KR20190032098A

KR20190032098A - 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션

Info

Publication number: KR20190032098A
Application number: KR1020170120608A
Authority: KR
Inventors: 오진호; 이종민; 김영한
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-03-27
Also published as: KR102004889B1

Abstract

본 발명은 중성자 핵변환 도핑을 위해 피도핑물인 잉곳을 작업수조의 내부로 이송하여 리그에 장전한 다음 후속되는 공정에서 핵변환될 수 있게 하고, 핵변환된 잉곳을 다시 작업수조의 내부에 위치한 냉각통으로 인계하여 냉각될 수 있게 하는 일련의 이송 과정을 자동화 처리함으로써 잉곳의 손상을 보다 적극적으로 예방할 수 있는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션을 개시한다.
전술한 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션은 작업수조(1)의 외부에 위치하는 구동부(3), 잉곳(I)을 탑재하고 상기 구동부(3)의 작동에 따라 상기 작업수조(1)의 내부를 향해 이동 가능하게 설치되는 이송모듈(5), 및 상기 작업수조(1)의 내부에 고정되어 상기 잉곳(I)을 수납하는 장전 및 인계부(7)를 포함하고, 상기 이송모듈(5)은 상기 구동부(3)에 의해 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 승강 데크(50), 상기 승강 데크(50)에 대해 선회 가능하게 설치되는 선회 데크(52), 및 상기 선회 데크(52)에 설치되어 상기 잉곳(I)의 고정을 조절하는 파지 이송부(54)를 구비한다.

Description

중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션{INGOT STATION FOR NEUTRON TRANSMUTATION DOPING}

본 발명은 반도체의 제조를 위한 중성자 핵변환 도핑 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중성자 핵변환 도핑을 위해 피도핑물인 잉곳을 작업수조의 내부로 이송하여 리그에 장전한 다음 후속되는 공정에서 핵변환될 수 있게 하고, 핵변환된 잉곳을 다시 작업수조의 내부에 위치한 냉각통으로 인계하여 냉각될 수 있게 하는 일련의 이송 과정을 자동화 처리하는 데 적용될 수 있는 중성자 핵변환 도핑을 위한 잉곳 스테이션에 관한 것이다.

일반적으로 연구용 원자로의 이용 기술분야 가운데 하나인 중성자 핵변환 도핑(Neutron Transmutation Doping, NTD) 기술은 반도체를 만드는 도핑 기술 중 하나로서, 부도체인 고순도의 실리콘(Si) 단결정에 중성자를 조사하여 실리콘의 원자핵 중 극미량을 인(P)으로 핵변환시키는 것이다.

이와 같이 반도체의 제조를 위한 중성자 핵변환 도핑 기술은 원자로를 이용해야 하므로 다른 반도체 제조법보다 매우 불리하지만, 실리콘에 인을 직접 투입하는 일반적인 화학공정보다 인을 보다 균일하게 분포시킬 수 있으므로, n-형 반도체 제조 방법 가운데 가장 높은 비저항 균일도를 갖는 고품질의 실리콘 반도체를 생산할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

그러나 중성자 핵변환 도핑을 이용한 반도체의 생산 방법은 상기와 같은 관점에서 명백한 장점을 가지고 있지만, 취급 시 잉곳의 손상이 자주 발생한다면 생산성의 측면에서 불이익을 초래하게 되므로 장점이 반감될 수밖에 없다.

이에 따라, 중성자 핵변환 도핑을 이용한 반도체의 생산 방법에 있어, 잉곳의 안정적인 취급에는 많은 노력이 경주되어야 하고, 특히 작업자에 의한 잉곳의 수동적인 취급 보다는 안정된 신뢰성을 확보할 수 있는 자동화된 이송 장치에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

일본 공개특허 제2000-340517호 한국 등록특허 제10-0632383호 한국 공개특허 제10-2016-0049913호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 중성자 핵변환 도핑을 위해 피도핑물인 잉곳을 작업수조의 내부로 이송하여 리그에 장전한 다음 후속되는 공정에서 핵변환될 수 있게 하고, 핵변환된 잉곳을 다시 작업수조의 내부에 위치한 냉각통으로 인계하여 냉각될 수 있게 하는 일련의 이송 과정을 자동화 처리함으로써 잉곳의 손상을 보다 적극적으로 예방할 수 있는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션을 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 작업수조의 외부에 위치하고 구동모터와 제어반을 포함하는 구동부, 잉곳을 탑재하고 상기 구동부의 작동에 따라 상기 작업수조의 내부를 향해 이동 가능하게 설치되는 이송모듈, 및 상기 작업수조의 내부에 고정되어 상기 잉곳을 수납하는 장전 및 인계부를 포함하고, 상기 이송모듈은 상기 구동부에 의해 상하방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 작업수조의 내부를 향해 상기 잉곳을 이송하는 승강 데크, 상기 승강 데크에 대해 선회 가능하게 설치되어 상기 이송모듈에 대한 상기 잉곳의 탑재위치 또는 이송위치로의 자세변화를 유도하는 선회 데크, 및 상기 선회 데크에 설치되어 상기 잉곳을 탑재위치 또는 이송위치에서의 고정을 각각 조절하는 파지 이송부를 구비하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션을 개시한다.

본 발명은 중성자 핵변환 도핑을 위해 잉곳을 작업수조의 외부에서 내부를 향해 이송하고, 작업수조 내부의 장전 및 인계부에서 단일의 리그에 대해 다수의 잉곳을 층상으로 장전하여 후속의 핵변환 공정으로의 이송을 대기할 수 있게 하며, 핵변환후 이송된 잉곳을 다시 장전 및 인계부에 구비된 냉각통의 내부로 이송하여 후속되는 냉각 공정으로의 이송을 대기할 수 있게 하는 일련의 공정 처리를 자동화하여 구현할 수 있으므로, 잉곳의 운반시 발생될 수 있는 손상 문제를 보다 적극적으로 해결할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 이송모듈의 파지 이송부에 대한 구성에 있어, 파지용 액츄에이터와 흡착용 실린더를 이용하여 잉곳을 이중의 안정된 구조로 고정할 수 있으므로, 잉곳을 이송하는 전 과정에서 낙하의 위험을 원천적으로 배제할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 작업수조의 내부로 잉곳을 이송하는 과정에서 승강 데크에 대한 선회 데크의 거동자세를 선회 이동용 액츄에이터의 동작을 통해 자동적으로 구현할 수 있고, 리그의 내부로 잉곳을 장전하는 과정에서 파지용 액츄에이터를 해제하고 흡착용 실린더에 의한 단독적인 고정상태에서 이송용 액츄에이터의 동작에 따른 잉곳의 상하방향으로의 이동을 구현할 수 있으므로, 잉곳의 장전을 더욱 용이하게 할 수 있게 된다.

이 과정에서 본 발명은 위치 검출부에 의한 마운팅 블록과 리그 사이의 정확한 위치 검출과 함께 좌우 이동용 액츄에이터에 의한 정확한 위치 조절을 기반으로 리그에 대한 잉곳의 장전 위치를 정밀하게 맞출 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 다음 번 잉곳의 장전을 위해 선회 데크의 거동 자세를 선회 이동용 액츄에이터의 역방향 작동을 기반으로 원래 상태로 정확하게 전환할 수 있으므로, 이송모듈에 대한 잉곳의 재장전을 보다 용이하게 구현할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션의 사용상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션에 있어, 구동부와 이송모듈의 구성을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션에 있어, 이송모듈의 선회상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2와 도 3에 각각 도시된 구동부와 이송모듈을 후방에서 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션의 이송모듈이 작업수조의 내부에 위치한 장전 및 인계부를 향해 하강 이동상태를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션의 사용상태를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조로 하면, 본 발명은 실리콘 잉곳에 대한 중성자 핵변환 도핑을 위한 스테이션으로서, 작업수조(1)의 외부에 위치하도록 배치되는 구동부(3), 상기 구동부(3)의 작동에 의해 잉곳(I)을 탑재하여 상기 작업수조(1)의 내부로 이동하도록 승강 데크(50)를 갖춘 이송모듈(5), 및 상기 작업수조(1)의 내부에 설치되어 이송된 상기 잉곳(I)을 정해진 위치에 수납하여 일시적으로 거치하는 장전 및 인계부(7)를 포함하여 구성된다.

상기 작업수조(1)는 소정량의 냉각용 유체를 저장하는 것으로, 측벽부에 해당하는 라이너(10)에 상기 이송모듈(5)의 승강을 안내하는 레일 프레임(12)을 상하방향으로 수직하게 설치하고, 상기 레일 프레임(12)의 하단측 자유단부와 인접한 위치에 상기 장전 및 인계부(7)를 배치하도록 구성된다.

이 경우, 상기 레일 프레임(12)은 상기 작업수조(1)의 내부에서 상기 장전 및 인계부(7)를 향한 상기 이송모듈(5)의 이동을 가이드 하는 역할을 수행하는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 상기 라이너(10)에 대해 수직하게 고정되는 적어도 한 쌍의 로드부재로 이루어진다. 즉, 상기 레일 프레임(12)은 상기 이송모듈(5)에 대한 상하방향의 이동을 안정적이면서도 정확하게 안내하는 역할을 수행하도록 구성된다.

상기 구동부(3)는 상기 작업수조(1)의 상측 외부에 위치하는 것으로, 상기 이송모듈(5)의 승강을 조절하는 구동모터(30)와 이를 제어하는 제어반(미도시)을 구비한다. 본 발명의 실시예에서 상기 구동부(3)는 상기 작업수조(1)의 상부에 위치하는 것으로 한정하였으나, 상기 작업수조(1)의 외부라면 어느 것이라도 무방할 것이다. 또한, 상기 구동부(3)에 대한 세부적인 구성은 도 2와 도 3 및 도 4에 각각 도시되어 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션에 있어, 구동부와 이송모듈의 구성을 확대하여 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션에 있어, 이송모듈의 선회상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 2와 도 3에 각각 도시된 구동부와 이송모듈을 후방에서 도시한 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조로 하면, 상기 구동부(3)는 상기 구동모터(30)에 의해 회전하는 보빈(32), 상기 보빈(32)의 외주면에 권취되고 상기 이송모듈(5)과 연결되는 와이어(34), 및 상기 와이어(34)에 걸리는 장력을 검출하는 로드셀(미도시)을 구비한다.

상기 보빈(32)은 상기 구동모터(30)의 회전축에 결합되어 연동하여 회전하는 것으로, 외주면에 상기 와이어(34)의 일측 자유단부를 고정시킨 상태에서 회전에 의해 상기 와이어(34)를 감거나 풀도록 구성된다. 이 경우, 상기 와이어(34)의 타측 자유단부는 상기 이송모듈(5)에 결합되어 고정된다.

상기 로드셀은 상기 와이어(34)에 걸리는 장력의 검출을 통해 상기 이송모듈(5)에 상기 잉곳(I)의 탑재 여부를 확인하는 일종의 하중 검출용 센서에 해당하는 것이다. 이 경우, 상기 로드셀로부터 검출된 하중 정보는 상기 제어반으로 입력되도록 구성된다.

또한, 상기 구동부(3)는 상기 보빈(32)과 상기 이송모듈(5) 사이를 연결하는 상기 와이어(34)의 배치경로 중에 구비되어 상기 와이어(34)에 의한 장력의 전달 방향을 자유롭게 조절함과 동시에 하중의 부담 정도를 경감하기 위한 도르래 유닛(36)을 더 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 도르래 유닛(36)은 복수의 도르래와 이를 고정 지지하기 위한 부재를 포함하는 것으로, 상기 와이어(34)에 대한 배치 경로의 조절과 상기 와이어(34)에 걸리는 장력을 경감하는 역할을 수행하게 된다.

상기 이송모듈(5)은 상기 잉곳(I)을 탑재하고 상기 구동부(3)의 작동에 따라 상기 작업수조(1)의 내부를 향해 이동 가능하게 설치되는 것으로, 상기 구동부(3)에 의해 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 승강 데크(50), 상기 승강 데크(50)에 대해 선회 가능하게 설치되는 선회 데크(52), 및 상기 선회 데크(52)에 설치되어 상기 잉곳(I)의 탑재와 이송을 각각 조절하는 파지 이송부(54)를 포함하여 구성된다.

상기 승강 데크(50)는 상기 구동부(3)의 와이어(34)와의 결합을 통해 상하방향으로 이동 가능하게 됨으로써 상기 작업수조(1)의 내부를 향해 상기 잉곳(I)을 이송하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 승강 데크(50)는 저면부위가 상기 레일 프레임(12)에 대해 상하방향으로 이동 가능하게 지지되도록 구성된다. 즉, 상기 승강 데크(50)는 상기 구동모터(30)의 동작에 의해 상기 보빈(32)의 외주면에 권취되는 상기 와이어(34)의 풀림과 감김에 의해 상기 레일 프레임(12)을 따라 상기 작업수조(1)의 상부에서 상기 작업수조(1)의 내부에 위치한 상기 장전 및 인계부(7)를 향해 하향 이동하거나 또는 반대로 상향 이동할 수 있게 된다.

상기 선회 데크(52)는 상기 승강 데크(50)에 대해 힌지지점(H)을 매개로 전방을 향해 하부방향으로 선회 가능하게 설치되어 상기 이송모듈(5)에 대한 상기 잉곳(I)의 탑재위치 또는 이송위치로의 자세변화를 유도하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 선회 데크(52)는 상기 승강 데크(50)에 대해 수평한 위치에서 상기 잉곳(I)에 대한 탑재위치(도 2에 도시)를 설정하게 되고, 상기 승강 데크(50)에 대해 전방으로 하향 선회되는 수직한 위치에서 상기 잉곳(I)에 대한 이송위치(도 3에 도시)를 설정하게 된다.

상기 파지 이송부(54)는 상기 선회 데크(52)에 설치되어 상기 잉곳(I)의 탑재위치에서 탑재를 위한 고정과 이송위치에서 이송을 위한 고정을 각각 조절하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 파지 이송부(54)는 상기 잉곳(I)에 대한 탑재위치로의 고정과 해제, 및 이송위치로의 고정과 해제를 각각 상기 제어반으로부터 제공되는 제어신호에 따라 수행하도록 구성된다. 이를 위해, 상기 파지 이송부(54)는 상기 선회 데크(52) 상에서 상기 잉곳(I)의 탑재용 고정 상태를 조절하는 파지부, 상기 선회 데크(52) 상에서 상기 잉곳(I)의 전후진방향으로의 이동을 조절하는 이송부, 및 상기 잉곳(I)에 대한 상기 이송부의 이송용 고정 상태를 조절하는 흡착부를 구비한다.

상기 파지부는 상기 선회 데크(52)의 탑재위치에서 상기 잉곳(I)을 고정하기 위한 수평 고정장치로서, 상기 선회 데크(52)의 전방에서 수평하게 배치되는 제1가이드 로드(53)를 매개로 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되는 마운팅 블록(56), 상기 마운팅 블록(56)의 양측부에서 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 잉곳(I)의 측부를 고정 가능하게 하는 그리퍼(58), 및 상기 마운팅 블록(56)에 설치되고 상기 그리퍼(58)에 대해 좌우방향으로의 이동력을 제공하는 파지용 액츄에이터(60)를 구비한다. 이 경우, 상기 파지용 액츄에이터(60)는 상기 그리퍼(58)를 좌우방향으로 이동 가능하게 장착하는 플런저를 구비함은 물론이다. 또한, 상기 파지용 액츄에이터(60)의 작동은 상기 제어반으로부터 제공되는 작동신호에 의해 이루어지도록 구성된다.

상기 이송부는 상기 선회 데크(52)에 장착된 상태에서 상기 잉곳(I)의 일측 단부면에 대해 전후진방향으로 이동력을 제공하는 이송용 액츄에이터(62)로 이루어진다. 특히, 상기 이송용 액츄에이터(62)는 상기 잉곳(I)의 이동을 위한 스트로크를 한정된 공간 내에서 보다 크게 증대시키기 위해 다단의 실린더 조립체로 구성되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 이송용 액츄에이터(62)는 상기 선회 데크(52)의 후방에서 수평하게 배치되는 제2가이드 로드(55)를 매개로 상기 마운팅 블록(56)과 함께 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되는 베이스 플레이트(64), 상기 베이스 플레이트(64)에 대해 수직한 방향으로 고정되는 고정 브래킷(66), 상기 고정 브래킷(66)에 대해 수평한 방향으로 결합되어 고정 지지되는 1차 실린더(68), 상기 1차 실린더(68)의 플런저에 결합되고 상기 고정 브래킷(66)의 외측에 위치하면서 상기 베이스 플레이트(64)에 대해 수직한 방향으로 배치되는 이동 브래킷(70), 및 상기 이동 브래킷(70)에 대해 수평한 방향으로 결합되어 고정 지지되는 2차 실린더(72)를 구비한다.

이 경우, 상기 2차 실린더(72)의 플런저는 상기 이동 브래킷(70)을 관통하여 상기 흡착부와 연결되도록 구성된다. 또한, 상기 이송용 액츄에이터(62)에 있어 상기 1차 실린더(68)와 상기 2차 실린더(72)의 작동은 모두 상기 제어반으로부터 제공되는 작동신호에 의해 이루어지도록 구성된다.

즉, 상기 이송용 액츄에이터(62)에 있어, 상기 1차 실린더(68)는 상기 선회 데크(52)에 대해 좌우방향으로 이동 가능하게 고정되는 상기 베이스 플레이트(64)에 설치되기 때문에, 상기 선회 데크(52)와 함께 연동하여 상기 승강 데크(50)에 대해 선회함으로써 거동자세를 자유롭게 변화시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 상기 베이스 플레이트(64)를 매개로 하여 상기 선회 데크(52)와는 별도로 좌우방향으로 단독적인 이동을 구현할 수 있게 된다.

또한, 상기 2차 실린더(72)는 상기 이동 브래킷(70)이 상기 1차 실린더(68)의 플런저에 고정되어 있기 때문에 상기 1차 실린더(68)의 플런저 동작에 따라 전후진방향으로 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 이를 위해, 상기 1차 실린더(68)의 플런저는 상기 고정 브래킷(66)을 관통하여 외부로 출몰 가능하게 설치된다. 또한, 상기 2차 실린더(72)의 플런저는 상기 이동 브래킷(70)을 관통하여 외부로 출몰 가능하게 설치되면서 자유단부가 상기 흡착부와 연결되도록 구성된다.

아울러, 상기 이동 브래킷(70)은 상기 고정 브래킷(66)의 외측에 배치되면서 상기 고정 브래킷(66)을 관통하도록 설치되는 제3가이드 로드(71)를 매개로 상기 고정 브래킷(66)에 대해 자유롭게 전후진방향으로 이동 가능하게 지지되도록 구성된다.

상기 흡착부는 상기 선회 데크(52)의 이송위치에서 상기 잉곳(I)을 고정하기 위한 수직 고정장치로서, 상기 이송부에 대해 연동 가능하게 설치된 상태에서 상기 잉곳(I)의 단부면과 외부로부터 제공되는 진공압을 이용하여 결합되는 흡착유닛으로 이루어진다. 이 경우, 상기 흡착유닛은 상기 이송부에 대해 연동 가능하게 설치되는 흡착용 실린더(74), 및 상기 흡착용 실린더(74)의 플런저에 설치되어 상기 잉곳(I)의 단부면과 진공압을 매개로 직접적으로 결합되는 흡착판(76)을 구비한다. 또한, 상기 흡착용 실린더(74)는 상기 제어반으로부터 제공되는 작동신호에 따른 진공압의 공급 및 차단에 의해 상기 흡착판(76)을 통해 상기 잉곳(I)의 단부면과 결합 또는 이탈이 가능하도록 구성된다.

또한, 상기 이송모듈(5)은 상기 선회 데크(52)에 대해 상기 파지 이송부(54)를 좌우방향으로 이동 가능하게 설치하는 좌우 이동용 액츄에이터(78)를 더 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 좌우 이동용 액츄에이터(78)는 상기 선회 데크(52) 상에서 상기 마운팅 블록(56)을 좌우방향으로 이동 가능하게 하는 역할을 수행하게 된다. 이를 위해, 상기 좌우 이동용 액츄에이터(78)는 저면부위가 상기 선회 데크(52)에 대해 고정되도록 설치됨과 동시에, 상기 마운팅 블록(56)에 대해 플런저의 자유단부가 고정되도록 설치된다. 아울러, 상기 좌우 이동용 액츄에이터(78)의 작동은 상기 제어반으로부터 제공되는 작동신호에 의해 이루어지도록 구성된다.

또한, 상기 이송모듈(5)은 상기 승강 데크(50)에 대한 상기 선회 데크(52)의 탑재위치 또는 이송위치로의 자세변화를 가변적으로 구현하는 선회 이동용 액츄에이터(80)를 더 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 선회 이동용 액츄에이터(80)는 상기 승강 데크(50)에 대해 일단부가 회전 가능하게 고정되는 실린더(82), 및 상기 실린더(82)에 제공되는 작동압의 공급 및 배출에 따라 왕복 이동이 가능하고 상기 선회 데크(52)에 대해 자유단부가 회전 가능하게 고정되는 실린더 로드(84)를 구비한다. 아울러, 상기 선회 이동용 액츄에이터(80)의 작동은 상기 제어반으로부터 제공되는 작동신호에 의해 이루어지도록 구성된다.

또한, 상기 이송모듈(5)은 상기 장전 및 인계부(7)에 대한 상기 파지 이송부(54)의 정확한 이송 위치를 검출하기 위한 위치 검출부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 위치 검출부는 상기 잉곳(I)이 상기 파지 이송부(54)의 작동에 따라 상기 장전 및 인계부(7)로 이동하여 정해진 수납위치로 장전 또는 정해진 수납위치로부터 인출될 경우, 상기 파지 이송부(54)가 정확한 수납위치로 이동하는 지의 여부를 검출하여 상기 제어반으로 검출된 위치정보를 전송함으로써, 정확한 수납위치로 이송될 수 있게 하는 데 도움을 주게 된다. 부연하자면, 상기 위치 검출부는 상기 파지 이송부(54)를 정확한 수납위치로 안내하는 역할을 수행하는 것이다.

이를 위해, 상기 위치 검출부는 상기 장전 및 인계부(7)에 위치하는 수납위치를 정확하게 인지할 수 있는 부위에 설치되는 바, 예컨대 상기 마운팅 블록(56)의 전면부위에서 상기 장전 및 인계부(7)를 향해 설치되는 포지션 센서를 그 예로 들 수 있을 것이다.

도 5는 도 3에 도시된 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션의 이송모듈이 작업수조의 내부에 위치한 장전 및 인계부를 향해 하강 이동상태를 도시한 사시도이다.

도 5를 참조로 하면, 상기 장전 및 인계부(7)는 상기 작업수조(1)의 내부에 고정되어 상기 잉곳(I)을 정해진 수납위치에 대해 수납하여 일시적으로 거치하는 역할을 수행하는 것으로, 상기 잉곳(I)을 다수의 수량으로 내부에 층상으로 장전하는 리그(86)와 냉각통(88)을 포함하여 구성된다.

이를 위해, 상기 장전 및 인계부(7)는 상기 작업수조(1)의 라이너(10)에 대해 수평하게 결합되는 고정바아(90), 상기 고정바아에 결합되는 지지 브래킷(92), 및 상기 지지 브래킷에 대해 수평하게 결합되어 상기 리그(86)와 상기 냉각통(88)을 상부에 각각 안착시켜 지지하는 받침대(94)를 구비한다. 본 발명의 실시예에서 상기 고정바아(90)는 상기 작업수조(1)의 라이너(10)에 대해 상하로 이격된 상태에서 수평하게 결합되는 한 쌍의 부재로 이루어지고, 상기 지지 브래킷(92)은 상기 고정바아(90)의 양단부에 각각 결합되는 한 쌍의 부재로 이루어지며, 상기 받침대(94)는 상기 한 쌍의 지지 브래킷(92) 사이에서 수평하게 결합되어 설치되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서 상기와 같이 구성된 본 발명은 반도체의 제조를 위해 피도핑물인 실리콘 잉곳(I)에 대해 중성자 핵변환을 실시함에 있어, 상기 이송모듈(5)을 이용하여 상기 잉곳(I)을 상기 장전 및 인계부(7)로 이송할 때 상기 잉곳(I)의 손상을 원천적으로 배제할 수 있게 된다.

먼저, 상기 잉곳(I)을 상기 리그(86)로 장전할 경우, 상기 파지 이송부(54)의 파지부를 이용하여 상기 잉곳(I)의 측면부를 안정적으로 고정할 수 있게 된다. 즉, 상기 마운팅 블록(56)에 대해 상기 잉곳(I)을 탑재할 경우, 상기 파지용 액츄에이터(60)의 작동에 따라 상기 그리퍼(58)는 상기 잉곳(I)의 양측부를 견고하게 고정할 수 있게 된다.

또한, 상기 파지 이송부(54)의 흡착부를 이용하여 상기 잉곳(I)의 단부면을 안정적으로 고정할 수 있게 된다. 즉, 상기 흡착용 실린더(74)의 흡착판(76)은 상기 마운팅 블록(56)에 대해 상기 그리퍼(58)에 의해 고정된 상기 잉곳(I)의 단부면을 진공압으로 견고하게 고정할 수 있게 된다.

이어, 상기 선회 이동용 액츄에이터(80)의 작동에 의해 상기 선회 데크(52)는 상기 승강 데크(50)로부터 전방을 향해 수직한 상태로 위치 전환하게 되는 데, 이 과정에서 상기 파지 이송부(54)를 구성하는 파지부와 이송부 및 흡착부도 함께 상기 선회 데크(52)와 같이 탑재위치에서 이송위치로의 자세변화를 이루게 된다.

이어, 상기 구동모터(30)의 작동에 의해 상기 보빈(32)으로부터 상기 와이어(34)가 풀리게 되면, 상기 승강 데크(50)는 상기 레일 프레임(12)을 따라 상기 작업수조(1)의 내부를 향해 수직한 방향으로 하향 이동하게 된다. 이 과정에서 상기 선회 데크(52)도 상기 승강 데크(50)와 함께 하강할 수 있게 된다.

이어, 상기 승강 데크(50)가 상기 장전 및 인계부(7)에 인접한 위치에 도달하면, 상기 좌우 이동용 액츄에이터(78)의 작동에 의해 상기 리그(86)의 위치에 맞춰 상기 마운팅 블록(56)의 좌우방향 위치에 대한 세팅이 이루어지게 되는 데, 이는 상기 위치 검출부로부터 입력되는 상기 마운팅 블록(56)에 대한 위치 정보에 기초한 상기 제어반의 제어신호에 의해 구현되는 것이다.

이와 같이 상기 잉곳(I)과 상기 리그(86) 사이의 위치 세팅이 완료된 다음에는 상기 파지 이송부(54)의 파지부에 대한 작동 해제가 1차적으로 이루어지게 된다. 즉, 상기 파지용 액츄에이터(60)의 해제 동작에 의해 상기 잉곳(I)에 대한 상기 그리퍼(58)의 고정 상태가 해제된다. 이 과정에서 상기 흡착용 실린더(74)의 흡착판(76)에 의한 상기 잉곳(I)의 고정 상태는 그대로 유지된다.

이어, 상기 이송용 액츄에이터(62)의 동작에 의한 상기 잉곳(I)의 전진방향 이동이 개시되어 상기 리그(86)의 내부로 상기 잉곳(I)이 삽입되는 일련의 장전 동작이 수행된다. 또한, 상기 리그(86)에 대한 상기 잉곳(I)의 장전이 완료되면, 상기 흡착용 실린더(74)에 제공된 진공압이 해제되어 상기 흡착판(76)과 상기 잉곳(I) 사이의 고정력은 해제되고, 상기 이송용 액츄에이터(62)의 역방향 구동에 의해 상기 흡착용 실린더(74)는 상승하게 된다.

이어, 상기 구동모터(30)의 역방향 회전에 의해 상기 와이어(34)에 장력이 가해지면, 상기 승강 데크(50)는 상기 레일 프레임(12)을 따라 상기 작업수조(1)의 상부를 향해 수직한 방향으로 다시 상향 이동하게 되고, 상기 승강 데크(50)의 상향 이동이 완료되면, 상기 선회 이동용 액츄에이터(80)의 역방향 동작에 의해 상기 승강 데크(50)는 원래의 상태대로 이송위치에서 탑재위치로의 자세변화를 이루게 되므로, 상기 잉곳(I)의 다음 번 장전을 위한 준비 작업을 마치게 된다.

아울러, 상기와 같은 일련의 과정이 반복되어 상기 장전 및 인계부(7) 상에 위치한 상기 리그(86)의 내부로 상기 잉곳(I)의 장전이 완료되면, 별도의 설비에 대한 가동에 의해 상기 잉곳(I)은 중성자 핵변환 도핑 처리를 위해 노심으로 이동하게 되고, 도핑 처리가 완료된 다음에는 상기 냉각통(88)의 내부로 상기 잉곳(I)이 옮겨진 다음 냉각 처리를 위해 상기 작업수조(1)의 내부 소정의 위치로 이동하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1-작업수조 3-구동부
5-이송모듈 7-장전 및 인계부
10-라이너 12-레일 프레임
30-구동모터 32-보빈
34-와이어 36-도르래 유닛
50-승강 데크 52-선회 데크
54-파지 이송부 56-마운팅 블록
58-그리퍼 60-파지용 액츄에이터
62-이송용 액츄에이터 64-베이스 플레이트
66-고정 브래킷 68-1차 실린더
70-이동 브래킷 72-2차 실린더
74-흡착용 실린더 76-흡착판
78-좌우 이동용 액츄에이터 80-선회 이동용 액츄에이터
82-실린더 84-실린더 로드
86-리그 88-냉각통
90-고정바아 92-지지 브래킷
94-받침대

Claims

작업수조의 외부에 위치하고 구동모터와 제어반을 포함하는 구동부;
잉곳을 탑재하고 상기 구동부의 작동에 따라 상기 작업수조의 내부를 향해 이동 가능하게 설치되는 이송모듈; 및
상기 작업수조의 내부에 고정되어 상기 잉곳을 수납하는 장전 및 인계부를 포함하고,
상기 이송모듈은,
상기 구동부에 의해 상하방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 작업수조의 내부를 향해 상기 잉곳을 이송하는 승강 데크;
상기 승강 데크에 대해 선회 가능하게 설치되어 상기 이송모듈에 대한 상기 잉곳의 탑재위치 또는 이송위치로의 자세변화를 유도하는 선회 데크; 및
상기 선회 데크에 설치되어 상기 잉곳을 탑재위치 또는 이송위치에서의 고정을 각각 조절하는 파지 이송부를 구비하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 1에 있어서,
상기 구동부는,
상기 구동모터와 연동하는 보빈;
상기 보빈에 권취되어 상기 승강 데크와 연결되는 와이어; 및
상기 와이어에 걸리는 장력을 검출하는 로드셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 2에 있어서,
상기 보빈과 상기 승강 데크 사이를 연결하는 상기 와이어의 배치경로 중에 구비되는 도르래 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 1에 있어서,
상기 작업수조의 내부에서 상기 장전 및 인계부를 향한 상기 이송모듈의 이동을 가이드 하는 레일 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 4에 있어서,
상기 레일 프레임은 상기 작업수조의 라이너에 대해 수직하게 고정되어 상기 승강 데크에 대한 상하방향으로의 이동을 가이드 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 1에 있어서,
상기 파지 이송부는,
상기 선회 데크 상에서 상기 잉곳의 탑재를 조절하는 파지부;
상기 선회 데크 상에서 상기 잉곳에 대한 전후진방향으로의 이동을 조절하는 이송부; 및
상기 잉곳에 대한 상기 이송부의 고정 상태를 조절하는 흡착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 6에 있어서,
상기 파지부는,
상기 선회 데크 상에서 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되는 마운팅 블록;
상기 마운팅 블록에 대해 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 잉곳을 고정하는 그리퍼; 및
상기 그리퍼에 대해 좌우방향으로의 이동력을 제공하는 파지용 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 6에 있어서,
상기 이송부는 상기 선회 데크 상에서 상기 잉곳에 대해 전후진방향으로 이동력을 제공하는 이송용 액츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 8에 있어서,
상기 이송용 액츄에이터는,
상기 선회 데크에 고정되는 1차 실린더; 및
상기 1차 실린더의 플런저에 고정되어 이동 가능하게 설치되고 상기 흡착부에 이동력을 전달하는 2차 실린더를 구비하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 9에 있어서,
상기 1차 실린더는 상기 선회 데크에 설치되는 베이스 플레이트에 대해 결합되는 고정 브래킷을 매개로 지지되고, 상기 1차 실린더의 플런저는 상기 고정 브래킷을 관통하여 외부로 출몰 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 10에 있어서,
상기 베이스 플레이트는 상기 선회 데크 상에서 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 10에 있어서,
상기 2차 실린더는 상기 1차 실린더의 플런저에 고정되는 이동 브래킷에 고정되고, 상기 2차 실린더의 플런저는 상기 이동 브래킷을 관통하여 상기 흡착부와 연결되는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 12에 있어서,
상기 이동 브래킷은 상기 고정 브래킷에 대해 전후진방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 6에 있어서,
상기 흡착부는,
상기 이송부에 대해 연동 가능하게 설치되는 흡착용 실린더; 및
상기 흡착용 실린더의 플런저에 설치되어 상기 잉곳과 결합되는 흡착판을 구비하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 7에 있어서,
상기 선회 데크에 대해 상기 파지 이송부를 좌우방향으로 이동 가능하게 설치하는 좌우 이동용 액츄에이터, 및 상기 파지 이송부의 위치 검출을 위한 위치 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 15에 있어서,
상기 좌우 이동용 액츄에이터는 상기 선회 데크 상에서 상기 마운팅 블록에 대해 좌우방향으로 이동력을 제공하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 1에 있어서,
상기 승강 데크에 대한 상기 선회 데크의 탑재위치 또는 이송위치로의 자세변화를 구현하는 선회 이동용 액츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 17에 있어서,
상기 선회 이동용 액츄에이터는,
상기 승강 데크에 고정되는 실린더; 및
상기 실린더에 대해 이동 가능하게 설치되고 상기 선회 데크에 고정되는 실린더 로드를 구비하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.
청구항 1에 있어서,
상기 장전 및 인계부는,
상기 작업수조의 라이너에 대해 수평하게 결합되는 고정바아;
상기 고정바아에 결합되는 지지 브래킷; 및
상기 지지 브래킷에 대해 수평하게 결합되는 받침대를 구비하는 것을 특징으로 하는 중성자 핵변환 도핑 잉곳 스테이션.