KR101383062B1 - 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛을 개시한다. 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛은, 웨이퍼 적재용 블레이드를 지지하도록 결합되는 베이스 프레임 및 커버 프레임과, 반도체 웨이퍼 이송장치의 구동 아암에 연결되도록 베이스 프레임과 커버 프레임의 사이에 상보적 연결수단으로 연결되어 연동 가능한 상태로 설치되는 1쌍의 회동 아암과, 그 회동 아암을 회동 가능한 상태로 지지하도록 베이스 프레임에 마련되는 1쌍의 회전중심축과, 회동아암의 회전축공과 회전중심축의 사이에 각각 개재되도록 상단과 하단으로 적층되게 설치되는 1쌍의 베어링과, 베어링의 내륜을 가압하도록 구비되는 와셔 어셈블리 및 베어링의 외륜을 가압하도록 회동아암의 회전축공에 뚜껑형태로 결합되어 하방부에 밀폐공간을 형성하는 캡부재를 포함하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면 베어링의 예압 상태를 배제하여 하중이 균일하게 작용할 수 있도록 함으로써 베어링의 수명을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 구동 중심부의 밀실 형성에 의해 구동시 발생되는 미세한 파티클(Particle)의 비산자체를 원천적으로 방지할 수 있으므로 향상된 발진 효과를 얻을 수 있다.

Description

웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛{WAFER HANDLING BLADE UNIT OF WAFER TRANSFER APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조공정에서 반도체 웨이퍼를 적재하여 핸들링하기 위한 블레이드 유닛(BLADE UNIT)에 관한 것이다.
일반적으로 집적회로(IC; Integrated Circuit) 등과 같은 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼는 로봇과 같이 자동화된 제조장비에 의해 핸들링 되어 가공공정과 조립공정 등의 제조 프로세스를 거치게 됨에 따라 모듈화된 반도체 제품으로 생산된다. 이러한 반도체 제조용 웨이퍼는 갈수록 대형화 및 고밀도화되는 추세이므로, 제조공정에서의 웨이퍼 핸들링 환경은 품질과 수율에 결정적인 영향을 미치는 요인으로 작용한다.
따라서, 반도체 제조 프로세스에서는 잘 알려진 바와 같이 클린룸(Clean Room) 및 그와 관련된 클린 기술이 중요한 핵심 기술로 요구된다. 이에 따라 반도체 제조공정과 같은 클린 공정에서는 예컨대, 공정 챔버 간의 웨이퍼 이송 등을 위한 전용의 핸들링 장비들이 고정도, 고클린도, 진공, 윤활, 녹방지, 저진동 및 발진(Particle) 등의 대책이 강구된 부품 조건들을 충족시키는 소위 클린 로봇 형태로 특수하게 설계되고 있다. 이와 같은 반도체 웨이퍼 이송장치는 웨이퍼 핸들링을 위한 아암의 구비 형태에 따라 예를 들어 싱글, 듀얼 및 듀얼 더블(DUAL DOUBLE) 방식 등으로 분류되는 다양한 형태의 모델이 개발되어 반도체 제조공정에 적용되고 있으며, 그와 관련된 적용례들이 대한민국 공개특허 제10-2010-0056795호 및 제10-2010-0056795호 공보에 상세하게 개시되어 있다.
도 1은 종래의 전형적인 반도체 웨이퍼 이송장치의 일 예를 나타내 보인 것으로서, 이를 참조하면, 종래 웨이퍼 이송장치(100)는 구동부(110)에 의해 원통 좌표계(Cylindrical Coordinate)의 자유도를 가지도록 구동 제어되는 복수의 구동 아암(120)과, 그 구동 아암(120)의 선단부에 연결되도록 설치되는 블레이드 유닛(130) 및 그 블레이드 유닛(130)에 외팔보 상태로 지지되는 웨이퍼 적재용 블레이드(101)를 포함한다.
상기 블레이드 유닛(130)은 웨이퍼 적재용 블레이드(101)를 진퇴 운동시켜 주기 위한 관절기구(Wrist)로서, 도 2에 도시된 바와 같이 케이스형 베이스 프레임(131)과 커버 프레임(132)이 결합되어 본체를 형성하며, 그 베이스 프레임(131)과 커버 프레임(132)에 웨이퍼 적재용 블레이드(도 1의 부호 101 참조)가 외팔보 상태로 지지된다.
참고적으로, 상기 블레이드 유닛(130)은 웨이퍼 이송장치(도1의 100)의 구동 아암(도 1의 120)의 선단부에 결합될 때, 상기 베이스 프레임(131)이 상방에 위치하고 상기 커버 프레임(132)은 하방에 위치하도록 도면에 도시된 상태에서 뒤집어진 형태로 설치된다.
상기 베이스 프레임(131)에는 원기둥 형태로 돌출 형성된 1쌍의 회전중심축(133)(134)이 구비되며, 그 회전중심축(133)(134)에는 상기 구동 아암(도 1의 부호 120 참조)과 연결되는 회동 아암(135)(136)의 링형 축공(135a)(136a)이 각각 결합된다.
상기 회동 아암(135)(136)은 링형 축공(135a)(136a)의 일측으로 돌출 형성된 섹터 기어(135b)(136b)가 서로 맞물리도록 결합된다. 이와 같은 결합상태에 따라 상기 회동 아암(135)(136)은 구동 아암(도 1의 120)의 구동 상태에 따라 서로 구속되어 이격 및 근접하는 상태로 연동하여 회동하도록 구성된다.
여기서, 미설명 도면부호 S는 상기 섹터 기어(135b)(136b)의 자유로운 기어운동을 구속하기 위해 설치되는 탄성체(코일 스프링)을 나타낸 것이다. 그리고, 참조부호 138은 웨이브 스프링을 나타낸 것이고, 참조부호 139는 덮개를 나타낸 것이며, 이들은 회동 아암(135)(136)의 링형 축공(135a)(136a)과 회전중심축(133)(134)의 주위를 가압하여 안정적인 결합상태를 유지하기 위해 설치되는 것으로서, 이러한 구성의 블레이드 유닛 일예가 대한민국 공개특허 제10-2010-0078252호 공보에 상세하게 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 종래 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛(130)은 도 3에 예시한 바와 같이 덮개(139)와 웨이브 스프링(138)의 가압에 의해 도시된 화살표시와 같이 베어링(137)에 예압이 작용하게 된다. 이러한 예압의 작용은 블레이드 유닛(130)의 구동시 전체적으로 작용하는 하중을 증대시키게 되므로 베어링(137)은 물론 인접 부품의 수명을 보다 단축시키게 되어 빈번한 부품교체나 수리보수에 따른 공정설비의 신뢰도 저하와 제조비용의 상승 및 생산성 저하를 유발하는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
또한, 상술한 바와 같은 종래 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛(130)은 회동 아암(135)(136)의 회전중심축(133)(134)의 주위가 완전히 밀폐되지 않아 지속적인 마찰운동과 구름운동의 누적으로 인해 발생하는 파티클이 외부로 쉽게 빠져나와 비산되므로 반도체 제조공정상의 클린도를 저해하여 치명적인 제품 불량 요인으로 작용하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 바와 같은 종래 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛이 지니고 있는 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 과도한 피로 누적이 우려되는 반복 구동부 특히 회동 아암의 회전중심축 주위로부터의 발진(Particle) 대책을 효율적으로 강구할 수 있는 동시에 구동 부품의 수명 향상을 도모할 수 있도록 개선된 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 목적을 달성하기 위한 웨이퍼 이송용 블레이드 유닛을 구비함에 따라 반복 구동부의 발진 대책을 효율적으로 강구할 수 있는 동시에 구동 부품의 수명 향상을 도모할 수 있도록 개선된 반도체 웨이퍼 이송장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛은, 웨이퍼 적재용 블레이드와 구동 아암의 사이에 관절기구로 설치되는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛에 있어서, 상기 웨이퍼 적재용 블레이드를 지지하도록 결합되는 베이스 프레임 및 커버 프레임과; 상기 구동 아암에 연결되도록 상기 베이스 프레임과 커버 프레임의 사이에 상보적 연결수단으로 연결되어 연동 가능한 상태로 설치되는 1쌍의 회동 아암과; 상기 1쌍의 회동 아암에 구비된 회전축공에 각각 결합되어 회동 가능한 상태로 지지하도록 상기 베이스 프레임에 마련되는 1쌍의 회전중심축과; 상기 회동아암의 회전축공과 상기 회전중심축의 사이에 각각 개재되도록 상단과 하단으로 적층되게 설치되는 1쌍의 베어링과; 상기 베어링의 내륜을 가압하도록 구비되는 와셔 어셈블리; 및 상기 베어링의 외륜을 가압하도록 상기 회동아암의 회전축공에 뚜껑형태로 결합되어 하방부에 밀폐공간을 형성하는 캡부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 웨이퍼 이송장치는, 웨이퍼 적재용 블레이드와 구동 아암의 사이에 관절기구로 설치되는 블레이드 유닛을 구비한 웨이퍼 이송장치에 있어서, 상기 블레이드 유닛은, 상기 웨이퍼 적재용 블레이드를 지지하도록 결합되는 베이스 프레임 및 커버 프레임과; 상기 구동 아암에 연결되도록 상기 베이스 프레임과 커버 프레임의 사이에 상보적 연결수단으로 연결되어 연동 가능한 상태로 설치되는 1쌍의 회동 아암과; 상기 1쌍의 회동 아암에 구비된 회전축공에 각각 결합되어 회동 가능한 상태로 지지하도록 상기 베이스 프레임에 마련되는 1쌍의 회전중심축과; 상기 회동아암의 회전축공과 상기 회전중심축의 사이에 각각 개재되도록 상단과 하단으로 적층되게 설치되는 1쌍의 베어링과; 상기 베어링의 내륜을 가압하도록 구비되는 와셔 어셈블리; 및 상기 베어링의 외륜을 가압하도록 상기 회동아암의 회전축공에 뚜껑형태로 결합되어 하방부에 밀폐공간을 형성하는 캡부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 회전중심축은 상기 베이스 프레임에 형성된 환형 그루브에 압입되도록 설치되는 중공형 부시부재로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 와셔 어셈블리는, 상기 회전중심축의 축공에 삽입되는 몸체와, 상기 상단 베어링의 내륜을 가압하도록 상기 몸체의 상단부에 외경이 확장되게 형성된 플랜지부와, 상기 몸체의 상단면에 형성된 요홈 및 상기 몸체의 중심부를 관통하도록 형성된 결합공을 가지는 제1 와셔부재와; 상기 제 1 와셔부재의 상단면에 형성된 요홈에 안착되도록 설치되는 웨이브 스프링과; 상기 제1 와셔부재의 결합공에 삽입되는 몸체와, 상기 웨이브 스프링을 가압하도록 상기 몸체의 상단부에 외경이 확장되게 형성된 플랜지부 및 상기 몸체의 중심부를 관통하도록 형성된 결합공을 가지는 제2 와셔부재; 및 상기 제1 와셔부재와 웨이브 스프링 및 제2 와셔부재의 중심부를 관통하여 상기 베이스 프레임에 결합되도록 체결되는 볼트부재;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제1 와셔부재와 제2 와셔부재 및 볼트부재의 상면은 동일 평면상에 배치되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 베이스 프레임과 커버 프레임의 결합시의 전체적인 설계상의 높이(또는 두께)를 고려하여 최적화하기 위한 것이다.
상기 회동아암의 회전축공과 상기 캡부재 및 상기 베이스 프레임의 사이에는 밀폐된 공간에 의해 형성되는 밀실이 구비되며, 그 밀실에 상기 베어링과 와셔 어셈블리 및 회전중심축이 수용되도록 설치된다. 이러한 밀실을 형성하기 위하여 상기 캡부재와 상기 회동아암의 회전축공은 상보적인 결합이 가능하게 구비된 나사부를 가지며, 그 나사부의 체결에 의해 상호 결합되도록 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 1쌍의 베어링은 앵귤러 볼 베어링이 복열 배면 조합으로 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 베어링 설치구조에 따르면, 베어링의 내륜과 외륜을 각각 와셔 어셈블리와 캡부재가 개별적으로 가압하는 구조에 의해 예압 상태를 배제할 수 있으므로, 하중이 균일하게 작용할 수 있도록 기능하게 된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 일측으로 편향되게 돌출 형성되어 치합되는 기어부재를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 일측으로 편향되게 돌출 형성되어 대응적으로 위치하는 날개부와, 그 날개부의 대응면에 각각 반대극성의 자석이 교번적으로 배열되는 자석부재를 포함하여 구성될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 회전중심축 주위에 형성된 원형 날개부와, 그 원형 날개부의 외주면에 양단이 서로 엇갈리게 고정되어 나선상으로 감기도록 설치되는 벨트부재를 포함하여 구성될 수도 있다.
본 발명에 의한 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛 및 그 블레이드 유닛을 구비한 웨이퍼 이송장치에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 회동 아암의 회전축공과 회전중심축 사이에 앵귤러 볼 베어링을 복열 배면 조합으로 설치함으로써, 베어링에 작용하는 예압 상태의 배제에 의해 하중이 균일하게 작용할 수 있도록 하여 베어링의 수명은 물론 인접 부품의 수명을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 진동 및 소음 발생을 보다 효과적으로 억제시킬 수 있다.
둘째는, 베어링 마찰 구동부가 위치하는 회동아암의 회전축공 상부를 뚜껑 형태의 캡부재로 밀폐시켜 베이스 프레임과의 사이에 밀실을 형성함으로써, 베어링 구동부에서 발생되는 미세한 파티클(Particle)의 비산자체를 원천적으로 방지할 수 있으므로 향상된 발진 효과를 얻을 수 있다.
셋째는, 상술한 바와 같은 1차적인 효과에 의해 수반되는 것으로서, 진동과 소음, 마모와 변형 및 균열과 파손의 발생을 최소한으로 억제할 수 있어서 구동부품의 수명향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 이로써 설비의 평균 고장시간이 늘어나 설비 신뢰도 향상과 비용절감 및 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 반도체 웨이퍼 이송장치의 일예를 도시해 보인 개략적 외관 사시도,
도 2는 종래 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛을 발췌하여 도시해 보인 개략적 분리 사시도,
도 3은 종래 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛 요부를 발췌하여 도시해 보인 단면도로서, 베어링의 예압 작용 상태를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛 부위를 발췌하여 도시해 보인 개략적 평면도,
도 5는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛 일부를 개방하여 도시해 보인 개략적 사시도,
도 6a 내지 도 6c는 각각 도 5에 도시된 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛의 일측 회동 아암을 중심으로 나타내 보인 개략적 분리 단면도와 부분 조립 단면도 및 조립 단면도,
도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛 요부 구성에 대한 또 다른 실시예를 설명하기 위하여 개략적으로 도시해 보인 요부 발췌 사시도,
도 9는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛 요부를 발췌하여 도시해 보인 단면도로서, 베어링에 대한 하중작용 상태를 설명하기 위한 도면,
도 10는 본 발명에 의한 블레이드 유닛이 적용된 반도체 웨이퍼 이송장치를 예시적으로 나타내 보인 개략적 외관 사시도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛을 상세하게 설명한다.
도 4와 도 5 및 도 6a 내지 도 6c를 참조하면 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛(200)은, 베이스 프레임(210)과 커버 프레임(220) 및 그들 사이에 연동하여 회동운동하도록 설치되는 1쌍의 회동 아암(230)과, 그 회동 아암(230)을 각각 회동 가능한 상태로 지지하도록 상기 베이스 프레임(210)에 설치되는 회전중심축(250)과, 상기 회동아암(230)과 상기 회전중심축(250)의 사이에 각각 개재되도록 상단과 하단으로 적층되게 설치되는 1쌍의 베어링(261)(262)과, 상기 베어링(261)(262)의 내륜을 가압하도록 설치되는 와셔 어셈블리(270) 및 상기 베어링(261)(262)의 외륜을 가압하도록 상기 회동아암(230)에 결합되는 캡부재(280)를 포함하여 구성된다.
상기 베이스 프레임(210)과 커버 프레임(220)은 케이스형으로 결합되어 본체를 형성하며, 그 베이스 프레임(210)과 커버 프레임(220)에 웨이퍼 적재용 블레이드(도 4의 201)가 외팔보 상태로 지지된다.
참고적으로, 상기 블레이드 유닛(200)은 웨이퍼 이송장치(미도시)의 구동 아암(도 4의 120)의 선단부에 결합될 때, 베이스 프레임(210)이 상방에 위치하고 커버 프레임(220)은 하방에 위치하도록 도면에 도시된 바와 같은 상태에서 뒤집어진 형태로 설치된다.
상기 베이스 프레임(210)에는 원기둥 또는 실린더 형태로 돌출 형성된 1쌍의 회전중심축(250)이 구비되며, 그 회전중심축(250)에는 상기 회동 아암(230)의 링형 축공(230a)이 각각 결합된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 회전중심축(250)은 베이스 프레임(210)에 형성된 환형상의 요홈 또는 그루브 형태로 가공된 결합홈(미도시)에 압입되는 상태로 설치될 수 있다.
다른 한편으로는, 상기 회전중심축(250)이 베이스 프레임(210)에 돌출 형성되도록 일체적으로 성형 가공된 구성을 가질 수도 있으며, 별도 가공된 부품으로서 스크류와 같은 통상적인 결합수단에 의해 결합되는 구성을 가질 수도 있다.
상기 회동 아암(230)은 웨이퍼 이송장치(미도시)의 구동 아암(도 4의 120)과 연결되는 동시에 상보적인 연결수단에 의해 서로 연결되어 구속됨으로써 연동하여 회동하도록 설치된다.
상기 회동 아암(230)의 상보적인 연결수단으로서, 링형 축공(230a)의 주위에 일측으로 돌출되도록 형성된 섹터 기어(231)가 구비될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 상기 회동 아암(230)은 웨이퍼 이송장치(미도시)의 구동 아암(도 4의 120)의 구동 상태에 따라 상기 섹터 기어(231)에 의해 서로 맞물린 상태로 구속되어 이격 및 근접하는 상태로 연동하여 회동하게 된다.
여기서, 미설명 도면부호 S는 상기 회동 아암(230)이 프리(free) 상태로 놓여지는 것을 방지하기 위하여 상기 섹터 기어(231)의 자유로운 기어운동을 구속하기 위해 설치되는 탄성체(코일 스프링)를 나타낸 것이다.
한편, 상기 회동 아암(230)의 상보적인 연결수단의 다른 실시예로서, 도 7에 개략적으로 예시해 보인 바와 같이 도 5에 나타내 보인 섹터 기어(231)의 치형부를 자석부재(231b)로 대체하여 구성할 수 있다. 즉, 상기 회동 아암(230)의 링형 축공(230a)의 일측으로 돌출된 돌출부의 선단에 자석부재(131b)를 설치할 수 있다.
상기 자석부재(231b)는 대응하는 반대 극성(N극 및 S극)이 교번적으로 배치되어 각 자극의 상호작용에 의해 상기 회동 아암(230)을 구속하여 비접촉식 연동이 가능하도록 작용하게 된다.
상기 회동 아암(230)의 상보적인 연결수단에 대한 또 다른 실시예로서, 도 8에 개략적으로 예시해 보인 바와 같이 상기 회동 아암(230)의 링형 축공(230a)의 외주면에 벨트부재(B1, B2)가 서로 엇갈리게 ∞형의 2중 나선상으로 감기도록 설치한 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 각 벨트부재(B1, B2)의 일단과 타단은 상기 회동 아암(230)의 링형 축공(230a)의 외주면의 대향되는 위치에 서로 엇갈리게 고정됨으로써, 상기 회동 아암(230)(240)을 서로 구속하여 각각의 자유로운 회동을 저지하는 동시에 연동하도록 작용하게 된다.
본 발명의 따르면, 상기 회동아암(230)과 상기 회전중심축(250)의 사이에는 1쌍의 베어링(261)(262)이 상단과 하단으로 적층되도록 조합형 베어링(Duplex Bearing)이 설치된다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 회동아암(230)과 상기 회전중심축(250)의 사이에 앵귤러 볼 베어링(261)(262)이 배면 조합형(DB; TYPE)의 복열 구조로 설치된다.
따라서, 상층 베어링(2610과 하층 베어링(262) 사이의 간극이 없게 설치되므로 베어링의 이상유무에 따른 불량 발생을 최소화할 수 있다.
그리고, 상기 베어링(261)(262)의 내륜은 와셔 어셈블리(270)에 의해 가압되는 동시에 상기 베어링(261)(262)의 외륜은 캡부재(280)에 의해 가압되는 구조로 설치된다.
상술한 바와 같은 복열 구조의 배면 조합형 베어링 설치구조는 주지된 바와 같이 래디얼(Radial) 하중과 양쪽 방향의 액시얼(Axial) 하중을 받을 수 있고, 베어링의 작용점 거리가 크기 때문에 모멘트 하중의 부하능력이 크고, 허용 경사각이 크다는 특징을 가진다.
따라서, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛(200)에 적용되는 베어링 설치구조에 따르면, 도 9에 화살표시로 예시한 바와 같이 와셔 어셈블리(270)가 상층 베어링(261)의 내륜을 직접 접촉으로 가압하여 하중이 하층 베어링(262)의 내륜으로 전달되도록 작용하게 되는 동시에 캡부재(280)가 상층 베어링(261)의 외륜을 직접 접촉으로 가압하여 하중이 하층 베어링(262)의 외륜으로 전달되도록 작용하게 된다. 즉, 베어링(261)(262)의 내외륜을 서로 맞물리게 고정함으로써, 예압없이 액시얼(Axial) 하중이 균일하게 작용하여 모멘트 하중의 부하능력 증대로 인해 블레이드 유닛(200)의 구동시 전체적으로 작용하는 하중의 크기를 감소시킬 수 있으므로, 베어링은 물론 인접 부품의 수명을 보다 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 진동 및 소음 발생을 보다 효과적으로 억제시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면 상기 와셔 어셈블리(270)는 상기 회동아암(230) 및 상기 회전중심축(250)과 동축상으로 배열되도록 순차 적층된 상태로 결합되는 제1와셔부재(271)와 웨이브 스프링(272) 및 제2와셔부재(273)를 포함한다.
상기 제1와셔부재(271)는 캡 형상 구조를 가지는 것으로서, 상기 회동아암(230)의 링형 축공(230a)에 수용되는 동시에 회전중심축(250)의 중심 결합공(도면부호 없음)에 수용되는 몸체(271a) 및 그 몸체(271a)로부터 외경이 확장 형성되어 상층 베어링(261)의 내륜을 직접 접촉하여 가압하는 플랜지(271b) 및 몸체(271a)의 중앙부 상면에 형성된 결합 요홈(271c)를 구비한다.
상기 웨이브 스프링(272)은 일정한 곡율의 웨이브를 가지도록 굴곡 형성된 판스프링체로서, 상기 제1와셔부재(271)의 결합 요홈(271c)에 안착되도록 설치된다.
그리고, 상기 제2와셔부재(273)는 상기 제1와셔부재(271)와 유사한 캡 형상 구조의 보다 소형체로 형성되는 것으로서, 상기 웨이브 스프링(272)의 상부에 탑재되도록 설치된 상태에서 볼트나 스크류와 같은 결합부재(274)의 체결에 의해 웨이브 스프링(271)을 압착하여 가압하게 된다.
상기 결합부재(274)는 상기 제1와셔부재(271)와 웨이브 스프링(272) 및 제2와셔부재(273)의 중앙부에 각각 동축상으로 형성된 결합공(도면부호 없음)으로 관통되어 상기 회전중심축(250)의 중심 결합공(b)에 결합된다.
따라서, 상기 제1와셔부재(271)와 웨이브 스프링(272) 및 제2와셔부재(273)는 볼트나 스크류와 같은 결합부재(274)의 체결에 의해 상기 회동 아암(230)의 링형 축공(230a)과 회전중심축(250)의 중심 결합공(도면부호 없음)에 수용되는 상태로 상기 베이스 프레임(210)에 지지되도록 결합된다. 이때, 상기 제1와셔부재(271)와 제2와셔부재(273) 및 결합부재(274)의 상면은 동일 평면상에 나란한 상태로 배치되도록 설치된다. 이러한 결합 구조는 후술하는 캡부재(280) 및 상기 커버 프레임(220)의 결합을 용이하게 이루어지도록 하여 블레이드 유닛(200)의 전체적인 조립 두께(또는 높이)를 보다 슬림화된 상태로 설계할 수 있도록 한 것이다.
상기 캡부재(280)의 측벽 외주면과 상기 회동아암(230)의 링형 축공(230a)의 내주면에는 각각 나사(T1, T2)가 형성되며, 그 나사(T1, T2)의 상보적인 결합에 의해 상기 캡부재(280)는 상기 베어링(261)(262)의 외륜을 가압하도록 상기 회동아암(230)의 링형 축공(230a)에 뚜껑 형태로 결합된다. 이러한 결합구조에 의해 상기 캡부재(280)의 테두리 선단부가 상층 베어링(261)의 외륜을 직접 접촉하여 가압하는 상태로 결합된다.
한편, 상기 캡부재(280)가 뚜껑 형태로 결합되면서 상기 회동아암(230)의 링형 축공(230a)이 밀폐되어 소형의 밀실이 형성된다. 이와 같이 형성되는 밀실은 베어링 구동부에서 발생되는 미세한 파티클(Particle)의 비산자체를 원천적으로 방지할 수 있으므로 향상된 발진 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같은 와셔 어셈블리(270)와 캡부재(280)에 의한 베어링(261)(262)의 내륜 및 외륜 가압 구조에 따르면, 도 9에 화살표시로 예시한 바와 같이 와셔 어셈블리(270)가 상층 베어링(261)의 내륜을 직접 접촉으로 가압하여 하중이 하층 베어링(262)의 내륜으로 전달되도록 작용하는 동시에 캡부재(280)가 상층 베어링(261)의 외륜을 직접 접촉으로 가압하여 하중이 하층 베어링(262)의 외륜으로 전달되도록 작용한다.
따라서, 종래 블레이드 유닛의 베어링 설치구조에서 작용하는 예압 상태를 배제하여 하중이 균일하게 작용할 수 있도록 기능케 함으로써, 베어링의 수명은 물론 인접 부품의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명에 의한 블레이드 유닛이 적용된 반도체 웨이퍼 이송장치를 예시적으로 나타내 보인 개략적 외관 사시도로서, 이를 참조하면 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 이송장치(300)는 구동부(310)에 의해 원통 좌표계(Cylindrical Coordinate)의 자유도를 가지도록 구동 제어되는 복수의 구동 아암(320)과, 그 구동 아암(320)의 선단부에 연결되도록 설치되는 블레이드 유닛(200) 및 그 블레이드 유닛(200)에 외팔보 상태로 지지되는 웨이퍼 적재용 블레이드(301)를 포함한다.
상기 블레이드 유닛(200)은 웨이퍼 적재용 블레이드(301)를 진퇴 운동시켜 주기 위한 관절기구(Wrist)로서, 앞에서 도 4 내지 도 9에 의해 설명된 본 발명의 실시예들에 따른 블레이드 유닛과 실질적으로 동일한 구성을 가지도록 채택되며, 따라서 그 구성의 실시예들에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이러한 구성을 가지는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 이송장치(300)에 따르면, 핸들링 웨이퍼의 직경 규격에 따라 상술한 바와 같은 도 4 내지 도 9에 의해 설명된 본 발명의 여러 실시예에 따른 블레이드 유닛의 구성을 선택적으로 적용할 수 있다.
200; 블레이드 유닛 201; 웨이퍼 적재용 블레이드
210; 베이스 프레임 220; 커버 프레임
230; 회동 아암 250; 회전중심축
261, 262; 베어링 270; 와셔 어셈블리
271; 제1와셔부재 272; 웨이브 스프링
273; 제2와셔부재 274; 결합부재

Claims (20)

  1. 웨이퍼 적재용 블레이드와 구동 아암의 사이에 관절기구로 설치되는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛에 있어서,
    상기 웨이퍼 적재용 블레이드를 지지하도록 결합되는 베이스 프레임 및 커버 프레임과;
    상기 구동 아암에 연결되도록 상기 베이스 프레임과 커버 프레임의 사이에 상보적 연결수단으로 연결되어 연동 가능한 상태로 설치되는 1쌍의 회동 아암과;
    상기 1쌍의 회동 아암에 구비된 회전축공에 각각 결합되어 회동 가능한 상태로 지지하도록 상기 베이스 프레임에 마련되는 1쌍의 회전중심축과;
    상기 회동아암의 회전축공과 상기 회전중심축의 사이에 각각 개재되도록 상단과 하단으로 적층되게 설치되는 1쌍의 베어링과;
    상기 베어링의 내륜을 가압하도록 구비되는 와셔 어셈블리; 및
    상기 베어링의 외륜을 가압하도록 상기 회동아암의 회전축공에 뚜껑형태로 결합되어 하방부에 밀폐공간을 형성하는 캡부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전중심축은 상기 베이스 프레임에 형성된 환형 그루브에 압입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 와셔 어셈블리는,
    상기 회전중심축의 축공에 삽입되는 몸체와, 상기 상단 베어링의 내륜을 가압하도록 상기 몸체의 상단부에 외경이 확장되게 형성된 플랜지부와, 상기 몸체의 상단면에 형성된 요홈 및 상기 몸체의 중심부를 관통하도록 형성된 결합공을 가지는 제1 와셔부재와;
    상기 제1 와셔부재의 상단면에 형성된 요홈에 안착되도록 설치되는 웨이브 스프링과;
    상기 제1 와셔부재의 결합공에 삽입되는 몸체와, 상기 웨이브 스프링을 가압하도록 상기 몸체의 상단부에 외경이 확장되게 형성된 플랜지부 및 상기 몸체의 중심부를 관통하도록 형성된 결합공을 가지는 제2 와셔부재; 및
    상기 제1 와셔부재와 웨이브 스프링 및 제2 와셔부재의 중심부를 관통하여 상기 베이스 프레임에 결합되도록 체결되는 결합부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 와셔부재와 제2 와셔부재 및 결합부재의 상면은 동일 평면상에 배치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡부재와 상기 회동아암의 회전축공은 상보적인 결합이 가능하게 구비된 나사부를 가지며, 그 나사부의 체결에 의해 상호 결합되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회동아암의 회전축공과 상기 캡부재 및 상기 베이스 프레임의 사이에는 밀폐된 공간에 의해 형성되는 밀실이 구비되며, 그 밀실에 상기 베어링과 와셔 어셈블리 및 회전중심축이 수용되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 1쌍의 베어링은 앵귤러 볼 베어링이 복열 배면 조합으로 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 일측으로 편향되게 돌출 형성되어 치합되는 기어부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 일측으로 편향되게 돌출 형성되어 대응적으로 위치하는 날개부와, 그 날개부의 대응면에 각각 반대극성의 자석이 교번적으로 배열되는 자석부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 회전중심축 주위에 형성된 원형 날개부와, 그 원형 날개부의 외주면에 양단이 서로 엇갈리게 고정되어 나선상으로 감기도록 설치되는 벨트부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치의 블레이드 유닛.
  11. 웨이퍼 적재용 블레이드와 구동 아암의 사이에 관절기구로 설치되는 블레이드 유닛을 구비한 웨이퍼 이송장치에 있어서, 상기 블레이드 유닛은,
    상기 웨이퍼 적재용 블레이드를 지지하도록 결합되는 베이스 프레임 및 커버 프레임과;
    상기 구동 아암에 연결되도록 상기 베이스 프레임과 커버 프레임의 사이에 상보적 연결수단으로 연결되어 연동 가능한 상태로 설치되는 1쌍의 회동 아암과;
    상기 1쌍의 회동 아암에 구비된 회전축공에 각각 결합되어 회동 가능한 상태로 지지하도록 상기 베이스 프레임에 마련되는 1쌍의 회전중심축과;
    상기 회동아암의 회전축공과 상기 회전중심축의 사이에 각각 개재되도록 상단과 하단으로 적층되게 설치되는 1쌍의 베어링과;
    상기 베어링의 내륜을 가압하도록 구비되는 와셔 어셈블리; 및
    상기 베어링의 외륜을 가압하도록 상기 회동아암의 회전축공에 뚜껑형태로 결합되어 하방부에 밀폐공간을 형성하는 캡부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 회전중심축은 상기 베이스 프레임에 형성된 환형 그루브에 압입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 와셔 어셈블리는,
    상기 회전중심축의 축공에 삽입되는 몸체와, 상기 상단 베어링의 내륜을 가압하도록 상기 몸체의 상단부에 외경이 확장되게 형성된 플랜지부와, 상기 몸체의 상단면에 형성된 요홈 및 상기 몸체의 중심부를 관통하도록 형성된 결합공을 가지는 제1 와셔부재와;
    상기 제 1 와셔부재의 상단면에 형성된 요홈에 안착되도록 설치되는 웨이브 스프링과;
    상기 제1 와셔부재의 결합공에 삽입되는 몸체와, 상기 웨이브 스프링을 가압하도록 상기 몸체의 상단부에 외경이 확장되게 형성된 플랜지부 및 상기 몸체의 중심부를 관통하도록 형성된 결합공을 가지는 제2 와셔부재; 및
    상기 제1 와셔부재와 웨이브 스프링 및 제2 와셔부재의 중심부를 관통하여 상기 베이스 프레임에 결합되도록 체결되는 결합부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 와셔부재와 제2 와셔부재 및 결합부재의 상면은 동일 평면상에 배치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 캡부재와 상기 회동아암의 회전축공은 상보적인 결합이 가능하게 구비된 나사부를 가지며, 그 나사부의 체결에 의해 상호 결합되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 회동아암의 회전축공과 상기 캡부재 및 상기 베이스 프레임의 사이에는 밀폐된 공간에 의해 형성되는 밀실이 구비되며, 그 밀실에 상기 베어링과 와셔 어셈블리 및 회전중심축이 수용되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 1쌍의 베어링은 앵귤러 볼 베어링이 복열 배면 조합으로 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 일측으로 편향되게 돌출 형성되어 치합되는 기어부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 일측으로 편향되게 돌출 형성되어 대응적으로 위치하는 날개부와, 그 날개부의 대응면에 각각 반대극성의 자석이 교번적으로 배열되는 자석부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 1쌍의 회동 아암의 상보적 연결수단은 각 회동 아암의 회전중심축 주위에 형성된 원형 날개부와, 그 원형 날개부의 외주면에 양단이 서로 엇갈리게 고정되어 나선상으로 감기도록 설치되는 벨트부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 이송장치.
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