KR102577853B1 - Manipulator of high torque type for substrate processing equipment - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판 처리 장비의 챔버에 장착되도록 형성되는 베이스 모듈; 상기 베이스 모듈에 고정되어 상기 챔버 내로 연장하도록 형성되는 고정 샤프트; 상기 챔버 내에 위치하도록 상기 고정 샤프트에 결합되는 히터; 상기 고정 샤프트를 감싸도록 배치되고, 상기 고정 샤프트를 중심으로 회전하며 상기 고정 샤프트의 길이 방향을 따라 승강하게 형성되는 이동 샤프트; 상기 챔버 내에 위치하도록 상기 이동 샤프트에 결합되고, 기판이 장착되는 기판 홀더; 상기 이동 샤프트에 결합되어, 상기 이동 샤프트를 상기 길이 방향으로 따라 상기 기판 홀더와 함께 승강 구동하는 승강구동 모듈; 상기 이동 샤프트에 결합되어, 상기 이동 샤프트를 상기 고정 샤프트를 중심으로 상기 기판 홀더와 함께 회전 구동하는 회전구동 모듈; 및 상기 기판 홀더와 상기 히터 간의 간격을 설정하기 위해 상기 승강구동 모듈을 제어한 후에, 상기 기판 홀더를 회전시키도록 상기 회전구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터를 제공한다.The present invention includes a base module configured to be mounted in a chamber of substrate processing equipment; a fixed shaft fixed to the base module and configured to extend into the chamber; a heater coupled to the fixed shaft to be located within the chamber; a movable shaft arranged to surround the fixed shaft, rotating around the fixed shaft, and raised and lowered along the longitudinal direction of the fixed shaft; a substrate holder coupled to the moving shaft to be located within the chamber and on which a substrate is mounted; a lifting drive module coupled to the moving shaft and driving the moving shaft up and down together with the substrate holder along the longitudinal direction; A rotation drive module coupled to the moving shaft and rotating the moving shaft together with the substrate holder about the fixed shaft; and a control module for controlling the rotation drive module to rotate the substrate holder after controlling the lift drive module to set the gap between the substrate holder and the heater. Provides a manipulator.

Description

기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터{MANIPULATOR OF HIGH TORQUE TYPE FOR SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT}High torque type manipulator for substrate processing equipment {MANIPULATOR OF HIGH TORQUE TYPE FOR SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT}

본 발명은 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a high-torque type manipulator for substrate processing equipment.

일반적으로, 반도체, 디스플레이, 및 태양전지 소자를 제작하기 위한 박막 증착 공정에 있어서, 대형 기판에서의 박막 균일도 향상을 위해서는 기판을 회전시켜야만 한다. 그렇지 않은 경우에, 기판 전체에서의 박막 균일도가 매우 불량하게 나타나기 때문이다. 이러한 기판의 회전을 위해 필요한 핵심 구성은 기판 이송 장치로서, 일명 매니퓰레이터(매뉴퓰레이터)라고도 불린다. Generally, in a thin film deposition process for manufacturing semiconductors, displays, and solar cell devices, the substrate must be rotated to improve thin film uniformity on a large substrate. If this is not the case, the thin film uniformity across the entire substrate appears to be very poor. The core component required for this rotation of the substrate is a substrate transfer device, also called a manipulator.

기판의 상하 및 회전 이송을 위해 매니퓰레이터에 요구되는 토크 값은 기판의 사이즈 증가에 대응하여 함께 증대되어야 한다. 예를 들어, 반도체의 경우 300mm를 넘어 450mm 직경의 기판이 사용될 예정이며, 디스플레이 패널은 LCD의 경우 11세대, OLED의 경우 8세대 기판이 사용되는 점이 고려되어야 한다.The torque value required for the manipulator for vertical and rotational transfer of the substrate must increase in response to an increase in the size of the substrate. For example, in the case of semiconductors, substrates with a diameter exceeding 300 mm and 450 mm will be used, and it must be taken into account that display panels will use 11th generation substrates for LCD and 8th generation substrates for OLED.

이러한 현실에서, 현재 사용되고 있는 매뉴퓰레이터는 크게 2가지로 분류 가능하다.In this reality, the manipulators currently in use can be broadly classified into two types.

첫째로, 금속 또는 유전체 물질 등을 5세대 이상 크기의 대면적 기판 또는 한 번에 2인치 기판 108매(또는 4인치 기판 27매) 정도의 크기를 갖는 기판에 증착하는 경우, 해당 기판을 한번에 상하 이동시키거나 회전시킬 수 있는 매뉴퓰레이터는, 10-5 torr 수준의 진공 환경에서 동작하며 또한 고온이 필요하지 않아 시료 이송 및 회전 운동 시에 상대적으로 큰 동력을 필요로 하지 않는 것이다. First, when depositing metal or dielectric materials on a large-area substrate of 5 generations or more or a substrate with a size of about 108 2-inch substrates (or 27 4-inch substrates) at a time, the substrate can be moved up and down at once. The manipulator that can move or rotate operates in a vacuum environment of 10 -5 torr and does not require high temperature, so it does not require relatively large power during sample transfer and rotation.

둘째로, 10-7 torr 이상의 초고진공 환경에서 박막을 증착해야 하는 장비의 경우(MBE 장비)에는 초고온 환경에서 동작하여 초고온(700℃ 이상) 히터를 구비해야 하는 관계로 시료의 이송 및 회전에 많은 동력이 필요하나, 기판을 상하 및 회전 운동에 필요한 고 토크값을 갖는 매니퓰레이터가 개발되지 않아, 현재 개발된 매뉴퓰레이터는 최대 6인치 기판 7장(또는 2인치 기판 14장) 정도의 작은 크기의 기판만을 처리 가능한 실정이다. Second, in the case of equipment that must deposit thin films in an ultra-high vacuum environment of 10 -7 torr or higher (MBE equipment), it operates in an ultra-high temperature environment and must be equipped with an ultra-high temperature (over 700°C) heater, which requires a lot of transport and rotation of the sample. Power is required, but a manipulator with the high torque required to move the board up and down and rotate has not been developed, so currently developed manipulators are small in size, up to 7 6-inch boards (or 14 2-inch boards). The current situation is that only the substrate can be processed.

현재 개발된 매뉴퓰레이터는, 10-8 torr 이상의 초고진공 환경 및 700℃ 이상의 초고온 환경에서 동작할 수 있기는 하나, 그는 대면적 기판 또는 한 번에 많은 수의 기판을 이송하기에 부적합한 것이다. 그는 시료의 상하 운동을 위한 구동축과 회전 운동을 위한 구동축이 분리된 구조로서, 위의 환경에 적합한 토크 값을 최대로 끌어낼 수 없기 때문이다. Although the currently developed manipulator can operate in an ultra-high vacuum environment of 10 -8 torr or more and an ultra-high temperature environment of 700°C or more, it is unsuitable for transferring large area substrates or a large number of substrates at once. This is because the drive shaft for the vertical movement of the sample and the drive shaft for the rotational movement are separated, and the torque value suitable for the above environment cannot be maximized.

본 발명의 일 목적은, 초고진공 환경 및 초고온 환경에서 대면적 기판 또는 다량의 기판을 상하 운동 및 회전 운동 시킬 수 있는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터를 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a high-torque type manipulator for substrate processing equipment that can vertically and rotationally move a large area substrate or a large amount of substrates in an ultra-high vacuum environment and ultra-high temperature environment.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터는, 기판 처리 장비의 챔버에 장착되도록 형성되는 베이스 모듈; 상기 베이스 모듈에 고정되어 상기 챔버 내로 연장하도록 형성되는 고정 샤프트; 상기 챔버 내에 위치하도록 상기 고정 샤프트에 결합되는 히터; 상기 고정 샤프트를 감싸도록 배치되고, 상기 고정 샤프트를 중심으로 회전하며 상기 고정 샤프트의 길이 방향을 따라 승강하게 형성되는 이동 샤프트; 상기 챔버 내에 위치하도록 상기 이동 샤프트에 결합되고, 기판이 장착되는 기판 홀더; 상기 이동 샤프트에 결합되어, 상기 이동 샤프트를 상기 길이 방향으로 따라 상기 기판 홀더와 함께 승강 구동하는 승강구동 모듈; 상기 이동 샤프트에 결합되어, 상기 이동 샤프트를 상기 고정 샤프트를 중심으로 상기 기판 홀더와 함께 회전 구동하는 회전구동 모듈; 및 상기 기판 홀더와 상기 히터 간의 간격을 설정하기 위해 상기 승강구동 모듈을 제어한 후에, 상기 기판 홀더를 회전시키도록 상기 회전구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다. A high-torque type manipulator for substrate processing equipment according to an aspect of the present invention for realizing the above-described object includes a base module configured to be mounted in a chamber of the substrate processing equipment; a fixed shaft fixed to the base module and configured to extend into the chamber; a heater coupled to the fixed shaft to be located within the chamber; a movable shaft arranged to surround the fixed shaft, rotating around the fixed shaft, and raised and lowered along the longitudinal direction of the fixed shaft; a substrate holder coupled to the moving shaft to be located within the chamber and on which a substrate is mounted; a lifting drive module coupled to the moving shaft and driving the moving shaft up and down together with the substrate holder along the longitudinal direction; A rotation drive module coupled to the moving shaft and rotating the moving shaft together with the substrate holder about the fixed shaft; And after controlling the lifting driving module to set the distance between the substrate holder and the heater, it may include a control module that controls the rotation driving module to rotate the substrate holder.

여기서, 상기 승강구동 모듈은, 승강 모터; 및 상기 이동 샤프트에 결합되고, 상기 승강 모터의 회전력을 전달받아 상기 이동 샤프트를 승강시키는 볼스크류를 포함할 수 있다. Here, the lifting drive module includes a lifting motor; And it may include a ball screw coupled to the moving shaft and lifting the moving shaft by receiving the rotational force of the lifting motor.

여기서, 상기 승강 모터는, 10 : 1의 감속비를 가진 감속기를 포함할 수 있다. Here, the lifting motor may include a reducer with a reduction ratio of 10:1.

여기서, 상기 승강구동 모듈은, 상기 베이스 모듈에 상기 길이 방향을 따라 배열되도록 설치되는 가이드 레일; 및 상기 이동 샤프트에 결합되고, 상기 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 연결되는 슬라이더를 더 포함할 수 있다. Here, the lifting driving module includes: guide rails installed on the base module to be arranged along the longitudinal direction; and a slider coupled to the moving shaft and slidably connected to the guide rail.

여기서, 상기 승강구동 모듈은, 상기 승강 모터의 작동에 따른 상기 이동 샤프트의 승강 시에 상기 이동 샤프트의 균형을 유지하는 균형유지 유닛을 더 포함할 수 있다. Here, the lifting drive module may further include a balance maintenance unit that maintains the balance of the moving shaft when the moving shaft is raised and lowered according to the operation of the lifting motor.

여기서, 상기 균형유지 유닛은, 상기 길이 방향을 따라 배치되어, 상기 베이스 모듈에 대해 상기 이동 샤프트를 지지하는 실린더를 포함할 수 있다. Here, the balance maintenance unit may include a cylinder disposed along the longitudinal direction and supporting the moving shaft with respect to the base module.

여기서, 상기 이동 샤프트와 상기 고정 샤프트에 대해 설치되어, 상기 이동 샤프트의 승강 및 회전 작동시 진공 상태를 유지하는 자성 유체씰을 더 포함할 수 있다. Here, it may further include a magnetic fluid seal installed on the moving shaft and the fixed shaft to maintain a vacuum state during the lifting and rotating operation of the moving shaft.

여기서, 상기 승강구동 모듈은, 상기 자성 유체씰의 상측 및 하측에 각각 설치되는 상부 벨로우즈 및 하부 벨로우즈를 더 포함할 수 있다. Here, the lifting drive module may further include an upper bellows and a lower bellows installed on the upper and lower sides of the magnetic fluid seal, respectively.

여기서, 상기 회전구동 모듈은, 회전 모터; 및 상기 이동 샤프트에 결합되고, 상기 회전 회전 모터의 회전력을 전달받아 상기 이동 샤프트를 회전시키는 스프로켓을 포함할 수 있다. Here, the rotation drive module includes a rotation motor; And it may include a sprocket coupled to the moving shaft and rotating the moving shaft by receiving the rotational force of the rotation motor.

여기서, 상기 고정 샤프트는, 냉각수를 순환시키기 위해 내부에 형성되는 유로; 및 상기 유로에 상기 냉각수를 주입하기 위한 포트를 포함할 수 있다. Here, the fixed shaft includes a flow path formed inside to circulate coolant; And it may include a port for injecting the coolant into the flow path.

여기서, 상기 제어 모듈은, 상기 승강구동 모듈 및 상기 회전구동 모듈의 작동에 따른 상기 이동 샤프트의 위치를 감지하기 위한 위치감지 센서를 더 포함하고, 상기 위치감지 센서의 감지 결과에 기초하여, 상기 승강구동 모듈 및 상기 회전구동 모듈의 작동을 제어하도록 구성도리 수 있다. Here, the control module further includes a position detection sensor for detecting the position of the moving shaft according to the operation of the lifting drive module and the rotation drive module, and based on the detection result of the position detection sensor, the hoistway It can also be configured to control the operation of the module and the rotation drive module.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터에 의하면, 10-8 torr 이상의 초고진공 환경 및 700℃ 이상의 초고온 환경에서 동작하며 4인치 기판 최대 40매 또는 지름 1000mm 이상의 기판 또는 한 변의 길이 1000mm 이상의 기판을 최대 5mm/sec의 속도로 150mm를 상하 이동 시킬 수 있고 또한 0~50rpm의 속도로 회전시킬 수 있게 된다. According to the high-torque type manipulator for substrate processing equipment according to the present invention configured as described above, it operates in an ultra-high vacuum environment of 10 -8 torr or more and an ultra-high temperature environment of 700 ℃ or more and can operate up to 40 4-inch substrates or substrates with a diameter of 1000 mm or more. Alternatively, a board with a side length of 1000 mm or more can be moved up and down 150 mm at a maximum speed of 5 mm/sec and rotated at a speed of 0 to 50 rpm.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)가 기판 처리 장비의 챔버(C)에 설치된 일 상태를 보인 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)에 대한 제어 블록도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)를 확대하여 보인 단면도이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)를 일 측에서 보인 사시도이다.
도 5는 도 1의 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)를 타 측에서 보인 사시도이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing a state in which the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment according to an embodiment of the present invention is installed in a chamber C of the substrate processing equipment.
FIG. 2 is a control block diagram for the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment of FIG. 1.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment of FIG. 1.
FIG. 4 is a perspective view of the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment of FIG. 1 from one side.
FIG. 5 is a perspective view of the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment of FIG. 1 from the other side.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.Hereinafter, a high-torque type manipulator for substrate processing equipment according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In this specification, the same or similar reference numbers are assigned to the same or similar components even in different embodiments, and the description is replaced with the first description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)가 기판 처리 장비의 챔버(C)에 설치된 일 상태를 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)에 대한 제어 블록도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment according to an embodiment of the present invention is installed in the chamber C of the substrate processing equipment, and FIG. 2 shows the substrate processing of FIG. 1. This is a control block diagram for the high-torque type manipulator 100 for equipment.

본 도면들을 참조하면, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)는, 기판 처리 장비, 예를 들어 증착 장비의 일 부분으로서 그에 설치될 수 있다. 증착 장비는, 예시된 바와 같은 챔버(C)를 가진다. 매뉴퓰레이터(100)는 챔버(C)의 상측에 위치하도록 챔버(C)에 결합된다. 매뉴퓰레이터(100)는 챔버(C)의 내부 공간에 배치되는 웨이퍼를 승강 이동시키고 회전시키기 위한 기구이다. Referring to these drawings, a high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment may be installed as a part of substrate processing equipment, for example, deposition equipment. The deposition equipment has a chamber C as illustrated. The manipulator 100 is coupled to the chamber (C) so as to be located on the upper side of the chamber (C). The manipulator 100 is a mechanism for lifting, lowering, and rotating a wafer placed in the internal space of the chamber C.

매뉴퓰레이터(100)는, 구체적으로 베이스 모듈(110), 고정 샤프트(120), 히터(130), 이동 샤프트(140), 기판 홀더(150), 승강구동 모듈(160), 회전구동 모듈(170), 제어 모듈(180), 그리고 자성 유체 씰(190)을 포함할 수 있다. The manipulator 100 specifically includes a base module 110, a fixed shaft 120, a heater 130, a moving shaft 140, a substrate holder 150, a lifting and lowering drive module 160, and a rotation drive module ( 170), a control module 180, and a magnetic fluid seal 190.

베이스 모듈(110)은 챔버(C)에 장착되어 고정되는 구조물이다. 베이스 모듈(110)은 대체로 원통 형상을 가질 수 있다. The base module 110 is a structure mounted and fixed to the chamber (C). The base module 110 may have a generally cylindrical shape.

고정 샤프트(120)는 베이스 모듈(110)에 고정되는 축이다. 고정 샤프트(120)는 또한 챔버(C) 내로 연장하도록 수직 방향을 따라 배열될 수 있다. The fixed shaft 120 is an axis fixed to the base module 110. The fixed shaft 120 may also be arranged along the vertical direction to extend into the chamber C.

히터(130)는 고정 샤프트(120)에 결합되어 챔버(C)의 내부에 위치한다. 히터(130)는 챔버(C) 내의 공간의 온도를 700℃ 이상의 초고온 환경으로 조성하기 위한 것이다. 히터(130)는 고정 샤프트(120)에 결합되어서, 챔버(C) 내에서 승강하거나 회전하지는 않는 것일 수 있다. The heater 130 is coupled to the fixed shaft 120 and located inside the chamber (C). The heater 130 is used to create an ultra-high temperature environment of 700°C or higher in the space within the chamber (C). The heater 130 may be coupled to the fixed shaft 120 and may not move up or down or rotate within the chamber C.

이동 샤프트(140)는 고정 샤프트(120)에 대해 상대 이동하도록 배치되는 축이다. 이동 샤프트(140)는 형태상으로 고정 샤프트(120)를 감싸도록 배치될 수 있다. 이를 위해, 이동 샤프트(140)는 중공 관체로서, 그의 내부에는 고정 샤프트(120)가 삽입되는 것이다. 이동 샤프트(140)는 그러한 고정 샤프트(120)를 중심으로 회전하고, 또한 고정 샤프트(120)의 길이 방향을 따라 상하로 승강하게 된다. The moving shaft 140 is an axis arranged to move relative to the fixed shaft 120. The moving shaft 140 may be arranged to surround the fixed shaft 120 in shape. For this purpose, the moving shaft 140 is a hollow tube, into which the fixed shaft 120 is inserted. The movable shaft 140 rotates around the fixed shaft 120 and moves up and down along the longitudinal direction of the fixed shaft 120.

기판 홀더(150)는 기판, 예를 들어 웨이퍼를 홀딩하기 위한 구성이다. 기판 홀더(150)는 이동 샤프트(140)에 결합될 수 있다. 기판 홀더(150)는 위치 상으로, 히터(130)의 하측에 배치될 수 있다. 기판 홀더(150)는, 지름 1000mm 이상의 기판, 한 변의 길이 1000mm 이상의 기판 또는 4인치 기판 40매 이상의 기판 장착이 가능한 것일 수 있다. The substrate holder 150 is configured to hold a substrate, for example, a wafer. The substrate holder 150 may be coupled to the moving shaft 140. The substrate holder 150 may be positioned below the heater 130. The substrate holder 150 may be capable of mounting substrates with a diameter of 1000 mm or more, substrates with a side length of 1000 mm or more, or 40 or more 4-inch substrates.

승강구동 모듈(160)은 이동 샤프트(140)가 고정 샤프트(120)의 길이 방향을 따라 승강되게 하는 구성이다. 승강구동 모듈(160)는 베이스 모듈(110) 내에 설치될 수 있다. The lifting drive module 160 is configured to lift the moving shaft 140 along the longitudinal direction of the fixed shaft 120. The lifting drive module 160 may be installed within the base module 110.

회전구동 모듈(170)은 이동 샤프트(140)가 고정 샤프트(120)를 회전 중심축으로 하여 회전하게 하는 구성이다. 회전구동 모듈(170)은 베이스 모듈(110) 내에 설치될 수 있다. The rotation drive module 170 is configured to rotate the moving shaft 140 with the fixed shaft 120 as the central axis of rotation. The rotation drive module 170 may be installed within the base module 110.

제어 모듈(180)은 승강구동 모듈(160), 회전구동 모듈(170) 등의 작동을 제어하기 위한 구성이다. 제어 모듈(180)은 그들을 제어함에 있어서, 위치감지 센서(185)의 감지 결과를 이용할 수 있다. 다시 말해, 위치감지 센서(185)를 통해 이동 샤프트(140)의 높이나 회전수를 카운트하고, 그에 기초해 승강구동 모듈(160) 등의 작동을 제어하는 것이다. The control module 180 is configured to control the operation of the lifting and lowering drive module 160 and the rotation drive module 170. The control module 180 can use the detection result of the position detection sensor 185 when controlling them. In other words, the height or number of rotations of the moving shaft 140 is counted through the position detection sensor 185, and the operation of the lifting and lowering drive module 160, etc. is controlled based on that.

자성 유체 씰(Magnetic Ferro Seal, 190)은, 고정 샤프트(120)에 대한 이동 샤프트(140)의 상대 이동(승강, 회전)시에, 그들 사이의 틈새로 진공 상태가 해제되는 것을 막기 위한 구성이다. 자성 유체 씰(190)은 2축 (Z, R-Axis) 구동이 가능한 것으로서, 매뉴퓰레이터(100)의 구동 중에 또는 대기 상태에서 초고진공 상태를 유지한다. 자성 유체 씰(190)은 10-8 torr 정도의 초고진공 환경에서 승강 및 회전 운동이 가능해야 하므로, 진공 상태에서의 leak rate는 10-10 Pa·m3/sec 이하, 작동 압력은 3~5kg/cm2, 승강 운동을 위한 Z축과 회전 운동을 위한 R축의 기동 토크 및 런닝 토크 값은 각각 220, 30 및 120, 15 kgf·cm 및 허용 속도가 최대 60rpm의 값을 갖는 것이 바람직하다. The magnetic ferro seal (190) is configured to prevent the vacuum state from being released through the gap between them during relative movement (elevation, rotation) of the movable shaft 140 with respect to the fixed shaft 120. . The ferrofluid seal 190 can be driven in two axes (Z, R-Axis) and maintains an ultra-high vacuum state while the manipulator 100 is being driven or in a standby state. Since the magnetic fluid seal 190 must be capable of lifting and rotating in an ultra-high vacuum environment of about 10 -8 torr, the leak rate in vacuum is 10 -10 Pa·m 3 /sec or less, and the operating pressure is 3 to 5 kg. /cm 2 , the starting torque and running torque values of the Z-axis for lifting and lowering movements and the R-axis for rotating movements are preferably 220, 30 and 120, respectively, 15 kgf·cm and an allowable speed of up to 60 rpm.

이러한 구성에 의하면, 웨이퍼는 챔버(C) 내에서 기판 홀더(150)에 장착된 상태로서, 제어 모듈(180)이 승강구동 모듈(160)을 제어함에 따라 이동 샤프트(140)가 승강 방향으로 이동한다. 그에 의해, 기판 홀더(150), 나아가 웨이퍼는 히터(130)와의 설정된 간격에 놓이게 된다. According to this configuration, the wafer is mounted on the substrate holder 150 in the chamber C, and the moving shaft 140 moves in the lifting direction as the control module 180 controls the lifting drive module 160. do. As a result, the substrate holder 150 and the wafer are placed at a set distance from the heater 130.

설정된 간격에서 히터(130)에서 발생한 열은 웨이퍼에 대해 열적 영향을 미치게 된다. 그러한 상태에서, 제어 모듈(180)은 회전구동 모듈(170)을 구동하여, 이동 샤프트(140)가 회전하게 한다. 이동 샤프트(140)의 회전에 따라, 그에 연결된 기판 홀더(150) 또한 회전하게 된다.Heat generated from the heater 130 at a set interval has a thermal effect on the wafer. In such a state, the control module 180 drives the rotation drive module 170 to cause the moving shaft 140 to rotate. As the moving shaft 140 rotates, the substrate holder 150 connected thereto also rotates.

이러한 매뉴퓰레이터(100)의 작동에 의해, 웨이퍼는 10-8 torr 정도의 초고진공 환경 및 700℃ 이상의 초고온 환경에서 증착될 수 있다. 여기서, 기판{웨이퍼}은 4인치 기판 최대 40매, 또는 지름 1000mm 이상의 기판, 또는 한 변의 길이 1000mm 이상의 기판일 수 있다. 기판이 4인치 기판 40매인 경우 전체 기판의 크기는 지름 1000mm로서, LCD 또는 OLED와 비교하면 5세대 이상 급이 된다. By operating this manipulator 100, the wafer can be deposited in an ultra-high vacuum environment of about 10 -8 torr and an ultra-high temperature environment of 700°C or higher. Here, the substrate {wafer} may be a maximum of 40 4-inch substrates, a substrate with a diameter of 1,000 mm or more, or a substrate with a side length of 1,000 mm or more. If the board consists of 40 4-inch boards, the size of the entire board is 1000mm in diameter, which is 5th generation or higher compared to LCD or OLED.

도 3은 도 1의 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)를 확대하여 보인 단면도이다. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment of FIG. 1.

본 도면을 참조하면, 고정 샤프트(120)는 유로(121)와 포트(125)를 가질 수 있다. 유로(121)는 고정 샤프트(120)의 내부에 그의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 것일 수 있다. 포트(125)는 유로(121)에 연통되는 것으로서, 냉각수를 유로(121)에 주입하기 위한 것이다. 유로(121)를 순환하는 냉각수는 히터(130)에서 발생한 열에 의해 고정 샤프트(120)가 손상되는 것을 방지한다. 이를 위해, 냉각수의 온도는 20~23℃, 유량은 초 당 1.15ml 이상, 냉각수 속도는 400mm/sec인 것이 바람직하다. Referring to this drawing, the fixed shaft 120 may have a flow path 121 and a port 125. The flow path 121 may be formed inside the fixed shaft 120 and extend along its longitudinal direction. The port 125 communicates with the flow path 121 and is for injecting coolant into the flow path 121. The coolant circulating through the flow path 121 prevents the fixed shaft 120 from being damaged by heat generated from the heater 130. For this purpose, the temperature of the coolant is preferably 20-23°C, the flow rate is 1.15 ml per second or more, and the coolant speed is 400 mm/sec.

자성 유체 씰(190)의 상측과 하측에는 각각 상부 벨로우즈(168)과 하부 벨로우즈(169)가 설치될 수 있다. 상부 벨로우즈(168)와 하부 벨로우즈(169)는 매뉴퓰레이터(100)의 승강 운동 동작시에 초고진공 상태를 유지하고, 이동 샤프트(140)가 설정된 스트로크를 가동할 수 있게 한다. 상부 벨로우즈(168)와 하부 벨로우즈(169)의 내부 직경은 서로 다른 값을 가질 수 있다. 나아가, 그들의 탄성 변형율 역시 다른 값을 가질 수 있다. 그러나, 그들의 누설율(leak rate)은 서로 동일한 것일 수 있다. An upper bellows 168 and a lower bellows 169 may be installed on the upper and lower sides of the magnetic fluid seal 190, respectively. The upper bellows 168 and lower bellows 169 maintain an ultra-high vacuum state during the lifting and lowering movement of the manipulator 100 and enable the moving shaft 140 to operate a set stroke. The inner diameters of the upper bellows 168 and lower bellows 169 may have different values. Furthermore, their elastic strain rates may also have different values. However, their leak rates may be the same.

나아가, 고정 샤프트(120)와 이동 샤프트(140)가 2중 구조로 되어 있고, 내부의 고정 샤프트(120)에는 히터(130)가 고정 지지되고 외부의 이동 샤프트(140)에는 대면적 기판을 지지하여 승강 및 회전을 담당하는 구조이다. 여기서, 상당한 무게를 갖는 히터(130)는 고정 샤프트(120)에 고정되어 있는 상태에서, 상대적으로 무게가 작은 대면적 기판을 지지하는 기판 홀더(150)의 승강 및 회전 토크 값을 최대로 끌어 올릴 수 있게 된다. Furthermore, the fixed shaft 120 and the moving shaft 140 have a double structure, and the heater 130 is fixedly supported on the internal fixed shaft 120 and a large-area substrate is supported on the external moving shaft 140. This is a structure that is responsible for lifting and rotating. Here, the heater 130, which has a significant weight, is fixed to the fixed shaft 120 and maximizes the lifting and rotating torque values of the substrate holder 150, which supports a large-area substrate having a relatively small weight. It becomes possible.

이제, 승강구동 모듈(160) 및 회전구동 모듈(170)에 대해, 도 4 및 도 5를 참조하여 본격적으로 설명한다. Now, the lifting drive module 160 and the rotation drive module 170 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

도 4는 도 1의 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)를 일 측에서 보인 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view of the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment of FIG. 1 from one side.

본 도면을 참조하면, 승강구동 모듈(160)은, 승강 모터(161), 볼스크류(163), 가이드 레일(165), 그리고 슬라이더(166)를 포함할 수 있다. Referring to this drawing, the lifting drive module 160 may include a lifting motor 161, a ball screw 163, a guide rail 165, and a slider 166.

승강 모터(161)는 10-8 torr 이상의 초고진공 환경에서 4인치 기판 최대 40매를 최대 5mm/sec의 속도로 150mm를 상하 이동 시킬 수 있고 또한 0~50rpm의 속도로 회전시키기 위한 것으로서, 그에 요구되는 최대 토크값은 대략 75N·m이다. 승강 모터(161)가 가지는 자체 토크 값이 7.4N·m인 경우에, 승강 모터(161)는 그의 출력을 높이기 위한 감속기를 가진 것일 수 있다. 그 경우, 감속기는 승강 모터(161)를 감속하여 토크를 10배 상승시키고자 10:1의 감속비를 가진 것이다.The lifting motor 161 is capable of moving up to 40 sheets of 4-inch boards up and down 150 mm at a speed of up to 5 mm/sec in an ultra-high vacuum environment of 10 -8 torr or more and is designed to rotate at a speed of 0 to 50 rpm, and is required to do so. The maximum torque value is approximately 75N·m. When the self-torque value of the lifting motor 161 is 7.4 N·m, the lifting motor 161 may have a reducer to increase its output. In that case, the reducer has a reduction ratio of 10:1 to increase the torque by 10 times by reducing the lifting motor 161.

볼스크류(163)는 승강 모터(161)의 회전력을 전달받아 이동 샤프트(140)를 승강시키는 구성이다. 이를 위해, 볼스크류(163)는 이동 샤프트(140)에 결합되어야 하는데, 그 결합은 다른 부재를 매개한 간접적인 결합일 수 있다. 볼스크류(163)는, 초고진공 환경에서 총중량 556kg의 이동 샤프트(140) 및 기판 홀더(150)를 최대 150mm의 범위에서 상하 수직 운동을 시키기 위한 것으로서, 10mm의 리드 값을 가진 고하중용 볼스크류일 수 있다. 승강 모터(161)와 볼스크류(163) 간의 연결은, 승강 모터(161)의 감속기와 연결된 스프로켓(162)와 볼스크류(163)의 스프로켓(164)을 연결하는 체인(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. The ball screw 163 is configured to receive the rotational force of the lifting motor 161 to lift the moving shaft 140. For this, the ballscrew 163 must be coupled to the moving shaft 140, and the coupling may be indirect coupling through another member. The ball screw 163 is used to vertically move the moving shaft 140 and the substrate holder 150 with a total weight of 556 kg in an ultra-high vacuum environment in a range of up to 150 mm. It is a high-load ball screw with a lead value of 10 mm. You can. The connection between the lifting motor 161 and the ball screw 163 is made by a chain (not shown) connecting the sprocket 162 connected to the reducer of the lifting motor 161 and the sprocket 164 of the ball screw 163. You can.

가이드 레일(165)은 길이 방향을 따라 배열되도록 베이스 모듈(110)에 설치된다. 슬라이더(166)는 이동 샤프트(140)에 직접 혹은 간접적으로 결합된 채로, 가이드 레일(165)에 슬라이딩 가능하게 연결된다. 가이드 레일(165)과 슬라이더(166)의 조합은 2쌍으로 구비되어, 180° 간격으로 배치될 수 있다. The guide rail 165 is installed on the base module 110 to be arranged along the longitudinal direction. The slider 166 is coupled directly or indirectly to the moving shaft 140 and is slidably connected to the guide rail 165. The combination of the guide rail 165 and the slider 166 is provided in two pairs and can be arranged at 180° intervals.

도 5는 도 1의 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터(100)를 타 측에서 보인 사시도이다.FIG. 5 is a perspective view of the high-torque type manipulator 100 for substrate processing equipment of FIG. 1 from the other side.

본 도면을 참조하면, 승강구동 모듈(160)은 이동 샤프트(140)의 승강 시에 그의 균형을 유지하기 위한 균형유지 유닛(167)을 더 가질 수 있다. 4인치 40매 이상이 장착된 기판 또는 지름 1000mm 정도의 기판의 상하 운동을 위해서는 좌우 균형이 매우 중요하다. 좌우 위치가 정확이 수평을 유지해야만, 상하 운동 후 시작되는 회전 운동 시 기판의 이탈을 방지할 수 있다. 또한, 균형유지 유닛(167)은 승강 모터(161)에 전해지는 부하를 보조함으로써, 승강 모터(161)의 수명을 연장할 수 있게 한다. 이를 위해서, 균형유지 유닛(167)으로는 실린더가 사용될 수 있다. 실린더는 고정 샤프트(120)의 길이 방향을 따라 배치되며, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 실린더는 볼스크류(163)의 반대 측에 배치되고, 볼스크류(163)와는 삼각형을 이루도록 배치될 수 있다. 전체 시스템의 구성을 고려하면, 실린더의 최대 부하질량은 800kg, 허용 속도는 50~1000 mm/sec, 사용 압력은 0.05~1 Mpa인 것이 바람직하다. Referring to this drawing, the lifting drive module 160 may further include a balance maintenance unit 167 to maintain its balance when the moving shaft 140 is raised and lowered. Left and right balance is very important for the vertical movement of a board with more than 40 4-inch sheets or a board with a diameter of about 1000 mm. Only when the left and right positions are accurately horizontal can the board be prevented from leaving during the rotational movement that begins after the up and down movement. In addition, the balance maintenance unit 167 assists the load transmitted to the lifting motor 161, thereby extending the life of the lifting motor 161. For this purpose, a cylinder may be used as the balance maintenance unit 167. The cylinders are arranged along the longitudinal direction of the fixed shaft 120 and may be provided in pairs. A pair of cylinders may be disposed on opposite sides of the ballscrew 163 and may be arranged to form a triangle with the ballscrew 163. Considering the configuration of the entire system, it is desirable that the maximum load mass of the cylinder is 800kg, the allowable speed is 50~1000 mm/sec, and the operating pressure is 0.05~1 Mpa.

회전구동 모듈(170)은 회전 모터(171)와, 스프로켓(175)을 갖는 것이다. 회전 모터(171)는 승강 모터(161)와 유사한 스펙을 가진 것으로 선택될 수 있다. 스프로켓(175)은 이동 샤프트(140)에 대해 직접 또는 간접적으로 결합되고, 회전 모터(171)의 회전력을 전달받아 이동 샤프트(140)를 회전시키게 된다. 그들 간의 연결은 회전 모터(171)의 스프로켓(172)과 스프로켓(175) 간의 체인(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. The rotation drive module 170 has a rotation motor 171 and a sprocket 175. The rotation motor 171 may be selected to have similar specifications to the lifting motor 161. The sprocket 175 is directly or indirectly coupled to the moving shaft 140 and receives the rotational force of the rotary motor 171 to rotate the moving shaft 140. The connection between them may be made by a chain (not shown) between the sprocket 172 and sprocket 175 of the rotation motor 171.

상기와 같은 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다. The high-torque type manipulator for substrate processing equipment as described above is not limited to the configuration and operation method of the embodiments described above. The above embodiments may be configured so that various modifications can be made by selectively combining all or part of each embodiment.

100: 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터 110: 베이스 모듈
120: 고정 샤프트 130: 히터
140: 이동 샤프트 150: 기판 홀더
160: 승강구동 모듈 170: 회전구동 모듈
180: 제어 모듈 190: 자성 유체 씰100: High torque type manipulator for substrate processing equipment 110: Base module
120: fixed shaft 130: heater
140: moving shaft 150: substrate holder
160: Elevating drive module 170: Rotation drive module
180: Control module 190: Magnetic fluid seal

Claims (11)

기판 처리 장비의 챔버에 장착되도록 형성되는 베이스 모듈; 상기 베이스 모듈에 고정되어 상기 챔버 내로 연장하도록 형성되는 고정 샤프트; 상기 챔버 내에 위치하도록 상기 고정 샤프트에 결합되는 히터; 상기 고정 샤프트를 감싸도록 배치되고, 상기 고정 샤프트를 중심으로 회전하며 상기 고정 샤프트의 길이 방향을 따라 승강하게 형성되는 이동 샤프트; 상기 이동 샤프트와 상기 고정 샤프트에 대해 설치되어, 상기 이동 샤프트의 승강 및 회전 작동시 진공 상태를 유지하는 자성 유체씰; 상기 챔버 내에 위치하도록 상기 이동 샤프트에 결합되고, 기판이 장착되는 기판 홀더; 상기 이동 샤프트에 결합되어, 상기 이동 샤프트를 상기 길이 방향으로 따라 상기 기판 홀더와 함께 승강 구동하는 승강구동 모듈; 상기 이동 샤프트에 결합되어, 상기 이동 샤프트를 상기 고정 샤프트를 중심으로 상기 기판 홀더와 함께 회전 구동하는 회전구동 모듈; 및 상기 기판 홀더와 상기 히터 간의 간격을 설정하기 위해 상기 승강구동 모듈을 제어한 후에, 상기 기판 홀더를 회전시키도록 상기 회전구동 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
상기 승강구동 모듈은, 승강 모터; 상기 이동 샤프트에 결합되고, 상기 승강 모터의 회전력을 전달받아 상기 이동 샤프트를 승강시키는 볼스크류; 및 상기 승강 모터의 작동에 따른 상기 이동 샤프트의 승강시에 상기 이동 샤프트의 균형을 유지하는 균형유지 유닛을 포함하며,
상기 균형유지 유닛은, 상기 길이 방향을 따라 배치되어, 상기 베이스 모듈에 대해 상기 이동 샤프트를 지지하는 한 쌍의 실린더를 포함하고, 상기 한 쌍의 실린더는 상기 볼스크류와 삼각형을 이루도록 배열는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터.
A base module configured to be mounted in a chamber of substrate processing equipment; a fixed shaft fixed to the base module and configured to extend into the chamber; a heater coupled to the fixed shaft to be located within the chamber; a movable shaft arranged to surround the fixed shaft, rotating around the fixed shaft, and raised and lowered along the longitudinal direction of the fixed shaft; A magnetic fluid seal installed on the moving shaft and the fixed shaft to maintain a vacuum state during the lifting and rotating operation of the moving shaft; a substrate holder coupled to the moving shaft to be located within the chamber and on which a substrate is mounted; a lifting drive module coupled to the moving shaft and driving the moving shaft up and down together with the substrate holder along the longitudinal direction; A rotation drive module coupled to the moving shaft and rotating the moving shaft together with the substrate holder about the fixed shaft; and a control module that controls the rotation drive module to rotate the substrate holder after controlling the lift drive module to set the gap between the substrate holder and the heater,
The lifting driving module includes a lifting motor; A ball screw coupled to the moving shaft and receiving rotational force from the lifting motor to lift the moving shaft; And a balance maintenance unit that maintains the balance of the moving shaft when the moving shaft is raised and lowered according to the operation of the lifting motor,
The balance maintenance unit includes a pair of cylinders disposed along the longitudinal direction to support the moving shaft with respect to the base module, and the pair of cylinders is arranged to form a triangle with the ball screw. High torque type manipulator for equipment.
 제1항에 있어서,
상기 승강 모터는,
10 : 1의 감속비를 가진 감속기를 포함하는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터.
According to paragraph 1,
The lifting motor is,
A high-torque type manipulator for substrate processing equipment, including a reducer with a reduction ratio of 10:1.
 제1항에 있어서,
상기 승강구동 모듈은,
상기 베이스 모듈에 상기 길이 방향을 따라 배열되도록 설치되는 가이드 레일; 및
상기 이동 샤프트에 결합되고, 상기 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 연결되는 슬라이더를 더 포함하는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터.
According to paragraph 1,
The lifting drive module is,
a guide rail installed on the base module to be arranged along the longitudinal direction; and
A high-torque type manipulator for substrate processing equipment, further comprising a slider coupled to the moving shaft and slidably connected to the guide rail.
 제1항에 있어서,
상기 회전구동 모듈은,
회전 모터; 및
상기 이동 샤프트에 결합되고, 상기 회전 모터의 회전력을 전달받아 상기 이동 샤프트를 회전시키는 스프로켓을 포함하는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터.
According to paragraph 1,
The rotation drive module,
rotation motor; and
A high-torque type manipulator for substrate processing equipment, including a sprocket coupled to the moving shaft and rotating the moving shaft by receiving rotational force from the rotation motor.
 제1항에 있어서,
상기 고정 샤프트는,
냉각수를 순환시키기 위해 내부에 형성되는 유로; 및
상기 유로에 상기 냉각수를 주입하기 위한 포트를 포함하는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터.
According to paragraph 1,
The fixed shaft is,
A flow path formed inside to circulate coolant; and
A high-torque type manipulator for substrate processing equipment, including a port for injecting the coolant into the flow path.
 제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 승강구동 모듈 및 상기 회전구동 모듈의 작동에 따른 상기 이동 샤프트의 위치를 감지하기 위한 위치감지 센서를 더 포함하고,
상기 위치감지 센서의 감지 결과에 기초하여, 상기 승강구동 모듈 및 상기 회전구동 모듈의 작동을 제어하도록 구성되는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터.
According to paragraph 1,
The control module is,
Further comprising a position detection sensor for detecting the position of the moving shaft according to the operation of the lifting drive module and the rotation drive module,
A high-torque type manipulator for substrate processing equipment, configured to control the operation of the elevation drive module and the rotation drive module based on the detection result of the position detection sensor.
 제1항에 있어서,
상기 승강구동 모듈은,
상기 자성 유체씰의 상측 및 하측에 각각 설치되는 상부 벨로우즈 및 하부 벨로우즈를 더 포함하고,
상기 상부 벨로우즈 및 상기 하부 벨로우즈는,
서로 다른 내부 직경과 서로 다른 탄성 변형율을 가지며 서로 동일한 누설율을 갖는, 기판 처리 장비용 고토크형 매뉴퓰레이터.According to paragraph 1,
The lifting drive module is,
It further includes an upper bellows and a lower bellows respectively installed on the upper and lower sides of the magnetic fluid seal,
The upper bellows and the lower bellows are,
High-torque manipulators for substrate processing equipment with different internal diameters, different elastic strain rates, and the same leak rate. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101344220B1 (en) * 2013-06-26 2013-12-23 주식회사 케이시엠시 Sputter apparatus
JP2017037721A (en) * 2015-08-07 2017-02-16 日本発條株式会社 Heater unit
JP2020011303A (en) * 2018-07-13 2020-01-23 株式会社安川電機 Transfer robot and robot system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101478148B1 (en) * 2008-09-10 2014-12-31 주식회사 케이씨텍 Single wafer type cleaning apparatus
KR101563505B1 (en) * 2008-12-12 2015-11-06 주성엔지니어링(주) Appratus for treatmenting substrate
JP6168273B2 (en) * 2012-10-16 2017-07-26 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス Substrate processing apparatus and substrate processing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101344220B1 (en) * 2013-06-26 2013-12-23 주식회사 케이시엠시 Sputter apparatus
JP2017037721A (en) * 2015-08-07 2017-02-16 日本発條株式会社 Heater unit
JP2020011303A (en) * 2018-07-13 2020-01-23 株式会社安川電機 Transfer robot and robot system

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