KR100951932B1 - 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치 - Google Patents

진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치에 관한 것으로서, 진공 챔버 내에서 웨이퍼를 이송시키도록 서로 링크 결합되는 로봇 암; 로봇 암의 이송측 단부에 고정되는 리스트 블록; 및 리스트 블록의 전단에 웨이퍼를 로딩시키도록 연장 설치되어 핑거를 포함하고, 핑거에서 웨이퍼의 전단부가 걸려 고정되도록 턱이지게 형성되는 걸림턱; 및 리스트 블록에서 웨이퍼의 이송시 핑거에 로딩된 웨이퍼를 걸림턱 쪽으로 가압하여 고정하기 위한 클램핑 수단을 포함하며, 클램핑 수단은, 리스트 블록 전단부에서 웨이퍼의 후단부를 가압하도록 이송 가능하게 고정되는 클램퍼; 클램퍼가 웨이퍼의 후단부를 가압하도록 탄성 가압력을 전달하는 탄성 부재; 및 클램퍼와 로봇 암 사이를 연결하며 링크 결합되어, 로봇 암의 전진 이송시 설정 회전각에 이상에서 클램퍼를 웨이퍼로부터 이격시키는 클램프 링크를 포함하여 구성되어, 로봇 암의 이송 및 반송 과정에서 핑거에 로딩된 웨이퍼를 탄성 부재의 탄성력을 이용해 클램퍼로 가압 고정함으로써, 웨이퍼의 이송 및 반송 속도를 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
진공 로봇, 웨이퍼, 클램프, 탄성 부재, 클램프 링크

Description

진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치{DEVICE FOR CLAMPING WAFER OF VACUUM ROBOT}
본 발명은 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 진공 챔버 내에서 웨이퍼를 이송시 웨이퍼를 클램핑하기 위기 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 진공 로봇은 반도체 소자 제조 또는 엘시디 제조 공정시 진공 챔버 내에서 사용되는 이송용 로봇을 의미한다.
일례로, 반도체 소자의 제조 공정은 크게 웨이퍼 기판상에 가공막을 형성하는 증착(deposition)공정과, 상기 증착 공정으로 형성된 가공막 상에 감광막을 도포한 뒤, 이를 패터닝 하는 포토리소그래피(photolithography) 공정과, 상기 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝된 감광막을 식각 마스크를 사용하여 상기 가공막을 패터닝하는 식각 공정 등을 포함한다.
상기한 반도체 소자를 제조하기 위한 제조 장치들은 대부분 고진공 분위기에서 소정의 공정을 진행할 수 있도록 밀폐된 다수의 진공 챔버로 이루어진다.
이 진공 챔버는 고 진공 상태에서 소정의 공정을 진행하기 위한 다수의 반응 챔버와, 반응 챔버에 웨이퍼를 로딩하기 위하여 웨이퍼를 일시적으로 보관시키기 위한 로드락 챔버와, 웨이퍼를 반응 챔버에 로딩 및 언로딩하기 위한 매개체인 트랜스퍼 챔버를 포함한다.
한편, 웨이퍼는 반도체 소자가 제조되기까지 각 단위 공정을 수행하는 상기한 각 진공 챔버로 이송 및 반송 과정을 거치게 될 뿐만 아니라, 각 진공 챔버 내에서도 공정 수행 위치 또는 공정 수행을 보조하는 설정 위치로의 이송 과정을 거치게 된다.
이때, 웨이퍼가 정확한 위치로 이송 및 반송이 이루어질 수 있도록 웨이퍼 이송용 진공 로봇이 사용된다. 웨이퍼 이송용 진공 로봇은 대기압 상태의 상온에서 사용되는 상온 로봇과 진공 챔버 내에서 사용되는 진공 로봇으로 구분될 수 있다.
종래 진공 로봇의 경우 고진공 상태의 진공 챔버들 내에서 사용되기 때문에 웨이퍼 이송시 진공 흡착 방식을 적용하지 못하고, 단지 미끄럼 방지용 패드를 적용하거나 또는 안착홈을 적용하였다.
그러나, 웨이퍼가 미끄럼 방지용 패드나 안착홈 상에 올려져 이송되기 때문에, 종래 진공 로봇은 웨이퍼의 이송 및 반송 속도가 제한되어 반도체 소자의 생산성을 저하시키게 되는 단점을 갖는다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 진공 챔버 내에서 이송 및 반송을 위해 핑거 상에 로딩된 웨이퍼를 가압 고정하여, 웨이퍼의 이송 및 반송 속도를 향상시킬 수 있는 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치는, 진공 챔버 내에서 웨이퍼를 이송시키도록 서로 링크 결합되는 로봇 암; 로봇 암의 이송측 단부에 고정되는 리스트 블록; 및 리스트 블록의 전단에 웨이퍼를 로딩시키도록 연장 설치되어 핑거를 포함하고, 핑거에서 웨이퍼의 전단부가 걸려 고정되도록 턱이지게 형성되는 걸림턱; 및 리스트 블록에서 웨이퍼의 이송시 핑거에 로딩된 웨이퍼를 걸림 돌기 쪽으로 가압하여 고정하기 위한 클램핑 수단을 포함하며, 클램핑 수단은, 리스트 블록 전단부에서 웨이퍼의 후단부를 가압하도록 이송 가능하게 고정되는 클램퍼; 클램퍼가 웨이퍼의 후단부를 가압하도록 탄성 가압력을 전달하는 탄성 부재; 및 클램퍼와 로봇 암 사이를 연결하며 링크 결합되어, 로봇 암의 전진 이송시 설정 회전각에 이상에서 클램퍼를 웨이퍼로부터 이격시키는 클램프 링크를 포함하여 구성된다.
여기서, 로봇 암은 진공 챔버 내에 축 고정되는 제1 암 링크; 및 제1 암 링크에 연장 결합되며, 이송측 단부에 리스트 블록이 축 고정되는 제2 암 링크를 포함하도록 구성될 수 있다.
클램프 링크는 제2 암 링크에 축 고정되는 제1 클램프 링크; 및 제1 클램프 링크와 클램퍼를 연결하는 제2 클램프 링크를 포함하도록 구성할 수 있다.
제1 클램프 링크는, 제2 암 링크의 리스트 블록 축 고정부에 인접하게 축 고정되는 것이 바람직하다.
제1 클램프 링크는 제2 암 링크 상에서 편심 캠을 통해 축 고정되며, 편심 캠의 제2 암 링크의 중심선과 각을 이루며 고정되는 것이 바람직하다.
걸림턱은 핑거 상에서 웨이퍼가 안착되도록 형성되고, 걸림턱에 의해 안착된 웨이퍼가 핑거의 바닥면과 이격되게 경사턱이 형성될 수 있다.
상기한 본 발명의 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치에 따르면, 로봇 암의 이송 및 반송 과정에서 핑거에 로딩된 웨이퍼를 탄성부재의 탄성력을 이용해 클램퍼로 가압 고정함으로써, 웨이퍼의 이송 및 반송 속도를 높일 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치에 따르면, 클램프 링크를 이용해 로봇 암의 설정 이송 거리 이상에서 웨이퍼로부터 클램퍼를 자동 이격시켜, 웨이퍼의 언로딩시 클램퍼를 통해 웨이퍼에 전달되는 가압력을 자동 해지하도록 하는 효과를 갖는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한 다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ을 따라 잘라서 본 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 진공 로봇(1)은 로봇 암(10), 리스트 블록(20), 핑거(30), 클램핑 수단(40)을 포함하여 구성된다.
로봇 암(10)은 반도체 소자 제조 공정에서 진공 챔버 내에서 웨이퍼를 이송 및 반송시키도록 구성되는 것을 예시한다.
본 실시예에서 로봇 암(10)은 제1 암 링크(11)와 제2 암 링크(12)가 회전 가능하게 결합되는 2절 링크로 이루어지는 것을 예시한다.
제1 암 링크(11)는 진공 챔버 내(110)에 일단이 회전 가능하게 축(11a) 고정되고, 타 일단에 제2 암 링크(12)가 회전 가능하게 축(12a) 고정되어 결합된다.
제2 암 링크(12)는 제1 암 링크(11)로부터 연장되게 축 결합되며 이송 및 반송측 단부에 리스트 블록(20)이 회전 가능하게 축(12b) 결합된다.
따라서, 로봇 암(10)은 제1 암 링크(11)와 제2 암 링크(12)가 연동하며 이들 사이의 사이각 변화에 따라 직선 이송 거리를 가변시켜 웨이퍼를 이송 및 반송시키게 된다.
리스트 블록(20)은 제2 암 링크(12)의 이송측 단부에 회전 가능하게 축(12b) 고정되며, 전단부에 핑거(30)가 연장 결합된다.
핑거(30)에는 웨이퍼(100)가 로딩되는 상면에 웨이퍼가 올려져 안착되도록 턱이지게 걸림턱(31)이 형성된다.
또한, 웨이퍼(100)가 안착되는 걸림턱(31)의 하측으로 웨이퍼(100)의 하측면이 핑거(30)의 바닥면과 이격되도록 가장자리에 경사턱(32)이 형성된다. 이 경사턱(32)은 웨이퍼(100)를 핑거(30)에 로딩시 불필요한 접촉을 줄여 웨이퍼(100)의 파손을 방지하도록 한다.
그리고, 클램핑 수단(40)은 웨이퍼(100)를 이송 및 반송시키는 과정에서 핑거에 로딩된 웨이퍼(100)를 전단부측 걸림 돌기(31) 쪽으로 가압 고정하도록 구성된다.
본 실시예에서 클램핑 수단(40)은 클램퍼(41), 탄성부재(42), 및 클램프 링크(45)를 포함하여 구성되는 것을 예시한다.
클램퍼(14)는 리스트 블록(20)의 전단부에서 핑거(30)의 걸림턱(31)에 안착된 웨이퍼(100)의 후단부에 접하도록 이송 가능하게 결합된다.
탄성 부재(42)는 클램퍼(41)가 걸림턱(31)에 안착되어 전단부가 걸려 고정된 웨이퍼(100)의 후단부를 가압하도록 탄성 가압력을 전달한다.
여기서, 탄성 부재(42)는 압축 코일 스프링으로 이루어지며, 압축 코일 스프링은 리스트 블록(20)의 전단면과 클램퍼(30)의 후단에서 양측으로 연장 돌출 형성되는 연장단 사이에 끼워져 고정된다.
그리고, 클램프 링크(45)는 클램퍼(41)와 로봇 암(10)의 제2 암 링크(12) 사 이를 링크 결합되며 연결하고, 로봇 암(10)과 연동하며 설정된 이송 거리 이상에서 상기 클램퍼(41)를 상기 웨이퍼(100) 후단으로부터 이격시키도록 구성된다.
여기서, 본 실시예에서 클램프 링크(45)는 제1 클램프 링크(43)와 제2 클램프 링크(44)로 회전 가능하게 결합되는 2절 링크로 이루어지는 것을 예시한다.
제1 클램프 링크(43)는 제2 암 링크(12)에 회전 가능하게 축(43a) 고정된다. 이때, 제1 클램프 링크(43)는 제2 암 링크(12)에 고정되는 편심 캠(13)에 의해 리스트 블록(20)의 축(12b) 고정부에 인접하게 고정된다.
편심 캠(13)은 리스트 블록(20)의 축(12b) 고정부로부터 제1 클램프 링크(43)가 축(43a) 고정되는 단부가 제2 암 링크(12)의 중심선과 소정 경사각(θ)을 이루며 편심되도록 형성된다.
그리고, 제2 클램프 링크(44)는 상기 제1 클램프 링크(43)와 상기 클램퍼(41)의 후단을 연결하도록 링크 결합한다.
도 3은 본 실시예의 웨이퍼 클램프 장치의 작동 상태를 도시한 평면 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치의 작동 상태를 도시한 측단면 개략도이다.
도 3의 (a) 및 도 4의 (a)를 참조하여 설명하면, 진공 로봇(1)의 로봇 암(10)은 제1 암 링크(11)와 제2 암 링크(12)가 접히며 리스트 블록(20)에 고정된 핑거(30)를 웨이퍼(100) 로딩 위치로 이송시킨다.
핑거(30)에 로딩된 웨이퍼(100)는 전단부가 걸림턱(31)에 걸려 안착된 상태에서 탄성 부재(42)에 의해 웨이퍼(100)의 후단부를 가압하는 클램퍼(41)에 의해 고정되도록 한다.
이때, 로보 암(10)의 제2 암 링크(12)와 연동하는 클램프 링크(45)의 제1 클램프 링크(43)와 제2 클램프 링크(44)가 설정각 이하로 접히면서, 클램퍼(41)가 자유롭게 탄성 부재(42)의 탄성 가압력에 의해 웨이퍼(100)의 후단부를 가압할 수 있도록 한다.
도 3의 (b) 및 도 4의 (b)를 참조하여 설명하면, 로봇 암(10)의 제1 암 링크(11)와 제2 암 링크(12)가 전방으로 펼쳐지면서 핑거(30)에 로딩된 와이퍼(100)를 이송 및 반송하고자 하는 방향으로 거리 L2만큼 이동시키게 된다.
이때, 제1 암 링크(11)와 제2 암 링크(12)가 이루는 사이각이 기설정값에 도달하게 되면, 제2 암 링크(12)에 연동하는 클램프 링크(45)의 제1 클램프 링크(43)와 제2 클램프 링크(44)가 탄성 부재(42)에 의해 웨이퍼(100)의 후단부를 가압하고 있는 클램퍼(41)를 후방으로 잡아 당기기 시작한다.
도 3의 (c) 및 도 4의 (c)를 참조하여 설명하면, 로봇 암(10)의 제1 암 링크(11)와 제2 암 링크(12)가 전방으로 펼쳐지면서 웨이퍼(100)를 언로딩시키기 위한 위치로 거리 L3만큼 이동시키게 되면, 클램프 링크(45)가 클램퍼(41)를 뒤쪽으로 잡아 당겨 웨이퍼(100)의 후단부로터 거리 l 만큼 자동 이격시킨다.
따라서, 본 실시예의 진공 로봇(1)의 웨이퍼 클램프 장치는 진공 로봇 암(10)의 이송 및 반송 과정에서 핑거(30)에 로딩된 웨이퍼(100)를 탄성 부재(42)의 탄성력을 이용해 클램퍼(41)로 가압 고정함으로써, 웨이퍼(100)의 이송 및 반송 속도를 높일 수 있고, 웨이퍼(100)의 이송 및 반송 위치의 정밀도를 높일 수 있도 록 한다.
또한, 본 실시예의 진공 로봇(1)의 웨이퍼 클램프 장치는 클램프 링크(45)를 이용해 로봇 암의 설정 이송 거리 이상에서 웨이퍼(100)로부터 클램퍼(41)를 자동 이격시켜, 웨이퍼(100)의 언로딩시 클램퍼를 통해 웨이퍼에 전달되는 탄성 가압력을 해지할 수 있도록 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ을 따라 잘라서 본 측면도이다.
도 3은 본 실시예의 웨이퍼 클램프 장치의 작동 상태를 도시한 평면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치의 작동 상태를 도시한 측면 개략도이다.
<주요 도면 부호의 설명>
1: 진공 로봇 10: 로봇 암
11: 제1 암 링크 12: 제2 암 링크
20: 리스트 블록 30: 핑거
31: 걸림턱 32: 경사턱
40: 클램프 수단 41: 클램퍼
42: 탄성 부재 43: 제1 클램프 링크
44: 제2 클램프 링크 44: 클램프 링크

Claims (7)

  1. 진공 챔버 내에서 웨이퍼를 이송시키도록 서로 링크 결합되는 로봇 암;
    상기 로봇 암의 이송측 단부에 고정되는 리스트 블록; 및
    상기 리스트 블록의 전단에 웨이퍼를 로딩시키도록 연장 설치되어 핑거를 포함하고,
    상기 핑거에서 상기 웨이퍼의 전단부가 걸려 고정되도록 턱이지게 형성되는 걸림턱; 및
    상기 리스트 블록에서 상기 웨이퍼의 이송시 상기 핑거에 로딩된 상기 웨이퍼를 상기 걸림턱 쪽으로 가압하여 상기 웨이퍼를 붙잡는 클램핑 수단을 포함하며,
    상기 클램핑 수단은,
    상기 리스트 블록 전단부에서 상기 웨이퍼의 후단부와 접하도록 이송 가능하게 결합되는 클램퍼;
    상기 클램퍼가 상기 걸림턱에 전단부가 걸려 고정된 상기 웨이퍼의 후단부를 가압하도록 탄성 가압력을 전달하는 탄성 부재; 및
    상기 클램퍼와 상기 로봇 암 사이를 링크 결합되며 연결하고, 상기 로봇 암과 연동하며 설정된 이송 거리 이상에서 상기 클램퍼를 상기 웨이퍼로부터 이격시키는 클램프 링크를 포함하고,
    상기 로봇 암은,
    상기 진공 챔버 내에 축 고정되는 제1 암 링크; 및
    상기 제1 암 링크에 연장 결합되며, 이송측 단부에 상기 리스트 블록이 축 고정되는 제2 암 링크를 포함하며,
    상기 클램프 링크는,
    상기 제2 암 링크에 축 고정되는 제1 클램프 링크; 및
    상기 제1 클램프 링크와 상기 클램퍼를 연결하는 제2 클램프 링크를 포함하고,
    상기 제1 클램프 링크는,
    상기 제2 암 링크의 상기 리스트 블록 축 고정부에 인접하며, 상기 제2 암 링크 상에서 편심 캠을 통해 축 고정되고,
    상기 편심 캠의 상기 제2 암 링크의 중심선과 기설정된 각을 이루며 고정되는 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 걸림턱은 상기 핑거 상에서 상기 웨이퍼가 안착되도록 형성되는 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 핑거는,
    상기 걸림턱에 의해 안착된 상기 웨이퍼가 상기 핑거의 바닥면과 이격되게 경사턱이 형성되는 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치.
KR1020080018592A 2008-02-28 2008-02-28 진공 로봇의 웨이퍼 클램프 장치 KR100951932B1 (ko)

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