KR100587993B1 - 기판반송로봇 및 그것을 갖는 기판 세정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 사이즈가 증가되더라도 로봇의 작업 공간을 보다 콤팩트(compact)하고 심플(simple)화 할 수 있는 그리고 정밀 클램핑이 가능한 로봇을 갖는 새로운 형태의 기판 세정 시스템에 관한 것으로, 기판 세정 시스템은 푸셔로부터 셔틀로 기판들을 이송하기 위한 수직반송로봇을 갖는다. 이 수직반송로봇은 기판들을 전후에서 클램핑하기 위한 제1,2척킹 아암, 제1척킹아암이 설치되는 프론트 샤프트, 제2척킹아암이 설치되는 리어 샤프트 및 기판들이 제1,2척킹 아암에 의해 클램핑되도록 프론트 샤프트와 리어 샤프트를 전후로 동작시키기 위한 클램핑 구동부를 포함한다.

Description

기판반송로봇 및 그것을 갖는 기판 세정 시스템{WAFER TRANSFER ROBOT AND CLEANING SYSTEM HAVING THEREOF}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 정렬 시스템이 적용된 습식 세정 시스템의 평면 구성도;
도 2는 도 1에 도시된 정렬부의 확대도;
도 3은 도 1에 도시된 수직반송로봇의 사시도;
도 4는 도 3에 도시된 수직반송로봇의 측면도;
도 5는 도 3에 도시된 수직반송로봇의 평면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
130 : 수직반송로봇
132 : 베이스
134 : 승강샤프트
136 : 클램핑 구동부
138 : 모터
140 : 피니언
142 : 상부랙
144 : 하부랙
150 : 리어 샤프트
152 : 프론트 샤프트
154a : 제1척킹아암
154b : 제2척킹아암
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 세정처리를 실시하기 위한 일련의 처리를 하는 기판 세정 시스템에 관한 것이다.
예컨대, 반도체 디바이스의 제조 공정으로서는, 기판으로서의 반도체 기판(이하, "기판"라고 함)을 소정의 약액이나 순수한 물 등의 세정액으로 세정하고, 기판의 표면에 부착한 파티클, 유기오염물, 금속불순물 등의 콘터미네이션(contamination) 을 제거하는 세정 시스템이 사용되고 있다. 그 중에서도 웨트(습식)형의 세정 시스템은 기판에 부착한 파티클을 효과적으로 제거할 수 있고, 게다가 배치(batch)처리에 의한 세정이 가능하기 때문에, 널리 보급되고 있다.
이러한 세정은 복수의 세정유닛을 포함하는 일련의 처리를 위한 복수의 처리유닛을 구비한 세정 처리 시스템에 의해 행하여지고 있다.
이러한 세정 처리 시스템에서는 50매의 기판들을 동시에 반송하기 위한 기판 반송 로봇이 필수적이며, 이 로봇은 평행하게 연장된 한쌍의 회전축과, 이 회전축 에 결합되는 회전축의 회전에 의하여 펼쳐지거나 접혀지는 한 쌍의 척 그리고 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동부를 갖는 구동부를 갖는다.
이러한 기존의 기판 반송 로봇은 기판의 처리면과 로봇의 진행방향이 동일한 방향으로, 기판의 사이즈가 증가될수록 로봇의 설치폭도 증가되는 단점이 있다. 또한, 기판의 크기에 맞추어서 상기 기판 반송 로봇도 새롭게 제작해야 하는 단점이 있다. 마지막으로, 기판을 클램핑하는 방식이 회전축의 회전 동작에 의해 이루어지기 때문에 기판의 정밀 클램핑이 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기판 사이즈가 증가되더라도 로봇의 작업 공간을 보다 콤팩트(compact)하고 심플(simple)화 할 수 있는 그리고 정밀 클램핑이 가능한 로봇을 갖는 새로운 형태의 기판반송로봇 및 그것을 갖는 기판 세정 시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명은 캐리어로부터 기판들을 인출된 기판들을 회전시키는 위치전환장치와; 상기 위치전환장치로부터 기판들을 분리하기 위한 푸셔와; 상기 푸셔로부터 상기 셔틀로 기판들을 이송하기 위한 반송로봇을 갖는 정렬부; 및 기판의 세정처리가 이루어지는 그리고 기판들을 이송하기 위한 셔틀을 갖는 세정부를 포함한다. 여기서, 상기 반송로봇은 기판들을 전후에서 클램핑하기 위한 제1,2척킹 아암; 상기 제1척킹아암이 설치되는 프론트 샤프트; 상기 제2척킹아암이 설치되는 리어 샤프트; 및 상기 기판들이 상기 제1,2척킹 아암에 의 해 클램핑되도록 상기 프론트 샤프트와 상기 리어 샤프트를 전후로 동작시키기 위한 클램핑 구동부를 포함한다.
본 실시예에 의하면, 상기 클램핑 구동부는 모터와; 상기 모터에 의해 회전되는 피니언과; 상기 피니언의 상부에 맞물리는 상부 랙과; 상기 상부랙과 상기 리어 샤프트를 연결하는 제1고정대과; 상기 피니언의 하부에 맞물리는 하부랙과; 상기 하부래과 상기 프론트 샤프트를 연결하는 제2고정대를 포함한다.
본 실시예에 의하면, 상기 클램핑 구동부는 상기 제1고정대와 제2고정대의 전후 이동시 충격을 흡수하는 충격흡수장치를 더 포함한다.
본 실시예에 의하면, 상기 기판들은 기판들의 이동방향과 직교하는 방향으로 향하도록 상기 반송로봇에 클램핑된다.
본 실시예에 의하면, 상기 반송로봇은 상기 푸셔와 상기 셔틀 사이로 직선 이동되는 베이스와; 상기 베이스상에 수직축으로 이동 가능하도록 설치되는 샤프트과; 상기 샤프트을 따라 승강이동되는 그리고 상기 클램핑 구동부가 설치되는 하우징을 더 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정 시스템(100)을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 습식 세정 시스템(100)은 캐리어가 로딩 또는 언로딩되는 로딩/언로딩부(110), 기판들의 정렬이 이루어지는 정렬부(120) 그리고 기판들의 세정처리가 이루어지는 세정부(160)를 포함한다.
기판들이 담겨진 캐리어(C)는 자동반송장치(AGV(Automated Guided Vehicle)나 RGV(Rail Guided Vehicle)등에 의해 상기 로딩/언로딩부(110)의 인/아웃 포트(112)에 놓여진다. 상기 캐리어(C)에는 25매의 기판(W)이 하나씩 캐리어(C) 내에 수평하게 수납되어 있다. 상기 캐리어(C)에는 기판(W)을 수평으로 눕힌 상태로 보지(preservation)하기 위한 평행한 홈이 25개소씩 형성됨은 물론이다. 예컨대, 상기 캐리어(C)는 기판을 수평한 상태로 수납, 운반 및 보관하는 차세대의 기판 수납 지그인 프론트 오픈 유니파이드 포드(Front Open Unified Pod: FOUP)일 수 있다. 여기서, 상기 기판은 포토레티클(reticlo: 회로 원판)용 기판, 액정 디스플레이 패널용 기판이나 플라즈마 디스플레이 패널용 기판 등의 표시 패널 기판, 하드 디스크용 기판, 반도체 장치 등의 전자 디바이스용 기판 등을 뜻한다.
상기 로딩/언로딩부(110)는 캐리어가 로딩/언로딩되는 인/아웃 포트(112), 세정공정을 위해 운반되어진 캐리어(C) 또는 다음 공정으로 운반되기 위한 캐리어들이 대기상태로 보관되는 스톡커(stocker;116)를 포함한다. 이 스톡커는 캐리어(c)들이 놓여지는 선반들과, 캐리어 반송로봇을 포함한다. 한편, 상기 로딩/언로딩부(110)와 상기 정렬부(120) 사이에는 캐리어의 도어를 개방하기 위한 오프너(opener;118)가 설치된다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 정렬부(120)는 기판들을 세정공정에 맞도록 정렬되거나, 세정공정을 마친 기판들을 캐리어에 수납하도록 재정렬되는 곳이다. 상기 정렬부에는 수평반송로봇(122), 위치전환장치(124), 푸셔(126) 그리고 수직반송로봇(130)이 설치된다.
상기 수평반송로봇(122a)은 캐리어(C)로부터 25매의 기판들을 수평상태로 일괄적으로 로딩하여 위치전환장치(124)로 옮기는 로봇이다. 이 수평반송로봇은 X,Y,Z축 등 3차원의 공간상에서 자유로이 동작되는 기판 지지암을 갖는다. 상기 기판 지지암은 상기 캐리어(C) 내에 적층된 기판들과 동일 갯수 및 간격을 가지면서 기판의 저면을 다수곳에서 점접촉 상태로 지지되는 "Y"형태의 선단부를 갖는다.
상기 위치전환장치(124)는 상기 수평반송로봇(122)의 기판 지지암으로부터 기판들을 넘겨받는 카세트(125)를 포함한다. 이 카세트(125)는 기판 정렬을 위해 회전된다. 상기 위치전환장치(124)에서는 기판들이 풀 피치(10mm)에서 하프(half) 피치(5mm)로 재 정렬되며, 수평상태에서 수직상태로 위치 전환된다. 예컨대, 상기 정렬부는 특허공개 2000-44848호 및 특허출원 2002-18939에서 개시된 정렬 장치가 사용될 수 있다.
한편, 상기 위치전환장치(124)에 의해 수직상태로 위치 전환된 기판들은 푸셔(126)에 의해 상기 카세트로부터 분리된다. 그리고, 상기 카세트로부터 분리된 기판들은 상기 수직반송로봇에 의해 상기 푸셔(126)로부터 수직한 상태로 클램핑되어 상기 처리부의 셔틀(15)로 이송된다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 수직반송로봇(130)은 상기 푸셔(126)와 상기 셔틀 사이로 직선 이동되는 베이스(132)를 갖는다. 이 베이스(132)에는 수직축으로 이동 가능하도록 설치되는 승강샤프트(134)가 설치된다. 그리고 상기 승강샤프트(134)의 상부에는 클램핑 구동부(136)가 설치된다. 이 클램핑 구동부(136)는 케이스 내부에 설치된다.
한편, 상기 수직반송로봇(130)은 기판들을 전후에서 클램핑하기 위한 제1,2척킹 아암(154a,154b)을 갖는다. 상기 제1,2척킹 아암(154a,154b)은 상기 기판들의 이동방향과 직교하는 방향으로 기판들을 반송하도록 설치된다. 상기 1,2 척킹 아암(154a,154b)에는 기판의 주변(circumference) 곡률에 부합한 형상으로 슬롯(155)들이 형성되어 있으며, 이 슬롯들의 간격은 상기 푸셔에 높여진 기판들의 피치 간격과 동일하게 형성된다.
상기 제1척킹아암(154b)은 프론트 샤프트(152)에 설치된다. 그리고 상기 제2척킹아암(154a)은 리어 샤프트(150)에 설치된다. 상기 프론트 샤프트(152)와 리어 샤프트(150)는 클램핑 구동부(136)에 의해 서로 반대되는 방향으로 전후 이동된다. 상기 크래핑 구동부(136)는 모터(138)에 의해 회전되는 피니언(140)을 갖는다. 이 피니언(140)의 상부에는 상부랙(142)이 맞물리고, 하부에는 하부랙(144)이 맞물려진다. 그리고, 상기 상부랙(142)은 제1고정대(146)들에 의해 상기 리어 샤프트(150)에 고정되며, 상기 하부랙(144)은 제2고정대(148)에 의해 상기 프론트 샤프트(152)에 고정된다. 상기 모터(138)에 의해 상기 피니언(140)이 회전되면, 상기 상부랙(142)은 전방으로, 상기 하부랙(144)은 후방으로 이동되고, 이들 랙의 이동과 함께 상기 프론트 샤프트(152)와 리어 샤프트(150)가 이동된다. 기판들은 상기 샤프트들의 전후 이동에 의해 상기 상기 제1,2척킹 아암(154a,154b)에 의해 클램핑된다.
한편, 상기 클램핑 구동부(136)에는 상기 제1고정대(146)와 제2고정대(148)의 전후 이동시 충격을 흡수하는 충격흡수장치(158)가 설치되어 있기 때문에, 기판의 클램핑 과정에서 발생되는 충격을 최소화할 수 있다.
상기 수직반송로봇(130)은 다른 사이즈의 기판들을 반송하고자 하는 경우, 반송하고자 하는 기판의 주변곡률에 부합한 형상의 슬롯들을 갖는 제1,2척킹 아암을 준비하고, 프론트 샤프트와 리어 샤프트에 그 준비된 아암들을 기판 사이즈에 맞게 위치를 조정하여 설치하면, 로봇을 교체하지 않고도 다른 사이즈의 기판들의 클램핑이 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 푸셔에 놓여진 기판들은 기판들의 이동방향과 직교하는 방향으로 향하도록 상기 수직반송로봇에 클램핑되어 반송된다.
도 2를 참조하면, 상기 세정부(160)는 세정처리부(162)와, 셔틀(168a)이 설치된 셔틀이송로(168)를 갖는다. 상기 세정처리부(162)는 약액공정과 린스공정 그리고 건조공정등을 위한 다수의 처리조들이 일렬로 배치되며, 그 처리조들간의 기판 이송을 담당하는 제1로봇(164)들이 설치된다. 그리고, 상기 셔틀이송로(168)에는 셔틀(168a)이 설치되며, 세정처리를 위한 기판들은 상기 수직반송로봇(130)에 의해 상기 셔틀(168a)에 놓여지면, 상기 셔틀(168a)은 그 기판들을 상기 세정처리부의 끝단부로 반송시킨다. 예컨대, 상기 처리조들의 개수 및 배치는 세정공정에 따라 변경될 수 있다.
도 1에 도시된 화살표는 기판의 이송경로를 도시한 것으로, 세정부(160)에서의 기판 이송 경로는 상기 셔틀(168a)에 로딩된 상태에서 세정처리부(162)의 끝단부까지 반송된 후, 세정처리부(162)의 끝단부로부터 정렬부 방향으로 이동하면서 기판 세정을 진행하게 된다. 그리고 공정 완료된 기판들은 세정처리부의 로봇(164)에 의해 상기 푸셔(126)에 로딩되고, 역순으로 정렬되어 카세트로 언로딩된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 기판 세정 시스템(100)은 정렬부에 설치된 수직반송로봇(130)이 기판들을 직각방향으로 직접 반송함으로 별도의 회전장치가 필요없게 된다. 또한, 수직반송로봇(130)은 기어 방식으로 기판을 클램핑하기 때문에 기판의 정밀 클램핑이 가능하다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 세정 시스템의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반송하고자 하는 기판의 사이즈가 변경될 경우, 수직반송로봇의 아암들만 교체하여 사용할 수 있다. 또한, 기판 사이즈가 증가되더라도 로봇의 작업 공간을 보다 콤팩트(compact)하고 심플(simple)화 할 수 있다. 또한, 기어 방식으로 동작됨으로써, 정밀 클램핑이 가능하다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 기판 세정 시스템에 있어서:
    캐리어로부터 기판들을 인출된 기판들을 회전시키는 위치전환장치와; 상기 위치전환장치로부터 기판들을 분리하기 위한 푸셔와; 상기 푸셔로부터 기판들을 이송하기 위한 반송로봇을 갖는 정렬부; 및 기판의 세정처리가 이루어지는 그리고 기판들을 이송하기 위한 셔틀을 갖는 세정부를 포함하되;
    상기 반송로봇은
    기판들을 전후에서 클램핑하기 위한 제1,2척킹 아암; 상기 제1척킹아암이 설치되는 프론트 샤프트; 상기 제2척킹아암이 설치되는 리어 샤프트; 및 상기 기판들이 상기 제1,2척킹 아암에 의해 클램핑되도록 상기 프론트 샤프트와 상기 리어 샤프트를 전후로 동작시키기 위한 클램핑 구동부를 포함하며,
    상기 클램핑 구동부는
    모터와; 상기 모터에 의해 회전되는 피니언과; 상기 피니언의 상부에 맞물리는 상부 랙과; 상기 상부랙과 상기 리어 샤프트를 연결하는 제1고정대과; 상기 피니언의 하부에 맞물리는 하부랙과; 상기 하부랙과 상기 프론트 샤프트를 연결하는 제2고정대를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클램핑 구동부는
    상기 제1고정대와 제2고정대의 전후 이동시 충격을 흡수하는 충격흡수장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기판들은 기판들의 이동방향과 직교하는 방향으로 향하도록 상기 반송로봇에 클램핑되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 시스템.
  5. 기판 세정 시스템에 있어서:
    캐리어로부터 기판들을 인출된 기판들을 회전시키는 위치전환장치와; 상기 위치전환장치로부터 기판들을 분리하기 위한 푸셔와; 상기 푸셔로부터 기판들을 이송하기 위한 반송로봇을 갖는 정렬부; 및
    기판의 세정처리가 이루어지는 그리고 기판들을 이송하기 위한 셔틀을 갖는 세정부를 포함하되;
    상기 반송로봇은
    기판들을 전후에서 클램핑하기 위한 제1,2척킹 아암;
    상기 제1척킹아암이 설치되는 프론트 샤프트;
    상기 제2척킹아암이 설치되는 리어 샤프트;
    상기 기판들이 상기 제1,2척킹 아암에 의해 클램핑되도록 상기 프론트 샤프트와 상기 리어 샤프트를 전후로 동작시키기 위한 클램핑 구동부;
    상기 푸셔와 상기 셔틀 사이로 직선 이동되는 베이스;
    상기 베이스상에 수직축으로 이동 가능하도록 설치되는 샤프트; 및
    상기 샤프트를 따라 승강이동되는 그리고 상기 클램핑 구동부가 설치되는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 시스템.
  6. 기판들을 이송하기 위한 기판반송로봇에 있어서:
    기판들을 전후에서 클램핑하기 위한 제1,2척킹 아암; 상기 제1척킹아암이 설치되는 프론트 샤프트; 상기 제2척킹아암이 설치되는 리어 샤프트; 및 상기 기판들이 상기 제1,2척킹 아암에 의해 클램핑되도록 상기 프론트 샤프트와 상기 리어 샤프트를 전후로 동작시키기 위한 클램핑 구동부를 포함하며,
    상기 클램핑 구동부는
    모터와; 상기 모터에 의해 회전되는 피니언과; 상기 피니언의 상부에 맞물리는 상부 랙과; 상기 상부랙과 상기 리어 샤프트를 연결하는 제1고정대과; 상기 피니언의 하부에 맞물리는 하부랙과; 상기 하부랙과 상기 프론트 샤프트를 연결하는 제2고정대를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판반송로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 클램핑 구동부는
    상기 제1고정대와 제2고정대의 전후 이동시 충격을 흡수하는 충격흡수장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판반송로봇.
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