KR101456455B1 - 기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴에 관한 것으로, 기판을 이송하기 위해 회전 및 승강하는 리프트와, 상기 리프트에 설치된 베이스와, 상기 베이스의 길이방향을 따라 활주하도록 베이스 상에 설치된 헤드와, 상기 헤드의 전면에 형성되어 기판을 수취하는 포크와, 상기 포크 상에 배열되고 기판 이면과 접촉하는 안착 패드를 포함하고, 상기 포크는 헤드의 전면에 복수로 형성되고, 상기 포크 상에 배열되는 안착 패드 중 일부는 포크의 폭 방향으로 면적이 넓어지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 이송 로봇이 제공된다. 이에 따라서 기판을 수취한 상태에서 기판 이송 로봇이 회전 및 활주하게 될 때 관성이 작용하는 방향으로 기판 이면과 안착 패드 상면에 충분한 마찰력이 발휘되어 기판이 포크에서 이탈하거나 미끄러지지 않도록 방지하여 기판의 이송을 안정적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
기판, 프로세스 챔버, 클러스터 툴, 이송 로봇, 관성

Description

기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴{WAFER TRANSFER ROBOT AND CLUSTER TOOL HAVING THE SAME}
도 1은 종래의 클러스터 툴을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 종래의 기판 이송 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 이송 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 이송 로봇에 설치된 포크를 나타낸 평면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 기판 이송 로봇에 설치된 포크의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 기판 이송 로봇에 설치된 포크의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도 및 평면도이다.
<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 이송 로봇 110 : 리프트
120 : 베이스 130 : 헤드
140 : 포크 150 : 안착 패드
본 발명은 기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판이 로드락 챔버와 프로세스 챔버간에 이송될 때 이송 로봇의 동작에 따라 기판이 이송 로봇으로부터 미끄러지거나 이탈하는 것을 방지할 수 있는 기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴에 관한 것이다.
액정표시장치를 제조하기 위한 종래의 장비들은 대부분 고진공 분위기에서 소정의 공정을 진행할 수 있도록 밀폐된 다수의 챔버 설비를 구비하는데, 특히 근래에는 단시간에 다량의 기판을 처리할 수 있도록 기판에 대한 직접적인 처리공정을 수행하는 프로세스 챔버와, 기판을 프로세스 챔버로 이송 또는 회송하는 이송 챔버와, 외부의 기판 저장부와의 사이에서 기판의 교환이 수행되는 로드락 챔버 등을 포함하는 복합형 장치로서 클러스터 툴이 많이 사용된다.
상기와 같은 클러스터 툴에 포함되는 프로세스 챔버에는 플라즈마 화학기상증착장치(PECVD)나 건식 식각장치(Dry Etcher) 등의 프로세스 챔버가 포함되며, 이러한 구성의 클러스터 툴에서 수행되는 박막증착공정, 포토리소그라피공정, 식각공정 등은 반도체소자 제조공정에도 동일하게 적용될 수 있는 것이므로, 이하에서는 클러스터 툴의 처리대상물이 될 수 있는 것을 총칭하여 기판이라 정의한다.
도 1은 종래의 클러스터 툴을 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 2는 종래의 기판 이송 로봇을 나타낸 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 클러스터 툴(10)은 외부의 기판 저장부(미도시)로부터 이송된 기판이 적재되는 로드락 챔버(20)와, 상기 로드락 챔버(20)에 적재된 기판을 각 해당 프로세스가 진행되는 프로세스 챔버(30)로 이송하는 이송 로봇(40)이 구비된 이송 챔버(50)를 포함한다.
상기 이송 챔버(50)에 설치된 이송 로봇(40)은, 로드락 챔버(20)에 적재된 기판을 각 해당 프로세스 챔버(30)로 이송하거나 프로세스 챔버(30)에서 처리를 마친 기판을 로드락 챔버(20)로 이송하기 위한 것으로, 이송 챔버(50) 내에 회전 및 승강하도록 리프트(42)가 설치되고, 상기 리프트(42)의 선단에 베이스(44)가 설치된다. 그리고, 상기 베이스(44) 상에는 베이스(44)의 길이방향을 따라 활주하는 헤드(46)가 설치되며, 상기 헤드(46)의 전면에는 다수의 포크(48)가 형성된다. 또한 상기 포크(48)에는 기판의 이면과 접촉하여 소정의 마찰력을 발휘해 이송 로봇 동작(40) 시 기판이 포크(48)에서 이탈하지 않도록 안착 패드(48a)가 구비된다.
상기 포크(48) 상면에 구비된 안착 패드(48a)는, 프로세스를 마친 고온의 기판에 의하여 열변형이 발생되지 않도록 내열성을 갖고 충분한 마찰력으로 기판이 이탈하지 않도록 고무재로 이루어진다. 특히 상기 안착 패드(48a)는 포크(48)의 길이방향을 따라 여러 곳에 분산되도록 구비되는데, 상기 안착 패드(48a)는 대략 직사각의 형상을 갖고 포크(48)의 길이방향과 안착 패드(48a)의 장변이 평행하도록 포크(48)의 상면에 고정된다.
상기와 같은 종래의 이송 로봇(40)이 이송 챔버(50) 내에 설치되면 로드락 챔버(20)에서 대기하고 있던 기판을 수취하여 각 해당 프로세스 챔버(30)로 이송하거나, 프로세스 챔버(30)에서 로드락 챔버(20) 또는 다른 프로세스 챔버로 이송하게 된다. 이때, 상기 이송 로봇(40)은 기판을 수취하기 위해 리프트(42)의 승강, 베이스(44)의 회전, 헤드(46)의 활주 등과 같은 동작을 반복 수행하게 된다.
즉, 로드락 챔버(20)에서 대기 중인 기판을 이송 로봇(40)이 수취하기 위해 서는, 이송 챔버(50) 내에서 베이스(44)가 회전하여 포크(48)가 기판 이면으로 진입할 수 있도록 그 방향이 조정된 상태에서 헤드(46)가 베이스(44) 상에서 전진하여 포크(48)를 기판 이면으로 진입시키게 된다. 상기 포크(48)가 기판 이면에 위치하게 되면 리프트(42)가 승강하여 기판 이면으로 포크(48)의 안착 패드(48a)를 접근시켜 기판을 수취하게 된다.
로드락 챔버(20)에서 대기 중인 기판이 이송 로봇(40)에 수취되면, 상기 기판을 해당 프로세스 챔버로 이송하기 위하여 상기 이송 로봇(40)은 전진되었던 헤드(46)를 베이스(44)로 복귀시키고, 해당 프로세스 챔버로 기판을 이송하기 위해 베이스(44)가 해당 프로세스 챔버를 향해 회전한 상태에서 해당 프로세스 챔버 내부로 기판이 진입하도록 베이스(44) 상에서 헤드(46)가 전진하게 된다. 기판이 해당 프로세스 챔버 내부에 진입하게 되면 리프트(42)가 승강하여 해당 프로세스 챔버에 기판을 적재하게 되며, 해당 프로세스 챔버에서 소정의 공정을 마친 기판은 앞서 설명한 이송 로봇의 이송 동작에 의해 로드락 챔버 내지 다른 프로세스 챔버로 이송된다.
그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 이송 로봇(40)에 의하면 이송 로봇(40)의 이송 동작에 따라 발생되는 관성에 의해 기판이 안착 패드(48a)에서 이탈하거나 미끄러지는 문제가 있다. 즉, 안착 패드(48a)에 기판이 위치한 상태에서 이송 로봇(40)의 베이스(44)가 회전하게 되거나, 헤드(46)가 전/후진하게 되면서 이송 로봇(40)의 동작 방향으로 기판이 진행하려는 관성이 기판 이면과 안착 패드(48a)의 마찰력보다 커지게 되면 기판이 안착 패드(48a)로부터 이탈하거나 미끄러져 다음 공정에서의 기판 적재 위치가 달라지는 문제가 있다. 특히, 기판이 대면적을 이루는 경우 안착 패드에 위치한 기판의 회전 반경이 증가하게 되어 관성은 더욱 크게 작용하여 기판이 안착 패드로부터 이탈하거나 미끄러지는 경우가 더 많이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판을 수취한 이송 로봇이 기판의 이송을 위해 동작하게 될 때 기판이 이송 로봇으로부터 미끄러지거나 이탈하지 않도록 방지할 수 있는 기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 기판을 수취하는 복수의 포크와, 상기 복수의 포크 상에 배열되고 상기 기판 이면과 접촉하는 안착 패드를 포함하고, 상기 복수의 안착 패드는 관성이 작용하는 방향으로 상기 기판 이면과 접촉하여 마찰력이 증가하도록 일 방향으로 폭이 넓은 제 1 안착 패드와 일 방향과 직교하는 타 방향으로 폭이 넓은 제 2 안착 패드가 혼합 배열된 기판 이송 로봇에 의해 달성된다.
상기 제 1 안착 패드는 장방형 형상을 갖고, 장변이 상기 포크의 길이 방향으로 평행하게 배열된다.
상기 제 2 안착 패드는 장방형 형상을 갖고, 단변이 상기 포크의 길이 방향으로 평행하게 배열된다.
상기 제 1 안착 패드 및 상기 제 2 안착 패드의 적어도 어느 하나는 폭이 넓어진다.
상기 제 1 안착 패드 및 상기 제 2 안착 패드의 적어도 어느 하나는 삼각형상을 갖고, 밑면이 포크의 길이 방향과 평행하게 배열된다.
상기 장변이 포크의 길이 방향과 평행한 장방형의 안착 패드와, 상기 단변이 포크의 길이 방향과 평행한 장방형의 안착 패드와, 삼각 형상의 안착 패드의 적어도 어느 하나가 포크 상에서 교번적으로 배열된다.
상기 복수의 안착 패드의 적어도 하나의 상면에 요철이 형성된다.
상기 안착 패드의 상면에 트레드(tread) 패턴이 형성된다.
상기 안착 패드의 상면에 상기 포크의 회전 방향으로 돌기가 형성된다.
상기 안착 패드는 내열성을 갖는 재질로 이루어진다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 기술적 사상으로는, 기판을 임시 보관하는 로드락 챔버와, 상기 로드락 챔버와 연결된 이송 챔버와, 상기 이송 챔버 둘레에 설치된 프로세스 챔버와, 상기 이송 챔버 내에 설치되어 상기 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 기판을 이송하도록 기판을 수취하여 승강, 활주, 회전 동작하는 기판 이송 로봇을 포함하고, 상기 기판 이송 로봇의 포크 상에는 관성이 작용하는 방향으로 상기 기판 이면과 접촉하여 마찰력이 증가하도록 일 방향으로 폭이 넓은 제 1 안착 패드와 일 방향과 직교하는 타 방향으로 폭이 넓은 제 2 안착 패드가 혼합 배열된 안착 패드가 배열된 클러스터 툴에 의해 달성된다.
상기 안착 패드는 장방형 형상을 갖고 단변이 포크의 길이 방향과 평행하도록 배열된 형상, 장방형 형상을 갖고 단변이 포크의 길이 방향과 평행하도록 배열된 형상, 또는 삼각형상을 갖고 포크의 폭 방향으로 면적이 넓어지도록 배열된 형상의 적어도 둘 이상이 혼합된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 이송 로봇을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기판 이송 로봇에 설치된 포크를 나타낸 평면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 클러스터 툴(10)의 이송 챔버(50) 내에 설치되는 기판 이송 로봇(100) 은, 이송 챔버(50) 내에서 승강, 활주, 회전을 반복 동작하여 로드락 챔버(20)와 프로세스 챔버(30) 간에 기판을 이송하도록 설치된다. 상기 기판 이송 로봇(100)은 크게 이송 챔버(50) 내에서 회전 및 승강하도록 설치된 리프트(110)와, 상기 리프트(110)의 선단에 설치되는 베이스(120)와, 상기 베이스(120) 상에서 베이스(120) 길이방향을 따라 활주하도록 설치된 헤드(130)와, 상기 헤드(130)의 전면에 형성되는 다수의 포크(140) 및 상기 포크(140) 상에 배열되어 포크(140)에 기판 수취 시 기판 이면과 접촉하는 안착 패드(150)로 구성된다.
부연하자면, 상기 안착 패드(150)는 소정의 두께와 형상을 갖되, 상기 기판 이면과 접촉하는 안착 패드(150)의 상면은 비교적 넓은 면적을 갖도록 형성되어 기판 이송 로봇(100)에 기판이 수취되면 상기 안착 패드(150)의 상면과 기판 이면이 접촉하여 충분한 마찰력이 발휘될 수 있도록 형성된다. 또한 상기 안착 패드(150)는, 소정의 온도에서 변형되지 않는 재질로 이루어져 프로세스 챔버(30)에서 처리를 마친 가열된 기판과 안착 패드(150)가 접촉하여도 그 형상이 변형되지 않는 내열성 재질로 이루어진다.
특히, 상기 안착 패드(150)는 기판 이면과 접촉하여 소정의 마찰력을 발휘해 기판을 로드락 챔버(20)와 프로세스 챔버(30) 간에 이송하도록 기판 이송 로봇(100)이 동작하게 될 때 기판이 포크(140)에서 이탈하거나 미끄러지지 않도록 관성이 작용하는 방향으로 기판 이면과 접촉하는 면적이 증가하는 형상을 갖는다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 안착 패드(150)는 장변이 포크(140)의 길이 방향과 평행하도록 배열(150b)된 것들과 단변이 포크(140)의 길이 방향과 평행하도록 배열(150a)된 것들이 혼합된 상태로 포크(140) 상에 배열되어 기판 이송 로봇(100)의 동작에 따라 발생되는 관성으로부터 기판이 이탈되거나 미끄러지지 않도록 충분한 마찰력이 형성되도록 한다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 포크(140) 상에 배열되는 안착 패드(150)는 소정의 두께와 장방형 형상을 갖고 상기 포크(140) 상에서 길이방향을 따라 배열되되 상기 포크(140) 상에 배열되는 안착 패드 일부는 그 장변이 포크의 길이방향을 따라 평행하도록 배열(150b)되고, 나머지 안착 패드는 그 단변이 포크의 길이방향을 따라 평행하도록 배열(150a)된다.
특히, 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외각에 위치한 포크 상에 배열되는 안착 패드(150)는 단변이 포크의 길이방향을 따라 평행하도록 배열(150b)된다. 여기서, 상기 포크(140) 상에 포크의 길이 방향을 따라 단변 또는 장변이 평행하게 배열된 안착 패드(150a, 150b)가 포크(140) 상에 교번적으로 혼합되어 적용될 수도 있다. 즉, 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 적어도 어느 하나의 포크에 안착 패드(150)의 장변이 포크의 길이방향과 평행하게 배열(150b)되고, 다음번 안착 패드의 단변이 포크(140)의 길이방향과 평행하게 배열(150a)되는 것이 반복된다.
상기와 같이 포크(140) 상에 배열되는 안착 패드(150)가 포크의 길이방향을 따라 단변이 평행하게 배열(150a)된 것들과 장변이 평행하게 배열(150b)된 것들이 혼합됨으로써, 기판 이송 로봇(100)이 기판을 수취하여 이송하게 될 때 헤드(130)의 활주 및 리프트(110)의 회전에 따라 발생되는 관성이 작용하는 방향에 적합한 마찰력이 발휘되어 기판의 이탈 및 미끄러짐을 방지하게 된다. 즉, 기판 이송 로봇(100)의 동작에 따라 안착 패드(150)가 기판 이송 로봇의 동작방향으로 관성이 작용하는데, 상기 관성은 베이스(120) 상에서 헤드(130)가 활주하게 됨으로써 발생되는 직진성을 갖는 관성과, 리프트(110)의 회전에 따라 회전 방향(포크의 길이방향과 대략 직교되는 방향)으로 발생되는 관성이 기판에 작용된다.
이에 따라서, 기판에 직진성을 갖는 관성이 작용되는 경우에는 장변이 포크의 길이 방향과 평행하게 배열된 안착 패드(150b)와 기판 이면이 접촉하는 면적이 관성이 작용하는 방향으로 향하기 때문에 증대된 마찰력을 확보할 수 있고, 회전 방향으로 관성이 작용되는 경우에는 단변이 포크의 길이 방향과 평행하게 배열된 안착 패드(150a)와 기판 이면이 접촉하는 면적이 관성이 작용하는 방향으로 향하기 때문에 증대된 마찰력을 확보할 수 있다.
상기와 같이 포크(140) 상에 리프트(110)의 회전에 의한 관성이 작용하는 방향으로 기판 이면과 접촉하는 면적이 증가하는 형상을 갖도록 단변이 포크의 길이 방향과 평행하게 배열되는 안착 패드(150a)는 헤드(130)에 형성된 포크(140)의 최외각에 마련될 수도 있고, 안착 패드(150)의 형상 및 그 배열이 변형되어 포크(140)에 마련될 수도 있다. 이를 도 5 내지 도 12에 의거하여 설명한다.
도 5는 포크(140)의 최외각에 배열되는 안착 패드(150) 중 일부는 그 장변이 포크(140)의 길이방향을 따라 평행하도록 배열(150b)되고, 나머지 안착 패드는 그 단변이 포크(140)의 길이방향을 따라 평행하도록 배열(150a)된 예를 나타낸다. 즉, 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외각에 해당하는 포크(140)에 장방형 형상을 갖는 안착 패드(150)가 배열되되 안착 패드(150) 일부는 포크(140)의 선단으로부터 그 단변이 포크의 길이방향을 따라 평행하도록 배열(150a)되고 나머지 안착 패드는 장변이 포크의 길이방향을 따라 평행하도록 배열(150b)된다.
도 6은 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 상에 마련되는 장방형 형상을 갖는 안착 패드(150) 중 일부는 포크의 선단으로부터 단변이 포크의 길이 방향과 평행하게 배열(150a)되고 나머지 안착 패드는 장변이 포크의 길이 방향과 평행하게 배열(150b)된 예를 나타낸다. 즉, 포크(140) 상에 배열되는 안착 패드(150) 중 리프트(110)의 회전 중심 또는 기판 이송 로봇(100)의 회전 중심과 가깝게 위치하는 안착 패드가 포크의 길이방향과 장변이 평행하도록 배열(150b)되고, 포크의 선단과 가깝게 위치하는 안착 패드는 포크의 길이방향과 단변이 평행하도록 배열(150a)된다. 즉, 리프트(110)가 회전하게 되면 포크(140)에 수취된 기판에 작용하는 관성은, 회전 중심으로 멀어질 수록 그 관성이 커지게 된다. 따라서, 포크(140)의 선단과 가깝게 위치한 안착 패드(150)가 단변이 포크의 길이 방향을 따라 평행하게 배열(150a)됨으로써 회전 시 발생되는 관성으로부터 기판이 이탈하거나 미끄러지지 않도록 충분한 마찰력을 발휘하게 된다.
도 7은 포크(140) 상에 마련되는 안착 패드 중 일부가 삼각 형상을 갖는 안착 패드(160)로 구성되고 나머지 안착 패드는 장방형 형상을 갖고 포크의 길이방향과 장변이 평행하도록 배열(150b)된 안착 패드로 마련된다. 도면에 도시된 바와 같이 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외각에 위치하는 포크 상에 삼각형상을 갖는 안착 패드(160)가 배열되되, 상기 삼각형상을 갖는 안착 패드(160)의 밑변(160a)이 포크의 길이방향과 평행하게 배열된다.
즉, 로드락 챔버(20)와 프로세스 챔버(30) 간에 기판 이송 시 헤드(130)에 형성된 포크(140)는 리프트(110)를 중심으로 좌측 또는 우측으로 회전하게 되는 동작을 반복하게 된다. 이에 따라서 상기 포크(140) 상에 수취된 기판에는 포크의 길이방향으로 대략 직교하는 방향으로 관성이 작용하게 되는데, 삼각형상을 갖는 안착 패드(160)가 포크의 회전에 의해 관성이 작용하는 방향으로 면적이 넓어지게 포크 상에 배열됨으써, 기판 이면과 접촉하는 안착 패드(160)의 접촉 면적이 장방형 안착 패드(150b)에 비해 증가된 마찰력을 발휘하게 된다.
여기서, 삼각 형상을 갖는 안착 패드(160)는 반드시 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외각에 위치하는 포크에만 배열되는 것이 아니라 앞서 설명한 실시예들과 마찬가지로 포크(140) 상에 배열되는 안착 패드 중 그 일부는 리프트의 회전 중심 내지 기판 이송 로봇의 회전 중심과 먼 위치로 삼각형상의 안착 패드(160)가 배열되고, 나머지 안착 패드는 장방형 안착 패드(150b)로 배열될 수 있다. 또한, 삼각형상을 갖는 안착 패드(150)와 장방형의 안착 패드(150b)가 교번적으로 포크(140) 상에 배열될 수도 있음은 물론이다.
도 8은 포크(140) 상에 마련되는 안착 패드 중 일부가 장변이 포크의 길이 방향을 따라 평행하도록 배열된 것들과 단변이 포크의 길이 방향을 따라 평행하도록 배열된 것들이 결합된 형상을 갖는 안착 패드(170)가 마련된다. 도면에 도시된 바와 같이 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외각에 위치하는 포크에 마련되는 안착 패드 중 일부가 장변 및 단변이 각각 포크의 길이 방향을 따라 평행하게 결합 배열된 형상을 갖는 안착 패드(170)가 마련되고 나머지는 장방형 형상을 갖는 안착 패드(150b)로 마련된다. 상기 장변 및 단변이 각각 포크의 길이 방향을 따라 결합 배열된 형상을 갖는 안착 패드(170)가 포크에 배열됨으로써, 포크(140)의 길이방향으로 대략 직교하는 방향으로 작용하는 관성으로부터 기판의 이탈 및 미끄러짐을 방지하게 된다.
여기서, 장변 및 단변이 각각 포크의 길이 방향을 따라 결합 배열된 형상을 갖는 안착 패드(170)는 앞서 설명한 바와 같이 포크(140) 상에 배열되는 안착 패드 중 그 일부는 리프트(110)의 회전 중심 내지 기판 이송 로봇(100)의 회전 중심과 먼 위치로 장변 및 단변이 각각 포크의 길이 방향을 따라 결합 배열된 형상을 갖는 안착 패드(170)가 배열되고 나머지 안착 패드는 장방형 안착 패드(150b)로 배열되거나 삼각형상을 갖는 안착 패드(160)로 배열될 수도 있으며, 장방형 형상을 갖는 안착 패드(150)와, 삼각 형상을 갖는 안착 패드(160) 및 장변 및 단변이 각각 포크의 길이 방향을 따라 결합 배열된 안착 패드(170)가 교번적으로 포크(140) 상에 배열될 수도 있다.
한편, 포크에 수취된 기판이 이송 시 포크에서 이탈되거나 미끄러지지 않도록 안착 패드와 기판 이면과의 접촉 면적을 넓히는 것 이외에 기판 이면과 접촉하는 안착 패드의 상면의 거칠기를 증가시킬 수도 있다. 이를 도 9 내지 도 13에 의거하여 설명한다.
도 9 내지 도 11은 포크(140) 상에 배열되는 안착 패드 중 그 일부의 상면에 트레드(tread) 패턴이 형성된 안착 패드(180a)가 마련된 예를 나타낸다. 즉, 포크 상(140)에 마련된 안착 패드 중 그 일부의 상면에 자동차와 같은 운송수단의 타이어에 형성된 트레드 패턴과 같은 규칙을 갖는 그루브(182)가 형성되어, 로드락 챔버(20)와 프로세스 챔버(30) 간에 기판 이송 시 포크(140)의 회전에 따라 발생되는 포크(140)의 길이방향과 대략 직교하는 방향으로 기판에 작용하는 관성으로부터 기판이 이탈되거나 미끄러지지 않도록 충분한 마찰력이 형성되도록 한다.
부연하자면, 상기 헤드(130)에 형성된 복수의 안착 패드 중 그 일부의 상면에 그루브(182)가 형성되는 바, 상기 트레드 패턴은 도 9에 도시된 바와 같은 장방형 형상을 갖고 그 장변이 포크의 길이방향과 평행하도록 배열된 안착 패드(150b)의 상면에 그루브(182)가 규칙적인 패턴으로 형성된다. 상기 그루브(182)는 리프트(110) 회전 방향 내지 기판 이송 로봇(100)의 회전 방향을 향하도록 형성되고 안착 패드(180a) 상면에 균등한 간격으로 형성된다.
상기와 같은 트레드 패턴은 변형되어 안착 패드 상면에 실시될 수 있는데, 도 10에 도시된 바와 같이 그루브가 안착 패드(180b) 장변과 사행을 이루도록 형성될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 안착 패드(180c) 장변과 사선을 이루도록 형성된 그루브가 교차하도록 형성될 수도 있다. 여기서, 상기 트레드 패턴이 형성된 안착 패드(180a, 180b, 180c)는, 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외각에 위치하는 포크 상에 마련될 수도 있고, 경우에 따라서는 트레드 패턴이 형성된 안착 패드(180a, 180b, 180c)가 리프트(110)의 회전 중심 내지 기판 이송 로봇(100)의 회전 중심과 먼 위치로 배열되고, 나머지 안착 패드는 트레드 패턴이 형성되지 않은 장방형 형상을 갖는 안착 패드(150), 삼각형 형상을 갖는 안착 패드(160) 및 장변과 단변이 각각 포크의 길이 방향을 따라 평행하게 결합 배열된 안착 패드(170)로 배열될 수 있다.
또한 트레드 패턴이 형성된 안착 패드(180a, 180b, 180c)와 트레드 패턴이 형성되지 않은 장방형 형상을 갖는 안착 패드(150)가 교번적으로 복수의 포크 중 최외각에 위치한 포크(140) 상에 배열될 수도 있고, 상기 트레드 패턴이 형성된 안착 패드(180a, 180b, 180c)와 삼각형상을 갖는 안착 패드(160) 및 수직 배열과 수 평 배열이 결합된 형상을 갖는 안착 패드(170)가 혼합되어 포크(140)에 마련될 수도 있다.
도 12는 포크(140) 상에 마련되는 안착 패드 중 일부가 기판 이송 시 발생되는 관성이 작용하는 방향으로 편향하는 돌기(192)가 형성된 안착 패드(190)로 마련된다. 상기 관성이 작용하는 방향으로 편향하는 돌기(192)는 앞서 설명한 트레드 패턴과 달리 소정의 가요성(구부러지는 성질)과 복원력을 갖도록 형성되어 로드락 챔버(20)와 프로세스 챔버(30) 간에 기판 이송 시 기판에 관성이 작용하는 방향으로 편향되었다가 기판에 작용하는 관성이 소멸되면 원래의 상태로 복원하여 관성을 흡수해 기판이 포크(140)에서 이탈되거나 미끄러지지 않도록 하게 된다. 특히, 상기 편향 돌기(192)는 리프트(110)가 회전하는 방향 내지 기판 이송 로봇(100)이 회전하는 방향으로 편향하는 것이 바람직하다.
부연하자면, 도 13에 도시된 바와 같이 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외각에 위치하는 포크에 관성이 작용하는 방향으로 편향하는 돌기(192)가 형성된 안착 패드(190)가 마련되고 나머지는 포크(140)에는 편향 돌기가 형성되지 않은 안착 패드가 마련된다. 여기서 상기 편향 돌기가 형성되지 않은 안착 패드라 함은, 장방형 형상을 갖는 안착 패드(150), 삼각형상을 갖는 안착 패드(160), 장변과 단변이 각각 포크의 길이 방향을 따라 평행하게 결합 배열된 안착 패드(170) 및 트레드 패턴이 형성된 안착 패드(180a, 180b, 180c) 중 어느 하나일 수 있다.
또한 도면에 도시된 바와 같이, 관성이 작용하는 방향으로 편향하는 돌기(192)가 형성된 안착 패드(190)는 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외 각에 위치하는 포크 상에 마련될 수도 있고, 경우에 따라서는 관성이 작용하는 방향으로 편향하는 돌기(192)가 형성된 안착 패드(190)가 리프트(110)의 회전 중심 내지 기판 이송 로봇(100)의 회전 중심과 먼 위치로 배열되고, 나머지 안착 패드는 편향 돌기가 형성되지 않은 안착 패드(150, 160, 170, 180a, 180b, 180c)로 배열될 수도 있으며, 편향 돌기(192)가 형성된 안착 패드(190)와 편향 돌기가 형성되지 않은 안착 패드(150, 160, 170, 180a, 180b, 180c)가 포크(140) 상에 교번적으로 배열될 수 있다.
이에 따라서, 로드락 챔버(20)와 프로세스 챔버(30) 간에 기판 이송 시 기판에 관성이 작용하면 상기 기판 이면과 접촉하는 편향 돌기(192)가 관성이 작용하는 방향으로 편향되면서 기판에 작용하는 관성을 흡수하고 원래의 상태로 복원되어 기판이 포크(140)에서 이탈하거나 미끄러지는 것을 방지하게 된다. 특히, 상기 편향 돌기(192)가 형성된 안착 패드(190)는 리프트(110)가 회전하는 방향 내지 기판 이송 로봇(100)이 회전하는 방향으로 돌기가 편향되면서 기판에 작용하는 관성을 흡수하게 된다.
상기와 같은 구성을 갖는 기판 이송 로봇(100)이 클러스터 툴에서 동작되는 것을 설명한다. 로드락 챔버(20)에 적재된 기판 내지 프로세스 챔버에서 처리를 마치고 대기 중인 기판을 다음 프로세스 챔버로 이송하기 위해 기판 이송 로봇(100)이 이송 챔버(50) 내에서 동작하게 된다. 이때, 상기 기판 이송 로봇(100)은 포크(140)가 로드락 챔버(20) 내지 프로세스 챔버(30)에서 이송 대기 중인 기판을 수취하기 위한 적정 위치에 놓일 수 있도록 리프트(110)가 승강 및 회전하게 된다.
그리고, 헤드(130)가 베이스(120) 상에서 전진하여 포크(140)를 기판 이면으로 진입시킨 상태에서 리프트(110)가 상승하여 포크(140) 상에 마련된 안착 패드(150, 160, 170, 180a, 180b, 180c, 190 중 어느 적어도 어느 하나) 상면과 기판 이면을 접촉하게 된다. 상기와 같이 기판이 기판 이송 로봇(100)에 수취되면, 헤드(130)가 후퇴하여 로드락 챔버(20) 내지 프로세스 챔버(30)에 위치한 기판을 이송 챔버(50) 내로 이송하게 된다. 이송 챔버(50) 내에 위치한 기판을 해당 프로세스 챔버로 이송하기 위해 기판 이송 로봇(100)은 회전하게 된다.
즉, 포크(140)에 수취된 기판을 해당 프로세스 챔버로 진입시키기 위해서 리프트(110)가 회전하게 되고, 이에 따라서, 상기 안착 패드(150, 160, 170, 180a, 180b, 180c, 190 중 어느 적어도 어느 하나) 상면에 위치하고 있던 기판에는 리프트(110)의 회전 방향으로 관성이 작용하게 된다.
이때, 상기 포크(140) 상에 배열된 안착 패드(150, 160, 170, 180a, 180b, 180c, 190 중 어느 적어도 어느 하나) 중 리프트(110)의 회전에 의한 관성이 작용하는 방향으로 기판 이면과 접촉하는 면적이 증대된 형상을 갖는 안착 패드에 의해서 기판이 포크에서 이탈하거나 미끄러지지 않도록 방지하게 된다. 예를 들어, 상기 헤드(130)에 형성된 복수의 포크(140) 중 최외각에 위치하는 포크 상에 장방형 형상을 갖는 안착 패드(150)가 단변이 포크의 길이 방향을 따라 평행하도록 배열(150a)되고 나머지 포크에 안착 패드가 장변이 포크의 길이 방향을 따라 평행하도록 배열(150b)됨으로써, 장변이 포크의 길이 방향을 따라 평행하도록 배열된 안착 패드(150b)가 헤드(130)의 전진과 후진 시 기판에 작용하는 관성으로부터 기판이 이탈하거나 미끄러지지 않도록 충분한 마찰력을 발휘하게 되고, 단변이 포크의 길이 방향을 따라 평행하도록 배열된 안착 패드(150a)가 리프트(110)의 회전 방향 내지 기판 이송 로봇(100)의 회전 방향으로 기판에 작용하는 관성으로부터 기판이 이탈하거나 미끄러지지 않도록 충분한 마찰력을 발휘해 포크(140)에 수취된 기판을 종래에 비해 안정적으로 이송할 수 있게 된다.
상기와 같이 안정적으로 포크(140)에 수취한 기판을 해당 프로세스 챔버(30)로 진입시키도록 상기 헤드(130)가 베이스(120) 상에서 전진한 뒤 리프트(110)가 하강하여 해당 프로세스 챔버(30)에 기판을 안착시키게 된다. 그리고, 기판 이송을 마친 기판 이송 로봇(100)은 원래의 상태로 복귀하고 다음 기판을 이송하기 위해 대기하는 동작을 반복적으로 수행하게 된다.
상기와 같이 기판 이송 로봇에 수취된 기판을 이송 챔버 내에서 이송하기 위해 기판 이송 로봇이 회전 및 활주하게 될 때 관성이 작용하는 방향으로 충분한 마찰력이 발휘될 수 있도록 기판 이면과 접촉하는 면적이 증가하는 형상 내지 기판 이면과 접촉하는 상면의 거칠기가 증가된 안착 패드가 포크 상에 마련됨으로써 이송 챔버 내에서 기판을 안정적으로 이송할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
본 발명에 의한 기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴은, 각종 챔버 간에 기판을 이송하기 위해 기판을 수취한 상태에서 기판 이송 로봇이 회전 및 활주하게 될 때 관성이 작용하는 방향으로 기판 이면과 안착 패드 상면에 충분한 마 찰력이 발휘될 수 있도록 하여 기판이 포크에서 이탈하거나 미끄러지지 않도록 방지하여 기판의 이송을 안정적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 기판을 수취하는 복수의 포크와,
    상기 복수의 포크 상에 배열되고 상기 기판 이면과 접촉하는 복수의 안착 패드를 포함하고,
    상기 복수의 안착 패드는 관성이 작용하는 방향으로 상기 기판 이면과 접촉하여 마찰력이 증가하도록 일 방향으로 폭이 넓은 복수의 제 1 안착 패드와 일 방향과 직교하는 타 방향으로 폭이 넓은 복수의 제 2 안착 패드가 혼합 배열되며,
    일 포크 및 이와 인접한 타 포크 상에 각각 배열된 상기 안착 패드는 그 형상이 상이한 기판 이송 로봇.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 안착 패드는 장방형 형상을 갖고, 장변이 상기 포크의 길이 방향으로 평행하게 배열된 기판 이송 로봇.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 2 안착 패드는 장방형 형상을 갖고, 단변이 상기 포크의 길이 방향으로 평행하게 배열된 기판 이송 로봇.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 안착 패드 및 상기 제 2 안착 패드의 적어도 어느 하나는 폭이 넓어지는 기판 이송 로봇.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제 1 안착 패드 및 상기 제 2 안착 패드의 적어도 어느 하나는 삼각형상을 갖고, 밑면이 포크의 길이 방향과 평행하게 배열된 기판 이송 로봇.
  6. 청구항 3에 있어서, 삼각 형상의 제 3 안착 패드를 더 포함하고, 상기 제 1 안착 패드, 제 2 안착 패드 및 제 3 안착 패드가 상기 포크 상에서 교번적으로 배열된 기판 이송 로봇.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 안착 패드의 적어도 하나의 상면에 요철이 형성된 기판 이송 로봇.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 안착 패드의 상면에 트레드(tread) 패턴이 형성된 기판 이송 로봇.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 안착 패드의 상면에 상기 포크의 회전 방향으로 돌기가 형성된 기판 이송 로봇.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 안착 패드는 내열성을 갖는 재질로 이루어진 기판 이송 로봇.
  11. 기판을 임시 보관하는 로드락 챔버와,
    상기 로드락 챔버와 연결된 이송 챔버와,
    상기 이송 챔버 둘레에 설치된 프로세스 챔버와,
    상기 이송 챔버 내에 설치되어 상기 로드락 챔버와 프로세스 챔버 간에 기판을 이송하도록 기판을 수취하여 승강, 활주, 회전 동작하는 기판 이송 로봇을 포함하고,
    상기 기판 이송 로봇의 복수의 포크 상에는 관성이 작용하는 방향으로 상기 기판 이면과 접촉하여 마찰력이 증가하도록 일 방향으로 폭이 넓은 복수의 제 1 안착 패드와 일 방향과 직교하는 타 방향으로 폭이 넓은 복수의 제 2 안착 패드가 혼합 배열된 안착 패드가 배열되고, 일 포크 및 이와 인접한 타 포크 상에 각각 배열된 상기 안착 패드는 그 형상이 상이한 클러스터 툴.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제 1 안착 패드는 장방형 형상을 갖고 장변이 포크의 길이 방향과 평행하도록 배열된 형상이고, 상기 제 2 안착 패드는 장방형 형상을 갖고 단변이 포크의 길이 방향과 평행하도록 배열된 형상이며,
    삼각 형상을 갖고 포크의 폭 방향으로 면적이 넓어지도록 배열된 형상의 제 3 안착 패드를 더 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 안착 패드가 혼합된 클러스터 툴.
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