KR101028723B1 - 반도체 공정용 자재 운반장치 및 자재 운반방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치는, 제 1 탑재부를 갖는 제 1 지그를 제 1 작업영역으로 이송시키는 제 1 이송유닛과, 제 2 탑재부를 갖는 제 2 지그를 제 2 작업영역으로 이송시키는 제 2 이송유닛과, 제 1 작업영역에 위치한 제 1 지그와 제 2 작업영역에 위치한 제 2 지그의 사이에서 반도체 공정용 자재를 상호 이동시키는 픽업헤드와, 픽업헤드를 이동시키는 이동유닛과, 제 1 지그 및 상기 제 2 지그를 플라잉 방식으로 촬영하는 제 1 비전장치와, 제 1 비전장치로부터 데이터를 제공받고 장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어장치를 포함한다. 제 1 비전장치가 제 1 지그 및 상기 제 2 지그를 플라잉 방식으로 촬영하여, 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재된 반도체 공정용 자재의 위치와, 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳의 위치에 대한 데이터를 상기 제어장치에 제공하면, 제어장치는 픽업헤드에 의해 픽업된 반도체 공정용 자재를 정확한 탑재 위치에 탑재한다.

Description

반도체 공정용 자재 운반장치 및 자재 운반방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING MATERIALS IN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS}
본 발명은 반도체 제조공정에 이용되는 자재 운반장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 지그 사이에 반도체 공정용 자재를 이동시킬 수 있는 반도체 공정용 자재 운반장치 및 자재 운반방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정은 웨이퍼(Wafer) 공정, 디바이스(Device) 공정, 패키징 공정을 포함한다. 웨이퍼 공정은 실리콘 단결정을 성장시켜 실리콘 잉곳(Ingot)을 만든 후, 이를 절단하여 두께가 얇은 웨이퍼를 만드는 공정이다. 이렇게 만들어진 웨이퍼는 디바이스 공정을 통해 수십 수백 개의 소자 혹은 다이(Die; 칩)를 갖게 된다. 웨이퍼는 각각의 칩(Chip)으로 잘려지기 전에 웨이퍼 위의 각 소자들은 전기적 테스트를 받게 된다. 전기적 테스트가 끝나면, 웨이퍼는 각각의 칩으로 잘려진 후, 패키징 공정을 거치게 된다.
패키징 공정의 주 목적은 반도체 칩의 보호이다. 일반적으로, 반도체 칩의 윗부분과 옆 부분은 EMC(Epoxy Molding Compound)가 감싸고 있고, 아랫부분은 리드 프레임(Lead Frame)이나 패키지 회로기판(Package Substrate)과 같은 기판으로 보 호된다. 리드 프레임이나 패키지 회로기판은 칩의 회로와 메인 보드(Main Board)의 회로를 연결시키는 역할도 한다. 패키징 공정은 다이 어태치(Die Attach) 공정, 상호연결(Interconnection) 공정, 인캡슐레이션(Encapsulation) 공정, 마킹(Marking) 공정 등이 있다.
다이 어태치 공정은 반도체 칩을 열압착방식(Eutetic)이나, 에폭시(Epoxy) 또는 솔더(Solder)를 이용하여 리드 프레임이나 패키지 회로기판에 부착하는 공정이다. 리드(Lead)를 통해 기판과 전기적으로 연결되는 리드 프레임에 비해, 패키지 회로기판은 볼(Ball)을 통해 기판과 전기적으로 연결되므로, 공간활용도가 우수하고, 신호의 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 패키기 회로기판으로는 BGA(Ball Grid Array), CSP(Chip Scale Package), BOC(Board On Chip), UTCSP(Ultra-thin CSP), FC-BGA(Flip-Chip BGA) 등이 있다.
상호연결 공정은 칩의 단자와 그 칩이 올려지는 기판을 전기적으로 연결시키는 공정이다. 이를 통해 칩에 내장된 기능들을 외부로 뽑아서 활용할 수 있는 것이다. 연결 방식으로는 와이어 본딩(Wire Bonding), 솔더 범프(Solder Bump), 리드 본딩(Lead Bonding) 등의 방법이 있다. 와이어 본딩은 금속 와이어를 이용하여 회로가 내장된 칩과 출력을 위한 리드를 상호 연결하는 방법이다. 솔더 범프 기술은 솔더 범프를 이용하여 칩을 직접 붙이는 방법으로 플립 칩 본딩(Flip Chip Bonding)이라고도 한다. 리드 본딩이란 테이프와 함께 부착된 리드(Lead)를 일정한 툴을 사용하여 칩에 붙이는 방식이다.
인캡슐레이션 공정은 반도체 칩을 외부의 충격으로부터 보호하고, 열의 효과 적인 방출 등을 위해 감싸주는 공정이다. 일반적인 방법으로 EMC라 불리는 고상의 열경화성 수지를 열과 압력을 이용하여 액체로 변화시켜 반도체 칩을 둘러싸게 몰딩하는 방법이다. 플립 칩 본딩의 경우, 언더필(Underfill) 공정이 수반된다. 언더필 공정은 플립 칩 본딩된 영역을 외부 환경으로부터 보호하고, 반도체 칩과 기판간의 열팽창 계수의 불일치로 인하여 발생되는 플립 칩 범프에 집중되는 스트레스를 완화시키며, 반도체 칩과 기판 사이의 부착력을 높여주는 역할을 한다.
마킹 공정은 조립된 패키지의 표면에 특정 무늬, 기호, 숫자나 문자 등을 잉크나 레이저 등으로 새기는 공정이다.
이러한 패키징 공정은 반도체 소자의 성능과 최종 제품의 가격, 성능, 신뢰성 등을 좌우할 만큼 그 중요성이 커지고 있다. 패키징 기술 발전과 더불어 패키징 공정과 관련된 반도체 설비의 성능도 향상되고 있다. 패키징 설비의 발전 방향 중에 하나는 설비 고속화에 있다. 설비 고속화는 주어진 시간 안에 공정 단계들을 빠르게 진행하여 더 많은 생산량을 얻기 위한 것이다.
이러한 패키징 설비를 이용한 패키징 공정을 신속 정확하게 수행하기 위해서는 패키징 공정 중에 사용되는 반도체 공정용 자재, 예를 들면 리드 프레임, 반도체 칩 또는 기판을 각 설비에 작업에 적합한 배열로 공급할 필요가 있다. 이를 위해 여러 개의 반도체 공정용 자재를 한데 묶어 운반하기 위한 다양한 지그(Jig)가 이용된다.
그런데 반도체 제조공정에 있어서, 각 설비에서의 작업에 적합한 공정용 지그의 구조가 다르고, 반도체 제조공정과 상관없이 다량의 자재 운반이 목적인 운반용 지그는 각 설비로 자재를 공급하는 용도로는 사용하기 어렵다. 따라서, 반도체 제조공정에 있어서, 하나의 지그에서 다른 지그로 자재를 운반해야 할 필요가 빈번하게 발생한다. 지그와 지그 사이의 자재 이동은 자재 운반장치를 통해 자동으로 이루어진다. 현재, 반도체 제조공정은 설비의 개선으로 점점 고속화되고 있는 추세이므로, 이러한 추세에 부응하여 지그와 지그 사이의 자재 운반도 신속하고 정확하게 이루어져야만 전체적인 반도체 제조공정 시간을 단축할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 하나의 지그에서 다른 지그로 자재들을 신속하고 정확하게 운반할 수 있는 반도체 공정용 자재 운반장치 및 자재운반 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치는, 반도체 공정용 자재를 탑재할 수 있는 제 1 탑재부를 갖는 제 1 지그를 제 1 작업영역으로 이송시키는 제 1 이송유닛과, 반도체 공정용 자재를 탑재할 수 있는 제 2 탑재부를 갖는 제 2 지그를 제 2 작업영역으로 이송시키는 제 2 이송유닛과, 상기 제 1 작업영역에 위치한 상기 제 1 지그와 상기 제 2 작업영역에 위치한 상기 제 2 지그의 사이에서 반도체 공정용 자재를 상호 이동시킬 수 있도록 반도체 공정용 자재를 픽업하는 픽업헤드와, 상기 픽업헤드를 이동시키는 이동유닛과, 상기 제 1 지그 및 상기 제 2 지그를 플라잉 방식으로 촬영하는 제 1 비전장치와, 상기 제 1 비전장치로부터 데이터를 제공받고, 상기 픽업헤드, 상기 이동유닛, 및 헤드 회전장치의 동작을 제어하는 제어장치를 포함한다. 상기 제 1 비전장치는 상기 제 1 지그 및 상기 제 2 지그를 플라잉 방식으로 촬영하여, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재된 반도체 공정용 자재의 위치와, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳의 위치에 대한 데이터를 상기 제어장치에 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치는, 상기 픽업헤드에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재의 자세를 보정할 수 있도록 상기 픽업헤드를 회전시키는 헤드 회전장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치는, 상기 픽업헤드에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재를 플라잉 방식으로 촬영하고, 상기 픽업헤드에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재의 자세에 대한 데이터를 상기 제어장치에 제공하기 위한 제 2 비전장치를 더 포함할 수 있다.
여기에서 상기 제 2 비전장치는 상기 제 1 작업영역과 상기 제 2 작업영역의 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 비전장치는 상기 이동유닛에 의해 상기 픽업헤드와 함께 이동할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반방법은, a) 제 1 이송유닛을 이용하여 반도체 공정용 자재를 탑재하기 위한 제 1 탑재부를 갖는 제 1 지그를 제 1 작업영역으로 이송시키는 단계와, b) 제 2 이송유닛을 이용하여 반도체 공정용 자재를 탑재하기 위한 제 2 탑재부를 갖는 제 2 지그를 제 2 작업영역으로 이송시키는 단계와, c) 제 1 비전장치를 이용하여 상기 제 1 지그 및 상기 제 2 지그를 플라잉 방식으로 촬영하고, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재의 위치와, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳의 위치를 검출하는 단계와, d) 픽업헤드를 이용하여 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재를 픽업하여 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳으로 운반하는 단계와, e) 상기 픽업헤드에 의해 운반된 반도체 공정용 자재를 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳에 탑재시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반방법은, 제 2 비전장치를 이용하여 상기 픽업헤드에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재를 플라잉 방식으로 촬영하고, 상기 픽업헤드에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재의 자세를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 d) 단계는 복수의 픽업헤드를 이용하여 복수의 반도체 공정용 자재를 한꺼번에 운반할 수 있고, 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반방법은,상기 a) 단계 전에, 상기 복수의 픽업헤드 사이의 간격 데이터를 입력하는 단 계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반방법은, 상기 a) 단계 전에, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재의 기준위치 데이터와, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳의 기준위치 데이터를 입력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치는, 헤드유닛의 이동과 비전장치의 촬영이 동기적으로 이루어짐으로써, 서로 다른 지그들 사이에 반도체 공정용 자재를 신속하게 이동할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치는, 헤드유닛에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재의 자세를 신속하게 보정할 수 있기 때문에, 작업영역으로 이송된 지그들의 자세나, 반도체 공정용 자재의 자세가 틀어져 있어도 반도체 공정용 자재를 정확한 위치에 정확한 자세로 이동시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치 및 자재 운반방법에 대하여 상세히 설명한다. 도면에서 구성요소의 크기와 형상 등은 발명의 이해를 돕기 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치(100)는, 제 1 지그(10)를 제 1 이송경로(101)를 따라 이송시키기 위한 제 1 이송유닛(111), 제 2 지그(20)를 제 2 이송경로(102)를 따라 이송시키기 위한 제 2 이송유닛(112), 반도체 공정용 자재(30)를 픽업하여 운반할 수 있는 헤드유닛(131), 장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어장치(126)를 포함한다. 여기에서, 헤드유닛(131)이 운반할 수 있는 반도체 공정용 자재로는 리드 프레임, 반도체 칩, 기판, 또는 그 이외에 반도체 공정에 이용되는 다양한 것이 있다.
제 1 이송경로(101) 및 제 2 이송경로(102) 각각은 로딩 위치에서 언로딩 위치까지 연장되어 있다. 제 1 이송경로(101) 중에는 제 1 지그(10)가 정지하게 되는 두 개의 제 1 작업영역(103)이 배치되어 있고, 제 2 이송경로(102) 중에는 제 2 지그(20)가 정지하게 되는 두 개의 제 2 작업영역(104)이 배치되어 있다. 헤드유닛(131)은 제 1 이송경로(101) 및 제 2 이송경로(102)를 따라 로딩 위치에 가까운 위치와 언로딩 위치에 가까운 위치에 하나씩 두 개가 설치되어 있다. 두 개의 헤드유닛(131) 각각은 서로 다른 두 개의 이동유닛(150) 각각에 의해 서로 독립적으로 이동하며, 제 1 작업영역(103)에 위치하는 제 1 지그(10)와 제 2 작업영역(104)에 위치하는 제 2 지그(20) 사이에 반도체 공정용 자재(30)를 이동시킨다.
제 1 이송경로(101)에는 제 1 이송유닛(111)에 의해 제 1 작업영역(103)으로 이송된 제 1 지그(10)를 감지하기 위한 제 1 감지장치(118)가 설치되어 있고, 제 2 이송경로(102)에는 제 2 이송유닛(112)에 의해 제 2 작업영역(104)으로 이송된 제 2 지그(20)를 감지하기 위한 제 2 감지장치(119)가 설치되어 있다. 제 1 감지장치(118)가 제 1 작업영역(103)으로 이송된 제 1 지그(10)를 감지하여 감지신호를 제어장치(126)로 전송하면, 제어장치(126)가 제 1 이송유닛(111)을 정지시킴으로써 제 1 지그(10)가 제 1 작업영역(103)에 정지하게 된다. 마찬가지로, 제 2 감지장치(119)가 제 2 작업영역(104)으로 이송된 제 2 지그(20)를 감지하면 제어장치(126)가 제 2 이송유닛(112)을 제어하여 제 2 지그(20)를 제 2 작업영역(104)에 정지시킨다.
제 1 이송유닛(111)은 제 1 지그(10)를 이송시키기 위한 제 1 컨베이어(113)와 제 1 컨베이어(113)를 구동시키기 위한 제 1 컨베이어 구동원(114)을 포함한다. 제 1 컨베이어(113)와 제 1 컨베이어 구동원(114)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 제 1 이송유닛(111)의 로딩 위치에는 제 1 지그(10)를 제 1 컨베이어(113)로 자동으로 로딩시키기 위한 제 1 로딩유닛(121)이 설치되어 있고, 제 1 이송유닛(111)의 언로딩 위치에는 제 1 지그(10)를 제 1 컨베이어(113)에서 언로딩시키기 위한 제 1 언로딩유닛(122)이 설치되어 있다.
제 2 이송유닛(112)은 제 1 이송유닛(111)에 상응하는 구조로 이루어지며, 제 2 컨베이어(115) 및 제 2 컨베이어 구동원(116)을 포함한다. 제 2 이송유닛(112)의 로딩 위치 및 언로딩 위치 각각에는 제 2 로딩유닛(123) 및 제 2 언로딩유닛(124)이 설치되어 있다. 본 발명에 있어서, 제 1 이송유닛(111) 및 제 2 이송유닛(112)은 도시된 구조로 한정되지 않고, 지그를 운반할 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 헤드유닛(131)은 반도체 공정용 자재(30)를 픽업(Pick-up)하기 위한 네 개의 픽업헤드(132)와 제 1 지그(10) 및 제 2 지그(20)를 촬영하기 위한 제 1 비전장치(133)를 포함한다. 네 개의 픽업헤드(132)와 제 1 비 전장치(133)는 이동유닛(150)에 결합되는 하나의 헤드 프레임(134)에 결합되어 있어서 이동유닛(150)에 의해 함께 이동하게 된다.
이동유닛(150)은 헤드유닛(131)을 지그의 이송경로와 평행한 Y방향 및 지그의 이송경로와 수직인 X방향으로 이동시킨다. 도 1을 참조하면, 이동유닛(150)의 작용으로 헤드유닛(131)은 제 1 작업영역(103) 및 제 2 작업영역(104)을 포함하는 일정 범위 내에서 이동할 수 있다. 헤드유닛(131)이 작동하지 않을 때, 이동유닛(150)은 헤드유닛(131)을 제 1 이송경로(101) 및 제 2 이송경로(102)에서 벗어난 대기 위치에 대기시킨다. 이동유닛(150)은 지그의 이송경로를 따라 X방향으로 배치된 제 1 고정 빔(151) 및 제 2 고정 빔(152), 제 1 고정 빔(151) 및 제 2 고정 빔(152)을 따라 슬라이드 이동할 수 있는 이동 빔(153), 이동 빔(153)에 Y방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 있는 헤드유닛 슬라이더(154)를 포함한다. 이동 빔(153)의 양끝단에는 제 1 슬라이더(155) 및 제 2 슬라이더(156)가 각각 결합되어 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 제 1 고정 빔(151)에는 X방향으로 연장되어 있는 제 1 가이드 레일(157)이 결합되어 있고, 제 2 고정 빔(152)에는 제 1 가이드 레일(157)에 대응하는 제 2 가이드 레일(158)이 결합되어 있다. 이동 빔(153)의 일측 끝단에 결합되어 있는 제 1 슬라이더(155)는 제 1 가이드 레일(157)에 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 있고, 이동 빔(153)의 타측 끝단에 결합되어 있는 제 2 슬라이더(156)는 제 2 가이드 레일(158)에 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 있어서, 이동 빔(153)은 X방향으로 이동할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제 1 고정 빔(151) 및/또는 제 2 고정 빔(152)에는 제 1 슬라이더(155) 및 제 2 슬라이더(156)를 동기적으로 이동시키기 위한 빔 구동원이 설치되어 있다. 빔 구동원으로는 리니어모터가 이용될 수 있다. 리니어모터 이외에 빔 구동원으로 스크류축 장치, 랙-피니언 장치, 벨트 장치, 또는 그 이외의 다양한 선형구동장치가 이용될 수도 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 이동 빔(153)에는 Y방향으로 연장된 제 3 가이드 레일(159)이 결합되어 있으며, 제 3 가이드 레일(159)에 헤드유닛 슬라이더(154)가 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 있다. 도시되지는 않았으나, 이동 빔(153)에는 헤드유닛 슬라이더(154)를 이동시키기 위한 슬라이더 구동원이 설치되어 있어서, 헤드유닛 슬라이더(154)는 제 3 가이드 레일(159)을 따라 Y방향으로 이동할 수 있다. 슬라이더 구동원으로는 리니어모터 또는 그 이외의 다양한 선형구동장치가 이용될 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 헤드유닛(131)의 픽업헤드(132)는 진공압으로 반도체 공정용 자재(30)를 픽업하는 구조로 되어 있으며, 반도체 공정용 자재(30)를 흡착하기 위한 흡입부재(135)를 구비한다. 도시되지는 않았으나 픽업헤드(132)에는 흡입부재(135)에 연결된 진공라인이 구비되어 있고, 진공라인은 헤드 구동장치(136)와 연결되어 있다. 헤드 구동장치(136)는 진공압을 발생시키며, 헤드 구동장치(136)가 작동하면 흡입부재(135)에 흡착력을 발생하여 반도체 공정용 자재(30)를 픽업할 수 있다. 본 발명에 있어서, 픽업헤드(132)는 진공압을 이용하여 반도체 공정용 자재(30)를 픽업하는 구조 이외에, 다양한 형태의 핑거(Finger) 또는 그리 퍼(Gripper) 등 기계적인 방법으로 반도체 공정용 자재(30)를 픽업할 수 있는 구조로 변경될 수 있다.
픽업헤드(132)는 헤드 승강유닛(141)에 의해 Z방향으로 승강할 수 있고, 헤드 회전장치(146)에 의해 회전할 수 있다. 헤드 승강유닛(141)은 픽업헤드(132)와 결합되어 있는 너트 부재(142), 너트 부재(142)와 나사 결합되어 있는 스크류 축(143), 스크류 축(143)을 구동시키기 위한 승강 구동원(144)을 포함한다. 승강 구동원(144)이 작동하여 스크류 축(143)을 회전시키면, 스크류 축(143)과 너트 부재(142) 사이의 나사 운동에 의해 너트 부재(142)가 상승 또는 하강하게 된다. 헤드 승강유닛(141)은 도시된 구조로 한정되지 않고, 픽업헤드(132)를 승강시킬 수 있는 다른 선형구동장치 등 다른 구조로 변경될 수 있다.
헤드 회전장치(146)는 픽업헤드(132)를 회전 가능하게 지지하는 회전축(147)과 회전축(147)을 회전시키기 위한 회전 구동원(148)을 포함한다. 회전 구동원(148)의 작동으로 회전축(147)은 정방향(예컨대, 시계방향) 또는 역방향(예컨대, 반시계방향)으로 회전할 수 있으며, 회전축(147)에 결합된 픽업헤드(132)도 반도체 공정용 자재(30)를 픽업한 상태로 정·역방향으로 회전할 수 있다. 이렇게 헤드 회전장치(146)의 작용으로 픽업헤드(132)에 의해 픽업된 반도체 공정용 자재(30)의 자세를 보정함으로써, 픽업된 반도체 공정용 자재(30)를 제 1 지그(10)의 제 1 탑재부(11) 또는 제 2 지그(20)의 제 2 탑재부(21)에 정확하게 탑재할 수 있다.
본 발명에 있어서, 헤드유닛(131)에 장착되는 픽업헤드(132)의 개수는 다양하게 변경될 수 있고, 헤드 구동장치(136), 헤드 승강유닛(141), 헤드 회전장 치(146)의 개수 또한 픽업헤드(132)의 설치 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
제 1 비전장치(133)는 이동유닛(150)에 의해 픽업헤드(132)와 함께 이동하면서 픽업헤드(132)가 작동하기 전에 제 1 작업영역(103)에 위치하는 제 1 지그(10) 및 제 2 작업영역(104)에 위치하는 제 2 지그(20)를 플라잉 방식으로 촬영한다. 제 1 지그(10)에 반도체 공정용 자재(30)가 탑재되어 있고 제 2 지그(20)의 제 2 탑재부(21)가 비어 있는 경우, 제 1 비전장치(133)는 제 1 지그(10)에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재들(30)과 제 2 지그(20)의 제 2 탑재부들(21)을 연속적으로 촬영하여 각각의 위치와 자세를 분석한 후, 분석 데이터를 제어장치(126)로 전송한다. 반대로, 제 1 지그(10)의 제 1 탑재부(11)가 비어 있고 제 2 지그(20)에 반도체 공정용 자재(30)가 탑재되어 있는 경우, 제 1 비전장치(133)는 제 1 탑재부들(11)과 제 2 지그(20)에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재들(30) 각각을 연속적으로 촬영하게 된다.
도 6에 도시된 것과 같이, 제 1 비전장치(133)는 헤드유닛(131)의 위치 데이터를 피드백 받아 모션 트리거(Trigger)와 스트로브 신호를 발생하는 트리거 인터페이스 회로(161), 제 1 지그(10) 및 제 2 지그(20)를 촬영하기 위한 디지털 카메라(162), 제 1 지그(10) 및 제 2 지그(20)를 조명하기 위한 조명장치(163), 스토로브 신호를 입력받아 조명장치(163)를 제어하는 조명 제어기(164), 디지털 카메라(162)의 디지털 화상 데이터를 저장하는 메모리(165)를 포함한다. 메모리(165)에 저장된 데이터는 제어장치(126)로 전송되고, 제어장치(126)는 기준 데이터와 화상 데이터를 비교 연산하여 장치의 전체적인 동작을 제어한다.
이러한 구성으로 이루어진 제 1 비전장치(133)는, 미리 입력되어 있는 피사체의 간격, 헤드유닛(131)의 위치, 헤드유닛(131)의 이동 속도 등에 따라 적절하게 제어됨으로써, 플라잉 방식으로 작동하게 된다. 여기에서, 피사체는 복수의 반도체 공정용 자재(30), 또는 반도체 공정용 자재(30)가 탑재될 복수의 제 1 탑재부(11)나 복수의 제 2 탑재부(21)를 나타낸다. 플라잉(Flying) 방식은 종래의 스텝-바이-스텝(Step-By-Step) 방식과 구별되는 동작 방식이다. 종래의 스텝-바이-스텝(Step-By-Step) 방식은 복수의 피사체를 촬영하기 위해 피사체들 각각에 대해 비전장치가 이동-멈춤-촬영 동작을 반복하는 방식이지만, 플라잉 방식은 멈춤 동작없이 비전장치의 이동과 촬영 동작이 동기적으로 이루어지는 방식이다.
제 1 비전장치(133)가 플라잉 방식으로 작동하기 위해서는 헤드유닛(131)의 위치 데이터와 피사체의 기준위치 데이터가 필요하다. 헤드유닛(131)의 위치 데이터는 위치 검출수단(167)에 의해 실시간으로 제어장치(126)에 공급된다. 위치 검출수단(167)은 헤드유닛(131)의 위치를 직접 감지할 수 있는 센서나, 헤드유닛(131)의 대기 위치를 기준좌표로 해서 헤드유닛(131)의 이동좌표를 연산하는 좌표연산장치 등 헤드유닛(131)의 위치를 직·간접적으로 검출할 수 있는 다양한 장치가 이용될 수 있다.
피사체의 기준위치 데이터는 헤드유닛(131)의 작동 전에 사용자에 의해 입력된다. 피사체의 기준위치 데이터로는, 제 1 작업영역(103)에서 제 1 지그(10)의 위치, 제 1 지그(10)의 제 1 탑재부들(11) 간의 간격, 제 2 작업영역(104)에서 제 2 지그(20)의 위치, 제 2 지그(20)의 제 2 탑재부들(21) 간의 간격, 제 1 지그(10) 또는 제 2 지그(20)에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재들(30) 간의 간격 등이 있다.
도 7에 도시된 것과 같이, 제 1 작업영역(103)에 위치한 제 1 지그(10)에 탑재되어 있는 복수의 반도체 공정용 자재(30)를 제 2 작업영역(104)에 위치한 제 2 지그(20)의 제 2 탑재부(21)로 운반하는 경우를 예로 들어 제 1 비전장치(133)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 이동유닛(150)의 작동으로 헤드유닛(131)이 제 2 지그(20)에 도달할 때, 헤드유닛(131)의 위치 데이터가 트리거 인터페이스 회로(161)에 입력되고, 트리거 인터페이스 회로(161)는 미리 입력된 제 2 지그(20) 및 제 2 탑재부들(21)에 대한 기준 데이터에 따라 모션 트리거와 스트로브 신호를 연속적으로 발생한다.
모션 트리거와 스트로브 신호는 디지털 카메라(162)의 촬영가능범위에 따라 발생 횟수가 달라진다. 예컨대, 디지털 카메라(162)의 촬영가능범위가 넓으면 제 2 탑재부들(21)의 개수보다 적은 횟수의 모션 트리거와 스트로브 신호가 발생되고, 디지털 카메라(162)의 촬영가능범위가 좁으면 제 2 탑재부들(21)의 개수에 대응하는 횟수의 모션 트리거와 스트로브 신호가 발생하게 된다.
모션 트리거 및 스트로브 신호가 발생하면, 조명 제어기(164)가 스트로브 신호에 따라 조명장치(163)를 점등시켜 피사체를 조명하고, 디지털 카메라(162)가 모션 트리거에 따라 셔터를 작동시켜 한 번에 하나의 제 2 탑재부(21) 또는 복수의 제 2 탑재부(21)를 촬영한다. 디지털 카메라(162)는 촬영된 영상 데이터를 메모리(165)에 저장하고, 제어장치(126)는 기준 데이터와 영상 데이터를 비교 분석한 다.
디지털 카메라(162)가 피사체를 촬영할 때 조명장치(163)가 피사체를 조명함으로써, 디지털 카메라(162)의 셔터 속도가 증가하더라도 피사체에 대한 선명한 영상을 얻을 수 있고, 결과적으로 비전인식 처리속도를 높일 수 있다. 또한, 제어장치(126)는 헤드유닛(131)의 이동 속도를 디지털 카메라(162)의 촬영 속도에 맞게 조절하여 제 1 비전장치(133)가 헤드유닛(131)이 이동하는 중에 피사체를 촬영할 수 있도록 제 1 비전장치(133)의 촬영 동작과 이동 동작을 동기화시킨다. 이러한 조명장치(163)의 동작과, 제 1 비전장치(133)의 촬영 동작 및 이동 동작의 동기화에 의해 플라잉 방식의 촬영이 가능하다.
조명장치(163)는 LED나 피사체를 조명할 수 있는 다른 형태의 램프일 수 있다. 조명장치(163)는 스트로브 신호에 따라 순간적으로 고전류를 인가받아 고휘도의 빛을 발생한다. 조명장치(163)가 스트로브 신호에 따라 디지털 카메라(162)의 셔터 동작과 동기적으로 점등됨으로써, 조명장치(163)의 과열이 방지되고, 전류 소모를 줄일 수 있다.
이러한 제 1 비전장치(133)의 동작은 제 1 지그(10)에 대해서도 동일하다. 제 1 비전장치(133)는 제 1 지그(10)에 탑재되어 있는 복수의 반도체 공정용 자재(30)를 촬영하고 이들 각각에 대한 분석 데이터를 제어장치(126)로 전송한다. 제어장치(126)는 제 1 비전장치(133)로부터 복수의 제 2 탑재부(21)와 복수의 반도체 공정용 자재(30)에 대한 분석 데이터를 전송받아 헤드유닛(131) 및 이동유닛(150)의 동작을 제어함으로써, 제 1 지그(10)에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재 들(30) 각각을 제 2 지그(20)의 제 2 탑재부들(21) 각각에 정확하게 탑재시킬 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 제 2 비전장치(169)는 제 1 이송경로(101)와 제 2 이송경로(102)의 사이에 배치된다. 제 2 비전장치(169)의 구성 및 작용은 상기와 같은 제 1 비전장치(133)의 구성 및 작용은 유사하다. 제 2 비전장치(169)는 헤드유닛(131)에 의해 픽업되어 운반되는 반도체 공정용 자재(30)를 아래쪽에서 촬영하고, 반도체 공정용 자재(30)의 위치 및 자세를 분석하여 분석 데이터를 제어장치(126)로 전송한다. 제 2 비전장치(169) 역시 플라잉 방식으로 작동하며, 구체적인 구성은 제 1 비전장치(133)와 같다. 제 2 비전장치(169)가 플라잉 방식으로 작동하기 위해서는 헤드유닛(131)의 픽업헤드들(132) 간의 위치와 간격에 대한 기준 데이터가 필요하다. 이러한 피사체의 기준 데이터는 사용자에 의해 장치의 동작 전에 미리 입력된다.
네 개의 픽업헤드(132)에 의해 복수의 반도체 공정용 자재(30)가 운반될 때, 제 2 비전장치(169)는 운반되는 복수의 반도체 공정용 자재(30)를 연속적으로 촬영하고, 복수의 반도체 공정용 자재(30) 각각에 대한 위치 및 자세 분석 데이터를 제어장치(126)로 전송한다. 제어장치(126)는 운반되는 반도체 공정용 자재들(30)에 대한 위치 및 자세 데이터를 입력받아 반도체 공정용 자재들(30) 각각에 대해 자세를 보정함으로써, 반도체 공정용 자재들(30)을 제 1 지그(10)의 제 1 탑재부들(11) 또는 제 2 지그(20)의 제 2 탑재부들(21)에 정확하게 탑재할 수 있다.
따라서, 제 1 지그(10) 또는 제 2 지그(20)의 자세가 틀어져 있거나, 반도체 공정용 자재(30)가 자세가 틀어진 상태로 운반되더라도, 반도체 공정용 자재(30)는 정확한 위치에 정확한 자세로 탑재될 수 있다. 반도체 공정용 자재(30)의 자세 보정은 헤드 회전장치(146)에 의해 이루어진다. 헤드 회전장치(146)는 반도체 공정용 자재(30)를 픽업헤드(132)와 함께 적절하게 회전시킴으로써 제 1 탑재부(11) 또는 제 2 탑재부(21)와 반도체 공정용 자재(30)의 자세를 일치시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치 및 자재 운반방법에 대하여 설명한다. 도 7 내지 도 10은 제 1 이송경로(101)를 따라 운반되는 제 1 지그(10)에 탑재되어 있는 복수의 반도체 공정용 자재(30)를 제 2 이송경로(102)를 따라 운반되는 제 2 지그(20)로 이동시키는 과정을 나타낸 것이다.
장치의 작동 전에, 제 1 지그(10)의 위치, 제 1 지그(10)에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재들(30)의 위치와 간격, 제 2 지그(20)의 위치, 제 2 지그(20)에 구비되어 있는 제 2 탑재부들(21)의 위치와 간격, 픽업헤드들(132)의 위치와 간격에 대한 기준 데이터가 미리 입력된다.
도 7에 도시된 것과 같이, 제 1 지그(10)가 제 1 이송유닛(111)에 의해 이송되어 제 1 작업영역(103)에 위치하고, 제 2 지그(20)가 제 2 이송유닛(112)에 의해 이송되어 제 2 작업영역(104)에 위치하면, 이동유닛(150)이 작동하여 헤드유닛(131)이 제 1 작업영역(103) 및 제 2 작업영역(104)으로 움직인다. 이때, 위치 검출수단(167)은 헤드유닛(131)의 위치 데이터를 실시간으로 제어장치(126)로 전송한다. 제어장치(126)는 먼저 제 1 비전장치(133)가 헤드유닛(131)의 대기 위치에서 가까운 제 2 지그(20)를 촬영할 수 있도록 이동유닛(150)을 제어한다. 제 1 비전장치(133)는 플라잉 방식으로 제 2 지그(20)를 촬영하여, 제 2 지그(20)에 구비되어 있는 복수의 제 2 탑재부(21) 각각의 위치 및 자세 데이터를 제어장치(126)로 전송한다.
제 2 작업영역(104)을 통과한 헤드유닛(131)은 도 8에 도시된 것과 같이, 이동유닛(150)에 의해 제 1 작업영역(103)으로 이동한다. 이때, 제어장치(126)는 제 1 비전장치(133)가 제 1 지그(10)에 탑재되어 있는 복수의 반도체 공정용 자재(30)를 촬영할 수 있도록 이동유닛(150)을 통해 헤드유닛(131)의 움직임을 제어한다. 제 1 비전장치(133)는 플라잉 방식으로 제 1 지그(10)를 촬영하여, 제 1 지그(10)에 탑재되어 있는 복수의 반도체 공정용 자재(30) 각각에 대한 위치 및 자세 데이터를 제어장치(126)로 전송한다. 제어장치(126)는 반도체 공정용 자재들(30)에 대한 데이터가 입력되면, 이동유닛(150)의 작동과 함께 복수의 헤드 구동장치(136) 및 복수의 헤드 승강유닛(141)을 차례로 작동시켜 복수의 픽업헤드(132) 각각이 반도체 공정용 자재(30)를 하나씩 픽업하도록 한다.
이렇게 반도체 공정용 자재(30)가 픽업되고 나면, 도 9에 도시된 것과 같이, 헤드유닛(131)은 이동유닛(150)에 의해 제 2 비전장치(169)를 통과하여 제 2 작업영역(104)으로 이동한다. 헤드유닛(131)이 제 2 비전장치(169)를 통과할 때, 제 2 비전장치(169)는 플라잉 방식으로 헤드유닛(131)에 의해 운반되는 복수의 반도체 공정용 자재(30)를 촬영하고, 이들 각각에 대한 위치 및 자세 데이터를 제어장치(126)로 전송한다. 제어장치(126)는 반도체 공정용 자재들(30)에 대한 위치 및 자세 데이터와 이들 각각이 탑재될 제 2 탑재부들(21) 각각에 대한 위치 및 자세 데이터를 비교 분석하고, 반도체 공정용 자재(30)의 자세와 제 2 탑재부(21)의 자세가 일치하지 않으면 헤드 회전장치(146)를 작동시켜 해당 반도체 공정용 자재(30)의 자세를 보정한다.
헤드유닛(131)에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재(30)의 자세와 제 2 탑재부(21)의 자세가 일치하면, 도 10에 도시된 것과 같이, 제어장치(126)는 이동유닛(150)의 작동과 함께 복수의 헤드 구동장치(136) 및 복수의 헤드 승강유닛(141)을 차례로 작동시켜 복수의 제 2 탑재부(21) 각각에 반도체 공정용 자재(30)를 하나씩 탑재시킨다.
제 2 탑재부들(21) 모두에 반도체 공정용 자재(30)가 탑재되고 나면, 제어장치(126)는 제 1 이송유닛(111)을 작동시켜 제 2 지그(20)를 언로딩 위치로 이송시키고, 반도체 공정용 자재(30)가 탑재되지 않은 새로운 제 2 지그(20)를 제 2 작업영역(104)으로 이송시킨다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치는 이를 구성하는 구성요소들이 유기적으로 작동함으로써, 반도체 공정용 자재(30)를 제 1 지그(10)에서 제 2 지그(20)로, 또는 제 2 지그(20)에서 제 1 지그(10)로 신속하고 정확하게 이동시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치를 개략적을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치의 헤드유닛을 개략적을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치의 헤드유닛 및 이동유닛을 개략적을 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치의 헤드유닛을 개략적을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치의 제 1 비전장치의 주요 구성을 개략적을 나타낸 블록도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 공정용 자재 운반장치의 작용을 나타낸 평면도이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
100 : 자재 운반장치 101, 102 : 제 1, 2 이송경로
103, 104 : 제 1, 2 작업영역 111, 112 : 제 1, 2 이송유닛
121, 123 : 제 1, 2 로딩유닛 122, 124 : 제 1, 2 언로딩유닛
131 : 헤드유닛 132 : 픽업헤드
133, 169 : 제 1, 2 비전장치 134 : 헤드 프레임
135 : 흡입부재 136 : 헤드 구동장치
141 : 헤드 승강유닛 146 : 헤드 회전장치
150 : 이동유닛 151, 152 : 제 1, 2 고정 빔
153 : 이동 빔 161 : 트리거 인터페이스 회로
162 : 디지털 카메라 163 : 조명장치
165 : 메모리 167 : 위치 검출수단

Claims (9)

  1. 반도체 공정용 자재를 탑재할 수 있는 제 1 탑재부를 갖는 제 1 지그를 제 1 작업영역으로 이송시키는 제 1 이송유닛과;
    반도체 공정용 자재를 탑재할 수 있는 제 2 탑재부를 갖는 제 2 지그를 제 2 작업영역으로 이송시키는 제 2 이송유닛과;
    상기 제 1 작업영역에 위치한 상기 제 1 지그와 상기 제 2 작업영역에 위치한 상기 제 2 지그의 사이에서 반도체 공정용 자재를 상호 이동시킬 수 있도록 반도체 공정용 자재를 픽업하는 픽업헤드와;
    상기 픽업헤드를 이동시키며, 그 픽업헤드의 위치를 실시간으로 감지하는 위치 검출수단을 구비하는 이동유닛과;
    상기 픽업헤드에 설치되어 그 픽업헤드와 함께 움직이며, 상기 제 1 지그 및 상기 제 2 지그를 디지털 카메라로 촬영하여, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재된 반도체 공정용 자재의 위치와, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳의 위치에 대한 데이터를 제공하는 제 1 비전장치와;
    상기 위치 검출수단으로부터 상기 픽업헤드의 위치를 제공받고, 상기 제 1 비전장치로부터 데이터를 제공받아, 상기 이동유닛과 제 1 비전장치의 동작을 동기적으로 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 자재 운반장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽업헤드에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재의 자세를 보정할 수 있 도록 상기 픽업헤드를 회전시키는 헤드 회전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 자재 운반장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 작업영역과 제 2 작업영역의 사이에 배치되어, 상기 픽업헤드에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재를 디지털 카메라로 촬영하고, 상기 픽업헤드에 의해 운반되는 반도체 공정용 자재의 자세에 대한 데이터를 상기 제어장치에 제공하기 위한 제 2 비전장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 자재 운반장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. a) 제 1 이송유닛을 이용하여 반도체 공정용 자재를 탑재하기 위한 제 1 탑재부를 갖는 제 1 지그를 제 1 작업영역으로 이송시키는 단계와;
    b) 제 2 이송유닛을 이용하여 반도체 공정용 자재를 탑재하기 위한 제 2 탑재부를 갖는 제 2 지그를 제 2 작업영역으로 이송시키는 단계와;
    c) 제 1 비전장치를 이용하여 상기 제 1 지그 및 상기 제 2 지그를 디지털 카메라로 촬영하고, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재의 위치와, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳의 위치를 검출하는 단계와;
    d) 픽업헤드를 이용하여 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재를 픽업하여 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳으로 운반하는 단계와;
    e) 상기 d) 단계에서 운반된 반도체 공정용 자재를 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳에 탑재시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 자재 운반방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 d) 단계는, 상기 픽업헤드를 이용하여 상기 반도체 공정용 자재를 운반하면서, 상기 제 1 작업영역과 제 2 작업영역의 사이에 배치된 제 2 비전장치의 디지털 카메라를 이용하여 상기 반도체 공정용 자재를 촬영하고, 상기 반도체 공정용 자재의 자세를 보정하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 자재 운반방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 d) 단계는 복수의 픽업헤드를 이용하여 복수의 반도체 공정용 자재를 한꺼번에 운반하고,
    상기 a) 단계 전에, 상기 복수의 픽업헤드 사이의 간격 데이터를 입력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 자재 운반방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 a) 단계 전에, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 어느 한 곳에 탑재되어 있는 반도체 공정용 자재의 기준위치 데이터와, 상기 제 1 탑재부와 상기 제 2 탑재부 중 반도체 공정용 자재가 탑재되지 않은 곳의 기준위치 데이터를 입력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 자재 운반방법.
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