KR101690223B1 - 기판 보지 장치 - Google Patents

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KR101690223B1
KR101690223B1 KR1020120025434A KR20120025434A KR101690223B1 KR 101690223 B1 KR101690223 B1 KR 101690223B1 KR 1020120025434 A KR1020120025434 A KR 1020120025434A KR 20120025434 A KR20120025434 A KR 20120025434A KR 101690223 B1 KR101690223 B1 KR 101690223B1
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신이치 하야시
수구루 에노키다
나루아키 이이다
히데키 가지와라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

부품 점수가 적고 간소한 구조임에도 불구하고, 기판에 휨 또는 뒤틀림이 있어도 안정적으로 진공 흡착하여 보지(保持)할 수 있는 기판 보지 장치를 제공하는 것이다. 흡인 통로(31)를 가지는 반송 암 본체(30)와, 기판을 진공 흡착하여 보지하는 흡착면(41)과 흡인구(42)를 가지는 흡착부(44)와, 흡인구와 연통하는 흡인 홀(45)이 형성되는 원통 형상의 장착부(43)를 구비하는 패드 본체(40)와, 패드 본체의 장착부가 이동 가능하게 삽입 가능한 삽입 홀(51)과, 흡인 홀과 흡인 통로에 연통하는 연통로(54)가 형성되고, 반송 암 본체(30)에 대하여 고정되는 패드 보지 부재(50)와, 패드 본체의 장착부에 형성되는 원호 형상의 외주 홈(46)과 패드 보지 부재의 삽입 홀에 형성되는 원호 형상의 내주 홈(55)의 사이에 개재되고, 탄성 변형 가능한 원형 단면의 O링(60)을 구비한다.

Description

기판 보지 장치{SUBSTRATE SUPPORTING DEVICE}
본 발명은 기판을 진공 흡착하여 보지(保持)하는 기판 보지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼 등의 제조 라인에서는 반도체 웨이퍼 또는 LCD 기판 등의 기판의 표면에 레지스트의 패턴을 형성하기 위하여 포토리소그래피 기술이 이용되고 있다. 이 포토리소그래피 기술은 기판의 표면에 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포 처리와, 형성된 레지스트막에 패턴을 노광하는 노광 처리와, 노광 처리 후의 기판에 현상액을 공급하는 현상 처리 등의 일련의 처리가 순차적으로 행해져, 기판의 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 일련의 처리를 행하는 장치로서 도포·현상 장치가 알려져 있다. 도포·현상 장치는 상기 처리를 행하는 복수의 프로세스 처리 장치의 복합 장치로서, 기판 반송 장치에 의해 각 처리 장치 사이에서 웨이퍼를 전달하고, 소정의 순서로 일련의 처리를 행한다. 이 기판 반송 장치는 기판을 보지(保持)하여 반송하기 위한 반송 암을 구비하고 있고, 이 반송 암에는 기판을 진공 흡착하여 보지하기 위한 흡착 부재를 장착하는 구조가 알려져 있다.
종래, 기판의 휨, 뒤틀림, 경사 등에 대응하여 기판을 진공 흡착하는 구조로서, 흡착 부재를 하측 부재와 상측 부재로 형성하고, 상측 부재를 코일 스프링에 의해 상방으로 힘을 가하여, 상측 부재의 표면에 형성된 흡착면이 기대에 대하여 출몰 가능하게 장착되고, 하측 부재의 중앙 상부에 형성된 구 내면 형상의 슬라이드 이동면에, 상측 부재의 중앙 하측에 형성된 구면 형상의 구슬 형상부를 감합(嵌合)시켜, 구면 조인트의 슬라이드 이동에 의해 흡착면을 하측 부재에 대하여 회전 가능하게 경사 가능하게 장착하는 구조가 알려져 있다. 상기 구조에 형성되는 배기 경로의 부압(負壓)을 유지하기 위하여, 하측 부재의 지지축부와 받침대 부재의 중심 홀 및 하측 부재에 압입(壓入)된 슬리브 부재와 받침대 부재의 환 형상 홈을 각각 감합하는 라비린스 구조에 의해 밀폐성을 보지하고 있고, 배기 경로의 밀폐성을 높이기 위하여, 하측 부재의 저면에 접촉하도록 O링을 장착하여 흡착 부재가 하강할 시에 받침대 부재와 O링을 접촉시키는 점이 기재되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 평8-229866호
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 구조에서는 상측 부재를 코일 스프링에 의해 상방으로 힘을 가하여 흡착면을 출몰 가능하게 하는 구조에 더하여, 흡착면을 회전 가능하게 경사 가능하게 장착하기 위하여, 상기 구조에 추가하여 상측 부재의 중앙 하측에 구면 형상의 구슬 형상부를 형성하고, 하측 부재에 구 내면 형상의 슬라이드 이동면을 형성할 필요가 있다. 또한, 배기 유로의 밀폐성을 보지하기 위하여, 상기 구조에 라비린스 구조를 추가하여 형성한 다음, O링을 장착한다. 이 때문에, 그 구조가 복잡하면 부품 점수가 함께 증가하기 때문에 제조 코스트가 비싸진다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 부품 점수가 적고 간소한 구조임에도 불구하고, 기판에 휨 또는 뒤틀림이 있어도 안정적으로 진공 흡착하여 보지할 수 있는 기판 보지 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기판 보지(保持) 장치는 흡인 통로를 가지는 반송 암 본체와, 상기 기판을 진공 흡착하여 보지하는 흡착면과 흡인구를 가지는 흡착부와, 상기 흡인구와 연통하는 흡인 홀이 형성되는 원통 형상의 장착부를 구비하는 패드 본체와, 상기 패드 본체의 상기 장착부가 이동 가능하게 삽입 가능한 삽입 홀과, 상기 흡인 홀과 상기 흡인 통로에 연통하는 연통로가 형성되고, 상기 반송 암 본체에 대하여 고정되는 패드 보지 부재와, 상기 패드 본체의 상기 장착부에 형성되는 원호 형상의 외주 홈과 상기 패드 보지 부재의 상기 삽입 홀에 형성되는 원호 형상의 내주 홈의 사이에 개재되고, 탄성 변형 가능한 원형 단면의 환상(環狀) 기밀 보지 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 패드 본체에 형성되는 외주 홈과 패드 보지 부재에 형성되는 내주 홈의 사이에 개재되는 환상 기밀 보지 부재가 탄성 변형함으로써, 패드 본체의 흡착부에 형성되는 흡착면이 패드 보지 부재에 대하여 출몰 가능하게 형성되고, 패드 보지 부재에 대하여 360도 모든 방향으로 경사 가능하게 형성된다.
이 경우, 상기 외주 홈의 곡률 반경과 상기 내주 홈의 곡률 반경 중 어느 일방은 상기 환상 기밀 보지 부재의 원형 단면의 반경보다 큰 곡률 반경을 가지는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 환상 기밀 보지 부재가 탄성 변형해도, 환상 기밀 보지 부재의 원형 단면의 반경보다 큰 곡률 반경을 가지는 외주 홈 또는 내주 홈과 넓은 범위에서 면 접촉할 수 있다. 또한, 환상 기밀 보지 부재는 패드 본체의 패드 보지 부재로부터의 출몰, 경사에 의해 발생하는 환상 기밀 보지 부재에의 압축력이 분산되어, 외주 홈 및 내주 홈과 면 접촉할 수 있다.
또한, 상기 흡착부는 상기 장착부의 상단으로부터 외방을 향해 플랜지 형상으로 형성되고, 상기 외주 홈은 상기 장착부로부터 상기 흡착부의 하면에 걸쳐 형성되고, 상기 내주 홈은 상기 삽입 홀의 개구 가장자리부에 형성되고, 상기 환상 기밀 보지 부재는 상부가 상기 패드 보지 부재의 표면으로부터 돌출되어 상기 외주 홈과 상기 내주 홈의 사이에 개재되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 환상 기밀 보지 부재는 상부가 패드 보지 부재의 표면으로부터 돌출되어 장착부로부터 흡착부의 하면에 걸쳐 형성된 외주 홈과 넓은 범위에서 면 접촉할 수 있다.
또한, 상기 장착부는 외방으로 연장되는 계지(係止) 플랜지부가 형성되고, 상기 삽입 홀의 하단 외방측에는 상기 계지 플랜지부가 계지 가능한 계지 단부(段部)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 패드 본체가 패드 보지 부재로부터 빠져 나오는 것을 저지할 수 있다.
또한, 상기 패드 보지 부재는 상기 반송 암 본체에 대하여 씰 부재를 개재하여 착탈 가능하게 고정되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 패드 보지 부재와 반송 암 본체의 연결부의 기밀을 보지할 수 있고, 반송 암 본체로부터 패드 보지 부재를 용이하게 착탈할 수 있다.
본 발명의 기판 보지(保持) 장치에 따르면, 패드 본체에 형성되는 외주 홈과 패드 보지 부재에 형성되는 내주 홈과의 사이에 개재되는 환상(環狀) 기밀 보지 부재가 탄성 변형함으로써, 패드 본체의 흡착부에 형성되는 흡착면이 패드 보지 부재에 대하여 출몰 가능하게 형성되고, 패드 보지 부재에 대하여 360도 모든 방향으로 경사 가능하게 형성되어 있기 때문에, 부품 점수가 적고 간소한 구조임에도 불구하고, 기판에 휨 또는 뒤틀림이 있어도 안정적으로 기판을 진공 흡착하여 보지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 보지 장치를 구비한 레지스트 도포·현상 처리 장치의 일례를 도시한 개략 평면도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 기판 보지 장치를 도시한 사시도(a) 및 제 2 실시예에 따른 기판 보지 장치를 도시한 사시도(b)이다.
도 3은 제 1 실시예에서의 패드 본체와 패드 보지 부재를 도시한 사시도이다.
도 4는 상기 패드 본체와 패드 보지 부재를 도시한 단면도이다.
도 5는 상기 패드 보지 부재의 삽입 홀과 연통로를 도시한 이면도이다.
도 6은 제 1 실시예에 따른 기판 보지 장치의 장착 상태를 도시한 개략 평면도(a) 및 개략 이면도(b)이다.
도 7은 도 2의 (a)에서의 I - I 선을 따른 단면도이다.
도 8은 제 1 실시예에 따른 기판 보지 장치의 주요부 확대 단면도(a) 및 (a)의 II부 확대 단면도(b)이다.
도 9는 제 1 실시예에 따른 기판 보지 장치가 기판을 진공 흡착하는 상태를 도시한 주요부 확대 단면도(a) 및 기판 보지 장치가 만곡한 기판을 진공 흡착하고 있는 상태를 도시한 주요부 확대 단면도(b)이다.
도 10은 제 4 실시예에 따른 기판 보지 장치를 도시한 사시도이다.
도 11은 제 4 실시예에 따른 기판 보지 장치의 주요부 확대 단면도이다.
이하에, 본 발명의 제 1, 제 2, 제 3 실시예에 따른 기판 보지 장치를 첨부 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 여기서는, 본 발명에 따른 기판 보지 장치를 반도체 웨이퍼의 레지스트 도포·현상 처리 장치에 적용할 경우에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 레지스트 도포·현상 처리 장치는 기판인 반도체 웨이퍼(W)(이하에 웨이퍼(W)라고 함)가, 예를 들면 13 매 밀폐 수용된 캐리어(20)를 반입출하기 위한 캐리어 블록(S1)과, 복수 개, 예를 들면 5 개의 단위 블록을 세로로 적층하여 구성된 처리 블록(S2)과, 인터페이스 블록(S3)과, 제 2 처리 블록인 노광 장치(S4)를 구비하고 있다.
캐리어 블록(S1)에는 복수 개(예를 들면, 4 개)의 캐리어(20)를 재치(載置) 가능한 재치대(21)와, 이 재치대(21)에서 봤을 때 전방의 벽면에 설치되는 개폐부(22)와, 개폐부(22)를 통하여 캐리어(20)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 캐리어(20)와 선반 유닛(U5)에 설치된 도시하지 않은 전달 스테이지와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 기판 반송 장치(23)가 설치되어 있다. 기판 반송 장치(23)는 웨이퍼(W)를 보지하는 트랜스퍼 암(C)과, 도시하지 않은 구동 장치 및 레일(23a) 등으로 구성되어 있다.
캐리어 블록(S1)의 내측에는 하우징(24)으로 주위가 둘러싸이는 처리 블록(S2)이 접속되어 있다. 처리 블록(S2)은 하방측으로부터, 현상 처리를 행하기 위한 단위 블록(DEV층), 레지스트막의 하층측에 형성되는 반사 방지막(이하, ‘제 1 반사 방지막’이라고 함)의 형성 처리를 행하기 위한 반사 방지막 형성용 단위 블록(도시하지 않음), 레지스트액의 도포 처리를 행하기 위한 도포막 형성용 단위 블록(도시하지 않음), 레지스트막의 상층측에 형성되는 반사 방지막(이하, ‘제 2 반사 방지막’이라고 함)의 형성 처리를 행하기 위한 반사 방지막 형성용 단위 블록(도시하지 않음)이 세로로 적층되어 구성되어 있다.
도 1은 세로로 적층된 단위 블록 중 DEV층에 대하여 도시한 개략 평면도이다. DEV층에 대하여 설명하면, 캐리어 블록(S1)측으로부터 내측을 향해 우측에, 현상 처리를 행하기 위한 복수 개의 현상 처리부를 구비한 현상 유닛(25)이 설치되어 있다. 그리고, 캐리어 블록(S1)측으로부터 내측을 향해 좌측에는 차례로 가열계의 유닛을 다단화한, 예를 들면 4 개의 선반 유닛(U1, U2, U3, U4)이 설치되어 있고, 이 도에서는 현상 유닛(25)에서 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 각종 유닛을 복수 단, 예를 들면 3 단씩 적층한 구성으로 되어 있다. 선반 유닛(U1 ~ U4)에 적층된 각 처리 유닛은 각각 처리 용기 내에 수용되어 있고, 각 처리 용기에는 도시하지 않은 웨이퍼(W) 반출입구가 형성되어 있다.
처리 블록(S2)의 중앙 부근에는 웨이퍼(W)의 반송 영역이 형성되어 있고, 이 반송 영역에는, 예를 들면 DEV층에서는 DEV층 내의 모든 모듈(웨이퍼(W)가 놓여지는 장소), 예를 들면 선반 유닛(U1 ~ U4)의 각 처리 유닛, 현상 유닛(25), 선반 유닛(U5, U6)의 각 부와의 사이에서 웨이퍼의 전달을 행하기 위한 기판 반송 장치(26)가 설치되어 있다. 기판 반송 장치(26)는 웨이퍼(W)를 보지하고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 보지 장치(메인 암(A))와, 메인 암(A)을 수평인 X, Y 방향 및 수직인 Z 방향으로 이동 가능 그리고 수직축을 중심으로 회전 가능하게 이동 가능하게 구성하기 위한 도시하지 않은 구동 장치, 레일 등으로 구성되어 있고, 구동 장치는 제어부(100)에 의해 반송 프로그램에 기초하여 구동 제어되고 있다.
또한, 세로로 적층된 다른 블록에서도 상술한 현상 처리용의 단위 블록(DEV층)과 마찬가지로 기판 반송 장치(26)가 설치되어 구성되어 있다.
처리 블록(S2)의 캐리어 블록(S1)측에는 도 1에 도시한 바와 같이 트랜스퍼 암(C)과 메인 암(A)이 액세스할 수 있는 위치에 선반 유닛(U5)이 설치되고, 이 선반 유닛(U5) 내에 적층되는 각 유닛 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 기판 반송 장치(27)가 설치되어 있다. 기판 반송 장치(27)는 웨이퍼(W)를 보지하고, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 보지 장치(전달 암(D))와, 전달 암(D)을 수평인 X, Y 방향 및 수직인 Z 방향으로 이동 가능 그리고 수직축을 중심으로 회전 가능하게 이동 가능하게 구성하기 위한 도시하지 않은 구동 장치, 레일 등으로 구성되어 있고, 구동 장치는 제어부(100)에 의해 반송 프로그램에 기초하여 구동 제어되고 있다.
이 경우, 선반 유닛(U5)은 메인 암(A)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하도록 도시하지 않은 전달 스테이지를 구비하고 있고, 구획된 복수의 수납 블록(도시하지 않음)을 구비하고, 복수의 재치 선반(13) 및 레지스트 도포 전에 웨이퍼(W)를 소정 온도로 조정하거나, 반사 방지막 형성 처리 전에 웨이퍼(W)를 소정 온도로 조정하거나, 노광 처리 후에 가열 처리된 웨이퍼(W)를 소정 온도로 조정하기 위한 냉각 플레이트(14)를 구비하고 있다.
한편, 상기 처리 블록(S2)의 인터페이스 블록(S3)측에는 메인 암(A)이 액세스할 수 있는 위치에 선반 유닛(U6)이 설치되고, 이 선반 유닛(U6)을 구성하는 각 유닛 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 기판 반송 장치(27)가 설치되어 있다. 기판 반송 장치(27)는 웨이퍼(W)를 보지하고, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 보지 장치(전달 암(E))와, 전달 암(E)을 수평인 X, Y 방향 및 수직인 Z 방향으로 이동 가능 그리고 수직축을 중심으로 회전 가능하게 이동 가능하게 구성하기 위한 도시하지 않은 구동 장치, 레일 등으로 구성되어 있고, 구동 장치는 제어부(100)에 의해 반송 프로그램에 기초하여 구동 제어되고 있다.
이 경우, 선반 유닛(U6)은 선반 유닛(U5)과 마찬가지로 메인 암(A)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하도록 도시하지 않은 전달 스테이지를 구비하고 있고, 구획된 복수의 수납 블록(도시하지 않음)을 구비하고, 복수의 재치 선반(13), 노광 처리 후에 가열 처리된 웨이퍼(W)를 소정 온도로 조정하기 위한 냉각 플레이트(14)를 구비하고 있다.
이어서, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 기판 보지 장치에 대하여 설명한다. 도 2의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 보지 장치인 메인 암(A)의 사시도이다. 메인 암(A)은 흡인 통로(31)를 가지는 반송 암 본체(30)와, 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지하는 흡착면(41)과 흡인구(42)를 가지는 흡착부(44)와, 흡인구(42)와 연통하는 흡인 홀(45)이 형성되는 원통 형상의 장착부(43)를 구비하는 패드 본체(40)와, 패드 본체(40)의 장착부(43)가 이동 가능하게 삽입 가능한 삽입 홀(51)과, 흡인 홀(45)과 흡인 통로(31)에 연통하는 연통로(54)가 형성되고, 반송 암 본체(30)에 대하여 고정되는 패드 보지 부재(50)와, 패드 본체(40)의 장착부(43)에 형성되는 원호 형상의 외주 홈(46)과, 패드 보지 부재(50)의 삽입 홀(51)에 형성되는 원호 형상의 내주 홈(55)과의 사이에 개재되고, 탄성 변형 가능한 원형 단면의 환상 기밀 보지 부재, 예를 들면 O링(60)으로 주로 구성되어 있다.
반송 암 본체(30)는 한 쌍의 만곡 암부(30a, 30b)에 의해 대략 말굽 형상으로 형성되어 있고, 각 만곡 암부(30a, 30b)의 선단부 및 기단부측 하부의 4 개소에, 패드 본체(40)와 패드 보지 부재(50)로 구성되는 패드 유닛(H)이 장착된다.
또한, 반송 암 본체(30)에는 흡인 통로(31)가 형성되어 있다. 흡인 통로(31)는 도 7에 도시한 바와 같이 반송 암 본체(30)의 웨이퍼(W)를 보지하는 표면측에, 기단측으로부터 각 패드 유닛(H)이 연결되는 접속 홀(31c)까지를 연통하는 홈부(31a)와, 홈부(31a)를 웨이퍼(W)를 보지하는 표면측으로부터 덮어 밀폐하는 덮개부(31b)로 형성된다. 이 경우, 접속 홀(31c)은 홈부(31a)의 저면으로부터 이면측을 향해 형성되고, 후술하는 패드 보지 부재(50)의 접속부(53)가 연결되는 노치부(31d)에 연통하고 있다. 노치부(31d)의 저면에는 볼트(66)에 의해 패드 유닛(H)을 고정하기 위한 나사 홀(31e)이 2 개소 형성되어 있다. 이와 같이 구성되는 흡인 통로(31)는 반송 암 본체(30)의 기단측으로부터 도시하지 않은 진공 배기부에 접속되어 있고, 패드 유닛(H)을 개재하여 웨이퍼(W)를 진공 흡착할 수 있다.
한편, 도 2의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 보지 장치인 전달 암(D)의 사시도이다. 전달 암(D)의 반송 암 본체(32)는 만곡 암부(32a)와 재치 선반(13)의 간섭을 회피하기 위한 단축 암부(32b)에 의해 변형 말굽 형상으로 형성되어 있고, 만곡 암부(32a)의 선단부 및 기단부측 하부 및 단축 암부(32b)의 기단부측의 3 개소에 패드 유닛(H)이 장착되어 있다. 이 경우, 반송 암 본체(32)에는 반송 암 본체(30)와 동일한 구조를 가지는 흡인 통로(34)가 형성되어 있다. 또한, 상술한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 보지 장치인 전달 암(E)은 전달 암(D)의 반송 암 본체(32)에 형성된 만곡 암부(32a)와 단축 암부(32b)를 반대로 배치한 구조를 가진다.
패드 본체(40)는, 도 3부터 도 8에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지하는 흡착면(41)과 흡인구(42)를 가지는 흡착부(44)와, 흡인구(42)와 연통하는 흡인 홀(45)이 형성되는 원통 형상의 장착부(43)와, 장착부(43)에 형성되는 원호 형상의 외주 홈(46)을 구비한다. 또한, 흡착부(44)는 장착부(43)의 상단으로부터 외방을 향해 플랜지 형상으로 형성되고, 외주 홈(46)은 장착부(43)로부터 흡착부(44)의 하면(44b)에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 패드 본체(40)의 장착부(43)의 하부에는 외방으로 연장되는 계지(係止) 플랜지부(47)가 형성되어 있다.
이 경우, 패드 본체(40)는, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 상부 패드 부재(40A)와 하부 패드 부재(40B)를 감합(嵌合)하여 형성된다. 또한, 상부 패드 부재(40A) 및 하부 패드 부재(40B)는 합성 수지제, 예를 들면 폴리벤즈이미다졸(PBI) 등의 수지를 이용하여 형성할 수 있는데, 바람직하게는 PBI에 카본 파이버를 포함한 강화 합성 수지제인 것이 바람직하다.
상부 패드 부재(40A)는 원통 형상의 장착부 외측 케이스(43a)와, 장착부 외측 케이스(43a)의 상단으로부터 외방을 향해 플랜지 형상으로 형성되고, 표면에 흡착면(41)을 가지는 흡착부(44)와, 장착부 외측 케이스(43a)로부터 흡착부(44)의 하면(44b)에 걸쳐 형성되는 원호 형상의 외주 홈(46)을 구비한다.
한편, 하부 패드 부재(40B)는 원통 형상의 장착부 내측 케이스(43b)와, 장착부 내측 케이스(43b)의 상단에 개구되는 흡인구(42)와, 흡인구(42)로부터 장착부 내측 케이스(43b)의 하단까지 관통하여 형성되는 흡인 홀(45)과, 장착부 내측 케이스(43b)의 하단으로부터 외방으로 연장되는 계지 플랜지부(47)를 구비한다.
이와 같이 형성되는 상부 패드 부재(40A)와 하부 패드 부재(40B)는 상부 패드 부재(40A)에 형성되는 장착부 외측 케이스(43a)와, 하부 패드 부재(40B)에 형성되는 장착부 내측 케이스(43b)를 접착제를 개재하여 감합함으로써 패드 본체(40)를 조립할 수 있다.
이 경우, 상부 패드 부재(40A)의 장착부 외측 케이스(43a)와 하부 패드 부재(40B)의 장착부 내측 케이스(43b)에 의해, 패드 본체(40)에, 흡인구(42)와 연통하는 흡인 홀(45)이 형성되는 원통 형상의 장착부(43)가 형성된다.
패드 보지 부재(50)는, 도 3부터 도 7에 도시한 바와 같이, 패드 본체(40)의 장착부(43)가 이동 가능하게 삽입 가능한 삽입 홀(51)과, 흡인 홀(45)과 흡인 통로(31)에 연통하는 연통로(54)와, 삽입 홀(51)에 형성되는 원호 형상의 내주 홈(55)을 구비한다. 또한, 내주 홈(55)은 삽입 홀(51)의 개구 가장자리부에 형성되어 있고, 삽입 홀(51)의 하단 외방측에는 패드 본체(40)의 계지 플랜지부(47)가 계지 가능한 계지 단부(段部)(51A)가 형성되어 있다. 또한, 일방의 단부에는 반송 암 본체(30)에 씰 부재, 예를 들면 씰용 O링(65)을 개재하여 탈착 가능하게 고정하기 위한 접속부(53)가 형성되어 있다.
이 경우, 연통로(54)는 패드 보지 부재(50)의 웨이퍼(W)를 보지하는 표면과 대향하는 면(이면)측에, 일단부 내방측으로부터 타단부 내방측에 걸쳐 형성되는 홈부(54c)와, 홈부(54c)를 덮어 밀폐하기 위한 덮개부(52)로 형성된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 연통로(54)의 일단부와 연통하여, 패드 본체(40)의 장착부(43)가 이동 가능하게 삽입 가능한 삽입 홀(51)이 표면을 향해 형성되어 있다. 한편, 연통로(54)의 타단부와 연통하여, 흡인 통로(31)에 연통하기 위한 연통 홀(56)이 표면을 향해 형성되어 있다. 또한, 홈부(54c)의 주위에는 홈부(54c)를 이면측으로부터 밀폐하는 덮개부(52)가 감합되기 위한 덮개 받이 홈(54b)이 형성되어 있다.
접속부(53)에는 도 3, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이 상술한 연통 홀(56)이 원통 형상의 돌기부(57)를 관통하여 형성되어 있고, 돌기부(57)의 기단측의 외주를 둘러싸도록 둘레 홈(58)이 형성된다. 이 둘레 홈(58)에는 반송 암 본체(30)와의 연결부의 기밀을 보지하기 위한 씰 부재, 예를 들면 탄성 변형 가능한 합성 고무제의 씰용 O링(65)이 삽입된다. 또한, 도 3, 도 5, 도 7에 도시한 바와 같이, 반송 암 본체(30)의 노치부(31d)에 형성되는 나사 홀(31e)에 연통하는 관통 홀(59)이 2 개소 형성되어 있다.
환상 기밀 보지 부재는, 도 4, 도 7, 도 8에 도시한 바와 같이, 예를 들면 탄성 변형 가능한 합성 고무제의 원형 단면의 O링(60)을 이용한다. 이 경우, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 패드 보지 부재(50)에 형성되는 내주 홈(55)의 곡률 반경(r2)과 패드 본체(40)에 형성되는 외주 홈(46)의 곡률 반경(r1)은 O링(60)의 원형 단면의 반경(R)보다 약간 큰 곡률 반경을 가지고 있다. 또한, O링(60)은 내주 홈(55)에 지지될 시에, 그 상부가 패드 보지 부재(50)의 표면으로부터 돌출되어 있다.
상기한 바와 같이 구성되는 반송 암 본체(30)에 패드 유닛(H)을 탑재하기 위해서는, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 패드 유닛(H)의 패드 본체(40)가 배치된 단부측을 반송 암 본체(30)의 내주측을 향해, 반송 암 본체(30)의 접속 홀(31c)에 이면측으로부터 패드 보지 부재(50)의 돌기부(57)를 삽입하고, 노치부(31d)에 접속부(53)를 감합한다. 이 때, 반송 암 본체(30)와 패드 보지 부재(50)의 사이에는 씰용 O링(65)이 탄성 변형되어 개재된다. 이어서, 접속부(53)에 형성된 관통 홀(59)에 이면측으로부터 볼트(66)를 삽입하고, 반송 암 본체(30)의 나사 홀(31e)에 나사 결합한다. 이와 같이, 패드 보지 부재(50)는 반송 암 본체(30)에 대하여 씰용 O링(65)을 개재하여 탈착 가능하게 고정되어 있다.
패드 유닛(H)은, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 만곡 암부(30a, 30b)의 선단부 및 기단부측 하부의 하방으로부터, 패드 본체(40)가 배치된 단부측을 내주측을 향해 장착된다. 메인 암(A)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)는 만곡 암부(30a, 30b)의 내주측 측면에 의한 당접과, 웨이퍼(W)의 이면측 주연부의 4 개소에 배치되는 패드 유닛(H)에 의한 진공 흡착에 의해 안정적으로 보지된다.
한편, 전달 암(D)을 구성하는 반송 암 본체(32)에 패드 유닛(H)을 장착할 경우에는 만곡 암부(32a)의 선단부 및 기단부측 하부 및 단축 암부(32b)의 기단부측의 3 개소에 메인 암(A)과 마찬가지로 하여 장착할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성되는 메인 암(A)의 웨이퍼(W)의 보지 상태에 대하여 설명한다.
도 9의 (a)는 메인 암(A)이 휨 또는 뒤틀림이 없는 웨이퍼(W)(평평한 웨이퍼(W))를 진공 흡착하는 상태를 도시한 주요부 확대 단면도이다. 패드 유닛(H)은 흡착면(41)에 대하여 평평한 웨이퍼(W)를 진공 흡착하면, 패드 유닛(H) 내의 흡인 홀(45), 연통로(54)가 부압(負壓)이 되어, 패드 본체(40)를 약간 하강시킨다. 이 경우, O링(60)은 패드 본체(40)의 하강에 의해 탄성 변형해도, 패드 본체(40)에 형성되는 원호 형상의 외주 홈(46)과 패드 보지 부재(50)에 형성되는 원호 형상의 내주 홈(55)과 면 접촉하여 기밀을 유지하고 있다.
도 9의 (b)는 메인 암(A)이 중심부로부터 주연부를 따라 상방으로 휜 웨이퍼(W)(만곡한 웨이퍼(W))를 진공 흡착하는 상태를 도시한 확대 단면도이다. 패드 유닛(H)은 만곡한 웨이퍼(W)가 재치되면 웨이퍼(W)의 휨에 수반하여 O링(60)을 탄성 변형하여, 패드 본체(40)마다 흡착면(41)을 경사시킨 상태로 패드 유닛(H) 내의 흡인 홀(45), 연통로(54)를 부압으로 하여 웨이퍼(W)를 진공 흡착한다. O링(60)은 패드 본체(40)의 경사에 의해 탄성 변형해도, 패드 본체(40)에 형성되는 원호 형상의 외주 홈(46)과 패드 보지 부재(50)에 형성되는 원호 형상의 내주 홈(55)과 면 접촉하여 기밀을 유지할 수 있기 때문에, 패드 본체(40)가 360도 모든 방향으로 경사져도 안정적으로 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지할 수 있다.
이와 같이, 제 1 실시예에 따른 메인 암(A)에 의하면, 패드 본체(40)에 형성되는 외주 홈(46)과 패드 보지 부재(50)에 형성되는 내주 홈(55)의 사이에 개재되는 O링(60)이 탄성 변형함으로써, 패드 본체(40)의 흡착부(44)에 형성되는 흡착면(41)이 패드 보지 부재(50)에 대하여 출몰 가능하게 형성되고, 패드 보지 부재(50)에 대하여 360도 모든 방향으로 경사 가능하게 형성되어 있기 때문에, 부품 점수가 적고 간소한 구조임에도 불구하고, 웨이퍼(W)에 휨 또는 뒤틀림이 있어도 안정적으로 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지할 수 있다.
또한, 내주 홈(55)의 곡률 반경(r2)과 외주 홈(46)의 곡률 반경(r1)은 O링(60)의 원형 단면의 반경(R)보다 큰 곡률 반경(r1, r2)을 가짐으로써, O링(60)이 탄성 변형해도 O링(60)의 원형 단면의 반경보다 큰 곡률 반경을 가지는 외주 홈(46) 및 내주 홈(55)과 넓은 범위에서 면 접촉할 수 있기 때문에, 기밀성이 향상됨으로써 안정적으로 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지할 수 있다. 또한, O링(60)은 패드 본체(40)의 패드 보지 부재(50)로부터의 출몰, 경사에 의해 발생하는 O링(60)에의 압축력이 분산되어, 외주 홈(46) 및 내주 홈(55)과 면 접촉할 수 있기 때문에, O링(60)의 내구성을 유지할 수 있다.
또한, 흡착부(44)는 장착부(43)의 상단으로부터 외방을 향해 플랜지 형상으로 형성되고, 외주 홈(46)은 장착부(43)로부터 흡착부(44)의 하면(44b)에 걸쳐 형성되고, 내주 홈(55)은 삽입 홀(51)의 개구 가장자리부에 형성되고, O링(60)은 상부가 패드 보지 부재(50)의 표면으로부터 돌출되어 외주 홈(46)과 내주 홈(55)의 사이에 개재됨으로써, O링(60)은 상부가 패드 보지 부재(50)의 표면으로부터 돌출되어, 장착부(43)로부터 흡착부(44)의 하면(44b)에 걸쳐 형성된 외주 홈(46)과 넓은 범위에서 면 접촉할 수 있기 때문에, 기밀성이 향상됨으로써 안정적으로 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지할 수 있다.
또한, 장착부(43)는 외방으로 연장되는 계지 플랜지부(47)가 형성되고, 삽입 홀(51)의 하단 외방측에는 계지 플랜지부(47)가 계지 가능한 계지 단부(51A)가 형성됨으로써, 패드 본체(40)가 패드 보지 부재(50)로부터 빠져 나오는 것을 저지할 수 있기 때문에, 진공 흡착을 해제하여 웨이퍼(W)를 전달할 시에 패드 본체(40)가 패드 보지 부재(50)로부터 빠져 나오는 것을 방지할 수 있다.
또한, 패드 보지 부재(50)는 반송 암 본체(30)에 대하여 씰용 O링(65)을 개재하여 착탈 가능하게 고정됨으로써, 패드 보지 부재(50)와 반송 암 본체(30)의 연결부의 기밀을 보지할 수 있기 때문에, 안정적으로 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지할 수 있다. 또한, 반송 암 본체(30)로부터 패드 보지 부재(50)를 용이하게 착탈할 수 있기 때문에, 고장이 발생한 패드 유닛(H)만을 교환하는 것이 가능해져, 코스트 저감을 도모할 수 있다.
상술한 제 1 실시예에 따른 메인 암(A)은 기판인 반도체 웨이퍼(W)를 보지하여 반송했지만, 예를 들면 본 발명에 따른 기판 보지 장치는 FPD(플랫 패널 디스플레이) 등의 제조에서 이용되는 글라스 기판(기판)을 반송하기 위한 전달 암으로서 이용할 수 있다.
제 4 실시예에 따른 기판 보지 장치(전달 암(F))에 대하여 설명한다. 도 10, 도 11에 도시한 바와 같이, 전달 암(F)은 흡인 통로(35)를 가지는 반송 암 본체(33)와, 제 1 실시예와 동일하게 구성되는 패드 본체(40)와, 패드 본체(40)의 장착부(43)가 이동 가능하게 삽입 가능한 삽입 홀(71)과, 흡인 홀(45)과 흡인 통로(35)에 연통하는 연통로(74)가 형성되고, 반송 암 본체(33)에 대하여 고정되는 패드 보지 부재(70)와, 패드 본체(40)의 장착부(43)에 형성되는 원호 형상의 외주 홈(46)과, 패드 보지 부재(70)의 삽입 홀(71)에 형성되는 원호 형상의 내주 홈(75)의 사이에 개재되는 O링(60)으로 주로 구성되어 있다.
반송 암 본체(33)는 한 쌍의 포크부(33a, 33b)에 의해 대략 포크 형상으로 형성되어 있고, 각 포크부(33a, 33b)의 선단 부근의 표면, 기단부의 표면의 3 개소에 패드 본체(40)와 패드 보지 부재(70)로 구성되는 패드 유닛(Ha)이 장착된다.
또한, 반송 암 본체(33)에는 흡인 통로(35)가 형성되어 있다. 흡인 통로(35)는 도 11에 도시한 바와 같이, 반송 암 본체(33)의 웨이퍼(W)를 보지하는 표면과 대향하는 이면측에, 기단측으로부터 패드 유닛(Ha)이 연결되는 접속 홀(35c)까지를 연통하는 홈부(35a)와, 홈부(35a)를 웨이퍼(W)를 보지하는 이면측으로부터 덮어 밀폐하는 덮개부(35b)로 형성된다. 이 경우, 접속 홀(35c)은 홈부(35a)의 이면측으로부터 표면측을 향해 형성되고, 접속 홀(35c)의 상단 외방측에는 씰용 O링(65)을 삽입하기 위한 둘레 홈(35d)이 형성되어 있다. 또한, 반송 암 본체(33)의 표면에는 볼트(66)에 의해 패드 유닛(Ha)을 고정하기 위한 나사 홀(35e)이 2 개소 형성되어 있다.
패드 보지 부재(70)는 도 11에 도시한 바와 같이, 패드 본체(40)의 장착부(43)가 이동 가능하게 삽입 가능한 원형의 삽입 홀(71)과, 흡인 홀(45)과 흡인 통로(35)에 연통하는 연통로(74)와, 삽입 홀(71)에 형성되는 원호 형상의 내주 홈(75)을 구비한다. 또한, 내주 홈(75)은 삽입 홀(71)의 개구 가장자리부에 형성되어 있고, 삽입 홀(71)의 하단 외방측에는 패드 본체(40)의 계지 플랜지부(47)가 계지 가능한 계지 단부(71A)가 형성되어 있다.
이 경우, 연통로(74)는 패드 보지 부재(70)의 웨이퍼(W)를 보지하는 표면과 대향하는 면(이면)측에, 일단부 내방측으로부터 타단부 내방측에 걸쳐 형성되는 홈부(74a)와, 홈부(74a)를 덮어 밀폐하기 위한 덮개부(72)로 형성된다. 도 11에 도시한 바와 같이, 연통로(74)의 일단부와 연통하여, 패드 본체(40)의 장착부(43)가 이동 가능하게 삽입 가능한 삽입 홀(71)이 표면을 향해 형성되어 있다. 한편, 연통로(74)의 타단부와 연통하여, 흡인 통로(35)에 연통하기 위한 연통 홀(76)이 이면을 향해 형성되어 있다. 또한, 홈부(74a)의 주위에는 홈부(74a)를 이면측으로부터 밀폐하는 덮개부(72)가 감합되기 위한, 덮개 받이 홈(74b)이 형성되어 있다.
상술한 연통 홀(76)은 덮개부(72)에 형성되는 원통 형상의 돌기부(77)를 관통하여 형성되어 있다. 돌기부(77)의 기단측에는 반송 암 본체(33)와의 연결부의 기밀을 보지하기 위한 씰용 O링(65)이 장착된다.
또한, 패드 보지 부재(70)의 양단부에는 반송 암 본체(33)의 표면에 볼트(66)에 의해 고정하기 위한 관통 홀(59A)이 각각 1 개소 형성되어 있다.
또한, 제 2 실시예에서 이 외의 부분은 제 1 실시예와 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 구성되는 반송 암 본체(33)에 패드 유닛(Ha)을 탑재하기 위해서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 반송 암 본체(33)의 접속 홀(35c)에 표면측으로부터 씰용 O링(65)을 탄성 변형하여 돌기부(77)를 접속 홀(35c)에 삽입한다. 이어서, 패드 보지 부재(70)의 양단에 형성된 관통 홀(59A)에 표면측으로부터 볼트(66)를 삽입하고, 반송 암 본체(33)의 나사 홀(35e)에 나사 결합한다. 이와 같이, 패드 보지 부재(70)는 반송 암 본체(33)에 대하여 씰용 O링(65)을 개재하여 탈착 가능하게 고정되어 있다.
이와 같이 구성되는 제 4 실시예에 따른 전달 암(F)에 의하면, 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 제 1 실시예에 따른 메인 암(A)은 외주 홈(46)의 곡률 반경(r1)과 내주 홈(55)의 곡률 반경(r2)의 양방이, O링(60)의 원형 단면의 반경(R)보다 큰 곡률 반경(r1, r2)을 가지고 있었지만, 외주 홈(46)의 곡률 반경과 내주 홈(55)의 곡률 반경 중 어느 일방이 O링(60)의 원형 단면의 반경(R)보다 큰 곡률 반경을 가지면 된다.
예를 들면, 내주 홈(55)의 곡률 반경이 O링(60)의 원형 단면의 반경(R)보다 큰 곡률 반경을 가지고, 외주 홈(46)의 곡률 반경과 O링(60)의 원형 단면의 반경(R)은 동일해도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, O링(60)이 탄성 변형해도 O링(60)의 원형 단면의 반경보다 큰 곡률 반경을 가지는 내주 홈(55)과 넓은 범위에서 면 접촉할 수 있기 때문에, 기밀성이 향상됨으로써 안정적으로 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 보지할 수 있다. 또한 O링(60)은 패드 본체(40)의 패드 보지 부재(50)로부터의 출몰, 경사에 의해 발생하는 O링(60)에의 압축력이 분산되어, 외주 홈(46) 및 내주 홈(55)과 면 접촉할 수 있기 때문에, O링(60)의 내구성을 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예의 일례에 대하여 설명했는데, 본 발명은 이 형태에 한정되지 않고 다양한 태양을 취할 수 있는 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 기판 보지 장치는 기판을 하방으로부터 수평으로 진공 흡착하여 보지할 경우에 대하여 설명했지만, 보지되는 기판의 방향은 수평에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 기판 보지 장치는 기판을 상방으로부터 수평으로 진공 흡착하여 보지할 수 있고, 기판을 수직 방향 또는 경사 방향으로 진공 흡착하여 보지할 수 있다.
A : 메인 암(기판 보지 장치)
D, E : 전달 암(기판 보지 장치)
F : 전달 암(기판 보지 장치)
W : 반도체 웨이퍼(기판)
R : O링의 반경(환상 기밀 보지 부재의 원형 단면의 반경)
r1 : 외주 홈의 곡률 반경
r2 : 내주 홈의 곡률 반경
30, 32, 33 : 반송 암 본체
31, 34, 35 : 흡인 통로
40 : 패드 본체
41 : 흡착면
42 : 흡인구
43 : 장착부
44 : 흡착부
44b : 하면
46 : 외주 홈
45 : 흡인 홀
47 : 계지부
50, 70 : 패드 보지 부재
51, 71 : 삽입 홀
51A, 71A : 계지 단부
54, 74 : 연통로
55, 75 : 내주 홈
60 : O링(환상 기밀 보지 부재)
65 : 씰용 O링(씰 부재)

Claims (5)

  1. 흡인 통로를 가지는 반송 암 본체와,
    기판을 진공 흡착하여 보지(保持)하는 흡착면과 흡인구를 가지는 흡착부와, 상기 흡인구와 연통하는 흡인 홀이 형성되는 원통 형상의 장착부를 구비하는 패드 본체와,
    상기 패드 본체의 상기 장착부가 이동 가능하게 삽입 가능한 삽입 홀과, 상기 흡인 홀과 상기 흡인 통로에 연통하는 연통로가 형성되고, 상기 반송 암 본체에 대하여 고정되는 패드 보지 부재와,
    상기 패드 본체의 상기 장착부에 형성되는 원호 형상의 외주 홈과 상기 패드 보지 부재의 상기 삽입 홀에 형성되는 원호 형상의 내주 홈의 사이에 개재되고, 탄성 변형 가능한 원형 단면의 환상(環狀) 기밀 보지 부재를 구비하고,
    상기 흡착부는 상기 장착부의 상단으로부터 외방을 향해 플랜지 형상으로 형성되고, 상기 외주 홈은 상기 장착부로부터 상기 흡착부의 하면에 걸쳐 형성되고, 상기 내주 홈은 상기 삽입 홀의 개구 가장자리부에 형성되고, 상기 환상 기밀 보지 부재는 상부가 상기 패드 보지 부재의 표면으로부터 돌출되어 상기 외주 홈과 상기 내주 홈의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 기판 보지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외주 홈의 곡률 반경과 상기 내주 홈의 곡률 반경 중 어느 일방은 상기 환상 기밀 보지 부재의 원형 단면의 반경보다 큰 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 보지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 장착부는, 외방으로 연장되는 계지(係止) 플랜지부가 형성되고, 상기 삽입 홀의 하단 외방측에는 상기 계지 플랜지부가 계지 가능한 계지 단부(段部)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 보지 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 패드 보지 부재는, 상기 반송 암 본체에 대하여 씰 부재를 개재하여 착탈 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 기판 보지 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 패드 본체의 재질이, 폴리벤즈이미다졸(PBI) 또는 폴리벤즈이미다졸에 카본 파이버를 포함한 합성 수지제인 것을 특징으로 하는 기판 보지 장치.
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