KR101562190B1 - 리프트핀 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리프트핀 구동장치에 관한 것으로, 작동유체가 유동하는 유압실린더와; 상기 작동유체의 압력에 의해 상기 유압실린더 내부를 승강하며 기판지지대 상을 승강하는 리프트핀을 갖는 리프트핀부와; 상기 유압실린더와 상기 리프트핀부의 접촉영역에 구비되는 실링부재와; 상기 리프트핀부가 결합되는 상기 유압실린더 개구영역의 상면과 하면에 각각 구비되어 상기 리프트핀부의 승하강시 접촉하며 상기 유압실린더 내부의 유압의 누설을 방지하는 상부실링부재와 하부실링부재와; 상기 유압실린더 내부로 작동유체를 입출시켜 상기 리프트핀부가 승강되도록 하는 유압조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 작동유체의 기밀을 이중적으로 유지할 수 있는 리프트핀 구동장치를 제공할 수 있다.
리프트핀, 리프트핀 구동, 기판처리

Description

리프트핀 구동장치{LIFT FIN DRIVING APPARATUS}
본 발명은 리프트핀 구동장치에 관한 것으로, 구체적으로는 기판처리장치에서 기판의 지지를 위해 사용되는 리프트핀 구동장치에 관한 것이다.
리프트핀은 일반적으로 반도체 웨이퍼, 글래스 기판 등을 기판지지대 상에 로딩/언로딩하기 위해 사용된다. 리프트핀은 기판지지대 상을 승강하며 기판이송로봇으로부터 기판을 로딩하거나 언로딩한다. 리프트핀은 리프트핀 구동장치에 의해 기판지지대 상을 승강하게 된다.
종래 리프트핀 구동장치는 리프트핀을 승강시키기 위해 볼스크류 등을 채용한 기계적인 방식과 작동유체의 압력에 의한 유압방식이 사용된다. 그런데, 기계적 방식을 채용한 경우 전체 구조가 복잡하며 구동시 기계적 구동에 의한 소음이 발생되고, 구동시 먼지 등의 이물질이 발생되어 기판처리공정에 영향을 주는 경우가 있었다. 작동유체에 의한 구동방식의 경우 작동유체의 이동시 작동유체의 기밀이 제대로 유지되지 않아 기판처리챔버 내부로 작동유체가 누설되는 경우가 있었다. 또한, 작동유체의 기밀유지를 위해 벨로우즈와 같은 기밀유지부재를 기판지지대 하단부에 사용하게 되는데 이에 의해 전체 구조가 복잡해지고 설계자유도가 줄어드는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 리프트핀의 승강을 위한 작동유체의 기밀을 이중으로 유지하여 보다 안정적으로 기판처리공정을 진행할 수 있는 리프트핀 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 리프트핀 구동장치에 관한 것이다. 본 발명의 리프트핀 구동장치는 작동유체가 유동하는 유압실린더와; 상기 작동유체의 압력에 의해 상기 유압실린더 내부를 승강하며 기판지지대 상을 승강하는 리프트핀을 갖는 리프트핀부와; 상기 유압실린더와 상기 리프트핀부의 접촉영역에 구비되는 실링부재와; 상기 리프트핀부가 결합되는 상기 유압실린더 개구영역의 상면과 하면에 각각 구비되어 상기 리프트핀부의 승하강시 접촉하며 상기 유압실린더 내부의 유압의 누설을 방지하는 상부실링부재와 하부실링부재와; 상기 유압실린더 내부로 작동유체를 입출시켜 상기 리프트핀부가 승강되도록 하는 유압조절부를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 리프트핀부는 복수개로 구비되고, 상기 유압조절부는 상기 복수개의 리프트핀부를 동시에 구동시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 리프트핀부는 복수개로 구비되고, 상기 복수개의 리프트핀부 중 일부를 구동시키는 제1유압조절부와; 상기 복수개의 리프트핀부 중 나머지를 구동시키는 제2유압조절부와; 상기 복수의 리프트핀부가 동시에 구동되도록 상기 제1유압조절부와 상기 제2유압조절부를 제어하는 유압제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프트핀 구동장치는 작동유체의 압력을 통해 리프트핀을 구동하므로 구동시 소음발생과 먼지발생이 적어 안정적으로 기판처리가 진행될 수 있다.
또한, 유압실린더 내에 실링부재, 상부실링부재 및 하부실링부재가 구비되어 유압실린더 내부의 작동유체의 기밀누설을 2중으로 방지하고 있다. 이에 의해 기판지지대와 유압실린더 사이에 기밀유지를 위한 별도의 구성이 부가되지 않으므로 전체 구조가 간단하고 설계자유도를 높일 수 있다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도1은 본 발명에 따른 리프트핀 구동장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도2는 본 발명에 리프트핀 구동장치(100)의 리프트핀부(110)의 구성을 확대하여 도시한 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 리프트핀 구동장치(100)는 기판지지대(200) 상을 승강하는 리프트핀부(110)와, 리프트핀부(110)가 승강하는 유압실린더(120)와, 유압실린더(120) 내로 작동유체를 공급하여 리프트핀(113)이 기판지지대(200) 상을 승강하도록 구동력을 제공하는 유압조절부(130)를 포함한다.
리프트핀부(110)는 승강본체(111)와, 승강본체(111)로부터 수직하게 연장형성되어 기판지지대(200) 상의 리프트핀공(210) 상을 승강하는 리프트핀(113)과, 승강본체(111)의 하부영역으로 연장형성되어 유압실린더(120) 내를 승강하는 승강로드(115)를 포함한다. 승강본체(111)는 기판지지대(200)의 하부영역에 구비되며 승강로드(115)의 승강에 의해 복수의 리프트핀(113)이 안정적으로 기판지지대(200) 상을 승강하도록 한다. 승강본체(111)는 기판지지대(200)의 형상과 크기, 유압실린더(120)와의 거기 등을 고려하여 형상이 결정될 수 있다.
리프트핀(113)은 승강본체(111)의 승강에 따라 기판지지대(200) 상을 승강한다. 리프트핀(113)은 기판지지대(200) 상을 상승하여 기판을 로딩/언로딩한다. 리프트핀(113)은 일정간격으로 승강본체(111) 상에 구비되며, 기판의 크기와 형상에 따라 복수개로 구비된다. 리프트핀(113)의 배치간격과 배치형태는 기판의 형상에 따라 가변될 수 있다.
승강로드(115)는 승강본체(111)의 하부영역으로 연장형성되며 유압실린더(120) 내를 작동유체에 의해 승강한다. 승강로드(115)는 일정길이가 유압실린더(120) 내에 수용되며 작동유체의 압력에 의해 유압실린더(120) 내를 상승 또는 하강하여 승강본체(111)와 리프트핀(113)이 기판지지대(200) 상을 승강하도록 한다. 승강로드(115)에는 유압실린더(120) 내부의 승강위치를 제한하는 상부 걸림리브(115a)와 하부 걸림리브(115b)가 마련된다. 상부 걸림리브(115a)는 도3에 도시된 바와 같이 승강로드(115)가 유압실린더(120) 내부로 하강할 때 유압실린더(120)의 상부벽과 접촉되며 하강위치를 제한한다. 상부 걸림리브(115a)는 유압실린더(120)의 개구(123)의 직경에 비해 소정길이 크게 마련되는 것이 바람직하다.
하부 걸림리브(115b)는 승강로드(115)의 하부영역에 구비된다. 하부 걸림리브(115b)는 작동유체의 압력이 작용하여 승강로드(115)가 유압실린더(120) 내부를 승강하도록 한다. 또한, 승강로드(115)가 상승할 때 유압실린더(120) 상측벽과 접촉하며 승강로드(115)의 최대 상승높이를 결정한다. 하부 걸림리브(115b)는 유압실린더(120)의 내경의 형상에 대응되도록 마련되며 유압실린더(120) 내경과 접촉하며 상승 및 하강하게 된다. 이 때, 하부 걸림리브(115b)의 외주연에는 O링이 마련되어 접촉에 의한 마찰력을 감소시킬 수 있다.
유압실린더(120)는 작동유체가 유입 및 유출되며 유압을 발생시켜 내부에 수용된 승강로드(115)가 상승 및 하강하도록 한다. 유압실린더(120)의 상부와 하부에는 작동유체가 유입 및 유출되는 상부 작동유체입구(121a)와 하부 작동유체입구(121b)가 각각 구비된다. 하부 작동유체입구(121b)는 작동유체 공급원(131)으로 부터 유입된 작동유체가 승강로드(115) 하부 걸림리브(115b)의 하단면을 가압할 수 있도록 유로가 형성된다. 상부 작동유체입구(121a)는 유입된 작동유체가 상승된 상태의 승강로드(115)의 하부 걸림리브(115b)의 상부면을 가압할 수 있도록 유로가 형성된다. 즉, 승강로드(115)가 상승해야 되는 경우 도3에 도시된 바와 같이 하부작동유체입구(121b)로부터 작동유체(F1)가 유입되어 승강로드(115)의 하단면을 가압한다. 반면 상승된 승강로드(115)를 하강시켜야 할 경우 도4에 도시된 바와 같이 상부 작동유체입구(121a)로부터 작동유체(F2)가 유입되고, 유입된 작동유체(F2)는 승강로드(115)의 하부 걸림리브(115b)의 상면을 가압한다.
한편, 유압실린더(120)에서 승강로드(115)가 수용되는 개구(123)에는 작동유체의 기밀을 유지하기 위한 실링부재(125)가 구비된다. 실링부재(125)는 승강로드(115)가 상승 및 하강할 때 각 유압실린더(120) 내부에 형성된 압력 및 작동유체가 외부로 누설되는 것을 방지한다. 실링부재(125)는 고무와 같은 실링재질로 마련되어 마모가 심한 경우 교체할 수 있다. 실링부재(125)는 승강로드(115)의 외경과 유압실린더(120) 개구(123)와의 간격이 넓을 경우 벨로우즈와 같은 형태로 구비될 수 있다.
유압실린더(120)에서 승강로드(115)의 하부 걸림리브(115b)와 접촉되는 영역에는 내부의 압력 및 작동유체의 누설을 2차적으로 방지하기 위한 상부 실링부재(127)와 하부 실링부재(129)가 각각 구비된다. 상부 실링부재(127)는 도3에 도시된 바와 같이 승강로드(115) 유압실린더(120) 내부로 하강된 상태에서 상부 걸림리브(115a)와 접촉되며 실링부재(125)와 함께 작동유체의 누설을 방지한다. 즉, 실링 부재(125)를 거치면서 누설될 수 있는 작동유체를 상부 실링부재(127)가 한번더 차단하는 작용을 한다. 하부 실링부재(129)는 도4에 도시된 바와 같이 승강로드(115)가 상승된 상태에서 하부 걸림리브(115b)와 접촉되며 압력 및 작동유체의 누설을 2중적으로 차단한다. 실링부재(125,127,129)의 재질은 고무, 실리콘, 폴리아크릴레이트 등 종래 실링재질로 사용되던 재질이 사용될 수 있다.
유압조절부(130)는 유압실린더(120)로 작동유체를 공급 및 회수하여 리프트핀부(110)가 기판지지대(200) 상을 승강하도록 한다. 유압조절부(130)는 작동유체가 저장되는 작동유체 공급원(131)과, 작동유체가 유압실린더(120) 내로 공급 및 회수되는 작동유체 공급라인(132)과, 작동유체 공급라인을 개폐하는 작동유체 공급밸브(133,135)를 포함한다.
작동유체 공급원(131)는 유압을 발생시키는 작동유체가 저장된다. 작동유체는 기체 또는 액체 등 유압을 발생시킬 수 있는 어떠한 유체라도 가능하다. 작동유체 공급원(131)은 저장탱크와 작동유체를 공급하는 펌프가 포함될 수 있다. 작동유체 공급밸브(133,135)는 유압조절부(130)에 의해 개폐되며 작동유체공급원(131)로부터 작동유체가 유압실린더(120) 내로 공급되도록 작동유체 공급라인(132)을 개방한다. 작동유체 공급밸브(133,135)는 각각 상부 작동유체입구(121a)와 하부 작동유체입구(121b)가 각각 결합된다. 작동유체 공급밸브(133,135)는 작동유체의 공급을 위한 공급밸브와 배출을 위한 배출밸브가 별도로 마련될 수도 있다.
유압조절부(130)는 기판지지대(200) 상에 기판이 로딩 또는 언로딩 되어야 할 시점에 대응하여 작동유체가 유압실린더(120) 내로 유입 및 유출되도록 하여 리 프트핀(113)이 승강되도록 한다. 유압조절부(130)는 작동유체 공급밸브(133,135)의 개폐를 제어하여 작동유체의 유동을 제어한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강핀 구동장치(100)의 동작과정을 도1 내지 도4를 참조로 설명한다.
기판지지대(200) 상에 기판이 로딩되어야 할 경우 유압조절부(130)는 하부 작동유체 공급밸브(135)를 개방시켜 작동유체 공급원(131)으로부터 작동유체가 유압실린더(120) 내부로 유입되도록 한다. 하부 작동유체입구(121b)를 통해 공급된 작동유체는 도3에 도시된 바와 같이 승강로드(115)의 하부 걸림리브(115b)의 하단면을 가압한다. 작동유체의 압력에 의해 승강로드(115)는 유압실린더(120) 내부를 상승한다. 이에 따라 승강로드(115)에 결합된 승강본체(111)도 상승하게 되고, 리프트핀(113)은 리프트핀공(210) 내부를 따라 상승하고 기판지지대(200) 위로 돌출된다. 돌출된 리프트핀(113)은 기판이송로봇(미도시)으로부터 기판을 로딩한다.
기판 로딩이 완료되면 유압조절부(130)는 작동유체 공급밸브(133)를 개방하여 상부 작동유체입구(121a)로 작동유체가 공급되도록 한다. 이에 의해 승강로드(115)가 유압실린더(120) 내부를 하강하고 리프트핀(113)도 하강한다. 리프트핀(113)의 하강에 따라 기판은 기판지지대(200) 상에 적재된다.
한편, 승강로드(115)가 유압실린더(120) 내부를 승강 및 하강할 때 실링부재(125)는 개구(123)와 승강로드(115) 사이의 간격을 밀폐하여 유압실린더(120) 내부의 압력 및 작동유체가 기판처리챔버 측으로 누설되는 것을 방지한다. 또한, 승강로드(115)가 도4에 도시된 바와 같이 최고 상승위치로 이동했을 경우 하부 실링 부재(129)와 하부 걸림리브(115b)가 상호 접촉하여 유압실린더(120) 내부의 작동유체의 누설을 2중적으로 방지할 수 있다. 이는 승강로드(115)가 도3에 도시한 바와 같이 최하 하강위치로 이동했을 경우도 동일한 효과를 나타낸다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프트핀 구동장치는 작동유체의 압력을 통해 리프트핀을 구동하므로 구동시 소음발생과 먼지발생이 적어 안정적으로 기판처리가 진행될 수 있다.
또한, 유압실린더 내에 실링부재, 상부실링부재 및 하부실링부재가 구비되어 유압실린더 내부의 작동유체의 기밀누설을 2중으로 방지하고 있다. 이에 의해 기판지지대와 유압실린더 사이에 기밀유지를 위한 별도의 구성이 부가되지 않으므로 전체 구조가 간단하고 설계자유도를 높일 수 있다.
한편, 도5와 도6은 본 발명의 변형예에 따른 리프트핀 구동장치(100a)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.
앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프트핀 구동장치(100)는 원형의 반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 것이고 변형예에 따른 리프트핀 구동장치(100a)는 사각형의 글래스를 처리하기 위한 것이다.
글래스(210a)의 경우 그 크기가 대형화되는 추세이므로 도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 리프트핀부(110a,110b)가 사용될 수 있다. 각각의 리프트핀부(110a,110b)는 글래스(210a)의 좌측, 우측, 상측, 하측 등 각 영역을 구분하여 지지할 수 있다.
이 때, 이들 각각의 리프트핀부(110a,110b)에 유압을 작용시키는 유압실린 더(121a,121b)도 리프트핀부(110a,110b)의 개수에 대응되게 구비될 수 있다. 도5에는 두 개의 리프트핀부(110a,110b)와 이에 대응하는 유압실린더(121a,121b)가 도시되어 있으나 세 개 이상의 경우에도 적용될 수 있다. 유압조절부(131a)는 복수의 유압실린더(121a,121b)에 작동유의 공급 및 배출을 제어한다. 이를 위해 유압조절부(130a)는 각 유압실린더(121a,121b)의 작동유 공급유로를 개폐하는 개폐밸브(134)를 제어한다.
한편, 도 5에서는 한 개의 유압조절부가 복수개의 유압실린더의 작동유 공급여부를 동시에 제어하고 있으나, 경우에 따라 복수개의 유압실린더를 개별적으로 제어하도록 복수개의 유압조절부가 구비될 수 있다. 이 때, 리프트핀의 승강 타이밍이 동일해야 안정적으로 글래스가 로딩 및 언로딩 될 수 있다. 그러므로 복수개의 유압실린더가 동일하게 구동되도록 복수개의 유압조절부를 제어하는 유압제어부가 마련될 수 있다. 유압제어부는 복수개의 유압조절부를 제어하여 복수개의 유압실린더가 동일하게 구동되도록 복수개의 유압실린더의 작동유 공급시간을 제어한다.
이상에서 설명된 본 발명의 리프트핀 승강장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프트핀 구동장치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프트핀 구동장치의 리프트핀부의 구성을 도시한 개략도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프트핀 구동장치의 리프트핀이 하강한 상태를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프트핀 구동장치의 리프트핀이 상승한 상태를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 리프트핀 구동장치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 6은 본 발명의 변형예에 따른 리프트핀 구동장치의 리프트핀부의 구성을 도시한 개략도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 리프트핀 승강장치 110 : 리프트핀부
111 : 승강본체 113 : 리프트핀
115 : 승강로드 115a : 상부 걸림리브
115b : 하부 걸림리브 120 : 유압실린더
121a : 상부 작동유체 입구 121b : 하부 작동유체 입구
123 : 개구 125 : 실링부재
127 : 상부 실링부재 129 : 하부 실링부재
130 : 유압조절부 131 : 작동유체 공급원
132 : 작동유체 공급라인 133 : 상부 작동유체 공급밸브
135 : 하부 작동유체 공급밸브

Claims (3)

  1. 작동유체가 유동하는 유압실린더와;
    상기 작동유체의 압력에 의해 상기 유압실린더 내부를 승강하며 기판지지대 상을 승강하는 리프트핀을 갖는 리프트핀부와;
    상기 유압실린더와 상기 리프트핀부의 접촉영역에 구비되는 실링부재와;
    상기 리프트핀부가 결합되는 상기 유압실린더 개구영역의 상면과 하면에 각각 구비되어 상기 리프트핀부의 승하강시 접촉하며 상기 유압실린더 내부의 유압의 누설을 방지하는 상부실링부재와 하부실링부재와;
    상기 유압실린더 내부로 작동유체를 입출시켜 상기 리프트핀부가 승강되도록 하는 유압조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프트핀 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리프트핀부는 복수개로 구비되고,
    상기 유압조절부는 상기 복수개의 리프트핀부를 동시에 구동시키는 것을 특징으로 하는 리프트핀 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리프트핀부는 복수개로 구비되고,
    상기 복수개의 리프트핀부 중 일부를 구동시키는 제1유압조절부와;
    상기 복수개의 리프트핀부 중 나머지를 구동시키는 제2유압조절부와;
    상기 복수의 리프트핀부가 동시에 구동되도록 상기 제1유압조절부와 상기 제2유압조절부를 제어하는 유압제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프트핀 구동장치.
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