KR101700660B1 - 반송 로봇의 교시방법 - Google Patents

반송 로봇의 교시방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 2개 이상의 구동암(10)(20)이 각각 관절 운동을 하도록 상호 회전 가능하게 연결되고, 다수의 구동암중 말단부 구동암(20)에 장착되어 상기 기판(W)을 지지하는 엔드 이펙터(30)로 이루어진 반송 로봇(40)이 내부에 설치된 공통 반송실(TR)로부터 상기 기판(W)을 반송하여, 상기 공통 반송실(TR)의 측변에 마련된 다수의 챔버(PR)내에 각각 설치된 스테이지에 로딩하도록 하기 위해 소정의 교시 정보를 입력한 후, 상기 반송 로봇(40)이 반송 동작을 수행하도록 하는 반송 로봇의 교시방법에 있어서, 상기 교시 정보는 상기 스테이지의 중심 좌표점(O)과 상기 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈인 것을 특징으로 하며,
이와 같은 본 발명은 반송 로봇의 구동암과 엔드 이펙터 및 기판이 공통 반송실의 내벽면과의 간섭, 즉 충돌이 방지되도록 교시할 수 있게 된다.

Description

반송 로봇의 교시방법{Method for teaching of transfer robot}
본 발명은 반송 로봇의 교시방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동암과 엔드 이펙터 및 기판이 공통 반송실의 내벽면과의 간섭, 즉 충돌이 방지되도록 교시할 수 있도록 한 반송 로봇의 교시방법에 관한 것이다.
로봇은 여러 산업 분야에서 다양한 목적으로 이용되고 있는데, 반도체 제조 분야에서 기판을 반송하기 위해 반송 로봇을 이용하는 것을 예로 들 수 있다. 여기서, 기판은 일례로 실리콘 웨이퍼(Semiconductor Wafer)를 지칭한다.
반도체 소자를 생산하기 위해선 두께가 얇은 실리콘 웨이퍼에 매우 복잡하면서도 정밀한 공정을 필요로 한다. 이러한 반도체 제조 공정은 정밀한 공정을 수행하는 반도체 제조 장치에 의해 이루어진다.
이와 같은 웨이퍼는 일반적으로 카세트(Cassette)라고 불리는 반송 용기에 상하로 이격되게 적재된 상태로 공통 반송실 측변에 마련된 로드 록 챔버(Load Lock Chamber)내로 배송된 후, 공통 반송실 내부에 설치된 반송 로봇에 의해 로드 록 챔버내의 카세트로부터 인출된 후 공통 반송실의 측변에 마련된 다수의 공정 챔버내의 스테이지에 로딩되어 해당 공정의 처리 과정이 진행되며, 이후, 공정 챔버로부터 인출되어 공통 반송실 측변에 마련된 언 로드 록 챔버(Unload Lock Chamber)내에 마련된 카세트로 투입되는 것이다.
한편, 웨이퍼에 대해 공정 챔버에서 정밀한 처리 과정이 수행되도록 하기 위해서는 반송 로봇이 로드 록 챔버로부터 웨이퍼를 인출한 후 해당 다수의 공정 챔버내의 스테이지에 정확하게 안착시켜야 한다.
그런데, 공통 반송실내의 반송 로봇 및 공정 챔버내의 스테이지의 배치는 설계에 따라 결정되기 때문에 이들을 설계대로 조립할 수 있으면 다수의 공정 챔버내에 각각 설치된 스테이지에 정확하게 웨이퍼를 로딩할 수 있다. 그렇지만, 반송 로봇 및 공정 챔버내의 스테이지등의 조립 설치에는 조립 오차가 생기기 때문에 설계상대로 웨이퍼를 반송시키기 위해서는 오차가 발생된다. 따라서, 반송로봇 및 스테이지등을 조립 설치한 후에는 오차에 대한 교시(Teaching)을 해주어야 하는데, 종래의 교시 방법은, 오퍼레이터(Operator)의 수작업에 의해 행해지고 있다. 이로 인해 수작업에 의해 이루어지는 것으로, 오퍼레이터이의 주관에 의해 반송 위치가 결정되기 때문에 오퍼레이터의 경험이나 기술력에 따라 반송 정밀도의 차이가 발생하는 문제점이 있다. 게다가, 공통 반송실내에서 작업을 진행하는 관계로 반송 로봇이 공통 반송실내에서 접촉하게 되는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 구동암과 엔드 이펙터 및 기판이 공통 반송실의 내벽면과의 간섭, 즉 충돌이 방지되도록 교시할 수 있도록 한 반송로봇의 교시방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 적어도 2개 이상의 구동암(10)(20)이 각각 관절 운동을 하도록 상호 회전 가능하게 연결되고, 다수의 구동암중 말단부 구동암(20)에 장착되어 상기 기판(W)을 지지하는 엔드 이펙터(30)로 이루어진 반송 로봇(40)이 내부에 설치된 공통 반송실(TR)로부터 상기 기판(W)을 반송하여, 상기 공통 반송실(TR)의 측변에 마련된 다수의 챔버(PR)내에 각각 설치된 스테이지에 로딩하도록 하기 위해 소정의 교시 정보를 입력한 후, 상기 반송 로봇(40)이 반송 동작을 수행하도록 하는 반송 로봇의 교시방법에 있어서, 상기 교시 정보는 상기 스테이지의 중심 좌표점(O)과 상기 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 교시 방법에 따르면, 구동암과 엔드 이펙터 및 기판이 공통 반송실의 내벽면과의 간섭, 즉 충돌이 방지되도록 교시할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 교시 방법을 구현하기 위한 반송 로봇, 공통 반송실 및 챔버의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 챔버의 B 스테이지로 기판을 로딩하기 위해, 반송 로봇의 시작 위치에서 공통 반송실의 내벽면과의 간섭을 방지를 위한 자세 설정을 나타낸 도면.
도 3은 챔버의 B 스테이지로 기판을 로딩하기 위해, 반송 로봇의 종점 위치에서 공통 반송실의 내벽면과의 간섭을 방지를 위한 자세 설정을 나타낸 도면.
도 4는 챔버의 F 스테이지로 기판을 로딩하기 위해, 반송 로봇의 시작 위치에서 공통 반송실의 내벽면과의 간섭을 방지를 위한 자세 설정을 나타낸 도면.
도 5는 챔버의 F 스테이지로 기판을 로딩하기 위해, 반송 로봇의 종점 위치에서 공통 반송실의 내벽면과의 간섭을 방지를 위한 자세 설정을 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 반송 로봇의 교시방법에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 본 발명의 교시 방법을 설명하기에 앞서, 첨부된 도면에 대해 간단히 서술하기로 한다.
도면 부호 'PR'은 챔버로, 통상적으로 기판(W;일례로 웨이퍼를 의미함)에 대해 실질적인 반도체 공정 처리를 진행할 수 있는 프로세스 챔버이다.
부호 'O'는 챔버내에 설치된 스테이지(A,B,C,D,E)에 기판(W)이 정확한 위치에 로딩되도록 하기 위한 스테이지의 중심점이다.
부호 'K1'은 구동암(10)의 기단측의 회전 중심점(C1)을 지나 공통 반송실(TR)의 가로변(CA)을 직교하는 수직 선분이고, 부호 'K2'는 구동암(10)의 기단측의 회전 중심점(C1)을 지나 공통 반송실(TR)의 세로변(CB)을 직교하는 수직 선분이다.
부호 R1,R2,R3는 각각 구동암(20)의 기단측의 반경이고, 엔드 이펙터(30)의 기단측의 반경이며, 기판(W)의 반경이다.
부호 CL3는 수직선분(K1)과 세로변(CB)간의 거리이고, 부호 CL21는 수직 선분(K2)과 상측 가로변(CA)간의 거리이며, 부호 CL22는 수직 선분(K2)과 하측 가로변(CA)간의 거리이다.
부호 C1은 구동암(10)의 기단측의 회전 중심점이고, 부호 C2는 구동암(20)의 기단측 회전 중심점이며, 부호 C3는 엔드 이펙터(30)의 기단측의 회전 중심점이다.
부호 L은 구동암(10)의 기단측의 회전 중심점(C1)과 구동암(20)의 기단측 회전 중심점(C2)간의 거리임과 아울러 구동암(20)의 기단측 회전 중심점(C2)과 엔드 이펙터(30)의 기단측의 회전 중심점(C3)간의 거리이다.
부호 EL은 엔드 이펙터(30)의 기단측의 회전 중심점(C3)과 스테이지의 중심 좌표점(O)간의 거리로서, 엔드 이펙터(30)에 올려진 기판(W)이 챔버(PR)내에 투입된 상태에서 스테이지에 로딩 완료된 상태일를 기준으로 한 거리이다.
본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 2개 이상의 구동암(10)(20)이 각각 관절 운동을 하도록 상호 회전 가능하게 연결되고, 다수의 구동암중 말단부 구동암(20)에 장착되어 상기 기판(W)을 지지하는 엔드 이펙터(30)로 이루어진 반송 로봇(40)이 내부에 설치된 공통 반송실(TR)로부터 상기 기판(W)을 반송하여, 상기 공통 반송실(TR)의 측변에 마련된 다수의 챔버(PR)내에 각각 설치된 스테이지에 로딩하도록 하기 위해 소정의 교시 정보를 입력한 후, 상기 반송 로봇(40)이 반송 동작을 수행하도록 하는 반송 로봇의 교시방법에 있어서, 상기 교시 정보는 상기 스테이지의 중심 좌표점(O)과 상기 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈이다.
따라서, 본 발명은, 교시 정보로 스테이지의 중심 좌표점(O)과 상기 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈를 입력하여 교시를 실시하게 되면, 반송 로봇(40)의 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)가공통 반송실(TR)의 내벽면에 접촉되는 현상이 발생되지 않으며, 상기 2가지의 교시 정보의 입력에 의해 반송 로봇(40)의 교시 조작을 오퍼레이터가 수동으로 실시하지 않아도 되는 장점이 있다.
그리고, 본 발명은 공통 반송실내의 반송 로봇 및 공정 챔버내의 스테이지가 설계상대로 정확하게 배치되지 않고 일정 범위의 설치 오차가 있더라도, 반송로봇 및 스테이지등을 조립 설치한 후에, 상기 2가지의 교시 정보에 의해 오차에 대한 교시(Teaching) 작업을 매우 용이하게 실시할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명은 반송 로봇(40)의 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)는 직선 보간 제어에 의해, 공통 반송실(TR)의 내벽면과의 간섭을 피하면서 기판(W)을 각각의 챔버(PR)내의 스테이지에 로딩/언로딩되도록 하여 교시하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 의한 직선 보간 제어는 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)를 시작 위치와 종점 위치별로 자세 설정을 상이하게 제어하여 교시를 실시하게 된다.
본 발명의 실시예로는 교시 정보중의 하나인 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈의 형상은 가로변(CA)이 세로변(CB)보다 일정 길이 길게 형성된 직사각형으로 이루어진 경우이고, 다수의 챔버(PR)중 어느 하나가 공통 반송실(TR)의 가로변(CB)에 설치된 경우에, 상기 시작 위치에서의 자세 설정은,
Figure 112010023624529-pat00001
로 이루어진 수식을 만족하도록 이루어지며, 상기 종점 위치에서의 자세 설정은,
Figure 112010023624529-pat00002
로 이루어진 수식을 만족하도록 이루어지도록 함이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 교시 정보중의 하나인 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈의 형상은 가로변(CA)이 세로변(CB)보다 일정 길이 길게 형성된 직사각형으로 이루어지고, 상기 다수의 챔버(PR)중 어느 하나가 상기 공통 반송실(TR)의 세로변(CB)에 설치된 경우에, 상기 시작 위치에서의 자세 설정은,
Figure 112010023624529-pat00003
로 이루어진 수식을 만족하도록 이루어지지며,
상기 종점 위치에서의 자세 설정은,
Figure 112010023624529-pat00004
의 수식을 만족하도록 함이 바람직하다.
여기서, 상기 설정 틈새는 직선 보간 제어시, 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)가 상호 관절 운동하여 시작 위치로부터 종점 위치로 그 자세가 변경될 때, 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)가 공통 반송실(TR)의 내벽면과의 간섭 방지, 즉 충돌 방지를 위한 여유값이다.
10,20 : 구동암
30 : 엔드 이펙터
40 : 반송 로봇
TR : 공통 반송실
PR : 챔버
W : 기판(웨이퍼)

Claims (5)

  1. 적어도 2개 이상의 구동암(10)(20)이 각각 관절 운동을 하도록 상호 회전 가능하게 연결되고, 다수의 구동암중 말단부 구동암(20)에 장착되어 기판(W)을 지지하는 엔드 이펙터(30)로 이루어진 반송 로봇(40)이 내부에 설치된 공통 반송실(TR)로부터 상기 기판(W)을 반송하여, 상기 공통 반송실(TR)의 측변에 마련된 다수의 챔버(PR)내에 각각 설치된 스테이지에 로딩하도록 하기 위해 소정의 교시 정보를 입력한 후, 상기 반송 로봇(40)이 반송 동작을 수행하도록 하는 반송 로봇의 교시방법에 있어서,
    상기 교시 정보는 상기 스테이지의 중심 좌표점(O)과 상기 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈이고,
    상기 반송 로봇(40)의 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)는 직선 보간 제어에 의해, 상기 공통 반송실(TR)의 내벽면과의 간섭을 피하면서 상기 기판(W)을 각각의 챔버(PR)내의 스테이지에 로딩/언로딩되도록 하며,
    상기 직선 보간 제어는 상기 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)를 시작 위치와 종점 위치별로 자세 설정을 상이하게 제어하고,
    상기 교시 정보중의 하나인 상기 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈의 형상은 가로변(CA)이 세로변(CB)보다 일정 길이 길게 형성된 직사각형으로 이루어지고,
    상기 다수의 챔버(PR)중 어느 하나가 상기 공통 반송실(TR)의 가로변(CB)에 설치된 경우에,
    상기 시작 위치에서의 자세 설정은,
    Figure 112016103009925-pat00005

    로 이루어진 수식을 만족하도록 이루어지며,
    상기 종점 위치에서의 자세 설정은,
    Figure 112016103009925-pat00006

    로 이루어진 수식을 만족하도록 이루어지고,
    K1은 구동암(10)의 기단측의 회전 중심점(C1)을 지나 공통 반송실(TR)의 가로변(CA)을 직교하는 수직 선분이고, K2는 구동암(10)의 기단측의 회전 중심점(C1)을 지나 공통 반송실(TR)의 세로변(CB)을 직교하는 수직 선분이며,
    S21은 가로 방향으로 K1과 기판(W) 간의 최장거리이고, S22는 세로 방향으로 K2와 구동암(20)의 단부 간 거리이며, S23은 세로 방향으로 K2와 기판(W) 간의 최장거리이고, S24는 세로 방향으로 K2와 구동암(10)의 단부 간 거리이며, A1 및 A2는 C1의 가로축과 구동암(10) 간의 각도이고, B1 및 B2는 C2의 세로축과 구동암(20) 간의 각도인 것을 특징으로 하는 반송 로봇의 교시방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 적어도 2개 이상의 구동암(10)(20)이 각각 관절 운동을 하도록 상호 회전 가능하게 연결되고, 다수의 구동암중 말단부 구동암(20)에 장착되어 기판(W)을 지지하는 엔드 이펙터(30)로 이루어진 반송 로봇(40)이 내부에 설치된 공통 반송실(TR)로부터 상기 기판(W)을 반송하여, 상기 공통 반송실(TR)의 측변에 마련된 다수의 챔버(PR)내에 각각 설치된 스테이지에 로딩하도록 하기 위해 소정의 교시 정보를 입력한 후, 상기 반송 로봇(40)이 반송 동작을 수행하도록 하는 반송 로봇의 교시방법에 있어서,
    상기 교시 정보는 상기 스테이지의 중심 좌표점(O)과 상기 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈이고,
    상기 반송 로봇(40)의 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)는 직선 보간 제어에 의해, 상기 공통 반송실(TR)의 내벽면과의 간섭을 피하면서 상기 기판(W)을 각각의 챔버(PR)내의 스테이지에 로딩/언로딩되도록 하며,
    상기 직선 보간 제어는 상기 구동암(10)(20) 및 엔드 이펙터(30)를 시작 위치와 종점 위치별로 자세 설정을 상이하게 제어하고,
    상기 교시 정보중의 하나인 상기 공통 반송실(TR)의 내부 사이즈의 형상은 가로변(CA)이 세로변(CB)보다 일정 길이 길게 형성된 직사각형으로 이루어지고,
    상기 다수의 챔버(PR)중 어느 하나가 상기 공통 반송실(TR)의 세로변(CB)에 설치된 경우에,
    상기 시작 위치에서의 자세 설정은,
    Figure 112016103009925-pat00007

    로 이루어진 수식을 만족하도록 이루어지며,
    상기 종점 위치에서의 자세 설정은,
    Figure 112016103009925-pat00008

    의 수식을 만족하도록 이루어지고,
    K1은 구동암(10)의 기단측의 회전 중심점(C1)을 지나 공통 반송실(TR)의 가로변(CA)을 직교하는 수직 선분이고, K2는 구동암(10)의 기단측의 회전 중심점(C1)을 지나 공통 반송실(TR)의 세로변(CB)을 직교하는 수직 선분이며,
    S25는 가로 방향으로 K1과 기판(W) 간의 최장거리이고, S26은 세로 방향으로 K2와 구동암(10)의 단부 간 거리이며, S27은 가로 방향으로 K1과 구동암(20)의 단부 간 거리이고, S28은 세로 방향으로 K2와 구동암(10)의 단부 간 거리이며, A3 및 A4는 C2의 세로축과 구동암(20) 간의 각도이고, B3 및 B4는 C2의 세로축과 구동암(10) 간의 각도인 것을 특징으로 하는 반송 로봇의 교시방법.
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