KR20220045309A - 오버헤드 호이스트 이송 시스템 - Google Patents

오버헤드 호이스트 이송 시스템 Download PDF

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KR20220045309A
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조준규
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Abstract

본 기술은 오버헤드 호이스트 이송 시스템에 관한 것으로, 베이스 플레이트에 고정되어 하방으로 돌출된 적어도 하나 이상의 자기모듈을 구비하는 체결부를 포함하는 운송수단; 상기 자기모듈에 대응하도록 형성된 체결부재를 구비하는 헤더부를 포함하는 웨이퍼 박스; 및 상기 체결부와 상기 웨이퍼 박스 사이의 탈부착을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하고, 상기 자기모듈은 링타입의 단면형상을 갖는 프레임, 상기 프레임 내에 고정 설치된 제1영구자석, 상기 프레임 내에 회전 가능하도록 설치된 제2영구자석 및 상기 제어신호에 응답하여 상기 제2영구자석을 회전시키는 자기스위치를 포함할 수 있다.

Description

오버헤드 호이스트 이송 시스템{OVERHEAD HOIST TRANSPORT SYSTEM}
본 발명은 물류 이송 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 공정 장치들 사이에서 웨이퍼 박스를 이송하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조하기 위한 반도체 공정 장치들은 클린룸(clean room)내에 연속적으로 배치되어 웨이퍼에 대해 다양한 공정을 수행한다. 반도체 장치 제조 공정을 수행하기 위한 대상물 즉, 웨이퍼는 웨이퍼 박스에 수납된 상태로 각 반도체 공정 장치로 제공되거나, 또는 웨이퍼 박스를 이용하여 각 반도체 공정 장치로부터 회수될 수 있다. 참고로, 웨이퍼 박스는 풉(foup)이라 불리기도 한다.
웨이퍼 박스는 반도체 공정 장치들이 연속적으로 배치된 클린룸의 천장에 설치된 오버헤드 호이스트 이송 시스템(Overhead Hoist Transport system, OHT system)에 의해 이송된다. 오버헤드 호이스트 이송 시스템은 클린룸의 천장에 설치된 레일 및 웨이퍼 박스를 탈부착하여 레일을 따라 이동하는 운송수단(vbehicle)을 포함한다. 운송수단은 레일을 따라 이동하는 주행부 및 주행부에 고정되어 웨이퍼 박스를 탈부착하여 이송하는 이송부를 포함한다.
종래기술에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템은 운송수단으로부터 웨이퍼 박스를 탈부착하기 위해 복수의 기계적 장치들을 사용하였다. 그러나, 기계적 장치들을 사용하여 웨이퍼 박스를 탈부착함에 따라 탈부착시 발생하는 미세 진동 및 충격에 의하여 반도체 장치의 수율이 저하되는 문제점이 발생하고 있다. 또한, 복수의 기계적 장치들로 구성됨에 따라 높은 초기 설치비용, 높은 유지 보수 비용, 물리적인 탈부착시간 단축의 한계, 기계적 장치들의 마모 및 고장에 의한 웨이퍼 박스 낙하사고와 같은 다양한 문제점이 발생하고 있다.
본 발명의 실시예는 운송수단으로부터 웨이퍼 박스를 기계적 장치들을 이용하여 탈부착함에 따라 발생하는 문제점들을 근본적으로 해결하기 위해 자기에너지를 이용하여 운송수단으로부터 웨이퍼 박스를 탈부착할 수 있는 오버헤드 호이스트 이송 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템은 베이스 플레이트에 고정되어 하방으로 돌출된 적어도 하나 이상의 자기모듈을 구비하는 체결부를 포함하는 운송수단; 상기 자기모듈에 대응하도록 형성된 체결부재를 구비하는 헤더부를 포함하는 웨이퍼 박스; 및 상기 체결부와 상기 웨이퍼 박스 사이의 탈부착을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자기모듈은 링타입의 단면형상을 갖는 프레임, 상기 프레임 내에 고정 설치된 제1영구자석, 상기 프레임 내에 회전 가능하도록 설치된 제2영구자석 및 상기 제어신호에 응답하여 상기 제2영구자석을 회전시키는 자기스위치를 포함할 수 있다.
상술한 과제의 해결 수단을 바탕으로 하는 본 기술은 기계적 장치들을 배제하고, 자기에너지를 이용하여 웨이퍼 박스를 탈부착함으로서, 웨이퍼 박스 탈부착시 미세 진동 및 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 이들의 접촉면 사이에 삽입된 완충부재를 구비함으로서, 웨이퍼 박스 탈부착시 미세 진동 및 충격이 발생하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 기술은 링타입 프레임, 제1영구자석, 제2영구자석 및 자기스위치로 구성된 자기모듈을 이용하여 웨이퍼 박스를 탈부착함으로서, 초기 설치비용을 절감할 수 있고, 기설치된 기계적 장치들을 저렴한 비용으로 대체할 수 있다. 아울러, 자기모듈은 저렴한 부속 및 단순한 구성을 갖기 때문에 유지 보수 측면에서 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
또한, 본 기술에서 자기모듈은 제2영구자석을 회전시키는 동작만으로 웨이퍼 박스를 탈부착할 수 있기 때문에 탈부착시 소요되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있다. 이를 통해, 오버헤드 호이스트 이송 시스템에서 전체 이송시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 기술은 자기모듈의 이상 발생시 자기에너지가 발생하지 않기 때문에 웨이퍼 박스를 원천적으로 체결부에 부착 및 견일할 수 없다. 따라서, 웨이퍼 박스 낙하사고를 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 기술은 웨이퍼 박스의 헤더부에 체결부재만을 결합시키면 체결부에 웨이퍼 박스를 탈부착할 수 있기 때문에 기존의 웨이퍼 박스를 재활용할 수 있고, 기존의 기계적 장치들로 탈부착 동작을 수행하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템과 호환성이 매우 높다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템의 운송수단을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템의 웨이퍼 박스를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템의 운송수단에서 체결부를 설명하기 위한 사시도로서, 도 2a는 웨이퍼 박스의 헤더부와 마주보는 체결부의 하부를 도시한 사시도이고, 도 2b는 승강부와 마주보는 체결부의 상부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 운송수단의 체결부에서 자기모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a 및 도 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템에서 부착 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 5a는 부착 동작시 체결부와 헤더부의 형태를 도시한 단면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 A영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템에서 탈착 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 6a는 탈착 동작시 체결부와 헤더부의 형태를 도시한 단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 B영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
후술하는 본 발명의 실시예는 운송수단에 웨이퍼 박스를 기계적 장치들을 이용하여 탈부착함에 따라 발생하는 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 오버헤드 호이스트 이송 시스템을 제공하기 위한 것이다. 여기서, 오버헤드 호이스트 이송 시스템은 웨이퍼 박스 및 웨이퍼 박스를 탈부착하여 이송하는 운송수단(vehicle)을 포함하는 시스템을 지칭한다.
참고로, 공지된 오버헤드 호이스트 이송 시스템은 운송수단으로부터 웨이퍼 박스를 탈부착하기 위해 복수의 기계적 장치들을 사용함에 따라 다음과 같은 고질적인 문제점들을 갖는다. 첫째, 운송수단에 웨이퍼 박스를 탈부착하는 과정에서 미세 진동 및 충격이 발생하고, 탈부착 과정에서 발생된 미세 진동 및 충격이 웨이퍼 박스내 웨이퍼로 전달되어 반도체 장치의 수율을 저하시키는 잠재적 원인으로 작용하는 문제점이 있다. 둘째, 운송수단에 웨이퍼 박스를 탈부착하기 위한 체결부가 다수의 기계적 장치들로 구성됨에 따라 초기 설치비용이 비싸고, 기계적 장치들 사이의 마찰 및 마모로 인해 주기적으로 이들을 수리 또는 교체해주어야 하기 때문에 유지 보수에 많은 비용 및 시간이 소요되는 문제점이 있다. 셋째, 체결부를 구성하는 기계적 장치들의 동작에 의해 웨이퍼 박스를 탈부착하기 때문에 물리적으로 탈부착시간을 단축하는데 한계가 있고, 이로 인해 전체 이송시간이 증가하는 문제점이 있다. 넷째, 체결부를 구성하는 기계적 장치들은 사용시간이 증가하면 필연적으로 이격, 마모, 고장, 파손 등이 발생하게 되며, 이로 인해 웨이퍼 박스 낙하사고가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 후술하는 본 발명의 실시예는 상술한 문제점들을 근본적으로 해결하기 위해 자기에너지를 이용하여 운송수단에 웨이퍼 박스를 탈부착할 수 있는 오버헤드 호이스트 이송 시스템을 제공한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템은 베이스 플레이트에 고정되어 하방으로 돌출된 적어도 하나 이상의 자기모듈을 구비하는 체결부를 포함하는 운송수단, 자기모듈에 대응하도록 형성된 체결부재를 구비하는 헤더부를 포함하는 웨이퍼 박스 및 체결부와 웨이퍼 박스 사이의 탈부착을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 자기모듈은 링타입의 단면형상을 갖는 프레임, 프레임 내에 고정 설치된 제1영구자석, 프레임 내에 회전 가능하도록 설치된 제2영구자석 및 제어신호에 응답하여 제2영구자석을 회전시키는 자기스위치를 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 박스 및 운송수단을 포함하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템의 운송수단을 설명하기 위한 사시도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템의 웨이퍼 박스를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템에서 운송수단(10)은 반도체 공정 장치들이 연속적으로 배치된 클린룸의 천장에 설치된 레일(미도시)을 따라 웨이퍼 박스(20)를 이송하기 위한 것으로, 주행부(100) 및 이송부(200)를 포함할 수 있다.
주행부(100)는 주행롤러(110), 주행롤러(110)를 회전시키기 위한 구동부(120) 및 이송부(200)와 주행부(100) 사이를 체결하기 위한 몸체(130)를 포함할 수 있다. 주행부(100)는 구동부(120)에 의해 주행롤러(110)가 회전하면서 레일을 따라 이동할 수 있다. 주행롤러(110)는 클린룸의 천장에 설치된 레일의 형상에 따라 다양한 구조를 가질 수 있다. 몸체(130)는 주행부(100) 하부면에 위치할 수 있고, 몸체(130)에 주행부(100) 및 이송부(200)를 각각 고정시키기 위해 적어도 하나 이상의 고정수단(미도시)을 포함할 수 있다.
이송부(200)는 웨이퍼 박스(20)를 부착하여 이송하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 이송부(200)는 하우징(210), 수평이동부(220), 승강부(230) 및 체결부(240)를 포함할 수 있다.
하우징(210)은 주행부(100)의 몸체(130)에 체결될 수 있고, 내부에 웨이퍼 박스(20)를 수용하기 위한 공간을 구비할 수 있다. 하우징(210)은 웨이퍼 박스(20)의 상하이동 및 수평이동을 위해 하방 및 일측 측면인 정면이 개방된 형태를 가질 수 있다. 여기서, 일측 측면은 운송수단(10)의 주행방향과 직교하는 방향일 수 있다. 수평이동부(220)는 하우징(210)의 개방된 정면 즉, 하우징(210)의 일측 측면을 통해 수평이동이 가능하도록 하우징(210)에 체결될 수 있다. 승강부(230)는 수평이동부(220)의 하부면에 회전 가능하게 체결될 수 있고, 벨트(232)를 권취하거나, 또는 권출할 수 있다. 체결부(240)는 벨트(232)의 단부에 고정될 수 있고, 자기에너지를 이용하여 웨이퍼 박스(20)를 탈부착하는 역할을 수행할 수 있다. 벨트(232)의 단부에 고정된 체결부(240)는 승강부(230)에 의해 상하이동할 수 있다.
한편, 도 1에서는 도시되지 않았으나, 이송부(200)는 감지부 및 제어부를 포함할 수 있다. 감지부는 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20)의 헤더부(22)를 정렬시키기 위한 정렬신호 및 체결부(240)와 헤더부(22)의 접촉 여부를 판단하기 위한 접촉신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 감지부는 정렬센서 및 재하센서를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부는 감지부로부터 정렬신호를 전달받아 주행부(100), 수평이동부(220) 및 승강부(230)를 각각 제어하여 체결부(240)의 위치를 조정할 수 있다. 또한, 제어부는 감지부로부터 접촉신호를 전달받아 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20) 사이의 탈부착을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 후술하겠지만, 제어부에서 생성된 제어신호는 체결부(240)로 전달되어 체결부(240) 내 자기모듈의 동작을 제어할 수 있다.
실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템에서 웨이퍼 박스(20)는 상단부에 판형태의 헤더부(22)를 구비할 수 있다. 헤더부(22)를 통해 운송수단(10)의 체결부(240)에 웨이퍼 박스(20)를 탈부착할 수 있다.
헤더부(22)는 중심부에 위치하는 정렬홈(24) 및 정렬홈(24)에 인접하여 후술하는 자기모듈에 대응하도록 형성된 적어도 하나 이상의 체결부재(26)를 포함할 수 있다. 체결부재(26)는 헤더부(22)의 표면에 부착 및 고정된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 체결부재(26)는 2mm 내지 10mm 범위의 두께를 가질 수 있고, 체결부재(26)와 접하는 자기모듈(250)의 표면적보다 더 큰 표면적을 가질 수 있다. 체결부재(26)는 내식성 및 내마모성을 갖고, 자기에너지에 반응하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 체결부재(26)는 자기에너지에 반응하는 금속 또는 금속합금으로 구성될 수 있다. 일례로, 체결부재(26)는 SUS400 계열의 스테인리스로 형성된 것일 수 있다. 이처럼, 웨이퍼 박스(20) 헤더부(22)에 체결부재(26)가 결합되어 자기에너지를 이용하여 탈부착 동작을 수행하거나, 종래 기계적 장치들을 이용하여 탈부착 동작을 수행할 수 있는 웨이퍼 박스(20)를 '하이브리드 웨이퍼 박스'라 지칭할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 일방향으로 정렬홈(24)의 양측에 직사각형의 평면형상을 갖는 2개의 체결부재(26)가 나란히 배치된 형태를 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 체결부재(26)는 후술하는 자기모듈의 형상 및 배치형태에 따라 다양한 평면형상 및 배치형태를 가질 수 있다. 또한, 체결부재(26)는 헤더부(22)의 전면을 덮는 형상을 가질 수도 있다.
또한, 도 2에서 도시하지는 않았으나, 헤더부(22)는 체결부재(26)의 표면 또는 체결부재(26)를 포함한 헤더부(22)의 전면을 덮도록 형성된 완충부재를 더 포함할 수도 있다. 완충부재는 실리콘, 고무 등 공지된 다양한 물질을 사용할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템의 운송수단에서 체결부를 설명하기 위한 사시도이다. 구체적으로, 도 2a는 웨이퍼 박스의 헤더부와 마주보는 체결부의 하부를 도시한 사시도이고, 도 2b는 승강부와 마주보는 체결부의 상부를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 운송수단의 체결부에서 자기모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 체결부(240)는 베이스 플레이트(241) 고정되어 하방으로 돌출된 센터링콘(centering corn, 242), 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20) 사이의 탈부착을 제어하는 제어부(260), 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20)의 정렬 및 접촉여부를 센싱하는 감지부(270) 및 제어신호에 응답하여 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20) 사이를 자기에너지를 이용하여 탈부착하는 적어도 하나 이상의 자기모듈(250)을 포함할 수 있다. 참고로, '하방'은 체결부(240)에서 웨이퍼 박스(20)를 바라보는 방향을 지칭할 수 있다.
자기모듈(250)은 전체적으로 바타입(bar type)의 형상을 가질 수 있고, 링타입(ring type)의 단면형상을 가질 수 있다. 자기모듈(250)은 일방향으로 센터링콘(242)의 양측에 각각 위치할 수 있고, 베이스 플레이트(241)에 고정될 수 있다. 베이스 플레이트(241)에 자기모듈(250)이 결합되는 개수 및 배치형태에 따라 헤더부(22)에 결합되는 체결부재(26)의 개수 및 배치형태가 결정될 수 있다.
여기서, 자기모듈(250)은 베이스 플레이트(241)에 고정되어 하방으로 일부가 돌출될 수 있다. 즉, 자기모듈(250)의 일부가 베이스 플레이트(241)를 관통하여 베이스 플레이트(241) 하방으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 이는, 자기모듈(250)과 헤더부(22) 사이의 원활한 탈부착을 진행하기 위함이다. 이를 위해, 베이스 플레이트(241)의 하부면을 기준으로 돌출된 자기모듈(250)의 높이는 센터링콘(242)의 높이보다 작을 수 있다.
자기모듈(250)은 제어부(260)에서 생성된 제어신호에 응답하여 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20) 사이를 자기에너지를 이용하여 탈부착하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 자기모듈(250)은 베이스 플레이트(241)에 고정된 링타입의 프레임(252), 프레임(252) 내에 고정설치된 제1영구자석(254), 프레임(252) 내에 회전 가능하도록 설치된 제2영구자석(256) 및 제어신호에 응답하여 제2영구자석(256)을 회전시키는 자기스위치(Magnetic switch, 258)를 포함할 수 있다.
링타입의 프레임(252)은 제1영구자석(254), 제2영구자석(256) 및 자기스위치(258)에서 유도된 자기에너지가 이동하는 경로를 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 링타입의 프레임(252)은 자기에너지에 반응하는 물질을 포함할 수 있다.
제1영구자석(254)은 프레임(252)의 하단부에 고정 설치되고, 부착 동작시 헤더부(22)의 체결부재(26)에 접할 수 있다. 따라서, 제1영구자석(254)은 베이스 플레이트(241) 하방으로 돌출된 영역에 위치할 수 있다. 이는, 제1영구자석(254)에 의한 자기에너지에 의해 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20) 사이의 결합력을 향상시키기 위함이다. 제1영구자석(254)은 프레임(252) 내에 고정 설치됨에 따라 고정된 자화방향을 가질 수 있다. 제1영구자석(254)이 제공하는 자기력의 크기가 증가할수록 이송부(200)가 견인할 수 있는 웨이퍼 박스(20)의 최대중량을 증가시킬 수 있다. 제1영구자석(254)은 바타입의 형상을 가질 수 있고, 제1N극(254N) 및 제1S극(254S)을 포함할 수 있다. 제1영구자석(254)은 헤더부(22) 표면과 평행한 자화방향을 가질 수 있다.
프레임(252) 내에 회전 가능하게 설치된 제2영구자석(256)은 제1영구자석(254)과 마찬가지로 제2영구자석(256) 자신의 자화방향은 고정되어 있으나, 물리적으로 제2영구자석(256) 자신이 회전함에 따라 자화방향이 가변될 수 있다. 그리고, 제2영구자석(256)은 제1영구자석(254)과 마주보도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 제1영구자석(254)의 자화방향 및 제2영구자석(256)의 자화방향에 따라 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20) 사이를 탈부착시킬 수 있다. 제2영구자석(256)은 프레임(252) 내에서 회전이 용이하도록 원기둥 형상(cylinder shape)을 가질 수 있다. 이때, 바타입의 제1영구자석(254)이 연장된 방향과 원기둥 형상의 제2영구자석(256)이 연장된 방향은 서로 동일할 수 있다. 제2영구자석(256)은 각각 반구형 단면을 갖는 제2N극(256N) 및 제2S극(256S)을 포함할 수 있다. 그리고, 제2영구자석(256)은 제1영구자석(254)의 자화방향과 평행한 자화방향을 가질 수 있다.
체결부(240)에 웨이퍼 박스(20)를 부착시키고자 할 경우에 제1영구자석(254)의 자화방향과 동일한 방향으로 제2영구자석(256)의 자화방향이 향하도록 자기스위치(258)를 이용하여 제2영구자석(256)을 회전시킬 수 있다. 반대로, 체결부(240)에서 웨이퍼 박스(20)를 탈착시키고자 하는 경우에 제1영구자석(254)의 자화방향과 정반대 방향으로 제2영구자석(256)의 자화방향이 향하도록 자기스위치(258)를 이용하여 제2영구자석(256)을 회전시킬 수 있다.
이처럼, 자기스위치(258)는 제어부(260)에서 생성된 제어신호에 응답하여 제2영구자석(256)을 회전시켜 제2영구자석(256)의 자화방향이 제1영구자석(254)의 자화방향과 동일한 방향 또는 정반대 방향으로 정렬되도록 회전시키는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 자기스위치(258)는 제1영구자석(254)과 제2영구자석(256) 사이의 프레임(252) 일측에 설치될 수 있고, 프레임(252)에 복수회 권선된 코일을 포함할 수 있다. 구체적으로, 자기스위치(258)는 제1영구자석(254)과 제2영구자석(256) 사이의 프레임(252) 일측에 설치되되, 제1영구자석(254)의 제1N극(254N)에 인접하도록 설치될 수 있다. 따라서, 자기스위치(258)에 인가되는 제어신호는 직류 전원일 수 있다. 즉, 탈부착시 0.1초 내지 1초 범위의 시간동안 자기스위치(258)에 직류 전원을 인가할 수 있다. 구체적으로, 체결부(240)에 웨이퍼 박스(20)를 부착하고자 할 경우에 자기스위치(258)에는 정방향 직류 전원을 인가할 수 있다. 반대로, 체결부(240)에서 웨이퍼 박스(20)를 탈착시키고자 할 경우에 자기스위치(258)에 역방향 직류 전원을 인가할 수 있다. 이때, 직류 전원은 10V 내지 30V 범위의 전압값 및 1A 내지 2A 범위의 전류값을 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 두 개의 자기모듈(250)이 각각 센터링콘(242)의 양측에 배치된 경우를 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 변형예로서, 하나의 자기모듈(250)이 센터링콘(242)의 일측에 인접하게 배치되거나, 또는 셋 이상의 자기모듈(250)이 센터링콘(242)을 둘러싸도록 배치될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 자기모듈(250)의 일부가 베이스 플레이트(241)를 관통하여 베이스 플레이트(241) 하방으로 돌출된 형태를 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 변형예로서, 자기모듈(250) 전체가 베이스 플레이트(241) 하부면 또는 상부면 상에 고정될 수도 있다. 자기모듈(250) 전체가 베이스 플레이트(241) 상부면 상에 고정되는 경우, 부착 동작시 베이스 플레이트(241)가 헤더부(22)에 접할 수 있고, 베이스 플레이트(241)는 자기에너지에 반응하는 물질로 구성될 수 있다.
체결부(240)에서 베이스 플레이트(241)에 고정되어 하방으로 돌출된 센터링콘(242)은 체결부(240)와 헤더부(22) 접촉시 오정렬이 발생하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 체결부(240)에 웨이퍼 박스(20)를 부착할 때, 센터링콘(242)의 일부는 헤더부(22)의 정렬홈(24) 내부로 삽입될 수 있다.
감지부(270)는 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20)의 헤드부를 정렬시키기 위한 정렬신호 및 체결부(240)와 웨이퍼 박스(20) 헤드부 사이의 접촉 여부를 판단하기 위한 접촉신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 감지부(270)는 정렬신호를 생성하기 위한 정렬센서 및 접촉신호를 생성하기 위한 복수의 재하센서(272)를 포함할 수 있다. 정렬센서는 헤더부(22)의 위치 및 형상을 센싱하여 정렬신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 정렬센서는 광학센서를 포함할 수 있고, 센터링콘(242) 내에 설치될 수 있다. 재하센서(272)는 센터링콘(242) 내부 위치할 수 있고, 센터링콘(242)의 일부가 헤더부(22)의 정렬홈(24) 내부로 삽입되면 접촉신호를 생성할 수 있다. 또한, 추가적으로 재하센서(272)는 베이스 플레이트(241)에 고정되어 하방으로 돌출되도록 설치될 수 있고, 자기모듈(250)에 인접하게 배치될 수 있다.
제어부(260)는 감지부(270)로부터 정렬신호를 전달받아 체결부(240)의 위치를 조정할 수 있다. 또한, 제어부(260)는 감지부(270)로부터 접촉신호를 전달받아 웨이퍼 박스(20)를 탈부착하는 제어신호를 생성하여 체결부(240)의 탈부착을 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 체결부(240)는 베이스 플레이트(241)에 고정되어 하방으로 돌출된 복수의 가이드핀(243), 베이스 플레이트(241)에 고정되어 승강부(230)로부터 연장된 벨트(232)의 단부가 고정되는 복수의 벨트고정부(244) 및 베이스 플레이트(241) 하방으로 돌출된 자기모듈(250)의 표면에 형성된 완충부재(245)를 포함할 수 있다. 가이드핀(243)은 감지부(270)와 더불어서 체결부(240)와 헤더부(22)를 정렬하는 역할을 수행할 수 있다. 가이드핀(243)은 바타입의 형상을 가질 수 있고, 헤더부(22)의 측벽과 정렬된 측벽을 가질 수 있다. 또한, 헤더부(22)의 측벽에 정렬되는 가이드핀(243)의 측벽은 헤더부(22)의 측벽 프로파일에 대응하는 프로파일을 가질 수 있다. 완충부재(245)는 부착 및 탈착 동작시 웨이퍼 박스(20)에 미세 진동 및 충격이 발생하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 완충부재(245)는 자기에너지에 의한 체결부(240)와 헤더부(22) 사이의 결합력에 영향을 미치지 않는 범위내의 두께를 가질 수 있다. 완충부재(245)로는 실리콘, 고무 등 공지된 다양한 물질을 사용할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 제어부(260)가 체결부(240)의 베이스 플레이트(241)에 고정설치된 경우를 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제어부(260)는 이송부(200) 내에 하우징(210), 수평이동부(220) 또는 승강부(230) 중 어느 하나에 위치할 수도 있다.
도 5a 및 도 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템에서 부착 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 5a는 부착 동작시 체결부와 헤더부의 형태를 도시한 단면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 A영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 체결부(240)의 센터링콘(242)과 헤더부(22)의 정렬홈(24)이 서로 정렬되어 센터링콘(242)의 일부가 정렬홈(24) 내부로 삽입되면 자기모듈(250)과 헤더부(22)의 체결부재(26)가 서로 접하게된다. 센터링콘(242) 일부가 정렬홈(24) 내부에 삽입됨에 따라 감지부(270)에서 생성된 접촉신호가 제어부(260)로 전달되고, 제어부(260)는 접촉신호에 응답하여 제어신호를 생성할 수 있다. 제어부(260)에서 생성된 제어신호 예컨대, 정방향 직류 전원이 1초 이하의 짧은 펄스형태로 자기모듈(250)의 자기스위치(258)에 인가될 수 있다. 제어신호에 응답하여 자기스위치(258)에서 유도된 자기력에 의해 제1영구자석(254)의 자화방향과 동일한 방향으로 제2영구자석(256)의 자화방향이 향하도록 제2영구자석(256)을 회전시킬 수 있다. 상하로 이격되어 서로 평행한 제1영구자석(254)의 자화방향과 제2영구자석(256)의 자화방향이 서로 동일한 방향으로 정렬됨에 따라 자기모듈(250)에서 발생된 자기에너지가 체결부재(26)에 전달되어 체결부재(26)를 자기모듈(250)에 부착시킬 수 있다. 이때, 자기스위치(258)에 의하여 회전된 제2영구자석(256)은 외력없이 가변된 자화방향을 유지할 수 있다. 즉, 탈착을 위한 제어신호가 인가될때까지 별도의 전력소모 없이 부착 상태를 유지할 수 있다. 이처럼, 자기모듈(250)의 제2영구자석(256)이 회전하는 단순한 동작만으로 체결부(240)에 웨이퍼 박스(20)를 부착시키는 부착 동작을 수행할 수 있다.
도 6a 및 도 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템에서 탈착 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 6a는 탈착 동작시 체결부와 헤더부의 형태를 도시한 단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 B영역을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 체결부(240)와 헤더부(22)가 자기모듈(250)의 자기에너지에 의해 부착된 상태에서 체결부(240)로부터 헤더부(22)를 분리하고자 할 경우, 제어부(260)는 탈착을 위한 제어신호를 생성할 수 있다. 제어부(260)에서 생성된 제어신호 예컨대, 역방향 직류 전원이 1초 이하의 짧은 펄스형태로 자기모듈(250)의 자기스위치(258)에 인가될 수 있다. 제어신호에 응답하여 자기스위치(258)에서 유도된 자기력에 의해 제1영구자석(254)의 자화방향과 정반대 방향으로 제2영구자석(256)의 자화방향이 향하도록 제2영구자석(256)을 회전시킬 수 있다. 상하로 이격되어 서로 평행한 제1영구자석(254)의 자화방향과 제2영구자석(256)의 자화방향이 서로 정반대 방향으로 정렬됨에 따라 체결부(240)에서 웨이퍼 박스(20)를 탈착시킬 수 있다. 이는, 자기모듈(250)에서 발생된 자기에너지가 링타입의 프레임(252)을 따라 폐루프를 형성하여 체결부재(26)로 전달되는 자기에너지가 차단되기 때문이다. 이때, 자기스위치(258)에 의하여 회전된 제2영구자석(256)은 외력없이 가변된 자화방향을 유지할 수 있다. 이처럼, 자기모듈(250)의 제2영구자석(256)이 회전하는 단순한 동작만으로 체결부(240)에 웨이퍼 박스(20)를 부착시키는 탈착 동작을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 오버헤드 호이스트 이송 시스템은 기계적 장치들을 배제하고, 자기에너지를 이용하여 웨이퍼 박스(20)를 탈부착함으로서, 웨이퍼 박스(20) 탈부착시 미세 진동 및 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 이들의 접촉면 사이에 삽입된 완충부재(245)를 구비함으로서, 웨이퍼 박스(20) 탈부착시 미세 진동 및 충격이 발생하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 링타입 프레임(252), 제1영구자석(254), 제2영구자석(256) 및 자기스위치(258)로 구성된 자기모듈(250)을 이용하여 웨이퍼 박스(20)를 탈부착함으로서, 초기 설치비용을 절감할 수 있고, 기설치된 기계적 장치들을 저렴한 비용으로 대체할 수 있다. 아울러, 자기모듈(250)은 저렴한 부속 및 단순한 구성을 갖기 때문에 유지 보수 측면에서 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
또한, 자기모듈(250)은 제2영구자석(256)을 회전시키는 동작만으로 웨이퍼 박스(20)를 탈부착할 수 있기 때문에 탈부착시 소요되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있다. 이를 통해, 오버헤드 호이스트 이송 시스템에서 전체 이송시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 자기모듈(250)의 이상 발생시 자기에너지가 발생하지 않기 때문에 웨이퍼 박스(20)를 원천적으로 체결부(240)에 부착 및 견일할 수 없다. 따라서, 웨이퍼 박스(20) 낙하사고를 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 웨이퍼 박스(20)의 헤더부(22)에 체결부재(26)만을 결합시키면 체결부(240)에 웨이퍼 박스(20)를 탈부착할 수 있기 때문에 기존의 웨이퍼 박스(20)를 재활용할 수 있고, 기존의 기계적 장치들로 탈부착 동작을 수행하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템과 호환성이 매우 높다는 이점이 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10 : 운송수단 20 : 웨이퍼 박스
22 : 헤드부 24 : 정렬홈
26 : 체결부재 100 : 주행부
110 : 주행롤러 120 : 구동부
130 : 몸체 200 : 이송부
210 : 하우징 220 : 수평이동부
230 : 승강부 232 : 벨트
240 : 체결부 241 : 베이스 플레이트
242 : 센터링콘 243 : 가이드핀
244 : 벨트고정부 245 : 완충부재
250 : 자기모듈 252 : 프레임
254 : 제1영구자석 256 : 제2영구자석
258 : 자기스위치 260 : 제어부
270 : 감지부 271 : 정렬센서
272 : 재하센서

Claims (20)

  1. 베이스 플레이트에 고정되어 하방으로 돌출된 적어도 하나 이상의 자기모듈을 구비하는 체결부를 포함하는 운송수단;
    상기 자기모듈에 대응하도록 형성된 체결부재를 구비하는 헤더부를 포함하는 웨이퍼 박스; 및
    상기 체결부와 상기 웨이퍼 박스 사이의 탈부착을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하고,
    상기 자기모듈은 링타입의 단면형상을 갖는 프레임, 상기 프레임 내에 고정 설치된 제1영구자석, 상기 프레임 내에 회전 가능하도록 설치된 제2영구자석 및 상기 제어신호에 응답하여 상기 제2영구자석을 회전시키는 자기스위치
    를 포함하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운송수단은 감지부를 더 포함하고, 상기 감지부는 상기 체결부와 상기 헤더부의 정렬 및 접촉 여부를 센싱하여 정렬신호 및 접촉신호를 생성하며, 생성된 상기 정렬신호 및 상기 접촉신호를 상기 제어부로 전송하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 정렬신호를 전달받아 상기 체결부의 위치를 조절하고, 상기 접촉신호를 전달받아 상기 자기모듈의 동작을 제어하는 상기 제어신호를 생성하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 베이스 플레이트에 고정되어 하방으로 돌출된 센터링콘을 더 포함하고, 상기 헤더부는 상기 센터링콘에 대응하도록 형성된 정렬홈을 더 포함하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 센터링콘 내에 위치하고, 상기 센터링콘 일부가 상기 정렬홈 내부에 삽입되면 상기 정렬신호를 생성하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 자기모듈은 상기 센터링콘에 인접하게 배치되되, 하나의 자기모듈의 상기 센터링콘의 일측에 배치되거나, 두 개의 상기 자기모듈이 상기 센터링콘 양측에 나란히 배치되거나, 또는 셋 이상의 상기 자기모듈이 상기 센터링콘을 둘러싸도록 배치되는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 베이스 플레이트에 고정되어 하방으로 돌출되고, 상기 헤더부의 양측 가장자리 측벽에 정렬되는 복수의 가이드핀을 더 포함하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자기모듈과 상기 체결부재 사이에 형성된 완충부재를 더 포함하고, 상기 완충부재는 상기 자기모듈 접촉면 및 상기 체결부재 접촉면 상에 각각 형성되거나, 또는 어느 일측에만 형성되는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 체결부재는 상기 헤더부의 전면을 덮거나, 또는 상기 자기모듈에 대응하는 평면형상을 갖도록 패터닝된 금속플레이트를 포함하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 체결부에 상기 웨이퍼 박스를 부착하고자 할 경우에 상기 제1영구자석의 자화방향과 동일한 방향으로 상기 제2영구자석의 자화방향이 향하도록 상기 제2영구자석을 회전시키고,
    상기 체결부에서 상기 웨이퍼 박스를 탈착하고자 할 경우에 상기 제1영구자석의 자화방향과 정반대 방향으로 상기 제2영구자석의 자화방향이 향하도록 상기 제2영구자석을 회전시키는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 자기모듈은 일부가 상기 베이스 플레이트를 관통하여 상기 베이스 플레이트 하방으로 돌출되거나, 또는 상기 자기모듈 전체가 상기 베이스 플레이트 하부면 상에 고정 설치된 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 자기모듈에서 상기 제1영구자석은 상기 베이스 플레이트 하방에 위치하고, 상기 제2영구자석은 상기 베이스 플레이트 상방에 위치하며, 상기 프레임 내에서 상기 제1영구자석과 상기 제2영구자석은 서로 마주보도록 배치되는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1영구자석은 바타입의 형상을 갖고, 상기 체결부재의 표면과 평행한 자화방향을 갖는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2영구자석은 원기둥 형상을 갖고, 상기 제1영구자석의 자화방향과 평행한 자화방향을 갖는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 자기스위치는 상기 제1영구자석과 상기 제2영구자석 사이의 상기 프레임 일측에 설치되고, 상기 프레임에 복수회 권선된 코일을 포함하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어신호는 직류 전원을 포함하고, 탈부착시 0.1초 내지 1초 범위의 시간동안 상기 자기스위치에 상기 직류 전원을 인가하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 체결부에 상기 웨이퍼 박스를 부착시키고자 할 경우에 상기 자기스위치에 정방향 직류 전원을 인가하고,
    상기 체결부에서 상기 웨이퍼 박스를 탈착시키고자 할 경우에 상기 자기스위치에 역방향 직류 전원을 인가하는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 직류 전원은 10V 내지 30V 범위의 전압값 및 1A 내지 2A 범위의 전류값을 갖는 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 운송수단은 레일을 따라 주행하는 주행부 및 상기 주행부에 체결되어 상기 웨이퍼 박스를 탈부착하는 이송부를 포함하고,
    상기 이송부는 상기 주행부에 체결되고, 내부에 상기 웨이퍼 박스를 수용하기 위한 공간이 마련된 하우징, 상기 하우징에 수평이동이 가능하도록 체결된 수평이동부 및 상기 수평이동부에 회전 가능하도록 체결되어 벨트를 권취 또는 권출하는 승강부를 포함하며,
    상기 체결부는 상기 승강부로부터 연장된 벨트의 단부에 체결된 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하우징은 하방 및 일측 측면이 개방된 형태를 갖고, 상기 수평이동부는 상기 하우징의 개방된 일측 측면을 통해 상기 하우징 외측으로 수평이동이 가능한 오버헤드 호이스트 이송 시스템.
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