반도체와 디스플레이 업계가 차세대 유리기판 기술 경쟁에 속도를 내는 가운데 티로보틱스가 유리기판용 진공로봇과 비접촉 대기로봇을 공개했다. 회전 가능한 평행링크 구조와 초고청정 진공 기술을 적용해 공정 효율성을 높이고 팹(FAB) 구축에 필요한 공간과 비용을 줄인 것이 특징이다.

티로보틱스는 22일부터 24일까지 서울 코엑스에서 열린 'K-Display 2026'에서 유리기판 대응 진공로봇과 비접촉 핸들링 기술을 적용한 대기로봇 'KUMADE'를 선보였다.

◆ 평행링크 기반 멀티 핸들링…팹 공간·구축비 절감

이번에 공개한 유리기판용 진공로봇은 로봇 하단에 회전 가능한 평행링크 주행 구조를 적용해 하나의 챔버 안에서도 여러 방향으로 기판을 이송할 수 있도록 설계됐다. 정해진 한 방향으로만 움직이는 기존 진공로봇과 달리 전후좌우로 작업 위치를 변경할 수 있어 하나의 로봇으로 여러 챔버를 연결하는 멀티 핸들링이 가능하다.

티로보틱스 관계자는 "일반적인 진공로봇은 정해진 방향과 공간 안에서만 기판을 이송하지만 평행링크 구조를 적용하면 같은 방향을 바라보면서도 작업 위치를 자유롭게 변경할 수 있다"며 "하나의 공간에서 여러 챔버를 연결하는 멀티 핸들링이 가능하다"고 설명했다.

최소 회전 반경 설계를 통해 로봇과 주변 장비가 차지하는 풋프린트도 줄였다. 로봇의 회전과 이동에 필요한 공간이 줄어드는 만큼 생산라인을 밀집 배치할 수 있어 팹 구축 비용과 운영 공간을 절감할 수 있다는 설명이다.

진공 공정에 필요한 초고청정 성능도 강화했다. 고도화된 실링(Sealing) 기술과 구동부 밀폐 구조를 적용해 엄격한 진공 환경을 유지하고 구동 과정에서 발생할 수 있는 미세 가스 방출과 파티클 발생을 최소화했다. 마찰 부위와 구동부의 외부 노출도 줄여 공정 오염 가능성을 낮췄다.

로봇에는 고온·고진공 환경에서 여러 축을 동시에 움직일 수 있는 다축 구동 메커니즘과 듀얼 정밀 감속기가 적용됐다. 회전 가능한 주행 구조를 통해 전방향 기판 핸들링이 가능하며 고속·고정밀·고하중 이송 성능을 구현했다. 진동 저감 기술과 최적화된 가속·감속 제어를 적용해 로봇암이 빠르게 움직일 때 발생하는 흔들림과 위치 오차를 줄였다.

정밀도는 약 ±0.3㎜ 수준이다. 기본 하중은 20kg이며 로봇암 사양과 구성에 따라 최대 45kg까지 대응할 수 있다. 유리기판뿐 아니라 디스플레이 증착 공정에서 사용하는 고중량 마스크도 함께 이송할 수 있도록 구성을 변경할 수 있다. 

현재 중국 고객사를 대상으로 첫 공급을 추진하고 있다. 기존 진공로봇은 삼성디스플레이와 LG디스플레이를 비롯해 중국 BOE, CSOT, HKC 등 주요 디스플레이 생산라인에도 공급되고 있다.

티로보틱스 관계자는 "아래쪽 로봇암으로 마스크를 옮기고 위쪽 로봇암으로 유리기판을 이송하는 방식으로 구성할 수 있다"며 "고객사가 요구하는 공정 시간과 장비 구성에 맞춰 로봇암과 속도, 하중 사양을 조정한다"고 말했다.

◆ 비접촉 핸들링 적용…박막 유리기판 반송 효율 높여

함께 공개한 대기로봇 'KUMADE'는 두께 0.3~1.2㎜의 박막 유리기판을 비접촉 방식으로 반송할 수 있는 것이 특징이다. 티로보틱스는 일본 로봇 핸드 기업과 협력해 비접촉 핸들링 기술을 대기로봇에 적용했다.

KUMADE는 로봇 핸드와 기판 사이에 약 0.2㎜의 간격을 유지한 채 공기를 분사해 기판을 띄우는 에어 플로팅 방식을 적용했다. 로봇 핸드가 유리기판 표면에 직접 닿지 않아 반송 과정에서 발생할 수 있는 스크래치와 파티클을 최소화할 수 있다.

박막 유리기판은 FOUP에 수납될 경우 자체 무게로 처짐이 발생하기 쉬워 기존 로봇 핸드로는 안정적으로 꺼내기 어려웠다. KUMADE는 기판 상면에 직접 접근해 비접촉 방식으로 반송할 수 있도록 설계돼 처짐이 발생한 기판도 안정적으로 이송할 수 있다. 이를 통해 FOUP 내 기판 반송 공정의 신뢰성과 효율성을 높였다는 설명이다.

특히 기존 하면 흡착 방식은 기판을 임시 거치 스테이지를 거쳐 다시 공정 장비로 옮겨야 해 이송 동작과 구동축이 늘어나는 한계가 있었다. 반면 KUMADE는 상면에서 공정 장비로 직접 반송할 수 있어 설비 구성을 단순화하고 장비 구축 비용도 절감할 수 있다.

티로보틱스 관계자는 "유리기판이 얇아질수록 접촉 과정에서 발생하는 스크래치와 파티클 관리가 중요해진다"며 "비접촉 상면 반송 기술을 바탕으로 차세대 유리기판과 OLED 생산라인 공략을 확대해 나갈 계획"이라고 말했다.