KR101795461B1 - 기판 지지 홀더 및 이를 포함하는 기판 반송 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 반송 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 반송 장치는 기판을 파지하는 파지부를 가지고, 기판을 반송하는 반송 유닛과; 기판이 상기 파지부의 정위치에 파지되도록 얼라이닝(Aligning) 작업을 수행하는 얼라이닝(Aligning) 유닛;을 포함하되, 상기 얼라이닝 유닛은, 몸체;와 상기 몸체 상에서 기판을 지지하는 기판 지지 홀더와; 상기 기판 지지 홀더에 지지된 기판의 편심을 측정하는 편심 측정 유닛과; 상기 편심 측정 유닛에 의해 측정된 편심 값에 따라 기판 파지시 상기 파지부의 위치를 조절하는 제어기;를 포함하되, 상기 기판 지지 홀더는, 상면에 제 1 진공홀이 형성된 베이스 판과; 상기 베이스 판의 상면으로부터 위로 돌출되고, 상면에 상기 제 1 진공홀과 연통된 제 2 진공홀이 형성된 복수개의 지지부;를 포함하되, 상기 지지부는 탄성 재질로 제공된다.

Description

기판 지지 홀더 및 이를 포함하는 기판 반송 장치{HOLDER FOR SUPPORTING SUBSTRATE AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 기판을 지지하는 기판 지지 홀더 및 이를 포함하는 기판 반송 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조를 위해서는 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 증착, 사진, 식각, 애싱, 세정, 연마 등 다양한 공정이 요구된다. 이들 중 증착, 식각, 그리고 애싱 공정과 같이 많은 공정은 챔버 내에서 플라스마, 가스 등의 유체를 이용하여 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 처리한다.
기판은 상술한 기판에 대한 공정이 수행되는 챔버 간 또는 챔버와 기판이 수용되는 용기 간에 반송 로봇 등의 반송 수단에 의해 반송된다. 이 때, 반송 수단의 기판이 지지되는 핸드 또는 블레이드에 기판을 정위치시키기 위해 얼라이너(Aligner)가 사용된다. 얼라이너는 기판이 편심된 방향 및 정도를 측정하여 반송 수단이 측정된 편심 값에 따라 위치를 보정하여 기판을 파지할 수 있게 한다.
도 1은 일반적인 기판 지지 홀더(1)를 나타낸 측단면도이다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 얼라이너는 기판 지지 홀더(1) 상에 기판을 지지한 상태에서 기판 지지 홀더(1)를 회전시켜 편심 정도를 측정한다. 이 경우, 일반적인 기판 지지 홀더(1)는 기판을 흡착시키기 위한 진공홀(2)이 형성된 상면(3)이 편평한 구조로 제공된다. 따라서, 기판이 일정 정도 이상 휘어져 있는 경우, 상면(3)과 기판 사이에 틈이 발생하여 기판이 완전히 흡착되지 못해, 기판이 기판 지지 홀더(1)로부터 이탈될 수 있다. 이는 장치의 오류를 발생시키거나 기판의 파손을 유발할 수 있다.
본 발명은 기판을 보다 안정적으로 지지할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 장치의 오류를 방지할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판의 파손을 방지할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 반송 장치를 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 기판 반송 장치는, 기판을 파지하는 파지부를 가지고, 기판을 반송하는 반송 유닛과; 기판이 상기 파지부의 정위치에 파지되도록 얼라이닝(Aligning) 작업을 수행하는 얼라이닝(Aligning) 유닛;을 포함하되, 상기 얼라이닝 유닛은, 몸체;와 상기 몸체 상에서 기판을 지지하는 기판 지지 홀더와; 상기 기판 지지 홀더에 지지된 기판의 편심을 측정하는 편심 측정 유닛과; 상기 편심 측정 유닛에 의해 측정된 편심 값에 따라 기판 파지시 상기 파지부의 위치를 조절하는 제어기;를 포함하되, 상기 기판 지지 홀더는, 상면에 제 1 진공홀이 형성된 베이스 판과; 상기 베이스 판의 상면으로부터 위로 돌출되고, 상면에 상기 제 1 진공홀과 연통된 제 2 진공홀이 형성된 복수개의 지지부;를 포함하되, 상기 지지부는 탄성 재질로 제공된다.
상기 지지부의 상면은 중심에서 가장자리로 갈수록 높아진다.
상기 지지부의 가장자리는 상기 지지부의 둘레를 따라 동일한 높이로 제공된다.
상기 지지부는 위로 갈수록 넓어지는 깔때기 형상으로 제공될 수 있다.
상기 지지부는 3개 이상의 복수개가 링 형상을 이루도록 배열되고, 상기 지지부는 서로 동일한 높이로 제공된다.
상기 제 2 진공홀은 상부에서 바라볼 때 상기 지지부의 중앙에 형성된다.
상기 얼라이닝 유닛은, 상기 기판 지지 홀더를 회전시키는 회전 구동기;를 더 포함하되, 상기 편심 측정 유닛은, 기판이 지지된 상기 기판 지지 홀더가 회전하는 동안 일방향을 지나는 상기 기판의 회전 중심으로부터의 길이를 측정하는 길이 측정 센서와; 상기 길이 측정 센서가 측정한 길이값에 따라 상기 편심값을 도출하는 연산부를 포함한다.
또한, 본 발명은 기판을 지지하는 기판 지지 홀더를 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 기판 지지 홀더는, 상면에 제 1 진공홀이 형성된 베이스 판과; 상기 베이스 판의 상면으로부터 위로 돌출되고, 상면에 상기 제 1 진공홀과 연통된 제 2 진공홀이 형성된 복수개의 지지부;를 포함하되, 상기 지지부는 탄성 재질로 제공된다.
상기 지지부의 상면은 중심에서 가장자리로 갈수록 높아진다.
상기 지지부의 가장자리는 상기 지지부의 둘레를 따라 동일한 높이로 제공된다.
상기 지지부는 위로 갈수록 넓어지는 깔때기 형상으로 제공될 수 있다.
상기 지지부는 3개 이상의 복수개가 링 형상을 이루도록 배열된다.
상기 지지부는 서로 동일한 높이로 제공된다.
상기 지지부는 상기 베이스 판에 탈부착 가능하게 제공된다.
상기 제 2 진공홀은 상부에서 바라볼 때 상기 지지부의 중앙에 형성된다.
상기 지지부는 상기 제 1 진공홀 및 상기 제 2 진공홀이 서로 대향되도록 위치된다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는 기판을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 장치는 장치의 오류를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 장치는 기판의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 지지 홀더를 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 반송 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 얼라이닝 유닛을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 4는 도 3의 기판 지지 홀더를 상부에서 바라본 평면도이다.
도 5는 도 3의 기판 지지 홀더의 일부를 나타낸 측단면도이다.
도 6 및 도 7은 다른 실시 예에 따른 기판 지지 홀더를 상부에서 바라본 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 실시 예에서 기판(10)은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 기판(10)은 유리 기판 등과 같이 다른 종류의 기판일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 반송 장치(100)에 관하여 설명한다.
기판 반송 장치(100)는 기판에 대한 공정이 수행되는 챔버 간 또는 챔버와 기판이 수용되는 용기 간에 기판을 반송한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 반송 장치(100)를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2을 참고하면, 기판 반송 장치(100)는 기판에 대한 공정이 수행되는 챔버 간 또는 챔버와 기판이 수용되는 용기 간에 기판을 반송한다. 기판 반송 장치(100)는 반송 유닛(1000) 및 얼라이닝(Aligning) 유닛(2000)을 포함한다.
반송 유닛(1000)은 기판(10)을 반송한다. 반송 유닛(1000)은 얼라이닝 유닛(2000)에 의해 얼라이닝이 완료 된 기판을 파지하여 반송한다. 반송 유닛(1000)은 파지부(1100), 아암(1200) 및 구동부(1300)를 포함한다.
파지부(1100)는 기판(10)을 파지한다. 파지부(1100)는 편심 측정 유닛(2300)에 의해 측정된 편심 값에 따라 제어기(2400)에 의해 기판 지지 홀더(2200)에 놓인 기판(10)을 파지할 수 있는 위치로 이동되도록 제어된다.
아암(1200)은 파지부(1100)를 지지한다. 아암(1200)은 구동부(1300)에서 발생된 구동력을 파지부(1100)에 전달한다.
구동부(1300)는 파지부(1100)를 이동시키는 구동력을 발생시킨다.
도 3은 도 2의 얼라이닝 유닛(2000)을 개략적으로 나타낸 측단면도이다. 도 3을 참조하면, 얼라이닝 유닛(2000)은 기판(10)이 반송 유닛(1000)의 파지부(1100)의 정위치에 파지되도록 얼라이닝 작업을 수행한다. 얼라이닝 유닛(2000)은 몸체(2100), 기판 지지 홀더(2200), 편심 측정 유닛(2300), 제어기(2400) 및 회전 구동기(2500)를 포함한다.
몸체(2100)의 상면에는 기판 지지 홀더(2200)가 배치된다. 일 실시 예에 따르면, 몸체(2100)의 상면에는 몸체(2100)의 상면에는 편심 측정 유닛(2300)의 발광부(2311)가 배치될 수 있다. 몸체(2100)의 상부벽의 저면의 발광부(2311)에 대향되는 위치에는 수광부(2321)가 배치될 수 있다. 몸체(2100)의 상부벽에는 수광부(2321)가 발광부(2311)가 발생시킨 광을 수광할 수 있도록 개구가 형성될 수 있다. 몸체(2100)의 내부 공간에는 수광부(2321), 연산부(2320), 회전 구동기(2500) 등의 부품들이 배치될 수 있다.
도 4는 도 3의 기판 지지 홀더(2200)를 상부에서 바라본 평면도이다. 도 5는 도 3의 기판 지지 홀더(2200)의 일부를 나타낸 측단면도이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 기판 지지 홀더(2200)는 몸체(2100) 상에서 기판을 지지한다. 기판 지지 홀더(2200)는 진공 흡착 방식으로 기판을 흡착하여 지지한다. 일 실시 예에 따르면, 기판 지지 홀더(2200)는 베이스 판(2210) 및 지지부(2220)를 포함한다.
베이스 판(2210)에는 제 1 진공홀(2211)이 형성된다. 제 1 진공홀(2211)에는 진공 펌프(2230)가 연결된다. 진공 펌프(2230)는 제 1 진공홀(2211)을 통해 제 2 진공홀(2221)에 진공압을 인가한다.
지지부(2220)는 베이스 판(2210)의 상면으로부터 위로 돌출되게 제공된다. 지지부(2220)는 상면에 제 1 진공홀(2211)과 연통되는 제 2 진공홀(2221)이 형성된다. 지지부(2220)는 제 1 진공홀(2211) 및 제 2 진공홀(2221)이 서로 연통되도록 서로 대향되게 위치된다. 지지부(2220)는 탄성 재질로 제공된다. 예를 들면, 지지부(2220)는 실리콘(Silicon) 재질로 제공될 수 있다. 지지부(2220)의 상면은 중심에서 가장자리로 갈수록 높아지는 형상으로 제공된다. 지지부(2220)의 가장자리는 지지부(2220)의 둘레를 따라 동일한 높이로 제공될 수 있다. 예를 들면, 지지부(2220)는 위로 갈수록 넓어지는 깔때기 형상으로 제공될 수 있다. 따라서, 지지부(2220)의 탄성에 의해 지지부(2220)의 상면 가장자리가 휘어진 기판(10)에도 유연하게 접촉될 수 있어, 기판(10)의 휘어짐에 의해 지지부(2220) 및 기판(10)의 사이에 틈이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 지지부(2220)는 3개 이상의 복수개가 링 형상을 이루도록 배열된다. 지지부(2220)는 서로 균등한 간격으로 이격되어 배열된다. 지지부(2220)는 서로 동일한 높이로 제공된다. 따라서, 상기 지지부의 배열 형태에 의해, 기판(10) 지지 시 기판이 일 방향으로 기울어지는 현상을 방지하고, 보다 안정적으로 기판(10)을 지지할 수 있다. 제 2 진공홀(2221)은 상부에서 바라볼 때, 지지부(2220)의 중앙에 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 지지부(2220)의 재질 및 형태에 의해 지지부(2220) 및 기판(10) 사이에 틈이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 지지부(2220)가 3개 이상의 복수개로 제공되고, 안정적인 형태로 배열됨으로써, 기판 지지 홀더(2200)는 상면이 편평하게 제공되는 일반적인 기판 지지 홀더에 비해 보다 안정적으로 기판을 지지하여, 기판이 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 기판의 이탈에 의한 장치의 오류 및 기판의 파손을 방지할 수 있다. 지지부(2220)는 베이스 판(2210)에 탈부착 가능하게 제공된다. 예를 들면, 베이스 판(2210)의 상면의 제 1 진공홀(2211)에 인접한 영역으로부터 위 방향으로 돌기가 형성되고, 지지부(2220)는 하부 내측면이 돌기에 맞물리도록 제공될 수 있다. 이와 달리, 지지부(2220)는 제 1 진공홀(2211)의 내부로 하부 외측면이 삽입되는 등 다양한 형태로 베이스 판(2210)에 탈부착 가능하게 제공될 수 있다. 탄성 재질로 제공되어 비교적 마모 등의 손상 가능성이 높은 지지부(2220)를 용이하게 교체할 수 있다.
도 6 및 도 7은 다른 실시 예에 따른 기판 지지 홀더(2200a, 2200b)를 상부에서 바라본 평면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 5와 달리, 지지부(2220)는 3개 보다 많은 수로 제공될 수 있다. 따라서, 기판(10)의 크기 또는 기판 지지 홀더(2200a, 2200b)의 회전 속도 등에 따라, 보다 안정적인 지지가 요구되는 경우, 지지부(2220)의 수는 증가되어 제공될 수 있다. 그 외 기판 지지 홀더(2200a, 2200b)의 구성, 형상 및 구조는 도 5의 경우와 유사하다.
이상의 설명에서는 기판 지지 홀더(2200)는 얼라이닝 유닛(2000)에 적용되는 것을 예로서 설명하였다. 그러나, 기판 지지 홀더(2200)는 기판(10)을 안정적으로 지지하는 것이 요구되는 다양한 장치에 적용될 수 있다. 예를 들면, 기판 지지 홀더(2200)는 기판(10)을 반송하는 반송 로봇의 기판(10)을 지지하는 핸드 또는 블레이드로서 사용될 수 있다. 따라서, 기판(10)이 보다 강하게 기판 지지 홀더(2200)에 흡착될 수 있어, 보다 빠른 속도로 반송 로봇을 이동시킬 수 있으므로, 기판 반송 효율을 높일 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 편심 측정 유닛(2300)은 기판 지지 홀더(2200)에 지지된 기판(10)의 편심을 측정한다. 편심 측정 유닛(2300)은 길이 측정 센서(2310) 및 연산부(2320)를 포함한다.
길이 측정 센서(2310)는 기판(10)이 지지된 기판 지지 홀더(2200)가 회전하는 동안 일 방향을 지나는 기판(10)의 회전 중심으로부터의 길이를 측정한다. 일 실시 예에 따르면, 길이 측정 센서(2310)는 광을 발생시키는 발광부(2311) 및 발광부(2311)에 의해 발생된 광을 수광하는 수광부를 포함한다. 발광부(2311)는 기판 지지 홀더(2200)에 놓인 기판(10)이 회전 시, 기판의 엣지가 지날 수 있는 위치의 상부에 아래 방향으로 연직 방향을 따라 광을 발생시키도록 제공된다. 수광부(2321)는 기판 지지 홀더(2200)에 놓인 기판(10)의 아래에 발광부(2311)에서 발생시킨 광을 수광할 수 있는 위치에 위치된다. 발광부(2311)에서 발생시킨 광은 상부에서 바라볼 때, 길이 방향이 기판 지지 홀더(2200)의 반경 방향을 따르는 슬릿 형상으로 제공된다. 따라서, 기판 지지 홀더(2200)에 놓인 기판(10)의 중심이 기판 지지 홀더(2200)의 중심과 일치되지 않는 경우, 편심된 정도에 따라 기판(10)이 회전하면서 기판(10)의 회전각에 대한 기판(10)의 발광부(2311)에서 발광된 광에 닿는 길이의 변화 정도가 변경된다. 길이 측정 센서(2310)는 이러한 측정된 길이의 변화 값을 연산부(2320)로 전달한다. 이와 달리, 길이 측정 센서(2310)는 선택적으로 다양한 방식으로 기판(10)의 회전 중심으로부터의 길이를 측정할 수 있다.
연산부(2320)는 길이 측정 센서(2310)가 측정한 길이 값에 따라 기판 지지 홀더(2200)에 지지된 기판(10)의 편심 값을 도출한다.
제어기(2400)는 편심 측정 유닛(2300)에 의해 측정된 편심 값에 따라 기판 파지 시 반송 유닛(1000)의 파지부(1100)의 위치를 조절한다. 일 실시 예에 따르면, 제어기(2400)는 연산부(2320)로부터 전달받은 기판(10)의 편심 값에 따라 회전 구동기(2500)를 제어하여, 기판(10)을 정위치로 파지할 수 있는 위치로 파지부(1100)를 이동시킨다.
회전 구동기(2500)는 기판 지지 홀더(2200)를 회전시키는 구동력을 기판 지지 홀더(2200)에 인가한다.
이상의 설명에서는, 제어기(2400)는 편심 값에 따라 파지부(1100)의 위치를 이동시키는 것으로 설명하였으나, 이와 달리, 기판 지지 홀더(2200)는 수평면 방향으로 이동 가능하게 제공되고, 제어기(2400)는 편심 값에 따라 기판 지지 홀더(2200)를 반송 유닛(1000)이 정위치로 파지할 수 있는 위치로 이동시킬 수 있다.
10: 기판 100: 기판 반송 장치
1000: 반송 유닛 1100: 파지부
2000: 얼라이닝 유닛 2100: 몸체
2200: 기판 지지 홀더 2210: 베이스 판
2220: 지지부 2300: 편심 측정 유닛
2400: 제어기 2500: 회전 구동기

Claims (16)

  1. 기판을 파지하는 파지부를 가지고, 기판을 반송하는 반송 유닛과;
    기판이 상기 파지부의 정위치에 파지되도록 얼라이닝(Aligning) 작업을 수행하는 얼라이닝(Aligning) 유닛;을 포함하되,
    상기 얼라이닝 유닛은,
    몸체;와
    상기 몸체 상에서 기판을 지지하는 기판 지지 홀더와;
    상기 기판 지지 홀더에 지지된 기판의 편심을 측정하는 편심 측정 유닛과;
    상기 편심 측정 유닛에 의해 측정된 편심 값에 따라 기판 파지시 상기 파지부의 위치를 조절하는 제어기와;
    상기 기판 지지 홀더를 회전시키는 회전 구동기를 포함하되,
    상기 기판 지지 홀더는,
    상면에 제 1 진공홀이 형성된 베이스 판과;
    상기 베이스 판의 상면으로부터 위로 돌출되고, 상면에 상기 제 1 진공홀과 연통된 제 2 진공홀이 형성된 복수개의 지지부;를 포함하되,
    상기 지지부는 탄성 재질로 제공되고, 상기 상면으로부터 윗방향으로 연장된 돌기에 끼워지도록 제공되는 기판 반송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부의 상면은 중심에서 가장자리로 갈수록 높아지는 기판 반송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부의 가장자리는 상기 지지부의 둘레를 따라 동일한 높이로 제공되는 기판 반송 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부는 위로 갈수록 넓어지는 깔때기 형상으로 제공되는 기판 반송 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 지지부는 3개 이상의 복수개가 링 형상을 이루도록 배열되고,
    상기 지지부는 서로 동일한 높이로 제공되는 기판 반송 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 진공홀은 상부에서 바라볼 때 상기 지지부의 중앙에 형성되는 기판 반송 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 편심 측정 유닛은,
    기판이 지지된 상기 기판 지지 홀더가 회전하는 동안 일방향을 지나는 상기 기판의 회전 중심으로부터의 길이를 측정하는 길이 측정 센서와;
    상기 길이 측정 센서가 측정한 길이값에 따라 상기 편심값을 도출하는 연산부를 포함하는 기판 반송 장치.
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