KR20010000900A - Automatic Gate Valve in Semiconductor Fabrication Equipments - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동화된 반도체 제작 장비의 웨이퍼 자동이송장치와 챔버 사이의 포트 개폐에 사용되는 게이트 밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a gate valve used to open and close a port between a wafer automatic transfer device and a chamber of an automated semiconductor fabrication equipment.
통상 반도체 웨이퍼의 제작 공정에는 그 작업의 트성상 챔버내부를 아르곤 가스나 진공 등 특수한 분위기로 조성할 필요가 있으며 이러한 챔버 내부에 웨이퍼를 로딩, 언로딩시키기 위해서는 소정의 통로가 마련되어야 하고, 이러한 통로에는 개폐 수단인 게이트 밸브가 구비되어야 한다. 종래의 게이트 밸브는 웨이퍼 가고용 챔버의 하우징과 이송 장치의 하우징 사이에 체결되었다. 이러한 구조의 게이트 밸브는 효율적인 실링을 보장하나 자동이송장치의 주변에 3개 이상의 챔버가 설치되는 클러스터 형태의 이송 장치가 일반적인 모델이 되어감에 따라 포트의 개폐에 필요한 게이트 밸브의 수가 많아지게 되었고 게이트 밸브의 설치에 필요한 공간이 증가하게 되었다. 따라서 기존의 게이트 밸브는 자체의 하우징과 구동 장치가 각 포트마다 개별적으로 노출 설치되기 위해 많은 공간을 필요로 하며 이것은 장비 전체의 부피가 커지는 원인이 되며 웨이퍼 이송 장치의 이송거리를 길게 하고 시설비가 증가되어 경제적이지 못한 단점이 있었다.In general, a semiconductor wafer fabrication process needs to form a special atmosphere such as argon gas or a vacuum in a chamber, and a predetermined passage must be provided to load and unload the wafer into the chamber. It is to be provided with a gate valve which is an opening and closing means. Conventional gate valves are fastened between the housing of the wafer going chamber and the housing of the transfer device. This type of gate valve ensures efficient sealing, but the number of gate valves required for opening and closing of ports has increased as the cluster-type transfer device having three or more chambers installed around the automatic transfer device becomes a general model. The space required for installation of the valve is increased. Therefore, conventional gate valves require a lot of space for their housings and drives to be individually exposed to each port, which increases the overall volume of the equipment, lengthens the transfer distance of the wafer transfer device, and increases the installation cost. There was a disadvantage that was not economic.
본 발명에서는 종래 게이트 밸브는설치에 많은을 필요로 하여 반도체 생산 장비가 커지고 이에 따라 가격이 상승하는 단점을 보완하기 위해 게이트 밸브를 자동이송장치의 하우징 내부에 설치하였다. 자동이송장치의 내부에 게이트 밸브를 설치하는 것은 이송 장치 내부의 공간을 활용하여 장비의 부피를 줄이고 웨이퍼 이송 장치의 이송 거리를 짧게 하는 장범이 있다. 또한 자동이송장치가 주변에 3개 이상의 챔버를 가지는 클러스터 형태가 되었을 때 공간의 활용율이 높아지며 장비가 콤팩트해지고 장비의 구성에 필요한 초기 투자를 감소시키며 장비의 유지 및 보수를 간단하게 수행할 수 있도록 하는 장점을 가지고 있다.In the present invention, the conventional gate valve is installed in the housing of the automatic transfer device in order to compensate for the disadvantage that the installation requires a large amount of semiconductor production equipment and the price increases accordingly. Installing a gate valve inside the automatic transfer device has the advantage of using the space inside the transfer device to reduce the volume of the equipment and short the transfer distance of the wafer transfer device. In addition, when the automatic transfer device is in the form of a cluster having three or more chambers in the periphery, space utilization is increased, the equipment becomes compact, the initial investment required for the configuration of the equipment is reduced, and the maintenance and repair of the equipment can be simplified. It has advantages
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 게이트 밸브를 자동이송자이의 내부에 설치하여 공간의 활용율을 높이고 다중의 챔버가 요구되는 형태의 장비일수록 높은 공간 활용율을 가지며 경제적인 면에서의 절감 및 장비의 외부에 게이트 밸브가 설치되는 구조로 인하여 복잡해지느 구조를 간소화시키는 것이 목적이다.The present invention is to solve the problems as described above, the installation of the gate valve inside the automatic transfer device to increase the utilization of space, and the type of equipment that requires multiple chambers has a higher space utilization rate and economical savings And the purpose is to simplify the structure complicated by the structure of the gate valve is installed outside the equipment.
도 1은 종전의 게이트 밸브와 챔버가 결합된 모습의 사시도1 is a perspective view of a conventional gate valve and a chamber coupled state
도 2는 본 발명의 셔터 개폐장치와 챔버가 결합된 모습의 사시도Figure 2 is a perspective view of a state in which the shutter opening and closing device of the present invention coupled
도 3은 본 발명에 따른 셔터의 사시도3 is a perspective view of a shutter according to the present invention;
도 4는 본 발명을 구성하는 셔터 개폐장치가 닫혀진 모습의 사시도Figure 4 is a perspective view of the shutter opening and closing device constituting the present invention is closed
도 5는 본 발명을 구성하는 셔터 개폐장치가 닫혀질 때의 사시도5 is a perspective view when the shutter opening and closing device of the present invention is closed;
도 6은 본 발명을 구성하는 셔터 개폐장치가 개방된 모습의 사시도Figure 6 is a perspective view of the shutter opening and closing device constituting the present invention opened
도 7은 본 발명에 따른 셔터 개폐장치와 이송장치가 결합된 모습Figure 7 is a combination of the shutter opening and closing device and the transfer device according to the present invention
도 1에서는 두 개의 챔버를 갖는 반도체 제작 장비에 설치된 기존의 게이트 밸브를 나타내고 있고 도 2는 본 발명에 따른 게이트 밸브가 이송 장치의 내부에 설치된 형태를 보여주고 있다. 도 1과 도 2의 비교에서 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 게이트 밸브는 챔버 사이의 공간과 셔터의 작동에 필요한 구동부의 부피를 감소시킨다. 도 3∼도 6은 본 발명에 따른 개폐 장치의 전체 사시도 및 셔터의 작동 순서를 나타내기 위한 부분 사시도이다. 본 발명에 따른 장치의 작동 및 구조를 도 3∼도 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.1 illustrates a conventional gate valve installed in a semiconductor fabrication apparatus having two chambers, and FIG. 2 illustrates a form in which a gate valve according to the present invention is installed inside a transfer device. As can be seen in the comparison between FIG. 1 and FIG. 2, the gate valve according to the invention reduces the space between the chambers and the volume of the drive required for the operation of the shutter. 3 to 6 are partial perspective views for showing the overall perspective view of the opening and closing device according to the present invention and the operation sequence of the shutter. The operation and structure of the apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6 as follows.
본 발명에 따른 개폐 장치는 셔터 개폐의 동력원(5)과, 동력원(5)에 의해 회전되는 구동 샤프트(6)와, 일단은 상기 구동 샤프트(6)에 일체로 회동되도록 설치되고 타단은 셔터(4)에 연결되어 셔터(4)를 작동시키는 링크 기구(7,8)와, 일단은 셔터(4)에 연결되고 타단은 포트(18,19)를 향해 형성된 하우징(1)의 안내홈(14)에 결합되어 셔터(4)의 회동중심을 유지시켜 주는 아암(9)과, 링크 기구(7,8)의 일단과 아암(9)의 일단에 연결되어 압착에 의한 밀폐 기능을 하는 셔터(4)로 구성된다.The opening and closing device according to the present invention is installed so as to rotate integrally to the drive shaft (6), the drive shaft (6) rotated by the power source (5), one end and the drive shaft (6) and the other end of the shutter ( Link mechanisms 7 and 8 connected to 4 to operate the shutter 4, and guide grooves 14 of the housing 1, one end of which is connected to the shutter 4 and the other end of which is directed toward the ports 18 and 19. (4) coupled to the arm (9), which maintains the center of rotation of the shutter (4), and one end of the link mechanism (7,8) and one end of the arm (9), which has a sealing function by crimping. It is composed of
상기 셔터(4)는 하우징(1)의 포트(18,19)에 설치되고, 그 배면에는 개폐수단이 연결되어 셔터(4)가 하우징(1) 내측으로 하향 회동되면서 개폐되도록 구성된다. 공압실린더(5)가 상기 개폐수단의 동력원(5)으로 사용되며 공압실린더(5)의 작동로드에는 랙기어(10)가 구비되어 있고 하우징(1)에 구성된 구동 샤프트(6)와 일체로 회전되도록 구성된 피니언 기어(11)와 맞물려 작동로드의 직선 운동을 구동 샤프트(6)의 회전 운동으로 전환시키게 된다. 피니언 기어(11)가 구성되어 있는 구동 샤프트(6)는 그 양단에 한 쌍의 2절 링크(7,8)가 설치되며, 이 2절 링크(7,8)는 셔터(4) 배면에 회동 가능하게 연결된다. 또한, 상기 셔터(4)의 배면에는 아암(9)의 일단이 고정되며 이 아암(9)의 타단에는 슬라이드봉(17)이 양측으로 돌출되도록 구성되고, 이 슬라이드봉(17)은 그 양단이 포트(18,19)를 향해 형성된 하우징(1)의 안내홈(14)에 슬라이드 가능하게 결합되어 상기 셔터(4)가 포트(18,19)를 향해 전후진 되면서 기밀되게 개폐될 수 있도록 구성된다.The shutter 4 is installed in the ports 18, 19 of the housing 1, the rear opening and closing means is connected to the shutter 4 is configured to open and close while the shutter 4 is rotated downward into the housing (1). Pneumatic cylinder (5) is used as the power source (5) of the opening and closing means, the operating rod of the pneumatic cylinder (5) is provided with a rack gear 10 and rotates integrally with the drive shaft (6) configured in the housing (1) Engagement with the pinion gear 11 is configured to convert the linear movement of the actuating rod into the rotational movement of the drive shaft 6. The drive shaft 6 in which the pinion gear 11 is constituted is provided with a pair of two-section links 7 and 8 at both ends thereof, and the two-section links 7 and 8 are rotated on the rear surface of the shutter 4. Possibly connected. In addition, one end of the arm 9 is fixed to the rear surface of the shutter 4, and the other end of the arm 9 is configured such that the slide rods 17 protrude to both sides, and the slide rods 17 have both ends thereof. It is slidably coupled to the guide groove 14 of the housing 1 formed toward the ports 18, 19 so that the shutter 4 can be opened and closed in a hermetic manner while being forward and backward toward the ports 18, 19. .
상기 셔터 개폐의 동력원(5)은 하우징(1)의 외부에 설치되고 그 작동로드만이 하우징(1)을 관통하여 하우징(1)의 내부에 위치하며, 동력원(5)의 작동로드에는 랙 기어(10)가 구비되어 상기 구동 샤프트(6)의 일단에 구성된 피니언 기어(11)와 맞물리고 구동 샤프트(6)는 피니언 기어(11)와 일체로 회동되도록 구성된다. 구동 샤프트(6)에는 셔터(4)를 개폐하기 위한 한 쌍의 2절 링크(7,8)가 설치되는데 제 1 링크(7)의 일단은 구동 샤프트(6)에 고정되어 구동 샤프트(6)와 일체로 회동되도록 고정되며 다른 일단은 제 2 링크(8)와 경첩으로 연결되어 회전이 가능하도록 구성된다. 그리고 제 2 링크(8)의 다른 일단은 셔터(4)의 내측 배면에 경첩으로 연결되어 회전이 가능하도록 고정된다. 셔터(4)의 배면에는 셔터(4)의 회전 중심을 유지시키기 위한 한 쌍의 아암(9)이 구성되는데 이 아암(9)의 일단은 셔터(4)에 고정되고, 그 나머지 일단에는 슬라이딩 봉(17)이 구성되는데 슬라이딩 봉(17)의 양 끝단에는 베어링(15)이 구비되어 원활한 슬라이딩이 가능하도록 구성된다. 베어링(15)이 구비된 슬라이드 봉(17)에는 하나의 스프링(16)이 설치되어 상기 아암(9)의 회전 중심을 이동시키거나 유지시키는 기능을 한다. 그리고 베어링(15)이 구비된 슬라이드 봉(17)은 셔터(4)의 밀착면과 수직한 방향으로 작동되도록 구성되어 구동 샤프트(6)의 브래킷(12)에 고정된 두 장의 플래이트(13) 사이에 형성된 안내홈(14)을 따라 움직이게 된다. 따라서, 상기 셔터 개폐장치는 도 4에서 보여지는 것처럼 셔터(4)가 닫혀진 상태에서 공압실린더(5)가 수축 작동되면, 피니언 기어(11)가 회전하게 되고 피니언 기어(11)와 일체로 회동하도록 결합된 구동 샤프트(6)가 회전되면서 2절 링크(7,8)가 접혀지고, 도 4에서 보여지는 형태로 아암(9) 단부의 슬라이드 봉(17)이 안내홈(14)의 단부에 걸려지게 될 때까지 스프링(16)의 수축력에 의해 아암(9)과 셔터(4)가 포트(18,19)에서 이격된다. 이후 구동 샤프트(6)가 계속 회전하게 되면 구동 샤프트(6)에 고정된 제 1 링크(7)가 구동 샤프트(6)와 일체로 회전하게 되고 이때 셔터(4)와 제 2 링크(8)는 슬라이드 봉(17)을 중심으로 회전하여 도 3에서 보여지는 것처럼 포트(18,19)가 개방되게 된다. 반대로, 상기 공압실린더(5)가 신장 작동되면, 피니언 기어(11)와 구동 샤프트(6)가 회전되면서 2절 링크(7,8)가 펼쳐지게 되고, 셔터(4)가 아암(9) 단부의 슬라이드 봉(17)을 중심으로 상향 회동된다. 계속해서, 상기 2절 링크(7,8)가 더욱 펼쳐지면, 웨이퍼 이송 장치의 벽면에 구성되어 있는 단부에 상기 아암(9)의 상단이 걸려 회전 운동은 정지되고 직선 운동이 유발되어 상기 아암(9) 단부의 슬라이드 봉(17)이 안내홈(14)을 따라 포트(18,19) 방향으로 전진되면서 셔터(4)의 외측 일면에 구성된 오링의 압착에 의해 포트(18,19)를 기밀 되게 밀폐하게 된다.The power source 5 of the shutter opening and closing is installed on the outside of the housing 1, and only the operating rod penetrates the housing 1 and is located inside the housing 1, and the operating rod of the power source 5 includes a rack gear. 10 is provided to engage the pinion gear 11 configured at one end of the drive shaft 6 and the drive shaft 6 is configured to rotate integrally with the pinion gear 11. The drive shaft 6 is provided with a pair of two-section links 7 and 8 for opening and closing the shutter 4, one end of the first link 7 being fixed to the drive shaft 6 to drive shaft 6. It is fixed to be rotated integrally with and the other end is connected to the second link (8) by a hinge is configured to be rotatable. The other end of the second link 8 is connected to the inner rear surface of the shutter 4 by a hinge and fixed to be rotatable. On the rear of the shutter 4, a pair of arms 9 are configured to maintain the center of rotation of the shutter 4, one end of which is fixed to the shutter 4, and the other end of which is a sliding rod. (17) is configured, the bearing 15 is provided at both ends of the sliding rod 17 is configured to enable smooth sliding. The slide rod 17 with the bearing 15 is provided with one spring 16 to move or maintain the center of rotation of the arm 9. And the slide rod 17 with the bearing 15 is configured to operate in a direction perpendicular to the contact surface of the shutter (4) between the two plates 13 fixed to the bracket 12 of the drive shaft (6) It moves along the guide groove 14 formed in the. Therefore, the shutter opening and closing device is such that when the pneumatic cylinder 5 is contracted and operated in the state in which the shutter 4 is closed as shown in FIG. 4, the pinion gear 11 rotates and rotates integrally with the pinion gear 11. As the combined drive shaft 6 is rotated, the two-section links 7 and 8 are folded, and the slide rod 17 at the end of the arm 9 is caught by the end of the guide groove 14 in the form shown in FIG. The arm 9 and the shutter 4 are spaced apart from the ports 18 and 19 by the contracting force of the spring 16 until it is lost. Then, when the drive shaft 6 continues to rotate, the first link 7 fixed to the drive shaft 6 rotates integrally with the drive shaft 6. At this time, the shutter 4 and the second link 8 Rotation about the slide rod 17 causes the ports 18 and 19 to be opened as shown in FIG. On the contrary, when the pneumatic cylinder 5 is extended, the pinion gear 11 and the drive shaft 6 are rotated so that the two-section links 7 and 8 are unfolded, and the shutter 4 is placed at the end of the arm 9. It is rotated upward about the slide rod 17. Subsequently, when the two-segment links 7 and 8 are further unfolded, the upper end of the arm 9 is caught at an end configured on the wall surface of the wafer transfer device so that the rotational movement is stopped and a linear movement is induced to cause the arm ( 9) As the slide rod 17 at the end is advanced along the guide groove 14 toward the ports 18 and 19, the ports 18 and 19 are hermetically sealed by pressing the O-rings formed on the outer surface of the shutter 4. It will be sealed.
이상의 구성에 의한 게이트 밸브는 연결된 다수개의 챔버(2,3) 중 어느 챔버(2,3)의 작업이 완료되면 작업이 완료된 챔버(2,3)와 연통되는 포트(18,19)가 개방되고, 포트(18,19)가 개방될 때에는 셔터(4)가 로봇의 작동에 간섭되지 않도록 하우징(1) 내부의 바닥쪽으로 하향 회동되면서 절첩 된다. 이러한 작동은 챔버내의 작업 상태에 따라 순차적으로 이루어지게 된다.In the gate valve according to the above configuration, when the work of any of the chambers 2 and 3 of the plurality of connected chambers 2 and 3 is completed, the ports 18 and 19 communicating with the completed chambers 2 and 3 are opened. When the ports 18 and 19 are opened, the shutter 4 is folded while being rotated downward toward the bottom inside the housing 1 so as not to interfere with the operation of the robot. This operation is performed sequentially according to the working state in the chamber.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 상기 게이트 밸브는 자동이송장치의 하우징 내부에 설치되어 챔버의 수가 많아질수록 높은 공간의 활용율을 나타내며, 장비 전체의 부피를 줄이는 콤팩트한 구조로 밸브 자체의 기능을 만족시키는 동시에 게이트 밸브의 복잡한 작동부 구조를 간소화하여 장비의 유지 및 보수를 간단하게 수행할 수 있도록 하여 장비의 설치에 필요한 초기 비용의 절감 및 유지, 보수에 필요한 비용을 절감하는 효과를 기대 할 수 있다.As described above, according to the present invention, the gate valve is installed inside the housing of the automatic transfer device, and thus the utilization rate of the space is increased as the number of chambers increases, and the function of the valve itself is reduced in a compact structure that reduces the volume of the entire equipment. At the same time, it is possible to simplify the maintenance and repair of the equipment by simplifying the complicated operation structure of the gate valve, thereby reducing the initial cost required for the installation and the cost of maintenance and repair. have.
Claims (1)
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KR1020000063234A KR20010000900A (en) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | Automatic Gate Valve in Semiconductor Fabrication Equipments |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |