KR101674539B1 - 레이저 가공 시스템, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치 및 이를 이용한 가공 대상물의 이송 방법 - Google Patents

레이저 가공 시스템, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치 및 이를 이용한 가공 대상물의 이송 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 가공 시스템이 개시된다. 개시된 레이저 가공 시스템은, 가공 대상물에 레이저를 조사하는 레이저 조사 유닛; 상기 가공 대상물을 지지하며, 상기 레이저 조사 방향과 수직인 방향으로 이동 가능한 작업 테이블; 상기 가공 대상물의 위치를 정렬하도록 구성된 정렬 유닛; 및 상기 작업 테이블과 상기 정렬 유닛 사이에서 상기 가공 대상물을 이동시키도록 구성된 픽커 장치;를 포함하며, 상기 픽커 장치는 상하 방향으로 연장된 고정 프레임과, 상기 고정 프레임에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 승강 프레임과, 상기 승강 프레임에 대하여 회전축을 중심으로 회전 가능한 지지 아암과, 상기 지지 아암의 일측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제1 픽커와, 상기 지지 아암의 타측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제2 픽커를 포함한다.

Description

레이저 가공 시스템, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치 및 이를 이용한 가공 대상물의 이송 방법{Laser processing system, picker apparatus and method for transporting workpieces using the same}
본 발명은 레이저 가공 시스템, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치 및 이를 이용한 가공 대상물의 이송 방법에 관한 것이다.
레이저 가공 시스템이란 레이저빔을 이용하여 가공 대상물, 예컨대 반도체 패키지나 웨이퍼를 가공하기 위한 시스템을 말한다. 레이저 가공 시스템은 가공 대상물에 레이저를 조사하는 레이저 조사 유닛과, 레이저 조사가 진행될 때 가공 대상물을 지지하는 작업 테이블을 포함한다.
이러한 레이저 가공 시스템은, 복수 개의 가공 대상물에 대한 가공 작업을 신속하게 진행하기 위해서, 복수 개의 가공 대상물이 적재된 적재 카세트와 작업 테이블 사이에서 가공 대상물을 이송하는 제1, 제2 픽커 장치를 포함할 수 있다.
제1 픽커 장치는 가공 작업이 완료된 가공 대상물을 작업 테이블에서 적재 카세트 방향으로 이송하고, 제2 픽커 장치는 가공 작업이 진행되기 전 가공 대상물을 적재 카세트에서 작업 테이블 방향으로 이송한다.
그러나, 이러한 제1, 제2 픽커 장치는 개별적으로 이동하기 때문에, 레이저 가공 시스템은 서로 간의 간섭이나 충돌을 방지하기 위하여 소정 크기 이상의 공간이 필요하게 되며, 또한 이들의 이동을 개별적으로 제어하기 위한 제어부가 필요하게 된다.
- 관련 선행 기술: 공개특허공보 10-2014-0049305호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 레이저 가공 시스템, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치 및 이를 이용한 가공 대상물의 이송 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공 시스템은,
가공 대상물에 레이저를 조사하는 레이저 조사 유닛;
상기 가공 대상물을 지지하며, 상기 레이저 조사 방향과 수직인 방향으로 이동 가능한 작업 테이블;
상기 가공 대상물의 위치를 정렬하도록 구성된 정렬 유닛; 및
상기 작업 테이블과 상기 정렬 유닛 사이에서 상기 가공 대상물을 이동시키도록 구성된 픽커 장치;를 포함하며,
상기 픽커 장치는
상하 방향으로 연장된 고정 프레임과,
상기 고정 프레임에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 승강 프레임과,
상기 승강 프레임에 대하여 회전축을 중심으로 회전 가능한 지지 아암과,
상기 지지 아암의 일측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제1 픽커와,
상기 지지 아암의 타측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제2 픽커를 포함할 수 있다.
상기 승강 프레임의 상하 방향으로 이동에 의해, 상기 제1, 제2 픽커가 상하 방향으로 동시에 이동될 수 있다.
상기 지지 아암의 회전에 의해, 상기 제1, 제2 픽커가 상기 지지 아암의 상기 회전축을 중심으로 동시에 회전될 수 있다.
상기 제1, 제2 픽커의 회전에 의해, 상기 제1 픽커의 위치와 상기 제2 픽커의 위치가 서로 바뀔 수 있다.
상기 제1 픽커는 제1 가공 대상물을 흡착 지지하며, 상기 제2 픽커는 상기 제1 가공 대상물과 다른 제2 가공 대상물을 흡착 지지할 수 있다.
상기 제1, 제2 픽커는, 상기 복수의 흡입부 사이의 간격 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 제1, 제2 픽커 각각은, 상기 복수의 흡입부가 삽입 가능하며 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 슬릿이 마련된 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 중심부에 설치된 회전 부재와, 상기 회전 부재와 상기 복수의 흡입부를 연결하는 복수의 연결 링크를 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 픽커 각각은, 상기 베이스 프레임에 대한 상기 회전 부재의 회전을 선택적으로 제한하는 고정 레버를 더 포함할 수 있다.
상기 작업 테이블은 상기 정렬 유닛의 하부로 이동 가능할 수 있다.
상기 레이저 가공 장치는, 상기 가공 대상물이 적재되는 적재 카세트; 및 상기 적재 카세트와 상기 정렬 유닛 사이로 상기 가공 대상물을 이송시키는 그립퍼(gripper);를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 가공 시스템의 픽커 장치는,
상하 방향으로 연장된 고정 프레임과,
상기 고정 프레임에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 승강 프레임과,
상기 승강 프레임에 대하여 회전축을 중심으로 회전 가능한 지지 아암과,
상기 지지 아암의 일측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제1 픽커와,
상기 지지 아암의 타측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제2 픽커를 포함할 수 있다.
상기 승강 프레임의 상하 방향으로 이동에 의해, 상기 제1, 제2 픽커가 상하 방향으로 동시에 이동될 수 있다.
상기 지지 아암의 회전에 의해, 상기 제1, 제2 픽커가 상기 지지 아암의 상기 회전축을 중심으로 동시에 회전될 수 있다.
상기 제1, 제2 픽커의 회전에 의해, 상기 제1 픽커의 위치와 상기 제2 픽커의 위치가 서로 바뀔 수 있다.
상기 제1 픽커는 제1 가공 대상물을 흡착 지지하며, 상기 제2 픽커는 상기 제1 가공 대상물과 다른 제2 가공 대상물을 흡착 지지할 수 있다.
상기 제1, 제2 픽커는, 상기 복수의 흡입부 사이의 간격 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 제1, 제2 픽커 각각은, 상기 복수의 흡입부가 삽입 가능하며 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 슬릿이 마련된 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임의 중심부에 설치된 회전 부재와, 상기 회전 부재와 상기 복수의 흡입부를 연결하는 복수의 연결 링크를 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 픽커 각각은, 상기 베이스 프레임에 대한 상기 회전 부재의 회전을 선택적으로 제한하는 고정 레버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 픽커 장치의 가공 대상물 이송 방법은,
(a) 제1 픽커와 제2 픽커가 동시에 하강하는 단계;
(b) 상기 제1 픽커에 의해, 정렬 유닛에 배치된 가공 작업이 진행되기 전 상태의 가공 대상물을 흡착 지지하는 단계;
(c) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 상승하는 단계;
(d) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 소정의 회전축을 중심으로 회전하여, 상기 제1 픽커의 위치와 상기 제2 픽커의 위치가 서로 바뀌는 단계;
(e) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 하강하는 단계;
(f) 상기 제2 픽커에 의해 작업 테이블에 배치된 가공 작업이 완료된 상태의 가공 대상물을 흡착 지지하는 단계; 및
(g) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 상승하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (g) 단계 이후에, (h) 상기 제2 픽커에 의해 흡착 지지된 가공 대상물을 상기 제2 픽커로부터 분리하여 상기 정렬 유닛 상에 배치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 (h) 단계 이후에, (i) 상기 정렬 유닛 상에 배치된 가공 대상물을 그립퍼에 의해 적재 카세트로 이송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 (g) 단계 이후에, (j) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 소정의 회전축을 중심으로 회전하여, 상기 제1 픽커의 위치와 상기 제2 픽커의 위치가 서로 바뀌는 단계; (k) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 하강하는 단계; 및 (l) 상기 제1 픽커에 의해 흡착 지지된 가공 대상물을 상기 제1 픽커로부터 분리하여 상기 작업 테이블 상에 배치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 시스템, 픽커 장치 및 픽커 장치의 가공 대상물 이송 방법은, 작업 테이블 상의 가공 대상물을 신속하게 교체하면서도, 비교적 작은 공간에서도 제1, 제2 픽커의 충돌을 방지할 수 있다.
도 1a는 레이저 가공 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 1b는 레이저 가공 시스템에 의해 가공된 가공 대상물의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 2는 종래의 레이저 가공 시스템의 예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 레이저 가공 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 레이저 가공 시스템의 일 예를 구체적으로 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예에 따른 픽커 장치의 일 예를 나타낸 정면도 및 측면도이다.
도 6a 내지 도 6m은 레이저 가공 시스템의 작동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 제1 픽커가 상대적으로 큰 사이즈의 가공 대상물을 흡착 지지하기 위한 상태를 나태난 사시도 및 일부 확대도이다.
도 8a 및 도 8b는 제1 픽커가 상대적으로 작은 사이즈의 가공 대상물을 흡착 지지하기 위한 상태를 나타낸 사시도 및 일부 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다.
도 1a는 레이저 가공 시스템(1)을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 1b는 레이저 가공 시스템(1)에 의해 가공된 가공 대상물(W)의 일 예를 나타낸 평면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 레이저 가공 시스템(1)의 일반적인 작동의 예를 설명한다.
레이저 조사 유닛(50)은 작업 테이블(40) 상에 배치된 가공 대상물(W)에 레이저를 조사하여, 가공 대상물(W)을 가공할 수 있다.
일 예로써, 가공 대상물(W)은 웨이퍼일 수 있다. 다만, 가공 대상물(W)은 이에 한정되지 아니하며, 레이저에 의해 가공될 수 있는 것이라면, 다양하게 변형될 수 있다.
가공 대상물(W)은 링 형상의 지지부(2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가공 대상물(W)의 가공 영역이 휘어지거나, 매우 얇거나, 또는 적어도 일부가 갈라져 있는 것일 경우, 지지부(2)에 의해 가공 대상물(W)의 형상이 유지될 수 있다. 가공 대상물(W)은 접착에 의해 지지부(2)에 고정 지지될 수 있다. 지지부(2)는 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다.
레이저 조사 유닛(50)은 가공 대상물(W)의 표면에 소정 형상으로 마킹을 실시할 수 있다. 다만, 레이저 조사 유닛(50)에 의한 가공의 예는 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 레이저 조사 유닛(50)은 가공 대상물(W)을 컷팅할 수도 있다.
한편, 복수 개의 가공 대상물(W)에 대한 가공 작업이 신속하게 진행되기 위해서는, 작업 테이블(40) 상에 배치된 가공 대상물(W)을 신속하게 교체할 필요가 있다. 다시 말해서, 작업 테이블(W)에서 가공 작업이 완료된 가공 대상물(W)을 가공 작업이 진행되기 전의 가공 대상물(W)로 신속하게 교체할 필요가 있다.
도 2는 종래의 레이저 가공 시스템(1000)의 예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 종래의 레이저 가공 시스템(1000)에서는, 작업 테이블(4000) 상의 가공 대상물(W)을 교체하기 위하여, 개별적으로 이동하는 제1, 제2 픽커 장치(2100, 2200)를 사용하였다.
작업 테이블(4000)은 좌우 방향으로 이동하며, 제1, 제2 픽커 장치(2100, 2200)는 상하 및 좌우 방향으로 이동한다.
레이저 가공 작업이 완료된 후, 작업 테이블(4000)은 좌우로 이동한다. 제1 픽커 장치(2100)는 하강하여 가공 작업이 완료된 제1 가공 대상물(W1)을 지지한다. 이후, 제1 픽커 장치(2100)는 상승, 수평 이동 및 하강하여, 제1 가공 대상물(W1)을 정렬 유닛(3000)으로 이송한다. 정렬 유닛(3000)에 배치된 제1 가공 대상물(W1)은 그립퍼(20)에 의해 적재 카세트(10)로 이송된다.
한편, 그립퍼(20)는 적재 카세트(10)에 적재된 가공 전 상태의 제2 가공 대상물(W2)을 정렬 유닛(3000)으로 이송한다. 제2 픽커(2200)는 하강하여 정렬 유닛(3000)에 배치된 제2 가공 대상물(W2)을 지지한다. 이후, 상승, 수평 이동 및 하강하여, 작업 테이블(4000)로 제2 가공 대상물(W2)을 이송한다. 제2 가공 대상물(W2)이 탑재된 작업 테이블(4000)은 레이저 조사 유닛(50)의 하부로 이동하며, 레이저 조사 유닛(50)에 의해 제2 가공 대상물(W2)에 대한 레이저 가공 작업을 진행한다.
상기와 같이, 제1, 제2 가공 대상물(W1, W2)을 작업 테이블(4000)과 정렬 유닛(3000) 사이로 이송하기 위해서는 상당히 많은 공간이 필요하게 된다. 레이저 가공 시스템(1000)은 작업 테이블(4000)의 이동을 위해 a 공간이 필요하며, 제1, 제2 픽커 장치(2100, 2200)의 상하 방향으로 이동을 위해 b, c 공간이 필요하며, 제1, 제2 픽커 장치(2100, 2200)의 좌우 방향으로 이동을 위해 d 공간이 필요하게 된다.
또한, 독립적으로 이동하는 제1, 제2 픽커 장치(2100, 2200)를 사용할 경우, 제1, 제2 픽커 장치(2100, 2200)가 좌우 이동할 때뿐만 아니라, 승강 이동할 때, 서로 간의 간섭 또는 충돌을 방지하기 위하여, 복잡한 제어가 필요할 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)에서는, 작업 테이블(40) 상의 가공 대상물(W)을 신속하게 교체하면서도, 비교적 작은 공간에서도 제1, 제2 픽커(210, 220)의 충돌을 방지할 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)의 일 예를 구체적으로 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 레이저 가공 시스템(1)은 적재 카세트(10), 그립퍼(20), 정렬 유닛(30), 픽커 장치(100), 작업 테이블(40) 및 레이저 조사 유닛(50)을 포함할 수 있다.
적재 카세트(10)에는 복수의 가공 대상물(W)이 적재될 수 있다. 적재 카세트(10)는 상하 방향으로 이동될 수 있다.
그립퍼(20)는 가공 대상물(W)을 적재 카세트(10)와 정렬 유닛(30) 사이에서 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 그립퍼(20)는 가공되기 전 상태의 가공 대상물(W)을 적재 카세트(10)에서 정렬 유닛(30)으로 이동시킬 수 있다. 또한, 그립퍼(20)는 가공이 완료된 가공 대상물(W)을 정렬 유닛(30)에서 적재 카세트(10)로 이동시킬 수 있다. 적재 카세트(10)는 그립퍼(20)에 의해 가공 대상물(W)이 이동되기 전 또는 이동된 후에 상하 방향으로 이동할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 정렬 유닛(30)은 그립퍼(20)에 대하여 좌우 방향(X 방향)으로 일 측에 배치될 수 있다. 정렬 유닛(30)은 2개의 정렬 바(31)와 2개의 지지 바(32)를 포함할 수 있다. 2개의 정렬 바(31) 중 적어도 하나는 전후 방향(Y 방향)으로 이동 가능하며, 2개의 지지 바(32) 중 적어도 하나는 좌우 방향(X 방향)으로 이동 가능하다. 가공 대상물(W)은 지지 바(32)에 의해 지지된 상태에서, 정렬 바(31)에 의해 정렬될 수 있다.
픽커 장치(100)는 정렬 유닛(30)에 대하여 상하 방향(Z 방향)으로 일 측에 배치될 수 있다. 픽커 장치(100)는 가공 대상물(W)을 상하로 이동시킬 수 있다. 픽커 장치(100)는 가공 대상물(W)을 정렬 유닛(30)과 작업 테이블(40) 사이에서 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 픽커 장치(100)는 정렬이 완료된 가공 대상물(W)을 작업 테이블(40)로 이동시킬 수 있다. 또한, 픽커 장치(100)는 작업 테이블(40)에서 가공 작업이 완료된 가공 대상물(W)을 정렬 유닛(30)로 이동시킬 수 있다. 픽커 장치(100)의 구체적인 구성 및 작동에 대해서는 후술하기로 한다.
작업 테이블(40)은 평면 이동될 수 있다. 예를 들어, 작업 테이블(40)은 좌우 방향(X 방향) 및 전후 방향(Y 방향) 중 적어도 하나의 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 작업 테이블(40)은 좌우 방향(X 방향)으로 약 750 mm 및 전후 방향(Y 방향)으로 약 330 mm 정도 이동될 수 있다. 작업 테이블(40)은 소정의 위치에서 회전될 수도 있다.
다시 도 3을 참조하면, 작업 테이블(40)은 가공 대상물(W)을 정렬 유닛(30)의 하부에서 레이저 조사 유닛(50)의 하부로 이동시킬 수 있다. 가공 대상물(W)은 레이저 조사 유닛(50)에 의해 가공 작업, 예를 들어, 마킹 작업이 진행될 수 있다.
또한, 작업 테이블(40)은 가공 대상물(W)을 레이저 조사 유닛(50)의 하부에서 정렬 유닛(30)의 하부로 이동시킬 수 있다. 가공 대상물(W)은 픽커 장치(100)에 의해 정렬 유닛(30)으로 이송되며, 그립퍼(20)에 의해 적재 카세트(10)로 이송될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 실시예에 따른 픽커 장치(100)의 일 예를 나타낸 정면도 및 측면도이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 픽커 장치(100)는 고정 프레임(110), 승강 프레임(120), 지지 아암(130) 및 제1, 제2 픽커(210, 220)를 포함할 수 있다.
고정 프레임(110)은 위치가 고정된 프레임일 수 있다. 고정 프레임(110)은 상하 방향(Z 방향)으로 연장될 수 있다. 고정 프레임(110)은 후술할 승강 프레임(120)을 지지할 수 있다.
승강 프레임(120)은 고정 프레임(110)에 대하여 상하 방향(Z 방향)으로 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 승강 프레임(120)과 고정 프레임(110) 사이에는, 승강 프레임(120)이 고정 프레임(110)에 대하여 상하 방향(Z 방향)으로 이동 가능하도록 승강 프레임(120)을 가이드하는 가이드 유닛이 배치될 수 있다. 가이드 유닛은 상하 방향(Z 방향)으로 연장된 가이드 레일(111)과, 가이드 레일(111)을 따라 이동 가능한 가이드 홀더(121)를 포함한다.
지지 아암(130)은 승강 프레임(120)에 대하여 회전 가능할 수 있다. 예를 들어, 지지 아암(130)은 전후 방향(Y 방향)으로 연장된 회전축(A)을 중심으로 회전될 수 있다. 지지 아암(130)의 형상은 회전축(A)을 중심으로 대칭일 수 있다. 다만, 지지 아암(130)의 형상은 이에 한정되지는 아니하며, 필요에 따라 적절하게 변경될 수도 있다.
제1 픽커(210)는 지지 아암(130)의 일측에 배치될 수 있다. 제1 픽커(210)는 흡입을 통해 가공 대상물(W)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 제1 픽커(210)는 음압을 제공하는 복수의 흡입부(410)를 포함할 수 있다. 복수의 흡입부(410)는 4개의 흡입부(410)일 수 있다. 다만, 흡입부(410)의 개수는 이에 한정되지 아니하며, 2개, 3개 또는 5개 이상일 수도 있다.
제2 픽커(220)는 지지 아암(130)의 타측에 배치될 수 있다. 제2 픽커(220)는 흡입을 통해 가공 대상물(W)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 제2 픽커(220)는 음압을 제공하는 복수의 흡입부(410)를 포함할 수 있다. 복수의 흡입부(410)는 4개의 흡입부(410)일 수 있다. 다만, 흡입부(410)의 개수는 이에 한정되지 아니하며, 2개, 3개 또는 5개 이상일 수도 있다.
제1, 제2 픽커(210, 220)는 가공 대상물(W)에 흡입부(410)를 통해 음압을 제공함으로써 가공 대상물(W)을 흡착 지지하며, 흡입부(410)를 통해 제공한 음압을 중단함으로써 흡착 지지한 가공 대상물(W)을 원하는 위치에 내려 놓을 수 있다.
지지 아암(130)의 회전에 의해, 제1, 제2 픽커(210, 220)이 동시에 회전되며, 제1, 제2 픽커(210, 220)의 위치가 서로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 지지 아암(130)이 180도 회전함으로써, 본래 제1 픽커(210)의 위치에 제2 픽커(220)가 위치되고, 본래 제2 픽커(220)의 위치에 제1 픽커(210)가 위치될 수 있다.
승강 프레임(120)이 상하 방향(Z 방향)으로 이동함에 따라, 지지 아암(130) 및 지지 아암(130)에 의해 지지되는 제1, 제2 픽커(210, 220)가 상하 방향으로 동시에 이동된다. 상하 방향으로 이동하는 제1, 제2 픽커(210, 220) 중 어느 하나의 픽커에 의해 가공 대상물(W)이 흡착 지지되거나, 흡착 지지된 가공 대상물(W)이 분리될 수 있다.
상술한 구성들을 가지는 레이저 가공 시스템(1)의 구체적인 작동에 대하여 살펴본다.
도 6a 내지 도 6m은 레이저 가공 시스템(1)의 작동을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 그립퍼(20)는 좌우 방향으로 이동하여 적재 카세트(10)에 적재된 제1 가공 대상물(W1)을 정렬 유닛(30)으로 이송시킨다. 이후, 도면상 도시되지 않았으나, 정렬 유닛(30)으로 이송된 제1 가공 대상물(W1)은 정렬 유닛(30)에 의해 전후 방향으로 위치가 정렬된다.
도 6b를 참조하면, 제1 픽커(210) 및 제2 픽커(220)는 동시에 하강한다. 그에 따라, 제1 픽커(210)가 정렬 유닛(30)에 배치된 제1 가공 대상물(W1)을 향해 이동한다. 제1 픽커(210)의 흡입부(410)는 제1 가공 대상물(W1)에 접촉하며, 음압을 통해 제1 가공 대상물(W1)을 흡착 지지한다.
도 6c를 참조하면, 제1 가공 대상물(W1)을 흡착 지지한 픽커 장치(100)는 제1 픽커(210)가 작업 테이블(40)에 접근하도록 하강한다. 이 때, 픽커 장치(100)가 정렬 유닛(30)을 통과하여 하강할 수 있도록, 정렬 유닛(30)의 2개의 정렬 바(31; 도 4a 참조)와 2개의 지지 바(32; 도 4a 참조)는 서로 멀어지는 방향으로 이동한다.
도 6d를 참조하면, 픽커 장치(100)는, 제1 픽커(210)가 작업 테이블(40)에 접촉 또는 인접하였을 때, 제1 가공 대상물(W1)에 제공한 음압을 중단한다. 그에 따라, 제1 가공 대상물(W1)은 제1 픽커(210)로부터 분리되며, 작업 테이블(40) 상에 탑재된다. 작업 테이블(40)은 제1 가공 대상물(W1)을 흡착 지지할 수 있다. 픽커 장치(100)는 제1 가공 대상물(W1)을 작업 테이블(40) 상에 탑재한 후, 다음 작업을 위하여 상승한다.
도 6e를 참조하면, 작업 테이블(40)은 제1 가공 대상물(W1)을 흡착 지지한 상태에서, 좌측 방향으로 이동한다. 그에 따라, 제1 가공 대상물(W1)은 작업 테이블(40)에 의해 레이저 조사 유닛(50)의 하부로 이송된다.
도 6f를 참조하면, 제1 가공 대상물(W1)은 레이저 조사 유닛(50)에 의해 레이저 가공 작업이 진행된다. 제1 가공 대상물(W1)에 대한 레이저 가공 작업이 진행되는 동안, 그립퍼(20)는 좌우 방향으로 이동하여 가공 작업이 진행되기 전 상태인 제2 가공 대상물(W2)을 정렬 유닛(30)으로 이송한다. 적재 카세트(10)는 그립퍼(20)가 제2 가공 대상물(W2)을 잡을 수 있도록 하강할 수 있다.
도 6g를 참조하면, 제2 가공 대상물(W2)은 그립퍼(20)에 의해 정렬 유닛(30)에 배치된 상태이다. 정렬 유닛(30)은 제2 가공 대상물(W2)을 소정 위치로 정렬한다.
픽커 장치(100)는 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)의 위치가 서로 바뀔 수 있도록 회전축(A)을 중심으로 180도 회전한다. 그에 따라, 제2 픽커(220)가 제2 가공 대상물(W2)에 대향하는 위치에 위치하게 된다.
이후, 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)는 동시에 하강한다. 제2 픽커(220)에 의해, 정렬 유닛(30)에 배치된 제2 가공 대상물(W2)을 흡착 지지한다.
제2 픽커(220)에 의해 제2 가공 대상물(W2)을 흡착 지지한 상태에서, 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)는 동시에 상승한다. 작업 테이블(40)은 우측 방향으로 이동한다.
도 6h를 참조하면, 픽커 장치(100)는 제2 픽커(220)가 제2 가공 대상물(W2)을 흡착 지지하며, 정렬 유닛(30)으로부터 이격된 상태이다. 작업 테이블(40)은 제1 가공 대상물(W1)이 탑재된 상태이며, 정렬 유닛(30)의 하부에 위치한다.
이러한 상태에서 픽커 장치(100)는 180도 회전한다. 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)는 회전축(A)을 중심으로 회전한다. 그에 따라, 제1 픽커(210)의위치와 제2 픽커(220)의 위치가 서로 바뀌게 된다. 제1 픽커(210)는 정렬 유닛(30)에 대향하는 위치에 위치하며, 제2 가공 대상물(W2)을 지지하는 제2 픽커(220)는 정렬 유닛(30)으로부터 먼 위치에 위치한다.
제1 픽커(210)가 정렬 유닛(30)을 대향한 상태에서, 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)가 동시에 하강한다. 그에 따라, 제1 픽커(210)가 작업 테이블(40)을 향해 접근한다.
도 6i를 참조하면, 픽커 장치(100)의 제1 픽커(210)는 작업 테이블(40)에 배치된 제1 가공 대상물(W1)을 흡착 지지한다. 제1 픽커(210)가 제1 가공 대상물(W1)을 흡착 지지하고, 제2 픽커(220)가 제2 가공 대상물(W2)을 흡착 지지한 상태에서, 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)는 동시에 상승한다.
도 6j를 참조하면, 픽커 장치(100)가 상승하는 과정에서, 제1 픽커(210)에 의해 흡착 지지된 제1 가공 대상물(W1)을 제1 픽커(210)로부터 분리하여 정렬 유닛(30) 상에 배치한다.
다음으로, 정렬 유닛(30) 상에 배치된 제1 가공 대상물(W1)은 그립퍼(20)에 의해 적재 카세트(10)에 이송된다.
픽커 장치(100)는 180도 회전한다. 그에 따라, 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)가 회전축(A)을 중심으로 회전하여 제1 픽커(210)의 위치와 제2 픽커(220)의 위치가 서로 바뀌게 된다. 그리하여, 제2 픽커(220)는 작업 테이블(40)에 대향하는 위치로 이동된다.
도 6k를 참조하면, 픽커 장치(100)의 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)가 동시에 하강한다. 그에 따라, 제2 픽커(220)가 작업 테이블(40)을 향해 접근하게 된다.
제2 픽커(220)에 의해 흡착 지지된 제2 가공 대상물(W2)을 제2 픽커(220)로부터 분리하여 작업 테이블(40) 상에 배치한다.
도 6l을 참조하면, 픽커 장치(100)의 제1 픽커(210)와 제2 픽커(220)는 제2 가공 대상물(W2)을 작업 테이블(40)에 올려 놓은 후, 동시에 상승한다. 작업 테이블(40)은 제2 가공 대상물(W2)을 흡착 지지한 상태에서, 레이저 조사 유닛(50)의 하부로 이동한다.
도 6m을 참조하면, 작업 테이블(40) 상에 배치된 제2 가공 대상물(W2)은 레이저 조사 유닛(50)에 의해 레이저 가공 작업이 진행된다. 그립퍼(20)는 좌우 방향으로 이동하여 적재 카세트(10)에 적재된 새로운 가공 대상물(W)인 제3 가공 대상물(W3)을 정렬 유닛(30)으로 이송한다.
이러한 복수의 가공 대상물의 이송 과정들은 반복적으로 진행될 수 있으며, 그에 따라 복수의 가공 대상물에 대한 레이저 가공 작업이 연속적으로 진행될 수 있다.
실시예에 따른 레이저 가공 시스템에서는, 상기와 같이 픽커 장치(100)가 상하 방향으로 이동하고, 회전축을 중심으로 회전함으로써, 복수의 가공 대상물(W)을 정렬 유닛(30)과 작업 테이블(40) 사이에서 이송할 수 있다.
픽커 장치(100)는 제1, 제2 픽커(210, 220)의 독립적인 이동 없이, 동시에 승강 이동하거나 회전하기 때문에, 제1, 제2 픽커(210, 220)의 간섭 또는 충돌을 고려할 필요가 없다. 또한, 픽커 장치(100)는 전후 방향 및 좌우 방향으로 평면 이동하지 않기 때문에, 종래에 비해, 훨씬 작은 공간에서 가공 대상물의 이동 및 교체가 가능할 수 있다.
한편, 제1, 제2 픽커(210, 220)는 다양한 크기의 가공 대상물(W, W')에 적용될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 그에 따라, 레이저 가공 시스템(1)은 제1, 제2 픽커(210, 220)를 교체하지 않고도, 8 인치 크기의 웨이퍼 및 및 12 인치 크기의 웨이퍼에 대한 가공 작업을 진행할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 제1 픽커(210)가 상대적으로 큰 사이즈의 가공 대상물(W)을 흡착 지지하기 위한 상태를 나태난 사시도 및 일부 확대도이다. 도 8a 및 도 8b는 제1 픽커(210)가 상대적으로 작은 사이즈의 가공 대상물(W')을 흡착 지지하기 위한 상태를 나타낸 사시도 및 일부 확대도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 픽커(210)는 베이스 프레임(420)과 베이스 프레임(420)에 설치된 복수 개의 흡입부(410)를 포함한다.
베이스 프레임(420)은 십자 형상일 수 있다. 다만, 베이스 프레임(420)의 형상은 이에 한정되지 아니하며, 복수 개의 흡입부(410)가 설치될 수 있는 구조라면 다양하게 변형될 수 있다.
4개의 흡입부(410)는 음압을 제공하며, 베이스 프레임(420)으로부터 위쪽으로 돌출될 수 있다.
제1 픽커(210)는 복수 개의 흡입부(410)의 간격이 조정 가능하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 픽커(210)의 베이스 프레임(420)에는 4개의 슬릿(421)이 형성되며, 베이스 프레임(420)의 중심부에는 회전 가능한 회전 부재(430)가 설치될 수 있다. 4개의 슬릿(421)은 반경 방향으로 연장될 수 있다. 회전 부재(430)와 복수의 흡입부(410) 사이에는, 이들을 연결하는 연결 링크(440)이 배치된다.
베이스 프레임(420)에는 원주 방향으로 연장된 가이드 홈(422)이 형성될 수 있다. 가이드 홈(422)에는, 회전 부재(430)의 가이드 돌기(432)가 삽입될 수 있다. 상기 가이드 돌기(432)와 가이드 홈(422)에 의해, 회전 부재(430)의 회전이 가이드될 수 있다.
회전 부재(430)에는 회전 부재(430)의 회전 위치를 선택적으로 고정 또는 제한하는 고정 레버(450)가 설치될 수 있다.
고정 레버(450)는 회전 부재(430)에 대하여 회전 가능하다. 고정 레버(450)를 회전시킬 때, 고정 레버(450)의 잠금 돌기(451)는 상하 방향으로 이동한다. 그리하여, 베이스 프레임(420)에 형성된 제1 잠금 구멍(4231; 도 8b 참조) 또는 제2 잠금 구멍(4232)에 고정 레버(450)의 잠금 돌기(451)가 삽입 또는 이탈될 수 있다.
복수의 흡입부(410) 사이의 간격이 L1일 때, 사용자는 고정 레버(450)를 돌려, 잠금 돌기(451)를 상승시켜 제1 잠금 구멍(4231)에서 이탈시킨다. 그에 따라, 회전 부재(430)의 잠금이 해제될 수 있다. 이러한 상태에서, 흡입부(410)를 슬릿(421)을 따라 내측으로 이동시킨다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 흡입부(410)가 슬릿(421)을 따라 내측으로 이동하는 과정에서, 회전 부재(430)가 회전할 수 있다. 회전 부재(430)의 가이드 돌기(432)는 가이드 홈(422)을 따라 이동한다. 흡입부(410)의 간격를 L2로 조정한 상태에서, 고정 레버(450)를 돌린다. 고정 레버(450)의 잠금 돌기(451)는 하강하여, 제2 잠금 구멍(4232)으로 삽입시킨다. 그에 따라, 회전 부재(430)의 회전이 불가능하게 되며, 흡입부(410)의 위치가 고정된다.
한편, 설명의 편의상 제1 픽커(210)를 중심으로 도시하였으나, 제2 픽커(220)는 제1 픽커(210)와 동일한 작동 구조를 가질 수 있다. 이에 대해서는 제1 픽커(210)에 대한 설명과 중복되므로, 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
1 : 레이저 가공 시스템 10 : 적재 카세트
20 : 그립퍼 30 : 정렬 유닛
31 : 정렬 바 32 : 지지 바
40 : 작업 테이블 50 : 레이저 조사 유닛
100 : 픽커 장치 110 : 고정 프레임
111 : 가이드 레일 120 : 승강 프레임
121 : 가이드 홀더 130 : 지지 아암
210 : 제1 픽커 220 : 제2 픽커
410 : 흡입부 420 : 베이스 프레임
421 : 슬릿 422 : 가이드 홈
4231, 4232 : 제1, 제2 잠금 구멍 430 : 회전 부재
432 : 가이드 돌기 440 : 연결 링크
450 : 고정 레버 451 : 잠금 돌기

Claims (22)

  1. 가공 대상물에 레이저를 조사하는 레이저 조사 유닛;
    상기 가공 대상물을 지지하며, 상기 레이저 조사 방향과 수직인 방향으로 이동 가능한 작업 테이블;
    상기 가공 대상물의 위치를 정렬하도록 구성된 정렬 유닛; 및
    상기 작업 테이블과 상기 정렬 유닛 사이에서 상기 가공 대상물을 이동시키도록 구성된 픽커 장치;를 포함하며,
    상기 픽커 장치는
    상하 방향으로 연장된 고정 프레임과,
    상기 고정 프레임에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 승강 프레임과,
    상기 승강 프레임에 대하여 회전축을 중심으로 회전 가능한 지지 아암과,
    상기 지지 아암의 일측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제1 픽커와,
    상기 지지 아암의 타측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제2 픽커를 포함하며,
    상기 제1, 제2 픽커 각각은,
    상기 복수의 흡입부가 삽입 가능하며 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 슬릿이 마련된 베이스 프레임과,
    상기 베이스 프레임의 중심부에 설치된 회전 부재와,
    상기 회전 부재와 상기 복수의 흡입부를 연결하는 복수의 연결 링크를 포함하는, 레이저 가공 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 승강 프레임의 상하 방향으로 이동에 의해, 상기 제1, 제2 픽커가 상하 방향으로 동시에 이동되는, 레이저 가공 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 아암의 회전에 의해, 상기 제1, 제2 픽커가 상기 지지 아암의 상기 회전축을 중심으로 동시에 회전되는, 레이저 가공 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 픽커의 회전에 의해, 상기 제1 픽커의 위치와 상기 제2 픽커의 위치가 서로 바뀌는, 레이저 가공 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 픽커는 제1 가공 대상물을 흡착 지지하며,
    상기 제2 픽커는 상기 제1 가공 대상물과 다른 제2 가공 대상물을 흡착 지지하는, 레이저 가공 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 픽커는,
    상기 복수의 흡입부 사이의 간격 조절이 가능하도록 구성된, 레이저 가공 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 픽커 각각은, 상기 베이스 프레임에 대한 상기 회전 부재의 회전을 선택적으로 제한하는 고정 레버를 더 포함하는, 레이저 가공 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 작업 테이블은 상기 정렬 유닛의 하부로 이동 가능한, 레이저 가공 시스템.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 가공 대상물이 적재되는 적재 카세트; 및
    상기 적재 카세트와 상기 정렬 유닛 사이로 상기 가공 대상물을 이송시키는 그립퍼(gripper);를 더 포함하는 레이저 가공 시스템.
  11. 상하 방향으로 연장된 고정 프레임;
    상기 고정 프레임에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 승강 프레임;
    상기 승강 프레임에 대하여 회전축을 중심으로 회전 가능한 지지 아암;
    상기 지지 아암의 일측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제1 픽커; 및
    상기 지지 아암의 타측에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 흡입부를 가지는 제2 픽커;를 포함하며,
    상기 제1, 제2 픽커 각각은,
    상기 복수의 흡입부가 삽입 가능하며 반경 방향으로 연장 형성된 복수의 슬릿이 마련된, 베이스 프레임과,
    상기 베이스 프레임의 중심부에 설치된 회전 부재와,
    상기 회전 부재와 상기 복수의 흡입부를 연결하는 복수의 연결 링크를 포함하는, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 승강 프레임의 상하 방향으로 이동에 의해, 상기 제1, 제2 픽커가 상하 방향으로 동시에 이동하는, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지 아암의 회전에 의해, 상기 제1, 제2 픽커는 상기 지지 아암의 상기 회전축을 중심으로 동시에 회전되는, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 픽커의 회전에 의해, 상기 제1 픽커의 위치와 상기 제2 픽커의 위치가 서로 바뀌는, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 픽커는 제1 가공 대상물을 흡착 지지하며,
    상기 제2 픽커는 상기 제1 가공 대상물과 다른 제2 가공 대상물을 흡착 지지하는, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 픽커는,
    상기 복수의 흡입부 사이의 간격 조절이 가능하도록 구성된, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치.
  17. 삭제
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 픽커 각각은, 상기 베이스 프레임에 대한 상기 회전 부재의 회전을 선택적으로 제한하는 고정 레버를 더 포함하는, 레이저 가공 시스템의 픽커 장치.
  19. 제1 픽커와 제2 픽커 중 적어도 하나에 마련된 복수의 흡입부 사이의 간격을 조절하는 단계;
    (a) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 하강하는 단계;
    (b) 상기 제1 픽커에 의해, 정렬 유닛에 배치된 가공 작업이 진행되기 전 상태의 가공 대상물을 흡착 지지하는 단계;
    (c) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 상승하는 단계;
    (d) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 소정의 회전축을 중심으로 회전하여, 상기 제1 픽커의 위치와 상기 제2 픽커의 위치가 서로 바뀌는 단계;
    (e) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 하강하는 단계;
    (f) 상기 제2 픽커에 의해 작업 테이블에 배치된 가공 작업이 완료된 상태의 가공 대상물을 흡착 지지하는 단계;
    (g) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 상승하는 단계;를 포함하며,
    상기 복수의 흡입부 사이의 간격을 조절하는 단계에서는,
    반경 방향으로 연장된 복수의 슬릿이 마련된 베이스 프레임의 중심부에 회전 가능하게 설치된 회전 부재를 회전시켜, 상기 복수의 슬릿에 삽입된 상기 복수의 흡입부를 이동시키는, 픽커 장치의 가공 대상물 이송 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 (g) 단계 이후에,
    (h) 상기 제2 픽커에 의해 흡착 지지된 가공 대상물을 상기 제2 픽커로부터 분리하여 상기 정렬 유닛 상에 배치하는 단계;를 더 포함하는, 픽커 장치의 가공 대상물 이송 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 (h) 단계 이후에,
    (i) 상기 정렬 유닛 상에 배치된 가공 대상물을 그립퍼에 의해 적재 카세트로 이송하는 단계;를 더 포함하는, 픽커 장치의 가공 대상물 이송 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 (g) 단계 이후에,
    (j) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 소정의 회전축을 중심으로 회전하여, 상기 제1 픽커의 위치와 상기 제2 픽커의 위치가 서로 바뀌는 단계;
    (k) 상기 제1 픽커와 상기 제2 픽커가 동시에 하강하는 단계;
    (l) 상기 제1 픽커에 의해 흡착 지지된 가공 대상물을 상기 제1 픽커로부터 분리하여 상기 작업 테이블 상에 배치하는 단계;를 더 포함하는, 픽커 장치의 가공 대상물 이송 방법.
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