KR100696027B1 - 웨이퍼 핸들링 로봇용 기계식 그리퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적으로 증가된 속도 및 가감속 상태에서 실리콘 웨이퍼와 같은 피가공재를 이송할 수 있는 로봇을 제공한다. 특히, 본 발명은 아암에 부착된 피가공재 핸들링 부재에 피가공재를 기계적으로 압박하기 위한 로봇아암과 연관된 로봇 손목조립체를 제공한다. 상기 피가공재 죔쇠는 피가공재를 유지하고 핸들링 부재의 선형 운동 및 급속 회전중에 피가공재에 대한 손상 및 미끄러져 나감을 방지하는데 충분한 힘을 선택적으로 부과한다. 일 실시예에서, 실리콘 웨이퍼를 고정하기 위한 죔쇠는 최소의 입자 발생 및 웨이퍼 손상으로 웨이퍼를 위치 및 유지시키기 위해 단일 만곡부재에 연결되는 두 개의 죔쇠 핑거를 사용한다. 상기 죔쇠는 웨이퍼를 분배 또는 픽업하기 위해 피가공재 핸들링 부재가 거의 완전히 전진하는 경우를 제외하고 웨이퍼가 정상적으로 조여지도록 설계된다.

Description

웨이퍼 핸들링 로봇용 기계식 그리퍼 {MECHANICAL GRIPPER FOR WAFER HANDLING ROBOTS}
도 1은 후퇴위치에 있는 로봇 및 점선으로 나타낸 전진위치의 로봇을 도시하는 웨이퍼 핸들링용 "폴러"형 로봇 아암의 개략적인 평면도.
도 2는 후퇴위치에 있는 로봇 및 점선으로 나타낸 전진위치의 로봇을 도시하는 웨이퍼 핸들링용 "개구리-다리"형 로봇를 갖춘 클러스터 공구의 개략적인 평면도.
도 3은 완전히 펼쳐진 전진위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 제 1 실시예를 도시하는, 부분 제거된 바닥 커버판을 갖는 "개구리-다리"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 저면도.
도 4는 조여진 부분 후퇴위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 제 1 실시예를 도시하는, 부분 제거된 바닥 커버판을 갖는 "개구리-다리"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 저면도.
도 5는 완전히 펼쳐진 해제위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 제 2 실시예를 도시하는, 커버판을 갖지 않는 "폴러"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 평면도.
도 6은 조여진 부분 후퇴위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 제 2 실시예를 도시하는, 커버판을 갖지 않는 "폴러"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 평면도.
도 7은 완전히 펼쳐진 해제위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 제 3 실시예를 도시하는 부분 제거된 바닥 커버판을 갖는 "개구리-다리"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 저면도.
도 8은 조여진 부분 후퇴위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 제 3 실시예를 도시하는 부분 제거된 바닥 커버판을 갖는 "개구리-다리"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 저면도.
도 9는 완전히 펼쳐진 해제위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 제 4 실시예를 도시하는, 커버판을 갖지 않는 "폴러"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 평면도.
도 10은 조여진 부분 후퇴위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 제 4 실시예를 도시하는, 커버판을 갖지 않는 "폴러"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 평면도.
도 11 및 도 12는 다수의 웨이퍼 지지부재를 갖는 웨이퍼 블레이드의 평면도 및 횡단면도.
도 13a는 도 9에 도시한 웨이퍼 블레이드 및 웨이퍼 지지부재의 확대된 부분 횡단면도.
도 13b 및 도 13c는 도 9의 웨이퍼 지지부재 대신에 또는 이에 조합하여 사용될 수 있는 상이한 웨이퍼 지지부재의 확대된 부분 횡단면도.
도 14는 롤러 대신 기계가공된 선단부를 도시하는 죔쇠 핑거 실시예의 일부를 도시하는 부분도.
도 15는 단일 죔쇠 핑거를 이용하는, 후퇴위치에 있는 로봇 및 점선으로 나타낸 전진위치의 로봇을 도시하는 웨이퍼 핸들링용 "폴러"형 로봇의 개략적인 평면도.
도 16은 단일 죔쇠 핑거를 사용하는 실시예를 도시하는, 커버판이 없는 "개구리-다리"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체의 평면도.
도 17은 웨이퍼의 대향측에 죔쇠 핑거의 대우 세트를 사용하는, 완전히 펼쳐진 해제위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 실시예를 도시하는 커버판이 없는 "개구리-다리"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체를 도시하는 평면도.
도 18은 웨이퍼의 대향측에 죔쇠 핑거의 대우 세트를 사용하는, 조여진 부분 후퇴위치에 있는 본 발명에 따른 레버기구의 실시예를 도시하는 커버판이 없는 "개구리-다리"형 로봇의 죔쇠 손목 조립체를 도시하는 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 로봇 20 : 구동 부재
42 : 아암 44,45 : 스트럿
46,50 : 피봇 60 : 웨이퍼 핸들링 부재
64 : 블레이드 70 : 유지부재
80 : 죔쇠 손목조립체 90 : 죔쇠 핑거
114 : 편향부재 120,130 : 레버
122,135 : 접촉 패드 125 : 병진운동 부재
150 : 스톱부재 190 : 연결부재
200 : 커버판 302 : 웨이퍼
본 발명은 피가공재를 기계식 아암에 고정하는 죔쇠기구에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 로봇 블레이드가 적어도, 회전을 위한 부분 후퇴된 위치에 있을 때 블레이드의 전방 에지에서 유지부재에 대해 웨이퍼를 편향시킴으로써 반도체 웨이퍼를 로봇 블레이드에 점진적으로 고정하는 죔쇠에 관한 것이다.
현재의 반도체 처리시스템은 고도의 제어처리 환경으로부터 기판의 제거없이 다수의 순차 처리단계를 수행하기 위해 다수의 공정챔버를 함께 통합한 클러스터 공구를 포함한다. 이들 챔버들은 예를들어, 탈가스 챔버, 기판 예비-최적화 챔버, 냉각 챔버, 이송 챔버, 화학증착 챔버, 물리증착 챔버, 에칭 챔버 등을 포함한다. 클러스터 공구내의 챔버들의 조합, 상기 챔버의 작동하에서의 작동 조건 및 매개변수들은 특정 처리방법 및 공정흐름을 이용하여 특정 구조물을 조립하도록 선택된다.
일단 클러스터 공구가 임의 공정단계를 수행하기 위한 소정의 챔버 세트 및 보조 장비로 설정되면, 상기 클러스터 공구는 통상적으로 일련의 챔버 및 공정 단계를 통해 기판을 연속적으로 통과시킴으로써 다수의 기판을 처리한다.
상기 특정 처리방법 및 공정 순서들은 통상적으로 클러스터 공구를 통한 기판 각각의 처리를 지시, 제어 및 감시하는 마이크로프로세서에 프로그램된다. 일단 전체의 웨이퍼 카세트가 클러스터 공구를 통해 성공적으로 처리되면, 웨이퍼 카세트는 추가의 처리를 위해, 또 다른 클러스터 공구를 통과하거나 화학 기계적 연마기와 같은 자립형 공구를 통과하게 된다.
통상적으로 클러스터 공구는 일련의 공정챔버에 기판을 통과시킴으로써 기판을 처리한다. 이러한 시스템에 있어서, 로봇은 일련의 공정 챔버에 웨이퍼를 통과시키는데 사용된다. 각각의 공정챔버는 한번에 두 개의 웨이퍼를 수용하여 처리하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 클러스터 공구내의 기판 처리량이 배가된다. 각각의 공정 및 핸들링단계에 소요되는 시간의 양은 단위 시간당 기판 처리량에 직접적인 영향을 준다. 집적회로 조립 시스템의 설계는 비록 복잡해질 수는 있으나, 제품의 품질, 작동 비용, 또는 장비의 수명에 악영향을 끼치지 않고, 총 처리량을 최대화하기 위해 가능한한 빠르게 각각의 단계들을 수행하는 것이 유리하다.
클러스터 공구내에서의 기판 처리량은 이송 챔버내에 위치된 웨이퍼 핸들링 로봇의 속도를 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 자성적으로 결합된 로봇은 일정한 평면내에서 로봇 블레이드의 반경방향 운동 및 회전운동을 제공하기 위해, 자성 죔쇠(magnetic clamp)와 웨이퍼 블레이드 사이에 개구리-다리형(frog-leg type) 연결기구 또는 아암을 포함한다. 반경방향 운동 및 회전운동은 클러스터 공구내의 일 위치로부터 다른 위치로, 예를 들어 하나의 챔버로부터 인접 챔버로 기판을 픽업, 이송 및 분배하기 위해 조화 또는 조합될 수 있다.
또 다른 예시적인 로봇이 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 본 발명의 기판 죔쇠장치의 실시예를 갖춘 종래의 폴러형 로봇을 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 반경방향 운동 및 회전운동은 도 1의 개구리-다리형 로봇처럼 클러스터 공구 내의 일 위치로부터 다른 위치로, 예를 들어 하나의 챔버로부터 인접 챔버로 기판을 픽업, 이송 및 분배하도록 조화 또는 조합될 수 있다. 그러나, 도 1의 로봇과는 달리 도 2의 로봇은 웨이퍼(302)의 병진운동을 제공한다.
로봇의 속도 및 가속도가 증가하면 각각의 기판을 핸들링하고 각각의 기판을 다음 지정장소로 분배하는데 소모되는 시간은 감소한다. 그러나, 속도에 대해 요구되는 것은, 기판 또는 기판상에 형성된 필름의 손상 가능성에 대해 균형을 이루어야 한다는 점이다. 로봇이 기판을 너무 급작스럽게 이동시키거나 웨이퍼 블레이드를 너무 빠르게 회전시키면, 웨이퍼는 블레이드에서 미끄러져 나감으로써 잠재적으로 웨이퍼 및 챔버 또는 로봇 모두에 손상을 입히게 된다. 더 나아가, 웨이퍼 블레이드상에서의 기판의 미끄럼 운동은, 만일 기판위에 놓이게 된다면 하나 이상의 다이를 오염시킬 수 있는 입자들에 의한 오염을 초래함으로써 기판으로부터의 다이 수율(die yield)을 감소시키게 된다. 또한, 웨이퍼 블레이드상에서의 기판의 운동은 기판이 챔버내의 지지부재와 후 정렬될 때 부정확한 처리 또는 심지어 추가의 입자발생을 초래할 수 있는 기판의 실질적인 오정렬의 원인이 된다.
로봇 블레이드는 통상적으로 웨이퍼 말단부 위에서의 웨이퍼의 미끄럼을 억제하도록 상방향으로 연장하는 웨이퍼의 말단부상에 웨이퍼 브릿지(wafer bridge)를 형성한다. 그러나, 웨이퍼 브릿지는 블레이드의 측면 주위로 연장하지 않으며 웨이퍼가 블레이드상에서 측면으로 미끄러지는 것을 거의 방지하지 못한다. 게다가, 웨이퍼가 항상 브릿지에 대해 정확하게 위치되지 못한다. 갑작스런 운동 또는 고속의 회전은 웨이퍼를 브릿지쪽으로 밀침으로써 웨이퍼의 손상원인이 되거나 웨이퍼가 브릿지 위로의 미끄럼 및/또는 블레이드를 밀쳐내는 원인이 된다.
웨이퍼의 미끄럼에 저항하는 웨이퍼 블레이드의 상부면과 웨이퍼의 바닥면 사이에는 일정량의 마찰이 존재한다. 그러나, 실리콘 웨이퍼의 바닥면은 매우 매끄럽고, 통상적으로 니켈 도금된 알루미늄, 스텐레스 강 또는 세라믹으로 제조되는 웨이퍼 블레이드에 대해 낮은 마찰계수를 가진다. 게다가, 통상의 웨이퍼는 마찰로 인한 총 저항이 로봇의 급속 회전중 또는 블레이드가 완전히 후퇴된 위치에 있을 때에 가해진 원심력에 의해 쉽게 초과될 정도로 경량이다. 그러나, 이렇게 낮은 마찰계수는 로봇 회전시의 속도를 결정할 때 좌우된다.
1997년 9월 22일자로 출원되어 본 명세서에 참조된, 발명의 명칭이 "기판 조임장치"인 미국 특허출원 제 08/935,293호에는 로봇 블레이드상의 웨이퍼 미끄럼 문제점 및 웨이퍼 이송속도의 증가 필요성에 대해 설명되어 있다. 상기 출원공보에는 이송중에 기판을 블레이드에 유지하는 조임기구가 설명되어 있다. 그러나, 상기 발명은 죔쇠 핑거를 결합 및 해제하기 위한 복잡한 레버/만곡기구 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 특히, 다중 또는 단일 기판 처리 시스템의 증가된 속도 및 가속도/감속도에서 웨이퍼를 이송할 수 있는 로봇을 제공하고자 하는 것이다.
더 상세하게, 급속한 회전 및 반경방향으로의 운동중에 웨이퍼의 미끄럼 및 웨이퍼의 손상을 방지하기에 충분한 힘으로 웨이퍼 또는 한 쌍의 웨이퍼를 웨이퍼 블레이드 또는 한 쌍의 웨이퍼 블레이드에 고정할 수 있는 로봇용 웨이퍼 조임기구 를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일면은 하나 이상의 아암 및 피가공재를 핸들링하기 위해 상기 아암을 구동시키기 위한 하나 이상의 작동기를 갖춘 로봇 조립체용 죔쇠 손목에 관한 것으로서, 상기 아암에 피봇가능하게 연결된 손목 하우징과 상기 손목 하우징에 배열된 하나 이상의 죔쇠 핑거 및 상기 피가공재에 대해 하나 이상의 죔쇠 핑거를 압박하기 위해 하나 이상의 죔쇠 핑거에 연결된 편향부재를 포함한다.
이러한 본 발명의 일면에 있어서의 특징은 병진운동 부재가 하나 이상의 아암에 연결될 수 있고 접촉 패드가 죔쇠 핑거에 이동식으로 연결될 수 있다는 점이다. 게다가, 죔쇠 핑거는 손목 하우징에 피봇식으로 장착되며, 접촉 패드는 로봇 아암이 소정의 전진위치에 도달할 때 피가공재로부터 이격되게 죔쇠 핑거를 이동시키도록 위치설정될 수 있다. 또한, 스톱부재가 손목 하우징에 부착되어 피가공재로부터 이격되는 죔쇠 핑거의 운동을 제한하도록 위치될 수 있다. 또한, 편향부재는 하나의 스프링일 수 있으며, 두 개의 죔쇠 핑거는 서로 이격되게 장착될 수 있고 스프링은 죔쇠 핑거에 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 일면은 병진운동 부재가 하나 이상의 아암에 연결될 수 있으며, 만곡부재가 하나 이상의 죔쇠 핑거에 이동가능하게 연결될 수 있으며, 접촉 패드가 상기 만곡부재에 연결되고 하나 이상의 죔쇠 핑거와 결합하도록 위치되어 로봇이 소정의 전진위치에 도달할 때 피가공재로부터 이격되게 하나 이상의 죔쇠 핑거를 이동시킨다. 또한, 두 개의 죔쇠 핑거는 서로 이격되게 장착될 수 있으며 상기 만곡부재는 죔쇠 핑거에 부착되어 병진운동 부재가 접촉 패드에 결합될 때 죔쇠 핑거가 피가공재로부터 이격되게 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 손목 하우징에는 레버가 피봇가능하게 장착되어 상기 병진운동 부재와 레버의 결합시 만곡부재의 접촉부재를 결합시키도록 위치될 수 있다.
본 발명의 또다른 일면은 로봇 아암의 말단부에 연결되고 피가공재 수용영역을 갖춘 웨이퍼 핸들링 블레이드 및 말단부에 있는 유지부재를 포함하는 피가공재 핸들링 부재에 피가공재를 고정하기 위한 죔쇠기구에 관한 것으로서, 피가공재의 에지와 접촉하도록 위치된 하나 이상의 죔쇠 핑거 및 상기 죔쇠 핑거와 유지부재 사이로 피가공재를 조이도록 상기 피가공재가 피가공재 수용영역에 위치될 때 피가공재에 대해 죔쇠 핑거를 압박하게 하나 이상의 죔쇠 핑거에 연결된 편향부재를 포함한다.
이러한 본 발명의 일면에 있어서의 특징은 상기 죔쇠기구가 피가공재 핸들링 부재와 로봇 아암이 전진할 때 피가공재로부터 이격되게 죔쇠 핑거를 이동시키도록 죔쇠 핑거에 연결된 레버기구를 포함한다는 점이다.
이러한 본 발명의 일면에 있어서 다른 특징은 상기 레버기구가 로봇 아암과 피가공재 핸들링 부재 사이의 상대 각도회전에 의해 결합되게 구성될 수 있으며, 상기 죔쇠 핑거가 피가공재 핸들링 부재에 피복가능하게 장착될 수 있으며, 병진운동 부재가 로봇 아암에 부착되어 로봇 아암이 소정의 길이로 전진할 때 피가공재로부터 이격되게 죔쇠 핑거와 결합하여 이동시키도록 위치될 수 있다는 점이다.
또다른 특징은 레버기구가 상기 죔쇠 핑거에 이동가능하게 연결된 만곡부재 및 병진운동 부재와의 선택적인 결합을 위해 만곡부재에 연결되고 로봇 아암이 소정의 길이로 전진할 때 피가공재로부터 이격되게 하나 이상의 죔쇠 핑거와 결합하여 이동시키도록 위치되는 접촉 패드를 더 포함한다는 점이다.
또다른 특징은 상기 레버기구가 피가공재 핸들링 부재에 피봇가능하게 장착된 레버를 더 포함한다는 점이다. 상기 레버는 단부를 가지며, 접촉 패드는 병진운동 부재와의 선택적인 맞물림을 위해 말단부 근처의 레버에 결합될 수 있으며, 상기 만곡부재의 접촉 패드가 레버와 선택적으로 맞물리도록 위치됨으로써, 병진운동 부재에 의한 레버의 결합으로 인한 하나 이상의 죔쇠 핑거의 결합으로 로봇이 소정의 길이로 전진할 때 피가공재로부터 이격되게 죔쇠 핑거를 이동시킬 수 있다는 점이다. 또한, 두 개의 죔쇠 핑거는 서로 이격되게 장착될 수 있으며, 만곡부재는 죔쇠 핑거에 부착되어 접촉패드와 병진운동 부재와의 결합시 죔쇠 핑거가 이격되게 이동할 수 있게 한다. 또한, 스톱부재가 피가공재 핸들링 부재에 부착되어 피가공재로부터 이격되게 하나 이상의 죔쇠 핑거의 운동을 규제하도록 위치될 수 있다.
본 발명의 또다른 일면은 로봇 아암 조립체에 관한 것으로서, 상기 로봇 아암 조립체는 로봇 아암에 피봇가능하게 연결된 손목 하우징을 가지며 죔쇠 조립체를 갖는 말단부를 각각 구비한 한 쌍의 개구리-다리형 아암과, 상기 손목 하우징내에 배열된 하나 이상의 죔쇠 핑거, 및 피가공재에 대해 하나 이상의 죔쇠 핑거를 압박하도록 하나 이상의 죔쇠 핑거에 연결된 편향부재를 포함한다.
이러한 본 발명의 일면에 있어서의 특징은 병진운동 부재가 로봇 아암의 말단부에 부착될 수 있고 레버기구가 하나 이상의 죔쇠 핑거에 연결되어 로봇 아암이 소정의 길이로 펼쳐질 때 피가공재로부터 이격되게 하나 이상의 죔쇠 핑거를 이동시키도록 상기 병진운동 부재에 의해 결합되게 위치될 수 있다는 점이다. 또다른 특징은 스톱부재가 손목 하우징에 부착되어 피가공재로부터 이격되게 하나 이상의 죔쇠 핑거를 규제하도록 위치될 수 있다는 점이다.
본 발명의 또다른 일면은 제 1 축선 주위에서 회전가능한 한 쌍의 제 1 허브부재와, 각각의 허브부재를 구동하기 위한 한 쌍의 자성 드라이브와, 상기 허브부재에 장착되는 제 1 스트럿 및 제 2 스트럿을 각각 갖춘 한 쌍의 로봇 아암과, 각각의 제 2 스트럿상에 배열되는 병진운동 부재와, 하나 이상의 죔쇠 핑거를 가지며 상기 한 쌍의 로봇 아암에 피봇가능하게 부착되는 피가공재 핸들링 부재와, 상기 피가공재에 대해 하나 이상의 죔쇠 핑거를 압박하도록 구성된 하나 이상의 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재와, 부착된 아암 조립체가 소정의 길이로 펼쳐질 때 상기 병진운동 부재에 의한 결합에 따라 하나 이상의 죔쇠 핑거와 결합하도록 위치되며 부착된 상기 아암 조립체가 소정의 길이로 펼쳐질 때 피가공재로부터 이격되게 하나 이상의 죔쇠 핑거를 당기도록 구성되는 레버기구를 포함하는 로봇에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 일면에 있어서의 특징은 상기 편향부재가 하나 이상의 스프링이라는 점이다. 다른 특징은 레버가 손목 하우징에 피봇가능하게 장착될 수 있고 스톱부재가 손목 하우징에 부착되어 상기 피가공재로부터 이격되게 하나 이상의 죔쇠 핑거의 운동을 규제하도록 위치될 수 있다는 점이다. 또다른 특징은 동일한 방향으로의 제 1 및 제 2 아암의 회전이 두 개의 독립적인 운동중의 하나로 변환될 수 있고 반대방향으로의 상기 제 1 및 제 2 아암의 회전이 두 개의 독립적인 운동중의 다른 하나로 변환될 수 있다는 점이다.
본 발명의 또다른 일면은 로봇 아암에 관한 것으로서, 상기 로봇 아암은 로봇 아암에 피봇가능하게 연결되는 손목 하우징을 구비한 손목 조립체를 갖춘 말단부를 각각 포함하는 한 쌍의 개구리-다리형 로봇 아암과, 상기 손목 하우징에 작동가능하게 연결되는 다수의 대향 죔쇠 핑거, 및 피가공재에 대해 죔쇠 핑거를 압박하도록 구성된 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재를 포함한다.
이러한 본 발명의 일면에 있어서의 특징은 상기 대향 죔쇠 핑거가 제 1 기단부 죔죄 핑거 또는 죔쇠 핑거세트 및 제 2 말단부 죔쇠 핑거 또는 죔쇠 핑거세트를 더 포함할 수 있다는 점이다. 또다른 특징은 공통의 연동기구가 부착되거나 죔쇠 핑거를 결합 및/또는 분리하도록 대향 죔쇠 핑거에 작동가능하게 연결될 수 있다는 점이다. 또다른 특징은 상기 공통의 연동기구가 일정한 길이의 와이어, 스프링 강편, 또는 다른 적합한 부재일 수 있다는 점이다.
이후, 본 발명의 전술한 특징, 장점 및 목적들이 더 상세히 이해될 수 있도록, 간단히 요약하여 전술한 본 발명에 대해 첨부도면에 도시된 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
그러나, 첨부도면에는 단지 전형적인 본 발명의 실시예만을 도시한 것이므로 본 발명의 사상을 제한 것이 아니며 다른 동등한 효과적인 실시예들이 있을 수 있다고 이해해야 한다.
도 1은 후퇴된 위치 및 점선으로 펼져진 위치를 도시하고 있는 "폴러(polar)"형 로봇의 개략도이다. 상기 로봇(10)은 구동부재(20)에 단단히 연결된 제 1 스트럿(44)을 갖춘 단일의 로봇 아암(42)을 포함한다. 상기 로봇 아암(42)의 제 2 스트럿(45)은 엘보 피봇(46)에 의해 제 1 스트럿(44)에, 손목 피봇(50)에 의해 피가공재 핸들링 부재(60)에 피봇가능하게 연결된다. 상기 스트럿(44,45), 및 피봇(46,50)의 구성에 의해 웨이퍼 핸들링 부재(60)를 구동부재(20)에 연결하는 폴러형 로봇 아암(42)을 형성한다.
폴러형 로봇의 기본 작동은 통상적이다. 제 1 스트럿(44)은 두가지 모드중 하나로 회전가능하게 이동한다. 회전 모드에서, 구동부재(20)와 제 2 스트럿(45) 및 웨이퍼 핸들링 부재(60) 사이의 연동기구는 제 1 스트럿(44)의 회전시 전체 로봇 아암(42)이 전진 또는 후퇴없이 회전되도록 분리된다. 전진 모드에서, 구동부재(20)와 제 2 스트럿(45) 및 웨이퍼 핸들링 부재(60) 사이의 연동기구는 예를들어, 제 1 스트럿(44)이 시계방향으로 회전하므로 제 2 스트럿(45)이 반시계 방향으로 회전하고 웨이퍼 핸들링 부재(60)가 시계방향으로 회전되도록 결합된다. 이러한 각각의 스트럿의 상대 회전으로 인해, 로봇(10)에 대한 웨이퍼 핸들링 부재(60)의 전진이 발생된다. 구동부재(20)의 역전은 제 1 및 제 2 스트럿(44,45)과 웨이퍼 핸들링 부재(60)가 역방향으로 회전하는 원인이 되어 웨이퍼 핸들링 부재(60)가 후퇴하게 된다.
도 2는 웨이퍼(302)를 세로로 처리하는데 유용한 예시적인 통합 클러스터 공구(400)의 개략도이다. 웨이퍼(302)는 클러스터 공구(400)로부터 부하잠금 챔버(loadlock chamber)(402)를 통해 도입 및 후퇴된다. 한 쌍의 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)를 갖는 로봇(10)이 클러스터 공구(400) 내부에 위치되어 부하잠금 챔버(402)와 다수의 처리챔버(404) 사이에서 기판을 이송한다. 상기 로봇 아암(42)은 로봇 조립체가 이송 챔버(406) 내부에서 자유롭게 회전할 수 있는 후퇴위치에 도시되어 있다. 도 2의 클러스터 공구의 특정형상은 단지 예시적인 것이며 도시된 시스템은 한 번에 두 개의 웨이퍼(302)를 처리할 수 있다. 그러나, 본 발명은 도 1에 도시하고 설명한 폴러형 로봇과 같은 로봇 조립체나 단일 웨이퍼 이송 조립체에 동일하게 적용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일면으로서, 제조공정 순서, 클러스터 공구 내부의 상태, 및 로봇(10)의 작동을 제어하기 위해 마이크로프로세서 제어기가제공된다.
도 2는 후퇴 위치 및 점선으로 나타낸 전진위치에 있는 개구리-다리형 자성 결합식 로봇(10)을 도시한다. 상기 로봇(10)은 공통 축선 주위에서 링을 회전시키기 위한 컴퓨터 제어 구동모터에 자성적으로 결합된 두 개의 동심 링을 포함한다. 상기 로봇(10)은 한 쌍의 로봇 아암(42)을 포함하는데, 상기 각각의 로봇 아암은 제 1 자성 구동부재(20)에 단단히 연결된 제 1 스트럿(44)을 포함한다. 상기 로봇 아암(42)의 제 2 스트럿(45)은 엘보 피봇(46)에 의해 제 1 스트럿(44)에, 손목 피봇(50)에 의해 피가공재 핸들링 부재(60) 및 공통의 경질 연결부재(190)에 피봇가능하게 연결된다. 상기 스트럿(44,45) 및 피봇(46,50)의 구성에 의해 웨이퍼 핸들링 부재(60)를 자성 구동부재(20)에 연결하는 개구리-다리형 로봇 아암(42)을 형성한다.
자성 구동부재(20)가 동일한 각속도로 동일한 방향으로 회전하면, 상기 로봇(10)도 동일한 각속도를 갖는 동일한 방향으로 도면의 평면에 수직한 방향인 회전 축선(z)을 중심으로 회전한다. 자성 구동부재(20)가 동일한 각속도로 반대방향으로 회전하면, 전진 위치로 또는 전진 위치로부터 웨이퍼 핸들링 부재(60)가 선형의 반경방향 운동을 한다. 모터가 동일한 속도에서 동일한 방향으로 회전하는 모드는 인접 챔버중의 하나로 웨이퍼를 교환하는데 적합한 위치로부터 다른 챔버로 웨이퍼를 교환하는데 적합한 위치로 로봇(10)을 회전시키는데 이용될 수 있다. 모터가 반대방향으로 동일한 속도로 회전하는 모드는 챔버 중 하나에 있어서, 챔버 내측으로 웨이퍼 블레이드를 반경방향으로 전진시키고 그 챔버로부터 웨이퍼 블레이드를 추출하는데 이용된다. 모터 회전을 약간 상이하게 한 회전조합도 로봇이 축선(z)을 중심으로 회전될 때 웨이퍼 블레이드를 전진 또는 후퇴시키는데 이용될 수 있다. 상기 피봇(50)에서 제 2 스트럿(45) 및 피가공재 핸들링 부재(60)에 부착되는 연결부재(190)는 두 개의 피가공재 핸들링 부재(60)와 로봇 아암(42) 사이로 연장되어 이들을 연결한다. 연결부재(190)와 피가공재 핸들링 부재(60)를 연결하는 조립체는 총체적으로 손목(80)으로서 지칭된다. 상기 연결부재(190)에 대한 하나의 아암 조립체(42)는 기어 또는 벨트기구와 같은, 상기 연결 부재(190)내의 동기화 기구에 의해 다른 아암 조립체(42)와 동일한 운동을 한다.
도 3 및 도 4는 부분 제거된 바닥 커버판을 갖는 피가공재 핸들링 부재(60)의 제 1 실시예의 부분 저면도이며 개구리-다리형 로봇에 사용되는 죔쇠 손목 조립체(80)의 내측 작동요소를 도시한다. 도 5 및 도 6은 커버판이 없는 피가공재 핸들링 부재(60)의 제 2 실시예의 부분 평면도이며 폴러형 로봇에 사용되는 죔쇠 손목 조립체(80)의 내측 작동요소를 도시한다. 도 3 및 도 5는 죔쇠 핑거(90)가 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩시키기 위해 웨이퍼(302)로부터 결합해제되도록 웨이퍼 핸들링 부재(60)가 완전히 전진 또는 후퇴된 위치에 있는 죔쇠 핑거(90)를 도시한다.
각각의 피가공재 핸들링 부재(60)는 손목 하우징(199), 웨이퍼 핸들링 블레이드(64) 및 죔쇠 손목 조립체(80)를 가진다. 상기 손목 하우징(199)은 피가공재 핸들링 부재(60)의 내측 이동부품을 케이스화하는 상부 커버판 및 바닥 커버판을 포함한다. 상기 하우징(199)은 실질적으로 단단하며 피가공재 핸들링 부재(60)를 보호한다. 상기 핸들링 블레이드(64)는 내측 부품으로서 손목 하우징(199)의 전방단부로부터 전진하며 그 내부에 웨이퍼(302)를 수용한다. (도 1 및 도 2에 도시된)브릿지 또는 유지부재(70)는 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)의 말단부에서 손목 하우징(199) 반대쪽의 웨이퍼 블레이드(64)의 단부로부터 상방으로 연장하며 블레이드상에 배열된 웨이퍼(302)와 접촉한다. 도 17 및 도 18을 참조하여 후술하는 다른 실시예는 피가공재 핸들링 부재(60)의 말단부에 제 2 죔쇠 핑거세트를 포함한다.
피가공재 핸들링 부재(60)의 죔쇠 손목 조립체(80)는 레버기구(109), 편향부재(114), 및 한 쌍의 죔쇠 핑거(90)로 구성된다. 상기 편향부재(114)는 바람직하게 한 쌍의 죔쇠 핑거(90) 사이에 연결되는 스프링이다.
한 쌍의 죔쇠 핑거(90)는 바람직하게 서로 이격되게 손목 하우징(199) 내부에 피봇가능하게 장착 및 배열된다. 상기 두 개의 죔쇠 핑거(90)는 편향부재(114)에 의해 함께 연결되어 일반적으로 피가공재 또는 웨이퍼(302)쪽으로 죔쇠 핑거(90)를 편향시킨다. 상기 죔쇠 핑거(90)는 죔쇠기구가 조임위치에 있을 때 죔쇠 핑거(90)가 웨이퍼(302)의 에지와 결합하도록 선택된다. 상기 죔쇠 핑거(90)의 말단부는 바람직하게 죔쇠 핑거(90)와 웨이퍼(302) 사이의 마찰을 최소화하도록 경질의 내마모성 재료로 제조되어 입자발생을 최소화하도록 기계가공된 선단부(94) 또는 롤러(92)를 포함한다. 게다가, 입자 발생을 더욱 더 최소화하거나 죔쇠 핑거(90)와 웨이퍼(302) 사이에 추가의 조임력을 유지하도록 웨이퍼(302)와 결합할 때 죔쇠 핑거(90)의 힘으로부터의 충격을 흡수하도록 죔쇠 핑거(90)의 말단부 근처에 선단 만곡부재(93)가 제공된다. 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(302)와의 결합을 위해 다중 선단부(94) 또는 롤러(92)를 갖춘 단일의 죔쇠 핑거(90)가 제공될 수 있음을 주목해야 한다. 도 14 및 도 16에 도시된 실시예에서, 유지부재(70)는 블레이드상에 웨이퍼(302)를 고정하도록 롤러(92) 또는 선단부(94)와 반대쪽 웨이퍼 핸들링 블레이드(64) 근처의 적합한 위치에 위치될 수 있으며, 유지부재(70)가 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)의 말단부에 위치되지 않는 경우에는 보통 롤러(92) 또는 선단부(94)와 반대쪽에 있는 한 웨이퍼의 원주에 따른 어떠한 곳에라도 위치될 수 있다. 도 16에 도시된 실시예에서와 같이, 단일 죔쇠 핑거(90)도 죔쇠 손목 조립체(80)에 미끄럼가능하게 장착될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 레버 조립체 또는 레버 기구(109)는 일반적으로 대향 단부를 갖는 길다란 레버인 제 1 레버(120)를 포함한다. 제 1 레버(120)의 일 단부는 제 1 죔쇠 핑거(90)에 단단히 또는 일체로 연결된다. 제 1 레버(120)의 고정 또는 일체형으로 연결되는 단부(121)의 반대쪽에 있는 제 1 레버(120)의 접촉단부(124)는 접촉 패드(122)를 형성하는 관련 평탄부를 가진다. 또한, 병진운동 부재(125)가 후술하는 제 2 레버의 접촉 패드(135)와의 결합을 위해 제 1 레버(120)에 부착될 수 있다. 도시하지 않았지만, 상기 병진운동 부재(125)가 제 1 레버(120) 대신에 제 2 레버(130)에 연결될 수 있어서 제 2 레버(130)의 접촉패드는 제 1 레버(120)와 연관된 제 2 접촉패드(135)일 수 있다. 상기 레버 조립체 또는 레버 기구(109)는 연결단부(131)에서 제 2 죔쇠 핑거(90)에 단단히 또는 일체로 연결되는 길다란 레버일 수 있는 제 2 레버(130) 및 상기 연결단부(131)의 반대쪽에 접촉단부(132)를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 레버(120,130)는 각각 기울어지게 제공되며 상기 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거와 함께 동일한 평면내에서 피봇하도록 구성된다. 상기 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125)는 제 1 레버부재 및 상기 제 1 레버부재에 고정된 병진운동 부재(125)가 전방으로 회전할 때 상기 제 2 레버(130)의 접촉 단부(132)와 관련된 접촉패드 사이에서의 맞물림 및 접촉을 유지하도록 위치된다. 마찰 및 그로인한 상기 제 2 레버(130)의 접촉패드(135)와 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125) 사이에서의 입자발생을 최소화하기 위해, 상기 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125)는 바람직하게 경질의 내마모성 재료로 제조되고 상기 부재에 회전가능하게 부착되는 접촉 롤러(126)를 포함한다. 작동시, 상기 제 1 레버(120) 및 그에 연결된 병진운동 부재(125)의 피봇운동은 제 2 레버(130)의 피봇 운동을 유발한다. 상기 로봇아암(42)의 제 2 스트럿(45)에 부착된 병진운동 부재(82)는 상기 제 1 레버(120)의 접촉패드(122)와 선택적으로 결합하여 소정 길이의 로봇아암 전진위치에서 웨이퍼(302)로부터 이격되게 제 1 죔쇠 핑거(90)를 피봇시킨다.
상기 병진운동 부재(82)는 상기 제 2 스트럿(45)을 피가공재 핸들링 부재(60)에 연결하는 피봇(50) 근처의 제 2 스트럿(45)에 단단히 부착되는 길다란 경질 부재이다. 상기 병진운동 부재(82)는 제 2 스트럿(45)으로부터 외측으로 신장하여 손목 하우징(199) 내로 신장한다. 병진운동 부재(82)의 최고점에 회전가능하게 부착된 것은 실질적인 입자를 발생시키지 않고 다른 표면에 맞물리도록 구성된 롤러(84)이다. 상기 롤러(84)는 병진운동 부재(82)와 접촉 패드(122) 사이의 마찰을 최소화하기 위해 경질의 내마모성 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 병진운동 부재(82)는 병진운동 부재의 최고점이 웨이퍼(302) 및 핸들링 블레이드(64)를 향해 회전 및 일반적으로 전방으로 이동될 때 상기 최고점이 제 1 레버(120)의 접촉 패드(122)와 맞물리도록 위치된다. 로봇 아암(42)의 전진에 의해 병진운동 부재(82)가 전방으로 회전되게 된다.
병진운동 부재(82)가 로봇 아암의 소정의 전진위치에서 제 1 레버(120)의 접촉패드(122)와 결합할 때, 유사하게 상기 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125)도 제 2 레버(130)의 접촉 패드(135)와 결합하여 로봇 아암의 소정의 전진위치에서 웨이퍼(302)로부터 이격되게 제 2 죔쇠 핑거(90)를 피봇시킨다. 바람직하게, 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125), 제 2 레버(130)의 접촉 패드(135)의 형상 및 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거(90)의 형상은 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거의 회전각이 항상 동일하도록 선택된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 병진운동 부재(82)는 제 2 스트럿(45)을 피가공재 핸들링 부재(60)에 연결하는 피봇(50) 근처의 제 2 스트럿(45)에 단단히 부착된다. 병진운동 부재(82)에 회전가능하게 부착된 것은 실질적인 입자 발생없이 다른 표면과 맞물리게 구성된 롤러(84)이다. 롤러(84)는 예를들어, PEEK(폴리에틸 에테르 케톤), 또는 TUFSAM(테프론 주입 양극처리된 알루미늄)과 같은 경질의 내마모성 재료로 제조되어 병진운동 부재(82)와 접촉 패드(122) 사이의 마찰을 최소화한다. 병진운동 부재(82)는 상기 제 2 스트럿(45) 및 그에 부착된 병진운동 부재(82)가 웨이퍼 핸들링 부재(60)의 거의 완전한 전진위치에서 웨이퍼 핸들링 부재(60)와 관련하여 회전할 때 제 1 레버(120)의 접촉 패드(122)와 맞물리도록 위치된다. 로봇 아암(42)의 전진으로 로봇 아암의 소정의 전진위치에서 웨이퍼(302)로부터 이격되게 제 1 죔쇠 핑거(90)를 피봇하도록 제 1 레버(120)를 회전시킨다.
상기 병진운동 부재가 로봇 아암의 소정의 전진위치에서 제 1 레버(120)의 접촉패드(122)와 결합할 때, 유사하게 상기 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125)도 제 2 레버(130)의 접촉 패드(135)와 결합하여 로봇 아암의 소정의 전진위치에서 웨이퍼(302)로부터 이격되게 제 2 죔쇠 핑거(90)를 피봇시킨다. 바람직하게, 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125), 제 2 레버(130)의 접촉 패드(135)의 형상 및 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거(90)의 형상은 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거의 회전각이 항상 동일하도록 선택된다.
도 3 및 도 4는 제거된 바닥 커버판(202)을 갖는 죔쇠 손목 조립체(80)의 저면도이며 각각 전진 및 후퇴위치에 있는 프레그-레그형 로봇의 로봇 아암(42)에 대한 죔쇠 손목 조립체(80)의 작동을 나타낸다. 유사하게, 도 5 및 도 6은 커버판이 없는 죔쇠 손목 조립체(80)의 평면도이며 각각 전진 및 후퇴 위치에 있는 프레그-레그형 로봇의 로봇 아암(42)에 대한 죔쇠 손목 조립체(80)의 작동을 나타낸다. 상기 도면들을 비교하면, 죔쇠 기구가 완전한 전진위치에서 웨이퍼를 어떻게 해제하는 가를 효과적으로 알 수 있다. 도 4 및 도 6은 상기 조립체가 회전을 위한 위치에 있을 때와 같이, 로봇 허브부재(11)위의 완전히 후퇴된 위치에 있는 손목 조립체(80)를 도시한다. 상기 죔쇠 핑거(90)는 조여진 위치에서 상기 웨이퍼(302)의 원주변에 결합된다. 죔쇠 핑거(90)의 결합으로 웨이퍼(302)를 조일뿐만 아니라 웨이퍼를 블레이드(64)상에 정확하게 일치되게 위치시킨다. 웨이퍼(302)가 정확하게 위치되기 때문에, 처리상의 에러가 작으며 복잡한 웨이퍼 중심맞춤 장비를 사용할 필요가 없다. 손목 조립체(80)가 완전히 후퇴되면, 병진운동 부재(82)와 제 1 레버(120)의 맞물림 접촉패드(122) 사이의 거리는 최대가 된다.
도 3 및 도 5는 챔버(404)(도 2)의 벽(412)내부에 있는 웨이퍼 이송 슬롯(410)을 통해 죔쇠기구가 해제되는 지점으로 연장된 손목 조립체(80) 및 블레이드(64)를 도시한다. 죔쇠 핑거(90)의 롤러(92)와 웨이퍼(302)의 에지 사이의 간극은 처리챔버(도시되지 않음)의 리프트 핀과 같은 다른 장치에 의해 블레이드(64)의 상부로부터 웨이퍼가 상승될 수 있게 한다. 또한, 병진운동 부재(82,125), 레버(120,130), 스톱 부재(150,151)(후술됨), 및 스프링 또는 다른 편향부재(114)의 상대위치에 주목해야 한다. 해제위치에 있어서, 스프링 또는 다른 편향부재(114)는 연장된다. 스프링 또는 다른 편향부재(114)는 보통 접촉 핑거(90)를 웨이퍼(302)쪽으로 편향시켜, 손목 조립체가 회전을 위한 위치에 있을 때와 같이, 손목 조립체(60)가 로봇 허브부재(11) 위로 완전히 펼쳐진 위치에 있을 때 웨이퍼(302)를 유지부재(70)에 결합 및 고정시킨다(도 4 및 도 6). 그러나, 레버기구(109)와 결합할 때와 같이 병진운동 부재(82)의 힘은 스프링 또는 다른 편향부재의 편향력에 대항하여 로봇아암의 소정의 전진위치에서 죔쇠 핑거(90)를 웨이퍼(302)로부터 분리시킨다.
외측 스톱부재(150)는 상부 커버판(200)에 부착된 고정 스톱을 포함하며 상기 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거(90)의 외측방향 운동을 제한한다. 상기 스톱부재(150)는 예정위치를 넘어서 죔쇠 핑거(90)의 외측방향 운동을 방지하도록 위치된다. 이러한 위치는 웨이퍼(302)를 해제하기 위해 죔쇠 핑거(90)의 웨이퍼로부터 이격되어야 하는 이동거리에 의해 결정된다. 몇몇 예에서, 로봇(10)은 오정렬 웨이퍼(302)를 회수해야 하며 죔쇠기구는 핸들링 블레이드(64)상의 웨이퍼를 파지할 때 웨이퍼(302)를 정렬시키는 역할을 한다. 따라서, 죔쇠 핑거(90)는 오정렬 웨이퍼(302)가 웨이퍼 블레이드(64)상에 놓일 수 있도록 충분히 후퇴되어야 한다. 바람직한 실시예에서, 외측 스톱부재(150)는 중심으로부터 0.080인치까지의 웨이퍼 오정렬을 수용할 수 있도록 0.160인치까지 죔쇠 핑거(90)가 후퇴될수 있도록 위치되어야 한다. 후퇴거리는 특정 시스템의 허용공차를 수용할 수 있도록 조절되며 일실시예에서, 스프링 또는 다른 편향부재(114)의 수명을 확보하고 선단 만곡부재(93)에 대한 손상을 방지하도록 특별히 제한되어야 한다. 그러나, 후퇴거리는 죔쇠 조립체가 사용되는 특정 시스템에 따라 규정된 거리일 수 있다. 유사하게, 내측 스톱부재(151)는 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거의 내측방향 운동을 규제하도록 제공될 수 있다. 내측 스톱부재(151)는 예를들어 레버기구(109)의 오정렬을 방지하기 위해 예정된 위치를 넘어서는 죔쇠 핑거(90)의 내측 운동을 제한하도록 위치된다.
도 7 및 도 8은 죔쇠 손목 조립체(80)의 내측 작동부품을 노출시키고 개구리-다리형 로봇에 사용되는 부분 제거된 바닥판을 갖는 피가공재 핸들링 부재(60)의 제 3 실시예를 도시하는 부분 저면도이다. 도 9 및 도 10은 죔쇠 손목 조립체(80)의 내측 작동부품을 노출시키고 폴러형 로봇에 사용되는 커버없는 피가공재 핸들링 부재(60)의 제 4 실시예를 도시한다. 도 7 및 도 9는 죔쇠 핑거(90)가 웨이퍼의 로딩 및 언로딩을 위해 웨이퍼(302)로부터 분리되도록 웨이퍼 핸들링 부재(60)가 완전히 펼쳐진 전진 위치 또는 해제위치에 있는 죔쇠 핑거(90)를 도시한다.
도 7 내지 도 10에 도시된 실시예에서, 레버 조립체 또는 레버기구(109)는 일반적으로 대향단부를 갖는 길다란 레버인 병진운동 레버(200)를 포함한다. 병진운동 레버(200)의 피봇단부는 손목 하우징(199)내부에 배열 및 장착되며 죔쇠 핑거(90)와 동일한 평면에서 피봇하도록 구성된다. 병진운동 레버(200)는 접촉 패드(220)를 형성하는 관련 평탄부도 포함한다. 병진운동 부재(208)도 후술하는 바와 같이 만곡기구(245)의 접촉패드(240)와의 결합을 위해 병진운동 레버(200)에 부착될 수 있다. 병진운동 부재(208)는 예를들어, PEEK 또는 TUFSAM과 같은 경질의 내마모성 재료로 제조되고 회전가능하게 부착되는 접촉 롤러(210)를 포함한다.
만곡기구(245)는 대향 단부를 갖는 중앙 접촉부(242)를 포함하며, 상기 대향단부에는 만곡부(230)가 단단히 연결되고 대향단부로부터 만곡부(230)가 연장되어 죔쇠 핑거(90)의 기단부에 단단히 연결된다.
병진운동 레버(200)의 병진운동 부재(208)는 병진운동 레버(200)와 그에 부착된 병진운동 부재(208)가 전방으로 회전될 때 상기 만곡기구(245)의 접촉부(242)와 관련된 접촉 패드(240) 사이에서 맞물려 접촉을 유지하도록 구성된다.
작동시, 병진운동 레버(200) 및 그에 연결된 병진운동 부재(208)의 피봇운동은 만곡기구(245)의 접촉부 및 그에 부착된 만곡부(230)의 전방방향 운동을 초래한다. 만곡부(230)의 전방방향 운동은 만곡부(230)가 부착된 죔쇠 핑거(90)의 단부의 내측 운동을 초래하며 죔쇠 핑거(90)가 피봇되어 죔쇠 핑거(90)의 말단부가 웨이퍼(302)로부터 외측으로 이동되게 한다. 로봇 아암(42)의 제 2 스트럿(45)에 부착된 병진운동 부재(82)는 로봇 아암의 소정의 전진위치에서 웨이퍼(302)로부터 이격되게 제 1 죔쇠 핑거(90)를 피봇시키도록 제 1 레버(120)의 접촉 패드(122)와 선택적으로 결합할 수 있게 구성된다.
도 7 및 도 8에 도시된 실시예를 참조하면, 병진운동 부재(82)는 제 2 스트럿(45)을 피가공재 핸들링 부재(60)에 연결하는 피봇(50) 근처의 제 2 스트럿(45)에 단단히 부착되는 길다란 경질 부재이다. 상기 병진운동 부재(82)는 제 2 스트럿(45)으로부터 손목 하우징(199) 내측으로 연장한다. 상기 병진운동 부재(82)의 최고점 단부에 피봇가능하게 부착된 것은 실질적인 미립자 발생없이 다른 표면과 맞닿게 되는 롤러(84)이다. 상기 롤러(84)는 병진운동 부재(82)와 접촉 패드(122) 사이의 마찰을 최소화하기 위해 예를들어, PEEK 또는 TUFLAM 코팅된 알루미늄과 같은 경질의 내마모성 재료로 제조된다. 상기 병진운동 부재(82)는 병진운동 부재(82)가 웨이퍼(302) 및 핸들링 블레이드(64)쪽으로 회전 및 이동할 때 병진운동 부재의 최고점 단부가 병진운동 레버(200)의 접촉패드(220)와 맞닿게 되도록 위치된다. 로봇 아암(42)의 전진에 의해 병진운동 부재(82)가 전방방향으로 회전하게 된다.
병진운동 부재(82)가 로봇아암의 소정의 전진위치에서 병진운동 레버(200)의 접촉패드(220)와 결합할 때, 병진운동 레버(200)의 병진운동 부재(208)가 접촉부(242)의 접촉 패드(240)와 유사하게 결합하여 만곡기구(245)를 웨이퍼(302)를 향해 전방으로 이동시킴으로써 로봇 아암의 소정의 위치에서 웨이퍼(302)로부터 이격되게 죔쇠 핑거(90)를 피봇시킨다. 바람직하게, 병진운동 레버(200)의 병진운동 부재(208), 접촉 패드(220)의 형상, 만곡기구(245)의 접촉패드(240)의 형상, 및 죔쇠 핑거(90)의 형상은 죔쇠 핑거(90)의 회전각이 항상 동일하도록 선택된다.
도 9 및 도 10에 도시된 실시예를 참조하면, 병진운동 부재(82)는 제 2 스트럿(45)을 피가공재 핸들링 부재(60)에 연결하는 피봇(50) 근처의 제 2 스트럿(45)에 단단히 부착된다. 병진운동 부재(82)에 회전가능하게 부착된 것은 실질적인 미립자의 발생없이 다른 표면과 맞닿도록 구성된 롤러(84)이다. 바람직하게, 상기 롤러(84)는 병진운동 부재(82)와 접촉패드(122) 사이의 마찰을 최소화하도록 예를들어, PEEK 또는 TUFLAM 코팅된 알루미늄과 같은 경질의 내마모성 재료로 제조된다. 상기 병진운동 부재(82)는 제 2 스트럿(45) 및 그에 부착된 병진운동 부재(82)가 웨이퍼 핸들링 부재(60)의 완전히 전진된 위치에서 웨이퍼 핸들링 부재(60)에 대해 회전할 때 제 1 레버(120)의 접촉 패드와 맞닿도록 위치된다. 로봇 아암(42)의 전진으로 병진운동 부재(82)가 회전하게 된다.
병진운동 부재(82)가 로봇 아암의 소정의 전진위치에서 제 1 레버(120)의 접촉 패드(122)와 결합할 때, 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125)도 제 2 레버(130)의 접촉 패드(135)와 유사하게 결합하여 로봇 아암의 소정의 전진위치에서 웨이퍼(302)로부터 이격되게 제 2 죔쇠 핑거(90)를 피봇시킨다. 바람직하게, 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125), 제 2 레버(130)의 접촉 패드(135)의 형상, 및 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거(90)의 형상은 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거의 회전각이 항상 동일하도록 선택된다.
도 7 및 도 8는 제거된 바닥 커버판(202)을 갖는 죔쇠 손목 조립체(80)의 저면도이며 각각 전진 및 후퇴위치에 있는 프레그-레그형 로봇의 로봇 아암(42)에 대한 죔쇠 손목 조립체(80)의 작동을 나타낸다. 유사하게, 도 5 및 도 6은 커버판이 없는 죔쇠 손목 조립체(80)의 평면도이며 각각 전진 및 후퇴 위치에 있는 프레그-레그형 로봇의 로봇 아암(42)에 대한 죔쇠 손목 조립체(80)의 작동을 나타낸다. 상기 도면들을 비교하면, 죔쇠 기구가 완전한 전진위치에서 웨이퍼를 어떻게 해제하는 가를 효과적으로 알 수 있다. 도 4 및 도 6은 상기 조립체가 회전을 위한 위치에 있을 때와 같이, 로봇 허브부재(11) 위의 완전히 후퇴된 위치에 있는 손목 조립체(80)를 도시한다. 상기 죔쇠 핑거(90)는 조여진 위치에서 상기 웨이퍼(302)의 원주변에 결합된다. 죔쇠 핑거(90)의 결합으로 웨이퍼(302)를 조일뿐만 아니라 웨이퍼를 블레이드(64)상에 정확하게 일치되게 위치시킨다. 웨이퍼(302)가 정확하게 위치되기 때문에, 처리상의 에러가 작으며 복잡한 웨이퍼 중심맞춤 장비를 사용할 필요가 없다. 손목 조립체(80)가 완전히 후퇴될 때, 병진운동 부재(82)와 제 1 레버(120)의 맞물림 접촉패드(122) 사이의 거리는 최대가 된다. 유사하게, 병진운동 레버(200)의 병진운동 부재(208)와 만곡기구(245)의 결합 접촉패드(240) 사이의 거리가 최대가 된다.
도 7 및 도 9는 챔버(404)(도 2)의 벽(412)내부에 있는 웨이퍼 이송 슬롯(410)을 통해 죔쇠기구가 해제되는 지점으로 연장된 손목 조립체(80) 및 블레이드(64)를 도시한다. 죔쇠 핑거(90)의 롤러(92)와 웨이퍼(302)의 에지 사이의 간극은 처리챔버(도시않음)의 리프트 핀과 같은 다른 장치에 의해 블레이드(64)의 상부로부터 웨이퍼가 상승될 수 있게 한다. 또한, 병진운동 부재(82,208), 병진운동 레버(200), 만곡기구(245), 만곡부(230), 스톱 부재(150,151), 및 스프링 또는 다른 편향부재(114)의 상대위치에 주목해야 한다. 해제위치에 있어서, 스프링 또는 다른 편향부재(114)는 연장된다. 스프링 또는 다른 편향부재(114)는 보통 접촉 핑거(90)를 웨이퍼(302)쪽으로 편향시켜, 손목 조립체가 회전을 위한 위치에 있을 때와 같이, 손목 조립체(80)가 로봇 허브부재(11) 위로 완전히 펼쳐진 위치에 있을 때 웨이퍼(302)를 유지부재(70)에 결합 및 고정시킨다(도 8 및 도 10). 그러나, 병진운동 레버(200)와 결합할 때의 병진운동 부재(82)의 힘 및 상기 만곡기구(245)와 결합할 때의 병진운동 레버(200)의 결과적인 힘은 스프링 또는 다른 편향부재의 편향력에 대항하여 로봇아암의 소정의 전진위치에서 죔쇠 핑거(90)를 웨이퍼(302)로부터 분리시킨다.
외측 스톱부재(150)는 상부 커버판(200)에 부착된 고정 스톱을 포함하며 상기 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거(90)의 외측방향 운동을 제한한다. 상기 스톱부재(150)는 예정위치를 넘어서 죔쇠 핑거(90)의 외측방향 운동을 방지하도록 위치된다. 이러한 위치는 웨이퍼(302)를 해제하기 위해 죔쇠 핑거(90)의 웨이퍼로부터 이격되어야 하는 이동거리에 의해 결정된다. 몇몇 예에서, 로봇(10)은 오정렬 웨이퍼(302)를 회수해야 하며 죔쇠기구는 핸들링 블레이드(64)상의 웨이퍼를 파지할 때 웨이퍼(302)를 정렬시키는 역할을 한다. 따라서, 죔쇠 핑거(90)는 오정렬 웨이퍼(302)가 웨이퍼 블레이드(64)상에 놓일 수 있도록 충분히 후퇴되어야 한다. 바람직한 실시예에서, 외측 스톱부재(150)는 중심으로부터 0.080인치까지의 웨이퍼 오정렬을 수용할 수 있도록 0.160인치까지 죔쇠 핑거(90)가 후퇴될수 있도록 위치되어야 한다. 후퇴거리는 특정 시스템의 허용공차를 수용할 수 있도록 조절되며 일실시예에서, 스프링 또는 다른 편향부재(114)의 수명을 확보하고 선단 만곡부재(93)에 대한 손상을 방지하도록 특별히 규제되어야 한다. 그러나, 후퇴거리는 죔쇠 조립체가 사용되는 특정 시스템에 따라 규정된 거리일 수 있다. 유사하게, 내측 스톱부재(151)는 제 1 및 제 2 죔쇠 핑거의 내측방향 운동을 규제하도록 제공될 수 있다. 내측 스톱부재(151)는 예를들어 레버기구(109)의 오정렬을 방지하기 위해 예정된 위치를 넘어서는 죔쇠 핑거(90)의 내측 운동을 규제하도록 위치된다.
도 11 및 도 12는 다수의 웨이퍼 지지부재(74)를 갖는 웨이퍼 블레이드(64)의 평면도 및 측단면도이다. 웨이퍼 지지부재(74)는 웨이퍼 블레이드(64)내에 결합 또는 일체로 형성되며 웨이퍼(302)의 바닥면이 웨이퍼 블레이드(64)의 상부면과 접촉하는 것을 방지하도록 웨이퍼 블레이드(64)의 상부면 위의 상방향으로 충분하게 연장하는 웨이퍼 접촉면(76)을 가진다. 이러한 방식으로, 웨이퍼 지지부재(74)는 웨이퍼(302) 바닥면이 접촉 및 마찰되는 정도를 감소시킴으로써 미립자 발생 및/또는 웨이퍼 손상정도를 감소시킨다.
웨이퍼가 3개 정도로 적은 웨이퍼 지지부재(74)상에 지지되더라도 웨이퍼 블레이드(64)는 적어도 4개의 지지부재(74)를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 웨이퍼 지지부재(74)는 웨이퍼가 조여질 때 추가의 안정성이 제공되더라도 수용된 웨이퍼(302)에 대한 안정성을 제공하도록 실제의 거리보다 상당한 거리로 돌출되는 것이 바람직하다. 바람직하게 커다란 반경의 볼록면을 갖는 다수의 지지부재(74)는 웨이퍼(302)의 하부면에 대한 접촉압력을 감소시킴으로써 미립자 발생가능성을 더욱 감소시킨다. 게다가, 로봇의 블레이드는 웨이퍼가 블레이드에 대해 단지 에지만이 접촉하도록 경사질 수도 있다. 이는 웨이퍼와 블레이드 사이의 마찰을 감소시킴으로써 웨이퍼를 내측위치로 미는데 필요한 힘을 감소시킨다.
상기 지지부재(74)는 소정의 재료로 제조될 수 있지만, 일반적으로 처리환경에서 부식되지 않고, 그로부터 미립자를 발생시키지 않으며, 웨이퍼 표면을 손상시키지 않는 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 지지부재에 바람직하게 사용되는 재료는 알루미나, 블루 사파이어, 지르코니아, 질화 실리콘 및 탄화 실리콘이다. 상기 지지부재(74)는 세라믹, 사파이어 또는 다이아몬드 코팅을 상부에 갖는 기계가공된 금속으로 제조될 수도 있다.
도 13a는 도 9에 도시한 바와 같은 웨이퍼 지지부재(74) 및 웨이퍼 블레이드(64)의 부분 확대 횡단면도이다. 도 13a의 지지부재(74)는 베어링 표면(78)에서 회전할 수 있는 볼 베어링으로서 도시되어 있다. 베어링이 자유롭게 회전 또는 롤링하기 때문에, 지지부재(74)와 웨이퍼(302) 사이의 마찰정도는 더욱 감소되거나 제거된다.
도 13b 및 도 13c는 도 13a에 도시된 지지부재(74) 대신에, 또는 그와 조합되어 사용될 수 있는 다른 지지부재(74)의 부분 횡단면도이다. 도 13b의 지지부재는 블레이드(64)의 구멍내에 단단히 수용되는 포스트 및 상기 웨이퍼(302)와 접촉하는 상부면(76)을 형성하는 반구형 바닥을 포함한다. 도 13c의 지지부재(74)는 상부면(76)이 블레이드(64)의 상부면(66) 위로 조금 연장하도록 블레이드의 구멍내에 단단히 고정되는 볼 또는 구이다. 도 13a, 도 13b, 및 도 13c의 각각의 설계 및 이들과 동등한 설계가 웨이퍼(302)를 지지하도록 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다.
작동 방법
작동시, 로봇(10)은 이송 챔버(406)내의 축선을 중심으로 회전하여 웨이퍼 핸들링 부재(60)를 상기 이송 챔버(406)에 부착된 다수의 챔버에 정렬시킨다. 일단, 챔버(402,404)와 정렬되면, 제 1 및 제 2 스트럿(44,45)의 상대회전에 의해 전진되어 이송을 위해 내부에 놓인 웨이퍼(302)와 웨이퍼 핸들링 부재(60)를 챔버(404) 내측으로 이동시킨다. 챔버(404) 사이로 웨이퍼(302)를 빠르게 이송시키기 위해, 웨이퍼(302)는 그 위에 놓여질 때 웨이퍼 핸들링 부재(60)상에 조여진다. 죔쇠 손목 조립체(80)는 이러한 조임작동을 촉진시키도록 다음과 같이 사용된다. 설명의 편리함을 위해 단지 단일 로봇 아암(42), 죔쇠 손목 조립체(80), 및 피가공재 핸들링 블레이드(64)에 대해서만 설명하고 있지만, 이중 블레이드의 작동이 각각의 블레이드에서 동일한 방식으로 수행될 수 있다고 이해해야 한다.
웨이퍼 핸들링 부재(60)상의 웨이퍼 이송 중에, 스프링, 또는 다른 편향기구(114)는 죔쇠 핑거(90)를 조임위치로 편향시킨다. 충분한 힘이 스프링 또는 다른 편향부재(114)로 부가될 때에만, 부착된 죔쇠 스프링(90)이 웨이퍼(302)로부터 외측으로 이격되게 이동된다. 바람직한 실시예에서, 스프링 또는 다른 편향부재(114)는 약 0.14 파운드 또는 웨이퍼(302) 중량의 약 1.2배의 조임력을 웨이퍼(302)상에 가한다. 웨이퍼(302)의 크기가 거의 일정하므로, 죔쇠 핑거(90)의 조임위치는 변경될 필요가 없다. 따라서, 죔쇠 손목 조립체(80)는 죔죄 핑거(90)의 내측 및 외측 이동을 제한한다. 전술한 장치를 사용하여, 각각의 웨이퍼(302)와 관련된 두 개의 접촉 핑거(90)를 연결하며 단일 로봇 아암(42)의 운동을 이용하여 두 죔쇠 핑거(90)를 후퇴시킬 수 있다.
따라서, 스프링 또는 다른 편향부재(114)는 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)상의 웨이퍼(302)와 접촉하는 내측 조임위치로 죔쇠 핑거(90)를 편향시킨다. 그러나, 웨이퍼(302)를 위치시키고 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)로부터 웨이퍼(302)를 제거하기 위해, 조임력은 해제되어야 하고 죔쇠 핑거(90)는 후퇴된다. 대부분의 시간은 웨이퍼(302)가 블레이드(64)상에 있으며, 로봇(10)은 웨이퍼(302)를 이동시킨다. 로봇 이송 효율을 최대화하기 위해, 웨이퍼(302)는 웨이퍼(302)를 더 빠르게 이동시키기 위해 로봇(10)이 높은 속도 및 보다 높은 가감속도를 이용할 수 있도록 핸들링 블레이드(64)상에 있는 동안 가능한한 오랫동안 조여져야 한다. 그러므로, 상기 조임력은 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)와 챔버(404) 사이로의 웨이퍼 이송(302)을 수행하기 위해서만 해제되어야 한다. 그와 같이, 조임력은 이송을 완료하기 위해 로봇 아암(42)이 챔버 내측으로 전진될 때에만 해제된다.
로봇 아암(42)이 로봇(10)과 챔버(404) 사이의 이송을 완료하도록 챔버(404)내측으로 연장되면서, 스트럿(44,45)은 피가공재 핸들링 부재(60)와 관련하여 회전한다. 이러한 스트럿(45)의 회전은 그에 단단히 부착된 병진운동 부재(82)의 상대회전을 야기한다. 병진운동 부재(82)는 제 2 스트럿(45)이 로봇 아암(42)의 소정의 연장길이로 병진운동하는 소정의 회전을 수행할 때, 병진운동 부재(82)의 최고점 단부에 부착된 롤러(84)가 제 1 레버(120)의 접촉 패드와 접촉하여 로봇 아암(42)의 연장부상에서 제 1 레버(120)를 피봇시키도록 위치된다. 따라서, 병진운동 부재(82)는 아암(42)의 전진운동 및 스트럿(44,45)의 회전운동을 제 1 레버(120)의 전방 회전으로 변환시킨다. 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125)는 제 2 레버(130)의 접촉패드(135)와 결합하며, 제 2 레버(130)의 전방회전을 초래하도록 제 2 레버(130)를 전방으로 편향시킨다. 제 1 레버(120) 및 제 2 레버(130)가 전방으로 회전하므로, 부착된 접촉 핑거(90)가 웨이퍼(302) 및 핸들링 블레이드(64)로부터 이격되게 이동시킨다. 웨이퍼(302)는 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)로부터 제거된다. 로봇 아암(42)의 순차적인 후퇴는 병진운동 부재(82)가 제 1 레버(120)로부터 분리되게 하여, 스프링 또는 다른 편향부재(114)가 죔쇠 핑거(90)를 조임위치로 복귀하게 하며 죔쇠 핑거(90)가 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)상에 놓인 웨이퍼(302) 에지와 결합함으로써, 웨이퍼(302)가 유지부재(70)에 대해 압박되게 한다. 스프링 또는 다른 편향부재(114)는 피가공재 핸들링 부재(60)를 조임위치로 편향시킨다. 웨이퍼(302)를 핸들링 블레이드(64)에 고정된 유지부재(70)에 대해 편향시킴으로써, 죔쇠 핑거(90)는 웨이퍼(302)가 핸들링 부재(64)상에 놓일 때마다 웨이퍼(302)를 동일한 위치에 정렬시켜 시스템의 반복도를 증가시킨다.
죔쇠 핑거(90)가 후퇴하는 위치에 도달하기 이전에, 로봇 운동은 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)상에서의 웨이퍼(302)의 어떤 운동을 피하도록 느려진다. 그러나, 조여질 때, 로봇 운동속도, 가속도 및 감속도는 로봇 운동능력에 의해서만 규제된다.
본 발명의 설계에 있어서 고려한 주요 사항중 하나는 도 2에 도시한 것과 같은 몇몇 클러스터 공구(400)에 있어서, 처리 챔버(404) 및 부하잠금 챔버(402)는 로봇(10)의 축선(z)으로부터 동일한 거리에 있거나 그렇지 않을 수 있다는 점이다. 본 발명은 스톱부재(150)의 사용에 의해 이러한 차이점을 수용한다. 스프링 또는 다른 편향부재(114)가 소정의 외측위치에 도달할 때 접촉 핑거(90)를 외측으로 편향시키므로, 상기 접촉 핑거(90)는 접촉 핑거(90)의 더 이상의 외측 이동을 방지하는 스톱부재(150)와 접촉한다. 특정 실시예에서, 레버기구(109)는 도 6-7 및 도 13-14에 도시한 실시예의 만곡부(230)를 포함하여 로봇 아암(45)의 더 이상의 이동으로부터 "로스트 모션(lost motion)"을 흡수하는 하나 이상의 만곡부를 포함할 수 있다.
죔쇠 기구가 웨이퍼(302)를 해제하는 정확한 지점은 다수 부품의 위치선정 및 상대 크기에 의해 결정되거나 의존한다. 예를들어, 병진운동 부재(82)가 제 2 스트럿(45)에 부착되는 각도 및 상기 접촉 패드(122)의 상대 위치는 서로 접촉하는 상대 위치를 결정한다. 스트럿(44,45)의 상대길이는 피가공재 핸들링 부재(60)에 대한 제 2 스트럿(45)의 상대회전을 결정한다. 죔쇠 핑거(90)가 제 2 스트럿(45)과 피가공재 핸들링 부재(60) 사이의 소정의 상대각도에 도달하므로, 스트럿(44,45)의 길이는 로봇 아암(42)이 전진할 때에만 상기 각도에 도달되도록 해야 한다. 죔쇠 핑거(90)가 후퇴되는 지점에 영향을 끼칠 수 있는 다른 인자들은 스프링(114)의 인장력, 및 제 1 레버(120), 제 2 레버(130) 및 제 2 레버(130)의 접촉 패드(135)의 상대위치이다. 바람직한 실시예에서, 이들 인자들은 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)가 이송위치의 1 내지 3 인치범위(즉, 완전히 전진된 위치)내에 있을 때 죔쇠 핑거(90)가 후퇴되도록 구성된다.
죔쇠 핑거(90)가 웨이퍼(302)와 결합하면, 상기 웨이퍼(302)는 핑거(90)와 유지부재(70) 사이에 고정되며, 죔쇠 핑거(90)의 결합으로 유지부재(70)에 대해 이동될 때까지 웨이퍼를 압박한다. 이는 웨이퍼(302) 바닥면이 웨이퍼 지지부재(74)의 웨이퍼 접촉면(76)에 대한 어떤 마찰력과 조우하게 될 웨이퍼 블레이드(64)에 대한 웨이퍼(302)의 운동중에 진행된다. 그러나, 웨이퍼(302)가 커다란 영역에서 접촉하는 종래 블레이드의 지지부재와는 달리, 본 발명의 지지부재는 이들 사이의 접촉 및 마찰 정도를 감소 또는 최소화함으로써 웨이퍼 손상 또는 미립자 발생을 감소 또는 제거한다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼 지지부재는 마찰력을 제공하는 것과는 무관한 대신에 웨이퍼에 대한 손상 및 마찰을 감소시킨다. 본 발명의 조임작 용은 블레이드(64)의 이동중에 웨이퍼(302)를 정위치에 유지하는 것이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 어떤 실시예도 대향의 죔쇠 핑거(90,690)를 포함하거나, 제 1 기단부에 있는 죔쇠 핑거(90) 및 웨이퍼(302)의 대향측면에 위치되는 죔쇠 핑거(690)를 포함하는 죔쇠 핑거(90,690)세트를 포함할 수 있다. 도 17 및 도 18은 죔쇠 손목 조립체(80)의 내측 작동부품들을 도시하는 커버판이 없는 피가공재 핸들링 부재(60)의 실시예의 부분 평면도이다. 도 17 및 도 18에 도시된 실시예는 개구리-다리형 로봇에 사용되도록 구성된 것이나 대향 죔쇠 핑거(90,690)세트는 본 발명에서 설명한 어떤 다른 실시예에도 사용될 수 있다. 도 17은 죔쇠 핑거(90,690)가 웨이퍼(302)의 로딩 및 언로딩을 위해 웨이퍼(302)로부터 분리되도록 웨이퍼 핸들링 부재(60)가 완전히 펼져진 전진 또는 해제위치에 있는 죔쇠 핑거(90,690)를 도시한다.
도 17 및 도 18에 도시된 실시예에서, (도 1 및 도 2에 도시된)유지부재는 사용되지 않는다. 대신에, 웨이퍼(302)가 대향 죔쇠 핑거(90,690)에 의해 어느 일 측면이 맞닿아 있다. 바람직하게, 대향 죔쇠 핑거(90,690)세트는 일정한 길이의 와이어, 스프링 강편, 또는 다른 적합한 부재일 수 있는 공통의 연동기구(98)에 의해 작동가능하게 연결된다.
도 17 및 도 18에 도시된 실시예의 작동에 있어서, 로봇(10)은 이송 챔버(406)내의 축선 주위에서 회전하여 상기 이송챔버(406)에 부착된 다수의 챔버(404)에 웨이퍼 핸들링 부재(60)를 정렬시킨다. 일단, 챔버(402,404)와 정렬되면 로봇 아암(42)은 제 1 및 제 2 스트럿(44,45)의 상대회전에 의해 전진되어 웨이퍼 핸들링 부재(60) 및 그 위에 놓인 웨이퍼(302)를 이송을 위해 챔버(404) 내측으로 이동시킨다. 챔버(404)들 사이로의 웨이퍼(302)의 신속한 이송을 위해, 웨이퍼(302)는 위에 놓일 때 웨이퍼 핸들링 부재(60)상에 조여진다. 죔쇠 손목 조립체(80)는 다음과 같은 조임작동을 촉진하는데 사용된다. 다음 설명에서 설명의 편리함을 위해 단지, 단일 로봇 아암(42), 죔쇠 손목 조립체(80) 및 피가공재 핸들링 블레이드(64)만을 언급하였지만, 이중 블레이드의 작동도 각각의 블레이드에서 동일한 방식으로 수행될 수 있다고 이해해야 한다.
웨이퍼 핸들링 부재(60)상의 웨이퍼 이송중에, 스프링 또는 다른 편향부재(114)는 공통의 연동기구(98), 차례로 죔쇠 핑거(90,690)를 조임위치로 편향시킨다. 충분한 힘이 스프링 또는 다른 편향부재(114)에 부가될 때에만 부착된 죔쇠 핑거(90,690)가 웨이퍼(302)로부터 이격되게 외측으로 이동한다. 임의의 개수의 죔쇠 핑거(690)가 블레이드(64)의 말단부상에 제공될 수 있다. 바람직하게, 두개의 죔쇠 핑거(690)가 사용되며, 이 죔쇠 핑거는 연동기구(98)의 축방향 운동에 응답하여 웨이퍼(302)로부터 이격된 방향으로 롤러(692)의 회전을 허용하도록 블레이드(64)에 대해 피봇된다.
로봇 아암(42)이 로봇(10)과 챔버(404) 사이의 이송을 완료하도록 챔버(404)내측으로 연장되면서, 스트럿(44,45)은 피가공재 핸들링 부재(60)와 관련하여 회전한다. 이러한 스트럿(45)의 회전은 그에 단단히 부착된 병진운동 부재(82)의 상대회전을 초래한다. 병진운동 부재(82)는 제 2 스트럿(45)이 로봇 아암(42)의 소정의 연장길이로 병진운동하는 소정의 회전을 수행할 때, 병진운동 부재(82)의 최고점 단부에 부착된 롤러(84)가 제 1 레버(120)의 접촉 패드와 접촉하여 로봇 아암(42)의 연장부상에서 제 1 레버(120)를 피봇시키도록 위치된다. 따라서, 병진운동 부재(82)는 아암(42)의 전진운동 및 스트럿(44,45)의 회전운동을 제 1 레버(120)의 전방 회전으로 변환시킨다. 제 1 레버(120)의 병진운동 부재(125)는 연동기구(98)의 접촉패드(135)와 결합하여 상기 연동기구(98)를 후방으로 편향시킨다. 연동기구(98)가 후방으로 회전하므로, 작동가능하게 결합된 접촉 핑거(90,690)가 웨이퍼(302) 및 핸들링 블레이드(64)로부터 이격되게 이동시킨다. 웨이퍼(302)는 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)로부터 제거된다. 로봇 아암(42)의 순차적인 후퇴는 병진운동 부재(82)가 제 1 레버(120)로부터 분리되게 하여, 스프링 또는 다른 편향부재(114)가 죔쇠 핑거(90,690)를 조임위치로 복귀하게 하며 죔쇠 핑거(90)가 웨이퍼 핸들링 블레이드(64)상에 놓인 웨이퍼(302) 에지와 결합함으로써, 웨이퍼(302)가 유지부재(70)에 대해 압박되게 한다.
앞에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명의 범주로부터 이탈함이 없는 발명의 또다른 실시예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범주는 다음 특허청구범위에 의해 결정된다.
본 발명에 따른 로봇에 의해 다중 또는 단일 처리 시스템의 증가된 속도 및 가속도/감속도에서 웨이퍼를 이송할 수 있으며, 또한 본 발명에 따른 로봇용 웨이퍼 조임기구에 의해 급속한 회전 및 반경방향으로의 운동중에 웨이퍼의 미끄럼 및 웨이퍼의 손상을 방지하기에 충분한 힘으로 웨이퍼 또는 한 쌍의 웨이퍼를 웨이퍼 블레이드 또는 한 쌍의 웨이퍼 블레이드에 고정할 수 있다.

Claims (56)

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  9. 피가공재를 핸들링하기 위해 하나 이상의 아암 및 하나 이상의 상기 아암을 구동시키기 위한 하나 이상의 작동기를 구비한 로봇 조립체용 죔쇠 손목으로서,
    a) 하나 이상의 아암에 피봇가능하게 연결되는 손목 하우징,
    b) 상기 손목 하우징과 관련되고 서로 이격된 관계로 장착되는 두 개의 죔쇠 핑거,
    c) 상기 두 개의 죔쇠 핑거 중 하나 이상의 죔쇠 핑거를 상기 피가공재에 대해 압박하도록 상기 두 개의 죔쇠 핑거 중 하나 이상의 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재,
    d) 하나 이상의 상기 아암 중 하나 이상에 연결되는 병진운동 부재,
    e) 상기 두 개의 죔쇠 핑거에 이동가능하게 연결되는 만곡부재,
    f) 상기 만곡부재에 연결되는 접촉 패드를 더 포함하며, 상기 접촉 패드는 상기 두 개의 죔쇠 핑거와 결합되고 상기 로봇 아암이 소정의 전진 위치에 도달할 때 상기 죔쇠 핑거가 상기 피가공재로부터 이격 이동되도록 구성 및 위치설정되며, 상기 만곡부재는 상기 죔쇠 핑거에 부착되고 상기 접촉 패드가 상기 병진운동 부재와 결합될 때, 상기 죔쇠 핑거가 피가공재로부터 이격 이동되게 하는, 접촉 패드, 및
    g) 상기 손목 하우징에 피봇가능하게 장착되는 레버로서, 상기 병진운동 부재와 상기 레버의 결합시 상기 만곡부재의 접촉패드와 결합하게 위치되는 레버를 포함하는,
    로봇 조립체용 죔쇠 손목.
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  13. 로봇 아암의 말단부에 연결되고 피가공재 수용영역 및 말단부 상에 유지부재를 갖춘 웨이퍼 핸들링 블레이드를 포함하는 피가공재 핸들링 부재에 피가공재를 고정하기 위한 조임기구로서,
    상기 피가공재의 에지와 접촉하도록 구성 및 위치설정되는 하나 이상의 죔쇠 핑거,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거와 상기 유지부재 사이에 상기 피가공재를 죔쇠고정하기 위해, 상기 피가공재가 상기 피가공재 수용영역에 위치될 때, 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되어 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 상기 피가공재에 대해 압박하도록 구성되는, 편향부재, 및
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되고 상기 피가공재 핸들링 부재 및 상기 로봇 아암이 전진할 때 상기 죔쇠 핑거를 상기 피가공재로부터 이격 이동시키도록 구성되며, 상기 로봇 아암과 상기 피가공재 핸들링 부재 사이의 상대 각 회전에 의해 결합되도록 구성되는 레버기구를 포함하는,
    조임기구.
  14. 제 13 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거는 상기 피가공재 핸들링 부재에 피봇가능하게 장착되며,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거와 결합하고 상기 로봇 아암이 소정의 전진위치에 도달할 때 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 피가공재로부터 이격 이동시키도록 구성 및 위치설정되는 상기 로봇 아암에 부착되는 병진운동 부재를 더 포함하는,
    조임기구.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 레버기구는
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 이동가능하게 연결되는 만곡부재, 및
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거와 결합하고 상기 로봇 아암이 소정의 전진위치에 도달할 때 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 피가공재로부터 이격 이동시키도록 구성 및 위치설정되는 상기 병진운동 부재와의 선택적인 결합을 위해 상기 만곡부재에 결합되는 접촉 패드를 더 포함하는,
    조임기구.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 레버기구는
    상기 피가공재 핸들링 부재에 피봇가능하게 장착되고 단부를 갖는 레버, 및
    상기 병진운동 부재와의 선택적인 맞물림을 위해 상기 단부 근처의 상기 레버에 연결되는 접촉 패드를 더 포함하며,
    상기 만곡부재의 접촉 패드는 상기 레버와 선택적으로 맞물리도록 위치설정되어, 상기 병진운동 부재와 상기 레버와의 결합으로 인해 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거가 결합함으로써 상기 로봇 아암이 소정의 전진위치에 도달할 때, 상기 죔쇠 핑거가 피가공재로부터 이격 이동하는,
    조임기구.
  17. 제 16 항에 있어서,
    서로 이격되어 장착되는 2개의 죔쇠 핑거를 더 포함하고, 상기 만곡부재는 상기 죔쇠 핑거에 부착되며 상기 접촉 패드와 병진운동 부재의 결합시 상기 죔쇠 핑거가 이격 이동되도록 하는,
    조임기구.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 피가공재 핸들링 부재에 부착되며 상기 피가공재로부터 이격되는 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거의 이동을 제한하도록 구성 및 위치설정되는 스톱부재를 더 포함하는,
    조임기구.
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  22. 제 1 축선을 중심으로 회전가능한 한 쌍의 제 1 허브부재,
    상기 허브부재 각각을 구동시키기 위한 한 쌍의 자성 드라이브,
    상기 허브부재 중 하나에 장착되는 제 1 스트럿 및 제 2 스트럿을 각각 포함하는 한 쌍의 로봇 아암,
    상기 제 2 스트럿 각각에 배열되는 병진운동 부재, 및
    한 쌍의 상기 로봇 아암에 피봇가능하게 부착되는 피가공재 핸들링 부재를 포함하며,
    상기 피가공재 핸들링 부재는 하나 이상의 죔쇠 핑거, 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 피가공재에 대해 압박하도록 구성되며 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 결합되는 편향부재, 및 부착된 아암 조립체가 소정의 전진위치에 도달할 때 상기 병진운동 부재와 레버기구의 결합에 응답하여 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 결합시키도록 구성 및 위치설정되며, 부착된 상기 아암 조립체가 소정의 전진위치에 도달할 때 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 당겨서 상기 피가공재로부터 이격시키는 레버기구를 구비하는,
    로봇.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 편향부재는 하나 이상의 스프링인,
    로봇.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 손목 하우징에 피봇가능하게 장착되는 레버를 더 포함하는,
    로봇.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 손목 하우징에 부착되며, 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거가 상기 피가공재로부터의 이격 이동을 제한하도록 구성 및 위치설정되는 스톱부재를 더 포함하는,
    로봇.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 아암의 동일한 방향으로의 회전은 2개의 독립적인 운동 중 하나로 변환되며, 상기 제 1 및 제 2 아암의 반대 방향으로의 회전은 2개의 독립적인 운동 중 다른 하나로 변환되는,
    로봇.
  27. 피가공재를 핸들링하기 위한 로봇 조립체로서,
    a) 하나 이상의 아암,
    b) 하나 이상의 상기 아암 중 하나 이상에 피봇가능하게 연결되는 손목 하우징,
    c) 상기 손목 하우징에 적어도 부분적으로 배치되는 하나 이상의 죔쇠 핑거,
    d) 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 이동가능하게 연결되고 상기 피가공재로부터 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 이격하여 이동시키는 만곡부재,
    e) 상기 손목 하우징에 배치되고 상기 만곡 부재에 결합되는 접촉 패드,
    f) 하나 이상의 상기 아암이 소정의 전진위치에 도달할 때 상기 접촉 패드와 결합하는 병진 운동 레버, 및
    g) 상기 피가공재에 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 압박하기 위해 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재를 포함하는,
    로봇 조립체.
  28. 제 27 항에 있어서,
    서로에 대해 이격된 관계로 장착되는 두 개의 죔쇠 핑거를 더 포함하고,
    상기 만곡부재는 상기 죔쇠 핑거에 부착되고 상기 병진 운동 레버와 상기 접촉 패드와의 결합시 상기 죔쇠 핑거가 상기 피가공재로부터 이격되어 이동하도록 하는,
    로봇 조립체.
  29. 제 28 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 아암 중 하나 이상에 연결되어 상기 병진운동 레버에 결합되는 병진운동 부재를 더 포함하고,
    상기 병진운동 부재와 상기 병진 운동 레버의 결합시, 상기 병진운동 레버가 상기 접촉 패드와 결합되는,
    로봇 조립체.
  30. 제 27 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거는 상기 웨이퍼의 대향 측부에 근접하여 위치하는 제 1 죔쇠 핑거와 제 2 죔쇠 핑거를 포함하는,
    로봇 조립체.
  31. 로봇 아암의 말단부에 연결되고 상기 말단부에 유지부재 및 피가공재 수용영역을 갖는 웨이퍼 핸들링 블레이드를 포함하는 피가공재 핸들링 부재에 피가공재를 고정하기 위한 조임 기구로서,
    상기 피가공재 핸들링 부재에 피봇가능하게 장착되고 상기 피가공재의 에지와 선택적으로 접촉하는 하나 이상의 죔쇠 핑거,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 상기 피가공재로부터 이격 이동시키는 접촉 패드,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 가동되게 연결되고 상기 접촉 패드에 연결되는 만곡부재로서, 상기 접촉 패드가 결합될 때 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거가 상기 피가공재로부터 이격 이동되는 만곡부재,
    상기 접촉 패드와 결합되는 병진운동 레버로서, 상기 로봇 아암 및 상기 피가공재 핸들링 부재가 회전하여 전진할 때 상기 병진운동 레버가 상기 접촉 패드와 결합하는, 병진운동 레버,
    상기 로봇 아암에 부착되고 상기 병진운동 레버와 결합하도록 구성 및 위치설정되고 상기 로봇 아암이 소정의 전진 위치에 도달할 때 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 상기 피가공재로부터 이동시키는 병진운동 부재, 및
    상기 피가공재를 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거와 상기 유지부재 사이에 죔쇠고정되도록 상기 피가공재가 상기 피가공재 수용영역에 위치설정될 때 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 상기 피가공재에 압박하도록 구성된 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재를 포함하는,
    조임 기구.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 병진운동 레버는 상단부,
    상기 병진운동 부재와의 선택적인 맞물림을 위해 상기 단부 근처의 접촉부를 포함하며,
    상기 로봇 아암이 소정의 전진 위치에 도달될 때 상기 병진운동 부재는 상기 접촉부와 결합하는,
    조임 기구.
  33. 제 32 항에 있어서,
    서로에 대해 이격된 관계로 장착되는 두 개의 죔쇠 핑거를 더 포함하고,
    상기 만곡부재는 상기 죔쇠 핑거에 부착되며 상기 병진운동 레버와 상기 접촉 패드의 결합시 상기 죔쇠 핑거를 이격 이동시키는,
    조임 기구.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 피가공재 핸들링 부재에 부착되고 상기 피가공재로부터의 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거의 이동을 제한하도록 구성 및 위치설정되는 스톱부재를 더 포함하는,
    조임 기구.
  35. 제 1 축선에 대해 회전가능한 한 쌍의 제 1 허브부재,
    상기 허브부재 각각을 구동시키기 위한 한 쌍의 자기 드라이브,
    각각 제 1 및 제 2 스트럿을 포함하고 상기 제 1 스트럿은 허브부재에 장착되는 한 쌍의 로봇 아암,
    각각의 상기 제 2 스트럿에 배치되는 병진운동 부재,
    상기 한 쌍의 로봇 아암에 피봇가능하게 부착되는 피가공재 핸들링 부재로서,
    하나 이상의 죔쇠 핑거,
    피가공재에 대해 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 압박하도록 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재,
    상기 피가공재 핸들링 부재 상에 피봇가능하게 장착되고 상기 병진운동부재와 결합되는 병진운동 레버,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 가동되게 연결되는 만곡 부재, 및
    상기 병진운동 레버와 결합되고 상기 부착된 아암 조립체가 소정의 전진 위치에 도달할 때 상기 병진운동 부재와 상기 병진운동 레버의 결합에 응답하여 상기 피가공재로부터 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거가 이격 이동하도록 구성 및 위치설정되는 상기 만곡부재에 연결되는 접촉 패드를 포함하는,
    로봇.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 편향부재는 하나 이상의 스프링인,
    로봇.
  37. 제 35 항에 있어서,
    손목 하우징에 부착되고 상기 피가공재로부터의 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거의 이동을 제한하도록 구성 및 위치설정되는 스톱부재를 더 포함하는,
    로봇.
  38. 제 37 항에 있어서,
    동일한 방향으로의 상기 제 1 및 제 2 아암의 회전은 두 개의 독립적인 운동 중 하나로 변환되고 반대 방향으로의 상기 제 1 및 제 2 아암의 회전은 상기 두 개의 독립 운동 중 다른 하나로 변환되는,
    로봇.
  39. 제 27 항에 있어서,
    상기 손목 하우징에 부착되고 상기 피가공재로부터의 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거의 이동을 제한하도록 구성 및 위치설정되는 스톱부재를 더 포함하는,
    로봇 조립체.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 편향부재는 하나 이상의 스프링인,
    로봇 조립체.
  41. 제 40 항에 있어서,
    서로 이격된 관계로 장착되고 상기 스프링에 연결되는 두 개의 죔쇠 핑거를 더 포함하는,
    로봇 조립체.
  42. 피가공재를 핸들링하기 위한 로봇 조립체로서,
    하나 이상의 아암,
    하나 이상의 상기 아암 중 하나 이상에 피봇가능하게 연결되는 손목 하우징,
    상기 손목 하우징에 적어도 부분적으로 배치되는 하나 이상의 죔쇠 핑거,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 상기 피가공재에 대해 압박하도록 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 이동가능하게 연결되는 접촉 부재, 및
    하나 이상의 상기 아암에 연결되는 병진운동 부재로서, 상기 접촉 부재와 결합되어 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 이동시키는 병진운동 부재를 포함하는,
    로봇 조립체.
  43. 제 42 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거는 상기 손목 하우징에 피봇가능하게 장착되고 하나 이상의 상기 아암이 소정의 전진 위치에 도달할 때 상기 접촉 부재는 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거가 상기 피가공재로부터 이격 이동하도록 하는,
    로봇 조립체.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 손목 하우징에 부착되고 상기 피가공재로부터의 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거의 이동을 제한하도록 구성 및 위치설정되는 스톱부재를 더 포함하는,
    로봇 조립체.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 편향부재는 하나 이상의 스프링인,
    로봇 조립체.
  46. 제 45 항에 있어서,
    서로에 대해 이격된 관계로 장착되고 하나 이상의 상기 스프링에 연결되는 두 개의 죔쇠 핑거를 더 포함하는,
    로봇 조립체.
  47. 제 42 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거는 제 1 죔쇠 핑거 및 제 2 죔쇠 핑거를 포함하고, 상기 죔쇠 핑거들은 웨이퍼의 대향 측부에 근접하여 위치하는,
    로봇 조립체.
  48. 피가공재를 고정하기 위한 로봇 조립체로서,
    로봇 아암의 말단부에 결합되고, 상기 말단부에 유지부재 및 피가공재 수용영역을 가지는 웨이퍼 핸들링 블레이드를 포함하는 피가공재 핸들링 부재,
    상기 피가공재의 에지와 접촉하기 위한 하나 이상의 죔쇠 핑거,
    상기 피가공재가 상기 피가공재 수용영역에 위치설정되어 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거와 상기 유지부재 사이에 상기 피가공재를 죔쇠고정할 때 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 상기 피가공재에 대해 압박하도록 구성되는 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되는 레버 장치, 및
    상기 로봇 아암에 연결되고 상기 피가공재 핸들링 부재 및 상기 로봇 아암이 전진할 때 상기 레버 장치에 결합되고 상기 피가공재로부터 상기 핑거를 이격 이동하기 위해 이용되는 병진운동 부재를 포함하는.
    로봇 조립체.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 레버 장치는 상기 로봇 아암과 상기 피가공재 핸들링 부재 사이의 상대적인 각도적 회전에 의해 결합되는,
    로봇 조립체.
  50. 제 49 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거는 상기 피가공재 핸들링 부재에 피봇가능하게 장착되는,
    로봇 조립체.
  51. 각각 부착되는 죔쇠 손목을 구비한 말단부를 가지는 한 쌍의 개구리 다리형 로봇 아암을 포함하고,
    상기 죔쇠 손목은 각각의 상기 로봇 아암에 피봇가능하게 연결되는 손목 하우징,
    상기 손목 하우징에 배치되는 하나 이상의 죔쇠 핑거,
    피가공재에 대해 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 압박하기 위해 상기 손목 하우징 사이에 결합되는 편향부재,
    하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 이동가능하게 연결되는 접촉 부재, 및
    각각의 상기 로봇 아암에 연결되는 병진운동 부재로서, 상기 접촉 부재와 결합되어 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 이동시키는 병진운동 부재를 포함하는,
    로봇 아암 조립체.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 손목 하우징에 부착되고 상기 피가공재로부터의 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거의 이격 이동을 제한하기 위해 위치설정되는 정지 부재를 더 포함하는,
    로봇 아암 조립체.
  53. 제 1 축선에 대해 회전가능한 한 쌍의 제 1 허브부재,
    상기 허브부재 각각을 구동하기 위한 한 쌍의 자기 드라이브,
    각각 제 1 및 제 2 스트럿을 포함하고 상기 제 1 스트럿은 허브부재에 장착되는 한 쌍의 로봇 아암,
    상기 제 2 스트럿 각각에 배치되는 병진운동 부재,
    상기 한 쌍의 로봇 아암에 피봇가능하게 부착되는 피가공재 핸들링 부재를 포함하고,
    상기 피가공재 핸들링 부재는,
    한 쌍의 죔쇠 핑거,
    피가공재에 대해 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 압박하도록 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거에 연결되는 편향부재, 및
    레버 장치로서, 상기 부착된 아암 조립체가 소정의 전진 위치에 도달할 때 상기 병진운동 부재와 상기 레버 장치의 결합에 응답하여 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거와 결합하도록 구성 및 위치설정되고 상기 부착된 레버 조립체가 소정의 전진 위치에 도달할 때 상기 피가공재로부터 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거를 당겨서 이격시키는 레버 장치를 포함하는,
    로봇.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 편향부재는 하나 이상의 스프링인,
    로봇.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 손목 하우징에 부착되고 상기 피가공재로부터 하나 이상의 상기 죔쇠 핑거의 이격 이동을 제한하도록 위치설정되는,
    로봇.
  56. 제 55 항에 있어서,
    동일한 방향으로의 상기 제 1 및 제 2 아암의 회전은 두 개의 독립적인 운동 중 하나로 변환되고 반대 방향으로의 상기 제 1 및 제 2 아암의 회전은 두 개의 독립적인 운동 중 다른 하나로 변환되는,
    로봇.
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