KR100759582B1 - 물체의 정밀 이동을 제공하기 위한 로봇-안내 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자유 단부와 고정 단부를 구비하는 하나 이상의 로봇 암을 가지는 로봇 수단을 포함하고, 상기 고정 단부는 상기 로봇 수단에 부착되어 있고, 상기 로봇은 적어도 하나의 이동 평면에서 상기 로봇 암의 상기 자유 단부를 이동시키도록 형성되고, 적어도 상기 평면에서 상기 로봇 암의 상기 자유 단부를 정밀하게 안내하도록 형성된 가이드 장치가 제공되는, 물체 특히 웨이퍼와 같은 디스크형 부재의 정밀 이동을 제공하기 위한 로봇-안내 조립체이다.

로봇 가이드, 웨이퍼, 로봇 암, 엔드 이펙터, 스테이지.

Description

물체의 정밀 이동을 제공하기 위한 로봇-안내 조립체{ROBOT-GUIDANCE ASSEMBLY FOR PROVIDING A PRECISION MOTION OF AN OBJECT}

도 1은 본 발명 로봇 안내 조립체의 주요 부분의 개략도.

도 2는 본 발명 엔드 이펙터 잠금 장치 또는 결합 장치의 일 실시예의 A-A 단면(도 4 참조)에 대한 단면도.

도 3은 도 2의 결합 장치 내의 위치 고정 요소의 단면도.

도 4는 상기 결합 장치의 잠금 부재를 바라본 저면도.

도 5a는 잠금 위치에 있는 상기 결합 장치를 나타내는 단면 B-B(도 4)의 단면도.
도 5b는 잠금 해제 위치에 있는 상기 결합 장치를 나타내는 단면 B-B(도 4)의 단면도.

도 6은 선반(rack)에 설치된 본 발명 조립체를 도시하는 도면.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

2 : 로봇

3 : 가이드 장치

4 : 로봇 본체

5 : 로봇 암

6 : 엔드 이펙터(end-effector)

7 : 웨이퍼

8 : 잠금 장치

9 : 스테이지

본 발명은, 물체, 특히 웨이퍼와 같은 디스크형 물체의 정밀 이동을 수행하는 로봇-안내 조립체와 상기 물체의 표면을 검사하기 위한 방법에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼는 청결한 실내 환경에서 복잡한 여러 단계의 공정에 의하여 제조된다. 웨이퍼로부터 정교한 전자 칩을 제조하는 과정에는 약 150개나 되는 단계가 포함된다. 1 미크론 이하의 기술은 매우 정교하고, 각각의 많은 단계에는 오류나 오작동의 가능성이 상존하며, 이러한 오류나 오작동은 가능한 한 일찍 발견해야 한다.

반도체 공정을 통하여, 배치 스테이지(positioning stage)와 같은 정밀 이동 시스템이 예를 들어 현미경과 같은 웨이퍼 측량 도구에 사용된다.

통상의 해결책은 측량 도구 내에 일체 완비된, 즉 기능적으로 독립적인 x-y-이동 시스템을 사용하는 것이고, 이러한 x-y-이동 시스템은 척(chuck)을 구비하고 있고 웨이퍼는 웨이퍼를 하나의 제조 또는 검사 단계에서 다음의 제조 또는 검사 단계로 운반하는 로봇을 포함하는 웨이퍼 조작 시스템으로부터 상기 척으로 이동된다.

이로 인해 작업 흐름은 전형적으로 다음과 같이 된다.

1. x-y-이동 시스템은 적재 위치로 이동하고,

2. 상기 위치에서 웨이퍼는 로봇으로부터 x-y-이동 시스템의 척으로 옮겨지고, 그 후에 웨이퍼는 측량 도구로 옮겨지고,

3. 측량 또는 검사 과정이 수행되고, 이어서

4. 이동 시스템은 웨이퍼를 다시 적재 위치로 이동시키고,

5. 적재 위치에서 웨이퍼는 웨이퍼 조작 시스템 또는 로봇으로 옮겨진다.

시스템의 관점에서 이 흐름을 보면, 두 개의 중복되는 이동 시스템, 즉 측량 도구의 x-y-이동 시스템과 웨이퍼 조작 시스템이 있음을 알 수 있다. 이러한 종류의 조작 시스템에서 처리량은 측량 도구가 로봇 핸들러에 의해서 전달되는 재료를 기다리는 시간에 주로 달려있다. 또한, 시스템의 현재의 기술에서는 웨이퍼 조작과 측량 과정에 두 개의 별개의 이동 시스템이 필요하다는 것을 알아야 한다.

전술한 단점 및 기타 단점으로 인해서 본 발명에 이르게 되었고, 본 발명의 목적은 특히 공지된 이동 시스템을 단순화하고 제조 및/또는 검사 과정의 처리량을 증가시키는 것이다.

일반적으로 본 발명은 자유 단부와 고정 단부를 구비하는 하나 이상의 로봇 암을 포함하는 로봇 수단을 포함하고, 상기 고정 단부는 상기 로봇 수단에 부착되어 있고, 상기 로봇은 적어도 하나의 이동 평면에서 상기 로봇 암의 상기 자유 단부를 이동시키도록 형성되고, 적어도 상기 평면에서 상기 로봇 암의 상기 자유 단부를 정밀하게 안내하도록 형성된 가이드 장치가 제공되는, 물체의 정밀 이동, 특히 웨이퍼와 같은 디스크형 부재의 정밀 이동을 수행하기 위한 로봇-안내 조립체이다.

이런 식으로, 본 발명은 처음으로 웨이퍼 조작 시스템마다 구비되는 로봇을 측량 도구(metrology tool)를 위한 이동 시스템으로도 사용할 수 있는 가능성을 제공하고, 측량 도구 내에 추가적인 이동 시스템이 필요하지 않게 한다. 이는 웨이퍼 조작 시스템으로부터 측량 이동 시스템으로 웨이퍼가 이동되지 않아서 시간이 절약되기 때문에, 비용과 웨이퍼의 측정에 드는 주기 시간을 절감할 수 있는 큰 이점이 있다. 또한, 본 발명에는 스카라(SCARA) 로봇이나 리니어(linear) 로봇과 같은 다양한 형태의 조작 로봇을 사용할 수 있다.

로봇의 이동 시스템에 따라, 즉 로봇이 x-y-이동에 대하여 직교 좌표 시스템을 가지느냐, 아니면 선형-반경-축 또는 r-이동-축과 회전-스테이지-축 또는 쎄타(theta)-이동-축(r-쎄타)을 구비한 극 좌표 시스템을 가지느냐에 따라, 가이드 장치는 바람직하게 한 개나 두 개 혹은 그보다 훨씬 많은 정밀 이동 축 또는 가이드 축을 포함할 것인지가 정해진다. 따라서 로봇 암의 단부 또는 로봇 암의 단부에 부착되어 그 단부에서 물체나 디스크형 부재를 수용하고 고정하는 엔드 이펙터(end-effector)는 정확하게 각각의 축을 따라 이동하게 되고, 그렇지 않다면 엔드 이펙터의 운동은 현미경 등의 내부 관찰 기계의 정밀도 요건을 만족시킬 수 없을 것이다. r-쎄타-시스템의 경우에는 일반적으로 1개의 이동 축으로 충분하다. x-y-이동-시스템이 사용되는 경우 두 개의 겹치는 선형 축(stacked linear axis)이 제공된다. 이러한 축들의 이동 방향은 90°로 오프셋되어서 직교 좌표 시스템을 형성한다.

이동 시스템의 선택은 적절한 엔드 이펙터의 선택에도 영향을 미친다. 따라서, 예를 들어 본 발명에 따라서 r-쎄타 이동 시스템을 구비한 스카라 로봇이 사용된다면, 엔드 이펙터는 디스크형 부재를 그 회전 축 주위로 회전시킬 수 있는 이점을 가진다. 그러한 엔드 이펙터는 국제출원 공개공보 WO 02/02282호에서 개시되며 이 문헌 내용은 본 명세서에 참고로 포함되어 있다.

따라서 엔드 이펙터는, 엔드 이펙터가 없다면 필요하였을 별도의 회전 스테이지의 운동을 대체한다. 또한, 이로 인해서 손목 관절의 각 배향(angular orientation)의 의존성과 그에 따른 스카라 로봇의 엔드 이펙터의 각 배향의 의존성을 쉽게 없앨 수 있다. 상기 언급된 의존성은 상기 로봇의 엔드 이펙터가 항상 쎄타 축에 대하여 반경방향으로 배향된다는 사실로부터 생기는 것이다.

본 발명의 또 다른 형태는 로봇 암의 단부 및/또는 엔드 이펙터를 상기 가이드 장치에 제거가능하게 결합 또는 장착하기 위한 유연한 결합 장치에 관한 것이다. 바람직하게는, 결합 장치는 스테이지의 일면 또는 상부면에 배치된 공기식 잠금 장치를 포함하고, 스테이지의 타측은 활주부를 포함한다. 활주부는 크로스 롤러 베어링(crossed roller bearing), 재순환 볼 운반체를 구비한 윤곽 가이드(profiled guide) 또는 공기 베어링 등 공지된 어떤 종류의 베어링도 포함할 수 있다. 이 활주부는 스테이지 그에 따라 로봇 암의 단부 또는 엔드 이펙터를 정밀하게 가이드하기 위하여 장착 부재 상에 배치되는 레일과 함께 작동한다.

또한, 본 발명의 결합 장치는 회전 자유도를 갖출 수 있는데, 이는 엔드 이펙터가 잠금 위치로 회전할 수 있게 하여 전술한 손목 관절의 각 배향의 의존성과 엔드 이펙터의 각 배향의 의존성을 없앨 수 있는 가능성을 마련한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명 가이드 장치는 상기 로봇 암의 상기 자유 단부를 수동적으로 안내한다. 이는 오직 로봇만이 로봇 암의 안내되는 자유 단부 및/또는 엔드 이펙터를 각각 이동시키는 구동력을 제공한다는 것을 의미한다. 이는 모터와 로봇의 위치 피드백 요소들만이 이동 과정에 사용된다는 것을 또한 의미한다.

본 발명 조립체의 이동 시스템의 추가로 한정된 형태에서, 가이드 장치는 제2 배치 피드백 시스템을 위한 추가적인 인코더(encoder)를 포함한다. 따라서, 스테이지 위치의 폐-루프 제어를 사용함으로써, 스테이지를 놓칠 가능성이 없어진다. 이 점에서 정밀 이동 시스템은 스테이지가 100mm 당 2 내지 3㎛의 공차 범위에서 안내된다는 것을 의미한다.

가이드 장치 자체가 내부 구동 장치를 포함할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어 로봇은 위치 제어 루프를 닫기 위하여 그 내부 피드백 시스템을 사용하는 이동 제어기로서 사용될 수 있다. 따라서 유리하게도 프로세스 제어기에 대한 추가적인 인터페이스가 필요 없게 된다. 또한, 로봇과 측량 이동 시스템이 동일한 제어 언어를 사용함에 따라 제어 프로그래밍이 간단해진다.

또한, 본 발명의 추가적인 또 다른 형태에 있어서, 현미경의 XYZ-스테이지로부터 알려진 바와 같이, 가이드 장치는 일체 완비된 이동 시스템을 포함하고, 엔드 이펙터를 로봇 암으로부터 기계적으로 완전히 분리시킬 수 있는 장치가 제공된다. 이러한 실시예에서는 로봇이 중요한 역할을 하게 된다. 이와 관련하여, 예를 들어 로봇은 적절한 엔드 이펙터 상에서(전술한 사항 참조) 디스크형 부재나 웨이퍼의 회전 운동을 제공하고 제어 전자부를 제공하여 비용을 절감하고 시스템 설계를 단순화할 수 있다. 그러나 에너지는 상기 언급한 장치를 통하여 공급된다.

본 발명의 또 다른 목적은, 물체를 검사하기 위한 검사 장치와, 검사 장치 내에 물체를 배치하고 정렬하기 위한 전술한 조립체를 포함하는, 물체의 표면 특히 웨이퍼 표면을 검사하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

이러한 방법은 특히 로봇을 이용하여 수행되는데, 디스크형 부재나 웨이퍼를 정하여진 위치에서 잡아 유지하는 로봇의 엔드 이펙터가 가이드 장치에 제거가능하게 부착되고, 상기 가이드 장치는 상기 가이드 장치가 움직여질 때에 상기 엔드 이펙터를 상기 검사 도구의 내부로 이동시켜서 상기 디스크형 부재의 표면 검사 스캔이 수행되도록 하는 이동 축을 포함한다. 검사 후에 상기 엔드 이펙터는 상기 정하여진 위치로 다시 이동하고, 여기서 엔드 이펙터는 가이드 장치로부터 분리된다. 분리 후에 로봇은 그 엔드 이펙터와 함께 제조 또는 검사 프로세스의 다음 지점으로 이동할 수 있다.

본 발명은 그 추가적인 특징 및 이점과 함께 이하의 실시예의 설명에 의해 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명 로봇-안내 조립체(1)의 바람직한 일 실시예를 도시한다. 조립체는 두 개의 주요 구성 부분, 즉 로봇(2)과 정밀 가이드 장치(3)를 포함하여 구성된다. 도시되는 로봇(2)은 스카라(SCARA) 형태 로봇이다. 이 로봇은 본체(4), 로봇 암(5) 및 웨이퍼(7)를 잡는 엔드 이펙터(6)를 포함한다. 로봇(2)은, 엔드 이펙터(6)가 하나의 평면 상에서 움직이고 결합 장치(8)의 결합 축(8a) 주위로 회전될 수 있도록, 로봇 암(5)을 구동하기 위한, 다양한 모터와 기계 장치들과 로봇 제어기를 포함하지만 이는 도면에 도시되지 않는다. 엔드 이펙터(6)는 웨이퍼(7)를 붙잡아서 유지하는 데에 사용되고, 로봇 암(5)은 엔드 이펙터(6)를 이동시켜서 웨이퍼(7)를 검사 또는 제조 장치(미도시)의 한 지점에서 다른 지점으로 운반한다.

반도체 제조 플랜트에서 하나의 웨이퍼를 조작하기 위하여 로봇(2)은 보통 3개의 배치 축을 가진다. 하나의 축은 웨이퍼(7)를 로봇 암과 함께 수직방향 상하로 이동시키기 위한 z-축이고, 다른 두 개의 축은 제조 공정 중에 전형적으로는 웨이퍼를 수평방향으로 한 지점에서 다른 지점으로 이동시키기 위한 쎄타와 R-축이다. 이러한 형태의 로봇은 기술 분야에서 잘 알려져 있고 여기서는 상세히 설명할 필요가 없을 것으로 생각된다.

도 1의 실시예에서, 엔드 이펙터(6)는 결합 장치(8)를 통하여 정밀 가이드 장치(3)에 부착되는 하우징(15)을 구비한다. 정밀 가이드 장치(3)는 (도 1에서는 도시되지 않는) 현미경과 같은 측량 도구의 일부가 되는 선형 가이드이다. 선형 강이드는 예를 들어, 고정된 가이드 기구(11)와 이동가능한 가이드 기구(10)를 포함할 수 있다. 조립체(1)는 결합 장치(8)의 대응하는 일 결합 부분에 연결되는 스테이지(9)를 포함한다. 이동가능한 가이드 기구(10)는 활주부를 포함할 수 있다. 이러한 활주부는 판 형태의 고정된 가이드 기구(11)에 배치되는 한 쌍의 평행한 주행 레일(12)과 함께 작동한다. 상기 레일과 활주부는, 상기 고정된 가이드 기구(11)에 대한 상기 이동가능한 가이드 기구(10)의 정확한 위치를 탐지하는 위치 피드백을 위한 인코더(encoder)를 포함할 수 있다. 활주부는 크로스 롤러 베어링, 재순환 볼 운반체를 구비한 윤곽 가이드(profiled guide) 또는 공기 베어링 등을 포함한 어떠한 공지 형태로도 형성될 수 있다. 기능적인 관점에서, 정밀 가이드 장치(3)는 수동 가이드이고, 엔드 이펙터(6)를 직선 상에서 움직이게 함으로써 엔드 이펙터의 정밀한 운동을 제공하여, 이러한 선형 운동을 하는 동안 웨이퍼(7)의 표면이 공간상에서 정하여진 방향에 있게 되고 웨이퍼 표면의 일정 부분이 검사 도구(38)에 의해 검사될 수 있다.
정밀 가이드 장치(3)의 레일(12)에 따른 엔드 이펙터(6)의 선형 이동은 로봇(2)에 의하여 제공되지만, 정밀 가이드 장치(3)가 일체 완비된 이동 시스템이나 내부 구동 장치를 추가로 포함할 수도 있다.

완전한 스캔을 위해서는, 즉 웨이퍼 표면상의 모든 지점을 검사하기 위해서는 검사 도구(38)에 대한 단일 선형 이동으로는 충분치 않다. 도 1에 도시된 실시예에 관한 발명에서는, 이러한 문제점은 웨이퍼(7)를 웨이퍼(7)의 표면과 90° 각도를 이루는 웨이퍼의 대칭 축(70) 주위로 회전시킬 수 있는 엔드 이펙터(6)를 사용함으로써 해결된다. 그러한 엔드 이펙터(6)는, 예를 들어 국제출원 공개공보 WO 02/02282호에서 개시되며 이 문헌내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 그러한 엔드 이펙터(6)를 사용함으로써, 웨이퍼가 한 지점에서 다른 지점으로 움직이는 동안 엔드 이펙터(6)가 웨이퍼를 사전-정렬할 수 있으므로, 사전 정렬기를 별도로 사용할 필요가 없다는 장점도 추가로 얻을 수 있다.

본 발명 조립체의 또 다른 주요 부분은 이미 전술한 엔드 이펙터 잠금 장치 또는 결합 장치(8)이다. 본 발명에 따른 일 실시예의 상세한 도면이 도 2에 도시된다. 결합 장치(8)는 스테이지(9)를 엔드 이펙터(6)와 제거가능하게 결합시킨다.

결합 장치(8)는 두 개의 주요 부분, 즉 중공 가이드(20)를 포함하는 잠금 부재(14) 형태의 제1 결합 부분과 구멍(27)을 가지는 스테이지 판(13) 형태의 제2 결합 부분을 포함한다. 스테이지 판(13)은 스테이지(9)에 부착된다. 잠금 부재(14)는, 엔드 이펙터 하우징(15)(도 1)의 하면에 정밀하게 장착되는 엔드 이펙터 판(16)을 포함한다. 엔드 이펙터 판(16)은, 엔드 이펙터 판을 관통하여 뻗어 있고 그 끝이 잠금 부재(14)의 막힌 구멍에 이르는 나사 구멍(17)에 삽입된 나사에 의하여 잠금 부재(14)에 고정된다.
잠금 부재(14)의 하단부는 중공 가이드(20)와 중공 가이드(20)의 포켓 내에 배치된 잠금 볼(28)들을 포함하는 잠금부(30)로서 형성된다. 잠금 볼(28)들은 120°의 각 위치로 배열되고 감금 부재(29)에 의하여 포켓 내에서 움직일 수 있게 유지된다.

잠금 부재(14)와 엔드 이펙터 판(16)은 중공 부재(18)를 형성한다. 중공 부재(18)는 격막(19)에 의해 상부 챔버 및 하부 챔버(18″, 18′)로 나누어진다. 격막(19)은 상기 두 방을 서로로부터 공기 밀폐시킨다. 잠금 부재의 중심에는 중공 가이드(20)가 제공된다. 중공 가이드(20)는 잠금 부재의 일부이고 스테이지 판(13) 내의 스테이지 판 구멍(27)과 함께 작동한다. 중공 가이드(20)는 원뿔형 잠금 핀(21)을 이동가능하게 수용하는 관통 구멍(20′)을 포함한다. 잠금 핀(21)은 판(24′, 24″)들에 의해서 격막(19)에 고정되며, 판(24′, 24″)들은 격막(19)을 그 사이에 끼워서 단단한 중심(24)을 형성한다.

원뿔형 잠금 핀(21)은 블라인드 홀(23)을 포함하고, 스프링(22)의 하부 부분이 상기 블라인드 홀 안에 설치된다. 스프링(22)은 블라인드 홀(23)의 저부에 맞닿고 엔드 이펙터 판(16)에 의해 지지된다.

중공 가이드(20)는 잠금 부재(14)의 하단부를 잠금 링(25)의 개구 내로 안내하도록 제공되고, 잠금 링(25)은 스테이지 판(13)의 일 부분이며, 조립체의 결합 상태에서 잠금 부재(14)의 하측면의 홈 내에 끼워진다. 잠금 링(25)의 두께는, 잠금 링(25)의 내측면에서 표면 밖으로 뻗는 링 노우즈 또는 모서리(26)가 제공되는 점을 제외하고는 잠금 부재(14)의 하부면과 같은 수준이다. 모서리(26)의 외경은 스테이지 판 구멍(27)의 내경과 동일하다. 따라서 중공 가이드(20)를 가진 잠금 부재(14)는 결합 장치(8)의 결합 위치에서 스테이지 판 구멍(27) 내로 들어갈 때에 모서리(26)에 의하여 중심을 향하게 된다. 스테이지 판 구멍(27)은 중공 가이드(20)의 감금 부재(cage member)(29)와 함께 볼(28)을 잠그기 위한 격실을 형성한다. 이 실시예에서는, 120°의 각거리에 있는 3개의 잠금 볼이 구비된다.

또한, 엔드 이펙터(6)는 잠금 결합을 위한 위치로 회전될 수 있다. 이를 위하여, 각 위치 고정 장치(31)가 제공되는데, 각 위치 고정 장치(31)는 위치 고정 요소로서 세 개의 통형 요소(32)를 포함한다. 이 요소(32)들은 잠금 부재(14)와 스테이지 판(13) 사이의 경계면에서 반경방향으로 원을 따라 배열된 블라인드 홀들 내에 설치된다(도 4 참조). 통형 요소(32)들은 잠금 부재(14)의 하부면과 스테이지 판(13)의 상부면 사이에 끼게 된다. 또한, 블라인드 홀에서 잠금 부재(14)의 하부면에는 120°의 각거리로 키 노치(key notch)(33)가 배치된다(도 4 참조). 따라서 위치 고정 장치(31)의 각 위치는 본 발명 결합 장치(8)가 결합된 상태에서 잠금 부재(14)와 스테이지 판(13) 사이의 정하여진 방향을 제공하게 된다.

도 5a 및 도 5b에 따라서 결합 장치(8)의 작동이 설명된다. 먼저, 각 위치 고정 장치(31)가 잠금 결합되도록, 정밀 가이드 장치에 대한 엔드 이펙터(6)의 각 위치가 조정된다. 결합 장치(8)의 결합된 위치는 공기압식으로 잠금 고정될 수 있다. 이를 위하여 챔버(18')에는, 격막(19)과 잠금 핀(21)이 하향 이동되도록 부압(negative pressure)이 가하여진다. 잠금 핀(21)은, 모서리(26)에서 어깨부와 맞닿는 잠금 볼(28)을 차단한다. 도 5a는 잠금 상태에서의 결합 장치(8)를 도시하는데, 하부 챔버(18')에 부압이 적용되고 상부 챔버(18″)에는 더 높은 압력이 가하여진다. 이러한 부압식 잠금은 청정실의 환경에서 특히 바람직하다. 최초 위치(도 5b)와 비교할 때에, 잠금 핀(21)의 하향 이동이 달성되었다. 이러한 이동 시에 원뿔형 잠금 핀의 원뿔은 감금 부재(29)를 옆으로 밀어낸다. 이로 인해 다시 잠금 볼(28)이 잠금 링(25)의 모서리(26)를 향해 반경 방향으로 압박되어, 스테이지 판(13)을 잠금 부재(14)에 잠금 고정시키게 된다.

도 5b는 결합 장치(8)의 결합 해제된 상태를 도시한다. 여기서는 부압이 차단되고 스프링(22)은 챔버(18', 18'')의 압력과 함께 격막(19)을 도시된 위치에 유지한다. 이 상태에서, 잠금 핀(21)은 상방 위치에 있고, 결합 장치(8)의 잠금이 해제된다.

본 발명 결합 장치는 엔드 이펙터(6)가 공간에서 정확하게 반복될 수 있는 방향에 있게 하면서 또한 반복될 수 있는 위치에 결합될 수 있게 하여, 웨이퍼 표면(7)이 항상 선형 가이드의 방향과 평행하도록 보장한다. 물론, 본 발명 결합 장치는 전술한 공기식 잠금 장치에 한정되는 것은 아니고 전기-기계식 또는 자기식의 종류를 채택할 수도 있다. 심지어 중력식을 사용할 수도 있다.

도 6은 선반(rack) 내에 설치된 본 발명 조립체(1)를 도시한다. 선반(34)은 그 전방에 FOUP(front opening unified pod), 즉 전방 개방 통합 주머니용 적재 포트(Load Port)(35)를 포함하고, 그 후방에는 로봇 암(5)의 단부와 엔드 이펙터(6)를 각각 정밀하게 안내하기 위한 정밀 가이드 장치(3)를 포함한다. 따라서 정밀 가이드 장치(3)는 로봇(2)이 어떤 종류의 목적을 위해서 웨이퍼(7)를 놓게 되는 종래의 XY-스테이지를 대체한다. 물론, 선반 전체 또는 적어도 정밀 가이드 장치(3)가 진동으로부터 격리되도록 할 수 있다.

본 발명은 웨이퍼 등의 물체의 정밀 이동을 제공하는 로봇-안내 조립체에 있어서 종래의 이동 시스템을 단순화하고 제조 및/또는 검사 과정의 처리량을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (32)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 디스크형 물체의 정확한 이동을 수행하기 위한 로봇-안내 조립체로서,

    제1의 자유 단부와 제2의 구동 단부를 구비하는 하나 이상의 로봇 암을 가지는 로봇으로서, 상기 로봇 암의 상기 자유 단부가 적어도 하나의 이동 평면에서 이동하도록 되어 있는 로봇과,

    상기 로봇 암의 상기 자유 단부에 부착된, 상기 디스크형 물체를 잡아서 이동시키기 위한 엔드 이펙터(end-effector)와,

    측량 도구의 일부분이면서, 상기 적어도 하나의 이동 평면에서 상기 엔드 이펙터를 정밀하게 안내하도록 형성되며, 상기 적어도 하나의 이동 평면에 평행하게 연장되어 있고, 고정된 가이드 기구와 상기 고정된 가이드 기구에서 안내되는 이동가능한 가이드 기구를 포함하는 정밀 가이드 장치와,

    상기 로봇 암의 상기 자유 단부와 상기 엔드 이펙터 중 하나를 상기 정밀 가이드 장치에 제거 가능하게 결합하기 위한 결합 장치로서, 결합이 되었을 때에 상기 로봇이 상기 이동가능한 가이드 기구를 구동시킬 수 있도록 해주는 결합 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
18. 제17항에 있어서, 상기 정밀 가이드 장치는 서로 함께 작동하는 주행 레일과 활주부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
19. 제17항에 있어서, 상기 디스크형 물체는 상기 디스크형 물체의 표면에 수직인 대칭 축을 가지고, 상기 엔드 이펙터는 상기 디스크형 물체를 상기 대칭 축 주위로 회전시키는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
20. 제17항에 있어서,

    상기 결합 장치는 상기 엔드 이펙터의 하우징에 부착되는 제1 결합 부분과, 상기 이동가능한 가이드 기구에 부착되는 제2 결합 부분을 포함하고,

    상기 제1 결합 부분과 제2 결합 부분은 서로에 대하여 회전 가능하고 회전 잠금 위치를 가지며, 상기 엔드 이펙터는 상기 회전 잠금 위치로 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
21. 제17항에 있어서, 상기 정밀 가이드 장치는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
22. 제21항에 있어서,

    상기 이동가능한 가이드 기구는 상기 스테이지를 포함하여 구성되고, 또한 제1 측면 및 제2 측면을 포함하며,

    상기 결합 장치는 상기 제1 측면에 부착되고, 상기 제2 측면은 상기 고정된 가이드 기구에서 지지되는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
23. 제17항에 있어서, 상기 정밀 가이드 장치는, 상기 고정된 가이드 기구에 대한 상기 이동가능한 가이드 기구의 위치를 탐지하는 위치 피드백 시스템을 위한 인코더(encoder)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
24. 제17항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 상기 로봇 암의 상기 자유 단부에 제거 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
25. 제24항에 있어서, 상기 정밀 가이드 장치는, 상기 엔드 이펙터의 상기 하우징을 능동 구동하기 위한 일체 완비된 이동 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
26. 제17항에 있어서, 상기 결합 장치는,

    상기 로봇 암의 상기 자유 단부와 상기 엔드 이펙터 중의 상기 하나에 부착되는 제1 결합 부분과,

    상기 정밀 가이드 장치의 상기 이동가능한 가이드 기구에 부착되는 제2 결합 부분을 포함하고,

    상기 제1 결합 부분은 잠금 부재를 구비하고,

    상기 제2 결합 부분은, 상기 제1 결합 부분과 상기 제2 결합 부분이 함께 결합될 때에 상기 잠금 부재를 수용하는 수용 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
27. 제26항에 있어서, 상기 잠금 부재는 잠금 볼, 잠금 핀, 그리고 상기 잠금 핀을 이동시키는 구동 장치를 포함하고,

    상기 구동 장치는, 상기 제1 결합 부분이 상기 제2 결합 부분에 잠금 결합되거나 잠금 해제되도록, 상기 잠금 핀이 상기 잠금 볼과 맞물리거나 맞물리지 않게 상기 잠금 핀을 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
28. 제27항에 있어서, 상기 잠금 핀을 이동시키는 구동 장치는 상기 결합 장치의 내부 공간을 상기 로봇 암의 상기 자유 단부 근방의 제1 챔버와 상기 정밀 가이드 장치 근방의 제2 챔버로 분할하는 격막을 포함하고,

    상기 잠금 핀을 잠금 위치로 이동시키거나 잠금 해제 위치로 이동시키도록 상기 격막에 작용하는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 사이에 압력차가 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
29. 제26항에 있어서,

    상기 제1 결합 부분과 상기 제2 결합 부분은 서로에 대하여 회전 가능하고,

    상기 제2 결합 부분에 대한 상기 제1 결합 부분의 상대적인 위치를 고정하기 위한 회전 위치 고정 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
30. 제26항에 있어서,

    상기 제1 결합 부분은 상기 엔드 이펙터의 하우징에 부착되는 중공 부재를 포함하여 구성되고, 상기 제1 결합 부분은 상기 중공 부재 내에서 안내되는 잠금 핀을 또한 포함하며,

    상기 제2 결합 부분은, 상기 정밀 가이드 장치가 구비하고 있는 스테이지에 부착되는 스테이지 판으로서 상기 제1 결합 부분의 상기 잠금 부재 및 상기 잠금 핀과 함께 작동하는 스테이지 판을 포함하고,

    로봇-안내 조립체는,

    상기 엔드 이펙터가 상기 이동가능한 가이드 기구와 연결되거나 상기 이동가능한 가이드 기구로부터 분리되도록, 상기 잠금 부재와 상기 스테이지 플레이트를 잠금 결합하거나 잠금 해제하기 위하여 상기 잠금 핀을 이동시키는 구동 장치를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
31. 제30항에 있어서, 상기 잠금 부재는 상기 잠금 핀을 이동시키기 위한 격막 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇-안내 조립체.
32. 대칭 축을 가지는 디스크형 물체의 표면을 검사하되,

    상기 대칭 축 주위로 상기 디스크형 물체를 회전시키도록 제공된 엔드 이펙터를 구비한 로봇 암과, 상기 디스크형 물체의 상기 표면에 평행한 안내 축을 한정하는 정밀 가이드 장치와, 상기 엔드 이펙터를 구비한 상기 로봇 암을 상기 정밀 가이드 장치에 제거 가능하게 결합하기 위한 결합 장치와, 상기 디스크형 물체의 상기 표면을 검사하도록 배치된 검사 도구를 이용하여 상기 대칭 축을 가지는 디스크형 물체의 표면을 검사하는 방법으로서,

    a) 로딩 위치에서 상기 엔드 이펙터에 의하여 상기 디스크형 물체를 잡는 단계,

    b) 상기 정밀 가이드 장치 위의 제1 지정 위치로 상기 디스크형 물체를 가진 엔드 이펙터를 이동시키는 단계,

    c) 상기 엔드 이펙터를 상기 정밀 가이드 장치에 결합하는 단계,

    d) 로봇에 의하여 상기 엔드 이펙터를 상기 검사 도구로 이동시킴으로써 상기 디스크형 물체의 표면을 검사하는 단계,

    e) 상기 디스크형 물체를 회전시키고 이동시켜서 상기 디스크형 물체의 표면의 다른 부분을 검사하는 단계,

    f) 상기 엔드 이펙터를 상기 정밀 가이드 장치로부터 분리하는 단계, 및

    g) 상기 디스크형 물체를 가진 상기 엔드 이펙터를 언로딩 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대칭 축을 가지는 디스크형 물체의 표면 검사 방법.

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