KR102225937B1 - 기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

LM 가이드 시스템을 구성하는 LM 레일과 LM 블록을 전기 전도성 물질로 제작하여 케이블 없이 직선 운동을 할 수 있는 기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템을 제공한다. 상기 기판 반송 장치는, 기판을 반송하는 반송 유닛; 반송 유닛이 이동하는 경로를 제공하는 가이드 레일; 및 반송 유닛이 가이드 레일 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 제공되는 지지 블록을 포함하며, 가이드 레일에 구비되는 도체와 지지 블록에 구비되는 도체를 이용한 전력 공급으로 반송 유닛을 작동시킨다.

Description

기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템 {Apparatus for transporting substrate and system for treating substrate with the apparatus}
본 발명은 기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 직선 운동을 하는 기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자는 기판 상에 소정의 패턴을 형성함으로써 제조될 수 있다. 기판 상에 소정의 패턴을 형성할 때에는 증착 공정(depositing process), 사진 공정(lithography process), 식각 공정(etching process) 등 다수의 공정이 연속적으로 수행될 수 있다.
반도체 소자를 제조할 때 수행되는 다수의 공정은 개별 챔버에서 이루어질 수 있다. 이때, 기판은 기판 반송 장치를 통해 각각의 챔버로 반송될 수 있다.
한국공개특허 제10-2018-0094505호 (공개일: 2018.08.23.)
기판 반송 장치는 기판을 반송할 때 직선 운동을 할 수 있다. 이 경우, 기판 반송 장치는 직진도 성능이 좋은 LM 가이드 시스템(Linear Motion Guide System)을 사용할 수 있다.
그런데 LM 가이드 시스템은 액추에이터(actuator)를 필요로 하며, 이 경우 액추에이터 이동자를 구속하기 위한 슬라이더(slider), 전력 공급을 위한 전력 케이블, 케이블 체인(cable chain)(또는 케이블 베어(cable veyor)) 등을 구비해야 한다. LM 가이드 시스템은 이와 같이 직선 운동을 구현하기 위해 많은 부품들을 필요로 하기 때문에, 공간에 대한 설계 자유도에 한계가 있다.
또한 LM 가이드 시스템은 직선 운동을 하는 경우, 전력 케이블, 신호 케이블 등을 끌고 다녀야 하기 때문에, 수명과 파티클(particle) 등에 대한 이슈(issue)도 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, LM 가이드 시스템을 구성하는 LM 레일과 LM 블록을 전기 전도성 물질로 제작하여 케이블 없이 직선 운동을 할 수 있는 기판 반송 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, LM 가이드 시스템을 구성하는 LM 레일과 LM 블록을 전기 전도성 물질로 제작하여 케이블 없이 직선 운동을 할 수 있는 기판 반송 장치를 구비하는 기판 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 반송 장치의 일 면(aspect)은, 기판을 반송하는 반송 유닛; 상기 반송 유닛이 이동하는 경로를 제공하는 가이드 레일; 및 상기 반송 유닛이 상기 가이드 레일 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 제공되는 지지 블록을 포함하며, 상기 가이드 레일에 구비되는 도체와 상기 지지 블록에 구비되는 도체를 이용한 전력 공급으로 상기 반송 유닛을 작동시킨다.
상기 기판 반송 장치는, 전기전도성 물질로 형성되며, 상기 지지 블록의 내측면에 형성되는 복수 개의 롤러를 더 포함하며, 상기 지지 블록의 도체는 상기 복수 개의 롤러를 통해 상기 가이드 레일의 도체와 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 지지 블록의 도체는 상기 가이드 레일의 상부 및 측면 중 적어도 일측을 통해 상기 가이드 레일의 도체와 접촉될 수 있다.
상기 지지 블록의 도체는 복수 개이며, 상기 복수 개의 도체 중 적어도 일부는 상기 가이드 레일의 측면을 통해 상기 가이드 레일의 도체와 접촉될 수 있다.
상기 기판 반송 장치는, 상기 지지 블록 상에 설치되며, 내부에 형성되는 튜브를 통해 상기 반송 유닛을 작동시키는 모터와 전기적으로 연결되는 베이스를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스는 상기 지지 블록의 도체와 상기 가이드 레일의 도체 간 접촉 위치에 따라 평판 형태로 형성되거나, 테이블 형태로 형성될 수 있다.
상기 기판 반송 장치는, 상기 반송 유닛을 작동시키며, 상기 지지 블록에 구비되는 도체와 전기적으로 연결되는 모터; 및 상기 모터를 제어하며, 상기 가이드 레일에 구비되는 도체와 전기적으로 연결되는 모터 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 시스템의 일 면은, 기판이 수납된 캐리어가 안착되는 로드 포트; 상기 기판이 일시 저장되는 공간을 제공하는 버퍼 유닛; 상기 로드 포트와 상기 버퍼 유닛 사이에서 상기 기판을 반송하는 이송 프레임; 상기 기판을 처리하는 공정이 수행되는 공정 챔버; 상기 버퍼 유닛과 상기 공정 챔버 사이에서, 또는 서로 다른 두 공정 챔버 사이에서 상기 기판을 반송하는 이송 챔버; 및 상기 이송 프레임 및/또는 상기 이송 챔버에서 상기 기판을 반송하는 기판 반송 장치를 포함하며, 상기 기판 반송 장치는, 기판을 반송하는 반송 유닛; 상기 반송 유닛이 이동하는 경로를 제공하는 가이드 레일; 및 상기 반송 유닛이 상기 가이드 레일 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 제공되는 지지 블록을 포함하고, 상기 가이드 레일에 구비되는 도체와 상기 지지 블록에 구비되는 도체를 이용한 전력 공급으로 상기 반송 유닛을 작동시킨다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 다양한 형상을 보여주는 제1 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 다양한 형상을 보여주는 제2 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 다양한 형상을 보여주는 제3 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 결합 상태를 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 결합 상태를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치에서 지지 블록 상에 베이스가 설치된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 결합 상태를 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 반송 장치에서 지지 블록 상에 베이스가 설치된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 결합 상태를 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 기판 반송 장치에서 지지 블록 상에 베이스가 설치된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 참고도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구비하는 기판 처리 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 LM 가이드 시스템(Linear Motion Guide System)을 이용하여 직선 운동을 하는 기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
LM 가이드 시스템은 로터리(rotary) 방식의 베어링을 직진 운동 형태로 변형시킨 직진 운동 장치이다. 이러한 LM 가이드 시스템에서는 LM 블록 내부의 볼(ball)이 LM 레일 상에서 무한 순환 운동을 하면서 직선 운동을 하도록 안내하는데, 이때 볼은 하중에 의해 LM 블록과 LM 레일 사이의 전동면을 점 접촉하며, 직진 운동시 미끄럼 운동에 의해 무한 순환 운동을 한다.
본 발명에서는 LM 레일과 LM 블록을 전기 전도성 물질로 제작하여 케이블 없이 직선 운동을 할 수 있는 기판 반송 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1에 따르면, 기판 반송 장치(100)는 반송 유닛(110), 가이드 레일(120) 및 지지 블록(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판 반송 장치(100)는 반송 대상물을 반송하는 것이다. 이러한 기판 반송 장치(100)는 반송 대상물로 기판(W)(예를 들어, 웨이퍼(wafer))을 반송할 수 있으며, 제1 챔버(예를 들어, 식각 공정(etching process)이 수행되는 챔버)에서 제2 챔버(예를 들어, 세정 공정(cleaning process)이 수행되는 챔버)로 기판(W)을 반송할 수 있다.
반송 유닛(110)는 기판(W)을 반송하기 위해 제1 챔버와 제2 챔버 사이에서 직선 운동을 하는 것이다. 이러한 반송 유닛(110)는 반송 로봇으로 구현될 수 있다.
반송 유닛(110)은 가이드 레일(120) 상에 설치된다. 이러한 반송 유닛(110)은 기판(W)을 로딩한(loading) 상태로 가이드 레일(120) 상에서 제1 방향(1)을 따라 직선 운동을 할 수 있다.
반송 유닛(110)은 베이스(111), 바디(112), 구동 부재(113) 및 암 부재(114)를 포함하여 구성될 수 있다.
베이스(111)는 평판 형태의 것으로서, 반송 유닛(110)의 하부에 설치될 수 있다. 이러한 베이스(111)는 가이드 레일(120)을 따라 제1 방향(1)으로 이동 가능하게 형성될 수 있다.
베이스(111)는 지지 블록(130) 상에 설치될 수 있다. 이때, 베이스(111)는 그 내부에 경로(tube)를 구비하여, 지지 블록(130)과 모터를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
베이스(111)의 내부에 구비되는 경로는 전기 전도성 물질(예를 들어, 구리(copper)와 같은 금속)을 소재로 하여 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스(111)는 그 내부에 전송 선로를 설치하여, 지지 블록(130)과 모터를 전기적으로 연결시키는 것도 가능하다.
베이스(111)는 소정의 간격을 두고 배치되는 복수개의 지지 블록(130) 상에 설치될 수 있다. 일례로, 베이스(111)는 제1 방향(1)과 제2 방향(2)으로 소정의 간격을 두고 배치되는 네 개의 지지 블록(130) 상에 설치될 수 있다.
바디(112)는 반송 유닛(110)의 몸체를 구성하는 것으로서, 베이스(111) 상에 결합되어 설치될 수 있다. 이러한 바디(112)는 구동 부재(113)와 암 부재(114)를 지지할 수 있도록 설치될 수 있다.
구동 부재(113)는 암 부재(114)를 소정의 위치로 이동시키는 것이다. 이러한 구동 부재(113)는 바디(112) 상에서 제2 방향(2)으로 회전 가능하게 제공될 수 있다. 또한 구동 부재(113)는 바디(112) 상에서 제3 방향(3)으로 승강 가능하게 제공되는 것도 가능하다.
암 부재(114)는 기판(W)을 로딩하는 것으로서, 구동 부재(113)의 제어에 따라 기판(W)을 소정의 위치로 언로딩(unloading)할 수 있다.
암 부재(114)는 구동 부재(113) 상에 단일 개 설치될 수 있다. 이 경우, 암 부재(114)는 구동 부재(113)의 상판에 측 방향으로 결합되어 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 암 부재(114)는 구동 부재(113) 상에 복수 개 설치되는 것도 가능하다.
암 부재(114)는 구동 부재(113) 상에 복수 개 설치되는 경우, 구동 부재(113)의 측면에 서로 이격된 상태로 상하 방향(즉, 제3 방향(3))으로 적층되는 형태로 배치될 수 있다. 암 부재(114)는 구동 부재(113) 상에 복수 개 설치되는 경우, 구동 부재(113)의 측면에 좌우 방향(즉, 제1 방향(1) 또는 제2 방향(2))으로 배열되는 형태로 배치되는 것도 가능하다.
가이드 레일(120)은 반송 유닛(110)이 제1 챔버에서 제2 챔버로 이동할 수 있도록 설치되는 것이다. 이러한 가이드 레일(120)은 그 길이 방향이 제1 방향(1)으로 제공될 수 있으며, 한 쌍의 레일 즉, 제1 레일(121)과 제2 레일(122)로 설치될 수 있다.
지지 블록(130)은 가이드 레일(120)의 상부에 결합되는 것이다. 이러한 지지 블록(130)은 가이드 레일(120)을 따라 제1 방향(1)으로 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 지지 블록(130) 상에는 반송 유닛(110)이 설치될 수 있다.
지지 블록(130)은 가이드 레일(120) 상에 복수 개 설치될 수 있다. 이때 지지 블록(130)은 가이드 레일(120)을 구성하는 제1 레일(121) 및 제2 레일(122) 각각에 복수 개 설치될 수도 있다.
지지 블록(130)은 제1 레일(121) 및 제2 레일(122) 각각에 복수 개 설치되는 경우, 제1 레일(121) 및 제2 레일(122) 각각에 동일 개수 설치될 수 있다. 예를 들면, 지지 블록(130)은 제1 레일(121) 및 제2 레일(122) 각각에 두 개씩 설치될 수 있다.
지지 블록(130)은 제1 블록(131), 제2 블록(132), 제3 블록(133) 및 제4 블록(미도시)을 포함할 수 있다. 제1 블록(131) 및 제2 블록(132)은 제1 레일(121) 상에 설치되며, 제1 방향(1)으로 이격되어 설치될 수 있다. 제3 블록(133) 및 제4 블록은 제2 레일(122) 상에 설치되며, 제1 블록(131) 및 제2 블록(132)의 경우와 마찬가지로 제1 방향(1)으로 이격되어 설치될 수 있다.
제3 블록(133)은 제1 블록(131)에 대하여 상호 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 제3 블록(133)은 제2 방향(2)으로 제1 블록(131)에 평행한 위치에 형성될 수 있다. 도 1에 도시되어 있지 않지만, 제2 블록(132) 및 제4 블록도 제1 블록(131) 및 제3 블록(133)과 동일한 형태로 형성될 수 있다.
가이드 레일(120)은 도 2에 도시된 바와 같이 단면이 'I'자 형태를 가지는 부재로 형성될 수 있다. 이 경우, 지지 블록(130)은 가이드 레일(120)로부터 측 방향으로 쉽게 이탈되지 않도록 가이드 레일(120)의 상부를 덮는 형태, 즉 단면이 '∩'자 형태를 가지는 부재로 형성될 수 있다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 다양한 형상을 보여주는 제1 예시도이다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 지지 블록(130)은 도 3에 도시된 바와 같이 가이드 레일(120)로부터 측 방향 뿐만 아니라 상 방향으로도 쉽게 이탈되지 않도록 형성되는 것도 가능하다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 다양한 형상을 보여주는 제2 예시도이다.
한편, 가이드 레일(120)도 단면이 'I'자 형태를 가지는 부재로 형성되는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가이드 레일(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 단면이 'ㅜ'자 형태를 가지는 부재로 형성되는 것도 가능하다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 다양한 형상을 보여주는 제3 예시도이다.
롤러(140)는 지지 블록(130)이 가이드 레일(120) 상에서 구름 운동을 할 수 있도록 마련되는 것이다. 롤러(140)는 이를 위해 지지 블록(130)의 내측면에 돌출되어 형성될 수 있으며, 가이드 레일(120)과 지지 블록(130) 간 접점에 배치될 수 있다.
롤러(140)는 지지 블록(130)의 내측면에 복수 개 설치될 수 있다. 일례로, 롤러(140)는 지지 블록(130)의 내측면 전방과 후방에 각각 네 개씩 여덟 개 설치될 수 있다.
롤러(140)는 가이드 레일(120) 및 지지 블록(130)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이 경우, 가이드 레일(120) 및 지지 블록(130)은 그 내부에 도체를 구비할 수 있다.
가이드 레일(120) 및 지지 블록(130)의 내부에 도체가 형성되면, 지지 블록(130)이 케이블 없이 가이드 레일(120) 상에서 직선 운동을 하는 것이 가능해진다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 결합 상태를 보여주는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 결합 상태를 보여주는 단면도이다. 이하 설명은 도 5 및 도 6을 참조한다.
가이드 레일(120)은 그 내부에 복수 개의 도체를 구비할 수 있다. 일례로, 가이드 레일(120)은 제1 도체(211), 제2 도체(212), 제3 도체(213), 제4 도체(214) 등 네 개의 도체를 구비할 수 있다.
이하에서는 가이드 레일(120)의 내부에 네 개의 도체가 형성되는 것으로 설명할 것이다. 그러나 본 실시예에서 가이드 레일(120)의 내부에 형성되는 도체의 개수는 이에 한정되지 않는다.
지지 블록(130)은 그 내부에 복수 개의 도체를 구비할 수 있다. 일례로, 지지 블록(130)은 가이드 레일(120)과 마찬가지로 제5 도체(221), 제6 도체(222), 제7 도체(223), 제8 도체(224) 등 네 개의 도체를 구비할 수 있다.
이하에서는 지지 블록(130)의 내부에 네 개의 도체가 형성되는 것으로 설명할 것이다. 그러나 본 실시예에서 지지 블록(130)의 내부에 형성되는 도체의 개수는 이에 한정되지 않는다.
가이드 레일(120)의 제1 도체(211), 제2 도체(212), 제3 도체(213) 및 제4 도체(214)는 롤러(140)를 통해 지지 블록(130)의 제5 도체(221), 제6 도체(222), 제7 도체(223) 및 제8 도체(224)와 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 가이드 레일(120)의 제1 도체(211)는 제1 롤러(231)를 통해 지지 블록(130)의 제5 도체(221)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 가이드 레일(120)의 제2 도체(212)는 제2 롤러(232)를 통해 지지 블록(130)의 제6 도체(222)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 가이드 레일(120)의 제3 도체(213)는 제3 롤러(233)를 통해 지지 블록(130)의 제7 도체(223)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 가이드 레일(120)의 제4 도체(214)는 제4 롤러(234)를 통해 지지 블록(130)의 제8 도체(224)와 전기적으로 연결될 수 있다.
가이드 레일(120)의 네 개의 도체(211, 212, 213, 214)는 지지 블록(130)과 전기적으로 연결될 수 있도록 전기 전도성 물질을 소재로 하여 형성될 수 있다. 일례로, 가이드 레일(120)의 네 개의 도체(211, 212, 213, 214)는 구리와 같은 금속을 소재로 하여 형성될 수 있다.
마찬가지로, 지지 블록(130)의 네 개의 도체(221, 222, 223, 224)는 가이드 레일(120)과 전기적으로 연결될 수 있도록 전기 전도성 물질을 소재로 하여 형성될 수 있다. 일례로, 지지 블록(130)의 네 개의 도체(221, 222, 223, 224)도 구리와 같은 금속을 소재로 하여 형성될 수 있다.
한편, 네 개의 롤러 즉, 제1 롤러(231), 제2 롤러(232), 제3 롤러(233), 제4 롤러(234) 등도 가이드 레일(120)과 지지 블록(130) 간 전기적 연결을 위해 전기 전도성 물질을 소재로 하여 형성될 수 있다.
가이드 레일(120)의 내부에 네 개의 도체(211, 212, 213, 214)가 형성되고, 지지 블록(130)의 내부에 네 개의 도체(221, 222, 223, 224)가 형성되는 경우, 네 점 접촉으로 직진 모션을 구현할 수 있다.
가이드 레일(120)과 지지 블록(130)이 이와 같이 네 점 접촉으로 직진 모션을 구현하는 경우, 지지 블록(130)은 가이드 레일(120)의 상부를 통해 네 점 접촉을 구성할 수 있다. 이 경우, 반송 유닛(110)의 베이스(111)는 도 7에 도시된 바와 같이 지지 블록(130)의 상부에 접촉되는 평판 형태의 것으로 형성될 수 있다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치에서 지지 블록 상에 베이스가 설치된 모습을 보여주는 단면도이다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 지지 블록(130)은 도 8에 도시된 바와 같이 가이드 레일(120)의 측면을 통해 네 점 접촉을 구성하거나, 도 10에 도시된 바와 같이 가이드 레일(120)의 상부와 측면을 통해 네 점 접촉을 구성하는 것도 가능하다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 결합 상태를 보여주는 단면도이며, 도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 기판 반송 장치를 구성하는 가이드 레일과 지지 블록의 결합 상태를 보여주는 단면도이다.
지지 블록(130)이 도 8에 도시된 바와 같이 가이드 레일(120)의 측면을 통해 네 점 접촉을 구성하거나, 도 10에 도시된 바와 같이 가이드 레일(120)의 상부와 측면을 통해 네 점 접촉을 구성하는 경우, 반송 유닛(110)의 베이스(111)는 도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이 다리부(111a)를 구비하는 테이블 형태로 형성되어, 지지 블록(130)의 상부 및 측면에 접촉되도록 형성될 수 있다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 반송 장치에서 지지 블록 상에 베이스가 설치된 모습을 보여주는 단면도이며, 도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 기판 반송 장치에서 지지 블록 상에 베이스가 설치된 모습을 보여주는 단면도이다.
한편, 가이드 레일(120)과 지지 블록(130)이 네 점 점촉으로 직진 모션을 구현하는 경우, 본 실시예에서는 각 점 접촉을 통해 3상 전류(U, V, W)와 접지(FG; Frame Ground)를 구현할 수 있다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 참고도이다. 이하 설명은 도 12를 참조한다.
가이드 레일(120)의 네 개의 도체(211, 212, 213, 214) 및 지지 블록(130)의 네 개의 도체(221, 222, 223, 224)는 전기적으로 연결되어, 모터 제어부(310) 및 모터(320)에 각각 연결될 수 있다.
모터 제어부(310)는 가이드 레일(120)의 네 개의 도체(211, 212, 213, 214)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 모터 제어부(310)의 세 개의 입력 단자(U, V, W) 및 한 개의 접지 단자(FG)는 가이드 레일(120)의 네 개의 도체(211, 212, 213, 214)에 각각 연결될 수 있다.
일례로, 가이드 레일(120)의 제1 도체(211)는 모터 제어부(310)의 U 단자에 연결될 수 있고, 가이드 레일(120)의 제2 도체(212)는 모터 제어부(310)의 V 단자에 연결될 수 있으며, 가이드 레일(120)의 제3 도체(213)는 모터 제어부(310)의 W 단자에 연결될 수 있고, 가이드 레일(120)의 제4 도체(214)는 모터 제어부(310)의 FG 단자에 연결될 수 있다.
모터 제어부(310)는 모터 드라이버(motor driver)로 구현될 수 있다.
모터(320)는 반송 유닛(110)의 베이스(111)를 통해 지지 블록(130)의 네 개의 도체(221, 222, 223, 224)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 모터(320)의 세 개의 입력 단자(U, V, W) 및 한 개의 접지 단자(FG)는 지지 블록(130)의 네 개의 도체(221, 222, 223, 224)에 각각 연결될 수 있다.
모터(320)는 코일(coil) 형태의 이동자 및 자석(magnet) 형태의 고정자를 포함하는 리니어 모터(linear motor)로 구현될 수 있다.
모터 제어부(310)는 이와 같이 가이드 레일(120)의 내부에 형성되는 네 개의 도체(211, 212, 213, 214) 및 지지 블록(130)의 내부에 형성되는 네 개의 도체(221, 222, 223, 224)를 통해 모터(320)와 전기적으로 연결됨으로써, (즉 지지 블록(130) 내의 순환 경로(ball return tube) 혹은 볼 무한 순환 공간을 전류 브릿지로 사용함으로써, 전력/신호 케이블, 케이블 체인(또는 케이블 베어) 등을 구비하지 않고도 반송 유닛(110)의 직진 구동을 구현할 수 있다.
또한, 케이블 등의 제거로 기구 구성품의 용적을 확보할 수 있으므로, 공간에 대한 설계 자유도를 높일 수 있으며, 수명 이슈, 파티클 이슈 등의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 가이드 레일(120)과 지지 블록(130) 간 접촉면을 독립된 채널로 사용함으로써, 접촉면의 개수만큼 전력 송수신용 채널, 데이터 송수신용 채널 등을 운용하는 것도 가능해진다.
이상 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치(100)에 대하여 설명하였다. 기판 반송 장치(100)는 기판 처리 시스템 내에 구비되어 기판(W)을 제1 챔버에서 제2 챔버로 반송할 수 있다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 반송 장치를 구비하는 기판 처리 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다. 이하 설명은 도 13을 참조한다.
도 13에 따르면, 기판 처리 시스템(400)은 인덱스 모듈(410) 및 공정 처리 모듈(420)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 인덱스 모듈(410) 및 공정 처리 모듈(420)은 제1 방향(11)을 따라 일렬로 배치될 수 있다.
인덱스 모듈(410)은 로드 포트(411) 및 이송 프레임(412)을 포함할 수 있다.
로드 포트(411)는 기판(W)이 수납된 캐리어(430)가 안착되는 것이다. 이러한 로드 포트(411)는 인덱스 모듈(410)에 복수 개 설치될 수 있으며, 이 경우 복수 개의 로드 포트(411)는 제2 방향(12)을 따라 일렬로 배치될 수 있다.
도 13에서는 인덱스 모듈(410)에 네 개의 로드 포트(411)가 제공되는 것으로 도시되어 있는데, 로드 포트(411)의 개수는 공정 처리 모듈(420)의 공정 효율, 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.
캐리어(430)는 예를 들어, 전면 개방 일체형 포드(FOUP; Front Opening Unified Pod)로 구현될 수 있다.
이송 프레임(412)은 로드 포트(411)에 안착되는 캐리어(430)와 버퍼 유닛(421) 간에 기판(W)을 반송하는 것이다. 이러한 이송 프레임(412)에는 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 기판 반송 장치(100)가 제공될 수 있다.
공정 처리 모듈(420)은 버퍼 유닛(421), 이송 챔버(422) 및 공정 챔버(423)를 포함할 수 있다.
버퍼 유닛(421)은 기판(W)이 머무르는 공간을 제공하는 것이다. 이러한 버퍼 유닛(421)은 이송 프레임(412)과 이송 챔버(422) 사이에 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(421)은 이송 프레임(412)과 이송 챔버(422) 사이에서 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공할 수 있다.
버퍼 유닛(421)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공될 수 있다. 슬롯은 제3 방향(13)을 따라 이격되는 형태로 복수 개 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(421)에서 이송 프레임(412)과 마주보는 면, 이송 챔버(422)와 마주보는 면 등은 개방될 수 있다.
공정 챔버(423)는 식각 공정(etching process), 세정 공정(cleaning process) 등 기판(W)을 처리하는 공정이 수행되는 것이다. 이러한 공정 챔버(423)는 이송 챔버(422)의 양측에 제2 방향(12)를 따라 복수 개 배치될 수 있다.
이송 챔버(422)의 양측에 위치하는 공정 챔버(423)는 이송 챔버(422)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 이때 공정 챔버(423)는 이송 챔버(422)의 길이 방향(즉, 제1 방향(11))을 따라 배치될 수 있으며, 제3 방향(13)을 따라 서로 적층되도록 배치될 수도 있다.
이송 챔버(422)는 버퍼 유닛(421)과 공정 챔버(423) 간에, 그리고 공정 챔버(423) 간에 기판(W)을 반송하는 것이다. 이러한 이송 챔버(422)에는 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 기판 반송 장치(100)가 제공될 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 반송 장치 110: 반송 유닛
111: 베이스 112: 바디
113: 구동 부재 114: 암 부재
120: 가이드 레일 130: 지지 블록
140: 롤러 211: 제1 도체
212: 제2 도체 213: 제3 도체
214: 제4 도체 221: 제5 도체
222: 제6 도체 223: 제7 도체
224: 제8 도체 310: 모터 제어부
320: 모터 400: 기판 처리 시스템
410: 인덱스 모듈 411: 로드 포트
412: 이송 프레임 420: 공정 처리 모듈
421: 버퍼 유닛 422: 이송 챔버
423: 공정 챔버 430: 캐리어

Claims (10)

  1. 기판을 반송하는 반송 유닛;
    상기 반송 유닛이 이동하는 경로를 제공하는 가이드 레일; 및
    상기 반송 유닛이 상기 가이드 레일 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 제공되는 지지 블록을 포함하며,
    상기 가이드 레일에 구비되는 도체와 상기 지지 블록에 구비되는 도체를 이용한 전력 공급으로 상기 반송 유닛을 작동시키고,
    상기 반송 유닛은 상기 지지 블록 상에 설치되며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 베이스를 포함하며,
    상기 지지 블록에 구비되는 복수 개의 도체는 상기 베이스의 형태에 따라 상기 지지 블록의 내부에서 상기 가이드 레일과의 접촉 지점으로부터 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 연장되는 기판 반송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전기전도성 물질로 형성되며, 상기 지지 블록의 내측면에 형성되는 복수 개의 롤러를 더 포함하며,
    상기 지지 블록의 도체는 상기 복수 개의 롤러를 통해 상기 가이드 레일의 도체와 접촉하여 전기적으로 연결되는 기판 반송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 블록의 도체는 상기 가이드 레일의 상부 및 측면 중 적어도 일측을 통해 상기 가이드 레일의 도체와 접촉되는 기판 반송 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지 블록에 구비되는 복수 개의 도체 중 적어도 일부는 상기 가이드 레일의 측면을 통해 상기 가이드 레일의 도체와 접촉되는 기판 반송 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스는 내부에 형성되는 튜브를 통해 상기 반송 유닛을 작동시키는 모터와 전기적으로 연결되는 기판 반송 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 지지 블록의 도체와 상기 가이드 레일의 도체 간 접촉 위치에 따라 평판 형태로 형성되거나, 테이블 형태로 형성되는 기판 반송 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송 유닛을 작동시키며, 상기 지지 블록에 구비되는 도체와 전기적으로 연결되는 모터; 및
    상기 모터를 제어하며, 상기 가이드 레일에 구비되는 도체와 전기적으로 연결되는 모터 제어부를 더 포함하는 기판 반송 장치.
  8. 기판이 수납된 캐리어가 안착되는 로드 포트;
    상기 기판이 일시 저장되는 공간을 제공하는 버퍼 유닛;
    상기 로드 포트와 상기 버퍼 유닛 사이에서 상기 기판을 반송하는 이송 프레임;
    상기 기판을 처리하는 공정이 수행되는 공정 챔버;
    상기 버퍼 유닛과 상기 공정 챔버 사이에서, 또는 서로 다른 두 공정 챔버 사이에서 상기 기판을 반송하는 이송 챔버; 및
    상기 이송 프레임 및/또는 상기 이송 챔버에서 상기 기판을 반송하는 기판 반송 장치를 포함하며,
    상기 기판 반송 장치는,
    기판을 반송하는 반송 유닛;
    상기 반송 유닛이 이동하는 경로를 제공하는 가이드 레일; 및
    상기 반송 유닛이 상기 가이드 레일 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 제공되는 지지 블록을 포함하고,
    상기 가이드 레일에 구비되는 도체와 상기 지지 블록에 구비되는 도체를 이용한 전력 공급으로 상기 반송 유닛을 작동시키고,
    상기 반송 유닛은 상기 지지 블록 상에 설치되며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 베이스를 포함하며,
    상기 지지 블록에 구비되는 복수 개의 도체는 상기 베이스의 형태에 따라 상기 지지 블록의 내부에서 상기 가이드 레일과의 접촉 지점으로부터 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 연장되는 기판 처리 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 반송 장치는,
    전기전도성 물질로 형성되며, 상기 지지 블록의 내측면에 형성되는 복수 개의 롤러를 더 포함하며,
    상기 지지 블록의 도체는 상기 복수 개의 롤러를 통해 상기 가이드 레일의 도체와 접촉하여 전기적으로 연결되는 기판 처리 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 반송 장치는,
    상기 반송 유닛을 작동시키며, 상기 지지 블록에 구비되는 도체와 전기적으로 연결되는 모터; 및
    상기 모터를 제어하며, 상기 가이드 레일에 구비되는 도체와 전기적으로 연결되는 모터 제어부를 더 포함하는 기판 처리 시스템.
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