KR100420983B1 - 웨이퍼 반송 로봇용 핸드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 핸드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에서 제작된 웨이퍼를 식각 공정 등에 이송시키기 위하여 설치되는 웨이퍼 반송 로봇용 핸드에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼를 이송할 때 로봇의 핸드와 웨이퍼가 서로 접촉되지 않도록 함과 아울러 웨이퍼의 정확한 이송이 가능하게 구성된 웨이퍼 반송 로봇용 핸드를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 다축 관절 로봇의 종단에 설치되어 웨이퍼를 이송시킬 수 있도록 구성된 웨이퍼 반송 로봇용 핸드에 있어서,

상기한 핸드(51)의 종단에 부착되어 있을 뿐만 아니라, 중앙부에 흡기공(1)이 형성되고 그 외주변에 공급공(2)이 형성된 플레이트(3)와, 상기한 플레이트(3)의 저면에 부착됨과 아울러 상기한 공급공(2)으로 공급된 공기가 충진되도록 링형 챔버(4)가 형성되고 다수의 배출공(5)이 형성되어 웨이퍼(W)에 근접되는 챔버 플레이트(6)와, 상기한 공급공(2)에 소정 압력의 공기를 공급하여 배출공(5)으로 분출되도록 설치된 제1펌프(7)와, 상기한 흡기공(1)을 통해 상기한 배출공(5)으로 분출된 공기를 흡입하도록 설치되어 상기한 공기 압력 차이로 웨이퍼(W)를 이격/흡착하는 흡입력을 제공하는 흡입 수단을 포함함을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 반송 로봇용 핸드{Hand of robot for transferring wafer}

본 발명은 로봇의 핸드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에서 제작된 웨이퍼를 식각 공정 등에 이송시키기 위하여 설치되는 웨이퍼 반송 로봇용 핸드에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정은 실리콘 웨이퍼를 제작하고 이를 산화-식각-확산-에칭-메탈리제이션 등의 공정을 거친 후, 소정 크기의 다이로 커팅함으로써 반도체를 제작하게 된다.

상기한 반도체를 제작할 때 상기한 웨이퍼는 소정 형태의 로봇에 의해 이송되면서 각 공정을 거치게 된다.

상기한 로봇은 웨이퍼의 표면에 손상을 주지 않으면서 정확한 위치 제어가 가능할 뿐만 아니라 다방향 운동 가능하도록 다축으로 구성된다.

여기서, 상기한 로봇이 웨이퍼를 집거나 놓기 위해서는 도5에 도시된 바와 같이 고무 재질의 흡착 패드(50)가 종단에 설치되어 있는 핸드(51)와, 상기한 흡착 패드(50)를 통해 진공압을 공급함으로써 웨이퍼(W)를 흡착하는 펌프(미 도시)로 구성하게 된다.

즉, 다축 로봇의 핸드(51)에 웨이퍼(W)를 흡착/분리시킬 수 있는 흡착 패드(50)를 설치한 상태에서, 상기한 흡착 패드(50)에 진공압을 인가하여 상기한 웨이퍼(W)를 흡착/이동시킬 수 있도록 하는 것이다.

물론, 상기한 로봇에서 흡착 패드(50)를 사용하지 않고 별도의 웨이퍼 트레이를 사용하는 기종도 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 흡착 패드 또는 트레이로 웨이퍼를 흡착/분리/이동시키게 되면, 상기한 웨이퍼와 흡착 패드가 서로 접촉되기 때문에, 웨이퍼에 스크래치가 발생될 위험이 큰 문제점이 있다.

즉, 상기한 웨이퍼 가공 장소는 청정실이지만, 공기중의 먼지등이 흡착 패드/트레이 및 웨이퍼의 사이에 있게 되면, 웨이퍼의 표면에 스크래치가 발생되기 때문에 불량 발생이 많아지는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼를 이송할 때 로봇의 핸드와 웨이퍼가 서로 접촉되지 않도록 함과 아울러 웨이퍼의 정확한 이송이 가능하게 구성된 웨이퍼 반송 로봇용 핸드를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 다축 관절 로봇의 종단에 설치되어 웨이퍼를 이송시킬 수 있도록 구성된 웨이퍼 반송 로봇용 핸드에 있어서,

상기한 핸드의 종단에 부착되어 있을 뿐만 아니라 중앙부에 흡기공이 형성되고 그 외주변에 공급공이 형성된 플레이트와, 상기한 플레이트의 저면에 부착됨과 아울러 상기한 공급공으로 공급된 공기가 충진되도록 링형 챔버가 형성되고 다수의 배출공이 형성되어 웨이퍼에 근접되는 챔버 플레이트와, 상기한 공급공에 소정 압력의 공기를 공급하여 배출공으로 분출되도록 설치된 제1펌프와, 상기한 흡기공을 통해 상기한 배출공으로 분출된 공기를 흡입하도록 설치되어 상기한 공기 압력 차이로 웨이퍼를 이격/흡착하는 흡입력을 제공하는 흡입 수단을 포함함을 특징으로한다.

도1은 본 발명에 따른 웨이퍼 반송용 핸드를 도시한 정단면도.

도2는 도1의 저면도.

도3은 도1에서 가이드 돌기에 의해 웨이퍼가 정렬되는 상태를 도시한 부분 확대도,

도4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 정단면도,

도5는 일반적인 웨이퍼 반송 로봇에서 흡착 패드에 의해 웨이퍼가 이송되는 것을 도시한 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 흡기공 2: 공급공

3: 플레이트 4, 4': 챔버

5: 배출공 6, 6': 챔버 플레이트

7: 제1펌프 8: 제2펌프

9: 가이드 돌기 10: 벤츄리

11: 내측관 12: 공동

13: 흡입관 W: 웨이퍼

도1과 도2는 본 발명에 따른 웨이퍼 반송 로봇용 핸드를 도시한 정단면도와 저면도로서, 핸드(51)의 종단에 부착되어 있을 뿐만 아니라 원형 판상으로 형성되고 중앙부에 흡기공(1)이 형성되고 그 외주변에 공급공(2)이 형성된 플레이트(3)와, 상기한 플레이트(3)의 저면에 부착됨과 아울러 상기한 공급공(2)으로 공급된 공기가 충진되도록 링형 챔버(4)가 형성되고 다수의 배출공(5)이 형성된 챔버 플레이트(6)와, 상기한 공급공(7)에 소정 압력의 공기를 공급하도록 설치된 제1펌프(7)와, 상기한 흡기공(1)을 통해 상기한 공급 공기를 흡입하여 공기 압력차에 의해 웨이퍼(W)를 이격/흡착하도록 설치된 흡입 수단으로 구성되어 있다.

상기한 흡입 수단은 상기한 흡기공(1)에 연결 설치됨과 아울러 상기한 공급 공기압에 비해 흡입 압력 차이가 발생되어 웨이퍼(W)를 당기는 제2펌프(8)로 구성되어 있다.

또한, 상기한 챔버 플레이트(6)의 저면(웨이퍼(W)가 위치되는 부분)의 단부에는 역삼각형상의 가이드 돌기(9)가 형성되어 웨이퍼(W)의 흡착 위치가 어긋나 있게 되면 가이드 돌기(9)를 타고 미끄러지면서 정렬된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 작업자가 로봇을 동작시켜 웨이퍼(W)를 흡착하려고 하면, 상기한 핸드(51)를 웨이퍼(W)가 순차 적층되어 있는 매거진(미 도시)등으로 이동시키게 된다.

매거진으로 핸드(51)가 이동되면 최상층의 웨이퍼(W) 상면에 상기한 챔버 플레이트(6)가 위치되는 바, 상기한 챔버 플레이트(6)가 웨이퍼(W)에 근접되면 배출공(5)을 통해 배출되는 공기가 웨이퍼(W)에 부딪히면서 흡입공(1)으로 유입된다.

즉, 상기한 공급공(2)에서 고압 공기가 공급될 때 상기한 흡입공(1)에서는 공기를 흡입하게 되는 바, 상기한 공급 압력보다 흡입 압력이 크도록 제1, 2펌프(7, 8)의 출력을 설정하게 되면 상기한 웨이퍼(W)에서 부딪히는 공기를 순간적으로 흡입할 수 있게 된다.

상기한 제2펌프(8)의 흡입 압력이 제1펌프(7)의 공급 압력보다 크게 되면, 상기한 공급 공기가 웨이퍼(W)를 밀어내는 힘보다, 상기한 공기를 흡입하는 힘이 더 크게 되는 바, 결과적으로 상기한 웨이퍼(W)는 챔버 플레이트(6)와 미세하게 이격된 상태로 흡착되는 것이다.

즉, 상기한 공급 공기는 웨이퍼(W)와 챔버 플레이트(6)가 이격되도록 하는 역할을 하게 되고, 상기한 흡입공(1)은 웨이퍼(W)를 챔버 플레이트(6)측으로 당기는 역할을 하게 되는 바, 상기한 2개의 압력을 제1, 2펌프(7, 8)를 통해 적절하게 조절하면 웨이퍼(W)가 챔버 플레이트(6)에 접촉되지 않은 상태에서 고정되어 이송 가능하게 되는 것이다.

웨이퍼(W)가 챔버 플레이트(6)와 물리적으로 접촉되지 않은 상태에서 약간 이격되어 흡착되면, 상기한 핸드(51)를 이송시키고 제1, 2펌프(7, 8)를 정지시키면 다음 공정에 웨이퍼(W)를 안착시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기한 웨이퍼(W)가 흡착될 때 정확한 위치가 되지 않으면, 도3에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 외주변이 상기한 가이드 돌기(부드러운 재질)(9)에걸리게 되는 바, 상기한 가이드 돌기(9)의 경사에 의해 미끄러지면서 정확한 위치를 찾게 된다.

상기한 챔버 플레이트(6)와 웨이퍼(W)가 물리적으로 접촉되지 않은 상태로 웨이퍼(W)를 이송시키게 되면, 상기한 웨이퍼(W)의 표면에 스크래치등이 발생되지 않게 된다.

도4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 상기한 흡입 수단을 벤츄리 효과를 이용하여 구성하여도 그 효과를 얻을 수 있게 된다.

이는 상기한 챔버 플레이트(6')를 깔때기 형상으로 형서하여 유로를 길게 함과 아울러 챔버(4') 내부에 형성되고 제1펌프(7)를 통해 공급되는 공기의 유속을 빠르게 하는 벤츄리(10)가 형성되어 있고, 상기한 벤츄리(10)를 통과하는 공압에 의해 챔버 플레이트(6')의 내측관(11) 공동(12)의 공기가 흡입되도록 흡입관(13)이 형성되며, 흡기공(1)에 연결된 배출 호스(14)로 구성되어, 실질적으로 상기한 공급 공기에 의해 흡기가 이루어지도록 함으로써, 별도의 펌프를 사용하지 않고도 흡입 수단의 역할을 하게 되는 것이다.

즉, 상기한 챔버(4')로 공기가 공급되면 상기한 배출공(5)으로 통해 웨이퍼(W)측으로 배출되는 바, 이때 상기한 벤츄리(10)를 통과하는 공기는 매우 속도가 빨라지고 압력은 낮아지기 때문에, 이에 연결된 흡입관(13)을 통해 공동(12) 내부의 공기를 흡입하게 된다.

공동(12) 내부의 공기가 흡입되면 실질적으로 상기한 웨이퍼(W)를 당기는 힘으로 작용하게 되는 바, 상기한 배출공(5)을 통한 공기가 웨이퍼(W)를 미는 힘과상기한 흡입관(13)을 통해 흡입되는 힘의 적절한 조절로 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있게 된다.

물론, 흡착 시 상기한 웨이퍼(W)와 챔버 플레이트(6')의 이격 거리 및 흡착력은 상기한 배출공(5)을 통해 분출되는 공기의 압력과 흡입관(13)을 통해 흡입되는 흡입력(흡입관의 직경 조절)을 적절히 조절하면 된다.

상기한 바와 같이 웨이퍼(W)가 챔버 플레이트(6, 6')에 접촉되지 않은 상태로 흡착 이동하게 되면, 상기한 웨이퍼(W)의 표면에 스크래치 등의 발생이 일어나지 않게 되고, 상기한 웨이퍼(W)의 불량을 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 고압 공기를 분출하는 다수의 배출공이 형성됨과 아울러 이를 흡입하는 흡기공 또는 벤추리(흡입관)이 형성된 챔버 플레이트를 통해 웨이퍼를 이격된 상태로 흡착하여 이송시킬 수 있게 됨으로써, 웨이퍼의 이송 공정에서 스크래치등이 발생되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 다축 관절 로봇의 종단에 설치되어 웨이퍼를 이송시킬 수 있도록 구성된 웨이퍼 반송 로봇용 핸드에 있어서,

   상기한 핸드의 종단에 부착되어 있을 뿐만 아니라 중앙부에 흡기공이 형성되고 그 외주변에 공급공이 형성된 플레이트와, 상기한 플레이트의 저면에 부착됨과 아울러 상기한 공급공으로 공급된 공기가 충진되도록 링형 챔버가 형성되고 다수의 배출공이 형성되어 웨이퍼에 근접되는 챔버 플레이트와, 상기한 공급공에 소정 압력의 공기를 공급하여 배출공으로 분출되도록 설치된 제1펌프와, 상기한 흡기공을 통해 상기한 배출공으로 분출된 공기를 흡입하도록 설치되어 상기한 공기 압력 차이로 웨이퍼를 이격/흡착하는 흡입력을 제공하는 흡입 수단을 포함하고,

   상기한 흡입 수단은 상기한 흡기공에 연결 설치됨과 아울러 상기한 공급 공기압과 상이한 흡입 압력을 발생시켜 웨이퍼를 이격된 상태로 흡입하는 제2펌프로 구성함을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 로봇용 핸드.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 흡입 수단은 상기한 챔버 플레이트를 깔때기 형상으로 형성하여 유로를 길게 함과 아울러 챔버 내부에 형성하여 제1펌프를 통해 공급되는 공기의 유속을 빠르게 하도록 구성된 벤츄리와, 상기한 벤츄리를 통과하는 공기압에 의해 내측관 공동의 공기가 흡입되도록 형성된 흡입관과, 상기한 흡기공에 연결된 배출 호스로 구성함을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 로봇용 핸드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기한 챔버 플레이트의 저면 단부에 형성되어 웨이퍼의 흡착 위치가 어긋나면 흡입력에 의해 웨이퍼가 미끄러지면서 정렬될 수 있도록 구성된 가이드 돌기를 포함함을 특징으로 하는 웨이퍼 반송 로봇용 핸드.
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