기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴 document_id A220623044878

본 발명은 기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판이 로드락 챔버와 프로세스 챔버간에 이송될 때 이송 로봇의 동작에 따라 기판이 이송 로봇으로부터 미끄러지거나 이탈하는 것을 방지할 수 있는 기판 이송 로봇 및 이를 구비한 클러스터 툴에 관한 것이다. 액정표시장치를 제조하기 위한 종래의 장비들은 대부분 고진공 분위기에서 소정의 공정을 진행할 수 있도록 밀폐된 다수의 챔버 설비를 구비하는데, 특히 근래에는 단시간에 다량의 기판을 처리할 수 있도록 기판에 대한 직접적인 처리공정을 수행하는 프로세스 챔버와, 기판을 프로세스 챔버로 이송 또는 회송하는 이송 챔버와, 외부의 기판 저장부와의 사이에서 기판의 교환이 수행되는 로드락 챔버 등을 포함하는 복합형 장치로서 클러스터 툴이 많이 사용된다. 상기와 같은 클러스터 툴에 포함되는 프로세스 챔버에는 플라즈마 화학기상증착장치(PECVD)나 건식 식각장치(Dry Etcher) 등의 프로세스 챔버가 포함되며, 이러한 구성의 클러스터 툴에서 수행되는 박막증착공정, 포토리소그라피공정, 식각공정 등은 반도체소자 제조공정에도 동일하게 적용될 수 있는 것이므로, 이하에서는 클러스터 툴의 처리대상물이 될 수 있는 것을 총칭하여 기판이라 정의한다. 도 1은 종래의 클러스터 툴을 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 2는 종래의 기판 이송 로봇을 나타낸 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 클러스터 툴(10)은 외부의 기판 저장부(미도시)로부터 이송된 기판이 적재되는 로드락 챔버(20)와, 상기 로드락 챔버(20)에 적재된 기판을 각 해당 프로세스가 진행되는 프로세스 챔버(30)로 이송하는 이송 로봇(40)이 구비된 이송 챔버(50)를 포함한다. 상기 이송 챔버(50)에 설치된 이송 로봇(40)은, 로드락 챔버(20)에 적재된 기판을 각 해당 프로세스 챔버(30)로 이송하거나 프로세스 챔버(30)에서 처리를 마친 기판을 로드락 챔버(20)로 이송하기 위한 것으로, 이송 챔버(50) 내에 회전 및 승강하도록 리프트(42)가 설치되고, 상기 리프트(42)의 선단에 베이스(44)가 설치된다. 그리고, 상기 베이스(44) 상에는 베이스(44)의 길이방향을 따라 활주하는 헤드(46)가 설치되며, 상기 헤드(46)의 전면에는 다수의 포크(48)가 형성된다. 또한 상기 포크(48)에는 기판의 이면과 접촉하여 소정의 마찰력을 발휘해 이송 로봇 동작(40) 시 기판이 포크(48)에서 이탈하지 않도록 안착 패드(48a)가 구비된다. 상기 포크(48) 상면에 구비된 안착 패드(48a)는, 프로세스를 마친 고온의 기판에 의하여 열변형이 발생되지 않도록 내열성을 갖고 충분한 마찰력으로 기판이 이탈하지 않도록 고무재로 이루어진다. 특히 상기 안착 패드(48a)는 포크(48)의 길이방향을 따라 여러 곳에 분산되도록 구비되는데, 상기 안착 패드(48a)는 대략 직사각의 형상을 갖고 포크(48)의 길이방향과 안착 패드(48a)의 장변이 평행하도록 포크(48)의 상면에 고정된다. 상기와 같은 종래의 이송 로봇(40)이 이송 챔버(50) 내에 설치되면 로드락 챔버(20)에서 대기하고 있던 기판을 수취하여 각 해당 프로세스 챔버(30)로 이송하거나, 프로세스 챔버(30)에서 로드락 챔버(20) 또는 다른 프로세스 챔버로 이송하게 된다. 이때, 상기 이송 로봇(40)은 기판을 수취하기 위해 리프트(42)의 승강, 베이스(44)의 회전, 헤드(46)의 활주 등과 같은 동작을 반복 수행하게 된다. 즉, 로드락 챔버(20)에서 대기 중인 기판을 이송 로봇(40)이 수취하기 위해서는, 이송 챔버(50) 내에서 베이스(44)가 회전하여 포크(48)가 기판 이면으로 진입할 수 있도록 그 방향이 조정된 상태에서 헤드(46)가 베이스(44) 상에서 전진하여 포크(48)를 기판 이면으로 진입시키게 된다. 상기 포크(48)가 기판 이면에 위치하게 되면 리프트(42)가 승강하여 기판 이면으로 포크(48)의 안착 패드(48a)를 접근시켜 기판을 수취하게 된다. 로드락 챔버(20)에서 대기 중인 기판이 이송 로봇(40)에 수취되면, 상기 기판을 해당 프로세스 챔버로 이송하기 위하여 상기 이송 로봇(40)은 전진되었던 헤드(46)를 베이스(44)로 복귀시키고, 해당 프로세스 챔버로 기판을 이송하기 위해 베이스(44)가 해당 프로세스 챔버를 향해 회전한 상태에서 해당 프로세스 챔버 내부로 기판이 진입하도록 베이스(44) 상에서 헤드(46)가 전진하게 된다. 기판이 해당 프로세스 챔버 내부에 진입하게 되면 리프트(42)가 승강하여 해당 프로세스 챔버에 기판을 적재하게 되며, 해당 프로세스 챔버에서 소정의 공정을 마친 기판은 앞서 설명한 이송 로봇의 이송 동작에 의해 로드락 챔버 내지 다른 프로세스 챔버로 이송된다. 그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 이송 로봇(40)에 의하면 이송 로봇(40)의 이송 동작에 따라 발생되는 관성에 의해 기판이 안착 패드(48a)에서 이탈하거나 미끄러지는 문제가 있다. 즉, 안착 패드(48a)에 기판이 위치한 상태에서 이송 로봇(40)의 베이스(44)가 회전하게 되거나, 헤드(46)가 전/후진하게 되면서 이송 로봇(40)의 동작 방향으로 기판이 진행하려는 관성이 기판 이면과 안착 패드(48a)의 마찰력보다 커지게 되면 기판이 안착 패드(48a)로부터 이탈하거나 미끄러져 다음 공정에서의 기판 적재 위치가 달라지는 문제가 있다. 특히, 기판이 대면적을 이루는 경우 안착 패드에 위치한 기판의 회전 반경이 증가하게 되어 관성은 더욱 크게 작용하여 기판이 안착 패드로부터 이탈하거나 미끄러지는 경우가 더 많이 발생하게 된다.