KR101134606B1 - 얼라인마크 형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리기판이 공급되면 유리기판을 정렬하기 위한 기준이 되는 얼라인마크를 형성하되, 유리기판의 정확한 위치를 측정하고 마킹을 실시하여 정확한 위치에 얼라인마크를 형성할 수 있는 얼라인마크 형성장치에 관한 것으로, 제조공정 중 유리기판을 정렬하기 위한 기준이 되는 얼라인마크를 상기 유리기판에 형성하는 얼라인마크 형성장치에 있어서, 상기 유리기판을 지지하는 기판지지부와, 상기 유리기판의 모서리를 인식하여 유리기판의 크기 및 기울기를 검사하도록 상기 유리기판의 3개 이상의 모서리 상부에 배치되는 모서리 인식부와, 상기 기판지지부에 좌우방향으로 이동가능하게 장착되는 이동테이블과, 상기 이동테이블에 전후방향으로 이동가능하게 탑재되고, 레이저빔을 조사하여 유리기판상의 설정된 좌표위치에 얼라인마크를 형성하는 마킹헤드와, 상기 마킹헤드의 레이저빔이 도달되도록 미리 설정된 기준 위치와 상기 마킹헤드로부터 조사되는 레이저빔이 실제 도달되는 실제 위치를 비교하여 오차를 측정하도록 설치되는 빔포지셔너를 포함하며, 상기 마킹헤드는 상기 빔포지셔너에 의해 측정된 오차를 보상하면서 유리기판에 얼라인마크를 형성하는 얼라인마크 형성장치에 관한 것이다.

Description

얼라인마크 형성장치{align mark forming apparatus}

본 발명은 얼라인마크 형성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리기판이 공급되면 유리기판을 정렬하기 위한 기준이 되는 얼라인마크를 형성하되, 유리기판의 정확한 위치를 측정하고 마커헤드의 오차를 마킹전에 체크한 다음 마킹을 실시하여 정확한 위치에 얼라인마크를 형성할 수 있는 얼라인마크 형성장치에 관한 것이다.

예컨대, 액정표시소자는 저구동전압 및 저소비전력, 액정패널의 평탄성 등에 의해 디지털 손목시계, 휴대폰등 다양한 제품에 적용이 되는 평판 디스플레이로서 배열방향의 변화에 따라 입사광의 반사특성이 변화되는 액정의 유전이방성을 이용하여 소망하는 문자나 영상을 구현하는 표시소자이다.

이러한 액정표시소자는 상판과 하판에 ITO(투명도전막)가 증착된 글래스를 셀형태로 세팅 조립하고, 그 내부에 액정물질을 주입하여 제조된다.

즉, 글래스 전체면에 ITO를 증착한 ITO전극이 세팅된 글래스를 준비하고, ITO 면에 감광제를 도포하고 단계별로 온도를 서서히 올리면서 행하는 소프트 베이킹 처리를 행하여 감광제를 안정화시킨 후에 노광, 현상 및 스트리핑 공정을 거쳐 소정의 투명도전층이 형성되게 하고, 이와 같이 형성된 투명도전막의 상면으로는 다시 폴리이미드를 주성분으로 하는 배향막이 적층되어서 러빙처리된 다음에 실란트를 쇼트 프린트하여 액정 셀로 조립된다.

이와 같은 제조공정에서 ITO전극이 세팅된 글래스는 액정 셀로 조립되기 전에 상/하측 글래스가 상호 정해진 위치로 일치되도록 얼라인먼트된 다음에 실란트를 프린트해야만 정확하게 액정 셀을 조립할 수 있다.

따라서 글래스를 정확하게 얼라인하고 글래스의 위치를 표시하기 위해서 글래스의 외곽영역(비화소영역)에 얼라인마크가 형성되어 있다.

상기와 같은 얼라인마크는 통상 화학물질에 의한 에칭으로 형성하거나 물리적 방법 즉, 드링등으로 흠집을 내어 형성한다.

그러나 상기와 같은 방법으로 얼라인 마크를 형성하는 경우 화학물질에 의한 환경오염이 우려되고 생산성이 저하되며 정확한 위치에 형성되기 어려운 문제점이 있다.

최근에는 글래스를 순차적으로 공급시키고 순차적으로 공급된 글래스의 정해진 위치에 레이저 광에 의해 자동마킹이 가능하게 하며 배출을 순차적으로 시킴으로써 글래스의 얼라인 마킹이 자동적으로 수행되도록하는 마킹장치가 주로 사용된다.

상기와 같은 레어저를 이용한 마킹장치는 레이저 광에 의한 마킹을 행함으로써 환경오염을 방지하는 이점이 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 장치는 조립불량 및 반복사용에 따른 조립부위의 헐거워짐 등으로 인해 글래스의 정확한 위치를 인식하지 못하였고, 이는 얼라인마크가 제 위치에 마킹되지 못하는 주된요인으로 지목되고 있다.

본 발명은 유리기판을 로딩하고, 로딩된 유리기판에 얼라인마크를 형성하고, 상기 얼라인마크의 위치를 검사하는 작업이 동일한 테이블 상에서 동시에 이루어지도록 하여 제품 생산시간을 단축시키고, 빔포지셔너에 의해 로딩된 유리기판의 정확한 위치를 측정하고, 빔포지셔너를 통해 마커헤드의 기준 위치와 실제 위치를 비교하여 오차를 계산한 뒤, 상기 오차를 보상하면서 마킹을 실시하여 보다 정확한 위치에 얼라인마크를 형성할 수 있는 얼라인마크 형성장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제조공정 중 유리기판을 정렬하기 위한 기준이 되는 얼라인마크를 상기 유리기판에 형성하는 얼라인마크 형성장치에 있어서, 상기 유리기판을 지지하는 기판지지부와, 상기 유리기판의 모서리를 인식하여 유리기판의 크기 및 기울기를 검사하도록 상기 유리기판의 모서리 상부에 배치되는 모서리 인식부와, 상기 기판지지부에 좌우방향으로 이동가능하게 장착되는 이동테이블과, 상기 이동테이블에 전후방향으로 이동가능하게 탑재되고, 레이저빔을 조사하여 유리기판상의 설정된 좌표위치에 얼라인마크를 형성하는 마킹헤드와, 상기 마킹헤드의 레이저빔이 도달되도록 미리 설정된 기준 위치와 상기 마킹헤드로부터 조사되는 레이저빔이 실제 도달되는 실제 위치를 비교하여 오차를 측정하도록 설치되는 빔포지셔너와, 상기 마킹헤드에 의해 형성된 얼라인마크를 검사하도록 상기 기판지지부의 후방에 전후좌우방향으로 이동가능하게 장착되는 얼라인마크 검사유닛을 포함하며, 상기 마킹헤드는 상기 빔포지셔너에 의해 측정된 오차를 보상하면서 유리기판에 얼라인마크를 형성하는 얼라인마크 형성장치를 제공한다.

또한, 상기 빔포지셔너는 상기 레이저빔에서 UV파장대의 빔을 차단하는 UV필터부와, 상기 UV필터부를 통과한 레이저빔이 입사되며 상기 레이저빔이 조사되는 위치의 픽셀을 감지하는 카메라부를 포함하는 얼라인마크 형성장치를 제공한다.

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본 발명에 따른 얼라인마크 형성장치에 따르면, 유리기판을 로딩하고, 로딩된 유리기판에 얼라인마크를 형성하고, 상기 얼라인마크의 위치를 검사하는 작업이 동일한 테이블 상에서 동시에 이루어지도록 하여 제품 생산시간을 단축시키고 생산성 증대를 기대할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

또한, 빔포지셔너에 의해 로딩된 유리기판의 정확한 위치를 측정하고, 빔포지셔너를 통해 마커헤드의 기준위치와 실제위치를 비교하여 오차를 계산한 뒤, 상기 오차를 보상하면서 마킹을 실시하여 정확한 위치에 얼라인마크를 형성할 수 있으며, 정밀도가 향상되어 불량률을 줄이고 품질향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 얼라인마크 형성장치의 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 얼라인마크 형성장치의 정면도,
도 3은 빔포지셔너에 의해 감지된 레이저빔을 도시한 개략도,
도 4는 빔포지셔너의 다른 실시 예를 도시한 개략도.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명 얼라인마크 형성장치의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 얼라인마크 형성장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 얼라인마크 형성장치의 정면도이다.

상기 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같은 본 발명 얼라인마크 형성장치(10)는 제조공정 중 유리기판(20)을 정렬하기 위한 기준이 되는 얼라인마크(30)를 상기 유리기판(20)에 형성하기 위한 것으로, 상기 유리기판(20)을 지지하는 기판지지부(100)와, 상기 유리기판(20)의 모서리를 인식하여 유리기판(20)의 크기 및 기울기를 검사하도록 상기 유리기판(20)의 3개 이상의 모서리 상부에 배치되는 모서리 인식부(200)와, 상기 기판지지부(100)에 좌우방향으로 이동가능하게 장착되는 이동테이블(300)과, 상기 이동테이블(300)에 전후방향으로 이동가능하게 탑재되고, 레이저빔을 조사하여 유리기판(20)상의 설정된 좌표위치에 얼라인마크(30)를 형성하는 마킹헤드(400)와, 상기 마킹헤드(400)의 레이저빔이 도달되도록 미리 설정된 기준 위치(P1)와 상기 마킹헤드(400)로부터 조사되는 레이저빔이 실제 도달되는 실제 위치(P2)를 비교하여 오차를 측정하도록 설치되는 빔포지셔너(500)를 포함하며, 상기 마킹헤드(400)는 상기 빔포지셔너(500)에 의해 측정된 오차를 보상하면서 유리기판(20)에 얼라인마크(30)를 형성하도록 구성된다.

기판지지부(100)는 얼라인마크 형성장치(10)의 정방에 배치된 공급유닛(40)을 통해 로딩된 유리기판(20)을 지지하도록 구성되며, 유리기판(20)의 취출방향으로 배치된다.

상기 기판지지부(100) 상으로 유리기판(20)이 통과하면서 얼라인마크(30)가 형성되고, 형성된 얼라인마크(30)를 검사할 수 있도록 상기 모서리인식부(200), 이동테이블(300), 마킹헤드(400), 빔포지셔너(500)가 각각 탑재된다.

상기 기판지지부(100)는 상기 유리기판(20)의 통과가 용이하도록 바닥면에 다수의 롤러(110)를 배치할 수 있고, 유리기판(20)이 이동하는 길이방향으로 상부와 하부에는 상기 이동테이블(300)이 직선으로 이동할 수 있도록 안내하는 레일을 비롯한 공지의 가이드수단(120)이 설치된다.

상기 기판지지부(100)에는 외부에서 가해지는 충격을 완화시켜 유리기판(20)에 전달되는 충격을 최소화 하도록 에어스프링(air spring)과 같은 완충수단을 추가적으로 마련할 수 있으며, 기판지지부(100)는 진동 감쇠 능력이 있는 화강암과 같은 소재를 이용하여 제작할 수 있다.

모서리 인식부(200)는 상기 유리기판(20)의 모서리를 인식하여 유리기판(20)의 크기 및 기울기를 검사하도록 상기 유리기판(20)의 3개 이상의 모서리 상부에 배치되는 비전시스템으로서, 가변 배율의 렌즈와 상기 렌즈가 장착된 고화질 저픽셀의 카메라로 구성될 수 있다.

상기 카메라는 대략 SXGA(1392 x 1040)화질과, 0.005mm/pixel의 성능을 구비한다.

상기 모서리 인식부(200)는 공급유닛(40)으로부터 유리기판(20)이 로딩되면, 유리기판 (20)의 모서리를 인식하고 유리기판 (20)의 크기 및 위치정보를 컨트롤러로 전달한다.

참고로, 유리기판 (20)의 크기 및 기울기를 측정하는 방법을 설명하면, 유리기판(20)의 3개 모서리의 좌표를 측정하여 장변과 단변의 기울기를 측정하고, 대각선 방향의 좌표를 이등분하여 중점좌표를 측정한다.

이동테이블(300)은 상기 기판지지부(100)에 좌우방향으로 이동가능하게 장착되는 구성으로, 좌우방향으로 이동하면서 연속해서 공급되는 각각의 유리기판(20)의 표면에 얼라인마크(30)를 형성하도록 탑재된 마킹헤드(400)를 이동시킨다.

일반적으로, 유리기판(20)은 사각형상을 취하며, 4개의 모서리 중 적어도 3개 이상의 모서리에 얼라인마크(30)를 형성하므로, 마킹헤드(400)은 상하뿐 아니라 좌우로 이송해야한다.

따라서, 상기 이동테이블(300)은 상기 마킹헤드(400)가 안정적으로 이동할 수 있도록 마킹헤드(400)를 탑재하고, 상기 가이드수단(120)의 안내를 받으며 좌우로 이동하게 된다.

마킹헤드(400)는 상기 이동테이블(300)에 전후방향으로 이동가능하게 탑재되고, 레이저빔을 조사하여 유리기판(20)상의 설정된 좌표위치에 얼라인마크(30)를 형성하도록 구성된다.

상기 마킹헤드(400)는 통상적으로 상기 이동테이블(300) 상에 탑재되고 수평방향으로 레이저를 조사하는 레이저조사수단(410)과, 상기 레이저조사수단(410)에서 조사된 레이저를 수직하방으로 반사시켜 경로를 전환해주는 반사미러(420), 상기 반사미러(420)에 의해 수직방향으로 경로가 변환된 레이저를 확산시킨 뒤, 마킹의 정밀도 향상을 위해 레이저의 단면을 원형으로 다듬는 작업을 선택적으로 실시하는 빔 확장 망원경(430) 및 상기 빔 확장 망원경(430)에서 확장된 레이저를 공급받아 집광시키킨 뒤 유리기판 (20)표면에 조사하여 얼라인마크(30)를 형성하되, 승강하면서 유리기판(20)의 두께 및 깊이의 변화에 따라 자동적으로 초점을 조절하는 스캐너헤드(440)로 구성된다.

이 밖에 공지의 다양한 방식의 마킹 장치를 이용하여 상기 마킹헤드(400) 로 사용할 수 있음은 물론이다.

빔포지셔너(500)는 상기 마킹헤드(400)의 레이저빔이 도달되도록 미리 설정된 기준 위치(P1)와 상기 마킹헤드(400)로부터 조사되는 레이저빔이 실제 도달되는 실제 위치(P2)를 비교하여 오차를 측정하도록 설치되는 구성이다.

상기 빔포지셔너(500)는 기판지지부(100)상에 배치되고, 유리기판(20)과 겹치지 않도록 유리기판(20)과 유리기판(20) 사이에 설치되며, 마킹헤드(400)가 유리기판(20)에 얼라인마크(30)를 형성하기 이전에 마킹헤드(400)로부터 조사되는 레이저빔을 감지하여 마킹헤드(400)의 실제위치(P2)를 측정하고 기준위치(P1)과 비교한다.

측정된 실제위치(P2)는 기설정된 기준위치(P1)와 같을 수 있지만 소정의 오차가 발생할 수 있다. 이 경우, 마킹헤드(400)는 상기 빔포지셔너(500)에 의해 측정된 오차가 보상되도록 오차만큼 이동하여 얼라인마크(30)를 형성하게 된다.

도 3은 빔포지셔너에 의해 감지된 레이저빔을 도시한 개략도로서, 빔포지셔너(500)의 작용을 첨부된 도 3을 참조하여 설명한다. 기준위치(P1)의 좌표는 (X1, Y1)이고 빔포지셔너(500)가 감지한 레이저빔의 실제위치(P2)는 (X2, Y2)이다. 상기 좌표를 비교하여 기준위치(P1)과 실제위치(P2)의 X좌표와 Y좌표의 오차값이 각각 ΔX, ΔY라고 한다면, 마킹헤드(400)는 기설정된 얼라인마크 형성위치에서 -ΔX, -ΔY만큼 이동하여 오차값을 보상하면서 마킹을 실시해야 한다.

또한, 상기 이동테이블(300) 및 마킹헤드(400), 스캐너헤드(440) 및 얼라인마크 검사유닛(600)은 각각 고속 고정밀 직선 이동이 가능하도록 리니어모터(Linear Servo Motor)을 구동수단으로 이용하여 이동한다

한편 도 4는 빔포지셔너의 다른 실시 예를 도시한 개략도로서, 상기 도4에 도시한바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 빔포지셔너(500)는 상기 레이저빔에서 UV파장대의 빔을 차단하는 UV필터부(510)와, 상기 UV필터부(510)를 통과한 레이저빔이 입사되며 상기 레이저빔이 조사되는 위치의 픽셀을 감지하는 카메라부(520)를 포함하도록 구성된다.

상기 UV필터부(510)는 상기 마킹헤드(400)으로부터 조사된 레이저빔에서 UV파장대의 빔을 차단하여 카메라부(520)로 UV파장대의 빔이 조사되지 못하도록 한다. 따라서, 상기 카메라부(520)는 자외선을 포함하지 않은 레이저빔을 감지하게되므로, 레이저빔의 정확한 위치를 측정하되, 자외선으로 카메라부(520)의 렌즈 등이 손상되는 않도록 보호할 수 있다.

카메라부(520)는 UV필터부(510)를 통과한 레이저빔이 입사되며 상기 레이저빔이 조사되는 위치의 픽셀을 감지하여 마킹헤드(400) 및 마킹헤드(400) 에서 조사된 레이저빔의 실제위치(P2)를 측정할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 마킹헤드(400)에 의해 형성된 얼라인마크(30)를 검사하도록 상기 기판지지부(100)의 후방에 전후좌우방향으로 이동가능하게 장착되는 얼라인마크 검사유닛(600)을 더 포함하도록 구성된다.

얼라인마크 검사유닛(600)은 상기 마킹헤드(400)와 마찬가지로 기판지지부(100)의 가이드수단(120)에 의해 안내되며, 좌우방향으로 직선이동하는 이동테이블(610)을 구비한다.

얼라인마크 검사유닛(600)은 상기 이동테이블(610)상에 탑재되어 전후방향으로 이동하면서 얼라인마크(30)를 검사하게 된다. 상기 얼라인마크 검사유닛(600)은 양측에 한쌍으로 상호 이격하여 배치될 수 있으며 이와 같은 경우, 동시에 2개의 얼라인마크(30)를 검사할 수 있다.

또한, 얼라인마크 검사유닛(260)은 얼라인마크(30)의 동심도 및 정확도를 측정하여 컨트롤러로 전달하며, 상기 얼라인마크 검사유닛(600)은 광학식문자판독기(optical character reader)기능을 구비한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 얼라인마크 형성장치(10)의 구체적인 구동과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공급유닛(40)으로부터 작업 대상물인 유리기판(20)을 균일한 속도로 일정한 시간차이를 두고 하나씩 공급받는다.

이때, 모서리인식부(200)는 공급된 유리기판(20)을 인식하게 되고, 유리기판(20)의 모서리 위치를 측정하여 유리기판(20)의 크기 및 기울기 등의 정보를 획득한다.

또한, 상기 모서리인식부(200)를 통해 수집된 유리기판(20)의 구체적 정보를 토대로, 상기 마킹헤드(400)는 얼라인마크(30)를 형성하기 위한 장소로 이동한다.

이때, 상기 마킹헤드(400)는 유리기판(20)에 얼라인마크(30)를 형성하기 앞서 마킹헤드(400)의 오차를 측정하기 위해 빔포지셔너(500)를 향해 레이저빔을 조사한다.

그러면, 상기 빔포지셔너(500)는 기준위치(P1)와 실제로 감지된 픽셀의 실제위치(P2)를 비교하여 마킹헤드(400)의 오차여부를 확인한다.

만약 오차가 발생했다면, 상기 오차만큼 마킹헤드(400)가 이동하여 보상한하면서 유리기판(20)에 얼라인마크(30)를 형성한다.

상기와 같이 얼라인마크(30)가 형성되면, 얼라인마크검사유닛(600)에 의해 비전검사가 진행되고, 최종적으로 배출유닛(50)으로 취출된다.

본 발명에 따른 얼라인마크 형성장치(10)에 따르면, 유리기판(20)을 로딩하고, 로딩된 유리기판(20)에 얼라인마크(30)를 형성하고, 상기 얼라인마크(30)의 위치를 검사하는 작업이 동일한 테이블 상에서 동시에 이루어지도록 하여 제품 생산시간을 단축시키고 생산성 증대를 기대할 수 있으며, 빔포지셔너(500)에 의해 로딩된 유리기판(20)의 정확한 위치를 측정하고, 기준 위치와 실제 위치비교하여 오차를 계산한 뒤, 상기 오차를 보상하면서 마킹을 실시하여 정확한 위치에 얼라인마크(30)를 형성할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 얼라인마크 형성장치 20 : 유리기판
30 : 얼라인마크 40 : 공급유닛
50 : 배출유닛 100 : 기판지지부
110 : 롤러 120 : 가이드수단
200 : 모서리인식부 300 : 이동테이블
400 : 마킹헤드 410 : 레이저조사수단
420 : 반사미러 430 : 밤확장망원경
440 : 스캐너헤드 500 : 빔포지셔너
510 : UV필터부 520 : 카메라부
600 : 얼라인마크 검사유닛 610 : 이동테이블

Claims (3)

1. 제조공정 중 유리기판을 정렬하기 위한 기준이 되는 얼라인마크를 상기 유리기판에 형성하는 얼라인마크 형성장치에 있어서,
   상기 유리기판을 지지하는 기판지지부와,
   상기 유리기판의 모서리를 인식하여 유리기판의 크기 및 기울기를 검사하도록 상기 유리기판의 모서리 상부에 배치되는 모서리 인식부와,
   상기 기판지지부에 좌우방향으로 이동가능하게 장착되는 이동테이블과,
   상기 이동테이블에 전후방향으로 이동가능하게 탑재되고, 레이저빔을 조사하여 유리기판상의 설정된 좌표위치에 얼라인마크를 형성하는 마킹헤드와,
   상기 마킹헤드의 레이저빔이 도달되도록 미리 설정된 기준 위치와 상기 마킹헤드로부터 조사되는 레이저빔이 실제 도달되는 실제 위치를 비교하여 오차를 측정하도록 설치되는 빔포지셔너와,
   상기 마킹헤드에 의해 형성된 얼라인마크를 검사하도록 상기 기판지지부의 후방에 전후좌우방향으로 이동가능하게 장착되는 얼라인마크 검사유닛을 포함하며,
   상기 마킹헤드는 상기 빔포지셔너에 의해 측정된 오차를 보상하면서 유리기판에 얼라인마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 얼라인마크 형성장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 빔포지셔너는,
   상기 레이저빔에서 UV파장대의 빔을 차단하는 UV필터부와,
   상기 UV필터부를 통과한 레이저빔이 입사되며 상기 레이저빔이 조사되는 위치의 픽셀을 감지하는 카메라부를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인마크 형성장치.
3. 삭제

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