KR100534236B1

KR100534236B1 - 반송장치

Info

Publication number: KR100534236B1
Application number: KR10-2001-0010821A
Authority: KR
Inventors: 이시가메도오루
Original assignee: 요코가와 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2005-12-08
Also published as: KR20020070682A

Abstract

본 발명은 다음 점을 특징으로 한다.

제 1 어퍼아암, 제 2 어퍼아암, 제 1 포어아암, 제 2 포어아암을 프로그레그 형상으로 조합시켜, 제 1 및 제 2 포어아암의 선단부를 포어아암 연결부에서 연결하고, 이 포어아암 연결부에 반송물 파지부를 부착한다. 제 1 어퍼아암과 제 1 및 제 2 포어아암을 연동시켜, 제 2 어퍼아암과 제 1 및 제 2 포어아암을 연동시키는 것에 따라, 반송물 파지부를 이동시킨다.

Description

반송장치{CARRIER APPARATUS}

본 발명은 반도체 제조라인에 있어서의 웨이퍼의 반송 등에 사용되는 반송장치에 관한 것이다.

반도체 제조라인에서는, 웨이퍼 등의 피가공물을 어떤 프로세스로부터 다른 프로세스에 이송하기 위해서 반송장치가 사용되고 있다. 반송장치의 종래예를 이하에 설명한다.

(1)종래예1

도 1은 반송장치의 종래예1의 구성도이다.

도 1에서, 2개의 어퍼아암(upper arm : 11,12)은 구동축(13)상에 배치되어 있다. 구동축(13)은 자신이 회동구동하도록 되어 있다. 어퍼아암(11,12)은 구동축(14,15)에 연결되어 있다. 어퍼아암(11,12)은 구동축(13) 상에서 회동한다. 어퍼아암(11)의 선단에는 포어아암(fore arm : 16,17)이 회동가능하게 부착되어 있다. 어퍼아암(12)의 선단에는 포어아암(fore arm : 18,19)이 회동가능하게 부착되어 있다. 포어아암(16,18)의 선단에는 웨이퍼 파지핸드(20)가 연결되어 있다. 포어아암(17,19)의 선단에는 웨이퍼 파지핸드(21)가 연결되어 있다.

이와 같이, 4개의 포어아암(16∼19)을 조합하여 2쌍의 프로그레그(frogleg)를 구성하고 있다. 웨이퍼 파지핸드(20,21)는 어퍼아암(11,12)의 회동각도에 따라서 위치가 결정된다.

이 반송장치에 의한 동작은 다음과 같다.

2개의 어퍼아암(11,12)이 서로 반전함으로써, 한쪽의 웨이퍼 파지핸드가 구동축(13)에서 떨어지는 방향으로 신장하고, 다른 쪽의 웨이퍼 파지핸드는 대기위치를 미동하여 거의 그 위치에 멈춘다. 여기서, 대기위치는 구동축(13) 상의 위치이다.

또한, 구동축(13)을 회동시킴으로써, 프로그레그의 방향이 변한다. 이것에 의해서 웨이퍼 파지핸드(20,21)의 신축방향이 변한다. 이들 동작으로부터 2개의 어퍼아암(11,12)이 이루는 각도에 따라서, 2개의 웨이퍼 파지핸드(20,21) 중 어느 하나를 선택하여 신축시킴으로써 2장의 웨이퍼를 반송한다. 구동축(13)의 회동은 공정이 완료한 웨이퍼를 어느 프로세스로부터 웨이퍼 파지핸드로 집어내어, 이 웨이퍼를 다른 프로세스에 건네줄 때에 행한다.

그러나, 종래예1은 다음 문제점이 있었다.

웨이퍼 파지핸드(20,21)의 신축방향을 바꾸는 경우는, 2개의 웨이퍼 파지핸드(20,21)가 대기위치에 있는 상태에서 구동축(13)을 회동한다. 웨이퍼 파지핸드 (20,21)가 가까운 기계, 장치 등에 닿지 않기 위해서는 웨이퍼 파지핸드의 선회반경을 작게 해야 한다. 선회반경을 작게 하기 위해서는, 웨이퍼 파지핸드(20,21)는 구동축(13)에 근접시켜야 한다. 2개의 웨이퍼 파지핸드(20,21)를 근접시키기 위해서는 포어아암(16∼19)을 굵게 할 수 없다. 이 점에서, 종래예1에서는 포어아암에 매우 가는 아암을 사용하게 되고, 충분한 강성을 얻을 수 없다. 이에 따라, 웨이퍼나 웨이퍼 파지핸드의 중량으로 포어아암이 휘고, 안정된 반송이 불가능하다는 문제점이나, 반송속도가 올라가지 않는다는 문제점이 있었다.

(2)종래예2

도 2는 종래예2의 구성도이다.

도 2에서, 회동축(31)의 주위에 회동가능한 제 1 아암(32)과, 제 1 아암(32)의 선단에 있는 회동축(33)의 주위에 회동가능한 제 2 아암(34)이 배치되어 있다. 또한, 제 2 아암(34)의 선단에 있는 회동축(35)의 주위에 회동가능한 제 3 아암(36)이 배치되어 있다. 제 3 아암(36)은 그 중앙부에 회동중심을 갖는다.

제 1 아암(32)은 제 1 모터(도시하지 않음)와 직결되어 회동한다. 제 2 아암(34) 및 제 3 아암(36)은 제 2 모터 및 제 3 모터의 동력이 풀리와 벨트로 전달되어 회동한다.

이러한 종래예2는 스칼라형 아암이다.

제 3 아암(36)의 양끝단부에는 피처리체 재치부(37,38)가 구성되며, 웨이퍼 등의 피처리체를 재치한다.

종래예2의 동작을 설명한다.

제 1 아암(32)과 제 2 아암(34)이 겹친 위치가 대기위치가 되어, 제 1 아암(32)이 한 방향으로 회동함으로써 제 3 아암(36) 중 어느 하나의 선단인 피처리체 재치부(37,38)가 회동축(31)으로부터 가장 떨어진 신장위치를 잡아, 반대측의 피처리체 재치부는 회동축(31)에 약간 가까운 측에 위치한다. 또한 제 1 아암(32)이 반대방향으로 회동함으로써, 대기위치를 지나서 반대측의 피처리체 재치부가 가장 떨어진 신장위치에 이동한다. 또한 회동축(31)을 중심으로 장치를 선회시킴으로써, 피처리체 재치부의 신장방향을 임의의 각도로 설정한다. 이들 동작에 의해, 2개의 피처리체 재치부를 대기위치 또는 가장 떨어진 신장위치에 이동하여, 2장의 웨이퍼 반송을 한다.

그러나, 종래예2에서는 다음 문제점이 있었다.

제 1 아암(32) 및 제 2 아암(34)은 반도체 제조에 요구되는 크린도를 만족하기 위해서, 벨트나 풀리를 지지하는 축받이에서 생기는 파티클을 봉하기 위해서, 격벽구조로 형성하고 있다. 또한, 벨트에는 동력전달을 하는 데에 있어서 필요한 강도에 따른 폭이 필요하여, 벨트폭의 확보와 격벽구조를 만들어 넣기 위해서 아암을 두껍게 설계하게 된다.

그런데, 반도체 제조장치의 규격인 SEMI E21, 22로서는, 아암의 표준치수가 정해져 있고, 특히, 피처리체를 잡는 인터페이스 존의 핸드의 두께는, 8인치까지의 웨이퍼가 23 mm가 되어 있어 지극히 얇은 치수가 요구되고 있다. 종래예2에서는, 제 2 아암(34)과 제 3 아암(36)의 결합부가, 이 존에 해당한다. 결합부의 두께를 23 mm이하, 아암의 내부에 벨트, 풀리 및 축받이를 조립해 넣고, 격벽을 더욱 설치하면, 아암은 취약한 구조가 된다. 따라서, 이 아암구조의 경우는 원래 필요한 아암의 두께가 충분히 확보되지 못한다는 문제가 있어, 아암이 얇기 때문에 웨이퍼나 피처리체 재치부의 중량으로 아암이 휘기 쉽고, 안정된 반송을 보증할 수 없다는 문제가 있었다.

(3)종래예3

도 3은 종래예3의 구성도이다.

도 3에서, 2개의 리어아암(rear arm : 41,42)의 선단에 2개의 포어아암 (43,44)이 회동가능하게 부착되고, 또한, 포어아암(43,44)의 선단에는 반송대(45)가 힌지(46,47)로 결합되어 있다. 이것에 의해서, 프로그레그형의 아암을 구성하고 있다.

리어아암(41,42)은 서로 반대방향으로 동기하여 회전하는 기어(48,49)에 의해 회동하며, 포어아암(43,44)은 유효 직경비 2:1인 풀리(50,51)와 각각의 사이에 걸쳐진 텐션벨트(52)에 의해서 회동된다. 풀리(50)는 기어(48,49)로 동축에 조여부착되어 있다. 풀리(51)는 포어아암(43,44)의 힌지(53,54)로 동축에 조여부착되어 있다.

종래예3의 동작을 설명한다.

2 개의 리어아암(41,42)이 서로 반전함으로써, 각각의 리어아암의 편각(α)의 두배인 2α만큼 포어아암(43,44)이 회동하여, 반송대(45)의 위치 결정이 이루어진다. 풀리(50,51)와 벨트(52)로써 구속되는 포어아암의 회동각도와 회동방향은, 리어아암의 회동위치에 대응하기 때문에, 포어아암과 리어아암이 겹치는 상태를 중심으로 리어아암이 ±90°의 범위에서 쌍방향으로 회동하고, 반송대(45)를 위치 결정한다.

그러나, 종래예 3은 다음과 같은 문제점이 있었다.

이 아암구조는, 본질적으로는 스칼라형 로봇을 2대 모두 배치한 것과 동일하며, 아암구동 모터를 공유하기 위해서, 2자루의 리어아암(41,42)이 반전동기하는 기어(48,49) 등의 동력 전달수단을 부여한 것에 지나지 않는다.

2 개의 리어아암은 근접하여 배치하게 됨으로써, 기어(48,49)를 너무 굵게 할 수 없기 때문에, 축받이 강성이 낮아지고 아암도 가늘어지는 점에서, 휘기 쉽고, 안정된 반송을 할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 반도체 웨이퍼를 진공분위기속에서 행할 때, 구동축 주위를 진공시일해야 하지만, 이와 같이 2 개의 리어아암 (41,42)에 결합하는 기어(48,49)가 독립하여 필요한 경우에는 각각에 시일을 실시할 필요가 있고, 구조가 복잡하게 되어 유지 보수에 필요 이상으로 손이 간다는 문제가 있다.

종래예 1에서 종래예 3에 관해서 어느 쪽의 구성도, 아암과 모터의 관계를 보면, 아암의 신장방향(이하, R축)과 아암의 선회방향(이하, θ축)에 대하여, 각각의 방향으로 이동시키기 위해서 R 축 모터와 θ축 모터가 설치되어 있다. 신장 또는 선회할 때에는, 어느 한쪽의 모터가 작동하여 다른 쪽의 모터는 움직이고 있지 않다. 이 때문에, 모터의 가동률이 나쁘다는 공통의 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래예 1 내지 종래예 3의 문제점을 해결하기 위해서 행해진 것으로서, 안정한 반송동작을 보증할 수 있고, 보수가 용이하고, 에너지 절약을 실현한 반송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 반송장치는,

동축상에서 각각 회동가능하게 설정된 제 1 및 제 2 어퍼아암과,

동축상에 배치되어 있고, 모터의 출력축과 직결되고, 상기 제 1 및 제 2 어퍼아암을 각각 구동하는 제 1 및 제 2 구동축과,

상기 제 1 어퍼아암의 선단부에 기단부가 회동가능하게 부착된 제 1 포어아암과,

상기 제 2 어퍼아암의 선단부에 기단부가 회동가능하게 부착된 제 2 포어아암과,

상기 제 1 및 제 2 포어아암의 선단부가 연결된 포어아암 연결부와,

이 포어아암 연결부에 부착된 반송물 파지부와,

상기 제 1 구동축의 동력을 상기 제 2 포어아암에 전하는 제 1 전달수단과,

상기 제 2 구동축의 동력을 상기 제 1 포어아암에 전하는 제 2 전달수단을 구비하고,

제 1 구동축의 구동에 의해 제 1 어퍼아암이 회동하면, 이와 연동하여 제 2 포어아암이 같은 방향으로 제 1 포어아암이 역방향으로 각각 회동하고,

제 2 구동축의 구동에 의해 제 2 어퍼아암이 회동하면, 이와 연동하여 제 1 포어아암이 같은 방향으로 제 2 포어아암이 역방향으로 각각 회동하여, 이들 아암의 회동에 의해 상기 반송물 파지부를 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반송장치에 있어서, 바람직하게는 상기 제 1 및 제 2 전달수단은 1:1의 전달비로 동력을 전달하고, 제 1 어퍼아암이 회동하면, 제 1 어퍼아암의 회동각도와 같은 회동각도만 제 2 포어아암이 같은 방향에 회동하여 제 1 포어아암이 역방향으로 회동하고, 제 2 어퍼아암이 회동하면, 제 2 어퍼아암의 회동각도와 같은 회동각도만큼 제 1 포어아암이 같은 방향으로 회동하고 제 2 포어아암이 역방향으로 회동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반송장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 전달수단은, 포어아암의 기단부보다도 구동축에 가까운 측에 설치되고, 포어아암의 회동중심과 어퍼아암의 회동중심 사이에서 동력을 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반송장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 어퍼아암은, 제 1 및 제 2 포어아암과 겹친 상태에서 시계방향과 반시계방향의 양쪽으로 회동가능하고, 이 어퍼아암의 회동에 의해 상기 반송물 파지부는 제 1 및 제 2 구동축보다도 한쪽에 있는 위치로부터 제 1 및 제 2 구동축의 위치를 빠져나가 반대측까지 이동가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반송장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 반송물 파지부는 포어아암 연결부에 2개가 부착되고, 이들의 반송물 파지부는 각각 다른 반송방향을 향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반송장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제 1 어퍼아암, 제 2 어퍼아암, 제 1 포어아암 및 제 2 포어아암은, 겹쳐져 배치되어 있고, 회동이동하였을 때의 이동영역을 서로 간섭하지 않은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시예에 따르면, 아암이 충분한 강성을 가지고 있어 안정된 반송동작을 보증할 수 있고, 보수가 용이하고, 에너지 절약화를 실현한 반송장치를 제공할 수 있다.

(실시예1)

이하, 도면을 사용하여 본 발명을 자세히 설명한다. 본 발명을 실시예에 의해 설명한다.

도 4는 본 발명의 하나의 실시예를 나타내는 구성도이고, 도 5는 도 4의 반송장치를 위에서 본 평면도이다.

도 4 및 도 5에서, 어퍼아암(61,62)은, 동축상에서 각각 회동가능하게 설치된다. 구동축(63,64)은, 어퍼아암(61,62)을 각각 구동한다. 모터(65)는, 독립으로 구동하는 2개의 출력 축을 가지는 2 축 모터이다. 모터(65)의 2개의 출력축이 구동축(63,64)에 직결되어 있다. 모터(65)의 2개의 출력축은 동축상에 배치되어 있다. 이러한 모터(65)는, 예컨대 본 출원인에 의한 특원평3-16597호의 출원명세서에 기재된 모터이다.

포어아암(66)은, 어퍼아암(61)의 선단부에 기단부가 회동가능하게 부착되어 있다.

포어아암(67)은, 어퍼아암(62)의 선단부에 기단부가 회동가능하게 부착되어 있다.

포어아암 연결부(68)에는, 포어아암(66,67)의 선단부가 연결되어 있다.

반송물 파지부(69,70)는 포어아암 연결부(68)에 부착되고 있다. 반송물 파지부(69,70)는, 각각 다른 반송방향을 향해서 배치되어 있다.

도 4 및 도 5의 반송장치에 있어서의 동력 전달기구의 구성예를 도 6 내지 도 9에 의해 설명한다.

도 6 내지 도 8은 동력 전달기구의 구성예를 나타낸 단면도이고, 도 9는 동력 전달기구의 모식적인 개념도이다. 도 6은 어퍼아암의 평면도, 도 7은 도 6의 X-X부분의 단면도, 도 8은 도 7의 S부의 확대도이다.

이들 도면에서, 어퍼아암 회동축(71,72)은 동심에 배치되어 있다. 어퍼아암 회동축(71)은 어퍼아암(61)에 결합되고, 어퍼아암 회동축(72)은 어퍼아암(62)에 결합되어 있다.

포어아암(67)은 어퍼아암(62)의 선단에 설치된 포어아암 회동축(73)에 결합하고 있다. 포어아암(66)은 어퍼아암(61)의 선단에 설치된 포어아암 회동축(74)에 결합하고 있다.

구동축(63)은, 어퍼아암 회동축(71)과 연결되어 있고, 어퍼아암 회동축(71)을 통해 어퍼아암(61)에 동력을 전한다.

구동축(64)은, 어퍼아암 회동축(72)과 연결되어 있고, 어퍼아암 회동축(72)을 통해 어퍼아암(62)에 동력을 전한다.

어퍼아암 회동축(71)에는 풀리(75)가 결합되고, 포어아암 회동축(73)에는 풀리(76)가 결합되어 있다. 풀리(75와 76)에는 벨트(77)가 감아 걸려 있다.

구동축(63)의 회동 동력은, 어퍼아암 회동축(71)을 통해 어퍼아암(61)에 전해진다. 또한, 구동축(63)의 회동 동력은, 어퍼아암 회동축(71), 풀리(75), 벨트 (77), 풀리(76), 포어아암 회동축(73)을 통해 포어아암(67)에도 전해진다. 이에 따라, 어퍼아암(61)과 포어아암(67)은 연동하여 회동한다.

마찬가지로, 어퍼아암 회동축(72)에는 풀리(78)가 결합되고, 포어아암 회동축(74)에는 풀리(79)가 결합되어 있다. 풀리(78)와 (79)에는 벨트(80)가 감겨 걸려 있다.

구동축(64)의 회동동력은, 어퍼아암 회동축(72)을 통해 어퍼아암(62)에 전해진다. 또한, 구동축(64)의 회동 동력은, 어퍼아암 회동축(72), 풀리(78), 벨트 (80), 풀리(79), 포어아암 회동축(74)을 통해 포어아암(66)에도 전해진다. 이에 따라, 어퍼아암(62)과 포어아암(66)은 연동하여 회동한다.

어느 한쪽의 어퍼아암을 회동하면, 어퍼아암(61)과 어퍼아암(62)의 상대 각도가 변한다.

따라서, 구동축(63)이 회동하면 어퍼아암(61)과 포어아암(67)이 동일방향으로 회동하고, 동시에 포어아암(66)이 상대적으로 반대방향으로 회동한다. 어퍼아암(61)이 회동함으로써, 풀리(78,79)는 벨트(80)가 감겨 걸려있는 위치가 변하기 때문에, 포어아암(66)은 회전하게 된다.

마찬가지로, 구동축(64)이 회동하면, 어퍼아암(62)과 포어아암(66)이 동일방향으로 회동하고, 동시에 포어아암(67)이 상대적으로 반대방향으로 회동한다.

풀리(75와 76)의 반지름비 및 풀리(78과 79)의 반지름비는 모두 1:1이다. 이에 따라, 어퍼아암(62)이 회전하였을 때는, 포어아암(66)은 동일한 방향과 같은 각도만큼 회동하여, 포어아암(67)은 역방향과 동일한 각도만 회동한다. 또한, 어퍼아암(61)이 회전하였을 때는, 포어아암(67)은 같은 방향에 동일한 각도만큼 회동하여, 포어아암(66)은 역방향과 동일한 각도만큼 회동한다.

또, 풀리(75와 76)의 반지름비 및 풀리(78과 79)의 반지름비는 1:1 이외로 하여도 좋다.

도 6 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 어퍼아암(61,62)의 회동중심이 동심이며, 각각의 축받이는 회동축상에 겹치는 구성인 점에서, 축지름의 크기는 특별히 제한이 없고, 부하에 따라 사용하는 축받이의 지름을 적절히 선택할 수 있다.

또한 어퍼아암(61,62)과 포어아암(66,67)의 4개의 아암은, 겹쳐져 배치되어 있고, 회동이동의 이동영역을 서로 간섭하는 일이 없다. 이에 따라, 회동축과 직행하는 수평방향에 대한 아암의 폭은 특별히 제한이 없고, 부하에 따른 폭으로 설정할 수 있다.

또한, 포어아암(66,67)의 내부에 풀리나 벨트가 없기 때문에 포어아암을 얇게 설계할 수 있으며 SEMI E21, 22의 규격에 정해진 아암치수에 대응하기 쉽다.

이에 덧붙여, 구동축이 2축이며, 또한 동심인 점에서, 모터축을 직결할 수 있기 때문에 전동기구가 단순하게 되고, 진공분위기중에서의 용도에 사용하는 진공시일도 실시하기 쉽고, 단순한 구조에 의해 보수성이 향상한다.

이하, 도 4 내지 도 9에 나타내는 실시예의 동작을 설명한다.

도 10 및 도 11은 동작설명도이다.

도 10은 한쪽의 어퍼아암만을 회동한 경우의 동작을 나타낸 도면이고, 도 11은 2개의 어퍼아암을 서로 반대방향으로 회동한 경우의 동작을 나타낸 도면이다.

도 10은 어퍼아암(61)만 회동한 경우의 동작을 나타낸다.

도 10에서, (A)는 대기위치를 나타내고, (B)는 각도(α)만큼 회동한 경우의 신장 위치를 나타내고, (C)는 각도 2α만큼 회동한 경우의 신장 위치를 나타낸다. 이 실시예에 있어서의 풀리(75와 76)의 반지름비 및 풀리(78과 79)의 반지름비는 모두 1:1로 한다.

도 10(A)에 나타내는 대기 위치(제로 기점)에서는, 포어아암과 어퍼아암이 일직선상에서 겹쳐진다. 각각의 아암의 회동중심이 일직선상이 된다.

도 10(B)에서는, 어퍼아암(61)이 시계방향(CW)으로 각도(α)만큼 회동하면, 포어아암(67)은 시계방향(CW)으로 각도(α)만큼 회동하여, 포어아암(66)은 상대적으로 반시계방향(CCW)으로 각도(α)만큼 회동한다.

도 10(C)에서는, 어퍼아암(61)이 시계방향(CW)으로 각도(2α)만큼 회동하면, 포어아암(67)은 시계방향(CW)으로 각도(2α)만큼 회동하여, 포어아암(66)은 상대적으로 반시계방향(CCW)으로 각도(2α)만큼 회동한다.

도 11의 (A), (B), (C)에 나타내는 상태는 도 10의 (A), (B), (C)에 나타내는 상태와 마찬가지다.

도 11(A)의 대기위치(제로기점)는 도 10(A)과 동일하다.

도 11(B)에서는, 어퍼아암(61)이 시계방향(CW)으로 각도(α)만큼, 어퍼아암 (62)이 반시계방향(CCW)으로 각도(α)만큼 회동하면, 포어아암(67)은 시계방향(CW)으로 각도(2α)만큼 회동하고, 포어아암(66)은 반시계방향(CCW)으로 각도(2α)만큼 회동한다.

도 11(C)에서는, 어퍼아암(61)이 시계방향(CW)으로 각도(2α)만큼 회동하고, 어퍼아암(62)은 반시계방향(CCW)으로 각도(2α)만큼 회동하면, 포어아암(67)은 시계방향(CW)으로 각도(4α)만큼 회동하고, 포어아암(66)은 반시계방향(CCW)으로 각도(4α)만큼 회동한다.

여기서, 풀리의 반지름비가 1:1인 경우, 풀리지름의 오차나 벨트의 신장을 무시하면 어퍼아암(61)과 포어아암(67)은 항상 평행이며, 마찬가지로 어퍼아암(62)과 포어아암(66)도 평행을 유지한다.

또한, 도 10(C)와 도 11(B)는 각도(α)만큼 회동하고 있을 뿐이며, 어느 쪽의 경우도 어퍼아암 및 포어아암의 상대 위치는 같은 자세이다. 이것은 2개의 어퍼아암 중 어느 한쪽, 또는 양쪽이 회동한 경우라도, 어퍼아암 및 포어아암이 잡는 자세는, 그 어퍼아암(61과 62)의 상대 각도에 따르는 것을 나타내고 있다.

이와 같이, 어퍼아암(61과 62)의 회동각도에 따라서 한 쌍의 포어아암(66과 67)의 회동각도는 임의적으로 정해진다.

도 10과 도 11에서는, 대기위치(A)를 기점으로 하여, 어퍼아암(61)이 시계방향(CW)으로 회동하는 경우를 예로 들었지만, 반시계방향(CCW)으로 회동하는 경우도 마찬가지이며, 이 경우도 어퍼아암에 대한 포어아암의 자세는 임의로 정해진다.

따라서, 각각 반전하는 어퍼아암(61)과 (62)의 회동방향에 따라서, 대기위치 (A)의 자세에 있어서의 어퍼아암 및 포어아암의 회동중심을 연결하는 직선이 대상축이 되고, 쌍방향으로 동작을 할 수 있다.

도 12는 어퍼아암(61,62)과 포어아암(66,67)이, 쌍방향에 대하여 동작한 경우의 궤적을 나타낸 도면이다.

여기서, 어퍼아암(61)의 회동중심에서 포어아암(66)의 회동중심까지의 길이를 Lu, 포어아암(66)의 회동중심에서 포어아암의 임의의 선단까지의 길이를 Lf, 어퍼아암(67)의 회동각도를 α로 하고, 어퍼아암(62)과 포어아암(67)도 동일한 정의로 한 경우, 전술한 풀리의 반지름비가 1:1이면, 포어아암(66과 67)상에 있는 임의의 선단끼리의 거리(Wf)는

식: 2×(Lu·cosα- Lf·cosα)

에 의하여 구하여진다. 따라서, 어퍼아암(61,62)의 회동에 의한 포어아암 (66,67)의 임의의 선단위치는 궤적(81,82)의 경로를 잡고, 그 간격은 임의로 정해진다.

도 13은 포어아암 연결부의 구성예를 나타낸 도면이다.

도 13에서, (A)는 어퍼아암과 포어아암이 대기위치인 경우의 포어아암 연결부의 상태를 나타낸 도면이며, (B)는 어퍼아암과 포어아암이 신장위치에 있는 경우의 포어아암 연결부의 상태를 나타낸 도면이다.

도 13에 있어서, 포어아암(67)에는 2개의 연결부품(68a,68c)이 핀결합되고, 연결부품(68a)의 선단이 반송물 파지부(69a)와 핀결합하여, 연결부품(68c)의 선단이 반송물 파지부(69b)에 핀결합하고 있다.

마찬가지로 포어아암(66)에서도 연결부품(68b,68d)을 통해, 반송물 파지부 (69a,69b)를 지지한다. 연결부품(68a와 68b) 및 연결부품(68c와 68d)은 반송물 파지부(69a,69b) 중에서, 서로 동기하여 반전하기 위하여 기어로 맞물리는 구조로 구성하거나, 혹은 예압을 주어 마찰에 의해 구속하거나, 8자형의 벨트로 이 기어를 치환하여도 좋다. 이들 4개의 포어아암 연결부품(68a,68b,68c,68d)이 링크로서 기능함으로써, 포어아암(66,67)이 잡는 임의의 위치에 대하여, 반송물 파지부 (69a,69b)의 각각의 위치를 구속한다.

이렇게 하여, 4개의 어퍼아암과 포어아암 및 포어아암 연결부와 반송물 파지부의 조합에 의하여, 동심 2축 구동의 쌍방향이동식 프로그레그형 아암이 구성된다.

도 14 내지 도 16은 어퍼아암의 회동방향에 대한 반송물 파지부의 운동방향을 나타낸 도면이다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 어퍼아암(61)이 시계방향(CW), 어퍼아암(62)이 반시계방향(CCW)으로 회동한 경우, 반송물 파지부(69a)가 신장하는 방향으로 동작한다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 어퍼아암(61)과 어퍼아암(62)이 함께 동일방향「예컨대 시계방향(CW)」으로 회동한 경우, 반송물 파지부(69a,69b)는 어퍼아암의 회동축을 중심으로 하여, 어퍼아암(61,62)과 동일방향으로 회동한다. 도 15에서는, 포어아암과 어퍼아암이 겹친 대기위치로 회동하는 경우를 예시하고 있다.

도 16에 나타낸 바와 같이, 어퍼아암(61)이 반시계방향(CCW), 어퍼아암(62)이 시계방향(CW)으로 회동한 경우, 반송물 파지부(69b)가 신장하는 방향으로 동작한다.

이와 같이, 동심2축구동의 쌍방향이동식 프로그레그형 아암으로서는, 2개의 어퍼아암(61,62)의 회동방향을 맞춤으로써, 반송물 파지부(69a)와 반송물 파지부 (69b) 각각의 신장방향과, 아암전체가 회동하는 방향을 임의로 정하고 동작하는 것이 가능하며, 2장의 웨이퍼에 대하여 순차 반송동작을 행할 수 있다.

또한, 아암을 신장하는 동작과 회동하는 동작의 어느 경우도, 2개의 어퍼아암(61,62)을 구동하는 2개의 구동축이 항상 구동하여 부하를 분담하기 때문에, 2축 모터의 각각의 출력축에서 필요로 하는 토크는 1/2이 되고, 보다 출력의 작은 모터를 적용할 수 있다.

도 17은 웨이퍼를 반송하는 경우에 있어서의 반송순서의 일례를 나타낸 도면이다.

도 17(A)에 의하면, 본 발명의 반송아암은 반송챔버(90)의 중심에 위치하며, 제 1 및 제 2 웨이퍼(91a,91b)(이하, 웨이퍼 A, 웨이퍼 B로 한다)가, 반송챔버(90)의 중심에 대하여 방사상으로 다른 각도로 배치된 제 1 공정처리부(92a)와 제 2 공정처리부(92b)에서, 반도체 프로세스의 처리를 하고있는 상태를 나타낸다. 공정순서는 제 1 공정이 상류측에서 제 2 공정이 하류측이며, 공정의 흐름은 웨이퍼(B)에서 웨이퍼(A)로 향한다. 반송아암은 대기위치의 상태로써 반송물 파지부(69b)에 제 3 웨이퍼(91c)(이하 웨이퍼 C)를 쥐고 있다.

도 17의 (A)∼(L)은 다음 처리를 나타내고 있다.

(A)∼(B) : 제 1 공정처리부의 웨이퍼(B)를 언로드한다.

(C)∼(D) : 웨이퍼(C)를 제 1 공정처리부에 인덱스한다.

(D)∼(E) : 제 1 공정처리부에 웨이퍼(C)를 로드한다.

(F)∼(G) : 비어 있는 반송물 파지부를 제 2 공정처리부에 인덱스한다.

(G)∼(H) : 웨이퍼(A)를 언로드한다.

(I)∼(J) : 웨이퍼(B)를 제 2 공정처리부에 인덱스한다.

(J)∼(K) : 웨이퍼(B)를 제 2 공정처리부에 로드한다.

(L) : 비어 있는 반송물 파지부를 다음 공정처리부에 인덱스한다.

이들 일련의 동작을 반복함으로써, 미리 정해진 순서에 따라서 각각의 공정에 대하여 웨이퍼반송을 행한다. 여기서는, 둘의 공정에 대한 반송을 예로서 나타내고 있지만, 본 발명은 반송공정의 수를 한정하는 것이 아니다.

반송대상의 공정의 수는 몇 개이건 상관이 없으며, 또한 반송방향 및 반송순서도 임의로 잡을 수 있다.

도 4∼도 17의 실시예에 의하면 다음 효과를 얻을 수 있다.

(1)구동축은 모터의 출력축에 직결되어 있기 때문에, 전동기구가 단순하게 되고, 진공분위기중에서의 용도로 사용하는 진공시일도 실시하기 쉽고, 단순한 구조에 의해 유지보수성이 향상한다.

(2)어퍼아암의 회동중심이 동심이기 때문에, 각각의 축받이는 회동축상에 겹쳐지는 구성이 된다. 이점에서, 축지름의 크기는 특히 제한이 없고, 부하에 따라서 사용하는 축받이의 지름을 적절히 고를 수 있다. 이에 따라, 축받이 부분에 충분한 강성을 갖게 할 수 있고, 반송기구의 강성을 높일 수 있다.

(3)제 1 구동축의 구동에 의해 제 1 어퍼아암이 회동하면, 이와 연동하여 제 2 포어아암이 같은 방향으로 제 1 포어아암이 역방향으로 각각 회동하여, 제 2 구동축의 구동에 의해 제 2 어퍼아암이 회동하면, 이와 연동하여 제 1 포어아암이 같은 방향으로 제 2 포어아암이 역방향으로 각각 회동한다. 이 때문에, 제 1 구동축과 제 2 구동축의 회동방향을 선택함으로써, 반송아암을 신축시키는 동작과 반송아암의 방향을 바꾸는 동작을 할 수 있다. 이에 따라, 반송아암을 신축시키는 모터와, 반송아암의 방향을 바꾸는 모터를 공통화할 수 있기 때문에, 반송동작에 요하는 전력을 저감할 수 있음과 동시에, 구성을 간략화할 수 있다.

(4)전달수단은 1:1의 전달비로 동력을 전달하기 때문에, 대변(對邊)의 위치에 있는 어퍼아암과 포어아암은 평행상태를 유지하면서 회동할 수가 있다.

(5)전달수단은 포어아암의 기단부보다도 구동축에 가까운 측에 설치되어 있기 때문에, 포어아암을 얇게 설계할 수 있게 되며, SEMI E21, 22의 규격에 정해진 아암치수에 쉽게 대응할 수 있게 된다.

(6)반송 파지부는 구동축보다도 한쪽측에 있는 위치에서 구동축의 위치를 빠져나가고 반대측까지 이동가능하다. 반송파지부의 이동범위에 융통성을 갖게 함으로써, 반송파지부가 대피위치에 있을 때의 자세는, 반송파지부 및 각 아암의 장치부터의 밀려 나옴이 가장 적은 자세를 잡을 수 있다. 이에 따라, 장치전체의 선회반경을 작게 할 수가 있다.

(7)반송물 파지부는 포어아암 연결부에 2개 부착되고, 이들 반송물 파지부는 각각 다른 반송방향을 향하여 배치되어 있기 때문에, 반도체 프로세스에 적용한 경우는, 공정처리부에 건네주는 웨이퍼와 공정처리부에서 집어낸 웨이퍼를 동시에 파지할 수 있다. 이에 따라, 반송효율을 향상할 수 있다.

(8)각 어퍼아암과 포어아암은, 겹쳐서 배치되어 있고, 회동이동하였을 때의 이동영역을 서로 간섭하지 않기 때문에, 회동축과 직행하는 수평방향에 대한 아암의 폭은 특히 제한이 없고, 부하에 따른 폭에 설정할 수 있다.

도 18은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.

이 실시예에서는, 반송물 파지부를 1개 설치함으로써 점유면적이 작은 반송장치를 실현하고 있다.

도 18에서, 반송챔버(90)의 중앙에 어퍼아암(61,62)의 회동중심이 위치하고, 어퍼아암(66,67)의 선단에 한 개의 반송물 파지부(69)가 배치되고, 웨이퍼(93)를 파지한 대피위치의 자세를 나타낸 것이다. 또한, 2점쇄선으로 그린 반송물 파지부 (69')와 웨이퍼(93')는 신장위치를 나타내고 있다. 여기서, 한 쪽의 파지부가 없기 때문에, 그 대피위치의 자세는 웨이퍼(93)가 어퍼아암(61,62)의 회동중심과 겹치는 위치까지 후퇴한 자세를 취하고 있어도, 웨이퍼를 포함시킨 아암전체의 선회반경을 작게 할 수 있다.

따라서, 반도체를 처리하는 프로세스 모듈 1대에 대하여 1대의 반송아암을 조합하여 사용하는 경우(싱글챔버 방식이라고 부른다) 등에는, 인접하는 공정과의 배치간격을 작게 할 수 있으며 장치가 차지하는 면적을 억제함으로써, 설치비가 비싼 클린룸을 효율적으로 활용할 수 있다. 특히, 대형싸이즈의 웨이퍼에 대하여 조밀한 반송시스템을 제공할 수 있고, 금후, 지름이 커지는 현상이 진행하는 웨이퍼 싸이즈로의 반송수단으로서 유효하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 아암이 충분한 강성을 가지고 있어 안정된 반송동작을 보증할 수 있고, 보수가 용이하고, 에너지 절약화를 실현한 반송장치를 제공할 수 있다.

도 1은 반송장치의 종래예의 구성도,

도 2는 반송장치의 종래예의 구성도,

도 3은 반송장치의 종래예의 구성도,

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 구성도,

도 5는 도 4의 반송장치를 위에서 본 평면도,

도 6은 도 4 및 도 5의 반송장치에 있어서의 동력전달기구의 구성예를 나타낸 도면,

도 7은 도 4 및 도 5의 반송장치에 있어서의 동력전달기구의 구성예를 나타낸 도면,

도 8은 도 4 및 도 5의 반송장치에 있어서의 동력전달기구의 구성예를 나타낸 도면,

도 9는 도 4 및 도 5의 반송장치에 있어서의 동력전달기구의 구성예를 나타낸 도면,

도 10은 도 4 및 도 5의 반송장치의 동작설명도,

도 11은 도 4 및 도 5의 반송장치의 동작설명도,

도 12는 도 4 및 도 5의 반송장치의 동작설명도,

도 13은 포어아암 연결부의 구성예를 나타낸 도면,

도 14는 도 4 및 도 5의 반송장치의 동작설명도,

도 15는 도 4 및 도 5의 반송장치의 동작설명도,

도 16은 도 4 및 도 5의 반송장치의 동작설명도,

도 17은 웨이퍼 반송을 행하는 경우에 있어서의 반송순서의 일례를 나타낸 도면,

도 18은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11,12 : 어퍼아암 13 : 구동축

14,15 : 축 16,17,18,19 : 포어아암

20,21 : 웨이퍼 파지핸드 31 : 회동축

32 : 제 1 아암 33,35 : 회동축

34 : 제 2 아암 36 : 제 3 아암

37,38 : 피처리체 재치부 41,42 : 리어아암

43,44,66,67 : 포어아암 45 : 반송대

46,47,53,54 : 힌지 48,49 : 기어

50,51,75,76,78,79 : 풀리 52 : 텐션벨트

61,62 : 어퍼아암 63,64 구동축

65 : 모터 68 : 포어아암 연결부

69,70 : 반송물 파지부 71,72 : 어퍼아암 회동축

73,74 : 포어아암 회동축 77,80 : 벨트

81,82 : 궤적 90 : 반송챔버

91a,91b,91c : 제 1 및 제 2 웨이퍼, 제 3 웨이퍼

92a : 제 1 공정처리부 92b : 제 2 공정처리부

93 : 웨이퍼

Claims

동축상에서 각각 회동가능하게 설정된 제 1 및 제 2 어퍼아암과,

동축상에 배치되어 있고, 2개의 출력축을 가진 모터의 출력축과 직결되고, 상기 제 1 어퍼아암과 연결되는 제 1 구동축과, 상기 제 2 어퍼아암과 연결되는 제2 구동축과,

상기 제 1 어퍼아암의 선단부에 기단부가 회동가능하게 부착된 제 1 포어아암과,

상기 제 2 어퍼아암의 선단부에 기단부가 회동가능하게 부착된 제 2 포어아암과,

상기 제 1 및 제 2 포어아암의 선단부가 연결된 포어아암 연결부와,

이 포어아암 연결부에 부착된 반송물 파지부와,

상기 제 1 구동축의 동력을 상기 제 2 포어아암에 전하는 제 1 전달수단과,

상기 제 2 구동축의 동력을 상기 제 1 포어아암에 전하는 제 2 전달수단을 구비하고,

제 1 구동축의 구동에 의해 제 1 어퍼아암이 회동하면, 이와 연동하여 제 2 포어아암이 같은 방향으로 제 1 포어아암이 역방향으로 각각 회동하고,

제 2 구동축의 구동에 의해 제 2 어퍼아암이 회동하면, 이와 연동하여 제 1 포어아암이 같은 방향으로 제 2 포어아암이 역방향으로 각각 회동하여, 이들 아암의 회동에 의해 상기 반송물 파지부를 이동하는 것을 특징으로 하는 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전달수단은 1:1의 전달비로 동력을 전달하고, 제 1 어퍼아암이 회동하면, 제 1 어퍼아암의 회동각도와 같은 회동각도만 제 2 포어아암이 같은 방향에 회동하여 제 1 포어아암이 역방향으로 회동하고, 제 2 어퍼아암이 회동하면, 제 2 어퍼아암의 회동각도와 같은 회동각도만큼 제 1 포어아암이 같은 방향으로 회동하고 제 2 포어아암이 역방향으로 회동하는 것을 특징으로 하는 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전달수단은, 포어아암의 기단부보다도 구동축에 가까운 측에 설치되고, 포어아암의 회동중심과 어퍼아암의 회동중심 사이에서 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 어퍼아암은, 제 1 및 제 2 포어아암과 겹친 상태에서 시계방향과 반시계방향의 양쪽으로 회동가능하고, 이 어퍼아암의 회동에 의해 상기 반송물 파지부는 제 1 및 제 2 구동축보다도 한쪽에 있는 위치로부터 제 1 및 제 2 구동축의 위치를 빠져나가 반대측까지 이동가능한 것을 특징으로 하는 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 반송물 파지부는 포어아암 연결부에 2개가 부착되고, 이들의 반송물 파지부는 각각 다른 반송방향을 향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 어퍼아암, 제 2 어퍼아암, 제 1 포어아암 및 제 2 포어아암은, 겹쳐져 배치되어 있고, 회동이동하였을 때의 이동영역을 서로 간섭하지 않은 것을 특징으로 하는 반송장치.