KR100818044B1

KR100818044B1 - 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리시스템

Info

Publication number: KR100818044B1
Application number: KR1020060040698A
Authority: KR
Inventors: 위순임
Original assignee: 위순임
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2008-03-31
Anticipated expiration: 2026-05-04
Also published as: KR20070108004A; TW200805547A; TWI431708B; WO2007129838A1

Abstract

기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템 및 방법이 게시된다. 기판 처리 시스템은 적어도 하나의 기판 지지대를 포함하는 공정 챔버와 공정 챔버의 내부에서 공정 챔버로 개설된 기판 출입구와 기판 지지대 사이에서 기판을 전달하는 제1 반송 장치를 포함한다. 공정 챔버 내부에서 기판 반송 장치를 이용한 기판 처리 시스템은 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 과정에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 설비의 처리율을 높여서 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다.

기판, 반송, 챔버

Description

기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템{SUBSTRATE PEDESTAL AND SUBSTRATE TRANSFER EQUIPMENT AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM AND METHOD USING THE SAME}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1의 기판 처리 시스템의 평단면도이다.

도 3은 공정 챔버에 설치된 제1 반송 장치의 사시도이다.

도 4는 제1 반송 장치의 회전 플레이트 암의 구조와 기판 전달 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 회전 플레이트 암이 기판 지지대에 끼워진 상태를 보여주는 도면이다.

도 6은 기판 지지대의 홈 형성 구조와 그 곳에 엔드 이펙터가 끼워진 상태를 보여주는 도면이다.

도 7은 제1 반송 장치가 상하부 분할 구동 구조를 갖는 경우를 보여주는 도면이다.

도 8은 제1 반송 장치가 양측으로 분할 구동 구조를 갖는 경우를 보여주는 도면이다.

도 9는 트랜스퍼 챔버를 통하여 공정 챔버로 기판이 전달되는 과정을 보여주기 위한 도면이다.

도 10은 트랜스퍼 챔버에 설치된 제2 반송 장치의 사시도이다.

도 11은 트랜스퍼 챔버에 설치된 제2 반송 장치의 다른 실시예를 보여주는 기판 처리 시스템의 평단면도이다.

도 12는 도 11의 제2 반송 장치와 대기압 반송 로봇의 기판 전달 구조를 보여주는 도면이다.

도 13은 더블 암 구조의 대기압 반송 로봇을 보여주는 도면이다.

도 14는 공정 챔버에 방사형 구조로 다수의 기판 지지대가 방사형으로 배치되고, 이를 위한 제1 기판 반송 장치가 다수의 회전 플레이트 암을 갖는 예를 보여주는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 인덱스 110: 캐리어

200: 로드락 챔버 210: 대기압 반송 로봇

300: 냉각 챔버 400: 로드락 챔버

500: 공정 챔버 600; 제2 반송 장치

700: 플라즈마 소스 800: 제1 반송 장치

본 발명은 기판 지지대와 기판 반송 장치 그리고 이들을 이용한 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 복수 매의 기판들을 연속적으로 공정 챔버로 로딩/언로딩하여 기판 반송 시간을 절약하여 생산성을 향상 시킬 수 있는 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 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 챔버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.

그런데, 공정 챔버가 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 처리하더라 도 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 시스템폭이 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.

본 발명의 효율적으로 기판을 처리할 수 있는 구조를 가지는 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 작은 시스템 면적을 가지는 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 구조를 가지는 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 공정 챔버의 가동률을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 시스템의 면적 및 시스템 폭을 획기적으로 축소할 수 있는 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 불필요한 진공면적을 축소함으로써 장치비 및 설치비를 최소화할 수 있는 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판 반송 장치에 관한 것이다. 적어도 하나의 기판 지지대를 포함하는 공정 챔버를 위한 기판 반송 장치는: 기판을 반송하기 위한 적어도 하나의 엔드 이펙터를 갖고 공정 챔버 내부에서 기판을 전달하는 제1 반송 장치를 갖다.

이 실시예에 있어서, 제1 반송 장치는: 엔드 이펙터를 갖고 회동되는 하나 이상의 회전 플레이트 암; 회전 플레이트 암의 회전과 승/하강을 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및 구동부에 연결되며 적어도 하나의 회전 플레이트 암이 장착되는 하나 이상의 스핀들을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 제1 반송 장치의 엔드 이펙터는: 말편자 형상의 테두리; 기판을 지지하기 위하여 테두리에 형성된 지지부; 및 공정 챔버로 개설된 기판 출입구를 통하여 외부와 기판 교환시 외부에서 기판 교환을 수행하는 대상물의 엔드 이펙터와 간섭이 발생되지 않도록 형성된 진입 통로를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 제1 반송 장치는: 공정 챔버의 외부에서 전달된 기판을 기판 지지대로 반송하고; 기판 지지대에 엔드 이펙터가 끼워지는 과정에서 기판을 기판 지지대에 내려놓는다.

이 실시예에 있어서, 제1 반송 장치는: 공정 챔버에서 기판 처리가 진행되는 동안 엔드 이펙터가 기판 지지대에 끼워진 상태를 유지하고; 기판 처리가 완료되면 기판 지지대로부터 엔드 이펙터가 빠져 나오는 과정에서 기판 지지대로부터 기판을 들어 올려 반송시킨다.

이 실시예에 있어서, 제1 반송 장치는: 각기 독립적으로 회전되는 적어도 두 개의 서로 다른 스핀들을 포함하고, 적어도 두 개의 서로 다른 스핀들에 나뉘어 장착되는 적어도 두 개의 서로 다른 회전 플레이트 암을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 제1 반송 장치는: 적어도 두 개의 서로 다른 스핀들로 구동력을 제공하는 하나 이상의 구동부를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 공정 챔버로 개설된 기판 출입구를 통하여 공정 챔버의 외부에서 제1 반송 장치와 기판을 교환한다.

이 실시예에 있어서, 제2 반송 장치는: 하나 이상의 엔드 이펙터를 갖고 직 선 왕복 운동하는 하나 이상의 선형 플레이트 암; 및 하나 이상의 선형 플레이트 암을 직선 왕복 운동 시키는 하나 이상의 선형 구동부를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 제2 반송 장치는: 회전력을 제공하는 구동부; 구동부에 연결되는 적어도 하나의 스핀들; 하나 이상의 엔드 이펙터를 갖고 스핀들에 장착되어 회동하며 제1 반송 장치와 기판을 교환하는 적어도 하나의 회전 플레이트 암을 포함한다.

본 발명의 다른 일면은 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 기판 처리 시스템은: 적어도 하나의 기판 지지대를 포함하는 공정 챔버; 및 공정 챔버의 내부에서 공정 챔버로 개설된 기판 출입구와 기판 지지대 사이에서 기판을 전달하는 제1 반송 장치를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 제1 기판 출입구에 연결되고, 제2 기판 출입구가 개설된 트랜스퍼 챔버; 및 트랜스퍼 챔버에 설치되어 제2 기판 출입구와 제1 기판 출입구 사이에서 기판을 전달하는 제2 반송 장치를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 제2 기판 출입구에 연결되고, 인덱스와 트랜스퍼 챔버 사이에서 기판 반송을 담당하는 대기압 반송 로봇을 갖는 로드락 챔버를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 제2 기판 출입구를 통하여 배출된 처리 후 기판을 냉각시키기 위한 냉각 챔버를 포함하고, 대기압 반송 로봇은 제2 기판 출입구를 통하여 배출된 처리 후 기판을 냉각 챔버를 경유 시켜 인덱스로 반송한다.

본 발명의 또 다른 일면은 공정 챔버의 내부에서 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지대에 관한 것이다. 기판 지지대는: 기판 지지대 몸체; 기판 지지대 몸체 의 외주면에 형성되어 기판 반송 장치의 엔드 이펙터가 끼워질 때 엔드 이펙터의 기판 지지부가 걸리지 않도록 형성된 하나 이상의 홈을 포함한다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 기판 지지대와 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템을 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.

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 기반 하여 보다 많은 매수의 기판을 동시에 처리할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공할 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 시스템의 평단면도이다. 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 후방에 플라즈마 소스(700)가 설치된 공정 챔버(500)가 구비되고, 그 앞단으로 트랜스퍼 챔버(400)가 설치된다. 기판 처리 시스템의 전방에는 캐리어(110)가 장착되는 인덱스(100)가 구비되며, 인덱스(100)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이에는 로드 락 챔버(200)가 구비된다.

인덱스는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드 락 챔버를 포괄하여 명칭 된다. 트랜스퍼 챔버(400)에는 필요에 따라 처리 후 기판을 냉각하기 위한 냉각 챔버(300)가 구비될 수 있다. 또는 트랜스퍼 챔버(400)가 냉각 처리 기능을 수행하도록 한다면, 별도의 냉각 챔버(300)는 생략될 수도 있을 것이다. 공정 챔버로 진행하는 기판에 대한 예열이 필요한 경우에도 별도의 예열 챔버를 구비하도록 할 수 있으며, 냉각 챔버(300) 또는 트랜스퍼 챔버(400)가 예열 기능을 수행하도록 한다면 별도로 구비치 않을 수도 있다.

트랜스퍼 챔버(400)와 공정 챔버(500) 사이로 제1 기판 출입구(510)가 개설되어 있으며, 트랜스퍼 챔버(400)와 로드락 챔버(200) 사이에는 제2 기판 출입구(410)가 개설되어 있다. 제1 및 제2 기판 출입구(510, 410)는 각각 슬릿 밸브(미도시)에 의해 개폐 작동된다.

로드 락 챔버(200)는 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(210)이 구비된다. 대기압 반송 로봇(210)은 트랜스퍼 챔버(400)와 인덱스(100) 그리고 냉각 챔 버 사이에서 기판 이송을 담당하며 회동, 승강 및 하강이 가능하다. 대기압 반송 로봇(210)은 캐리어(210)로부터 일회 동작에 네 장의 기판(W)을 반출하여 트랜스퍼 챔버(400)로 반입할 수 있다.

이를 위하여 대기압 반송 로봇(210)은 적어도 네 개의 엔드 이펙터(end effector)(212)를 구비한 싱글 암 구조의 로봇을 사용할 수 있다. 또는 도 13에 도시된 바와 같이. 동시에 네 장의 처리 전 기판과 네 장의 처리 후 기판을 동시에 교환할 수 있도록 총 여덟 개의 앤드 이펙터(212a, 212b)를 각각 구비한 더블 암 구조를 갖는 로봇(210a)으로 구성될 수도 있다. 이와 같이 대기압 반송 로봇(210 or 210a)은 본 실시예에서 보여주는 싱글 암 또는 더블 암 구조의 방식 이외에도 통상적인 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다.

공정 챔버(500)에는 네 개의 기판 지지대(520)가 정방형으로 배열되고 그 중심부에 제1 반송 장치(800)가 배치된다. 제1 반송 장치(800)는 네 개의 회전 플레이트 암을 갖는데 네 개의 기판 지지대(520)는 회전 플레이트 암들이 회전하는 경로 상에 배치된다. 공정 챔버(500)는 소정의 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 진공 챔버로서, 플라즈마 소스(700)가 구비된다. 공정 챔버(500)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포토 레지스트를 제거하기 위해서 플라즈마를 이용하여 포토 레지스트를 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 증착시 키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있으며, 금속막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 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.

도 3은 공정 챔버에 설치된 제1 반송 장치(800)의 사시도이다. 도 3을 참조하여, 제1 반송 장치(800)는 엔드 이펙터(812)를 갖고 회동되는 하나 이상의 회전 플레이트 암(810)을 구비한다. 이 실시예에서는 네 개의 회전 플레이트 암(810)을 구비한다. 그러나, 회전 플레이트 암(810)의 개수는 공정 챔버에 구비되는 기판 지지대의 개수와 동일하게 됨으로 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 회전 플레이트 암(810)은 하나의 스핀들(830)에 장착되어 회동 및 승하강 된다. 스핀들(830)은 구동부(820)에 연결된다. 구동부(820)는 회전 플레이트 암(810)의 회전과 승/하강을 위한 구동력을 제공한다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 구동부(820)는 구동력을 발생하는 전기 모터와 발생된 구동력을 스핀들(830)로 전달하여 다수의 회전 플레이트 암(810)들이 원하는 동작을 수행하도록 하는 기어 어셈블리가 포함된다.

도 4는 회전 플레이트 암의 엔드 이펙터 구조를 보여주는 도면이다. 회전 플레이트 암(810)은 스핀들(830)에 연결되는 플레이트 암(811)과 그 끝단에 엔드 이펙터(812)가 구성된다. 엔드 이펙터(812)는 말편자 형상을 갖고, 기판 지지를 위한 지지부(813)를 갖는다. 지지부(813)는 기판(W)을 안전하게 지지할 수 있는 배치 구조와 개수로 구비된다.

도 5는 회전 플레이트 암(810)이 기판 지지대에 끼워진 상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 기판 지지대의 홈 형성 구조와 그 곳에 엔드 이펙터가 끼워진 상태를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 제1 반송 장치(800)의 네 개의 회전 플레이트 암(810)은 공정 챔버(500)의 외부에서 전달된 기판을 기판 지지대(520)로 반송하고, 기판 지지대(520)에 엔드 이펙터(812)가 끼워지는 과정에서 기판을 기판 지지대(520)에 내려놓는다. 이 과정에서 엔드 이펙터(812)의 돌출된 지지부(813)가 기판 지지대(520)에 걸리지 않도록 하기 위하여 기판 지지대(520)는 기판 지지대 몸체의 외주면에 적절한 개수와 구조로 형성된 하나 이상의 홈(515)을 갖는다.

제1 반송 장치(800)는 공정 챔버(500)에서 기판 처리가 진행되는 동안 엔드 이펙터(812)가 기판 지지대(520)에 끼워진 상태를 유지한다. 이때, 제1 반송 장치(800)는 전체적으로 기판 지지대(520)의 상부 표면에 놓여진 기판(W) 보다 낮게 위치됨으로 기판 처리 과정에서 기판에 부적절한 영향을 미치지 못한다. 기판 처리가 완료되면 기판 지지대(520)로부터 엔드 이펙터(812)가 빠져 나오는 과정에서 다시 기판 지지대(520)로부터 기판(W)을 들어 올려 반송시킨다.

도 7은 제1 반송 장치가 상하부 분할 구동 구조를 갖는 경우를 보여주는 도면이고, 도 8은 제1 반송 장치가 양측으로 분할 구동 구조를 갖는 경우를 보여주는 도면이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 반송 장치(800)는 상하 또는 좌우로 배치되는 두 개의 스핀들(830a, 830b)을 구비할 수 있다. 그리고 두 개의 스핀들(830a, 830b)에 각각 두 개의 회전 플레이트 암(810)이 장착될 수 있다. 그리고 스핀들(830a, 830b)의 구동을 위하여 두 개의 구동부(820a, 820b)를 구비할 수 있다. 또는 적절한 기어 어셈블리와 변속 구조를 사용한다면 하나의 구동부로도 구성될 수 있을 것이다. 이외에도 스핀들과 구동부의 개수와 배치 구조는 다양하게 변형 실시할 수 있을 것이다.

도 9는 트랜스퍼 챔버를 통하여 공정 챔버로 기판이 전달되는 과정을 보여주기 위한 도면이고, 도 10은 트랜스퍼 챔버에 설치된 제2 반송 장치의 사시도이다. 도면을 참조하여, 트랜스퍼 챔버(400)는 제1 기판 출입구(510)를 통하여 공정 챔버의 외부에서 제1 반송 장치(800)와 기판을 교환하는 제2 반송 장치(600)가 구성된다.

제2 반송 장치(600)는 하나 이상의 엔드 이펙터(611)를 갖고 직선 왕복 운동하는 하나 이상의 선형 플레이트 암(610)을 갖는다. 이 실시예에서 선형 플레이트 암(610)은 상부에 로딩용 암(610a)이 구성되고 하부에 언로딩용 암(610b)이 구성된다. 선형 플레이트 암(610)은 선형 구동부(620)에 연결되어 직선 왕복 운동을 한다. 선형 구동부(620)도 로딩용 구동부(620a)와 언로딩용 구동부(620b)를 구비할 수 있다. 그리고 선형 구동부(620)는 트랜스퍼 챔버(400)의 외측에 설치되고, 측벽에 개설된 홈(420)을 통하여 선형 플레이트 암(610)에 연결된다.

트랜스퍼 챔버(400)와 공정 챔버(500) 사이에서 처리 후 기판과 처리 전 기 판의 교환은 제1 및 제2 반송 장치에 의해서 수행된다. 이때, 트랜스퍼 챔버(400)는 제2 기판 출입구(510)가 폐쇄된 상태에서 공정 챔버(500)와 동일한 진공 상태로 전환되고 이어 제1 기판 출입구(510)가 열리고 기판 교환이 진행된다. 기판 교환 과정에 앞서서, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 반송 장치(800)는 기판 지지대(520)로부터 기판을 걷어와 제1 기판 출입구(510)에 정렬되어 있다.

제2 반송 장치(600)의 언로딩용 암(610b)이 직선 왕복 운동을 하면서 제1 반송 장치(800)로부터 처리된 기판을 인계받아 나온다. 이어 제1 반송 장치(800)의 스핀들(830)이 승강하여 로딩 위치에 정렬된다. 제2 반송 장치(400)의 로딩용 암(610 a)이 직선 왕복 운동하면서 처리 전 기판을 제1 반송 장치(800)로 인계한다. 기판 교환이 완료되면, 제1 기판 출입구(510)가 폐쇄되고, 상술한 바와 같이 제1 반송 장치(800)는 기판을 기판 지지대(520)로 반송한다.

트랜스퍼 챔버(400)와 공정 챔버(500) 사이의 기판 교환이 완료된 후, 트랜스퍼 챔버(400)와 로드락 챔버(200) 사이에서 기판 교환이 진행된다. 트랜스퍼 챔버(400)는 진공 기압에서 대기압으로 전환되며, 제2 기판 출입구(410)가 열린 상태에서 로드락 챔버(200)에 위치한 대기압 반송 로봇(210)이 처리 후 기판과 처리 전 기판을 교환한다. 이 실시예예서 싱글 암 구조의 대기압 반송 로봇(210)이 사용되고 있으나, 도 13에 도시된 바와 같이 더블 암 구조의 대기압 반송 로봇(210)이 사용하여 보다 빠른 기판 교환을 가능하게 할 수 있다.

도 11은 트랜스퍼 챔버에 설치된 제2 반송 장치의 다른 실시예를 보여주는 기판 처리 시스템의 평단면도이고, 도 12는 도 11의 제2 반송 장치와 대기압 반송 로봇의 기판 전달 구조를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 트랜스퍼 챔버(400)에 설치되는 다른 실시예의 제2 반송 장치(900)는 제2 기판 출입구(510)를 사이에 두고 양편으로 대칭되게 설치되는 제1 및 제2 반송부(900a, 900b)를 구비한다.

제1 및 제2 반송부(900a, 900b)는 각기 회전력을 제공하는 구동부(920), 구동부(920)에 연결되는 스핀들(930), 그리고 스핀들(930)에 연결되는 회전 플레이트 암(910)을 갖는다. 회전 플레이트 암(910)은 하나 이상의 엔드 이펙터(912)를 갖는데 이 실시예에서는 네 개가 구비된다. 네 개의 엔드 이펙터(912)는 플레이트 암(911)의 끝단에 장착되고, 플레이트 암(911)의 다른 끝단은 스핀들(930)에 연결된다. 네 개의 엔드 이펙터(912)는 대기압 반송 로봇(210)의 엔드 이펙터(212)가 간섭되지 않고 진입할 수 있도록 턱지게 진입 통로(914)가 마련된다.

좀 더 유연한 기판의 인수인계를 위하여 플레이트 암(911)의 끝단에서 네 개의 엔드 이펙터(912)가 회동 가능한 구조를 갖도록 할 수도 있다. 이 실시예에서 두 개의 제1 및 제2 반송부(900a, 900b)를 사용하여 로딩/언로딩을 분할하여 담당하도록 하고 있으나 어느 하나만을 사용하여 순차적으로 로딩과 언로딩 동작을 수행하도록 담당하도록 할 수도 있다. 또는 여덟 개의 엔드 이펙터를 하나의 플레이트 암에 장착하는 구조로의 변형도 가능하다.

- 4장 이상의 복수의 기판을 처리하는 공정 챔버로의 확장 -

도 14는 공정 챔버에 방사형 구조로 다수의 기판 지지대가 방사형으로 배치되고, 이를 위한 제1 기판 반송 장치가 다수의 회전 플레이트 암을 갖는 예를 보여 주는 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(500)에 구비되는 기판 지지대(520)의 개수는 9개로 증가하여 구성하고 이에 적합하게 제1 반송 장치(800)의 회전 플레이트 암(810)의 개수를 9개로 증설 할 수 있다.

본 발명에 따른 기판 반송 장치 및 이를 이용한 기판 처리 시스템은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 기판 처리 시스템에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 시스템의 처리율을 높여서 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 기판의 로딩과 언로딩을 동시에 수행하는 기판 반송 장치가 제공됨으로서 복수 매의 기판 처리를 위한 공정 챔버의 구현이 매우 용이하다. 또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 시스템의 면적 및 시스템폭을 획기적으로 축소함으로써 장치비 및 설치비를 최소화할 수 있다.

Claims

적어도 하나의 기판 지지대(520)를 포함하는 공정 챔버(500)를 위한 기판 반송 장치에 있어서:

기판을 반송하기 위한 적어도 하나의 엔드 이펙터(812)를 갖고 공정 챔버(500) 내부에서 기판을 전달하며, 공정 챔버(500)의 외부에서 전달된 기판을 기판 지지대(520)로 반송하되 기판 지지대(520)에 엔드 이펙터(812)가 끼워지는 과정에서 기판을 기판 지지대(520)에 내려놓는 하나 이상의 회전 플레이트 암(810)을 갖는 제1 반송 장치(800)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
제1항에 있어서, 제1 반송 장치(800)는:

회전 플레이트 암(810)의 회전과 승/하강을 위한 구동력을 제공하는 구동부(820); 및

구동부(820)에 연결되며 적어도 하나의 회전 플레이트 암(810)이 장착되는 하나 이상의 스핀들(830)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
제1항에 있어서, 제1 반송 장치(800)의 엔드 이펙터(812)는:

말편자 형상의 테두리;

기판을 지지하기 위하여 테두리에 형성된 지지부(813); 및

공정 챔버(500)로 개설된 기판 출입구(510)를 통하여 외부와 기판 교환시 외부에서 기판 교환을 수행하는 대상물의 엔드 이펙터(212)와 간섭이 발생 되지 않도록 형성된 진입 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
삭제
제1항에 있어서, 제1 반송 장치(800)는:

공정 챔버(500)에서 기판 처리가 진행되는 동안 엔드 이펙터(812)가 기판 지지대(520)에 끼워진 상태를 유지하고;

기판 처리가 완료되면 기판 지지대(520)로부터 엔드 이펙터(812)가 빠져나오는 과정에서 기판 지지대(520)로부터 기판을 들어올려 반송시키는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
제2항에 있어서, 제1 반송 장치(800)는: 각기 독립적으로 회전되는 적어도 두 개의 서로 다른 스핀(830a, 830b)들을 포함하고,

적어도 두 개의 서로 다른 스핀들(830a, 830b)에 나뉘어 장착되는 적어도 두 개의 서로 다른 회전 플레이트 암(810)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
제6항에 있어서, 제1 반송 장치(800)는: 적어도 두 개의 서로 다른 스핀들(830a, 830b)로 구동력을 제공하는 하나 이상의 구동부(820a, 820b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
제1항에 있어서, 공정 챔버(500)로 개설된 기판 출입구(510)를 통하여 공정 챔버(500)의 외부에서 제1 반송 장치(800)와 기판을 교환하는 제2 반송 장치(600 or 900)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
제8항에 있어서, 제2 반송 장치(600)는:

하나 이상의 엔드 이펙터(611)를 갖고 직선 왕복 운동하는 하나 이상의 선형 플레이트 암(610); 및

하나 이상의 선형 플레이트 암(610)을 직선 왕복 운동 시키는 하나 이상의 선형 구동부(620)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
제8항에 있어서, 제2 반송 장치(900)는:

회전력을 제공하는 구동부(920);

구동부에 연결되는 적어도 하나의 스핀들(930);

하나 이상의 엔드 이펙터(912)를 갖고 스핀들(900)에 장착되어 회동하며 제1 반송 장치(800)와 기판을 교환하는 적어도 하나의 회전 플레이트 암(911)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
기판 처리 시스템에 있어서:

적어도 하나의 기판 지지대(520)를 포함하는 공정 챔버(500); 및

기판을 반송하기 위한 적어도 하나의 엔드 이펙터(812)를 갖고 공정 챔버(500)의 내부에서 공정 챔버(500)로 개설된 기판 출입구(510)와 기판 지지대(520) 사이에서 기판을 전달하며, 공정 챔버(500)의 외부에서 전달된 기판을 기판 지지대(520)로 반송하되 기판 지지대(520)에 엔드 이펙터(812)가 끼워지는 과정에서 기판을 기판 지지대(520)에 내려놓는 제1 반송 장치(800)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제11항에 있어서, 제1 기판 출입구(510)에 연결되고, 제2 기판 출입구(410)가 개설된 트랜스퍼 챔버(400); 및

트랜스퍼 챔버(400)에 설치되어 제2 기판 출입구(410)와 제1 기판 출입구(510) 사이에서 기판을 전달하는 제2 반송 장치(600 or 900)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제12항에 있어서, 제2 기판 출입구(410)에 연결되고, 인덱스(100)와 트랜스퍼 챔버(400) 사이에서 기판 반송을 담당하는 대기압 반송 로봇(210)을 갖는 로드락 챔버(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
제12항에 있어서, 제2 기판 출입구(410)를 통하여 배출된 처리 후 기판을 냉각시키기 위한 냉각 챔버(300)를 포함하고, 대기압 반송 로봇(210)은 제2 기판 출입구(410)를 통하여 배출된 처리 후 기판을 냉각 챔버(300)를 경유시켜 인덱스(100)로 반송하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
공정 챔버(500)의 내부에서 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지대(520)에 있어서:

기판 지지대 몸체;

기판 지지대 몸체의 외주면에 형성되어 기판 반송 장치(800)의 엔드 이펙터(812)가 끼워질 때 엔드 이펙터(812)의 기판 지지부(813)가 걸리지 않도록 형성된 하나 이상의 홈(515)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지대.