KR20130088734A - 반송 시스템 - Google Patents

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가부시키가이샤 야스카와덴키
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Abstract

실시예에 따른 반송 시스템은 로봇 및 제어기를 포함한다. 제어기는 전환 유닛을 포함한다. 로봇은 서로에 대해 회전가능하게 연결된 핸드 및 복수의 아암으로 형성된 아암 유닛, 및 베이스 유닛을 포함한다. 베이스 유닛에는 후방 단부측의 아암이 회전축을 중심으로 회전가능하게 연결되고, 핸드는 전방 단부측의 아암에 회전가능하게 연결된다. 전환 유닛은, 핸드의 궤적이 회전축으로부터 방사상으로 연장되는 선 중 임의의 하나와 중첩되도록 아암 유닛을 제어하기 위한 원통 좌표 제어와, 핸드의 궤적이 상기 선 중 어느 것과도 중첩되지 않도록 아암 유닛을 제어하기 위한 직교 좌표 제어를 사전결정된 타이밍에 전환한다.

Description

반송 시스템{CONVEYING SYSTEM}
본 명세서에 논의된 실시예는 반송 시스템에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 및 액정 패널과 같은 박판형 가공대상물(workpiece)(이하, "웨이퍼"로 지칭됨)을 반송하는 반송 로봇이 종래에 널리 알려져 있다. 웨이퍼의 수납 용기와 웨이퍼를 위한 처리실 사이에 마련된 국소 클린 룸(clean room)(이하, "반송실"로 지칭됨) 내에 그러한 반송 로봇이 제공된 반송 시스템이 또한 알려져 있다.
전술된 수납 용기 및 처리실과 같은 영역(이하, "전달 위치"로 지칭됨)은 전형적으로 전달 위치에 전급하는 핸드의 궤적의 연장선 상에 반송 로봇의 회전축이 위치되지 않는 그러한 위치에, 즉 오프셋(offset) 위치에 제공된다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제 2008-28134 호 참조).
종래의 반송 시스템은 웨이퍼의 반송 처리의 스루풋(throughput)을 증가시키는 추가의 개선에 대한 여지가 있다. 구체적으로, 전술된 바와 같이 모든 반송 위치가 오프셋 위치에 제공된다면, 반송 로봇의 아암의 자세 변화가 크게 되는 경향이 있으며, 이는 반송 처리의 스루풋의 감소를 야기한다.
전술된 불리함을 고려해, 스루풋을 증가시킬 수 있는 반송 시스템을 제공하는 것이 개시된 기술의 목적이다.
실시예에 따른 반송 시스템은 로봇 및 제어기를 포함한다. 제어기는 전환 유닛을 포함한다. 로봇은 서로에 대해 회전가능하게 연결된 핸드 및 복수의 아암으로 형성된 아암 유닛, 및 베이스 유닛을 포함한다. 베이스 유닛에는 후방 단부측의 아암이 회전축을 중심으로 회전가능하게 연결되고, 핸드는 전방 단부측의 아암에 회전가능하게 연결된다. 전환 유닛은, 핸드의 궤적이 회전축으로부터 방사상으로 연장되는 선 중 임의의 하나와 중첩되도록 아암 유닛을 제어하기 위한 원통 좌표 제어와, 핸드의 궤적이 상기 선 중 어느 것과도 중첩되지 않도록 아암 유닛을 제어하기 위한 직교 좌표 제어를 사전결정된 타이밍에 전환한다.
실시예의 태양에 따르면, 스루풋을 증가시키는 것이 가능하다.
첨부 도면과 관련하여 고려될 때 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해되기 때문에 본 발명의 보다 완전한 인식 및 본 발명의 부수적인 이점의 대다수가 용이하게 얻어질 것이다.
도 1은 실시예에 따른 반송실의 평면도,
도 2는 본 실시예에 따른 반송 로봇의 개략 사시도,
도 3은 반송 로봇의 기준 자세를 설명하기 위한 도면,
도 4a는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 1 도면,
도 4b는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 2 도면,
도 4c는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 3 도면,
도 4d는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 4 도면,
도 5는 반송 로봇의 오프셋 위치를 설명하기 위한 도면,
도 6a는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 5 도면,
도 6b는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 6 도면,
도 6c는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 7 도면,
도 7a는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 8 도면,
도 7b는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 9 도면,
도 7c는 반송 로봇의 궤적을 설명하기 위한 제 10 도면,
도 8은 자세 선택 처리의 프로세스의 흐름도,
도 9는 전달 위치를 설명하기 위한 도면,
도 10은 변형예에 따른 반송실의 평면도.
본 출원에 개시된 반송 시스템의 예시적인 실시예가 첨부 도면을 참조해 하기에 보다 상세하게 설명된다. 하기의 실시예는 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아님에 유의해야 한다.
실시예에 따른 반송 시스템이 도 1을 참조해 설명될 것이다. 도 1은 본 실시예에 따른 반송실(2)의 평면도이다. 도 1에서, 형상의 일부는 그것의 설명을 용이하게 하기 위해 단순화되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼 및 액정 패널과 같은 박판형 가공대상물(이하, "웨이퍼(4)"로 지칭됨)이 그 안으로 그리고 그 밖으로 반송되는 전달 위치로서 개폐 장치(5)가 반송실(2)에 평행한 방식으로 마련된다. 또한, 반송 로봇(10)이 반송실(2) 내에 마련된다.
반송실(2)은 EFEM(equipment front end module)로 불리는 클린 룸이다. 반송실(2)에는 그것의 상부 부분에 기체를 정화하는 필터(도시되지 않음)가 제공된다. 필터에 의해 정화되고 하방으로 유동하는 청정 공기 흐름은 하우징의 내부를 국소적으로 청정화시킨다.
개폐 장치(5)는 수납 용기(3)에 제공된 뚜껑을 개폐하며, 반송실(2)의 측벽에 제공된 개구에 마련된다. 개폐 장치(5)는 예를 들어 로드 포트(load port) 또는 FOUP 오프너(opener)로 불리며, 전형적으로 SEMI(semiconductor equipment and materials international) 규격에 준거한 장치이다.
수납 용기(3)는 복수의 웨이퍼(4)를 높이 방향으로 다단 방식으로 내부에 수납할 수 있는 박스형 수납 용기이며, 예를 들어 SEMI에 규격에 규정된 FOUP(front-opening unified pod)로 불리는 장치이다.
수납 용기(3)는 수납 용기(3)의 뚜껑이 반송실(2)을 향하도록 개폐 장치(5) 상에 배치된다. 개폐 장치(5)에 제공된 가동체가 뚜껑을 유지하면서 반송실(2) 내에서 활주 방식으로 하강하고, 이에 의해 뚜껑을 개방한다. 각각의 수납 용기(3) 내에 점선으로 표시된 원은 웨이퍼(4)를 위한 수납 공간을 나타낸다.
반송 로봇(10)은 피반송물로서 역할을 하는 웨이퍼(4)를 유지할 수 있다. 구체적으로, 반송 로봇(10)은 베이스 유닛(11) 및 아암 유닛(20)을 포함한다.
아암 유닛(20)은 피반송물로서 역할을 하는 웨이퍼(4)를 유지할 수 있는 로봇 핸드(이하, "핸드(23)"로 지칭됨)를 포함한다. 아암 유닛(20)은 승강 기구를 포함하는 베이스 유닛(11)의 상부 상에 수평 방향으로 회전가능하게 지지된다.
구체적으로, 제 1 아암(21)의 기단부는 베이스 유닛(11)의 상부에 회전가능하게 연결되고, 제 2 아암(22)의 기단부는 제 1 아암(21)의 전방 단부의 상부에 회전가능하게 연결된다. 또한, 핸드(23)는 제 2 아암(22)의 전방 단부에 회전가능하게 연결된다. 이들 구성요소는 서로에 대해 회전할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 반송 로봇(10)은 수납 용기(3)로부터 웨이퍼(4)를 제거하여 핸드(23) 상에 웨이퍼(4)를 위치시키고, 웨이퍼(4)를 사전결정된 처리실(도시되지 않음)로 전달하며, 아암 유닛(20)을 위아래로 이동시키고 회전시킴으로써 웨이퍼(4)를 목표 위치로 반송할 수 있다. 아암 유닛(20)은 도 2를 참조해 나중에 상세하게 설명될 것이다.
반송 로봇(10)의 핸드(23)가 수납 용기(3) 및 처리실과 같은 전달 위치에 진입하게 하기 위해, 반송 로봇(10)은 전달 위치의 외측에 제공된 사전결정된 위치(이하, "대기 위치"로 지칭됨)로부터 핸드(23)를 직선 궤적으로 이동시킨다. 전달 위치가 수납 용기(3)인 경우가 설명될 것이지만, 전달 위치는 처리실 또는 정렬 장치일 수 있다.
반송 로봇(10)은 예를 들어 핸드(23)를 대기 위치(6b)(도 1의 x표 참조)로부터 웨이퍼(4)의 전달 위치(7b)(도 1의 원 참조)로 직선 궤적(이하, "전달 궤적"으로 지칭됨)으로 이동시키고, 이에 의해 웨이퍼(4)를 수납 용기(3) 내로 전달한다. 기준 위치로서 x표로 표시된 대기 위치(6b) 및 원으로 표시된 전달 위치(7b)가 핸드(23) 상에 배치되는 웨이퍼(4)의 중심 위치이지만, 기준 위치는 핸드(23)의 임의의 부분에 제공될 수 있다.
3개의 수납 용기(3) 중에서 중간에 위치된 수납 용기(3)는 전달 궤적(6b-7b)의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공된다. 반송 로봇(10)의 회전축(θ)은 베이스 유닛(11)의 상부에 제 1 아암(21)의 기단부가 회전가능하게 연결되는 로터 샤프트에 대응한다.
반송실(2)은 상부로부터 볼 때 직사각형 형상이고, 반송 로봇(10)은 회전축(θ)이 반송실(2) 내에서 긴 변의 중점들을 연결하는 선(α) 상에 위치되도록 마련된다. 긴 변의 외측을 따라 마련된 수납 용기(3)는 중점들을 연결하는 선(α)에 대해 대칭적인 방식으로 제공된다.
이러한 경우에, 반송 로봇(10)은 중간에 위치된 수납 용기(3)에 대응하는 대기 위치(6b)에서의 아암 유닛(20)의 자세(이하, "대기 자세"로 지칭됨)로서 전달 궤적(6b-7b)에 대해 대칭적인 2개의 자세를 아암 유닛(20)이 취하게 할 수 있다. 구체적으로, 실선으로 표시된 아암 유닛(20)의 대기 자세 및 점선으로 표시된 대기 자세의 2개의 대기 자세가 있다.
대조적으로, 중간에 위치된 수납 용기(3) 이외의 2개의 수납 용기(3)는 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 각각의 전달 궤적(6a-7a, 6c-7c)의 연장선 상에 위치되지 않게 하는, 즉 오프셋 위치에 있게 하는 위치에 제공된다.
종래의 반송 시스템에서, 수납 용기 및 처리실과 같은 전달 위치는 반송 로봇의 회전축으로부터 오프셋된 위치에 제공되었다. 핸드가 오프셋 위치에 제공된 전달 위치에 진입하게 하기 위해 반송 로봇이 대기 자세를 취하도록 될 때, 반송 로봇의 아암 유닛의 자세는 하나의 자세이도록 결정된다. 따라서, 복수의 전달 위치에 순차적으로 접근하기 위해, 아암 유닛의 자세의 변화가 커지게 되는 경향이 있어, 스루풋의 감소를 야기한다.
이러한 것에 대처하기 위해, 전달 궤적의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공된 수납 용기(3)에 핸드(23)가 진입하도록 될 때, 본 실시예에 따른 반송 시스템은 복수의 대기 자세로부터 아암 유닛(20)의 자세의 변화가 더 작은 대기 자세를 선택한다.
구체적으로, 로봇 제어 장치는 반송 로봇(10)의 운동을 제어한다. 로봇 제어 장치는 사전결정된 운동을 행하도록 미리 반송 로봇(10)에게 명령하는 명령 데이터에 기초해 반송 로봇(10)의 운동을 제어한다.
반송 시스템은 명령 데이터에 기초해 전달 궤적의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공된 수납 용기(3)에 핸드(23)가 진입하도록 되었는지 여부를 결정한다.
다시 말해서, 반송 시스템은 명령 데이터에 기초해 후속적으로 취해지는 복수의 대기 자세가 존재하는지 여부를 결정한다. 복수의 후속 대기 자세가 존재한다면, 반송 시스템은 아암 유닛(20)의 자세 변화가 가장 작은 프로세스에서 취해질 수 있는 대기 자세를 선택한다. 이어서 반송 시스템은 반송 로봇(10)을 이와 같이 선택된 대기 자세로 이동시킨다. 본 실시예에서, 후속 전달 위치에서 아암 유닛(20)의 자세에 대한 후보로서 역할을 하는 복수의 대기 자세는 후보 자세에 대응한다.
또한, 복수의 후속 대기 자세가 존재한다면, 반송 시스템은 직교 좌표계로부터 원통 좌표계로 전환하여 반송 로봇(10)이 이를 따라 이동되는 궤적을 생성한다. 그 결과, 전달 궤적의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공된 수납 용기(3)에 핸드(23)가 진입하게 하는 궤적을 생성하기 위한 시간을 단축시키는 것이 가능하다.
따라서, 본 실시예에 따른 반송 시스템은 스루풋을 증가시킬 수 있다.
도 1에 도시된 반송실(2)의 형상은 직사각형이지만, 이로 제한되지 않는다. 반송실(2)의 형상은 예를 들어 다각형 또는 원형일 수 있다. 또한, 반송 로봇(10)의 아암 유닛(20)이 수평 방향으로 이동하는 경우가 설명될 것이지만, 반송 시스템은 반송 로봇(10)을 수평 방향 이외에 수직 방향으로 동시에 이동시킨다.
이제 본 실시예에 따른 반송 로봇(10)이 도 2를 참조해 상세하게 설명될 것이다. 도 2는 본 실시예에 따른 반송 로봇(10)의 개략 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇 제어 장치(30)가 반송 로봇(10)에 연결되고, 로봇 제어 장치(30) 및 반송 로봇(10)은 서로 통신할 수 있다.
반송 로봇(10)은 수직축을 중심으로 수평 방향으로 회전하는 2개의 아암을 포함하는 수평 관절식 로봇이다. 구체적으로, 반송 로봇(10)은 베이스 유닛(11) 및 아암 유닛(20)을 포함한다.
아암 유닛(20)은 제 1 아암(21), 제 2 아암(22), 및 피반송물로서 역할을 하는 웨이퍼(4)를 유지할 수 있는 핸드(23)를 포함한다. 아암 유닛(20)은 승강 기구를 포함하는 베이스 유닛(11)의 상부 상에 수평 방향으로 회전가능하게 지지된다.
구체적으로, 제 1 아암(21)의 기단부는 베이스 유닛(11)의 상부에 회전가능하게 연결되고, 제 2 아암(22)의 기단부는 제 1 아암(21)의 전방 단부의 상부에 회전가능하게 연결된다. 또한, 핸드(23)는 제 2 아암(22)의 전방 단부에 회전가능하게 연결된다. 이들 구성요소는 서로에 대해 회전할 수 있으며, 예를 들어 모터 및 감속기로 형성된 기구에 의해 회전된다. 예를 들어 모터 및 감속기로 형성된 기구는 베이스 유닛(11)에 제공되거나 아암 유닛(20) 내에 수용될 수 있다.
반송 로봇(10)은 제 아암(21), 제 2 아암(22), 및 핸드(23)를 회전시키고, 이에 의해 핸드(23)를 목표 위치로 이동시킨다. 또한, 반송 로봇(10)은 제 1 아암(21) 및 제 2 아암(22)을 동기적으로 이동시키고, 이에 의해 핸드(23)를 직선적으로 이동시킨다.
베이스 유닛(11)에 포함된 승강 기구는 직선 운동 가이드, 볼 스크류, 및 모터를 포함한다. 승강 기구는 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하고, 이에 의해 아암 유닛(20)을 수직 방향을 따라 위아래로 이동시킨다. 승강 기구는 볼 스크류를 사용해 아암 유닛(20)을 위아래로 이동시키지만, 승강 기구는 수직 방향을 따라 제공된 벨트를 사용해 아암 유닛(20)을 위아래로 이동시킬 수 있다.
이러한 구성에 의해, 반송 로봇(10)은 수납 용기(3)로부터 웨이퍼(4)를 제거하여 핸드(23) 상에 웨이퍼(4)를 배치하고, 웨이퍼(4)를 사전결정된 처리실(도시되지 않음)로 전달하며, 아암 유닛(20)을 위아래로 이동시키고 회전시킴으로써 웨이퍼(4)를 목표 위치로 반송할 수 있다.
처리실은 반송실(2)에 평행한 방식으로 마련되는 룸이고, 웨이퍼(4)에 대해 화학 증착(CVD), 노광, 에칭, 애싱(ashing)과 같은 사전결정된 처리를 수행하는 장치가 제공된다.
본 실시예에 따른 반송 로봇(10)이 제 1 아암(21), 제 2 아암(22), 및 핸드(23)로 형성된 3축 수평 관절식 로봇인 경우가 설명되었지만, 이에 한정되지 않는다. 반송 로봇(10)은 4개 이상의 운동축을 갖는 수평 관절식 로봇일 수 있다.
전달 궤적의 연장선 상에 4개 이상의 축을 갖는 수평 관절식 로봇의 회전축(θ)이 위치되도록 제공된 수납 용기(3)에 핸드(23)가 진입하게 하기 위해, 반송 시스템은 2개 이상의 패턴의 대기 자세로부터 대기 자세를 선택한다.
반송 로봇(10)은 2개의 아암 유닛(20)을 갖는 2중 아암 로봇일 수 있거나, 3개 이상의 아암 유닛(20)을 포함할 수 있다. 반송 로봇(10)이 2중 아암 로봇이라면, 반송 로봇(10)은, 제 1 아암 유닛(20)으로 웨이퍼(4)를 사전결정된 반송 위치로부터 제거하고 제 2 아암 유닛(20)으로 다른 웨이퍼(4)를 반송 위치로 반송하는 것과 같이, 2개의 동작을 병행하여 동시에 수행할 수 있다. 또한, 반송 로봇(10)에 있어서, 하나의 제 2 아암 유닛(22)에는 2개 이상의 핸드(23)가 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 2개 이상의 핸드(23)는 서로 독립적으로 회전가능한 방식으로 동축적으로 제공된다.
로봇 제어 장치(30)는 반송 로봇(10)의 운동을 제어하는 제어기이며, 선택 유닛(30a) 및 전환 유닛(30b)을 포함한다. 반송 로봇(10)은, 로봇 제어 장치(30)로부터 내려진 명령에 따라, 수납 용기(3)로부터 웨이퍼(4)를 제거하여 웨이퍼(4)를 핸드(23) 상에 배치하고, 아암 유닛(20)을 위아래로 이동시키고 회전시킴으로써 웨이퍼(4)를 목표 위치로 반송한다.
선택 유닛(30a)은 예를 들어 명령 데이터에 기초해 후속적으로 취해지는 복수의 대기 자세가 존재하는지 여부를 결정한다. 복수의 후속 대기 자세가 존재한다면, 선택 유닛(30a)은 아암 유닛(20)의 자세 변화가 가장 작은 프로세스에서 취해질 수 있는 대기 자세를 선택하기 위한 처리를 수행한다.
선택 유닛(30a)은 예를 들어 아암 유닛(20)의 각각의 관절식 샤프트의 회전량을 계산하여 회전량이 가장 적은 대기 자세를 선택한다. 또한, 선택 유닛(30a)은 예를 들어 모터 및 감속기로 형성된 기구에 대해 요구되는 동력을 고려함으로써 대기 자세를 선택할 수 있다.
복수의 후속 대기 자세가 존재한다면, 전환 유닛(30b)은 직교 좌표계로부터 원통 좌표계로 전환하기 위한 처리를 수행한다. 이어서 로봇 제어 장치(30)는 원통 좌표계를 사용해 아암 유닛(20)의 자세 변화가 가장 작은 대기 자세로 반송 로봇(10)이 이를 따라 이동되는 궤적을 생성한다. 또한, 로봇 제어 장치(30)는 이와 같이 생성된 궤적에 기초해 반송 로봇(10)에 운동 명령을 전송하기 위한 처리를 수행한다.
이어서 반송 로봇(10)은 로봇 제어 장치(30)로부터 전송된 명령에 따라 아암 유닛(20)의 자세 변화가 가장 작은 대기 자세로 아암 유닛(20)을 이동시킨다.
로봇 제어 장치(30)는 반송 로봇(10)이 그의 자세를 기준 자세로 변화시킬 때 자세 선택 처리를 수행한다. 그러나, 자세 선택 처리의 타이밍은 이에 한정되지 않는다. 선택 유닛(30a)은 반송 로봇(10)이 수납 용기(3)의 전달 위치에 핸드(23)가 진입하게 할 때 자세 선택 처리를 수행할 수 있다.
이제 반송 로봇(10)의 기준 위치가 도 3을 참조해 상세하게 설명될 것이다. 도 3은 반송 로봇(10)의 기준 자세를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반송 로봇(10)의 기준 자세에서, 아암 유닛(20) 전체는 제 2 아암(22) 및 핸드(23)가 제 1 아암(21) 상에 적층된 상태로 가장 짧게 되도록 접힌다. 또한, 반송 로봇(10)의 기준 자세에서, 아암 유닛(20)의 각각의 축은 반송실(2)의 측방향(도 3의 화살표(e) 참조)에 평행하다. 로봇 제어 장치(30)는 반송 로봇(10)을 기준 자세로 일시적으로 복귀시키고 반송 로봇(10)을 사전결정된 자세로 이동시킨다.
이제 기준 자세(도 3 참조)로부터의 반송 로봇(10)의 자세 변화가 도 4a 내지 도 4d를 참조해 상세하게 설명될 것이다. 도 4a 내지 도 4d는 각각 반송 로봇(10)의 궤적을 설명하기 위한 제 1 도면 내지 제 4 도면이다.
핸드(23)가 기준 자세로부터 수납 용기(3b)에 진입하도록 된 경우가 설명될 것이다(도 4d 참조). 수납 용기(3b)는 전달 궤적의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공된다. 따라서, 도 4c에 도시된 바와 같이 전달 궤적에 대해 대칭인, 수납 용기(3b)에 대응하는 대기 위치에서의 아암 유닛(20)의 2개의 대기 자세가 존재한다.
반송 로봇(10)의 궤적의 시작점으로서 역할을 하는 기준 자세가 또한, 반송 로봇(10)의 아암 유닛(20)이 수납 용기(3b)에 대응하는 전달 궤적의 연장선 상에 위치되는 상태로, 전달 궤적에 대해 대칭이다. 따라서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 전달 궤적에 대해 대칭인 반송 로봇(10)의 2개의 궤적이 존재한다. 따라서, 아암 유닛(20)의 자세 변화가 둘 모두의 궤적에서 동일하다.
이러한 경우에, 후속적으로 취해지는 복수의 대기 자세로부터 아암 유닛(20)의 자세 변화가 가장 작은 프로세스에서 취해질 수 있는 대기 자세를 선택할 때, 선택 유닛(30a)은 대기 자세들 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
이제 오프셋 위치로부터의 반송 로봇(10)의 자세 변화가 도 5, 도 6a 내지 도 6c, 및 도 7a 내지 도 7c를 참조해 상세하게 설명될 것이다. 도 5는 반송 로봇(10)의 오프셋 위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 내지 도 7c는 반송 로봇(10)의 궤적을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 수납 용기(3) 및 처리실(9a 내지 도 9c)에 부가해, 반송실(2)에는 웨이퍼(4)의 방향성을 검출하고 조정(정렬)하는 정렬 장치(8)와 같은 다른 장치가 제공될 수 있다.
반송실(2) 내에서, 반송 로봇(10)은 수납 용기(3) 내에 수납된 웨이퍼(4)를 제거하고 웨이퍼(4)를 정렬 장치(8)로 반송한다. 정렬 장치(8)가 웨이퍼(4)를 정렬한 후에, 반송 로봇(10)은 이와 같이 정렬된 웨이퍼(4)를 처리실(9a 내지 9c)로 반송한다. 이어서 반송 로봇(10)은 처리실(9a 내지 9c) 내에서 처리가 수행된 웨이퍼(4)를 수납 용기(3)에 재수납한다. 각각의 처리실(9a 내지 9c) 내의 점선으로 표시된 원은 웨이퍼(4)의 전달 위치를 나타낸다.
핸드(23)가 반송 로봇(10)의 회전축(θ)으로부터 오프셋된 위치에 제공된 정렬 장치(8)로부터 처리실(9b)에 진입하도록 된 경우가 설명될 것이다(도 6c 및 도 7c 참조). 처리실(9b)은 전달 궤적의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공된다.
이제 반송 로봇(10)의 궤적의 제 1 패턴이 도 6a 내지 도 6c를 참조해 설명될 것이다. 도 6a에 도시된 바와 같은 자세를 변화시키기 위해, 반송 로봇(10)은 제 2 아암(22)이 제 1 아암(21) 상에 적층되도록 아암 유닛(20)을 접는다.
후속적으로, 반송 로봇(10)은 이와 같이 접힌 제 1 아암(21) 및 제 2 아암(22)을 화살표(100)의 방향으로 회전시키고, 웨이퍼(4)가 배치된 핸드(23)를 화살표(101)의 방향으로 회전시킨다.
따라서, 아암 유닛(20)은 도 6b에 도시된 바와 같이 처리실(9b)에 대응하는 대기 위치에서의 대기 자세에 있다. 후속적으로, 반송 로봇(10)은 핸드(23)가 대기 자세로부터 처리실(9b)에 진입하게 한다(도 6c 참조).
이제 반송 로봇(10)의 궤적의 제 2 패턴이 도 7a 내지 도 7c를 참조해 설명될 것이다. 도 7a에 도시된 바와 같은 자세를 변화시키기 위해, 반송 로봇(10)은 제 1 패턴에서와 동일한 방식으로 제 2 아암(22)이 제 1 아암(21) 상에 적층되도록 아암 유닛(20)을 접는다.
후속적으로, 반송 로봇(10)은 이와 같이 접힌 제 1 아암(21) 및 제 2 아암(22)을 화살표(102)의 방향으로 회전시키고, 웨이퍼(4)가 배치된 핸드(23)를 화살표(103)의 방향으로 회전시킨다.
따라서, 아암 유닛(20)은 도 7b에 도시된 바와 같이 처리실(9b)에 대응하는 대기 위치에서의 대기 자세에 있다. 후속적으로, 반송 로봇(10)은 핸드(23)가 대기 자세로부터 처리실(9b)에 진입하게 한다(도 7c 참조).
도 6a 및 도 7a에 기초해 제 1 패턴 및 제 2 패턴의 두 대기 자세 사이의 자세 변화를 비교하면, 핸드(23)의 자세 변화(화살표(101) 및 화살표(103))는 동일하다. 대조적으로, 제 1 아암(21) 및 제 2 아암(22)의 자세 변화(화살표(100) 및 화살표(102))의 관점에서, 제 1 패턴에서의 변화가 제 2 패턴에서의 변화보다 작다.
이러한 경우에, 선택 유닛(30a)은 후속적으로 취해지는 2개의 대기 자세로부터 아암 유닛(20)의 자세 변화가 더 작은 제 1 패턴을 선택한다.
선택 유닛(30a)은 후속적으로 취해지는 대기 자세로부터 아암 유닛(20)의 자세 변화가 더 작은 프로세스에서 취해질 수 있는 대기 자세를 선택한다. 그러나, 선택 방법은 이에 한정되지 않으며, 선택 유닛(30a)은 예를 들어 후속 대기 자세 후에 취해지는 대기 자세로 또는 그 후에 취해지는 대기 자세로의 반송 로봇(10)의 자세 변화에 기초해 후속 대기 자세를 선택할 수 있다.
구체적으로, 핸드(23)가 명령 데이터 등에 기초해 사전결정된 전달 위치에 진입하도록 된 후에, 반송 시스템은 반송 로봇(10)이 이동되는 위치를 추가로 취득할 수 있다. 예를 들어, 명령 데이터는 웨이퍼(4)를 정렬 장치(8)로부터 처리실(9b)로 반송하고 그 후에 이동하여 처리실(9a) 내의 웨이퍼(4)를 가져오도록 반송 로봇(10)에게 명령한다고 가정된다.
이러한 경우에, 정렬 장치(8)로부터 처리실(9b)로 이동하는 아암 유닛(20)의 자세 변화의 관점에서, 이 변화는 제 1 패턴에서 더 작다. 대조적으로, 처리실(9b)로부터 처리실(9a)로 이동하는 아암 유닛(20)의 자세 변화의 관점에서, 이 변화는 제 2 패턴에서 더 작다. 따라서, 선택 유닛(30a)은 후속 대기 자세 후에 취해지는 대기 자세로의 자세 변화를 고려해 제 2 패턴의 대기 자세를 선택할 수 있다.
이제 로봇 제어 장치(30)에 의해 수행되는 자세 선택 처리가 도 8을 참조해 상세하게 설명될 것이다. 도 8은 자세 선택 처리의 프로세스의 흐름도이다.
로봇 제어 장치(30)는 사전결정된 타이밍에 도 8에 도시된 자세 선택 처리를 수행한다. 로봇 제어 장치(30)는 예를 들어 반송 로봇(10)이 그것의 자세를 기준 자세로 변화시키는 때의 타이밍에, 또는 반송 로봇(10)이 핸드(23)가 수납 용기(3)의 전달 위치에 진입하게 하는 때의 타이밍에 자세 선택 처리를 수행할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 선택 유닛(30a)은 후속적으로 취해지는 복수의 대기 자세가 존재하는지 여부를 결정한다(단계 S101). 복수의 후속 대기 자세가 존재한다면(단계 S101에서 예), 전환 유닛(30b)은 하기의 처리를 수행한다.
반송 로봇(10)의 궤적을 생성하기 위해, 전환 유닛(30b)은 직교 좌표계를 사용해 궤적이 생성되어 있는지 여부를 결정한다(단계 S102). 직교 좌표계를 사용해 궤적이 생성되어 있다면(단계 S102에서 예), 전환 유닛(30b)은 좌표계를 원통 좌표계로 전환한다(단계 S103).
대조적으로, 직교 좌표계를 사용해 궤적이 생성되어 있지 않다면(단계 S102에서 아니오), 시스템 제어는 단계 S104로 진행된다.
후속적으로, 선택 유닛(30a)은 대기 자세로부터 아암 유닛(20)의 자세 변화가 가장 작은 프로세스에서 취해질 수 있는 대기 자세를 선택한다(단계 S104).
이어서 로봇 제어 장치(30)는 원통 좌표계를 사용해 단계 S104에서 선택된 대기 자세로 반송 로봇(10)이 이를 따라 이동되는 궤적을 생성하고 이와 같이 생성된 궤적에 기초해 반송 로봇(10)을 이동시킨다(단계 S105).
로봇 제어 장치(30)는 반송 로봇(10)이 대기 자세에 있는 대기 위치로부터 전달 위치로 핸드(23)가 진입하게 하고, 핸드(23)가 웨이퍼(4)의 전달 처리를 수행하게 하며(단계 S106), 일련의 처리를 종료한다.
단계 S101에서 복수의 후속 대기 자세가 존재하지 않는다면(단계 S101에서 아니오), 전환 유닛(30b)은 반송 로봇(10)의 궤적을 생성하기 위해 원통 좌표계를 사용해 궤적이 생성되어 있는지 여부를 결정한다(단계 S107).
원통 좌표계를 사용해 궤적이 생성되어 있다면(단계 S107에서 예), 전환 유닛(30b)은 좌표계를 직교 좌표계로 전환한다(단계 S108). 대조적으로, 원통 좌표계를 사용해 궤적이 생성되어 있지 않다면(단계 S107에서 아니오), 시스템 제어는 단계 S109로 진행된다.
이어서 로봇 제어 장치(30)는 직교 좌표계를 사용해 대기 자세로 반송 로봇(10)이 이를 따라 이동되는 궤적을 생성하고 이와 같이 생성된 궤적에 기초해 반송 로봇(10)을 이동시킨다(단계 S109).
로봇 제어 장치(30)는 반송 로봇(10)이 대기 자세에 있는 대기 위치로부터 전달 위치로 핸드(23)가 진입하게 하고, 핸드(23)가 웨이퍼(4)의 전달 처리를 수행하게 하며(단계 S110), 일련의 처리를 종료한다.
이제 전달 위치가 도 9 및 도 10을 참조해 설명될 것이다. 도 9는 전달 위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 변형예에 따른 반송실(2)의 평면도이다.
반송실(2)의 측벽을 따라 마련된 수납 용기(3) 및 처리실(9a 내지 9c)이, 본 실시예에 따른 반송 시스템에서 전달 궤적의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공된 전달 위치로서 설명되었지만, 전달 위치는 이에 한정되지 않는다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 또한 반송실(2) 내에 제공된 정렬 장치(8)가 대기 위치(6) 및 전달 위치(7)를 연결하는 선의 연장선, 즉 전달 궤적의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공되는 경우에 적용될 수 있다.
또한, 반송실(2)의 측벽을 따라 마련된 2개의 수납 용기(3) 또는 3개의 처리실(9a 내지 9c)을 설명했지만, 전달 위치의 수는 이에 한정되지 않는다. 4개 이상의 전달 위치가 마련될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 예를 들어 본 실시예는 4개의 수납 용기(3)가 처리실(2)의 측벽을 따라 마련되고 수납 용기(3) 중에서 수납 용기(3d)가 대기 위치(6) 및 전달 위치(7)를 연결하는 선의 연장선, 즉 전달 궤적의 연장선 상에 반송 로봇(10)의 회전축(θ)이 위치되도록 제공되는 경우에 적용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 반송 로봇의 회전축이 전달 궤적의 연장선 상에 위치되도록 제공된 전달 위치에 핸드가 진입하게 하기 위해, 본 실시예에 따른 반송 시스템은 복수의 대기 자세로부터 아암 유닛의 자세 변화가 더 작은 대기 자세를 선택한다. 또한, 복수의 후속 대기 자세가 존재한다면, 반송 시스템은 직교 좌표계로부터 원통 좌표계로 전환하여 반송 로봇이 이를 따라 이동되는 궤적을 생성한다. 따라서, 본 실시예에 따른 반송 시스템은 스루풋을 증가시킬 수 있다.
2 : 반송실 3 : 수납 용기
4 : 웨이퍼 5 : 개폐 장치
8 : 정렬 장치 10 ; 반송 로봇
11 : 베이스 유닛 20 : 아암 유닛
21 : 제 1 아암 22 : 제 2 아암
23 : 핸드 30 : 로봇 제어 장치
30a : 선택 유닛 30b : 전환 유닛

Claims (10)

  1. 반송 시스템(conveying system)에 있어서,
    서로에 대해 회전가능하게 연결된 핸드(hand) 및 복수의 아암(arm)으로 형성된 아암 유닛(arm unit), 및 베이스 유닛(base unit)을 포함하는 로봇으로서, 상기 베이스 유닛에는 후방 단부측의 아암이 회전축을 중심으로 회전가능하게 연결되고, 상기 핸드는 전방 단부측의 아암에 회전가능하게 연결되는, 상기 로봇; 및
    상기 로봇의 동작을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 핸드의 궤적이 상기 회전축으로부터 방사상으로 연장되는 선 중 임의의 하나와 중첩되도록 상기 아암 유닛을 제어하기 위한 원통 좌표 제어(cylindrical coordinate control)와, 상기 핸드의 궤적이 상기 선 중 어느 것과도 중첩되지 않도록 상기 아암 유닛을 제어하기 위한 직교 좌표 제어(rectangular coordinate control)를 사전결정된 타이밍에 전환하는 전환 유닛을 포함하는
    반송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송 시스템은,
    상기 원통 좌표 제어 하에서 상기 핸드에 의해 접근가능한 가공대상물(workpiece)을 위한 전달 위치인 제 1 전달 위치; 및
    상기 직교 좌표 제어 하에서 상기 핸드에 의해 접근가능한 가공대상물을 위한 전달 위치인 제 2 전달 위치를 갖고,
    상기 전환 유닛은, 상기 핸드가 상기 제 1 전달 위치와 상기 제 2 전달 위치 사이에서 동작하는 경우, 상기 핸드가 상기 제 1 전달 위치 및 상기 제 2 전달 위치 이외의 위치에 위치된 때의 타이밍에 상기 원통 좌표 제어와 상기 직교 좌표 제어를 전환하는
    반송 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전환 유닛은, 상기 핸드가 상기 제 1 전달 위치와 상기 제 2 전달 위치 사이에서 동작하는 경우, 상기 핸드가 각각의 전달 위치에 대응하는 대기 위치에 위치된 때의 타이밍에 상기 원통 좌표 제어와 상기 직교 좌표 제어를 전환하는
    반송 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전환 유닛은, 상기 핸드가 상기 제 1 전달 위치와 상기 제 2 전달 위치 사이에서 동작하는 경우, 상기 아암 유닛이 기준 자세에 있을 때의 타이밍에 상기 원통 좌표 제어와 상기 직교 좌표 제어를 전환하는
    반송 시스템.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아암 유닛은,
    상기 핸드;
    후방 단부가 상기 베이스 유닛에 연결되는 제 2 아암; 및
    전방 단부가 상기 핸드에 연결되는 제 1 아암을 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 핸드가 상기 제 1 전달 위치와 상기 제 2 전달 위치 사이에서 동작하는 경우, 후속 전달 위치에서의 상기 아암 유닛의 자세에 대한 후보로서의 역할을 하는 복수의 후보 자세를 산출하고, 상기 후보 자세 중 현재의 전달 위치에서의 상기 아암 유닛의 자세로부터의 변화량이 가장 작은 후보 자세를 상기 후속 전달 위치에서의 상기 아암 유닛의 자세로서 선택하는 선택 유닛을 포함하는
    반송 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택 유닛은 상기 제 1 아암과 상기 제 2 아암 사이의 각도가 서로 다른 2개의 후보 자세를 산출하고, 상기 2개의 후보 자세 중 상기 현재의 전달 위치에서의 상기 제 1 아암과 상기 제 2 아암 사이의 각도로부터의 변화량이 더 작은 하나를 상기 후속 전달 위치에서의 상기 아암 유닛의 자세로서 선택하는
    반송 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 로봇이 내부에 마련되고, 상기 로봇이 가공대상물을 반송하는 영역의 분위기를 청정하게 유지하는 반송실을 더 포함하고,
    상기 반송실에는 상기 제 1 전달 위치에 마련된 로드 포트(load port) 및 상기 제 2 전달 위치에 마련된 복수의 로드 포트가 평면 벽에 평행한 방식으로 제공되는
    반송 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 로봇이 내부에 마련되고, 상기 로봇이 가공대상물을 반송하는 영역의 분위기를 청정하게 유지하는 반송실을 더 포함하고,
    상기 반송실에는 상기 제 1 전달 위치에 마련된 로드 포트 및 상기 제 2 전달 위치에 마련된 복수의 로드 포트가 평면 벽에 평행한 방식으로 제공되는
    반송 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 로봇이 내부에 마련되고, 상기 로봇이 가공대상물을 반송하는 영역의 분위기를 청정하게 유지하는 반송실을 더 포함하고,
    상기 반송실에는 상기 제 1 전달 위치에 마련된 로드 포트 및 상기 제 2 전달 위치에 마련된 복수의 로드 포트가 평면 벽에 평행한 방식으로 제공되는
    반송 시스템.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 로봇이 내부에 마련되고, 상기 로봇이 가공대상물을 반송하는 영역의 분위기를 청정하게 유지하는 반송실을 더 포함하고,
    상기 반송실에는 상기 제 1 전달 위치에 마련된 로드 포트 및 상기 제 2 전달 위치에 마련된 복수의 로드 포트가 평면 벽에 평행한 방식으로 제공되는
    반송 시스템.
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