KR101366651B1 - 이중 스카라 로봇 링키지의 리치를 연장하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

이중 스카라 로봇 링키지의 리치를 연장하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이중 스카라(SCARA) 로봇의 이용에 대한 방법 및 장치가 제공된다. 일부 실시예에서, 각각이 엘보우 조인트를 포함하는 두 개의 SCARA들이 제공되고, 두 개의 SCARA는 하나의 SCARA가 제 1 아암이고 다른 SCARA가 제 2 아암이도록 수직으로 적층되며, 제 2 아암은 제 1 기판을 지지하도록 구성되고, 제 1 아암은 제 2 아암이 제 1 기판을 지지할 때 최대 길이로 연장하도록 구성되고, 제 2 아암에 의해 지지되는 제 1 기판은 제 1 아암의 엘보우 조인트와 동일 평면 상에 있으며, 제 2 아암은 또한 제 1 기판과 제 1 아암의 엘보우 조인트 사이의 간섭을 방지하기에 충분한 양만큼 상기 제 1 아암과 함께 동시에(및/또는 조정되는 방식으로) 이동하도록 구성된다. 다양한 다른 실시예가 제공된다.

Description

이중 스카라 로봇 링키지의 리치를 연장하기 위한 방법 및 장치 {METHODS AND APPARATUS FOR EXTENDING THE REACH OF A DUAL SCARA ROBOT LINKAGE}
본 출원은 발명의 명칭이 "이중 스카라 로봇 링키지의 리치를 연장하기 위한 방법 및 장치"이고 2007년 5월 31일에 출원된, 미국 가특허 출원 제 60/940,971호(대리인 사건 번호 제12206/L호)에 대한 우선권을 청구하며 이 미국 가특허 출원은 모든 목적을 위해 참조에 의해 본 명세서에 전체적으로 통합된다.
본 발명은 기판 이송 챔버에서 로봇의 이용에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연장된 리치(reach) 어플리케이션에서 이용되는 이중 스카라 로봇(dual SCARA robot)에 관한 것이다.
다중 챔버 전자 제조 시스템에 있어서, 프로세스에서 한번에 둘 이상의(more than one) 반도체 기판을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 전자 제조 시스템은 최대 스루풋(throughput)을 얻기 위해 이용된다. 본 기술분야에서, 전자 제조 시스템에서 이용되는 로봇 아암은 하나의 기판 또는 웨이퍼를 저장하고, 또 다른 기판을 인출(fetch)하여 배치하고, 그 후에 저장된 기판을 인출하여 배치하여야 한다. 비록 이는 시스템의 이용을 개선하고 개선된 스루풋을 제공하지만, 로봇 아암 자체는 상당히 반복적인 이동을 겪어야 하며 ― 이러한 소모적 이동에 수반되는 비효율성을 극복하는 하나의 방법은 공통 피봇 지점 주위로 두 개의 로봇 아암 시스템을 제공하는 것이다. 각각의 이러한 로봇 아암은 서로 독립적으로 작동할 수 있고 시스템의 증가된 취급 용량을 통하여 개선된 스루풋이 얻어질 수 있으며, 즉, 두 개의 아암이 하나의 아암 보다 낫다.
스카라(SCARA; Selective Compliant Assembly Robot Arm(또는 Selective Compliant Articulated Robot Arm으로도 알려져 있음))는 그 작업 공간 내에 임의의 X-Y-Z, 또는 차라리 R-θ-Z 좌표로 접근할 수 있는 다중-축 로봇 아암이다. 'X' 및 'Y' 이동은 3개의 평행-축 회전 조인트로 획득된다. 수직 이동 'Z'는 보통 리스트(wrist) 또는 베이스에서 독립 선형 축이다. SCARA 로봇은 부분을 삽입하기 위한 최종 이동이 단일 수직 이동인 조립 작업에서 이용된다. 인쇄 회로 기판 내로의 부품 삽입이 일 예가 될 수 있다. 이는 종종 "수직 조립"으로 지칭된다. 전자 장치 제조 동안 프로세싱 챔버들 사이의 기판 이송은 SCARA 로봇에 대한 또 다른 대중적인 어플리케이션일 수 있다.
SCARA의 특색은 조인트형 두 개의 링크 아암 배치이며, 이는 사람의 팔과 유사할 수 있으며, 따라서 종종 관절형(Articulated)이라는 용어를 사용한다. 이러한 특성은 아암이 한정된 영역으로 연장되고, 그 후에 떨어져서(out of the way) 수축되거나(retract) "접혀지는" 것을 가능하게 할 수 있다. 이는 하나의 챔버로부터 또 다른 챔버로의 기판 이송에 또는 둘러싸인 로딩/언로딩 프로세스 스테이션들에 유용하다.
더 큰 크기의 기판이 전자 장치 제조에 이용됨에 따라, 기판을 취급 및 프로세싱하기 위해 요구되는 장비(예를 들면, SCARA 로봇, 프로세싱 챔버, 이송 챔버, 등)는 더 큰 기판을 수용하여야 한다. 그러나, 단순히 장비를 더 크게 제조하는 것과 연관된 비용은 예를 들면 제조 공간의 증가된 비용과 같이, 비용을 엄두도 못낼 정도로 빠르게 증가시킬 수 있다. 또한, 아래에서 추가로 설명될 바와 같이, 더 큰 장비가 또한 프로세싱 및 로봇 챔버에서 더 큰 용적으로서 바람직하지 않을 수 있으며, 예를 들면 오염을 최소화하도록 가장 낮은 레벨의 진공을 유지하는 것이 더 어려울 수 있다. 따라서, 요구되는 것은 기존 장비를 이용하여 더 큰 기판을 취급 및 프로세싱하기 위한 시스템 및 방법이다.
본 발명의 양상에서, 이중 스카라(SCARA; Selective Compliant Assembly Robot Arm) 로봇이 제공된다. 로봇은 각각이 엘보우 조인트(elbow joint)를 포함하는 두 개의 SCARA들을 포함하며 두 개의 SCARA들은 하나의 SCARA가 제 1 아암이고 다른 하나의 SCARA가 제 2 아암이 되도록 수직으로 적층되고, 제 2 아암은 제 1 기판을 지지하도록 구성되고, 제 1 아암은 제 2 아암이 제 1 기판을 지지할 때 최대 길이(full length)로 연장되도록 구성되고, 제 2 아암에 의해 지지되는 제 1 기판이 제 1 아암의 엘보우 조인트와 동일 평면 상에 있으며, 제 2 아암은 추가로, 제 1 기판과 제 1 아암의 엘보우 조인트 사이의 간섭을 방지하기에 충분한 양만큼(sufficient amount) 제 1 아암과 병행하여(및/또는 조정되는 방식(coordinated fashion)으로) 동시에 이동하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양상에서, 이중 스카라(SCARA) 로봇이 제공된다. 로봇은 각각이 엘보우 조인트를 포함하는 두 개의 SCARA들을 포함하며, 하나의 SCARA는 제 1 아암이고 다른 하나의 SCARA는 제 2 아암이며, 제 1 및 제 2 아암은 동일한 슬릿 밸브로 도달하도록 구성되고, 제 2 아암은 기판을 지지하도록 구성되고, 제 1 아암은 제 2 아암이 기판을 지지할 때 최대 길이로 연장하도록 구성되고, 제 2 아암에 의해 지지되는 기판은 제 1 아암의 엘보우 조인트와 동일 평면 상에 있고, 제 2 아암은 추가로 기판과 제 1 아암의 엘보우 조인트 사이의 간섭을 방지하기에 충분한 양만큼 제 1 아암과 병행하여(및/또는 조정되는 방식으로) 동시에 이동하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 및 제 2 아암을 포함하는 이중 SCARA 로봇을 제공하는 단계; SCARA 로봇의 제 2 아암에 결합되는 엔드 이펙터 상에 제 1 기판을 지지시키는 단계; SCARA 로봇의 제 1 아암을 제 1 아암의 최대 길이로 연장하는 단계; 및 연장하는 제 1 아암과 동시에 제 2 아암을 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 제 2 아암은 제 1 기판과 제 1 아암 사이의 간섭을 방지하기에 충분한 양만큼 이동된다.
본 발명의 다른 양상에서, 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 하나 이상의 이송 챔버를 포함하며, 하나 이상의 이송 챔버 각각은 이송 챔버 내에 배치되는 하나 이상의 이중 SCARA 로봇을 가지며; 하나 이상의 프로세싱 챔버는 하나 이상의 이송 챔버에 연결되고; 적어도 하나의 팩토리 인터페이스는 하나 이상의 이송 챔버로 연결되고; 각각의 하나 이상의 이중 SCARA 로봇은 제 1 아암 및 제 2 아암을 포함하며, 제 2 아암은 기판을 지지하도록 구성되고; 제 1 아암은 제 2 아암이 기판을 지지할 때 최대 길이로 연장하도록 구성되며, 제 2 아암에 의해 지지되는 기판은 제 1 아암의 엘보우 조인트와 동일 평면 상에 있고, 제 2 아암은 또한 기판과 제 1 아암의 엘보우 조인트 사이의 간섭을 방지하기에 충분한 양만큼 제 1 아암과 병행하여(및/또는 조정되는 방식으로) 동시에 이동하도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징 및 양상은 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구의 범위 및 첨부된 도면으로부터 더 충분히 명백하게 될 것이다.
삭제
도 1은 이중 SCARA 로봇의 종래 기술 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들을 이용하도록 구성되는 두 개의 이중 SCARA 로봇을 포함하는 예시적인 툴(tool)의 평면도이다.
삭제
도 3A는 본 발명의 실시예들을 이용하도록 구성되는 예시적인 이중 SCARA 로봇의 사시도이다.
도 3B는 본 발명의 실시예들을 이용하도록 구성되는 예시적인 로봇 베이스의 단면도이다.
도 4A 및 도 4B는 본 발명을 이용하도록 구성되지 않은 종래의 이중 SCARA 로봇(도 4A) 및 그 옆에 본 발명의 실시예를 이용하도록 구성되는 이중 SCARA 로봇(도 4B)을 비교하는 평면도이다.
도 5A 및 도 5B는 본 발명의 실시예들을 이용하도록 구성되는 이중 SCARA 로봇의 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 SCARA 로봇을 작동하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 이중 스카라(SCARA) 로봇의 리치(reach)를 연장하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 이중 SCARA 로봇은 수직으로 적층되고 단일 수직 이동 구동기를 공유하는 두 개의 SCARA들을 포함할 수 있다. 두 개의 SCARA들은 아암이 동일한 방향으로 이동하고 있을 때 아암의 이동이 서로 간섭(예를 들면, 충돌)하지 않게 서로 조정되도록(coordinate) 구성될 수 있다. 그러나, 기판 이송 챔버와 같은 일부 어플리케이션에서, 아암이 이동되고 있는 기판과 충돌하는 것을 방지하도록 아암들의 이동이 추가로 조정/제한 또는 한정되는 것이 필요할 수 있다. 본 발명은 제 1 아암이 제 2 아암, 또는 심지어 제 2 아암에 의해 홀딩되고 있는 기판과 접촉 또는 간섭되지 않으면서 펼쳐지거나 연장되는 것을 가능하게 한다.
SCARA 및 이중 SCARA 아암은 반도체 및 다른 산업 내에서의 많은 어플리케이션에서 이용된다. 반도체 산업 내에서 SCARA 링키지의 이용에 관한 종래 기술의 로봇의 예는 미국 특허 제 6,485,250호, US2001036398A1호, 및 US2006099063A1호를 포함하며 이들 각각은 본 명세서에서 참조에 의해 통합된다.
예를 들어, 도 1에 도시된 종래 기술의 이중 SCARA 로봇(100)이 제공된다. 로봇(100)은 기판(106)을 홀딩하기 위한 제 1 및 제 2 블레이드 또는 엔드 이펙터(102, 104)를 각각 포함할 수 있다. 각각의 블레이드(102, 104)는 공통 로봇 베이스(112)에 결합된 독립적으로 제어가능한 로봇 아암(108, 110) 상에 장착될 수 있다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 로봇(100)은 프로세싱 챔버들 사이에서 실질적으로 수평 방향으로 기판을 왕복시키도록 구성된다. 그러나, 더 큰 기판(106)이 이용될 때, 또는 이송 챔버에서 연장된 리치 어플리케이션 동안, 제 1 아암(108) 및 이에 따라 제 1 블레이드(102)가 전방으로(페이지의 상부로 향하는 화살표에 의해 표시된) 이동하여 외측으로 직선형상이 될 때, 제 1 엘보우(114)는 제 2 블레이드(104) 상에 홀딩되고 있는 기판(106)과 접촉될 수 있다. 다시 말해, 제 1 로봇 아암(108)이 자신의 리치를 연장하여 더 큰 수직 라인을 형성하기 위해 펼쳐짐으로써, 연장하는 제 1 아암(108)의 조인트(또는 "엘보우")(114)는 제 2 로봇 아암(110)에 의해 홀딩되고 있는 기판(106)과 접촉할 수 있다. 각각 아암을 형성하는 상이한 세그먼트가 아암의 구성으로 인해 동일한 평면에 있지 않을 수 있기 때문에 이러한 접촉 또는 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 종래의 이중 SCARA 로봇 시스템에서, 제 1 또는 상부 로봇 아암(108)은 충분히 연장할 수 없어 작업 영역의 한계에 도달하지 않을 수 있거나, 제 2 또는 바닥 로봇 아암(110)이 연장되거나 그렇지 않을 때 엔벨로프(envelope)가 기판(106)을 지지하고 있다. 다시 말해, 두 개 이상의 로봇 이송 아암이 동일한 한정된 공간 내에서 작동될 때, 종래 기술에서 다른 아암을 이동시키기 전에 충돌을 방지하도록 또 다른 경로로부터 하나의 아암을 먼저 이동시키는 것은 특별한 것이 아니다.
따라서, 본 발명에서, 더 큰 기판이 이용될 때, 또는 이송 챔버에서의 연장된 리치 어플리케이션 동안, 제 1 로봇 아암의 조인트(또는 "엘보우") 중 하나가 제 2 로봇 아암에 의해 홀딩되는 기판과 접촉하는 것을 방지하도록, 제 1 로봇 아암의 리치는 제 2 로봇 아암의 이동에 따라 제한 또는 조정이 요구될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 연장하는 제 1 아암의 이동과 동시에 연장하는 제 1 아암의 동일한 방향(또는 반대 방향)으로, 기판을 지지하는, 제 2 아암을 이동시킴으로써 이중 SCARA 로봇의 제 1 아암의 연장된 리치를 가능하게 할 수 있다. 여기서 설명되는 본 발명은 기판이 제 2 아암 상에 존재할 때 제 1 아암이 완전히 연장되도록 하며, 이는 종래 기술의 로봇에 의해 부과되는 설계 제한 및 시퀀스 제약을 제거함으로써 상당한 장점을 제공한다. 아래 추가로 설명될 바와 같이, 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 아암의 배향이 반대로 될 수 있다.
도 2로 넘어가면, 툴(200)의 평면도가 제공된다. 툴(200)은 두 개의 이송 챔버(206)를 포함하는 메인프레임에 결합되는 다중 프로세싱 챔버(212)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 툴(200)은 로드 록 챔버(204)와 선택적으로 소통되는 팩토리 인터페이스(202)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 팩토리 인터페이스(202)는 하나 이상의 입력/출력(I/O) 챔버(또는 "로드 록" 챔버)를 포함할 수 있다. I/O 챔버들은 I/O 챔버들을 기판 홀딩 기판 캐리어(도시안됨)에 부착하도록 구성될 수 있으며, 기판 홀딩 기판 캐리어 각각은 하나 이상의 기판을 하우징(house)하기 위한 하나 이상의 선반을 포함할 수 있다. 각각의 I/O 챔버 내에는 선택된 기판을 캐리어 내의 선반으로부터 지정된 높이로 이동시키기 위한 메카니즘(도시되지 않고 종래 기술에서 널리 알려짐)이 있으며, 이 지정된 높이에서, 로봇(아래 설명됨)은 기판을 I/O 챔버로부터 제거할 수 있다. 로봇은 이어서 후속 프로세싱을 위해 기판을 이송 챔버(206) 내로 가져올 수 있다.
일부 실시예에서, 로드 록 챔버(204)는 팩토리 인터페이스(202)와 제 1 이송 챔버 조립체(208) 사이에 진공 인터페이스를 제공할 수 있다. 제 1 이송 챔버 조립체(208)의 내부 영역은 통상적으로 진공 상태로 유지될 수 있고 중간 영역을 제공할 수 있으며 중간 영역에서 기판을 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 및/또는 로드 록 챔버(204)로 왕복시키도록 한다.
일부 실시예에서, 제 1 이송 챔버 조립체(208)가 두 개의 부분들로 분리될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 이송 챔버 조립체(208)는 제 1 이송 챔버(206a) 및 제 1 진공 연장 챔버(210a)를 포함한다. 제 1 이송 챔버(206a) 및 제 1 진공 연장 챔버(210a)는 서로 결합될 수 있고 서로 유체 소통될 수 있다. 제 1 이송 챔버(206a)의 내부 용적은 통상적으로 프로세싱 동안 저압 또는 진공 상태로 유지될 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 이송 챔버(206a)는 다수의 측벽, 바닥 및 리드를 가지는 다각형 구조물일 수 있다. 다수의 측벽은 관통 형성되는 개구를 가질 수 있으며 프로세싱 챔버, 진공 연장 챔버 및/또는 다른 통과 챔버와 연결되도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 제 1 이송 챔버(206a)는 사각형 또는 직사각형 형상을 가지며 프로세싱 챔버(212a 및 212b), 통과 챔버(pass through chamber; 214) 및 제 1 진공 연장 챔버(210a)에 결합된다.
예시적인 이송 챔버(206a)는 미국 캘리포니아 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼즈사로부터 상업적으로 입수가능한 챔버일 수 있다. 임의의 다른 적절한 이송 챔버가 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이송 챔버(206a)는 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼(도 3에 도시됨)), 반도체 프로세싱 이미징 플레이트(예를 들면, 마스크 또는 레티클), 태양 전지판을, 예를 들면, 상이한 프로세싱 챔버(212a-e)와 팩토리 인터페이스(202) 사이로 이동시키도록 구성된 이중 SCARA 로봇(216A)을 포함할 수 있다. 아래 설명될 바와 같이, 비록 두 개의 이중 SCARA 로봇(216A, 216B); 5개의 프로세싱 챔버(216a-e); 및 하나의 팩토리 인터페이스(202)가 도 2에 도시되지만, 임의의 개수의 로봇, 프로세싱 챔버, 및 팩토리 인터페이스가 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 이중 SCARA 로봇(216A)은 이송 챔버(206a)의 플로어 또는 바닥 상에 형성되고 플로어 내의 접근 개구(도시안됨) 주위에 밀봉된 로봇 포트(도시안됨)에서 제 1 이송 챔버(206a)에 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 이중 SCARA 로봇(216A)은 제 1 이송 챔버(206a)에 장착되지 않을 수 있지만 대신 예를 들면, 트랙과 같은 모바일 장치에 장착될 수 있다. 도 3 내지 도 5B에 대해 추가로 설명될 바와 같이, 로봇(216A 및 216B)은 프로세싱 챔버(212a-e), 통과 챔버(214) 및 로드 록 챔버(204) 사이에서 기판을 왕복시키도록 구성될 수 있다.
제 1 진공 연장 챔버(210a)는 제 1 이송 챔버 조립체(208)에 진공 시스템에 대한 인터페이스를 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 진공 연장 챔버(210a)는 바닥, 리드 및 측벽을 포함한다. 압력 변경 포트는 제 1 진공 연장 챔버(210a)의 바닥에 형성될 수 있고 진공 펌프 시스템에 적용되도록 구성될 수 있다. 제 1 진공 연장 챔버(210a)가 이송 챔버(206a)와 유체 소통되고 로드 록 챔버(204)와 선택적으로 소통되도록 개구가 측벽 상에 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 툴(200)은 물리적 기상 증착(PVD) 프로세스를 이용하여 반도체 기판 상에 필름을 증착하도록 구성될 수 있다. 조절(conditioning) 동작 동안, 더미 기판(dummy substrate) 또는 셔터 디스크(도시안됨)는 임의의 증착으로부터 기판 지지를 보호하도록 페데스탈(도시안됨) 상에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 툴(200)은 통과 챔버(214) 옆에 제 2 이송 챔버 조립체(218)를 더 포함할 수 있다. 제 2 이송 챔버 조립체(218)는, 상술한 바와 같이, 제 1 이송 챔버 조립체(208)와 유사한 특성을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 통과 챔버(214)는 로드 록 챔버(204)와 유사할 수 있으며, 두 개의 프로세싱 환경들 사이에 인터페이스를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 통과 챔버(214)는 제 1 이송 챔버 조립체(208)와 제 2 이송 챔버 조립체(218) 사이에 진공 인터페이스를 제공할 수 있다.
상술한 제 1 이송 챔버 조립체(208)와 유사하게, 제 2 이송 챔버 조립체(218)는 두 개의 부분들 ― 서로 유체 소통되는 제 2 이송 챔버(206b) 및 제 2 진공 연장 챔버(210b)로 분리될 수 있다. 여기서 도시된 바와 같이, 제 2 이송 챔버(206b)는 프로세싱 챔버(212c-e)와 선택적으로 소통될 수 있다. 제 2 이중 SCARA 로봇(216B)은 제 2 이송 챔버(206b) 내에 위치될 수 있다.
일부 실시예에서, 각각의 로봇(216A, 216B)에 대해 요구되는 리치는 인접한 프로세싱 챔버(212)에 접근할 때 상대적으로 짧을 수 있다. 그러나, 각각의 로봇(216A, 216B)은 또한 인접하지 않은 챔버로 도달하기 위해, 각각 추가 거리(220A 및 220B)로 연장하도록 요구될 수 있다.
위에서 지적된 바와 같이, 이중 SCARA 로봇(216A, 216B)은 I/O 챔버로부터 하나 이상의 기판을 제거하고 프로세싱 챔버(212a-e) 내로 기판을 삽입하기 위해 이용될 수 있다. 프로세싱 챔버(212a-e)의 타입은, 예를 들면, 재료 증착, 에칭, 마스킹, 리쏘그래피 및 가열 챔버들을 포함할 수 있다. 다른 프로세싱 챔버가 이용될 수 있다. 로봇(216A, 216B)은 또한 프로세싱 챔버들(212a-e) 사이로 기판을 이송하기 위해 이용될 수 있다. 기판 프로세싱이 완료되면, 로봇(216A, 216B)은 기판을, 예를 들면, I/O 챔버/팩토리 인터페이스(202) 및 궁극적으로 각각의 기판 캐리어로 복귀시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 이송 챔버(206a-b)는 슬릿 밸브(213)를 통해 프로세싱 챔버(212a-e) 및 팩토리 인터페이스(202)와 선택적으로 소통될 수 있으며, 슬릿 밸브(213)는 이송 챔버(206a-b)의 벽에 위치할 수 있고 챔버로 또는 챔버로부터 기판의 이송(도 3에 도시됨)을 허용하도록 자동적으로 개방 및 폐쇄된다. 이러한 슬릿 밸브(213)는 본 기술분야에서 널리 알려져 있어 여기서 더 설명하지 않는다.
제어기(222)는 로봇(216A, 216B) 및 팩토리 인터페이스(202)에 배선접속(hardwired)될 수 있거나 무선으로 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(222)는 프로세싱 챔버(212a-e)(도시안됨)에 결합될 수 있다. 제어기(222)는 로봇(216A, 216B)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제어기(222)는 로봇(216A, 216B), 로봇 아암(아래 설명됨), 및 슬릿 밸브(213)의 동작에서 정렬된 순서를 제어할 수 있다. 제어기(222)는 또한 다른 시스템 부품의 동작을 선택적으로 조종할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(222)는 툴(200)의 일체형 부분일 수 있고 툴에 포함될 수 있는 반면에, 다른 실시예에서, 제어기(222)는 툴(200)로부터 떨어져 이격될 수 있다. 제어기(222)는 마이크로컴퓨터, 마이크로프로세서, 로직 회로, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 등일 수 있다. 제어기(222)는 입력/출력 포트, 키보드, 마우스, 디스플레이, 네트워크 어댑터, 등을 포함하는 다양한 통신 설비를 포함할 수 있다.
도 3A으로 넘어가면, 본 발명의 실시예를 이용하도록 구성되는 예시적인 이중 SCARA 로봇(300)의 사시도가 제공된다. 상술한 바와 같이, 이중 SCARA 로봇(300)(이하, "로봇")은 공통 로봇 베이스(306)에 결합되는 제 1 아암(302) 및 제 2 아암(304)을 포함할 수 있다. 로봇 베이스(306)가 제 1 및 제 2 아암(302, 304) 아래 및 제 2 아암(302)에 근접하게 있는 것으로 도시되어 있지만, 대안적인 실시예에서, 로봇 베이스(306)가 실제로 제 1 및 제 2 아암(302, 304) 위에 있지만 여전히 제 2 아암(302) 근방에 있도록 로봇 베이스(306)가 역전될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 아암(302, 304)은, 도 3B에 도시되고 아래에서 추가로 설명된, 예를 들면, 네스트형 샤프트(nested shaft; 301)를 통해 로봇 베이스(306)에 결합될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 네스트형 샤프트(301) 대신, 각각의 제 1 및 제 2 아암(302, 304)은 개별 구동기에 결합될 수 있고, 각각의 구동기는 제 1 및 제 2 아암(302, 304)을 연장 및 수축하도록 구성될 수 있다. 개별 구동기 실시예에서, 제 3 구동기가 포함될 수 있으며, 제 3 구동기는 로봇(300)을 회전시키도록 구성될 수 있어, 로봇(300)은 예를 들면 상이한 챔버로 접근할 수 있다. 다른 적절한 결합 메카니즘이 이용될 수 있다. 각각의 제 1 및 제 2 아암(302, 304)은 각각 제 1 및 제 2 링키지 엘보우(308, 310)(이하, "엘보우"라 함)를 포함할 수 있다. 추가로, 일부 실시예에서, 각각의 제 1 및 제 2 아암(302, 304)은 제 1 및 제 2 아암의 단부에 각각 제 1 및 제 2 엔드 이펙터(312, 314)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 엔드 이펙터(312, 314)는 각각 제 1 및 제 2 기판(316, 318)을 지지하도록 구성될 수 있다.
도 3B에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 네스트형 샤프트(301)는 외측 샤프트(303), 중앙 샤프트(305) 및 내측 샤프트(307)를 포함할 수 있다. 제 1 아암(302)은, 예를 들면, 내측 샤프트(307)에 결합될 수 있다. 제 1 아암(302)은 또한, 예를 들면, 제 1 아암 구동 벨트(311) 및 제 1 엘보우 풀리(315)를 통해 중앙 샤프트(305)에 결합될 수 있다. 제 2 아암(304)은 외측 샤프트(303)에 결합될 수 있다. 제 2 아암(304)은 또한 예를 들면 제 2 구동 벨트(313) 및 제 2 엘보우 풀리(317)를 통해 중앙 샤프트(305)에 결합될 수 있다. 다른 적절한 결합 메카니즘이 이용될 수 있다.
도 4A 및 도 4B로 넘어가면, 도 3에 도시된 이중 SCARA 로봇(300)의 개략적인 평면도가 제공된다. 상술한 바와 같이, 로봇(300)은 제 1 및 제 2 아암(302, 304) 모두를 이용하여 가장 긴 필요한 리치가 가능하다. 그러나, 종래 또는 이전 기술 시스템(도 4A)에서, 제 1 아암(302)이 위치(404A)로 연장하고 제 2 아암(304)이 제 2 기판(318)을 지지할 때 제 1 엘보우(308)와 제 2 엔드 이펙터(314)(제 2 기판(318)에 의해 커버됨) 상의 제 2 기판(318) 사이에 간섭(400)이 존재할 수 있다. 본 발명에 따르면(도 4B), 제 2 기판(318)이 제 2 아암(304)의 제 2 엔드 이펙터(314) 상에 존재할 때 이러한 간섭(400)을 방지하기 위하여, 제 2 아암(304)은 위치(402A)로부터 위치(402B)로 약간 연장할 수 있어, 제 2 아암(304) 상의 제 2 기판(318)과 충돌함이 없이 제 1 아암(302)이 위치(404B)로 완전히 연장할 수 있게 한다. 제 2 아암(304)이 도 4B의 제 1 아암(302)과 함께 위치(402B)로 연장할 때, 제 2 아암(304)의 이동 각도(406B)는 간섭(400)을 방지하도록, 도 4A의 제 2 아암의 이동 각도(406A)와 비교하여 감소될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 제 2 아암(304)은 역으로 수축될 수 있어(페이지의 바닥을 향하여), 간섭(400)을 방지하도록 이동 각도(406A)를 감소시켜 위치(402A)가 페이지의 바닥을 향하여 연장되게 한다. 그러나, 이는 로봇(300) " 뒤(behind) " 공간이 이용될 수 없기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 위치(402A)로부터 위치(402B)로의 제 2 아암(304)의 짧은 이동은 위치(404A)로부터 위치(404B)로의 제 1 아암(302)의 가장 긴 이동(예를 들면, 연장)과 동시에(concurrently)(예를 들면, 동기적으로(synchronously)) 그리고 병행하여(in parallel) 발생한다. 제 1 기판(316)의 핸드오프(handoff) 후, 제 1 및 제 2 엔드 이펙터(312, 314)(도 3) 그리고 제 1 및 제 2 아암(302, 304) 모두가 처음 수축 위치에 위치할 때까지 제 1 및 제 2 아암(302 및 304) 모두가 동시에(예를 들면, 동기적으로) 그리고 병행하여 수축될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 아암(302, 304) 모두가 수축 위치에 있을 때, 제 1 및 제 2 아암(302, 304) 및 제 1 및 제 2 엔드 이펙터(312, 314)의 전체가 제 2 아암(304) 근처의 로봇 베이스(306)의 표면의 주변 만큼 큰 공간 내에 조립될 수 있어, 예를 들면, 상이한 프로세싱 챔버(212a-e)의 전방에 로봇(300)을 위치시키기 위해 전체 로봇(300)이 베이스(306) 주위로 회전될 수 있다.
도 5A 및 도 5B를 참조하면, 도 2의 툴(200)의 개략적인 평면도가 제공되는데, 여기에서, 도 3에 도시된 로봇(300)의 제 1 아암(302)이 제 1 진공 연장 챔버(210b)를 통하여 이송 챔버(206a)로 연결되는 로드 록 챔버(204)에 접근하며, 제 2 아암(304)은, 예를 들면, 진공 연장 챔버(210b)에 접근한다. 상술한 바와 같이, 제 2 아암(304)의 짧은 이동은 제 1 아암(302)의 더 긴 이동(예를 들면, 연장)과 동기적으로 그리고 병행해서 발생한다.
일부 실시예에서, 제 2 기판(318)이 제 2 아암(304)의 제 2 엔드 이펙터(314) 상에 존재하고 위치(404A)(도 4)를 초과하여 제 1 아암(302) 및 이에 따라 제 1 엔드 이펙터(312)를 연장시킬 필요가 있는 특정한 시나리오에서 제 2 아암(304)의 이동만이 수행될 수 있다. 제 2 엘보우(310)가 제 1 아암(302)의 제 1 엔드 이펙터(312) 상의 제 1 기판(316)과 간섭되지 않기 때문에, 제 2 아암(304)이 도 5B에 도시된 바와 같이 충분히 연장될 때, 제 1 아암(302)을 반드시 이동시킬 필요가 없을 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 아암은, 예를 들면, 역전된(inverted) 로봇 베이스(306)의 실시예에서, 반대로 될 수 있다. 예를 들면, 역전된 로봇 베이스(306) 실시예에서, 제 1 기판(316)이 제 1 엔드 이펙터(312) 상에 존재할 때, 제 2 아암(304)이 연장됨에 따라, 제 1 아암(302)은 제 2 아암(304)의 연장과 동기적으로 그리고 병행하여 "짧은 이동"으로 이동하여, 제 2 엘보우(310)가 제 1 기판(316)과 접촉하는 것을 방지하도록 한다.
도 6으로 넘어가면, 본 발명의 이중 SCARA 로봇(300)을 작동하기 위한 예시적인 방법(600)이 제공된다. 단계(S602)에서, 제 2 기판(318)은 제 2 아암(304)의 제 2 엔드 이펙터(314) 상에 지지될 수 있다. 단계(S604)에서, 제 1 아암(302)은 최대 길이(404B)로 연장될 수 있다. 제 1 아암(302)이 최대 길이(404B)로 연장할 때, 제 2 아암(304)은 단계(S606)에서 연장하는 제 1 아암(302)과 동시에 이동할 수 있다. 위에서 지적된 바와 같이, 역전된 로봇 베이스(306) 실시예에서는 이동이 반대로 될 수 있다. 단계(S608)에서, 제 1 아암(302)의 제 1 엔드 이펙터(312)는, 예를 들면, 프로세싱 챔버(212a-e), 로드 록 챔버(204) 또는 통과 챔버(214)로부터 제 1 기판(316)을 회수(retrieve)한다. 단계(S610)에서, 제 1 및 제 2 아암(302, 304) 모두는 동기적으로 수축된다.
또한, 단지 원형 기판을 운반하는 예만이 개시되었지만, 본 발명은 다른 형상을 가지는 기판(예를 들면, 평판 디스플레이용 유리 또는 폴리머 판, 또는 태양 전지판)을 운반하도록 변형될 수 있다. 또한, 비록 장치에 의한 하나 및 두 개의 기판의 프로세싱이 위에서 도시되었지만, 일부 실시예에서, 장치는 다수의 기판들을 동시에 프로세싱할 수 있다.
전술된 설명은 단지 본 발명의 예시적인 실시예를 개시한다. 본 발명의 범위 내에 있는 위에서 개시된 장치 및 방법의 변형은 본 기술분야의 일반적인 기술자에게 쉽게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 예시적인 실시예와 관련하여 개시되었지만, 다른 실시예들이 이하의 청구범위에 의해 정의된 바와 같은, 본 발명의 사상 및 범위 내에 있을 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 이중 스카라(SCARA; Selective Compliant Assembly Robot Arm) 로봇으로서,
    각각이 엘보우 조인트를 포함하는 두 개의 SCARA들을 포함하고,
    상기 두 개의 SCARA들은 하나의 SCARA가 제 1 아암이고 다른 하나의 SCARA가 제 2 아암이 되도록 수직으로 적층되며,
    상기 제 2 아암은 제 1 기판을 지지하도록 구성되고, 상기 제 2 아암이 상기 제 1 기판을 지지할 때 상기 제 1 아암은 최대 길이(full length)로 연장하도록 구성되며,
    상기 제 2 아암에 의해 지지되는 상기 제 1 기판은 상기 제 1 아암의 엘보우 조인트와 동일 평면상에 있고, 상기 제 2 아암은 추가로 상기 제 1 기판과 상기 제 1 아암의 엘보우 조인트 사이의 간섭을 방지하기에 충분한 양만큼(sufficient amount) 상기 제 1 아암과 동시에 동일한 방향으로 이동하도록 구성되고 상기 제 1 아암에 대해 조정되는,
    이중 SCARA 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 아암은 제 2 기판을 지지하도록 구성되는,
    이중 SCARA 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 아암은 상기 제2 아암의 최대 길이로 연장할 수 있는,
    이중 SCARA 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 아암의 최대 길이로의 연장이 상기 제2 아암과 상기 제1 아암에 의해 지지되는 제2 기판 사이에서의 간섭을 방지하는,
    이중 SCARA 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 아암 및 상기 제 1 아암의 동시 이동이 동기적인(synchronous),
    이중 SCARA 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 아암 및 상기 제 2 아암은 상기 최대 길이로의 연장으로부터 그리고 상기 간섭을 방지하기 위한 충분한 양으로부터 수축되도록 구성된,
    이중 SCARA 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수축은 동기적인,
    이중 SCARA 로봇.
  8. 이중 스카라(SCARA) 로봇으로서,
    각각이 엘보우 조인트를 포함하는 두 개의 SCARA들을 포함하고,
    하나의 SCARA는 제 1 아암이고 다른 하나의 SCARA는 제 2 아암이며,
    상기 제 1 아암 및 상기 제 2 아암은 동일한 슬릿 밸브 내로 도달하도록 구성되고,
    상기 제 2 아암은 기판을 지지하도록 구성되고, 상기 제 2 아암이 상기 기판을 지지하는 동안 상기 제 1 아암은 최대 길이로 연장하도록 구성되며,
    상기 제 2 아암에 의해 지지되는 기판은 상기 제 1 아암의 엘보우 조인트와 동일 평면 상에 있고, 상기 제 2 아암은 추가로 상기 기판과 상기 제 1 아암의 엘보우 조인트 사이의 간섭을 방지하기에 충분한 양만큼 상기 제 1 아암과 동시에 동일한 방향으로 이동하도록 구성되고 상기 제 1 아암에 대해 조정되는,
    이중 SCARA 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 아암은 제 2 기판을 지지하도록 구성되는,
    이중 SCARA 로봇.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제 2 아암은 최대 길이로 연장할 수 있는,
    이중 SCARA 로봇.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 아암 및 상기 제 2 아암의 동시 이동은 동기적인,
    이중 SCARA 로봇.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 아암 및 상기 제 2 아암은 수축되도록 구성되는,
    이중 SCARA 로봇.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수축은 동기적인,
    이중 SCARA 로봇.
  14. 제 1 아암 및 제 2 아암을 포함하는 이중 SCARA 로봇을 제공하는 단계;
    상기 SCARA 로봇의 제 2 아암에 결합되는 엔드 이펙터 상에 제 1 기판을 지지시키는 단계;
    상기 SCARA 로봇의 제 1 아암을 상기 제 1 아암의 최대 길이로 연장하는 단계; 및
    연장하는 상기 제 1 아암과 동일한 방향으로 상기 제 2 아암을 동시에 이동시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 제 2 아암은 상기 제 1 기판과 상기 제 1 아암 사이의 간섭을 방지하기위한 충분한 양만큼 이동되는,
    방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제 1 아암은 상기 제 1 아암에 결합되는 엔드 이펙터 상에 제 2 기판을 수용하도록 연장되는,
    방법.
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