KR100850605B1 - Ｏ-링 고정마운트 - Google Patents

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리차드 제이 켄트
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Abstract

표면(210)에 홈(213)이 형성되어 있는 블레이드(203), 상기 홈에 배치되는 탄성패드(209), 및 탄성패드의 일부분이 블레이드의 표면 위로 돌출한채 탄성패드를 홈 안에 탈착 가능하게 고정하기 위한 체결구(215)를 포함하는 말단장치(201)가 제공된다.

Description

Ｏ-링 고정마운트{O-RING LOCKING MOUNT}
도 1은 종래의 말단장치의 개략도;
도 2는 제1 위치에서 지지패드에 웨이퍼가 배치되었음을 보여주는 종래의 말단장치의 개략도;
도 3은 제2 위치에서 지지패드에 웨이퍼가 배치되었음을 보여주는 종래의 말단장치의 개략도;
도 4는 본 발명에 따른 말단장치의 개략도;
도 5는 도 4의 5-5선 단면도로서, 본 발명에 따른 O-링 고정마운트를 보여줌;
도 6은 지지패드와 체결구를 분리한 상태의 도 5와 동일한 단면도.
본 발명은 반도체 공정의 말당장치에 관한 것으로, 구체적으로는 이런 말단장치의 웨이퍼 조적면에 지지패드를 설치하기 위한 마운트에 관한 것이다.
반도체기판의 처리공정은 집적회로의 제작공정에 통합된다. 대체로, 반도체기판은 실리콘 웨이퍼 형태로서, CVD, PVD, 에칭, 평탄화, 이온주입 등의 여러 공 정단계에 노출된다.
로봇 공구의 이용은 반도체처리에 일반화되었다. 이런 로봇공구는 여러가지 처리기법을 통해 대량의 기판을 처리할 수 있고, 반복적인 공정을 신속정확하게 처리할 수 있다. 대부분의 현대 반도체 처리장치는 다수의 처리실을 서로 병합하여 고도로 통제된 처리환경에서 기판을 꺼내지 않고도 순차적인 여러 처리단계들을 실행하는데 로봇 공구들을 이용한다. 이런 처리실에는 탈기실, 기판 전처리실, 냉각실, 이송실, CVD실, PVD실, 에칭실 등이 있다. 처리실을 로봇 공구에 연계하는 것과, 이런 처리실을 운영하는 작동조건과 변수들은 특정 처리 흐름을 이용해 특정 구조를 만들도록 선택할 수 있다.
일단 공구를 원하는 처리실로 세팅하고 임의의 처리공정을 실행하는 보조장비를 설정했으면, 이들 공구는 대량의 기판들을 차례대로 연속으로 처리실이나 처리단계를 통과시키면서 처리할 수 있다. 이런 처리 방법과 순서는 통상 마이크로프로세서 컨트롤러에 프로그램되고, 여기서 로봇공구를 통해 각각의 기판의 처리과정을 제어감시한다. 전체 웨이퍼 카세트를 연속으로 처리했으면, 이 카세트를 CMP(chemical mechanical polisher)와 같은 다른 공구로 보내 더 처리한다.
반도체 조립라인에 요구되는 웨이퍼 수율이 시간이 갈수록 증가하므로, 로봇아암의 동작 속도 역시 증가되어야 한다. 웨이퍼가 조립라인을 통과하면서 웨이퍼의 모멘텀이 부수적으로 증가하므로, 웨이퍼를 로봇아암의 말단장치에 제대로 놓고 유지하는 조치를 취해야만 한다.
처음에는 처리실이나 공구 사이를 이동하는 동안 웨이퍼의 움직임을 제한하 는 말단 블레이드에 홈이나 벽을 형성해서 실행했다. 그러나, 이 방식은 말단장치인 블레이드에서의 웨이퍼의 움직임을 언제나 없애지는 않고 웨이퍼를 빼내기가 점점 어려워져 문제가 있음이 밝혀졌다. 또, 블레이드 표면과 웨이퍼가 자주 접촉하여 금속 오염물이 웨이퍼에 들어가곤 했다. 말단 블레이드에 진공흡입기를 사용해 웨이퍼를 유지하는 방법도 있지만, 이 방법에서는 공구의 복잡도와 유지비가 상당히 늘어나 바람직하지 못하다.
더 최근에는, 탄성 지지패드를 이용해 블레이드에 웨이퍼를 제댈 위치시키는 말단장치가 개발되었다. 이런 말단장치의 일례가 도 1에 도시되었다. 말단장치(101)의 블레이드(103)는 다수의 세트스크루(107)를 통해 블레이드 마운트(105)에 탈착가능하게 장착된다. 블레이드(103)에 버섯모양의 탄성 지지패드(109)가 5개 배치되는데, 각각의 지지패드는 기판을 처리중에 (기판 표면에 대해 충분히 높은 마찰계수를 제공해) 제자리에 단단히 고정하도록 되어있다. 이들 지지패드(109)는 도 2의 블레이드 마운트(105)에서 빠진 제1 위치와, 도 3의 블레이드 마운트(105)에 연결된 제2 위치의 2가지 위치에서 웨이퍼(111)를 지지하도록 구성된다. 제1 위치는 웨이퍼(11)가 정면의 3개 지지패드(109)에 지지되는 위치로서 웨이퍼(111)를 대기중에서 처리할 때 가장 많이 이용되는 위치이고, 제2 위치는 웨이퍼(111)를 배면의 3개 지지패드(109)에 지지하는 위치로서 웨이퍼(111)를 진공상태엣 취급할 때 가장 널리 이용되는 위치이다.
도 1-3에 도시된 종류의 말단장치는 이동중에 웨이퍼의 움직임을 최소화하면서 고속으로 로봇공구에 의해 웨이퍼를 처리할 수 있기만 하면 당 분야에서 상당히 개량된 것이다. 그러나, 실제로는 버섯모양의 탄성 지지패드(109)의 고장이 잦아서 자주 교체해야만 함이 밝혀졌다.
따라서, 전술한 이런 문제점을 극복하는 개량된 말단장치가 필요하다. 특히, 좀더 튼튼한 지지패드 디자인을 갖는 말단장치가 필요하다. 이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
본 발명은 종래의 이런 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 지지패드가 좀더 튼튼하면서도 쉽게 교체될 수 있는 O-링 고정마운트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 종래의 구조의 지지패드의 여러 문제점은 지지패드와 웨이퍼 사이의 마찰로 인해 생긴다고 밝혀졌다. 이런 마찰은 반도체 처리장비에서 웨이퍼를 대량생산하는데 필요한 고속 이송속도(그리고 이에 따라 증가되는 웨이퍼 모멘트)에서 웨이퍼를 제자리에 유지하는데 필요하긴 하지만, 이 경우 전단력이 증가되어 탄성의 버섯모양 지지패드가 마운트에서 쉽게 빠지게 되는데, 마운트에는 지지패드를 끼우기 위한 구멍이 있다. 이 경우, 지지패드가 블레이드 표면에서 부분적으로나 전체적으로 빠지게 되어, 교체를 해야만 한다. 이 문제는 처리온도가 높으면 더 심각한데, 블레이드의 재질이 알루미늄으로서 팽창하기 때문이다. 팽창에 의해 지지패드가 박힌 구멍의 직경이 커져, 지지패드와 블레이드 사이의 결합이 느슨해진다. 또, 지지패드의 재료가 높은 온도에서는 연화되므로, 지지패드가 변형되고, 결국 블레이드에서 빠지게 된다.
또, 전술한 문제점은 적절히 설계된 고정마운트를 제공하면 해결되는데, 탄성패드를 제자리에 효과적으로 고정하기 위해 블레이드 표면에 적절하게 홈을 형성한다. 이런 고정마운트는 특히 O-링 지지패드를 사용할 때 유리하다.
본 발명에 의하면 (a) 표면에 제1 홈이 형성되어 있는 블레이드, (b) 상기 제1 홈에 배치되는 탄성패드, 및 (c) 탄성패드의 일부분이 블레이드의 표면 위로 돌출한채 탄성패드를 제1 홈 안에 탈착 가능하게 고정하기 위한 체결구를 포함하는 Ｏ-링 고정마운트가 제공된다.
또, 본 발명에 의하면, (a) 서로 반대쪽의 제1, 제2 표면을 갖고, 상기 제1 표면에 다수의 홈이 형성되어 있는 평평한 블레이드; (b) 상기 다수의 홈 각각에 하나씩 배치되는 다수의 O-링; 및 (c) O-링의 일부분이 블레이드의 제1 표면 위로 돌출한채 O-링을 홈 안에 하나씩 탈착 가능하게 고정하기 위한 다수의 체결구;를 포함하는 Ｏ-링 고정마운트가 제공된다.
이와 같은 고정마운트에서, 탄성패드는 O-링이고, 체결구는 O-링의 중심을 관통하는 것이 바람직하며, 또한 체결구의 헤드는 테이퍼 형태가 좋다.
또, 테이퍼 헤드는 O-링의 표면 일부분에 일치되어 맞물리는 형상을 갖지며, 홈에 수직벽이 있고 테이퍼 헤드와 수직벽 사이의 최소 간격이 O-링의 직경보다 작은 것이 바람직하다.
또, 홈이 벽과 바닥을 갖되, 벽은 블레이드의 제1 표면에 이어진 제1 수직구간(a)과 제1 홈의 바닥에 이어진 제2 곡면구간(b)으로 이루어지며, 제2 곡면구간은 제1 구간보다 바깥쪽으로 확장된 것이 바람직하다.
또, 체결구에 표면이 평평한 테이퍼 헤드가 달려있되, 평평한 표면은 O-링의 고리 안쪽에 배치되며, 제1 홈에 벽과 바닥이 있고, 상기 바닥에 구멍이 뚫려 있으며, 이 구멍을 관통하는 하나 이상의 탄성 갈퀴가 체결구에 달려있다.
또, 갈퀴는 그 외측면이 테이퍼져서 구멍 가장자리에 맞닿는 것이 바람직하고, 블레이드는 제1 표면과 제2 표면을 가지며, 탄성패드는 제1 표면 위로 돌출하며, 상기 구멍은 제2 표면과 통한다.
또, 상기 갈퀴의 외측면은 테이퍼져서 구멍 가장자리에 맞닿으며, 블레이드가 제2 홈을 더 구비하고, 이 경우 구멍을 통해 제1 홈과 제2 홈이 연결된다.
한편, 탄성패드의 재질은 불소고무(fluoroelastomer)인 것이 바람직하다.
또, 홈이 하나가 아닌 여러개로서, 홈 각각마다 탄성패드가 하나씩 배치될 수도 있고, 이 경우 다수의 탄성패드가 블레이드 말단부 위로 웨이퍼 일부분이 돌출한 제1 위치와, 블레이드 말단부 위로 웨이퍼가 전혀 돌출하지 않은 제2 위치의 2 위치에서 웨이퍼를 지지한다.
또, 블레이드가 서로 반대쪽의 제1, 제2 가장자리를 갖고, 상기 다수의 탄성패드중 제1 쌍의 2개 이상의 패드는 블레이드의 제1 가장자리를 따라 배치되며, 제2 쌍의 2개 이상의 패드는 블레이드의 제2 가장자리를 따라 배치된다.
도 4에는 지금까지 설명한 형태의 지지패드 잠금기구를 갖춘 말단장치의 일례가 도시되어 있다. 말단장치(201)의 블레이드(203)는 다수의 세트스크루(207)에 의해 블레이드마운트(205)에 탈착 가능하게 장착된다. 블레이드(203)에는 5개의 탄 성 지지패드(209)가 설치되는데, 각각의 패드는 (예컨대 기판 표면에 대해 충분히 높은 마찰계수를 일으켜) 처리과정중에 기판을 제대로 붙잡아두도록 되어있다. 이들 지지패드(209)는 도 2의 블레이드 마운트(205)에서 분리된 제1 위치 및 도 3의 블레이드 마운트(205)에 인접한 제2 위치의 양쪽 위치에서 웨이퍼를 지지하기에 적합한 형태로 블레이드(203)의 표면에 배치된다. 제1 위치는 정면 3개의 지지패드(209)에서 웨이퍼를 지지하는 위치로서 대기압 조건에서 웨이퍼를 다룰 때 가장 널리 이용되는 위치이고, 제2 위치는 배면의 3개 지지패드(209)에서 웨이퍼를 지지하는 위치로서 진공상태에서 웨이퍼를 취급할 때 가장 널리 이용되는 위치이다.
지지패드(209)와 이들을 블레이드(203) 표면에 고정하는 수단에 대해 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 도 4의 블레이드(203)의 5-5선 단면도이다. 블레이드(203)의 제1 표면(210)에는 다수의 홈(213)이 있는데, 홈마다 패드(207)가 하나씩 들어간다. 도시된 실시예에서, 각각의 지지패드(209)가 O-링이고, 제1 홈(213) 각각은 기본적으로 지지패드(209)의 형상과 상보적인 관계를 갖는다. 지지패드(209)는 체결구(215)에 의해 제1 홈(213)에 고정되지만, 분리가 가능하다.
제1 홈(213)의 형상은 도 6을 보면 더 잘 이해할 수 있을 것인데, 도 6은 도 5의 구조에서 체결구(215)와 지지패드(209)를 빼낸 상태이다. 제1 홈(213)은 측벽(217)과 바닥(219)을 갖는다. 측벽(217)의 제1 수직부(221)는 블레이드(203)의 제1 표면(210)과 이어지고, 제2 곡면부(223)는 홈(213)의 바닥(219)에 이어진다. 제1 홈(213)은 지지패드(209)와 체결구(215)를 끼웠을 때 지지패드(209)가 체결구(213)와 맞은편 측벽(217) 사이에 단단히 고정되는 형상을 갖되, 이때 지지패 드(209)의 상단 부분은 블레이드(203)의 제1 표면(210)보다 위로 튀어나와야 한다. 이런 구성일 경우, 지지패드(209)에 전단력이 걸렸을 때 지지패드가 움직이지 않는다. 측벽(217)의 제2 곡면부(223)가 있기 때문에 지지패드(209)가 곡면부쪽으로 약간 돌출변형될 수 있어, 지지패드(209)가 제1 홈(213)에 더 단단히 고정된다.
도 6에 보이는 제2 홈(225)는 블레이드(203)의 제2 표면(212)에 형성된다. 제2 홈(225)은 제1 홈(213) 반대쪽에 위치하고 채널(227)을 통해 제1 홈과 연결된다. 채널(227)은 체결구의 제1, 제2 갈퀴(231,233)를 끼우도록 되어있다. 도 5에 의하면, 체결구(215)의 이들 갈퀴(231,233)는 탄성을 갖고 말단부에서는 바깥쪽으로 휘어져 있어서, 채널(227)에 끼웠을 때 이들 갈퀴로 인해 체결구(215)가 지지패드(209)에 압착력을 유지할 수 있고, 이때문에 지지패드가 제자리에 고정된다. 제2 홈(225)의 깊이는, 갈퀴(231,233)의 말단부가 제2 표면(212)에서 튀어나오지 않을 정도로 하면 된다.
도 6과 같은 잠금마운트의 설계로 인해 지지패드(209)를 쉽게 교체할 수 있다. 구체적으로, 제1, 제2 갈퀴(231,233)를 서로를 향해 누른채 채널(227)에서 빼내면 체결구(215)를 제1 홈(213)에서 쉽게 뺄 수 있다. 일단 체결구가 빠지면, 제1 홈(213)에 새 지지패드(209)를 끼울 수 있다. 도 5-6의 잠금마운트의 다른 장점은, 지지패드(209)의 한쪽 표면이 마모되면, 지지패드를 제1 홈(213)에서 빼낸 다음 반대쪽 표면을 위로 향해 다시 끼우면 된다는 것이다. 이렇게 되면 지지패드(209)의 수명이 두배로 된다.
도 5에서 소개한 체결구(215)는 단지 예를 든 것일 뿐이다. 예를 들어, 체결구(215)에 2개의 갈퀴(231,233) 대신 치마 모양의 속이 비거나 찬 테이퍼형 스커트를 달 수도 있다. 도시된 체결구(215)는 환형이지만, 당업자라면 지지패드(209)의 형상에 어울리는 다른 형상의 체결구도 쉽게 예상할 수 있을 것이다. 따라서, 지지패드(209)가 타원형이거나 (육각형, 정사각형, 직사각형 등의) 다각형일 경우, 제1 홈(213)에 지지패드를 단단히 고정할 수 있는 상보적인 형상의 체결구(215)를 사용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 표면에 제1 홈이 형성되어 있는 블레이드;
    상기 제1 홈에 배치되는 탄성패드; 및
    탄성패드의 일부분이 블레이드의 표면 위로 돌출한채 탄성패드를 제1 홈 안에 탈착 가능하게 고정하기 위한 체결구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성패드가 O-링이고, 체결구는 O-링의 중심을 관통하는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 체결구에 테이퍼 헤드가 달린 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 테이퍼 헤드가 O-링의 표면 일부분에 일치되어 맞물리는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 홈에 수직벽이 있고, 테이퍼 헤드와 수직벽 사이의 최소 간격이 O-링의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 홈이 벽과 바닥을 갖되, 상기 벽은 블레이드의 제1 표면에 이어진 제1 수직구간(a)과 제1 홈의 바닥에 이어진 제2 곡면구간(b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 곡면구간이 제1 수직구간보다 바깥쪽으로 확장된 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  8. 제2항에 있어서, 상기 체결구에 표면이 평평한 테이퍼 헤드가 달려있고, 상기 평평한 표면은 O-링의 고리 안쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 홈에 벽과 바닥이 있고, 상기 바닥에 구멍이 뚫려 있으며, 이 구멍을 관통하는 하나 이상의 탄성 갈퀴가 체결구에 달려있는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 갈퀴의 외측면이 테이퍼져서 구멍 가장자리에 맞닿는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 블레이드가 제1 표면과 제2 표면을 갖고, 탄성패드는 제1 표면 위로 돌출하며, 상기 구멍은 제2 표면과 통하는 것을 특징으로 하는 Ｏ- 링 고정마운트.
  12. 제9항에 있어서, 상기 갈퀴의 외측면이 테이퍼져서 구멍 가장자리에 맞닿는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  13. 제9항에 있어서, 제2 홈을 더 구비하고, 상기 구멍을 통해 제1 홈과 제2 홈이 연결되는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  14. 제1항에 있어서, 상기 탄성패드의 재질이 불소고무(fluoroelastomer)인 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  15. 제1항에 있어서, 다수의 홈을 더 포함하고, 이들 홈 각각마다 탄성패드가 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  16. 제15항에 있어서, 상기 다수의 탄성패드가 블레이드 말단부 위로 웨이퍼 일부분이 돌출한 제1 위치와, 블레이드 말단부 위로 웨이퍼가 전혀 돌출하지 않은 제2 위치의 2가지 위치에서 웨이퍼를 지지하는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  17. 제16항에 있어서, 상기 블레이드가 서로 반대쪽의 제1, 제2 가장자리를 갖고, 상기 다수의 탄성패드중 제1 쌍의 2개 이상의 패드는 블레이드의 제1 가장자리 를 따라 배치되며, 제2 쌍의 2개 이상의 패드는 블레이드의 제2 가장자리를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
  18. 서로 반대쪽의 제1, 제2 표면을 갖고, 상기 제1 표면에 다수의 홈이 형성되어 있는 평평한 블레이드;
    상기 다수의 홈 각각에 하나씩 배치되는 다수의 O-링; 및
    O-링의 일부분이 블레이드의 제1 표면 위로 돌출한채 O-링을 홈 안에 하나씩 탈착 가능하게 고정하기 위한 다수의 체결구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Ｏ-링 고정마운트.
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