동식 이동기판홀딩부(410)를 포함한다. 즉, 제2실시예에 따른 기판처리시스템(10a)은 이동기판홀딩부(410)가 공정챔버(300a) 내에 있지 않고 별도의 버퍼링챔버(400) 내에 구비된다.
버퍼링챔버(400)는 대기압상태의 이송챔버(200)와 진공상태인 공정챔버(300) 사이에 구비되어 대기압과 진공을 변화가능하다.
이동기판홀딩부(410)는 이동승강축(411)과, 이동승강축(411) 상에 결합된 이동기판지지홀더(413)를 포함한다. 이동기판홀딩부(410)의 일측에는 이동승강축(411)에 직교하는 방향으로 마련되어 이동기판지지홀더(413)를 공정챔버(300a)로 안내하는 홀더안내부(420)가 마련된다.
이동승강축(411)과 이동기판지지홀더(413)는 상호 인력을 발생하는 자석을 내장하고 있다. 이에 이동승강축(411)이 승강 또는 하강하면 이동기판지지홀더(413)도 함께 승강한다.
홀더안내부(420)는 이동기판지지홀더(413)를 공정챔버(300a)로 안내하는 홀더안내축(421)과, 홀더안내축(421) 상에 마련되어 이동승강축(411)에 결합된 이동기판지지홀더(413)를 홀더안내축(421)으로 이송시키는 가이드홀더(423)를 포함한다. 홀더안내축(421)은 공정챔버(300a)에 마련된 서셉터(310)의 개수에 대응하는 개수의 이동기판지지홀더(413)를 공정챔버(300a)로 이송한다. 홀더안내부(420)의 위치는 고정되며, 이동기판지지홀더(413)가 이동승강축(411)과 함께 승강되며 공정챔버(300a)로 기판을 이송한다. 가이드홀더(423)은 내부에 이동기판지지홀더(413)와 인력을 발생시키는 전자석을 포함한다. 가이드홀더(423)는 자력을 발생시켜 이동기판지지홀더(413)를 이동승강축(411)으로부터 분리하고 이동기판지지홀더(413)가 홀더안내축(421)을 따라 이동하도록 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리시스템(10a)의 기판이송과정을 도14 내지 도17을 참고로 설명한다.
먼저, 이송챔버(200)로부터 이동기판홀딩부(410)로 기판이 이송되면, 가이드홀더(423)는 이동승강축(411)에 결합된 이동기판지지홀더(413) 중 최하위 6개의 기이동기판지지홀더(413)에 자력을 발생시킨다. 이에 의해 이동기판지지홀더(413)는 도16에 도시된 바와 같이 공정챔버(300a) 측으로 이동하고 기판이송로봇(340)으로 기판을 이송한다. 서셉터(310)에서 공정처리가 완료된 기판은 공정챔버(300a) 측으로 이동된 이동기판지지홀더(413)에 적재되고 가이드홀더(423)은 이동기판지지홀더(413)를 이동승강축(411)에 결합시킨다.
한편, 이동승강축(411)은 차순위 이동기판지지홀더(413)가 홀더안내축(421)에 대응되는 위치에 배치되도록 높이가 변화되며 가이드홀더(423)는 이동기판지지홀더(413)를 공정챔버(300a)로 이송시킨다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리시스템은 이동기판홀딩부가 버퍼링챔버 내에 위치하므로 공정챔버와 상호 분리된다. 따라서, 제1실시예의 기판처리시스템보다 기판의 이송시간은 오래 걸리나 공정챔버와 이동기판홀딩부가 상호 분리되므로 공정 중의 파티클 발생등을 원천적으로 방지할 수 있어 공정처리의 안정성을 기할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 기판처리시스템의 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.
10,10a : 기판처리시스템 100: 인덱스
120: 캐리어 200: 이송챔버
210: 대기압반송로봇 211: 구동축
212: 구동원 213: 이송암
215: 반송로봇 엔드이펙터 216: 공기공급구
250: 예열챔버 260: 냉각챔버
270: 기판출입구 300,300a: 공정챔버
310: 서셉터 311: 리프트핀
320: 플라즈마발생부 330: 기판홀딩부
331: 승강축수용홀더 333: 승강축
335: 기판지지홀더 337: 이펙터이동홀
340: 기판이송로봇 341: 이송로봇 엔드이펙터
343: 이송로봇암 345: 이송로봇구동축
350: 차단벽 400: 버퍼링챔버
410: 이동기판홀딩부 411: 이동승강축
413: 이동기판지지홀더 420: 홀더안내부
421: 홀더안내축 423: 가이드홀더

Claims (4)

  1. 기판이 놓이는 둘 이상의 서셉터가 내부에 구비된 공정챔버와;
    캐리어로부터 기판을 이송하는 대기압 반송 로봇을 구비하는 이송챔버와;
    상기 공정챔버와 상기 이송챔버 사이에 구비되는 버퍼링챔버와;
    상기 버퍼링챔버 내에 상기 공정챔버 내부로 이동가능하게 구비되며 상기 대기압 반송 로봇으로부터 이송된 기판이 적재되는 이동식 기판홀딩부와,
    상기 공정챔버 내부에 마련되어 상기 공정챔버 내부로 이동된 상기 이동식 기판홀딩부로부터 기판을 상기 서셉터로 로딩/언로딩하는 기판 이송로봇을 포함하고,
    상기 대기압 반송로봇은 상기 캐리어에 적재된 총 기판 중 최하층에 적재된 적어도 한 개의 기판을 상기 기판홀딩부로 로딩/언로딩하는 하부이송암과;
    상기 하부이송암의 일측에 구비되어 상기 캐리어에 적재된 총 기판 중 상기 하부이송암에 의해 로딩/언로딩되는 기판을 제외한 나머지 기판을 상기 기판홀딩부로 로딩/언로딩하는 상부이송암을 포함하며,
    상기 이동식 기판홀딩부는,
    상기 버퍼링 챔버 내에 구비된 승강축과;
    상기 승강축에 승강가능하게 마련되며 복수의 기판이 적재되는 이동기판지지홀더와;
    상기 승강축에 수직하게 마련되어 기판의 로딩/언로딩시 상기 서셉터의 개수에 대응하는 개수의 이동기판지지홀더를 상기 공정챔버 내부로 안내하는 홀더안내축을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이동기판지지홀더는 상기 승강축 및 상기 홀더안내축 상을 자력에 의해 승강 및 이동되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기판지지홀더는 상기 대기압 반송 로봇의 구동에 연동하여 승강되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서셉터로 전원을 공급하는 공통 전원공급원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
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