KR20130014054A - 습식 벤치 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20130014054A
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브루스 스미스
레이몬드 손
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에이티에스 오토메이션 툴링 시스템즈 인코포레이티드
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Abstract

습식 벤치 시스템은 복수의 연속으로 정렬된 용기들을 포함한다. 제1레일은 상기 용기의 제1측에 일반적으로 수평하게 인접하고, 제1아암은 상기 제1레일 상에서 이동 가능한 제1로봇을 갖는다. 제2레일은 상기 용기의 제2측에 일반적으로 수평하게 인접하고, 제2아암은 상기 제2레일 상에서 이동 가능한 제2로봇을 갖는다. 상기 아암들은 등넘기 방식으로 앞 뒤로 이동함에 의해 용기들에서 화학적으로 처리될 물품들을 이동시킬 수 있다.

Description

습식 벤치 장치 및 방법{WET BENCH APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 액체를 담고 있는 다양한 탱크들에 담금에 의해 물품을 처리하기 위한 습식 벤치 장치 및 방법에 관한 것으로, 실리콘 웨이퍼와 자갈과 같은 물품을 처리허가 위한 습식 벤치 장치 및 방법에 관한 것이다.
습식 벤치 장치는 다른 화학 구성을 포함하는 일련의 탱크에 물품을 넣어 물품을 처리하기 위해 이용된다. 특히, 습식 벤치 조립체는 다수의 탱크로 이루어질 수 있다. 화학적 에칭 과정에서, 물품은 산성 약품을 담고 있는 제1탱크에 담가진 후 산성 약품을 헹구기 위해 물을 담고 있는 이어지는 탱크로 이동할 수 있고, 이후 공기 건조 및/또는 진공 건조를 위한 영역으로 이동될 수 있다. 물품을 이동시키기 위하여, 오버헤드 크레인 또는 기중기가 이용되는 데, 예를 들어 웨이퍼 및/또는 실리콘 자갈과 같은 처리될 물품을 담는 카세트 또는 메시 케이지를 들어올리기 위한 갈고리를 갖는다. 여기서, 웨이퍼는 광발전(PV) 적용을 위한 실리콘 웨이퍼일 수 있다.
알려진 습식 벤치 시스템들은 일반적으로 물품들이 순서대로 연속되는 욕조를 따라 전진하는 연속 방식을 위한 동작에만 잘 적합화되어 있다. 예를 들어, 단일 오버헤드 크레인은 제1탱크로부터 제2탱크로 그리고 나서 건조 스테이션으로 연속적으로 물품을 실은 카세트나 메시 케이지를 이동시킬 수 있다. 그러나, 공간적인 제약이 있거나 또는 물품들이 예를 들어 제1욕조로부터 제2욕조로 그리고 나서 다시 제1욕조로 가야 하는 경우라면, 알려진 습식 벤치 시스템은 편리하지 않다.
과거의 다른 방법들은 벤치 외부의 리턴 루트를 이용하거나, 또는 리턴을 위해 이용되는 주 기중기를 필요로 하였다.
이처럼, 습식 벤치를 동작시키기 위한 개선된 시스템, 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명은 교차하는 작업 영역을 갖는 습식 벤치에서 작업하기 위해 단일 선형 축에 장착되는 다수의 로봇들을 갖는 랙과 피이언 연속적인 이동에 대비한 습식 벤치 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 플랫폼이 탱크의 양쪽에서 습식 벤치의 길이를 따라 두 개의 선형 이동 레일들을 이용하도록 위해 등넘기 이동에 대비할 수 있다. 이러한 장치는 습식 벤치 내에서 로봇들이 서로 스쳐 이동할 수 있게 하고, 사이클 기간을 줄이고, 잠재적인 산성 오염 부품이 처음으로 되돌리기 위한 습식 벤치의 적하(drip) 억제와 연무(fume) 안전으로부터 제외되는 것을 방지할 수 있다.
일 측면에 따르면, 용기의 수평 방향으로 움직이는 제1아암과; 상기 수평 방향으로 움직이는 제2아암을 포함하는 습식 벤치 장치가 제공된다.
상기 제1 및 제2아암들은 상기 용기의 동일측에 위치한다.
상기 제1 및 제2아암들은 상기 용기의 마주보는 측에 위치한다.
상기 제1 및 제2아암들은 수직 방향으로 이동가능하다.
상기 제1아암은 적어도 하나의 제1아이템을 이동시키기에 적합하고, 상기 제2아암은 적어도 하나의 제2아이템을 이동시키기에 적합하며, 상기 제1아이템과 제2아이템은 복수의 처리 용기들의 안과 밖으로 이동할 수 있고, 상기 제1아암과 상기 적어도 하나의 제1아이템은 상기 제2아암과 상기 적어도 하나의 제2아이템과 접촉하지 않고 이동하도록 사용자가 특정한 방향으로 위치 가능하다.
상기 제1아암은 제1로봇에 연결되고, 상기 제2아암은 제2로봇에 연결되며, 상기 제1 로봇은 제1트랙 상에서 이동 가능하고, 상기 제2로봇은 제2트랙 상에서 이동 가능하다.
상기 제1로봇은 제1가이드 바와 제2가이드 바 사이에 위치하는 적어도 하나의 캠 롤러를 포함하는 제1캠 종동 시스템을 포함하고, 상기 제2로봇은 제1가이드 바와 제2가이드 바 사이에 위치하는 적어도 하나의 캠 롤러를 포함하는 제2캠 종동 시스템을 포함한다.
상기 제1로봇은 가이드 바의 일측에 위치하는 제1캠 롤러와 가이드 바의 타측에 위치하는 제2캠 롤러를 포함하는 제1캠 종동 시스템을 포함하고, 상기 제2로봇은 가이드 바의 일측에 위치하는 제1캠 롤러와 가이드 바의 타측에 위치하는 제2캠 롤러를 포함하는 제2캠 종동 시스템을 포함한다.
상기 제1 및 제2로봇들, 상기 제1 및 제2아암들, 그리고 상기 제1 및 제2트랙들은 부식 방지 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
다른 측면에 따르면, 제1용기와; 상기 용기의 제1측에 일반적으로 수평하게 인접한 제1레일과; 상기 제1레일 상에서 이동 가능한 제1로봇을 갖는 제1아암과; 상기 용기의 제2측에 일반적으로 수평하게 인접한 제2레일을 포함하고, 제2아암은 상기 제2레일 상에서 이동 가능한 제2로봇을 갖는 습식 벤치 시스템이 제공된다..
상기 제1 및 제2아암들은 수직 방향으로도 이동 가능하다.
상기 제1아암은 제1단을 마주보는 제1아암의 제2단에 연결된 제1단이펙터를 포함하고, 제2아암은 상기 제1단을 마주보는 상기 제2아암의 제2단에 연결된 제2단이펙터를 포함한다.
상기 수평 방향으로 상기 제1용기에 가장 가까이 위치한 제2용기를 포함하고, 상기 제1아암은 적어도 하나의 제1아이템을 이동시키도록 동작하고 상기 제2아암은 상기 제1용기로부터 상기 제2용기로 적어도 하나의 제2아이템을 이동시키도록 동작하며, 상기 제1아암과 상기 적어도 하나의 제1아이템은 상기 제2아암과 상기 적어도 하나의 제2아이템과 접촉하지 않고 이동하도록 사용자가 특정한 방향으로 위치 가능하다.
상기 제1로봇은 제1가이드 바와 제2가이드 바 사이에 위치하는 적어도 하나의 캠 롤러를 포함하는 제1캠 종동 시스템을 포함하고, 상기 제2로봇은 제1가이드 바와 제2가이드 바 사이에 위치하는 적어도 하나의 캠 롤러를 포함하는 제2캠 종동 시스템을 포함한다.
상기 제1로봇은 가이드 바의 일측에 위치하는 제1캠 롤러와 가이드 바의 타측에 위치하는 제2캠 롤러를 포함하는 제1캠 종동 시스템을 포함하고, 상기 제2로봇은 가이드 바의 일측에 위치하는 제1캠 롤러와 가이드 바의 타측에 위치하는 제2캠 롤러를 포함하는 제2캠 종동 시스템을 포함한다.
상기 제1 및 제2로봇들, 상기 제1 및 제2아암들, 그리고 상기 제1 및 제2트랙들은 부식 방지 재료로 만들어진다.
그 밖의 측면들 및 특징들은 첨부한 도면과 함께 특정 실시예에 대한 다음의 설명에 따라 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면, 습식 벤치 내에서 로봇들이 서로 스쳐 이동할 수 있게 하고, 사이클 기간을 줄이고, 잠재적인 산성 오염 부품이 처음으로 되돌리기 위한 습식 벤치의 적하(drip) 억제와 연무(fume) 안전으로부터 제외되는 것을 방지할 수 있는 습식 벤치 장치 및 방법이 제공된다.
여기 설명된 실시예들을 더욱 잘 이해할 수 있도록 그리고 이들이 어떻게 효과를 가져올 수 있는 지 더욱 명확하게 보여주기 위하여, 첨부된 도면에 단지 예로써 실시예들을 보여주는 참조를 만들 것이다:
도 1은 제2아암을 깨끗이 하기 위해 올려진 하나의 아암을 갖는 “등넘기” 로봇 아암 시스템의 단면도이고;
도 2는 이중 가이드 바 장치를 갖는 캠 종동 시스템을 나타낸 것이고;
도 3은 단일 가이드 바 장치를 갖는 캠 종동 시스템을 나타낸 것이고;
도 4는 동일한 선형 축 상에 다수의 로봇들을 갖는 시스템을 나타낸 것이고;
도 5는 그 밖의 로봇들을 위한 다수의 케이블 트랙을 나타낸 것이다.
예시의 간단함과 명료함을 위하여, 적합하다고 고려되는 경우, 참조번호들은 대응하는 유사한 구성요소들 또는 단계들을 가리키도록 도면들 사이에서 반복될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 덧붙여, 여기 설명된 실시예들을 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 특정 구체적 내용이 설명된다. 그러나, 여기에 설명된 실시예들은 이러한 구체적인 내용 없이도 실현될 수 있음을 당업자들을 알 수 있을 것이다. 이와 달리, 여기서 설명되는 실시예들이 불명료해지지 않도록 잘 알려진 방법, 과정 및 부품들은 구체적으로 설명하지 않았다. 나아가, 아래의 기재는 어떠한 방법으로든 여기에 설명된 실시예들의 범위를 제한하는 것이 아니라, 다양한 실시예들의 구현을 설명한 것 뿐임을 알아야 한다.
도 1은 제2아암(6)을 깨끗이 하기 위해 수직으로 상승된 제1아암(4)을 갖는 “등넘기”로봇 아암 시스템(2)의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 시스템(2)은 각각 아암(4, 6)을 이동시키기 위한 처리 탱크의 일측에 위치한 제1로봇(8)과, 처리 탱크의 반대측에 위치한 제2로봇(10)을 포함한다. 도시한 바와 같이, 제1아암(4)은 그 위에 위치한 제1엔드이펙터(12)를 갖는다. 제2아암(6)은 그 위에 위치한 제2엔드이펙터(14)를 갖는다.
제1엔드이펙터(12)는 제1제품(16)을 올리고 있다. 제2엔드이펙터(14)는 제2제품(18)을 올리고 있다. 바람직하게, 제1제품(16)과 제2제품(18)은 실리콘 웨이퍼 또는 자갈이다. 도시한 바와 같이, 각각의 제1, 2아암(4, 6)이 페이지 안 또는 밖으로 수평으로 이동할 때 제1아암(4)과 제품(16)은 제2아암(6)을 깨끗이 하기 위하여 수직으로 들어올려진다.
도 1에 도시한 것은 제품을 처리하기 위하여 제1제품(16) 및/또는 제2제품(18)이 놓여질 수 있는 화학약품을 담을 수 있는 처리탱크(20)이다.
제1 및 제2로봇(8, 10) 각각은 두 개의 서버 제어 축: (a) 처리 탱크에 제품을 넣을 수 있고 제품을 옮기는 동안 제2로봇을 피할 수 있을 만큼 긴 Z축과; (b) 습식 벤치 시스템의 길이만큼 뻗은 X 축.
제1 및 제2로봇 아암(4, 6)은 테플론(TeflonTM) 코팅된 스테인리스 스틸과 같은 코팅된 스테인리스 스틸로 만들어질 수 있다. 선형 이동 레일과 랙과 피니언 시스템은 레이덴트(RaydentTM)과 같은 테플론(TeflonTM)이 주입된 검은 크롬 코팅으로 코팅될 수 있다. 이러한 부품들은 부식 방지를 높이기 위하여 듀퐁 크리톡스(DuPont KrytoxTM)와 같은 테플론(TeflonTM) 기반의 그리스(grease)로 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 로봇의 모터가 공기 정화의 화학적 임무를 갖는 모터이다.
서로 수직으로 오프셋될 수 있는 제1로봇아암(4)와 제2로봇아암(6)을 갖는 시스템(2)은 한 로봇 아암으로부터 다른 것으로 핸들링 오프(handling off)할 필요 없이 욕조 탱크로부터 욕조 탱크로 아이템들을 이동할 수 있다는 점에서 편리하다. 그리고, 수직으로 오프셋인 로봇 아암들(4, 6)은 처리량을 증가시키고, 핸들링 오프와 같은 단계에서 걸리는 시간 또는 하나의 케이지를 내려 놓고 다른 것을 집기 위한 단계 영역을 필요로 하지 않아 편리하다.
도 2는 다수의 로봇들을 위한 이동 척추와 같은 단일 랙을 갖는 캠 종동 시스템을 나타낸다. 도 2의 캠 종동 시스템은 이중 가이드 바 장치를 가지므로, 한 세트의 캠 롤러(30)가 제1가이드 바(32)와 제2가이드바(34) 사이에서 움직인다. 바람직하게, 가이드 바 장치는 부식 방지 또는 코팅된 재료로 만들어 진다. 상부 레일(미도시)는 로봇을 지지하고, 캠 롤러(30)는 모멘트에 저항하도록 마련된다. 바람직하게, 적어도 세 개의 롤러들이 한 세트의 캠 롤러(30)로 마련된다. 이중 가이드 바 장치는 롤러들(30)을 적하(drips)로부터 보호한다.
도 3은 단일 바 장치를 갖는 캠 종동 시스템이다. 도시한 바와 같이, 단일 바(38)은 바(38)의 일 측에 제1롤러세트(40)와, 바(38)의 반대측에 제2롤러세트(42)를 포함한다. 로봇(44)은 상부 레일(미도시)에 부착되고, 제1롤러세트(40)와 제2롤러세트(42)는 모멘트에 저항하도록 마련된다. 바람직하게, 선형 축의 하부를 위한 선형 가이드 시스템은 비용이 싸고 쉽게 교체될 수 있다.
부식을 막기 위해, 도 2와 3에 도시된 캠 종동 시스템의 부품들은 부식 방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 부식 방지 코팅은 레이덴트(RaydentTM), 아말로이(ArmalloyTM), 또는 니코테프(NiCoTefTM)일 수 있다. 바람직하게, 로봇들(36, 44)은 자신의 피니언을 이동시키고 모터를 구동한다. 각 로봇(36, 44)은 원하는 대로 압축 공기, 통신 및 전기를 공급하기 위해 케이블 체인을 당길 수 있다.
도 2와 3에 도시한 장치들에서, 로봇의 긴 아암으로부터의 모멘트는 캠 종동 시스템에 의해 저항된다. 바람직하게, 캠 종동 시스템은 벽의 기초에 가까이 장착된 단순 선형 트랙이다. 이러한 부품들이 일반적으로 처리 욕조 탱크에 가깝게 위치함에 따라, 이들은 욕조로부터의 가스에 의해 상태가 악화되므로 싸고 쉽게 교체되도록 만들어지는 것이 바람직하다.
또한, 랙과 레일이 나누어진 설계는 매우 긴 이동을 감안한 것이다. 도시된 시스템은 대략 22,000mm 또는 72 feet가 넘는 레일 길이를 가질 수 있다.
도 4는 동일한 선형 축 상에 다수의 로봇들을 갖는 시스템(50)을 도시한다. 로봇 시스템(50)은 제1로봇(52), 제2로봇(54), 제3로봇(56)을 갖는다. 각각의 케이블 트랙(58, 60, 62)은 시스템(50)의 제1로봇(52), 제2로봇(54), 제3로봇(56) 각각을 위해 운영된다.
도 5는 그 밖의 로봇들을 위한 다수의 케이블 트랙들과 함께, 도 4의 가운데 로봇(54)을 도시한다.
본 개시가 특정 실시예를 설명하고 예시하였지만, 설명한 시스템, 장치 및 방법이 이러한 특정 실시예들에 한정되지 않는 다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 여기서 설명하고 예시한 특정 실시예 및 특징에 기능적 또는 기계적으로 동일한 모든 실시예들이 포함된다.
하나 또는 다른 실시예들에 대해 다양한 특징들이 설명되었지만, 다양한 특징 및 실시예들이 여기에 설명된 특징 및 실시예들과 함께 결합 또는 이용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 습식 벤치 장치에 있어서,
    용기의 수평 방향으로 움직이는 제1아암과;
    상기 수평 방향으로 움직이는 제2아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2아암들은 상기 용기의 동일측에 위치하는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2아암들은 상기 용기의 마주보는 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2아암들은 상기 용기의 마주보는 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1아암은 적어도 하나의 제1아이템을 이동시키기에 적합하고, 상기 제2아암은 적어도 하나의 제2아이템을 이동시키기에 적합하며, 상기 제1아이템과 제2아이템은 복수의 처리 용기들의 안과 밖으로 이동할 수 있고, 상기 제1아암과 상기 적어도 하나의 제1아이템은 상기 제2아암과 상기 적어도 하나의 제2아이템과 접촉하지 않고 이동하도록 사용자가 특정한 방향으로 위치 가능한 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1아암은 제1로봇에 연결되고, 상기 제2아암은 제2로봇에 연결되며, 상기 제1 로봇은 제1트랙 상에서 이동 가능하고, 상기 제2로봇은 제2트랙 상에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1로봇은 제1가이드 바와 제2가이드 바 사이에 위치하는 적어도 하나의 캠 롤러를 포함하는 제1캠 종동 시스템을 포함하고, 상기 제2로봇은 제1가이드 바와 제2가이드 바 사이에 위치하는 적어도 하나의 캠 롤러를 포함하는 제2캠 종동 시스템을 포함하는 것을 특징을 하는 습식 벤치 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1로봇은 가이드 바의 일측에 위치하는 제1캠 롤러와 가이드 바의 타측에 위치하는 제2캠 롤러를 포함하는 제1캠 종동 시스템을 포함하고, 상기 제2로봇은 가이드 바의 일측에 위치하는 제1캠 롤러와 가이드 바의 타측에 위치하는 제2캠 롤러를 포함하는 제2캠 종동 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2로봇들, 상기 제1 및 제2아암들, 그리고 상기 제1 및 제2트랙들은 부식 방지 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 장치.
  10. 습식 벤치 시스템에 있어서,
    제1용기와;
    상기 용기의 제1측에 일반적으로 수평하게 인접한 제1레일과;
    상기 제1레일 상에서 이동 가능한 제1로봇을 갖는 제1아암과;
    상기 용기의 제2측에 일반적으로 수평하게 인접한 제2레일을 포함하고, 제2아암은 상기 제2레일 상에서 이동 가능한 제2로봇을 갖는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2아암들은 수직 방향으로도 이동가능한 것을 특징으로 하는 습식 벤치 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1아암은 제1단을 마주보는 제1아암의 제2단에 연결된 제1단이펙터를 포함하고, 제2아암은 상기 제1단을 마주보는 상기 제2아암의 제2단에 연결된 제2단이펙터를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수평 방향으로 상기 제1용기에 가장 가까이 위치한 제2용기를 포함하고, 상기 제1아암은 적어도 하나의 제1아이템을 이동시키도록 동작하고 상기 제2아암은 상기 제1용기로부터 상기 제2용기로 적어도 하나의 제2아이템을 이동시키도록 동작하며, 상기 제1아암과 상기 적어도 하나의 제1아이템은 상기 제2아암과 상기 적어도 하나의 제2아이템과 접촉하지 않고 이동하도록 사용자가 특정한 방향으로 위치 가능한 것을 특징으로 하는 습식 벤치 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1로봇은 제1가이드 바와 제2가이드 바 사이에 위치하는 적어도 하나의 캠 롤러를 포함하는 제1캠 종동 시스템을 포함하고, 상기 제2로봇은 제1가이드 바와 제2가이드 바 사이에 위치하는 적어도 하나의 캠 롤러를 포함하는 제2캠 종동 시스템을 포함하는 것을 특징을 하는 습식 벤치 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1로봇은 가이드 바의 일측에 위치하는 제1캠 롤러와 가이드 바의 타측에 위치하는 제2캠 롤러를 포함하는 제1캠 종동 시스템을 포함하고, 상기 제2로봇은 가이드 바의 일측에 위치하는 제1캠 롤러와 가이드 바의 타측에 위치하는 제2캠 롤러를 포함하는 제2캠 종동 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2로봇들, 상기 제1 및 제2아암들, 그리고 상기 제1 및 제2트랙들은 부식 방지 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 습식 벤치 시스템.
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