KR101826592B1 - 수직형 기판 이송장치 - Google Patents

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Abstract

수직형 기판 이송장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 이송장치는, 이송대상의 기판이 세워진 상태로 로딩되는 기판 로딩위치로 회전동작 가능한 테이블 유닛(table unit); 테이블 유닛과의 상호작용에 의해 테이블 유닛으로부터 기판을 전달받되 기판이 취출되는 기판 취출위치로 회전동작 가능한 그립퍼 유닛(gripper unit); 및 기판 로딩위치와 기판 취출위치의 중간지점인 기판 전달위치에서 테이블 유닛 상의 기판이 그립퍼 유닛으로 전달되도록 테이블 유닛과 그립퍼 유닛의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

수직형 기판 이송장치{Vertical type system for transferring glass}
본 발명은, 수직형 기판 이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 효율적인 구조와 방법을 통해 기판 전달에 따른 택트 타임(tact time)을 공정에서 요구되는 수준으로 감소시킬 수 있는 수직형 기판 이송장치에 관한 것이다.
기판은 플라즈마 디스플레이(PDP, Plasma Display Panel), 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 및 유기EL(OLED, Organic Light Emitting Diodes)과 같은 평판표시소자(FPD, Flat Panel Display), 반도체용 웨이퍼(wafer), 포토 마스크용 글라스(glass) 등을 포함할 수 있다.
평판표시소자(FPD)로서의 기판(glass)과, 반도체용 웨이퍼로서의 기판(substrate)은 상호간 재질적인 면이나 용도 등에서 차이가 있지만, 기판들에 대한 일련의 처리 공정, 예를 들어 노광, 현상, 에칭, 스트립, 린스, 세정 등의 공정은 실질적으로 매우 흡사하며, 이 공정들이 순차적으로 진행됨으로써 기판이 제조된다.
한편, 평판표시소자(FPD) 중에서 LCD 기판을 예로 들면, LCD 기판은 TFT 공정, Cell 공정 및 Module 공정을 통해 제품으로 출시될 수 있다.
TFT 공정은 반도체 제조 공정과 매우 유사한데, 증착(Deposition), 사진식각(Photo lithography), 식각(Etching)을 반복하여 유리기판 위에 박막 트랜지스터를 배열하는 공정이다.
Cell 공정은, TFT 공정에 의해 제조된 TFT 하판과, 칼라 필터(Color Filter)인 상판에 액정이 잘 정렬될 수 있도록 배향막을 형성하고, 스페이서(Spacer)를 산호하고 실(Seal) 인쇄를 하여 상하판을 합착하는 공정이다.
그리고 모듈(Module)공정은 완성된 LCD패널에 편광판을 부착하고 집적 회로(Drive-IC)를 실장한 후, PCB(Printed Circuit Board)와 조립한 다음, 그 배면으로 백라이트 유닛(Back-light Unit)과 기구물을 조립하는 일련의 단계를 가리킨다.
이러한 공정들 또는 이들 공정 내의 각 공정들이 순차적으로 진행될 수 있도록 각 공정들을 연결하는 라인(line) 간에는 전 공정으로부터 기판을 전달 받아, 후 공정으로 기판을 이송하기 위한 기판 이송장치가 마련된다.
물론, OLED 기판 역시, 다양한 공정을 통해 제작될 수 있는데, 이들 공정 사이에 기판의 이송을 위한 기판 이송장치가 마련될 수 있다.
기존에 널리 알려진 기판 이송장치의 대부분은 기판을 수평 상태로 뉘여 기판을 이송시키는 수평형 방식이다.
그러나 기판을 수평 상태로 뉘여서 이송시키는 수평형 기판 이송장치의 경우에는 장치의 설치공간이 커질 수밖에 없어 장치의 풋 프린트(foot print)를 증가시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
특히, 최근에는 가로/세로의 길이가 대략 2 내지 3미터(m) 내외의 대면적 기판을 제조하기 위한 다양한 설비가 현장에 적용되거나 적용 예정에 있는 점을 감안할 때, 이러한 대면적 기판을 해당 설비로 이송하기 위한 수평형 기판 이송장치를 제작해야 하는 경우에는 장치가 거대해질 수밖에 없는데, 기판에 대한 일련의 처리 공정이 진행되는 클린 룸(clean room) 내의 한정된 공간을 고려해 볼 때, 거대한 수평형 기판 이송장치를 사용하는 것은 다소 비효율적이라 할 수 있다.
이에 근자에 들어서는 이러한 단점을 해소하기 위해 수직형 기판 이송장치에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.
수직형 기판 이송장치는 수평형 기판 이송장치와는 달리, 기판을 수직 방향으로 세워서(실제로는 대략 65도 내지 85도 정도로 비스듬히 이송시킴) 이송시키는 장치이다.
이러한 수직형 기판 이송장치에 의하면 가로/세로의 길이가 대략 2 내지 3미터(m) 내외에 이를 정도로 기판이 거대하더라도 기판을 세워서 이송시키기 때문에 클린 룸 내의 한정된 공간에서의 장비에 대한 풋 프린트(foot print)를 줄일 수 있다.
한편, 수직형 기판 이송장치를 공정에 적용하기 위해서는 이송대상의 기판이 로딩되는 테이블 유닛(table unit)과, 테이블 유닛과의 상호작용에 의해 테이블 유닛으로부터 기판을 전달받는 그립퍼 유닛(gripper unit)과, 그립퍼 유닛 상의 기판을 취출시키는 기판 취출용 로봇(robot)의 적용이 고려될 수 있다.
이때, 기판 전달에 따른 택트 타임(tact time)을 감소시키기 위해서는 테이블 유닛과 그립퍼 유닛의 효율적인 메커니즘을 통해 테이블 유닛으로부터 그립퍼 유닛으로 신속하게 기판이 전달되도록 해야 할 필요가 있다.
그런데, 테이블 유닛과 그립퍼 유닛이 단순하게 순차적으로 개별 동작되는 통상적인 방법을 적용하여 테이블 유닛에서 그립퍼 유닛으로 기판을 전달하려 시도하는 경우에는 테이블 유닛이 복귀되는 시간을 비롯해서 대기시간 등의 불필요한 시간이 늘어날 수밖에 없기 때문에 기판 전달에 따른 택트 타임을 공정에서 요구되는 수준으로 감소시키기가 곤란하다는 점을 고려해볼 때, 이를 해결할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2008-0118272호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 효율적인 구조와 방법을 통해 기판 전달에 따른 택트 타임(tact time)을 공정에서 요구되는 수준으로 감소시킬 수 있는 수직형 기판 이송장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이송대상의 기판이 세워진 상태로 로딩되는 기판 로딩위치로 회전동작 가능한 테이블 유닛(table unit); 상기 테이블 유닛과의 상호작용에 의해 상기 테이블 유닛으로부터 상기 기판을 전달받되 상기 기판이 취출되는 기판 취출위치로 회전동작 가능한 그립퍼 유닛(gripper unit); 및 상기 기판 로딩위치와 상기 기판 취출위치의 중간지점인 기판 전달위치에서 상기 테이블 유닛 상의 기판이 상기 그립퍼 유닛으로 전달되도록 상기 테이블 유닛과 상기 그립퍼 유닛의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치가 제공될 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 기판 전달위치에서 상기 테이블 유닛 상의 기판이 상기 그립퍼 유닛으로 전달된 이후에 상기 테이블 유닛이 상기 기판 로딩위치로 복귀되도록 상기 테이블 유닛의 동작을 컨트롤할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 테이블 유닛이 상기 기판 로딩위치로 복귀될 때 상기 그립퍼 유닛이 상기 기판 취출위치로 배치되도록 상기 그립퍼 유닛의 동작을 컨트롤할 수 있다.
상기 그립퍼 유닛에 이웃하게 배치되어 상기 기판을 취출시키는 기판 취출용 로봇(robot)을 더 포함할 수 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 테이블 유닛으로부터 상기 기판을 전달받은 상기 그립퍼 유닛이 상기 기판 취출위치에 배치된 때, 상기 기판 취출용 로봇이 상기 그립퍼 유닛 상의 기판을 후공정으로 취출시키도록 상기 기판 취출용 로봇의 동작을 컨트롤할 수 있다.
상기 기판 취출용 로봇은, 로봇 베이스; 상기 로봇 베이스 상에 회전 또는 전후진 이동 가능하게 탑재되는 로봇 암; 및 상기 로봇 암의 단부에 결합되며, 상기 기판 취출위치에 배치된 상기 그립퍼 유닛 상의 기판을 파지하는 기판 파지부를 포함할 수 있다.
상기 기판 파지부는, 프레임 구조체; 상기 프레임 구조체의 일측에 마련되며, 상기 기판의 단부를 집게 방식으로 그립핑하는 로봇 그립퍼; 및 상기 로봇 그립퍼에 이웃하게 배치되며, 상기 기판을 진공 방식으로 흡착하는 흡착부재를 포함할 수 있다.
상기 기판 파지부는 상기 흡착부재에 연결되고 상기 흡착부재를 전후진 동작시키는 액추에이터를 더 포함할 수 있으며, 정상기판은 상기 로봇 그립퍼에 그립핑되고 불량기판은 상기 흡착부재에 흡착되도록 상기 컨트롤러가 상기 로봇 그립퍼와 상기 액추에이터의 동작을 컨트롤할 수 있다.
상기 테이블 유닛과 상기 그립퍼 유닛을 일체로 지지하는 유닛 지지용 공용 테이블; 및 상기 유닛 지지용 공용 테이블 상의 일측에 공용으로 마련되며, 상기 테이블 유닛과 상기 그립퍼 유닛이 회전동작되는 회전축심을 형성하는 공용 회전축부를 더 포함할 수 있다.
상기 테이블 유닛은, 상기 공용 회전축부에 연결되는 테이블 베이스; 상기 테이블 베이스 상의 일측에 회전 가능하게 배치되며, 상기 기판의 하단부가 이동 가능하게 삽입 배치되는 기판 배치홈을 구비하는 테이블측 기판 이송롤러; 상기 테이블 베이스의 일측에서 상기 테이블 베이스에 교차 배치되는 테이블 컬럼; 및 상기 테이블 컬럼 상에 결합되며, 상기 기판의 이동을 위해 공기압으로 기판을 부상시키는 기판 부상모듈을 포함할 수 있다.
상기 그립퍼 유닛은, 상기 공용 회전축부에 연결되되 내부가 관통되는 그립퍼 프레임; 상기 그립퍼 프레임의 둘레 방향을 따라 배치되며, 해당 위치에서 상기 기판의 단부를 그립핑하는 다수의 기판 그립퍼; 상기 그립퍼 프레임의 상부에 연결되며, 상기 그립퍼 프레임을 회전 구동시키는 프레임 회전 구동부; 및 상기 프레임 회전 구동부를 상기 유닛 지지용 공용 테이블에 지지하는 구동부 지지체를 포함할 수 있다.
상기 그립퍼 유닛은, 상기 기판 그립퍼에 이웃하게 배치되며, 상기 기판에 대한 그립핑 불량을 저지하기 위해 롤러(roller) 방식으로 기판을 그립핑하는 적어도 하나의 롤러 그립퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이송대상의 기판이 세워진 상태로 로딩되는 기판 로딩위치로 테이블 유닛(table unit)이 배치되는 테이블 유닛의 기판 로딩위치 배치단계; 상기 기판이 취출되는 기판 취출위치로 그립퍼 유닛(gripper unit)이 배치되는 그립퍼 유닛의 기판 취출위치 배치단계; 및 상기 기판 로딩위치와 상기 기판 취출위치의 중간지점인 기판 전달위치로 상기 테이블 유닛과 상기 그립퍼 유닛이 상호 회전동작되되 상기 기판 전달위치에서 상기 테이블 유닛 상의 기판이 상기 그립퍼 유닛으로 전달되도록 하는 중간지점 기판 전달단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송방법이 제공될 수 있다.
상기 중간지점 기판 전달단계의 수행 후, 상기 테이블 유닛이 상기 기판 로딩위치로 복귀되는 테이블 유닛의 기판 로딩위치 복귀단계를 더 포함할 수 있다.
상기 테이블 유닛의 기판 로딩위치 복귀단계의 진행 시 상기 그립퍼 유닛은 상기 기판 취출위치로 배치될 수 있다.
상기 그립퍼 유닛이 상기 기판 취출위치에 배치된 때, 상기 그립퍼 유닛 상의 기판이 기판 취출용 로봇(robot)에 의해 취출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 효율적인 구조와 방법을 통해 기판 전달에 따른 택트 타임(tact time)을 공정에서 요구되는 수준으로 감소시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 이송장치에 의해 기판이 이송되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 5 내지 도 8은 도 1 내지 도 4를 과도하게 간략 도시한 도면들이다.
도 9 및 도 10은 테이블 유닛의 설명을 위한 도면들이다.
도 11 및 도 12는 그립퍼 유닛의 설명을 위한 도면들이다.
도 13 내지 도 15는 기판 취출용 로봇의 설명을 위한 도면들이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 이송장치의 제어블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 이송장치에 의해 기판이 이송되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이고, 도 5 내지 도 8은 도 1 내지 도 4를 과도하게 간략 도시한 도면들이며, 도 9 및 도 10은 테이블 유닛의 설명을 위한 도면들이고, 도 11 및 도 12는 그립퍼 유닛의 설명을 위한 도면들이며, 도 13 내지 도 15는 기판 취출용 로봇의 설명을 위한 도면들이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 이송장치의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 수직형 기판 이송장치는 효율적인 구조와 방법을 통해 기판 전달에 따른 택트 타임(tact time)을 공정에서 요구되는 수준으로 감소시킬 수 있도록 한 것으로서, 이송대상의 기판이 세워진 상태로 로딩되는 테이블 유닛(120, table unit)과, 테이블 유닛(120)으로부터 기판을 전달받는 그립퍼 유닛(140, gripper unit)과, 그립퍼 유닛(140) 상의 기판을 취출시키는 기판 취출용 로봇(160)과, 이들의 동작이 로스(loss) 없이 유기적인 메커니즘으로 동작되도록 컨트롤하는 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4의 경우, 컨트롤러(190)에 의해 테이블 유닛(120), 그립퍼 유닛(140) 및 기판 취출용 로봇(160)이 유기적인 메커니즘으로 동작되면서 기판을 전달하는 과정을 단계적으로 도시한 것인데, 다소 도면이 복잡하다는 점을 감안하여 이들의 동작을 도 5 내지 도 8로서 극히 과도하게 개략 도시하였다. 따라서 아래의 도 5 내지 도 8의 설명을 통해 도 1 내지 도 4의 도면을 참조하면 본 발명이 쉽게 이해될 수 있다.
도 5 내지 도 8을 통해 본 실시예에 따른 수직형 기판 이송장치의 동작을 간략하게 먼저 살펴본다.
우선, 도 5처럼(도 1 참조) 기판 로딩위치에 비스듬히 배치되는 테이블 유닛(120)에 이송대상의 기판이 세워진 상태로 로딩된다. 기판이 세워진 각도는 예를 들어 70도일 수 있다. 테이블 유닛(120)의 세부 구조는 후술한다.
도 5처럼 기판 로딩위치에 배치되는 테이블 유닛(120) 상에 기판이 로딩될 때, 그립퍼 유닛(140)은 기판 취출위치에 배치된다. 그립퍼 유닛(140)이 배치되는 기판 취출위치는 예를 들어 90도일 수 있다. 도 5에서 테이블 유닛(120)에는 기판이 있고, 그립퍼 유닛(140)에는 기판이 없다. 그립퍼 유닛(140)의 세부 구조 역시 후술한다.
도 5의 상태에서 테이블 유닛(120) 상의 기판을 그립퍼 유닛(140)으로 전달하기 위해, 본 실시예의 경우, 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 회전동작된다. 즉 도 6처럼(도 2 참조) 기판 로딩위치와 기판 취출위치의 중간지점인 기판 전달위치로 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 상호 회전동작되며, 이후 기판 전달위치에서 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 만나 테이블 유닛(120) 상의 기판이 그립퍼 유닛(140)으로 전달된다.
한편, 앞서 기술한 것처럼 기판 로딩위치는 예컨대 70도이고, 기판 취출위치는 예컨대 90도일 수 있는데, 이와 같은 조건에서 기판 로딩위치와 기판 취출위치의 중간지점인 기판 전달위치는 예컨대 80도가 될 수 있다. 따라서 기판 전달을 위해 70도 각도로 배치되어 있던 테이블 유닛(120)은 80도의 위치로 회전되고, 90도 각도로 배치되어 있던 그립퍼 유닛(140)은 80도의 위치로 회전될 수 있으며, 이러한 동작으로 인해 80도 기판 전달위치에서 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 만날 수 있기 때문에 기판 전달위치에서 기판이 그립퍼 유닛(140)으로 전달될 수 있다. 도 6에서 테이블 유닛(120)에는 기판이 없고, 그립퍼 유닛(140)에는 기판이 있다.
테이블 유닛(120) 상의 기판이 그립퍼 유닛(140)으로 전달되고 나면 도 7처럼(도 3 참조) 테이블 유닛(120)은 기판 로딩위치로 복귀되어 다음 기판이 로딩되기를 대기한다. 이때, 그립퍼 유닛(140)은 기판 취출위치로 수직되게 배치된다. 이처럼 테이블 유닛(120)이 기판 로딩위치로 복귀될 때 그립퍼 유닛(140)이 기판 취출위치로 회전되기 때문에 대기시간 등의 시간적인 로스 발생이 없다.
도 7과 같은 과정이 완료되면, 도 8처럼(도 4 참조) 테이블 유닛(120) 상에 새로운 기판이 로딩되며, 이와 동시에 그립퍼 유닛(140)의 주변에 배치되는 기판 취출용 로봇(160)이 그립퍼 유닛(140) 상의 기판을 그립핑하거나 흡착하여 취출시킨다. 기판 취출용 로봇(160)의 세부 구조 역시 후술한다.
이상 설명한 본 실시예처럼 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 중간지점으로 회전동작되어 테이블 유닛(120) 상의 기판을 그립퍼 유닛(140)으로 전달할 경우, 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 과도한 거리 혹은 각도로 이동 또는 회전될 필요가 없기 때문에 시간적인 로스(loss) 발생을 줄일 수 있으며, 또한 불필요한 대기 시간을 감소시킬 수 있다. 따라서 기판 전달에 따른 택트 타임을 공정에서 요구되는 수준으로 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
이하, 유닛 지지용 공용 테이블(110), 테이블 유닛(120), 그립퍼 유닛(140) 및 기판 취출용 로봇(160)의 세부구조에 대해 도 9 내지 도 15를 참조하여 설명한다.
우선, 유닛 지지용 공용 테이블(110)은 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)을 일체로 지지하는 프레임 구조물이다.
상대적으로 중량이 많이 나가는 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 유닛 지지용 공용 테이블(110) 상에 지지되어야 하기 때문에 유닛 지지용 공용 테이블(110)은 금속 프레임의 용접에 의해 제작될 수 있다. 그리고 유닛 지지용 공용 테이블(110)의 수평 상태를 정확하게 조절하기 위해 유닛 지지용 공용 테이블(110)은 지면에 대해 높이 조절이 가능하게 마련될 수 있다.
이러한 유닛 지지용 공용 테이블(110)의 일측에는 공용 회전축부(115)가 마련된다.
공용 회전축부(115)는 유닛 지지용 공용 테이블(110) 상의 일측에 공용으로 마련되며, 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 회전동작되는 회전축심을 형성한다. 다시 말해, 공용 회전축부(115)는 테이블 유닛(120)이 기판 로딩위치와 기판 전달위치로 회전될 때, 그리고 그립퍼 유닛(140)이 기판 취출위치와 기판 전달위치로 회전될 때의 공용 회전축심을 형성한다.
다음으로, 테이블 유닛(120)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 이송대상의 기판이 세워진 상태로 로딩되는 장소를 이룬다.
전술한 바와 같이, 테이블 유닛(120)은 기판 로딩위치와 기판 전달위치로 회전동작될 수 있으며, 기판 전달위치에 배치된 때, 그립퍼 유닛(140)으로 기판을 전달할 수 있다.
본 실시예에서 테이블 유닛(120)은 기판을 비스듬히 세워 이송시키는 수직형 테이블 유닛(120)으로 적용된다. 이러한 테이블 유닛(120)은 공용 회전축부(115)에 연결되는 테이블 베이스(121)와, 테이블 베이스(121) 상의 일측에 회전 가능하게 배치되어 기판을 이송시키는 테이블측 기판 이송롤러(122)와, 테이블 베이스(121)의 일측에서 테이블 베이스(121)에 교차 배치되는 테이블 컬럼(123)과, 테이블 컬럼(123) 상에 결합되며, 기판의 이송을 위해 공기압으로 기판을 부상시키는 기판 부상모듈(124)을 포함한다.
테이블측 기판 이송롤러(122)에는 기판의 하단부가 이송 가능하게 삽입 배치되는 기판 배치홈(122a)이 형성되는데, 기판은 그 하단부가 기판 배치홈(122a)에 일부 삽입된 상태에서 테이블측 기판 이송롤러(122)의 회전에 의해 이송될 수 있다.
이때, 기판 부상모듈(124)이 공기를 분사하여 기판을 일정 거리 이격시키게 됨으로써, 기판은 비접촉 방식으로 용이하게 이송될 수 있다.
기판 부상모듈(124)은 모듈 테이블(125) 상에 다수 개가 이격 배치되어 일정한 공기압으로 기판을 부상시키는 역할을 한다. 따라서 기판 부상모듈(124)에는 공기압 제공을 위한 다수의 공기분사공(124a)이 형성된다.
앞서도 기술한 것처럼 기판은 90도 직각이 아닌 상태로 세워져 이송되기 때문에 기판 부상모듈(124)이 기판을 부상시킨 상태에서 테이블측 기판 이송롤러(122)가 동작될 경우, 기판은 용이하게 이송될 수 있다.
다음으로, 그립퍼 유닛(140)은 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 유닛 지지용 공용 테이블(110) 상에 테이블 유닛(120)에 이웃하게 배치되며, 테이블 유닛(120)과의 상호작용에 의해 테이블 유닛(120)으로부터 기판을 전달받는다.
전술한 것처럼 그립퍼 유닛(140)은 기판 취출위치와 기판 전달위치로 회전동작될 수 있으며, 기판 전달위치에 배치된 때 테이블 유닛(120)으로부터 기판을 전달받을 수 있다.
이러한 그립퍼 유닛(140)은 공용 회전축부(115)에 연결되되 내부가 관통되는 그립퍼 프레임(141)과, 그립퍼 프레임(141)의 둘레 방향을 따라 배치되며, 해당 위치에서 기판의 단부를 그립핑하는 다수의 기판 그립퍼(142)와, 그립퍼 프레임(141)의 상부에 연결되며, 그립퍼 프레임(141)을 회전 구동시키는 프레임 회전 구동부(143)와, 프레임 회전 구동부(143)를 유닛 지지용 공용 테이블(110)에 지지하는 구동부 지지체(144)를 포함할 수 있다.
기판 그립퍼(142)는 집게 타입으로 기판의 단부 영역을 집어서 그립핑할 수 있다. 기판 그립퍼(142)가 동작될 때, 기판에 손상이 가지 않도록 기판 그립퍼(142)의 단부에는 그립핑 패드(142a)가 개재될 수 있다.
한편, 그립퍼 프레임(141)의 둘레 방향 모두에 기판 그립퍼(142)를 적용해서 기판을 그립핑할 경우, 그립핑 패드(142a)에 의한 그립핑 자국으로 인해 기판에 대한 그립핑 불량이 초래될 수 있다.
따라서 최소한의 위치에서만 그립핑을 하고, 나머지 부분은 기판에 손상을 주지 않는 방식으로 기판을 그립핑할 필요가 있다.
이를 위해, 본 실시예에는 롤러 그립퍼(145)가 적용될 수 있다. 롤러 그립퍼(145)는 기판 그립퍼(142)에 이웃하게 배치되며, 기판에 대한 그립핑 불량을 저지하기 위해 롤러(roller) 방식으로 기판을 그립핑하는 역할을 한다.
프레임 회전 구동부(143)는 일종의 다축 로봇으로서, 공용 회전축부(115)를 축심으로 해서 그립퍼 유닛(140)이 기판 취출위치와 기판 전달위치로 회전동작될 수 있도록 하는 동력을 제공한다.
구동부 지지체(144)는 프레임 회전 구동부(143)를 유닛 지지용 공용 테이블(110)에 지지시키기 위한 구조체이다.
다음으로, 기판 취출용 로봇(160)은 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 그립퍼 유닛(140)에 이웃하게 배치되어 기판을 취출시키는 역할을 한다.
다시 말해, 기판 취출용 로봇(160)은 기판을 그립핑한 그립퍼 유닛(140)이 기판 취출위치에 배치된 때, 동작되어 그립퍼 유닛(140)으로부터 기판을 전달받아 예컨대, 후공정 컨베이어 등으로 취출시킬 수 있다.
이러한 기판 취출용 로봇(160)은 로봇 베이스(161)와, 로봇 베이스(161) 상에 회전 또는 전후진 이동 가능하게 탑재되는 로봇 암(162)과, 로봇 암(162)의 단부에 결합되며, 기판 취출위치에 배치된 그립퍼 유닛(140) 상의 기판을 파지하는 기판 파지부(170)을 포함할 수 있다.
기판 파지부(170)는 프레임 구조체(171)와, 프레임 구조체(171)의 일측에 마련되며, 기판의 단부를 집게 방식으로 그립핑하는 로봇 그립퍼(172)와, 로봇 그립퍼(172)에 이웃하게 배치되며, 기판을 진공 방식으로 흡착하는 흡착부재(173)와, 흡착부재(173)에 연결되고 흡착부재(173)를 전후진 동작시키는 액추에이터(174)를 포함할 수 있다.
로봇 그립퍼(172)는 전술한 기판 그립퍼(142)와 마찬가지로 집게 방식으로 기판을 집어 그립핑한다. 로봇 그립퍼(172)는 프레임 구조체(171)의 일측에 다수 개 배치될 수 있다.
로봇 그립퍼(172)가 기판을 집게 방식으로 그립핑하는 반면, 액추에이터(174)에 의해 전후진 동작되는 흡착부재(173)는 진공 방식으로 기판을 흡착한다.
이때, 도 14처럼 정상기판은 로봇 그립퍼(172)에 그립핑되고 도 15처럼 불량기판은 흡착부재(173)에 흡착되어 폐기될 수 있다. 물론, 이러한 동작은 컨트롤러(190)가 로봇 그립퍼(172)와 액추에이터(174)의 동작을 컨트롤함으로써 구현될 수 있다.
한편, 컨트롤러(190)는 기판 로딩위치와 기판 취출위치의 중간지점인 기판 전달위치에서 테이블 유닛(120) 상의 기판이 그립퍼 유닛(140)으로 전달되도록 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)의 동작을 컨트롤한다.
이때, 컨트롤러(190)는 기판 전달위치에서 테이블 유닛(120) 상의 기판이 그립퍼 유닛(140)으로 전달된 이후에 테이블 유닛(120)이 기판 로딩위치로 복귀되도록 테이블 유닛(120)의 동작을 컨트롤하는 한편, 테이블 유닛(120)이 기판 로딩위치로 복귀될 때 그립퍼 유닛(140)이 기판 취출위치로 배치되도록 그립퍼 유닛(140)의 동작을 컨트롤한다.
뿐만 아니라 컨트롤러(190)는 테이블 유닛(120)으로부터 기판을 전달받은 그립퍼 유닛(140)이 기판 취출위치에 배치된 때, 기판 취출용 로봇(160)이 그립퍼 유닛(140) 상의 기판을 후공정으로 취출시키도록 기판 취출용 로봇(160)의 동작을 컨트롤한다.
그리고 앞서 기술한 것처럼 컨트롤러(190)는 로봇 그립퍼(172)와 액추에이터(174)의 동작을 컨트롤하여 정상기판은 도 14처럼 로봇 그립퍼(172)에 그립핑되고 불량기판은 도 15처럼 흡착부재(173)에 흡착되도록 한다.
이러한 역할을 담당하는 컨트롤러(190)는 도 16에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(191, CPU), 메모리(192, MEMORY), 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(191)는 본 실시예에서 테이블 유닛(120), 그립퍼 유닛(140) 및 기판 취출용 로봇(160)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터(110) 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(192, MEMORY)는 중앙처리장치(191)와 연결된다. 메모리(192)는 컴퓨터(110)로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(191)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(193)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(190)는 테이블 유닛(120), 그립퍼 유닛(140) 및 기판 취출용 로봇(160)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤한다.
이때, 컨트롤러(190)가 테이블 유닛(120), 그립퍼 유닛(140) 및 기판 취출용 로봇(160)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(192)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(192)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터(110) 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 수직형 기판 이송장치가 동작되어 기판이 이송 및 전달되는 과정을 설명한다.
우선, 이송대상의 기판이 도 1 및 도 5처럼 기판 로딩위치에 배치되는 테이블 유닛(120)에 세워진 상태로 로딩된다. 기판 로딩위치에 배치되는 테이블 유닛(120) 상에 기판이 로딩될 때, 그립퍼 유닛(140)은 기판 취출위치에 기판이 없는 상태로 배치된다.
다음, 테이블 유닛(120) 상의 기판을 그립퍼 유닛(140)으로 전달하기 위해, 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 동시에 회전동작된다. 즉 도 2 및 도 6처럼 기판 로딩위치와 기판 취출위치의 중간지점인 기판 전달위치로 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 상호 회전동작되며, 기판 전달위치에 도달된 후, 테이블 유닛(120) 상의 기판이 그립퍼 유닛(140)으로 전달된다.
본 실시예처럼 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 중간지점으로 회전동작되어 기판을 전달할 경우, 테이블 유닛(120)과 그립퍼 유닛(140)이 과도한 거리 혹은 각도로 이동 또는 회전될 필요가 없기 때문에 로스(loss) 발생을 줄일 수 있으며, 또한 불필요한 대기 시간을 감소시킬 수 있다. 따라서 기판 전달에 따른 택트 타임을 공정에서 요구되는 수준으로 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
다음, 테이블 유닛(120) 상의 기판이 그립퍼 유닛(140)으로 전달되고 나면 도 3 및 도 7처럼 테이블 유닛(120)은 기판 로딩위치로 복귀되어 다음 기판이 로딩되기를 대기한다. 이때, 그립퍼 유닛(140)은 기판 취출위치로 수직되게 배치된다.
그런 다음, 도 4 및 도 8처럼 테이블 유닛(120) 상에 새로운 기판이 로딩되며, 이와 동시에 그립퍼 유닛(140)의 주변에 배치되는 기판 취출용 로봇(160)이 그립퍼 유닛(140) 상의 기판을 그립핑하거나 흡착하여 취출시킨다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 효율적인 구조와 방법을 통해 기판 전달에 따른 택트 타임(tact time)을 공정에서 요구되는 수준으로 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 유닛 지지용 공용 테이블 115 : 공용 회전축부
120 : 테이블 유닛 121 : 테이블 베이스
122 : 테이블측 기판 이송롤러 122a : 기판 배치홈
123 : 테이블 컬럼 124 : 기판 부상모듈
124a : 공기분사공 125 : 모듈 테이블
140 : 그립퍼 유닛 141 : 그립퍼 프레임
142 : 기판 그립퍼 142a : 그립핑 패드
143 : 프레임 회전 구동부 144 : 구동부 지지체
145 : 롤러 그립퍼 160 : 기판 취출용 로봇
161 : 로봇 베이스 162 : 로봇 암
170 : 기판 파지부 171 : 프레임 구조체
172 : 로봇 그립퍼 173 : 흡착부재
174 : 액추에이터 175 : 기판 가이드
190 : 컨트롤러

Claims (15)

  1. 이송대상의 기판이 세워진 상태로 로딩되는 기판 로딩위치로 회전동작 가능한 테이블 유닛(table unit);
    상기 테이블 유닛과의 상호작용에 의해 상기 테이블 유닛으로부터 상기 기판을 전달받되 상기 기판이 취출되는 기판 취출위치로 회전동작 가능한 그립퍼 유닛(gripper unit);
    상기 기판 로딩위치와 상기 기판 취출위치의 중간지점인 기판 전달위치에서 상기 테이블 유닛 상의 기판이 상기 그립퍼 유닛으로 전달되도록 상기 테이블 유닛과 상기 그립퍼 유닛의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러;
    상기 테이블 유닛과 상기 그립퍼 유닛을 일체로 지지하는 유닛 지지용 공용 테이블; 및
    상기 유닛 지지용 공용 테이블 상의 일측에 공용으로 마련되며, 상기 테이블 유닛과 상기 그립퍼 유닛이 회전동작되는 회전축심을 형성하는 공용 회전축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 기판 전달위치에서 상기 테이블 유닛 상의 기판이 상기 그립퍼 유닛으로 전달된 이후에 상기 테이블 유닛이 상기 기판 로딩위치로 복귀되도록 상기 테이블 유닛의 동작을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 테이블 유닛이 상기 기판 로딩위치로 복귀될 때 상기 그립퍼 유닛이 상기 기판 취출위치로 배치되도록 상기 그립퍼 유닛의 동작을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그립퍼 유닛에 이웃하게 배치되어 상기 기판을 취출시키는 기판 취출용 로봇(robot)을 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 테이블 유닛으로부터 상기 기판을 전달받은 상기 그립퍼 유닛이 상기 기판 취출위치에 배치된 때, 상기 기판 취출용 로봇이 상기 그립퍼 유닛 상의 기판을 후공정으로 취출시키도록 상기 기판 취출용 로봇의 동작을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판 취출용 로봇은,
    로봇 베이스;
    상기 로봇 베이스 상에 회전 또는 전후진 이동 가능하게 탑재되는 로봇 암; 및
    상기 로봇 암의 단부에 결합되며, 상기 기판 취출위치에 배치된 상기 그립퍼 유닛 상의 기판을 파지하는 기판 파지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판 파지부는,
    프레임 구조체;
    상기 프레임 구조체의 일측에 마련되며, 상기 기판의 단부를 집게 방식으로 그립핑하는 로봇 그립퍼; 및
    상기 로봇 그립퍼에 이웃하게 배치되며, 상기 기판을 진공 방식으로 흡착하는 흡착부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판 파지부는 상기 흡착부재에 연결되고 상기 흡착부재를 전후진 동작시키는 액추에이터를 더 포함하며,
    정상기판은 상기 로봇 그립퍼에 그립핑되고 불량기판은 상기 흡착부재에 흡착되도록 상기 컨트롤러가 상기 로봇 그립퍼와 상기 액추에이터의 동작을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 테이블 유닛은,
    상기 공용 회전축부에 연결되는 테이블 베이스;
    상기 테이블 베이스 상의 일측에 회전 가능하게 배치되며, 상기 기판의 하단부가 이동 가능하게 삽입 배치되는 기판 배치홈을 구비하는 테이블측 기판 이송롤러;
    상기 테이블 베이스의 일측에서 상기 테이블 베이스에 교차 배치되는 테이블 컬럼; 및
    상기 테이블 컬럼 상에 결합되며, 상기 기판의 이동을 위해 공기압으로 기판을 부상시키는 기판 부상모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 그립퍼 유닛은,
    상기 공용 회전축부에 연결되되 내부가 관통되는 그립퍼 프레임;
    상기 그립퍼 프레임의 둘레 방향을 따라 배치되며, 해당 위치에서 상기 기판의 단부를 그립핑하는 다수의 기판 그립퍼;
    상기 그립퍼 프레임의 상부에 연결되며, 상기 그립퍼 프레임을 회전 구동시키는 프레임 회전 구동부; 및
    상기 프레임 회전 구동부를 상기 유닛 지지용 공용 테이블에 지지하는 구동부 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 그립퍼 유닛은,
    상기 기판 그립퍼에 이웃하게 배치되며, 상기 기판에 대한 그립핑 불량을 저지하기 위해 롤러(roller) 방식으로 기판을 그립핑하는 적어도 하나의 롤러 그립퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 이송장치.
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