KR20040008057A - 웨이퍼 이송용 로봇암 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 이송하는 도중에 발생되는 웨이퍼 드롭 등의 문제를 미연에 방지할 수 있는 웨이퍼 이송용 로봇암에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송용 로봇암에 있어서, 웨이퍼를 클램핑할 수 있도록 웨이퍼의 일측면을 지지하는 제1클램프와, 웨이퍼를 클램핑할 수 있도록 제1클램프와 동시에 웨이퍼의 타측면을 지지하는 제2클램프와, 제1클램프와 제2클램프를 회동가능하게 지지하는 홀딩부재와, 제1클램프와 제2클램프에 각각 연결되어 제1클램프와 제2클램프가 동시에 웨이퍼를 지지할 수 있도록 하는 클램프 벨트 및 웨이퍼가 언클램핑되도록 제1클램프와 제2클램프 사이를 탄성력에 의해 벌어지게 하는 스프링을 포함한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송용 로봇암은 집게 방식과 같이 두개의 클램프를 이용하여 웨이퍼를 클램핑한 후 웨이퍼를 이송하기 때문에 종래 웨이퍼를 이송함에 있어서 원심력이나 진동 등에 의해 웨이퍼가 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 웨이퍼 이탈방지로 인해 종래 웨이퍼 드롭이나 이로 인한 공정진행불량 등의 문제를 완전히 해결하게 된다.

Description

웨이퍼 이송용 로봇암{Robot arm used to transfer wafer}
본 발명은 웨이퍼 이송용 로봇암에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 이송하는 도중에 발생되는 웨이퍼 드롭(Drop) 등의 문제를 미연에 방지할 수 있는 웨이퍼 이송용 로봇암에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스(Device)는 순수 실리콘 웨이퍼(Sillicon Wafer)상에 소정 회로패턴(Pattern) 박막을 순차적으로 적층하는 과정을 반복함으로써 제조되는 바, 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 포토(Photo)공정, 애싱(Ashing)공정, 박막증착공정, 식각공정 등과 같은 다수의 단위공정을 반복 수행하게 된다.
이때, 이와 같은 다수의 단위공정은 크게 두가지 방식에 의해 이루어진다. 즉, 다수의 단위공정은 약 50여장씩의 웨이퍼를 동시에 처리하는 배치(Batch)식이나 1장씩의 웨이퍼를 낱개로 처리하는 매엽식에 의해 이루어진다.
여기에서, 배치식 같은 경우 약 50여장씩의 웨이퍼를 동시에 처리하는 바 우수한 드루풋(Throughput)을 얻을 수 있다는 점에서 많이 이용되고 있으며, 매엽식 같은 경우 1장씩의 웨이퍼를 낱개로 처리하는 바 매우 정밀한 공정구현이 가능하다는 점에서 많이 이용되고 있다.
그리고 최근에는 웨이퍼를 낱개로 처리하는 매엽식이면서도 보다 향상된 드루풋을 얻을 수 있는 멀티챔버(Multi Chamber)를 이용한 방식이 공정에 점차 확대되고 있는 실정이다.
예를 들면, 종래 반도체 제조설비에는 다수개의 프로세스 챔버(Process chamber)와, 이 다수개의 프로세스 챔버 사이에 위치되며 웨이퍼 이송암이 설치된 로드락 챔버(Loadlock chamber) 및 다수개의 웨이퍼가 정렬되어 대기되는 웨이퍼 대기챔버가 구비되고 있으며, 웨이퍼 이송암은 이 웨이퍼 대기챔버와 다수개의 프로세스 챔버 사이에서 순차적으로 웨이퍼를 빠르게 로딩(Loading)/언로딩 (Unloading)시킴으로써 우수한 드루풋을 얻을 수 있으면서도 매우 정밀한 공정을 수행하게 된다.
이때, 종래 웨이퍼 이송용 로봇암(50)은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 그 상면에 웨이퍼 안착홈(55)이 형성된 블레이드(Blade) 형태로 형성되는 바, 웨이퍼 대기챔버(미도시)에 대기된 웨이퍼(90)를 다수개의 프로세스 챔버(미도시)로 빠르게 로딩 및 언로딩시키기 위해서는 블레이드 형태의 웨이퍼 이송용 로봇암(50)이 상승과 하강 및 회전과 전후진의 동작으로 빠르게 반복하면서 웨이퍼(90)를 이송하게 된다.
즉, 종래 웨이퍼 이송용 로봇암(50)은 웨이퍼(90)를 이송하기 위하여 대기된 웨이퍼(90)의 하측으로 로봇암(50)을 전진시키게 되고, 전진후에는 웨이퍼 안착홈(55)에 웨이퍼(90)가 안착되도록 로봇암(50)을 소정 높이로 상승시키게 되며, 웨이퍼 안착홈(55)에 웨이퍼(90)가 안착된 후에는 후진과 회전 및 하강 등의 동작으로 웨이퍼 안착홈(55)에 안착된 웨이퍼(90)를 이동되어어야할 위치로 빠르게 이송하게 된다.
그러나, 이상과 같은 블레이드 형태의 종래 웨이퍼 이송용 로봇암(50)을 이용하여 웨이퍼(90)를 이송할 경우, 웨이퍼 이송용 로봇암(50)은 상승과 하강 및 회전과 전후진 등의 동작을 매우 빠르게 행하기 때문에 웨이퍼 이송용 로봇암(50) 상에는 원심력이나 진동 등이 발생되고, 이 원심력이나 진동 등은 웨이퍼(90)를 웨이퍼 안착홈(55)에서 외부로 이탈시켜 웨이퍼 드롭이나 공정진행불량 등을 야기시키게 되는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼를 이송하는 도중에 발생되는 웨이퍼 드롭 등의 문제를 미연에 방지할 수 있는 웨이퍼 이송용 로봇암을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 이송용 로봇암을 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 종래 웨이퍼 이송용 로봇암에 웨이퍼가 안착된 것을 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 일실시예인 웨이퍼 이송용 로봇암을 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명 웨이퍼 이송용 로봇암의 분리사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예인 웨이퍼 이송용 로봇암에 웨이퍼가 클램핑된 것을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예인 웨이퍼 이송용 로봇암에서 웨이퍼가 언클램핑되는 것을 도시한 사시도.
이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명은 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송용 로봇암에 있어서, 웨이퍼를 클램핑(Clamping)할 수 있도록 웨이퍼의 일측면을 지지하는 제1클램프(Clamp)와, 웨이퍼를 클램핑할 수 있도록 제1클램프와 동시에 웨이퍼의 타측면을 지지하는 제2클램프와, 제1클램프와 제2클램프를 회동가능하게 지지하는 홀딩(Holding)부재와, 제1클램프와 제2클램프에 각각 연결되어 제1클램프와 제2클램프가 동시에 웨이퍼를 지지할 수 있도록 하는 클램프 벨트(Clamp belt) 및 웨이퍼가 언클램핑(Unclamping)되도록 제1클램프와 제2클램프 사이를 탄성력에 의해 벌어지게 하는 스프링(Spring)을 포함한 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 웨이퍼에 접촉되는 제1클램프와 제2클램프의 내측에는 웨이퍼가 미끄러지는 것을 방지하는 걸림홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 제1클램프와 제2클램프에는 각각 제1회동홀(Hole)이 형성되고, 홀딩부재에는 제1회동홀에 대응되는 제2회동홀이 형성되며, 제1회동홀과 제2회동홀은 샤프트 핀(Shaft pin)에 의해 핀결합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1클램프와 제2클램프의 상호 대향되는 면에는 스프링이 설치될 수 있도록 각각 스프링 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예인 웨이퍼 이송용 로봇암(100)에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 웨이퍼 이송용 로봇암(100)은 전체적으로 보아 웨이퍼(90)를 직접 클램핑하는 클램프 부재(120)와, 이 클램프 부재(120)의 일측을 지지시켜주는 홀딩부재(140)와, 홀딩부재(140)에 설치되며 클램프 부재가(120) 웨이퍼(90)를 클램핑할 수 있도록 하는 클램프 벨트(160) 및 클램프 부재(120)가 웨이퍼(90)를 언클램핑할 수 있도록 하는 스프링(180)으로 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 클램프 부재(120)는 웨이퍼(90)의 양측면을 동시에 지지하는 방법으로 웨이퍼(90)를 클램핑하는 바, 다시 웨이퍼(90)의 일측면을 지지하는 제1클램프(121)와, 웨이퍼(90)의 타측면을 지지하는 제2클램프(128)의 한쌍으로 구성된다.
여기에서, 제1클램프(121)와 제2클램프(128)는 상호 대칭되게 형성되는 바, 이하에서는 제1클램프(121)를 대표적으로 설명하기로 한다.
즉, 제1클램프(121)는 웨이퍼(90)를 직접 지지하는 부분인 클램핑 파트(Part,122)와, 이 클램핑 파트(122)와 일체로 형성되어 클램핑 파트(122)를 일정각도 회동되게 하는 회동파트(124)로 이루어진다.
이때, 클램핑 파트(122)는 원호 형태로 구부러진 로드(Rod) 형상이며, 웨이퍼(90)와 직접 접촉되는 일면에는 클램핑된 웨이퍼(90)가 하측방향으로 미끄러지는 것을 방지하는 걸림홈(123)이 형성된다.
또한, 회동파트(124)는 플레이트(Plate) 형상이며, 일측단부에는 클램핑 파트(122)가 일체로 연장형성되고, 타측단부에는 홀딩부재(140)와 결합될 수 있도록제1회동홀(126)과 벨트연결홀(127)이 형성된다. 그리고, 회동파트(124)의 일측면 즉, 제2클램프(128)의 회동파트에 대향되는 제1클램프(121)의 회동파트(124) 일측면에는 클램프 부재(120)가 웨이퍼(90)를 언클램핑할 수 있도록 하는 스프링(180)이 끼워지도록 스프링 끼움홈(125)이 형성된다. 여기에서 제1클램프(121)에 형성된 스프링 끼움홈(125)은 스프링(180)의 절반정도가 끼워질 수 있는 크기로 형성됨이 바람직하고, 이 제1클램프(121)의 스프링 끼움홈(125)에 끼워지지 못한 나머지 절반의 스프링(180)은 이 제1클램프(121)의 스프링 끼움홈(125)에 대칭 및 대향되는 제2클램프(128)의 스프링 끼움홈에 끼워짐이 바람직하다.
한편, 홀딩부재(140)는 앞에서 설명한 바와 같이 제1클램프(121)와 제2클램프(128)로 구성된 클램프 부재(120)의 일측을 지지시켜주는 역할을 하는 바, 제1클램프(121)와 제2클램프(128)를 각각 지지해주는 제1홀더(146)와 제2홀더(149)의 한쌍으로 구성된다.
여기에서, 제1홀더(146)와 제2홀더(149)도 제1클램프(121)와 제2클램프(128)와 같이 상호 대칭되게 형성되는 바, 이하에서는 제1클램프(121)를 지지해주는 제1홀더(146)를 대표적으로 설명하기로 한다.
즉, 제1홀더(146)는 제1클램프(121)를 지지할 수 있도록 형성된 평판형상으로, 이 제1클램프(121)가 결합되는 일측 단부에는 별도의 샤프트 핀(193) 등에 의해 제1클램프(121)가 회동가능하게 결합될 수 있도록 상하방향으로 관통된 제2회동홀(147)이 형성된다. 그리고, 제1홀더(146)의 내측에는 앞에서 설명한 클램프 벨트(160)가 끼워질 수 있도록 제1홀더(146)의 길이방향을 따라 소정 직경을 갖는벨트 끼움홀(148)이 형성된다.
한편, 이와 같은 벨트 끼움홀(148)에 끼워지는 클램프 벨트(160)는 띠형상으로 형성되며, 그 일측 단부에는 고리 모양의 걸림단자(165)가 형성되어 별도의 벨트 연결핀(194) 등에 의해 제1클램프(121) 및 제2클램프(128)의 벨트연결홀(127)에 연결되고, 그 타측 단부는 동력에 의해 클램프 벨트(160)를 감거나 풀 수 있는 모터(Motor,미도시) 또는 실린더(Cylinder,미도시)에 연결된다. 이에 모터나 실린더의 구동에 의해 클램프 벨트(160)가 당겨질 경우 이 클램프 벨트(160)에 연결된 제1클램프(121) 및 제2클램프(128)는 상호 마주보는 방향으로 모여지면서 웨이퍼(90)를 클램핑하게 된다.
또한, 스프링(180)은 소정 탄성력을 갖도록 형성되며, 앞에서 설명한 바와 같이 제1클램프(121)의 스프링 끼움홈(125)에 그 절반이 설치되고, 나머지 절반은 제1클램프(121)의 스프링 끼움홈(125)에 대향되는 제2클램프(128)의 스프링 끼움홈에 설치된다. 이때, 스프링(180)은 제1클램프(121)와 제2클램프(128) 사이에서 소정 탄성력을 발휘하여 제1클램프(121)와 제2클램프(128)가 상호간 소정 간격이상으로 벌어질 수 있도록 하는 역할을 하며, 웨이퍼(90)는 이와 같은 스프링(180)의 작용에 의해 언클램핑된다. 여기에서, 이상과 같이 설치된 스프링(180)은 외부로 이탈되지 않도록 도면에 도시된 바와 같이 별도의 스프링 커버(Cover,191)에 의해 보호된다.
이하, 이상과 같이 구성된 본 발명 웨이퍼 이송용 로봇암(100)의 조립방법 및 그 작용과 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 작업자는 제1홀더(146)와 제2홀더(149)에 형성된 벨트 끼움홀(148)에 각각 클램프 벨트(160)를 끼우게 되고, 클램프 벨트(160)가 끼워진 후에는 별도의 샤프트 핀(193)과 벨트 연결핀(194)을 이용하여 제1클램프(121)와 제2클램프(128)를 각각 제1홀더(146)와 제2홀더(149) 및 클램프 벨트(160)에 결합시키게 된다. 즉, 작업자는 샤프트 핀(193)을 제1클램프(121)에 형성된 제1회동홀(126)과 제1홀더(146)에 형성된 제2회동홀(147)에 연속적으로 끼워넣는 방법으로 제1,2클램프(121,128)를 제1,2홀더(146,149)에 결합시키게 되며, 클램프 벨트(160)의 결합은 벨트 연결핀(194)으로 제1클램프(121)의 벨트연결홀(127)과 클램프 벨트(160)의 걸림단자(165)을 연속적으로 끼워넣는 방법으로 결합시키게 된다.
이후, 작업자는 제1클램프(121)와 제2클램프(128)의 스프링 끼움홈(125)에 스프링(180)을 끼워넣은 후 결합볼트(192)를 이용하여 스프링 커버(191)를 결합시키게 되며, 스프링 커버(191)의 결합 후에는 클램프 벨트(160)의 타측 단부를 모터나 실린더에 연결하게 되고, 본 발명 웨이퍼 이송용 로봇암(100)의 조립은 완료된다.
이때, 이와 같이 구성된 웨이퍼 이송용 로봇암(100)은 웨이퍼(90)를 클램핑하고자 할 경우 제1클램프(121)의 클램핑 파트(122)와 제2클램프(128)의 클램핑 파트 사이에 웨이퍼(90)가 위치되도록 한 후 제1클램프(121)와 제2클램프(128)에 연결된 클램프 벨트(160)를 감거나 잡아당김으로써 제1클램프(121)의 클램핑 파트(122)와 제2클램프(128)의 클램핑 파트가 상호간 모이도록 하여 웨이퍼(90)를 클램핑하게 된다.
그리고, 웨이퍼(90)를 언클램핑하고자 할 경우에는 감거나 잡아당기고 있는 클램프 벨트(160)를 풀거나 놓아줌으로써 제1클램프(121)와 제2클램프(128) 사이에 설치된 스프링(180)의 탄성력에 의해 제1클램프(121)의 클램핑 파트(122)와 제2클램프(128)의 클램핑 파트가 상호간 벌어지게 하여 클램핑된 웨이퍼(90)를 언클램핑하게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송용 로봇암(100)은 집게 방식과 같이 두개의 클램프(121,128)를 이용하여 웨이퍼(90)를 클램핑한 후 웨이퍼(90)를 이송하기 때문에 종래 웨이퍼를 이송함에 있어서 원심력이나 진동 등에 의해 웨이퍼가 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 웨이퍼 이탈방지로 인해 종래 웨이퍼 드롭이나 이로 인한 공정진행불량 등의 문제를 완전히 해결하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송용 로봇암은 집게 방식과 같이 두개의 클램프를 이용하여 웨이퍼를 클램핑한 후 웨이퍼를 이송하기 때문에 종래 웨이퍼를 이송함에 있어서 원심력이나 진동 등에 의해 웨이퍼가 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 웨이퍼 이탈방지로 인해 종래 웨이퍼 드롭이나 이로 인한 공정진행불량 등의 문제를 완전히 해결하게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송용 로봇암에 있어서,
    상기 웨이퍼를 클램핑할 수 있도록 상기 웨이퍼의 일측면을 지지하는 제1클램프;
    상기 웨이퍼를 클램핑할 수 있도록 상기 제1클램프와 동시에 상기 웨이퍼의 타측면을 지지하는 제2클램프;
    상기 제1클램프와 상기 제2클램프를 회동가능하게 지지하는 홀딩부재;
    상기 제1클램프와 상기 제2클램프에 각각 연결되어 상기 제1클램프와 상기 제2클램프가 동시에 상기 웨이퍼를 지지할 수 있도록 하는 클램프 벨트 및;
    상기 웨이퍼가 언클램핑되도록 상기 제1클램프와 상기 제2클램프 사이를 탄성력에 의해 벌어지게 하는 스프링을 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송용 로봇암.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼에 접촉되는 상기 제1클램프와 상기 제2클램프의 내측에는 상기 웨이퍼가 미끄러지는 것을 방지하는 걸림홈이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송용 로봇암.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1클램프와 상기 제2클램프에는 각각 제1회동홀이 형성되고, 상기 홀딩부재에는 상기 제1회동홀에 대응되는 제2회동홀이 형성되며,상기 제1회동홀과 상기 제2회동홀은 샤프트 핀에 의해 핀결합된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송용 로봇암.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제1클램프와 상기 제2클램프의 상호 대향되는 면에는 상기 스프링이 설치될 수 있도록 각각 스프링 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송용 로봇암.
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KR1020020041352A KR20040008057A (ko) 2002-07-15 2002-07-15 웨이퍼 이송용 로봇암

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101528894B1 (ko) * 2009-04-23 2015-06-15 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판 보지 부재, 기판 반송 암 및 기판 반송 장치
CN106340486A (zh) * 2016-09-26 2017-01-18 天津华海清科机电科技有限公司 晶圆夹持装置
WO2022193334A1 (zh) * 2021-03-19 2022-09-22 台湾积体电路制造股份有限公司 定位治具

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