KR101737816B1 - 비접촉식 기판 이송장치 - Google Patents

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곽호민
배윤섭
권중길
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Abstract

비접촉식 기판 이송장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치는, 이송장치 본체; 이송장치 본체에 마련되며, 비접촉식으로 기판을 부상시키는 비접촉식 기판 부상용 확장후드; 및 비접촉식 기판 부상용 확장후드에 이웃되게 이송장치 본체에 마련되며, 비접촉식 기판 부상용 확장후드 상에서 부상된 기판을 이송시키는 기판 이송모듈을 포함한다.

Description

비접촉식 기판 이송장치{Apparatus for transferring glass}
본 발명은, 비접촉식 기판 이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판을 비접촉식으로 이송시킬 수 있어 기판의 이송 중 충격 또는 마찰 등에서 오는 기판 손상의 위험성을 감소시킬 수 있는 비접촉식 기판 이송장치에 관한 것이다.
기판(glass)은 LCD(Liquid Crystal Display) 기판, OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판 등의 평판표시소자(FPD, Flat Panel Display)를 가리킨다.
이러한 평판표시소자로서의 기판은 그 종류에 약간의 차이가 있기는 하지만 일련의 처리 공정, 예를 들어 노광, 현상, 에칭, 스트립, 린스, 세정 등의 처리 공정을 거쳐 제품으로 출시될 수 있다.
평판표시소자 중에서 LCD 기판을 예로 들면 LCD 기판은 크게 TFT 공정, Cell 공정 및 Module 공정을 통해 제품으로 출시될 수 있다.
TFT 공정은 반도체 제조 공정과 매우 유사한데, 증착(Deposition), 사진식각(Photo lithography), 식각(Etching)을 반복하여 유리기판 위에 박막 트랜지스터를 배열하는 공정이다.
Cell 공정은 TFT 공정에 의해 제조된 TFT 하판과, 칼라 필터(Color Filter)인 상판에 액정이 잘 정렬될 수 있도록 배향막을 형성하고 실(Seal) 인쇄를 하여 상하판을 합착하는 공정이다.
그리고 Module 공정은 완성된 LCD 패널에 편광판을 부착하고 집적 회로(Drive-IC)를 실장한 후, PCB(Printed Circuit Board)와 조립한 다음, 그 배면으로 백라이트 유닛(Back-light Unit)과 기구물을 조립하는 일련의 단계를 가리킨다.
이러한 공정들 또는 이들 공정 내의 각 공정들이 연속적으로 진행될 수 있도록 각 공정들을 연결하는 라인(line) 간에는 전 공정으로부터 기판을 전달 받아 후 공정으로 기판을 이송하기 위한 기판 이송장치가 마련될 수 있다.
한편, 기존에 널리 알려진 기판 이송장치의 대부분은 롤러(roller) 또는 벨트(belt) 등을 이용한 기판 접촉식 컨베이어 방식이다. 즉 롤러나 벨트에 기판이 접촉된 상태에서 구동력에 의해 롤러나 벨트가 회전됨으로써 기판이 원하는 방향으로 이송될 수 있다.
하지만, 이처럼 접촉식으로 기판을 이송시키게 되면 스크래치(scratch)의 문제와 더불어 기판의 이송 중 충격 또는 마찰 등에서 오는 기판 손상의 위험성이 높아질 수 있다.
특히, 최근에는 가로/세로의 길이가 대략 3 미터(m) 내외의 대형 기판을 제조하는 다양한 설비가 현장에 적용되거나 적용 예정에 있는 점을 감안할 때, 이러한 대형 기판을 단순한 접촉식으로 이송시키게 되면 기판의 처짐 문제 등으로 인해 기판 손상의 위험성이 높아질 수 있고, 이로 인해 기판 파손 등으로 인한 로스(loss) 발생이 우려된다.
따라서 이러한 점들을 보완하기 위해서는 기판을 비접촉식(최소한의 접촉)으로 이송시키는 방안이 고려될 수 있다. 이처럼 기판을 비접촉식으로 이송시키게 되면 기판의 이송 중 충격 또는 마찰 등에서 오는 기판 손상의 위험성을 감소시킬 수 있을 것이라 예상되므로 이에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 출원번호 제20-2007-0019142호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판을 비접촉식으로 이송시킬 수 있어 기판의 이송 중 충격 또는 마찰 등에서 오는 기판 손상의 위험성을 감소시킬 수 있는 비접촉식 기판 이송장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이송장치 본체; 상기 이송장치 본체에 마련되며, 비접촉식으로 기판을 부상시키는 비접촉식 기판 부상용 확장후드; 및 상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드에 이웃되게 상기 이송장치 본체에 마련되며, 상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드 상에서 부상된 기판을 이송시키는 기판 이송모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치가 제공될 수 있다.
상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드는 상기 기판을 부상시키기 위한 공기를 분사하는 공기분사모듈의 상부에 결합되되 상기 이송장치 본체 상에서 다수 개가 상호간 이격간격을 두고 배치될 수 있다.
상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드는, 동일한 단면적을 갖는 메인 덕트(main duct); 및 상기 메인 덕트의 상단부에 연결되되 상부로 갈수록 단면적이 점진적으로 커지게 확장되며, 판면에 다수의 공기분사공이 형성되는 확장 덕트를 포함할 수 있다.
상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드는, 상기 확장 덕트의 중앙 영역에 함몰되게 형성되되 상기 기판을 핸들링하는 포크 장치의 포크(fork)가 도피되는 도피용 그루브를 더 포함할 수 있다.
상기 이송장치 본체에 회전 가능하게 결합되며, 비접촉식으로 기판을 지지하여 틸팅(tilting)시키는 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛은, 회전식 유닛 프레임; 및 상기 이송장치 본체와 상기 회전식 유닛 프레임에 결합되며, 상기 이송장치 본체에 대해 상기 회전식 유닛 프레임을 회전 구동시키는 프레임 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 회전식 유닛 프레임은, 상호간 이격되고 나란하게 배치되되 상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드들 사이의 공간으로 배치되는 다수의 프레임 바아; 및 상기 다수의 프레임 바아와 상기 프레임 회전 구동부를 연결시키는 바아 연결부를 포함할 수 있다.
상기 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛은, 상기 회전식 유닛 프레임 상에 착탈 가능하게 다수 개 결합되며, 비접촉식으로 상기 기판을 지지하는 다수의 비접촉식 모듈을 포함할 수 있다.
상기 비접촉식 모듈은, 상기 회전식 유닛 프레임 상에 결합되되 내부에 에어(air)가 공급되는 제1 및 제2 에어 라인(air line)이 배치되는 모듈 바디; 및 상기 모듈 바디의 일측에 마련되며, 상기 제1 에어 라인을 통해 공급되는 에어를 상기 기판을 향해 분사하여 상기 기판을 부상시키는 기판 부상용 에어 분사구를 구비하는 기판 부상용 헤드를 포함할 수 있다.
상기 기판 부상용 헤드는, 원반 형상의 헤드 바디; 및 상기 기판 부상용 에어 분사구가 형성되도록 상기 헤드 바디의 내측 중앙 영역에 돌출되게 형성되는 헤드 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 기판 부상용 헤드는, 상기 헤드 바디의 원주 방향을 따라 형성되되 상기 제2 에어 라인을 통해 공급되는 에어가 분사되어 상기 기판의 충돌을 저지시키는 다수의 서브 에어 분사구를 더 포함할 수 있다.
상기 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛은, 상기 회전식 유닛 프레임의 일측에 마련되며, 상기 회전식 유닛 프레임이 세워질 때 상기 기판의 하단부를 지지하는 기판 지지대; 및 상기 기판 지지대에 연결되며, 상기 기판 지지대를 구동시키는 지지대 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 프레임 회전 구동부는, 회전 구동용 서보모터; 및 상기 회전 구동용 서보모터에 연결되며, 상기 회전식 유닛 프레임에 결합되는 회전 샤프트를 포함할 수 있다.
상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드의 주변에 배치되며, 상기 기판의 유무를 감지하는 기판 감지센서를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 이송모듈은, 상기 기판의 측면에 회전 가능하게 접촉되어 상기 기판을 회전 이송시키는 다수의 회전 롤러; 상기 다수의 회전 롤러와 연결되고 상기 다수의 회전 롤러를 회전 구동시키는 롤러 회전 구동부; 및 상기 회전 롤러들 사이에 배치되며, 상기 기판의 이송 방향을 가이드하는 다수의 가이드 롤러를 포함할 수 있다.
상기 이송장치 본체는, 지면에 지지되는 다수의 푸트와, 구름 회전되는 다수의 휠(wheel)을 구비하는 메인 본체; 및 상기 기판 이송모듈이 지지되며, 상기 메인 본체 상에 배치되는 서브 본체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판을 비접촉식으로 이송시킬 수 있어 기판의 이송 중 충격 또는 마찰 등에서 오는 기판 손상의 위험성을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치가 적용되는 기립형 기판 이송시스템의 평면 구조도이다.
도 2는 도 1을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
도 5는 도 3의 요부 확대도이다.
도 6는 비접촉식 기판 부상용 확장후드의 부분 단면 구조도이다.
도 7은 도 3의 A 영역의 확대도이다.
도 8은 도 3의 B 영역의 확대도이다.
도 9는 비접촉식 모듈의 사시도이다.
도 10은 도 9의 측면도이다.
도 11은 비접촉식 모듈의 기판 부상용 헤드 영역에 대한 개략적인 단면 구조도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치가 적용되는 기립형 기판 이송시스템의 평면 구조도이고, 도 2는 도 1을 개략적으로 도시한 사시도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치가(400)는 기판(glass)을 비접촉식으로 이송시킬 수 있어 기판의 이송 중 충격 또는 마찰 등에서 오는 기판 손상의 위험성을 감소시킬 수 있으며, 특히 컴팩트하면서도 효율적인 구조를 가지기 때문에 도 1 및 도 2처럼 기판을 세워서 이송시키는 소위, 기립형 기판 이송시스템을 이루는 여러 장치들과의 인터페이스(interface)가 가능하다.
기립형 기판 이송시스템은 기판을 세워서(90도 또는 90도보다 작은 각도) 이송시키는 일련의 시스템으로서, 기존에 널리 적용되고 있는 수평형 기판 이송시스템보다는 많은 부분에서 장점을 갖는다.
도 1 및 도 2를 참조하여 기립형 기판 이송시스템의 구조와 기판이 이송되는 과정을 설명하도록 한다.
참고로, 도 1 및 도 2의 기립형 기판 이송시스템은 설비 적용의 한 예일 뿐이다. 즉 기립형 기판 이송시스템은 도 1 및 도 2와 다른 형태로 얼마든지 설계될 수 있다. 따라서 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
다만, 도 1 및 도 2와 같은 형태로 기립형 기판 이송시스템을 구축한 경우, 기판에 대한 실질적인 공정을 진행하는 A 또는 B 챔버(chamber)와 함께 효율적인 이송시스템을 구축할 수 있다는 점에서 유리한 효과를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 기립형 기판 이송시스템은, 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)와, 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)와 각각 연계하여 동작되는 제1 및 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a,200b)와, 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)에 이웃하게 배치되어 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)와 인터페이스(interface)되는 비접촉식 기판 틸팅장치(300)와, 제1 및 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)에 이웃하게 배치되어 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)와 인터페이스되는 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치(400)와, 비접촉식 기판 이송장치(400)와 연결되는 기판 이송 컨베이어(500)와, 레일(610)을 따라 이동되면서 비접촉식 기판 틸팅장치(300) 및 비접촉식 기판 이송장치(400)와 상호작용하는 포크 로더(600)를 포함할 수 있다.
참고로, 도 1 및 도 2에서는 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)의 참조부호를 달리 부여하면서 각각을 제1 및 제2로 구분하였으나 이들은 동일한 구조를 갖는 하나의 장치로서 각기 그 역할만이 상이할 뿐이다. 제1 및 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a,200b) 역시, 도 1 및 도 2에서 설명의 편의를 위해 참조부호를 달리 부여하면서 구분하고 있지만 이들 역시 동일한 장치가 그 역할별로 2개 사용된 것이다.
이들 구조에 대해 간략하게 먼저 설명하면 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)는 예컨대, 클린 룸(cleam room)의 상공에 배치되는 상공의 설비이다. 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)는 기판을 세워진 상태로 그립핑(gripping)하여 원하는 장소, 예컨대 제1 및 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a,200b)의 위치로 이송시키는 역할을 한다.
제1 및 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a,200b)는 상공의 설비인 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)와 달리 클린 룸의 바닥 영역에 위치 고정되는 하부의 설비 중 하나를 이룬다.
이러한 제1 및 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a,200b)는 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)와 상호작용하면서 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)에서 세워진 기판을 받아 하부의 설비로 언로딩(unloading)시키거나 하부의 설비에서 공급되는 기판을 세워진 상태로 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)로 로딩(loading)시키는 역할을 한다.
그 역할을 좀 더 나누어 설명하면, 도 1 및 도 2에서 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)는 제1 기립형 기판 이송장치(100a)에서 세워진 기판을 받아 비접촉식 기판 이송장치(400)로 언로딩(unloading)시키고, 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)는 비접촉식 기판 틸팅장치(300)에서 공급되는 기판을 세워진 상태로 받아 세워진 상태 그대로 제2 기립형 기판 이송장치(100b)로 로딩(loading)시킨다.
물론, 도면과 달리 기립형 기판 이송시스템에 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200)가 한 개 적용된 경우라면 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200)는 상부의 설비에서 기판을 받는 언로딩 과정과, 상부의 설비로 기판을 전달하는 로딩 과정을 한 장비에서 순차적으로 진행할 수 있다.
하지만, 이처럼 로딩 및 언로딩 과정을 한 장비에서 진행할 경우, 택트 타임(tact time)이 증가할 수 있다. 때문에 본 실시예에서는 물류 이송의 속도를 높이기 위해 다수 개의 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)와 제1 및 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a,200b)를 배치하여 사용하고 있는 것이다. 참고로, 제1 및 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a,200b)는 2개일 수 있지만 상공의 설비인 제1 및 제2 기립형 기판 이송장치(100a,100b)은 2대보다 많은 여러 대일 수 있다.
비접촉식 기판 틸팅장치(300)는 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)에 이웃하게 배치되어 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)와 인터페이스된다. 즉 A 또는 B 챔버를 통해 공정이 완료된 기판, 즉 수평상태의 기판을 포크 로더(600)로부터 받아서 기판을 틸팅시켜 세운 후, 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)로 전달한다. 여기서, 수평상태라 함은 지면에 대한 가로 방향으로 반드시 지면과 수평이 되어야 하는 것은 아니라 할 것이다.
아래에서 자세히 후술하겠지만 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치(400)는 제1 및 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)에 이웃하게 배치되어 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)와 인터페이스된다. 즉 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a) 상의 세워진 기판을 전달받아 수평상태로 눕힌 후, 기판 이송 컨베이어(500)로 전달하는 역할을 한다.
물론, 도면과 달리 비접촉식 기판 틸팅장치(300) 대신에 비접촉식 기판 이송장치(400)가 적용되는 경우라면 별도의 공정라인에서 제공되는 수평상태의 기판을 수평상태 그대로 전달받은 후, 틸팅시켜 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)로 전달할 수도 있을 것이며, 이러한 시스템 역시 충분히 구축이 가능하다.
기판 이송 컨베이어(500)는 통상의 기판 이송용 컨베이어이다. 롤러식일 수도 있고, 벨트식일 수도 있으며, 경우에 따라서는 공기 부상식일 수도 있다.
포크 로더(600)는 레일(610)을 따라 이동되면서 비접촉식 기판 틸팅장치(300) 및 비접촉식 기판 이송장치(400)와 상호작용한다. 예컨대, 포크 로더(600)는 비접촉식 기판 이송장치(400) 상의 기판을 받아 A 또는 B 챔버로 공급하여 공정이 진행되도록 하는 한편 A 또는 B 챔버에서 공정이 완료된 기판을 비접촉식 기판 틸팅장치(300)로 전달할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 2의 시스템에 대한 동작을 연속적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 상공의 설비인 제1 기립형 기판 이송장치(100a)가 이송되어 ①번 위치에 도달되면 ②번 위치의 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)가 동작되어 제1 기립형 기판 이송장치(100a)에 의해 이송된 세워진 기판을 세워진 상태 그대로 전달받는다(unloading).
이어, ③번 위치의 비접촉식 기판 이송장치(400)가 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)와 상호작용하여 세워진 기판을 수평상태로 눕힌다(tilting). 비접촉식 기판 이송장치(400)에 의해 수평상태로 배치된 기판은 ④번 위치의 기판 이송 컨베이어(500)를 따라 다른 공정으로 이송될 수도 있고, 혹은 ⑤번 위치에 있는 포크 로더(600)를 통해 포킹되어 예컨대, A 또는 B 챔버로 이송되어 공정을 수행할 수도 있다.
한편, A 또는 B 챔버에서 해당 공정이 완료된 기판은 포크 로더(600)를 통해 포킹된 후, 포크 로더(600)에 의해 ⑥번 위치의 비접촉식 기판 틸팅장치(300)로 전달된다. 이때의 기판은 수평 배치상태이다.
이어, 비접촉식 기판 틸팅장치(300)는 ⑦번 위치의 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)와 상호작용하여 수평상태의 기판을 틸팅(tilting)시켜 세운 후 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)로 전달한다. 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)는 세워진 기판을 ⑧번 위치의 제2 기립형 기판 이송장치(100b)로 전달, 즉 로딩(loading)시킨다.
한편, 이와 같은 시스템 구축을 위해서는 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)와 인터페이스되면서 비접촉식으로 기판을 이송시키기 위한 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치(400)가 요구된다.
특히, 앞서도 기술한 것처럼 기판을 흡착하는 방식의 경우에는 스크래치 불량 등 기판에 많은 손상을 줄 수 있다는 점을 고려해볼 때, 본 실시예와 같은 비접촉식 기판 이송장치(400)의 필요성이 더더욱 요구된다. 자세히 후술하겠지만 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치(400)의 경우에는 비접촉식으로 기판을 이송시키는 역할 외에도 기판을 틸팅시키기 위한 기능을 포함하고 있기 때문에 폭 넓게 적용범위를 확장시킬 수 있는 이점이 있다.
이하, 도 3 내지 도 11을 참조하여 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치(400)에 대해 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 측면도이며, 도 5는 도 3의 요부 확대도이고, 도 6는 비접촉식 기판 부상용 확장후드의 부분 단면 구조도이며, 도 7은 도 3의 A 영역의 확대도이고, 도 8은 도 3의 B 영역의 확대도이며, 도 9는 비접촉식 모듈의 사시도이고, 도 10은 도 9의 측면도이며, 도 11은 비접촉식 모듈의 기판 부상용 헤드 영역에 대한 개략적인 단면 구조도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치(400)는 기판을 비접촉식으로 이송시킬 수 있어 기판의 이송 중 충격 또는 마찰 등에서 오는 기판 손상의 위험성을 감소시킬 수 있도록 한 것으로서, 이송장치 본체(410)와, 이송장치 본체(410) 상에 마련되어 비접촉식으로 기판을 부상시키는 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)와, 기판을 이송시키는 기판 이송모듈(416)을 포함할 수 있다.
뿐만 아니라 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 이송장치(400)는 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)을 더 포함하고 있기 때문에 도 4처럼 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)와 상호작용하여 세워진 기판을 수평상태로 틸팅시키는 동작을 수행할 수 있다. 특히, 기판을 틸팅시킬 때에도 비접촉식 방식이 적용되기 때문에 기판에 전혀 손상을 주지 않고 작업할 수 있다.
세부 구성들을 살펴보면, 우선 이송장치 본체(410)는 본 실시예에 따른 접촉식 기판 이송장치(400)의 외관 골조를 이룬다.
가로/세로 3미터(m) 내외의 대형 기판을 비롯해서 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)들, 기판 이송모듈(416), 그리고 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)을 회전 가능하게 지지해야 하기 때문에 이송장치 본체(410)는 강성이 우수한 금속 프레임 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서는 다수의 프레임을 내부와 측벽이 빈 박스(box) 구조로 배치하여 이송장치 본체(410)를 제작하고 있다. 물론, 이는 하나의 예일 뿐이므로 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
이송장치 본체(410)는 메인 본체(410a)와, 기판 이송모듈(416)이 지지되며, 메인 본체(410a) 상에 배치되는 서브 본체(410b)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 접촉식 기판 이송장치(400)은 앞서도 기술한 것처럼 기립형 기판 이송시스템을 이루는 여러 장치들과 인터페이스 가능하다. 예컨대, 실시예인 도 1 및 도 2에서는 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)와 인터페이스되고 있으나 경우에 따라 비접촉식 기판 틸팅장치(300) 대신에 사용되어 제2 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200b)와 인터페이스될 수도 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 접촉식 기판 이송장치(400)은 기립형 기판 이송시스템을 이루는 여러 장치들과 인터페이스될 수 있어야 하기 때문에 위치 이동이 가능해야 한다. 따라서 이송장치 본체(410)의 하부, 즉 메인 본체(410a)에는 구름 회전되는 다수의 휠(412, wheel)이 마련된다. 휠(412)의 주변에는 이송장치 본체(410)를 지면에 지지시키는 수단으로서 다수의 푸트(411)가 마련된다.
다음으로, 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)는 이송장치 본체(410)에 마련되며, 도 6에 개략적으로 도시된 것처럼 비접촉식으로 기판을 부상시키는 역할을 한다.
도 5 및 도 6을 주로 참조하면, 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)는 기판을 부상시키기 위한 공기를 분사하는 공기분사모듈(498)의 상부에 결합되며, 공기분사모듈(498)로부터의 공기(기판 부사용 공기)를 제공받아 이를 확산시킴으로써 상부의 기판이 부상될 수 있도록 한다.
본 실시예에서 다수의 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)는 이송장치 본체(410) 상에서 다수 개가 상호간 이격간격(S, 도 5 참조)을 두고 배치된다.
본 실시예처럼 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)들이 이격간격(S)을 두고 다수 개 배치될 경우, 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)이 도 4의 실선에서 점선처럼 회전될 때, 회전식 유닛 프레임(430)을 이루는 프레임 바아(431)가 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)들 사이의 이격간격(S) 내로 배치될 수 있다. 따라서 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)와의 간섭을 배제시킬 수 있다.
참고로, 다수의 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)들 중에서 기판 이송모듈(416)에 이웃된 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)의 형상이 다른 것들과 약간 상이하지만 이는 제한된 공간에 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)를 배치하기 위해 불가피하게 부피를 줄인 것일 뿐 그 구조와 기능은 동일하다. 따라서 도면에 도시된 모든 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)들에 동일한 참조부호를 부여한다.
본 실시예에 적용되는 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)는 동일한 단면적을 갖는 메인 덕트(491, main duct)와, 메인 덕트(491)의 상단부에 연결되되 판면에 다수의 공기분사공(492a)이 형성되는 확장 덕트(492)를 포함한다.
메인 덕트(491)가 사각단면의 덕트인 반면, 확장 덕트(492)는 메인 덕트(491)의 상단부에 연결되되 상부로 갈수록 단면적이 점진적으로 커지게 확장된다. 따라서 공기분사모듈(498)에서 발생되는 공기가 메인 덕트(491) 및 확장 덕트(492)를 거쳐 공기분사공(492a)들을 통해 외부로 분사되는 과정에서 공기의 확산 현상이 발생될 수 있기 때문에 간단한 구조이지만 기판을 부상시키는 데에 탁월한 효과를 제공할 수 있다.
한편, 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)에는 도피용 그루브(493)가 마련된다. 도피용 그루브(493)는 확장 덕트(492)의 중앙 영역에 함몰되게 형성되는데, 이러한 도피용 그루브(493)를 통해 기판을 핸들링하는 포크 장치(미도시)의 포크(fork)가 출입되거나 도피될 수 있다. 도피용 그루브(493)에도 공기분사공(492a)들이 형성된다.
비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)의 주변에는 기판의 유무를 감지하는 기판 감지센서(413)가 마련된다. 기판 감지센서(413)는 기판의 유무를 감지해서 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)를 통해 공기가 분사되거나 혹은 공기의 분사가 정지되도록 컨트롤하는 신호를 컨트롤러(미도시)로 전송할 수 있다.
다음으로, 기판 이송모듈(416)은 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)에 이웃되게 이송장치 본체(410)에 마련되며, 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490) 상에서 부상된 기판을 이송시키는 역할을 한다. 특히, 기판 이송모듈(416)은 추후에 제거될 수 있는 자투리 부분인 기판의 양 사이드(side)에만 국부적으로 접촉되어 기판을 이송시킨다. 물론, 기판이 전체적으로 부상된 상태이기 때문에 기판 이송모듈(416)이 기판의 양 사이드만을 강제로 이송시키더라도 이송의 효율은 우수해질 수 있다.
이러한 기판 이송모듈(416)은 기판의 측면에 회전 가능하게 접촉되어 기판을 회전 이송시키는 다수의 회전 롤러(416a)와, 다수의 회전 롤러(416a)와 연결되고 다수의 회전 롤러(416a)를 회전 구동시키는 롤러 회전 구동부(416b)를 포함한다.
전술한 것처럼 회전 롤러(416a)들은 추후에 제거될 수 있는 자투리 부분인 기판의 양 사이드에만 국부적으로 접촉되어 기판을 이송시킬 수 있다. 롤러 회전 구동부(416b)는 모터를 포함할 수 있는데, 회전 롤러(416a)들 모두를 한 번에 함께 구동시킬 수도 있고, 아니면 개별 구동시킬 수도 있다. 롤러 회전 구동부(416b)는 보호 케이스(416d)에 의해 보호될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2의 시스템에서 비접촉식 기판 이송장치(400)에 의해 수평상태로 배치된 기판이 기판 이송 컨베이어(500)를 따라 다른 공정으로 이송될 때는 기판이 비뚤어지지 않게 잘 센터링이 된 상태로 이송되어야 한다. 이를 위해, 회전 롤러(416a)들 사이에는 기판의 이송 방향을 가이드하는 다수의 가이드 롤러(416c)가 마련된다. 가이드 롤러(416c)는 회전 롤러(416a)와 달리 기판의 양 사이드 단부면에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
마지막으로, 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)은 이송장치 본체(410)에 회전 가능하게 결합되며, 비접촉식으로 기판을 지지하여 틸팅(tilting)시키는 역할을 한다.
즉 도 4의 실선에서 점선처럼 회전되면서 기립상태의 기판을 틸팅시켜 수평상태로 배치할 수 배치시킬 수 있다. 물론, 반대의 동작도 가능하다.
이처럼 기판, 즉 대형 기판을 틸팅시켜 전달하되 특히 기판을 손상 없이 비접촉식으로 틸팅시킬 수 있도록 하기 위해 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)이 적용된다. 이러한 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)은 회전식 유닛 프레임(430)과, 프레임 회전 구동부(440)를 포함할 수 있다.
회전식 유닛 프레임(430)은 상호간 이격되고 나란하게 배치되는 다수의 프레임 바아(431)와, 다수의 프레임 바아(431)와 프레임 회전 구동부(440)를 연결시키는 바아 연결부(432)를 포함할 수 있다. 프레임 바아(431)는 전술한 것처럼 비접촉식 기판 부상용 확장후드(490)들 사이의 이격간격(S)에 배치될 수 있다.
프레임 회전 구동부(440)는 이송장치 본체(410)와 회전식 유닛 프레임(430)에 결합되며, 이송장치 본체(410)에 대해 회전식 유닛 프레임(430)을 회전 구동시키는 역할을 한다.
이러한 프레임 회전 구동부(440)는 회전 구동용 서보모터(441)와, 회전 구동용 서보모터(441)에 연결되며, 회전식 유닛 프레임(430)에 결합되는 회전 샤프트(442)를 포함할 수 있다. 다수의 바아 연결부(432)는 회전 샤프트(442)에 결합될 수 있다. 따라서 회전 샤프트(442)가 회전되면 바아 연결부(432) 역시 동회전될 수 있다.
이에, 회전 구동용 서보모터(441)가 구동되어 회전 샤프트(442)가 일 방향으로 회전되면 회전 샤프트(442)에 결합된 바아 연결부(432)가 회전 샤프트(442)가 함께 회전됨으로써 다수의 비접촉식 모듈(450)이 탑재된 프레임 바아(431)가 도 4의 실선에서 점선, 혹은 점선에서 실선으로 회전될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)은 비접촉식으로 기판을 지지하는 다수의 비접촉식 모듈(450)과, 기판의 하단부를 지지하는 기판 지지대(480)를 포함한다. 특히, 다수의 비접촉식 모듈(450)이 적용되기 때문에 기판을 손상 없이 틸팅시킬 수 있다.
이러한 비접촉식 모듈(450)은 회전식 유닛 프레임(430)의 프레임 바아(431)들에 탑재될 수 있다. 프레임 바아(431)들에 탑재되는 비접촉식 모듈(450)의 개수는 틸팅 대상의 기판 사이즈에 대응될 수 있다. 즉 기판의 사이즈가 크면 클수록 비접촉식 모듈(450)의 개수가 많아질 수 있다.
이러한 비접촉식 모듈(450)은 도 8 내지 도 11에 자세히 도시된 바와 같이, 모듈 바디(460)와, 모듈 바디(460)의 일측에 마련되는 기판 부상용 헤드(470)를 포함할 수 있다.
모듈 바디(460)는 프레임 바아(431)들에 탑재되는 부분이며, 그 상부에 배치되는 기판 부상용 헤드(470)를 지지한다.
이러한 모듈 바디(460)는 내부가 빈 박스(box) 타입의 구조물로 적용될 수 있는데, 모듈 바디(460) 내에는 에어(air)가 공급되는 제1 및 제2 에어 라인(461,462, air line)이 배치된다. 제1 및 제2 에어 라인(461,462)은 모듈 바디(460)의 외측에서 컴프레서 등에 연결될 수 있다.
기판 부상용 헤드(470)는 모듈 바디(460)의 일측에 마련되며, 제1 에어 라인(461)을 통해 공급되는 에어를 기판을 향해 분사하여 기판을 비접촉식으로 부상시키는 역할을 한다.
즉 기판 부상용 헤드(470)는 원반 형상의 헤드 바디(471)와, 제1 에어 라인(461)을 통해 공급되는 에어를 기판을 향해 분사하여 기판을 비접촉식으로 부상시키는 기판 부상용 에어 분사구(475)와, 기판 부상용 에어 분사구(475)가 형성되도록 헤드 바디(471)의 내측 중앙 영역에 돌출되게 형성되는 헤드 돌출부(472)를 포함할 수 있다.
이와 같은 기판 부상용 헤드(470)의 구조, 즉 도 11의 단면과 같은 기판 부상용 헤드(470)의 구조로 인해 기판 부상용 에어 분사구(475)를 통해 에어가 넓게 퍼지면서 즉 유연하게 확산되면서 기류를 형성하여 기판 쪽으로 공급될 수 있게 되고, 이러한 에어압에 의해 기판이 비접촉식 모듈(450)로부터 약간 부상된 상태에서 배치될 수 있다.
한편, 기판 부상용 에어 분사구(475)의 바로 위에 배치되는 기판 영역은 에어압에 의해 부상되기에 충분하지만 기판 부상용 에어 분사구(475)와 약간 이격된 위치, 예컨대 헤드 바디(471)의 원주면 영역에는 에어압이 상대적으로 약할 수 있다.
에어압이 상대적으로 약한 헤드 바디(471)의 원주면 영역으로 기판이 처지면서 충돌될 우려가 있다. 이에, 이러한 형상을 방지하기 위해 헤드 바디(471)에는 그 원주 방향을 따라 다수의 서브 에어 분사구(473)가 더 형성된다.
다수의 서브 에어 분사구(473)는 제2 에어 라인(462)을 통해 공급되는 에어가 보조적으로 분사되도록 함으로써 헤드 바디(471)의 상면으로 기판이 충돌되는 것을 저지시킨다.
기판 지지대(480)는 회전식 유닛 프레임(430)의 일측에 마련되며, 회전식 유닛 프레임(430)이 세워질 때 기판의 하단부를 지지하는 역할을 한다. 즉 기판은 비접촉식 모듈(450)들에 의해 부상된 상태를 취하면서 틸팅동작되는데, 기판이 틸팅되는 과정에서 기판의 하단부를 지지하는 수단이 없으면 기판이 하방으로 추락할 수 있다.
따라서 이러한 현상을 예방하기 위해 기판 지지대(480)가 마련된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(480)는 지지대 구동부(482)에 의해 해당 위치에서 전후진 구동될 수 있다. 즉 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)이 세워질 때는 기판 지지대(480)가 전진되어 기판의 하단부를 지지하도록 하고, 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛(420)이 수평상태로 누울 때는 기판 지지대(480)가 후진되도록 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 도 2에서 제1 기립형 기판 이송장치(100a)가 들고 있는 세워진 기판을 제1 기립형 기판 로딩/언로딩장치(200a)와의 상호작용에 의해 수평상태로 틸팅시킬 수 있으며, 이후 비접촉식 방식으로 기판을 부상시켜 ④번 위치의 기판 이송 컨베이어(500)로 이송시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 기판을 비접촉식으로 이송시킬 수 있어 기판의 이송 중 충격 또는 마찰 등에서 오는 기판 손상의 위험성을 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
400 : 비접촉식 기판 이송장치 410 : 이송장치 본체
410a : 메인 본체 410b : 서브 본체
411 : 푸트 412 : 휠
413 : 기판 감지센서 416 : 기판 이송모듈
416a : 회전 롤러 416b : 롤러 회전 구동부
416c : 가이드 롤러 416d : 보호 케이스
416e : 서브 롤러 420 : 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛
430 : 회전식 유닛 프레임 431 : 프레임 바아
432 : 바아 연결부 440 : 프레임 회전 구동부
441 : 회전 구동용 서보모터 442 : 회전 샤프트
450 : 비접촉식 모듈 460 : 모듈 바디
461 : 제1 에어 라인 462 : 제2 에어 라인
470 : 기판 부상용 헤드 471 : 헤드 바디
472 : 헤드 돌출부 473 : 서브 에어 분사구
475 : 기판 부상용 에어 분사구 480 : 기판 지지대
482 : 지지대 구동부 490 : 비접촉식 기판 부상용 확장후드
491 : 메인 덕트 492 : 확장 덕트
492a : 공기분사공 493 : 도피용 그루브
498 : 공기분사모듈

Claims (16)

  1. 이송장치 본체;
    상기 이송장치 본체에 마련되며, 비접촉식으로 기판을 부상시키는 비접촉식 기판 부상용 확장후드; 및
    상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드에 이웃되게 상기 이송장치 본체에 마련되며, 상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드 상에서 부상된 기판을 이송시키는 기판 이송모듈을 포함하며,
    상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드는,
    동일한 단면적을 갖는 메인 덕트(main duct);
    상기 메인 덕트의 상단부에 연결되되 상부로 갈수록 단면적이 점진적으로 커지게 확장되며, 판면에 다수의 공기분사공이 형성되는 확장 덕트; 및
    상기 확장 덕트의 중앙 영역에 함몰되게 형성되되 상기 기판을 핸들링하는 포크 장치의 포크(fork)가 도피되는 도피용 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드는 상기 기판을 부상시키기 위한 공기를 분사하는 공기분사모듈의 상부에 결합되되 상기 이송장치 본체 상에서 다수 개가 상호간 이격간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송장치 본체에 회전 가능하게 결합되며, 비접촉식으로 기판을 지지하여 틸팅(tilting)시키는 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛은,
    회전식 유닛 프레임; 및
    상기 이송장치 본체와 상기 회전식 유닛 프레임에 결합되며, 상기 이송장치 본체에 대해 상기 회전식 유닛 프레임을 회전 구동시키는 프레임 회전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전식 유닛 프레임은,
    상호간 이격되고 나란하게 배치되되 상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드들 사이의 공간으로 배치되는 다수의 프레임 바아; 및
    상기 다수의 프레임 바아와 상기 프레임 회전 구동부를 연결시키는 바아 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛은,
    상기 회전식 유닛 프레임 상에 착탈 가능하게 다수 개 결합되며, 비접촉식으로 상기 기판을 지지하는 다수의 비접촉식 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비접촉식 모듈은,
    상기 회전식 유닛 프레임 상에 결합되되 내부에 에어(air)가 공급되는 제1 및 제2 에어 라인(air line)이 배치되는 모듈 바디; 및
    상기 모듈 바디의 일측에 마련되며, 상기 제1 에어 라인을 통해 공급되는 에어를 상기 기판을 향해 분사하여 상기 기판을 부상시키는 기판 부상용 에어 분사구를 구비하는 기판 부상용 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판 부상용 헤드는,
    원반 형상의 헤드 바디; 및
    상기 기판 부상용 에어 분사구가 형성되도록 상기 헤드 바디의 내측 중앙 영역에 돌출되게 형성되는 헤드 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판 부상용 헤드는,
    상기 헤드 바디의 원주 방향을 따라 형성되되 상기 제2 에어 라인을 통해 공급되는 에어가 분사되어 상기 기판의 충돌을 저지시키는 다수의 서브 에어 분사구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 비접촉식 기판 틸팅용 회전유닛은,
    상기 회전식 유닛 프레임의 일측에 마련되며, 상기 회전식 유닛 프레임이 세워질 때 상기 기판의 하단부를 지지하는 기판 지지대; 및
    상기 기판 지지대에 연결되며, 상기 기판 지지대를 구동시키는 지지대 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 프레임 회전 구동부는,
    회전 구동용 서보모터; 및
    상기 회전 구동용 서보모터에 연결되며, 상기 회전식 유닛 프레임에 결합되는 회전 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 비접촉식 기판 부상용 확장후드의 주변에 배치되며, 상기 기판의 유무를 감지하는 기판 감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기판 이송모듈은,
    상기 기판의 측면에 회전 가능하게 접촉되어 상기 기판을 회전 이송시키는 다수의 회전 롤러;
    상기 다수의 회전 롤러와 연결되고 상기 다수의 회전 롤러를 회전 구동시키는 롤러 회전 구동부; 및
    상기 회전 롤러들 사이에 배치되며, 상기 기판의 이송 방향을 가이드하는 다수의 가이드 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 이송장치 본체는,
    지면에 지지되는 다수의 푸트와, 구름 회전되는 다수의 휠(wheel)을 구비하는 메인 본체; 및
    상기 기판 이송모듈이 지지되며, 상기 메인 본체 상에 배치되는 서브 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판 이송장치.
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