KR100749905B1

KR100749905B1 - 견본을 붙잡는 로봇 팔 단부 이펙터, 및 이를 이용하는 방법, 및 에지-그리핑 디바이스

Info

Publication number: KR100749905B1
Application number: KR1020017006882A
Authority: KR
Inventors: 파울 바치; 파울 에스. 필립스키
Original assignee: 뉴포트 코포레이션
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2007-08-21
Also published as: JP5518497B2; US6256555B1; DE69938360T2; DE69938360D1; CN100373580C; KR20010089537A; US6275748B1; JP2010110891A; CN1801472A

Abstract

본 발명의 로봇 팔(16) 단부 이펙터(10,110,210)는 웨이퍼 카세트(14)와 가공 스테이션 사이에서 반도체 웨이퍼(12)를 빠르고 깨끗하게 이동시킨다. 단부 이펙터는 웨이퍼의 외주 에지로부터 안쪽으로 신장하는 고리모양의 배타 영역(30)내에서 또는 웨이퍼 외주 에지 접촉에 의해서 웨이퍼를 지지하고 그리핑하는 패드 부분과 백스탑 부분(32,34,132,134)을 구비하는 말단 받침 패드와 기부 받침 패드(24,26,124,126)를 포함한다. 활동 접촉 포인트(50,150,222)는 끌어들여진(retracted) 웨이퍼-적재 위치와, 웨이퍼의 에지에서 또는 배타 영역내에서 웨이퍼를 그리핑하기 위해 말단 받침 패드에 대해 웨이퍼를 압박하는 신장된(extended) 위치 사이에서 진공 작동 피스톤(52,152)에 의해 이동가능하다. 또한 단부 이펙터는 다양한 웨이퍼 표면, 에지, 두께, 경사, 그리고 위치 변수를 결정하기 위한 광섬유 광 전달 센서(90,102,202,214)를 포함한다. 센서들은 빠르고 정확하게 웨이퍼 카세트안에 저장된 가깝게 거리가 유지된 웨이퍼 스택(stack)으로부터 웨이퍼를 빼내고 배치하는 방법을 지지하는 로봇 팔 신장, 높이 위치 데이터를 제공한다. 이 방법들은 카세트에 쌓여있는 인접한 웨이퍼들 또는 가공 디바이스에 놓여있는 웨이퍼와 단부 이펙터 사이의 우발적 접촉을 효과적으로 방지하여, 결과적으로 깨끗하고 안전하게 웨이퍼의 에지에서 또는 배타 영역내에서 웨이퍼를 그리핑하게 한다.

Description

견본을 붙잡는 로봇 팔 단부 이펙터, 및 이를 이용하는 방법, 및 에지-그리핑 디바이스{SPECIMEN HOLDING ROBOTIC ARM END EFFECTOR, AND METHOD OF USING AS SUCH, AND EDGE-GRIPPING DEVICE}

본 발명은 견본을 취급하는 장치 및 방법, 더 구체적으로, 웨이퍼(wafer) 후면의 손상과 특정한 오염을 실질적으로 줄이는, 반도체 웨이퍼 에지 그리핑 로봇 팔 단부 이펙터(edge gripping semiconductor wafer robot arm end effector)에 관한 것이다.

집적 회로는 반도체 물질로 된 웨이퍼로부터 생산된다. 웨이퍼는 전형적으로 가깝게 거리가 유지된 복수의 슬롯(slot)을 구비하는 카세트안에 내장되고, 상기 각각의 슬롯은 웨이퍼를 수용할 수 있다. 카세트는 전형적으로 가공 스테이션으로 이동되고, 상기 가공 스테이션에서 웨이퍼는 카세트로부터 제거되고, 프리얼라이너(prealigner)에 의해 미리 결정된 배향으로 배치되거나 다르게 가공되고, 추가 가공을 위해 다른 위치로 리턴된다.

웨이퍼를 카세트로 및 카세트로부터 그리고 가공 스테이션 가운데서 운반하기 위한 다양한 유형의 웨이퍼 취급 디바이스가 알려져 있다. 많은 이들이 웨이퍼를 제거하거나 삽입하기 위해 카세트안으로 삽입되는 주걱-형상의 단부를 구비하는 로봇 팔을 사용한다. 로봇 팔의 단부는 단부 이펙터로 언급되고, 이 단부 이펙터는 방출가능하게(releasibly) 웨이퍼를 그 단부 이펙터에 잡기 위해서 진공을 사용한다. 전형적으로 단부 이펙터는 인접한 한 쌍의 웨이퍼 사이의 좁은 틈을 통해 카세트로 들어가고 웨이퍼를 카세트로부터 빼내기 위해서 웨이퍼의 후면을 맞물리게 된다. 단부 이펙터는 얇고, 단단해야 하며, 카세트안의 가깝게 거리가 유지되어 떨어져 있는 웨이퍼 사이에 꼭 맞도록 매우 정확하게 위치될 수 있어야 하고, 이 웨이퍼를 건들어서는 안 된다. 웨이퍼가 가공된 후, 로봇 팔은 웨이퍼를 카세트안으로 다시 삽입한다.

유감스럽게도, 웨이퍼를 카세트 가운데서 이동할 때, 로봇 팔과 프리얼라이너와 같은 가공 스테이션은 웨이퍼의 후면에 손상을 야기하고 카세트내의 다른 웨이퍼의 오염을 야기하는데, 이것은 웨이퍼와 부주의하게 접촉하고 웨이퍼를 의도적으로 맞물리게 함으로써 다른 웨이퍼상에 떨어져 위치할 수 있는 입자를 이동시킬 수 있기 때문이다. 웨이퍼의 후면 손상은 웨이퍼 재료의 금속 및 유기적 오염뿐만 아니라 긁힌 상처도 포함할 수 있다. 웨이퍼를 그리핑하기 위해 진공을 이용하는 로봇 팔과 프리얼라이너는 후면 손상과 입자 생성을 최소화하도록 설계될 수 있다. 진공 압력 그리핑(gripping) 또는 다른 어떤 비-에지 그리핑 방법으로 생성되는 매우 적은 양의 입자도 카세트안에 내장되는 인접한 웨이퍼를 오염시키기에 충분하다. 그런 오염을 줄이는 것은 웨이퍼 가공 생산량을 계속 유지하는데 특히 중요하다. 또한, 옮겨지는 웨이퍼의 후면은 긁히거나 부식될 수 있고, 그 결과 웨이퍼 가공 손상을 야기한다.

그래서 웨이퍼의 긁힘과 입자 오염을 최소화하고 한편 반도체 웨이퍼를 안전 하게, 빠르게, 정확하게 옮길 수 있는 견본 그리핑 단부 이펙터가 요구된다.

그래서 본 발명의 목적은 견본 손상과 오염 입자 생성을 최소화하는 견본 취급 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 카세트와 웨이퍼 가공 스테이션 사이에서 반도체 웨이퍼를 빠르게 그리고 정확하게 옮길 수 있는 반도체 웨이퍼 취급 디바이스를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 기존의 로봇 팔 시스템을 개선할 수 있는 웨이퍼 취급 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 로봇 팔 단부 이펙터는 웨이퍼 카세트와 가공 스테이션 사이에서 반도체 웨이퍼를 신속하고 깨끗하게 옮긴다. 단부 이펙터는 적어도 하나의 기부 받침 패드와 적어도 두 개의 말단 받침 패드를 포함하고, 적어도 두 개의 말단 받침 패드는 패드 부분과 백스탑 부분을 구비하는데, 상기 백스탑 부분은 웨이퍼의 외주 에지로부터 안쪽으로 신장하는(extend) 고리모양의 배타(annular exclusion) 영역내에서 웨이퍼를 지지하고 그리핑한다. 단부 이펙터는 끌어들여진 웨이퍼 로딩-위치와 신장된 웨이퍼-그리핑 위치 사이에서 이동가능한 활동 접촉 포인트를 또한 포함한다. 웨이퍼가 단지 그의 에지에서 또는 배타 영역내에서 그리핑되도록 활동 접촉 포인트는 웨이퍼를 말단 받침 패드에 대해 압박하도록 이동될 수 있다. 웨이퍼 에지가 경사진 받침 패드를 갖는 단부 이펙터에 대해 접촉될 수 있도록 단부 이펙터는 형성된다. 광학 센서는 활동 접촉 포인트의 끌어들여진, 안전 견본 적재/그리핑 위치와 신장된 위치를 탐지한다.

단부 이펙터는 일반적으로 주걱-형상을 하고 로봇 팔에 작동가능하게 연결된 기단부를 구비한다. 활동 접촉 포인트는 기단부에 위치됨으로써, 단부 이펙터는 카세트안의 인접한 웨이퍼들 사이에서 꼭 맞지 않을 수 있는 이동 메커니즘을 구비하는 단부 이펙터보다 더 가볍고, 더 강하고, 더 가느다랄 수 있게 된다. 또한 이동 메커니즘이 없음으로 인해 단부 이펙터가 카세트내에서 오염을 덜 일으키게 된다. 부가적으로, 활동 접촉 포인트를 단부 이펙터의 기단부에 위치시킴으로써 활동 접촉 포인트는 가열된 환경과 유동체와 같은 거친 조건으로부터 멀어지게 되는 것을 보증한다.

진공 압력-작동 피스톤은, 웨이퍼가 단부 이펙터안으로 적재되는 끌어들여진 위치와, 웨이퍼가 그리핑되는 신장된 위치 사이에서 활동 접촉 포인트를 이동시킨다. 피스톤의 제1 실시예는 극단 위치 사이에서 활동 접촉 포인트를 이동시키기 위해서 진공 압력을 이용한다. 피스톤의 제2 실시예는 활동 접촉 포인트를 끌어들이기 위해서 진공 압력을 이용하고 활동 접촉 포인트를 신장하기 위해서 스프링을 이용한다. 피스톤의 제3 실시예는 활동 접촉 포인트의 끌어들여진, 안전 견본 적재/그리핑 위치와 신장된 위치를 탐지하는 위에서 언급된 광학 센서를 부가한다.

단부 이펙터의 대안적 실시예는 웨이퍼가 최초로 적재되는 평평한 또는 경사진, 좁은 또는 아치형 받침 패드를 포함한다. 좁고 아치형이고 경사진 받침 패드 실시예는 활동 접촉 포인트와 말단 받침 패드 사이에서 웨이퍼의 중심을 결정하고 웨이퍼를 그리핑하는데 도움을 준다. 아치형 받침 패드는 평평화된 웨이퍼를 그리 핑하고 취급할 때 더욱 적합하다.

단부 이펙터는 또한 웨이퍼 에지와 바닥 표면을 정확히 위치시키기 위해 광 섬유 광 투과 센서를 포함한다. 3개의 대안적 실시예는 단부 이펙터의 기단부에 웨이퍼 에지 및 바닥 센서를 배치하는 것과, 에지 센서를 기단부에 배치하고 바닥 센서를 단부 이펙터의 말단부에 위치시키는 것과, 조합된 에지 및 바닥 센서를 단부 이펙터의 말단부에 배치하는 것을 포함한다. 모든 3개의 실시예에서, 센서들은 빠르고 정확하게 웨이퍼를 올려놓고 웨이퍼 운송 스테이지 또는 가공 챔버로부터 웨이퍼를 빼내는 방법 그리고 웨이퍼를 안으로 배치하고 웨이퍼 카세트안에 저장된 가깝게 거리가 유지된 웨이퍼 스택(stack)으로부터 웨이퍼를 빼내는 방법을 지지하는 로봇 팔 신장, 높이, 및 위치 데이터를 제공한다. 이 방법들은 카세트에 쌓여있는 인접한 웨이퍼들 또는 가공 디바이스에 놓여있는 웨이퍼와 단부 이펙터 사이의 우발적 접촉을 방지하여, 결과적으로 깨끗하고 안전하게 웨이퍼를 그리핑하게 한다.

본 발명의 부가적 목적과 장점들은 수반되는 도면과 관련하여 진행되는 이하의 바람직한 실시예에 대한 세부적 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 웨이퍼를 빼내거나 교체하기 위해서 반도체 웨이퍼 카세트안으로 삽입된 것으로 도시되는 본 발명의 단부 이펙터의 제1 실시예의 평면도.

도 2는 가깝게 거리가 유지되어 떨어져 있는 인접한 3개의 웨이퍼 쌍이 카세트안에 저장될 때 단부 이펙터가 이 3개의 웨이퍼 쌍 사이에 삽입된 것을 나타내 는, 웨이퍼 카세트는 없는, 도 1의 단부 이펙터의 측면도.

도 3은 받침(rest) 패드가 웨이퍼의 배타 영역과 맞닿아 있는 것을 나타내는, 본 발명의 평평한(flat) 받침 패드의 실시예의 확대 측면도.

도 4는 경사진 받침 패드가 웨이퍼의 실질적으로는 외주와 맞닿아 있는 것을 나타내는, 본 발명의 경사진 받침 패드 실시예의 확대 측면도.

도 5는 웨이퍼와 이동가능 접촉 포인트간의 위치적 관계와 본 발명의 단부 이펙터의 제1 실시예의 웨이퍼 받침 패드, 웨이퍼 에지 및 높이 센서를 나타내기 위해 확대된, 도 1의 단부 이펙터와 웨이퍼 부분의 부분 평면도.

도 6a 및 도 6b는, 각각, 웨이퍼에 대한 광 섬유 광 경로(fiber optic light paths)의 위치를 나타내기 위해서 더욱 확대된, 도 5의 에지 및 높이 센서들 중 하나를 도시하는 측면도와 정면도.

도 7은 웨이퍼를 감지하거나 빼내거나 교체하기 위해서 웨이퍼 카세트안의 반도체 웨이퍼를 그리핑하고 이 반도체 웨이퍼에 인접한 것으로 도시되는 본 발명의 단부 이펙터의 제2 실시예의 평면도.

도 8은 가깝게 거리가 유지되어 떨어져 있는 인접한 웨이퍼들이 웨이퍼 카세트안에 저장될 때 활동 접촉 포인트 작동 메커니즘이 이 인접한 웨이퍼들 사이의 하나의 웨이퍼를 그리핑하고 있는 것을 나타내는, 도 7의 단부 이펙터의 측단면도.

도 9는 도 7의 단부 이펙터의 말단부에 장착된, 본 발명의 아치형 말단 받침 패드의 실시예를 도시하는 확대도.

도 10은 이동가능 접촉 포인트와 아치형 받침 패드와 본 발명의 단부 이펙터 의 제2 실시예의 웨이퍼 에지와 높이 센서간의 위치적 관계를 나타내는, 도 7의 단부 이펙터의 말단 사시도.

도 11은 본 발명의 단부 이펙터의 제2 실시예의 높이 센서를 위한 광학 섬유 루팅(routing) 채널을 나타내는, 도 7의 단부 이펙터의 저면도.

도 12는 웨이퍼와 위치 감지 활동 접촉 포인트 작동 메커니즘과 기부 받침 패드간의 위치적 관계를 나타내는, 본 발명의 단부 이펙터의 제3 실시예의 일부분을 도시하는 부분 평면도.

도 13은 가깝게 거리가 유지되어 인접한 웨이퍼들이 웨이퍼 카세트안에 저장될 때 위치 감지 활동 접촉 포인트 작동 메커니즘이 이 인접한 웨이퍼들 사이에서 완전히 신장되어 있는 것을 나타내는, 도 12의 단부 이펙터 부분의 측단면도.

도 14는 대안적인 웨이퍼 그리핑 및 감지 위치를 나타내는, 도 12의 단부 이펙터의 전체적 평면도.

도 15a 및 도 15b는 웨이퍼의 에지까지의 방사상 거리를 감지하기 위한 삼각형 이동 위치로 도시되는, 본 발명의 단부 이펙터와 로봇 팔의 평면도.

도 16a 및 도 16b는, 각각, 본 발명의 단부 이펙터가 신장하여 나오는, 전형적인 두 개의 팔 복합 연결 로봇 팔 시스템의 측면도와 평면도.

도 17은 도 16a 및 도 16b의 로봇 팔 시스템의 연결 구성요소와 그와 연관된 기계적 연동장치를 스틱(stick) 다이어그램 형식으로 도시하는 측면도.

도 18은 도 16a 및 도 16b의 로봇 팔 시스템의 기계적 연동장치의 모터 구동 링크에 의해 전해지는 회전 운동을 스틱 다이어그램 형식으로 도시하는 등각투영 도.

도 19a는 도 16a 및 도 16b의 로봇 팔 시스템을 위한 모터 제어기에 의해 제공되는 제어 신호를 유도하기 위해 이용되는 변수와 공간적 관계를 나타내는 다이어그램이고, 도 19b는 도 16a 및 도 16b의 로봇 팔 시스템을 위한 모터 제어기의 블록 다이어그램.

도 1과 도 2는 (밑에 놓여있는 구조들을 나타내기 위해 투명하게 도시되는) 웨이퍼(12)와 같은 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(14)로 및 웨이퍼 카세트로부터 옮기기 위한 본 발명의 주걱-형상 단부 이펙터(10)의 제1 실시예를 도시한다. 단부 이펙터(10)는 웨이퍼(12)를 수용하고 안전하게 잡고 이 웨이퍼를 가공하기 위해 카세트(14)로 및 카세트로부터 옮기기에 적합하다. 도 2는 단부 이펙터(10)가, 웨이퍼 카세트(14)내에 적층된 것으로 도시되는 웨이퍼(12,12A,12B)와 같이 가깝게 거리가 유지된 웨이퍼들 사이로부터 웨이퍼(12)를 빼내고 교체하기에 적합하다는 것을 나타낸다. 150mm 미만의 직경을 갖는 웨이퍼는 전형적으로 4.76mm(3/16 inch) 피치(pitch) 거리로 떨어져 거리가 유지되고, 200mm 직경 웨이퍼는 전형적으로 6.35mm(1/4 inch) 피치 거리로 떨어져 거리가 유지되고, 300mm 웨이퍼는 전형적으로 10mm(0.394 inch) 피치 거리로 떨어져 거리가 유지된다.

단부 이펙터(10)는, 프로그램될 수 있도록 잘 알려진 방식으로 위치될 수 있는 로봇 팔(16)(일부분이 도시됨)에 작동가능하게 부착된다. 일반적으로, 단부 이펙터(10)는 웨이퍼들(12A,12B) 사이에 위치된 웨이퍼(12)를 빼내기 위해서 웨이퍼 카세트(14)로 들어간다. 그 후 단부 이펙터(10)는 로봇 팔(16)에 의해 세밀하게 위치되고 웨이퍼(12)의 외주(18)를 그리핑하도록, 카세트(14)로부터 웨이퍼(12)를 제거하도록, 그리고 가공하기 위해서 가공 스테이션(도시되지 않음)으로 웨이퍼(12)를 옮기기 위하여, 로봇 팔(16)에 의해 세밀하게 위치되어 작동된다. 단부 이펙터(10)는 그 후, 필요하다면, 웨이퍼(12)를 카세트(14)로 재삽입하고, 웨이퍼(12)를 방출하고, 그리고 카세트(14)로부터 후퇴한다.

단부 이펙터(10)는 기단부(proximal end)(20)에서 로봇 팔(16)에 작동가능하게 연결되고 말단부(distal end)(22)까지 신장한다. 단부 이펙터(10)는 기단부(20)와 말단부(22) 사이에 웨이퍼(12)를 수용하고 웨이퍼(12)가 최초로 적재되는 적어도 두 개, 바람직하게는, 네 개의 받침(rest) 패드를 포함한다. 두 개의 말단 받침 패드(24)는 단부 이펙터(10)의 말단부(22)에 또는 인접하여 위치되고, 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 기부 받침 패드(26)는 기단부(20)쪽으로 위치된다. 대안적으로 말단 받침 패드(24)는, 반도체 웨이퍼에서 일반적으로 발견되는 크리스탈 구조를 나타내는 특징인 "플랫(flat)"의 길이보다 더 큰 정도의 각도(angular extent)를 갖는 단일 아치형 받침 패드로서 형성될 수 있다. 플랫(27)은 기부 받침 패드(26) 사이에 위치된 것으로, 단지 예로서 도시된다. 물론, 웨이퍼(12)는 다른 배향을 가질 수 있고, 그래서 외주(18)도 또한 기부 받침 패드(26) 사이에 위치된 것으로 도시된다.

웨이퍼(12)는 배타 영역(30)(점선으로 일부분이 도시됨)을 포함한다. 반도체 웨이퍼는 외주(18)로부터 약 1mm 내지 약 5mm 안으로 신장하고 완전히 웨이퍼(12) 를 에워싸는 고리모양의 배타 영역, 또는 비활동 부분을 갖는다. 배타 영역(30)은 SEMI 설명서(specification) M10298, 18쪽과 19쪽의 산업 표준 웨이퍼 에지 프로필 템플리트(template)의 부분으로서 설명된다. 일반적으로, 단부 이펙터(10)의 어느 부분도 배타 영역(30)의 내부 경계를 넘어서 웨이퍼(12)와 접촉할 수 없다. 이 설명서의 미래 버전은, 본 발명에 의해 쉽게 도모되는 필요사항인 단지 에지만의 접촉을 허용할 것이라고 예상된다.

받침 패드(24)사이의 거리와 받침 패드(26)사이의 거리 각각은 웨이퍼(12)가 단지 배타 영역(30) 내에서 그리핑되도록 보증하기 위해서 웨이퍼(12)상의 어떤 형상(feature)보다 더 큰 정도의 각도를 갖는다. 받침 패드(24,26)는 다양한 재료로 만들어질 수 있으나, 바람직한 재료는 영국의 Victrex에 의해 제조되는 반-결정(semi-crystalline) 고온 열가소성 물질인 폴리에테르에테르케톤("peek")이다. 받침 패드 재료는 고온 적용분야와 같은 다른 작업 환경에 적합하도록 변경될 수 있다.

도 3은 말단 받침 패드(24)의 실질적으로 평평한 실시예를 도시한다. 이 실시예는 약 200mm 직경 미만을 갖는 웨이퍼와 함께 사용되는 것이 유리할 수 있으나, 반드시 그럴 필요는 없다. 말단 받침 패드(24)는 패드 부분(32)과 백스탑(backstop) 부분(34)을 포함한다. 평평한 실시예에서, 패드 부분(32)은 웨이퍼(12)를 통해 신장하는 가상 평면(36)에 실질적으로 평행하고, 백스탑 부분(34)은 평면(36)에 수직인 라인에 대해 약 5도까지의 백스탑 각도(38)로 웨이퍼쪽으로 경사진다. 대안적으로, 패드 부분(32)은 평면(36)에 대해 약 3도까지 웨이퍼(12)로부터 멀리 경사질 수 있다. 패드 부분(32)은 배타 영역(30)의 깊이의 함수인 길이(40)를 가지나, 길이가 약 3mm인 것이 바람직하다. 전형적으로 웨이퍼(12)는 실질적으로 둥근 외주 에지를 갖고 단지 배타 영역(30) 내에서 받침 패드(24)와 접촉한다. 웨이퍼(12)는 패드 부분(32)과 백스탑 부분(34) 사이에 형성된 포함 각도(included angle)안으로 압박됨으로써 그리핑된다.

도 4는 말단 받침 패드(24)의 경사진 실시예를 도시한다. 이 실시예는 약 200mm 직경 초과를 갖는 웨이퍼와 함께 사용되는 것이 유리할 수 있으나, 반드시 그럴 필요는 없다. 말단 받침 패드(24)는 경사진 패드 부분(42)과 백스탑 부분(34)을 포함한다. 경사진 실시예에서, 경사진 패드 부분(42)은 평면(36)에 대해 약 3도의 받침 패드 각도(44)로 웨이퍼(12)로부터 멀리 경사지고, 백스탑 부분(34)은 약 3도까지의 백스탑 각도(38)로 웨이퍼쪽으로 경사진다. 경사진 패드 부분(42)은 배타 영역(30)의 깊이의 함수인 길이(40)를 가지나, 길이가 약 3mm인 것이 바람직하다. 전과 마찬가지로, 전형적으로 웨이퍼(12)는 실질적으로 둥근 외주 에지를 갖고 단지 배타 영역(30) 내에서 받침 패드(24)와 접촉한다. 웨이퍼(12)는 패드 부분(42)과 백스탑 부분(34) 사이에 형성된 포함 각도안으로 압박됨으로써 그리핑된다. 경사진 실시예에서, 받침 패드(24)와 웨이퍼(12)의 바닥 표면(46)사이에는 실질적으로 어떤 접촉도 없다. 이 받침 패드 실시예는 웨이퍼 에지의 접촉만을 위해 또한 적합하다.

말단 받침 패드(24)의 평평한 그리고 경사진 실시예 모두는 웨이퍼(12)의 상단 표면에 실질적으로 도달하나 그 상단 표면을 넘어 신장되지 않는 높이(48)를 갖 는다.

도 1을 다시 참조하면, 각각의 받침 패드(26)는 백스탑 부분을 반드시 필요로 하는 것은 아니고 받침 패드(26)의 패드 부분은 길이(40)의 약 2배의 길이를 갖는다는 것을 제외하고는 기부 받침 패드(26)는 말단 받침 패드(24)에 비슷하다.

또한 단부 이펙터(10)는 기부 받침 패드(26) 사이에서 단부 이펙터(10)의 기단부(20)에 위치되는 활동 접촉 포인트(50)를 포함한다. 대안적으로, 기단 접촉 포인트(50)는 기부 받침 패드(26)의 부분으로서 형성된다. 활동 접촉 포인트(50)는 끌어들여진(retracted) 웨이퍼-적재 위치(점선으로 도시됨)와 신장된 웨이퍼 그리핑 위치(실선으로 도시됨) 사이에서 이동가능하다.

활동 접촉 포인트(50)는 끌어들여진 위치와 신장된 위치 사이의 왕복운동을 위해 피스톤(52)에 작동가능하게 연결된다. 제1 실시예에서, 피스톤(52)은 보어(54)내에서 왕복운동하고 바람직하게는 활동 접촉 포인트(50)를 신장하고 끌어들이기 위해서 진공 압력으로 작동된다. 활동 접촉 포인트(50)는 밀폐된 실(airtight seal)(58)을 통해 신장하는 피스톤 로드(56)에 의해 피스톤(52)에 연결된다. 보어(54)는 피스톤(52)에 의해 구동 챔버(60)와 리턴 챔버(62)로 분할되는 진공 챔버를 단부 이펙터(10)안에서 형성한다. 구동 챔버(60)는 제1 채널(64)을 통해 진공 압력소스(source)(도시되지 않음)와 공압적(pneumatic)으로 연결되고, 리턴 챔버(62)는 제2 채널(66)을 통해 진공 압력소스와 공압적으로 연결된다. 진공 압력은 프로그램될 수 있는 제어장치에 의해 제어됨으로써 구동 챔버(60)를 통해서 피스톤(52)의 앞면에 대해 작용하여 활동 접촉 포인트(50)를 웨이퍼-그리핑 위치로 신장하고 리턴 챔버(62)를 통해서 피스톤(52)의 뒷면에 대해 작용하여 활동 접촉 포인트(50)를 끌어들인다. 진공 압력소스는 로봇 팔(16)안의 회전 진공 연결 스풀(rotary vacuum communication spools)을 통해 제1 및 제2 채널(64,66)로 루트가 형성된다. 바람직한 회전 진공 연결 스풀은 이 출원의 양수인에게 양도된, 연속 회전가능 복합 연결 로봇 팔 메커니즘에 대한 미국 특허 제5,741,113호에서 설명된다.

피스톤(52)은 피스톤 로드(56)안의 배출구(vent)(도시되지 않음)와 공압적으로 연결된 고리모양의 홈(68)을 또한 포함한다. 제1 채널과 제2 채널(64,66)은, 각각, 피스톤(52)의 왕복운동 한계점에 있는 홈(68)에 개방된 위치에서 구동 챔버(60)와 리턴 챔버(62)에 연결된다. 그래서, 제1 채널과 제2 채널(64,66)안의 진공 압력은 피스톤(52)의 왕복운동 한계점에서 감소되고, 그에 의해 활동 접촉 포인트(50)가 완전히 신장되거나 끌어들여졌다는 신호를 진공 제어기로 제공하여 적합하게 웨이퍼(12)를 적재하게 된다.

웨이퍼(12)가 단부 이펙터(10)에 적재된 후, 활동 접촉 포인트(50)는 웨이퍼(12)를 그의 그리핑 위치로 이동시키기 위해서 작동된다. 활동 접촉 포인트(50)가 신장됨에 따라, 웨이퍼(12)가 배타 영역(30)내에서 활동 접촉 포인트(50)와 말단 받침 패드(24)에 의해 그리핑될 때까지 활동 접촉 포인트는 웨이퍼(12)를 말단 받침 패드(24)쪽으로 압박한다.

기부 받침 패드(26)는 말단 받침 패드(24)에 대해 웨이퍼(12)의 평면(36)이, 그리핑될 때, 바람직하게는 단부 이펙터(10)에 평행하도록 배치된다. 이 배치는 기부 및 말단 받침 패드(26,24)의 평평한 실시예가 이용될 때 쉽게 달성된다. 그러나, 경사진 실시예가 이용될 때, 웨이퍼(12)와 패드 부분(42)이 접촉하는 지점들이, 활동 접촉 포인트(50)가 신장되고 웨이퍼(12)가 그리핑될 때, 웨이퍼(12)의 중심(70)으로부터 실질적으로 등거리이도록 기부 및 말단 받침 패드(26,24)는 배치된다. 예를 들면, 웨이퍼(12)가 도 1에 도시된 위치에 있을 때, 각 패드 부분(42)의 중심을 통하는 선들은 웨이퍼(12)의 중심(70)에서 교차하도록 말단 및 기부 받침 패드(26,24)의 패드 부분은 외주(18)에 접하는 지점들에서 웨이퍼(12)와 접촉한다. 그러므로, 웨이퍼(12)는 외주 에지가 그리핑될 때 측면으로 중심이 두어진다.

활동 접촉 포인트(50)가 기단부(20)에 위치됨으로써 단부 이펙터(10)는 카세트(14)안의 인접한 웨이퍼들(12,12A,12B) 사이에서 꼭 맞지 않을 수 있는 이동 메커니즘을 구비하는 단부 이펙터보다 더 가볍고, 더 강하고, 더 가느다랄 수 있게 된다. 또한 이동 메커니즘이 없음으로 인해 단부 이펙터(10)가 카세트(14)내에서 오염을 덜 일으키게 된다. 부가적으로, 활동 접촉 포인트(50)를 단부 이펙터(10)의 기단부(20)에 위치시킴으로써 활동 접촉 포인트(50)는 가열된 환경과 유동체와 같은 거친 조건으로부터 멀리 있게 되는 것을 보증한다.

인접한 웨이퍼(12,12A,12B)들이 가깝게 거리가 유지되므로 단부 이펙터(10)가 정확히 위치되어 카세트(14)에 들어가고 인접한 웨이퍼를 건들지 않고 웨이퍼를 정확히 그리핑하는 것이 요구된다.

도 5, 도 6a 및 도 6b는, 각각 단부 이펙터(10)에 대한 정확한 웨이퍼(12)의 위치 데이타를 제공하는 웨이퍼 에지 및 높이 센서의 제1 실시예에 대한 평면도, 측면도, 및 정면도를 도시한다. {웨이퍼(12)는 밑에 놓여있는 구조들을 나타내기 위해서 투명하게 도시된다.} 센서들은, 각각이 광섬유 소스/수신기 쌍을 구비하는 3개의 광 전달 센서를 함께 형성하는 제1 및 제2 센서 하우징(80,82)에 내장된다.

두 개의 웨이퍼 에지 센서는 다음과 같이 실행된다. 제1 및 제2 센서 하우징(80,82) 각각은 광 소스 섬유(84)와 광 수신기 섬유(86)를 포함하고, 이 광 소스 섬유와 광 수신기 섬유는 웨이퍼(12)의 외주(18)가 꼭 맞게 되는 작은 U자 형상 개구부(88)를 그들 사이에 형성한다. 섬유(84,86)는 또한 웨이퍼(12)의 외주(18)의 존재 또는 부존재를 탐지하기 위한 좁은 광 전달 경로를 형성하는 서로 마주하는 광 경로 개구부(90)를 포함한다. 섬유(84,86)는 페룰(ferrules)(92)을 통해 광 소스/수신기 모듈(94)로 신장하고 이 광 소스/수신기 모듈은 로봇 팔(16)에 연결된 회전 연결부 근처의 단부 이펙터(10)내의 사용하기에 편리한 위치에 장착된다. 광 소스/수신기 모듈(94)은 전형적으로 섬유들(84,86) 사이의 광 투과 정도를 탐지하고, 그에 의해 광 경로 개구부(90) 사이의 외주(18)의 위치를 정확히 감지한다. 물론, 섬유들(84,86)의 상대적 위치는 역전될 수 있다.

하나의 높이 센서는 다음과 같이 실행된다. 제1 센서 하우징(80)은 광 소스 섬유(96)(가상선으로 도시됨)를 또한 포함하고, 제2 센서 하우징(82)은 광 수신기 섬유(98)(가상선으로 도시됨)를 포함한다. 섬유(96,98)는 웨이퍼(12)의 바닥 표면 코드(chord)(100)를 따라 발견되는 넓은 개구부를 그들 사이에 형성한다. 섬유(96,98)는 또한 웨이퍼(12)의 바닥 표면 코드(100)의 존재 또는 부존재를 탐지하기 위한 좁은 광 전달 경로(104)를 형성하는 서로 마주하는 광 경로 개구부(102)를 포함한다. 섬유(96,98)는 페룰(106)을 통해 광 소스/수신기 모듈(94)로 신장한다. 광 소스/수신기 모듈(94)은 전형적으로 섬유들(96,98) 사이의 광 투과 정도를 탐지하고, 그에 의해 광 경로 개구부(102) 사이의 바닥 표면 코드(100)의 위치를 정확히 감지한다. 물론, 섬유들(96,98)의 상대적 위치는 역전될 수 있다.

플랫(flat)(27)은 플랫(27)의 길이보다 큰 거리만큼 광 경로 개구부(102)들을 서로 분리시킴으로써 탐지될 수 있다. 플랫(27)은 바닥 표면 코드(100)가 광 경로 개구부(102) 사이에서 감지되면 존재하는 것이나, 외주(18)는 광 경로 개구부(90) 쌍들 중 하나 사이에서 감지되지 않는다.

단부 이펙터(10)가 200mm와 같은 알려진 직경을 갖는 웨이퍼(12)에 접근하는 절차는 도 2, 도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 아래에서 설명된다.

활동 접촉 포인트(50)는 그의 끌어들여진 위치에 놓인다.

단부 이펙터(10)는 외주(18)가 광 경로 개구부(90)의 적어도 한 쌍 사이에서 감지될 때까지, 예를 들면, 웨이퍼(12)와 웨이퍼(12B) 사이에서 카세트(14)안으로 X 방향으로 삽입된다.

로봇 팔(16)과 연결된 제어기(도시되지 않음)는 외주(18)가 감지될 때 로봇 팔(16)의 신장을 기록하고, 임의의 감지된 플랫은 무시한다.

단부 이펙터(10)는 웨이퍼(12)와 에지 탐지기 사이에 유격을 제공하기에 충분할 정도로 -X 방향으로 끌어들여진다.

로봇 팔(16)은 웨이퍼(12)의 바닥 표면 코드(100)가 감지될 때까지 Z 방향으로 움직인다.

제어기는 웨이퍼(12)의 바닥 표면의 Z 높이를 기록한다.

제어기는 웨이퍼(12)의 바닥 표면 밑에 Z 높이로 카세트(14)안에 도달하기 위해 필요한 X 거리를 계산하고 그래서 말단 및 기부 받침 패드(26,24)는 웨이퍼(12,12B)를 클리어(clear)한다

제어기는 또한

1) 광 전달 경로(104)의 Z 높이에 대한 말단 받침 패드(24)의 방사상 거리 오프셋(offset)과 높이 거리 오프셋과

2) 외주(18)를 감지한 후 단부 이펙터(10)가 끌어들여진 방사상 거리를

밝힌다.

제어기는 단부 이펙터(10)를 X 방향으로 카세트(14)안으로 이동시키고 웨이퍼(12)를 착륙 패드(24,26)상에 접촉시키기 위해서 Z 방향으로 상승시킨다.

활동 접촉 포인트(50)는 말단 받침 패드(24)의 패드 부분(32)과 백스탑 부분(34) 사이의 포함 각도안으로 웨이퍼(12)를 압박하도록 작동되고, 그에 의해 웨이퍼(12)를 그리핑한다.

단부 이펙터(10)는 카세트(14)로부터 -X 방향으로 웨이퍼(12)를 후퇴시킨다.

도 7 및 도 8은 웨이퍼(12)(밑에 놓여있는 구조를 나타내기 위해서 투명하게 도시됨)와 같은 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(14)(이 도면에는 도시되지 않음)로 및 카세트로부터 옮기기 위한 본 발명의 주걱-형상 단부 이펙터(110)의 제2 실시예를 도시한다. 단부 이펙터(110)는 단부 이펙터(10)와 비슷하나 카세트안으로 내밀지 않고 웨이퍼 카세트(14)안에 저장된 웨이퍼의 바닥 표면을 감지하기에 더욱 적합하다. 도 8은 단부 이펙터(110)가 웨이퍼 카세트(14)안에 적층된 것으로 도시되는 웨이퍼(12,12A,12B)와 같은 가깝게 거리가 유지되어 떨어져 있는 웨이퍼들 사이로부터 웨이퍼(12)를 빼내고 교체하기에 특히 적합함을 나타낸다.

단부 이펙터(110)는 로봇 팔(16)에 작동가능하게 부착된다. 일반적으로, 단부 이펙터(110)는 웨이퍼들(12A, 12B) 사이로부터 웨이퍼(12)를 빼내기 위해서 웨이퍼 카세트(14)에 들어가기 전에 웨이퍼(12)의 바닥 표면을 감지한다. 단부 이펙터(110)는 그 후 로봇 팔(16)에 의해 정확히 위치되고 웨이퍼(12)의 외주(18)를 그리핑하도록, 카세트(14)로부터 웨이퍼(12)를 제거하도록, 그리고 가공하기 위해 웨이퍼(12)를 가공 스테이션(도시되지 않음)으로 옮기도록 작동된다. 단부 이펙터(110)는 그 후, 필요하다면, 웨이퍼(12)를 카세트(14)로 재삽입하고, 웨이퍼(12)를 방출하고, 그리고 카세트(14)로부터 후퇴한다.

단부 이펙터(110)는 기단부(120)에서 로봇 팔(16)에 작동가능하게 연결되고 말단부(122)까지 신장한다. 단부 이펙터(110)는 기단부(120)와 말단부(122) 사이에 웨이퍼(12)를 수용하고 웨이퍼(12)가 최초로 적재되는, 바람직하게는, 적어도 두 개, 더욱 바람직하게는, 네 개의 아치형 받침 패드를 포함한다. 두 개의 말단 아치형 받침 패드(124)는 단부 이펙터(110)의 말단부(122)에 또는 인접하여 위치되고, 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 기부 아치형 받침 패드(126)는 기단부(120)쪽으로 위치된다. 말단 및 기부 아치형 받침 패드(124,126)는, 단지 예로서 기부 받침 패드(126) 사이에 위치된 것으로 도시되는 플랫(27)보다 더 큰 정도의 각도를 구비할 수 있다. 물론, 웨이퍼(12)는 도시되는 것과 다른 배향을 가질 수 있다.

상기 아치형 받침 패드(124,126)는, 도시된 바와 같이 분리되든 또는 단일 받침 패드에 결합되든지 간에, 웨이퍼(12)가 평평하든 아니든 간에 단지 배타 영역(30)내에서 충분히 그리핑되는 것을 보증하기 위해서 웨이퍼(12)상의 어떤 특징보다 더 큰 정도의 각도를 구비한다. 받침 패드(24,26)와 같이, 받침 패드(124,126)는 다양한 재료로 만들어질 수 있으나, 바람직한 재료는 피크(peek)이다.

도 9는 평평화되거나 평평화되지 않은 웨이퍼와 사용되기에 적합한 말단 아치형 받침 패드(124)의 실시예를 도시한다. 말단 아치형 받침 패드(124)는 경사진 패드 부분(132)과 백스탑 부분(134)을 포함한다. 도 4를 또한 참조하면, 경사진 패드 부분(132)은 평면(36)에 대해 약 3도의 받침 패드 각도(44)로 웨이퍼(12)로부터 멀리 경사지고, 백스탑 부분(134)은 약 3도까지의 백스탑 각도(38)로 웨이퍼(12)쪽으로 경사진다. 경사진 패드 부분(132)은 배타 영역(30)의 깊이의 함수인 길이(140)를 가지나, 길이가 약 3mm인 것이 바람직하다. 전과 같이, 전형적으로 웨이퍼(12)는 실질적으로 둥근 외주 에지를 갖고 {반드시 오직 배타 영역(30) 내에서} 웨이퍼 에지 접촉부에 의해 아치형 받침 패드(124)와 접촉한다. 물론, 외주 에지는 둥글 필요는 없다. 웨이퍼(12)는 경사진 패드 부분(132)과 백스탑 부분(134) 사이에 형성된 포함 각도안으로 압박됨으로써 그리핑된다.

말단 아치형 받침 패드(124)는 웨이퍼(12)의 상단 표면에 실질적으로 도달하나 그 상단 표면을 지나서 신장되지 않는 높이(148)를 갖는다.

도 7을 다시 참조하면, 각각의 받침 패드(126)는 백스탑 부분을 반드시 필요로 하는 것은 아니고 받침 패드(126)의 패드 부분은 길이(140)의 약 2배의 길이를 갖는다는 것을 제외하고는 기부 받침 패드(126)는 말단 아치형 받침 패드(124)와 비슷하다.

또한 단부 이펙터(110)는 기부 아치형 받침 패드(126) 사이에서 단부 이펙터(110)의 기단부(120)에 위치되는 활동 접촉 포인트(150)를 포함한다. 대안적으로 기단 접촉 포인트(150)는 기부 받침 패드(126)의 부분으로서 형성된다. 활동 접촉 포인트(150)는 끌어들여진 웨이퍼-적재 위치(도시되지 않음)와 신장된 웨이퍼 그리핑 위치 사이에서 이동가능하다.

도 8을 다시 참조하면, 활동 접촉 포인트 작동 메커니즘(151)의 제2 실시예가 단부 이펙터(110)와 함께 이용된 것으로 도시된다. 활동 접촉 포인트(150)는 끌어들여진 위치와 신장된 위치 사이의 왕복운동을 위해 피스톤(152)에 작동가능하게 연결된다. 이 실시예에서, 피스톤(152)은 보어(154)내에서 왕복운동하고 스프링(155)에 의해 활동 접촉 포인트(150)를 신장하도록 압박되고 진공 압력에 의해 활동 접촉 포인트(150)를 끌어들이도록 압박된다. 활동 접촉 포인트(150)는 고리모양의 밀폐된 실(158)을 통해 신장하는 피스톤 로드(156)에 의해 피스톤(152)에 연결된다. 보어(154)는 진공 챔버(160)의 한 벽을 형성하는 단부 캡(cap)(159)을 포함하고, 이 진공 챔버의 다른 벽은 피스톤(152)에 의해 이동가능하게 형성된다. 진공 챔버(160)는 진공 공급관통부(162)와 진공 채널(164)을 통해 진공 압력소스(도시되지 않음)와 공압적으로 연결된다. 스프링(155)은 활동 접촉 포인트(150)를 웨이퍼-그리핑 위치로 신장하기 위해서 피스톤(152)의 면에 대해 누르고, 반면에 스프링 힘을 극복하고 활동 접촉 포인트(150)를 웨이퍼-방출 위치로 끌어들이기 위해서 진공 압력은 진공 챔버(160)를 통해 피스톤(152)의 면에 대해 작용한다.

제2 실시예에서, 활동 접촉부 포인트(150)는 오직 스프링(155)에 의해 결정되는 힘으로 웨이퍼(12)에 대해 압박된다. 스프링(155)은 피스톤(152)안의 홈(166)과 단부 캡(159) 사이에서 지지된다. 진공 압력소스는 로봇 팔(16)안의 회전 진공 연결 실 또는 스풀을 진공 채널(164)로 루트가 형성된다. 따라서, 진공 압력 또는 다른 설비의 손실이 있는 경우에, 단부 이펙터(110)는, 활동 접촉 포인트 작동 메커니즘(151)으로 하여금 웨이퍼(12)를 그리핑된 위치에 고정시키기 위한 웨이퍼-고정 위치를 얻도록 하는 편향력을 가하는 스프링(155)을 갖는 이중으로 안전한 방식으로 동작한다.

작동 메커니즘(151)은 진공 압력소스와 공압적으로 연결되지 않은 보어(154)부분 내에 피스톤(152)의 자유로운 움직임을 허용하기 위해서 대기와 공압적으로 연결된 배출구(168)를 또한 포함한다. 작동 메커니즘(151)은 단부 캡(159)과 진공 공급관통구(162)를 둘러싸는 오-링 실(170)과 피스톤(152)을 둘러싸는 고리모양 이동 실(172)에 의해 "진공 밀폐"된다. 피스톤(152)의 면에 꼭 맞는 오-링 범퍼(bumper) 실(174)은 피스톤의 왕복운동 극단부에서 피스톤(152)이 잠재적으로 겪게되는 접촉 충격을 흡수한다.

웨이퍼(12)가 단부 이펙터(110)에 적재된 후, 활동 접촉 포인트(150)는 웨이퍼(12)를 그의 그리핑 위치로 이동시키기 위해서 작동된다. 활동 접촉 포인트(150)가 스프링(155)에 의해 신장됨에 따라, 웨이퍼(12)가 {반드시 배타 영역(30)내에서} 활동 접촉 포인트(150)와 말단 아치형 받침 패드(124)에 의해 웨이퍼 에지 접촉부에 의해 그리핑될 때까지 활동 접촉 포인트는 웨이퍼(12)를 말단 아치형 받침 패드(124)쪽으로 압박한다. 활동 접촉 포인트(150)는, 웨이퍼(12)를 기부 아치형 받침 패드(126)쪽으로 압박하고 그에 의해 웨이퍼(12)의 외주 에지를 견고하게 그리핑하는, 안으로 경사진 면부분(176)을 포함한다.

기부 아치형 받침 패드(126)는 말단 아치형 받침 패드(124)에 대해 웨이퍼(12)의 평면이, 그리핑될 때, 바람직하게는 단부 이펙터(110)에 평행하도록 배치된다.

단부 이펙터(10)와 유사한 방식으로, 활동 접촉 포인트(150)가 기단부(120)에 위치됨으로써 단부 이펙터(110)는 카세트(14)안의 인접한 웨이퍼들(12,12A,12B) 사이에서 꼭 맞지 않을 수 있는 이동 메커니즘을 구비하는 단부 이펙터보다 더 가볍고, 더 강하고, 더 가느다랄 수 있게 된다. 또한 그 기단부와 말단부 사이에 이동 메커니즘이 없음으로 인해 단부 이펙터(110)가 카세트(14)내에서 오염을 덜 일으키게 된다. 더군다나, 두 개의 진공 라인에 의해 작동되는 단부 이펙터(10)와 달리, 단부 이펙터(110)는 작동을 위해 단지 하나의 진공 라인을 필요로 한다. 물론, 단부 이펙터(10)는 작동 메커니즘(151)에 적합할 수 있다.

인접한 웨이퍼(12,12A,12B)들이 가깝게 거리가 유지되므로 단부 이펙터(110)가 정확히 위치되어 카세트(14)에 들어가고 인접한 웨이퍼를 건들지 않고 웨이퍼를 정확히 그리핑하는 것이 요구된다.

도 7, 도 10 및 도 11은, 각각 단부 이펙터(110)에 대한 정확한 웨이퍼(12)의 위치 데이타를 제공하는 웨이퍼 에지 및 높이 센서의 제2 실시예에 대한 평면도, 측면도, 및 저면도를 도시한다. 웨이퍼 에지 센서는 제1 및 제2 센서 하우징(180,182)에 내장되고, 상기 하우징 각각은 각각의 하우징내에서 광 전달 센서를 형성하는 광섬유 소스/수신기 쌍을 구비한다.

두 개의 웨이퍼 에지 센서는 다음과 같이 실행된다. 제1 및 제2 센서 하우징(180,182) 각각은 단부 이펙터(10)에서와 같이, 광 소스 섬유(84)와 광 수신기 섬유(86)를 포함하고, 이 광 소스 섬유와 광 수신기 섬유는 웨이퍼(12)의 외주(18)가 꼭 맞게 되는 작은 U자 형상 개구부(88)를 그들 사이에 형성한다. 전과 같이, 섬유(84,86)는 웨이퍼(12)의 외주(18)의 존재 또는 부존재를 탐지하기 위한 좁은 광 투과 경로를 형성하는 서로 마주하는 광 경로 개구부를 포함한다. 두 개의 웨이퍼 에지 센서는 플랫(27)의 길이보다 큰 거리(183)만큼 서로로부터 분리되어, 두 개의 웨이퍼 에지 센서 중 단지 하나가 웨이퍼(12)의 외주(18)를 탐지할 때 평평화된 웨이퍼가 탐지될 수 있다. 물론, 웨이퍼(12)는 플랫(27)을 탐지하기 위해 카세트(14)내에서 적당하게 배향되어야 한다.

높이 센서는 다음과 같이 실행된다. 제1 실시예와 달리, 제1 및 제2 센서 하우징(180,182)은 광 소스 섬유(96) 및 광 수신기 섬유(98)를 포함하지 않는다. 오히려 이 실시예에서는, 광 소스 섬유(96)는 단부 이펙터(110)의 바닥 표면에 형성된 제1 채널(184)을 통해 루트가 형성되고 단부 이펙터(110)의 말단부(122)에 인접한 제1 말단 가지(tine)(188)와 기단부(120) 사이에서 이어진다. 마찬가지로, 광 수신기 섬유(98)는 단부 이펙터(110)의 바닥 표면에 형성된 제2 채널(186)을 통해 루트가 형성되고 단부 이펙터(110)의 말단부(122)에 인접한 제2 말단 가지(190)와 기단부(120) 사이에서 이어진다. 말단 가지(188,190)는 웨이퍼 프리얼라이너와 같은 일정 유형의 가공 장비를 위한 릴리프(relief) 구역을 형성하는 갭(191)을 가로질러 넓게 이격된다.

섬유(96,98)는 말단 가지(188,190)에 형성된 서로 마주하는 광 경로 개구부(192,194)에서 끝난다. 섬유(96,98)는, 예를 들면 웨이퍼(12A)의 바닥 표면 코드(200)를 따라 발견되는 넓은 개구부를 그들 사이에 형성한다. 서로 마주하는 광 경로 개구부(192,194)는 웨이퍼(12A)의 바닥 표면 코드(200)의 존재 또는 부존재를 탐지하기 위한 좁은 광 투과 경로(202)를 형성한다. 단부 이펙터(110)에서, 광 투과 경로(202)는 우선 웨이퍼(12)에 접촉하는 말단부(122) 부분을 넘어서 신장하고, 그에 의해 또한 장애 감지 능력을 제공한다. 전과 같이, 광 소스/수신기 모듈(94)은 전형적으로 섬유들(96,98) 사이의 광 투과 정도를 탐지하고, 그에 의해 광 경로 개구부(192,194) 사이의 바닥 표면 코드(200)의 위치를 정확히 감지한다. 물론, 섬유들(96,98)의 상대적 위치는 역전될 수 있다.

단부 이펙터(110)가 카세트안의 가깝게 이격되는 웨이퍼 사이로부터 미리 정해진 웨이퍼에 접근하는 절차는 도 7, 도 8, 및 도 10을 참조하여 아래에서 설명된다.

활동 접촉 포인트(150)는 그의 끌어들여진 위치에 놓여진다.

단부 이펙터(110)는 가지(188,190)가 카세트안의 미리 예측된 위치에 있는 임의의 웨이퍼(12)를 건드리지는 않고 인접할 때까지, 카세트(14)쪽으로 X 방향으로 이동된다.

그 후 광 투과 경로(202)가 카세트(14)안의 임의의 웨이퍼의 바닥 표면 코드(200)와 교차하도록, 부가적으로 카세트(14)로부터 단부 이펙터(110)쪽으로 돌출하는 임의의 장애물을 탐지하도록 단부 이펙터(110)는 Z 방향으로 스캐닝된다(scan).

제어기(도시되지 않음)는 탐지되는 임의의 웨이퍼 및 장애물의 바닥 표면의 Z 높이를 기록한다.

로봇 팔(16)은 웨이퍼(12A)와 같은 미리 정해진 웨이퍼에 접근하기 위해 계산된 Z 높이로 이동되고, 한편 인접한 웨이퍼들 사이의 단부 이펙터(110)를 위해 유격을 또한 제공한다.

다음의 선택적 작동들이 실행될 수 있다.

가지(188,190)가 웨이퍼(12A)를 건드리지는 않고 인접할 때까지 단부 이펙터(110)는 카세트(14)쪽으로 X 방향으로 선택적으로 이동된다. 이 위치에서, 광 투과 경로(202)는 웨이퍼(12A)의 바닥 표면 코드(200)에 인접해야 한다;

웨이퍼(12A)의 바닥 표면 코드(200)가 감지될 때까지 로봇 팔(16)은 선택적으로 Z 방향으로 이동된다;

제어기는 미리 감지된 웨이퍼(12A) 바닥 표면의 Z 높이를 선택적으로 확인한다; 그리고

로봇 팔(16)은 인접한 웨이퍼 사이의 단부 이펙터(110)를 위한 유격을 제공하기 위해서 -Z 방향으로 선택적으로 이동된다.

외주(18)가 적어도 하나의 웨이퍼 에지 센서 사이에서 감지될 때까지 단부 이펙터(110)는 인접한 웨이퍼 사이에서 카세트(14)안으로 X 방향으로 삽입된다.

제어기는 웨이퍼(12A)를 받침 패드(124,126)상에 접촉시키기 위해 계산된 Z 방향으로 단부 이펙터(110)를 이동시킨다.

활동 접촉 포인트(150)는 말단 아치형 받침 패드(124)의 패드 부분(132)과 백스탑 부분(134) 사이의 포함 각도안으로 웨이퍼(12A)를 압박하도록 작동되고, 그에 의해 웨이퍼(12A)를 그리핑한다.{도 7에서, 그리핑된 웨이퍼는 웨이퍼(12)로 도시된다.}

단부 이펙터(110)는 카세트(14)로부터 -X 방향으로 웨이퍼(12A)를 후퇴시킨다.

단부 이펙터(110)는 카세트안의 가깝게 이격되는 웨이퍼를 깨끗하고, 빠르고, 안전하게 움직이는 것을 가능하게 하는, 매우 얇은 Z-방향 프로필의 정확한 웨이퍼의 위치 감지 능력을 아울러 가진다.

도 12, 도 13 및 도 14는 웨이퍼(12)(밑에 놓여있는 구조를 나타내기 위해서 투명하게 도시됨)와 같은 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(14)(이 도면에는 도시되지 않음)로 및 카세트로부터 옮기기 위한 본 발명의 바람직한 포크(fork)-형상 단부 이펙터(210)의 제3 실시예를 도시한다. 단부 이펙터(210)는 단부 이펙터(10,110)와 비슷하나 위치 감지 활동 접촉 포인트 작동 메커니즘(212)을 또한 포함하고 기단부 에지와 높이 센서를 생략한다. 오히려, 단부 이펙터(210)는 다양한 웨이퍼 감지 측정을 수행하기 위해 말단부 센서(214)를 이용한다. 말단부 센서(214)는 도 7 및 도 10에 도시되는 광 투과 경로(202)를 생성하는 높이 센서와 비슷하게 실행된다.

도 13은 단부 이펙터(210)가, 웨이퍼 카세트(14)내에 적층된 것으로 도시되는 웨이퍼(12,12A,12B)와 같이 가깝게 이격된 웨이퍼들 사이로부터 웨이퍼(12)를 빼내고 교체하기에 특히 적합하다는 것을 나타낸다.

도 14는 단부 이펙터(210)가 기단부(216)에서 로봇 팔(16)에 작동가능하게 연결되고 갈라진 말단부(218,220)까지 신장한다. 단부 이펙터(210)는 기단부(216) 와 갈라진 말단부(218,220) 사이에 웨이퍼(12)를 수용하고 웨이퍼(12)가 최초로 적재되는, 바람직하게는 적어도 두 개, 더욱 바람직하게는, 네 개의 아치형 받침 패드를 포함한다. 말단 아치형 받침 패드(124)는 각각의 갈라진 말단부(218,220)에 또는 인접하여 위치되고, 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 기부 아치형 받침 패드(126)는 기단부(216)쪽으로 위치된다. 단부 이펙터(210)는 또한 기부 아치형 받침 패드(126) 사이에, 그리고 단부 이펙터(210) 기단부(216)에 위치된 활동 접촉 포인트(222)를 포함한다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 위치 감지 활동 접촉 포인트 작동 메커니즘(212)은 활동 접촉 포인트 작동 메커니즘의 제3 실시예이다. 제2 실시예에서와 같이, 활동 접촉 포인트(222)는 충분히 끌어들여진 위치와 충분히 신장된 위치와 중간 위치 사이의 왕복운동을 위해 피스톤(152)에 작동가능하게 연결된다. 피스톤(152)은 보어(154)내에서 움직이고 스프링(도 8)에 의해 활동 접촉 포인트(222)를 신장하도록 압박되고 진공 압력에 의해 활동 접촉 포인트(222)를 끌어들이도록 압박된다. 활동 접촉 포인트(222)는 고리모양의 밀폐된 실(158)을 통해 신장하는 피스톤 로드(156)에 의해 피스톤(152)에 연결된다. 보어(154)는 진공 챔버(160)의 한 벽을 형성하는 단부 캡(159)을 포함하고, 이 진공 챔버의 다른 벽은 피스톤(152)에 의해 이동가능하게 형성된다. 진공 챔버(160)는 진공 공급관통부(162)와 진공 채널(164)을 통해 진공 압력소스(도시되지 않음)와 공압적으로 연결된다. 스프링은 활동 접촉 포인트(222)를 충분히 신장된 웨이퍼-그리핑 위치로 신장하기 위해서 피스톤(152)의 면에 대해 누르고, 반면에 스프링 힘을 극 복하고 활동 접촉 포인트(222)를 충분히 끌어들여진 웨이퍼-방출 위치로 끌어들이기 위해서 진공 압력은 진공 챔버(160)를 통해 피스톤(152)의 면에 대해 작용한다.

작동 메커니즘(212)은 진공 압력소스와 공압적으로 연결되지 않은 보어(154)부분 내에 피스톤(152)의 움직임을 허용하기 위해서 대기와 공압적으로 연결된 배출구(168)를 또한 포함한다. 작동 메커니즘(212)은 단부 캡(159)과 진공 공급관통구(162)를 둘러싸는 오-링 실(170)과 피스톤(152)을 둘러싸는 고리모양 이동 실(172)에 의해 "진공 밀폐" 된다.

제1 및 제2 실시예와 달리, 작동 메커니즘(212)은, 피스톤(152)에 부착되고 단부 캡(159)에 있는 고리모양 실(226)을 통해 축방향으로 신장하는 위치 지시 샤프트(224)를 또한 포함한다. 지시 샤프트(224)의 위치에 따라, 한 쌍의 광 빔(234,236)이 각각의 광 차단 스위치(228,230)에서 차단되도록, 한 쌍의 광 차단 스위치(228,230)가 단부 캡(159) 바로 뒤에 위치된 회로 기판(circuit board)(232)에 장착된다.

광 차단 스위치(228,230)는 끌어들여진 위치 구역, 안전 그리핑 작동 구역, 신장된 위치 구역에 상응하는 활동 접촉 포인트(222)의 위치들을 감지한다. {도 12 및 도 13은 충분히 신장된 위치에 있는 활동 접촉 포인트(222)를 나타낸다.}

끌어들여진 위치 구역은 웨이퍼(12)가 그리핑되지 않고 위치 지시 샤프트(224)가 두 개의 광 빔(234,236)을 차단할 때 감지되는 것을 보증한다.

안전 그리핑 작동 구역은 웨이퍼 적재, 그리핑, 또는 하적 작동이 안전하게 실행될 수 있는 활동 접촉 포인트(222) 위치의 범위이고, 위치 지시 샤프트(224)가 광 빔(236)을 차단하고 광 빔(234)을 차단하지 않을 때 감지된다. 더군다나, 활동 접촉 포인트(222)가 신장되어 안전 그리핑 작동 구역에 놓이게 될 때, 적합한 웨이퍼 그리핑이 보장된다.

신장된 위치 구역은 웨이퍼(12)가 그리핑되지 않는 활동 접촉 포인트(222) 위치의 범위이고, 위치 지시 샤프트(224)가 광 빔(234,236) 중 어느 것도 차단하지 않을 때 감지된다.

광 차단 스위치(228,230)는 위에서 언급된 제어기와 전기적으로 연결된다. 제어기는, 진공 압력의 양을 펄스 또는 압력 조절하고 그에 의해 활동 접촉 포인트(222)의 위치를 제어하기 위해서, 진공 압력소스 작동 피스톤(152)과 협력하여 작동한다. 물론, 다양한 다른 형태의 조절가능 동력이 활동 접촉 포인트(222)를 위치시키기 위해서 이용될 수 있다.

작동 예에서, 활동 접촉 포인트(222)는 안전 그리핑 작동 구역으로 이동되고 웨이퍼(12)는 단부 이펙터(210)에 적재된다. 웨이퍼(12)가 적재된 후, 활동 접촉 포인트(222)는 웨이퍼(12)를 그의 그리핑 위치로 이동시키기 위해서 작동된다. 활동 접촉 포인트(150)가 신장됨에 따라, 웨이퍼(12)가 그리핑될 때까지 활동 접촉 포인트는 웨이퍼(12)를 말단 아치형 받침 패드(124)의 경사진 패드 부분(132)으로 압박한다. 활동 접촉 포인트(222)는 웨이퍼(12)가 적합하게 그리핑되는 것을 보장하기 위해서 안전 그리핑 작동 구역에서 감지되어야 한다.

웨이퍼(12)는, 광 빔(234,236) 둘 모두를 차단하는 위치 지시 샤프트(224)에 의해 감지될 때, 활동 접촉 포인트(222)를 끌어들여진 위치 구역으로 끌어들임으로써 방출된다. 웨이퍼(12)가 방출될 때, 웨이퍼는 말단 아치형 받침 패드(124)의 경사진 패드 부분(132)상에서 뒤로 미끄러지게(slip back) 되고, 그에 의해 안전한 Z축 높이 움직임을 위해 그리고 단부 이펙터(210)를 빼내기 위해 웨이퍼(12)와 백스탑 부분(134) 사이에 충분한 유격을 제공한다.

도 14는 단부 이펙터(10,110)의 웨이퍼 에지 센서가 제거된 단부 이펙터(210)의 제3 실시예의 평면도이다. 단부 이펙터(210)의 말단부 센서(214)는 갈라진 말단부(218,220)에 내장된다. 말단부 센서(214)는 다음과 같이 실행된다. 광 소스 섬유는 단부 이펙터(210)의 바닥 표면에 형성된 제1 채널(238)(가상선으로 도시됨)을 통해 루트가 형성되고 기단부(216)와 갈라진 말단부(218) 사이에서 이어진다. 마찬가지로, 광 수신기 섬유는 단부 이펙터(210)의 바닥 표면에 형성된 제2 채널(240)(가상선으로 도시됨)을 통해 루트가 형성되고 기단부(216)와 갈라진 말단부(220) 사이에서 이어진다. 갈라진 말단부(218,220)는 웨이퍼 프리얼라이너와 같은 일정 유형의 가공 장비를 위한 릴리프 구역을 형성하는 갭(242)을 가로질러 넓게 이격된다.

광 섬유는 갈라진 말단부(218,220)에 형성된 서로 마주하는 광 경로 개구부(도시되지 않음)에서 끝난다. 섬유는 웨이퍼의 바닥 표면 코드 또는 외주 에지를 따라 발견되는 넓은 개구부를 그들 사이에 형성한다. 서로 마주하는 광 경로 개구부는 웨이퍼의 바닥 표면 코드 또는 외주 에지의 존재 또는 부존재를 탐지하기 위한 좁은 광 투과 경로(244)를 형성한다. 광 투과 경로(244)는 먼저 웨이퍼(12)에 접촉하는 갈라진 말단부(218,220) 부분을 넘어서 신장하고, 그에 의해 또한 장애 감지 능력을 제공한다. 전과 같이, 광 소스/수신기 모듈(94)은 전형적으로 섬유들 사이의 광 투과 정도를 탐지하고, 그에 의해 광 투과 경로(244)를 차단하는 임의의 장애물을 감지한다.

카세트안에 웨이퍼의 존재 또는 부존재, 카세트 안에서 웨이퍼 Z-축 위치, 카세트로부터 웨이퍼의 돌출, 카세트에서 웨이퍼의 경사 각도를 결정하는 것, 웨이퍼 회전 중심, 두께, 웨이퍼와 로봇 팔 회전 축과의 사이의 중심과 중심과의 거리를 결정하는 것, 단부 이펙터 중심(centroid)의 위치를 확인하는 것을 포함하여 다양한 웨이퍼 관련 작동을 수행하기 위해서 단부 이펙터(210)는 웨이퍼 외주 에지 및/또는 상단과 바닥 코드 감지를 실행하는 말단부 센서(214)를 이용한다. 웨이퍼 감지 작동은 단부 이펙터(210)의 광 투과 경로(244)와 관련하여 아래에서 설명되나, 또한 단부 이펙터(110)의 광 투과 경로(202)와 관련해서도 설명될 수 있다.

도 14는 3개의 대안적인 웨이퍼 위치를 나타낸다. 웨이퍼(12)(가상선으로 도시됨)는 단부 이펙터(210)에 의해 그리핑되는 것으로 도시되고, 웨이퍼(12A)(실선으로 도시됨)는 웨이퍼 에지 감지 위치에 있는 것으로 도시되고, 웨이퍼(12B)(가상선으로 도시됨)는 웨이퍼 코드 감지 위치에 있는 것으로 도시된다.

카세트(도시되지 않음)로부터 웨이퍼(12B)의 돌출을 감지한다는 것은 웨이퍼(12B)와 같은 돌출하는 웨이퍼가 탐지될 때까지 로봇 팔(16)을 Z-축 방향으로 위아래로 스테핑하는(stepping)(스캐닝) 단계와, 단부 이펙터(210)를 각 스캐닝 초기에 X-축 방향으로 움직이는 단계를 수반한다. 이전의 로봇 팔 시스템은 전형적으로 전용 돌출 센서를 이용했다. 돌출하는 임의의 웨이퍼는, 웨이퍼(12A)에 의해 도시되는 위치와 같은 그의 적합한 위치로 움직여 되돌아간다. 모든 웨이퍼가 그들의 적합한 위치에 있을 때, 최종 스캐닝에 의해 카세트내의 Z-축 웨이퍼 위치를 결정한다. 로봇 팔(16)의 X-축 및 Z-축 움직임은 미세한 분해능(fine resolution) 모드인 것이 바람직하다.

탐지된 웨이퍼(12B)의 존재를 알리는 광 전달 경로(244)가 차단된 후, 웨이퍼(12B)의 상단 표면 코드가 광 투과 경로(244)를 차단할 때까지 단부 이펙터(210)를 Z-축 방향 아래로 이동시킴에 의해서 단부 이펙터(210)는 웨이퍼(12B) 상단 및 바닥 표면의 위치를 정할 수 있다. 광 투과 경로(244)가 복구될 때까지 단부 이펙터(210)는 계속해서 아래로 이동한다. 이 지점은 웨이퍼(12B)의 바닥 표면 코드를 감지하는 것을 나타낸다. 단부 이펙터(210)는 그 후 Z-축 방향으로 광 투과 경로의 차단과 복구의 지점들 사이의 중간쯤까지 이동한다. 이 Z-축 위치는 웨이퍼(12B) 두께의 대략 중간지점을 나타낸다. 이 Z-축 위치를 유지하는 동안, 광 투과 경로(244)가 복구될 때까지 단부 이펙터(210)는 X-축 방향으로 끌어들여지고, 이는 웨이퍼의 외주(18)가 탐지되었음을 지시한다. 웨이퍼(12A)는 이 위치에서 도시된다.

단부 이펙터(210)가 웨이퍼(12A)로 나타내어지는 에지 탐지 지점에 있을 때 그리고 웨이퍼(12A)의 반경이 알려져 있기 때문에, 로봇 팔(16)과 연결된 위치 인코더와 제어기는 웨이퍼(12A)의 중심까지의 X-축 또는 반경 거리와 웨이퍼(12A)의 바닥 표면과 단부 이펙터(210)의 사이에 유격을 제공하기 위해 필요한 하향 Z-축 거리를 결정할 수 있다. 웨이퍼가 반드시 단부 이펙터(210)에 평행한 것은 아니고 카세트안의 인접한 웨이퍼 사이의 거리가 좁을 수 있기 때문에 카세트로부터 웨이퍼를 위치시켜 빼낼 때 유격을 아는 것이 필요하다.

단부 이펙터(210)는 또한 제어될 수 있는 외전(supination) 각도(248)를 포함하고, 이 외전 각도는 Y-축에 대한 단부 이펙터(210)의 X-축에 대한 경사 각도이다. 카세트안에서 수평으로 적층된 웨이퍼들은 보통 단부 이펙터(210)의 외전 각도(248)에 의해 매치되어야 하는(match) 0-도 경사 각도의 주요한 표면 평면을 갖는다. 그러나, 웨이퍼 표면 오염을 줄이기 위해서, 웨이퍼는 카세트안에서 흔히 수직으로 저장되고, 이렇게 함으로써, 카세트 저장 슬롯은 웨이퍼 두께보다 더 넓기 때문에, 웨이퍼가 일정하지 않은 경사 각도를 취하는 것을 허용한다. 웨이퍼가 있는 카세트가 수평 배향으로 리턴된 후에도 경사 각도는 일정하지 않을 수 있다. 그래서, 외전 각도(248)가 웨이퍼 경사 각도와 같은 지를 결정하기 위해서 다음의 절차가 뒤따른다. 이 절차에서 웨이퍼는 단지 예로서 수평 배향으로 된다.

단부 이펙터(210)의 외전 각도(248)는 약 0도로 세팅된다.

로봇 팔(16)은 광 투과 경로(244)가 웨이퍼(12B)의 코드와 교차하도록 단부 이펙터(210)를 X-축 방향으로 이동시킨다.

웨이퍼(12B)의 최소 두께가 계산될 때까지 외전 각도(248)를 디더링(dithering)하는 동안 로봇 팔(16)은 단부 이펙터(210)를 Z-축 방향의 위아래로 이동시킨다.

최소 두께는 단부 이펙터(210)와 웨이퍼가 같은 데이터 평면에 있고 그래서 외전 각도(248)는 실질적으로 웨이퍼(12B)의 경사 각도와 같다는 것을 지시한다.

로봇 팔 시스템은 두 개의 단부 이펙터 또는다수의 팔(이중 팔 로봇을 위해 도 16a 및 도 16b 참조)을 구비할 수 있다. 제어될 수 있는 외전 각도에 대해 위에서 설명된 기술은 그들 사이에 X, Y, Z 차원 오프셋을 결정하기 위한 참조로서 하나의 웨이퍼를 사용함으로써 그런 다수 단부 이펙터 시스템에 신장될 수 있다.

도 15a 및 도 15b를 참조하면, 광 투과 경로(244)는 또한 로봇 팔(16)과 단부 이펙터(210)를 카세트안이나 프리얼라이너의(둘 모두 도시되지 않음) 웨이퍼(12)의 다소 정해지지 않은 위치로 정렬시키도록 이용된다. 도 15b에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(12)의 중심 및 단부 이펙터(210)의 활동 접촉 포인트(222)(타겟으로서 도시됨) 및 로봇 팔(16)의 어깨 축(260)이 모두 일직선에 있을 때 정렬은 달성된다. 정렬을 결정하는 것은 r-축은 어깨 축(260)으로부터 방사상으로 신장하고, θ-축은 어깨 축(260)에 대해 각도있게(angularly) 신장하고, Z-축은 어깨 축(260)과 동축성으로 신장하는 원통형 좌표 시스템을 이용하는 것을 수반한다.

정렬 작동을 수행하는 것은 로봇 팔(16)의 어깨 축(260)과 웨이퍼(12){웨이퍼(12)는 이 설명을 정확하게 하기 위해서 크기면에서 감소되어 도시됨)의 외주(18)의 가장 가까운 지점 사이의 최소 반경 거리(r_MIN)를 찾아내는 것을 수반한다. 이것은 어깨 축(260)과 외주(18)의 접선을 감지하기 위한 광 투과 경로(244) 사이의 최대 신장 거리(r_EXT)를 결정하는 것과 같다. 신장 거리(r_EXT)는 로봇 팔(16)을 제어하는 시스템에 의해 판독가능하고 제어가능하다.

도 15a는 각각 실선 그리고 점선으로 도시되는 제1 그리고 제2 각도있게 변 위된 위치에 있는 로봇 팔(16)과 단부 이펙터(210)를 나타낸다. 정렬 작동은 웨이퍼 중심(252)과 어깨 축(260) 사이에서 연장하는 선으로부터 각도(θ₁)의 제1 각도있게 변위된 위치로 로봇 팔(16)을 이동시킴으로써 시작한다.

로봇 팔(16)은 r-축 방향으로 신장되고 광 전달 경로(244)가 웨이퍼(12)를 감지할 수 있도록 z-축 방향으로 스캐닝된다.

로봇 팔(16)은 그 후 웨이퍼 외주 에지(18)를 탐지하고 제1 신장 거리(r_EXT1)를 판독하기 위해서 r-축 방향으로 끌어들여진다.

로봇 팔(16)은 웨이퍼 중심(252)과 어깨 축(260) 사이에서 연장하는 선으로부터 각도(θ₂)의 제2 각도있게 변위된 위치로 이동된다.

로봇 팔(16)은 그 후 웨이퍼 외주 에지(18)를 탐지하고 제2 신장 거리(r_EXT2)를 판독하기 위해서 r-축 방향으로 끌어들여진다.

최대 거리가 어깨 축(260)과 외주(18) 사이에서 결정될 때까지 위에서 설명된 회전과 에지 탐지 단계는 반복된다. 이 정렬된 위치는 도 15b에 도시된다.

대안적으로, 임의의 두 개의 신장 거리를 알게 된 후, 정렬된 위치는 계산에 의해 수렴될 수 있고 제어기에 의해 미래 사용을 위해 저장될 수 있다. 예를 들면, 변위 각도(θ)에 대해, 상응하는 신장 거리(r_EXT)를 알고 있다면, 신장 거리(r_EXT)가 r_MIN과 대등한 특정 변위 각도(θ)가 코사인 법칙을 이용함으로써 계산될 수 있다. 물론, 정렬된 위치는 수동으로 세팅될 수 있고 위치는 제어기에 의해 미래 사용을 위해 저장될 수 있다.

도 15b는 정렬된 위치에 있는 로봇 팔(16)과 단부 이펙터(210)를 도시한다. 이 위치로부터, 로봇 팔 제어기는 웨이퍼(12)를 빼내기 위해 다음의 이동 작동을 수행한다.

중심(262)이 웨이퍼 중심(252)을 오버레이(overlay)할 때까지 제어기는 어깨 축(260)과 웨이퍼 중심(252) 사이에서 연장하는 가상 선을 따라 단부 이펙터(210)의 중심(262)을 이동시키기 위해서 작동을 실행한다. 요구되는 r-축 이동 거리는 오프셋 거리라고 언급되고, 오프셋 거리는 다음과 같이 계산된다.

광 투과 경로(244)와 말단 받침 패드(124) 사이의 r-축 거리는 단부 이펙터(210)를 제조할 때 정해지는 미리 정해진 거리(264)이다.

마찬가지로, 웨이퍼(12)는 미리 정해진 직경(266)을 갖는다.

그래서 오프셋 거리는 거리(264)와 직경(266)의 합이다.

돌출하는 웨이퍼를 위치시키고 교체하기 위해서, 웨이퍼 상단 및 바닥 표면 z-축 위치와 외주(18) r-축 위치를 결정하기 위해서, 웨이퍼 경사 각도를 결정하기 위해서, 그리고 선택된 웨이퍼(12)와 정렬되는 위치로 이동시키기 위해서, 위에서 언급된 스캐닝과 감지 작동에 따라 제어기가 미리 단부 이펙터(210)를 이동하게 했다고 가정한다.

단부 이펙터(210)는 선택된 웨이퍼(12)의 바닥 표면과 임의의 인접한 웨이퍼의 상단 표면을 클리어하는 z-축 위치로 이동된다.

단부 이펙터(210)는 r-축 방향으로 오프셋 거리만큼 이동된다.

단부 이펙터(210)는 기부 받침 패드(126)(도 14)와 말단 받침 패드(124)가 웨이퍼(12)와 접촉하게 하는 z-축 거리만큼 이동된다.

활동 접촉 포인트(222)(도 14)는 웨이퍼 외주(18)를 말단 받침 패드(124)의 포함 각도로 움직이게 작동되고, 그에 의해 웨이퍼(12)의 에지를 그리핑하게 된다.

단부 이펙터(210)는 r-축 방향으로 움직임으로써 웨이퍼(12)를 끌어들인다.

이 위에서 언급된 거리와 정렬 결정은 이전 로봇 팔과 단부 이펙터에 의해 요구되는 임의의 가르침 준비 없이 달성된다. 다수의 단부 이펙터(210)가 이용된다면, 이전의 절차는 그들 사이의 임의의 Z-축 거리 또는 높이 차이를 결정하는 것과 함께 반복될 수 있다.

도 5를 참조하면, 하우징(80,82)내의 U자-형상 에지 탐지 센서는 평평하지 않은 300mm 웨이퍼의 어떤 변수를 결정하는데 유용하다는 것을 주목해야 한다. 예를 들면, 웨이퍼가 카세트내에 있거나 단부 이펙터가 웨이퍼 밑에 위치되는 동안 에지 탐지 센서는 로봇 팔의 어깨 축 과 웨이퍼 중심 사이의 중심으로부터 중심까지의 거리를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 물론, U자-형상의 개구부(88)의 Z-축 디멘션(도 6a)은 잠재적인 공간 문제점을 제공한다.

도 15a 및 도 15b를 다시 참조하면, 단부 이펙터(210)의 중심(262)이 웨이퍼(12B)의 중심(252)과 로봇 팔(16)의 어깨 축(260)과 축방향으로 정렬되는 지를 결정하기 위해서 광 전달 경로(244)는 단부 이펙터(210)의 외전 능력과 조합하여 또한 이용될 수 있다. 이상적으로, 중심(262)은 그리핑된 웨이퍼의 중심과 동축성이고, 어깨 축(260)과 웨이퍼(12)의 중심(252) 사이에서 연장하는 가상선상에 놓인다. 그러나, 광 투과 경로(244)를 생성하는 특징부의 위치와 제조 공차는 중심(262)의 계산된 위치가 회전 외전 축으로부터 오프셋되도록 할 수 있다. 중심(262)이 오프셋되었는지 또는 일치하는지를 결정하는 것은 위에서 언급된 정렬 동작을 실행하는 것, 180도의 외전 각도(248)(도 14)를 통해 단부 이펙터(210)를 회전하는 것, 정렬 동작을 반복하는 것을 수반한다. 중심이 오프셋되었다면, 계산된 정렬은 회전 외전 축의 대향측상에서 거울 이미지 관계가 될 것이다. 중심(262)에 대한 정확한 위치는 두 개의 계산된 정렬의 평균을 냄으로써 결정된다.

위에서 언급된 실시예는 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 본 발명의 원리를 구현하고 그 사상과 영역내에 포함되는 다양한 변형과 변화가 당업자에 의해서 이루어질 수 있다.

예를 들면, 피스톤은 대안적인 동력소스에 의해, 예를 들면, 웨이퍼(12)가 고정됨에 따라 피스톤의 속도를 떨어뜨리는 펄싱 솔레노이드에 의해 작동될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 전기 신호는 피스톤을 구동하고 피스톤의 위치를 모니터하기 위해 이용될 수 있다. 피스톤은 단부 이펙터가 액체에 잠겨지게 되는 응용과 같이, 또한 공압적으로 작동되고 모니터될 수 있다.

단부 이펙터는 갈라진 형상일 수 있거나 달리 컷아웃(cutout)을 포함할 수 있거나 프리얼라이너 허브와 같은 방해물을 피하도록 형상을 이룰 수 있다. 단부 이펙터는 X-Y 테이블과 같은, 로봇 팔이 아닌 다른 디바이스에 의해 이동될 수 있고, 다른 포지션너(positioner)들은 두 개 이상의 자유도를 가진다. 또한, 단부 이펙터는, 위에서 언급된 카세트가 아닌 캐리어에 모두 저장될 수 있는 LCD 디스플레이 패널, 컴팩트 디스켓, 컴퓨터 메모리 디스크와 같은, 반도체 웨이퍼가 아닌 다른 다양한 유형의 견본을 취급하는데 사용될 수 있다.

센서들은 바람직하게는 광-방사 다이오드로부터의 레이저 빔과 다이오드 레이저를 이용하나, 또한 백열광(incandescent), 적외선, 그리고 다른 복사 소스를 이용할 수 있다.

받침 패드의 포함 각도는 예각인 것이 바람직하나, 본 발명은 견본이 중력에 의해 단부 이펙터에 고정되는 실시예를 포함하므로, 이 예에서는 포함 각도는 180도 미만의 둔각일 수 있다.

도 16a, 도 16b, 도 17, 및 도 18은 단부 이펙터(210)가 장착될 수 있는 복합 연결 로봇 팔 시스템(308)의 유형을 도시한다. 도 19a 및 도 19b는 위에서 언급된 다양한 웨이퍼 감지 측정과 연관된 변수를 계산하기 위해 필요한 선형 및 각도있는 변위 값들의 조작을 나타내기 위해 로봇 팔 메커니즘(308)을 위치시키는 예를, 로봇 팔 변위를 특징짓는 적절한 수학적 수식들과 관련하여 제시한다. 미국 특허 제5,765,444호는 이런 유형의 로봇 팔 시스템의 구조와 작동에 대한 상세한 설명을 제공한다.

도 16a 및 도 16b는, 각각, 지지 테이블(309)의 상단 표면의 애퍼쳐(aperture)를 통해 이 애퍼쳐상에 장착된 두 개의 팔, 복합 연결 로봇 팔 시스템(308)에 대한 측면도와 평면도이다. 도 16a 및 도 16b와 관련하여, 두 개의 비슷한 그러나 독립적으로 제어될 수 있는 삼중-연결 로봇 팔 메커니즘(310L, 310R)이 토르소(torso) 링크(311)의 대향 단부에 회전가능하게 장착되고, 토르소 링크는 중심 또는 토르소 축(313) 주위를 회전하기 위해 베이스 하우징(312)의 상단 표면에 장착된다. 로봇 팔 메커니즘(310L, 310R)은 서로의 거울 이미지이기 때문에, 각각 접미사 "L"과 "R"이 뒤따르는 동일한 참조 번호에 의해 확인되는 상응하는 구성요소를 갖는다. 따라서, 아래의 논의는 단지 로봇 팔 메커니즘(310R)의 구조와 작동에만 주의를 기울이게 되나 로봇 팔 메커니즘(310L)에도 비슷하게 적용될 수 있다.

로봇 팔 메커니즘(310R)은 원통형 스페이서(315R)의 상단 표면에 장착된 상부 암(314R)을 포함하고, 원통형 스페이서는 어깨 축(316R)에 대해 회전하기 위해 토르소 링크(311)의 오른손 단부상에 위치된다. 원통형 스페이서(315R)는, 아래에서 설명되듯이, 모터와 로봇 팔 메커니즘(310R)의 어떤 다른 구성요소에 공간을 제공한다. 상부 팔(314R)은 포어암(forearm)(322R)의 기단부(320R)가 팔꿈치 축(324R) 주위를 회전하기 위해 장착되는 말단부(318R)를 구비하고, 포어암(322R)은 단부 이펙터 또는 핸드(210R)의 기단부(328R)가 손목 축(332R) 주위를 회전하기 위해 장착되는 말단부(326R)를 구비한다. 핸드(210R)는 그의 말단부(334R)에 유체 압력 출구(336R)가 설치되고, 이 유체 압력 출구는 바람직하게는 핸드(210R)상에 위치되는 반도체 웨이퍼(12), 컴팩트 디스크, 또는 다른 적합한 견본(도시되지 않음)을 안전하게 고정시키기 위해 로봇 팔 메커니즘(310R)에 공급된 진공 압력을 진공 채널(164)의 입구(338)에 가한다. 이후에 상세히 설명되듯이, 상부 암(314R), 포어암(322R), 핸드(210R) 각각은 어깨 축(316R), 팔꿈치 축(324R), 손목 축(332R) 주위를 제각기 연속적으로 회전할 수 있다.

도 17은 로봇 팔 메커니즘(310R)의 연결 구성요소 및 연관된 기계 연결 장치를 도시한다. 도 17과 관련하여, 로봇 팔 메커니즘(310R)은 모터 제어기(354)(도 19a,도 19b)에 의해 제공되는 명령에 응답하여 작동하는 제1 및 제2 동심 모터(350R,352R)에 의해 위치된다. 제1 모터(350R)는 팔꿈치 축(324R)에 대해 포어암(322R)을 회전시키고, 제2 모터(352R)는 어깨 축(316R)에 대해 상부 암(314R)을 회전시킨다.

더 구체적으로, 제1 모터(350R)는, 상부 암(314R)의 애퍼쳐를 통해 신장하고 상부 암 풀리(pulley)(358R)에서 끝나는 포어암 스핀들(356R)을 회전시킨다. 기둥(360R)은 베어링(362R)의 중앙을 통해 상부 암(314R)의 말단부(318R)에서 위로 신장하고, 상기 베어링은 기단부(320R)에서 포어암(322R)의 바닥 표면(364R)에 장착된다. 기둥(360R)은 또한 포어암(322R)의 애퍼쳐를 통해 신장하고 포어암 풀리(366R)에서 끝난다. 순환 벨트(368R)는 제1 모터(350R)의 회전에 응답하여 팔꿈치 축(324R)에 대해 포어암(322R)을 회전시키기 위해서 상부 암 풀리(358R)와 베어링(362R)의 외부 표면을 연결한다.

제2 모터(352R)는 어깨 축(316R)에 대해 상부 암(314R)을 회전시키기 위해 상부 암(314R)의 바닥 표면(382R)에 장착되는 상부 암 스핀들(380R)을 회전시킨다. 아래에 설명되는 기계적 연결 장치와 연관된 제1 및 제2 모터(350R,352R)의 공동 작용(coordinated operation)은 핸드(210R)가 어깨 축(316R) 주위를 회전하게 한다. 기둥(384R)은 핸드(210R)의 바닥 표면(388R)에 장착되는 베어링(386R)의 중심을 통해 위로 신장한다. 순환 벨트(390R)는 모터들(350R,352R)의 공동 회전 운동에 응답하여 어깨 축(316R)에 대해 핸드(210R)를 회전시키기 위해서 포어암 풀리(366R)를 베어링(386R)의 외부 표면에 연결한다.

상부 암(314R)과 포어암(322R)을 연결하는 기계적 연결 장치는 능동 구동 링크와 수동 구동 링크를 형성한다. 능동 구동 링크는 상부 암 풀리(358R)와 베어링(362R)의 외부 표면을 연결하는 벨트(368R)를 포함하고 포어암(322R)이 제1 모터(350R)의 회전에 응답하여 회전하게 한다. 수동 구동 링크는 포어암 풀리(366R)와 베어링(386R)의 외부 표면을 연결하는 벨트(390R)를 포함하고 팔꿈치 축(324R)에 대한 포어암(322R)의 회전에 응답하여 핸드(210R)가 손목 축(332R)에 대해 회전하게 한다. 또한 핸드(210R)의 회전은 능동 및 수동 구동 링크사이의 복잡한 상호작용 그리고 제2 모터(352R)의 회전에 응답하여 상부 암(314R)의 회전에 의해 야기될 수 있다.

제3 또는 토르소 모터(392)는 로봇 팔 메커니즘(310R)이 회전가능하게 장착되는 토르소 링크(311)의 바닥 표면에 장착되는 토르소 링크 스핀들(394)을 회전시킨다. 메인링은 베어링 조립체(398)를 지지하고 스핀들(394)은 베어링 조립체 주위로 회전한다. 모터(392)는 중앙축(313)에 대해 360도 연속 회전을 할 수 있어서, 불규칙적인 경로를 따라 핸드(210R)가 닿을 수 있는 임의의 위치로, 로봇 팔 메커니즘(310R)과 공동으로, 핸드(210R)를 이동시킬 수 있다.

모터 제어기(354)(도 19a 및 도 19b)는 두 개의 바람직한 작동 상태로 모터(350R,352R)를 제어하여 로봇 팔 메커니즘(310R)이 두 개의 주요한 연속 운동을 수행할 수 있게 한다. 제1 연속 운동은 핸드(210R)의 신장 또는 방사상 위치를 변화시키고, 제2 연속 운동은 어깨 축(316R)에 대해 핸드(210R)의 각도있는 위치를 변화시킨다. 도 18은 두 개의 연속 운동을 나타내기 위해 유용한 다이어그램이다.

도 17 및 도 18과 관련하여, 제1 작동 상태에서, 모터 제어기(354)는 제1 모터(350R)가 포어암 스핀들(356R)의 위치를 유지하게 하고 제2 모터(352R)가 상부 암 스핀들(380R)을 회전하게 한다. 제1 모터(350R)가 회전하지 않으면 상부 암 풀리(358R)의 위치를 유지하고, 제2 모터(352R)에 의해 상부 암 스핀들(380R)이 회전함으로써 어깨 축(316R)에 대한 상부 암(314R)을 회전시키고, 그에 의해 포어암(322R)이 팔꿈치 축(324R)에 대해 회전하게 하고 핸드(210R)가 손목 축(332R)에 대해 반대로 회전하게 한다. 상부 암 풀리(358R)와 베어링(362R)의 외부 표면의 직경의 비율은 4:2이고, 포어암 풀리(366R)와 베어링(386R)의 외부 표면의 직경의 비율은 1:2이기 때문에, 도 18에 도시되는 P2로 표시되는 방향으로 상부 암(314R)이 회전함으로써 핸드(210R)가 직선 경로(400)를 따라 움직이게 할 것이다. {포어암(322R)과 핸드(210R)의 크기와 형상을 능률적으로 하기 위해서 포어암 풀리(366R)와 베어링(386R)의 외부 표면의 직경은, 각각, 베어링(362R)의 외부 표면과 상부 암 풀리(358R)의 직경의 1/2이다.}

상부 암(314R)이 P2에 의해 표시되는 시계 방향으로 회전할 때마다, 핸드(210R)는 경로(400)를 따라서 신장한다.{즉, 어깨 축(316R)으로부터 반경 거리를 증가시킨다.} 상부 암(314R)이 P2에 의해 표시되는 반시계 방향으로 회전할 때마다, 핸드(210R)는 경로(400)를 따라서 수축한다.{즉, 어깨 축(316R)으로부터 반경 거리를 감소시킨다.} 도 18에 도시되는 것의 거울 이미지 구조인 로봇 팔 메커니즘(310)은 설명된 것들에 반대 방향으로 상부 암(314) 회전에 응답하여 신장하거나 수축된다는 것을 당업자들은 이해할 것이다. 도 16b는 로봇 팔 메커니즘(310R)이 신장될 때, 축(313,316R,324R,332R)이 동일선상에 있다는 것을 보여준다.

제2 작동 상태에서, 모터 제어기(354)는 제1 모터(350R)가 P1에 의해 표시되는 방향으로 포어암 스핀들(356R)을 회전시키도록 야기하고 제2 모터(352R)가 P2에 의해 표시되는 방향으로 상부 암 스핀들(380R)을 회전시키도록 야기한다. 같은 양의 변위만큼 같은 방향으로 회전하기 위해서 모터(350R,352R)가 동기화되는 특별한 경우에는, 핸드(210R)는 어깨 축(316R)에 대해 단지 각도있게 변위된다. 이것은 제1 모터(350R)의 회전에 의해 야기되는 팔꿈치 축(324R)에 대한 포어암(322R)의 회전과 제2 모터(352R)의 회전에 의해 야기되는 손목 축(332R)에 대한 핸드(330R)의 회전과 수동 구동 링크의 작동이 서로 상쇄되어(offset) 팔꿈치 축(324R)과 손목 축(332R)에 대해 전혀 회전하지 않기 때문이다. 그래서, 핸드(210R)는 경로(400R)를 따라 일지점에서 방사상으로 고정되고 단지 상부 암(314R)이 어깨 축(316R)에 대해 회전할 때 원형 경로를 그리게 된다. 핸드(210)를 위한 원하는 이동 경로를 달성하기 위해서 운동학상의 제한(kinematic constraints)을 가함으로써, 모터 제어기(354)는, 아래에서 더 설명되듯이, 비-방사 직선 경로(non-radial straight line paths)를 따라 로봇 팔 메커니즘(310R)을 이동시키기 위해서 제1 및 제2 모터(350R,352R)를 작동할 수 있다.

로봇 팔 메커니즘(310R)을 작동시키기 위해서, 제1 및 제2 모터(350R,352R)는 그들 둘 모두를 회전시키거나 또는 하나를 회전시키고 다른 하나를 그라운딩(grounding)함으로써 연결된다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들면, 포어암(322R)이 팔꿈치 축(324R)에 대해 회전하도록 로봇 팔 메커니즘(310R)은 작동될 수 있다. 그런 운동은 핸드(210R)가 어깨 축(316R)과 충분한 신장된 핸드(210R) 사이에서 단순 나선형 경로를 그리도록 야기할 것이다. 이 운동은 어깨(314R)의 위치를 고정시키고 포어암(322R)을 이동시키기 위해서 모터(350R)를 작동시킴에 의해서 달성된다.

모터 제어기(354)는 토르소 모터(392)의 작동을 제어하고 그래서 모터(350R,352R)의 작동 상태와 관계없이 P3에 의해 표시되는 방향으로 토르소 링크(311)의 회전을 제어한다.

모터(350R,352R)의 각 위치는 별도의 유리 스케일 인코더(도시되지 않음)에 의해 추적된다. 각각의 인코더는 전형적으로 고리모양 회절 격자 스케일과 광 소스/탐지기 서브조립체(도시되지 않음)를 포함한다. 그런 유리 스케일 인코더는 당업자에게 알려져 있다. 모터(392)의 각 위치는 모터(350R,352R)를 위한 인코더와 비슷한 유형의 유리 스케일 인코더에 의해 추적된다.

도 19a는 공간 좌표 축 프레임을 나타내는 다이어그램이고, 상기 공간 좌표 축 프레임의 축들은 반도체 웨이퍼 카세트(168_r)의 배향과 어깨 축(316R)에 대한 그의 위치에 의해 한정된다. 도 19a와 관련하여, 다음의 설명은 수학식을 설명하는데, 상기 수학식으로부터, 카세트(168_r)의 개구부에 수직인 벡터를 따라 웨이퍼(170_r)를 카세트(168_r)로부터 빼기 위해 제어기(354)가 사용하는 명령 신호가 유도된다. (비슷한 수학식이 이 예가 기초로 하는 위에서-언급된 구동 비율과 다른 구동 비율을 위해 이용될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.)

다음의 변수들은 핸드(210R)의 왕복운동 경로 유도에 적당하다.

Θ_S = 모터(352R)의 각도

Θ_E = 모터(350R)의 각도

r = 어깨 축(316R)과 팔꿈치 축(324R) 사이의 거리 및 팔꿈치 축(324R)과 손목 축(332R) 사이의 거리

β = 상부 암(314R)과 포어암(322R) 사이의 각도

p = 핸드(210R)의 길이

E = 2r = 로봇 팔의 신장

R_i = 로봇 팔의 미치는 범위{즉, 어깨 축(316R)으로부터 핸드(210R)상에 위치되는 웨이퍼(170_r)의 중심(172_r)까지 측정되는 그의 반경}

코사인 법칙을 적용함으로써 R_i에 대한 다음의 수학식이 제공된다.

β = 0 이면, 수학식 1은 R_i = p그리고 x = 0 , y = 0,

가 된다.

의 양은 기준(reference) 모터 각도를 나타낸다. 모터 각도는

으로 표현될 수 있다. 각도(β)는 로봇 팔 메커니즘(310R)의 기계적 연결 장치의 구조 때문에

으로 표현될 수 있다. 이 수학식은 각도(β)를 모터 각도의 변화와 관련시킨다.

직선 경로를 따라 카세트(168_r)로부터 웨이퍼(170_r)를 빼내기 위해서, X-축을 따른 변위는 상수인 X₀이다. 그래서, X(t)=X₀이다. X(t)의 양은 그의 링크의 X-축 구성요소의 길이의 함수로서 표현될 수 있다.

,

여기서

Θ₁= 상부 암(314R)의 각도

Θ₂= 포어암(322R)의 각도

Θ_p= 핸드(210R)의 각도

상부 암(314R)과 포어암(322R)은 같은 길이(r)이므로, Θ₁은 모터(352R)의 각도(Θ_S )를 추적하고, 핸드(210R)는 직선으로 이동하고, 다음의 식이 적용된다.

그래서, X₀를 계산하기 위해서, Θ₁, Θ₂, 및 Θ_P에 대한 앞서 말한 항등식(identity)을 X(t)에 대한 수학식 2에 대입한다.

수학식 3은 핸드(210R)의 직선 이동을 얻기 위해서 동일 각 거리를 이동시키도록 작동하는 모터(352R,350R)의 각도(Θ_S, Θ_E ) 사이의 관계를 설명하는 제한(constraint)을 표현한다.

당업자는 서보기구(servomechanism) 제어기에 의해 임의의 다수의 방법으로 제한 수학식 3을 실행할 수 있다. 예를 들면, 주어진 웨이퍼 이동 프로필을 실행하도록 고속 작동을 얻기 위해서, 수학식 3으로부터 명령 신호값을 계산할 수 있고 그 값들을 실시간 사용을 위해 룩업(look-up) 테이블에 저장할 수 있다. 사전 계산(precomputation) 과정은 웨이퍼 이동 프로필에 따라 Θ_S를 인덱싱(indexing)하는 것 그리고 수학식 3으로부터 상응하는 Θ_E값을 결정하고, 그에 의해 마스터-슬레이브(master-slave) 관계로 Θ_S와 Θ_E의 변위를 형성하는 것을 수반할 것이다.

어깨 축(316R)에 대한 핸드(210R)의 각 변위를 얻기 위해서, 제어기(354)는 모터(350R,352R)로 하여금 원하는 목적지에 도달하기 위해서 핸드(330R)의 원하는 각 변위를 통해서 같은 방향으로 회전하게 한다. 핸드(330R)의 직선 신장은 이 이동동안에는 변하지 않는다. 복잡하고 동시에 발생하는 핸드(330R)의 직선 및 각 변위 이동 프로필은 서로 다른 각 변위를 통해 모터(350R,352R)를 작동하는 프로그래밍 제어기(354)에 의해 달성될 수 있다는 것을 당업자들은 이해할 것이다. 도 19a는 저장된 웨이퍼(170_l)의 중심(172_l)이 Y₀와 일치하도록 위치된 제2 웨이퍼 카세트(168_l)를 나타낸다. 카세트(168_l,168_r)의 개구부들이 평행하게 배열됨으로써 어깨 축(316R)으로부터 반경 거리에 위치되지 않은 카세트에 저장된 웨이퍼를 빼내기 위해 위의 수학식들이 사용될 수 있다는 것을 나타낸다. 로봇 팔 메커니즘(310)은 반경 배치에 제한되지 않고 그의 닿을 수 있는 거리의 임의의 조합에도 적합하다.

도 19b는 제어기(354)의 주요 구성요소들을 나타내는 단순 블록 다이어그램이다. 도 19b와 관련하여, 제어기(354)는 로봇 팔 메커니즘(310R)을 위한 이동 연속 명령을 저장하는 프로그램 메모리(474)를 포함한다. 마이크로프로세서(476)는 프로그램 메모리(474)로부터 이동 연속 명령을 수신하고 제1 또는 제2 작동 상태가 필요한지 또는 모터(392)의 운동이 토르소 링크(311)를 위치시키기 위해 필요한지를 결정하기 위해 그 명령들을 해석한다. 시스템 클락(478)은 마이크로프로세서(476)의 작동을 제어한다. 룩-업 테이블(LUT)(480)은 제1 작동 상태의 직선 운동을 얻기 위해 Θ_S{모터(352R)}와 Θ_E{모터(350R)}에 대한 상응하는 값을 저장하고, 제2 작동 상태의 각 운동을 얻기 위해서 Θ_S와 Θ_E의 각 변위를 저장한다. 토르소 링크(311)의 회전은 그것에 장착된 로봇 팔 메커니즘의 운동과 관계없기 때문에, 모터(350R,352R)의 각 변위와 모터(392)의 각 변위와의 전체적인 조정(coordination)은 LUT(480)이 아닌, 이동 연속 명령으로 실행된다. 이것은 보다 높은 속도와 보다 정확한 직선 운동을 야기하는데, 이는 에러 후의 다수의 축 서보기구 및 구동 정확 에러가 핸드(210R)의 직선 경로에 영향을 주지 않기 때문이다.

마이크로프로세서(476)는 서보기구 증폭기(482)에 Θ_S와 Θ_E 위치 신호를 제공하고, 서보기구 증폭기는Θ_S와 Θ_E 명령 신호를 각각 모터(352R,350R)들에게 전달한다. 마이크로프로세서(476)는 토르소 모터(392)에 명령 신호를 전달하기 위해서 서보기구 증폭기(482)에 위치 신호를 또한 제공한다. 서보기구 증폭기(482)는 3개 유리 스케일 인코더로부터 각각의 모터(350R,352R,392)의 각 위치를 지시하는 신호를 수신한다.

마이크로프로세서(476)는 진공 밸브 제어기(484)에 제어 신호를 제공하고, 진공 밸브 제어기는, 웨이퍼를 잡고 있거나 핸드(210R)로부터 웨이퍼를 방출할 필요성에 응답하여, 진공 밸브(도시되지 않음)로 하여금 적당한 양의 진공 압력을 진공 소스(도시되지 않음)로부터 출구(336)로 제공하게 한다.

더 나아가 본 발명의 근본적인 원칙을 벗어나지 않고 앞서 언급된 본 발명의 세부 항목에 많은 변화가 가해질 수 있다는 것은 당업자들에게 명백할 것이다. 본 발명의 영역은, 그래서, 이하의 청구항에 의해서만 결정되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼의 긁힘과 입자 오염을 최소화하고 한편 반도체 웨이퍼를 안전하게, 빠르게, 정확하게 옮길 수 있는 견본 그리핑 단부 이펙터에 이용될 수 있다.

Claims

메커니즘에 작동가능하게 연결되어, 아치형의 꼴을 갖는 견본 외주 에지를 통해 견본을 그리핑(gripping)하는데 적합한 견본 에지 그리핑 디바이스로서,

지지 표면, 기단부(proximal end), 및 말단부를 갖는 몸체와;

상기 지지 표면은 상기 말단부 근처에서 견본의 외주 에지를 지지하기 위한 말단 패드 부분과, 상기 말단 패드 부분과 동작가능하게 결합된 말단 백스탑(backstop) 부분을 갖고, 상기 말단 패드 부분은 말단 패드 견본 접촉 표면을 갖고, 상기 말단 백스탑 부분은 외주 에지가 그리핑될 때 견본의 측면 중앙-위치 지정에 기여하는 형태의 말단 백스탑 견본 접촉 표면을 갖고;

상기 지지 표면은 상기 기단부 근처에서 상기 견본의 외주 에지를 지지하기 위한 기부 패드 부분을 갖고, 상기 기부 패드 부분은 기부 패드 견본 접촉 표면을 갖고;

말단부보다 상기 기단부에 더 가까이 위치하고, 상기 견본의 외주 에지에 의해 확립된 견본 고정-위치와 견본-방출(releasing) 위치 사이에서 작동가능한 견본 접촉 메커니즘으로서, 상기 견본-방출 위치는 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면상에 상기 견본을 위치시키는데 유격(clearance)을 제공하고, 상기 견본-고정 위치는, 아치형의 외주 에지 꼴을 그리핑하기 위해 상기 말단 백스탑 견본 접촉 표면에 대해 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면상에 위치된 상기 견본의 외주 에지를 압박하는, 견본 접촉 메커니즘을

포함하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 기부 패드 부분은 상기 견본 접촉 메커니즘의 부분으로서 형성되는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은 상기 몸체의 상기 기단부와 결합된 보어(bore) 내에서 왕복 운동을 하기 위해 장착된 유체 압력-작동 피스톤에 작동가능하게 연결된, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 말단 백스탑 견본 접촉 표면은 아치형인, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 말단 패드 부분은 제 1 말단 패드 부분이고, 상기 제1 말단 패드 부분으로부터 이격된 제 2 말단 패드 부분을 더 포함하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 말단 패드 견본 접촉 표면은, 상기 견본-고정 위치에서의 상기 견본 접촉 메커니즘이 상기 말단 백스탑 부분에 대해 상기 견본의 외주 에지를 압박할 때, 상기 견본을 위한 램프 표면을 제공하기 위해 상기 지지 표면에 대해 경사지는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 6항에 있어서, 상기 경사진 말단 패드 견본 접촉 표면과 상기 말단 백스탑 부분 사이에 형성된 포함 각도는 180° 미만인, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 기부 패드 견본 접촉 표면은 상기 지지 표면에 대해 경사진, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은 편향 디바이스(biasing device) 및 힘 인가 디바이스(force applying device)를 포함하는 견본 접촉 엑츄에이터(actuator)를 포함하고, 상기 편향 디바이스는, 상기 견본 접촉 메커니즘을 상기 견본-고정 위치에 제공하도록 편향력을 인가하고, 상기 힘 인가 디바이스는, 상기 견본 접촉 메커니즘을 상기 견본-방출 위치에 제공하도록 편향력을 선택적으로 극복하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 9항에 있어서, 상기 견본 접촉 엑츄에이터에 동작가능하게 연결되고 한 쌍의 이격된 기준 위치 지시 디바이스와 동작가능하게 결합된 위치 지시기(position indicator)를 더 포함하고, 각각의 기준 위치 지시 디바이스는 어떤 견본도 그리핑되지 않은 상태로 견본-방출 한계 위치 및 견본-고정 한계 위치를 지시하기 위해 상기 견본 접촉 엑츄에이터의 이동을 모니터하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은, 상기 견본 접촉 메커니즘으로 하여금 상기 견본 접촉 메커니즘을 동작시키기 위한 설비가 없을 때 상기 견본-고정 위치에 도달하도록 하기 위해 편향력을 가하는 편향 디바이스를 포함하는 견본 접촉 엑츄에이터를 포함하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 11항에 있어서, 상기 견본 접촉 엑츄에이터는, 상기 견본 접촉 메커니즘으로 하여금 상기 견본-방출 위치에 도달하도록 하기 위해 상기 편향력을 선택적으로 극복하는 유체 압력-제어 디바이스를 더 포함하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은, 상기 기부 패드 견본 접촉 표면쪽으로 향하는 기동력(motive force) 성분을 상기 견본에 제공(impart)하도록 경사진 면 부분을 갖는 기부 접촉 포인트를 포함하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
메커니즘에 동작가능하게 연결되고 외주 에지에 의해 견본을 그리핑하는데 적응된 견본 에지-그리핑 디바이스로서,

지지 표면, 기단부, 및 말단부를 갖는 몸체와;

상기 지지 표면은 상기 말단부 근처에서 견본의 외주 에지를 지지하기 위한 말단 패드 부분과, 상기 말단 패드 부분과 동작가능하게 결합된 말단 백스탑 부분을 갖고, 상기 말단 패드 부분은 말단 패드 견본 접촉 표면을 갖고, 상기 말단 백스탑 부분은 말단 백스탑 견본 접촉 표면을 갖고, 상기 말단 백스탑 견본 접촉 표면은 그들 사이에 예각을 형성하기 위해 상기 지지 표면에 대해 경사지며;

상기 지지 표면은 상기 기단부 근처에서 상기 견본의 외주 에지를 지지하기 위한 기부 패드 부분을 갖고;

상기 말단부보다 상기 기단부에 더 가까이 위치하고, 상기 견본의 외주 에지에 의해 확립된 견본 고정-위치와 견본-방출 위치 사이에서 작동가능한 견본 접촉 메커니즘으로서, 상기 견본-방출 위치는 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면상에 상기 견본을 위치시키는데 유격을 제공하고, 상기 견본-고정 위치는, 상기 견본을 그리핑하기 위해 상기 말단 백스탑 견본 접촉 표면에 대해 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면상에 위치된 상기 견본의 외주 에지를 압박하는, 견본 접촉 메커니즘을

포함하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 14항에 있어서, 상기 기부 패드 부분은 상기 견본 접촉 메커니즘의 부분으로서 형성되는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 14항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은 상기 몸체의 기단부와 결합된 보어 내에서 왕복 운동하기 위해 장착되는 유체 압력-작동 피스톤에 동작가능하게 연결되는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 14항에 있어서, 상기 말단 패드 견본 접촉 표면은, 상기 견본-고정 위치에서의 상기 견본 접촉 메커니즘이 상기 말단 백스탑 부분에 대해 상기 견본의 외주 에지를 압박할 때, 상기 견본을 위한 램프 표면을 제공하기 위해 상기 지지 표면에 대해 경사지는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
제 14항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은, 상기 견본 접촉 메커니즘으로 하여금 상기 견본 접촉 메커니즘을 동작시키기 위한 설비가 없을 때 상기 견본-고정 위치에 도달하도록 하기 위해 편향력을 가하는 편향 디바이스를 포함하는 견본 접촉 엑츄에이터를 포함하는, 견본 에지 그리핑 디바이스.
메커니즘에 동작가능하게 결합되고 외주 에지에 의해 견본을 그리핑하는데 적응되는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스로서,

지지 표면, 기단부, 및 말단부를 구비하는 몸체로서, 상기 말단부는 2개의 이격된 말단 가지(tine)를 포함하는, 몸체와;

사이의 공간에서 광 전달 경로를 따라 알려진 빔 형상의 광빔을 형성하도록 2개의 이격된 말단 가지와 동작가능하게 결합된 광 소스 및 광 수신기로서, 상기 2개의 이격된 말단 가지 사이의 공간은, 상기 몸체에 근접하게 위치하고 공간 기준에 대해 미리 결정된 거리 내에 위치한 견본으로 하여금 상기 광빔을 차단할 수 있도록 하기에 충분히 넓은, 광 소스 및 광 수신기와;

상기 각 말단 가지에서 말단 패드 부분과 결합된 말단 백스탑 부분 및 상기 견본의 외주 에지를 지지하기 위해 상기 각 말단 가지에서 상기 말단부 근처에서 상기 몸체에 동작가능하게 연결된 말단 패드 부분으로서, 상기 각 말단 가지에서 상기 말단 패드 부분 및 말단 백스탑 부분은, 상기 견본의 외주 에지가 상기 견본을 그립하도록 압박될 수 있는 각 말단 패드 및 백스탑 견본 접촉 표면을 갖는, 말단 패드 부분과;

견본-방출 위치와 견본-고정 위치 사이에서 작동가능한 견본 접촉 메커니즘으로서, 상기 견본-방출 위치는 상기 말단 패드 견본 접촉 표면에 놓이기 위해 상기 견본에 대해 유격을 제공하고, 상기 견본-고정 위치는 상기 각 말단 가지에서 상기 말단 패드 및 말단 백스탑 견본 접촉 표면에 대해 상기 견본의 외주 에지를 압박하는, 견본 접촉 메커니즘을

포함하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 19항에 있어서, 상기 견본의 외주 에지를 지지하기 위해 상기 기단부 근처에 몸체에 동작가능하게 결합된 기부 패드 부분을 더 포함하며, 상기 기부 패드 부분은 상기 견본의 외주 에지가 놓이는 기부 패드 견본 접촉 표면을 갖는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 20항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘, 상기 기부 패드 견본 접촉 표면쪽으로 향하는 기동력 성분을 상기 견본에 가하도록 경사진 면 부분을 갖는 기부 접촉 포인트를 포함하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 20항에 있어서, 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면 각각은 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)을 포함하는 물질로 이루어지는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 20항에 있어서, 상기 기부 및 말단 패드 부분은 상기 지지 표면에 부착되는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 20항에 있어서, 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면은 상기 지지 표면에 대해 경사진, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 20항에 있어서, 상기 기부 패드 견본 접촉 표면은 상기 지지 표면에 대해 한 방향으로 경사진, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 20항에 있어서, 상기 광 소스 및 광 수신기는, 서로 대향하는 소스 광 경로 개구부 및 수신기 광 경로 개구부를 각각 포함하고, 상기 광 소스 및 상기 광 수신기를 2개의 이격된 말단 가지와 동작가능하게 연결시키는 것은 상기 소스 광 경로 개구부를 포함하는 말단 가지들 중 하나와, 상기 수신기 광 경로 개구부를 포함하는 말단 가지들 중 다른 하나를 수반하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 26항에 있어서, 상기 광 전달 경로는 상기 소스 광 경로 개구부와 수신기 광 경로 개구부 사이에 연속적인 직선 경로를 형성하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 26항에 있어서,

상기 기단부로부터 상기 몸체의 말단부로 이어지는 제 1 및 제 2 광 투과 매질 채널과;

제 1 광 투과 매질 채널을 통해 라우팅(routed)되고 상기 소스 광 경로 개구부에서 끝나는 광 소스 투과 매질과;

제 2 광 투과 매질 채널을 통해 라우팅되고 상기 수신기 광 경로 개구부에서 끝나는 광 수신기 투과 매질을

더 포함하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 28항에 있어서, 상기 광 소스 및 광 수신기 투과 매질 각각은 광섬유를 포함하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 19항에 있어서, 상기 각 말단 가지 각각에서, 상기 말단 패드 및 말단 백스탑 부분은 단일 구조를 형성하도록 연결되는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 19항에 있어서, 상기 견본은 특정 물질로 이루어져 있고, 상기 말단 패드 견본 접촉 표면 각각은 하나의 물질로 이루어지고, 상기 물질은 상기 특정 견본 물질에 대해 허용가능한 한계 내에서 상기 견본의 외주 에지가 상기 각 말단 가지에서 상기 말단 패드 및 말단 백스탑 견본 접촉 표면에 대해 압박될 때 생성되는 오염물을 제한하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 31항에 있어서, 상기 각 말단 패드 견본 접촉 표면이 이루어지는 물질은 폴리에테르에테르케톤을 포함하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 19항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은 상기 몸체의 말단부보다 상기 기단부에 더 가까이 위치하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
제 19항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은 편향 디바이스 및 힘 인가 디바이스를 포함하는 견본 접촉 엑츄에이터를 포함하고, 상기 편향 디바이스는 상기 견본 접촉 메커니즘을 상기 견본-고정 위치에 압박하기 위해 편향력을 가하고, 상기 힘 인가 디바이스는 상기 견본 접촉 메커니즘을 상기 견본-방출 위치에 압박하기 위해 상기 편향력을 선택가능하게 극복하는, 견본 위치 감지 에지 그리핑 디바이스.
견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법으로서, 상기 견본 홀더는 가장 낮은(lowermost) 슬롯을 포함하는 가깝게 이격된 슬롯에서 다수의 견본을 홀딩하도록 구성되고, 상기 슬롯 각각은 일반적으로 서로 평행하게 적층된 다수의 견본 중 하나를 포함하도록 구성되는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법에 있어서,

제 1 및 제 2의 상이한 방향으로 이동할 수 있는 단부 이펙터(end effector)를 제공하는 단계로서, 상기 단부 이펙터는 지지 표면을 포함하고 기부 및 단부를 구비하며, 상기 지지 표면은 기단부 근처에 기부 패드 부분을 갖고 말단부 근처에 말단 패드 부분을 갖고, 상기 기부 및 말단 패드 부분은 각각의 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면을 갖고, 말단 백스탑 부분과 동작가능하게 결합된 상기 말단 패드 부분은 말단 백스탑 견본 접촉 표면을 갖고, 상기 단부 이펙터는, 상기 말단부보다 상기 기단부에 더 가까이 위치하고 상기 견본의 외주 에지에 의해 확립된 견본-고정 위치와 견본-방출 위치 사이에서 작동가능한 견본 접촉 메커니즘을 포함하는, 단부 이펙터 제공 단계와;

상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면상에 상기 견본을 위치시키는데 유격을 제공하기 위해 상기 견본-방출 위치쪽으로 상기 견본 접촉 메커니즘을 작동시키는 단계와;

인접한 슬롯 또는 아래의 가장 낮은 슬롯 사이에 있고 상기 견본에 인접한 상기 지지 표면을 위치시키는 장소를 향한 상기 제1 방향으로 상기 단부 이펙터를 이동시키는 단계로서, 상기 장소로의 이동 후에 상기 단부 이펙터는 상기 견본과 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면 사이의 공간을 한정하는, 단부 이펙터를 이동시키는 단계와;

상기 견본과 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면 사이의 공간을 제거하여, 상기 견본의 외주 에지가 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면상에 놓이도록 하기 위해 제 2 방향으로 상기 단부 이펙터를 이동시키는 단계와;

상기 견본을 제거하기 위해 상기 견본 홀더로부터 상기 단부 이펙터를 이동시키는 단계와;

상기 견본과 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면 사이에 상대 운동을 제공하기 위해 상기 견본에 대해 기동력을 가하여, 상기 말단부 근처에서 상기 말단 백스탑 견본 접촉 표면에 대해 상기 외주 에지를 압박함으로써 상기 견본을 그립하도록 상기 견본-고정 위치쪽으로 상기 견본 접촉 메커니즘을 작동시키는 단계를

포함하는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 견본은 300mm의 반도체 웨이퍼인, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 견본 접촉 메커니즘은 상기 기부 패드 견본 접촉 표면쪽으로 향하는 기동력 성분을 상기 견본에 가하도록 경사진 면 부분을 갖는 기부 접촉 포인트를 포함하는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 단부 이펙터를 상기 장소 위치를 향한 제 1 방향으로 이동시키는 것은 상기 견본의 외주 에지로부터 이격 관계로 상기 말단 백스탑 견본 접촉 표면을 위치시키는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 견본은 특정 유형이고, 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면 각각은 상기 상대 운동 동안 생성된 임의의 오염물을 그립된 특정한 유형의 견본에 대한 허용가능한 한계 내에 유지시키는 물질로 이루어지는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 39항에 있어서, 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면 각각을 이루는 물질은 폴리에테르에테르케톤을 포함하는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 39항에 있어서, 상기 기부 패드 견본 접촉 표면은 상기 지지 표면에 대해 경사진, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 기부 및 말단 패드 부분은 상기 지지 표면에 부착되는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 기부 및 말단 패드 견본 접촉 표면은 상기 지지 표면에 대해 경사진, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 말단 패드 견본 접촉 표면은 상기 지지 표면에 대해 경사져서, 그 결과 상기 말단 패드 견본 접촉 표면상에 놓일 때 상기 견본의 외주 에지는 상기 견본에 대해 가해진 기동력에 반응하여 상기 지지 표면으로부터 멀리 이동하게 되는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 기부 패드 견본 접촉 표면은 상기 지지 표면에 상대적인 방향으로 경사져서, 그 결과 상기 기부 패드 견본 접촉 표면상에 놓일 때 상기 견본의 외주 에지는 상기 견본에 가해진 기동력에 반응하여 상기 지지 표면쪽으로 이동하는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 말단 패드 및 상기 말단 백스탑 부분은 단일 구조를 형성하도록 동작가능하게 결합되는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 35항에 있어서, 상기 견본의 외주 에지는 아치형의 꼴을 포함하고, 상기 말단 백스탑 부분은 상기 견본의 외주 에지의 꼴의 아치형 형상에 따른 형상의 말단 백스탑 견본 접촉 표면을 갖는, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.
제 47항에 있어서, 상기 말단 백스탑 견본 접촉 표면은 아치형인, 견본 홀더로부터 외주 에지를 갖는 견본을 제거하는 방법.