KR20220042646A - 기판이송장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판이송장치에 관한 것으로서, 특히 트랙을 따라 이동하는 기판이송장치를 구성함으로써 기판처리시스템이 증대되더라도 상대적으로 작은 용량의 기판이송장치를 이용하여 기판을 이송할 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판이송장치는 기판을 공정처리하는 복수의 공정챔버들 각각에 형성된 게이트 앞을 지나가는 트랙과, 트랙을 따라 이동하며 공정챔버로 기판을 인입 또는 인출할 수 있게 신축 가능한 로봇암 및, 트랙을 따라 로봇암이 이동하도록 구동하는 구동부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

기판이송장치{substrate transmission system}
본 발명은 기판이송장치에 관한 것으로서, 특히 트랙을 따라 이동하는 기판이송장치를 구성함으로써 기판처리시스템이 증대되더라도 상대적으로 작은 용량의 기판이송장치를 이용하여 기판을 이송할 수 있게 구성한 것이다.
디스플레이 장치, 태양전지, 반도체 소자 등(이하, '전자부품'이라 함)은 여러 가지 공정을 거쳐 제조된다. 이러한 제조 공정은 전자부품을 제조하기 위한 기판(Substrate)을 이용하여 이루어진다. 예컨대, 상기 제조공정은 기판 상에 도전체, 반도체, 유전체 등의 박막을 증착하기 위한 증착공정, 증착된 박막을 소정 패턴으로 형성하기 위한 식각공정 등을 포함할 수 있다. 이러한 제조 공정들은 해당 공정을 수행하는 공정챔버에서 이루어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 공정챔버를 구비한 기판처리시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기판처리시스템의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판처리시스템(1)은 증착공정 또는 식각공정을 수행하는 공정챔버(10)가 어느 한 중심점에서 소정의 거리만큼 간격을 두고 원형 배치되고, 원형 배치된 공정챔버(10)들의 안쪽에는 트랜스퍼 모듈(20)이 배치된다.
트랜스퍼 모듈(20)은 원형으로 배치된 공정챔버(10)의 중심점에 장착된 기판이송장치인 로봇암(21)을 구비하며, 로봇암(21)이 각 공정챔버(10)까지 신축하면서 공정챔버(10)에서 처리된 기판을 인출 또는 기판을 공정챔버(10)로 인입시킨다.
한편, 기판처리시스템에는 로더 모듈(도면 미도시)이 장착되어 기판은 기판처리시스템으로 반입하거나 반출할 수 있게 구성된다.
이와 같이 구성된 기판처리시스템에 있어서, 기판처리시스템이 증대된다는 의미는 기판의 크기가 커지거나 생산량을 증대시킬 수 있도록 공정챔버의 수를 증가시키는 것을 의미할 수 있다.
기판의 크기가 증대하거나 공정챔버의 수가 증가될 경우, 종래의 트랜스퍼 모듈 또한 크기 및 용량이 증대되어야 한다. 트랜스퍼 모듈이 증대되기 위해서는 기판이송장치인 로봇암이 증대되어야 하는데, 이와 같이 로봇암이 증대될 경우 자체 하중 및 작동 속도 등에 의한 관성 부하가 증대되고, 자체 중량 증대에 따라 처짐에 의한 모멘트 하중이 증가하게 된다.
또한 로봇암을 구성하는 각종 부품 또한 커져 단가 및 구매의 어려움이 발생한다.
등록특허공보 제10-2096074호(공고일자 2020년04월01일) 등록특허공보 제10-1770485호(공고일자 2017년08월22일) 공개특허공보 제10-2015-0093105호(공개일자 2015년08월17일) 공개특허공보 제10-2014-0133534호(공개일자 2014년11월19일) 등록특허공보 제10-1051284호(공고일자 2011년07월22일)
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 기판을 공정챔버에 인입 또는 인출함에 있어 공정챔버에 근접하여 기판의 인입 또는 인출 작업이 이루어지도록 구성함으로써, 기판이송장치의 크기 및 용량의 증대 없이도 기판처리시스템을 증대시킬 수 있게 구성하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판이송장치는 기판을 공정처리하는 복수의 공정챔버들 각각에 형성된 게이트 앞을 지나가는 트랙과, 트랙을 따라 이동하며 공정챔버로 기판을 인입 또는 인출할 수 있게 신축 가능한 로봇암 및, 트랙을 따라 로봇암이 이동하도록 구동하는 구동부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 복수의 공정챔버는 중심점을 기준으로 원형 배치되며, 트랙은 원형 배치된 복수의 공정챔버의 안쪽에 마련된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 원형으로 배치된 공정챔버들의 중심점과 트랙의 중심점이 같은 동심원이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 로봇암은 1축 이상으로 신축 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 트랙에는 복수의 로봇암이 장착된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 구동부는 리니어모터로서 로봇암에 장착되어 트랙을 따라 이동한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판이송장치는 원형으로 배치된 복수의 공정챔버 앞에 놓인 트랙을 따라 이동하며 기판을 공정챔버에 인입 또는 인출한다. 따라서 공정챔버들이 배치된 원의 중심점으로부터 공정챔버의 거리가 멀어지면서 공정모듈의 크기 또는 대수가 증대하더라도 기판이송장치는 상대적으로 증대되지 않은 구조로 기판을 이송할 수 있다.
이와 같이 기판이송장치의 크기 및 용량이 상대적으로 증대되지 않게 구성됨에 따라 종래의 문제점인 관성 부하의 증대, 모멘트 하중의 증대 등을 해결할 수 있다. 또한 기판이송장치의 단가를 절감할 수 있으며, 부품 등의 구매 폭을 증대시킬 수도 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 기판처리시스템을 나타낸 개념도이고,
도 2는 도 1에 도시된 기판처리시스템의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판처리시스템을 나타낸 개념도이고,
도 4는 도 3에 도시된 기판처리 시스템의 단면도이며,
도 5는 도 3에 도시된 기판이송장치의 작동 관계를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기판처리시스템의 변형 예를 나타낸 개념도이고,
도 7은 도 6에 도시된 기판이송장치의 작동 관계를 나타낸 개념도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 기판이송장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도면에서, 도 3은 본 발명에 따른 기판처리시스템을 나타낸 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 기판처리 시스템의 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 기판이송장치의 작동 관계를 나타낸 개념도이다. 그리고 도 6은 본 발명에 따른 기판처리시스템의 변형 예를 나타낸 개념도이고, 도 7은 도 6에 도시된 기판이송장치의 작동 관계를 나타낸 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판을 처리하는 복수의 공정챔버(110)들이 일정한 거리와 간격을 두고 원형 배치되고, 원형으로 배치된 공정챔버(110)의 안쪽에 트랜스퍼 모듈(120)이 위치하며, 트랜스퍼 모듈(120)에는 기판이송장치(130)가 구비된다.
기판이송장치(130)는 공정챔버(110)가 배치된 원형과 동심원을 이루는 한 쌍의 트랙(131)과, 트랙(131)을 따라 이동하며 전후방향으로 신축 가능한 로봇암(133)과, 로봇암(133)이 트랙(131)을 따라 이동하도록 구동하는 구동부(137D)를 포함한다.
이와 같이 구성된 로봇암(133)은 구동부(137D)의 작동에 따라 트랙(131)을 따라 이동하면서 각각의 공정챔버(110)와 대응하여 위치하게 되고, 로봇암(133)의 신축에 의해 공정챔버(110)로 기판을 인입 또는 공정챔버(110) 내에서 처리된 기판을 인출할 수 있다.
아래에서는 이와 같이 구성된 기판이송장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
복수의 공정챔버(110)는 중심점을 기준으로 소정의 거리와 각도로 배치됨으로써, 일정한 간격으로 공정챔버(110)들이 원형 배치된다. 도면에는 도시하지 않았으나, 공정챔버(110)에는 게이트 밸브가 장착되며 게이트 밸브가 중심점을 향하도록 공정챔버(110)들이 원형 배치된다.
그리고 원형으로 배치된 공정챔버(110)의 안쪽에는 중심점을 동심원으로 하는 한 쌍의 트랙(131)이 배치되며, 한 쌍의 트랙(131)에는 로봇암(133)이 장착된다.
로봇암(133)은 최소 1축 이상 신축 가능한 로봇암(133)으로써, 공정챔버(110)와 마주하여 위치한 상태에서 신장하면 로봇암(133)의 말단에 안착된 기판이 공정챔버(110)에 인입되고, 반대로 공정챔버(110)에서 처리된 기판을 로봇암(133)의 수축으로서 인출 가능하다. 여기에서 로봇암(133)은 1축 이상으로 신축 가능한 구조이며, 더 나아가서는 갠트리 로봇 등과 같이 6축 회전을 통해 갠트리 로봇의 전체 길이가 신축하게 구성할 수도 있다.
한편, 로봇암(133)이 트랙(131)을 따라 이동할 수 있도록 로봇암(133)의 저면에는 리니어가이드(139)가 장착되며 리니어가이드(139)는 트랙(131)에 안착된다. 그리고 트랙(131)을 따라 로봇암(133)이 이동하도록 로봇암(133)과 트랙(131)을 연결하는 구동부(137D)가 장착된다.
구동부(137D)는 리니어모터로서, 리니어모터는 트랙(131)과 평행하게 형성된 레일(137R)을 따라 이동한다. 구동부(137D)가 레일(137R)을 따라 이동함에 따라 로봇암(133)이 트랙(131)을 따라 이동하며 리니어가이드(139)에 의해 마찰을 감소시킬 수 있다. 여기에서 리니어모터를 대신하여 트랙을 따라 랙을 형성하고, 로봇암에 피니언을 장착한 후 피니언을 모터로 회전시켜 로봇암을 이동시킬 수도 있다.
이와 같이 로봇암(133)이 트랙(131)을 따라 이동하며 각각의 공정챔버(110)에 기판은 인입 또는 인출함으로써, 종래와 같이 중심점에 장착된 6축 로봇암에 비해 구조가 단순하게 구성할 수 있다.
또한 종래의 6축 로봇암의 경우 중심점에서 공정챔버까지 신축됨에 따라 관성 부하가 증대되고, 또한 모멘트 하중이 증대되었으나, 본 발명에서는 트랙(131)에서 공정챔버(110)까지 로봇암(133)이 신축됨에 따라 관성 부하 및 모멘트 하중이 종래의 로봇암에 의해 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
앞서 설명한 기판처리시스템의 경우 트랙(131)에 1대의 로봇암(133)이 장착된 것으로 설명하고 있으나, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 원형의 트랙(131)에 복수의 로봇암(133)을 설치하고, 각 로봇암(133) 마다의 섹터를 설정하여 각 섹터의 공정챔버에 기판을 인입출함으로써, 기판 이송속도를 증대시키고 생산성을 증대시킬 수 있다.
또한 앞서 설명한 본 발명에서는 공정챔버들이 원형으로 배치되는 것으로 설명하고 있다. 이는 본 발명의 바람직한 실시예이며, 다르게는 복수의 공정챔버를 일렬로 배치하고 트랙 또한 공정챔버를 따라 직선 형태로 배치하더라도 본원 발명의 목적 및 효과를 구현할 수 있다.
100 : 기판처리시스템
110 : 공정챔버
120 : 트랜스퍼 모듈
130 : 기판이송장치
131 : 트랙
133 : 로봇암
137D : 구동부
139 : 리니어가이드

Claims (6)

  1. 기판을 공정처리하는 복수의 공정챔버(110)들 각각에 형성된 게이트 앞을 지나가는 트랙(131)과,
    트랙(131)을 따라 이동하며 공정챔버(110)로 기판을 인입 또는 인출할 수 있게 신축 가능한 로봇암(133) 및,
    트랙(131)을 따라 로봇암(133)이 이동하도록 구동하는 구동부(137D)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판이송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 공정챔버(110)는 중심점을 기준으로 원형 배치되며, 트랙(131)은 원형 배치된 복수의 공정챔버(110)의 안쪽에 마련된 것을 특징으로 하는 기판이송장치.
  3. 제2항에 있어서,
    원형으로 배치된 공정챔버(110)들의 중심점과 트랙(131)의 중심점이 같은 동심원인 것을 특징으로 하는 기판이송장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    로봇암(133)은 1축 이상으로 신축 가능한 것을 특징으로 하는 기판이송장치.
  5. 제4항에 있어서,
    트랙(131)에는 복수의 로봇암(133)이 장착된 것을 특징으로 하는 기판이송장치.
  6. 제4항에 있어서,
    구동부(137D)는 리니어모터로서 로봇암(133)에 장착되어 트랙(131)을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 기판이송장치.
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