KR102492884B1 - 로봇 주행 트랙을 구비한 증착시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 클러스터 시스템에서 대면적 기판을 반송하는 로봇의 반송기능을 안정화할 수 있는 반송시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적에 따라 본 발명은 로봇 암이 기판을 탑재하고 회전하는 경로에 트랙을 설치하고 기판을 탑재한 로봇 암 하단에 트랙을 주행할 수 있는 롤러(바퀴)를 설치하여 대면적 기판을 안정되게 반송할 수 있게 하였다.

Description

로봇 주행 트랙을 구비한 증착시스템{Evapoation System with Track for Robot running}
본 발명은 기판에 박막을 증착하는 증착시스템에 관한 것으로, 특히, 로봇이 공정 챔버에 기판을 반입반출하는 기판반송 시스템을 개선한 증착시스템에 관한 것이다.
반도체, 디스플레이, 광전지 등 박막을 증착하는 증착시스템에서 기판은 로봇에 의해 증착챔버에 연속적으로 반입되고 반출된다. 특히, 디스플레이 제조의 경우, 기판은 점점 더 대면적화되고 있어 기판 반송시스템은 대면적 기판을 안전하고 효율적으로 운반할 수 있도록 진화되고 있다. 또한, 기판에 맞추어 마스크도 대면적화되어 이 역시 같은 이슈를 가진다. 클러스터 시스템의 경우, 중앙에 로봇이 배치되고 로봇 주위에 공정 챔버들이 배치되어 로봇은 기판을 탑재하고 회전하여 공정 챔버에 반입하거나 공정 챔버로부터 반출하는 동작을 실시한다. 대면적에 무게도 무거운 기판을 탑재하여 회전 동작을 안정되게 실시하기 위해서는 기존의 로봇 암 구성은 좀 더 개선될 필요가 있다.
따라서 본 발명은 클러스터 시스템에서 대면적 기판을 반송하는 로봇의 반송기능을 안정화할 수 있는 반송시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적에 따라 본 발명은 로봇 암이 기판을 탑재하고 회전하는 경로에 트랙을 설치하고 기판을 탑재한 로봇 암 하단에 트랙을 주행할 수 있는 롤러(바퀴)를 설치하여 대면적 기판을 안정적으로 반송할 수 있게 하였다.
상기에서, 트랙은 로봇 암의 경로를 모두 커버할 수 있도록 클러스터 시스템의 로봇 챔버 안에 원형 내지 타원형으로 구성한다.
상기에서, 트랙은 클러스터 시스템의 로봇 챔버 안에 원형 내지 타원형 경로와 상기 원형 내지 타원형 경로를 가로지르는 횡단 경로를 포함하도록 구성한다.
상기에서, 로봇 암은 원형 내지 타원형의 경로에서 주행할 수 있는 크기의 플레이트를 탑재하고 상기 플레이트 상에 기판 또는 마스크를 반송하는 반송부를 포함할 수 있다.
상기에서, 로봇 암은 기판 반송 모듈과 마스크 반송 모듈을 모두 포함한다.
상기에서, 로봇 암의 기판 반송 모듈은 새 기판과 구 기판을 각각 반송할 수 있는 반송기구를 하나의 암 상하에 각각 구비하며, 마스크 반송 모듈도 새 마스크와 구 마스크를 각각 반송할 수 있는 반송기구를 하나의 암 상하에 각각 구비한다.
상기에서, 로봇 암의 기판 반송 모듈과 마스크 반송 모듈은 하나의 본체에 각각 회전할 수 있는 두 개의 별도의 암에 각각 구비된다.
본 발명에 따르면, 대면적화로 인해 크기와 무게가 모두 거대해진 기판과 마스크를 단지 로봇 암에 의해 지지하기 보다는 로봇 암이 주행할 수 있는 주행 트랙을 설치하여 로봇 암의 하단부가 트랙에 닿아 지지받으면서 이동하기 때문에 무거운 대면적 기판과 마스크를 안정적으로 반송할 수 있다.
특히, 로봇 암이 트랙에서 이동가능한 사이즈의 플레이크를 탑재하고 플레이트 상에 기판, 마스크 반송기구를 구비한 경우, 기판이나 마스크를 공정 챔버에 반입반출하기 적합한 각도로 정렬하는 것이 용이하여 작업성을 높이고 결과적으로 택타임을 줄여준다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 로봇 암의 원형 내지 타원형 주행 트랙을 구비한 클러스터 증착 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 적용된 로봇의 구성 및 트랙의 역할을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서 로봇 암의 주행 트랙이 원형 내지 타원형 트랙과 이를 가로지르는 직선 트랙을 함께 구비한 클러스터 증착 시스템을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 적용된 로봇의 구성 및 트랙의 역할을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서 원형 내지 타원형 주행 트랙과 트랙에서 이동가능한 플레이트가 로봇 암에 탑재된 반송모듈을 구비한 클러스터 증착 시스템을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 적용된 로봇의 구성을 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 로봇 암의 원형 주행 트랙을 구비한 클러스터 증착 시스템을 보여주는 도면이다. 트랙의 형상은 로봇이 회전하는 원형 경로를 포함하는 폭을 갖는 고리형으로 형성된다.
다수의 공정 챔버(EV)와 마스크 챔버가 울타리처럼 배열되어 클러스터를 이루고 중심부에 로봇 암이 배치되어 기판을 공정 챔버에 반입하고 증착 등 공정을 마치면 반출하는 동작을 실시한다. 마스크는 공정 챔버들 사이에 배열되며, 하나의 마스크로 다수의 기판을 증착한 후 교체가 필요한 시점에서 구 마스크를 반출하고 새 마스크를 반입한다. 마스크 역시 로봇 암에 의해 반입 반출된다. 기존의 클러스터 시스템과 구성상의 차이는 로봇 암의 경로에 트랙(100)이 놓인 점이다.
본 발명은 로봇 암이 기판을 탑재하고 회전하는 경로에 트랙(100)을 설치하고 기판을 탑재한 로봇 암 하단에 트랙 주행용 롤러(바퀴)를 설치하여 대면적 기판 또는 마스크를 안정되게 반송할 수 있게 하였다. 상기 트랙(100)을 주행하는 로봇은 기판을 반송하는 기판 로봇(200)과 마스크를 반송하는 마스크 로봇(210) 두 개가 마치 분침과 시침의 시계바늘과 같이 독립적으로 회전한다. 다만, 시계바늘과 달리 서로 중첩되는 경우는 없다.
로봇 암의 반송부(핸드 부분)의 구성과 상기 트랙(100) 주행 및 로봇 암을 지지하는 반송부 이면에 설치된 롤러 내지 바퀴에 대해 도 2에 도시한다.
로봇은 회전 중심부(40)로부터 뻗은 암(50)이 회전주행하며, 암으로부터 상부로 연장된 부분은 직접 기판이나 마스크를 접하는 반송부(30)가 되고, 반송부 하단은 상기 암과 접하며 아래로 연장된 몸체부(35)의 하단은 롤러(37)를 구비하여 트랙에 접한다.
증착된 구 기판은 공정 챔버에서 반출하고 증착될 새 기판을 반입하는 기판 로봇(200)과 구 마스크를 반출하고 새 마스크를 반입하는 마스크 로봇(210)은 트랙의 구심을 공유하면서 각자 트랙을 주행할 수 있도록 두 개의 로봇 암이 트랙 구심부분에 함께 고정부를 갖는다. 구심에서 뻗은 로봇 암의 상부는 2층으로 된 반송부를, 하부는 주행 트랙에서 구동할 수 있는 롤러를 구비한다. 2층으로 된 반송부는 각각 전진, 후진과 같은 직선운동이 가능하여 반입반출을 실시할 수 있다. 기판 로봇(200)의 반송부는 기판을 척킹할 수 있는 기판부착기구를 구비하며, 상층 반송부는 새 기판을, 하층 반송부는 구 기판을 척킹하여 반송한다. 마스크 로봇(210)의 반송부는 마스크 하단을 받쳐주는 식으로 마스크를 탑재하여 반송하며, 상층 반송부는 새 마스크를, 하층 반송부는 구 마스크를 반송한다. 기판 반송부는 기판의 비증착면을 척킹하여 챔버 내로 진입하도록 전진하고 구 기판의 비증착면을 척킹하여 챔버로부터 후진하여 반출한다. 마스크 반송부는 탑재된 마스크를 챔버 내로 반입하기 위해 마스크를 직선 운동시키는 마스크 반송모듈을 구비하며, 마스크 반송모듈은 기어, 리니어 모터, 스텝반송시스템 등으로 구성된다.
또한, 상기 트랙(100)에서 주행하는 기판 로봇 또는 마스크 로봇은 공정 챔버에 기판 또는 마스크를 반입하거나 공정 챔버로부터 반출하기 위해 공정 챔버에 대해 소정 각도 범위 내에서 정지하고, 위치를 얼라인한 후 전진 또는 후진하여 반입 또는 반출 동작을 실시한다. 정지 위치를 결정하고 위치를 얼라인하는 시스템은 기준 마커와 센서에 의존하여 로봇의 위치 제어를 실시한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서 로봇 암의 주행 트랙이 원형 내지 타원형 트랙과 이를 가로지르는 직선 트랙을 함께 구비한 클러스터 증착 시스템을 보여주는 도면이다.
도 1과 같은 구성은 로봇이 원형 내지 타원형의 트랙 전체를 주행하며 기판이나 마스크를 반송하기 때문에 로봇이 서로 마주보며 배열된 챔버로 이동할 경우, 주행경로가 반바퀴 정도 길이가 된다. 즉, 주행경로를 단축할 수 있는 지름길을 형성한 것이 도 3의 트랙이다. 도 3은 원형 내지 타원형 트랙(100)에 지름을 가로지르는 지름길 트랙(110)을 보여준다. 타원형 트랙에 대해서는 단축에 해당하는 지름길 트랙이 될 수 있다. 이러한 지름길 트랙(110)을 구비한 경우, 로봇은 도 1과 달리 1대가 기판과 마스크를 모두 반송한다. 지름길 트랙(110)은 원형 내지 타원형 트랙(100)을 가로질러 놓여지고, 지름길 트랙(110) 자체가 트랙(100)의 중심에 대해 회전할 수 있다. 로봇의 구체적인 구성은 도 4에 보였다.
도 4는 도 3에 적용된 로봇의 구성 및 트랙의 역할을 보여주는 단면도이다.
지름길 트랙(110)은 양단 하단에 롤러를 구비하여 본 트랙(100)에서 회전주행가능하고, 이를 위해 지름길 트랙(110) 하단을 지지하며, 본 트랙(100)의 중심을 구심으로 하여 회전가능한 주행수단(130)이 배열된다. 이를 위해 본 트랙은 주행수단(130)의 롤러가 놓이는 부분과 지름길 트랙(110)은 양단 하단 롤러가 놓이는 부분이 서로 단차를 갖는 계단식 부분을 구비한다.
지름길 트랙(110) 위에 탑재된 로봇은 기판 마스크 겸용 로봇(230)으로 구성된다.
기판 마스크 겸용 로봇(230)은 지름길 트랙(110) 위에서 직선운동할 수 있도록 직선운동 모듈을 지름길 트랙 상면과 로봇 하면 사이에 구비한다. 직선운동모듈은 기어, 리니어 모터, 스텝반송기구 등일 수 있다.
상층 반송부(30)의 상면은 마스크(20)를 탑재할 수 있고, 하면은 기판부착기구를 구비하여 기판(10)을 척킹할 수 있다. 하층 반송부도 같은 구성이고, 상층이 새 기판, 새 마스크를, 하층은 구 기판, 구 마스크를 반송한다. 상하층의 역할은 뒤바뀔 수도 있다.
로봇은 챔버에 기판이나 마스크를 반송하기 위해 본 트랙을 따라 주행한 후 챔버 앞에 멈추어 기판이나 마스크를 전진 또는 후진 시켜 반입반출한다. 필요에 따라 트랙 횡단 경로인 지름길 트랙(110)으로 직선운동하여 반대편 챔버에 도달한 후 기판이나 마스크를 반송한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서 원형 내지 타원형 주행 트랙과 트랙에서 이동가능한 플레이트(250)가 로봇 암에 탑재된 반송모듈을 구비한 클러스터 증착 시스템을 보여주는 도면이다.
상기 도 1 내지 도 4의 구성에 따르면, 로봇이 기판이나 마스크를 공정 챔버에 대해 반송할 경우, 트랙을 주행하는 회전 동작 후 멈춤 상태에서 기판이나 마스크를 공정 챔버로 반입하기 위해 위치를 얼라인하여야 하는데, 이를 위한 정밀 제어가 쉽지 않다. 도 5에서 구성한 플레이트(250)는 공정 챔버 내 기판 위치와 쉽게 얼라인 될 수 있는 길이(가로 변)를 갖는다. 공정 챔버 가로 길이와 비슷한 길이로 설계되고, 그 폭(세로 변)은 본 트랙(100)에서 충분히 주행할 수 있도록 설계된다. 즉, 트랙의 폭에 걸려 주행이 중단되지 않을 정도의 폭으로 설계된다.
상기 플레이트(250)는 기판을 부착하거나 마스크를 탑재하여 공정 챔버 앞에 멈춘 후 공정 챔버에 기판이나 마스크를 반입하며, 이때 플레이트 전체가 공정 챔버와 위치를 맞추기 때문에 위치 정렬이 용이하다.
도 6은 도 5에 적용된 로봇의 구성을 보여주는 단면도이다.
플레이트(250)가 로봇 암에 장착되고 플레이트(250) 상에 기판 마스크 겸용 로봇(230)이 구성된다. 반송부는 2층으로 구성되고, 상층 반송부(30)의 상면은 마스크(20)를 탑재할 수 있고, 하면은 기판부착기구를 구비하여 기판(10)을 척킹할 수 있다. 하층 반송부도 같은 구성이고, 상층이 새 기판, 새 마스크를, 하층은 구 기판, 구 마스크를 반송한다. 상하층의 역할은 뒤바뀔 수도 있다.
이와 같이 하여 클러스터 시스템에서 대면적화된 기판과 마스크를 좀 더 안정적이고 신속, 정확하게 반송할 수 있다.
한편, 인라인 시스템에서도 기판이나 마스크를 반송하는 로봇이 배치된 기판전달챔버에도 상술한 바와 같은 로봇 주행 트랙을 설치할 수 있다. 기판전달챔버에서 기판전달챔버 길이방향을 따라 로봇이 주행할 때가 있어 그에 따른 주행 트랙을 설치할 수 있다. 이 경우, 로봇의 주행은 직선 경로이며, 트랙도 기판전달챔버 길이방향을 따라 직선으로 형성된다.
즉, 본 발명은 기판 또는 마스크 반송 로봇이 무거운 중량의 기판 또는 마스크를 부착 또는 탑재하여 반송함에 있어서, 반송을 수행하는 로봇 암 부분이 저면에 닿도록 연장되는 몸체 부분을 갖도록 구성하고, 저면에 닿는 부분에 롤러 또는 기어와 같은 구동 부재를 설치하여 안정적인 반송이 이루어지게 하며, 더욱 바람직하게는 반송 로봇의 주행 경로를 상기 롤러 또는 기어와 같은 구동 부재 전용 트랙으로 구성한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
트랙(100)
기판 로봇(200)
마스크 로봇(210)
지름길 트랙(110)
기판 마스크 겸용 로봇(230)
플레이트(250)
기판(10)
반송부(30)
마스크(20)

Claims (9)

  1. 기판 또는 마스크를 반송하는 반송모듈로서,
    기판 또는 마스크를 부착 또는 탑재하여 반송하는 로봇; 및
    상기 로봇이 기판 또는 마스크를 부착 또는 탑재하는 반송부 하단을 지지하며 로봇이 주행할 수 있도록 소정 경로로 형성된 트랙;을 구비하고,
    상기 트랙은 공정 챔버들이 배열된 장소를 따라 원형 또는 타원형으로 형성된 본 트랙과 상기 본 트랙을 가로지르는 지름길 트랙을 포함하여,
    기판 또는 마스크를 부착 또는 탑재한 로봇이 소정 경로로 된 상기 트랙을 따라 주행하며 기판 또는 마스크를 공정 챔버에 대해 반송하는 것을 특징으로 하는 기판 또는 마스크 반송모듈.

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기판 또는 마스크를 반송하는 반송모듈로서,
    기판 또는 마스크를 부착 또는 탑재하여 반송하는 로봇; 및
    상기 로봇이 기판 또는 마스크를 부착 또는 탑재하는 반송부 하단을 지지하며 로봇이 주행할 수 있도록 소정 경로로 형성된 트랙;을 구비하고,
    상기 트랙은 공정 챔버들이 배열된 장소를 따라 로봇이 회전하는 원형 경로를 포함하는 형태로 형성되고,
    기판 또는 마스크를 부착 또는 탑재한 로봇이 상기 트랙을 따라 주행하며 기판 또는 마스크를 공정 챔버에 대해 반송하며,
    상기 로봇은, 기판을 반송하는 기판 로봇과 마스크를 반송하는 마스크 로봇을 별도로 포함하고, 상기 트랙의 중심부를 기판 로봇의 암과 마스크 로봇의 암이 회전 구심으로 공유하여, 두 개의 로봇이 각자 트랙에서 중첩되지 않는 경로로 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 또는 마스크 반송모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    지름길 트랙 하단을 지지하며, 본 트랙의 중심을 구심으로 하여 회전가능한 주행수단;이 본 트랙 상에 배열되고,
    지름길 트랙은 그 길이방향의 양단 하단에 롤러를 구비하여 본 트랙 상에서 회전가능하게 설치되며, 상기 주행수단 위에 설치되고,
    상기 지름길 트랙 상면과 상기 로봇 하면은 상기 지름길 트랙 상에서 직선운동할 수 있는 직선운동모듈을 구비하여,
    상기 로봇은 본 트랙을 따라 회전 주행할 수 있고, 지름길 트랙을 따라 직선 주행할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 또는 마스크 반송모듈.
  6. 제1항에 있어서, 원형 내지 타원형 주행 트랙에서 이동가능한 플레이트가 로봇 암에 탑재된 것을 특징으로 하는 기판 또는 마스크 반송모듈.
  7. 제4항에 있어서, 상기 기판 로봇은 기판을 부착하는 기판 부착기구를 상층 및 하층에 각각 구비한 2층의 기판 반송부를 구비하고, 상기 마스크 로봇은 마스크를 탑재하고 반송하는 마스크 반송모듈을 상층 및 하층에 각각 구비한 2층의 마스크 반송부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 또는 마스크 반송모듈.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 로봇은 기판과 마스크를 함께 반송하는 기판 마스크 겸용 로봇이고, 상기 기판 마스크 겸용 로봇의 반송부는 상면에 마스크를 탑재하고 마스크를 반송할 수 있는 마스크 반송모듈을 구비하고, 하면에 기판을 부착할 수 있는 기판부착기구를 구비하며, 상층과 하층의 2층의 반송부를 포함한 것을 특징으로 하는 기판 또는 마스크 반송모듈.
  9. 제1항, 제4항 내지 7항 중 어느 한 항의 기판 또는 마스크 반송모듈; 및
    상기 기판 또는 마스크 반송모듈 주변에 울타리 형태로 배열된 공정 챔버들;을 포함한 것을 특징으로 하는 클러스터 증착시스템.






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