KR19980024292A - 폴리싱 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 평탄한 경면 마무리로 폴리싱하는 폴리싱 장치에 관한 것으로서, 특히 하나의 공정에서 다음의 공정까지 피가공물을 이송하는 피가공물 이송 로봇을 갖는 폴리싱 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폴리싱 장치는, 폴리싱될 피가공물을 지지하는 상부링과 상기 상부링에 의해 지지된 피가공물의 표면을 폴리싱하는 폴리싱 표면을 갖는 턴테이블을 갖는 폴리싱부와, 상기 폴리싱부에서 폴리싱된 피가공물을 클리닝하는 클리닝 장치를 갖는 클리닝부와, 폴리싱될 피가공물을 상기 폴리싱부로 이송하거나 폴리싱된 피가공물을 상기 클리닝부로 이송하는 피가공물 이송 로봇을 포함하여 이루어지고, 상기 피가공물 이송 로봇은, 로봇 몸체와, 적어도 하나의 조인트에 의해 상기 로봇 몸체에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 아암과, 상기 아암상에 탑재되어 피가공물을 지지하는 홀더 기구와, 상기 조인트에 제공되어 용액이 상기 조인트의 내부로 들어가는 것을 방지하는 밀봉 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 평탄한 경면 마무리로 폴리싱하는 폴리싱 장치에 관한 것으로서, 특히 하나의 공정에서 다음의 공정까지 피가공물을 이송하는 피가공물 이송 로봇을 갖는 폴리싱 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 소자 집적이 급격히 발전함에 따라 더 작은 권선패턴이나 상호 접속구조가 요구되며, 활성 영역을 연결하는 상호 접속구조들 사이의 공간도 더 좁아질 것을 요구하고 있다. 이러한 상호 접속구조를 형성시키는데 이용가능한 공정중 하나는 사진식각술(photolithography)이 있다. 사진식각 공정을 이용할 경우 기껏해야 나비 0.5㎛ 이하의 상호 접속구조를 형성시킬 수 있지만, 광시스템의 초점 깊이는 상대적으로 작기 때문에 스테퍼(stepper)에 의해 패턴 이미지가 조사될 표면은 가능한 한 평탄하여야 한다.
따라서, 사진식각술을 이용하기 위해서는 반도체 웨이퍼의 표면을 편평하게 만들 필요가 있다. 반도체 웨이퍼의 표면을 편평하게 만드는 하나의 통상적인 방법으로는 폴리싱 장치를 이용하여 웨이퍼를 폴리싱 처리하는 방법을 들 수 있으며, 이러한 공정은 화학 기계적 폴리싱이라 불리운다.
통상적으로 폴리싱 장치는 각각의 개별적인 속도로 회전하는 턴테이블과 상부링을 구비한다. 턴테이블의 상부표면에는 연마포(polishing cloth)가 부착되어 있다. 폴리싱 처리될 반도체 웨이퍼가 연마포 상에 배치되고 상부링과 턴테이블 사이에서 클램프 된다. 연마입자를 함유한 연마액이 연마포 상에 공급되고 보유된다. 폴리싱 동작 동안 상부링은 턴테이블 상에 소정의 압력을 가하고, 따라서 연마포에 대하여 지지되는 반도체 웨이퍼의 표면은 상부링과 턴테이블이 회전하는 동안 화학적 폴리싱 및 기계적 폴리싱의 조합에 의해 편평한 경면 마무리로 폴리싱된다.
반도체 웨이퍼는 이 반도체 웨이퍼에 부착된 연마액 및 연마된 입자를 지니고 있다. 따라서, 폴리싱된 반도체 웨이퍼는 폴리싱 장치 내에 장착된 클리닝 장치에 의해 상기 폴리싱된 반도체 웨이퍼로부터 연마액 및 연마된 입자를 포함하는 외부 물질을 제거하기 위하여 클리닝 되어야 한다.
통상적으로 폴리싱 장치 내의 반도체 웨이퍼를 이송하기 위하여 피가공물 이송 로봇을 설치한다.
도 8은 폴리싱 장치에 설치된 종래의 피가공물 이송 로봇을 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 피가공물 이송 로봇(1)은 실질적으로 원통형인 로봇 몸체(10)와, 이 로봇 몸체(10)의 상부 표면상에 탑재된 한 쌍의 아암 기구(21)를 포함한다. 각각의 아암 기구(21)는 2개의 관절이 있는 아암(25,27)을 포함한다. 아암(25)은 조인트(35)에 의해 로봇 몸체(10)에 동작가능하게 결합되고 아암(27)은 조인트(37)에 의해 아암(25)에 동작가능하게 결합된다. 한 쌍의 핸드 부속장치(33)는 조인트(38)에 의해 각각의 아암(27)에 동작가능하게 결합된다. 반도체 웨이퍼를 지지하는 핸드(도 8에 도시하지 않음)는 핸드 부속장치(33)에 각각 탑재된다.
반도체 웨이퍼가 폴리싱된 후, 연마액과 연마된 입자가 이 반도체 웨이퍼에 부착된다. 따라서, 폴리싱된 반도체 웨이퍼는 피가공물 이송 로봇(1)에 의해 클리닝 장치로 이송되어 이 클리닝 장치에 의해 클리닝된다. 연마된 반도체가 클리닝된 후, 클리닝액 또는 순수한 물이 이 반도체 웨이퍼에 인가되기 때문에 용액이 이 반도체 웨이퍼에 부착된다. 따라서, 아암 기구(21)가 작동될 때, 클리닝용액 또는 순수한 물이 반도체 웨이퍼 및 상기 핸드로부터 떨어져 로봇 몸체(10) 및 아암(25,27)상에 존재하게 된다.
이 용액은 도 8의 빗금친 부분(39)으로 도시된 바와 같이 더욱 많은 양으로 조인트(35) 주위에 점차 쌓이기 쉽고, 이 용액은 조인트(35)의 갭을 통하여 로봇 몸체(10) 및 아암(25)의 내부로 들어가며, 따라서 피가공물 이송 로봇(1)의 내부 기구에 부식을 발생시킨다.
진공 척을 갖는 피가공물 이송 로봇(1)은 로봇 몸체(10)의 내부로부터 아암(25,27)의 내부 및 조인트(35,37,38)의 내부를 통하여 이 진공 척 기구까지 연장된 진공 경로를 포함한다.
만일 아암(25)의 진공 경로에 누설이 발생하면, 아암(25) 내에 진공이 발생된다. 비록 조인트(35)가 밀봉될지라도, 조인트(35)는 아암(25)에 발생된 진공을 위한 누설을 발생시키는 밀봉 파손을 경험할 수 있다. 따라서, 조인트(35) 주위의 물 등의 용액(39)은 이 누설에 의해 발생된 흡입으로 인해 조인트(35)의 내부로 끌어들여질 수 있고, 아암(25) 및 로봇 몸체(10)의 내부에 부식성 손상을 발생시킬 수 있다. 조인트(37,38)에서도 동일한 문제가 발생한다.
하나의 해결책은 아암(25)에 대기압력보다 더 높은 내부압력을 발생시켜 아암(25)으로부터 물(39)을 제거하는 것이다. 그러나, 이러한 높은 내부 압력은 끌어들여진 물(39) 뿐아니라 다른 외부물질을 분출시키는 경향이 있고, 따라서 아암(25)의 외부, 폴리싱되고 클리닝된 반도체 웨이퍼 및 클리닝 장치 등의 다른 장치를 오염시킨다.
본 발명의 목적은 외부 용액이 로붓의 내부로 들어가는 것을 방지하고, 슬라이딩 운동에 상대적으로 작은 저항을 부과하며, 구조에 있어서 상대적으로 간단한 피가공물 이송 로봇을 갖는 폴리싱 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 폴리싱 장치의 개략 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 폴리싱 장치의 클리닝부 내의 피가공물 이송 로봇이 동작하는 방식을 나타내는 개략 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 피가공물 이송 로봇의 결합부의 확대 부분 단면도,
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 피가공물 이송 로봇의 부분 측면 입면도,
도 5는 도 4의 원으로 둘러싼 부분(D)의 확대 부분 단면도,
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 피가공물 이송 로봇의 부분 측면 입면도,
도 7은 도 6에 도시된 피가공물 이송 로봇의 가스 배출구를 갖는 부분의 확대 부분 단면도,
도 8은 폴리싱 장치 내에 장착된 종래의 피가공물 이송 로봇의 부분 측면 입면도이다.
본 발명의 제 1형태에 따르면, 폴리싱될 피가공물을 지지하는 상부링과, 상기 상부링에 의해 지지된 피가공물의 표면을 폴리싱하는 폴리싱 표면을 갖는 턴테이블을 갖는 폴리싱부와; 상기 폴리싱부에서 폴리싱된 피가공물을 클리닝하는 클리닝 장치를 갖는 클리닝부와; 폴리싱될 피가공물을 상기 폴리싱부로 이송하거나 폴리싱된 피가공물을 상기 클리닝부로 이송하는 피가공물 이송 로봇을 포함하는 폴리싱장치가 제공되며, 상기 피가공물 이송 로봇은, 로봇 몸체와; 적어도 하나의 조인트에 의해 상기 로봇 몸체에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 아암과; 상기 아암상에 탑재되어 피가공물을 지지하는 홀더 기구와; 상기 조인트에 제공되어 용액이 상기 조인트의 내부로 들어가는 것을 방지하는 밀봉 기구를 포함한다.
본 발명의 제 2형태에 따르면, 폴리싱될 피가공물을 지지하는 상부링과, 상기 상부링에 의해 지지된 피가공물의 표면을 폴리싱하는 폴리싱 표면을 갖는 턴테이블을 갖는 폴리싱부와; 상기 폴리싱부에서 폴리싱된 피가공물을 클리닝하는 클리닝 장치를 갖는 클리닝부와; 폴리싱될 피가공물을 상기 폴리싱부로 이송하거나 폴리싱된 피가공물을 상기 클리닝부로 이송하는 피가공물 이송 로봇을 포함하는 폴리싱장치가 제공되며, 상기 피가공물 이송 로봇은, 로봇 몸체와; 적어도 하나의 조인트에 의해 상기 로봇 몸체에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 아암과; 상기 아암상에 탑재되어 피가공물을 지지하는 홀더 기구와; 상기 조인트에 제공되어 용액이 상기 조인트의 내부로 들어가는 것을 방지하고, 그 밀봉영역이 상기 로봇 몸체 및 상기 아암 중 하나의 상부 표면상에 쌓인 용액의 최상의 표면 레벨보다 더 높은 위치에 제공되는 밀봉 기구를 포함한다.
본 발명의 제 3형태에 따르면, 폴리싱될 피가공물을 지지하는 상부링과, 상기 상부링에 의해 지지된 피가공물의 표면을 폴리싱하는 폴리싱 표면을 갖는 턴테이블을 갖는 폴리싱부와; 상기 폴리싱부에서 폴리싱된 피가공물을 클리닝하는 클리닝 장치를 갖는 클리닝부와; 폴리싱될 피가공물을 상기 폴리싱부로 이송하거나 폴리싱된 피가공물을 상기 클리닝부로 이송하는 피가공물 이송 로봇을 포함하는 폴리싱장치가 제공되며, 상기 피가공물 이송 로봇은, 로봇 몸체와; 적어도 하나의 조인트에 의해 상기 로봇 몸체에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 아암과; 상기 아암상에 탑재되어 진공하에서 피가공물을 지지하는 진공 척 기구와; 상기 로봇 몸체로부터 상기 조인트 및 상기 아암을 통하여 상기 진공 척 기구까지 연장된 진공 경로와; 상기 조인트에 제공되어 용액이 상기 조인트의 내부로 들어가는 것을 방지하는 밀봉 기구와; 상기 아암에 제공되어 상기 아암내의 압력을 상기 아암 외부의 압력과 실질적으로 동일하게 만드는 가스 배출구를 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 잇점은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시로서 도시한 첨부된 도면을 참조하여 취해진 다음의 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 폴리싱 장치가 도면을 참조하여 아래에 기술된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 폴리싱 장치는 폴리싱부(130) 및 클리닝부(150)를 포함한다.
폴리싱부(130)는 그 위에 폴리싱 표면(134)을 갖는 중앙의 턴테이블(133)과, 턴테이블(133)의 한 측면에 배치되고 상부링(135)을 갖는 상부링 장치(137)와, 턴테이블(133)의 다른 측면에 배치되고 드레싱 도구(139)를 갖는 드레싱 장치(141)와, 상부링 장치(137)의 측면으로 위치된 피가공물 이송 장치(143)를 포함한다. 상기 폴리싱 표면(134)는 연마포를 포함한다.
클리닝부(150)는 화살표(G)로 나타낸 방향으로 이동가능한 2개의 중앙의 피가공물 이송 로봇(1)과, 상기 피가공물 이송 로봇(1)의 한 측면상에 나란히 놓인 제 1 및 제 2클리닝 장치(155,157)와 탈수기(또는 클리닝 장치에 결합된 건조기)와, 피가공물 이송 로봇(1)의 다른 측면에 나란히 배치된 2개의 피가공물 역전 장치(workpiece reversing units)(161,163)를 포함한다.
폴리싱될 복수의 반도체 웨이퍼를 포함하는 피가공물 카세트(165)가 도 1에 도시된 위치에 놓인 경우, 우측의 피가공물 이송 로봇(1)은 피가공물 카세트(165) 중 하나로부터 반도체 웨이퍼를 취하고 이 반도체 웨이퍼를 피가공물 역전 장치(163)로 이송한다. 이 반도체 웨이퍼는 피가공물 역전 장치(163)에 의해 역전, 즉 윗면이 아래쪽을 향하도록 전환된다. 그후, 역전된 반도체 웨이퍼는 좌측의 피가공물 이송 로봇(1)에 의해 피가공물 역전 장치(163)로부터 피가공물 이송 장치(143)로 이송된다.
피가공물 이송 장치(143)에 놓인 반도체 웨이퍼는 일점쇄선 화살표에 의해 나타낸 바와 같이 각운동 가능한 상부링 장치(137)의 상부링(135)의 하측 표면으로 이송되어 이 하측표면상에 지지되고, 턴테이블(133)상으로 이동된다. 이 반도체 웨이퍼는 회전되는 턴테이블(133)의 폴리싱 표면(134)에 의해 폴리싱된다. 반도체 웨이퍼가 폴리싱된 후, 상부링(135)은 피가공물 이송 장치(143) 쪽으로 이동되어 폴리싱된 반도체 웨이퍼를 피가공물 이송 장치(143)로 귀환시킨다. 그 후, 이 반도체 웨이퍼는 좌측 피가공물 이송 로봇(1)에 의해 피가공물 이송 장치(143)로부터 피가공물 역전 장치(161)로 이송된다. 피가공물 역전 장치(161)는 반도체 웨이퍼가 순수한 물에 의해 클리닝되는 동안 반도체 웨이퍼 윗면을 아래로 향하도록 역전시킨다. 그 후, 반도체 웨이퍼는 제 1 및 제 2클리닝 장치(155,157)에 의해 클리닝되고, 탈수기(159)에 의해 탈수된다. 마지막으로 클리닝 및 건조된 반도체 웨이퍼는 우측 피가공물 이송 로봇(1)에 의해 카세트(165)로 귀환된다.
반도체 웨이퍼가 폴리싱되고 턴테이블(133)로부터 제거된 후, 드레싱 장치(141)는 일점쇄선으로 나타낸 바와 같은 턴테이블(133)에 대하여 각운동되고, 그 후 회전하는 턴테이블(133)의 폴리싱 표면(134)에 대해 회전하는 드레싱 도구(139)를 누르고, 이것에 의해 폴리싱 표면(134)을 드레싱 및 재생시킨다.
도 2는 피가공물 이송 로봇(1)이 작동하는 방식을 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 피가공물 이송 로봇(1)은 실질적으로 원통형인 로봇 몸체(10)와 상기 로봇 몸체(10)의 상부표면에 탑재된 한 쌍의 아암 기구(21)를 포함한다.
각각의 아암 기구(21)는 2개의 관절이 있는 아암(25,27)을 포함한다. 아암(25)은 조인트(35)에 의해 로봇 몸체(10)에 동작가능하게 결합되고 아암(27)은 조인트(37)에 의해 상기 아암(25)에 동작가능하게 결합된다. 한 쌍의 핸드 부속장치(33)는 조인트(38)에 의해 각각의 아암(27)에 동작가능하게 결합된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼를 지지하는 핸드(50,51)는 좌측 피가공물 이송 로봇(1)의 핸드 부속장치(33)의 선단에 각각 탑재된다. 핸드(50,51)는 서로에 대해 수직으로 중첩되는 관계로 위치된다. 피가공물 이송 로봇(1)은, 도 2에 도시된 우측 피가공물 이송 로봇(1)이 핸드(50,51) 대신에 수직으로 중첩된 핸드(52,53)을 갖는 것을 제외하고는 서로 구조상 동일하다.
핸드(50,51,53)는 그 표면상에 놓인 반도체 웨이퍼를 지지하는 형태이고, 핸드(52)는 진공 척 기구를 구비하여 진공하에서 반도체 웨이퍼를 지지하는 형태로 되어 있다. 일정한 경우, 핸드(50)는 진공 척 기구를 구비할 수 있다.
피가공물 이송 로봇(1)의 작동이 도 2를 참조로 아래에 상세히 설명된다. 반도체 웨이퍼는 우측 피가공물 이송 로봇(1)의 핸드(52)에 의해 카세트(165) 중 하나로부터 피가공물 역전 장치(163)로 이송된다. 역전된 반도체 웨이퍼는 좌측 피가공물 이송 로봇(1)의 핸드(50)에 의해 피가공물 역전 장치(163)로부터 피가공물 이송 장치(143)(도 1참조)로 이송된다. 폴리싱된 반도체 웨이퍼는 좌측 피가공물 이송 로봇(1)의 핸드(51)에 의해 피가공물 이송 장치(143)로부터 피가공물 역전 장치(161)로 이송된다. 그 후, 역전된 반도체 웨이퍼는 핸드(51)에 의해 피가공물 역전 장치(161)로부터 제 1클리닝 장치(155)로 이송된다. 제 1클리닝된 반도체 웨이퍼는 핸드(50)에 의해 제 1클리닝 장치(155)로부터 제 2클리닝 장치(157)로 이송된다. 제 2클리닝된 반도체 웨이퍼는 우측 피가공물 이송 로봇(1)의 핸드(53)에 의해 제 2클리닝 장치(157)로부터 탈수기(159)로 이송된다. 그 후, 반도체 웨이퍼는 우측 피가공물 이송 로봇(1)의 핸드(52)에 의해 탈수기(159)로부터 카세트(165)로 이송된다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 액체 밀봉 기구를 내장한 도 1 및 도 2에 도시된 피가공물 이송 로봇(1)의 조인트(35)를 나타낸다. 도 3에 도시된 조인트(35)는 도 8의 원으로 둘러싼 부분(A)에 대응한다. 도 2 및 도 8에 도시된 부분과 동일한 도 3에 도시된 이들 부분은 동일 참조부호로 표시되며 아래에 상세히 기술되지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 조인트(35)는 로봇 몸체(10) 및 아암(25) 사이에 배치된 베어링 기구(61)를 포함하여 아암(25)을 로봇 몸체(10)상에 회전가능하게 지지한다. 작동기 기구(도시하지 않음)는 베어링 기구(61) 내에 연장되어 로봇 몸체(10)로부터 아암(25)로 구동력을 전달하고 로봇 몸체(10)에 대해 아암(25)를 각운동시킨다.
제 1실시예에 따르면, 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 베어링 기구(61) 주위에 배치되고 로봇 몸체(10) 상에 탑재된다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 상대적으로 작은 마모성 및 상대적으로 작은 슬라이딩 마찰을 갖는 플루오로카본 수지 등의 합성수지로 만들어진 링 부재를 포함한다. 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 더 작은 내부 직경을 갖는 환상 슬라이딩 립(42)을 형성하도록 테이퍼진 축방향 상단을 갖는다. 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 로봇 몸체(10)의 상부표면에 고정된 축방향 하단을 갖는다. 아암(25)은 이 아암(25)로부터 아래쪽으로 연장된 환상의 슬라이딩 융기부(26)를 갖고 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)의 반지름 방향으로 내부로 배치된다.
환상 슬라이딩 립(42)은 상기 환상 슬라이딩 융기부(26)의 외주표면과 밀접한 슬라이딩 접촉으로 지지된 선단을 갖고, 이것에 의해 환상 슬라이딩 립(42)과 환상 슬라이딩 융기부(26) 사이에 확실한 밀봉을 제공한다. 즉, 조인트(35)의 전체 외부표면은 환상 슬라이딩 립(42)과 환상 슬라이딩 융기부(26) 사이의 밀접한 접촉에 의해 밀봉된다. 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 플루오로카본 수지로 만들어지기 때문에, O-링과 유사한 슬라이딩 저항을 갖는다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 조인트(37,38)의 각각의 원으로 둘러싼 부분(B,C)(도 8 참조)에 내장될 수 있다.
상술한 구성에 의해, 물(39)(도 8의 빗금친 부분으로 도시됨)이 조인트(35) 주위에 점차 많은 양으로 싸이게 되는 경우, 물(39)은 조인트(35)를 통하여 로봇 몸체(10) 및 아암(25)의 내부로 들어간다. 그러나, 서로 슬라이딩 접촉으로 근접하게 지지된 환형 슬라이딩 립(42) 및 환형 슬라이딩 융기부(26)에 의하여 조인트(35)의 내부로 물(39)이 들어가는 것을 방지한다. 그래서, 워크피스 전달 로봇(1)의 내부 및 아암(25)의 내부는 부식으로부터 방지된다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 O-링과 비교하여 보다적은 슬라이딩 저항을 가지기 때문에, 아암 기구(21)(도 8참조)를 동작시키기 위한 전기 모터는 적은 출력 전원이 요구될 수 있다. 그래서, 전기 모터는 에너지를 절감할 수 있고 비용이 적고 크기가 소형으로 될 수 있다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 물이 증착되기 쉬운 영역에 배치된 조인트에만 설치될 수 있다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 아암(25)에 고정될 수 있고, 환형 슬라이드 융기부(26)는 로봇 몸체(10)에 제공될 수 있다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 상대적으로 적은 마모를 겪고 상대적으로 낮은 슬라이딩 마찰을 갖는 다면 탄소 수지가 아닌 임의의 다른 합성 수지로도 만들어질 수 있다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 진공 척을 갖는 워크피스 전달 로봇이외에도 다양한 형태의 워크피스 전달 로봇에 인가될 수 있다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체 대신에 O-링이 로봇에 사용될 지라도, 플루오로카본 수지 코팅이 O-링의 표면에 인가되면, 슬라이딩 저항은 줄어들 수 있고, 이에 따라 동일 효과가 얻어질 수 있다. 더욱이 O-링의 재료를 고무가 아닌 플루오로카본 수지와 같은 낮은 슬라이딩 저항을 갖는 재료로 변화시켜도 동일 효과가 얻어질 수 있다.
제 1실시예에서, 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41) 및 환형 슬라이딩 융기부(26)는 서로 기계적인 접촉으로 지지되고 만약 워크피스 전달 로봇의 진공 통로로부터의 누설로 인하여 아암(25)에서 진공이 발생된다면, 오일리스 드라이 밀봉체(41) 및 환형 슬라이딩 융기부(26)사이의 밀봉체를 통하여 대기압과 아암(25)에서의 압력과의 큰 압력 차로 인하여 물(39)이 조인트(35)의 내부로 들어갈 수 있다.
도 4 및 도 5는 대기압과 아암에서의 압력과의 큰 압력 차이에서도 물과 같은 액체가 조인트의 내부로 들어가는 것을 막을 수 있도록 설계된 본 발명의 제 3실시예에 따른 방수 기구를 포함하는 워크피스 전달 로봇을 나타낸다.
도 4에 도시된 바와같이, 워크피스 전달 로봇(1-2)은 실질적으로 원통형 로봇 몸체(10) 및 상기 로봇 몸체(10)의 상부 몸체상에 지지된 한 쌍의 아암 기구(21)를 포함한다. 상기 각 아암 기구(21)는 2개의 관절로된 아암(25, 27)을 포함한다. 상기 아암(25)은 조인트(35)에 의하여 로봇 몸체(10)에 동작가능하게 지지되고 상기 아암(27)은 조인트(37)에 의하여 아암(25)에 동작가능하게 접속된다. 진공으로 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 한 쌍의 진공 척 기구(33)는 조인트(38)에 의하여 각 아암(27)에 접속된다.
도 5는 도 4의 원 부분(D)의 확대 단면도이다.
제 5도에 도시된 바와같이, 조인트(35)는 로봇 몸체(10)상에 회전적으로 아암(25)을 지지하기 위하여 로봇 몸체(10) 및 아암(25) 사이에 배치된 베어링 기구(61)를 포함한다. 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 베어링 기구(61) 주위에 배치되고 로봇 몸체(10)상에 지지된다. 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 보다 적은 내부 직경을 갖는 환형 슬라이딩 립(42)을 형성하기 위하여 한쪽 끝이 좁아지는 축방향 상부 단부를 가진다. 아암(25)은 하부로 연장되는 환형 슬라이딩 융기부(26)를 가지고 오일리스 드라이 밀봉체(41)의 방사적으로 내부를 향해 정렬된다. 환형 슬라이딩 립(42)은 환형 슬라이딩 융기부(26)의 외부 원형 표면과 슬라이딩 접촉으로 지지된 팁 단부를 가지고, 그러므로 환형 슬라이딩 립(42) 및 환형 슬라이딩 융기부(26)사이에 보호 밀봉체를 제공한다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 각 조인트(37, 38)에 포함된다.
도 4 및 도 5의 제 2실시예에 따라서, 환형 슬라이딩 립(42) 및 환형 슬라이딩 융기부(26)에 의하여 제공된 밀봉체 즉 환형 슬라이딩 립(42) 및 환형 슬라이딩 융기부(26)가 있는 영역은 로봇 몸체(10)의 상부 표면상의 표면 장력 때문에, 로봇 몸체(10)의 상부 표면상에 더 많이 증착된 물(39)에 의하여 이를 수 있는 최고의 표면 레벨보다 높은 위치에 제공된다.
특히 만약 로봇 몸체(10)의 상부 표면으로부터 상기 증착된 물(39)에 의하여 이를 수 있는 최고 표면 레벨이 t1 = 5mm이라면, 그러면 로봇 몸체(10)의 상부 표면으로부터 환형 슬라이딩 립(42) 및 환형 슬라이딩 융기부(26)에 의하여 제공된 밀봉체의 높이는 t2 = 8mm이다.
이러한 장치를 사용하면, 물(39)이 로봇 몸체(10)의 상부 표면상에 최대량으로 쌓이더라도, 상기 물(39)이 환형 슬라이딩 립(42) 및 환형 슬라이딩 융기부(26)사이의 밀봉 부분에 이르는 것을 방지한다. 결론적으로, 워크피스 전달 로봇(1)의 진공 통로로부터의 누설로 인하여 진공이 아암(25)에서 발생될지라도, 밀봉체를 통하여 조인트(35)의 내부로 물이 들어가지 않는다.
각 조인트(37, 38)에서, 각 아암(25, 27)의 상부 표면상의 표면 긴장으로 인하여 최대량으로 증착된 물(39)이 이를 수 있는 최고 표면 레벨보다 높은 위치에 유사한 밀봉이 제공된다.
제 2실시예는, 밀봉이 제 1실시예에서와 같이 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체를 포함하였지만, 상기 밀봉체는 O-링 또는 금속 밀봉체와 같은 다양한 다른 밀봉 기구일 수 있다.
실시예에서, 슬라이딩 드라이 밀봉체는 진공 척을 갖는 워크피스 전달 로봇에 인가되었지만, 상기 밀봉체는 워크피스 전달 로봇의 다양한 형태에 적용될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따라서 방수 기구를 포함하는 워크피스 전달 로봇을 도시한다.
도 6에 도시된 바와같이, 워크피스 전달 로봇(1-3)은 외부 직경(ΦA) 및 로봇 몸체(10)의 상부 표면상에 장착된 한 쌍의 아암 기구(21)를 갖는 실질적으로 원통형 로봇 몸체(10)를 포함한다. 각 아암 기구(21)는 2개의 관절로된 아암(25, 27)을 포함한다. 상기 아암(25)은 조인트(35)에 의하여 로봇 몸체(10)에 동작가능하게 접속되고 아암(27)은 조인트(37)에 의하여 아암(25)에 접속된다. 진공으로 반도체 웨이퍼를 붙들기 위하여 한 쌍의 진공 척 기구(33)는 조인트(38)에 의하여 각 아암(27)에 동작가능하게 연결된다.
각 조인트(35, 36, 37)는 도 3에 도시된 밀봉 기구와 동일한 밀봉 기구를 가진다.
제 3실시예에 따르면, 로봇 몸체(10)의 상부 표면과 접촉하지 않는 위치 즉 로봇 몸체(10)의 외부 직경(ΦA)의 외측 위치에서 각 아암(25)의 하부 표면에 가스 배출구(70)가 형성되고 상기 가스 배출구는 로봇 몸체(10)의 상부 표면상에 증착된 물(39)로부터 떨어져 있다.
도 7에 도시된 바와같이, 상기 가스 배출구(70)는 아암(25)의 하부 표면상에 지지되고 하부 표면을 통하여 연장되는 관모양 부재(71)에 의하여 형성되고 아암(25)의 내부 및 아암(25)의 외부사이에 연통을 제공한다.
관모양 부재(71)는 각각 다른 외부 직경을 가지고 실질적으로 중앙 영역에서 서로 결합되는 2개 부분을 포함한다. 상기 관모양 부재(71)의 보다 작은 직경 부분은 아암(25)에 삽입되고, 관 모양 부재(71)의 보다 큰 직경 부분은 아암(25)으로부터 하부로 돌출하고 환형 뱅크(73)를 포함한다. 상기 관형부재(71)는 아암(25)과 일체형으로 형성될 수 있고, 단일 내부 직경을 가질 수 있다.
가스 배출구(70)는 아래와 같이 동작한다. 워크피스 전달 로봇(1-3)은 진공 척 기구가 진공으로 반도체 웨이퍼를 지지하고 반도체 웨이퍼를 전달하도록 동작할 때, 반도체 웨이퍼에 부착된 순수 물 등이 떨어져 로봇 몸체(10)의 상부 표면상에 물(39)과 같이 증착된다.
아암(25)의 내부가 가스 배출구(70)를 통하여 아암(25)의 외부와 연통하기 때문에, 아암(25)에서의 압력은 실질적으로 대기압과 동일하고 아암(25)에서의 진공 통로가 누설될지라도 아암(25)에서 진공이 발생하지 않는다.
따라서 로봇 몸체(10)의 상부 표면상에서 물(39)의 양이 증가되어 조인트(35)와 접촉할지라도, 조인트(35)의 내부로 물(39)이 들어가지는 않을 것이다. 그러므로 조인트(35)에서의 오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체(41)는 물(39)이 조인트(35)의 내부로 들어가는 것을 효과적으로 방지한다.
물(39)이 미치지 않는 곳에 가스 배출구(70)가 배치되는 한, 가스 배출구(70)를 통하여 아암(25)으로 공기가 도입되더라도 물(39)은 가스 배출구(70)로 이끌어지지 않을 것이다.
심지어 물(39)이 아암(25)의 하부 표면을 따라서 가스 배출구(70)에 이를지라도, 물이 아암(25)의 내부로 들어가는 것을 아암(25)의 하부 표면으로부터 하부로 돌출하는 뱅크(73)에 의하여 방지한다.
아암(25)의 상부 표면상에 증착된 물이 조인트(37)를 통하여 아암(27)의 내부에 들어가는 것을 방지하기 위하여 각 아암(25, 27)에 가스 배출구가 형성될 수 있다.
상기 각 실시예에서, 상기 로봇 몸체 상에 지지된 아암 부재 및 조인트는 상기 언급된 갯수에 제한되는 것이 아니며 하나 또는 그 이상이 될 수도 있다.
상기 실시예에서, 액체 방지 기구는 반도체 웨이퍼를 전달하기 위한 진공 척을 갖는 워크피스 전달 로봇에 구현되었다. 그러나 본 발명의 원리는 다른 형태의 워크피스 전달 로봇에도 적용 가능하다.
상기 기술된 바와같이, 본 발명은 아래의 장점을 제공한다.
상기 워크피스 전달 로봇이 폴리싱 장치의 청정 구역에 설치될지라도 다양한 액체가 워크피스 전달 로봇에 인가될 수 있다. 물과 같은 액체가 아암의 내부 또는 로봇 몸체의 내부로 들어가는 것을 막기 때문에, 상기 아암 내부 및 상기 로봇 내부 기구 내부는 부식으로부터 보호된다. 결과적으로, 밀봉 기구를 갖지 않는 종래 워크피스 전달 로봇보다 워크피스 전달 로봇은 서비스를 덜 요구하게되고, 긴 서비스 수명을 가지고 반도체 장치와 같은 제품에 대하여 보다 높은 생산율을 가진다.
오일리스 슬라이딩 드라이 밀봉체는 O-링과 비교하여 보다 적은 슬라이딩 저항을 가지고, 전기 모터는 보다 적은 출력 전원을 요구하고 에너지가 절감될 수 있고, 크기도 소형이 될 수 있다.
더욱이 본 발명의 제 2 및 제 3형태는 워크피스 전달 로봇에서 진공 통로가 누설되어 로봇 몸체 내부에서 진공이 발생되더라도 액체가 워크피스 전달 로봇의 내부로 들어가는 것을 확실히 방지할 수 있다.
비록 본 발명의 어떤 바람직한 실시예가 도시되고 상세히 기술될지라도, 첨부된 청구범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화 및 변형이 이루어질 수 있다.
Claims (9)
- 폴리싱될 피가공물을 지지하는 상부링과, 상기 상부링에 의해 지지된 피가공물의 표면을 폴리싱하는 폴리싱 표면을 갖는 턴테이블을 갖는 폴리싱부와;상기 폴리싱부에서 폴리싱된 피가공물을 클리닝하는 클리닝 장치를 갖는 클리닝부와;폴리싱될 피가공물을 상기 폴리싱부로 이송하거나 폴리싱된 피가공물을 상기 클리닝부로 이송하는 피가공물 이송 로봇을 포함하여 이루어지고,상기 피가공물 이송 로봇은,로봇 몸체와;적어도 하나의 조인트에 의해 상기 로봇 몸체에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 아암과;상기 아암상에 탑재되어 피가공물을 지지하는 홀더 기구와;상기 조인트에 제공되어 용액이 상기 조인트의 내부로 들어가는 것을 방지하는 밀봉 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 밀봉 기구는 오일리스 슬라이딩 밀봉체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 오일리스 슬라이딩 밀봉체는 합성수지로 만들어지고 그 선단에 환상 슬라이딩 립을 갖는 링부재를 포함하고, 상기 환상 슬라이딩 립은 환상 슬라이딩 융기부와 접촉하고, 상기 링부재는 상기 로봇 몸체 및 상기 아암 중 하나를 포함하는 제 1부재상에 탑재되고, 상기 환상 슬라이딩 융기부는 상기 제 1부재에 이웃하여 위치되고 상기 로봇 몸체 및 상기 아암 중 하나를 포함하는 제 2부재 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
- 폴리싱될 피가공물을 지지하는 상부링과, 상기 상부링에 의해 지지된 피가공물의 표면을 폴리싱하는 폴리싱 표면을 갖는 턴테이블을 갖는 폴리싱부와;상기 폴리싱부에서 폴리싱된 피가공물을 클리닝하는 클리닝 장치를 갖는 클리닝부와;폴리싱될 피가공물을 상기 폴리싱부로 이송하거나 폴리싱된 피가공물을 상기 클리닝부로 이송하는 피가공물 이송 로봇을 포함하여 이루어지고,상기 피가공물 이송 로봇은,로봇 몸체와;적어도 하나의 조인트에 의해 상기 로봇 몸체에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 아암과;상기 아암상에 탑재되어 피가공물을 지지하는 홀더 기구와;상기 조인트에 제공되어 용액이 상기 조인트의 내부로 들어가는 것을 방지하고, 그 밀봉영역이 상기 로봇 몸체 및 상기 아암 중 하나의 상부 표면상에 쌓인 용액의 최상의 표면 레벨보다 더 높은 위치에 제공되는 밀봉 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 밀봉 기구는 오일리스 슬라이딩 밀봉체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 오일리스 슬라이딩 밀봉체는 합성수지로 만들어지고 그 선단에 환상 슬라이딩 립을 갖는 링부재를 포함하고, 상기 환상 슬라이딩 립은 환상 슬라이딩 융기부와 접촉하고, 상기 링부재는 상기 로봇 몸체 및 상기 아암 중 하나를 포함하는 제 1부재상에 탑재되고, 상기 환상 슬라이딩 융기부는 상기 제 1부재에 이웃하여 위치되고 상기 로봇 몸체 및 상기 아암 중 하나를 포함하는 제 2부재 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
- 폴리싱될 피가공물을 지지하는 상부링과, 상기 상부링에 의해 지지된 피가공물의 표면을 폴리싱하는 폴리싱 표면을 갖는 턴테이블을 갖는 폴리싱부와;상기 폴리싱부에서 폴리싱된 피가공물을 클리닝하는 클리닝 장치를 갖는 클리닝부와;폴리싱될 피가공물을 상기 폴리싱부로 이송하거나 폴리싱된 피가공물을 상기 클리닝부로 이송하는 피가공물 이송 로봇을 포함하여 이루어지고,상기 피가공물 이송 로봇은,로봇 몸체와;적어도 하나의 조인트에 의해 상기 로봇 몸체에 동작가능하게 결합된 적어도 하나의 아암과;상기 아암상에 탑재되어 진공하에서 피가공물을 지지하는 진공 척 기구와;상기 로봇 몸체로부터 상기 조인트 및 상기 아암을 통하여 상기 진공 척 기구까지 연장된 진공 경로와;상기 조인트에 제공되어 용액이 상기 조인트의 내부로 들어가는 것을 방지하는 밀봉 기구와;상기 아암에 제공되어 상기 아암내의 압력을 상기 아암 외부의 압력과 실질적으로 동일하게 만드는 가스 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
- 제 7항에 있어서,상기 밀봉 기구는 오일리스 슬라이딩 밀봉체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
- 상기 오일리스 슬라이딩 밀봉체는 합성수지로 만들어지고 그 선단에 환상 슬라이딩 립을 갖는 링부재를 포함하고, 상기 환상 슬라이딩 립은 환상 슬라이딩 융기부와 접촉하고, 상기 링부재는 상기 로봇 몸체 및 상기 아암 중 하나를 포함하는 제 1부재상에 탑재되고, 상기 환상 슬라이딩 융기부는 상기 제 1부재에 이웃하여 위치되고 상기 로봇 몸체 및 상기 아암 중 하나를 포함하는 제 2부재 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
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