KR101553617B1 - 스크라이브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스크라이브 장치는, 기판에 스크라이브 라인(Scribe line)을 형성하는 스크라이브 로드유닛와, 스크라이브 로드유닛을 승강시키며, 스크라이브 로드유닛의 스크라이브 압력을 위해 직선 토크를 상기 스크라이브 로드유닛에 가하는 리니어 모터와, 스크라이브 로드유닛에 작용하는 적어도 일부 중력을 상쇄시킬 수 있도록 스크라이브 로드유닛에 연결되는 웨이트 밸런스 유닛을 포함한다.

Description

스크라이브 장치{Device for Scribing}

본 발명은, 스크라이브 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판에 스크라이브 라인(Scribe Line) 형성 시 외부의 외력이 없는 조건에서 보이스 코일 모터에 미리 설정한 스크라이브 압력값과 실제 기판에 작용하는 스크라이브 압력값 사이의 오차를 줄임으로써 기판의 정밀 절단 및 품질을 향상시킬 수 있는 스크라이브 장치에 관한 것이다.

전자 부품의 재료로 사용되는 기판은, 그 내부에 전기 회로가 실장된 후 소정의 크기로 절단됨으로써 칩(Chip) 및 평판 표시소자의 평판 등으로 활용될 수 있다. 이와 같은 기판은, 반도체 칩을 형성하기 위한 웨이퍼(Wafer)가 될 수 있으며, PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등과 같은 평판 표시소자에 사용되는 평판이 될 수도 있다.

일반적으로 기판은, 우선 표면에 스크라이브 라인(Scribe Line)을 형성하고, 그 스크라이브 라인이 형성된 기판의 온도를 변화시킴으로써 크랙(Crack)을 성장시켜 스크라이브 라인을 따라 절단(Break)하여, 원하는 크기의 반도체 칩 및 평판 표시소자의 평판으로 구현될 수 있다.

그런데, 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성함에 있어서, 그 스크라이브 라인의 깊이가 얕을 경우에는 기판의 절단이 힘들어지고, 절단된다 하더라도 절단면이 깨끗하지 않다는 문제점이 있었다.

이에 대한 해결책으로 스크라이브 헤드가 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성할 때, 서보 모터, 캠 및 기어 등의 장치를 이용하여 기판의 표면을 소정 압력으로 누른 상태로 스크라이브함으로써, 스크라이브 라인의 깊이를 보다 깊게 하려는 노력이 있었다.

그러나 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라 토크의 변화에 대한 응답성이 저하되고 그 제어가 어려웠고, 캠이나 기어 등의 기계 요소에 이물질 및 분진 등이 발생되고 스토퍼, 스프링 및 기어 등의 많은 기계 요소들이 필요하기 때문에, 작업 환경을 비위생적으로 만들고 기판 절단 공정의 정밀도를 저해하는 문제점이 있어 구성이 간단하고 토크 변화시 응답성이 우수한 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)를 스크라이브 헤드에 적용하게 되었다.

한편, 기판의 절단 품질을 높이기 위해서는 기판에 균일한 깊이로 스크라이브 라인을 형성하는 것이 매우 중요한데, 이를 위해서는 기판의 특성에 따른 최적의 스크라이브 압력값을 먼저 결정하고 그 값으로 기판을 가압하여야 한다.

그런데, 종래기술에 따른 스크라이브 헤드는 보이스 코일 모터에 미리 설정된 스크라이브 압력값과 기판에 실제 작용하는 스크라이브 압력값 사이에 다소 차이가 있다. 이는 보이스 코일 모터에 의해 승강되는 스크라이브 휠, 무버(Mover) 등의 구성품들의 무게가 실제 스크라이브 압력값에 영향을 미치기 때문이다. 이러한 스크라이브 압력값의 오차는 기판의 절단 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-2011-0095220호 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 2011.08.24

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 외부의 외력이 없는 조건에서 리니어 모터에 미리 설정한 기판 스크라이브 압력값과 실제 기판에 작용하는 스크라이브 압력값 사이의 오차를 줄일 수 있는 스크라이브 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 스크라이브 라인(Scribe line)을 형성하는 스크라이브 로드유닛; 상기 스크라이브 로드유닛을 승강시키며, 상기 스크라이브 로드유닛의 스크라이브 압력을 위해 직선 토크를 상기 스크라이브 로드유닛에 가하는 리니어 모터; 및 상기 스크라이브 로드유닛에 작용하는 적어도 일부 중력을 상쇄시킬 수 있도록 상기 스크라이브 로드유닛에 연결되는 웨이트 밸런스 유닛을 포함하는 스크라이브 장치가 제공될 수 있다.

상기 스크라이브 장치는, 상기 스크라이브 로드유닛, 상기 리니어 모터 및 상기 웨이트 밸런스 유닛이 결합되는 스크라이브 하우징을 더 포함할 수 있다.

상기 스크라이브 하우징은, 상기 스크라이브 로드유닛과 상기 리니어 모터가 배치되는 메인 하우징; 및 상기 웨이트 밸런스 유닛이 배치되며, 상기 메인 하우징에 이웃하게 마련되는 서브 하우징을 포함할 수 있다.

상기 서브 하우징은, 상기 메인 하우징에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

상기 웨이트 밸런스 유닛은, 상기 스크라이브 하우징에 결합되되 상기 스크라이브 로드유닛의 상부에서 상기 스크라이브 로드유닛에 이격 배치되게 마련되는 적어도 하나의 롤러; 상기 적어도 하나의 롤러를 사이에 두고 상기 스크라이브 로드유닛과 연결되는 스크라이브 로드유닛 보상추; 및 상기 스크라이브 로드유닛과 상기 스크라이브 로드유닛 보상추를 연결시키는 적어도 하나의 와이어를 포함할 수 있다.

상기 메인 하우징과 상기 서브 하우징에는, 상기 적어도 하나의 와이어가 통과하는 개구부가 형성될 수 있다.

상기 적어도 하나의 롤러는, 상호 이격 배치되는 복수의 롤러이며, 상기 메인 하우징에 마련되는 적어도 한 쌍의 제1 롤러; 및 상기 서브 하우징에 마련되는 적어도 한 쌍의 제2 롤러를 포함할 수 있다.

상기 웨이트 밸런스 유닛은, 상기 스크라이브 로드유닛의 승강 운동 시 연동되는 상기 스크라이브 유닛 보상추를 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

상기 스크라이브 로드유닛은, 상기 리니어 모터의 토크를 전달받아 병진 운동하는 무버(mover); 상기 스크라이브 하우징의 외부에 돌출되는 상기 무버의 일단부에 결합되는 스크라이브 플랜지; 및 상기 스크라이브 플랜지에 결합되어 스크라이브 라인 형성 시 기판을 가압하는 스크라이브 휠을 포함할 수 있다.

상기 무버의 일측은, 상기 리니어 모터의 길이방향을 따라 나란히 배치되어 상기 리니어 모터의 토크를 전달받으며, 상기 무버의 타측에 마련되어 상기 무버의 병진운동을 가이드하는 승강 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 스크라이브 플랜지와 상기 스크라이브 하우징 사이에 신축가능하게 결합되는 밸로우즈를 더 포함할 수 있다.

상기 리니어 모터는, 리니어 직류 모터(Linear Direct-current Motor) 또는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)일 수 있다.

상기 웨이트 밸런스 유닛은, 상기 스크라이브 로드유닛에 작용하는 중력을 모두 상쇄시킬 수 있도록 상기 스크라이브 로드유닛의 무게와 동일한 무게로 마련될 수 있다.

본 발명에 따르면, 스크라이브 라인(Scribe Line) 형성 시 외력이 없는 조건에서 보이스 코일 모터에 미리 설정된 스크라이브 토크 값과 기판에 실제 작용하는 스크라이브 압력값 사이의 오차를 줄임으로써 기판의 정밀 절단 및 절단 품질을 향상시킬 수 있는 스크라이브 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 장치의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 스크라이브 헤드의 개략적인 평면 구조도이다.
도 3은 도 1의 스크라이브 헤드의 개략적인 단면 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 로드유닛에 작용하는 합력을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 측면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브라켓이 로드 셀을 누르는 것을 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 스크라이브 장치에 의하여 스크라이브되는 기판의 개략적인 모식도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 장치의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 2는 도 1의 스크라이브 헤드의 개략적인 평면 구조도이고, 도 3은 도 1의 스크라이브 헤드의 개략적인 단면 구조도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 로드유닛에 작용하는 합력을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 1의 측면 모식도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브라켓이 로드 셀을 누르는 것을 도시한 도면이고, 도 7은 도 1의 스크라이브 장치에 의하여 스크라이브되는 기판의 개략적인 모식도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 장치(10)는, 기판에 스크라이브 라인을 형성하도록 기판(1)을 스크라이브하는 스크라이브 헤드(100)와 스크라이브 헤드(100)를 X축 방향으로 이송시키는 스크라이브 헤드 이송부(200)와, 기판(1)을 Y축 방향으로 이송시키는 기판 이송부(300)와, 스크라이브 헤드(100)의 스크라이브 압력을 측정하는 스크라이브 압력 측정부(400)와, 이들 부품을 전기적, 기계적으로 제어하는 제어부(500)를 구비한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 장치(10)의 스크라이브 헤드(100)에 대하여 상세히 살펴본 다음, 스크라이브 장치(10)의 기판 스크라이브 과정을 간략히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 헤드(100)는, 기판(1)에 스크라이브 라인(Scribe line)을 형성하는 스크라이브 로드유닛(110)과, 스크라이브 로드유닛(110)을 승강시키며, 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력을 위해 직선 압력를 스크라이브 로드유닛(110)에 가하는 리니어 모터(120)와, 스크라이브 로드유닛(110)에 결합되어 스크라이브 로드유닛(110)의 승하강을 안내하는 승강 가이드(150)와, 스크라이브 로드유닛(110)의 무게의 적어도 일부를 상쇄시킬 수 있도록 스크라이브 로드유닛(110)에 연결되는 웨이트 밸런스 유닛(130)과, 스크라이브 로드유닛(110), 리니어 모터(120) 및 웨이트 밸런스 유닛(130)이 내부에 결합되는 스크라이브 하우징(140)을 포함한다.

스크라이브 하우징(140)은, 본 실시 예와 같이, 메인 하우징(141)과 서브 하우징(142)으로 구성될 수 있으며, 서브 하우징(142)은 메인 하우징(141)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 메인 하우징(141)에는 스크라이브 로드유닛(110)과 리니어 모터(120)가 배치되며, 서브 하우징(142)에는 웨이트 밸런스 유닛(130)이 배치될 수 있다.

본 실시 예에서는 후술할 웨이트 밸런스 유닛(130)의 관리 및 유지의 편리를 위해 서브 하우징(142)을 메인 하우징(141)으로부터 분리 가능하게 적용하였으나, 본 실시 예와 달리, 스크라이브 하우징(140)은 메인 하우징(141)과 서브 하우징(142)의 구분없이 일체로 마련될 수도 있다.

리니어 모터(120)는, 스크라이브 로드유닛(110)을 수직 방향(Z축 방향)으로 승강시키는 구성 요소이다. 스크라이브 로드유닛(110)을 수직 방향(Z축 방향)으로 승강시키기 위하여는 리니어 모터(Linear Motor, 120) 외에도 수직 방향으로의 추력을 발생시키는 공유압 액추에이터 등이 사용될 수 있으나, 고도의 청결성 및 정밀성이 요구되는 첨단 장비의 생산 공정의 특성상 클린 룸(Clean Room)에서 이루어지는 점을 감안할 때, 특히 리니어 직류 모터(Linear Direct-current Motor) 또는 리니어형 보이스 코일 모터(VCM; Voic Coil Motor)를 사용하는 것이 바람직하다.

보이스 코일 모터는, 마그네트(자석, Magnet)에 의해 발생된 자기력선과 보이스 코일을 흐르는 전류와의 상호작용에 의해 발생되는 전자기력을 이용하여 가동자를 선형으로 운동시키는 동력 발생 장치이다. 이와 같이 보이스 코일 모터를 이용할 경우, 소음과 분진의 발생 가능성이 현저히 낮아지며, 응답이 빠르고, 제어가 용이하며, 기계적 구성이 간단해진다는 장점이 있다. 특히, 스크라이브 로드유닛(110)을 승강 구동시키는 리니어 모터(120)가 보이스 코일 모터(120)로 구성될 경우, 보이스 코일 모터(120)에 인가되는 전류를 조절하는 것만으로 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력을 쉽고 정확하게 제어할 수 있으며, 응답이 빠르기 때문에 스크라이브 라인의 두께를 정밀하게 형성할 수 있다.

스크라이브 로드유닛(110)은, 리니어 모터(120)의 토크를 전달받아 승하강 운동하는 무버(Mover,111)와, 스크라이브 하우징(140)의 외부에 돌출되는 무버(111)의 일단부에 결합되는 스크라이브 플랜지(112)와, 스크라이브 플랜지(112)에 상대 회전 가능하게 결합된 스크라이브 휠 홀더 지지체(113)와, 스크라이브 휠 홀더 지지체(113)에 연결되고 스크라이브 휠(115)을 구속하는 스크라이브 휠 홀더(114)와, 스크라이브 휠 홀더(114)에 회전 가능하게 결합되어 기판(1)의 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 휠(115)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스크라이브 로드유닛(110)의 무버(111)는 리니어 모터(120)의 길이방향을 따라 나란히 배치되어 리니어 모터(120)의 토크를 전달받는다. 부연하면, 본 실시 예에서, 리니어 모터(120)는 보이스 코일 모터(120)이며, 무버(111)의 일측면이 가동자(C)에 결합되어 리니어 모터(120)의 가동자에 전류가 인가되면 코일주위에 자속이 발생하고 이것이 고정자(M)인 마그네트에서 발생하는 자속과 작용하여 무버(111)에 추력을 발생시킨다. 그리고, 무버(111)의 하면에는 리니어 모터(120)의 가동자(C)와 고정자(M)의 간극(gap)을 일정하게 유지하고 무버(111)의 직선운동을 원활하게 안내하기 위한 승강 가이드(150)와, 무버(111)의 속도 및 직선변위를 측정하기 위한 리니어 인코더(Linear Encorder, 미도시)가 결합될 수 있다. 승강 가이드(150)로는 LM 가이드가 적용될 수 있다.

스크라이브 플랜지(112)는, 하부에 스크라이브 휠 홀더 지지체(113)를 지지하는 구성 요소로서, 스크라이브 하우징(140)의 외부에 돌출되는 무버(111)의 일단부에 결합되거나 일체로 마련될 수 있다. 또한, 이러한 스크라이브 플랜지(112)에는 스크라이브 플랜지(112)의 일측에 돌출되게 마련되어 후술할 로드 셀(410)에 의하여 그 스크라이브 압력이 측정되는 브라켓(116)이 더 결합될 수 있다.

스크라이브 플랜지(112)와, 무버(111)의 일단부가 내외로 출입하는 스크라이브 하우징(140) 외측부 사이에는 밸로우즈(bellows,117)가 결합되어 있어 스크라이브 공정 중에 파티클(Particle)등 이물질이 스크라이브 하우징(140) 내부에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

스크라이브 휠 홀더 지지체(113)는, 스크라이브 휠 홀더(114)를 지지하는 부분으로, 스크라이브 플랜지(112)의 하부에 상대 회전 가능하게 결합된다. 따라서, 기판(1)의 표면에 X축 방향으로 스크라이브 라인을 형성할 때는 스크라이브 휠(115)의 칼날이 X축 방향을 향하도록 하고, 기판(1)의 표면에 Y축 방향으로 스크라이브 라인을 형성할 때는 스크라이브 플랜지(112)에 대하여 90도 회전함으로써 스크라이브 휠(115)의 칼날이 Y축 방향을 향하도록 한다.

스크라이브 휠(115)은, 기판(1)의 표면에 직접 접촉되어 스크라이브 라인을 형성하는 것으로서, 스크라이브 휠 홀더(114)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 스크라이브 헤드(100)의 이송에 의하여 기판(1)의 표면에 접촉된 상태로 회전함으로써 기판(1)의 표면에 스크라이브 라인을 형성한다.

스크라이브 휠(115)은, 기판(1)의 표면에 직접 접촉하여 기판(1)의 접촉면에 소성 변형(塑性變形)을 일으키고, 그 소성 변형의 한계점(Critical Point)을 넘어서면, 스크라이브 휠(115)의 칼날이 누르는 방향(기판의 두께 방향)으로 크랙(Crack)이 성장하게 된다. 그런데, 스크라이브 휠(115)의 칼날이 기판(1)을 누르는 힘이 너무 커지게 되면 크랙(Crack)이 포화상태에 이르게 되어 기판(1)의 두께 방향이 아니라 의도하지 않았던 다른 방향으로 성장하게 된다.

즉, 기판(1)의 두께 방향이 아닌 기판(1)의 내부 방향으로 크랙이 성장하기 때문에, 이는 반도체 칩이나 평판 표시소자의 평판의 성능 및 신뢰도의 저하를 야기하게 된다. 반대로, 스크라이브 휠(115)의 칼날이 기판(1)을 누르는 힘이 너무 작으면 크랙(Crack)이 제대로 성장하지 못하여 절단(break) 공정에서 절단이 제대로 이루어지지 않게 되어 기판(1)의 절단 성능 및 품질을 저하시킨다.

따라서, 기판(1)의 정밀 절단 및 박판형 기판(1)의 절단 품질을 높이기 위해서는 리니어 모터(120)에 인가되는 전류를 조절하여 미리 설정된 스크라이브 압력값으로 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 휠(115)이 기판(1)을 균일하게 가압할 수 있도록 하여야 한다.

그런데, 스크라이브 라인 가공 시 스크라이브 헤드(100) 내부의 기구적인 무게 즉, 스크라이브 로드유닛(110)의 무게로 인해 기판(1)에 작용하는 실제 스크라이브 압력은 리니어 모터(120)에 의해 스크라이브 로드유닛(110)에 작용하는 미리 설정된 스크라이브 압력과 스크라이브 로드유닛(110)의 무게에 따른 압력이 더해진다. 이에 따라 리니어 모터(120)에 미리 설정된 스크라이브 압력값과 기판(1)에 실제 작용하는 스크라이브 압력값에 오차가 발생하고, 리니어 모터(120)의 반응 속도 또한 다소 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 웨이트 밸런스 유닛(130)으로 스크라이브 로드유닛(110)의 무게의 적어도 일부를 상쇄시킴으로써, 미리 설정된 스크라이브 압력값과 기판(1)에 작용하는 실제 스크라이브 압력값의 오차를 최소화하여 최적의 스크라이브 라인 깊이를 형성할 수 있도록 한다.

웨이트 밸런스 유닛(130)은, 스크라이브 하우징(140)에 결합되되 스크라이브 로드유닛(110)의 상부에서 스크라이브 로드유닛(110)에 이격 배치되게 마련되는 적어도 하나의 롤러(131)와, 적어도 하나의 롤러(131)를 사이에 두고 스크라이브 로드유닛(110)과 연결되는 스크라이브 로드유닛 보상추(132)와, 스크라이브 로드유닛(110)과 스크라이브 로드유닛 보상추(132)를 연결시키는 적어도 하나의 와이어(133)를 포함한다.

본 실시 예에 따른 웨이트 밸런스 유닛(130)의 롤러(131)는 메인 하우징(141)에 한 쌍의 제1 롤러(131a)와, 서브 하우징(142)에 한 쌍의 제2 롤러(131b)가 마련되고 제1 및 제2 롤러(131a,131b)의 하방향에 각각 스크라이브 로드유닛(110)과 스크라이브 로드유닛 보상추(132)가 메인 하우징과 서브 하우징에 형성된 개구부(H)를 통하여 와이어(133)로 연결되어 있다. 이때, 스크라이브 로드유닛 보상추(132)는 스크라이브 로드유닛(110)의 무게와 동일하거나 상응하는 무게로 마련되는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 스크라이브 로드유닛 보상추(132)는 그 무게 만큼의 힘(F3)이 스크라이브 로드유닛(110)의 중력(F2)과 반대방향으로 작용하여 스크라이브 로드유닛(110)의 중력을 상쇄시킨다. 따라서, 기판(1)에 실제 작용하는 스크라이브 압력의 합력(∑F = F1 + F2 - F3 ≒ F1)은 리니어 모터(120)에서 발생하는 추력에 따른 스크라이브 압력(F1)만 작용하게 된다. 그리고 리니어 모터(120)에 의해 스크라이브 로드유닛(110)이 승하강 운동 시 스크라이브 로드유닛 보상추(132)는 스크라이브 로드유닛(110)에 반대로 승하강됨으로써 스크라이브 로드유닛(110)과 스크라이브 로드유닛 보상추(132)간의 무게 밸런스가 계속 유지된다. 이때, 도시하지는 않았으나, 스크라이브 로드 유닛 보상추(132)의 원활한 승하강 운동을 안내하기 위해 서브 하우징(142)에 스크라이브 로드유닛 보상추(132)를 안내하는 가이드부(미도시)가 더 마련될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 웨이트 밸런스 유닛(130)은, 스크라이브 로드유닛(110)의 무게로 인한 외력을 보정함으로써 리니어 모터(120)에 인가되는 전류에 상응하는 미리 설정된 스크라이브 압력값과 기판(1)에 작용하는 실제 스크라이브 압력값 사이에 오차를 최소화할 수 있다.

한편, 스크라이브 헤드(100) 이송부(200)는, 스크라이브 헤드(100)를 X축 방향으로 이송시키는 구성 요소로서, X축 방향으로 동력을 발생시키는 리니어 모터(120) 등의 구동 수단으로 구성될 수 있다. 스크라이브 헤드 이송부(200)는, 제어부(500)에 의하여 후술할 바와 같이 기판 이송부(300)와 함께 적절히 제어됨으로써, 기판(1)의 표면에 X축 방향의 스크라이브 라인 및 그 라인들과 교차하는 Y축 방향의 스크라이브 라인의 형성이 가능하도록 한다.

기판 이송부(300)는, 기판(1)을 Y축 방향으로 이송시키는 구성 요소로서, 기판(1)에 면접하여 회전함으로써 기판(1)을 이송시키는 이송 롤러로 구성될 수 있다. 이와 같은 이송 롤러는 기판(1)의 하부에 다수로 마련되어 기판(1)을 Y축 방향으로 이송시킬 수 있다. 본 실시 예에서, 이송 롤러는 기판(1)의 하부에만 마련되는 것으로 도시되어 있지만, 기판(1)을 사이에 두고 기판(1)의 상하에서 서로 압접하여 회전함으로써 기판(1)을 이송시키도록 구성될 수도 있다. 이러한 기판(1) 이송부(300)는 일반적으로 사용되는 벨트 컨베이어(Belt Conveyor)가 적용 될 수도 있다.

또한, 기판 이송부(300)는, 기판(1)을 이송시키거나 기판(1)에 스크라이브 라인을 형성하는 중에, 기판(1)이 뒤틀리거나 움직이는 것을 방지하도록 기판(1)을 파지하는 기판 파지 수단(미도시)이 추가로 구비될 수 있다. 이와 같은 기판 파지 수단은, 기판을 클램핑하는 클램프로 구성되거나, 기판(1)과 이송 롤러 사이에 삽입되어 기판(1)을 진공흡착하여 파지하는 진공 흡착판으로 구성될 수도 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스크라이브 압력 측정부(400)는, 리니어 모터(120)에 의하여 하방향으로 가압되는 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력을 측정하여 제어부(500)로 전송하는 구성 요소이다. 따라서, 스크라이브 압력 측정부(400)는, 스크라이브 헤드(100)의 스크라이브 플랜지(112)의 하강 경로 상에 배치되어 스크라이브 플랜지(112)에 돌출되게 결합된 브라켓(116)에 접촉됨으로써 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력을 측정하는 로드 셀(Load Cell, 410)과, 로드 셀(410)을 브라켓(116)의 하강 경로 상에 배치하여 지지하는 지지체(420)를 구비한다.

스크라이브 압력 측정부(400)는, 기판(1)의 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되어 별개로 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 기판(1)의 스크라이브 작업을 시작하기에 앞서, 스크라이브 헤드(100)를 스크라이브 압력 측정부(400)로 이송시켜, 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력을 측정하고 조정하는 작업을 선행한 후, 다시 기판(1)의 스크라이브 경로로 이송하여 스크라이브 작업을 시작하는 것이다. 이와 같이, 스크라이브 압력 측정부(400)가 기판(1)의 스크라이브 경로로부터 소정 거리 이격되게 설치될 경우에는, 기판 이송부(300)의 구조가 복잡해지지 않을 뿐만 아니라, 스크라이브 압력 측정부(400)가 스크라이브 헤드(100)의 스크라이브 작업을 방해하지 않는다는 장점이 있다.

로드 셀(410)은, 브라켓(116)에 접촉되어 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력을 측정하고, 그 측정값을 제어부(500)로 전송하는 구성 요소로서, 금속 재질의 탄성체에 스트레인 게이지(Stain Guage)를 부착하여 하중에 따른 탄성체의 변형률을 전기 신호로 출력하는 무게 측정 소자이다. 따라서, 브라켓(116)이 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 플랜지(112)의 하강에 따라, 브라켓(116)의 하강 경로 상에 배치된 로드 셀(410)을 누르게 되면, 로드 셀(410)의 탄성체의 변형률이 전기 신호로 검출되고 그 전기 신호가 컨버터 등을 통하여 아날로그 신호의 형태로 제어부(500)로 전송된다.

제어부(500)에는 검출된 전기 신호에 따른 스크라이브 압력값이 계산된 수식에 의해 미리 데이터 베이스(Data Base)화 되어 있기 때문에, 로드 셀(410)로부터 전송받은 전기 신호에 의하여 스크라이브 헤드(100)의 스크라이브 압력이 얼마인지를 빠르고 정확하게 알 수 있다.

제어부(500)는, 전술한 바와 같은 부품들의 기계적, 전기적 동작을 제어하는 것으로서, 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로프로세서 (Micro Processor), 마이크로 콘트롤러(Micro Controller) 등이나, 이들 부품을 모두 포함하는 컴퓨터로 구성될 수 있으며, 로드 셀(410)로부터 전송된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(Analogue Digital Converter)나, 디지털 신호를 보이스 코일 모터에 인가할 전기 신호로 변환하는 DA 컨버터(Digital Analogue Converter)등을 모두 포함하는 넓은 개념으로 이해될 수 있다.

제어부(500)는, 로드 셀(410)이 검출한 전기 신호를 바탕으로 미리 작성된 데이터 베이스(Data Base)로부터 그 전기 신호에 해당하는 스크라이브 압력값을 찾아내고, 그 스크라이브 압력과 미리 설정된 기준 압력을 비교한다.

제어부(500)가 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력과 미리 설정된 기준 압력을 비교한 결과, 만약 스크라이브 압력이 기준 압력보다 작다면 보이스 코일 모터에 초기 전류보다 큰 전류를 인가하도록 한다. 초기 전류보다 큰 전류가 인가된 보이스 코일 모터에 의하여 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력이 증가하고, 그 증가된 스크라이브 압력은 스크라이브 로드유닛(110)을 통하여 로드 셀(410)에 의하여 다시 검출된다.

제어부(500)는 다시 측정된 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력과 기준 압력을 비교하여 스크라이브 압력이 기준 압력과 같아질 때까지 이와 같은 과정을 반복하도록 한다.

제어부(500)가 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력과 미리 설정된 기준 압력을 비교한 결과, 만약 스크라이브 압력이 기준 압력보다 크다면 보이스 코일 모터에 초기 전류보다 작은 전류를 인가하도록 하여, 스크라이브 헤드(100)의 스크라이브 압력이 기준 압력과 같아질 때까지 전술한 과정을 반복하도록 한다.

제어부(500)가 스크라이브 로드유닛(110)의 스크라이브 압력과 미리 설정된 기준 압력을 비교한 결과, 스크라이브 압력과 기준 압력이 같다면, 제어부(500)는 그 때의 전류를 최종적인 인가 전류로 저장하여, 이후 스크라이브 과정에서 보이스 코일 모터에 그 인가 전류를 인가하게 된다.

이와 같은 과정을 통하여, 보이스 코일 모터에 인가될 전류를 찾고 나면, 기판(1)에 스크라이브하는 공정을 시작하게 된다.

이하에서는, 도 7을 참조하여 본 실시 예에 따른, 스크라이브 장치(10)의 기판(1) 스크라이브 과정을 간략히 설명하기로 한다.

우선, 기판(1)에 X축 방향으로 스크라이브 라인을 형성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

스크라이브 헤드 이송부(200)는, 스크라이브 헤드(100)를 스크라이브 압력 측정부(400)로부터 (-X)축 방향으로 이송시켜, 기판(1)의 스크라이브 시작 지점(1a)의 상부에 위치시킨다. 이와 동시에, 기판 이송부(300)는 기판(1)을 (-Y)축 방향으로 이송시켜, 스크라이브 헤드(100)의 하부에 기판(1)의 스크라이브 시작 지점(1a)이 위치되도록 한다.

스크라이브 헤드(100)가 기판(1)의 스크라이브 시작 지점(1a)에 위치하면, 리니어 모터(120)에 제어부(500)에 의하여 저장된 인가 전류를 인가한다.

리니어 모터(120)에 전류가 인가되면, 스크라이브 로드유닛(110)이 하강하여 스크라이브 휠(115)이 기판(1)의 표면에 접촉되고, 스크라이브 헤드 이송부(200)에 의하여 스크라이브 헤드(100)가 (-X)축 방향을 따라 이동하면서 기판(1)의 표면을 스크라이브 한다. 이 경우, 일반적으로, 스크라이브 헤드(100)가 동일한 스크라이브 라인을 수차례 반복하여 스크라이브함으로써, 원하는 깊이의 스크라이브 라인을 정확하게 형성한다.

기판(1)의 X축선상에 하나의 스크라이브 라인을 형성하고 나면, 기판 이송부(300)는 기판(1)을 (+Y)축 방향으로 소정 거리 이송시킨다. 그러면, 스크라이브 헤드(100)는 기판(1)의 X축선상에 새로운 스크라이브 라인을 형성하게 된다.

이와 같은 과정을 순차적으로 반복하여, 기판(1)의 X축선상에 다수개의 스크라이브 라인을 형성하고 나면, 기판(1)에 그 스크라이브 라인들과 교차하는 Y축선상의 스크라이브 라인을 형성하게 된다.

즉, 스크라이브 헤드 이송부(200)는 스크라이브 헤드(100)를 X축선상을 따라 이송시켜 기판(1)의 새로운 스크라이브 시작 지점(1b)의 상부에 위치시키고, 이와 동시에 기판 이송부(300)는 기판(1)을 (-Y)축 방향으로 이송시켜 스크라이브 헤드(100)의 하부에 기판(1)의 스크라이브 시작 지점(1b)이 위치되도록 한다.

이 경우, 스크라이브 훨 홀더 지지체(113)는 스크라이브 플랜지(112)에 대하여 90도 회전하여, 스크라이브 휠(115)이 Y축과 나란한 방향을 향하도록 한다. 그러면, 리니어 모터(120)에 제어부(500)에 의하여 저장된 인가 전류를 인가한다.

리니어 모터(120)에 전류가 인가되면, 스크라이브 로드유닛(110)이 하강하여 스크라이브 휠(115)이 기판(1)의 표면에 접촉되며, 기판 이송부(300)에 의하여 기판(1)이 (+Y)축 방향으로 이송됨으로써 기판(1)의 표면이 다시 스크라이브 된다.

기판(1)의 Y축선상에 하나의 스크라이브 라인을 형성하고 나면, 스크라이브 헤드 이송부(200)는 스크라이브 헤드(100)를 (-X)축 방향으로 소정 거리 이송시킨다. 그러면, 기판 이송부(300)에 의하여 스크라이브 휠(115)이 접촉된 기판이 (+Y)축 방향으로 이송됨으로써 기판(1)의 Y축선상에 새로운 스크라이브 라인이 형성된다.

이와 같은 과정을 순차적으로 반복하여, 기판(1)의 Y축선상에 다수개의 스크라이브 라인을 형성하고 나면, 스크라이브 라인이 형성된 기판(1)은 절단(Break) 공정에 진입하게 되어, 스크라이브 라인을 따라 다수개의 칩이나 평판으로 절단된다.

이와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크라이브 헤드를 구비하는 스크라이브 장치에 따르면, 스크라이브 압력이 미리 설정된 기준 압력과 정확히 일치하기 때문에, 기판에 형성되는 스크라이브 라인의 깊이가 기준 설정치에 부합되고 균일하여 후속되는 기판의 절단 공정이 용이해지고, 기판 절단의 성능 및 품질이 향상될 수 있다.

또한, 리니어 모터의 직선 토크가 스크라이브 로드유닛에 직접 전달되기 때문에, 직선 토크의 변화에 대한 응답이 매우 빠를 뿐만 아니라, 리니어 모터에 인가되는 인가 전류를 조정하는 것만으로 스크라이브 로드유닛의 스크라이브 압력을 쉽게 제어할 수 있기 때문에, 기판 절단의 성능이 크게 향상될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 스크라이브 장치 100 : 스크라이브 헤드
110 : 스크라이브 로드유닛 111 : 무버
112 : 스크라이브 플랜지 113 : 스크라이브 휠 지지체
114 : 스크라이브 휠 홀더 115 : 스크라이브 휠
116 : 브라켓 120 : 리니어 모터
130 : 웨이트 밸런스 유닛 131 : 롤러
132 : 스크라이브 로드유닛 보상추 133 : 와이어
140 : 스크라이브 하우징 141 : 메인 하우징
142 : 서브 하우징 150 : 승강 가이드
200 : 스크라이브 헤드 이송부 300 : 기판 이송부
400 : 스크라이브 압력 측정부 410 : 로드 셀
500 : 제어부

Claims (13)

1. 기판에 스크라이브 라인(Scribe line)을 형성하는 스크라이브 로드유닛;
   상기 스크라이브 로드유닛을 승강시키며, 상기 스크라이브 로드유닛의 스크라이브 압력을 위해 직선 토크를 상기 스크라이브 로드유닛에 가하는 리니어 모터;
   상기 스크라이브 로드유닛에 작용하는 적어도 일부 중력을 상쇄시킬 수 있도록 상기 스크라이브 로드유닛에 연결되는 웨이트 밸런스 유닛; 및
   상기 스크라이브 로드유닛, 상기 리니어 모터 및 상기 웨이트 밸런스 유닛이 결합되는 스크라이브 하우징을 포함하며,
   상기 웨이트 밸런스 유닛은,
   상기 스크라이브 하우징에 결합되되 상기 스크라이브 로드유닛의 상부에서 상기 스크라이브 로드유닛에 이격 배치되게 마련되는 적어도 하나의 롤러;
   상기 적어도 하나의 롤러를 사이에 두고 상기 스크라이브 로드유닛과 연결되는 스크라이브 로드유닛 보상추; 및
   상기 스크라이브 로드유닛과 상기 스크라이브 로드유닛 보상추를 연결시키는 적어도 하나의 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 스크라이브 하우징은,
   상기 스크라이브 로드유닛과 상기 리니어 모터가 배치되는 메인 하우징; 및
   상기 웨이트 밸런스 유닛이 배치되며, 상기 메인 하우징에 이웃하게 마련되는 서브 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 서브 하우징은 상기 메인 하우징에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,
   상기 메인 하우징과 상기 서브 하우징에는 상기 적어도 하나의 와이어가 통과하는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 롤러는, 상호 이격 배치되는 복수의 롤러이며,
   상기 메인 하우징에 마련되는 적어도 한 쌍의 제1 롤러; 및
   상기 서브 하우징에 마련되는 적어도 한 쌍의 제2 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 웨이트 밸런스 유닛은,
   상기 스크라이브 로드유닛의 승강 운동 시 연동되는 상기 스크라이브 유닛 보상추를 가이드하는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 스크라이브 로드유닛은,
   상기 리니어 모터의 토크를 전달받아 병진 운동하는 무버(mover);
   상기 스크라이브 하우징의 외부에 돌출되는 상기 무버의 일단부에 결합되는 스크라이브 플랜지; 및
   상기 스크라이브 플랜지에 결합되어 스크라이브 라인 형성 시 기판을 가압하는 스크라이브 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 무버의 일측은, 상기 리니어 모터의 길이방향을 따라 나란히 배치되어 상기 리니어 모터의 토크를 전달받으며,
    상기 무버의 타측에 마련되어 상기 무버의 병진운동을 가이드하는 승강 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 스크라이브 플랜지와 상기 스크라이브 하우징 사이에 신축가능하게 결합되는 밸로우즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 리니어 모터는, 리니어 직류 모터(Linear Direct-current Motor) 또는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)인 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 웨이트 밸런스 유닛은, 상기 스크라이브 로드유닛에 작용하는 중력을 모두 상쇄시킬 수 있도록 상기 스크라이브 로드유닛의 무게와 동일한 무게로 마련되는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
    
    
    

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