KR20080086585A

KR20080086585A - 스핀들 어셈블리

Info

Publication number: KR20080086585A
Application number: KR1020070028430A
Authority: KR
Inventors: 이승준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2008-09-26

Abstract

본 발명은 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 스핀들 어셈블리를 개시한다. 그의 어셈블리는, 복수개의 웨이퍼를 지지하도록 형성된 복수개의 스핀들 포크; 상기 복수개의 스핀들 포크가 결합되는 스핀들 원판; 상기 스핀들 원판의 중심에 결합되어 상기 스핀들 원판을 회전시키도록 형성된 주축; 상기 주축 또는 상기 주축 둘레에 형성된 제 1 풀리의 외주면을 따라 무한궤도를 갖고 상기 주축을 회전시키는 회전동력을 전달하는 벨트; 상기 주축 또는 상기 제 1 풀리에 대응되는 상기 벨트의 내측에서 상기 벨트를 회전시키는 제 2 풀리; 상기 제 2 풀리의 중심에서 상기 제 2 풀리를 회전시키는 풀리 축; 상기 풀리 축을 회전시키는 회전동력을 생성하는 모터; 상기 모터에서 생성된 회전동력에 의해 일방향으로 회전되는 모터 축; 및 상기 모터 축 및 상기 풀리 축에서 연장되면서 서로 어긋난 방향으로 결합되는 복수개의 요철을 이용하여 상기 모터 축과 상기 풀리 축을 맞물려 회전시키도록 형성된 요철 플랜지 축이음 장치를 포함하여 이루어진다.

스프로킷(sprocket), 풀리(pulley), 모터(motor), 스핀들(spindle), 벨트(belt)

Description

스핀들 어셈블리{Equipment for manufacturing semiconductor device}

도 1은 종래 기술에 따른 스핀들 어셈블리를 나타내는 구성 단면도.

도 2는 도 1의 스프로킷 축이음 장치를 상세하게 나타내는 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 어셈블리를 개략적으로 나타내는 구성 단면도.

도 4는 도 3의 요철 플랜지 축이음 장치를 상세하게 나타낸 분해 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 웨이퍼 120 : 스핀들 포크

130 : 스핀들 원판 140 : 주축

150 : 벨트 160 : 제 2 풀리

170 : 모터 180 : 요철 플랜지 축이음 장치

본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학기상증착설 비 내에서 복수개의 웨이퍼를 일방향으로 회전시키는 스핀들 어셈블리에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 소자는 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.

상기 패턴은 박막증착, 스퍼터링, 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 화학적 기계적 연마(CMP) 등과 같은 단위공정들의 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다.

이와 같은 공정 중에서 박막증착 공정은 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 공정으로, 박막증착 방법에 따라 크게 물리기상증착 방법과 화학기상증착 방법으로 나누어지며, 최근에는 기체상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 화학기상증착 방법이 널리 사용되고 있다.

특히, 이러한 화학기상증착 방법은 다시 박막을 형성시키기 위해서 화학 반응이 발생되는 조건 즉, 압력과 온도와 주입되는 에너지에 따라 크게 대기압에서 화학기상증착이 이루어지는 APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition)와 저압에서 화학기상증착이 이루어지는 LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 및 저압상태에서 플라즈마에 의해 화학기상증착이 이루어지는 P CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등으로 나누어진다.

한편, 화학기상증착 설비의 일종인 NOVELLUS 설비는 다섯 장 내지 여섯 장의 웨이퍼를 배치 타입(batch type)으로 처리할 수 있는 설비로서, 하나의 반응 챔버가 다섯 개 내지 여섯 개의 스테이션으로 구성되어 있으며 각각의 스테이션에서 1/5 내지 1/6의 포션으로 증착 공정이 이루어진다. 하나의 스테이션에서 그 다음 스테이션으로의 인덱싱은 스핀들 어셈블리(spindle assembly)를 회전시켜 이루어지며, 한 장의 웨이퍼에 대한 증착 공정이 끝나는 동안 총 5번 내지 6번의 인덱싱이 행해진다.

이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 스핀들 어셈블리를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 스핀들 어셈블리를 나타내는 구성 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 스핀들 어셈블리는, 복수개의 웨이퍼(10)를 지지하도록 형성된 복수개의 스핀들 포크(20)와, 상기 복수개의 스핀들 포크(20)가 결합되는 스핀들 원판(30)과, 상기 스핀들 원판(30)의 중심에 결합되어 상기 스핀들 원판(30)을 회전시키도록 형성된 주축(40)과, 상기 주축(40) 또는 상기 주축(40) 둘레에 형성된 제 1 풀리(42)의 외주면을 따라 무한궤도를 갖고 회전되면서 상기 주축(40)을 회전시키는 회전동력을 전달하는 벨트(50)와, 상기 주축(40) 또는 상기 제 1 풀리(42)에 대응되는 상기 벨트(50)의 내측에서 상기 벨트(50)를 회전시키는 제 2 풀리(60)와, 상기 제 2 풀리(60)의 중심에서 상기 제 2 풀리(60)를 회전시키는 풀리 축(62)과, 상기 풀리 축(62)을 회전시키는 회전동력을 생성하는 모터(70)와, 상기 모터(70)에서 생성된 회전동력에 의해 일방향으로 회전되는 모터 축(72)과, 상기 모터 축(72) 및 상기 풀리 축(62)을 결합시키는 스프로 킷 축이음(sprocket shaft coupling) 장치를 포함하여 구성된다.

여기서, 주축(40)은 상기 복수개의 웨이퍼(10)가 해당 위치에 이동될 수 있도록 소정의 각도로 회전될 수 있다. 예컨대, 상기 주축(40)은 60°의 방위각을 하나의 기준으로 6번에 걸쳐 인덱싱되어 360°를 순차적으로 회전될 수 있다. 이때, 상기 스핀들 원판(30) 또는 상기 제 1 풀리(42)와, 상기 제 2 풀리(60)의 회전비는 1:6정도로 설정되어 있다. 따라서, 상기 모터 축(72) 및 상기 풀리 축(62)이 한번 회전되면 상기 주축(40)이 60°로 회전될 수 있다.

상기 모터 축(72) 및 상기 풀리 축(62)은 상기 주축(40)에 비해 상대적으로 고속 회전되어야만 하기 때문에 고속 회전에 따른 과부하가 발생될 수 있다. 이때 상기 과부하의 발생에 인해 상기 모터 축(72) 및 상기 풀리 축(62)을 연결시키는 스프로킷 축이음 장치(80)가 손상되기 쉽다. 또한, 상기 스프로킷 축이음 장치(80)에서 소음이 많이 발생되며 스프로킷 축이음 장치(80)의 교체가 용이하지 않다.

도 2는 도 1의 스프로킷 축이음 장치(80)를 상세하게 나타내는 분해 사시도로서, 종래의 스크로킷 축이음 장치(80)는, 모터 축(72)에 연결되는 원동 스프로킷 휠(82)과, 상기 풀리 축(62)에 연결되는 종동 스프로킷 휠(84)과, 상기 종동 스프로킷 휠(84) 및 상기 원동 스프로킷 휠(82)을 결합시키는 체인 벨트(86)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 원동 스프로킷 휠(82) 및 상기 종동 스프로킷 휠(84)은 각각 상기 모터 축(72) 및 상기 풀리 축(62)에 스크류에 의해 결합되며 상기 모터 축(72) 및 상기 풀리 축(62)에 비해 과도하게 넓은 면적을 갖고 동일 또는 유사한 지름을 갖는 복수개의 원반(81)과, 상기 복수개의 원반(81)의 원주 또는 외주면 을 따라 동일 또는 유사한 피치의 톱니바퀴(83)를 갖도록 형성되어 있다. 또한, 상기 체인 벨트(86)는 상기 원반(81)의 둘레에 형성된 톱니바퀴(83)가 삽입되는 체인 링으로 일컬어질 수 있다. 예컨대, 상기 체인 벨트(86)는 상기 원동 스프로킷 휠(82) 및 상기 종동 스프로킷 휠(84)의 톱니바퀴(83)가 삽입되는 다수개의 홈(85)이 양측으로 형성된 플라스틱 재질로 이루어져 있다. 상기 원반(81)의 지름이 크면 클수록 상기 체인 벨트(86)에 걸리는 부하가 줄어들 수 있으나, 상기 모터 축(72)과 상기 제 2 풀리(60)가 협소한 장소에서 체결되기 때문에 상기 원반(81)이 과도하게 커질 수 없다. 따라서, 상기 모터 축(72) 및 상기 원동 스프로킷 휠(82)에 과도한 회전동력이 전달될 경우, 상기 체인 벨트(86)가 쉽게 마모되거나 끊어져 파손되어 상기 스핀들 포크(20)에 의해 회전되는 웨이퍼(10)의 이송 불량을 야기시킬 수 있다. 또한, 체인 벨트(86)의 파손에 따른 교체 시간이 증가될 수 있다. 그리고, 상기 모터(70)가 고속으로 회전될 경우, 상기 원동 스프로킷 휠(82), 및 종동 스프로킷 휠(84)의 반경이 상기 모터 축(72) 및 풀리 축(62)의 반경에 비해 크기 때문에 소음이 발생될 수 있다.

따라서, 종래 기술에 따른 스핀들 어셈블리는 원동 스프로킷 휠(82)과, 종동 스프로킷 휠(84), 및 체인 벨트(86)로 이루어진 스프로킷 축이음 장치(80)를 이용하여 모터 축(72)과 풀리 축(62)을 결합시켜 모터(70)에서 생성된 회전동력을 제 2 풀리(60)에 전달토록 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 스핀들 어셈블리는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래의 스핀들 어셈블리는, 스핀들 포크(20)에 지지되는 웨이퍼(10)를 회전시키는 주축(40)에 비해 모터(70)의 회전비가 과도하게 크게 요구될 경우, 회전동력을 생성하는 상기 모터(70)에서 연결되는 모터 축(72)과, 상기 모터(70)에서 생성된 회전동력을 주축(40)에 전달시키는 벨트(50) 및 제 2 풀리(60)에 연결되는 풀리 축(62)을 결합시키는 스프로킷 축이음 장치(80)의 체인 벨트(86)가 쉽게 파손되어 상기 스핀들 포크(20)에 의해 회전되는 웨이퍼(10)의 이송 불량이 야기될 수 있기 때문에 생산수율이 떨어지는 단점이 있었다.

둘째, 종래의 스핀들 어셈블리는, 스프로킷 축이음 장치(80)의 체인 벨트(86)의 파손에 따른 장시간의 정비 시간과, 상기 스프로킷 축이음 장치(80)의 고속 회전 시 발생되는 소음으로 말미암아 반도체 생산라인 내에서 근무하는 작업자의 업무 효율을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 스핀들 포크(20)에 지지되는 웨이퍼(10)를 회전시키는 주축(40)에 비해 모터(70)의 회전비가 과도하게 크게 요구되더라도 회전동력을 생성하는 상기 모터(70)에서 연결되는 모터 축(72)과, 상기 모터(70)에서 생성된 회전동력을 상기 주축(40)에 전달시키는 벨트(50) 및 제 2 풀리(60)에 연결되는 풀리 축(62)을 결합시키는 스프로킷 축이음 장치(80)가 파손되는 것을 방지하고, 상기 스핀들 포크(20)의 회전에 의해 이송되는 웨이퍼(10)의 이송 불량을 방지토록 하여 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 스핀 들 어셈블리를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 스포로킷 축이음 장치(80)의 파손에 따른 장시간의 정비 시간과, 상기 스프로킷 축이음 장치(80)의 고속 회전 시 발생되는 소음을 줄이고, 반도체 생산라인 내에서 근무하는 작업자의 업무 효율을 높여 생산성 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 스핀들 어셈블리를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태에 따른 스핀들 어셈블리는, 복수개의 웨이퍼를 지지하도록 형성된 복수개의 스핀들 포크; 상기 복수개의 스핀들 포크가 결합되는 스핀들 원판; 상기 스핀들 원판의 중심에 결합되어 상기 스핀들 원판을 회전시키도록 형성된 주축; 상기 주축 또는 상기 주축 둘레에 형성된 제 1 풀리의 외주면을 따라 무한궤도를 갖고 상기 주축을 회전시키는 회전동력을 전달하는 벨트; 상기 주축 또는 상기 제 1 풀리에 대응되는 상기 벨트의 내측에서 상기 벨트를 회전시키는 제 2 풀리; 상기 제 2 풀리의 중심에서 상기 제 2 풀리를 회전시키는 풀리 축; 상기 풀리 축을 회전시키는 회전동력을 생성하는 모터; 상기 모터에서 생성된 회전동력에 의해 일방향으로 회전되는 모터 축; 및 상기 모터 축 및 상기 풀리 축에서 연장되면서 서로 어긋난 방향으로 결합되는 복수개의 요철을 이용하여 상기 모터 축과 상기 풀리 축을 맞물려 회전시키도록 형성된 요철 플랜지 축이음 장치를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 어셈블리를 상 세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 어셈블리를 개략적으로 나타내는 구성 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스핀들 어셈블리는, 복수개의 웨이퍼(110)를 지지하도록 형성된 복수개의 스핀들 포크(120)와, 상기 복수개의 스핀들 포크(120)가 결합되는 스핀들 원판(130)과, 상기 스핀들 원판(130)의 중심에 결합되어 상기 스핀들 원판(130)을 회전시키도록 형성된 주축(140)과, 상기 주축(140) 또는 상기 주축(140) 둘레에 형성된 제 1 풀리(142)의 외주면을 따라 무한궤도를 갖고 상기 주축(140)을 회전시키는 회전동력을 전달하는 벨트(150)와, 상기 주축(140) 또는 상기 제 1 풀리(142)에 대응되는 상기 벨트(150)의 내측에서 상기 벨트(150)를 회전시키는 제 2 풀리(160)와, 상기 제 2 풀리(160)의 중심에서 상기 제 2 풀리(160)를 회전시키는 풀리 축(162)과, 상기 풀리 축(162)을 회전시키는 회전 동력을 생성하는 모터(170)와, 상기 모터(170)에서 생성된 회전동력에 의해 일방향으로 회전되는 모터 축(172)과, 상기 모터 축(172) 및 상기 풀리 축(162)이 서로 맞물려 회전시키는 요철 플랜지 축이음 장치(180)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 복수개의 스핀들 포크(120)는 상기 웨이퍼(110)를 수평 상태로 지지하면서 상기 웨이퍼(110)를 수평 이동시키도록 형성되어 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 스핀들 포크(120)는 상기 웨이퍼(110)의 중심을 가운데 두고 상기 웨이퍼(110)를 지지도록 하는 한 쌍의 젓가락 모양을 갖도록 형성되어 있다.

상기 스핀들 원판(130)은 원주를 따라 상기 복수개의 스핀들 포크(120)가 수평으로 연결되도록 형성되어 있다. 예컨대, 상기 스핀들 원판(130)은 약 6쌍의 상기 스핀들 포크(120)를 결합시키도록 형성되어 있다.

상기 주축(140)은 상기 스핀들 원판(130) 및 상기 복수개의 스핀들 포크(120)를 소정의 방위각으로 회전시키도록 형성되어 있다. 예컨대, 상기 주축(140)은 상기 스핀들 원판(130) 및 상기 복수개의 스핀들 포크(120)를 60°의 방위각으로 인덱싱되어 한바퀴 회전되도록 형성되어 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 주축(140)을 중심으로 상기 주축(140)의 둘레에 약 6개 정도의 웨이퍼(110) 척이 형성되어 있으며, 상기 웨이퍼(110) 척으로부터 상기 웨이퍼(110)를 승하강시키는 복수개의 리프트 핀이 형성되어 있다. 따라서, 상기 복수개의 웨이퍼(110) 척 상에서 각기 해당 반도체 제조공정이 완료되면 상기 리프트 핀에 의해 상기 웨이퍼(110)가 상기 웨이퍼(110) 척 상으로 부양되고, 상기 스핀들 포크(120) 또한 상기 주축(140)에 의해 승강되어 상기 웨이퍼(110)를 지지하여 상기 웨이퍼(110)를 수평 회전시키도록 형성되어 있다. 이때, 상기 주축(140)은 상기 스핀들 포크(120) 및 상기 스핀들 원판(130)을 승하강시켜야 하기 때문에 상기 모터 축(172)과 동일 선상에 있지 못하고, 상기 벨트(150)에 의해 회전 동력이 전달되도록 구성되어 있다. 상기 주축(140)은 피스톤 또는 캠에 의해 수직 왕복 이동되도록 형성되어 있다. 또한, 상기 주축(140)은 상기 벨트(150)에 의해 전달되는 회전 동력을 전달받도록 형성된 종동 풀리로서 제 1 풀리(142)를 구비하여 이루어진다. 상기 제 1 풀리(142)는 상기 주축(140)이 상기 스핀들 원판(130) 및 상기 스핀들 포크(120)를 승강시키는 상사점에 도달될 경우, 상기 벨트(150)에 의해 상기 주축(140)이 회전될 수 있도록 클러치 타입으로 구성되어 있다.

상기 벨트(150)는 동일 선상에 있지 못한 상기 주축(140)과 상기 모터 축(172) 사이에서 회전 동력을 전달하는 장치이다. 예컨대, 상기 벨트(150)는 상기 모터 축(172)의 회전 운동을 1차원 직선 운동으로 변환시킨 후, 다시 상기 주축(140)을 회전 운동시키도록 형성되어 있다. 이때, 상기 벨트(150)는 상기 주축(140) 또는 상기 제 1 풀리(142)와, 상기 제 2 풀리(160) 각각의 반경 및 원주에 따라 회전비가 결정될 수 있다. 즉, 상기 벨트(150)는 상기 제 1 풀리(142) 및 상기 제 2 풀리(160)에 각각 접촉되는 면적에 따라 회전비가 결정될 수 있다. 상기 벨트(150)에 접촉되는 면적이 상기 제 1 풀리(142)에 비해 상대적으로 작은 제 2 풀리(160)가 고속 회전되어야만 한다. 예컨대, 상기 주축(140) 또는 상기 제 1 풀리(142)와, 상기 제 2 풀리(160)의 회전비는 1:6정도로 설정되어 있다. 따라서, 상기 모터 축(172) 및 상기 풀리 축(162)이 한번 회전되면 상기 주축(140)이 60°로 회전될 수 있다. 이때, 상기 제 2 풀리(160)는 중심이 상기 풀리 축(162)에 결합되도록 형성되어 있다. 또한, 상기 풀리 축(162)은 상기 주축(140)과 소정 거리를 두고 회전동력을 생성하는 모터(170)에 연결되는 모터 축(172)과 직선거리에 위치된다. 이때, 상기 풀리 축(162)은 베어링에 의해 고정되어 상기 주축(140)과 일정 거리를 유지하면서 회전되도록 형성되어 있다.

한편, 상기 모터(170)는 외부에서 인가되는 전원전압을 이용하여 상기 주축(140)을 회전시키기 위한 회전 동력을 생성하는 장치로서, 상기 주축(140)의 회전각을 정확하게 제어할 수 있도록 형성되어 있다.

예컨대, 상기 모터(170)는 회전각의 제어가 용이한 스텝핑 모터를 포함하여 이루어진다. 상기 스텝핑 모터는 일정한 각도씩 회전 또는 직선 운동을 하는 디지털 엑추에이터라 할 수 있다. 일반적으로 회전 운동을 하는 경우 스텝핑 모터라 부르고, 직선 운동을 하는 경우에는 리니어 스텝핑 모터라 부른다. 산업용 로봇의 관절 기구와 같은 부분에 상기 스텝핑 모터가 주로 채택되는데, 이는 외부로부터 주어지는 하나의 입력 펄스 당 일정 각도만큼 로터가 회전하여 자동 제어에 적합한 형태이기 때문이다. 또, 펄스 신호수에 비례한 만큼만 출력축이 회전하므로, DC 모터와는 달리 위치의 피드백이 불필요하며, 자기지지 토크가 형성되기 때문에 브레이크 기구가 없어도 자체의 위치결정 능력을 가지고 있는 점이 특징이다. 예를 들어 200펄스에 1회전하는 스텝 모터는 기본적으로 1스텝당 1.8도(360도/200펄스)만큼 상기 모터 축(172)이 회전한다. 따라서 모터(170)에 부여되는 펄스 수에 따라 모터(170)의 회전각이 제어되어진다. 즉 개루프(Open Loop)의 위치 결정 제어가 가 능하게 되는 것이다. 또 펄스 주파수(디지털 신호)에 의해 회전 속도가 제어되며, 구동회로도 디지털 적으로 동작하므로, 마이크로프로세서와 결합하기 쉬운 모터(170)라고 할 수 있다. 스텝핑 모터로 분류될 수 있는 엑추에이터들은 60여년 이상 사용되어져 왔으나, 드라이브 시스템에서의 로직 디바이스와의 결합 이후에야 고속 모션 제어에 이용되는 DC 서보 모터에 대한 효과적이며 경제적인 대안으로 부각되어졌다. 다음은 스텝핑 모터의 특징을 정리하였다. 1) 회전 각도는 입력 펄스 신호수에 비례하여 정해진다. 2) 회전속도는 입력 펄스 레이트(펄스 주파수)에 비례한다. 3) 회전자에 영구 자석을 사용하면 무자력 상태에서도, 자기보지력(self-holding torque, detent torque)이 발생한다. 4) 고토크, 고속 응답, 소형 경량이다. 5) 미소각, 고정도, 저가격이다. 6) DC 모터의 브러쉬에 의한 기계적인 마찰로 인한 파손이 없기 때문에, 보수가 필요 없다. 이와 같은 스텝핑 모터는 일반적으로 5상의 스테이터를 갖는 것이 정밀 기기용으로 많이 이용되는데, 4상과 5상 모터의 스텝각을 비교해 보면 회전자의 잇수가 50개일 때 4상은 1.8도이고, 5상은 0.72도이다. 상기 스텝핑 모터는 이외에도 스텝 모터(Step motor), 펄스 모터(Pulse motor), 스텝퍼 모터(Stepper motor)등으로도 불리고 있는데 이것을 우리말로 번역하면 보진전동기 또는 계동전동기로 보면 될 것이다. 여기에서 보진이란 한 걸음 한걸음 단계적으로 움직이는, 그야말로 모터의 동작 이미지를 나타내고 있는 셈이다. 스텝핑 모터의 특징에는 여러 가지가 있으나 그 최대의 특징은 펄스 전력에 의한 회전 특성을 가지고 있는데 있다. 특히 입력 펄스에 비례하는 회전각, 입력 주파수에 비례하는 회전 속도는 그대로 오픈 루프의 제어계를 구성할 수 있게 된다. 따라서 이들 성질을 이용하면 디지털 신호로 피드백계가 없는 위치결정장치를 구성할 수 있다. 스텝핑 모터의 특징을 더 열거해 보면 간혈 초고속 구동, 연속 회전, 정, 역전, 변속, 마이크로 스텝 구동 등을 들 수 있다. 이 가운데서도 간헐 구동은 스테핑 모터의 가장 자랑할 만한 특징이라 할 수 있다. 이 성질을 이용함으로써 1시간에 1스텝구동 1일에 1스텝 구동 등을 쉽게 실현시킬 수 있다. 또한 이것을 다른 모터로 실현시키자면 일시적으로 감속기구를 더 장착해야만 한다. 또 마이크로 스텝 구동도 스테핑 모터의 고유기술인데 이들을 구사하면 초미세의 스텝각 회전을 실현할 수 있다.(0.0072도) 또 연속 회전 구동의 경우, 입력펄스의 총수에 따라 최적인 회전각을 정확히 규제할 수 있다. 따라서, 상기 모터(170)는 상기 전원전압을 이용하여 정밀한 회전수를 갖는 회전동력을 생성할 수 있다.

상기 모터(170)에서 생성된 회전동력을 전달하는 상기 모터 축(172)은 상기 요철 플랜지 축이음 장치(180)에 의해 결합되어 상기 풀리 축(162)에 회전 동력을 전달토록 형성되어 있다.

도 4는 도 3의 요철 플랜지 축이음 장치(180)를 상세하게 나타낸 분해 사시도로서, 상기 요철 플랜지 축이음 장치(180)는 상기 모터 축(172)에서 연장되어 연결되고 상기 모터 축(172)에 대향되는 타측이 제 1 요철(182a)을 갖도록 형성된 원동 요철 플랜지(182)와, 상기 원동 요철 플랜지(182)에 삽입되는 제 2 요철(182b)을 갖고 상기 풀리 축(162)에 연결되도록 형성된 종동 요철 플랜지(184)와, 상기 원동 요철 플랜지(182) 및 상기 종동 요철 플랜지(184)의 결합을 가드링하여 상기 제 1 요철(182a) 및 상기 제 2 요철(182b) 결합 시 틈이 발생되는 것을 방지토록 형성된 십자 가이드(186)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 원동 요철 플랜지(182)는 상기 모터 축(172)을 내부로 삽입시키는 홀이 형성되어 있으며, 상기 모터 축(172)에 수직하는 평면에서 복수개의 스크류에 의해 상기 모터 축(172)에 고정되도록 형성되어 있다. 또한, 상기 원동 요철 플랜지(182)는 상기 종동 요철 플랜지(184)와 결합되는 면으로부터 소정 두께를 갖는 복수개의 상기 제 1 요철(182a)이 형성되어 있다. 예컨대, 상기 원동 요철 플랜지(182)는 상기 모터 축(172)에 유사하거나 상기 모터 축(172)보다 소정 크기 이상의 반경을 갖는 제 1 링(181a)과, 상기 제 1 링(181a)의 둘레에서 상기 풀리 축(162)의 방향으로 2개의 상기 제 1 요철(182a)이 형성되어 있다.

상기 종동 요철 플랜지(184)는 상기 원동 요철 플랜지(182)와 동일 또는 유사한 모양을 갖고 상기 풀리 축(162)에 결합되어 있다. 예컨대, 상기 종동 요철 플랜지(184)는 상기 풀리 축(162)과 유사하거나 상기 풀리 축(162)보다 소정 크기 이상의 반경을 갖는 제 2 링(181b)과, 상기 제 2 링(181b)의 둘레에서 상기 모터 축(172) 방향으로 2개의 상기 제 2 요철(182b)이 형성되어 있다. 상기 제 1 요철(182a)과 상기 제 2 요철(182b)은 서로 어긋나게 결합되도록 형성되어 있다. 따라서, 상기 원동 요철 플랜지(182) 및 상기 종동 요철 플랜지(184)는 서로 맞물려 원통 모양을 갖도록 결합되며 소정 강도 이상의 금속 재질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 요철(182a) 및 상기 제 2 요철(182b)의 두께를 조절하여 요철 플랜지 축이음 장치(180)의 수명 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 십자 가이드(186)는 서로 어긋나게 결합되는 상기 제 1 요 철(182a) 및 상기 제 2 요철(182b)사이에 삽입되어 상기 제 1 요철(182a) 및 상기 제 2 요철(182b)사이에 발생되는 틈을 제거하여 상기 원동 요철 플랜지(182) 및 상기 종동 요철 플랜지(184)가 헐거워지는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 십자 가이드(186)는 상기 제 1 링(181a) 및 상기 제 2 링(181b)과 동일 또는 유사한 반경을 갖도록 형성되어 있다.이때, 상기 십자 가이드(186)는 소정의 탄성과 강도를 갖는 플라스틱 재질 또는 금속재질로 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 스핀들 어셈블리는 모터 축(172)과 풀리 축(162)을 결합시키면서 제 1 요철(182a) 및 제 2 요철(182b)이 서로 맞물려 결합되도록 형성된 요철 플랜지 축이음 장치(180)를 이용하여 스핀들 포크(120)에 지지되는 웨이퍼(110)를 회전시키는 주축(140)에 비해 모터(170)의 회전비가 과도하게 크게 요구되더라도 상기 요철 플랜지 축이음 장치(180)의 자체 파손을 방지할 수 있고, 상기 스핀들 포크(120)의 회전에 의해 이송되는 웨이퍼(110)의 이송 불량을 방지토록 할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있다.

또한, 상기 모터 축(172) 및 상기 풀리 축(162)의 반경과 유사한 크기의 반경을 갖는 원통 모양으로 결합되고, 서로 어긋나게 맞물려 회전되는 제 1 요철(182a) 및 제 2 요철(182b)의 두께를 증가시켜 수명 및 내구성을 높일 수 있는 요철 플랜지 축이음 장치(180)를 구비하여 자체 파손에 따른 정비 시간을 줄이고, 종래의 스프로킷 축이음 장치(180)의 고속 회전 시 발생되는 소음을 줄이고, 반도체 생산라인 내에서 근무하는 작업자의 업무 효율을 높여 생산성 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.

그리고, 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 모터 축과 풀리 축을 결합시키면서 제 1 요철 및 제 2 요철이 서로 맞물려 결합되도록 형성된 요철 플랜지 축이음 장치를 이용하여 스핀들 포크에 지지되는 웨이퍼를 회전시키는 주축에 비해 모터의 회전비가 과도하게 크게 요구되더라도 상기 요철 플랜지 축이음 장치의 자체 파손을 방지할 수 있고, 상기 스핀들 포크의 회전에 의해 이송되는 웨이퍼의 이송 불량을 방지토록 할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 모터 축 및 상기 풀리 축의 반경과 유사한 크기의 반경을 갖는 원통 모양으로 결합되고, 서로 어긋나게 맞물려 회전되는 제 1 요철 및 제 2 요철의 두께를 증가시켜 수명 및 내구성을 높일 수 있는 요철 플랜지 축이음 장치를 구비하여 자체 파손에 따른 정비 시간을 줄이고, 종래의 스프로킷 축이음 장치의 고속 회전 시 발생되는 소음을 줄이고, 반도체 생산라인 내에서 근무하는 작업자의 업무 효율을 높여 생산성 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

복수개의 웨이퍼를 지지하도록 형성된 복수개의 스핀들 포크;

상기 복수개의 스핀들 포크가 결합되는 스핀들 원판;

상기 스핀들 원판의 중심에 결합되어 상기 스핀들 원판을 회전시키도록 형성된 주축;

상기 주축 또는 상기 주축 둘레에 형성된 제 1 풀리의 외주면을 따라 무한궤도를 갖고 상기 주축을 회전시키는 회전동력을 전달하는 벨트;

상기 주축 또는 상기 제 1 풀리에 대응되는 상기 벨트의 내측에서 상기 벨트를 회전시키는 제 2 풀리;

상기 제 2 풀리의 중심에서 상기 제 2 풀리를 회전시키는 풀리 축;

상기 풀리 축을 회전시키는 회전동력을 생성하는 모터;

상기 모터에서 생성된 회전동력에 의해 일방향으로 회전되는 모터 축; 및

상기 모터 축 및 상기 풀리 축에서 연장되면서 서로 어긋난 방향으로 결합되는 복수개의 요철을 이용하여 상기 모터 축과 상기 풀리 축을 맞물려 회전시키도록 형성된 요철 플랜지 축이음 장치를 포함함을 특징으로 하는 스핀들 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 요철 플랜지 축이음 장치는 상기 모터 축에서 연장되어 연결되고 상기 모터 축에 대향되는 타측이 제 1 요철을 갖도록 형성된 원동 요철 플랜지와, 상기 원동 요철 플랜지에 삽입되는 제 2 요철을 갖고 상기 풀리 축에 연결되도록 형성된 종동 요철 플랜지와, 상기 원동 요철 플랜지 및 상기 종동 요철 플랜지의 결합을 가드링하여 상기 제 1 요철 및 상기 제 2 요철 결합 시 틈이 발생되는 것을 방지토록 형성된 십자 가이드를 포함함을 특징으로 하는 스핀들 어셈블리.
제 2 항에 있어서,

상기 원동 요철 플랜지는 상기 모터 축에 유사하거나 상기 모터 축보다 소정 크기 이상의 반경을 갖는 제 1 링과, 상기 제 1 링의 둘레에서 상기 풀리 축의 방향으로 형성된 복수개의 상기 제 1 요철을 포함하고, 상기 종동 요철 플랜지는 상기 풀리 축과 유사하거나 상기 풀리 축보다 소정 크기 이상의 반경을 갖는 제 2 링과, 상기 제 2 링의 둘레에서 상기 모터 축 방향으로 형성된 복수개의 상기 제 2 요철을 포함함을 특징으로 하는 스핀들 어셈블리.