KR20130098125A - 기판반송장치 및 당해 기판반송장치를 이용한 반도체 제조장치 - Google Patents

기판반송장치 및 당해 기판반송장치를 이용한 반도체 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 반송대를 이동시키기 위한 로드를 동작시킴으로써 진공실 내에 분진 등이 비산하는 것을 막을 수 있고, 또 미세조정이나 유지 보수가 용이한 기판반송장치 및 그것을 이용한 반도체 제조장치를 제공한다.
기판 반송대(4)와, 토글 링크 기구(1)와, 진공실(9) 또는 진공 예비실(8)을 형성하는 벽체를 관통하여, 상기 기판 반송대(4)와 상기 토글 링크 기구(1) 사이를 접속하는 복수의 로드(21)를 구비하고, 상기 토글 링크 기구(1)가, 상기 토글 링크(11)를 굽혔다 폈다 하여 상기 로드(21)를 진퇴시킴으로써 상기 기판 반송대(4)를 이동시키고, 상기 토글 링크(11)가 신장된 상태에서 상기 기판 반송대(4)를 상기 폐쇄위치에 배치시키도록 구성되어 있으며, 상기 로드(21)와 상기 벽체와의 틈을 기밀하게 밀폐하는 시일 구조(3)를 마련하였다.

Description

기판반송장치 및 당해 기판반송장치를 이용한 반도체 제조장치{A SUBSTRATE HANDLING MECHANISM AND A SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS WITH THE USE OF THE SUBSTRATE HANDLING MECHANISM}
본 발명은 내부가 진공으로 유지되고 있는 진공실 내에 마련된 기판 반송대를 상기 진공실의 외부에 마련된 구동 기구에 의해 이동시키는 기판반송장치 및 이 기판반송장치를 이용한 반도체 제조장치에 관한 것이다.
예를 들어 액정 텔레비전 등에 이용되는 반도체 기판의 제조에는 이온 주입에 의해 원하는 특성을 부여하기 위해 반도체 제조장치의 일종인 이온주입장치가 이용되고 있다.
이러한 이온주입장치에 있어서 이온빔이 기판에 대하여 조사되는 이온 주입실은 소정의 진공도로 유지되고 있을 필요가 있다. 이 때문에 대기압 중에 있는 기판을 상기 이온 주입실에 반입할 경우, 먼저 진공 예비실에 기판을 반입하여 대기압에서 소정의 진공도까지 감압한 후에, 상기 진공 예비실에서 상기 이온 주입실로 기판을 반송하도록 해서 상기 이온 주입실의 진공도를 유지하도록 하고 있다.
예를 들어 특허문헌 1에는 대기압 중에 있는 기판이 반입되어, 소정의 압력까지 감압되는 진공 예비실과, 상시 진공으로 유지되고 있으며, 상기 진공 예비실에서 감압이 끝난 뒤에 기판이 반송되어, 상기 이온 주입실로 기판의 수수(授受)가 이루어지는 진공실과, 상기 진공 예비실에서 상기 진공실 내부로 기판을 반송하기 위한 기판 반송대를 구비한 이온주입장치가 제시되어 있다.
상기 기판 반송대는 상기 진공 예비실에 기판이 반입될 때에는 당해 진공 예비실과 상기 진공실의 경계 개구를 기밀하게 폐쇄하는 폐쇄위치에 배치되며, 상기 진공실과 상기 진공 예비실을 완전히 격리하기 위해서도 이용되고 있다. 그리고 상기 진공 예비실에서의 감압이 완료되면, 상기 기판 반송대는 상기 진공실측에 설정되어 있는 개방위치로 이동하여, 상기 경계 개구를 개방한다.
그런데 상기 기판 반송대는 진공실 내부의 진공도나 청정도를 유지하기 위해, 상기 진공실 및 상기 진공 예비실의 외부에 구동장치가 마련되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 기판 반송대는 상기 진공실 및 상기 진공 예비실의 외부에 마련된 구동장치인 토글 링크(toggle link) 기구와 상기 진공실을 형성하는 벽체(壁體)를 관통해서 마련된 로드에 의해 접속되어 있으며, 상기 토글 링크 기구가 상기 로드를 진퇴시킴으로써 외부 동력에 의해 구동되도록 구성되어 있다.
그러나 이러한 것으로는 상기 벽체와 상기 로드의 틈으로부터 외부 공기가 상기 진공실 내부로 유입되어, 진공도를 소정의 값으로 유지할 수 없는 경우가 있다. 또한 상기 로드는 높은 진공도로 유지되고 있는 진공실과 대기 사이를 오가게 되기 때문에, 대기 중에서 로드에 부착된 분진 등이 당해 로드로부터 이온주입장치의 진공실 내에 비산되어, 상기 진공실 내부의 청정도를 유지할 수 없게 될 우려가 있다.
일본국 공개특허공보 2011-18799호
본 발명은 상술한 것과 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 진공실 또는 진공 예비실의 내부에 공기나 분진 등이 침입하지 않도록 상기 로드와 상기 진공실 또는 진공 예비실을 형성하는 벽체와의 사이를 기밀하게 밀폐할 수 있는 기판반송장치 및 그것을 이용한 반도체 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 기판반송장치는 소정의 진공도로 유지되고 있는 진공실과, 외부와의 사이에서 기판을 반출입하기 위한 진공 예비실과의 경계 개구를 기밀하게 폐쇄하는 폐쇄위치와 상기 경계 개구를 개방하는 상기 진공실 내의 개방위치 사이를 이동 가능하게 구성된 기판 반송대와, 상기 진공실 및 상기 진공 예비실의 외부에 마련된 것으로서, 서로 회전 가능하게 연결된 복수의 링크 요소로 이루어지는 토글 링크를 구비하고, 상기 토글 링크를 굽혔다 폈다 함으로써 출력단을 진퇴시키는 토글 링크 기구와, 상기 진공실 또는 상기 진공 예비실을 형성하는 벽체를 관통하여 상기 기판 반송대와 상기 토글 링크 기구의 출력단 사이에 개재되며, 상기 출력단의 진퇴 동작을 상기 기판 반송대에 전달하는 1 또는 복수의 로드를 구비하고, 상기 로드와 상기 벽체 사이를 기밀하게 밀폐하는 시일(seal) 구조가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 것이라면, 상기 로드와 상기 벽체와의 틈을 기밀하게 밀폐하는 시일 구조가 마련되어 있으므로, 외부로부터의 공기가 진공실 내부로 유입되는 것을 막아 진공도를 유지할 수 있다. 또한 상기 진공실의 내부와 외부 사이를 오가는 로드를 통해 진공실 또는 진공 예비실의 내부에 분진이 침입하는 일이 없어, 분진 등이 내부에서 비산함으로써 청정도가 저하되는 사태도 막을 수 있다.
상기 로드의 보수 작업이나 기판 반송시의 안정성 등을 고려하면, 상기 로드가 복수개 마련되어 있고, 상기 로드의 진퇴방향에서 봤을 때 상기 토글 링크 기구가 각 로드의 안쪽에 마련되어 있는 것이면 된다.
이러한 것이라면, 각 로드 사이에 상기 토글 링크 기구가 배치되게 되므로, 각 로드의 이간 간격을 넓게 할 수 있어, 로드의 보수 작업 등에 필요한 스페이스를 넓게 취하기 쉽다. 또한 상기 토글 링크 기구가 각 로드의 안쪽에 마련되어 있지 않은 종래예의 구성에 비해, 다음에 나타내는 각별한 효과가 얻어진다.
상기 기판 반송대 위에 치수가 큰 기판이나 복수장의 기판이 탑재되어도 각 로드의 이간 간격이 넓으므로 상기 기판 반송대를 안정적으로 지지할 수 있다. 또한 장착 오차에 의해 각 로드의 길이방향에 차이가 생겼다고 해도, 각 로드의 이간 간격이 넓으므로 상기 기판 반송대의 자세가 소정의 것에서 크게 변화되지 않는다. 이러한 점에서 기판의 반송을 안정적으로 실시할 수 있다.
또한 각 로드의 이간 간격이 넓어지므로, 설계 자유도가 비약적으로 향상되는 것을 기대할 수 있다.
보다 구체적인 구성예로서는 상기 토글 링크 기구가, 그 출력단의 이동방향을 상기 로드의 진퇴방향으로 규제하는 안내부를 더 구비하고, 상기 로드의 진퇴방향에서 봤을 때 상기 안내부가 각 로드보다 안쪽에 배치되어 있는 것을 들 수 있다. 이러한 것이라면, 상기 로드를 상기 안내부에 관통시킨 후에 벽체를 더 관통시키는 일이 없다. 즉, 1개의 부재에 형성된 구멍에만 상기 로드가 삽입되어 있으므로, 로드의 보수 작업시에 용이하게 떼어낼 수 있게 된다.
상기 토글 링크 기구를 상기 진공실 또는 상기 진공 예비실을 형성하는 벽체의 외표면에 장착하여 지면에서 떨어뜨려 놓은 경우에 작업 스페이스를 넓게 취할 수 있는 구성으로서는, 상기 안내부가, 상기 로드의 진퇴방향으로 연장되는 가이드 바; 상기 토글 링크 기구 및 상기 로드의 일단(一端)이 장착되고, 상기 가이드 바를 따라 이동하는 슬라이더; 상기 가이드 바를 상기 벽체에 장착하기 위한 장착부;를 구비하고, 상기 로드의 진퇴방향에서 봤을 때 상기 장착부 및 가이드 바가 각 로드의 안쪽에 배치되어 있는 것이면 된다.
상기 로드의 이동의 반복에 의한 상기 시일 구조의 열화의 진행을 가능한 한 늦춰서 당해 시일 구조를 오래가게 하기 위해서는, 상기 시일 구조가, 상기 벽체의 외표면과 상기 토글 링크 기구 사이에 마련되어 상기 로드를 덮는 벨로우즈(bellows)를 가진 것이면 된다. 이러한 것이라면, 좁은 진공실 내부에 비해 상기 로드에 있어서 외부에 노출되어 있는 부분은 필요에 따라 길게 할 수 있으므로, 벨로우즈도 용이하게 길게 할 수 있어, 상기 로드의 이동시에 생기는 단위길이당 벨로우즈의 변형량을 작게 할 수 있다. 따라서 반복해서 로드가 이동함으로써 주기적인 변형이 벨로우즈에 생겨도 그 변형량을 작게 할 수 있으므로 벨로우즈의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 진공실 내부의 진공도나 청정도를 유지하기 위한 다른 구성예로서는, 상기 시일 구조가, 상기 벽체의 내표면과 상기 기판 반송대 사이에 마련되어 상기 로드를 덮는 벨로우즈를 가진 것을 들 수 있다.
간단한 구성으로 상기 진공실 내부의 진공도를 유지할 수 있고, 상기 로드가 안팎을 왕래하는 데 따른 분진 등의 비산을 막을 수 있도록 하기 위해서는, 상기 시일 구조가, 상기 로드가 관통하는 관통구멍의 내면에 마련된 시일 링(seal ring)을 가진 것이면 된다.
상기 구동부의 동력을 이용하지 않고 폐쇄위치에 있는 기판 반송대에 대하여 기판 반출입시에 외부의 기압에 의한 힘을 떠받치도록 하기 위해서는 상기 토글 링크가, 상기 기판 반송대가 상기 폐쇄위치에 있는 경우에 각 링크 요소의 적어도 3개의 회전가능 연결점이 직선상에 나열되는 신장된 상태가 되도록 구성된 것이면 된다.
구체적으로 설명하면, 각 링크 요소의 적어도 3개의 회전가능 연결점이 직선상에 나열된 상태이면, 그 나열되어 있는 방향을 따라 힘이 작용하므로, 나열되어 있는 각 회전가능 연결점에 회전 모멘트는 발생하지 않는다. 따라서 상기 토글 링크가 굴곡하지 않고 상기 기판 반송대를 지지하고 있는 상태가 되므로, 상기 기판 반송대에 기압차에 의해 큰 힘이 걸린 상태에서도 모터 등의 동력을 사용하지 않고 상기 폐쇄위치에서 상기 기판 반송대를 정지시켜서 기밀성을 유지할 수 있다.
또한 예를 들어 직압식(直壓式) 실린더에 의해 기판 반송대를 상기 경계 개구에 힘을 가해 계속해서 누르고 있는 것에 비해 본 발명이라면 적절한 힘으로 기밀성을 유지하기 쉽다. 따라서 상기 기판 반송대가 상기 폐쇄위치에 있을 때에 기밀성을 유지하기 위해 마련되는 패킹에 과잉의 힘이 걸리는 것을 막을 수 있어, 필요한 기밀성을 유지하면서 패킹을 오래 가게 할 수 있게 된다.
아울러, 상기 기판 반송대를 유압 실린더로 이동시켜서 상기 진공 예비실과 상기 진공실 사이의 칸막이벽을 형성하는 위치에 계속해서 유지하는 것과 비교하면, 유압 실린더라면, 상시 작업유(oil)를 계속해서 동작시켜야 해서, 작업유량이 늘어나 러닝 코스트(running cost)가 높아졌던 것을, 본 발명이라면 신장된 상태의 상기 토글 링크가 상기 기판 반송대를 지지하게 되므로, 불필요한 에너지를 사용하지 않아 러닝 코스트도 저감할 수 있다.
간단한 구성으로 상기 기판 반송대의 자세를 조정할 수 있고, 상기 폐쇄위치에 있어서 상기 진공 예비실과 상기 진공실 사이에서의 기밀 칸막이벽으로서의 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 하기 위해서는, 상기 토글 링크 기구에서 상기 기판 반송대까지의 상기 로드의 길이를 조정하는 조정 기구가 마련되면 된다.
본 발명의 기판반송장치의 바람직한 적용예로서는 상기 기판반송장치를 구비한 반도체 제조장치를 들 수 있다.
이와 같이 본 발명의 기판반송장치 및 반도체 제조장치에 의하면, 상기 시일 기구에 의해 상기 로드와 당해 로드가 관통하고 있는 벽체 사이를 기밀하게 밀폐할 수 있으므로, 진공실 안팎을 오가는 로드에 의해 진공실 내부에 마련된 기판 반송대를 이동시키도록 구성되어 있어도, 외부에서 진공실 내부로의 공기의 유입이나, 상기 로드를 통해 외부의 분진 등이 진공실 내부로 침입하여 비산하는 것을 막을 수 있다. 따라서 상기 로드를 벽체에 대하여 관통시켜도 상기 진공실 내부의 진공도나 청정도를 유지할 수 있다. 또한 본 발명이라면 각 로드의 조정 작업이나 유지 보수 작업에 대하여 작업 스페이스를 취하기 쉽게 구성할 수 있어, 작업하는 데에 있어서의 부담이나 수고를 경감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 이온주입장치의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 제1실시형태에서의 기판 반송대가 폐쇄위치에 있는 경우의 기판반송장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 3은 제1실시형태에서의 기판 반송대가 개방위치에 있는 경우의 기판반송장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시형태에 따른 기판반송장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시형태에 따른 기판반송장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시형태에 따른 기판반송장치의 조정 기구의 예를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 기타 실시형태에 따른 기판반송장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 폐쇄위치에서의 밀폐 구조를 나타내는 모식적 확대도이다.
본 발명의 제1실시형태에 대하여 도 1 내지 3을 참조하면서 설명한다.
제1실시형태의 이온주입장치(200)는 내부가 소정의 진공도로 유지되는 반도체 제조장치의 일종으로서, 예를 들면 액정 패널용 기판(W)에 원하는 특성을 부가하기 위해 이용되는 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 이온주입장치(200)는 기판(W)에 대하여 이온빔을 조사함으로써 이온 주입을 하여 반도체로서의 특성을 조절하기 위한 것이다.
도 1에 나타내는 바와 같이 상기 이온주입장치(200)는 대기압 중이며 로봇에 의해 기판(W) 픽업이 이루어지는 대기 반송실(A); 상기 로봇에 의해 기판(W)이 반입되면 대기압에서 소정의 진공도까지 감압이 이루어지는 기판 반입실(B); 상기 기판 반입실(B)로부터 기판(W)을 건네받으면 수평상태의 기판(W)을 기립시켜서 이온빔을 조사하기 전의 전처리가 이루어지는 전처리실(C); 기립한 기판(W)에 대하여 이온원으로부터 이온빔이 조사되는 이온 주입실(D);을 구비한 것이다. 한편, 이온빔이 조사된 후의 흐름으로서는 상술한 공정을 반대로 진행해도 되고, 별도 기판 반출실 등을 구비한 구성이어도 된다.
이하에서는 상기 기판 반입실(B)의 구조 및 거기에서 이용되고 있는 기판반송장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
상기 기판 반입실(B)은 도 2에 나타내는 바와 같이 대기압에서 소정의 진공도까지 감압되는 진공 예비실(8)과, 소정의 진공도로 계속해서 유지되는 진공실(9)로 구성되어 있으며, 상기 진공 예비실(8)과 상기 진공실(9)은 인접하고 있으며 각각의 경계에 경계 개구(42)가 형성되어 있다. 그리고 로봇에 의해 픽업된 기판(W)이 놓이는 기판 반송대(4)가 이 상기 경계 개구(42)를 폐쇄하여 칸막이벽이 됨으로써 완전히 칸이 막아지도록 되어 있다. 이 기판 반송대(4)는 상기 진공실(9)을 형성하는 벽체의 하부면 외표면에 장착된 상기 기판반송장치(100)에 의해 상하방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 진공 예비실(8)은 대기압 중에 있는 기판(W)을 높은 진공도로 유지하고 있는 상기 이온주입장치(200)의 내부에 도입하기 위한 준비를 하기 위한 챔버로서, 상기 로봇에 의해 기판(W)이 도입될 때에는 대기 개방되고, 상기 기판(W)이 도입된 후에는 덮개체(81)에 의해 반입구가 닫혀, 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 상기 진공실(9)의 진공도와 같은 정도가 될 때까지 배큐밍(vacuuming)이 이루어지도록 구성되어 있다.
상기 진공실(9)은 상기 기판반송장치(100)의 상기 기판 반송대(4)가 아래쪽으로 내려진 후, 상기 기판 반송대(4) 위에 놓여 있는 기판(W)이 상기 전처리실(C)로 건네지기 위한 방(chamber)이다.
다음으로 상기 기판반송장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
상기 기판반송장치(100)는 상기 이온주입장치(200)의 내부, 즉 주로 상기 진공실(9) 내에 마련된 상기 기판 반송대(4)와, 상기 진공실(9)의 외부이며 당해 진공실(9)을 형성하는 벽체 아래쪽에 마련된 구동장치인 토글 링크 기구(1)와, 상기 진공실(9) 안팎에 있는 상기 기판 반송대(4)와 상기 토글 링크 기구(1) 사이를 2개의 로드(21)로 접속한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 토글 링크 기구(1)에 의해 상기 로드(21)를 상하방향으로 진퇴시킴으로써, 상기 기판 반송대(4)를 위아래로 이동시키는 것이다. 또한 당해 기판반송장치(100)는 상기 로드(21)를 통해 기판 반입실(B) 내에 대기 중의 분진 등이 침입하는 것을 막는 시일 구조나, 상기 기판 반송대(4)의 기울기 등을 조정하기 위한 조정 기구(22)를 구비한 것이다.
각 부에 대하여 설명한다.
상기 기판 반송대(4)는 도 2에 나타내는 바와 같이 개략 평원반(平圓盤)형상이며, 바깥둘레부에 원환상(圓環狀)의 탄성 변형 가능한 패킹(41)이 장착되어 있다. 그리고 이 기판 반송대(4)는 상기 진공 예비실(8)과 상기 진공실(9) 사이에 있는 경계 개구(42)를 기밀하게 폐쇄하는 폐쇄위치와, 상기 폐쇄위치에서 상기 진공실(9)측으로 소정 거리 아래쪽으로 이간되어 있으며, 상기 경계 개구(42)를 개방하는 개방위치와의 사이를 이동 가능하게 구성한 것이다. 여기서 상기 폐쇄위치는 상기 기판 반송대(4)가 가장 위쪽에 있는 상태이고, 상기 개방위치는 상기 기판 반송대(4)가 가장 아래쪽에 있으며, 상기 진공실(9)에 있어서 상기 전처리실(C)로의 기판(W) 수수가 이루어지는 위치이다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 2에 나타내는 바와 같이 상기 기판 반송대(4)는 상기 폐쇄위치에 있어서 상기 경계 개구(42) 주변의 벽과 상기 패킹(41)을 당해 패킹(41)이 소정량 변형하여 접촉하도록 구성되어 있으며, 기판(W) 도입시에 외부 대기로부터의 공기가 상기 진공실(9) 및 그 이후의 고진공도로 유지되고 있는 방 내부에 유입되지 않도록 시일하는 것이다. 즉, 탄성체인 상기 패킹(41)을 찌부러뜨려 소정량 변형시켜서 상기 경계 개구(42)를 밀폐한다. 이 때, 그 변형량으로부터 어느 정도의 힘이 상기 기판 반송대(4)와 벽체 사이에서 생기고 있는지 알 수 있으므로, 적절한 누름력으로 상기 패킹(41)을 찌부러뜨릴 수 있다. 따라서 과잉의 누름력이 가해짐으로써 패킹(41)이 열화되는 것을 막아 그 수명을 길게 할 수 있다.
또한 상기 기판 반송대(4)는 상기 폐쇄위치에 있어서 외부로부터 기판(W)이 놓이고, 상기 진공 예비실(8) 내부가 소정의 진공도까지 감압된 후에는 상기 개방위치까지 이동하여, 상기 진공실(9) 내부로 기판(W)을 반송한다.
상기 로드(21)는 상기 토글 링크 기구(1)의 출력단의 진퇴 이동을 상기 기판 반송대(4)에 전달하는 개략 둥근 막대형상이며, 상기 진공실(9)의 하부 벽체에 형성된 관통구멍을 슬라이드 이동 가능하게 관통하는 것이다. 각 로드(21)는 상기 기판 반송대(4)의 하부면의 바깥둘레부에 있어서 선대칭이 되도록 일단(一端)이 장착되어 있다. 한편, 상기 로드(21)의 타단(他端)은 상기 토글 링크 기구(1)에 장착되어 있다.
상기 토글 링크 기구(1)는 상기 토글 링크(11)를 굽혔다 폈다 하여 상기 로드(21)를 진퇴시킴으로써 상기 기판 반송대(4)를 이동시키는 것으로서, 상하방향으로 굽혔다 폈다 할 수 있게 장착된 토글 링크(11)와, 상기 토글 링크(11)를 굽혔다 폈다 하는 구동부(12)와, 상기 구동부(12)로부터의 동력을 상기 토글 링크(11)에 전달하는 동시에, 상기 토글 링크 기구(1)의 출력단의 진퇴방향을 상기 로드(21)의 진퇴방향으로 규제하는 안내부(13)로 구성되어 있다. 한편, 본 실시형태에서 토글 링크 기구(1)의 출력단은 토글 링크(11)의 선단부 또는 후술하는 안내부(13)의 슬라이더(133)에 상당한다.
상기 토글 링크(11)는 3개의 링크 요소를 서로 회전 가능하게 연결한(즉, 서로 회전 가능하게 장착한) 것이며, 일단이 상기 안내부(13)에 회전 가능하게 연결된 제1 링크 요소(11a); 일단이 상기 안내부(13)의 가동부에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 제1 링크 요소(11a)에 회전 가능하게 연결된 제2 링크 요소(11b); 일단이 상기 구동부(12)에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 상기 제1 링크 요소(11a)에 대하여, 상기 제2 링크 요소(11b)가 회전 가능하게 연결되어 있는 점에서 약간 어긋나서 회전 가능하게 연결된 제3 링크 요소(11c);로 구성되어 있다. 그리고 상기 제1 링크 요소(11a)와 상기 제2 링크 요소(11b)의 회전가능 연결점(P1, P2, P3)에 의해 제1 토글 링크(T1)를 형성하는 동시에, 상기 제1 링크 요소(11a)와 상기 제3 링크 요소(11c)의 회전가능 연결점(P4, P5, P2)에 의해 제2 토글 링크(T2)를 형성하도록 더블 토글 링크가 형성되어 있다. 즉, 상기 제1 링크 요소(11a)는 제1 토글 링크(T1) 및 제2 토글 링크(T2)를 구성하는 공통된 링크 요소로 되어 있다.
이 제1 토글 링크(T1)와 상기 제2 토글 링크(T2)는 수평방향에서 보았을 경우에 도 2에 나타내는 바와 같이 신장된 상태로 개략 人자형상으로 되어 있고, 도 3에 나타내는 바와 같이 굴곡된 상태로 개략 N자형상을 이루도록 형성한 것이다. 즉, 상기 토글 링크(11)는 변형이 생겼다고 해도 항상 안쪽으로 돌출하도록 구성되어 있으며, 상기 기판 반송대(4)의 위치에 관계없이 각 로드(21)보다 안쪽에 있도록 구성되어 있다. 따라서 상기 토글 링크(11)가 변형되어도 각 로드(21)와 간섭하는 일이 없으므로, 간섭을 고려하여 각 부재의 이간 거리를 크게 취할 필요가 없어, 상기 기판반송장치(100) 자체를 컴팩트하게 형성할 수 있다.
또한 상기 기판 반송대(4)가 상기 폐쇄위치에 있을 경우에, 상기 제1 토글 링크(T1)의 회전가능 연결점(P1, P2, P3) 또는 상기 제2 토글 링크(T2)의 회전가능 연결점(P4, P5, P2)이 직선상에 나열되도록 되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에서는 제2 토글 링크(T2)를 구성하는 회전가능 연결점(P4, P5, P2)이 직선상에 나열되도록 되어 있지만, 제1 토글 링크(T1)를 구성하는 3개의 회전가능 연결점(P1, P2, P3)이 직선상에 나열되도록 해도 된다.
이와 같이 각 회전가능 연결점(P4, P5, P2)이 직선상에 나열되는 부분을 구성함으로써, 기판(W) 반입시에 대기압에 의한 힘이 걸리고 있는 기판 반송대(4)를 상기 토글 링크 기구(1)에 의해 지지했을 경우에, 직선상에 나열되어 있는 회전가능 연결점(P)에는 그 직선이 연장되는 방향을 따라서만 힘이 발생하기 때문에, 회전가능 연결점(P4, P5, P2)의 둘레에 회전 모멘트가 발생하지 않아 토글 링크(11)가 굴곡하지 않게 할 수 있다. 즉, 상기 기판 반송대(4)가 폐쇄위치에 있을 경우, 상기 토글 링크(11)는 변절점이 실질적으로 존재하지 않게 되어, 1개의 리지드한 구조체로서 상기 기판 반송대(4)를 계속해서 지지할 수 있다.
상기 구동부(12)는 상기 기판 반송대(4)와 같은 방향으로 이동하는 구동체(125)를 가지며, 모터(121), 풀리(123; pulley), 벨트(122), 볼 나사(124), 구동체(125)로 구성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 볼 나사(124)는 상기 기판반송장치(100)의 중앙에서 상하방향으로 연장되도록 장착되어 있으며, 이 볼 나사(124)의 회전을 너트에 상당하는 상기 구동체(125)에 의해 직선 운동으로 변환하도록 구성되어 있다. 또한 상기 구동체(125)에는 상기 제3 링크 요소(11c)가 회전 가능하게 장착되어 있으며, 당해 구동체(125)가 윗방향으로 이동함으로써 상기 토글 링크(11)를 신장해 가면서, 그 출력단을 윗방향으로 이동시킨다.
상기 안내부(13)는 상기 로드(21)의 진퇴방향인 상하방향으로 연장되는 2개의 가이드 바(132); 상기 토글 링크(11)의 출력단과 상기 로드(21)의 일단이 장착되며, 상기 가이드 바(132)를 따라 이동하는 슬라이더(133); 상기 가이드 바(132)를 상기 벽체에 장착하기 위한 장착부(131); 상기 토글 링크(11)에 있어서 위치가 변화되지 않는 고정단이 회전 가능하게 장착되는 고정단 접속부(134);를 구비하고, 상기 로드(21)의 진퇴방향 및 진퇴방향에 수직인 방향에서 보았을 경우에 상기 각 로드(21)의 안쪽에 배치되도록 되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 로드(21)의 진퇴방향에서 봤을 때 상기 장착부(131) 및 가이드 바(132)가 각 로드(21)의 안쪽에 배치되어 있다.
이와 같이 구성된 토글 링크(11)에 의해 상기 슬라이더(133) 및 상기 로드(21)가 어떻게 상하방향으로 이동하는 지에 대하여 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이 상기 구동체(125)가 최하점에 있을 경우, 상기 토글 링크(11)는 굴곡된 상태로 되어 있다. 이 상태에서 상기 구동체(125)가 위쪽으로 이동해 가면, 상기 제3 링크 요소(11c)에 의해 상기 제1 링크 요소(11a)가 수평방향으로 밀리게 된다. 그러면 상기 제1 링크 요소(11a)의 일단은 고정되어 있으므로, 상기 제2 링크 요소(11b)의 상기 슬라이더(133)측에 힘이 걸려, 상기 슬라이더(133) 및 상기 로드(21)가 위쪽으로 밀어올려지게 된다.
바꿔 말하면, 상기 구동체(125)가 위쪽으로 이동함에 따라, 굴곡되어 있던 제1 링크 요소(11a)와 제2 링크 요소(11b)가 눌려 펴지면서, 최종적으로 도 2에 나타내는 바와 같이 상기 제1 링크 요소(11a)와 제2 링크 요소(11b)가 대략 직선상의 신장된 상태가 되어 슬라이더(133)의 위치가 고정되게 된다. 이 상태가, 상기 토글 링크(11)가 신장된 상태에 상당하고, 상기 기판 반송대(4)를 가장 높은 위치인 폐쇄위치에 배치시키는 동시에, 상기 기판 반송대(4)에 의해 적절한 힘으로 상기 경계 개구(42)를 폐쇄시키도록 되어 있다.
다음으로 상기 시일 구조에 대하여 설명한다.
상기 시일 구조는 상기 벽체의 외표면과 상기 토글 링크 기구(1) 사이에 마련되어 상기 로드(21)를 덮는 벨로우즈(3)를 가진다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 벨로우즈(3)는 일단이 상기 슬라이더(133)에 있어서 상기 로드(21)가 장착되어 있는 부위에 장착되고, 타단이 당해 로드(21)가 삽입되어 있는 관통구멍의 외측 개구를 덮도록 장착된 것이다. 즉, 상기 기판 반입실(B)의 외부에 있어서 상기 로드(21)가 대기에 노출하는 부분을 모두 덮도록 벨로우즈(3)를 마련하고 있다.
즉, 상기 벨로우즈(3)에 의해 상기 로드(21)는 실질적으로 대기와 접촉하는 부분이 존재하지 않아, 상기 로드(21)와 상기 벽체 사이를 기밀하게 밀폐하고 있다. 따라서 외부로부터의 공기가 기판 반입실(B) 내부로 유입되지 않아, 상기 로드(21)가 존재함으로써 진공도가 저하하는 것을 막을 수 있다. 또한 외기(外氣)에 존재하는 분진 등이 기판 반입실(B)의 내부에 있어서 로드(21)가 노출하는 부분에 부착되지 않아, 내부에 분진 등이 비산하는 일이 없다. 이 때문에, 기판 반입실(B) 내부 혹은 이후의 방에 대하여 청정도를 유지할 수 있다.
또한 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 본 제1실시형태의 로드(21)는 상기 장착부(131) 등을 관통하여 마련되어 있지 않은 점이나, 상기 로드(21)가 상기 토글 링크 기구(1)보다 외측에 배치되어 있는 점에서, 상기 로드(21)의 외부에 노출되어 있는 부분의 길이를 자유롭게 설정하기 쉽다. 따라서 벨로우즈(3)의 자연길이를 가능한 한 길게 취할 수 있어, 단위길이당 변형량을 작게 할 수 있다. 따라서 상기 이온주입장치(200)에 있어서 상당히 많은 수의 기판(W)이 처리되어 벨로우즈(3)의 변형이 반복되어도 그 열화의 진행을 늦출 수 있어 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
다음으로 상기 조정 기구(22)에 대하여 설명한다.
상기 조정 기구(22)는 상기 토글 링크 기구(1)에서 상기 기판 반송대(4)까지의 상기 로드(21)의 길이를 조정하는 기구이다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 로드(21)는 슬라이더(133)에 마련된 나사구멍에 대하여 타단에 형성된 나사를 끼움으로써 장착하도록 되어 있으므로, 이 나사를 끼우는 정도를 미세조정함으로써, 상기 기판 반송대(4)와 상기 슬라이더(133) 사이의 상기 로드(21)의 길이를 변경할 수 있도록 되어 있다. 즉, 좌우의 로드(21)가 상기 슬라이더(133)로부터 돌출하는 양을 변경함으로써, 상기 기판 반송대(4)의 기울기를 보정하여, 수평 등의 바람직한 상태로서 상기 경계 개구(42)를 기밀하게 봉쇄할 수 있도록 되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 슬라이더(133)에 대한 상기 로드(21)의 돌출량은 상기 토글 링크(11)가 신장된 상태에서 상기 기판 반송대(4)가 상기 경계 개구(42)의 주변 벽체에 대하여 소정의 누름력으로 접촉하도록 조정되어 있다.
이와 같이 제1실시형태의 기판반송장치(100) 및 이온주입장치(200)에 의하면, 상기 로드(21)와 상기 벽체 사이를 밀폐하는 시일 구조가 마련되어 있으므로, 외부에서 내부로 공기가 유입되지 않아, 이온주입장치(200)의 내부와 외부 사이를 오가는 로드(21)를 통해, 진공도가 유지되고 있는 내부로 분진이 침입하는 일이 없다. 따라서 상기 진공실(9)의 진공도를 바람직하게 유지할 수 있는 동시에, 분진 등이 내부에서 비산함으로써 청정도가 저하하는 사태도 막을 수 있다.
또한 토글 링크(11)의 회전가능 연결점(P)이 직선상에 나열된 상태에서 상기 기판 반송대(4)가 폐쇄위치에 있어, 상기 경계 개구(42)를 기밀하게 폐쇄하도록 구성되어 있으므로, 기판(W) 반입시에 대기압측에서 진공측으로 큰 힘이 걸리게 되는 기판 반송대(4)를 소정 위치에 계속해서 유지하는 데에 대량으로 에너지를 소비하거나, 압력에 대항하기 위해 필요 이상으로 큰 힘을 기판 반송대(4)에 가하여 패킹(41) 등의 내구성을 떨어뜨리거나 하는 일도 없다.
또한 로드(21)의 진퇴방향에서 보았을 경우에 상기 각 로드(21)에 대하여, 상기 토글 링크 기구(1)가 안쪽에 배치되도록 구성되어 있으므로, 각 로드(21) 사이의 이간 거리를 크게 취할 수 있어, 조절 작업이나 유지 보수시에 작업 스페이스를 크게 취할 수 있다. 또한 상기 로드(21)가 외측에 있음으로써, 상기 기판 반입실(B)의 벽체 외면에서 상기 로드(21)의 일단이 장착되어 있는 슬라이더(133)까지의 이간 거리를 크게 할 수 있어, 벨로우즈(3)의 자연길이가 긴 것을 적용할 수 있다. 즉, 본 구조는 유지 보수성을 향상시킬 뿐만 아니라, 시일 구조의 내구성을 향상시키는 것에도 기여하게 된다.
아울러, 종래에 비해 모터(121) 등을 이용하지 않은 간소한 조정 기구(22)에 의해 상기 기판 반송대(4)의 자세 등을 조절할 수 있어 제조 비용의 저감도 실현할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2실시형태에 대하여 도 4를 참조하면서 설명한다. 한편, 제1실시형태에서 설명한 부재에 대응하는 부재에는 같은 부호를 붙이기로 한다.
상기 제1실시형태에서는, 시일 구조로서의 벨로우즈(3)는 상기 로드(21)에 있어서 외부에 노출되어 있는 부분을 모두 덮도록 마련되어 있었지만, 도 4에 나타내는 제2실시형태와 같이 벨로우즈(3)를 기판 반입실(B)의 내부에 있어서 로드(21)를 삽입하기 위한 관통구멍의 개구부터, 기판 반송대(4)의 하부면까지를 덮도록 장착해도 된다. 요컨대 로드(21)에 있어서 외부에 노출되는 부분이 있다고 해도, 내부에 있어서 로드(21)가 직접 진공 분위기 중에 노출되지 않도록 하면 내부에 분진 등이 비산하는 것을 막을 수 있다.
다음으로 본 발명의 제3실시형태에 대하여 도 5를 참조하면서 설명한다. 한편, 제1실시형태에서 설명한 부재에 대응하는 부재에는 같은 부호를 붙이기로 한다.
제3실시형태에서는 상기 제1 및 제2실시형태와 같이 벨로우즈(3)를 이용하는 것이 아니라 시일 링을 이용하고 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 시일 링으로서 기판 반입실(B) 내에 있어서 상기 관통구멍의 개구 주변에 O링(31)을 마련하고 있다.
이와 같이 제3실시형태라면, 보다 간이한 구조에 의해 기판 반입실(B) 내부 등의 진공도나 청정도를 유지할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제4실시형태에 대하여 도 6을 참조하면서 설명한다. 한편, 제1실시형태에서 설명한 부재에 대응하는 부재에는 같은 부호를 붙이기로 한다.
상기 기판 반송대(4)의 자세 등을 조절하기 위한 조정 기구(22)는 제1실시형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 예를 들면 슬라이더(133)와 상기 로드(21) 사이에 높이 조정용 괴임목(track shim)을 끼워도 무방하다. 이러한 것이어도, 종래보다 조정 기구(22)를 간소화하면서 간단히 기판 반송대(4)의 자세를 조절할 수 있고, 진공 예비실(8)에서의 시일 기능을 높은 정밀도로 유지할 수 있다.
기타 실시형태에 대하여 설명한다.
상기 각 실시형태에서 상기 토글 링크 기구(1)는 상기 벽체에 매달리도록 장착되어 있었지만, 도 7에 나타내는 바와 같이 지면에 마련되어 지면에서 상기 기판 반송대(4)를 이동시키도록 구성해도 된다. 또한 상기 로드는 상기 진공실을 형성하는 벽체를 관통하여 마련되어 있었지만, 상기 진공 예비실을 형성하는 벽체를 관통하여 상기 기판 반송대와 상기 토글 링크 기구를 접속하는 것이어도 된다. 상기 토글 링크 기구에 대해서는, 상기 토글 링크를 신장된 상태와 굴곡된 상태로 변형시킬 수 있으면 되고, 경우에 따라서는 상기 안내부를 생략해도 된다.
상기 각 실시형태에서는 이온주입장치에 있어서의 기판반송장치의 적용예에 기초해서 설명했지만, 본 발명의 기판반송장치는 이온주입장치에 한정되지 않으며, 그 밖의 반도체 제조장치에 대하여 적용 가능하다. 예를 들면 스퍼터링 장치, 진공증착장치, 이온빔 배향장치에의 적용을 생각할 수 있다. 또한 기판 반송대의 이동방향은 상하방향에 한정되지 않으며, 예를 들면 좌우방향 등이어도 된다.
또한 상기 기판반송장치는 기판 반입실에만 적용되는 것이 아니라, 예를 들면 진공 중에서의 처리가 종료된 기판을 다시 대기압 중에 도출하기 위한 기판 반출실에도 적용할 수 있다.
또한 도 8에 나타내는 것과 같은 패킹(41)이라면, 상기 기판 반송대(4)가 폐쇄위치에 있는 경우에, 상기 경계 개구(42)를 보다 바람직하게 기밀하게 폐쇄할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 상기 패킹(41)은 기판 반송대(4)의 주변부에 형성된 오목부에 있어서 떼어낼 수 있게 마련되어 있는 것이며, 상기 기판 반송대(4)에 장착된 개략 원환상의 테프론(등록상표)제이다. 한편, 이 실시형태에서 패킹(41)은 수지인 테프론을 이용하였지만, 메탈제 패킹(41)을 이용해도 무방하다.
이 패킹(41)의 상부면 안쪽의 일부는 상기 기판 반송대(4)에 장착 나사(412)에 의해 고정되는 개략 원환상의 누름부(411)에 의해 기판 반송대(4)에 눌려서 장착되어 있다. 즉, 상기 장착 나사(412)를 풀어 상기 누름부(411)를 떼어냄으로써, 예를 들면 상기 패킹(41)의 교환 등도 용이하게 실시할 수 있다.
또한 폐쇄위치에 있어서 상기 진공 예비실(8)에서 상기 진공실(9)로의 공기의 유입을 막기 위해, 상기 패킹(41)의 하부면과 상기 기판 반송대(4) 사이에는 O링(413)을 마련하고 있으며, 상기 진공 예비실(8)을 형성하는 벽체와, 상기 패킹(41)의 상부면이 접촉하는 부분의 사이에도 O링(414)을 마련하고 있다.
그 밖에, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한 다양한 변형이나, 실시형태의 조합을 해도 무방하다.
1 토글 링크 기구
11 토글 링크
12 구동부
13 안내부
21 로드
22 조정 기구
3 벨로우즈
31 O링(시일 기구)
4 기판 반송대
42 경계 개구
100 기판반송장치
200 이온주입장치
W 기판

Claims (10)

  1. 소정의 진공도로 유지되고 있는 진공실과, 외부와의 사이에서 기판의 반출입을 하기 위한 진공 예비실과의 경계 개구를 기밀하게 폐쇄하는 폐쇄위치와 상기 경계 개구를 개방하는 상기 진공실 내의 개방위치 사이를 이동 가능하게 구성된 기판 반송대;
    상기 진공실 및 상기 진공 예비실의 외부에 마련된 것으로서, 서로 회전 가능하게 연결된 복수의 링크 요소로 이루어지는 토글 링크(toggle link)를 구비하고, 상기 토글 링크를 굽혔다 폈다 함으로써 출력단을 진퇴시키는 토글 링크 기구; 및
    상기 진공실 또는 상기 진공 예비실을 형성하는 벽체를 관통하여 상기 기판 반송대와 상기 토글 링크 기구의 출력단 사이에 개재되며, 상기 출력단의 진퇴 동작을 상기 기판 반송대에 전달하는 1 또는 복수의 로드;를 구비하고,
    상기 로드와 상기 벽체 사이를 기밀하게 밀폐하는 시일(seal) 구조가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로드가 복수개 마련되어 있고,
    상기 로드의 진퇴방향에서 봤을 때 상기 토글 링크 기구가 각 로드의 안쪽에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 토글 링크 기구가, 그 출력단의 이동방향을 상기 로드의 진퇴방향으로 규제하는 안내부를 더 구비하고,
    상기 로드의 진퇴방향에서 봤을 때 상기 안내부가 각 로드보다 안쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안내부가, 상기 로드의 진퇴방향으로 연장되는 가이드 바; 상기 토글 링크 및 상기 로드의 일단(一端)이 장착되고, 상기 가이드 바를 따라 이동하는 슬라이더; 상기 가이드 바를 상기 벽체의 외측에 장착하기 위한 장착부;를 구비하고,
    상기 로드의 진퇴방향에서 봤을 때 상기 장착부 및 가이드 바가 각 로드의 안쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시일 구조가, 상기 벽체의 외표면과 상기 토글 링크 기구 사이에 마련되어 상기 로드를 덮는 벨로우즈(bellows)를 가진 것임을 특징으로 하는 기판반송장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시일 구조가, 상기 벽체의 내표면과 상기 기판 반송대 사이에 마련되어 상기 로드를 덮는 벨로우즈를 가진 것임을 특징으로 하는 기판반송장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시일 구조가, 상기 로드가 관통하는 관통구멍의 내면에 마련된 시일 링을 가진 것임을 특징으로 하는 기판반송장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 토글 링크가, 상기 기판 반송대가 상기 폐쇄위치에 있을 경우에 각 링크 요소의 적어도 3개의 회전가능 연결점이 직선상에 나열되는 신장된 상태가 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 토글 링크 기구에서 상기 기판 반송대까지의 상기 로드의 길이를 조정하는 조정 기구가 마련된 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 기재된 기판반송장치를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
KR1020120132278A 2012-02-27 2012-11-21 기판반송장치 및 당해 기판반송장치를 이용한 반도체 제조장치 KR101401279B1 (ko)

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