KR100968725B1 - 기판 반송용 블레이드 및 이를 구비하는 기판 반송 장치 - Google Patents

기판 반송용 블레이드 및 이를 구비하는 기판 반송 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 플레이트 형상의 베이스와 기판 하면을 지지하도록 상기 베이스의 상면에 형성된 복수의 지지 돌기 및 상기 기판의 정렬을 위해 상기 베이스의 상면에 형성된 정렬 라인을 포함하는 기판 반송용 블레이드 및 이를 구비하는 기판 반송 장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명은 블레이드의 표면에서 돌출된 지지 돌기 상에 기판이 안착되어 블레이드와 기판의 접촉 면적이 최소화되므로, 기판과 블레이드 사이의 접촉에 따른 파티클 발생을 최소화할 수 있다.
블레이드, 기판, 웨이퍼, 반송 로봇, 로봇 암, 기판 반송

Description

기판 반송용 블레이드 및 이를 구비하는 기판 반송 장치{BLADE FOR TRANSFERRING SUBSTRATE AND APPARATUS FOR TRANSFERRING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 반송용 블레이드 및 이를 구비하는 기판 반송 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파티클(particle) 발생을 최소화할 수 있는 기판 반송용 블레이드 및 이를 구비하는 기판 반송 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중에 웨이퍼와 같은 기판을 카세트에 담거나 카세트로부터 공정을 수행할 위치로 반송시키는 수단으로서 반송 로봇을 사용한다. 이러한 반송 로봇에서 특히 로봇 암(robot arm)의 선단에는 기판이 안착될 수 있는 블레이드(blade)가 적어도 하나 이상 마련되는 것이 보통이다.
도 1은 종래 기술에 따른 기판 반송용 블레이드의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 블레이드(100)는 평평한 플레이트 (plate) 형상의 베이스(base)(110)와, 상기 베이스(110)의 상면에 형성되어 기판의 가장자리 또는 측면을 지지하는 안착 포켓(pocket)(120)으로 구성된다.
상기 베이스(110) 상면에는 제 1 내경을 갖도록 형성된 제 1 홈부(111) 및 상기 제 1 홈부(111) 내에 제 2 내경을 갖도록 형성된 제 2 홈부(112)가 형성되어 제 1 홈부(111)와 제 2 홈부(112)가 이루는 이중 단차 구조가 형성된다. 이러한 이중 단차 구조에서는 제 1 홈부(111)의 바닥에 기판의 가장자리가 안착되게 되는데, 이를 통상적으로 안착 포켓(120)이라 부른다.
그러나, 종래에는 기판의 가장자리 전체가 안착 포켓(120) 상에 안착되어, 기판의 하면과 안착 포켓(120)의 상면이 서로 면접촉을 이루면서 기판이 지지된다. 따라서, 기판의 안착시, 또는 기판의 탈착시에 기판 정렬이 조금만 잘못되어도 기판 하면 또는 측면이 안착 포켓(120)의 하면 또는 측면과 마찰되면서 기판 표면에서 입자들이 떨어져나와 파티클이 발생하게 된다. 또한, 기판의 반송시 조금만 블레이드가 유동되더라도 파티클이 발생하게 된다. 이러한 파티클은 그 일부가 기판에 부착되거나, 또는 블레이드(100)에 쌓인 상태로 챔버 내부로 반입되어 챔버 내부를 오염시킬 수 있으므로, 수시로 블레이드를 청소해주거나 교체해줘야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기판과 블레이드 사이의 면접촉에 따른 파티클 발생을 최소화할 수 있는 기판 반송용 블레이드 및 이를 구비하는 기판 반송 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 파티클 제거를 위한 작업 시간을 최소화하여 생산 수율 향상에 기여할 수 있는 기판 반송용 블레이드 및 이를 구비하는 기판 반송 장치를 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기판 반송용 블레이드는, 플레이트 형상의 베이스; 기판 하면을 지지하도록 상기 베이스의 상면에 형성된 복수의 지지 돌기; 및 상기 기판의 정렬을 위해 상기 베이스의 상면에 형성된 정렬 라인; 을 포함한다.
상기 복수의 지지 돌기는, 상호 이격되어 기판의 주된 하중을 지지하는 복수의 제 1 지지 돌기; 및 상기 제 1 지지 돌기의 내측에 마련되는 적어도 하나의 제 2 지지 돌기; 를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 지지 돌기는 상기 제 1 지지 돌기보다 낮은 높이를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제 1 지지 돌기는 0.1 내지 1.5mm의 높이를 갖고, 상기 제 2 지지 돌기는 상기 제 1 지지 돌기 높이의 10 내지 90%의 높이를 갖는 것이 바람직하다.
상기 복수의 지지 돌기는 원형, 타원형 및 다각형 구조 중 어느 하나의 구조를 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 베이스에는 하중을 줄여주기 위한 관통공이 적어도 하나 이상 형성되는 것이 바람직하다.
상기 정렬 라인은 상기 베이스의 일측에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 베이스 및 상기 복수의 지지 돌기 중 적어도 하나는 세라믹 재질로 코팅되는 것이 바람직하다. 예를 들어, SiC 물질로 코팅되는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 기판 반송 장치는, 기판이 안착되는 블레이드; 및 상기 블레이드가 장착되는 로봇 암; 을 구비하고, 상기 블레이드는, 플레이트 형상의 베이스; 기판 정렬을 위해 상기 베이스의 상면에 형성된 정렬 라인; 상기 베이스의 상면에 형성되어 상기 기판의 주된 하중을 지지하는 복수의 제 1 지지 돌기; 및 상기 베이스의 상면에 형성되어 상기 기판의 하부 쳐짐을 방지하는 적어도 하나의 제 2 지지 돌기; 를 포함한다.
본 발명은 블레이드의 표면에서 돌출된 지지 돌기 상에 기판이 안착되어 블레이드와 기판의 접촉 면적이 최소화되므로, 기판과 블레이드 사이의 접촉에 따른 파티클 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 파티클 발생이 적기 때문에 챔버 내부의 오염 가능성이 적고, 블레이드에 쌓인 파티클을 제거하기 위한 청소 작업 및 교체 작업이 줄어들어 전체적인 생산 수율 향상에 기여할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
<제 1 실시예>
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 반송용 블레이드의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 반송용 블레이드의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제 1 변형예에 따른 기판 반송용 블레이드의 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 반송용 블레이드(200)는, 플레이트 형상의 베이스(210)와, 상기 베이스(210)의 상면에 형성된 복수의 지지 돌기(220,230)를 포함한다.
베이스(210)는 전체적으로 길다란 사각 형상을 갖도록 제작된다. 물론, 상기 베이스(210) 형상은 기판 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 상기 베이스(210)의 상면에는 기판 중심을 베이스(210) 중심에 일치시키기 위한 정렬 라인(AL)이 형성된다. 본 실시예는 평평한 베이스(210) 상면에 기판과 동일한 직경을 갖거나, 보다 바람직하게는 더 큰 직경을 갖는 원형의 홈부(211)를 가공하여, 상기 홈부(211) 의 외측 라인에 의해 정렬 라인(AL)이 형성된다. 이때, 홈부(211)는 종래의 블레이드에서 안착 포켓과 같이 그 표면상에 직접 기판이 안착되는 것이 아니라 기판 정렬을 위한 기준을 제공하기 위해 형성하는 것으로 형성되지 않을 수도 있다. 물론, 상기 정렬 라인(AL)은 기판 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 베이스(210) 상면에 기판 둘레에 대응하는 환형의 홈 라인을 형성하거나, 또는 베이스(210) 상면에 직접 정렬 라인을 인쇄하여 형성할 수도 있다. 한편, 상기 베이스(210)는 기판보다 더 작게 형성될 수도 있고, 더 크게 형성될 수도 있다. 만일, 상기 베이스(210)가 기판보다 더 크게 형성되는 경우라면, 도 2 및 도 3과는 달리, 기판의 외측으로 돌출되는 베이스(210)의 양측 각각에 정렬 라인을 형성하여, 기판 정렬을 더욱 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 상기 베이스(210)의 정렬 라인(AL)의 내측에는 관통공(212a 내지 212f;212)이 형성될 수 있다. 상기 관통공(212)은 베이스(210)의 하중을 줄여주기 위한 것으로, 그 형상은 다양하게 형성될 수 있고, 그 개수 또한 복수로 마련될 수 있다. 본 실시예는 삼각, 사각, 원형 구조를 갖는 총 6개의 관통공(212a 내지 212f)을 형성하여 베이스(210)의 하중을 줄여준다. 심하게는, 도 4와 같이, 지지 돌기(220,230)가 형성되는 영역 및 상기 영역이 베이스(210)의 가장자리와 연결되는 영역을 제외한 나머지 영역이 거의 모두 제거되도록 상기 관통공(212)이 형성될 수도 있을 것이다. 이러한 관통공(212)에 의해 베이스(210)의 하중을 대폭 줄일 수 있기 때문에 상기 블레이드(200)을 기판 반송 장치 예를 들어, 반송 로봇에 무리없이 장착할 수 있고, 상기 블레이드(200)가 장착된 반송 로봇을 고속으로 제어할 수 있다.
복수의 지지 돌기(220,230)는 상기 베이스(210)의 상면에 형성되며, 정렬 라인(AL)의 내측에 형성된다. 이러한 복수의 지지 돌기(220,230)는 상호 이격되어 기판의 주된 하중을 지지하는 복수의 제 1 지지 돌기(220)와, 상기 제 1 지지 돌기(220)의 내측에 마련되는 적어도 하나의 제 2 지지 돌기(230)을 포함한다.
상기 제 1 지지 돌기(220)는 기판을 지지하는 주축 돌기로서, 그 높이는 제 2 지지 돌기(210)가 없더라도 기판이 아래로 쳐져서 베이스(210)의 상면에 닿지 않는 범위에서 설정된다. 예를 들어, 본 실시예의 제 1 지지 돌기(220)은 대략 0.1 내지 1.5mm의 높이, 바람직하게는 0.7mm의 높이로 형성된다. 이때, 기판 하면을 안정되게 지지할 수 있도록, 제 1 지지 돌기(220)는 적어도 3개 이상의 복수로 마련되는 것이 바람직하고, 각각의 제 1 지지 돌기(220)가 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 대칭 구조를 이루도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예는 베이스(210)의 중앙을 기준으로 일측에 2개, 타측에 1개, 총 3개의 제 1 지지 돌기(220)가 마련되고, 각각의 제 1 지지 돌기(220)가 삼각형의 꼭지점을 이루도록 배치된다.
상기 제 2 지지 돌기(230)는 기판을 지지하는 보조 돌기로서, 제 1 지지 돌기(220)에 의해 지지되지 않은 기판 영역이 하부로 쳐지는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 상기 제 2 지지 돌기(230)는 상기 제 1 지지 돌기(220) 보다는 낮은 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제 2 지지 돌기(230)는 상기 기 제 1 지지 돌기(220) 높이의 10 내지 90%의 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 만일, 기판 재질이 충분히 단단하거나, 기판 두께가 상당하여 제 1 지지 돌기(220)의 지지만으로도 기판이 쳐지지 않는다면 상기의 제 2 지지 돌기(230)는 생략될 수도 있을 것이다.
이러한 제 1, 제 2 지지 돌기(220,230)는 상하부의 단면적이 동일한 기둥 구조 또는 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 커지는 원추 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기의 제 1, 제 2 지지 돌기(220,230)는 그 단면 형상이 원형, 타원형 및 다각형 등 다양한 구조로 형성될 수 있다. 특히, 기판이 지지되는 상기의 제 1, 제 2 지지 돌기(220,230)의 상부는 기판과의 접촉 면적을 줄이기 위해 요철 구조로 형성될 수도 있다.
한편, 상기의 베이스(210)와 지지 돌기(220,230)는 세라믹 재질로 형성되며, 일체로 제작되는 것이 바람직하다. 이때, 세라믹 재질은 그 표면이 상당히 거칠기 때문에 적어도 기판 표면과 접촉되는 지지 돌기(220,230)의 상단부에는 세라믹 물질을 한번 더 코팅(coating)해 주는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예는 지지 돌기(220,230)의 상단부에 SiC 코팅을 해준다. 물론, 상기의 베이스(210)와 지지 돌기(220,230)의 전체 구조에 SiC 코팅을 해주는 것도 바람직하다. 상기 SiC 코팅은 스퍼터링(sputtering) 장치를 이용하여 용이하게 할 수 있다. 이러한 SiC 코팅을 통해 블레이드(200) 표면을 매끄럽게 할 수 있을 뿐만 아니라, 기판 반송 중에 기판으로 정전기가 유입되는 것을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 블레이드(200)는 종래의 블레이드(도 1의 100)와 같이 블레이드(100) 상면에 형성된 안착 포켓(120) 상에 기판이 안착되 어 기판과 블레이드(100)가 면접촉을 이루는 방식이 아니라, 블레이드(200)의 상면 표면에서 소정 높이로 돌출된 지지 돌기(220,230) 상에 기판이 안착되어 기판과 블레이드(200)가 점접촉을 이루는 방식이다. 따라서, 기판이 블레이드(200)에 안착될 때, 또는 탈착될 때, 또는 블레이드(200)에 안착된 기판이 반송될 때, 기판과 블레이드(200)의 마찰이 최소화되어 파티클 발생이 최소화된다. 그 결과, 공정 장비의 오염이 방지되어 제품 수율이 향상될 수 있고, 블레이드(200)의 청소 및 교체 작업이 불필요하여 공정 시간이 단축될 수 있다.
<제 2 실시예>
한편, 전술한 블레이드는 다양한 기판 반송 장치 예를 들어, 반송 로봇에 장착될 수 있다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 반송 장치에 대해 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 반송 장치의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 반송 장치(300)는, 기판(W)이 안착되는 블레이드(200)와, 상기 블레이드(200)가 선단에 장착되며, 이동 및 신축 가능한 로봇 암(310)을 구비한다.
로봇 암(310)은 일측이 로봇 몸체(320)에 연결되고, 타측이 블레이드(200)에 연결된다. 또한, 로봇 암(310)은 복수의 관절을 구비하여 신축 가능하게 구성된다. 로봇 몸체(320)에는 로봇 암(310) 전체를 승강시키거나, 회전시킬 수 있는 제 1 구 동 수단(미도시) 및 로봇 암(310)의 관절을 신축시킬 수 있는 제 2 구동 수단(미도시)이 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 로봇 암(310)과 로봇 몸체(320)을 구비하는 기판 반송 장치는 기판 카세트와 챔버 사이에 배치되어 기판 카세트에 수납된 기판(W)을 한 장씩 챔버 내로 반송하는 역할을 하거나, 또는 복수의 챔버로 구성된 클러스터 시스템의 중앙에 배치되어 하나의 챔버에서 다른 챔버로 기판(W)을 반송하는 역할을 한다. 한편, 상기의 기판 반송 장치는 로봇 몸체(320)가 고정 설치될 수도 있고, 또는 바퀴 또는 레일(rail)을 통해 이동 가능하게 설치될 수도 있다.
로봇 암(310)의 일측 선단에는 통상의 체결 수단에 의해 블레이드(200)가 장착된다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 블레이드(200)의 일측에는 두 개의 체결 구멍이 형성되어 로봇 암(310)의 일측 선단에 볼트(311) 체결된다. 이러한 블레이드(200) 상에 기판(W)이 안착되어 기판(W)이 반송된다. 본 실시예에 따른 로봇 암(310)에는 전술한 제 1 실시예에 따른 블레이드(200)가 장착되는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 상기의 블레이드(200)에는 그 상면에 기판(W)의 정렬을 위한 정렬 라인(AL)이 형성되며, 정렬 라인(AL)의 내측으로 기판(W)의 하면을 점접촉 방식으로 지지하는 복수의 지지 돌기(220,230)가 마련된다. 또한, 상기의 블레이드(200)는 길다란 사각 형상으로 형성되며, 두께가 얇은 플레이트 형태로 제작된다.
<제 3 실시예>
한편, 전술한 블레이드를 구비하는 반송 장치는 다양한 기판 처리 시스템에 적용될 수 있다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 본 발명의 제 3실시예에 따른 기판 처리 시스템에 대해 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 시스템은, 반송실(800), 상기 반송실(800) 내에 자유 회동되게 제공되는 기판 반송 장치(700), 상기 반송실(800)과 차폐 가능하게 연결되는 로드락 챔버(810) 및 적어도 하나의 공정 챔버(900)를 포함하는 클러스터 시스템으로 구성된다.
반송실(800)은 적어도 하나의 처리 모듈이 장착되는 다각형의 하우징으로 구성되며, 이의 어느 한변에 로드락 챔버(810)가 결합되고, 이외의 타변에 공정 챔버(900)가 결합된다. 상기 로드락 챔버(810)는 필요에 의하여 하나 이상의 복수로 구성될 수도 있다.
반송실(800) 내부에는 로드락 챔버(810) 및 공정 챔버(900)에 대하여 자유 회동 및 자유 신장되는 기판 반송 장치(700)가 구비되어 피처리체인 기판(W), 예를 들면, 웨이퍼를 로드락 챔버(810)로부터 반출하여 공정 챔버(900) 중 요구되는 공정을 위한 특정 챔버로 반입하고, 소정의 처리가 이루어진 기판(W)은 기판 반송 장치(700)에 의하여 재차 반출되어, 로드락 챔버(810) 또는 여타 공정 챔버(900)와 같은 차후 처리 모듈로 반송된다.
기판 반송 장치(700)는 선단에 블레이드(200)가 장착된 로봇 암(310)을 구비한다. 전술한 바와 같이, 상기의 블레이드(200)에는 그 상면에 기판(W)의 정렬을 위한 정렬 라인(AL)이 형성되며, 정렬 라인(AL)의 내측으로 기판(W)의 하면을 점접촉 방식으로 지지하는 복수의 지지 돌기(220,230)가 마련된다. 또한, 상기의 블레이드(200)는 길다란 사각 형상으로 형성되며, 두께가 얇은 플레이트 형태로 제작된다.
이와 같은 기판 처리 시스템에서 기판 반송 장치(700)는 복수의 챔버(810, 900)로 기판(W)을 수시로 반송하게 되는데, 전술한 바와 같이, 블레이드(200)의 표면에서 돌출된 지지 돌기(도 3의 210,220) 상에 기판(W)이 안착되어 블레이드(200)와 기판(W)의 접촉 면적이 최소화되므로, 기판 반송 과정에서 기판(W)과 블레이드(200)의 마찰에 따른 파티클 발생이 최소화된다. 따라서, 챔버(810,900) 내부의 오염 가능성이 적다. 그리고, 블레이드(200)에 쌓인 파티클을 제거하기 위한 청소 작업 및 교체 작업이 줄어들어 공정 시간이 단축된다. 그 결과, 전체적인 생산 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 기판 반송용 블레이드의 평면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 반송용 블레이드의 사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 반송용 블레이드의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 반송 장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명>
210: 베이스 212: 관통공
220: 제 1 지지 돌기 230: 제 2 지지 돌기
310: 로봇 암 320: 로봇 몸체
700: 기판 반송 장치 800: 반송실
810: 로드락 챔버 900: 공정 챔버

Claims (10)

  1. 플레이트 형상의 베이스;
    기판 하면을 지지하도록 상기 베이스의 상면에 형성된 복수의 지지 돌기; 및
    상기 기판의 정렬을 위해 상기 베이스의 상면에 형성된 정렬 라인; 을 포함하고,
    상기 복수의 지지 돌기는 기판의 주된 하중을 지지하는 제 1 지지 돌기 및 제 1 지지 돌기의 내측에 마련되고 제 1 지지 돌기보다 높이가 낮은 제 2 지지 돌기를 구비하며,
    상기 복수의 지지 돌기 중 적어도 하나는 SiC 재질로 코팅되고,
    상기 제 1 지지 돌기들은 상기 베이스의 중앙을 기준으로 삼각형의 꼭지점을 이루도록 배치되고,
    상기 제 2 지지 돌기들은 상기 제 1 지지 돌기들의 내측에서 원형, 타원형 및 다각형 구조 중 어느 하나의 구조를 이루도록 배치되는 기판 반송용 블레이드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 지지 돌기는 0.1 내지 1.5mm의 높이를 갖고, 상기 제 2 지지 돌기는 상기 제 1 지지 돌기 높이의 10 내지 90%의 높이를 갖는 기판 반송용 블레이드.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스에는 하중을 줄여주기 위한 관통공이 적어도 하나 이상 형성되는 기판 반송용 블레이드.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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