KR20030006683A - 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치 - Google Patents

웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 스테이지의 구동구조를 간략화하는 동시에 스테이지상에 용기를 고정하는 락커구동메카니즘을 전동구동방식으로 개선하여 조립성을 향상하고 구동안정성을 확보한 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치는 스테이지를 직접구동하는 스크류구동방식을 채택하는 한편 직선가이드레일을 설치하여 그 구동구조를 간략화하여 조립 및 보수가 용이하고 작동의 안정성을 도모할 수 있다. 이와 동시에 스테이지상에 용기를 고정하는 락커구동메카니즘을 전동구동방식으로 개선하여 조립성을 향상하고,동력원인 에어의 실용성을 줄임으로써 구동안정성을 확보할 수 있다. 뿐만 아니라, 스테이지의 레벨을 조절하는 레벨조정핀은 전방부에 1개, 후방부에 2개로 배치함으로써 보다 손쉽게 레벨조정이 이루어지도록 한 효과도 있다.

Description

웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치{Stage Driving Apparatus of FOUP Opener}
본 발명은 웨이퍼이송용기(통상 후프(FOUP)라고 하며, 직경이 큰 웨이퍼를수납하여 가공장소로 이송하는 용기)오프너에서 용기를 탑재하고 도어개방장치(Door Holder)로 이송하는 스테이지구동장치에 관한 것으로, 특히 스테이지의 구동구조를 간략화하는 동시에 스테이지상에 용기를 고정하는 락커구동메카니즘을 전동구동방식으로 개선하여 조립성을 향상하고 구동안정성을 확보한 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에 있어 웨이퍼는 무엇보다도 중요한 재료이다. 이러한 웨이퍼는 통상 청정도와 안전성을 가지고 작업공간내로 운반되어야 한다. 이를 위해 웨이퍼이송용기내에 수납하여 외부와 차단된 상태로 작업공간까지 이송한 후, 웨이퍼이송용기 오프너를 이용하여 이송용기의 잠금수단을 해정한 후 웨이퍼를 작업공간(공정장비)내로 운반하게 된다. 이 웨이퍼이송용기 오프너의 일반적인 구조에 대해 도 1를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 웨이퍼이송용기 오프너의 개략적인 구조를 나타낸 사시도로, 이송용기도 함께 도시하고 있다.
이 웨이퍼이송용기 오프너(100)는 국부청정을 유지하고 있는 공정장비측 입구부에 설치된다. 즉, 웨이퍼이송용기 오프너(100)는 공정장비측 입구부를 차폐하고 있는 수직프레임(110)과, 이 수직프레임(110)에 수평의 받침대(120)가 결합되어 구성되어 있다. 이 웨이퍼이송용기 오프너(100)의 받침대(120)에는 스테이지(122)가 설치되어 있고, 수직프레임(110)측에는 웨이퍼이송용기(200) 크기의 틀체(112)가 마련되어 있다. 틀체(112)에는 그 내측을 타고 수평방향으로 전후진되는 도어홀더(130)가 설치되며, 도어홀더(130)는 이송테이블(122)위에 탑재된 웨이퍼이송용기(200)의 도어(210)를 개방하는 소정의 장치들을 구비한다.
웨이퍼이송용기(200)의 개방은 1차적으로 웨이퍼이송용기(200)를 스테이지(122)상에 안착고정하고 이동하여 도어홀더(130)에 밀착시킴에 의하여 시작된다. 이와 같이 밀착된 웨이퍼이송용기(200)는 그 도어(210)가 오프너(100)의 도어홀더(130)와 밀착지지된 상태에서 열린다. 도어(210)가 열리면 지지된 도어(210)를 후방으로 이동시킨 뒤 하방으로 도어(210)을 다시 하강시켜 웨이퍼이송용기(200)를 개방하게 되며, 이후 웨이퍼이동수단인 로보트에 의해 웨이퍼들을 차례로 공정장비내로 인출반입하게 된다. 웨이퍼 인출을 마치면 도어홀더(130)에 밀착지지된 도어(210)를 원상복귀시켜 웨이퍼이송용기(200)에 밀착시킨 뒤 다시 잠그게 된다.
기 설명한 바와 같이, 웨이퍼이송용기(200)는 스테이지(122)상에 안착되어 도어홀더(130)로 로딩(Loading)되는 데, 기존의 스테이지(Stage)부분의 구조가 도 2a 및 도 2b에 개시되어 있다.
도 2a는 종래의 스테이지구동장치의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이고, 도 2b는 도 2a에서 하부구동판과 그 구동원리를 간략하게 보여주는 사시도이다.
또한, 도 3은 스테이지를 위에서 본 평면도로 스테이지상에 돌출위치한 용기레벨조정핀들을 보여주고 있다.
상기 도면에서 보는 바와 같이, 기존의 스테이지구동장치는 받침대(120) 내부에 하부구동판(124)이 위치하고, 이 하부구동판(124)이 구동모터(130)의 축(132)에 커플링(134)으로 연결된 구동스크류(136)로 구동되도록 구성되어 있다. 이때,하부구동판(124)의 전후진을 가이드하기 위하여 하부구동판(124)의 하부에는 볼부싱(140)이 개재된 브라켓(142)들이 구비되어 있으며, 이 볼부싱(140)이 개재된 브라켓(142)들이 받침대(120)에 고정된 지지대(150a,150b)에 양단이 고정된 가이드샤프트(152)와 결합되어 그들을 따라 이동하게 되어 있다. 이와 같이 하여 하부구동판(124)이 이송되면 그 상부에 연결편(126)들로 결합된 스테이지(122)도 함께 이송되게 된다. 물론, 스테이지(122)의 이송시 스테이지(122)에 탑재된 웨이퍼이송용기가 떨어지거나 요동하지 않도록 스테이지(122)상에 돌출구비된 락커(160)를 이용하여 용기를 고정하게 된다. 이러한 종래의 락커(160)구동은 실린더구동방식으로 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 작동안정성에도 문제가 많았다.
한편, 웨이퍼이송용기(200)의 래치키홀(220)과 도어홀더(130)의 래치키(140)를 맞추기 위하여 용기(200)의 높이(레벨)를 조절하지 않으면 안된다. 그를 위하여 스테이지(122) 상에는 레벨조정핀(128)들이 돌출하고 있는 데, 기존의 장치는 도 3에서 보는 바와 같이 스테이지(122)의 전방부(도면에서 위쪽)에 2개 그리고 후방부에 1개가 구성되어 있다. 따라서, 앞레벨을 조절하기 위해서는 전방쪽에 위치한 2개의 레벨조정핀(128)들을 수평을 유지하면서 높낮이 조절을 하여 정확하게 일치시켜야 하며, 그렇지 못할 경우 레치키홀(220)과 레치키(140)가 일치하지 않아 작동상의 에러가 발생하는 요인이 되었다. 그러나, 2개의 핀을 정확하게 일치시키기가 어려워 조정에 많은 애로가 따랐다.
이상과 같이 종래의 스테이지구동장치는 하부구동판을 구동하여 그와 연결된 상부의 스테이지를 구동하는 방식을 채택하고 있으므로, 그 구조가 복잡하여 조립이 난해하고 더딜 뿐만 아니라, 생산비가 상승하는 요인이 되었다. 또한, 이에 따라서 구동안정성이 떨어질 뿐더러 유지보수도 힘든 폐단이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 스테이지의 구동구조를 간략화하는 동시에 스테이지상에 용기를 고정하는 락커구동메카니즘을 전동구동방식으로 개선하여 조립성을 향상하고 구동안정성을 확보한 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 일반적인 웨이퍼이송용기 오프너의 개략적인 구조를 나타낸 사시도,
도 2a는 종래 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치의 개략적인 구조를 보여주는 단면도,
도 2b는 도 2a에서 하부구동판과 그 구동원리를 간략하게 보여주는 사시도,
도 3은 도 2a에 도시된 스테이지상에 돌출위치한 용기레벨조정핀들을 보여주는 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치를 나타낸 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치의 단면도,
도 6a 및 도 6b는 도 4의 A-A선 및 B-B선 단면도,
도 7은 도 4에서 웨이퍼이송용기를 고정하는 락커부분을 측면에서 절개하여 본 단면도,
도 8은 도 7의 C-C선 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호설명
10 : 받침대프레임12 : 요입부
14 : 메인프레임16 : 중심조정핀
20 : 지지판22 : 레벨조정핀
24 : 고정스크류26 : 나사공
30a,30b : 가이드레일32a,32b : 가이드부재
34a,34b : 안착홈40 : 스테이지
42 : 고정브라켓44 : 너트
46 : 락커취출구50a,50b,50c : 정위치감지센서
52 : 탑재유무감지센서60 : 스테이지구동모터
62 : 축64 : 이송스크류
66 : 베어링68 : 이송스크류지지브라켓
70 : 락커72 : 걸림턱부
74 : 락커브라켓76 : 웜휠
80 : 웜82 : 베어링
84 : 커플링90 : 락커구동모터
92 : 축
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치는 메인프레임에 고정된 받침대상에 웨이퍼이송용기를 탑재하고 도어개방장치로 이송하는 후프(FOUP)오프너의 스테이지구동장치에 있어서, 일정부분 요입된 요입부를 갖는 받침대; 상기 받침대의 요입부에 수용고정되며, 상부 양측에 가이드레일을 구비하는 동시에 상기 가이드레일과 평행하게 이송스크류 및 상기 이송스크류를 구동하는 구동모터를 구비한 지지판; 상기 지지판의 가이드레일과 결합되는 가이드부재와, 상기 이송스크류에 나합되는 너트를 저면부에 구비하고 있는 스테이지; 및 상기 스테이지의 하부에 입설고정되어 소정부분 상부로 돌출하여 상기 웨이퍼이송용기를 상기 스테이지상에 고정하는 한편 하단부에는 웜휠이 형성된 락커와, 상기 락커의 웜휠과 치합되는 웜 및, 상기 웜이 연결되어 구동력을 제공하는 락커구동모터를 구비하는 락킹수단을 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치를 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 받침대프레임(10)의 중심부는 요입되어 있으며, 이 요입부(12)에 지지판(20)이 삽입장착되어 있다. 지지판(20)은 그 높이조절이 가능하도록 되어 있으며, 이 부분에 대해서는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상세히 설명한다. 지지판(20)의 상부양측에는 가이드레일(30a,30b)이 설치되어 있으며, 이 가이드레일(30a,30b)상에는 가이드레일(30a,30b)을 따라 이동할 수 있도록 가이드부재(32a,32b)가 저면양측부에 고정된 스테이지(40)사이에 개재되어 있다. 이 가이드부재(32a,32b)는 가이드레일(30a,30b)에 안착되는 ∩자형 안착홈(34a,34b)이 형성되어 있으며, 고정브라켓(42)을 개재하여 스테이지(40)에 고정되어 있다. 가이드부재(32a,32b)와 일정간격 이격한 스테이지(40)의 전방양측 및 후방중앙부에는 웨이퍼이송용기가 정확히 안착되었는 지를 감지하는 정위치감지센서들(50a,50b,50c)이 배치되어 있으며, 스테이지(40)의 중앙부에는 용기의 탑재유무를 감지하기 위한 탑재유무감지센서(52)가 설치되어 있다.
한편, 지지판(20)의 일측상부에는 스테이지구동모터(60)가 고정되어 있으며, 이 스테이지구동모터(60)의 축(62)에는 이송스크류(64)가 커플링결합되어 있다. 이송스크류(64)는 가이드레일(30a)과 평행하게 배치되어 있으며, 그 일단에는 회전을 원활하게 유도하기 위하여 베어링(66)이 개재된 이송스크류지지브라켓(68)으로지지판(20)상에 지지고정되어 있다. 이송스크류(64)에는 스테이지(40)의 하부에 고정된 너트(44)가 체결되어 있다. 따라서, 이송스크류(64)의 회전에 따라 너트(44)가 직선운동하게 되고, 이것은 곧 너트(44)가 고정된 스테이지(40)를 직선구동하게 한다. 물론, 이송스크류(64)의 회전방향의 변경에 따라 너트(44)의 운동방향도 바뀌게 되고, 그로 인하여 스테이지(40)가 전후진왕복운동하게 된다.
미설명한 도면번호 46은 스테이지(40) 하부에 위치한 락커(미도시)가 돌출하여 스테이지(40) 상부에 탑재된 용기를 고정하는 락커취출구로, 이 락킹수단에 대한 상세한 설명은 도 7 및 도 8를 참조하여 후술하기로 한다.
도 6a은 도 4의 A-A선 단면도로 지지판의 중심조정방법을 보여주고 있으며, 도 6b는 도 4의 및 B-B선 단면도로 스테이지의 높이조절수단을 보여주고 있다.
전술한 받침대프레임(10)은 도 6a에서 보는 바와 같이 메인프레임(14)에 고정되는 데, 이때 중심을 맞추고 접지하기 위하여 중심조정핀(16)이 끼워진다. 또한, 스테이지(40)의 레벨을 조절하기 위하여 도 6b에 도시한 바와 같이 받침대프레임(10)의 요입부 하부판부에는 레벨조정핀(22)이 수직체결되어 그 단부가 지지판(20)을 지지하고 있다. 이 레벨조정핀(22)을 받침대프레임(10)하부에서 회전시켜 높이조절을 한 후, 그 옆에 위치한 고정스크류(24)를 지지판(20)의 나사공(26)에 체결하여 조절된 높이(레벨)로 고정하게 된다. 이러한 레벨조정핀(22)들은 모두 3개가 설치되어 있는 데, 전술한 도 4에 나타낸 바와 같이 스테이지(40)의 전방부에 1 그리고 후방부에 2개가 설치되어 있다. 여기서, 전방부의 레벨조정핀을 조절하면 스테이지의 전방부가 수평으로 높이가 조절된다.따라서, 전방부에 위치한 한개의 레벨조정핀만을 조절하여 손쉽게 용기의 레치키홀과 도어홀더의 래치키를 맞출 수 있게 된다. 물론, 용기의 전방부의 레벨을 조정한 후에는 용기를 수평으로 잡기 위하여 후방부에 위치한 2개의 레벨조정핀들을 조정하게 된다.
도 7은 도 4에서 웨이퍼이송용기를 고정하는 락커부분을 측면에서 절개하여 본 단면도이고, 도 8은 도 7의 C-C선 단면도이다. 이 도면을 참조하여 용기를 스테이지상에 고정하는 락킹수단의 구조 및 구동원리에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
락커(70)는 보는 바와 같이 스테이지(40)의 하부에 고정되어 스테이지(40)의 락커취출구(46)로 그 상단부만이 돌출하고 있다. 이 돌출한 락커(70)의 상단걸림턱부(72)는 용기(미도시)의 저면부에 락킹공으로 삽입되어 용기를 스테이지(40)상에 고정시키게 된다. 이 락커(70)는 락커브라켓(74)으로 스테이지(40)하부에 고정되어 있는 데, 락커(70)의 몸체하단에는 웜휠(76)이 형성되어 있고, 이 웜휠(76)은 그 하방에 위치한 웜(80)과 치합되어 있다. 물론, 이 웜(80)은 양단이 락커브라켓(74)에 고정된 베어링(82)들로 지지되어 있으며, 그 일단이 커플링(84)으로 락커구동모터(90)의 축(92)과 연결되어 있다. 따라서, 락커구동모터(90)가 회전하면 그 동력을 전달받아 웜(80)이 회전하고, 웜(80)의 회전은 그와 치합된 웜휠(76)을 회전시켜 락커(70)가 일정각도로 선회하게 된다. 즉, 락커(70)가 그 고정점을 정점으로 그 상단부의 걸림턱부(72)가 전방으로 선회하여 용기의 락킹공으로 삽입되어 용기를 스테이지(40)상에 고정하게 되는 것이다. 이와 같이, 본 장치는 락커(70)의 구동원으로 락커구동모터(90)에 의해 회전하는 웜(80)과, 이 웜(80)과 치합되어 선회하는 웜휠(76)을 이용하고 있다. 그러므로, 동력전달이 쉽고 구조가 간단하여 잔고장이 없을 뿐만 아니라, 조립이 간편하게 이루어지게 된다.
이제, 이상의 도면들을 참조하여 본 장치의 동작에 대해서 상세히 설명하고자 한다.
스테이지(40)위에 웨이퍼이송용기를 안착시키면 탑재유무감지센서(52)가 탑재상태를 감지하는 동시에 3개의 정위치감지센서들(50a,50b,50c)이 정위치에 안착되었는 지를 감지하게 된다. 이때, 정위치상태로 판단되면 락커구동모터(90)가 작동하여 그와 연결된 웜(80)이 회전하고, 웜(80)의 회전으로 인해 그와 치합된 웜휠(76)이 선회하면서 락커(70)가 선회하여 용기의 락킹공에 삽입되게 된다. 이에 따라서, 용기는 스테이지(40)상에 고정되고, 그런 다음 스테이지구동모터(60)가 가동되어 이송스크류(64)를 회전시키게 된다. 그러면, 이송스크류(64)와 나합된 너트(44)가 전방으로 이동하게 되는 데, 이 너트(44)는 스테이지(40)의 저면부에 고정되어 있으므로 스테이지(40)도 도어홀더쪽을 향해 전진하게 된다. 이때, 스테이지(40)는 그 저면양측에 고정된 가이드부재(32a,32b)가 지지판(20)상에 고정된 가이드레일(30a,30b)을 따라서 직선안내되면서 안정되게 이송되게 된다. 이와 같이 하여, 스테이지(40)상에 탑재된 용기는 이송되어 그 도어부가 도어홀더에 밀착되게 된다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치는 스테이지를 직접구동하는 스크류구동방식을 채택하는 한편 직선가이드레일을 설치하여 그 구동구조를 간략화하여 조립 및 보수가 용이하고 작동의 안정성을 도모할 수 있는 효과를 갖는다. 이와 동시에 스테이지상에 용기를 고정하는 락커구동메카니즘을 전동구동방식으로 개선하여 조립성을 향상하고 구동안정성을 확보할 수 있는 잇점도 가지고 있다. 뿐만 아니라, 스테이지의 레벨을 조절하는 레벨조정핀은 전방부에 1개, 후방부에 2개로 배치함으로써 보다 손쉽게 레벨조정이 이루어지도록 한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 메인프레임에 고정된 받침대상에 웨이퍼이송용기를 탑재하고 도어개방장치로 이송하는 후프(FOUP)오프너의 스테이지구동장치에 있어서,
    일정부분 요입된 요입부를 갖는 받침대;
    상기 받침대의 요입부에 수용고정되며, 상부 양측에 가이드레일을 구비하는 동시에 상기 가이드레일과 평행하게 이송스크류 및 상기 이송스크류를 구동하는 스테이지구동모터를 구비한 지지판;
    상기 지지판의 가이드레일과 결합되는 가이드부재와, 상기 이송스크류에 나합되는 너트를 저면부에 구비하고 있는 스테이지; 및
    상기 스테이지의 하부에 입설고정되어 소정부분 상부로 돌출하여 상기 웨이퍼이송용기를 상기 스테이지상에 고정하는 한편 하단부에는 웜휠이 형성된 락커와, 상기 락커의 웜휠과 치합되는 웜 및, 상기 웜이 연결되어 구동력을 제공하는 락커구동모터를 구비하는 락킹수단을 포함하는 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 받침대프레임과 상기 지지판 사이에는 상기 지지판의 높이를 조정하는 레벨조정핀과, 상기 레벨조정핀과 인접하여 조절된 높이로 상기 지지판을 상기 받침대프레임상에 고정하는 고정스크류를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치.
  3. 제 2항에 있어서, 쌍을 이룬 상기 레벨조정핀과 상기 고정스크류는 상기 스테이지의 전방부측에 하나가 그리고 후방부측에 2개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 받침대와 상기 메인프레임에 삽착되어 중심을 맞추고 접지하는 중심조정핀이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 락커구동모터와 웜은 커플링으로 결합되어 있으며, 상기 락커구동모터는 락커브라켓으로 상기 스테이지 저면부에 고정되는 한편, 상기 웜의 양단은 베어링들로 상기 락커브라켓상에서 회전가능케 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 스테이지상에는 전방양측과 후방중앙으로 3개의 정위치감지센서를 구비하는 동시에, 상기 스테이지의 중심부상에 탑재유무감지센서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 가이드레일상에 안착되어 가이드되는 상기 가이드부재는 저면부에 ∩자로 요입되는 안착홈을 갖고 상기 가이드레일에 안착되는 것을특징으로 하는 웨이퍼이송용기 오프너의 스테이지구동장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100663699B1 (ko) * 2006-07-04 2007-01-05 한국생산기술연구원 스테이지장치의 스테이지와 구동부의 결합장치
KR20230012668A (ko) * 2017-06-23 2023-01-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 측면 저장 포드들, 장비 전단부 모듈들, 및 기판들을 처리하기 위한 방법들

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