KR100847347B1 - 기판용 위치결정 테이블, 기판용 위치결정 설비, 기판의위치결정 방법 - Google Patents

기판용 위치결정 테이블, 기판용 위치결정 설비, 기판의위치결정 방법 Download PDF

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Abstract

기판이 재치되는 재치대와, 상기 재치대의 외주부의 복수 개소에 배치되고, 상기 재치대의 상방으로부터의 하강에 의해 상기 재치대 상에 재치되는 기판의 외주부를 가이드함으로써, 상기 기판을 상기 재치대 상에 설정된 기판위치 결정영역 내에 위치결정하는 프리 볼 베어링을 구비한 기판용 위치결정 테이블에 있어서, 상기 프리 볼 베어링은, 볼 지지체와, 이 볼 지지체에 회전이 자유롭게 지지된 볼을 구비하여 구성되며, 또 상기 볼의 중심이 상기 재치대가 상기 기판을 지지하는 지지면의 연장상, 혹은 상기 재치대에 재치되는 기판의 판두께치수의 범위에서 상기 지지면보다 위에 배치되어 있다.
볼 지지체, 기판, 볼 베어링, 재치대, 위치결정 테이블

Description

기판용 위치결정 테이블, 기판용 위치결정 설비, 기판의 위치결정 방법{BOARD POSITIONING TABLE, BOARD POSITIONING EQUIPMENT AND BOARD POSITIONING METHOD}
본 발명은, 디스플레이용 마더글래스, 실리콘기판(웨이퍼) 등의 기판을 정밀하게 위치결정하기 위한 기판용 위치결정 테이블, 기판용 위치결정 설비, 기판의 위치결정 방법에 관한 것이다.
PDP(플라즈마 디스플레이 패널), 액정 디스플레이 등의 디스플레이에 이용되는 유리기판(마더글래스)의 막부착 등을 행하는 설비에서는, 성막, 레지스트 도포, 노광, 에칭 등의 처리를 행하는 복수의 처리실(챔버)에 기판의 반입, 반출을 전용 로봇(이송장치)으로 행하지만, 처리실 내에 반입된 유리기판의 위치결정 정밀도를 확보하는 것이 중요하다는 점을 감안하여, 막부착 등의 공정을 행하는 유리기판을 처리실로 반입하기 전에 처리실로의 기판의 반입경로의 도중(예를 들어, 처리실과는 별도로 설치된 챔버(로드 록 챔버) 내, 상기 처리실 등이 설치되어 있는 진공장치의 입구 부근(대기중) 등)에 설치한 위치결정 테이블에 실어 위치결정한 후, 상 술한 로봇이 위치결정 테이블로부터 인출한 유리기판을 처리실로 반입함으로써, 처리실 내에서의 유리기판의 위치가 허용오차범위 내에 들어가도록 하고 있다.
종래, 상기 위치결정 테이블로서는, 상기 위치결정 테이블에 실은 유리기판을 위치결정 게이지에 눌러 위치결정하는 구성의 것이나(예를 들어, 특허문헌 1), 위치결정 게이지를 이동하여 위치결정 테이블 상의 유리기판의 단면에 눌러 위치결정하는 것 등이 있다.
또, 위치결정 테이블로의 유리기판의 반입은, 유리기판이 반입되는 반입대(카세트)로부터 유리기판을 인출하여 위치결정 테이블 상에 싣는 전용의 이동적재로봇에 의해 행한다. 이 이동적재로봇으로서는, 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이, 복수 개의 가동 아암(101) 상에 유리기판(102)을 실어 반송하는 것(이동적재로봇(103))이나, 도 6에 도시하는 바와 같이, 버큠 장치에 접속된 흡반형의 흡착헤드(104)에서 유리기판(102)의 복수 개소를 흡착고정하여 반송하는 것(이동적재로봇(105)) 등이 있다. 이 이동적재로봇은 위치결정 테이블(106) 상에 반송한 유리기판(102)을 하강시켜서, 위치결정 테이블(106) 상에 싣도록 되어 있다. 또, 막부착 등의 공정을 완료하고, 처리실로부터 위치결정 테이블(106) 상으로 복귀된 유리기판(102)을 위치결정 테이블(106)로부터 인출하여 반출위치로 반송하는 기능도 갖고 있다.
위치결정 테이블(106)은 이동적재로봇에 의해 실린 유리기판(102)을 가로로 이동시키는 가로이송장치(도시생략)와, 이 가로이송장치에서 가로로 이송된 유리기판(102)의 외주부의 단면이 눌려짐으로써 유리기판(102)을 위치결정하는 위치결정 게이지(107)를 구비하고 있고, 이동적재로봇에 의해 반입된 유리기판(102)을 가로이송장치로 이동하여 위치결정 게이지(107)에 맞닿게 함으로써 유리기판(102)을 정밀하게 위치결정할 수 있다. 또, 위치결정 테이블(106)로서는 테이블 본체(108) 상에 다수 설치된 프리 볼 베어링(109)에 의해 유리기판(102)을 가로이동이 자유롭게 지지하여 적은 힘으로 유리기판(102)을 가로이동할 수 있다.
특허문헌 1 : 특개평 06-183556호 공보
그러나, 상술한 바와 같은 위치결정 테이블은 유리기판을 싣고 나서 위치결정 게이지로의 충돌에 의한 위치결정작업이 완료되기까지 시간이 걸리기 때문에 이것이 제품의 제조효율 저하의 원인이 된다는 불만이 있었다. 또, 유리기판을 가로방향으로 이동시키거나, 유리기판의 단면에 위치결정 게이지를 눌러 위치결정하는 구성에서는, 유리기판에 미세한 휘어짐 등의 변형이 주어지기 쉬워 유리기판의 평탄도 등의 치수정밀도에 영향을 준다는 문제도 있다. 또, 가로이송장치(혹은 게이지를 이동하기 위한 장치)가 필요하기 때문에, 비용이 높아지는 데다가, 이러한 장치가 파티클의 발생원이 되어 유리기판을 오염시키기 쉽다는 문제도 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 유리기판 등의 기판의 위치결정을 단시간에 간단하게 행할 수 있고, 더구나 기판에 거의 변형을 주지 않고, 파티클의 발생도 매우 적게 할 수 있는, 저가의 기판용 위치결정 테이블, 기판용 위치결정 설비, 기판의 위치결정 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 이하의 구성을 제공한다.
본 발명은, 기판이 재치(載置)되는 재치대와, 상기 재치대의 외주부의 복수 개소에 배치되고, 상기 재치대의 상방으로부터의 하강에 의해 상기 재치대 상에 재치되는 기판의 외주부를 가이드함으로써, 상기 기판을 상기 재치대 상에 설정된 기판위치 결정영역 내에 위치결정하는 프리 볼 베어링을 구비한 기판용 위치결정 테이블에 있어서, 상기 프리 볼 베어링은, 볼 지지체와, 이 볼 지지체에 회전이 자유롭게 지지된 볼을 구비하여 구성되며, 또 상기 볼의 중심이 상기 재치대가 상기 기판을 지지하는 지지면의 연장상, 혹은 상기 재치대에 재치되는 기판의 판두께 치수의 범위에서 상기 지지면보다 위에 배치되어 있고, 상기 볼의 상기 볼 지지체로부터 돌출된 부분에 맞닿은 기판을 상기 볼의 회전에 의해 각 프리 볼 베어링의 볼에 의해 둘러싸이는 내측의 상기 기판위치 결정영역으로 유도할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판용 위치결정 테이블을 제공한다.
이 기판용 위치결정 테이블에서는, 상기 프리 볼 베어링의 볼의 적어도 표면이 도전성 재료로 형성되어 있고, 상기 프리 볼 베어링의 볼 지지체에는 상기 볼과 접하는 그라운드용 통전부(groud conductor)가 설치되어 있는 구성도 채용할 수 있다.
또, 이 기판용 위치결정 테이블에서는, 상기 재치대에는 상기 재치대에 실리는 기판을 상기 지지면을 따른 방향의 변위를 허용하여 지지하는 기판지지수단을 구비하는 구성을 채용하는 것이 더욱 바람직하다, 상기 기판지지수단으로서는, 예를 들어 프리 볼 베어링을 채용할 수 있다.
또, 본 발명은, 기판이 반입되는 반입대와, 상기 본 발명에 따른 기판용 위치결정 테이블과, 상기 반입대로부터 기판을 인출하여 상기 기판용 위치결정 테이블의 재치대 상에 싣는 기판이송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판용 위치결정 설비를 제공한다.
또, 본 발명은, 상기 본 발명에 따른 기판용 위치결정 테이블의 상기 재치대 상에 재치하는 기판을, 상기 재치대의 외주부의 복수 개소에 배치되어 있는 프리 볼 베어링인 사이드 프리 베어링의 볼보다 위에서, 상기 기판위치 결정영역보다 각 사이드 프리 베어링의 볼의 볼 지지체로부터의 돌출분만큼 넓게 확보된 영역인 기판수취영역의 위에서부터 하강시켜서 상기 기판수취영역에 넣은 후, 이 기판을 각 사이드 프리 베어링의 볼로 가이드시키면서 하강시켜서, 상기 기판위치 결정영역에 배치하는 것을 특징으로 하는 기판의 위치결정 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 재치대의 외주부에 배치되어 있는 각 프리 볼 베어링(이하, 사이드 프리 베어링이라고도 함)의 볼보다 위에서부터 기판을 하강시키고, 각 사이드 프리 베어링에 의해 둘러싸이는 내측(볼의 볼 지지체로부터 가장 돌출된 부분에 의해 둘러싸이는 내측)의 기판위치 결정영역에 넣고, 재치대 상의 지지면에 싣는 것 만으로, 이 기판을 원하는 정밀도로 위치결정할 수 있다. 기판위치 결정영역에 들어간 기판은 각 사이드 프리 베어링의 볼에 의해 위치결정되므로, 기판이 기판위치 결정영역에 들어가는 동시에, 기판의 위치결정을 완료할 수 있다. 따라서, 매우 단시간에 위치결정이 가능하다.
또, 기판을 기판수납영역으로부터 하강시켜서 기판위치 결정영역에 넣을 때에, 기판의 외주부가 상기 볼의 상기 볼 지지체로부터 돌출된 부분에 맞닿아도 사이드 프리 베어링은 상기 볼의 상기 볼 지지체로부터 돌출된 부분 상에 맞닿아진 기판을 상기 볼의 회전에 의해 기판위치 결정영역으로 원활하게 유도할 수 있는 구성이기 때문에, 기판이 기판위치 결정영역에 들어가는 동시에, 기판의 위치결정을 완료할 수 있다.
더구나, 본 발명에서는 위치결정 테이블 상에 싣는 기판을 가로이동시켜서 위치결정 게이지에 누름으로써 위치결정하는 구성에 비하여, 기판에 부분적인 휘어짐 등의 변형을 주기 어렵고, 기판의 치수정밀도를 안정되게 유지할 수 있다는 우수한 효과가 얻어진다. 또, 위치결정 테이블에 가로이송장치 등의 복잡한 기구를 설치할 필요가 없으므로, 파티클의 발생원을 대폭 감소시킬 수 있고, 또 저가격화도 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 기판용 위치결정 테이블(이하, 위치결정 테이블이라고도 함)을 나타내는 평면도이다.
도 2은 도 1의 위치결정 테이블을 나타내는 도면으로서, 도 1의 A-A선 단면화살표시도이다.
도 3은 도 1의 위치결정 테이블에 설치되어 있는 사이드 프리 베어링 및 받침 프리 베어링의 부착위치관계를 나타내는 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기판용 위치결정설비를 구비한 프로세스 설비를 나타내는 평면개략도이다.
도 5는 종래예의 이송로봇을 나타내는 도면이다.
도 6은 종래예의 이송로봇의 다른 예를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 기판용 위치결정 테이블 2 : 기판용 위치결정 설비
4 : 기판 11 : 재치대
12 : 프리 볼 베어링(사이드 프리 베어링)
12a : 볼 지지체(그라운드용 통전부)
12b : 볼
12f : 소구(小球)(그라운드용 통전부)
14 : 프리 볼 베어링(받침 프리 베어링)
14a : 볼 지지체(그라운드용 통전부)
14b : 볼 M : 기판위치 결정영역
U : 기판수취영역
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 기판용 위치결정 테이블(1)(이하, 위치결정 테이블이라 함)을 나타내는 도면으로서, 도 1은 평면도, 도 2는 도 1의 A-A선 단면화살표시도, 도 3은 위치결정 테이블(1)에 설치되어 있는 프리 볼 베어링(후술하는 사이드 프리 베어링 및 받침 프리 베어링)의 설치위치관계를 나타내는 확대도, 도 4는 본 발명에 따른 기판용 위치결정 설비(2)(이하, 위치결정 설비라고도 함)를 구비한 프로세스 설비(3)를 나타내는 평면개략도이다.
또, 본 실시예에서는 기판(4)으로서 디스플레이용 유리기판(마더글래스. 이하, 유리기판이라고도 함)을 이용한 예로 설명하겠지만, 본 발명에 적용되는 기판(4)은 유리기판에 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘기판, 세라믹기판, 금속기판 등, 정밀가공을 행하는 각종 기판을 채용할 수 있다. 또한, 기판(4)은 여기에서는 직사각형 판형상이지만, 이것에 한정되지 않고, 이 기판(4)의 형상은, 예를 들어 원형이나 타원형 등이어도 된다.
본 실시예에서는, 본 발명에 따른 위치결정 테이블(1)은, 도 4에 나타내는 프로세스 설비(3)를 구성하는 진공장치(31)에 설치되어 있는 로드 록 챔버(32) 내에 설치되어 있다.
도 4에 있어서, 진공장치(31)는 상기 로드 록 챔버(32), 트랜스퍼 챔버(33) 및 제 1∼제 3 처리실(34a, 34b, 34c)(챔버)을 구비하여 구성되어 있다. 부호 35a는 로드 록 챔버(32)에 설치되어 있는 대기 게이트이며, 진공장치(31)의 외부에서 로드 록 챔버(32)로 기판(4)을 반입할 때, 로드 록 챔버(32)에서 진공장치(31)의 외부로 기판(4)을 반출할 때에 개폐된다. 또, 부호 35b는 로드 록 챔버(32)와 트랜스퍼 챔버(33) 사이를 개폐하는 게이트이고, 35c, 35d, 35e는 제 1∼제 3 처리실(34a, 34b, 34c)과 트랜스퍼 챔버(33) 사이를 개폐하는 게이트이다. 트랜스퍼 챔버(33) 내에는 기판(4)을 이동하기 위한 로봇(36)(기판이송장치. 이하, 진공로봇이 라고도 함)이 설치되어 있고, 로드 록 챔버(32) 내의 위치결정 테이블(1)과 처리실(34a, 34b, 34c) 사이의 기판(4)의 이송은 이 진공로봇(36)에 의해 행해진다. 또, 막부착 등의 처리공정에 따라 처리실에서 인출한 기판(4)을 다른 처리실로 반입할(혹은, 원래의 처리실로 반입할) 경우, 처리실에서 인출한 기판(4)을 일단 위치결정 테이블(1)에서의 위치결정을 거치고나서 다른 처리실에 넣도록 한다.
프로세스 설비(3)는 진공장치(31)의 외부에 설치되어 있는 카세트(37) 및 로봇(38)(기판이송장치. 이하, 대기 로봇이라고도 함)과, 상술한 진공장치(31)를 구비하여 구성되어 있다. 진공장치(31)의 외부에서 로드 록 챔버(32) 내의 위치결정 테이블(1)로 기판(4)을 반입하는 것은, 대기 로봇(38)이 카세트(37)에서 인출한 기판(4)을 대기 게이트(35a)를 통하여 위치결정 테이블(1) 상에 실음으로써 행해진다. 대기 로봇(38)은 위치결정 테이블(1) 상의 기판(4)을 진공장치(31) 외부로 반출하는 작업도 행한다.
대기 로봇(38)은 여기에서는 도 5를 참조하여 설명한 이송로봇(103)과 마찬가지로, 기판(4)을 XYZ 방향으로 이동 가능한 가동 아암(38a)(도 2 참조) 상에 실은 상태로 반송하는 구성이지만, 이것에 한정되지 않고, 각종 구성을 채용할 수 있다.
또, 카세트(37)는 처리가 실시되는 기판(4)이 반입되는 반입대로서의 기능을 완수한다.
카세트(37), 위치결정 테이블(1) 및 대기 로봇(38)은, 본 발명에 따른 기판위치 결정설비를 구성한다.
도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 위치결정 테이블(1)은, 기판(4)이 재치되는 재치대(11)와, 이 재치대(11)의 외주부의 복수 개소에 배치되고 상기 재치대(11) 상에 재치되는 기판(4)의 단면(41)에 맞닿음으로써 상기 기판(4)을 상기 재치대(11) 상의 원하는 위치에 위치결정하는 프리 볼 베어링(12)(이하, 사이드 프리 베어링이라 함)을 구비하여 구성되어 있다.
상기 재치대(11)는 테이블 본체(13)와, 이 테이블 본체(13)의 상면(13a) 상에 돌출하도록 하여 다수 부착된 프리 볼 베어링(14)(이하, 받침 프리 베어링이라고도 함)을 갖고 있고, 상기 재치대(11)에 실리는 기판(4)을 상기 다수의 받침 프리 베어링(14)에 의해 수평 또는 거의 수평인 지지면 F(가상면) 상에 지지하도록 되어 있다. 또, 테이블 본체(13)의 외주부에는 사이드 프리 베어링(12)을 부착하기 위한 설치대(15)가 테이블 본체(13) 상에 돌출되도록 하여 설치되어 있고, 상기 받침 프리 베어링(14)은 상기 설치대(15)에 둘러싸인 내측에 위치하는 테이블 본체 상면(13a) 상에 회전이 자유로운 볼(14b)이 돌출되도록 하여 테이블 본체(13)에 설치되어 있다.
또, 도시하는 예의 재치대(11)의 테이블 본체(13)는, 평면에서 보아 직사각형상(도 1 참조)으로 되어 있으나, 본 발명에서는 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 평면에서 보아 원형, 타원형 등을 채용할 수도 있다.
상기 사이드 프리 베어링(12)은, 볼 지지체(12a)(홀더)와, 이 볼 지지체(12a)에 회전이 자유롭게 지지된 볼(12b)을 갖고, 상기 볼 지지체(12a)를 재치대(11)의 외주부의 설치대(15)에 고정하여 부착되어 있다. 이 사이드 프리 베어 링(12)은 테이블 본체(13)의 설치대(15)의 내면(15a)측(설치대(15)에 의해 둘러싸이는 내측공간(S)에 면하는 쪽)에 부착되어 있고, 상기 볼(12b)의 볼 지지체(12a)로부터 돌출되어 있는 부분은 설치대 내면(15a)보다 내측공간(S)측에 위치하고 있다. 또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 이 사이드 프리 베어링(12)은 볼(12b)의 중심이 상기 재치대(11)가 상기 기판(4)을 지지하는 지지면(F)의 연장이 되는 위치에 배치되어 있다. 이 때문에, 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)은 볼(12b)의 볼 지지체(12a)로부터의 돌출량이 가장 큰 부분이 지지면(F)에 일치하도록 위치결정되어 있다.
이 위치결정 테이블(1)에 있어서, 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)(상세하게는 볼(12b)의 볼 지지체(12a)로부터의 돌출량이 가장 큰 부분)에 의해 둘러싸이는 내측의 영역이 상기 위치결정 테이블(1)의 재치대(11) 상에 실은 기판(4)이 배치되는 기판위치 결정영역(M)이며, 재치대(11)에 싣는 기판(4)은 기판위치 결정영역(M)에 배치됨으로써, 이 위치결정 테이블(1)의 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)에 의해 원하는 정밀도로 위치결정 테이블(1)에 대하여 위치결정된다.
도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판위치 결정영역(M)의 치수(L)(구체적으로는 XY 치수. 도 2의 치수 L은 Y방향 치수를 나타냄)는 기판(4)의 치수(t)(구체적으로는 종횡치수. 도 2의 치수 t는 직사각형 판형상의 기판(4)의 세로방향(단변)의 치수를 나타냄)에 비하여 약간 크고, 기판위치 결정영역(M)의 치수(L)와 기판(4)의 치수(t)와의 차(L-t)에 의해 기판위치 결정영역(M)에 배치된 기판(4)의 위치결정 테이블(1)에 대한 위치결정 정밀도가 정해진다. 이 위치결정 정밀도는 기판 위치 결정영역(M)에 배치되는 기판(4)에 대하여 기판위치 결정영역(M)에서의 목표위치(이하, 기준위치. 오차 0)를 기준으로 하는 지지면(F)을 따른 방향에서의 기판(4)의 위치어긋남 허용범위(도 2에 나타내는 치수 c1, c2)에 기초하여 설정된다. 또, 도 2에 나타내는 치수 c1 및 치수 c2는 모두 기준위치에 배치된 기판(4)의 단면(41)과 상기 단면(41)에 대면하는 위치에 배치되어 있는 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)(볼(12b)의 볼 지지체(12a)(후술)로부터의 돌출이 최대인 부분(점)) 사이의 거리이다.
위치결정 테이블(1)에 대한 기판(4)의 위치결정 정밀도는, 예를 들어 ±0.1∼0.7mm 정도로 설정할 수 있으나, 이보다 미세한 레벨로 설정할 수도 있다.
사이드 프리 베어링(12)은 상기 볼(12b)의 상기 볼 지지체(12a)로부터 돌출한 부분 상에 맞닿아진 기판(4)을 상기 볼(12b)의 회전에 의해 기판위치 결정영역(M)으로 유도하는 기능을 한다. 따라서, 기판(4)을 재치대(11)의 상방으로부터 기판위치 결정영역(M)에 넣도록 하강시키면, 하강 도중에 기판(4)의 단부가 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)에 맞닿아도 기판(4)은 볼(12b)의 회전에 의해 원활하게 기판위치 결정영역(M)으로 유도되어 가서 기판위치 결정영역(M)에 배치되게 된다.
대기(大氣) 로봇(38)(도 4 참조)에 의해 기판(4)을 위치결정 테이블(1)에 반입하여 위치결정하는 동작은(기판의 위치결정 방법) 카세트(37)로부터 기판(4)을 인출하고, 이 기판(4)을 실은 가동 아암(38a)을 이동하여, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판(4)을 위치결정 테이블(1)의 기판위치 결정영역(M)의 상방에 배치하고, 이어서, 가동 아암(38a)을 하강시켜서 기판(4)을 기판위치 결정영역(M)에 들어가도 록 한다.
위치결정 테이블(1)의 상방으로부터 가동 아암(38a)을 하강시켜감에 따라 가동 아암(38a) 상에 실려있는 기판(4)도 하강해 가지만, 기판(4)은 재치대(11)의 받침 프리 베어링(14)의 볼(14b)에 맞닿은 곳(지지면(F)에 도달한 것을 가리킴)에서 하강이 정지한다. 기판(4)은 기판위치 결정영역(M)에 들어감으로써 기판위치 결정영역(M) 주위의 각 사이드 프리 베어링(12)(상세하게는 볼(12b))에 의해 원하는 정밀도로 위치결정(지지면(F)를 따른 방향의 위치결정)된다. 한편, 가동 아암(38a)은 기판(4)의 하강이 정지한 후에도 하강을 계속하여 테이블 본체(13) 상에 형성되어 있는 아암 수납홈(13b)에 들어간 지점에서 하강을 정지한다. 이로 인하여, 받침 프리 베어링(14) 상에 지지된 기판(4)에 가동 아암(38a)이 닿지 않게 되고, 가동 아암(38a)은 받침 프리 베어링(14) 상에서의 기판(4)의 위치결정에 영향을 미치지 않는다.
또, 상술한 바와 같이, 하강 도중에 기판(4)의 단부가 기판위치 결정영역(M)에서 벗어나 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)에 맞닿아도, 기판(4)은 볼(12b)의 회전에 의해 기판위치 결정영역(M)으로 유도되어 가기 때문에 기판위치 결정영역(M)으로의 기판(4)의 배치를 원활하게 행할 수 있다.
또, 대기 로봇(38)으로서는, 기판(4)을 재치대(11)의 상방으로부터 기판위치 결정영역(M)에 넣는 동작을 행할 때에, 가동 아암(38a) 상에서의 가로방향의 기판(4)의 이동을 구속하지 않고, 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)과의 접촉에 의한 기판(4)의 위치결정에 악영향을 주지 않는 것을 채용한다. 대기 로봇(38)으로서 는, 가동 아암(38a) 이외의 반송부재에 의해 기판(4)을 반송하는 구성의 것도 채용할 수 있지만, 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)과의 접촉에 의한 기판(4)의 위치결정에 악영향을 주지 않는 것을 채용한다.
이 위치결정 테이블(1)에 의하면, 상기 위치결정 테이블(1)의 상방으로부터 하강시킨 기판(4)을 기판위치 결정영역(M)에 넣는 동시에, 기판위치 결정영역(M)의 주위의 각 사이드 프리 베어링(12)(상세하게는 볼(12b))에 의해 기판(4)의 위치결정이 완료되므로, 기판(4)의 위치결정에 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있어 위치결정효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 또, 종래에 이용되던 바와 같은, 기판을 가로로 이동하기 위한 가로이송장치라는 장치가 필요 없으며, 매우 간단한 구성으로 기판(4)을 위치결정할 수 있으므로, 위치결정 테이블(1)에서의 위치결정공정에서 파티클의 발생을 대폭 감소시킬 수 있고, 위치결정 테이블(1)이 설치되어 있는 챔버(로드 록 챔버(32)) 내의 고청(高淸)정도를 안정되게 유지한다는 이점도 있다.
또, 본 발명에서는 볼(12b)로서 도전성 수지재료에 의해 형성한 것을 채용하고, 볼 지지체(12a)로서 상기 볼(12b)과 접하는 그라운드용 통전부를 갖는 구성의 상기 사이드 프리 베어링(12)을 채용하여 기판(4)이 볼(12b)에 접촉했을 때에 기판(4)에 대전하고 있는 정전기에 의한 스파크의 발생도 방지할 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 사이드 프리 베어링(12)은 통형상 케이스(12d)와 덮개(12e)로 이루어지는 볼 지지체(12a)의 내부에 볼(12b)의 반 정도를 수납하고 있고, 또 볼 지지체(12a) 내에 볼(12b)과 접하는 회전이 자유로운 소구(小球)(12f)를 다수 개 수납한 구성으로 되어 있다. 사이드 프리 베어링(12)의 구성부품으로서, 예를 들어 도전성 수지재료에 의해 형성한 볼(12b)과, 스테인레스 등의 도전성 금속으로 형성한 소구(12f)를 채용하고, 또 통형상 케이스(12d)로서, 스테인레스 등의 도전성 금속으로 형성한 것, 혹은 전선 등으로 이루어지는 통전회로(소구(12f)와 접하여 전기도통을 확보하는 접촉부를 포함함)를 수납한 구성의 것을 채용하면, 소구(12f)와 통형상 케이스(12d)로 이루어지는 그라운드용 통전부를 갖는 구성이 된다. 그라운드용 통전부를 사이드 프리 베어링(12)의 외부의 그라운드용 회로와 접속해 둠으로써, 기판(4)이 볼(12b)에 접했을 때의 스파크의 발생을 방지할 수 있다.
스파크의 발생은 기판(4)의 손상 원인이 되기 때문에 상술한 구성의 사이드 프리 베어링(12)을 채용함으로써 스파크에 기인하는 기판(4)의 손상을 방지할 수 있고, 제품 수율의 향상 등을 실현할 수 있다.
또, 볼(12b)을 형성하는 도전성 수지재료로서는, 베이스 수지에 도전성 금속필러를 분산 혼입한 것이나, 베이스 수지에 대전방지 폴리머를 첨가한 것 등을 채용할 수 있고, 이러한 재료에 의해 103∼×1010Ω/□의 표면 저항률을 갖도록 한다. 베이스 수지로서는 PAI(폴리아미드이미드), PBI(폴리벤조이미다졸), PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌), 폴리에테르에테르케톤, PEI(폴리에테르이미드), PI(폴리이미드), PPS(폴리페닐렌설피드), 멜라닌수지, 방향족 폴리아미드 수지(아라미드 수지) 등을 채용할 수 있다. 또, LCP(액정폴리머), PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트), PES(폴리에테르술폰), 그 밖의 수지도 이용할 수 있다. 진공장치 내의 환경에 대한 특성안정성 등의 면에서 베스펠(방향족 폴리아미드 수지인 듀퐁사의 등록상표)이나 PBI가 적합하다.
또, 본 발명에서는 대기 로봇(38)에 요구되는 위치결정 정밀도(대기 로봇(38)에 의한 기판(4)의 반송정밀도)를 완화할 수 있다는 이점도 있다.
즉, 상술한 구성의 위치결정 테이블(1)이라면 대기 로봇(38)의 가동 아암(38a)의 이동에 의해 기판(4)을 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)보다 위에서부터 하강시켜감에 있어서, 기판(4)의 외주부가 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)의 볼 지지체(12a)에서 돌출되어 있는 부분 위에 놓일 수 있으면 볼(12b)의 회전에 의해 기판위치 결정영역(M)으로의 기판(4)의 유도가 가능하므로, 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b) 가까이까지 하강한 기판(4)의 위치가 기판위치 결정영역(M)의 범위 내에 들어 있을 필요성은 없다. 대기 로봇(38)은 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)보다 위에서부터 하강시켜가는 기판(4)을, 상기 기판위치 결정영역(M)보다도 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)의 볼 지지체(12a)로부터의 돌출분(돌출치수(P))만큼 넓은 범위(기판수취영역(U))에 들어가도록 위치결정한 상태에서 기판위치 결정영역(M)으로 하강시켜가면 되므로, 기판위치 결정영역(M)의 범위에 들어가도록 기판(4)의 위치결정 정밀도를 유지한 채 기판(4)을 이동하는 경우에 비하여 반송 정밀도를 완화할 수 있다.
도 2에서, 상기 기판수취영역(U)은 재치대(11) 상의 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼 지지체(12a)(상세하게는 각 볼 지지체(12a)의 기판위치 결정영역(M)에 면하는 쪽의 단면(12c). 더욱 상세하게는 볼 지지체(12a)의 덮개(12e)의 단면)에 의해 둘러싸이는 내측의 영역이며, 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)보다 위에위치한다. 또, 이 기판수취영역(U)은 바꾸어 말하면 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)의 볼 지지체(12a)(볼(12b)의 반 정도를 수납하고 있음)로부터 돌출되어 있는 부분의 최상부(점)에 의해 둘러싸이는 내측의 영역이다.
대기 로봇(38)에 의해 기판(4)을 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)보다 위에서부터 하강시켜감에 있어서, 기판(4)이 기판수취영역(U)의 범위 내에 확실하게 들어가는 위치결정 정밀도(반송 정밀도)가 확보되어 있으면, 기판(4)을 사이드 프리 베어링(12)의 볼 지지체(12a) 등에 접촉시키지 않고, 기판위치 결정영역(M)까지 하강시키는 것이 가능하며, 기판(4)은 위치결정 테이블(1)에 대한 원하는 위치결정 정밀도로 기판위치 결정영역(M)에 배치된다.
(구체예)
기판위치 결정영역(M)에서의 기판(4)의 수평방향의 위치결정 정밀도가 ±0.5mm(도 2의 c1 및 c2가 0.5mm), 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)의 돌출치수(P)가 2.5mm이면, 대기 로봇(38)에 의해 기판수취영역(U)에 반입될 때의 기판(4)의 수평방향위치의 허용오차범위는 ±3.0mm가 된다. 바꾸어 말하면, 기판(4)의 수평방향위치가 ±3.0mm에 들어가도록 대기 로봇(38)에 의해 기판(4)을 기판수취영역(U)에 반입한 후 기판(4)을 하강시키면, 위치결정 테이블(1)에 대하여 기판(4)을 ±0.5mm의 정밀도로 위치결정할 수 있다.
그런데, 최근 디스플레이용의 마더글래스 등의 유리기판(4)이 대형화되고 있다. 최근에 많이 이용되고 있는 마더글래스의 사이즈는 액정 디스플레이용으로 1500mm×1800mm, 두께 0.3∼0.7mm 정도지만, 더욱 대형화되어가는 경향에 있다.
이와 같이, 얇고 대형인 유리기판(4)을 로봇으로 반송하여, 위치결정 테이블에서 위치결정할 경우, 유리기판(4)의 휘어짐에 대한 대책이 필요하다. 예를 들어, 본 실시예의 대기 로봇(38)은 도 2에 예시한 바와 같이, 유리기판(4)의 아래에 넣은 가동 아암(38a)에 유리기판(4)을 실어 반송하는 구성이지만, 로봇 자체의 반송정밀도가 충분히 확보되어 있어도 유리기판(4)의 휘어짐에 기인하는 위치결정오차의 발생을 해소하기는 어렵다. 또, 도 5에 예시한 바와 같이, 위치결정 게이지로의 누름에 의해 유리기판을 위치결정하는 구성의 위치결정 테이블에서는 위치결정 게이지로의 꽉 누르는 압력에 의해 유리기판에 부분적인 휘어짐을 발생시켜서 유리기판의 평탄도에 영향을 줄 가능성이 있다.
이에 대하여, 본 발명에서는 재치대(11) 주위의 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)보다 위에서부터 하강시킨 기판(4)을 기판수취영역(U)으로부터 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)에 의해 가이드시키면서 기판위치 결정영역(M)으로 넣어 재치대(11) 상의 지지면(F)에 싣는 것만으로, 이 기판(4)을 원하는 정밀도로 재치대(11)(즉, 위치결정 테이블(1))에 대하여 위치결정할 수 있는 구성이기 때문에, 유리기판의 휘어짐에 기인하는 정밀도 오차를 흡수하여 고정밀도의 위치결정을 간단하게 실현할 수 있다. 기판위치 결정영역(M)으로 하강시키는 기판(4)을 상술한 기판수취영역(U)의 범위 내에 위치결정하면, 하강에 의해 고정밀도의 위치결정을 간단하게 실현할 수 있는 구성이며, 유리기판의 휘어짐에 기인하는 정밀도 오차가 존재하고 있어도 고정밀도의 위치결정을 간단하고 확실하게 실현할 수 있다. 또, 기판(4)을 각 사이드 프리 베어링(12)의 볼(12b)에 의해 가이드시키면서 기판위치 결정영역(M)에 떨어뜨려넣는 것만으로 위치결정을 완료할 수 있는 구성이기 때문에, 위치결정 게이지로의 꽉 누르는 압력에 의해 유리기판에 부분적인 휘어짐을 발생시키는 결함을 해소하여 유리기판의 평탄도를 안정되게 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 위치결정 테이블(1)에서는 재치대(11)의 지지면(F) 상에 재치한 유리기판(4)을 받침 프리 베어링(14)에 의해 지지하므로, 가동 아암(38a) 상의 유리기판(4)이 휜 상태로 지지면(F) 상에 내려지는 경우라도 유리기판(4)이 받침 프리 베어링(14)의 볼(14b)을 회전시키면서 휘어짐을 해소하면서 지지면(F) 상에 재치되어감으로써, 최종적으로는 휘어짐을 거의 해소한 상태로 지지면(F)에 재치되게 된다. 이로 인하여, 위치결정영역(M)에서의 위치결정 완료시에는 유리기판(4)에 높은 평탄도가 확보된다. 또, 지지면(F)에 실은 유리기판(4)에 가로이송을 하기 위한 외력 등을 가하는 것이 아니므로, 유리기판의 평탄도를 안정되게 유지할 수 있다.
여기에서, 받침 프리 베어링(14)은 재치대(11)에 실리는 기판(4)을 상기 지지면(F)을 따른 방향의 변위를 허용하여 지지하는 기판지지수단으로서 기능한다. 단, 기판지지수단으로서는 받침 프리 베어링(14)에 한정되지 않고, 예를 들어 재치대 상에 복수 개를 돌출설치한 스테이(받침 프리 베어링을 포함함) 상에 실은 기판(4)의 하중의 일부를 재치대의 상면에 개구하는 에어 분출구로부터의 분출 에어에 의해 기판(4)과 재치대 상면 사이에 형성한 에어층(대기압보다 약간 고압)으로 지지함으로써, 스테이 상에 지지되어 있는 기판(4)의 가로이동(복수의 스테이에 의 해 기판(4)을 지지하는 면인 지지면(F)(가상면)을 따른 방향의 이동)을 구속하지 않도록 한 것 등을 채용한다.
진공장치(31) 내에서의 막부착 등의 공정에서, 처리실로부터 인출한 기판(4)을 로드 록 챔버(32)(도 4 참조) 내에 설치되어 있는 위치결정 테이블에 실어 다시 위치결정한 후, 다음 공정을 행하는 처리실로 반입하는 경우에도, 본 발명에 따른 위치결정 테이블(1)에 의해 높은 위치결정 정밀도를 간단하고 단시간에 얻을 수 있는 동시에, 기판(4)의 평탄도도 유지할 수 있다.
또, 본 발명에 적용되는 기판으로서는 액정 디스플레이용의 유리기판(마더글래스)으로 한정되지 않고, 예를 들어 PDP용의 유리기판, 실리콘기판, 세라믹기판, 금속기판이어도 된다.
본 발명에 따른 위치결정 테이블의 설치위치는 로드 록 챔버 내로 한정되지 않고, 기판의 위치결정의 필요성에 따라 적절히 설정하면 되고, 특별한 한정은 없다. 예를 들어, 처리실로의 기판의 반입경로 또는 반출경로의 도중(예를 들어, 상기 진공장치(31)의 외부(대기 중)이고, 진공장치(31)로의 기판의 반입구(대기 게이트) 부근 등)이나 처리실 내 등에 설치하는 것도 가능하다. 또, 본 발명에 따른 위치결정 테이블은, 예를 들어 대기 중의 가공장치로 반입하는 기판의 위치결정이나 반송용 카세트로의 기판의 수납 전의 위치결정 등에도 이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 상술한 설명에 의해 한정되는 것 은 아니고, 첨부한 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
본 발명의 기판용 위치결정 테이블, 기판용 위치결정 설비, 기판의 위치결정 방법에 의하면, 디스플레이용 마더글래스, 실리콘기판(웨이퍼) 등의 기판을 정밀하게, 단시간에, 또 간단하게 위치결정할 수 있다.

Claims (6)

  1. 기판(4)이 재치되는 재치대(11)와,
    상기 재치대의 외주부의 복수 개소에 배치되고, 상기 재치대의 상방으로부터의 하강에 의해 상기 재치대 상에 재치되는 기판의 외주부를 가이드함으로써, 상기 기판을 상기 재치대 상에 설정된 기판위치 결정영역(M) 내에 위치결정하는 프리 볼 베어링(12)을 구비한 기판용 위치결정 테이블(1)에 있어서,
    상기 프리 볼 베어링은, 볼 지지체(12a)와, 이 볼 지지체에 회전이 자유롭게 지지된 볼(12b)을 구비하여 구성되며, 또 상기 볼의 중심이 상기 재치대가 상기 기판을 지지하는 지지면(F)의 연장상, 혹은 상기 재치대에 재치되는 기판의 판 두께 치수의 범위에서 상기 지지면보다 위에 배치되어 있고, 상기 볼의 상기 볼 지지체로부터 돌출된 부분에 맞닿은 기판을 상기 볼의 회전에 의해 각 프리 볼 베어링의 볼에 의해 둘러싸이는 내측의 상기 기판위치 결정영역으로 유도할 수 있고,
    상기 기판 위치결정 영역은 상기 기판을 평면시 했을 때의 외연부 형상을 0mm 이상 0.7mm 이내의 폭으로 외측에 확장한 형상이고, 상기 볼의 상기 볼 지지체로부터 돌출한 부분이 상기 기판 위치결정 영역에 외접하도록 상기 볼 지지체가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판용 위치결정 테이블.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프리 볼 베어링의 상기 볼의 적어도 표면이 도전성 재료로 형성되어 있고, 상기 프리 볼 베어링의 상기 볼 지지체에는 상기 볼과 접하는 그라운드용 통전부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판용 위치결정 테이블.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 재치대에는 상기 재치대에 실리는 기판을 상기 지지면을 따른 방향의 변위를 허용하여 지지하는 기판지지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판용 위치결정 테이블.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 기판지지수단이 프리 볼 베어링(14)인 것을 특징으로 하는 기판용 위치결정 테이블.
  5. 기판이 반입되는 반입대(37)와,
    청구항 1에 기재된 기판용 위치결정 테이블과,
    상기 반입대로부터 기판을 인출하여 상기 기판용 위치결정 테이블의 재치대 상에 싣는 기판이송장치(38)를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판용 위치결정 설비.
  6. 청구항 1에 기재된 기판용 위치결정 테이블의 상기 재치대 상에 재치하는 기판을,
    상기 재치대의 외주부의 복수 개소에 배치되어 있는 프리 볼 베어링인 사이드 프리 베어링의 볼보다 위에서, 상기 기판위치 결정영역보다 각 사이드 프리 베어링의 볼의 볼 지지체로부터의 돌출분만큼 넓게 확보된 영역인 기판수취영역(U)의 위에서부터 하강시켜서 상기 기판수취영역에 넣은 후,
    이 기판을 각 사이드 프리 베어링의 볼로 가이드시키면서 하강시켜서 상기 기판위치 결정영역에 배치하는 것을 특징으로 하는 기판의 위치결정 방법.
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