KR20150078173A - 기판 이송장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일례는 자기력을 이용하여 기판을 안정적으로 이송할 수 있는 기판 이송장치에 대한 것이다.

Description

기판 이송장치{APPARATUS FOR TRANSFERRING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 이송장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 자력에 의하여 부상(levitation)된 상태로 비접촉 이동되는 기판 스테이지를 구비한 기판 이송장치에 대한 것이다.
반도체나 평판 표시장치의 제조 공정은 서로 상이한 복수개의 단위 공정들을 포함하는데, 이들 각각의 단위 공정은 일반적으로 서로 다른 공간에서 수행된다. 따라서 기판을 이용하여 반도체나 표시장치가 제조되는 경우, 서로 이격된 각각의 공간으로 기판이 이동되어 단위 공정들이 실시되며, 이 때, 기판의 이동을 위한 기판 이송장치가 필요하다.
종래 기판 이송장치로서 롤러를 이용하는 기판 이송장치가 있다. 롤러를 이용한 기판 이송장치는 이송 롤러의 회전에 의한 미끄럼 구동으로 기판을 이송한다. 그런데 이러한 미끄럼 구동의 경우 접촉면에서 마찰이 발생하고, 이로 인해 파티클이 발생하여 기판이 오염되는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위하여 자력을 이용한 자기부상 방식의 기판 이송장치들이 개발되었다. 자기부상 방식의 기판 이송 장치는 기판이 장착되는 캐리어와 캐리어의 이동을 안내하는 레일을 구비한다. 자기부상 방식은 비접촉 방식이기는 하지만, 기판 이송 중 캐리어가 중력과 가속도의 영향을 받기 때문에 캐리어가 안정적인 상태를 유지하는데 어려움이 있다. 그 결과, 기판 이송 중 캐리어가 안내 레일과 접촉하여 마찰이 발생하거나, 기판의 이송 방향이 제한되는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 일례는 기판이 장착되는 캐리어가 안정적으로 자기부상 되어, 기판 이송 중 마찰에 의한 파티클 발생이 방지될 수 있는 자기부상 방식의 기판 이송장치를 제공한다.
또한 본 발명의 일례는 다양한 방향으로 분기된 분기레일을 구비하여 기판이 다양한 방향으로 이송될 수 있도록 하는 기판 이송장치를 제공한다.
이를 위하여 본 발명의 일례는, 기판 장착부를 갖는 기판 스테이지; 상기 기판 스테이지의 제 1 단부에 배치되며, 제 1 자력 발생부를 구비한 제 1 가이드 블록; 상기 기판 스테이지의 제 2 단부에 배치되며, 제 2 자력 발생부를 구비한 제 2 가이드 블록; 상기 제 1 자력 발생부를 수납하고 제 3 자력 발생부를 포함하는 제 1 가이드 레일; 및 상기 제 2 자력 발생부를 수납하며, 제 4 자력발생부를 포함하는 제 2 가이드 레일;을 포함하며, 상기 제 1 자력 발생부와 상기 제 3 자력 발생부는 서로 척력을 발생하고, 상기 제 2 자력 발생부와 상기 제 4 자력 발생부는 서로 척력을 발생하는 기판 이송장치를 제공한다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 1 내지 제 4 자력 발생부는 영구자석, 전자석 및 초전도체 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 1 가이드 블록은 제 1 이동자를 포함하고, 상기 제 1 가이드 레일은 상기 제 1 이동자와 대향되어 배치된 제 1 고정자를 포함하고, 상기 제 1 이동자와 상기 제 1 고정자는 제 1 선형모터를 구성한다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 1 고정자는 복수개의 자석을 포함하며, 상기 복수개의 자석은 상기 제 1 이동자의 위치에 따라 극성이 변경된다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 1 고정자는 복수개의 전자석을 포함한다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 1 이동자는 상기 제 1 가이드 레일의 수납공간 내에 배치된다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 1 이동자는 상기 제 1 가이드 레일의 수납공간 외부에 배치된다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 1 가이드 블록은 상기 제 1 가이드 레일 외부에 배치된 제 1 이동자를 포함하고, 상기 제 1 가이드 레일과 이격되고 상기 제 1 이동자와 대향되어 배치된 제 1 고정자를 포함하여, 상기 제 1 이동자와 상기 제 1 고정자는 제 1 선형모터를 구성한다.
본 발명의 일례에서, 기판 이송장치는 상기 제 1 가이드 레일에서 분기된 분기레일을 더 포함한다.
본 발명의 일례에서, 기판 이송장치는 상기 제 1 가이드 레일과 연결된 회전레일을 더 포함한다.
본 발명의 일례에서, 상기 회전레일은, 회전축이 되도록 하는 고정부; 및 상기 고정부를 중심으로 상기 제 1 가이드 레일에 수납된 상기 제 1 자력 발생부가 회전할 수 있도록 안내하는 회전부;를 포함한다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 2 가이드 블록은 제 2 이동자를 포함하고, 상기 제 2 가이드 레일은 상기 제 2 이동자와 대향되어 배치된 제 2 고정자를 포함하고, 상기 제 2 이동자와 상기 제 2 고정자는 제 2 선형모터를 구성한다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 2 고정자는 복수개의 자석을 포함하며, 상기 복수개의 자석은 상기 제 2 이동자의 위치에 따라 극성이 변경된다.
본 발명의 일례에서, 상기 제 2 고정자는 복수개의 전자석을 포함한다.
본 발명의 일례에 따른 기판 이송장치는, 캐리어의 가이드 블록에 구비된 자력 발생부가 가이드 레일의 수납 공간에 수납되어 안정적으로 자기 부상(magnetic levitation) 상태를 유지할 수 있기 때문에 캐리어의 구성요소와 가이드 레일 사이의 마찰이 방지되어, 파티클의 발생 없이 기판을 안정적으로 운반할 수 있다. 또한 본 발명의 일례에 따른 기판 이송장치는 기판을 다양한 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 1은 인-라인 기판 처리장치에 대한 일례이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송장치의 캐리어의 정면도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 가이드 레일과 제 2 가이드 레일에 대한 사시도이다.
도 5은 도 2에 개시된 기판 이송장치의 수직 단면도이다.
도 6a 및 6b는 도 5의 A 및 B에 대한 부분 확대 단면도로서, 제 1 가이드 레일과 제 2 가이드 레일에 제 1 자력 발생부와 제 2 자력 발생부가 수납된 상태에 대한 부분 확대 단면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 모터(linear motor)의 구동을 설명하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 이송장치의 사시도이다.
도 9는 도 8의 기판 이송장치에 적용될 수 있는 캐리어에 대한 정면도이다.
도 10은 도 8의 기판 이송장치의 제 1 가이드 레일에 장착된 제 1 자력 발생부에 대한 단면도이다.
도 11은 수평 상태로 기판을 이송할 수 있는 기판 이송장치에 대한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향전환용 분기레일(branch rail)이 구비된 기판 이송장치에 대한 사시도이다.
도 13은 기판 회전부를 구비한 기판 이송장치에 대한 사시도이다.
도 14는 챔버 가이드 레일을 구비한 기판 이송장치에 대한 사시도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 그렇지만, 본 발명의 범위가 하기 설명하는 도면이나 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
도면에서, 발명의 이해를 돕기 위하여 각 구성요소와 그 형상 등이 간략하게 그려지거나 또는 과장되어 그려지기도 한다. 도면에서 동일 또는 유사한 역할을 하는 구성요소들은 동일한 부호로 표시된다. 따라서, 서로 다른 실시예에서 동일 부호로 표시된 구성요소들이 있다고 하더라도, 이들이 반드시 동일한 형상이나 구조를 가지는 것은 아니다. 도면 부호은 도면의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 한다.
도 1에 복수개의 단위 공정을 위한 다수개의 챔버들이 구비된 기판 처리장치가 개시되어 있다. 도 1의 기판 처리장치는 인라인(in-line) 형태로 배치된 기판 로딩부(L1), 기판 처리부(C1~C8), 회전부(R1) 및 기판 언로딩부(L2)를 구비한다. 기판 처리부(C1~C8)에서 다양한 공정들이 수행되는데, 기판 처리부는 예컨대, 제 1 세정부(C1), 제 2 세정부(C2), 건조부(C3), 제 1 증착부(C4), 방향 전환부(R1), 가열부(C5), 제 2 증착부(C6), 가열부(C7) 및 냉각부(C8)로 이루어질 수 있다. 기판 처리부에서 상기 설명된 것 이외의 다른 공정이 수행될 수도 있음은 물론이다.
상기와 같은 기판 처리장치에 의하여 처리되는 기판의 예로, 유기발광 표시장치나 액정 표시장치와 같은 평판 표시장치 제작을 위한 표시기판이 있다. 또한 반도체의 웨이퍼(wafer)도 상기 기판 처리장치에 의하여 처리 가능하다.
이러한 기판 처리장치는 공정이 수행되는 공간으로 기판을 이송하기 위하여 기판 이송장치를 구비한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송 장치의 사시도이다.
도 2에 개시된 기판 이송장치(10)는 기판이 안착되는 기판 스테이지(110)를 구비한 캐리어(101)와, 캐리어(101)의 양쪽에 구비되어 캐리어(101)의 이동을 안내하는 제 1 가이드 레일(401) 및 제 2 가이드 레일(501)을 포함한다.
도 3에 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 이송장치의 캐리어(101)가 개시되어 있다. 캐리어(101)는 기판 스테이지(110), 제 1 가이드 블록(201, 202, 203) 및 제 2 가이드 블록(301, 302, 303)을 구비한다.
기판 스테이지(110)에 기판(800)이 안착되는 기판 장착부(111)가 마련된다. 기판 스테이지(100)는 세라믹, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 비자성체로 만들어질 수 있다. 정전척(electrostatic chuck)이 기판 스테이지(110)로 사용될 수도 있는데, 이 경우, 도면에 도시되지 않았지만, 전원이 인가되는 전극이 기판 스테이지(110)의 내부에 매립되어 상기 전극에 고전압이 인가됨으로써 기판 장착부(111)에 기판이 안착될 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 기판을 고정하기 위한 부재로서, 예를 들어, 클램프 등이 기판 스테이지(110)에 구비될 수도 있다.
상기 기판 스테이지(110)의 제 1 단부(112)에 제 1 자력 발생부(210)를 갖는 제 1 가이드 블록이 배치된다. 즉, 도 3에 개시된 캐리어(101)는 세 개의 제 1 가이드 블록(201, 202, 203)을 구비하며, 세 개의 제 1 가이드 블록(201, 202, 203)은 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)를 각각 구비한다. 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)는 제 1 지지체(221, 222, 223)을 통하여 기판 스테이지(110)와 각각 연결된다.
또한, 기판 스테이지(110)의 제 2 단부(113)에 제 2 자력 발생부(310)를 갖는 제 2 가이드 블록이 배치된다. 여기서, 제 2 단부(113)는 제 1 단부(112)의 반대편 단부이다. 구체적으로, 도 3에 개시된 캐리어(101)는 세 개의 제 2 가이드 블록(301, 302, 303)을 구비하며, 세 개의 제 2 가이드 블록(301, 302, 303)에 각각 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)가 구비된다. 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)는 각각 제 2 지지체(321, 322, 323)를 통하여 기판 스테이지(110)와 연결된다.
여기서, 제 1 지지체(221, 222, 223)와 제 2 지지체(321, 322, 323)는 세라믹, 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 비자성체로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 자력 발생부와 제 2 자력 발생부는 각각 영구자석, 전자석 및 초전도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 자력 발생부(211, 212, 213)와 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)는 제 1 가이드 레일(401)과 제 2 가이드 레일(501)의 수납공간(430, 530)에 각각 수납된다.
도 4a와 4b에 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 가이드 레일(401)과 제 2 가이드 레일(501)가 각각 개시되어 있다.
제 1 가이드 레일(401)은 제 1 가이드 블록(201, 202, 203)의 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)를 수납하여 제 1 가이드 블록(201, 202, 203)의 이동을 안내한다. 제 2 가이드 레일(501)은 제 2 가이드 블록(301, 302, 303)의 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)을 수납하여 제 2 가이드 블록(201, 202, 203)의 이동을 안내한다.
제 1 가이드 레일(401)은 제 3 자력 발생부(410, 420)를 구비한다. 또한, 제 1 가이드 레일(401)은 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)를 수납하기 위한 내부 수납공간(430) 및 제 1 지지체(221, 222, 223)의 이동을 위한 개구부(441)를 구비하고 있다.
제 3 자력 발생부(410, 420)에서 발생한 자력은 상기 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)에서 발생한 자력과 척력관계이다. 그에 따라, 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)가 제 1 가이드 레일(401)의 수납공간(430) 내에서 제 1 가이드 레일(401)과 이격된 상태, 즉 자기 부상 상태를 유지할 수 있다. 그 결과, 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)는 제 1 가이드 레일(401) 내에서 제 1 가이드 레일(401)과 접촉없이 이동 가능하다.
제 2 가이드 레일(501)은 제 4 자력 발생부(510, 520)를 구비한다. 또한, 제 2 가이드 레일(501)은 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)를 수납하기 위한 내부 수납공간(530) 및 제 2 지지체(221, 222, 223)의 이동을 위한 개구부(541)를 구비하고 있다.
제 4 자력 발생부(510, 520)에서 발생한 자력은 상기 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)에서 발생한 자력과 척력관계이다. 그에 따라, 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)가 제 2 가이드 레일(501)의 수납공간(530) 내에서 제 2 가이드 레일(501)과 이격된 상태, 즉 자기 부상 상태를 유지할 수 있다. 그 결과, 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)는 제 2 가이드 레일(501) 내에서 제 2 가이드 레일(501)과 접촉없이 이동 가능하다.
상기 제 2 자력 발생부 및 제 4 자력 발생부는 각각 영구자석, 전자석 및 초전도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 초전도체는 모든 자기장에 대하여 반발력(척력)이 발생하기 때문에, 예를 들어, 제 1 및 제 2 자력 발생부가 초전도체인 경우, 제 1 및 제 2 가이드 레일(401, 501)에 구비된 제 3 및 제 4 자력 발생부(410, 420, 510, 520)에서 자기장이 발생되기만 하면 제 1 및 제 2 자력 발생부를 자기 부상시킬 수 있다. 따라서, 이 경우 제 3 및 제 4 자력 발생부의 선택이 자유롭다.
예컨대, 제 3 자력 발생부(410, 420) 및 제 4 자력 발생부(510, 520)는 영구자석 및 전자석 중 어느 하나를 각각 포함할 수 있다.
도 5는 도 2에 개시된 기판 이송장치(10)를 제 1 가이드 블록(201)과 제 2 가이드 블록(301)을 따라 자른 단면도이다. 여기에 제 1 자력 발생부(211)와 제 1 가이드 블록(401)의 배치관계 및 제 2 자력발생부(311)와 제 2 가이드 블록(501)의 배치관계가 개시되어 있다.
또한, 도 6a은 도 5의 "A"부분 확대도로서, 제 1 자력 발생부(211)와 제 1 가이드 블록(401)의 단면 구조를 예시한다.
도 6a를 참고하면, 제 1 지지체(221) 양쪽에 제 1 자력 발생부(211a, 211b)가 배치된다. 제 1 자력 발생부(211a, 211b)는 영구자석 또는 전자석으로 이루어질 수 있다. 도 6a에 예시된 제 1 자력 발생부(211a, 211b)는 측면 노출부가 N극을 가지며, 상하면 노출부가 S극을 가진다. 자석의 극성은 필요에 따라 다르게 구성할 수 있다. 상기, 제 1 자력 발생부(211a, 211b)가 초전도체로 이루어질 수도 있음은 상기에서 설명하였다.
제 1 자력 발생부(211a, 211b)를 감쌀 수 있도록 제 1 가이드 레일(401)은 제 3 자력 발생부(410, 420)를 구비한다. 제 3 자력 발생부(410, 420)는 영구자석 또는 전자석과 같은 자력 발생 수단(411, 412, 413, 421, 422, 423)을 구비한다. 제 3 자력 발생부(410, 420)의 자력 발생 수단(411, 412, 413, 421, 422, 423)은 대향되는 제 1 자력 발생부 (211a, 211b)와 동일한 극성을 가지도록 배치된다. 그 결과, 제 1 자력 발생부(211a, 211b)와 제 3 자력 발생부(410, 420) 사이에 척력이 발생하며, 제 1 자력 발생부(211a, 211b)가 제 1 가이드 레일(401)과 이격된 상태를 유지할 수 있다.
도 6b는 도 5의 "B"부분 확대도로서, 제 2 자력 발생부(311)와 제 2 가이드 블록(501)의 단면 구조를 예시한다.
도 6b을 참고하면, 제 2 지지체(321) 양쪽에 제 2 자력 발생부(311a, 311b)가 배치된다. 또한 제 2 자력 발생부(311a, 311b)를 감싸기 위하여 제 2 가이드 레일(501)은 제 4 자력 발생부(510, 520)를 구비한다. 제 4 자력 발생부(510, 520)는 영구자석 또는 전자석과 같은 자력 발생 수단(511, 512, 513, 521, 522, 523)을 구비한다. 제 4 자력 발생부(510, 520)의 자력 발생 수단은, 대향되는 제 2 자력 발생부 (311a, 311b)과 동일한 극성을 갖는다. 그 결과 제 2 자력 발생부(311a, 311b)와 제 4 자력 발생부(510, 520) 사이에 척력이 발생하며, 제 2 자력 발생부(311a, 311b)가 제 2 가이드 레일(501)과 이격된 상태를 유지할 수 있다.
이와 같이, 기판 스테이지(110) 양쪽에 제 1 및 제 2 자력 발생부가 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 자력 발생부가 제 1 및 제 2 가이드 레일(401, 501) 내에 자기 부상 상태로 수납되기 때문에, 기판 이송장치의 캐리어(101)가 안정적 배치상태를 유지한 채 이동될 수 있다.
캐리어(101)의 이송을 위하여, 기판 이송장치(10)는 제 1 선형모터(650)를 구비한다. 제 1 선형모터(650)는 제 1 가이드 블록(201, 202, 203)의 단부에 배치된 제 1 이동자(251, 252, 253) 및 제 1 이동자(251, 252, 253)와 대향되어 배치된 제 1 고정자(601)로 구성된다.
구체적으로, 도 2, 도 3 및 도 6a을 참고하면, 제 1 이동자(251, 252, 253)는 제 1 가이드 블록(201, 202, 203)을 구성하는 3개의 제 1 지지체(221, 222, 223) 각각의 말단에 배치되는 영구자석으로 이루어질 수 있다.
제 1 고정자(601)는 도 6a에서와 같이 제 1 가이드 레일(401)에 장착될 수 있는데, 복수개의 자석을 포함한다. 제 1 고정자(601)에 구비된 자석의 일례로, 상기 제 1 이동자(251, 252, 253)의 위치에 따라 극성이 달라지는 전자석이 있다.
도 7a 및 7에 제 1 선형모터(650)의 구성과 구동이 개시되어 있다. 도 7a에 개시된 제 1 고정자(601)는 복수개의 전자석(611, 612, 613, 614, 615)를 포함한다. 제 1 고정자(601)로 도면에 도시된 것 이외의 전자석들이 제 1 가이드 레일(401)에 장착될 수 있다.
도 7a 및 7b에 기판 스테이지(110)를 오른쪽 방향인 D 방향으로 이동시킬 때의 자극의 변화가 예시되어 있다. 여기서 제 1 고정자(601)에 구비된 복수개의 전자석(611, 612, 613, 614, 615)은 제 1 이동자(251, 252, 253)를 D 방향으로 이동시키는 힘이 발생하도록 극성이 변화한다.
예를 들면, 도 7a에 개시된 제 1 고정자(601)의 세번째 전자석(613)은, 그 왼쪽에 있는 제 1 이동자(252)를 오른쪽(D 방향)으로 당기고 그 오른쪽에 있는 제 1 이동자(253)를 오른쪽(D 방향)으로 밀기 위하여, 제 1 이동자와 대면하는 면의 극성이 N극이 된다.
또한, 캐리어가 이동되어 기판 스테이지(110)가 도 7b의 위치로 오게 되면, 상기 세번째 전자석(613)은, 그 왼쪽 제 1 이동자(251)를 오른쪽(D 방향)으로 당기고 그 오른쪽 제 1 이동자(252)를 오른쪽(D 방향)으로 밀기 위하여, 제 1 이동자와 대면하는 면의 극성이 S극이 된다. 이와 같이 제 1 고정자(601)에 구비된 전자석의 극성이 바뀜에 따라 기판 스테이지(110)가 이동될 수 있다.
안정적인 기판 스테이지(110)의 이송을 위하여, 제 1 선형모터(650)의 반대쪽에 제 2 선형모터(750)가 구비될 수 있다. 제 2 가이드 블록(301, 302, 303)의 단부에 배치된 제 2 이동자(351, 352, 353) 및 제 2 이동자(351, 352, 353)와 대향되어 배치된 제 2 고정자(701)가 제 2 선형모터(750)를 구성한다.
구체적으로, 제 2 이동자(351, 352, 353)는 제 2 가이드 블록(301, 302, 303)을 구성하는 3개의 제 2 지지체(321, 322, 323) 각각의 말단에 배치되는 영구자석으로 이루어질 수 있다.
제 2 고정자(701)는 제 2 가이드 레일(501)에 구비될 수 있는데, 복수개의 자석을 포함한다. 제 2 고정자(701)에 구비된 자석의 일례로, 상기 제 2 이동자(351, 352, 353)의 위치에 따라 각각 극성이 달라지는 전자석이 있다.
이와 같이, 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)와 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)가 각각 제 1 가이드 레일(401)과 제 2 가이드 레일(501)의 수납공간에 수납됨으로써 캐리어가 안정적인 직립상태를 유지할 수 있고 또한 캐리어의 기판 스테이지(110)에 안착되는 기판(800)이 안정적으로 이송될 수 있다.
이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.
도 8에 개시된 기판 이송장치(20)는, 제 1 이동자(256, 257, 258)가 제 1 가이드 레일(402) 외부에 배치되며, 제 2 이동자(356, 357, 358)가 제 2 가이드 레일(502) 외부에 배치된 구조를 갖는다.
상기 기판 이송장치(20)에 도 9에 개시된 캐리어(102)가 사용될 수 있다.
도 9에 개시된 캐리어(102)는 기판 스테이지(110)의 제 1 단부에 세 개의 제 1 가이드 블록(206, 207, 208)을 구비한다. 제 1 가이드 블록(206, 207, 208)은 기판 스테이지(110)의 제 1 단부에 제 1 지지체(226, 227, 228)를 구비하며, 제 1 지지체(226, 227, 228)의 단부에 제 1 이동자(256, 257, 258)가 장착되고, 제 1 이동자와 이격되어 제 1 지지체(226, 227, 228)에 제 1 자력 발생부(216, 217, 218)가 장착된다.
또한, 제 1 지지체의 반대쪽인 기판 스테이지(110)의 제 2 단부에 세 개의 제 2 가이드 블록(306, 307, 308)이 구비된다. 즉, 제 2 가이드 블록(306, 307, 308)은 기판 스테이지(110)의 제 2 단부에 제 2 지지체(326, 327, 328)를 구비하며, 제 2 지지체(326, 327, 328)의 단부에 제 2 이동자(356, 357, 358)가 장착되고, 제 2 이동자와 이격되어 제 2 지지체에 제 2 자력 발생부(316, 317, 318)가 장착된다.
도 10에 제 1 자력 발생부(217), 제 1 이동자(257) 및 제 1 가이드 레일(402)의 배치관계가 자세히 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 제 1 이동자(257)는 제 1 자력 발생부(217)과 이격되어 제 1 가이드 레일(402) 외부에 배치된다. 여기서, 제 1 지지체(227)는 제 1 가이드 레일(402)를 관통하여 제 1 가이드 레일(402)의 외부까지 연장되어 있으며, 상기 제 1 지지체(227)의 말단에 제 1 이동자(257)가 배치된다. 제 1 가이드 레일(402)은 제 1 지지체가 이동할 수 있도록 하는 개구부(441, 442)를 상하부에 각각 구비한다.
한편, 제 1 자력 발생부(217)는 제 1 가이드 레일(402) 내부의 수납공간(430)에 배치된다.
이와 같이, 제 1 이동자(257)가 제 1 가이드 레일(402)의 외부에 배치되면, 제 1 이동자(257)가 제 1 자력 발생부(217) 및 제 3 자력 발생부(410, 420)로부터 충분히 이격될 수 있어, 제 1 자력 발생부(217)와 제 3 자력 발생부(410, 420)에서 발생한 자력이 제 1 이동자(257)에 영향을 미치는 것이 감소 또는 방지될 수 있다. 제 1 선형모터의 구성요소인 제 1 이동자는 제 1 자력 발생부(217)와 제 3 자력 발생부(410, 420)에서 발생한 자력에 의하여 영향을 받지 않는 것이 좋다.
제 1 자력 발생부 및 제 3 자력 발생부에서 발생한 자력이 제 1 이동자에 영향을 주는 것을 방지하기 위하여, 제 3 자력 발생부(410, 420) 주위에 마그넷 요크(magnet York) (450)가 배치될 수 있다. 즉, 제 1 가이드 레일(402)은 마크넷 요크를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 제 2 자력 발생부(317)는 제 2 가이드 레일(502) 내부의 수납공간(530)에 배치되며, 제 2 이동자(357)는 제 2 가이드 레일(502) 외부에 배치된다. 이와 같이, 제 2 이동자(357)가 제 2 가이드 레일(502)의 외부에 배치되면, 제 2 이동자(357)가 제 2 자력 발생부(317) 및 제 4 자력 발생부(510, 520)로부터 충분히 이격될 수 있어, 제 2 자력 발생부(317)와 제 4 자력 발생부(510, 520)에서 발생한 자력이 제 2 이동자(357)에 영향을 미치는 것이 감소 또는 방지될 수 있다. 또한, 제 4 자력 발생부(510, 520) 주위의 제 2 가이드 레일(502)에 마크넷 요크가 배치되어 자기장 간섭이 방지되도록 할 수 있다.
도 8 및 10에 개시된 바와 같이, 기판 이송장치(20)가 챔버 내에 배치될 수 있다.
이 때, 제 1 이동자와 함께 제 1 선형모터를 구성하는 제 1 고정자(602)는 상기 챔버(900) 벽(wall)에 설치될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 고정자(602)가 챔버(900)의 외부에 설치될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 제 1 고정자(602)는 챔버(900) 내벽(wall)에 설치될 수도 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 제 1 고정자를 위한 별도의 거치수단이 구비되어, 제 1 고정자가 챔버와 별개로 배치될 수도 있다.
제 2 가이드 레일(502)도 챔버(900) 내부에 배치될 수 있으며, 제 2 고정자(702)는 챔버(900)의 외벽 또는 내벽에 배치될 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.
도 11에 개시된 기판 이송장치(30)는 직립상태가 아닌 수평상태로 기판을 이송할 수 있다.
도 11의 기판 이송장치(30)는 기판 스테이지(110)을 중심으로 양쪽에 배치된 제 1 자력 발생부와 제 2 자력 발생부가 제 1 가이드 레일(403)과 제 2 가이드 레일(503) 내의 수납공간에 수납된 상태에서 자력에 의하여 부상(levitation)되기 때문에, 캐리어가 수평으로 눕혀진 상태에서도 안정적으로 자기 부상이 가능하다. 따라서 기판 스테이지가 수평으로 놓여진 상태에서 기판을 이송할 수 있다.
또한, 제 1 선형모터와 제 2 선형모터도 캐리어의 상하부가 아닌 캐리어와 수평으로 배치된다. 그에 따라 제 1 고정자(603)와 제 2 고정자(703)도 캐리어와 수평으로 배치된다.
이하, 도 12를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.
도 12에 개시된 기판 이송장치(40)는 제 1 가이드 레일(404) 및 제 2 가이드 레일(504)에서 분기된 분기 레일(branch rail)을 구비하여 기판의 이송 방향을 변경할 수 있다.
구체적으로, 도 12의 기판 이송장치(40)는 제 1 방향으로 캐리어(101)의 이동을 안내하는 제 1 가이드 레일(404)에서 분기된 세 개의 분기 레일(406, 407, 408)을 포함한다. 상기 기판 이송장치(40)에 도 3에 개시된 캐리어(101)가 적용될 수 있는데, 상기 분기 레일(406, 407, 408)은 각각 캐리어(101)의 제 1 자력 발생부 (211, 212, 213)를 안내하여, 캐리어(101)가 제 1 가이드 레일(404)의 연장 방향과 다른 방향으로 이송될 수 있도록 한다. 상기 분기 레일(406, 407, 408)은 제 3 가이드 레일(405)와 연결되어, 캐리어(101)가 제 3 가이드 레일(405)을 통하여 이송될 수 있도록 한다.
마찬가지로, 제 2 가이드 레일(504)에도 세 개의 분기레일(506, 507, 508)이 구비되어, 상기 분기레일(506, 507, 508)이 캐리어(101)의 제 2 자력 발생부 (311, 312, 313)를 안내하여, 캐리어(101)가 제 2 가이드 레일(404)의 연장 방향과 다른 방향으로 이송될 수 있도록 한다. 상기 분기 레일(506, 507, 508)은 제 4 가이드 레일(505)와 연결되어, 캐리어(101)가 제 4 가이드 레일(505)을 통하여 이송될 수 있도록 한다.
도면에 도시되지 않았지만, 제 1 내지 제 4 가이드 레일 및 각각의 분기레일에 선형모터가 구성된다. 이 때 적용되는 선형모터는 당업자가 필요에 따라 다양하게 구성할 수 있다.
이러한 기판 이송장치를 이용하는 경우, 기판 이송 중 기판의 이송방향이 용이하게 바뀔 수 있다. 상기 분기레일의 분기 각도는 필요에 따라 다양하게 변할 수 있다.
이하, 도 13을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.
도 13에 개시된 기판 이송장치(50)는 회전레일(409)을 구비하여 캐리어(101)를 회전시킬 수 있다. 즉, 제 1 가이드 레일(404)과 연결된 회전레일(409)이 구비된다. 제 2 가이드 레일(504)과 연결된 회전레일(509)도 구비될 수 있다.
도 13에 개시된 기판 이송장치(50)에, 예를 들어, 도 3에 개시된 캐리어(101)가 적용될 수 있다. 회전레일(409)은 캐리어(101)에 구비된 제 1 자력 발생부 중 어느 하나(212)를 고정하여 제 1 지지체 중 어느 하나(222)가 회전축이 되도록 하는 고정부(409a) 및 상기 고정부(409a)를 중심으로 나머지 두 개의 제 1 자력 발생부(211, 213)가 회전할 수 있도록 안내하는 회전부(409b)를 포함한다.
마찬가지로 제 2 가이드 레일(504)에 구비된 회전레일(509)은 캐리어(101)에 구비된 제 2 자력 발생부 중 어느 하나(312)를 고정하여 제 2 지지체 중 하나(322)가 회전축이 되도록 하는 고정부(509a) 및 상기 고정부(509a)를 중심으로 나머지 두 개의 제 2 자력 발생부(311, 313)가 회전할 수 있도록 안내하는 회전부(509b)를 포함한다.
도면에 도시되지 않았지만, 각각의 회전레일에 선형모터가 구성된다. 이 때 적용되는 선형모터는 필요에 따라 당업자가 다양하게 구성할 수 있다.
이러한 회전레일이 구비됨으로써, 캐리어나 기판을 회전시키기 위한 별도의 챔버나 장비 없이도 기판 이송 중에 캐리어나 기판을 회전시킬 수 있다. 이와 같이, 기판이 장착된 캐리어가 용이하게 회전될 경우 기판 처리용 챔버의 입구 방향을 설계하는 것이 보다 자유로워 질 수 있다.
예컨대, 처리 챔버가 가이드 레일의 전면에 위치하는 경우 기판이 배치된 기판 스테이지의 제 1면(110a)이 전면을 향하게 하고, 처리 챔버가 가이드 레일의 후면에 위치하는 경우 캐리어를 회전시켜 기판 스테이지의 제 2면(110b)이 전면을 향하게 하고 기판이 배치된 제 1면(110a)은 챔버가 위치하는 후면을 향하도록 할 수 있다.
이하, 도 14를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.
도 14에 챔버 가이드 레일(406a, 407a, 408a)을 포함하는 기판 이송장치(60)가 개시되어 있다. 챔버 가이드 레일(406a, 407a, 408a)은 제 1 가이드 레일(404)에 분기되어, 캐리어(101)를 챔버로 안내한다. 상기 기판 이송장치(60)는 제 2 가이드 레일(504)에서 분기되어 캐리어(101)를 챔버로 안내하는 챔버 가이드 레일(506a, 507a, 508a)를 더 포함할 수 있다. 도 14에 개시된 기판 이송장치(60)를 이용하여, 예를 들어, 도 3에 개시된 캐리어(101)을 챔버(901)로 안내할 수 있다.
제 1 가이드 레일(404)에서 분기된 챔버 가이드 레일(406a, 407a, 408a)은 각각 제 1 자력 발생부(211, 212, 213)를 수납하며, 제 2 가이드 레일(504)에서 분기된 상기 챔버 가이드 레일(506a, 507a, 508a)은 각각 제 2 자력 발생부(311, 312, 313)를 수납한다. 그에 따라, 용이하게 기판을 챔버로 이송할 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 각각의 제 1 및 제 2 가이드 레일과 챔버 가이드 레일에 선형모터가 구성된다. 이 때 적용되는 선형모터는 당업자가 필요에 따라 다양하게 구성할 수 있다.
한편, 챔버로 안내된 캐리어(101)의 기판 스테이지(110)는 챔버 입구를 막는 역할을 할 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 챔버에는 기판 스테이지와 함께 챔버 입구를 막기 위한 별도의 부재가 더 구비될 수 있다.
이상에서 도면 및 실시예를 중심으로 본 발명을 설명하였다. 상기 설명된 도면과 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10, 20, 30, 40, 50, 60: 기판 이송 장치
101, 102: 캐리어
110: 기판 스테이지
201, 202, 203: 제 1 가이드 블록
211, 212, 213: 제 1 자력 발생부
221, 222, 223: 제 1 지지체
251, 252, 253: 제 1 이동자
301, 302, 303: 제 2 가이드 블록
311, 312, 313: 제 2 자력 발생부
321, 322, 323: 제 2 지지체
351, 352, 353: 제 2 이동자
401, 402: 제 1 가이드 레일 410, 420: 제 3 자력 발생부
501, 502: 제 2 가이드 레일 510, 520: 제 4 자력 발생부
601, 602, 603: 제 1 고정자 701, 702, 703: 제 2 고정자
800: 기판 900: 챔버

Claims (14)

  1. 기판 장착부를 갖는 기판 스테이지;
    상기 기판 스테이지의 제 1 단부에 배치되며, 제 1 자력 발생부를 구비한 제 1 가이드 블록;
    상기 기판 스테이지의 제 2 단부에 배치되며, 제 2 자력 발생부를 구비한 제 2 가이드 블록;
    상기 제 1 자력 발생부를 수납하고 제 3 자력 발생부를 포함하는 제 1 가이드 레일; 및
    상기 제 2 자력 발생부를 수납하며, 제 4 자력발생부를 포함하는 제 2 가이드 레일;을 포함하며,
    상기 제 1 자력 발생부와 상기 제 3 자력 발생부는 서로 척력을 발생하고,
    상기 제 2 자력 발생부와 상기 제 4 자력 발생부는 서로 척력을 발생하는 기판 이송장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 자력 발생부는 영구자석, 전자석 및 초전도체 중 적어도 하나를 포함하는 된 기판 이송장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 가이드 블록은 제 1 이동자를 포함하고, 상기 제 1 가이드 레일은 상기 제 1 이동자와 대향되어 배치된 제 1 고정자를 포함하고, 상기 제 1 이동자와 상기 제 1 고정자는 제 1 선형모터를 구성하는 기판 이송장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 고정자는 복수개의 자석을 포함하며, 상기 복수개의 자석은 상기 제 1 이동자의 위치에 따라 극성이 변경되는 기판 이송장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 고정자는 복수개의 전자석을 포함하는 기판 이송장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 이동자는 상기 제 1 가이드 레일의 수납공간 내에 배치된 기판 이송장치.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 이동자는 상기 제 1 가이드 레일의 수납공간 외부에 배치된 기판 이송장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 가이드 블록은 상기 제 1 가이드 레일 외부에 배치된 제 1 이동자를 포함하고,
    상기 제 1 가이드 레일과 이격되고 상기 제 1 이동자와 대향되어 배치된 제 1 고정자를 포함하여,
    상기 제 1 이동자와 상기 제 1 고정자는 제 1 선형모터를 구성하는 기판 이송장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 가이드 레일에서 분기된 분기레일을 더 포함하는 기판 이송장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 가이드 레일과 연결된 회전레일을 더 포함하는 기판 이송장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 회전레일은,
    회전축이 되도록 하는 고정부; 및
    상기 고정부를 중심으로 상기 제 1 가이드 레일에 수납된 상기 제 1 자력 발생부가 회전할 수 있도록 안내하는 회전부;를 포함하는 기판 이송장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가이드 블록은 제 2 이동자를 포함하고,
    상기 제 2 가이드 레일은 상기 제 2 이동자와 대향되어 배치된 제 2 고정자를 포함하고,
    상기 제 2 이동자와 상기 제 2 고정자는 제 2 선형모터를 구성하는 기판 이송장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 2 고정자는 복수개의 자석을 포함하며, 상기 복수개의 자석은 상기 제 2 이동자의 위치에 따라 극성이 변경되는 기판 이송장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 제 2 고정자는 복수개의 전자석을 포함하는 기판 이송장치.
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