KR102475430B1 - 반도체 기판 이송 로봇 - Google Patents

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KR102475430B1
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이희장
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Abstract

반도체 기판 이송 로봇이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇은, 로봇 본체부; 상기 로봇 본체부 내에서 승하강 및 회전 가능하게 설치되는 실린더; 상기 실린더 내에서 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 샤프트; 상기 샤프트 각각에 연결되어 상기 반도체 기판을 반송하는 하나 이상의 반송 암; 상기 샤프트와 상기 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 샤프트가 상기 실린더 내에서 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제1 씰링부; 및 상기 로봇 본체부와 상기 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 실린더가 상기 로봇 본체부 내에서 직선운동 및 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제2 씰링부;를 포함한다.

Description

반도체 기판 이송 로봇{ROBOT FOR TRANSFERRING SEMICONDUCTOR SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 반도체 기판 이송 로봇에 관한 것으로, 벨로우즈나 자성유체 씰을 사용하지 않으면서도 밀폐 기능을 수행할 수 있는 반도체 기판 이송 로봇에 관한 것이다.
반도체는 다양한 웨이퍼 처리 공정을 거쳐 제조되고, 각각의 처리 공정은 다양한 공정 챔버에서 수행된다. 한 공정 챔버 내에서 처리 공정이 완료된 웨이퍼는 다음공정 챔버로 전달되는데, 하나 또는 복수의 반송 암을 구비하는 반도체 기판 이송 로봇이 이러한 웨이퍼를 전달한다.
일례로, 반도체 기판 이송 로봇은, 여러 개의 공정 챔버가 클러스터 형태로 마련되고 가운데에 반도체 기판 이송 로봇이 위치하는 트랜스퍼 챔버 내에 마련될 수 있다. 이러한 공정 챔버는 기체에 의해 웨이퍼의 표면이 오염되는 것을 방지하고자 진공 상태로 유지되고, 트랜스퍼 챔버도 진공 상태로 유지된다.
그런데, 반도체 기판 이송 로봇을 구동하는 모터는 운행 중에 미세한 파티클을 발생시키고, 모터의 코일에서 발생하는 열을 방출시킬 필요가 있기 때문에 대기 중에서 작동시키는 것이 일반적이다. 따라서, 반도체 기판 이송 로봇에서 웨이퍼를 파지하고 전달하는 반송암의 진공 영역과 모터가 설치되는 대기 영역 사이를 밀폐하는 것이 매우 중요하다.
종래의 반도체 기판 이송 로봇은, 반송 암의 회전시에도 밀폐를 수행하기 위해 자성유체 씰을 사용하고, 반송 암의 승강을 위해서 벨로우즈를 사용하고 있다. 듀얼 암의 경우에는 각각의 반송 암에 자성유체 씰을 적용하고 승강을 위해서 벨로우즈를 사용하고 있다.
그러나, 벨로우즈는 용접에 의해 제작되기 때문에 장시간 사용시 크랙이 발생하여 기밀을 유지할 수 없게 된다. 또한, 벨로우즈 크랙이 발생하게 되면, 파티클의 발생으로 챔버 내에 오염이 발생할 수 있는 문제가 있다.
또한, 자성유체 씰은 부피가 상대적으로 크고 고비용이며 장시간 운전 시 기밀 신뢰성이 저하되는 문제가 있어, 자성유체 씰 및 벨로우즈의 설치 개소가 많은 반도체 기판 이송 로봇의 경우 주기적으로 부품 교체 및 정비를 하여야 하는 문제가 있다.
본 발명의 실시예의 목적은, 벨로우즈와 자성유체 씰을 별도로 필요로 하지 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있으면서, 경량화가 가능하면서 높은 신뢰성과 내구성을 가지고, 직선 운동 및 회전 운동 시에도 밀폐기능을 수행하는 씰링부를 구비하는 반도체 기판 이송 로봇을 제공하는 것이다.
또한, 반송 암의 회전 시 자성유체 씰을 대체하면서도, 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않는 씰링부를 구비하는 반도체 기판 이송 로봇을 제공하는 것이다.
또한, 씰링부에서의 진동을 최소화하고, 챔버로부터의 파티클과 같은 이물질이 상기 씰링부 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 역으로 씰링부 내에서의 이물질이 상기 챔버로 유출되는 것을 방지할 수 있는 반도체 기판 이송 로봇을 제공하는 것이다.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판 이송 로봇은, 로봇 본체부; 상기 로봇 본체부 내에서 승하강 및 회전 가능하게 설치되는 실린더; 상기 실린더 내에서 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 샤프트; 상기 샤프트 각각에 연결되어 상기 반도체 기판을 반송하는 하나 이상의 반송 암; 상기 샤프트와 상기 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 샤프트가 상기 실린더 내에서 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제1 씰링부; 및 상기 로봇 본체부와 상기 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 실린더가 상기 로봇 본체부 내에서 직선운동 및 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제2 씰링부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부 각각은, 기밀을 유지하기 위한 플라스틱 재질의 하나 이상의 밀폐씰을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부 각각은, 상기 샤프트를 지지하고 진동을 억제하기 위한 플라스틱 재질의 하나 이상의 탄성씰;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 밀폐씰은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 립씰이고, 상기 탄성씰은 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 밀폐씰의 상기 로봇 본체부 또는 상기 실린더와의 상대회전을 방지하도록, 상기 로봇 본체부 또는 상기 실린더를 향하는 상기 밀폐씰의 외주면에는 환형의 회전방지부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부를 냉각시키도록 상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부 둘레에는 냉각수 자켓이 마련될 수 있다.
또한, 상기 로봇 본체부 및 상기 실린더는, 상기 반송 암이 배치되는 챔버로부터의 이물질이 상기 로봇 본체부 내 및 상기 실린더 내로 유입되는 것을 방지하도록, 상기 로봇 본체부 내 및 상기 실린더 내에 각각 마련된 퍼지가스 유입로;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 밀폐씰과 상기 탄성씰은 직렬로 서로 이웃하게 배치되되, 상기 밀폐씰은 상기 탄성씰보다 상부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 밀폐씰은, 상기 반송 암이 배치되는 챔버 내부가 가압되는 경우, 상기 챔버로부터 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 압력씰; 및 상기 챔버 내부가 진공으로 유지되는 경우, 상기 챔버 내로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 진공씰;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실린더 내에 마련되어 상기 샤프트의 상기 실린더 내에서의 직선운동을 지지하는 부싱;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇은, 제1 실린더 내에서 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 샤프트; 상기 샤프트 각각에 연결되어 상기 반도체 기판을 반송하는 하나 이상의 반송 암; 상기 샤프트를 상기 제1 실린더 내에서 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링; 내부에 상기 제1 실린더가 회전 가능하게 설치되는 제2 실린더; 상기 제1 실린더를 상기 제2 실린더 내에서 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링; 내부에 상기 제2 실린더가 승하강 가능하게 설치되는 로봇 본체부; 상기 샤프트와 상기 제1 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 샤프트가 상기 제1 실린더 내에서 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제1 씰링부; 상기 제1 실린더와 상기 제2 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 제1 실린더가 상기 제2 실린더 내에서 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제2 씰링부; 및 상기 로봇 본체부와 상기 제2 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 제2 실린더가 상기 로봇 본체부 내에서 직선운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제3 씰링부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇에 따르면, 벨로우즈와 자성유체 씰을 별도로 필요로 하지 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있으면서도, 직선 운동 및 회전 운동 시에도 밀폐기능을 수행할 수 있다.
또한, 씰링부가 직선운동 또는 회전운동 대상물에 대해서 선접촉을 함으로써 마찰력을 최소화할 수 있어 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있다.
또한, 씰링부에서의 진동을 최소화하고, 챔버로부터의 파티클과 같은 이물질이 상기 씰링부 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 역으로 씰링부 내에서의 이물질이 상기 챔버로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 씰링부 주변에 냉각수 자켓을 구비함으로써, 씰링부의 온도를 낮게 유지하여 씰링부의 수명을 연장할 수 있다.
또한, 씰링부로 퍼지가스를 유동시킴으로써 씰링부 내부에서 유동하는 이물질을 배출시킬 수 있다.
또한, 자성유체 씰을 사용하지 않기 때문에, 알루미늄과 같이 가볍고 자성이 불필요한 재료를 사용할 수 있어 경량화가 가능하고, 중량을 감소시킴으로써 회전 관성을 줄일 수 있어, 반송 암의 고정밀 고속 제어가 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇의 단면도이다.
도 3은 도 2의 반도체 기판 이송 로봇에서 반송 암이 상승한 상태를 나타내기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇의 단면도이다.
도 9는 도 8의 반도체 기판 이송 로봇에서 반송 암이 상승한 상태를 나타내기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇의 단면도이다. 도 3은 도 2의 반도체 기판 이송 로봇에서 반송 암이 상승한 상태를 나타내기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇(100)은, 반도체 기판을 처리하는 공정 챔버 간에 처리 공정에 따라 반도체 기판을 반송하기 위해 마련된 것이다. 반도체 기판 이송 로봇(100)은, 소정의 챔버 내에서 적어도 일부가 배치되는 로봇 본체부(102), 로봇 본체부(102) 내에 마련되는 실린더(104), 실린더(104) 내에서 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 샤프트(110a, 110b), 상기 반도체 기판을 반송하는 한 쌍의 반송 암(112a, 112b), 한 쌍의 제1 씰링부(130; 130a, 130b) 및 제2 씰링부(120)를 포함할 수 있다.
로봇 본체부(102)는 적어도 반송 암(112a, 112b)이 진공의 트랜스퍼 챔버(미도시) 내에서 설치되는 것일 수 있으며, 챔버의 바닥부에 고정되어 설치될 수 있다 로봇 본체부(102)는 원통형 실린더 형상일 수 있으며, 반송 암(112a, 112b)의 개수에 따라 크기가 다양하게 마련될 수 있다
실린더(104)는 바닥이 폐쇄되고 상부가 개방된 실린더 형상으로, 로봇 본체부(102) 내에서 승하강 및 회전 가능하게 설치될 수 있다. 실린더 로드(106)는 실린더(104)에 고정되어 마련될 수 있다. 실린더(104)는 실린더 회전 동력부(152, 153)와 실린더 승하강 동력부(154, 155, 156, 158)에 의해 회전 운동(R1) 및 승하강 운동(Y)을 할 수 있다.
샤프트(110a, 110b)는 실린더(104) 내에서 회전 가능하게 설치되는 것으로 반도체 기판 이송 로봇이 싱글 암인 경우에는 1개가 마련되고, 듀얼 암인 경우에는 2개가 마련된다. 본 실시예에서는 듀얼 암인 경우를 예를 들어 설명한다. 한 쌍의 샤프트(110a, 110b)의 하단에는 샤프트(110a, 110b)를 각각 회전시키기 위한 샤프트 회전 동력부로서, 모터(114a 114b)가 각각 마련될 수 있다. 샤프트(110a, 110b)는 각각 베어링(140a, 140b)에 의해 실린더(104) 내에서 회전 가능하게 지지될 수 있다.
각각의 샤프트(110a, 110b)의 상단에는 반도체 기판을 이송하기 위한 반송 암(112a, 112b)이 설치될 수 있다.
제2 씰링부(120)는 로봇 본체부(102)의 내주면과 실린더(104)의 외주면 사이의 간극을 밀봉하기 위하여 마련된 것이다. 제2 씰링부(120) 덕분에 실린더(104)가 로봇 본체부(102) 내에서 직선운동 및 회전운동 시에도, 상기 간극의 밀봉을 수행할 수 있다. 제2 씰링부(120)는 다양한 기능을 수행하는 하나 이상의 씰을 포함할 수 있다. 제2 씰링부(120)는 실린더(104)의 직선운동을 원활하게 지지하기 위해 마련된 부싱(160) 사이에 마련되어 고정될 수 있다.
제1 씰링부(130; 130a, 130b)는 각각의 샤프트(110a, 110b)와 실린더(104) 사이의 간극을 밀봉하기 위하여 마련된 것이다. 제1 씰링부(130a, 130b) 덕분에 샤프트(110a, 110b)가 실린더(104) 내에서 회전운동 시에도, 상기 간극의 밀봉을 수행할 수 있다. 제1 씰링부(130a, 130b) 역시 제2 씰링부(120)와 마찬가지로 다양한 기능을 수행하는 하나 이상의 씰을 포함할 수 있다. 제1 씰링부(130a, 130b) 각각은 베어링(140a, 140b) 사이에 마련되어 고정될 수 있다.
도면상 좌측의 반송 암(112a)은 모터(114a)에 의해 회전되는 샤프트(110a)에 의해 독립적인 회전(R2)이 가능하고, 우측의 반송 암(112b)는 모터(114b)에 의해 회전되는 샤프트(110b)에 의해 독립적인 회전(R3)이 가능하다.
한 쌍의 샤프트(110a, 110b)를 수용하는 실린더(104)는 실린더 로드(106)에 연결된 제1 풀리(153)와, 제1 풀리(153)를 회전시키는 모터(152)에 의해 회전(R1)될 수 있다. 또한, 실린더 로드(106)의 하부는 모터(154), 모터(154)에 의해 회전되는 제2 풀리(155) 및 제2 풀리(155)의 회전에 의해 회전되는 스크류(156), 승하강 지지부(158)로 구성되는 실린더 승하강 동력부에 의해 승하강 운동(Y)을 할 수 있다. 이로써, 실린더(104)가 로봇 본체부(102) 내에서 승하강 운동(Y)을 할 수 있다. 한편, 실린더 로드(106)와 제1 풀리(153)는 키 결합으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 실린더 로드(106)가 승하강 운동과 회전 운동을 동시에 수행할 수 있다.
한편, 실린더 로드(106)의 하부에는 실린더(104)의 승하강 운동 및 회전 운동에 따라 축선의 중심의 변경 등에 따른 진동이 발생하는 경우, 진동을 측정하기 위한 진동센서(170)가 마련될 수 있다
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링부의 구조가 도시된다. 도 4는 샤프트(110)와 실린더(104) 사이를 밀봉하는 제1 씰링부의 구조를 도시하고 있지만, 이는 로봇 본체부(102)의 내주면과 실린더(104)의 외주면 사이를 밀봉하는 제2 씰링부의 구조와 동일하므로, 제1 씰링부의 구조를 대표하여 설명하기로 한다.
제1 씰링부(130)는 일례로, 실린더(104) 내에 한 쌍의 베어링(140) 사이에 마련되어 위치가 고정될 수 있다. 제1 씰링부(130)는 샤프트(110)와 실린더(104) 사이의 간극을 밀봉하기 위해 마련된 것으로, 제1 씰링부(130)는 대기 영역(B)에서 샤프트(110)의 회전운동 시 발생할 수도 있는 이물질(파티클 등)이 반송 암(112a, 112b)이 설치되는 진공 영역(A)으로 유입되는 것을 방지하고, 진공 영역(A)이 진공을 유지하도록 밀봉한다. 제1 씰링부(130)는 하나 또는 복수의 씰들이 조합되어 실린더(104) 내에 배치되되, 샤프트(110)가 실린더(104) 내에서 회전운동시에도 밀봉을 수행하는 씰(132, 134)을 구비할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 씰링부(130)는 제1 밀폐씰(132)에 추가하여 탄성씰(134; 134a, 134b)을 포함할 수 있다. 제1 밀폐씰(132)은 진공 영역(A)에 가까이 배치되어 챔버의 기밀을 유지하기 위해, 즉 진공 영역(A)의 진공을 유지하기 위해 진공씰로서 마련된 것이고, 탄성씰(134)은 샤프트(110)를 지지하고 진동을 억제하기 위해 마련된 것이다. 제1 밀폐씰(132)과 탄성씰(134)은 모두 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 또한, 탄성씰(134)은 제1 밀폐씰(132)보다 탄성력이 클 수 있고, 일례로 2배 이상일 수 있다.
제1 밀폐씰(132)은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 플라스틱 재질의 립씰로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 진공이 형성된 진공 영역(A)의 진공을 유지하도록, 반대방향으로 만곡진 형상을 가진다.
탄성씰(134)은 샤프트(110)가 회전함에 진동 등에 의해 축선(111)이 변경되지 않고 일정하게 유지하도록, 샤프트(110)를 지지해주는 역할을 수행한다. 한편, 축선(111)의 변동이 발생하게 되는 경우, 샤프트(110)와 제1 밀폐씰(132) 사이가 벌어질 수 있는데, 그 사이로 이물질이 유입될 수 있는 문제가 발생한다. 본 실 시예에서는, 축선(111)의 변동이 발생하더라도, 탄성씰(134)이 마련되기 때문에, 샤프트(121)와 제1 밀폐씰(132) 사이로 유입된 이물질이 대기 영역(B)로 진입하는 것을 차단할 수 있다. 탄성씰(134)은 일방향으로 리세스가 형성된 플라스틱 재질의 씰바디(134a)와, 씰바디(134a) 내부에 수용되어 씰바디(134a)를 샤프트(110)를 향하여 가압할 수 있는 탄성부재(134b)를 포함한다. 탄성부재(134b)는 일례로, 오링이나 사각링, 금속 스프링일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 밀폐씰(132)과 탄성씰(134)은 축선(111) 방향으로 직렬로 서로 이웃하게 배치되되, 도 5에서와 같이, 제1 밀폐씰(132)은 실린더(104)의 플랜지부에 탄성씰(134)보다 가깝게 배치될 수 있다. 또한, 제1 밀폐씰(132)과 탄성씰(134)은 각각 복수개로 마련되어, 어느 하나의 제1 밀폐씰(132) 또는 탄성씰(134)이 파손되더라도 그 기능을 유지할 수 있다.
또한, 제1 밀페씰(132) 및 탄성씰(134)이 실린더(104) 내에서 실린더(104)와 상대회전이 되는 것을 방지하도록, 제1 밀폐씰(132) 및 탄성씰(134)의 실린더(104)를 향하는 외주면에는 환형의 회전방지부재(139)가 마련될 수 있다. 회전방지부재(139)는 제1 밀폐씰(132)과 탄성씰(134)을 샤프트(110)를 향하여 더욱 가압하는 역할을 한다. 또한, 회전방지부재(139)가 없을 때, 즉 제1 밀폐씰(132)과 탄성씰(134)이 실린더(104)의 내주면과 직접 맞닿을 때와 비교하여, 회전방지부재(139)와, 제1 밀폐씰(132) 및 탄성씰(134) 사이의 마찰력이 크다. 이에 따라, 제1 밀폐씰(132) 및 탄성씰(134)이 실린더(104) 내에서 실린더(104)와 상대회전이 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 파손 및 점검 등의 이유로 제1 씰링부(130)를 분해조립 하려는 경우, 실린더(104)의 표면조도가 상대적으로 거칠더라도, 분해 조립 과정에서, 회전방지부재(139)가 실린더(104)의 내주면과 마찰되므로, 제1 씰링부(130)는 실린더(104)의 낮은 표면조도에 의한 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 회전방지부재(139)가 비록 어느정도 손상을 입더라도 재사용이 가능한 이점이 있기 때문에, 제1 씰링부(130)를 보다 용이하게 분해조립 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씰링부는 도 5에 도시된 실시예와 비교할 때, 다른 형태의 제2 밀폐씰(133)이 추가되는 점만 상이하고 동일하다. 제2 밀폐씰(133)은 제1 밀폐씰(132)과는 형상이 상이한 것으로, 진공 영역(A)인 챔버 내부가 세정 등의 이유로 가압이 되는 경우, 상기 챔버로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 마련된 것이다. 즉, 제2 밀폐씰(133)은 압력씰로서 마련된다. 본 실시예에서는, 제1 밀폐씰(132)보다 앞부분, 즉 제1 밀폐씰(132)보다 진공 영역(A)에 가깝게 제2 밀폐씰(133)이 배치된다. 제2 밀폐씰(133)은 제1 밀폐씰(132)과 동일하게 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 플라스틱 재질의 립씰일 수 있다. 도시된 바와 같이 진공 영역(A)가 가압이 된 경우, 진공 영역(A)로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하도록, 제2 밀폐씰(133)은 진공 영역(A)의 방향으로 만곡진 형상을 가진다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씰링부의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링부는 도 5에 도시된 실시예와 비교할 때, 밀페씰(132, 133)과 탄성씰(134) 사이에 마련된 버퍼공간(131)과, 실린더(104) 벽체의 내부에 마련된 냉각수 자켓(104a), 실린더(104) 벽체의 내부에 마련된 퍼지가스 유입로(104b)가 추가되는 점이 상이하다.
만약, 반도체 기판 이송 로봇(100)이 고온환경에서 작동되는 경우, 또는 샤프트(110)의 고속 회전으로 모터(114a, 114b)에 의한 발열로 제1 씰링부(130)의 온도가 높아질 수 있다. 본 실시예에서, 실린더(104)의 벽체 내에는 제1 씰링부(130)를 냉각시키도록 제1 씰링부(130) 둘레에 해당하는 부분에 냉각수 자켓(104a)이 마련될 수 있다. 이에 따라. 제1 씰링부(130)의 온도를 낮추어서 제1 씰링부(130)에 마련된 복수의 씰(132, 134)의 수명을 연장할 수 있다.
한편, 본 실시예에서. 진공 영역(A) 내에 남겨진 상기 파티클 등의 이물질이 제1 씰링부(130) 내부로 유입되는 것을 방지하도록, 퍼지가스 유입로 (104b)가 마련되고 퍼지가스 유입로(104b)는 버퍼공간(131)과 연통할 수 있다. 퍼지가스는 불활성 가스로서 퍼지가스 유입로(104b)와 버퍼공간(131)을 통하여 분기로(122a)를 통하여 제1 씰링부(130)와 연통되기 때문에, 제1 씰링부(130) 사이에 파티클 등의 이물질이 남겨진 경우에도 퍼지가스를 통하여 청소할 수 있다.
한편, 퍼지가스 유입로(104b))는 진공펌프(미도시)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 퍼지가스 유입로(104b)와 연통된 버퍼공간(131)은 진공으로 유지될 수 있다. 따라서, 만약 밀폐씰(132, 133)의 일부가 파손되는 경우가 있더라도, 진공이 형성된 버퍼공간(131a) 덕분에 진공 영역(A)에서의 진공이 유지될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇에 대하여 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇의 단면도이고, 도 9는 도 8의 반도체 기판 이송 로봇에서 반송 암이 상승한 상태를 나타내기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 이송 로봇(100-1)은, 전술한 반도체 기판 이송 로봇(100)과 비교할 때, 실린더(103, 104)가 2개로 마련되는 점에서 차이가 있다. 도 2에 도시된 반도체 기판 이송 로봇(100)에서는 실린더(104)가 로봇 본체부(102) 내에서 직선 운동(Y) 및 회전 운동(R3)을 모두 수행하였다. 반면에, 도 8에 도시된 반도체 기판 이송 로봇(100-1)에서는 제1 실린더(104)가 제2 실린더(103) 내에서 회전 운동(R1)만을 수행하고, 제2 실린더(103)가 로봇 본체부(102)에 대하여 승하강 운동(Y)을 수행한다.
본 실시예에서는 전술한 실시예와 비교할 때, 제1 실린더(104)가 상대적으로 고속의 회전 운동(R1)을 할 수 있게 하도록, 제1 실린더(104)와 제2 실린더(103) 사이에 베어링(142a, 142b)이 추가로 마련된다. 또한, 제2 씰링부(120)는 제1 실린더(104)의 회전 운동 시 제1 실린더(104)와 제2 실린더(103)의 간극을 밀봉하기 위해 마련된다. 또한, 제1 실린더(104)가 회전 운동(R1)만을 하는 대신에, 제1 실린더(104)를 수용하는 제2 실린더(103)가 로봇 본체부(102)에 대하여 승하강 운동(Y)을 하도록 하되, 직선 운동 시 제2 실린더(103)의 외주면과 로봇 본체부(102)의 내주면 사이의 간극을 밀봉하도록, 제3 씰링부(180)가 추가로 마련될 수 있다. 이 경우, 부싱(160)은 제2 실린더(103)와 로봇 본체부(102) 사이에 마련될 수 있다.
상술한 실시예들에 따른 반도체 기판 이송 로봇에 따르면, 벨로우즈와 자성유체 씰을 별도로 필요로 하지 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있으면서도, 직선 운동 및 회전 운동 시에도 밀폐기능을 수행할 수 있다.
또한, 씰링부가 직선운동 또는 회전운동 대상물에 대해서 선접촉을 함으로써 마찰력을 최소화할 수 있어 별도의 윤활유의 공급이 필요치 않아 구조를 매우 간결하고 단순하게 할 수 있다. 또한, 씰링부에서의 진동을 최소화하고, 챔버로부터의 파티클과 같은 이물질이 상기 씰링부 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 역으로 씰링부 내에서의 이물질이 상기 챔버로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 씰링부 주변에 냉각수 자켓을 구비함으로써, 씰링부의 온도를 낮게 유지하여 씰링부의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 씰링부로 퍼지가스를 유동시킴으로써 씰링부 내부에서 유동하는 이물질을 배출시킬 수 있다.
또한, 자성유체 씰을 사용하지 않기 때문에, 알루미늄과 같이 가볍고 자성이 불필요한 재료를 사용할 수 있어 경량화가 가능하고, 중량을 감소시킴으로써 회전 관성을 줄일 수 있어, 반송 암의 고정밀 고속 제어가 가능할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 더욱 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100, 100-1: 반도체 기판 이송 로봇 102: 로봇 본체부
104: 실린더(제1 실린더) 104a: 냉각수 자켓
104b: 퍼지가스 유입로 103: 제2 실린더
106: 실린더 로드 110(110a, 110b): 샤프트
112a, 112b: 반송 암 114a, 114b, 152, 154: 모터
130(130a, 130b): 제1 씰링부 120: 제2 씰링부
132: 진공씰(제1 밀폐씰) 133: 압력씰(제2 밀폐씰)
134a: 씰 바디 134b: 탄성부재
139: 회전방지부재 180: 제3 씰링부
140a, 140b, 142a, 142b: 베어링 153, 155: 풀리
156: 스크류 160: 부싱

Claims (11)

  1. 반도체 기판 이송 로봇으로서,
    로봇 본체부;
    상기 로봇 본체부 내에서 승하강 및 회전 가능하게 설치되는 실린더;
    상기 실린더 내에서 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 샤프트;
    상기 샤프트 각각에 연결되어 상기 반도체 기판을 반송하는 하나 이상의 반송 암;
    상기 샤프트와 상기 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 샤프트가 상기 실린더 내에서 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제1 씰링부; 및
    상기 로봇 본체부와 상기 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 실린더가 상기 로봇 본체부 내에서 직선운동 및 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제2 씰링부;를 포함하고,
    상기 로봇 본체부 및 상기 실린더는,
    상기 반송 암이 배치되는 챔버로부터의 이물질이 상기 로봇 본체부 내 및 상기 실린더 내로 유입되는 것을 방지하도록, 상기 로봇 본체부 내 및 상기 실린더 내에 각각 마련된 퍼지가스 유입로;를 포함하는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부 각각은,
    기밀을 유지하기 위한 플라스틱 재질의 하나 이상의 밀폐씰을 포함하는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부 각각은,
    상기 샤프트를 지지하고 진동을 억제하기 위한 플라스틱 재질의 하나 이상의 탄성씰;을 더 포함하는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밀폐씰은 환형 씰링의 내주연에 만곡진 립이 형성된 립씰이고,
    상기 탄성씰은 씰바디 내부에 탄성부재가 삽입되는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 밀폐씰의 상기 로봇 본체부 또는 상기 실린더와의 상대회전을 방지하도록, 상기 로봇 본체부 또는 상기 실린더를 향하는 상기 밀폐씰의 외주면에는 환형의 회전방지부재가 마련되는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부를 냉각시키도록 상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부 둘레에는 냉각수 자켓이 마련되는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  7. 삭제
  8. 제3항에 있어서,
    상기 밀폐씰과 상기 탄성씰은 직렬로 서로 이웃하게 배치되되,
    상기 밀폐씰은 상기 탄성씰보다 상부에 배치되는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  9. 반도체 기판 이송 로봇으로서,
    로봇 본체부;
    상기 로봇 본체부 내에서 승하강 및 회전 가능하게 설치되는 실린더;
    상기 실린더 내에서 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 샤프트;
    상기 샤프트 각각에 연결되어 상기 반도체 기판을 반송하는 하나 이상의 반송 암;
    상기 샤프트와 상기 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 샤프트가 상기 실린더 내에서 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제1 씰링부; 및
    상기 로봇 본체부와 상기 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 실린더가 상기 로봇 본체부 내에서 직선운동 및 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제2 씰링부;를 포함하고,
    상기 제1 씰링부 및 상기 제2 씰링부 각각은,
    기밀을 유지하기 위한 플라스틱 재질의 하나 이상의 밀폐씰을 포함하며,
    상기 밀폐씰은,
    상기 반송 암이 배치되는 챔버 내부가 가압되는 경우, 상기 챔버로부터 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 압력씰; 및
    상기 챔버 내부가 진공으로 유지되는 경우, 상기 챔버 내로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 진공씰;을 포함하는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 실린더 내에 마련되어 상기 샤프트의 상기 실린더 내에서의 직선운동을 지지하는 부싱;을 더 포함하는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
  11. 반도체 기판 이송 로봇으로서,
    제1 실린더 내에서 회전 가능하게 설치되는 하나 이상의 샤프트;
    상기 샤프트 각각에 연결되어 상기 반도체 기판을 반송하는 하나 이상의 반송 암;
    상기 샤프트를 상기 제1 실린더 내에서 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링;
    내부에 상기 제1 실린더가 회전 가능하게 설치되는 제2 실린더;
    상기 제1 실린더를 상기 제2 실린더 내에서 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링;
    내부에 상기 제2 실린더가 승하강 가능하게 설치되는 로봇 본체부;
    상기 샤프트와 상기 제1 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 샤프트가 상기 제1 실린더 내에서 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제1 씰링부;
    상기 제1 실린더와 상기 제2 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 제1 실린더가 상기 제2 실린더 내에서 회전운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제2 씰링부; 및
    상기 로봇 본체부와 상기 제2 실린더 사이의 간극을 밀봉하되, 상기 제2 실린더가 상기 로봇 본체부 내에서 직선운동 시에도 밀봉을 수행하는 하나 이상의 씰을 구비하는 제3 씰링부;를 포함하는 것인 반도체 기판 이송 로봇.
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