KR100527669B1 - 로봇 암 장치 - Google Patents
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Abstract
로봇 암 장치는 하우징을 포함한다. 하우징은 제 1 구동 유닛에 의해 회전된다. 하부 암이 하우징 상에 회전 가능하게 지지된다. 하부 암은 제 2 구동 유닛에 의해 하우징에 대해 독립적으로 회전된다. 상부 암이 하부 암 상에 회전 가능하게 지지된다. 상부 암은 제 3 구동 유닛에 의해 하우징과 하부 암에 대해 독립적으로 회전된다. 기판이 안치되는 블레이드가 상부 암에 회전 가능하게 지지된다. 블레이드는 제 4 구동 유닛에 의해 하우징과 상하부 암에 대해 독립적으로 회전된다. 하우징과 상하부 암 및 블레이드의 회전이 독립적이므로, 블레이드의 위치 제어가 매우 용이해진다.
Description
본 발명은 로봇 암 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 기판을 각 공정 챔버로 이송하는 로봇 암 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정은 크게 웨이퍼 상에 소정의 막을 증착하는 공정, 증착막을 원하는 형태로 패터닝하기 위한 사진 공정, 사진 공정에서 형성되는 마스크를 이용하여 원하는 패턴을 형성하는 식각 공정 및 식각 후에 웨이퍼를 세정하는 공정으로 나눌 수 있다.
이러한 각 공정을 수행하는 반도체 제조 장치들은 대부분 고진공 분위기에서 소정의 공정을 수행하는 밀폐된 챔버 설비를 포함한다. 챔버 설비는 공정 챔버, 로드락 챔버 및 이송 챔버로 이루어진다. 이송 챔버의 주위를 따라 공정 챔버와 로드락 챔버가 배치된다. 이송 챔버 내에는 공정 챔버와 로드락 챔버로 웨이퍼를 이송하는 로봇 암 장치가 배치된다.
도 1은 미국특허 제5,765,444호에 개시된 종래의 로봇 암 장치를 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조로, 종래의 로봇 암 장치는 하우징(1) 상에 장착된 링크(2:torso link)를 포함한다. 하우징(1) 내에는 링크(2)를 회전시키기 위한 제 1 모터(미도시)가 배치된다. 2개의 제 2 모터(3)가 링크(2)의 상부 양측에 장착된다. 제 2 모터(3)에 스핀들(4)이 설치된다.
제 1 암(6)의 일단이 스핀들(4)에 공회전 가능하게 끼워진다. 제 1 암(6)은 제 3 모터(5)에 의해 회전된다. 제 1 풀리(13)가 제 1 암(6)에서 상부로 돌출된 스핀들(4)에 설치된다. 제 2 암(9)의 일단이 제 1 암(6)의 타단에 제 2 풀리(8)를 매개로 연결된다. 제 1 및 제 2 풀리(13,8)는 제 1 벨트(7)로 연결된다.
기판이 안치되는 블레이드(12)가 제 2 암(9)의 타단에 제 3 풀리(14)를 매개로 연결된다. 블레이드(12)는 기판 하나만을 지지할 수 있는 단일형이거나 또는 기판 2개를 지지할 수 있는 이중형일 수 있다. 제 2 풀리(8)와 제 3 풀리(11)는 제 2 벨트(10)로 연결된다.
상기된 바와 같이, 종래의 로봇 암 장치는 링크(2)를 회전시키기 위한 제 1 모터, 블레이드(12)를 회전시키기 위한 제 2 모터(3) 및 제 1 암(6)을 회전시키기 위한 제 3 모터(5)를 갖는다.
제 1 모터에 의해 링크(2) 전체가 회전하게 되므로, 링크(2)의 회전에 따라 제 1 및 제 2 암(6,9)과 블레이드(12)도 링크(2)와 같은 방향으로 회전하게 된다. 제 3 모터(5)에 의해 제 1 암(6)이 링크(2)와는 별도로 회전하게 되므로, 제 1 암(6)에 연결된 제 2 암(9)과 블레이드(12)도 제 1 암(6)과 같은 방향으로 회전하게 된다.
한편, 제 2 모터(3)에서 발생된 회전력은 스핀들(4), 제 1 풀리(13), 제 1 벨트(7), 제 2 풀리(8), 제 2 벨트(10) 및 제 3 풀리(11)를 순차적으로 통해서 블레이드(12)로 전달된다. 여기서, 제 2 풀리(8)는 제 2 암(9)에 연결되어 있으므로, 제 2 모터(3)에 의해 블레이드(12)만 회전되는 것이 아니라 제 2 암(9)도 같이 회전하게 된다. 즉, 블레이드(12)와 제 2 암(9)은 독립적으로 회전하지 않고, 제 2 모터(3)에 의해 연동하여 같이 회전하게 된다.
이와 같이, 블레이드(12)는 제 2 모터(3)로부터 회전력을 직접 전달받아 회전하게 됨과 아울러 제 2 암(9)의 회전에 따라 연동하여 회전하게도 된다. 이로 인하여, 블레이드(12)를 원하는 공정 챔버나 로드락 챔버에 정확하게 위치시키기 위해서는, 서로 연동하는 제 2 암(9)과 블레이드(12)의 각 회전각도를 정확하게 제어할 것이 요구된다.
따라서, 종래의 로봇 암 장치에서 블레이드(12)의 위치 제어 조건은 블레이드(12)의 독립적인 회전각도와, 제 2 암(9)에 의한 블레이드(12)의 종속적인 회전각도 2가지를 기본적으로 주요 변수로 갖게 된다. 이러한 2가지 주요 변수는 서로 상관 관계가 있으므로, 종래의 로봇 암 장치를 제어하기가 매우 까다롭다는 문제가 있다. 제어 조건에 약간의 오차가 발생되면, 블레이드(12)나 기판이 챔버 내벽에 충돌하여 파손되는 심각한 사태가 유발된다.
또한, 제 2 암(9)의 회전에 따라 블레이드(12)도 같이 항상 회전하게 되므로, 제 2 암(9)이 회전하여 제 1 암(6)으로부터 돌출되면, 블레이드(12)도 제 2 암(9)으로부터 돌출된다. 따라서, 제 1 및 제 2 암(6,9)과 블레이드(12) 전체의 회전 반경이 길어질 수밖에 없다. 블레이드(12)의 회전 반경이 길면, 회전하는 블레이드(12)는 이웃하는 다른 암들이나 블레이드와 간섭을 일으키게 된다. 결국, 블레이드(12)의 회전 각도가 대폭 제한된다. 블레이드(12)의 회전 각도가 좁다는 것은, 블레이드(12)로 기판을 이송 가능한 영역도 좁다는 것을 의미한다. 따라서, 블레이드(12)의 회전 가능 영역을 벗어난 영역으로 기판을 이송시키기 위해서는, 제 1 모터로 링크(2)를 회전시켜야 한다.
더욱이, 블레이드가 제 1 및 제 2 블레이드를 갖는 이중 블레이드인 경우에, 종래의 로봇 암 장치로는 기판을 연속적으로 이송시키는 동작이 불가능하다. 한 예로서, 제 1 블레이드 상에 안치된 기판을 공정 챔버로 반입시킨 다음, 이 상태에서 제 2 기판에 안치된 기판을 공정 챔버로 연속하여 반입시킬 수가 없다. 그 이유는, 상기와 같은 연속 이송 동작이 이루어지기 위해서는, 정지된 위치에서 이중 블레이드를 180° 회전시킴으로써, 제 2 블레이드를 공정 챔버 전면에 위치시켜야 한다. 그러나, 종래의 로봇 암 장치는 이중 블레이드가 항상 제 2 암(9)과 함께 회전하게 되므로, 정지된 위치에서 이중 블레이드만을 회전시킬 수 없다. 결국, 제 2 블레이드가 챔버 전면에 위치하도록, 제 1 및 제 2 모터(3,5)로 제 1 및 제 2 암(6,9)과 이중 블레이드 전체를 회전시켜야 한다. 따라서, 이중 블레이드로 2개의 기판을 연속적으로 챔버에 반입시킬 수가 없게 되어, 이송 동작에 시간이 많이 소요된다는 문제가 있다.
게다가, 종래의 로봇 암 장치는 제 1 및 제 2 암(6,9)과 블레이드(12)가 서로 연동하여 회전되므로, 제 1 내지 제 3 풀리(4,8,11)의 직경이 동일하면, 제 1 및 제 2 암(6,9)과 블레이드(12)는 실질적으로 동일한 각도로 회전하게 된다. 블레이드(12)가 제 2 암(6)과 항상 동일한 각도로 회전하게 되면, 블레이드(12)를 원하는 챔버 위치로 이동시킬 수가 없다. 따라서, 종래의 로봇 암 장치에서는 직경이 서로 다른 풀리를 사용할 수밖에 없다. 즉, 제 2 풀리(8)는 제 1 풀리(4)보다 짧은 직경을 갖고, 제 3 풀리(11)는 제 1 풀리(4)보다는 짧지만 제 2 풀리(8)보다는 긴 직경을 갖는다. 이와 같이, 종래의 로봇 암 장치는 직경이 서로 다른 풀리를 사용해야만 하는 제한이 있다.
본 발명의 제 1 목적은 암들과 블레이드를 독립적으로 회전시킬 수 있는 로봇 암 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 이중 블레이드에 안치된 2개의 기판을 하나의 챔버에/로부터 연속적으로 반입/반출시킬 수 있는 로봇 암 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3 목적은 동일한 직경을 갖는 풀리들을 채용할 수 있는 로봇 암 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 1 내지 제 3 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 로봇 암 장치는 하우징, 하우징 상에 회전 가능하게 지지된 상하부 암, 상부 암 상에 지지된 블레이드, 하우징과 상하부 암 및 블레이드를 독립적으로 회전시키기 위한 제 1 내지 제 4 구동 유닛을 포함한다.
하부 암의 제 1 단부 하부에 제 1 구동 유닛이 연결된다. 제 1 단부의 반대에 위치한 하부 암의 제 2 단부 상에 상부 암의 제 1 단부가 회전 가능하게 지지된다. 블레이드는 상부 암의 제 2 단부 상에 회전 가능하게 지지된다.
제 1 구동 유닛은 하우징을 회전시키는 제 1 모터를 포함한다. 제 1 모터는 하우징의 밑면 중앙에 직접 연결될 수 있다. 또는, 제 1 모터에 제 1 모터 풀리가 장착되고, 하우징에는 하우징 회전축이 설치된다. 하우징 회전축의 하단에 하우징 풀리가 장착된다. 제 1 벨트가 제 1 모터 풀리와 하우징 풀리를 연결시킨다.
제 2 구동 유닛은 제 2 모터, 제 2 모터의 축에 장착된 제 2 모터 풀리, 하부 암의 제 1 단부에 장착된 하부 암 풀리, 및 제 2 모터 풀리와 하부 암 풀리를 연결하는 제 2 벨트를 포함한다.
제 3 구동 유닛은 제 3 모터와, 하부 암 내에 배치되어 제 3 모터로부터 회전력을 전달받아 상부 암의 제 1 단부로 전달하는 상부 암 회전축을 포함한다. 제 3 모터 풀리가 제 3 모터의 축에 장착되고, 상부 암 회전축의 하단에 상부 암 구동 풀리가 장착된다. 제 3 모터 풀리와 상부 암 구동 풀리가 제 3 벨트로 연결된다. 상부 암 회전축의 상단에 상부 암 종동 풀리가 장착되고, 상부 암의 제 1 단부에 상부 암 메인 풀리가 장착된다. 제 3 벨트가 상부 암 종동 풀리와 상부 암 메인 풀리를 연결시킨다.
제 4 구동 유닛은 제 4 모터, 하부 암 내에 배치되어 상부 암 회전축을 회전 가능하게 수용하고 제 4 모터로부터 회전력을 전달받는 제 1 스핀들, 하부 암의 제 2 단부와 상부 암의 제 1 단부 사이를 가로지르도록 배치되어 제 1 스핀들로부터 회전력을 전달받는 제 2 스핀들, 및 상부 암의 제 2 단부 내에 배치되고 상단에 블레이드가 설치되어 제 2 스핀들로부터 회전력을 전달받는 제 3 스핀들을 포함한다. 제 4 모터 풀리가 제 4 모터의 축에 장착되고, 제 1 스핀들의 하단에 제 1 스핀들 구동 풀리가 장착된다. 제 4 모터 풀리와 제 1 스핀들 구동 풀리는 제 5 벨트로 연결된다. 제 1 스핀들의 상단에 제 1 스핀들 종동 풀리가 장착되고, 제 2 스핀들의 하단에 제 2 스핀들 구동 풀리가 장착된다. 제 1 스핀들 종동 풀리와 제 2 스핀들 구동 풀리는 제 6 벨트로 연결된다. 제 2 스핀들의 상단에 제 2 스핀들 종동 풀리가 장착되고, 제 3 스핀들의 하단에 블레이드 풀리가 장착된다. 제 2 스핀들 종동 풀리와 블레이드 풀리는 제 7 벨트로 연결된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 암 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 암 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조로, 본 실시예에 따른 로봇 암 장치는 하우징(100), 하우징(100) 상에 회전 가능하게 지지된 제 1 및 제 2 하부 암(201,202), 제 1 및 제 2 하부 암(201,202) 상에 회전 가능하게 지지된 제 1 및 제 2 상부 암(301,302) 및 제 1 및 제 2 상부 2 암(301,302) 상에 회전 가능하게 지지된 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)를 포함한다. 하우징(100), 제 1 및 제 2 하부 암(201,202), 제 1 및 제 2 상부 암(301,302)과 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)는 제 1 내지 제 4 구동 유닛(150,250,350,450)에 의해 독립적으로 회전하게 된다.
하우징(100)은 원통 형상을 갖는다. 하우징(100)은 제 1 구동 유닛(150)에 의해 회전된다. 제 1 구동 유닛(150)은 제 1 모터(151), 제 1 모터(151)의 축에 장착된 제 1 모터 풀리(152), 하우징(100)의 밑면 중앙부에 장착된 하우징 회전축(155), 하우징 회전축(155)의 하단에 장착된 하우징 풀리(154) 및 제 1 모터 풀리(152)와 하우징 풀리(154)를 연결하는 제 1 벨트(153)를 포함한다. 다른 대안으로서, 제 1 모터(151)가 하우징(100)의 밑면 중앙 하부에 배치되어, 하우징(100)에 직접 연결될 수도 있다. 한편, 하우징(100) 내부에는 제 1 및 제 2 구동 박스(111,112)가 배치된다.
제 1 및 제 2 하부 암(201,202)은 동일한 폭을 갖는 플레이트 형상을 갖는다. 중공관 형상을 갖는 하부 회전부(210)가 제 1 및 제 2 하부 암(201,202)의 일단 밑면에 일체로 형성된다. 하부 회전부(210)는 하우징(100) 내로 진입하여 제 1 및 제 2 구동 박스(111,112)에 회전 가능하게 지지된다. 즉, 하부 회전부(210)는 하우징(100)과 제 1 및 제 2 구동 박스(111,112)에 베어링(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
제 1 및 제 2 상부 암(301,302)은 동일한 폭을 갖는 플레이트 형상이다. 특히, 제 1 및 제 2 상부 암(301,302)은 제 1 및 제 2 하부 암(201,202)과 실질적으로 동일한 폭을 갖는다. 중공관 형상을 갖는 상부 회전부(310)가 제 1 및 제 2 상부 암(301,302)의 일단 밑면에 일체로 형성된다. 상부 회전부(310)는 제 1 및 제 2 하부 암(201,202)의 타단 상에 회전 가능하게 끼워진다.
기판이 안치되는 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)는 제 1 및 제 2 상부 암(301,302)의 타단 상에 회전 가능하게 지지된다. 본 실시예에 따른 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)는 제 1 및 제 2 안치부(411,412)를 일체로 가져서 2개의 기판을 이송할 수 있는 이중형이다. 제 1 및 제 2 안치부(411,412)는 제 1 및 제 2 블레이드(401,420)의 각 중심을 기준으로 대칭을 이룬다. 한편, 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)는 안치부를 하나만 갖는 단일형일 수도 있다.
제 2 구동 유닛(250)은 제 1 및 제 2 구동 박스(111,112) 내에 배치된 제 2 모터(251)를 포함한다. 제 2 모터 풀리(252)가 제 2 모터(251)의 축에 장착된다. 하부 암 풀리(254)가 하부 암(201,202)의 하부 회전부(210) 하단에 장착된다. 제 2벨트(253)가 제 2 모터 풀리(252)와 하부 암 풀리(254)를 연결시킨다.
제 3 구동 유닛(350)은 제 1 및 제 2 구동 박스(111,112) 내에 배치된 제 3 모터(351)와, 제 1 회전부(210) 내에 배치된 상부 암 회전축(355)을 포함한다. 제 3 모터 풀리(352)가 제 3 모터(351)의 축에 장착된다. 상부 암 구동 풀리(354)가 상부 암 회전축(355)의 하단에 장착된다. 제 3 벨트(353)가 제 3 모터 풀리(352)와 상부 암 구동 풀리(354)를 연결시킨다. 또한, 상부 암 종동 풀리(356)가 상부 암 회전축(355)의 상단에 장착된다. 상부 암 메인 풀리(358)가 상부 회전부(310)에 장착된다. 제 4 벨트(357)가 상부 암 종동 풀리(356)와 상부 암 메인 풀리(358)를 연결시킨다.
제 4 구동 유닛(450)은 제 1 및 제 2 구동 박스(111,112) 내에 배치된 제 4 모터(451)와, 제 1 내지 제 3 스핀들(455,459,463)을 포함한다. 제 1 스핀들(455)은 하부 회전부(210) 내에 배치된다. 제 1 스핀들(455)은 상부 암 회전축(355)을 회전 가능하게 수용하는 중공관 형상이다. 제 2 스핀들(459)은 상부 회전부(310) 내에 배치된다. 제 3 스핀들(463)은 상부 암(301,302)의 타단에 회전 가능하게 지지된다. 특히, 본 실시예에서는, 제 3 스핀들(463)은 상부 암 회전축(355)과 동축선 상에 위치한다. 반면에, 제 3 스핀들(463)은 상부 암 회전축(355)과 동축선 상에 위치하지 않을 수도 있다. 예를 들어서, 상부 암 회전축(355)이 제 3 스핀들(463)보다 하우징(100)의 중심에 더 근접하게 배치될 수도 있다. 상부 암(301,302)의 타단으로부터 위로 돌출된 제 3 스핀들(463) 부분에 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)가 설치된다.
제 4 모터 풀리(452)가 제 4 모터(451)의 축에 장착된다. 제 1 스핀들 구동 풀리(454)가 제 1 스핀들(455)의 하단에 장착된다. 제 5 벨트(453)가 제 4 모터 풀리(452)와 제 1 스핀들 구동 풀리(454)를 연결시킨다. 제 1 스핀들 종동 풀리(456)가 제 1 스핀들(455)의 상단에 장착된다. 제 2 스핀들 구동 풀리(458)가 제 2 스핀들(459)의 하단에 장착된다. 제 6 벨트(457)가 제 1 스핀들 종동 풀리(456)와 제 2 스핀들 구동 풀리(458)를 연결시킨다. 제 2 스핀들 종동 풀리(460)가 제 2 스핀들(459)의 상단에 장착된다. 블레이드 풀리(462)가 제 3 스핀들(463)의 하단에 장착된다. 제 7 벨트(461)가 제 2 스핀들 종동 풀리(460)와 블레이드 풀리(462)를 연결시킨다.
여기서, 하우징(100), 제 1 및 제 2 하부 암(201,202), 제 1 및 제 2 상부 암(301,302)과 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)는 제 1 내지 제 4 구동 유닛(100,250,350,450)에 의해 독립적으로 회전하게 되므로, 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)의 위치 제어 변수들도 서로 독립적이 된다. 따라서, 제어 변수가 많지 않게 되어, 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)를 정확한 위치로 이동시킬 수가 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 로봇 암 장치가 갖는 풀리들은 모두 동일한 직경을 가질 수가 있게 된다. 즉, 하우징(100), 제 1 및 제 2 하부 암(201,202), 제 1 및 제 2 상부 암(301,302)과 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)의 각 회전 각도는 각각의 회전 각도에 종속되지 않고 독립적으로 제어될 수가 있으므로, 회전 운동력을 전달하는 풀리들의 직경도 제한되지 않게 된다. 따라서, 풀리들이 서로 다른 직경을 가질 수도 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 로봇 암 장치로 기판을 이송하는 여러 동작들을 상세히 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 하우징의 회전 동작을 나타낸 로봇 암 장치의 평면도들이다.
도 4a를 참조로, 로봇 암 장치는 정육각형의 측벽 구조를 갖는 이송 챔버(T) 내의 정중앙에 배치된다. 이송 챔버(T)의 여섯 측면에는 제 1 내지 제 4 공정 챔버(P1,P2,P3,P4)와 제 1 및 제 2 로드락 챔버(L1,L2)가 배치된다. 제 1 및 제 2 상부 암(301,302)은 제 1 및 제 2 하부 암 상에 포개진 상태이다. 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)는 제 1 및 제 2 상부 암(301,302)과 직교를 이루도록 배치된다. 제 1 상부 암(301)은 제 1 및 제 2 공정 챔버(P1,P2) 사이를 향한다. 제 2 상부 암(302)은 제 4 공정 챔버(P4)와 제 2 로드락 챔버(L2) 사이를 향한다.
이러한 상태에서는, 제 1 블레이드(401)를 이용해서 제 1 내지 제 3 공정 챔버(P1,P2,P3)와 제 1 로드락 챔버(L1)로 기판을 이송할 수가 있게 된다. 제 2 블레이드(402)를 이용해서는 제 3 및 제 4 공정 챔버(P3,P4)와 제 1 및 제 2 로드락 챔버(L1,L2)로 기판을 이송할 수가 있게 된다. 즉, 현재 위치에서는, 제 1 및 제 2 블레이드(401,402) 중 어느 하나를 이용해서 제 3 공정 챔버(P3)와 제 1 로드락 챔버(L1)로 기판을 이송시킬 수가 있다.
제 1 및 제 2 블레이드(401,402)를 이용해서 기판을 이송할 수 있는 챔버를 바꾸려면, 제 1 구동 유닛으로 하우징(100)을 회전시키면 된다. 예를 들어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 구동 유닛으로 하우징(100)을 시계방향을 따라 90° 회전시킨다. 그러면, 제 1 상부 암(301)은 제 3 공정 챔버(P3)를 향하게 되고, 제 2 상부 암(302)은 제 1 로드락 챔버(L1)를 향하게 된다. 따라서, 제 1 블레이드(401)를 이용해서 기판을 제 2 내지 제 4 공정 챔버(P2,P3,P4)로 이송시킬 수 있고, 제 2 블레이드(402)를 이용해서 기판을 제 1 공정 챔버(P1)와 제 1 및 제 2 로드락 챔버(L1,L2)로 이송시킬 수가 있게 된다.
이와 같이, 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)를 이용해서 기판을 이송시킬 수 있는 챔버의 범위는 제 1 구동 유닛(150)에 의한 하우징(100)의 회전 각도에 따라 결정된다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a에 도시된 상태로 제 1 및 제 2 블레이드가 배치된 로봇 암 장치가 제 1 로드락 챔버로 기판을 이송하는 동작을 나타낸 평면도들이다.
먼저, 도 5a는 제 2 블레이드(402)로 기판을 제 1 로드락 챔버(L1)로 반입시키는 동작을 나타낸 평면도이다. 도 5a를 참조로, 제 2 구동 유닛(250)의 제 2 모터(251)가 구동되면, 제 2 모터(251)로부터의 회전력은 제 2 벨트(253)를 통해서 제 2 하부 암(202)으로 전달된다. 제 4 공정 챔버(P4)와 제 2 로드락 챔버(L2) 사이를 향하던 제 2 하부 암(202)은 시계방향을 따라 대략 90° 정도 회전되어 제 1 로드락 챔버(L1)를 향하게 된다. 제 3 구동 유닛(350)의 제 3 모터(351)로부터 발생된 회전력은 상부 암 회전축(355)을 통해서 제 2 상부 암(302)으로 전달된다. 제 2 하부 암(202) 상에 포개어져 있던 제 2 상부 암(302)은 대략 170° 정도의 각도로 회전되어 제 1 로드락 챔버(L1)를 향하게 된다. 제 4 구동 유닛(450)의 제 4 모터(451)의 회전력은 제 1 내지 제 3 스핀들(455,459,463)을 통해서 제 2 블레이드(402)로 전달된다. 제 2 블레이드(402)는 회전하게 되어, 기판(W)이 안치된 제 1 안치부가 제 1 로드락 챔버(L1) 내로 진입하게 된다.
여기서, 제 2 하부 암(202)과 제 2 상부 암(302) 및 제 2 블레이드(402)는 독립적으로 회전하게 된다. 즉, 제 2 하부 암(202)이 회전하는 동안에, 제 2 상부 암(302)과 제 2 블레이드(402)는 제 2 하부 암(202)의 회전 동작과 연동하지 않는다. 제 2 상부 암(302)이 회전하는 동안에도, 제 2 하부 암(202)과 제 2 블레이드(402)는 제 2 상부 암(302)의 회전 동작과 연동하지 않는다. 또한, 제 2 상하부 암(302,202)은 제 2 블레이드(402)의 회전 동작과 연동하지 않는다.
도 5b는 제 1 블레이드(401)로 제 1 로드락 챔버(L1)로부터 기판을 반출하는 동작을 나타낸 평면도이다. 먼저, 제 2 블레이드(402)는 도 4a에 도시된 초기 위치로 복귀된다.
이러한 상태에서, 제 2 구동 유닛(250)의 제 2 모터(251)가 구동되면, 제 2 모터(251)로부터의 회전력은 제 2 벨트(253)를 통해서 제 1 하부 암(201)으로 전달된다. 제 1 및 제 2 공정 챔버(P1,P2) 사이를 향하던 제 1 하부 암(201)은 시계반대방향을 따라 대략 90° 정도 회전되어 제 1 로드락 챔버(L1)를 향하게 된다. 제 3 구동 유닛(350)의 제 3 모터(351)로부터 발생된 회전력은 상부 암 회전축(355)을 통해서 제 1 상부 암(301)으로 전달된다. 제 1 하부 암(201) 상에 포개어져 있던 제 1 상부 암(301)은 대략 170° 정도의 각도로 회전되어 제 1 로드락 챔버(L1)를 향하게 된다. 제 4 구동 유닛(450)의 제 4 모터(451)의 회전력은 제 1 내지 제 3 스핀들(455,459,463)을 통해서 제 1 블레이드(401)로 전달된다. 제 1 블레이드(401)는 회전하게 되어, 제 1 로드락 챔버(L1) 내로 진입하게 된다. 제 1 블레이드(401)는 제 1 로드락 챔버(L1)로부터 기판(W)을 반출시킨다.
여기서, 제 1 하부 암(201)과 제 1 상부 암(301) 및 제 1 블레이드(401)는 독립적으로 회전하게 된다. 즉, 제 1 하부 암(201)이 회전하는 동안에, 제 1 상부 암(301)과 제 1 블레이드(401)는 제 1 하부 암(201)의 회전 동작과 연동하지 않는다. 제 1 상부 암(301)이 회전하는 동안에도, 제 1 하부 암(201)과 제 1 블레이드(401)는 제 1 상부 암(301)의 회전 동작과 연동하지 않는다. 또한, 제 1 상하부 암(301,201)은 제 1 블레이드(401)의 회전 동작과 연동하지 않는다.
도 6a 및 도 6b는 인접하는 제 1 및 제 2 공정 챔버(P1,P2)로 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)를 이용해서 제 1 및 제 2 기판(W1,W2)을 각각 반입하는 동작을 나타낸 평면도들이다.
먼저, 도 6a는 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)가 제 1 및 제 2 기판(W1,W2)를 제 1 및 제 2 공정 챔버(P1,P2)로 동시에 반입시키는 동작을 나타낸 평면도이다. 도 6a를 참조로, 제 1 블레이드(401)는 제 2 공정 챔버(P2)로 제 1 기판(W1)을 반입시킨다. 반면에, 제 2 블레이드(402)는 제 1 공정 챔버(P1)로 제 2 기판(W2)을 반입시킨다.
한편, 도 6b를 참조로, 제 1 기판(W1)의 반입 동작이 제 2 기판(W2)의 반입 동작보다 먼저 완료되면, 제 2 블레이드(402)는 제 1 공정 챔버(P1)에 진입된 상태에서 제 1 블레이드(401)만이 원위치로 복귀하게 된다.
이와 같이, 다른 블레이드와 간섭을 일으키지 않고 인접하는 두 공정 챔버로 서로 다른 기판을 이송시킬 수가 있다.
도 7은 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)로 제 1 및 제 2 기판(W1,W2)을 제 3 공정 챔버(P3)와 제 1 로드락 챔버(L1)로 각각 반입하는 동작을 나타낸 평면도이다.
도 7을 참조로, 이송 챔버(T)를 중심으로 대향 배치된 제 3 공정 챔버(P3)와 제 1 로드락 챔버(L1)로 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)가 제 1 및 제 2 기판(W1,W2)을 각각 이송시킨다. 제 1 블레이드(401)는 제 1 기판(W1)을 제 3 공정 챔버(P3)로 이송시킨다. 이러한 제 1 블레이드(401)의 동작과는 전혀 관계없이, 제 2 블레이드(402)는 제 2 기판(W2)을 제 1 로드락 챔버(L1)로 이송시킨다.
도 8a 내지 도 8c는 제 1 내지 제 4 기판(W1,W2,W3,W4)을 제 1 및 제 2 블레이드(401,402)를 이용해서 이송하는 동작을 나타낸 평면도들이다.
먼저, 도 8a를 참조로, 제 1 블레이드(401)의 제 1 및 제 2 안치부에는 제 1 및 제 3 기판(W1,W3)이 안치된다. 제 2 블레이드(402)의 제 1 및 제 2 안치부에는 제 2 및 제 4 기판(W2,W4)이 안치된다. 제 1 블레이드(401)의 제 1 안치부는 제 2 공정 챔버(P1)를 향하고, 제 2 안치부는 제 4 공정 챔버(P4)를 향한다.
제 1 블레이드(401)가 초기 위치로 배치된 상태에서, 제 2 블레이드(402)의 제 1 안치부가 제 1 공정 챔버(P1)로 진입하여, 제 2 기판(W2)을 제 1 공정 챔버(P1)에 반입시킨다.
도 8b를 참조로, 제 1 블레이드(401)는 제 4 구동 유닛(450)에 의해 시계반대방향을 따라 대략 90° 정도 회전된다. 제 1 블레이드(401)의 제 2 안치부가 제 3 공정 챔버(P3)를 향하게 되므로, 제 1 및 제 3 기판(W1,W3)을 제 3 공정 챔버(P3)에 반입시킬 수가 있다.
도 8c를 참조로, 제 1 블레이드(401)는 제 4 구동 유닛(450)에 의해 시계반대방향을 따라 대략 90° 정도 더 회전된다. 그러면, 제 1 블레이드(401)의 제 1 안치부는 제 4 공정 챔버(P4)를 향하게 되고, 제 2 안치부는 제 2 공정 챔버(P2)를 향하게 된다.
이러한 제 1 블레이드(401)의 180° 회전 동작은 제 2 블레이드(402)와 전혀 간섭을 일으키기 않고 수행될 수가 있다. 물론, 제 1 블레이드(401)는 제 2 블레이드(402)와 간섭을 일으키지 않고 360° 회전되어, 초기 위치로 복귀될 수도 있다.
한편, 제 2 블레이드(402)는 제 1 공정 챔버(P1) 내에 진입된 상태에서 제 4 구동 유닛(450)에 의해 180° 회전된다. 그러면, 제 2 블레이드(402)의 제 2 안치부가 제 1 공정 챔버(P1) 내로 진입하게 되고, 반면에 제 1 안치부는 제 1 공정 챔버(P1)로부터 나오게 된다. 따라서, 제 4 기판(W)을 제 1 공정 챔버(P1)로 반입시킬 수가 있게 된다. 이러한 제 2 블레이드(402)의 회전 동작도 제 1 블레이드(401)와 간섭을 일으키지 않고 이루어질 수가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 하우징과 상하부 암 및 블레이드가 제 1 내지 제 4 구동 유닛에 의해 독립적으로 회전됨으로써, 블레이드의 위치 제어가 매우 용이해진다. 따라서, 블레이드의 제어가 정확하게 이루어지지 못하여, 블레이드나 기판이 챔버 내벽에 충돌하여 파손되는 사고가 방지된다.
또한, 블레이드와 상부 암의 회전 동작이 독립적으로 이루어지므로, 상부 암이 정지된 상태에서 이중 블레이드에 안치된 2개의 기판을 하나의 챔버에/로부터 연속적으로 반입/반출시킬 수가 있게 된다.
아울러, 하우징과 상하부 암 및 블레이드의 회전 동작이 독립적이기 때문에, 로봇 암 장치에 채용되는 풀리들의 직경에 제한이 없다. 따라서, 동일한 직경을 갖는 풀리들을 로봇 암 장치에 채용할 수가 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 로봇 암 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 암 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 암 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 하우징의 회전 동작을 나타낸 본 발명에 따른 로봇 암 장치의 평면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a에 도시된 상태로 제 1 및 제 2 블레이드가 배치된 로봇 암 장치가 제 1 로드락 챔버로 기판을 이송하는 동작을 나타낸 평면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 인접하는 제 1 및 제 2 공정 챔버로 제 1 및 제 2 블레이드를 이용해서 제 1 및 제 2 기판을 각각 반입하는 동작을 나타낸 평면도들이다.
도 7은 제 1 및 제 2 블레이드로 제 1 및 제 2 기판을 제 3 공정 챔버와 제 1 로드락 챔버로 각각 반입하는 동작을 나타낸 평면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 제 1 내지 제 4 기판을 제 1 및 제 2 블레이드를 이용해서 이송하는 동작을 나타낸 평면도들이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
100 : 하우징 150 : 제 1 구동 유닛
201,202 : 하부 암 250 : 제 2 구동 유닛
301,302 : 상부 암 350 : 제 3 구동 유닛
401,402 : 블레이드 450 : 제 4 구동 유닛
Claims (18)
- 하우징;상기 하우징을 회전시키는 제 1 구동 유닛;상기 하우징 상에 회전 가능하게 지지된 하부 회전부를 갖는 하부 암;상기 하부 암을 상기 하우징에 대해 독립적으로 회전시키는 제 2 구동 유닛;상기 하부 암 상에 회전 가능하게 지지된 상부 회전부를 갖는 상부 암;상기 상부 암을 상기 하우징과 하부 암에 대해 독립적으로 회전시키는 제 3 구동 유닛;상기 상부 암 상에 회전 가능하게 지지되고, 기판이 안치되는 블레이드; 및상기 블레이드를 상기 하우징과 상하부 암에 대해 독립적으로 회전시키는 제 4 구동 유닛을 포함하는 로봇 암 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 하부 회전부는 상기 하부 암의 일단 밑면에 형성되고, 상기 상부 회전부는 상기 상부 암의 일단 밑면에 형성되어 상기 하부 암의 타단 상에 회전 가능하게 연결되며, 상기 블레이드는 상기 상부 암의 타단 상에 회전 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 구동 유닛은제 1 모터;상기 하우징에 설치된 하우징 회전축; 및상기 제 1 모터의 회전력을 상기 하우징 회전축으로 전달하는 제 1 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 모터의 축에 제 1 모터 풀리가 장착되고, 상기 하우징 회전축에 하우징 풀리가 장착되어, 상기 하우징 풀리와 제 1 모터 풀리가 상기 제 1 벨트로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 구동 유닛은상기 하우징 내에 배치된 제 2 모터; 및상기 제 2 모터의 회전력을 상기 하부 암의 하부 회전부로 전달하는 제 2 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 모터의 축에 제 2 모터 풀리가 장착되고, 상기 하부 회전부에 하부 암 풀리가 장착되어, 상기 하부 암 풀리와 제 2 모터 풀리가 상기 제 2 벨트로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 구동 유닛은상기 하우징 내에 배치된 제 3 모터;상기 하부 암의 하부 회전부 내에 배치된 상부 암 회전축;상기 제 3 모터의 회전력을 상기 상부 암 회전축으로 전달하는 제 3 벨트;상기 상부 암 회전축의 회전력을 상기 상부 암의 상부 회전부로 전달하는 제 4 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 3 모터의 축에 제 3 모터 풀리가 장착되고, 상기 상부 암 회전축의 하단에 상부 암 구동 풀리가 장착되어, 상기 상부 암 구동 풀리와 제 3 모터 풀리가 상기 제 3 벨트로 연결되고,상기 상부 암 회전축의 상단에 상부 암 종동 풀리가 장착되고, 상기 상부 회전부에 상부 암 메인 풀리가 장착되어, 상기 상부 암 메인 및 종동 풀리가 상기 제 4 벨트로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 4 구동 유닛은상기 하우징 내에 배치된 제 4 모터;상기 하부 암의 하부 회전부 내에 배치된 제 1 스핀들;상기 제 4 모터의 회전력을 상기 제 1 스핀들로 전달하는 제 5 벨트;상기 상부 암의 상부 회전부 내에 배치된 제 2 스핀들;상기 제 1 스핀들의 회전력을 상기 제 2 스핀들로 전달하는 제 6 벨트;상기 상부 암에 하단이 회전 가능하게 지지되고, 상단에는 상기 블레이드가 설치된 제 3 스핀들; 및상기 제 2 스핀들의 회전력을 상기 제 3 스핀들로 전달하는 제 7 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 4 모터의 축에 제 4 모터 풀리가 장착되고, 상기 제 1 스핀들의 하단에 제 1 스핀들 구동 풀리가 장착되어, 상기 제 1 스핀들 구동 풀리와 제 4 모터 풀리가 상기 제 5 벨트로 연결되고,상기 제 1 스핀들의 상단에 제 1 스핀들 종동 풀리가 장착되고, 상기 제 2 스핀들의 하단에 제 2 스핀들 구동 풀리가 장착되어, 상기 제 2 스핀들 구동 풀리와 제 1 스핀들 종동 풀리가 상기 제 6 벨트로 연결되며,상기 제 2 스핀들의 상단에 제 2 스핀들 종동 풀리가 장착되고, 상기 제 3 스핀들의 하단에 블레이드 풀리가 장착되어, 상기 블레이드 풀리와 제 2 스핀들 종동 풀리가 상기 제 7 벨트로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 블레이드는 2개의 기판이 안치되는 제 1 및 제 2 안치부를 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상하부 암과 블레이드는 한 쌍인 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상하부 암은 실질적으로 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 하우징;상기 하우징을 회전시키는 제 1 구동 유닛;상기 하우징 상에 회전 가능하게 지지된 하부 회전부가 일단 밑면에 형성된 제 1 및 제 2 하부 암;상기 제 1 및 제 2 하부 암을 상기 하우징에 대해 독립적으로 회전시키는 제 2 구동 유닛;상기 제 1 및 제 2 하부 암의 타단 상에 회전 가능하게 지지된 상부 회전부가 일단 밑면에 형성된 제 1 및 제 2 상부 암;상기 제 1 및 제 2 상부 암을 상기 하우징과 제 1 및 제 2 하부 암에 대해 독립적으로 회전시키는 제 3 구동 유닛;상기 제 1 및 제 2 상부 암의 타단 상에 회전 가능하게 지지되고, 2개의 기판이 안치되는 제 1 및 제 2 안치부를 갖는 블레이드; 및상기 블레이드를 상기 하우징과 제 1 및 제 2 상하부 암에 대해 독립적으로 회전시키는 제 4 구동 유닛을 포함하는 로봇 암 장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 구동 유닛은제 1 모터;상기 하우징에 설치된 하우징 회전축; 및상기 제 1 모터의 회전력을 상기 하우징 회전축으로 전달하는 제 1 벨트를 포함하고,상기 제 2 구동 유닛은상기 하우징 내에 배치된 제 2 모터; 및상기 제 2 모터의 회전력을 상기 제 1 및 제 2 하부 암의 하부 회전부로 전달하는 제 2 벨트를 포함하며,상기 제 3 구동 유닛은상기 하우징 내에 배치된 제 3 모터;상기 제 1 및 제 2 하부 암의 하부 회전부 내에 배치된 상부 암 회전축;상기 제 3 모터의 회전력을 상기 상부 암 회전축으로 전달하는 제 3 벨트;상기 상부 암 회전축의 회전력을 상기 제 1 및 제 2 상부 암의 상부 회전부로 전달하는 제 4 벨트를 포함하고,상기 제 4 구동 유닛은상기 하우징 내에 배치된 제 4 모터;상기 상부 암 회전축을 회전 가능하게 수용하는 중공관 형상의 제 1 스핀들;상기 제 4 모터의 회전력을 상기 제 1 스핀들로 전달하는 제 5 벨트;상기 제 1 및 제 2 상부 암의 상부 회전부 내에 배치된 제 2 스핀들;상기 제 1 스핀들의 회전력을 상기 제 2 스핀들로 전달하는 제 6 벨트;상기 제 1 및 제 2 상부 암의 타단 상에 하단이 회전 가능하게 지지되고, 상단에는 상기 제 1 및 제 2 블레이드가 설치된 제 3 스핀들; 및상기 제 2 스핀들의 회전력을 상기 제 3 스핀들의 하단으로 전달하는 제 7 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 모터의 축에 제 1 모터 풀리가 장착되고, 상기 하우징 회전축에 하우징 풀리가 장착되어, 상기 하우징 풀리와 제 1 모터 풀리가 상기 제 1 벨트로 연결되고,상기 제 2 모터의 축에 제 2 모터 풀리가 장착되고, 상기 하부 회전부에 하부 암 풀리가 장착되어, 상기 하부 암 풀리와 제 2 모터 풀리가 상기 제 2 벨트로 연결되며,상기 제 3 모터의 축에 제 3 모터 풀리가 장착되고, 상기 상부 암 회전축의 하단에 상부 암 구동 풀리가 장착되어, 상기 상부 암 구동 풀리와 제 3 모터 풀리가 상기 제 3 벨트로 연결되고,상기 상부 암 회전축의 상단에 상부 암 종동 풀리가 장착되고, 상기 상부 회전부에 상부 암 메인 풀리가 장착되어, 상기 상부 암 메인 및 종동 풀리가 상기 제 4 벨트로 연결되며,상기 제 4 모터의 축에 제 4 모터 풀리가 장착되고, 상기 제 1 스핀들의 하단에 제 1 스핀들 구동 풀리가 장착되어, 상기 제 1 스핀들 구동 풀리와 제 4 모터 풀리가 상기 제 5 벨트로 연결되고,상기 제 1 스핀들의 상단에 제 1 스핀들 종동 풀리가 장착되고, 상기 제 2 스핀들의 하단에 제 2 스핀들 구동 풀리가 장착되어, 상기 제 2 스핀들 구동 풀리와 제 1 스핀들 종동 풀리가 상기 제 6 벨트로 연결되며,상기 제 2 스핀들의 상단에 제 2 스핀들 종동 풀리가 장착되고, 상기 제 3 스핀들의 하단에 블레이드 풀리가 장착되어, 상기 블레이드 풀리와 제 2 스핀들 종동 풀리가 상기 제 7 벨트로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 각 풀리들은 실질적으로 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 상하부 암은 실질적으로 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 암 장치.
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