KR20120040866A - 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부 - Google Patents

웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 기판 로더부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 P형의 실리콘 웨이퍼 기판에 N층을 형성하는 공정에 사용되어 지는 수평형 확산로에서 모터에 의해 구동되는 웜 및 웜휠 기어의 기어비를 이용하여 적은 힘으로 큰 힘을 발휘할 수 있도록 설계되어 웨이퍼 기판 로더부 전체를 업/다운시킴으로써, 웨이퍼 기판에 전달되는 미세진동을 최소화하여 웨이퍼 기판의 파손을 줄일 수 있는 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부에 관한 것이다.
본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부는 웨이퍼 기판이 적재되며, 하단에
Figure pat00012
형태의 홈이 형성된 쿼츠보트와; 상기 쿼츠보트의 상기
Figure pat00013
형태의 홈에 삽입됨으로써, 상기 쿼츠보트가 얹혀지는 패들과; 상기 쿼츠보트가 얹혀진 상기 패들을 반응관 내로 이송시키는 캐리지로 이루어진 웨이퍼 기판 로더부로서, 상기 웨이퍼 기판 로더부 전체를 업/다운시키기 위한 동력을 제공하는 업/다운 구동 모터와; 상기 업/다운 구동 모터에 의해 가동되는 제1 웜 및 웜휠 기어 어셈블리와; 상기 제1 웜 및 웜휠 기어 어셈블리에 의해 작동되는 회전 샤프트와; 상기 회전 샤프트에 의해 작동되는 제2 웜 및 웜휠 기어 어셈블리 및; 상기 업/다운 구동 모터에 의해 가동되는 업/다운 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부는 웜 및 웜휠 기어의 기어비를 이용하여 적은 힘으로도 큰 힘을 발휘할 수 있으며, 웨이퍼 로더부가 전체적으로 상ㆍ하로 이동됨으로써, 쿼츠보트에 적재된 웨이퍼 기판에 전달되어 지는 미세진동을 최소화할 수 있다.

Description

웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부{WAFER SUBSTRATE LOADER FOR DRIVING UP AND DOWN USING WORM AND WORM WHEEL GEAR}
본 발명은 웨이퍼 기판 로더부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 P형의 실리콘 웨이퍼 기판에 N층을 형성하는 공정에 사용되어 지는 수평형 확산로에서 모터에 의해 구동되는 웜 및 웜휠 기어의 기어비를 이용하여 적은 힘으로 큰 힘을 발휘할 수 있도록 설계되어 웨이퍼 기판 로더부 전체를 업/다운시킴으로써, 웨이퍼 기판에 전달되는 미세진동을 최소화하여 웨이퍼 기판의 파손을 줄일 수 있는 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부에 관한 것이다.
일반적으로, 솔라셀(Solar Cell) 및 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서 웨이퍼 기판의 표면에 분자 기체를 반응시켜서 필요한 박막을 형성하는 공정을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; 이하 "CVD"라 한다) 공정이라 하며, CVD 공정에 사용되는 확산로는 튜브(Tube)가 설치되는 형상에 따라 수직형 확산로(Vertical Type Furnace)와 수평형 확산로(Horizontal Type Furnace)로 나뉜다.
수평형 확산로는 SMIF(Standard Mechanical Interface)를 통해 웨이퍼 기판을 장착한 웨이퍼카세트가 투입되면 포트랜드(도시되지 않음)에 의해 웨이퍼카세트로부터 쿼츠보트에 웨이퍼 기판이 장착되고, 웨이퍼 기판이 장착된 쿼츠보트는 쿼츠보트 이송장치에 의해 트랜스퍼 스테이지로 이송되며, 트랜스퍼 스테이지는 쿼츠보트를 CVD 공정이 진행되는 반응관으로 이송시킨다.
상기 수평형 확산로에서 반응관에 웨이퍼 기판이 장착된 쿼츠보트를 이송시키는 장치를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1은 종래의 수평형 확산로를 이용한 열화학 기상증착장치의 전체적 도시도이며, 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 웨이퍼 기판 로더부가 반응관에 웨이퍼 기판이 장착된 쿼츠보트를 이송시키는 단계를 도시한 도시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 열화학 기상증착장치는 한편에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(10)가 설치되어 있고, 일측에 반응가스 공급부(10)로부터 공급된 가스가 유입될 가스 유입구(11)가 설치되고 타측은 밀폐된 원통형 반응관(12) 내에 웨이퍼 기판(13)이 장착되며, 하부에
Figure pat00001
형태의 홈이 형성된 쿼츠보트(14)가 장착되어 있으며, 상기 반응관(12) 외부에 상기 반응관(12)을 가열하기 위한 히터(15)와 상기 히터(15)의 온도를 조절하기 위한 온도 제어기(16)가 설치되어 있으며; 상기 쿼츠보트(14)를 상기 반응로(12) 내로 이송시키기 위해 상기 쿼츠보트(14)의 상기
Figure pat00002
형태의 홈에 삽입됨으로써, 상기 쿼츠보트(14)가 얹혀지는 패들(18)과, 상기 쿼츠보트(14)가 얹혀지는 패들(18)을 상기 반응관(12) 내로 이송시키는 캐리지(19) 및, 상기 패들(18)을 업/다운시키기 위한 업/다운 샤프트(17)를 포함하는 웨이퍼 기판 로더부(100)로 이루어진 배치타입의 열화학 기상증착 장치이다.
이제, 이러한 배치타입의 열화학 기상증착 장치에서, 웨이퍼 기판 로더부(100)에 의해 반응관 내로 웨이퍼 기판이 장착된 쿼츠보트를 이송시키는 단계장치를 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 2a는 반응관(12) 내로 웨이퍼 기판(13)이 장착된 쿼츠보트(14)를 이송시키기 위해, 패들(18)이 쿼츠보트(14)의 상기
Figure pat00003
형태의 홈에 삽입된 상태를 도시한다. 이후 도 2b에 도시된 바와 같이, 캐리지(19)에 의해 상기 패들(18)과 쿼츠보트(14)가 반응관(12)의 내측으로 이동된다. 그 후 도 2c에 도시된 바와 같이, 업/다운 샤프트(17)에 의해 상기 패들(18)이 반응관(12)의 바닥면으로 하강하여, 상기 쿼츠보트(14)를 상기 반응관(12)의 바닥면에 내려놓는다. 이후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 캐리지(19)가 반응관(12)의 외측으로 이동함으로써, 상기 쿼츠보트(14) 만이 상기 반응관(12) 내에 놓이게 된다.
이후, 반응관(12) 내부에서 확산 및 증착공정이 완료된 후에는 전술한 바와 같은 순서의 역순으로 진행되어, 상기 반응관(12) 외부로 상기 쿼츠보트(14)를 인출하게된다.
그런데, 이러한 방식의 종래의 웨이퍼 기판 로더부(100)에선, 쿼츠보트(14)를 상기 반응관(12) 내로 이송시키기 위해선, 상기 패들(18)이 상기 쿼츠보트(14)의 상기
Figure pat00004
형태의 홈에 삽입되어, 상기 쿼츠보트(14)를 들어올리고, 상기 업/다운 샤프트(17)에 의해 상기 패들(18)이 하강하여, 상기 쿼츠보트(14)를 상기 반응관(12)의 바닥면에 내려놓는 과정에서, 상기 패들(18) 부분이 취약하여 상기 쿼츠보트(14)에 적재된 웨이퍼 기판(13)이 흔들리고 부딪쳐 상기 웨이퍼 기판(13)이 파손되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 웨이퍼 기판 로더부 전체를 상ㆍ하로 이동시킴으로써, 웨이퍼 기판에 전달되는 진동을 최소화하는 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부를 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부는 웨이퍼 기판이 적재되며, 하단에
Figure pat00005
형태의 홈이 형성된 쿼츠보트와; 상기 쿼츠보트의 상기
Figure pat00006
형태의 홈에 삽입됨으로써, 상기 쿼츠보트가 얹혀지는 패들과; 상기 쿼츠보트가 얹혀진 상기 패들을 반응관 내로 이송시키는 캐리지로 이루어진 웨이퍼 기판 로더부로서, 상기 웨이퍼 기판 로더부 전체를 업/다운시키기 위한 동력을 제공하는 업/다운 구동 모터와; 상기 업/다운 구동 모터에 의해 가동되는 제1 웜 및 웜휠 기어 어셈블리와; 상기 제1 웜 및 웜휠 기어 어셈블리에 의해 작동되는 회전 샤프트와; 상기 회전 샤프트에 의해 작동되는 제2 웜 및 웜휠 기어 어셈블리 및; 상기 업/다운 구동 모터에 의해 가동되는 업/다운 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 업/다운 샤프트에는 업/다운 볼 부쉬가 장착되어 있어, 상기 업/다운 샤프트의 이동을 용이하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 및 제2 웜 및 웜휠 기어 어셈블리는 상기 회전 샤프트와 커플러에 의해 결합된 웜 기어와; 상기 웜 기어와 맞물리는 웜휠 기어와; 상기 웜휠 기어에 장착된 볼 스크류 너트 및; 상기 볼 스크류 너트에 결합된 볼 스크류로 이루어져; 상기 회전 샤프트가 회전하면, 상기 볼 스크류 너트가 회전됨으로써, 상기 볼 스크류 너트가 상기 볼 스크류의 나사산을 따라 업/다운 구동됨으로, 상기 웨이퍼 기판 로더부 전체가 업/다운되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부는 웜 및 웜휠 기어의 기어비를 이용하여 적은 힘으로도 큰 힘을 발휘할 수 있으며, 웨이퍼 로더부가 전체적으로 상ㆍ하로 이동됨으로써, 쿼츠보트에 적재된 웨이퍼 기판에 전달되어 지는 미세진동을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래의 수평형 확산로를 이용한 열화학 기상증착장치의 전체적 도시도.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 반응관에 웨이퍼 기판이 장착된 쿼츠보트를 이송시키는 단계 도시도.
도 3은 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부의 전면 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부의 배면 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어 전체적인 구조도.
도 6은 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어 상세도.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부를 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.
도 3은 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부의 전면 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부의 배면 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어 전체적인 구조도이며, 도 6은 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어 상세도이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부(300)는 웨이퍼 기판(33)이 적재되며, 하단에
Figure pat00007
형태의 홈이 형성된 쿼츠보트(34)와; 상기 쿼츠보트(34)의 상기
Figure pat00008
형태의 홈에 삽입됨으로써, 상기 쿼츠보트(34)가 얹혀지는 패들(38)과; 상기 쿼츠보트(34)가 얹혀진 상기 패들(38)을 반응관(도시되지 않음) 내로 이송시키는 캐리지(39)와; 상기 웨이퍼 기판 로더부(300) 전체를 업/다운시키기 위한 동력을 제공하는 업/다운 구동 모터(41)와; 상기 업/다운 구동 모터(41)에 의해 가동되는 제1 웜 및 웜휠 기어 어셈블리(42-1)와; 상기 제1 웜 및 웜휠 기어 어셈블리(42-1)에 의해 작동되는 회전 샤프트(43)와; 상기 회전 샤프트(43)에 의해 작동되는 제2 웜 및 웜휠 기어 어셈블리(42-2) 및; 상기 업/다운 구동 모터(41)에 의해 가동되는 업/다운 샤프트(44)로 이루어진다.
여기서, 상기 회전 샤프트(43)의 양 끝단이 커플러(51)의 일측에 결합되어 있고 상기 커플러(51)의 타측에는 웜기어(63)가 연결되어 있다.
또한, 상기 업/다운 샤프트(44)에는 업/다운 볼 부쉬(46)가 장착되어 있어, 상기 업/다운 샤프트(44)의 업/다운 이동을 용이하게 한다.
이제, 본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부(300)의 작동을 상세히 살펴보고자 한다.
먼저, 쿼츠보트(34)에 웨이퍼 기판(33)이 적재되면, 캐리지 인/아웃 모터(44)가 작동되고, 이에 의해 캐리지(19)가 이동되면, 상기 캐리지(19)의 전단에 장착된 패들(18)이 상기 쿼츠보트(34) 하단에 형성된 상기
Figure pat00009
형태의 홈에 삽입된다.
이후, 계속된 상기 캐리지 인/아웃 모터(44)의 작동에 의해 상기 패들(18)에 얹혀진 상기 쿼츠보트(34)가 반응관 내로 이동된다.
그 후, 상기 반응관 내로 상기 쿼츠보트(34)가 인입되면, 업/다운 구동모터(41)가 작동되고, 이에 의해 제1 및 제2 웜 및 웜휠 기어 어셈블리(42-1, 42-2)가 작동되어, 상기 웨이퍼 기판 로더부(300)가 전체적으로 하강하여, 상기 쿼츠보트(34)의 하단부가 상기 반응관의 바닥면에 놓이게 된다.
이후, 반응관 내부에서 확산 및 증착 공정이 완료된 후에는 전술한 바와 같은 순서의 역순으로 진행되어, 상기 반응관 외부로 상기 쿼츠보트(14)를 인출하게 된다.
이제, 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 웜기어 및 웜홀 기어의 동작을 보다 상세히 살펴보자.
먼저, 업/다운 구동모터(41)가 작동하면, 상기 업/다운 구동모터(41) 측의 제1 웜 및 웜홀 기어 어셈블리(42-1)가 작동하며, 상기 제1 웜 및 웜홀 기어 어셈블리(42-1)와 커플러(51)로 연결된 회전 샤프트(43)가 작동되며, 상기 회전 샤프트(43)와 커플러(51)에 의해 결합된 제2 웜 및 웜홀 기어 어셈블리(42-2)가 작동된다.
이러한, 제1 및 제2 웜 및 웜휠 기어 어셈블리(42-1, 42-2)는 볼 스크류(61)와, 볼 스크류 너트(62), 웜 기어(63) 및 웜휠 기어(64)로 이루어지는데, 상기 회전 샤프트(43)가 작동되면, 상기 회전 샤프트(43)와 상기 커플러(51)에 의해 결합된 웜 기어(63)가 회전된다.
이후 상기 웜 기어(63)의 회전에 의해, 상기 웜 기어(63)와 맞물린 웜휠 기어(64)가 회전되고, 상기 웜휠 기어(64)의 회전에 의해 상기 웜휠 기어(64)에 장착된 볼 스크류 너트(62)가 회전된다.
상기 볼 스크류 너트(62)가 회전되면, 볼 스크류(61)의 나사산을 따라 업/다운 구동됨으로, 상기 웨이퍼 기판 로더부(300) 전체가 업/다운된다.
본 발명에 따른 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부는 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부는 웜 및 웜휠 기어의 기어비를 이용하여 적은 힘으로도 큰 힘을 발휘할 수 있으며, 웨이퍼 로더부가 전체적으로 상ㆍ하로 이동됨으로써, 쿼츠보트에 적재된 웨이퍼 기판에 전달되어 지는 미세진동을 최소화할 수 있어, 쿼츠보트 상에 적재된 웨이퍼가 진동에 의해 파손되는 것을 막을 수 있다
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 반응가스 공급부 11: 가스 유입구
12: 반응관 13, 33: 웨이퍼 기판
14. 34: 쿼츠보트 15: 히터
16: 온도 제어기 17, 45: 업/다운 샤프트
18. 38: 패들 19, 39: 캐리지
41: 업/다운 구동 모터 42-1: 제1 웜 및 웜홀 기어 어셈블리
42-2: 제2 웜 및 웜홀 기어 어셈블리
43: 회전 샤프트 44: 캐리지 인/아웃 모터
46: 업/다운 볼 부쉬 51: 커플러
61: 볼 스크류 62: 볼 스크류 너트
63: 웜 기어 64: 웜휠 기어
100, 300: 웨이퍼 기판 로더부

Claims (3)

  1. 웨이퍼 기판이 적재되며, 하단에
    Figure pat00010
    형태의 홈이 형성된 쿼츠보트와;
    상기 쿼츠보트의 상기
    Figure pat00011
    형태의 홈에 삽입됨으로써, 상기 쿼츠보트가 얹혀지는 패들과;
    상기 쿼츠보트가 얹혀진 상기 패들을 반응관 내로 이송시키는 캐리지로 이루어진 웨이퍼 기판 로더부로서,
    상기 웨이퍼 기판 로더부 전체를 업/다운시키기 위한 동력을 제공하는 업/다운 구동 모터와;
    상기 업/다운 구동 모터에 의해 가동되는 제1 웜 및 웜휠 기어 어셈블리와;
    상기 제1 웜 및 웜휠 기어 어셈블리에 의해 작동되는 회전 샤프트와;
    상기 회전 샤프트에 의해 작동되는 제2 웜 및 웜휠 기어 어셈블리 및;
    상기 업/다운 구동 모터에 의해 가동되는 업/다운 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 업/다운 샤프트에는 업/다운 볼 부쉬가 장착되어 있어, 상기 업/다운 샤프트의 이동을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 웜 및 웜휠 기어 어셈블리는,
    상기 회전 샤프트와 커플러에 의해 결합된 웜 기어와;
    상기 웜 기어와 맞물리는 웜휠 기어와;
    상기 웜휠 기어에 장착된 볼 스크류 너트 및;
    상기 볼 스크류 너트에 결합된 볼 스크류로 이루어져;
    상기 회전 샤프트가 회전하면, 상기 볼 스크류 너트가 회전됨으로써, 상기 볼 스크류 너트가 상기 볼 스크류의 나사산을 따라 업/다운 구동됨으로, 상기 웨이퍼 기판 로더부 전체가 업/다운되는 것을 특징으로 하는 웜 및 웜휠 기어를 이용하여 전체적으로 업 및 다운 구동되는 웨이퍼 기판 로더부.
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