KR20210036012A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20210036012A
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허동근
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Abstract

본 발명은 기판 처리가 이루어지는 스테이지 상의 기판의 휨 현상에 의한 공정 불량을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명의 기판처리장치는, 기판을 처리하기 위해 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치된 다수의 챔버와 상기 다수의 챔버 간에 상기 기판을 이송하기 위해 회전하도록 구비된 턴테이블(600)을 포함하는 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 챔버 중 적어도 하나의 챔버에는, 상기 기판이 안착되는 스테이지(110); 상기 스테이지(110) 상에 적재된 기판의 변형을 방지하기 위해 상기 기판의 가장자리부와 일정 폭만큼 중첩되게 상기 기판의 상부에 위치하여 승강 가능하게 구비된 클램프 링(120); 상기 클램프 링(120)이 상기 스테이지(110)를 향하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 구비된 탄성부재(150); 상기 클램프 링(120)에 작용하는 상기 탄성력에 대향하도록 상기 클램프 링(120)에 힘을 작용시키도록 구비된 클램프 핀(160)을 포함한다.

Description

기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판의 처리 과정에서 열에 의한 기판의 휨 현상을 방지할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.
최근, 실리콘 기반의 반도체 집적기술은 2차원적인 집적도 증가의 한계를 극복하고 소자의 기능성 밀도(functional density)를 증가시키기 위하여 적어도 두 개 이상의 웨이퍼를 3차원으로 적층하는 3차원 적층 집적회로 (3D-stacked IC) 기술로 발전하고 있다. 실리콘은 우수한 기계적 성질과 높은 열전도도 그리고 무엇보다도 고도로 발달된 가공기술이 축적되어 있다는 장점을 가지고 있는 반면에 레이저 및 엘이디와 같은 광소자, HEMT와 같은 초고속소자, 및 압전소자 등을 구현할 수 없는 단점이 있다. 따라서 실리콘 기반의 전자소자와 InGaAs 및 GaN 등의 발광소자의 결합을 통한 광-전자 복합소자의 구현과 실리콘 소자와 GaAs 및 InP등의 화합물반도체 소자의 결합을 통한 초고속 고집적 소자의 구현을 위한 연구. 개발이 진행되고 있다.
이와 같이 이종 소재의 결합을 통해 복합소자(heterogeneous device)를 실현할 수 있는 기술이 개발되고 있는데, 웨이퍼접합기술은 접합온도에 따라서 상온 또는 저온접합(<150℃) 및 고온 (> 150℃)접합기술로 구분할 수 있다. 고온접합기술에는 양극접합(anodic bonding), 열-압착(thermo-compression bonding), 유텍틱 접합(Eutectic bonding), 및 솔더접합(solder bonding) 등이 있으며 모두 성숙된 기술로서 상용제품에 널리 적용되고 있다. 그러나 열팽창계수가 다른 이종 소재의 고온 웨이퍼 접합은 열응력으로 인해 웨이퍼의 휨, 탈리(debonding), 균열(cracking) 등 부작용이 나타나게 된다.
특히 이종 접합 웨이퍼의 열처리 과정에서 열에 의한 웨이퍼의 휨 현상이 발생하게 된다.
일례로, 반도체 제품의 대용량화 및 고성능화를 위한 수단으로 반도체 패키지 기술이 적용되고 있는데, 이러한 반도체 패키지 공정에서 반도체가 실장되는 기판이나 서로 다른 반도체 사이를 전기적으로 연결하기 위한 범핑 볼(bumping ball)을 형성하는 공정을 리플로우(Reflow) 공정이라 칭한다.
이와 같은 리플로우 공정은 스테이지 상에 안착된 기판에 고온의 열을 가하여 공정이 수행되는데, 리플로우 공정의 진행 시 고온의 열이 기판에 전달되어 기판이 열팽창됨에 따라서 기판에 휨(Warpage) 현상이 발생하게 되므로, 기판의 휨 현상에 의해 기판을 안정적으로 고정시켜 지지하지 못할 경우에는 기판의 표면에 열전달이 불균일하게 이루어지게 되어 심각한 공정 불량을 초래하게 된다.
도 1의 (a)는 기판(W)의 중앙부(C)와 그 외측부가 수평면(H)과 평행한 정상 상태를 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 기판(W')의 외측부가 중앙부(C)에 비해 상측으로 휘어진 상태를 나타낸 것이다.
종래 기판처리공정에서 기판을 고정시켜 지지하기 위한 장치와 관련된 선행기술로서, 등록특허 제10-1501171호(리플로우 처리 유닛)에는 진공압에 의해 기판을 흡착하는 진공척이나, 기계적 클램핑 또는 정전척이 사용될 수 있다는 일반적인 기술내용이 소개되어 있다.
다른 선행기술로서, 등록특허 제10-0645647호(플렉시블 기판용 지그)에는 반송 지그의 상면에서 힌지에 의해 구동되는 누름판으로 플렉시블 기판을 처지지 않은 상태로 고정하는 구조가 개시되어 있다.
그러나, 상기 리플로우 공정에서와 같이 열팽창에 의해 기판의 휨 현상이 발생하는 경우, 기판의 휨 현상에 따른 공정 불량을 방지할 수 있는 개선된 구조의 기판처리장치에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기판 처리가 이루어지는 스테이지 상의 기판의 휨 현상에 의한 공정 불량을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 기판처리장치는, 기판을 처리하기 위해 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치된 다수의 챔버와 상기 다수의 챔버 간에 상기 기판을 이송하기 위해 회전하도록 구비된 턴테이블(600)을 포함하는 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 챔버 중 적어도 하나의 챔버에는, 상기 기판이 안착되는 스테이지(110); 상기 스테이지(110) 상에 적재된 기판의 변형을 방지하기 위해 상기 기판의 가장자리부와 일정 폭만큼 중첩되게 상기 기판의 상부에 위치하여 승강 가능하게 구비된 클램프 링(120); 상기 클램프 링(120)이 상기 스테이지(110)를 향하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 구비된 탄성부재(150); 상기 클램프 링(120)에 작용하는 상기 탄성력에 대향하도록 상기 클램프 링(120)에 힘을 작용시키도록 구비된 클램프 핀(160)이 구비된다.
상기 턴테이블(600)은, 턴테이블 구동부에 의해 회전하는 턴테이블 본체(610); 상기 턴테이블 본체(610)를 관통하되 상기 다수의 챔버에 대응하는 개수로 형성된 복수의 개구부(620) 각각의 가장자리에 지지되어 안착된 상태에서 상기 턴테이블 본체(610)로부터 분리가능하도록 구비된 링 형상의 턴테이블 링(630);을 포함하고, 상기 스테이지(110)를 상하 승강시키기 위한 구동력을 제공하는 스테이지 구동부가 구비되고; 상기 기판의 로딩 및 언로딩은, 상기 스테이지(110)가 구비된 제1챔버(100)의 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)의 하측에 마련되어 상기 다수의 챔버와 연통되는 제1챔버(100)의 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행되되, 상기 스테이지 구동부의 구동에 의해 상기 스테이지(110)와 턴테이블 링(630)이 함께 상방향으로 이동되면 상기 턴테이블 링(630)이 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 경계에 구비되는 시트부(100c)에 밀착된 상태에서 수행될 수 있다.
상기 클램프 핀(160)을 상하 승강시키기 위한 구동력을 제공하는 클램프 핀 구동부가 구비되고; 상기 스테이지 구동부와 상기 클램프 핀 구동부는 상하 방향 승강시 동일한 높이로 승강될 수 있다.
상기 클램프 링(120)과 상기 탄성부재(150)는 상기 턴테이블(600) 상에 구비되어, 상기 턴테이블(600)의 회전시 함께 회전될 수 있다.
상기 턴테이블(600)은, 턴테이블 구동부에 의해 회전하는 턴테이블 본체(610); 상기 턴테이블 본체(610)를 관통하되 상기 다수의 챔버에 대응하는 개수로 형성된 복수의 개구부(620) 각각의 가장자리에 지지되어 안착된 상태에서 상기 턴테이블 본체(610)로부터 분리가능하도록 구비된 링 형상의 턴테이블 링(630); 상기 턴테이블 링(630)의 내측에 결합되되 상기 기판이 상부에 안착되는 기판지지부재(640)를 포함한다.
상기 클램프 핀(160)은 상기 턴테이블 링(630)을 상하로 관통하도록 구비될 수 있다.
상기 클램프 핀(160)은 상기 스테이지(110)의 가장자리부를 상하로 관통하도록 구비될 수 있다.
상기 클램프 링(120)의 가장자리부에 결합되어 상기 클램프 핀(160)의 상단이 저면에 접촉하도록 구비된 클램프 가이드(130)와, 상기 턴테이블 링(630) 상에서 상측으로 연장되도록 구비된 탄성부재 지지브라켓(140)이 구비되고; 상기 탄성부재(150)의 일측단은 상기 클램프 가이드(130)에 의해 지지되고, 상기 탄성부재(150)의 타측단은 상기 탄성부재 지지브라켓(140)에 의해 지지될 수 있다.
스테이지 구동부의 구동에 의해 상기 스테이지(110)의 상승시 상기 턴테이블 링(630)과 상기 클램프 링(120)과 상기 클램프 핀(160)이 함께 상승하는 것일 수 있다.
상기 턴테이블 링(630)의 상면과 상기 시트부 사이에 기밀유지를 위한 제1실링부재(170)가 구비되고; 상기 턴테이블 링(630)의 저면과 상기 스테이지(110)의 가장자리부 상면 사이에 기밀유지를 위한 제2실링부재(180)가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치
상기 클램프 링(120)은 상기 기판의 가장자리부의 상면에 저면이 접촉되거나 상하 방향으로 근접하여 일정 갭이 형성되도록 승강 가능하게 구비될 수 있다.
상기 다수의 챔버는, 상기 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 제1챔버(100), 상기 제1챔버(100)에 로딩된 기판을 가열하여 열처리하기 위한 제2챔버(200)와 제3챔버(300) 및 제4챔버(400), 상기 제4챔버(400)에서 열처리된 기판을 냉각시키는 제5챔버(500)로 이루어지고; 상기 제5챔버(500)의 기판은 상기 제1챔버(100)로 이송되어 냉각된 후 언로딩되는 것일 수 있다.
상기 제2챔버(200)와 제3챔버(300) 및 제4챔버(400)에는, 상기 기판의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 기판을 가열하기 위한 상부히터와 하부히터가 구비되고; 상기 턴테이블(600)의 회전시 상기 상부히터와 하부히터 사이를 통과하도록 구비될 수 있다.
상기 제5챔버(500)에는 상기 기판에 열을 가하기 위한 히터가 구비되고; 상기 제5챔버(500)의 히터의 가열온도는 상기 제4챔버(400)에서 상기 기판을 가열하는 온도보다 낮게 설정함으로써 상기 기판의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치에 의하면, 스테이지 상에 적재된 기판의 가장자리부 상부에 위치하는 클램프 링을 구비함으로써, 기판의 휨 현상을 방지하여 기판의 전체 영역에 열전달이 균일하게 이루어져 기판의 공정 불량을 방지하고 기판 처리 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 클램프 링의 상부에는 탄성부재의 탄성력이 작용하도록 함으로써 기판에 과도한 힘이 작용하는 것을 방지하여 기판의 손상 및 파손을 미연에 방지함과 아울러 기판의 휨 현상을 방지할 수 있다.
또한, 클램프 링의 하부에는 탄성부재의 탄성력에 대향하는 힘이 작용하도록 함으로써 클램프 링의 저면과 기판 상면이 접촉하도록 하거나 일정 거리 이격되도록 할 수 있어, 기판에 작용하는 힘을 조절할 수 있다.
도 1은 기판의 휨 현상을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 기판처리장치를 보여주는 평면도
도 3은 본 발명의 기판처리장치의 턴테이블을 보여주는 사시도
도 4는 본 발명의 기판처리장치에서 제1챔버의 내부 구성을 보여주는 단면도
도 5는 본 발명의 기판처리장치의 턴테이블 링과 클램프 링 및 기판을 보여주는 평면도
도 6은 본 발명의 기판처리장치의 제1챔버에서 클램프 핀과 스테이지가 하강한 상태를 보여주는 단면도
도 7은 본 발명의 기판처리장치에서 턴테이블이 회전하여 웨이퍼가 제1챔버에서 제2챔버로 이송된 상태를 보여주는 도면
도 8은 본 발명의 기판처리장치의 제1챔버에서 클램프 핀과 스테이지가 상승하는 상태를 보여주는 단면도
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 기판처리장치(1)는, 기판을 처리하기 위해 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치된 다수의 챔버(100,200,300,400,500)와, 상기 다수의 챔버(100,200,300,400,500) 간에 기판을 이송하기 위해 회전하도록 구비된 턴테이블(600)을 포함한다.
본 발명의 기판처리장치(1)에서는 일례로, 리플로우 공정이 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 기판처리장치(1)에서는 리플로우 공정이 아닌 경우에도 열을 사용하는 공정이 수행될 수 있다.
상기 다수의 챔버(100,200,300,400,500)는, 상기 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 제1챔버(100), 상기 제1챔버(100)에 로딩된 기판을 가열하여 열처리하기 위한 제2챔버(200)와 제3챔버(300) 및 제4챔버(400), 상기 제4챔버(400)에서 열처리된 기판을 냉각시키는 제5챔버(500)로 이루어질 수 있다.
상기 제1챔버(100)에서는 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어질 뿐만 아니라, 상기 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500)를 순차 경유하며 가열 처리된 기판의 냉각이 수행되고, 상기 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500)에서는 기판의 가열 처리를 수반하는 공정이 수행될 수 있다.
상기 제5챔버(500)에서는 제1챔버(100)에서의 냉각에 앞서 냉각 공정이 수행되는 것으로 구성될 수도 있다. 이 경우 상기 제5챔버(500)에서도 히터를 구비하여 기판을 가열하되, 기판의 가열온도를 상기 제4챔버(400)에서 기판을 가열하는 온도보다 낮게 설정함으로써 기판의 냉각이 이루어지도록 구성할 수 있다.
상기 제1챔버(100)의 일측에는 프론트엔드모듈(2)(EFFM; Equipment Front End Module)이 연결 설치된다.
상기 프론트엔드모듈(2)은, 기판적재부(2a)에 적재된 미처리 기판을 기판이송부(2b)에 구비된 이송로봇(미도시)을 이용하여 기판처리장치(1)의 제1챔버(100)로 로딩하거나, 기판처리장치(1)에서 처리 완료된 기판을 제1챔버(100)로부터 언로딩하여 기판적재부(2a)에 적재하는 기능을 한다.
상기 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500)에서 기판을 가열하는 온도는 100℃ 내지 450℃로 설정할 수 있다. 또한, 상기 제2 내지 제5챔버(200,300,400,500) 각각에는 기판을 가열하기 위해 열을 발생시키는 히터가 구비될 수 있다. 상기 히터의 모양과 크기는 다양하게 변경시킬 수 있고, 상기 히터는 기판의 상부와 하부에 각각 구비될 수 있다.
상기 턴테이블(600)은, 턴테이블 구동부(미도시)에 의해 회전하는 턴테이블 본체(610), 상기 턴테이블 본체(610)를 관통하되 상기 다수의 챔버(100,200,300,400,500)에 대응하는 개수로 원주 둘레를 따라 형성된 복수의 개구부(620), 상기 개구부(620) 각각의 가장자리에 지지되어 안착된 상태에서 상기 턴테이블 본체(610)로부터 분리가능하도록 구비된 링 형상의 턴테이블 링(630)을 포함한다.
도 3(a)에서는 턴테이블 링(630)이 턴테이블 본체(610)에 안착된 상태를 보여주고 있고, 도 3(b)에서는 턴테이블 링(630)이 턴테이블 본체(610)로부터 분리된 상태를 보여주고 있다.
상기 턴테이블 구동부를 구동시키면, 턴테이블(600)은 상하 높이가 고정된 상태에서 회전하게 된다. 상기 턴테이블 링(630)은 후술하는 스테이지(110)가 승강함에 따라 함께 승강되고, 상기 턴테이블 본체(610)로부터 분리된 상태로 상기 턴테이블 링(630)이 승강하게 된다.
도 4와 도 5를 참조하여 상기 다수의 챔버(100,200,300,400,500) 중 하나인 제1챔버(100)의 구조 및 내부구성에 대해 설명한다.
상기 제1챔버(100)는 상부 챔버(100a)와, 상기 상부 챔버(100a)의 하측에 구비된 하부 챔버(100b)로 이루어진다.
상기 상부 챔버(100a)의 내부에는 제1공간(S1)이 형성되어 있고, 상기 하부 챔버(100b)의 내부에는 제2공간(S2)이 형성되어 있다.
상기 제1챔버(100)에서 기판(W)의 로딩 및 언로딩은, 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 연통하지 않고 격리된 상태에서 수행된다.
상기 제1공간(S1)은 이송로봇에 의해 기판적재부(2a)의 기판(W)이 로딩되거나, 기판 처리가 완료된 기판(W)을 이송로봇이 기판적재부(2a)로 언로딩하는 로드락부(100a)로서 기능한다.
상기 제2공간(S2)은 턴테이블(600)이 위치하고, 이웃하는 다른 챔버(200,300,400,500)와 연통되어 각 챔버들(100,200,300,400,500) 간에 기판(W)이 이송되는 통로를 제공한다. 즉, 상기 제2공간(S2)은 로딩된 기판을 제1챔버(100)에서 제2챔버(200)로 이송하는 통로의 기능과, 상기 제5챔버(500)에서 처리 완료된 기판을 로드락부(100a)로 이송하는 통로의 기능, 및 언로딩에 앞서 기판의 냉각을 수행하는 공정챔버로서 기능한다.
상기 상부 챔버(100a)의 일측면에는 로딩 및 언로딩되는 기판의 출입을 위한 개구부(미도시)가 형성되고, 상기 개구부는 게이트밸브(미도시)에 의해 개폐된다.
상기 제1챔버(100)에는, 기판(W)이 안착되는 스테이지(110), 상기 스테이지(110) 상에 안착된 기판(W)의 변형을 방지하기 위해 상기 기판(W)의 가장자리부와 일정 폭만큼 중첩되게 상기 기판(W)의 상부에 위치하여 승강 가능하게 구비된 클램프 링(120), 상기 클램프 링(120)에 상기 스테이지(110)를 향하는 방향으로 미는 힘인 탄성력이 작용하도록 구비된 탄성부재(150), 상기 클램프 링(120)에 작용하는 상기 탄성력에 대향하도록 상기 클램프 링(120)에 미는 힘을 작용시키도록 구비된 클램프 핀(160)이 구비되어 있다.
상기 스테이지(110)에는 스테이지(110)의 상부에 적재된 기판을 냉각시키기 위한 냉각수단(미도시)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 스테이지(110)를 상하 방향으로 승강시킬 수 있도록 구동력을 제공하는 스테이지 구동부(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 스테이지(110)의 상면에는 후술하는 기판지지부재(640)의 형상에 대응되는 기판지지부재 삽입홈(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 클램프 링(120)은 기판(W)의 상부에 위치하고, 도 5에 나타난 바와 같이 링(ring) 형상으로 이루어져 있다. 도 5와 같이 평면도 상에서 보았을 때 원판 형상으로 이루어진 기판(W)의 가장자리부와 클램프 링(120)의 반경 방향의 폭이 일정 부분 중첩되도록 구성하면, 기판(W)의 가장자리부에 변형이 생길 때 클램프 링(120)의 중첩 부분이 기판(W)의 변형 부분을 눌러 주게 되어 기판(W)의 변형을 물리적 접촉에 의해 방지할 수 있다.
이 경우 상기 클램프 링(120)은 상기 기판(W)의 가장자리부의 상면에 저면이 접촉되도록 구성할 수도 있고, 기판(W)의 상면에 접촉하지 않고 상하 방향으로 근접하여 일정 갭이 형성되도록 구성할 수도 있다.
상기 클램프 링(120)의 외주면 둘레의 가장자리 단부에는 복수의 클램프 가이드(130)가 결합되어 있다. 상기 클램프 가이드(130)는 내측부가 클램프 링(120)에 일체로 결합되어 있고, 외측부는 클램프 링(120)의 외주면으로부터 외측으로 돌출된 형상으로 구비되어 있다.
상기 클램프 링(120)은 금속, 합성수지, 고분자 등 다양한 재질로 구성할 수 있다.
상기 탄성부재(150)는 일례로, 코일 스프링으로 이루어질 수 있다. 상기 탄성부재(150)의 상단은 탄성부재 지지브라켓(140)의 상단부에 지지되어 있고, 상기 탄성부재(150)의 하단은 상기 클램프 가이드(130)의 상면에 지지되어 있다.
상기 클램프 핀(160)이 상향 이동하게 되면, 상기 클램프 링(120)과 클램프 가이드(130)가 상향 이동하게 되어 상기 탄성부재(150)는 압축된다. 상기 클램프 핀(160)이 하향 이동하게 되면, 상기 클램프 링(120)과 클램프 가이드(130)는 상기 탄성부재(150)의 탄성복원력에 의해 밀려 하향 이동하게 된다.
상기 탄성부재 지지브라켓(140)은 턴테이블(600)에 구비된 턴테이블 링(630)의 상부에 구비될 수 있다. 이러한 구성에 의해 턴테이블(600)의 회전시 탄성부재 지지브라켓(140) 및 탄성부재(150)도 함께 회전한다. 또한, 스테이지(110)의 승강시 턴테이블 링(630)과 함께 승강된다.
상기 클램프 핀(160)은 기판(W)을 지지하기 위한 복수의 제1핀부(161), 상기 제1핀부(161)의 외측에 구비되어 상기 클램프 링(120)을 상승시키기 위한 힘을 작용시킬 수 있도록 구비된 복수의 제2핀부(162)로 이루어져 있다.
상기 제1핀부(161)는 상하 방향의 길이를 갖고, 그 상단이 기판(W)의 저면에 접촉하여 기판(W)을 지지하게 된다. 상기 제2핀부(162)는 상하 방향의 길이를 갖고, 그 상단이 후술하는 클램프 가이드(130)의 저면에 접촉하여 클램프 가이드(130)와 클램프 링(120)을 지지하게 된다.
상기 제2핀부(162)의 상단 위치는 상기 제1핀부(161)의 상단 위치보다 높은 위치가 되고, 제1핀부(161)의 상단에 적재된 기판(W)보다 제2핀부(162)의 상단에 적재된 클램프 링(120)의 위치가 더 높은 위치가 된다. 이와 같은 상태에서 상기 클램프 핀(160)을 상하 방향 이동하게 되면 클램프 링(120)과 기판(W)이 함께 상하 이동하게 된다.
상기 클램프 핀(160)을 상하 방향으로 승강시키기 위한 구동력을 제공하는 클램프 핀 구동부(미도시)가 구비된다. 상기 클램프 핀 구동부는 상기 스테이지 구동부와 별도로 구비될 수 있다.
상기 클램프 핀 구동부의 구동에 의한 클램프 핀(160)의 상하 이동량과 상기 스테이지 구동부의 구동에 의한 스테이지(110)의 상하 이동량은 동일하게 설정될 수 있다. 즉, 상기 클램프 핀(160)과 스테이지(110)는 동일한 이동량만큼 상방향으로 상향 이동되거나, 동일한 이동량만큼 하방향으로 하향 이동될 수 있다.
상기 턴테이블 링(630)의 내측에는 기판지지부재(640)가 결합되어 있다. 상기 기판지지부재(640)가 스테이지(110)의 상면에 형성된 기판지지부재 삽입홈에 삽입되어 있는 상태에서는 기판(W)의 저면이 스테이지(110)의 상면에 접촉되어 기판(W)의 냉각이 이루어진다. 상기 스테이지(110)가 하강하여 기판지지부재(640)가 기판지지부재 삽입홈으로부터 빠져나오게 되면, 기판(W)이 기판지지부재(640)에 의해 지지된 상태로 턴테이블(600)의 회전에 의해 함께 회전할 수 있는 상태가 된다.
상기 기판지지부재(640)는 금속, 합성수지, 고분자 등 다양한 재질로 구성할 수 있다.
상기 클램프 핀(160)의 제1핀부(161)는 상기 스테이지(110)와 기판지지부재(640)를 상하로 관통하도록 되어 있고, 상기 클램프 핀(160)의 제2핀부(162)는 상기 스테이지(110)의 가장자리부와 턴테이블 링(630)을 상하로 관통하도록 되어 있다.
상기 상부 챔버(100a)와 하부 챔버(100b)의 경계 부분에는 내측으로 돌출된 시트부(100c)가 형성되어 있다. 상기 스테이지(110)와 턴테이블 링(630)이 상승하게 되어 상기 턴테이블 링(630)의 상면이 상기 시트부(100c)에 밀착된다. 상기 턴테이블 링(630)의 상면과 상기 시트부(100c) 사이에는 제1실링부재(170)가 개재되어 기밀이 유지된다. 또한, 상기 턴테이블 링(630)의 저면과 스테이지(110)의 상면 사이에는 제2실링부재(180)가 개재되어 기밀이 유지된다.
이와 같은 상태가 되면, 제1챔버(100)의 내부공간은 스테이지(110)를 기준으로 그 상측의 제1공간(S1)과 하측의 제2공간(S2)이 서로 격리된다.
도 4는 제1공간(S1)과 제2공간(S2)이 서로 격리된 상태를 도시한 것으로서, 스테이지 구동부와 클램프 핀 구동부의 구동에 의해 스테이지(110)와 클램프 핀(160)이 상승한 상태이다. 이 상태에서 이송로봇에 의해 기판(W)을 기판적재부(2a)로부터 상부 챔버(100a) 내부에 로딩하거나, 상부 챔버(100a) 내부의 기판(W)을 기판적재부(2a)로 언로딩하게 된다.
이 경우 턴테이블(600)의 턴테이블 본체(610)는 상하 위치가 가변되지 않으므로, 턴테이블 링(630)과 기판지지부재(640)은 턴테이블 본체(610)로부터 분리되어 상향 이동한 상태가 된다.
도 6은 스테이지 구동부와 클램프 핀 구동부의 구동에 의해 스테이지(110)와 클램프 핀(160)이 하강한 상태이다.
상기 스테이지 구동부와 클램프 핀 구동부를 하강구동시키면, 스테이지(110)와 클램프 핀(160)이 하강하게 된다.
상기 턴테이블 링(630)과 기판지지부재(640)와 탄성부재 지지브라켓(140)과 탄성부재(150)와 클램프 링(120)과 클램프 가이드(130)는 일체로 하강하게 된다. 이 경우 클래프 링(120)과 클램프 가이드(130)는 동일한 이동량으로 하강하도록 구성할 수 있다.
상기 턴테이블 링(630)과 기판지지부재(640)가 하강하다가 턴테이블 본체(610)의 개구부(620) 위치까지 하강하게 되면, 개구부(620)의 가장자리에 턴테이블 링(630)이 안착하게 된다.
또한, 스테이지(110)는 기판지지부재(640)로부터 이격되도록 하강하게 되고, 클램프 핀(160)은 제1핀부(161)와 제2핀부(162)의 상단이 기판(W)과 클램프 가이드(130)의 저면으로부터 이격되는 위치까지 하강하게 된다.
이 경우 스테이지 구동부의 구동이 정지하더라도, 클램프 핀 구동부를 더 구동시켜, 클램프 핀(160)의 제2핀부(162)의 상단이 클램프 가이드(130)의 저면으로부터 이격되도록 한다.
이 상태가 되면, 상기 탄성부재(150)의 탄성복원력에 의해 클램프 링(120)과 클램프 가이드(130)는 하향 이동하게 되고, 클램프 가이드(130)의 상면은 탄성부재(150)에 의해 밀린 상태가 되고, 클램프 가이드(130)의 저면은 턴테이블 링(630)의 상면에 접촉하게 된다.
이와 같은 상태에서 턴테이블 구동부의 구동에 의해 턴테이블(600)이 회전하게 되면, 도 7과 같이 기판(W)이 기판지지부재(640)에 지지된 상태에서 제2챔버(200)로 이송된다.
도 7에는 제2챔버(200)의 내부에는 상부히터가 구비된 상부스테이지(210)와 하부히터가 구비된 하부스테이지(220)가 구비되어 있고, 기판(W)이 적재된 턴테이블(600)의 회전에 의해 기판(W)이 제1챔버(100)로부터 제2챔버(200)로 이송된 상태를 보여주고 있다.
기판(W)의 상부에는 클램프 링(120)이 위치하여 기판(W)에 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 상기 탄성부재(150)의 탄성력에 의해 클램프 가이드(130)가 하방향으로 밀려, 클램프 가이드(130)의 저면이 턴테이블 링(630)의 상면에 밀착되면, 상기 클램프 링(120)이 기판(W)의 상면에 접촉하거나 클램프 링(120)의 저면과 기판(W)의 상면 사이에 일정 갭이 형성된다.
이와 같은 상태에서 기판(W)에 대해 열처리가 이루어지게 되면 기판(W)의 가장자리부에 변형이 발생하더라도 클램프 링(120)에 의해 기판(W)의 변형이 방지될 수 있다. 또한, 클램프 링(120)과 클램프 가이드(130)는 탄성부재(150)에 의해 지지되어 있으므로, 기판(W)에 과도한 힘이 작용하는 것을 방지하여 기판의 손상 및 파손을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 클램프 링(120)과 클램프 가이드(130)의 상부에는 탄성부재(150)의 탄성력이 작용하고, 하부에는 상기 탄성력에 대향하도록 클램프 핀(160)이 지지하되 클램프 핀 구동부에 의해 클램프 링(120)의 저면과 기판(W) 상면 사이가 접촉하거나 일정 거리 이격되도록 조절할 수 있어, 기판(W)에 작용하는 힘을 조절할 수 있다.
상기 상부스테이지(210)와 하부스테이지(220)에 의해 기판이 가열됨으로써 기판 처리가 이루어진다. 이 경우 상부스테이지(210)와 클램프 링(120) 사이는 이격되고, 하부스테이지(220)와 기판지지부재(640) 사이도 이격되어 있다.
도 7에서는 제2챔버(200)에 대해 설명하였으나, 제3챔버(300)와 제4챔버(400) 및 제5챔버(500)에도 상부히터가 구비된 상부스테이지와 하부히터가 구비된 하부스테이지가 구비되어 있다. 이 경우 제5챔버(500)에서는 제4챔버(400)에서 기판의 가열온도보다 낮은 온도로 가열함으로써 제4챔버(400)에서 열처리가 이루어진 기판의 냉각 작용이 이루어지도록 구성할 수도 있다.
도 8은 제5챔버(500)에서 처리가 이루어진 기판(W)이 제1챔버(100)로 이송된 후 클램프 핀(160)과 스테이지(110)가 상승하는 상태를 보여주는 도면이다.
제5챔버(500)에 있던 기판(W)이 턴테이블(600)의 회전에 의해 제1챔버(100)로 이송되면, 스테이지 구동부와 클램프 핀 구동부가 구동되어, 스테이지(110)와 클램프 핀(160)이 상승한다.
상기 스테이지(110)의 상승에 의해 스테이지(110)의 상면은 기판(W)의 저면에 접촉하고, 클램프 핀(160)의 제2핀부(162)는 스테이지(110)의 가장자리부와 턴테이블 링(630)을 순차 관통하여 상단이 클램프 가이드(130)의 저면에 접촉한다. 이 경우 제1핀부(161)는 스테이지(110)를 관통한 상태이나, 그 상단이 기판(W)의 저면에는 접촉되지 않은 상태가 되도록 할 수 있다.
상기와 같은 상태에서 스테이지 구동부와 클램프 핀 구동부를 계속 구동하게 되면, 턴테이블 링(630)의 상면이 시트부(100c)의 저면에 접촉하게 된다. 이 경우 제1실링부재(170)에 의해 턴테이블 링(630)과 시트부(100c) 사이에 기밀이 유지된다. 상기 턴테이블 링(630)이 시트부(100c)의 저면에 접촉하는 위치에서 스테이지 구동부의 구동이 정지된다.
이 경우 기판(W)의 상승이 이루어지는 동안 냉각수단이 구동되어 스테이지(110)에 안착된 기판(W)의 냉각이 이루어지고, 기판(W)의 상승이 완료된 후 일정시간 동안 기판(W)의 냉각이 추가로 이루어질 수도 있다.
상기 턴테이블 링(630)의 상면이 시트부(100c)의 저면에 접촉한 상태에서, 기판(W)의 냉각이 완료되면, 클램프 핀 구동부를 더 구동시키면 클램프 핀(160)이 더 상승하게 되어 도 4와 같은 상태가 된다. 이 경우 기판(W)은 제1핀부(161)에 의해 상승하여 스테이지(110)의 상면으로부터 이격되고, 제2핀부(162)에 의해 클램프 가이드(130)는 탄성부재(150)의 탄성력을 극복하고 상향 이동되어 탄성부재(150)는 압축된 상태가 된다.
이 상태에서 게이트밸브가 구동되어 상부 챔버(100a)의 일측에 형성된 개구부가 개방되고, 이송로봇에 의해 기판(W)의 언로딩이 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
1 : 기판처리장치 2 : 프론트엔드모듈
2a : 기판적재부 2b : 기판이송부
100 : 제1챔버 100a : 상부 챔버
100b : 하부 챔버 100c : 시트부
110 : 스테이지 120 : 클램프 링
130 : 클램프 가이드 140 : 탄성부재 지지브라켓
150 : 탄성부재 160 : 클램프 핀
161 : 제1핀부 162 : 제2핀부
170 : 제1실링부재 180 : 제2실링부재
200 : 제2챔버 300 : 제3챔버
400 : 제4챔버 500 : 제5챔버
600 : 턴테이블 610 : 턴테이블 본체
620 : 개구부 630 : 턴테이블 링
640 : 기판지지부재

Claims (14)

  1. 기판을 처리하기 위해 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치된 다수의 챔버와 상기 다수의 챔버 간에 상기 기판을 이송하기 위해 회전하도록 구비된 턴테이블(600)을 포함하는 기판처리장치에 있어서,
    상기 다수의 챔버 중 적어도 하나의 챔버에는,
    상기 기판이 안착되는 스테이지(110);
    상기 스테이지(110) 상에 적재된 기판의 변형을 방지하기 위해 상기 기판의 가장자리부와 일정 폭만큼 중첩되게 상기 기판의 상부에 위치하여 승강 가능하게 구비된 클램프 링(120);
    상기 클램프 링(120)이 상기 스테이지(110)를 향하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 구비된 탄성부재(150);
    상기 클램프 링(120)에 작용하는 상기 탄성력에 대향하도록 상기 클램프 링(120)에 힘을 작용시키도록 구비된 클램프 핀(160);
    이 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 턴테이블(600)은,
    턴테이블 구동부에 의해 회전하는 턴테이블 본체(610);
    상기 턴테이블 본체(610)를 관통하되 상기 다수의 챔버에 대응하는 개수로 형성된 복수의 개구부(620) 각각의 가장자리에 지지되어 안착된 상태에서 상기 턴테이블 본체(610)로부터 분리가능하도록 구비된 링 형상의 턴테이블 링(630);을 포함하고,
    상기 스테이지(110)를 상하 승강시키기 위한 구동력을 제공하는 스테이지 구동부가 구비되고;
    상기 기판의 로딩 및 언로딩은, 상기 스테이지(110)가 구비된 제1챔버(100)의 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)의 하측에 마련되어 상기 다수의 챔버와 연통되는 제1챔버(100)의 제2공간(S2)이 공간적으로 서로 격리된 상태에서 수행되되, 상기 스테이지 구동부의 구동에 의해 상기 스테이지(110)와 턴테이블 링(630)이 함께 상방향으로 이동되면 상기 턴테이블 링(630)이 상기 제1공간(S1)과 제2공간(S2)의 경계에 구비되는 시트부(100c)에 밀착된 상태에서 수행되는 것;
    을 특징으로 하는 기판처리장치
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클램프 핀(160)을 상하 승강시키기 위한 구동력을 제공하는 클램프 핀 구동부가 구비되고;
    상기 스테이지 구동부와 상기 클램프 핀 구동부는 상하 방향 승강시 동일한 높이로 승강되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 링(120)과 상기 탄성부재(150)는 상기 턴테이블(600) 상에 구비되어, 상기 턴테이블(600)의 회전시 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  5. 제1항에 있어서,
    상기 턴테이블(600)은,
    턴테이블 구동부에 의해 회전하는 턴테이블 본체(610);
    상기 턴테이블 본체(610)를 관통하되 상기 다수의 챔버에 대응하는 개수로 형성된 복수의 개구부(620) 각각의 가장자리에 지지되어 안착된 상태에서 상기 턴테이블 본체(610)로부터 분리가능하도록 구비된 링 형상의 턴테이블 링(630);
    상기 턴테이블 링(630)의 내측에 결합되되 상기 기판이 상부에 안착되는 기판지지부재(640)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  6. 제5항에 있어서,
    상기 클램프 핀(160)은 상기 턴테이블 링(630)을 상하로 관통하도록 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  7. 제6항에 있어서,
    상기 클램프 핀(160)은 상기 스테이지(110)의 가장자리부를 상하로 관통하도록 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  8. 제5항에 있어서,
    상기 클램프 링(120)의 가장자리부에 결합되어 상기 클램프 핀(160)의 상단이 저면에 접촉하도록 구비된 클램프 가이드(130)와, 상기 턴테이블 링(630) 상에서 상측으로 연장되도록 구비된 탄성부재 지지브라켓(140)이 구비되고;
    상기 탄성부재(150)의 일측단은 상기 클램프 가이드(130)에 의해 지지되고, 상기 탄성부재(150)의 타측단은 상기 탄성부재 지지브라켓(140)에 의해 지지된 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  9. 제5항에 있어서,
    스테이지 구동부의 구동에 의해 상기 스테이지(110)의 상승시 상기 턴테이블 링(630)과 상기 클램프 링(120)과 상기 클램프 핀(160)이 함께 상승하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  10. 제2항에 있어서,
    상기 턴테이블 링(630)의 상면과 상기 시트부 사이에 기밀유지를 위한 제1실링부재(640)가 구비되고;
    상기 턴테이블 링(630)의 저면과 상기 스테이지(110)의 가장자리부 상면 사이에 기밀유지를 위한 제2실링부재(170)가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  11. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 링(120)은 상기 기판의 가장자리부의 상면에 저면이 접촉되거나 상하 방향으로 근접하여 일정 갭이 형성되도록 승강 가능하게 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  12. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 챔버는, 상기 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 제1챔버(100), 상기 제1챔버(100)에 로딩된 기판을 가열하여 열처리하기 위한 제2챔버(200)와 제3챔버(300) 및 제4챔버(400), 상기 제4챔버(400)에서 열처리된 기판을 냉각시키는 제5챔버(500)로 이루어지고;
    상기 제5챔버(500)의 기판은 상기 제1챔버(100)로 이송되어 냉각된 후 언로딩되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2챔버(200)와 제3챔버(300) 및 제4챔버(400)에는, 상기 기판의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 기판을 가열하기 위한 상부히터와 하부히터가 구비되고;
    상기 턴테이블(600)의 회전시 상기 상부히터와 하부히터 사이를 통과하도록 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제5챔버(500)에는 상기 기판에 열을 가하기 위한 히터가 구비되고;
    상기 제5챔버(500)의 히터의 가열온도는 상기 제4챔버(400)에서 상기 기판을 가열하는 온도보다 낮게 설정함으로써 상기 기판의 냉각이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치
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