KR100417571B1 - 판상재의 척 및 흡인반 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 등의 판상재를 이송 및 재치할 때에, 판상재를 복수의 지지핀으로 지지하고, 흡인반에 의해 판상재를 진공흡인시켜, 흡인반이 판상재에 접촉하지 않고 판상재를 파지하는 장치이다.

판상재(51)와 흡인반(8)의 사이에 발생한 진공을 레바(9)의 연통공(11)을 통하여 중공탄성체(3)에 전달하고, 중공탄성체의 신축에 의해서 흡인반을 구동하여, 흡인반을 판상재에 접촉하지 않고 판상재를 흡인하여, 지지핀(5) 상에 판상재를 파지한다.

흡인반은 흡착면(S)에 내부를 감싸는 연속한 형상의 홈을 갖는 외환부(49)를 가지며, 흡착면의 내부에 연통공을 통하여 진공을 전달하여 판상재를 흡인한다.

Description

판상재의 척 및 흡인반 {CHUCK FOR A PLATE AND SUCTION BOARD}

종래 반송콘베이어 사이나 가공장치의 내외에서 판상재의 이송 및 재치에 이용되는 척으로서 일본특공 소62-70141, 일본특공 소61-156749 등에 나타난 것이 알려져 있다.

판상재의 낙하를 방지하기 위하여 진공을 이용한 흡착장치로 판상재에 직접 접촉하여 판상재를 흡착, 파지하여, 판상재를 이송 및 재치하고 있다.

예를 들면 반도체의 제조에 있어서는, 얇은 원반상의 웨이퍼는 여러번 옮겨진다. 이것들에 사용되고 있는 흡착장치를 사용한 척은 흡착장치가 웨이퍼에 접촉하여 흡착한다. 그 때문에, 다수의 먼지가 웨이퍼의 흡착자국에 부착한다. 그리고 이 먼지는 인접하는 다른 웨이퍼의 표면에 마치 이 흡착자국이 인쇄된 것처럼 이전하여 부착한다. 이들 먼지는 후속공정에 장해가 되고, 제품품질을 현저히 저하시키는 원인이 된다.

본 발명은 실리콘 웨이퍼와 같은 판상재의 이송 및 재치에 이용되는 척(chuck) 및 그 척에 사용되는 흡인반(吸引盤)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 제1실시예의 평면도이다.

도 2는 도 1의 A-A 선 단면도이다.

도 3은 도 2의 B-B 선 단면도이다.

도 4는 도 1의 C 선 단면도이다.

도 5는 본 발명에 관한 제2실시예의 평면도이다.

도 6은 도 5의 D-D 선 입단면도이다.

도 7은 본 발명에 관한 제3실시예의 평면도이다.

도 8은 도 7의 E-E 선 상세단면도이다.

도 9은 본 발명에 관한 흡인반의 평면도이다.

도 10은 도 9의 F-F 선 입단면도이다.

도 11은 본 발명에 관한 흡인반의 특성도이다.

본 발명은 진공을 사용하여 판상재를 이송 및 재치하는 척으로서, 판상재에먼지의 부착이 적은 척을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

본 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 척은 판상재에 접촉하지 않는 흡입반을 사용한다. 흡입반은 바람직하기로는 흡입면에 내부를 감싸는 연속한 형상의 하나 또는 다수의 홈이 있는 외환부(外環部)를 가지며, 흡인면의 내부에 진공이 도입되어 판상재를 흡인한다.

척은 판상재를 파지하는 척 본체, 판상재를 척 본체에 흡인하여 고정하는 흡인반을 갖는 흡인장치 및 흡인반을 구동하는 중공탄성체를 구비하고 있다.

척 본체의 파지대에는 판상재를 지지하는 다수의 지지핀이 취부되어 있다. 흡인반을 구동하는 중공탄성체는 예를 들면 벨로오즈가 이용된다. 흡인장치는 1개 이상의 흡인반을 갖는다. 흡인반과 중공탄성체는 진공원에 연결된 연통공으로 연통되어 있다.

흡인반이 판상재에 다가 가면, 진공원에 연통되어 있는 흡인반이 판상재를 흡인한다. 판상재는 척 본체의 지지핀에 지지되어 있으면서, 그 흡인력에 의해 탄성변형하여 흡인부가 흡인반쪽으로 끌어 당겨진다. 이 때, 흡인반위에 발생한 진공은 연통공을 통하여 순간적으로 중공탄성체에 전달되어, 중공탄성체의 내압이 감소하여, 그 길이를 축소한다.

이 길이의 축소가 흡착장치에 전달되어, 흡인장치의 흡인반은 판상재의 반대방향으로 이동한다.

반대로 흡인반이 판상재로부터 과도하게 떨어지면, 흡인반과 판상재의 간극이 증가하여 연통공의 진공도가 떨어지고, 순간적으로 중공탄성체가 신장하여, 이것이 흡인장치에 전달되어 흡인반은 판상재에 근접한다. 따라서 흡인반과 판상재는 직접 접촉하지 않고, 흡인반과 판상재의 사이에 항상 간극이 있다. 판상재에 접촉하지 않는 흡인반의 흡인력은 판상재를 파지하여, 판상재를 척 본체의 지지핀상에 억누른다.

흡인반의 흡인력은 척 본체의 파지대에 취부된 지지핀이 받아 들인다. 이 흡인력의 반력으로 발생한 판상재와 지지핀의 사이의 마찰력으로 판상재를 이동시킬 수 있다. 중공탄성체로서, 벨로오즈, 스프링과 조합시킨 피스톤과 실린더, 또는 척 본체의 파지대에 설치한 중공부와 다이아프램의 조합 등이 이용된다. 흡인반과 판상재는 접촉하지 않고, 따라서 흡인반의 흡인에 의한 먼지가 발생하지 않는다.

흡인반과 판상재사이의 간극으로부터, 항상 대기가 흡인반내에 침입한다. 그러나 흡인반 내부는 진공원으로 이끌리고 있기 때문에, 진공상태가 보존되고 흡인반의 흡인력은 유지된다.

판상재는 척 본체의 다수의 지지핀으로 지지되고, 그 부분에는 판상재면에 먼지가 부착되는 일이 있다. 그러나 지지핀의 재료로서 먼지발생이 적은 것을 선택하든가, 또는 지지핀을 판상재의 최외주(最外周)에 대향시켜 배치한다. 특히 판상재의 최외주변은 최종적으로는 이용되지 않는 부분으로, 여기에 먼지가 부착되는 것은 허용된다.

본 발명의 척을 이용하여 반도체의 제조용의 웨이퍼를 파지한 바, 흡인반은 웨이퍼에 접촉하지 않기 때문에 흡인자국의 먼지부착은 없었다.

척 본체의 지지핀이 웨이퍼에 접촉하여 웨이퍼를 파지하기 때문에 웨이퍼의척 자국에 증가부착한 먼지의 수는 0.2 미크론 이상의 먼지로 10개였다. 이것은 종래 이용되고 있는 진공척의 50분의 1정도로 격감한 것으로 된다.

본 발명의 실시의 형태를 각 실시예를 근거로 도면을 참조하여 설명한다. 도1 내지 4에 제1실시예를 나타낸다. 도 1, 도 2에 있어서, 척은 판상재(51)를 파지하는 척 본체(1), 판상재(51)를 척 본체(1)에 흡인 고정하는 흡인장치(2) 및 흡인장치(2)를 구동하는 중공탄성체(3)를 구비하고 있다.

판상재는 카세트에 저장되고 좁은 간극을 갖고 겹쳐져 놓여져 있는 것이 많다. 척은 카세트내의 임의의 좁은 간극에 삽입하고, 판상재(51)를 카세트의 임의의 위치로부터 빼고 넣을 수 있도록 척의 두께를 얇게 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 흡인장치(2)의 흡인반(8)을, 레바(9)를 개재하여 중공탄성체(3)로부터 떨어지게 하여 취부하고 있다.

척 본체(1)의 파지대(4)에는 판상재(51)를 지지하는 지지핀(5), 베어링(6) 및 브라켓트(7)가 취부되어 있다. 흡인장치(2)의 레바(9)에는 흡인반(8) 및 축(10)이 취부되어 있다. 흡인장치(2)와 척 본체(1)는 2개소에서 연결되어 있다. 그 1개소는 척 본체(1)의 파지대(4)에 취부된 베어링(6)을 가리키는 곳으로서, 베어링(6)은 레바(9)에 취부된 축(10)을 회전가능하게 설치하고 있다. 다른 1개소는 흡인반(8)과 베어링(6)의 거리를 외분(外分)하는 위치로서, 브라켓트(7)에 중공탄성체(3)를 개재하여 레바(9)가 취부되어 있다.

중공탄성체(3)의 내부는 레바(9)의 진공원(V)에 연결되는 연통공(11)에 연통되어 있고, 이 연통공(11)은 또한 흡인반(8)을 경유하여 흡인반(8) 상부의 흡인반(8)과 판상재(51)의 간극으로 통하고 있다.

도 3은 도 2의 B-B 단면을 나타내고, 도 4는 도 1의 흡인반(8) 및 지지핀(5)을 포함하는 C 선 단면도이다.

도시된 실시예는 흡인장치(2)의 흡인반은 2개인 경우이나, 흡인반의 수는 1개이상이면 좋고 여러 경우를 선택할 수 있다.

판상재의 척이 판상재(51)의 하면에 삽입되고, 흡인반(8)이 진공원(V)에 연결된 상태에서 상방으로 이동하고, 판상재(51)가 지지핀(5)에 접촉할 때, 또는 판상재(51)가 다른 이송 및 재치수단으로 핀(5) 위에 놓여질 때, 흡인반(8)은 판상재(51)에 근접하여 흡인반(8)으로의 외기의 침입이 제한되어, 판상재(51)와 흡인반(8)의 간극은 진공으로 된다. 이 흡인반(8)의 상면에 발생한 진공은 즉시 연통공(11)을 통하여 중공탄성체(3)로 전달되고 중공탄성체(3)의 내부는 흡인반(8)의 상면과 마찬가지로 진공으로 된다.

중공탄성체(3)는 이 내부진공에 의해 수축하고, 레바(9)의 일단을 끌어 올려서 베어링(6)의 주위로 회전하고, 레바(9)의 타단에 부착되어 있는 흡인반(8)이 판상재(51)을 흡인하면서 끌어 내린다. 판상재(51)가 탄성변형에 의해 휘면서 지지핀(5) 위에 고정된다.

흡인반(8)과 판상재(51)의 사이에는 미소한 간극이 발생하기 때문에 흡인반(8)과 판상재(51)는 접촉하지 않고, 판상재(51)에는 흡인반(8)의 흡인에 의한 먼지의 발생이나 부착이 없다.

판상재(51)는 흡인반(8)의 흡인력으로 발생한 판상재(51)와 지지핀(5) 사이의 마찰력으로 지지 또는 이동할 수 있다.

도 5, 도 6에 도시되어 있는 제2실시예에서는, 전례와 마찬가지로 판상재를 이송 및 재치하는 척 본체(1), 판상재를 척 본체에 흡인, 고정하는 흡인장치(2) 및 중공탄성체(3)를 구비하고 있다.

그러나 제1실시예와 달리 척 본체(1)의 파지대(4)에 취부된 브라켓트(7) 및 베어링(6) 및 흡인장치(2)의 레바(19)에 취부한 축(10)과 중공탄성체(3)의 취부위치를 제1실시예와 바꿔 넣어 배치한 것으로 그 구조기능은 제1실시예에 준한다.

도 7, 도 8은 제3실시예를 나타낸다. 전기 실시예와 마찬가지로 척은 판상재(51)를 파지하는 척 본체(1), 판상재(51)를 척 본체(1)에 흡인, 고정하는 흡인장치(2) 및 중공탄성체(3)를 구비하고 있다.

본 실시예에서는 중공탄성체(3)를 척 본체(1)의 파지대(34)에 취부하고 있다. 다시 말하면, 파지대(34)에는 수개의 지지핀(5)이 취부되고, 중공탄성체(3)를 구성하는 중공부(37)가 만들어지고, 이 중공부(37)를 기밀하게 덮는 다이아프램(33)에 흡인반(38)으로 된 흡인장치(2)가 취부되어 있다.

척 본체(1)의 파지대(34)의 내부에는 진공원(V)에 연통하는 연통공(31)이 있고, 연통공(31)은 중공부(37) 및 연통공(32)을 경유하여 흡인반(38)으로 통하고 있다. 흡인반(38)의 상면과 판상재(51)의 사이에 진공을 발생하여 판상재(51)를 흡인한다. 판상재(51)는 지지핀(5)에 지지되어 있으나, 흡인반(38)의 흡인에 의해서 탄성변형하여 흡인반(38)쪽으로 끌어 당겨진다.

흡인반(38)의 흡인과 동시에 중공부(37)에 흡인반(38) 상면과 같은 진공을 발생하여 다이아프램(33)은 휘고, 흡인반(38)은 판상재(51)의 반대방향으로 움직이며, 판상재(51)와 흡인반(38)의 상면에 간극이 형성된다.

흡인반(38)의 이동이 판상재(51)의 탄성변형에 의해 흡인반(38)과 판상재가 접촉하지 않도록, 다이아프램(33)의 유효면적과 휨정도를 선택한다. 흡인반(38) 상면과 판상재(51)의 하면에는 항상 미소한 간극이 있어서, 흡인반(38)은 판상재(51)에 직접 접촉하지 않는다. 판상재(51)는, 흡인반(38)의 흡인력으로 발생한 판상재(51)와 지지핀(5) 사이의 마찰력으로 이동할 수 있다. 그리고 전술한중공부(37)는 파지대에 통체를 조립하는 것에 의해서도 만들 수 있다.

도 10은 판상재(51)와 흡인반(48)의 흡착면(S)이 간극 h을 사이에 두고 배치되어 있는 상태를 나타낸다. 도 9는 그 개략평면도이다.

흡인반(48)은 진공원에 연통하고 있는 관(50)에 의해 중심의 연통공(41)을 경유하여, 판상재(51)와 흡인반(48)의 흡착면(S) 사이의 간극의 공기를 흡입, 배출하고, 흡인반(48)의 외주로부터의 공기의 침입에도 불구하고 간극 h 는 진공을 유지하여, 판상재(51)는 흡인반(48)에 흡인된다.

흡인반(48)은 흡착면(S)에 내부를 감싸는 연속한 형상의 단수 또는 복수의 서로 연통하지 않는 홈을 갖는 외환부(外環部)(49)를 갖고 있다. 흡인반(48)의 외부는 대기압이기 때문에, 흡인상태에서 외기는 흡인반의 중심부로 침입하지만, 외환부(49)의 홈이 미로(迷路)로 되어서, 침입공기량을 현저히 감소할 수 있다. 다시 말하면 침입공기는 흡인반의 외환부(49)의 홈에 들어 올 때마다 와류를 일으켜서, 공기의 운동에너지는 열로 되고, 외기는 거의 같은 엔탈피의 상태를 유지한다.

이 때 각각의 홈을 건너는 간극의 면적이 점차로 감소하고, 그 동안에 기체의 압력은, 최초의 홈에서는 완만하게, 중심부로 나아 갈수록 급격하게 감소하여 중심부에 이른다. 홈의 수가 많을수록 그 효과는 현저하다.

도 11은 흡인반(48)의 작동시의 홈 위치와 홈 내부압력의 관계를 나타낸다.

흡인반(48)의 외환부(49)의 단수 또는 복수의 홈에 의해서, 흡인반(48)의 중심부로 유입하는 외기의 양을 감소하고, 흡인에 필요한 진공원의 용량을 감소할 수 있다. 계산의 결과, 예를 들면 동일한 흡인력의 경우, 홈이 없고 주변에 1개의 철(凸)부를 갖을 뿐인 흡인반에 비하여, 7개의 홈을 형성한 외환부(49)를 갖는 흡인반(58)을 통과하는 외기량은 약 36 퍼센트이다. 흡인반의 흡착면과 판상재(51)가 약간 불평행하여도 효과는 동일하다.

본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 이하에 기재된 효과를 발휘한다.

판상재와 간극을 두고 상대향하는 척의 흡인반은 먼지의 발생이 없고 판상재를 흡인하여 지지핀상에 파지할 수 있다. 따라서 판상재를 파지하는 동안에, 또는 파지이송 및 재치하는 동안에 낙하하는 일이 없이 흡인자국에 먼지가 부착하지 않는다. 흡인반의 내부를 감싸는 홈을 갖는 흡인반은 흡인반내부의 진공을 유지하기 위한 진공원의 용량을 적게 하여, 판상재를 흡인, 파지할 수 있다.

또한 척과 판상재와의 상대위치는 다양하게 선택할 수 있으므로 예를 들면 척을 상하반전하여 사용하면, 상면으로부터 지지핀으로 판상재를 지지하여, 흡인파지하여 이송 및 재치할 수 있다.

그리고 척은 판상재를 파지하는 핀세트의 대용으로서 사용할 수 있다. 게다가 어떤 경우에도 판상재의 흡인반의 흡인자국에는 먼지가 부착하지 않는다. 따라서 판상재가공품의 품질향상과 스루풋(throughput)의 향상을 기할 수 있다.

Claims (12)

1. 판상재를 복수의 지지핀으로 지지하는 척 본체와,

   상기 척 본체에 회전가능하게 연결되고, 판상재와 대향하는 부분에 흡인반을 갖는 흡인장치와,

   척 본체와 흡인장치를 결합하고, 판상재와 흡인반의 사이에서 발생한 진공에 의해 흡인장치를 구동하고, 흡인반을 판상재에 접촉하지 않는 상태를 유지하는 중공탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 판상재의 척.
2. 제1항에 있어서, 척 본체의 파지대에, 복수의 지지핀, 브라켓트 및 베어링을 취부하고, 상기 브라켓트에 중공탄성체를 개재하여 축과 연결된 레바를 갖는 흡인장치를 결합하고, 상기 흡인장치의 레바에 연결된 축을 상기 베어링에 회전가능하게 설치하고, 중공탄성체와 흡인장치의 흡인반을 진공원(V)에 연결하는 관에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 판상재의 척.
3. 제1항에 있어서, 상기 척 본체의 파지대에 복수의 지지핀을 취부함과 동시에, 중공부를 파지대내에 형성하고, 상기 중공탄성체는 그 중공부를 덮는 다이아프램을 가지며, 그리고 중공탄성체의 다이아프램에 흡인반과 연통공을 포함하는 흡인장치를 취부하고, 중공부, 흡인반 및 척 본체에 형성된 관을 진공원(V)에 연통한 것을 특징으로 하는 판상재의 척.
4. 제1항에 있어서, 상기 흡인반은 디스크내에 형성된 것을 특징으로 하는 판상재의 척.
5. 제1항에 있어서, 상기 흡인반은 미로를 갖는 것을 특징으로 하는 판상재의 척.
6. 흡인반의 흡착면상에 형성된 미로를 갖으며 흡착면의 내측부를 둘러싸는 외환부와, 상기 흡착면에 진공을 도입하여 판상재를 흡인하기 위하여 상기 흡인반의 흡착면 내측부의 위치에 형성된 연통공을 갖는 것을 특징으로 하는 판상재의 척의 흡인반.
7. 진공통로를 갖는 파지대;

   상기 파지대의 진공통로 주위에 진공통로와 연통되도록 형성되어 있으며, 서로 연통하지 않는 된 다수의 홈으로 된 미로; 그리고

   상기 파지대에 배치되며, 상기 미로의 상면이 그 상단들 아래에 배치되는 적어도 하나의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 판상재의 척.
8. 삭제
9. 삭제
10. 파지대;

    상기 파지대위에 배치되며, 각각 진공을 도입하기 위한 연통공을 갖는 다수의 흡인반;

    상기 다수의 흡인반상에 연통공의 주위에 형성되어 있으며 서로 연통하지 않는 다수의 홈으로 된 미로;

    상기 파지대상에 형성되어 있으며 상기 미로의 상면이 그 상단들 아래에 배치되는 적어도 3개의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 판상재의 척.
11. 삭제
12. 제10항에 있어서, 상기 핀들은 상기 미로의 외부에 배치된 적어도 하나의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 판상재의 척.