KR20130062502A - 포지셔닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포지셔닝 장치에 관한 것으로서, 고정판과, 상기 고정판의 상부에 설치되는 적어도 하나의 틀어짐 구동부와, 상기 틀어짐 구동부의 상부에서 상기 틀어짐 구동부에 의해 수평 방향에 대하여 일정 각도로 틀어지거나, 전후, 좌우로 위치가 변경되도록 고정되는 구동판과, 상기 구동판에 설치되며, 수평 방향의 움직임을 수직 방향의 움직임으로 변환시켜주는 적어두 두 개의 웨지 블록 모듈과, 상기 구동판에 설치되며, 웨지 블록 모듈로 동시에 수평 방향으로의 힘을 전달하기 위한 상하 구동부와, 상기 웨지 블록 모듈에 의해 동시에 지지받도록 설치되며, 상기 상하 구동부에 의해 수직 방향으로 승강 동작을 하도록 배치되는 피가공물 스테이지 및 상기 틀어짐 구동부와 상기 상하 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하여, 상기 피가공물 스테이지의 수평 방향 및 수직 방향 정렬을 동시에 진행할 수 있다.

Description

포지셔닝 장치{POSITIONING APPARATUS}

본 발명은 포지셔닝 장치에 관한 것으로서 피가공물의 위치가 4방향(X, Y, Z방향 및 θ방향(X-Y 평면 내에서의 피가공물 회전방향))에서 동시에 정렬되도록 하여 피가공물의 정밀한 위치 제어가 가능한 포지셔닝 장치(positioning apparatus)에 관한 것이다.

일반적으로 포지셔닝 장치(positioning apparatus)는 피가공물을 스테이지에 고정하고, 스테이지에 고정된 피가공물을 가공 위치까지 이송시킨 후 가공에 필요한 위치로 정렬시키는 장치이다.

즉 포지셔닝 장치는 반도체의 증착 설비, OLED 제조 공정 등에서 사용될 수 있는데 타켓 위치(목표 위치)에 피가공물을 정확하고 신속하게 이송시키기 위하여 사용된다.

최근에는 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 그리고 반도체 장치의 집적도 향상을 위한 가공 기술 중 웨이퍼에 절연막을 형성하기 위한 증착 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다.

이러한 절연막을 증착시키는 공정은 일반적으로 화학 기상 증착(CVD) 공정에 의해 수행되어 왔다. 그러나 최근의 반도체 장치는 소자 분리를 위해 트랜치가 형성되고, 패턴들 사이의 간격을 좁아지고, 패턴의 높이가 높아짐에 따라, 트랜치나 패턴들 사이로 절연막을 채울 시에 보이드(void)가 발생되어 반도체 장치의 신뢰성에 영향을 미친다. 따라서 화학 기상 증착 공정 대신 갭 필(gap fill)특성이 양호한 고밀도 플라즈마(HDP; High Density Plasma) 증착을 수행하여 상기 절연막을 형성하는 추세이다. 이러한 고밀도 플라즈마 증착 장치를 사용하여 웨이퍼에 막을 증착시킬 때, 웨이퍼를 탑재시키고 그 위치를 정렬하기 위한 포지셔닝 장치가 필수적이다.

그러나 종래에는 X, Y방향 및 일정 각도로 수평 방향의 틀어짐 위치만 정렬이 가능했을 뿐 수직으로 이동하는 Z방향의 이동은 불가능하였으며, 이러한 점은 상술한 피가공물의 수직 위치 이동을 위한 별도의 장치가 더 필요하다는 것을 의미하며 결과적으로 비용 상승을 초래하는 문제점이 발생하게 된다.

또한, OLED 제조시 기판 상에 유기층들(organic layers)을 증착하는 데에는 여러 단계들이 존재한다. 정밀한 증착이 이루어지도록 증착 마스크(deposition mask)가 정렬되고 적합하게 탑재되는 것이 기본적이다. 증착 마스크는 전형적으로 자성체로 이루어진 정밀 마스크이며 얇으면서 가단성(可鍛性;malleable)을 가지고 있다. 증착 마스크는 리소그래픽적(lithographic)으로 패터닝되며, 얇기 때문에 유기 재료가 기판 상에 적절한 두께로 증착되게 한다.

상술한 증착 마스크를 정렬하기 위한 장치 역시 X, Y 방향으로만 위치가 정렬될 뿐 수직 방향의 유동은 하나의 정렬 장치로는 불가능했다. 따라서, 수직 방향(Z방향)으로의 피 가공물의 위치 이동을 위해서 별도의 장치가 필요하기 때문에 비용이 상승하고 가공 절차가 복잡해지는 문제점이 발생하게 되었다.

또한, 상술한 피가공물을 수직 방향으로 이송시키는 별도의 장치가 존재한다 하더라도 X, Y 방향으로 유동하는 구동판의 외부에 상하 구동 샤프트가 설치되기 때문에 장치가 거대해지며 정밀한 위치 선정이 불가능한 문제점이 발생하게 되었다.

본 발명은 피가공물을 목표 위치까지 신속하고 정밀하게 이송할 뿐만 아니라 가공에 적합한 상태로 정렬시키는 포지셔닝 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 피가공물의 4방향(X, Y, Z방향 및 θ방향(X-Y 평면 내에서의 피가공물 회전방향)) 위치가 동시에 조절하는 포지셔닝 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 하나의 장치에서 피가공물의 수직 이동을 가능하게 함으로서 별도의 수직 이동 장치의 추가에 따른 비용 부담이 줄어들며 결과적으로 제품 생산 원가를 절감시킬 수 있도록 구현되는 포지셔닝 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 수직 이동 장치가 장치의 내부에서 동작함으로써 정밀도가 향상되며, 장치의 슬림화 및 소형화에 기여할 수 있도록 구현되는 포지셔닝 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

목표위치에 피가공물을 정렬시키는 포지셔닝 장치에 있어 상술한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 고정판과, 상기 고정판의 상부에 설치되며 구동 모터를 갖는 적어도 하나의 틀어짐 구동부와, 상기 틀어짐 구동부의 상부에서 상기 틀어짐 구동부에 의해 수평 방향에 대하여 일정 각도로 틀어지거나, 전후좌우로 위치가 변경되도록 고정되는 구동판과, 상기 구동판에 설치되며 수평 방향의 움직임을 수직 방향의 움직임으로 변환시켜주는 적어두 두 개의 웨지 블록 모듈과, 상기 구동판에 설치되며 상기 웨지 블록 모듈에 수평 방향으로의 힘을 전달하기 위한 구동 모터를 포함하는 상하 구동부와, 상기 웨지 블록 모듈에 의해 지지받도록 설치되며 상기 상하 구동부가 상기 웨지 블록 모듈에 수평 방향 힘을 전달하면 상기 웨지 블록 모듈에 의해 수직 방향으로 승강 동작을 하도록 배치되는 피가공물 스테이지 및 상기 틀어짐 구동부의 구동 모터와 상기 상하 구동부의 구동 모터를 제어하기 위한 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 구동 모터들을 제어하여 상기 틀어짐 구동부에 의해 상기 구동판을 수평 방향에 대하여 위치를 변경시키게 하며, 상기 상하 구동부에 의해 상기 웨지 블록 모듈에 설치된 피가공물 스테이지를 수직 방향에 대하여 위치를 변경시키는 포지셔닝 장치를 제공한다.

이 경우 상기 틀어짐 구동부, 웨지 블록 모듈 및 상하 구동부는 상기 고정판과 구동판 사이에서 외부로 노출되지 않도록 설치되고, 상기 웨지 블록 모듈에서 구동판을 관통하는 방식으로 상하 구동 샤프트가 각각 설치되되, 상기 각 상하 구동 샤프트의 단부에 상기 피가공물 스테이지가 고정되어 수직 방향으로 승강 동작을 수행하도록 구비될 수 있다.

또한 상기 웨지 블록 모듈은 고정판에 고정되는 일정 면적을 갖는 지지판, 상기 지지판의 상부에 가이드 부재에 의해 수평 방향으로 슬라이딩 운동을 할 수 있도록 고정되며 상부에 일정 각도를 갖는 경사면이 형성되는 웨지 블록, 상기 웨지 블록의 경사면과 상응하는 경사면을 가지며, 가이드 부재에 의해 두 경사면을 따라 슬라이딩 운동을 하도록 설치되는 수직 이동 블록 및 상기 지지판에 고정되며, 상기 수직 이동 블록의 가이드 부재에 의해 상기 수직 이동 블록이 수직 방향으로 슬라이딩 운동을 하도록 설치되는 적어도 하나의 지지체를 포함하되, 상기 상하 구동 샤프트는 상기 수직 이동 부재에 고정되어 함께 승강 동작을 수행하도록 구비될 수 있다.

또한 상기 상하 구동부는 상기 구동판에 고정되는 브라켓, 상기 브라켓에 고정되는 감속 모듈을 포함하는 구동 모터, 상기 구동 모터의 회전력을 직선 운동으로 변환시켜주는 볼 스크류 및 상기 볼 스크류의 단부에 설치되어 상기 웨지 블록 모듈의 웨지 블록에 고정되는 일정 길이를 갖는 메인 링크바를 포함하되, 상기 메인 링크바의 직선 왕복 운동에 의해 웨지 블록이 함께 수평 방향으로 이동하고, 상기 웨지 블록의 경사면을 타고 상기 수직 이동 블록이 수직 방향으로 승강 동작을 수행하도록 구비될 수 있다.

또한 상기 메인 링크바의 길이 방향을 따라 일정 폭 및 두께를 갖도록 고정 설치되는 보강판을 더 포함하여, 상기 메인 링크바의 작동에 의한 변형을 미연에 방지하도록 구비될 수 있다.

또한 상기 웨지 블록 모듈은 상기 웨지 블록이 이동하는 방향을 따라 서로 이격되어 구비되는 제1웨지 블록 모듈과 제2웨지 블록 모듈로 구비되고, 상기 제1웨지 블록 모듈과 상기 제2웨지 블록 모듈은 각 웨지 블록 모듈에 구비된 웨지 블록들을 연결시키는 서브 링크바를 통해 연결될 수 있다.

또한 상기 웨지 블록 모듈은 상기 웨지 블록이 이동하는 방향을 따라 서로 이격되어 구비되는 제1웨지 블록 모듈과 제2웨지 블록 모듈, 상기 제1웨지 블록 모듈과 상기 제2웨지 블록 모듈에 구비된 각 웨지 블록을 연결시키는 제1서브 링크바, 상기 제1웨지 블록 모듈과 이격되어 구비되는 제3웨지 블록 모듈, 상기 제2웨지 블록 모듈과 이격되어 구비되되 상기 제3웨지 블록 모듈과 동일 직선 상에 구비되는 제4웨지 블록 모듈, 상기 제3웨지 블록 모듈과 상기 제4웨지 블록 모듈에 구비된 각 웨지 블록을 연결시키는 제2서브 링크바를 포함하고, 상기 제1서브 링크바와 상기 제2서브 링크바는 상기 메인 링크바에 고정될 수 있다.

또한 상기 고정판과 구동판 및 피가공물 스테이지는 중앙에 일정 넓이의 개구가 형성될 수 있다.

또한 상기 피가공물 공정 처리 작업은 반도체 소자의 증착 공정 또는 OLED 생산 공정에 적용될 수 있다.

본 발명은 피가공물을 목표 위치까지 신속하고 정밀하게 이송할 뿐만 아니라 가공에 적합한 상태로 정렬시키는 포지셔닝 장치를 제공하는 효과를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 피가공물의 4방향(X, Y, Z방향 및 θ방향(X-Y 평면 내에서의 피가공물 회전방향)) 위치가 동시에 조절하는 포지셔닝 장치를 제공하는 효과를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 하나의 장치에서 피가공물의 수직 이동을 가능하게 함으로서 별도의 수직 이동 장치의 추가에 따른 비용 부담이 줄어들며 결과적으로 제품 생산 원가를 절감시킬 수 있도록 구현되는 포지셔닝 장치를 제공하는 효과를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 수직 이동 장치가 장치의 내부에서 동작함으로써 정밀도가 향상되며, 장치의 슬림화 및 소형화에 기여할 수 있도록 구현되는 포지셔닝 장치를 제공하는 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포지셔닝 장치의 사시도;
도 2는 도 1의 포지셔닝 장치를 다른 방향에서 바라본 사시도;
도 3은 도 1의 포지셔닝 장치의 상하 구동을 위한 장치를 도시한 요부 사시도;
도 4는 도 1의 포지셔닝 장치에 적용되는 웨지 블록 모듈을 도시한 분리 사시도;
도 5는 도 1의 포지셔닝 장치에 적용되는 웨지 블록 모듈의 결합된 상태를 도시한 사시도;
도 6은 도 1의 포지셔닝 장치에 적용되는 두 개의 웨지 블록 모듈이 서브 링크바에 의해 연결된 상태를 도시한 사시도;
도 7은 도 1의 포지셔닝 장치에 적용되는 틀어짐 구동부의 평면도; 및
도 8 및 도 9는 도 1의 포지셔닝 장치에 있어서 상하 구동부와 웨지 블록 모듈에 의한 피가공물 스테이지의 승강 동작을 도시한 작동도.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어가 당해 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

한편, 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 명세서는 반도체 장비의 증착 공정 및 OLED의 제조에 사용되는 포지셔닝 장치를 일례로 설명하게 될 것이나 이는 본 발명을 반도체 장비의 증착 공정이나 OLED 제조에 국한시키기 위함은 아니다. 즉 본 발명 포지셔닝 장치(1)는 피가공물을 목표위치까지 이동시키고 정렬하기 위한 장치라면 어떠한 분야든 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포지셔닝 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 포지셔닝 장치를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 포지셔닝 장치(1)는 일정 넓이의 고정판(10)과, 고정판(10)에 설치되는 다수의 틀어짐 구동부(30)와, 틀어짐 구동부(30)의 상부에 고정되어 틀어짐 위치 정렬을 수행하는 구동판(20)과, 구동판(20)과 고정판(10) 사이의 공간에서 구동판(20)에 고정되는 상하 구동부(40)와 상하 구동부(40)에 의해 수직 방향으로 동력을 전달하는 웨지 블록 모듈(50), 웨지 블록 모듈(50)과 틀어짐 구동부(30)에 의해 틀어짐 방향 및 수직 방향으로의 정렬을 수행하되 상기 웨지 블록 모듈(50)과 상응한 갯 수의 상하 구동 샤프트(60)를 포함한다.

나아가 상하 구동 샤프트(60)의 상부에는 피가공물을 수용하기 위한 피가공물 스테이지(70)가 설치될 수 있다.

상기 고정판(10)에는 다수의 지지대(11)가 일정 간격으로 설치되어 공정실 내에서 본 발명에 따른 포지셔닝 장치(1)가 원활히 고정될 수 있을 것이다.

본 발명에서는 고정판(10)과 구동판(20) 사이에 틀어짐 구동부(30)가 설치되며, 틀어짐 구동부(30) 사이에 적어도 한 쌍의 웨지 블록 모듈(50)이 설치되기 때문에 상하 구동 샤프트(60)의 수직 방향 이동을 위한 장치(40, 50)가 외부에 노출되지 않는다. 따라서, 포지셔닝 장치(1)의 슬림화를 구현할 수 있으며 보다 정밀하게 피가공물을 목표위치까지 안내할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에서는 고정판(10)과 구동판(20)의 중앙에 일정 넓이의 개구(12, 23)가 형성되어 있어 반도체 증착 설비 등에 적용될 경우 이러한 개구(12, 23)로 벨로우즈나 조명 장치 등이 설치될 수 있어 본 발명에 구비된 공간을 효율적으로 활용 가능하다.

고정판(10)의 상부에는 다수개의 틀어짐 구동부(30)가 설치된다. 상기 틀어짐 구동부(30)는 장방형 또는 정방형으로 형성된 고정판(10)의 네 모서리에 설치됨이 바람직하고, 소정의 구동 모터(31)에 의해 상부의 회전축(32)이 시계 방향 또는 반시계 방향을 회전할 수 있도록 설치된다.

또한, 회전축(32)에는 구동판(20)의 네 모서리가 고정되어 있다. 따라서, 포지셔닝 장치(1)의 제어부(미도시)에서 구동판(10)의 위치 정렬이 필요할 경우 네 개의 틀어짐 구동부(30)에 설치된 회전축을 동일한 방향으로 회전할 수 있으며, 이로 인해 구동판(20)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 틀어짐 위치가 변경될 수 있을 것이다(X, Y방향 및 θ방향(X-Y 평면 내에서의 피가공물 회전방향) 위치정렬 가능).

즉, 구동판(20)은 도 2의 X방향과 Y방향의 평면적인 유동이 가능(X-Y평면 내에서 운동이 가능)하게 되는 것이다. 또한, 본 도면 상에서는 고정판(10) 및 구동판(20)이 정방형으로 형성되었으나 원형 등 다양한 형상으로 형성되어도 무방하다.

한편, 고정판(10)과 구동판(20) 사이에는 구동판(20)의 외측에 장착될 피가공물 스테이지(70)가 수직 방향(Z축 방향)으로의 승강 동작을 수행하기 위한 상하 구동부(40)가 설치된다. 상하 구동부(40)는 구동판(20)에 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 고정판(10)과 구동판(20) 사이에는 나란하게 놓인 적어도 한 쌍의 웨지 블록 모듈(50)이 일정 간격으로 설치되어 있다. 웨지 블록 모듈(50) 역시 구동판(20)에 고정되는 것이 바람직하다.

한편 상기 웨지 블록 모듈(50)은 4개소에 설치되어 구비될 수 있으며, 두 개의 웨지 블록 모듈(50)은 상하 구동부(40)에 의해 동시에 작동하도록 설치되고 나머지 두 개의 웨지 블록 모듈(50)은 후술될 서브 링크바(도 5의 56)에 의해 상하 구동부(40)에 연결된 웨지 블록 모듈(50)에 각각 연결되어 동시에 작동한다.

즉, 상하 구동부(40)가 동작하면 두 개의 웨지 블록 모듈(50)이 동작하고 나머지 두개의 웨지 블록 모듈은 서브 링크바(56)에 의해 동작하게 된다. 상기 웨지 블록 모듈(50)의 구성 및 결합 관계에 대한 자세한 설명은 후술한다.

결과적으로 상하 구동부(40)가 동작하면 네 개의 웨지 블록 모듈(50)은 동시에 동작하게 된다. 후술되겠지만 각 웨지 블록 모듈(50)에 설치된 수직 이동 블록(도 4의 53)에 일정 길이의 상하 구동 샤프트(60)가 설치되어 있다. 따라서, 상하 구동부(40)에 의해 네 개의 웨지 블록 모듈(50)이 동시에 동작하면 상하 구동 샤프트(60)는 승강 동작을 수행한다(Z축 방향을 따라 운동).

상하 구동 샤프트(60)는 구동판(20)에 형성된 관통구(21)를 관통하는 방식으로 설치되어 있고, 그 단부에 피가공물 스테이지(70)가 고정되므로 상하 구동부(40)에 의해 네 개의 웨지 블록 모듈(50)이 동시에 동작하면 상술한 피가공물 스테이지(70)가 승강 동작을 수행하게 되는 것이다. 결과적으로 피가공물 스테이지(70)는 구동판(20)에 고정되는 것이다. 따라서, 틀어짐 구동부(30)에 의해 구동판(20)의 틀어짐 위치가 변경되면 이에 따라 피가공물 스테이지(70) 역시 함께 그 위치가 변경되며, 구동판(20)에 고정된 상하 구동부(40)에 의해 수직 방향으로 승강하여 수직 이동 위치가 결정될 수 있는 것이다.

도 3은 도 1의 포지셔닝 장치의 상하 구동을 위한 장치를 도시한 요부 사시도이다.

도 3을 참고하면, 네 개의 웨지 블록 모듈(50)과, 상하 구동부(40)의 연결 관계를 도시하였으며, 구동판(20)은 설명의 편의상 생략하였다.

상하 구동부(40)는 구동판(20)의 일측에 돌출 형성된 고정부(22, 도 2참고)에 고정되는 소정의 브라켓(41)과, 이 브라켓(41)에 고정되는 구동 모터(46), 감속 모듈(45) 및 볼 스크류(42)를 포함한다. 감속 모듈(45)은 구동 모터(46)의 고속 회전을 저속 회전으로 변경하면서 구동력을 배가시키도록 구성되어 있다.

볼 스크류(42, ball screw)는 감속 모듈(45)에서 전달 받은 구동 모터(46)의 회전 동작을 직선 운동으로 변경시켜주며, 볼 스크류(42)의 단부에는 일정 길이의 메인 링크바(43)가 설치되어 있다.

메인 링크바(43)는 두 개의 웨지 블록 모듈(50)에 함께 고정되어 있는데, 상기 메인 링크바(43)의 양단이 각각의 웨지 블록 모듈(50)에 고정되도록 구비됨이 바람직하다. 따라서, 포지셔닝 장치(1)의 제어부(일반적으로 서보 제어부)에 의해 구동 모터(46)가 회전하고 이 회전력은 감속 모듈(45)에 의해 감속됨과 동시에 회전력이 배가되며, 볼 스크류(42)에 의해 직선 운동으로 변환된다. 또한, 볼 스크류(42)의 직선 운동에 따라 메인 링크바(43)가 함께 직선 운동하며, 메인 링크바(43)에 고정된 두 개의 웨지 블록 모듈(50)의 각 웨지 블록(도 4의 52)이 직선 운동을 하며, 이 웨지 블록의 직선 운동에 따라 그 상부의 수직 이동 블록(도 4의 53)이 승강 동작을 수행하는 것이다.

나아가 상기 메인 링크바(43)에는 길이 방향을 따라 보강판(44)이 더 설치될 수 있다. 보강판(44)은 판상으로 일정 폭을 가지며 메인 링크바(43)에 미도시된 볼트 등에 의해 고정될 수 있다. 따라서, 메인 링크바(43)가 두 개의 웨지 블록 모듈(50)을 동시에 밀거나 당길 때 받는 압력에 의해 변형되는 현상은 보강판(44)에 의해 미연에 방지될 수 있다.

도 4는 도 1의 포지셔닝 장치에 적용되는 웨지 블록 모듈을 도시한 분리 사시도이고, 도 5는 도 1의 포지셔닝 장치에 적용되는 웨지 블록 모듈의 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 웨지 블록 모듈(50)은 구동판(20)에 고정되는 지지판(51)과, 지지판(51)에 고정되되 상부 경사면(521)이 구비된 웨지 블록(52)과, 웨지 블록(52)의 상부 경사면(521)과 대응하는 하부 경사면(535)이 구비된 수직 이동 블록(53), 웨지 블록(52)의 수평 운동에 의해 웨지 블록(52)이 수직 이동만을 수행하도록 가이드 하는 적어도 하나의 지지체(54, 55)를 포함한다.

지지판(51)은 구동판(20)에 볼트 등의 체결 수단을 통해 고정되고, 지지판(51)에는 웨지 블록(52)이 직선 운동을 할 수 있도록 고정된다. 웨지 블록(52)은 상부가 하측으로 갈수로 경사진 상부 경사면(521)을 가지며, 제1고정 측면(522)과, 제1고정 측면과 대향되는 제2고정 측면(523)을 갖는다. 하측면은 지지판(51)에 고정되는데, 웨지 블록(52)의 하측면과 지지판(51) 사이에는 공지의 가이드 부재 G가 구비된다.

가이드 부재로는 판상의 슬라이드 부재, 엠엘 가이드 등 다양한 베어링 부재가 사용될 수 있을 것이다.

수직 이동 블록(53)에는 하측면이 웨지 블록(52)의 상부 경사면(521)과 상응하며 면접촉이 가능한 하부 경사면(535)을 갖는다. 수직 이동 블록(53)은 제1측면(533)과, 제1측면과 이웃한 제2측면(534)을 가진다.

수직 이동 블록(53)은 지지판(51)에 직립하도록 고정되는 제1지지체(54) 및 제2지지체(55)에 의해 수직 방향으로만 가이드되도록 설치된다. 따라서, 제1지지체(54)는 하측에 형성된 고정부(542)에 의해 지지판(51)에 고정되며 측면인 가이드 부재 고정면(541)에 수직 이동 블록(53)의 제1측면(533)이 소정의 가이드 부재 G에 의해 수직 방향으로만 가이드 받도록 고정된다. 상기 가이드 부재 G는 웨지 블록(52)에 구비된 가이드 부재와 동일하게 구비될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

한편 상기 제2지지체(55) 역시 판상으로 형성되어 하측에 형성된 고정부(552)에 의해 지지판(51)에 고정되며, 측면인 가이드 부재 고정면(551)에 수직 이동 블록(53)의 제2측면(534)이 소정의 가이드 부재 G에 의해 수직 방향으로만 가이드 받도록 고정 된다.

상기 웨지 블록(52)과 수직 이동 블록(53)은 웨지 블록(52)의 상부 경사면(521)과 수직 이동 블록(53)의 하부 경사면(535)이 접하는 방식으로 배치되되, 상부 경사면(521)과 하부 경사면(535) 사이에도 역시 가이드 부재 G에 의해 두 경사면이 서로 슬라이딩 동작을 하도록 설치되어 있다.

따라서, 웨지 블록(52)이 수평 방향으로 직선 운동을 한다면 웨지 블록(52)의 상부 경사면(521)에 의해 수직 이동 블록(53)은 수평 이동 없이 수직 방향으로만 승강 동작을 수행하게 되는 것이다.

여기서, 상하 구동 사프트(60)는 수직 이동 블록(553)의 샤프트 고정부(532)에 고정되며, 지지판(51)에 형성된 관통구(511)를 관통하여 하측으로 돌출되며, 돌출된 상하 구동 샤프트(60)는 구동판(20)의 관통구(21)를 관통하는 방식으로 설치된다.

또한, 구동판(20)에 관통된 상하 구동 샤프트(60)의 단부에 피가공물 스테이지(70)가 고정될 수 있다. 그러나 이에 국한되지 않으며 피가공물 스테이지(70)의 설치 위치, 피가공물의 가공 방법 등에 따라 상하 구동 샤프트(60)는 수직 이동 블록(53)의 상면(531)에 고정될 수도 있을 것이다.

예컨대 상하 구동 샤프트(60)는 수평 운동을 하는 웨지 블록(52)에 의해 수직 방향으로 승강 동작을 수행하는 수직 이동 블록(53)의 어디에 고정되어도 무방하다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 웨지 블록(52)과 수직 이동 블록(53)이 지지판(51)에 유동 가능하도록 고정된 상태에서 웨지 블록(52)이 도 5의 ①방향으로 수평 운동을 수행한다면, 수직 이동 블록(53)은 수평 이동 없이 도 5의 ②방향으로 수직 이동만을 수행할 수 있을 것이다.

도 6은 도 1의 포지셔닝 장치에 적용되는 두 개의 웨지 블록 모듈이 서브 링크바(56)에 의해 연결된 상태를 도시한 사시도이다. 설명의 편의상 두 개의 웨지 블록의 주요 구성 요소들은 서로 다른 부호(A, A')를 기재하였고 이는 도 6 및 도 8과 도 9에도 적용됨을 알려둔다.

본 발명에 따르면 두 개의 웨지 블록체(50, 50')가 소정의 서브 링크바(56)에 의해 연동되어 함께 동작하며, 또 하나의 서브 링크바가 나머지 두 개의 웨지 블록체를 연동시켜 함께 유동된다.

도 6을 참고하면, 제1웨지 블록 모듈(50)은 지지판에 지지체들(54, 55)에 의해 수직 이동 블록(53)이 승강 동작만을 수행하도록 고정되며, 그 하측으로 지지판상에 웨지 블록(52)이 수평 방향으로만 이동하도록 설치된다. 제2웨지 블록 모듈(50') 역시 지지판상에 지지체들(54', 55')에 의해 수직 이동 블록(53')이 승강 동작만을 수행하도록 고정되며, 그 하측으로 지지판상에 웨지 블록(52')이 수평 방향으로만 이동하도록 설치된다.

또한, 각 웨지 블록 모듈(50, 50;)의 수직 이동 블록(53, 53')에는 상하 구동 샤프트(60, 60')가 각각 설치되어 있다.

제1웨지 블록 모듈(50)의 웨지 블록(52)은 서브 링크바(56)의 일단(562)이 고정되는 제1고정 측면(522)과, 제1고정 측면(522)과 대향되는 위치에 구비되는 제2고정 측면(523)을 포함한다.

제2웨지 블록 모듈(50') 역시 웨지 블록(52')은 서브 링크바(56)의 타측(561)이 고정되는 제2고정 측면(523')과, 제2고정 측면(523')과 대향되는 위치에 배치되며 전술한 메인 링크바(도 3의 43)의 일측이 고정되는 제1고정 측면(522')을 포함한다.

따라서, 제1웨지 블록 모듈(50)의 웨지 블록(52)의 제1고정 측면(522)에 서브 링크바(56)의 일측(562)이 고정되고, 제2웨지 블록 모듈(50')의 제2고정 측면(523')에 서브 링크바(56)의 타측(561)이 고정됨으로서 각 웨지 블록 모듈(50, 50')의 웨지 블록(52, 52')은 함께 수평 운동을 수행할 수 있다.

서브 링크바(56)는 일정 길이로 설치되어 있는데, 적용되는 피가공물 스테이지(70)의 크기나 형태에 따라서 적당한 길이의 서브 링크바(56)를 적용함으로써 다수의 웨지 블록 모듈(50)이 구동판상에서 그 고정 위치가 자유롭게 조절됨으로서 하나의 장치로써 적용 범위를 넓힐 수 있고, 피가공물 스테이지(70)의 적절한 고정 부분에 집중하여 고정시킬 수 있기 때문에 공정상의 오류를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

한편, 도면에 도시되지는 않았으나 제2웨지 블록 모듈(50')의 제1고정 측면(522')에는 메인 링크바(43)가 고정된다. 따라서, 메인 링크바(43)가 도 6의 ③, ④방향으로 직선 운동을 하게 되면, 이와 동시에 제2웨지 블록 모듈(50')의 웨지 블록(52')이 함께 유동하고, 서브 링크바(56)에 의해서 제1웨지 블록 모듈(50)의 웨지 블록(52) 역시 동시에 유동된다.

따라서, 각 웨지 블록(52', 52)의 유동에 따라 각 웨지 블록 모듈(50', 50)의 수직 이동 블록들(53', 53)은 동시에 도 6의 ⑤, ⑥방향으로 승강 운동을 할 수 있으며, 이는 각 수직 이동 블록(53', 53)에 고정된 각 상하 구동 샤프트(60', 60)가 동시에 승강 동작을 수행하는 것을 의미한다.

결과적으로 각 상하 구동 샤프트(60', 60)의 단부에 동시에 고정되어 있는 피가공물 스테이지(70) 역시 동일하게 승강 동작을 수행하는 것이다.

본 발명에서는 두 개의 웨지 블록 모듈이 하나의 서브 링크바에 의해 연결되고 있으나, 다수의 웨지 블록 모듈이 다수의 서브 링크바에 의해 연결되도록 구비되어도 무방하다.

상술한 설명에서 웨지 블록 모듈은 두 개의 웨지 블록 모듈(50, 50')이 하나의 서브 링크바(56)에 의해 작동하는 경우를 기준으로 설명하였지만 도 3과 같이 4개의 웨지 블록 모듈이 구비될 경우에도 그 작동 과정은 동일할 수 있다.

이 경우 본 발명은 상기 제1웨지 블록 모듈(50)과 소정 거리 이격되어 구비되는 제3웨지 블록 모듈, 상기 제2웨지 블록 모듈(50')과 소정 거리 이격되되 상기 제3웨지 블록 모듈과 동일한 직선 상에 구비되는 제4웨지 블록 모듈을 포함하게 될 것이다.

상기 제1웨지 블록 모듈(50)과 제2웨지 블록 모듈(50')은 각 웨지 블록 모듈에 구비된 웨지 블록에 고정되는 제1서브 링크바(56)에 의해 연결되고, 상기 제3웨지 블록 모듈과 제4웨지 블록 모듈은 각 웨지 블록 모듈에 구비된 웨지 블록에 고정되는 제2서브 링크바에 의해 연결될 것이며 제1서브 링크바와 제2서브 링크바는 상기 메인 링크바(43)에 고정될 수 있을 것이다.

도 7은 도 1의 포지셔닝 장치에 적용되는 틀어짐 구동부의 평면도로써, 고정판(10)상에 다수의 틀어짐 구동부(30)가 설치되어 있으며 그 상부에 구동판(20)이 일정 간격을 가지고 설치된다.

구동판(20)에는 상하 구동 샤프트(60)가 관통되어 있으며 그 상부에 피가공물 스테이지(70)가 설치된 상태를 도시하고 있다.

도 7을 참고하면, 틀어짐 구동부(30)에 의해 회전축(32)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 동시에 회전하게 되면, 구동판(20)이 함께 틀어지게 된다. 따라서, 포지셔닝 장치(1)의 미도시된 제어부의 제어 신호를 받아 회전축(32)을 일정 방향으로 동시에 회전시킴으로써 구동판(20)을 유동시켜 평면 방향으로의 원하는 위치로의 정렬이 가능하게 되는 것이다.

이때, 피가공물 스테이지(70)의 수직 이동에 관여되는 상하 구동부(40) 및 상하 구동부에 의해 유동하는 다수의 웨지 블록 모듈(50)들은 구동판(20)에 배치되기 때문에 함께 그 위치가 변경될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 구동판의 틀어짐에 관여되는 틀어짐 구동부에 대하여 기술하고 있으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 구동판이 2차원적인 방향으로 구동될 수 있는 다양한 방식의 구동부가 적용될 수 있다.따라서 구동판은 이러한 다양한 구동부가 적용되면 틀어짐 뿐만 아니라 전후 좌우로도 위치 제어가 가능해질 수 있다.

이러한 경우에도 역시 피가공물 스테이지가 수직으로 이동하도록 관여되는 수직 이동 장치들(상하 구동부, 웨지 블록 모듈들)은 구동판에 배치되어야 한다.

도 8 및 도 9는 도 1의 포지셔닝 장치에 있어서 상하 구동부와 웨지 블록 모듈에 의한 피가공물 스테이지의 승강 동작을 도시한 작동도이다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 포지셔닝 장치(1)의 미도시된 제어부가 피가공물(71)이 적재된 피가공물 스테이지(70)의 위치 정렬에 따른 제어 신호(서보 제어 신호)를 제공하면 각각의 구동 모터들이 회전한다.

이때, 상술한 바와 같이 피가공물 스테이지(70)의 전후 좌우 방향인 2차원 방향의 구동을 설명하였기 때문에 생략한다.

한편, 제어 신호에 의해 상하 구동부(40)의 구동 모터(46)가 회전하면, 감속 모듈(45)을 통해 회전력이 감소되고 볼 스크류(42)에 의해 회전 운동이 직선 운동을 변환되어 메인 링크바(43)에 전달 된다.

도 9에 도시한 바와 같이, 볼 스크류(42)에 의해 메인 링크바(43)가 왼쪽으로 일정 거리 만큼 밀렸을 때 제2웨지 블록 모듈(50')의 웨지 블록(52')이 동일한 간격으로 왼쪽으로 밀리게 되고, 서브 링크바(56)에 의해 제1웨지 블록 모듈(50)의 웨지 블록(52) 역시 동일한 방향으로 밀리게 된다.

따라서, 각 웨지 블록 모듈(50', 50)의 수직 이동 블록들(53', 53) 역시 수직 방향으로 이동하게 되며, 이러한 수직 이동 블록들(53', 53)에 각각 고정되어 있던 상하 구동 샤프트(60', 60) 역시 함께 이동되고 그 단부에 배치된 피가공물 스테이지(70)도 함께 수직 방향으로 유동되는 것이다.

본 발명은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 즉 변형된 실시예가 본 발명 특허청구범위의 필수 구성요소를 포함하고 있다면 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1: 포지셔닝 장치 10: 고정판
11: 지지대 12:(고정판)공간
20: 구동판 21: (구동판)관통구
22: (구동판)고정부 23: (구동판)공간
30: 틀어짐 구동부 31: 구동모터
32: 회전축 40: 상하 구동부
41: 브라켓 42: 볼 스크류
43: 메인 링크바 44: 보강판
45: 감속모듈 46: 구동모터
50: 웨지 블록 모듈 51: 지지판
52: 웨지 블록 53: 수직 이동 블록
54: 제1지지체 55: 제2지지체
56: 서브 링크바 60: 상하 구동 샤프트
70: 피가공물 스테이지 71: 피가공물
511: 샤프트 관통구 521: 상부경사면
522: 제1고정 측면 523: 제2고정 측면
531: (수직 이동 블록)상면 532: 샤프트 고정부
533: 제1측면 534: 제2측면
541: 가이드 부재 고정면 542: 고정부
551: 가이드 부재 고정면
552: 고정부

Claims (10)

1. 목표위치에 피가공물을 정렬시키는 포지셔닝 장치에 있어서,
   고정판;
   상기 고정판의 상부에 설치되며 구동 모터를 갖는 적어도 하나의 틀어짐 구동부;
   상기 틀어짐 구동부의 상부에서 상기 틀어짐 구동부에 의해 수평 방향에 대하여 일정 각도로 틀어지거나, 전후좌우로 위치가 변경되도록 고정되는 구동판;
   상기 구동판에 설치되며 수평 방향의 움직임을 수직 방향의 움직임으로 변환시켜주는 적어도 두 개의 웨지 블록 모듈;
   상기 구동판에 설치되며 상기 웨지 블록 모듈에 수평 방향으로의 힘을 전달하기 위한 구동 모터를 포함하는 상하 구동부;
   상기 웨지 블록 모듈에 의해 지지받도록 설치되며 상기 상하 구동부가 상기 웨지 블록 모듈에 수평 방향 힘을 전달하면 상기 웨지 블록 모듈에 의해 수직 방향으로 승강 동작을 하도록 배치되는 피가공물 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 틀어짐 구동부의 구동 모터와 상기 상하 구동부의 구동 모터를 제어하기 위한 제어부;를 더 포함하되,
   상기 제어부는 상기 구동 모터들을 제어하여 상기 틀어짐 구동부에 의해 상기 구동판을 수평 방향에 대하여 위치를 변경시키게 하며, 상기 상하 구동부에 의해 상기 웨지 블록 모듈에 설치된 피가공물 스테이지를 수직 방향에 대하여 위치를 변경시키는 포지셔닝 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 틀어짐 구동부, 웨지 블록 모듈 및 상하 구동부는 상기 고정판과 구동판 사이에서 외부로 노출되지 않도록 설치되고,
   상기 웨지 블록 모듈에서 구동판을 관통하는 방식으로 상하 구동 샤프트가 각각 설치되되,
   상기 각 상하 구동 샤프트의 단부에 상기 피가공물 스테이지가 고정되어 수직 방향으로 승강 동작을 수행하는 포지셔닝 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 웨지 블록 모듈은
   고정판에 고정되는 일정 면적을 갖는 지지판;
   상기 지지판의 상부에 가이드 부재에 의해 수평 방향으로 슬라이딩 운동을 할 수 있도록 고정되며 상부에 일정 각도를 갖는 경사면이 형성되는 웨지 블록;
   상기 웨지 블록의 경사면과 상응하는 경사면을 가지며, 가이드 부재에 의해 두 경사면을 따라 슬라이딩 운동을 하도록 설치되는 수직 이동 블록; 및
   상기 지지판에 고정되며, 상기 수직 이동 블록의 가이드 부재에 의해 상기 수직 이동 블록이 수직 방향으로 슬라이딩 운동을 하도록 설치되는 적어도 하나의 지지체;를 포함하되,
   상기 상하 구동 샤프트는 상기 수직 이동 부재에 고정되어 함께 승강 동작을 수행하는 포지셔닝 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 상하 구동부는
   상기 구동판에 고정되는 브라켓;
   상기 브라켓에 고정되는 감속 모듈을 포함하는 구동 모터;
   상기 구동 모터의 회전력을 직선 운동으로 변환시켜주는 볼 스크류; 및
   상기 볼 스크류의 단부에 설치되어 상기 웨지 블록 모듈의 웨지 블록에 고정되는 일정 길이를 갖는 메인 링크바;를 포함하되,
   상기 메인 링크바의 직선 왕복 운동에 의해 웨지 블록이 함께 수평 방향으로 이동하고, 상기 웨지 블록의 경사면을 타고 상기 수직 이동 블록이 수직 방향으로 승강 동작을 수행하는 포지셔닝 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 메인 링크바의 길이 방향을 따라 일정 폭 및 두께를 갖도록 고정 설치되는 보강판을 더 포함하여,
   상기 메인 링크바의 작동에 의한 변형을 미연에 방지하도록 하는 포지셔닝 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 웨지 블록 모듈은
   상기 웨지 블록이 이동하는 방향을 따라 서로 이격되어 구비되는 제1웨지 블록 모듈과 제2웨지 블록 모듈로 구비되고,
   상기 제1웨지 블록 모듈과 상기 제2웨지 블록 모듈은 각 웨지 블록 모듈에 구비된 웨지 블록들을 연결시키는 서브 링크바를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 웨지 블록 모듈은
   상기 웨지 블록이 이동하는 방향을 따라 서로 이격되어 구비되는 제1웨지 블록 모듈과 제2웨지 블록 모듈;
   상기 제1웨지 블록 모듈과 상기 제2웨지 블록 모듈에 구비된 각 웨지 블록을 연결시키는 제1서브 링크바;
   상기 제1웨지 블록 모듈과 이격되어 구비되는 제3웨지 블록 모듈;
   상기 제2웨지 블록 모듈과 이격되어 구비되되 상기 제3웨지 블록 모듈과 동일 직선 상에 구비되는 제4웨지 블록 모듈;
   상기 제3웨지 블록 모듈과 상기 제4웨지 블록 모듈에 구비된 각 웨지 블록을 연결시키는 제2서브 링크바;를 포함하고,
   상기 제1서브 링크바와 상기 제2서브 링크바는 상기 메인 링크바에 고정되는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 고정판과 구동판 및 피가공물 스테이지는 중앙에 일정 넓이의 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 포지셔닝 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피가공물 공정 처리 작업은 반도체 소자의 증착 공정 또는 OLED 생산 공정에 적용되는 포지셔닝 장치.

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