KR20160109636A - 기판 회전 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 회전 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치는, 기판의 회전이 진행되는 공정챔버; 공정챔버 내부에 배치되며, 기판의 회전을 위해 기판이 안착되어 고정되는 클램프유닛; 클램프유닛의 상측과 하측 중 하나의 위치에서 클램프유닛에 결합되며, 기판을 고정시키기 위해 클램프유닛을 구동시키는 클램프구동유닛; 및 클램프유닛에 결합되어 클램프유닛을 회전시키는 클램프회전유닛을 포함한다.

Description

기판 회전 장치{APPARATUS FOR ROTATING SUBSTRATE}
본 발명은, 기판 회전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 클램프유닛의 상측과 하측 중 하나의 위치에만 클램프구동유닛이 마련되어 기판 회전시의 플립유닛의 회전반경이 감소될 수 있는 기판 회전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판이라 함은, 플라즈마 디스플레이(PDP, Plasma Display Panel), 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 및 유기EL(OLED, Organic Light Emitting Diodes)과 같은 디스플레이(Display), 반도체용 웨이퍼(wafer), 포토 마스크용 글라스(glass) 등을 가리킨다.
여기서, 디스플레이(Display)로서의 기판과, 반도체용 웨이퍼로서의 기판은 상호간 재질적인 면이나, 용도 등에서 차이가 있지만, 기판들에 대한 일련의 처리 공정, 예를 들어 노광, 현상, 에칭, 스트립, 린스, 세정 등의 공정은 실질적으로 매우 흡사하며, 이 공정들이 순차적으로 진행됨으로써 기판이 제조된다.
그리고, 디스플레이(Display) 중에서 요즘에 각광받고 있는 유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)는 유기물의 자체 발광에 의해 컬러 화상을 구현하는 초경박형 표시장치로서, 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있으며, 넓은 시야각과 빠른 응답 속도를 갖고 있고, 그 구조가 간단하면서 광효율이 높다는 점에서 차세대의 유망 디스플레이 장치로서 주목받고 있다.
이러한 OLED는 애노드와 캐소드 그리고, 애노드와 캐소드 사이에 개재된 유기막들을 포함하고 있는데, 여기서, 유기막들은 최소한 발광층을 포함하며, 발광층 이외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자주입층을 더 포함할 수 있다.
그리고, OLED는 유기막 특히, 발광층을 이루는 물질에 따라서 고분자 유기발광소자와 저분자 유기발광소자로 나누어질 수 있다.
또한, OLED에서 풀 칼라(full color)를 구현하기 위해서는 발광층을 패터닝해야 하는데, 대형 OLED를 제작하는 방식으로는 FMM(Fine Metal Mask, 이하 마스크라 함)을 이용한 직접 패터닝 방식과 LITI(Laser Induced Thermal Imaging) 공법을 적용한 방식, 컬러 필터(color filter)를 이용하는 방식 등이 있다.
그리고, OLED의 제조공정은 크게 패턴(Pattern) 형성 공정, 증착공정, 봉지 공정, 그리고 증착된 기판과 봉지 공정을 거친 기판을 붙이는 합착 공정이 있다. 여기서, 증착공정은 증착원에 구비된 증착물질을 기판에 부착시키는 공정이다.
한편, 증착공정이 진행되기 전, 다양한 필요에 따라 기판의 상판과 하판의 위치가 서로 변경되도록 기판을 회전시켜야 하는 경우가 있다.
예를 들어, 증착공정의 이전단계의 공정에서 기판의 상판과 하판이 뒤집혀진 상태, 즉, 상판이 아랫부분에 위치하고 하판이 윗부분에 위치하는 경우, 기판의 증착면 변경을 위해 기판의 상판이 윗부분에 위치하고 하판이 아랫부분에 위치하도록 기판 전체를 회전시키게 된다.
이를 위해, 증착공정의 진행 전 기판의 상판과 하판의 위치가 상호 변경되도록 회전하는 기판의 플립공정이 실시될 수 있다.
여기서 종래의 기판 회전 장치에 관한 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 경우 기판(90)을 고정시키는 클램프(20, 30)가 상측과 하측에 구비되고, 상측의 클램프(20)를 구동시키기 위한 상측클램프구동부(40)가 상측의 클램프(20)에 결합되어 있으며, 하측의 클램프(30)를 구동시키기 위한 하측클램프구동부(50)가 하측의 클램프(30)에 결합되어 있으므로, 플립공정이 진행되면 상측클램프구동부(40)와 하측클램프구동부(50)에 의해 플립유닛(80)의 회전반경(D1)이 증가하게 되어 공정챔버(10)의 사이즈가 증대되는 문제점이 있었다.
대한민국등록특허 등록번호:제10-1314540호(공고일자:2013년10월04일)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 클램프유닛의 상측과 하측 중 하나의 위치에만 클램프구동유닛이 마련되어 기판 회전시의 플립유닛의 회전반경이 감소될 수 있는 기판 회전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 회전이 진행되는 공정챔버; 상기 공정챔버 내부에 배치되며, 상기 기판의 회전을 위해 상기 기판이 안착되어 고정되는 클램프유닛; 상기 클램프유닛의 상측과 하측 중 하나의 위치에서 상기 클램프유닛에 결합되며, 상기 기판을 고정시키기 위해 상기 클램프유닛을 구동시키는 클램프구동유닛; 및 상기 클램프유닛에 결합되어 상기 클램프유닛을 회전시키는 클램프회전유닛을 포함하는 기판 회전 장치가 제공될 수 있다.
또한 상기 클램프유닛은, 상기 기판의 하측에 배치되어 상기 기판의 하측에서 상기 기판을 가압하여 고정하는 하측클램프유닛; 및 상기 하측클램프유닛에 대향되게 배치되며, 상기 기판의 상측에서 상기 기판을 가압하여 고정하는 상측클램프유닛을 포함할 수 있다.
그리고 상기 하측클램프유닛은, 기판 하부에 배치되는 하측플레이트; 상기 하측플레이트에 결합되며 상기 기판을 가압하는 하측기판가압유닛; 및 상기 하측플레이트에 결합되고, 상기 클램프구동유닛에 결합되는 하측연결플레이트를 포함할 수 있다.
또한 상기 하측연결플레이트는 복수로 마련되어 상기 하측플레이트의 모서리부에 결합될 수 있다.
그리고 상기 상측클램프유닛은, 기판 상부에 배치되는 상측플레이트; 상기 상측플레이트에 결합되며 상기 기판을 가압하는 상측기판가압유닛; 및 상기 상측플레이트에 결합되고, 상기 클램프구동유닛에 결합되는 상측연결플레이트를 포함할 수 있다.
또한 상기 상측연결플레이트는 복수로 마련되어 상기 상측플레이트의 모서리부에 결합될 수 있다.
그리고 상기 클램프구동유닛은, 상기 하측클램프유닛에 결합되며 제1나사산이 형성되는 제1스크류; 상기 상측클램프유닛에 결합되며 상기 제1나사산과 반대방향의 제2나사산이 형성되는 제2스크류; 상기 제1스크류와 상기 제2스크류가 결합되며, 회전시 상기 제1스크류와 상기 제2스크류가 상호 반대방향으로 이동하도록 마련되는 회전길이부재; 및 상기 회전길이부재의 상측 또는 하측에 결합되어 상기 회전길이부재가 회전가능하도록 동력을 제공하는 동력제공유닛을 포함할 수 있다.
또한 상기 회전길이부재는, 미리 설정된 위치를 기준위치로 하여, 상기 기준위치로부터 일측의 방향을 향해 형성되는 제3나사산; 및 상기 기준위치로부터 상기 제3나사산과 대향되는 방향을 향해 형성되는 제4나사산이 형성될 수 있다.
그리고 상기 클램프구동유닛은, 상기 회전길이부재와 상기 동력제공유닛에 각각 연결되어 상기 회전길이부재의 속도를 조절하도록 마련되는 속도조절유닛을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 속도조절유닛은 상기 회전길이부재의 회전시의 속도를 감소시키는 감속기로 마련될 수 있다.
그리고 상기 감속기는 커플링유닛을 통해 상기 동력제공유닛에 연결될 수 있다.
또한 상기 제1스크류 및 상기 제2스크류 중 적어도 하나의 스크류는 복수로 마련되며, 상기 클램프유닛을 연결하는 가상의 대각선 상에 각각 배치될 수 있다.
그리고 상기 클램프유닛에 결합되어 상기 클램프유닛의 이동을 가이드하는 가이드유닛을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 기판을 상기 공정챔버 내부로 인입시키도록 마련되는 기판인입유닛을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 기판인입유닛은, 상기 기판을 지지하는 기판지지플레이트; 및 상기 기판지지플레이트에 결합되며 상기 기판이 올려지는 기판로딩부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 클램프유닛의 상측과 하측 중 하나의 위치에만 클램프구동유닛이 마련되어 기판 회전시의 플립유닛의 회전반경이 감소하며, 이에 의해 공정챔버의 사이즈를 줄일 수 있어 생산비용이 절감되고, 회전반경 감소에 따른 택트 타임이 감소하여 전체적으로 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기판 회전 장치의 상측에서 바라본 단면도이다.
도 2는 종래의 기판 회전 장치의 정면에서 바라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치의 상측에서 바라본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치의 정면에서 바라본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 하측클램프유닛에 결합되는 제1스크류를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 상측클램프유닛에 결합되는 제2스크류를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 클램프유닛에 의해 기판이 고정된 모습의 정면에서 바라본 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 클램프구동유닛을 상측에서 바라본 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 '일측'과 '타측'의 용어는 특정된 측면을 의미할 수도 있고, 또는, 특정된 측면을 의미하는 것이 아니라 복수의 측면 중 임의의 측면을 일측이라 지칭하면, 이에 대응되는 다른 측면을 타측이라 지칭하는 것으로 이해되어질 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함될 수 있다.
그리고, 본 명세서에서 사용되는 '플립공정'은 증착공정과 같은 각종 공정의 진행 전 기판의 상판과 하판의 위치가 상호 변경되도록 회전하는 공정을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 기판은 디스플레이용 기판을 의미하는데, 디스플레이란 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 중 어떠한 것이 적용되어도 좋다.
다만, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, OLED(Organic Light Emitting Diodes)용 유리기판을 단순히 기판으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치의 상측에서 바라본 단면도이고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치의 정면에서 바라본 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 하측클램프유닛에 결합되는 제1스크류를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 상측클램프유닛에 결합되는 제2스크류를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 클램프유닛에 의해 기판이 고정된 모습의 정면에서 바라본 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치에서 클램프구동유닛을 상측에서 바라본 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치(100)는, 기판(900)의 회전이 진행되는 공정챔버(200)와, 공정챔버(200) 내부에 배치되며, 기판(900)의 회전을 위해 기판(900)이 안착되어 고정되는 클램프유닛(300)과, 클램프유닛(300)의 상측과 하측 중 하나의 위치에서 클램프유닛(300)에 결합되며, 기판(900)을 고정시키기 위해 클램프유닛(300)을 구동시키는 클램프구동유닛(400)과, 클램프유닛(300)에 결합되어 클램프유닛(300)을 회전시키는 클램프회전유닛(500)을 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 공정챔버(200)는 기판(900)의 회전이 진행되도록 마련되며, 전술한 바와 같이, 필요에 따라, 공정챔버(200) 내부에서 기판(900)의 상판과 하판이 뒤집어지도록 회전될 수 있다.
이는, 예를 들어, 증착공정에 선행하는 다른 공정에서 기판(900)의 상판과 하판이 뒤집어진 경우 이를 바로잡기 위해 플립공정을 통해 기판(900)을 회전할 수도 있고, 또는, 현재 배열되어 있는 기판(900)의 대향되는 방향의 증착면을 증착하기 위해 기판(900)을 회전할 수도 있다.
즉, 예를 들어, 증착공정의 진행 전, 플립공정을 위해 마련되는 공정챔버(200) 내부에 기판(900)이 인입된 후, 기판(900)의 상판과 하판의 위치가 상호 변경되도록 기판(900)이 회전되며, 회전된 기판(900)이 증착공증을 위한 증착공정챔버(200)로 이동되어져 증착공정이 진행된다.
여기서, 공정챔버(200) 내부는 기판(900)에 대한 플립공정이 신뢰성 있게 진행될 수 있도록 진공 분위기가 형성될 수 있다.
이를 위해, 공정챔버(200)의 일측에는 공정챔버(200)의 내부를 진공 분위기로 유지하기 위한 수단으로서 진공 펌프(미도시)가 연결될 수 있다. 여기서, 진공 펌프(미도시)는 소위, 터보 펌프일 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 기판인입유닛(800)은 기판(900)을 공정챔버(200) 내부로 인입시키도록 마련된다.
즉, 도 3 및 도 4을 참조하는 경우, 기판(900)이 기판인입유닛(800)의 상부에 올려지면 기판인입유닛(800)이 공정챔버(200) 내부로 이동하게 되며, 도 7에서와 같이, 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320)이 기판(900)측으로 이동하여 기판(900)을 고정 후 기판인입유닛(800)은 공정챔버(200) 외부로 인출된다.
여기서, 기판인입유닛(800)에는 구동로봇(미도시)이 결합될 수 있도록 구동로봇결합부재(830)가 마련되어 있다. 즉, 구동로봇(미도시)이 기판인입유닛(800)의 구동로봇결합부재(830)에 결합되어 전후좌우상하 방향으로 이동하는 것을 통해 기판인입유닛(800)의 이동이 제어될 수 있다.
그리고, 도 3을 참조하면, 기판인입유닛(800)은, 기판(900)을 지지하는 기판지지플레이트(810)와, 기판지지플레이트(810)에 결합되며 기판(900)이 올려지는 기판로딩부재(820)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 기판지지플레이트(810)는, 기판(900)이 올려지는 기판로딩부재(820)의 일측에서 기판로딩부재(820)에 결합되어 기판로딩부재(820)와 기판(900)을 지지하도록 마련된다.
기판(900)이 기판인입유닛(800)에 의해 공정챔버(200) 내부로 인입된 후 클램프유닛(300)에 고정되면 클램프유닛(300)에 결합되어 있는 클램프회전유닛(500)에 의해 클램프유닛(300)이 회전하게 되며, 클램프유닛(300)의 회전에 연동되어 클램프유닛(300)에 고정되어 있는 기판(900) 역시 회전하게 되는 바, 이하 이에 대해 상세히 설명한다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 클램프유닛(300)은 공정챔버(200) 내부에 배치되며, 기판(900)의 회전을 위해 기판(900)이 안착되어 고정되도록 마련된다. 즉 기판(900)이 공정챔버(200) 내부로 인입되면 클램프유닛(300)에 안착되어 고정된 후 회전하게 된다.
여기서 클램프유닛(300)은, 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 하측클램프유닛(310)은 기판(900)의 하측에 배치되어 기판(900)의 하측에서 기판(900)을 가압하여 기판(900)을 고정하고, 상측클램프유닛(320)은 하측클램프유닛(310)에 대향되게 배치되어 기판(900)의 상측에서 기판(900)을 가압하여 고정한다.
즉 도 4에서와 같이, 기판(900)이 공정챔버(200) 내부로 인입되어 하측클램프유닛(310)과, 상측클램프유닛(320)의 사이에 위치하게 되면, 하측클램프유닛(310)은 상측으로 이동하여 기판(900)의 하측에 접촉하게 되고, 이와 동시에 상측클램프유닛(320)은 하측으로 이동하여 기판(900)의 상측에 접촉하게 된다.
즉 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320)이 기판(900)의 하측과 상측에 각각 접촉되어 서로 대향되는 방향으로 기판(900)을 가압하게 되며, 이에 의해 기판(900)이 고정된다. 여기서 기판(900)을 가압하는 것은 기판(900)이 움직이지 않으면서 고정되되 기판(900)에 손상이 발생하지 않을 정도의 강도로 기판(900)을 가압하는 것을 의미한다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 하측클램프유닛(310)은, 하측플레이트(311)와, 하측기판가압유닛(312)과, 하측연결플레이트(313)를 포함할 수 있다.
하측플레이트(311)는 기판(900) 하부에 배치되며 플레이트 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 클램프구동유닛(400)에 의해 상하로 움직이도록 마련될 수 있다.
하측기판가압유닛(312)은 하측플레이트(311)에 결합되며 하측플레이트(311)의 구동시 기판(900)의 하측을 가압하도록 마련될 수 있다. 하측기판가압유닛(312)은 복수로 마련될 수 있으며, 기판인입유닛(800)과 간섭이 발생되지 않도록 하측플레이트(311)에 결합된다.
기판(900)이 공정챔버(200) 내부로 인입 후 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320) 사이에 위치하게 되면 하측플레이트(311)가 상측으로 이동하게 되며, 하측플레이트(311)에 결합되어 있는 하측기판가압유닛(312)이 기판(900)의 하측을 가압하여 고정하게 된다.
여기서 하측기판가압유닛(312)의 기판(900) 가압시 기판(900)에 충격이 가해져 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하측기판가압유닛(312)에는 충격완화유닛(미도시)이 결합될 수 있다.
이 경우, 하측기판가압유닛(312)이 상승하여 기판(900)에 접촉되더라도 기판(900)은 충격완화유닛(미도시)에 접촉되어 충격이 완화되므로, 이에 의해, 기판(900) 손상 발생이 방지될 수 있는 효과가 있다.
여기서, 충격완화유닛(미도시)은 충격을 흡수할 수 있는 각종의 합성고무로 마련될 수도 있고, 또는, 다양한 종류의 복합수지로 마련될 수도 있다. 또한, 충격완화유닛(미도시)은 예를 들어, 내충격성이 뛰어난 폴리에텔에텔 케톤(Polyetherether Ketone,PEEK)으로 마련될 수도 있다.
여기서, 폴리에텔에텔 케톤은 내마모성이 우수하므로 교체비용이 감소되는 효과도 있다.
하측연결플레이트(313)는 하측플레이트(311)에 결합되고, 클램프구동유닛(400)에 결합되어 클램프구동유닛(400)으로부터 동력을 제공받아서 구동하게 된다.
즉, 도 7을 참조하면, 하측연결플레이트(313)가 후술하는 제1스크류(410)에 연결되어 제1스크류(410)의 상승 및 하강에 연동되어 움직이며, 하측연결플레이트(313)의 구동에 따라 하측연결플레이트(313)에 결합되어 있는 하측플레이트(311) 역시 이에 연동되어 상하로 구동하게 된다.
도 5를 참조하면, 하측연결플레이트(313)는 복수로 마련되어 하측플레이트(311)의 모서리부에 결합될 수 있다. 이는 하측연결플레이트(313)를 통해 하측플레이트(311)가 상하로 이동되는 경우, 하측플레이트(311)가 충분히 지지되어 안정적으로 구동할 수 있기 위함이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 상측클램프유닛(320)은, 상측플레이트(321)와, 상측기판가압유닛(322)과, 상측연결플레이트(323)를 포함할 수 있다.
상측플레이트(321)는 기판(900) 상부에 배치되며 플레이트 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 클램프구동유닛(400)에 의해 상하로 움직일 수 있도록 마련될 수 있다.
상측기판가압유닛(322)은 상측플레이트(321)에 결합되며 상측플레이트(321)의 구동시 기판(900)의 상측을 가압하도록 마련될 수 있다. 상측기판가압유닛(322)은 복수로 마련될 수 있으며, 기판인입유닛(800)과 간섭이 발생되지 않도록 상측플레이트(321)에 결합된다.
기판(900)이 공정챔버(200) 내부로 인입 후 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320) 사이에 위치하게 되면 상측플레이트(321)가 하측으로 이동하게 되며, 상측플레이트(321)에 결합되어 있는 상측기판가압유닛(322)이 기판(900)의 상측을 가압하여 고정하게 된다.
여기서 상측기판가압유닛(322)의 기판(900) 가압시 기판(900)에 충격이 가해져 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 상측기판가압유닛(322) 역시 충격완화유닛(미도시)이 결합될 수 있다.
여기서 상측기판가압유닛(322)의 충격완화유닛에 관한 내용은 전술한 하측기판가압유닛(312)의 충격완화유닛에 관한 내용과 공통되므로, 전술한 설명으로 대체하기로 한다.
상측연결플레이트(323)는 상측플레이트(321)에 결합되고, 클램프구동유닛(400)에 결합되어 클램프구동유닛(400)으로부터 동력을 제공받아서 구동하게 된다.
즉, 도 7을 참조하면, 상측연결플레이트(323)가 후술하는 제2스크류(420)에 연결되어 제2스크류(420)의 상승 및 하강에 연동되어 움직이며, 상측연결플레이트(323)의 구동에 따라 상측연결플레이트(323))에 결합되어 있는 상측플레이트(321) 역시 이에 연동되어 상하로 구동하게 된다.
도 6을 참조하면, 상측연결플레이트(323)는 복수로 마련되어 상측플레이트(321)의 모서리부에 결합될 수 있다. 이는 상측연결플레이트(323)를 통해 상측플레이트(321)가 상하로 이동되는 경우, 상측플레이트(321)가 충분히 지지되어 안정적으로 구동할 수 있기 위함이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 클램프구동유닛(400)이 클램프유닛(300)의 하측에서 클램프유닛(300)에 결합되도록 도시되어 있지만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 클램프구동유닛(400)은 클램프유닛(300)의 상측과 하측 중 어느 하나의 위치에서 클램프유닛(300)에 결합되어 기판(900)을 고정시키기 위해 클램프유닛(300)을 구동시키도록 마련될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기판(90)을 회전하는 장치의 경우, 전술한 바와 같이 기판(90)을 회전시키게 되면 상측클램프구동부(40)와 하측클램프구동부(50)를 각각 수용하는 클램프구동부수용박스(60, 70)에 의해 플립유닛(80)의 회전반경(D1)이 증가하게 되어 공정챔버(10)의 사이즈가 증대되는 문제점이 있었다.
하지만 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치(100)는, 클램프유닛(300)의 상측과 하측 중 하나의 위치에만 클램프구동유닛(400)이 결합되어 있으므로 플립유닛(600)의 회전반경(D2)이 감소하게 되어 공정챔버(200)의 사이즈를 감소시키며, 이에 의해 생산비용이 감소되는 효과가 있다. 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치(100)의 회전반경 D2이 종래 기술에서의 회전반경 D1 보다 감소되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치(100)에서 클램프구동유닛(400)은, 모터(440)와, 커플링유닛(460)을 통해 후술하는 회전길이부재(430)에 연결되고 회전길이부재(430)에 스크류(410, 420)가 결합되어 구동되는데, 이러한 연결방식으로 클램프구동유닛(400)의 전체 크기가 감소되므로 이에 의해서도 기판(900) 회전시 플립유닛(600)의 회전반경이 감소되는 효과가 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 클램프구동유닛(400)은, 제1스크류(410)와, 제2스크류(420)와, 회전길이부재(430)와, 동력제공유닛(440)을 포함한다.
제1스크류(410)는 하측클램프유닛(310)의 하측연결플레이트(313)에 결합되며 제1나사산(411)이 형성될 수 있다. 여기서 제1나사산(411)은 임의의 방향으로 형성되는 나사산을 의미할 수 있다.
그리고 제2스크류(420)는 상측클램프유닛(320)의 상측연결플레이트(323)에 결합되며, 임의의 방향으로 형성되는 제1나사산(411)과 반대방향의 제2나사산(421)이 형성될 수 있다.
즉 제1나사산(411)이 소정의 방향으로 나사산이 형성되는 경우 제2나사산(421)은 제1나사산(411)의 반대방향으로 나사산이 형성되도록 마련될 수 있는데, 예를 들어 제1스크류(410)가 우측방향으로 형성되는 스크류라면 제2스크류(420)는 좌측방향으로 형성되는 스크류로 마련될 수 있다.
회전길이부재(430)는 제1스크류(410)와 제2스크류(420)가 결합되며, 회전길이부재(430)의 회전시 제1스크류(410)와 제2스크류(420)가 상호 반대방향으로 이동하도록 마련될 수 있다.
즉 회전길이부재(430)는 미리 설정된 위치를 기준위치로 하여, 기준위치로부터 일측의 방향을 향해 형성되는 제3나사산(431)과, 기준위치로부터 제3나사산(431)과 대향되는 방향을 향해 형성되는 제4나사산(432)이 형성되도록 마련될 수 있다. 여기서, 기준위치는 회전길이부재(430)의 중심부일 수 있다.
도 7을 참조하면, 제3나사산(431)은 회전길이부재(430)의 중심부를 기준으로 상측방향을 향하도록 나사산이 형성될 수 있고, 제4나사산(432)은 회전길이부재(430)의 중심부를 기준으로 하측방향을 향하도록 나사산이 형성될 수 있다. 다만 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 제3나사산(431)과 제4나사산(432)이 상호 대향되는 방향을 향하도록 형성되어 있으므로, 회전길이부재(430)가 소정 방향으로 회전하게 되면, 제3나사산(431)에 결합되어 있는 제1스크류(410)와, 제4나사산(432)에 결합되어 있는 제2스크류(420)는 서로 반대방향으로 이동하게 된다.
여기서 회전길이부재(430)는 일측이 동력제공유닛(440)에 결합되고 타측이 플립유닛(600)의 지지프레임(610)에 결합되어 지지될 수 있다.
이에 대해 구체적으로 설명하면, 회전길이부재(430)가 동력제공유닛(440)으로부터 동력을 전달받아서 회전하는 경우, 회전길이부재(430)에 결합되어 있는 제1스크류(410)와, 제2스크류(420)는 상호 반대방향으로 이동하게 된다.
즉 기판(900)의 플립공정을 위해 기판(900)이 하측클램프유닛(310)과, 상측클램프유닛(320) 사이에 인입된 경우 회전길이부재(430)가 소정 방향으로 회전하게 되면, 제1스크류(410)는 상승하게 되고 제2스크류(420)는 하강하게 되는데, 이에 의해 상측기판가압유닛(322)이 기판(900)의 상측에 접촉되어 기판(900)을 가압하고, 하측기판가압유닛(312)이 기판(900)의 하측에 접촉되어 기판(900)을 가압하며, 이와 같은 방식으로 기판(900)을 고정하게 된다.
이후 플립공정에 의해 기판(900)의 회전이 완료된 경우 회전길이부재(430)는 기판(900)의 플립공정 전의 회전방향과 반대방향으로 회전하게 되는데, 이때 제1스크류(410)는 하강하게 되고 제2스크류(420)는 상승하게 되므로, 이에 의해 상측기판가압유닛(322)과 하측기판가압유닛(312)이 기판(900)으로부터 접촉해제되고 기판(900)이 인출될 수 있게 된다.
즉 회전길이부재(430)가 소정의 한 방향으로만 회전하더라도 상측클램프유닛(320)과 하측클램프유닛(310) 모두의 구동이 가능해지므로, 동력제공유닛(440)이 회전길이부재(430)의 상측과 하측 중 하나에만 결합되어 회전길이부재(430)에 동력을 제공하면 클램프유닛(300)을 구동할 수 있으며, 이에 의해 상측과 하측 모두에 결합되어 복수개의 클램프구동부(40, 50)를 사용하던 종래 기술에 비해 클램프구동유닛(400)의 사용개수를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 클램프구동유닛(400)은 회전길이부재(430)와 동력제공유닛(440)에 각각 연결되어 회전길이부재(430)의 속도를 조절하도록 마련되는 속도조절유닛(450)을 포함할 수 있다.
즉 동력제공유닛(440)으로부터 제공되는 동력을 적절히 조절하여 회전길이부재(430)의 회전속도를 제어할 수 있으며, 이에 의해 클램프유닛(300)의 이동속도를 조절할 수 있다.
여기서 속도조절유닛(450)은 회전길이부재(430)의 회전시의 속도를 감소시키는 감속기(450)로 마련될 수 있다.
즉 클램프유닛(300)의 이동속도가 미리 설정된 범위 이상으로 빠른 경우 기판(900)이 파손될 우려가 있으므로 이러한 클램프유닛(300)의 이동속도를 줄이기 위해 회전길이부재(430)에 연결되는 속도조절유닛(450)이 감속기(450)로 마련될 수 있다. 다만 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 속도조절유닛(450)은 가속기로 마련될 수도 있다.
그리고 도 8을 참조하면, 감속기(450)는 커플링유닛(460)을 통해 동력제공유닛(440)에 연결될 수 있다.
종래 기술의 경우 도 2를 참조하면, 상측클램프구동부(40) 내지 하측클램프구동부(50)는 모터(미도시)와 실린더(미도시), 각종 스크류(미도시)와 가이드(미도시) 등을 포함하며 이러한 구성들이 상호 결합되어 있어서 연결이 복잡하고 부피가 증가하게 되므로, 클램프구동부(40, 50)를 수용하는 클램프구동부수용박스(60, 70) 의 부피 역시 증가하게 되어 플립유닛(80)의 회전시 회전반경(D1)이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 커플링유닛(460)을 통해 속도조절유닛(450)과 동력제공유닛(440)이 연결되므로 종래 기술에 비해 구조가 간단하고 연결관계가 단순해져 부피가 상대적으로 감소되며, 이에 의해 플립유닛(600)의 회전시 회전반경(D2)이 감소되는 효과가 있다.
또한 도 8을 참조하면, 동력제공유닛(440)이 각종의 다양한 모터로 마련되는 경우 하나의 모터(440)를 사용하여 상측클램프유닛(320)과 하측클램프유닛(310) 모두의 구동이 가능하므로 비용이 감소되는 효과도 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 하측클램프유닛(310)에 결합되는 제1스크류(410)는 2개로 마련되어 하측클램프유닛(310)을 연결하는 가상의 대각선(X) 상에 각각 배치될 수 있다.
여기서 제1스크류(410)는 4개로 마련되어 하측클램프유닛(310)의 4 모서리에 결합될 수도 있지만 비용감소를 위해 제1스크류(410)가 2개로 마련되어 하측클램프유닛(310)에 결합될 수도 있다.
이 경우 2개의 제1스크류(410)가 하측클램프유닛(310)의 수직선상 또는 수평선상에 결합된다면 제1스크류(410)가 결합되지 않은 다른 부분으로 쏠리면서 하측클램프유닛(310)가 불안정해질 수 있으므로, 하측클램프유닛(310)의 안정성을 고려하여 2개의 제1스크류(410)는 하측클램프유닛(310)을 연결하는 가상의 대각선 상에 각각 배치되는 것이 바람직하다.
도 5에서는 2개의 제1스크류(410)가 하측클램프유닛(310)의 좌측상측과 우측하측에 각각 결합되어 있지만, 2개의 제1스크류(410)는 하측클램프유닛(310)의 좌측하측과 우측상측에 각각 결합될 수도 있다.
그리고 도 5에서는 2개의 제1스크류(410)로 마련되지만 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1스크류(410)는 3개 또는 4개로 마련되어 하측클램프유닛(310)에 결합될 수도 있다.
그리고 도 6을 참조하면, 상측클램프유닛(320)에 결합되는 제2스크류(420) 역시 2개로 마련되어 상측클램프유닛(320)을 연결하는 가상의 대각선(Y) 상에 각각 배치될 수 있다.
여기서 상측클램프유닛(320)에 2개의 제2스크류(420)가 결합되는 이유 및 방식은, 전술한 바와 같이 하측클램프유닛(310)에 2개의 제1스크류(410)가 결합되는 이유 및 방식과 공통되므로, 전술한 설명으로 대체하기로 한다.
도 7을 참조하면, 가이드유닛(700)은 클램프유닛(300)의 연결플레이트(313, 323)에 결합되어 클램프유닛(300)의 이동을 가이드하도록 마련될 수 있다.
즉 클램프유닛(300)의 연결플레이트(313, 323)가 가이드유닛(700)에 결합되어 가이드유닛(700)을 따라 상측 및 하측으로 이동하는데, 여기서 가이드유닛(700)은, 하나 이상의 가이드레일(미도시)과, 연결플레이트(313, 323)에 결합되어 가이드레일(미도시)을 따라 이동하도록 마련되는 가이드블록(미도시)을 포함하는 LM 가이드(Linear Motion Guide)로 마련될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치(100)에서, 클램프유닛(300)의 상측과 하측 중 하나의 위치에만 클램프구동유닛(400)이 마련되어 기판(900) 회전시의 플립유닛(600)의 회전반경이 감소하며, 이에 의해 공정챔버(200)의 사이즈를 줄일 수 있어 생산비용이 절감되고, 회전반경 감소에 따른 택트 타임이 감소하여 전체적으로 생산성이 향상될 수 있는 작용 및 효과에 대해 설명한다
도 4를 참조하면, 기판인입유닛(800)에 의해 기판(900)이 공정챔버(200) 내부로 인입되어 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320) 사이에 배치되면 도 7에서와 같이, 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320)이 기판(900)측으로 이동하여 기판(900)을 고정한다.
그리고, 클램프유닛(300)에 의해 기판(900)이 고정되면 기판인입유닛(800)은 공정챔버(200) 외부로 인출되고 기판(900)을 회전하는 플립공정이 진행된다.
여기서 클램프유닛(300)에 의해 기판(900)을 고정하는 작동과 관련하여, 도 8을 참조하면, 하나의 모터(440)와 감속기(450)가 커플링유닛(460)에 의해 연결되고 감속기(450)는 회전길이부재(430)에 결합(도 7 참조)되는데, 모터(440)가 회전하게 되면 커플링유닛(460)과 감속기(450)를 통해 연결되는 회전길이부재(430)도 회전하게 된다.
그리고 회전길이부재(430)에는, 회전길이부재(430)의 회전에 대해 상호 반대 방향으로 움직일 수 있는 제1스크류(410)와, 제2스크류(420)가 결합되어 있고, 제1스크류(410)에는 하측클램프유닛(310)이 결합되며, 제2스크류(420)에는 상측클램프유닛(320)이 결합된다.
즉 모터(440)가 회전하여 이에 연동되어 회전길이부재(430)가 회전하게 되면 제1스크류(410)와 제2스크류(420)는 서로 반대되는 방향으로 상승 및 하강하게 되며, 제1스크류(410)와 제2스크류(420)에 각각 연결되어 있는 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320) 역시 서로 반대방향으로 움직이게 된다.
여기서 기판(900)이 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320) 사이에 배치되면 하측클램프유닛(310)은 상승하여 기판(900)의 하측을 가압하고, 상측클램프유닛(320)은 하강하여 기판(900)의 상측을 가압하는데, 이에 의해 기판(900)은 하측클램프유닛(310)과 상측클램프유닛(320)의 사이에서 고정될 수 있다.
즉 클램프구동유닛(400)은 커플링유닛(460)에 연결되어 하나의 모터(440)만을 사용하므로 구조가 단순해져 비용을 감소할 수 있을 뿐만 아니라 구조의 단순화에 따른 클램프구동유닛(400)의 부피 감소로 플립유닛(600)의 회전반경이 감소되는 효과가 있다.
또한 클램프구동유닛(400)이 클램프유닛(300)의 상측과 하측에 모두 결합될 필요없이 회전길이부재(430) 및 제1, 2스크류(410, 420)를 통해 클램프유닛(300)의 상측과 하측 중 하나에만 결합되므로, 클램프구동유닛(400)의 개수가 감소되어 플립유닛(600)의 회전반경이 감소되는 효과가 있다.
즉 클램프구동유닛(400)의 개수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 단순한 구조를 사용하여 클램프구동유닛(400)의 부피도 감소될 수 있으므로, 종래 기술에 비해 상대적으로 플립유닛(600)의 회전반경이 감소되는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 기판 회전 장치 200 : 공정챔버
300 : 클램프유닛 310 : 하측클램프유닛
311 : 하측플레이트 312 : 하측기판가압유닛
313 : 하측연결플레이트 320 : 상측클램프유닛
321 : 상측플레이트 322 : 상측기판가압유닛
323 : 상측연결플레이트 400 : 클램프구동유닛
410 : 제1스크류 411 : 제1나사산
420 : 제2스크류 421 : 제2나사산
430 : 회전길이부재 431 : 제3나사산
432 : 제4나사산 440 : 동력제공유닛
450 : 속도조절유닛 460 : 커플링유닛
500 : 클램프회전유닛 600 : 플립유닛
700 : 가이드유닛 800 : 기판인입유닛
810 : 기판지지플레이트 820 : 기판로딩부재
830 : 구동로봇결합부재 900 : 기판

Claims (15)

  1. 기판의 회전이 진행되는 공정챔버;
    상기 공정챔버 내부에 배치되며, 상기 기판의 회전을 위해 상기 기판이 안착되어 고정되는 클램프유닛;
    상기 클램프유닛의 상측과 하측 중 하나의 위치에서 상기 클램프유닛에 결합되며, 상기 기판을 고정시키기 위해 상기 클램프유닛을 구동시키는 클램프구동유닛; 및
    상기 클램프유닛에 결합되어 상기 클램프유닛을 회전시키는 클램프회전유닛을 포함하는 기판 회전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클램프유닛은,
    상기 기판의 하측에 배치되어 상기 기판의 하측에서 상기 기판을 가압하여 고정하는 하측클램프유닛; 및
    상기 하측클램프유닛에 대향되게 배치되며, 상기 기판의 상측에서 상기 기판을 가압하여 고정하는 상측클램프유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하측클램프유닛은,
    기판 하부에 배치되는 하측플레이트;
    상기 하측플레이트에 결합되며 상기 기판을 가압하는 하측기판가압유닛; 및
    상기 하측플레이트에 결합되고, 상기 클램프구동유닛에 결합되는 하측연결플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하측연결플레이트는 복수로 마련되어 상기 하측플레이트의 모서리부에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 상측클램프유닛은,
    기판 상부에 배치되는 상측플레이트;
    상기 상측플레이트에 결합되며 상기 기판을 가압하는 상측기판가압유닛; 및
    상기 상측플레이트에 결합되고, 상기 클램프구동유닛에 결합되는 상측연결플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상측연결플레이트는 복수로 마련되어 상기 상측플레이트의 모서리부에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 클램프구동유닛은,
    상기 하측클램프유닛에 결합되며 제1나사산이 형성되는 제1스크류;
    상기 상측클램프유닛에 결합되며 상기 제1나사산과 반대방향의 제2나사산이 형성되는 제2스크류;
    상기 제1스크류와 상기 제2스크류가 결합되며, 회전시 상기 제1스크류와 상기 제2스크류가 상호 반대방향으로 이동하도록 마련되는 회전길이부재; 및
    상기 회전길이부재의 상측 또는 하측에 결합되어 상기 회전길이부재가 회전가능하도록 동력을 제공하는 동력제공유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전길이부재는,
    미리 설정된 위치를 기준위치로 하여, 상기 기준위치로부터 일측의 방향을 향해 형성되는 제3나사산; 및
    상기 기준위치로부터 상기 제3나사산과 대향되는 방향을 향해 형성되는 제4나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 클램프구동유닛은,
    상기 회전길이부재와 상기 동력제공유닛에 각각 연결되어 상기 회전길이부재의 속도를 조절하도록 마련되는 속도조절유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 속도조절유닛은 상기 회전길이부재의 회전시의 속도를 감소시키는 감속기로 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감속기는 커플링유닛을 통해 상기 동력제공유닛에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1스크류 및 상기 제2스크류 중 적어도 하나의 스크류는 복수로 마련되며, 상기 클램프유닛을 연결하는 가상의 대각선 상에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 클램프유닛에 결합되어 상기 클램프유닛의 이동을 가이드하는 가이드유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 상기 공정챔버 내부로 인입시키도록 마련되는 기판인입유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판인입유닛은,
    상기 기판을 지지하는 기판지지플레이트; 및
    상기 기판지지플레이트에 결합되며 상기 기판이 올려지는 기판로딩부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
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