KR20160098379A - 충돌 보호 기능을 구비하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치 - Google Patents

충돌 보호 기능을 구비하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치 Download PDF

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KR20160098379A
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징리 후앙
웨빈 주
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상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트 컴퍼니 리미티드
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Abstract

실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치에 있어서, 서보 모터(1)를 구비하는 전기제어모듈, 수직운동기구(3) 및 보호기구(2)를 포함한다. 보호기구(2)는, 서보 모터(1)의 모터축에 고정 연결되며 복수개의 제1 연결부재를 구비하는 커플링(202)과, 수직운동기구(3)에 고정 연결되며 복수개의 제2 연결부재를 구비하는 드라이브 슬리브(203)을 포함한다. 복수개의 제1 및 제2 연결부재 사이는 활동 가능한 방식으로 서로 연결되어, 서보 모터(1)의 모터축이 출력하는 토크가 한정값을 초과하지 않을 경우, 복수개의 제1 및 제2 연결부재는 서로 맞물리고, 서보 모터(1)의 모터축이 출력하는 토크가 한정값을 초과할 경우, 복수개의 제1 연결부재와 복수개의 제2 연결부재의 연결이 차단됨으로써 서보 모터(1)의 회전운동이 수직운동기구(3)로 전달되는 것을 방지한다.

Description

충돌 보호 기능을 구비하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치{SILICON WAFER EDGE PROTECTION DEVICE WITH COLLISION PROTECTION FUNCTION}
본 발명은 반도체 제조 장비 기술분야에 관한 것으로, 특히 포토리소그래피 기기를 위한 충돌 보호 기능을 구비하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치는, 집적회로 제조 기술분야에서 실리콘 웨이퍼의 생산 효율을 향상시키기 위하여 네거티브 포토레지스트(negative photoresist) 공정 실리콘 웨이퍼에 대하여 노광 가공 제조하는 동시에 실리콘 웨이퍼 엣지를 보호하는 장치로서, 실리콘 웨이퍼의 노광 및 엣지 보호를 동시에 진행하는 필수 장치이다. 해당 장치는 노광 기기(포토리소그래피 기기)의 내부에 설치해야 하고, 워크 스테이지와 정확한 상대적 위치 관계를 유지해야 하며, 워크 스테이지는 실리콘 웨이퍼를 휴대하여 전달 위치까지 신속하게 이동하고, 해당 장치에 의해 엣지 보호링을 노광하고자 하는 실리콘 웨이퍼 상측에 배치함으로써 실리콘 웨이퍼에 대하여 노광 할 때의 엣지 보호 기능을 실현한다. 이러한 작업 조건 및 공간 환경에서 작업한 장치는 매우 높은 신뢰성을 요구하고, 그 어떠한 원인으로 어떠한 충돌이 발생하든, 충돌의 충격력의 크기에 상관없이 모두 실리콘 웨이퍼의 폐기를 초래하여 포토리소그래피 기기의 성능을 저하시키고, 심지어 포토리소그래피 기기를 파손시키는 결과를 초래한다. 따라서, 더욱 안전하고 더욱 신뢰적인 엣지 보호장치를 제공하는 것이 특히 중요해지고 있다.
중국발명특허 200910055394X에 공개된 실리콘 웨이퍼 엣지 보호방법과 장치 및 중국발명특허 201010102423.6의 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치 및 그 응용방법에서 언급된 엣지 보호장치에 의하면, 기계적인 측면이든 공기제어의 측면이든 모두 충돌 안전 보호 기능이 없고, 작업 과정에서 충돌이 발생되면 실리콘 및 포토리소그래피 기기를 보호할 수 없어 잠재적인 위험이 존재한다.
본 발명에 따른 충돌 보호 기능을 구비하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치는 충돌 과부하 보호 기능을 구비하여 사고 우환을 두절하고, 포토리소그래피 기기의 안전 신뢰성을 향상시키며, 실리콘 웨이퍼의 파손율을 제거하는 것을 목적으로 한다.
선행기술의 단점을 극복하기 위하여, 본 발명은 회전운동을 발생하기 위한 서보 모터를 포함하는 전기제어모듈 및 수직운동기구를 포함하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치는 보호기구를 더 포함하고, 상기 보호기구는, 상기 서보 모터의 모터축에 고정 연결되며 복수개의 제1 연결부재를 구비하는 커플링; 상기 수직운동기구에 고정 연결되며 복수개의 제2 연결부재를 구비하고, 상기 복수개의 제1 및 제2 연결부재 사이는 활동 가능한 방식으로 서로 연결되어, 상기 서보 모터의 모터축이 출력하는 토크가 한정값을 초과하지 않을 경우, 상기 복수개의 제1 및 제2 연결부재는 서로 맞물림으로써 서보 모터의 회전운동이 상기 수직운동기구로 전달되고 수직운동기구를 구동시켜 수직 운동을 발생시키도록 하고; 및 상기 서보 모터의 모터축이 출력하는 토크가 상기 한정값을 초과할 경우, 상기 복수개의 제1 연결부재와 상기 복수개의 제2 연결부재의 연결이 차단됨으로써 서보 모터의 회전운동이 상기 수직운동기구로 전달되는 것을 방지하도록 하는 드라이브 슬리브를 포함한다.
바람직하게는, 상기 커플링은 대체적으로 원기둥 형상이고, 상기 드라이브 슬리브는 원주 방향으로 커플링 외주를 둘러싸는 환형 측벽을 구비하며, 상기 복수개의 제1 연결부재는 원주 방향을 따라 커플링에 설치되고, 각각의 제1 연결부재는 단부를 구비하여 반지름 방향을 따라 커플링의 표면에 돌출되며, 상기 복수개의 제2 연결부재는 원주 방향을 따라 환형 측벽의 내표면 상의 복수개의 오목홈에 형성되고, 상기 복수개의 오목홈의 형상 및 위치는 상기 복수개의 제1 연결부재의 단부의 형상 및 위치와 서로 매칭된다.
바람직하게는, 상기 각각의 제1 연결부재는, 슬라이딩 가능한 방식으로 반지름 방향을 따라 커플링 내에 설치되며 단부를 구비하여 커플링의 표면에 돌출되는 동력전달 슬라이딩핀; 및 동력전달 슬라이딩핀 외주에 설치되며, 일단은 스프링 베이스에 고정되고 타단은 동력전달 슬라이딩핀의 상기 단부에 당접되어, 동력전달 슬라이딩핀의 상기 단부에 드라이브 슬리브 상의 대응되는 오목홈을 향하는 힘을 인가하는 압축 스프링을 포함한다.
바람직하게는, 상기 압축 스프링은, 서보 모터의 모터축에서 출력하는 토크가 한정값을 초과하지 않을 경우, 상기 각각의 동력전달 슬라이딩핀의 단부는 드라이브 슬리브의 대응되는 오목홈 내에 압착되고, 서보 모터의 모터축에서 출력하는 토크가 한정값을 초과할 경우, 상기 각각의 동력전달 슬라이딩핀의 단부는 드라이브 슬리브에 대하여 회전함으로써 드라이브 슬리브의 대응되는 오목홈으로부터 탈출될 수 있도록 배치된다.
바람직하게는, 상기 압축 스프링이 동력전달 슬라이딩핀의 상기 단부에 인가하는 힘의 크기는 스프링 베이스가 커플링 내에서의 반지름 방향 위치에 의해 결정된다.
바람직하게는, 상기 동력전달 슬라이딩핀의 단부는 커플링으로부터 드라이브 슬리브로 직경이 점차적으로 감소되는 원추형이고, 상기 오목홈의 형상과 동력전달 슬라이딩핀의 단부의 형상이 서로 매칭된다.
바람직하게는, 상기 보호기구는, 상기 복수개의 제1 연결부재와 상기 복수개의 제2 연결부재의 연결이 차단될 때 상기 서보 모터가 토크를 출력하는 것을 정지하도록 제어하기 위한 스위치 장치를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 스위치 장치는, 상기 커플링 상에 고정 연결되는 위치결정핀 및 상기 드라이브 슬리브 상에 고정 연결되는 스트로크 스위치를 포함하여, 상기 복수개의 제1 연결부재와 상기 복수개의 제2 연결부재가 연결될 때, 상기 위치결정핀과 스트로크 스위치는 접촉되지 않고; 및 상기 복수개의 제1 연결부재와 상기 복수개의 제2 연결부재의 연결이 차단될 때, 상기 위치결정핀과 스트로크 스위치가 접촉되어 상기 서보 모터가 토크를 출력하는 것을 정지하도록 제어한다.
바람직하게는, 상기 수직운동기구는 상기 드라이브 슬리브와 고정 연결되는 스크류 로드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1, 제2 연결부재의 개수는 3개이다.
본 발명에 따른 충돌 보호 기능을 구비하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치는 충돌 과부하 보호 기능을 구비하여 사고 우환을 두절하였고, 포토리소그래피 기기의 안전 신뢰성을 향상시켰으며, 실리콘 웨이퍼의 파손율을 제거하였다.
본 발명의 장점과 사상에 대해, 하기 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 통하여 좀 더 구체적으로 이해할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 충돌 보호 기능을 구비하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치의 구조 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치의 충돌 보호기구의 구조 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치의 동력전달 슬라이딩핀이 드라이브 슬리브를 탈출한 후의 상태도이다.
이하 도면을 결부하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 충돌 보호 기능을 구비하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치는, 전달 기계손(4)과 연결되고, 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치는 전기제어모듈(서보 모터(1)를 포함), 충돌 보호기구(2) 및 수직 운동 기구(3)로 구성된다. 상기 전기제어모듈의 서보 모터(1)는 충돌 보호기구(2) 상에 설치되고, 서보 모터(1)의 회전운동은 충돌방지 보호기구(2)를 통하여 수직운동기구(3)로 전달되며, 수직운동기구(3)는 서보 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환시킴으로써 전달 기계손(4)을 휴대하여 예정된 전달 위치까지 이동하여 실리콘 웨이퍼 엣지 보호링에 대한 전달 동작을 함으로써 최종적으로 실리콘 웨이퍼 노광의 엣지 보호를 실현한다.
도2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면, 충돌 보호기구(2)는 모터 베이스(201), 커플링(202), 드라이브 슬리브(203), 동력전달 슬라이딩핀(204), 스프링 베이스(205), 압축 스프링(206), 위치결정핀(207), 위치결정 베어링(209) 및 스트로크 스위치(208)로 구성된다. 충돌 보호기구(2)는 서보 모터(1)와 수직운동기구(3) 사이에 설치되어, 해당 상단은 서보 모터에 의해 운동 및 필요한 토크를 충돌 보호기구(2)에 입력하고, 해당 하단은 운동 및 필요한 토크를 수직운동기구(3)의 스크류 로드(301)에 입력하며, 동작 과정에서 의외의 충돌이 발생할 경우 자동적으로 입력과 출력을 분리시킨다. 즉, 구동되는 서보 모터(1)와 수직운동기구(3)의 스크류 로드(301)를 분리시키고, 안전하게 분리 및 구동을 정지함으로써 포토리소그래피 기기 및 실리콘 웨이퍼를 보호하는 작용을 한다.
구체적인 실시 형태는 다음과 같다.
서보 모터(1)는 볼트를 통해 충돌 보호기구(2)의 모터 베이스(201) 상에 설치되고, 충돌 보호기구(2)의 모터 베이스(201)는 수직운동기구(3) 상에 강성적으로 설치된다. 충돌 보호기구(2)는, 서보 모터(1)의 회전운동을 수직운동기구(3)로 전달한다. 수직운동기구(3)는, 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환시킴으로써 수직운동기구(3)의 하단에 설치된 전달 기계손(4)을 휴대하여 엣지 보호링 전달위치에 진입, 반출하고, 전달 기계손(4)은 배치 및 엣지 보호링을 실리콘 웨이퍼 상부로 캐치하는 동작을 완성함으로써 실리콘 웨이퍼가 노광될 때의 엣지 보호기능을 실현한다.
도2에 도시된 바와 같이, 동작 시에 서보 모터(1)를 작동시키고, 서보 모터(1)의 모터축(미도시)은 회전하며, 충돌방지 보호기구(2)의 커플링(202)과 모터축이 고정 연결되므로 모터축의 회전은 커플링(202)의 등속 회전을 유도하게 된다. 3개의 동력전달 슬라이딩핀(204)은 커플링(202) 내에 설치되며 각각의 동력전달 슬라이딩핀(204)은 커플링(202)의 표면에 돌출되는 단부를 구비하고, 상기 커플링(202)는 대체적으로 원기둥 형상이며, 압축 스프링(206)(초기길이는 L1)은 동력전달 슬라이딩핀(204) 외부에 각각 씌워져 상기 각각의 압축 스프링(206)의 일단은 스프링 베이스(205)에 고정되고 타단은 동력전달 슬라이딩핀(204)의 상기 단부에 당접됨으로써 동력전달 슬라이딩핀(204)의 상기 단부에 드라이브 슬리브(203) 상의 대응되는 오목홈을 향하는 힘을 인가한다. 압축 스프링(206)의 작용 하에(이때, 압축 스프링(206)은 압축 상태에 처함), 3개 동력전달 슬라이딩핀(204)의 원추부(반지름 방향을 따라 커플링(202)의 표면에 돌출됨)와 드라이브 슬리브(203)의 오목홈은 항상 서로 맞물리는 상태를 유지하고, 동력전달 슬라이딩핀(204)의 원추부를 통해 모터축의 회전운동을 드라이브 슬리브(203)로 전달한다. 여기서, 3개의 동력전달 슬라이딩핀(204)은 슬라이딩 가능한 방식으로 반지름 방향을 따라 커플링(202) 내에 균일하게 설치되고, 상기 드라이브 슬리브(203)의 복수개의 오목홈의 형상 및 위치와 상기 동력전달 슬라이딩핀(204)의 원추부의 형상 및 위치는 서로 매칭된다. 드라이브 슬리브(203)와 수직운동기구(3)의 스크류 로드(301)는 서로 배합됨으로써 모터축의 운동을 수직운동기구(3)로 한층 더 전달하고, 수직운동기구(3)를 통해 전달 기계손(4)을 초기 위치로부터 전달 위치로 이동시키며, 실리콘 웨이퍼의 노광이 완성된 후, 다시 전달 위치로부터 초기 위치로 돌아오는 동작을 반복한다. 송입, 반출하는 동작 과정에서, 만약 갑자기 충돌이 발생하면, 모터 부하 토크가 증가되고, 모터축이 출력하는 토크가 한정값을 초과할 경우, 도3에 도시된 바와 같이, 동력전달 슬라이딩핀(204)의 원추부에 작용되는 힘은 순간적으로 커지고, 동력전달 슬라이딩핀(204)이 초 부하력의 작용 하에 압축 스프링(206)을 동력전달 슬라이딩핀(204)의 원추부와 드라이브 슬리브(203)의 오목홈으로부터 이탈될 때까지 더 압착시킴으로써 서보 모터(1)가 출력하는 토크의 전달을 중단하여 충돌 보호 기능을 실현한다. 이때, 압축 스프링(206)의 길이는 L2이고, 압축 스프링(206)이 한층 더 압축되므로, L1>L2이다. 충돌 보호기구(2)는 커플링(202)에 고정 연결되는 위치결정핀(207) 및 드라이브 슬리브(203)에 고정 연결되는 스트로크 스위치(208)을 더 포함하고, 정상 동작 시에 커플링(202)과 드라이브 슬리브(203)에 상대적인 회동이 발생하지 않으며, 위치결정핀(207)과 스트로크 스위치(208)는 초기 위치를 유지하고(접촉하지 않음), 충돌이 발생하는 과정에서 커플링(202)과 드라이브 슬리브(203)에 상대적인 회동이 발생하여 위치결정핀(207)과 스트로크 스위치(208)가 접촉되고 신호를 보내 서보 모터(1)가 정지되도록 제어한다. 충돌이 해제되면, 서보 모터(1)를 서서히 인칭(inching)시키거나 드라이브 슬리브(203)를 수동으로 커플링(202)의 원추부까지 회전시켜 드라이브 슬리브(203)의 다음 오목홈 내에 진입하도록 하여 정상적인 동작을 회복한다. 모터 토크의 전달은 동력전달 슬라이딩핀(204) 원추부에 작용되는 마찰 분력을 통해 실현되는 것으로, 압축 스프링의 예압(preload)을 조절함으로써 마찰력의 크기를 조절하고, 따라서 토크를 조절한다. 토크 한정값은, 즉 스프링(206)을 L1의 길이로부터 L2의 길이로 압축시키는데 필요한 마찰 분력의 크기는 스프링 베이스(205)가 커플링(202) 홀 내의 위치를 조절함으로써 설정할 수 있다.
물론, 기계적인 충돌 보호 외에, 본 발명은 선택 가능하게 통상적인 전류 과부하 보호를 구비하여, 전류가 너무 클 때 모터의 회전을 중지시킬 수 있다. 해당 기술은 상대적으로 성숙되어 있으므로, 본 발명에서는 상세하게 설명하지 않는다.
본 명세서에서 서술한 상기 내용은 단지 본 발명의 바람직한 구체적인 실시예일 뿐이고, 상기 실시예는 단지 본 발명의 기술적 해결방법을 설명하기 위한 것이지 본 발명에 대한 한정이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상에 따라 논리적 분석, 추리 또는 한정된 실험을 통해 기술적 해결방법을 얻을 수 있고, 이는 모두 본 발명의 범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (10)

  1. 회전운동을 발생하기 위한 서보 모터를 포함하는 전기제어모듈 및 수직운동기구를 포함하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치는 보호기구를 더 포함하고, 상기 보호기구는,
    상기 서보 모터의 모터축에 고정 연결되며 복수개의 제1 연결부재를 구비하는 커플링;
    상기 수직운동기구에 고정 연결되며 복수개의 제2 연결부재를 구비하고, 상기 복수개의 제1 및 제2 연결부재 사이는 활동 가능한 방식으로 서로 연결되어,
    상기 서보 모터의 모터축이 출력하는 토크가 한정값을 초과하지 않을 경우, 상기 복수개의 제1 및 제2 연결부재는 서로 맞물림으로써 서보 모터의 회전운동이 상기 수직운동기구로 전달되고 수직운동기구를 구동시켜 수직 운동을 발생시키도록 하고; 및
    상기 서보 모터의 모터축이 출력하는 토크가 상기 한정값을 초과할 경우, 상기 복수개의 제1 연결부재와 상기 복수개의 제2 연결부재의 연결이 차단됨으로써 서보 모터의 회전운동이 상기 수직운동기구로 전달되는 것을 방지하도록 하는 드라이브 슬리브를 포함하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커플링은 대체적으로 원기둥 형상이고, 상기 드라이브 슬리브는 원주 방향으로 커플링 외주를 둘러싸는 환형 측벽을 구비하며, 상기 복수개의 제1 연결부재는 원주 방향을 따라 커플링에 설치되고, 각각의 제1 연결부재는 단부를 구비하여 반지름 방향을 따라 커플링의 표면에 돌출되며, 상기 복수개의 제2 연결부재는 원주 방향을 따라 환형 측벽의 내표면 상의 복수개의 오목홈에 형성되고, 상기 복수개의 오목홈의 형상 및 위치는 상기 복수개의 제1 연결부재의 단부의 형상 및 위치와 서로 매칭되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 제1 연결부재는,
    슬라이딩 가능한 방식으로 반지름 방향을 따라 커플링 내에 설치되며 단부를 구비하여 커플링의 표면에 돌출되는 동력전달 슬라이딩핀; 및
    동력전달 슬라이딩핀 외주에 설치되며, 일단은 스프링 베이스에 고정되고 타단은 동력전달 슬라이딩핀의 상기 단부에 접하여, 동력전달 슬라이딩핀의 상기 단부에 드라이브 슬리브 상의 대응되는 오목홈을 향하는 힘을 인가하는 압축 스프링을 포함하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압축 스프링은, 서보 모터의 모터축에서 출력하는 토크가 한정값을 초과하지 않을 경우, 상기 각각의 동력전달 슬라이딩핀의 단부는 드라이브 슬리브의 대응되는 오목홈 내에 압착되고, 서보 모터의 모터축에서 출력하는 토크가 한정값을 초과할 경우, 상기 각각의 동력전달 슬라이딩핀의 단부는 드라이브 슬리브에 대하여 회전함으로써 드라이브 슬리브의 대응되는 오목홈으로부터 탈출될 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 압축 스프링이 동력전달 슬라이딩핀의 상기 단부에 인가하는 힘의 크기는 스프링 베이스가 커플링 내에서의 반지름 방향 위치에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 동력전달 슬라이딩핀의 단부는 커플링으로부터 드라이브 슬리브로 직경이 점차적으로 감소되는 원추형이고, 상기 오목홈의 형상과 동력전달 슬라이딩핀의 단부의 형상이 서로 매칭되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보호기구는, 상기 복수개의 제1 연결부재와 상기 복수개의 제2 연결부재의 연결이 차단될 때 상기 서보 모터가 토크를 출력하는 것을 정지하도록 제어하기 위한 스위치 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위치 장치는, 상기 커플링 상에 고정 연결되는 위치결정핀 및 상기 드라이브 슬리브 상에 고정 연결되는 스트로크 스위치를 포함하여,
    상기 복수개의 제1 연결부재와 상기 복수개의 제2 연결부재가 연결될 때, 상기 위치결정핀과 스트로크 스위치는 접촉되지 않고; 및
    상기 복수개의 제1 연결부재와 상기 복수개의 제2 연결부재의 연결이 차단될 때, 상기 위치결정핀과 스트로크 스위치가 접촉되어 상기 서보 모터가 토크를 출력하는 것을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수직운동기구는 상기 드라이브 슬리브와 고정 연결되는 스크류 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 연결부재의 개수는 3개인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 엣지 보호장치.
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