KR102180020B1

KR102180020B1 - 롤러 어셈블리 및 이를 구비한 웨이퍼용 공정필름 부착기

Info

Publication number: KR102180020B1
Application number: KR1020190075946A
Authority: KR
Inventors: 정상국
Original assignee: 정상국
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2020-11-17

Abstract

본 발명은 점착필름과 이형필름의 이종 필름이 합지된 구조의 공정필름의 공급 및 회수를 위한 롤러 어셈블리 및 이를 구비한 웨이퍼용 공정필름 부착기에 관한 것이다. 상기 롤러 어셈블리는 상기 공정필름을 외부로 공급하는 주롤러; 상기 공정필름으로부터 분리되는 이형필름을 회수하는 종롤러; 및 상기 주롤러와 종롤러 간에 제공되는 구동력 전달수단;을 포함하고, 상기 종롤러는 상기 주롤러에 연동되는 제1 회전체; 상기 분리된 이형필름이 권취되는 제2 회전체; 및 상기 제1 회전체로부터 상기 제2 회전체로의 회전력 전달을 위해 양 회전체 사이에 가압된 상태로 설치되는 마찰패드;를 포함하며, 상기 주롤러의 회전시 상기 구동력 전달수단을 매개로 종롤러의 회전이 연동되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 롤러 어셈블리 및 웨이퍼용 공정필름 부착기에 따르면, 공정필름이 갖는 다양한 규격에 상관없이 사용 전 공정필름 및 사용 후 이형필름 각각을 권취하는 롤러가 공정시간의 경과에 불구하고 변함없이 원활하게 회전하면서도 이와 동시에 공정필름에 인가되는 텐션을 필요한 만큼 충분히 유지할 수 있고, 또한 구조가 간단하고 제작비용이 저렴하고, 설치공간이 절약될 수 있다.

Description

롤러 어셈블리 및 이를 구비한 웨이퍼용 공정필름 부착기{ROLLERS ASSEMBLY AND PROCESS FILM APPLICATIOR FOR WAFER PROVIDED WITH THE SAME}

본 발명은 점착필름과 이형필름의 이종 필름이 합지된 구조의 공정필름의 공급 및 회수를 위한 롤러 어셈블리에 관한 것이고, 특히 웨이퍼의 다이싱, 패키징 또는 검사 등의 공정 수행을 위해 부착되는 웨이퍼용 공정필름 부착기 및 이에 사용되는 롤러 어셈블리에 관한 것이다.

다양한 산업 및 장치 분야에서 이종 필름이 라미네이트된 구조를 갖는 공정필름을 공급하고 회수하기 위해 롤러 어셈블리가 이용되고 있다. 예컨대, 반도체 웨이퍼 등의 작업물을 칩 소자로 다이싱하는 등의 제조 또는 가공이나 검사하는 공정에는 그 전단계에서 점착필름을 작업물의 표면에 균일하게 부착하는 공정이 수반되며, 이를 위해 웨이퍼용 공정필름 부착기가 이용되고 있다. 이 경우, 웨이퍼용 공정필름 부착기에 제공되는 공정필름은 점착제가 도포된 점착필름이 이형필름에 합지된 구조이다.

일반적으로 이러한 웨이퍼용 공정필름 부착기는 롤러 등을 통해 롤타입 공정필름을 공급하는 부분과, 공급된 공정필름을 래핑하는 부분으로 이루어져 있다. 공정필름을 공급하는 부분에서는 공정필름으로부터 분리된 이형필름을 공급속도에 맞춰 회수하는 공정이 공정필름을 공급하는 공정에 수반되어 동시에 이루어져야 하고, 이 과정에서 필름의 공급 및 회수에 사용되는 롤러 간 회전비를 공정시간의 경과에 따라 변화 조절함으로써 각 롤러가 원활히 회전하면서도 공정필름 및 이형필름에 적절한 텐션을 유지할 필요가 있다.

종래 웨이퍼용 공정필름 부착기에서 상술한 공급 및 회수에 사용되는 롤러 간 회전비 또는 필름에 대한 텐션을 조절하는 방식의 일례로 센서와 전자 브레이크를 이용하는 방식이 알려져 있다. 이러한 방식은 롤러 간 정확한 구동 위치를 제어할 수 있는 장점이 있으나, 넓은 설치공간이 필요하고 무엇보다도 고가의 부품요소로 인해 장비 전체 가격이 증가함으로써 소규모 사업장에 적용하기에는 한계가 있다.

또 다른 조절 방식으로 롤러 간 구동을 단순히 오링과 같은 밴드 형태로 구현하는 방식이 알려져 있다. 이러한 방식은 저비용으로 손쉽게 제작할 수 있는 장점은 있으나, 구동력 전달시 롤러 간 슬립이 일어나는 것을 감수해야 하기 때문에 롤러 간 정확한 구동위치 제어가 어렵고 또한 고점도의 점착제가 사용한 공정필름에서와 같이 확실한 구동력 전달이 필요한 작업환경에는 적용하기 어려운 한계가 있다.

본 발명의 목적은 공정필름이 갖는 다양한 규격에 상관없이 사용 전 공정필름 및 사용 후 이형필름 각각을 권취하는 롤러가 공정시간의 경과에 불구하고 변함없이 원활하게 회전하면서도 이와 동시에 공정필름에 인가되는 텐션을 필요한 만큼 충분히 유지할 수 있는 롤러 어셈블리 및 이를 구비한 웨이퍼용 공정필름 부착기를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고 제작비용이 저렴하고 또한 설치공간이 절약될 수 있는 롤러 어셈블리 및 이를 구비한 웨이퍼용 공정필름 부착기를 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과 이루어진 것으로, 그 요지는 특허청구범위에 기재한 바와 동일한 아래의 내용이다.

(1)점착필름과 이형필름의 이종 필름이 합지된 구조의 공정필름의 공급 및 회수를 위한 롤러 어셈블리로서,
상기 공정필름을 외부로 공급하는 주롤러; 상기 공정필름으로부터 분리되는 이형필름을 회수하는 종롤러; 및 상기 주롤러와 종롤러 간에 제공되는 구동력 전달수단;을 포함하고,
상기 종롤러는 상기 주롤러에 연동되는 제1 회전체; 상기 분리된 이형필름이 권취되는 제2 회전체; 및 상기 제1 회전체로부터 상기 제2 회전체로의 회전력 전달을 위해 양 회전체 사이에 가압된 상태로 설치되는 마찰패드;를 포함하며,
상기 종롤러의 제1 회전체가 상기 구동력 전달수단을 통하여 주롤러에 연동되는 것을 특징으로 하는, 롤러 어셈블리.

(2) 제1항에 있어서, 상기 주롤러 및 종롤러에서 상기 구동력 전달 수단이 연결되는 지점에서의 직경을 기준으로 결정되는 회전비를 명목 회전비로 하고, 상기 주롤러 및 종롤러에서 필름이 권취되는 지점에서의 직경을 기준으로 산정되는 회전비를 실질 회전비로 할 때, 상기 제1 회전체는 상기 명목 회전비에 따라 무조건적으로 회전하고, 상기 제2 회전체는 상기 실질 회전비에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 롤러 어셈블리.

(3) 상기 주롤러에 대한 종롤러의 명목 회전비가 2 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는 상기 (2)의 롤러 어셈블리.

(4) 상기 마찰패드에 대한 가압력은 점착필름과 이형필름 간 결합력에 비례하여 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 롤러 어셈블리.

(5) 상기 마찰패드에 대한 가압력은 마찰패드에 의해 제1 회전체와 제2 회전체 사이에 인가되는 마찰력이 이형필름의 인장강도를 초과하지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 롤러 어셈블리.

(6) 상기 구동력 전달수단은 타이밍 벨트 또는 기어인 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 롤러 어셈블리.

(7) 상기 제1 회전체와 상기 마찰패드는 상기 제2 회전체의 회전축에 삽입된 상태로 배치되고, 상기 회전축의 단부에 결합되는 잠금노브에 의해 상기 마찰패드가 상기 제1 회전체와 제2 회전체 사이에서 가압되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 롤러 어셈블리.

(8) 상기 마찰패드에 대해 가압력을 조절하기 위한 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 롤러 어셈블리.

(9) 상기 (1) 내지 (8) 중 중 어느 하나에 따른 롤러 어셈블리; 및 웨이퍼를 포함한 작업물이 놓여지는 척을 구비하며, 상기 롤러 어셈블리를 통해 공급되는 공정필름으로부터 분리된 점착필름을 이용해 상기 작업물의 표면에 부착시키는 래핑부;를 포함하는 웨이퍼용 공정필름 부착기.

본 발명에 따른 롤러 어셈블리 및 이를 구비한 웨이퍼용 공정필름 부착기에 따르면, 구동력 전달수단으로서 주롤러와 종롤러 간 최초 동력 전달 과정에서 슬립을 억제할 수 있는 방식을 채택하는 한편, 롤러 어셈블리 중 종롤러를 제1 회전체와 제2 회전체로 이원화하고 양자의 회전을 마찰패드로 매개로 구성하여 공정필름의 규격 등 작업환경에 맞춰 별도의 회전비에 따라 정밀하게 제어될 수 있도록 함으로써, 공정필름이 갖는 다양한 규격에 상관없이 주롤러 및 종롤러가 공정시간의 경과에 불구하고 변함없이 원활하게 회전하면서도 이와 동시에 공정필름 및 이형필름에 인가되는 텐션을 필요한 만큼 충분히 유지할 수 있다. 또한 이러한 제어방식은 롤러 어셈블리 중 특히 종롤러에 대한 기구적 설계만을 통해 간략히 구현될 수 있기 때문에 구조가 간단하고 제작비용이 저렴하고 또한 설치공간이 절약된 웨이퍼용 공정필름 부착기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼용 공정필름 부착기의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 롤러 어셈블리의 결합상태 사시도.
도 3은 도 2의 롤러 어셈블리의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤러 어셈블리의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼용 공정필름 부착기에서 힘전달 과정에 관한 모식도.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였으며, 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼용 공정필름 부착기(100)(이하, '부착기(100)'로 약칭함)의 구성도, 도 2 및 도 3은 도 1의 부착기(100)를 구성하는 롤러 어셈블리(1000)에 대한 결합상태 사시도 및 분해 사시도, 도 4는 상기 롤러 어셈블리(1000)의 단면도를 각각 나타낸다.

먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 부착기(100) 및 이에 사용되는 롤러 어셈블리(1000)의 구성 각부에 대해 설명한다.

도 1을 참조할 때, 본 발명의 실시예에 따른 부착기(100)는 롤러 어셈블리(1000), 래핑부(2000) 및 본체 케이싱(3000)으로 이루어진다. 종래와 마찬가지로, 상기 롤러 어셈블리(1000)는 롤타입(roll-type) 공정필름(40)을 공급하고 이형필름(420)을 회수하는 기능을 담당하고, 상기 래핑부(2000)는 작업물이 놓여지는 척(2100)(chuck)을 구비하며 공정필름(40)에서 분리된 점착필름(410)을 작업물의 어느 일면에 부착하는 기능을 각각 담당한다. 상기 공정필름(40)은 점착필름(410)과 이형필름(420)이 합지된 구조이며, 상기 작업물(도면 미도시)로는 웨이퍼 자체 또는 웨이퍼가 회로기판에 실장된 형태의 디바이스 등일 수 있다.

즉, 공정필름(40) 중 점착필름(410)은 롤러 어셈블리(1000)로부터 래핑부(2000) 쪽으로 인출 공급되고 그 과정에서 공정필름(40) 중 이형필름(420)은 래핑부(2000) 쪽으로 이동되지 않고 롤러 어셈블리(1000) 자체 내에서 회수되며, 이러한 점착필름(410)의 공급 및 회수 공정이 완료되면 상기 래핑부(2000)에서 부착 공정이 수행됨으로써 한 사이클의 단위 래핑 공정이 완료된다. 단위 래핑 공정이 완료되면 작업물은 점착필름(410)에 부착되어 외부로 반출되며, 작업물이 웨이퍼 자체 또는 웨이퍼가 회로기판에 실장된 형태의 경우 점착필름(410)의 주연은 금속링과 같은 필름프레임(50)에 부착 고정된 상태를 가질 수 있다. 이 경우 필름프레임(50)은 공정필름(40)을 인출하기 전단계에서 작업물이 놓여지는 척(2100) 주변에 미리 배치된다. 점착필름(410)에 부착된 작업물은 필름프레임(50)에 수용된 상태로 다이싱, 검사 등의 후속 공정을 위해 외부로 반출하게 된다. 이러한 단위 래핑 공정을 한 사이클로 하여 반복 수행하게 되며, 롤러 어셈블리(1000)에서 롤타입 공정필름(40)이 완전히 소비되면 회수된 이형필름(420)을 반출하고 새로운 롤타입 공정필름(40)을 교체 장착한 후 래핑 작업을 재개하게 된다.

한편, 도면에 도시되어 있지는 않으나, 한 사이클의 단위 래핑 공정에서 작업물이나 공정필름(40)을 래핑부(2000)로 도입하는 공정, 필름프레입을 장착하는 공정이나, 필름프레임(50) 주변의 점착필름(410)을 커팅하는 공정이나 또는 부착공정이 완료된 작업물을 반출하는 공정 등의 세부 공정은 수작업으로 수행될 수 있으나 자동 또는 반자동으로도 이루어질 수도 있다.

상기 롤러 어셈블리(1000)는 기본적으로 주롤러(1100), 종롤러(1200) 및 구동력 전달수단(1300)을 포함한다. 주롤러(1100)는 점착필름(410)과 이형필름(420)이 합지된 구조의 공정필름(40)을 공급하는 요소이고, 종롤러(1200)는 공정필름(40)으로부터 분리되는 이형필름(420)을 회수하는 요소이다. 이 경우, 주롤러(1100)와 종롤러(1200) 간 회전 동작은 그 사이에 제공되는 구동력 전달수단(1300)을 통해 연동되는 방식이다.

상기 구동력 전달수단(1300)은 주롤러(1100)와 종롤러(1200) 간 최초 동력 전달 과정에서 슬립(slip)1을 억제할 수 있는 다양한 방식이 채택될 수 있으며, 실시예에서는 타이밍 벨트가 예시되어 있다. 다만 이러한 방식은 제한적이지 않고, 예컨대 아래에서 상세되는 주롤러(1100) 및 종롤러(1200)의 세부 부품요소로서 구동풀리(1110) 및 종동풀리(1210)를 심플한 기어 맞물림 형태로 구현하는 것도 가능하다. 구동력 전달수단(1300)으로서 주롤러(1100)와 종롤러(1200) 간 최초 동력 전달 과정에서 슬립을 억제할 수 있는 방식을 채택함으로써, 롤러 간 정확한 구동 위치를 제어 및 힘전달에 유리하고 따라서 고점착 또는 광폭의 공정필름(40)에서와 같이 점착필름(410)과 이형필름(420) 간 결합력이 큰 경우에도 적용이 가능하다.

상기 주롤러(1100)는 구동풀리(1110), 공정필름 권취부(1120) 및 주회전축(1124)의 각부가 일체를 이루어 하나의 회전체를 구성한다. 주롤러(1100)는 소켓(1170)을 매개로 부착기(100) 본체 케이싱(3000)에 결합되며, 소켓(1170) 결합분분에서의 회전동작을 원활하게 하기 위해 주회전축(1124)과 소켓(1170) 사이에는 베어링(1162)이 구비된다.

상기 구동풀리(1110)는 구동력 전달수단(1300)에 의해 종롤러(1200)에 구동력을 제공하기 위한 연결지점을 구성한다. 구동풀리(1110)는 구동력 전달수단(1300)으로 타이밍 벨트에 의해 후술하는 종롤러(1200)의 종동풀리인 제1 회전체(1210)에 연결된다.

상기 공정필름 권취부(1120)는 래핑 공정에 사용딜 공정필름(40)이 장착되는 부분이다. 점착필름(410)과 이형필름(420)의 합지된 구조의 공급필름은 작업자가 각 래핑 공정 단위에서 래핑부(2000) 쪽으로 인출하는 과정에서 분리되며, 이 중 점착필름(410)은 래핑부(2000) 쪽으로 공급되어 부착 공정에 사용되고 그 전에 분리된 이형필름(420)은 종롤러(1200) 쪽으로 회수되어 권취된다. 이에 따라 주롤러(1100)와 종롤러(1200)는 이형필름(420)에 의해서도 상호 연결되는 형태이며, 그 연결지점 측면에서 주롤러(1100)의 공정필름 권취부(1120)는 후술하는 바와 같이 종롤러(1200)의 제2 회전체(1220)를 구성하는 이형필름 권취부(1222)에 대응한다.

상기 공정필름 권취부(1120)는 주회전축(1124)의 플랜지를 통해 볼트 연결된다.

상기 종롤러(1200)는 제1 회전체(1210), 제2 회전체(1220) 및 마찰패드(1230)를 기본적으로 포함한다. 이 경우 종롤러(1200)는 그 회전체 요소가 제1 회전체(1210)와 제2 회전체(1220)로 분리된 형태이고 제1 회전체(1210)의 회전력이 마찰패드(1230)를 이용해 제2 회전체(1220)로 전달되는 것이 특징이다. 종롤러(1200)도 상기 주롤러(1100)와 마찬가지로 그 제2 회전체(1220)가 소켓(1270)을 매개로 부착기(100) 본체 케이싱(3000)에 결합되는 구조이며, 소켓(1270) 결합부분에서의 회전동작을 원활하게 하기 위해 제2 회전체(1220)와 소켓(1270) 사이에는 베어링(1262)이 구비된다.

상기 제1 회전체(1210)는 상기 주롤러(1100)의 회전동작에 연동되는 요소이다. 구체적으로 제1 회전체(1210)는 종동풀리로서 구동력 전달수단(1300)인 타이밍 벨트에 의해 상기 주롤러(1100)의 주동풀리에 연결된다. 제1 회전체(1210)는 제2 회전체(1220)에 삽입되는 형태이며, 구체적으로 제2 회전체(1220)를 구성하는 종회전축(1224)에 삽입된다. 한편, 제1 회전체(1210)와 제2 회전체(1220) 간 회전은 기본적으로 마찰패드(1230)를 통해 동기화되지만, 후술하는 바와 같이 상기 주롤러(1100)에 대한 제1 회전체(1210)의 '명목 회전비'와 제2 회전체(1220)의 '실질 회전비' 가 상이하여 양자의 회전속도가 달라지거나 또는 소정 임계치에 도달해 제2 회전체(1220)의 정지 중에도 제1 회전체(1210)가 회전하는 상황이 있기 때문에, 이러한 상황에서 제2 회전체(1220)를 구성하는 종회전축(1224)과 제1 회전체(1210) 사이의 접촉면에서의 마찰저항을 최소화하기 위해 복수의 베어링(1263, 1264)이 구비된다.

상기 제2 회전체(1220)는 분리된 이형필름(420)을 권취시키는 역할을 수행한다. 제2 회전체(1220)는 이형필름 권취부(1222), 종회전축(1224), 회전축 하우징(1225)을 포함하고, 이들이 일체로 하나의 회전체를 구성한다. 이형필름 권취부(1222)는 공급필름으로부터 분리된 이형필름(420)이 회수되어 권취되는 영역으로서, 필름의 풀림과 회수동작시 상기 주롤러(1100)의 공정필름 권취부(1120)에 대응하는 부분이다. 회전축 하우징(1225)은 관체로서 종회전축(1224)을 수용함과 동시에 마찰패드(1230)를 통해 제1 회전체(1210)의 회전력을 전달받은 요소이다. 이 경우 종회전축(1224)의 외부 및 회전축 하우징(1225)의 내부 각각에는 종방향으로 직선홈(12242, 12252)이 형성되며, 이 직선홈(12242, 12252)에 고정블록(1226)이 삽입된다. 이에 따라 회전축 하우징(1225)은 고정블록(1226)에 의해 종회전축(1224)에 대해 원주방향 회전이 억제되도록 고정되지만, 종회전축(1224)의 축방향을 따라서는 슬라이딩할 수 있다.

상기 제2 회전체(1220)에서 이형필름 권취부(1222)는 종회전축(1224)의 플랜지를 통해 볼트 연결된다.

상기 마찰패드(1230)는 상기 제1 회전체(1210)의 회전력을 제1 회전체(1210)에 전달하는 요소이며, 제1 회전체(1210)와 제2 회전체(1220) 사이에 가압된 상태로 설치되언 회전력을 전달하는 역할을 수행한다. 구체적으로 마찰패드(1230)는 종회전축(1224)에 삽입될 수 있는 링형 구조로 제공되며 종회전축(1224)의 단부측에 구비된 원주홈(12254) 내부에 장착되어 유동이 억제된다. 이 경우, 마찰패드(1230)에 대한 가압수단으로서 실시예에서와 같은 잠금노브(1240)가 예시되어 있으며, 잠금노브(1240)는 제2 회전체(1220)의 회전축의 단부에 나사결합된다.

선택적으로, 상기 종롤러(1200)에는 마찰패드(1230)에 대한 가압력을 조절하기 위한 스프링(1250)이 더 포함될 수 있다. 스프링(1250)의 설치는 스프링 하우징(1252)을 이용해 이루어질 수 있다. 구체적으로 한 쌍의 링형 스프링 하우징(1252)이 상기 회전축 하우징(1225)과 잠금노브(1240) 사이에 배치되어 종회전축(1224)에 삽입되며, 복수의 스프링(1250)은 한 쌍의 링형 스프링(1250) 사이에서 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되어 각각의 스프링 하우징(1252)에 마련된 수용홈(12522)에 양단이 고정된다. 이 상태에서 잠금노브(1240)가 종회전축(1224)의 단부에 나사결합함에 따른 가압력은 스프링(1250) 및 스프링 하우징(1252) 간 조립체, 회전축 하우징(1225)으로 순차적으로 전달되어 마찰패드(1230)를 제1 회전체(1210)의 측면에 밀착시키는 방식으로 작용한다.

한편 상기 마찰패드(1230) 계면에서의 마찰력 또는 제1 회전체(1210)로부터 제2 회전체(1220)로의 회전력 전달능은 상기 마찰패드(1230)에 대한 가압력에 따라 증가된다. 즉 마찰패드(1230)에 대한 가압력이 증가하게 되면 마찰패드(1230)와의 접촉면에서의 슬립이 어려워져 제1 회전체(1210)에서 제2 회전체(1220)로 전달되는 회전력도 증가하게 된다. 따라서 고점도의 점착제가 사용되거나 전체 폭이 커서 공정필름(40)을 점착필름(410)과 이형필름(420)으로 분리하는데 많은 힘이 필요할수록, 즉 점착필름(410)과 이형필름(420) 간 결합력이 클수록 이에 비례하여 상기 마찰패드(1230)에 대한 가압력을 크게 설정하는 것이 바람직하다.

그러나 마찰패드(1230)에 대한 가압력이 과도하게 크면 소정 임계치에 도달한 후에도 제2 회전체(1220)가 제1 회전체(1210)의 회전동작에 맞물려 계속해 회전해야 하기 때문에 주롤러(1100)와 종롤러(1200)를 연결하는 이형필름(420)에 과도한 인장력이 인가되어 이형필름(420)의 소성변형 내지 파단이 야기될 수 있다. 따라서 마차패드에 대한 가압력의 상한치는 마찰패드(1230)에 의해 제1 회전체(1210)와 제2 회전체(1220) 사이에 인가되는 마찰력이 이형필름(420)의 인장강도를 초과하지 않도록 설정되는 것이 바람직하다.

이러한 마찰패드(1230)에 대한 가압력은 상기 스프링(1250)의 압축탄성력에 의존하게 되는데, 스프링(1250)의 압축탄성력은 상술한 잠금노브(1240)와 종회전축(1224) 간 나사결합 길이를 변화시키는 방식으로 용이하게 조절될 수 있다.

다음으로 상기한 도 1 내지 도 4의 부착기(100) 구성에서, 주롤러(1100)와의 관계에서 종롤러(1200)를 구성하는 회전체 요소들에 대해 회전비와, 필름에 대한 텐션을 조절하는 동작 및 원리에 대해 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 상술한 바와 같이 공정필름(40)의 다양한 규격에 상관없이, 이형필름(420)의 텐션 유지에 필요하고도 충분한 종롤러(1200)의 회전동작이 제어될 수 있는 웨이퍼용 공정필름 부착기(100)를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 분리된 이형필름(420)이 점착필름(410)을 쫓아가지 않기 위해서는 종롤러(1200)에서 권취되는 필름 길이가 주롤러(1100)에서 풀려지는 필름 길이보다 작지 않도록 '명목 회전비'가 설정되어야 한다. 또한 공정필름(40)의 규격 특성을 고려할 때 예컨대 공정필름(40)을 구성하는 점착필름(410)과 이형필름(420)간 결합력이 클수록, 즉 점착필름(410) 표면에 도포된 접착제의 점도가 높거나 공정필름(40)의 폭이 클수록 이형필름(420)이 점착필름(410)을 쫓아가지 않고 용이하게 분리되어 권취되기 위해서는 종롤러(1200)에서 충분한 권취력이 확보되어야 한다. 이를 위해 구동력 전달수단(1300)을 매개로 하여 이루어지는 주롤러(1100)와 종롤러(1200) 간 회전동작은 상호간에 슬립(slip)이 없이 싱크될 필요가 있으며, 이를 '제1 전제 요건'으로 가정한다.

한편 공정시간이 경과함에 따라 주롤러(1100)상 공정필름(40)의 권취량은 감소하고 종롤러(1200)상 이형필름(420)의 권취량은 증가하기 때문에 공정필름(40) 또는 이형필름(420)이 권취되는 지점, 즉 양 롤러의 필름 권취부에서의 직경을 기준으로 할 때 주롤러(1100)에 대한 종롤러(1200)의 '실질 회전비'는 감소하는 방향으로 변하게 된다. 이러한 '실질 회전비'는 이상적으로 텐션이 유지된 즉, 연신되지 않는 이형필름(420)을 매개로 종롤러(1200)의 회전동작이 주롤러(1100)에 전달될 수 있는 상태를 가정한다. 이에 대해, 상기 구동력 전달수단(1300)이 연결되는 지점, 즉 양 롤러의 구동력 전달부에서의 직경을 기준으로 결정되는 주롤러(1100)에 대한 종롤러(1200)의 상기한 '명목 회전비'는 공정시간의 경과와 상관없이 일정하다.

따라서, 공정시간이 경과함에 따라 상기한 주롤러(1100)에 대한 종롤러(1200)의 '명복 회전비'와 '실질 회전비' 값 간 차이가 점점 커지기 때문에, 공정시간의 경과에 따라 각각의 롤러에서 필름의 권취 총량을 고려하지 않고 종롤러(1200)의 회전량이 '명목 회전비' 따라 주롤러(1100)의 회전량에 의존하여 무조건적으로 결정된다면 분리된 이형필름(420)을 권취하기에 필요한 것 이상으로 종롤러(1200)가 과도하게 회전함으로써 양 롤러는 그 중간에 걸쳐있는 이형필름(420)을 서로 잡아당기는 형태로 스턱(stuck)되어 꼼짝하지 못하게 된다. 따라서 양 롤러가 이형필름(420)을 사이에 두고 스턱되는 것을 방지하여 되어 필름 부착공정을 계속하기 위해서는, 종롤러(1200)의 필름 권취부에서의 회전량이 공정시간의 매 시점에서의 '실질 회전비'에 맞춰 탄력적으로 감소될 필요가 있으며, 이를 '제2 전제 요건'으로 가정한다.

그러나, 상기한 '제1 전제요건'과 '제2 전제요건'은 종롤러(1200)의 회전동작과 관련하여 상호 배치된다. 이러한 모순을 해소하기 위해서 본 발명은, 특히 종롤러(1200)에 관한 세부 구성과 관련하여, 구동력 전달부에 대응하는 제1 회전체(1210)와 필름 권취부에 대응하는 제2 회전체(1220)로 이원화함과 동시에, 상기 제1 회전체(1210)로부터 상기 제2 회전체(1220)로의 회전력 전달이 양 회전체 사이에 가압된 상태로 설치되는 마찰패드(1230)를 매개로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 상기 제1 회전체(1210)와 제2 회전체(1220) 간 회전은 기본적으로 마찰패드(1230)를 통해 상호 동기화되지만, 종롤러(1200)의 제1 회전체(1210)는 주롤러(1100)의 회전시 구동력전달수단에 의해 상기한 '명목 회전비'에 따라 회전하고 종롤러(1200)의 제2 회전체(1220)는 '실질 회전비'에 대응하여 회전하는 형태로 그 기준이 되는 회전비가 상이하다.

상기 '실질 회전비'가 '명목 회전비'보다 작은 경우 제2 회전체(1220)는 제1 회전체(1210)보다 회전 속도가 느리거나 또는 이형필름(420)의 권취에 필요한 만큼 회전이 이루어지면 이형필름(420)에 의해 인가되는 회전 반대방향의 역방향 힘이 마찰패드(1230)에 의한 마찰력을 초과하게 되어 더 이상 회전하지 않게 된다. 따라서 이와 같이 '실질 회전비'에 맞춰 회전하는 제2 회전체(1220)가 회전속도가 상대적으로 느리거나 또는 먼저 정지된 상태에서도 '명목 회전비'에 따라 회전하는 제1 회전체(1210)가 제2 회전체(1220)를 기준으로 하여 공회전하는 상황이 발생될 수 있다. 이러한 현상은 회전속도가 상대적으로 높은 제1 회전체(1210)의 회전이 제2 회전체(1220)에 의해 브레이킹(braking) 걸리는 측면으로 볼 수도 있다.

상기한 제1 회전체(1210)와 제2 회전체(1220) 간 동작 제어에 관한 상호작용에 의해 결과적으로, 제1 회전체(1210)가 공회전하는 동안 마찰패드(1230)를 통해 전달되어 발생하는 제2 회전체(1220)의 토크는 주롤러(1100)와 종롤러(1200) 사이에 걸쳐 있는 이형필름(420)에 대해 이상적인 텐션을 부여하게 되고, 다른 한편으로는 공정필름(40)을 래핑부(2000)로 인출함에 따른 제1 회전체(1210) 및 이와 연계된 주롤러(1100)의 주동풀리의 관성 회전이 제2 회전체(1220)의 브레이킹 동작에 의해 억제됨으로써 래핑부(2000)로 인출되는 공정필름(40) 자체에 대해서도 이상적인 텐션을 부여하게 된다.

한편 상술한 바와 같이 주롤러(1100)에 대한 종롤러(1200)의 '명목 회전비'는 양 롤러의 구동풀리(1110) 및 종동풀리(제1 회전체(1210))의 직경을 기준으로 결정되며, 이러한 '명목 회전비'의 크기는 임의로 결정될 수 있으며 예컨대 2 정도가 바람직하다.

도 5는 상기 부착기(100)에서 공정필름(40) 인출에 따른 힘전달 과정에 관한 모식도를 나타낸다. 이해의 편의상 부분 부품 요소의 동작 순서에 따라 설명한다. 공정필름(40)이 래핑부(2000)로 인출되도록 당겨지면(S1), 주롤러(1100)의 공정필름 권취부(1120)가 반시계방향으로 회전하고(S2), 그 회전력이 주회전축(1124)을 통해 전달되어 구동풀리(1110)가 반시계방향으로 회전하고(S3), 구동력 전달수단(1300)인 타이밍 벨트가 회전함(S4)에 따라 종롤러(1200)의 제1 회전체(1210)가 반시계방향으로 회전하고(S5), 이에 따라 종롤러(1200)의 마찰패드(1230)로 마찰저항을 발생시켜(S6), 최종적으로 회전축 하우징(1225) 및 종회전축(1224)을 통해 이형필름 권취부(1222)를 반시계 방향으로 회전시키게 된다(S7).

이상과 같이 본 발명에 따른 롤러 어셈블리(1000) 및 웨이퍼용 공정필름 부착기(100)에 따르면, 구동력 전달수단(1300)으로서 주롤러(1100)와 종롤러(1200) 간 최초 동력 전달 과정에서 슬립을 억제할 수 있는 방식을 채택하는 한편, 롤러 어셈블리(1000) 중 종롤러(1200)를 제1 회전체(1210)와 제2 회전체(1220)로 이원화하고 양자의 회전을 마찰패드(1230)로 매개로 구성하여 공정필름(40)의 규격 등 작업환경에 맞춰 별도의 회전비에 따라 정밀하게 제어될 수 있도록 함으로써, 공정필름(40)이 갖는 다양한 규격에 상관없이 주롤러(1100) 및 종롤러(1200)가 공정시간의 경과에 불구하고 변함없이 원활하게 회전하면서도 이와 동시에 공정필름(40) 및 이형필름(420)에 인가되는 텐션을 필요한 만큼 충분히 유지할 수 있다. 또한 이러한 제어방식은 롤러어셈블리 중 종롤러(1200)에 대한 기구적 설계만을 통해 간략히 구현될 수 있기 때문에 구조가 간단하고 제작비용이 저렴하고 또한 설치공간이 절약된 웨이퍼용 공정필름 부착기(100)를 제공할 수 있다. 참고적으로, 마찰패드(1230)에서의 브레이크 마찰력이 너무 약하면 이형필름이 분리되지 않고 점착필름에 따라 가고, 반대로 브레이크 마찰력이 너무 강하면 주롤러(1100)와 종롤러(1200)가 이형필름에 의해 고정되어 회전되지 않으며, 이러한 양립되는 부분은 작업환경에 따라 스프링(1250) 및 잠금노브(1240)를 이용해 마찰패드(1230)에 대한 가압력을 적절히 조절함으로써 제어할 수 있다.

이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항으로서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 상술한 실시예에서 롤러 어셈블리(1000)가 웨이퍼용 공정필름 부착기(100)에 사용되는 것을 예시하여 설명하였으나, 이러한 롤러 어셈블리(1000)의 용도는 제한적이지 않고, 점착필름(410)과 이형필름(420)의 이종 필름이 합지된 구조의 공정필름(40)의 공급 및 회수하는 목적이라면 다른 다양한 종류의 장치에 채택되어 사용될 수 있다. 따라서 이러한 모든 수정과 변경은 청허범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.

100: 웨이퍼용 공정필름 부착기
1000: 롤러 어셈블리
1100: 주롤러
1110: 구동풀리
1120: 공정필름 권취부
1124: 주회전축
1162: 베이링
1170: 소켓
1200: 종롤러
1210: 제1 회전체(종동풀리)
1220: 제2 회전체
1222: 이형필름 권취부
1224: 종회전축
12242: 직선홈
1225: 회전축 하우징
12252: 직선홈
12254: 원주홈
1226: 고정블록
1230: 마찰패드
1240: 잠금노브
1250: 스프링
1252: 스프링 하우징
12522: 수용홈
1262, 1263, 1264: 베어링
1270: 소켓
1300: 구동력 전달수단(타이밍 벨트)
2000: 래핑부
2100: 척
3000: 본체 케이싱
40: 공정필름
410: 점착필름
420: 이형필름
50: 필름프레임

Claims

점착필름과 이형필름의 이종 필름이 합지된 구조의 공정필름의 공급 및 회수를 위한 롤러 어셈블리로서,
상기 공정필름을 외부로 공급하는 주롤러; 상기 공정필름으로부터 분리되는 이형필름을 회수하는 종롤러; 및 상기 주롤러와 종롤러 간에 제공되는 구동력 전달수단;을 포함하고,
상기 종롤러는 상기 주롤러에 연동되는 제1 회전체; 상기 분리된 이형필름이 권취되는 제2 회전체; 및 상기 제1 회전체로부터 상기 제2 회전체로의 회전력 전달을 위해 양 회전체 사이에 가압된 상태로 설치되는 마찰패드;를 포함하며,
상기 종롤러의 제1 회전체가 상기 구동력 전달수단을 통하여 주롤러에 연동되는 것을 특징으로 하는, 롤러 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 주롤러 및 종롤러에서 상기 구동력 전달 수단이 연결되는 지점에서의 직경을 기준으로 결정되는 회전비를 명목 회전비로 하고,
상기 주롤러 및 종롤러에서 필름이 권취되는 지점에서의 직경을 기준으로 산정되는 회전비를 실질 회전비로 할 때,
상기 제1 회전체는 상기 명목 회전비에 따라 무조건적으로 회전하고, 상기 제2 회전체는 상기 실질 회전비에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는, 롤러 어셈블리.
제2항에 있어서, 상기 주롤러에 대한 종롤러의 명목 회전비가 2 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 롤러 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 마찰패드에 대한 가압력은 점착필름과 이형필름 간 결합력에 비례하여 크게 설정되는 것을 특징으로 하는, 롤러 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 마찰패드에 대한 가압력은 마찰패드에 의해 제1 회전체와 제2 회전체 사이에 인가되는 마찰력이 이형필름의 인장강도를 초과하지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 롤러 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 구동력 전달수단은 타이밍 벨트 또는 기어인 것을 특징으로 하는,롤러 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 회전체와 상기 마찰패드는 상기 제2 회전체의 회전축에 삽입된 상태로 배치되고, 상기 회전축의 단부에 결합되는 잠금노브에 의해 상기 마찰패드가 상기 제1 회전체와 제2 회전체 사이에서 가압되는 것을 특징으로 하는, 롤러 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 마찰패드에 대해 가압력을 조절하기 위한 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 롤러 어셈블리.
제1항 내지 제8항 중 어느 한항에 따른 롤러 어셈블리; 및 웨이퍼를 포함한 작업물이 놓여지는 척을 구비하며, 상기 롤러 어셈블리를 통해 공급되는 공정필름으로부터 분리된 점착필름을 이용해 상기 작업물의 표면에 부착시키는 래핑부;를 포함하는 웨이퍼용 공정필름 부착기.