KR102085241B1 - 광학 검사용 기판 클램핑 장치 - Google Patents

광학 검사용 기판 클램핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광학 검사용 기판 클램핑 장치는 상면에 검사대상 기판을 안착시키는 워크테이블과, 기판의 에지 부위들을 클램핑 또는 해제하도록 동작하는 클램퍼들, 및 클램퍼들이 수평 자세를 유지한 상태로 반원 운동하면서 클램핑 위치와 해제 위치를 왕복하도록 클램퍼들을 동작시키는 클램퍼 구동기구들을 포함한다. 각각의 클램퍼 구동기구는 회전 샤프트와, 회전기구, 및 링크 조립체를 포함한다. 회전 샤프트는 기판의 에지 부위와 나란한 축을 중심으로 회전 가능하게 워크테이블의 하측에 지지된다. 회전기구는 회전 샤프트를 정,역 회전시킨다. 링크 조립체는 회전 샤프트의 정,역 회전력을 전달받아 클램퍼들이 수평 자세를 유지한 상태로 반원 운동하도록 전환한다.

Description

광학 검사용 기판 클램핑 장치{Substrate clamping apparatus of substrate for optical inspection}
본 발명은 광학 검사용 기판 클램핑 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 대한 광학 검사시 기판을 클램핑하기 위한 장치에 관한 것이다.
인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)과 같은 기판의 표면에는 부품 실장을 위한 회로패턴이 형성된다. 회로패턴의 형성시 공정 환경 변화 등의 다양한 원인으로 단락 등의 불량이 발생될 수 있다. 이러한 불량 회로패턴을 갖는 기판에 부품을 실장하게 되면, 2차 불량이 발생되므로, 기판의 회로패턴에 대해 광학 검사를 수행하여 회로패턴의 불량 여부를 판별하게 된다.
한편, 전자기기의 경박단소화 및 다기능화 등에 적합하도록 다층화, 박막화된 기판, 임베디드 기판 등에 대한 수요가 증가되고 있는 추세인데, 이러한 기판의 제조 공정 특성상 기판의 에지 부위에서 휨 현상이 발생되고 있다. 그에 따라, 기판이 광학 검사를 위해 워크테이블에 안착된 상태에서, 기판 중앙 부위의 회로패턴이 기판의 에지 부위의 휨 현상으로 인해 워크테이블에 대해 들뜸 현상을 나타내게 된다.
이와 같이, 기판의 회로패턴이 들뜸 상태로 광학 검사를 받게 되면, 초점이 맞지 않아 검사 오류가 발생하게 되므로, 광학 검사 설비의 가동효율 저하와 재작업에 의한 시간 손실과 추가 인력 소요 등과 같은 문제의 원인이 된다. 따라서, 기판에 대한 광학 검사 오류를 방지하기 위해 기판의 들뜸 없이 워크테이블 상에 클램핑할 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.
본 발명의 과제는 기판을 들뜸 없이 워크테이블 상에 지지하여 검사 오류를 방지하고, 워크테이블에 대한 기판 클램핑을 자동화하여 효율성을 높일 수 있는 광학 검사용 기판 클램핑 장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학 검사용 기판 클램핑 장치는 상면에 검사대상 기판을 안착시키는 워크테이블과, 기판의 에지 부위들을 클램핑 또는 해제하도록 동작하는 클램퍼들, 및 클램퍼들이 수평 자세를 유지한 상태로 반원 운동하면서 클램핑 위치와 해제 위치를 왕복하도록 클램퍼들을 동작시키는 클램퍼 구동기구들을 포함한다.
각각의 클램퍼 구동기구는 회전 샤프트와, 회전기구, 및 링크 조립체를 포함한다. 회전 샤프트는 기판의 에지 부위와 나란한 축을 중심으로 회전 가능하게 워크테이블의 하측에 지지된다. 회전기구는 회전 샤프트를 정,역 회전시킨다. 링크 조립체는 회전 샤프트의 정,역 회전력을 전달받아 클램퍼들이 수평 자세를 유지한 상태로 반원 운동하도록 전환한다.
여기서, 링크 조립체는 구동 링크체와, 메인 종동 링크체, 및 서브 종동 링크체를 포함한다.
구동 링크체는 중앙 부위가 회전 샤프트와 나란한 구동 힌지축을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 회전 샤프트의 회전 중심에 고정된다.
메인 종동 링크체는 중앙 부위가 구동 힌지축으로부터 직상방에 위치되어 회전 샤프트와 나란한 제1 메인 종동 힌지축을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 회전 샤프트의 회전 중심으로부터 제1 메인 종동 힌지축과 구동 힌지축의 간격만큼 직상방에 위치된 상태로 회전 샤프트와 나란한 제2 메인 종동 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 워크테이블에 지지된다.
서브 종동 링크체는 중앙 부위가 회전 샤프트와 나란한 제1 서브 종동 힌지축을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 제1 메인 종동 힌지축과 제2 메인 종동 힌지축의 간격만큼 제1 서브 종동 힌지축으로부터 이격된 상태로 회전 샤프트와 나란한 제2 서브 종동 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 워크테이블에 지지된다.
그리고, 회전기구는 회전 샤프트에 동축으로 고정되는 피니언 기어와, 피니언 기어를 정,역 회전시키도록 피니언 기어와 치합된 상태에서 슬라이드 왕복하는 랙 기어, 및 랙 기어를 슬라이드 왕복시키는 공압 실린더를 포함한다.
본 발명에 따르면, 기판의 에지 부위들이 휨 상태이더라도 워크테이블의 상면에 클램핑되어 펴지게 되므로, 워크테이블의 상면에 대한 기판 중앙 부위의 들뜸 현상이 방지될 수 있다. 그 결과, 기판 중앙 부위의 회로패턴에 대한 광학 검사 오류가 방지될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 기판에 대한 클램핑이 자동화되어 효율성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검사용 기판 클램핑 장치에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 대한 광학 검사용 기판 클램핑 장치를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 있어서, 클램퍼 구동기구를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 광학 검사용 기판 클램핑 장치의 작용 예를 설명하기 위한 측면도이다.
도 7은 도 1에 있어서, 기판이 정렬 가이드에 의해 정렬된 상태를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 있어서, 기판의 정렬 상태를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8에 있어서, 정렬 가이드가 클램퍼에 의해 가압된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 10은 클램퍼의 교체 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검사용 기판 클램핑 장치에 대한 사시도이다. 도 2는 도 1에 대한 광학 검사용 기판 클램핑 장치를 하측에서 바라본 사시도이다. 도 3은 도 1에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 3에 있어서, 클램퍼 구동기구를 발췌하여 도시한 사시도이다. 도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 광학 검사용 기판 클램핑 장치의 작용 예를 설명하기 위한 측면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 광학 검사용 기판 클램핑 장치는 워크테이블(100)과, 클램퍼(200)들, 및 클램퍼 구동기구(300)들을 포함한다.
워크테이블(100)은 상면에 검사대상 기판(10)을 안착시킨다. 여기서, 기판(10)은 중앙 부위에 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판에 해당한다. 기판(10)은 둘레가 사각형으로 이루어질 수 있다. 워크테이블(100)은 둘레가 기판(10)의 둘레로부터 확장된 사각형으로 이루어져, 상면에 기판(10)을 얹어서 지지할 수 있다.
클램퍼(200)들은 기판(10)의 에지 부위들을 클램핑 또는 해제하도록 동작한다. 기판(10)이 사각형 둘레를 갖는 경우, 클램퍼(200)들은 4개로 구비되어 기판(10)의 4개 에지 부위들에 각각 대응되게 배치된다. 클램퍼(200)들은 클램퍼 지지블록(210)들에 각각 고정되어 지지될 수 있다.
이하, 설명의 편의상, 기판(10)의 인접한 2개 에지 부위들 중 하나와 나란한 방향을 X축 방향으로 정의하고, 다른 하나와 나란한 방향을 Y축 방향으로 정의한다. 클램퍼(200)들은 기판(10)의 X축 방향 에지 부위들을 클램핑하는 X축 클램퍼(200a)들과, 기판(10)의 Y축 방향 에지 부위들을 클램핑하는 Y축 클램퍼(200b)들로 구성될 수 있다. 기판(10)의 X축 방향 에지 부위는 X축 방향에 나란한 부위이고, 기판(10)의 Y축 방향 에지 부위는 Y축 방향에 나란한 부위이다. X축 클램퍼(200a)들은 서로 대칭을 이루도록 형성되며, Y축 클램퍼(200b)들도 서로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.
X축 클램퍼(200a)는 기판(10)의 X축 방향 에지 부위를 클램핑하는 부위가 일정 두께를 갖고 기판(10)의 X축 방향 에지 부위를 따라 나란하게 연장될 수 있다. X축 클램퍼(200a)는 기판(10)을 향한 선단 하측에 X축 방향을 따라 절개된 홈을 가지며, 홈의 하측이 탄성판(201)에 의해 덮일 수 있다. 따라서, X축 클램퍼(200a)는 탄성판(201)에 의해 기판(10)의 X축 방향 에지 부위를 탄성력으로 고르게 가압해서 클램핑할 수 있다.
Y축 클램퍼(200b)는 기판(10)의 Y축 방향 에지 부위를 클램핑하는 부위가 일정 두께를 갖고 기판(10)의 Y축 방향 에지 부위를 따라 나란하게 될 수 있다. Y축 클램퍼(200b)는 기판(10)을 향한 선단 하측에 Y축 방향을 따라 절개된 홈을 가지며, 홈의 하측이 탄성판(201)에 의해 덮일 수 있다. 따라서, Y축 클램퍼(200b)는 탄성판(201)에 의해 기판(10)의 Y축 방향 에지 부위를 탄성력으로 고르게 가압해서 클램핑할 수 있다.
Y축 클램퍼(200b)는 기판(10)의 Y축 방향 에지 부위보다 긴 길이로 기판(10)의 Y축 방향 에지 부위로부터 양쪽으로 돌출될 수 있다. X축 클램퍼(200a)는 기판(10)의 X축 방향 에지 부위보다 짧은 길이로 Y축 클램퍼(200b)에 최대한 인접하도록 형성될 수 있다. 따라서, X축 클램퍼(200a)와 Y축 클램퍼(200b)는 기판(10)의 코너 부위를 최대한 둘러싸서 클램핑할 수 있다.
클램퍼 구동기구(300)들은 클램퍼(200)들이 수평 자세를 유지한 상태로 반원 운동하면서 클램핑 위치와 해제 위치를 왕복하도록 클램퍼(200)들을 동작시킨다. 각각의 클램퍼 구동기구(300)는 회전 샤프트(310)와, 회전기구(320), 및 링크 조립체(330)를 포함한다.
회전 샤프트(310)는 기판(10)의 에지 부위와 나란한 축을 중심으로 회전 가능하게 워크테이블(100)의 하측에 지지된다. 워크프레임(100)은 하측에 서포트 프레임(110)을 장착할 수 있다. 서포트 프레임(110)은 클램퍼 구동기구(300)들을 장착한 상태로 워크프레임(100)에 장착됨으로써, 워크프레임(100)에 대한 클램퍼 구동기구(300)들의 조립을 용이하게 할 수 있다. 회전 샤프트(310)는 서포트 프레임(110)에 장착된 베어링(311)들에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
회전기구(320)는 회전 샤프트(310)를 정,역 회전시킨다. 예컨대, 회전기구(320)는 피니언 기어(321)와, 랙 기어(322), 및 공압 실린더(323)를 포함할 수 있다. 피니언 기어(321)는 회전 샤프트(310)에 동축으로 고정된다. 랙 기어(322)는 피니언 기어(311)를 정,역 회전시키도록 피니언 기어(311)와 치합된 상태에서 슬라이드 왕복한다. 랙 기어(322)는 피니언 기어(321)의 상측에서 피니언 기어(311)와 치합된 것으로 예시되어 있으나, 피니언 기어(321)의 하측에서 피니언 기어(311)와 치합될 수도 있다.
공압 실린더(323)는 랙 기어(322)를 슬라이드 왕복시킨다. 공압 실린더(323)는 실린더 로드가 공압에 의해 실린더 몸체에 대해 신축 동작할 수 있다. 공압 실린더(323)는 실린더 로드가 랙 기어(322)의 슬라이드 방향으로 신축 동작하도록 배치된 상태로 실린더 몸체가 서포터 프레임(110)의 하측에 고정될 수 있다. 실린더 로드는 기어 브래킷(324)을 매개로 랙 기어(322)를 고정할 수 있다.
공압 실린더(323)는 광학 검사용 기판 클램핑 장치를 전반적으로 제어하는 제어부에 의해 제어될 수 있다. 여기서, 클램퍼 구동기구(300)들의 공압 실린더(323)들은 제어부에 의해 동기화되어 제어될 수 있다. 다른 예로, 회전기구(320)는 회전 모터를 포함하여 구성되는 등 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
링크 조립체(330)는 회전 샤프트(310)의 정,역 회전력을 전달받아 클램퍼(200)들이 수평 자세를 유지한 상태로 반원 운동하도록 전환한다. 예컨대, 링크 조립체(330)는 구동 링크체(331)와, 메인 종동 링크체(332), 및 서브 종동 링크체(333)를 포함할 수 있다.
구동 링크체(331)는 중앙 부위가 회전 샤프트(310)와 나란한 구동 힌지축(331c)을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼(200)의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)에 고정된다.
구동 링크체(331)는 제1 구동 링크(331a)와 제2 구동 링크(331b)를 포함할 수 있다. 제1 구동 링크(331a)의 한쪽 단은 제2 구동 링크(331b)의 한쪽 단에 회전 샤프트(310)와 나란한 구동 힌지축(331c)으로 연결됨으로써, 구동 힌지축(331c)을 중심으로 제2 구동 링크(331b)에 대해 접철 가능하게 된다.
제1 구동 링크(331a)는 다른 쪽 단이 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)에 고정됨으로써, 회전 샤프트(310)와 함께 회전한다. 제1 구동 링크(331a)의 다른 쪽 단은 회전 샤프트(310)를 감싼 상태로 고정될 수 있다.
제2 구동 링크(331b)는 다른 쪽 단이 클램퍼(200)의 하측에 고정된다. 여기서, 제2 구동 링크(331b)의 다른 쪽 단은 클램퍼(200)의 하측에 클램퍼 브래킷(220)을 매개로 클램퍼 지지블록(210)에 고정될 수 있다. 워크테이블(100)과 서포트 프레임(110)은 클램퍼(200)의 동작시 클램퍼 브래킷(220)을 출입시키기 위한 출입홀이 상하로 관통되어 형성될 수 있다.
메인 종동 링크체(332)는 중앙 부위가 구동 힌지축(331c)으로부터 직상방에 위치되어 회전 샤프트(310)와 나란한 제1 메인 종동 힌지축(332c)을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼(200)의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)으로부터 제1 메인 종동 힌지축(332c)과 구동 힌지축(331c)의 간격만큼 직상방에 위치된 상태로 회전 샤프트(310)와 나란한 제2 메인 종동 힌지축(332d)을 중심으로 회전 가능하게 워크테이블에 지지된다.
메인 종동 링크체(332)는 회전 샤프트(310)의 길이 방향으로 구동 링크체(331)와 간격을 두고 배치될 수 있다. 메인 종동 링크체(332)는 제1 메인 종동 링크(332a)와 제2 메인 종동 링크(332b)를 포함할 수 있다.
제1 메인 종동 링크(332a)의 한쪽 단은 제2 메인 종동 링크(332b)의 한쪽 단에 회전 샤프트(310)와 나란한 제1 메인 종동 힌지축(332c)으로 연결됨으로써, 제1 메인 종동 힌지축(332c)을 중심으로 제2 메인 종동 링크(332b)에 대해 접철 가능하게 된다.
제1 메인 종동 링크(332a)의 다른 쪽 단은 워크테이블(100)에 고정된 링크 브래킷(334)에 회전 샤프트(310)와 나란한 제2 메인 종동 힌지축(332d)으로 연결됨으로써, 제2 메인 종동 힌지축(332d)을 중심으로 워크테이블(100)에 회전 가능하게 지지된다. 제2 메인 종동 링크(332b)의 다른 쪽 단은 클램퍼 브래킷(220)에 고정될 수 있다.
제1 메인 종동 힌지축(332c)은 구동 힌지축(331c)으로부터 직상방에 위치되고, 제2 메인 종동 힌지축(332d)은 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)으로부터 제1 메인 종동 힌지축(332c)과 구동 힌지축(331c)의 간격만큼 직상방에 위치되며, 그에 따라 제1 메인 종동 힌지축(332c)과 제2 메인 종동 힌지축(332d)의 간격은 구동 힌지축(331c)과 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)의 간격과 동일하게 설정될 수 있다.
따라서, 제1 구동 링크(331a)의 회전에 의해 제2 구동 링크(331b)가 승강하여 클램퍼(200)를 동작시킬 때, 제1,2 메인 종동 링크(332a, 332b)는 접철되면서 제2 구동 링크(331b)를 수직 상태로 승강하도록 구속함으로써, 클램퍼(200)를 수평 자세로 유지시킨 상태로 반원 운동시키도록 구속할 수 있다.
서브 종동 링크체(333)는 중앙 부위가 회전 샤프트(310)와 나란한 제1 서브 종동 힌지축(333c)을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼(200)의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 제1 메인 종동 힌지축(332c)과 제2 메인 종동 힌지축(332d)의 간격만큼 제1 서브 종동 힌지축(333c)으로부터 이격된 상태로 회전 샤프트(310)와 나란한 제2 서브 종동 힌지축(333d)을 중심으로 회전 가능하게 워크테이블(100)에 지지된다.
서브 종동 링크체(333)는 회전 샤프트(310)의 길이 방향으로 메인 종동 링크체(332)와 간격을 두고 배치될 수 있다. 서브 종동 링크체(333)는 제1 서브 종동 링크(333a)와 제2 서브 종동 링크(333b)를 포함할 수 있다.
제1 서브 종동 링크(333a)의 한쪽 단은 제2 서브 종동 링크(333b)의 한쪽 단에 회전 샤프트(310)와 나란한 제1 서브 종동 힌지축(333c)으로 연결됨으로써, 제1 서브 종동 힌지축(333c)을 중심으로 제2 서브 종동 링크(333b)에 대해 접철 가능하게 된다.
제1 서브 종동 링크(333a)의 다른 쪽 단은 워크테이블(100)에 고정된 링크 브래킷(334)에 회전 샤프트(310)와 나란한 제2 서브 종동 힌지축(333d)으로 연결됨으로써, 제2 서브 종동 힌지축(333d)을 중심으로 워크테이블(100)에 회전 가능하게 지지된다. 제2 서브 종동 링크(333b)의 다른 쪽 단은 클램퍼 브래킷(220)에 고정될 수 있다. 제2 서브 종동 링크(333b)는 제2 메인 종동 링크(332b)보다 워크테이블(100)을 기준으로 외측에 배치될 수 있다.
제1 서브 종동 힌지축(333c)과 제2 서브 종동 힌지축(333d)의 간격은 제1 메인 종동 힌지축(332c)과 제2 메인 종동 힌지축(332d)의 간격과 동일하게 설정된다. 제2 서브 종동 힌지축(333d)은 제2 메인 종동 힌지축(332d)이 제1 메인 종동 힌지축(332c)으로부터 이격되는 방향과 동일한 방향으로 제1 서브 종동 힌지축(333c)으로부터 이격될 수 있다. 제2 서브 종동 힌지축(333d)은 제2 메인 종동 힌지축(332d)보다 워크테이블(100)을 기준으로 외측에 위치될 수 있다.
따라서, 제1 구동 링크(331a)의 회전에 의해 제2 구동 링크(331b)가 승강하여 클램퍼(200)를 동작시킬 때, 제1,2 서브 종동 링크(333a, 333b)는 제1,2 메인 종동 링크(332a, 332b)와 함께 접철되면서 클램퍼(200)를 수평 자세로 유지시킨 상태로 반원 운동시키도록 구속할 수 있다. 그 결과, 클램퍼(200)는 서브 종동 링크체(333)에 의해 뒤틀림 없이 더욱 안정되게 동작할 수 있다.
서브 종동 링크체(333)는 메인 종동 링크체(332)와 동일한 형상 및 크기로 이루어질 수 있다. 따라서, 제1 서브 종동 링크(333a)는 제1 메인 종동 링크(332a)와 동일한 길이로 이루어지고, 제2 서브 종동 링크(333b)는 제2 메인 종동 링크(332b)와 동일한 길이로 이루어질 수 있다. 제2 서브 종동 힌지축(333d)은 제2 메인 종동 힌지축(332d)와 동일 수평면 상에 위치될 수 있다.
또한, 구동 링크체(331)와 메인 종동 링크체(332) 및 서브 종동 링크체(333)는 2개의 조로 이루어져 회전 샤프트(310)의 중앙을 기준으로 좌우 대칭되게 배치됨으로써, 클램퍼(200)를 더욱 안정되게 동작시킬 수 있다.
전술한 클램퍼 구동기구(300)에 의한 클램프(200)의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 회전 샤프트(310)의 회전 방향은 도면을 기준으로 예시한다.
클램퍼(200)가 기판(10)의 에지 부위로부터 외측으로 벗어나 해제 위치에 있을 때, 구동 링크체(331)의 구동 힌지축(331c)와 메인 종동 링크체(332)의 제1 메인 종동 힌지축(332c)은 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)보다 외측에 위치되고, 서브 종동 링크체(333)의 제1 서브 종동 힌지축(333c)은 제2 서브 종동 힌지축(333d)보다 외측에 위치된다.
이 상태에서, 랙 기어(322)가 피니언 기어(321)의 상측에서 공압 실린더(323)에 의해 내측으로 슬라이드 이동하면, 피니언 기어(321)가 반시계 방향으로 회전함에 따라 회전 샤프트(310)가 반시계 방향으로 회전한다. 그러면, 제1 구동 링크(331a)는 구동 힌지축(331c)이 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)보다 내측에 위치되도록 반시계 방향으로 회전함과 동시에, 제2 구동 링크(331b)는 상승한 후 하강함에 따라 클램퍼(200)를 승강시킨다.
이와 동시에, 제1 메인 종동 링크(332a)가 제2 메인 종동 힌지축(332d)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하고, 그에 따라 제1 메인 종동 링크(332a)와 제2 메인 종동 링크(332b)가 제1 메인 종동 힌지축(332c)을 중심으로 펼쳐진 후 반대쪽으로 접힘으로써, 제1 메인 종동 힌지축(332c)이 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)보다 내측에 위치된다.
또한, 제1 서브 종동 링크(333a)가 제2 서브 종동 힌지축(333d)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하고, 그에 따라 제1 서브 종동 링크(333a)와 제2 서브 종동 링크(333b)가 제1 서브 종동 힌지축(333c)을 중심으로 펼쳐진 후, 반대쪽으로 접힘으로써, 제1 서브 종동 힌지축(333c)가 제2 서브 종동 힌지축(333d)보다 내측에 위치된다.
이 과정에서, 제2 구동 링크(331b)와 제2 메인 종동 링크(332b)와 제2 서브 종동 링크(333b)가 수직 상태로 승강하면서 반시계 방향으로 반원 궤적을 그린다. 그에 따라, 클램퍼(200)는 해제 위치로부터 수평 자세를 유지한 상태로 반시계 방향으로 반원 운동하면서 상승한 후 워크테이블(100)의 클램핑 위치로 하강함으로써, 기판(10)의 에지 부위를 워크테이블(100)의 상면에 클램핑할 수 있게 된다.
여기서, 클램퍼(200)의 클램핑 높이는 공압 실린더(323)에 의한 랙 기어(322)의 이동거리에 따라 가변될 수 있다. 랙 기어(322)의 이동거리가 길어질수록 클램퍼(200)의 클램핑 높이가 낮아지고, 랙 기어(322)의 이동거리가 짧아질수록 클램퍼(200)의 클램핑 높이가 높아진다. 따라서, 공압 실린더(323)의 제어에 의해 랙 기어(322)의 이동거리를 조절하게 되면, 기판(10) 종류에 따른 두께의 두께 차이에 관계 없이 기판(10)의 에지 부위를 설정 압력으로 워크테이블(100)의 상면에 클램핑할 수 있게 된다.
이와 같이, 클램퍼(200)들 및 클램퍼 구동기구(300)들에 의하면, 기판(10)의 에지 부위들이 휨 상태이더라도 워크테이블(100)의 상면에 클램핑되어 펴지게 되므로, 워크테이블(100)의 상면에 대한 기판(10) 중앙 부위의 들뜸 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 기판(10) 중앙 부위의 회로패턴에 대한 광학 검사 오류가 방지될 수 있다. 또한, 기판(10)에 대한 클램핑이 자동화되어 효율성이 향상될 수 있다.
이후, 클램퍼(200)가 기판(10)의 에지 부위를 클램핑 위치에서 클램핑한 상태에서, 랙 기어(322)가 피니언 기어(321)의 상측에서 공압 실린더(323)에 의해 외측으로 슬라이드 이동하면, 피니언 기어(321)가 시계 방향으로 회전함에 따라 회전 샤프트(310)가 시계 방향으로 회전한다. 그러면, 제1 구동 링크(331a)는 구동 힌지축(331c)이 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)보다 외측에 위치되도록 시계 방향으로 회전함과 동시에, 제2 구동 링크(331b)는 상승한 후 하강함에 따라 클램퍼(200)를 승강시킨다.
이와 동시에, 제1 메인 종동 링크(332a)가 제2 메인 종동 힌지축(332d)을 중심으로 시계 방향으로 회전하고, 그에 따라 제1 메인 종동 링크(332a)와 제2 메인 종동 링크(332b)가 제1 메인 종동 힌지축(332c)을 중심으로 펼쳐진 후, 반대쪽으로 접힘으로써, 제1 메인 종동 힌지축(332c)이 회전 샤프트(310)의 회전 중심(310a)보다 외측에 위치된다.
또한, 제1 서브 종동 링크(333a)가 제2 서브 종동 힌지축(333d)을 중심으로 시계 방향으로 회전하고, 제1 서브 종동 링크(333a)와 제2 서브 종동 링크(333b)가 제1 서브 종동 힌지축(333c)을 중심으로 펼쳐진 후, 반대쪽으로 접힘으로써, 제1 서브 종동 힌지축(333c)이 제2 서브 종동 힌지축(333d)보다 외측에 위치된다.
이 과정에서, 제2 구동 링크(331b)와 제2 메인 종동 링크(332b)와 제2 서브 종동 링크(333b)가 수직 상태로 승강하면서 시계 방향으로 반원 궤적을 그린다. 그에 따라, 클램퍼(200)는 클램핑 위치로부터 수평 자세를 유지한 상태로 시계 방향으로 반원 운동하면서 상승한 후 클램핑 위치로 하강함으로써, 기판(10)의 에지 부위로부터 벗어나 해제 위치로 복귀하게 된다.
한편, 광학 검사용 기판 클램핑 장치는 진공 흡착기(400)를 포함할 수 있다. 진공 흡착기(400)는 워크테이블(100)의 상면 중앙 부위에 형성된 진공 흡착홀(120)들에 진공압을 발생시켜 기판(10)을 워크테이블(100)에 흡착시킨다. 이와 같이, 기판(10) 중앙 부위가 진공 흡착기(400)에 의해 워크테이블(100)의 상면에 흡착된 상태에서, 기판(10) 에지 부위들이 클램퍼(200)들에 의해 워크테이블(100)의 상면에 클램핑되므로, 기판(10) 에지 부위들의 휨으로 인한 기판(10) 중앙 부위의 들뜸 현상을 더욱 억제할 수 있다.
워크테이블(100)은 내부에 진공 흡착홀(120)들과 연결되는 공기통로(121)가 형성되며, 진공 흡착기(400)는 공기통로(121)에 부압을 발생시키도록 연결됨으로써, 진공 흡착홀(120)들에 진공압을 발생시킬 수 있다. 진공 흡착기(400)는 진공펌프 등을 포함하여 구성될 수 있다. 진공 흡착기(400)는 제어부에 의해 공압 실린더(323)와 동기화되어 제어될 수 있다. 진공 흡착홀(120)들은 기판(10) 중앙 부위를 고르게 흡착할 수 있도록 일정 간격으로 배열될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 광학 검사용 기판 클램핑 장치는 정렬 가이드(500)들을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 정렬 가이드(500)들은 기판(10)의 인접한 2개 에지 부위들에 대한 정렬 기준을 제공하여 기판(10)을 정렬하도록 안내한다. 예컨대, 정렬 가이드(500)들은 기판(10)의 X축 방향 에지 부위들 중 어느 하나를 X축 방향에 나란하게 정렬하고, 기판(10)의 Y축 방향 에지 부위들 중 어느 하나를 Y축 방향에 나란하게 정렬한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 정렬 가이드(500)는 정렬 기준 블록(510)과, 정렬 기준 블록(510)의 하부에 형성된 승강 블록(520)과, 승강 블록(520)의 양쪽 부위에 수직으로 끼워져 승강 블록(520)의 승강을 안내하는 가이드 봉(530)들, 및 승강블록(520)을 상승시키는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재(540)를 포함할 수 있다. 가이드 봉(530)들은 수직으로 세워진 상태로 워크테이블(100)에 고정될 수 있다. 탄성부재(540)는 복수 개의 압축코일 스프링들을 포함하여 구성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 해당 클램퍼(200)가 해제 위치에 있을 때, 정렬 기준 블록(510)은 탄성부재(530)에 의해 워크테이블(100)의 상면보다 높게 돌출된 상태로 대기한다. 이 상태에서, 정렬 기준 블록(510)은 선단 부위가 기판(10)의 에지 면에 맞닿아 기판(10)에 대한 정렬 기준을 제공할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 클램퍼(200)가 기판(10)의 에지 부위를 클램핑하도록 동작하면, 승강 블록(520)이 클램퍼(200)에 의해 눌러져 가이드 봉(530)들을 따라 하강하며, 그에 따라 정렬 기준 블록(510)이 워크테이블(100)의 상면보다 낮게 하강하여 클램퍼(200)로부터 벗어나게 된다. 이때, 탄성부재(530)는 탄성 변형된다. 클램퍼(200)가 기판(10) 에지 부위를 해제하도록 동작하면, 승강 블록(520)은 탄성부재(540)의 탄성 복원력에 의해 가이드 봉(530)들을 따라 상승하고, 그에 따라 정렬 기준 블록(510)은 복귀하게 된다.
클램퍼 지지블록(210)은 한 쌍의 가압편(211)들을 구비할 수 있다. 클램퍼 지지블록(210)이 클램핑 위치로 이동할 때, 가압편(211)들은 정렬 기준 블록(510)을 사이에 두고 승강 블록(520)의 상면을 가압하도록 클램퍼 지지블록(210)으로부터 돌출 형성된다. 클램퍼(200)가 기판(10)의 에지 부위를 클램핑하도록 동작하면, 승강 블록(520)이 가압편(211)들에 의해 가압되어 하강함에 따라 정렬 기준 블록(510)이 하강할 수 있다.
한편, 기판(10)의 에지 부위들 중 정렬 가이드(500)들에 의해 정렬되지 않는 에지 부위들에 대응되는 클램퍼(200)들은 기판(10)의 크기에 따라 교체 가능하게 된다. 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 정렬 가이드(500)들과 대응되지 않은 X축 클램퍼(200a)와 Y축 클램퍼(200b)는 각 클램퍼 지지블록(210)에 착탈 가능하게 볼팅 결합될 수 있다.
이에 따라, 기판(10)의 크기가 변경되면, 클램퍼 지지블록(210)에 장착되어 있던 X축 클램퍼(200a)와 Y축 클램퍼(200b)로부터 볼트가 제거되어 클램퍼 지지블록(210)으로부터 분리된 후, 기판(10)의 크기가 변경된 만큼 폭이 변경되어 마련된 X축 클램퍼(200a)와 Y축 클램퍼(200b)가 클램퍼 지지블록(210)에 볼트로 체결되어 장착될 수 있다. 따라서, 광학 검사용 기판 클램핑 장치는 기판(10)의 크기 변경에 유연하게 대처하여 편의성을 높일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100..워크테이블 200..클램퍼
300..클램퍼 구동기구 310..회전 샤프트
320..회전기구 321..피니언 기어
322..랙 기어 323..공압 실린더
330..링크 조립체 331..구동 링크체
332..메인 종동 링크체 333..서브 종동 링크체
400..진공 흡착기 500..정렬 가이드

Claims (6)

  1. 상면에 검사대상 기판을 안착시키는 워크테이블과, 상기 기판의 에지 부위들을 클램핑 또는 해제하도록 동작하는 클램퍼들, 및 상기 클램퍼들이 수평 자세를 유지한 상태로 반원 운동하면서 클램핑 위치와 해제 위치를 왕복하도록 상기 클램퍼들을 동작시키는 클램퍼 구동기구들을 포함하며;
    상기 각각의 클램퍼 구동기구는,
    상기 기판의 에지 부위와 나란한 축을 중심으로 회전 가능하게 상기 워크테이블의 하측에 지지되는 회전 샤프트와,
    상기 회전 샤프트를 정,역 회전시키는 회전기구, 및
    상기 회전 샤프트의 정,역 회전력을 전달받아 상기 클램퍼들이 수평 자세를 유지한 상태로 반원 운동하도록 전환하는 링크 조립체를 포함하며;
    상기 링크 조립체는,
    중앙 부위가 상기 회전 샤프트와 나란한 구동 힌지축을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 상기 회전 샤프트의 회전 중심에 고정된 구동 링크체;
    중앙 부위가 상기 구동 힌지축으로부터 직상방에 위치되어 상기 회전 샤프트와 나란한 제1 메인 종동 힌지축을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 상기 회전 샤프트의 회전 중심으로부터 상기 제1 메인 종동 힌지축과 구동 힌지축의 간격만큼 직상방에 위치된 상태로 상기 회전 샤프트와 나란한 제2 메인 종동 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 상기 워크테이블에 지지된 메인 종동 링크체; 및
    중앙 부위가 상기 회전 샤프트와 나란한 제1 서브 종동 힌지축을 중심으로 접철 가능하고, 한쪽 단이 해당 클램퍼의 하측에 고정되며, 다른 쪽 단이 상기 제1 메인 종동 힌지축과 제2 메인 종동 힌지축의 간격만큼 상기 제1 서브 종동 힌지축으로부터 이격된 상태로 상기 회전 샤프트와 나란한 제2 서브 종동 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 상기 워크테이블에 지지된 서브 종동 링크체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사용 기판 클램핑 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전기구는,
    상기 회전 샤프트에 동축으로 고정되는 피니언 기어와,
    상기 피니언 기어를 정,역 회전시키도록 상기 피니언 기어와 치합된 상태에서 슬라이드 왕복하는 랙 기어, 및
    상기 랙 기어를 슬라이드 왕복시키는 공압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사용 기판 클램핑 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 둘레가 사각형으로 이루어지며;
    상기 기판의 인접한 2개 에지 부위들에 대한 정렬 기준을 제공하여 상기 기판을 정렬하도록 안내하는 정렬 가이드들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사용 기판 클램핑 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 클램퍼들은 상기 기판의 4개 에지 부위들에 각각 대응되게 배치되며;
    상기 기판의 에지 부위들 중 상기 정렬 가이드들에 의해 정렬되지 않는 에지 부위들에 대응되는 클램퍼들은 상기 기판의 크기에 따라 교체 가능하게 된 것을 특징으로 하는 광학 검사용 기판 클램핑 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 워크테이블의 상면 중앙 부위에 형성된 진공 흡착홀들에 진공압을 발생시켜 상기 기판을 상기 워크테이블에 흡착시키는 진공 흡착기를 포함하는 광학 검사용 기판 클램핑 장치.
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