KR20200042690A - 유리 기판 반송용 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 기판 반송 로봇 - Google Patents

유리 기판 반송용 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 기판 반송 로봇 Download PDF

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KR20200042690A
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강승현
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 로봇 암에 부착되어 유리 기판을 반송하는 엔드 이펙터로서, 일단부에 상기 유리 기판을 지지하는 기판 지지부가 형성되며, 타단이 상기 로봇 암에 결합되는 로딩 붐대와; 상기 유리 기판의 단부가 안착되도록 단차진 단차부가 형성되며, 상기 단차부가 대향하도록 상기 기판 지지부에 서로 이격되어 결합되는 기판 안착부와; 상기 유리 기판의 양단부의 하단을 지지하여 슬립(slip)이 방지되도록 상기 기판 지지부에 마주하여 돌출되는 슬립 방지구를 포함하는, 유리 기판 반송용 엔드 이펙터가 제공된다.

Description

유리 기판 반송용 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 기판 반송 로봇{End effector for transferring glass substrate and substrate transfer robot having the same}
본 발명은 유리 기판 반송용 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 기판 반송 로봇에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판 반송 과정에서 유리 기판의 이탈이나 슬립을 방지하여 유리 기판의 위치 고정 정확도를 높일 수 있는 유리 기판 반송용 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 기판 반송 로봇에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼, 유리 기판 등의 판형 부재를 반송하기 위한 수단으로서, 기판 반송 로봇이 널리 이용되고 있다. 기판 반송 로봇은, 다관절의 로봇 아암과, 이 로봇 아암의 선단에 설치되어 판형의 기판을 지지하는 엔드 이펙터(End Effector)로 구성될 수 있는데, 엔드 이펙터에는 기판을 안정적으로 유지하기 위한 기판 지지 수단을 구비하고 있다.
최근 유기 전계 발광소자를 이용한 평판표시장치, 즉 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 소자가 널리 이용되고 있는데, 유기 전계 발광소자를 이용한 평판표시장치는 응답속도가 빠르며, 시야각이 넓어 차세대 표시장치로서 대두되고 있는데, 특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열증착법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착법은 고진공의 진공챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 유기물이 담겨 있는 증발원의 도가니에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 유기물을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
진공열증착공정을 진행하는 동안에 기판 반송 장치는 유리 기판을 진공챔버로 순차적으로 반송하게 되는데, 이 과정에서 엔드 이펙터의 기판 유지 수단에서 유리 기판이 이탈하거나 슬립(slip)이 일어나 위치 고정 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0099726호(2018년09월05일 공개)
본 발명은, 기판 반송 과정에서 유리 기판의 이탈이나 슬립을 방지하여 유리 기판의 위치 고정 정확도를 높일 수 있는 유리 기판 반송용 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 기판 반송 로봇을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 로봇 암에 부착되어 유리 기판을 반송하는 엔드 이펙터로서, 일단부에 상기 유리 기판을 지지하는 기판 지지부가 형성되며, 타단이 상기 로봇 암에 결합되는 로딩 붐대와; 상기 유리 기판의 단부가 안착되도록 단차진 단차부가 형성되며, 상기 단차부가 대향하도록 상기 기판 지지부에 서로 이격되어 결합되는 기판 안착부와; 상기 유리 기판의 양단부의 하단을 지지하여 슬립(slip)이 방지되도록 상기 기판 지지부에 마주하여 돌출되는 슬립 방지구를 포함하는, 유리 기판 반송용 엔드 이펙터가 제공된다.
상기 로딩 붐대는, 판 형태로 이루어진 일 방향으로 긴 선형의 로딩 붐대 본체를 포함하되, 상기 로딩 붐대 본체는 탄소 섬유 강화재(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 기판 지지부는, 일단부에 상기 로딩 붐대 본체의 두께 보다 얇게 단차진 로딩부를 포함하며, 상기 기판 안착부는 상기 로딩부에 서로 이격되어 결합될 수 있다.
상기 기판 안착부는, 내마모성의 PEEK(Polyetheretherketone) 수지를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 슬립 방지구는, 판 상의 실리콘 재질의 실리콘 패드를 포함하고, 상기 기판 지지부에는 상기 실리콘 패드가 상부가 돌출되도록 상기 실리콘 패드가 삽입되는 함입부가 형성될 수 있다.
상기 실리콘 패드는, 접시머리 볼트에 의해 상기 기판 지지부에 결합되되, 상기 접시머리 볼트의 접시머리의 상면이 상기 실리콘 패드의 상면에서 함입되도록 상기 접시머리 볼트가 체결될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유리 기판을 반송하는 기판 반송 로봇으로서, 로봇 암과; 상기 로봇 암의 단부에 결합되는 상기 유리 기판 반송용 엔드 이펙터를 포함하는, 기판 반송 로봇.
본 발명의 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터 및 기판 반송 로봇은 기판 반송 과정에서 유리 기판의 이탈이나 슬립을 방지하여 유리 기판의 위치 고정 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터를 구비한 기판 반송 로봇을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터의 평면도.
도 3은 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터의 로딩 붐대의 단면도.
도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터의 분해 단면도.
도 5는 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터의 결합 단면도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 증착 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터를 구비한 기판 반송 로봇을 도시한 도면이다.
도 1에는, 유리 기판(10), 엔드 이펙터(12)(12), 로딩 붐대(14), 기판 지지부(16), 로봇 암(18), 주축(20), 제1 링크 부재(22), 제2 링크 부재(24)가 도시되어 있다.
도 1를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 반송 로봇은, 로봇 암(18)과; 로봇 암(18)의 단부에 결합되는 유리 기판 반송용 엔드 이펙터(12)를 포함한다.
본 실시예에 따른 로봇 암(18)은, 로봇 팔의 회전의 중심을 이루는 주축(20)과, 주축(20)에 회전 가능하게 결합되어 회전하는 제1 링크 부재(22)와, 제1 링크 부재(22)의 선단에 다시 회전 가능하게 결합되어 회전하는 제2 링크 부재(24)로 구성될 수 있다. 주축(20)의 내부에는 제1 링크 부재(22)와 제2 링크 부재(24)에 회전 구동력을 제공하는 구동 모터(미도시) 등이 설치될 수 있다.
본 실시예에서는 두 개의 링크 부재로 구성되는 로봇 암(18)을 제시하고 있으나, 다양한 형태의 다관절의 로봇 암이 이용될 수 있다.
본 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터(12)는 제2 링크 부재(24)의 선단에 결합되어 유리 기판(10)을 지지하면서 반송한다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 유리 기판 반송용 엔드 이펙터(12)를 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터의 로딩 붐대의 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터의 분해 단면도이고, 도 5는 본 발명에 일 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터의 결합 단면도이다.
도 2 내지 도 5에는, 유리 기판(10), 로딩 붐대(14), 기판 지지부(26), 기판 안착부(28), 단차부(29), 슬립 방지구(30), 로딩 붐대 본체(32), 로딩부(34), 볼트(36), 실리콘 패드(38), 함입부(40), 접시머리 볼트(42)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터(12)는, 로봇 암에 부착되어 유리 기판(10)을 반송하는 엔드 이펙터(12)로서, 일단부에 상기 유리 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(26)가 형성되며, 타단이 상기 로봇 암에 결합되는 로딩 붐대(14)와; 상기 유리 기판(10)의 단부가 안착되도록 단차진 단차부(29)가 형성되며, 상기 유리 기판(10)의 서로 대향하는 양단부가 안착되도록 상기 단차부(29)가 대향하도록 상기 기판 지지부(26)에 서로 이격되어 결합되는 기판 안착부(28)와; 상기 유리 기판(10)의 양단부의 하단을 지지하여 슬립(slip)이 방지되도록 상기 기판 지지부(26)에 마주하여 돌출되는 슬립 방지구(30)를 포함한다.
로딩 붐대(14)의 일단부에는 유리 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(26)가 형성되며, 로딩 붐대(14)의 타단은 로봇 암에 결합된다. 로딩 붐대(14)는 로봇 암의 제2 링크 부재(24)의 선단에 결합되며, 제1 링크 부재(22)와 제2 링크 부재(24)의 회전량에 따라 직선이동과 회전이동이 가능하다.
로딩 붐대(14)는 일 방향으로 긴 선형의 부재로 구성될 수 있으며, 이에 따라 진공 챔버의 내부까지 깊게 인입이 가능하여 유리 기판(10)을 진공 챔버의 내부 깊은 곳까지 반송이 가능하다.
로딩 붐대(14)의 일단부에는 유리 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(26)가 형성되는데, 기판 지지부(26)를 통해 유리 기판(10)을 하부에서 지지하면서 진공 챔버 내부로 유리 기판(10)을 반송하거나 진공 챔버에서 유리 기판(10)을 인출하게 된다.
도 3에는 본 실시예에 따른 로딩 붐대(14)가 도시되어 있는데, 본 실시예에 따른 로딩 붐대(14)는, 판 형태로 이루어진 일 방향으로 긴 선형의 로딩 붐대 본체(32)를 포함하는데, 로딩 붐대 본체(32)는 탄소 섬유 강화재(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
로딩 붐대 본체(32)를 판 형태의 얇고 긴 선형의 부재를 형성함으로써, 로딩 붐대(14)의 자체 무게를 줄임과 동시에 진공 챔버 내부로의 진입을 용이하게 구성하였다. 특히, 로딩 붐대 본체(32)가 탄소 섬유 강화재(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)를 포함하는 재질로 이루어져 금속재에 비해 무게를 줄임과 동시에 강성을 증대하였다.
로딩 붐대 본체(32)의 일단부에는 기판 지지부(26)가 형성되는데, 본 실시예에 따른 기판 지지부(26)는 로딩 붐대 본체(32)의 두께 보다 얇게 단차진 로딩부(34)를 포함하고, 얇게 단차진 로딩부(34)에는 후술한 기판 안착부(28)가 서로 이격되어 결합된다.
기판 안착부(28)를 로딩 붐대 본체(32)에 얇게 단차진 로딩부(34)에 배치하여 유리 기판(10)의 하면을 지지하도록 함으로써 유리 기판(10)이 로딩되더라도, 도 5에 도시된 바와 같이, 유리 기판(10)의 상면이 로딩 붐대 본체(32)의 상면 보다 낮게 위치하게 되어 유리 기판(10)의 간섭이 최소화될 수 있다.
기판 안착부(28)에는 유리 기판(10)의 단부가 안착되도록 단차진 단차부(29)가 형성되며, 단차부(29)가 대향하도록 기판 안착부(28)가 기판 지지부(26)에 서로 이격되어 결합된다.
기판 안착부(28)는 쌍을 이루어 유리 기판(10)의 양단부를 각각 지지하도록 기판 지지부(26)에 결합되는데, 서로 대향하여 배치되는 단차부(29)에는 유리 기판(10)의 양단부가 각각 안착된다. 서로 대향하여 배치되는 단차부(29)에 유리 기판(10)의 양단부가 각각 삽입되어 안착되면서 기판을 안정적으로 지지하게 된다.
기판 안착부(28)는, 내마모성의 PEEK(Polyetheretherketone) 수지를 포함하는 재질로 이루질 수 있다. PEEK는 준결정성 열가소성 수지로서 높은 온도, 열악한 환경 등에서 그 형태가 유지되어 뛰어난 내화학성 및 내마모성을 갖고 있다.
진공열증착공정은 고진공의 진공 챔버 내부에서 증발물질의 증발에 의해 증착이 이루어지는 것이기 때문에 내화학성 및 내마모성이 뛰어난 PEEK 재질이 유리 기판(10)을 지지하기에 적합하다 할 수 있다.
기판 안착부(28)는 도 4에 도시된 바와 같이 접시 머리 볼트(36) 등의 체결 수단에 의해 로딩 붐대 본체(32)의 단차진 기판 지지부(26)에 결합될 수 있다.
슬립 방지구(30)는 유리 기판(10)의 양단부의 하단을 지지하여 슬립(slip)이 방지되도록 기판 지지부(26)에 마주하여 돌출된다. 기판 안착부(28)의 전방에는 슬립 방지구(30)가 돌출되도록 기판 지지부(26)에 각각 결합된다. 슬립 방지구(30)는 탄성적인 재질로 이루어질 수 있고 슬립 방지구(30)에 기판이 로딩됨에 따라 눌리면서 기판 안착부(28)의 단차부(29)에 기판의 양단부가 안착된다. 슬립 방지구(30)가 일부 눌리면서 유리 기판(10)의 하면을 지지하기 때문에 마찰력이 증가되어 유리 기판(10)의 슬립(slip)이 방지될 수 있다.
본 실시예에 따른 슬립 방지구(30)는, 판 상의 실리콘 재질의 실리콘 패드(38)를 포함하는데, 슬립 방지구(30)로 탄성력을 갖는 실리콘 재질의 판 상의 패드를 사용함으로써 마찰력 증진을 시켜 유리 기판(10)의 슬립을 효율적으로 방지할 수 있다.
한편, 기판 지지부(26)에는 실리콘 패드(38)를 삽입하여 고정하기 위한 함입부(40)가 형성되는데, 함입부(40)의 두께를 실리콘 패드(38)의 두께 보다 작게 함으로써 실리콘 패드(38)를 함입부(40)에 삽입하면 실리콘 패드(38)의 상부 일부가 돌출된다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에서는 두 장의 실리콘 패드(38)를 사용하여 슬립 방지구(30)를 형성하게 되는데, 기판 지지부(26)의 함입부(40)에 두 장의 실리콘 패드(38)를 겹쳐 배치하고 접시머리 나사를 이용하여 두 장의 실리콘 패드(38)를 고정하였다.
접시머리 나사는 볼트(36) 머리의 상면이 평탄한 나사로서, 접시머리 볼트(42)의 접시머리의 상면이 실리콘 패드(38)의 상면에서 함입되도록 접시머리 볼트(42)가 체결됨으로써 유리 기판(10)이 접시머리 볼트(42)에 닿지 않도록 한다. 이에 따라 실리콘 패드(38)의 상면이 유리 기판(10)의 하면에 면접되면서 마찰력이 증진되어 유리 기판(10)의 슬립을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 기판 안착부(28)의 전방에 각각 2개의 슬립 방지구(30)를 형성하여 유리 기판(10)의 하면의 양단부에서 유리 기판(10)을 지지하도록 구성하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
10: 유리 기판 12: 엔드 이펙터
14: 로딩 붐대 16: 기판 지지부
18: 로봇 암 20: 주축
22: 제1 링크 부재 24: 제2 링크 부재
26: 기판 지지부 28: 기판 안착부
29: 단차부 30: 슬립 방지구
32: 로딩 붐대 본체 34: 로딩부
36: 볼트 38: 실리콘 패드
40: 함입부 42: 접시머리 볼트

Claims (7)

  1. 로봇 암에 부착되어 유리 기판을 반송하는 엔드 이펙터로서,
    일단부에 상기 유리 기판을 지지하는 기판 지지부가 형성되며, 타단이 상기 로봇 암에 결합되는 로딩 붐대와;
    상기 유리 기판의 단부가 안착되도록 단차진 단차부가 형성되며, 상기 단차부가 대향하도록 상기 기판 지지부에 서로 이격되어 결합되는 기판 안착부와;
    상기 유리 기판의 양단부의 하단을 지지하여 슬립(slip)이 방지되도록 상기 기판 지지부에 마주하여 돌출되는 슬립 방지구를 포함하는, 유리 기판 반송용 엔드 이펙터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로딩 붐대는,
    판 형태로 이루어진 일 방향으로 긴 선형의 로딩 붐대 본체를 포함하되,
    상기 로딩 붐대 본체는 탄소 섬유 강화재(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)를 포함하는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는, 유리 기판 반송용 엔드 이펙터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판 지지부는,
    일단부에 상기 로딩 붐대 본체의 두께 보다 얇게 단차진 로딩부를 포함하며,
    상기 기판 안착부는 상기 로딩부에 서로 이격되어 결합되는 것을 특징으로 하는, 유리 기판 반송용 엔드 이펙터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 안착부는,
    내마모성의 PEEK(Polyetheretherketone) 수지를 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유리 기판 반소용 엔드 이펙터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬립 방지구는,
    판 상의 실리콘 재질의 실리콘 패드를 포함하고,
    상기 기판 지지부에는 상기 실리콘 패드가 상부가 돌출되도록 상기 실리콘 패드가 삽입되는 함입부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 유리 기판 반송용 엔드 이펙터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실리콘 패드는,
    접시머리 볼트에 의해 상기 기판 지지부에 결합되되,
    상기 접시머리 볼트의 접시머리의 상면이 상기 실리콘 패드의 상면에서 함입되도록 상기 접시머리 볼트가 체결되는 것을 특징으로 하는, 유리 기판 반송용 엔드 이펙터.
  7. 유리 기판을 반송하는 기판 반송 로봇으로서,
    로봇 암과;
    상기 로봇 암의 단부에 결합되는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유리 기판 반송용 엔드 이펙터를 포함하는, 기판 반송 로봇.
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