KR20230051377A - 기판 이송 장치 및 이를 이용한 기판 이송 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 이송 대상물인 기판의 전면을 비접촉 상태로 홀딩하는 복수의 홀딩면들을 각각 갖는 복수의 모듈들을 포함하며, 상기 기판과 적어도 제1 거리까지 근접하도록 이동하는 몸체부 -상기 복수의 홀딩면들은 각각 상기 기판의 상기 전면의 모서리들과 중첩하는 적어도 하나의 변들을 가짐-; 상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되며 부압(negative pressure)을 형성하여 상기 제1 거리에 배치된 상기 기판에 흡입력을 제공하는 복수의 진공홀들; 상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되며 정압(positive pressure)을 형성하여 상기 흡입력에 의해 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 근접한 상기 기판에 부양력을 제공하는 복수의 에어홀들; 및 상기 복수의 홀딩면들의 상기 적어도 하나의 변들을 연장하여 정의되는 홀딩 영역의 크기가 상기 기판의 상기 전면의 크기에 대응되도록 상기 복수의 모듈들 사이의 간격을 조절하는 구동부를 포함하는 기판 이송 장치를 제공한다.

Description

기판 이송 장치 및 이를 이용한 기판 이송 방법{SUBSTRATE TRANSFER APPARATUS AND METHOD OF USING THE SAME}
본 발명은 기판 이송 장치 및 이를 이용한 기판 이송 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 웨이퍼가 다이싱된 다이(die)를 다른 웨이퍼의 표면에 직접 본딩하는 다이렉트 본딩(direct bonding)에 대한 요구가 증가하고 있다. 다이렉트 본딩은 다이와 웨이퍼의 접합면을 각각 플라즈마 처리하고, 다이를 이송하여 웨이퍼에 부착하고 있다. 그러나, 다이를 이송하기 위해 홀딩하는 과정에서, 다이의 플라즈마 처리된 면이 오염되는 문제가 발생하고 있다. 이에 따라, 다이를 이송하는 과정에서, 다이가 오염되는 것을 방지하기 위한 연구가 계속되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 다이를 비접촉 홀딩하여 다이의 오염이 방지되며, 다이 홀딩 영역의 크기가 다이의 전면의 크기에 대응되도록 변형되어, 다양한 크기의 다이를 비접촉 홀딩할 수 있는 기판 이송 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는, 이송 대상물인 기판의 전면을 비접촉 상태로 홀딩하는 복수의 홀딩면들을 각각 갖는 복수의 모듈들을 포함하며, 상기 기판과 적어도 제1 거리까지 근접하도록 이동하는 몸체부 -상기 복수의 홀딩면들은 각각 상기 기판의 상기 전면의 모서리들과 중첩하는 적어도 하나의 변들을 가짐-; 상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되며 부압(negative pressure)을 형성하여 상기 제1 거리에 배치된 상기 기판에 흡입력을 제공하는 복수의 진공홀들; 상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되며 정압(positive pressure)을 형성하여 상기 흡입력에 의해 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 근접한 상기 기판에 부양력을 제공하는 복수의 에어홀들; 및 상기 복수의 홀딩면들의 상기 적어도 하나의 변들을 연장하여 정의되는 홀딩 영역의 크기가 상기 기판의 상기 전면의 크기에 대응되도록 상기 복수의 모듈들 사이의 간격을 조절하는 구동부를 포함하는 기판 이송 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 이송 대상물인 기판의 전면에 제1 방향을 따라 제1 거리까지 근접하여, 상기 기판을 각각 비접촉 상태로 홀딩하는 복수의 홀딩면들을 갖는 복수의 홀딩 부재들; 상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되어 상기 기판에 흡입력을 제공하는 복수의 진공홀들; 상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되어 상기 기판에 상기 흡입력에 반대되는 부양력을 제공하는 복수의 에어홀들; 및 상기 복수의 홀딩 부재들 사이의 간격을 조절하여 상기 복수의 홀딩면들을 연장한 홀딩 영역의 크기를 상기 기판의 상기 전면의 크기에 대응시키는 간격 조절부를 포함하는 기판 이송 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 이송 대상물인 기판의 전면을 비접촉 상태로 홀딩하는 복수의 홀딩면들을 각각 갖는 복수의 모듈들을 포함하는 몸체부 -상기 복수의 홀딩면들은 각각 상기 기판의 상기 전면의 모서리들과 중첩하는 적어도 하나의 변들을 가짐-; 상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되며 상기 기판에 흡입력을 제공하는 복수의 진공홀들; 상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되며 상기 기판에 상기 흡입력에 반대되는 부양력을 제공하는 복수의 에어홀들; 상기 복수의 모듈들 사이의 간격을 조절하는 구동부; 상기 기판의 전면을 촬영하는 카메라 유닛; 및 상기 카메라 유닛에서 촬영된 화상이미지를 기초로 상기 전면의 크기를 산출하고 상기 복수의 홀딩면들을 연장한 홀딩 영역의 크기가 상기 전면의 크기에 대응되도록 상기 구동부를 통해 상기 복수의 모듈들의 간격을 조절하는 제어부를 포함하는 기판 이송 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 이송 대상물인 기판의 전면을 촬영하여 화상이미지를 획득하는 단계; 상기 화상이미지를 기초로 상기 기판의 상기 전면의 크기를 식별하는 단계; 상기 전면의 크기를 기초로, 상기 기판의 상기 전면을 비접촉 상태로 홀딩하는 복수의 홀딩면들을 연장한 홀딩 영역의 크기가 상기 전면의 크기에 대응되도록 상기 복수의 홀딩면들 사이의 간격을 조절하는 단계; 및 상기 기판을 비접촉 상태로 홀딩하는 단계를 포함하는 기판 이송 방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 기판 이송 장치는, 다이를 비접촉 홀딩하여 이송하므로 다이의 표면이 기판 이송 장치와 접하여 오염되는 것이 방지될 수 있으며, 다이 홀딩 영역의 크기가 다이의 전면의 크기에 대응되도록 변형되므로 다양한 크기의 다이를 비접촉 홀딩할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 이송 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'방향에서 본 개략적인 측단면도이다.
도 3a은 도 2의 II 방향에서 본 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 기판 이송 장치의 모듈이 몸체부의 중심을 향해 이동한 상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 2의 기판 이송 장치에 기판이 홀딩된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 기판 이송 장치에 홀딩된 기판이 정위치로 복원되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 내지 도 12는 도 2의 기판 이송 장치의 변형예이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 이송 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 14는 도 13의 기판 이송 장치의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 이송 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 다음과 같이 설명한다.
도 1 내지 도 3b를 참조하여, 일 실시예에 의한 기판 이송 장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 이송 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I'방향에서 본 개략적인 측단면도이다. 도 3a은 도 2의 II 방향에서 본 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 기판 이송 장치의 모듈이 이동한 상태를 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 이송 장치(10)는 다이싱 테이프(DT)에 부착된 기판(D)을 옮기는 데에 사용될 수 있다. 일 실시예의 경우, 예를 들어, 기판(D)은 TSV(Through Silicon Via)가 형성된 다이(die)일 수 있다. 또한, 기판(D)의 상면(DA)은 후속 공정을 위해, 플라즈마 처리될 수 있다. 후속 공정은 기판(D)을 웨이퍼(wafer)의 표면에 직접 접합하는, 이른바 다이렉트 본딩(direct bonding) 공정일 수 있다. 일 실시예의 경우, 기판(D)이 정사각형인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 기판(D)은 직사각형 또는 원형과 같이 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 일 실시예의 경우, 기판(D)은 10mm × 10mm의 크기를 갖는 정사각형의 형상일 수 있다. 또한, 기판(D)은 100㎛ 이하의 두께일 수 있다. 실시예에 따라, 기판(D)은 50㎛ 이상 100㎛ 이하의 두께일 수 있다.
도 2를 참조하면, 다이싱 테이프(DT)의 상면에 부착된 기판(D)은 하면에 배치된 다이 이젝터(DE)의 지지부(GP)에 의해 전체적으로 승강되며, 이젝트 핀(EP)에 의해, 이젝트 핀(EP)과 맞닿는 중앙 영역을 제외한 대부분의 영역이 다이싱 테이프(DT)에서 분리될 수 있다. 기판 이송 장치(10)는 다이싱 테이프(DT)에서 분리된 기판(D)을 홀딩(holding)하여 이송할 수 있다. 기판(D)의 상면(DA)이 플라즈마 처리된 경우, 기판 이송 장치(10)가 기판(D)의 상면(DA)과 직접 접하여 홀딩하면, 플라즈마 처리된 상면(DA)에 오염이 발생할 수 있다. 이 경우, 기판(D)을 웨이퍼에 본딩하는 과정에서, 기판(D)의 접촉력이 약화되어 접촉면에 보이드(void)가 형성되는 불량이 발생될 수 있다. 일 실시예의 기판 이송 장치(10)는 기판(D)의 상면(DA)에 직접 접촉하지 않고 홀딩하는 이른바 비접촉 홀딩을 할 수 있다. 이하에서는 기판 이송 장치(10)에 대해 자세하게 설명한다.
기판 이송 장치(10)는 몸체부(100)와 구동부(140)를 포함할 수 있다. 몸체부(100)는 복수의 모듈들을 포함할 수 있으며, 구동부(140)는 복수의 모듈들 사이의 간격을 조절할 수 있다.
몸체부(100)는 대략적으로 사각 기둥 형상인 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)이 이웃하여 배치된 구조일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)은 구동부(140)에 의해 수평면(XY면)을 따라 이동되며, 사이의 간격이 조절될 수 있다. 이에 대해서는 자세하게 후술한다. 일 실시예는 몸체부(100)가 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 몸체부(100)는 2개, 3개 또는 5개 이상의 모듈들로 이루어질 수 있다.
구동부(140)는 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 상부에 배치되어, 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)을 몸체부(100)의 중심축(C)에서 외곽 방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 구동부(140)는 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)을 실질적으로 동일한 속도로 이동시킬 수 있다. 구동부(140)는 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)를 각각 선형적으로 이동시킬 수 있는 복수의 구동부들을 포함할 수 있다. 일 실시예는 구동부(140)는 몸체부(100)의 모듈들 개수에 대응되는 제1 내지 제4 구동부들(140A, 140B, 140C, 140D)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 하나의 구동부(140)가 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)을 모두에 이동하게 할 수도 있다. 구동부(140)는 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)을 몸체부(100)의 중심축(C)에서 외곽 방향으로 선형적으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동부(140)는 리니어 스테이지(linear stage)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3a를 참조하면, 몸체부(100)를 이루는 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 각각의 하면(110)에는 기판(D)과 직접 마주하는 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)은 기판(D)의 상면(DA)과 실질적으로 동일한 크기인 홀딩 영역(HA)을 정의할 수 있다. 홀딩 영역(HA)은 기판(D)이 비접촉 홀딩되는 영역으로 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)을 연결한 영역을 의미한다. 즉, 홀딩 영역(HA)은 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)이 기판(D)의 모서리들과 중첩하는 변들을 연결한 영역을 의미한다. 따라서, 홀딩 영역(HA)은 구동부(140)의 의해 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)이 수평면(XY면)을 따라 이동함에 따라, 형태가 다양하게 변형될 수 있다. 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)은 몸체부(100)의 중심축(C)을 기준으로 서로 대칭적으로 배열되고, 서로 동일한 크기로 형성될 수 있다. 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)은 홀딩 영역(HA)이 몸체부(100)의 하면(110)의 중앙 영역에 배치되도록 위치할 수 있다. 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)의 주변에는 둘레 영역(112)이 배치될 수 있다. 둘레 영역(112)은 제1 내지 제4 둘레 영역(112A, 112B, 112C, 112D)을 포함할 수 있다. 다만, 실시예에 따라서 둘레 영역(112)은 생략될 수도 있다.
제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)은 각각 기판(D)이 다이싱 테이프(DT)에서 완전히 분리되어 몸체부(100)로 향하여 이동하게 하는 흡입력인 부압(negative pressure, NP)을 인가할 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)은 부압(NP)이 인가된 기판(D)이 몸체부(100)의 표면에 직접 접촉하지 않게 하는 부양력인 정압(positive pressure, PP)을 동시에 제공할 수 있다. 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)은 서로 동일한 크기의 부압과 정압을 제공하도록 구성될 수 있다.
제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)에는 각각 부압(NP)을 제공하는 진공홀들(113) 및, 정압(PP)을 제공하는 에어홀들(114)이 분산 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)에는 기판(D)에 각각 동일한 부압(NP)을 제공하기 위해, 동일한 개수의 진공홀들(113)이 배치될 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)에는 기판(D)에 각각 동일한 정압(PP)을 제공하기 위해, 동일한 개수의 에어홀들(114)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)에 배치된 진공홀들(113) 및 에어홀들(114)은 몸체부(100)의 중심축(C)을 기준으로 대칭 형태로 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 진공홀들(113)은 진공원(120)에 연결되어, 주변의 공기를 흡입함으로써, 진공홀들(113)의 주변에 부압(NP)을 형성할 수 있다. 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)은 동일한 진공원(120)에 연결되어, 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D) 각각에 배치된 진공홀들(113)이 서로 동일한 부압(NP)을 형성하도록 할 수 있다.
진공홀들(113)은 기판(D)이 다이싱 테이프(DT)에서 분리되어 홀딩 영역(HA)을 향하여 부양할 수 있을 정도의 충분한 부압을 제공할 수 있다. 즉, 진공홀들(113)은 기판(D)이 하중(DW)을 극복하고 공중에 부양될 수 있을 정도의 부압(NP)을 제공할 수 있다. 진공홀들(113)에서 제공되는 부압(NP)은 홀딩 영역(HA)에서 소정의 거리인 제1 거리(G1)까지만 유효한 압력이 미치도록 세기가 조절될 수 있다. 따라서, 몸체부(100)가 기판(D)에 제1 거리(G1) 이하의 거리로 근접한 경우에만, 기판(D)이 부양될 수 있다. 일 실시예의 경우, 진공홀들(113)에서 제공되는 부압(NP1)의 크기는, 기판(D)의 하중(DW)에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 진공홀들(113)은 서로 동일한 크기의 폭(HD1)을 가질 수 있다. 또한, 진공홀들(113)은, 부압(NP)이 홀딩 영역(HA)의 일부 영역에 집중되지 않도록, 홀딩 영역(HA)의 중심축(C)을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 또한, 진공홀들(113)은 기판(D)에 균일하게 부압이 인가되도록 동일한 간격으로 분산되어 배치될 수 있다. 진공홀들(113)은 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있으며, 장공(long hole)의 형상으로 형성될 수도 있다. 일 실시예의 경우, 진공홀들(113)이 원형으로 형성된 경우를 예로 들어 설명하였다.
진공홀들(113) 중 홀딩 영역(HA)의 각 모서리(HAS)에 인접하도록 배치된 진공홀들(113)은 기판(D)이 홀딩 영역(HA)에 자동 정렬되도록 하기 위한 것으로, 홀딩 영역(HA)의 각 모서리(HAS)에 접하도록 배치될 수 있으나, 실시예에 따라서는, 공정상 허용되는 소정의 마진(HG)을 두고 각 모서리(HAS)와 이격될 수도 있다. 진공홀들(113) 중 홀딩 영역(HA)의 각 모서리(HAS)에 인접하여 배치된 진공홀들(113)은 부양된 기판(D)이 홀딩 영역(HA)과 정확하게 매치되는 정위치에 배치되도록 가이드하는 역할을 할 수 있다.
도 3a 내지 도 4를 참조하면, 에어홀들(114)은 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)에 소정의 간격으로 분산 배치될 수 있다. 에어홀들(114)은 압축 공기원(130)에 연결되어, 압축 공기원(130)에서 공급되는 압축 공기를 분사하여, 에어홀들(114)의 주변에 정압(PP)을 형성할 수 있다. 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)은 동일한 압축 공기원(130)에 연결되어, 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D) 각각에 배치된 에어홀들(114)이 서로 동일한 정압(PP)을 형성하도록 할 수 있다.
에어홀들(114)에 의해 제공되는 정압(PP)은, 진공홀들(113)의 부압(NP)에 의해 홀딩 영역(HA)으로 흡인된 기판(D)이, 홀딩 영역(HA)에 직접 접하지 않도록 하는 부양력을 제공할 수 있다. 즉, 에어홀들(114)은 진공홀들(113)의 부압(NP)과 반대되는 방향으로 작용하는 정압(PP)을 제공할 수 있다. 에어홀들(114)의 폭(HD2)은 진공홀들(113)의 폭(HD1)보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 에어홀들(114)의 개수는 진공홀들(113)의 개수보다 많게 배치될 수 있다. 에어홀들(114)을 통해 공급되는 정압(PP)은 진공홀들(113)에 의해 공급되는 부압(NP)이 작용하는 제1 거리(G1)보다 작은 제2 거리(G2)에 작용하도록 조절될 수 있다. 즉, 진공홀들(113)에 의해 제공되는 부압(NP)의 총합의 크기는 에어홀들(114)에서 제공하는 정압(PP)의 총합의 크기보다 클 수 있다. 따라서, 몸체부(100)가 기판(D)과 제1 거리(G1) 내로 접근하면, 기판(D)에 부압(NP)이 작용하여, 기판(D)이 다이싱 테이프(DT)에서 분리되어 부양될 수 있다. 또한, 부양되는 기판(D)이 몸체부(100)와 제2 거리(G2) 내로 접근하면, 기판(D)에 정압(PP)이 작용하여, 기판(D)은 몸체부(100)의 홀딩 영역(HA)에 비접촉 홀딩될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)의 적어도 일 측면에는 제1 내지 제4 둘레 영역(112A, 112B, 112C, 112D)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 둘레 영역(112A, 112B, 112C, 112D)은 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)의 각각의 적어도 일 측면에 소정의 폭으로 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 둘레 영역(112A, 112B, 112C, 112D)은 제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)에 대하여 소정의 경사각(θ1)을 갖는 경사면으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제4 둘레 영역(112A, 112B, 112C, 112D)은 홀딩 영역(HA)의 둘레에 배치될 수 있다. 둘레 영역(112)은 홀딩 영역(HA)의 둘레에 배치되어, 진공홀들(113)에 의해 인가되는 부압(NP)과, 에어홀들(114)에 의해 인가되는 정압(PP)이 주변의 기류에 의해 의도하지 않은 영향을 받는 것을 차단할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여, 홀딩 영역(HA)에 대하여 설명한다. 도 3a는 기판 이송 장치(10)의 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)이 서로 이격된 상태를 도시한 평면도이다. 도 3b는 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)이 몸체부(100)의 중심축(C)을 향해 이동하여 제1 내지 제4 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)이 밀집한 상태를 도시한 평면도이다.
홀딩 영역(HA)은 기판(D)의 상면에 대응되도록 실질적으로 동일한 형상과 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(D)이 사각형인 경우, 홀딩 영역(HA)도 사각형의 형상일 수 있으며, 기판(D)이 원형인 경우, 홀딩 영역(HA)도 원형일 수 있다. 예를 들어, 기판(D)이 사각인 경우, 홀딩 영역(HA)의 가로폭(HAW1)과 세로폭(HAW2)은 도 1에 도시된 기판(D)의 가로폭(W1)과 세로폭(W2)에 대응되는 크기일 수 있다.
홀딩 영역(HA)의 크기와 기판(D)의 크기가 서로 동일하면, 기판(D)이 홀딩 영역(HA)에 자동으로 정렬되는 효과가 극대화될 수 있다. 따라서, 기판(D)의 크기가 달라지면, 홀딩 영역(HA)의 크기도 대응되어 달라져야 한다. 그러나, 몸체부(100)가 일체로 형성된 경우, 홀딩 영역(HA)의 크기를 바꾸기 위해서는, 몸체부(100)를 교체하여야 하므로, 많은 시간이 소모될 수 있다. 일 실시예의 경우, 몸체부(100)의 모듈들 사이의 간격을 조절하여 홀딩 영역(HA)의 크기를 바꿀 수 있으므로, 홀딩 영역(HA)의 크기를 바꾸는 데에 소모되는 시간을 획기적으로 단축할 수 있다.
도 5는, 기판(D)이 홀딩 영역(HA)의 정위치에 홀딩되지 못한 경우에, 제2 진공홀(113B)에 의해 기판(D)이 자동 정렬되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 기판(D)이 홀딩 영역(HA)의 정위치에 정확히 매칭되지 못하여, 기판(D)의 일부 영역(B1)이 홀딩 영역(HA)의 외부로 돌출되고, 다른 일부 영역(B2)은 진공홀들(113)에 중첩하도록 배치된 경우된 경우이다. 이 경우, 일부 영역(B1)의 제1 측면(DS1)과 제2 측면(DS2)에는 대기압이 인가된다. 반면에, 다른 일부 영역(B2)의 제3 측면(DS3) 및 제4 측면(DS4)에는, 진공홀(113B)에 부압이 인가된다. 따라서, 기판(D)의 제3 측면(DS3)과 제4 측면(DS4)에는 인가된 부압을 상쇄하는 방향으로 복원력(F1, F2)이 작용하게 된다. 그 결과, 기판(D)은 복원력(F1, F2)의 합력(F3) 방향으로 이동하여, 홀딩 영역(HA)에 정위치 될 수 있다. 따라서, 기판(D)은 홀딩 영역(HA)과 정확히 매치되는 정위치에 자동 정렬될 수 있다.
제1 내지 제4 홀딩면들(111A, 111B, 111C, 111D)에 배치된 진공홀의 형상 및 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 도 6a 및 도 6b를 참조하여, 진공홀의 변형예에 대해 설명한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 홀딩 영역(HA)의 중앙에 위치한 제1 영역(A21)에 배치된 제1 진공홀들(213-1)의 폭을, 제1 영역(A21)의 둘레에 위치한 제2 영역(A22)에 배치된 제2 진공홀들(213-2)의 폭과 상이하게 할 수 있다. 예를 들어, 제1 진공홀들(213-1)의 폭을 제2 진공홀들(213-2)의 폭 보다 작게 할 수 있다.
또한, 홀딩 영역(HA)의 각 모서리와 인접하여 배치된 제2 진공홀들(213-2)에 단차진 그루브(groove)(T)를 형성하여 홀딩 영역(HA)의 표면 보다 낮은 레벨로 형성할 수 있다. 제2 진공홀들(213-2)에 형성된 그루브(T)는 홀딩 영역(HA)의 모서리를 향하도록 형성될 수 있다. 그루브(T)는 제2 진공홀들(213-2)의 상부에 기판이 홀딩된 상태에서도, 제2 진공홀들(213-2)로 공기가 유입될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다. 따라서, 그루브(T)가 형성되지 않은 영역에 비해, 홀딩 영역(HA)에 기판이 홀딩된 기판의 꼭지점 영역에 인가되는 부압이 감소될 수 있다
또한, 제1 진공홀들(213-1)과 제2 진공홀들(213-2)은 각각 테이퍼진 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2 진공홀들(213-2)의 입구 영역(213-2A)은 내부 영역(213-2B)에 비해 넓은 단면적을 가질 수 있다. 진공홀은 단면적이 넓어질수록, 진공홀의 내부에 인가되는 부압을 원하는 세기로 균일하게 유지하는 것이 어려워지는 문제가 발생할 수 있다. 일 실시예는, 입구 영역(213-2A) 보다 진공원에 상대적으로 가까운 내부 영역(213-2B)을 좁게 형성하여, 내부 영역(213-2B)의 내부 부압(NP2B)을 원하는 세기로 유지할 수 있다. 또한, 입구 영역(113-2A)은 내부 영역(113-2B) 보다 넓은 단면적을 갖도록 형성되어, 내부 부압(NP2B) 보다 작은 크기의 표면 부압(NP2A)을 보다 넓은 영역에 미치게 할 수 있다.
홀딩 영역(HA)을 형성하는 모듈들의 형상 및 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 도 7(a) 내지 도 12를 참조하여, 기판 이송 장치의 변형예에 대해 설명한다. 앞서 설명한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 구성으로 이해될 수 있다. 설명이 반복되는 것을 방지하기 위해 동일한 도면부호에 대한 설명은 생략한다.
도 7(a) 내지 7(c)는 각각 기판 이송 장치의 몸체부를 이루는 모듈들이 몸체부의 중심축을 기준으로 대칭적으로 분할된 예들을 보여준다.
도 7(a)은 몸체부(300)가 X축을 기준으로 대칭적으로 분할된 제1 및 제2 모듈들(300A, 300B)을 포함하는 경우이다. 제1 및 제2 모듈들(300A, 300B)은 Y축방향을 따라 대칭적으로 이동할 수 있다.
도 7(b)은 몸체부(400)가 Y축을 기준으로 대칭적으로 분할된 제1 및 제2 모듈들(400A, 400B)을 포함하는 경우이다. 제1 및 제2 모듈들(400A, 400B)은 X축방향을 따라 대칭적으로 이동할 수 있다.
도 7(c)는 몸체부(500)가 몸체부(500)의 중심축(C)을 기준으로 X축 방향과 Y축 방향으로 이동하는 제1 내지 제4 모듈들(500A, 500B, 500C, 500D)을 포함하는 예이다.
도 8(a) 내지 8(c)는 각각 기판 이송 장치의 몸체부를 이루는 모듈들이 몸체부의 중심축을 기준으로 대칭적으로 분할되고, 몸체부의 중심축에 빈공간이 형성된 경우이다. 몸체부의 중심축에 배치된 빈공간은 모듈 이외의 기구들을 배치하기 위한 공간으로 사용될 수 있다. 도 8(a) 내지 도 8(c)는 각각 제1 내지 제4 모듈들은 몸체부(600, 700, 800)의 중심축(C)에 배치된 빈공간(ES)을 기준으로 XY축 방향으로 이동하는 경우이다.
도 8(a)의 몸체부(600)는 중심축(C)을 기준으로 XY축 방향으로 대칭적으로 이동하는 제1 내지 제4 모듈들(600A, 600B, 600C, 600D)을 포함하는 경우이다. 도 8(b)의 몸체부(700)는 중심축(C)을 기준으로 XY축 방향으로 대칭적으로 이동하는 제1 내지 제4 모듈들(700A, 700B, 700C, 700D)을 포함하며, 중심축(C)에 도 8(a)와 상이한 형상의 빈공간(ES)이 배치된 경우이다. 도 8(c)의 몸체부(800)는 중심축(C)을 기준으로 XY축 방향으로 대칭적으로 이동하는 제1 내지 제4 모듈들(800A, 800B, 800C, 800D)을 포함하는 경우이다.
도 9(a) 및 도 9(b)는 각각 기판 이송 장치의 몸체부의 중심축에 모듈이 추가된 경우이다.
도 9(a)는 몸체부(900)의 중앙에 중앙 모듈(900CA)이 배치되며, 중앙 모듈(900CA)의 둘레에 제1 내지 제4 모듈(900A, 900B, 900C, 900D)가 배치된 경우이다. 중앙 모듈(900CA)은 움직이지 않고 고정될 수 있으며, 제1 내지 제4 모듈(900A, 900B, 900C, 900D)은 중앙 모듈을 중심으로 대칭적으로 이동할 수 있다. 몸체부에 홀딩되는 기판의 크기가 커지게 되면, 기판의 중앙영역이 충분한 흡입력을 받지 못하여 하부로 처지는 문제가 발생할 수 있다. 일 실시예는 몸체부의 중심축에 중앙 모듈(900CA)이 추가되어 기판의 중앙영역에 추가적인 흡입력을 제공할 수 있다.
도 9(b)는 몸체부(1000)의 중앙에 중앙 모듈(1000CA)이 배치되며, 중앙 모듈(1000CA)의 둘레에 제1 내지 제8 모듈(1000A, 1000B, 1000C, 1000D, 1000E, 1000F, 1000G, 1000H)가 배치된 경우이다.
도 10은 몸체부(1100)가 제1 내지 제6 모듈들(1100A, 1100B, 1100C, 1100D, 1100E, 1100F)을 포함하며, 제1 내지 제6 모듈들(1100A, 1100B, 1100C, 1100D, 1100E, 1100F)이 몸체부(1100)의 중심축(C)을 기준으로 방사상으로 이동하는 경우이다.
도 11은, 몸체부(1200)에 포함된 제1 내지 제4 모듈들(1200A, 1200B, 1200C, 1200D)에 각각 포함된 홀딩면(1211A, 1211B, 1211C, 1211D)의 각 면에 둘레 영역이 형성된 경우이다.
도 12는 기판 이송 장치의 몸체부(1300)가 웨이퍼(wafer)를 비접촉 홀딩하는 경우이다. 몸체부(1300)의 중심축(C)에서 방사상으로 복수의 모듈어레이들(1300A, 1300B, 1300C, 1300D, 1300E, 1300F, 1300G, 1300H)이 배치되며, 각각의 모듈어레이들(1300A, 1300B, 1300C, 1300D, 1300E, 1300F, 1300G, 1300H)은 복수의 모듈들을 포함하는 경우이다. 예를 들어, 제1 모듈어레이(1300A)는 제1 내지 제3 모듈(1300A-1, 1300A-2, 1300A-3)을 포함할 수 있다. 복수의 모듈어레이들(1300A, 1300B, 1300C, 1300D, 1300E, 1300F, 1300G, 1300H)과 복수의 모듈어레이들(1300A, 1300B, 1300C, 1300D, 1300E, 1300F, 1300G, 1300H)에 포함된 복수의 모듈들은 각각 중심축(C)을 기준으로 방사상으로 이동할 수 있다. 따라서, 다양한 크기의 웨이퍼들을 비접촉 홀딩할 수 있다. 실시예에 따라, 몸체부(1300)의 중심축(C)에는 빈공간(ES)이 배치될 수 있다.
도 13은 일 실시예의 기판 이송 장치(20)를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 14는 도 13의 기판 이송 장치(20)의 블록도이다. 앞서 설명한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 구성으로 이해될 수 있다. 설명이 반복되는 것을 방지하기 위해 동일한 도면부호에 대한 설명은 생략한다.
앞서 설명한 실시예의 기판 이송 장치(10)와 비교할 때, 일 실시예의 기판 이송 장치(20)는 제어부(30), 데이터 베이스(DB) 및 카메라 유닛(150)이 더 추가된 차이점 있다.
제어부(30)는 기판 이송 장치(20)를 전체적으로 제어할 수 있다. 카메라 유닛(150)은 몸체부(100)의 하부에 배치된 기판(D)의 크기(W7, W8)를 식별할 수 있다. 데이터 베이스(DB)에는 기판의 크기에 따라 구동부(140)를 제어하는 제어값이 미리 저장될 수 있다.
일 실시예의 기판 이송 장치(20)는 카메라 유닛(150)을 통해 기판(D, D')의 화상 이미지를 획득하고, 기판(D, D')의 크기에 따라 구동부(140)를 제어하여, 몸체부(100)의 홀딩 영역(HA)의 크기를 조절할 수 있다.
구체적으로, 제어부(30)는 카메라 유닛(150)을 통해 제1 기판(D)의 제1 화상이미지를 획득하고, 획득한 제1 화상이미지를 기초로 제1 기판(D)의 크기(W7, W8)를 식별할 수 있다. 제어부(30)는 식별한 제1 기판(D)의 크기(W7, W8)를 기초로, 구동부(140)를 제어하여 몸체부(100)에 포함된 복수의 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 간격을 조절하고, 제1 기판(D)을 홀딩할 수 있다. 이어서, 제어부(30)는 카메라 유닛(150)을 통해 제2 기판(D')의 제2 화상이미지를 획득하고, 획즉한 제2 화상이미지를 기초로 제2 기판(D')의 크기(W9, W10)식별할 수 있다. 제어부(30)는 식별한 제2 기판(D)의 크기(W9, W10)를 기초로, 구동부(140)를 제어하여 몸체부(100)에 포함된 복수의 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 간격을 조절하고, 제2 기판(D')을 홀딩할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예의 기판 이송 장치(20)는 기판(D, D')의 크기에 따라 복수의 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 간격을 실시간으로 조정할 수 있으므로 다양한 크기의 기판(D, D')을 하나의 몸체부(100)로 홀딩할 수 있다.
다음으로, 도 15를 참조하여, 일 실시예에 의한 기판 이송 방법에 대해 설명한다. 일 실시예의 기판 이송 방법은 앞서 설명한 도 13의 기판 이송 장치(20)를 이용하여 수행될 수 있다.
도 13 및 도 15를 참조하면, 카메라 유닛(150)을 통해 기판(D)의 이미지를 촬영할 수 있다(S100). 제어부(30)는 촬영된 화상이미지를 기초로 기판(D)의 전면의 크기를 식별할 수 있다(S200). 제어부(30)는 식별한 기판(D)의 크기를 기초로, 구동부(140)를 제어하여 몸체부(100)에 포함된 복수의 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 간격을 조절할 수 있다(S300). 제어부(30)는 복수의 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)에 포함된 각각의 홀딩면들을 연장한 홀딩 영역(HA)의 크기가 기판(D)의 크기와 동일하도록 복수의 모듈들(100A, 100B, 100C, 100D)의 간격을 조절할 수 있다(S300). 다음으로, 몸체부(100)는 기판(D)을 비접촉 상태로 홀딩할 수 있다(S400).
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 기판 이송 장치 100: 몸체부
110: 하면 111A ~ 111D: 제1 내지 제4 홀딩면
112: 둘레 영역 113: 진공홀
114: 에어홀 D: 기판
DE: 다이 이젝터 DT: 다이싱 테이프
GP: 지지부 EP: 이젝트 핀
NP: 부압 PP: 정압
HA: 홀딩 영역

Claims (20)

  1. 이송 대상물인 기판의 전면을 비접촉 상태로 홀딩하는 복수의 홀딩면들을 각각 갖는 복수의 모듈들을 포함하며, 상기 기판과 적어도 제1 거리까지 근접하도록 이동하는 몸체부 -상기 복수의 홀딩면들은 각각 상기 기판의 상기 전면의 모서리들과 중첩하는 적어도 하나의 변들을 가짐-;
    상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되며 부압(negative pressure)을 형성하여 상기 제1 거리에 배치된 상기 기판에 흡입력을 제공하는 복수의 진공홀들;
    상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되며 정압(positive pressure)을 형성하여 상기 흡입력에 의해 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 근접한 상기 기판에 부양력을 제공하는 복수의 에어홀들; 및
    상기 복수의 홀딩면들의 상기 적어도 하나의 변들을 연장하여 정의되는 홀딩 영역의 크기가 상기 기판의 상기 전면의 크기에 대응되도록 상기 복수의 모듈들 사이의 간격을 조절하는 구동부를 포함하는 기판 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홀딩면들은 상기 몸체부의 중심축에 대하여 대칭적으로 배치된 기판 이송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 몸체부의 중심축에 대응되는 영역에 상기 전면의 모서리들과 중첩하지 않는 중심 홀딩면이 더 배치된 기판 이송 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 몸체부의 중심축에 대응되는 영역에 홀딩면이 배치되지 않은 기판 이송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홀딩면들이 각각 제공하는 정압의 총합의 크기는 상기 복수의 홀딩면들 간에 서로 동일하며,
    상기 복수의 홀딩면들이 각각 제공하는 부압의 총합의 크기는 상기 복수의 홀딩면들 간에 서로 동일한 기판 이송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 복수의 모듈들에 각각 대응되는 복수의 구동부들을 포함하며,
    상기 복수의 구동부들은 각각 상기 복수의 모듈들을 상기 몸체부의 중심축에 대하여 대칭적으로 이동시키는 기판 이송 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 구동부는 상기 복수의 모듈들을 서로 동일한 간격으로 이격하는 기판 이송 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 구동부들은 각각 상기 복수의 모듈들을 선형적으로 운동하는 리니어 스테이지(linear stage)를 더 포함하는 기판 이송 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 진공홀들 중 상기 복수의 홀딩면들의 상기 적어도 하나의 변들과 인접한 진공홀들은, 각각 상기 홀딩면의 상기 적어도 하나의 변들을 향하여 상기 홀딩면 보다 낮은 레벨의 단차진 그루브(groove)를 갖는 기판 이송 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 에어홀들은 각각 상기 복수의 진공홀들 보다 작은 폭을 갖는 기판 이송 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 에어홀들의 개수는 상기 복수의 진공홀들의 개수보다 큰 기판 이송 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 에어홀이 각각 제공하는 정압의 총합의 크기는,
    상기 복수의 진공홀이 각각 제공하는 부압의 총합의 크기보다 큰 기판 이송 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 100㎛ 이하의 두께를 갖는 기판 이송 장치.
  14. 이송 대상물인 기판의 전면에 제1 방향을 따라 제1 거리까지 근접하여, 상기 기판을 각각 비접촉 상태로 홀딩하는 복수의 홀딩면들을 갖는 복수의 홀딩 부재들;
    상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되어 상기 기판에 흡입력을 제공하는 복수의 진공홀들;
    상기 복수의 홀딩면들 내에 각각 분산 배치되어 상기 기판에 상기 흡입력에 반대되는 부양력을 제공하는 복수의 에어홀들; 및
    상기 복수의 홀딩 부재들 사이의 간격을 조절하여 상기 복수의 홀딩면들을 연장한 홀딩 영역의 크기를 상기 기판의 상기 전면의 크기에 대응시키는 간격 조절부를 포함하는 기판 이송 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 홀딩면들은 각각 상기 기판의 상기 전면의 모서리들과 중첩하는 적어도 하나의 변들을 갖는 기판 이송 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 간격 조절부는 상기 복수의 홀딩 부재들에 각각 대응되는 복수의 구동부들을 포함하며,
    상기 복수의 구동부들은 각각 상기 복수의 홀딩 부재들을 상기 기판의 중심을 통과하는 중심축에 대하여 대칭적으로 이동시키는 기판 이송 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기판의 전면을 촬영하는 카메라 유닛; 및
    상기 카메라 유닛에서 촬영된 화상이미지를 기초로 상기 전면의 크기를 산출하고 상기 홀딩 영역의 크기가 상기 전면의 크기에 대응되도록 상기 복수의 구동부를 통해 상기 홀딩 부재들의 간격을 조절하는 기판 이송 장치.
  18. 이송 대상물인 기판의 전면을 촬영하여 화상이미지를 획득하는 단계;
    상기 화상이미지를 기초로 상기 기판의 상기 전면의 크기를 식별하는 단계;
    상기 전면의 크기를 기초로, 상기 기판의 상기 전면을 비접촉 상태로 홀딩하는 복수의 홀딩면들을 연장한 홀딩 영역의 크기가 상기 전면의 크기에 대응되도록 상기 복수의 홀딩면들 사이의 간격을 조절하는 단계; 및
    상기 기판을 비접촉 상태로 홀딩하는 단계를 포함하는 기판 이송 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 홀딩면들 사이의 간격을 조절하는 단계는,
    상기 기판의 중심을 통과하는 중심축을 기준르로 상기 복수의 홀딩의 중심을 기준으로 상기 복수의 홀딩면들을 대칭적으로 이동시키는 기판 이송 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 기판을 비접촉 상태로 홀딩하는 단계는,
    상기 복수의 홀딩면에 각각 분산 배치된 복수의 진공홀들 및 복수의 에어홀들에서 각각 제공하는 흡입력과 부양력을 상기 기판의 전면에 동시에 제공하는 기판 이송 방법.
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