KR20240105986A - 척 회전부가 구비된 스테이지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 척 회전부가 구비된 스테이지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Z축방향 이동하는 부재의 조립 전 회전이 가능하도록 하여, 스테이지의 이동 정밀성을 향상시킴과 동시에 조립이 용이한 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 제공한다.

Description

척 회전부가 구비된 스테이지장치 {STAGE DEVICE EQUIPPED WITH A CHUCK ROTATING PART}
본 발명은 척 회전부가 구비된 스테이지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Z축방향 이동하는 부재의 조립 전 회전이 가능하도록 하여, 스테이지의 이동 정밀성을 향상시킴과 동시에 조립이 용이한 척 회전부가 구비된 스테이지장치에 관한 것이다.
반도체 제조공정에서 웨이퍼의 수평을 유지한 상태로, 웨이퍼를 전, 후, 좌, 우, 상, 하, 회전 등 이동시켜 작업이 이루어지도록 하는 스테이지가 있다.
웨이퍼를 수평을 유지한 상태에서 승강시키도록 구성된 승강장치는 이송 정밀성을 향상시키기 위해 일반적으로 복수의 수직 가이드를 구비한다.
복수의 수직 가이드를 구비하는 경우, 한 쌍이 대칭되도록 배치된 형태(마주보는 형태 또는 그 반대되는 형태)이거나, 중심축을 향하는 형태이거나, 중심축의 반대방향을 향하는 형태가 대부분이다.
이러한 경우, 이송 정밀성을 향상시키기 위해서는 승강부재와 수직 가이드 사이의 공차를 최소화 시켜야 하기 때문에, 승강부재를 수직 가이드에 끼워 넣는 조립이 어려운 문제가 있다.
또한, 조립을 용이하게 하기 위해서는 승강부재와 수직 가이드 사이의 공차를 키워야 하기 때문에, 승강부재의 이송 정밀성이 저하되는 문제가 있다.
즉, 이송 정밀성을 향상시키려고 하면 조립이 어려운 문제가 있고, 조립을 용이하게 하려고 하면 정밀성이 저하되는 문제가 있다.
한국등록특허 [10-1379834]에서는 승강모듈 및 이를 사용한 승강장치가 개시되어 있다.
한국등록특허 [10-1379834](등록일자: 2014년03월25일)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 Z축방향 이동하는 부재의 조립 전 회전이 가능하도록 하여, 스테이지의 이동 정밀성을 향상시킴과 동시에 조립이 용이한 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치는, 모터(110); 다수의 기둥(121)을 포함하고, 상기 기둥(121)들은 서로 연결되어 있으며, 중심축을 따라 일정 영역의 공간이 형성된 Z축프레임(120); 상기 Z축프레임(120)의 중심축 상에 구비되며, 상기 모터(110)의 회전에 따라 상기 중심축을 기준으로 회전하는 중심회전부(135); 상기 중심회전부(135)에 끼움결합되며, 상기 중심회전부(135)의 회전에 따라 승강하는 중심축승강부(130); 고정부(141)와 이동부(142)를 포함하며, 상기 이동부(142)가 고정부(141)를 따라 직동 운동 하고, 서로 다른 상기 Z축프레임(120)의 기둥(121)에 고정부(141)가 고정된 다수의 가이드부(140); 상기 중심축승강부(130) 및 다수의 상기 이동부(142)와 결합되어, 상기 중심축승강부(130)의 승강에 따라 승강하며, 승강 시 수평이 유지되는 Z축상하구동부(150); 상기 Z축상하구동부(150) 상부에 구비되며, 웨이퍼가 안착되는 척(160); 및 상기 척(160)을 회전시키는 척회전부(190);를 포함하며,를 포함하며, 상기 Z축프레임(120)의 기둥(121)면 중 상기 고정부(141)와 결합되는 면이 반경방향에 일정 범위 내의 각도를 형성하여 서로 다른 방향을 향하도록 기둥(121)이 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Z축프레임(120)은 상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면이 상기 Z축프레임(320)의 중심축을 중심으로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 Z축프레임(120)은 상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면이 상기 결합면의 수직방향에서 접근 가능하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Z축프레임(120)은 상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면에 수직 세로축 단면의 형상이 "ㄱ"자, "ㄴ"자 또는 "ㄷ"자 형상으로 굴곡진 것을 특징으로 한다.
또, 상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 중심회전부(135)의 상부 위치를 고정시키는 상부연결부(136); 및 상기 중심회전부(135)의 하부 위치를 고정시키는 하부연결부(137);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터(110)는 상기 Z축프레임(120)의 중심축과 일정거리 이격되어 배치되며, 상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 모터(110)의 회전축과 상기 중심회전부(135)를 연결하여 상기 모터(110)의 동력을 상기 중심회전부(135)로 전달하는 동력전달부(115)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 모터(110)는 모터의 회전축이 아래를 향하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 하부에 구비되며, 제1축 방향으로 이동이 가능한 제1축스테이지(200); 및 상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 하부에 구비되며, 상기 제1축 방향과 직교하는 방향인 제2축 방향으로 이동이 가능한 제2축스테이지(300);를 포함하며, 상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 제1축스테이지(200) 및 제2축스테이지(300)의 이동에 따라 X-Y축 이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1축스테이지(200) 및 제2축스테이지(300)는 리니어모터(400)에 의해 이동되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 리니어모터(400)는 복수의 영구 자석을 포함하는 복수의 고정자 모듈 및 상기 고정자 모듈을 사이에 개재 구비할 수 있는 복수의 슬릿이 복수 개 형성된 복수의 전기자 모듈을 포함하며, 진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고, 상기 고정자 모듈 또는 상기 전기자 모듈 중 어느 하나가 가동자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 상기 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치에 의하면, Z축방향 이동하는 부재의 조립 전 회전이 가능하도록 하여, 스테이지의 이동 정밀성을 향상시킴과 동시에 조립이 용이한 두 가지 효과를 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 중심축을 중심으로 대칭되도록 다수의 기둥이 형성되도록 함으로써, 외력이 어느방향으로 가해지더라도 좌우 흔들림을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 기둥의 결합면에 수직방향에서 접근 가능하도록 함으로써, 가공 및 조립에 필요한 도구 사용이 용이한 효과가 있다.
또한, 기둥의 결합면에 수직 세로축 단면 형상을 굴곡지게 함으로써, 제조단가의 상승을 최소화 시키면서 수평방향 강성을 향상시키는 효과가 있다.
또, 상부연결부와 하부연결부로 중심회전부를 고정시킴으로써, 중심회전부의 중심축 흔들림을 최소화 할 수 있다.
또한, 모터를 측면에 설치함으로써, Z축스테이지의 상하 높이를 줄여 컴팩트화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 모터의 회전축이 아래를 향하도록 설치함으로써, 동력전달부에 의해 간섭받는 부분을 최소화 시켜 보다 컴팩트화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 리니어모터를 사용함으로써, X-Y축 이동을 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 고정자모듈이 전기자모듈의 슬릿에 구비되도록 함으로써, 자기흡인력이 상쇄되어, 부품 변형이 적고 정밀도를 장기간 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 상부에서 바라본 사시도.
도 2는 도 1의 중단 부분을 수평으로 절단한 모습을 보여주는 개념도.
도 3은 도 1의 척과 척회전부를 제거하고 수직으로 절단한 모습을 보여주는 개념도.
도 4는 도 2의 Z축상하구동부를 시계방향으로 일정 각도 회전시킨 것을 보여주는 개념도.
도 5는 도 1의 척과 척회전부를 제거한 모습을 보여주는 사시도.
도 6은 도 5의 Z축상하구동부의 사시도.
도 7은 도 6을 하부에서 바라본 사시도.
도 8은 도 5의 Z축상하구동부를 제거한 사시도.
도 9는 도 8의 Z축프레임에 가이드부가 결합된 사시도.
도 10은 도 8의 Z축프레임 및 가이드부를 제거한 사시도.
도 11은 도 10의 모터와 중심회전부 간의 연결관계를 보여주는 분해사시도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 상부에서 바라본 사시도.
도 13은 도 12의 분해사시도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 상부에서 바라본 사시도.
도 15는 도 14의 척과 척회전부를 분리하여 뒤집은 형태를 상부에서 바라본 사시도.
도 16은 도 14의 형태를 측면에서 바라본 측면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 상부에서 바라본 사시도이고, 도 2는 도 1의 중단 부분을 수평으로 절단한 모습을 보여주는 개념도이며, 도 3은 도 1의 척과 척회전부를 제거하고 수직으로 절단한 모습을 보여주는 개념도이고, 도 4는 도 2의 Z축상하구동부를 시계방향으로 일정 각도 회전시킨 것을 보여주는 개념도이며, 도 5는 도 1의 척과 척회전부를 제거한 모습을 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 Z축상하구동부의 사시도이며, 도 7은 도 6을 하부에서 바라본 사시도이고, 도 8은 도 5의 Z축상하구동부를 제거한 사시도이며, 도 9는 도 8의 Z축프레임에 가이드부가 결합된 사시도이고, 도 10은 도 8의 Z축프레임 및 가이드부를 제거한 사시도이며, 도 11은 도 10의 모터와 중심회전부 간의 연결관계를 보여주는 분해사시도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 상부에서 바라본 사시도이며, 도 13은 도 12의 분해사시도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 상부에서 바라본 사시도이며, 도 15는 도 14의 척과 척회전부를 분리하여 뒤집은 형태를 상부에서 바라본 사시도이고, 도 16은 도 14의 형태를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 모터(110), Z축프레임(120), 중심회전부(135), 중심축승강부(130), 가이드부(140), Z축상하구동부(150), 척(160) 및 척회전부(190)를 포함하며,를 포함하며, 상기 Z축프레임(120)의 기둥(121)면 중 상기 고정부(141)와 결합되는 면이 반경방향에 일정 범위 내의 각도를 형성하여 서로 다른 방향을 향하도록 기둥(121)이 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치는, 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼에 대하여 프로브 카드를 이용해 전기적 특성 검사를 수행하는 프로브스테이션에 포함되는 장치로, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 프로브 카드의 아래에 배치되고, 상기 웨이퍼를 지지한다. 상기 웨이퍼가 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치에 로딩된 후에 상기 프로브 카드와 웨이퍼를 정렬시키고, 상기 웨이퍼의 반도체 소자들을 상기 프로브 카드에 접속시키기 위해 수직 방향으로 이동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치는, 상기 웨이퍼가 안착되는 척(160)과, 상기 척(160)을 회전시켜 상기 웨이퍼 상의 상기 반도체 소자들과 상기 프로브 카드의 탐침들이 서로 대응하여 위치되도록 정렬하기 위한 척회전부(190)와, 상기 척(160)을 지지하고 상기 척(160)을 상하로 승강시켜 상기 반도체 소자들을 상기 탐침들에 접속시키는 승하강 유닛(110, 120, 130, 135, 140 및 150)을 포함할 수 있다.
모터(110)는 전력을 이용하는 원동기 즉, 전기에너지를 회전운동에너지로 전환하는 기기이다.
Z축프레임(120)은 다수의 기둥(121)을 포함하고, 상기 기둥(121)들은 서로 연결되어 있으며, 중심축을 따라 일정 영역의 공간이 형성된다.
상기 Z축프레임(120)은 후술하는 가이드부(140)를 설치하기 위한 구조물로, 베이스 등에 고정될 수 있다.
상기 기둥(121)은 Z축과 평행한 방향으로 설치되는 것이 바람직하다.
상기 기둥(121)들이 서로 연결되도록 하는 것은, 조립에 의해 발생되는 오차를 최소화 시키기 위한 것으로, 이를 위해, 상기 기둥(121)들과 그 연결부분들은 일체형(주물 등)으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 Z축프레임(120)은 도면에서 기둥(121)들의 상부와 하부가 연결된 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 기둥(121)들이 고정 지지될 수만 있다면 상부, 중부 또는 하부만 연결되는 등 다양한 실시가 가능하다.
또한, 도면에서는 상기 기둥(121)의 결합면이 각각 90도 씩 서로 다른 방향을 향하는 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 인접한 기둥(121)의 결합면과 의 각도 차이를 서로 달리 하는 등 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
또, 도면에서는 상기 기둥(121)이 4 개 구비된 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 상기 기둥(121)이 3 개, 5 개, 6 개 등 그 개수를 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 도면에서는 상기 기둥(121)이 중심축을 기준으로 대칭된 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 상기 기둥(121)의 배치 역시 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
중심회전부(135)는 상기 Z축프레임(120)의 중심축 상에 구비되며, 상기 모터(110)의 회전에 따라 상기 중심축을 기준으로 회전한다.
상기 중심회전부(135)는 모터(110)의 회전에 따라 상기 Z축프레임(120)의 중심축을 기준으로 회전한다.
이때, 상기 중심회전부(135)는 상기 Z축프레임(120)에 회전 가능하도록 고정될 수도 있고, 베이스(10), 하우징, 척 등 다른 부분에 회전 가능하도록 고정될 수도 있다.
중심축승강부(130)는 상기 중심회전부(135)에 끼움결합되며, 상기 중심회전부(135)의 회전에 따라 승강한다.
상기 중심축승강부(130)는 상기 중심회전부(135)의 회전에 따라 상기 중심회전부(135)의 중심축을 기준으로 승강한다.
이를위해, 상기 중심회전부(135)는 외주연에 나사산이 형성되고, 상기 중심축승강부(130)는 내주연에 나사산이 형성되어, 나사결합 됨으로써, 볼스크류 형태로 형성될 수 있다.
가이드부(140)는 고정부(141)와 이동부(142)를 포함하며, 상기 이동부(142)가 고정부(141)를 따라 직동 운동 하고, 서로 다른 상기 Z축프레임(120)의 기둥(121)에 고정부(141)가 고정된 다수로 구성된다.
상기 가이드부(140)의 고정부(141)는 Z축프레임(120)의 기둥(121)에 고정되고, 상기 가이드부(140)의 이동부(142)는 Z축상하구동부(150)에 고정되며, 상기 Z축상하구동부(150)의 승강에 따라 상기 가이드부(140)의 이동부(142)가 승강한다.
상기 가이드부(140)는 LM가이드, 크로스롤러가이드, 크로스볼가이드 등 고정레일 형태의 고정부(141)와 이동블록 형태의 이동부(142)를 포함한다면 다양한 적용이 가능함은 물론이다.
Z축상하구동부(150)는 상기 중심축승강부(130) 및 다수의 상기 이동부(142)와 결합되어, 상기 중심축승강부(130)의 승강에 따라 승강하며, 승강 시 수평이 유지된다.
상기 Z축상하구동부(150)는 상기 중심축승강부(130)의 승강에 따라 승강하되, 상기 가이드부(140)에 의해 수평이 유지됨과 동시에, 상기 중심회전부(135)의 중심축을 기준으로 한 회전(요잉; yawing) 발생이 억제된다.
척(160)은 상기 Z축상하구동부(150) 상부에 구비되며, 웨이퍼가 안착된다.
상기 척(160)은 제조공정(검사공정 포함)에 사용되는 웨이퍼를 안착시킨다.
상기 척(160)은 웨이퍼의 제조공정에 따라, 상기 웨이퍼를 가열, 냉각 시킬 수 있으며, 상기 척(160) 하부의 기기들과 웨이퍼가 단열되도록 할 수 있다.
즉, 상기 척(160)은 상기 웨이퍼를 기 설정된 공정 온도로 가열시키는 척가열부(161), 상기 웨이퍼를 기 설정된 공정 온도로 냉각시키는 척냉각부(162) 및 상기 웨이퍼가 상기 척(160) 하부의 기기들과 단열되도록 단열부재로 형성된 척단열부(163)를 포함할 수 있다.
상기 척가열부(161)는 가열부재가 포함되고, 척냉각부(162)는 냉각부재를 포함하며, 도 1에서는 상기 척가열부(161) 하부에 척냉각부(162)가 구비되어 있는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 상기 척가열부(161) 상부에 척냉각부(162)가 구비되는 실시예도 가능함은 물론이다.
상기 척가열부(161)와 척냉각부(162)의 사이에는 온도균일화플레이트(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 온도균일화플레이트(미도시)는 상기 척가열부(161)와 척냉각부(162)의 사이에 개재 구비되며, 도 1의 경우 원판 형상으로 형성될 수 있다.
상기 온도균일화플레이트(미도시)는 상기 척가열부(161) 및 척냉각부(162)와 밀착 시 유로가 형성될 수 있도록 상면과 하면에 슬릿이 형성될 수 있으며, 상기 슬릿으로 형성된 유로가 서로 연통된 형상으로 상기 온도균일화플레이트(미도시)에 고르게 형성될 수 있다.
예를 들어, 중심을 기준으로 하는 지름이 다른 다수의 동심원 형태의 슬릿과, 중심을 지나는 방사상 직선 형태의 슬릿이 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬릿에는 상기 온도균일화플레이트(미도시)의 상면과 하면을 관통하는 다수의 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 온도균일화플레이트(미도시)의 슬릿으로 형성된 유로는 전도에 의한 온도 균일화가 어려운 경우에도 대류에 의한 온도 균일화를 이룰 수 있어, 상기 온도균일화플레이트(미도시)가 구비됨으로써, 상기 척(160)의 온도 균일화를 이루는데 더욱 탁월하다.
상기 척단열부(163)는 상기 척가열부(161)와 척냉각부(162)의 하부에 구비되어, 구동에 필요한 다른 구성에 열이 전달되는 것을 차단한다. 따라서, 상기 척회전부(190)의 상부에 구비되는 것이 바람직하다.
척회전부(190)는 상기 척(160)을 회전시킨다.
도면에는 상세히 도시하지 않았으나, 상기 회전 구동부(190)는 모터와 상기 모터에 의해 회전하는 크로스 롤러 베어링 등으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 Z축프레임(120)의 기둥(121)면 중 상기 고정부(141)와 결합되는 면이 반경방향에 일정 범위 내의 각도를 형성하여 서로 다른 방향을 향하도록 기둥(121)이 배치되도록 하는 것은, 다음과 같은 이유에서 이다.
상기 Z축상하구동부(150)는 상기 Z축상하구동부(150)의 상기 이동부(142)와 결합되는 면이 상기 이동부(142)와 결합될 위치에서 수평방향 회전(요잉; yawing) 및 수평방향 이동이 가능하여, 상기 Z축상하구동부(150)의 상기 이동부(142)와 결합되는 면이 상기 이동부(142)와 이격 및 밀착이 가능하도록 공간이 확보되므로, 상기 Z축프레임(120)에 상기 가이드부(140)가 결합된 상태에서 상기 Z축상하구동부(150)의 결합되는 면이 이격된 상태로 끼움결합(도 4 참조)이 가능하여 조립이 용이하고, 끼움결합 이후에 밀착시킨 뒤 고정(도 2 참조)하는 것으로 조립이 용이해진다.
여기서, 상기 Z축프레임(120)의 기둥(121)면 중 상기 고정부(141)와 결합되는 면이 반경방향에 직각 방향인 것이 가장 바람직하다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 Z축프레임(120)은 상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면이 상기 Z축프레임(320)의 중심축을 중심으로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이는, 각각의 기둥(121)에 결합된 가이드부(140)에 상기 Z축상하구동부(150)를 결합(볼트 결합 등) 시키면서 발생될 수 있는 결합오차 들이 서로 상쇠되도록 하여, 조립 시 발생 가능한 결합오차를 최소화 시키기 위함이다.
또한, 상기 Z축상하구동부(150)가 승강하면서 발생되어 상기 기둥(121)에 전달되는 힘의 크기가 고르게 분산되도록 하여, 어느 한 쪽으로 힘이 편중되는 것을 방지하기 위함이다.
아울러, 상기 척회전부(190)에 의해 상기 척(160)이 회전하면서 발생되어 상기 기둥(121)에 전달되는 힘의 크기가 고르게 분산되도록 하여, 어느 한 쪽으로 힘이 편중되는 것 역시 방지하기 위함이다.
이는, 상기 척(160)의 회전에 의한 반력, 관성력, 원심력 등 상기 척(160)의 회전에 의해 발생되어 상기 기둥(121)에 전달되는 힘을 모든 축에서 동일 유사한 힘으로 지지하도록 함으로써, 상기 웨이퍼의 이동을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
도면에서는 중심축을 중심으로 모두 대칭인 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 중심축을 중심으로 서로 마주보는 한 쌍 씩만 대칭되도록(도 2 의 예시인 경우 대각선으로 바라보는 기둥끼리만 대칭되도록) 하는 등 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 Z축프레임(120)은 상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면이 상기 결합면의 수직방향에서 접근 가능하도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 기둥(121)의 결합면에 수직방향에 상기 Z축프레임(120)의 다른 부분이 가로막지 않도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
이는, 드릴링, 볼팅 등에 필요한 직선형 도구의 사용을 용이하게 할 수 있도록 하여, 가공(드릴링 등) 및 조립(볼팅 등)이 용이하도록 하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 Z축프레임(120)은 상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면에 수직 세로축 단면의 형상이 "ㄱ"자, "ㄴ"자 또는 "ㄷ"자 형상(도 5 참조)으로 굴곡진 것을 특징으로 할 수 있다.
이는, 상기 기둥(121)의 수평방향 강성을 향상시키기 위한 것으로, 상기 기둥(121)의 두께를 두껍게 하여도 되나, 제조단가의 상승을 최소화 시키면서 수평방향 강성을 향상시키기 위한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 Z축상하구동부(150)는 상기 중심축승강부(130)와 결합되어 상측으로 연장 형성된 승강연결부(151), 상기 이동부(142)와 결합되어 상측으로 연장 형성된 다리부(152) 및 상기 승강연결부(151)와 다리부(152)를 상측에서 연결하는 상측지지부(153)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 Z축상하구동부(150)의 상기 중심축승강부(130)와 연결되는 상기 승강연결부(151)의 하부는 서로 분리되지 않는 하나의 몸체를 이루도록 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는, 결합되는 부분의 강성을 증가시키기 위함이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 승강연결부(151)의 상부는 서로 분리되지 않는 하나의 몸체를 이루도록 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는, 결합되는 부분의 강성을 증가시키기 위함이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 Z축프레임(120)은 상기 기둥(121)들은 상부에서 서로 연결하는 프레임상부면(122)과 상기 기둥(121)들은 하부에서 서로 연결하는 프레임하부면(123)을 포함할 수 있다. 이는, 상기 Z축프레임(120)의 상기 기둥(121)을 튼튼하게 지지할 수 있도록 하기 위함이다.
도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 중심회전부(135)의 상부 위치를 고정시키는 상부연결부(136) 및 상기 중심회전부(135)의 하부 위치를 고정시키는 하부연결부(137)를 포함할 수 있다.
상기 상부연결부(136)는 상기 중심회전부(135)가 회전 가능하도록 하기 위해 베어링을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 상부연결부(136)의 고정되는 측 부분을 열십자(+) 형태로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
상기 하부연결부(137)는 상기 중심회전부(135)가 회전 가능하도록 하기 위해 베어링을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하부연결부(137)의 고정되는 측 부분을 원형 형태로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 모터(110)는 상기 Z축프레임(120)의 중심축과 일정거리 이격되어 배치되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 모터(110)의 회전축과 상기 중심회전부(135)를 연결하여 상기 모터(110)의 동력을 상기 중심회전부(135)로 전달하는 동력전달부(115)를 포함할 수 있다.
상기 모터(110)를 상기 Z축프레임(120)의 중심축과 일정거리 이격되도록 배치시키는 것은 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 상하 높이를 최소화 시키기 위한 것으로, 모터(110)를 하부에 구비하는 것 보다 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 상하 높이를 줄여 컴팩트화 시킬 수 있다.
상기 모터(110)를 상기 Z축프레임(120)의 중심축과 일정거리 이격되도록 측면에 배치하기 위해, 상기 Z축프레임(120)은 상기 기둥(121)들을 연결하는 부분 중 모터(110)가 구비되는 측을 절삭하여, 모터(110)가 구비될 수 있는 자리를 마련하는 것(도 9 참조)이 바람직하다.
상기 동력전달부(115)로 도 10 내지 도 11에서 한 쌍의 풀리와 그 풀리들을 연결하는 벨트를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 상기 모터(110)의 회전력을 상기 중심회전부(135)에 전달할 수 있다면 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
도 10 내지 도 11에서 모터의 회전축이 아래를 향하도록 설치된 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 모터의 회전축이 위를 향하도록 설치하는 등 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 동력전달부(115)는 감속기(116)를 포함할 수 있다. 이는 모터(100)를 이용한 Z축상하구동부(150) 승강에 대한 정밀제어가 가능하도록 하기 위함이다.
도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 모터(110)는 모터의 회전축이 아래를 향하도록 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
모터의 회전축이 아래를 향하도록 설치하는 것은, 상기 Z축상하구동부(150)가 승강할 때, 상기 동력전달부(115)에 의해 간섭받는 부분을 최소화 시키기 위함이다.
도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 모터(110)는 모터의 회전축이 아래를 향하도록 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
모터의 회전축이 아래를 향하도록 설치하는 것은, 상기 Z축상하구동부(150)가 승강할 때, 상기 동력전달부(115)에 의해 간섭받는 부분을 최소화시키기 위함이다.
도 12 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지장치는 척 회전부가 구비된 스테이지장치를 포함하는 스테이지장치에 있어서, 제1축스테이지(200) 및 제2축스테이지(300)를 포함하며, 상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 제1축스테이지(200) 및 제2축스테이지(300)의 이동에 따라 X-Y축 이동이 가능한 것을 특징으로 한다.
제1축스테이지(200)는 상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 하부에 구비되며, 제1축 방향으로 이동이 가능하다.
상기 제1축 방향은 X축 방향이 될 수도 있고, Y축 방향이 될 수도 있다.
제2축스테이지(300)는 상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 하부에 구비되며, 상기 제1축 방향과 직교하는 방향인 제2축 방향으로 이동이 가능하다.
상기 제2축스테이지(300)는 상기 제1축스테이지(200)의 하부 또는 상부에 구비될 수 있다.
상기 제2축 방향은 상기 제1축 방향이 X축 방향인 경우 Y축 방향이 되고, 상기 제1축 방향이 Y축 방향인 경우 X축 방향이 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지장치의 상기 제1축스테이지(200) 및 제2축스테이지(300)는 리니어모터(400)에 의해 이동되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지장치의 리니어모터(400)는 복수의 영구 자석을 포함하는 복수의 고정자 모듈 및 상기 고정자 모듈을 사이에 개재 구비할 수 있는 복수의 슬릿이 복수 개 형성된 복수의 전기자 모듈을 포함하며,
진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고,
상기 고정자 모듈 또는 상기 전기자 모듈 중 어느 하나가 가동자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 상기 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 고정자 모듈은 진행 방향으로 극이 바뀌면서 배치되는 복수의 영구 자석을 포함할 수 있다.
상기 전기자 모듈은 진행 방향으로 극이 바뀌도록 코일이 권취될 수 있다.
상기 전기자 모듈의 슬릿 사이로 상기 고정자 모듈이 배치된다.
이때, 상기 고정자 모듈의 영구 자석과 상기 전기자 모듈의 전자석의 자기 흡입력이 동일하여 자기흡인력이 상쇄되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이를 위해, 상기 고정자 모듈은 세로로 배치되는 것(도 12 참조)을 특징으로 할 수 있다.
이는, 중력에 의해 상기 고정자 모듈에 상기 전기자 모듈의 어느 한 측이 밀착되는 것을 방지하여, 양측 자기 흡입력이 동일하여 자기흡인력이 상쇄되도록 하기 위함이다.
도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 척(160)과 척회전부(190)를 원기둥 형태로 표시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 척(160)이 외부에서 바로볼 때 하나의 몸체로 형성될 수 있으며, 척회전부(190)는 모터와 상기 모터에 의해 회전하는 크로스 롤러 베어링, 회전부재 등으로 구성될 수 있다.
도 15와 도 16은 모터, 크로스 롤러 베어링 및 회전부재의 연결관계를 보여주는 도면이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 베이스
110: 모터
115: 동력전달부
116: 감속기
120: Z축프레임
121: 기둥
122: 프레임상부면
123: 프레임하부면
130: 중심축승강부
135: 중심회전부
136: 상부연결부
137: 하부연결부
140: 가이드부
141: 고정부
142: 이동부
150: Z축상하구동부
151: 승강연결부
152: 다리부
153: 상측지지부
160: 척
161: 척가열부
162: 척냉각부
163: 척단열부
190: 척회전부
200: 제1축스테이지
300: 제2축스테이지
400: 리니어모터

Claims (10)

  1. 모터(110);
    다수의 기둥(121)을 포함하고, 상기 기둥(121)들은 서로 연결되어 있으며, 중심축을 따라 일정 영역의 공간이 형성된 Z축프레임(120);
    상기 Z축프레임(120)의 중심축 상에 구비되며, 상기 모터(110)의 회전에 따라 상기 중심축을 기준으로 회전하는 중심회전부(135);
    상기 중심회전부(135)에 끼움결합되며, 상기 중심회전부(135)의 회전에 따라 승강하는 중심축승강부(130);
    고정부(141)와 이동부(142)를 포함하며, 상기 이동부(142)가 고정부(141)를 따라 직동 운동 하고, 서로 다른 상기 Z축프레임(120)의 기둥(121)에 고정부(141)가 고정된 다수의 가이드부(140); 및
    상기 중심축승강부(130) 및 다수의 상기 이동부(142)와 결합되어, 상기 중심축승강부(130)의 승강에 따라 승강하며, 승강 시 수평이 유지되는 Z축상하구동부(150);
    상기 Z축상하구동부(150) 상부에 구비되며, 웨이퍼가 안착되는 척(160);
    및
    상기 척(160)을 회전시키는 척회전부(190);
    를 포함하며,
    상기 Z축프레임(120)의 기둥(121)면 중 상기 고정부(141)와 결합되는 면이 반경방향에 일정 범위 내의 각도를 형성하여 서로 다른 방향을 향하도록 기둥(121)이 배치된 것을 특징으로 하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Z축프레임(120)은
    상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면이 상기 Z축프레임(320)의 중심축을 중심으로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Z축프레임(120)은
    상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면이 상기 결합면의 수직방향에서 접근 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Z축프레임(120)은
    상기 고정부(141)가 결합되는 상기 기둥(121)의 결합면에 수직 세로축 단면의 형상이 "ㄱ"자, "ㄴ"자 또는 "ㄷ"자 형상으로 굴곡진 것을 특징으로 하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치는
    상기 중심회전부(135)의 상부 위치를 고정시키는 상부연결부(136); 및
    상기 중심회전부(135)의 하부 위치를 고정시키는 하부연결부(137);
    를 포함하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모터(110)는
    상기 Z축프레임(120)의 중심축과 일정거리 이격되어 배치되며,
    상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치는
    상기 모터(110)의 회전축과 상기 중심회전부(135)를 연결하여 상기 모터(110)의 동력을 상기 중심회전부(135)로 전달하는 동력전달부(115);
    를 포함하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모터(110)는
    모터의 회전축이 아래를 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치는
    상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 하부에 구비되며, 제1축 방향으로 이동이 가능한 제1축스테이지(200); 및
    상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치의 하부에 구비되며, 상기 제1축 방향과 직교하는 방향인 제2축 방향으로 이동이 가능한 제2축스테이지(300);
    를 포함하며,
    상기 척 회전부가 구비된 스테이지장치는 상기 제1축스테이지(200) 및 제2축스테이지(300)의 이동에 따라 X-Y축 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 스테이지장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1축스테이지(200) 및 제2축스테이지(300)는 리니어모터(400)에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 리니어모터(400)는
    복수의 영구 자석을 포함하는 복수의 고정자 모듈 및 상기 고정자 모듈을 사이에 개재 구비할 수 있는 복수의 슬릿이 복수 개 형성된 복수의 전기자 모듈을 포함하며,
    진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고,
    상기 고정자 모듈 또는 상기 전기자 모듈 중 어느 하나가 가동자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 상기 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하는 척 회전부가 구비된 스테이지장치.
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