KR100497440B1 - 기판부상장치용 위치정렬기구 - Google Patents

기판부상장치용 위치정렬기구 Download PDF

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KR100497440B1 KR10-2003-0003042A KR20030003042A KR100497440B1 KR 100497440 B1 KR100497440 B1 KR 100497440B1 KR 20030003042 A KR20030003042 A KR 20030003042A KR 100497440 B1 KR100497440 B1 KR 100497440B1
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Abstract

본 발명은, 원반상의 기판의 이면에 기체를 부상유닛의 세공군을 통해 내뿜어 기판을 부상유닛 상에 부상시킨 다음 로봇핸드로서 기판을 다음의 처리를 위한 처리룸으로 이송하기 위한 기판 부상장치에 관한 것으로서, 기판의 다점 지지를 위해 부상유닛에 배치된 다수의 위치정렬부재와, 상기 위치정렬부재가 상하로 이동 가능하게 결합되어 상기 기판을 리프팅하기 위한 리프팅수단을 구비하고, 상기 위치정렬부재의 상측에는 상기 기판을 리프팅 시, 상기 기판의 가장자리를 가압 이동시켜, 상기 다수의 위치정렬부재의 상면에 지지된 기판이 센터링되도록 안내하기 위한 가이드돌기가 상기 위치정렬부재의 중심축선에 편심하여 돌출형성된 구성을 갖는 기판부상장치용 기판 위치정렬기구를 제공함으로써, 이송 시의 사전 위치정렬에 기인하여, 처리될 기판을 용이하고도 신속하게 이송 및 처리단계를 수행할 수 있도록 하여 전체적인 기판 처리 수율을 증대할 수 있도록 하였다.

Description

기판부상장치용 위치정렬기구{Pre-position device for floating and transferring substrate}
본 발명은, 기판처리유닛 사이에서 웨이퍼와 같은 기판을 이동 시, 사전-정렬시켜 이동시키기 위한 프리얼라이먼트 장치에 관한 것으로서, 회전 방향이나 진출입 방향에 관계없이, 기판의 얼라이먼트에 대한 정밀도의 향상 및 얼라이먼트의 단위 시간당 처리량의 향상을 실현 가능한 기판 얼라이먼트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적회로, 반도체 레이저 등의 반도체 소자, 액티브 매트릭스형 액정패널, 태양전지 패널 등은 표면이 고도로 청정화된 실리콘기판, 갈륨비소기판, 유리기판 등의 상부에 각종 소정막 등을 순차 적층처리함으로써 제조된다.
도 1 및 도 2는, 종래의 기판 부상 장치 및 이송장치를 각각 나타내는 모식적인 단면도 및 구조도로서, 도 1에서, 부호(1000)는 기판의 부상 장치, 1001은 부상 유닛, 1002는 기판, 1003은 처리유닛, 1004는 가열 수단, 1005는 광, 1006은 열전대, 1007은 온조기, 1008은 방사 온도계, 1009는 디스플레이, 1010은 기체 공급구, 1011은 유량계, 1012는 밸브, 1013은 콤프레서, 1014는 배기구이다.
이와 같은 구성의 종래의 기판 부상장치는, 상술한 기판의 부상 장치(1000) 상에 처리유닛(1003)을 배치한 것이다. 처리유닛(1003)의 저부에는, 부상 유닛(1001)으로부터 토출되는 기체를 세공군(1001a)을 통해 이면에 받고 부상 및 회전 상태에 있는 기판(1002)이 배치되어 있다. 또, 적외 램프로 된 가열 수단(1004)이 기판(1002)의 표면에 대향하여 배치되고 있고, 가열 수단(1004)이 발하는 광(1005)을 기판(1002)에 조사하는 것으로, 기판(1002)을 가열 처리한다. 따라서, 제막시의 기판(1002)은 기체 이외의 무엇과도 비접촉되도록, 기판 (1002) 이면을 균일하게 기체 부상하는 것이 가능하다.
여기에서, 미설명 부호(3)는 처리룸(1)으로 기판(1002)을 이송 시, 이송에 대한 완충 작동을 수행하도록 기판(1002)을 임시 적치하기 위한 버퍼룸(3)이다.
그러나, 이들 각부품을 제조하는 데에는 매우 높은 정밀도가 요구되므로, 기판(1002)을 공기 부상시킨 상태에서 로봇핸드(10) 등으로 기판(1002)을 이웃하는 다른 처리유닛이나 처리룸(1)으로 이송시킬 경우에는, 로봇핸드(10)의 각부위에 센서를 장착하여 위치정렬이 이루어진 시점에서 로봇핸드(10)를 리프팅시켜야 하는 데, 기판부상장치(1000)로부터 공기 부양된 기판(1002)의 상승 높이가 아주 작은 관계로, 위치센서가 장착된 로봇핸드를 기판(1002)의 이면과 부상장치(1000)의 부상유닛(1001) 상면 사이에 삽입시키기에 기판의 부상 높이가 제약 사항으로 작용하여, 기판(1002)과 부상유닛(1001) 사이의 공간에 삽입될 수 있도록 아주 얇게 제작된 로봇핸드(10)로 기판(1002)을 리프팅 후, 다른 처리룸(1)으로 이송한 후라야만, 이 기판(1002)이 이송된 처리룸(1)에 별도의 위치정렬유닛(5)이 필수적으로 소요된다는 문제점을 안고 있었다.
본 발명에 따른 기판(1002) 얼라이먼트 장치는, 하나의 처리유닛에서 다른 처리유닛으로 기판(1002)을 이동시킬 때, 기판(1002)의 회전축이나 면 치우침을 규제하여 보다 안정적인 부상을 유지한 상태에서 사전에 기판(1002)이 위치정렬되어 다른 처리유닛이나 처리룸(1)으로 이송될 수 있도록 하여, 기판(1002)의 처리 수율을 증대시킴을 그 기술적 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 원반상의 기판의 이면에 기체를 부상유닛의 세공군을 통해 내뿜어 기판을 기대 상에 부상시킨 다음 로봇핸드로서 기판을 하나의 처리과정을 거친 후, 다음의 처리를 위한 처리룸으로 이송하는 기판 부상장치에 있어서,
기판의 3점 지지를 위해 부상유닛에 배치된 위치정렬부재과, 상기 위치정렬부재가 상하로 이동 가능하게 결합되어 상기 기판을 리프팅하기 위한 리프팅수단을 구비하고,
상기 위치정렬부재의 상측에는 상기 기판을 리프팅 시, 상기 기판의 가장자리를 가압 이동시켜, 상기 다수의 위치정렬부재의 상면에 지지된 기판이 센터링되도록 안내하기 위한 가이드돌기가 상기 위치정렬부재의 중심축선에 편심하여 돌출형성된 구성을 갖는 기판부상장치용 기판 위치정렬기구를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에서 종래와 동일 또는 동등한 부분은 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
도 2는 판 모양의 기판(1002)을 부상시켜 이송하기 위한 시스템으로서, 예를 들면, 반도체 제조용 웨이퍼를 이송하기 위한 구조도이다. 본원의 기판(1002) 부상장치는 기체의 토출압을 이용해 기판(1002)을 부상시켜 처리될 구역으로 기판(1002)을 이송하기 위한 이송 유닛(100)과, 상기 처리될 구역으로 기판(1002)을 이송시키기 위해 기판(1002)의 이송 방향을 절환하기 위한 부상유닛(1001)의 조합으로 구성된다. 상기 이송 유닛(100)은, 기판(1002)을 부상시키면서 상기 부상유닛(1001) 이동시키면 기판(1002)은 부상유닛(1001) 상에서 유지된다. 이때, 부상유닛(1001)은 기판(1002)을 부상시킨 상태에서 정지시킴과 함께, 로봇핸드(10)를 이용하여 처리룸(1)으로 이송시킨다. 또한, 본원의 부상장치(1000)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 웨이퍼와 같은 기판(1002)에 대하여 처리룸(1)으로 이송하기 이전에, 임시적으로 적치하기 위한 버퍼룸(3)과 직교하여 설비되어 있다.
또, 이송 유닛(100)은, 기판(1002)을 직선적으로 이동시키기 위해, 본원의 부상장치(1000)와 연결되어 사용된다. 이 이송 유닛(100)은 일예로서 채택된 공기 부양식 대신에 기존의 벨트 전동식 이송기구를 채용하여 사용해도 된다.
또한, 부상장치(1000)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판의 부상 장치(1000) 상에 처리유닛(1003)을 배치하여 구성한 것이다. 이 처리유닛(1003)의 저부에는, 부상 유닛(1001)으로부터 토출되는 기체를 세공군(1001a)을 통해 이면에 받고 부상 및 회전 상태에 있는 기판(1002)이 배치되어 있다. 또, 상기 기판(1002)을 부상시키기 위한 기체, 예를 들면, 기판(1002)에 영향을 주지 않는 질소 가스, 아르곤 가스, 또는 그 밖의 가스를 공급하기 위한 컴프레서(1013)에 배관연결 되어있다. 상기 부상장치(1000)의 일측은 기판(1002)의 출입을 위해 개방 형성되어 있다.
또, 상기 부상장치(1000)에는, 기판의 3점 지지를 위해 부상유닛(1001)에 배치된 위치정렬부재(200)과, 상기 위치정렬부재(200)이 상하로 이동 가능하게 결합되어 상기 기판(1002)을 리프팅하기 위한 리프팅수단(300)이 설비되어 있다.
또한, 상기 위치정렬부재(200)의 상측에는 상기 기판(1002)을 리프팅 시, 상기 기판(1002)의 외측 가장자리부의 하방향 이동을 가이드하여 상기 3개의 위치정렬부재(200)의 상측면에 기판(1002)이 지지되도록 안내하기 위한 가이드돌기(210)가 상기 위치정렬부재(200)의 중심축선에 편심하여 돌출형성되어 있다.
또, 상기 위치정렬부재(200)의 상부에는 상기 가이드돌기(210)의 중심축선과 소정거리 이격된 위치에 상기 위치정렬부재(200)의 중심축선과 병행하여 형성된 흡입구(201)가 원통형의 흡입구를 중심으로 방사상으로 형성되고, 상기 흡입구(201)는 진공펌프(500)와 연통 가능하게 구성되어 있다.
또한, 상기 기판부상장치(1000)에는, 상기 원반상의 기판(1002)의 이면에 기체를 부상유닛의 세공군(1001a)을 통해 내뿜어 기판(1002)을 기대 상에 부상시킨 다음 로봇핸드(10)로서 기판(1002)을 하나의 처리과정을 거친 후, 다음의 처리를 위한 처리룸(1)으로 이송하기 위한 전단계로서, 기판의 보다 효율적인 위치정렬을 위해, 상기 위치정렬부재(200)을 회전시키기 위한 회전수단(400)이 설비되어 있다.
한편, 상기 기판부상장치(1000)의 저부는 상기 콤푸레서(1013)의 공압을 축적하기 위한 양압실(1100)로 구획형성되어 있다.
또, 상기 양압실(1100)의 측방에는 격벽으로 상기 양압실(1100)과 불통되게 밀폐 구성된 음압실(1200)이 구획형성되고, 상기 음압실(1200)에는 상기 리프팅수단(300)으로서의 에어실린더와 회전수단(400)으로서의 전동벨트와 풀리-붙이 구동모터가 배치되어 있다.
또한, 상기 위치정렬부재(200)은, 그의 상부면에 돌설된 가이드돌기(210)가 상기 기판(1002)의 중심에 대하여 최외곽 지점에 위치되도록, 방위맞춤되어 있다.
다음에, 본원 발명에 의거한 기판을 정확하게 리프팅하여 이송하기 위한 위치정렬작동에 대해 설명한다.
먼저, 상기 컴프레서(1013)의 작동에 연계되어 이 컴프레서(1013)에 배관연결된 양압실(1100)에 압축가스가 차게되면, 상기 세공군(1001a)을 통해 가스가 분출되면서, 상기 이송유닛(100)을 거쳐 유입된 기판(1002)이 부상되게 된다.
다음에, 상기 기판(1002)을 처리룸(1)으로 이동하기 위해 로봇핸드(10)가 기판(1002)의 이면과 부상유닛(1001)의 상면 사이에 삽입된다(도 5 참조).
이때, 상기 기판(1002)과 부상유닛(1001)의 사이 높이가 너무 작기 때문에, 상기 기판(1002)을 리프팅하기 위해 상기 리프팅수단(300)이 가동되어, 상기 위치정렬부재(200)를 들어올리게 된다.
여기에서, 상기 위치정렬부재(200)가 상향 이동되면서, 일예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(1002)의 측단부면이, 상기 편심 배열된 가이드돌기(210)의 편심 회전에 의거하여, 상기 다점 배열된 위치정렬부재(200) 상에서 상기 가이드 돌기(210)에 의해 맞물리면서 센터링된다.
또한, 가이드 돌기(210)의 측면을 따라 안내되어 하향 이동되게 된다.
다시 말해서, 상기 가이드 돌기(210)는 기판(1002)을 아주 정확하게 다수의 위치정렬부재(200)의 축선 내에 센터링하기 위한 위치 결정용 지그로서 작용하도록, 위치정렬부재(200) 보다 작은 직경을 가지기 때문에, 일단 위치정렬부재(200)의 리프팅 시, 상기 기판(1002)의 완전한 위치결정 과정 이전에 상기 기판(1002)을 1차적으로 상기 위치정렬부재(200)의 상면에 안착되고, 기판(1002)의 완전한 위치결정을 위해, 도 6에 도시된 바와 같은 화살표방향으로 위치정렬부재(200)의 회동에 연동하여 상기 다수, 일예로 3개의 가이드 돌기(210)의 회전에 연동하여, 이 가이드 돌기(210)의 측면벽에 의해 상기 기판(1002)이 서서히 가압 파지되면서, 상기 기판(1002)이 정중앙측으로 센터링되게 위치정렬되게 되는 것이다.
즉, 상기 가이드 돌기(210)가 상기 위치정렬부재(200)의 상면의 중심축선에 대하여 편심 회전됨으로써, 완전한 위치 결정 과정 이전에 상기 기판(1002)이 위치정렬부재(200)의 상면에 의해 안착된 상태에서, 기판의 완전한 센터링 작동을 위해, 상기 다수의 가이드 돌기(210)가 회동함에 따라, 기판(2001)의 측단면부가 가이드 돌기(210)들의 측면벽에 의해 가압 이동되면서 서서히 센터링 작동될 수 있게 되는 것이다.
또한, 도 3에 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 위치결정부재(200)의 가동은, 기계적으로 작용하는 고정요소를 사용하여 수동식으로 발생될 수 있을 뿐만 아니라 부분적인 진공, 전자기적, 유압 또는 다른 리프팅 및 회전수단에 의해서 유도될 수 있음은 물론이다.
이로써, 상기 기판(1002)의 다점 지지(일예로, 3점 지지)를 상기 위치정렬부재(200)의 상부면에 안착되면서 달성하게 되는 것이다.
더욱이, 상기 위치정렬부재(200)는 상기 회전수단(400)에 의해 회전되기 때문에, 상기 세공군(1001a)을 통해 분출되는 공압에 의해 부상되어 기판의 자세가 다소 불안정한 위치에 설정되더라도, 상기 기판의 외측단부면이 정확하게 상기 3개의 가이드돌기(210)의 원통면에 접촉한 상태로 회전됨으로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(1002)이 상기 가이드돌기(210)의 외측면을 따라 하방향으로 이동되면서 위치정렬부재(200)의 상측면 상에 안착되도록, 상기 가이드돌기(210)의 형태가 단면이 산형상으로 되어 있고, 또 이 산형상의 가이드돌기(210)가 상기 위치정렬부재(200)의 회전에 연동하여 회동되고, 이러한 가이드 돌기(210)의 회동에 의해 기판(1002)이 밀려서 이동하게 됨으로써, 기판의 완전한 센터링이 이루어지게 되는 것이다.
또한, 상기 위치정렬부재(200)의 흡입구(201)에 의해, 위치정렬부재(200)의 상부에서 기판(1002)과의 접촉에 의해 발생할 수 있는 분진이 원천적으로 흡인되어 부상유닛(1001)의 청정도를 항시 유지할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 상기 세공군(1001a)에 의해 상기 기판(1002)이 정지상태로 부상되고, 상기 위치정렬부재(200)에 의해 기판의 위치정렬이 정확히 수행된 상태에서 상기 로봇핸드(10)가 상기 기판(1002)의 이면에 당접하여 리프팅된 이후, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 축소 또는 회전하여, 처리룸(1)으로 이동하여 다음 단계의 처리를 수행토록 함으로써, 기판(1002)의 처리수율을 대폭적으로 증대시킬 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 이송유닛을 통해 부상유닛으로 이송된 기판을 처리룸으로 이동 시, 기판을 사전에 신속하고도 정확하게 위치정렬을 시킨 상태에서 다음단계의 처리룸으로 이송시킬 수 있도록 구성함으로써, 처리될 기판을 용이하고도 신속하게 처리할 수 있도록 하여 전체적인 기판처리 상의 수율을 증대시킬 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있는 것이다.
여기에서, 본 발명의 일 실시예와 관련하여 본 발명을 도시하고 설명하였지만, 본 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 특허청구범위의 정신 및 영역을 벗어남이 없이 다양한 수정이 이뤄질 수 있다.
도 1은, 종래의 기판 부상 장치를 나타내는 모식적인 단면도,
도 2는 종래의 원판형상의 기판을 이송하기 위한 이송 유닛과 처리될 기판의 이송방향을 변경하기 위해 기판을 부상시키는 부상유닛을 구비한 기판이송장치를 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 부상 장치를 나타내는 모식적인 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 원판형상의 기판을 이송하기 위한 이송 유닛과 처리될 기판의 이송방향을 변경하기 위해 기판을 부상시키는 부상유닛을 구비한 기판이송장치를 도시한 평면도,
도 5는 도 4에서 기판 이송유닛과 로봇핸드를 확대하여 도시한 평면도,
도 6은 도 4에서 A 부분에 대한 확대도,
도 7은 도 6의 기판 위치정렬기구의 위치정렬부재의 일부를 확대하여 도시한 확대 사시도,
도 8은 도 7의 선 B-B에 대한 단면도, 및
도 9는 도 8의 기판 위치정렬부재의 흡입구를 상세히 나타내기 위한 회전 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 처리룸 3 : 버퍼룸
5 : 위치정렬유닛 10 : 로봇핸드
100 : 이송유닛 200 : 위치정렬부재
201 : 흡입구
210 : 가이드돌기 300 : 리프팅수단
400 : 회전수단 500 : 진공펌프
1000 : 기판부상장치 1001 : 부상유닛
1002 : 기판

Claims (4)

  1. 원반상의 기판의 이면에 기체를 부상유닛의 세공군을 통해 내뿜어 기판을 부상유닛 상에 부상시킨 다음 로봇핸드로서 기판을 다음의 처리를 위한 처리룸으로 이송하기 위한 기판 부상장치에 있어서,
    기판 가장자리의 다점 지지를 위해 부상유닛에 배치된 다수의 위치정렬부재과, 상기 위치정렬부재가 상하로 이동 가능하게 결합되어 상기 기판을 리프팅하기 위한 리프팅수단을 구비하고,
    상기 위치정렬부재의 상측에는 상기 기판을 리프팅 시, 상기 기판의 가장자리를 가압 이동시켜, 상기 다수의 위치정렬부재의 상면에 지지된 기판이 센터링되도록 안내하기 위한 가이드돌기가 상기 위치정렬부재의 중심축선에 편심하여 돌출형성되며,
    상기 위치정렬부재의 상부에는 상기 가이드돌기의 중심축선과 소정거리 이격된 위치에 상기 위치정렬부재의 중심축선과 병행하여 형성된 흡입구가 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판부상장치용 기판위치정렬기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치정렬부재를 회전시키기 위한 회전수단을 추가로 구비함을 특징으로 하는 기판부상장치용 기판위치정렬기구.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가이드돌기는 그의 단면이 산형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판부상장치용 기판위치정렬기구.
  4. 삭제
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