KR20100053566A - 평평한 기판의 무접촉 운반용 장치 - Google Patents

평평한 기판의 무접촉 운반용 장치 Download PDF

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쎈트로테름 서멀 솔루션즈 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

본 발명은 운반 경로를 따라 평평한 기판, 특히 손상되기 쉬운 정사각형 또는 직사각형 판의 무접촉 운반을 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 평평한 기판의 무접촉 운반을 위한 장치를 발명하는 것이 의도되며, 평평한 기판은 주위 분위기 및 주위 온도와 관계없이 공중 위치에서 조차 신뢰성있게 가속되고, 운반되고 감속된다. 이는 다수의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)에 의해 달성되는데, 다수의 베르누이 그리퍼는 운반되는 기판(1)이 운반 경로(3)의 양 측부 상에서 베르누이 그리퍼(2a, 2b)를 단지 부분적으로 덮도록 운반 경로(3)를 따라 양 측부 상에 배열되고, 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 각각 기판(1)에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하고 운반 방향으로 지향되는 가스 유동(5, 6)을 형성하며, 각 쌍의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 각각 상이하게 회전하는 가스 유동(5, 6)을 형성하고 기계적 측방향 안내 요소가 운반 경로(3)의 양 측부 상에 제공된다.

Description

평평한 기판의 무접촉 운반용 장치 {ARRANGEMENT FOR THE CONTACTLESS TRANSPORT OF FLAT SUBSTRATES}
본 발명은 운반 경로를 따라, 평평한 기판, 특히 손상되기 쉬운 정사각형 또는 직사각형 판의 무접촉 운반을 위한 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 가열된 공정 챔버들을 통하여, 운반되는 기판은 유리, 실리콘 또는 흑연과 같이, 소정의 충분한 가요성을 가지지만 손상되기 쉬운 재료의 판으로 이루어질 수 있다. 따라서, 이 같은 기판의 운반에 대해 거의 무접촉 운반 시스템을 이용하는 것이 유용하다.
기상 운반 매체에 의해 처리 스테이션으로 및 처리 스테이션으로부터 반도체 웨이퍼를 운반하기 위한 폐쇄형 시스템이 DE 26 44 055 A1으로부터 공개되어 있다. 운반 매체는 자체-중심 조정되어, 반도체 웨이퍼가 항상 운반 경로를 따라 중앙으로 운반된다. 이를 위해, 가스 쿠션이 반도체 가스 노즐에 의한 중심 조정 및 전방 이동을 위해 지향되는 힘으로 반도체 웨이퍼 아래 형성된다. 이동의 중단은 진공 중단 장치에 의해 가스 쿠션에서 발생되며, 진공 중단 장치는 반도체 웨이퍼를 예정 장소에 임시적으로 고정한다.
본 발명에서 근본적인 작업은 평평한 기판의 무접촉 운반용 장치를 발명하는 것이며, 이 장치에 의해 기판이 또한 주변 분위기 및 주위 온도와 관계없이, 공중에서(overhead) 확실하게 가속, 운반 및 다시 감속된다.
본 발명의 근본적인 작업은 청구항 1의 특징적인 피쳐(feature)에 의해 해결된다. 본 발명의 부가 실시예는 대응하는 종속항으로부터 명백하다.
본 발명에 따른 장치는 공지된 베르누이 효과(Bernoulli effect)를 이용한다.
이를 위해, 다수의 베르누이 그리퍼(Bernoulli gripper)가 운반 경로의 양 측부에 서로 앞뒤로 이격 배치되어, 운반되는 기판이 운반 경로의 양 측부 상의 베르누이 그리퍼를 단지 부분적으로 덮도록 하고, 베르누이 그리퍼 각각이 기판을 향하여 그리고 운반 방향으로 지향되는, 우측 또는 좌측으로 회전하는 가스 스트림을 발생하도록 하며, 베르누이 그리퍼 각각은 한 쌍의 상이하게 회전하는 가스 스트림을 발생하고, 기계적 측방향 안내 요소가 운반 경로의 양 측부상에 제공되도록 한다.
본 발명에 의해, 문제 없이 식각된(textured) 측부 상, 심지어 공중에서 식각된 기판/웨이퍼를 파지하여 운반하는 것이 가능하게 된다.
레일 또는 제한 스트립은 측방향 안내 요소로서 고려된다.
계속해서 본 발명은, 운반 경로를 따라 양 측부 상에 서로 후속되는, 베르누이 그리퍼가 우-회전 또는 좌-회전 가스 스트림을 교대로 형성하도록 설계된다. 가스로 각각의 제 2 쌍(pair)을 작동시킴으로써, 하나의 운반 방향이 실시될 수 있으며, 가스로 베르누이 그리퍼의 다른 제 2 쌍을 작동시킴으로써 정반대의 운반 방향이 실시될 수 있다. 운반 방향의 역전은 또한 베르누이 그리퍼를 이에 따라 작동시킴으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 변형예에서, 각각의 베르누이 그리퍼는 가스의 유동 방향이 변환가능하여, 우-회전 및 좌-회전 가스 스트림이 연속으로 발생될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 다른 베르누이 그리퍼와의 정반대 전진 방향을 가지는, 베르누이 그리퍼가 운반 경로의 단부에 배치된다. 이러한 방식으로, 운반된 기판 상의의 제동 효과가 운반 경로의 단부에서 달성될 수 있다.
베르누이 그리퍼는 평평한 베이스 상의 운반 경로를 따라 배치될 수 있거나 삽입되거나 조립되어 베르누이 그리퍼가 표면과 동일 평면이 될 수 있다.
고온에서 또는 공격적 매체(aggressive medium) 하에서 조차 기판의 확실한 운반을 보장하도록, 선택적으로 베르누이 그리퍼를 포함하여 베이스가 또한 완전히 흑연으로 이루어질 수 있다. 베르누이 그리퍼는 약 1000℃의 온도로 및 심지어 H2 분위기(atmosphere)에서 작동될 수 도 있다. 이러한 경우, 공정 가스 및 베르누이 그리퍼가 작동되는 가스가 동일할 수 있다. 가스는 예열되고 또는 또한 순환되어, 온도 문제가 방지될 수 있다. 이러한 목적에 대해 상업적 흑연 펌프가 적절하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 베르누이 그러퍼는 컵 형상을 가지며, 베르누이 그리퍼에는 압축 가스 또는 또 다른 가스를 위한 하나 이상의 유출 개구가 접선 방향으로 내측벽에 배치된다.
유출 개구는 또한 상방으로, 즉 운반되는 기판의 방향으로, 각도를 약간 형성할 수 있어, 나선으로 회전하는 별개의 상방으로 지향되는 가스 스트림이 형성되도록 한다.
특히 균일한 가스 스트림을 달성하도록, 동일한 방향으로 정렬되는 두 개의 마주하는 유출 개구가 각각의 베르누이 그러퍼의 내측벽에 제공되는 경우, 유용하다.
마지막으로, 가압 가스로의 대응하는 노출 동안 가스 스트림의 변환가능한 회전 방향을 달성하도록, 정반대로 정렬되는 부가적인 유출 개구 쌍(pair)이 내측벽에 배열될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 또한 부유된 기판(suspended substrate)을 공중 운반(overhead transport)하기 위해 용이하게 이용될 수 있다.
부유 운반에서, 기판은 특히 간단한 베이스에 의해 들어 올려지고(take up)/당겨질 수 있다. 이러한 목적을 위한 기판은 베르누이 효과가 설정될 때까지 베르누이 그리퍼에 근접하여 통과/이동되어야 한다.
약 30°의 경사까지 기판의 상승 운반은 문제 없이 가능하다. 이미 설명된 제동 효과는 이어서 하강 운반시 이용되어야 한다.
본 발명은 아래 실제 예에서 추가로 설명된다.
도 1은 평평한 기판의 무접촉 운반을 위해 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시도이며,
도 2a는 좌-회전 가스 스트림을 구비한 베르누이 그리퍼를 보여주며,
도 2b는 우-회전 가스 스트림을 구비한 베르누이 그러퍼를 보여준다.
도 1은 운반 경로(3)를 따라, 손상되기 쉬운 정사각형 또는 직사각형의 형태의 평평한 기판(1), 예를 들면, 태양 전지용 기판의 무접촉 운반을 위한 본 발명에 따른 장치의 개략적인 도면이며, 운반 경로는 운반 경로(3)의 측부 상에 2열의 컵 형상의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)를 구비한다.
운반 경로(3)의 우측 및 좌측으로 서로에 대한 베르누이 그리퍼(2a, 2b)의 간격은 기판(1)의 폭 보다 커서, 통과하는 기판(1)이 기껏해야 대응하는 베르누이 그리퍼(2a, 2b)의 개구(4)의 거의 절반을 덮도록 한다. 각각 운반되는 기판이 향하는 방향으로 그리고 동시에 운반 방향(3)으로 좌측 열의 베르누이 그리퍼(2a)는 좌-회전 가스 스트림(5)을 발생하며 우측 열의 베르누이 그리퍼(2b)는 우-회전 공기 스트림(6)을 발생한다.
식각된 웨이퍼(textured wafer)는 또한 기판(1)으로서 고려되며, 여기에서 식각된 웨이퍼는 식각된 측부 상에 간단히 파지될 수 있다.
베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 이어서 소정의 재료로 제조되는 베이스 상에 배치될 수 있거나 삽입되거나 조립되어 베르누이 그리퍼가 표면과 동일평면에 있을 수 있다. 흑연판은 베이스(base)로서 이용될 수 있어, 약 1000℃ 까지의 더 높은 온도에서 조차 확실한 이용이 보장된다. 베이스 및 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 또한 세라믹과 같이 또 다른 열 부하가 가해질 수 있고 충분히 화학적으로 내성을 가지는 재료로 이루어질 수 있다.
도 2a는 좌-회전 가스 스트림(5)을 구비하는 베르누이 그리퍼(2a)를 도시하고 도 2b는 우-회전 가스 스트림(6)을 구비한 베르누이 그리퍼(2b)를 보여준다.
베르누이 그리퍼(2a, 2b)의 상세 구성은 도 2a, 도 2b로부터 명백하다. 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 운반되는 기판(1)이 향하는 방향으로 개구(4)를 구비한 컵 형상을 가지며 내측벽(7) 상에 압축 가스 또는 또 다른 가스, 예를 들면 공정 가스에 대해 접선 방향으로 하나 이상의 유출 개구(8)(노즐)가 구비된다. 노즐(8)은 개구(4)를 향하는 방향으로 상방으로 약간 각도를 형성할 수 있어, 나선으로 회전하는 상향 가스 스트림(5, 6)이 형성되도록 한다.
베르누이 그리퍼가 완전히 흑연으로 제조되는 경우, 베르누이 그리퍼는 H2 분위기에서 조차 약 1000 ℃의 온도에서 문제 없이 작동될 수 있다. 여기서 공정 가스 및 베르누이 그리퍼가 작동되는 가스가 동일할 수 있다. 가스는 예열되거나 또한 순환하여, 온도 문제가 방지될 수 있다. 이 목적에 대해 상업적 흑연 펌프가 적절하다.
서로 마주하여 동일한 방향으로 정렬되는 두 개의 유출 개구(8)는 바람직하게는 각각의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)의 내측벽(7)에 제공되어, 더욱 균일한 가스 스트림(5, 6)이 달성된다.
동일한 베르누이 그러퍼(2a; 2b)로 상이한 회전 방향의 가스 스트림(5, 6)을 달성하도록, 부가적인 유출 개구 쌍(도시안됨)이 내측벽(7)에 제공될 수 있으며, 부가적인 유출 개구 쌍은 이어서 대응하는 제어로 정반대의 회전 방향의 가스 스트림을 발생시킨다.
운반 경로(3)의 좌측에 배치되는 베르누이 그리퍼(2a)는 좌-회전 가스 스트림(5)을 발생하고, 운반 경로(3)의 우측에 배치되는 베르누이 그리퍼(2b)는 우-회전 가스 스트림(6)을 발생하여, 이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 베르누이 그러퍼 바로 위에 직접 위치하여야 하는 파지된 기판(1)이 이어서 공기 쿠션 상에 "부유(float)"되어 기판(1)의 표면 거칠기와 연계하여 가스 유동에 의해 발생된 전진력에 의해 운반 경로(3)를 따라 전방으로 운반된다.
우-회전은 시계방향으로의 회전을 의미하고 좌-회전은 반시계방향으로의 회전을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
운반 경로(3)를 따라 양 방향으로의 운반이 달성되는 경우, 가스 스트림의 회전 방향으로 변환가능한, 이미 설명된 베르누이 그리퍼가 이용될 수 있다.
다른 가능성은 운반 경로(3)의 우측 및 좌측으로 교대로 우-회전 및 좌-회전 가스 스트림을 구비한 베르누이 그리퍼(2a, 2b)를 배치하는 것으로 이루어지며, 여기에서 운반 경로(3)를 따라 쌍으로 서로 마주하여 배치되는 베르누이 그리퍼(2a, 2b)가, 각각 운반 경로(3)를 따라 양 측부 상에 앞 뒤로 위치되는 베르누이 그리퍼(2a, 2b)와 같이, 정반대 회전 방향을 가져야 한다.
이어서 각각의 제 2 쌍의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 동일한 방향으로 전진력을 발생한다. 동일한 운반 방향의 쌍의 유출 개구(8)를 변환(switch)함으로써, 운반 방향의 역전이 간단히 달성될 수 있다.
제동 효과를 발생하도록 정반대의 전진 방향으로 수 개의 쌍의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)를 임시적으로 변환함으로써 운반 경로의 단부를 향하여 운반 속도를 감소시키는 것도 가능하다.
특별히 큰 기판이 운반되어야 하는 경우, 부가적인 베르누이 그리퍼(2a; 2b)가 운반 경로(3)의 중앙에 중앙 지지부로서 배열될 수 있다. 이러한 부가적인 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 나선으로 회전하는 공기 스트림(5; 6)을 생성하는 것이 반드시 필요하지 않다. 이어서 운반 경로(3)의 에지에 위치하는 베르누이 그리퍼는 이미 앞에서 설명된 바와 같이 전진 기능을 담당하고 이어서 단지 멀리 떨어져 배치된다.
곡선은 곡선-내측 베르누이 그리퍼에 대해 정반대 회전 방향을 구비한 수 개의 곡선-외측 베르누이 그리퍼를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 특별한 장점은 본 발명이 상이한 분위기, 즉 높고 낮은 온도에서 그리고 공격성 분위기 하에서 이용될 수 있다는 사실에 있다.
베르누이 그러퍼에 대한 재료의 표적 선택에 의해, 본 발명에 따른 장치는 또한 특별히 높은 온도에서 이용될 수 있다. 흑연은 최고 500℃의 산소 분위기 하에서 베르누이 그리퍼를 위한 재료로서 이용될 수 있다.
1 기판
2a 베르누이 그리퍼
2b 베르누이 그리퍼
3 운반 경로
4 개구
5 좌-회전 가스 스트림
6 우-회전 가스 스트림
7 내부 측벽
8 유출 개구

Claims (12)

  1. 운반 경로를 따라 손상되기 쉬운 정사각형 또는 직사각형 판의 형태의 평평한 기판의 무접촉 운반을 위한 장치에 있어서,
    다수의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 앞 뒤로 간격을 가지고 상기 운반 경로(3)의 양 측부에 배치되어, 운반되는 상기 기판(1)이 상기 운반 경로(3)의 양 측부 상의 상기 베르누이 그리퍼(2a, 2b)를 단지 부분적으로 덮도록 하고, 상기 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 각각 상기 기판(1)을 향하여 그리고 운반 방향으로 지향되는 우-회전 또는 좌-회전 가스 스트림(5, 6)을 생성하고, 상기 한 쌍의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 각각 상이하게 회전하는 가스 스트림(5, 6)을 발생하고, 상기 운반 경로(3)의 양 측부 상에 기계적 측방향 안내 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측방향 안내 요소로서 레일 또는 제한 스트립이 제공되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 운반 경로(3)를 따라 양 측부 상에 서로 후속하는, 상기 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 우-회전 또는 좌-회전 가스 스트림(5, 6)이 교대로 형성하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서,
    상기 각각의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)가 변환될 수 있어, 상기 각각의 베르누이 그리퍼가 우-회전 및 좌-회전 가스 스트림(5; 6)을 연속으로 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다른 베르누이 그리퍼에 대해 정반대 전진 방향을 가지는, 베르누이 그리퍼(2a, 2b)가 상기 운반 경로(3)의 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베르누이 그리퍼(2a, 2b)가 평평한 베이스(base)에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 베르누이 그리퍼(2a, 2b)가 상기 베이스와 동일 평면이 되도록 상기 베이스 내에 삽입되거나 조립되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 베르누이 그리퍼(2a, 2b) 및 상기 베이스가 흑연으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베르누이 그리퍼(2a, 2b)는 컵 형상을 가지며, 압축 공기 또는 또 다른 가스를 위한 하나 이상의 유출 개구(8)가 접선 방향으로 상기 베르누이 그리퍼의 내측벽(7)에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유출 개구(8)는 개구(4)에 대해 상방으로 약간 경사지게, 즉 운반되는 상기 기판(1)을 향하는 방향으로 배치되어, 나선으로 회전하는 상방 지향 스트림(5, 6)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  11. 제 9 항 및 제 10 항에 있어서,
    동일한 방향으로 정렬되는 두 개의 마주하는 유출 개구(8)가 각각의 베르누이 그리퍼(2a, 2b)의 내측벽(7)에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정반대로 정렬되는 부가적인 유출 개구(8)의 쌍(pair)이 상기 내측벽(7)에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    평평한 기판의 무접촉 운반용 장치.
KR1020107003766A 2007-07-19 2008-07-21 평평한 기판의 무접촉 운반용 장치 KR20100053566A (ko)

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