KR20080108054A - 기판반송장치 - Google Patents

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KR20080108054A
KR20080108054A KR1020080053406A KR20080053406A KR20080108054A KR 20080108054 A KR20080108054 A KR 20080108054A KR 1020080053406 A KR1020080053406 A KR 1020080053406A KR 20080053406 A KR20080053406 A KR 20080053406A KR 20080108054 A KR20080108054 A KR 20080108054A
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타다히로 오미
유스케 무라오카
야스요시 미야지
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고쿠리츠 다이가쿠 호진 도호쿠 다이가쿠
가부시끼가이샤 퓨처 비전
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Abstract

본 발명은 두께가 얇고, 또한 휨이 생기기 어려운 반송포크, 특히, 소성처리온도와 같은 고온하에 노출된 경우라도 휨이 생기기 어려운 반송포크를 구비하는 기판반송장치를 제공한다.
그 해결수단으로서, 기판소성로(基板燒成爐)에 대한 기판의 반출입을 행하는 기판반송장치가 구비하는 반송포크(24)를, 벌집구조체인 본체부재(B)와, 본체부재(B)의 상면에 접합되어 본체부재(B)보다 열팽창율이 작은 재질에 의해 형성된 천정판부재(H)에 의해 구성한다. 반송포크(24)가 고온하에 노출되면, 본체부재(B)와 천정판부재(H) 사이의 열팽창율의 차이에 기인하여, 상대적으로 열팽창율이 작은 부재인 천정판부재(H) 측으로 구부러지려고 하는 상향의 힘이 생긴다. 반송포크(24)의 휨의 원인으로 되는 하향의 힘(즉, 지지하는 기판(W)의 무게나 자중(自重)에 기인하는 하향의 힘)이 이 상향의 힘으로 상쇄됨으로써, 반송포크(24)의 휨이 억제된다.
Figure P1020080053406
기판반송장치, 소성로, 벌집, honeycomb, 열팽창율, 휨

Description

기판반송장치{SUBSTRATE TRANSPORTING UNIT}
본 발명은, 반도체기판, 액정표시장치용 유리기판, 포토마스크용 유리기판, 플라즈마 표시용 유리기판, 광디스크용 기판 등(이하, 간단히 「기판」이라 한다)을 기판소성로(基板燒成爐)에 대해 반출입(搬出入)하는 기판반송장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판에 대해서 일련의 처리를 행하는 기판처리장치는, 기판에 대한 소정의 처리를 실행하는 단위(單位)처리부(예를 들면, 소성처리부(燒成處理部), 세정처리부, 레지스트 도포부, 현상부 등)와, 단위처리부에 대해 기판을 반출입하는 기판반송장치로 구성되어 있다. 기판반송장치가 소정의 반송순서로 소정의 처리부에 기판을 반출입해 감으로써, 기판에 대한 일련의 처리가 행해지게 된다.
기판반송장치는, 일반적으로, 기판을 한쪽 지지상태로 지지하는 반송포크를 갖춘다. 이 반송포크는, 종래에는, 예를 들면 CFRP(탄소섬유 강화수지)에 의해 형성되고, 중실(中實), 중공(中空) 혹은 단면이 하방으로 개방된 ㄷ자형 구조로 된 경우가 일반적이었다.
그런데, 종래의 반송포크에 있어서는, 지지하는 기판의 무게나 반송포크의 자중(自重) 등 때문에 휨이 발생한다고 하는 문제가 있었다. 반송포크가 휘면, 기판을 수평상태로 지지할 수 없게 되어 버린다. 휨을 저감하기 위해, 반송포크의 강도를 높이려고 하면, 이번에는 반송포크에 상당한 두께가 필요하게 되어 버린다.
반송포크가 접근하는 처리부에 있어서는, 이 반송포크의 휨이나 두께를 고려한 설계가 필요하게 된다. 예를 들면, 기판소성로와 같이, 기판을 다단(多段)상태로 격납하여 처리하는 처리부에 있어서는, 기판을 격납하는 선반의 간격(래크피치(rack pitch))을, 반송포크의 휨이나 두께를 고려하여(즉, 휜 반송포크가 삽입가능하도록) 크게 취하지 않으면 안 된다. 이로써, 기판소성로가 대형화되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
기판소성로가 대형화하면, 열손실이 증대하고, 제조비용도 증가한다. 또한, 단위높이당 처리가능한 기판의 매수가 적게 되기 때문에, 소성처리능력이 저하 한다. 또한, 기판소성로의 높이가 수송한계 높이 이상으로 되어 버리면, 기판소성로를 분할해서 수송하지 않으면 안 된다. 이 경우, 분할해서 수송한 기판소성로를 밀폐화하기 위해서 새로운 설계노력이나 제조비용이 요구되는 것으로 되어 버린다.
지지하는 기판의 대형화(즉, 반송포크의 전장(全長) 증가) 및 이에 따른 기판의 중량증가가 진행되는 근년에 있어서는, 반송포크의 휨 발생은 한층 현저한 것으로 되어오고 있어, 이 휨에 기인하는 상기 문제도 한층 심각한 것으로 되어 있다.
이러한 사정을 고려하여, 휨이 발생하기 어려운 반송포크를 실현하는 각종 기술이 고안되어 있다. 예를 들면, 반송포크를, 알루미늄합금 등으로 이루어지는 금속층과, 해당 금속층을 상하로 샌드위치형상으로 끼우는 CFRP층에 의해 구성함으로써, CFRP층으로부터 휨의 억압효과를 얻는 동시에, 금속층에 의해 CFRP층의 무름이나 열변형을 보상하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌1 참조).
또한, 반송포크를, Si 금속매트릭스 속에서 SiC 강화제가 복합된 SiC－Si 복합재료를 이용해서 형성하고, 또한 이를 벌집구조체로 함으로써, 방열성(放熱性)이 뛰어나고, 경량이면서 고강도의 반송포크를 얻는 기술이 제안되어 있다(특허문헌2 참조)
그리고, 반송포크를 중공 파이프로 구성함으로써, 경량이면서 고강성의 반송포크를 얻는 기술이 제안되어 있다(특허문헌3 참조).
또한, 반송포크 내부에 기체의 공급기구를 설치하여, 반송포크의 상면으로부터 기체를 분출함으로써, 반송포크가 기판의 무게에 의해서 변형하는 것을 억제하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌4 참조).
(특허문헌1) 일본 특허공개 평11－354607호 공보
(특허문헌2) 일본 특허공개 2005－175141호 공보
(특허문헌3) 일본 특허공개 2001－79790호 공보
(특허문헌4) 일본 특허공개 평11－180554호 공보
그런데, 예를 들면, 기판소성로에 대한 기판의 반출입에 제공되는 반송포크와 같이, 기판 반송시에 고온(高溫)하에 노출되는 반송포크 M(도 8 참조)는, 고온 하에 노출됨으로써 그 강성이 저하되어 버린다. 이에 의해, 휨의 원인으로 되는 하향의 힘(지지하는 기판(W)의 무게나, 반송포크 M의 자중) AR91에 기인하는 휨이, 상온(常溫)하에 비해 더 현저하게 나타난다.
또한, 기판소성로로부터 소성처리된 기판을 반출함에 있어, 반송포크 M는 소성처리온도까지 승온(昇溫)한 기판(W)을 지지해야 한다. 이때, 반송포크 M의 상면은 승온한 기판(W)과 접촉함으로써 열팽창되어 버린다(AR92). 이에 기인하여 반송포크 M에 젖힘이 생겨 반송포크의 휨이 더 조장되어 버린다.
종래의 기술에 의하면, 반송포크의 휨의 억제에 관해 어느 정도의 효과가 얻어지지만, 상기와 같이 기판 반송시에 고온하에 노출되는 반송포크의 휨을 억제할 수 없었다.
본 발명은, 상기 과제을 감안하여 안출된 것으로, 두께가 얇고, 또한 휨이 생기기 어려운 반송포크, 특히, 소성처리온도와 같은 고온하에 노출된 경우라도 휨이 생기기 어려운 반송포크를 갖추는 기판반송장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
청구항 1의 발명은, 기판소성로에 대한 기판의 반출입을 행하는 기판반송장치로서, 기판을 한쪽 지지상태로 지지하는 반송포크와, 상기 반송포크를 구동하여 상기 기판소성로에 접근(access)시키는 구동부를 갖추고, 상기 반송포크가, 벌집구조체인 본체부재와, 상기 본체부재의 상면에 접합되어 상기 본체부재보다 열팽창율 이 작은 재질로 형성되어 있는 천정판부재를 갖춘다.
청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 기판반송장치로서, 상기 본체부재가, 탄소섬유 강화수지로 형성되어 있다.
청구항 3의 발명은, 청구항 1에 기재된 기판반송장치로서, 상기 본체부재가, 세라믹스로 형성되어 있다.
청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 기판반송장치로서, 상기 천정판부재가 글래시카본(glassy carbon)으로 형성되어 있다.
청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 기판반송장치로서, 상기 천정판부재가 다이아몬드라이크 카본(diamond like carbon)으로 형성되어 있다.
청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 기판반송장치로서, 상기 천정판부재가 세라믹스로 형성되어 있다.
청구항 7의 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 기판반송장치로서, 상기 천정판부재가 수지로 형성되어 있다.
청구항 8의 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 기판반송장치로서, 상기 벌집구조체가 육각형을 나열한 형태로 만들어진 구조체이다.
청구항 9의 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 기판반송장치로서, 상기 벌집구조체가 사각형을 나열한 형태로 만들어진 구조체이다.
청구항 1~9에 기재된 발명에서는, 반송포크의 본체부재를 벌집구조체로 함으로써, 두께를 늘리지 않고도 기판을 지지하는데 충분한 강도가 얻을 수 있고, 또한 휨도 생기기 어려운 반송포크를 얻을 수 있다. 또한, 본체부재의 상면에 본체부재보다 열팽창율이 작은 재질로 형성되어 있는 천정판부재를 접합함으로써, 고온하에 노출된 경우라도 휨이 생기기 어려운 반송포크를 얻을 수 있다.
특히, 청구항 2에 기재된 발명에서는, 본체부재가 탄소섬유 강화수지로 형성 되어 있으므로, 충격에 강하고, 고내열성이고 경량이면서 고강도인 반송포크를 얻을 수 있다.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 의한 기판반송장치(1)에 대해 설명 한다. 기판반송장치(1)는, 기판소성로(2)에 대한 기판의 반출입을 행하는 장치이다. 그래서, 기판반송장치(1)에 대해 구체적으로 설명하기 전에, 기판소성로(2)의 구성에 대해 설명한다.
<1. 기판소성로>
기판소성로(2)의 구성에 대해 도 1 ~ 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 기판소성로(2)의 개략사시도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 기판소성로(2)의 횡단면도(K1－K1 단면도)이다. 또한, 도 3은, 도 1에 나타내는 기판소성로(2)의 종단면도(K2－K2 단면도)이다.
기판소성로(2)는, 개구부(開口部)를 갖는 상자형 노체(爐體)(10)와, 노체(10)의 개구부를 막는 루버타입(louver type)의 셔터(30)을 갖추고 있다.
노체(10)는, 기판소성로(2)의 본체를 구성하는 케이스로서, 단열재를 사용해 성형되어 있다. 노체(10)는 그 내부에 기판격납부(11), 히터(12), 팬(13), 내열 HEPA필터(14)를 수납하고 있다.
노체(10)의 내측면의 한쪽(내측면(S1))에는, 기판격납부(11)의 내부공간 V(이하에서 「소성공간(V)」라고 한다)에 열을 공급하는 히터(12)가 구비되어 있다. 또한, 다른 쪽의 내측면(내측면(S2))에는, 팬(13)이 구비되어 있다. 또한, 팬(13)과 기판격납부(11) 사이에는 내열HEPA필터(14)가 끼워넣어져 있다. 즉, 팬(13)이 화살표 AR1~AR4와 같이 노체(爐體)(10)내의 기류를 순환시킴으로써, 소성공간(V) 내를 온도편중 없이 균질하게 소정의 소성처리온도로 유지할 수 있다. 또한, 팬(13)과 히터(12)의 위치는 반대라도 좋다.
기판격납부(11)는, 복수의 기판을 다단상태로 격납하기 위한 격납부로서, 본체를 구성하는 벽면(110) 중, 특히 측벽면(110a)(110b)은 펀칭메탈(punching metal)에 의해 성형되어 있다.
기판격납부(11)를 구성하는 케이스의 내배면(內背面)(T1)에는, 복수의 노(爐)내 지지부재(111)의 기단부(基端部)가 각각 고정되어 있다. 노내 지지부재(111)는, 기판격납부(11) 내에 있어서, 기판(W)을 한쪽 지지상태로 지지하는 기판지지부재이다. 노내 지지부재(111)의 긴 방향의 길이는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판격납부(11)에 격납된 기판(W)의 깊이방향의 길이와 동일한 정도의 길이를 갖고 있다.
기판격납부(11)를 구성하는 케이스의 내측면(T2)(T3)은 펀칭플레이트로 구성되고, 복수의 보조지지부재(112)의 기단부가 각각 고정되어 있다. 보조지지부재(112)는, 기판격납부(11)내에 있어서, 노내 지지부재(111)에 지지된 기판(W)을, 보조적으로 지지하기 위한 지지부재이다. 보조지지부재(112)의 긴 방향의 길이는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 후술하는 기판반송장치(1)의 반송포크(24)와 간섭하지 않는 정도의 길이로 한다.
기판격납부(11)의 내배면(T1)의 동일 수평위치에는, 복수의 노내 지지부재(111)(도 2에 있어서는 3개)의 기단부가 고정되어 있다. 또한, 기판격납부(11)의 내측면(T2)(T3)의 각각에는, 동일 수평위치에, 복수의 보조지지부재(112)(도 2에 있어서는 5개)의 기단부가 각각 고정되어 있다. 서로 동일 수평위치에 그 기단부가 고정된 이들 지지부재의 집합은, 동일한 기판(W)를 지지하기 위해 제공된다. 즉, 기판격납부(11) 내에 격납되는 복수의 기판(W)의 각각은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 동일 수평위치에 고정된 지지부재의 집합에 의해 수평으로 지지된다.
더욱이, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판격납부(11) 내배면(T1) 및 내측면 (T2)(T3)에는, 연직(鉛直)방향에 대해, 이들 동일 수평위치에 고정된 지지부재의 집합이 소정의 배치간격(래크피치) d를 두고 소정 개수(도 3에 있어서는 간략화해서 나타내고 있지만, 실제는, 예를 들면 40단 정도) 설치되어 있다. 이에 의해, 기판격납부(11)는, 각각 수평으로 지지된 기판(W)을 다단상태로 복수 격납할 수 있다.
다시 도 1을 참조한다. 셔터(30)는, 전체위치 규제부재(31)와, 전체위치규제부재(31) 상에 연직방향으로 적층 재치(載置)된 복수 개의 루버(louver)(32a)(32b)(32c)를 구비한다.
전체위치 규제부재(31)에는 승강기구(도시 생략)가 설치되어 있고, 상하방 향(화살표 AR5)으로 승강 가능하다. 전체위치규제부재(31)에 설치된 승강기구를 제어함으로써, 전체위치규제부재(31) 및 거기에 적층 재치된 복수의 루버(32a)(32b)(32c)를 일체로 승강시킬 수 있다.
또한, 복수의 루버(32a)(32b)(32c)의 각각에도 승강기구(도시 생략)가 설치되어 있어, 각 루버(32a)(32b)(32c)는 상하방향(화살표 AR6, AR7, AR8)으로 승강 가능하다. 예를 들면, 루버(32b)에 설치된 승강기구를 제어함으로써, 루버(32b) 및 거기에 적층 재치된 루버(32a)를 일체로 승강시킬 수 있다. 즉, 루버(32b)를 상방으로 이동시킴으로써, 루버(32c)와 루버(32b)의 사이에 개구부(Q)(도 3)를 형성할 수 있다.
즉, 루버(32a)(32b)(32c) 및 전체위치 규제부재(31)의 각각을 승강 제어함으로써, 기판격납부(11)의 다단구조 중 임의의 단(段)에 대향한 개구부를 형성할 수 있다. 이로써, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 후술하는 기판반송장치(1)에 구비된 반송포크(24a)가, 기판격납부(11)의 다단구조 중 임의의 단에 접근(더 구체적으로는, 임의의 단에 재치된 기판(W)을 꺼내거나 임의의 단에 기판(W)를 재치하는 것)이 가능하게 된다. 또한, 루버(32a)(32b)(32c)의 이동거리를 적절하게 설정함으로써, 형성되는 개구부의 연직방향에 대한 길이를 적정치(더 구체적으로는, 반송포크(24a)가 기판(W)를 재치한 상태로 끼워 통과하기 가능한 최소값)로 할 수 있다.
＜2. 기판반송장치＞
＜2－1. 기판반송장치의 전체 구성＞
다음에, 본 발명의 실시 형태에 의한 기판반송장치(1)에 대해 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는 본 발명에 의한 기판반송장치(1)의 구성을 나타내는 개략 사시도이다. 기판반송장치(1)는 상술한 기판소성로(2)에 대한 기판의 반출입을 행한다.
기판반송장치(1)는 원통형상의 장치본체(21)와, 장치본체(21)에 설치된 컬럼(column)(22)과, 컬럼(22)의 상면에 설치된 제1 반송아암(23a) 및 제2 반송아암(23b)과, 각 반송아암(23a, 23b)에 고정된 복수의 반송포크(24a, 24b)를 구비하고 있다.
장치본체(21)는 기판소성로(2)를 포함하는 각종의 처리부에 의해 구성되는 기판처리장치의 저면(底面)에 배치된다. 장치본체(21)에는, 원통형상의 외형을 갖는 컬럼(22)이 승강가능하면서 회동(回動)가능하게 설치되어 있다.
컬럼(22)은 장치본체(21) 내에 구비된 승강기구(도시 생략)에 의해 상하방향(화살표 AR21)으로 승강가능하다. 또한, 장치본체(21) 내에 구비된 회동기구(도시 생략)에 의해 컬럼(22)의 중심축 A1 주위로 회동가능하다.
제1 반송아암(23a)은 베이스아암(base arm)(231a)과, 베이스아암(231a)의 선단(先端)에 설치된 중간아암(232a)과, 중간아암(232a)의 선단에 설치된 반송포크 지지아암(233a)을 구비하고 있다. 또한, 베이스아암(231a), 중간아암(232a), 반송포크 지지아암(233a)의 각각은 회동기구(도시 생략)을 구비하고, 베이스아암(231a)은 중심축 A2a 주위로, 중간아암(232a)은 중심축 A3a 주위로, 반송포크 지지아암(233a)은 중심축 A4a 주위로 각각 회동가능하다.
반송포크 지지아암(233a)에는, 복수의 반송포크(24a)의 기단부가 고정되어 있다. 반송포크(24a)는 기판을 한쪽 지지상태로 지지하는 기판지지부재이다. 기단부가 고정된 상태에서, 지지면(241a) 상에 기판이 재치됨으로써, 한쪽 지지상태로 기판을 수평하게 지지할 수 있다. 그리고, 이 지지면(241a)은 후술하는 천정판부재(H)의 상면에 의해 구성된다.
제2 반송아암(23b)은 제1 반송아암(23a)과 거의 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 또한, 제2 반송아암(23b)이 구비하는 반송포크 지지아암(233b)에는, 제1 반송아암(23a)이 구비하는 반송포크 지지아암(233a)과 마찬가지로, 복수의 반송포크(24b)의 기단부가 고정되어 있다. 반송포크(24b)는 반송포크(24a)와 마찬가지로, 기판을 한쪽 지지상태로 지지하는 기판지지부재이다.
다만, 반송포크(24b)와 반송포크(24a)는 서로의 간섭을 막기 위해, 상하로 빗겨서 서로 평행한 위치 관계에 있다. 즉, 제2 반송아암(23b)이 구비하는 반송포크 지지아암(233b)은 중간아암(232b)의 기단부측으로 뻗는 하부아암부(331b)와, 하부아암부(331b)의 선단으로부터 일어서는 입상부(立上部)(332b)와, 입상부(332b)의 상단에 고정되어, 중간아암(232b)의 선단을 향해 되접어지는 상부아암부(333b)를 갖고 있고, 복수의 반송포크(24b)의 기단부는 상부아암부(333b)에 고정되어 있다.
제1 반송아암(23a) 및 제2 반송아암(23b)은 소위, 스칼라(Scalar) 방식의 로봇을 구성하고 있어, 베이스아암(231a, 231b), 중간아암(232a, 232b), 반송포크 지지아암(233a, 233b)이 회동됨으로써, 반송포크(24a, 24b)의 자세를 바꾸지 않고 컬럼(22)의 중심축 A1에 대해 직선적으로 근접/이반(離反) 변위시킬 수 있다(화살 표 AR22(도 2, 도 3) 참조). 또한, 동시에, 컬럼(22)이 승강됨으로써, 반송포크(24a, 24b)를 임의의 수평위치에 둘 수 있다. 즉, 기판격납부(1)의 다단 구조 중 임의의 단(段)에 재치된 기판(W)을 꺼내거나, 임의의 단에 기판(W)를 재치하는 것이 가능하게 된다(도 3 참조).
＜2－2. 반송포크의 구성＞
반송포크(24a, 24b)(이하에서, 반송포크(24a)와 반송포크(24b)를 특별히 구별하지 않는 경우에는, 단지 반송포크(24)로 나타냄)의 구성에 대해 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 반송포크(24)의 일부 절결 사시도이다.
반송포크(24)는 제1 재료로 형성된 본체부재(B)와, 제2 재료로 형성된 천정판부재(H)의 2층 구조를 갖고 있다.
＜본체부재(B)의 구조＞
본체부재(B)는 반송포크(24)의 본체부를 구성하는 부재로서, 육각형을 나열하는 형태로 만들어진 벌집구조체에 의해 구성되어 있다. 그리고, 본 실시 형태에 의한 반송포크(24)에 있어서는, 본체부재(B)의 하면(下面)은 개방된다. 또한, 상면에는, 후술하는 천정판부재(H)가 접합된다.
벌집구조는 중실(中實)구조에 비해 가볍다. 따라서, 본체부재(B)를 벌집구조로 함으로써, 자중(自重)에 기인하여 생기는 반송포크(24)의 휨이 저감된다. 또한, 벌집구조는 중공(中空)구조에 비해 고강도이다. 따라서, 본체부재(B)를 벌집구조로 함으로써, 두께를 증가시키지 않아도 지지하는데 충분한 강도를 얻을 수 있다. 또한, 기판(W)을 지지할 때에도, 휨이 생기지 않는다.
＜본체부재(B)의 재료＞
본체부재(B)는 CFRP(탄소섬유강화 수지), 혹은 세라믹스를 재료로 하여 형성된다.
CFRP는 충격에 강하고, 고내열성(高耐熱性)으로 경량이면서 고강도인 재료이므로, CFRP를 본체부재(B)의 재료로서 채용함으로써, 충격 및 열에 강하고, 경량이면서 고강도의 본체부재(B)를 얻을 수 있다.
세라믹스를 재료로서 채용하는 경우는, 특히, 내충격성이 높은 세라믹스(예를 들면, 질화규소, 혹은 적층형(績層型)층 세라믹스 등)를 채용하는 것이 바람직하다. 내충격성이 높은 세라믹스를 본체부재(B)의 재료로서 채용함으로써, 균열에도 강한 본체부재(B)를 얻을 수 있다.
＜천정판부재(H)의 구조＞
천정판부재(H)는, 그 상면이 지지면(241)을 구성하는 판상(板狀)부재로서, 그 하면이 본체부재(B)의 상면과 접합된다. 더 구체적으로는, 접착제에 의해, 혹은 일체 성형에 의해 본체부재(B)의 상면과 접합된다.
＜천정판부재(H)의 재료＞
천정판부재(H)는 본체부재(B)를 형성하는 재질보다 열팽창율이 작은 재질을 재료로 하여 형성된다.
더 구체적으로는, 천정판부재(H)는 본체부재(B)를 형성하는 재질보다 열팽창율이 작은 세라믹스를 재료로 하여 형성된다. 이 경우, 특히, 저(低)열팽창 세라 믹스(열팽창 계수가 20×10-7℃-1 보다 작은 세라믹스)를 재료로서 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 천정판부재(H)는 본체부재(B)를 형성하는 재질보다 열팽창율이 작은 수지를 재료로 하여 형성해도 좋다. 이 경우, 특히, 저열팽창 수지(열팽창 계수가 20×10-7℃-1 보다 작은 수지)를 재료로서 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 본체부재(B)를 형성하는 재질의 열팽창율이 글래시카본(glassy carbon)(유리 상(狀) 탄소)보다 큰 경우, 천정판부재(H)는 글래시카본을 재료로 하여 형성해도 좋다. 글래시카본은, 외관이 흑색이면서 유리 상이고, 파면(破面)도 광택이 있는 조개껍질 모양을 나타내는 경질(硬質)이자 비결정(非結晶)인 탄소이며, 매우 균질하고 치밀한 구조를 갖는다. 이 때문에, 글래시카본은 일반적인 탄소재료의 특징인 도전성(導電性), 화학적 안정성, 내열성, 고순도 등의 성질에 더하여, 재료 표면이 분말화하여 탈락하는 경우가 없는 뛰어난 특징을 가지므로, 직접 용접하는 부재로서도 사용할 수 있다. 또한, 글래시카본은 염산이나 불화수소산 등의 산에 대해서도 뛰어난 내식성을 갖고 있다.
또한, 본체부재(B)를 형성하는 재질의 열팽창율이 다이아몬드라이크 카본(diamond-like carbon)(다이아몬드 상 탄소)보다 큰 경우, 천정판부재(H)는 다이아몬드라이크 카본을 재료로 하여 형성해도 좋다. 즉, 본체부재(B)의 상면에 다이아몬드라이크 카본의 피막(皮膜)을 형성하는 구성으로 해도 좋다. 다이아몬드라이크 카본은 다이아몬드와 유사한 탄소(카본) 박막재료이다. 다이아몬드라이크 카본 은 다이아몬드 결합과 흑연 결합이 혼재한 비정질(非晶質, amorphous) 구조를 갖는다. 이 때문에, 다이아몬드라이크 카본은 경질성, 내마찰성, 내마모성, 내약품성, 전기절연성, 적외선 투과성 등이 뛰어난 특징을 갖고 있다.
또한, 본체부재(B)를 양(+)의 열팽창율을 갖는 CFRP(PAN계), 천정판부재(H)를 음(-)의 열팽창율을 갖는 CFRP(피치계)로 해도 좋다.
천정판부재(H)는, 반송포크(24)가 고온하에 있을 때에 생기는 휨을 방지하기 위해, 본체부재(B)의 상면에 접합된다. 즉, 반송포크(24)가 고온하에 노출된 경우(예를 들면, 반송포크(24)가 소성처리온도까지 승온(昇溫)된 기판소성로(2)의 소성공간에 삽입된 경우)에, 반송포크(24)에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본체부재(B)와 천정판부재(H) 사이의 열팽창율의 차이에 기인하여, 상대적으로 열팽창율이 작은 부재인 천정판부재(H) 측으로 구부러지려고 하는 상향(上向)의 힘 F1이 생긴다(소위, 바이메탈 효과). 반송포크(24)의 휨의 원인으로 되는 하향(下向)의 힘(즉, 지지하는 기판(W)의 무게나 자중에 기인하는 하향의 힘) F2가 이 상향의 힘F1로 상쇄됨으로써, 반송포크(24)의 휨이 억제된다. 이와 같이, 본체부재(B)의 상면에 천정판부재(H)가 접합됨으로써, 반송포크(24)가 소성처리온도와 같은 고온하에 노출된 경우에 반송포크(24)에 생기는 휨이 억제된다.
또한, 열팽창율이 본체부재(B)에 비해 상대적으로 작은 재질이 천정판부재(H)를 형성하는 재료로서 선택되기 위해, 반송포크(24)가 소성처리 후의 승온한 기판을 지지면(241) 상에 지지한 경우에도, 지지면(241)이 열팽창하기 어렵다. 따라서, 승온한 기판(W)을 지지한 경우라도, 반송포크(24)의 휨이 증대되기 어렵다.
또한, 도 5의 예에 있어서는, 벌집은 육각형으로 하였지만, 삼각형이나 사각형 등의 다각형 등의 형상이어도 좋다. 즉, 도 5의 예에 있어서는 벌집구조체는 육각형을 나열하는 형태로 만들어진 구조체이라고 하였지만, 삼각형이나 사각형 등의 다각형 등의 형상을 나열하는 형태로 만들어도 좋다. 특히, 벌집구조체를, 사각형을 나열하는 형태로 만들면, 공진주파수가 증대하여, 휨 양이 적게 되므로 바람직하다.
＜3. 기판소성처리＞
다음에, 기판반송장치(1)가 기판소성로(2)에 대한 기판의 반출입을 행함으로써 실행되는 기판소성처리에 대해 설명한다.
기판소성처리를 실행함에 있어서는, 기판소성로(2)는 미리 히터(12)에 의해 소성공간(V)으로 열의 공급을 시작하여, 소성공간(V)을 소성처리온도(예를 들면 300℃)까지 승온한다.
소성공간(V)이 소성처리온도까지 승온되면, 기판의 소성처리를 시작한다. 즉, 기판반송장치(1)가 반송포크(24a, 24b)를 구동 제어하여, 기판소성로(2)에 대한 기판(W)의 반출입을 시작한다. 더 구체적으로는, 반송포크(24a)(혹은 반송포크(24b))에, 미처리(未處理) 기판을 지지시켜, 기판소성로(2) 내의 소정의 노내(爐內)지지부재(111) 상에 재치시킨다. 또한, 이와 동시에, 반송포크(24b)(혹은 반송포크(24a))에, 소정의 노내 지지부재(111) 상에 재치된 소성처리가 끝난 기판(즉, 기판소성로(2) 내에서 소정 시간 소성된 기판)을 지지시켜, 기판소성로(2) 내로부터 꺼내게 한다.
여기서 반송포크(24a, 24b)는 소성처리온도로 유지된 소성공간(V)에 삽입됨으로써, 또한, 소성처리 후의 승온한 기판을 지지면(241) 상에 지지시킴으로써, 고온하에 노출되게 되지만, 상술한 바와 같이, 반송포크(24a, 24b)는 고온하에 노출되어도 휘기 어렵다.
＜4. 효과＞
상기 실시 형태에 의한 반송포크(24)에 있어서는, 본체부재(B)를 벌집구조로함으로써, 반송포크(24)를 경량화할 수 있다. 반송포크(24)가 경량화되면, 자중에 기인하여 생기는 반송포크(24)의 휨이 저감된다. 또한, 기판반송장치(1)가 반송해야 할 중량(즉, 반송포크(24)와 피(被)반송기판의 총중량)이 작아지므로, 기판반송장치(1)의 구조강도나 구동력을 경감할 수 있다.
또한, 본체부재(B)를 벌집구조로 함으로써, 두께를 증가하지 않아도 기판을 지지하는데 충분한 강도를 얻을 수 있고, 또한 휨도 생기기 어려운 반송포크(24)를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 의한 반송포크(24)에 있어서는, 본체부재(B)의 상면에 본체부재(B) 보다 열팽창율이 작은 천정판부재(H)를 접합함으로써, 소성처리온도와 같은 고온하에 노출된 경우나 반송포크(24)가 소성처리 후의 승온한 기판을 지지면(241) 상에 지지한 경우라도, 휨이 생기기 어려운 반송포크(24)를 얻을 수 있다.
또한, 반송포크(24)의 휨이 억제되면, 반송포크(24)의 휨을 고려하여 기판소성로(2)의 래크피치(d)(도 3 참조)를 크게 설정할 필요가 없어진다. 또한, 반송 포크(24)의 두께가 얇아지면, 그만큼 래크피치(d)를 작게 할 수 있다. 래크피치(d)를 작게 함으로써, 기판소성로(2)의 높이가 낮아져, 기판소성로(2)가 소형화 된다. 이에 의해, 열손실의 저감, 제조비용 등의 저감효과를 얻을 수 있다. 또한, 래크피치(d)가 작아지면, 단위 높이당 처리가능한 기판의 매수가 증가하기 때문에, 기판소성로(2)에 격납 가능한 기판의 매수를 증가시킬 수 있다. 즉, 기판소성로(2)의 처리능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판소성로(2)의 높이의 최대치가 예를 들면, 수송한계 높이 등에 의해 제한되어 있는 경우라도 기판소성로(2)의 분할이 불필요하기 때문에, 밀폐화(密閉化)가 용이하게 된다.
또한, 상기 실시 형태에 의한 반송포크(24)에 있어서는, 본체부재(B)를 CFRP에 의해 형성함으로써, 반송포크(24)를 고강도이면서 경량으로, 충격 및 열에 강한 것으로 할 수 있다.
＜5. 변형예＞
상기 실시 형태에 있어서는, 반송포크(24)의 본체부재(B)는 벌집구조로 하고, 그 하면은 개방되는 것으로 하였지만, 본체부재(B)를 하면이 닫힌 벌집구조에 의해 구성해도 좋다. 도 7에는, 이 변형예에 의한 반송포크(24t)의 일부 절결 사시도가 나타나 있다. 다만, 이 변형예에 의한 본체부재(Bt)에 있어서는, 벌집구조체 부분(bt1)의 하면과 접합되는 하면 부분(bt2)은 벌집구조체 부분(btl)과 같은 종류의 재질을 재료로 하여 형성한다. 즉, 본체부재(Bt)는 전체적으로 한 종류의 재료로 형성한다. 이에 의해, 제1 실시 형태에 의한 반송포크(24)와 마찬가지로, 반송포크(24t)에 대해서도, 소성처리온도와 같은 고온하에 노출된 경우에 반송포 크(24t)에 생기는 휨이 억제된다.
이 변형예에 의한 반송포크(24t)에 의하면, 본체부재(Bt)가 하면이 닫힌 벌집구조에 의해 구성되므로, 반송포크(24t)의 강도(특히, 비틀림에 대한 강도)를 높일 수 있다.
도 1은 기판소성로의 개략 사시도이다.
도 2는 기판소성로의 횡단면도이다.
도 3은 기판소성로의 종단면도이다.
도 4는 기판반송장치의 개략 사시도이다.
도 5는 반송포크의 일부 절결 사시도이다.
도 6은 반송포크가 고온하에 노출된 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 반송포크의 일부 절결 사시도이다.
도 8은 종래의 반송포크가 고온하에 노출된 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 기판반송장치
2 기판소성로
24, 24a, 24b 반송포크
B, Bt 본체부재
H, Ht 천정판부재

Claims (9)

  1. 기판소성로(基板燒成爐)에 대한 기판의 반출입(搬出入)을 행하는 기판반송장치로서,
    기판을 한쪽 지지상태로 지지하는 반송포크(fork)와,
    상기 반송포크를 구동하여 상기 기판소성로에 접근시키는(access) 구동부를 구비하고,
    상기 반송포크가,
    벌집구조체인 본체부재와,
    상기 본체부재의 상면(上面)에 접합되어 상기 본체부재보다 열팽창율이 작은 재질로 형성되어 있는 천정판부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체부재가 탄소섬유 강화수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체부재가 세라믹스로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천정판부재가 글래시카본(glassy carbon)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천정판부재가 다이아몬드라이크카본(diamond-like carbon)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천정판부재가 세라믹스로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천정판부재가 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벌집구조체가 육각형을 나열한 형태로 만들어진 구조체인 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벌집구조체가 사각형을 나열한 형태로 만들어진 구조체인 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
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