KR20080068319A - 기판 반송 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온에서 공정 수행중 가열된 고온의 기판을 반송하는데 사용되는 기판 반송 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 반송 장치는 로봇아암과, 상기 로봇아암의 단부에 결합되며, 내부에 베큠 통로가 구비된 엔드 이펙터; 상기 엔드 이펙터에 설치되며, 기판을 진공흡착 하여 고정하도록 상기 베큠 통로와 연결되는 진공홀을 갖는 진공 패드를 포함하되; 상기 엔드 이펙터는 상기 진공 패드가 위치되는 수납홈을 갖고; 상기 진공 패드는 상기 수납홈의 바닥면과의 접촉 면적을 늘리기 위하여 격자홈들이 바닥면에 형성된다.
본 발명에 의하면, 고온의 기판이 놓여졌을 때 기판의 급격한 온도 변화를 최소화할 수 있어 기판의 열응력에 의한 브로킨을 방지할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

Description

기판 반송 장치{APPARATUS FOR TRANSFER SUBSTRATES}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 반송 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 반송 장치에서 엔드 이펙터에 설치되는 진공 패드와 패드 링을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 기판 반송 장치에서 엔드 이펙터를 보여주는 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 진공 패드와 패드 링이 설치되는 엔드 이펙터의 단면도들이다.
도 5는 진공 패드의 저면을 보여주는 도면이다.
도 6은 종래 기판 반송 장치의 핑거를 보여주는 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 로봇 몸체
120 : 로봇 아암
130 : 엔드 이펙터
140 : 진공 패드
150 : 패드 링
본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에서 기판을 반송하는 데 이용되는 반송 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 고온에서 공정 수행중 가열된 고온의 기판을 반송하는데 사용되는 기판 반송 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 상에 형성되는 반도체 소자는 여러 단계의 공정을 거쳐 제조되는데, 각각의 공정은 각기 다른 가스, 온도, 압력 등의 조건하에서 진행된다. 그러므로 여러 단계의 공정을 순차적으로 진행하기 위해서는 기판을 반송하여야 하는데, 기판의 정확한 반송 및 장착과 파티클(Particle)의 생성이 방지되도록 하기 위하여 기판 반송 장치를 이용한다.
반도체 소자의 제조 공정에 이용되는 종래의 기판 반송 장치는, 복수의 다관절 아암들과 핑거 부분으로 구성되며, 다관절 아암 및 핑거(일명, 엔드 이펙터라고 함)는 서로 연동되어 동작될 수 있고, 또는 서로 독립적으로 동작될 수 있도록 구동장치와 기어 등의 내부 구조가 이루어질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 핑거(12)에는 기판(w)이 진공에 의해 고정되도록 하기 위한 진공 흡입포트(14)가 일체형으로 형성된다.
그런데 상기와 같이 구성된 종래의 기판 반송 장치는 고온에서 공정을 마친 기판을 챔버 외부로 언로드(Unload)할 경우 고온의 기판이 상온의 핑거(12)(일반적으로 세라믹으로 만들어짐)에 직접 접촉되기 때문에 급격한 온도 변화에 의해 기판에 스트레스(Stress)가 인가된다.
즉, 고온의 공정에서 가열된 기판의 온도가 대략 200℃~250℃인데 반해 기판 반송 장치의 핑거 온도는 대략 상온임을 고려한다면 상호간의 온도 차이가 상당히 큼에 따라 상기 기판 반송 장치와의 접촉 부위의 기판 또는, 기판 상에 형성된 어레이의 변형이 보다 심각히 유발될 수밖에 없었기에 이의 개선이 시급하다.
특히, 상대적으로 두께나 재질이 불리한 조건의 웨이퍼일 경우 급격한 온도변화에 민감하게 반응하여 물리적 충격이 없어도 열응력(Thermal Stress)에 의하여 금이 가거나 깨지게 된다.
더욱이 이러한 문제점은 기판의 크기가 300mm 이상으로 대형화될 경우 기판 방송 장치의 핑거 크기도 따라서 증가되어야 하기 때문에 더욱 심각하게 발생될 것으로 예상된다.
본 발명은 기판의 열응력을 최소화할 수 있는 기판 반송 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 기판 반송 장치는 로봇아암과, 상기 로봇아암의 단부에 결합되며, 내부에 베큠 통로가 구비된 엔드 이펙터; 상기 엔드 이펙터에 설치되며, 기판을 진공흡착 하여 고정하도록 상기 베큠 통로와 연결되는 진공홀을 갖는 진공 패드를 포함하되; 상기 엔드 이펙터는 상기 진공 패드가 위치되는 수납홈을 갖고; 상기 진공 패드는 상기 수납홈의 바닥면과의 접촉 면적을 늘리기 위하여 격자홈들이 바닥면에 형성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 반송 장치는 상기 진공 패드가 상기 수납홈으로부터 이탈되지 않도록 상기 진공 패드의 가장자리를 압박하기 위한 패드 링을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수납홈은 테두리를 따라 단차지게 형성되고 상기 패드 링의 일부가 놓여지는 턱을 더 포함하고; 상기 진공 패드는 상기 패드 링의 일부가 놓여지도록 가장자리로부터 연장되어 형성된 플랜지부분을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 진공 패드는 고온의 기판과 접촉시 열전도율을 최소화하기 위하여 폴리아미드계 소재로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 패드 링은 상기 엔드 이펙터와 동일한 세라믹 소재로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 기판 반송 장치를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수 있다. 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 각각의 장치는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 개략적으로 도시된 것이다. 또한, 각각의 장치에는 본 명세서에서 자세히 설명되지 아니한 각종의 다양한 부가 장치가 구비되어 있을 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
(실시예)
본 실시 예에서는 고온의 챔버에서 공정을 마친 기판을 반송하는데 적합한 싱글형 기판 반송 장치를 예를 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 기판을 반송하는 다른 종류의 반송 장치에도 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 반송 장치(100)는 고온의 챔버에서 공정을 마친 기판을 반송하기 위한 장치이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 반송 장치(100)는 로봇 몸체(110)와, 로봇아암(120), 엔드 이펙터(130), 진공 패드(140) 그리고 패드 링(150)을 포함한다.
로봇 몸체(110)는 스테핑 모터 등의 구동 수단을 가지며, 로봇 아암(120)의 동작을 제어한다. 로봇 아암(120)은 로봇 몸체(110)로부터 동력을 전달받아 기판(W)을 반송하기 위해 펼쳐지거나 접혀지는 동작을 수행할 수 있으며, 또한 상하 방향으로 상승 또는 하강 동작을 수행할 수 있다.
엔드 이펙터(130)는 여러 형상의 것이 있으나 여기서는 기판(W)을 다른 구성부에 인수 및 인계하기 용이하도록 로봇 아암(120)의 선단에 연결되는 몸체부분(132)와, 몸체부분(132)의 일단에 구비되며, 기판(W)의 중심부분을 진공 흡착하는 진공 패드(140)가 설치되는 수납홈(136)을 갖는 센터부분(134), 그리고 센터부분(134)의 양측에 구비되어 진공 패드(140)에 의해 진공 흡착된 기판(w)의 가장자리 저면에 위치하는 포핑거부분(138)을 갖는다. 센터부분(134)과 포핑거부분(138)은 몸체부분(132)로부터 포핑거 형태로 분기된 형상으로 이루어지며, 센터부분(134)은 포핑거부분(138) 사이에 위치된다. 센터부분(134)의 수납홈(136)에는 기 판(w)의 진공 흡착을 위한 진공압이 형성되도록 엔드 이펙터(130)의 몸체부분(132)로부터 베큠 라인(139)이 연결되며, 센터부분(134)의 수납홈(136)에는 진공 패드(140)가 삽입 설치된다. 수납홈(136)은 테두리를 따라 단차지게 형성되는 턱(136a)을 갖으며, 이 턱(136a)에는 패드 링(150)의 일부가 부착 고정된다. 한편, 베큠 라인(139)에는 진공 펌프(139a)가 연결되며, 베큠 라인(139)에는 압력을 감지하는 센서(139b)를 설치되어, 진공 패드(140)의 이탈로 인한 진공 리크를 감지하여 공정 결함을 방지할 수 있다.
도 3 내지 도 4b를 참조하면, 진공 패드(140)는 기판(w)을 진공 흡착하여 지지하는 부분으로, 몸체 중앙에는 수납홈(136) 바닥까지 연결된 베큠 라인(139)과 연결되는 진공홀(142)이 형성되고, 가장자리에는 플랜지부분(144)이 형성된다. 진공 패드(140)는 세라믹 소재의 엔드 이펙터(130)와는 다른 소재로 이루어진다. 진공 패드(140)는 열전도율이 낮은 폴리아미드계의 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 소재로 이루어진 진공 패드(140)는 고온의 기판(w)이 놓여졌을 때 기판의 급격한 온도 변화를 최소화할 수 있어 기판(w)의 열응력에 의한 브로킨을 방지할 수 있다. 진공 패드(140)는 수납홈(136)에 접착제(일반적으로 에폭시를 사용함) 사용하여 부착 고정된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 진공 패드(140)는 저면에 격자 홈(146)들을 추가 구성하여 수납홈(136)과의 접촉 면적을 넓힘으로써 본딩 효과를 크게 하여 수납홈(136)에서의 부착력을 높일 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
한편, 패드 링(150)은 진공 패드(140)를 압박하여 진공 패드(140)의 부착력 효과를 극대화시키기 위한 것으로, 패드 링(150)은 엔드 이펙터(130)와 동일한 세라믹 소재로 이루어진다. 패드 링(150)은 진공 패드(140)의 플랜지부분(144)과 수납홈(136)의 턱(136a) 상면에 접착제로 부착된다. 예컨대, 진공 패드(140)와 수납홈(136) 사이의 접착제는 장기간 사용시 열화되면서 접착성이 떨어질 수 있고, 이로 인해 진공 패드(140)가 수납홈(136)으로부터 이탈될 수 있다. 하지만, 진공 패드(140)를 고정하는 접착제의 접착성이 열화되더라도, 패드 링(150)의 일부가 수납홈(136)의 턱(136a) 상면에 부착되고, 또 다른 일부는 진공 패드(140)의 플랜지부분(144) 상면에 부착 고정됨으로써 진공 패드(140)의 이탈을 방지할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 고온의 기판이 놓여졌을 때 기판의 급격한 온도 변화를 최소화할 수 있어 기판의 열응력에 의한 브로킨을 방지할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 진공 패드의 저면에 격자 홈들을 추가 구성하여 수납홈과의 접촉 면적을 넓힘으로써 본딩 효과를 크게 하여 수납홈에서의 부착력을 높일 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 패드 링에 의해 진공 패드의 이탈을 방지할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

Claims (5)

  1. 기판 반송 장치에 있어서:
    로봇아암과,
    상기 로봇아암의 단부에 결합되며, 내부에 베큠 통로가 구비된 엔드 이펙터;
    상기 엔드 이펙터에 설치되며, 기판을 진공흡착 하여 고정하도록 상기 베큠 통로와 연결되는 진공홀을 갖는 진공 패드를 포함하되;
    상기 엔드 이펙터는
    상기 진공 패드가 위치되는 수납홈을 갖고;
    상기 진공 패드는 상기 수납홈의 바닥면과의 접촉 면적을 늘리기 위하여 격자홈들이 바닥면에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 반송 장치는
    상기 진공 패드가 상기 수납홈으로부터 이탈되지 않도록 상기 진공 패드의 가장자리를 압박하기 위한 패드 링을 더 포함하는 기판 반송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수납홈은 테두리를 따라 단차지게 형성되고 상기 패드 링의 일부가 놓 여지는 턱을 더 포함하고;
    상기 진공 패드는 상기 패드 링의 일부가 놓여지도록 가장자리로부터 연장되어 형성된 플랜지부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진공 패드는 고온의 기판과 접촉시 열전도율을 최소화하기 위하여 폴리아미드계 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패드 링은 상기 엔드 이펙터와 동일한 세라믹 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 반송 장치.
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