KR20120002041U - 기판 흡착 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기판 반송장치에 장착되는 기판 흡착 장치에 관한 것으로서, 지지프레임과 상기 지지프레임에 설치되어 상기 기판을 에어에 의해 흡착 고정시키는 흡착유닛 및 완충부재가 구비된 흡착패드로 구성되어 기판 흡착 과정에서 기판에 가해질 수 있는 흡착 충격이 방지될 수 있게 함으로써, 기판의 손상이나 파손을 방지하는 것은 물론 구조가 단순하여 유지 보수가 용이할 뿐 아니라, 제조단가를 절감할 수 있으며, 또한 기판의 정전기를 제거할 수 있는 기판 흡착 장치에 관한 것이다.

Description

기판 흡착 장치{Substrate adsorption apparatus}

본 고안은 기판 반송장치에 장착되는 기판 흡착 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기판을 흡착시키는 흡착유닛에 완충부재가 구비된 흡착패드를 설치함으로써, 기판 흡착 과정에서 기판에 가해질 수 있는 흡착 충격을 방지하여 기판의 손상이나 파손이 방지될 수 있게 하는 것은 물론 유지 보수가 용이하고 제조단가 또한 절감할 수 있는 기판 흡착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양전지(Solar Cell)나 반도체 제조 장비는 제품이 완성되기 까지 다수의 처리 공정이 순차적으로 연속 수행되는 일괄 처리 과정을 거치기 때문에, 상기 태양전지나 반도체의 원자재인 웨이퍼(wafer) 또는 유리 기판(glass substrate)은 자동 반송 장치에 의하여 연속 이송되면서 다수의 처리 공정을 거치게 된다.

여기서 자동 반송 장치는 통상적으로 콘베이어(conveyor)나 로봇(robot)을 이용하여 기판을 부착 또는 흡착시킨 상태에서 목표 지점으로 이동시킨 후, 후속 공정의 도킹플레이트에 기판을 전달하게 되는 것이다.

따라서 자동 반송 장치는 기판을 틀어짐이 없도록 안정적으로 정확하게 고정하여 이송시키는 것이 중요하며, 이때 기판을 물리적으로 고정(clamping)하는 방법이 있으나 이는 기판에 손상을 주게 되어 사용하지 않고 있으며, 주로 기판의 손상을 최소화하기 위하여 베르누이 기술을 이용한 흡착 방법이나 진공 흡착 방법이 사용되고 있다.

여기서 베르누이 기술을 이용한 흡착 방법은 에어를 주변으로 고속 분사하여 베르누이 효과에 의해 기판을 흡착시키는 방법이고, 진공 흡착 방법은 진공 분위기를 조성하여 기판을 진공 흡착시키는 방법이다.

상기와 같은 흡착방법은 베르누이 흡착유닛이나 진공 흡착유닛에 흡착판을 설치함으로써, 기판이 인력에 의해 상향 이동하여 상기 흡착판 하측면에 밀착 고정되도록 하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 기판 흡착 장치는 다음과 같은 문제점들이 있었다.

첫째, 기판이 상방으로 이동하여 흡착판 하측면에 밀착 고정되는 과정에서 기판과 흡착판의 충돌로 인한 흡착 충격으로 인해 기판이 손상되거나 파손되는 문제점이 있었고, 둘째, 베르누이 기술을 이용한 흡착유닛의 경우에는 흡착판이 기판의 둘레를 지지해야 하는 특성상 기판의 중앙부가 압력에 의해 상방으로 휘어지게 되어 기판 변형을 야기하는 문제점이 있었으며, 셋째, 기판에 발생되는 정전기를 제거할 수 있는 정전기 제거수단이 없기 때문에 태양전지와 같은 기판의 경우에 적재 또는 운반이 용이하지 않게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 첫째, 기판이 흡착되는 흡착패드에 완충부재를 설치하여 기판에 가해지는 흡착 충격이 제거될 수 있게 하고, 둘째, 완충부재로서 브러시를 사용함과 동시에 브러시에 일정 각도를 부여하여 기판의 흡착시 기판의 회동 방지를 통해 기판이 안정적으로 정확하게 고정될 수 있게 하고, 셋째, 흡착패드에 정전기제거선을 구비하여 기판의 정전기를 제거시킴으로써 기판의 적재나 운반이 용이하도록 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 기판 반송장치에 결합되는 지지프레임과, 상기 지지프레임에 설치되어 상기 기판을 에어에 의해 흡착 고정시키는 흡착유닛, 및 상기 흡착유닛에 결합되어 상기 기판을 지지할 수 있게 구비하되, 하측면에는 상기 기판의 흡착 충격이 방지될 수 있도록 완충부재가 설치되는 흡착패드를 포함하여 구성된다.

또한 상기 흡착패드는 상기 흡착유닛에 외삽되어 고정되는 원형 플레이트로 이루어질 수 있다.

여기서 상기 완충부재는 일정 높이로 하향 돌출 형성되는 다수개의 브러시로 구성될 수 있다.

이때 상기 브러시는 상기 기판의 흡착시 회동을 방지하기 위하여 상기 흡착패드의 중심으로부터 반경 방향으로 일정 각도 경사지도록 구비되는 것이 바람직하다.

또 상기 완충부재는 일정 간격으로 이격되어 설치되는 다수개의 고무패드로 이루어질 수 있다.

또한 상기 완충부재는 상기 흡착패드의 중심으로부터 방사상으로 배치되어 등간격으로 설치되는 다수개의 일정 길이의 고무패드로 이루어질 수 있다.

한편 상기 흡착패드에는 상기 기판의 정전기 제거를 위하여 단부가 상기 기판의 표면에 접촉되는 다수의 정전기제거선이 연장 설치될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 흡착 과정에서 기판이 받을 수 있는 흡착 충격을 제거함으로써, 기판의 손상이나 파손을 방지하여 기판의 불량률 저하에 따른 생산성 향상의 효과가 있고, 둘째, 기판의 회동 방지를 통해 기판을 정확하게 흡착 이동시킬 수 있어 공정 불량률을 최소화시킬 수 있으며, 셋째, 기판의 정전기 제거를 통해 기판의 적재나 운반 등 기판의 취급이 용이해지는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 기판 흡착 장치의 분해사시도,
도 2는 본 고안의 지지프레임의 평면도,
도 3은 본 고안의 흡착패드의 일 실시예의 배면도,
도 4는 본 고안의 기판 흡착 장치의 측단면도,
도 5는 본 고안의 기판 흡착 장치의 다른 실시예의 측단면도,
도 6은 본 고안의 흡착패드의 다른 실시예의 배면도,
도 7은 도 6의 실시예의 흡착패드가 구비된 기판 흡착 장치의 측단면도,
도 8은 본 고안의 흡착패드의 또 다른 실시예의 배면도,
도 9는 도 8의 실시예의 흡착패드가 구비된 기판 흡착 장치의 측단면도이다.

이하 본 고안에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 기판 흡착 장치의 분해사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 고안의 지지프레임의 평면도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 고안의 흡착패드의 일 실시예의 배면도를 나타내 것이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 기판 흡착 장치는 지지프레임(10)과 흡착유닛(30) 및 흡착패드(50)로 구성된다.

지지프레임(10)은 기판 반송장치(도시하지 않음)에 장착되는 것으로서, 알루미늄 소재로 형성되는 것이 바람직하며, 하측면 중앙부가 일정 높이로 하향 돌출 형성된 직사각형으로 구비된다.

또한 지지프레임(10)은 하기에서 설명하는 흡착유닛(30)과 흡착패드(50)가 결합될 수 있게 중앙부에 결합공(12)이 관통 형성된다.

결합공(12)은 대직경부와 소직경부가 연속으로 이어지도록 구비되고, 소직경부 둘레에는 체결공(13)이 수직으로 관통 형성된다.

한편 흡착유닛(30)은 에어에 의해 기판(100)(도4에 도시함)이 흡착패드(50) 하측면에 밀착 고정되도록 하는 것으로서, 3단으로 직경이 작아지는 원통형으로 구비될 수 있으며, 내부에는 에어가 이동할 수 있는 유로(도시하지 않음)가 형성된다.

흡착유닛(30)은 베르누이 기술을 이용하여 기판을 흡착시키는 것으로서, 태양전지나 웨이퍼(wafer)와 같은 기판(100) 등을 흡착시키기 위하여 기판 운반장치에 장착되는 일반적인 구조의 베르누이 흡착 장치가 사용될 수 있을 것이다.

따라서 흡착유닛(30)은 하측면에 구비된 분사헤드(35)의 주변으로 에어를 고속 분사하여 하부 주변의 압력을 떨어뜨림으로써, 기판(100)을 흡착 고정시키는 것이다.

한편 흡착패드(50)는 중앙부에 삽입공(58)이 관통 형성된 원형의 판재 형상으로 구비된다.

여기서 삽입공(58)은 흡착유닛(30)에 구비된 제1,2삽입체(32,33)가 삽입될 수 있게 소직경부(56)와 대직경부(57)가 연속으로 이어지도록 형성되며, 소직경부(56) 둘레에는 체결용 볼트(도시하지 않음)가 관통 결합될 수 있게 관통공(51)이 수직 방향으로 형성된다.

여기서 지지프레임(10)의 소직경부와 흡착패드(50)의 소직경부(56)는 동일 직경으로 형성되며, 흡착패드(50)의 소직경부(56)와 대직경부(57)는 흡착유닛(30)에 안정적으로 외삽되어 고정될 수 있게 흡착유닛(30)의 제1삽입체(32)와 제2삽입체(33)에 각각 대응되도록 형성된다.

한편 흡착패드(50)의 하측면에는 기판(100)의 흡착시 기판(100)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있는 완충부재가 설치된다.

완충부재는 도시된 바와 같이, 일정 높이로 하향 돌출 형성되는 다수개의 브러시(55)로 구성될 수 있다.

브러시(55)는 기판(100)이 하측면에 흡착될 때 기판(100)의 상부면을 탄성 지지하여 충격을 흡수할 수 있게 함으로써, 기판(100)의 손상이나 파손을 방지하기 위한 것으로서, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 배치된다.

여기서 브러시(55)는 기판(100) 흡착시 기판(100)에 가해지는 충격이 최소화되도록 충분한 탄성을 가진 소재로 형성된다.

또한 브러시(55)는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개가 등간격으로 배열 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 아니며, 반경 방향을 따라 2열 또는 3열 등으로 형성될 수도 있을 것이다.

이때 브러시(55)는 흡착패드(50)의 중심 방향으로부터 반경 방향으로 일정 각도 경사지도록 설치되는 것이 바람직하다.

브러시(55)가 수직으로 하향 설치되는 경우에는 기판(100)의 상부면이 브러시(55)의 하단부와 충돌할 때, 브러시(55)의 변형 방향을 따라 기판(100)이 일측 방향으로 약간 회동하는 현상이 발생한다.

따라서 브러시(55)를 반경 방향으로 경사지도록 설치함으로써, 상기와 같은 기판(100)의 회동을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편 완충부재는 상기와 같은 다수개의 브러시(55)로 한정되는 것은 아니며 흡착패드(50)의 하측면 전체에 브러시를 형성할 수도 있을 것이다.

이하 도 4를 참조하여 본 고안의 결합 상태와 작동 과정을 설명한다.

도 4는 본 고안의 기판 흡착 장치의 측단면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 기판 흡착 장치는 지지프레임(10)과 흡착패드(50) 및 흡착유닛(30)이 순차적으로 결합되며, 이때 흡착유닛(30)이 흡착패드(50)의 삽입공(58)과 지지프레임(10)의 결합공(12)에 순차적으로 삽입되어 결합되는 것이다.

상기와 같이 결합된 상태에서 체결공(13)에 볼트(도시하지 않음)를 삽입하여 흡착유닛(30)의 제2삽입체(33)에 나사 결합하면 될 것이다.

여기서 흡착패드(50)에 구비된 브러시(55)는 흡착유닛(30)의 둘레를 따라 위치하게 된다,

한편 지지프레임(10)은 도시하지는 않았지만 기판 반송장치에 결합되는 것이다.

이하 기판 흡착 과정을 간략히 설명한다.

먼저 본 고안의 기판 흡착 장치 하부에 기판(100)이 로딩된 상태에서, 흡착유닛(30)은 에어를 분사헤드(35) 주변 방향으로 고속 분사시켜 화살표(110)와 같이 흡착유닛(30) 하부에서 주변으로 확산 이동시키게 된다.

이때 에어는 흡착패드(50)의 브러시(55) 사이를 통과하여 외부로 빠져나가게 되고, 이때 흡착유닛(30) 및 흡착패드(50)의 하면과 기판(100) 상부면 사이의 공간부는 베르누이 효과에 의해 압력 저하 현상이 발생되며, 이와 같은 압력 저하에 의해 기판(100)이 상방으로 힘을 받아 이동하게 되는 것이다.

여기서 베르누이 효과는 유체의 유속과 압력과의 관계를 이용한 것으로서, 유체의 유속이 빨라지면 그에 비례하여 압력이 떨어지고, 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 입자의 흐름이 생기는 원리를 이용한 것이다.

즉 기판(100)은 상부면에서의 빠른 유체의 흐름에 의해 상부 압력이 떨어지게 되면 상방으로 힘을 받게 되어 상방으로 이동하여 흡착패드(50)에 흡착되어 고정되는 것이다.

이때 상기와 같이 기판(100)이 상방으로 이동하게 되면 기판(100) 상부면은 브러시(55)의 하단부에 접촉하게 되고, 브러시(55)에 의해 탄성 지지되어 고정되는 것이다.

따라서 기판(100)은 브러시(55)에 의해 충격이 흡수됨으로써, 안정적으로 흡착 고정될 수 있는 것이다.

한편 도 5는 본 고안의 다른 실시예의 측단면도를 나타낸 것이다.

도 5의 실시예는 흡착패드(50)에 정전기제거선(60)이 구비된 구성 외에는 상기 실시예와 동일하므로 변경된 구성에 대해서만 설명한다.

도시된 바와 같이, 흡착패드(50)의 하측면에는 일정 길이의 정전기제거선(60)이 설치된다.

정전기제거선(60)은 태양전지와 같은 기판(100)에 발생되는 정전기를 제거하기 위한 것으로서, 일정 길이 연장되도록 형성되어 하단부가 기판(100) 상부면에 접촉되도록 설치되는 것이다.

이때 정전기제거선(60)의 상단부는 접시 나사(65) 등을 이용하여 흡착패드(50)에 고정시키거나 또는 핀 등을 이용하여 고정시킬 수도 있을 것이다.

정전기제거선(60)은 전도성 섬유로 형성될 수 있으며, 또한 흡착패드(50)의 하측면 여러 곳에 설치할 수 있을 것이다.

이하 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 고안의 흡착패드의 다른 실시예를 설명한다.

도 6은 본 고안의 흡착패드(70)의 다른 실시예의 배면도를 나타낸 것이고, 도 7은 도 6의 실시예의 흡착패드(70)가 구비된 기판 흡착 장치의 측단면도를 나타낸 것이며, 도 8은 본 고안의 흡착패드(80)의 또 다른 실시예의 배면도를 나타낸 것이고, 도 9는 도 8의 실시예의 흡착패드(80)가 구비된 기판 흡착 장치의 측단면도를 나타낸 것이다.

도 6내지 도 9의 실시예는 흡착패드(70,80)에 설치되는 완충부재의 구성 외에는 다른 실시예와 동일하므로 변경된 구성에 대해서만 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 흡착패드(70)의 하측면에는 완충부재로서 다수개의 고무패드(75)가 이격되게 배열 설치된다.

고무패드(75)는 일정 길이의 원통형으로 형성되며, 실리콘과 같이 안정적이고 탄성이 우수한 소재가 사용될 수 있을 것이다.

따라서 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(100)이 베르누이 효과에 따라 상방으로 이동할 때, 고무패드(75)의 하단면이 기판(100) 상부면에 접촉되어 탄성 지지함으로써, 기판(100)에 가해지는 충격을 효과적으로 차단할 수 있게 되는 것이다.

한편 도 8은 완충부재로서 흡착패드(80)의 하측면에 방사상으로 일정 길이의 직사각형 고무패드(85)가 배치된다.

고무패드(85)는 도 6의 실시예와 마찬가지로 실리콘 고무 등이 사용될 수 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(100)이 베르누이 효과에 따라 상방으로 이동할 때, 고무패드(85)의 하단면이 기판(100) 상부면에 접촉되어 탄성 지지함으로써, 기판(100)의 충격을 효과적으로 차단할 수 있게 되는 것이다.

한편 정전기제거선(60)은 도 6 내지 도 8의 실시예에도 적용할 수 있을 것이다.

따라서 본 고안은 기판(100)에 가해질 수 있는 흡착 충격이 흡착패드(50)에 구비된 완충부재에 의해 흡수됨으로써, 기판의 손상이나 파손을 사전에 방지할 수 있게 되고, 또한 브러시(55)에 일정 각도를 부여하여 기판(100)의 흡착시 기판(100)의 회동을 방지하여 기판(100)이 안정적으로 고정될 수 있으며, 흡착패드(50)에 구비된 정전기제거선(60)에 의해 기판(100)의 정전기를 제거함으로써, 기판(100)의 적재나 운반이 용이하도록 하는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 실용신안등록청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 고안의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 지지프레임 12 : 결합공
13 : 체결공 30 : 흡착유닛
32 : 제1삽입체 33 : 제2삽입체
35 : 분사헤드 50,70,80 : 흡착패드
51 : 관통공 55 : 브러시
56 : 소직경부 57 : 대직경부
58 : 삽입공 60 : 정전기제거선
65 : 나사 75,85 : 고무패드
100 : 기판 110 : 화살표

Claims (7)

1. 기판 반송장치에 결합되는 지지프레임;
   상기 지지프레임에 설치되어 상기 기판을 에어에 의해 흡착 고정시키는 흡착유닛; 및
   상기 흡착유닛에 결합되어 상기 기판을 지지할 수 있게 구비하되, 하측면에는 상기 기판의 흡착 충격이 방지될 수 있도록 완충부재가 설치되는 흡착패드;
   를 포함하여 구성되는 기판 흡착 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 흡착패드는 상기 흡착유닛에 외삽되어 고정되는 원형 플레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 흡착 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 완충부재는 일정 높이로 하향 돌출 형성되는 다수개의 브러시로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 흡착 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 브러시는 상기 기판의 흡착시 회동을 방지하기 위하여 상기 흡착패드의 중심으로부터 반경 방향으로 일정 각도 경사지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 흡착 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 완충부재는 일정 간격으로 이격되어 설치되는 다수개의 고무패드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 흡착 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 완충부재는 상기 흡착패드의 중심으로부터 방사상으로 배치되어 등간격으로 설치되는 다수개의 일정 길이의 고무패드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 흡착장치.
7. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 흡착패드에는 상기 기판의 정전기 제거를 위하여 단부가 상기 기판의 표면에 접촉되는 다수의 정전기제거선이 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 흡착 장치.

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