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KR20130104341A - 기판 이송 방법, 기판 이송 로봇 및 이를 포함하는 기판처리시스템 - Google Patents

기판 이송 방법, 기판 이송 로봇 및 이를 포함하는 기판처리시스템 Download PDF

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KR20130104341A
KR20130104341A KR1020120025751A KR20120025751A KR20130104341A KR 20130104341 A KR20130104341 A KR 20130104341A KR 1020120025751 A KR1020120025751 A KR 1020120025751A KR 20120025751 A KR20120025751 A KR 20120025751A KR 20130104341 A KR20130104341 A KR 20130104341A
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KR
South Korea
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substrate
substrates
load lock
lock chamber
process module
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Ceased
Application number
KR1020120025751A
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English (en)
Inventor
고동선
전용백
김영효
Original Assignee
주식회사 원익아이피에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 원익아이피에스 filed Critical 주식회사 원익아이피에스
Priority to KR1020120025751A priority Critical patent/KR20130104341A/ko
Publication of KR20130104341A publication Critical patent/KR20130104341A/ko
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Abstract

기판 이송 방법, 기판 이송 로봇 및 이를 포함하는 기판처리시스템에 관한 것이다. 기판 이송 방법에 따르면, (a) 로드락 챔버에 다수 공급된 기판들을 기판 이송 로봇을 이용하여 공정 모듈들에 각각 반입하는 단계; (b) 제2,3 아암을 이용하여 로드락 챔버로부터 2장의 기판들을 반출해서 대기하는 단계; (c) 공정 모듈에서 공정 처리된 2장의 기판들을 기판 이송 로봇의 제1 아암을 이용하여 반출한 후, 대기 상태의 2장의 기판들을 빈 공정 모듈에 반입하는 단계; 및 (d) 공정 모듈로부터 반출된 2장의 기판들을 로드락 챔버로 반입하는 단계;를 포함한다.

Description

기판 이송 방법, 기판 이송 로봇 및 이를 포함하는 기판처리시스템{Method of transferring substrate, robot for transferring substrate and substrate treatment system having the same}
본 발명은 반도체소자, 디스플레이소자 등을 제조하기 위한 기판 이송 방법, 기판 이송 로봇 및 이를 포함하는 기판처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체소자, 디스플레이소자는 웨이퍼 또는 글라스기판(이하 기판으로 통칭함)에 대해 박막 증착, 식각 등의 각종 공정을 거쳐 제조된다. 최근에는 공정의 효율을 높이기 위해 클러스터 기판처리시스템이 주로 사용되고 있다.
클러스터 기판처리시스템에서, 이송 챔버(transport chamber)는 사각 또는 다각의 형상으로 이루어지고, 중앙에 이송 로봇이 설치된다. 그리고, 이송 챔버의 한쪽에는 로드락 챔버(load lock chamber)가 배치되고, 다른 쪽에는 공정 모듈(process module)들이 배치된다.
초기의 클러스터 기판처리시스템에서, 이송 로봇은 기판을 1장씩 로드락 챔버로부터 공정 모듈로 이송하고, 공정 모듈에서 공정 처리된 기판을 로드락 챔버로 이송하는 동작을 반복 수행하는 것이 일반적이었다. 하지만, 이러한 방식은 제품의 생산성을 저하시키는 문제가 있었는바, 이를 해결하기 위해 다양한 방안이 제안되고 있다.
그 일 예로, 기판을 2장씩 로드락 챔버로부터 공정 모듈로 이송하고, 공정 모듈에서 공정 처리된 기판을 로드락 챔버로 이송하는 동작을 반복 수행할 수 있는 이송 로봇이 있다. 이송 로봇은 아암(arm)의 단부에 2개의 엔드 이펙터(end effecter)들을 구비한다. 여기서, 엔드 이펙터들은 각각 기판을 1장씩 맡아서 이송하도록 기능함으로써, 이송 로봇이 기판을 2장씩 동시에 이송할 수 있게 한다.
그런데, 전술한 이송 로봇은 엔드 이펙터들 사이의 간격이 고정된 구조를 갖는다. 즉, 엔드 이펙터들은 아암의 단부에 회전 가능하게 설치된 지지 부재의 양단에 고정된다. 따라서, 엔드 이펙터들은 기판을 2장씩 동시에 이송할 수 밖에 없다. 또한, 엔드 이펙터들은 2장의 기판들을 공정 모듈 내로 로딩한 상태에서, 기판들의 중심이 설정된 위치에 맞지 않는 경우, 기판들의 각 중심을 순차적으로 맞추도록 동작해야 한다. 이로 인해, 기판들의 중심을 동시에 맞추는 것에 비해 시간이 더 소요되어, 생산성 저하의 원인이 될 수 있다.
게다가, 공정 모듈 내로 1장의 기판만을 공급할 상황인 경우, 예컨대 공정 모듈로 공급될 기판이 마지막에 1장만 존재하는 경우에도, 엔드 이펙터들이 공정 모듈로 모두 진입해야 한다. 이에 따라, 엔드 이펙터들 중 하나가 공정 모듈 내로 진입하도록 동작하는 것에 비해 분진 발생 가능성이 높아지는 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 과제는 2장의 기판들을 공정 모듈 또는 로드락 챔버로 동시에 이송할 수 있을 뿐 아니라, 1장의 기판만을 이송할 수 있으며, 기판 이송 효율을 높일 수 있는 기판 이송 방법, 기판 이송 로봇 및 이를 포함하는 기판처리시스템을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 이송 방법은,
이송 챔버; 상기 이송 챔버의 한쪽에 배치되고, 2장의 기판들이 공급될 수 있게 형성된 로드락 챔버; 상기 이송 챔버의 다른 쪽에 각각 배치되며, 상호 분리된 기판 처리 공간을 포함하는 공정 모듈들; 및 상기 이송 챔버 내에 배치되어 상기 로드락 챔버와 공정 모듈들 간에 기판을 이송하는 것으로,
상하부 중 어느 한쪽에서 2장의 기판을 동시에 이송하도록 동작하는 제1 아암과, 다른 쪽에서 1장의 기판을 개별 이송하도록 동작하는 제2,3 아암을 구비하는 기판 이송 로봇;을 포함하는 기판처리시스템의 기판 이송 방법으로서, (a) 로드락 챔버에 다수 공급된 기판들을 기판 이송 로봇을 이용하여 공정 모듈들에 각각 반입하는 단계; (b) 제2,3 아암을 이용하여 로드락 챔버로부터 2장의 기판들을 반출해서 대기하는 단계; (c) 공정 모듈에서 공정 처리된 2장의 기판들을 기판 이송 로봇의 제1 아암을 이용하여 반출한 후, 대기 상태의 2장의 기판들을 빈 공정 모듈에 반입하는 단계; 및 (d) 공정 모듈로부터 반출된 2장의 기판들을 로드락 챔버로 반입하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 기판 이송 로봇은,
로드락 챔버와 공정 모듈 간에 기판을 이송하기 이송 챔버 내에 설치되는 것으로, 상기 이송 챔버 내에 설치된 로봇 몸체; 상기 로봇 몸체에 설치되고, 전후진 운동 가능하도록 형성되며, 2장의 기판들을 안착시켜 이송하는 제1 아암; 상기 제1 아암의 상부 또는 하부에서 동일 평면 상에 좌우로 배치되어 상기 로봇 몸체에 설치되고, 전후진 운동 가능하도록 각각 형성되며, 각각 1장의 기판을 안착시켜 이송하는 제2,3 아암; 및 상기 제1,2,3 아암을 구동시키는 구동 유닛을 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 기판처리시스템은,
이송 챔버; 상기 이송 챔버의 한쪽에 배치되고, 2장의 기판들이 공급될 수 있게 형성된 로드락 챔버; 상기 이송 챔버의 다른 쪽에 각각 배치되며, 상호 분리된 기판 처리 공간을 포함하는 공정 모듈들; 및 상기 이송 챔버 내에 배치되는 기판 이송 로봇;을 포함한다.
본 발명에 따르면, 제1 아암은 공정처리 후의 기판을 2장씩 공정 모듈로부터 로드락 챔버로 이송하는 역할을 전담할 수 있고, 서로 독립 가능하게 제어되는 제2,3 아암은 공정처리 전의 기판을 1장씩 맡아서 로드락 챔버로부터 공정 모듈로 이송하는 역할을 전담할 수 있다.
이에 따라, 기판들을 한번에 2장씩 로드락 챔버와 공정 모듈 간에 이송할 수 있을 뿐 아니라, 공정 모듈에서 공정 처리된 웨이퍼와 이송 챔버 내에서 공정을 위해 대기 중인 웨이퍼 간에 교체를 신속하게 할 수 있다. 또한, 제2,3 아암에 의해 공정 모듈 내로 로딩되는 2장의 기판들의 각 중심을 설정된 위치에 동시에 맞출 수 있게 되므로, 중심을 맞추는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 공정 모듈 내로 1장의 기판만을 공급할 상황인 경우, 아암들의 동작을 최소화하여 1장의 기판을 처리할 수 있으므로, 분진 발생 가능성을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리시스템에 대한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 로봇에 대한 분해 사시도.
도 3은 도 2의 기판 이송 로봇이 조립된 상태에서의 측 단면도.
도 4는 도 3의 기판 이송 로봇이 조립된 상태에서의 평면도.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 방법에 있어서, 최종 1장 남은 기판 이송하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 방법에 있어서, 기판들의 각 센터를 맞춰 공정 모듈에 로딩하는 과정을 설명하기 위한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리시스템에 대한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 기판처리시스템(1000)에는 기판 핸들링 모듈의 한 종류인 EFEM(Equipment Front End Module, 1100)이 설치된다. EFEM(1100)은 프레임(1110)과, 그 일 측벽에 기판 저장용기 예컨대, FOUP(Front Open Unified Pod, 1210)가 놓여지는 로드 스테이션(load station, 1200)을 포함하여 구성된다. 프레임(1110)의 내부에는 FOUP(1210)의 도어를 개폐하는 개폐부가 설치되고, FOUP(1210)와 공정 파트(1300) 간 기판을 이송하는 대기 로봇(atmospheric robot, 1120)이 설치된다. 대기 로봇(1120)은 2개로 구비될 수 있으며, 대기 로봇(1120)들 사이에 기판을 로드락 챔버(1320)로 보다 신속하게 이송할 수 있도록 버퍼부(1130)가 마련될 수 있다.
공정 파트(1300)는 기판에 각종 공정, 예컨대 증착 또는 식각 공정을 수행하기 위한 것이다. 공정 파트(1300)는 사각 형상의 이송 챔버(1310)와, 이송 챔버(1310)의 하나의 측면에 배치되는 로드락 챔버(1320)와, 3측면에 배치되는 공정 모듈(1330)들, 및 이송 챔버(1310) 내에 설치된 기판 이송 로봇(100)을 포함한 클러스터 시스템으로 구성될 수 있다. 이송 챔버(1310)는 사각 형상으로 이루어진 것으로 도시되어 있으나, 다각 형상으로 이루어지는 것도 가능하다.
로드락 챔버(1320)는 EFEM(1100)에 마주하게 배치된다. 로드락 챔버(1320)는 2장의 기판들이 횡으로 나란히 배치될 수 있는 듀얼 타입의 챔버로 이루어질 수 있다. 이송 챔버(1310) 내에는 로드락 챔버측 감지센서(1321)가 복수 개씩 2조를 이루어 기판마다 1조씩 대응되게 배치될 수 있다.
예컨대, 2장의 기판들이 로드락 챔버(1320)에 대해 출입할 때, 기판들이 각각 출입하는 경로 상, 2장의 기판들 중 하나에 대응되게 2개의 감지센서(1321)들이 배치되고, 다른 하나에 대응되게 2개의 감지센서(1321)들이 배치된다. 여기서, 2개의 감지센서(1321)들은 기판의 좌우에 대응되게 배치된다. 이에 따라, 기판이 로드락 챔버(1320)에 대해 출입하는 과정에서 기판의 위치 정보가 2차원적으로 획득될 수 있다. 물론, 로드락 챔버측 감지센서(1321)는 3개 이상으로 1조를 이룰 수도 있다.
로드락 챔버측 감지센서(1321)는 광을 발산하는 발광부와, 발광부로부터 발산한 광을 받아 수광 신호를 처리하는 수광부를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 발광부와 수광부는 그 사이로 기판이 통과할 수 있게 배치된다.
생산성을 높이기 위해, 로드락 챔버(1320)는 상부 로드락 챔버와 하부 로드락 챔버가 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 상부 로드락 챔버는 2장의 기판들이 나란히 공급될 수 있는 듀얼 타입의 챔버로 이루어지고, 하부 로드락 챔버도 2장의 기판들이 나란히 공급될 수 있는 듀얼 타입의 챔버로 이루어질 수 있다.
공정 모듈(1330)들은 모두 동일한 공정을 수행하도록 구성되거나, 작업의 성격이나 필요에 따라 서로 상이한 공정을 수행하도록 구성될 수 있다. 공정 모듈(1330)들은 이송 챔버(1310)의 각 측면마다 배치될 수 있다. 공정 모듈(1330)들은 상호 분리된 기판 처리 공간을 각각 포함하도록 구성될 수 있다. 기판 처리 공간들에는 각 기판에 대한 공정이 독립되게 수행될 수 있다.
예컨대, 각각의 공정 모듈(1330)은 2개의 싱글 타입의 공정 챔버들이 횡으로 나란히 배치되어 구성될 수 있다. 각 싱글 타입의 공정 챔버는 1장의 기판이 공급될 수 있게 형성되고, 기판에 대한 공정이 독립되게 수행될 수 있다. 다른 예로, 공정 모듈은 각각 하나의 기판을 처리하는 복수의 기판 처리 공간을 포함하는 단일 공정 챔버 몸체로 구성될 수도 있다.
이송 챔버(1310) 내에는 공정 모듈측 감지센서(1331)가 복수 개씩 2조를 이루어 기판마다 1조씩 대응되게 배치될 수 있다. 예컨대, 2장의 기판들이 공정 모듈(1330)에 대해 출입할 때, 기판들이 각각 출입하는 경로 상, 2장의 기판들 중 하나에 대응되게 2개의 감지센서(1331)들이 배치되고, 다른 하나에 대응되게 2개의 감지센서(1331)들이 배치된다. 물론, 공정 모듈측 감지센서(1331)는 3개 이상으로 1조를 이룰 수도 있다. 공정 모듈측 감지센서(1331)는 전술한 로드락 챔버측 감지센서(1321)와 동일하게 구성될 수 있다.
기판 이송 로봇(100)은 로드락 챔버(1320)와 공정 모듈(1330) 간 기판을 이송하기 위한 것이다.
기판 이송 로봇(100)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 로봇에 대한 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 기판 이송 로봇이 조립된 상태에서의 측 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 3의 기판 이송 로봇이 조립된 상태에서의 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 기판 이송 로봇(100)은, 로봇 몸체(110)와, 제1,2,3 아암(121,122,123)과, 구동 유닛을 포함하여 구성된다.
로봇 몸체(110)는 이송 챔버(1310) 내에 설치된다. 로봇 몸체(110)는 제1 내지 제3 아암(121,122,123)을 지지하는 한편, 구동 유닛의 제1 내지 제6 엑추에이터(141,142,143,144.145,146)가 내장될 수 있게 한다.
제1 아암(121)은 로봇 몸체(110)에 설치되며, 전후진 운동 가능하도록 형성된다. 그리고, 제1 아암(121)은 단부에 2장의 기판(W)들을 안착시켜 이송한다. 제2,3 아암(122,123)은 제1 아암(121)의 하부에서 동일 평면 상에 좌우로 배치되어 로봇 몸체(110)에 설치되며, 전후진 운동 가능하도록 각각 형성된다. 제2,3 아암(122,123)은 각 단부에 1장의 기판(W)을 안착시켜 이송한다. 제2,3 아암(122,123)은 제1 아암(121)의 상부에 설치되는 것도 물론 가능하다.
구동 유닛은 제1,2,3,4,5,6 엑추에이터(141,142,143,144,145,146), 및 제1,2,3 회전축(151,152,153)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 내지 제3 엑추에이터(141,142,143)는 제1 내지 제3 아암(121,122,123)을 독립되게 전후진 운동시켜, 기판(W)들을 전후방으로 이송시킬 수 있게 한다. 제1 내지 제3 엑추에이터(141,142,143)는 회전 구동부 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제4 액추에이터(144)는 제2,3 아암(122,123) 중 어느 하나, 예컨대 제3 아암(123)을 회전 운동시키기 위한 것이다. 제5 액추에이터(145)는 제1 아암(121)과 제2 아암(122)을 공히 회전 운동시키기 위한 것이다. 물론, 제4 액추에이터(144)가 제2 아암(122)을 회전 운동시키고, 제5 액추에이터(145)가 제1 아암(121)과 제3 아암(123)을 공히 회전 운동시키는 것도 가능하다.
제6 엑추에이터(146)는 제1 내지 제3 아암(121,122,123) 전체를 승강시켜, 제1 내지 제3 아암(121,122,123)의 높이를 조절할 수 있게 한다. 제6 액추에이터(146)는 회전 모터와, 동력전달수단인 타이밍 벨트 또는 볼 스크류 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제1,2,3 회전축(151,152,153)은 제1,2,3 아암(121,122,123)에 각각 결합한다. 제1 내지 제3 회전축(151,152,153)은 제1 내지 제3 엑추에이터(141,142,143)에 의해 각각 회전함에 따라, 제1 내지 제3 아암(121,122,123)을 서로 독립적으로 전후진 운동시킬 수 있다.
제1 아암(121)과 제2 아암(122)이 제5 엑추에이터(145)에 의해 공히 회전하는 경우, 제1 회전축(151)과 제2 회전축(153)은 제5 엑추에이터(145)에 의해 함께 회전할 수 있다. 제1 내지 제3 회전축(151,152,153)은 로봇 몸체(110)에 동일 축 상으로 설치될 수 있다.
전술한 구성의 기판 이송 로봇(100)은 제1 내지 제3 아암(121,122,123)이 전후진 운동이 독립되게 제어 가능하므로, 다음과 같은 이점이 있을 수 있다. 예를 들어, 기판들에 대한 공정 처리시 불량을 방지하기 위해, 공정처리 전의 기판들은 각 센터가 공정 모들(1330)의 설정 위치에 맞춰 로딩될 필요가 있다. 이 경우, 제2,3 아암(122,123)은 공정처리 전의 기판을 1장씩 맡아서 로드락 챔버(1320)로부터 공정 모듈(1330)로 이송하는 역할을 전담할 수 있다. 이때, 제2,3 아암(121,122)은 독립 제어 가능하므로, 2장의 기판들의 각 센터를 공정 모듈(1330)의 설정 위치에 동시에 맞춰 로딩할 수 있다. 따라서, 기판들의 로딩에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
한편, 공정처리 후의 기판들을 로드락 챔버(1320)로 로딩하는 과정은 공정처리 전의 기판들을 공정 모듈(1330)로 로딩하는 과정보다 기판들에 대해 정밀한 위치 제어가 필요 없을 수 있다. 이 경우, 제1 아암(121)은 공정처리 후의 기판을 2장씩 공정 모듈(1330)로부터 로드락 챔버(1320)로 이송하는 역할을 전담할 수 있으므로, 전체 기판 이송 시간을 단축할 수 있다. 또한, 제1 아암(121)이 제2,3 아암(122,123)과 같이 구성되는 것과 비교해서, 구성을 단순화할 수 있고, 그에 따른 제조비용이 절감될 수 있다.
그리고, 제1 내지 제3 아암(121,122,123)이 전후진 운동이 독립되게 제어 가능하므로, 제2,3 아암(122,123)이 로드락 챔버(1320)로부터 기판들을 반출하여 대기한 상태에서, 제1 아암(121)은 공정 모듈(1330)에서 공정처리 후의 기판들을 반출할 수 있다. 그 직후, 제2,3 아암(122,123)은 대기 중인 기판들을 빈 공정 모듈(1330) 내로 반입함으로써, 공정처리 후의 기판과 공정처리 전의 기판 간에 교체를 신속하게 할 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 아암(121,122,123)은 전후진 운동시 스트로크(stroke)가 동일하게 설정될 수 있게 일부 구성요소의 크기에 차이가 있을 수 있으나, 실질적인 구성은 동일하게 이루어질 수 있다. 이하에서는, 제1 아암(121)을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 아암(121)은 전후진 운동 가능한 구조로서, 후방 메인 바(131)와, 후방 서브 바(132)와, 링크 부재(133)와, 전방 메인 바(134)와, 전방 서브 바(135)와, 지지 부재(136), 및 엔드 이펙터(end effecter, 137)를 포함할 수 있다.
후방 메인 바(131)는 일단이 제1 회전축(151)에 결합하고, 타단이 링크 부재(133)에 결합한다. 여기서, 후방 메인 바(131)는 제1 회전축(151)에 고정되어 제1 회전축(151)과 함께 회전하며, 링크 부재(133)에 힌지 결합하여 링크 부재(133)에 대해 회전 가능하게 된다.
후방 서브 바(132)는 후방 메인 바(131)의 옆에 나란히 배치된다. 그리고, 후방 서브 바(132)는 일단이 제1,2 가이드 축(161,162) 중 하나, 예컨대 제2 가이드 축(162)과 회전 가능하게 결합하고, 타단이 링크 부재(133)에 회전 가능하게 결합한다. 여기서, 제1,2 가이드 축(161,162)은 로봇 몸체(110)의 상부로 각각 돌출되게 설치된 것이다. 제1 가이드 축(161)에는 제2,3 아암(122)(123)의 각 후방 서브 바가 회전 가능하게 결합된다. 후방 서브 바(132)는 전방 서브 바(135)와 함께, 제1 회전축(151)에 의해 후방 메인 바(131)가 회전 운동하면, 엔드 이펙터(137)가 직선 운동할 수 있게 한다.
링크 부재(133)는 후방 메인 바(131)와 전방 메인 바(134)를 서로 연결하고, 후방 서브 바(132)와 전방 서브 바(135)를 서로 연결하기 위한 것이다. 전방 메인 바(134)와 전방 서브 바(135)는 일단이 링크 부재(133)에 회전 가능하게 각각 결합하고, 타단이 지지 부재(136)에 회전 가능하게 각각 결합한다.
전방 메인 바(134)는 링크 부재(133)와 후방 메인 바(131)가 결합하는 회전 중심 축 상에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 그리고, 전방 서브 바(135)는 링크 부재(133)와 후방 서브 바(132)가 결합하는 회전 중심 축 상에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 지지 부재(136)는 기판(W)이 안착되는 엔드 이펙터(137)를 지지하기 위한 것이다. 엔드 이펙터(137)는 지지 부재(136)의 단부에 고정된다. 제1 아암(121)의 경우, 엔드 이펙터(137)는 2장의 기판(W)들이 함께 안착되도록 형성된다. 그리고, 제2,3 아암(122)(123)의 경우, 각 엔드 이펙터(137')는 1장의 기판(W)이 안착되도록 형성된다.
전술한 구성의 기판처리시스템(1000)에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 방법에 의해 기판을 이송하는 방법을 도 1과 함께, 도 5a 내지 도 5h를 참조하여, 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, FOUP(1210)에 적재된 다수의 기판들은 로드 스테이션(1200)에 위치된다. 그러면, EPEM(1100)에 구비된 대기 로봇(1120)들은 FOUP(1210)에 적재된 기판들을 로드락 챔버(1320)로 반입하고, 공정 모듈(1330)을 거쳐 공정 처리되어 로드락 챔버(1320)로 반입된 기판들을 수거하여 FOUP(1210)에 적재하는 과정을 반복 수행한다.
여기서, 대기 로봇(1120)들 중 어느 하나에 의해 버퍼부(1130)와 FOUP(1210) 간에 기판을 이송시키면, 다른 하나에 의해서는 버퍼부(1130)와 로드락 챔버(1320) 간에 기판을 이송시킬 수 있다. 이에 따라, 기판 이송 효율을 높일 수 있게 된다.
대기 로봇(1120)에 의해 로드락 챔버(1320)의 상부 로드락 챔버와 하부 로드락 챔버에 기판이 2장씩 반입되면, 기판 이송 로봇(100)을 이용하여, 로드락 챔버(1320)에 반입된 다수의 기판들을 2장씩 반출하여 공정 모듈 (1330)들에 각각 공급한다.
예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(1320)의 상부 로드락 챔버와 하부 로드락 챔버 중 어느 한쪽에 2장의 기판들(W1,W2)이 반입되면, 제2,3 아암(122,123)을 로드락 챔버(1320)로 전진시켜 엔드 이펙터(137')들에 2장의 기판들(W1,W2)을 각각 안착시킨다.
이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2,3 아암(122,123)을 후진시켜 엔드 이펙터(137')들에 안착된 2장의 기판들(W1,W2)을 반출한다. 이후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제2,3 아암(122,123)을 공정 모듈(1330) 쪽으로 회전시킨 후, 제2,3 아암(122,123)을 전진시켜 공정 모듈(1330)에 2장의 기판들(W1,W2)을 1장씩 반입한다. 이 과정을 반복 수행하면, 도 5d에 도시된 바와 같이 모든 공정 모듈(1330)들에 기판들(W1,W2,W3,W4,W5,W6)을 반입될 수 있다.
이후, 도 5e에 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(1320)에 기판들(W7,W8)이 공급되어 적재된 상태에서, 제2,3 아암(122,123)을 전진시켜 엔드 이펙터(137')들에 기판들(W7,W8)을 안착시킨다. 이후, 제2,3 아암(122,123)을 후진시켜 기판들(W7,W8)을 반출시킨다. 이후, 도 5f에 도시된 바와 같이, 제1 아암(121)과 제2,3 아암(122,123) 모두를 최초 기판들(W1,W2)이 공급된 공정 모듈(1330) 쪽으로 회전시킨다.
이후, 도 5g에 도시된 바와 같이, 제1 아암(121)을 기판들(W1,W2)이 공정 처리된 공정 모듈(1330)로 전진시켜 기판들(W1,W2)을 엔드 이펙터(137)에 안착시킨 후, 제1 아암(121)을 후진시켜 반출한다. 그 직후, 제2,3 아암(122,123)에 대기 중인 기판들(W7,W8)을 빈 공정 모듈(1330)에 공급한다. 이와 같이, 제2,3 아암(122,123)을 이용하여 기판들(W7,W8)을 대기시킨 상태에서, 제1 아암(121)을 이용하여, 공정 처리된 기판들(W1,W2)을 공정 모듈(1330)로부터 반출시킨 직후, 대기시킨 기판들(W7,W8)을 공정 모듈(1330)로 공급하게 되므로, 기판 교체를 보다 신속하게 할 수 있게 된다.
이후, 도 5h에 도시된 바와 같이, 제1 아암(121)을 로드락 챔버(1320) 쪽으로 회전시켜, 반출된 기판들(W1,W2)을 로드락 챔버(1320) 내로 반입한다. 여기서, 상부 로드락 챔버와 하부 로드락 챔버 중 어느 한쪽에 기판들이 적재되어 있는 상태라면, 비어 있는 다른 쪽으로 기판들(W1,W2)을 반입시킨다.
도 5e 내지 도 5h에 도시된 과정을 반복 수행하면, 나머지 공정 모듈(1330)들에 공정 처리된 기판들(W3,W4,W5,W6)을 새로운 기판들로 각각 신속하게 교체할 수 있게 된다. 또한, 기판들을 2장씩 이송시켜가며 공정 처리할 수 있으므로, 생산성 향상에 기여할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 기판들을 처리하는 과정에서, 로드락 챔버(1320)에 1장의 기판이 존재하는 경우, 예컨대, 1장의 기판이 최종 존재하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 1장 남은 기판(WR)을 처리할 수 있다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제2,3 아암(122,123) 중 어느 하나, 예컨대 제2 아암(122)만을 로드락 챔버(1320)로 전진시켜 엔드 이펙터(137')에 기판(WR)을 안착시킨 후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2 아암(122)을 후진시켜 기판(WR)을 반출한다.
이후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제2 아암(122)과 함께 제1,3 아암(121,123)을 공정 처리된 기판들(WE1,WE2)이 적재된 공정 모듈(1330)로 회전시킨다. 이후, 제1 아암(121)을 전진시켜 공정 처리된 기판들(WE1,WE2)을 반출한다. 그 직후, 제2 아암(122)에 의해 대기 상태의 1장의 기판(WR)을 공정 모듈(1330)로 반입한다. 이때, 공정 모듈(1330)은 기판 처리 공간들에서 공정 처리가 독립되게 수행되도록 구성되는 경우, 1장의 기판(WR)을 수용한 기판 처리 공간에서만 공정 처리를 위한 동작이 수행되면 되고, 이와 인접한 기판 처리 공간에서는 공정 처리를 위한 동작이 수행되지 않아도 되는 이점이 있게 된다.
이후, 제1 아암(121)을 로드락 챔버(1320) 쪽으로 회전시켜, 반출된 기판들(WE1,WE2)을 로드락 챔버(1320) 내로 반입한다. 공정 모듈(1330)에서 최종 1장의 기판(WR)에 대해 공정 처리 완료되면, 제1 내지 제3 아암(121,122,123) 중 하나, 예컨대 제1 아암(121)을 동작시켜 공정 모듈(1330)로부터 반출한 후, 로드락 챔버(1320)로 반입할 수 있다. 이와 같이, 1장의 기판(WR)이 남은 경우, 제1 내지 제3 아암(121,122,123)의 동작을 최소화할 수 있으므로, 분진 발생 가능성을 최대한 낮출 수 있다.
한편, 제2,3 아암(122,123)의 엔드 이펙터(137')들에 각각 안착된 기판들을 공정 모듈(1330) 내로 로딩하기 전에, 기판들이 엔드 이펙터(137')들 상에 정확하게 위치되지 않을 수 있다. 그 원인은 FOUP(1210)에 기판들이 잘못 위치되어 적재된 상태에서 로드락 챔버(1320)로 그대로 공급되거나, 기판이 FOUP(1210)로부터 로드락 챔버(1320)로 이송되는 과정에서 위치가 변경됨으로 인해 기인할 수 있다. 또는, 그 원인은 기판이 로드락 챔버(1320)로부터 반출되어 공정 모듈(1330) 쪽으로 이송되는 과정에서 위치가 변경됨으로 인해 기인할 수도 있다.
만일, 부정확하게 위치된 기판들이 공정 모듈(1330) 내에 그대로 로딩되면, 기판 공정 처리시 불량이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 기판들의 각 센터를 공정 모듈(1330) 내의 설정 위치에 맞춰서 공정 모듈(1330) 내로 로딩할 수 있다.
예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2,3 아암(122,123)은 전후진 및 회전 동작이 서로 독립적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 제2 아암(122)에 안착된 기판(W1)의 센터(C1)를 전후 좌우 이동시켜가며 공정 모듈(1330) 내에 위치한 스테이지(1332a) 상의 설정 위치(C3)에 맞춰서 공정 모듈(1330) 내로 로딩함과 동시에, 제3 아암(123)에 안착된 기판(W2)의 센터(C2)를 전후좌우 이동시켜가며 공정 모듈(1330) 내에 위치한 스테이지(1332b) 상의 설정 위치(C4)에 맞춰서 공정 모듈(1330) 내로 신속하게 로딩함이 가능하다.
기판들(W1,W2)의 각 센터(C1,C2)를 설정 위치(C3,C4)로 맞추는 방법은 다양할 수 있다. 그 일 예로 공정 모듈측 감지센서(1331)들을 이용할 수 있다. 이 경우, 기판들(W1,W2)을 공정 모듈(1330) 내로 진입시키는 과정에서 이송 챔버(1310)내의 공정 모듈측 감지센서(1331)들로부터 기판들(W1,W2)의 각 위치 정보를 획득한다. 이렇게 획득된 기판들(W1,W2)의 각 위치 정보를 기준 위치 정보와 비교한 후, 그 결과를 토대로 기판들(W1,W2)의 각 센터(C1,C2)가 설정 위치(C3,C4)에 맞춰져 공정 모듈(1330) 내로 로딩되게 제2,3 아암(122,123)을 독립 제어할 수 있다. 기준 위치 정보는 기판이 엔드 이펙터에 정상적으로 위치된 상태에서 공정 모듈(1330) 내로 로딩될 때를 가정하여 미리 설정된 위치 정보에 해당할 수 있다.
다른 예로, 내의 로드락 챔버측 감지센서(1321)들로부터 기판들(W1,W2)의 각 위치 정보를 획득할 수도 있다. 이렇게 획득된 기판들(W1,W2)의 각 위치 정보를 기준 위치 정보와 비교한 후, 그 결과를 토대로 기판들(W1,W2)의 각 센터(C1,C2)가 설정 위치(C3,C4)에 맞춰져 공정 모듈(1330) 내로 로딩되게 제2,3 아암(122,123)을 독립 제어할 수 있다.
물론, 공정 모듈측 감지센서(1331)와 로드락 챔버측 감지센서(1321)를 모두 이용해서, 기판들(W1,W2)의 각 센터(C1,C2)가 설정 위치(C3,C4)에 맞춰져 공정 모듈(1330) 내로 로딩되게 제2,3 아암(122,123)을 독립 제어할 수도 있다. 이 경우, 공정 모듈측 감지센서(1331)로부터 획득된 위치 정보를 토대로, 공정 모듈(1330) 내로 로딩될 기판들(W1,W2)의 각 센터 위치(C1,C2)를 설정 위치(C3,C4)로 맞출 때, 로드락 챔버측 감지센서(1321)들로부터 획득된 위치 정보는 보정을 행하는데 이용될 수 있다. 따라서, 기판들(W1,W2)의 각 센터(C1,C2)를 설정 위치(C3,C4)에 보다 정밀하게 맞출 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100..진공 로봇 121..제1 아암
122..제2 아암 123..제3 아암
1100..EFEM 1120..대기 로봇
1210..FOUP 1310..이송 챔버
1320..로드락 챔버 1330..공정 모듈

Claims (21)

  1. 이송 챔버; 상기 이송 챔버의 한쪽에 배치되고, 2장의 기판들이 공급될 수 있게 형성된 로드락 챔버; 상기 이송 챔버의 다른 쪽에 각각 배치되며, 상호 분리된 기판 처리 공간을 포함하는 공정 모듈들; 및 상기 이송 챔버 내에 배치되어 상기 로드락 챔버와 공정 모듈들 간에 기판을 이송하는 것으로, 상하부 중 어느 한쪽에서 2장의 기판을 동시에 이송하도록 동작하는 제1 아암과, 다른 쪽에서 1장의 기판을 개별 이송하도록 동작하는 제2,3 아암을 구비하는 기판 이송 로봇;을 포함하는 기판처리시스템의 기판 이송 방법으로서,
    (a) 로드락 챔버에 다수 공급된 기판들을 기판 이송 로봇을 이용하여 공정 모듈들에 각각 반입하는 단계;
    (b) 제2,3 아암을 이용하여 로드락 챔버로부터 2장의 기판들을 반출해서 대기하는 단계;
    (c) 공정 모듈에서 공정 처리된 2장의 기판들을 기판 이송 로봇의 제1 아암을 이용하여 반출한 후, 대기 상태의 2장의 기판들을 빈 공정 모듈에 반입하는 단계; 및
    (d) 공정 모듈로부터 반출된 2장의 기판들을 로드락 챔버로 반입하는 단계;
    를 포함하는 기판 이송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    제2,3 아암을 독립 제어하여 제2 아암에 안착된 기판의 센터를 공정 모듈 내의 설정 위치에 맞춰 공정 모듈 내로 로딩함과 동시에, 제3 아암에 안착된 기판의 센터를 공정 모듈 내의 설정 위치에 맞춰 공정 모듈 내로 로딩하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이송 챔버 내에는 공정 모듈측 감지센서가 복수 개씩 2조를 이루어 기판마다 1조씩 대응되게 배치되며;
    상기 (c) 단계는, 상기 제2,3 아암에 의해 기판들을 공정 모듈로 반입하는 과정에서 공정 모듈측 감지센서들로부터 획득된 기판들의 각 위치 정보를 기준 위치 정보와 비교한 결과를 토대로 제2,3 아암을 독립 제어해서, 기판들의 각 센터를 공정 모듈 내의 설정 위치에 맞춰 공정 모듈 내로 각각 로딩하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 이송 챔버 내에는 로드락 챔버측 감지센서가 복수 개씩 2조를 이루어 기판마다 1조씩 대응되게 배치되며;
    상기 (b) 단계는, 상기 기판들을 로드락 챔버로부터 반출하는 과정에서 로드락 챔버측 감지센서들로부터 획득된 기판들의 각 위치 정보를 기준 위치 정보와 비교한 결과를 토대로 제2,3 아암을 독립 제어해서, 기판들의 각 센터를 공정 모듈 내의 설정 위치에 맞춰 공정 모듈 내로 각각 로딩하는 것을 특징으로 하는 기판 이송방법.
  5. 제1항에 있어서,
    (e) 로드락 챔버에 1장의 기판이 존재하는 경우, 제2,3 아암 중 하나의 아암만을 동작시켜 기판을 로드락 챔버로부터 반출하여 대기하는 단계;
    (f) 제1 아암을 이용하여 공정 모듈에서 공정 처리된 2장의 기판들을 반출한 후, 대기 상태의 1장의 기판을 빈 공정 모듈로 반입하는 단계; 및
    (g) 공정 모듈로부터 반출된 2장의 기판들을 로드락 챔버로 반입하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    로드락 챔버는 2장의 기판들이 공급될 수 있게 각각 형성된 상부 로드락 챔버와 하부 로드락 챔버가 적층되어 구성되며;
    상기 (d) 단계는, 상부 로드락 챔버와 하부 로드락 챔버 중 어느 한쪽에 기판들이 적재되어 있는 상태라면, 비어 있는 다른 쪽으로 기판들을 반입하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공정 모듈은 각각 하나의 기판 처리 공간을 포함하는 2개의 공정 챔버들이 횡으로 배치되어 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공정 모듈은 각각 하나의 기판을 처리하는 복수의 기판 처리 공간을 포함하는 단일 공정 챔버 몸체로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  9. 로드락 챔버와 공정 모듈 간에 기판을 이송하기 이송 챔버 내에 설치되는 것으로,
    상기 이송 챔버 내에 설치된 로봇 몸체;
    상기 로봇 몸체에 설치되고, 전후진 운동 가능하도록 형성되며, 2장의 기판들을 안착시켜 이송하는 제1 아암;
    상기 제1 아암의 상부 또는 하부에서 동일 평면 상에 좌우로 배치되어 상기 로봇 몸체에 설치되고, 전후진 운동 가능하도록 각각 형성되며, 각각 1장의 기판을 안착시켜 이송하는 제2,3 아암; 및
    상기 제1,2,3 아암을 구동시키는 구동 유닛;
    을 포함하는 기판 이송 로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동 유닛은,
    상기 제1 내지 제3 아암과 각각 결합하는 제1,2,3 회전축;
    상기 제1 내지 제3 아암을 독립되게 전후진 운동시키기 위한 제1,2,3 엑추에이터;
    상기 제2,3 아암 중 어느 하나를 회전 운동시키기 위한 제4 액추에이터;
    상기 제2,3 아암 중 다른 하나와 상기 제1 아암을 공히 회전 운동시키기 위한 제5 엑추에이터; 및
    상기 제1 내지 제3 아암 전체를 승강시키기 위한 제6 엑추에이터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 로봇.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1,2,3 회전축은 상기 로봇 몸체에 동일 축 상으로 설치된 것을 특징으로 하는 기판 이송 로봇.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 아암의 각각은:
    상기 제1 내지 제3 회전축 중 하나와 결합하는 후방 메인 바,
    상기 로봇 몸체에 설치된 제1,2 가이드 축 중 하나와 회전 가능하게 결합하고 상기 후방 메인 바의 옆에 나란히 배치되는 후방 서브 바,
    상기 후방 메인 바와 상기 후방 서브 바와 각각 회전 가능하게 결합하는 링크 부재,
    상기 링크 부재와 상기 후방 메인 바가 결합하는 회전 중심 축 상에 회전 가능하게 결합하는 전방 메인 바,
    상기 링크 부재와 상기 후방 서브 바가 결합한 회전 중심 축 상에 회전 가능하게 결합하고 상기 전방 메인 바의 옆에 나란히 배치되는 전방 서브 바,
    상기 전방 메인 바와 상기 전방 서브 바와 각각 회전 가능하게 결합하는 지지 부재, 및
    상기 지지 부재에 고정되는 엔드 이펙터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 로봇.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 아암의 엔드 이펙터는 2장의 기판들이 안착되도록 형성되고, 상기 제2,3 아암의 각 엔드 이펙터는 1장의 기판이 안착되도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판 이송 로봇.
  14. 이송 챔버;
    상기 이송 챔버의 한쪽에 배치되고, 2장의 기판들이 공급될 수 있게 형성된 로드락 챔버;
    상기 이송 챔버의 다른 쪽에 각각 배치되며, 상호 분리된 기판 처리 공간을 포함하는 공정 모듈들; 및
    상기 이송 챔버 내에 배치되는 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 기판 이송 로봇;
    을 포함하는 기판처리시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이송 챔버 내에는 공정 모듈측 감지센서가 복수 개씩 2조를 이루어 기판마다 1조씩 대응되게 배치되어 기판들이 공정 모듈로 반입하는 과정에서 기판들의 각 위치 정보를 획득하도록 된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 이송 챔버 내에는 로드락 챔버측 감지센서가 복수 개씩 2조를 이루어 기판마다 1조씩 대응되게 배치되어 기판들이 로드락 챔버로부터 반출하는 과정에서 기판의 각 위치 정보를 획득하도록 된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 로드락 챔버는 횡으로 2장의 기판이 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 로드락 챔버는 2장의 기판들이 공급될 수 있게 각각 형성된 상부 로드락 챔버와 하부 로드락 챔버가 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 로드락 챔버는 횡으로 2장의 기판이 배치되도록 각각 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 공정 모듈은 각각 하나의 기판 처리 공간을 포함하는 2개의 공정 챔버들이 횡으로 배치되어 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 공정 모듈은 각각 하나의 기판을 처리하는 복수의 기판 처리 공간을 포함하는 단일 공정 챔버 몸체로 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
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