KR0165337B1

KR0165337B1 - 웨이퍼 핸들링 장치

Info

Publication number: KR0165337B1
Application number: KR1019950069734A
Authority: KR
Inventors: 황창범
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-12-30
Filing date: 1995-12-30
Publication date: 1999-02-01
Also published as: KR970053350A

Abstract

웨이퍼 핸들링장치를 개시한다. 이 웨이퍼 핸들링장치는 좌우 직선운동을 x축 운동부와, 상하 직선운동을 하는 z축 운동부와, 회전운동을 하는 θ축 운동부로 이루어져 각각의 운동축을 모듈화한 것에 특징이 있다. 본 발명을 채용함으로써, 각 운동축의 모듈화로 인한 소프트웨어적인 편리성 및 각 자유도별 시험 평가의 용이함, 귀환 복귀 센서의 불필요의 효과가 있다.

Description

웨이퍼 핸들링 장치

제1도는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링 장치의 x축 운동부를 간략하게 도시한 측면도.

제2도는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링 장치의 y축 운동부를 간략하게 도시한 측면도.

제3도는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링 장치의 θ축 운동부를 간략하게 도시한 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : x축 운동부 11 : 웨이퍼 그립퍼 아암

12 : 제1풀리 13 : 제2풀리

14 : 제1벨트 15 : 리니어 모타 가이드

16 : 제1구동모타 17 : 제1연결부재

20 : z축 운동부 21 : 볼 스플라인

22 : 볼 스크루 23 : 제2구동모타

24 : 제2연결부재 30 : θ축 운동부

31 : 제2벨트부재 32 : 제3풀리

33 : 제3구동모타 34 : 제4풀리

35 : 크로스 롤러 베어링 36 : 축

본 발명은 웨이퍼 핸들링 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 각기 다른 세 축의 운동을 모듈화한 웨이퍼 핸들링 장치에 관한 것이다.

종래 웨이퍼 핸들링 장치는 각 구동원의 배열과 구조가 주변 구조물과 충돌이 쉽게 일어나는 문제점이 있었다.

또한 신호적인 간섭이 쉽게 일어나는 문제점이 있었다

그래서 그 대안으로 필요한 부분에 절대 인코더(absolute encoder) 같은 복귀 귀환 센서 (feedback sensor)를 부착하였다.

그러나 운동 중에 원래의 위치로 복귀하거나, 비상시에 응급정지를 해야 할 때에 피이드백 센서를 부착하여 사용할 경우 그 제품의 단가상승과 정밀제어의 곤란, 각종 신호체계에서의 혼란을 야기시킬 수 있는 문제점을 내재하고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 동일한 작업 영역과 기능을 가지면서도 모듈화함으로써 소프트웨어적 운영상의 편리성 및 각 자유도별 시험 및 평가의 용이함 그리고 원점복귀 및 응급정지시, 다른 시스템과의 충돌방지의 기능을 가진 웨이퍼 핸들링 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1 연결부재에 설치된 가이드부에 슬라이딩 가능하게 설치된 웨이퍼 그리퍼 아암과, 이 웨이퍼 그리퍼 아암을 상기 가이드부를 따라 왕복 이송시키는 제1 구동부를 구비하여 된 x축 운동부와; 상기 제1 연결부재에 의해 고정되는 이송부재와, 상기 제2 연결부재에 설치되어 상기 이송부재를 상하운동 시키는 제2 구동부를 구비하여 된 z축 운동부와; 프레임에 지지되어 상기 제2연결부재를 정역회전 시키는 제3구동부를 구비하여 된 θ축 운동부;를 포함하여 된 것을 특징으로 하고 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링 장치를 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링 장치의 x축 운동부를 간략하게 도시한 측면도이고, 제2도는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링 장치의 y축 운동부를 간략하게 도시한 측면도이며,제3도는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들링 장치의 θ축 운동부를 간략하게 도시한 측면도이다.

본 발명은 좌우로 직선운동을 하는 x축 운동부(10)와, 상하로 직선운동을 하는 z축 운동부(20), 그리고 회전하는 θ축 운동부(30)로 이루어저 있다.

제1도에 도시된 x축 운동부(10)는 제1구동모타(16)의 회전력에 의해 구동되고, 원주면에 안착홈이 형성된 제1풀리(12)가 상기 제1구동모타(16)의 구동축에 결합되어 회전하며, 상기 제1풀리(12)의 홈에 안착된 제1벨트(14)에 의해 그 회전력을, 상기 제1풀리(12)와 소정거리를 유지하는 제2풀리(13)에 전달한다. 또한 상기 제1풀리(12)와 제2풀리(13) 사이에 위치하며 상기 제1벨트(14)와 연결되어 좌우로 직선운동을 하는 웨이퍼 그립퍼 아암(11)은 그 단부에 웨이퍼를 잡을 수 있는 그립퍼가 부착되어 있으며, 상기 웨이퍼 그립퍼 아암(11)을 소정의 직선운동만으로 구속하는 리니어 모타 가이드(15)가 상기 웨이퍼 그립퍼 아암(11)의 하부에 결합되어 있다.

그리고 상기 제1구동모타(16)와, 제1풀리(12)와, 제1벨트(14)와, 제2풀리(13)와, 웨이퍼 그립퍼 아암(11)과, 리니어 모타 가이드(15)를 그 하부에서 고정 지지해주며 그 중심은 z축 운동부(20)와 결합되는 제1연결부재(17)가 있다. 상기 제1연결부재(17)는 x축 운동부(10)와 z축 운동부(20)를 연결하며 그 방식은 일측에 홈을 내고 타측은 돌출부를 만들어 결합하는 방식이므로 기계적인 조립과 조정을 용이하게 할 수 있다.

제2도에 도시된 z축 운동부(20)는 제2 구동모타(23)에 의해 구동되며, 상기 제2 구동모타(23)에 볼스크루(22)가 결합되어 회전하고, 상기 볼스크루(22)의 외주면과 결합된 볼 스플라인(21)은 볼스크루(22)의 회전에 의해 상하로 직선운동을 하게 된다. 상기 볼스풀라인(21)은 상기 제1 연결부재(17)와 연결된다.

상기 볼스풀라인(21)과 상기 제2구동모타(23)를 그 하부에서 고정 지지하는 제2 연결부재(24)는 θ축 운동부(30)와 결합된다.

상기 제2 연결부재(24)는 y축 운동부(20)와 θ축 운동부(30)를 결합하는데 그 결합방식은 제1 연결부재(17)와 같다.

상기 θ축 운동부(30)는 제3 구동모타(33)에 의해 구동되며, 상기 제3 구동모타(33)의 축에 결합되어 회전하는 제3풀리(32)는 그 원주면에 형성된 안착홈에 제2벨트(31)를 안착하고, 상기 제2벨트(31)는 제3풀리(32)와 소정거리를 유지하는 제4풀리(34)와 연결되어 회전운동을 전달하며, 상기 제4풀리(34)는 중심에 형성된 관통홈에 축이 결합되어 상기 제2 연결부재(24)와 결합된다.

위와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 작동한다.

웨이퍼 그립퍼 아암(wafer gripper arm)의 끝단에 웨이퍼(wafer)를 잡을 수 있는 그립 퍼 (gripper)가 진공에 의해 작동되며, 웨이퍼 그립퍼 아암(wafer gripper arm)은 직선운동을 한다.

상기 제1 구동모타(16)가 회전하면 제1풀리(12)와 제2풀리(13)를 통하여 제1벨트(14)에 의해서 상기 웨이퍼 그립퍼 아암(wafer gripper arm)이 직선운동을 하는데 리니어 모타 가이드(linear motor guide)의 운동 구속에 의해 순수하게 직선운동을 할 수 있다.

제2도의 z축 운동부(20)는 볼 스플라인(21, ball spline)이 상하 직선운동을 하는데 제2 구동모타(23)가 회전하면 볼 스크루(22, ball screw)가 회전하고 이 볼스크루(22, ball screw)에 연결된 볼 스플라인(21, ball spline)의 구속으로 순수 직선운동을 하게 된다.

제3도에 도시된 θ축 운동부(30)는 제4풀리(34)의 관통홈에 결합된 축(36)이 선회운동을 하는데 제3 구동모타(33)가 회전을 하면 제3풀리(32)와 제4풀리(34)를 통해서 제2벨트(31)가 회전운동을 전가 시킨다.

전체를 지지하면서 회전운동을 안내하는 베어링은 하중에 견딜 수 있는 크로스 롤러 베어링(35, cross roller bearing)을 사용했다.

한편, 공간상의 3 자유도(degree of freedom)의 운동을 충족하기 위하여 3개의 구동원이 필요하고 이 구동원의 배치는 작업공정을 고려해서 고려해야 한다.

우선 작업길이가 제일 길고 작업이 빈번한 x축 직선운동을 맨 끝에 배치함으로써 작업시간을 용이하게 하고 , 다른 시스템과의 충돌을 회피하고, 운동 생성을 수월하게 할 수 있다.

즉, y축운동부의 수직 직선운동과, θ축 운동부의 선회운동 순서에 상관이 없이, x축 운동부의 웨이퍼를 잡은 웨이퍼 그립퍼 아암(wafer gripper arm)이 후진운동을 하여 웨이퍼가 외부의 시스템과 충돌을 할 경우 자체적인 파손을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 모듈화 되어 있다는 점인데, 각 운동부별로 문제점이 발생할 경우 그 운동부의 수정이 간단하고, 각 운동부별로 시험 및 평가를 편리하게 할 수 있다. 또한 조립의 편리성을 위해서 각 운동부의 연결부재는 서로 홈과 돌출부를 만들어 결합되며, 기계적인 상호작용을 하고 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 모듈화된 웨이퍼 핸들링 장치를 채용함으로써 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 소프트웨어적 운영상에 편리함이 있다.

시스템의 운동을 제어하고 실행하는 부분을 x축과 z축과, θ축으로 나누어 각각의 독립적인 실행을 하기 때문에 각 부분을 제어하는 프로그램을 관리하기가 편리하고 운영상의 돌출되는 문제점 해결에도 집중성을 기할 수 있다.

둘째, 각 자유도 별로 시험 및 평가가 용이하다.

운동을 제어하는 부분을 세 자유도로 나누어서 실행하기 때문에 각각의 독립적인 시험 및 평가가 수월하여 전문성을 기할 수 있다.

셋째. 운동성이 부드럽다.

작업 중에 원점으로 복귀할 때에, 그리고 비상시에 응급정지할 때에 다른 시스템과의 충돌없이 소정의 모듈을 제어하면 되므로 원하는 운동을 쉽게 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적이 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims

제1연결부재에 설치된 가이드부에 슬라이딩 가능하게 설치된 웨이퍼 그리퍼 아암과, 이 웨이퍼 그리퍼 아암을 상기 가이드부를 따라 왕복 이송시키는 제1구동부를 구비하여 된 x 축 운동부와; 상기 제1 연결부재에 의해 고정되는 이송부재와, 상기 제2 연결부재에 설치되어 상기 이송부재를 상하운동 시키는 제2구동부를 구비하여 된 z축 운동부와 프레임에 지지되어 상기 제2연결부재를 정역회전시키는 제3구동부를 구비하여 된 θ축 운동부;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 장치.
제1항에 있어서, 상기 제 1구동부는, 제 1구동모타와, 상기 제1구동모타의 구동축에 결합되어 회전하며 그 원주면에 안착홈이 형성된 제1풀리와, 상기 제1풀리의 홈에 안착되고 그 회 전력을 소정거리에 위치하는 소정부위에 전달하는 제1벨트와, 상기 제1벨트에 의해 회전력을 전달받는 제2풀리를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 장치.
제1항에 있어서, 제2구동부는, 제2 구동모타와, 상기 제2 구동모타의 구동축에 결합된 볼스크류와, 상기 볼 스크류와 나사 결합되고 상기 제2 연결부재에 의해 고정 지지되며, 상하운동을 하는 볼 스플라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 장치.
제1항에 있어서, 제3구동부는, 제3 구동모타와, 상기 제3 구동모타의 구동축에 결합되며 그 원주면에 안착홈이 형성된 제3풀리와 상기 안착홈에 안착되며 소정거리에 회전력을 전달하늘 제2벨트와, 상기 제2벨트에 의해 회전력을 전달받으며, 프레임에 의해 지지되고, 그 관통홈에 제2 연결부재가 결합되는 제4풀리를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 장치.
제4항에 있어서, 상기 제2 연결부재는 그 하부에 전체를 지지하며, 회전운동을 안내하는 크로스 롤러 베어링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 핸들링 장치.