KR100953203B1

KR100953203B1 - 기판 품질 검사장치

Info

Publication number: KR100953203B1
Application number: KR20080038960A
Authority: KR
Inventors: 이순종; 우봉주
Original assignee: (주)쎄미시스코
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2010-04-15
Also published as: WO2009131270A1; CN102017114B; TWI391650B; KR20090113082A; CN102017114A; TW200951427A

Abstract

본 발명은 기판 품질 검사장치를 개시한다. 상기 검사장치는 기판 이송을 위한 로봇 일체형의 로봇지지대 선단에 검사장치를 일체로 구성한 것으로, 기판의 크기 변화에 따른 무게 증가로 발생하는 기판 이송의 불안정성을 개선하고, 이를 통해 기판에 대한 표면의 품질 검사를 보다 안정된 상태에서 실시함은 물론, 공정설비로 기판을 안정적으로 공급하도록 한 것이다.

로봇지지대, 로봇부, 검사장치, 기판, 공정설비, 검사유닛

Description

기판 품질 검사장치{Substrate quality tester}

본 발명은 기판 품질 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)에서 박막 트랜지스터(TFT) 및 컬러 필터(color filter)를 형성하기 위한 기판의 에지 결함, 디스컬러(discolor), 색상 변화는 물론, 기판의 표면에 대한 얼룩 및 스크래치 상태와 이물질 존재 여부, 그리고 너울 발생 여부를 종합적으로 검사하는 기판 품질 검사장치에 있어, 크기에 관계없이 기판을 안정적으로 이송시킬 수 있도록 하는 기판 품질 검사장치에 관한 것이다.

주지된 바와같이, 박막 트랜지스터 액정표시장치는 크게 박막 트랜지스터가 형성되는 하부 기판과, 컬러 필터가 형성되는 상부 기판 및, 하부 기판과 상부 기판 사이에 주입된 액정으로 구성된다.

이러한 박막 트랜지스터와 컬러 필터를 형성하기 위한 기판의 경우 그 표면에 스크래치나 파티클이 존재하면 필름의 증착이나 식각 등이 균일하게 이루어지지 않으면서 액정표시장치에 문제가 발생하고, 공정챔버 등에 손상이 가해지는 문제가 있고, 기판의 에지 등에 크랙이나 부러짐(broken)이 발생하여 이를 감지하지 못한 상태에서 기판이 공정챔버로 투입되는 경우 기판이 깨지면서 파편이 날려 공정챔버 의 내부를 오염시키는 문제가 발생하였다.

이에, 종래에는 기판을 공정 챔버에 넣어 증착이나 식각, 스퍼터링 등의 플라즈마를 이용하는 공정을 행하기 전에 기판에 대한 전반적인 품질 검사를 진행하게 된다.

그러나, 종래의 검사장치는 박막 트랜지스터 액정표시장치의 제조공정에 사용되는 장치와는 별도로 마련되는 것인 바, 박막 트랜지스터 액정표시장치를 여러 공정을 반복하여 완성시킬 때 각각의 공정마다 기판에 대한 각종 품질 검사를 개별적으로 수행할 수 밖에 없었고, 이에따라 종래에는 기판에 대한 품질 검사에 많은 시간이 소요되는 비경제적인 문제점이 초래될 수 밖에 없었다.

또한, 종래에는 기판의 표면에 대한 얼룩이나 스크래치, 디스컬러, 그리고 너울 검사의 경우 관측자의 주관에 의해 관측 결과가 달라지는 등 정확한 관측이 진행되지는 못하였다.

이에, 상기의 문제를 개선하도록, 본원출원인은 특허출원 제 2006-30315 호(이하 선행특허)를 출원하였으며, 본 발명은 이러한 선행특허를 개량한 것이다.

즉, 본 발명은 기판 이송을 위한 로봇 일체형의 로봇지지대 선단에 검사장치를 일체로 구성함으로써, 기판의 크기 변화에 따른 무게 증가로 발생하는 기판 이송의 불안정성을 개선하고, 이를 통해 기판 표면의 품질 검사가 보다 안정적으로 이루어지도록 함은 물론, 기판이 안정적으로 공정설비에 공급될 수 있도록 하는 기판 품질 검사장치를 제공하려는데 목적이 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 기판 품질 검사장치는; 구동부에 의해 회전하는 로봇지지대; 전후진이 가능하도록 상기 로봇지지대에 결합되고, 상기 로봇지지대가 회전시 트레이에 탑재된 기판을 추출한 후 이를 공정설비에 공급하는 로봇부; 를 포함하여 구성하고, 상기 로봇지지대의 선단에는 상기 로봇부의 전후진으로 기판이 통과시 상기 기판의 표면 및 에지에 대한 품질상태를 실시간 체크하는 검사유닛; 를 일체로 구성하며, 상기 검사유닛은 상기 기판에 대한 손상여부를 종합적으로 판단하는 제어유닛에 의해 제어되도록 구성된다.

또한, 상기 검사유닛은 기판이 통과되는 유로를 가지고, 상기 로봇지지대의 선단 또는 선단의 끝에서 외부로 돌출되도록 결합되는 검사프레임; 상기 기판이 유로를 통과할 때 상기 기판에 광원을 조사하는 조명부; 및, 상기 조명부에서 광원 조사시, 상기 기판의 표면을 촬영하여 상기 제어유닛으로 전송하는 영상처리부; 를 포함한다.

또한, 상기 검사프레임에는 기판이 유로를 통과시 기판의 통과상태를 감지하는 센서; 를 더 포함한다.

또한, 상기 조명부는 기판이 통과되는 유로내 상측의 검사프레임에 설치되거나, 또는 기판이 통과되는 검사프레임의 하측인 로봇지지대에 구멍을 형성한 후 그 구멍의 하측에 설치된다.

또한, 상기 조명부는 로봇지지대의 선단 끝단에서 로봇지지대의 밖으로 돌출되는 검사프레임의 하측에 설치된다.

또한, 상기 영상처리부는 검사프레임을 통과하는 기판의 양단부 에지 결함을 검사하기 위한 중앙카메라들과, 상기 중앙카메라들을 대칭축으로 양측에 상기 기판의 양단부를 연결하는 양측단부의 에지 결함을 검사하기 위한 적어도 한 쌍의 측부 카메라; 를 포함한다.

또한, 상기 중앙카메라들과 측부 카메라는 라인 스캔 CCD 카메라로 구성된다.

상기와 같이 로봇지지대에 기판 이송을 위한 로봇과 검사장치를 일체로 구성한 본 발명은, 기판의 크기 변화에 따른 무게 증가로 발생하는 기판 이송의 불안정성을 개선하고, 이를 통해 기판에 대한 표면의 품질 검사를 보다 안정된 상태에서 실시함은 물론, 공정설비로 기판을 안정적으로 공급하는 효과를 얻게 된다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 품질 검사장치의 구조를 보인 평면 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 품질 검사장치의 구조를 보인 측면 개략도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 품질 검사장치의 구조를 보인 정면 개략도이고, 도 4는 본 발명의 기판 품질 검사장치의 동작상태를 설명하기 위한 블럭 구성도를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예로 로봇부가 전진한 상태를 보인 평면 개략도이고, 도 6은 본 발명의 실시예로 로봇부가 전진한 상태를 보인 측면 개략도이며, 도 7은 본 발명의 실시예로 로봇부가 기판을 추출하는 상태의 평면 개략도이고, 도 8은 본 발명의 실시예로 공정설비로의 기판 공급상태를 보인 평면 개략도를 도시한 것이다.

도 9는 본 발명의 실시예로 조명부의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예로 조명부의 또 다른 설치 위치를 설명하기 위한 도면을 도시한 것이다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 품질 검사장치는 로봇지지대(10), 로봇부(20), 검사유닛(30), 그리고 제어유닛(40)을 포함한다.

상기 로봇지지대(10)는 회전축(미도시)을 가지며, 상기 제어유닛(40)의 제어를 받는 구동부(M1)의 구동력에 의해 일정방향으로 회전하도록 구성된다.

이때, 상기 로봇지지대(10)의 평면상에는 도시하지는 않았지만 상기 로봇부(20)가 결합되는 레일부가 구성된다.

상기 로봇부(20)는 상기 로봇지지대(10)가 회전을 할 때 트레이(200)에 탑재 된 기판(100)을 추출한 후 이를 공정설비(300)에 공급하는 것으로 추출로드(21)를 가지면서 상기 로봇지지대(10)의 평면상에서 레일부를 따라 전후진이 가능하도록 결합되며, 그 전후진은 별도의 로봇제어부(미도시)의 제어를 받아 이루어지도록 구성된다.

상기 검사유닛(30)은 상기 로봇부(20)의 전후진에 따라 기판(100)이 통과될 때 상기 기판(100)의 표면 및 에지에 대한 품질상태를 실시간 체크하는 것으로, 상기 로봇지지대(10)의 일측 선단에 일체로 구성되며, 검사프레임(31), 조명부(32), 영상처리부(33)를 포함한다.

상기 검사프레임(31)은 상기 기판(100)이 통과되는 유로가 형성되도록, 상기 로봇지지대(10)의 일측 선단 또는 선단의 끝단에서 외부로 돌출되도록 설치 구성된다.

상기 조명부(32)는 상기 기판(100)이 검사프레임(31)에 마련되는 유로를 통과할 때 상기 제어유닛(40)의 제어를 받아 기판(100)에 광원을 조사하는 것으로, 상기 기판(100)이 통과되는 유로내 상측의 검사프레임(31)에 설치됨이 바람직하지만, 반드시 이러한 것에 한정하는 것은 아니며, 도 9 및 도 10에서와 같이 상기 기판(100)이 통과되는 검사프레임(31)의 유로 하측인 로봇지지대(10)의 하부에 설치될 수도 있다.

즉, 첨부된 도 9에서와 같이, 검사프레임(31)이 로봇지지대(10)의 선단에 결합되는 경우, 상기 로봇지지대(10)의 선단에 구멍(11)을 형성한 후 상기 구멍(1)의 하측에 조명부(32)를 설치하거나, 또는 첨부된 도 10에서와 같이 로봇지지대(10)의 선단 끝단에서 검사프레임(31)의 외부로 돌출되도록 한 후 상기 외부 돌출된 검사프레임(31)의 하측에 조명부(32)를 설치 구성할 수도 있는 것이다.

상기 영상처리부(33)는 상기 조명부(32)에서 광원 조사시, 상기 기판(100)의 표면을 촬영하는 것으로, 이는 검사프레임(31)의 유로를 통과하는 기판(100)의 양단부 에지 결함은 물론 얼룩과 스크래치, 이물질, 그리고 디스컬러를 검사하기 위한 중앙카메라(c1)들과, 상기 중앙카메라(c1)들이 인식하지 못하는 기판(100)의 측단부에 대한 에지결함, 얼룩, 스크래치, 이물질, 그리고 디스컬러를 검사하기 위한 적어도 한 쌍의 측부 카메라(c2)를 포함하며, 상기 중앙카메라(c1)들과 측부 카메라(c2)는 라인 스캔 CCD 카메라로 구성된다.

이때, 상기 영상처리부(33)에 포함되는 중앙 카메라(c1)들과 측부카메라(c2)들은 조명부(32)가 검사프레임(31)의 상측에 설치시 검사프레임(31)의 유로 하측인 로봇지지대(10)에 설치되고, 상기 조명부(32)가 로봇지지대(10) 또는 검사프레임(31)의 하측에 설치시에는 상기 검사프레임(31)의 상측에 그 설치가 이루어지도록 구성된다.

상기 센서(34)는 상기 검사프레임(31)에 마련되는 유로를 기판(100)이 통과할 때, 상기 기판(100)의 통과상태를 감지한 후 그 감지신호를 제어유닛(40)에 전송하는 것으로, 상기 검사프레임(31)에 구성된다.

상기 제어유닛(40)은 상기 센서(35)로부터 감지되는 신호에 따라 제어신호를 출력하면서 상기 기판(100)에 대한 손상여부를 종합적으로 판단하는 것으로, 상기의 제어신호에 따라 검사유닛(30)에 포함되는 조명부(32)와 영상처리부(33)의 온/ 오프 동작을 결정하도록 구성하는 한편, 상기 영상처리부(33)에 포함되는 중앙카메라(c1)들과 측부카메라(c2)들로부터 촬영되는 영상정보를 분석하여 상기 기판(100)의 표면에 대한 품질상태, 즉 기판(100)에 대한 에지결함, 얼룩, 스크래치, 이물질, 디스컬러, 색상, 그리고 너울 발생여부를 판별하는 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 실시예에 대한 작용을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 트레이(200)에 공정진행을 위한 기판(100)을 적층시킨 상태에서, 미도시된 로봇제어부로부터 출력하는 제어신호에 따라 구동부(M1)의 구동이 이루어지면, 상기 구동부(M1)의 구동력에 따라 로봇지지대(10)는 회전축을 중심으로 하여 상기 트레이(200)의 방향으로 회전한다.

다음으로, 상기 미도시된 로봇제어부에서 또 다른 제어신호를 상기 로봇지지대(10)의 위에 결합된 로봇부(20)에 출력하면, 상기 로봇부(20)는 상기 로봇지지대(10)의 평면상에 마련되는 레일부를 따라 상기 트레이(200)의 방향으로 전진동작을 하고, 이때 상기 로봇부(20)에 형성된 추출로드(21)는 상기 트레이(200)에서 크기에 관계없이 기판(100)을 추출하게 된다.

다음으로, 로봇제어부가 또 다른 제어신호를 출력하여 상기 구동부(M1)의 구동을 역방향으로 제어하면, 상기 구동부(M1)의 역방향 구동력에 따라 상기 로봇지지대(10)는 회전축을 중심으로 하여 원래의 위치 즉, 공정설비(300)의 방향을 향하도록 복귀의 회전동작을 수행하게 된다.

다음으로, 로봇제어부가 또 다른 제어신호를 로봇부(20)에 출력하면, 상기 로봇부(20)는 상기 로봇지지대(10)의 평면상에 마련되는 레일부를 따라 후진하므로, 상기 기판(100)은 안정적으로 공정설비(300)에 투입될 수 있게 된다.

이때, 상기 로봇부(20)의 후진이 이루어질 때, 상기 로봇지지대(10)의 일측 선단에 마련되는 검사유닛(30)의 검사프레임(31)에 마련되는 유로를 상기 기판(100)이 통과하거나, 또는 상기 로봇부(20)가 후진한 상태에서 또 다시 제어유닛(40)의 제어를 받아 공정설비(300)의 방향으로 전진하여 상기 검사프레임(31)에 마련되는 유로를 재차 통과하는 경우, 상기 검사유닛(30)은 제어유닛(40)의 제어를 받아 상기 기판(100)의 품질상태를 체크하기 위한 동작을 수행한다.

즉, 상기 기판(100)이 검사프레임(31)에 마련되는 유로를 통과할 때, 상기의 통과상태는 센서(34)에 의해 감지된 후 제어유닛(40)에 전송되는 바,

상기 제어유닛(40)은 상기 검사유닛(30)에 포함되는 조명부(32)를 발광 제어하고, 이에따라 상기 조명부(32)는 상기 기판(100)으로 일정량의 광원을 조사하게 된다.

다음으로, 상기 검사유닛(30)에 포함되는 영상처리부(33)인 중앙카메라(c1)들과 측부카메라(c2)들은 상기 기판(100)의 평면에 대한 상태를 촬영한 후 이를 제어유닛(40)에 전송하고, 이에따라 상기 제어유닛(40)은 상기의 촬영된 영상정보로부터 기판(100)에 대한 에지 결함, 얼룩, 스크래치, 이물질, 디스컬러, 색상, 그리고 너울 발생여부를 종합적으로 검사하게 되는 것이다.

즉, 상기 중앙카메라(c1)들은 검사프레임(31)의 유로를 통과하는 기판(100)의 양단부를 촬영하고, 상기 중앙카메라(c1)들을 중심으로 적어도 한 쌍이 대칭되 게 설치된 측부카메라(c2)는 상기 중앙카메라(c1)가 인식하지 못하는 기판(100)의 측단부, 즉 중앙카메라(c1)가 인식할 수 있는 기판(100)의 양단부를 연결하는 측단부를 촬영하게 된다.

그러면, 상기 제어유닛(40)은 상기의 영상정보로부터 디지털코드화하여 연산함으로써, 상기 기판(100)에 대한 불량여부를 판정하게 되는 것이다.

여기서, 상기 제어유닛(40)에 의한 기판(100)의 불량여부 판정은 수학적 비교 연산치가 사용자가 지정한 허용범위를 넘는 경우, 상기 기판(100)에 대한 에지결함, 얼룩, 스크래치, 또는 이물질이 존재하거나 디스컬러가 불량임을 판정하게 되는 것이다.

한편, 도 11에서와 같이, 본 발명의 검사유닛은 기판(100)이 통과되는 유로를 가지고, 상기 로봇지지대(10)의 선단 또는 선단의 끝에서 외부로 돌출되도록 결합되는 검사프레임(31)에 레이저 발생부(51)와 레이저 검출부(52)를 구성할 수도 있으며, 이에따라 상기 레이저 발생부(51)와 레이저 검출부(52)를 이용하여 기판(100)의 사이드부분에 대한 크랙 검사는 물론, 기판(100)의 단축 방향에 대한 이상유무를 검사할 수도 있는 것이다.

즉, 도 11에서, 레이저 발생부(51)는 기판(100)이 통과되는 검사프레임(31)내의 유로 상측에서 소정의 경사각도로 설치되어 상기 기판(100)으로 레이저를 조사하도록 구성되며, 상기 레이저 검출부(52)는 상기 레이저 발생부(51)에 의해 기판(100)으로 조사되는 레이저가 상기 기판(100)의 표면 및 저면은 물론, 사이드부분과 단축 방향에서 반사될 때 그 반사되는 레이저를 집광하도록 기판(100)이 통과 되는 상기 검사프레임(31)의 상측에서 상기 레이저 발생부(51)와 마주보는 소정의 경사각도로 그 설치가 이루어진 것이다.

이에따라, 상기 기판(100)에서 반사되는 레이저의 간격 변화를 통해 기판(100)의 크랙검사(특히 사이드부분)은 물론 기판(100)의 단축방향에 불량이 있는지를 측정할 수 있도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 첨부된 도 1 내지 도 10에서와 동일부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 품질 검사장치의 구조를 보인 평면 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 품질 검사장치의 구조를 보인 측면 개략도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 품질 검사장치의 구조를 보인 정면 개략도.

도 4는 본 발명의 기판 품질 검사장치의 동작상태를 설명하기 위한 블럭 구성도.

도 5는 본 발명의 실시예로 로봇부가 전진한 상태를 보인 평면 개략도.

도 6은 본 발명의 실시예로 로봇부가 전진한 상태를 보인 측면 개략도.

도 7은 본 발명의 실시예로 로봇부가 기판을 추출하는 상태의 평면 개략도.

도 8은 본 발명의 실시예로 공정설비로의 기판 공급상태를 보인 평면 개략도.

도 9는 본 발명의 실시예로 조명부의 설치 위치를 설명하기 위한 도면.

도 10은 본 발명의 실시예로 조명부의 또 다른 설치 위치를 설명하기 위한 도면.

도 11은 검사유닛에 대한 본 발명의 다른실시예.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10; 로봇지지대 11; 구멍

20; 로봇부 21; 추출로드

30; 검사유닛 31; 검사프레임

32; 조명부 33; 영상처리부

34; 센서 40; 제어유닛

51; 레이저 발생부 52; 레이저 검출부

100; 기판 200; 트레이

300; 공정설비

Claims

구동부에 의해 회전하는 로봇지지대; 전후진이 가능하도록 상기 로봇지지대에 결합되고, 상기 로봇지지대가 회전시 트레이에 탑재된 기판을 추출한 후 이를 공정설비에 공급하는 로봇부; 를 포함하여 구성하고,

상기 로봇지지대의 선단에는 상기 로봇부의 전후진으로 기판이 통과시 상기 기판의 표면 및 에지에 대한 품질상태를 실시간 체크하는 검사유닛; 를 일체로 구성하며,

상기 검사유닛은 상기 기판에 대한 손상여부를 종합적으로 판단하는 제어유닛에 의해 제어되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 검사유닛은,

기판이 통과되는 유로를 가지고, 상기 로봇지지대의 선단 또는 선단의 끝에서 외부로 돌출되도록 결합되는 검사프레임;

상기 기판이 유로를 통과할 때 상기 기판에 광원을 조사하는 조명부; 및,

상기 조명부에서 광원 조사시, 상기 기판의 표면을 촬영하여 상기 제어유닛으로 전송하는 영상처리부; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 검사유닛은,

기판이 통과되는 유로를 가지고, 상기 로봇지지대의 선단 또는 선단의 끝에서 외부로 돌출되도록 결합되는 검사프레임을 포함하고,

상기 검사프레임에 레이저 발생부와 레이저 검출부를 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 검사프레임에는 기판이 유로를 통과시 기판의 통과상태를 감지하는 센서; 를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.
제 2 항에 있어서, 상기 조명부는 기판이 통과되는 유로내 상측의 검사프레임에 설치하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.
제 2 항에 있어서, 상기 조명부는 로봇지지대의 선단에 구멍을 형성한 후 그 구멍의 하측에 설치하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.
제 2 항에 있어서, 상기 조명부는 로봇지지대의 선단 끝단에서 로봇지지대의 밖으로 돌출되는 검사프레임의 하측에 설치하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.
제 2 항에 있어서, 상기 영상처리부는,

검사프레임을 통과하는 기판의 양단부 에지 결함을 검사하기 위한 중앙카메라들과, 상기 중앙카메라들을 대칭축으로 양측에 상기 기판의 양단부를 연결하는 양측단부의 에지 결함을 검사하기 위한 적어도 한 쌍의 측부 카메라; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.
제 8 항에 있어서, 상기 중앙카메라들과 측부 카메라는 라인 스캔 CCD 카메라로 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 품질 검사장치.