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KR102059567B1 - 기판 반송 장치 - Google Patents

기판 반송 장치 Download PDF

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KR102059567B1
KR102059567B1 KR1020170105461A KR20170105461A KR102059567B1 KR 102059567 B1 KR102059567 B1 KR 102059567B1 KR 1020170105461 A KR1020170105461 A KR 1020170105461A KR 20170105461 A KR20170105461 A KR 20170105461A KR 102059567 B1 KR102059567 B1 KR 102059567B1
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substrate
unit
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sensors
support
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KR1020170105461A
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김성욱
박정현
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피에스케이홀딩스 (주)
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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 반송 처리하는 장치를 제공한다. 기판 반송 장치는 기판을 픽업하는 핸드 유닛 및 상기 핸드 유닛의 위치를 이동시키는 아암 유닛을 포함하되, 상기 핸드 유닛은 상기 아암 유닛에 결합되며, 기판이 놓여지는 지지 부재, 상기 지지 부재에 놓여진 기판의 위치를 감지하는 센서 부재, 기판을 진공 흡착하며, 상기 지지 부재에 대한 기판의 상대 위치를 조절하는 위치 조절 부재, 그리고 상기 센서 부재로부터 감지된 감지 정보를 근거로 상기 상대 위치가 정위치에 위치되도록 상기 위치 조절 부재를 제어하는 제어기를 포함한다. 이로 인해 별도의 정렬 장치 없이 기판을 안정적으로 정렬시킬 수 있다.

Description

기판 반송 장치{Apparatus for transferring substrate}
본 발명은 기판을 반송 처리하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼와 같은 기판을 각 공정 단계에 따라 해당 공정 장치로 반송시켜 공정이 수행된다.
이러한 기판의 반송 과정에는 수납 용기에 수납된 기판을 공정 장치로 반송하거나 공정 장치 간의 기판을 반송하기 위한 반송 로봇이 사용된다.
일반적으로 반송 로봇은 기판이 안착되는 핸드에 흡착홀을 가지며, 흡착홀은 안착된 기판을 진공 흡착한다. 그러나 기판과 핸드가 비정렬된 상태에서 기판의 반송을 진행하는 경우, 기판은 반송되는 중에 발생되는 진동 또는 주변 장치에 부딪혀 낙하될 수 있다.
이를 방지하고자, 외부의 정렬 장치를 이용하여 진공 흡착된 기판을 강제 정렬시키는 방법이 제안되었으나. 이는 기판이 정렬되는 중에 핸드와 스크래치를 발생시키며, 기판에 대미지를 가한다.
또한 진공압을 이용하지 않고 핸드의 일 단에서 타단에 설치된 스토퍼(stopper)로 밀어내는 정렬 방법이 제안되었다. 그러나 이러한 방법은 스토퍼로 인해 핸드의 두께를 증가시킨다. 이에 따라 핸드가 미세 간격으로 이격되게 수납된 기판들은 반출하기 위해 수납 용기로 인입되는 과정에서 기판에 스크래치 또는 대미지를 가할 수 있다.
본 발명은 기판을 안정적으로 정렬시킬 수 있는 반송 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 기판을 정 위치로 정렬시킬 수 있는 반송 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 반송 처리하는 장치를 제공한다. 기판 반송 장치는 기판을 픽업하는 핸드 유닛 및 상기 핸드 유닛의 위치를 이동시키는 아암 유닛을 포함하되, 상기 핸드 유닛은 상기 아암 유닛에 결합되며, 기판이 놓여지는 지지 부재, 상기 지지 부재에 놓여진 기판의 위치를 감지하는 센서 부재, 기판을 진공 흡착하며, 상기 지지 부재에 대한 기판의 상대 위치를 조절하는 위치 조절 부재, 그리고 상기 센서 부재로부터 감지된 감지 정보를 근거로 상기 상대 위치가 정위치에 위치되도록 상기 위치 조절 부재를 제어하는 제어기를 포함한다.
상기 지지 부재는 상기 기판이 지지되는 지지면을 가지며, 통공이 형성되는 지지 플레이트를 포함하되, 상기 위치 조절 부재는 상기 통공에 삽입되어 상기 상대 위치를 조절할 수 있다. 상기 위치 조절 부재는 상기 통공에 삽입되어 기판을 진공 흡착하는 흡착부 및 상기 흡착부의 위치를 상기 지지 플레이트의 길이 방향과 수직한 제1방향 및 상부에서 바라볼 때 상기 제1방향에 수직한 제2방향 각각으로 이동시키는 조절부를 포함할 수 있다. 상기 센서 부재는 상기 제1방향과 평행한 상기 지지 플레이트의 제1중심축을 기준으로 이의 일측에서 기판의 위치를 감지하는 제1측정 부재를 포함할 수 있다.
상기 제1측정 부재는 기판의 서로 다른 영역을 감지하는 복수 개의 센서들을 포함하며, 상기 센서들 중 일부는 상기 제2방향과 평행한 상기 지지 플레이트의 제2중심축을 기준으로 이의 일측에 위치되고, 다른 일부는 상기 제2중심축의 타측에 위치될 수 있다.
또한 상기 센서 부재는 상기 제1중심축을 기준으로 상기 일측과 반대되는 타측에서 기판의 위치를 감지하는 제2측정 부재를 포함하되, 상기 제1측정 부재 및 상기 제2측정 부재는 각각 복수 개의 센서들을 포함하되, 상기 센서들 중 일부는 상기 제2방향과 평행한 상기 지지 플레이트의 제2중심축을 기준으로 이의 일측에 위치되고, 다른 일부는 상기 제2중심축의 타측에 위치될 수 있다.
상기 지지 부재는 상기 지지 플레이트로부터 연장되어 상기 아암 유닛에 결합되는 바디를 포함하되, 상기 센서 부재는 상기 바디에 고정 결합되며, 상기 센서들이 서로 다른 위치에서 기판을 감지하도록 상기 센서들을 지지하는 지지대를 포함하되, 상기 서로 다른 위치는 상기 정 위치에 위치된 기판의 끝단과 마주하는 위치일 수 있다.
상기 제어기는 상기 흡착부에 기판이 진공 흡착되면 상기 흡착부를 상기 제1방향 및 상기 제2방향으로 각각 이동시키고, 기판을 상기 정 위치로 이동되면 상기 흡착부의 이동을 중지하되, 상기 센서들 각각으로부터 기판이 감지되면, 상기 흡착부의 이동이 중지될 수 있다.
상기 지지 플레이트는 기판이 놓여지는 베이스부 및 기판이 상기 정위치로부터 일정 거리 이상 벗어나는 것을 제한하도록 상기 베이스부의 끝단으로부터 위로 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판을 진공 흡착하는 위치 조절 부재가 지지 플레이트에 대해 기판을 상대 이동시킨다. 이로 인해 별도의 정렬 장치 없이 기판을 안정적으로 정렬시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기판의 위치를 감지하고, 이를 근거로 기판의 위치를 조절한다. 이로 인해 기판이 정 위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 핸드 유닛을 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 핸드 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 도 2의 핸드 유닛으로 기판을 정렬시키는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 7은 도 2의 센서 부재의 다른 실시예를 보여주는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 실시 예에서 기판(W)은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 기판(W)은 유리 기판 등과 같이 다른 종류의 기판일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치(1)에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반송 장치를 보여주는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 기판 반송 장치(1)는 몸체 유닛(100), 아암 유닛(200), 그리고 핸드 유닛(300)을 포함한다.
몸체 유닛(100)은 가이드 레일(120) 및 로봇 몸체(140)를 포함한다. 가이드 레일(120)은 로봇 몸체(140)의 이동 방향을 안내한다. 가이드 레일(120)은 일 방향을 향하는 길이 방향을 가진다. 로봇 몸체(140)는 가이드 레일(120)에 설치된다. 가이드 레일(120) 내부에는 로봇 몸체(140)가 이동되도록 구동력을 제공하는 구동기(미도시)가 설치된다. 구동기(미도시)는 리니어 모터일 수 있다. 구동기(미도시)로부터 로봇 몸체(140)에 구동력이 전달되면, 로봇 몸체(140)는 일 방향을 이동될 수 있다. 예컨대, 일 방향은 수평 방향일 수 있다. 또한 로봇 몸체(140)은 일 방향과 수직한 상하 방향으로 승강 이동될 수 있다. 로봇 몸체(140) 내에는 승강 부재(미도시)가 설치되며, 승강 부재(미도시)는 로봇 몸체(140)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 예컨대, 승강 부재(미도시)는 실린더일 수 있다.
아암 유닛(200)은 몸체 유닛(100)에 대한 핸드 유닛(300)의 상대 위치를 이동시킨다. 아암 유닛(200)은 핸드 유닛(300)과 몸체 유닛(100)을 서로 연결한다. 아암 유닛(200)은 복수 개의 지지 아암들(220)을 포함한다. 지지 아암들(220)은 서로의 일단 및 타단에 결합된다. 지지 아암들(220)은 서로 간에 축 회전이 가능하도록 결합된다. 서로 인접한 지지 아암들(220) 간에는 그 상대 위치가 변경되도록 축 회전될 수 있다.
핸드 유닛(300)은 기판(W)을 진공 흡착하여 픽업한다. 도 2는 도 1의 핸드 유닛을 보여주는 평면도이고, 도 3은 도 2의 핸드 유닛을 보여주는 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 핸드 유닛(300)은 지지 부재(320), 위치 조절 부재(360), 센서 부재(400), 그리고 제어기(500)를 포함한다.
지지 부재(320)는 기판(W)을 직접 지지한다. 지지 부재(320)는 지지 플레이트(330) 및 바디(340)를 포함한다. 지지 플레이트(330)는 기판(W)이 안착되는 안착면을 가지며, 바디(340)는 지지 플레이트(330)의 후단으로부터 연장되어 아암 유닛(200)에 고정 결합된다. 예컨대, 바디(340)는 지지 아암들(220) 중 로봇 몸체(140)로부터 가장 멀리 떨어진 지지 아암(220)의 끝단에 결합될 수 있다.
지지 플레이트(330)는 기판(W)이 안착되는 안착면을 가진다. 지지 플레이트(330)는 베이스부(332) 및 돌출부(338)를 가진다. 베이스부(332)는 길이 방향이 제1방향(12)과 수직한 제2방향(14)을 향하는 판 형상을 가진다. 여기서 제1방향(12) 및 제2방향(14)을 각각 상하 방향에 대해 수직한 수평 방향일 수 있다. 베이스부(332)는 포크 형상을 가지는 블레이드로 제공될 수 있다. 베이스부(332)는 상면인 안착면과 저면이 각각 평평한 평면으로 제공된다. 베이스부(332)에는 상하 방향으로 관통된 통공(334)이 형성된다. 통공(334)은 흡착부(370)가 이동 가능한 공간으로 제공된다. 돌출부(338)는 베이스부(332)에 놓여진 기판(W)이 낙하되는 것을 방지한다. 돌출부(338)는 기판(W)을 정 위치로 가이드한다. 돌출부(338)는 베이스부(332)의 끝단으로부터 위로 돌출되게 연장된다. 돌출부(338)는 베이스로부터 멀어질수록 상향 경사진 방향으로 연장될 수 있다. 예컨대. 돌출부(338)는 베이스부(332)를 사이에 두고 바디(340)와 마주하도록 위치될 수 있다.
위치 조절 부재(360)는 지지 플레이트(330)에 놓인 기판(W)의 위치를 이동시킨다. 위치 조절 부재(360)는 지지 플레이트(330)에 대한 기판(W)의 상대 위치를 조절한다. 위치 조절 부재(360)는 흡착부(370) 및 조절부(380)를 포함한다. 흡착부(370)는 기판(W)을 진공 흡착한다. 흡착부(370)는 흡착홀이 형성된 흡착 패드(372)를 가진다. 흡착홀은 위를 향하도록 제공되며, 흡착 패드(372)는 지지 플레이트(330)의 아래에서부터 통공(334)에 삽입되게 위치된다. 흡착 패드(372)는 통공(334) 내에 위치된다. 흡착 패드(372)는 통공(334)에서 지지 플레이트(330)에 놓여진 기판(W)을 진공 흡착할 수 있다. 예컨대, 흡착 패드(372)의 상단은 베이스부(332)의 상면과 동일한 높이를 가지거나 이보다 조금 높은 높이를 가질 수 있다.
조절부(380)는 흡착부(370)를 제1방향(12) 및 제2방향(14)으로 각각 이동시킨다. 조절부(380)는 제1구동기(382) 및 제2구동기(384)를 포함한다. 제1구동기(382)는 흡착부(370)를 제1방향(12)으로 이동시키고, 제2구동기(384)는 흡착부(370)를 제2방향(14)으로 이동시킨다. 제1구동기(382)는 바디(340)에 제공된다. 제1구동기(382)에는 제2구동기(384)가 설치된다. 제1구동기(382)에 의해 제2구동기(384)는 제1방향(12)으로 왕복 이동이 가능하다. 제2구동기(384)에는 흡착부(370)가 결합된다. 흡착부(370)는 제2구동기(384)에 의해 제2방향(14)으로 왕복 이동이 가능하다. 예컨대, 제1구동기(382)는 제2구동기(384)를 좌우로 이동시키는 모터일 수 있다. 제2구동기(384)는 흡착부(370)를 전후로 이동시키는 실린더일 수 있다. 이로 인해 기판(W)은 흡착부(370)에 진공 흡착되고, 제1구동기(382) 및 제2구동기(384)에 의해 지지 플레이트(330)에 대한 상대 위치를 제1방향(12) 및 제2방향(14)으로 이동될 수 있다.
센서 부재(400)는 지지 플레이트(330)에 놓인 기판(W)의 위치를 감지한다. 센서 부재(400)는 기판(W)의 서로 다른 복수 영역을 감지한다. 센서 부재(400)는 제1측정 부재(420), 제2측정 부재(440), 그리고 지지대(460)를 포함한다.
제1측정 부재(420)는 복수 개의 일측 센서들(420a)을 포함한다. 일측 센서들(420a)은 제1방향(12)과 평행한 지지 플레이트(330)의 제1중심축(x)을 기준으로, 제1중심축(x)의 일측에 위치된다. 일측 센서들(420a)은 제1중심축(x)의 일측에 해당되는 기판의 영역을 측정한다. 일측 센서들(420a) 중 일부는 제2방향과 평행한 지지 플레이트(330)의 제2중심축(y)을 기준으로 제2중심축(y)의 일측에 위치되고, 다른 일부는 제2중심축(y)의 타측에 위치된다.
제2측정 부재(440)는 복수 개의 타측 센서들(440a)을 포함한다. 타측 센서들(440a)은 제1중심축(x)을 기준으로, 제1중심축(x)의 타측에 위치된다. 타측 센서들(440a)은 제1중심축(x)의 타측에 해당되는 기판의 영역을 측정한다. 타측 센서들(440a) 중 일부는 제2중심축(y)의 일측에 위치되고, 다른 일부는 제2중심축(y)의 타측에 위치된다. 예컨대, 일측 센서들(420a) 및 타측 센서들(440a)은 각각 2 개일 수 있다.
지지대(460)는 제1센서(420a) 및 제2센서(440a)를 지지한다. 지지대(460)는 제1센서(420a) 및 제2센서(440a)가 지지 플레이트(330)의 아래에 위치되도록 지지한다. 지지대(460)는 바디(340)로부터 연장되는 암 형상을 가진다. 예컨대, 지지대(460)는 제1센서(420a) 및 제2센서(440a) 각각이 정위치에 위치된 기판(W)의 끝단과 마주하도록 각 센서를 지지할 수 있다. 상부에서 바라볼 때 제1센서들(420a) 및 제2센서들(440a)은 서로 조합되어 기판(W)과 대응되는 링 형상을 가지도록 배열될 수 있다.
제어기(500)는 센서 부재(400)로부터 감지된 감지 정보를 근거로 위치 조절 부재(360)를 제어한다. 제어기(500)는 기판(W)이 정 위치에 위치되도록 지지 플레이트(330)에 대한 기판(W)의 상대 위치를 변경시킨다. 일 예에 의하면, 제어기(500)는 기판(W)을 제1방향(12) 및 제2방향(14)으로 이동시키고, 모든 센서로부터 기판(W)의 위치가 감지되면 기판(W)의 이동이 중지되도록 위치 조절 부재(360)를 제어할 수 있다.
다음은 상술한 장치를 이용하여 기판(W)을 정렬시키는 과정을 설명한다. 도 4 내지 도 6은 도 2의 핸드 유닛으로 기판을 정렬시키는 과정을 보여주는 도면들이다. 지지 플레이트(330)에 기판(W)이 놓이면, 흡착부(370)는 통공(334)에서 기판(W)을 진공 흡착한다. 흡착부(370)는 제1센서들(420a)이 기판(W)을 감지하도록 기판(W)을 제1방향(12)으로 왕복 이동시킨다. 제1센서들(420a) 각각으로부터 기판(W)을 감지하면, 흡착부(370)는 제1센서들(420a) 및 제2센서들(440a) 각각이 기판(W)을 감지하도록 기판(W)을 제2방향(14)으로 왕복 이동시킨다. 제1센서들(420a) 및 제2센서들(440a) 모두로부터 기판(W)이 감지되면, 기판(W)이 정 위치에 위치되었다고 판단하고, 기판(W)의 정렬 과정은 종료된다. 이때 기판(W)의 진공 흡착은 기판(W)이 반송될 장치로 인계되기 전까지 계속 유지된다.
상술한 실시예에는 센서 부재(400)는 제1측정 부재(420) 및 제2측정 부재(440)를 포함하는 것으로 설명하였다. 그러나 도 7과 같이 센서 부재(400)는 제1측정 부재(420)만으로 기판(W)의 위치를 감지할 수 있다. 이때 제1센서들(420a)은 제2중심축(y)을 기준으로 양측 각각에 복수 개로 제공될 수있다.
200: 아암 유닛 300: 핸드 유닛
320: 지지 부재 360: 위치 조절 부재
400: 센서 부재 500: 제어기

Claims (9)

  1. 기판을 픽업하는 핸드 유닛과;
    상기 핸드 유닛의 위치를 이동시키는 아암 유닛을 포함하되,
    상기 핸드 유닛은,
    상기 아암 유닛에 결합되며, 기판이 놓여지는 지지 부재와;
    상기 지지 부재에 놓여진 기판의 위치를 감지하는 센서 부재와
    기판을 진공 흡착하며, 상기 지지 부재에 대한 기판의 상대 위치를 조절하는 위치 조절 부재와;
    상기 센서 부재로부터 감지된 감지 정보를 근거로 상기 상대 위치가 정위치에 위치되도록 상기 위치 조절 부재를 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 지지 부재는,
    상기 기판이 지지되는 지지면을 가지며, 통공이 형성되는 지지 플레이트와;
    상기 지지 플레이트의 후단으로부터 연장되어 상기 아암 유닛에 고정 결합되는 바디를 포함하고,
    상기 지지 플레이트는,
    기판이 놓여지는 면이 평평한 평면으로 제공되고, 상기 통공이 형성되는 베이스부와;
    기판이 상기 정위치로부터 일정 거리 이상 벗어나는 것을 제한하도록 상기 베이스부의 끝단으로부터 위로 돌출되는 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 베이스부로부터 멀어질수록 상향 경사진 방향으로 연장되고,
    상기 위치 조절 부재는,
    상기 통공에 삽입되어 상기 상대 위치를 조절하고,
    상기 통공에 삽입되어 기판을 진공 흡착하는 흡착부와;
    상기 흡착부의 위치를 상기 지지 플레이트의 길이 방향과 수직한 제1방향 및 상부에서 바라볼 때 상기 제1방향에 수직한 제2방향 각각으로 이동시키는 조절부를 포함하고,
    상기 조절부는,
    상기 흡착부를 상기 제1방향 및 상기 제2방향으로 각각 이동시키는 제1구동기와 제2구동기를 포함하고,
    상기 제1구동기는 상기 바디에 제공되고,
    상기 제2구동기는 상기 제1구동기에 설치되는 기판 반송 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 부재는,
    상기 제1방향과 평행한 상기 지지 플레이트의 제1중심축을 기준으로 이의 일측에서 기판의 위치를 감지하는 제1측정 부재를 포함하는 기판 반송 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1측정 부재는 기판의 서로 다른 영역을 감지하는 복수 개의 센서들을 포함하며,
    상기 센서들 중 일부는 상기 제2방향과 평행한 상기 지지 플레이트의 제2중심축을 기준으로 이의 일측에 위치되고, 다른 일부는 상기 제2중심축의 타측에 위치되는 기판 반송 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 센서 부재는,
    상기 제1중심축을 기준으로 상기 일측과 반대되는 타측에서 기판의 위치를 감지하는 제2측정 부재를 포함하되,
    상기 제1측정 부재 및 상기 제2측정 부재는 각각 복수 개의 센서들을 포함하되,
    상기 센서들 중 일부는 상기 제2방향과 평행한 상기 지지 플레이트의 제2중심축을 기준으로 이의 일측에 위치되고, 다른 일부는 상기 제2중심축의 타측에 위치되는 기판 반송 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 지지 부재는,
    상기 지지 플레이트로부터 연장되어 상기 아암 유닛에 결합되는 바디를 포함하되,
    상기 센서 부재는,
    상기 바디에 고정 결합되며, 상기 센서들이 서로 다른 위치에서 기판을 감지하도록 상기 센서들을 지지하는 지지대를 포함하되,
    상기 서로 다른 위치는 상기 정 위치에 위치된 기판의 끝단과 마주하는 위치인 기판 반송 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 흡착부에 기판이 진공 흡착되면 상기 흡착부를 상기 제1방향 및 상기 제2방향으로 각각 이동시키고, 기판을 상기 정 위치로 이동되면 상기 흡착부의 이동을 중지하되,
    상기 센서들 각각으로부터 기판이 감지되면, 상기 흡착부의 이동이 중지되는 기판 반송 장치.

  9. 삭제
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