KR100358787B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내부 홀을 구비하는 기판(21,25)을 처리하는 본 발명의 장치는 내부 그리퍼(2) 및 외부 그리퍼(3)를 포함한다. 상기 내부 그리퍼는 내부 홀 그리퍼(2)의 형태를 취한다. 내부 홀을 갖춘 기판을 처리하는 본 발명의 방법에 따라, 제 1 기판(21)은 내부 홀 그리퍼(2)에 의해 파지되어, 외부 그리퍼(3)와 접촉하게 되며 외부 그리퍼(3)에 의해 파지된다. 내부 홀 그리퍼(2)는 해제되어, 제 2 기판(25)을 파지하기 전에 홀을 통하여 제 1 기판의 홀을 통하여 이동된다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR HANDLING SUBSTRATES}

본 발명의 요지와 어느 정도 관련되어 반복을 방지하기 위해 참조로 부가된, 본 발명의 양수인 소유의 독일 특허출원 제 197 18 471 호에 상기 형식의 방법과 장치가 개재되어 있다. 접착 결합한 두 기판에 대해 기술한 장치로서, 복수의 장치가 기판을 처리하는 것이 기술되어 있으며, 이를 이하 핸들러(handler)라고 한다. 원형 스위칭 테이블(circular switching table)로부터 접착 스테이션(adhesion station)으로 기판을 운송하는 기능을 하는 이러한 핸들러 중 하나에는 소위 진공 그리퍼(vacuum gripper)로서 각각 구현되는 내부 그러퍼 및 외부 그리퍼가 제공된다. 우선, 원형 스위칭 테이블로부터 내부 그러퍼로 제 1 기판을 제거하여, 접착 스테이션으로 제 1 기판을 운송하고, 접착 스테이션에서 제 1 기판을 증착함으로써 이러한 특별 핸들러가 작동한다. 그 다음, 핸들러는 원형 스위칭 테이블로 복귀한다. 거기에서, 핸들러는 내부 그리퍼로 제 2 기판을 들어 올려 외부 그리퍼와 접촉시키며, 이에 의해, 내부 그리퍼가 외부 그리퍼와의 공조로 제 2 기판의 만곡(distortion)을 야기시킨다. 그 다음, 이러한 제 2 기판은 접착 스테이션으로 이동되어 제 1 기판 상에 놓여져서 접착된다.

상기한 핸들러에서는 임의의 주어진 시간에 하나의 기판만이 들어 올려져서 운송될 수 있다. 또한, 진공 그리퍼의 해제를 가속화하기 위해, 진공 상태가 제거되어야 할 뿐만 아니라, 기판에 강제 공기 분사(positive air blast)가 적용된다. 그러나, 이러는 동안, 특히 내부 그리퍼가 해제되는 동안, 접착 결합되는 두 기판 사이에 공기가 유입될 수 있는 위험성이 있다. 기판 사이의 접착 부위에 공기 버블(air bubble)이 발생할 수 있으므로 이것은 바람직하지 못하다.

독일 특허출원 제 197 18 471 호에 개재된 장치에서는, 내부 홀 그리퍼가 다른 위치에서도 이용되며, 기판의 내부 홀, 또는 기판이 운송가능하도록 서로 접착 결합되는 기판과 맞물린다. 그러나, 내부 홀 그리퍼는 단일 기판, 또는 접착 결합된 기판만을 수용하여 운송할 수 있다.

독일 특허출원 제 195 29 537 호에는 내부 홀을 구비하는 평기판(flat substrate)을 파지하여 유지하는 장치가 개재되어 있으며, 하우징에 피벗가능하게 장착되는 복수의 손가락형 그리퍼가 기판의 내부 홀 내측으로 도입되며, 그 후 손가락형 그리퍼가 내부 홀에서 기판을 유지하도록 외측으로 피벗된다. "오+페 유압 및 공기압(o+p-oelhydraulik und pneumatik)"-22(1978), No.1, 10페이지에는 공기압으로 작동가능한 여러 그리퍼가 개재되어 있다. 이점에 대해, 여러 가운데 내부 홀 그리퍼가 설명된다. 내부 홀 그리퍼에 대해 독일 특허출원 제 195 29 537 호 및 그 특허공보에 공지되어 있으며, 각각의 경우에 단일 기판만을 처리한다는 문제점이 있다.유럽 특허 출원공개 제 0 793 224 호 공보에는 CD의 제조와 연관하여 기판을 처리하는 장치가 개재되어 있으며, 이 장치에 따르면, 내부 홀 그리퍼의 형태를 취하는 내부 그리퍼, 및 진공 흡입 장치의 형태를 취하는 외부 그리퍼가 제공되며, 기판을 접합시키기 위해 서로 독립적으로 기판을 파지하여 기판을 접촉시킨다.일본 특허 요약집 016, 제 201(P-1352) 호(1992.5.14), 일본 특허출원 제 04 032045 호에는 광학 저장 미디어의 제조를 위한 기판의 접합 결합 방법이 개재되어 있으며, 이 방법에 따르면, 하나의 기판을 볼록형상으로 함으로써, 기판을 해제하면 기판의 고유 강도에 의해, 다른 기판 상에 재치(placement)되어 공기 버블이 침투하는 것을 방지하도록 접착 결합된다.국제 특허출원공개 제 97 43 760 호 공보에는 DVD 디스크를 접착 결합하는 접착 노즐이 개재되어 있으며, 이 접착 노즐에 따르면, 두 기판 사이에 접착제가 인도되어 접착 결합된다.국제 특허출원공개 제 98 57 806 호 공보에는 CD를 형성하도록 기판을 접착 결합하는 장치가 개재되어 있으며, 이 장치에 따르면 디스크 하프(disk half)를 분리한 채 유지하도록 분리 유지 수단을 이용한다. 또한, 접착 공정 동안 디스크 하프가 변형되는 것을 방지하기 위해 디스크 변형 유지 수단을 이용한다.

본 발명은 내부 홀을 구비하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이며, 내부 그리퍼 및 외부 그리퍼를 포함한다. 본 발명은 또한 내부 홀을 구비하는 기판 처리 방법에 관한 것이며, 이 방법에 따라 제 1 기판이 내부 홀 그리퍼에 의해 파지된다.

도 1은 본 발명의 장치의 개략 단면도이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 방법에 따른 기능의 시퀀스 또는 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적은, 복수의 기판을 동시 처리가능하면서도 곧바른 구조이며 용이하게 실행가능하고, 또한 높은 생산성을 달성할 수 있는, 기판을 처리하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 서로 겹쳐진 기판 사이에 공기가 포함되는 것을 방지하도록 내부 홀을 가지는 기판을 처리하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.유럽 특허출원공개 제 0 793 224 호에 개재된 장치로부터 진보된 것으로서, 기판을 만곡시키거나 변형시키기 위해 내부 그리퍼 및 외부 그리퍼가 하나의 기판을 동시에 파지하는 동안 서로에 대해 이동되는 방식으로 내부 그리퍼 및 외부 그리퍼를 제어하는 제어 장치가 본 발명의 장치에 제공됨으로써 상술한 목적이 실현된다. 이로 인해, 들어 올려진 기판의 중심 부분에 대해 다른 기판 상에 이러한 방식으로 기판을 재치하는 동안, 먼저 바로 아래 배치된 기판과 림 부분에 대해서만 접촉하여, 그 결과 기판 사이에 공기 버블이 발생하는 것을 방지한다. 기판을 운송하기 위해 본 발명의 장치는 수평으로 이동가능한 것이 바람직하다.

공지 기술의 진공 그리퍼와 달리, 내부 홀 그리퍼로서 내부 그리퍼를 구현하는 한 가지 장점은, 예컨대 접착 결합되는 두 기판 사이에 공기가 유입될 수 있는 위험성을 배제한 채 신속하고 효과적으로 내부 홀 그리퍼가 해제된다는 것이다.

내부 홀 그리퍼가 제 1 기판을 통하여 연장하는 것이 가능하고, 제 1 기판이 외부 그리퍼에 의해 맞물려서 유지되는 동안 제 2 기판과 맞물릴 수 있도록 하기 위해, 내부 홀 그리퍼의 외경은 기판의 내부 홀의 내경보다 작은 것이 바람직하다.내부 홀 그리퍼를 단순하고 효과적인 방식으로 작동시키기 위해, 내부 홀 그리퍼는 공기압으로 작동가능한 것이 바람직하다.

본 발명의 한 구체적인 실시예에 따르면, 하나 이상의 기판이 맞물리는 동안 장치의 유연성을 증가시키기 위해, 내부 그리퍼 및 외부 그리퍼는 서로 독립적으로 작동될 수 있다. 본 발명의 한 구체적인 실시예에 따르면, 외부 그리퍼는 링(ring) 내에 배치된 복수의 흡입 장치를 구비하는 진공 흡입 장치이며, 이러한 진공 흡입 장치는 기판의 외부 부분의 확실한 파지를 보장한다. 외부 그리퍼에 의해 들어 올려졌던 기판의 림(rim) 부분을 굽히거나 만곡시키기 위해 링은 볼록형상을 가지는 것이 바람직하며, 이에 의해, 상기와 같은 방식으로 들어올려졌던 기판이 다른 기판상에 놓여지면, 올려진 기판의 중심 부분이 올려진 기판 아래에 배치된 기판과 우선 접촉하게 되고, 그 다음 림 영역이 접촉하게 된다. 그 결과, 기판 사이에 공기 포켓 또는 버블이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 장치는 기판의 운송에 대해 수평으로 이동가능한 것이 바람직하다.

또한, 다음의 방법에 의해 상술한 목적을 실현한다. 즉, 내부 홀 그리퍼에 의해 파지된 제 1 기판을 외부 그리퍼와 접촉시켜 외부 그리퍼에 의해 기판을 파지한 후, 내부 홀 그리퍼를 해제하며, 초기에 제 2 기판을 파지하고, 나중에 다시 제 2 기판을 해제하도록 제 1 기판의 홀을 통하여 내부 홀 그리퍼를 이동시키고, 내부 홀 그리퍼에 의해 다시 제 1 기판을 파지한 후, 제 1 기판을 굽히거나 만곡시키도록 외부 그리퍼에 대하여 내부 홀 그리퍼를 이동시키며, 굽은 제 1 기판의 중심 부분을 제 2 기판과 접촉시키고, 그 다음 남은 부분을 제 2 기판과 접촉시킨다. 이러한 방법으로, 두 기판을 동시에 처리 또는 운송하며, 그 결과 순환 시간이 절약된다. 두 기판이 동시에 운송되기 때문에 운송 결로를 단축시킬 수 있으며, 그 결과 이용된 구성 요소, 특히 구동 수단의 수명이 증가한다. 두 기판의 내부 홀에 각각 수용됨으로써 내부 홀 그리퍼가 기판을 센터링하기 때문에 두 기판은 서로에 대해 센터링되며, 이러한 센터링은 또한 외부 그리퍼로 전송되는 동안 유지된다. 또한, 본 장치에 관하여 상술하였듯이 기판 사이의 공기 버블을 방지한다.

수직 이동, 특히 내부 홀 그리퍼를 상승시킴으로써 제 1 기판을 외부 그리퍼와 접촉시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 바람직한 구체적 실시예에 따르면, 제 1 기판 및/또는 제 2 기판을 내부 홀 그리퍼로써 파지하는 것은 공기압으로 제어되어, 내부 홀에서 기판을 일정하게 파지할 수 있게 할 뿐만 아니라 곧바르며 정밀한 제어가 가능하게 한다.

진공에 의해 외부 그리퍼로 제 1 기판을 파지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 바람직한 구체적인 실시예에 따르면, 제 1 기판의 림 부분은 제 2 기판으로부터 굴록지거나 편향되어, 그 결과 제 2 기판 상에 제 1 기판이 연속적으로 재치(placement)되는 동안, 제 1 기판의 중심 부분이 먼저 제 2 기판과 접촉하게 되며, 제 1 기판을 연속적으로 편평하게 재치한 후 기판들의 외부 부분들이 서로 접촉하게 되어 기판 사이에 공기 버블을 방지한다. 들어 올려졌던 기판을 운송하는 동안, 내부 홀 그리퍼 및 외부 그리퍼는 수평으로 이동되는 것이 바람직하다.

다음은 도면을 참조하여 한 바람직한 구체적 실시예에 따라 본 발명을 설명한다.

도 1은 예컨대, 미공고된 상술한 독일 특허출원 제 197 18 471 호에 따른 두 기판을 접착 결합하는 장치와 관련하여, 기판 처리 장치, 즉 핸들러가 이용될 수 있을 때 이러한 핸들러의 필수 부분의 단면도이다.

본 발명의 핸들러(1)는 내부 홀 그리퍼(2), 및 진공 그리퍼로서 구현되는 외부 그리퍼(3)를 필수적으로 포함한다. 외부 그리퍼(3)는 적합한 고정 장치(4)를 통하여 기중 장치(5)에 고정되며, 이를 개략적으로 도시한다. 또한, 종축선(A)을 따라 이동할 수 있도록 내부 홀 그리퍼(2)는 미도시된 기중 장치에 연결된다.

내부 홀 그리퍼(2)는 상부에는 신장된 샤프트 부재(elongated shaft member)(7)를 구비하며, 내부 홀 그리퍼(2)의 하부단에는 별개로 전개 가능 요소(8)가 적합한 방식으로 고정된다. 전개 가능 요소(8)에는 전개 가능 요소(8)가 별도로 전개될 수 있도록 슬롯(10)이 구비된다. 전개 가능 요소(8) 내측에 배치된 팽창가능체(11)는 전개 가능 요소에 고정되는 커넥터(12)를 통하여 공기압 또는 유압식으로 작동된다. 이러한 방식으로, 다음에 설명하듯이, 기판의 내부 홀과 맞물릴 수 있도록, 팽창가능체(11)가 팽창하여 전개 가능 요소(8)를 전개시킨다.

팽창가능체(11)가 공기압 또는 유압으로 압력이 공급되지 않는다면, 전개 가능 요소(8)는, 미도시된 적합한 수단에 의해 전개 가능 요소(8)가 편향되어 있는레스트(rest)가 비전개된 별개 상태로 된다.

진공 그리퍼로서 구현되는 외부 그리퍼(3)에는 금속 링(15)이 제공되며, 외부 그리퍼(3)의 외부 림 영역에는 흡입 컵(17)을 구비하는 복수의 흡입 장치(16)가 배치된다. 적절한 진공 연결에 의해, 진공을 통하여 기판을 파지하는 공지된 방식으로 미도시된 저압 또는 진공원(vacuum source)에 흡입 장치(16)가 연결될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하여 핸들러(1)의 작동 장치를 설명한다. 도 2a는 전개 요소(8)가 제 1 웨이퍼(21)의 내부 홀(20) 내측으로 전개 가능 요소(8)를 도입시키는 방법을 개략적으로 나타낸다. 흡입 장치(16)를 갖춘 외부 그리퍼(3)는 제 1 웨이퍼(21) 위에 간격을 두고 배치된다.

도 2a에서 도시하지는 않았지만, 이러한 위치에서, 기판(21)의 내부 홀(20)의 내주와 맞물릴 수 있도록 전개 가능 요소(8)가 팽창체(11)에 의해 별개로 전개된다. 이러한 가운데, 내부 홀(20)의 내주와 일정하게 맞물리도록 내부 홀 그리퍼에 대한 제 1 기판(21)의 센터링이 달성된다.

이러한 맞물림에 의해 기판(21)이 파지된다. 기판(21)이 이러한 방식으로 파지된다면, 기판(21)은 내부 홀 그리퍼(2)에 의해 상승되어 외부 그리퍼(3)의 흡입 장치(16)와 접촉하게 된다. 흡입 장치(16)가 진공상태이기 때문에, 기판(21)의 외부 영역은 흡입 장치(16)에 대항하여 인취되어 파지된다. 이 지짐에서, 내부 홀 그리퍼가 해제되며, 기판(21)은 외부 그리퍼(3)에 의해 유지만 된다.

내부 홀 그리퍼가 해제된 후에, 내부 홀 그리퍼는 기판의 내부 홀(20)을 통하여 하향, 특히 제 2 기판(25)의 내부 홀(24) 내측으로 이동된다. 이러한 위치에서, 제 2 기판(25)의 내부 홀의 내주와 맞물릴 수 있도록 팽창가능체(11)에 의해 전개 가능 요소(8)가 별개로 다시 전개된다. 이러한 위치에서, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(25)을 다른 위치, 예컨대 접착 유닛으로 운송하기 위해 전체 핸들러가 상승되어 수평으로 이동된다. 접착 유닛에서, 내부 홀 그리퍼(2)를 해제함으로써 제 2 기판(25)이 증착되며, 제 1 기판(21)과 면하는 표면은 접착제로 코팅된다. 이러한 코팅 공정동안, 내부 홀 그리퍼는 다시 상방으로 이동하여, 전개 가능 요소(8)가 제 1 기판(21)의 내부 홀(20)에 배치된다. 전개 가능 요소(8)는 상술한 방식으로 다시 별개로 전개되어, 제 1 기판(21)의 내부 홀(20)과 맞물리게 된다. 하향으로 인도된 내부 홀 그리퍼의 작은 이동에 의해, 흡입 장치(16)에 의해 지속적으로 유지되는 기판(21)의 외부 영역은 하부 기판으로부터 멀어지도록 굽혀진다. 그 후, 이러한 제 1 기판(21)은 하부 기판(25)과 접촉하기 위해 이동되며, 이에 의해, 기판의 중심 영역이 먼저 서로 접촉하게 된다. 외부 그리퍼를 해제함으로써, 기판의 잔존 영역이 서로 접촉하게 되며, 외부 영역이 마지막으로 접촉하게 된다. 기판이 내부 홀 그리퍼에 의해 파지되면, 기판이 내부 홀 그리퍼에 대해 각각 센터링되므로, 기판은 서로에 대해 정밀하게 센터링된 방식으로 또한 증착되며, 특히 기판을 접착 연결하는 동안이 중요하다.

바람직한 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 상술하였다. 그러나, 본 발명의 정신을 벗어나지 않고, 많은 실시예와 변경이 당업자에게 가능하다. 기판의 접착 결합과 관련하여 본 발명의 방법을 설명하였다. 그러나, 두 기판을 처리해야만하는 다른 공정에도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 단지 기판의 내부 홀과 맞물리는 내부 홀 그리퍼의 정밀한 형식에 한정되지 않는다. 오히려, 내부 홀 그리퍼에는, 기판의 내부 홀을 통과한 후, 내부 홀 그리퍼와 별개로 전개하여 기판을 운송하도록 기판의 밑면과 맞물리는 견부(shoulder)가 제공된다. 외부 그리퍼로서 이용된 진공 그리퍼의 자리에, 내부 홀 그리퍼와 공조하여 기판의 외부 부분을 파지하는 다른 그리퍼도 가능하다.

Claims (17)

1. 내부홀(20,24)을 구비하는 기판(21,25)을 처리하는 장치로서,

   내부 그리퍼(2) 및 외부 그리퍼(3)를 포함하며, 상기 내부 그리퍼(3)는 내부 홀 그리퍼(2)이고, 상기 외부 그리퍼(3)는 링(15)에 배치된 복수의 흡입 장치(16)를 구비하는 진공 흡입 장치(3)인 기판 처리 장치에 있어서,

   기판(21)을 구부리거나 변형시키기 위해 상기 내부 그리퍼(2) 및 상기 외부 그리퍼(3)가 동일 기판(21)을 파지하는 동안 상기 내부 그리퍼(2) 및 상기 외부 그리퍼(3)가 서로에 관하여 이동되는 방식으로 상기 내부 그리퍼(2) 및 상기 외부 그리퍼(3)를 제어하는 제어 유닛이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 링(15)이 볼록하게 굽은 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부 홀 그리퍼(2)가 수직으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 장치
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부 홀 그리퍼(2)의 외경이 상기 내부 홀(20,24)의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부 홀 그리퍼(2)가 공기압으로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부 그리퍼(2) 및 상기 외부 그리퍼(3)가 서로 독적으로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기판을 운송하기 위해 수직으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
8. 내부 홀(20,24)을 구비하는 기판(21,25)을 처리하는 방법에 있어서,

   내부 홀 그리퍼(2)로써 제 1 기판을 파지하는 단계;

   상기 제 1 기판을 외부 그리퍼(3)와 접촉시키는 단계;

   상기 외부 그리퍼(3)에 의해 상기 기판을 파지하는 단계;

   상기 내부 홀 그리퍼(2)를 해제하는 단계;

   상기 제 1 기판의 상기 홀(20)을 통하여 상기 내부 홀 그리퍼(2)를 이동시키는 단계; 및

   상기 내부 홀 그리퍼(2)로써 제 2 기판(25)을 파지하는 단계;

   상기 제 2 기판을 해제하는 단계;

   상기 내부 홀 그리퍼(2)로써 상기 제 1 기판을 다시 파지하는 단계;

   상기 제 1 기판을 만곡 또는 변형시키기 위해 상기 외부 그리퍼에 대하여 상기 내부 홀 그리퍼를 이동시키는 단계;

   상기 만곡된 제 1 기판(21)의 중심부를 상기 제 2 기판과 접촉시키는 단계;

   상기 제 1 기판의 나머지 부분을 상기 제 2 기판과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 수직 이동에 의해 상기 제 1 기판이 상기 외부 그리퍼(3)와 접촉되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 내부 홀 그러퍼(2)를 상승시킴으로써 상기 제 1 기판(21)을 상기 외부 그리퍼(3)와 접촉시키는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 기판(21) 또는 상기 제 2 기판(25)을 상기 내부 홀 그리퍼(2)로써 파지하는 단계는 공기압으로 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 외부 그리퍼에 의해 상기 제 1 기판(21)을 파지하는 단계는 진공을 통하여 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 기판(21)의 림부분은 상기 제 2 기판(25)으로부터 멀어져 굽은 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 내부 홀 그리퍼(2) 및 상기 외부 그리퍼(3)는 수평으로 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
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