KR20010036322A - Wafer lifter for semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치에 관한 것으로, 특히, 형상기억합금의 원형 복원성을 이용한 새로운 형태의 실린더를, 반도체 웨이퍼 등을 승강이동시키기 위한 수단으로 대체 적용함으로써 종전의 웨이퍼 승강구동장치가 갖는 오-링의 마모에 의한 설비의 결함을 해소하고자 한 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wafer lift drive device for semiconductor manufacturing equipment. In particular, a conventional wafer lift drive device is applied by replacing a new type cylinder using a circular resilience of a shape memory alloy with a means for lifting and moving a semiconductor wafer. The present invention relates to a wafer lifting and driving apparatus for a semiconductor manufacturing equipment which is intended to solve a defect in equipment caused by wear of an O-ring.
일반적으로, 반도체 제조설비에는 그 구성부품의 단순 왕복 또는 승강 구동을 실현하기 위하여 다양한 형태의 구동장치들이 사용되고 있다.In general, various types of driving devices are used in semiconductor manufacturing facilities to realize simple reciprocating or lifting driving of components.
예컨데, 상기의 승강구동장치로서 공압실린더를 적용하여 사용하게 되는 경우에, 이를 구동하기 위해서는 에어게이지(Air gauge), 솔레노이드밸브 및 솔레노이드밸브 제어용 전원 등과 같은 여러 가지의 주변장치가 필요하게 된다.For example, in the case where the pneumatic cylinder is used as the lift driving device, various peripheral devices such as an air gauge, a solenoid valve and a solenoid valve control power supply are required to drive the pneumatic cylinder.
도2는 종래 기술에 따른 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치의 일 예를 도시한 것으로, 진공챔버(10) 내에 마련된 웨이퍼 스테이지(11) 상의 웨이퍼(1)를 승강시켜주기 위한 리프트(12)가 구비되고, 상기 리프트(12)를 승강구동하기 위하여 일반적인 공압용 실린더(30)가 외부에 설치된 예를 보여주고 있다.FIG. 2 illustrates an example of a wafer lift driving apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus according to the prior art, wherein a lift 12 for lifting and lowering a wafer 1 on a wafer stage 11 provided in a vacuum chamber 10 is provided. It is provided, and shows an example in which a general pneumatic cylinder (30) is installed to the outside to drive up and down the lift (12).
상기 실린더(30)는 피스톤로드(31)로써 상기 리프트(12)와 연결되고, 상기 피스톤로드(31)의 승강구동시 진공챔버(10) 내의 기밀을 유지하기 위하여 그 마찰부에 오-링(32)이 설치되어 있다.The cylinder 30 is connected to the lift 12 by a piston rod 31, and the O-ring 32 at its friction portion to maintain the airtightness in the vacuum chamber 10 when the piston rod 31 is driven up and down. ) Is installed.
그러나, 이와 같이 상기 승강구동장치를 적용하고자 하는 경우에, 도면 상에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기에서 설명한 바와 같은 다수의 주변장치가 구비되어야 하므로 전체 설비가 대형화되고, 주변장치가 많음에 따라 각 부의 고장률이 높아 가동률을 저하시킬 수 있는 문제점이 있었다.However, in the case where the lifting drive device is to be applied as described above, although not shown in detail in the drawings, a plurality of peripheral devices as described above should be provided, so that the entire facility is enlarged and each device has a large number of peripheral devices. Since the failure rate of the negative is high, there was a problem that can lower the operation rate.
또한, 진공챔버(10) 내에 구동력을 전달하는 리프트(12)나 도어장치 등의 경우에, 피스톤로드(31) 등과 같은 축을 매개로 하여 외부의 실린더(30)로부터 구동력이 전달되는 구성을 이루고 있으므로, 잦은 구동으로 인하여 오-링(32)이 마모됨에 따른 리크포인트(Leak point)가 발생되는 문제점이 있었다.In addition, in the case of a lift 12 or a door device that transmits a driving force in the vacuum chamber 10, the driving force is transmitted from an external cylinder 30 through an axis such as a piston rod 31. However, due to frequent driving, there was a problem that a leak point occurs due to wear of the O-ring 32.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 주변장치가 불필요하여 장치의 단순화를 실현할 수 있고, 고장률이 적으며, 리크포인트를 최소화할 수 있는 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the peripheral device is unnecessary, so that the device can be simplified, the failure rate is low, and the leak point driving device for semiconductor manufacturing equipment can minimize the leak point. The purpose is to provide.
도1은 본 발명에 따른 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치의 일 예를 도시한 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wafer lift drive device for semiconductor manufacturing equipment according to the present invention.
도2는 종래 기술에 따른 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치의 일 예를 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an example of a wafer lift driving apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus according to the prior art.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
1 ; 웨이퍼 10 ; 진공챔버One ; Wafer 10; Vacuum chamber
11 ; 웨이퍼 스테이지 12 ; 리프트11; Wafer stage 12; lift
20, 30 ; 실린더 21 ; 피스톤20, 30; Cylinder 21; piston
22 ; 팽창용 스프링 23 ; 수축용 스프링22; Expansion springs 23; Shrink Spring
24, 25 ; 전원 31 ; 실린더로드24, 25; Power source 31; Cylinder rod
32 ; 오-링32; O-ring
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치는, 진공챔버 내에 마련된 웨이퍼 스테이지 상의 웨이퍼를 승강시켜주기 위한 리프트가 구비되고 상기 리프트를 승강구동하기 위한 피스톤을 수용하는 실린더가 설치된 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치에 있어서, 상기 실린더의 내부에는 서로 다른 원형 복원성향을 갖는 형상기억합금재의 스프링이 복수개 내장되어 상기 피스톤의 저면을 지지하고, 상기 스프링의 각 단부에는 각 스프링을 가열하기 위한 독립된 전원이 각각 연결된 것을 특징으로 한다.Wafer lift driving apparatus for semiconductor manufacturing equipment according to the present invention for achieving the above object is provided with a lift for lifting the wafer on the wafer stage provided in the vacuum chamber and a cylinder for receiving the piston for lifting and lowering the lift In the wafer lift drive device for semiconductor manufacturing equipment equipped with a plurality of springs of the shape memory alloy material having a different circular restoring tendency inside the cylinder to support the bottom of the piston, each spring at each end of the spring Independent power for heating is characterized in that each connected.
이때, 상기 스프링은 팽창 상태의 원형 복원성향을 갖는 팽창용 스프링과, 수축 상태의 원형 복원성향을 갖는 수축용 스프링의 조합 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.At this time, the spring is characterized by consisting of a combination of the expansion spring having a circular restoring tendency of the expanded state, and the contracting spring having a circular restoring tendency of the contracted state.
또한, 상기 각 스프링은 동심의 형태로 중첩 배열된 것을 특징으로 한다.In addition, each of the springs is characterized in that the overlapping arrangement in the form of concentric.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치의 일 예를 도시한 개략 단면도로서, 이해를 돕기 위해, 본 발명의 승강구동장치도 종래 기술에서 제시된 반도체 제조설비에 동일하게 적용하여 설명하고자 한다.1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wafer lift drive device for a semiconductor manufacturing facility according to the present invention. For the sake of understanding, the lift drive device of the present invention will be described in the same manner to the semiconductor fabrication equipment presented in the prior art. I would like to.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치는, 진공챔버(10) 내에 마련된 웨이퍼 스테이지(11) 상의 웨이퍼(1)를 승강시켜주기 위한 리프트(12)가 구비되고, 상기 리프트(12)를 승강구동하기 위한 피스톤(21)을 수용하는 실린더(20)가 설치된 반도체 제조설비에 적용될 수 있다.As shown in the drawings, the wafer lift drive device for semiconductor manufacturing equipment according to the present invention includes a lift 12 for lifting the wafer 1 on the wafer stage 11 provided in the vacuum chamber 10. And a cylinder 20 for accommodating the piston 21 for elevating and driving the lift 12.
상기 실린더(20)는 피스톤(21)으로써 상기 리프트(12)와 연결되고, 상기 피스톤(21)의 승강구동시 진공챔버(10) 내의 기밀을 유지할 수 있도록 실린더(20)의 일부가 상기 진공챔버(10)의 내측으로 삽입된 상태를 유지하며 상기 진공챔버(10)에 고정 설치되어 있다. 이와 같이 진공챔버(10)에 실린더(20)가 고정된 일체형의 구조를 이루므로 상기 진공챔버(10)의 기밀을 유지하기 위한 오-링이 불필요하고, 리크포인트가 발생할 염려가 전혀 없게 된다.The cylinder 20 is connected to the lift 12 by a piston 21, and a portion of the cylinder 20 is maintained in the vacuum chamber 10 so as to maintain the airtightness in the vacuum chamber 10 when the piston 21 is driven up and down. 10) is fixed to the vacuum chamber 10 while being inserted into the inside. As such, since the cylinder 20 is fixed to the vacuum chamber 10, an o-ring for maintaining the airtightness of the vacuum chamber 10 is unnecessary, and there is no fear of leak points.
또한, 상기 실린더(20)의 내부에는 서로 다른 원형 복원성향을 갖는 형상기억합금재의 스프링이 복수개 내장되어 상기 피스톤(21)의 저면을 지지하고, 상기 스프링(22)(23)의 각 단부에는 각 스프링(22)(23)을 가열하기 위한 독립된 전원(24)(25)이 각각 연결되어 있다.In addition, a plurality of springs of shape memory alloy materials having different circular restoring tendencies are embedded in the cylinder 20 to support the bottom surface of the piston 21, and each end of the springs 22 and 23 may be Independent power sources 24 and 25 for heating the springs 22 and 23 are respectively connected.
이때, 상기 스프링은 팽창 상태의 원형 복원성향을 갖는 팽창용 스프링(22)과, 수축 상태의 원형 복원성향을 갖는 수축용 스프링(23)의 조합 구성으로 이루어지고, 상기 각 스프링(22)(23)은 동심의 형태로 중첩 배열된 것이다.At this time, the spring is made of a combination configuration of the expansion spring 22 having a circular restoring tendency of the expanded state, and the contracting spring 23 having a circular restoring tendency of the contracted state, each of the springs 22, 23 ) Are nested in concentric form.
한편, 형상기억합금(Shape-memory alloy)이란, 어떤 종류의 티탄-니켈합금이나 알루미늄합금 등으로 이루어진 금속재료를 고온에서 소성 변형시킨 후 그 재료의 고유 임계점 이상으로 가열하였을 때 나타나는 금속성을 이용한 것으로서, 실온에서 변형 후 재 가열하면 순간적으로 원래 성형시의 모양으로 복원되는 성질이 있는 합금을 일컫는다. 상기 형상기억합금은 전원(24)(25)을 차단한 후 외부의 힘이 작용하지 않으면 변형되지 않으므로 상승 및 하강 작동을 위한 별개의 팽창용 스프링(22)과 수축용 스프링(23)이 설치된다.Shape-memory alloy, on the other hand, is a metal-membrane alloy made of a certain kind of titanium-nickel alloy, aluminum alloy, etc., which is formed by plastic deformation at high temperature and heated above its critical point. In other words, it refers to an alloy that has the property of immediately re-heating after deformation at room temperature. The shape memory alloy is not deformed unless the external force is applied after the power supply 24, 25 is cut off, so that a separate expansion spring 22 and a contraction spring 23 are installed for the up and down operation. .
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 승강구동장치의 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation principle of the lifting drive device according to the present invention having the configuration as described above are as follows.
본 발명에 따른 승강구동장치, 즉, 실린더(20)는 상기 스프링(22)(23) 중 어느 한쪽에 해당 전원(24 또는 25)이 인가되었을 때 전원이 인가된 스프링(22 또는 23)에는 열이 발생하게 되고, 이때 발생되는 열의 온도로 형상기억된 어느 한쪽 스프링(22 또는 23)이 팽창 또는 수축변형되면서 피스톤(21) 및 리프트(12)를 승강시키게 된다. 이후에 해당 전원(24 또는 25)을 차단하게 되면 초기의 상태로 복원된다.The lift driving device according to the present invention, that is, the cylinder 20 is heated to the spring 22 or 23 to which power is applied when the corresponding power source 24 or 25 is applied to either of the springs 22 and 23. This occurs, and one of the springs 22 or 23 memorized at the temperature of the heat generated at this time expands or contracts and lifts the piston 21 and the lift 12. If the power supply 24 or 25 is cut off later, the initial state is restored.
본 발명에서는 팽창용 스프링(22)이 외측에 설치되고, 수축용 스프링(23)이 내측에 설치된 것으로 설정하였으나, 이에 한정됨 없이 그 외에 다양한 변형 배치가 가능하다. 상기 도면에 도시된 바에 의하면, 팽창용 스프링(22)과 연결된 전원(24)을 인가하였을 때는 상기 팽창용 스프링(22)이 신장됨으로써 피스톤(21)을 밀어올리게 되고(리프트 상승), 그 전원(24)이 차단되면 변형 전의 상태로 원위치되며, 상기 수축용 스프링(23)과 연결된 전원(25)을 인가하였을 때는 상기 수축용 스프링(23)이 수축됨으로써 피스톤(21)을 끌어내리게 되고(리프트 하강), 그 전원(25)이 차단되면 변형 전의 상태로 원위치된다.In the present invention, the expansion spring 22 is installed on the outside, the contraction spring 23 is set to be installed on the inside, but is not limited to this various other various arrangements are possible. As shown in the figure, when the power supply 24 connected to the expansion spring 22 is applied, the expansion spring 22 is extended to push up the piston 21 (lift lift), and the power supply ( When the 24 is blocked, it is returned to its original state before deformation. When the power source 25 connected to the contracting spring 23 is applied, the contracting spring 23 is contracted to pull down the piston 21 (lift lowering). When the power source 25 is cut off, it is returned to the state before deformation.
상기 팽창용 스프링(22) 및 수축용 스프링(23)은 이들 중 어느 한쪽에 변형이 진행될 때 다른 한쪽의 탄성을 극복할 수 있는 정도의 여력을 갖는 것이다.The expansion spring 22 and the contraction spring 23 has a sufficient amount of room to overcome the elasticity of the other side when the deformation to any one of them.
이상에서 기술한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 제조설비용 웨이퍼 승강구동장치에 의하면, 금속 자체의 원형 복원력을 이용한 실린더를 사용함으로써 주변장치가 불필요하여 장치의 단순화를 실현할 수 있고, 고장률이 적으며, 리크포인트를 최소화할 수 있게 되는 효과를 갖는다.According to the wafer lift drive device for semiconductor manufacturing equipment according to the present invention as described above, by using the cylinder using the circular restoring force of the metal itself, the peripheral device is unnecessary, so that the device can be simplified and the failure rate is low. This has the effect of minimizing the leak point.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 하나의 바람직한 구체예에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체예를 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.As described above, the present invention has been described for only one preferred embodiment, but it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the technical spirit of the present invention based on the above embodiments. It is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
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