(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともポリッシング対象物を保持するトップリングと、該トップリングに保持したポリッシング対象物の表面を研磨する研磨面を有するターンテーブルとを有してなるポリッシング部と、
少なくとも前記ポリッシング部において研磨されたポリッシング対象物を洗浄する洗浄機と、前記トップリングとの間でポリッシング対象物の受け渡しを行なって該ポリッシング対象物を前記洗浄機に搬送する搬送ロボットとを有してなる洗浄部とを具備するポリッシング装置において、
前記搬送ロボットは、ロボット本体に１又は２以上の関節部を介して１又は２以上のアームを取り付け、該アームの所定位置に真空吸着機構によってポリッシング対象物を保持する保持機構を取り付け、ロボット本体から関節部の内部とアームの内部を通して真空吸着機構に到る真空経路を設け、さらに前記関節部には該関節部の内部への水の侵入を防止するシール機構を設けて構成されており、
前記アームの所定位置には該アーム内の気圧を外部の気圧と同等にする気抜き孔を設けていることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】
半導体ウエハを搬送する搬送ロボットであって、
前記搬送ロボットは、ロボット本体に１又は２以上の関節部を介して１又は２以上のアームを取り付け、該アームの所定位置に真空吸着機構によって半導体ウエハを保持する保持機構を取り付け、ロボット本体から関節部の内部とアームの内部を通して真空吸着機構に到る真空経路を設け、さらに前記関節部には該関節部の内部への水の侵入を防止するシール機構を設けて構成されており、
前記アームの所定位置には該アーム内の気圧を外部の気圧と同等にする気抜き孔を設けていることを特徴とする搬送ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリッシング装置及び搬送ロボットに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウエハの製造工程においては、半導体ウエハ表面を平坦且つ鏡面化するためにポリッシング装置が使用されている。
【０００３】
図６は本願出願人が発明したポリッシング装置の内部の全体構成を示す概略平断面図である。
【０００４】
同図に示すように、ポリッシング装置はポリッシング部１３０と洗浄部１５０とから構成されている。
【０００５】
ポリッシング部１３０は、その中央にターンテーブル１３３を配置し、その両側にトップリング１３５を取り付けたポリッシングユニット１３７と、ドレッシングツール１３９を取り付けたドレッシングユニット１４１を配置し、さらにポリッシングユニット１３７の横にワーク受渡装置１４３を設置して構成されている。
【０００６】
一方洗浄部１５０は、その中央に矢印Ｇ方向に移動可能な２台の搬送ロボット１，１を設置し、その一方側に１次・２次洗浄機１５５，１５７とスピン乾燥機（又は洗浄機能付き乾燥機）１５９を並列に配設し、他方側に２つのワーク反転機１６１，１６３を並列に配設して構成されている。
【０００７】
そして研磨前の半導体ウエハを収納したカセット１６５が、図６に示す位置にセットされると、図の右側の搬送ロボット１が該カセット１６５から半導体ウエハを１枚ずつ取り出してワーク反転機１６３に受け渡して反転する。さらに該半導体ウエハは、反転機１６３から図の左側の搬送ロボット１に受け渡されてポリッシング部１３０のワーク受渡装置１４３に搬送される。
【０００８】
ワーク受渡装置１４３上の半導体ウエハは、一点鎖線の矢印で示すように回動するポリッシングユニット１３７のトップリング１３５下面に保持されてターンテーブル１３３上に移動され、回転するターンテーブル１３３の研磨面１３４上で研磨される。
【０００９】
研磨後の半導体ウエハは、再びワーク受渡装置１４３に戻され、図の左側の搬送ロボット１によってワーク反転機１６１に受け渡されて純水で洗浄されながら反転された後、１次・２次洗浄機１５５，１５７で洗浄液や純水で洗浄され、その後、スピン乾燥機（又は洗浄機能付き乾燥機）１５９でスピン乾燥され、図の右側の搬送ロボット１によって元のカセット１６５に戻される。
【００１０】
なおドレッシングユニット１４１は、トップリング１３５による半導体ウエハの研磨終了後、一点鎖線の矢印で示すようにターンテーブル１３３上に移動し、回転するドレッシングツール１３９を回転するターンテーブル１３３の研磨面１３４に押し付け、研磨面１３４の目立て・再生を行なう。
【００１１】
ここで図７は前記洗浄部１５０内における搬送ロボット１，１の動作説明図である。また図８は搬送ロボット１の要部概略側面図である（但しハンド取付部材３３先端のハンドの記載は省略している）。
【００１２】
両図に示すように搬送ロボット１，１は、いずれも略円柱状に形成されたロボット本体１０の上面に２組のアーム機構２１，２１を取り付けて構成されている。
【００１３】
これらアーム機構２１，２１はいずれも２つの関節部３５，３７を介して２本のアーム２５，２７を取り付け、さらに上側のアーム２７に関節部３８を介してハンド取付部材３３を取り付けて構成されている。ハンド取付部材３３の先端には、図７に示すように半導体ウエハを保持するハンド（保持機構）５０，５１，５２，５３が取り付けられている。なおハンド５０とハンド５１は上下に重なるように配置され、ハンド５２とハンド５３も上下に重なるように配置されている。
【００１４】
また３つのハンド５０，５１，５３は、いずれもその表面に半導体ウエハを載置して保持するタイプのハンドであり、もう１つのハンド５２はその表面に半導体ウエハを真空吸着して保持する真空吸着機構を具備するハンドである。なお装置によってはハンド５０にも真空吸着機構を設ける場合がある。
【００１５】
そしてこの搬送ロボット１，１の詳細な動作を図７によって説明すると、カセット１６５からワーク反転機１６３への半導体ウエハの受け渡しはハンド５２、ワーク反転機１６３からワーク受渡装置１４３（図６参照）への受け渡しはハンド５０、ワーク受渡装置１４３からワーク反転機１６１への受け渡しはハンド５１、ワーク反転機１６１から１次洗浄機１５５への受け渡しはハンド５１、１次洗浄機１５５から２次洗浄機１５７への受け渡しはハンド５０、２次洗浄機１５７からスピン乾燥機（又は洗浄機能付き乾燥機）１５９への受け渡しはハンド５３、スピン乾燥機１５９からカセット１６５への受け渡しはハンド５２によって行なわれる。
【００１６】
ところで研磨後の半導体ウエハは研磨液が付着しており、また研磨後の半導体ウエハの反転・洗浄工程では洗浄液や純水が使用されるため該半導体ウエハには液体が付着しており、アーム機構２１，２１を駆動した際に該水が半導体ウエハやハンド５０，５１，５３から落下してロボット本体１０や各アーム２５，２７の上面に溜ることがある。
【００１７】
そしてこの溜水３９の量が増えて図８に斜線で示すように関節部３５の周囲を満たすようになると、関節部３５に形成される隙間からロボット本体１０内やアーム２５内に液体が侵入し、ロボット内部を腐食するという問題点があった。
【００１８】
一方前記ハンド５２のように真空吸着機構を備えた搬送ロボット１の場合、該真空吸着機構を駆動するための真空経路はロボット本体１０の内部から各アーム２５，２７の内部と関節部３５，３７，３８の内部を通してハンド５２まで伝達される。
【００１９】
しかしながらアーム２５の内部における真空経路にリークが生じたような場合、該アーム２５内部の真空度が高くなってしまう。このとき関節部３５がシールされていても、ほんのわずかながら隙間が生じる場合があり、完全にリークを止めることができなければ、もしこのとき図８に示すように関節部３５の周囲を満たす溜水３９があると、リークによる吸引力によって溜水３９が関節部３５内部に吸い込まれてしまい、アーム２５やロボット本体１０内部を腐食する恐れがあった。
【００２０】
一方この欠点を防止するために、アーム２５内部に外気圧よりも高い圧力を加えることによって侵入してくる溜水３９を外部に噴出する方法もあるが、この方法の場合、該液体と一緒にロボット内部の異物も噴出されて逆にアーム２５の外部及びポリッシング対象物や他の装置（洗浄機など）を汚してしまう恐れがあった。
【００２１】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、外部の液体が侵入することなく、摺動抵抗が小さく、構造の簡単な搬送ロボットを具備するポリッシング装置及び搬送ロボットを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本願請求項１に記載の発明は、少なくともポリッシング対象物を保持するトップリングと、該トップリングに保持したポリッシング対象物の表面を研磨する研磨面を有するターンテーブルとを有してなるポリッシング部と、少なくとも前記ポリッシング部において研磨されたポリッシング対象物を洗浄する洗浄機と、前記トップリングとの間でポリッシング対象物の受け渡しを行なって該ポリッシング対象物を前記洗浄機に搬送する搬送ロボットとを有してなる洗浄部とを具備するポリッシング装置において、前記搬送ロボットは、ロボット本体に１又は２以上の関節部を介して１又は２以上のアームを取り付け、該アームの所定位置に真空吸着機構によってポリッシング対象物を保持する保持機構を取り付け、ロボット本体から関節部の内部とアームの内部を通して真空吸着機構に到る真空経路を設け、さらに前記関節部には該関節部の内部への水の侵入を防止するシール機構を設けて構成されており、前記アームの所定位置には該アーム内の気圧を外部の気圧と同等にする気抜き孔を設けていることを特徴とするポリッシング装置にある。
本願請求項２に記載の発明は、半導体ウエハを搬送する搬送ロボットであって、前記搬送ロボットは、ロボット本体に１又は２以上の関節部を介して１又は２以上のアームを取り付け、該アームの所定位置に真空吸着機構によって半導体ウエハを保持する保持機構を取り付け、ロボット本体から関節部の内部とアームの内部を通して真空吸着機構に到る真空経路を設け、さらに前記関節部には該関節部の内部への水の侵入を防止するシール機構を設けて構成されており、前記アームの所定位置には該アーム内の気圧を外部の気圧と同等にする気抜き孔を設けていることを特徴とする搬送ロボットにある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本願の第１，第２参考例と第１発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
〔第１参考例〕
図１は第１参考例を適用した関節部３５の内部構造を示す要部拡大断面図であり、図８に示すＡ部分の拡大断面図である。
【００２５】
同図に示すようにこの関節部３５は、ロボット本体１０とアーム２５の間にベアリング機構６１を設け、これによってロボット本体１０に対してアーム２５を回動自在に支持して構成されている。ベアリング機構６１の内側には、ロボット本体１０からアーム２５にその駆動動力を伝達する図示しない駆動機構などが貫通している。
【００２６】
一方、ベアリング機構６１の外側のロボット本体１０側には本参考例にかかる無給油滑りドライシール４１が取り付けられている。
【００２７】
この無給油滑りドライシール４１は摩耗と摺動摩擦が少ないプラスチック材料、例えばフッ素樹脂でリング状であってその先端をテーパー状に絞ってその内径を小さくすることで摺動部４２を形成して構成されている。この無給油滑りドライシール４１の下端はロボット本体１０に固定されている。
【００２８】
一方アーム２５側からは円筒状の摺接突起２６が突設されている。
【００２９】
そして前記無給油滑りドライシール４１の摺接部４２の先端は、前記摺接突起２６の外周側面に密着して摺接せしめられており、これによって両者間は確実にシールされている。しかもこの無給油滑りドライシール４１はフッ素樹脂を用いているのでＯリングを用いた場合に比較してその摺動抵抗が小さい。
【００３０】
この構造は関節部３７，３８においても同様である。即ち図８に示すＢ，Ｃ部分も前記図１に示す構造と同様の構造になっており、それぞれ無給油滑りドライシール４１が取り付けられている。
【００３１】
以上のように構成すれば、図８に示す溜水３９の量が増えて関節部３５の部分が覆われて、該溜水３９が関節部３５の部分からロボット本体１０内部とアーム部２５内部に侵入しようとしても、図１に示すように無給油滑りドライシール４１と摺接突起２６が密接しているので、該溜水３９は関節部３５の内部に侵入できない。従って搬送ロボット１内部が腐食されることはない。
【００３２】
なお前述のように無給油滑りドライシール４１はＯリングを用いた場合に比較してその摺動抵抗が小さいので、アーム機構２１，２１において同じ駆動出力を得るのに、出力の小さい小型のモータを使用することが可能になる。
【００３３】
なお第１参考例はこれに限定されず、例えば以下のような変形が可能である。
【００３４】
（１）無給油滑りドライシール４１は必要に応じて、例えば特に水の付着し易い部分の関節部のみに取り付けても良い。
【００３５】
（２）上記第１参考例とは逆に、上側のアーム２５に無給油滑りドライシール４１を固定し、下側のロボット本体１０に摺接突起２６を設けてもよい。
【００３６】
（３）無給油滑りドライシール４１の材質としてフッ素樹脂を用いたが、摩耗と摺動摩擦が少ないプラスチック材料であれば、他の材料で構成しても良い。
【００３７】
〔第２参考例〕
上記第１参考例のシール機構は、無給油滑りドライシール４１と摺接突起２６の機械的接触によるシール機構であるため、例えば搬送ロボットの内部における真空経路にリークが生じてアーム内部の真空度がかなり高くなったような場合は、外気との気圧の大きな差によって溜水３９が関節部の内部に侵入する恐れがある。第２参考例（下記する第１発明も同様）はこのような場合でも内部への液体の侵入を防止できる機構である。
【００３８】
ここで図２は第２参考例を適用した搬送ロボットの一実施形態を示す要部概略側面図である。同図に示す搬送ロボット１−２も、前記図８に示す搬送ロボット１と同様に、円柱状のロボット本体１０の上面に、２組のアーム機構２１，２１を取り付け、該両アーム機構２１，２１はいずれも２本のアーム２５，２７を関節部３５，３７で接続し、アーム２７の端部に関節部３８を介してハンド取付部材３３を取り付けて構成されている。なお先端に取り付けるハンドは省略しているが、一方のハンド取付部材３３に取り付けられるハンドは図７に示すハンド５２のように真空吸着機構を具備するハンドである。従ってそのアーム２５，２７の内部には真空経路が設けられている。
【００３９】
ここで図３は関節部３５の内部構造を示す要部拡大断面図であり、図２に示すＤ部分の拡大断面図である。
【００４０】
この関節部３５も前記図１に示す関節部３５と同様に、ロボット本体１０とアーム２５の間にベアリング機構６１を設け、ロボット本体１０側に無給油滑りドライシール４１を取り付け、一方アーム２５側に円筒状の摺接突起２６を突設し、無給油滑りドライシール４１の摺接部４２の先端を摺接突起２６の外周側面に密着して摺接せしめることによって、両者間をシールしている。この構造は他の関節部３７，３８においても同様である。
【００４１】
そして本参考例の場合、この関節部３５に設けたシール機構によるシールの位置、即ち図３に示す摺接部４２と摺接突起２６が摺接してシールしている位置を、ロボット本体１０の上面に溜る溜水３９がその表面張力によって最も大量に溜ってその高さが最も高くなるであろう水面位置よりもさらに高い位置になるように設置している。
【００４２】
具体的に言えば、最も高くなったときの溜水３９のロボット本体１０上面からの高さをｔ１＝５mmとすると、摺接部４２と摺接突起２６によるシール位置の高さをｔ２＝８mmとしている。
【００４３】
このように構成すれば、たとえロボット本体１０の上面に溜水３９が大量に溜ったとしても、該液体がシール部分に触れる恐れはなく、従って例えアーム２５内部の気圧が真空経路のリークによって外気圧より下がっても、該シール部分から関節部３５の内部に液体が侵入する恐れはなくなる。
【００４４】
同様に関節部３７又は３８においてもそのシール位置を、アーム２５又は２７上に溜る溜水の最も高くなるであろう水面位置よりもさらに高い位置になるように設置している。
【００４６】
〔第１発明の実施形態〕
図４は第１発明を適用した搬送ロボットの一実施形態を示す要部概略側面図である。同図に示す搬送ロボット１−３も、前記図８に示す搬送ロボットと同様に、円柱状でその外径寸法がφＡのロボット本体１０の上面に、２組のアーム機構２１，２１を取り付けて構成されている。
【００４７】
アーム機構２１，２１も、２本のアーム２５，２７を関節部３５，３７で接続し、アーム２７の端部に関節部３８を介してハンド取付部材３３を取り付けて構成されている。関節部３５，３７，３８のシール構造も前記図１に示すシール構造と同様である。なお先端に取り付けるハンドは省略しているが、一方のハンド取付部材３３に取り付けられるハンドは図７に示すハンド５２のように真空吸着機構を具備するハンドである。従ってそのアーム２５，２７の内部には真空経路が設けられている。
【００４８】
そして本発明の場合は、アーム２５の下面の前記ロボット本体１０の上面に対向しない位置（ロボット本体１０の外径φＡの外側の位置）に、即ちロボット本体１０の上面に溜る溜水３９の届かない所に、気抜き孔７０を設けている。
【００４９】
図５は気抜き孔７０を設けた部分の要部拡大断面図である。同図に示すようにこの気抜き孔７０は、アーム２５に筒状部材７１を取り付けることによって、アーム２５の内部と外部とを連通するように構成されている。
【００５０】
また筒状部材７１は、その略中央部においてその径を異ならせており、径の小さい方をアーム２５内部に挿入固定し、径の大きい方をアーム２５の外部に突出して関７３を形成している。なおこの筒状部材７１はアーム２５からの削り出しで形成しても良く、またその内径を異ならせず同一としても良い。
【００５１】
この気抜き孔７０の作用を説明すると、図４に示す搬送ロボット１−３が動作して図示しないハンドが半導体ウエハを真空吸着してその搬送を行なうと、該半導体ウエハに付着した純水や洗浄液が落下してロボット本体１０の上面に溜る。
【００５２】
一方アーム２５内で真空がリークする場合があるが、アーム２５の内部は気抜き孔７０によって外気と連通されている。従ってアーム２５内部の気圧は常に外気圧と略同じであり、その真空度が高くなることはない。
【００５３】
従ってロボット本体１０上の溜水３９の量が増えて関節部３５に接触しても、該溜水３９は関節部３５内に吸い込まれるように作用せず、従って関節部３５のシール機構による防水作用のみによって十分その防水が図られる。
【００５４】
またこの気抜き孔７０は、溜水３９の届かないところに設けられているので、該気抜き孔７０から気体を吸引する際に溜水３９が吸い込まれることはない。
【００５５】
また該溜水３９がたとえアーム２５の下面を伝わって気抜き孔７０に導かれたとしても、気抜き孔７０には関７３が設けられているので、やはりアーム２５内に溜水３９が侵入することはない。
【００５６】
上記実施形態では気抜き孔７０を下側のアーム２５のみに設けたが、該アーム２５の上面に溜った液体が関節部３７から上側のアーム２７内に入る恐れもあるので、アーム２７にも気抜き孔を設けても良い。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。
（１）各種液体がかかる恐れのあるポリッシング装置の洗浄部に設置される搬送ロボットであっても、該各種液体の搬送ロボット内部への侵入が防止でき、防水対策を施していない搬送ロボットと比較してメンテナンスの回数を大幅に減少でき、その寿命も長くでき、ひいてはコストダウンとポリッシング対象物の生産性向上につながる。
【００５９】
（２）たとえ搬送ロボット内部の真空経路にリークが生じ搬送ロボット内部が負圧になったとしても搬送ロボット内部への液体の侵入を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１参考例を適用した関節部３５の内部構造を示す要部拡大断面図である。
【図２】  第２参考例を適用した搬送ロボットを示す要部概略側面図である。
【図３】図２に示すＤ部分の拡大断面図である。
【図４】  第１発明の一実施形態にかかる搬送ロボットの要部概略側面図である。
【図５】気抜き孔７０を設けた部分の要部拡大断面図である。
【図６】ポリッシング装置内部の全体構成を示す概略平断面図である。
【図７】洗浄部１５０内における搬送ロボット１，１の動作説明図である。
【図８】搬送ロボット１の要部概略側面図である。
【符号の説明】
１，１−２，１−３  搬送ロボット
１０  ロボット本体
２５，２７  アーム
２６  摺接突起
３５，３７，３８  関節部
４１  無給油滑りドライシール
４２  摺接部
５０，５１，５２，５３    ハンド（保持機構）
７０  気抜き孔
１３０  ポリッシング部
１３３  ターンテーブル
１３４  研磨面
１３５  トップリング
１５０  洗浄部
１５５  １次洗浄機
１５７  ２次洗浄機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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