KR100798483B1 - 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핑거 자체의 접근으로 웨이퍼의 측면과 접촉에 의해 웨이퍼를 지지하며 파악할 수 있는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드에 관한 것으로, 로봇의 암의 단부에 상기 암과 수직방향으로 연장되어 일체로 형성되고, 양단부에 가이드부가 형성되는 리스트; 상기 리스트의 중심에 설치되는 회전구동수단; 상기 회전구동수단에 회전가능하게 조인트연결되는 한쌍의 작동레버; 및 일단부에 상기 작동레버 각각에 회전가능하게 조인트연결되고, 상기 가이드부에 의해 안내되는 슬라이더를 가지며, 타단부에 웨이퍼를 위치시킬 수 있는 요홈이 형성되는 핑거를 포함하고, 상기 요홈은 바닥면과, 상기 바닥면의 양단에 형성되는 경사면과 상기 각각의 경사면에 연결되어 수직방향으로 형성되는 스토퍼를 가진다.

클램프, 로봇, 웨이퍼, 핑거, 핸드

Description

사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드{Side edge-typed wafer clamping hand}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 사시도이다.

도 2는 도 1의 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 부분절개사시도이다.

도 3은 도 1의 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 핑거의 단면도이다.

도 4는 도 1의 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 개방상태에서 웨이퍼가 놓여진 상태의 사시도이다.

도 5는 도 1의 사이드 에지형 웨이퍼 클램프에 웨이퍼가 고정된 상태의 사시도이다.

도 6은 도 5의 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 핑거 및 고정된 웨이퍼의 단면도이다.

도 7은 도 1의 사이드 에지형 웨이퍼 클램프와 리스트의 조립사시도이다.

도 8은 도 1의 사이드 에지형 웨이퍼 클램프와 리스트가 조립완성된 핸드의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 암 110: 리스트

111,112: 가이드부 120: 회전축

121,122,123,124,125,126: 위치센서 130,140: 핑거

131,141: 연결부 132,142: 바닥면

133,143: 경사면 134,144: 스토퍼

135,145: 자유단부 136: 슬라이더

137,147,151,152: 조인트 150: 원통부재

160,170: 작동레버 161,171: 코일스프링

본 발명은 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핑거 자체의 접근으로 웨이퍼의 측면과 접촉에 의해 웨이퍼를 지지하며 파악할 수 있는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드에 관한 것이다.

종래 로봇의 핸드에 의해 웨이퍼를 반송하는 경우에, 웨이퍼를 안정적으로 지지하기 위한 클램핑 장치가 상기 로봇의 핸드에 반드시 요구되었다.

이러한 클램핑 장치에 관한 것으로, 한국특허 제10-0554361호와 같이, 핑거의 자유단측 단부에 돌기를 형성하고, 상기 돌기를 향해 웨이퍼를 밀어붙이는 푸셔 와 상기 푸셔를 작동시키는 선형액츄에이터가 설치되었다.

따라서, 이러한 선형 에지 클램프방식은 웨이퍼가 핑거 위에 놓이면 상기 푸셔를 상기 액츄에이터를 통해 상기 핑거의 돌기 측으로 이동시켜 상기 푸셔와 상기 돌기 사이에 웨이퍼가 파악되는 것이다.

그러나, 별도의 액츄에이터를 가지는 클램핑장치의 존재로 인하여 로봇의 핸드의 크기가 커지고, 핸드를 제작하기 위한 비용이 상당하였다.

또한, 핸드에 웨이퍼를 위치시키고, 다음으로 웨이퍼를 클램핑에 의해 고정시켜야 하므로, 핸드에 웨이퍼가 고정되는 클램핑시간이 낭비되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 선형 에지 클램프 방식은 웨이퍼의 중심이 반송 장치의 스트로크(Stroke) 방향으로 치우쳐 스토퍼의 위치까지 웨이퍼가 이동하므로 웨이퍼의 실제 센터의 위치가 로봇의 반송방향(암의 전진방향)으로 이동하게 되어 카세트(Cassette)와 같은 위치 고정 방식(후면 스토퍼)를 사용 할 경우 카세트의 후면 의 스토퍼와 닿게 되어 별도의 제어 루트, 예를 들어 클램프 작업시 로봇의 암을 카세트의 후면 스토퍼와 닿지 않도록 그 거리만큼 암을 뒤로 이동하는 등의 루트가 반드시 요구되는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 핑거 자체의 접근으로 웨이퍼의 측면과 접촉에 의해 웨이퍼를 지지하며 파악할 수 있는 사이드 에지 형 웨이퍼 클램핑 핸드를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 핑거가 웨이퍼의 반경 안에서 위치를 이동하므로 반송 거리는 동일하게 유지한 상태에서 클램핑 작업이 가능하여 별도의 이동 동선은 필요치 않은 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로봇의 암의 단부에 상기 암과 수직방향으로 연장되어 일체로 형성되고, 양단부에 가이드부가 형성되는 리스트; 상기 리스트의 중심에 설치되는 회전구동수단; 상기 회전구동수단에 회전가능하게 조인트연결되는 한쌍의 작동레버; 및 일단부에 상기 작동레버 각각에 회전가능하게 조인트연결되고, 상기 가이드부에 의해 안내되는 슬라이더를 가지며, 타단부에 웨이퍼를 위치시킬 수 있는 요홈이 형성되는 핑거를 포함하고, 상기 요홈은 바닥면과, 상기 바닥면의 양단에 형성되는 경사면과 상기 각각의 경사면에 연결되어 수직방향으로 형성되는 스토퍼를 가지는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드이다.

상기 작동레버에 완충수단이 더 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 완충수단은 코일스프링인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 리스트에 상기 핑거의 위치를 측정하는 위치센서가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 리스트에 상기 핑거의 위치를 측정하는 위치센서가 더 설치되는 것 을 특징으상기 스토퍼에 상기 웨이퍼와의 충격을 흡수할 수 있는 패드가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 회전구동수단은 모터와, 상기 모터의 회전축에 고정되는 원통부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 스토퍼의 곡률은 웨이퍼의 곡률과 일치하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 종래기술에 따른 웨이퍼를 클램핑하기 위한 푸싱수단 대신에, 로봇의 핸드의 핑거가 직접 웨이퍼의 측면방향으로 접근하면서 상기 웨이퍼를 잡는 방식이다.

따라서, 본 발명은 로봇의 암에 리스트를 형성하고, 상기 리스트에 상기 핑거를 수평방향으로 왕복이동시킬 수 있는 구성을 가지게 된다.

또한, 상기 핑거에는 상기 웨이퍼를 쥘 수 있는 요홈과, 최종적으로 상기 웨이퍼의 측면과 맞닿는 스토퍼를 가진다.

또, 상기 웨이퍼에 충격을 가하지 않도록 스프링, 버퍼 등의 완충수단이 추가될 수 있으며, 상기 핑거의 위치를 정확히 하고 오작동을 막기 위한 위치센서가 더 설치될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 사시도이다. 도 2는 상기 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 부분절개사시도이며, 도 3은 상기 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 핑거의 단면도이다.

상기 사이드 에지형 웨이퍼 클램프는 한쌍의 핑거(130,140)로 이루어진다.

상기 핑거(130,140)는 대칭의 형상을 가지며, 상호 간격이 좁아지거나 멀어지면서 웨이퍼(200)를 쥐거나 놓게 된다.

상기 핑거(130,140)에는 상기 웨이퍼(200)를 파악할 수 있는 요홈이 형성되며, 상기 요홈은 바닥면(132,142)과, 경사면(133,143)과 스토퍼(134,144)의 세부분으로 구성된다.

상기 바닥면(132,142)은 상기 핑거(130,140) 사이의 간격이 가장 멀어진 상태에서 상기 웨이퍼(200)가 놓이는 부분으로, 평평한 면으로 이루어진다.

상기 바닥면(132,142)의 양단부에는 경사면(133,143)이 연속적으로 형성된다.

상기 경사면(133,143)은 상기 웨이퍼(200)를 안내하기 용이하도록 약간 오목하게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 오목한 정도는 상기 웨이퍼(200)의 곡률보다 작아야 한다.

또, 상기 경사면(133,143)의 상단에는 각각 스토퍼(134,144)가 형성되며, 상기 스토퍼(134,144)는 상기 핑거(130,140)의 길이방향에 대해 수직하게 형성된다.

상기 스토퍼(134,144)는 상기 웨이퍼(200)를 최종적으로 안착하는 부분이므 로, 상기 웨이퍼(200)의 곡률과 일치시키는 것이 바람직하다.

또, 상기 스토퍼(134,144)는 상기 웨이퍼(200)와 접촉을 유지하는 부분이므로, 상기 웨이퍼(200)에 손상을 방지하기 위해 도시되지 않은 패드가 더 설치될 수 있다.

상기 요홈은 자유단부(135,145) 측으로 치우쳐 형성되는 것이, 도시되지 않은 카세트 및 웨이퍼 가공장치에 상기 웨이퍼(200)를 공급받거나 공급하는데 유리하다.

상기 핑거(130,140)의 상기 자유단부(135,145)의 반대측에는 연결부(131,141)가 형성된다.

상기 연결부(131,141)는 원통부재(150)에 작동레버(160,170)에 의해 체결된다.

상기 작동레버(160,170)는 양단에 조인트(137,147,151,152)에 의해 회전가능하도록 연결된다.

그리고, 상기 원통부재(150)에 위치하는 상기 조인트(151,152)는 180도의 간격을 이룬다.

따라서, 상기 작동레버(160,170)가 수평상태일 때, 상기 핑거(130,140) 사이의 간격은 최대가 되고, 상기 원통부재(150)가 회전하면 상기 작동레버(160,170)는 상기 원통부재(150) 측으로 끌려오게 되서 상기 핑거(130,140) 사이의 간격이 좁아지게 된다.

상기 핑거(130,140) 사이의 간격이 좁혀질 때, 상기 스토퍼(134,144)에 의해 상기 웨이퍼(200)에 충격이 가해지지 않도록 상기 작동레버(160,170)에 완충수단이 더 설치될 수 있다.

상기 완충수단으로는 코일스프링(161,171)이 사용될 수 있으며, 댐퍼 등도 사용가능하다.

또한, 상기 핑거(130,140)가 수평이동할 수 있도록 상기 연결부(131,141)의 아래에는 각각 슬라이더(136)가 형성된다.

상기 슬라이더(136)는 하기(下記)하는 리스트(110)의 가이드부(111,112)에 구속되어, 상기 핑거(130,140)가 상기 원통부재(150)에 의한 상기 작동레버(160,170)의 힘을 상기 가이드부(111,112)의 길이방향으로만 작용하도록 한다.

도 4는 상기 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 개방상태에서 상기 웨이퍼(200)가 놓여진 상태의 사시도이고, 도 5는 상기 사이드 에지형 웨이퍼 클램프에 상기 웨이퍼(200)가 고정된 상태의 사시도이며, 도 6은 상기 사이드 에지형 웨이퍼 클램프의 핑거(130) 및 고정된 상기 웨이퍼(200)의 단면도이다.

도 7은 상기 사이드 에지형 웨이퍼 클램프와 리스트(110)의 조립사시도이고, 도 8은 조립완성된 본 발명의 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드의 사시도로써, 상기 리스트(110)는 암(100)의 단부에 상기 암(100)의 길이방향에 수직한 방향으로 좌우로 연장되어 형성된다.

상기 리스트(110)의 양단부에는 상기 핑거(130,140)의 슬라이더(136)가 결합되는 가이드부(111,112)가 형성된다.

그리고, 상기 리스트(110)의 대략 중심부에는 상기 원통부재(150)를 회전시 키는 도시되지 않은 모터의 회전축(120)이 설치된다.

상기 원통부재(150)와 상기 회전축(120)이 회전구동수단을 이루며, 상기 회전구동수단은 단일 부품으로 구성되는 것도 가능하다.

상기 리스트(110)에는 상기 핑거(130,140)의 위치를 파악하기 위한 위치센서(121,122,123,124,125,126)가 설치되어, 상기 핑거(130,140)의 오작동을 방지함으로써, 항상 상기 웨이퍼(200)가 정확한 위치에 위치될 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 상기 위치센서(121,122,123,124,125,126)를, 상기 핑거(130,140)가 상기 웨이퍼(200)를 정확한 파악한 위치 및 그 안팎으로 3곳을 설치하였다.

따라서, 상기 웨이퍼(200)정확히 파악한 경우에는 가운데 위치센서(122,125)가 반응하게 되고, 상기 웨이퍼(200)보다 상기 핑거(130,140)가 외측에 위치하는 경우 바깥측 위치센서(121,124)가 반응하며, 상기 웨이퍼(200)보다 상기 핑거(130,140)가 더 내측으로 위치하는 경우, 즉 웨이퍼(200)의 파악에 실패한 경우에는 상기 안측 위치센서(123,126)이 반응하게 된다.

그러므로, 상기 위치센서(121,122,123,124,125,126)의 위치검출에 의해 현재 웨이퍼(200)의 클램핑 상태를 알 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명을 통하여 간단한 구성으로 웨이퍼를 안정적으로 고정하여 반송할 수 있는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드를 제공할 수 있다.

따라서, 로봇의 핸드에 웨이퍼를 고정하기 위한 별도의 액츄에이터 클램핑 장치가 필요없어서 전체적인 부피가 감소하고, 제작이 용이하며, 제작단가가 감소될 수 있다.

또, 웨이퍼에 크게 무리를 주지 않고 파악이 가능하며, 웨이퍼가 로봇의 핸드에 위치함과 동시에 파악이 되므로, 공정시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 핸드에 설치된 위치센서에 의해 클램프 상태 및 기구적 결함을 검출할 수 있다.

또, 핑거가 웨이퍼의 반경 안에서 위치를 이동하므로 반송 거리는 동일하게 유지한 상태에서 클램핑 작업이 가능하여 별도의 이동 동선은 필요치 않게 된다.

Claims (7)

1. 로봇의 암의 단부에 상기 암과 수직방향으로 연장되어 일체로 형성되고, 양단부에 가이드부가 형성되는 리스트;

   상기 리스트의 중심에 설치되는 회전구동수단;

   상기 회전구동수단에 회전가능하게 조인트연결되는 한쌍의 작동레버; 및

   일단부에 상기 작동레버 각각에 회전가능하게 조인트연결되고, 상기 가이드부에 의해 안내되는 슬라이더를 가지며, 타단부에 웨이퍼를 위치시킬 수 있는 요홈이 형성되는 핑거를 포함하고,

   상기 요홈은 바닥면과, 상기 바닥면의 양단에 형성되는 경사면과 상기 각각의 경사면에 연결되어 수직방향으로 형성되는 스토퍼를 가지고,

   상기 작동레버에 완충수단이 더 설치된 것을 특징으로 하는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 완충수단은 코일스프링인 것을 특징으로 하는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드.
4. 제1항에 있어서, 상기 리스트에 상기 핑거의 위치를 측정하는 위치센서가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드.
5. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼에 상기 웨이퍼와의 충격을 흡수할 수 있는 패드가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드.
6. 제1항에 있어서, 상기 회전구동수단은 모터와, 상기 모터의 회전축에 고정되는 원통부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드.
7. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼의 곡률은 웨이퍼의 곡률과 일치하는 것을 특징으로 하는 사이드 에지형 웨이퍼 클램핑 핸드.

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