KR200472259Y1 - 웨이퍼 고정장치 - Google Patents

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KR200472259Y1
KR200472259Y1 KR2020130006181U KR20130006181U KR200472259Y1 KR 200472259 Y1 KR200472259 Y1 KR 200472259Y1 KR 2020130006181 U KR2020130006181 U KR 2020130006181U KR 20130006181 U KR20130006181 U KR 20130006181U KR 200472259 Y1 KR200472259 Y1 KR 200472259Y1
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Abstract

본 고안은 웨이퍼 고정장치에 관한것으로써, 더욱 상세하게는 스핀들부와 실린더부가 동심상에 설치되고, 상기 실린더부의 업다운샤프트의 승하강시 동심을 유지할 수 있도록 실린더샤프트와 실린더하우징의 사이에 동심유지수단인 볼부쉬를 설치함으로써, 상기 업다운샤프트의 승하강시 동심이 유지되어 스핀들부내의 모터샤프트와 충돌을 방지하여 내구성을 향상하고, 웨이퍼를 고정 및 해제하기 위한 고정수단을 정상적으로 작동시킬 수 있도록 한 웨이퍼 고정장치에 관한 것이다.

Description

웨이퍼 고정장치{WAFER FIXING APPARATUS}
본 고안은 웨이퍼 고정장치에 관한것으로써, 더욱 상세하게는 스핀들부와 실린더부가 동심상에 설치되고, 상기 실린더부의 업다운샤프트의 승하강시 동심을 유지할 수 있도록 실린더샤프트와 실린더하우징의 사이에 동심유지수단인 볼부쉬를 설치한 웨이퍼 고정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼상에는 포토레지스트 등의 코팅액을 비산시키고 웨이퍼를 회전시킴으로써 웨이퍼 코팅을 수행하게 된다.
상기와 같은 웨이퍼 코팅을 수행하기 위해, 상기 웨이퍼를 고정한 상태로 회전시키기 위한 웨이퍼 고정장치가 필요하게 되며, 상기 웨이퍼 고정장치(1)를 도 1을 참조하여 간략히 설명하기로 한다.
상기 웨이퍼 고정장치(1)는, 웨이퍼(5)를 고정 및 해제하도록 고정수단(11)을 구비한 고정척(10)과, 상기 고정척(10)의 하부에 설치되어 고정척(10)을 회전시키도록 모터(21)를 갖는 스핀들부(20)와, 상기 스핀들부(20)의 하부에 설치되어 상기 고정척(10)의 고정수단(11)을 작동시키도록 상기 스핀들부(20)를 관통하는 샤프트(31)와 연결된 공압실린더(30)로 구성되어 있다.
상기 고정척(10)의 고정수단(11)은, 상기 고정척(10)의 가장자리에 구비된 복수개의 회동핀(12)을 움직여서 상기 웨이퍼(5)의 외주면을 물거나 이격되는 작동을 통해 웨이퍼(5)를 고정 및 해제하게 된다. 즉, 상기 공압실린더(30)의 샤프트(31) 상하운동을 링크(13)를 통해 직각방향으로 변환하고, 이 움직임을 회전운동으로 바꾸어 상기 고정척(10)의 회동핀(12)이 상기 웨이퍼(5)의 외주면에 밀착되어 웨이퍼(5)를 고정하거나 또는 웨이퍼(5)의 외주면으로부터 이격되어 고정해제 하게 된다.
다시말해, 상기 공압실린더(30)와 연결된 샤프트(31)가 상기 고정척(10)측으로 상승하여 상기 고정수단(11)을 밀어주면 상기 고정척(10)의 회동핀(12)이 웨이퍼(5)로부터 이격되어 웨이퍼(5)를 고정해제 하게 되고, 상기 공압실린더(30)의 샤프트(31)가 하강하게 되면 상기 회동핀(12)이 상기 고정수단(11)의 탄성부재(미도시)에 의해 웨이퍼(5)의 외주면에 밀착되어 웨이퍼(5)를 고정하게 된다.
그러나, 상기 종래의 웨이퍼 고정장치(1)는, 상기 고정척(10)의 고정수단(11)을 작동시키기 위해 상기 공압실린더(30)의 샤프트(31)가 상기 스핀들부(20)의 내부를 길게 관통한 후 상기 고정척(10)의 고정수단(11)을 작동시켜야 하기 때문에, 상기 공압실린더(30) 및 샤프트(31)의 조립상의 누적공차로 인해 샤프트(31)의 동심을 유지하기가 어려웠다.
이로인해, 상기 공압실린더(30)의 샤프트(31)가 승하강하는 과정에서 상기 스핀들부(20)의 내부 회전체(22)와 충돌하면서 마찰하게 되어 내구성에 문제가 있고, 상기 샤프트(31)의 끝단에서는 누적공차로 인한 흔들림이 많아 상기 고정수단(11)을 정상적으로 작동시키지 못하고 오동작하는 문제가 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 스핀들부와 실린더부가 동심상에 설치되고, 상기 실린더부의 업다운샤프트의 승하강시 동심을 유지할 수 있도록 실린더샤프트와 실린더하우징의 사이에 동심유지수단인 볼부쉬를 설치함으로써, 상기 업다운샤프트의 승하강시 동심이 유지되어 스핀들부내의 모터샤프트와 충돌을 방지하여 내구성을 향상하고, 웨이퍼를 고정 및 해제하기 위한 고정수단을 정상적으로 작동시킬 수 있도록 한 웨이퍼 고정장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 웨이퍼를 고정 및 해제하도록 고정수단을 구비한 고정척과, 상기 고정척의 하부에 설치되어 고정척을 회전시키는 스핀들부와, 상기 스핀들부의 하부에 설치되어 상기 고정척의 고정수단을 작동시키는 실린더부를 포함하여 이루어진 웨이퍼 고정장치에 있어서, 상기 실린더부는, 상기 스핀들부와 동심상에 설치됨과 아울러, 상기 스핀들부의 하부에 결합되는 실린더하우징과, 상기 실린더하우징의 내부에 승하강 가능하게 설치되는 실린더샤프트와, 상기 실린더하우징 및 실린더샤프트에 구성되어 상기 실린더샤프트가 승하강하도록 작동시키는 작동수단과, 하단부는 상기 실린더샤프트와 결합되고 상단부는 상기 스핀들부의 내부를 관통하여 상기 고정척의 하부까지 연장되는 업다운샤프트와, 상기 업다운샤프트의 상단에 구비되어 상기 업다운샤프트의 승하강시 상기 고정수단을 작동시키는 작동핀과, 상기 업다운샤프트의 승하강시 동심을 유지할 수 있도록 상기 실린더샤프트와 실린더하우징의 사이에 구비되는 동심유지수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 고안은, 스핀들부와 실린더부가 동심상에 설치되고, 상기 실린더부의 업다운샤프트의 승하강시 동심을 유지할 수 있도록 실린더샤프트와 실린더하우징의 사이에 동심유지수단인 볼부쉬를 설치하여 상기 실린더샤프트와 실린더하우징간에 제로(zero)공차가 되도록 해줌으로써, 상기 업다운샤프트의 승하강시 동심이 유지되어 스핀들부내의 모터샤프트와 충돌을 방지하여 내구성을 향상하고, 웨이퍼를 고정 및 해제하기 위한 고정수단을 정상적으로 작동시킬 수 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 고정장치를 나타내는 단면도,
도 2는 본 고안에 따른 웨이퍼 고정장치에서 웨이퍼를 고정한 상태를 나타내는 단면도,
도 3은 본 고안에 따른 웨이퍼 고정장치에서 업다운샤프트가 상승하여 웨이퍼를 고정해제한 상태를 나타내는 단면도,
도 4는 도 2의 평면도이다.
이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 웨이퍼 고정장치(100)는, 고정척(110)과, 스핀들부(120)와, 실린더부(130)로 구성되는 것으로서, 웨이퍼 코팅 장비에서 웨이퍼(101)를 고정한 상태로 회전시키는 역할을 하게 된다.
물론, 웨이퍼 코팅 장비 뿐만아니라, 웨이퍼(101)를 고정하기 위한 다양한 장비에 적용이 가능하다.
먼저, 상기 고정척(110)은, 웨이퍼 고정장치(100)에서 가장 상단에 위치하며, 웨이퍼(101)를 고정하거나 또는 고정해제 하는 역할을 하게 된다.
상기 고정척(110)은, 원형 형태로 구성되며, 상기 웨이퍼(101)를 고정 및 해제하도록 고정수단(111)을 구비한다.
상기 고정수단(111)은 공지된 것이므로 여기서는 간략히만 설명하기로 한다.
상기 고정수단(111)은, 상기 고정척(110)의 상면 가장자리에 서로 일정간격 이격되어 회전가능하게 설치되는 회전축부(112) 및 상기 회전축부(112)의 상단에 편심되게 형성되어 상기 회전축부(112)의 회전 각도에 따라 상기 웨이퍼(101)의 외주면에 밀착되거나 이격되면서 웨이퍼(101)를 고정 및 해제하는 편심축부(113)와,
상기 고정척(110)에 회동가능하게 결합됨과 아울러 회동 중심을 기준으로 일단부가 상기 실린더부(130)의 업다운샤프트(137)의 작동핀(137a)과 접촉하는 작동레버(114)와,
상기 작동레버(114)의 회동 중심을 기준으로 타단부와 상기 회전축부(112)를 연결하는 링크부(115)와,
상기 고정척(110)에 설치됨과 아울러 상기 작동레버(114)의 일단부를 탄력적으로 밀어주어 평상시 상기 편심축부(113)가 상기 웨이퍼(101)를 고정하는 상태를 유지하도록 하는 탄성부재(116)로 이루어진다.
상기 회전축부(112)는 도면에서와 같이 상기 고정척(110)의 가장자리에 90도 간격으로 4개가 설치되며, 이때 베어링을 통해 회전가능하게 설치된다.
상기 작동레버(114)는, "ㄴ"자 형태로 형성되며, 상기 업다운샤프트(137)의 승하강방향으로 회동가능하게 설치된다. 이때, 상기 작동레버(114)의 회동 중심을 기준으로 일단부 하측면은 상기 업다운샤프트(137)의 작동핀(137a)과 접촉하게 된다.
아울러, 상기 탄성부재(116)는 상기 작동레버(114)의 일단부 상측의 고정척(110)상에 설치되어, 상기 작동레버(114)의 일단부를 하측방향으로 밀어주게 된다.
따라서, 평상시에는 상기 탄성부재(116)가 상기 작동레버(114)의 일단부를 하측방향으로 밀어주게 됨으로써, 상기 편심축부(113)가 상기 웨이퍼(101)의 외주면에 밀착되어 웨이퍼(101)를 고정하게 된다.
이렇게 상기 웨이퍼(101)가 고정된 상태에서, 상기 실린더부(130)의 업다운샤프트(137)가 상승하여 상기 작동핀(137a)이 상기 작동레버(114)의 일단부를 상측방향으로 밀어주게 되면, 상기 편심축부(113)가 상기 웨이퍼(101)의 외주면으로부터 이격되어 웨이퍼(101)를 고정해제 하게 된다.
한편, 상기 고정척(110)에는 상기 업다운샤프트(137)의 작동핀(137a)과 대응하는 위치에 가이드홀(117)이 형성되어, 상기 작동핀(137a)이 상기 작동레버(114)의 일단부를 정확히 밀수 있도록 가이드하게 된다.
또한, 상기 고정척(110)의 상측면에는 웨이퍼(101)의 수평 및 높이를 맞추기 위한 기준핀(118)이 복수개 설치된다. 따라서 상기 웨이퍼(101)는 상기 복수개의 기준핀(118) 위에 안착됨으로써, 수평 및 높이가 정확하게 세팅되게 된다.
그리고, 상기 스핀들부(120)는, 상기 고정척(110)의 하부에 설치되어 고정척(110)을 회전시키게 된다.
상기 스핀들부(120)는, 상기 실린더부(130)의 상단에 결합되는 모터하우징(121)과, 상기 모터하우징(121)의 내부에 설치됨과 아울러 스테이터(123) 및 회전자(124)로 구성되는 모터(122)와, 상기 회전자(124)와 상기 고정척(110)을 연결하는 모터샤프트(125)로 구성된다.
상기 모터(122)는 서보모터를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 모터하우징(121)과 상기 모터샤프트(125)의 사이에는 베어링(127)이 설치되어 상기 모터샤프트(125)를 회전가능하게 지지하게 된다.
한편, 상기 회전자(124)의 상부에 상기 모터샤프트(125)가 결합되고, 회전자(124)의 하부에는 모터(122)의 회전위치를 결정하는 엔코더휠(126)이 구비된다.
따라서, 상기 모터(122)를 구동시키게 되면, 상기 모터샤프트(125)가 회전하면서 상기 고정척(110)을 회전시키게 된다.
그리고, 상기 실린더부(130)는, 상기 스핀들부(120)의 하부에서 상기 스핀들부(120)와 동심상에 설치되어 상기 고정척(110)의 고정수단(111)을 작동시키게 된다.
상기 실린더부(130)는, 상기 스핀들부(120)의 하부에 결합되는 실린더하우징(131)과,
상기 실린더하우징(131)의 내부에 승하강 가능하게 설치되는 실린더샤프트(132)와,
상기 실린더하우징(131) 및 실린더샤프트(132)에 구성되어 상기 실린더샤프트(132)가 승하강하도록 작동시키는 작동수단(133)과,
하단부는 상기 실린더샤프트(132)와 결합되고 상단부는 상기 스핀들부(120)의 내부를 관통하여 상기 고정척(110)의 하부까지 연장되는 업다운샤프트(137)와,
상기 업다운샤프트(137)의 상단에 구비되어 상기 업다운샤프트(137)의 승하강시 상기 고정수단(111)을 작동시키는 작동핀(137a)과,
상기 업다운샤프트(137)의 승하강시 동심을 유지할 수 있도록 상기 실린더샤프트(132)와 실린더하우징(131)의 사이에 구비되는 동심유지수단(138)을 포함하여 이루어진다.
상기 작동수단(133)은, 상기 실린더하우징(131)의 내주면에 형성되는 공기챔버(134)와, 상기 실린더샤프트(132)의 외주면에 형성되어 상기 공기챔버(134)내에 배치되는 승하강판(132a)과, 상기 실린더하우징(131)에 각각 형성됨과 아울러 상기 승하강판(132a)을 기준으로 그 상부의 공기챔버(134)측과 연통하여 상기 실린더샤프트(132)를 하강시키기 위한 제1공기통로(135) 및 상기 승하강판(132a)을 기준으로 그 하부의 공기챔버(134)측과 연통하여 상기 실린더샤프트(132)를 상승시키기 위한 제2공기통로(136)와, 상기 제1공기통로(135) 및 제2공기통로(136)로 공기를 선택적으로 공급하는 공기공급수단(미도시)으로 이루어진다.
따라서, 상기 공기공급수단을 통해 상기 제1공기통로(135)측으로 공기가 공급되면 상기 실린더샤프트(132)가 하강하게 되고, 상기 제2공기통로(136)측으로 공기가 공급되면 상기 실린더샤프트(132)가 상승하게 된다.
그리고, 상기 실린더샤프트(132) 및 업다운샤프트(137)는 중공 형태로 형성된다.
한편, 상기 업다운샤프트(137)는, 상기 모터(122)의 회전자(124)와 상기 모터샤프트(125)의 내부를 관통하게 된다.
또한, 상기 작동핀(137a)은 상기 고정수단(111)의 작동레버(114) 위치에 대응하여 설치된다.
그리고, 상기 동심유지수단(138)은, 상기 실린더샤프트(132)와 실린더하우징(131)의 사이에 볼부쉬(138a)를 설치하되, 상기 실린더샤프트(132)의 상부와 하부 위치에 각각 설치하여 이루어진다.
상기 실린더샤프트(132)의 상,하부에 볼부쉬(138a)를 설치하여 상기 실린더샤프트(132)와 실린더하우징(131)간에 제로(zero) 공차(공차 제거)가 되도록 해줌으로써, 상기 실린더샤프트(132)가 동심을 유지하면서 원활하게 작동할 수 있는 것이다.
이처럼, 상기 실린더하우징(131)내에서 승하강하는 상기 실린더샤프트(132)의 동심을 정확하게 유지시켜 줌으로써, 상기 실린더샤프트(132)와 결합된 상기 업다운샤프트(137)도 승하강시 동심이 유지되어 상기 스핀들부(120)내의 모터샤프트(125)와 충돌을 방지하여 내구성을 향상하고, 웨이퍼(101)를 고정 및 해제하기 위한 고정수단(111)을 정상적으로 작동시킬 수 있는 것이다.
즉, 상기 업다운샤프트(137)의 동심이 유지됨으로써, 상기 업다운샤프트(137)의 작동핀(137a)이 상기 고정척(110)의 가이드홀(117)을 통과할 때 충돌하지 않고 정확히 통과하게 되며, 이로인해 상기 고정수단(111)의 작동레버(114)를 원활하게 작동시킬 수 있고 내구성도 향상할 수 있는 것이다.
한편, 상기 스핀들부(120)는, 상기 모터하우징(121)이 웨이퍼 코팅장비(미도시)의 플레이트에 볼트 결합된다.
이하, 본 고안에 따른 웨이퍼 고정장치(100)의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 고정척(110)의 상부로 웨이퍼(101)가 공급되면, 상기 실린더부(130)의 제2공기통로(136)로 공기가 공급되어 상기 실린더부(130)의 업다운샤프트(137)가 상승하게 되고, 이때 상기 업다운샤프트(137)의 작동핀(137a)이 상기 고정수단(111)의 작동레버(114)를 밀어 올리게 되며, 이로인해 상기 편심축부(113)가 외측방향으로 벌어지게 된다.
이후, 상기 웨이퍼(101)가 상기 고정척(110)의 기준핀(118) 위에 안착되면, 상기 실린더부(130)의 제1공기통로(135)로 공기가 공급되어 상기 실린더부(130)의 업다운샤프트(137)가 하강하게 되고, 이로인해 상기 작동레버(114)는 탄성부재(116)에 의해 초기위치로 복귀하면서 상기 편심축부(113)가 웨이퍼(101)의 외주면에 밀착되어 웨이퍼(101)를 고정하게 된다.
이후, 상기 모터(122)가 구동되면, 상기 모터샤프트(125)가 회전하면서 상기 고정척(110)을 회전시키게 되어 상기 웨이퍼(101)가 회전하게 된다.
한편, 상기 웨이퍼(101)의 코팅작업이 완료되면 상기 모터(122)가 정지하고, 상기 실린더부(130)의 업다운샤프트(137)가 다시 상승하여 상기 웨이퍼(101)의 고정을 해제하게 되며, 상술한 바와 같은 과정을 반복하게 된다.
100: 웨이퍼 고정장치 101: 웨이퍼
110: 고정척 111: 고정수단
112: 회전축부 113: 편심축부
114: 작동레버 115: 링크부
116: 탄성부재 117: 가이드홀
120: 스핀들부 121: 모터하우징
122: 모터 123: 스테이터
124: 회전자 125: 모터샤프트
126: 엔코더휠 130: 실린더부
131: 실린더하우징 132: 실린더샤프트
132a: 승하강판 133: 작동수단
134: 공기챔버 135: 제1공기통로
136: 제2공기통로 137: 업다운샤프트
137a: 작동핀 138: 동심유지수단
138a: 볼부쉬

Claims (5)

  1. 웨이퍼(101)를 고정 및 해제하도록 고정수단(111)을 구비한 고정척(110)과, 상기 고정척(110)의 하부에 설치되어 고정척(110)을 회전시키는 스핀들부(120)와, 상기 스핀들부(120)의 하부에 설치되어 상기 고정척(110)의 고정수단(111)을 작동시키는 실린더부(130)를 포함하여 이루어진 웨이퍼 고정장치에 있어서,
    상기 실린더부(130)는, 상기 스핀들부(120)와 동심상에 설치됨과 아울러,
    상기 스핀들부(120)의 하부에 결합되는 실린더하우징(131)과,
    상기 실린더하우징(131)의 내부에 승하강 가능하게 설치되는 실린더샤프트(132)와,
    상기 실린더하우징(131) 및 실린더샤프트(132)에 구성되어 상기 실린더샤프트(132)가 승하강하도록 작동시키는 작동수단(133)과,
    하단부는 상기 실린더샤프트(132)와 결합되고 상단부는 상기 스핀들부(120)의 내부를 관통하여 상기 고정척(110)의 하부까지 연장되는 업다운샤프트(137)와,
    상기 업다운샤프트(137)의 상단에 구비되어 상기 업다운샤프트(137)의 승하강시 상기 고정수단(111)을 작동시키는 작동핀(137a)과,
    상기 업다운샤프트(137)의 승하강시 동심을 유지할 수 있도록 상기 실린더샤프트(132)와 실린더하우징(131)의 사이에 구비되는 동심유지수단(138)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 고정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동심유지수단(138)은, 상기 실린더샤프트(132)와 실린더하우징(131)의 사이에 볼부쉬(138a)를 설치하되, 상기 실린더샤프트(132)의 상부와 하부 위치에 각각 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 고정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동수단(133)은,
    상기 실린더하우징(131)의 내주면에 형성되는 공기챔버(134)와,
    상기 실린더샤프트(132)의 외주면에 형성되어 상기 공기챔버(134)내에 배치되는 승하강판(132a)과,
    상기 실린더하우징(131)에 각각 형성됨과 아울러 상기 승하강판(132a)을 기준으로 그 상부의 공기챔버(134)측과 연통하여 상기 실린더샤프트(132)를 하강시키기 위한 제1공기통로(135) 및 상기 승하강판(132a)을 기준으로 그 하부의 공기챔버(134)측과 연통하여 상기 실린더샤프트(132)를 상승시키기 위한 제2공기통로(136)와,
    상기 제1공기통로(135) 및 제2공기통로(136)로 공기를 선택적으로 공급하는 공기공급수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 고정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정수단(111)은,
    상기 고정척(110)의 상면 가장자리에 서로 일정간격 이격되어 회전가능하게 설치되는 회전축부(112) 및 상기 회전축부(112)의 상단에 편심되게 형성되어 상기 회전축부(112)의 회전 각도에 따라 상기 웨이퍼(101)의 외주면에 밀착되거나 이격되면서 웨이퍼(101)를 고정 및 해제하는 편심축부(113)와,
    상기 고정척(110)에 회동가능하게 결합됨과 아울러 회동 중심을 기준으로 일단부가 상기 업다운샤프트(137)의 작동핀(137a)과 접촉하는 작동레버(114)와,
    상기 작동레버(114)의 회동 중심을 기준으로 타단부와 상기 회전축부(112)를 연결하는 링크부(115)와,
    상기 고정척(110)에 설치됨과 아울러 상기 작동레버(114)의 일단부를 탄력적으로 밀어주어 평상시 상기 편심축부(113)가 상기 웨이퍼(101)를 고정하는 상태를 유지하도록 하는 탄성부재(116)로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 고정장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀들부(120)는,
    상기 실린더부(130)의 상단에 결합되는 모터하우징(121)과,
    상기 모터하우징(121)의 내부에 설치됨과 아울러 스테이터(123) 및 회전자(124)로 구성되는 모터(122)와,
    상기 회전자(124)와 상기 고정척(110)을 연결하는 모터샤프트(125)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 고정장치.
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