KR102476987B1 - 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치 - Google Patents

평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 취급하는 공정의 솔더볼 플레이스 시스템(Wafer handling solder ball placement system)에서 플럭스(Flux) 프린팅 공정 및 솔더볼(Solder ball) 로딩 공정을 통해, 웨이퍼(Wafer) 상에 일정한 패턴으로 마이크로 솔더볼을 마운팅하는 과정에서, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈을 웨이퍼 승강과 동시에 경사를 조정할 수 있도록 구현하여 웨이퍼의 평탄도를 스텐실의 평탄도 측정값으로 자동 보상이 가능하도록 구현한 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치에 관한 것으로, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈; 상기 스테이지 모듈을 업다운시키는 다축 업다운 모듈; 및 상측 테두리를 따라 상기 다축 업다운 모듈이 설치되며, 상기 스테이지 모듈에 놓이는 상기 웨이퍼를 평면상에서 회전시켜 줄 수 있도록 상기 다축 업다운 모듈을 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시키는 회전 모듈;을 포함한다.

Description

평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치{Wafer stage device with adjustable height using ball screw}
본 발명은 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 취급하는 공정의 솔더볼 플레이스 시스템(Wafer handling solder ball placement system)에서 플럭스(Flux) 프린팅 공정 및 솔더볼(Solder ball) 로딩 공정을 통해, 웨이퍼(Wafer) 상에 일정한 패턴으로 마이크로 솔더볼을 마운팅하는 과정에서, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈을 웨이퍼 승강과 동시에 경사를 조정할 수 있도록 구현하여 웨이퍼의 평탄도를 스텐실의 평탄도 측정값으로 자동 보상이 가능하도록 구현한 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치에 관한 것이다.
반도체 분야의 기술은 소형화 및 집적화를 향상시키는 방향으로 개발되었으며, 최근에는 IT기기들의 소형화 추세에 따라 대용량의 데이터를 처리하는 저전력의 고성능 칩을 개발하는 방향으로 발전되고 있다.
이러한 기술개발에 의한 반도체 칩 패키지 중 하나인 플립칩(Flip chip)은, 다이(Die)라고도 불리는 반도체 유닛(Unit)을 기판에 탑재할 때 금속리드(와이어)를 이용하지 않고, 납 재질의 범프볼(Bump ball)인 솔더볼(Solder ball)을 이용하여 기판에 직접 부착시키는 방식에 의해 제작되는 것으로, 와이어리스(Wireless) 반도체라고도 한다.
이와 같이, 웨이퍼가 보다 얇아지고 입출력(I/O) 단자가 늘어나는 등 전자기기의 고성능, 저전력, 경박단소 추세가 계속되면서, 최근에는 범프볼인 솔더볼을 웨이퍼에 직접 부착하여 패키지를 제조하는 방식인 WLCSP(Wafer Handling Chip Scale Package) 방식의 기술들이 개발되고 있으며, 이와 같이 솔더볼을 어태칭(Attaching)하기 위한 시스템을 솔더볼 플레이스먼트 시스템(Solder ball placement system)이라고 한다.
한편, 솔더볼을 기판이나 웨이퍼에 직접 부착하기 위해서는, 먼저 기판이나 웨이퍼에 플럭스(Flux)를 프린팅한 후, 그 위에 솔더볼을 부착하게 된다.
이때, 마스크(Mask)의 일종인 금속박판 형태의 스텐실(Stencil)을 이용하게 되는데, 스텐실의 하부에 웨이퍼를 위치시키고 스텐실의 상부에서 플럭스를 도포하거나 솔더볼을 부착하게 된다.
이와 같은 과정에서, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈은 웨이퍼를 스텐실의 하부로 이동시킨 후, 웨이퍼를 상승시켜 스텐실의 저면에 인접하도록 위치시키게 되는데, 이러한 과정을 로딩이라고 하며, 이 반대과정을 언로딩이라고 한다.
이러한 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 과정, 특히 웨이퍼의 로딩 과정에서 웨이퍼와 스텐실이 평행한 상태에서 일정한 간격을 유지하도록 해야 한다.
만약, 웨이퍼와 스텐실의 평행한 상태가 일정하게 유지되지 못할 경우, 플럭스가 정확하게 프린팅되지 못하거나 솔더볼의 어태칭이 불완전하게 이루어지게 되는 등과 같이 비정상적인 상황이 발생할 수 있으며, 이로 인해 반도체의 수율(Yield)이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로는, 하기의 선행기술문헌인 대한민국 등록특허공보 제10-1868907호 '경사 및 높이 조절이 가능한 웨이퍼 스테이지 장치'(이하 '선행기술'이라 한다.)가 있다.
선행기술은 Z축 방향으로 경사지게 배치된 3개(3축)의 틸팅모듈을 이용하여, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈의 경사도를 조절하게 되는데, 이 과정에서 웨이퍼의 중심점이 어긋나는 현상이 발생하게 된다.
따라서, 선행기술은 스테이지 모듈의 평탄화과정을 거친 후에 웨이퍼의 중심점을 조정하는 과정을 추가로 수행해야 하는 문제점이 있었다.
한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한국등록특허 제10-1868907호
본 발명의 일측면은 웨이퍼를 취급하는 공정의 솔더볼 플레이스 시스템(Wafer handling solder ball placement system)에서 플럭스(Flux) 프린팅 공정 및 솔더볼(Solder ball) 로딩 공정을 통해, 웨이퍼(Wafer) 상에 일정한 패턴으로 마이크로 솔더볼을 마운팅하는 과정에서, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈을 웨이퍼 승강과 동시에 경사를 조정할 수 있도록 구현하여 웨이퍼의 평탄도를 스텐실의 평탄도 측정값으로 자동 보상이 가능하도록 구현한 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치를 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈을 다축 업다운 모듈을 이용하여 틸팅하도록 구성함으로써, 웨이퍼의 중심점이 일정하게 유지된 상태에서 스테이지 모듈의 평탄도(Flatness)를 쉽고 정확하게 조정할 수 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치는, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈; 상기 스테이지 모듈을 업다운시키는 다축 업다운 모듈; 및 상측 테두리를 따라 상기 다축 업다운 모듈이 설치되며, 상기 스테이지 모듈에 놓이는 상기 웨이퍼를 평면상에서 회전시켜 줄 수 있도록 상기 다축 업다운 모듈을 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시키는 회전 모듈;을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 다축 업다운 모듈은, 상기 웨이퍼의 중심이 유지되는 상태에서, 상기 스테이지 모듈의 중심을 기준으로 적어도 두 개를 포함하는 가상의 축 중 적어도 하나의 축을 기준으로 틸팅시키켜 상기 스테이지 모듈의 경사도 및 높이를 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다축 업다운 모듈은, 상기 회전 모듈의 일측 전단 및 후단, 그리고 상기 회전 모듈의 타측 전단 및 후단에 각각 설치되는 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈; 및 상기 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈 중 어느 한 축의 업다운 볼 스크류 모듈은 정지한 상태에서, 다른 한 축의 업다운 볼 스크류 모듈의 동작을 제어하는 업다운 볼 스크류 제어부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 업다운 볼 스크류 모듈은, 상기 회전 모듈의 일측에 직립되어 설치되는 수직 이동 레일; 상단 및 하단이 상기 수직 이동 레일의 외측 상단 및 하단에 설치되는 지지 베어링에 각각 회전 가능하도록 연결 설치되는 동시에 지지되어 상기 회전 모듈의 일측에 직립되어 회전 가능하도록 설치되는 스크류 샤프트; 상기 스크류 샤프트의 하측에 설치되며, 상기 업다운 볼 스크류 제어부의 구동 제어에 의해 구동되어 상기 스크류 샤프트를 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시켜 주는 구동 수단; 상기 스크류 샤프트가 정방향 또는 역방향으로 회전 구동됨에 따라 상기 수직 이동 레일을 따라 상승 또는 하강되는 슬라이딩 블록; 상하 수직 방향으로 연장 형성되어 상기 슬라이딩 블록에 설치되며, 상기 슬라이딩 블록이 상승 또는 하강됨에 따라 함께 상승 또는 하강되는 업 다운 블록; 및 상기 업 다운 블록의 상단에 회동 가능하도록 연결 설치되며, 상기 업 다운 블록 상승 또는 하강함에 따라 함께 상승 또는 하강하면서 상기 스테이지 모듈의 일측을 지지하는 힌지 조인트 모듈;을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 힌지 조인트 모듈은, 상기 업 다운 블록의 상단에 회동 가능하도록 연결 설치되는 힌지 조인트; 일단이 상기 스테이지 모듈의 중심을 향하고 타단이 상기 스테이지 모듈의 외곽을 향하도록 상기 스테이지 모듈에 설치되는 수평 레일; 상기 스테이지 모듈의 하단으로 노출되는 상기 수평 레일의 하단에 수평 방향으로의 슬라이딩 이동이 가능하도록 연결 설치되되, 하단에 상기 힌지 조인트의 상단이 설치되는 틸팅 블록;을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치는, 상기 스테이지 모듈에 놓여지는 상기 웨이퍼의 경사도를 측정할 수 있도록 상기 스테이지 모듈까지의 거리를 비접촉 또는 접촉식 거리 측정 방식을 이용하여 각각 측정하는 적어도 하나 이상의 경사도 측정 센서;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다축 업다운 모듈은, 상기 적어도 하나 이상의 경사도 측정 센서로부터 전달되는 각 측정 데이터를 이용하여 상기 스테이지 모듈이 스텐실과 일정한 간격을 형성할 수 있도록 평탄도 자동 보상을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 경사도 측정 센서는, 레이저를 이용한 거리 측정 센서로 이루어질 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 웨이퍼를 취급하는 공정의 솔더볼 플레이스 시스템(Wafer handling solder ball placement system)에서 플럭스(Flux) 프린팅 공정 및 솔더볼(Solder ball) 로딩 공정을 통해, 웨이퍼(Wafer) 상에 일정한 패턴으로 마이크로 솔더볼을 마운팅하는 과정에서, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈을 웨이퍼 승강과 동시에 경사를 조정할 수 있도록 구현하여 웨이퍼의 평탄도를 스텐실의 평탄도 측정값으로 자동 보상이 가능하도록 하는 효과를 제공할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 WLCSP 방식의 반도체 제조 공정 중 플럭스(Flux) 프린팅 공정이나 솔더볼 어태칭(Attaching) 공정에서, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지의 평탄도를 자동으로 조절하여 스텐실과 웨이퍼가 수평방향에서 일정한 간격을 유지하도록 할 수 있는 장점이 있다.
이를 통해, 해당 공정에서의 신뢰성 및 제품의 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈을 다축 틸팅하도록 구성함으로써, 웨이퍼의 중심점이 일정하게 유지된 상태에서 스테이지 모듈의 평탄도(Flatness)를 쉽고 정확하게 조정할 수 장점이 있다.
이를 통해, 본 발명은 플럭스 프린팅 및 솔더볼 어태칭에 대한 정밀도 및 정확도를 향상시킬 수 있으며, 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
따라서, 반도체 분야 및 반도체 패키지 제조 분야, 특히 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(WLCSP) 기반의 제조 분야 및 솔더볼 플레이스먼트 시스템 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 다축 업다운 모듈을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈의 설치 구조를 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 도 3의 업다운 볼 스크류 모듈을 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 5의 힌지 조인트 모듈을 보여주는 도면들이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치(10)는, 스테이지 모듈(100), 다축 업다운 모듈(200) 및 회전 모듈(300)을 포함한다.
스테이지 모듈(100)은, 웨이퍼(W)가 놓여지는 곳으로, 진공을 이용하여 웨이퍼(W)를 흡착함으로써, 웨이퍼(W)의 움직임을 제한할 뿐만 아니라, 웨이퍼(W)를 평면상태로 유지하도록 함으로써, 웨이퍼(W)의 휘어짐 등으로 인해 솔더볼을 어태칭(Attaching)하는 공정에서의 불량률을 최소화하도록 할 수 있다.
다축 업다운 모듈(200)은, 스테이지 모듈(100)을 틸팅시키는 것으로, 서로 다른 네 방향(T1 내지 T4)에서 스테이지 모듈(100)을 틸팅하며, 회전 모듈(300)에 의해 회전 된다.
구체적으로, 다축 업다운 모듈(200)은 스테이지 모듈(100)에 놓여지는 웨이퍼(W)의 중심이 유지된 상태에서, 중심을 지나는 직교하는 두 개의 가상의 축 중 적어도 하나의 축을 기준으로 스테이지 모듈(100)을 틸팅시킬 수 있다.
즉, 다축 업다운 모듈(200)은, 웨이퍼(W)의 중심이 유지되는 상태에서, 스테이지 모듈(100)의 중심을 기준으로 적어도 두 개를 포함하는 가상의 축 중 적어도 하나의 축을 기준으로 틸팅시키켜 스테이지 모듈(100)의 경사도 및 높이를 조절할 수 있다.
여기서 웨이퍼(W)의 중심이 유지된다는 것은, 탑뷰(Top view)상에서 웨이퍼(W)의 중심이 유지되는 것을 의미하는 것으로, 3차원 상에서는 웨이퍼(W)의 중심점이 상하방향으로 이동하는 것은 허용하더라도 평면상에서의 이동하는 것은 제한하면서 스테이지 모듈(100)을 틸팅하는 것을 의미할 수 있다.
회전 모듈(300)은, 상측 테두리를 따라 다축 업다운 모듈(200)이 설치되며, 스테이지 모듈(100)에 놓이는 웨이퍼(W)를 평면상에서 회전시켜 줄 수 있도록 다축 업다운 모듈(200)을 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시킨다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치(10)는, 스테이지 모듈(100)을 평면상에서 이동시키는 이동모듈(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 이동모듈의 구체적인 구성이나 결합관계는, 당업자의 요구에 따라 다양한 것으로 변경이 가능하므로, 특정한 것에 한정하지 않음은 물론이다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치(10)는, 웨이퍼를 취급하는 공정의 솔더볼 플레이스 시스템(Wafer handling solder ball placement system)에서 플럭스(Flux) 프린팅 공정 및 솔더볼(Solder ball) 로딩 공정을 통해, 웨이퍼(Wafer) 상에 일정한 패턴으로 마이크로 솔더볼을 마운팅하는 과정에서, 웨이퍼(W)가 놓여지는 스테이지 모듈의 경사를 조정할 수 있는 장점이 있다.
예를 들어, 본 발명은 WLCSP 방식의 반도체 제조 공정 중 플럭스(Flux) 프린팅 공정이나 솔더볼 어태칭(Attaching) 공정에서, 웨이퍼(W)가 놓여지는 스테이지의 평탄도를 자동으로 조절하여 스텐실과 웨이퍼(W)가 수평방향에서 일정한 간격을 유지하도록 할 수 있는 장점이 있다.
이를 통해, 해당 공정에서의 신뢰성 및 제품의 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 웨이퍼(W)가 놓여지는 스테이지 모듈을 다축 틸팅하도록 구성함으로써, 웨이퍼(W)의 중심점이 일정하게 유지된 상태에서 스테이지 모듈의 평탄도(Flatness)를 쉽고 정확하게 조정할 수 장점이 있다.
이를 통해, 본 발명은 플럭스 프린팅 및 솔더볼 어태칭에 대한 정밀도 및 정확도를 향상시킬 수 있으며, 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
따라서, 반도체 분야 및 반도체 패키지 제조 분야, 특히 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(WLCSP) 기반의 제조 분야 및 솔더볼 플레이스먼트 시스템 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 2는 도 1의 다축 업다운 모듈을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 다축 업다운 모듈(200)은, 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4) 및 업다운 볼 스크류 제어부(220)를 포함한다.
4 개의 업다운 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4)은, 회전 모듈(300)의 일측 전단 및 후단, 그리고 회전 모듈(300)의 타측 전단 및 후단에 각각 설치되어 웨이퍼(W)의 중심을 기준으로 90° 간격으로 방사상에 배치되며, 각각이 업다운 볼 스크류 제어부(220)에 의해 개별적으로 구동 제어된다.
업다운 볼 스크류 제어부(220)는, 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4) 중 어느 한 축(T1 내지 T4 중 어느 한 축)의 업다운 볼 스크류 모듈(210)은 정지한 상태에서, 다른 한 축의 업다운 볼 스크류 모듈(210)의 동작을 제어한다.
일 실시예에서, 업다운 볼 스크류 제어부(220)는, 스테이지 모듈(100)에 놓여지는 웨이퍼(W)의 중심이 유지된 상태에서, 중심을 지나는 직교하는 두 방향 중 적어도 한 방향으로 스테이지 모듈(100)을 틸팅시키도록 해당 업다운 볼 스크류 모듈(210)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 업다운 볼 스크류 제어부(220)는 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4) 중 마주보는 어느 한 쌍의 업다운 볼 스크류 모듈(210) (예를 들어, 도 2에서 좌우에 위치한 업다운 볼 스크류 모듈)은 정지한 상태에서, 마주보는 다른 한 쌍의 업다운 볼 스크류 모듈(예를 들어, 도 2에서 상하에 위치한 업다운 볼 스크류 모듈)의 동작을 제어함으로써, 좌우방향을 축으로 하여 상하방향으로 웨이퍼(W)를 틸팅시킬 수 있다.
다른 예로, 업다운 볼 스크류 제어부(220)는 다른 한 쌍의 업다운 볼 스크류 모듈(210)은 정지한 상태에서, 어느 한 쌍의 업다운 볼 스크류 모듈(210)의 동작을 제어함으로써, 상하방향을 축으로 하여 좌우방향으로 웨이퍼(W)를 틸팅시킬 수 있다.
또 다른 예로, 업다운 볼 스크류 제어부(220)는 어느 한 쌍의 업다운 볼 스크류 모듈(210)과 다른 한 상의 업다운 볼 스크류 모듈(210)을 동시에 제어함으로써, 웨이퍼(W)에 대하여 상하좌우의 방향은 물론 대각선 방향으로의 틸팅도 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 업다운 볼 스크류 모듈(210)은 웨이퍼(W)의 중심을 지나는 축을 기준으로 그 동작이 제어되므로, 웨이퍼(W)의 기울기를 변화시키더라도 웨이퍼(W) 중심점의 오차를 최소화하면서 그 위치를 유지할 수 있다.
도 4 내지 도 7은 도 3의 업다운 볼 스크류 모듈을 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 각 업다운 볼 스크류 모듈(210)은, 수직 이동 레일(211), 스크류 샤프트(212), 구동 수단(213), 슬라이딩 블록(214), 업 다운 블록(215) 및 힌지 조인트 모듈(216)을 포함한다.
수직 이동 레일(211)은, 업 다운 블록(215)이 맞물려 연결 설치되어 상하 수직 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 회전 모듈(300)의 일측에 직립되어 고정 설치된다.
일 실시예에서, 수직 이동 레일(211)은, 전단 및 후단을 덮고 설치되는 전단 커버(C1)와 후단 커버(C2)에 의해 형성되는 내측 공간에 배치될 수 있다.
스크류 샤프트(212)는, 상단 및 하단이 수직 이동 레일의 외측 상단 및 하단에 설치되는 지지 베어링(B1, B2)에 각각 회전 가능하도록 연결 설치되는 동시에 지지되어 회전 모듈(300)의 일측에 직립되어 회전 가능하도록 설치되며, 하측에 설치되는 구동 수단(213)에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전 구동됨에 따라 맞물려 연결 설치되는 슬라이딩 블록(214)을 상하 방향으로 이동시켜 준다.
구동 수단(213)은, 스크류 샤프트(212)의 하측에 설치되며, 업다운 볼 스크류 제어부(220)의 구동 제어에 의해 구동되어 스크류 샤프트(212)를 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시켜 준다.
일 실시예에서, 구동 수단(213)은, 스크류 샤프트(212)에 하측에 직접 연결 설치되는 스텝 모터 등의 구동 장치, 또는 스크류 샤프트(212)의 하측에 설치되는 스프로켓과 벨트 연결에 의해 구동력을 전달하는 구동 장치 등과 같은 다양한 정밀 회전 구동이 가능한 장치이면 그 명칭에 구애됨이 없이 모두 적용이 가능할 것이다.
슬라이딩 블록(214)은, 스크류 샤프트(212)의 외주면을 따라 형성되는 나사산이 맞물릴 수 있도록 내주면을 따라 나사산을 형성하면서 상하 방향으로 관통 형성되는 관통홀(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)에 스크류 샤프트(212)가 관통하고 삽입되어 연결 설치되고, 수직 이동 레일(211)에 상하 수직 방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 연결 설치되며, 스크류 샤프트(212)가 정방향 또는 역방향으로 회전 구동됨에 따라 수직 이동 레일(211)을 따라 상승 또는 하강하면서 연결 설치되는 업 다운 블록(215)을 상하 방향으로 슬라이딩 이동시켜 준다.
업 다운 블록(215)은, 상하 수직 방향으로 연장 형성되어 슬라이딩 블록(214)에 설치되며, 슬라이딩 블록(214)이 상승 또는 하강됨에 따라 함께 상승 또는 하강하면서 상단에 회동 가능하도록 연결 설치되는 힌지 조인트 모듈(216)을 상하 방향으로 이동시켜 준다.
힌지 조인트 모듈(216)은, 업 다운 블록(215)의 상단에 회동 가능하도록 연결 설치되며, 업 다운 블록(215) 상승 또는 하강함에 따라 함께 상승 또는 하강하면서 스테이지 모듈(100)의 일측을 지지한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 업다운 볼 스크류 모듈(210)은, 정밀한 높이 제어가 가능하도록 구현함으로써 스테이지 모듈(100)의 효과적인 틸팅이 이루어지도록 할 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 5의 힌지 조인트 모듈을 보여주는 도면들이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 힌지 조인트 모듈(216)은, 힌지 조인트(2161), 수평 레일(2162) 및 틸팅 블록(2163)을 포함한다.
힌지 조인트(2161)는, "T" 형태로 틸팅 블록(2163)의 하단에 직립되어 고정 설치되어 틸팅 블록(2163)을 지지하며, 업 다운 블록(215)의 상단에 회동 가능하도록 연결 설치된다.
수평 레일(2162)은, 일단이 스테이지 모듈(100)의 중심을 향하고 타단이 스테이지 모듈(100)의 외곽을 향하도록 스테이지 모듈(100)에 설치된다.
즉, 수평 레일(2162)은, 도 9에 도시된 바와 같이 각 수평 레일(2162-1 내지 2162-4)들이 "+" 형상의 연장선 상에 배치되도록 설치되어 어느 한 위치의 스테이지 모듈(100)이 틸팅됨에 따라 경사각을 형성하면서 회동되어 스테이지 모듈(100)을 지지할 수 있다.
틸팅 블록(2163)은, 스테이지 모듈(100)의 하단으로 노출되는 수평 레일(2162)의 하단(2162a)에 수평 방향으로의 슬라이딩 이동이 가능하도록 연결 설치되되, 하단에 힌지 조인트(2161)의 상단이 설치된다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 힌지 조인트 모듈(216)은, 스테이지 모듈(100)의 안정적인 지지가 가능할 뿐만 아니라, 스테이지 모듈(100)의 틸팅에 대응하여 스테이지 모듈(100)를 지지하는 수평 레일(2162)의 회동 이동과 슬라이딩 이동이 동시에 이루어짐으로써 스테이지 모듈(100)의 틸팅이 보다 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치(10)는, 적어도 하나 이상의 경사도 측정 센서(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나 이상의 경사도 측정 센서는, 스테이지 모듈(100)에 놓여지는 웨이퍼(W)의 경사도를 측정할 수 있도록 스테이지 모듈(100)까지의 거리를 비접촉 또는 접촉식 거리 측정 방식을 이용하여 각각 측정한 뒤, 측정된 각 데이터를 다축 업다운 모듈(200)로 전달한다.
일 실시예에서, 경사도 측정 센서는, 레이저를 이용한 거리 측정 센서로 이루어질 수 있으나, 비접촉 또는 접촉식 거리 측정 방식으로 작동하는 센서 장치이면 그 명칭에 구애됨이 없이 모두 적용이 가능할 것이다.
일 실시예에서, 다축 업다운 모듈(200)은, 적어도 하나 이상의 경사도 측정 센서로부터 전달되는 각 측정 데이터를 이용하여 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4)의 개별 제어를 통해 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4)이 스텐실과 일정한 간격을 형성할 수 있도록 평탄도 자동 보상을 수행할 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치(10)는, 스테이지 모듈(100)의 높이를 조절할 수 있다.
이때, 스테이지 모듈(100)의 높이 또는 스테이지 모듈(100)에 놓여진 웨이퍼(W)의 높이를 조절하고자 할 경우, 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4)을 동시에 제어하여 전체 높이를 조절할 수 있다.
이후, 네 개의 경사도 측정 센서로부터 측정된 스테이지모듈(100) 또는 웨이퍼(W)의 평균 높이가 원하는 높이에 도달한 경우, 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4)에 의한 상승 또는 하강 동작을 중지하고, 각 경사도 측정 센서로부터 측정된 거리에 따라 앞서 살펴본 바와 같이 어느 한 쌍의 볼 스크류 모듈(210-1 내지 210-4)을 제어함으로써 스테이지모듈(100) 또는 웨이퍼(W)의 경사도를 조절할 수 있다.
상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치
100: 스테이지 모듈
200: 다축 업다운 모듈
210-1, 210-2, 210-3, 및 210-4: 업다운 볼 스크류 모듈
211: 수직 이동 레일
212: 스크류 샤프트
213: 구동 수단
214: 슬라이딩 블록
215: 업 다운 블록
216: 힌지 조인트 모듈
220: 업다운 볼 스크류 제어부
300: 회전 모듈

Claims (5)

  1. 웨이퍼를 취급하는 공정의 솔더볼 플레이스먼트 시스템에 구성되어 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 웨이퍼 스테이지 장치에 있어서,
    웨이퍼가 놓여지는 스테이지 모듈;
    상기 스테이지 모듈을 업다운시키는 다축 업다운 모듈; 및
    상측 테두리를 따라 상기 다축 업다운 모듈이 설치되며, 상기 스테이지 모듈에 놓이는 상기 웨이퍼를 평면상에서 회전시켜 줄 수 있도록 상기 다축 업다운 모듈을 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시키는 회전 모듈;을 포함하며,
    상기 다축 업다운 모듈은,
    상기 웨이퍼의 중심이 유지되는 상태에서, 상기 스테이지 모듈의 중심을 기준으로 적어도 두 개를 포함하는 가상의 축 중 적어도 하나의 축을 기준으로 틸팅시키켜 상기 스테이지 모듈의 경사도 및 높이를 조절하고,
    상기 다축 업다운 모듈은,
    상기 회전 모듈의 일측 전단 및 후단, 그리고 상기 회전 모듈의 타측 전단 및 후단에 각각 설치되는 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈; 및
    상기 4 개의 업다운 볼 스크류 모듈 중 어느 한 축의 업다운 볼 스크류 모듈은 정지한 상태에서, 다른 한 축의 업다운 볼 스크류 모듈의 동작을 제어하는 업다운 볼 스크류 제어부;를 포함하며,
    상기 업다운 볼 스크류 모듈은,
    상기 회전 모듈의 일측에 직립되어 설치되는 수직 이동 레일;
    상단 및 하단이 상기 수직 이동 레일의 외측 상단 및 하단에 설치되는 지지 베어링에 각각 회전 가능하도록 연결 설치되는 동시에 지지되어 상기 회전 모듈의 일측에 직립되어 회전 가능하도록 설치되는 스크류 샤프트;
    상기 스크류 샤프트의 하측에 설치되며, 상기 업다운 볼 스크류 제어부의 구동 제어에 의해 구동되어 상기 스크류 샤프트를 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시켜 주는 구동 수단;
    상기 스크류 샤프트가 정방향 또는 역방향으로 회전 구동됨에 따라 상기 수직 이동 레일을 따라 상승 또는 하강되는 슬라이딩 블록;
    상하 수직 방향으로 연장 형성되어 상기 슬라이딩 블록에 설치되며, 상기 슬라이딩 블록이 상승 또는 하강됨에 따라 함께 상승 또는 하강되는 업 다운 블록; 및
    상기 업 다운 블록의 상단에 회동 가능하도록 연결 설치되며, 상기 업 다운 블록 상승 또는 하강함에 따라 함께 상승 또는 하강하면서 상기 스테이지 모듈의 일측을 지지하는 힌지 조인트 모듈;을 포함하는, 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 힌지 조인트 모듈은,
    상기 업 다운 블록의 상단에 회동 가능하도록 연결 설치되는 힌지 조인트;
    일단이 상기 스테이지 모듈의 중심을 향하고 타단이 상기 스테이지 모듈의 외곽을 향하도록 상기 스테이지 모듈에 설치되는 수평 레일; 및
    상기 스테이지 모듈의 하단으로 노출되는 상기 수평 레일의 하단에 수평 방향으로의 슬라이딩 이동이 가능하도록 연결 설치되되, 하단에 상기 힌지 조인트의 상단이 설치되는 틸팅 블록;을 포함하는, 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 모듈에 놓여지는 상기 웨이퍼의 경사도를 측정할 수 있도록 상기 스테이지 모듈까지의 거리를 비접촉 또는 접촉식 거리 측정 방식을 이용하여 각각 측정하는 적어도 하나 이상의 경사도 측정 센서;를 더 포함하는, 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다축 업다운 모듈은,
    상기 적어도 하나 이상의 경사도 측정 센서로부터 전달되는 각 측정 데이터를 이용하여 상기 스테이지 모듈이 스텐실과 일정한 간격을 형성할 수 있도록 평탄도 자동 보상을 수행하는, 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경사도 측정 센서는,
    레이저를 이용한 거리 측정 센서로 이루어지는, 평탄도 자동 보상이 가능한 볼 스크류 구동 웨이퍼 스테이지 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190088888A (ko) * 2018-01-19 2019-07-29 주식회사 쎄믹스 웨이퍼 프로버

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