KR20200012336A - 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지 - Google Patents

반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지에 관한 것으로, 받침플레이트와, 상기 받침플레이트의 상면에 한 쌍으로 형성되어 내부에 설치홈을 형성하는 받침돌부와, 상기 받침플레이트에 구성되어 전, 후면을 마감하는 마감판으로 구성된 본체; 상기 본체의 양측에 각각 결합되어 측면을 마감하는 측판; 상기 본체의 받침돌부에 볼트결합되는 한 쌍의 가이드레일과, 상기 가이드레일에 슬라이드결합되는 복수 개의 가이드블록으로 구성된 리니어가이드; 상기 본체의 받침돌부에 구성된 설치홈에 설치되는 자석부; 가공장치 또는 공작물이 장착되도록 상기 리니어가이드의 가이드볼록에 결합되는 상판플레이트; 상기 상판플레이트의 하부에 볼트결합되어 자석부와 연동하는 리니어모터; 상기 본체에 구성된 받침돌부의 일면에 설치되는 스케일과, 상기 상판플레이트의 일측 하부에 결합되어 스케일을 읽는 엔코더로 구성된 위치제어부;로 이루어져, 제어부에서의 전류 공급에 따른 리니어모터의 정, 역회전 신호시, 연동하는 자석부에 의해 상판플레이트의 수평이동이 이루어지고, 상기 상판플레이트의 이동거리를 감지하는 위치제어부에 의해 상판플레이트의 위치가 정밀제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지{The stay using ultra precision plate for semiconductor industry}
본 발명은 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 정밀도가 높은 가공품을 사용함으로써 일반적인 그리스가 충진된 LM을 적용을 한다 하더라도 수평이동에 따른 진직도와 평탄도가 우수한 초정밀 리니어 스테이지로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 스케일을 감지하는 엔코더에 의해 상판플레이트의 위치를 정밀제어 할 수 있게 되어 반도체 검사장비 및 물품의 가공시 정밀도를 우수하게 할 수 있으며, 조립공정이 단축 되어 인건비 및 비용을 절감할 수 있게 되고, 상판플레이트의 이동한계를 감지하여 리니어모터의 구동을 정지시키는 리미트센서 및 받침플레이트에 구비되는 완충부재를 통해 상판플레이트의 이동범위를 제한할 수 있음과 더불어, 충돌에 따른 충격이 완화되어 위치제어부의 오작동시에도 파손 발생이 방지되는 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지에 관한 것이다.
일반적으로 리니어 스테이지(linear stage)라 함은 리니어 모터의 구동에 의한 반송 방식을 말하는 것으로, 근년에 주로 사용하고 있는 것은 자동차 공장의 세미 어셈블리 라인에서의 각종 부품을 라인에 공급, 가공과 조립 라인 상의 워크를 적재한 팔레트의 고속 이동정지, 전자 OA관계 기기의 생산 공장 안에서 각종 부품의 다른 생산 라인에 사용하고 있으며, 특히 반도체 제조 공장 내에서 웨이퍼 반송에는 클린도가 높기 때문에 빈번하게 활용되고 있다.
최근에 들어서는 PDP, LCD 조립 검사 장비에 주로 사용되는바, 그 대표적인 형태를 살펴보면, 베어링과 리니어 모터, 리니어 엔코더 및 서보 제어기 등으로 구성되어 있으며, 이러한 슬라이더를 지지하며 안내하는 베어링은 직선 유니트의 정밀도와 연관된 핵심적인 요소기술로서 초정밀 직선 운동 유니트 구성품 중 중요한 역할을 하고 있다.
상기와 같은 일반적인 직선 운동 시스템의 지지 베어링으로는 볼이나 롤러 베어링이 많이 사용되었으나 볼과 롤러의 탄성변형과 불 균일 등에 기인한 상하방향의 흔들림에 의하여 고정밀 위치 정밀도 구현에 한계가 있을 뿐만 아니라 기계적인접촉에 의한 마찰력으로 인하여 급속 이송 시에 발생하는 진동 및 발열 등에 의해 시스템 성능이 현저하게 저하되는 문제점을 내포하고 있었다
이를 개선하기 위해서 대상체의 고속 이송이 가능하고 높은 정밀도의 평면운동을 얻기 위하여 슬라이더와 안내면이 비접촉이 되도록 공기와 같은 윤활 유체를 사용하여 슬라이더를 지지하는 유체베어링의 개발이 진행되어 있으나, 대부분의 유체베어링은 취성이 강하여 외력에 의해 쉽게 파손되는 문제점을 내포하고 있었다
한편, 근래에는 스테이지 하단에 공기를 주입하여 스테이지를 부상시키는 즉, 공기부상방식으로 스테이지를 평면운동시키는 기술이 개발되기도 하였다.
KR 제10-0726711호 (2007.06.04) B1 "자기부상방식의 대면적 스테이지 장치" - 한국전기연구원
그러나 위와 같 자기부상방식은 공기를 불어주는 압력을 일정하게 유지하여 부상 갭을 제어해야 하므로, 부상 갭 제어의 응답성이 느릴 뿐만 아니라, 부상 갭 제어를 수행하는 것이 용이하지 않은 문제가 있었다.
또한, 부상장치와 추진장치가 모두 구비되어야 하므로, 장치 전체가 커짐과 더불어, 제작비용이 상승되는 문제가 있었으며, 외부환경의 영향을 많이 받는 문제점이 있었고, 이는 바닥진동이나 외부온도의 변화 및 장비의 이동배치시 직진도가 틀어지는 원인이 되었다.
본 발명의 목적은 초정밀가공플레이트에 정밀도가 높은 가공품을 사용함으로써, 일반적인 LM을 적용을 한다 하더라도, 수평이동에 따른 진직도와 평탄도가 우수한 초정밀 리니어 스테이지로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 스케일을 감지하는 엔코더에 의해 상판플레이트의 위치를 정밀제어 할 수 있도록 함으로써 반도체 검사장비 및 물품의 가공을 정밀하게 할 수 있으며, 조립공정이 단축 되어 인건비 및 비용을 절감할 수 있게 되는 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 리니어 스테이지를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 상판플레이트의 이동한계를 감지하여 리니어모터의 구동을 정지시키는 리미트센서 및 받침플레이트에 구비되는 완충부재를 통해 상판플레이트의 이동범위를 제한할 수 있음과 더불어, 충돌에 따른 충격을 완화시킴으로써 위치제어부의 오작동에 따른 파손 발생이 방지되는 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 받침플레이트와, 상기 받침플레이트의 상면에 한 쌍으로 형성되어 내부에 설치홈을 형성하는 받침돌부와, 상기 받침플레이트에 구성되어 전, 후면을 마감하는 마감판으로 구성된 본체; 상기 본체의 양측에 각각 결합되어 측면을 마감하는 측판; 상기 본체의 받침돌부에 볼트결합되는 한 쌍의 가이드레일과, 상기 가이드레일에 슬라이드결합되는 복수 개의 가이드블록으로 구성된 리니어가이드; 상기 본체의 받침돌부에 구성된 설치홈에 설치되는 자석부; 가공장치 또는 공작물이 장착되도록 상기 리니어가이드의 가이드볼록에 결합되는 상판플레이트; 상기 상판플레이트의 하부에 볼트결합되어 자석부와 연동하는 리니어모터; 상기 본체에 구성된 받침돌부의 일면에 설치되는 스케일과, 상기 상판플레이트의 일측 하부에 결합되어 스케일을 읽는 엔코더로 구성된 위치제어부;로 이루어져, 제어부에서의 전류 공급에 따른 리니어모터의 정, 역회전 신호시, 연동하는 자석부에 의해 상판플레이트의 수평이동이 이루어지고, 상기 상판플레이트의 이동거리를 감지하는 위치제어부에 의해 상판플레이트의 위치가 정밀제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지를 제공한다.
본 발명은 정밀도가 높은 가공품을 사용함으로써 일반적인 그리스가 충진된 LM을 적용을 한다 하더라도 수평이동에 따른 진직도와 평탄도가 우수한 초정밀 리니어 스테이지로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 스케일을 감지하는 엔코더에 의해 상판플레이트의 위치를 정밀제어 할 수 있게 되어 반도체 검사장비 및 물품의 가공시 정밀도를 우수하게 할 수 있으며, 조립공정이 단축 되어 인건비 및 비용을 절감할 수 있게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상판플레이트의 이동한계를 감지하여 리니어모터의 구동을 정지시키는 리미트센서 및 받침플레이트에 구비되는 완충부재를 통해 상판플레이트의 이동범위를 제한할 수 있음과 더불어, 충돌에 따른 충격이 완화되어 위치제어부의 오작동시에도 파손 발생이 방지되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지를 도시한 정단면도.
도 3은 본 발명의 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지를 분리하여 도시한 분해사시도.
도 4는 본 발명의 감지브라켓과 리미트센서가 도시되도록 측판을 제거하여 도시한 측면도.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 제어부(미도시)에서 내린 지령에 따라 리니어모터(60) 및 엔코더(73)를 작동시켜 공정 대상물을 원하는 위치로 초정밀 이송시키는 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지(100)에 관한 것으로, 반도체, OLED, LCD 검사공정라인에 적용하여 사용할 수 있을 것이며, 받침플레이트(11)와, 상기 받침플레이트(11)의 상면에 한 쌍으로 형성되어 내부에 설치홈(13)을 형성하는 받침돌부(15)와, 상기 받침플레이트(11)에 구성되어 전, 후면을 마감하는 마감판(17)으로 구성된 본체(10); 상기 본체(10)의 양측에 각각 결합되어 개구된 측면을 마감하는 측판(20); 상기 본체(10)의 받침돌부(15)에 볼트결합되는 한 쌍의 가이드레일(31)과, 상기 가이드레일(31)에 슬라이드결합되는 복수 개의 가이드블록(33)으로 구성된 리니어가이드(30); 상기 본체(10)의 받침돌부(15)에 구성된 설치홈(13)에 설치되는 자석부(40); 가공장치 또는 공작물이 장착되도록 상기 리니어가이드(30)의 가이드볼록(33)에 결합되는 상판플레이트(50); 상기 상판플레이트(50)의 하부에 볼트결합되어 자석부(40)와 연동하는 리니어모터(60); 상기 본체(10)에 구성된 받침돌부(15)의 일면에 설치되는 스케일(71)과, 상기 상판플레이트(50)의 일측 하부에 결합되어 스케일(71)을 읽는 엔코더(73)로 구성된 위치제어부(70);로 이루어져, 제어부에서의 전류 공급에 따른 리니어모터(60)의 정, 역회전 신호시, 연동하는 자석부(40)에 의해 상판플레이트(50)의 수평이동이 이루어지고, 상기 상판플레이트(50)의 이동거리를 감지하는 위치제어부(70)에 의해 상판플레이트(50)의 위치가 정밀제어되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본체(10)와, 측판(20)과, 리니어가이드(30)와, 자석부(40)와, 상판플레이트(50)와, 리니어모터(60)와, 위치제어부(70)를 포함하여 이루어진 본 발명의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.
첫째, 본체(10)는 본 발명의 베이스가 되는 부분으로, 진직도 및 평탄도가 우수하도록 초정밀로 제작되어 그 상면이 수평을 이루도록 구성되는 받침플레이트(11)를 구비하며, 상기 받침플레이트(11)는 상판플레이트(50)를 X축 방향으로 수평이동시킬 수 있도록 전후방향이 좌우방향보다 길게 형성되는 직사각형상으로 형성된다.
아울러 상기 본체(10)에는 상판플레이트(50)를 X축 방향으로 수평이동시키기 위한 리니어가이드(30)가 결합되는데, 이를 위하여 상기 본체(10)에 구성된 받침플레이트(11)의 상면에는 리니어가이드(30)를 결합하기 위한 받침돌부(15)가 한 쌍으로 형성된다.
그리고 한 쌍으로 구성된 받침돌부(15)의 내부에는 자석부(40)를 설치하기 위한 설치홈(13)이 더 포함되어 형성되며, 상기 받침플레이트(11)의 전, 후면에는 마감을 위한 마감판(17)이 구성된다.
둘째, 측판(20)은 상기 본체(10)의 양측에 각각 결합되어 본체(10)의 개구된 측면을 마감하는 구성으로 통상의 볼트결합을 통해 본체(10)의 측면에 결합설치된다.
셋째, 리니어가이드(30)는 상판플레이트를 수평방향으로 초정밀 이동시키기 위한 구성으로, 상기 본체(10)의 받침돌부(15)에 볼트결합되어 전후방향으로 설치되는 한 쌍의 가이드레일(31)과, 상기 가이드레일(31)에 슬라이드결합되는 복수 개의 가이드블록(33)으로 구성되며, 상기 가이드블록(33)에는 슬라이드이동의 안정성을 위하여 내부에 그리스가 충진되는 것이 바람직하다.
넷째, 자석부(40)는 자력발산을 통해 상판플레이트(50)를 이동시키는 구성으로, 상기 본체(10)의 받침돌부(15)에 구성된 설치홈(13)에 설치되어 전후방향으로 길게 배치되어 진다.
다섯째, 상판플레이트(50)는 진직도 및 평탄도가 우수하도록 초정밀로 제작되어 상부에 가공을 위한 가공장치(미도시) 또는 가공할 공작물(미도시)이 장착되는 구성으로, 하부가 상기 리니어가이드(30)의 가이드블록(33)에 볼트결합되어 고정설치된다.
여섯째, 리니어모터(60)는 제어부(미도시)에서의 전류의 공급에 따라 자석부(40)와 연동함으로써 상기 상판플레이트(50)를 수평이동시키는 구성으로, 전류신호 즉, 정, 역회전 신호에 따라 상판플레이트(50)가 결합된 리니어가이드(30)를 전방 또는 후방으로 수평이동시키는 작동을 하며, 이를 위하여 상기 상판플레이트(50)의 하부에 볼트결합되어 고정설치된다.
일곱째, 위치제어부(70)는 상기 상판플레이트(50)의 수평이동을 정위치로 제어하기 위한 구성으로, 상기 본체(10)에 구성된 받침돌부(15)의 일면에 설치되는 스케일(71)과, 브라켓을 통해 상기 상판플레이트(50)의 일측 하부에 결합되어 스케일(71)을 읽는 엔코더(73)로 구성된다.
또한, 본 발명에서는 위치제어부(70)의 오작동시 상판플레이트(50)의 수평이동을 제한하는 구성이 더 포함되어 구비되는 것이 바람직한데, 이는 상판플레이트(50)에 감지브라켓(91)을 추가 구성하고, 본체(10)에 구성된 받침플레이트(11)에는 상기 상판플레이트(50)의 이동시 감지브라켓(91)을 감지하는 리미트센서(92)를 서로 이격시켜 한 쌍으로 구성함으로써, 상기 리미트센서(92)에 의한 감지브라켓(91)의 감지작동시 리니어모터(60)의 구동이 자동 정지되게 하는 것을 통해 용이하게 이룰 수 있을 것이다.
더하여 상기 본체(10)의 받침플레이트(11)에는 마감판(17)에 인접하여 설치되는 지지대(81)를 한 쌍으로 더 포함하여 구성하고, 상기 지지대(81)에는 서로 대향되도록 배치되는 완충부재(83)를 볼트결합하여 설치하는 구성이 더 포함되어 구비되는 것이 바람직한데, 이에 따르면, 상기 위치제어부(70) 및 리미트센서(92)가 오작동 한다 하더라도, 상판플레이트(50)의 충돌 충격이 완충부재(83)에 의해 완화되는 작용이 이루어지므로, 본 발명의 파손 발생이 방지되어 진다.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 구성에 따른 작용을 살펴보면 다음과 같다.
제어부에서 전류 신호가 발생하면, 전류 신호를 공급 받는 리니어모터(60)는 전류 신호에 따라 정회전 또는 역회전 신호를 발생하며, 이와 같은 리니어모터(60)의 정, 역회전 신호는 자석부(40)로 전송되어 상기 자석부(40)에서 자력이 발생한다.
따라서, 상판플레이트(50)가 리니어가이드(30)를 따라 전방 또는 후방으로 수평이동 되어지는데, 이때 수평이동되는 상판플레이트(50) 및 상기 상판플레이트(50)를 지지하는 본체(10)의 받침플레이트(11)는 진직도와 평탄도가 우수하게 제작되어 있기 때문에 초정밀 이동이 가능할 뿐만 아니라, 리니어모터(60)를 이용한 상판플레이트(50)의 가감속 이동이 가능하여 빠른 응답성을 제공할 수 있게 된다.
또한, 상기 상판플레이트(50)의 수평이동 중에는 위치제어부(70)에 구성된 엔코더(73)가 스케일(71)을 감지하는 작용이 지속적으로 이루어지므로, 상기 상판플레이트(50)의 이동거리가 지속적으로 체크되어 원하는 곳으로 정밀제어가 가능하며, 이로 인해 반도체와 같은 물품의 가공을 수 nm 단위로 정밀하게 할 수 있고, 조립공정이 단축 되어 인건비 및 비용을 절감할 수 있게 된다.
위의 설명은 본 발명의 기술 사상을 한정된 실시 예와 도면을 통하여 예시적으로 설명한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이며, 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수도 있을 것이다.
10 : 본체 11 : 받침플레이트 13 : 설치홈 15 : 받침돌부 17 : 마감판
20 : 측판
30 : 리니어가이드 31 : 가이드레일 33 : 가이드블록
40 : 자석부 50 : 상판플레이트
60 : 리니어모터
70 : 위치제어부 71 : 스케일 73 : 엔코더
81 : 지지대 83 : 완충부재
91 : 감지브라켓 92 : 리미트센서
100 : 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지

Claims (2)

  1. 받침플레이트(11)와, 상기 받침플레이트(11)의 상면에 한 쌍으로 형성되어 내부에 설치홈(13)을 형성하는 받침돌부(15)와, 상기 받침플레이트(11)에 구성되어 전, 후면을 마감하는 마감판(17)으로 구성된 본체(10);
    상기 본체(10)의 양측에 각각 결합되어 측면을 마감하는 측판(20);
    상기 본체(10)의 받침돌부(15)에 볼트결합되는 한 쌍의 가이드레일(31)과, 상기 가이드레일(31)에 슬라이드결합되는 복수 개의 가이드블록(33)으로 구성된 리니어가이드(30);
    상기 본체(10)의 받침돌부(15)에 구성된 설치홈(13)에 설치되는 자석부(40);
    가공장치 또는 공작물이 장착되도록 상기 리니어가이드(30)의 가이드볼록(33)에 결합되는 상판플레이트(50);
    상기 상판플레이트(50)의 하부에 볼트결합되어 자석부(40)와 연동하는 리니어모터(60);
    상기 본체(10)에 구성된 받침돌부(15)의 일면에 설치되는 스케일(71)과, 상기 상판플레이트(50)의 일측 하부에 결합되어 스케일(71)을 읽는 엔코더(73)로 구성된 위치제어부(70);로 이루어져,
    제어부에서의 전류 공급에 따른 리니어모터(60)의 정, 역회전 신호시, 연동하는 자석부(40)에 의해 상판플레이트(50)의 수평이동이 이루어지고, 상기 상판플레이트(50)의 이동거리를 감지하는 위치제어부(70)에 의해 상판플레이트(50)의 위치가 정밀제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체(10)의 받침플레이트(11)에는 마감판(17)에 인접하여 설치되는 지지대(81)가 한 쌍으로 더 포함되어 구성되고,
    상기 지지대(81)에는 서로 대향되도록 배치되는 완충부재(83)가 볼트결합되어 설치됨으로써,
    상기 위치제어부(70)의 오작동시 상판플레이트(50)의 충돌 충격이 완화되도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지.
KR1020180087493A 2018-07-27 2018-07-27 반도체 산업용 초정밀 가공플레이트 스테이지 KR20200012336A (ko)

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