KR100432359B1 - 평행기구 및 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 링크를 갖고, 가동판의 자세를 제어하는 평행기구 및 검사장치에 관한 것으로서,

신축 자유로운 3개의 직동액추에이터(5, 12, 13)와, 이들 직동액추에이터(5, 12, 13)의 기단부를 각각 안내레일(2, 6, 7)을 따라서 직선이동 가능하게 지지하는 동시에, 안내레일(2, 6, 7)의 적어도 하나에 상기 직동액추에이터(12, 13)의 이동과 함께 높이를 변화하는 경사부(102, 103)를 갖는 주행구동수단과, 직동액추에이터(5, 12, 13)의 선단부에 지지된 스테이지지지부(23)와, 이 가동부재에 설치되어 피검체를 홀딩하는 기판홀더(24)를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

평행기구 및 검사장치{PARALLEL MECHANISM AND TEST APPARATUS}

상부의 가동판과 하부의 고정판을 액체압실린더 등의 액추에이터에 의해 신축 자유롭게 한 복수의 링크에 의해 연결하고, 각각의 액추에이터를 신축시킴으로써 링크길이를 적절히 가변시키며, 가동판의 자세를 제어하여 여러 가지 각도(수평이나 경사)로 유지할 수 있도록 한 스튜어트ㆍ플랫폼방식의 평행기구가 알려져 있다.

이와 같은 평행기구에서는 각각의 액체압실린더의 위치가 고정되고, 이들 액체압실린더의 신축에 의한 각 링크길이의 조정을 실시하는 것으로 가동판의 자세를 결정하고 있다.

평행기구가 예를 들면 매크로기판검사장치 등에 적용하여 가동판상에 피검사기판을 재치함으로써 피검사기판 표면의 막두께얼룩이나 손상 등의 결함을 육안에 의해 관찰할 수 있다.

그러나 종래의 평행기구를 이용한 매크로기판검사장치에 있어서는, 다음과 같은 문제가 있었다. 즉 각 액추에이터에서의 링크길이의 신축조정의 범위에서만가동판의 자세가 결정되게 되기 때문에 장치의 용적에 대하여 가동판의 동작범위가 좁다. 이 때문에 피검사기판을 충분히 검사자에게 가깝게 할 수 없어서 피검사기판을 들여다 보는 상태에서 기판검사를 실시하게 되어 무리한 자세에서의 작업이 강요되고 있었다.

한편 각 링크길이의 조정에 의해 설정할 수 있는 가동판의 자세는 수평방향이나 경사방향에 한정되기 때문에 피검사기판면의 손상 등이 형성된 방향에 따라서는 보이기 어려운 것이 있어서 정밀도가 높은 검사를 할 수 없다는 문제도 있다.

본 발명은 자유도를 높이는 것으로 광범위의 움직임을 실현할 수 있는 평행기구 및 이 평행기구를 이용하는 것으로 능률이 좋고, 또 정밀도가 높은 기판검사를 실시할 수 있는 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 복수의 링크를 갖고, 가동판의 자세를 제어하는 평행기구 및 검사장치에 관한 것이다.

도 1A, 1B는 본 발명의 한 실시형태에 관련되는 기판검사장치를 나타내는 도면이며, 도 1A는 전체를 나타내는 사시도, 도 1B는 기판홀더를 나타내는 평면도.

도 2는 동 기판검사장치에 편입된 액추에이터용 이동대를 나타내는 정면도.

도 3은 동 기판검사장치에 편입된 직동엑튜에이터를 나타내는 종단면도.

도 4는 동 기판검사장치의 동작을 나타내는 설명도.

도 5는 동 기판검사장치의 동작을 나타내는 설명도.

도 6은 동 기판검사장치의 동작을 나타내는 설명도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 기대 1a, 1b, 23a, 23b: 변부

2, 6, 7: 안내레일 3, 8, 9: 액추에이터용 이동대

4, 10, 11: 요동부 4a, 10a, 11a: 회전축

5, 12, 13: 직동액추에이터 14, 19: 나사샤프트

15, 20: 고정나사부 16, 22: 모터

18: 가이드 21: 작동축

21a: 자유연결수단 23: 스테이지지지부

23a1, 23b1: 돌출부 24: 기판홀더

24a: 테두리체 24b: 흡착구

24c: 개구부 25: 회전구동부

101: 오목부 102, 103: 경사부

231: 기어 W: 피검사기판

본 발명은 신축 자유로운 적어도 3개의 직동액추에이터와, 이들 직동액추에이터의 기단부를 각각 주행로를 따라서 직선이동 가능하게 지지하는 동시에, 이들 주행로의 적어도 하나에 상기 직동액추에이터의 이동과 함께 높이를 변화하는 경사부를 갖는 주행구동수단과, 상기 직동액추에이터의 선단부에 지지된 가동부재를 구비하고, 경사부를 따라서 직동액추에이터를 이동시키는 동시에, 각 직동액추에이터의 신축제어를 협조하여 실시함으로써 가동부재를 전후좌우로 다양하게 움직일 수 있다.

본 발명은 신축 자유로운 적어도 3개의 직동액추에이터와, 이들 직동액추에이터의 기단부를 각각 주행로를 따라서 직선이동 가능하게 지지하는 동시에, 이들주행로의 적어도 하나에 상기 직동액추에이터의 이동과 함께 높이를 변화하는 경사부를 갖는 주행구동수단과, 상기 직동액추에이터의 선단부에 지지된 가동부재와, 이 가동부재에 설치되고, 또한 피검체를 회전 가능하게 홀딩하는 피검체홀딩수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

이 결과 본 발명에 따르면, 피검체를 홀딩한 피검체홀딩수단을 검사자의 눈 가까이까지 이동시키는 것이 가능하며, 또한 피검체홀딩수단을 전후좌우로 다양하에 움직여서 조명의 반사각을 바꿀 수 있기 때문에 결함을 발견하기 쉬워서 정밀도가 높은 매크로검사를 실시할 수 있다.

이하 본 발명의 실시형태를 도면에 따라서 설명한다.

도 1A는 본 발명의 한 실시형태에 관련되는 평행기구를 사용한 기판검사장치를 나타내는 사시도, 도 1B는 피검체인 피검사기판(W)을 홀딩하는 기판홀더(24)를 나타내는 평면도이다. 도 1에 있어서, “1”은 직사각형상의 테두리체로 이루어지는 기대이며, 이 기대(1)는 검사자가 위치하는 장치 전면에 대응하는 변부(1a)의 중앙부에 소정 길이의 오목부(101)를 형성하고, 또 장치 양측면에 대응하는 변부(1b)에 장치 전면을 향하여 서서히 높이를 늘리는 경사부(102, 103)를 형성하고 있다.

그리고 이와 같은 기대(1)의 오목부(101)를 따라서 주행로를 이루는 안내레일(2)을 배치하고, 이 안내레일(2)을 따라서 액추에이터용 이동대(3)를 이동 가능하게 설치하며, 이 액추에이터용 이동대(3)에 요동부(4)를 통하여 직동액추에이터(5)의 기단부를 설치하고 있다.

마찬가지로 기대(1)의 경사부(102, 103)에도 그 상면을 따라서 주행로를 이루는 안내레일(6, 7)을 배치하고, 이들 안내레일(6, 7)을 따라서 액추에이터용 이동대(8, 9)를 이동 가능하게 설치하며, 이들 액추에이터용 이동대(8, 9)에 각각 요동부(10, 11)를 통하여 직동액추에이터(12, 13)의 기단부를 설치하고 있다.

요동부(4, 10, 11)는 각각 회전축(4a, 10a, 11a) 주위의 1자유도의 자유회전조인트이다. 요동부(4)의 회전축(4a)은 안내레일(2)의 축방향에 평행하다. 요동부(10, 11)의 회전축(10a, 11a)은 수평면과 평행하며, 또한 안내레일(6, 7)의 축을 수평면상에 투영한 가상선에 대하여 각도(θ)만큼 내측으로 기울어 있다. 본 실시예에서는 θ를 약 15도로 하고 있는데, 이 값은 필요한 동작범위 등에 따라서 설계적으로 변경될 수 있다.

이 경우 액추에이터용 이동대(3)는 도 2에 나타내는 바와 같이 안내레일(2)을 따라서 이동 가능하게 지지되는 동시에, 이 안내레일(2)을 따라서 배치된 나사샤프트(14)에 고정나사부(15)를 통하여 연결되고, 모터(16)에 의해 나사샤프트(14)를 회전시키는 것으로 고정나사부(15)를 통하여 안내레일(2)을 따라서 왕복이동되도록 되어 있다.

이와 같은 구성은 액추에이터용 이동대(8, 9)에 대해서도 마찬가지이며, 상기의 도 2를 원용하고, 여기에서의 설명은 생략한다.

직동액추에이터(5)는 도 3에 나타내는 바와 같이 고정통체(17)의 중공부를따라서 가이드(18)와 나사샤프트(19)를 나란히 설치하고, 또 나사샤프트(19)에 고정나사부(20)를 통하여 작동축(21)을 설치하고 있으며, 모터(22)에 의해 기어(231)를 통하여 나사샤프트(19)를 회전시키고, 가이드(18)를 따라서 고정나사부(20)를 왕복이동시키는 것으로 작동축(21)을 직동동작시키도록 되어 있다.

이와 같은 구성은 직동액추에이터(12, 13)에 대해서도 마찬가지이며, 상기의 도 3을 원용하고, 여기에서의 설명은 생략한다.

그리고 이와 같은 직동액추에이터(5, 12, 13)의 작동축(21)의 선단부에는 볼조인트 등의 자유연결수단(21a)을 통하여 가동부재로서의 직사각형상의 테두리체로 이루어지는 스테이지지지부(23)를 연결하고 있다.

이 경우 스테이지지지부(23)는 장치 전면에 대응하는 변부(23a)의 중앙부에 직동액추에이터(5)의 작동축(21)을 연결하고, 또 장치 측면에 대응하는 변부(23b)에 수직방향으로 돌출설치한 돌출부(23a1, 23b1)를 상대향시켜서 형성하는 동시에, 이들 돌출부(23a1, 23b1)에 직동액추에이터(12, 13)의 작동축(21)을 연결하고 있다. 또 이들 돌출부(23a1, 23b1)의 사이에 기판홀더(24)를 회전운동 가능하게 지지하고 있다. 이 경우 돌출부(23a1, 23b1)에는 회전구동부(25)가 설치되어 있다. 회전구동부(25)는 기판홀더(24)를 회전운동 가능하게 지지하고 있다.

기판홀더(24)는 피검사기판(W)을 재치하는 것으로, 피검사기판(W)의 둘레가장자리에 대향하는 테두리체(24a)와, 이 테두리체(24a)에 설치된 복수의 흡착구(24b)를 구비하고 있다. 각 흡착구(24b)에는 도시하지 않는 진공펌프에 의해 진공흡인력이 작용하고, 피검사기판(W)을 흡착하여 홀딩하도록 하고 있다. 또한 도면 중 “24c”는 개구부를 나타내고 있다.

다음으로 이와 같이 구성한 실시형태의 동작을 설명한다. 우선 피검사기판(W)을 수수하는 경우 도 4에 나타내는 바와 같이 직동액추에이터(12, 13)의 각각의 액추에이터용 이동대(8, 9)를 경사부(102, 103)의 최저부에 위치시키는 동시에, 회전구동부(25)를 구동하여 기판홀더(24)를 수평상태로 홀딩시킨다.

그리고 직동액추에이터(5, 12, 13)의 신축상태를 협조제어하여 스테이지지지부(23)를 도시하지 않는 피검사기판(W)의 반입대기위치까지 이동시키고, 수평상태로 대기하고 있는 기판홀더(24)에 피검사기판(W)을 수수한다.

기판홀더(24)는 받은 피검사기판(W)을 정상위치에 정렬하는 동시에, 흡착구(24b)에서의 진공흡인에 의해 피검사기판(W)을 흡착홀딩한다.

다음으로 도 5에 나타내는 바와 같이 직동액추에이터(12, 13)의 각각의 액추에이터용 이동대(8, 9)를 경사부(102, 103)를 따라서 이동시킨다. 이 경우 액추에이터용 이동대(8, 9)는 안내레일(6, 7)을 따라서 장치 전면방향으로 이동된다.

그리고 도 6에 나타내는 바와 같이 액추에이터용 이동대(8, 9)를 경사부(102, 103)의 소정 높이위치까지 이동시킨 곳에서 다시 직동액추에이터(5, 12, 13)의 신축을 협조제어하고, 기판홀더(24)를 피검사기판(W)의 육안관찰에 가장 적합한 높이로 설정한다.

이 상태에서 기판홀더(24)상의 피검사기판(W) 표면에 조명광을 조사한다. 그리고 회전구동부(25)를 구동하여 기판홀더(24)를 수평상태로부터 육안관찰에 가장 적합한 소정의 각도로 경사시키고, 피검사기판(W) 표면으로부터의 반사광을 이용해서 피검사기판(W) 표면의 막두께얼룩이나 손상 등을 육안에 의해 매크로적으로 관찰하여 외관검사를 실시한다.

또 경사부(102, 103)를 따라서 직동액추에이터(12, 13)를 이동시키면서 각 직동액추에이터(5, 12, 13)의 신축을 협조제어하면 기판홀더(24)를 전후좌우로 요동하도록 할 수도 있기 때문에 기판홀더(24)를 다방면에서 육안으로 보면서 매크로검사를 실시할 수 있다.

또한 최근 피검사기판(W)의 이면의 검사도 중요시되고 있다. 이것은 피검사기판(W)의 이면에 먼지나 수분이 부착해 있으면 다이싱시에 단면에 균열이 발생하거나 다이싱 후의 칩을 기판에 접착할 때에 접착불량이 발생하여 제품의 불량률이 커지기 때문이다. 이와 같은 요구에 대해서는 기판홀더(24)에 피검사기판(W)을 흡착홀딩한 상태에서 회전구동부(25)에 의해 기판홀더(24)를 180° 회전시키고, 피검사기판(W)의 이면을 장치 전면을 향하게 함으로써 상기한 것과 똑같이 하여 피검사기판(W) 이면의 육안에 의한 매크로검사를 실시할 수 있다.

따라서 이와 같이 하면 기대(1)의 변부(1b)에 형성된 경사부(102, 103)를 따라서 직동액추에이터(12, 13)를 이동시킴으로써 피검사기판(W)을 홀딩한 기판홀더(24)를 검사자의 눈 가까이까지 이동시키는 것이 가능해지고, 동시에 각 직동액추에이터(5, 12, 13)의 신축제어를 협조하여 실시하는 것으로 스테이지지지부(23)와 함께 기판홀더(24)를 전후좌우로 다양하게 움직일 수 있기 때문에 매크로관찰을 위한 조명맞춤을 시작하며, 그 후의 육안검사를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.

또한 검사자에 의한 피검사기판(W)의 검사를 용이하게 하기 위해서는 기판홀더(24)를 가능한 한 바로 앞에, 또한 높게 하는 것이 요망된다. 이 때문에 직동액추에이터(12, 13)의 신축스트로크를 길게 한다는 방법도 있는데, 장치의 강성이 저하하는 동시에, 장치 전체의 중심이 높아져서 안정성이 저하한다.

본 기판검사장치에 있어서는, 경사부(102, 103)가 바로 앞을 향하여 높아지도록 경사하고 있기 때문에 직동액추에이터(12, 13)의 기단부를 바로 앞으로 이동시킨 경우 신축스트로크를 길게 하는 일 없이 기판홀더(24)를 높은 위치에 위치결정할 수 있어서 안정성을 확보할 수 있다.

한편 검사자는 장치 바로 앞측에서 피검사기판(W)을 관찰하기 때문에 바로 앞에 관찰의 방해가 되는 부재, 예를 들면 직동액추에이터가 있으면 부적합하다. 본 기판장치에 있어서는, 바로 앞의 직동액추에이터(5)의 지점은 스테이지지지부(23)의 저부 근처에 부착되어 있기 때문에 관찰의 방해가 되는 일은 없다. 또 양 사이드의 직동액추에이터(12, 13)는 후방에 배치되어 있기 때문에 관찰의 방해가 되는 일은 없다.

또 피검사기판(W)을 홀딩한 기판홀더(24)를 회전구동부(25)에 의해 회전시킴으로써 관찰자가 관찰하기 쉬운 각도로 피검사기판(W)을 경사시킨 상태에서 매크로검사를 실시할 수 있다. 또 기판홀더(24)를 다시 회전시키는 것으로 피검사기판(W)의 이면을 장치 전면을 향하게 할 수 있기 때문에 피검사기판(W) 이면에 대해서도 정밀도가 높은 매크로검사를 실시할 수 있다.

즉 스테이지지지부(23)에 회전구동부(25)를 작동시킴으로써 기판홀더(24)를회전시키도록 하고 있기 때문에 평행기구만으로 피검사기판(W)을 뒤집는 경우에 비하여 직동액추에이터(5, 12, 13)의 신축스트로크를 길게 할 필요가 없어서 장치를 콤팩트, 단순하게 구성할 수 있다.

본 발명은 자유도가 높은 고속이고 광범위의 움직임을 실현하는 데 유용한 평행기구의 기술분야, 이 평행기구를 이용하여 정밀도가 높은 기판검사 등을 능률 좋게 실시하는 데 유용한 검사장치의 기술분야에 유효하다.

Claims (4)

1. 신축 자유로운 적어도 3개의 직동액추에이터와,

   이들 직동액추에이터의 기단부를 각각 주행로를 따라서 직선이동 가능하게 지지하는 동시에, 이들 주행로의 적어도 하나에 상기 직동액추에이터의 이동과 함께 높이를 변화하는 경사부를 갖는 주행구동수단과,

   상기 직동액추에이터의 선단부에 지지된 가동부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 평행기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 주행구동수단은 안내레일, 직동액추에이터를 자유축이음매를 통하여 지지하는 동시에, 상기 안내레일을 따라서 이동 가능하게 설치된 액추에이터용 이동대 및 상기 안내레일을 따라서 배치된 나사샤프트를 갖고, 해당 나사샤프트를 회전구동하는 것으로 상기 액추에이터용 이동대를 상기 안내레일을 따라서 주행시키는 것을 특징으로 하는 평행기구.
3. 신축 자유로운 적어도 3개의 직동액추에이터와,

   이들 직동액추에이터의 기단부를 각각 주행로를 따라서 직선이동 가능하게 지지하는 동시에, 이들 주행로의 적어도 하나에 상기 직동액추에이터의 이동과 함께 높이를 변화하는 경사부를 갖는 주행구동수단과,

   상기 직동액추에이터의 선단부에 지지된 가동부재와,

   이 가동부재에 설치되고, 피검체를 홀딩하는 피검체홀딩수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 검사장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 가동부재는 상기 피검체를 회전 가능하게 홀딩하는 것을 특징으로 하는 검사장치.