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KR20130128117A - 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치 - Google Patents

기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치 Download PDF

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KR20130128117A
KR20130128117A KR1020120051921A KR20120051921A KR20130128117A KR 20130128117 A KR20130128117 A KR 20130128117A KR 1020120051921 A KR1020120051921 A KR 1020120051921A KR 20120051921 A KR20120051921 A KR 20120051921A KR 20130128117 A KR20130128117 A KR 20130128117A
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KR
South Korea
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magnet
guide
propulsion
trolley
gap
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Ceased
Application number
KR1020120051921A
Other languages
English (en)
Inventor
김종문
전정우
김판겸
오현석
정성일
Original Assignee
한국전기연구원
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Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
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Publication of KR20130128117A publication Critical patent/KR20130128117A/ko
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Abstract

본 발명은 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판을 수직 및 수평으로 세워서 탑재시킨 대차를 인라인 방식에 의해 정속으로 부상 안내 및 추진시킬 수 있도록 한 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 디스플레이 또는 반도체 분야의 공정장비에서 진공챔버 내의 분진과 진동문제를 해결하고, 고정밀의 스테이지 위치 제어가 가능하여 인라인 방식의 원래 목적을 달성하여 생산효율을 향상시키기 위해 안출한 것으로서, 고진공 조건에서 진행되는 증착공정에서도 아웃개싱없이 전자석이나 영구자석에서 발생한 자기력으로 물체를 부상시켜 안내 추진 또는 회전시키는 자기부상 방식을 이용하여, 기판을 수직 및 수평으로 세워서 탑재시킨 대차를 인라인 방식에 의해 정속으로 부상 안내 및 추진시킬 수 있도록 한 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치{Non-contact Magnetic Levitation Stage for Substrate Transfer}
본 발명은 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판을 수직 및 수평으로 세워서 탑재시킨 대차를 인라인 방식에 의해 정속으로 부상 안내 및 추진시킬 수 있도록 한 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 디스플레이 및 반도체 제조 공정에서 증착을 비롯한 공정장비 간의 기판 제품 이송을 위한 이송장치로서 기판 이송용 스테이지가 설치되고 있다.
증착 챔버와 같은 공정 장비에 채택된 종래의 기판 이송용 스테이지는 유리 또는 실리콘 등으로 이루어진 기판이 탑재된 대차와, 기판에 마스크를 통해 박막을 증착시키는 과정 전후에 대차를 이송시키기 위한 이송수단으로 포함한다.
종래의 기판 이송용 스테이지의 이송수단은 주로 기판이 탑재된 대차를 지지 및 이송시키기 위해 롤러와 같은 접촉식 및 기계식 베어링을 사용하고 있다.
따라서, 상기 롤러를 구동시키기 위해 제어기(미도시)로부터 명령을 받은 모터(미도시)가 회전을 하면, 모터축(미도시)에 연결된 체인(미도시)이 회전 구동하고, 연이어 체인에 연결된 각 롤러가 구동하게 됨으로써, 롤러 위에 설치된 대차를 비롯하여 대차 위에 탑재된 기판 제품이 공정진행방향을 따라 일정 속도로 천천히 진행하게 된다.
이때, 상기 증착 챔버와 같은 증착장치에 채택된 대차는 5∼50mm/sec의 정속도로 이동하되, 인라인 방식으로 여러 대의 대차가 증착장치에 차례로 진입하게 될 때, 앞뒤의 대차 간의 거리도 박막 증착을 위한 인자로서 매우 중요하다.
또한, 상기 대차가 증착실(미도시)에 진입하면 가스 등의 증착물질이 기판에 접촉되어 박막을 형성하게 되므로, 박막의 두께가 균일하게 유지될 수 있도록 대차의 이동속도를 일정하게 유지해야 하는 점도 중요한 사항 중 하나이다.
또한, 얇은 기판에 균일한 박막을 형성시키기 위해서는 증착장치 내부의 환경상태가 양호해야 하며, 증착과정에서 분진 등의 유해물질이 없어야 한다.
그러나, 종래의 기판 이송용 스테이지 장치의 구성 중, 대차와 롤러가 접촉하여 기판을 이송시키기 때문에 롤러에서의 기계적인 마모로 인하여 분진이 발생하게 되고, 이 분진은 기판 또는 마스크 표면에 달라붙어 디스플레이 패널이나 반도체 제품에 치명적인 결함을 초래할 뿐만 아니라, 마모로 인한 롤러의 고장 및 진동이 발생할 수 있다.
이와 같이, 기존의 기판 이송용 스테이지 장치는 접촉식 베어링을 주로 사용하고 있기 때문에 정밀한 위치제어를 요구하는 기판 제품이 진동하게 되고, 기판 위치 제어 정도가 떨어지며, 또한 마찰에 의한 분진이 발생하기 때문에 기판 제품에 포함된 마스크에 나쁜 영향을 주는 문제점이 있다.
또한, 분진 제거 등의 유지보수를 위한 비용과 시간이 요구되어, 결국 생산비용 상승을 초래하는 단점이 있다.
특히, 마찰로 인한 분진 등으로 인하여 LCD(liquid crystal display) 증착 공정에서 제품 결함이 일어나는 일이 빈번하게 발생하고 있고, OLED(organic light emitting diodes)는 LCD에 비하여 더 심각하게 발생하고 있다.
보다 상세하게는, 증착물질은 증착 챔버 내에 어디든지 존재하게 되고, 이것이 챔버 내부에 그대로 쌓여 있게 되므로, 기판 이송용 스테이지의 대차가 이동할 때 진동을 하게 되면 챔버내에 쌓여 있던 분진이 기판 또는 마스크에 떨어지게 되어, 결국 최종 기판 제품이 규정된 사양을 만족시킬 수 없는 치명적인 문제를 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여, 디스플레이 또는 반도체 분야의 공정장비에서 진공챔버 내의 분진과 진동문제를 해결하고, 고정밀의 스테이지 위치 제어가 가능하여 인라인 방식의 원래 목적을 달성하여 생산효율을 향상시키기 위해 안출한 것으로서, 고진공 조건에서 진행되는 증착공정에서도 아웃개싱없이 전자석이나 영구자석에서 발생한 자기력으로 물체를 부상시켜 안내 추진 또는 회전시키는 자기부상 방식을 이용하여, 기판을 수직 및 수평으로 세워서 탑재시킨 대차를 인라인 방식에 의해 정속으로 부상 안내 및 추진시킬 수 있도록 한 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 일정면적의 대차와, 대차에 장착되어 기판을 탑재시키는 트레이 모듈을 포함하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치에 있어서, 상기 대차의 상면 또는 저면, 상면 및 저면쪽에 대차를 부상방향(Z축 방향)으로 부상시키기 위하여 선택적으로 배열 장착되는 부상수단과; 상기 대차의 양측면쪽에 대차의 수평안내 방향(Y축 방향)으로 안내하기 위해 배열 장착되는 수평방향 안내수단과; 상기 대차의 상면 또는 저면, 상면 및 저면, 측면쪽에 대차를 추진방향(X축 방향)으로 추진시키거나 부상 보조를 하기 위하여 선택적으로 배열 장착되는 추진수단과; 상기 대차 및 트레이 모듈의 부상방향(Z축) 갭과 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위한 갭측정수단 및 상기 대차 및 트레이 모듈의 추진방향(X축) 위치를 측정하기 위한 위치측정수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치를 제공한다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 부상수단으로서, 대차의 상하면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면 및 제2부상자석 대향면이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면 및 제2부상자석 대향면과 마주보는 위치에는 각각 제1부상자석 및 제2부상자석이 이격 배치되고; 상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석 및 제2안내추진자석이 이격 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위해 제1부상자석 또는 제2부상자석의 외측에 인접 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진자석 또는 제2안내추진자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제1실시예에서, 상기 제1갭센서는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 부상수단으로서, 대차의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면과 마주보는 위치에는 제1부상자석이 이격 배치되고; 상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석 및 제2안내추진자석이 이격 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위해 제1부상자석 또는 제2부상자석의 외측에 인접 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진자석 또는 제2안내추진자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제2실시예에서, 상기 제1갭센서는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 상기 챔버내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따르면, 상기 부상수단으로서, 대차의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면과 마주보는 위치에는 제1부상자석이 이격 배치되고; 상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석 및 제2안내추진자석이 이격 배치되며; 상기 추진수단으로서, 대차의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면이 더 부착되고, 부상추진자석 대향면과 마주보는 위치에 부상추진자석이 더 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위해 제1부상자석의 외측에 인접 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진자석 또는 제2안내추진자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제3실시예에서, 상기 제1갭센서는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제4 및 제5실시예에 따르면, 상기 부상수단으로서, 대차의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면과 마주보는 위치에는 제1부상자석이 이격 배치되고; 상기 수평방향 안내수단으로서, 대차의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면이 부착되고, 제1 및 제2안내자석 대향면과 마주보는 위치에 제1 및 제2안내자석이 배치되며; 상기 추진수단으로서, 제4실시예에서는 대차의 저면 양쪽에 제5실시예에서는 대차의 저면 중앙부에 부상추진자석 대향면이 더 부착되고, 부상추진자석 대향면과 마주보는 위치에 부상추진자석이 더 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위해 제1부상자석의 외측에 인접 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내자석 또는 제2안내자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제4 및 제5실시예에서, 상기 제1갭센서는 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버(미도시) 내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제6실시예에 따르면, 상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석 및 제2안내추진자석이 이격 배치되고; 상기 부상수단 및 추진수단으로서, 대차의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면이 부착되고, 부상추진자석 대향면과 마주보는 위치에 부상추진자석이 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 대차의 상면 양측에 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진자석 또는 제2안내추진자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제6실시예에서, 상기 제1갭센서는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제7실시예에 따르면, 상기 수평방향 안내수단으로서, 대차의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면이 부착되고, 제1 및 제2안내자석 대향면과 마주보는 위치에 제1 및 제2안내자석이 배치되고; 상기 부상수단 및 추진수단으로서, 대차의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면이 부착되고, 부상추진자석 대향면과 마주보는 위치에 부상추진자석이 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 대차의 상면 양측에 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내자석 또는 제2안내자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제7실시예에서, 상기 제1갭센서는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제8실시예에 따르면, 상기 부상수단으로서, 대차의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면과 마주보는 위치에는 제1부상자석이 이격 배치되고; 상기 수평방향 안내수단으로서, 대차의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면이 부착되고, 제1 및 제2안내자석 대향면과 마주보는 위치에 제1 및 제2안내자석이 배치되며; 상기 추진수단으로서, 대차의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면이 부착되고, 부상추진자석 대향면과 마주보는 위치에 부상추진자석이 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 제1부상자석의 상부에 인접 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내자석 또는 제2안내자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제8실시예에서, 상기 제1갭센서는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제9실시예에 따르면, 상기 부상수단으로서, 대차의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면과 마주보는 위치에는 제1부상자석이 이격 배치되고; 상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면 및 제2안내추진자석 대향면과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석 및 제2안내추진자석이 이격 배치되며; 상기 추진수단으로서, 대차의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면이 부착되고, 부상추진자석 대향면과 마주보는 위치에 부상추진자석이 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 제1부상자석의 상부에 인접 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진 또는 제2안내추진자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제9실시예에서, 상기 제1갭센서는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제10실시예에 따르면, 상기 부상수단으로서, 대차의 상하면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면 및 제2부상자석 대향면이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면 및 제2부상자석 대향면과 마주보는 위치에는 각각 제1부상자석 및 제2부상자석이 이격 배치되고; 상기 수평방향 안내수단으로서, 대차의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면이 부착되고, 제1 및 제2안내자석 대향면과 마주보는 위치에 제1 및 제2안내자석이 배치되며; 상기 추진수단으로서, 대차의 저면 중앙 위치에 부상추진자석 대향면이 부착되고, 부상추진자석 대향면과 마주보는 위치에 부상추진자석이 배치되며; 상기 갭측정수단은, 대차의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 제1부상자석의 상부에 인접 배치되는 제1갭센서와, 대차의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내자석 또는 제2안내자석의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서와, 상기 트레이 모듈의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서로 구성된 것을 특징으로 한다.
제10실시예에서, 상기 제1갭센서는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있고, 상기 제2갭센서도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버 내에 고정 설치될 수 있다.
본 발명의 제11실시예 내지 제22실시예는 대차 및 트레이 모듈의 위치를 상하로 뒤바꾼 구조로서, 대차의 저부에 기판을 포함하는 트레이 모듈이 수직으로 세워져 행거처럼 매달린 구조를 제공하고자 한 것이며, 부상, 안내 및 추진하기 위한 구성들은 상기한 제1 내지 제10실시예와 동일하거나 유사하게 구성된다.
본 발명의 제23실시예 내지 제30실시예는 기판을 포함하는 트레이 모듈을 수평으로 눕혀서 대차의 저면에 탑재시킨 구조를 제공하고자 한 것이며, 부상, 안내 및 추진하기 위한 구성들은 상기한 제1 내지 제10실시예와 동일하거나 유사하게 구성된다.
한편, 각 실시예에서, 대차의 저부에 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치측정수단으로서 위치센서가 배치되고, 이 위치센서는 대차의 저면에 고정되는 스케일과, 스케일과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 대차를 부상방향(Z축 방향)으로 부상시키는 부상수단과, 대차의 수평안내 방향(Y축 방향)으로 안내하기 위한 수평방향 안내수단과, 대차를 추진방향(X축 방향)으로 추진시키거나 부상 보조하는 추진수단과, 대차 및 트레이 모듈의 부상방향(Z축) 갭과, 수평안내 방향(Y축) 등의 갭을 측정하기 위한 갭측정수단과, 대차 및 트레이 모듈의 추진방향(X축 방향)의 위치를 측정하기 위한 위치측정수단 등을 이용하여, 디스플레이 및 반도체 제조 공정의 공정장비에 적용된 대차를 인라인 방식에 의해 용이하게 정속 부상, 수평 안내 및 추진시킬 수 있다.
즉, 전자석이나 영구자석에서 발생한 자기력으로 물체를 부상시켜 안내 추진 또는 회전시키는 자기부상 방식을 이용하여, 기판을 수직 및 수평으로 세워서 탑재시킨 대차를 인라인 방식에 의해 정속으로 부상 안내 및 추진시킬 수 있다.
이에 따라, 디스플레이 또는 반도체 분야의 공정장비에서 진공챔버 내의 분진과 진동문제를 해결하고, 고정밀의 스테이지 위치 제어가 가능하여 인라인 방식의 증착용 공정장비에 대한 생산효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 진공챔버 내의 진공상태에서 본 발명의 자기부상을 위한 각종 부품(전자석 및 영구자석을 비롯하여 프레임, 고정자 코일의 몰딩) 등을 포함해서 모두 고진공에 견디면서 아웃개싱이 없는 상태를 유지할 수 있고, 결국 대차를 인라인 방식에 의해 정속으로 부상 안내 및 추진시키면서 기판에 박막을 입히는 증착공정을 원할하게 진행할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도 및 측면도,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 6은 본 발명의 제6실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 7은 본 발명의 제7실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 8은 본 발명의 제8실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 9는 본 발명의 제9실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 10은 본 발명의 제10실시예에 따른 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도,
도 11 내지 도 20은 각각 본 발명의 제11실시예 내지 제20실시예를 나타내는 정면도,
도 21 내지 도 30은 각각 본 발명의 제21실시예 내지 제30실시예를 나타내는 정면도,
도 31은 본 발명의 각 실시예에서 사용될 수 있는 전자석 형태를 나타낸 개략도,
도 32는 본 발명의 각 실시예에서 사용될 수 있는 가동자 형태를 나타낸 개략도,
도 33은 본 발명의 각 실시예에서 사용될 수 있는 고정자 형태를 나타낸 개략도.
도 34는 본 발명의 각 실시예에서 사용될 수 있는 전자석과 영구자석이 조합된 형태를 나타낸 개략도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여, 각 도면에서 오렌지색 및 노란색은 안내추진자석 및 부상추진자석을 나타내고, 붉은색은 안내추진자석 대향면 또는 부상추진자석 대향면을 나타내며, 또한 회색은 부상자석 또는 안내자석을 나타내고, 파란색은 부상자석 대향면 또는 안내자석 대향면을 나타내며, 연두색은 갭측정수단을 나타내며, 보라색은 위치측정수단을 나타냄을 밝혀둔다.
제1실시예
첨부한 도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지의 정면도이고, 도 1b는 그 측면도이다.
제1실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 박막이 입혀지는 대상인 평판형 기판이 수직으로 탑재 고정되는 트레이 모듈을 이송시키기 위한 것으로서, 트레이 모듈(12)이 고정수단(미도시됨)에 의하여 수직으로 장착되는 일정 면적의 대차(10)를 기본적으로 포함한다.
이때, 상기 트레이 모듈(12)에 고정된 기판에 일정한 패턴을 입히기 위한 마스크(14)가 고정수단(미도시됨)에 의하여 기판과 일정 간격으로 고정 유지된다.
상기 대차(10)를 수직부상 방향(Z축)을 따라 비접촉으로 부상시키기 위한 수단으로서, 대차(10)의 상하면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면(23) 및 제2부상자석 대향면(24)이 부착되고, 또한 제1부상자석 대향면(23) 및 제2부상자석 대향면(24)과 마주보는 위치에는 각각 제1부상자석(21) 및 제2부상자석(22)이 진공챔버에 부착되며 이격 배치된다.
이때, 상기 제1 및 제2부상자석(21,22)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일과 코어 및 영구자석이 조합된 것(도 34 참조)으로 채택되고, 제1 및 제2부상자석 대향면(23,24)은 자성체로서 금속판(예를 들어, 스틸 플레이트)으로 채택된다.
보다 상세하게는, 상기 제1 및 제2부상자석(21,22)은 도 31에서 보듯이, U 또는 E자 형태를 이루면서 단면이 원형 또는 각형으로 된 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석으로 채택되고, 또는 영구자석과 코일을 포함한 형태의 자석으로 채택될 수 있으며, 기판에 증착물질을 증착시키는 진공챔버 내의 지지대(미도시)에 고정된다.
또한, 상기 제1 및 제2부상자석 대향면(23,24)은 자성체(예를 들어, 평판형의 스틸 플레이트)로서 대차(10)의 상하면에 부착 고정된다.
상기 대차(10)를 수평안내 방향(Y축)을 따라 비접촉으로 안내시키기 위한 수단으로서, 대차(10)의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석(31) 및 제2안내추진자석(32)이 이격 배치된다.
이때, 상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)은 첨부한 도 33에서 보듯이 고정자(36)로서 코어가 없으면서 단면이 원형 또는 각형의 3상 코일로 이루어진 것으로 채택되고, 상기 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)은 가동자(37)로서 첨부한 도 32에서 보듯이 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이며 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것이다.
따라서, 고정자(36)인 제1 및 제2안내추진자석(31,32)과, 가동자(37)인 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34) 사이에는 일종의 선형모터와 같이 흡인력 또는 반발력이 반복적으로 발생되며, 안내추진 제어기(미도시)의 제어에 의하여 대차(10)를 수평안내 방향(Y축) 및 추진방향(X축)으로 위치를 조절하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 기판이 고정된 트레이 모듈(12)의 상단끝에는 안내자석 대향면(42)이 부착되고, 그 양편에는 안내자석(41)이 이격 배치된다.
본 발명에 따르면, 상기 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위한 제1갭센서(25)가 제1부상자석(21) 또는 제2부상자석(22)의 외측에 인접 배치되고, 상기 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위한 제2갭센서(35)가 제1안내추진자석(31) 또는 제2안내추진자석(32)의 상부에 인접 배치되며, 또한 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위한 제3갭센서(43)가 안내자석(41)의 저부에 인접 배치된다.
바람직하게는, 상기 제1갭센서(25)와 제2갭센서(35) 및 제3갭센서(43)은 진공챔버(미도시) 내에 X축 방향을 따라 일정 간격으로 고정 설치되되, 더욱 바람직하게는 상기 제1갭센서(25)는 상기 대차의 상측 또는 하측 등 위치에 상관없이 상기 대차의 수직(Z축) 갭을 측정을 할 수 있으면 위치에 상관없이 챔버(미도시)내에 고정 설치될 수 있고, 또한 상기 제2갭센서(35)도 상기 대차의 수평(Y축) 갭을 측정을 할 수 있다면 위치에 상관없이 챔버(미도시) 내에 고정 설치될 수 있다.
상기 트레이 모듈(12)의 하단부가 대차(10) 상에 고정되어 상단부가 수직으로 세워져 있으므로, 기판이 고정된 트레이 모듈(12)의 상단부에 대한 수평안내 방향(Y축) 제어도 필요하고, 그에 따라 트레이 모듈(12)의 상단부에 안내자석 대향면(42)이 부착되고, 그 양편에는 안내자석(41)이 이격 배치된다.
이때, 상기 안내자석(41)도 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석으로 채택되어 진공 챔버(미도시) 내벽에 고정되고, 상기 안내자석 대향면(42)은 자성체로서 금속판(예를 들어, 스틸 플레이트)으로 채택되어 트레이 모듈(12)의 상단부에 부착된다.
상기 대차(10)의 추진방향(X축)에서의 위치를 측정하기 위한 위치센서(16)가 대차(10)의 저부에 인접 배치되는 바, 바람직하게는 상기 위치 센서(16)는 대차 저면에 부착되는 스케일(17) 및 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 이렇게 구성된 위치 센서(16)는 대차(10)의 상하측 또는 좌우측 위치에 설치될 수 있음은 물론이고, 바람직하게는 상기 리니어엔코더(18)는 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치되도록 한다.
보다 상세하게는, 상기 위치 센서(16)의 스케일(17)은 얇은 테이프처럼 긴 띠 형태로 대차(10)에 고정 부착되고, 리니어엔코더(18)는 스케일(17)이 마주보며 일정 간격으로 배치되면서 증착 공정을 위한 진공챔버(미도시)에 고정되며, 따라서 대차(10)가 이동하게 됨에 따라 스케일(17)은 리니어엔코더(18)를 일정 갭을 유지하면서 지나가게 되고, 이와 동시에 리니어엔코더(18)가 대차(10)의 추진방향(X축)에서의 위치를 측정할 수 있게 된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 비접촉 자기부상 스테이지 장치는 고진공의 증착 챔버 내에 설치되고, 트레이 모듈(12)에 고정된 기판에 박막을 증착하기 위한 증착물질이 조사되므로, 대차(10)의 이동속도와 증착 공정은 서로 시간적으로 잘 연계되도록 제어되어야 한다.
첨부한 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지의 측면도로서, 이를 참조로 각 구성의 부착 위치를 다시 한 번 명확하게 정리하면 다음과 같다.
상기한 바와 같은 제1 및 제2부상자석(21,22)과, 상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)은 기판에 증착물질로 박막을 형성하기 위한 진공 챔버(미도시)내에 일정 간격으로 고정 설치되고, 상기 제1내지 제3갭센서(25,35,43)도 부상자석 또는 안내추진자석 사이에 배치되면서 진공 챔버내의 어느 위치에라도 일정 간격으로 수직 및 수평 방향으로 고정 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2부상자석 대향면(23,24)은 대차(10)의 상부 및 저부에 2열로 부착 배치되고, 상기 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)은 대차(10)의 좌우측에 각각 1열로 부착 배치된다.
또한, 상기 안내자석(41)도 일정 간격으로 진공 챔버내에 고정 설치되며, 안내자석 대향면(42)은 대차(10)에 탑재된 트레이 모듈(12)의 상단부에 부착 고정되어 대차(10)와 함께 이동하게 된다.
또한, 상기 위치센서(16)의 구성중 리니어 엔코더(18)는 진공챔버의 바닥 소정 위치에 일정 간격으로 설치되고, 상기 대차(10)에 설치된 스케일(17)은 리니어엔코더(18)와 마주보는 대차(10)의 저부 소정 위치에 일정 간격을 유지한 부착되어 대차(10)와 함께 이동하게 되어, 대차(10)가 추진방향(X축)의 어느 위치에 있더라도 대차의 위치값을 항상 정확하게 측정할 수 있다.
여기서, 상기한 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지의 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 제1 및 제2부상자석(21,22) 즉, 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석에 전류가 인가되면, 제1 및 제2부상자석(21,22)은 자성체로 채택된 제1 및 제2부상자석 대향면(23,24)에 대하여 흡인력으로 작용하게 된다.
따라서, 상기 제1 및 제2부상자석(21,22)의 흡인력으로 인하여 제1 및 제2부상자석 대향면(23,24)이 부착된 대차(10)가 수직부상 방향(Z축)으로 부상되고, 이때 제1부상자석(21)과 제1부상자석 대향면(23) 간의 갭과 제2부상자석(22)과 제2부상자석 대향면(24) 간의 갭은 상기 제1갭센서(25)에 의해 측정되고, 측정된 갭 정보를 기반으로 한 부상제어기(미도시)의 제어에 의하여 제1부상자석(21)과 제1부상자석 대향면(23) 간의 갭과 제2부상자석(22)과 제2부상자석 대향면(24) 간의 갭은 일정한 값으로 제어될 수 있다.
이와 동시에, 상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32) 즉, 고정자(36)로서 코어가 없으면서 3상 코일로 이루어진 것에 전류가 인가되면, 할바흐 배열(Halbach array)을 갖는 영구자석으로 채택된 가동자(37)에 대하여 흡인력 또는 반발력으로 작용하게 된다.
따라서, 상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)으로 채택된 고정자(36)와, 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)으로 채택된 가동자(37) 사이에는 흡인력 또는 반발력이 발생되는 동시에 안내추진제어기(미도시)의 제어에 의하여 대차(10)에 대한 수평안내 방향(Y축)으로의 안내 및 추진방향(X축)으로의 추진이 이루어진다.
즉, 상기 안내추진제어기의 제어를 받는 제1 및 제2안내추진자석(31,32)에 의해 대차(10)는 수평안내 방향(Y축)으로 안내되어 제위치를 벗어나지 않고 추진을 위한 정위치를 유지하게 되고, 다시 말해서 수평안내 방향(Y축 방향)으로 안내되는 의미는 대차(10)가 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34) 사이의 중앙에 위치하도록 안내추진제어기(미도시)에 의해 제어됨을 의미하며, 이와 동시에 대차(10)는 추진방향(X축)으로 추진 이동된다.
이때, 상기 대차(10)의 수평안내방향(Y축) 제어를 위하여, 제1 및 제1안내추진자석(31,32) 즉, 고정자(36)에는 3상 전류가 제어기(미도시)에 의해 발생되고, 발생된 3상 전류는 회전자계를 만들게 되며, 이때의 회전자계는 전기적으로 d축과 q축으로 분리되어, d축과 q축 사이에는 90도의 위상차가 생기게 되며 서로 독립적으로 제어가 가능하여 d축은 안내를, q축은 추진을 담당하게 된다.
또한, 상기 고정자(36)와 가동자(37) 사이의 갭은 제2갭센서(35)에 의하여 측정되며, 이 제2갭센서의 정보를 기반으로 제어기에서 고정자와 가동자 간의 갭을 d축 전류로 제어하여 일정한 간격으로 유지될 수 있다.
이와 같이, 상기한 제1 및 제2부상자석(21,22)과 이에 대응되는 제1 및 제2부상자석 대향면(23,24), 그리고 상기한 제1 및 제2안내추진자석(31,32)과 이에 대응되는 제1 및 제2부상자석 대향면(33,34) 등에 의해 고정밀급의 부상 안내 및 추진이 가능하게 되어, OLED와 같이 마이크로급의 정밀도가 요구되는 증착장비에 매우 유용하게 적용할 수 있고, 결국 디스플레이 또는 반도체 분야의 공정장비에서 진공챔버 내의 분진과 진동문제를 해결함과 더불어 고정밀의 스테이지 위치 제어가 가능하여 생산효율을 크게 향상시킬 수 있다.
제2실시예
첨부한 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제2실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제1실시예와 그 구성이 동일하되, 대차(10)의 저면에 부착된 제2부상자석 대향면(34)과, 이 제2부상자석 대향면(34)과 마주보면서 진공챔버에 고정되는 제2부상자석(32)이 배제된 보다 단순한 구성을 갖는 점에 특징이 있다.
따라서, 상기 제1부상자석(21) 즉, 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석에 전류가 인가되면, 제1부상자석(21)은 자성체로 채택된 제1부상자석 대향면(23)에 대하여 흡인력으로 작용하게 되어, 결국 제1부상자석(21) 및 제1주상자석 대향면(23)만으로도 대차(10)가 수직부상 방향(Z축)으로 용이하게 부상될 수 있다.
제1실시예와 마찬가지로, 상기 안내추진제어기의 제어를 받는 제1 및 제2안내추진자석(31,32)에 의해 대차(10)는 수평안내 방향(Y축)으로 안내되어 제위치를 벗어나지 않고 추진을 위한 정위치를 유지하게 되고, 다시 말해서 수평안내 방향(Y축 방향)으로 안내되는 의미는 대차(10)가 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34) 사이의 중앙에 위치하도록 안내추진제어기(미도시)에 의해 제어됨을 의미하며, 이와 동시에 대차(10)는 추진방향(X축)으로 추진 이동된다.
제3실시예
첨부한 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제3실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제1실시예와 그 구성이 동일하되, 대차(10)의 저면 양쪽에 부착된 제2부상자석 대향면(24) 대신에 한 쌍의 부상추진자석 대향면(52)을 부착하고, 부상추진자석 대향면(52)과 마주보는 진공 챔버내에 한 쌍의 부상추진자석(51)을 고정시킨 점에 특징이 있다.
상기 부상추진자석(51)은 제1 및 제2안내추진자석(31,32)과 같이 고정자(36)로서 코어가 없으면서 단면이 원형 또는 각형의 3상 코일로 이루어진 것으로 채택되고, 상기 부상추진자석 대향면(52)은 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)과 같이 가동자(37)로서 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이며 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된다.
따라서, 상기 제1부상자석(21)의 부상 발생력은 대차(10)의 전체 자중을 일부만 담당하고, 자중의 나머지 부분은 부상추진자석(51)에서 담당하게 되며, 제3실시예에 따른 구조의 장점은 제1부상자석(21)과 부상추진자석(51)에 의해 부상력을 서로 분담하여 각각의 부담을 줄이고, 특히 추진력을 키우기 위해 제1 및 제2안내추진자석(31,32) 이외에 동일한 기능을 하는 부상추진자석(51)을 추가함에 따라 대차(10)의 추진력을 더 크게 증대시킬 수 있다.
즉, 상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)에 의해 수평안내방향(Y축)의 안내력과 추진방향(X축)의 추진력이 발생하며, 동시에 부상추진자석(51)에 의해 부상력(Z축 방향)과 추진력(X축 방향)이 발생하게 되므로, 대차(10)의 추진력을 더 크게 증대시킬 수 있다.
제4실시예
첨부한 도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제4실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제3실시예와 그 구성이 동일하되, 대차(10)의 양측면에 부착된 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34) 대신에 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)을 부착하고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)과 마주보는 진공 챔버내에 제1 및 제2안내자석(61,62)을 고정시킨 점에 특징이 있다.
상기 제1 및 제2안내자석(61,62)은 제1부상자석(21)과 같이 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일과 코어 및 영구자석이 조합된 것으로 채택되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)은 제1부상자석 대향면(23)과 같이 자성체로서 금속판(예를 들어, 스틸 플레이트)으로 채택된다.
따라서, 상기 대차(10)의 양측면에 부착된 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)과, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)과 마주보는 제1 및 제2안내자석(61,62)을 채택함에 따라, 수평안내방향(Y축)에서의 대차의 안정성을 높일 수 있는 장점이 있고, 이때 대차의 추진은 부상추진자석(51)만으로 부상력(Z축 방향)과 추진력(X축 방향)이 발생하여 이루어진다.
제5실시예
첨부한 도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제5실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제4실시예와 그 구성이 동일하되, 대차(10)의 저면에서 그 양쪽에 부착된 한 쌍의 부상추진자석 대향면(52)과 이와 마주보는 한 쌍의 부상추진자석(51)을 하나씩만 사용한 점에 특징이 있고, 바람직하게는 하나의 부상추진자석 대향면(52)이 대차(10)의 저면 중앙에 부착되고, 이와 마주보는 진공챔버의 바닥쪽에 하나의 부상추진자석(51)이 부착된다.
이렇게 2열의 부상추진자석 및 그 대향면을 1열로 함에 따라, 좌우 2열의 추진모터에서 발생할 수 있는 추진력의 차이에 의한 힘 외란을 최소화할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
제6실시예
첨부한 도 6은 본 발명의 제6실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제6실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제3실시예와 그 구성이 동일하되, 대차(10)의 상면 양쪽에 부착된 한 쌍의 제1부상자석 대향면(24)과 이와 마주보며 진공챔버내에 장착된 한 쌍의 제1부상자석(21)을 배제시켜 단순화시킨 구성을 갖는 점에 특징이 있다.
따라서, 대차(10)의 저부에 이격 배치되며 진공챔버에 고정된 한 쌍의 부상추진자석(51)에 의해 발생한 부상력(Z축 방향)과 추진력(X축 방향)에 의해 부상과 추진이 동시에 이루어지고, 이와 동시에 상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)에 의해 발생한 안내력(Y축 방향)과 추진력(X축 방향)에 의해서 대차(10)의 수평방향 안내 및 추진 제어가 이루어지게 된다.
제7실시예
첨부한 도 7은 본 발명의 제7실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제7실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제6실시예와 그 구성이 동일하되, 대차(10)의 양측면에 부착된 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34) 대신에 자성체(예를 들어, 스틸 플레이트)인 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)을 부착하고, 또한 제1 및 제2안내추진자석(31,32) 대신에 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)과 마주보는 진공 챔버내에 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일과 코어 및 영구자석이 조합된 것인 제1 및 제2안내자석(61,62)을 고정시킨 점에 특징이 있다.
따라서, 제1 및 제2안내추진자석(31,32)을 제1 및 제2안내자석(61,62)으로 대체함으로써, 대차의 수평안내방향(Y축 방향)에서의 위치 안정성을 더 높이는 효과가 있고, 이때 부상과 추진은 대차(10)의 저면 양측에 부착된 한 쌍의 부상추진자석 대향면(52)과 이와 마주보며 진공 챔버내에 고정된 부상추진자석(51)에 의하여 이루어질 수 있다.
제8실시예
첨부한 도 8은 본 발명의 제8실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제8실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제4실시예와 그 구성이 동일하되, 대차(10)의 상면 양쪽에 부착되는 부상자석 대향면 및 이와 마주보며 진공챔버에 장착되는 부상자석을 다른 구조의 것으로 적용시킨 점에 특징이 있다.
즉, 대차(10)의 상면 양쪽에 부착되는 제1부상자석 대향면(23)을 가동자(37)로서 첨부한 도 32에서 보듯이 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작한 것으로 채택하고, 이와 마주보며 진공챔버에 부착되는 제1부상자석(21)은 단순히 자성체(예를 들어, 스틸 플레이트) 재질의 것으로 채택한 점에 특징이 있고, 이를 통해 부상추진자석(51)의 부상력 일부를 제1부상자석(21)이 담당할 수 있게 된다.
보다 상세하게는, 상기 제1부상자석(21)은 고정자로서 자성체(예를 들면 철판)으로 되어 있고, 그 대향면으로서 대차에 부착된 제1부상자석 대향면(23)은 영구자석으로 되어, 그 자체로서 흡인력이 발생하여 대차(10)를 부상시키게 되고, 그에 따라 대차(10)의 저부에 배치된 부상추진자석(51)의 부상력 부담을 줄이는 효과를 제공할 수 있다.
제9실시예
첨부한 도 9는 본 발명의 제9실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제9실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제8실시예와 그 구성이 동일하되, 상기 대차(10)를 수평안내 방향(Y축)을 따라 비접촉으로 안내시키기 위한 수단으로서, 대차(10)의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64) 대신에 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)과 마주보는 위치에는 각각 제1 및 제2안내자석(61,62) 대신에 제1안내추진자석(31) 및 제2안내추진자석(32)이 진공챔버내에 이격 배치된 점에 특징이 있다.
이렇게 제9실시예에 따르면, 제8실시예의 제1 및 제2안내자석(61,62)을 제1 및 제2안내추진자석(31,32)으로 대체함으로써, 부상추진자석(51) 이외에 제1 및 제2안내추진자석(31,32)에서 대차에 대한 안내력을 비롯한 추진력을 더 발생시키게 되므로, 대차에 대한 추진력을 더 키울 수 있다.
제10실시예
첨부한 도 10은 본 발명의 제10실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제10실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지는 제5실시예와 그 구성이 동일하되, 대차의 저면 양쪽에 제1실시예와 같이 제2부상자석(22) 및 제2부상자석 대향면(24)이 더 적용된 점에 특징이 있다.
본 발명의 제10실시예는 상기한 제5실시예와 같이 대차(10)의 저면에 하나의 부상추진자석 대향면(52)을 부착하고, 이와 마주보는 하나의 부상추진자석(51)을 하나씩만 사용한 점과, 나머지 구성들이 동일하지만, 제10실시예에서는 대차의 저면 양쪽에 제1실시예와 같은 제2부상자석(22) 및 제2부상자석 대향면(24)이 더 적용된 점에 특징이 있다.
이러한 제10실시예는 대차의 부상(Z축 방향)과 수평안내방향(Y축 방향)을 가장 안정성 있는 전자석으로 제어하고, 다만 대차의 추진(X축 방향)은 하나의 부상추진자석(51) 즉, 코어가 없는 3상 코일의 고정자(36)와, 하나의 부상추진자섣 대향면(52) 즉, 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 가동자(37)에 의하여 이루어지게 된다.
제11 내지 제19실시예
첨부한 도 11 내지 도 19는 본 발명의 제11 내지 제19실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제11실시예는 제1실시예와, 제12실시예는 제2실시예와, 제13실시예는 제3실시예와, 제14실시예는 제4실시예와, 제15실시예는 제6실시예와, 제16실시예는 제7실시예와, 제17실시예는 제8실시예와, 제18실시예는 제9실시예와, 제19실시예는 제10실시예와 각각 대차(10)를 부상, 안내 및 추진하기 위한 구성들이 동일하고, 단지 대차(10) 및 트레이 모듈(12)의 위치를 상하로 뒤바꾼 구조를 특징으로 한다.
즉, 대차(10)를 진공챔버(미도시됨)의 상측에 구성하여 트레이 모듈이 대차에 마치 행거 타입으로 매달려서 대차와 함께 추진되는 구조도 적용 가능하며, 여기에서는 제11 내지 제19실시예의 구성 및 동작은 상기한 바와 같으므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
제20실시예
첨부한 도 20은 본 발명의 제20실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
본 발명의 제20실시예는 제16실시예와 유사하게 구성되며, 단지 부상추진자석 대향면(52) 및 부상추진자석(51)의 위치가 변경된 점에 특징이 있다.
즉, 제16실시예에서는 부상추진자석 대향면(52) 및 부상추진자석(51)의 위치가 대차(10)의 저면 양쪽에 구성되었지만, 제20실시예에서는 진공챔버의 상부와 인접한 대차(10)의 상면 양쪽에 구성된 점에 특징이 있다.
보다 상세하게는, 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이며 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 부상추진자석 대향면(52)을 대차(10)의 상면 양쪽에 부착하고, 코어가 없으면서 단면이 원형 또는 각형의 3상 코일 또는 3상 코일 및 코어로 이루어진 리니어 형태인 부상추진자석(51)이 진공챔버의 상단에 고정됨으로써, 부상추진자석 대향면(52)과 부상추진자석(51)에 의하여 대차(10)의 부상력(Z축 방향)과 추진력(X축 방향)을 동시에 얻을 수 있고, 수평안내방향(Y축 방향)은 제1 및 제2안내자석(61,62) 및 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)에서 담당하게 된다.
제21실시예
첨부한 도 21은 본 발명의 제21실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제21실시예는 제20실시예와 동일한 구성을 이루되, 부상추진자석(51) 및 부상추진대향면(52)을 대차(10)의 상면 중앙부에 1열로 구성한 점에 특징이 있고, 1열로 간단하게 구현함에 따라 구조가 간단한 장점을 제공할 수 있다.
제22실시예
첨부한 도 22는 본 발명의 제22실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
본 발명의 제22실시예는 제16실시예와 유사하게 구성되며, 단지 대차(10)의 상면 중앙 부분에 대차(10)의 부상 안정성을 제공할 수 있는 부상자석 및 부상자석 대향면을 구성하되, 대차(10)에 부착되는 부상자석 대향면 및 이와 마주보며 진공챔버에 장착되는 부상자석을 제8실시예에서 설명된 바와 같이 다른 구조의 것으로 적용시킨 점에 특징이 있다.
즉, 대차(10)의 상면 중앙에 부착되는 제1부상자석 대향면(23)을 가동자(37)로서 첨부한 도 32에서 보듯이 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작한 것으로 채택하고, 이와 마주보며 진공챔버의 상단에 부착되는 제1부상자석(21)은 단순히 자성체(예를 들어, 스틸 플레이트) 재질의 것으로 채택한 점에 특징이 있고, 이를 통해 부상추진자석(51)의 부상력 일부를 제1부상자석(21)이 담당할 수 있게 된다.
따라서, 상기 제1부상자석(21)은 고정자로서 자성체(예를 들면 철판)으로 되어 있고, 그 대향면으로서 대차에 부착된 제1부상자석 대향면(23)은 영구자석으로 되으므로, 그 자체로서 흡인력이 발생하여 대차(10)를 부상시키게 되고, 그에 따라 대차(10)의 저부에 배치된 부상추진자석(51)에서 담당하는 추진력외의 부상력 부담을 줄이는 효과를 제공할 수 있다.
제23 내지 제30실시예
첨부한 도 23 내지 도 30은 본 발명의 제23 내지 제30실시예에 따른 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지를 나타낸 정면도이다.
제23실시예는 제1실시예와, 제24실시예는 제2실시예와, 제25실시예는 제3실시예와, 제26실시예는 제4실시예와, 제27실시예는 제6실시예와, 제28실시예는 제16실시예와, 제29실시예는 제17실시예와, 제30실시예는 제18실시예와 각각 대차(10)를 부상, 안내 및 추진하기 위한 구성들이 동일하고, 단지 트레이 모듈(12)을 수직이 아닌 수평상태로 눕히되, 대차(10)의 저면에 수평상태로 눕혀서 고정시킨 구조에 특징이 있다.
즉, 상기 트레이 모듈(12), 트레이 모듈(12)에 탑재되는 기판 및 기판과 인접하면서 고정수단(미도시됨)에 의하여 이격 배치되는 마스크(14)를 상기 대차(10)의 하측에 수평으로 배열되도록 한 점에 특징이 있고, 기판의 사이즈가 작은 경우에 적용이 가능하다.
반면, 기판 사이즈가 커지게 되면 마스크를 수직으로 세우는 것이 유리하므로, 상기한 제1 내지 22실시예와 같이 마스크를 비롯한 트레이 모듈을 수직으로 세우는 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
이렇게 상기 트레이 모듈(12), 트레이 모듈(12)에 탑재되는 기판 및 기판과 인접하면서 고정수단(미도시됨)에 의하여 이격 배치되는 마스크(14)가 대차에 수평으로 배열된 구조에서도 대차(10)의 수평안내방향(Y축 방향), 부상방향(Z축 방향), 추진방향(X축 방향)에 대한 제어 동작이 상기한 제1 내지 제22실시예에서 설명된 바와 같이 이루어지므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
10 : 대차
12 : 트레이 모듈
14 : 마스크
16 : 위치 센서
17 : 스케일
18 : 리니어엔코더
21 : 제1부상자석
22 : 제2부상자석
23 : 제1부상자석 대향면
24 : 제2부상자석 대향면
25 : 제1갭센서
26 : 코일
28 : 자성체 코어
31 : 제1안내추진자석
32 : 제2안내추진자석
33 : 제1안내추진자석 대향면
34 : 제2안내추진자석 대향면
35 : 제2갭센서
36 : 고정자
37 : 가동자
41 : 안내자석
42 : 안내자석 대향면
43 : 제3갭센서
51 : 부상추진자석
52 : 부상추진자석 대향면
61 : 제1안내자석
62 : 제2안내자석
63 : 제1안내자석 대향면
64 : 제2안내자석 대향면

Claims (45)

  1. 일정면적의 대차(10)와, 대차(10)에 장착되어 기판을 탑재시키는 트레이 모듈(12)을 포함하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치에 있어서,
    상기 대차(10)의 상면 또는 저면, 상면 및 저면쪽에 대차를 부상방향(Z축 방향)으로 부상시키기 위하여 선택적으로 배열 장착되는 부상수단과;
    상기 대차(10)의 양측면쪽에 대차의 수평안내 방향(Y축 방향)으로 안내하기 위해 배열 장착되는 수평방향 안내수단과;
    상기 대차(10)의 상면 또는 저면, 상면 및 저면, 측면쪽에 대차를 추진방향(X축 방향)으로 추진시키거나 부상 보조를 하기 위하여 선택적으로 배열 장착되는 추진수단과;
    상기 대차(10) 및 트레이 모듈(12)의 부상방향(Z축) 갭과 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위한 갭측정수단 및 상기 대차(10) 및 트레이 모듈(12)의 추진방향(X축) 위치를 측정하기 위한 위치측정수단;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부상수단으로서, 대차(10)의 상하면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면(23) 및 제2부상자석 대향면(24)이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면(23) 및 제2부상자석 대향면(24)과 마주보는 위치에는 각각 제1부상자석(21) 및 제2부상자석(22)이 이격 배치되고,
    상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차(10)의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석(31) 및 제2안내추진자석(32)이 이격 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위해 제1부상자석(21) 또는 제2부상자석(22)의 외측에 인접 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진자석(31) 또는 제2안내추진자석(32)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성되며, 각 갭센서는 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2부상자석(21,22)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석으로 채택되거나 영구자석과 코일을 포함한 형태의 자석으로 채택되고, 제1 및 제2부상자석 대향면(23,24)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)은 고정자(36)로서 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)은 가동자(37)로서 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 부상수단으로서, 대차(10)의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면(23)이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면(23)과 마주보는 위치에는 제1부상자석(21)이 이격 배치되고,
    상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차(10)의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석(31) 및 제2안내추진자석(32)이 이격 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위해 제1부상자석(21) 또는 제2부상자석(22)의 외측에 인접 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진자석(31) 또는 제2안내추진자석(32)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1부상자석(21)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석으로 채택되거나 영구자석과 코일을 포함한 형태의 자석으로 채택되고, 제1부상자석 대향면(23)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)은 고정자(36)로서 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)은 가동자(37)로서 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 부상수단으로서, 대차(10)의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면(23)이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면(23)과 마주보는 위치에는 제1부상자석(21)이 이격 배치되고,
    상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차(10)의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석(31) 및 제2안내추진자석(32)이 이격 배치되며,
    상기 추진수단으로서, 대차(10)의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면(52)이 더 부착되고, 부상추진자석 대향면(52)과 마주보는 위치에 부상추진자석(51)이 더 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위해 제1부상자석(21)의 외측에 인접 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진자석(31) 또는 제2안내추진자석(32)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1부상자석(21)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석으로 채택되거나 영구자석과 코일을 포함한 형태의 자석으로 채택되고, 제1부상자석 대향면(23)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)은 고정자(36)로서 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)은 가동자(37)로서 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  13. 청구항 1 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 부상추진자석(51)은 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 부상추진자석 대향면(52)은 가동자(37)로서 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 부상수단으로서, 대차(10)의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면(23)이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면(23)과 마주보는 위치에는 제1부상자석(21)이 이격 배치되고,
    상기 수평방향 안내수단으로서, 대차(10)의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)이 부착되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)과 마주보는 위치에 제1 및 제2안내자석(61,62)이 배치되며,
    상기 추진수단으로서, 대차(10)의 저면 양쪽 또는 저면 중앙부에 부상추진자석 대향면(52)이 더 부착되고, 부상추진자석 대향면(52)과 마주보는 위치에 부상추진자석(51)이 더 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위해 제1부상자석(21)의 외측에 인접 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내자석(61) 또는 제2안내자석(62)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1부상자석(21)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석으로 채택되거나 영구자석과 코일을 포함한 형태의 자석으로 채택되고, 제1부상자석 대향면(23)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내자석(61,62)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일과 코어 및 영구자석이 조합된 것으로 채택되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  18. 청구항 1 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 부상추진자석(51)은 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 부상추진자석 대향면(52)은 가동자(37)로서 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차(10)의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석(31) 및 제2안내추진자석(32)이 이격 배치되고,
    상기 부상수단 및 추진수단으로서, 대차(10)의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면(52)이 부착되고, 부상추진자석 대향면(52)과 마주보는 위치에 부상추진자석(51)이 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 대차의 상면 양측에 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진자석(31) 또는 제2안내추진자석(32)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)은 고정자(36)로서 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)은 가동자(37)로서 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  22. 청구항 1 또는 청구항 20에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 부상추진자석(51)은 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 부상추진자석 대향면(52)은 가동자(37)로서 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평방향 안내수단으로서, 대차(10)의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)이 부착되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)과 마주보는 위치에 제1 및 제2안내자석(61,62)이 배치되고,
    상기 부상수단 및 추진수단으로서, 대차(10)의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면(52)이 부착되고, 부상추진자석 대향면(52)과 마주보는 위치에 부상추진자석(51)이 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 대차의 상면 양측에 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내자석(61) 또는 제2안내자석(62)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내자석(61,62)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일과 코어 및 영구자석이 조합된 것으로 채택되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  26. 청구항 1 또는 청구항 24에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  27. 청구항 24에 있어서,
    상기 부상추진자석(51)은 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 부상추진자석 대향면(52)은 가동자(37)로서 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  28. 청구항 1에 있어서,
    상기 부상수단으로서, 대차(10)의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면(23)이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면(23)과 마주보는 위치에는 제1부상자석(21)이 이격 배치되고,
    상기 수평방향 안내수단으로서, 대차(10)의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)이 부착되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)과 마주보는 위치에 제1 및 제2안내자석(61,62)이 배치되며,
    상기 추진수단으로서, 대차(10)의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면(52)이 부착되고, 부상추진자석 대향면(52)과 마주보는 위치에 부상추진자석(51)이 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 제1부상자석(21)의 상부에 인접 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내자석(61) 또는 제2안내자석(62)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 제1부상자석(21)은 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작한 것으로 채택되고, 제1부상자석 대향면(23)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  30. 청구항 28에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내자석(61,62)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일과 코어 및 영구자석이 조합된 것으로 채택되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  31. 청구항 1 또는 청구항 28에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  32. 청구항 28에 있어서,
    상기 부상추진자석(51)은 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 부상추진자석 대향면(52)은 가동자(37)로서 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  33. 청구항 1에 있어서,
    상기 부상수단으로서, 대차(10)의 상면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면(23)이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면(23)과 마주보는 위치에는 제1부상자석(21)이 이격 배치되고,
    상기 수평방향 안내수단 및 추진수단으로서, 대차(10)의 양측면에는 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)이 부착되고, 제1안내추진자석 대향면(33) 및 제2안내추진자석 대향면(34)과 마주보는 위치에는 각각 제1안내추진자석(31) 및 제2안내추진자석(32)이 이격 배치되며,
    상기 추진수단으로서, 대차(10)의 저면 양쪽에 부상추진자석 대향면(52)이 부착되고, 부상추진자석 대향면(52)과 마주보는 위치에 부상추진자석(51)이 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 제1부상자석(21)의 상부에 인접 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내추진(31) 또는 제2안내추진자석(32)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  34. 청구항 33에 있어서,
    상기 제1부상자석(21)은 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작한 것으로 채택되고, 제1부상자석 대향면(23)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  35. 청구항 33에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내추진자석(31,32)은 고정자(36)로서 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 제1 및 제2안내추진자석 대향면(33,34)은 가동자(37)로서 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  36. 청구항 1 또는 청구항 33에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  37. 청구항 33에 있어서,
    상기 부상추진자석(51)은 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 부상추진자석 대향면(52)은 가동자(37)로서 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  38. 청구항 1에 있어서,
    상기 부상수단으로서, 대차(10)의 상하면에서 그 양측단부에 한 쌍의 제1부상자석 대향면(23) 및 제2부상자석 대향면(24)이 부착되는 동시에 제1부상자석 대향면(23) 및 제2부상자석 대향면(24)과 마주보는 위치에는 각각 제1부상자석(21) 및 제2부상자석(22)이 이격 배치되고,
    상기 수평방향 안내수단으로서, 대차(10)의 양측면에 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)이 부착되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)과 마주보는 위치에 제1 및 제2안내자석(61,62)이 배치되며,
    상기 추진수단으로서, 대차(10)의 저면 중앙 위치에 부상추진자석 대향면(52)이 부착되고, 부상추진자석 대향면(52)과 마주보는 위치에 부상추진자석(51)이 배치되며,
    상기 갭측정수단은, 대차(10)의 수직부상 방향(Z축) 갭을 측정하기 위하여 제1부상자석(21)의 상부에 인접 배치되는 제1갭센서(25)와, 대차(10)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 제1안내자석(61) 또는 제2안내자석(62)의 상부에 인접 배치되는 제2갭센서(35)와, 상기 트레이 모듈(12)의 수평안내 방향(Y축) 갭을 측정하기 위해 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 인접 배치되는 제3갭센서(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 제1 및 제2부상자석(21,22)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석으로 채택되거나 영구자석과 코일을 포함한 형태의 자석으로 채택되고, 제1 및 제2부상자석 대향면(23,24)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  40. 청구항 38에 있어서,
    상기 제1 및 제2안내자석(61,62)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일과 코어 및 영구자석이 조합된 것으로 채택되고, 제1 및 제2안내자석 대향면(63,64)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  41. 청구항 1 또는 청구항 38에 있어서,
    상기 대차(10)의 저부에는 위치측정수단으로서 대차의 추진방향 위치를 측정하는 위치센서(16)가 배치되고, 이 위치센서(16)는 대차(10)의 저면에 고정되는 스케일(17)과, 스케일(17)과 마주보는 위치에 이격 배치되는 리니어엔코더(18)로 구성되며, 상기 리니어엔코더(18)은 추진방향(X축)으로 챔버안에 일정간격으로 고정 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  42. 청구항 38에 있어서,
    상기 부상추진자석(51)은 코어가 없는 3상 코일로 채택되고, 상기 부상추진자석 대향면(52)은 가동자(37)로서 단면이 사각형으로 된 영구자석을 겹쳐서 제작된 것이면서 고정자(36)와의 사이의 자속밀도를 키울 수 있는 할바흐 배열(Halbach array)을 갖도록 제작된 것으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  43. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판이 고정된 트레이 모듈(12)은 대차(10)의 상면 또는 저면에 수직으로 세워져 고정되고, 수직으로 세워진 트레이 모듈(12)의 수평방향 안내를 위한 수단으로서, 트레이 모듈(12)의 일끝단부에 안내자석 대향면(42)이 부착되고, 그 양편에는 안내자석(41)이 이격 배치된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  44. 청구항 43에 있어서,
    상기 안내자석(41)은 코어와 코일이 조합된 전자석으로 채택되거나, 코일(26)과 자성체 코어(28)로 구성된 전자석으로 채택되거나 영구자석과 코일을 포함한 형태의 자석으로 채택되고, 상기 안내자석 대향면(42)은 자성체로서 금속판으로 채택된 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
  45. 청구항 1에 있어서,
    상기 대차(10)의 상면 또는 저면에 기판이 고정된 트레이 모듈(12)이 수평상태로 눕혀져서 고정되는 것을 특징으로 하는 기판 이송용 비접촉식 자기부상 스테이지 장치.
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