KR101678375B1 - 기판 처짐 및 왜곡 현상을 감소시키기 위한 기판 이송 장치 및 이를 포함한 기판 로딩 장치 - Google Patents

기판 처짐 및 왜곡 현상을 감소시키기 위한 기판 이송 장치 및 이를 포함한 기판 로딩 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 이송 장치 및 이를 포함한 기판 로딩 장치에 관한 것으로서, 기판을 이송시키기 위한 로봇 암과, 상기 로봇 암의 일단부에 형성되어 상면에 이송되는 기판이 탑재되는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드의 양측에 수직한 방향으로 연장되며, 로봇 핸드에 탑재되는 상기 기판의 가장자리를 넘지 않도록 기판의 내측으로 소정만큼 들어온 위치까지 형성되는 복수개의 핑거와, 상기 핑거의 상면에 부착되어 로봇 핸드 상에 탑재되는 기판의 슬립이 발생되지 않도록 하는 마찰패드를 포함함으로써, 로봇 핸드로 이송하는 기판을 글래스 홀더에 안착시킬 때 기판이 글래스 홀더에 안착되는 면적을 증가시켜 글래스의 처짐 및 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

기판 처짐 및 왜곡 현상을 감소시키기 위한 기판 이송 장치 및 이를 포함한 기판 로딩 장치{Substrate Transfer Device and Substrate Aligning Apparatus Having the Same}
본 발명은 기판 이송 장치 및 이를 포함한 기판 로딩 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇 핸드로 이송하는 기판을 글래스 홀더에 안착시킬 때 기판이 글래스 홀더에 안착되는 면적을 증가시켜 글래스의 처짐 및 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 기판 이송 장치 및 이를 포함한 기판 로딩 장치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광을 받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 EL(Organic Electro Luminescence) 등이 대표적이다.
이와 같은 평판표시소자는 점차적으로 고화질이 요구됨에 따라 이를 제작할 때 마스크와 기판의 미세정렬은 필수적으로 요구되며, 기판의 평탄도가 매우 중요한 변수로 작용한다.
따라서, 기판에 증착공정을 수행하기 전 마스크와 기판을 정렬하는 얼라인 공정을 거치게 되는데, 통상, 기판을 얼라인 장치에 이송하는 작업은 이송 로봇을 통해 이루어지며, 상기 이송 로봇이 로봇 핸드에 탑재된 기판을 글래스 홀더에 로딩하는 역할을 한다.
그러나, 일반적인 종래의 이송 로봇은 기판의 이송 과정 중에 외부 환경 요인(예를 들어, 예기치 못한 진동 등)으로 인하여 기판이 이송 로봇 상에서 흔들림이나 미끄러짐이 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 만일 이송 과정 중에 이송 로봇 상에서 상기와 같은 문제점이 발생하게 되면 로봇 핸드에 탑재된 기판이 글래스 홀더에 정확하게 로딩되지 못하여 얼라인 공정이 원활하게 진행되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 종래의 기술에서는 기판을 미끄러짐 없이 이송하기 위해, 로봇 핸드에 기판의 가장자리를 잡아주어 슬립을 방지할 수 있는 턱이 형성되어 있다.
첨부한 도 1은 일반적인 기판 이송용 로봇의 일부분을 도시한 사시도이고, 도 2는 종래의 기판이 안착된 로봇 핸드를 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2에서의 로봇 핸드의 핑거와 기판의 안착 구조를 도시한 평면도이다.
이에 도시한 바와 같이, 종래의 기판 이송용 로봇은 기판(S)을 이송시키기 위한 로봇 암(10)과, 상기 로봇 암(10)의 일단부에 형성되어 상면에 이송되는 기판(S)이 탑재되는 로봇 핸드(20)와, 상기 로봇 핸드(20)의 양측에 수직한 방향으로 연장형성되는 복수개의 핑거(30)를 포함한다.
도 4는 종래의 기판이 안착된 로봇 핸드를 도시한 측면도이고, 도 5는 도 4에서의 로봇 핸드의 핑거와 기판의 안착 구조를 도시한 측면도로서, 종래의 로봇 핸드(20)는 이에 도시한 바와 같이, 상기 핑거(30)의 단부에 기판(S)의 가장자리를 잡아주어 기판(S)을 고정시킬 수 있는 턱(32)이 형성되어 있다. 상기 턱(32)은 핑거(30)의 상부로 돌출된 형상을 가지며, 기판(S)의 가장자리에 상기 턱(32)의 내측면이 접하여 기판(S)을 고정시킨다.
이와 같은 종래의 기술은 상기 이송 로봇을 이용하여 기판(S)을 이송할 때 흔들림이나 미끄러짐이 발생하는 것은 방지할 수 있으나, 상기 턱(32)이 기판(S)의 가장자리를 잡아주는 구조이므로, 상기 핑거(30)의 길이가 기판(S)보다 더 길게 형성되어야 하며, 상기 기판(S)이 로딩되는 글래스 홀더(40)는 상기 핑거(30)의 길이만큼 더 깊이 들어가서 형성되어야 하는 단점이 있었다.
즉, 기판(S)을 글래스 홀더(40)에 로딩하는 과정을 살펴보면, 이송 로봇이 기판(S)을 탑재한 상태로 글래스 홀더(40)로 진입한 후 하강하여 글래스 홀더(40)에 기판을 내려놓아 로딩하므로, 상기 핑거(30)와 글래스 홀더(40)는 겹쳐지지 않는 구조로 이루어져야 한다. 이로 인해 상기 홀더(40)는 핑거(30)와 겹치지 않는 범위까지만 형성됨이 가능하므로, 결과적으로 기판을 안착하는 면적이 매우 줄어들게 된다.
이와 같이, 상기 글래스 홀더(40)가 기판의 가장자리를 지지하는 면적이 작으면 기판(S)의 중앙부는 자중에 의해 처짐이 발생하고, 이러한 기판의 처짐현상이 있는 상태에서 정위치로 얼라인을 한다 하더라도, 기판과 마스크를 밀착하게 되면 얼라인된 위치가 유동하게 되어 기판의 얼라인 정밀도가 떨어지지고, 이로 인해 증착 패턴이 왜곡되는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
이와 같은 기판의 중앙부 처짐 및 왜곡 현상은 기판의 면적이 클수록 더욱 두드러지게 되는데, 따라서, 기판이 대형화될수록 글래스 홀더(40)가 기판의 가장자리를 받치는 면적을 늘릴 필요가 있는 것이다.
한국등록특허 제10-1374668호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기판이 글래스 홀더에 안착되는 면적을 증가시켜 대형화된 기판이라도 중앙부 처짐 및 왜곡 현상을 크게 감소시킴으로써, 고해상도 디스플레이를 구현하고 패턴의 고정세화(高精細化)에 대응할 수 있는 기판 이송 장치 및 이를 포함한 기판 로딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 기판을 이송시키기 위한 로봇 암과, 상기 로봇 암의 일단부에 형성되어 상면에 이송되는 기판이 탑재되는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드의 양측에 수직한 방향으로 연장되며, 로봇 핸드에 탑재되는 상기 기판의 가장자리를 넘지 않도록 기판의 내측으로 소정만큼 들어온 위치까지 형성되는 복수개의 핑거와, 상기 핑거의 상면에 부착되어 로봇 핸드 상에 탑재되는 기판의 슬립이 발생되지 않도록 하는 마찰패드를 포함하는 기판 이송 장치가 제공된다.
상기 기판은 장축과 단축으로 이루어지며, 상기 로봇 핸드는 상기 기판의 장축과 평행한 방향으로 복수개가 형성되고, 상기 핑거는 상기 로봇 핸드 중 최외측에 위치한 로봇 핸드에 서로 대향되게 설치되며, 상기 기판의 단축과 평행하게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 핑거는 상기 로봇 핸드보다 낮은 위치에 설치되며, 상기 핑거와 마찰패드 사이에는 높이조절부가 설치될 수 있다.
상기 높이조절부는 상기 기판이 로봇 핸드에 탑재될 때 상기 기판의 자중에 의해 마찰패드를 누르며 밀착되도록 자체 탄성을 가지는 구조로 이루어지어, 상기 기판이 탑재되지 않은 상태에서는 상기 마찰패드의 상면은 상기 로봇 핸드의 상면보다 높은 위치에 위치할 수 있다.
또한, 상기 마찰패드는 상면에 요철(凹凸)이 형성되어 상기 기판의 저면에 접하면 기판의 슬립을 방지할 수 있다.
한편, 기판과의 흡착을 위해 복수개의 상기 마찰패드 중 적어도 2개 이상의 마찰패드에는 상기 기판을 흡입하기 위한 흡입홀이 형성되고, 상기 핑거에는 상기 흡입홀에 연통되어 상기 기판을 진공압으로 고정시키기 위한 흡입통로가 구비될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 이송 로봇이 기판을 이송하여 글래스 홀더에 로딩하는 장치에 있어서, 기판을 이송시키기 위한 로봇 암과, 상기 로봇 암의 일단부에 형성되어 상면에 이송되는 기판이 탑재되는 로봇 핸드와, 상기 로봇 핸드의 양측에 수직한 방향으로 연장되며, 로봇 핸드에 탑재되는 상기 기판의 가장자리를 넘지 않도록 기판의 내측으로 소정만큼 들어온 위치까지 형성되는 복수개의 핑거와, 상기 핑거의 상면에 부착되어 로봇 핸드 상에 탑재되는 기판의 슬립이 발생되지 않도록 하는 마찰패드와, 상부에서 바라볼 때 상기 핑거에 안착된 기판의 영역과 겹쳐지지 않는 위치까지 기판의 내측으로 연장되는 기판 지지면을 가지는 글래스 홀더를 포함하는 기판 로딩 장치가 제공된다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 글래스 홀더가 기판을 지지하는 면적을 증가시켜 대형화된 기판이라도 중앙부 처짐 및 왜곡 현상을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이로써, 소비자가 요구하는 고해상도의 디스플레이를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 기판 이송용 로봇의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 기판이 안착된 로봇 핸드를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2에서의 로봇 핸드의 핑거와 기판의 안착 구조를 도시한 평면도이다.
도 4는 종래의 기판이 안착된 로봇 핸드를 도시한 측면도이다.
도 5는 도 4에서의 로봇 핸드의 핑거와 기판의 안착 구조를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 기판이 안착된 로봇 핸드를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6에서의 로봇 핸드의 핑거와 기판의 안착 구조를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 기판이 안착된 로봇 핸드를 도시한 측면도이다.
도 9는 도 8에서의 로봇 핸드의 핑거와 기판의 안착 구조를 도시한 측면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 6은 본 발명의 기판이 안착된 로봇 핸드를 도시한 평면도이고, 도 7은 도 6에서의 로봇 핸드의 핑거와 기판의 안착 구조를 도시한 평면도이고, 도 8은 본 발명의 기판이 안착된 로봇 핸드를 도시한 측면도이고, 도 9는 도 8에서의 로봇 핸드의 핑거와 기판의 안착 구조를 도시한 측면도이다.
본 발명의 기판 이송 장치는 기판(S)을 이송시키기 위한 로봇 암의 일단부에 형성되는 로봇 핸드(120)와, 상기 로봇 핸드(120)의 양측에 수직한 방향으로 연장되는 복수개의 핑거(130)와, 상기 핑거(130)의 상면에 부착되어 로봇 핸드(120) 상에 탑재되는 기판의 슬립이 발생되지 않도록 하는 마찰패드(132)를 포함한다.
상기 로봇 핸드(120)는 상면에 이송되는 기판(S)이 탑재되는 것으로, 통상 기판(S)은 직사각형의 형상이므로 장축과 단축으로 이루어지며, 상기 로봇 핸드(120)는 상기 기판(S)의 장축과 평행한 방향으로 복수개가 형성된다.
복수개로 형성되는 상기 로봇 핸드(120)는 각각의 핸드가 일정 간격을 두고 배치되는데, 상기 핑거(130)는 상기 로봇 핸드(120) 중 최외측에 위치한 로봇 핸드에 서로 대향되게 설치되며, 상기 로봇 핸드(120)와 수직한 방향으로 연장되므로 상기 기판(S)의 단축과 평행하게 형성된다.
여기서, 본 발명의 기판 이송 장치는 기판(S)이 탑재된 상기 로봇 핸드(120)가 글래스 홀더(140)에 기판을 로딩할 때 글래스 홀더(140)의 기판 지지면을 증가시키기 위해, 상기 핑거(130)가 상기 기판(S)의 가장자리를 넘지 않도록 기판의 내측으로 소정만큼 들어온 위치까지 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 상기 핑거(130)의 길이를 줄여 기판 내측으로 한정하고, 상기 기판(S)의 가장자리를 잡아주었던 종래의 턱을 없애는 구조를 갖는다.
이와 같은 본 발명에서는 기판(S)의 흔들림이나 미끄러짐이 발생하는 것을 방지하기 위한 구조로, 상기 핑거(130)의 상면에 기판의 슬립이 발생되지 않도록 하는 마찰패드(132)를 부착한다.
상기 마찰패드(132)는 기판의 저면에 접하여 기판의 슬립이 발생하지 않도록 하는 부재로서, 예컨대 수지, 혼합 섬유, 그리고 이들 재료를 결합시키는 충전재를 포함하여 이루어질 수 있으며, 기판 저면과의 접촉력을 증가시키기 위해 상면에는 요철(凹凸)이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 마찰패드(132) 상의 요철은 그 형상을 다양하게 적용할 수 있으며, 요홈과 돌출부가 교대로 이루어지는 형상이 가장 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 기판 이송 장치는 상기 핑거(130)의 길이를 줄임으로써, 종래의 기술에 비해 상기 글래스 홀더(140)의 기판 지지면을 크게 증가시킬 수 있게 된다. 즉, 상기 글래스 홀더(140)에 기판을 로딩시키는 기판 지지면을 상기 핑거(130)와 겹치지 않는 범위까지 연장형성함이 가능한 것이다.
본 발명에서 기판 로딩을 위한 글래스 홀더(140)는 도 9에 도시한 바와 같이, 상부에서 바라볼 때 상기 핑거(130)에 안착된 기판의 영역과 겹쳐지지 않는 위치까지 기판의 내측으로 연장되는 기판 지지면(142)을 가진다.
상기 기판 지지면(142)의 폭 내지 면적은 기판(S)의 크기나 자중에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 기판(S)의 이송 시 기판을 잡아주는 핑거(130)의 길이를 기판의 가장자리 보다 내측으로 소정만큼 들어온 위치로 한정하지만, 기판의 크기나 자중에 따라 상기 핑거(130)의 길이는 가감될 수 있으며, 이에 따라 상기 홀더(140)의 기판 지지면(142)의 면적도 변경이 가능한 것이다.
이와 같은 본 발명은 상기 글래스 홀더(140)가 기판의 가장자리를 지지하는 면적이 크므로 기판의 중앙부가 자중에 의해 처짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 기판의 얼라인 정밀도를 향상시키고, 왜곡현상이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
한편, 상기 핑거(130)는 상기 로봇 핸드(120)보다 낮은 위치에 설치되므로, 상기 마찰패드(132)가 기판(S)의 저면에 밀착되기 위해서는 상기 마찰패드(132)가 소정만큼의 두께(높이)를 가져야 한다.
그러나, 마찰패드(132)는 기판(S)과의 접면에만 형성하는 것이 바람직하므로, 상기 핑거(130)와 마찰패드(132) 사이에 로봇 핸드(120)와의 높이를 맞출 수 있는 구성이 요구되며, 본 발명에서는 상기 핑거(130)와 마찰패드(132) 사이에 별도의 높이조절부(134)를 설치하는 것을 제안한다.
상기 높이조절부(134)는 상기 마찰패드(132)가 기판에 접할 수 있는 높이를 갖도록 형성되고, 상기 마찰패드(132)를 상기 핑거(130) 상에 견고하게 부착시킬 수 있는 구조라면 어떤한 구조이든 무방하다.
한편, 상기 기판(S)과 마찰패드(132) 간의 마찰력을 더욱 증가시키기 위한 구조로서, 상기 높이조절부(134)는 상기 기판이 로봇 핸드(120)에 탑재될 때 상기 기판의 자중에 의해 마찰패드(132)를 누르며 밀착되도록 자체 탄성을 가지는 구조로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 높이조절부(134)는 자체 탄성을 가지는 탄성부재로서, 스펀지, 고무부재, 스프링 등이 적용될 수 있으며, 상기 기판이 로봇 핸드(120)에 탑재될 때 상기 기판의 자중에 의해 마찰패드(132)를 하방향으로 누르며 밀착될 수 있도록 기판이 탑재되지 않은 상태에서는 상기 마찰패드(132)의 상면이 상기 로봇 핸드(120)의 상면보다 높은 위치에 있도록 하는 높이로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 핑거(130)에 올려지는 기판(S)의 흡착을 더욱 강화하여 기판의 흔들림이나 미끄러짐을 방지하기 위해서 상기 마찰패드(132)에 흡착구조를 적용하는 것도 가능하다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 측면도로서, 기판(S)과의 흡착을 위해 복수개의 상기 마찰패드(132) 중 적어도 2개 이상의 마찰패드(132)에는 상기 기판을 흡입하기 위한 흡입홀(132a)이 형성되고, 상기 핑거(130)에는 상기 흡입홀(132a)에 연통되어 상기 기판을 진공압으로 고정시키기 위한 흡입통로(130a)가 구비될 수 있다.
물론, 이 경우 상기 높이조절부(134)에도 상기 흡입홀(132a)과 흡입통로(130a)를 연결하는 통로(134a)가 형성되어야 하며, 상기 흡입통로(130a)를 통해 진공압으로 빨아드리면 상기 기판(S)의 고정이 더욱 안정적으로 이루어질 수 있게 되어, 상기 핑거(130)의 길이를 더 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
120: 로봇 핸드 130: 핑거
132: 마찰패드 134: 높이조절부
140: 글래스 홀더 142: 기판 지지면

Claims (9)

  1. 삭제
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  3. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 이송 로봇이 기판을 이송하여 글래스 홀더에 로딩하는 장치에 있어서,
    기판을 이송시키기 위한 로봇 암;
    상기 로봇 암의 일단부에 형성되어 상면에 이송되는 기판이 탑재되는 로봇 핸드;
    상기 로봇 핸드의 양측에 수직한 방향으로 연장되며, 로봇 핸드에 탑재되는 상기 기판의 가장자리를 넘지 않도록 기판의 내측으로 소정만큼 들어온 위치까지 형성되는 복수개의 핑거;
    상기 핑거의 상면에 부착되어 로봇 핸드 상에 탑재되는 기판의 슬립이 발생되지 않도록 하는 마찰패드; 및
    상부에서 바라볼 때 상기 핑거에 안착된 기판의 영역과 겹쳐지지 않는 위치까지 기판의 내측으로 연장되는 기판 지지면을 가지는 글래스 홀더;
    를 포함하며,
    상기 기판 지지면은 기판이 탑재된 상기 로봇 핸드가 글래스 홀더에 기판을 로딩할 때, 상기 핑거가 상기 기판의 가장자리를 넘지 않도록 기판의 내측으로 소정만큼 들어온 위치까지 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 로딩 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판은 장축과 단축으로 이루어지며, 상기 로봇 핸드는 상기 기판의 장축과 평행한 방향으로 복수개가 형성되고,
    상기 핑거는 상기 로봇 핸드 중 최외측에 위치한 로봇 핸드에 서로 대향되게 설치되며, 상기 기판의 단축과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 로딩 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 핑거는 상기 로봇 핸드보다 낮은 위치에 설치되며,
    상기 핑거와 마찰패드 사이에는 상기 기판이 로봇 핸드에 탑재될 때 상기 기판의 자중에 의해 마찰패드에 밀착되도록 자체 탄성을 가지는 높이조절부가 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 로딩 장치.

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