KR100952896B1 - 엘이디 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 그립퍼 - Google Patents

엘이디 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 그립퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 설치되는 엘이디 칩의 광도를 검사장비에 있어서, 웨이퍼 로딩유닛으로부터 웨이퍼 스테이지에 공급된 웨이퍼링을 고정시키기 위한 그립퍼에 관한 것이다. 그 구성은; 전후 및 좌우방향으로 직선운동이 가능하게 설치되는 메인플레이트(113a); 상기 메인플레이트(113a) 상에서 지면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전대(113b)를 포함하는 웨이퍼 스테이지 본체(113c), 특히 상기 회전대(113b) 위에 고정됨으로써 상기 회전대(113b)와 함께 기동하는 그립퍼 본체(3); 상기 그립퍼 본체(3)에서 이격된 상태로 상기 메인플레이트(113a)에 설치되는 것으로서 공압실린더(5)에 의해 상기 그립퍼 본체(3)에 측방향의 힘을 작용시키기 위한 가압부(7)로 구성되되; 상기 그립퍼 본체(3)는; 상기 회전대(113b) 상면에 고정 설치되는 베이스(9); 상기 베이스(9)의 상면에 대칭적으로 분할된 상태로 나아가 상하방향으로 기동 가능하게끔 설치되는 압착판(17); 상기 압착판(17)으로 하여금 상기 베이스(9)의 상면으로부터 들리게끔 하는 캠수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 그립퍼{Gripper Of Wafer Stage Of LED Testing System}
본 발명은 엘이디 검사장비의 일부 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 장치에 설치되는 엘이디 칩의 광도를 검사장비에 있어서, 다수의 엘이디 소자가 탑재되어 있는 웨이퍼링을 웨이퍼 로딩유닛으로부터 인가받아 고정시키기 위한 엘이디 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 그립퍼에 관한 것이다.
발광다이오드(light emission diode. 이하 'LED'라 함)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor)를 재료로써 이용하여 다양한 빛을 발생시키는 반도체소자를 말한다. 근래 가정에서 사용되는 TV에도 LED가 광원으로 사용되고 있으며, 이 경우 많은 수량의 LED가 하나의 표시장치에 일체로 집적되어 사용되게 된다. 이 때 특정 LED의 광도가 주위에 있는 것들의 광도에 비해 떨어지는 경우에는 표시장치로서의 품질에 치명적인 영향을 미치게 된다. 따라서 하나의 표시장치에 사용되는 많은 수의 LED는 광도 내지 전기적 특성이 허용 가능한 일정한 범위 내에 있어야 할 필요가 있다.
따라서 생산된 LED칩을 광도 등을 기준으로 등급별로 분급할 필요가 생기게 되며 이때 사용되는 것이 본 발명의 대상이 되는 LED 검사장비이다.
본 발명은 특히 LED 검사장비중 웨이퍼 스테이지(wafer stage)에 관한 것으로서 웨이퍼 로딩유닛(wafer loading unit)으로부터 일단의 LED가 탑재되어 있는 LED웨이퍼(LED wafer, 이하 단지 '웨이퍼링'이라 한다)를 인가받아 고정시키기 위한 것이다. 웨이퍼 스테이지에 놓인 웨이퍼는 x축, y축 및 θ축을 기준으로 미세하게 위치조정되면서 각 LED를 개별적으로 검사부에 전달된다.
참고적으로 웨이퍼링(101)은 도 1에 도시된 것과 같은 구성을 가진다. 웨이퍼링(101)은 통상 링형상의 링(103, ring)과 링(103)에 설치되는 웨이퍼필름(105)으로 구성되며, 웨이퍼필름(105) 표면에는 LED 칩(107)을 고정시키기 위한 접착제가 도포되어 있다. 하나의 웨이퍼링에는 통상 수백 개 이상의 LED칩(107)이 탑재되어 있다.
이하, 도 2의 평면 구성도를 참조하여 LED 검사장비의 구성을 개략적으로 설명한다.
작업자는 카세트(109)에 웨이퍼링(101)을 적재해 놓는다. 카세트(109)에 적재된 웨이퍼링(101)은 웨이퍼 로딩유닛(111)에 의해 웨이퍼 스테이지(113, wafer stage)에 웨이퍼링(101)을 공급한다. 칩공급부(115)는 웨이퍼 스테이지(113) 상의 웨이퍼링(101)으로부터 LED칩(107)을 하나씩 취출하여 검사부(117, probing portion)에 공급하게 되며, 검사부(117)는 제공된 LED칩에 순간적으로 전극을 연결함으로써 발광되게 한다. 그러면 측광수단(119)은 발광되는 빛의 양에 따라 공급된 LED의 등급을 판정하고 분류부(121)에 그 신호를 인가하게 된다. 분류부(121)는 인가된 신호에 의거하여 측정된 LED칩을 적재부(123)의 해당 등급에 맞는 위치에 적재하게 된다.
본 발명의 대상이 되는 웨이퍼 스테이지(113)의 그립퍼는 웨이퍼링(101)을 고정시킨 상태에서 각 LED 칩이 취출되어 후속공정인 검사부(117)로 공급되도록 하는 것으로서 웨이퍼 스테이지(113)의 자유로운 기동을 위하여 무한회전이 가능하게 설치됨이 바람직하다.
본 발명의 목적은, LED 검사장비중 웨이퍼 스테이지의 그립퍼의 구성을 제공하는 것으로서, 특히 무한회전이 가능하게 함으로써 웨이퍼 스테이지가 자유자재하게 x축, y축 및 θ축을 기준으로 직선 및 회전운동되며 위치조정되도록 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 효율적이며 안정적으로 구동할 수 있는 LED 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 그립퍼를 제공하는 것에 목적이 있다.
위와 같은 목적은, LED 칩의 광도를 개별적으로 측정하여 분급하기 위한 LED검사장비에서 다수의 LED 칩을 탑재하고 있는 웨이퍼링을 인가받은 후 상기 웨이퍼링의 유동을 방지하기 위해 상기 웨이퍼링을 선택적으로 고정시키기 위한 것으로서;
전후 및 좌우방향으로 직선운동이 가능하게 설치되는 메인플레이트; 상기 메인플레이트 상에서 지면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전대를 포함하는 웨이퍼 스테이지의 본체, 특히 상기 회전대 위에 고정됨으로써 상기 회전대와 함께 기동하는 그립퍼 본체; 상기 그립퍼 본체에서 이격된 상태로 상기 메인플레이트에 설치되는 것으로서 공압실린더에 의해 상기 그립퍼 본체에 측방향의 힘을 작용시키기 위한 가압부로 구성되되;
상기 그립퍼 본체는;
웨이퍼링과 접촉하는 링안착면을 제공하며 상기 회전대 상면에 고정 설치되는 링형상의 베이스; 상기 링 상면을 압착하기 위한 것으로서, 상기 베이스의 상면에 대칭적으로 분할된 상태로 나아가 상하방향으로 기동 가능하게끔 설치되는 압착판; 상기 압착판으로 하여금 상기 베이스의 상면으로부터 들리게끔 하는 것으로서, 상기 공압실린더로부터 전달되는 수평방향의 힘을 수직방향으로 전환하기 위해 상기 베이스와 압착판에 설치되는 캠수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 그립퍼에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 상기 캠수단은 상기 각 압착판의 외곽에 직각으로 연결되며, 사선방향으로 가이드공이 마련되는 압착측판; 상기 베이스 상면 양측에 각각 설치된 상태에서 상기 압착측판의 연장방향과 같은 방향으로 직선운동 가능하게 설치되는 작동로드; 상기 작동로드와 압착측판의 원활한 상대운동을 위해 상기 작동로드의 선단에 설치되는 것으로서, 상기 각 가이드공에 끼워져 구름운동을 하게 되는 롤러; 상기 공압실린더의 힘을 상기 작동로드에 동시에 전달하기 위해 상기 각 작동로드의 타단을 서로 연결하는 연결대; 상기 연결대 및 작동로드로 하여금 상기 베이스 상면과 평행한 방향으로 수평운동되도록 가이드하기 위한 가이더를 포함할 수 있다.
위와 같은 구성에 의하면, 기본적으로 LED 검사장비에 있어서 웨이퍼 로딩유닛으로부터 공급되는 웨이퍼링을 손상시키지 않도록 웨이퍼링의 링만을 압착하여 고정시킬 수 있는 그립퍼가 제공된다. 이로써 웨이퍼링은 섬세하며 빠른 속도로 기동하는 웨이퍼 스테이지 상에서 위치가 이탈되지 않고 안정적으로 고정되게 된다. 나아가 기구의 일부 구간(공압실린더와 그립퍼 본체)이 물리적으로 분리되어 있어 웨이퍼 스테이지가 무한회전 가능하게 설치됨으로써 웨이퍼 스테이지가 자유롭고 효율적으로 활동할 수 있게 된다. 또한 작업자는 에어호스, 전선 등이 웨이퍼 스테이지 상에 설치되지 않음으로써 해당 부위의 소제, 부품교체 등을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 종래의 LED 칩을 탑재하고 있는 웨이퍼링의 사시도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 엘이디 검사장비의 평면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 LED 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 사시도이며, 도 4는 일부 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 그립퍼의 분해사시도이며, 도 6은 평면도이다.
도 7은 도 4의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 작용 상태를 단계별로 도시하는 그립퍼와 웨이퍼 로딩유닛 일부의 측면도이다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 더욱 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 LED 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 사시도이며, 도 4는 일부 분해 사시도이다. 도 5는 그립퍼의 분해사시도이며, 도 6은 평면도이다. 도 7은 도 4의 A-A선을 따라 취한 단면도이다. 도 8은 작용 상태를 단계별로 도시하는 그립퍼의 측면도이다.
LED 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛은 LED 칩의 광도를 개별적으로 측정하여 그 등급별로 분급하기 위한 LED검사장비에 설치되는 것이다. 웨이퍼 로딩유닛은 다수의 LED 칩을 탑재하고 있으며 카세트의 각 슬롯에 삽입되어 있는 웨이퍼링을 인출하여 검사장비의 웨이퍼 스테이지로 이송 공급한다. 웨이퍼 스테이지는 공급받은 웨이퍼링을 그립퍼를 이용하여 고정시킨 상태에서 LED 칩을 정렬시켜가며 하나씩 취출되어 검사부로 공급되도록 한다.
전술한 바와 같이 본 명세서에서 웨이퍼링(101)은 링(103)과 그 사이에 설치되는 웨이퍼필름(105)으로 구성되는 것으로 정의된다.
웨이퍼 로딩유닛(111)의 핑거(112)는 집게처럼 링(103)을 상하방향에서 압착하여 홀딩한 채로 웨이퍼 스테이지(113)로 회동한 후 웨이퍼링(101)을 내려놓고 원위치로 복귀한다.
웨이퍼 스테이지(113)는 전후 및 좌우방향으로 직선운동이 가능하게 설치되는 메인플레이트(113a), 메인플레이트(113a) 상에서 지면에 수직인 축(X)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전대(113b)를 포함하는 웨이퍼 스테이지 본체(113c) 및 웨이퍼 스테이지 본체(113c)의 상면에 설치되는 그립퍼(1, gripper)를 포함한다. 본 발명의 대상은 이 그립퍼(1)이다.
그립퍼(1)는 회전대(113b) 위에 고정됨으로써 회전대(113b)와 함께 기동하는 그립퍼 본체(3)와; 상기 그립퍼 본체(3)에서 이격된 상태로 메인플레이트(113a)에 설치되는 것으로서 공압실린더(5)에 의해 상기 그립퍼 본체(3)에 측방향의 힘을 작용시키기 위한 가압부(7)로 구성된다. 이하 그립퍼 본체(3)를 상세하게 설명한다.
링형상의 베이스(9)는 링(103)과 접촉하는 링안착면(11)을 제공하며 회전대(113b) 상면에 고정 설치된다. 베이스의 구멍(13)의 직경은 링(103)의 직경보다 작지만 웨이퍼필름(105) 상에 부착된 LED 칩을 전부 포함할 수 있는 직경이어야 한다. 베이스(9)에 마련되는 구멍(13)은 필연적인 것으로서 웨이퍼 스테이지 본체(113c) 내부에서 상승하는 LED 칩 취출기구(미도시됨)가 관통하는 통로가 된다. 베이스의 선단 중앙부에는 링안착면(11)에 비해 높이가 낮은 로딩유닛(111)의 핑거인입홈(15)이 마련된다. 핑거인입홈(15)의 베이스의 양측 선단 상면(11a)은 링의 원활한 인입을 위해 테이퍼져 있다.
압착판(17)은 링(103) 상면을 압착하기 위한 것으로서, 베이스(9)의 상면에 대칭적으로 분할된 형태로, 나아가 상하방향으로 기동 가능하게끔 설치된다.
각 압착판(17)은 "C"자 형태로서 원호 형태의 내곡면(17a)을 가진다. 압착판(17)은 마치 덮개와 같이 베이스의 상면을 부분적으로 덮도록 되어 있다.
베이스(9)와 압착판(17)에 걸쳐 설치되는 캠수단은 압착판(17)으로 하여금 베이스(9)의 상면으로부터 상방향으로 들리게끔 한다. 캠수단은 가압부(7)의 공압실린더(5)로부터 전달되는 수평방향의 힘을 수직방향으로 전환하여 압착판(17)에 전달한다.
캠수단은 압착측판(19), 작동로드(21), 롤러(23), 연결대(25) 및 가이더(27,29)를 포함할 수 있다.
압착측판(19)은 압착판(17)의 외측단에 베이스(9)의 측면을 감쌀 수 있도록 직각방향으로 결합된다. 압착판(17)의 수직방향으로의 기동을 유도하기 위하여 베이스(9)의 양측면의 가장자리에는 압착측판안착부(31)가 마련되며, 압착판(17)의 양단은 압착판안착부(31)에 끼워질 수 있도록 절곡되어 있다. 압착판안착부(31)와 압착판(17)에는 각각 막대형 마찰베어링(33,35)이 설치되어 상호간의 원활한 상대적 유동을 가능하게 한다. 이로써 압착판(17)은 압착측판(19)을 매개로 베이스(9)와 평행을 유지하며 상대적 유동을 할 수 있는 상태가 된다.
또한 각 압착측판(19)에는 사선방향으로 가이드공(35)이 대칭되게 마련된다. 작동로드(21)는 베이스(9)의 상면 양측에 각각 설치된다. 작동로드(21)의 설치를 위해 베이스 상면 양측에는 작동로드안착면(37)이 마련된다. 작동로드(21)는 작동로드(21)의 선단 및 후술되는 연결대(25)에 마련되는 제1,2가이더(27,29)에 의해 압착측판(19)의 연장방향과 같은 방향으로 직선운동 가능하게 설치된다. 도시된 바에 의하면 제1가이더(27)는 베이스(9)에 고정되는 레일(39)과 이송블록(41)을 포함하는 LM가이더가 사용된다. 또한 제2가이더(29)는 2개의 가이드봉(43)과 가이드봉(43)이 관통되어 피스톤 운동을 하게 하며 베이스(9)에 고정되는 고정블록(45)이 사용된다. 이로써 작동로드(21)는 베이스(9)에 구속되어 그와 평행하게 직선운동만을 할 수 있는 상태가 된다.
작동로드(21)와 압착측판(19)의 원활한 상대운동을 위해 작동로드(21)의 선단에 롤러(23)가 외측방향으로 돌출되게끔 설치된다. 롤러(23)는 제1가이더(27)의 이송블록(41)의 측벽에 설치되는데, 압착측판(19)의 가이드공(43)에 끼워짐으로써 작동로드(21)와 압착측판(19)을 기구적으로 연결하게 된다.
이로써 작동로드(21)가 움직이게 되면, 롤러(23)가 가이드공(35)을 따라 구름운동을 하게 된다. 이때 작동로드(21)가 베이스(9)에 고정되어 있고 압착판(17)은 상방향으로 들려질 수 있기 때문에 압착측판(19) 및 이에 연결된 압착판(17)이 상방향으로 들리게 되는 것이다(도 8(b) 참조).
연결대(25)는 공압실린더(5)의 힘을 작동로드(21)에 동시에 전달하기 위해 각 작동로드(21)의 타단을 서로 연결한다.
공압실린더(5)의 피스톤(5a)의 선단에는 연결대(25)와 충격하게 되는 푸시부재(49)가 설치된다. 공압실린더(5)가 작동하게 되면 피스톤(5a)이 돌출하게 되고 푸시부재(49)가 연결대(25)의 중앙에 수평방향의 힘을 가하게끔 되어 있다. 이 힘은 연결대(25)의 양단에 각각 연결되어 있는 작동로드(21)와 롤러(23) 및 압착측판(19)을 통해 압착판(17)을 상승시키는 수직방향의 힘으로 전환된다. 이에 의해 압착판(17)은 도 8(b)의 상태로 상승되며 이 상태에서 로딩유닛의 핑거(112)는 웨이퍼링(101)을 베이스(9)의 링안착면(11)에 위치시키게 된다.
한편 각 압착판(17)의 선단은 링(103)의 인입공간을 확장시키기 위해 베이스부재(9)와 마찬가지로 경사면(17b, 도 8 참조)이 마련된다. 또한, 압착판의 내곡면(17a)의 하부는 도 7의 확대도에 도시된 바와 같이 내곡면을 따라 모따기(17c)가 되어 있다. 이는 링(103)의 위치가 약간 비뚤어져 있더라도 정위치에 자리 잡도록 하기 위한 것이다. 또한 압착링의 내곡면(17a) 상부는 링(103)을 향해 돌출된 돌출턱(51)이 마련되는데, 이는 링(103)의 상면을 상부로부터 압착하여 웨이퍼링(101)을 고정시키기 위한 것이다.
도 8(c)와 같이 공압실린더(5)가 후퇴하여 푸시부재(49)가 연결대(25)로부터 다시금 이격되면, 압착판(17)은 압착판(17) 및 압착측판(19)의 자중에 의해 하강하게 되며, 이와 동시에 연결대(25)는 다시금 뒤로 후퇴하여 도 8(a)의 상태가 된다. 압착판(17)의 복귀력을 증가시키기 위해 연결대(25)와 베이스(9) 사이에는 코일스프링(미도시됨)이 수평방향으로 설치될 수 있다. 이에 의하면 코일스프링은 압착판(17)을 하강시키는 방향으로 탄성력을 가하게 되므로 압착판(17)과 베이스(9)의 압착력이 증가될 수 있을 것이다.
1 ; 그립퍼(gripper) 9 ; 베이스
17 ; 압착판 21 ; 작동로드
23 ; 롤러 25 ; 연결대
27,29 ; (제1,2)가이더 49 ; 푸시부재
101 ; 웨이퍼링 107 ; LED 칩
109 ; 카세트 111 ; 웨이퍼 로딩유닛
113 ; 웨이퍼 스테이지

Claims (2)

  1. LED 칩의 광도를 개별적으로 측정하여 분급하기 위한 LED검사장비에서 다수의 LED 칩을 탑재하고 있는 웨이퍼링(101)을 인가받은 후 상기 웨이퍼링(101)의 유동을 방지하기 위해 상기 웨이퍼링(101)을 선택적으로 고정시키기 위한 것으로서;
    전후 및 좌우방향으로 직선운동이 가능하게 설치되는 메인플레이트(113a); 상기 메인플레이트(113a) 상에서 지면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전대(113b)를 포함하는 웨이퍼 스테이지 본체(113c), 특히 상기 회전대(113b) 위에 고정됨으로써 상기 회전대(113b)와 함께 기동하는 그립퍼 본체(3); 상기 그립퍼 본체(3)에서 이격된 상태로 상기 메인플레이트(113a)에 설치되는 것으로서 공압실린더(5)에 의해 상기 그립퍼 본체(3)에 측방향의 힘을 작용시키기 위한 가압부(7)로 구성되되;
    상기 그립퍼 본체(3)는;
    웨이퍼링의 링(103)과 접촉하는 링안착면(11)을 제공하며 상기 회전대(113b) 상면에 고정 설치되는 베이스(9); 상기 링 상면을 압착하기 위한 것으로서, 상기 베이스(9)의 상면에 대칭적으로 분할된 상태로 나아가 상하방향으로 기동 가능하게끔 설치되는 압착판(17); 상기 압착판(17)으로 하여금 상기 베이스(9)의 상면으로부터 들리게끔 하는 것으로서, 상기 공압실린더(5)로부터 전달되는 수평방향의 힘을 수직방향으로 전환하기 위해 상기 베이스(9)와 압착판(17)에 설치되는 캠수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 그립퍼.
  2. 제1항에 있어서 상기 캠수단은; 상기 각 압착판(17)의 외곽에 직각으로 연결되며, 사선방향으로 가이드공(35)이 마련되는 압착측판(19); 상기 베이스(9) 상면 양측에 각각 설치된 상태에서 상기 압착측판(19)의 연장방향과 같은 방향으로 직선운동 가능하게 설치되는 작동로드(21); 상기 작동로드(21)와 압착측판(19)의 원활한 상대운동을 위해 상기 작동로드(21)의 선단에 설치되는 것으로서, 상기 각 가이드공(35)에 끼워져 구름운동을 하게 되는 롤러(23); 상기 공압실린더(5)의 힘을 상기 작동로드(21)에 동시에 전달하기 위해 상기 각 작동로드(21)의 타단을 서로 연결하는 연결대(25); 상기 연결대(25) 및 작동로드(21)로 하여금 상기 베이스(9) 상면과 평행한 방향으로 수평운동되도록 가이드하기 위한 가이더(27,29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 검사장비의 웨이퍼 스테이지의 그립퍼.
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