KR20090131509A - 엔드이펙터 유닛과 이를 이용한 웨이퍼 위치제어장치 - Google Patents

엔드이펙터 유닛과 이를 이용한 웨이퍼 위치제어장치 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 엔드이펙터 유닛에 관한 것이다.
즉, 스크류바(130)와; 상기 스크류바(130)에 나사맞춤으로 결합되어 스크류바(130)의 회전으로 승하강되는 볼부싱(132)과; 상기 볼부싱(132)을 일체로 가짐과 아울러 타측으로 재치요부를 형성한 승강브라켓(112)과, 상기 승강브라켓(112)의 재치요부(112a)에 기단측이 고정되고 선단측은 웨이퍼(W)를 흡착 지지하기 위한 흡착구(111a)를 구비한 기부부재(111)로 이루어진 재치부(110);및 상기 하우징(150)의 외측에 설치된 서보모터(141)와, 상기 서보모터(141)의 구동축에 설치된 구동풀리(142)와, 상기 구동풀리(142)와 벨트(145)로 연결됨과 아울러 상기 스크류바(130)의 하단에 형성이된 종동풀리(144)로 이루어진 구동부(140)를 포함하는 엔드이펙터 유닛이며, 상기 엔드이펙터 유닛(100)이 탑재되어 수평방향으로 좌,우 이동되는 제1축이동부(210)와, 이 제1축이동부(210)를 양측에서 지지한 상태에서 수직 이동하는 제2축이동부(220)와, 상기 제2축이동부(220)가 설치된 양측에 각각 설치되고 수평방향 전,후진 이동하는 제3축이동부(230)로 이루어진 선형로봇(200)을 포함하는 위치제어장치를 제공한다.
엔드이펙터유닛,위치제어장치

Description

엔드이펙터 유닛과 이를 이용한 웨이퍼 위치제어장치{End effector and wafer positioning device for using the same}
본 발명은 엔드이펙터 유닛과 이를 이용한 웨이퍼 위치제어장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명 엔드 이펙터는 웨이퍼 이동박스로 부터 다수 웨이퍼의 동시 덤핑이 가능하게 하며, 소정위치로의 이동이 자동적으로 이루어지게 하는 엔드이펙터와 이를 이용한 위치제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 집적회로는 능동 및 수동 회로 요소들을 포함하는 단일 모놀리식 칩에 포함된 전기 회로를 말한다. 집적회로는 기판 위에 미리 선택된 패턴으로 다양한 재료의 층을 확산 및 증착하여 제조한다. 재료는 실리콘과 같은 반도체 물질, 금속과 같은 도체 물질, 및 이산화 실리콘과 같은 낮은 유전 물질을 포함할 수 있다. 집적회로 칩에 포함된 반도체 물질은 저항, 커패시터, 다이오드, 및 트랜지스터와 같은 보통의 전자 회로 요소의 대부분을 형성하는데 사용된다.
통상적으로, 집적회로 칩을 형성하는데 사용되는 기판은 얇은 박편 또는 실리콘 웨이퍼로 만들어진다. 집적회로 칩을 제조하는 동안에, 반도체 웨이퍼는 통상적으로 카세트라는 캐리어에 담겨져 유지된다.
웨이퍼는 겹쳐 쌓인 카세트에서 하나씩 분리된다. 웨이퍼는 웨이퍼 처리 장치를 사용하여 개별적으로 카세트의 안과 밖으로 이동한다. 엔드이펙터는 일, 이 또는 삼 방향으로 이동시키는 로봇 아암에 부착될 수 있다.
엔드이펙터는 인접한 한 쌍의 웨이퍼 사이에 카세트를 입력하고, 예를 들어, 프로세스 챔버로 이동하는 웨이퍼 중에 하나를 들어 올리도록 설계되었다. 웨이퍼가 이동하는 동안에, 웨이퍼가 손상 또는 오염되지 않도록 조심하여야 한다. 따라서, 매우 정교한 방식으로 웨이퍼를 조심스럽게 이동시킬 수 있는 엔드이펙터 및 로봇 아암을 설계하기 위하여 산업적으로 많은 노력이 있었다. 비록 웨이퍼를 취급하는 분야에서 많은 진보가 있었지만, 추가적인 개선이 여전히 필요하다. 예를 들어, 많은 웨이퍼 취급 도구들은 웨이퍼를 보다 정교하게 이동시키기 위하여 현재 도구에 부착되는 많은 기구들을 수용하기 위하여 비교적 넓고 부피가 크다.
그러나, 엔드이펙터는 정확한 웨이퍼 콘트롤을 보증할 뿐만 아니라 이동 하는 동안에 웨이퍼를 쥐는데 사용될 수 있는 웨이퍼 흡착 수단 및 승하강 장치를 통합할 수 있는 상대적으로 슬림한 제품 설계에 대한 요구가 있다.
종래 발명이 도 1에서 도시되고 다음에 설명될 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 바와 같이, 시스템은 복수의 웨이퍼 카세트를 구비한다. 웨이퍼 카세트는 웨이퍼를 이격되어 있지만 겹쳐 쌓이게 설계되었다. 하나 이상의 로봇 아암이 카세트에 인접한다. 로봇 아암은 도시된 바와 같이 반도체 웨이퍼를 카세트로부터 제거하고 웨이퍼 프로세스 챔버로 위치시키도록 설계된 엔드이펙터를 각각 부착한다. 이러한 종래의 웨이퍼 덤핑구조는 한 매씩의 웨이퍼 탑재 와 이동이 가능할 뿐 다수 웨이퍼의 탑재이동이 불가능하다.
본 발명은 멀티소터등에 적용되는 종래 엔드이펙터의 문제점을 개선하기 위하여 다수 웨이퍼를 웨이퍼 카세트내에서 비워지게(dumping)하는 엔드이펙터 유닛을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명은 이러한 엔드 이펙터로서 다수 웨이퍼를 동시에 다수 이동가능하게 하는 위치제어장치를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔드 이펙터 유닛은,
스크류바와; 상기 스크류바에 나사맞춤으로 결합되어 스크류바의 회전으로 승하강되는 볼부싱과; 상기 볼부싱을 일체로 가짐과 아울러 타측으로 재치요부를 형성한 승강브라켓과, 상기 승강브라켓의 재치요부에 기단측이 고정되고 선단측은 웨이퍼(W)를 흡착 유지하기 위한 흡착구를 구비한 기부부재로 이루어진 재치부;및 상기 하우징의 외측에 설치된 서보모터와, 상기 서보모터의 구동축에 설치된 구동풀리와, 상기 구동풀리와 벨트로 연결됨과 아울러 로 이루어짐이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔드 이펙터 유닛의 상기 엔드이펙터는 다층 형성됨이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔드 이펙터 유닛의 상기 흡착구는 자석이거나 진공 흡입노즐이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔드 이펙터 유닛의 상기 엔드이펙터의 승하강 높이를 제어하기 위한 센싱부재를 더 구비함이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔드 이펙터를 구비한 멀티소터의 위치제어장치는,
웨이퍼(W)를 지지하며, 진공을 이용하여 웨이퍼를 흡착하기 위한 흡착구를 선단부에 구비한 기부부재와, 이 기부부재가 삽착되는 삽입부를 형성함과 아울러 통공,스크류너트,가이드부재를 형성하여 수직 방향으로 소정간격 승하강하는 승강브라켓로 이루어진 엔드이펙터와, 상기 승강브라켓의 볼부싱에 나사맞춤 연결되는 스크류바와, 상기 스크류바의 상단에 축연결된 서보모터로 이루어진 엔드이펙터 유닛; 및 상기 엔드이펙터 유닛이 탑재되어 수평방향으로 좌,우 이동되는 제1축이동부와, 이 제1축이동부를 양측에서 지지한 상태에서 수직 이동하는 제2축이동부와, 상기 제2축이동부가 설치된 양측에 각각 설치되고 수평방향 전,후진 이동하는 제3축이동부로 이루어진 선형로봇을 포함하는 위치제어장치로서 달성된다.
상기 제1,2,3축이동부는 각각 커버부재 내측으로 스크류바를 설치하고, 이 스크류바의 양측에는 가이드부재를 설치하며, 이러한 스크류바와 가이드부재에 의하여 슬라이드 이동되도록 상기 스크류바에는 나사맞춤되는 볼부싱을 결합하고, 가이드부재에서는 미끄럼이 가능하도록 슬라이더를 스크류바,가이드부재에 동시에 설치하되 3축이동부측에는 브라켓을 설치하여 엔드 이펙터가 탑재됨이 바람직하다.
이와 같이 이루어진 본 발명 엔드 이펙터는 종래 알려진 엔드 이펙터가 갖는 문제점을 개선하여 다수 웨이퍼를 간단한 구조로서 덤핑가능하게 하는 효과를 갖는다.
특히, 이러한 엔드 이펙터를 이용한 위치제어장치는 웨이퍼의 흡착된 상태로 소정위치로 이동함이 가능한 자동화한 웨이퍼 장비를 제공하게 되는 것이다.
첨부 도면중 도 2는 본 발명 엔드이펙터 유닛의 사시도이다.
상기 도면에 따르는 본 발명 엔드이펙터 유닛은 하우징(150)내에 소정의 상,하 간격을 두고 다층 형성되고 선단측에 흡차구(111a)를 형성한 기부부재(111)로 이루어진 재치부(110)로 이루어진다.
첨부 도면중 도 3은 본 발명 엔드이펙터의 내부를 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명 엔드 이펙터의 요부 발췌 사시도이고, 도 5는 본 발명 엔드 이펙터의 평면 절개도이고, 도 6은 본 발명 엔드이펙터의 구동부 발췌도이다.
상기 도면들에 따르는 본 발명 엔드 이펙터는 내부를 커버하되 소정위치에 간격을 두고 고정되는 상,하의 축수부재(120)을 형성한 하우징(150)으로 커버된다.이 하우징(150)내 상,하의 축수부재(120)는 그 중심부에 베어링(122)을 마련하고,후방 외측으로 후술하는 구동부(140)의 일부 혹은 서보모터(140)가 위치한다.
하우징(150) 내부의 상기 상,하의 축수부재(120)에는 회전가능하게 스크류바(130)를 수직수직 설치하고, 이 스크류바(130)에 나사맞춤으로 결합되어 스크류바(130) 회전으로 승하강되는 볼부싱(132)으로 이루어진다. 이 볼부싱(132)은 후술하는 승강브라켓(112)에 일체로 장착되어 있어 스크류바(130)의 회전으로 나사맞춤 되므로 승강브라켓(112)가 소정의 높낮이로 승강하게 된다. 이러한 스크류바(130)는 두 개를 나란하게 병설하여 상기 승강브라켓(112)의 양측에서 수평작동되게 함이 바람직하다.
이러한 승강브라켓(112)에는 웨이퍼를 덤핑할 기부부재(111)가 길게 연결되어 설치된다.
즉, 상기 승강브라켓(112)의 삽입요부(112a)에 상기 기부부재(111)의 후단을 결합하여서 된다. 기부부재(111)는 판상으로 이루어지되 수평적인 포크형태를 가지며, 선단측이 갈라져 있다. 이러한 갈라진 선단 양측 상면에는 흡착구(111a)를 형성하여서 된다.
본 발명의 엔드 이펙터(100)는 다수 기부부재(111)와 승강브라켓(112)을 수평적으로 다층 형성하여서 되며, 다수 웨이퍼를 동시에 흡착유지하게 된다.
이러한 본 발명 엔드이펙터의 구동은 구동부(140)에 의하여 이루어진다. 즉, 하우징(150)의 후방측에 서보모터(141)를 설치하며, 이 서보모터(141)의 회전축상에는 두 개의 구동풀리(142)를 한 축에 설치한다. 이러한 구동풀리(142)들에 대응하는 종동풀리(144)들은 각각 상기 스크류바(130)의 하단에 설치되며,벨트(146)로서 전동된다.
아울러 다른 하나의 구동풀리(142)측에는 다른 벨트(145)로서 구동되는 아이들풀리(143)들에 의하여 종동풀리(144)측에 벨트(146)로 연결된다.
즉, 두 개 스크류바(130)의 하단에는 종동풀리(144)들이 각각 양측 스크류바(130)에 일체로 설치되고, 그 위로는 하측 축수부재(120)로서 스크류바(130)를 지지하여서 된다.
따라서 서보모터(141)의 구동으로 상,하의 구동풀리(142)가 동시에 회전하고, 일측 스크류바(130)의 종동풀리(144)가 회전되며, 동시에 타측 아이들풀리(143)을 거친 다른 스크류바(130)측의 종동풀리(144)가 두 개 벨트(145)(146)을 거쳐 ㄱ자 형태로 꺾여 전동되어 스크류바(130)를 회전시키게 된다.
이러한 구동부(140)의 복잡한 풀리들의 구성은 결국 두 개 스크류바(130)의 동시 회전을 가능하게 한다. 양측 스크류바(130)의 회전으로 승강브라켓(112)일체의 기부부재(111)이 소정높이로 상승하면 기 탑재되어 흡착구(111a)에 의하여 흡착유지되는 웨이퍼들이 각각 기부부재(111)의 위에서 동시에 덤핑되는 것이다, 이후 웨이퍼를 후술하는 위치제어장치로서 소정위치에 이동시킨 뒤 하방으로 하강하는 작동을 하게 된다.
첨부 도면중 도 7a,7b는 본 발명 엔드 이펙터의 승강작동을 설명하기 위한 작용설명도이다.
상기 도면에 따르는 본 발명 엔드 이펙터는 서보모터(141)의 반대작동으로 구동풀리(142),종동풀리(144)는 반대 회전하여 스크류바(130)는 반대 회전하고, 이에 나사맞춤으로 물린 볼부싱(132)과 일체의 승강브라켓(112)가 기부부재(111)와 함께 원래 위치로 하강하므로서 본 발명 엔드이펙터유닛은 원래 위치로 복귀한다.
이러한 상기 엔드이펙터(110)의 기부부재(111)는 다층 형성됨이 바람직한며, 상기 흡착구(111a)는 자석이며, 필요에 따라 진공 흡입노즐로도 실기가능하다.
본 발명의 상기 엔드이펙터는 서보모터(141)의 스텝작동으로 승하강 높이가 제어되지만 높이의 정밀성을 위하여 그 높낮이를 검출하는 센싱부재를 더 구비함이 바람직하다.
본 발명의 엔드이펙터는 전술한 바와 같이 소정의 위치제어장치로서 웨이퍼를 탑재한 상태에서 소정위치로 이동함이 가능하다.
첨부 도면중 도 8은 본 발명 엔드 이펙터의 이치제어장치를 설명하는 개략 사시도이고,도 9는 본 발명 엔드 위치제어장치의 각각의 축이동부의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
즉, 엔드 이펙터(100)는 전술한 바와 같이 웨이퍼(W)를 지지하며, 진공을 이용하여 웨이퍼를 흡착하기 위한 흡착구(111a)를 선단부에 구비한 기부부재(111)와, 이 기부부재(111)가 삽착되는 삽입부(112a)를 형성함과 아울러 통공(112b),볼부싱(132),수직 방향으로 소정간격 승하강하는 승강브라켓(112)로 이루어진 엔드이펙터(110)와, 상기 승강브라켓(112)의 볼부싱(132)에 나사맞춤 연결되는 스크류바(130)와, 상기 스크류바(130)의 상단에 축연결된 서보모터(140)로 이루어진다.
이러한 엔드 이펙터 유닛(100)은 브라켓(부호생략)을 통하여 제3축이동부(230)에 설치되므로서 소정의 위치제어가 가능하다.
이러한 위치제어장치는 상기 엔드이펙터 유닛이 탑재되어 수평방향으로 좌,우 이동되는 제1축이동부(210)와, 이 제1축이동부(210)를 양측에서 지지한 상태에서 수직 이동하는 제2축이동부(220)와, 상기 제2축이동부(220)가 설치된 양측에 각각 설치되고 수평방향 전,후진 이동하는 제3축이동부(230)로 이루어진 선형로봇(200)으로 이루어진다.
특히, 각각의 축이동부(210)(220)(230)의 내부에는 커버부재(201)내측으로 수평설치되는 스크류바(203)과 이 스크류바(203)의 외측에 나사맞춤으로 결합된 볼부싱(205)를 장착하며, 이러한 볼부싱(205)와 함께 일체로 슬라이더(204)가 이동가능하게 위치하되 양측 가이드부재(202)로서 슬라이드된다.
이중 3축이동부(230)측에는 브라켓(101)을 설치하여 전술한 엔드 이펙터(100)를 탑재함이 가능하며, 이로써 엔드 이펙터(100)는 본 발명 위치제어장치로서 3축이동이 이루어지게 되는 것이다.
도 1은 종래 엔드 이펙터의 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명 엔드이펙터 유닛의 사시도이고,
도 3은 본 발명 엔드이펙터의 내부를 보인 사시도이고,
도 4는 본 발명 엔드 이펙터의 요부 발췌 사시도이고,
도 5는 본 발명 엔드 이펙터의 평면 절개도이고,
도 6은 본 발명 엔드이펙터의 구동부 발췌도이고,
도 7a,7b는 본 발명 엔드 이펙터의 승강작동을 설명하기 위한 작용설명도이고,
도 8은 본 발명 엔드 이펙터의 이치제어장치를 설명하는 개략 사시도이고,
도 9는 본 발명 엔드 위치제어장치의 각각의 축이동부의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.

Claims (9)

  1. 엔드이펙터 유닛에 있어서,
    스크류바(130)와;
    상기 스크류바(130)에 나사맞춤으로 결합되어 스크류바(130)의 회전으로 승하강되는 볼부싱(132)과;
    상기 볼부싱(132)을 일체로 가짐과 아울러 타측으로 재치요부를 형성한 승강브라켓(112)과, 상기 승강브라켓(112)의 재치요부(112a)에 기단측이 고정되고 선단측은 웨이퍼(W)를 흡착 지지하기 위한 흡착구(111a)를 구비한 기부부재(111)로 이루어진 재치부(110);및
    상기 하우징(150)의 외측에 설치된 서보모터(141)와, 상기 서보모터(141)의 구동축에 설치된 구동풀리(142)와, 상기 구동풀리(142)와 벨트(145)로 연결됨과 아울러 상기 스크류바(130)의 하단에 형성된 종동풀리(144)로 이루어진 구동부(140)를 포함하는 엔드이펙터 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크류바(130)는 하우징(150)내 소정위치에 간격을 두고 설치되는 상,하의 축수부재(120)로 지지되는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔드이펙터(110)가 다층 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡착구(111a)는 자석인 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡착구(111a)는 진공 흡입노즐인 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엔드이펙터의 승하강 높이를 제어하기 위한 센싱부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 재치부(110)의 승강브라켓(112)의 양측으로 나란하게 스크류바(130)를 병설하는 것을 특징으로 하는 엔드이펙터 유닛.
  8. 엔드이펙터를 구비한 멀티소터의 위치제어장치에 있어서,
    웨이퍼(W)를 지지하며, 진공을 이용하여 웨이퍼를 흡착하기 위한 흡착구(111a)를 선단부에 구비한 기부부재(111)와, 이 기부부재(111)가 삽착되는 삽입 부(112a)를 형성함과 아울러 통공(112b)를 형성하여 수직 방향으로 소정간격 승하강하는 승강브라켓(112)과, 상기 승강브라켓(112)의 스크류너트(132)에 나사맞춤 연결되는 스크류바(130)와, 상기 스크류바(130)에 벨트로 연결되어 동력이 전달되는 서보모터(141)로 이루어진 엔드이펙터 유닛(100);및
    상기 엔드이펙터 유닛(100)이 탑재되어 수평방향으로 좌,우 이동되는 제1축이동부(210)와, 이 제1축이동부(210)를 양측에서 지지한 상태에서 수직 이동하는 제2축이동부(220)와, 상기 제2축이동부(220)가 설치된 양측에 각각 설치되고 수평방향 전,후진 이동하는 제3축이동부(230)로 이루어진 선형로봇(200)을 포함하는 엔드이펙터를 구비한 멀티소터의 위치제어장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1,2,3축이동부(210)(220)(230)은 각각 커버부재(201)내측으로 스크류바(203)를 설치하고, 이 스크류바(203)의 양측에는 가이드부재(202)를 설치하며, 이러한 스크류바(203)과 가이드부재(202)에 의하여 슬라이드 이동되도록 상기 스크류바(203)에는 나사맞춤되는 볼부싱(205)을 결합하고, 가이드부재(202)에서는 미끄럼이 가능하도록 슬라이더(204)를 스크류바(203),가이드부재(202)에 동시에 설치하되 3축이동부(230)측에는 브라켓(101)을 설치하여 엔드 이펙터(100)가 탑재되는 것을 특징으로 하는 위치제어장치.
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