KR20050031280A - 카세트 로딩/언로딩장치 - Google Patents

카세트 로딩/언로딩장치 Download PDF

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Abstract

카세트 로딩/언로딩장치는 소정의 공정을 실시할 피처리체기판을 수납하는 카세트와, 카세트가 설치되는 공간을 제공하는 챔버와, 카세트를 챔버 내외부로 로딩/언로딩시키는 카세트홀더와, 카세트홀더를 회전시키도록 카세트홀더의 측면에 연결된 회전바와, 회전바를 회전시키는 동력을 제공하는 모터와, 모터의 축과 연결된 웜기어와, 웜기어와 기어 물림된 웜힐 및 웜힐과 회전바와 연결된 연결축을 포함한다.

Description

카세트 로딩/언로딩장치{CASSETTE LOADING UNLOADING APPARATUS}
본 발명은 카세트 로딩/언로딩장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카세트홀더를 회전시키는 구동구조를 개선하여 구동부위에 부하가 걸리는 것을 해소시키는 카세트 로딩/언로딩장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 공정중에서 이온주입공정은 순수 실리콘(Si) 웨이퍼의 표면에 불순물을 플라즈마 상태의 이온빔으로 만든 후 웨이퍼의 표면에 침투시켜 필요한 전도형 및 비저항의 소자를 얻는 공정이다.
이온주입공정을 수행하는 이온주입시스템은 웨이퍼출입구를 상측으로 향한 상태로 로딩되는 카세트를 별도의 웨이퍼 이송암이 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시킬 수 있도록 웨이퍼출입구가 후측으로 향하도록 가상의 회전중심축을 기준으로 직각 회전운동시키는 카세트 로딩/언로딩 장치가 구비된다.
이와 같은 카세트 로딩/언로딩장치는 미국특허(출원번호 5,947,675 발명의 발명칭 : 카세트 이송 장치 (CASSETTE TRANSFER MECHANISM)에 개시된 바 있다.
그 구성은 복수의 피처리체를 지지하는 카세트가 수용되는 카세트챔버와, 카세트챔버에 형성되어 카세트 챔버에 대한 카세트의 반출입을 허용하는 카세트반출입구와, 카세트챔버에 형성되어 카세트반출입구의 개구방향에 대하여 소정의 각도를 이루어 개구하고 카세트챔버에 대한 피처리체의 반출입을 허용하는 피처리체반출입구와, 카세트챔버내에 승강가능한게 설치된 승강대와, 승강대에 회전 가능하게 부착되어 피처리체반출입구의 개구방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 연장되는 샤프트와, 샤트프에 고정되어 카??의 바닥면을 받는 바닥면지지부와 카세트의 배면을 받는 배면지지구를 갖고, 이들 지지부에 의하여 지지되는 카세트를 피처리체반출입구의 개구방향으로 향하는 카세트지지대와, 승강대의 승강동작에 따라서 샤프트를 회전시키는 회전기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 종래의 이온주입설비의 카세트 로딩/언로딩장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2a 내지 도 2d는 상기 카세트 로딩/언로딩장치가 동작되는 상태를 도시한 동작상태도들이다.
도 1에 도시된 바와 같이 카세트(1)가 장착되는 공간을 형성하는 챔버(3)가 있다. 챔버(3)의 장착공간 내에 카세트(1)를 지지하는 카세트홀더(5)가 설치된다.
카세트홀더(5)는 카세트(1)가 로딩 및 언로딩시 카세트(1)를 지지하는 한 쌍의 지지암(5a)과, 지지암(5a)의 일단에 수직되게 결합되며 지지암(5a)으로부터 후방으로 직각 회전 운동하는 카세트(1)를 지지하는 지지플레이트(5b)로 구성된다. 카세트홀더(5)는 회전바(7)에 의해 걸림돌기(5c)가 걸려 소정의 각도(예컨대 90°)로 회전되도록 구성되며 상기 회전바(7)는 회전유닛(10)에 의해 회전된다. 여기서 걸림돌기(5c)는 지지플레이트(5b)의 일측면에 마련된다.
회전유닛(10)은 동력을 제공하는 모터(11)와, 모터(11)의 동력을 전달받아 회전하는 제1링크바(13)와, 상기 제1링크바(13)와 연결된 제2링크바(15)와, 상기 제2링크바(15)의 타단에 연결된 제3링크바(17)와, 상기 제3링크바(17)의 타단에 연결되며 상기 회전바(7)의 하단에 연결된 연결축(19)으로 구성된다. 이와 같은 구성과 더불어 상기 제1링크바(13)에는 코일스프링(21)이 연결된다. 상기 코일스프링(21)은 압축스프링으로서 카세트홀더(5)에 얹혀진 카세트(1)의 무게로 인해 카세트홀더(5)를 상승시키는 방향으로 회전시킬 때 모터(11)에 부하가 걸리는 것을 덜어주기 위해 채용된 것이다.
상술한 바와 같이 구성된 카세트 로딩/언로딩장치의 구동상태에 대해서 도 2a 내지 도 2d를 참조로 하여 설명한다.
먼저, 카세트홀더(5)의 지지암(5a)이 수평상태를 유지하여 그 상면에 카세트(1)가 얹혀진다. 다음, 모터(11)가 동작되어 제1링크바(13)가 회전됨에 따라 제2링크바(15) 및 제3링크바(17)가 연동되어 회전하고 따라서, 상기 제3링크바(17)에 연결축(19)으로 연결된 회전바(7)가 회전한다. 그러면, 상기 회전바(7)의 상단은 카세트홀더(5)의 지지플레이트(5b)측면에 형성된 걸림돌기(5c)에 걸려 카세트홀더(5)가 함께 회전을 하여 90°회전하면 카세트(1)가 챔버(3)의 내부에서 대기상태를 이룬다.
한편, 카세트(1)에 수납된 웨이퍼(W)가 처리챔버(미도시)로 이송되어 소정의 공정을 마치면 다시 카세트(1)로 이송된다. 그후 카세트로딩/언로딩장치는 상술한 동작의 역동작에 의해 카세트(1)를 챔버(3)로부터 언로딩시킨다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 카세트 로딩/언로딩장치는 제1내지 제3링크바(13,15,17)에 의해 모터(11)의 구동력이 전달되도록 구성됨에 따라 카세트(1)의 무게에 의해 부하가 쉽게 걸리는 문제점이 있다. 즉, 도 2b 및 도 2c상태에서는 가해지는 카세트(1)의 무게로 그 회전속도가 가속화되어 카세트(1)가 튕기는 현상이 발생한다.
또한, 상술한 바와 같이 부하가 증가됨에 따라 모터(11)의 축 및 제1링크바(13)를 연결하는 연결부에 무리가 가해지는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 상기 카세트홀더(5)의 회전위치를 감지를 모터의 저항값 변화를 체크에 의함에 따라 그 응답속도가 느린 문제점이 있다. 즉, 도 2d에 도시된바와 같이 카세트홀더(5)가 회전하여 지지플레이트(5b)가 수평상태에 도달하면 카세트홀더(5)가 더 이상 회전하지 않게 되어 모터(11)에는 과전류가 걸리게 된다. 이러한 상태를 감지하여 카세트홀더(5)가 로딩 상태를 이루었음을 감지함에 따라 카세트홀더(5)가 회전된 시점보다 느리게 감지되는 문제점이 있게 된다.
다음, 종래에는 코일스프링(21)이 압축스프링으로서, 로딩 동작시에는 카세트홀더(5)가 카세트(1)의 무게에 의해 가속화되는 현상을 어느 정도 방지하는 역할을 수행하지만 언로딩 동작시에는 오히려 모터(11)에 부하를 가중시키는 결과를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전유닛의 구성을 개선하여 구동부에 부하가 걸리는 것을 최소화시키는 카세트 로딩/언로딩장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 두 번째 목적은 카세트홀더의 로딩/언로딩위치 감지구조를 개선하여 보다 빠른 응답조건을 이루도록 하는 카세트 로딩/언로딩장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소정의 공정을 실시할 피처리체기판을 수납하는 카세트와, 상기 카세트가 설치되는 공간을 제공하는 챔버와, 상기 카세트를 상기 챔버 내외부로 로딩/언로딩시키는 카세트홀더와, 상기 카세트홀더를 회전시키도록 상기 카세트홀더의 측면에 연결된 회전바와, 상기 회전바를 회전시키는 동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 축과 연결된 웜기어와, 상기 웜기어와 기어 물림된 웜힐 및 상기 웜힐과 회전바와 연결된 연결축을 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트 로딩/언로딩장치를 제공한다.
상기 웜힐은 부채꼴 형상으로 함이 바람직하며 상기 웜힐에는 스토퍼가 마련되고, 상기 웜휠의 회전방향에 따라 상기 스토퍼와 접촉되어 상기 카세트홀더의 로딩/언로딩위치를 감지하는 로딩스위치 및 언로딩스위치를 마련함이 바람직하다.
이때, 상기 로딩스위치 및 언로딩스위치는 상기 챔버의 측면에 지지되는 브라켓부재를 사용함이 바람직하다.
상기 공정은 이온주입공정 특히 중전류이온주입공정에 적용함이 바람직하다.
다음은 도 3 내지 도 4d를 참조로 하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 카세트 로딩/언로딩장치(100)의 구성 및 작용에 대해서 좀더 상세하게 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이 소정의 공정을 실시할 피처리체기판(W:이하 웨이퍼라 칭함)을 수납하는 카세트(101)와, 상기 카세트(101)가 설치되는 공간을 제공하는 챔버(103)와, 상기 카세트(101)를 상기 챔버(103) 내외부로 로딩/언로딩시키는 카세트홀더(105)를 구비한다. 카세트홀더(105)는 카세트(101)가 로딩 및 언로딩시 카세트(101)를 지지하는 한 쌍의 지지암(105a)과, 지지암(101a)의 일단에 수직되게 결합되며 지지암(105a)으로부터 후방으로 직각 회전 운동하는 카세트(101)를 지지하는 지지플레이트(105b)로 구성된다. 카세트홀더(105)는 상기 지지플레이트(105b)의 측면에 돌출 형성된 걸림돌기(105c)가 회전바(107)에 걸려 회전되도록 구성된다. 상기 회전바(107)는 회전유닛(110)에 의해 회전된다. 여기서 걸림돌기(105c)는 지지플레이트(105b)의 일측면에 마련된다.
상기 회전유닛(110)은 회전바(107)를 회전시키는 동력을 제공하는 모터(111)와, 상기 모터(111)의 축(111a)과 커플링(112)을 매개로 연결된 구동축(113)과, 상기 구동축(113)에 연결된 웜기어(114)와, 상기 웜기어(114)와 기어 물림된 웜힐(115)과, 상기 웜힐(115)을 회전가능하게 지지하며 상기 회전바(107)와 연결된 연결축(117)을 포함한다. 상기 구동축(113)의 상하측에는 베어링(116a,116b)이 설치되어 원활하게 회전동작이 실시되도록 한다.
상기 웜힐(115)은 부채꼴 형상으로 이루어지며, 그 일면에는 스토퍼(121)가 마련된다. 한편, 상기 스토퍼(121)와 접촉되어 카세트홀더(105)의 로딩/언로딩위치를 감지하는 로딩스위치(123) 및 언로딩스위치(125)가 추가로 마련된다. 이때, 상기 로딩/언로딩스위치(123,125)는 브라켓부재(128)에 의해 설치된다. 상기 브라켓부재(128)는 챔버(103)의 측면에 설치되는 것으로서, 그 내면 사방측에 소정의 길이를 갖는 다리부재(128a)를 매개로 상기 챔버(103)의 측면에서 설치되며 그 형상은 “┫”자 형상을 이룬다.
이와 같은 카세트 로딩/언로딩장치(100)는 이온주입설비 특히 중전류 이온주입설비에 적용함이 바람직하다.
다음은 상술한 바와 같이 구성된 카세트 로딩/언로딩장치의 동작원리에 대해서 설명한다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 카세트홀더(105)의 지지암(105a)이 챔버(103)의 외측으로 돌출된 상태에서 카세트(101)를 올려놓는다. 이때, 상기 카세트(101)의 개구(101a)는 상측을 향한다. 다음 모터(111)가 구동되어 구동축(113)이 회전되면 웜기어(114)가 회전하고, 상기 웜기어(114)와 기어 물림된 웜힐(115)이 회전한다. 이때, 회전바(107)역시 함께 회전되어 카세트홀더(105)가 회전을 하여 도 4b의 상태를 이른다. 이때, 상기 웜힐(115)에 마련된 스토퍼(121)는 로딩스위치(123)와 접촉되어 모터(111)는 정지한다.
한편, 언로딩상태를 이룰 경우 상술한 동작의 역순에 의하여 카세트홀더(105)는 회전하여 도 4a의 상태를 이룬다. 이때 스토퍼(121)는 언로딩스위치(125)와 접촉되어 언로딩 감지상태를 이룬다.
상술한 바와 같은 동작에 있어서, 구동축(113)은 모터(111)의 축과 일직선상으로 연결되어 그 동력 전달방식이 직접적으로 웜기어(114) 및 웜휠(115)에 전달된다. 그리하여 카세트홀더(105)가 회전할 때 카세트(101)의 무게의 영향으로 인해 모터(111)에 부하가 걸리는 것이 해소된다. 또한, 카세트홀더(105)가 항상 일정한 속도로 회전이 가능하여 카세트(101)가 튕기는 현상이 방지되며, 모터축(111a) 및 구동축(113)을 연결하는 커플링(112)이 쉽게 파손되지 않는다.
카세트홀더(105) 로딩/언로딩위치를 감지를 스위치 접촉 방식에 의함에 따라 로딩/언로딩 시점을 정확하게 감지하며 모터(111)에 부하가 걸리지 않는다.
상술한 바와 같이 이건 발명은 카세트홀더를 회전시키는 회전유닛의 구동력 전달구조를 개선하여 모터에 부하가 걸리는 것이 해소되고 모터축 연결부에 무리한 힘이 가해져 파손되는 문제점이 해소된다.
또한, 카세트홀더의 회전속도가 일정하게 유지되어 회전중 카세트가 튕기는 현상이 방지된다.
또한, 로딩/언로딩위치 감지를 스위칭방식에 의함에 따라 모터 정지시점을 정확하게 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 카세트 로딩/언로딩장치의 구성을 도시한 도면,
도 2a 내지 도 2d는 상기 카세트 로딩/언로딩장치가 동작되는 상태를 도시한 동작상태도들,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 카세트의 로딩/언로딩장치의 구성을 도시한 도면,
도 4a 내지 4b는 상기 도 3의 카세트 로딩/언로딩장치가 동작되는 상태를 도시한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 :카세트로딩/언로딩장치 101 :카세트
103 : 챔버 105 : 카세트홀더
107 : 회전바 110 : 회전유닛
111 : 모터 113 : 구동축
114 : 웜기어 115 : 웜힐
121 : 스토퍼 123,125 :로딩/언로딩스위치

Claims (6)

  1. 소정의 공정을 실시할 피처리체기판을 수납하는 카세트;
    상기 카세트가 설치되는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 카세트를 상기 챔버 내외부로 로딩/언로딩시키는 카세트홀더;
    상기 카세트홀더를 회전시키도록 상기 카세트홀더의 측면에 연결된 회전바;
    상기 회전바를 회전시키는 동력을 제공하는 모터;
    상기 모터의 축과 연결된 웜기어;
    상기 웜기어와 기어 물림된 웜힐; 및
    상기 웜힐과 회전바와 연결된 연결축을 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트 로딩/언로딩장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 웜힐은 부채꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 카세트 로딩/언로딩장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 웜힐에는 스토퍼가 마련되고, 상기 웜휠의 회전방향에 따라 상기 스토퍼와 접촉되어 상기 카세트홀더의 로딩/언로딩위치를 감지하는 로딩스위치 및 언로딩스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트 로딩/언로딩장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 로딩스위치 및 언로딩스위치는 상기 챔버의 측면에 지지되는 브라켓부재에 설치된 것을 특징으로 하는 카세트 로딩/언로딩장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 공정은 이온주입공정인 것을 특징으로 하는 카세트 로딩/언로딩장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 이온주입공정은 중전류이온주입공정인 것을 특징으로 하는 카세트 로딩/언로딩장치.
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