KR20130010761A - 향상된 기구적 강성을 갖는 수평수직 이동기구 - Google Patents

향상된 기구적 강성을 갖는 수평수직 이동기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 프로버의 상기 수평 수직 이동 기구에 관한 것이다. 상기 수평 수직 이동 기구는, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 상부 표면의 일정 영역에 장착되어 사전 설정된 이동면의 제1 방향을 따라 이동하도록 구동되는 제1 수평 구동부; 상기 제1 수평 구동부의 상부 표면에 장착되어 상기 제1 방향과 수직되는 이동면의 제2 방향을 따라 이동하도록 구동되는 제2 수평 구동부; 상기 베이스 프레임의 상부 표면의 중심 영역에 장착되어 상기 이동면에 대한 수직 방향을 따라 이동하도록 구동되는 하부 수직 구동부; 및 상기 이동면에 대한 수직 방향을 따라 이동가능하도록 상기 제2 수평 구동부의 상부 표면에 고정 장착되어 제1 및 제2 수평 구동부의 이동에 의해 이동면의 제1 및 제2 방향을 따라 이동하며, 상기 하부 수직 구동부의 상부 표면에 탑재되어 하부 수직 구동부의 이동에 의해 상기 수직 방향으로 이동하는 상부 수직 구동부; 상기 제1 수평 구동부, 제2 수평 구동부, 하부 수직 구동부 및 상부 수직 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 구비한다.

Description

향상된 기구적 강성을 갖는 수평수직 이동기구{Vertical and Horizontal movement apparatus with approved strength}
본 발명은 반도체 검사장비에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 반도체 검사 장비의 척을 수평 및 수직 방향의 정해진 공간상 위치로 이동시킬수 있도록 기구적 강성이 우수한 수평 수직 이동기구 및 구조에 관한 것이다.
반도체 검사 장비인 웨이퍼 프로버(Wafer prober)는 반도체 전공정(前工程)이 모두 완료된 웨이퍼를 대상으로 후공정(後工程)으로 들어가기 직전에, 웨이퍼상에 만들어진 반도체 소자들의 전기적 특성을 검사하여 불량 유무를 확인하는 장비이다.
도 1은 종래의 웨이퍼 프로버의 스테이지를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼 프로버(10)는 수직 및 수평 방향으로의 구동이 가능한 스테이지(100), 상기 스테이지 위에 안착되고 상부표면에 웨이퍼가 탑재되는 척(Chuck; 120), 상기 웨이퍼를 검사하기 위한 전기적 시험장치(130) 및 상기 시험 장치와 연결되어 웨이퍼와 접촉되는 프로브 카드(140)를 포함한다.
프로브 카드의 탐침은 수십개의 전기검사용 핀을 가진것부터 수만개 핀을 가진것까지 다양하게 있으나, 공통적으로 전기적 시험장치와 연결되어 있으며, 전기적 시험장치는 베이스 프레임의 상판에 기계적으로 체결된다. 따라서 전기적 시험장치와 연결된 프로브 카드는 프레임 상판에 체결되어 언제나 변함없는 위치를 탐침에게 제공하게 된다. 그러한 이유로 탐침은 최초 고정된 자리에서 불변으로 위치하게 되고, 척이 상/하, 좌/우로 움직여 탐침과 접촉하게 된다. 한편, 척(Chuck)의 하부에 배치되는 스테이지(Stage)는 수평 수직 이동 기구로서, 원하는 임의의 지점으로 척에 탑재된 웨이퍼를 이동시키는 역할을 한다. 상기 수평 수직 이동 기구는 앞뒤 방향으로 이동시키는 Y축 스테이지, 좌우 방향으로 이동시키는 X축 스테이지, 및 상하 방향으로 이동시키는 Z축 스테이지를 구비한다.
도 1을 참조하면, 종래의 수평 수직 이동 기구는 베이스 프레임(150), 베이스 프레임 위에 탑재된 Y축 스테이지(160), Y축 스테이지 위에 탑재된 X축 스테이지(170), X축 스테이지 위에 탑재된 Z축 스테이지(180)를 구비한다. 즉, 종래의 수평 수직 이동 기구(100)는 Z축, X축, Y축이 베이스 프레임 위에 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다.
도 2는 종래의 웨이퍼 프로버에 편심하중이 가해져 척(Chuck)이 뒤틀린 상태를 예시적으로 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 척의 가장자리에서 검사를 하는 경우 편심하중을 받아 척이 뒤틀어지게 된다. 이론적으로는 척이 뒤틀리지 않는 구조와 강성을 가지도록 설계되어야 할 것이나, 실제로는 편심하중에 의해 척이 뒤틀어지게 되는 것이다. 탐침은 ⓐ처럼 고정되어 있는데 ⓑ처럼 Z축 스테이지가 윗쪽으로 움직여 접촉시키고자 했을 때 접촉하는 핀들 순서로 어느 정도의 접촉하중을 척이 받게 된다. 이때 척이 견디지 못하고 θ만큼 뒤틀리게 됨으로써 결국 탐침의 많은 핀들이 모두 접촉하지 못하고 일부는 접촉불량이 되게 된다.
도 3은 종래의 웨이퍼 프로버가 편심하중에 의해 뒤틀리는 이유를 설명하기 위하여 도시한 상태도이다. 이하, 도 3을 참조하여 편심하중에 의해 척이 뒤틀리고 평탄도가 틀어지는 원인을 살펴본다. 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 척의 가장자리 영역을 검사하기 위하여 편심하중이 가해지면, Z축 스테이지의 롤러(Roller) 베어링이 지렛대 역할을 하여 강성적으로 버티지 못하고 너무나 쉽게 롤링현상이 발생하여 ①처럼 y축 방향으로 변형이 발생한다. 또한, Z축 스테이지를 웨지(Wedge)방식으로 동작시키기 위해서는 ②처럼 모터로 구동해야 하는데 이때 롤러 베어링을 기준으로 순수하게 위쪽만 동작하여야 하나 실제는 아래 받침축까지 반대쪽으로 밀리게 되어 x축 방향으로 왜곡이 발생하게 된다.
한편, 웨이퍼 프로버는 탐침을 청소(Cleanning)하기 위해서는 Z축 스테이지 외곽에 NC(Needle Cleanner)라는 금속수세미를 장착하여 탐침끝에 붙은 이물질을 툭툭털도록 동작시킨다. 이때 NC가 탐침에 접촉하는 순간은 마치 척이 탐침에 접촉하는 순간과 동일하여 매우 강한 편심하중을 받게 된다. 또한, NC는 척보다도 더 외곽에 위치하고 있어 척보다도 더 큰 편심하중을 받기 때문에 더 큰 왜곡이 발생하게 된다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 Z축 스테이지의 기구적 강성을 향상시켜 편심하중이 가해지더라도 뒤틀어지거나 XY 방향으로 이동하는 것을 방지하여 척의 평탄도를 유지할 수 있는 새로운 구조의 수평 수직 이동 기구를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징은 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구에 관한 것으로서, 상기 수평 수직 이동 기구는, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 상부 표면의 일정 영역에 장착되어 사전 설정된 이동면의 제1 방향을 따라 이동하도록 구동되는 제1 수평 구동부; 상기 제1 수평 구동부의 상부 표면에 장착되어 상기 제1 방향과 수직되는 이동면의 제2 방향을 따라 이동하도록 구동되는 제2 수평 구동부; 상기 베이스 프레임의 상부 표면의 중심 영역에 장착되어 상기 이동면에 대한 수직 방향을 따라 이동하도록 구동되는 하부 수직 구동부; 및 상기 이동면에 대한 수직 방향을 따라 이동 가능하도록 상기 제2 수평 구동부의 상부 표면에 고정 장착되어 제1 및 제2 수평 구동부의 이동에 의해 이동면의 제1 및 제2 방향을 따라 이동하며, 상기 하부 수직 구동부의 상부 표면에 탑재되어 하부 수직 구동부의 이동에 의해 상기 수직 방향으로 이동하는 상부 수직 구동부; 상기 제1 수평 구동부, 제2 수평 구동부, 하부 수직 구동부 및 상부 수직 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 구비한다.
전술한 특징에 따른 수평 수직 이동 기구에 있어서, 상기 제1 수평 구동부 및 제2 수평 구동부는 갠트리 구조로 구성되는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 수평 수직 이동 기구에 있어서, 상기 상부 수직 구동부는, 상부에 척(Chuck)을 장착하는 상부 본체; 상기 상부 본체의 측면으로부터 돌출되어 형성된 본체 걸쇠; 제1 측면이 상기 제2 수평 구동부의 제2 슬라이드 부재에 장착되어 고정되며 상기 제1 측면과 대향되는 제2 측면이 상기 상부 본체의 측면을 상하 이동 가능하게 지지하는 상부 본체 가이드; 상기 상부 본체 가이드의 측면으로부터 돌출되어 형성되며 본체 걸쇠가 걸릴 수 있도록 구성된 구동 걸쇠; 상기 구동 걸쇠를 상하 방향으로 이동시키는 제1 모터; 및 상부 본체의 하부면을 지지하는 지지대;를 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 수평 수직 이동 기구에 있어서, 상기 하부 수직 구동부는, 하부 본체; 상기 하부 본체가 상하방향을 따라 이동 가능하도록 하부 본체의 측면을 베이스 프레임에 고정 장착시키는 하부 본체 고정부재; 하부 본체를 상하 방향으로 이동시키는 하부 구동 모듈; 하부 구동 모듈을 구동시키는 제2 모터;를 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 수평 수직 이동 기구에 있어서, 상기 하부 수직 구동부의 중심축은 상기 상부 수직 구동부의 상부로 가해지는 부하의 중심축과 일치하도록 배치되며, 상기 부하는 웨이퍼 프로브의 프로브 카드인 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 수평 수직 이동 기구에 있어서, 상기 제어부는 상기 상부 수직 구동부를 상기 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리만큼 이격시킨 후 고정시키고, 상기 제1 수평 구동부와 제2 수평 구동부를 제어하여 이동면의 원하는 위치로 이동시켜 상기 상부 수직 구동부를 이동면의 원하는 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하며,
상기 상부 수직 구동부를 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리만큼 이격시키기 위하여, 제1 모터를 구동하여 구동 걸쇠를 사전 설정된 제2 거리만큼 상향 이동시키고, 제2 모터를 구동하여 상기 하부 수직 구동부를 최하 높이로 하향 이동시켜, 상부 본체도 하부 수직 구동부에 탑재되어 하향 이동되는 도중에 본체 걸쇠가 구동 걸쇠에 걸려 고정되어 상부 본체가 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리만큼 이격되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 종래의 웨이퍼 프로버와는 달리 스택형 구조의 스테이지를 사용하는 것이 아니라 갠트리형 스테이지를 사용하여 X축 및 Y축 스테이지의 뒤틀림 현상을 없앨 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 수평 수직 이동 기구는 Z축 스테이지를 2개의 Z축 스테이지로 만들어 상, 하에 각각 배치함으로써 편심하중 시 받는 Z축의 무게중심을 베이스 프레임으로 분산시킬 수 있다.
본 발명에 따른 수평 수직 이동 기구는 Z축을 상부 및 하부 수직 구동부로 2개로 분리하고 하부 수직 구동부를 베이스 프레임에 볼팅하여 단단히 고정시킴으로써, 편심 하중이 가해지더라도 베이스 프레임을 통해 완전하게 지탱할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명은 베이스 프레임에 단단히 고정된 하부 수직 구동부가 상부 수직 구동부를 완전하게 지지하도록 구조함으로써, 절대강성을 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구에 있어서, 편심하중에 가해지는 경우 힘이 전달되는 상황을 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼에 가해진 모든 편심하중은 경로 ①을 따라 상부 수직 구동부에서 하부 수직 구동부로 전달된 다음 경로 ②를 따라 베이스 프레임 전체로 전달되어 분산된 후 소멸된다. 따라서, 본 발명에 따른 수평 수직 이동 기구는 편심하중이 가해지더라도 Z축으로 절대적 강성을 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 수평 수직 이동 기구는 척의 평탄도와 Z축의 강성을 서로 분리하여 독립적으로 구현함으로써, 하부 수직 구동부가 강성적 영향을 받는다 할지라도 상부 수직 구동부에 있는 척의 평탄도와 연계되지 않도록 동작된다.
도 1은 종래의 웨이퍼 프로버의 스테이지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 웨이퍼 프로버에 편심하중이 가해져 척(Chuck)이 뒤틀린 상태를 예시적으로 도시한 것이다.
도 3은 종래의 웨이퍼 프로버가 편심하중에 의해 뒤틀리는 이유를 설명하기 위하여 도시한 상태도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 수직 이동 기구를 개략적으로 도시한 단면도로서, 탐침과 웨이퍼가 접촉된 상태를 도시한 것이며, 도 5는 웨이퍼가 탐침으로부터 분리된 상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구가 척에 웨이퍼를 로딩(loading)하거나 언로딩(unloading)하기 위하여 이동된 상태를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구에 있어서, 편심하중에 가해지는 경우 힘이 전달되는 상황을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따른 수평 수직 이동 기구는 수직 방향의 이동가능한 Z축 스테이지의 기구적 강성이 향상된 것으로서, 웨이퍼 프로버에 적용될 수 있으므로 본 명세서에서는 웨이퍼 프로버에 적용된 상태를 예시적으로 설명하나, 그 적용 가능 범위를 웨이퍼 프로버로만 한정하는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 수평 수직 이동 기구(30)는 베이스 프레임(300), 상기 베이스 프레임의 상부 표면의 일정 영역에 장착되어 사전 설정된 이동면의 제1 방향을 따라 이동하도록 구동되는 제1 수평 구동부(310), 상기 제1 수평 구동부의 상부 표면에 장착되어 상기 제1 방향과 수직되는 이동면의 제2 방향을 따라 이동하도록 구동되는 제2 수평 구동부(320), 상기 베이스 프레임의 상부 표면의 중심 영역에 장착되어 상기 제1 및 제2 수평 구동부의 이동면에 대한 수직 방향을 따라 이동하도록 구동되는 하부 수직 구동부(340), 및 상기 제2 수평 구동부의 상부 표면에 고정 장착되어 제1 및 제2 수평 구동부의 이동에 의해 이동면의 제1 및 제2 방향을 따라 이동하며, 상기 하부 수직 구동부의 상부 표면에 탑재되어 하부 수직 구동부의 이동에 의해 상기 수직 방향으로 이동하는 상부 수직 구동부(330), 및 상기 제1 수평 구동부, 제2 수평 구동부, 하부 수직 구동부 및 상부 수직 구동부의 구동을 제어하는 제어부(도시되지 않음)를 구비한다.
상기 제1 수평 구동부(310)는 베이스 프레임의 상부 표면의 일정 영역에 장착되어 사전 설정된 이동면의 제1 방향, 예컨대 이동면의 Y방향을 따라 이동하도록 구동된다. 상기 제1 수평 구동부의 장착 위치는 웨이퍼 프로버의 Y축 방향으로의 이동 반경에 의하여 결정되며, 가능한 넓은 이동 반경을 제공하기 위하여 베이스 프레임의 가장자리 영역에 장착되는 것이 바람직하다.
상기 제1 수평 구동부(310)는 갠트리(Gantry) 구조로 이루어지는데, 구체적으로는 베이스 프레임의 서로 마주보는 가장자리에 각각 나란이 배치되는 한 쌍의 제1 가이드, 상기 한 쌍의 제1 가이드에 각각 양 단부가 결합되어 상기 제1 가이드를 따라 이동하는 제1 슬라이드 부재, 및 상기 제1 슬라이드 부재를 제1 가이드를 따라 이동시키는 제1 구동 유닛을 구비한다. 상기 제1 구동 유닛은 리니어모터로 구현될 수 있으며, 그 외에도 제1 슬라이드 부재 및 제1 가이드에 결합되어 제1 슬라이드 부재를 이동시키는 볼스크류 및 회전 모터 등으로 구성될 수도 있을 것이다.
상기 제2 수평 구동부(320)는 상기 제1 수평 구동부의 상부 표면에 장착되어 상기 제1 방향과 수직되는 이동면의 제2 방향, 예컨대 이동면의 X 방향을 따라 이동하도록 구동된다. 상기 제2 수평 구동부(320)는 상기 제1 수평 구동부의 제1 슬라이드 부재의 상부 표면에 고정 장착되어 제1 수평 구동부의 Y축 방향의 이동에 따라 Y축 방향으로 이동하게 된다.
상기 제2 수평 구동부(320)도 갠트리 구조로 이루어지는데, 구체적으로는 상기 제1 수평 구동부의 제1 슬라이드 부재와 결합되어 상기 제1 슬라이드 부재와 함께 이동하는 한 쌍의 제2 가이드, 상기 한 쌍의 제2 가이드에 각각 양 단부가 결합되어 상기 제2 가이드를 따라 이동하는 제2 슬라이드 부재, 및 상기 제2 슬라이드 부재를 제2 가이드를 따라 이동시키는 제2 구동 유닛을 구비한다. 제2 구동 유닛은 제1 구동 유닛과 동일하므로, 반복되는 설명은 생략한다. 상기 제1 슬라이드 부재와 상기 제2 가이드는 일체형으로 구성될 수 있으며, 분리되어 구성될 수도 있을 것이다. 상기 제2 슬라이드 부재에는 상기 상부 수직 구동부(330)가 고정 장착된다.
상기 하부 수직 구동부(340)는 상기 베이스 프레임의 상부 표면의 중심 영역에 고정 장착되며 상기 제1 및 제2 수평 구동부의 이동면에 대한 수직 방향을 따라 이동하도록 구동된다. 상기 하부 수직 구동부(340)의 중심축은 상기 상부 수직 구동부의 상부 표면으로 가해지는 부하의 중심축과 일치하도록 배치된다. 따라서, 본 발명에 따른 수평 수직 이동 기구가 웨이퍼 프로버에 적용되는 경우, 상부 수직 구동부의 상부에 척(chuck)이 장착되고 웨이퍼가 척에 탑재되며, 전기적 시험 장치와 연결된 프로브 카드(302)가 웨이퍼와 접촉하게 되므로, 상기 하부 수직 구동부의 중심축이 프로브 카드의 중심축과 일치하도록, 하부 수직 구동부의 설치 위치를 설정하는 것이 바람직하다.
상기 하부 수직 구동부(340)는 하부 본체(342), 상기 하부 본체의 측면을 베어링을 개재하여 베이스 프레임에 고정 장착시키는 하부 본체 고정부재(344), 하부 본체를 상하 방향으로 이동시키는 하부 구동 모듈(346), 하부 구동 모듈을 구동시키는 제2 모터(347)를 구비한다. 상기 하부 구동 모듈(346)은 캠 웨지(wedge)를 사용하여, 하부 본체를 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 기구의 하부 구동 모듈은 캠 웨지 뿐만 아니라, 하부 본체를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 동력 전달 매체는 무엇이든지 사용할 수 있을 것이다.
상기 상부 수직 구동부(330)는 상부 본체(332), 상기 상부 본체의 측면으로부터 돌출되어 형성된 본체 걸쇠(333), 제1 측면이 상기 제2 수평 구동부의 제2 슬라이드 부재의 상부 표면에 장착되어 고정되며 상기 제1 측면과 대향되는 제2 측면이 베어링을 개재하여 상기 상부 본체의 측면을 지지하는 상부 본체 가이드(334), 상기 상부 본체 가이드의 측면으로부터 돌출되어 형성되며 본체 걸쇠가 걸릴 수 있도록 구성된 구동 걸쇠(335), 상기 구동 걸쇠를 상하 방향으로 이동시키는 제1 모터(337) 및 상부 본체의 하부면을 지지하는 지지대(338)를 구비한다. 상기 상부 본체(332)는 상부 표면에 척(Chuck;304)이 장착되고 척과 상부 표면의 사이에 회전축 스테이지가 탑재된다.
상기 제어부는 제1 및 제2 수평 구동부의 제1 및 제2 구동 유닛을 제어하여 상부 수직 구동부가 XY 방향을 따라 이동하도록 하고, 상부 수직 구동부 및 하부 수직 구동부의 제1 및 제2 모터를 제어하여 상부 수직 구동부가 Z 방향을 따라 이동하도록 한다.
이하, 제어부의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 수직 이동 기구에 있어서, 탐침과 웨이퍼가 접촉된 상태를 도시한 것이며, 도 5는 웨이퍼가 탐침으로부터 분리된 상태를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 프로버의 제어부는 탐침과 웨이퍼를 접촉시키기 위하여, 웨이퍼 프로버의 제어부는 제1 및 제2 수평 구동부를 제어하여 상부 수직 구동부를 원하는 XY위치로 이동시킨 후, 하부 수직 구동부를 제어하여 상부 수직 구동부를 상향 이동시키게 된다.
먼저, 도 5를 참조하여, 웨이퍼 프로버의 제어부는 제1 및 제2 수평 구동부를 제어하여 상부 수직 구동부를 원하는 XY위치로 이동시키는 과정을 설명한다. 도 5를 참조하면, 제어부는 먼저 상부 수직 구동부의 제1 모터를 구동하여 구동 걸쇠를 사전 설정된 제2 거리만큼 상향 이동시켜 상부 본체의 본체 걸쇠가 구동 걸쇠에 걸려 고정되도록 한다. 다음, 제어부는 하부 수직 구동부의 제2 모터를 구동하여 상기 하부 수직 구동부를 최하 높이로 하향 이동시켜, 상부 수직 구동부가 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리만큼 이격되도록 한다. 그 결과, 상부 수직 구동부는 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리('d')만큼 이격된 상태에서 상부 수직 구동부는 본체 걸쇠가 구동 걸쇠에 걸려 고정된다.
다음, 상부 수직 구동부가 하부 수직 구동부로부터 제1 거리만큼 이격되어 고정된 상태에서, 제어부는 제1 및 제2 수평 구동부의 제1 및 제2 구동 유닛을 제어하여 원하는 XY 위치로 이동시키고, 그 결과 상부 수직 구동부도 원하는 XY 위치로 이동시키게 된다.
도 4를 참조하여, 제어부가 하부 수직 구동부를 제어하여 상부 수직 구동부를 상향 이동시키는 과정을 설명한다.
상부 수직 구동부가 하부 수직 구동부로부터 이격되어 고정된 상태에서 원하는 XY 위치로 이동되면, 상기 제어부는 상부 수직 구동부의 제1 모터를 제어하여 구동 걸쇠를 최하위 위치로 하강시킴으로써, 본체 걸쇠가 위로 올라가는데 지장이 없도록 한다. 다음, 구동 걸쇠가 최하위 위치로 하강함에 따라, 상부 수직 구동부의 상부 본체는 자중에 의해 하강되어 하부 수직 구동부의 상부 표면에 탑재된다. 다음, 상기 제어부는 제2 모터를 제어하여 하부 수직 구동부를 상향 이동시켜 상부 수직 구동부도 함께 상향 이동되도록 함으로써, 웨이퍼와 탐침이 접촉되도록 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구가 척에 웨이퍼를 로딩(loading)하거나 언로딩(unloading)하기 위하여 이동된 상태를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 제어부는 상부 수직 구동부를 하부 수직 구동부로부터 이격시켜 고정시킨 상태에서 제1 및 제2 수평 구동부를 제어하여 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩할 수 있는 위치로 이동시키게 된다.
전술한 바와 같이, 하부 수직 구동부는 XY 위치가 변하지 않으며 베이스 프레임에 단단히 고정되어 상하 방향으로만 이동함으로써, 우수한 강성을 제공하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구의 다른 실시예를 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구를 도시한 단면도이다. 본 실시예에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구는 니들 클리너 모듈이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 프로버의 수평 수직 이동 기구(70)는 상부 수직 구동부의 지지대(720)의 일정 영역에 니들 클리너 척(730)이 탑재된 NC 모듈이 장착된다.
상기 NC 모듈은 상부 표면에 니들 클리너(NC)가 장착된 NC 척(730), 상하 운동이 가능하도록 NC 척의 측면을 제2 수평 구동부에 고정시키고 하부면이 상부 수직 구동부의 지지대위에 장착된 NC 척 가이드(740), 상기 NC 척을 상하 이동시키는 NC 구동 모듈(760), 상기 NC 구동 모듈을 구동시키는 NC 모터(750)를 구비한다.
NC 척은 NC 모터에 의해 상하 이동되며, NC 모듈은 지지대 위에 단단하게 고정 장착된다.
NC 모듈의 동작은 상부 수직 구동부의 동작 과정과 동일하다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 수평 수직 이동 기구는 상하 방향으로 이동되는 Z축 스테이지의 기구적 강성을 향상시킨 것으로서, 웨이퍼 프로버 등과 같이 XYZ 방향으로 이동되어야 하는 장비에 널리 사용될 수 있다.
30, 70 : 수평 수직 이동 기구
300 : 베이스 프레임
310 : 제1 수평 구동부
320 : 제2 수평 구동부
330 : 상부 수직 구동부
340 : 하부 수직 구동부
730 : NC 척
740 : NC 척 가이드
760 : NC 구동 모듈
750 : NC 모터
332 : 상부 본체
333 : 본체 걸쇠
334 : 상부 본체 가이드
335 : 구동 걸쇠
337 : 제1 모터
338, 720 : 지지대
342 : 하부 본체
344 : 하부 본체 고정부재
346 : 하부 구동 모듈
347 : 제2 모터

Claims (9)

  1. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임의 상부 표면의 일정 영역에 장착되어 사전 설정된 이동면의 제1 방향을 따라 이동하도록 구동되는 제1 수평 구동부;
    상기 제1 수평 구동부의 상부 표면에 장착되어 상기 제1 방향과 수직되는 이동면의 제2 방향을 따라 이동하도록 구동되는 제2 수평 구동부;
    상기 베이스 프레임의 상부 표면의 중심 영역에 장착되어 상기 이동면에 대한 수직 방향을 따라 이동하도록 구동되는 하부 수직 구동부; 및
    상기 이동면에 대한 수직 방향을 따라 이동가능하도록 상기 제2 수평 구동부의 상부 표면에 고정 장착되어 제1 및 제2 수평 구동부의 이동에 의해 이동면의 제1 및 제2 방향을 따라 이동하며, 상기 하부 수직 구동부의 상부 표면에 탑재되어 하부 수직 구동부의 이동에 의해 상기 수직 방향으로 이동하는 상부 수직 구동부;
    상기 제1 수평 구동부, 제2 수평 구동부, 하부 수직 구동부 및 상부 수직 구동부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 구비하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 수평 구동부 및 제2 수평 구동부는 갠트리 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 수직 구동부는,
    상부에 척(Chuck)을 장착하는 상부 본체;
    상기 상부 본체의 측면으로부터 돌출되어 형성된 본체 걸쇠;
    제1 측면이 상기 제2 수평 구동부의 제2 슬라이드 부재에 장착되어 고정되며 상기 제1 측면과 대향되는 제2 측면이 상기 상부 본체의 측면을 상하 이동 가능하게 지지하는 상부 본체 가이드;
    상기 상부 본체 가이드의 측면으로부터 돌출되어 형성되며 본체 걸쇠가 걸릴 수 있도록 구성된 구동 걸쇠;
    상기 구동 걸쇠를 상하 방향으로 이동시키는 제1 모터; 및
    상부 본체의 하부면을 지지하는 지지대;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하부 수직 구동부는,
    하부 본체;
    상기 하부 본체가 상하방향을 따라 이동 가능하도록 하부 본체의 측면을 베이스 프레임에 고정 장착시키는 하부 본체 고정부재;
    하부 본체를 상하 방향으로 이동시키는 하부 구동 모듈;
    하부 구동 모듈을 구동시키는 제2 모터;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하부 수직 구동부의 중심축은 상기 상부 수직 구동부의 상부로 가해지는 부하의 중심축과 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
  6. 제5항에 있어서, 상기 부하는 웨이퍼 프로브의 프로브 카드인 것을 특징으로 하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 상부 수직 구동부를 상기 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리만큼 이격시킨 후 고정시키고, 상기 제1 수평 구동부와 제2 수평 구동부를 제어하여 이동면의 원하는 위치로 이동시켜 상기 상부 수직 구동부를 이동면의 원하는 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하며,
    상기 상부 수직 구동부를 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리만큼 이격시키기 위하여, 제1 모터를 구동하여 구동 걸쇠를 사전 설정된 제2 거리만큼 상향 이동시키고, 제2 모터를 구동하여 상기 하부 수직 구동부를 최하 높이로 하향 이동시켜, 상부 본체도 하부 수직 구동부에 탑재되어 하향 이동되는 도중에 본체 걸쇠가 구동 걸쇠에 걸려 고정되어 상부 본체가 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리만큼 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 상부 수직 구동부를 상기 하부 수직 구동부로부터 사전 설정된 제1 거리만큼 이격된 상태에서 상기 상부 수직 구동부가 자중에 의하여 하강하여 하부 수직 구동부의 상부 표면에 탑재시키고, 상기 하부 수직 구동부를 원하는 위치로 상향 이동시켜 상부 수직 구동부를 상향 이동시키는 것을 특징으로 하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수평 수직 이동 기구는 상기 상부 수직 구동부의 지지대위에 탑재된 니들 클리너(NC) 모듈을 더 구비하고,
    상기 NC 모듈은
    상부 표면에 니들 클리너(NC)가 장착된 NC 척;
    상하 운동이 가능하도록 NC 척의 측면을 제2 수평 구동부에 고정시키고 하부면이 상부 수직 구동부의 지지대위에 장착된 NC 척 가이드;
    상기 NC 척을 상하 이동시키는 NC 구동 모듈;
    상기 NC 구동 모듈을 구동시키는 NC 모터;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기구적 강성이 향상된 수평 수직 이동 기구.
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