KR200388237Y1 - 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치 - Google Patents

카세트 반출 기능을 갖는 로더장치 Download PDF

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KR200388237Y1
KR200388237Y1 KR20-2005-0008873U KR20050008873U KR200388237Y1 KR 200388237 Y1 KR200388237 Y1 KR 200388237Y1 KR 20050008873 U KR20050008873 U KR 20050008873U KR 200388237 Y1 KR200388237 Y1 KR 200388237Y1
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Abstract

본 고안은 상면에 파드 장착을 위한 상면 개구부가 형성되고 일측면에 카세트 반출을 위한 측면 개구부가 형성된 본체부, 상기 상면 개구부의 하측에서 상하 이동하여 상기 상면 개구부에 안착된 카세트 본체부를 카세트 커버로부터 착탈시키는 스테이지부, 상기 스테이지부의 하부면에 결합되어 상기 스테이지부를 상하 이동시키는 스테이지 이송부, 상기 스테이지부에 의해 탈거된 상기 카세트 본체부를 파지하여 상기 측면 개구부를 통해 외부로 반출시키는 카세트 이송부, 상기 본체부의 일측에 구비되어 반도체 자재가 상기 카세트 본체부 장착 위치로부터의 이탈 여부를 검출하는 센서부 및 상기 본체부의 다른 일측에 구비되어 상기 센서부로부터 이탈 검출 신호가 수신되면 작동하여 상기 이탈된 반도체 자재를 상기 카세트 본체부 장착 위치로 재위치시키는 재장착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카세트 반출 기능을 갖는 로더장치{A Loader Having Function For Carrying Out Casette}
본 고안은 로더장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 자재 특히 웨이퍼를 수납하는 용기인 카세트의 로딩, 언로딩뿐만 아니라 카세트의 반출이 가능하고 하나의 구동장치를 통해 스테이지부와 카세트 이송부의 Z축 운동을 제어할 수 있는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치에 관한 것이다.
본 고안의 로더장치는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼(Wafer) 또는 레티클(Reticle) 등의 자재의 반송과 관련된 자동화 장비로서, 세계 반도체 협회의 하나인 SEMI(Semiconductor Equipment and Meterials International)에서 권고하는 표준안 중 SMIF(Semiconductor Equipment and Materials International) 시스템을 구성하는 장비에 포함된다.
SMIF는 국부청정에 관한 것으로 웨이퍼 제조 공정 중 발생 가능한 공기 중의 미세 오염물질인 파티클의 차단을 위해 밀폐된 웨이퍼 저장 용기인 파드, 국부적인 공간만을 청정상태로 유지하는 ME(Mini-environment) 및 파드와 ME 혹은 공정장비간의 인터페이스를 위한 장치들에 대해 최소한의 공통규격을 제안하고 있다.
SMIF 시스템 중에서 본 고안의 로더장치는 카세트에 수납된 웨이퍼, 레티클 등의 반도체 자재를 다음 공정으로 넘겨주는 인터페이스 장치이다.
SMIF 시스템의 구성 요소 중에서 밀폐형 웨이퍼 저장 용기인 파드는 200mm 웨이퍼에 주로 사용되는 카세트가 분리형이고 하방 개방형인 파드와 300mm 웨이퍼에 주로 사용되는 카세트 일체형이고 전방 개방형인 FOUP(Front Open Unified Pod)이 있다. 본 고안은 파드 중에서 하방 개방형인 200mm용 파드에 수납된 카세트를 후단 공정으로 넘겨주는 로더장치에 관한 것이다.
본 출원인은 특허출원 제10-2003-17298호에서 파드의 자동개폐 및 반송용 SMIF 로더장치를 제안한 바 있다.
상기 SMIF 로더장치는 수직 이송 구조물이 부착된 메인 플레이트와, 상기 메인 플레이트와 수직으로 결합되고, 제어반, 팬, 청정기류 유입을 위한 커버가 안착되는 베이스, 상기 메인 플레이트의 수직 이송 구조물에 부착되며 상기 베이스에 고정 부착이 가능한 포트 플레이트, 상기 베이스에 고정 부착되며 상기 메인 플레이트의 수직 이송 구조물에 부착 가능한 스테이지 및 수평 이송 구조물에 고정되어 상기 메인 플레이트의 개구부를 통해 카세트를 연결 장비의 내부로 로딩하는 카세트 로딩장치를 포함한다.
그러나, 상기 SMIF 로더장치의 카세트 로딩장치는 수평 이송 구조물에 고정되는 구조를 가지므로 수평방향으로만 전후진 가능하여 카세트를 후단의 연결 장비로 내어 주는 기능만을 수행하며 카세트를 후단 연결 장비에 내려 놓을 수 없어 후단의 연결 장비에는 카세트를 받아 적재하기 위한 로봇 장치가 필요한 문제점이 있으며, 이는 추가적인 공정의 증가를 가져오며 따라서 반도체 생산 수율이 낮아지는 문제점으로 대두되고 있다.
이에 출원인은 상기 출원된 SMIF 로더장치를 한층 개량하여 카세트를 수평방향으로 이송하는 카세트 이송부가 수직 이동이 가능하도록 구현함과 아울러 카세트 이송부를 별도의 모터에 의해 구현하지 않고 수직방향의 이동이 요구되는 동작 단계에서 스테이지 구동부에 연동하여 수직방향으로 이동할 수 있도록 하여 공간 효율성 및 단가 절감을 가져올 수 있는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 고안에서 카세트 이송부를 2중 레일 구조로 구현함으로써 카세트 이송부의 구조를 보다 개선하고자 한다.
또한, 웨이퍼가 카세트로부터 돌출되는 경우 이를 재장착하기 위한 재장착부의 구조를 보다 구체화하고 보다 효율적으로 구현하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 측면에 따르면, 상면에 파드 장착을 위한 상면 개구부가 형성되고 일측면에 카세트 반출을 위한 측면 개구부가 형성된 본체부, 상기 상면 개구부의 하측에서 상하 이동하여 상기 상면 개구부에 안착된 카세트를 파드 커버로부터 착탈시키는 스테이지부, 상기 테이지부의 하부면에 결합되어 상기 스테이지부를 상하 이동시키는 스테이지 이송부, 상기 스테이지부에 의해 탈거된 상기 카세트를 파지하여 상기 측면 개구부를 통해 외부로 반출시키는 카세트 이송부 및 상기 스테이지 이송부의 일측에 결합된 수직축 결합부를 포함되고, 상기 수직축 결합부는 접혀진 제 1 위치 및 펼쳐진 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 위치에서 상기 카세트 이송부의 하측에 위치하여 상기 스테이지 이송부의 상하이동시 상기 카세트 이송부가 연동되어 상하이동하는 것을 특징으로 하는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치가 제공된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치(1)의 외관을 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치(1)는 직육면체 형상의 본체부(10)의 포트 플레이트(70)에 파드(100)가 안착되는 상면 개구부(미도시)가 형성되고 측면 일측에 반도체 자재가 반출되는 통로인 측면 개구부(12)가 형성되어 있다.
포트 플레이트(70)에는 재장착부(73) 및 클램핑부(75) 등이 구비되어 있으며, 이에 대해서는 도 7에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 고안에 따른 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치(1)의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 고안의 로더장치(1)의 내부 구조는 크게 스테이지부(20), 스테이지 이송부(40) 및 카세트 이송부(30)로 구성된다.
스테이지부(20)는 상면 개구부의 하측에서 상하 이동하여 상면 개구부에 안착된 파드(100)의 카세트(110)를 파드 본체로부터 착탈시키는 것으로서, 구체적인 구조는 도 3에서 설명하기로 한다.
스테이지 이송부(40)는 스테이지부(20)의 하부면에 결합되어 스테이지부(20)를 상하 이동시킨다.
스테이지 이송부(40)는 스테이지부(20)의 하면 일측과 결합되어 스테이지부(20)를 지지하는 스테이지 지지부(43)와 스테이지 지지부(43)의 수직 방향 운동을 안내하는 가이드부(41)로 이루어진다.
카세트 이송부(30)는 스테이지부(20)에 의해 탈거된 상기 카세트(110)를 파지하여 측면 개구부(12)를 통해 외부로 반출시킨다.
카세트 이송부(30)는 다시 제 1 가이드부(31), 제 2 가이드부(33) 및 암부(35)로 구성된다.
제 1 가이드부(31)는 일면이 본체부(10)의 내측면 일측에 부착되고 측면 개구부(11) 방향으로 상하 두 줄의 장공(32)이 형성되어 있다.
제 2 가이드부(33)는 측면 개구부 방향으로 두 줄의 장공(34)이 형성되어 있고, 일면이 제 1 가이드부(31)의 두 줄의 장공(32)에 결합되어 제 1 가이드부(31)에 형성된 장공(32)을 따라 측면 개구부(12) 방향으로 전후진 이동한다.
암부(35)는 일측면이 고정 브라켓(미도시)를 통해 제 2 가이드부(33)에 형성된 장공(34)과 결합하여 장공(34)을 따라 측면 개구부(12) 방향으로 전후진 이동하고, 카세트(110)를 파지하는 두 개의 로봇암 형상의 파지부(36)가 형성되어 있다.
도 3은 스테이지부(20)의 구조를 도시한 도면이다.
도 3에는 도시되어 있지 않으나, 파드(100)에는 모서리측에는 퍼징을 위한 퍼징홀(28)이 두 개 천공되어 있다.
스테이지부(20)에는 방향식별이 가능하도록 3 개의 레지스트레이션 핀(21) 및 파드(100)가 정상적으로 장착되었는지 여부를 감지하기 위한 3 개의 센서(23)가 설치되어 있다. 스테이지부(20)의 중앙측에는 카세트(110)를 파드(100)로부터 탈거 또는 장착시키기 위한 2개의 래치 키(25)가 위치한다. 2개의 래치 키(25)는 카세트(110)의 하면에 형성된 홈(미도시)에 결합한 후 회전하면 카세트(110)가 파드 본체(100)로부터 탈거된다.
래치 키(25)의 우측에는 파드의 장착 유무를 감지하기 위한 파드 감지 센서(27)가 설치되어 있다.
카세트(110)에 형성된 퍼지홀에 대응되는 위치에 형성된 2개의 쓰루홀(28)이 천공되어 있고, 쓰루홀(28)의 내면측에는 밀폐를 위한 실링부재가 구비되어 있다.
일측의 쓰루홀(28) 및 퍼지홀을 통해 퍼징 가스가 유입되고 내부 가스가 타측의 쓰루홀(28) 및 퍼지홀을 통해 배출될 때 진공압이 발생될 수 있으며 이로 인해 퍼지홀이 없는 부분의 파드(100)가 제대로 장착되지 않고 약간 떠있는 상태가 될 수 있다. 도 2에는 도시되어 있지 않으나, 이러한 현상을 제거하기 위해 스테이지부(20) 상에 파드(100)를 진공흡착하여 파드(100)를 고정 및 안착시키는 진공패드(미도시)를 설치할 수도 있다.
도 4는 암부의 구조를 도시한 도면이다.
암부(35)는 파지부(36)를 수평이동시켜 파지부(36) 간의 간격을 조절하여 카세트(110)를 파지하도록 구동하는 모터부(35-3) 및 상기 파지부(36)의 최대 간격에 해당하는 위치에 구비되어 파지부(36) 일측이 최대 간격의 위치까지 이동된 경우 위치를 검출하여 더 이상 이동하지 않도록 모터부(35-3)의 구동을 제어하기 위한 센서부(35-1)가 구비되어 있다.
카세트(110)를 파지하는 부분인 파지부(36)는 카세트(110)의 측면 하단과 하면 일측에 접하도록 양측이 "L" 자형 단면 형상으로 형성되고, 파지부(36)의 양측에는 상기 카세트 본체부의 하면이 파지부(36)에 안착되었는지 여부를 검출하기 위한 센서부(37)가 형성되어 있다. 센서부(37) 중 일측은 카세트(110)의 우측전단이 안착되는 위치에 형성되어 있고, 다른 일측은 카세트(110)의 좌측후단이 안착되는 위치에 형성되어 카세트(110)가 정상적으로 안착되었는지를 확인하도록 되어 있다.
도 5는 스테이지 이송부(40)와 카세트 이송부(30)가 수직축 결합부(50)에 의해 결합되는 상태를 도시한 측면도이고, 도 6은 수직축 결합부(50)의 구조를 도시한 도면이다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 수직축 결합부(50)는 스테이지 이송부(40)의 측면부에 결합되어 있고, 카세트 이송부(30)의 수직 이동 동작시에만 카세트 이송부(30)와 결합하여 스테이지 이송부(40)이 수직 이동 시 카세트 이송부(30)가 그에 연동하여 수직 이동할 수 있도록 한다.
도 6을 참조하면, 수직축 결합부(50)는 원통형 회전체(51)와 상기 원통형 회전체(51)에 결합되어 원통형 회전체(51)의 회전 시 90°범위 내에서 회동하는 걸림부(53)를 포함한다.
걸림부(53)는 원통형 회전체(51)의 회전에 따라 접혀진 제 1 위치 및 도 6에 도시된 바와 같이 펼쳐진 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 위치에서 상기 카세트 이송부(30)의 하측에 위치하여 스테이지 이송부(40)의 상하이동시 카세트 이송부(30)가 연동되어 상하이동하도록 한다.
도 7은 센서부(74)와 재장착부(75)가 구비된 포트 플레이트(70)의 구조를 도시한 도면이다.
포트 플레이트(70)에는 상면 개구부 부근에 파드(100)를 로딩할 때 정확한 위치와 방향을 제공하기 위한 8개의 파드 가이딩 핀(71) 및 파드(100)를 상부 플레이트(12)에 밀착 고정시키기 위한 2개의 클램핑부(73)가 설치되어 있다. 클램핑부(73)는 박스형태로 외장되어 내부가 도시되어 있지 않으나 내부는 후크형 클램프가 장착되어 클램핑부(73)에 형성된 개구부(77)를 통해 외부로 돌출되어 포트 플레이트(70)에 장착된 파드(100)의 모서리를 하방으로 눌러 파드(100)를 고정시킨다.
본체부(10)의 상단 즉 포트 플레이트(70)의 하단부에는 센서부(74)가 구비되어 있으며, 이는 웨이퍼 등의 반도체 자재가 카세트(110)에서 돌출되었는지 여부를 검출하기 위한 것이다.
포트 플레이트(70)의 내면 일측에는 재장착부(75)가 구비되어 있으며, 이는 센서부(74)로부터 이탈 검출 신호가 수신되면 작동하여 이탈된 반도체 자재를 카세트(110)의 원래 장착 위치로 재위치시키는 것이다.
도 8은 재장착부(75)의 세부 구조를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면 재장착부(75)는 포트 플레이트(70)의 내부에 장착되어 있는 몸체부(75-1)와 일단이 몸체부(75-1)의 상면 및 포트 플레이트(70)의 상면을 관통해 포트 플레이트(70)의 상면부로 돌출된 모터부(75-3) 및 상기 모터부(75-3)의 타단에 결합되어 상기 모터부(75-3)의 구동에 의해 일정 각도로 회전하는 타격부(75-5)로 구성된다.
타격부(75-5)는 제 1 위치에서 몸체부(75-1)와 나란하게 위치해 있다가 센서부(74)로부터 이탈 검출 신호가 수신되어 모터부(75-3)가 동작하면 몸체부(75-1)와 수직을 이루는 제 2 위치로 회전하여 카세트(110)로부터 돌출된 반도체 자재를 타격하여 원위치로 재장착시킨다.
이하에서는 도 1 ~ 도 8을 참조하여 본 고안에 따른 로더장치(1)의 로딩 동작을 상세하게 설명하기로 한다. 언로딩 동작은 로딩 동작의 역순이므로 로딩 동작의 이해로 충분할 것이다.
파드의 장착 단계
우선, 작업자 또는 자동화된 무인반송대차(AGV : Automatic Guided Vehicle)등에 의해 파드(100)가 본체부(10)의 포트 플레이트(70) 상에 장착되면 클램핑부(73)가 파드(100)를 포트 플레이트(70)에 밀착 고정시킨다.
이 때 상승위치에 있던 스테이지부(20)가 파드 감지 센서(27), 레지스트레이션 핀(21) 및 위치 센서(23)에 의해 파드(100)가 정상적으로 장착되었는 지를 확인한다.
퍼징 단계
파드(100)가 포트 플레이트(70)에 밀착 고정되면 스테이지부(20)에 형성된 쓰루홀(28)을 통해 N2 등의 퍼징 가스가 파드(100)의 퍼징홀로 유입되어 파드(100)의 내부를 청정상태로 만들어 준다.
파드 하부면 개방 단계
퍼징 동작이 완료되면, 스테이지부(20)의 래치 키(25)가 파드(100) 하면부에 형성된 결합 홈에 결합된 후 회전하여 카세트(110)를 파드 본체(100)와 분리시킨 후 소정 위치까지 하강한다.
카세트 적재 여부 검사 및 스테이지부 하강 단계
스테이지부(20)가 소정 위치로 하강하면 암부(35)가 파드 하면부(150) 상에 카세트(110)가 적재되어 있는 지 여부를 확인한 후 전진이동하여 파지부(36)가 카세트(110)를 파지한다.
카세트(110)가 파지되면 스테이지부(20)가 수직축 결합부(50)가 카세트 이송부(30)의 하단에 위치할 때까지 하강한다.
카세트 반출 단계
수직축 결합부(50)가 펼쳐진 후 스테이지 이송부(40)가 상방 이동하여 스테이지부(20)를 상승시키고 수직축 결합부(50)와 결합된 카세트 이송부(30)가 연동하여 상방 이동한다.
카세트 이송부(30)가 반출 위치까지 상승하면 제 2 가이드부(33) 및 암부(35)가 각각 최대 스트로크까지 전진하여 카세트(110)를 다음 공정으로 넘겨준다.
상기와 같은 본 고안에 따르면, 카세트를 수평방향으로 이송하는 카세트 이송부가 수직 이동이 가능하도록 구현함과 아울러 카세트 이송부를 별도의 모터에 의해 구현하지 않고 수직방향의 이동이 요구되는 동작 단계에서 스테이지 구동부에 연동하여 수직방향으로 이동할 수 있도록 하여 공간 효율성 및 단가 절감을 가져올 수 있는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 고안에서 카세트 이송부를 2중 레일 구조로 구현함으로써 카세트 이송부의 구조를 보다 개선할 수 있다.
또한, 웨이퍼가 카세트로부터 돌출되는 경우 이를 재장착하기 위한 재장착부의 구조를 보다 구체화하고 보다 효율적으로 구현할 수 있다.
비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 실용신안등록청구의 범위는 본 고안의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
도 1은 본 고안에 따른 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 고안에 따른 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 스테이지부의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 암부의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 스테이지 이송부와 카세트 이송부가 수직축 결합부에 의해 결합되는 상태를 도시한 측면도이다.
도 6은 수직축 결합부의 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 센서부와 재장착부가 구비된 포트 플레이트의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 재장착부의 세부 구조를 도시한 도면이다.
<주요 도면 부호에 관한 설명>
1 : 로더장치
10 : 본체부
20 : 스테이지부
30 : 카세트 이송부
40 : 스테이지 이송부
50 : 수직축 결합부
70 : 포트 플레이트
74 : 센서부
73 : 재장착부
100 : 파드

Claims (6)

  1. 상면에 파드 장착을 위한 상면 개구부가 형성되고 일측면에 카세트 반출을 위한 측면 개구부가 형성된 본체부;
    상기 상면 개구부의 하측에서 상하 이동하여 상기 상면 개구부에 안착된 카세트를 파드 커버로부터 착탈시키는 스테이지부;
    상기 스테이지부의 하부면에 결합되어 상기 스테이지부를 상하 이동시키는 스테이지 이송부;
    상기 스테이지부에 의해 탈거된 상기 카세트를 파지하여 상기 측면 개구부를 통해 외부로 반출시키는 카세트 이송부; 및
    상기 스테이지 이송부의 일측에 결합된 수직축 결합부를 포함되고,
    상기 수직축 결합부는 접혀진 제 1 위치 및 펼쳐진 제 2 위치를 갖고, 상기 제 2 위치에서 상기 카세트 이송부의 하측에 위치하여 상기 스테이지 이송부의 상하이동시 상기 카세트 이송부가 연동되어 상하이동하는 것을 특징으로 하는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체부의 일측에 구비되어 반도체 자재가 상기 카세트 장착 위치로부터의 이탈 여부를 검출하는 센서부; 및
    상기 본체부의 다른 일측에 구비되어 상기 센서부로부터 이탈 검출 신호가 수신되면 작동하여 상기 이탈된 반도체 자재를 상기 카세트내의 장착 위치로 재위치시키는 재장착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 재장착부는 상기 센서부로부터 이탈 검출 신호가 수신되면 동작하는 모터부; 및
    상기 모터부에 의해 소정각도 회전하여 상기 반도체 자재를 타격하여 상기 카세트 본체부 장착 위치로 재위치시키는 타격부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 이송부는
    일단이 상기 스테이지부의 하면부에 결합되어 상기 스테이지부를 지지하는 스테이지 지지부; 및
    상기 스테이지 지지부의 상하 이동을 안내하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 카세트 이송부는 일면이 상기 본체부의 내측면 일측에 부착되고 상기 측면 개구부 방향으로 적어도 하나 이상의 장공이 형성된 제 1 가이드부;
    일면이 상기 제 1 가이드부의 장공에 결합되어 상기 제 1 가이드부에 형성된 장공을 따라 상기 측면 개구부 방향으로 전후진 이동하고, 상기 측면 개구부 방향으로 적어도 하나 이상의 장공이 형성된 제 2 가이드부; 및
    일측면이 상기 제 2 가이드부에 형성된 장공과 결합하여 상기 장공을 따라 상기 측면 개구부 방향으로 전후진 이동하고, 상기 카세트를 파지하는 파지부가 일체로 형성된 암부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 파지부는 상기 카세트의 측면 및 하면 일측에 접하도록 양측이 "L" 자형 단면 형상으로 형성되고, 상기 파지부의 양측에는 상기 카세트가 정상적으로 안착되었는지 여부를 검출하기 위한 걸림단부가 형성된 것을 특징으로 하는 카세트 반출 기능을 갖는 로더장치.
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