KR100737940B1 - 비접촉식 기판 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 디스플레이 소재를 제조하는 과정에서 공정간 기판 이송시 롤러테이블 방식이 아닌 공기에 의한 비접촉식 이송에 의해 스크래치, 불순물에 의한 오염을 방지하고 제조시간 단축 및 제품의 품위 향상을 도모할 수 있도록 한 비접촉식 기판 이송장치에 관한 것으로, 평판 디스플레이나 반도체 웨이퍼, LCD, OLED에 사용되는 기판을 이송하는 장치에 있어서; 사각판상의 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트의 일면에 매립설치되고 고정된 히터와; 상기 히터의 매립면에 간격을 두고 부착되어 공기공급유로를 형성하는 제1보조 플레이트와; 상기 히터가 매립된 대향면에 부착된 제2,3보조 플레이트와; 상기 제2,3보조 플레이트 및 베이스플레이트를 30~50°의 경사각을 갖고 상기 공기공급유로까지 뚫려형성된 다수개의 공기분사유로와; 상기 공기공급유로와 연결되게 배관되어 기판 이송용 기체를 공급하는 공급관을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 대형 기판도 크기에 상관없이 자유롭고 용이하게 이송시킬 수 있으며, 비접촉식이기 때문에 표면결함이 거의 없고, 구조가 간단하고 저렴하며, 기판의 보열, 가열, 냉각이 자유로워 그 활용도가 지대한 장점이 있다.

Description

비접촉식 기판 이송장치{NON-CONTACT TYPE SUBSTRATES TRANSFERING APPARATUS}

도 1은 종래 기술에 따른 기판 이송설비를 보인 예시적인 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 기판 이송장치의 개념을 보인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 기판 이송장치를 제조하는 과정을 설명하기 위해 요부만을 발췌하여 보인 공정도,

도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 기판 이송장치의 설치예를 보인 모식도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....베이스플레이트 200....히터

210....고정플레이트 300....제1보조 플레이트

400....제2보조 플레이트 500....제3보조 플레이트

600....공기공급유로 610....공기분사유로

700....공급관 800....히팅부

본 발명은 기판 이송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 디스플레이 소재를 제조하는 과정에서 공정간 기판 이송시 롤러테이블 방식이 아닌 공기에 의한 비접촉식 이송에 의해 스크래치, 불순물에 의한 오염을 방지하고 제조시간 단축 및 제품의 품위 향상을 도모할 수 있도록 한 비접촉식 기판 이송장치에 관한 것이다.

일반적으로, 평판 디스플레이, 반도체 웨이퍼, LCD, OLED 등에 사용되는 기판(유리 및 기타 소재 포함)은 세정, 에싱, 에칭, 스트립, 린스 등 다수의 공정을 거쳐 제조되게 된다.

이때, 이러한 공정들을 수행하기 위해서는 공정간 기판 이송을 위한 이송설비가 필수적으로 요구된다.

기판 이송설비로는 대부분 롤러 형태가 사용되고 있으며, 에컨대 도 1에 예시되어 있다.

도시와 같이, 각 공정간을 연결하도록 공정과 공정 사이의 공간에 프레임(1)이 설치되고, 상기 프레임(1)에는 다수의 회전축(2)이 간격을 두고 배열설치되며, 상기 각 회전축(2)에는 다수개의 롤러(4)가 고정되어 기판(5)과 접촉되고, 구동수단(3)이 상기 회전축(2)에 동력전달가능하게 연결 설치됨으로써 상기 기판(5)을 선공정 완료후 후공정으로 이송하였다.

그런데, 롤러(4) 구동방식에 의한 기판 이송방식은 기판(5)과 롤러(4)가 서로 구름접촉되어 이송시키는 방식이기 때문에 롤러(4)에 고착되어 있던 이물질이 기판(5)으로 전사되기도 하고, 또 구름접촉되는 과정에서 파티클이 발생되어 기판(5)을 재오염시키기도 하며, 스크래치발생에 따른 제품의 품위 하락, 회전불량에 의해 기판(5)이 오정렬되면서 틀어져 이송불량 및 그에 따른 작업시간 증대, 생산성 하락을 초래하는 등 많은 문제들이 노출되었다.

이에, 이를 해결하기 위해 국내공개특허 제2002-76020호, 제2005-1482호, 제2005-19685호, 제2005-89305호 등 많은 개선안들이 개시된 바 있다.

하지만, 많은 개선에도 불구하고 이들도 역시 롤러를 통한 접촉식 이송설비의 한계를 벗어나지 못하고 있으며, 나아가 LCD의 경우 최근 기판의 대형화 추세(7세대, 8세대)에 따른 이송설비의 전면적인 개량(신속성, 안전성이 요구되고 있고, 경우에 따라서는 400℃ 이상으로 기판을 가열하는 공정이 수행되기도 하는데 기존 롤러를 사용한 접촉식 이송방식에서는 이 온도를 견딜 수 있는 롤러(이송롤러)가 거의 없고, 있다고 하더라도 값이 너무 비싸 제조비용을 상승시키는 원인이 되고 있다.

뿐만 아니라, 업체간 가격경쟁, 제품의 품질향상 요구, 설비의 소형화 등을 충족시키기 위해서는 이송의 신속성과 정확성, 원활성 및 안전성이 확보되어야 하지만 현재는 전혀 그에 부응하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 롤러를 사용하지 않고 공기만을 이용하여 기판을 부상시켜 이동시킬 수 있도록 함으로써 이송중 기판에 발생되는 표면결함을 방지함과 동시에 보열 및 가열작업이 가능하면서도 이동의 신속성, 원활성 및 안전성이 확보되며, 설비의 소형화가 가능하고, 제조비용을 절감할 수 있도록 한 비접촉식 기판 이송장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 평판 디스플레이나 반도체 웨이퍼, LCD, OLED에 사용되는 기판을 이송하는 장치에 있어서; 사각판상의 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트의 일면에 매립설치되고 고정된 히터와; 상기 히터의 매립면에 간격을 두고 부착되어 공기공급유로를 형성하는 제1보조 플레이트와; 상기 히터가 매립된 대향면에 부착된 제2,3보조 플레이트와; 상기 제2,3보조 플레이트 및 베이스플레이트를 30~50°의 경사각을 갖고 상기 공기공급유로까지 뚫려형성된 다수개의 공기분사유로와; 상기 공기공급유로와 연결되게 배관되어 기판 이송용 기체를 공급하는 공급관을 포함하여 구성되는 비접촉식 기판 이송장치를 제공함에 그 기술적 특징이 있다.

이때, 상기 베이스플레이트, 제1,3보조 플레이트는 SUS 310S로 형성되고, 상기 제2보조 플레이트는 구리로 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 공급관에는 원통형상의 몸체와, 그 중앙에 내장된 가스라인히터와, 이를 중심으로 그 외측에 충전된 세라믹볼과, 상기 세라믹볼을 통해 공급관으로 공기, 불활성가스가 공급되게 연결되는 공급라인과, 상기 세라믹볼에 삽입되어 내부 온도를 검출하는 써모커플로 이루어진 히팅부가 연결설치된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 제3보조 플레이트의 상면 폭방향 양단 부근에는 다수의 가이드롤이 그 길이방향으로 일정간격을 두고 다수 설치되는 것에도 그 특징이 있 다.

그리고, 상기 히터의 매립면에는 상기 제1보조 플레이트와 간격을 둔 SUS 310S 재질의 고정플레이트가 부가설치되는 것에도 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 기판 이송장치의 개념을 보인 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 기판 이송장치를 제조하는 과정을 설명하기 위해 요부만을 발췌하여 보인 공정도이며, 도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 기판 이송장치의 설치예를 보인 모식도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명 비접촉식 기판 이송장치는 평판 디스플레이, 반도체 웨이퍼, LCD, OLED 등에 사용되는 기판의 크기에 맞게 제작된 대략 사각판상의 베이스플레이트(100)가 구비되고, 상기 베이스플레이트(100)에는 다수의 히터(200)가 매설되며, 상기 베이스플레이트(100)의 상,하면에는 다수의 보조플레이트가 적층된 후 블레이징(Brazing)과 용접(Welding)되어 이루어진 프레임(F) 형태를 가진다.

즉, 상기 베이스플레이트(100)는 제조하고자 하는 기판의 크기에 따라 자유롭게 가변될 수 있으므로 기판의 크기가 커지더라도 그에 대응되는 크기로 쉽게 제작할 수 있어 적은 비용으로도 크기에 제한없이 기판을 충분하고도 원활하게 이송할 수 있는 이송장치를 용이하게 만들 수 있게 된다.

이때, 상기 베이스플레이트(100)는 매립설치되는 히터(200)의 열전도와 내구 성, 내부식성 등을 감안하여 SUS 310S가 바람직하다.

그리고, 상기 베이스플레이트(100)의 어느 일면에는 그 판폭방향으로 직선형 또는 곡선형을 이루는 히터수납홈(110)이 요입형성된다.

상기 히터수납홈(110)은 상기 베이스플레이트(100)의 길이방향으로 평행하게 일정간격을 두고 다수개가 병설됨이 바람직하며, 반드시 이에 국한되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있고, 또한 서로 단절되지 아니하고 베이스플레이트(100)의 크기 전체에 걸쳐 하나로 연결된 형태를 가질 수도 있다.

아울러, 상기 히터수납홈(110)에는 히터(200)가 매립설치된다.

상기 히터(200)는 발열체로서, 다양한 형태를 가질 수 있으나 예시된 바와 같이 파이프 형상을 가짐이 바람직하다.

또한, 상기 히터(200)도 블레이징 방식으로 고정됨이 바람직하나, 도 2에서와 같이 별도의 고정플레이트(210)를 통해 고정될 수도 있다.

물론, 블레이징된 상태에서 상기 고정플레이트(210)를 통해 보다 견고한 고정성을 유지할 수도 있는 바, 이는 고열을 발생시키는 히터(200)로 인해 히터수납홈(110)이 팽창되면서 그로부터 히터(200)가 분리이탈되는 혹시라도 발생될 수 있는 불측의 사고를 미연에 방지하기 위한 것이다.

그리고, 상기 히터(200)가 매립된 면에는 제1보조 플레이트(300)가 간격을 두고 부착되며(도 3의 Air Hole 가공 도면 참고), 그 대향면에는 제2,3보조 플레이트(400,500)가 부착된다.

이때, 상기 제1,3보조 플레이트(300,500)는 SUS 310S 재질로 형성됨이 바람 직하며, 상기 제2보조 플레이트(400)는 구리(Cu) 재질로 형성됨이 바람직하다.

이는 가공의 용이성, 히팅온도 조절성, 열전도도, 기계가공성, 열적 스트레스(Stress) 등을 고려하여 선택된 것으로서 반드시 이에 국한되지는 않는다.

여기에서, 상기 히터(200)가 매립된 면에는 도 2에서와 같이 히터(200)를 고정하기 위한 별도의 고정플레이트(210)가 부착될 수도 있는 바, 상기 고정플레이트(210)도 SUS 310S 소재가 바람직하고, 제1보조 플레이트(300)와는 간격을 두고 구비되게 되는데 이 간격은 곧 공기공급유로(600)가 되며, 이의 양단은 긴밀히 씰링된다.

한편, 상기 프레임(F)에는 그 표면을 관통하여 상기 공기공급유로(600)까지 공기분사유로(610)가 뚫려 형성되는데, 상기 공기분사유로(610)는 대략 기판의 진행방향으로 30~50°경사지게, 바람직하기로는 45°경사형성된다.

그리하여 상기 공기분사유로(610)를 통해 고압 고속으로 분사된 공기는 그 상면에 위치된 기판을 불어 들어올리면서 프레임(F)의 길이방향으로 이송시키도록 작용하게 된다.

그리고, 상기 공기공급유로(600)의 일부에는 공급관(700)이 연결설치되며, 상기 공급관(700)은 히팅부(800)에 연결배관된다.

히팅부(800)는 원통형의 몸체 중앙에 가스라인히터(810)가 설치되고, 상기 가스라인히터(810)에는 가스라인이 연결되며, 이를 중심으로 몸체 내부에는 세라믹볼(820)이 충진된다.

그리고, 상기 히팅부(800)의 몸체 일부에는 상기 세라믹볼(820) 속으로 공급 하고자 하는 기체, 공기 혹은 불활성가스 및 기타 기체를 공급할 수 있는 라인이 연결되며, 그 인접측에는 써모커플(830)이 삽입되어 세라믹볼(820)가 충진된 히팅부(800)의 내부 온도를 검출할 수 있도록 구성된다.

다른 한편, 상기 프레임(F)의 상면 폭방향 양단 부근에는 그 길이방향으로 다수의 가이드롤(900)이 설치되는데, 상기 가이드롤(900)은 기판(G)이 이송되면서 직선형으로 똑바로 이송될 수 있도록 안내하는 수단이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 동작관계는 다음과 같다.

선행공정을 마친 기판(G)이 후행공정 처리를 위해 선행 공정챔버로부터 언로딩되게 되면 이와 동시에 히팅부(800)를 통해 공급 기체, 즉 공기 혹은 불활성가스 및 기타 기체가 세라믹볼(820)을 통과하면서 승온되게 된다.

이때, 상기 히팅부(800)의 가스라인히터(810)는 가동상태에 있게 되고, 그 열량이 상기 세라믹볼(820)로 전도되어 세라믹볼(820)은 고열을 함유하고 있는 상태이므로 이를 통과하는 기체와의 열교환에 의해 기체는 승온되게 된다.

여기에서, 상기 히팅부(800)에 구비된 써모커플(830)은 세라믹볼(820)의 온도를 지속적으로 체크하여 상기 가스라인히터(810)의 가동을 조절함으로써 상기 세라믹볼(820)이 함유하는 열량이 균일하고 일정하게 유지되도록 하여 주며, 경우에 따라서는 상기 가스라인히터(810)를 가동하지 않고 상온상태의 공기를 곧바로 주입시킬 수도 있는 바, 이는 이송대상 기판(G)의 처리조건에 따라 선택될 수 있는 사항이다.

승온된 기체는 공급관(700)을 통해 공기공급유로(600)로 공급되고 그 내부에 서 체류하면서 압이 높아지게 되며, 높아진 압에 의해 공기분사유로(610)를 타고 그 경사방향으로 강하게 토출되게 된다.

이에 따라, 언로딩된 기판(G)은 상기 토출되는 고압 고속의 기체압에 의해 프레임(F) 상면으로부터 일정높이로 부상(들뜨게)되게 되고, 동시에 상기 토출되는 기체가 기판(G) 진행방향으로 경사토출되므로 상기 기판(G)은 그 방향으로 이송되게 된다.

이때, 상기 프레임(F)의 상면 폭방향 단부 부근에는 다수의 가이드롤(900)이 그 길이방향으로 배열설치되어 있으므로 상기 기판(G)은 비틀어지거나 요동되지 않고 곧게, 즉 직선형으로 이송되면서 후속공정을 처리를 위한 대기 위치로 이동되게 된다.

이 과정에서, 경우에 따라 상기 기판(G)을 보열할 필요가 있을 경우에는 보열될 기판(G)의 보열온도를 수신받아 도 2의 히터(200)에 인가되는 출력을 조절하여 기판(G)의 온도 조절이 가능하며, 기판(G)의 고온필요시에는 도 2의 히터(200)가 주된 가열기능을 수행하고, 상술한 히팅부(800)는 부수적인 가열기능을 수행하는 것으로서 예컨대, 기판(G) 이송과 분위기 온도 조절을 위해 분사가스를 일정온도로 가열하여 분하하게 된다.

이때, 상기 분사가스의 온도는 상기 써모커플(830)을 통해 조절함으로써 그 분사가스의 온도조절이 용이하게 되며, 가열, 냉각이 필요할 경우에도 마찬가지이고, 보열이나 가열없이 간단히 이송만 요구될 경우에는 통상 상온의 공기를 불어 넣어주면 된다.

이로써, 표면결함이나 복잡한 이송설비없이도 간단용이하면서 원활하고 저렴하며, 크기가 큰 기판도 쉽게 이송시킬 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 대형 기판도 크기에 상관없이 자유롭고 용이하게 이송시킬 수 있으며, 비접촉식이기 때문에 표면결함이 거의 없고, 구조가 간단하고 저렴하며, 기판의 보열, 가열, 냉각이 자유로워 그 활용도가 지대한 장점이 있다.

Claims (5)

1. 평판 디스플레이나 반도체 웨이퍼, LCD, OLED에 사용되는 기판을 이송하는 장치에 있어서;

   사각판상의 베이스플레이트와;

   상기 베이스플레이트의 일면에 매립설치되고 고정된 히터와;

   상기 히터의 매립면에 간격을 두고 부착되어 공기공급유로를 형성하는 제1보조 플레이트와;

   상기 히터가 매립된 대향면에 부착된 제2,3보조 플레이트와;

   상기 제2,3보조 플레이트 및 베이스플레이트를 30~50°의 경사각을 갖고 상기 공기공급유로까지 뚫려형성된 다수개의 공기분사유로와;

   상기 공기공급유로와 연결되게 배관되어 기판 이송용 기체를 공급하는 공급관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
2. 청구항 1에 있어서;

   상기 베이스플레이트, 제1,3보조 플레이트는 SUS 310S로 형성되고, 상기 제2보조 플레이트는 구리로 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
3. 청구항 1에 있어서;

   상기 공급관에는 원통형상의 몸체와, 그 중앙에 내장된 가스라인히터와, 이 를 중심으로 그 외측에 충전된 세라믹볼과, 상기 세라믹볼을 통해 공급관으로 공기, 불활성가스가 공급되게 연결되는 공급라인과, 상기 세라믹볼에 삽입되어 내부 온도를 검출하는 써모커플로 이루어진 히팅부가 연결설치된 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서;

   상기 제3보조 플레이트의 상면 폭방향 양단 부근에는 다수의 가이드롤이 그 길이방향으로 일정간격을 두고 다수 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서;

   상기 히터의 매립면에는 상기 제1보조 플레이트와 간격을 둔 SUS 310S 재질의 고정플레이트가 부가설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.

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