KR102563272B1 - 틸팅 스테이지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 틸팅 스테이지 시스템을 개시한다. 본 발명은, 제1 지지부와, 상기 제1 지지부로부터 이격되도록 배치되는 제2 지지부와, 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에 운동 가능하도록 배치되는 이동부와, 상기 제2 지지부의 내부에 배치되며, 중심에서 상기 이동부와 회전 가능하도록 연결되는 안착스테이지와, 상기 이동부와 연결되어 상기 이동부를 제1 방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 이동부에 설치되어 상기 안착스테이지의 중심으로부터 편심된 상기 안착스테이지 제1 부분을 상기 제1 방향으로 가력하는 제1 틸팅구동부와, 상기 제1 틸팅구동부와 일정 각도를 형성하도록 상기 이동부에 설치되며, 상기 안착스테이지의 중심으로부터 편심된 상기 안착스테이지 제2 부분을 상기 제1 방향으로 가력하는 제2 틸팅구동부를 포함한다.

Description

틸팅 스테이지 시스템{Tilting stage system}
본 발명은 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 틸팅 스테이지 시스템에 관한 것이다.
틸팅 스테이지 시스템은 다양한 산업장비에 설치될 수 있다. 예를 들면, 틸팅 스테이지는 다이 본더 장비, 플립치 마운터 장비, 플립칩 본더 장비, 팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키징용 장비, CVD, 노광장비 등 전공정 장비 등에 사용될 수 있다.
이러한 티팅 스테이지 시스템은 척(Chuck)의 종류는 방식에 따라 vacuum을 이용한 진공 척과 정전척을 이용하는 방식으로 나눌 수 있으며, 척의 소재에 따라 알류미늄 및 스틸을 이용한 메탈 척, 세라믹을 이용한 세라믹 척으로 나눌 수 있다. 세라믹은 주로 알루미나 다공질 세라믹, 질화 알류미늄 세라믹(AlN), Si/SiC 세라믹 등이 주로 사용된다.
이러한 척 스테이지의 경우는 heating기능을 포함 할 수 있으며, 이러한 경우 세락믹을 이용하여 열변형을 최소화 시킨다. 그 이유는 열에 의한 변형이 스테이지의 평면도 등 제조 공정상에 제시된 사양을 만족 시키지 못하거나 제품자체에 불량 요소로 작용하기 때문이다.
정밀 장비의 경우 틸팅 스테이지 시스템의 기계적 특성, 예를 들어 척의 평면도나 진직도, 평행도, 틸트, 변형 등이 고생산성 고정밀성과 바로 연결되기 때문에 설비 제작 시 또는 초기 설비 셋업 시 셋팅된 값을 지속적으로 보정하거나 모니터링하여 품질을 유지하는 것이 중요하다
이러한 틸팅 스테이지 시스템은 대한민국공개특허공보 제2016-0011354호(발명의 명칭: 스테이지 수평 조절 장치, 출원인: 세메스 주식회사)에 구체적으로 개시되어 있다.
대한민국공개특허공보 제2016-0011354호
본 발명의 실시예들은 틸팅 스테이지 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 제1 지지부와, 상기 제1 지지부로부터 이격되도록 배치되는 제2 지지부와, 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에 운동 가능하도록 배치되는 이동부와, 상기 제2 지지부의 내부에 배치되며, 중심에서 상기 이동부와 회전 가능하도록 연결되는 안착스테이지와, 상기 이동부와 연결되어 상기 이동부를 제1 방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 이동부에 설치되어 상기 안착스테이지의 중심으로부터 편심된 상기 안착스테이지 제1 부분을 상기 제1 방향으로 가력하는 제1 틸팅구동부와, 상기 제1 틸팅구동부와 일정 각도를 형성하도록 상기 이동부에 설치되며, 상기 안착스테이지의 중심으로부터 편심된 상기 안착스테이지 제2 부분을 상기 제1 방향으로 가력하는 제2 틸팅구동부를 포함하는 틸팅 스테이지 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 틸팅구동부에 설치되며, 상기 제1 부분의 상기 제1 방향으로의 이동양을 측정하는 제1 틸팅감지부와, 상기 제2 틸팅구동부에 설치되며, 상기 제2 부분의 상기 제1 방향으로의 이동양을 측정하는 제2 틸팅감지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 틸팅구동부 및 상기 제2 틸팅구동부는 각각 상기 제1 틸팅감지부 및 상기 제2 틸팅감지부에서 측정된 값을 근거로 상기 안착스테이지를 틸팅시키도록 작동할 수 있다.
또한, 상기 제1 틸팅구동부와 대향하도록 상기 이동부에 배치되는 제1 스토퍼부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 틸팅구동부와 대향하도록 상기 이동부에 배치되는 제2 스토퍼부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하나의 중심으로 회전한 안착스테이지를 구비함으로써 간단한 구조를 통하여 안착스테이지의 평형도를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 실시간으로 안착스테이지의 틸팅 정도를 감지함으로써 부재를 안정적으로 고정시키는 것이 가능하고, 시스템의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 스테이지 시스템을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 지지부 및 구동부를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 지지부 및 구동부를 보여주는 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 이동부, 제1 틸팅구동부, 제2 틸팅구동부, 제1 스토퍼부 및 제2 스토퍼부를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 틸팅구동부를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 제1 스토퍼부를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 안착스테이지를 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 안착스테이지를 보여주는 단면도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 스테이지 시스템을 보여주는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 틸팅 스테이지 시스템(100)은 제1 지지부(111), 제2 지지부(112), 이동부(120), 구동부(130), 안착스테이지(140), 제1 틸팅구동부(150a), 제2 틸팅구동부(미도시), 제1 스토퍼부(미도시), 제2 스토퍼부(160b), 제1 틸팅감지부(미도시), 제2 틸팅감지부(미도시), 탄성부(미도시), 센서부(182) 및 리프트부(190)를 포함할 수 있다.
제1 지지부(111)는 틸팅 스테이지 시스템(100) 전체를 지지할 수 있다. 제2 지지부(112)는 제1 지지부(111)로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 지지부(111)와 제2 지지부(112) 사이에는 이동부(120)의 이동 시 이동부(120)를 가이드하는 승하강선형가이드부(113)가 배치될 수 있다.
제2 지지부(112)는 중앙 부분에 홀이 형성될 수 있다. 이때, 제2 지지부(112)의 홀에는 안착스테이지(140)가 배치될 수 있다. 제2 지지부(112)에는 센서부(182)가 배치될 수 있다. 이때, 센서부(182)는 안착스테이지(140) 상에 배치되는 헤드부(미도시)에 부착된 부품 또는 외부에서 공급되어 안착스테이지(140) 상에 배치되는 웨이퍼 등을 감지할 수 있다.
이하에서는 제1 지지부(111) 및 구동부(130)에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 지지부, 구동부 및 리프트부를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 제1 지지부, 구동부 및 리프트부를 보여주는 정면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 제1 지지부(111)는 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 제1 지지부(111)는 외부의 장치 등에 설치될 수 있다.
제1 지지부(111) 상에는 구동부(130)가 설치될 수 있다. 이때, 구동부(130)는 이동부(120)와 연결되어 이동부(120)를 제1 방향(예를 들면, 도 2의 Z방향)으로 선형 운동시킬 수 있다. 특히 구동부(130)는 이동부(120)를 제1 방향으로 왕복 운동시킬 수 있다.
구동부(130)는 동력생성부(131), 선형가이드부(132), 제1 이동블록(133), 연결브라켓(134), 제2 이동블록(135) 및 승하강블록(136)을 포함할 수 있다. 동력생성부(131)는 모터 또는 실린더를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 동력생성부(131)가 모터인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
선형가이드부(132)는 제1 이동블록(133)이 안착되어 제1 이동블록(133)의 운동을 가이드할 수 있다. 이때, 선형가이드부(132)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 선형가이드부(132)는 리니어 모션 가이드를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 선형가이드부(132)는 볼스크류를 포함할 수 있다. 이러한 경우 선형가이드부(132)는 동력생성부(131)와 연결되어 동력생성부(131)의 작동에 따라 회전할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 선형가이드부(132)가 볼스크류를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 이동블록(133)은 선형가이드부(132)에 선형 운동하도록 설치될 수 있다. 이때, 제1 이동블록(133)은 선형가이드부(132)가 회전하거나 위치가 가변함에 따라서 이동할 수 있다.
연결브라켓(134)은 제1 이동블록(133)과 제2 이동블록(135)을 연결할 수 있다. 이때, 연결브라켓(134)은 제1 이동블록(133)의 양 측면에 복수개 구비될 수 있다.
제2 이동블록(135)은 연결브라켓(134)에 연결되어 제1 이동블록(133)의 운동 시 이동할 수 있다. 이때, 제2 이동블록(135)은 제1 지지부(111)에 이동 가능하도록 배치될 수 있다. 특히 제2 이동블록(135)과 제1 지지부(111) 사이에는 별도의 가이드가 설치될 수 있다. 예를 들면, 제2 이동블록(135)과 제1 지지부(111) 사이에는 리니어 모션 가이드가 설치될 수 있다.
제2 이동블록(135) 상에는 승하강블록(136)이 배치될 수 있다. 이때, 승하강블록(136)은 제2 이동블록(135)과 접촉하는 면이 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 승하강블록(136)과 제2 이동블록(135) 사이에는 별도의 가이드가 설치될 수 있다. 이러한 경우 제2 이동블록(135)이 선형 운동하면, 승하강블록(136)은 제2 이동블록(135)의 경사면을 따라 승강하거나 하강할 수 있다. 특히 승하강블록(136)은 이동부(120)와 연결되어 이동부(120)를 승하강시킬 수 있다. 뿐만 아니라 이동부(120)는 제1 지지부(111)와 제2 지지부(112) 사이에 설치된 별도의 승하강선형가이드부(113)를 따라 이동할 수 있다. 이때, 승하강블록(136)은 이동부(120)에 구속됨으로써 승하강 운동만을 수행할 수 있다.
상기와 같은 구동부(130)의 작동을 살펴보면, 동력생성부(131)가 작동하는 경우 선형가이드부(132)가 회전하면서 제1 이동블록(133)을 선형 운동시킬 수 있다. 이때, 제1 이동블록(133)이 동력생성부(131)와 근접하는 경우 이동부(120)는 하강할 수 있다. 반면, 제1 이동블록(133)이 동력생성부(131)로부터 이격되는 경우 이동부(120)는 승강할 수 있다.
구체적으로 이동부(120)를 승강시키는 경우 동력생성부(131)가 작동하여 선형가이드부(132)를 회전시키고, 제1 이동블록(133)은 동력생성부(131)로부터 이격될 수 있다.
제1 이동블록(133)의 이동에 따라서 연결브라켓(134) 및 제2 이동블록(135)이 제1 이동블록(133)과 같은 방향으로 동시에 움직일 수 있다. 이때, 제2 이동블록(135)은 제1 지지부(111)의 저면을 따라 선형 운동할 수 있다.
제2 이동블록(135)이 움직이는 경우 제2 이동블록(135)은 승하강블록(136)을 상측으로 가력할 수 있다. 이때, 승하강블록(136)은 이동부(120)와 연결될 수 있으며, 이동부(120)는 승하강선형가이드부(113)에 구속된 상태이므로 승하강블록(136)은 제2 이동블록(135)의 운동방향과 수직한 방향으로만 움직일 수 있다.
상기와 같이 이동부(120)를 승강시키는 경우 이동부(120)에 연결된 안착스테이지(140)가 상승할 수 있다.
한편, 이동부(120)를 하강시키는 경우 동력생성부(131)는 상기와 반대로 작동할 수 있다. 구체적으로 동력생성부(131)가 작동하면, 선형가이드부(132)가 회전하여 제1 이동블록(133)을 동력생성부(131) 측으로 근접시킬 수 있다. 이때, 제1 이동블록(133)과 함께 연결브라켓(134) 및 제2 이동블록(135)이 제1 이동블록(133)의 이동 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 경우 제2 이동블록(135) 상의 승하강블록(136)은 하강할 수 있다. 또한, 이동부(120) 및 안착스테이지(140)는 승하강블록(136)과 함께 하강할 수 있다.
리프트부(190)는 이동부(120)에 승하강 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 리프트부(190)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 리프트부(190)는 리피트핀과 리프트핀과 연결되는 리프트핀구동부(예를 들면, 모터 또는 실린더 등)를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 리프트부(190)는 리프트핀과, 리프트핀과 연결되는 벨트, 벨트와 연결되는 모터, 리프트핀과 벨트 사이, 모터와 벨트 사이에 배치되는 풀리를 포함하는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로써 리프트부(190)는 모터와, 모터와 연결되는 기어, 기어와 연결되는 리프트핀을 포함하는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로써 리프트부(190)는 제1 리프트바디부(191), 제2 리프트바디부(192) 및 리프트핀부(193)를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 리프트부(190)는 제1 리프트바디부(191), 제2 리프트바디부(192) 및 리프트핀부(193)를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 리프트바디부(191)는 안착스테이지(140)가 내부에 배치되도록 홈이 형성될 수 있다. 제2 리프트바디부(192)는 제1 리프트바디부(191)의 하면으로 절곡되도록 제1 리프트바디부(191)와 연결될 수 있다. 이때, 제2 리프트바디부(192)는 일부가 절곡되어 이동부(120)와 평행하도록 형성될 수 있다. 리프트핀부(193)는 제2 리프트바디부(192)에 배치될 수 있다. 이때, 리프트핀부(193)는 제2 리프트바디부(192)로부터 안착스테이지(140)의 하측면으로 돌출되어 안착스테이지(140)를 관통하도록 배치될 수 있다. 상기와 같은 제2 리프트바디부(192)와 리프트핀부(193)는 복수개 구비될 수 있다. 이때, 복수개의 리프트핀부(193)는 서로 동일한 각도를 형성하도록 배치될 수 있다.
상기와 같은 리프트핀부(193)에는 리프트핀부(193)에 부재가 안착되는 경우 감지하도록 센서를 구비할 수 있다. 이때, 센서는 직접 접촉에 따라 신호를 발생할 수 있으며, 도그 센서 형태로 구성되어 부재를 감지하는 것도 가능하다.
도 4는 도 1에 도시된 이동부, 제1 틸팅구동부, 제2 틸팅구동부, 제1 스토퍼부 및 제2 스토퍼부를 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 4에 도시된 제1 틸팅구동부를 보여주는 사시도이다. 도 6은 도 4에 도시된 제1 스토퍼부를 보여주는 사시도이다. 도 7은 도 1에 도시된 안착스테이지를 보여주는 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시된 안착스테이지를 보여주는 단면도이다.
도 4 내지 도 8을 참고하면, 이동부(120)는 제1 지지부(111)와 제1 지지부(111) 사이에 승하강 운동하도록 배치될 수 있다. 이동부(120)는 안착스테이지(140)와 한점에서 연결될 수 있다. 예를 들면, 이동부(120)는 안착스테이지(140)의 중심에서 안착스테이지(140)와 연결될 수 있다. 이러한 경우 이동부(120)와 안착스테이지(140) 사이에는 제1 틸팅구동부(150a), 제2 틸팅구동부(150b), 제1 스토퍼부(160a), 제2 스토퍼부(160b) 및 리프트구동부(183)가 배치될 수 있다.
이동부(120)에는 리프트부(190)를 승하강시키는 리프트구동부(183)가 설치될 수 있다. 이때, 리프트구동부(183)는 모터 또는 실린더를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 리프트구동부(183)가 모터를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
리프트구동부(183)가 모터를 포함하는 경우 모터와 리프트부(190)는 볼스크류 또는 기어유닛을 통하여 연결될 수 있다. 이때, 기어유닛은 모터에 연결되는 스퍼기어와, 리프트부(190) 및 스퍼기어에 연결되는 랙기어를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 리프트구동부(183)가 모터를 포함하는 경우 리프트구동부(183)는 리프트부(190)와 연결되는 리니어모터를 포함하는 것도 가능하다.
제1 틸팅구동부(150a)와 제2 틸팅구동부(150b)는 안착스테이지(140)를 틸팅(Tilting)시킬 수 있다. 이때, 제1 틸팅구동부(150a)와 제2 틸팅구동부(150b)는 안착스테이지(140)와 이동부(120)가 연결되는 지점을 중심으로 서로 일정 각도를 형성할 수 있다. 특히 제1 틸팅구동부(150a)와 제2 틸팅구동부(150b)는 안착스테이지(140)와 이동부(120)가 연결되는 지점을 중심으로 직각을 형성할 수 있다. 이때, 제1 틸팅구동부(150a)와 제2 틸팅구동부(150b)는 서로 동일 또는 유사하므로 이하에서는 제1 틸팅구동부(150a)를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 틸팅구동부(150a)는 제1 틸팅동력생성부(151a), 제1 틸팅기어유닛(152a), 제1 틸팅커플링(153a), 제1 틸팅캠(154a) 및 제1 틸팅캠조절부(155a)를 포함할 수 있다.
제1 틸팅구동부(150a)는 모터 또는 로터리 실린더를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 틸팅구동부(150a)가 모터를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같은 제1 틸팅구동부(150a)는 브레이크를 포함할 수 있다. 이때, 제1 틸팅구동부(150a)는 동작을 하지 않을 경우 브레이크를 사용함으로써 반대로 작동하는 것을 방지할 수 있으며, 일정한 상태를 유지할 수 있다.
제1 틸팅기어유닛(152a)은 제1 틸팅동력생성부(151a)와 연결되어 외부로 동력을 전달하거나 회전수(또는 토크 등)를 변경할 수 있다. 이때, 제1 틸팅기어유닛(152a)은 감속기를 포함할 수 있으며, 복수개의 기어를 포함하는 것도 가능하다.
제1 틸팅커플링(153a)은 제1 틸팅기어유닛(152a)과 제1 틸팅캠(154a)을 연결할 수 있다. 제1 틸팅캠(154a)은 회전 중심이 편심되어 제1 틸팅커플링(153a)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 틸팅캠(154a)은 중심과 회전 중심은 대략 수mm 정도 이격된 상태일 수 있다.
제1 틸팅캠조절부(155a)는 제1 틸팅캠(154a)과 연결될 수 있다. 이때, 제1 틸팅캠조절부(155a)는 제1 틸팅캠(154a)의 초기 위치를 수동으로 조절할 수 있다.
제1 틸팅감지부(171)는 안착스테이지(140)의 하면의 위치를 감지할 수 있다. 이때, 제1 틸팅감지부(171)는 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 제1 틸팅감지부(171)는 레이저, 빛 등을 통하여 안착스테이지(140)의 하면까지의 거리를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 제1 틸팅감지부(171)는 안착스테이지(140)와 접촉하는 접촉센서를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 틸팅감지부(171)는 접촉센서를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 틸팅감지부(171)는 안착스테이지(140)와 접촉할 수 있다. 이때, 제1 틸팅감지부(171)는 안착스테이지(140)가 가압하는 상태일 수 있다. 이러한 경우 안착스테이지(140)가 움직이더라도 제1 틸팅감지부(171)와 접촉이 분리되지 않아 안착스테이지(140)의 틸팅 여부, 움직임 등을 감지할 수 있다.
제1 스토퍼부(160a)와 제2 스토퍼부(160b)는 각각 제1 틸팅구동부(150a) 및 제2 틸팅구동부(150b)와 대향하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 스토퍼부(160a)는 제1 틸팅구동부(150a)와 나란히 배열될 수 있으며, 제2 스토퍼부(160b)는 제2 틸팅구동부(150b)와 나란히 배열될 수 있다.
제1 스토퍼부(160a) 및 제2 스토퍼부(160b)는 안착스테이지(140)가 움직이는 것을 방지시킬 수 있다. 이때, 제1 스토퍼부(160a)는 제1 틸팅구동부(150a)의 작동에 따라 제1 틸팅구동부(150a)가 안착스테이지(140)에 가하는 힘과 반대 방향으로 안착스테이지(140)에 힘을 가할 수 있다. 또한, 제2 스토퍼부(160b)는 제2 틸팅구동부(150b)의 작동에 따라 제2 틸팅구동부(150b)가 안착스테이지(140)에 가하는 힘과 반대 방향으로 안착스테이지(140)에 힘을 가할 수 있다.
상기와 같은 제1 스토퍼부(160a)와 제2 스토퍼부(160b)는 서로 동일 또는 유사하게 형성되므로 제1 스토퍼부(160a)를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 스토퍼부(160a)는 제1 스토퍼구동부(161a), 제1 스토퍼커플링(162a), 제1 스토퍼편심캠(163a), 제1 스토퍼브레이크(164a) 및 제1 스토퍼캠팔로워가이드부(165a)를 포함할 수 있다.
제1 스토퍼구동부(161a)는 모터 또는 로터리 실린더를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 스토퍼구동부(161a)가 로터리 실린더를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로한다.
제1 스토퍼커플링(162a)은 제1 스토퍼구동부(161a) 및 제1 스토퍼편심캠(163a)과 연결될 수 있다. 제1 스토퍼편심캠(163a)는 제1 스토퍼커플링(162a)에 편심되도록 연결될 수 있다. 이때, 제1 스토퍼편심캠(163a)의 회전 중심과 제1 스토퍼편심캠(163a)의 중심은 수mm정도 이격된 상태일 수 있다. 또한, 제1 스토퍼편심캠(163a)의 회전 중심은 제1 스토퍼커플링(162a)과 연결될 수 있다.
제1 스토퍼브레이크(164a)는 제1 스토퍼편심캠(163a)의 회전 중심과 연결될 수 있다. 이때, 제1 스토퍼브레이크(164a)는 제1 스토퍼편심캠(163a)이 더 이상 회전하지 않도록 할 수 있다. 특히 제1 스토퍼브레이크(164a)는 전자 브레이크, 유압식 블레이크, 공압식 브레이크, 패드형 브레이크 등 다양한 형태일 수 있다.
제1 스토퍼캠팔로워가이드부(165a)는 이동부(120)에 고정되도록 설치될 수 있다. 이때, 제1 스토퍼캠팔로워가이드부(165a)의 내부에는 제1 스토퍼캠팔로워(147)가 배치될 수 있다. 제1 스토퍼캠팔로워가이드부(165a)는 제1 스토퍼캠팔로워(147)의 운동을 가이드하면서 제1 스토퍼캠팔로워(147)의 운동을 제한할 수 있다. 예를 들면, 제1 스토퍼캠팔로워(147)는 제1 스토퍼캠팔로워가이드부(165a)의 내부 측면 중 하나에 접촉할 수 있다. 이러한 경우 제1 스토퍼캠팔로워(147)는 제1 틸팅구동부(150a) 및 제1 스토퍼구동부(161a)의 작동에 따라 제1 스토퍼캠팔로워가이드부(165a)를 따라 상하로 움직일 수 있다. 제1 스토퍼캠팔로워(147)가 상기와 같이 운동하는 동안 제1 스토퍼캠팔로워(147)는 제1 스토퍼캠팔로워가이드부(165a)로 인하여 상하 운동만 할 수 있다. 특히 상기와 같은 경우 안착스테이지(140)는 제1 스토퍼캠팔로워(147)와 연결됨으로써 도 4의 Z축을 중심으로 회전하지 못할 수 있다.
안착스테이지(140)는 안착판(141), 안착스테이지바디부(142), 온도측정부(143), 연결부(144), 제1 틸팅캠팔로워(145), 제2 틸팅캠팔로워(146), 제1 스토퍼캠팔로워(147) 및 제2 스토퍼캠팔로워(148)를 포함할 수 있다.
안착판(141)은 웨이퍼 등과 같은 물체가 안착되도록 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 이때, 안착판(141)은 원형으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 안착판(141)에는 웨이퍼 등을 고정시키는 흡입홀(141a)이 형성될 수 있다. 이때, 흡입홀(141a)은 외부의 진공펌프(미도시)와 연결될 수 있으며, 선택적으로 흡입홀(141a) 내부를 진공으로 유지시킴으로써 웨이퍼 등을 안착판(141)에 고정시킬 수 있다.
안착스테이지바디부(142)는 안착판(141)과 연결될 수 있다. 안착스테이지바디부(142) 내부에는 별도의 히터(미도시)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 히터는 안착스테이지바디부(142) 및 안착판(141) 중 적어도 하나를 가열할 수 있다.
온도측정부(143)는 안착스테이지바디부(142)의 내부에 삽입되도록 설치될 수 있다. 이때, 온도측정부(143)는 안착스테이지바디부(142) 및 안착판(141) 중 적어도 하나의 온도를 측정할 수 있다.
연결부(144)는 이동부(120)와 안착스테이지바디부(142)를 연결할 수 있다. 이때, 연결부(144)는 자동 조심 베어링을 포함할 수 있다.
제1 틸팅캠팔로워(145)는 제1 틸팅구동부(150a)와 대응되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 틸팅캠팔로워(145)는 제1 틸팅캠(154a)과 접촉할 수 있으며, 제1 틸팅캠(154a)의 동작 시 제1 틸팅캠(154a)의 회전 방향의 반대 방향으로 회전할 수 있다.
제2 틸팅캠팔로워(146), 제1 스토퍼캠팔로워(147) 및 제2 스토퍼캠팔로워(148) 각각은 제2 틸팅캠(154b), 제1 스토퍼편심캠(163a) 및 제2 스토퍼편심캠(미도시)에 대응되도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 틸팅캠팔로워(146), 제1 스토퍼캠팔로워(147) 및 제2 스토퍼캠팔로워(148) 각각은 제2 틸팅캠(154b), 제1 스토퍼편심캠(163a) 및 상기 제2 스토퍼편심캠의 회전 시 회전할 수 있다.
탄성부(181)는 이동부(120)와 안착스테이지바디부(142) 사이에 배치되어 이동부(120)와 안착스테이지바디부(142)를 연결할 수 있다. 이때, 탄성부(181)는 이동부(120)와 안착스테이지바디부(142)를 서로 잡아 당기도록 인장력이 가해진 상태일 수 있다.
탄성부(181)는 복수개 구비될 수 있다. 이때, 복수개의 탄성부(181)는 한쌍을 이룰 수 있으며, 한쌍을 구성하는 2개의 탄성부(181)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 이러한 경우 2개의 탄성부(181) 사이에는 제1 틸팅캠팔로워(145), 제2 틸팅캠팔로워(146), 제1 스토퍼캠팔로워(147) 및 제2 스토퍼캠팔로워(148)가 각각 배치될 수 있다. 이러한 경우 탄성부(181)는 제1 틸팅캠(154a)과 제1 틸팅캠팔로워(145)의 접촉을 항상 유지시킬 수 있다. 또한, 탄성부(181)는 제2 틸팅캠(154b)과 제2 틸팅캠팔로워(146), 제1 스토퍼편심캠(163a)과 제1 스토퍼캠팔로워(147) 및 상기 제2 스토퍼편심캠과 제2 스토퍼캠팔로워(148) 각각의 접촉을 항상 유지시킬 수 있다.
한편, 상기와 같은 안착스테이지(140)의 작동을 살펴보면, 안착스테이지(140)는 초기 위치를 설정할 수 있다. 구체적으로 센서부(182) 등을 통하여 안착스테이지(140)의 기 설정된 위치가 맞는지 확인할 수 있다. 이때, 안착스테이지(140)의 위치가 기 설정된 위치가 아닌 것으로 판단되면, 제1 틸팅구동부(150a)의 제1 틸팅캠조절부(155a) 및 제2 틸팅구동부(150b)의 제2 틸팅캠조절부(155b)를 통하여 안착스테이지(140)의 위치를 미세 조정할 수 있다. 특히 상기와 같은 작업을 통하여 안착스테이지바디부(142)의 하면이 제1 틸팅감지부(171) 및 제2 틸팅감지부(172)를 완전히 누른 상태를 유지하도록 할 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 이동부(120)를 승하강시키거나 리프트부(190)를 승하강시키켜 웨이퍼를 안착판(141)에 안착시킬 수 있다. 이후 흡입홀(141a)을 통하여 웨이퍼(미도시)를 안착판(141)에 고정시킬 수 있다.
상기와 같이 웨이퍼의 고정 후 웨이퍼 상의 부품을 픽업하는 등의 작업을 진행할 수 있다. 특히 이러한 작업이 진행되는 동안 안착스테이지(140)는 초기에 설정된 평평도를 갖지 못할 수 있다.
이러한 경우 제1 틸팅감지부(171) 및 제2 틸팅감지부(172)는 안착스테이지(140)의 평평도를 감지할 수 있다. 구체적으로 제1 틸팅감지부(171) 및 제2 틸팅감지부(172)는 안착스테이지(140)가 누르는 정도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 제1 틸팅감지부(171)가 초기에 안착스테이지(140)가 누르는 양을 영으로 설정한 경우 안착스테이지(140)가 초기보다 더 누르는 경우 음의 값을 나타내고, 안착스테이지(140)가 초기보다 덜 누르는 경우 양의 값을 나타낼 수 있다.
상기와 같이 측정된 제1 틸팅감지부(171) 및 제2 틸팅감지부(172)의 값을 근거로 안착스테이지(140)의 틸팅된 정도를 판단할 수 있다. 이때, 안착스테이지(140)의 틸팅된 정도의 판단은 별도의 제어부(미도시)가 구비되어 상기 제어부에 산출할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부는 제1 틸팅감지부(171)에서 측정된 값과 제2 틸팅감지부(172)에서 측정된 값 사이의 차를 근거로 안착스테이지(140)의 틸팅 정도를 기 설정된 수식에 대입하여 연산하거나 기 저장된 테이블에서 비교하여 산출할 수 있다.
상기와 같이 안착스테이지(140)의 틸팅 정도가 산출된 후 제1 틸팅구동부(150a) 및 제2 틸팅구동부(150b) 중 적어도 하나를 작동시켜 안착스테이지(140)의 상면을 평평하게 조절할 수 있다. 이때, 제1 틸팅구동부(150a) 또는 제2 틸팅구동부(150b)가 구동하는 경우 이에 대응하는 제1 스토퍼부(160a) 또는 제2 스토퍼부(160b)도 구동할 수 있다. 이때, 제1 틸팅구동부(150a)가 작동하는 경우와 제2 틸팅구동부(150b)가 작동하는 경우가 동일 또는 유사하므로 제1 틸팅구동부(150a)가 작동하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 틸팅동력생성부(151a)가 작동하면, 제1 틸팅동력생성부(151a)의 회전력이 제1 틸팅기어유닛(152a) 및 제1 틸팅커플링(153a)으로 순차적으로 전달되어 제1 틸팅캠(154a)을 회전시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 틸팅캠(154a)의 운동에 따라 제1 틸팅캠팔로워(145)가 회전하면서 제1 틸팅캠팔로워(145)가 배치된 안착스테이지바디부(142)의 높이가 가변할 수 있다.
상기와 같이 작동하는 경우 제1 스토퍼구동부(161a)도 작동하여 제1 스토퍼커플링(162a)을 회전시켜 제1 스토퍼편심캠(163a)을 회전시킬 수 있다. 이때, 제1 스토퍼편심캠(163a)의 회전 방향, 회전 정도 등은 제1 틸팅동력생성부(151a)의 작동에 대응하여 기 설정된 제1 스토퍼구동부(161a)의 작동 정도에 의해 결정될 수 있다.
상기와 같이 제1 틸팅동력생성부(151a)와 제1 스토퍼구동부(161a)의 작동이 기 설정된 값 만큼 완료된 후 제1 틸팅동력생성부(151a) 및 제1 스토퍼구동부(161a)의 작동이 중지될 수 있다. 이때, 제1 틸팅동력생성부(151a)에 구비된 브레이크를 통하여 제1 틸팅동력생성부(151a)가 작동하는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 제1 틸팅동력생성부(151a)의 작동이 중지되면, 제1 스토퍼구동부(161a)를 작동하여 제1 스토퍼편심캠(163a)으로 안착스테이지바디부(142)를 제1 틸팅캠(154a) 측으로 약간 회전하도록 힘을 가할 수 있다.
구체적으로 제1 스토퍼구동부(161a)를 통하여 제1 스토퍼편심캠(163a)이 회전하여 제1 스토퍼편심캠(163a)이 제1 스토퍼캠팔로워(147)를 가력하도록 할 수 있다. 이때, 제1 스토퍼캠팔로워(147)가 가력되면서 안착스테이지바디부(142)가 상측으로 가력될 수 있다. 이러한 경우 제1 틸팅동력생성부(151a)는 작동이 중지된 상태이므로 제1 틸팅캠(154a)은 더 이상 움직이지 않고, 제1 틸팅캠(154a)이 안착스테이지바디부(142)를 상측으로 가력하고, 제1 스토퍼편심캠(163a)이 안착스테이지바디부(142)를 상측으로 가력함으로써 안착스테이지바디부(142)가 연결부(144)를 중심으로 회전하지 않도록 고정될 수 있다.
상기와 같이 제1 스토퍼편심캠(163a)을 미세 조정한 후 제1 스토퍼구동부(161a)의 작동을 중지시킬 수 있다. 또한, 제1 스토퍼구동부(161a)의 작동이 중지되면, 제1 스토퍼브레이크(164a)를 작동하여 제1 스토퍼편심캠(163a)의 위치를 고정시킬 수 있다.
상기와 같이 제1 틸팅구동부(150a) 및 제1 스토퍼부(160a)가 작동하는 동안 제2 틸팅구동부(150b) 및 제2 스토퍼부(160b)도 상기와 동일 또는 유사하게 작동할 수 있다.
제1 틸팅감지부(171)와 제2 틸팅감지부(172)는 지속적으로 안착스테이지(140)의 틸팅 정도를 감지할 수 있으며, 감지된 값을 근거로 제1 틸팅구동부(150a), 제1 스토퍼부(160a), 제2 틸팅구동부(150b) 및 제2 스토퍼부(160b)가 지속적으로 작동할 수 있다. 이후 제1 틸팅감지부(171) 및 제2 틸팅감지부(172)에서 감지된 값이 기 설정된 값에 도달할 때까지 제1 틸팅구동부(150a) 및 제2 틸팅구동부(150b)를 작동시킬 수 있다. 또한, 제1 틸팅감지부(171) 및 제2 틸팅감지부(172)에서 감지된 값이 기 설정된 값에 도달하면 제1 스토퍼부(160a) 및 제2 스토퍼부(160b)를 상기와 같이 작동시켜 안착스테이지(140)를 고정시킬 수 있다.
상기와 같은 작업이 진행되는 동안 탄성부(181)는 제1 틸팅캠(154a)과 제1 틸팅캠팔로워(145), 제2 틸팅캠(154b)과 제2 틸팅캠팔로워(146), 제1 스토퍼편심캠(163a)과 제1 스토퍼캠팔로워(147) 및 상기 제2 스토퍼편심캠과 제2 스토퍼캠팔로워(148)가 각각 서로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
틸팅 스테이지 시스템(100)은 상기의 경우 이외에도 안착스테이지(140)가 기 설정된 틸팅 정도와 상이한 것으로 판단되면, 외부로 알람을 표시하는 알람부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 알람부는 빛, 이미지, 소리 등을 통하여 외부로 알람을 표시할 수 있다.
따라서 틸팅 스테이지 시스템(100)은 하나의 중심으로 회전한 안착스테이지(140)를 구비함으로써 간단한 구조를 통하여 안착스테이지(140)의 평형도를 조절할 수 있다.
또한, 틸팅 스테이지 시스템(100)은 실시간으로 안착스테이지(140)의 틸팅 정도를 감지함으로써 부재를 안정적으로 고정시키는 것이 가능하고, 시스템의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 틸팅 스테이지 시스템
111: 제1 지지부
112: 제2 지지부
113: 승하강선형가이드부
120: 이동부
130: 구동부
140: 안착스테이지
150a: 제1 틸팅구동부
150b: 제2 틸팅구동부
160a: 제1 스토퍼부
160b: 제2 스토퍼부
171: 제1 틸팅감지부
172: 제2 틸팅감지부
181: 탄성부
182: 센서부
183: 리프트구동부
190: 리프트부

Claims (5)

  1. 제1 지지부;
    상기 제1 지지부로부터 이격되도록 배치되는 제2 지지부;
    상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부를 연결하는 승하강선형가이드부;
    상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에 배치되며, 상기 승하강선형가이드부를 따라 운동 가능하도록 상기 승하강선형가이드부에 배치되는 이동부;
    상기 제2 지지부의 내부에 배치되며, 중심에서 상기 이동부와 회전 가능하도록 연결되는 안착스테이지;
    상기 이동부와 연결되어 상기 이동부를 제1 방향으로 이동시키는 구동부;
    상기 이동부에 설치되어 상기 안착스테이지의 중심으로부터 편심된 상기 안착스테이지 제1 부분을 상기 제1 방향으로 가력하는 제1 틸팅구동부; 및
    상기 제1 틸팅구동부와 일정 각도를 형성하도록 상기 이동부에 설치되며, 상기 안착스테이지의 중심으로부터 편심된 상기 안착스테이지 제2 부분을 상기 제1 방향으로 가력하는 제2 틸팅구동부;를 포함하는 틸팅 스테이지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 틸팅구동부에 설치되며, 상기 제1 부분의 상기 제1 방향으로의 이동양을 측정하는 제1 틸팅감지부; 및
    상기 제2 틸팅구동부에 설치되며, 상기 제2 부분의 상기 제1 방향으로의 이동양을 측정하는 제2 틸팅감지부;를 더 포함하는 틸팅 스테이지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 틸팅구동부 및 상기 제2 틸팅구동부는 각각 상기 제1 틸팅감지부 및 상기 제2 틸팅감지부에서 측정된 값을 근거로 상기 안착스테이지를 틸팅시키도록 작동하는 틸팅 스테이지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 틸팅구동부와 대향하도록 상기 이동부에 배치되는 제1 스토퍼부;를 더 포함하는 틸팅 스테이지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 틸팅구동부와 대향하도록 상기 이동부에 배치되는 제2 스토퍼부;를 더 포함하는 틸팅 스테이지 시스템.
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