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KR100698825B1 - 기판반송장치 및 그를 이용한 방법 - Google Patents

기판반송장치 및 그를 이용한 방법 Download PDF

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KR100698825B1
KR100698825B1 KR1020050005763A KR20050005763A KR100698825B1 KR 100698825 B1 KR100698825 B1 KR 100698825B1 KR 1020050005763 A KR1020050005763 A KR 1020050005763A KR 20050005763 A KR20050005763 A KR 20050005763A KR 100698825 B1 KR100698825 B1 KR 100698825B1
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South Korea
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negative pressure
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(주)멕스코리아아이엔씨
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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼(Wafer), LCD, PDP 및 유기EL을 포함하는 평판 Display 용 Glass와 Photo Mask용 기판을 이동시키기 위하여 사용하는 기판반송 장치에 있어서, 상기 기판을 이동 가능하게 설치되는 핸들러에 의해 기판을 반송하여, 카세트 내측 벽면과 기판의 간격을 보정하여 안착하기 위하여 기판을 패턴이 형성된 면이나 그 뒷면에 접근하여 그 기판을 원하는 방향으로 이동하도록 구성되는 로보트 핸드와 상기 기판은 로보트 핸드 위에서 기판의 중심부에 작용하는 무게중심과 복수개의 베르누이척군의 전체 부압 형성 영역의 중심과 중첩되도록 구성하게 위하여 기판면과 수직이 아닌 일정한 각도를 가진 기판 홀딩암으로 구성된다.
기판반송, 기판

Description

기판반송장치 및 그를 이용한 방법{TRANSFERING APPARATUS OF SUBSTRATE AND THE METHOD THEREOF}
도1은 종래의 기판반송장치를 나타낸 사시도이다.
도2는 종래 기판파지 로보트 핸들러를 이용한 기판반송장치를 나타낸 사시도이다.
도3은 종래 기판파지 로보트 핸들러를 이용한 기판반송장치의 측면 유격을 나타낸 사시도이다.
도4는 종래 기판반송장치의 베르누이척의 간략 구성도이다.
도5는 종래 다관절 로보트(115)를 이용한 기판반송장치의 사시도이다.
도6은 본 발명인 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의 정면도이다.
도7은 본 발명인 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의 측면도이다.
도8은 본 발명에 실시예로 베르누이척 관의 단면적을 조절하여 유량을 다르게 구성하는 방법을 나타낸 구성도이다.
도9는 본 발명에 다른 실시예로 베르누이척 관의 길이와 각도를 이용하여 유속을 다르게 구성하는 방법을 나타낸 구성도이다.
도10은 본 발명의 토출구 밑에서 바라본 베르누이척 제작의 예를 도시한 사시도이다.
도11은 본 발명의 토출구 밑에서 바라본 베르누이척 제작의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도12는 본 발명의 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의 각 베르누이척이 가지는 부압방향을 나타낸 사시도이다.
도13은 본 발명인 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의 부압의 방향을 반대로 형성된 경우를 나타낸 사시도이다.
도14는 본 발명인 기판반송장치의 로보트 핸드의 실시예를 나타낸 사시도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
101: 카세트
105: 기판 109,110: 간격
111: 기판 Edge감지센서 113: 기판 파지 로보트 핸들러
115: 로보트 핸드
본 발명은 반도체 웨이퍼(Wafer), LCD, PDP 및 유기EL을 포함하는 평판 Display 용 Glass와 Photo Mask용 기판(105)(이하 기판(105))을 이동시키기 위하여 사용하는 기판반송 장치에 관한 것이다.
도2는 종래 기판 파지 로보트 핸들러(113)를 이용한 기판반송장치를 나타낸 사시도이며, 도3은 종래 기판 파지 로보트 핸들러(113)를 이용한 기판반송장치의 측면 유격을 나타낸 사시도이다.
상기 기판(105)을 사용하는 반도체 공정, Display공정 및 Photo Mask 제조 공정 (이하 각 공정)에 있어서, 기판(105)을 다량(통상적으로 5장 ~ 50장) 수평으로 적치한 카세트(101)를 장치에서 타장치로 이동 시키기 위해 수동대차 또는 자동운송대차를 이용하여 공정 장비에서 장비간 이동을 하여 장비의 카세트(101) Loading Port에 위치시키고, 복수의 진공흡착패드를 구비한 핸들러(113)를 이용하여 진공 흡착패드를 접촉한 기판(105)의 표면에 흡인력을 부여하고, 기판(105)을 파지하여 기판(105)을 카세트(101)에 집어 넣거나 취출하는 방법이 일반적으로 적용되었다.
카세트(101) 안쪽측면과 기판(105)간의 간격 차이(109,110)의 발생도 피하기 어렵기 때문에, 장비의 처리 위치로의 정확한 안착을 위해서는 간격 차이(109,110)의 보정 처리가 요구되었다.
간격 차이 (109,110)에 대한 보정은 핸들러(113)가 카세트(101) 내부로 접근하여 기판(105) 안쪽 Edge면을 감지하여 멈추는 방식으로 각 기판(105)의 취출 위치를 관리하는 방법이 유용한 방법으로 인식되고 있었다.
또한, 상기 방식의 보완으로 기판 Edge감지센서(111)를 2개 사용하여 기판(105) 파지 핸들러가 전후 왕복이외에 Theta방향의 회전기능을 가진 다관절 로보트(115)를 사용하여 카세트(101) 내부에서 기판(105)의 Edge를 읽어내는 방법이 더 효과적인 것으로 알려져 있다. 더불어 측면감지센서(21)을 추가할 경우 기판 정렬기구가 배제될 수 있는 보다 효과적인 방법으로 추천되고 있다.
도4는 종래 기판반송장치의 베르누이척의 간략 구성도이다. 부압 형성 방향의 조합 및 부압의 작용시간 및 부압의 크기의 조절을 통하여 기판(105)을 원하는 방향으로 이동, 회전시키는 기능이 있었다.
상기 종래 기판 정렬기구를 사용방법은 기판(105)이 기판 받침 위에 있는 상태에서 안쪽 방향으로 밀기 때문에 다음과 같은 문제를 일으켰다.
첫째, 카세트(101) 받침과의 접촉이 발생하므로 기판(105)에 스크래치(Scratch)가 발생하였다.
둘째, 기판 정렬기구와 기판(105)과의 접촉면에 접촉에 의한 기판(105)의 균열이 발생할 수 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 오픈된 공간 및 카세트(101) 내부 기판(105)의 표면에 비접촉상태로 기판(105)을 파지하여 취급/반송할 수 있고, 나아가 별도의 예비위치 결정기구를 설치할 필요가 없는 기판반송장치 및 그를 이용하여 핸들러 상에서 원하는 방향으로 동일 공급유체를 다른 유속으로 기판(105)이동이 가능한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 반도체 웨이퍼(Wafer), LCD, PDP 및 유기EL을 포함하는 평판 Display 용 Glass와 Photo Mask용 기판을 이동시키기 위하여 사용하는 기판반송 장치에 있어서, 상기 기판을 이동 가능하게 설치되는 핸들러에 의해 기판을 반송하여, 카세트 내측 벽면과 기판의 간격을 보정하여 안착하기 위하여 기판을 패턴이 형성된 면이나 그 뒷면에 접근하여 그 기판을 원하는 방향으로 이동하도록 구성되는 로보트 핸드와 상기 기판은 로보트 핸드 위에서 기판의 중심부에 작용하는 무게중심과 복수개의 베르누이척군의 전체 부압 형성 영역의 중심과 중첩되도록 구성하게 위하여 유체공급부에서 공급된 유체가 유속1 및 유속2를 통하여 유속을 조절하도록 관의 단면적(D), 길이(L) 및 각도(θ, θ´)를 조절한다.
상기 기판반송장치를 이용하여 기판반송하는 방법에 있어서, 상기 기판을 이동시키기 위하여 접촉 및 비접촉의 지지기구나, 예비정렬 위치에서 위치정렬을 실시하지 않고 2개 이상의 비접촉 기구의 부압의 형성방향의 조합으로 구성한 부압영역의 중심으로 취급 대상물의 무게중심을 유도하여 위치를 정렬하는 제1단계와 상기 제1단계의 위치정렬 후 베르누이척 관의 단면적(D)을 조정하여 유량을 다르게 구성하는 제2단계와 상기 제2단계에서 베르누이척 관의 단면적을 조정한 후 부압 형성 방향의 조합 및 부압의 작용시간 및 부압의 크기의 조절을 통하여 기판을 원하는 방향으로 이동, 회전시키는 제3단계로 구성된다.
또한, 상기 기판을 이동시키기 위하여 접촉 및 비접촉의 지지기구나, 예비정렬 위치에서 위치정렬을 실시하지 않고 2개 이상의 비접촉 기구의 부압의 형성방향의 조합으로 구성한 부압영역의 중심으로 취급 대상물의 무게중심을 유도하여 위치를 정렬하는 제1단계와 상기 제1단계의 위치정렬 후 베르누이척 관의 길이(L)와 각도(θ, θ´)를 조정하여 유속을 다르게 구성하는 제2단계와 상기 제2단계에서 베르누이척 관의 길이와 각도를 조정한 후 부압 형성 방향의 조합 및 부압의 작용시간 및 부압의 크기의 조절을 통하여 기판을 원하는 방향으로 이동, 회전시키는 제3단계로 구성된다.
이하, 본 발명에 상세한 설명은 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도6은 본 발명의 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의 정면도이다. 상기 기판을 이동 가능하게 설치되는 핸들러에 의해 기판을 반송하여, 카세트 내측 벽면과 기판의 간격을 보정하여 안착하기 위하여 기판을 패턴이 형성된 면이나 그 뒷면에 접근하여 그 기판을 원하는 방향으로 이동하도록 구성되는 로보트 핸드와 상기 기판은 로보트 핸드 위에서 기판의 중심부에 작용하는 무게중심과 복수개의 베르누이척군의 전체 부압 형성 영역의 중심과 중첩되도록 구성하게 위하여 유체공급부에서 공급된 유체가 유속1 및 유속2를 통하여 유속을 조절하도록 관의 단면적(D), 길이(L) 및 각도(θ, θ´)를 조절한다.
도7은 본 발명의 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의 측면도이다.
상기 기판(105)을 이동시키기 위하여 접촉 및 비접촉의 지지기구나, 예비정렬 위치에서 위치정렬을 실시하지 않고 2개 이상의 비접촉 기구의 부압의 형성방향의 조합으로 구성한 부압영역의 중심으로 취급 대상물의 무게중심을 유도하여 위치를 정렬된다.
도8은 본 발명에 실시예로 베르누이척 관의 단면적을 조절하여 유량을 다르게 구성하는 방법을 나타낸 구성도이며, 유체 공급라인을 별도로 구성하여 유량 및 유속을 조절하는 방법 및 유체의 공급시간의 On-Off에 의한 임의의 부압 형성 방향을 조절할 수 있다.
상기 기판을 이동시키기 위하여 접촉 및 비접촉의 지지기구나, 예비정렬 위치에서 위치정렬을 실시하지 않고 2개 이상의 비접촉 기구의 부압의 형성방향의 조합으로 구성한 부압영역의 중심으로 취급 대상물의 무게중심을 유도하여 위치를 정렬하는 제1단계와 상기 제1단계의 위치정렬 후 베르누이척 관의 단면적(D)을 조정하여 유량을 다르게 구성하는 제2단계와 상기 제2단계에서 베르누이척 관의 단면적을 조정한 후 부압 형성 방향의 조합 및 부압의 작용시간 및 부압의 크기의 조절을 통하여 기판을 원하는 방향으로 이동, 회전시키는 제3단계로 구성된다.
도9는 본 발명에 다른 실시예로 베르누이척 관의 길이와 각도를 이용하여 유 속을 다르게 구성하는 방법을 나타낸 구성도이다.
상기 기판을 이동시키기 위하여 접촉 및 비접촉의 지지기구나, 예비정렬 위치에서 위치정렬을 실시하지 않고 2개 이상의 비접촉 기구의 부압의 형성방향의 조합으로 구성한 부압영역의 중심으로 취급 대상물의 무게중심을 유도하여 위치를 정렬하는 제1단계와 상기 제1단계의 위치정렬 후 베르누이척 관의 길이(L)와 각도(θ, θ´)를 조정하여 유속을 다르게 구성하는 제2단계와 상기 제2단계에서 베르누이척 관의 길이와 각도를 조정한 후 부압 형성 방향의 조합 및 부압의 작용시간 및 부압의 크기의 조절을 통하여 기판을 원하는 방향으로 이동, 회전시키는 제3단계로 구성된다.
도10은 본 발명의 토출구 밑에서 바라본 베르누이척 제작의 예를 도시한 사시도이며, 도11은 본 발명의 토출구 밑에서 바라본 베르누이척 제작의 다른 예를 도시한 사시도이다.
베르누이 척은 원형 또는 사각형 기타 여러가지의 형태로 구성이 가능하며 밑면에서 바라 보아서 부압을 왜곡시킬 수 있도록 토출측을 구분하여 구성되면 본 발명이 이루고자 하는 부압을 경사지게 형성하는 것이 가능하다.
도6은 본 발명인 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의 정면도이며, 도13은 본 발명인 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의부압의 방향을 반대로 형성된 경우를 나타낸 사시도이다.
위에서 설명한 본 발명의 기판(105)과 수직하지 않고 일정한 방향의 부압을 갖는 베르누이척의 부압의 방향을 도7과 같이 핸들러의 중심에 형성되게 구성할 경우 핸들러상의 전체의 부압은 전체 부압장(負壓場)의 중심을 갖게 되고, 이 부압장위에 놓인 기판(105)의 중심은 부압장(負壓場)의 중심 방향을 향하게 되어 위치결정 기능을 수행할 수 있는 것이다.
도13의 부압의 방향을 반대로 형성하여도 기판(105)의 중심이 전체 부압 출발 중심점에 형성할 경우에도 효과를 기대할 수 있다. 이와 같이 하여 기판(105)의 위치결정을 기판(105)과의 눌러 미는 방식의 접촉이 없이도 실현 가능하다.
또한, 부압의 형성 방향의 조합 및 부압의 작용시간의 조절을 통하여 핸들러상의 기판(105)을 원하는 방향으로 움직일 수 있는 것에 관한 것이다.
도12는 본 발명의 기판반송장치에 따른 로보트 핸드의 각 베르누이척이 가지는 부압방향을 나타낸 사시도이다. 도12에서 보이는 바와 같이 복수개 본발명의 베르누이척을 복수개의 방향을 갖게 핸들러위에 구성한 경우이다. 도12와 같이 구성한 경우에는 기판(105)방향과 평행한 방향의 12개 ( 5,6,11,12,17,18,23,24,29,30,35,36) 구성하였고, 이는 더 추가되거나 삭제하는 것도 가능하다. 또한 기판(105)과 수직하는 방향으로 12개(1,2,7,8,13,14,19,20,25,26) 구성하였으며, 부압중심을 기준으로 시계방향과 반시계 방향으로 12개(3,4,9,10,15,16,21,22,27,28,33,34)개 구성 하였는데, 역시 기판(105)과 수직하는 방향과 회전방향의 베르누이척은 더 추가 되거나 삭제될 수 있 다.
각각의 베르누이척들은 핸들러상의 기판(105)의 원할한 움직임을 위하여 각각 또는 부분적인 묶임으로 작용과 정지를 조절하도록 구성할 경우 더 효과적이다. 여기서 말하는 동작과 정지의 수단은 통상적인 유체 조절 기구인 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있으며 기계적인 공급/정지를 조작할 수 도 있다. 또한 이 솔레노이드 밸브는 기판(105)과 수직방향, 평행방향 및 회전 방향을 하나씩 묶어 3개를 사용할 수도 있고, 수직방향인 상,하 수평방향인 좌,우 그리고 회전방향인 시계방향, 반시계방향의 6개를 묶어서도 사용할 수 있다.
예를 들어 핸들러상의 기판(105)을 시계방향으로 회전시키고자 한다면 베르누이 척 3,9,16,34,28,21 만을 동작시켜서 이를 구현할 수 있다. 필요에 따라서 11,14,35,29,19,6을 선택적으로 동작시키거나 정지 시키는 것을 중첩시켜 보다 원할한 회전을 도울 수도 있다. 이때 기판(105)의 회전을 정지시키는 것은 시계방향의 회전을 방해하는 방향을 동작시키는 것인데, 예를 들면 4, 33 같은 것들이다.
이렇게 회전을 방해하는 베르누이척을 서서히 동작시키면서 회전시키는 동작을 서서히 줄이면 부드러운 형태로 시계방향의 회전을 멈추게 되고, 이때 센서가 회전의 원점, 종점의 위치에 있어서 정지에 도움을 줄 수도 있다. 좌,우 또는 상,하 방향으로의 기판(105)이동은 시계방향 회전으로 상식적인 이해가 가능하므로 설명은 생략한다. 이와 같이하여 핸들러상의 기판(105)은 원하는 방향으로 이동,회전 하는 것을 본발명의 청구항 3에서 이루고자 하는 것이다.
도14는 본 발명인 기판반송장치의 로보트 핸드의 실시예를 나타낸 사시도이다. 상기 로보트 핸드는 1 내지 4개로 구성되어 다양하게 실시할 수 있으며, 상기 복수개의 베르누이 척군은 1 내지 6개의 베르누이 척으로 구성된다.
또한, 도14에 도시한 바와같이 각 로보트 핸드에 1 내지 3개의 베르누이 척군으로 구성된다.
이상의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위는 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에 의거하여 정의되는 본 발명의 범주내에 당업자들에 의하여 변형 또는 수정 될 수 있다. 예를들면, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성의 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있다는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 베르누이 척의 조합으로 핸들러 상에서 원하는 방향으로 기판(105)의 이동이 가능하므로 다음과 같은 기술의 효과가 있다.
첫째, 핸들러상에서 기판(105)의 180도 회전이 가능하므로 핸들러의 회전 없이도 뒷 장치로의 이동이 가능한 효과가 있다.
둘째, 기판(105)의 대형화에 따른 로보트의 회전반경이 커짐으로 인한 장비의 로보트의 대형화 및 고가화되었으나, 로보트의 회전반경이 적어지고 부수적인 기판(105) 회전부등의 기구가 배제되어 저가의 작은 크기로 그 기능을 수행할 수 있어 기판 제조 장비의 절감효과를 얻을 수 있다.
또한, 종래의 물리적인 기판정렬기구를 사용하지 않기 때문에 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 기판 받침과 접촉하지 않고 핸들러 위에서 위치 결정을 수행하므로 기판(105)에 스크래치(Scratch)가 발생하지 않고 기판(105)의 파손이나 균열이 없는 효과가 있다.
둘째, 핸들러 위에 기판정렬을 수행하므로 별도의 기판정렬기구의 설치가 필요없는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 웨이퍼(Wafer), LCD, PDP 및 유기EL을 포함하는 평판 Display 용 Glass와 Photo Mask용 기판을 이동시키기 위하여 사용하는 기판반송 장치에 있어서,
    상기 기판을 이동 가능하게 설치되는 핸들러에 의해 기판을 반송하여, 카세트 내측 벽면과 기판의 간격을 보정하여 안착하기 위하여 기판을 패턴이 형성된 면이나 그 뒷면에 접근하여 그 기판을 원하는 방향으로 이동하도록 구성되는 로보트 핸드;
    상기 기판은 로보트 핸드 위에서 기판의 중심부에 작용하는 무게중심과 복수개의 베르누이척군의 전체 부압 형성 영역의 중심과 중첩되도록 구성하게 위하여 유체공급부에서 공급된 유체가 유속1 및 유속2를 통하여 유속을 조절하도록 관의 단면적(D), 길이(L) 및 각도(θ, θ´)를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항의 장치를 이용하여 기판반송하는 방법에 있어서,
    상기 기판을 이동시키기 위하여 접촉 및 비접촉의 지지기구나, 예비정렬 위치에서 위치정렬을 실시하지 않고 2개 이상의 비접촉 기구의 부압의 형성방향의 조합으로 구성한 부압영역의 중심으로 취급 대상물의 무게중심을 유도하여 위치를 정렬하는 제1단계;
    상기 제1단계의 위치정렬 후 베르누이척 관의 단면적(D)을 조정하여 유량을 다르게 구성하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 베르누이척 관의 단면적을 조정한 후 부압 형성 방향의 조합 및 부압의 작용시간 및 부압의 크기의 조절을 통하여 기판을 원하는 방향으로 이동, 회전시키는 제3단계;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 기반반송방법.
  4. 제 1 항의 장치를 이용하여 기판반송하는 방법에 있어서,
    상기 기판을 이동시키기 위하여 접촉 및 비접촉의 지지기구나, 예비정렬 위치에서 위치정렬을 실시하지 않고 2개 이상의 비접촉 기구의 부압의 형성방향의 조합으로 구성한 부압영역의 중심으로 취급 대상물의 무게중심을 유도하여 위치를 정렬하는 제1단계;
    상기 제1단계의 위치정렬 후 베르누이척 관의 길이(L)와 각도(θ, θ´)를 조정하여 유속을 다르게 구성하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 베르누이척 관의 길이와 각도를 조정한 후 부압 형성 방향의 조합 및 부압의 작용시간 및 부압의 크기의 조절을 통하여 기판을 원하는 방향으로 이동, 회전시키는 제3단계;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 기반반송방법.
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