KR101155142B1 - 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체 - Google Patents

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Abstract

일반적으로, 기판 이송 로봇용의 엔드 이펙터 조립체가 제공된다. 한 실시예에서, 기판 이송중에 사변형 기판을 지지하기 위한 엔드 이펙터 조립체는 제1 단부에 위치된 내부 엣지 지지부와 말단부에 위치된 제1 외부 엣지 지지부를 갖는 엔드 이펙터를 포함한다. 엔드 이펙터는 제1단부는 로봇 결합부를 접속시키기 위한 구성을 한다. 제1 내부 엣지 지지부는 제1 외부 엣지 지지부의 면에 평행하고 접하는 한 면을 갖는다. 엣지 지지부의 이런 구성은 기판을 엔드 이펙터에 포획하여, 이동동안 기판의 미끄럼을 최소화 한다. 다른 실시예에서, 측방향 안내부가. 내부 및 외부 엣지 지지부 사이에 개방된 기판의 엣지를 따라서 기판을 포획하는 것을 보장하기 위하여 사용된다.

Description

기판 지지용 엔드 이펙터 조립체{END EFFECTOR ASSEMBLY FOR SUPPORTING SUBSTRATES}
본 발명의 실시예는 기판 지지를 위한 엔드 이펙터에 관한 것이다.
박판 필름 트랜지스터(TFT)는 일반적으로, 모니터, 평판 패널 디스플레이, 태양 전지, 개인용 디지털 어시스턴트(PDA), 셀 폰등과 같은 곳에 사용하기 위해 대형 유리 기판 또는 판상에서 제조된다. 통상적으로, TFT는 중앙의 이송 챔버 주위에 위치된 진공 챔버들내에서, 비정질 실리콘, 도핑된 그리고 도핑되지 않은 산화 실리콘, 질화 실리콘등을 포함하는 다양한 박판(film)을 연속적으로 증착하는 것에 의해 클러스터 기구(cluster tool)내에서 제조된다. 이러한 구조물에서 사용되는 양호한 품질의 폴리실리콘 전구체 박판은 그 박판의 수소 함량이 약 1% 미만으로 제어되어야 한다. 이러한 낮은 수소 함량을 이루기 위해서, 섭씨 약 550도의 온도에서 박판의 증착 후 열처리가 요구된다.
따라서, 이들 클러스터 기구내에서 기판을 이동시키는데 사용되는 로봇은 이러한 높은 온도에 견딜 수 있도록 구성된 엔드 이펙터를 가져야만 한다. 일반적으로, 통상의 이송 로봇은 그러한 고온에서의 작동에 적절치 않다. 특히, 평판 패널 가공 시스템에 사용되는 진공 로봇의 엔드 이펙터는 일반적으로 기판이 놓이는 하 나 또는 그 이상의 고무 마찰 패드를 포함한다. 마찰 패드는 일반적으로, 로봇이 기판을 챔버에서 챔버로 이송할 때 기판이 엔드 이펙터에 대해 미끄러지는 것을 방지한다. 여러가지 고온 고무 화합물이 이용 가능하지만, 일반적으로 폴리실리콘 열처리 공정에서 요구되는 섭씨 550도 보다 훨신 낮은 섭씨 약 320도의 최대 작동온도로 제한된다. 로봇의 엔드 이펙터가 10초 이상 고온에 노출되는 경우에, 이들 일반적인 고무 패드는 녹아서 기판에 부착된다. 기판의 후방에 부착된 녹은 고무는 잠재적인 오염과 후속 공정에서 나타나므로 바람직하지 않다. 더욱이, 고무 패드가 엔드 이펙터에서 제거되면, 미립자 생성과 기판 손상 또는 파손을 야기할 수 있는 엔드 이펙터에 의한 기판 후방의 스크래칭이 발생할 수 있다. 더욱이, 고무 패드가 녹으면, 패드 교체가 어렵다.
따라서, 고온에서 사용할 수 있는 엔드 이펙터가 요구된다.
본 발명의 한 양상에서, 기판 이송용 로봇의 엔드 이펙터 조립체가 제공된다. 일반적으로, 기판 이송용 로봇의 엔드 이펙터 조립체가 제공된다. 한 실시예에서, 기판 이송중에 사변형 기판을 지지하기 위한 엔드 이펙터 조립체는, 제1 단부에 위치된 내부 엣지 지지부와 말단부에 위치된 제1 외부 엣지 지지부를 갖는 엔드 이펙터를 포함한다. 엔드 이펙터의 제1단부는 로봇 결합부에 결합되도록 구성된다. 제1 내부 엣지 지지부는 제1 외부 엣지 지지부의 면과 마주하고 평행하게 배향된 한 면을 갖는다. 엣지 지지부의 이런 구성에 의해 기판이 엔드 이펙터에 포획되며, 그에 따라 이송중에 기판의 미끄럼을 최소화 한다. 다른 실시예에서, 측방향 안내부가, 내부 및 외부 엣지 지지부 사이에 개방된 기판의 엣지를 따라서 기판을 포획하는 것을 더욱 보장하기 위하여 사용될 수 있다.
이하에서는 첨부 도면들에 도시된 실시예들을 참조하여, 이상에서 간단히 요약한 본 발명을 보다 특정하여 설명한다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시한 것이며, 그에 따라 그 도면들은 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 본 발명은 다른 균등한 실시예들로 변형가능할 것이다.
도1은 공정 시스템의 한 실시예에 대한 평면도이다.
도2는 엔드 이펙터상에 위치된 다수 기판 지지부를 갖는 이송 로봇의 한 실시예에 대한 평면도이다.
도3은 도2의 엣지 지지부에 대한 한 실시예에 대한 분해도이다.
도4는 선4-4를 따라 취한 도2의 엣지 지지부에 대한 단면도이다.
도5는 도2의 스페이서 조립체의 일 실시예에 대한 분해도이다.
도6은 측방향 안내부에 대한 다른 실시예를 갖는 도5의 스페이서 조립체에 대한 부분 분해도이다.
도7은 스페이서 조립체에 대한 다른 실시예의 사시도이다.
도8은 선9-9를 따라 절취한 도2의 중심 지지부의 한 실시예에 대한 단면도이다.
도9a-9f 는 패턴화된 지지 표면의 다양한 실시예에 대한 평면 사시도이다.
이해를 돕기 위해서, 도면에 공통되는 동일한 부재를 나타내는 곳에 가능하면 동일한 참조 번호가 사용되었다.
도1은 클러스터 기구(100)의 개략적인 배치를 도시한다. 클러스터 기구(100)는 일반적으로, 내부에 배치된 제1 이송 로봇(104)을 갖는 이송 챔버(102)를 포함한다. 이송 챔버(102)는, 다수의 공정 챔버(106), 열 공정 챔버(108) 및 하나 이상의 로드록 챔버(110)에 의해 둘러 싸인다. 도1에서 두 개가 도시된 로드록 챔버(110)는 일반적으로 이송 챔버(102)와 팩토리 인터페이스(factory interface)(112) 사이에 결합된다. 본 발명으로부터 잇점을 갖도록 구성된 하나의 클러스터 기구가 캘리포니아, 산타 클라라에 위치한 어플라이드 머티어리얼스사의 자회사인 AKT사로부터 이용가능하다.
펙토리 인터페이스(112)는 일반적으로, 로드록 챔버(110)와 펙토리 인터페이스(112)에 연결되거나 또는 그 내부에 위치된 웨이퍼 저장 카세트(118)와 로드록 챔버(110) 사이에서 기판(116)을 이송하는 제2 이송 로봇(114)을 포함한다. 제2 이송 로봇(114)은 이하에서 기술되는 제1 이송 로봇(104)에 유사하게 구성될 수 있다. 펙토리 인터페이스(112)는 일반적으로 대기압에 또는 그 근처에 유지된다. 제2 이송 로봇(114)은 펙토리 인터페이스(112)내에서 측방향으로 이동되도록 구성되어, 기판(116)이 최소 의 핸들링과 시간 소비로 로드록 챔버(110)와 카세트(118) 사이에서 이동될 수 있다.
각 로드록 챔버(110)는 일반적으로 기판(116)이, 이송 챔버(102)내에 유지되는 대기압 이하의 환경과 펙토리 인터페이스(112)의 대기 환경 사이에서 이송 챔버 (102)의 진공 손실 없이 이동되도록 한다. 로드록 챔버(110)는 동시에 하나 이상의 기판을 이동하도록 구성되고, 또한 기판을 가열 또는 냉각 시킨다. 유리하게 사용될 수 있는 하나의 로드록 챔버가, 이곳에 참조용으로 전부 인용된 1999년 12월 15일 출원된 미합중국 특허 출원 제09/464,362호(변리사 사건 번호 제3790)에 공지되어 있다.
이송 챔버(102)는 일반적으로 진공 누출을 최소화하기 위해서 알루미늄과 같은 한 덩어리의 재료로부터 제조된다. 이송 챔버(102)는 기판의 이송을 허용하도록 하는 챔버(102) 벽에 위치된 다수의 통로(122)를 포함한다. 각 통로(122)는 분리 밸브(120)에 의해 선택적으로 밀봉된다. 특징적으로 사용된 하나의 분리 밸브는 이곳에 참조용으로 전부 인용된 Ettinger 등에 의한 2000년 6월 27일 출원된 미합중국 특허 제6,079,693호에 개시되어 있다.
공정 챔버(106)는 이송 챔버(102) 주위에 위치된다. 공정 챔버(106)는 에칭 챔버, 증착 챔버 및/또는 기판상에 원하는 구조물 또는 소자를 제조하기 위한 적절한 다른 챔버를 포함하도록 구성된다.
열 공정 챔버(108)는 그곳에 위치된 하나 또는 그 이상의 기판(116)을 가열하거나 열적으로 처리한다. 열공정 챔버(108)는 열 공정 챔버(108)내에 하나 또는 그 이상의 기판(116)을 지지하도록 구성된 (도시되지 않은) 적어도 하나의 기판 지지부를 포함한다. 열 공정 챔버(108)는 또한 기판을 섭씨 약 550도로 균일하게 가열하기 위해서, 램프와 저항 가열기와 유체 도관등을 포함하는 (도시되지 않은) 열 제어 시스템을 포함한다. 특징적으로 사용될 수 있는 하나의 열 공정 챔버가, 이곳 에 참조용으로 전부 인용된 Q. Shang 에 의한, 2001년 12월 18일 출원된 미합중국 특허 출원 제10/025,152 호에 공지되어 있다.
제1 이송 로봇(104)은 이송 챔버(102)의 중심에 위치된다. 일반적으로, 제1 이송 로봇(104)은 이송 챔버(102)를 둘러싸는 챔버(106,108,110)들 사이에서 기판(116)을 이송시키도록 구성된다. 제1 이송 로봇(104)은 하나의 기판을 취급하도록 구성되나, 여러 기판을 취급하도록 구성된 로봇들이 사용될 수도 있다.
도2는 제1 이송 로봇(104)의 한 실시예에 대한 평면도이다. 제1 이송 로봇(104)은 기판(116)을 지지하는 (환영으로 도시된) 엔드 이펙터(206)에 결합부(204)에 의해 접속된 로봇 몸체(202)를 포함한다. 엔드 이펙터(206)는 기판을 예를들면, 마찰이 되는 관계, 전자기적 관계, 진공 쵸킹 관계, 클램핑 관계, 엣지 파지등과 같이 원하는 방법으로 이펙터 상에 유지시키도록 구성된다. 한 실시예에서, 결합부(204)는 개구리 다리 형상을 갖는다. 결합부(204)의 다른 구성은 예를들면, 극성 구성이 선택적을 사용될 수 있다. 본 발명으로부터 잇점을 가질 수 있는 극성 로봇이 이곳에 참조용으로 전부 인용된 Ettinger 등에 의한, 2000년 4월 11일 출원된 미합중국 특허 제 09/547,189호에 개시되어 있다.
결합부(204)는 일반적으로 엘보우(210)에 의해 두 아암(212)에 접속된 두 날개(208)를 포함한다. 각 날개(208)는 로봇 몸체(202)내에 동심원적으로 적층된 (도시되지 않은) 전기 모터에 접속된다. 각 아암(212)은 부싱(214)에 의해 리스트(216, wrist)에 접속된다. 리스트(216)는 결합부(204)를 엔드 이펙터(206)에 접속시킨다. 일반적으로, 결합부(204)는 알루미늄으로부터 제조되나, 예를들면, 티타 늄, 스테인리스 스틸, 금속 매트릭스 또는 티타늄 도프 알루미나와 같은 세라믹의 충분한 강도와 작은 열 팽창 계수를 갖는 재료가 사용될 수 있다.
각 날개(208)는 동심원적으로 적층된 모터중의 하나에 의해 독립적으로 제어된다. 모터가 동일한 방향으로 회전하면, 엔드 이펙터(206)는 로봇 몸체(202)의 중앙선(218)을 중심으로 일정한 반경에서 각(ω)으로 회전한다. 양 모터가 반대 방향으로 회전하면, 결합부(204)는 그에 따라 팽창 또는 수축하여, 엔드 이펙터를 제1 이송 로봇(104)의 중앙선(218)을 통과하는 가상 기준선(220)을 따라서 방사 방향 내측 또는 외측으로 이동시킨다. 제1 이송 로봇(104)은 또한 방사상 이동과 회전 이동을 동시에 하는 것의 조합에 의한 혼합 이동을 할 수도 있다.
엔드 이펙터(206)는 알루미늄, 수정, 카본, 금속 매트릭스 또는 세라믹으로 제조되고, 기판을 최소 휘어짐 상태에서 지지하도록 구성된다. 도2에 도시된 실시예에서, 엔드 이펙터(206)는 세라믹이고, 기부(228)와 제1 부재(230)와 제2 부재(232)를 포함한다. 제1 및 제2 부재(230,232)의 각각은 기부(228)에 제1단부(250)에서 접속되고, 그곳에서 말단부(252)로 연장된다. 기부(228)는 제1 이송 로봇(104)의 리스트(216)에 접속된다. 제1 부재(230)와 제2 부재(232)는 기부(228)를 양분하는 기준선(220)을 중심으로 거울대칭이 되는 이격된 관계로 위치된다. 제1 부재(230)와 제2 부재(232) 사이의 길이와 공간은 기판 슬래그를 최소화하는 반면에 운송 동안 기판을 적절하게 지지하도록 선택된다. 적어도 하나의 접속 부재(234)가 엔드 이펙터(206)에 추가적인 구조 견고성을 제공하도록 제1 부재(230)와 제2 부재(232)사이에 접속된다.
엔드 이펙터(206)는, 기판 이송 동안에 엔드 이펙터에 대해서 이격 관계로 기판을 지지하기 위해 그 곳에 위치된 다수의 기판 지지부를 포함한다. 도2에 도시된 한 실시예에서, 엔드 이펙터(206)는 대향의 내부 및 외부 엣지 지지부(224A, 224B) 쌍과, 전체 6개의 기판 지지부에 대해 제1 및 제2 부재(230,232)의 각각에 위치된 중앙 지지부(226)를 갖는다. 내부 및 외부 지지부(224A,224B)는 기판 이송동안에 엔드 이펙터(206)에 대하여 기판(116) 이동을 방지하도록 기판(116)을 잡는 평행한 대향면을 가지므로, 증가된 로봇의 회전 속도와 대응하는 기판의 산출을 이룰수 있다. 두 측방향 안내부(222)가, 엣지 지지부(224A,224B)에 평행한 방향으로 기판의 지지력을 더욱 증가시키는데 사용될 수 있다.
외부 엣지 지지부(224A)가 각 대향 쌍으로부터 엔드 이펙터(206)의 말단부(252)에 접속된다. 대향 내부 엣지 지지부(224B)는 엔드 이펙터(206)의 제1 단부(250)에 접속된다. 엣지 지지부(224B)는, 측방향 안내부(222)를 위치시키는데 사용된 엔드 이펙터(206)의 제1 단부(250)에 접속된 스페이서 조립체(260)의 부분일 수 있다.
도3은 도2의 외부 엣지 지지부(224A)의 한 실시예에 대한 분해도이다. 내부 엣지 지지부(224B)는 유사한 구성을 할 수 있다. 외부 엣지 지지부(224A)는 손상, 스크래치되지 않거나 또는 기판을 오염시키지 않는 고온에서의 사용에 적절한 재료로 제조된다. 한 실시예에서, 외부 엣지 지지부(224A)가 섭씨 약 500도 보다 큰 용융점을 갖는 열 가소성 재료로 제조되어, 지지부의 기판에의 용융과 접착 없이 고온 기판의 취급을 용이하게 한다. 외부 엣지 지지부(224A)는 또한 약 150 로크웰 경도 미만의 경도를 갖는다. 적절한 열 가소성의 예는 고성능 세미-결정 열 가소성플라스틱, 폴리벤지미다졸, 폴리에테르에테르케톤등과 다른 그룹을 포함할 수 있다. 다른 적절한 재료는 스테인리스 스틸과 세라믹을 포함한다.
외부 엣지 지지부(224A)는 다수의 단차부(308)를 갖는 상부 표면(302)과 대향의 하부 표면(304)를 포함한다. 하부 표면(304)은 엔드 이펙터(206)의 상부 표면(330)상에 위치된다. 각 단차부(308)는 지지 표면(310)과 유지 표면(312)을 포함한다. 지지 표면(310)은 기판(116)을 지지하도록 구성되고, 제1 부재(230)의 상부 표면(330)에 평행한 평면으로 배향된다. 지지 표면(310)은 또한 패턴화, 직조화, 엠보싱화, 딤플화, 슬롯화되거나 열전달을 최소화하기 위하여 기판(116)과 접촉 영역을 감소시키는 다수의 표면 특성을 포함한다. 패턴화된 지지 표면의 몇 가지 예가 도9a-9f를 참조하여 아래에 더욱 설명될 것이다.
유지 표면(312)은 일반적으로 편평하고, 지지 표면(310)으로부터 수직으로 연장된다. 또한, 유지 표면(312)은, 기판(116)의 지지 표면(310)상에의 안착을 용이하게 하는 입구 각을 제공하도록 외부 엣지 지지부(224A)의 제1 측부(306)로부터 벌어질 수 있다. 유지 표면(312)은 도2에 도시된 바와 같이, 기판(116)을 그곳에 잡아서 유지하도록 제1 부재(230)상에 위치된 대향의 내부 엣지 지지부(224B)의 유지 표면과 나란하고 접하도록 배향된다.
도4를 추가적으로 참조하면, 외부 엣지 지지부(224A)는 다수의 장착 홀(318)을 포함한다. 패스너(340)가 각 장착홀(318)과 제1 부재(230)에 형성된 슬롯(332)을 관통하여 위치되고, 외부 엣지 스페이서(224A)를 엔드 이펙터(206)에 고정시키도록 너트(342)내로 나사 결합된다. 엔드 이펙터(206)상에서 외부 엣지 지지부(224A)의 조정을 용이하게 하도록 슬롯(332)은, 유지 표면(312)에 실질적으로 수직으로, 기준선(220)에 평행하게 배향된다. 슬롯(332)은 대향 엣지 지지부(224A,224B) 사이에 거리를 두게 하여, 기판(116)의 엣지(404, 도4에서 하나가 도시됨)가 기판 이송중에 기판(116)의 이동을 방지하도록 단차부(308)의 유지 표면(312)사이에서 포획된다. 또한, 장착 홀(318)이 외부 엣지 스페이서(224A)의 조정을 용이하게 하도록 신장된다.(즉, 슬롯화된다.)
한 실시예에서, 너트(304)가 엔드 이펙터(206)의 하부 표면(406) 아래 패스너(340)의 말단부상에 위치되도록 하기 위하여, 리세스(402)가 제1 부재(230)의 하부 표면(406)에 형성된다. 리세스(402)는, 패스너(340)가 슬롯(332)의 단부 사이에서 이동될 때에 너트(304)가 측방향으로 이동하도록 하는 간극 공간을 구비하는 것으로 구성된다.
도5는 엔드 이펙터(206)에 접속된 스페이서 조립체(260)의 한 실시예에 대한 분해도이다. 스페이서 조립체(260)는 아웃 트리거(502)와 적어도 하나의 측방향 안내부(222)를 포함한다. 아웃 트리거(502)는 제1단부(506)와 제2단부(508)를 갖는다. 장착 패드(504)가 아웃트리거(502)의 제2단부(508)에 부착되고, 그곳에 부착된 측방향 안내부(222)를 갖는다. 측 방향 안내부(222)는 장착 패드(504)에 부착, 본딩, 리벳팅, 적층, 패스닝등과 같은 다양한 방법으로 접속된다. 아웃트리거(502)는 측방향 안내부(222)를 측방향 엣지(540)의 약간 외측에 위치시키어(즉, 기판(116)의 엣지가 엣지(404)에 수직으로), 기판(116)이 로봇에 의한 이송중에 기준선에 대 해서 측방향으로 이동하는 것을 방지도록 구성된다.
아웃트리거(502)는 엔드 이펙터(206)에 대해 사용된 동일한 재료로 제조되고, 제1단부(506)에 의해 엔드 이펙터(206)의 제1단부(250)에 접속된다. 한 실시예에서, 아웃트리거(502)의 제1 단부(506)는 엔드 이펙터(206)에 형성된 채널(510)에 위치된다. 채널(510)은 아웃트리거(502)의 제1단부(506)을 통하여 형성된 홀(516)을 관통하는 패스너(514)를 수용하는 다수의 슬롯(512)을 포함한다. 너트(518)는 아웃트리거(502)를 엔드 이펙터(306)에 고정시키도록 각 패스너(514)와 맞물린다. 슬롯(512)은 (도5에 참조용으로 도시된) 기준선(220)에 수직하게 배향되어서, 아웃트리거(506)에 접속된 측방향 안내부(222)의 위치가, 과도한 허용 오차 없이도 소정 크기의 기판(116)을 수용하도록 조절될 수 있다. 또한, 홀(516)은 아웃트리거(502)의 조절을 용이하게 하도록 신장될 수 있다.(즉, 슬롯화된다.)
한 실시예에서, 내부 엣지 지지부(224B)는 측방향 안내부(222)에 인접한 장착 패드(504)에 접속될 수 있다. 내부 엣지 지지부(224B)는 외부 엣지 지지부(224A)와 거울대칭으로 구성되고, 기준선(220)에 평행한 방향으로 조절가능하여 기판(116)이 절절하게 포획될 수 있다.
측방향 안내부(222)는 장착 패드(504)에 대해서 고정될 수 있거나 또는 기준선(220)에 수직인 방향으로 조절가능하다. 측방향 안내부(222)는 적층, 본딩, 리벳팅, 부착. 클램핑, 나사결합, 볼트결합 또는 다른 수단에 의해서 장착 패드(504)에 접속될 수 있다. 도5에 도시된 실시예에서, 다수의 패스너(520)가 각각 안내부(222)를 관통하여 형성된 각각의 관통홀(526,524)을 통과하고, 측방향 안내부(222) 를 스페이서 조립체(260)의 장착 패드(504)에 고정시키도록 너트(522)와 접촉한다.
측방향 안내부(222)는 열가소성플라스틱, 스테인리스 스틸 또는 외측 엣지 지지부(224A)와 유사한 세라믹으로 제조된다. 측방향 안내부(222)는 하부 표면(534)과 면(534)을 포함하는 몸체(530)를 갖는다. 하부 표면(534)은 엔드 이펙터(206)의 상부 표면(33)에 평행하게 장착 패드(504)상에 위치된다. 면(534)은 하부 표면(534)으로부터 연장되고, 기준선(220)에 평행하게 그리고, 엔드 이펙터(206)의 평면과 기판(116)에 수직으로 배향된다.
도2를 다시 참조하면, 면(534)이 기판(116)의 측방향 엣지(540)와 공유면을 갖도록 구성되어서, 기판이, 대향의 스페이서 조립체(260)상에 위치된 측방향 안내부(222)의 면(532)사이에서 측방향으로 제한된다. 한 실시예에서, 면(534)은 기준선(220)과 이송 로봇(104)의 중앙선(218)에 의해 형성된 평면에 평행하다. 면(534)은 또한 기판이 대향의 측방향 안내부(222)의 면(534) 사이에 들어가는 것을 용이하게 하도록 하부 표면(534)으로부터 몸체(530)내로 각이 진다.
도6은 측방향 안내부(222) 대신에 스페이서 조립체(260)에 사용될 수 있는 측방향 안내부(600)의 다른 실시예에 대한 분해도이다. 측방향 안내부(600)는 하부 표면(614)과 면(612)을 포함하는 몸체(602)를 갖는다.
하부 표면(614)은 엔드 이펙터(206)의 상부 표면(330)에 일반적으로 평행하게 장착 패드(504)상에 위치된다. 다수의 패스너(520)가 몸체(602)와 장착 패드(504)를 관통하여 형성된 홀(610,524)을 관통하여 위치되고, 측방향 안내부(600)를 장착 패드(504)에 고정시키도록 너트(522)와 접촉한다.
면(612)은 하부 표면(614)으로부터 연장되고, 기준선(220)에 평행하게 그리고 엔드 이펙터(206)의 평면과 기판(116)에 수직으로 배향된다. 면(612)은 기준선(220)과 만나는 다수의 단차부(604)를 포함한다. 단차부(604)는 지지 표면(606)과 유지 표면(608)을 포함한다. 지지 표면(606)은 엔드 이펙터(206)의 평면과 기준선(220)에 평행하게 배향되고 기판을 그곳에 지지하도록 구성된다.
유지 표면(608)은 지지 표면(606)에서 상방으로 연장되고, 중앙선(도2에 도시됨)에 의해 형성된 평면에 평행하게 배향된다. 면(612)의 유지 표면(608)은, 기판이 기판 이송중에 이동되는 것을 방지하기 위하여, 기준선(220)의 대향 측부상에 위치된 (도시되지 않은) 측방향 안내부의 대향면(612)에 대해 기판을 포획하도록 구성된다.
도7은 스페이서 조립체(700)의 다른 실시예에 대한 개략도이다. 스페이서 조립체(700)는 아웃트리거(702)와 기판 지지부(730)를 포함한다. 아웃트리거(702)는 제1단부(706)와 장착 패드(704)에 부착된 제2 단부(708)를 갖는다. 아웃트리거(702)는 기판(116)의 코너(710)와 공유면을 갖도록 기판 지지부(730)를 위치시키는 구성을 하여, 로봇(104)에 의한 기판의 이송중에 엔드 이펙터(206) 상에서 기판이 움직이는 것을 방지한다.
기판 지지부(730)는 하부 표면(734)과 제1 내부면(736)과 제2 내부면(738)을 갖는 "L" 형 몸체부(732)를 포함한다. 하부 표면(734)은 장착 패드(704)상에 위치된다. 제1 내부 표면(736)은 다수의 단차부(740)를 포함한다. 각 단차부(740)는 지지 표면(742)과 유지 표면(744)을 포함한다. 지지 표면(742)은 기판(116)을 그곳에 지지하도록 구성되고, 장착 패드(704)와 엔드 이펙터(206)의 상부 표면(330)에 평행한 평면에 배향된다. 지지 표면(742)은 또한 직조화되고, 딤플화되고, 슬롯화되고 또는 아래에 도9a-9f를 참조하여 설명되는 바와 같은 다수의 표면 특성을 포함한다.
유지 표면(744)은 장착 패드(504)에 대해서 수직으로 연장된다. 또한, 유지 표면(744)은 기판(116)의 지지 표면(742)상에의 장착을 용이하게 하는 유입 각을 재공하도록 넓어진다. 기판(116)은, 기판(116)이 이송 로봇(104)의 중앙선(218)을 중심으로 회전함에 따라서 유지 표면(744)과 외부 엣지 지지부(224A, 도2에 도시됨) 사이의 엔드 이펙터(206)상에서 측방향으로 포획된다.
제2 내부면(738)은, 중앙 및 기준선(218, 220)에 의해 형성된 평면에 평행하게 배향되고, 그리고 지지 및 유지 표면(742,744)에 수직이다. 제2 내부면(738)은 또한 대향 스페이서 조립체(700)상에 위치된 제2 내부면 사이로 기판(116)의 유입을 보장하도록 넓어진다. 다른 실시예에서, 제2내부면(738)은 앞서 측방향 안내부(600)를 참조하여 기술한 것과 비슷한 다수의 단차부를 포함한다.
아웃트리거(702)의 제1단부(706)는 엔드 이펙터(206)에 형성된 채널(510)에 위치된다. 채널(510)은 아웃트리거(702)의 제1단부(706)를 관통하여 형성된 관통홀(514)을 통과하는 패스너(520)를 수용하는 다수의 슬롯(512)을 포함한다. 너트(518)가 아웃트리거(702)를 엔드 이펙터(306)에 고정시키도록 각 패스너(520)와 맞물린다. 슬롯(512)은 기준선(220)과 수직으로 배향되어서, 기판 지지부(730)의 제2면(738)의 위치가, 정확한 부분 허용 오차 없이도 소정의 오차내에서 기판(116)의 폭을 수용하도록 조정된다.
기판 지지부(730)는, 기준선(220)에 평행한 방향에서의 조정이 허용되도록 하는 방법으로 장착 패드(704)에 접속된다. 한 실시예에서, 장착 패드(704)는 기준선(220)에 평행한 방향을 갖는 다수의 슬롯(724)을 포함한다. 다수의 패스너(720)가 기판 지지부(730)를 관통하여 형성된 홀(722)을 관통하여 위치되고, 슬롯(724)의 각각을 통과한다. 너트(726)는 각 패스너(720)에 나사결합된다. 패스너(720)가 기준선(220)에 평행한 방향을 따르는 소정의 위치로 슬롯(724)에서 옆으로 이동함에 따라서, 기판 지지부(730)는 장착 패드(704)에 상대적으로 위치되고, 너트(726)는 기판 지지부(730)를 스페이서 조립체(700)의 장착 패드(704)에 고정시키도록 조여진다.
도8은 중앙 지지부(226)의 한 실시예를 도시하고 있다. 중앙 지지부(226)는 몸체를 관통하여 위치된 장착 홀(804)을 갖는 관상 몸체(802)를 포함한다. 중앙 지지부(226)는 전술된 외부 엣지 지지부(224A)에 사용된 것과 유사한 재료로 제조된다. 중앙 지지부(226)는 기판의 중앙 영역을 지지하는데 사용된 지지 표면(806)을 갖는다.
패스너(808)가 엔드 이펙터(206)를 관통하여 형성된 홀(812)을 통과하여 위치된다. 패스너(808)는 나사, 리벳, 도웰 핀, 스프링 핀 또는 다른 유지 장치일 수 있다. 도8에 도시된 실시예에서, 패스너(808)는 엔드 이펙터(206)의 하부 표면상에 위치된 나사 너트(816)와 맞물린다. 엔드 이펙터(206)의 하부 표면은, 너트(816)와 패스너(808)가 엔드 이펙터(206)의 외부와 같은 높이로 유지되거나 또는 리세스되 도록 하는 리세스(814)를 포함한다. 지지 표면(806)은 기판(116)과 중앙 지지부(226)사이의 열전달을 최소화 하기 위하여 직조될 수 있다.
도9a-9f는 기판과의 열전달을 위해 이용할 수 있는 접촉 영역을 최소화하는 패턴화된 지지 표면의 다양한 실시예가 도시되어 있다. 열 전달을 위해 이용할 수 있는 지지 표면의 접촉 영역을 최소화 함으로써, 뜨거운 기판은, 전체 상부면을 포함하는 접촉 영역을 갖는 패드처럼 빠르게 지지 표면을 가열하지 못한다. 도9a-9f가 지지 표면과 그곳에 지지된 기판 사이의 접촉 영역을 감소시키는 몇 가지의 예시적인 패턴을 도시하였지만, 다른 패턴이 구상될 수 있고, 아래에 청구된 본 발명의 범위내에서 고려될 수 있다. 패턴화된 지지 표면의 이용은 특히 폴리머로부터 지지 표면이 제조될 때에 유리하다.
도9a는 패턴화된 지지 표면(902A)의 개략도이다. 지지 표면(902A)은 그곳에 형성된 다수의 딤플(904)을 포함한다. 딤플(904)은 어떤 기하학적 구성을 가질 수 있고, 대칭으로, 일정 각도로(즉, 동일하게 이격되게) 또는 랜덤 패턴으로 상부 표면(902A)상에 위치될 수 있다. 딤플(904)은 기판을 지지하는 지지 표면(902A)의 한 평면 아래로 연장되어서 지지 표면(902A)의 기판과의 접촉 영역을 감소시킨다.
도9b에 도시된 실시예에서, 패턴화된 지지 표면(902B)은 지지 표면(902B)에서 연장되는 다수의 돌출부(906)를 포함한다. 돌출부(906)는 어떤 기하학적 구성을 가질 수 있고, 대칭으로, 일정 각도로(즉, 동일하게 이격되게) 또는 랜덤 패턴으로 지지 표면(902B)상에 위치된다. 각 돌출부(906)는 그곳에 안착된 기판을 지지하는 공통평면상에 놓이는 정상부(908)를 갖는다. 정상부(908)는 도시된 바와 같이 편평 하거나, 굴곡되거나 또는 뾰족할 수 있다. 기판이 돌출부(906)상에 안착됨에 따라서 지지 표면(902B)의 기판과의 접촉 영역은 감소된다.
도9c에 도시된 실시예에서, 패턴화된 지지 표면(902C)은 지지 표면(902C)에서 연장되는 그리드(910)를 포함한다. 그리드(910)는 어떤 기하학적 구성을 가질수 있고, 대칭으로, 일정 각도로, (즉, 동일하게 이격되게) 또는 랜덤 패턴으로 지지 표면(902C)상에 위치될 수 있는 돌출 지지 부재(912)의 웹을 포함한다. 지지 부재(912)는 그곳에 안착된 기판을 지지하고 리세스 영역(914)을 형성하는 공통 평면까지 돌출한다. 기판이 그리드(910)의 지지 부재(912)상에 안착됨에 따라서, 지지 표면(902C)의 접촉 영역이 감소된다.
도9d에 도시된 실시예에서, 패턴화된 지지 표면(902D)은 지지 표면(902D)으로부터 연장되는 메쉬(916)를 포함한다. 메쉬(916)는 지지 표면(902D)에서 돌출하는 다수의 상호 교차 릿지(918)를 포함한다. 릿지(918)는 상호 교차하고, 형태에서 어떤 각을 이루거나 선형이거나 곡선이거나 또는 복잡한 형태일 수 있다. 릿지(918)는 대칭으로, 일정 각도로(즉, 동일하게 이격되게) 또는 랜덤 패턴으로 지지 표면(902C)상에 위치될 수 있다. 릿지(918)는 그곳에 안착된 기판을 지지하고 리세스 영역(920을 형성하는 공통 평면까지 돌출한다. 기판이 메쉬(916)의 릿지(918)상에 안착됨에 따라서, 지지 표면(902D)의 접촉 영역이 감소된다.
도9e에 도시된 실시예에서, 패턴화된 지지 표면(902E)은 지지 표면(902E)에서 연장되는 다수의 릿지(922)를 포함한다. 릿지(922)는 지지 표면(902E)에서 돌출하고, 선형, 곡선형 또는 복잡한 형태일 수 있다. 릿지(922)는 대칭으로, 일정 각 도로(즉, 동일하게 이격되게) 또는 랜덤 패턴으로 지지 표면(902E)상에 위치된다. 릿지(922)는 그곳에 안착된 기판을 지지하고 리세스 영역(924)을 형성하는 공통 평면까지 돌출한다. 기판이 릿지(922)상에 안착됨에 따라서, 지지 표면의 접촉 영역이 감소한다.
도9f에 도시된 실시예에서, 패턴화된 지지 표면(902F)은 상부 표면(902F)에 형성된 다수의 홈(926)을 포함한다. 홈(926)은 지지 표면(902F)내로 돌출하고, 상호 교차하거나 선형이거나 곡선이거나 또는 복잡한 형태일 수 있다. 홈(926)은 대칭으로, 일정 각도로(즉, 동일하게 이격되게) 또는 랜덤 패턴으로 지지 표면(902F)상에 위치된다. 홈(926)은 그곳에 안착된 기판을 지지하는 지지 표면(902F)의 표면 영역을 감소시키어, 열 전달을 위해 이용할 수 있는 접촉 영역을 감소시킨다.
따라서, 본 발명의 기판 지지부는 반복되는 사이클링후에 기판에 부착되는 패드 재료를 감소시키거나 또는 제거할 수 있다. 기판 지지부에 의한 기판의 오염의 감소 또는 제거는 따라서 대응하는 장치 수율을 증가시킨다. 더욱이, 본 발명의 엣지 지지부는 기판을 그곳 사이에 포획하여 기판 운송동안 엔드 이펙터에 대한 기판 이동을 제거할 수 있다. 한편, 엣지 지지부에 인접한 엣지상에 기판을 접합시키는 측방향 안내부의 사용은 기판을 최우 이펙터상에 유지시키어 기판 처리량을 보장하는 빠른 로봇 회전 속도를 가능하게 한다.
전술한 설명이 본 발명의 실시예에 관한 것이지만, 이 발명의 다른 특징적인 실시예가 본 발명의 범위를 이탈하지 않는한 고려될 수 있고, 그곳에서의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 기판 이송중에 사변형 기판을 지지하는 엔드 이펙터 조립체로서,
    상기 엔드 이펙터 조립체가:
    로봇 결합부에의 접속을 위하여 구성된 제1 단부와 말단부를 갖는 엔드 이펙터와;
    상기 엔드 이펙터의 제1 단부에 접속되고 그리고 상기 엔드 이펙터의 제1 단부로부터 외측으로 연장되는 스페이서 조립체;
    상기 스페이서 조립체에 의해서 엔드 이펙터의 제1 단부에 연결되고 유지 표면 및 지지 표면을 구비하는 제1 내부 엣지 지지부와;
    상기 엔드 이펙터의 말단부상에 위치되고 다수의 단차부를 구비하는 제1 외부 엣지 지지부로서, 상기 단차부들의 각각이 기판을 지지하도록 구성된 수평면 및 수직면을 구비하며, 상기 제1 외부 엣지 지지부의 수직면의 각각이 제1 내부 엣지 지지부의 유지 표면과 평행하고 마주하는, 제1 외부 엣지 지지부를 포함하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 외부 엣지 지지부가 섭씨 500도 이상의 용융점과 150 미만의 로크웰 M 경도를 갖는 열 가소성 재료로 제조되는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터의 말단부가 다수의 슬롯을 구비하고, 상기 다수의 슬롯은 제1 외부 엣지 지지부의 단차부들의 수직면에 직교하는 방향으로 연장하고 그리고 제1 외부 엣지 지지부를 관통하여 위치된 패스너를 수용도록 구성되는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 외부 엣지 지지부의 수평면이 패턴화되는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터가:
    상기 제1 단부에 위치되는 기부;
    상기 기부의 한 측면으로부터 상기 엔드 이펙터의 말단부로 연장되는 제1 부재; 및
    상기 기부의 대향 측부로부터 상기 엔드 이펙터의 말단부로 연장하는 제2 부재를 더 포함하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 부재의 말단부상에 위치된 제2 외부 엣지 지지부; 및
    상기 엔드 이펙터의 제1 단부상에 위치된 제2 내부 엣지 지지부를 더 포함하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 외부 엣지 지지부가 다수의 단차부를 포함하고, 상기 각각의 단차부가 상기 제1 외부 엣지 지지부의 대응 수직면과 공통 평면인 수직면을 갖고, 상기 제2 내부 엣지 지지부가 상기 제1 내부 엣지 지지부의 유지 표면과 공통 평면인 한 면을 갖는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터에 접속된 스페이서 조립체상에 위치되고 한 면을 갖는 제1 측방향 안내부; 및
    상기 엔드 이펙터에 접속된 제2 스페이서 조립체상에 위치되고 상기 제1 측방향 안내부의 상기 면을 향하여 평행하게 배향된 한 면을 갖는 제2 측방향 안내부를 포함하고,
    상기 제1 측방향 안내부의 면, 제2 측방향 안내부의 면, 제1 내부 엣지 지지부의 유지 표면 그리고 제1 외부 엣지 지지부의 수직면들 중 하나가 사변형의 기판 유지 포켓을 형성하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터에 접속되는 스페이서 조립체상에 위치되고 상기 제1 외부 엣지 지지부의 수직면에 직교하게 배향된 한 면을 갖는 제1 측방향 안내부를 더 포함하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서 조립체가 상기 엔드 이펙터에 접속된 제1 단부와 상기 제1 측방향 안내부를 갖는 제2 단부를 갖는 아웃트리거를 구비하고, 상기 아웃트리거의 제2 단부가 엔드 이펙터에 대해서 제1 단부의 외측으로 배향되는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 측방향 안내부는 아웃트리거에 대한 위치의 조정이 가능한 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 아웃트리거 및 엔드 이펙터 조립체 중의 하나 이상이 다수의 슬롯을 구비하고, 상기 슬롯은 제1 측방향 안내부에 직교하는 방향으로 연장하고 상기 아웃트리거와 상기 엔드 이펙터를 접속시키는 하나의 패스너를 수용하도록 구성되는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 측방향 안내부가 다수의 단차부를 포함하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내부 엣지 지지부가 다수의 유지 표면 및 패턴화된 지지 표면을 더 포함하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스페이서 조립체가 상기 엔드 이펙터에 접속된 제1 단부와 상기 제1 내부 엣지 지지부에 접속된 제2 단부를 갖는 아웃트리거를 포함하고,
    상기 아웃트리거의 제2 단부가 엔드 이펙터를 양분하는 기준선에 대하여 제1 단부의 외측으로 배향되고, 상기 아웃트리거의 제2 단부가 상기 엔드 이펙터에 대해서 조정가능하고, 상기 제1 내부 엣지 지지부가 상기 아웃트리거에 대해서 조정가능한 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  16. 사변형 평면 형태를 갖는 기판을 이송중에 지지하기 위한 엔드 이펙터 조립체로서,
    a) 기부와, 상기 기부의 한 측면으로부터 말단부를 향하여 연장되는 제1 부재와, 상기 기부의 대향 측부로부터 말단부로 연장하는 제2 부재를 포함하는 엔드 이펙터와;
    b) 상기 제1 부재의 말단부에 접속되고, 기판 지지 표면 및 상기 기판 지지 표면에서 상방으로 연장하는 유지 표면을 각각 갖는 다수의 단차부를 구비하는 제1 외부 엣지 지지부와;
    c) 상기 제2 부재의 말단부에 접속되고, 기판 지지 표면과 상기 기판 지지 표면에서 상방으로 연장되고 상기 제1 외부 엣지 지지부의 유지 표면과 공통 평면인 유지 표면을 각각 갖는 다수의 단차부를 구비하는 제2 외부 엣지 지지부와;
    d) 상기 엔드 이펙터의 제1 부재에 접속되고 그리고 상기 엔드 이펙터의 제1 부재로부터 외측으로 연장되는 제1 스페이서 조립체;
    e) 상기 제1 스페이서 조립체에 의해서 엔드 이펙터에 접속되고, 상기 제2 외부 엣지 지지부의 유지 표면의 대향 방향을 향하는 유지 표면 및 기판 지지 표면을 갖는 제1 내부 엣지 지지부와;
    f) 제2 스페이서 조립체에 의해서 엔드 이펙터의 제2 부재에 접속되고, 상기 제1 내부 엣지 지지부의 유지 표면과 공통 평면인 유지 표면 및 기판 지지 표면을 가지는 제2 내부 엣지 지지부를 포함하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터에 접속되는 제1 스페이서 조립체상에 배치된 측방향 안내부를 포함하는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 스페이서 조립체가 상기 엔드 이펙터에 접속된 제1 단부와 제1 측방향 안내부에 접속된 제2 단부를 갖는 아웃트리거를 더 포함하고,
    상기 아웃트리거의 제2 단부가 상기 엔드 이펙터에 대해 제1 부재의 외측으로 배향되는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
  19. 삭제
  20. 제16항에 있어서,
    제1 외부 엣지 지지부가 섭씨 500도 보다 높은 용융점과 150 미만의 로크웰 M 경도를 갖는 열 가소성 재료로부터 제조되는 기판 지지용 엔드 이펙터 조립체.
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