KR102005275B1 - 자기 부상 이송 장치 - Google Patents

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Abstract

트랜스퍼 챔버 내에서 이송 경로를 따라 이송체를 이송하기 위한 자기 부상 이송 장치에 있어서, 상기 이송 경로를 따라 배치되는 제1 부상용 자성체들; 상기 제1 부상용 자성체들과 자기적으로 작용하여 상기 이송 경로에서 자기적으로 부상되도록 상기 제1 부상용 자성체들에 대응되게 상기 이송체에 구비되는 제2 부상용 자성체들; 및 상기 제1 부상용 자성체들 및 상기 제2 부상용 자성체들에 의해 자기 부상되는 이송체에 이송 추진력을 부여하도록 상기 이송체에 구비되는 이동자, 및 상기 이동자에 대응되도록 상기 챔버 내에 구비되는 고정자를 포함하는 이송 추진부를 구비할 수 있다.

Description

자기 부상 이송 장치{Magnetic levitation transfer apparatus}
본 발명은 자기 부상 이송 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 반도체 집적회로 소자의 제조에 사용되는 기판 등을 이송하는 이송체를 비접촉 지지하여 이송하는 자기 부상 이송 장치에 관한 것이다.
자기 부상 이송 장치의 일 예로서는 본 출원인이 대한민국 특허청에 '자기 부상 이송 장치'로 2005년 10월 19일자에 10-2005-0098723호로 특허 출원하고, 2007년 1월 23일자에 10-0675559호로 특허 등록(이하, '인용 문헌'이라 함)받은 것을 들 수 있다.
언급한 인용 문헌에 개시된 자기 부상 이송 장치는 이송체를 자기 부상시키기 위한 자성체들 뿐만 아니라 자기 부상된 이송체에 이송 추진력을 부여하는 이송 추진부 등을 구비한다. 여기서, 이송 추진부는 고정자 및 이동자를 포함하는 선형 동기 전동기를 구비할 수 있다. 그리고 언급한 인용 문헌에 구비되는 선형 동기 전동기 중에서 고정자는 주로 트랜스퍼 챔버(이하, '챔버'와 혼용하여 사용함) 외측에 구비될 수 있고, 이동자는 이송체에 구비될 수 있다.
그러나 언급한 고정자가 챔버 외측에 구비되기 때문에 고정자와 이동자가 원활하게 상호 작용할 수 있도록 챔버 벽체를 약 2 내지 3mm의 얇은 두께를 갖는 구조로 형성해야 한다. 이와 같이, 언급한 얇은 두께를 갖는 챔버 외측, 즉 벽체에 고정자를 구비하기 때문에 고정자의 무게로 인하여 챔버 벽체가 휘어지는 상황이 발생하고, 나아가 챔버 내부의 진공 상태가 파괴되는 위험까지 내포하고 있다. 또한, 하나의 고정자와 하나의 이동자 각각이 언급한 챔버 외측 및 내측 각각에 구비되기 때문에 고정자와 이동자 사이에서 발생하는 인력으로 이송체가 이송 경로를 따라 직진성을 유지하기 어려운 상황이 발생한다. 이에, 언급한 직진성을 유지하기 위하여 센서, 제어부 등이 별도로 마련되어야 하는 문제점까지도 발생한다.
본 발명의 목적은 간단한 구조를 가지면서도 구조적으로 안정적인 자기 부상 이송 장치를 제공하는데 있다.
언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 이송 장치는 트랜스퍼 챔버 내에서 이송 경로를 따라 이송체를 이송하기 위한 자기 부상 이송 장치에 있어서, 상기 이송 경로를 따라 배치되는 제1 부상용 자성체들; 상기 제1 부상용 자성체들과 자기적으로 작용하여 상기 이송 경로에서 자기적으로 부상되도록 상기 제1 부상용 자성체들에 대응되게 상기 이송체에 구비되는 제2 부상용 자성체들; 및 상기 제1 부상용 자성체들 및 상기 제2 부상용 자성체들에 의해 자기 부상되는 이송체에 이송 추진력을 부여하도록 상기 이송체에 구비되는 이동자, 및 상기 이동자에 대응되도록 상기 챔버 내에 구비되는 고정자를 포함하는 이송 추진부를 구비할 수 있다.
언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 이송 장치에서, 상기 이송 추진부의 고정자는 무선전력전송에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
본 발명에 따른 자기 이송 부상 장치는 고정자 및 이동자를 포함하는 선형 동기 전동기를 이송 추진부로 구비함으로써 자기 부상되는 이송체에 이송 추진력을 부여할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 이송 추진부의 고정자 및 이동자를 챔버 내부에 배치되도록 구비할 수 있다.
이에, 챔버 벽체의 두께를 얇은 구조로 형성할 필요도 없고, 종래와 같이 고정자에 의해 챔버 벽체에 가해지는 하중을 제거함으로써 챔버가 휘어지는 상황을 방지할 수 있고, 나아가 챔버 내부의 진공 상태가 파괴되는 상황까지도 사전에 예방할 수 있다.
또한, 언급한 고정자와 이동자를 챔버 내부에 구비함으로써 고정자 양측에 이동자를 마주보도록 배치할 수 있다. 이에, 고정자와 이동자 사이에서 발생하는 인력을 제거할 수 있기 때문에 이송체가 이송 경로를 따라 직진성을 충분하게 유지할 수 있다. 따라서 종래의 이송체의 이송에 따른 직진성을 유지하도록 구비되는 센서, 제어부 등을 생략할 수 있고, 그 결과 장치 자체의 구조를 보다 간단하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 이송 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예를 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 부상 이송 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 트랜스퍼 챔버(100)가 구비된다. 언급한 트랜스퍼 챔버(100)는 일단면을 자른 구조를 나타내는 것으로써, 도시되지 않았지만 전면과 후면 각각에 반도체 집적회로 소자의 제조에 사용되는 기판 등을 이송하는 이송체(11)의 출입 및 배출이 이루어지는 출입구 및 배출구를 구비하고, 아울러 출입구 및 배출구 사이에 이송 경로를 구비할 수 있다. 또한, 언급한 트랜스퍼 챔버(100)의 출입구 및 배출구 각각은 게이트 밸브 등에 의해 개방 및 폐쇄되는 구조를 가질 수 있다. 그리고 트랜스퍼 챔버(100)는 주로 인터페이스 챔버와 공정 챔버 사이에서 언급한 이송체(11)의 이송을 위한 공간을 제공하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 자기 부상 이송 장치(200)는 트렌스퍼 챔버(100) 내부에 구비되는 것으로써, 이송체(11)를 비접촉 지지하여 자기 부상시키도록 제1 부상용 자성체들(21) 및 제2 부상용 자성체들(23)을 구비한다. 제1 부상용 자성체들(21)은 언급한 트랜스퍼 챔버(100) 내부에 트랜스퍼 챔버(100)의 이송 경로를 따라 배치되도록 구비될 수 있고, 제2 부상용 자성체들(23)은 제1 부상용 자성체들(21)과 대응되도록 이송체(11)에 구비될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 언급한 제1 부상용 자성체들(21)을 트랜스퍼 챔버(100)의 이송 경로에 따른 트랜스퍼 챔버(100) 저면 쪽에 배치되도록 구비시킬 수 있고, 제2 부상용 자성체들(23)은 제1 부상용 자성체들(21)이 구비되는 트랜스퍼 챔버(100)의 저면을 바라보는 이송체(11)에 배치되도록 구비시킬 수 있다. 이에, 언급한 자기 부상 이송 장치(200)는 제1 부상용 자성체들(21) 및 제2 부상용 자성체들(23) 사이에서의 자기적 작용에 의해 트랜스퍼 챔버(100)의 이송 경로에서 자기적으로 부상할 수 있다. 또한, 언급한 제1 부상용 자성체들(21) 및 제2 부상용 자성체들(23) 각각은 영구 자석 등으로 구비될 수 있다.
그리고 자기 부상 이송 장치(200)는 언급한 이송체(11)의 이송이 이루어질 때 이송 경로 사이에서의 간격을 일정하게 유지하도록 간격 유지용 자성체를 구비할 수 있다. 언급한 간격 유지 자성체는 제1 간격 유지용 자성체(31) 및 제2 간격 유지용 자성체(29)를 구비할 수 있는 것으로써, 제1 간격 유지용 자성체(31)는 챔버(100) 내측벽으로부터 이송체(11)를 향하도록 구비될 수 있고, 제2 간격 유지용 자성체(29)는 제1 간격 유지용 자성체(31)와 대응되도록 이송체(11) 일측에 구비될 수 있다. 특히, 본 발명에서는 제1 간격 유지용 자성체(31)를 챔버(100) 내측으로부터 이송체(11)의 상측 단부를 향하도록 구비시키고, 제2 간격 유지용 자성체(29)를 언급한 바와 같이 이송체(11)의 상측 단부에 구비시킨다. 그리고 제1 간격 유지용 자성체(31) 및 제2 간격 유지용 자성체(29) 각각은 경사진 방향으로 서로 대응되도록 평형을 이루게 구비할 수 있다. 이에, 본 발명에서는 제1 간격 유지용 자성체(31) 및 제2 간격 유지용 자성체(29) 각각을 대각선 방향으로 서로 평형을 이루도록 구비할 수 있다. 또한, 제1 간격 유지용 자성체(31) 및 제2 간격 유지용 자성체(29) 각각은 언급한 경사진 방향으로 서로 대응되도록 평형을 이루게 구비될 경우 그 모양에는 제한되지 않는 것으로써, 원통형, 삼각형 등이 모양을 갖도록 구비할 수 있다. 이에, 언급한 바와 같이 제1 간격 유지용 자성체(31) 및 제2 간격 유지용 자성체(29)를 구비함으로써 이송체(11)가 이송될 때 경사, 특히 대각선 방향으로 밀어주기 때문에 이송 경로 사이에서의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 그리고 언급한 제1 간격 유지용 자성체(31) 및 제2 간격 유지용 자성체(29) 각각은 영구 자석 등으로 구비될 수 있다.
본 발명의 자기 부상 이송 장치(200)는 자기 부상으로 비접촉 지지되는 이송체(11)에 이송 추진력을 부여하기 위한 이송 추진부를 구비할 수 있다. 특히, 본 발명에서의 이송 추진부는 별도의 동력 변환 장치를 필요로 하지 않고 직접 직선 동력을 발생할 수 있는 선형 동기 추진 방식의 선형 동기 전동기(LSM : liner synchronius motor) 등을 포함할 수 있다. 이에, 언급한 이송 추진부는 고정자(25) 및 이동자(27)를 구비할 수 있다. 특히, 본 발명에서의 이송 추진부인 고정자(25) 및 이동자(27) 모두는 챔버(100) 내부에 구비될 수 있다. 이에, 이송 추진부의 이동자(27)는 이송체(11)에 구비될 수 있고, 이송 추진부의 고정자(25)는 이송체(11)에 구비되는 이동자(27)에 대응되도록 챔버(100) 내부에 구비될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 언급한 고정자(25)를 트랜스퍼 챔버(100) 저면 쪽에 배치되도록 구비할 수 있고, 이동자(27)를 고정자(25)가 구비되는 트랜스퍼 챔버(100)의 저면을 바라보는 이송체(11)에 배치되도록 구비할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 고정자(25)와 이동자(27) 사이에서 발생하는 인력을 제거할 수 있도록 챔버(100) 저면 쪽에 배치되는 고정자(25)를 양쪽에서 바라볼 수 있도록 이동자(27)를 구비할 수 있다. 즉, 챔버(100) 저면 쪽에 배치되는 고정자(25)를 중심으로 이동자(27)가 양쪽에 배치되도록 구비될 수 있는 것이다. 아울러, 언급한 바와 같이 고정자(25)를 중심으로 이동자(27)가 양쪽에 배치되도록 구비될 경우 이동자(27)는 극성이 서로 다른 영구 자석으로 구비될 수 있다. 이와 같이, 고정자(25)를 중심으로 이동자(27)가 양쪽에 배치되게 구비할 수 있는 것은 이송 추진부 모두가 챔버(100) 내부에 구비되기 때문이다. 또한, 본 발명에서는 고정자(25) 및 이동자(27)를 포함하는 이송 추진부를 이송체(11)를 기준으로 이송체(11) 양측면에 배치되게 구비할 수 있기 때문에 이송체(11)에 보다 효율적으로 추진력을 제공할 수 있다. 그리고 고정자(25)는 코일 구조를 갖는 것으로써, 코일 구조를 갖는 고정자(25)에 아웃캐싱이 발생하지 않도록 에폭시 등으로 밀봉시키는 것이 적절하다. 아울러, 고정자(25)로써의 코일은 아이언(iron)을 포함하지 않기 때문에 제1 부상용 자성체들(21) 및 제2 부상용 자성체들(23)에 영향을 받지 않기 때문에 제1 부상용 자성체들(21) 및 제2 부상용 자성체들(23)과 인접하는 부분에 배치되도록 구비하여도 무방하다.
언급한 바와 같이, 본 발명에서는 고정자(25) 및 이동자(27)를 포함하는 이송 추진부를 챔버(100) 내부에 구비할 수 있다. 이에, 챔버(100) 벽체의 두께를 얇은 구조로 형성할 필요가 없기 때문에 챔버(100)가 휘어지는 상황을 방지할 수 있고, 나아가 챔버(100) 내부의 진공 상태가 파괴되는 상황까지도 사전에 예방할 수 있다. 또한, 고정자(25) 양측에 이동자(27)를 마주보도록 배치함으로써 고정자(25)와 이동자(27) 사이에서 발생하는 인력을 제거할 수 있기 때문에 이송체(11)가 이송 경로를 따라 직진성을 충분하게 유지할 수 있다.
본 발명에서는 언급한 이송 추진부로써 고정자(25)인 1차 코일부를 마련하고, 이동자(27)인 2차 도체부를 마련한다. 이에, 고정자(25)인 1차 코일부가 직선적으로 평행 이동하는 이동 자계를 형성하도록 결선됨에 의해, 언급한 이동 자계와 쇄교하도록 놓이는 이동자(27)인 2차 도체부에는 그 표면을 따라 소용돌이치는 와전류가 유기될 수 있다. 그리고 언급한 와전류가 유기됨에 의해 고정자(25)인 1차 코일부에 이동 자계와 이동자(27)인 2차 도체부의 와전류 상호 간에 플레밍을 왼손 법칙에 따른 전자기적 직선 추진력이 발생하고, 언급한 직선 추진력이 고정자(25)인 1차 코일부와 이동자(27)인 2차 도체부를 상대적으로 이동시키는 작용을 함에 따라 고정자(25)인 1차 코일부에 대하여 이동자(27)인 2차 도체부가 구비되는 이송체(11)가 직선 이동을 할 수 있는 것이다.
그리고 본 발명에서는 이송 추진부의 고정자(25)에 전력 공급을 무선전력전송에 의해 달성할 수 있다. 이에, 본 발명에서는 이송 추진부의 고정자(25)에 전력을 공급하기 위한 케이블 등을 생략할 수 있기 때문에 자기 부상 이송 장치(200) 자체를 구조적으로 보다 간단하게 구비할 수 있을 뿐만 아니라 이송체(11)를 이송할 때 케이블 등과 같은 구조물의 간섭을 충분하게 배재할 수 있다. 여기서, 언급한 무선전력전송에 대한 예로서는 전력 공급원과 고정자(25) 사이에서의 자기 유도 현상을 이용하는 전가기 유도 방식, 전원 공급원과 고정자(25)를 동일한 주파수로 공진시켜 전력을 전송하는 자기 공명 방식, 안테나를 통해 전기 에너지를 전자기파 형태로 전송하는 전자기파 방식 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 자기 이송 부상 장치는 챔버 벽체의 두께를 얇은 구조로 형성할 필요도 없고, 챔버 벽체에 가해지는 하중을 제거할 수 있고, 또한 센서, 제어부 등을 생략할 수 있다. 이에, 본 발명은 간단한 구조를 가지면서도 구조적으로 안정적인 자기 부상 이송 장치를 제공할 수 있기 때문에 자기 부상 이송 장치 분야에 대한 산업 경쟁력을 보다 충분하게 확보할 수 있다.
11 : 이송체 21 : 제1 부상용 자성체
23 : 제2 부상용 자성체 25 : 회전자
27 : 고정자 29 : 제2 간격 유지용 자성체
31 : 제1 간격 유지용 자성체 100 : 트랜스퍼 챔버
200 : 자기 부상 이송 장치

Claims (9)

  1. 트랜스퍼 챔버 내에서 이송 경로를 따라 이송체를 이송하기 위한 자기 부상 이송 장치에 있어서,
    상기 이송 경로를 따라 배치되는 제1 부상용 자성체들;
    상기 제1 부상용 자성체들과 자기적으로 작용하여 상기 이송 경로에서 자기적으로 부상되도록 상기 제1 부상용 자성체들에 대응되게 상기 이송체에 구비되는 제2 부상용 자성체들; 및
    상기 제1 부상용 자성체들 및 상기 제2 부상용 자성체들에 의해 자기 부상되는 이송체에 이송 추진력을 부여하도록 상기 이송체에 구비되는 이동자, 및 상기 이동자에 대응되도록 상기 챔버 내에 구비되는 고정자를 포함하는 이송 추진부를 구비하고,
    상기 이동자는 상기 고정자를 중심으로 양쪽에 배치되도록 구비되고, 상기 제1 부상용 자성체들 및 상기 고정자는 상기 챔버의 저면에 배치되도록 구비되고, 상기 제2 부상용 자성체들 및 상기 이동자는 상기 이송체에 배치되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 이송 추진부의 고정자는 무선전력전송에 의해 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 상기 고정자는 코일부로 이루어지고, 상기 이동자는 도체부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 이동자는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 이송체의 이송이 이루어질 때 이송 경로 사이에서의 간격을 일정하게 유지하도록 제1 간격 유지용 자성체 및 제2 간격 유지용 자성체로 이루어지는 간격 유지용 자성체를 더 포함하고,
    상기 제1 간격 유지용 자성체는 상기 챔버로부터 상기 이송체의 상측 단부를 향하도록 구비시키고, 상기 제2 간격 유지용 자성체는 상기 제1 간격 유지용 자성체와 대응되도록 상기 이송체의 상측 단부에 구비시키되, 상기 제1 간격 유지용 자성체 및 상기 제2 간격 유지용 자성체 각각은 경사진 방향으로 서로 대응되도록 평형을 이루게 구비되는 것을 특징으로 하는 자기 부상 이송 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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