KR20140027481A - 엔드 이펙터 장치 및 그 엔드 이펙터 장치를 구비한 기판 반송용 로봇 - Google Patents

엔드 이펙터 장치 및 그 엔드 이펙터 장치를 구비한 기판 반송용 로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 로봇 암의 선단부에 설치되는 엔드 이펙터 장치(1)에 관한 것으로서, 블레이드(10) 상에 복수의 지지 유닛(3,3)을 구비한다. 지지 유닛(3)은, 복수의 반도체 웨이퍼(9)를 서로 평행하면서 상하로 간격을 두도록 각 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 지지하는 복수의 조편(30,30)과, 또한 조편(30)의 상하 간격을 변경하는 피치 변경 기구(4)를 구비한다. 피치 변경 기구(4)는, 상기 복수의 조편(30,30)을 상하로 간격을 두고 지지하고, 또한 상하 방향으로 탄성 변형하는 코일 스프링(40)과, 그 코일 스프링(40)을 상하로 탄성 변형시키는 작동 기구(5)를 구비하고 있다. 작동 기구(5)는 코일 스프링(40)에 끼여서 승강하는 피스톤 축(50)을 구비한다.

Description

엔드 이펙터 장치 및 그 엔드 이펙터 장치를 구비한 기판 반송용 로봇{END-EFFECTOR DEVICE AND SUBSTRATE TRANSPORT ROBOT PROVIDED WITH SAID END-EFFECTOR DEVICE}
본 발명은, 판형 부재, 구체적으로는 반도체 제조 공정에서 사용하는 복수 장의 반도체 웨이퍼의 상하 간격을 변경 가능한 피치 변경 기구를 구비하여 로봇 암의 선단부에 설치되는 엔드 이펙터 장치, 그 엔드 이펙터 장치를 구비하는 기판 반송용 로봇, 그 기판 반송용 로봇을 구비한 기판 처리 장치, 및 그 기판 처리 장치를 구비한 기판 처리 설비에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에는, 복수 장의 반도체 웨이퍼를 상하로 정렬하여 수납한 풉에서, 반도체 웨이퍼에 소정의 처리를 행하는 처리 선반으로 그 복수 장의 반도체 웨이퍼를 한 번에 반송하는 공정이 있다. 이 반송 도중에, 인접한 반도체 웨이퍼의 상하 간격(이하, "피치"라고 한다)을 변경하는 경우가 있다. 이 피치를 변경하는 데는, 피치 변경 기구가 사용된다.
종래의 피치 변경 기구는, 반도체 웨이퍼의 하면 전체를 받치는 복수의 웨이퍼 유지 트레이와, 각 웨이퍼 유지 트레이의 기단부에 설치한 세로축을 구비한다(특허문헌1 참조). 각 웨이퍼 유지 트레이는 세로축을 따라 승강하고 또한 그 세로축을 중심으로 하여 수평면 안을 회전한다. 피치 변경 기구는, 풉에 대향한 위치에서 웨이퍼 유지 트레이가 복수 장의 반도체 웨이퍼의 하면 전체를 유지하고 한 번에 취출한다. 이 후, 피치 변경 기구는 수평 방향으로 이동한 후에, 각 웨이퍼 유지 트레이가 하강하여 인접한 반도체 웨이퍼의 피치를 줄인다. 다음에, 각 웨이퍼 유지 트레이가 세로축을 중심으로 회전하여 모든 반도체 웨이퍼를 처리 선반 안에 수납한다.
일본국 특허공개 평5-235147호 공보
출원인은, 로봇 암의 선단부에, 이러한 피치 변경 기구를 통합시킨 엔드 이펙터 장치를 설치하여 풉에서 처리 부스로 반도체 웨이퍼의 이송을 원활하게 하는 것을 착상하였다. 그러나 종래의 피치 변경 기구는, 웨이퍼 유지 트레이가 반도체 웨이퍼의 하면 전체를 받치고 있기 때문에 대형이며, 상기 엔드 이펙터 장치에 통합하기엔 부적합하다.
본 발명의 목적은, 반도체 웨이퍼의 간격을 변경하는 기구를 구비한 엔드 이펙터 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 로봇 암의 선단부에 설치되는 엔드 이펙터 장치로서, 상기 엔드 이펙터 장치는 기단부 및 선단부를 가진 블레이드를 구비하며, 상기 블레이드에 설치되어 복수의 판형 부재를 서로 평행하면서 상하로 간격을 두도록 각 판형 부재의 주연부를 지지하고, 또한 상기 판형 부재의 간격을 변경 가능하도록 구성된 지지 유닛을 구비한다. 여기서, "블레이드에 위치하도록 설치되어"라 함은, 블레이드에 직접 설치된 형태와, 블레이드에 위치하도록 엔드 이펙터 장치의 다른 부분에 설치된 형태 모두를 포함하는 개념이다.
본 발명에 따르면, 판형 부재는 주연부가 지지 유닛에 지지된다. 즉, 지지 유닛은 판형 부재의 전체를 받칠 필요가 없기 때문에, 지지 유닛이 판형 부재를 지지하는 부위를 소형화할 수 있다. 이로써 판형 부재의 간격을 변경하는 지지 유닛을, 엔드 이펙터 장치에 통합시키는데 적합하도록 소형화할 수 있다. 또한, 본원에서는 소형화라 함은 종래에 실현 불가능했던 것을 실현한 것도 포함한다는 의미까지 나타내고 있다. 즉, 단순히 사이즈를 줄이는 것만의 개념이 아니다.
또, 상기 블레이드에는, 1개의 평면 내에서 연장되는 각각의 축선에 수직인 방향으로 간격을 두고 설치되어 복수의 상기 판형 부재의 주연부를 각각 유지하는 유지부를 포함하고, 상기 복수의 판형 부재의 상기 1개의 평면에 수직한 방향에서의 간격을 변환하는 복수의 피치 변경 기구가 설치되며,
1개 이상의 피치 변경 기구는 상기 유지 유닛에 구비되어 블레이드의 선단부를 향하여 진출하고 또한 기단부를 향하여 후퇴 가능하게 설치되고, 그 1개의 피치 변경 기구는 진출한 위치에서 상기 판형 부재를 유지하고 또한 후퇴한 위치에서 상기 판형 부재의 유지를 해제하도록 구성되어 있다.
본 발명에 따르면, 1개의 피치 변경 기구가 후퇴하면, 그 피치 변경 기구의 유지부에 의한 판형 부재의 유지가 해제된다. 이로써 간격을 변환한 후 복수의 판형 부재를 다음의 처리 단계로 쉽게 전송할 수 있다. 한편, 이후의 설명에서는, 피치 변경 기구가 판형 부재의 주연부를 상기 블레이드의 기단과 선단을 잇는 방향으로 가압함으로써 판형 부재를 유지하는 구성을 에지 그립 타입이라고 부른다.
본 발명에서는, 통합되어 있는 지지 유닛에 피치 변경 기구를 갖게 하여 판형 부재를 주연부에서 지지한다. 이에 의해 엔드 이펙터 장치에서 피치를 변경하는 기구의 소형화를 실현할 수 있다.
도 1은 기판 반송용 로봇의 전체 사시도이다.
도 2는 엔드 이펙터 장치를 확대하여 도시된 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 엔드 이펙터 장치의 평면도이다.
도 4는 조편(claw piece)의 사시도이다.
도 5는 조편으로 반도체 웨이퍼를 유지한 상태의 측면도이다.
도 6은 다른 조편의 도면이다.
도 7의 (a),(b)는 일 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 8은 최하위의 조편을 도 7의 (a)의 A1 방향에서 본 평면도이다.
도 9의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 10의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 11은 도 10의 피치 변경 기구에 사용하는 조편의 사시도이다.
도 12의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 13은 도 12의 피치 변경 기구에 사용하는 원통체의 측면도이다.
도 14의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 15의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 16의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 17의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 18은 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 평면도이다.
도 19는 도 18에 도시된 피치 변경 기구의 요부 사시도이다.
도 20의 (a),(b)는 도 18에 도시된 피치 변경 기구를 B1 방향에서 본 측면도로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 21의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면도로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. (c)는 (a)를 배면에서 볼 때 화살표(C1-C1)를 포함하는 면으로 파단하여 본 단면도이다.
도 22의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 23의 (a),(b)는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 측면을 일부 파단한 도면으로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 24는 다른 실시예에 따른 피치 변경 기구의 분해 사시도이다.
도 25의 (a),(b)는 도 24의 그 피치 변경 기구를 도 24의 D1 방향에서 보고 판단한 단면도로서, (a)는 피치가 큰 초기 상태를, (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
도 26은 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터 장치를 확대하여 도시된 사시도이다.
도 27의 (a),(b)는 도 26에 도시된 지지 유닛의 이동 동작을 도시된 평면도이다.
도 28의 (a),(b),(c)는 도 26에 도시된 피치 변경 기구의 회동 동작을 도시된 도면으로, 도 26을 B 방향에서 본 도면이다.
도 29의 (a),(b)는 다른 피치 변경 기구의 회동 동작을 도시된 도면이다.
도 30은 엔드 이펙터 장치의 내부 기구를 도시된 평면도이다.
도 31은 도 30에 도시된 구동원 유닛을, D1 방향에서 본 확대도이다.
도 32의 (a),(b)는 요동 부재의 회동 동작을 도시된 도면이다.
도 33은 선형 가이드 부재의 구성을 도시된 도면이다.
도 34의 (a),(b),(c)는 도 30에 도시된 제1 에어 실린더를 E1 방향에서 본 측면도이다.
도 35의 (a),(b)는 제2 가이드 핀을 블레이드의 하면에서 돌출시킨 다른 기구를 도시된 측면도이다.
도 36의 (a),(b),(c)는 다른 피치 변경 기구를 도시된 도면이다.
도 37은 도 36의 (b)를 F1 방향에서 본 도면이다.
도 38은 다른 피치 변경 기구를 도시된 도면이다.
도 39는 도 1의 기판 반송용 로봇을 구비한 기판 처리 장치, 및 그 기판 처리 장치를 구비한 기판 처리 설비의 평면도이다.
(엔드 이펙터 장치의 제1 실시예)
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 본 발명은 기판 반송용 로봇의 암 선단부에 설치되는 엔드 이펙터 장치에 관한 것이지만, 먼저 그 반송용 로봇의 전체를 설명한다. 본 발명의 실시예는, 본 발명에서의 "1개의 평면"으로서 수평면을 예시한다. 또, 반송용 로봇이 반송하는 판형 부재로서 원반 모양의 반도체 웨이퍼를 예시하지만, 판형 부재는 그 반도체 웨이퍼에 한정되지 않는다. 예를 들면, 판형 부재는, 반도체 프로세스에 의해 처리되는 박막형 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이용 유리 기판이어도 좋다. 또, 반도체 웨이퍼는, 반도체 디바이스의 기판 재료이며, 실리콘 웨이퍼, 실리콘 카바이드 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼 등을 포함한다. 또한, 반도체 웨이퍼는 소재일 필요는 없고, 판형 부재에 회로나 구조물이 형성되어 있어도 좋다. 형상도 원 형상에 한정되지 않는다.
또, 반도체 웨이퍼의 처리에는 예를 들면 처리 부스 내에서의 열처리나 성막처리가 포함된다. 처리 전의 복수 장의 반도체 웨이퍼는, 처리 부스에서 떨어진 풉(FOUP: Front Opening Unified Pod) 내에, 수평 자세로 상하로 정렬되어서 수납되어 있다.
처리 부스 내에는, 복수 장의 반도체 웨이퍼를 상하로 정렬하여 수평으로 유지하는 반도체 웨이퍼 처리용 처리 선반이 설치되어 있다. 처리 때에는 풉에서 복수 장의 반도체 웨이퍼를 한 번에 취출하여 처리 선반으로 반송한다. 그런데, 처리 선반 내에서 서로 인접한 반도체 웨이퍼의 피치는, 풉 내에서의 반도체 웨이퍼의 피치와는 다른 경우가 있으며, 구체적으로는 처리 선반 내의 피치가 풉 안의 피치보다 짧은 경우가 있다. 이와 같은 경우에, 풉에서 복수 장의 반도체 웨이퍼를 취출하고, 처리 선반으로 반송하는 도중에, 피치를 바꾸는 피치 변경 기구가 사용된다. 이 점은, 종래와 같다.
반도체 웨이퍼를 수납하는 것은, 풉(FOUP)이나 처리 선반에 한정되지 않는다. 요컨대, 반도체 웨이퍼가 다른 피치로 수납되어 있으면 좋다.
도 1은, 기판 반송용 로봇(2)의 전체 사시도이다. 기판 반송용 로봇(2)은, 상하로 정렬된 복수 장의 반도체 웨이퍼를 반송하는 로봇이며, 예를 들면 소위 수평다관절형 3축 로봇이다. 그 기판 반송용 로봇(2)은, 반도체 처리 설비에 고정되는 기대(22) 상에, 승강 가능한 암 지지부(23)를 설치하고, 그 암 지지부(23)의 상단부에 수평 방향으로 연장된 제1 암(20)의 일단부가 설치되어 있다. 그 제1 암(20)은 암 지지부(23)에 대하여 회전 가능하게 설치되고, 그 제1 암(20)의 타 단부에는 제2 암(21)의 단부가 피벗 결합되어 있다.
제2 암(21)의 말단부에는, 후술하는 엔드 이펙터 장치(1)가 설치되어 있다. 제1 암(20)이 암 지지부(23)에 대하여 회전하고 제2 암(21)이 제1 암(20)에 대하여 수평면 안을 회전함으로써 상기 엔드 이펙터 장치(1)는 수평면 안을 이동한다. 또, 상기 엔드 이펙터 장치는, 상기 암 지지부(23)의 승강에 따라 높이 방향으로 움직일 수 있다.
기판 반송용 로봇(2)은, 기판 처리 장치에 구비되어도 좋다. 또, 그 기판 처리 장치는 기판 처리 설비에 구비되어도 좋다. 그 기판 처리 장치 및 기판 처리 설비에 대해서는 후술한다.
상기 엔드 이펙터 장치(1)는, 제2 암(21)의 선단부에 기단부가 설치된 블레이드(10)와, 그 블레이드(10)에서 위쪽으로 연장되는 복수의, 도 1에서는 예를 들면 3개의 지지 유닛(3,3,3a)을 구비한다. 각 지지 유닛(3,3a)은 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 수평 자세로 서로 상하 간격을 두고 파지한다. 또한, 블레이드(10)의 하면에 혹은 상하 양면에 지지 유닛(3)을 설치한 엔드 이펙터 장치(1)도 본 발명의 기술적 범위에 포함되지만, 설명의 편의상 이하의 예에서는 지지 유닛(3)은 블레이드(10)에서 위쪽으로 연장되어 있는 것으로 한다.
도 2는 엔드 이펙터 장치(1)를 확대하여 도시된 사시도이고, 도 3은 그 평면도이다. 3개의 지지 유닛(3,3,3a) 중 2개의 지지 유닛이 블레이드(10)의 선단부에 위치하는 선단 측 지지 유닛(3,3)이고, 다른 1개가 블레이드(10)의 기단부에 위치하는 기단 측 지지 유닛(3a)이다. 블레이드(10)의 기단부에는, 그 블레이드(10)의 기단부에서 선단 측을 향하여 연장된 장공(11)이 형성되어 있으며, 기단 측지지 유닛(3a)은, 제2 암(21)의 선단부 위에 설치되어 상기 장공(11)을 통하여 블레이드(10)에서 위쪽으로 돌출한다. 이와 같이, 기단 측 지지 유닛(3a)이 제2 암(21)의 선단부 상에 설치되어 상기 장공(11)을 통하여 블레이드(10)에서 위쪽으로 돌출하는 형태도 "기단 측 지지 유닛(3a)이 블레이드(10)에 위치하도록 설치된" 형태에 포함된다. 기단 측 지지 유닛(3a)은, 제2 암(21)에 설치된 플런저(미도시)에 의해 제2 암(21)의 선단부 상 또는 블레이드(10) 상을 이동하고, 구체적으로는 블레이드(10)의 선단을 향하여 움직인 진출 위치와, 그 진출 위치에서 블레이드(10)의 기단부를 향하여 움직인 후퇴 위치의 사이를 이동한다.
설명의 편의상, 이상의 실시예에서는, 선단 측 지지 유닛(3,3)이 블레이드(10) 상에 고정되고, 기단 측 지지 유닛(3a)이 장공(11)을 따라 이동하는 것으로 하였다. 그러나 이 대신에 선단 측 지지 유닛(3,3) 중 하나 또는 모두를 반도체 웨이퍼(9)의 중심 혹은 블레이드(10)의 기단부 방향으로 이동시켜도 좋다. 즉, 지지 유닛(3,3) 사이의 거리가 작아지게 되면 족하다.
각 지지 유닛(3,3a)은, 서로 상하 방향으로 떨어져 배치되고, 각각이 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 지지하는 복수의 조편(30,30)과, 그 복수의 조편(30,30)의 상하 간격을 변경하는 피치 변경 기구(4)를 구비한다. 각 지지 유닛(3,3a)의 동일한 높이에 있는 3개의 조편(30,30,30)이 1장의 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 지지한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(9)의 중심(C)에 대하여, 각 지지 유닛(3)의 동일한 높이에 있는 3개의 조편(30,30,30)이 방사형으로 배치된다. 3개의 조편(30,30,30)에 의해 반도체 웨이퍼(9)가 위치해야 할 수평면이 정해지기 때문에, 각 반도체 웨이퍼(9)는 3개의 조편(30,30,30)에 대략 수평으로 안정적으로 지지된다.
도 4는 조편(30)의 사시도이다. 조편(30)은, 본체(31)의 하단부로부터 받침편(32)을 측방으로 돌출시켜 2단으로 구성되며, 그 받침편(32)의 상면은 상기 반도체 웨이퍼(9)의 주연부 하면을 받치는 받침면(33)을 형성한다. 본체(31)의 내측 측면은, 그 받침면(33)에 대략 직교하고, 상기 반도체 웨이퍼(9)에 주연 단면에 접하는 맞닿음면(34)을 형성한다. 조편(30)은 합성수지로 형성되지만, 이에 한정되지 않는다. 조편(30)은 반도체 웨이퍼(9)를 손상시키지 않는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
도 5는, 조편(30)으로 반도체 웨이퍼(9)를 유지한 상태의 측면도이다. 상기 한 바와 같이, 조편(30)은 맞닿음면(34)에서 반도체 웨이퍼(9)의 주연을 안쪽으로 밀어 반도체 웨이퍼(9)를 안정적으로 유지하는 에지 그립 타입이다.
지지 유닛(3a)이 진출 위치에 있을 때에는, 동일한 높이 위치에 있는 조편(30,30)이 반도체 웨이퍼(9)를 유지한다. 이로써 반도체 웨이퍼(9)의 수평면 안의 위치가 안정된다. 또한, 엔드 이펙터 장치(1)의 전체를 고속으로 반송하여도 반도체 웨이퍼(9)가 흐트러지지 않는다. 이와 같이 에지 그립 타입의 조편(30)은 반도체 웨이퍼(9)를 안정적으로 유지/반송하는 데에는 유리하지만, 도 6에 도시된 다른 구성의 조편(30)도 생각할 수 있다.
(조편의 응용예)
도 6은, 다른 조편(30)을 도시된 측면도이다. 조편(30)은 본체(31)의 상단부에서 아래쪽을 향하여 안쪽으로 경사진 제1 사면(320)과, 그 제1 사면(320)의 하측에 그 제1 사면(320)에 연속하여 형성되고, 아래쪽을 향하여 안쪽으로 경사지며, 상기 제1 사면(320)보다 경사 각도가 완만한 제2 사면(330)을 가지고 있다. 반도체 웨이퍼(9)의 주연부는, 조편(30)의 내측에서 제1 사면(320)과 제2 사면(330)의 경계선(SM)에 재치되어 유지된다.
이 구성에 따르면, 반도체 웨이퍼(9)는 조편(30)에 유지될 때에는, 조편(30)의 제1 사면(320)을 미끄러져 그 제1 사면(320)과 제2 사면(330)의 경계선(SM)에 재치된다. 이로써 반도체 웨이퍼(9)의 피치 변경 기구(4)에 대한 수평 위치 및 수평 자세가 교정되어 안정적으로 유지된다. 또, 조편(30)과 반도체 웨이퍼(9)는 선 접촉하기 때문에, 조편(30)과 반도체 웨이퍼(9)의 접촉 면적이 작다. 이에 의해 반도체 웨이퍼(9)에 대한 이물질 부착이 감소한다.
(엔드 이펙터 장치의 동작)
(제1 단계)
엔드 이펙터 장치(1)는, 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)를 상하 간격을 두고 수납한 풉에 대향한 위치에 있다. 기판 반송용 로봇(2)을 이용하여 그 풉에서 복수 장의 반도체 웨이퍼를 상하 간격을 둔 채로 엔드 이펙터 장치(1)에 위치시킨다. 상기 플런저에 의해 기단 측 지지 유닛(3a)이 후퇴 위치에서 진출 위치를 향하여 이동하여 반도체 웨이퍼(9)를 파지한다.
도 2의 기단 측 지지 유닛(3a)이 진출 위치에 있을 때에, 기단 측 지지 유닛(3a)의 각 조편(30)은, 받침면(33)이 반도체 웨이퍼(9)의 주연부 하면을 받치는 동시에 맞닿음면(34)이 반도체 웨이퍼(9)의 주연 단부를 진출 방향으로 민다. 그 반도체 웨이퍼(9)는 주연 단면이, 선단 측 지지 유닛(3)의 동일한 높이 위치에 있는 조편(30,30)의 맞닿음면(34,34)에 가압되고, 반도체 웨이퍼(9)는 상기 엔드 이펙터 장치(1) 내에서, 3개의 조편(30,30,30)에 주연부 하면과 주연 단면이 유지된다. 즉, 반도체 웨이퍼(9)는 주연부 하면의 일부만이 조편(30)에 받쳐지고 조편(30)은 반도체 웨이퍼(9)의 하면 전체에 덮이지 않는다.
(제2 단계)
이 상태에서, 제1 암(20) 및 제2 암(21)(도 1 참조)이 회전하고, 암 지지부(23)가 승강하여 상기 엔드 이펙터 장치(1)에 유지된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9, 9)가 반도체 처리 부스 내의 처리 선반(미도시) 앞으로 반송된다. 그 처리 선반에는, 반도체 웨이퍼(9)의 하면을 받치는 지지부(미도시)가 설치되어 있다.
(제3 단계)
엔드 이펙터 장치(1)가, 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)를 반도체 처리 부스로 반송하면, 상기 지지부가 반도체 웨이퍼(9)의 하면에 대향하도록 이동되어 그 반도체 웨이퍼(9)의 하면 노출 부분에 맞닿는다. 기단 측 지지 유닛(3a)이 후퇴 위치로 이동하면, 기단 측 지지 유닛(3a)의 조편(30)은 받침면(33)이 반도체 웨이퍼(9)의 주연부 하면에서 떨어지고, 이제는 조편(30)에 유지되지 않는다. 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)는 상기 지지부에 지지되고 처리 부스 안의 처리 선반으로 반송되어 열처리나 성막처리가 된다. 암 지지부(23)가 승강하고 제1 암(20) 및 제2 암(21)이 회전하여 상기 엔드 이펙터 장치(1)는 풉에 대향한 위치로 돌아온다.
종래와 마찬가지로, 풉에서 복수 장의 반도체 웨이퍼를 처리 부스의 처리 선반에 반송할 때까지 서로 인접한 반도체 웨이퍼의 상하 간격을 바꾸는, 구체적으로 좁힐 필요가 있다. 상기한 바와 같이, 지지 유닛(3)에는, 이를 위하여 복수의 조편(30,30)의 상하 간격을 변경하는 피치 변경 기구(4)가 설치되어 있으며, 이하 피치 변경 기구(4)의 여러 가지 측면을 설명한다. 설명의 편의상, 블레이드(10) 상에 입설한 선단 측 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)를 설명하지만, 기단 측 지지 유닛(3a)에도 같은 피치 변경 기구(4)가 설치되어 있다.
(피치 변경 기구의 제1 실시예)
도 7의 (a),(b)는 제1 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로, 도 7의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 7의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
블레이드(10) 상에는 단면 원형의 피스톤 축(50)이 승강 가능하게 설치되고, 그 피스톤 축(50)의 상단부에는 플랜지(51)가 설치되어 있다. 피스톤 축(50)에는 상하로 연장된 나선형 코일 스프링(40)이 끼워지며, 그 코일 스프링(40)은 스프링 피치가 등간격으로 형성되어 있다. 코일 스프링(40)은 1개의 압축 코일 스프링이며, 그 코일 스프링(40)의 외주부에는, 상기 복수의 조편(30,30)이 선단부를 반도체 웨이퍼(9)의 중심부를 향하도록 하여 상하로 간격을 두고 배치되어 있다. 조편(30)은 구체적으로 5개가 설치되고, 최하위의 조편(30)은 블레이드(10) 상에 접하여 승강하지 않고, 그 이외의 4개의 조편(30,30)이 승강한다. 한편, 조편(30)의 수는 5개에 한정되지 않는다.
또, 인접한 조편(30,30) 사이의 간격은 초기 상태에서 처리 부스로 반송할 때까지 동안에, 각각 10mm로부터 각각 6mm로 동일하게 좁혀지고, 이하의 설명에서는, 상위의 조편(30)을 눌러서 좁히는 것으로 한다. 즉, 최하위의 조편(30)에 대하여 상위에서 인접한 조편(30)은 4mm 눌러 내려지지만, 최상위의 조편(30)은 16mm 눌러 내려져 상위의 조편(30)보다 하강량이 크다. 물론, 하위의 조편(30)을 밀어 올려 조편(30,30) 사이의 간격을 좁혀도 좋다. 조편(30)의 밀어 올림과 눌러 내림을 모두 수행하여도 좋다.
본 실시예에 있어서는, 피스톤 축(50)이 코일 스프링(40)을 상하 방향으로 탄성 변형시켜 조편(30,30) 사이의 간격을 바꾸는 작동 기구(5)의 일부가 된다. 그 피스톤 축(50)을 승강시키는 기구는, 예를 들면 솔레노이드나 에어 실린더에 피스톤 축(50)을 연결하는 등의 구성도 생각할 수 있다.
도 7의 (a)에 도시된 초기 상태에서, 코일 스프링(40)은 자유 길이 또는 플랜지(51)에 의해 가볍게 아래로 가압되어 있다. 조편(30,30)의 상하 간격은, 스프링 피치 1개분과 동일하고, 그 조편(30)과 코일 스프링(40)은 합성수지로 일체로 형성되어 있다. 최상위의 조편(30)은 플랜지(51)의 하면에 접하고 있다.
도 7의 (a)에 도시된 초기 상태에서, 피스톤 축(50)이 하강하면, 플랜지(51)가 코일 스프링(40)을 아래쪽으로 누르고, 코일 스프링(40)은 탄성 가압력에 대항하여 인접한 코일이 밀착될 때까지 줄어든다. 피치 간 거리가 짧아지기 때문에 인접한 조편(30,30) 사이의 간격도 짧아진다. 상기한 바와 같이, 조편(30)은 반도체 웨이퍼(9)의 주연부 하면을 받치고 있기 때문에, 상하로 인접한 반도체 웨이퍼(9,9)의 간격도 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다. 처리 부스에서 복수 장의 반도체 웨이퍼가 취출된 후에는, 피치 변경 기구(4)를 구비한 엔드 이펙터 장치(1)는 풉에 대향하는 위치로 돌아온다. 그 때에, 도 7의 (b)로부터 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 피스톤 축(50)이 상승한다. 코일 스프링(40)은 탄성 복귀력에 의해 위쪽으로 연장되고, 인접한 조편(30,30)의 상하 간격이 늘어나고, 피치 변경 기구(4)는 초기 상태로 돌아온다. 즉, 피스톤 축(50)이 코일 스프링(40)을 끌어올리지 않아도 코일 스프링(40)은 초기 상태로 돌아온다. 물론, 플랜지(51)에 코일 스프링(40)을 설치하고 피스톤 축(50)으로 코일 스프링(40)을 끌어올려도 좋다.
여기서, 피스톤 축(50)은 단면 원형이기 때문에, 코일 스프링(40) 및 조편(30)이 피스톤 축(50) 주위로 부주의하게 회전할 우려가 있다. 그런 경우, 조편(3)이 반도체 웨이퍼(9)의 하면에서 어긋나도록 회전하여 반도체 웨이퍼(9)를 받칠 수 없을 우려가 있다. 이 점을 감안하여 도 8에 도시된 회전 방지 구성이 블레이드(10) 상에 설치되어 있다.
도 8은, 최하위의 조편(30)을 도 7의 (a)의 A1 방향에서 본 평면도이다. 블레이드(10) 상에는, 최하위의 조편(30)을 둘러싸도록 회전방지편(12)이 설치되고, 그 회전방지편(12)에 형성된 홈부(13)에, 상기 최하위의 조편(30)이 끼워진다. 홈부(13)의 내측 벽에 조편(30)의 측부가 맞닿아서 최하위의 조편(30)이 피스톤 축(50)을 중심으로 하여 부주의하게 회전하는 것이 규제된다. 조편(30)과 코일 스프링(40)은 일체로 형성되어 있기 때문에, 코일 스프링(40)의 피스톤 축(50)을 중심으로 한 회전도 규제된다.
조편(30)은 반도체 웨이퍼(9)의 주연부 하면의 일부만을 지지하고, 반도체 웨이퍼(9)의 하면 전체에 덮이지는 않는다. 따라서 반도체 웨이퍼(9)의 하면 전체를 지지하는 종래의 피치 변경 기구(4)에 비하여 피치 변경 기구(4)를 소형화, 경량화할 수 있다. 이로써 피치 변경 기구(4)는 로봇 암의 선단부에 설치되는 엔드 이펙터 장치(1)에 통합하는 데에 적합한 구성이 된다.
(피치 변경 기구의 제2 실시예)
도 9의 (a),(b)는 제2 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 도 9의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 9의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 본 실시예의 피치 변경 기구(4)는, 도 7의 (a)에 도시된 피치 변경 기구(4)의 코일 스프링(40)의 스프링 피치를 짧게, 구체적으로는 절반으로 형성하고, 1 스프링 피치마다 조편(30)을 배치하고 있다. 이 실시예에서도 도 9의 (a)에 도시된 초기 상태에서 피스톤 축(50)이 하강하면, 코일 스프링(40)이 줄어들어 인접한 코일이 밀착한다. 인접한 조편(30,30) 사이의 간격이 짧아지면, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 상하로 인접한 반도체 웨이퍼(9,9)의 간격도 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 웨이퍼는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다. 이후의 피치 변경 기구(4)의 동작은 제1 실시예와 같기 때문에 설명을 생략한다.
(피치 변경 기구의 제3 실시예)
도 10의 (a),(b)는 제3 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 도 10의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 10의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 본 실시예에서는, 피스톤 축(50)은 단면이 직사각형인 사각 축이며, 그 피스톤 축(50)에 복수의 코일 스프링(40,40)이 다단으로 겹쳐 쌓인 상태로 끼여 있다. 코일 스프링(40)은, 제1, 제2 실시예와 마찬가지로 압축 코일 스프링이지만, 두 실시예의 코일 스프링(40)보다 짧다. 각 코일 스프링(40)의 상단부에 조편(30)이 설치되고, 각 조편(30)은 선단부를 반도체 웨이퍼(9)의 중심부를 향하고 있다. 하나의 조편(30)과 그 조편(30)의 상면에 접하는 코일 스프링(40)은 연결되어 있다, 즉 상하로 인접한 코일 스프링(40)은 조편(30)을 통하여 서로 연결되어 있다. 제1 실시예와 마찬가지로, 상하로 인접한 조편(30,30)은 상하로 간격을 두고 배치되어 있으며, 각 조편(30)은 피스톤 축(50)에 끼여 승강을 안내받는다. 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 조편(30,30) 사이의 간격이 넓은 초기 상태에서는, 코일 스프링(40)은 자유 길이 또는 가볍게 아래로 가압된 상태이다. 조편(30)은 5개 설치되고, 최하위의 조편(30a)이 블레이드(10) 상에 고정된 고정 조편이고, 그 이외의 4개의 조편(30,30)이 승강하는 가동 조편이다.
도 10의 (a)에 도시된 초기 상태에서, 피스톤 축(50)이 하강하면, 코일 스프링(40)은 플랜지(51)에 의해 아래쪽으로 눌리고 위쪽으로의 탄성 가압력에 대항하여 인접한 코일이 밀착할 때까지 좁혀진다. 코일 스프링(40)의 피치 간 거리가 줄어들기 때문에, 인접한 조편(30,30) 사이의 간격이 짧아지고, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 상하로 인접한 반도체 웨이퍼(9,9)의 간격도 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다.
처리 부스에서, 피치 변경 기구(4)를 구비한 엔드 이펙터 장치(1)가 풉에 대향하는 위치로 돌아왔을 때에는, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 피스톤 축(50)은 상승한다. 아래로 가압된 코일 스프링(40)은 탄성 복귀력에 의해 위쪽으로 신장되어 인접한 조편(30,30)의 상하 간격이 넓어진다.
또한, 조편(30)과 코일 스프링(40)은 일체로 형성되어도 좋지만, 반드시 일체로 형성되어 있을 필요는 없다. 따라서 조편(30)과 코일 스프링(40)을 별개의 재료, 예를 들어 조편(30)을 합성수지, 코일 스프링(40)을 금속선재로 형성할 수도 있다. 코일 스프링(40)은, 금속선재로 형성된 것이 범용품으로서 시장에 유통되고 있는 것이 일반적이다. 따라서 그 범용품인 금속제의 코일 스프링(40)을 이용함으로써 피치 변경 기구(4)를 값싸게 형성할 수 있다.
또한 피스톤 축(50)은 사각축이기 때문에, 이 피스톤 축(50)을 이용하여 조편(30)의 피스톤 축(50) 주위의 회전을 규제할 수 있다. 도 11은 제3 실시예의 피치 변경 기구(4)에 사용되는 조편(30)의 사시도이다. 조편(30)의 본체(31)에는, 상하로 관통된 직사각형 모양의 관통 구멍(35)이 형성되고, 그 관통 구멍(35)이 피스톤 축(50)에 슬라이딩 가능하게 끼인다. 이로써 조편(30)이 피스톤 축(50) 주위로 실수로 회전하는 것이 방지되어 조편(30)은 확실하게 반도체 웨이퍼(9)의 하면을 지지한다. 또한, 상기 제1, 제2 실시예에 있어서, 피스톤 축(50)을 사각축으로 형성하고, 그 피스톤 축(50)에 끼이는 코일 스프링(40)의 내측 개구를 직사각형으로 형성하여도 좋다. 즉, 피스톤 축(50)과 코일 스프링(40)의 상대적인 회전이 제한되도록 형성하면 족하다.
(피치 변경 기구의 제4 실시예)
도 12의 (a),(b)는 제4 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로, 도 12의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 12의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 도 13은, 그 피치 변경 기구(4)에 사용하는 원통체(8)의 측면도이다. 본 실시예에서도, 최하위의 조편(30a)이 블레이드(10) 상에 고정 된 고정 조편이고, 그 외의 4개의 조편(30,30)이 가동 조편이다.
피치 변경 기구(4)는, 블레이드(10) 상에 설치된 원통체(8)를 구비하고, 원통체(8)의 내측에는 조편 안내 축(81)이 상하로 연장되며 설치되어 있다. 원통체(8)는 조편 안내 축(81)의 주위로 수평면 안을 회전 가능하게 설치되고, 원통체(8)의 외주면에는 원통체(8)의 외측과 내측을 관통하고 조편(30,30)에 대응하는 복수의 나선 홈(80,80)이 마련되어 있다. 나선 홈(80)의, 원통체(8)의 외주면 1주분의 상하 길이를 나선 피치라고 부른다. 나선 홈(80)은 상위의 나선 홈(80)일수록 나선 피치가 크고, 하위의 나선 홈(80)일수록 나선 피치가 작게 형성되어 있다. 이는, 상술한 바와 같이 인접한 조편(30,30) 사이의 간격을 같게 줄이기 위해서는, 상위의 조편(30)일수록 하강량을 크게 할 필요가 있기 때문이다.
각 조편(30)은, 기단부가 조편 안내 축(81)에 삽입되고, 선단부가 나선 홈(80)을 관통하여 반도체 웨이퍼(9)의 중심부를 향하고 있다. 조편 안내 축(81)은 각진 축이며, 본 실시예에서의 조편(30)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 본체(31)에 직사각형 모양의 관통 구멍(35)을 형성하고 있다. 따라서 원통체(8)가 회전하여도 조편(30)은 연동하여 회전하지 않고 승강만 허용된다.
원통체(8)를 회전시키는 기구는, 여러 가지 생각할 수 있지만, 일예로서 도 12의 (a),(b)에 도시된 바와 같이, 원통체(8)의 하단부에 타이밍 벨트(82)의 일 단부를 둘러 감고, 그 타이밍 벨트(82)의 다른 단부를 제2 암(21)에 설치한 모터나 에어 실린더 등의 직동 구동 장치(미도시)에 연결하는 구성을 생각할 수 있다. 이와 같은 모터나 에어 실린더는, 블레이드(10)에 설치되어도 좋다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 상하로 인접한 조편(30,30)이 소정 간격으로 떨어져 있는 초기 상태에서, 원통체(8)를 위에서 볼 때 시계 방향으로 회전시킨다. 각 조편(30,30)은 나선 홈(80)을 따라 하강한다. 상술한 바와 같이, 상위의 나선 홈(80)일수록 나선 피치가 크고, 하위의 나선 홈(80)일수록 나선 피치가 작기 때문에, 최상위의 조편(30)은 가장 하강량이 크고, 하위의 조편(30)일수록 하강량이 짧아진다. 최상위의 조편(30)이 하강 완료 상태에서는, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 인접한 조편(30,30)의 간격은, 도 12의 (a)에 도시된 초기 상태에 비하여 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다.
처리 부스에서 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)가 취출된 후에는, 피치 변경 기구(4)를 구비한 엔드 이펙터 장치(1)는 풉에 대향하는 초기 상태로 돌아온다. 그때에, 원통체(8)를 위에서 보아서 반시계 방향으로 회전시켜, 도 12의 (b)로부터 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 조편(30,30)을 상승시킨다. 피치 변경 기구(4)는 초기 상태로 돌아온다.
또한, 조편 안내 축을 원통체(8)의 외측에 설치하고 조편(30)을 원통체(8)의 나선 홈(80)에 끼워도 좋다(도 13 참조, 도 13에서는 조편 안내 축을 미도시함). 이 경우, 나선 홈(80)은 원통체(8)의 외측과 내측을 관통하고 있을 필요는 없고, 외주면에 형성되어 있으면 족하다.
(피치 변경 기구의 제5 실시예)
도 14의 (a),(b)는 제5 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 조편(30,30)을 승강시키는 작동 기구(5)의 다른 예를 나타낸다. 도 14의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 14의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
작동 기구(5)는, 상기 블레이드(10)에 설치된 중공의 고정 축(6)과, 하면이 개구되고, 고정 축(6)의 상측에서 고정 축(6)에 승강 가능하게 삽입되는 신축 축(60)을 구비한다. 고정 축(6)과 신축 축(60)의 외측에, 제1 실시예와 마찬가지로, 복수의 조편(30,30)을 1피치마다 구비한 코일 스프링(40)이 끼워진다. 상기 신축 축(60)의 상단부에는 플랜지(61)가 설치되고, 플랜지(61)에 최상위의 조편(30)이 설치된다. 이로써 신축 축(60)이 승강하면, 코일 스프링(40)이 신축하여 인접한 조편(30,30)의 상하 간격이 바뀐다. 또한, 플랜지(61)에 최상위의 조편(30)이 설치되지 않고, 최상위의 조편(30)은 코일 스프링(40)의 가압력에 의해 가압 접촉하고 있어도 좋다.
또, 작동 기구(5)는, 제2 암(21)의 기단부 측에 위치하는 실린더(미도시)를 구비하고, 그 실린더와 상기 플랜지(61)는 고정 축(6) 및 신축 축(60) 안을 통과하는 와이어(62)로 연결된다. 와이어(62)는 플랜지(61)의 하면으로부터 아래쪽으로 연장되고, 블레이드(10) 내에서 고정 축(6)의 아래쪽에 배치된 풀리(63)에 감긴 후에 수평으로 연장되어 상기 실린더에 연결된다. 풀리(63)의 회전 중심축은, 풀리(63)와 실린더 사이의 와이어(62)와는 대략 직교하고 있다.
도 14의 (a)에 도시된 초기 상태에서, 실린더가 와이어(62)를 수평으로 당기면, 그 와이어(62)는 풀리(63)에 의해 아래쪽으로 향하는 인장 이동으로 변환되어 상기 플랜지(61)를 아래쪽으로 당긴다. 코일 스프링(40)은 탄성 가압력에 대항하여 아래쪽으로 눌려 인접한 코일이 밀착할 때까지 줄어들고, 그 결과, 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이 각 인접한 조편(30,30)의 간격은, 도 14의 (a)에 도시된 초기 상태에 비하여 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다.
처리 부스에서 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)가 취출된 후에는, 피치 변경 기구(4)를 구비한 엔드 이펙터 장치(1)는 풉에 대향하는 위치로 돌아온다. 그 때, 실린더는 와이어(62)의 끌어당김을 해제한다. 코일 스프링(40)은 탄성 복귀력에 의해 상승하고 각 인접한 조편(30,30)의 간격이 넓어져 피치 변경 기구(4)는 초기 상태로 돌아온다.
본 실시예에서는, 작동 기구(5)의 구동원인 실린더가, 블레이드(10)의 외측이며, 제2 암(21)의 기단부 측에 설치된다. 즉, 실린더는 블레이드(10) 안 또는 블레이드(10) 위에 설치되지 않는다. 따라서 이에 의해서도 피치 변경 기구(4)를 엔드 이펙터 장치(1)에 통합하는 데에 적합하도록 소형화할 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 실린더의 무게가, 제2 암(21)의 선단부에 가해지지 않기 때문에, 제2 암(21)의 선단부 상의 무게를 가볍게 할 수 있어 제2 암(21)의 선단부를 원활하게 작동시킬 수 있다.
(피치 변경 기구의 제6 실시예)
도 15의 (a),(b)는 제6 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 도 15의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 15의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 작동 기구(5)가, 고정 축(6)과 신축 축(60)을 구비하며, 그 고정 축(6)과 신축 축(60)의 외측에, 복수의 조편(30,30)을 1피치마다 구비한 코일 스프링(40)이 끼워지고, 신축 축(60)의 플랜지(61)가 와이어(62)에 의해 아래쪽으로 당겨지는 구성은, 제5 실시예와 동일하다. 그러나 본 실시예에서는, 제2 암(21)에 설치한 모터 또는 로터리 액추에이터(미도시)에서 연장된 회전 샤프트(64)의 선단부를 블레이드(10) 내에서 고정 축(6)의 아래에 배치된 풀리(63)에 연결하여, 풀리(63)를 회전 샤프트(64)로 직접 회전시킨다. 풀리(63)의 회전 중심축은 회전 샤프트(64)의 길이 방향과 거의 평행이다.
도 15의 (a)에 도시된 초기 상태에서, 모터 또는 로터리 액추에이터에 전기를 공급하여, 회전 샤프트(64) 및 풀리(63)를 회전시켜 와이어(62)를 아래로 당긴다. 그러면 코일 스프링(40)은 플랜지(61)에 의해 아래로 눌리고 탄성 가압력에 대항해서 인접한 코일이 밀착할 때까지 줄어든다. 그 결과, 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 인접한 조편(30,30)의 간격은, 도 15의 (a)에 도시된 초기 상태에 비하여 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다. 그 후의 동작은, 제5 실시예와 동일하고 설명을 생략한다.
(피치 변경 기구의 제7 실시예)
도 16의 (a),(b)는, 제7 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 도 16의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 16의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 작동 기구(5)가 고정 축(6)과 신축 축(60)을 구비하며, 양 축(6,60)의 외측에, 복수의 조편(30,30)을 1피치마다 구비한 코일 스프링(40)이 끼이고, 신축 축(60)의 플랜지(61)가 아래쪽으로 당겨지는 것은, 제5 및 제6 실시예와 동일하다. 그러나 본 실시예에서는, 플랜지(61)는 와이어(62)가 아니라 신축 축 (60) 내에 배치된 에어 실린더(55)에 의해 승강된다. 에어 실린더(55)는 원통형의 실린더 본체(56)에 피스톤 로드(57)를 출몰 가능하게 설치하여 실린더 본체(56)에 에어를 도입하거나 실린더 본체(56)로부터 공기를 흡입함으로써 왕복 운동되는 복동식이다. 피스톤 로드(57)의 선단부가 플랜지(61)에 연결되어 플랜지(61)를 승강시킨다.
도 16의 (a)에 도시된 초기 상태에서는, 실린더 본체(56)에서 피스톤 로드(57)가 위쪽으로 돌출하고 있다. 실린더 본체(56)로부터 공기를 흡입하면, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(57)가 하강하여, 플랜지(61)가 하강한다. 코일 스프링(40)은 탄성 가압력에 대항하여 아래로 눌려 인접한 코일이 밀착할 때까지 줄어들고, 그 결과 각 인접한 조편(30,30)의 간격은 초기 상태에 비하여 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다. 그 후의 동작은 제5 실시예와 동일하고, 설명을 생략하다.
(피치 변경 기구의 제8 실시예)
도 17의 (a),(b)는, 제8 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 도 17의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 17의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 작동 기구(5)가, 고정 축(6)과 신축 축(60)을 구비하며, 양 축(6,60)의 외측에, 복수의 조편(30,30)을 1피치마다 구비한 코일 스프링(40)이 끼이고, 신축 축(60)의 플랜지(61)가 에어 실린더(55)로 아래쪽으로 당겨지는 구성은 제7 실시예와 동일하다. 그러나 본 실시예에서는, 에어 실린더(55)가 에어의 흡입, 또는 에어의 도입 중 어느 하나만을 수행하여 피스톤 로드(57)를 한 방향으로만 움직이는 단동식이다. 이러한 단동식 에어 실린더(55)에서는, 공기의 흡입 또는 도입이 차단되었을 때에, 피스톤 로드(57)는 실린더 본체(56)에 내장된 스프링에 의해 에어의 흡입 또는 도입이 되기 전의 위치로 돌아온다. 설명의 편의상, 에어 실린더(55)는 에어의 흡입만을 수행하는 것으로 한다.
도 17의 (a)에 도시된 초기 상태에서는, 실린더 본체(56)에서 피스톤 로드(57)가 위쪽으로 돌출하고 있다. 실린더 본체(56)가 에어를 흡입하면, 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(57)가 하강하여 플랜지(61)가 하강한다. 코일 스프링(40)은 탄성 가압력에 대항하여 아래로 눌려 인접한 코일이 밀착할 때까지 줄어들고, 그 결과, 각 인접한 조편(30,30)의 간격은, 초기 상태에 비하여 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다. 실린더 본체(56)가 에어의 흡입을 해제하면, 실린더 본체(56)에 내장된 스프링에 의하여 피스톤 로드(57)가 상승하여 초기 상태로 되 돌아온다.
일반적으로 단동식 에어 실린더(55)는, 복동식 에어 실린더(55)에 비해 구조가 간단하고 값싸다. 따라서 엔드 이펙터 장치(1)에 통합 가능한 피치 변경 기구(4)를 간단한 구성으로 값싸게 구성할 수 있다.
(피치 변경 기구의 제9 실시예)
도 18은 제9 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 평면도이고, 도 19는 그 피치 변경 기구(4)의 요부 사시도이고, 도 20의 (a),(b)는 도 18에 도시된 피치 변경 기구(4)를 B1 방향에서 본 측면도이다. 도 20의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 20의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 본 실시예에서도, 피치 변경 기구(4)는 다른 높이 위치에 있는 4개의 조편(30,30)을 승강시켜 각 조편(30)이 대응하는 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 지지한다. 상위의 조편(30)일수록 이동 스트로크가 크다는 점도 상술한 각 실시예와 같다.
피치 변경 기구(4)는, 블레이드(10)의 내측이며, 반도체 웨이퍼(9)의 장착 위치의 내측에 중심축(70)을 중심으로 하여 수직면 안을 요동하는 가늘고 긴 요동 판(7)을 구비하며, 요동판(7)이 조편(30,30)을 승강시킨다. 요동판(7)을 요동시키는 구성에는 여러 가지의 것을 생각할 수 있지만, 예를 들면 중심축(70)에 소형 모터를 연결시키는 등을 생각할 수 있다. 그 요동판(7)에는, 조편(30)의 수에 대응하여 복수의 장공(71,71)이 요동판(7)의 길이 방향을 따라 형성되어 있다. 조편(30,30)은, 각각 대략 L자형의 지지 축(72)에 설치되며, 각 지지 축(72)은 세로 방향으로 연장되고 상단부에 조편(30)을 설치한 수직 축(73)과, 수직 축(73)의 하단부에서 수평으로 연장되는 수평 축(74)을 일체로 구비하고 있다. 수평 축(74)의 선단부는, 대응하는 장공(71)에 삽입되고, 지지 축(72)은 수직 축(73)이 지지하는 조편(30)의 높이가 낮을수록 수평 축(74)이 요동판(7) 상의 중심축(70) 측의 장공(71)에 삽입되어 있다. 이로써 상위의 조편(30)일수록 승강 스트로크가 길어진다.
각 수직 축(73)이 똑바로 승강하도록, 각 수직 축(73)은 블레이드(10) 상에 설치된 스러스트 베어링(미도시)에 삽입되어 있다.
도 20의 (a)에 도시된 초기 상태에서는, 요동판(7)은 실선으로 나타나는 바와 같이, 선단부를 위를 향하여 경사시켜, 선단부가 블레이드(10) 안의 상측 스토퍼(77)에 접하고 있다. 이때의 요동판(7)의 수평면에 대한 경사각을 θ라고 한다. 초기 상태에서는, 상하로 인접한 조편(30,30)은, 대략 등간격으로 위치한다.
그 초기 상태에서, 요동판(7)이 중심축(70)을 중심으로 아래로 요동하면, 각지지 축(72,72)이 한 번에 내려간다. 상위의 조편(30)은 하위의 조편(30)보다 하강 스트로크가 길기 때문에, 상하로 인접한 조편(30,30) 사이의 간격은 좁아지고, 도 20의 (b)에 도시된 바와 같이, 상하로 인접한 반도체 웨이퍼(9,9)의 간격도 짧아진다.
요동판(7)이 선단부를 아래로 향하여 경사시켜, 수평면과의 각도가 θ가 되었을 때, 즉 요동판(7)이 초기 상태에서 각도 2θ만큼 아래로 회전하면, 요동판(7)은 블레이드(10) 안의 하측 스토퍼(78)에 접하여 멈춘다. 상하로 인접한 조편(30,30)은 대략 등간격으로 위치하며, 그 간격은 초기 상태보다 짧다.
이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다.
처리 부스에서 복수 장의 반도체 웨이퍼가 취출된 후에는, 피치 변경 기구(4)를 구비한 엔드 이펙터 장치(1)는 풉에 대향하는 위치로 돌아온다. 그때에는, 중심축(70)을 중심으로 하여 요동판(7)을 각도 2θ만큼 위쪽으로 회전시키면, 조편(30,30)은 초기 상태로 돌아온다.
(피치 변경 기구의 제10 실시예)
도 21의 (a),(b)는 제10 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 도 21의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 21의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 또, 도 21의 (c)는, 도 21의 (a)의 피치 변경 기구(4)를 배면에서 볼 때, 화살표 C1-C1을 포함하는 면으로 파단하여 본 단면도이다.
본 실시예에서는, 복수의 조편(30,30)이 상단부에 플랜지(51)를 설치 한 사각축인 피스톤 축(50)에 삽입된다. 피스톤 축(50)의 승강 기구는, 제3 실시예와 동일하다. 상하로 인접한 조편(30,30)은, 탄성부재인 클립(45)으로 연결되어 있다. 클립(45)은 원호 모양의 지지편(46)의 상하단으로부터 각각 다리편(47,47)이 바깥쪽으로 서로 넓어지도록 돌출하고 있으며, 다리편(47,47) 사이의 각도를 좁히도록 가압하면, 가압 방향과는 반대 방향으로 탄성력을 발생한다. 도 21의 (c)에 도시된 바와 같이, 클립(45)은, 조편(30)의 폭 방향 단부에 위치하지만, 상하로 인접한 클립(45)은, 번갈아서 반대 측의 조편(30)의 단부에 설치된다. 이로써 조편(30)의 폭 방향 양단부에 균등하게 클립(45)의 탄성력을 미치고 있다.
도 21의 (a)에 도시된 초기 상태에서, 피스톤 축(50)이 하강하면, 플랜지(51)가 클립(45)의 다리편(47)을 다리편(47,47)들 사이의 각도가 작아지는 방향으로 눌러 클립(45)은 탄성 가압력에 대항하여 줄어든다. 피치 간 거리가 짧아지기 때문에, 인접한 조편(30,30) 사이의 간격도 짧아진다. 상술한 바와 같이, 조편(30)은 반도체 웨이퍼(9)의 주연부 하면을 받치고 있기 때문에, 상하로 인접한 반도체 웨이퍼(9,9)의 간격도 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다.
처리 부스에서 복수 장의 반도체 웨이퍼가 취출된 후에는, 피치 변경 기구(4)를 구비한 엔드 이펙터 장치(1)는 풉에 대향하는 위치로 돌아온다. 그때에, 도 21의 (b)로부터 도 21의 (a)에 도시된 바와 같이, 피스톤 축(50)을 상승시킨다. 클립(45)은 다리편(47,47)들 사이의 각도가 넓어지는 방향으로 탄성 복귀하고 피치 변경 기구(4)는 초기 상태로 돌아온다. 즉, 피스톤 축(50)이 클립(45)을 끌어올리지 않아도 피치 변경 기구(4)는 초기 상태로 돌아온다.
(피치 변경 기구의 제11 실시예)
도 22의 (a),(b)는 제11 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 도 22의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 22의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다. 작동 기구(5)가 고정 축(6)과 상단부에 플랜지(61)를 설치한 신축 축(60)을 구비하고, 고정 축(6)과 신축 축(60)의 외측에 복수의 조편(30,30)을 1피치마다 구비한 코일 스프링(40)이 삽입된 구성은, 제5 실시예와 동일하다. 본 실시예에 있어서는, 블레이드(10) 내에 설치한 중심축(70)을 중심으로 하여 수직면 안을 요동하는 대략 삼각형의 요동자(67)를 설치하고 있다. 요동자(67)의 일 단부와 신축 축(60)의 플랜지(61)를 수직 와이어(65)로 연결하고, 제2 암(21)에 설치한 실린더 또는 모터(미도시)와 요동자(67)의 다른 단부를 수평 와이어(62) 또는 봉으로 연결하고 있다.
도 22의 (a)에 도시된 초기 상태에서, 실린더 또는 모터로 수평 와이어(62) 또는 봉을 끌어당기면, 요동자(67)가 중심 축(70)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회전한다. 이 때문에, 수직 와이어(65)가 아래로 당겨지고 플랜지(61)가 하강하여 코일 스프링(40)은 탄성 가압력에 대항하여 아래로 눌려 인접한 코일이 밀착할 때까지 줄어든다. 그 결과, 도 22의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 인접한 조편(30,30)의 간격은, 도 22의 (a)에 도시된 초기 상태에 비하여 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다.
수평 와이어(62) 또는 막대기의 잡아당김을 해제하면, 코일 스프링(40)이 탄성 복귀하고 플랜지(61)는 상승한다. 각 인접한 조편(30,30)의 간격이 넓어져 피치 변경 기구(4)는 초기 상태로 돌아온다.
도 22의 (a),(b)에 있어서, 요동자(67)의 일 단부와 수직 와이어(65)의 연결점을 S1, 요동자(67)의 다른 단부와 수평 와이어(62) 또는 막대기의 연결점을 S2라고 한다. 중심축(70)에서 연결점(S1)까지의 거리(L1)는, 중심축(70)에서 연결점(S2)까지의 거리(L2)보다 길게 형성되어 있다. 이로써 실린더 또는 모터로 수평 와이어(62)를 당기는 거리가 짧아도 수직 와이어(65)가 플랜지(61)를 하강시키는 거리를 길게 할 수 있다. 즉, 제2 암(21)의 실린더 또는 모터가 가령 소형이어도, 코일 스프링(40)을 크게 압축시킬 수 있다.
요동자(67)는 L자형이어도 좋다. 즉, 중심축(70)과 연결점(S1)과 연결점(S2)의 위치 관계를 위의 설명과 같이 유지할 수 있으면 좋다.
(피치 변경 기구의 제12 실시예)
도 23의 (a),(b)는 제12 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 측면을 일부 파단한 도면으로서, 도 23의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 23의 (b)는 피치가 작은 때의 상태를 각각 나타낸다.
본 실시예는, 상기 제11 실시예와 기본적으로 동일한 구성이지만, 제11 실시예에 비하여 중심축(70)에서 연결점(S2)까지의 수직 거리(L3)를 단축하고 있다. 이로써 블레이드(10)의 두께가 얇은 경우에도 요동자(67)를 이용하여 조편(30)을 설치한 코일 스프링(40)을 줄일 수 있다.
(피치 변경 기구의 제13 실시예)
도 24는 제13 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 분해 사시도이며, 도시의 편의상 코일 스프링(40)을 생략한 것이다. 도 25의 (a),(b)는, 해당 피치 변경 기구(4)를 도 24의 D1 방향에서 보고 파단한 단면도이다. 도 25의 (a)는 피치가 큰 초기 상태를, 도 25의 (b)는 피치가 작은 상태를 각각 나타낸다.
본 실시예에서는, 복수의 조편(30,30)이, 제1 실시예와 마찬가지로, 코일 스프링(40)의 외주면에 상하에 걸쳐 등간격으로 설치되어 있으며, 최하위의 조편(30a)이 고정 조편이다. 그 코일 스프링(40)은 블레이드(10)에 수직으로 설치되는 승강 축(100)에 끼워진다. 승강 축(100)은 상단부에 플랜지(101)를 구비하고, 길이 방향의 중앙부로부터 아래쪽으로 나사 축(102)을 형성하고 있으며, 그 나사 축(102)의 길이는 최상위의 조편(30)의 승강량, 즉 최장의 승강 스트로크에 따라 결정된다. 나사 축(102)은 외주면의 일부가 세로가 긴 절결부(103)를 형성하고 있어, 나사 축(102)은 단면이 대략 D자 모양으로 형성된다. 최하위의 조편(30a)은, 블레이드(10) 상에 고정된 받침 링(14)과 일체로 형성되어 있으며, 그 받침 링(14) 내에 상기 나사 축(102)의 D자형 단면 형상에 대응한 규제 구멍(15)이 형성되어 있다. 나사 축(102)이 규제 구멍(15)에 삽입됨으로써 나사 축(102)은 길이 방향의 축선을 중심으로 한 회전이 규제되고 승강 동작만 허용된다.
도 25의 (a),(b)에 도시된 바와 같이, 블레이드(10)의 하면에서, 승강 축 (100)에 대응하는 위치에는 상면에 홈부(111)를 형성한 브라켓(110)이 설치되고, 그 브라켓(110)의 홈부(111)의 하면과 상기 블레이드(10)의 하면에는, 각각 베어링(112,112)이 설치되어 있다. 블레이드(10)의 하면과 브라켓(110) 사이에는, 풀리 어셈블리(120)(도 24 참조)가 배치된다. 풀리 어셈블리(120)는, 종동 풀리(121)의 상하면으로부터 각각 받침통(122,122)을 돌출하여 구성된다. 종동 풀리(121)는 중공이며, 각 받침통(122)의 내면에는, 상기 나사 축(102)이 나사 결합하는 나사면(123)이 형성되어 있다. 각 받침통(122)은 상기 베어링(112,112)에 회전 가능하게 삽입된다.
제2 암(21)(도 1 참조)에는 종동 풀리(121)를 회전시키는 모터(미도시)가 설치되고, 그 모터와 종동 풀리(121) 사이에 무단 벨트(124)가 걸린다. 모터가 회전하면, 종동 풀리(121)가 회전하고 받침통(122)이 회전한다. 받침통(122)은 나사 축(102)에 회전력을 제공하지만, 상기한 바와 같이, 나사 축(102)은 규제 구멍 (15)에 삽입되어 회전을 규제받고 있기 때문에, 나사 축(102)은 종동 풀리(121)의 회전에 따라 승강만 허용된다.
도 25의 (a)에 도시된 초기 상태에서, 모터에 전기를 공급하여 종동 풀리(121)를 회전시킨다. 나사 축(102)이 하강하고, 이에 따라 플랜지(101)도 하강하여 코일 스프링(40)을 탄성 가압력에 대항하여 아래로 누른다. 그 결과, 도 25의 (b)에 나타낸 바와 같이, 코일 스프링(40)의 인접한 코일이 밀착하여 각 인접한 조편(30,30) 간격은, 도 25의 (a)에 도시된 초기 상태에 비하여 짧아진다. 이로써 풉에서 취출된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9,9)는, 상하 간격을 단축하여 처리 부스로 보내진다.
처리 부스에서 복수 장의 반도체 웨이퍼가 취출된 후에는, 피치 변경 기구(4)를 구비한 엔드 이펙터 장치(1)는 풉에 대향하는 위치로 돌아온다. 그 때에는, 모터를 역전시키고, 나사 축(102)을 상승시키는 코일 스프링(40)은 탄성 복귀력에 의해 위쪽으로 신장되어 인접한 조편(30,30)의 상하 간격이 늘어나고, 피치 변경 기구(4)는 초기 상태로 돌아온다.
또한, 도 25의 (a),(b)에서는, 코일 스프링(40)이 위에서 볼 때 시계 방향 감김으로 되어 있지만, 코일 스프링(40)이 끼워지는 나사 축(102)은 일반적으로 위에서 볼 때 시계 방향 회전으로 형성된다. 따라서 코일 스프링(40)을 신축시킬 때에, 그 코일 스프링(40)의 내측이 나사 축(102)에 걸릴 우려가 있다. 따라서 코일 스프링(40)은 반시계 방향 감김으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예의 엔드 이펙터 장치(1)에서는, 인접한 조편(30,30)들 사이의 간격은 초기 상태에서 처리 부스로 반송할 때까지의 사이에, 좁혀지는 것으로 하였다.
그러나 이 대신에, 초기 상태에서 처리 부스로 반송할 때까지의 사이에, 인접한 조편(30,30)들 사이의 간격을 넓혀도 좋음은 물론이다.
또, 상기 설명에서는 피치가 2가지 경우에 대하여 설명했지만, 최대 피치와 최소 피치 사이의 임의의 피치를 실현할 수 있다.
이상에서는, 반도체 웨이퍼(9)가 조편(30,30,30)에 의해 대략 수평으로 지지된다는 전제로 설명하였지만, 대략 수평인 것은 반드시 필요하지 않다.
블레이드(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같은 판형이 아니어도 좋다. 예를 들면, 골조를 조합한 라멘(rahmen) 구조와 같은 구조라도 좋다. 요컨대, 지지 유닛을 유지할 수 있고 복수 장의 반도체 웨이퍼를 지지할 수 있는 구조이면 좋다.
본원에 있어서 "파지"라 함은, 엔드 이펙터 장치로 반도체 웨이퍼를 반송 가능한 상태로 하는 것을 의미하고, 에지 그립 이외의 양태를 포함한다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(9)는 하면만을 지지받아도 좋다. 이 경우에는, 반도체 웨이퍼(9)와 조편(30)의 어긋남은 마찰력에 의해 제한되게 된다.
또, 피치 변경 기구(4)의 코일 스프링(40)은 인접한 코일끼리가 밀착할 때까지 압축될 필요는 없다.
(엔드 이펙터 장치의 제2 실시예)
도 26은, 제2 실시예에 따른 엔드 이펙터 장치(1)의 확대 사시도이다. 엔드 이펙터 장치(1)는, 제2 암(21)의 선단부에 기단부가 설치된 평판 모양의 블레이드(10)와, 블레이드(10)의 선단부에 서로 이격하여 설치된 2개의 피치 변경 기구(4,4)와, 블레이드(10)의 기단부에 대향하여 제2 암(21) 상에 설치된 지지 유닛(3)을 구비한다. 피치 변경 기구(4)는, 상술한 바와 같이, 서로 상하로 떨어져 배치된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)의 상하 피치를 변환하지만, 구성이 상술한 실시예의 피치 변경 기구(4)와는 다르다. 상기 지지 유닛(3)은, 상자체(350)의 외면에 피치 변경 기구(4)를 설치하고, 그 피치 변경 기구(4)의 양측에 반도체 웨이퍼(9)의 주연과 약간의 간극을 두고 대향하는 제1 가이드 핀(310,310)을 설치하여 구성된다. 제2 암(21) 상에서, 지지 유닛(3)의 측방에는, 후술하는 구동원 유닛(600)이 배치되어 있다.
상자체(350)는 제2 암(21)에 설치된 플런저(미도시)에 의해 제2 암(21)의 선단부 위를 이동한다. 구체적으로, 상자체(350)는 블레이드(10)의 선단을 향하여 움직인 진출 위치와, 진출 위치로부터 블레이드(10)의 기단부를 향해 움직인 후퇴 위치의 사이를 이동한다.
블레이드(10)의 선단부에 위치하는 피치 변경 기구(4)는, 블레이드(10)의 상면에 설치된다. 한편, 피치 변경 기구(4)는 블레이드(10)에 설치되면 족하고, 예를 들면, 블레이드(10)의 하면에 피치 변경 기구(4)를 설치하여도 좋다. 그러나 설명의 편의상, 이하의 예에서는 피치 변경 기구(4)가 블레이드(10)로부터 위쪽에 설치되어 있는 것으로 한다.
도 27의 (a),(b)는 지지 유닛(3)의 동작을 도시된 엔드 이펙터 장치(1)의 평면도로서, (a)는 후퇴 위치를, (b)는 진출 위치를 각각 나타낸다. 각 피치 변경 기구(4)는, 서로 상하 방향으로 떨어져 배치되어 각각이 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 유지하는 복수의 조편(30,30)을 구비한다. 조편(30)의 형상은, 도 4에 도시된 것과 동일하며, 그 조편(30)이 본 발명에 있어서의 "유지부"를 구성한다. 각 피치 변경 기구(4)의 동일한 높이에 있는 3개의 조편(30,30,30)이 1장의 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 유지한다.
도 27의 (a)에 도시된 후퇴 위치에서는, 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)는 반도체 웨이퍼(9)를 유지해야 할 위치에서 벗어나 있다. 이 상태에서, 풉에서 취출되고 서로 상하 방향으로 떨어져 배치된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)가 블레이드(10) 상에 반송된다.
반도체 웨이퍼(9)가 블레이드(10) 상에 반송되면, 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이, 지지 유닛(3)이 진출 위치를 향해 이동한다. 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)의 조편(30)이 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 유지한다.
도 27의 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(9)의 중심(C)에 대하여, 각 피치 변경 기구(4)의 동일한 높이에 있는 3개의 조편(30,30,30)이 방사형으로 배치된다. 3개의 조편(30,30,30)에 의해 반도체 웨이퍼(9)가 위치해야 할 수평면이 정해지기 때문에, 각 반도체 웨이퍼(9)는 3개의 조편(30,30,30)에 대략 수평으로 안정적으로 유지된다.
도 27의 (b)에 도시된 지지 유닛(3)의 진출 위치에서는, 상기 제1 가이드 핀(310,310)에서 떨어져 위치하는 2개의 제2 가이드 핀(500)이 입설되어 반도체 웨이퍼(9)의 주연에 대향한다. 이유는 후술한다.
설명의 편의상, 지지 유닛(3)이 블레이드(10) 상을 진출 위치와 후퇴 위치 사이에서 이동하는 것으로 하였다. 그러나 이 대신에, 또는 이와 동시에 피치 변경 기구(4) 중 하나 또는 모두를 반도체 웨이퍼(9)의 중심 혹은 블레이드(10)의 기단부 방향으로 이동시켜도 좋다.
(피치 변경 기구의 제14 실시예)
도 28의 (a),(b),(c)는 제14 실시예에 따른 피치 변경 기구(4)의 구성 및 동작을 도시된 도면으로서, 도 26에 도시된 블레이드(10)의 선단부에 위치하는 피치 변경 기구(4)를 B 방향에서 보고 있다. 피치 변경 기구(4)는, 수평선을 중심으로 하여 수직면 안을 회동하는 회동 부재(450)를 갖고 있다. 회동 부재(450)는, 긴 판 모양의 제1 링크 부재(400)와, 제1 링크 부재(400)와 평행 링크를 구성하도록 설치된 제2 링크 부재(410)와, 양 링크 부재(400,410)를 연결하는 복수의 연결 링크 부재(420)를 구비하고 있다. 복수의 연결 링크 부재(420)는, 양 링크 부재(400,410)의 길이 방향을 따라 서로 등간격으로 설치되어 있다.
도 28의 (a)에 도시된 바와 같이, 연결 링크 부재(420)는 양 링크 부재(400,410)에 대하여 비스듬하게 설치되고 또한 양 링크 부재(400,410) 상에 설치된 회동축(430)에 의해 양 링크 부재(400,410)에 대하여 회동 가능하게 설치되어 있다. 상기 조편(30)은 연결 링크 부재(420)의 상단부에, 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 유지 가능한 자세로 설치되어 있다. 제2 링크부재(410)는, 일 단부(도 28의 (a)에서는 좌단부)에 설치된 회동축(430)과 동축으로 구동축(440)을 배치하고 있으며, 구동축(440)이 회전함으로써 수직면 안을 회동한다.
도 28의 (a)에 도시된 상태에서는, 각 조편(30)이 대략 동일 수평면 상에 위치하고 있으며, 이때의 조편(30) 및 양 링크 부재(400,410)의 위치를 "대기 위치"라고 한다.
구동축(440)의 회동에 따라, 도 28의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 링크 부재(410)가 대기 위치에서 반시계 방향으로 회동하면, 연결 링크 부재(420)에 의해 제1 링크 부재(400)도 회동한다. 연결 링크 부재(420)는 회동축(430)에 의해 양 링크 부재(400,410)에 대하여 회동 가능하게 설치되어 있기 때문에, 연결 링크 부재(420) 및 조편(30)은, 회동하기 전의 자세를 유지한다. 조편(30)은 구동축(440)으로부터 먼 위치에 있는 조편(30)만큼 상승하여 인접한 조편(30)들 사이의 상하 간격이 대기 위치에 비해 넓어진다. 복수의 조편(30)은 피치가 서로 등간격으로 설치된다. 이때의 조편(30) 및 양 링크 부재(400,410)의 위치를 "중간 위치"라고 한다.
구동축(440)의 거듭된 반시계 방향의 회동에 따라, 제2 링크 부재(410)가 중간 위치에서 반시계 방향으로 회동하면, 양 링크 부재(400,410)는 도 28의 (c)에 도시된 바와 같이 수직 상태가 된다. 조편(30)은, 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 유지 가능한 자세를 유지한다. 인접한 조편(30) 사이의 피치는 최대가 된다. 이때의 조편(30) 및 양 링크 부재(400,410)의 위치를 "상승 위치"라고 한다. 즉, 피치 변경 기구(4)는 양 링크 부재(400,410)를 수직면 내에서 회동시킴으로써 반도체 웨이퍼(9)를 유지하는 복수의 조편(30)의 피치를 변환한다.
엔드 이펙터 장치(1)를 사용하지 않을 때에는, 지지 유닛(3)이 후퇴 위치에 있다. 각 피치 변경 기구(4)의 조편(30) 및 양 링크 부재(400,410)는 대기 위치에 있다.
엔드 이펙터 장치(1)를 사용하여 풉에서 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)가 엔드 이펙터 장치(1)에 이송되기 전에는, 모든 피치 변경 기구(4)는 구동축(440)의 회전에 의해 조편(30)을 도 28의 (c)에 도시된 상승 위치에 도달시킨다.
복수 장의 반도체 웨이퍼(9)가 엔드 이펙터 장치(1)에 반송되면, 지지 유닛(3)은 피치 변경 기구(4)의 조편(30)을 상승 위치에서 유지한 채, 후퇴 위치에서 진출 위치로 이동한다. 각 반도체 웨이퍼(9)는, 상술한 바와 같이 동일한 높이의 3개의 조편(30,30,30)에 의해 유지된다.
이 상태에서, 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)이 회전하여 양 링크 부재(400,410)를 시계 방향으로 회전시키고 조편(30)을 도 28의 (b)에 도시된 중간 위치에 도달시키면, 인접한 반도체 웨이퍼(9) 피치가 줄어든다. 제1 암(20) 및 제 2 암(21)을 회전시켜 엔드 이펙터 장치(1)를 처리 선반으로 이동시키고, 반도체 웨이퍼(9) 작업이 수행된다.
본 실시예의 엔드 이펙터 장치(1)에서는, 3개의 피치 변경 기구(4)로 반도체 웨이퍼(9)를 유지하고 있지만, 각 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)은 서로 동기화하여 회동한다. 구동축(440)을 동기화하여 회동시키는 기구는 후술한다. 이로써 3쌍의 양 링크 부재(400,410)는 서로 동기화하여 회동하고, 동일한 높이의 반도체 웨이퍼(9)를 유지하는 3개의 조편(30)은 서로 동기화하여 승강한다. 따라서 반도체 웨이퍼(9)는 조편(30)에 유지된 자세를 유지하면서 안정적으로 승강한다.
또, 3개의 피치 변경 기구(4)의 양 링크 부재(400,410)는 모두 동일한 방향으로 회동하여 조편(30)을 승강시켜도 좋다. 이 경우, 반도체 웨이퍼(9)는 도 27의 (a),(b)에 나타낸 중심(C)을 중심으로 하여 조금 회동하면서 승강한다. 각 피치 변경 기구(4)의 동일한 높이에 위치하는 각 조편(30)은, 승강 때에 모두 같은 수평 양만큼 어긋난다. 즉, 조편(30)은, 반도체 웨이퍼(9)의 뒷면을 스치지 않는다. 이로써 조편(30)이 반도체 웨이퍼(9)와 스치는 것으로 인한 분진의 발생을 방지할 수 있다.
상기 설명에서는, 인접한 반도체 웨이퍼(9)의 피치를 넓히는 것을, 양 링크 부재(400,410)를 반시계 방향으로 회동시키는 것으로 하였다. 그러나 이 대신에 도 29의 (a),(b)에 도시된 바와 같이, 제2 링크 부재(410)의 다른 단부(도 29의 (a)에서는 우단부)에 구동축(440)을 설치하고, 연결 링크 부재(420)를 도 28의 (a),(b)에 나타낸 연결 링크 부재와는 좌우를 반대 방향으로 기울여, 구동축(440)의 시계 방향 회동에 의해 복수의 조편(30)의 피치를 넓혀도 좋다. 즉, 도 29의 (a),(b)에 도시된 피치 변경 기구(4)에서는, 도 28의 (a),(b)에 도시된 피치 변경 기구(4)와는, 피치 변환 때에 링크 부재(400,410)가 반대 방향으로 회동한다.
그리고 3개의 피치 변경 기구(4) 중 2개의 피치 변경 기구(4)를 도 28의 (a),(b)에 도시된 구성으로 하고, 다른 1개의 피치 변경 기구(4)를 도 29의 (a),(b)에 도시된 구성으로 하여도 좋다.
이와 같이 피치 변경 기구(4)를 구성하면, 각 조편(30)이 반도체 웨이퍼(9)를 유지한 상태에서, 구동축(440) 및 연결 부재(400,410)가 회동하면, 그 회동의 전후에 반도체 웨이퍼(9)의 수평면 안의 위치가 어긋난다. 그러나 2개의 구동축(440) 및 링크 부재(400,410)를 서로 반대 방향으로 회동시키면, 반도체 웨이퍼(9)의 수평면 안의 위치 어긋남이 서로 상쇄된다. 이로써 반도체 웨이퍼(9)의 수평면 안의 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
(피치 변경 기구의 구동기구)
상기한 복수의, 구체적으로는 3개의 구동축(440)은, 상기 제2 암(21) 상의 구동원 유닛(600) 안의 1개 모터로 회동된다. 그 구체적인 구성은 아래에서 설명한다.
도 30은 엔드 이펙터 장치(1)의 내부 구성을 도시된 평면도이고, 도 31은 도 30에 도시된 구동원 유닛(600)을 D1 방향에서 본 확대도이다.
블레이드(10)의 선단부에 설치된 2개의 피치 변경 기구(4)는, 모두 블레이드(10)의 기단부와 선단부를 잇는 가상선 KS1에 대하여, 링크 부재(400,410)를 기울여 배치하고 있다. 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)는 가상선 KS1에 대하여 링크 부재(400,410)를 직교시켜 설치하고 있다. 이 가상선 KS1에 직교하는 방향을 KS2라고 한다. 블레이드(10)의 선단부에 설치된 2개의 피치 변경 기구(4)는, 가상선 KS2를 따라 이격되어 있다.
구동원 유닛(600)은, 모터(M)와 그 모터(M)에 맞물린 중간 기어 열(610)과, 그 중간 기어 열(610)의 하류단에 위치하는 요동 기어(602)와, 그 요동 기어(602)의 중심부에 요동 중심이 마련된 요동 부재(800)를 구비한다. 요동 부재(800)는 도 31에 도시된 바와 같이, 요동 중심에서 요동 기어(602)의 반경 방향을 따라 바깥쪽으로 뻗은 제1 다리편(801)과 제2 다리편(810)을 가지며, 가상선 KS1에 직교하는 면 내에서 요동한다.
제1 다리편(801)의 선단부는, 길이 방향을 가상선 KS2를 향한 개재 링크(830)를 통하여, 가상선 KS2를 따라 구동원 유닛(600)으로부터 떨어져 위치하는 제1 소 링크(840)의 자유 단부에 연결된다. 상기 제1 소 링크(840)는, 하단부에 제1 요동 중심축(850)을 설치하고, 제1 요동 중심축(850)은 가상선 KS1을 따라 설치된 제1 유니버설 조인트(115)를 통하여 블레이드(10)의 선단부에 위치하는 한 쪽의 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)에 연결된다. 그 제1 유니버설 조인트(115)는, 제1 요동 중심축(850)에서 가상선 KS1을 따라 연장된 후에, 한 쪽의 피치 변경 기구(4)를 향해 가상선 KS1에 대하여 기울어져 있다.
요동 부재(800)의 제2 다리편(810)의 선단부는, 길이 방향을 가상선 KS2를 따라 향한 선형 가이드 부재(650)를 통하여, 요동 부재(800)와 제1 소 링크(840) 사이에 위치하는 제2 소 링크(860)의 자유 단부에 연결된다. 선형 가이드 부재(650)에서, 제2 다리편(810)과의 연결 부분과, 제2 소 링크(860)와의 연결 부분의 간격(도 31의 KA)은, 후술하는 바와 같이 신축 가능하게 설치되어 있다.
제2 소 링크(860)는, 일 단부에 제2 요동 중심축(870)을 설치하고, 제2 요동 중심축(870)은 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)에 연결된다.
요동 부재(800)의 요동 중심과 동심으로 설치된 제3 요동 중심축(820)은, 가상선 KS1을 따라 연장된 제2 유니버설 조인트(125)를 통하여 블레이드(10)의 선단부에 위치하는 다른 쪽의 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)에 연결된다. 제2 유니버설 조인트(125)는, 제3 요동 중심축(820)에서 가상선 KS1을 따라 연장된 후에, 다른 쪽의 피치 변경 기구(4)를 향하여 가상선 KS1에 대하여 기울어져 있다.
제1, 제2 유니버설 조인트(115,125)의 외측에는, 제1 에어 실린더(700), 제2 에어 실린더(701)가 설치되고, 이 동작은 후술한다. 상기 모터(M) 및 에어 실린더(700,701)는, 블레이드(10)의 외측에 설치된 제어 수단(900)에 의해 동작이 제어 된다.
도 30에 도시된 바와 같이, 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)는, 제2 링크 부재(410)의 우단부에 구동축(440)을 설치한, 도 29의 (a)에 도시된 구성이다. 블레이드(10)의 선단부 측에 설치된 2개의 피치 변경 기구(4)는 모두 제2 링크 부재(410)의 좌단부에 구동축(440)을 설치한, 도 28의 (a)에 개시된 구성이다. 즉, 조편(30)과 반도체 웨이퍼(9)를 승강시키려면, 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)과, 블레이드(10)의 선단부 측에 설치된 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)은 서로 반대 방향으로 회전할 필요가 있다.
(구동력 전달 동작)
상기한 바와 같이, 지지 유닛(3)이 진출 위치에 있을 때에는, 조편(30)은 상승 위치(도 28의 (c))에 있다. 모터(M)를 회전시켜 조편(30)을 상승 위치에서 중간 위치(도 28의 (b))로 이동시켜 피치를 줄이려면, 이하의 동작을 수행한다. 도 32의 (a),(b)는, 요동 부재(800)의 회동 동작을 도시된 도면이다.
제어 수단(900)은 모터(M)에 전기를 공급하여 모터(M)를 회전시킨다. 모터(M)의 회전에 따라 도 32의 (a)에 도시된 바와 같이, 요동 부재(800)가 시계 방향으로 요동한다. 요동 부재(800)의 제3 요동 중심축(820)은, 블레이드(10)의 선단부에 위치하는 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)을 시계 방향으로 회동시킨다.
요동 부재(800)의 제1 다리편(801)은, 개재 링크(830)를 통하여 제1 소 링크(840)를 시계 방향으로 회전시킨다. 그 제1 소 링크(840)의 회동에 따라, 제1 요동 중심축(850)이 회동하고, 제1 유니버설 조인트(115)를 통하여 블레이드(10)의 선단부에 위치하는 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)을 시계 방향으로 회동시킨다.
한편, 요동 부재(800)의 제2 다리편(810)은, 선형 가이드 부재(650)를 통하여 제2 소 링크(860)를 반시계 방향으로 회동시킨다. 제2 소 링크(860)의 제2 요동 중심축(870)은 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)을 반시계 방향으로 회동시킨다. 선형 가이드 부재(650)는, 요동 부재(800)의 제3 요동 중심축(820)보다 아래쪽에 위치한다.
블레이드(10)의 선단부에 위치하는 피치 변경 기구(4)는, 도 28의 (a)에 도시된 구성을 가지기 때문에 구동축(440)이 시계 방향으로 회동함에 따라 인접한 조편(30) 사이의 피치가 줄어든다. 한편, 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)는, 도 29의 (a)에 개시된 구성을 가지기 때문에 구동축(440)이 반시계 방향으로 회동하면, 인접한 조편(30)의 피치가 줄어든다.
또한, 인접한 조편(30) 사이의 피치를 넓히려면, 상기와 반대되는 동작을 행한다, 즉 도 32의 (b)에 도시된 바와 같이 요동 부재(800)를 반시계 방향으로 요동시킨다. 개재 링크(830)를 통하여 제1 다리편(801)에 연결된 제1 소 링크(840)도 반시계 방향으로 회동한다. 제3 요동 중심축(820)과 제1 요동 중심축(850)이 반시계 방향으로 회동하여 블레이드(10)의 선단부에 위치하는 피치 변경 기구(4)의 인접한 조편(30) 사이의 피치가 넓어진다.
한편, 제2 소 링크(860)는 시계 방향으로 회동한다. 제2 요동 중심축(870)이 시계 방향으로 회동하여 지지 유닛(3)의 피치 변경 기구(4)의 구동축(440)을 시계 방향으로 회동시켜 인접한 조편(30) 사이의 피치가 넓어진다.
여기에서, 제2 소 링크(860)가 시계 방향으로 회동하면, 선형 가이드 부재(650)는 제3 요동 중심축(820)보다 하측의 위치에서 상측의 위치로 이동한다. 즉, 제2 소 링크(860)의 시계 방향의 회동 시에, 제2 다리편(810)의 자유 단부와 제2 소 링크(860)의 자유 단부 사이의 거리(도 31의 KA)가 변화하게 된다.
이에 대응하기 위해, 도 33에 도시된 바와 같이, 선형 가이드 부재(650)는 가상선 KS2(도 10 참조)를 따라 연장된 본체(660) 내에, 가상선 KS2을 따라 이동 가능한 이동편(670)을 설치하여 구성된다. 제2 소 링크(860)의 자유 단부는 본체(660)의 일 단부에 회동 가능하게 설치되고, 제2 다리편(810)의 자유 단부는 이동편(670)에 회동 가능하게 설치된다. 이로써 제2 다리편(810)의 자유 단부와 제2 소 링크(860)의 자유 단부 사이의 거리가 변화하여도 요동 부재(800)의 회동을 제2 소 링크(860)에 정확하게 전달할 수 있다. 제2 소 링크(860)의 자유 단부와 제2 다리편(810)의 자유 단부를 직동 가이드를 통해 연결하여도 좋다.
본 실시예의 엔드 이펙터 장치(1)에서는, 1개의 모터(M)로 3개의 구동축(440)의 회동을 서로 동기화시켜 3개의 피치 변경 기구(4)의 피치 변환 동작을 행하고 있다. 이로써 모터(M)를 피치 변경 기구(4)의 수에 맞추어 다수 설치할 필요가 없어, 엔드 이펙터 장치(1) 전체의 제조 코스트를 줄일 수 있다.
또, 구동원 유닛(600)은, 상기 블레이드보다 로봇 암의 기단부 측, 즉 제2 암(21) 상에 설치되어 있다. 이로써 구동원 유닛(600)의 무게는, 로봇 암의 선단부에 가해지지 않기 때문에, 그 로봇 암의 선단부 상의 무게를 가볍게 할 수 있고, 그 로봇 암 선단부를 부드럽게 동작시킬 수 있다.
또, 블레이드(10)의 선단부에 위치하는 2개의 피치 변경 기구(4)는, 구동원 유닛(600)으로부터 가상선 KS1(도 30 참조)을 따라 배열되어 있지 않다. 따라서 구동원 유닛(600)과 2개의 피치 변경 기구(4)를, 직선 모양의 부재로 연결하는 것은 곤란하다. 그러나 구동원 유닛(600)과 2개의 피치 변경 기구(4)의 연결에, 제1, 제2 유니버설 조인트(115,125)를 사용함으로써, 구동원 유닛(600)과 그 2개의 피치 변경 기구(4)를 연결할 수 있다. 이로써 구동원 유닛(600)으로부터의 동력을 그 2개의 피치 변경 기구(4)에 전달할 수 있다.
(가이드 핀의 기립 동작)
상술한 바와 같이, 링크 부재(400,410)가 회동하여 조편(30)을 승강시킬 때에는, 그 회동의 전후에 반도체 웨이퍼(9)의 수평면 내에서의 위치가 어긋나는 경우가 있다. 그런 경우, 반도체 웨이퍼(9)를 처리 부스 내의 처리 선반으로 정확하게 반송할 수 없다. 그래서 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이, 지지 유닛(3)이 진출 위치에 있고 조편(30)이 반도체 웨이퍼(9)의 주연을 유지한 상태에서, 양 링크 부재(400,410)를 회동시켜 조편(30)을 승강시키기 전에, 제1, 제2 가이드 핀(310,500)을 반도체 웨이퍼(9)의 주연에 약간 간극을 두고 위치시켜 반도체 웨이퍼(9)의 수평면 내의 위치 어긋남을 방지하고 있다.
즉, 조편(30)이 반도체 웨이퍼(9)의 주연을 유지하면, 다음으로 제1, 제2 가이드 핀(310,500)을 반도체 웨이퍼(9)의 주연에 위치시킨다. 그리고 인접한 조편(30)의 피치 변환 동작을 실행한다. 조편(30)의 피치 변환 동작 후에는, 제1, 제2 가이드 핀(310,500)을 당겨 들이고 나서 지지 유닛(3)을 후퇴시킨다. 이 동작 제어는, 상기 제어 수단(900)(도 30)에 의해 실행된다.
제1 가이드 핀(310)은, 상술한 바와 같이 지지 유닛(3)에 설치되며, 지지 유닛(3)의 진출 위치에서 반도체 웨이퍼(9)의 주연에 위치한다. 제2 가이드 핀(500)은, 조편(30)이 반도체 웨이퍼(9)의 주연을 유지한 상태에서, 제1, 제2 에어 실린더(700,701)에 의해 블레이드(10)의 하면에서 돌출한다. 이하, 제2 가이드 핀(500)을 블레이드(10)의 하면에서 돌출시키는 기구를 설명한다.
도 34의 (a),(b),(c)는, 도 30에 도시된 제1 에어 실린더(700)를 E1 방향에서 본 측면도이다. 설명의 편의상, 블레이드(10)의 상면에 위치하는 부재는 도시하지 않았다. 한편, 제2 에어 실린더(701)도 제1 에어 실린더(700)와 동일한 구성을 가진다. 제1 에어 실린더(700)는 도 34에 도시된 바와 같이, 하우징(710)으로부터 피스톤(720)이 수평면 내에서 출몰 가능하게 설치하고 있다. 피스톤(720)의 선단부에는, 세로 구멍(730)이 형성되어 있다. 블레이드(10)의 아래쪽에서, 피스톤(720)의 돌출 측에는 제2 가이드 핀(500)이 수평으로 배치되고, 제2 가이드 핀(500)의 기단부에는 배킹 부재(501)가 설치되어 있다. 배킹 부재(501)의 상단부에는 배킹 롤러(510)가 설치되고, 배킹 부재(501)로부터 상기 세로 구멍(730)에 삽입되는 소축(520)이 돌출되어 있다. 블레이드(10)에는, 피스톤(720)의 최대 돌출 량에 대응하여 배킹 벽(130)이 설치되어 있다. 도 34의 (a)에 도시된 상태에서는, 제2 가이드 핀(500)은 수평 복와(伏臥) 자세이며, 소축(520)은 세로 구멍(730)의 하단부에 위치한다.
도 34의 (b)에 도시된 바와 같이, 피스톤(720)이 하우징(710)에서 돌출하여 배팅 부재(500)의 배킹 롤러(510)가 배킹 벽(130)에 접한다. 제2 가이드 핀(500)은 그 이상 수평 방향으로 진행하는 것을 규제받는다.
도 34의 (c)에 도시된 바와 같이, 피스톤(720)이 계속해서 하우징(710)에서 돌출하는 방향으로 진행하여 제2 가이드 핀(500)을 밀면, 제2 가이드 핀(500)은 진행을 규제받고 있기 때문에, 제2 가이드 핀(500)은 배킹 롤러(510)를 중심으로 하여 위쪽으로 회동한다. 제2 가이드 핀(500)이 위쪽으로 회동하기 때문에, 제2 가이드 핀(500)의 소축(520)은 세로 구멍(730)의 상단부로 이동한다. 제2 가이드 핀(500)은 축 방향을 연직 방향으로 향한 기립 자세가 된다. 제2 가이드 핀(500)을 하우징(710)에 수납할 때에는, 피스톤(720)을 당겨 들여 상술한 것과 반대되는 동작을 행한다. 또한, 도 34의 (c)에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(9)의 높이에 대응하여 제2 가이드 핀(500)에 완충체인 가이드 링(530)을 설치하여도 좋다.
도 35의 (a),(b)는, 제2 가이드 핀(500)을 블레이드(10)의 하면으로부터 돌출시키는 다른 기구를 도시된 측면도이다. 설명의 편의상, 블레이드(10)의 상면에 위치하는 부재는 도시하지 않았다. 제2 가이드 핀(500)의 기단부는, 피스톤(720)의 선단부에 회동 가능하게 설치되고, 그 설치 부분에 제2 가이드 핀(500)을 반시계 방향으로 가압하는 비틀림 스프링(540)이 설치되어 있다. 블레이드(10)의 하면에는, 하단이 제2 가이드 핀(500)에 접하는 복수의 롤러(550,550)가 설치되고, 도 35의 (a)에 도시된 바와 같이, 피스톤(720)이 하우징(710) 안으로 들어간 상태에서는, 그 롤러(550)에 의해 제2 가이드 핀(500)은 눌린다. 제2 가이드 핀(500)은 비틀림 스프링(540)의 가압력에 대항하여 복와 자세를 유지한다.
도 35의 (b)에 도시된 바와 같이, 피스톤(720)이 하우징(710)으로부터 돌출하면, 제2 가이드 핀(500)이 밀려 서서히 롤러(550)와의 접촉으로부터 벗어나게 된다. 제2 가이드 핀(500)이 롤러(550)와의 접촉으로부터 완전히 벗어나면, 도 35의 (b)에 도시된 바와 같이, 비틀림 스프링(540)의 가압력에 의해 제2 가이드 핀(500)은 기립 자세가 된다. 제2 가이드 핀(500)을 하우징(710)에 수납할 때에는, 피스톤(720)을 당겨 들여 비틀림 스프링(540)의 가압력에 대항하여 제2 가이드 핀(500)을 복와 자세로 되돌린다.
상술한 각 실시예에 따른 엔드 이펙터 장치에는, 아래의 이점들이 있다.
1. 상술한 실시예들에서는, 통합되어 있는 지지 유닛에 피치 변경 기능을 갖게 함으로써 엔드 이펙터 장치에서 에지 그립 타입으로 피치를 변경하는 기구를 실현하였다. 또, 본 발명에 따르면, 블레이드는 1개 이상의 지지 유닛을 구비하는 부재이며, 1장으로 해결된다. 따라서 엔드 이펙터 장치의 경량화, 코스트 절감을 달성할 수 있었다.
2. 반도체 웨이퍼(9)의 중심(C)에 대하여, 각 지지 유닛(3)의 동일한 높이에 있는 3개의 조편(30,30,30)이 방사형으로 배치된다(도 3, 도 27의 (a),(b) 참조). 3개의 조편(30,30,30)에 의해 반도체 웨이퍼(9)가 위치해야 할 수평면이 정해지기 때문에, 각 반도체 웨이퍼(9)는 3개의 조편(30,30,30)에 의해 대략 수평으로 안정적으로 지지된다.
3. 일부 실시예에 있어서는, 피치 변경 기구(4)를 작동시키는 구동원이, 블레이드(10)의 외측이며, 제2 암 (21)의 기단부 측에 설치된다. 즉, 구동원은 블레이드(10) 안 또는 블레이드(10) 위에는 설치되지 않는다. 따라서 이에 의해서도 피치 변경 기구(4)를 엔드 이펙터 장치(1)에 통합하는 데에 적합하도록 소형화할 수 있다.
또, 구동원의 무게가 제2 암(21)의 선단부에 가해지지 않기 때문에, 제2 암(21)의 선단부 상의 무게를 가볍게 할 수 있어, 제2 암(21)의 선단부를 부드럽게 작동시킬 수 있다. 그러나 상기한 각 구동원을 제2 암(21)의 기단부 측에 설치하는 것이 반드시 필요하지는 않다. 상기한 각 구동원은 어디에 설치하여도 좋고, 예를 들면 블레이드(10) 안 또는 블레이드(10) 위에 설치하여도 좋다.
(피치 변경 기구의 제15 실시예)
링크 부재를 수직면 내에서 회동하여 인접한 반도체 웨이퍼(9)들 사이의 피치를 변환하는 기구에는 다음의 간단한 기구도 생각할 수 있다.
도 36의 (a),(b),(c)는, 다른 피치 변경 기구(4)를 도시된 도면이며, 도 37은 도 36의 (b)를 F1 방향에서 본 도면이다. 본 실시예에서는, 제1 링크 부재(400)의 일 단부, 도 36의 (a),(b),(c)에서는 좌단부에 구동축(440)을 설치하고, 제1 연결 부재(400)의 길이 방향을 따라 반도체 웨이퍼(9)의 하면을 받치는 복수 개의 단면 원형인 축체(470)를 등간격으로 설치하고 있다. 즉, 축체(470)가 본 발명에서의 "유지부"를 구성한다. 도 36의 (a)에 도시된 대기 위치에서는, 모든 축체(470)가 수평면 내에 위치한다.
구동축(440)의 회동에 따라, 도 36의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 링크 부재(400)가 대기 위치에서 반시계 방향으로 회동하면, 축체(470)는 구동축(440)으로부터 먼 위치에 있는 축체(470)로 갈수록 상승하여 인접한 축체(470)들 사이의 상하 간격이 대기 위치에 비해 넓어진다. 복수의 축체(470)는 상하 간격이 서로 등간격으로 설치된다. 축체(470)는 중간 위치에 도달한다. 도 37에 도시된 바와 같이, 제1 링크 부재(400)는 반도체 웨이퍼(9)와 스치지 않도록 반도체 웨이퍼(9)와의 사이에 간극을 두고 있다.
구동축(440)의 거듭된 회동에 따라 제1 링크 부재(400)가 중간 위치에서 반시계 방향으로 회동하면, 도 36의 (c)에 도시된 바와 같이 제1 링크 부재(400)는 수직이 된다. 인접한 축체(470)들 사이의 피치는 최대가 된다. 축체(470)는 상승 위치에 도달한다.
대기 위치에서 상승 위치에 도달할 때까지 축체(470)는 반도체 웨이퍼(9)의 후면을 스치면서 승강한다. 따라서 축체(470)는 반도체 웨이퍼(9)와의 마찰이 작은 재료로 형성하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 36의 (a),(b),(c)의 피치 변경 기구(4)에서는, 반도체 웨이퍼(9)의 주연부를 안쪽으로 가압할 수는 없다.
그러나 예를 들면 도 38에 도시된 바와 같이, 축체(470)에 반도체 웨이퍼(9)의 주연에 접하는 맞닿음 부재(480)를 설치하고, 맞닿음 부재(480)와 제1 링크 부재(400) 사이에 푸시 스프링(490)을 끼워, 맞닿음 부재(480)를 반도체 웨이퍼(9)의 주연에 가압시켜도 좋다. 따라서 피치 변경 기구(4)를 에지 그립 타입의 엔드 이펙터 장치(1)에 적합하게 적용할 수 있다.
도 39는, 도 1에 도시된 기판 반송용 로봇(2)이 배치되는 기판 처리 장치(250) 및 그 기판 처리 장치(250)를 구비한 기판 처리 설비(260)의 평면도이다. 기판 처리 장치(250)는, 상기 기판 반송용 로봇(2)을 수용한 제1 케이싱(950)의 일 측부에, 후술하는 제2 케이싱(960)을 설치하여 형성된다. 제1 케이싱(950)의 다른 측부에는, 복수의 풉(230)이 설치되어 있다. 복수의 풉(230)은, 반도체 웨이퍼(9)가 풉(230)에 출입하는 방향에 대하여 직교하는 방향으로 나란히 배치되어 있다.
상기 제2 케이싱(960)과 제1 케이싱(950)의 경계선 부분에는, 도어(980)가 설치되어 있다. 제1 케이싱(950)은 대기압으로 유지되는 반면, 제2 케이싱(960)은 도어(980)에 의해 거의 진공으로 유지된다. 도어(980)보다 제2 케이싱(960) 내측에는, 기판 반송용 로봇(2)이 반송한 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)가 도어(980)를 통하여 도달하는 전송 영역(970)이 마련되어 있다.
제2 케이싱(960) 내에는, 중앙부에 핸드 장치(270)가 배치되어 있으며, 핸드 장치(270)를 둘러싸도록 제2 케이싱(960) 내에 4개의 처리 선반(280)이 배치되어 있다. 핸드 장치(270)는 전송 영역(970)에 도달한 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 파지하여 각 처리 선반(280)에 반송하고, 1개의 처리 선반(280)에서 처리가 실시된 반도체 웨이퍼(9)를 다른 처리 선반(280)으로 반송한다. 한편, 제2 케이싱(960) 안의 처리 선반(280)의 개수는 4개로 한정되지 않는다.
상기 기판 처리 설비(260)는, 복수의 상기 기판 처리 장치(250)를 구비하며, 반도체 제조 공정의 전부 또는 일부를 수행한다.
상기한 바와 같이, 제2 케이싱(960) 안은 진공으로 유지되어 있기 때문에, 청정한 환경에서 처리를 수행할 수 있다.
기판 처리용 로봇(2)은, 선단부에 설치한 엔드 이펙터 장치(1)로 풉(230) 내의 복수의 반도체 웨이퍼(9)를 파지한다. 기판 처리용 로봇(2)은, 서로 상하로 이격된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)를 풉(230)에서 취출하면, 암 지지부(23)를 중심으로 하여 회전하여 반도체 웨이퍼(9)를 파지한 엔드 이펙터 장치(1)를 전송 영역(970)에 도달시킨다. 반도체 웨이퍼(9)를 풉(230)에서 취출하여 전송 영역(970)에 도달할 때까지의 사이에, 엔드 이펙터 장치(1)의 피치 변경 기구(4)(도 2 참조)가 작동하여 인접한 반도체 웨이퍼(9)의 피치를 좁힌다. 피치가 좁혀져서 전송 영역(970)에 반송된 복수 장의 반도체 웨이퍼(9)는, 핸드 장치(270)에 의해 각 처리 선반(280)으로 반송된다.
본 발명은, 복수의 판형 부재를 서로 상하로 간격을 두고 평행하게 지지하고, 또한 상기 판형 부재의 간격을 변경하는 기구를 구비한 모든 엔드 이펙터 장치에 유용하다.
1: 엔드 이펙터 장치
2: 지지 유닛
4: 피치 변경 기구
5: 작동 기구
6: 고정 축
7: 요동판
8: 원통체
9: 반도체 웨이퍼
10: 블레이드
20: 제1 암
21: 제2 암
30: 조편
55: 에어 실린더
60: 신축 축
80: 나선 홈

Claims (28)

  1. 로봇 암의 선단부에 설치되는 엔드 이펙터 장치로서,
    상기 엔드 이펙터 장치는 기단부 및 선단부를 가진 블레이드를 구비하고,
    상기 블레이드에 설치되며, 복수의 판형 부재를 서로 평행하면서 상하로 간격을 두도록 각 판형 부재의 주연부를 지지하고 또한 상기 판형 부재의 간격을 변경 가능하도록 구성된 지지 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 유닛은 복수로 설치되며, 상기 복수의 지지 유닛은, 상기 블레이드의 기단에 가장 접근하여 위치하는 1 이상의 기단 측 지지 유닛을 포함하고, 상기 기단 측 지지 유닛은 상기 블레이드의 기단과 선단을 잇는 방향으로 진출 및 후퇴 가능하게 구성되고, 또한 진출 위치에서의 상기 기단 측 지지 유닛과, 상기 기단 측 지지 유닛에 대향하는 지지 유닛에 의해 상기 복수의 판형 부재의 주연부를 가압 파지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 지지 유닛은, 상기 기단 측 지지 유닛에 대향하고 또한 상기 블레이드에 고정된 1 이상의 선단 측 지지 유닛을 포함하며, 상기 진출 위치에서의 상기 기단 측 지지 유닛과 상기 1 이상의 선단 측 지지 유닛에 의해 상기 복수의 판형 부재를 파지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 지지 유닛은, 서로 상하 방향으로 떨어져 배치되며, 복수의 상기 판형 부재를 서로 평행하면서 상하로 간격을 두도록 각 판형 부재의 주연부를 각각 지지하는 복수의 조편과, 상기 복수의 조편을 지지하고 또한 상기 복수의 조편의 상하 간격을 변경하는 피치 변경 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 조편은, 복수의 가동 조편을 포함하며,
    상기 피치 변경 기구는, 상기 블레이드에, 상기 복수의 가동 조편을 상하로 간격을 두고 지지하고 또한 상하 방향으로 탄성 변형하도록 설치된 1 이상의 탄성 부재와, 상기 1 이상의 탄성 부재를 상하 방향으로 탄성 변형시키는 작동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 1 이상의 탄성 부재는, 상하 방향으로 신장되는 1개의 코일 스프링이며, 상기 복수의 가동 조편이 1개의 코일 스프링에 상하로 간격을 두고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 1 이상의 탄성 부재는, 각각이 가동 조편을 일체로 구비하고 상하 방향으로 연장되는 복수의 코일 스프링이며, 상기 복수의 코일 스프링은, 블레이드 상에 다단으로 겹쳐 쌓여서 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 1 이상의 탄성 부재는, 상하 방향으로 탄성 변형하는 복수의 선형 스프링이며, 상기 복수의 선형 스프링과 상기 복수의 가동 조편은, 각 선형 스프링이 그 바로 아래의 가동 조편에 지지되거나 그 바로 위의 가동 조편을 지지하도록 하여 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 조편은, 상기 복수의 가동 조편과, 상기 블레이드에 고정되어 최하위에 위치하는 고정 조편을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 기구는, 상기 블레이드에 입설된 고정 축과, 1개 이상의 가동 조편에 연결되어 상기 고정 축에 의해 승강 가능하게 안내되고, 그 승강 동작에 따라 상기 가동 조편에 연결된 상기 1 이상 탄성 부재를 신축시키는 신축 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 피치 변경 기구는, 상기 작동 기구에 구동력을 공급하는 구동원을 가지며,
    상기 구동원은 상기 블레이드보다 로봇 암 기단부 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 피치 변경 기구는, 상기 복수의 조편의 상하 간격을 상하 방향의 구동력에 의해 변경하도록 구성되고 또한 상기 구동원의 수평 직진 방향의 구동력을 상하 방향의 구동력으로 변환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 피치 변경 기구는, 상기 복수의 조편의 상하 간격을 상하 방향의 구동력에 의해 변경하도록 구성되고 또한 상기 구동원의 수평 축 주위의 회전력을 상하 방향의 구동력으로 변환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 피치 변경 기구는, 상기 복수의 조편의 상하 간격을 상하 방향의 구동력에 의해 변경하도록 구성되고 또한 상기 구동원의 수직 축 주위의 회전력을 상하 방향의 구동력으로 변환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 피치 변경 기구는, 상기 블레이드에 배치되어 상기 신축 축을 승강시키는 실린더를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드에는, 1개의 평면 내에서 연장되는 각각의 축선에 수직인 방향으로 간격을 두고 설치되고, 복수의 상기 판형 부재의 주연부를 각각 유지하는 유지부를 포함하고, 상기 복수의 판형 부재의 상기 1개의 평면에 수직한 방향에서의 간격을 변환하는 복수의 피치 변경 기구가 설치되며,
    1개 이상의 피치 변경 기구는 상기 지지 유닛에 구비되어 블레이드 선단부를 향하여 진출하고 또한 기단부를 향하여 후퇴 가능하게 설치되고, 1개의 피치 변경 기구는 진출한 위치에서 상기 판형 부재를 유지하고 또한 후퇴한 위치에서 상기 판형 부재의 유지를 해제하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 각 피치 변경 기구는, 상기 각각의 축선의 회전에 서로 동기화하여 회동하도록 설치된 복수의 회동 부재를 구비하고, 상기 유지부는 각각의 상기 회동 부재에 상기 각각의 축선에 수직한 방향으로 간격을 두고 설치되며,
    각 상기 피치 견경 기구는, 상기 회동 부재의 회동에 의해 상기 복수의 판형 부재 사이의 간격을 변환하는 것이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    각각의 상기 피치 변경 기구는, 상기 회동 부재를 한 쪽의 평행 링크 부재로 하여 평행 링크를 구성하도록 설치된 다른 쪽의 평행 링크 부재와, 양 평행 링크 부재를 연결하는 연결 링크 부재를 더 구비하며,
    상기 유지부는, 상기 판형 부재의 주연부를 상기 1개의 평면에 평행하게 받치기 위한 받침부를 포함하도록 상기 연결 링크 부재에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드에 설치되며, 가이드 면이 상기 판형 부재의 측연 근처에 위치하는 진출 자세와, 그 전체가 상기 1개의 평면에 수직한 방향에서의 소정 범위 내에 위치하는 퇴피 자세를 취하는 것이 가능하도록 구성된 가이드 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 가이드 부재는, 기단부가 상기 블레이드에 회동 가능하게 설치되며, 주면이 상기 판형 부재의 측연 근처에 위치하도록 기립하는 상기 진출 자세로서의 기립 자세와, 상기 소정 범위 내에 위치하도록 복와하는 상기 퇴피 자세로서의 복와 자세 사이를 회동 가능하게 구성된 가이드 핀인 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 회동 부재 중 2개 이상의 회동 부재는, 상기 복수의 판형 부재의 간격 변환 시에 서로 반대 방향으로 회동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  22. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 회동 부재는, 상기 복수의 판형 부재의 간격 변환 시에 모두 같은 방향으로 회동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지부는 피치 변경 기구 상에, 상하에 걸쳐 복수로 구비되며, 각 유지부는 아래를 향하여 안쪽으로 경사진 제1 사면과, 상기 제1 사면의 하측에 그 제1 사면에 연속하여 형성되어 아래를 향하여 안쪽으로 경사지고, 상기 제1 사면보다 경사 각도가 완만한 제2 사면을 가지며,
    상기 판형 부재의 주연부는, 상기 유지부 내측에서 상기 제1 사면과 제2 사면의 경계선에 재치되어 유지되는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 회동 부재는, 1개의 구동원으로 회동되는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 구동원은, 상기 블레이드보다 로봇 암의 기단부 측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 구동원을 지나서 상기 블레이드의 기단부와 선단부를 잇는 가상선은, 1개 이상의 피치 변경 기구로부터 벗어나 있으며, 상기 구동원과 그 1개의 피치 변경 기구는, 유니버설 조인트로 연결되는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  27. 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피치 변경 기구는, 상기 블레이드 상에 서로 이격하여 3개가 설치된 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터 장치.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 기재된 엔드 이펙터 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 반송용 로봇.
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